JP4760821B2 - 半導体素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光情報処理分野への利用が可能な窒化物半導体を用いたレーザ素子、紫外から赤色領域までの発光が可能な発光ダイオード素子、紫外線の検知が可能なフォトディテクター、高周波高出力通信分野への利用が可能な電界効果トランジスタや高電子移動度トランジスタ等の窒化物光電子素子に関する。

Ｖ族元素に窒素（Ｎ）を有する化合物半導体は、そのバンドギャップの大きさから、短波長発光素子の材料として有望視されている。中でも一般式Ａｌ_xＧａ_yＩｎ_zＮ（但し、０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１であるで表わされる窒化物半導体は研究が盛んに行われ、青色、青緑色、緑色、黄橙色、紫色、紫外線等、さまざまな波長域の発光ダイオード（ＬＥＤ）素子が既に実用化されている。

また、光ディスク装置の大容量化を目指して開発が進められているＨＤ−ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｅｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等の次世代高密度光ディスク用光源として、４００ｎｍ帯に発振波長を有する半導体レーザ素子が熱望されており、窒化物半導体を材料とする半導体レーザ素子が注目され現在では実用レベルに達しつつある。

上記ＧａＮ系半導体レーザ構造は、従来例（非特許文献１）によれば、有機金属気相エピタキシャル成長法（ＭＯＶＰＥ法）を用いて作製されている。基板にはＭＯＶＰＥ法もしくはハイドライド気相エピタキシャル成長法（ＨＶＰＥ法）を用いてサファイア基板上に形成された厚膜ＧａＮ層から基板を剥離して作製したＧａＮ基板が用いられる。

例えば、図１はレーザ発振が達成されているＧａＮ系半導体レーザの構造断面図である。主面を（０００１）面とするＧａＮ基板１０１、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０２、ｎ型Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ層１０３、ｎ型Ａｌ_0.14Ｇａ_0.86Ｎ／ＧａＮ超格子クラッド層１０４、ｎ型ＧａＮ光ガイド層１０５、ＩｎＧａＮから成る多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層１０６、ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ電流ブロック層１０７、ｐ型ＧａＮ光ガイド層１０８、ｐ型Ａｌ_0.14Ｇａ_0.86Ｎ／ＧａＮ超格子クラッド層１０９、ｐ型ＧａＮコンタクト層１１０が順次成長される。続いてドライエッチングによりリッジストライプ構造を形成し、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）１１２により素子分離を行った後、ｐ型ＧａＮコンタクト層１１０上にｐ電極１１１、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０２上にｎ電極１１３を形成する。

上記素子構造の特徴は従来までのサファイア基板にかわりＧａＮ基板１０１上に素子構造を形成していることである。ＧａＮ基板の作製においては、その成長初期に選択横方向成長（ＥＬＯ成長：Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ成長）技術を使用すること、十分に膜厚成長することで、サファイア基板とＧａＮ層の物性定数差に起因して発生した結晶欠陥を低減し、従来１０¹⁰から１０⁹ｃｍ^-2程度存在した貫通転位密度を約１０⁶ｃｍ^-2まで減少させ、高品質な結晶を実現することが可能となっている。このＧａＮ基板上へ素子構造を作製することで、高品質な窒化物半導体レーザ素子の作製が実現可能となる。

このレーザ素子では、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）系レーザ素子、インジウムリン（ＩｎＰ）系レーザ素子と同様に、共振器端面を窒化物半導体の壁開面である（１−１００）面での壁開によって容易に形成することが可能である。サファイア基板上に作製した窒化物半導体レーザ素子では、その共振器端面の形成をドライエッチングにより実施（非特許文献２を参照）するか、もしくは、サファイア基板の壁開面を使用して行っていたため、表面平坦度が悪く、また歩留まりも低かった。これに対してＧａＮ基板の壁開によって形成した共振器端面は非常に平坦であり、端面反射率が向上するために光閉じ込め係数が増大し、レーザ発振閾値電流密度はある程度の低減が実現できた。また、構造作製の再現性が非常に高いため歩留まりも向上した。

しかしながら、レーザ素子としての実用化においては、依然としてレーザ発振閾値電流密度は高く、注入された電流の多くは熱として放出されるためにレーザ素子寿命に影響を及ぼし、その信頼性は高くない。

ところで、特許文献１には、活性層に等方的でない歪みが入っている窒化物半導体発光素子が記載されている。活性層に等方的でない歪みを印加することで、六方晶化合物半導体固有の電子帯構造の変形を用いて、窒化物半導体発光素子の閾値電流密度の低減をはかり、高性能な窒化物半導体発光素子を実現するものである。

具体的な実現方法として、半導体基板の一主面にストライプ状溝を形成して熱膨張係数が前記半導体基板と異なる材料で溝を埋め込む方法、半導体基板の他の主面上に前記半導体基板とは熱膨張係数の異なるストライプ状の材料を形成する方法、表面形状が円柱表面の曲面である物体上に半導体基板を密着させる方法、熱膨張係数が主面内で等方的でない基板上に発光素子構造を作製する方法、発光素子上にストライプ状の歪み導入層を形成する方法、発光素子を主面内で熱膨張係数が等方的でない結晶上もしくはバイメタル上に配置し固定する方法、発光素子をサブマウントに固定する際に外部から応力を印加する方法、半導体発光素子にメサ構造、ストライプ溝構造を設けることで部分的に歪みを開放する方法、凹部を有する基体の凹部内に半導体発光素子を設置する方法、半導体発光素子に周期的にエピタキシャル成長層とアモルファス成長層を形成することで部分的に歪みを開放する方法が挙げられている。
特開平8−２５５９３２号公報 ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ、ＶＯＬＵＭＥ７２、ＮＵＭＢＥＲ１６、ｐ２０１４、１９９８ Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖｏｌｕｍｅ３５、Ｌ７４、１９９６

しかしながら、前記公報に係る方法により形成した窒化物半導体発光素子は作製手順が複雑であり、生産性、再現性が悪い。

また、窒化物半導体レーザ素子の実現にあたって、その応用例のひとつが次世代高密度光ディスク用光源である。この応用において発光出力、素子寿命等のデバイス特性向上は言うまでもなく、その普及において低コスト化を実現することは重要ある。

本発明は上記の事情を鑑みてなされたものであり、信頼性の高い窒化物半導体素子を高歩留まりで作製する方法を提供するとともに、窒化物半導体を用いたレーザ素子、発光ダイオード素子やフォトディテクター等の窒化物半導体光素子の応用において、その特性向上に極めて有用な技術を提供するものである。

第２の化合物半導体からなる素子層が（０００１）面でエピタキシャル成長できる第１の化合物半導体からなる基板を用い、基板上に複数からなる選択マスク列を周期的、部分的に形成し、複数からなる選択マスク間の基板上に、素子層を、三角形状のファセット面を有するように形成し、ファセット面に（０００１）面からなる素子層を形成する。

なお、本願発明書において、面方位又は結晶軸の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している。

また、本発明は、レーザ素子、発光ダイオード素子やフォトディテクター等の窒化物半導体光素子や、電界効果トランジスタや高電子移動度トランジスタといった窒化物半導体電子素子に限るものではなく、窒化物半導体を使用した素子全般にあてはまるものである。

本発明の第一の手段によれば、基板内に周期的に結晶欠陥を配列することで、（０００１）結晶面内における格子定数が等方的でない窒化物半導体基板の作製が可能となった。この基板上に窒化物半導体光素子を作製することで活性層に等方的でない歪みを印加することができ、低閾値電流密度化が実現される。

本発明の第二の手段によれば、等方性の格子定数を持つ基板上において、基板上の素子構造内部に周期的に結晶欠陥を配列することで、素子構造の（０００１）結晶面内における格子定数が等方的でない窒化物半導体層から構成される素子構造を作製することが可能となった。この素子構造を用いることで、窒化物半導体光素子の活性層に等方的でない歪みを印加することができ、低閾値電流密度化が可能となる。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について図面を参照しながら説明する。図２は本発明の実施の形態１に係る窒化物半導体からなる基板を部分的に拡大した斜視図である。図２に示すように、実施の形態１に係る窒化物半導体からなる基板は、結晶系が六方晶系に属し、その主面が（０００１）面であるＧａＮからなる基板２０１である。このＧａＮ基板２０１においては、互いに交差する＜１１−２０＞軸方向の格子定数のうちでａ１軸方向の格子定数２０２は０．３１８３５ｎｍ、ａ２軸方向の格子定数２０３及びａ３軸方向の格子定数２０４は０．３１８８９ｎｍである。

次に図３を用いて、少なくとも一つの＜１１−２０＞軸格子定数の値が他と異なる互いに交差する結晶軸を持つＧａＮ基板の作製方法について説明する。図３（ａ）に示すように初期基板としてＳｉ基板３０１を用い、ＳｉＯ₂からなる選択マスク３０２を周期的、部分的に堆積する。Ｓｉ基板３０１は主面として（１１１）面を持ち、ＳｉＯ₂マスク３０２はＳｉ基板３０１の＜−１−１２＞軸方向に平行になるように形成する。Ｓｉ（１１１）面上に形成されたＧａＮ結晶は（０００１）面でエピタキシャル成長し、Ｓｉ基板３０１の＜−１−１２＞方向とＧａＮ結晶３０３の＜１−１００＞方向が平行になることが一般に知られている。ＳｉＯ₂マスク３０２の幅は５から２０μｍ、ＳｉＯ₂マスク３０２同士の間隔は５０から５００μｍとする。ここで、基板にはＧａＡｓ、ＧａＰ等を用いても良い。またＳｉＯ₂マスク３０２ではなく、窒化シリコン（ＳｉＮ_x）やアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等の絶縁物、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）やニッケル（Ｎｉ）等の金属膜、及びこれら金属膜の酸化物、窒化物を選択マスクとして形成しても良い。

次に、図３（ａ）で作製した基板上にＧａＮ結晶３０３を形成する。ＧａＮ結晶３０３の結晶成長においては、成長圧力を減圧状態である４００Ｔｏｒｒ（１Ｔｏｒｒ＝１３３．３２２Ｐａ）としたＭＯＶＰＥ法を用いる。ＩＩＩ族原料には、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ：（ＣＨ₃）₃Ｇａ）、Ｖ族源にはアンモニア（ＮＨ₃）ガスを、ｎ型の不純物原料には、例えばモノシラン（ＳｉＨ₄）や酸素（Ｏ₂）ガスを用いる。これらの原料ガスのキャリアガスには、水素（Ｈ₂）ガス及び窒素（Ｎ₂）ガスを用いる。

図３（ｂ）で示すように、ＧａＮ結晶３０３はその表面が｛１１−２２｝面もしくは｛１１−２４｝面からなるファセット面３０４が形成される三角形状の構造をとるような条件で結晶成長を行う。本実施例で使用しているＭＯＶＰＥ成長装置においては、このような三角形状の構造を形成するためには成長温度を９００℃から９２０℃とすることが必要である。このような条件で結晶成長を行うと、Ｓｉ基板３０１とＧａＮ結晶３０３の界面から発生した貫通転位等の結晶欠陥３０５は、はじめはＳｉ基板３０１の主面である（１１１）面、すなわちＧａＮ結晶３０３の（０００１）面と垂直にＧａＮ結晶３０３中を伝播していくが、ファセット面まで到達したところで、Ｓｉ基板３０１とＧａＮ結晶３０３の界面と平行方向にＳｉＯ₂マスク３０２が形成されている方向に屈曲する。この結晶欠陥の屈曲は周期構造を形成したことで結晶中に不均一な応力分布が形成されていることに由来する現象である。さらに結晶成長を進めていき、隣り合う三角形状の構造が合体した後には、平行方向に屈曲した結晶欠陥３０５はＳｉＯ₂マスク３０２の上方まで到達する。ここで結晶欠陥同士が衝突した場合、ハーフループを形成して結晶欠陥３０５は消滅する。また、衝突しなかった場合、ＧａＮ結晶３０３中に存在する不均一な応力分布により再び結晶欠陥３０５は屈曲し、Ｓｉ基板３０１とは垂直方向に伝搬する。

図３（ｃ）に示すように、三角形状の構造の底点が、ＳｉＯ₂マスク３０２同士の間隔よりも２倍程度の膜厚となるまでＧａＮ結晶を形成することで、三角形状の構造の頂点からファセット面には結晶欠陥３０５がほとんど無く、底点近傍に多くの結晶欠陥３０５が集中した構造を形成することができる。この後、成長温度を９７０℃と変更して｛１１−２２｝面もしくは｛１１−２４｝面からなるファセット面３０４ではなく、（０００１）面３０６からなるＧａＮ結晶３０３を形成する。

その後、Ｓｉ基板３０１を研磨処理とフッ酸系の薬液でウェットエッチングすることで除去し、図３ｄに示すような周期的に結晶欠陥３０５が存在する領域と欠陥がほとんど存在しない領域とを持ったＧａＮ基板３０７を形成することができる。このＧａＮ基板３０７において、周期的に結晶欠陥３０５が存在する領域には約１０⁸ｃｍ^-2の貫通転位が存在しており、欠陥がほとんど存在しない領域では１０⁴から１０⁵ｃｍ^-2程度の貫通転位が存在している。このように結晶欠陥の分布に周期性を持たせ、かつ、その比が少なくとも１００倍以上と成るようにすることができる。

これについて詳細に説明する。Ｓｉ基板上に作製したＧａＮ基板の平面図である図９に示すように、ＧａＮ基板９０１には周期的な結晶欠陥列９０５が形成されている。このとき、周期的な結晶欠陥列９０５に平行方向では、初期基板とＧａＮ基板９０１の物性定数差に起因してＧａＮ基板９０１に印加されていた応力が、膜厚の増加に伴い緩和していく。一方、周期的な結晶欠陥列９０５に垂直方向では、初期基板とＧａＮ基板９０１の物性定数差に起因して印加されていた応力は、膜厚の増加とともに緩和するが、次に述べる機構により新たに応力が印加される。これは、周期的な結晶欠陥列９０５の作製による貫通転位の粗密、言い換えれば、ＧａＮ基板９０１内の結晶性の周期的な分布という特殊な結晶構造に由来した理由であり、また、図３（ｂ）におけるＳｉＯ₂選択マスク３０２上において隣り合うＧａＮ結晶同士が合体した時に発生する応力という、特殊な結晶成長に由来した理由である。このようにＧａＮ基板９０１においては周期的な結晶欠陥列９０５に平行方向では、応力の緩和が、垂直方向では新たな印加が発生し、結果としてＧａＮ基板９０１の＜１１−２０＞軸方向の格子定数に異方性が生じることとなる。応力の緩和には影響されないａ１軸方向の格子定数は、応力の印加により０．３１８３５ｎｍとなるが、それと互いに約６０°の角度を有するａ２軸方向の格子定数及びａ３軸方向の格子定数は、応力の緩和の影響を受けるため、０．３１８８９ｎｍとなり、ＧａＮ基板９０１の（０００１）結晶面内で格子定数が等方的でないＧａＮ基板９０１が形成できる。

ここで、（０００１）結晶面を主面とする基板において、格子定数が等方的でないとは、互いに交差する＜１１−２０＞軸方向の格子定数の格子定数差が±０．０２％以上０．２５％以下のものを指す。

なお、実施の形態１においては、ＧａＮ基板３０７を形成するエピタキシャル成長法としてＭＯＶＰＥ法を用いたが、これに限られず、他のエピタキシャル成長法、例えばＨＶＰＥ法又は分子線エピタキシ（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法や昇華法を用いても、本発明を実現できることはいうまでもない。

また、本実施の形態においては、成長圧力を減圧状態である４００Ｔｏｒｒとしたが、大気圧状態の７６０Ｔｏｒｒ、もしくはそれ以上の加圧状態で結晶成長を行っても良く、各成長方法で最適な成長圧力を用いれば良いことはいうまでもない。

また、本実施の形態においては、ＧａＮ基板３０７を作製したが同様の方法を用いてＡｌＧａＮ基板、ＡｌＧａＩｎＮ基板を作製してももちろん良い。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について図面を参照しながら説明する。図２は本発明の実施の形態２に係る窒化物半導体からなる基板を部分的に拡大した斜視図である。図２に示すように、実施の形態１に係る窒化物半導体からなる基板は、結晶系が六方晶系に属し、その主面が（０００１）面であるＧａＮからなる基板２０１である。このＧａＮ基板２０１においては、互いに交差する＜１１−２０＞軸方向の格子定数のうちでａ１軸方向の格子定数２０２は０．３１８３８ｎｍ、ａ２軸方向の格子定数２０３及びａ３軸方向の格子定数２０４は０．３１８８９ｎｍである。

次に図４を用いて、少なくとも一つの＜１１−２０＞軸格子定数の値が他と異なる互いに交差する結晶軸を持つＧａＮ基板の作製方法について説明する。図４（ａ）に示すように初期基板としてサファイア基板４０１を用いる。はじめにＭＯＶＰＥ法によってＧａＮ低温バッファ層４０８を介して２μｍ厚のＧａＮテンプレート４０９を形成する。次にＧａＮテンプレート４０９上にＳｉＮ_xからなる選択マスク４０２を周期的、部分的に堆積する。ＧａＮテンプレート４０９は主面として（０００１）面を持ち、ＳｉＮ_xマスク４０２はＧａＮテンプレート４０９の＜１−１００＞軸方向に平行になるように形成する。ＳｉＮ_xマスク４０２の幅は２０から５０μｍ、ＳｉＮ_xマスク４０２が形成されていない開口部４１０の幅は５から１０μｍとする。ここで、基板にはＳｉ、ＧａＡｓ、ＧａＰ等を用いても良い。また選択マスクとしてＳｉＮ_xマスク４０２ではなく、ＳｉＯ₂等の絶縁物、金属膜であるＷ、ＴｉやＮｉ、及びこれら金属膜の酸化物、窒化物を使用しても良い。

次に、図４（ａ）で作製したテンプレート上にＧａＮ結晶４０３を形成する。ＧａＮ結晶４０３の結晶成長においては、大気圧のＨＶＰＥ法を用いる。ＩＩＩ族原料には、金属ガリウム（Ｇａ）と塩化水素ガス（ＨＣｌ）を反応させて形成した塩化ガリウム（ＧａＣｌ）、Ｖ族源にはＮＨ３ガスを、ｎ型の不純物原料には、例えばジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）や水蒸気（Ｈ₂Ｏ）ガスを用いる。これらの原料ガスのキャリアガスには、Ｈ₂ガス及びＮ₂ガスを用いる。

図４（ｂ）で示すように、ＧａＮ結晶４０３はその上面が（０００１）面、側面が｛１１−２０｝面から形成される矩形状の構造をとるような条件で結晶成長を行う。成長温度１０２０℃付近でこのような矩形状の構造が形成されている。このような条件で結晶成長を行うと、ＧａＮテンプレート４０９とサファイア基板４０１の界面から発生した貫通転位等の結晶欠陥４０５は、開口部４１０上方領域に垂直にＧａＮ結晶４０３中を伝播していき、表面にまで到達している。

図４（ｃ）に示すように、隣り合う矩形状の構造同士が合体し、表面が（０００１）面から成るＧａＮ結晶４０３形成後、５０μｍ以上の膜厚となるまでＧａＮ結晶４０３を形成することで、ＳｉＮ_xマスク４０２上方の領域には結晶欠陥４０５がほとんど無く、開口部４１０上方の領域には多くの結晶欠陥４０５が伝播した構造を形成することができる。

その後、サファイア基板４０１を研磨処理もしくはエキシマレーザを用いたレーザリフトオフ法によって除去することで、図４（ｄ）に示すような周期的に結晶欠陥４０５が存在する領域と欠陥がほとんど存在しない領域とを持ったＧａＮ基板４０７を形成することができる。このＧａＮ基板４０７において、周期的に結晶欠陥４０５が存在する領域には約１０⁸ｃｍ^-2の貫通転位が存在しており、欠陥がほとんど存在しない領域では１０⁴から１０⁵ｃｍ^-2程度の貫通転位が存在している。このように結晶欠陥の分布に周期性を持たせ、かつ、その比が少なくとも１００倍以上と成るようにすることで、結晶面内において部分的な応力の緩和が生じ、結果としてＧａＮ基板４０７の＜１１−２０＞軸方向の格子定数は、周期的な結晶欠陥列と垂直方向のａ１軸方向の格子定数が０．３１８３８ｎｍ、それと互いに約６０°の角度を有するａ２軸方向の格子定数及びａ３軸方向の格子定数は０．３１８８９ｎｍとなり、ＧａＮ基板４０７の（０００１）結晶面内で格子定数が等方的でないＧａＮ基板４０７が形成できる。

なお、本実施の形態においては、ＧａＮ基板４０７を形成するエピタキシャル成長法としてＨＶＰＥ法を用いたが、これに限られず、他のエピタキシャル成長法、例えばＭＯＶＰＥ法又はＭＢＥ法や昇華法を用いても、本発明を実現できることはいうまでもない。

また、本実施の形態においては、成長圧力を大気圧状態としたが、大気圧以下の減圧状態、もしくは大気圧以上の加圧状態で結晶成長を行っても良く、各成長方法で最適な成長圧力を用いれば良いことはいうまでもない。

（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３に係る窒化物半導体素子の部分的な断面構成を示している。図５において、実施の形態３に係る窒化物半導体素子は、紫色を呈する波長領域での発光可能な窒化物半導体レーザ素子構造である。

図５に示すように、窒化物半導体レーザ素子は、実施の形態１もしくは実施の形態２で説明した方法で作製した主面が（０００１）面からなり、少なくとも一つの＜１１−２０＞軸格子定数の値が他と異なる互いに交差する結晶軸を持つＧａＮ基板５０１である。窒化物半導体レーザ素子の作製にはＭＯＶＰＥ法を用いている。もちろん窒化物半導体レーザ素子の作製が可能であれば、ＭＢＥ法等、他の成長方法を用いても良いことはいうまでもない。

このＧａＮ基板５０１の主面上に、ｎ型ＧａＮコンタクト層５０２と、ｎ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎクラッド層５０３と、ｎ型ＧａＮ光ガイド層５０４と、ＩｎＧａＮ井戸層及びＧａＮバリア層が複数層積層されてなる多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層５０５と、ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎキャップ層５０６と、ｐ型ＧａＮ光ガイド層５０７と、ｐ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎクラッド層５０８と、ｐ型ＧａＮ第２コンタクト層５０９とｐ型ＧａＮ第１コンタクト層５１０が順次エピタキシャル成長により積層された構造を有している。

その後、ｐ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎクラッド層５０８と、ｐ型ＧａＮ第２コンタクト層５０９とｐ型ＧａＮ第１コンタクト層５１０を＜１−１００＞軸方向に沿ってリッジストライプ状に加工し、リッジの両脇をＳｉＯ₂絶縁膜５１３で覆い、電流注入領域を形成する。ストライプ幅は２〜４μｍ程度である。また、もちろんリッジストライプは結晶欠陥の少ない領域上を選択して形成する。共振器端面はＧａＮ基板５０１の｛１−１００｝面を用いた壁開によって形成する。

絶縁膜の開口部のｐ型ＧａＮ第１コンタクト層５１０と、絶縁膜の一部にはｐ電極５１１が設けられている。また、ｎ型ＧａＮコンタクト層５０２の一部が露出するまでエッチングを行った表面には、ｎ電極５１２が形成されている。ｐ型ＧａＮ第１コンタクト層５１０は、ｐ電極５１１とのコンタクト抵抗低減のためｐ型ＧａＮ第２コンタクト層５０９よりもｐ型不純物をより多く含むことを特徴とする。このようにして図５に示される窒化物半導体レーザ素子を作製する。

本素子においてｎ電極５１２とｐ電極５１１の間に電圧を印加すると、ＭＱＷ活性層５０５に向かってｐ電極５１１から正孔がｎ電極５１２から電子が注入され、ＭＱＷ活性層５０５で利得を生じ、４０５ｎｍの波長でレーザ発振を起こす。ＭＱＷ活性層５０５は厚さ４ｎｍのＩｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ井戸層５０５ａと厚さ１０ｎｍのＧａＮバリア層５０５ｂから構成されている。また、ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎキャップ層５０６は、ｎ型ＧａＮコンタクト層５０２から注入される電子がＭＱＷ活性層５０５に注入されずにｐ型ＧａＮ光ガイド層５０７にリークしてしまうことを防止する電流ブロック層として機能する。

本実施例で示す窒化物半導体レーザ素子は、少なくとも一つの＜１１−２０＞軸格子定数の値が他と異なる互いに交差する結晶軸を持つＧａＮ基板５０１上に、各層がコヒーレント成長している。したがって窒化物半導体レーザ素子を構成する各層の格子定数も、ＧａＮ基板に由来して少なくとも一つの＜１１−２０＞軸格子定数の値が他と異なる互いに交差する結晶軸を持つ層となっている。また、フリースタンディングの窒化物半導体の（０００１）面内に置ける格子定数は、ＧａＮのよりもＡｌＧａＮが小さく、ＧａＮよりもＩｎＧａＮが大きい。このためにコヒーレント成長している窒化物半導体レーザ素子を構成する各層においては、ＡｌＧａＮクラッド層では面内に引っ張り歪みが、ＩｎＧａＮ井戸層には圧縮歪みが印加されている。また、＜１１−２０＞軸格子定数の値が他と異なる互いに交差する結晶軸を持つ層となっているために、各層に作用している歪みは等方的でなく、異方性となっている。

窒化物半導体のような六方晶化合物半導体の（０００１）面内に等方的でない歪みを印加された場合、価電子帯上端付近の正孔の有効質量が小さくなる。これは価電子帯上端付近の状態密度が減少していることを意味しており、この性質を利用することで、レーザ発振させるために必要な注入電流密度が少なくてすむため、発振閾値電流密度の低減が実現できる。

本実施例で示す窒化物半導体レーザ素子においても、レーザ発振閾値電流密度の大幅な低減が実現でき、レーザ素子の信頼性が飛躍的に向上した。

また、本実施の形態ではＭＱＷ活性層５０５は、井戸層をＩｎＧａＮとし且つバリア層をＧａＮとしたが、これに代えて、井戸層をＩｎＧａＮとし且つバリア層をそれよりもＩｎ組成の小さいＩｎＧａＮとしても、また、井戸層をＧａＮとし且つバリア層をＡｌＧａＮとしてもよい。

また、本実施の形態においては、ＭＱＷ活性層５０５の井戸層及びバリア層のいずれにもｎ型不純物をドープしてはいないが、成長時のｎ型ＧａＮ光ガイド層５０４からの拡散によりｎ型の導電性を示すことがある。ただし、ＭＱＷ活性層５０４の成長時に、井戸層及びバリア層の少なくとも一方に不純物を積極的にドープしてもよい。

また、本実施の形態ではｎ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎクラッド層５０３及びｐ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎクラッド層５０８は、Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎの単層構造とする代わりに、Ａｌ_0.14Ｇａ_0.86Ｎ層とＧａＮ層との積層体からなる超格子クラッド層としても良い。ここで、超格子クラッド層を用いる場合には、ｎ型ドーパントであるシリコン（Ｓｉ）又はｐ型ドーパントであるマグネシウム（Ｍｇ）等の不純物ドーピングは、Ａｌ_0.14Ｇａ_0.86Ｎ層及びＧａＮ層のうちの少なく一方に対して行えば良い。

（実施の形態４）
図６は本発明の実施の形態４に係る窒化物半導体素子の部分的な断面構成を示している。図６において、実施の形態４に係る窒化物半導体素子は、青色を呈する波長領域での発光可能な発光ダイオード素子構造である。以下、本発明の実施の形態４について図面を参照しながら説明する。

図６に示すように、発光ダイオード素子は、実施の形態１もしくは実施の形態２で説明した方法で作製した主面が（０００１）面からなり、少なくとも一つの＜１１−２０＞軸格子定数の値が他と異なる互いに交差する結晶軸を持つｎ型ＧａＮ基板６０１である。

このｎ型ＧａＮ基板６０１の主面上に、ｎ型ＧａＮコンタクト層６０２と、ｎ型Ａｌ_0.05Ｇａ_0.95Ｎクラッド層６０３と、ＩｎＧａＮ井戸層及びＧａＮバリア層が複数層積層されてなる多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層６０４と、ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎキャップ層６０５と、ｐ型ＧａＮコンタクト層６０６が順次エピタキシャル成長により積層された構造を有している。

まず、図６に示した発光ダイオード素子の作製プロセスの一例を説明する。

ｎ型ＧａＮ基板６０１をＭＯＶＰＥ装置の反応室に投入した後、該基板６０１を発光ダイオード素子の成長温度である約１０５０℃にまで基板温度を加熱する。ここで、ｎ型ＧａＮ基板６０１の表面に熱による変成が生じないように、基板温度が室温の時点から、ＮＨ₃の供給を開始しておく。基板温度が約１０５０℃にまで到達し、１分間熱処理をした後に、ＴＭＧａとＳｉＨ₄との供給を開始して、ｎ型ＧａＮ基板６０１主面上に、厚さが約４μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層６０２を成長する。続いて、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ：（ＣＨ₃）₃Ａｌ）の供給を開始して、ｎ型ＧａＮコンタクト層６０２の上に、厚さが約０．１μｍのｎ型Ａｌ_0.05Ｇａ_0.95Ｎクラッド層６０３を成長する。

その後、いったんＴＭＧａ、ＴＭＡｌの供給を停止して結晶成長を中断し、成長温度を約７４０℃にまで降温した後、ＭＱＷ活性層６０４を成長する。具体的には、ＮＨ₃が供給されている雰囲気中に、ＴＭＧａ及びトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ：（ＣＨ₃）₃Ｉｎ）を供給することにより、膜厚が約３ｎｍのＩｎ_0.3Ｇａ_0.7Ｎからなる井戸層を成長し、ＴＭＧａ、ＳｉＨ₄及びＮＨ₃を供給することにより、厚さが約５ｎｍのＧａＮからなるｎ型バリア層を成長し、これら井戸層及びバリア層を交互に積層して３対のＭＱＷ活性層６０４を得る。

引き続いて、ＴＭＡｌ、ＴＭＧａ及びビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ₂Ｍｇ：（Ｃ₅Ｈ₅）₂Ｍｇ）を供給することにより、ＭＱＷ活性層６０４の上に、厚さが約０．１μｍのｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎキャップ層６０５を成長する。次にＴＭＧａ、Ｃｐ₂Ｍｇ及びＮＨ₃を供給しながら成長温度を１０００℃にまで昇温し、厚さが約０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層６０６を成長する。

さらに、ｐ型コンタクト層６０６を成長した後、原料ガスであるＴＭＧａ、ＣＰ₂Ｍｇ及びＮＨ₃の供給を停止して、Ｎ₂及びＨ₂からなるキャリアガスをＮ₂のみに切り替え、すみやかに７００℃まで降温する。その後、７００℃で２０分間保持した後、キャリアガスとしてＮ₂のみを供給しながら室温まで冷却し、発光ダイオード素子のエピタキシャル成長が終了したｎ型ＧａＮ基板６０１を反応室から取り出す。

次に、ｐ型ＧａＮコンタクト層の上にｐ側電極６０７を形成し、ｎ型ＧａＮ基板６０１裏面にｎ側電極６０８を形成し、その後、ｎ型ＧａＮ基板６０１を所望の大きさのチップに分割する。

ＭＱＷ活性層６０４は、バリア層であるＧａＮ層にのみ不純物をドープしたが、バリア層及び井戸層のうち少なくとも一方にドープすればよく、また、バリア層及び井戸層の両方をアンドープとしてもよい。

なお、ＭＱＷ活性層６０４におけるＩｎ_0.3Ｇａ_0.7Ｎ井戸層は、結晶成長時には不純物を実質的にドーピングしていない。しかしながら、これらのアンドープ層と隣接し且つ不純物がドーピングされた半導体層から、結晶成長時又は成長後に不純物が拡散することにより、該不純物がアンドープ層に含まれることがある。従って、本願明細書においては、アンドープ層とは、結晶成長時に不純物を実質的にドープしていない半導体層に限らず、隣接する半導体層に含まれる不純物を拡散の結果として有している半導体層をもいう。

（実施の形態５）
図７は本発明の実施の形態５に係る窒化物半導体素子の部分的な断面構成を示している。図７において、実施の形態５に係る窒化物半導体素子は、紫色を呈する波長領域での発光可能な窒化物半導体レーザ素子構造である。

図７に示すように、窒化物半導体レーザ素子は、主面が（０００１）面からなるｎ型ＧａＮ基板７０１上に作製する。ここでｎ型ＧａＮ基板７０１は実施の形態１もしくは実施の形態２で説明した方法で作製した少なくとも一つの＜１１−２０＞軸格子定数の値が他と異なる互いに交差する結晶軸を持つＧａＮ基板でも、＜１１−２０＞軸格子定数の値が全て等しい、つまり等方的な格子定数を持つＧａＮ基板でもよい。

窒化物半導体レーザ素子の作製にはＭＯＶＰＥ法を用いている。もちろん窒化物半導体レーザ素子の作製が可能であれば、ＭＢＥ法等、他の成長方法を用いても良い。

このｎ型ＧａＮ基板７０１の主面上に、まず、フォトリソグラフィー法を用いて、それぞれの幅が約３μｍでかつ互いに約１５μｍの間隔をおいて平行に延びるレジストパターン（図示せず）を形成し、形成したレジストパターンをマスクとしてｎ型ＧａＮ基板７０１に対してドライエッチングを行うことにより、ｎ型ＧａＮ基板７０１上部に、複数のリセス部と該リセス部同士に挟まれた領域からなる複数のストライプ状の凸部を形成する。続いて、例えばＥＣＲスパッタ法を用いて、リセス部が形成されたｎ型ＧａＮ基板７０１上にレジストパターン及び凸部を含む全面にわたって、ＳｉＮ_xからなるマスク膜７１４を堆積する。その後、レジストパターンをリフトオフして凸部上のマスク膜を除去することにより、該凸部の上面を露出する。

次に、ｎ型ＧａＮ基板７０１の凸部の露出面を種結晶として厚さが約５μｍのエアギャップ７１６を有するｎ型ＧａＮ選択成長層７１５からなる構造を作製する。もちろん、ｎ型ＧａＮ基板７０１のドライエッチングを行わず、エアギャップ７１６を形成しないでｎ型ＧａＮ選択成長層７１５を成長しても良い。また、マスク膜にはＳｉＮ_xマスク膜７１４に代わりＳｉＯ₂やＡｌ₂Ｏ₃等の絶縁膜、ＷやＴｉ等の金属膜及びこれらの酸化物、窒化物等を用いても良い。また、ＳｉＮ_xマスク膜８１４の堆積には、スパッタ法ではなくＣＶＤ法等を用いてももちろん良い。

ｎ型ＧａＮ選択成長層７１５に続いてｎ型ＧａＮ層７０２と、ｎ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎクラッド層７０３と、ｎ型ＧａＮ光ガイド層７０４と、ＩｎＧａＮ井戸層及びバリア層が複数層積層されてなる多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層７０５と、ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎキャップ層７０６と、ｐ型ＧａＮ光ガイド層７０７と、ｐ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎクラッド層７０８と、ｐ型ＧａＮ第２コンタクト層７０９とｐ型ＧａＮ第１コンタクト層７１０が順次エピタキシャル成長により積層された構造を有している。

その後、ｐ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎクラッド層７０８と、ｐ型ＧａＮ第２コンタクト層７０９とｐ型ＧａＮ第１コンタクト層７１０を＜１−１００＞軸方向に沿ってリッジストライプ状に加工し、リッジの両脇をＳｉＯ₂絶縁膜７１３で覆い、電流注入領域を形成する。ストライプ幅は２〜４μｍ程度である。共振器端面はｎ型ＧａＮ基板７０１の｛１−１００｝面を用いた壁開によって形成する。

絶縁膜の開口部のｐ型ＧａＮ第１コンタクト層７１０と、絶縁膜の一部にはｐ電極７１１が設けられている。また、ｎ型ＧａＮ基板７０１裏面上にｎ側電極７０８が形成されている。ｐ型ＧａＮ第１コンタクト層７１０は、ｐ電極８１１とのコンタクト抵抗低減のためｐ型ＧａＮ第２コンタクト層７０９よりもｐ型不純物をより多く含むことを特徴とする。このようにして図７に示される窒化物半導体レーザ素子を作製する。

本素子においてｎ電極７１２とｐ電極７１１の間に電圧を印加すると、ＭＱＷ活性層７０５に向かってｐ電極７１１から正孔がｎ電極７１２から電子が注入され、ＭＱＷ活性層７０５で利得を生じ、４０５ｎｍの波長でレーザ発振を起こす。ＭＱＷ活性層７０５は厚さ４ｎｍのＩｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ井戸層７０５ａと厚さ８ｎｍのＩｎ_0.02Ｇａ_0.98Ｎバリア層７０５ｂから構成されている。また、ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎキャップ層７０６は、ｎ型ＧａＮ基板８０１から注入される電子がＭＱＷ活性層７０５に注入されずにｐ型ＧａＮ光ガイド層７０７にリークしてしまうことを防止する電流ブロック層として機能する。

本実施例で示す窒化物半導体レーザ素子では、ｎ型ＧａＮ基板７０１上に、ｎ型ＧａＮ選択成長層７１５を含んでいる。このｎ型ＧａＮ選択成長層７１５の作製について図８を用いて示す。

図８ａに示すようにｎ型ＧａＮ基板８０１の主面上に、＜１−１００＞軸方向に平行に、複数のリセス部と該リセス部同士に挟まれた領域からなる複数のストライプ状の凸部が形成されている。凸部の上面を除いては、全てＳｉＮxからなるマスク膜８１４が形成されており、成長圧力７６Ｔｏｒｒ、成長温度１０００℃で選択横方向成長を行うことで、その上面が（０００１）面、側面が｛１１−２０｝面から形成される矩形状のＧａＮ結晶となるような結晶成長を行うことができる。

さらに結晶成長を進めることで、隣り合う矩形状のＧａＮ結晶は合体し、図８ｂで示す厚さ約５μｍでエアギャップ８１６を有するｎ型ＧａＮ選択成長層８１５からなる構造を作製する。このときエアギャップ８１６上方の領域には結晶欠陥８１７がほとんど無く、凸部上方の領域にのみＧａＮ基板８０１から結晶欠陥８１７が伝播した構造を形成することができる。このｎ型ＧａＮ選択成長層８１５において、凸部上方の領域には約１０⁶ｃｍ^-2の貫通転位が存在しており、エアギャップ８１６上方の領域には１０³から１０⁴ｃｍ^-2程度の貫通転位が存在している。このように結晶欠陥の分布に周期性を持たせ、かつ、その比が少なくとも１００倍以上と成るようにすることで、結晶面内において部分的な応力の緩和と印加が生じ、結果としてｎ型ＧａＮ選択成長層８１５の（０００１）結晶面内における＜１１−２０＞軸方向の格子定数が等方的ではなくなり、異方性を持たせることができる。

このときの周期的な結晶欠陥列と垂直方向のａ１軸方向の格子定数が０．３１８２５ｎｍ、それと互いに６０°の角度を有するａ２軸方向の格子定数及びａ３軸方向の格子定数は０．３１８８９ｎｍである。

図７において、このように結晶面内で格子定数が等方的でないｎ型ＧａＮ選択成長層７１５上にコヒーレントに成長した窒化物半導体レーザ素子における各層では、ｎ型ＧａＮ選択成長層７１５に由来して等方的でない歪みが印加されている。（０００１）面内に等方的でない、すなわち異方性の歪みが印加されることで、価電子帯上端付近の状態密度が減少し、レーザ発振させるために必要な注入電流密度が少なくてすむため、発振閾値電流密度の低減が実現できる。

本実施例で示す窒化物半導体レーザ素子では、レーザ発振閾値電流密度の大幅な低減が実現でき、レーザ素子の素子寿命が飛躍的に向上し、信頼性の高い窒化物半導体によるレーザ素子作製の実現が可能となった。

また、本実施の形態ではＭＱＷ活性層７０５は、井戸層をＩｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎとバリア層をＩｎ_0.02Ｇａ_0.98Ｎとしたが、これに代えて、井戸層をＩｎＧａＮとし且つバリア層をＧａＮとしても、また、井戸層をＧａＮとし且つバリア層をＡｌＧａＮとしてもよい。

また、本実施の形態ではｎ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎクラッド層７０３及びｐ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎクラッド層７０８は、Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎの単層構造とする代わりに、Ａｌ_0.14Ｇａ_0.86Ｎ層とＧａＮ層との積層体からなる超格子クラッド層としても良い。ここで、超格子クラッド層を用いる場合には、ｎ型ドーパントであるシリコン（Ｓｉ）又はｐ型ドーパントであるマグネシウム（Ｍｇ）等の不純物ドーピングは、Ａｌ_0.14Ｇａ_0.86Ｎ層及びＧａＮ層のうちの少なく一方に対して行えば良い。

なお、本実施の形態においては、ｎ型ＧａＮ選択成長層７１５の作製と、その上の窒化物半導体レーザ素子構造の形成を、ＭＯＶＰＥ法を用いて連続で行ったが、ｎ型ＧａＮ選択成長層７１５の作製をＭＯＶＰＥ法で行い、その後、窒化物半導体レーザ素子構造の形成をＭＢＥ法等、他の成長方法を用いてももちろん良い。

おける格子定数が等方的でない窒化物半導体基板の作製が可能となった。この基板上に窒化物半導体光素子を作製することで活性層に等方的でない歪みを印加することができ、低閾値電流密度化が実現される。

本発明は、半導体レーザ素子、発光ダイオード素子の製造方法として有用である。

従来報告されているＧａＮ基板上に作製された窒化物半導体レーザ素子の断面構造図 ＧａＮ基板の斜視図と結晶方位の関係を示す図 本発明の一実施の形態に係るＳｉ基板上に作製したＧａＮ基板の断面構造図 本発明の一実施の形態に係るＧａＮテンプレート上に作製したＧａＮ基板の断面構造図 本発明の一実施の形態に係る等方的でない歪みを有するＧａＮ基板上に作製された窒化物半導体レーザ素子の断面構造図 本発明の一実施の形態に係る等方的でない歪みを有するＧａＮ基板上に作製された窒化物半導体発光ダイオード素子の断面構造図 本発明の一実施の形態に係るＧａＮ基板上に作製された等方的でない歪みを有する活性層を持つ窒化物半導体レーザ素子の断面構造図 本発明の一実施の形態に係るＧａＮ基板上に作製した等方的でない歪みを有するＧａＮ層の断面構造図 本発明の一実施の形態に係る周期的な結晶欠陥列を持つＧａＮ基板において等方的でない歪みが誘起される機構を示すモデル図

符号の説明

101 GaN基板
102 n-GaNコンタクト層
103 n-Ga_0.9In_0.1N層
104 n-Al_0.14Ga_0.86N/GaN超格子クラッド層
105 n-GaN光ガイド層
106 InGaN-MQW活性層
107 p-Al_0.2Ga_0.8N電流ブロック層
108 p-GaN光ガイド層
109 p-Al_0.14Ga_0.86N/GaN超格子クラッド層
110 p-GaNコンタクト層
111 p電極
112 ＳｉＯ₂
113 n電極
201 GaN基板
202 GaN基板のa1軸
203 GaN基板のa2軸
204 GaN基板のa3軸
301 Si基板
302 ＳｉＯ₂選択マスク
303 GaN結晶
304 ファセット面
305 結晶欠陥
306 (0001)面
307 GaN基板
401 サファイア基板
402 SiNx選択マスク
403 GaN結晶
405 結晶欠陥
407 GaN基板
408 GaN低温バッファ層
409 GaNテンプレート
410 開口部
501 GaN基板
502 n-GaNコンタクト層
503 n-Al_0.07Ga_0.93Nクラッド層
504 n-GaN光ガイド層
505 InGaN/GaN-MQW活性層
505a In0.1Ga0.9N井戸層
505b GaNバリア層
506 p-Al_0.2Ga_0.8Nキャップ層
507 p-GaN光ガイド層
508 p-Al_0.07Ga_0.93Nクラッド層
509 p-GaN第2コンタクト層
510 p-GaN第1コンタクト層
511 p電極
512 n電極
513 ＳｉＯ₂
601 GaN基板
602 n-GaN層
603 n-Al_0.05Ga_0.95Nクラッド層
604 InGaN/GaN-MQW活性層
605 p-Al_0.2Ga_0.8Nクラッド層
606 p-GaNコンタクト層
607 p電極
608 n電極
701 n-GaN基板
702 n-GaN層
703 n-Al_0.07Ga_0.93Nクラッド層
704 n-GaN光ガイド層
705 InGaN/GaN-MQW活性層
706 p-Al_0.2Ga_0.8Nキャップ層
707 p-GaN光ガイド層
708 p-Al_0.07Ga_0.93Nクラッド層
709 p-GaN第2コンタクト層
710 p-GaN第1コンタクト層
711 p電極
712 n電極
713 ＳｉＯ₂
714 SiNx
715 n-GaN選択成長層
716 エアギャップ
801 n-GaN基板
814 SiNx選択マスク
815 n-GaN選択成長層
816 エアギャップ
817 結晶欠陥
901 GaN基板
902 GaN基板のa1軸
903 GaN基板のa2軸
904 GaN基板のa3軸
905 周期的な結晶欠陥列

Claims (8)

1. シリコン基板の（１１１）面の表面上に、＜−１−１２＞軸方向に平行な複数のマスクを選択的に形成する工程と、前記シリコン基板上に、表面がファセット面を持ちその断面が三角形状となる第１のＧａＮ層を形成する工程と、前記第１のＧａＮ層上に、表面が（０００１）面となる第２のＧａＮ層を形成する工程と、前記シリコン基板を除去する工程と、を備え、
   前記マスク上の前記第２のＧａＮ層には結晶欠陥が相対的に多い領域が形成されるとともに、前記マスク間の前記第２のＧａＮ層には結晶欠陥が相対的に少ない領域が形成され、＜１１−２０＞軸方向の格子定数は（０００１）面内で等方的でない、ＧａＮ基板の製造方法。
2. サファイア基板の表面上に、主面が（０００１）面である第１のＧａＮ層を形成する工程と、前記第１のＧａＮ層の上に、＜１―１００＞軸方向に平行な複数のマスクを形成する工程と、前記第１のＧａＮ層上および前記マスク上に、その表面が（０００１）面、かつその側面が｛１１−２０｝面となる第２のＧａＮ層を形成する工程と、前記サファイア基板を除去する工程と、を備え、
   前記マスク上の前記第２のＧａＮ層は結晶欠陥が相対的に少ない領域が形成されるとともに、前記マスク間の前記第２のＧａＮ層は結晶欠陥が相対的に多い領域が形成され、＜１１−２０＞軸方向の格子定数は（０００１）面内で等方的でない、ＧａＮ基板の製造方法。
3. 前記結晶欠陥が少ない領域に対する前記結晶欠陥が多い領域の結晶欠陥は、その比が１００倍以上である、請求項２に記載のＧａＮ基板の製造方法。
4. 請求項１または２に記載の方法により製造されたＧａＮ基板上に、第１導電型のクラッド層と、活性層と、第２導電型のキャップ層とを形成する工程を備えた、発光ダイオードの製造方法。
5. 請求項１または２に記載の方法により製造されたＧａＮ基板の相対的に結晶欠陥が少ない領域表面上に、リッジストライプ状の第１導電型のクラッド層と、活性層と、第２導電型のクラッド層とを形成する工程を備え、前記活性層には等方的でない歪が加わっている、半導体レーザの製造方法。
6. 前記ＧａＮ基板の｛１−１００｝面を用いたへき開により、共振器端面を形成する、請求項５に記載の半導体レーザの製造方法。
7. ＧａＮ基板の（０００１）面の表面上に、＜１−１００＞軸方向に平行な複数のリセス部と、前記リセス部にはさまれた領域からなる複数のストライプ状の凸部とを形成する工程と、前記凸部表面には成長するが、前記リセス部表面には成長しない選択横方向成長を行うことにより、上面が（０００１）面、側面が｛１１−２０｝面から形成されるＧａＮ層を形成する工程と、を備え、
   前記凸部上の前記ＧａＮ層には結晶欠陥が相対的に多い領域が形成されるとともに、前記リセス部上の前記ＧａＮ層には結晶欠陥が相対的に少ない領域が形成され、＜１１−２０＞軸方向の格子定数は（０００１）面内で等方的でない、ＧａＮ層の形成方法。
8. 請求項７に記載の方法により形成したＧａＮ層上に、第１導電型のクラッド層と、活性層と、第２導電型のクラッド層とを形成する工程を備えた、半導体レーザの製造方法。

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