JP2009054813A - Semiconductor element, and manufacturing method thereof - Google Patents

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Kyoji Ishita
京治 井下
Masayuki Hata
雅幸 畑
Yasuhiko Nomura
康彦 野村
Daijiro Inoue
大二朗 井上
Tatsuya Kunisato
竜也 國里
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor element and a manufacturing method thereof, in which the semiconductor element can be easily divided into bar-shaped or chip-shaped parts. <P>SOLUTION: This bluish purple semiconductor laser element 100 (semiconductor element) includes a semiconductor substrate 10 having a cut-out face 10a on which a first region 11a constituted by a GaN layer 11 and a second region 12a constituted by an Al<SB>x</SB>Ga<SB>(1-x)</SB>N layer 12 made of a material different from that of the GaN layer 11 and joined with the GaN layer 11 are disposed in stripes and a semiconductor laser device layer 20 having a device center part formed on the region 11a on the cut-out face 10a and a device end face part 100a formed on the second region 12a on the cut-out face 10a. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体素子およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.

従来、窒化ガリウム(GaN)などの窒化物系材料からなる半導体発光素子は、ディスク装置などで利用される青紫色半導体レーザ(LD)や、照明用の光源などに利用される発光ダイオード(LED)として実用化されている。また、窒化物系半導体発光素子の発光波長は、紫外線波長〜近赤外線波長まで広範囲であるために、プロジェクタ装置などの映像表示機器の光源にも使用可能であることから、緑色半導体発光素子も注目されている。特に、照明機器や映像表示機器での使用が実用化されると、窒化物系半導体発光素子には大規模な需要が見込まれ、窒化物系半導体発光素子の量産化および低コスト化への要求は大きい。   Conventionally, a semiconductor light emitting device made of a nitride material such as gallium nitride (GaN) is a blue-violet semiconductor laser (LD) used in a disk device or a light emitting diode (LED) used in a light source for illumination. Has been put to practical use. In addition, since the emission wavelength of nitride-based semiconductor light-emitting elements is in a wide range from the ultraviolet wavelength to the near-infrared wavelength, it can also be used as a light source for video display equipment such as projector devices. Has been. In particular, when practical use in lighting equipment and video display equipment is put to practical use, nitride semiconductor light emitting devices are expected to have large-scale demand, and demands for mass production and cost reduction of nitride semiconductor light emitting devices are expected. Is big.

そこで、大面積を有する成長用基板上に半導体層を形成することにより、半導体発光素子の量産化および低コスト化が検討されている。このため、従来では、大面積の成長用基板の製造方法が提案されている(たとえば特許文献1参照)。   Therefore, it has been studied to mass-produce and reduce the cost of semiconductor light-emitting devices by forming a semiconductor layer on a growth substrate having a large area. For this reason, conventionally, a method for manufacturing a growth substrate having a large area has been proposed (for example, see Patent Document 1).

上記特許文献1には、GaAs基板(元基板)上にGaN層を成長させるとともに、このGaN層(インゴット)を、層の成長方向と平行な面でスライス加工することにより、大面積かつ非極性面(非c面)を有する単結晶GaN基板を形成する方法が提案されている。   In Patent Document 1, a GaN layer is grown on a GaAs substrate (original substrate), and the GaN layer (ingot) is sliced on a plane parallel to the growth direction of the layer, thereby obtaining a large area and nonpolarity. A method of forming a single crystal GaN substrate having a plane (non-c plane) has been proposed.

特開2002−29897号公報JP 2002-29897 A

しかしながら、上記特許文献1において提案された単結晶GaN基板の製造方法では、単結晶GaN基板は、GaAs基板よりも硬いために、ウェハー状に形成された半導体発光素子をバー状またはチップ状に分割する分割工程の際に、割れにくい性質がある。すなわち、半導体発光素子を共振器の延びる方向に沿って平行に分割するべきところが、斜めの結晶方向に割れてしまい、発光素子を破壊する場合がある。したがって、上記特許文献1の製造方法による単結晶GaN基板を用いた半導体発光素子では、半導体発光素子を容易に分割するのが困難であるという問題点がある。   However, in the method for manufacturing a single crystal GaN substrate proposed in Patent Document 1, since the single crystal GaN substrate is harder than a GaAs substrate, the semiconductor light emitting device formed in a wafer shape is divided into bars or chips. In the dividing step, it is difficult to break. That is, where the semiconductor light emitting element should be divided in parallel along the direction in which the resonator extends, the semiconductor light emitting element may be broken in an oblique crystal direction, thereby destroying the light emitting element. Therefore, the semiconductor light emitting device using the single crystal GaN substrate according to the manufacturing method of Patent Document 1 has a problem that it is difficult to easily divide the semiconductor light emitting device.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、バー状またはチップ状に容易に分割するのが可能な半導体素子およびその製造方法を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to provide a semiconductor device that can be easily divided into a bar shape or a chip shape, and a method for manufacturing the same. It is to be.

課題を解決するための手段および発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

上記目的を達成するために、この発明の第1の局面による半導体素子は、第1半導体層からなる第1領域と、第1半導体層と異なる材質からなり第1半導体層に接合する第2半導体層からなる第2領域とが縞状に配置された主表面を有する半導体基板と、主表面の第1領域上に形成された素子中央部と、主表面の第2領域上に形成された素子端面部とを有する半導体素子層とを備える。   In order to achieve the above object, a semiconductor element according to a first aspect of the present invention includes a first region composed of a first semiconductor layer and a second semiconductor made of a material different from that of the first semiconductor layer and joined to the first semiconductor layer. A semiconductor substrate having a main surface in which a second region composed of layers is arranged in a striped pattern, an element central portion formed on the first region of the main surface, and an element formed on the second region of the main surface And a semiconductor element layer having an end surface portion.

この発明の第1の局面による半導体素子では、上記のように、第1半導体層の第1領域と異なる材質からなる第2半導体層の第2領域上に形成された素子端面部を有する半導体素子層を備えることによって、たとえば、半導体基板を、第2領域の硬度が第1領域の硬度よりも小さくなるように形成した場合、半導体基板は、第1領域よりも第2領域において割れやすくなる。すなわち、硬度の小さい第2領域において、半導体素子層が形成されたウェハーを容易にバー状(またはチップ状)に分割することができるとともに、半導体素子を確実に共振器の延びる方向と実質的に平行に分割することができる。これにより、半導体素子が、共振器の延びる方向と交差するような方向へ分割が進行することにより素子中央部近傍まで破壊されるのを抑制することができるので、半導体素子製造時の歩留まりを向上させることができる。   In the semiconductor element according to the first aspect of the present invention, as described above, the semiconductor element having the element end face portion formed on the second region of the second semiconductor layer made of a material different from the first region of the first semiconductor layer. By providing the layer, for example, when the semiconductor substrate is formed so that the hardness of the second region is smaller than the hardness of the first region, the semiconductor substrate is more easily cracked in the second region than in the first region. That is, in the second region having a low hardness, the wafer on which the semiconductor element layer is formed can be easily divided into bar shapes (or chip shapes), and the semiconductor elements can be reliably aligned with the extending direction of the resonator. Can be divided in parallel. As a result, the semiconductor element can be prevented from being broken to the vicinity of the central part of the element by dividing in the direction intersecting with the extending direction of the resonator, thereby improving the yield in manufacturing the semiconductor element. Can be made.

上記第1の局面による半導体素子において、好ましくは、主表面において、第2半導体層の第2領域の硬度は、第1半導体層の第1領域の硬度よりも小さい。このように構成すれば、主表面のうちの硬度が小さい第2領域において、半導体素子層を容易に分割することができる。   In the semiconductor device according to the first aspect, preferably, the hardness of the second region of the second semiconductor layer is smaller than the hardness of the first region of the first semiconductor layer on the main surface. If comprised in this way, a semiconductor element layer can be divided | segmented easily in the 2nd area | region where hardness of the main surface is small.

上記第1の局面による半導体素子において、好ましくは、第1半導体層は、GaNを含み、第2半導体層は、AlGa(1−X)N(0<X≦1)を含む。このように構成すれば、GaNの主表面における硬度よりもAlGa(1−X)Nの主表面における硬度が小さいので、半導体基板のうちのAlGa(1−X)N層領域において、容易に半導体素子を分割することができる。 In the semiconductor element according to the first aspect, preferably, the first semiconductor layer includes GaN, and the second semiconductor layer includes Al X Ga (1-X) N (0 <X ≦ 1). According to this structure, the hardness is small in the main surface than the hardness Al X Ga (1-X) N in the main surface of GaN, the Al X Ga (1-X) N layer region of the semiconductor substrate The semiconductor element can be easily divided.

上記第1の局面による半導体素子において、好ましくは、第1半導体層の第1領域と実質的に同じ幅を有し、半導体素子層の上面上に形成された電極部をさらに備える。このように構成すれば、GaNを含む第1領域が、電極部下部の電流通路領域と実質的に同じ幅に形成され、かつ、第1半導体層の屈折率よりもAlGa(1−X)Nを含む第2半導体層の屈折率が小さいために、第1領域(素子中央部)から隣接する第2領域(素子端面部)へ光が洩れ出すのを効果的に抑制することができる。 The semiconductor element according to the first aspect preferably further includes an electrode portion having substantially the same width as the first region of the first semiconductor layer and formed on the upper surface of the semiconductor element layer. According to this structure, the first region comprising GaN is formed on the current path area substantially the same width of the electrode subordinates portion, than the refractive index of the first semiconductor layer Al X Ga (1-X ) Since the refractive index of the second semiconductor layer containing N is small, it is possible to effectively suppress light from leaking from the first region (element central portion) to the adjacent second region (element end face portion). .

この発明の第2の局面による半導体素子の製造方法は、第1半導体層からなる第1領域と、第1半導体層と異なる材質の第2半導体層からなる第2領域とが縞状に配置された主表面を有する半導体基板を形成する工程と、半導体基板の第1領域上および第2領域上に半導体素子層を形成する工程と、半導体基板の第2半導体層の第2領域で半導体基板および半導体素子層を分割する工程とを備える。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, wherein a first region made of a first semiconductor layer and a second region made of a second semiconductor layer made of a material different from the first semiconductor layer are arranged in a stripe pattern. Forming a semiconductor substrate having a main surface, forming a semiconductor element layer on the first region and the second region of the semiconductor substrate, and forming the semiconductor substrate in the second region of the second semiconductor layer of the semiconductor substrate; Dividing the semiconductor element layer.

この発明の第2の局面による半導体素子の製造方法では、上記のように、半導体基板の第2半導体層の第2領域の部分で半導体基板および半導体素子層を分割する工程を備えることによって、たとえば、半導体基板を、第2領域の硬度が第1領域の硬度よりも小さくなるように形成した場合、半導体基板は、第1領域よりも第2領域において割れやすくなる。すなわち、硬度の小さい第2領域において、半導体素子層が形成されたウェハーから容易にバー状(またはチップ状)に分割された半導体素子を得ることができるとともに、半導体素子を確実に共振器の延びる方向と実質的に平行に分割することができる。これにより、半導体素子が、共振器の延びる方向と交差するような方向へ分割が進行することにより素子中央部近傍まで破壊されるのを抑制することができるので、半導体素子製造時の歩留まりを向上させることができる。   In the method for manufacturing a semiconductor element according to the second aspect of the present invention, as described above, by including the step of dividing the semiconductor substrate and the semiconductor element layer at the second region portion of the second semiconductor layer of the semiconductor substrate, for example, When the semiconductor substrate is formed so that the hardness of the second region is smaller than the hardness of the first region, the semiconductor substrate is more likely to crack in the second region than in the first region. That is, in the second region having a low hardness, it is possible to easily obtain a semiconductor element divided into a bar shape (or a chip shape) from the wafer on which the semiconductor element layer is formed, and to reliably extend the semiconductor element to the resonator. It can be divided substantially parallel to the direction. As a result, the semiconductor element can be prevented from being broken to the vicinity of the central part of the element by dividing in the direction intersecting with the extending direction of the resonator, thereby improving the yield in manufacturing the semiconductor element. Can be made.

上記第2の局面による半導体素子の製造方法において、好ましくは、半導体基板を形成する工程は、成長用基板上に、第1半導体層と、第2半導体層とが交互に積層された半導体成長層を形成する工程と、半導体成長層の成長面を、成長面と交差する方向に沿って分割する工程とを含む。このように構成すれば、半導体素子層を成長させるための主表面が、第1半導体層の第1領域と第2半導体層の第2領域とによって縞状に形成された半導体基板を得ることができる。   In the method of manufacturing a semiconductor element according to the second aspect, preferably, the step of forming a semiconductor substrate includes a semiconductor growth layer in which first semiconductor layers and second semiconductor layers are alternately stacked on a growth substrate. And a step of dividing the growth surface of the semiconductor growth layer along a direction intersecting the growth surface. If comprised in this way, the semiconductor substrate by which the main surface for growing a semiconductor element layer was striped by the 1st area | region of the 1st semiconductor layer and the 2nd area | region of the 2nd semiconductor layer was obtained. it can.

上記第2の局面による半導体素子の製造方法において、好ましくは、第1半導体層および第2半導体層の主表面における硬度を、それぞれ、βおよびβとした場合、第1半導体層および第2半導体層は、β>βの関係を有する。このように構成すれば、主表面の硬度が小さい第2半導体層の第2領域において、半導体素子層が容易に分割される半導体素子を得ることができる。 In the method for manufacturing a semiconductor element according to the second aspect, preferably, when the hardnesses at the main surfaces of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are β 1 and β 2 , respectively, the first semiconductor layer and the second semiconductor layer The semiconductor layer has a relationship of β 1 > β 2 . If comprised in this way, the semiconductor element by which a semiconductor element layer is easily divided | segmented in the 2nd area | region of the 2nd semiconductor layer with small hardness of a main surface can be obtained.

上記第2の局面による半導体素子の製造方法において、好ましくは、第1半導体層は、GaNを含み、第2半導体層は、AlGa(1−X)N(0<X≦1)を含む。このように構成すれば、GaNの主表面における硬度よりもAlGa(1−X)Nの主表面における硬度が小さいので、半導体基板のうちのAlGa(1−X)N層領域(第2領域)において分割された半導体素子を得ることができる。 In the method of manufacturing a semiconductor element according to the second aspect, preferably, the first semiconductor layer includes GaN, and the second semiconductor layer includes Al X Ga (1-X) N (0 <X ≦ 1). . According to this structure, the hardness is small in the main surface than the hardness Al X Ga (1-X) N in the main surface of GaN, Al X Ga (1- X) of the semiconductor substrate N layer region ( A semiconductor element divided in the second region) can be obtained.

上記第2の局面による半導体素子の製造方法において、好ましくは、第1半導体層の第1領域と実質的に同じ幅を有し、半導体素子層の上面上に電極部を形成する工程をさらに備える。このように構成すれば、GaNを含む第1領域が、電極部下部の電流通路領域と実質的に同じ幅に形成され、かつ、第1領域の屈折率よりもAlGa(1−X)Nを含む第2領域の屈折率が小さいために、第1領域(素子中央部)から隣接する第2領域(素子端面部)へ光が洩れ出すのが抑制された半導体素子を得ることができる。 Preferably, the method for manufacturing a semiconductor device according to the second aspect further includes a step of forming an electrode portion on the upper surface of the semiconductor element layer having substantially the same width as the first region of the first semiconductor layer. . According to this structure, the first region comprising GaN is formed on the current path area substantially the same width of the electrode subordinates portion, than the refractive index of the first region Al X Ga (1-X) Since the refractive index of the second region containing N is small, it is possible to obtain a semiconductor element in which light is prevented from leaking from the first region (element central portion) to the adjacent second region (element end face portion). .

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態による青紫色半導体レーザ素子の構造を説明するための斜視図である。図1を参照して、第1実施形態による青紫色半導体レーザ素子100の構成について説明する。なお、第1実施形態では、半導体素子の一例である青紫色半導体レーザ素子に本発明を適用した場合について説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view for explaining the structure of the blue-violet semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention. The configuration of the blue-violet semiconductor laser device 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. In the first embodiment, a case where the present invention is applied to a blue-violet semiconductor laser element which is an example of a semiconductor element will be described.

本発明の第1実施形態による青紫色半導体レーザ素子100(発振波長:約400nm)は、図1に示すように、半導体基板10と、半導体レーザ素子層20および電極(p側電極30およびn側電極31)とから構成されている。なお、半導体レーザ素子層20は、本発明の「半導体素子層」の一例である。   As shown in FIG. 1, a blue-violet semiconductor laser device 100 (oscillation wavelength: about 400 nm) according to the first embodiment of the present invention includes a semiconductor substrate 10, a semiconductor laser device layer 20, and electrodes (p-side electrode 30 and n-side). Electrode 31). The semiconductor laser element layer 20 is an example of the “semiconductor element layer” in the present invention.

ここで、第1実施形態では、図1に示すように、半導体基板10は、GaN層11の両端にAlGa(1−X)N(0<X≦1)層12が接合された縞状の基板を形成するように構成されている。なお、以降の説明では、AlGa(1−X)N(0<X≦1)層12をAlGa(1−X)N層12として記載する。また、半導体レーザ素子層20の矢印B方向の中央部近傍(発光層近傍)が、GaN層11(第1領域11a)の上面上に対応する領域に形成されるように構成されている。なお、GaN層11およびAlGa(1−X)N層12は、それぞれ、本発明の「第1半導体層」および「第2半導体層」の一例である。 Here, in the first embodiment, as shown in FIG. 1, the semiconductor substrate 10 is a stripe in which Al X Ga (1-X) N (0 <X ≦ 1) layers 12 are bonded to both ends of the GaN layer 11. It is comprised so that a shaped substrate may be formed. In the following description, the Al X Ga (1-X) N (0 <X ≦ 1) layer 12 is described as the Al X Ga (1-X) N layer 12. In addition, the semiconductor laser element layer 20 is configured so that the vicinity of the central portion in the direction of arrow B (the vicinity of the light emitting layer) is formed in a region corresponding to the upper surface of the GaN layer 11 (first region 11a). The GaN layer 11 and the Al X Ga (1-X) N layer 12 are examples of the “first semiconductor layer” and the “second semiconductor layer” in the present invention, respectively.

また、第1実施形態では、AlGa(1−X)N層12(図1参照)の第2領域12aにおける硬度βは、GaN層11(図1参照)の第1領域11aにおける硬度β(約1200kgmm−2〜約1700kgmm−2:ヌープ硬さ測定法による)よりも小さい(β>β)。 In the first embodiment, the hardness beta 2 in the second region 12a of the Al X Ga (1-X) N layer 12 (see FIG. 1), the hardness of the first region 11a of GaN layer 11 (see FIG. 1) smaller than β 1 (about 1200 kgmm −2 to about 1700 kgmm −2 by the Knoop hardness measurement method) (β 1 > β 2 ).

ここで、上記半導体層の硬度とは、一般的に、物質の硬さの程度を表す尺度として用いられる。硬度の測定方法は、たとえばビッカース硬さ測定法やヌープ硬さ測定法などがある。これらの方法は、ダイヤモンドで作られたピラミッド型の圧子を所定の荷重により測定物の表面に押し込んだ上で、荷重を取り除いたあとに残るへこみ形状から算出される面積で荷重を除した値によって測定物の硬度を測定する方法として知られている。   Here, the hardness of the semiconductor layer is generally used as a scale representing the degree of hardness of a substance. The hardness measurement method includes, for example, a Vickers hardness measurement method and a Knoop hardness measurement method. These methods are based on the value obtained by dividing the load by the area calculated from the dent shape remaining after removing the load after pushing the pyramid-shaped indenter made of diamond into the surface of the object to be measured with a predetermined load. It is known as a method for measuring the hardness of a measurement object.

また、半導体レーザ素子層20は、図1に示すように、n型AlGaNクラッド層21、活性層22およびp型AlGaNクラッド層23などの半導体レーザ素子層によって構成されている。また、n型AlGaNクラッド層21は、活性層22よりもバンドギャップが大きく、p型AlGaNクラッド層23は、活性層22よりもバンドギャップが大きい。このn型AlGaNクラッド層21およびp型AlGaNクラッド層23の材質は、上記のように窒化物系化合物などが用いられる。また、上記構成による半導体レーザ素子層20は、GaN、AlN、InN、BN、TlNおよびこれらの混晶からなるウルツ構造の窒化物系半導体層により形成されていてもよい。   Further, as shown in FIG. 1, the semiconductor laser element layer 20 is composed of semiconductor laser element layers such as an n-type AlGaN cladding layer 21, an active layer 22, and a p-type AlGaN cladding layer 23. The n-type AlGaN cladding layer 21 has a larger band gap than the active layer 22, and the p-type AlGaN cladding layer 23 has a larger band gap than the active layer 22. As the material of the n-type AlGaN cladding layer 21 and the p-type AlGaN cladding layer 23, a nitride compound or the like is used as described above. Further, the semiconductor laser element layer 20 having the above-described configuration may be formed of a nitride-based semiconductor layer having a wurtz structure made of GaN, AlN, InN, BN, TlN, and mixed crystals thereof.

また、n型AlGaNクラッド層21と活性層22との間に、n型AlGaNクラッド層21と活性層22との中間のバンドギャップを有する光ガイド層などが形成されていてもよく、活性層22とp型AlGaNクラッド層23との間に、活性層22とp型AlGaNクラッド層23との中間のバンドギャップを有する光ガイド層などが形成されていてもよい。   Further, an optical guide layer or the like having an intermediate band gap between the n-type AlGaN cladding layer 21 and the active layer 22 may be formed between the n-type AlGaN cladding layer 21 and the active layer 22. An optical guide layer having an intermediate band gap between the active layer 22 and the p-type AlGaN cladding layer 23 may be formed between the p-type AlGaN cladding layer 23 and the p-type AlGaN cladding layer 23.

また、活性層22は、アンドープであっても、Siなどの不純物などがドーピングされていてもよく、特に、活性層22の材質としてInGaNなどが用いられる。また、活性層22は、たとえばGaNからなる4層の障壁層と、InGaNからなる3層の井戸層とが交互に積層された多重量子井戸(MQW)構造により形成される。なお、活性層22は、単層または単一量子井戸(SQW)構造などにより形成されていてもよい。   The active layer 22 may be undoped or doped with impurities such as Si. In particular, InGaN or the like is used as the material of the active layer 22. The active layer 22 is formed by a multiple quantum well (MQW) structure in which, for example, four barrier layers made of GaN and three well layers made of InGaN are alternately stacked. The active layer 22 may be formed of a single layer or a single quantum well (SQW) structure.

また、図1に示すように、p型AlGaNクラッド層23の上面側には、エッチング加工などにより共振器の延びる方向(矢印A方向)に峰状に延びる凸部からなるリッジ部23aが形成されている。このリッジ部23aにより、導波路構造が形成されている。なお、導波路構造の形成方法はリッジ部23aを形成する方法に限らず、埋め込みヘテロ構造などにより、導波路構造を形成してもよい。   Further, as shown in FIG. 1, a ridge portion 23a is formed on the upper surface side of the p-type AlGaN cladding layer 23. The ridge portion 23a is a convex portion extending in a ridge shape in the direction in which the resonator extends (in the direction of arrow A). ing. The ridge portion 23a forms a waveguide structure. The method for forming the waveguide structure is not limited to the method for forming the ridge portion 23a, and the waveguide structure may be formed by a buried heterostructure or the like.

また、図1に示すように、p型AlGaNクラッド層23のリッジ部23aの上面上には、リッジ部23aの延びる方向(矢印A方向)(図1参照)に沿って、p側電極30が形成されている。なお、p型AlGaNクラッド層23とp側電極30との間には、p型AlGaNクラッド層23よりも好ましくはバンドギャップが小さいコンタクト層(図示せず)が形成されていてもよい。また、図1に示すように、研磨やエッチング加工などにより所定の厚みに調整された半導体基板10の下面上に、n側電極31が形成されている。   Further, as shown in FIG. 1, on the upper surface of the ridge portion 23a of the p-type AlGaN cladding layer 23, a p-side electrode 30 is provided along the direction in which the ridge portion 23a extends (arrow A direction) (see FIG. 1). Is formed. Note that a contact layer (not shown) having a smaller band gap than that of the p-type AlGaN cladding layer 23 may be formed between the p-type AlGaN cladding layer 23 and the p-side electrode 30. Further, as shown in FIG. 1, an n-side electrode 31 is formed on the lower surface of the semiconductor substrate 10 adjusted to a predetermined thickness by polishing or etching.

図2〜図7は、本発明の第1実施形態による青紫色半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。次に、図1〜図7を参照して、第1実施形態による青紫色半導体レーザ素子100の製造プロセスについて説明する。   2 to 7 are views for explaining a manufacturing process of the blue-violet semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention. A manufacturing process for the blue-violet semiconductor laser device 100 according to the first embodiment is now described with reference to FIGS.

本発明の第1実施形態による青紫色半導体レーザ素子100の製造プロセスでは、まず、結晶成長の元基板となる半導体基板の形成工程と、半導体基板上への半導体レーザ素子層および電極の形成工程とを行う。そして、ウェハー状に形成された半導体レーザ素子に対して分割工程を行うことにより、図1に示すような青紫色半導体レーザ素子100が形成される。以下、各工程順に具体的に説明する。   In the manufacturing process of the blue-violet semiconductor laser device 100 according to the first embodiment of the present invention, first, a formation process of a semiconductor substrate which is a base substrate for crystal growth, a formation process of a semiconductor laser element layer and an electrode on the semiconductor substrate, I do. Then, a blue-violet semiconductor laser device 100 as shown in FIG. 1 is formed by performing a dividing step on the semiconductor laser device formed in a wafer shape. Hereinafter, it demonstrates concretely in order of each process.

まず、半導体基板の形成工程では、図2に示すように、半導体成長層50を形成するための成長用基板となるサファイア基板60を準備した上で、サファイア基板60の上面上に、有機金属化学的気相成長法(MOCVD法)により、GaN層11を所定の厚さ(約数100μm程度)にエピタキシャル成長させる。その際、GaN層11の成長面を極性面(c面)として成長させるために、略(0001)面を主表面とするサファイア基板60を用いている。   First, in the process of forming a semiconductor substrate, as shown in FIG. 2, after preparing a sapphire substrate 60 as a growth substrate for forming a semiconductor growth layer 50, an organometallic chemistry is formed on the upper surface of the sapphire substrate 60. The GaN layer 11 is epitaxially grown to a predetermined thickness (about several hundred μm) by a chemical vapor deposition method (MOCVD method). At that time, in order to grow the growth surface of the GaN layer 11 as a polar surface (c-plane), a sapphire substrate 60 having a substantially (0001) plane as a main surface is used.

なお、GaN層11を成長させる成長用基板としては、上記サファイア基板60に限らず、窒化物系半導体基板や窒化物系半導体ではない異種基板(たとえばα−SiC基板、ZnO基板、スピネル基板およびLiAlO基板など)を用いてもよい。また、略(111)面を主表面にもつGaAs基板を用いてもよい。 The growth substrate on which the GaN layer 11 is grown is not limited to the sapphire substrate 60, but a nitride semiconductor substrate or a heterogeneous substrate that is not a nitride semiconductor (for example, an α-SiC substrate, a ZnO substrate, a spinel substrate, and LiAlO). 3 substrates) may be used. Further, a GaAs substrate having a substantially (111) plane as a main surface may be used.

また、GaN層11は、気相から固層への反応を利用した薄膜成長法により成膜されるために、上記MOCVD法のほかに、ハイドライド気相成長法(HVPE法)や有機金属塩化物気相成長法(MOC法)などを適用してもよい。   Further, since the GaN layer 11 is formed by a thin film growth method utilizing a reaction from a gas phase to a solid layer, in addition to the MOCVD method, a hydride vapor phase growth method (HVPE method) or an organometallic chloride is used. A vapor phase growth method (MOC method) or the like may be applied.

また、図2に示すように、GaN層11をサファイア基板60上に成膜するときは、通常、バッファ層(図示せず)をGaN層11の直前に積層するために、サファイア基板60とGaN層11との格子定数の差に起因する反りは生じにくい。また、GaAs基板上への成膜においても、ラテラル成長法を用いる場合は、GaAs基板とGaN層との格子定数の差に起因する反りは生じにくい。しかしながら、サファイア基板60の熱膨張係数αsub(a軸では約7.5×10−6/Kを有し、c軸では約8.5×10−6/Kを有する)は、GaN層11の熱膨張係数α(a軸では約5.59×10−6/Kを有し、c軸では約3.17×10−6/Kを有する)よりも大きいために、サファイア基板60上にGaN層11のみの単層を厚く積層した場合、成長後の冷却過程における熱応力(図2の矢印P方向の応力)に起因して、GaN層11側(図2の矢印C方向)に若干の凸の反り変形が生じる。 As shown in FIG. 2, when the GaN layer 11 is formed on the sapphire substrate 60, the sapphire substrate 60 and the GaN layer are usually stacked in order to stack a buffer layer (not shown) immediately before the GaN layer 11. Warpage due to the difference in lattice constant from the layer 11 is unlikely to occur. Further, in the film formation on the GaAs substrate, when the lateral growth method is used, the warpage due to the difference in lattice constant between the GaAs substrate and the GaN layer hardly occurs. However, the coefficient of thermal expansion α sub of the sapphire substrate 60 (having about 7.5 × 10 −6 / K for the a-axis and about 8.5 × 10 −6 / K for the c-axis) On the sapphire substrate 60 because it has a coefficient of thermal expansion α 1 of about 5.59 × 10 −6 / K for the a-axis and about 3.17 × 10 −6 / K for the c-axis. When a single layer of only the GaN layer 11 is laminated thickly, due to thermal stress (stress in the direction of arrow P in FIG. 2) in the cooling process after growth, the GaN layer 11 side (in the direction of arrow C in FIG. 2) Some convex warpage deformation occurs.

そこで、上記GaN層11を成長させた後、図2に示すように、GaN層11とは異なる格子定数を有するAlGa(1−X)N層12を所定の厚さ(数10μm程度)にエピタキシャル成長させる。このAlGa(1−X)N層12の成長により、AlGa(1−X)N層12の格子定数b(a軸方向では約3.112を有する)がGaN層11の格子定数b(a軸方向では約3.112≦b<3.189を有する)よりも小さい(b>b)ために、AlGa(1−X)N層12には、図2に示すように、半導体層の内部に向かう方向(矢印Q方向)の応力が生じる。このため、AlGa(1−X)N層12に生じる内部応力が、GaN層11側に凸に変形するのを矢印D方向(図2参照)に引き戻す(打ち消す)役割として作用する。 Therefore, after the GaN layer 11 is grown, as shown in FIG. 2, an Al X Ga (1-X) N layer 12 having a lattice constant different from that of the GaN layer 11 has a predetermined thickness (about several tens of μm). Epitaxial growth. The growth of the Al X Ga (1-X) N layer 12, the lattice of the Al X Ga (1-X) ( in the a-axis direction with about 3.112) lattice constant b 2 of the N layer 12 is GaN layer 11 The Al x Ga (1-X) N layer 12 has a figure smaller than the constant b 1 (having about 3.112 ≦ b 2 <3.189 in the a-axis direction) (b 1 > b 2 ). As shown in FIG. 2, a stress is generated in the direction toward the inside of the semiconductor layer (the direction of the arrow Q). Therefore, Al X Ga (1-X ) internal stress generated in the N layer 12 is pulled back from being deformed in a convex shape on the GaN layer 11 side in the direction of arrow D (see FIG. 2) (cancel) acts as a role.

また、図2に示すように、AlGa(1−X)N層12を成長させた後、再度、GaN層11を所定の厚さ(数100μm程度)にエピタキシャル成長させる。そして、さらに、GaN層11の成長の後、再度、AlGa(1−X)N層12を所定の厚さ(数10μm程度)にエピタキシャル成長させる。この場合も、GaN層11の格子定数bと、AlGa(1−X)N層12の格子定数bとに大小関係(b>b)を有するために、互いの半導体層内部に発生する応力を打ち消し合う作用が生じる。すなわち、図2に示すように、GaN層11とAlGa(1−X)N層12とを繰り返し積層させることによって、半導体成長層50を、サファイア基板60上に反りが生じない状態か、または、反りが緩和された状態で、大きな厚みを有するように形成する。また、半導体成長層50には若干の反りが生じる場合もある。なお、半導体成長層50には若干の反りが生じる場合でも、反りの程度は、後述する半導体基板10の形成後に、半導体基板10が半導体レーザ素子層20を形成するための成長用基板または支持基板として使用される際に、支障を来たす程度ではない。 Further, as shown in FIG. 2, after growing the Al X Ga (1-X) N layer 12, again, it is epitaxially grown on the GaN layer 11 a predetermined thickness (about several 100 [mu] m). Further, after the growth of the GaN layer 11, the Al X Ga (1-X) N layer 12 is again epitaxially grown to a predetermined thickness (about several tens of μm). Again, the lattice constant b 1 of the GaN layer 11, in order to have Al X Ga (1-X) magnitude related to the lattice constant b 2 of the N layer 12 (b 1> b 2), mutual semiconductor layer The action of canceling out the stress generated inside occurs. That is, as shown in FIG. 2, by repeatedly laminating the GaN layer 11 and the Al X Ga (1-X) N layer 12, the semiconductor growth layer 50 is not warped on the sapphire substrate 60, Or it forms so that it may have big thickness in the state where curvature was relieved. In addition, the semiconductor growth layer 50 may be slightly warped. Even when the semiconductor growth layer 50 is slightly warped, the degree of warping is the growth substrate or support substrate for the semiconductor substrate 10 to form the semiconductor laser element layer 20 after the formation of the semiconductor substrate 10 described later. When it is used as, it does not cause any trouble.

このようにして、サファイア基板60上にGaN層11とAlGa(1−X)N層12とが所定の回数だけ繰り返して積層されることによって、半導体成長層50(図2参照)が形成される。 In this manner, the semiconductor growth layer 50 (see FIG. 2) is formed by repeatedly stacking the GaN layer 11 and the Al X Ga (1-X) N layer 12 on the sapphire substrate 60 a predetermined number of times. Is done.

そして、図3に示すように、サファイア基板60を半導体成長層50から分離除去する。その際、スライサー(図示せず)などによってサファイア基板60を物理的に除去してもよい。また、成長用基板がGaAs基板などの場合には、化学的エッチング処理によって除去してもよい。   Then, as shown in FIG. 3, the sapphire substrate 60 is separated and removed from the semiconductor growth layer 50. At that time, the sapphire substrate 60 may be physically removed by a slicer (not shown) or the like. If the growth substrate is a GaAs substrate or the like, it may be removed by chemical etching.

その後、図3に示すように、GaN層11とAlGa(1−X)N層12とが繰り返し積層された半導体成長層50の成長面(矢印C方向と垂直な面)に対して、実質的に垂直な方向(半導体成長層50の積層方向(図3の矢印C方向))に、スライサー(図示せず)などを使用して分割線600(破線)に沿ってスライス加工を施すことにより、半導体成長層50から半導体基板10を薄板状に切り出す。これにより、図4に示すように、GaN層11の第1領域11aとAlGa(1−X)N層12の第2領域12aとが横方向(矢印B方向)に交互に配置された大面積の半導体基板10が得られる。 Thereafter, as shown in FIG. 3, with respect to the growth surface (surface perpendicular to the direction of arrow C) of the semiconductor growth layer 50 in which the GaN layer 11 and the Al X Ga (1-X) N layer 12 are repeatedly stacked. Slicing along a dividing line 600 (broken line) using a slicer (not shown) or the like in a substantially vertical direction (stacking direction of the semiconductor growth layer 50 (arrow C direction in FIG. 3)) Thus, the semiconductor substrate 10 is cut out from the semiconductor growth layer 50 into a thin plate shape. As a result, as shown in FIG. 4, the first regions 11 a of the GaN layer 11 and the second regions 12 a of the Al X Ga (1-X) N layer 12 are alternately arranged in the lateral direction (arrow B direction). A semiconductor substrate 10 having a large area can be obtained.

なお、第1実施形態では、図4に示すように、半導体基板10の切り出し面10a(第1領域11aと第2領域12aとが縞状に配置された面)が、m面((1−100)面)またはa面((11−20)面)となるように切り出すことによって、無極性面(非c面)からなる主表面を有する半導体基板10を得る。ここで、無極性面(非c面)とは、GaN層11の結晶成長におけるc面((0001)面)とよばれる極性面に対して法線方向の面(m面またはa面)を示す。このようにして、縞状の半導体基板10が形成(製造)される。なお、切り出し面10aは、本発明の「主表面」の一例である。   In the first embodiment, as shown in FIG. 4, the cut-out surface 10a of the semiconductor substrate 10 (the surface in which the first region 11a and the second region 12a are arranged in a stripe pattern) is the m-plane ((1- 100) plane) or a plane ((11-20) plane) to obtain the semiconductor substrate 10 having a main surface composed of a nonpolar plane (non-c plane). Here, the nonpolar plane (non-c plane) is a plane (m plane or a plane) in the normal direction to a polar plane called c plane ((0001) plane) in crystal growth of the GaN layer 11. Show. Thus, the striped semiconductor substrate 10 is formed (manufactured). The cut surface 10a is an example of the “main surface” in the present invention.

次に、半導体基板上への半導体レーザ素子層および電極の形成工程では、図5に示すように、半導体基板10の上面(切り出し面10a)上に、MOCVD法により、n型AlGaNクラッド層21、活性層22およびp型AlGaNクラッド層23などの半導体層を順に積層する。そして、図6に示すように、p型AlGaNクラッド層23の上面側に、リソグラフィによるパターン形成およびドライエッチングなどを行うことにより図面に垂直な方向(図7の矢印A方向)に峰状に延びるリッジ部23aを形成する。   Next, in the process of forming the semiconductor laser element layer and the electrode on the semiconductor substrate, as shown in FIG. 5, the n-type AlGaN cladding layer 21 is formed on the upper surface (cut surface 10a) of the semiconductor substrate 10 by MOCVD. Semiconductor layers such as the active layer 22 and the p-type AlGaN cladding layer 23 are sequentially stacked. Then, as shown in FIG. 6, patterning by lithography and dry etching are performed on the upper surface side of the p-type AlGaN cladding layer 23 to extend in a ridge shape in the direction perpendicular to the drawing (the direction of arrow A in FIG. 7). A ridge portion 23a is formed.

また、図6に示すように、p型AlGaNクラッド層23のリッジ部23aの上面上に、p側電極30を真空蒸着により形成する。また、図6に示すように、研磨やエッチング加工などにより所定の厚みに調整された半導体基板10の下面上に、n側電極31を真空蒸着により形成する。このようにして、半導体基板10上への半導体レーザ素子層20および電極層(p側電極30およびn側電極31)が形成される。   Further, as shown in FIG. 6, a p-side electrode 30 is formed on the upper surface of the ridge portion 23a of the p-type AlGaN cladding layer 23 by vacuum deposition. Also, as shown in FIG. 6, an n-side electrode 31 is formed by vacuum deposition on the lower surface of the semiconductor substrate 10 adjusted to a predetermined thickness by polishing or etching. In this manner, the semiconductor laser element layer 20 and the electrode layers (p-side electrode 30 and n-side electrode 31) on the semiconductor substrate 10 are formed.

ここで、第1実施形態では、次に示す方法によって、ウェハー状に形成された半導体レーザ素子に対して分割工程を行う。具体的には、劈開面形成工程(バー状劈開)の後に、図7に示すように、半導体基板10のAlGa(1−X)N層12の第2領域12aに対応した領域20a(破線部の領域)において、n側電極31の下面側から半導体レーザ素子層20に向かってダイヤモンドカッタ等により共振器の延びる方向(図1の矢印A方向)に複数のケガキ線(図示せず)を形成した上で、各ケガキ線に沿って順次分割を行う。このように構成すれば、GaN層11の第1領域11a(図7参照)における硬度βよりもAlGa(1−X)N層12の第2領域12a(図7参照)における硬度βが小さい(β>β)ために、素子端面部100a(図1参照)が形成される領域(図6に示すように、半導体レーザ素子層20のうちのAlGa(1−X)N層12の第2領域12aに対応した領域20aの略中央部)に、分割面(劈開面)が確実に形成されるので、素子端面部100a(第2領域12a)において共振器の延びる方向(図1の矢印A方向)と実質的に平行な方向に分割されたチップ状の青紫色半導体レーザ素子100(図1参照)を容易に得ることができる。また、図7に示すように、バー状の青紫色半導体レーザ素子100を確実に共振器の延びる方向(矢印A方向)と実質的に平行な方向に分割することができるので、意図しない方向(たとえば矢印A方向と交差するような方向)へ分割が進行することにより半導体レーザ素子層20の中央部近傍(発光層近傍領域)まで破壊されるのを抑制することが可能である。これにより、青紫色半導体レーザ素子100の製造時の歩留まりを向上させることができる。 Here, in the first embodiment, the dividing step is performed on the semiconductor laser element formed in a wafer shape by the following method. Specifically, after the cleavage plane forming step (bar-shaped cleavage), as shown in FIG. 7, the region 20a (corresponding to the second region 12a of the Al X Ga (1-X) N layer 12 of the semiconductor substrate 10 ) In the broken line area), a plurality of marking lines (not shown) are formed in the direction in which the resonator extends by the diamond cutter or the like from the lower surface side of the n-side electrode 31 toward the semiconductor laser element layer 20 (in the direction of arrow A in FIG. 1). Then, division is performed sequentially along each marking line. According to this structure, the hardness of the first region 11a of GaN layer 11 and the second region 12a of the Al X Ga (1-X) N layer 12 than the hardness beta 1 in (see FIG. 7) (see FIG. 7) beta Since 2 is small (β 1 > β 2 ), a region where the element end face portion 100a (see FIG. 1) is formed (as shown in FIG. 6, Al X Ga (1-X ) Since the split surface (cleavage surface) is reliably formed in the substantially central portion of the region 20a corresponding to the second region 12a of the N layer 12, the resonator extends in the element end surface portion 100a (second region 12a). A chip-like blue-violet semiconductor laser device 100 (see FIG. 1) divided in a direction substantially parallel to the direction (the direction of arrow A in FIG. 1) can be easily obtained. Further, as shown in FIG. 7, the bar-like blue-violet semiconductor laser device 100 can be reliably divided into a direction substantially parallel to the direction in which the resonator extends (the direction of the arrow A), so that an unintended direction ( For example, it is possible to prevent the semiconductor laser element layer 20 from being broken to the vicinity of the central portion (light emitting layer vicinity region) by the division progressing in a direction intersecting the arrow A direction. Thereby, the yield at the time of manufacturing the blue-violet semiconductor laser device 100 can be improved.

以上から、図1に示すように、チップ化された青紫色半導体レーザ素子100が形成される。このようにして、第1実施形態による青紫色半導体レーザ素子100が形成される。   From the above, as shown in FIG. 1, a blue-violet semiconductor laser device 100 formed into a chip is formed. Thus, the blue-violet semiconductor laser device 100 according to the first embodiment is formed.

第1実施形態では、上記のように、GaN層11(第1領域11a)と異なる材質からなるAlGa(1−X)N層12(第2領域12a)上に形成された素子端面部100a(図1参照)を有する半導体レーザ素子層20を備えることによって、たとえば、半導体基板10を、第2領域12aの硬度が第1領域11aの硬度よりも小さくなるように形成した場合、半導体基板10は、第1領域11aよりも第2領域12aにおいて割れやすくなる。すなわち、硬度の小さいAlGa(1−X)N層12において、半導体レーザ素子層20が形成されたウェハー(青紫色半導体レーザ素子100(図7参照))を容易にバー状(またはチップ状)に分割することができるとともに、半導体レーザ素子層20を確実に共振器の延びる方向(図1の矢印A方向)と実質的に平行に分割することができる。これにより、半導体レーザ素子層20が、共振器の延びる方向(図1の矢印A方向)と交差するような方向へ分割が進行することにより半導体レーザ素子層20の中央部近傍まで破壊されるのを抑制することができるので、青紫色半導体レーザ素子100を製造する際の歩留まりを向上させることができる。 In the first embodiment, as described above, the element end face portion formed on the Al X Ga (1-X) N layer 12 (second region 12a) made of a material different from that of the GaN layer 11 (first region 11a). By providing the semiconductor laser element layer 20 having 100a (see FIG. 1), for example, when the semiconductor substrate 10 is formed so that the hardness of the second region 12a is smaller than the hardness of the first region 11a, the semiconductor substrate 10 is easier to crack in the second region 12a than in the first region 11a. That is, the wafer (blue-violet semiconductor laser device 100 (see FIG. 7)) on which the semiconductor laser device layer 20 is formed in the Al X Ga (1-X) N layer 12 having a small hardness can be easily formed into a bar shape (or a chip shape). ) And the semiconductor laser element layer 20 can be reliably divided substantially in parallel with the direction in which the resonator extends (the direction of arrow A in FIG. 1). As a result, the semiconductor laser element layer 20 is broken up to the vicinity of the central portion of the semiconductor laser element layer 20 as the division proceeds in a direction intersecting with the direction in which the resonator extends (the direction of arrow A in FIG. 1). Therefore, the yield when manufacturing the blue-violet semiconductor laser device 100 can be improved.

また、第1実施形態では、切り出し面10aにおいて、AlGa(1−X)N層12の第2領域12aにおける硬度βを、GaN層11の第1領域11aにおける硬度βよりも小さくする(β>β)ことによって、切り出し面10aのうちの硬度が小さい第2領域12aにおいて、半導体レーザ素子層20をバー状に容易に分割することができる。 In the first embodiment, the hardness β 2 in the second region 12 a of the Al X Ga (1-X) N layer 12 is smaller than the hardness β 1 in the first region 11 a of the GaN layer 11 in the cut surface 10 a. By doing (β 1 > β 2 ), the semiconductor laser element layer 20 can be easily divided into bars in the second region 12a having a small hardness in the cut surface 10a.

また、第1実施形態では、GaN層11を、GaNを含むように構成するとともに、GaN層11に接合するAlGa(1−X)N層12を、AlGa(1−X)N(0<X≦1)を含ように構成することによって、切り出し面10aのうち、GaN層11の第1領域11aにおける硬度βよりもAlGa(1−X)N層12の第2領域12aにおける硬度βが小さいので、半導体基板10のAlGa(1−X)N層12の部分において、ウェハー状の青紫色半導体レーザ素子100を容易に分割することができる。 In the first embodiment, the GaN layer 11 is configured to contain GaN, and the Al X Ga (1-X) N layer 12 bonded to the GaN layer 11 is replaced with Al X Ga (1-X) N. (0 <X ≦ 1) is included so that the second of the Al X Ga (1-X) N layer 12 is more than the hardness β 1 in the first region 11 a of the GaN layer 11 in the cut surface 10 a. since hardness beta 2 is smaller in the region 12a, the Al X Ga (1-X) portion of the N layer 12 of the semiconductor substrate 10, it is possible to easily divide the wafer-shaped blue-violet semiconductor laser device 100.

(第2実施形態)
図8は、本発明の第2実施形態による緑色半導体レーザ素子の構造を説明するための斜視図である。図8を参照して、この第2実施形態では、上記第1実施形態と異なり、本発明における半導体素子の構成を緑色半導体レーザ素子200に適用した場合について説明する。なお、緑色半導体レーザ素子200は、本発明の「半導体素子」の一例である。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a perspective view for explaining the structure of the green semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention. With reference to FIG. 8, in the second embodiment, unlike the first embodiment, a case where the configuration of the semiconductor element in the present invention is applied to a green semiconductor laser element 200 will be described. The green semiconductor laser element 200 is an example of the “semiconductor element” in the present invention.

本発明の第2実施形態による緑色半導体レーザ素子200(発振波長:約530nm)は、上記第1実施形態と同様に、図8に示すように、GaN層11の両端にAlGa(1−X)N層12が接合された縞状の半導体基板10と、半導体レーザ素子層220および電極層(p側電極30およびn側電極31)とによって構成されている。なお、半導体レーザ素子層220は、本発明の「半導体素子層」の一例である。 As shown in FIG. 8, the green semiconductor laser device 200 (oscillation wavelength: about 530 nm) according to the second embodiment of the present invention has Al X Ga (1− X) A striped semiconductor substrate 10 to which an N layer 12 is bonded, a semiconductor laser element layer 220, and electrode layers (p-side electrode 30 and n-side electrode 31). The semiconductor laser element layer 220 is an example of the “semiconductor element layer” in the present invention.

また、半導体レーザ素子層220は、n型AlGaNクラッド層221、活性層222およびp型AlGaNクラッド層223などの半導体レーザ素子層によって構成されている。また、活性層222は、たとえばInGaNからなる4層の障壁層と、InGaNからなる3層の井戸層とが交互に積層された多重量子井戸(MQW)構造により形成される。なお、活性層222は、単層または単一量子井戸(SQW)構造などにより形成されていてもよい。   The semiconductor laser element layer 220 is composed of semiconductor laser element layers such as an n-type AlGaN cladding layer 221, an active layer 222, and a p-type AlGaN cladding layer 223. The active layer 222 is formed by a multiple quantum well (MQW) structure in which, for example, four barrier layers made of InGaN and three well layers made of InGaN are alternately stacked. Note that the active layer 222 may be formed of a single layer or a single quantum well (SQW) structure.

なお、クラッド層、活性層(井戸層、障壁層、光ガイド層およびキャリアブロック層などを含む)を構成するAlやInの組成比をそれぞれ調整することにより、上記第1実施形態における青紫色半導体レーザ素子100(図1参照)と異なる発振波長を有する緑色半導体レーザ素子200(図8参照)が形成される。   The blue-violet semiconductor according to the first embodiment is adjusted by adjusting the composition ratio of Al and In constituting the cladding layer and the active layer (including the well layer, the barrier layer, the light guide layer, and the carrier block layer). A green semiconductor laser element 200 (see FIG. 8) having an oscillation wavelength different from that of the laser element 100 (see FIG. 1) is formed.

なお、第2実施形態による緑色半導体レーザ素子200のその他の構造および製造プロセスは、上記第1実施形態と同様である。   The remaining structure and manufacturing process of the green semiconductor laser device 200 according to the second embodiment are the same as those of the first embodiment.

第2実施形態では、上記のように、無極性面(非c面)を主表面(切り出し面10a(図4参照))とする縞状の半導体基板10上に緑色のレーザ光を出射する半導体レーザ素子層220を形成することによって、ピエゾ電界の影響が生じないために、半導体レーザ素子層220の発光効率を、より一層向上させることができる。なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。   In the second embodiment, as described above, a semiconductor that emits green laser light onto a striped semiconductor substrate 10 having a nonpolar surface (non-c surface) as a main surface (cut-out surface 10a (see FIG. 4)). By forming the laser element layer 220, since the influence of the piezoelectric field does not occur, the light emission efficiency of the semiconductor laser element layer 220 can be further improved. The remaining effects of the second embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.

(第3実施形態)
図9は、本発明の第3実施形態による青紫色発光ダイオード(LED)の構造を説明するための斜視図である。図9を参照して、この第3実施形態では、上記第1実施形態における半導体素子の構成を青紫色発光ダイオード300に適用した場合について説明する。なお、青紫色発光ダイオード300は、本発明の「半導体素子」の一例である。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a perspective view for explaining the structure of a blue-violet light emitting diode (LED) according to the third embodiment of the present invention. With reference to FIG. 9, in the third embodiment, a case where the configuration of the semiconductor element in the first embodiment is applied to a blue-violet light emitting diode 300 will be described. The blue-violet light emitting diode 300 is an example of the “semiconductor element” in the present invention.

本発明の第3実施形態による青紫色発光ダイオード300(発振波長:約400nm)では、上記第1実施形態と同様に、図9に示すように、GaN層11(幅:数100μm程度)の両端にAlGa(1−X)N層12(幅:数10μm程度)が接合された縞状の半導体基板10(図8参照)と、発光ダイオード層320(LED部)および電極(p側電極330およびn側電極331)とによって構成されている。 In the blue-violet light emitting diode 300 (oscillation wavelength: about 400 nm) according to the third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 9, both ends of the GaN layer 11 (width: about several hundred μm), as in the first embodiment. A striped semiconductor substrate 10 (see FIG. 8) having an Al X Ga (1-X) N layer 12 (width: about several tens of μm) bonded thereto, a light emitting diode layer 320 (LED portion), and an electrode (p-side electrode) 330 and the n-side electrode 331).

ここで、第3実施形態では、図9に示すように、発光ダイオード層320の中央部近傍(発光層近傍)が、GaN層11(第1領域11a)の上部に対応する領域に形成されるように構成されている。   Here, in the third embodiment, as shown in FIG. 9, the vicinity of the central portion of the light emitting diode layer 320 (the vicinity of the light emitting layer) is formed in a region corresponding to the upper part of the GaN layer 11 (first region 11a). It is configured as follows.

また、発光ダイオード層320は、図9に示すように、n型AlGaNクラッド層321、活性層322およびp型AlGaNクラッド層323などの半導体発光素子層によって構成されている。また、活性層322は、たとえばGaNからなる4層の障壁層と、InGaNからなる3層の井戸層とが交互に積層された多重量子井戸(MQW)構造により形成される。なお、活性層322は、単層または単一量子井戸(SQW)構造などにより形成されていてもよい。また、図9に示すように、発光ダイオード層320には、n型AlGaNクラッド層321の一部と、活性層322およびp型AlGaNクラッド層323の外周部をエッチング加工などにより削ることによって、凸形状のメサ部320aが形成されている。   Further, as shown in FIG. 9, the light emitting diode layer 320 includes semiconductor light emitting element layers such as an n-type AlGaN cladding layer 321, an active layer 322, and a p-type AlGaN cladding layer 323. The active layer 322 is formed by a multiple quantum well (MQW) structure in which, for example, four barrier layers made of GaN and three well layers made of InGaN are alternately stacked. Note that the active layer 322 may be formed of a single layer or a single quantum well (SQW) structure. Further, as shown in FIG. 9, the light emitting diode layer 320 has convex portions formed by etching a part of the n-type AlGaN cladding layer 321 and the outer peripheral portions of the active layer 322 and the p-type AlGaN cladding layer 323 by etching or the like. A mesa portion 320a having a shape is formed.

また、図9に示すように、発光ダイオード層320のメサ部320aの上面上には、Al層およびAg層などからなるp側電極330(反射電極)が真空蒸着により形成されている。なお、p型AlGaNクラッド層323とp側電極330との間には、p型AlGaNクラッド層323よりも好ましくはバンドギャップが小さく、かつ、オーミック性の良好な材質を含むコンタクト層(図示せず)が形成されてもよい。また、図9に示すように、研磨やエッチング加工などにより所定の厚みに調整された半導体基板10の下面上に、n側電極331が真空蒸着により形成されている。   As shown in FIG. 9, a p-side electrode 330 (reflection electrode) made of an Al layer, an Ag layer, or the like is formed on the upper surface of the mesa portion 320a of the light emitting diode layer 320 by vacuum deposition. Note that a contact layer (not shown) including a material having a smaller band gap and a better ohmic property than the p-type AlGaN cladding layer 323 between the p-type AlGaN cladding layer 323 and the p-side electrode 330. ) May be formed. Further, as shown in FIG. 9, an n-side electrode 331 is formed by vacuum deposition on the lower surface of the semiconductor substrate 10 adjusted to a predetermined thickness by polishing or etching.

なお、第3実施形態による青紫色発光ダイオード300のその他の構造は、上記第1実施形態と同様である。   The remaining structure of the blue-violet light emitting diode 300 according to the third embodiment is the same as that of the first embodiment.

図10は、本発明の第3実施形態による青紫色発光ダイオード(LED)の製造プロセスを説明するための図である。図9および図10を参照して、この第3実施形態による青紫色発光ダイオード300の製造プロセスについて説明する。   FIG. 10 is a view for explaining a manufacturing process of a blue-violet light emitting diode (LED) according to the third embodiment of the present invention. A manufacturing process of the blue-violet light emitting diode 300 according to the third embodiment will be described with reference to FIGS.

本発明の第3実施形態では、図10に示すように、まず、上記第1および第2実施形態と同様の製造プロセスにより、結晶成長の元基板となる半導体基板の形成工程と、半導体基板上への発光ダイオード層および電極の形成工程とを行う。そして、ウェハー状に形成された発光ダイオードに対して分割工程を行うことにより、図9に示すような青紫色発光ダイオード300が形成される。   In the third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 10, first, a manufacturing process of the semiconductor substrate that is the original substrate for crystal growth is performed by the same manufacturing process as in the first and second embodiments. And forming a light emitting diode layer and an electrode. A blue-violet light emitting diode 300 as shown in FIG. 9 is formed by performing a dividing process on the light emitting diode formed in a wafer shape.

ここで、第3実施形態では、次に示す方法によって、ウェハー状の発光ダイオードに対して分割工程を行う。具体的には、図10に示すように、まず、半導体基板10のAlGa(1−X)N層12上の第2領域12aに対応する発光ダイオード層320の領域320b(破線部の領域)において、n側電極331の下面側からダイヤモンドカッタ等により領域320bと実質的に平行な方向(矢印E方向)に複数のケガキ線(図示せず)を形成した上で、各ケガキ線に沿って順次分割を行う。その後、発光ダイオード層320の領域320bと実質的に直行する方向の領域320c(破線部の領域)においても、n側電極331の下面側から発光ダイオード層320に向かってダイヤモンドカッタ等により複数のケガキ線(図示せず)を形成した上で、各ケガキ線に沿ってさらに分割を行う。 Here, in the third embodiment, the dividing process is performed on the wafer-like light emitting diode by the following method. Specifically, as shown in FIG. 10, first, a region 320 b of the light emitting diode layer 320 corresponding to the second region 12 a on the Al X Ga (1-X) N layer 12 of the semiconductor substrate 10 (the region of the broken line portion). ), A plurality of marking lines (not shown) are formed in a direction (arrow E direction) substantially parallel to the region 320b from the lower surface side of the n-side electrode 331 by a diamond cutter or the like, and then along each marking line. To sequentially divide. Thereafter, even in a region 320c (broken line region) in a direction substantially perpendicular to the region 320b of the light emitting diode layer 320, a plurality of inscriptions are made by diamond cutters or the like from the lower surface side of the n-side electrode 331 toward the light emitting diode layer 320. A line (not shown) is formed, and further division is performed along each marking line.

このようにして、図9に示すように、ウェハー状からチップ状に分離された青紫色発光ダイオード300が形成される。なお、第3実施形態における青紫色発光ダイオード300のその他の製造プロセスは、上記第1および第2実施形態と同様である。   In this way, as shown in FIG. 9, blue-violet light emitting diodes 300 separated from the wafer shape into chips are formed. The other manufacturing processes of the blue-violet light emitting diode 300 in the third embodiment are the same as those in the first and second embodiments.

第3実施形態では、上記のように、分割工程の際、GaN層11の第1領域11aにおける硬度βよりも小さな硬度βを有するAlGa(1−X)N層12の第2領域12aに対応した発光ダイオード層320の領域320b(図10参照)において、n側電極331側に形成されたケガキ線(図示せず)に沿って分割を行うので、上記第1および第2実施形態と同様に、ウェハー状の青紫色発光ダイオード300を容易に分割することができる。また、ウェハー状の青紫色発光ダイオード300を確実にケガキ線に沿って分割することができるので、意図しない斜め方向(たとえばケガキ線に対して斜めに交差するような方向)へ分割が進行することによって、発光ダイオード層320の中央部近傍まで破壊されるのを抑制することができる。これにより、青紫色発光ダイオード300(図9参照)を製造する際の歩留まりを向上させることができる。なお、第3実施形態のその他の効果は、上記第1および第2実施形態と同様である。 In the third embodiment, as described above, the second of the Al X Ga (1-X) N layer 12 having a hardness β 2 smaller than the hardness β 1 in the first region 11 a of the GaN layer 11 in the dividing step. Since the region 320b (see FIG. 10) of the light emitting diode layer 320 corresponding to the region 12a is divided along a marking line (not shown) formed on the n-side electrode 331 side, the first and second embodiments described above are performed. Similar to the embodiment, the wafer-like blue-violet light emitting diode 300 can be easily divided. In addition, since the wafer-like blue-violet light emitting diode 300 can be reliably divided along the marking line, the division proceeds in an unintended oblique direction (for example, a direction that crosses the marking line obliquely). Therefore, it is possible to prevent the light emitting diode layer 320 from being broken to the vicinity of the central portion. Thereby, the yield at the time of manufacturing the blue-violet light emitting diode 300 (refer FIG. 9) can be improved. The remaining effects of the third embodiment are similar to those of the aforementioned first and second embodiments.

(第4実施形態)
図11は、本発明の第4実施形態による青紫色半導体レーザ素子の構造を説明するための斜視図である。図11を参照して、この第4実施形態では、上記第1実施形態(図1参照)と異なり、GaN層領域の幅よりもAlGa(1−X)N層領域の幅が広くなるように縞状の半導体基板が形成されている場合の青紫色半導体レーザ素子400について説明する。
(Fourth embodiment)
FIG. 11 is a perspective view for explaining the structure of a blue-violet semiconductor laser device according to the fourth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 11, in the fourth embodiment, unlike the first embodiment (see FIG. 1), the width of the Al X Ga (1-X) N layer region is wider than the width of the GaN layer region. A blue-violet semiconductor laser device 400 in which a striped semiconductor substrate is formed will be described.

ここで、第4実施形態では、図11に示すように、p型クラッド層、活性層およびn型クラッド層などから構成された半導体レーザ素子層420のリッジ部420a、および、p側電極430が、縞状の半導体基板410のGaN層11(第1領域11a)の実質的に直上に対応する領域に形成されるとともに、凸部からなるリッジ部420aおよびp側電極430の幅が、それぞれ、GaN層11の幅と実質的に同じ幅を有するように形成されている。なお、半導体レーザ素子層420およびp側電極430は、それぞれ、本発明の「半導体素子層」および「電極部」の一例である。なお、第4実施形態による青紫色半導体レーザ素子400のその他の構造および製造プロセスは、は、上記第1および第2実施形態と同様である。   Here, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 11, the ridge portion 420a of the semiconductor laser element layer 420 composed of a p-type cladding layer, an active layer, an n-type cladding layer, and the like, and the p-side electrode 430 are provided. The ridges 420a and the p-side electrode 430 formed of protrusions are formed in regions corresponding to substantially directly above the GaN layer 11 (first region 11a) of the striped semiconductor substrate 410, respectively. The GaN layer 11 is formed to have substantially the same width. The semiconductor laser element layer 420 and the p-side electrode 430 are examples of the “semiconductor element layer” and the “electrode part” in the present invention, respectively. The remaining structure and manufacturing process of the blue-violet semiconductor laser device 400 according to the fourth embodiment are the same as those of the first and second embodiments.

第4実施形態では、上記のように、GaN層11の第1領域11aと実質的に同じ幅を有し、半導体レーザ素子層420の上面上に形成されたp側電極430を備えることによって、窒化ガリウム(GaN)を含む第1領域11aが、p側電極430下部の電流通路領域と実質的に同じ幅に形成され、かつ、GaN層11の屈折率よりもAlGa(1−X)Nを含むAlGa(1−X)N層12の屈折率が小さいために、半導体レーザ素子層420の中央部(発光層)からGaN層11を経て隣接するAlGa(1−X)N層12(素子端面部400a)へ横方向(図11の矢印B方向)に光が洩れ出すのを効果的に抑制することができる。なお、第4実施形態のその他の効果は、上記第1および第2実施形態と同様である。 In the fourth embodiment, as described above, the p-side electrode 430 having substantially the same width as the first region 11a of the GaN layer 11 and formed on the upper surface of the semiconductor laser element layer 420 is provided. The first region 11 a containing gallium nitride (GaN) is formed to have substantially the same width as the current path region under the p-side electrode 430, and Al X Ga (1-X) is larger than the refractive index of the GaN layer 11. Since the refractive index of the Al X Ga (1-X) N layer 12 containing N is small, the adjacent Al X Ga (1-X) from the central portion (light emitting layer) of the semiconductor laser element layer 420 through the GaN layer 11 Light can be effectively prevented from leaking laterally (in the direction of arrow B in FIG. 11) to the N layer 12 (element end surface portion 400a). The remaining effects of the fourth embodiment are similar to those of the aforementioned first and second embodiments.

(第4実施形態の変形例)
図12は、本発明の第4実施形態の変形例による青紫色半導体レーザ素子の構造を説明するための斜視図である。図12を参照して、この第4実施形態の変形例では、上記第4実施形態(図11参照)と異なり、半導体レーザ素子層520にリッジ部が形成されない場合について説明する。
(Modification of the fourth embodiment)
FIG. 12 is a perspective view for explaining the structure of a blue-violet semiconductor laser device according to a modification of the fourth embodiment of the present invention. With reference to FIG. 12, in the modification of the fourth embodiment, a case where a ridge portion is not formed in the semiconductor laser element layer 520 will be described, unlike the fourth embodiment (see FIG. 11).

ここで、第4実施形態の変形例では、図12に示すように、p型クラッド層、活性層およびn型クラッド層などから構成された半導体レーザ素子層520には、上記第4実施形態のようなリッジ部420a(図11参照)が形成されていない。その一方で、p側電極430のみが、半導体基板410のGaN層11(第1領域11a)の実質的に直上に対応する領域に形成されるとともに、p側電極430の幅が、GaN層11の幅と実質的に同じ幅を有するように形成されている。   Here, in the modification of the fourth embodiment, as shown in FIG. 12, the semiconductor laser element layer 520 composed of a p-type cladding layer, an active layer, an n-type cladding layer, and the like is provided in the fourth embodiment. Such a ridge 420a (see FIG. 11) is not formed. On the other hand, only the p-side electrode 430 is formed in a region substantially corresponding to the GaN layer 11 (first region 11a) of the semiconductor substrate 410, and the width of the p-side electrode 430 is set so that the GaN layer 11 has a width. It is formed so as to have substantially the same width.

なお、第4実施形態の変形例による青紫色半導体レーザ素子500のその他の構造および製造プロセスは、上記第4実施形態と同様である。   The remaining structure and manufacturing process of the blue-violet semiconductor laser device 500 according to the modification of the fourth embodiment are the same as those of the fourth embodiment.

この第4実施形態の変形例のように構成しても、発光層からGaN層11を経て隣接するAlGa(1−X)N層12へ横方向(図12の矢印B方向)に光が洩れ出すのを抑制することができるので、半導体レーザ素子層520にリッジ部を形成する製造プロセスを省略することができる。したがって、青紫色半導体レーザ素子500の生産性を向上させることができる。なお、半導体レーザ素子層520は、本発明の「半導体素子層」の一例である。なお、第4実施形態の変形例のその他の効果は、上記第4実施形態と同様である。 Even when configured as in the modification of the fourth embodiment, light is emitted from the light emitting layer to the adjacent Al X Ga (1-X) N layer 12 via the GaN layer 11 (in the direction of arrow B in FIG. 12). Can be prevented from leaking out, and therefore the manufacturing process for forming the ridge portion in the semiconductor laser element layer 520 can be omitted. Therefore, the productivity of the blue-violet semiconductor laser device 500 can be improved. The semiconductor laser element layer 520 is an example of the “semiconductor element layer” in the present invention. The remaining effects of the modification of the fourth embodiment are similar to those of the aforementioned fourth embodiment.

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.

また、上記第1〜第4実施形態では、サファイア基板60に対してGaN層11(第1半導体層領域)およびAlGa(1−X)N層12(第2半導体層領域)を繰り返し積層させて半導体成長層50の形成工程を行う例について示したが、本発明はこれに限らず、サファイア基板60に対してAlGa(1−X)N(0<X≦1)およびInGa(1−Y)N(0<Y≦1)などからなる異種の半導体層を繰り返し積層させて半導体成長層の形成工程を行うようにしてもよい。 In the first to fourth embodiments, the GaN layer 11 (first semiconductor layer region) and the Al X Ga (1-X) N layer 12 (second semiconductor layer region) are repeatedly stacked on the sapphire substrate 60. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited thereto, and Al X Ga (1-X) N (0 <X ≦ 1) and In Y are applied to the sapphire substrate 60. A step of forming a semiconductor growth layer may be performed by repeatedly stacking different kinds of semiconductor layers made of Ga (1-Y) N (0 <Y ≦ 1) or the like.

また、上記第1〜第4実施形態では、縞状の半導体基板10の成長用基板としてサファイア基板60を用いた例について示したが、本発明はこれに限らず、サファイア基板以外のたとえばGaAs、SiCおよびSiなどの材質からなる基板を用いてもよい。   Moreover, in the said 1st-4th embodiment, although the example which used the sapphire substrate 60 as a board | substrate for the growth of the striped semiconductor substrate 10 was shown, this invention is not restricted to this, For example, GaAs other than a sapphire substrate, A substrate made of a material such as SiC and Si may be used.

また、上記第1〜第4実施形態では、無極性面(非c面)を主表面とした縞状の半導体基板10を用いて青紫色半導体レーザ素子100、緑色半導体レーザ素子200、青紫色発光ダイオード300、青紫色半導体レーザ素子400および500を形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、GaN層11とAlGa(1−X)N層12とが繰り返し積層された半導体成長層50の成長面に対して、斜め方向(半導体成長層50の積層方向(矢印B方向)に対して所定の角度で交差する方向)スライス加工を施すことにより、半導体成長層50から半導体基板を薄板状に切り出すことにより、半極性面を主表面とした半導体基板を用いて上記の半導体素子を形成してもよい。 Further, in the first to fourth embodiments, the blue-violet semiconductor laser element 100, the green semiconductor laser element 200, and the blue-violet light emission are performed using the striped semiconductor substrate 10 whose main surface is a nonpolar plane (non-c plane). Although an example in which the diode 300 and the blue-violet semiconductor laser elements 400 and 500 are formed has been described, the present invention is not limited to this, and a semiconductor in which the GaN layer 11 and the Al X Ga (1-X) N layer 12 are repeatedly stacked. By subjecting the growth surface of the growth layer 50 to slice processing in an oblique direction (a direction intersecting the stacking direction of the semiconductor growth layer 50 (arrow B direction) at a predetermined angle), the semiconductor growth layer 50 to the semiconductor substrate The semiconductor element may be formed using a semiconductor substrate having a semipolar surface as a main surface by cutting out the substrate into a thin plate shape.

本発明の第1実施形態による青紫色半導体レーザ素子の構造を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the structure of the blue-violet semiconductor laser device by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による青紫色半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing process of the blue-violet semiconductor laser device by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による青紫色半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing process of the blue-violet semiconductor laser device by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による青紫色半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing process of the blue-violet semiconductor laser device by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による青紫色半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing process of the blue-violet semiconductor laser device by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による青紫色半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing process of the blue-violet semiconductor laser device by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による青紫色半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing process of the blue-violet semiconductor laser device by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による緑色半導体レーザ素子の構造を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the structure of the green semiconductor laser element by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による青紫色発光ダイオードの構造を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the structure of the blue-violet light emitting diode by 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による青紫色発光ダイオードの製造プロセスを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing process of the blue-violet light emitting diode by 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態による青紫色半導体レーザ素子の構造を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the structure of the blue-violet semiconductor laser device by 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態の変形例による青紫色半導体レーザ素子の構造を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the structure of the blue-violet semiconductor laser element by the modification of 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 半導体基板
10a 切り出し面(主表面)
11 GaN層(第1半導体層)
11a 第1領域
12 AlGa(1−X)N層(第2半導体層)
12a 第2領域
20、220、420、520 半導体レーザ素子層(半導体素子層)
100a、400a 素子端面部
320 発光ダイオード層(半導体素子層)
430 p側電極(電極部)
10 Semiconductor substrate 10a Cut-out surface (main surface)
11 GaN layer (first semiconductor layer)
11a first region 12 Al X Ga (1-X ) N layer (second semiconductor layer)
12a Second region 20, 220, 420, 520 Semiconductor laser element layer (semiconductor element layer)
100a, 400a Element end face 320 Light emitting diode layer (semiconductor element layer)
430 p-side electrode (electrode part)

Claims (9)

第1半導体層からなる第1領域と、前記第1半導体層と異なる材質からなり前記第1半導体層に接合する第2半導体層からなる第2領域とが縞状に配置された主表面を有する半導体基板と、
前記主表面の前記第1領域上に形成された素子中央部と、前記主表面の前記第2領域上に形成された素子端面部とを有する半導体素子層とを備えた、半導体素子。
A first surface made of a first semiconductor layer and a second surface made of a material different from that of the first semiconductor layer and made of a second semiconductor layer joined to the first semiconductor layer have a main surface arranged in a stripe pattern. A semiconductor substrate;
A semiconductor element comprising: a semiconductor element layer having an element central portion formed on the first region of the main surface and an element end surface portion formed on the second region of the main surface.
前記主表面において、前記第2半導体層の前記第2領域の硬度は、前記第1半導体層の前記第1領域の硬度よりも小さい、請求項1に記載の半導体素子。   2. The semiconductor element according to claim 1, wherein a hardness of the second region of the second semiconductor layer is smaller than a hardness of the first region of the first semiconductor layer on the main surface. 前記第1半導体層は、GaNを含み、前記第2半導体層は、AlGa(1−X)N(0<X≦1)を含む、請求項1または2に記載の半導体素子。 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first semiconductor layer includes GaN, and the second semiconductor layer includes Al X Ga (1-X) N (0 <X ≦ 1). 前記第1半導体層の前記第1領域と実質的に同じ幅を有し、前記半導体素子層の上面上に形成された電極部をさらに備える、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体素子。   4. The device according to claim 1, further comprising an electrode portion having substantially the same width as the first region of the first semiconductor layer and formed on an upper surface of the semiconductor element layer. 5. Semiconductor element. 第1半導体層からなる第1領域と、前記第1半導体層と異なる材質の第2半導体層からなる第2領域とが縞状に配置された主表面を有する半導体基板を形成する工程と、
前記半導体基板の前記第1領域上および前記第2領域上に半導体素子層を形成する工程と、
前記半導体基板の前記第2半導体層の前記第2領域で前記半導体基板および前記半導体素子層を分割する工程とを備えた、半導体素子の製造方法。
Forming a semiconductor substrate having a main surface in which a first region made of a first semiconductor layer and a second region made of a second semiconductor layer made of a material different from the first semiconductor layer are arranged in a stripe pattern;
Forming a semiconductor element layer on the first region and the second region of the semiconductor substrate;
A step of dividing the semiconductor substrate and the semiconductor element layer in the second region of the second semiconductor layer of the semiconductor substrate.
前記半導体基板を形成する工程は、成長用基板上に、前記第1半導体層と、前記第2半導体層とが交互に積層された半導体成長層を形成する工程と、前記半導体成長層の成長面を、前記成長面と交差する方向に沿って分割する工程とを含む、請求項5に記載の半導体素子の製造方法。   The step of forming the semiconductor substrate includes a step of forming a semiconductor growth layer in which the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are alternately stacked on a growth substrate, and a growth surface of the semiconductor growth layer. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, comprising a step of dividing along a direction intersecting the growth surface. 前記第1半導体層および前記第2半導体層の主表面における硬度を、それぞれ、βおよびβとした場合、
前記第1半導体層および前記第2半導体層は、β>βの関係を有する、請求項5または6に記載の半導体素子の製造方法。
When the hardness at the main surface of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer is β 1 and β 2 , respectively,
The method for manufacturing a semiconductor element according to claim 5, wherein the first semiconductor layer and the second semiconductor layer have a relationship of β 1 > β 2 .
前記第1半導体層は、GaNを含み、前記第2半導体層は、AlGa(1−X)N(0<X≦1)を含む、請求項5〜7のいずれか1項に記載の半導体素子の製造方法。 8. The device according to claim 5, wherein the first semiconductor layer includes GaN, and the second semiconductor layer includes Al X Ga (1-X) N (0 <X ≦ 1). A method for manufacturing a semiconductor device. 前記第1半導体層の前記第1領域と実質的に同じ幅を有し、前記半導体素子層の上面上に電極部を形成する工程をさらに備える、請求項5〜8のいずれか1項に記載の半導体素子の製造方法。   9. The method according to claim 5, further comprising a step of forming an electrode portion on the upper surface of the semiconductor element layer having substantially the same width as the first region of the first semiconductor layer. A method for manufacturing a semiconductor device.
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