JP3862602B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体発光装置又は電界効果トランジスタ等の半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又は窒化インジウム（ＩｎＮ）に代表されるIII-Ｖ族窒化物半導体（以下、窒化物系半導体と呼ぶ。）は、そのバンドギャップが１．９ｅＶ〜６．２ｅＶと広範囲にわたっており、赤色光から紫外光までの波長帯をカバーできる材料である。
【０００３】
一般に、窒化物系半導体を成長する基板にはサファイア（単結晶Ａｌ2 Ｏ3 ）が用いられている。サファイアと窒化物系半導体との間には大きな格子不整合が存在するにもかかわらず、サファイアからなる基板と窒化物系半導体層との間に低温バッファ層を設けることにより高品質な結晶を得られている。その結果、サファイア基板上に形成された窒化物系半導体からなる発光ダイオード素子が市販されるに至っている。
【０００４】
また、窒化物系半導体を用いた半導体発光装置以外にも、窒化物系半導体は絶縁破壊電圧が大きいため、大電力動作が可能であり、また大電力動作中の高温動作にも耐えられる半導体装置として応用が期待されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のように、サファイアからなる基板上に半導体素子を形成する半導体装置は、サファイア自体の特性が種々の問題を引き起こしている。
【０００６】
第１に、窒化物系半導体とサファイアとの熱膨張係数の違いにより発生する応力が素子に悪影響を及ぼす。この応力は、基板上に窒化物系半導体層を比較的に高温の雰囲気でエピタキシャル成長した後、室温に戻す際には必ず生じる。
【０００７】
第２に、サファイアは硬度が高く且つ化学的に安定であるため、エッチングや研磨等の加工が困難である。例えば、素子が形成されたウエハからダイシングによりチップに分割すると、分割されたチップに欠けや割れが生じやすく、また劈開も困難である。その上、チップ自体の体積は基板が大部分を占めるにもかかわらず、それを分離して除去できないため、小型化及び薄膜化することは困難である。
【０００８】
第３に、サファイアは絶縁体であるため、電極を基板に直接に形成することができない。このため、エピタキシャル層に正電極と負電極とを形成し、半導体装置をフリップチップ方式で実装する必要があり、結果的に素子面積が大きくなってしまう。
【０００９】
第４に、サファイアは熱伝導率が小さいため、基板からの放熱性が悪く、半導体装置の温度特性を改善することができない。
【００１０】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、半導体層が該半導体層を成長する母材基板から受ける応力を確実に低減できるようにすると共に、該母材基板を半導体層から容易に分離できるようにすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明は、半導体装置の製造方法を、能動層を含む第２の半導体層を成長するよりも前に、母材基板上に成長した第１の半導体層と母材基板との間に第１の半導体層を熱分解してなる熱分解層を形成する構成とする。
【００１２】
具体的に、本発明に係る半導体装置の製造方法は、母材基板の上に第１の半導体層を形成する第１の工程と、母材基板に対して第１の半導体層の反対側の面から照射光を照射することにより、第１の半導体層と母材基板との間に第１の半導体層が熱分解されてなる熱分解層を形成する第２の工程と、熱分解層が形成された第１の半導体層の上に、能動層を含む第２の半導体層を形成する第３の工程とを備えている。
【００１３】
本発明の半導体装置の製造方法によると、母材基板の上に第１の半導体層を形成した後、母材基板に対して第１の半導体層の反対側の面から照射光を照射することにより、第１の半導体層と母材基板との間に第１の半導体層が熱分解されてなる熱分解層を形成するため、第１の半導体層の上に第２の半導体層を形成した後、第２の半導体層が形成された母材基板を室温に戻す際に、母材基板から第１の半導体層に加わる、該母材基板と第１の半導体層との熱膨張係数の差による応力が熱分解層により確実に緩和される。このため、能動層を含む第２の半導体層に生じるクラック等の欠陥を防止することができるので、歩留まりが向上する。
【００１４】
本発明の半導体装置の製造方法は、第１の工程と第２の工程との間に、第１の半導体層の上に、第２の半導体層が実質的に成長しない材料からなり複数の開口部を有するマスク膜を形成する第４の工程をさらに備えていることが好ましい。
【００１５】
このようにすると、マスク膜に設けた開口部から露出する第１の半導体層の上に第２の半導体層が成長する場合に、該マスク膜を覆うように横方向（基板面に平行な方向）成長する第２の半導体層には転位密度が少ない領域、すなわち低転位密度領域が形成される。従って、第２の半導体層に含まれる能動層を、第２の半導体層における低転位密度領域に形成すると、欠陥が少ない能動層を得ることができる。
【００１６】
本発明の半導体装置の製造方法は、第１の工程よりも前に、母材基板の上に、第１の半導体層が実質的に成長しない材料からなり複数の開口部を有するマスク膜を形成する第４の工程をさらに備えていることが好ましい。
【００１７】
このようにすると、マスク膜に設けた開口部から露出する母材基板の上に第１の半導体層が成長する場合に、該マスク膜を覆うように横方向成長する第１の半導体層には転位密度が少ない領域、すなわち低転位密度領域が形成される。従って、第２の半導体層に含まれる能動層を、第１の半導体層における低転位密度領域に形成すると、欠陥が少ない能動層を得ることができる。
【００１８】
本発明の半導体装置の製造方法は、第３の工程よりも後に、熱分解層を除去することにより、第１の半導体層から母材基板を分離する第５の工程をさらに備えていることが好ましい。
【００１９】
このように、通常、半導体装置に占める体積が大きく且つその硬度が高い母材基板が、第１半導体層及び第２半導体層を含むエピタキシャル層から分離して除去されると、エピタキシャル層に対してダイシング等の加工が容易となる。その上、放熱性に優れない母材基板の場合には、母材基板が分離されることにより放熱性が良好となる。また、半導体装置の薄膜化が可能となる。
【００２０】
この場合に、本発明の半導体装置の製造方法は、第５の工程よりも後に、第１の半導体層における第２の半導体層の反対側の面上に電極を形成する第６の工程をさらに備えていることが好ましい。
【００２１】
このようにすると、電極を母材基板における第２の半導体層の反対側の面（裏面）に直接に形成することができるため、半導体装置の面積を縮小することができる。
【００２２】
本発明の半導体装置の製造方法において、第１の半導体層が窒化物を含む化合物半導体からなることが好ましい。
【００２３】
本発明の半導体装置の製造方法において、第２の半導体層が窒化物を含む化合物半導体からなることが好ましい。
【００２４】
本発明の半導体装置の製造方法において、第１の半導体層が第２の半導体層のコンタクト層であることが好ましい。
【００２５】
又は、本発明の半導体装置の製造方法において、第１の半導体層が第２の半導体層のクラッド層であることが好ましい。
【００２６】
本発明の半導体装置の製造方法において、第１の半導体層がｐ型の窒化物からなる化合物半導体であることが好ましい。
【００２７】
本発明の半導体装置の製造方法において、照射光の照射エネルギーの値が、約０．１Ｊ／ｃｍ2 以上且つ約２０Ｊ／ｃｍ2 以下であることが好ましい。
【００２８】
このようにすると、母材基板と第１の半導体層とが、該第１の半導体層が熱分解されてなる熱分解層により接着される状態を確実に得ることができる。
【００２９】
この場合に、照射光の波長が、母材基板を構成する材料が持つ禁制帯幅の吸収端よりも長く、且つ第１の半導体層を構成する材料が持つ禁制帯幅の吸収端よりも短いことが好ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３１】
図１（ａ）〜図１（ｅ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置であって、発光ダイオード装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【００３２】
まず、図１（ａ）に示すように、例えば、有機金属気相エピタキシャル成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いる成長装置（以下、ＭＯＶＰＥ装置と呼ぶ。）により、主面の面方位が（０００１）面（＝Ｃ面）であるサファイアからなる母材基板１１の上に、厚さが約２０ｎｍの窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるバッファ層（図示せず）と、厚さが約５μｍでｎ型の不純物であるシリコン（Ｓｉ）をドープした窒化ガリウムからなるｎ型コンタクト層１２とを順次成長する。ここで、母材基板１１の径は、例えば、約５．１ｃｍ（２インチ）であり、その厚さは約３００μｍである。なお、図示の都合上、母材基板１１はウエハの一部のみを示している。また、ｎ型コンタクト層１２はバッファ層を含む構成とし、母材基板１１の上に成長したｎ型コンタクト層１２及びその上に成長する半導体層を、母材基板１１を含めてエピタキシャル基板と呼ぶ。また、エピタキシャル基板から母材基板１１が除去された状態の半導体層をエピタキシャル層と呼ぶ。以下の実施形態においても同様とする。
【００３３】
次に、図１（ｂ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉からエピタキシャル基板を取り出した後、母材基板１１に対してｎ型コンタクト層１２の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、ｎ型コンタクト層１２の母材基板１１との界面に、ｎ型コンタクト層１２が熱分解されてなる熱分解層１２ａを形成する。ここで、レーザ光８０は、例えば、ネオジウムイオン（Ｎｄ3+）を添加したＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）からなる結晶体により得られる、いわゆるＮｄ：ＹＡＧレーザ光の、波長が３５５ｎｍの第３次高調波を用いている。このときの照射エネルギーは約０．３Ｊ／ｃｍ2 であり、パルスの間隔は約５ｎｓであり、照射時のレーザ光８０のスポット径は約１００μｍである。
【００３４】
レーザ光８０に対してサファイアは透明であり、従って母材基板１１により吸収されることはない。これに対し、窒化ガリウムの禁制帯幅における吸収端の波長は３６０ｎｍ〜３６４ｎｍ程度であり、レーザ光８０の波長の方が短いため、ｎ型コンタクト層１２においてレーザ光８０は吸収される。この吸収により、ｎ型コンタクト層１２は、金属ガリウム（Ｇａ）と窒素（Ｎ2 ）ガスとに熱分解される。
【００３５】
従って、図１（ｃ）に示すように、ｎ型コンタクト層１２の全面にレーザ光８０を照射すると、母材基板１１とｎ型コンタクト層１２とは、金属ガリウムからなる熱分解層１２ａの融点（約３０℃）以上であれば、溶融状態で接着された状態となる。なお、母材基板１１とｎ型コンタクト層１２とが完全に分離されることなく接着状態を維持するためには、生成する熱分解層１２ａに適当な量があり、その適当な量を決めるのはレーザ光８０の照射エネルギーである。ここでは、レーザ光８０の照射エネルギーの値を約０．１Ｊ／ｃｍ2 以上で且つ約２０Ｊ／ｃｍ2 以下に設定している。
【００３６】
次に、図１（ｄ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉に、エピタキシャル基板をｎ型コンタクト層１２が接着した状態で再度投入し、ｎ型コンタクト層１２の上に、ｎ型窒化ガリウムをさらに成長して、該ｎ型コンタクト層１２の厚さを約２０μｍとする。続いて、ｎ型コンタクト層１２の上に、厚さが約０．１μｍのシリコンをドープしたｎ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ｎ）からなるｎ型障壁層１３、厚さが約２ｎｍのアンドープの窒化インジウムガリウム（Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ）からなる発光層１４、厚さが約０．１μｍのマグネシウム（Ｍｇ）をドープしたｐ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ｎ）からなるｐ型障壁層１５、及び厚さが約０．５μｍのマグネシウムをドープしたｐ型窒化ガリウムからなるｐ型コンタクト層１６を順次成長する。これにより、発光層１４をｎ型障壁層１３とｐ型障壁層１５とにより挟まれてなる単一量子井戸構造を有する発光ダイオード素子が形成される。
【００３７】
次に、図１（ｅ）に示すように、ｐ型コンタクト層１６まで成長したエピタキシャル基板を反応炉から取り出して室温にまで冷却した後、蒸着法により、ｐ型コンタクト層１６の上に厚さが約１μｍのニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）との積層膜からなる正電極２０を選択的に形成する。続いて、図示はしていないが、正電極２０及びｐ型コンタクト層１６の上に、母材基板１１の分離後のエピタキシャル層の扱いが容易となるように、めっき、粘着テープ材、ガラス材又はレジスト材等であって、塩酸（ＨＣｌ）に溶けにくい材料からなる保持材を貼付（塗布）する。その後、塩酸を用いて、熱分解層１２ａを除去することにより、母材基板１１をｎ型コンタクト層１２から分離する。続いて、蒸着法により、ｎ型コンタクト層１２の熱分解層１２ａが付着していた面上に、厚さが約１μｍのチタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）と積層膜からなる負電極２１を形成する。続いて、ダイサーを用いて、エピタキシャル層を約３００μｍ角のチップ状に分割することにより、発光ダイオード装置を得る。ここでは、正電極２０及び負電極２１の電極間に電圧を印加することにより、４５０ｎｍの波長を持つ出力光を得られている。なお、保持材は、ウエハ状態のエピタキシャル層をチップ状に分割する工程の前か後に除去する。
【００３８】
ここで、正電極２０と負電極２１との形成の順序は問われない。すなわち、負電極２１を正電極２０よりも先に形成する場合には、まず、保持材をｐ型コンタクト層１６の上面に貼付又は塗布し、母材基板１１を分離した後、負電極２１をｎ型コンタクト層１２の裏面上に形成する。その後、保持材を除去して正電極２０をｐ型コンタクト層１６上に形成する。
【００３９】
このように、第１の実施形態によると、母材基板１１の上にｎ型コンタクト層１２の下部を形成した後、母材基板１１に対してｎ型コンタクト層１２の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、ｎ型コンタクト層１２の母材基板１１との界面にｎ型コンタクト層１２が熱分解されてなる熱分解層１２ａを形成する。このため、ｎ型コンタクト層１２を再成長し、さらにこの上に、ｎ型障壁層１３、発光層１４、ｐ型障壁層１５及びｐ型コンタクト層１６を成長した後、エピタキシャル基板を室温に戻す際に、母材基板１１からｎ型コンタクト層１２に加わる、該母材基板１１とｎ型コンタクト層１２との熱膨張係数の差による応力が熱分解層１２ａにより確実に緩和される。このため、冷却時に発光層１４に加わる歪みが低減されるので、電子と正孔との再結合確率を低下させる原因となるピエゾ効果を低減でき、発光効率が向上する。また、エピタキシャル層に生じるクラック等の欠陥を防止することができる。
【００４０】
また、加工が困難なサファイアからなる母材基板１１を除去してからダイシングを行なうため、半導体チップに割れや欠けが生じることなく容易にチップ分割を行なえるので、歩留まりが向上する。
【００４１】
また、絶縁体である母材基板１１を除去するため、ｎ型コンタクト層１２の発光層１４の反対側の面上に正電極２０と対向するように負電極２１を形成することができるため、チップ面積を低減することができる。
【００４２】
また、熱伝導率が小さい母材基板１１を除去するため、エピタキシャル層の放熱性が良好となるので、発光ダイオード装置としての温度特性が向上する。
【００４３】
なお、レーザ光８０は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光の第３次高調波に代えて、フッ化クリプトン（ＫｒＦ）による波長が２４８ｎｍのエキシマレーザ光を用いても良い。
【００４４】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００４５】
図２（ａ）〜図２（ｅ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体装置であって、発光ダイオード装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【００４６】
まず、図２（ａ）に示すように、例えば、ＭＯＶＰＥ装置に、Ｃ面を主面とし厚さが約３００μｍのサファイアからなる母材基板１１を投入し、投入した母材基板１１の主面上に、厚さが約２０ｎｍの窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるバッファ層（図示せず）と、厚さが約５μｍでｐ型の不純物であるマグネシウムをドープした窒化ガリウムからなるｐ型コンタクト層２２と、厚さが０．１μｍのマグネシウムをドープしたｐ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ｎ）からなるｐ型障壁層２３を順次成長する。
【００４７】
次に、図２（ｂ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉からエピタキシャル基板を取り出した後、母材基板１１に対してｐ型コンタクト層２２の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、ｐ型コンタクト層２２の母材基板１１との界面に、ｐ型コンタクト層２２が熱分解されてなる熱分解層２２ａを形成する。ここで、レーザ光８０は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光の第３次高調波又はＫｒＦエキシマレーザ光を用いる。このときの照射エネルギーは約０．３Ｊ／ｃｍ2 であり、パルスの間隔は約５ｎｓであり、照射時のレーザ光８０のスポット径は約１００μｍである。レーザ光８０はｐ型コンタクト層２２において吸収され、この吸収により、ｐ型コンタクト層２２は、金属ガリウムと窒素ガスとに熱分解される。従って、ｐ型コンタクト層２２の全面にわたってレーザ光８０をスキャンすると、図２（ｃ）に示すように、母材基板１１とｐ型コンタクト層２２とが熱分解層２２ａによりに接着された状態を得る。
【００４８】
第２の実施形態においては、ｐ型コンタクト層２２及びｐ型障壁層２３を母材基板１１上に成長した後、レーザ光８０をｐ型コンタクト層２２に照射しているため、該ｐ型コンタクト層２２及びｐ型障壁層２３はレーザ光８０の光吸収により加熱される。このため、マグネシウムからなるｐ型アクセプタの不活性化の原因となる水素（Ｈ）がｐ型コンタクト層２２及びｐ型障壁層２３から脱離することにより、ｐ型アクセプタが活性化する。その上、レーザ光８０がマグネシウムと水素との結合を直接に切断する効果もある。また、レーザ光８０の照射エネルギーの値を約０．１Ｊ／ｃｍ2 以上で且つ約２０Ｊ／ｃｍ2 以下に設定することにより、母材基板１１とｐ型コンタクト層２２とが完全に分離されることがない。
【００４９】
次に、図２（ｄ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉に、エピタキシャル基板をｐ型コンタクト層２２及びｐ型障壁層２３が接着した状態で再度投入する。続いて、ｐ型障壁層２３の上に、厚さが約２ｎｍのアンドープの窒化インジウムガリウム（Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ）からなる発光層２４、厚さが約０．１μｍのシリコンをドープしたｎ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ｎ）からなるｎ型障壁層２５、及び厚さが約０．５μｍのシリコンをドープしたｎ型窒化ガリウムからなるｎ型コンタクト層２６を順次成長する。これにより、発光層２４をｐ型障壁層２３とｎ型障壁層２５とにより挟まれてなる単一量子井戸構造を有する発光ダイオード素子が形成される。
【００５０】
次に、図２（ｅ）に示すように、ｎ型コンタクト層２６まで成長したエピタキシャル基板を反応炉から取り出して室温にまで冷却した後、蒸着法により、ｎ型コンタクト層２６の上に厚さが約１μｍのチタンとアルミニウムとの積層膜からなる負電極２１を選択的に形成する。続いて、図示はしていないが、負電極２１及びｎ型コンタクト層２６の上に、母材基板１１の分離後のエピタキシャル層の扱いが容易となるように、めっき、粘着テープ材、ガラス材又はレジスト材等であって、塩酸に溶けにくい材料からなる保持材を貼付（塗布）する。その後、塩酸を用いて、熱分解層２２ａを除去することにより、母材基板１１をｐ型コンタクト層２２から分離する。続いて、蒸着法により、ｐ型コンタクト層２２の熱分解層２２ａが付着していた面上に、厚さが約１μｍのニッケルと金と積層膜からなる正電極２０を形成する。ここでも、正電極２０と負電極２１との形成の順序は問われない。その後、ダイサーを用いて、エピタキシャル層を約３００μｍ角のチップ状に分割することにより、発光ダイオード装置を得る。ここでは、正電極２０及び負電極２１の電極間に電圧を印加することにより、４５０ｎｍの波長を持つ出力光を得られている。なお、保持材は、エピタキシャル層をチップ状に分割する工程の前か後に除去する。
【００５１】
このように、第２の実施形態によると、母材基板１１の上にｐ型コンタクト層２２及びｐ型障壁層を形成した後、母材基板１１に対してｐ型コンタクト層２２の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、ｐ型コンタクト層２２の母材基板１１との界面にｐ型コンタクト層２２が熱分解されてなる熱分解層２２ａを形成する。このため、ｐ型障壁層２３の上に、発光層２４、ｎ型障壁層２５及びｎ型コンタクト層２６を成長した後、エピタキシャル基板を室温に戻す際に、母材基板１１からｐ型コンタクト層２２に加わる、該母材基板１１とｐ型コンタクト層２２との熱膨張係数の差による応力が熱分解層２２ａにより確実に緩和される。このため、冷却時に発光層２４に加わる歪みが低減されるので、電子と正孔との再結合確率を低下させる原因となるピエゾ効果を低減でき、発光効率が向上する。また、エピタキシャル層に生じるクラック等の欠陥を防止することができる。
【００５２】
その上、第１の実施形態と異なり、レーザ光８０による熱分解層２２ａをｐ型コンタクト層２２に形成するため、レーザ光８０の照射時にｐ型コンタクト層２２に発生する熱が、該ｐ型コンタクト層２２及びその上のｐ型障壁層２３におけるｐ型アクセプタを活性化するので、活性化のための熱処理や電子線照射等によりアクセプタを活性化する工程が不要となる。
【００５３】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５４】
図３（ａ）〜図３（ｅ）は本発明の第３の実施形態に係る半導体装置であって、半導体レーザ装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【００５５】
まず、図３（ａ）に示すように、例えば、ＭＯＶＰＥ装置に、Ｃ面を主面とし厚さが約３００μｍのサファイアからなる母材基板１１を投入し、投入した母材基板１１の主面上に、厚さが約２０ｎｍの窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるバッファ層（図示せず）と、厚さが約５μｍのシリコンをドープしたｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるｎ型コンタクト層３２とを順次成長する。
【００５６】
次に、図３（ｂ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉からエピタキシャル基板を取り出した後、母材基板１１に対してｎ型コンタクト層３２の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、ｎ型コンタクト層３２の母材基板１１との界面に、ｎ型コンタクト層３２が熱分解されてなる熱分解層３２ａを形成する。ここで、レーザ光８０は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光の第３次高調波又はＫｒＦエキシマレーザ光を用いる。このときの照射エネルギーは約０．３Ｊ／ｃｍ2 であり、パルスの間隔は約５ｎｓであり、照射時のレーザ光のスポット径は約１００μｍである。レーザ光８０はｎ型コンタクト層３２において吸収され、この吸収により、ｎ型コンタクト層３２は、金属ガリウムと窒素ガスとに熱分解される。従って、ｎ型コンタクト層３２の全面にわたってレーザ光８０をスキャンすると、図３（ｃ）に示すように、母材基板１１とｎ型コンタクト層３２とが熱分解層３２ａによりに接着された状態を得る。このとき、レーザ光８０の照射エネルギーの値を約０．１Ｊ／ｃｍ2 以上で且つ約２０Ｊ／ｃｍ2 以下に設定することにより、母材基板１１とｎ型コンタクト層３２とが完全に分離されることがない。
【００５７】
次に、図３（ｄ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉に、エピタキシャル基板をｎ型コンタクト層３２が接着した状態で再度投入し、ｎ型コンタクト層３２の上に、ｎ型窒化ガリウムをさらに成長して、該ｎ型コンタクト層３２の厚さを約２０μｍとする。続いて、ｎ型コンタクト層３２の上に、厚さが約１μｍのシリコンをドープしたｎ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ）からなる第１クラッド層３３、厚さが約０．１μｍのアンドープの窒化ガリウムからなる第１光ガイド層３４、量子井戸活性層３５、厚さが約０．１μｍのアンドープの窒化ガリウムからなる第２光ガイド層３６、厚さが約１μｍのマグネシウムをドープしたｐ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ）からなる第２クラッド層３７、及び厚さが約０．３μｍのマグネシウムをドープしたｐ型窒化ガリウムからなるｐ型コンタクト層３８を順次成長する。
【００５８】
ここで、量子井戸活性層３５は、図示はしていないが、厚さが約３ｎｍの窒化インジウムガリウム（Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ）からなる井戸層と、厚さが約７ｎｍの窒化インジウムガリウム（Ｉｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ）からなる障壁層とを３周期分繰り返した多重量子井戸構造を有している。これにより、量子井戸活性層３５をｎ型の第１クラッド層３３とｐ型の第２クラッド層３７とにより上下から挟まれた多重量子井戸構造を有する半導体レーザ素子が形成される。
【００５９】
次に、図３（ｅ）に示すように、ｐ型コンタクト層３８まで成長したエピタキシャル基板を反応炉から取り出して室温にまで冷却した後、蒸着法により、ｐ型コンタクト層３８の上に厚さが約１μｍのニッケルと金との積層膜からなる正電極２０を形成する。さらに、量子井戸活性層３５の導波路となるように、正電極２０をドライエッチング等によりストライプ状にパターニングする。続いて、図示はしていないが、正電極２０及びｐ型コンタクト層３８の上に、母材基板１１の分離後のエピタキシャル層の扱いが容易となるように、粘着テープ材、ガラス材又はレジスト材等であって、塩酸に溶けにくい材料からなる保持材を貼付（塗布）する。その後、塩酸を用いて、熱分解層３２ａを除去することにより、母材基板１１をｎ型コンタクト層３２から分離する。続いて、蒸着法により、ｎ型コンタクト層３２の熱分解層３２ａが付着していた面上に、厚さが約１μｍのチタンとアルミニウムと積層膜からなる負電極２１を形成する。さらに、負電極２１は、正電極２０と対向するようにパターニングする。なお、ここでも、正電極２０と負電極２１との形成の順序は問われない。
【００６０】
続いて、エピタキシャル層（量子井戸活性層３５）における各面方位の（−１１００）面及び（１−１００）面が共振器端面となるように、エピタキシャル層の例えばｎ型コンタクト層３２をポイントスクライバにより罫書き（スクライブ）し、この罫書き線（スクライブライン）に沿って加重してエピタキシャル層を劈開することにより、該エピタキシャル層から所望のレーザチップを得る。レーザチップの量子井戸活性層３５において生成される生成光は、共振器端面により反射し且つ共振してレーザ光として取り出される。なお、ここでは、共振器端面同士の間隔は約５００μｍとしている。また、エピタキシャル層を保持する保持材は、エピタキシャル層をチップ状に分割する工程の前か後に除去する。
【００６１】
なお、本願明細書において、面方位に含まれるミラー指数に付した負符号”−”は、該負符号に続く一の指数の反転を便宜的に表わしている。
【００６２】
上記のようにして得られたレーザチップを、ヒートシンクの上に正電極２０を上面として保持し（ｐサイドアップ）、各電極２０、２１をワイヤボンディングしてレーザ発振を試みたところ、室温において、発振波長が４０５ｎｍのレーザ光を連続的に発振可能であることを確認している。
【００６３】
第３の実施形態によると、母材基板１１の上にｎ型コンタクト層３２の下部を形成した後、母材基板１１に対してｎ型コンタクト層３２の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、ｎ型コンタクト層３２の母材基板１１との界面にｎ型コンタクト層３２が熱分解されてなる熱分解層３２ａを形成する。このため、ｎ型コンタクト層３２を再成長し、さらにこの上に、量子井戸活性層３５を含む各半導体層を成長した後、エピタキシャル基板を室温に戻す際に、母材基板１１からｎ型コンタクト層３２に加わる、該母材基板１１とｎ型コンタクト層３２との熱膨張係数の差による応力が熱分解層３２ａにより確実に緩和される。このため、冷却時に量子井戸活性層３５に加わる歪みが低減されるので、電子と正孔との再結合確率を低下させる原因となるピエゾ効果を低減でき、発光効率が向上する。また、エピタキシャル層に生じるクラック等の欠陥を防止することができる。
【００６４】
また、加工が困難なサファイアからなる母材基板１１を除去してから劈開を行なうため、半導体チップに割れや欠けが生じることなく容易にチップ分割を行なえるので、歩留まりが向上する。
【００６５】
また、絶縁体である母材基板１１を除去するため、ｎ型コンタクト層３２の量子井戸活性層３５の反対側の面上に正電極２０と対向するように負電極２１を形成できるため、チップ面積を低減することができる。その結果、１枚のウエハからより多くのレーザ素子を得ることができるようになる。
【００６６】
また、熱伝導率が小さく且つ厚さが数百μｍの母材基板１１を除去するため、１つの素子当たりの体積も小さくなるので小型化を容易に行なえる。その上、エピタキシャル層の放熱性が良好となるため、半導体レーザ装置としての温度特性が向上するので、素子の寿命を飛躍的に向上することができる。
【００６７】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００６８】
図４（ａ）〜図４（ｆ）は本発明の第４の実施形態に係る半導体装置であって、半導体レーザ装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【００６９】
まず、図４（ａ）に示すように、例えば、ＭＯＶＰＥ装置に、Ｃ面を主面とし厚さが約３００μｍのサファイアからなる母材基板１１を投入し、投入した母材基板１１の主面上に、厚さが約２０ｎｍの窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるバッファ層（図示せず）と、厚さが約５μｍのシリコンをドープしたｎ型窒化ガリウムからなるｎ型下地層３１とを順次成長する。続いて、反応炉からエピタキシャル基板を取り出し、その後、スパッタ法又はＣＶＤ法により、ｎ型下地層３１の上の全面に厚さが約１００ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなる誘電体膜を堆積する。続いて、リソグラフィ法及びフッ酸（ＨＦ）をエッチャントとするウエットエッチング法により、堆積した誘電体膜から、幅及び間隔が共に５μｍのストライプ形状を有し、且つストライプが延びる方向がｎ型下地層３１を構成する窒化ガリウムの晶帯軸の＜１１−２０＞方向であるマスク膜８１を形成する。
【００７０】
次に、図４（ｂ）に示すように、母材基板１１に対してｎ型下地層３１の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、ｎ型下地層３１の母材基板１１との界面に、ｎ型下地層３１が熱分解されてなる熱分解層３１ａを形成する。ここで、レーザ光８０は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光の第３次高調波又はＫｒＦエキシマレーザ光を用いる。このときの照射エネルギーは約０．３Ｊ／ｃｍ2 であり、パルスの間隔は約５ｎｓであり、照射時のレーザ光のスポット径は約１００μｍである。レーザ光８０はｎ型下地層３１において吸収され、この吸収により、ｎ型下地層３１は、金属ガリウムと窒素ガスとに熱分解される。従って、ｎ型下地層３１の全面にわたってレーザ光８０をスキャンすると、図４（ｃ）に示すように、母材基板１１とｎ型下地層３１とが熱分解層３１ａによりに接着された状態を得る。このとき、レーザ光８０の照射エネルギーの値を約０．１Ｊ／ｃｍ2 以上で且つ約２０Ｊ／ｃｍ2 以下に設定することにより、母材基板１１とｎ型下地層３１とが完全に分離されることがない。
【００７１】
次に、図４（ｄ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉に、エピタキシャル基板をｎ型下地層３１が接着した状態で再度投入し、ｎ型下地層３１の上に、マスク膜８１を選択成長用のマスクとして、シリコンをドープしたｎ型窒化ガリウムを成長して厚さが約１５μｍのｎ型コンタクト層３２を形成する。このとき、ｎ型コンタクト層３２を構成する窒化ガリウムは、マスク膜８１を構成する酸化シリコンとはその結晶構造が異なるため、マスク膜８１の表面には結晶成長せず、ｎ型下地層３１におけるマスク膜８１の開口部からの露出部分から成長を始める。さらに成長すると、マスク膜８１の開口部から成長したｎ型コンタクト層３２はマスク膜８１の上側部分において横方向（基板面に平行な方向）に成長し始め、ついには、ｎ型コンタクト層３２のマスク膜８１の各開口部から成長する部分がマスク膜８１を覆うように成長する。ここで、ｎ型コンタクト層３２におけるマスク膜８１の各開口部の上側に成長した部分は、母材基板１１との格子不整合により生じた転位が基板面に対してほぼ垂直な方向に存在している。これに対し、ｎ型コンタクト層３２におけるマスク膜８１の上側部分は、マスク膜８１によってｎ型コンタクト層３２中に存在する転位（欠陥）の伝播が妨げられるため転位密度が小さい。例えば、第４の実施形態に係るｎ型コンタクト層３２の転位密度は、第３の実施形態におけるｎ型コンタクト層３２の転位密度と比べて１桁から２桁は小さい。
【００７２】
さらに、図４（ｅ）に示すように、ｎ型コンタクト層３２の上に、厚さが約１μｍのシリコンをドープしたｎ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ）からなる第１クラッド層３３、厚さが約０．１μｍのアンドープの窒化ガリウムからなる第１光ガイド層３４、量子井戸活性層３５、厚さが約０．１μｍのアンドープの窒化ガリウムからなる第２光ガイド層３６、厚さが約１μｍのマグネシウムをドープしたｐ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ）からなる第２クラッド層３７、及び厚さが約０．３μｍのマグネシウムをドープしたｐ型窒化ガリウムからなるｐ型コンタクト層３８を順次成長する。ここで、量子井戸活性層３５は、第３の実施形態と同様の多重量子井戸構造としている。
【００７３】
次に、図４（ｆ）に示すように、ｐ型コンタクト層３８まで成長したエピタキシャル基板を反応炉から取り出して室温にまで冷却した後、蒸着法により、ｐ型コンタクト層３８の上に厚さが約１μｍのニッケルと金との積層膜からなる正電極２０を形成する。さらに、量子井戸活性層３５の導波路となるように、正電極２０をドライエッチング等によりストライプ状にパターニングする。続いて、図示はしていないが、正電極２０及びｐ型コンタクト層３８の上に、母材基板１１の分離後のエピタキシャル層の扱いが容易となるように、めっき、粘着テープ材、ガラス材又はレジスト材等であって、塩酸に溶けにくい材料からなる保持材を貼付（塗布）する。その後、塩酸を用いて、熱分解層３１ａを除去することにより、母材基板１１をｎ型下地層３１から分離し、続いて、ｎ型下地層３１及びマスク膜８１を化学機械的研磨（ＣＭＰ）法等により研磨して除去する。続いて、蒸着法により、ｎ型コンタクト層３２における正電極２０の反対側の面上に、厚さが約１μｍのチタンとアルミニウムと積層膜からなる負電極２１を形成する。さらに、負電極２１は、正電極２０と対向するようにパターニングする。なお、ここでも、正電極２０と負電極２１との形成の順序は問われない。
【００７４】
続いて、エピタキシャル層（量子井戸活性層３５）における各面方位の（−１１００）面及び（１−１００）面が共振器端面となるように、エピタキシャル層の例えばｎ型コンタクト層３２をポイントスクライバにより罫書きし、この罫書き線に沿って加重してエピタキシャル層を劈開することにより、該エピタキシャル層から所望のレーザチップを得る。ここでは、共振器端面同士の間隔は約５００μｍとしている。また、エピタキシャル層を保持する保持材は、エピタキシャル層をチップ状に分割する工程の前か後に除去する。
【００７５】
上記のようにして得られたレーザチップをヒートシンクの上にｐサイドアップで保持し、各電極２０、２１をワイヤボンディングしてレーザ発振を試みたところ、室温において、発振波長が４０５ｎｍのレーザ光を連続的に発振可能であることを確認している。
【００７６】
第４の実施形態によると、母材基板１１の上に、ｎ型コンタクト層３２の下地層であるｎ型下地層３１を設けておき、母材基板１１に対してｎ型下地層３１の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、ｎ型下地層３１の母材基板１１との界面にｎ型下地層３１が熱分解されてなる熱分解層３１ａを形成する。このため、ｎ型下地層３１の上にｎ型コンタクト層３２を成長し、さらにこの上に、量子井戸活性層３５を含む各半導体層を成長した後、エピタキシャル基板を室温に戻す際に、母材基板１１からｎ型下地層３１に加わる、該母材基板１１とｎ型下地層３１との熱膨張係数の差による応力が熱分解層３１ａにより確実に緩和される。
【００７７】
その上、第４の実施形態に係るｎ型コンタクト層３２は、窒化ガリウムが実質的に成長しない材料からなるマスク膜８１の開口部から露出するｎ型下地層３１から選択的に成長（選択的横方向成長）するため、その転位密度が大幅に低減される。その結果、量子井戸活性層３５を含むエピタキシャル層の結晶性が良好となるので、半導体レーザ装置の動作特性が著しく向上する。
【００７８】
なお、マスク膜８１の形状はストライプ状としたが、これに限られず、ドット状又は格子状等であっても同様の効果を得ることができる。
【００７９】
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００８０】
図５（ａ）〜図５（ｆ）は本発明の第５の実施形態に係る半導体装置であって、半導体レーザ装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【００８１】
まず、図５（ａ）に示すように、例えばスパッタ法又はＣＶＤ法により、Ｃ面を主面とし厚さが約３００μｍのサファイアからなる母材基板１１の主面上に、厚さが約１００ｎｍの酸化シリコンからなる誘電体膜を堆積する。続いて、リソグラフィ法及びフッ酸をエッチャントとするウエットエッチング法により、堆積した誘電体膜から、幅及び間隔が共に５μｍのストライプ形状を有し、且つストライプが延びる方向が母材基板１１を構成するサファイアの晶帯軸の＜１−１００＞方向であるマスク膜８１を形成する。
【００８２】
まず、図５（ｂ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉に、マスク膜８１が形成された母材基板１１を投入し、母材基板１１の上にマスク膜８１を選択成長用のマスクとしてｎ型窒化ガリウムを成長し、厚さが約３０ｎｍのバッファ層（図示せず）を形成する。続いて、バッファ層の上に、シリコンをドープしたｎ型窒化ガリウムを成長して、厚さが約５μｍのｎ型下地層３１を形成する。ここで、ｎ型下地層３１はバッファ層を含む構成とする。このとき、ｎ型下地層３１を構成する窒化ガリウムは、マスク膜８１の表面には結晶成長せず、ｎ型下地層３１におけるマスク膜８１の開口部からの露出部分から成長を始める。さらに成長すると、マスク膜８１の開口部から成長したｎ型下地層３１はマスク膜８１の上側部分において横方向（基板面に平行な方向）に成長し始め、ついには、ｎ型下地層３１のマスク膜８１の各開口部から成長する部分がマスク膜８１を覆うように成長する。ここで、ｎ型下地層３１におけるマスク膜８１の各開口部の上側に成長した部分は、母材基板１１との格子不整合により生じた転位が基板面に対してほぼ垂直な方向に存在している。これに対し、ｎ型下地層３１におけるマスク膜８１の上側部分は、マスク膜８１によってｎ型下地層３１中に存在する転位（欠陥）の伝播が妨げられるため低転位となる。
【００８３】
次に、図５（ｃ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉からエピタキシャル基板を取り出した後、母材基板１１に対してｎ型下地層３１の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、ｎ型下地層３１の母材基板１１との界面及びマスク膜８１の近傍に、ｎ型下地層３１が熱分解されてなる熱分解層３１ａを形成する。ここで、レーザ光８０は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光の第３次高調波又はＫｒＦエキシマレーザ光を用いる。このときの照射エネルギーは約０．３Ｊ／ｃｍ2 であり、パルスの間隔は約５ｎｓであり、照射時のレーザ光のスポット径は約１００μｍである。酸化シリコンの吸収端の波長は１９０ｎｍであるため、レーザ光８０は、酸化シリコンでは吸収されず、ｎ型下地層３１において吸収される。このレーザ光８０の吸収により、ｎ型下地層３１は、金属ガリウムと窒素ガスとに熱分解される。従って、ｎ型下地層３１の全面にわたってレーザ光８０をスキャンすると、図５（ｄ）に示すように、母材基板１１とｎ型下地層３１とが熱分解層３１ａによりに接着された状態を得る。このとき、レーザ光８０の照射エネルギーの値を約０．１Ｊ／ｃｍ2 以上で且つ約２０Ｊ／ｃｍ2 以下に設定することにより、母材基板１１とｎ型下地層３１とが完全に分離されることがない。
【００８４】
次に、図５（ｅ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉に、エピタキシャル基板をｎ型下地層３１が接着した状態で再度投入する。続いて、ｎ型下地層３１の上に、厚さが約１５μｍのシリコンをドープしたｎ型窒化ガリウムからなるｎ型コンタクト層３２と、厚さが約１μｍのシリコンをドープしたｎ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ）からなる第１クラッド層３３と、厚さが約０．１μｍのアンドープの窒化ガリウムからなる第１光ガイド層３４、量子井戸活性層３５、厚さが約０．１μｍのアンドープの窒化ガリウムからなる第２光ガイド層３６、厚さが約１μｍのマグネシウムをドープしたｐ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ）からなる第２クラッド層３７、及び厚さが約０．３μｍのマグネシウムをドープしたｐ型窒化ガリウムからなるｐ型コンタクト層３８を順次成長する。ここで、量子井戸活性層３５は、第３の実施形態と同様の多重量子井戸構造としている。
【００８５】
次に、図５（ｆ）に示すように、ｐ型コンタクト層３８まで成長したエピタキシャル基板を反応炉から取り出して室温にまで冷却した後、蒸着法により、ｐ型コンタクト層３８の上に厚さが約１μｍのニッケルと金との積層膜からなる正電極２０を形成する。さらに、量子井戸活性層３５の導波路となるように、正電極２０をドライエッチング等によりストライプ状にパターニングする。続いて、図示はしていないが、正電極２０及びｐ型コンタクト層３８の上に、母材基板１１の分離後のエピタキシャル層の扱いが容易となるように、めっき、粘着テープ材、ガラス材又はレジスト材等であって、塩酸に溶けにくい材料からなる保持材を貼付（塗布）する。その後、塩酸を用いて、熱分解層３１ａを除去することにより、母材基板１１をｎ型下地層３１から分離し、続いて、ｎ型下地層３１及びマスク膜８１をＣＭＰ法等により研磨して除去する。続いて、蒸着法により、ｎ型下地層３１の熱分解層３１ａが付着していた面上に、厚さが約１μｍのチタンとアルミニウムと積層膜からなる負電極２１を形成する。さらに、負電極２１は、正電極２０と対向するようにパターニングする。なお、ここでも、正電極２０と負電極２１との形成の順序は問われない。続いて、エピタキシャル層（量子井戸活性層３５）における各面方位の（−１１００）面及び（１−１００）面が共振器端面となるように、エピタキシャル層の例えばｎ型コンタクト層３２をポイントスクライバにより罫書きし、この罫書き線に沿って加重してエピタキシャル層を劈開することにより、該エピタキシャル層から所望のレーザチップを得る。ここでは、共振器端面同士の間隔は約５００μｍとしている。また、エピタキシャル層を保持する保持材は、エピタキシャル層をチップ状に分割する工程の前か後に除去する。
【００８６】
上記のようにして得られたレーザチップをヒートシンクの上にｐサイドアップで保持し、各電極２０、２１をワイヤボンディングしてレーザ発振を試みたところ、室温において、発振波長が４０５ｎｍのレーザ光を連続的に発振可能であることを確認している。
【００８７】
第５の実施形態によると、母材基板１１の上に選択成長用のマスク膜８１を形成した後、ｎ型コンタクト層３２の下地層であるｎ型下地層３１を選択成長し、その後、母材基板１１に対してｎ型下地層３１の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、ｎ型下地層３１の母材基板１１との界面にｎ型下地層３１が熱分解されてなる熱分解層３１ａを形成する。このため、ｎ型下地層３１の上にｎ型コンタクト層３２を成長し、さらにこの上に、量子井戸活性層３５を含む各半導体層を成長した後、エピタキシャル基板を室温に戻す際に、母材基板１１からｎ型下地層３１に加わる、該母材基板１１とｎ型下地層３１との熱膨張係数の差による応力が熱分解層３１ａにより確実に緩和される。
【００８８】
その上、第５の実施形態に係るｎ型下地層３１は、窒化ガリウムが実質的に成長しない材料からなるマスク膜８１の開口部から露出する母材基板１１から選択的に成長（選択的横方向成長）するため、その転位密度が大幅に低減される。その結果、量子井戸活性層３５を含むエピタキシャル層の結晶性が良好となるので、半導体レーザ装置の動作特性が著しく向上する。
【００８９】
なお、マスク膜８１の形状はストライプ状としたが、これに限られず、ドット状又は格子状等であっても同様の効果を得ることができる。
【００９０】
（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００９１】
図６（ａ）〜図６（ｅ）は本発明の第６の実施形態に係る半導体装置であって、半導体レーザ装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【００９２】
まず、図６（ａ）に示すように、例えば、ＭＯＶＰＥ装置に、Ｃ面を主面とし厚さが約３００μｍのサファイアからなる母材基板１１を投入し、投入した母材基板１１の主面上に、厚さが約２０ｎｍの窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ）からなるバッファ層（図示せず）と、厚さが約１μｍのシリコンをドープした窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ）からなるｎ型コンタクト層４２とを順次成長する。なお、ｎ型コンタクト層４２はバッファ層を含む構成とする。
【００９３】
次に、図６（ｂ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉からエピタキシャル基板を取り出した後、母材基板１１に対してｎ型コンタクト層４２の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、ｎ型コンタクト層４２の母材基板１１との界面に、ｎ型コンタクト層４２が熱分解されてなる熱分解層４２ａを形成する。ここで、レーザ光８０は、例えば、波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光を用いている。このときの照射エネルギーは約０．３Ｊ／ｃｍ2 であり、パルスの間隔は約５ｎｓであり、照射時のレーザ光８０のスポット径は約１００μｍである。レーザ光８０に対してサファイアは透明であり、従って母材基板１１により吸収されることはない。これに対し、窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0. 15Ｇａ0.85Ｎ）の禁制帯幅における吸収端の波長は３３０ｎｍ〜３４０ｎｍ程度であり、レーザ光８０の波長の方が短いため、ｎ型コンタクト層４２においてレーザ光８０は吸収される。この吸収により、ｎ型コンタクト層４２は、ガリウム、アルミニウム及び窒素ガスに熱分解される。ここで、熱分解層４２ａはガリウムとアルミニウムとの合金からなり、該合金の融点はガリウムのみの純物質の融点よりも低くなる。そこで、レーザ光８０の照射エネルギーの値を約０．１Ｊ／ｃｍ2 以上で且つ約２０Ｊ／ｃｍ2 以下に設定すると、前述したのと同様に、合金の融点以上の温度であれば、溶融状態の熱分解層４２ａによって、母材基板１１とｎ型コンタクト層４２とが接着された状態となる。従って、ｎ型コンタクト層４２の全面にわたってレーザ光８０をスキャンすると、図６（ｃ）に示すように、母材基板１１とｎ型コンタクト層４２とが熱分解層４２ａによりに接着された状態を得る。
【００９４】
次に、図６（ｄ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉に、エピタキシャル基板をｎ型コンタクト層４２が接着した状態で再度投入する。続いて、ｎ型コンタクト層４２の上に、厚さが約２０μｍのシリコンをドープしたｎ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ）からなる第１クラッド層４３、厚さが約０．１μｍのアンドープの窒化ガリウムからなる第１光ガイド層４４、量子井戸活性層４５、厚さが約０．１μｍのアンドープの窒化ガリウムからなる第２光ガイド層４６、厚さが約１．５μｍのマグネシウムをドープしたｐ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ）からなる第２クラッド層４７、及び厚さが約０．３μｍのマグネシウムをドープしたｐ型窒化ガリウムからなるｐ型コンタクト層４８を順次成長する。ここで、量子井戸活性層４５は、第３の実施形態と同様に、厚さが約３ｎｍの窒化インジウムガリウム（Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ）からなる井戸層と、厚さが約７ｎｍの窒化インジウムガリウム（Ｉｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ）からなる障壁層とを３周期分繰り返して構成されている。
【００９５】
次に、図６（ｅ）に示すように、ｐ型コンタクト層４８まで成長したエピタキシャル基板を反応炉から取り出して室温にまで冷却した後、蒸着法により、ｐ型コンタクト層４８の上に厚さが約１μｍのニッケルと金との積層膜からなる正電極２０を形成する。さらに、量子井戸活性層４５の導波路となるように、正電極２０をドライエッチング等によりストライプ状にパターニングする。続いて、図示はしていないが、正電極２０及びｐ型コンタクト層４８の上に、母材基板１１の分離後のエピタキシャル層の扱いが容易となるように、めっき、粘着テープ材、ガラス材又はレジスト材等であって、塩酸に溶けにくい材料からなる保持材を貼付（塗布）する。その後、塩酸を用いて、熱分解層４２ａを除去することにより、母材基板１１をｎ型コンタクト層４２から分離する。続いて、蒸着法により、ｎ型コンタクト層４２の熱分解層４２ａが付着していた面上に、厚さが約１μｍのチタンとアルミニウムと積層膜からなる負電極２１を形成する。さらに、負電極２１は、正電極２０と対向するようにパターニングする。なお、ここでも、正電極２０と負電極２１との形成の順序は問われない。
【００９６】
続いて、エピタキシャル層（量子井戸活性層４５）における各面方位の（−１１００）面及び（１−１００）面が共振器端面となるように、エピタキシャル層の例えばｎ型コンタクト層３２をポイントスクライバにより罫書きし、この罫書き線に沿って加重してエピタキシャル層を劈開することにより、該エピタキシャル層から所望のレーザチップを得る。レーザチップの量子井戸活性層４５において生成される生成光は、共振器端面により反射し且つ共振してレーザ光として取り出される。なお、ここでは、共振器端面同士の間隔は約５００μｍとしている。また、エピタキシャル層を保持する保持材は、エピタキシャル層をチップ状に分割する工程の前か後に除去する。
【００９７】
以上説明したように、第６の実施形態においても、母材基板１１の上に第１の半導体層（ｎ型コンタクト層４２）を成長した後、第１の半導体層に対して母材基板１１側から、該第１の半導体層を熱分解可能なレーザ光８０を照射することにより、母材基板１１と第１の半導体層との接合を切りながらも、界面同士を接着する熱分解層４２ａを形成する。これにより、図６（ｄ）に示したエピタキシャル層の成長後の冷却工程において、母材基板１１と第１の半導体層との間の熱膨張係数の差に起因する応力を低減することができる。
【００９８】
通常、窒化ガリウム（ＧａＮ）層の上に窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層を成長する場合には、窒化ガリウム結晶と窒化アルミニウムガリウム結晶との格子不整合により、クラックが生じやすく、膜厚を大きくすることができない。その上、窒化アルミニウムガリウムからなる半導体層の禁制帯幅（バンドギャップ）を大きくするためにアルミニウムの組成を大きくすると、格子不整合がさらに拡大するため、結晶としての臨界膜厚は逆に小さくなってしまう。
【００９９】
しかしながら、第６の実施形態によると、窒化アルミニウムガリウムからなるｎ型コンタクト層４２を臨界膜厚以下の厚さに成長し、その後、ｎ型コンタクト層４２に対してレーザ光８０の照射を受けることにより、母材基板１１から受ける応力が緩和されるため、ｎ型コンタクト層４２にはクラックが発生するおそれがない。さらに、レーザ光８０を照射した後には、熱分解により生じた熱分解層４２ａによって、ｎ型コンタクト層４２は母材基板１１から受ける応力が緩和された状態となるため、ｎ型窒化アルミニウムガリウムからなる第１クラッド層４３をｎ型コンタクト層４２の上に比較的に厚く成長しても、該第１クラッド層４３にはクラックが発生するおそれがない。
【０１００】
また、ｎ型コンタクト層４２のアルミニウムの組成をさらに大きくしたとしても、その臨界膜厚内で成長した後、レーザ光８０を照射しさえすれば、ｎ型コンタクト層４２及び第１クラッド層４３にクラックが発生しなくなる。このため、アルミニウムの組成が大きく且つ膜厚が厚い第１クラッド層４３の形成が可能となるので、量子井戸活性層４５における生成光の閉じ込め能力及びキャリアの閉じ込め能力を向上することができる。
【０１０１】
なお、量子井戸活性層４５に生成光を十分に閉じ込めるには、第１クラッド層４３のアルミニウムの組成は０．０５以上とすることが望ましく、その厚さはｎ型コンタクト層４２を含め０．５μｍ以上とすることが望ましい。
【０１０２】
また、バッファ層に窒化アルミニウムガリウムを用いたが、窒化ガリウムを用いてもよい。
【０１０３】
（第７の実施形態）
以下、本発明の第７の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０１０４】
図７（ａ）〜図７（ｅ）は本発明の第７の実施形態に係る半導体装置であって、面発光レーザ装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【０１０５】
まず、図７（ａ）に示すように、例えば、ＭＯＶＰＥ装置に、Ｃ面を主面とし厚さが約３００μｍのサファイアからなる母材基板１１を投入し、投入した母材基板１１の主面上に、厚さが約２０ｎｍの窒化ガリウムからなるバッファ層（図示せず）と、厚さが約５μｍのシリコンをドープしたｎ型窒化ガリウムからなるｎ型コンタクト層５２とを順次成長する。
【０１０６】
次に、図７（ｂ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉からエピタキシャル基板を取り出した後、母材基板１１に対してｎ型コンタクト層５２の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、ｎ型コンタクト層５２の母材基板１１との界面に、ｎ型コンタクト層５２が熱分解されてなる熱分解層５２ａを形成する。ここで、レーザ光８０は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光の第３次高調波又はＫｒＦエキシマレーザ光を用いる。このときの照射エネルギーは約０．３Ｊ／ｃｍ2 であり、パルスの間隔は約５ｎｓであり、照射時のレーザ光のスポット径は約１００μｍである。レーザ光８０はｎ型コンタクト層５２において吸収され、この吸収により、ｎ型コンタクト層５２は、金属ガリウムと窒素ガスとに熱分解される。従って、ｎ型コンタクト層５２の全面にわたってレーザ光８０をスキャンすると、図７（ｃ）に示すように、母材基板１１とｎ型コンタクト層５２とが熱分解層５２ａによりに接着された状態を得る。このとき、レーザ光８０の照射エネルギーの値を約０．１Ｊ／ｃｍ2 以上で且つ約２０Ｊ／ｃｍ2 以下に設定することにより、母材基板１１とｎ型コンタクト層５２とが完全に分離されることがない。
【０１０７】
次に、図７（ｄ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉に、エピタキシャル基板をｎ型コンタクト層５２が接着した状態で再度投入し、ｎ型コンタクト層５２の上に、ｎ型窒化ガリウムをさらに成長して、該ｎ型コンタクト層５２の厚さを約２０μｍとする。続いて、ｎ型コンタクト層５２の上に、共にシリコンをドープしたｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）からなる第１半導体層（図示せず）とｎ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.34Ｇａ0.66Ｎ）からなる第２半導体層（図示せず）を交互に３５周期分の多層膜を成長してｎ型反射鏡５３を形成する。ここで、ｎ型反射鏡５３は、第１半導体層の１層当たりの厚さを約４３ｎｍとし、第２半導体層の１層当たりの厚さを約４４ｎｍとし、それぞれλ／（４ｎ）（但し、λは活性層における発光波長であり、ｎは第１半導体層又は第２半導体層の屈折率である。）を満たす厚さで積層して、反射率が高いブラッグ反射鏡を構成している。
【０１０８】
続いて、ｎ型反射鏡５３の上に、窒化ガリウムからなる第１スペーサ層５４と、活性層５５と、窒化ガリウムからなる第２スペーサ層５６とを順次成長する。このように、活性層５５を第１スペーサ層５４及び第２スペーサ層５６により基板面に垂直な方向に挟むことにより共振器構造を形成する。ここで、図示はしていないが、活性層５５は、厚さが約３ｎｍのＩｎ0.10Ｇａ0.90Ｎからなる井戸層と、厚さが約５ｎｍのＩｎ0.01Ｇａ0.99Ｎからなる障壁層とを２６周期分繰り返して構成されている。
【０１０９】
続いて、第２スペーサ層５６の上に、共にマグネシウムをドープしたｐ型窒化ガリウム（ＧａＮ）からなる第１半導体層（図示せず）とｐ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.34Ｇａ0.66Ｎ）からなる第２半導体層（図示せず）を交互に３０周期分の多層膜を成長してｐ型反射鏡５７を形成する。ここで、ｐ型反射鏡５７における第１半導体層の１層当たりの厚さは約４３ｎｍであり、第２半導体層の１層当たりの厚さは約４４ｎｍである。
【０１１０】
続いて、ｐ型反射鏡５７まで成長したエピタキシャル基板を反応炉から取り出して室温にまで冷却する。その後、ｐ型反射鏡５７の上面からプロトンを照射して、エピタキシャル層におけるｎ型反射鏡５３からｐ型反射鏡５７にわたる領域に電流狭窄用の絶縁領域５８を形成する。
【０１１１】
次に、図７（ｅ）に示すように、蒸着法により、ｐ型反射鏡５７の上に厚さが約１μｍのニッケルと金との積層膜からなる正電極２０を形成する。さらに、ｐ型反射鏡５７における活性層５５の上側の領域が開口するように、正電極２０をドライエッチング等によりパターニングする。続いて、図示はしていないが、正電極２０及びｐ型反射鏡５７の上に、母材基板１１の分離後のエピタキシャル層の扱いが容易となるように、めっき、粘着テープ材、ガラス材又はレジスト材等であって、塩酸に溶けにくい材料からなる保持材を貼付（塗布）する。その後、塩酸を用いて、熱分解層５２ａを除去することにより、母材基板１１をｎ型コンタクト層５２から分離する。続いて、ｎ型コンタクト層５２の熱分解層５２ａが付着していた面上に、厚さが約１μｍのチタンとアルミニウムと積層膜からなる負電極２１を形成する。ここでも、正電極２０と負電極２１との形成の順序は問われない。
【０１１２】
続いて、ダイサーを用いて、エピタキシャル層をチップ状に分割することにより、面発光レーザ装置を得る。なお、保持材は、ウエハ状態のエピタキシャル層をチップ状に分割する工程の前か後に除去する。
【０１１３】
上記のようにして得られたレーザチップを、ヒートシンクの上に正電極２０を上面として保持し（フェースアップ）、各電極２０、２１をワイヤボンディングしてレーザ発振を試みた。レーザチップに注入された電流は、絶縁領域５８により狭窄されて活性層５５に集中し、これにより活性層５５に生成した生成光は、ｎ型反射鏡５３とｐ型反射鏡５７との間で共振してレーザ発振し、室温において発振波長が４０５ｎｍのレーザ光を連続的に発振可能であることを確認している。
【０１１４】
以上説明したように、第７の実施形態に係る面発光レーザ装置においても、母材基板１１の上に第１の半導体層（ｎ型コンタクト層５２）を成長した後、第１の半導体層に対して母材基板１１側から、該第１の半導体層を熱分解可能なレーザ光８０を照射することにより、母材基板１１と第１の半導体層との接合を切りながらも、界面同士を接着する熱分解層５２ａを形成する。これにより、図７（ｄ）に示したエピタキシャル層の成長後の冷却工程において、母材基板１１と第１の半導体層との間の熱膨張係数の差に起因する応力を低減することができる。
【０１１５】
なお、各反射鏡５３、５７は、窒化ガリウムからなる第１半導体層と、窒化アルミニウムガリウムからなる第２半導体層とを、それぞれλ／（４ｎ）の厚さ、すなわち半導体層中を伝播する光の実効的な波長の４分の１の厚さで交互に成膜して形成したが、これに限られず、３λ／（４ｎ）と、実効的な波長の４分の３の厚さで交互に形成してもよい。
【０１１６】
また、各反射鏡５３、５７は半導体に限られず、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）と酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）とからなる多層膜構成を持つ誘電体により形成されていてもよい。
【０１１７】
また、電流狭窄用の絶縁領域５８をイオン注入により形成したが、これに限られず、絶縁領域５８を選択的に酸化して形成してもよい。
【０１１８】
（第８の実施形態）
以下、本発明の第８の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０１１９】
図８（ａ）〜図８（ｅ）は本発明の第８の実施形態に係る半導体装置であって、ＨＦＥＴの製造方法の工程順の断面構成を示している。
【０１２０】
まず、図８（ａ）に示すように、例えば、ＭＯＶＰＥ装置に、Ｃ面を主面とし厚さが約３００μｍのサファイアからなる母材基板１１を投入し、投入した母材基板１１の主面上に、厚さが約２０ｎｍの窒化ガリウムからなるバッファ層（図示せず）と、厚さが約２μｍの窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層）からなる半導体層（障壁層）６２と、厚さが約１５ｎｍのシリコンを高ドープしたｎ+ 型窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるチャネル層６３と、厚さが約５ｎｍのアンドープの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる絶縁層６４とを順次成長する。続いて、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉からエピタキシャル基板を取り出した後、母材基板１１に対して半導体層６２の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、半導体層６２の母材基板１１との界面に、半導体層６２が熱分解されてなる熱分解層６２ａを形成する。ここで、レーザ光８０は、ＫｒＦエキシマレーザ光を用いる。このときの照射エネルギーは約０．３Ｊ／ｃｍ2 であり、パルスの間隔は約５ｎｓであり、照射時のレーザ光のスポット径は約１００μｍである。レーザ光８０は半導体層６２において吸収され、この吸収により、半導体層６２は、金属ガリウムと窒素ガスとに熱分解される。従って、半導体層６２の全面にわたってレーザ光８０をスキャンすると、図８（ｂ）に示すように、母材基板１１と半導体層６２とが熱分解層６２ａによりに接着された状態を得る。このとき、レーザ光８０の照射エネルギーの値を約０．１Ｊ／ｃｍ2 以上で且つ約２０Ｊ／ｃｍ2 以下に設定することにより、母材基板１１と半導体層６２とが完全に分離されることがない。なお、チャネル層６３及び絶縁層６４は、熱分解層６２ａを形成した後に、再成長してもよい。
【０１２１】
次に、図８（ｃ）に示すように、絶縁層６４の上にソース及びドレイン形成領域を露出する酸化シリコンからなるマスク膜８１を選択的に形成する。続いて、形成したマスク膜８１を用いて、絶縁層６４に対して、例えば塩素（Ｃｌ2 ）ガスを用いたドライエッチングを行なって、チャネル層６３におけるソース及びドレイン形成領域を露出する。
【０１２２】
次に、図８（ｄ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉に、マスク膜８１を形成したエピタキシャル基板を再度投入する。続いて、マスク膜８１を選択成長用のマスクとして、チャネル層６３における露出したソース及びドレイン形成領域の上に、厚さが約１５０ｎｍのシリコンを高ドープしたｎ+ 型窒化ガリウムからなるコンタクト層６５を再成長する。その後、コンタクト層６５を成長したエピタキシャル基板を反応炉から取り出した後、蒸着法により、コンタクト層６５におけるソース及びドレイン形成領域に、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）及び金（Ａｕ）の積層膜からなるオーム性電極を選択的に形成し、その後、窒素雰囲気でアニールを行なうことにより、ソース電極７１及びドレイン電極７２をそれぞれ形成する。続いて、蒸着法により、絶縁層６４の上の中央部に、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）及び金（Ａｕ）の積層膜からなるショットキー性電極を選択的に形成して、これをゲート電極７３とする。
【０１２３】
次に、図示はしていないが、ソース電極７１及びドレイン電極７２等を含むエピタキシャル層の上に、母材基板１１の分離後のエピタキシャル層の扱いが容易となるように、粘着テープ材、ガラス材又はレジスト材等であって、塩酸に溶けにくい材料からなる保持材を貼付（塗布）する。その後、塩酸を用いて、熱分解層６２ａを除去することにより、母材基板１１を半導体層６２から分離する。続いて、ダイサーを用いて、エピタキシャル層をチップ状に分割することにより、図８（ｅ）に示すＨＦＥＴを得る。なお、保持材は、ウエハ状態のエピタキシャル層をチップ状に分割する工程の前か後に除去する。
【０１２４】
以上説明したように、第８の実施形態に係るＨＦＥＴにおいても、母材基板１１の上に第１の半導体層（半導体層６２）を成長した後、第１の半導体層に対して母材基板１１側から、該第１の半導体層を熱分解可能なレーザ光８０を照射することにより、母材基板１１と第１の半導体層との接合を切りながらも、界面同士を接着する熱分解層６２ａを形成する。これにより、図８（ｄ）に示したコンタクト層の成長後の冷却工程において、母材基板１１と第１の半導体層との間の熱膨張係数の差に起因する応力を低減することができる。
【０１２５】
さらに、第８の実施形態に係るＨＦＥＴは、熱伝導率が小さいサファイアからなる母材基板１１を除去しているため、動作中における放熱性が極めて良好となり、安定に動作することができる。
【０１２６】
なお、第１〜第８の各実施形態において、以下に示す置き換えを行なっても、同様の効果を得ることができる。
【０１２７】
まず、母材基板１１をエピタキシャル層から分離するためのレーザ光源に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光の第３次高調波光又はＫｒＦエキシマレーザ光を用いたが、これに限られない。すなわち、窒化物半導体の吸収端よりも大きなエネルギーに相当する波長を有し、且つ母材基板１１に対して透明であるレーザ光であればよい。例えば、発振波長が３０８ｎｍの塩化キセノン（ＸｅＣｌ）によるエキシマレーザ光や、ＹＡＧレーザ光の第４次高調波等でも母材基板１１の分離は可能である。
【０１２８】
また、マスク膜８１の材料に、酸化シリコンを用いたが、窒化物系半導体がその上に実質的に成長しない材料であれば良い。例えば、窒化ケイ素（ＳｉxＮy）等の窒化物、酸化チタン（ＴｉＯx ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯx ）等の酸化物、又はニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）若しくはタングステン（Ｗ）等の高融点金属であってもよい。
【０１２９】
また、第３〜第７の実施形態において、ｎ型の窒化物半導体層とｐ型の窒化物半導体層との互いの導電型を入れ換えてもよい。
【０１３０】
また、製造の対象とした半導体装置は、発光ダイオード装置、半導体レーザ装置、面発光レーザ装置、又はＨＦＥＴに限られず、光導電性セル若しくはヘテロ接合フォトダイオード等の受光装置、ＭＩＳＦＥＴ、ＪＦＥＴ若しくはＨＥＭＴ等の電子デバイス、又はフィルタ装置においても同様の方法で製造することができる。
【０１３１】
【発明の効果】
本発明の半導体装置の製造方法によると、第１の半導体層と母材基板との間に第１の半導体層が熱分解されてなる熱分解層を形成するため、第１の半導体層の上に第２の半導体層を形成した後、第２の半導体層が形成された母材基板を室温に戻す際に、母材基板から第１の半導体層に加わる、該母材基板と第１の半導体層との熱膨張係数の差による応力が熱分解層により確実に緩和される。このため、能動層を含む第２の半導体層に生じるクラック等の欠陥を防止することができるので、歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は本発明の第５の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第６の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第７の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第８の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【符号の説明】
１１ 母材基板
１２ ｎ型コンタクト層（第１の半導体層）
１２ａ 熱分解層
１３ ｎ型障壁層
１４ 発光層（能動層）
１５ ｐ型障壁層
１６ ｐ型コンタクト層
２０ 正電極
２１ 負電極
２２ ｐ型コンタクト層（第１の半導体層）
２２ａ 熱分解層
２３ ｐ型障壁層
２４ 発光層（能動層）
２５ ｎ型障壁層
２６ ｎ型コンタクト層
３１ ｎ型下地層
３１ａ 熱分解層
３２ ｎ型コンタクト
３２ａ 熱分解層
３３ 第１クラッド層
３４ 第１光ガイド層
３５ 量子井戸活性層（能動層）
３６ 第２光ガイド層
３７ 第２クラッド層
３８ ｐ型コンタクト層
４２ ｎ型コンタクト層
４２ａ 熱分解層
４３ 第１クラッド層
４４ 第１光ガイド層
４５ 量子井戸活性層（能動層）
４６ 第２光ガイド層
４７ 第２クラッド層
４８ ｐ型コンタク
５２ ｎ型コンタクト層
５２ａ 熱分解層
５３ ｎ型反射鏡
５４ 第１スペーサ層
５５ 活性層（能動層）
５６ 第２スペーサ層
５７ ｐ型反射鏡
５８ 絶縁領域
６２ 半導体層
６２ａ 熱分解層
６３ チャネル層（能動層）
６４ 絶縁層
６５ コンタクト層
７１ ソース電極
７２ ドレイン電極
７３ ゲート電極
８０ レーザ光
８１ マスク膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体発光装置又は電界効果トランジスタ等の半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又は窒化インジウム（ＩｎＮ）に代表されるIII-Ｖ族窒化物半導体（以下、窒化物系半導体と呼ぶ。）は、そのバンドギャップが１．９ｅＶ〜６．２ｅＶと広範囲にわたっており、赤色光から紫外光までの波長帯をカバーできる材料である。
【０００３】
一般に、窒化物系半導体を成長する基板にはサファイア（単結晶Ａｌ2 Ｏ3 ）が用いられている。サファイアと窒化物系半導体との間には大きな格子不整合が存在するにもかかわらず、サファイアからなる基板と窒化物系半導体層との間に低温バッファ層を設けることにより高品質な結晶を得られている。その結果、サファイア基板上に形成された窒化物系半導体からなる発光ダイオード素子が市販されるに至っている。
【０００４】
また、窒化物系半導体を用いた半導体発光装置以外にも、窒化物系半導体は絶縁破壊電圧が大きいため、大電力動作が可能であり、また大電力動作中の高温動作にも耐えられる半導体装置として応用が期待されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のように、サファイアからなる基板上に半導体素子を形成する半導体装置は、サファイア自体の特性が種々の問題を引き起こしている。
【０００６】
第１に、窒化物系半導体とサファイアとの熱膨張係数の違いにより発生する応力が素子に悪影響を及ぼす。この応力は、基板上に窒化物系半導体層を比較的に高温の雰囲気でエピタキシャル成長した後、室温に戻す際には必ず生じる。
【０００７】
第２に、サファイアは硬度が高く且つ化学的に安定であるため、エッチングや研磨等の加工が困難である。例えば、素子が形成されたウエハからダイシングによりチップに分割すると、分割されたチップに欠けや割れが生じやすく、また劈開も困難である。その上、チップ自体の体積は基板が大部分を占めるにもかかわらず、それを分離して除去できないため、小型化及び薄膜化することは困難である。
【０００８】
第３に、サファイアは絶縁体であるため、電極を基板に直接に形成することができない。このため、エピタキシャル層に正電極と負電極とを形成し、半導体装置をフリップチップ方式で実装する必要があり、結果的に素子面積が大きくなってしまう。
【０００９】
第４に、サファイアは熱伝導率が小さいため、基板からの放熱性が悪く、半導体装置の温度特性を改善することができない。
【００１０】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、半導体層が該半導体層を成長する母材基板から受ける応力を確実に低減できるようにすると共に、該母材基板を半導体層から容易に分離できるようにすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明は、半導体装置の製造方法を、能動層を含む第２の半導体層を成長するよりも前に、母材基板上に成長した第１の半導体層と母材基板との間に第１の半導体層を熱分解してなる熱分解層を形成する構成とする。
【００１２】
具体的に、本発明に係る半導体装置の製造方法は、母材基板の上に第１の半導体層を形成する第１の工程と、母材基板に対して第１の半導体層の反対側の面から照射光を照射することにより、第１の半導体層と母材基板との間に第１の半導体層が熱分解されてなる熱分解層を形成する第２の工程と、熱分解層が形成された第１の半導体層の上に、能動層を含む第２の半導体層を形成する第３の工程とを備えている。
【００１３】
本発明の半導体装置の製造方法によると、母材基板の上に第１の半導体層を形成した後、母材基板に対して第１の半導体層の反対側の面から照射光を照射することにより、第１の半導体層と母材基板との間に第１の半導体層が熱分解されてなる熱分解層を形成するため、第１の半導体層の上に第２の半導体層を形成した後、第２の半導体層が形成された母材基板を室温に戻す際に、母材基板から第１の半導体層に加わる、該母材基板と第１の半導体層との熱膨張係数の差による応力が熱分解層により確実に緩和される。このため、能動層を含む第２の半導体層に生じるクラック等の欠陥を防止することができるので、歩留まりが向上する。
【００１４】
本発明の半導体装置の製造方法は、第１の工程と第２の工程との間に、第１の半導体層の上に、第２の半導体層が実質的に成長しない材料からなり複数の開口部を有するマスク膜を形成する第４の工程をさらに備えていることが好ましい。
【００１５】
このようにすると、マスク膜に設けた開口部から露出する第１の半導体層の上に第２の半導体層が成長する場合に、該マスク膜を覆うように横方向（基板面に平行な方向）成長する第２の半導体層には転位密度が少ない領域、すなわち低転位密度領域が形成される。従って、第２の半導体層に含まれる能動層を、第２の半導体層における低転位密度領域に形成すると、欠陥が少ない能動層を得ることができる。
【００１６】
本発明の半導体装置の製造方法は、第１の工程よりも前に、母材基板の上に、第１の半導体層が実質的に成長しない材料からなり複数の開口部を有するマスク膜を形成する第４の工程をさらに備えていることが好ましい。
【００１７】
このようにすると、マスク膜に設けた開口部から露出する母材基板の上に第１の半導体層が成長する場合に、該マスク膜を覆うように横方向成長する第１の半導体層には転位密度が少ない領域、すなわち低転位密度領域が形成される。従って、第２の半導体層に含まれる能動層を、第１の半導体層における低転位密度領域に形成すると、欠陥が少ない能動層を得ることができる。
【００１８】
本発明の半導体装置の製造方法は、第３の工程よりも後に、熱分解層を除去することにより、第１の半導体層から母材基板を分離する第５の工程をさらに備えていることが好ましい。
【００１９】
このように、通常、半導体装置に占める体積が大きく且つその硬度が高い母材基板が、第１半導体層及び第２半導体層を含むエピタキシャル層から分離して除去されると、エピタキシャル層に対してダイシング等の加工が容易となる。その上、放熱性に優れない母材基板の場合には、母材基板が分離されることにより放熱性が良好となる。また、半導体装置の薄膜化が可能となる。
【００２０】
この場合に、本発明の半導体装置の製造方法は、第５の工程よりも後に、第１の半導体層における第２の半導体層の反対側の面上に電極を形成する第６の工程をさらに備えていることが好ましい。
【００２１】
このようにすると、電極を母材基板における第２の半導体層の反対側の面（裏面）に直接に形成することができるため、半導体装置の面積を縮小することができる。
【００２２】
本発明の半導体装置の製造方法において、第１の半導体層が窒化物を含む化合物半導体からなることが好ましい。
【００２３】
本発明の半導体装置の製造方法において、第２の半導体層が窒化物を含む化合物半導体からなることが好ましい。
【００２４】
本発明の半導体装置の製造方法において、第１の半導体層が第２の半導体層のコンタクト層であることが好ましい。
【００２５】
又は、本発明の半導体装置の製造方法において、第１の半導体層が第２の半導体層のクラッド層であることが好ましい。
【００２６】
本発明の半導体装置の製造方法において、第１の半導体層がｐ型の窒化物からなる化合物半導体であることが好ましい。
【００２７】
本発明の半導体装置の製造方法において、照射光の照射エネルギーの値が、約０．１Ｊ／ｃｍ2 以上且つ約２０Ｊ／ｃｍ2 以下であることが好ましい。
【００２８】
このようにすると、母材基板と第１の半導体層とが、該第１の半導体層が熱分解されてなる熱分解層により接着される状態を確実に得ることができる。
【００２９】
この場合に、照射光の波長が、母材基板を構成する材料が持つ禁制帯幅の吸収端よりも長く、且つ第１の半導体層を構成する材料が持つ禁制帯幅の吸収端よりも短いことが好ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３１】
図１（ａ）〜図１（ｅ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置であって、発光ダイオード装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【００３２】
まず、図１（ａ）に示すように、例えば、有機金属気相エピタキシャル成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いる成長装置（以下、ＭＯＶＰＥ装置と呼ぶ。）により、主面の面方位が（０００１）面（＝Ｃ面）であるサファイアからなる母材基板１１の上に、厚さが約２０ｎｍの窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるバッファ層（図示せず）と、厚さが約５μｍでｎ型の不純物であるシリコン（Ｓｉ）をドープした窒化ガリウムからなるｎ型コンタクト層１２とを順次成長する。ここで、母材基板１１の径は、例えば、約５．１ｃｍ（２インチ）であり、その厚さは約３００μｍである。なお、図示の都合上、母材基板１１はウエハの一部のみを示している。また、ｎ型コンタクト層１２はバッファ層を含む構成とし、母材基板１１の上に成長したｎ型コンタクト層１２及びその上に成長する半導体層を、母材基板１１を含めてエピタキシャル基板と呼ぶ。また、エピタキシャル基板から母材基板１１が除去された状態の半導体層をエピタキシャル層と呼ぶ。以下の実施形態においても同様とする。
【００３３】
次に、図１（ｂ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉からエピタキシャル基板を取り出した後、母材基板１１に対してｎ型コンタクト層１２の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、ｎ型コンタクト層１２の母材基板１１との界面に、ｎ型コンタクト層１２が熱分解されてなる熱分解層１２ａを形成する。ここで、レーザ光８０は、例えば、ネオジウムイオン（Ｎｄ3+）を添加したＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）からなる結晶体により得られる、いわゆるＮｄ：ＹＡＧレーザ光の、波長が３５５ｎｍの第３次高調波を用いている。このときの照射エネルギーは約０．３Ｊ／ｃｍ2 であり、パルスの間隔は約５ｎｓであり、照射時のレーザ光８０のスポット径は約１００μｍである。
【００３４】
レーザ光８０に対してサファイアは透明であり、従って母材基板１１により吸収されることはない。これに対し、窒化ガリウムの禁制帯幅における吸収端の波長は３６０ｎｍ〜３６４ｎｍ程度であり、レーザ光８０の波長の方が短いため、ｎ型コンタクト層１２においてレーザ光８０は吸収される。この吸収により、ｎ型コンタクト層１２は、金属ガリウム（Ｇａ）と窒素（Ｎ2 ）ガスとに熱分解される。
【００３５】
従って、図１（ｃ）に示すように、ｎ型コンタクト層１２の全面にレーザ光８０を照射すると、母材基板１１とｎ型コンタクト層１２とは、金属ガリウムからなる熱分解層１２ａの融点（約３０℃）以上であれば、溶融状態で接着された状態となる。なお、母材基板１１とｎ型コンタクト層１２とが完全に分離されることなく接着状態を維持するためには、生成する熱分解層１２ａに適当な量があり、その適当な量を決めるのはレーザ光８０の照射エネルギーである。ここでは、レーザ光８０の照射エネルギーの値を約０．１Ｊ／ｃｍ2 以上で且つ約２０Ｊ／ｃｍ2 以下に設定している。
【００３６】
次に、図１（ｄ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉に、エピタキシャル基板をｎ型コンタクト層１２が接着した状態で再度投入し、ｎ型コンタクト層１２の上に、ｎ型窒化ガリウムをさらに成長して、該ｎ型コンタクト層１２の厚さを約２０μｍとする。続いて、ｎ型コンタクト層１２の上に、厚さが約０．１μｍのシリコンをドープしたｎ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ｎ）からなるｎ型障壁層１３、厚さが約２ｎｍのアンドープの窒化インジウムガリウム（Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ）からなる発光層１４、厚さが約０．１μｍのマグネシウム（Ｍｇ）をドープしたｐ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ｎ）からなるｐ型障壁層１５、及び厚さが約０．５μｍのマグネシウムをドープしたｐ型窒化ガリウムからなるｐ型コンタクト層１６を順次成長する。これにより、発光層１４をｎ型障壁層１３とｐ型障壁層１５とにより挟まれてなる単一量子井戸構造を有する発光ダイオード素子が形成される。
【００３７】
次に、図１（ｅ）に示すように、ｐ型コンタクト層１６まで成長したエピタキシャル基板を反応炉から取り出して室温にまで冷却した後、蒸着法により、ｐ型コンタクト層１６の上に厚さが約１μｍのニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）との積層膜からなる正電極２０を選択的に形成する。続いて、図示はしていないが、正電極２０及びｐ型コンタクト層１６の上に、母材基板１１の分離後のエピタキシャル層の扱いが容易となるように、めっき、粘着テープ材、ガラス材又はレジスト材等であって、塩酸（ＨＣｌ）に溶けにくい材料からなる保持材を貼付（塗布）する。その後、塩酸を用いて、熱分解層１２ａを除去することにより、母材基板１１をｎ型コンタクト層１２から分離する。続いて、蒸着法により、ｎ型コンタクト層１２の熱分解層１２ａが付着していた面上に、厚さが約１μｍのチタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）と積層膜からなる負電極２１を形成する。続いて、ダイサーを用いて、エピタキシャル層を約３００μｍ角のチップ状に分割することにより、発光ダイオード装置を得る。ここでは、正電極２０及び負電極２１の電極間に電圧を印加することにより、４５０ｎｍの波長を持つ出力光を得られている。なお、保持材は、ウエハ状態のエピタキシャル層をチップ状に分割する工程の前か後に除去する。
【００３８】
ここで、正電極２０と負電極２１との形成の順序は問われない。すなわち、負電極２１を正電極２０よりも先に形成する場合には、まず、保持材をｐ型コンタクト層１６の上面に貼付又は塗布し、母材基板１１を分離した後、負電極２１をｎ型コンタクト層１２の裏面上に形成する。その後、保持材を除去して正電極２０をｐ型コンタクト層１６上に形成する。
【００３９】
このように、第１の実施形態によると、母材基板１１の上にｎ型コンタクト層１２の下部を形成した後、母材基板１１に対してｎ型コンタクト層１２の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、ｎ型コンタクト層１２の母材基板１１との界面にｎ型コンタクト層１２が熱分解されてなる熱分解層１２ａを形成する。このため、ｎ型コンタクト層１２を再成長し、さらにこの上に、ｎ型障壁層１３、発光層１４、ｐ型障壁層１５及びｐ型コンタクト層１６を成長した後、エピタキシャル基板を室温に戻す際に、母材基板１１からｎ型コンタクト層１２に加わる、該母材基板１１とｎ型コンタクト層１２との熱膨張係数の差による応力が熱分解層１２ａにより確実に緩和される。このため、冷却時に発光層１４に加わる歪みが低減されるので、電子と正孔との再結合確率を低下させる原因となるピエゾ効果を低減でき、発光効率が向上する。また、エピタキシャル層に生じるクラック等の欠陥を防止することができる。
【００４０】
また、加工が困難なサファイアからなる母材基板１１を除去してからダイシングを行なうため、半導体チップに割れや欠けが生じることなく容易にチップ分割を行なえるので、歩留まりが向上する。
【００４１】
また、絶縁体である母材基板１１を除去するため、ｎ型コンタクト層１２の発光層１４の反対側の面上に正電極２０と対向するように負電極２１を形成することができるため、チップ面積を低減することができる。
【００４２】
また、熱伝導率が小さい母材基板１１を除去するため、エピタキシャル層の放熱性が良好となるので、発光ダイオード装置としての温度特性が向上する。
【００４３】
なお、レーザ光８０は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光の第３次高調波に代えて、フッ化クリプトン（ＫｒＦ）による波長が２４８ｎｍのエキシマレーザ光を用いても良い。
【００４４】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００４５】
図２（ａ）〜図２（ｅ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体装置であって、発光ダイオード装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【００４６】
まず、図２（ａ）に示すように、例えば、ＭＯＶＰＥ装置に、Ｃ面を主面とし厚さが約３００μｍのサファイアからなる母材基板１１を投入し、投入した母材基板１１の主面上に、厚さが約２０ｎｍの窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるバッファ層（図示せず）と、厚さが約５μｍでｐ型の不純物であるマグネシウムをドープした窒化ガリウムからなるｐ型コンタクト層２２と、厚さが０．１μｍのマグネシウムをドープしたｐ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ｎ）からなるｐ型障壁層２３を順次成長する。
【００４７】
次に、図２（ｂ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉からエピタキシャル基板を取り出した後、母材基板１１に対してｐ型コンタクト層２２の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、ｐ型コンタクト層２２の母材基板１１との界面に、ｐ型コンタクト層２２が熱分解されてなる熱分解層２２ａを形成する。ここで、レーザ光８０は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光の第３次高調波又はＫｒＦエキシマレーザ光を用いる。このときの照射エネルギーは約０．３Ｊ／ｃｍ2 であり、パルスの間隔は約５ｎｓであり、照射時のレーザ光８０のスポット径は約１００μｍである。レーザ光８０はｐ型コンタクト層２２において吸収され、この吸収により、ｐ型コンタクト層２２は、金属ガリウムと窒素ガスとに熱分解される。従って、ｐ型コンタクト層２２の全面にわたってレーザ光８０をスキャンすると、図２（ｃ）に示すように、母材基板１１とｐ型コンタクト層２２とが熱分解層２２ａによりに接着された状態を得る。
【００４８】
第２の実施形態においては、ｐ型コンタクト層２２及びｐ型障壁層２３を母材基板１１上に成長した後、レーザ光８０をｐ型コンタクト層２２に照射しているため、該ｐ型コンタクト層２２及びｐ型障壁層２３はレーザ光８０の光吸収により加熱される。このため、マグネシウムからなるｐ型アクセプタの不活性化の原因となる水素（Ｈ）がｐ型コンタクト層２２及びｐ型障壁層２３から脱離することにより、ｐ型アクセプタが活性化する。その上、レーザ光８０がマグネシウムと水素との結合を直接に切断する効果もある。また、レーザ光８０の照射エネルギーの値を約０．１Ｊ／ｃｍ2 以上で且つ約２０Ｊ／ｃｍ2 以下に設定することにより、母材基板１１とｐ型コンタクト層２２とが完全に分離されることがない。
【００４９】
次に、図２（ｄ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉に、エピタキシャル基板をｐ型コンタクト層２２及びｐ型障壁層２３が接着した状態で再度投入する。続いて、ｐ型障壁層２３の上に、厚さが約２ｎｍのアンドープの窒化インジウムガリウム（Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ）からなる発光層２４、厚さが約０．１μｍのシリコンをドープしたｎ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ｎ）からなるｎ型障壁層２５、及び厚さが約０．５μｍのシリコンをドープしたｎ型窒化ガリウムからなるｎ型コンタクト層２６を順次成長する。これにより、発光層２４をｐ型障壁層２３とｎ型障壁層２５とにより挟まれてなる単一量子井戸構造を有する発光ダイオード素子が形成される。
【００５０】
次に、図２（ｅ）に示すように、ｎ型コンタクト層２６まで成長したエピタキシャル基板を反応炉から取り出して室温にまで冷却した後、蒸着法により、ｎ型コンタクト層２６の上に厚さが約１μｍのチタンとアルミニウムとの積層膜からなる負電極２１を選択的に形成する。続いて、図示はしていないが、負電極２１及びｎ型コンタクト層２６の上に、母材基板１１の分離後のエピタキシャル層の扱いが容易となるように、めっき、粘着テープ材、ガラス材又はレジスト材等であって、塩酸に溶けにくい材料からなる保持材を貼付（塗布）する。その後、塩酸を用いて、熱分解層２２ａを除去することにより、母材基板１１をｐ型コンタクト層２２から分離する。続いて、蒸着法により、ｐ型コンタクト層２２の熱分解層２２ａが付着していた面上に、厚さが約１μｍのニッケルと金と積層膜からなる正電極２０を形成する。ここでも、正電極２０と負電極２１との形成の順序は問われない。その後、ダイサーを用いて、エピタキシャル層を約３００μｍ角のチップ状に分割することにより、発光ダイオード装置を得る。ここでは、正電極２０及び負電極２１の電極間に電圧を印加することにより、４５０ｎｍの波長を持つ出力光を得られている。なお、保持材は、エピタキシャル層をチップ状に分割する工程の前か後に除去する。
【００５１】
このように、第２の実施形態によると、母材基板１１の上にｐ型コンタクト層２２及びｐ型障壁層を形成した後、母材基板１１に対してｐ型コンタクト層２２の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、ｐ型コンタクト層２２の母材基板１１との界面にｐ型コンタクト層２２が熱分解されてなる熱分解層２２ａを形成する。このため、ｐ型障壁層２３の上に、発光層２４、ｎ型障壁層２５及びｎ型コンタクト層２６を成長した後、エピタキシャル基板を室温に戻す際に、母材基板１１からｐ型コンタクト層２２に加わる、該母材基板１１とｐ型コンタクト層２２との熱膨張係数の差による応力が熱分解層２２ａにより確実に緩和される。このため、冷却時に発光層２４に加わる歪みが低減されるので、電子と正孔との再結合確率を低下させる原因となるピエゾ効果を低減でき、発光効率が向上する。また、エピタキシャル層に生じるクラック等の欠陥を防止することができる。
【００５２】
その上、第１の実施形態と異なり、レーザ光８０による熱分解層２２ａをｐ型コンタクト層２２に形成するため、レーザ光８０の照射時にｐ型コンタクト層２２に発生する熱が、該ｐ型コンタクト層２２及びその上のｐ型障壁層２３におけるｐ型アクセプタを活性化するので、活性化のための熱処理や電子線照射等によりアクセプタを活性化する工程が不要となる。
【００５３】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５４】
図３（ａ）〜図３（ｅ）は本発明の第３の実施形態に係る半導体装置であって、半導体レーザ装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【００５５】
まず、図３（ａ）に示すように、例えば、ＭＯＶＰＥ装置に、Ｃ面を主面とし厚さが約３００μｍのサファイアからなる母材基板１１を投入し、投入した母材基板１１の主面上に、厚さが約２０ｎｍの窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるバッファ層（図示せず）と、厚さが約５μｍのシリコンをドープしたｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるｎ型コンタクト層３２とを順次成長する。
【００５６】
次に、図３（ｂ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉からエピタキシャル基板を取り出した後、母材基板１１に対してｎ型コンタクト層３２の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、ｎ型コンタクト層３２の母材基板１１との界面に、ｎ型コンタクト層３２が熱分解されてなる熱分解層３２ａを形成する。ここで、レーザ光８０は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光の第３次高調波又はＫｒＦエキシマレーザ光を用いる。このときの照射エネルギーは約０．３Ｊ／ｃｍ2 であり、パルスの間隔は約５ｎｓであり、照射時のレーザ光のスポット径は約１００μｍである。レーザ光８０はｎ型コンタクト層３２において吸収され、この吸収により、ｎ型コンタクト層３２は、金属ガリウムと窒素ガスとに熱分解される。従って、ｎ型コンタクト層３２の全面にわたってレーザ光８０をスキャンすると、図３（ｃ）に示すように、母材基板１１とｎ型コンタクト層３２とが熱分解層３２ａによりに接着された状態を得る。このとき、レーザ光８０の照射エネルギーの値を約０．１Ｊ／ｃｍ2 以上で且つ約２０Ｊ／ｃｍ2 以下に設定することにより、母材基板１１とｎ型コンタクト層３２とが完全に分離されることがない。
【００５７】
次に、図３（ｄ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉に、エピタキシャル基板をｎ型コンタクト層３２が接着した状態で再度投入し、ｎ型コンタクト層３２の上に、ｎ型窒化ガリウムをさらに成長して、該ｎ型コンタクト層３２の厚さを約２０μｍとする。続いて、ｎ型コンタクト層３２の上に、厚さが約１μｍのシリコンをドープしたｎ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ）からなる第１クラッド層３３、厚さが約０．１μｍのアンドープの窒化ガリウムからなる第１光ガイド層３４、量子井戸活性層３５、厚さが約０．１μｍのアンドープの窒化ガリウムからなる第２光ガイド層３６、厚さが約１μｍのマグネシウムをドープしたｐ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ）からなる第２クラッド層３７、及び厚さが約０．３μｍのマグネシウムをドープしたｐ型窒化ガリウムからなるｐ型コンタクト層３８を順次成長する。
【００５８】
ここで、量子井戸活性層３５は、図示はしていないが、厚さが約３ｎｍの窒化インジウムガリウム（Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ）からなる井戸層と、厚さが約７ｎｍの窒化インジウムガリウム（Ｉｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ）からなる障壁層とを３周期分繰り返した多重量子井戸構造を有している。これにより、量子井戸活性層３５をｎ型の第１クラッド層３３とｐ型の第２クラッド層３７とにより上下から挟まれた多重量子井戸構造を有する半導体レーザ素子が形成される。
【００５９】
次に、図３（ｅ）に示すように、ｐ型コンタクト層３８まで成長したエピタキシャル基板を反応炉から取り出して室温にまで冷却した後、蒸着法により、ｐ型コンタクト層３８の上に厚さが約１μｍのニッケルと金との積層膜からなる正電極２０を形成する。さらに、量子井戸活性層３５の導波路となるように、正電極２０をドライエッチング等によりストライプ状にパターニングする。続いて、図示はしていないが、正電極２０及びｐ型コンタクト層３８の上に、母材基板１１の分離後のエピタキシャル層の扱いが容易となるように、粘着テープ材、ガラス材又はレジスト材等であって、塩酸に溶けにくい材料からなる保持材を貼付（塗布）する。その後、塩酸を用いて、熱分解層３２ａを除去することにより、母材基板１１をｎ型コンタクト層３２から分離する。続いて、蒸着法により、ｎ型コンタクト層３２の熱分解層３２ａが付着していた面上に、厚さが約１μｍのチタンとアルミニウムと積層膜からなる負電極２１を形成する。さらに、負電極２１は、正電極２０と対向するようにパターニングする。なお、ここでも、正電極２０と負電極２１との形成の順序は問われない。
【００６０】
続いて、エピタキシャル層（量子井戸活性層３５）における各面方位の（−１１００）面及び（１−１００）面が共振器端面となるように、エピタキシャル層の例えばｎ型コンタクト層３２をポイントスクライバにより罫書き（スクライブ）し、この罫書き線（スクライブライン）に沿って加重してエピタキシャル層を劈開することにより、該エピタキシャル層から所望のレーザチップを得る。レーザチップの量子井戸活性層３５において生成される生成光は、共振器端面により反射し且つ共振してレーザ光として取り出される。なお、ここでは、共振器端面同士の間隔は約５００μｍとしている。また、エピタキシャル層を保持する保持材は、エピタキシャル層をチップ状に分割する工程の前か後に除去する。
【００６１】
なお、本願明細書において、面方位に含まれるミラー指数に付した負符号”−”は、該負符号に続く一の指数の反転を便宜的に表わしている。
【００６２】
上記のようにして得られたレーザチップを、ヒートシンクの上に正電極２０を上面として保持し（ｐサイドアップ）、各電極２０、２１をワイヤボンディングしてレーザ発振を試みたところ、室温において、発振波長が４０５ｎｍのレーザ光を連続的に発振可能であることを確認している。
【００６３】
第３の実施形態によると、母材基板１１の上にｎ型コンタクト層３２の下部を形成した後、母材基板１１に対してｎ型コンタクト層３２の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、ｎ型コンタクト層３２の母材基板１１との界面にｎ型コンタクト層３２が熱分解されてなる熱分解層３２ａを形成する。このため、ｎ型コンタクト層３２を再成長し、さらにこの上に、量子井戸活性層３５を含む各半導体層を成長した後、エピタキシャル基板を室温に戻す際に、母材基板１１からｎ型コンタクト層３２に加わる、該母材基板１１とｎ型コンタクト層３２との熱膨張係数の差による応力が熱分解層３２ａにより確実に緩和される。このため、冷却時に量子井戸活性層３５に加わる歪みが低減されるので、電子と正孔との再結合確率を低下させる原因となるピエゾ効果を低減でき、発光効率が向上する。また、エピタキシャル層に生じるクラック等の欠陥を防止することができる。
【００６４】
また、加工が困難なサファイアからなる母材基板１１を除去してから劈開を行なうため、半導体チップに割れや欠けが生じることなく容易にチップ分割を行なえるので、歩留まりが向上する。
【００６５】
また、絶縁体である母材基板１１を除去するため、ｎ型コンタクト層３２の量子井戸活性層３５の反対側の面上に正電極２０と対向するように負電極２１を形成できるため、チップ面積を低減することができる。その結果、１枚のウエハからより多くのレーザ素子を得ることができるようになる。
【００６６】
また、熱伝導率が小さく且つ厚さが数百μｍの母材基板１１を除去するため、１つの素子当たりの体積も小さくなるので小型化を容易に行なえる。その上、エピタキシャル層の放熱性が良好となるため、半導体レーザ装置としての温度特性が向上するので、素子の寿命を飛躍的に向上することができる。
【００６７】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００６８】
図４（ａ）〜図４（ｆ）は本発明の第４の実施形態に係る半導体装置であって、半導体レーザ装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【００６９】
まず、図４（ａ）に示すように、例えば、ＭＯＶＰＥ装置に、Ｃ面を主面とし厚さが約３００μｍのサファイアからなる母材基板１１を投入し、投入した母材基板１１の主面上に、厚さが約２０ｎｍの窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるバッファ層（図示せず）と、厚さが約５μｍのシリコンをドープしたｎ型窒化ガリウムからなるｎ型下地層３１とを順次成長する。続いて、反応炉からエピタキシャル基板を取り出し、その後、スパッタ法又はＣＶＤ法により、ｎ型下地層３１の上の全面に厚さが約１００ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなる誘電体膜を堆積する。続いて、リソグラフィ法及びフッ酸（ＨＦ）をエッチャントとするウエットエッチング法により、堆積した誘電体膜から、幅及び間隔が共に５μｍのストライプ形状を有し、且つストライプが延びる方向がｎ型下地層３１を構成する窒化ガリウムの晶帯軸の＜１１−２０＞方向であるマスク膜８１を形成する。
【００７０】
次に、図４（ｂ）に示すように、母材基板１１に対してｎ型下地層３１の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、ｎ型下地層３１の母材基板１１との界面に、ｎ型下地層３１が熱分解されてなる熱分解層３１ａを形成する。ここで、レーザ光８０は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光の第３次高調波又はＫｒＦエキシマレーザ光を用いる。このときの照射エネルギーは約０．３Ｊ／ｃｍ2 であり、パルスの間隔は約５ｎｓであり、照射時のレーザ光のスポット径は約１００μｍである。レーザ光８０はｎ型下地層３１において吸収され、この吸収により、ｎ型下地層３１は、金属ガリウムと窒素ガスとに熱分解される。従って、ｎ型下地層３１の全面にわたってレーザ光８０をスキャンすると、図４（ｃ）に示すように、母材基板１１とｎ型下地層３１とが熱分解層３１ａによりに接着された状態を得る。このとき、レーザ光８０の照射エネルギーの値を約０．１Ｊ／ｃｍ2 以上で且つ約２０Ｊ／ｃｍ2 以下に設定することにより、母材基板１１とｎ型下地層３１とが完全に分離されることがない。
【００７１】
次に、図４（ｄ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉に、エピタキシャル基板をｎ型下地層３１が接着した状態で再度投入し、ｎ型下地層３１の上に、マスク膜８１を選択成長用のマスクとして、シリコンをドープしたｎ型窒化ガリウムを成長して厚さが約１５μｍのｎ型コンタクト層３２を形成する。このとき、ｎ型コンタクト層３２を構成する窒化ガリウムは、マスク膜８１を構成する酸化シリコンとはその結晶構造が異なるため、マスク膜８１の表面には結晶成長せず、ｎ型下地層３１におけるマスク膜８１の開口部からの露出部分から成長を始める。さらに成長すると、マスク膜８１の開口部から成長したｎ型コンタクト層３２はマスク膜８１の上側部分において横方向（基板面に平行な方向）に成長し始め、ついには、ｎ型コンタクト層３２のマスク膜８１の各開口部から成長する部分がマスク膜８１を覆うように成長する。ここで、ｎ型コンタクト層３２におけるマスク膜８１の各開口部の上側に成長した部分は、母材基板１１との格子不整合により生じた転位が基板面に対してほぼ垂直な方向に存在している。これに対し、ｎ型コンタクト層３２におけるマスク膜８１の上側部分は、マスク膜８１によってｎ型コンタクト層３２中に存在する転位（欠陥）の伝播が妨げられるため転位密度が小さい。例えば、第４の実施形態に係るｎ型コンタクト層３２の転位密度は、第３の実施形態におけるｎ型コンタクト層３２の転位密度と比べて１桁から２桁は小さい。
【００７２】
さらに、図４（ｅ）に示すように、ｎ型コンタクト層３２の上に、厚さが約１μｍのシリコンをドープしたｎ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ）からなる第１クラッド層３３、厚さが約０．１μｍのアンドープの窒化ガリウムからなる第１光ガイド層３４、量子井戸活性層３５、厚さが約０．１μｍのアンドープの窒化ガリウムからなる第２光ガイド層３６、厚さが約１μｍのマグネシウムをドープしたｐ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ）からなる第２クラッド層３７、及び厚さが約０．３μｍのマグネシウムをドープしたｐ型窒化ガリウムからなるｐ型コンタクト層３８を順次成長する。ここで、量子井戸活性層３５は、第３の実施形態と同様の多重量子井戸構造としている。
【００７３】
次に、図４（ｆ）に示すように、ｐ型コンタクト層３８まで成長したエピタキシャル基板を反応炉から取り出して室温にまで冷却した後、蒸着法により、ｐ型コンタクト層３８の上に厚さが約１μｍのニッケルと金との積層膜からなる正電極２０を形成する。さらに、量子井戸活性層３５の導波路となるように、正電極２０をドライエッチング等によりストライプ状にパターニングする。続いて、図示はしていないが、正電極２０及びｐ型コンタクト層３８の上に、母材基板１１の分離後のエピタキシャル層の扱いが容易となるように、めっき、粘着テープ材、ガラス材又はレジスト材等であって、塩酸に溶けにくい材料からなる保持材を貼付（塗布）する。その後、塩酸を用いて、熱分解層３１ａを除去することにより、母材基板１１をｎ型下地層３１から分離し、続いて、ｎ型下地層３１及びマスク膜８１を化学機械的研磨（ＣＭＰ）法等により研磨して除去する。続いて、蒸着法により、ｎ型コンタクト層３２における正電極２０の反対側の面上に、厚さが約１μｍのチタンとアルミニウムと積層膜からなる負電極２１を形成する。さらに、負電極２１は、正電極２０と対向するようにパターニングする。なお、ここでも、正電極２０と負電極２１との形成の順序は問われない。
【００７４】
続いて、エピタキシャル層（量子井戸活性層３５）における各面方位の（−１１００）面及び（１−１００）面が共振器端面となるように、エピタキシャル層の例えばｎ型コンタクト層３２をポイントスクライバにより罫書きし、この罫書き線に沿って加重してエピタキシャル層を劈開することにより、該エピタキシャル層から所望のレーザチップを得る。ここでは、共振器端面同士の間隔は約５００μｍとしている。また、エピタキシャル層を保持する保持材は、エピタキシャル層をチップ状に分割する工程の前か後に除去する。
【００７５】
上記のようにして得られたレーザチップをヒートシンクの上にｐサイドアップで保持し、各電極２０、２１をワイヤボンディングしてレーザ発振を試みたところ、室温において、発振波長が４０５ｎｍのレーザ光を連続的に発振可能であることを確認している。
【００７６】
第４の実施形態によると、母材基板１１の上に、ｎ型コンタクト層３２の下地層であるｎ型下地層３１を設けておき、母材基板１１に対してｎ型下地層３１の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、ｎ型下地層３１の母材基板１１との界面にｎ型下地層３１が熱分解されてなる熱分解層３１ａを形成する。このため、ｎ型下地層３１の上にｎ型コンタクト層３２を成長し、さらにこの上に、量子井戸活性層３５を含む各半導体層を成長した後、エピタキシャル基板を室温に戻す際に、母材基板１１からｎ型下地層３１に加わる、該母材基板１１とｎ型下地層３１との熱膨張係数の差による応力が熱分解層３１ａにより確実に緩和される。
【００７７】
その上、第４の実施形態に係るｎ型コンタクト層３２は、窒化ガリウムが実質的に成長しない材料からなるマスク膜８１の開口部から露出するｎ型下地層３１から選択的に成長（選択的横方向成長）するため、その転位密度が大幅に低減される。その結果、量子井戸活性層３５を含むエピタキシャル層の結晶性が良好となるので、半導体レーザ装置の動作特性が著しく向上する。
【００７８】
なお、マスク膜８１の形状はストライプ状としたが、これに限られず、ドット状又は格子状等であっても同様の効果を得ることができる。
【００７９】
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００８０】
図５（ａ）〜図５（ｆ）は本発明の第５の実施形態に係る半導体装置であって、半導体レーザ装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【００８１】
まず、図５（ａ）に示すように、例えばスパッタ法又はＣＶＤ法により、Ｃ面を主面とし厚さが約３００μｍのサファイアからなる母材基板１１の主面上に、厚さが約１００ｎｍの酸化シリコンからなる誘電体膜を堆積する。続いて、リソグラフィ法及びフッ酸をエッチャントとするウエットエッチング法により、堆積した誘電体膜から、幅及び間隔が共に５μｍのストライプ形状を有し、且つストライプが延びる方向が母材基板１１を構成するサファイアの晶帯軸の＜１−１００＞方向であるマスク膜８１を形成する。
【００８２】
まず、図５（ｂ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉に、マスク膜８１が形成された母材基板１１を投入し、母材基板１１の上にマスク膜８１を選択成長用のマスクとしてｎ型窒化ガリウムを成長し、厚さが約３０ｎｍのバッファ層（図示せず）を形成する。続いて、バッファ層の上に、シリコンをドープしたｎ型窒化ガリウムを成長して、厚さが約５μｍのｎ型下地層３１を形成する。ここで、ｎ型下地層３１はバッファ層を含む構成とする。このとき、ｎ型下地層３１を構成する窒化ガリウムは、マスク膜８１の表面には結晶成長せず、ｎ型下地層３１におけるマスク膜８１の開口部からの露出部分から成長を始める。さらに成長すると、マスク膜８１の開口部から成長したｎ型下地層３１はマスク膜８１の上側部分において横方向（基板面に平行な方向）に成長し始め、ついには、ｎ型下地層３１のマスク膜８１の各開口部から成長する部分がマスク膜８１を覆うように成長する。ここで、ｎ型下地層３１におけるマスク膜８１の各開口部の上側に成長した部分は、母材基板１１との格子不整合により生じた転位が基板面に対してほぼ垂直な方向に存在している。これに対し、ｎ型下地層３１におけるマスク膜８１の上側部分は、マスク膜８１によってｎ型下地層３１中に存在する転位（欠陥）の伝播が妨げられるため低転位となる。
【００８３】
次に、図５（ｃ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉からエピタキシャル基板を取り出した後、母材基板１１に対してｎ型下地層３１の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、ｎ型下地層３１の母材基板１１との界面及びマスク膜８１の近傍に、ｎ型下地層３１が熱分解されてなる熱分解層３１ａを形成する。ここで、レーザ光８０は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光の第３次高調波又はＫｒＦエキシマレーザ光を用いる。このときの照射エネルギーは約０．３Ｊ／ｃｍ2 であり、パルスの間隔は約５ｎｓであり、照射時のレーザ光のスポット径は約１００μｍである。酸化シリコンの吸収端の波長は１９０ｎｍであるため、レーザ光８０は、酸化シリコンでは吸収されず、ｎ型下地層３１において吸収される。このレーザ光８０の吸収により、ｎ型下地層３１は、金属ガリウムと窒素ガスとに熱分解される。従って、ｎ型下地層３１の全面にわたってレーザ光８０をスキャンすると、図５（ｄ）に示すように、母材基板１１とｎ型下地層３１とが熱分解層３１ａによりに接着された状態を得る。このとき、レーザ光８０の照射エネルギーの値を約０．１Ｊ／ｃｍ2 以上で且つ約２０Ｊ／ｃｍ2 以下に設定することにより、母材基板１１とｎ型下地層３１とが完全に分離されることがない。
【００８４】
次に、図５（ｅ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉に、エピタキシャル基板をｎ型下地層３１が接着した状態で再度投入する。続いて、ｎ型下地層３１の上に、厚さが約１５μｍのシリコンをドープしたｎ型窒化ガリウムからなるｎ型コンタクト層３２と、厚さが約１μｍのシリコンをドープしたｎ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ）からなる第１クラッド層３３と、厚さが約０．１μｍのアンドープの窒化ガリウムからなる第１光ガイド層３４、量子井戸活性層３５、厚さが約０．１μｍのアンドープの窒化ガリウムからなる第２光ガイド層３６、厚さが約１μｍのマグネシウムをドープしたｐ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ）からなる第２クラッド層３７、及び厚さが約０．３μｍのマグネシウムをドープしたｐ型窒化ガリウムからなるｐ型コンタクト層３８を順次成長する。ここで、量子井戸活性層３５は、第３の実施形態と同様の多重量子井戸構造としている。
【００８５】
次に、図５（ｆ）に示すように、ｐ型コンタクト層３８まで成長したエピタキシャル基板を反応炉から取り出して室温にまで冷却した後、蒸着法により、ｐ型コンタクト層３８の上に厚さが約１μｍのニッケルと金との積層膜からなる正電極２０を形成する。さらに、量子井戸活性層３５の導波路となるように、正電極２０をドライエッチング等によりストライプ状にパターニングする。続いて、図示はしていないが、正電極２０及びｐ型コンタクト層３８の上に、母材基板１１の分離後のエピタキシャル層の扱いが容易となるように、めっき、粘着テープ材、ガラス材又はレジスト材等であって、塩酸に溶けにくい材料からなる保持材を貼付（塗布）する。その後、塩酸を用いて、熱分解層３１ａを除去することにより、母材基板１１をｎ型下地層３１から分離し、続いて、ｎ型下地層３１及びマスク膜８１をＣＭＰ法等により研磨して除去する。続いて、蒸着法により、ｎ型下地層３１の熱分解層３１ａが付着していた面上に、厚さが約１μｍのチタンとアルミニウムと積層膜からなる負電極２１を形成する。さらに、負電極２１は、正電極２０と対向するようにパターニングする。なお、ここでも、正電極２０と負電極２１との形成の順序は問われない。続いて、エピタキシャル層（量子井戸活性層３５）における各面方位の（−１１００）面及び（１−１００）面が共振器端面となるように、エピタキシャル層の例えばｎ型コンタクト層３２をポイントスクライバにより罫書きし、この罫書き線に沿って加重してエピタキシャル層を劈開することにより、該エピタキシャル層から所望のレーザチップを得る。ここでは、共振器端面同士の間隔は約５００μｍとしている。また、エピタキシャル層を保持する保持材は、エピタキシャル層をチップ状に分割する工程の前か後に除去する。
【００８６】
上記のようにして得られたレーザチップをヒートシンクの上にｐサイドアップで保持し、各電極２０、２１をワイヤボンディングしてレーザ発振を試みたところ、室温において、発振波長が４０５ｎｍのレーザ光を連続的に発振可能であることを確認している。
【００８７】
第５の実施形態によると、母材基板１１の上に選択成長用のマスク膜８１を形成した後、ｎ型コンタクト層３２の下地層であるｎ型下地層３１を選択成長し、その後、母材基板１１に対してｎ型下地層３１の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、ｎ型下地層３１の母材基板１１との界面にｎ型下地層３１が熱分解されてなる熱分解層３１ａを形成する。このため、ｎ型下地層３１の上にｎ型コンタクト層３２を成長し、さらにこの上に、量子井戸活性層３５を含む各半導体層を成長した後、エピタキシャル基板を室温に戻す際に、母材基板１１からｎ型下地層３１に加わる、該母材基板１１とｎ型下地層３１との熱膨張係数の差による応力が熱分解層３１ａにより確実に緩和される。
【００８８】
その上、第５の実施形態に係るｎ型下地層３１は、窒化ガリウムが実質的に成長しない材料からなるマスク膜８１の開口部から露出する母材基板１１から選択的に成長（選択的横方向成長）するため、その転位密度が大幅に低減される。その結果、量子井戸活性層３５を含むエピタキシャル層の結晶性が良好となるので、半導体レーザ装置の動作特性が著しく向上する。
【００８９】
なお、マスク膜８１の形状はストライプ状としたが、これに限られず、ドット状又は格子状等であっても同様の効果を得ることができる。
【００９０】
（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００９１】
図６（ａ）〜図６（ｅ）は本発明の第６の実施形態に係る半導体装置であって、半導体レーザ装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【００９２】
まず、図６（ａ）に示すように、例えば、ＭＯＶＰＥ装置に、Ｃ面を主面とし厚さが約３００μｍのサファイアからなる母材基板１１を投入し、投入した母材基板１１の主面上に、厚さが約２０ｎｍの窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ）からなるバッファ層（図示せず）と、厚さが約１μｍのシリコンをドープした窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ）からなるｎ型コンタクト層４２とを順次成長する。なお、ｎ型コンタクト層４２はバッファ層を含む構成とする。
【００９３】
次に、図６（ｂ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉からエピタキシャル基板を取り出した後、母材基板１１に対してｎ型コンタクト層４２の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、ｎ型コンタクト層４２の母材基板１１との界面に、ｎ型コンタクト層４２が熱分解されてなる熱分解層４２ａを形成する。ここで、レーザ光８０は、例えば、波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光を用いている。このときの照射エネルギーは約０．３Ｊ／ｃｍ2 であり、パルスの間隔は約５ｎｓであり、照射時のレーザ光８０のスポット径は約１００μｍである。レーザ光８０に対してサファイアは透明であり、従って母材基板１１により吸収されることはない。これに対し、窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0. 15Ｇａ0.85Ｎ）の禁制帯幅における吸収端の波長は３３０ｎｍ〜３４０ｎｍ程度であり、レーザ光８０の波長の方が短いため、ｎ型コンタクト層４２においてレーザ光８０は吸収される。この吸収により、ｎ型コンタクト層４２は、ガリウム、アルミニウム及び窒素ガスに熱分解される。ここで、熱分解層４２ａはガリウムとアルミニウムとの合金からなり、該合金の融点はガリウムのみの純物質の融点よりも低くなる。そこで、レーザ光８０の照射エネルギーの値を約０．１Ｊ／ｃｍ2 以上で且つ約２０Ｊ／ｃｍ2 以下に設定すると、前述したのと同様に、合金の融点以上の温度であれば、溶融状態の熱分解層４２ａによって、母材基板１１とｎ型コンタクト層４２とが接着された状態となる。従って、ｎ型コンタクト層４２の全面にわたってレーザ光８０をスキャンすると、図６（ｃ）に示すように、母材基板１１とｎ型コンタクト層４２とが熱分解層４２ａによりに接着された状態を得る。
【００９４】
次に、図６（ｄ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉に、エピタキシャル基板をｎ型コンタクト層４２が接着した状態で再度投入する。続いて、ｎ型コンタクト層４２の上に、厚さが約２０μｍのシリコンをドープしたｎ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ）からなる第１クラッド層４３、厚さが約０．１μｍのアンドープの窒化ガリウムからなる第１光ガイド層４４、量子井戸活性層４５、厚さが約０．１μｍのアンドープの窒化ガリウムからなる第２光ガイド層４６、厚さが約１．５μｍのマグネシウムをドープしたｐ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ）からなる第２クラッド層４７、及び厚さが約０．３μｍのマグネシウムをドープしたｐ型窒化ガリウムからなるｐ型コンタクト層４８を順次成長する。ここで、量子井戸活性層４５は、第３の実施形態と同様に、厚さが約３ｎｍの窒化インジウムガリウム（Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ）からなる井戸層と、厚さが約７ｎｍの窒化インジウムガリウム（Ｉｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ）からなる障壁層とを３周期分繰り返して構成されている。
【００９５】
次に、図６（ｅ）に示すように、ｐ型コンタクト層４８まで成長したエピタキシャル基板を反応炉から取り出して室温にまで冷却した後、蒸着法により、ｐ型コンタクト層４８の上に厚さが約１μｍのニッケルと金との積層膜からなる正電極２０を形成する。さらに、量子井戸活性層４５の導波路となるように、正電極２０をドライエッチング等によりストライプ状にパターニングする。続いて、図示はしていないが、正電極２０及びｐ型コンタクト層４８の上に、母材基板１１の分離後のエピタキシャル層の扱いが容易となるように、めっき、粘着テープ材、ガラス材又はレジスト材等であって、塩酸に溶けにくい材料からなる保持材を貼付（塗布）する。その後、塩酸を用いて、熱分解層４２ａを除去することにより、母材基板１１をｎ型コンタクト層４２から分離する。続いて、蒸着法により、ｎ型コンタクト層４２の熱分解層４２ａが付着していた面上に、厚さが約１μｍのチタンとアルミニウムと積層膜からなる負電極２１を形成する。さらに、負電極２１は、正電極２０と対向するようにパターニングする。なお、ここでも、正電極２０と負電極２１との形成の順序は問われない。
【００９６】
続いて、エピタキシャル層（量子井戸活性層４５）における各面方位の（−１１００）面及び（１−１００）面が共振器端面となるように、エピタキシャル層の例えばｎ型コンタクト層３２をポイントスクライバにより罫書きし、この罫書き線に沿って加重してエピタキシャル層を劈開することにより、該エピタキシャル層から所望のレーザチップを得る。レーザチップの量子井戸活性層４５において生成される生成光は、共振器端面により反射し且つ共振してレーザ光として取り出される。なお、ここでは、共振器端面同士の間隔は約５００μｍとしている。また、エピタキシャル層を保持する保持材は、エピタキシャル層をチップ状に分割する工程の前か後に除去する。
【００９７】
以上説明したように、第６の実施形態においても、母材基板１１の上に第１の半導体層（ｎ型コンタクト層４２）を成長した後、第１の半導体層に対して母材基板１１側から、該第１の半導体層を熱分解可能なレーザ光８０を照射することにより、母材基板１１と第１の半導体層との接合を切りながらも、界面同士を接着する熱分解層４２ａを形成する。これにより、図６（ｄ）に示したエピタキシャル層の成長後の冷却工程において、母材基板１１と第１の半導体層との間の熱膨張係数の差に起因する応力を低減することができる。
【００９８】
通常、窒化ガリウム（ＧａＮ）層の上に窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層を成長する場合には、窒化ガリウム結晶と窒化アルミニウムガリウム結晶との格子不整合により、クラックが生じやすく、膜厚を大きくすることができない。その上、窒化アルミニウムガリウムからなる半導体層の禁制帯幅（バンドギャップ）を大きくするためにアルミニウムの組成を大きくすると、格子不整合がさらに拡大するため、結晶としての臨界膜厚は逆に小さくなってしまう。
【００９９】
しかしながら、第６の実施形態によると、窒化アルミニウムガリウムからなるｎ型コンタクト層４２を臨界膜厚以下の厚さに成長し、その後、ｎ型コンタクト層４２に対してレーザ光８０の照射を受けることにより、母材基板１１から受ける応力が緩和されるため、ｎ型コンタクト層４２にはクラックが発生するおそれがない。さらに、レーザ光８０を照射した後には、熱分解により生じた熱分解層４２ａによって、ｎ型コンタクト層４２は母材基板１１から受ける応力が緩和された状態となるため、ｎ型窒化アルミニウムガリウムからなる第１クラッド層４３をｎ型コンタクト層４２の上に比較的に厚く成長しても、該第１クラッド層４３にはクラックが発生するおそれがない。
【０１００】
また、ｎ型コンタクト層４２のアルミニウムの組成をさらに大きくしたとしても、その臨界膜厚内で成長した後、レーザ光８０を照射しさえすれば、ｎ型コンタクト層４２及び第１クラッド層４３にクラックが発生しなくなる。このため、アルミニウムの組成が大きく且つ膜厚が厚い第１クラッド層４３の形成が可能となるので、量子井戸活性層４５における生成光の閉じ込め能力及びキャリアの閉じ込め能力を向上することができる。
【０１０１】
なお、量子井戸活性層４５に生成光を十分に閉じ込めるには、第１クラッド層４３のアルミニウムの組成は０．０５以上とすることが望ましく、その厚さはｎ型コンタクト層４２を含め０．５μｍ以上とすることが望ましい。
【０１０２】
また、バッファ層に窒化アルミニウムガリウムを用いたが、窒化ガリウムを用いてもよい。
【０１０３】
（第７の実施形態）
以下、本発明の第７の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０１０４】
図７（ａ）〜図７（ｅ）は本発明の第７の実施形態に係る半導体装置であって、面発光レーザ装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【０１０５】
まず、図７（ａ）に示すように、例えば、ＭＯＶＰＥ装置に、Ｃ面を主面とし厚さが約３００μｍのサファイアからなる母材基板１１を投入し、投入した母材基板１１の主面上に、厚さが約２０ｎｍの窒化ガリウムからなるバッファ層（図示せず）と、厚さが約５μｍのシリコンをドープしたｎ型窒化ガリウムからなるｎ型コンタクト層５２とを順次成長する。
【０１０６】
次に、図７（ｂ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉からエピタキシャル基板を取り出した後、母材基板１１に対してｎ型コンタクト層５２の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、ｎ型コンタクト層５２の母材基板１１との界面に、ｎ型コンタクト層５２が熱分解されてなる熱分解層５２ａを形成する。ここで、レーザ光８０は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光の第３次高調波又はＫｒＦエキシマレーザ光を用いる。このときの照射エネルギーは約０．３Ｊ／ｃｍ2 であり、パルスの間隔は約５ｎｓであり、照射時のレーザ光のスポット径は約１００μｍである。レーザ光８０はｎ型コンタクト層５２において吸収され、この吸収により、ｎ型コンタクト層５２は、金属ガリウムと窒素ガスとに熱分解される。従って、ｎ型コンタクト層５２の全面にわたってレーザ光８０をスキャンすると、図７（ｃ）に示すように、母材基板１１とｎ型コンタクト層５２とが熱分解層５２ａによりに接着された状態を得る。このとき、レーザ光８０の照射エネルギーの値を約０．１Ｊ／ｃｍ2 以上で且つ約２０Ｊ／ｃｍ2 以下に設定することにより、母材基板１１とｎ型コンタクト層５２とが完全に分離されることがない。
【０１０７】
次に、図７（ｄ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉に、エピタキシャル基板をｎ型コンタクト層５２が接着した状態で再度投入し、ｎ型コンタクト層５２の上に、ｎ型窒化ガリウムをさらに成長して、該ｎ型コンタクト層５２の厚さを約２０μｍとする。続いて、ｎ型コンタクト層５２の上に、共にシリコンをドープしたｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）からなる第１半導体層（図示せず）とｎ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.34Ｇａ0.66Ｎ）からなる第２半導体層（図示せず）を交互に３５周期分の多層膜を成長してｎ型反射鏡５３を形成する。ここで、ｎ型反射鏡５３は、第１半導体層の１層当たりの厚さを約４３ｎｍとし、第２半導体層の１層当たりの厚さを約４４ｎｍとし、それぞれλ／（４ｎ）（但し、λは活性層における発光波長であり、ｎは第１半導体層又は第２半導体層の屈折率である。）を満たす厚さで積層して、反射率が高いブラッグ反射鏡を構成している。
【０１０８】
続いて、ｎ型反射鏡５３の上に、窒化ガリウムからなる第１スペーサ層５４と、活性層５５と、窒化ガリウムからなる第２スペーサ層５６とを順次成長する。このように、活性層５５を第１スペーサ層５４及び第２スペーサ層５６により基板面に垂直な方向に挟むことにより共振器構造を形成する。ここで、図示はしていないが、活性層５５は、厚さが約３ｎｍのＩｎ0.10Ｇａ0.90Ｎからなる井戸層と、厚さが約５ｎｍのＩｎ0.01Ｇａ0.99Ｎからなる障壁層とを２６周期分繰り返して構成されている。
【０１０９】
続いて、第２スペーサ層５６の上に、共にマグネシウムをドープしたｐ型窒化ガリウム（ＧａＮ）からなる第１半導体層（図示せず）とｐ型窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.34Ｇａ0.66Ｎ）からなる第２半導体層（図示せず）を交互に３０周期分の多層膜を成長してｐ型反射鏡５７を形成する。ここで、ｐ型反射鏡５７における第１半導体層の１層当たりの厚さは約４３ｎｍであり、第２半導体層の１層当たりの厚さは約４４ｎｍである。
【０１１０】
続いて、ｐ型反射鏡５７まで成長したエピタキシャル基板を反応炉から取り出して室温にまで冷却する。その後、ｐ型反射鏡５７の上面からプロトンを照射して、エピタキシャル層におけるｎ型反射鏡５３からｐ型反射鏡５７にわたる領域に電流狭窄用の絶縁領域５８を形成する。
【０１１１】
次に、図７（ｅ）に示すように、蒸着法により、ｐ型反射鏡５７の上に厚さが約１μｍのニッケルと金との積層膜からなる正電極２０を形成する。さらに、ｐ型反射鏡５７における活性層５５の上側の領域が開口するように、正電極２０をドライエッチング等によりパターニングする。続いて、図示はしていないが、正電極２０及びｐ型反射鏡５７の上に、母材基板１１の分離後のエピタキシャル層の扱いが容易となるように、めっき、粘着テープ材、ガラス材又はレジスト材等であって、塩酸に溶けにくい材料からなる保持材を貼付（塗布）する。その後、塩酸を用いて、熱分解層５２ａを除去することにより、母材基板１１をｎ型コンタクト層５２から分離する。続いて、ｎ型コンタクト層５２の熱分解層５２ａが付着していた面上に、厚さが約１μｍのチタンとアルミニウムと積層膜からなる負電極２１を形成する。ここでも、正電極２０と負電極２１との形成の順序は問われない。
【０１１２】
続いて、ダイサーを用いて、エピタキシャル層をチップ状に分割することにより、面発光レーザ装置を得る。なお、保持材は、ウエハ状態のエピタキシャル層をチップ状に分割する工程の前か後に除去する。
【０１１３】
上記のようにして得られたレーザチップを、ヒートシンクの上に正電極２０を上面として保持し（フェースアップ）、各電極２０、２１をワイヤボンディングしてレーザ発振を試みた。レーザチップに注入された電流は、絶縁領域５８により狭窄されて活性層５５に集中し、これにより活性層５５に生成した生成光は、ｎ型反射鏡５３とｐ型反射鏡５７との間で共振してレーザ発振し、室温において発振波長が４０５ｎｍのレーザ光を連続的に発振可能であることを確認している。
【０１１４】
以上説明したように、第７の実施形態に係る面発光レーザ装置においても、母材基板１１の上に第１の半導体層（ｎ型コンタクト層５２）を成長した後、第１の半導体層に対して母材基板１１側から、該第１の半導体層を熱分解可能なレーザ光８０を照射することにより、母材基板１１と第１の半導体層との接合を切りながらも、界面同士を接着する熱分解層５２ａを形成する。これにより、図７（ｄ）に示したエピタキシャル層の成長後の冷却工程において、母材基板１１と第１の半導体層との間の熱膨張係数の差に起因する応力を低減することができる。
【０１１５】
なお、各反射鏡５３、５７は、窒化ガリウムからなる第１半導体層と、窒化アルミニウムガリウムからなる第２半導体層とを、それぞれλ／（４ｎ）の厚さ、すなわち半導体層中を伝播する光の実効的な波長の４分の１の厚さで交互に成膜して形成したが、これに限られず、３λ／（４ｎ）と、実効的な波長の４分の３の厚さで交互に形成してもよい。
【０１１６】
また、各反射鏡５３、５７は半導体に限られず、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）と酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）とからなる多層膜構成を持つ誘電体により形成されていてもよい。
【０１１７】
また、電流狭窄用の絶縁領域５８をイオン注入により形成したが、これに限られず、絶縁領域５８を選択的に酸化して形成してもよい。
【０１１８】
（第８の実施形態）
以下、本発明の第８の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０１１９】
図８（ａ）〜図８（ｅ）は本発明の第８の実施形態に係る半導体装置であって、ＨＦＥＴの製造方法の工程順の断面構成を示している。
【０１２０】
まず、図８（ａ）に示すように、例えば、ＭＯＶＰＥ装置に、Ｃ面を主面とし厚さが約３００μｍのサファイアからなる母材基板１１を投入し、投入した母材基板１１の主面上に、厚さが約２０ｎｍの窒化ガリウムからなるバッファ層（図示せず）と、厚さが約２μｍの窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層）からなる半導体層（障壁層）６２と、厚さが約１５ｎｍのシリコンを高ドープしたｎ+ 型窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるチャネル層６３と、厚さが約５ｎｍのアンドープの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる絶縁層６４とを順次成長する。続いて、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉からエピタキシャル基板を取り出した後、母材基板１１に対して半導体層６２の反対側の面からレーザ光８０を照射することにより、半導体層６２の母材基板１１との界面に、半導体層６２が熱分解されてなる熱分解層６２ａを形成する。ここで、レーザ光８０は、ＫｒＦエキシマレーザ光を用いる。このときの照射エネルギーは約０．３Ｊ／ｃｍ2 であり、パルスの間隔は約５ｎｓであり、照射時のレーザ光のスポット径は約１００μｍである。レーザ光８０は半導体層６２において吸収され、この吸収により、半導体層６２は、金属ガリウムと窒素ガスとに熱分解される。従って、半導体層６２の全面にわたってレーザ光８０をスキャンすると、図８（ｂ）に示すように、母材基板１１と半導体層６２とが熱分解層６２ａによりに接着された状態を得る。このとき、レーザ光８０の照射エネルギーの値を約０．１Ｊ／ｃｍ2 以上で且つ約２０Ｊ／ｃｍ2 以下に設定することにより、母材基板１１と半導体層６２とが完全に分離されることがない。なお、チャネル層６３及び絶縁層６４は、熱分解層６２ａを形成した後に、再成長してもよい。
【０１２１】
次に、図８（ｃ）に示すように、絶縁層６４の上にソース及びドレイン形成領域を露出する酸化シリコンからなるマスク膜８１を選択的に形成する。続いて、形成したマスク膜８１を用いて、絶縁層６４に対して、例えば塩素（Ｃｌ2 ）ガスを用いたドライエッチングを行なって、チャネル層６３におけるソース及びドレイン形成領域を露出する。
【０１２２】
次に、図８（ｄ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉に、マスク膜８１を形成したエピタキシャル基板を再度投入する。続いて、マスク膜８１を選択成長用のマスクとして、チャネル層６３における露出したソース及びドレイン形成領域の上に、厚さが約１５０ｎｍのシリコンを高ドープしたｎ+ 型窒化ガリウムからなるコンタクト層６５を再成長する。その後、コンタクト層６５を成長したエピタキシャル基板を反応炉から取り出した後、蒸着法により、コンタクト層６５におけるソース及びドレイン形成領域に、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）及び金（Ａｕ）の積層膜からなるオーム性電極を選択的に形成し、その後、窒素雰囲気でアニールを行なうことにより、ソース電極７１及びドレイン電極７２をそれぞれ形成する。続いて、蒸着法により、絶縁層６４の上の中央部に、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）及び金（Ａｕ）の積層膜からなるショットキー性電極を選択的に形成して、これをゲート電極７３とする。
【０１２３】
次に、図示はしていないが、ソース電極７１及びドレイン電極７２等を含むエピタキシャル層の上に、母材基板１１の分離後のエピタキシャル層の扱いが容易となるように、粘着テープ材、ガラス材又はレジスト材等であって、塩酸に溶けにくい材料からなる保持材を貼付（塗布）する。その後、塩酸を用いて、熱分解層６２ａを除去することにより、母材基板１１を半導体層６２から分離する。続いて、ダイサーを用いて、エピタキシャル層をチップ状に分割することにより、図８（ｅ）に示すＨＦＥＴを得る。なお、保持材は、ウエハ状態のエピタキシャル層をチップ状に分割する工程の前か後に除去する。
【０１２４】
以上説明したように、第８の実施形態に係るＨＦＥＴにおいても、母材基板１１の上に第１の半導体層（半導体層６２）を成長した後、第１の半導体層に対して母材基板１１側から、該第１の半導体層を熱分解可能なレーザ光８０を照射することにより、母材基板１１と第１の半導体層との接合を切りながらも、界面同士を接着する熱分解層６２ａを形成する。これにより、図８（ｄ）に示したコンタクト層の成長後の冷却工程において、母材基板１１と第１の半導体層との間の熱膨張係数の差に起因する応力を低減することができる。
【０１２５】
さらに、第８の実施形態に係るＨＦＥＴは、熱伝導率が小さいサファイアからなる母材基板１１を除去しているため、動作中における放熱性が極めて良好となり、安定に動作することができる。
【０１２６】
なお、第１〜第８の各実施形態において、以下に示す置き換えを行なっても、同様の効果を得ることができる。
【０１２７】
まず、母材基板１１をエピタキシャル層から分離するためのレーザ光源に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光の第３次高調波光又はＫｒＦエキシマレーザ光を用いたが、これに限られない。すなわち、窒化物半導体の吸収端よりも大きなエネルギーに相当する波長を有し、且つ母材基板１１に対して透明であるレーザ光であればよい。例えば、発振波長が３０８ｎｍの塩化キセノン（ＸｅＣｌ）によるエキシマレーザ光や、ＹＡＧレーザ光の第４次高調波等でも母材基板１１の分離は可能である。
【０１２８】
また、マスク膜８１の材料に、酸化シリコンを用いたが、窒化物系半導体がその上に実質的に成長しない材料であれば良い。例えば、窒化ケイ素（ＳｉxＮy）等の窒化物、酸化チタン（ＴｉＯx ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯx ）等の酸化物、又はニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）若しくはタングステン（Ｗ）等の高融点金属であってもよい。
【０１２９】
また、第３〜第７の実施形態において、ｎ型の窒化物半導体層とｐ型の窒化物半導体層との互いの導電型を入れ換えてもよい。
【０１３０】
また、製造の対象とした半導体装置は、発光ダイオード装置、半導体レーザ装置、面発光レーザ装置、又はＨＦＥＴに限られず、光導電性セル若しくはヘテロ接合フォトダイオード等の受光装置、ＭＩＳＦＥＴ、ＪＦＥＴ若しくはＨＥＭＴ等の電子デバイス、又はフィルタ装置においても同様の方法で製造することができる。
【０１３１】
【発明の効果】
本発明の半導体装置の製造方法によると、第１の半導体層と母材基板との間に第１の半導体層が熱分解されてなる熱分解層を形成するため、第１の半導体層の上に第２の半導体層を形成した後、第２の半導体層が形成された母材基板を室温に戻す際に、母材基板から第１の半導体層に加わる、該母材基板と第１の半導体層との熱膨張係数の差による応力が熱分解層により確実に緩和される。このため、能動層を含む第２の半導体層に生じるクラック等の欠陥を防止することができるので、歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は本発明の第５の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第６の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第７の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第８の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【符号の説明】
１１ 母材基板
１２ ｎ型コンタクト層（第１の半導体層）
１２ａ 熱分解層
１３ ｎ型障壁層
１４ 発光層（能動層）
１５ ｐ型障壁層
１６ ｐ型コンタクト層
２０ 正電極
２１ 負電極
２２ ｐ型コンタクト層（第１の半導体層）
２２ａ 熱分解層
２３ ｐ型障壁層
２４ 発光層（能動層）
２５ ｎ型障壁層
２６ ｎ型コンタクト層
３１ ｎ型下地層
３１ａ 熱分解層
３２ ｎ型コンタクト
３２ａ 熱分解層
３３ 第１クラッド層
３４ 第１光ガイド層
３５ 量子井戸活性層（能動層）
３６ 第２光ガイド層
３７ 第２クラッド層
３８ ｐ型コンタクト層
４２ ｎ型コンタクト層
４２ａ 熱分解層
４３ 第１クラッド層
４４ 第１光ガイド層
４５ 量子井戸活性層（能動層）
４６ 第２光ガイド層
４７ 第２クラッド層
４８ ｐ型コンタク
５２ ｎ型コンタクト層
５２ａ 熱分解層
５３ ｎ型反射鏡
５４ 第１スペーサ層
５５ 活性層（能動層）
５６ 第２スペーサ層
５７ ｐ型反射鏡
５８ 絶縁領域
６２ 半導体層
６２ａ 熱分解層
６３ チャネル層（能動層）
６４ 絶縁層
６５ コンタクト層
７１ ソース電極
７２ ドレイン電極
７３ ゲート電極
８０ レーザ光
８１ マスク膜
Claims (9)
- 母材基板の上にIII 族窒化物よりなる第１の半導体層を形成する第１の工程と、
前記母材基板に対して前記第１の半導体層の反対側の面から照射光を照射することにより、前記第１の半導体層と前記母材基板との間に前記第１の半導体層が熱分解されたIII 族金属よりなる熱分解層を形成する第２の工程と、
前記熱分解層が形成された第１の半導体層の上に、前記熱分解層によって前記第１の半導体層を保持しながら、能動層を含む第２の半導体層を形成する第３の工程と、
前記第３の工程よりも後に、
前記熱分解層を除去することにより、前記第１の半導体層から前記母材基板を分離する第４の工程と、
前記第４の工程よりも後に、
前記第１の半導体層における前記第２の半導体層の反対側の面上に電極を形成する第５の工程とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第１の工程と前記第２の工程との間に、
前記第１の半導体層の上に、前記第２の半導体層が実質的に成長しない材料からなり複数の開口部を有するマスク膜を形成する第６の工程をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第１の工程よりも前に、
前記母材基板の上に、前記第１の半導体層が実質的に成長しない材料からなり複数の開口部を有するマスク膜を形成する第６の工程をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第２の半導体層はIII 族窒化物を含む化合物半導体からなることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第１の半導体層は前記第２の半導体層のコンタクト層であることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第１の半導体層は前記第２の半導体層のクラッド層であることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第１の半導体層はｐ型の半導体であることを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記照射光の照射エネルギーの値は、約０．１Ｊ／ｃｍ2 以上且つ約２０Ｊ／ｃｍ2 以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記照射光の波長は、前記母材基板を構成する材料が持つ禁制帯幅の吸収端よりも長く、且つ前記第１の半導体層を構成する材料が持つ禁制帯幅の吸収端よりも短いことを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
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