JP3859356B2

JP3859356B2 - 窒化物半導体素子の製造方法

Info

Publication number: JP3859356B2
Application number: JP13949698A
Authority: JP
Inventors: 慎一長濱; 整梅本; 修二中村
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 1998-05-21
Filing date: 1998-05-21
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2018-05-21
Also published as: JPH11330622A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は窒化物半導体（Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）からなる発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）等の発光素子、光センサー、太陽電池等の受光素子、あるいはトランジスタ、パワーデバイス等の電子デバイスに使用される窒化物半導体素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
我々はＧａＮ基板の上に、活性層を含む窒化物半導体レーザ素子を作製して、世界で初めて室温での連続発振１万時間以上を達成したことを発表した（ICNS'97 予稿集,October 27-31,1997,P444-446、及びJpn.J.Appl.Phys.Vol.36(1997）pp.L1568-1571、Part2,No.12A,1 December 1997）。さらに、前記レーザ素子よりサファイアを除去してＧａＮ単独とすることにより、５ｍＷ出力でも１万時間以上の連続発振に成功したことを発表した。（Jpn.J.Appl.Phys.Vol.37(1998)pp.L309-L312、及びAppl.Phys.Lett.Vol.72(1998)No.16,2014-2016）
【０００３】
以上のレーザ素子は、アンドープＧａＮ基板のキャリア濃度が不十分であるため、そのＧａＮ裏面側からｎ電極を取り出さずに、窒化物半導体面側からｎ電極、及びｐ電極を取り出した構造となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
同一面側からｐ電極とｎ電極とを取り出す構造とすると、上下から電極を取り出したものに比較してチップサイズが大きくなる欠点がある。また窒化物半導体層側にｐ、ｎ両電極がある構造は、チップ製造工程においても、電極の形状、チップ形状等にも数々の制約を受けやすく製造しにくい傾向にある。
【０００５】
またＧａＮ基板のキャリア濃度を稼ぐために、ＧａＮ基板成長中にｎ型不純物をドープすることも考えられる。しかしＧａＮ基板は窒化物半導体の異なる材料よりなる基板上に成長された後、異種基板を何らかの方法を用いて除去することによって形成されることが多い。この場合、基板除去面に、直接ｎ電極を形成するとオーミック性が悪くなる可能性がある。
【０００６】
従って、本発明はこのような事情を鑑みて成されたものであって、窒化物半導体基板を用いた素子を実現するに際し、基板裏面側からｎ電極を取り出すための新規な窒化物半導体素子の構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本件発明の窒化物半導体素子の製造方法は、窒化物半導体と異なる材料よりなる異種基板の上に、ｎ型不純物がドープされた窒化物半導体を横方向成長により形成し、
前記異種基板を除去することにより、前記窒化物半導体が成長した側にある第１の主面と、前記異種基板が除去された側にある第２の主面とを有し、前記第１の主面が素子構造の形成面となる窒化物半導体基板を形成し、
前記窒化物半導体基板の第２の主面側にｎ型不純物がドープされた窒化物半導体をｎ側コンタクト層として成長して、前記異種基板の除去により前記第２の主面に生じたダメージを回復し、前記ｎ側コンタクト層にｎ電極を形成することを特徴とする。ｎ型不純物としてはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、Ｔｉ、Ｚｒ等が挙げられるが、最も好ましくはＳｉを用いる。
【０００９】
前記窒化物半導体基板の平均的なｎ型不純物濃度は５×１０¹⁶／cm³以上、５×１０¹⁸／cm³以下に調整されていることが望ましい。さらに好ましくは１×１０¹⁸／cm³以下、最も好ましくは５×１０¹⁷／cm³以下に調整される。前記ｎ側コンタクト層のｎ型不純物濃度が、窒化物半導体基板の第２の主面表面近傍のｎ型不純物濃度よりも大きいことを特徴とする。コンタクト層の好ましい不純物濃度としては５×１０¹⁷／cm³以上、好ましくは１×１０¹⁸／cm³以上、さらに好ましくは３×１０¹⁸／cm³以上に調整する。上限については１×１０²⁰／cm³以下が望ましい。前記窒化物半導体基板の平均的なｎ型不純物濃度が５×１０¹⁶／cm³以上、５×１０¹⁸／cm³以下であり、且つ前記コンタクト層のｎ型不純物濃度は、１×１０¹⁸／cm³以上、１×１０²⁰／cm³以下であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の素子では、前記ｎ側コンタクト層と第２の主面との間に、アンドープ若しくはｎ型不純物濃度がｎ側コンタクト層よりも少ない窒化物半導体を有するバッファ層が形成されていることを特徴とする。このバッファ層の膜厚はは０．１μｍ以下、好ましくは５００オングストローム以下、さらに好ましくは３００オングストローム以下にする。下限については５０オングストローム以上あることが望ましい。
【００１１】
さらに、本発明では窒化物半導体基板、バッファ層、ｎ側コンタクト層の内の少なくとも２種類が同一組成を有することを特徴とする。最も好ましくは、全て実質的にＡｌ、Ｉｎを含まないＧａＮとする。
【００１２】
またｎ側コンタクト層、バッファ層の少なくとも一方が、窒化物半導体層が積層された多層膜構造を有することを特徴とする。多層膜構造は好ましくは超格子構造とする。超格子構造とは、例えば膜厚１００オングストローム以下、好ましくは７０オングストローム以下、最も好ましくは５０オングストローム以下の、異なる組成を有する窒化物半導体層を積層した積層構造を指す。
【００１３】
多層膜の組み合わせとしては、Ｉｎ_XＧａ_1-XＮ（０≦X≦１）とＡｌ_YＧａ_1-YＮ（０≦Y≦１、但しX＝Y＝０の場合は、ＧａＮ層中の不純物濃度が異なる。）とを交互に積層することが望ましい。本発明ではアンドープＧａＮとｎ型不純物ドープＧａＮとの組み合わせ、若しくはｎ型不純物少量ドープＧａＮとｎ型不純物多量ドープＧａＮが好ましい組み合わせである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
窒化物半導体基板は、例えば窒化物半導体と異なる材料よりなる異種基板上に、基板となるような膜厚で窒化物半導体を成長させた後、その異種基板を除去することによって得られる。具体的な好ましい窒化物半導体基板の製造方法としては、例えば次のような方法がある。
【００１５】
まずサファイア、ＳｉＣのような窒化物半導体と異なる材料よりなる異種基板を用い、この異種基板上に第１の窒化物半導体を成長させる。そしてその第１の窒化物半導体の上に、例えばＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂のような、窒化物半導体が表面に成長しないか若しくは成長しない保護膜を部分的に設ける。保護膜を設ける前に第１の窒化物半導体をエッチングしてその表面に凹凸を設けても良い。凹凸を設けた場合、前記保護膜は少なくともその凸部表面に形成する。次に保護膜を部分的に設けた状態において、その保護膜の上から基板となる第２の窒化物半導体を成長させる。第２の窒化物半導体は最初保護膜の上には成長せず、第１の窒化物半導体の露出面から成長し始める。第２の窒化物半導体の成長を続けると、保護膜上部において、第２の窒化物半導体は横方向に成長し、そして保護膜上部において繋がる。保護膜上で繋がった第２の窒化物半導体の成長を続けると、異種基板と窒化物半導体との格子定数不整、熱膨張係数差に起因する結晶欠陥が成長途中で止まり、結晶欠陥が非常に少ない窒化物半導体基板が得られる。後は、異種基板、保護膜、第１の窒化物半導体を、例えば研磨して除去することにより、第１の主面（as-grown側）と第２の主面（除去側）を有する窒化物半導体基板が得られる。
【００１６】
窒化物半導体基板のアズグロウン（as-grown）側には素子構造となる窒化物半導体が成長される。一方、異種基板除去側の窒化物半導体基板面にｎ電極が形成されるのであるが、除去側の窒化物半導体基板は面方位が不均一であることが多い。窒化物半導体基板の面方位が不均一であると、この面に直接ｎ電極を形成すると、オーミック性が不安定になりやすい傾向にある。そこで本発明では、この異種基板除去側に、ｎ電極形成層となる窒化物半導体層を成長させることにより、窒化物半導体の面方位を整えることができ、さらに成長面を鏡面状とすることができるようになるので、ｎ電極を形成するためのコンタクト層として、安定してｎ電極と良好なオーミック接触が得られるのである。
【００１７】
窒化物半導体基板の平均的なｎ型不純物濃度は５×１０¹⁶／cm³以上、５×１０¹⁸／cm³以下に調整されていることが望ましい。５×１０¹⁸／cm³よりもｎ型不純物濃度が多いと、窒化物半導体の結晶性が悪くなり、素子自体の出力が低下し、また寿命も短くなる傾向にある。従って好ましいｎ型不純物濃度としては、１×１０¹⁸／cm³以下、最も好ましくは５×１０¹⁷／cm³以下に調整する。下限については５×１０¹⁶／cm³以上が望ましい。５×１０¹⁶／cm³よりも少ないと、基板自体の抵抗率が高く、キャリア濃度が不十分となり、素子のＶｆ、閾値における電圧が高くなる。なおｎ型不純物を窒化物半導体基板全体に均一にドープすることもできるし、また、連続状の濃度勾配、若しくはステップ状の濃度勾配をつけることもできる。濃度勾配をつける場合、第１の主面（as-grown）側に接近するに従って不純物濃度を小さくすることが望ましい。
【００１８】
さらに、ｎ側コンタクト層のｎ型不純物濃度を、窒化物半導体基板の第２の主面表面近傍のｎ型不純物濃度よりも大きくすることが望ましい。表面近傍の不純物濃度とは、表面から５μｍ以内の範囲のｎ型不純物濃度を指すものとする。ｎ型不純物濃度を表面近傍よりも大きくすることにより、ｎ電極とコンタクト層とのオーミック接触が得やすくなり、また、キャリアが基板内において拡散しやすくなるため素子の出力が向上する。コンタクト層の好ましい不純物濃度としては５×１０¹⁷／cm³以上に調整する。上限については１×１０²⁰／cm³以下が望ましい。１×１０²⁰／cm³よりも多いとコンタクト層自体の結晶性が悪くなって、逆に良好なオーミックが得にくくなる。
【００１９】
好ましい態様として、ｎ側コンタクト層と第２の主面との間に、アンドープ若しくはｎ型不純物濃度がｎ側コンタクト層よりも少ない窒化物半導体を有するバッファ層を形成する。バッファ層は結晶性の良いコンタクト層を成長させるための層である。つまり、ｎ型不純物がドープされた窒化物半導体基板の第２の主面に直接ｎ側コンタクト層を成長させると、ｎ側コンタクト層の結晶性が悪くなる恐れがある。そのためｎ型不純物濃度が少ないバッファ層を成長させることにより、窒化物半導体基板の第２の主面側の表面状態を整えると共に、結晶性の良いｎ側コンタクト層を成長させやすくするのである。バッファ層の膜厚は０．１μｍ以下に調整することが望ましい。バッファ層はアンドープ若しくはｎ型不純物が少ない層であるので一般に抵抗率が高く、キャリア濃度が低い。そのため０．１μｍよりも厚いと、動作電圧が上昇する傾向にある。一方、下限については、結晶性を整えるためのバッファ層の下限として、５０オングストローム以上あることが望ましい。
【００２０】
さらに、窒化物半導体基板、バッファ層、ｎ側コンタクト層の内の少なくとも２種類を同一組成とすることが望ましい。同一組成にすることにより格子定数が完全に一致し、バッファ層、ｎ側コンタクト層が結晶性良く成長できる。同一組成とする場合、全て実質的にＡｌ、Ｉｎを含まないＧａＮとすると最も結晶性がよい層が成長できる。なおバッファ層、ｎ側コンタクト層を多層膜層とする場合には特に同一組成でなくてもよい。
【００２１】
ｎ側コンタクト層、バッファ層の少なくとも一方を好ましくは超格子構造とする。超格子構造とする作用として、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ等、単一層を厚膜で成長させることが難しい３元混晶、４元混晶の窒化物半導体を成長させる際に、その単一膜厚を１００オングストローム以下にすると、その層が臨界膜厚以下になり、結晶性が良くなる。そのため結晶性の良い薄膜層を積層することにより、全体として結晶性の良いバッファ層、コンタクト層が成長できる。なお、互いにｎ型不純物濃度が異なるｎ型ＧａＮを積層する場合には、厚膜でも結晶性の良いものが得られるため、その膜厚は１００オングストローム以下にする必要はなく、単一層の膜厚は特に限定しない。
【００２２】
多層膜の組み合わせとしては、Ｉｎ_XＧａ_1-XＮ（０≦X≦１）とＡｌ_YＧａ_1-YＮ（０≦Y≦１、但しX＝Y＝０の場合は、ＧａＮ層中の不純物濃度が異なる。）とを交互に積層することが望ましい。組成が異なる場合は超格子とすることが望ましい。X＝Y＝０では、アンドープＧａＮとｎ型不純物ドープＧａＮとの組み合わせ、若しくはｎ型不純物少量ドープＧａＮとｎ型不純物多量ドープＧａＮとの組み合わせが好ましい。ＧａＮとＧａＮとの組み合わせでは、先にも述べたようにＧａＮ層の膜厚は問わない。不純物を多量ドープする場合、ｎ型不純物濃度は１×１０¹⁸／cm³〜１×１０²⁰／cm³の範囲、少量ではアンドープ〜５×１０¹⁸／cm³の範囲に調整することが望ましい。なお本発明でアンドープとは意図的に不純物をドープしない状態を指すが、隣接する他の層からの不純物の拡散、あるいは反応中における意図しない不純物の混入等によりｎ型不純物が含まれる場合も、本発明ではアンドープと定義する。
【００２３】
【実施例】
図１は本発明の一実施例に係るレーザ素子の構造を示す模式的な断面図であり、共振面に平行な方向で素子を切断した際の図を示すものである。以下、この図を元に実施例１について説明する。なお本発明の素子はレーザ素子に限定されるものではない。
【００２４】
［実施例１］
１インチ角のＳｉドープＧａＮよりなる窒化物半導体基板１を用意する。この窒化物半導体基板１は、以下のようにして成長させたものである。
【００２５】
（窒化物半導体基板１）
２インチφ、Ｃ面を主面とするサファイアよりなる異種基板１をＭＯＶＰＥ反応容器内にセットし、５００℃で、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ₃）を用い、ＧａＮよりなる低温バッファ層を２００オングストロームの膜厚で成長させる。低温バッファ層成長後、１０５０℃で同じくＧａＮよりなる下地層を４μｍの膜厚で成長させる。
【００２６】
下地層成長後、ウェーハを反応容器から取り出し、この下地層の表面に、ストライプ幅１０μｍ、ストライプ間隔（窓部）２μｍのＳｉＯ₂よりなる保護膜を形成する。保護膜形成後、ウェーハを再度ＭＯＶＰＥの反応容器内にセットし、温度を１０５０℃にして、ＴＭＧ、アンモニアを用い、アンドープＧａＮ層を５μｍ成長させ、ＳｉＯ₂の表面を覆う。成長後、ウェーハをＭＯＶＰＥ装置からＨＶＰＥ装置に移送しＧａメタルと、アンモニア、ＨＣｌ、不純物ガスとしてシランガスを用い、Ｓｉを３×１０¹⁷／cm³ドープしたｎ型ＧａＮ層を２００μｍの膜厚で成長させる。成長後、サファイア基板側から研磨して、サファイア基板、バッファ層、下地層、保護膜を除去することにより、総膜厚１７０μｍのＳｉドープＧａＮからなる窒化物半導体基板１を作製する。
【００２７】
（バッファ層３２）
以上のようにして作製した窒化物半導体基板１をＭＯＶＰＥ装置に移送し、研磨側の基板を表にして、１０５０℃で、アンドープＧａＮよりなるバッファ層３２を５００オングストロームの膜厚で成長させる。
【００２８】
（ｎ側コンタクト層３１）
続いて、１０５０℃で不純物ガスにシランガスを加え、Ｓｉを３×１０¹⁸／cm³ドープしたＧａＮ層を５μｍの膜厚で成長させる。
【００２９】
（第２のバッファ層２）
ｎ側コンタクト層３１成長後、窒化物半導体基板１をひっくり返し、AS-GROWN側の窒化物半導体基板１面に、１０５０℃でＳｉを１×１０¹⁸／cm³ドープしたＧａＮよりなる第２のバッファ層２を２μｍの膜厚で成長させる。このように窒化物半導体と異なる材料よりなる異種基板上に、１００μｍ以上の膜厚で基板となるような窒化物半導体を成長させ、その後異種基板を除去して窒化物半導体基板を作製した場合、その窒化物半導体基板のas-grown面にｎ型不純物濃度が５×１０¹⁶／cm³以上、１×１０¹⁹／cm³以下のＧａＮを１０μｍ以下の膜厚で成長させて、as-GROWN側の第２のバッファ層とすると、次に成長させる窒化物半導体の結晶性が良くなる傾向にある。
【００３０】
（ｎ側クラッド層３）
続いて、１０５０℃にてアンドープＡｌ_0.16Ｇａ_0.84Ｎよりなる層を２５オングストロームの膜厚で成長させ、続いてＴＭＡを止めて、シランガスを流し、Ｓｉを１×１０¹⁹／cm³ドープしたｎ型ＧａＮよりなる層を２５オングストロームの膜厚で成長させる。それらの層を交互に積層して超格子層を構成し、総膜厚１．２μｍの超格子よりなるｎ側クラッド層３を成長させる。なお、発振波長が長波長の４３０〜５５０ｎｍのレーザ素子ではこのクラッド層はｎ型不純物をドープしたＧａＮでも良い。
【００３１】
（ｎ側光ガイド層４）
続いて、シランガスを止め、１０５０℃でアンドープＧａＮよりなるｎ側光ガイド層４を０．１μｍの膜厚で成長させる。ｎ側光ガイド層４はＧａＮ、ＩｎＧａＮで成長できる。またこのｎ側光ガイド層にｎ型不純物をドープしても良い。なお、発振波長が長波長の４３０〜５５０ｎｍのレーザ素子ではこのガイド層はＩｎＧａＮを含む超格子層としても良い。
【００３２】
（活性層５）
次に、８００℃で、ＳｉドープＩｎ_0.02Ｇａ_0.98Ｎよりなる障壁層を１００オングストロームの膜厚で成長させ、続いて同一温度で、アンドープＩｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎよりなる井戸層を４０オングストロームの膜厚で成長させる。障壁層と井戸層とを２回交互に積層し、最後に障壁層で終わり、総膜厚３８０オングストロームの多重量子井戸構造よりなる（ＭＱＷ）の活性層５を成長させる。活性層は本実施例のようにアンドープでもよいし、またｎ型不純物及び／又はｐ型不純物をドープしても良い。不純物は井戸層、障壁層両方にドープしても良く、いずれか一方にドープしてもよい。なお障壁層にのみｎ型不純物をドープすると閾値が低下しやすい。
【００３３】
（ｐ側キャップ層６）
次に１０５０℃で、Ｍｇを１×１０²⁰／cm³ドープしたｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ｎよりなるｐ側キャップ層６を３００オングストロームの膜厚で成長させる。
【００３４】
（ｐ側光ガイド層７）
続いて１０５０℃で、アンドープＧａＮよりなるｐ側光ガイド層７を０．１μｍの膜厚で成長させる。ｐ側光ガイド層９もＧａＮ、ＩｎＧａＮで成長できる。またこのｐ側光ガイド層にｐ型不純物をドープしても良い。なお、発振波長が長波長の４３０〜５５０ｎｍのレーザ素子ではこのガイド層はＩｎＧａＮを含む超格子層としても良い。
【００３５】
（ｐ側クラッド層８）
続いて１０５０℃でＭｇドープＡｌ_0.16Ｇａ_0.84Ｎよりなる層を２５オングストロームの膜厚で成長させ、続いてアンドープＧａＮよりなる層を２５オングストロームの膜厚で成長させ、総膜厚０．６μｍの超格子層よりなるｐ側クラッド層８を成長させる。発振波長が長波長の４３０〜５５０ｎｍのレーザ素子ではこのクラッド層はｐ型不純物をドープしたＧａＮでも良い。
【００３６】
（ｐ側コンタクト層９）
最後に、１０５０℃で、Ｍｇを１×１０²⁰／cm³ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側コンタクト層９を１５０オングストロームの膜厚で成長させる。このコンタクト層のキャリア濃度は、１×１０¹⁷／cm³以上とすることが望ましい。１×１０¹⁷／cm³よりも低いと電極と好ましいオーミックを得るのが難しくなる傾向にある。さらにコンタクト層の組成をＧａＮ、ＩｎＧａＮ、若しくはＧａＮ、ＩｎＧａＮを含む超格子とすると、電極材料と好ましいオーミックが得られやすくなる。
【００３７】
以上のようにして窒化物半導体を成長させたウェーハを反応容器から取り出し、最上層のｐ側コンタクト層９の表面に、所定の形状のマスクを介して、幅１．５μｍのストライプからなるＳｉＯ₂よりなる保護膜を形成する。保護膜形成後、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を用い、図１に示すように、ｐ側クラッド層８とｐ側光ガイド層７との界面付近までエッチングを行い、幅１．５μｍのストライプ状の導波路を形成する。
【００３８】
ストライプ導波路形成後、ＳｉＯ₂マスクをつけたまま、窒化物半導体層の表面にＺｒＯ₂よりなる絶縁膜１００を形成する。絶縁膜１００形成後、バッファードフッ酸に浸漬して、ｐ側コンタクト層の上に形成したＳｉＯ₂を溶解除去し、リフトオフ法によりＳｉＯ₂と共に、ｐ側コンタクト層の上にあるＺｒＯ₂を除去する。
【００３９】
絶縁膜１００形成後、Ｎｉ／Ａｕからなるｐ電極２０を図１に示すように、絶縁膜１００を介してｐ側コンタクト層９と良好なオーミックが得られるように形成する。一方、ｎ側コンタクト層３１の表面にはＴｉ／Ａｌよりなるｎ電極２１をほぼ全面に形成する。
【００４０】
ｐ、ｎ両電極形成後、窒化物半導体基板１のＭ面（窒化物半導体を六角柱で表した場合にその六角柱の側面に相当する面）で基板１を劈開して、ウェーハをバー(bar）状と成し、そのバーの劈開面に共振面を作製する。
【００４１】
レーザチップ作製後、ＧａＮ基板のｎ電極２１側をメタライズされたヒートシンクに設置して、図１に示すようにｐ電極２０のストライプの直上部にない位置にＡｕ線をワイヤーボンディングしてレーザ素子とする。このレーザ素子に室温でレーザ発振を試みたところ、発振波長４０８．５ｎｍ、閾値電流密度２ｋＡ／cm²において室温連続発振を示し、閾値における電圧は従来のものに比較して、約１０％低下した。さらに電流値を上げて出力を上げ、４０ｍＷとしても、素子自体にショートは発生せず、５０時間以上の連続発振を続けた。
【００４２】
［実施例２］
実施例１において、バッファ層３２を成長させず、研磨側の窒化物半導体基板１の上に直接、Ｓｉを１×１０¹⁸／cm³ドープしたｎ側コンタクト層３１を形成する他は同様にしてレーザ素子を作製したところ、実施例１のものに比較して、若干閾値が上昇する傾向にあったが、寿命は実施例１のものとほぼ同じであった。なおｎ側コンタクト層は直接窒化物半導体基板に成長させるため、そのＳｉ濃度は実施例１のものに比較して少なくしてある。
【００４３】
［実施例３］
実施例２において、ｎ側コンタクト層３１を成長させる際、アンドープＧａＮ層を５０オングストローム、Ｓｉを３×１０¹⁸／cm³ドープしたＧａＮ層を２００オングストローム成長させ、これらの層を交互に積層して多層膜を構成し、総膜厚３μｍとする他は実施例２と同様にしてレーザ素子を作製したところ、実施例１のものとほぼ同等の特性を有するレーザ素子が得られた。なおｎ電極形成層はＳｉドープＧａＮ層とした。なおＳｉドープＧａＮ層の膜厚を５０オングストロームとしても同様の効果が得られる。
【００４４】
［実施例４］
実施例１において、ｎ側コンタクト層３１を成長させる際に、アンドープＡｌ_0.05Ｇａ_0.95Ｎ層を５０オングストローム、Ｓｉを５×１０¹⁸／cm³ドープしたＧａＮ層を５０オングストローム成長させ、これらの層を交互に積層して超格子層を形成し、総膜厚３μｍとする他は実施例１と同様にしてレーザ素子を作製したところ、実施例１のものとほぼ同等の特性を有するレーザ素子が得られた。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の素子では研磨側のＧａＮ基板にダメージ回復層および、電極形成層として、ｎ側コンタクト層を設けていることにより、発光素子では発光開始電圧を低下させて、発光効率に優れた素子を実現できる。また本実施例は主として、レーザ素子について説明したが、ＬＥＤ素子についても本発明を適用することによりＶｆ（順方向電圧）を低下させることができる。しかもＧａＮ基板を用いているために、サファイアを用いたものよりも、素子自体の結晶欠陥が少なくなり、信頼性に優れた素子を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るレーザ素子の構造を示す模式断面図。
【符号の説明】
３１・・・ｎ側コンタクト層
３２・・・バッファ層
１・・・窒化物半導体基板
２・・・第２のバッファ層
３・・・ｎ側クラッド層
４・・・ｎ側光ガイド層
５・・・活性層
６・・・ｐ側キャップ層
７・・・ｐ側光ガイド層
８・・・ｐ側クラッド層
９・・・ｐ側コンタクト層
２０・・・ｐ電極
２１・・・ｎ電極
２２・・・ワイヤー
１００・・・絶縁膜

Claims

窒化物半導体と異なる材料よりなる異種基板の上に、ｎ型不純物がドープされた窒化物半導体を横方向成長により形成し、
前記異種基板を除去することにより、前記窒化物半導体が成長した側にある第１の主面と、前記異種基板が除去された側にある第２の主面とを有し、前記第１の主面が素子構造の形成面となる窒化物半導体基板を形成し、
前記窒化物半導体基板の第２の主面側にｎ型不純物がドープされた窒化物半導体をｎ側コンタクト層として成長して、前記異種基板の除去により前記第２の主面に生じたダメージを回復し、前記ｎ側コンタクト層にｎ電極を形成することを特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。
前記窒化物半導体基板は、窒化物半導体と異なる材料よりなる異種基板の上に、第１の窒化物半導体を形成した後、該第１の窒化物半導体上に保護膜を部分的に形成し、該保護膜上において、第２の窒化物半導体を横方向成長により形成し、その後、前記異種基板と第１の窒化物半導体と保護膜とを除去することによって得られることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
前記ｎ側コンタクト層のｎ型不純物濃度が、前記窒化物半導体基板の第２の主面表面近傍のｎ型不純物濃度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
前記窒化物半導体基板のｎ型不純物の濃度は、連続状の濃度勾配、若しくはステップ状の濃度勾配を有することを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
前記窒化物半導体基板の平均的なｎ型不純物濃度が５×１０¹⁶／cm³以上、５×１０¹⁸／cm³以下であり、且つ前記ｎ側コンタクト層のｎ型不純物濃度は、１×１０¹⁸／cm³以上、１×１０²⁰／cm³以下であることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
前記ｎ側コンタクト層と前記第２の主面との間に、アンドープ若しくはｎ型不純物濃度が前記ｎ側コンタクト層よりも少ない窒化物半導体を有するバッファ層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５の内のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
前記バッファ層の膜厚が、０．１μｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
前記窒化物半導体基板、バッファ層、ｎ側コンタクト層の内の少なくとも２種類が同一組成を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
前記ｎ側コンタクト層、バッファ層の少なくとも一方が、窒化物半導体層が積層された多層膜であって、超格子構造を有することを特徴とする請求項１乃至８の内のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
前記多層膜はＩｎ_XＧａ_1-XＮ（０≦X≦１）とＡｌ_YＧａ_1-YＮ（０≦Y≦１、但しX＝Y＝０の場合は、ＧａＮ層中の不純物濃度が異なる）とが積層されていることを特徴とする請求項１乃至９に記載の窒化物半導体素子の製造方法。