JPH09275243A - 窒化物半導体の結晶成長方法およびレーザ素子の共振面の形成方法 - Google Patents
窒化物半導体の結晶成長方法およびレーザ素子の共振面の形成方法Info
- Publication number
- JPH09275243A JPH09275243A JP8344696A JP8344696A JPH09275243A JP H09275243 A JPH09275243 A JP H09275243A JP 8344696 A JP8344696 A JP 8344696A JP 8344696 A JP8344696 A JP 8344696A JP H09275243 A JPH09275243 A JP H09275243A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nitride semiconductor
- plane
- sapphire substrate
- layer
- grown
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 後に劈開によりチップを分離しやすくする方
法を提供し、特にレーザ素子を作製する際に、活性層の
端面に劈開により共振面が形成できる窒化物半導体の結
晶成長方法と、レーザ素子の共振面の形成方法とを提供
する。 【構成】 窒化物半導体のＭ面の内の少なくとも一つの
面が、サファイア基板のＣ面と平行になるように、窒化
物半導体の結晶をサファイア基板のＡ面上に成長させ、
サファイア基板をＲ面で劈開すると共に、前記窒化物半
導体のＭ面に活性層の共振面を形成する。
法を提供し、特にレーザ素子を作製する際に、活性層の
端面に劈開により共振面が形成できる窒化物半導体の結
晶成長方法と、レーザ素子の共振面の形成方法とを提供
する。 【構成】 窒化物半導体のＭ面の内の少なくとも一つの
面が、サファイア基板のＣ面と平行になるように、窒化
物半導体の結晶をサファイア基板のＡ面上に成長させ、
サファイア基板をＲ面で劈開すると共に、前記窒化物半
導体のＭ面に活性層の共振面を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する分野】本発明は窒化物半導体（ＩｎXＡ
ｌYＧａ1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）にの結晶成
長方法および窒化物半導体よりなるレーザ素子の共振面
の形成方法に関する。
ｌYＧａ1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）にの結晶成
長方法および窒化物半導体よりなるレーザ素子の共振面
の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】青色〜緑色領域に発光するＬＥＤ（発光
ダイオード）、ＬＤ（レーザダイオード）等の発光素子
の材料として、窒化物半導体が知られている。最近この
材料を用いた青色、緑色ＬＥＤが実用化され、ＬＤでは
４１０ｎｍにおいて室温でのパルス発振が確認された。
ダイオード）、ＬＤ（レーザダイオード）等の発光素子
の材料として、窒化物半導体が知られている。最近この
材料を用いた青色、緑色ＬＥＤが実用化され、ＬＤでは
４１０ｎｍにおいて室温でのパルス発振が確認された。
【０００３】窒化物半導体はサファイア基板の上に成長
されることが多く、サファイアは六方晶系（正確には菱
面体であるが、六方晶系で近似される。）であるため劈
開性がほとんどない。また窒化物半導体も同じく六方晶
系である。このためサファイア基板の上に成長された窒
化物半導体ウェーハを、劈開性を用いてチップ状に切断
するのは難しいという問題がある。
されることが多く、サファイアは六方晶系（正確には菱
面体であるが、六方晶系で近似される。）であるため劈
開性がほとんどない。また窒化物半導体も同じく六方晶
系である。このためサファイア基板の上に成長された窒
化物半導体ウェーハを、劈開性を用いてチップ状に切断
するのは難しいという問題がある。
【０００４】一方、ＬＤでは活性層の端面には、光を共
振させるための共振器となる平滑な共振面を形成する必
要がある。窒化物半導体以外の材料よりなる赤外、赤色
の半導体レーザでは、Ｓｉ、ＧａＡｓ等の基板の劈開性
を利用してウェーハを劈開した劈開面が共振面とされる
ことが多い。しかし、前記のように窒化物半導体ウェー
ハは劈開性がないため、劈開によりレーザ素子の共振面
を作製するのは非常に困難であった。
振させるための共振器となる平滑な共振面を形成する必
要がある。窒化物半導体以外の材料よりなる赤外、赤色
の半導体レーザでは、Ｓｉ、ＧａＡｓ等の基板の劈開性
を利用してウェーハを劈開した劈開面が共振面とされる
ことが多い。しかし、前記のように窒化物半導体ウェー
ハは劈開性がないため、劈開によりレーザ素子の共振面
を作製するのは非常に困難であった。
【０００５】窒化物半導体よりなるレーザ素子に共振面
を形成する方法の例として、例えば特開平８−６４９１
２号公報に、サファイア基板のＲ面に窒化物半導体を成
長させた後、その窒化物半導体のＣ面（０００１）をエ
ッチングすることにより、共振面を得る方法が記載され
ている。しかし、エッチングではエッチングガスの種類
により、端面に凹凸が発生しやすいため、鏡面に近い平
滑面、あるいは互いに平行で基板に垂直な共振面を得る
ことは難しく、十分満足できるものではない。
を形成する方法の例として、例えば特開平８−６４９１
２号公報に、サファイア基板のＲ面に窒化物半導体を成
長させた後、その窒化物半導体のＣ面（０００１）をエ
ッチングすることにより、共振面を得る方法が記載され
ている。しかし、エッチングではエッチングガスの種類
により、端面に凹凸が発生しやすいため、鏡面に近い平
滑面、あるいは互いに平行で基板に垂直な共振面を得る
ことは難しく、十分満足できるものではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】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、その目的とするとこ
ろは、サファイア基板上に窒化物半導体を成長させるに
あたり、後に劈開によりチップを分離しやすくする方法
を提供することにあり、特に窒化物半導体よりなるレー
ザ素子を作製する際に、活性層の端面に劈開により共振
面が形成できる窒化物半導体の結晶成長方法と、レーザ
素子の共振面の形成方法とを提供することにある。
情を鑑みて成されたものであって、その目的とするとこ
ろは、サファイア基板上に窒化物半導体を成長させるに
あたり、後に劈開によりチップを分離しやすくする方法
を提供することにあり、特に窒化物半導体よりなるレー
ザ素子を作製する際に、活性層の端面に劈開により共振
面が形成できる窒化物半導体の結晶成長方法と、レーザ
素子の共振面の形成方法とを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の窒化物半導体の
結晶成長方法は、窒化物半導体のＭ面の内の少なくとも
一つの面が、サファイア基板のＣ面と平行になるよう
に、窒化物半導体の結晶をサファイア基板のＡ面上に成
長させることを特徴とする。
結晶成長方法は、窒化物半導体のＭ面の内の少なくとも
一つの面が、サファイア基板のＣ面と平行になるよう
に、窒化物半導体の結晶をサファイア基板のＡ面上に成
長させることを特徴とする。
【０００８】また本発明のレーザ素子の共振面の形成方
法は、窒化物半導体のＭ面の内の少なくとも一つの面が
サファイア基板のＣ面と平行となるように、活性層を含
む窒化物半導体をサファイア基板のＡ面上に成長させた
後、前記サファイア基板をＲ面で劈開すると共に、前記
窒化物半導体のＭ面に活性層の共振面を形成することを
特徴とする。
法は、窒化物半導体のＭ面の内の少なくとも一つの面が
サファイア基板のＣ面と平行となるように、活性層を含
む窒化物半導体をサファイア基板のＡ面上に成長させた
後、前記サファイア基板をＲ面で劈開すると共に、前記
窒化物半導体のＭ面に活性層の共振面を形成することを
特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１にサファイアおよび窒化物半
導体単結晶の面方位を示すユニットセル図を示す。前記
のようにサファイアおよび窒化物半導体とも正確には菱
面体構造であるが、図１に示すように六方晶系で近似で
きる。また、図２にサファイアのＡ面上に成長させた窒
化物半導体の結晶構造を示す模式図を示す。図２はサフ
ァイアのＡ面を主面としてその結晶形状を六角柱状で示
し、サファイアＡ面上に成長させる窒化物半導体の結晶
をＣ軸配向した六角柱状の形状で示した模式図である。
導体単結晶の面方位を示すユニットセル図を示す。前記
のようにサファイアおよび窒化物半導体とも正確には菱
面体構造であるが、図１に示すように六方晶系で近似で
きる。また、図２にサファイアのＡ面上に成長させた窒
化物半導体の結晶構造を示す模式図を示す。図２はサフ
ァイアのＡ面を主面としてその結晶形状を六角柱状で示
し、サファイアＡ面上に成長させる窒化物半導体の結晶
をＣ軸配向した六角柱状の形状で示した模式図である。
【００１０】本発明の成長方法によると、窒化物半導体
はサファイア基板のＡ面に成長させる。Ａ面とは面方位
で示すと、例えば
はサファイア基板のＡ面に成長させる。Ａ面とは面方位
で示すと、例えば
【外１】 と表すことができる。Ａ面には図１に示す六角形の各頂
点に沿って６種類の面方位で表すことができるが、全て
同一面を示しているため本明細書では（外１）面がＡ面
全ての面方位を示しているものとする。
点に沿って６種類の面方位で表すことができるが、全て
同一面を示しているため本明細書では（外１）面がＡ面
全ての面方位を示しているものとする。
【００１１】次にＡ面上の窒化物半導体は、図１で示す
Ｃ軸配向した六角柱状の結晶構造の半導体が成長され
る。窒化物半導体のＭ面とは図１に示す六角柱の側面の
一つがＭ面に相当し、例えば
Ｃ軸配向した六角柱状の結晶構造の半導体が成長され
る。窒化物半導体のＭ面とは図１に示す六角柱の側面の
一つがＭ面に相当し、例えば
【外２】 と表すことができる。Ｍ面には図１を見ても分かるよう
に６種類の面方位で表すことができるが、全て同一面を
示しているため、本明細書では（外２）面がＭ面全ての
面方位を示しているものとする。
に６種類の面方位で表すことができるが、全て同一面を
示しているため、本明細書では（外２）面がＭ面全ての
面方位を示しているものとする。
【００１２】図２に示すように、本発明の成長方法で
は、サファイアのＡ面の上に成長させた窒化物半導体の
Ｍ面の内の少なくとも一つの面が、サファイア基板のＣ
面と平行になるように成長させている。このように窒化
物半導体を成長させると、窒化物半導体の結晶性もよく
なる。重要なことには、六方晶系である窒化物半導体の
Ｍ面のいずれかが、サファイア基板のＲ面の位置と近似
してくる。このため基板をＲ面で劈開すると、Ｒ面と近
似した窒化物半導体のＭ面が劈開され、その劈開により
窒化物半導体のＭ面に鏡面に近い平滑面が得られる。な
お、Ｒ面とは、図１の面方位で示すと、例えば
は、サファイアのＡ面の上に成長させた窒化物半導体の
Ｍ面の内の少なくとも一つの面が、サファイア基板のＣ
面と平行になるように成長させている。このように窒化
物半導体を成長させると、窒化物半導体の結晶性もよく
なる。重要なことには、六方晶系である窒化物半導体の
Ｍ面のいずれかが、サファイア基板のＲ面の位置と近似
してくる。このため基板をＲ面で劈開すると、Ｒ面と近
似した窒化物半導体のＭ面が劈開され、その劈開により
窒化物半導体のＭ面に鏡面に近い平滑面が得られる。な
お、Ｒ面とは、図１の面方位で示すと、例えば
【外３】 と表すことができる。Ｒ面には図に示す六角形の各頂点
に沿って６種類の面方位で表すことができるが、全て同
一面を示しているため、本明細書では（外３）面がＲ面
全ての面方位を示しているものとする。
に沿って６種類の面方位で表すことができるが、全て同
一面を示しているため、本明細書では（外３）面がＲ面
全ての面方位を示しているものとする。
【００１３】図３は窒化物半導体側から見た結晶の構造
を示す模式図である。サファイアＣ面（０００１）に対
して、サファイアＲ面はおよそ５７．６゜に相当する。
一方、サファイアのＡ面に、サファイア基板のＣ面と窒
化物半導体のＭ面とが平行になるように窒化物半導体を
成長させることにより、窒化物半導体結晶にはサファイ
アのＲ面と近似した第２のＭ面ができる。つまりサファ
イアのＲ面と窒化物半導体の第２のＭ面とが成す角度は
わずか２．４゜しかなくなる。そのため、レーザ素子を
作製する際、サファイアのＲ面を劈開すると同時に、窒
化物半導体がＭ面で劈開されて、劈開面が鏡面均一とな
るため、容易に共振面を形成することができる。
を示す模式図である。サファイアＣ面（０００１）に対
して、サファイアＲ面はおよそ５７．６゜に相当する。
一方、サファイアのＡ面に、サファイア基板のＣ面と窒
化物半導体のＭ面とが平行になるように窒化物半導体を
成長させることにより、窒化物半導体結晶にはサファイ
アのＲ面と近似した第２のＭ面ができる。つまりサファ
イアのＲ面と窒化物半導体の第２のＭ面とが成す角度は
わずか２．４゜しかなくなる。そのため、レーザ素子を
作製する際、サファイアのＲ面を劈開すると同時に、窒
化物半導体がＭ面で劈開されて、劈開面が鏡面均一とな
るため、容易に共振面を形成することができる。
【００１４】［実施例１］図４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、以
下、本発明の方法の具体例をこの図を元に説明する。ま
た実施例の方法はＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）に
よりＬＤ素子を作成しているが、本発明の方法はＭＯＶ
ＰＥ法だけではなく、例えばＭＢＥ（分子線気相成長
法）、ＨＤＶＰＥ（ハライド気相成長法）等の他の知ら
れている窒化物半導体の気相成長法を用いて成長させる
こともできる。
るレーザ素子の構造を示す模式的な断面図であり、以
下、本発明の方法の具体例をこの図を元に説明する。ま
た実施例の方法はＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）に
よりＬＤ素子を作成しているが、本発明の方法はＭＯＶ
ＰＥ法だけではなく、例えばＭＢＥ（分子線気相成長
法）、ＨＤＶＰＥ（ハライド気相成長法）等の他の知ら
れている窒化物半導体の気相成長法を用いて成長させる
こともできる。
【００１５】Ａ面を主面とし、オリエンテーションフラ
ット（オリフラ）面をＣ面とするサファイア基板１を、
ＭＯＶＰＥ装置の反応容器内に設置した後、原料ガスに
ＴＭＧ（トリメチルガリウム）と、アンモニアを用い、
温度５００℃でサファイア基板１の表面にＧａＮよりな
るバッファ層２を２００オングストロームの膜厚で成長
させる。このバッファ層２は基板と窒化物半導体との格
子不整合を緩和する作用があり、他にＡｌＮ、ＡｌＧａ
Ｎ等を成長させることも可能である。このバッファ層を
成長させることにより、基板の上に成長させるｎ型窒化
物半導体の結晶性が良くなることが知られており、特に
ＧａＮ、ＡｌＧａＮとすると窒化物半導体の結晶性がよ
くなり、また成長させる窒化物半導体のＭ面がサファイ
アのＣ面と平行になりやすい傾向にある。
ット（オリフラ）面をＣ面とするサファイア基板１を、
ＭＯＶＰＥ装置の反応容器内に設置した後、原料ガスに
ＴＭＧ（トリメチルガリウム）と、アンモニアを用い、
温度５００℃でサファイア基板１の表面にＧａＮよりな
るバッファ層２を２００オングストロームの膜厚で成長
させる。このバッファ層２は基板と窒化物半導体との格
子不整合を緩和する作用があり、他にＡｌＮ、ＡｌＧａ
Ｎ等を成長させることも可能である。このバッファ層を
成長させることにより、基板の上に成長させるｎ型窒化
物半導体の結晶性が良くなることが知られており、特に
ＧａＮ、ＡｌＧａＮとすると窒化物半導体の結晶性がよ
くなり、また成長させる窒化物半導体のＭ面がサファイ
アのＣ面と平行になりやすい傾向にある。
【００１６】続いて温度を１０５０℃に上げ、原料ガス
にＴＭＧ、アンモニア、ドナー不純物としてＳｉＨ
4（シラン）ガスを用いて、ＳｉドープＧａＮよりなる
ｎ型コンタクト層３を４μｍの膜厚で成長させる。
にＴＭＧ、アンモニア、ドナー不純物としてＳｉＨ
4（シラン）ガスを用いて、ＳｉドープＧａＮよりなる
ｎ型コンタクト層３を４μｍの膜厚で成長させる。
【００１７】次に温度を７５０℃まで下げ、原料ガスに
ＴＭＧ、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、アンモニ
ア、不純物ガスにシランガスを用い、ＳｉドープＩｎ0.
1Ｇａ0.9Ｎよりなるクラック防止層４を５００オングス
トロームの膜厚で成長させる。このクラック防止層４は
Ｉｎを含むｎ型の窒化物半導体、好ましくはＩｎＧａＮ
で成長させることにより、次に成長させるＡｌを含む窒
化物半導体よりなるｎ型光閉じこめ層４を厚膜で成長さ
せることが可能となる。ＬＤの場合は、光閉じ込め層、
光ガイド層となる層を、例えば０．１μｍ以上の膜厚で
成長させる必要がある。従来ではＧａＮ、ＡｌＧａＮ層
の上に直接厚膜のＡｌＧａＮを成長させると、後から成
長させたＡｌＧａＮにクラックが入るので素子作製が困
難であったが、このクラック防止層が次に成長させる光
閉じこめ層にクラックが入るのを防止することができ
る。しかも次に成長させる光閉じこめ層を厚膜で成長さ
せても膜質良く成長できる。なおこのクラック防止層４
は１００オングストローム以上、０．５μｍ以下の膜厚
で成長させることが好ましい。１００オングストローム
よりも薄いと前記のようにクラック防止として作用しに
くく、０．５μｍよりも厚いと、結晶自体が黒変する傾
向にある。なお、このクラック防止層４は成長方法、成
長装置によっては省略することもできるが、レーザ素子
を作製する上では成長させる方が望ましい。
ＴＭＧ、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、アンモニ
ア、不純物ガスにシランガスを用い、ＳｉドープＩｎ0.
1Ｇａ0.9Ｎよりなるクラック防止層４を５００オングス
トロームの膜厚で成長させる。このクラック防止層４は
Ｉｎを含むｎ型の窒化物半導体、好ましくはＩｎＧａＮ
で成長させることにより、次に成長させるＡｌを含む窒
化物半導体よりなるｎ型光閉じこめ層４を厚膜で成長さ
せることが可能となる。ＬＤの場合は、光閉じ込め層、
光ガイド層となる層を、例えば０．１μｍ以上の膜厚で
成長させる必要がある。従来ではＧａＮ、ＡｌＧａＮ層
の上に直接厚膜のＡｌＧａＮを成長させると、後から成
長させたＡｌＧａＮにクラックが入るので素子作製が困
難であったが、このクラック防止層が次に成長させる光
閉じこめ層にクラックが入るのを防止することができ
る。しかも次に成長させる光閉じこめ層を厚膜で成長さ
せても膜質良く成長できる。なおこのクラック防止層４
は１００オングストローム以上、０．５μｍ以下の膜厚
で成長させることが好ましい。１００オングストローム
よりも薄いと前記のようにクラック防止として作用しに
くく、０．５μｍよりも厚いと、結晶自体が黒変する傾
向にある。なお、このクラック防止層４は成長方法、成
長装置によっては省略することもできるが、レーザ素子
を作製する上では成長させる方が望ましい。
【００１８】次に、温度を１０５０℃にして、原料ガス
にＴＥＧ、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、アンモ
ニア、不純物ガスにシランガスを用いて、Ｓｉドープｎ
型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなるｎ型光閉じこめ層５を０．
５μｍの膜厚で成長させる。
にＴＥＧ、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、アンモ
ニア、不純物ガスにシランガスを用いて、Ｓｉドープｎ
型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなるｎ型光閉じこめ層５を０．
５μｍの膜厚で成長させる。
【００１９】続いて、原料ガスにＴＭＧ、アンモニア、
不純物ガスにシランガスを用い、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ
よりなるｎ型光ガイド層６を５００オングストロームの
膜厚で成長させる。
不純物ガスにシランガスを用い、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ
よりなるｎ型光ガイド層６を５００オングストロームの
膜厚で成長させる。
【００２０】次に原料ガスにＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニ
アを用いて活性層７を成長させる。活性層は温度を７５
０℃に保持して、まずノンドープＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎより
なる井戸層を２５オングストロームの膜厚で成長させ
る。次にＴＭＩのモル比を変化させるのみで同一温度
で、ノンドープＩｎ0.01Ｇａ0.95Ｎよりなる障壁層を５
０オングストロームの膜厚で成長させる。この操作を５
回繰り返し、最後に井戸層を成長させ総膜厚３７５オン
グストロームの膜厚の多重量子井戸構造よりなる活性層
７を成長させる。
アを用いて活性層７を成長させる。活性層は温度を７５
０℃に保持して、まずノンドープＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎより
なる井戸層を２５オングストロームの膜厚で成長させ
る。次にＴＭＩのモル比を変化させるのみで同一温度
で、ノンドープＩｎ0.01Ｇａ0.95Ｎよりなる障壁層を５
０オングストロームの膜厚で成長させる。この操作を５
回繰り返し、最後に井戸層を成長させ総膜厚３７５オン
グストロームの膜厚の多重量子井戸構造よりなる活性層
７を成長させる。
【００２１】活性層７成長後、温度を１０５０℃にして
ＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、アクセプター不純物源と
してＣｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）
を用い、Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｐ型
キャップ層８を１００オングストロームの膜厚で成長さ
せる。このｐ型キャップ層８は１μｍ以下、さらに好ま
しくは１０オングストローム以上、０．１μｍ以下の膜
厚で成長させることにより、ＩｎＧａＮよりなる活性層
が分解するのを防止するキャップ層としての作用があ
り、また活性層の上にＡｌを含むｐ型窒化物半導体より
なるｐ型キャップ層４８を成長させることにより、発光
出力が格段に向上する。逆に活性層に接するｐ層をＧａ
Ｎとすると素子の出力が約１／３に低下してしまう。こ
れはＡｌＧａＮがＧａＮに比べてｐ型になりやすく、ま
たｐ型キャップ層４８成長時に、ＩｎＧａＮが分解する
のを抑える作用があるためと推察されるが、詳しいこと
は不明である。このｐ型キャップ層８の膜厚は１μｍよ
りも厚いと、層自体にクラックが入りやすくなり素子作
製が困難となる傾向にある。なおこのｐ型キャップ層８
も省略可能である。
ＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、アクセプター不純物源と
してＣｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）
を用い、Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｐ型
キャップ層８を１００オングストロームの膜厚で成長さ
せる。このｐ型キャップ層８は１μｍ以下、さらに好ま
しくは１０オングストローム以上、０．１μｍ以下の膜
厚で成長させることにより、ＩｎＧａＮよりなる活性層
が分解するのを防止するキャップ層としての作用があ
り、また活性層の上にＡｌを含むｐ型窒化物半導体より
なるｐ型キャップ層４８を成長させることにより、発光
出力が格段に向上する。逆に活性層に接するｐ層をＧａ
Ｎとすると素子の出力が約１／３に低下してしまう。こ
れはＡｌＧａＮがＧａＮに比べてｐ型になりやすく、ま
たｐ型キャップ層４８成長時に、ＩｎＧａＮが分解する
のを抑える作用があるためと推察されるが、詳しいこと
は不明である。このｐ型キャップ層８の膜厚は１μｍよ
りも厚いと、層自体にクラックが入りやすくなり素子作
製が困難となる傾向にある。なおこのｐ型キャップ層８
も省略可能である。
【００２２】次に温度を１０５０℃に保持しながら、Ｔ
ＭＧ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇを用いＭｇドープｐ型Ｇ
ａＮよりなるｐ型光ガイド層９を５００オングストロー
ムの膜厚で成長させる。この第二のｐ型光ガイド層９は
ＩｎＧａＮ、ＧａＮとすることにより次のＡｌを含む光
閉じこめ層を結晶性良く成長できる。
ＭＧ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇを用いＭｇドープｐ型Ｇ
ａＮよりなるｐ型光ガイド層９を５００オングストロー
ムの膜厚で成長させる。この第二のｐ型光ガイド層９は
ＩｎＧａＮ、ＧａＮとすることにより次のＡｌを含む光
閉じこめ層を結晶性良く成長できる。
【００２３】続いて、ＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、Ｃ
ｐ2Ｍｇを用いてＭｇドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなる
ｐ型光閉じこめ層１０を０．５μｍの膜厚で成長させ
る。
ｐ2Ｍｇを用いてＭｇドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなる
ｐ型光閉じこめ層１０を０．５μｍの膜厚で成長させ
る。
【００２４】続いて、ＴＭＧ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇ
を用い、Ｍｇドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト
層１１を０．５μｍの膜厚で成長させる。
を用い、Ｍｇドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト
層１１を０．５μｍの膜厚で成長させる。
【００２５】以上のようにして窒化物半導体を積層した
ウェーハを反応容器から取り出し、ウェーハの一端を顕
微鏡で観察すると、六角柱状の窒化物半導体が成長して
おり、しかもサファイアのオリフラ面（Ｃ面）に対し、
その六角形の一辺（Ｍ面）が平行となっていた。なお、
ウェーハの端部ではバッファ層の厚さが薄くなる傾向に
あるため、窒化物半導体の結晶の形状を観察しやすい傾
向にある。
ウェーハを反応容器から取り出し、ウェーハの一端を顕
微鏡で観察すると、六角柱状の窒化物半導体が成長して
おり、しかもサファイアのオリフラ面（Ｃ面）に対し、
その六角形の一辺（Ｍ面）が平行となっていた。なお、
ウェーハの端部ではバッファ層の厚さが薄くなる傾向に
あるため、窒化物半導体の結晶の形状を観察しやすい傾
向にある。
【００２６】次に、ウェーハを反応性イオンエッチング
（ＲＩＥ）装置にて、最上層のｐ型コンタクト層１１か
ら選択エッチを行い、負電極２０を形成すべきｎ型コン
タクト層３の表面を露出させる。なおエッチング形状
は、後に形成する共振器の方向（窒化物半導体のＭ面）
に対して垂直なストライプ状とし、ストライプ幅は１０
μｍとする。
（ＲＩＥ）装置にて、最上層のｐ型コンタクト層１１か
ら選択エッチを行い、負電極２０を形成すべきｎ型コン
タクト層３の表面を露出させる。なおエッチング形状
は、後に形成する共振器の方向（窒化物半導体のＭ面）
に対して垂直なストライプ状とし、ストライプ幅は１０
μｍとする。
【００２７】次に、ｐ型コンタクト層１１の上から同じ
くＲＩＥにより、選択メサエッチを行い、ｐ型コンタク
ト層１１、ｐ型光閉じこめ層１２を２μｍ幅のストライ
プ状にエッチングしてリッジ形状とする。
くＲＩＥにより、選択メサエッチを行い、ｐ型コンタク
ト層１１、ｐ型光閉じこめ層１２を２μｍ幅のストライ
プ状にエッチングしてリッジ形状とする。
【００２８】図４に示すように、ｐ型コンタクト層１１
にはＮｉとＡｕよりなるストライプ状の正電極３０を形
成し、先に露出させたｎ型コンタクト層３にはＴｉとＡ
ｌよりなるストライプ状の負電極２０を形成する。
にはＮｉとＡｕよりなるストライプ状の正電極３０を形
成し、先に露出させたｎ型コンタクト層３にはＴｉとＡ
ｌよりなるストライプ状の負電極２０を形成する。
【００２９】以上のようにしたウェーハのサファイア基
板を８０μｍの厚さになるまで研磨する。研磨後、研磨
面のサファイア基板のＲ面に相当する位置にダイヤモン
ドポイントカッターで傷を設けた後、その傷からウェー
ハを劈開してバー状のウェーハを作製する。このよう
に、サファイア基板の裏面側からブレークする（割る）
ことにより、窒化物半導体が剥がれることなく、また窒
化物半導体がＭ面から劈開できる。好ましくはサファイ
アを１５０μｍ以下、１０μｍ以上の厚さに研磨して薄
くすることが望ましい。１０μｍよりも薄いとウェーハ
が研磨中に割れやすくなり、１５０μｍよりも厚いと劈
開しにくくなる傾向にある。以上のようにして劈開され
た窒化物半導体面の活性層の位置に相当する面にはＭ面
が露出されており、レーザの共振面となるほぼ鏡面に近
い面で、かつ基板に対して垂直で互いに平行な面が得ら
れていた。なお、窒化物半導体層側から劈開するとその
窒化物半導体が剥がれやすくなる傾向にある。
板を８０μｍの厚さになるまで研磨する。研磨後、研磨
面のサファイア基板のＲ面に相当する位置にダイヤモン
ドポイントカッターで傷を設けた後、その傷からウェー
ハを劈開してバー状のウェーハを作製する。このよう
に、サファイア基板の裏面側からブレークする（割る）
ことにより、窒化物半導体が剥がれることなく、また窒
化物半導体がＭ面から劈開できる。好ましくはサファイ
アを１５０μｍ以下、１０μｍ以上の厚さに研磨して薄
くすることが望ましい。１０μｍよりも薄いとウェーハ
が研磨中に割れやすくなり、１５０μｍよりも厚いと劈
開しにくくなる傾向にある。以上のようにして劈開され
た窒化物半導体面の活性層の位置に相当する面にはＭ面
が露出されており、レーザの共振面となるほぼ鏡面に近
い面で、かつ基板に対して垂直で互いに平行な面が得ら
れていた。なお、窒化物半導体層側から劈開するとその
窒化物半導体が剥がれやすくなる傾向にある。
【００３０】後は常法に従って、対向する共振面に誘電
体多層膜を形成し、ストライプ状の電極に平行な位置で
ウェーハを分割して、５００μｍ角のレーザチップとす
る。このレーザチップをヒートシンクに設置し、常温で
連続発振させたところ、閾値電流０．１Ａ、１０Ｖで４
１０ｎｍのレーザ発振を示した。
体多層膜を形成し、ストライプ状の電極に平行な位置で
ウェーハを分割して、５００μｍ角のレーザチップとす
る。このレーザチップをヒートシンクに設置し、常温で
連続発振させたところ、閾値電流０．１Ａ、１０Ｖで４
１０ｎｍのレーザ発振を示した。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法によ
ると、従来では困難であったサファイア基板の上に成長
させた窒化物半導体を劈開することができるため、レー
ザ素子の共振面を形成する上で非常に都合がよい。従っ
て、鏡面に近い劈開面が得られるため、その劈開面を活
性層の共振面とすると、容易にレーザ発振する。また本
明細書では、主としてレーザ素子について述べたが、窒
化物半導体を用いたＬＥＤ、受光素子にも適用でき本発
明の産業上の利用価値は大きい。
ると、従来では困難であったサファイア基板の上に成長
させた窒化物半導体を劈開することができるため、レー
ザ素子の共振面を形成する上で非常に都合がよい。従っ
て、鏡面に近い劈開面が得られるため、その劈開面を活
性層の共振面とすると、容易にレーザ発振する。また本
明細書では、主としてレーザ素子について述べたが、窒
化物半導体を用いたＬＥＤ、受光素子にも適用でき本発
明の産業上の利用価値は大きい。
【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。
示す模式断面図。
【図２】 図１のレーザ素子の形状を示す斜視図。
【図３】 本発明の他の実施例に係るレーザ素子の構造
を示す模式断面図。
を示す模式断面図。
【図４】 本発明の他の実施例に係るレーザ素子の構造
を示す模式断面図。
を示す模式断面図。
１・・・・サファイア基板 ２・・・・バッファ層 ３・・・・ｎ型コンタクト層 ４・・・・クラック防止層 ５・・・・ｎ型光閉じこめ層 ６・・・・ｎ型光ガイド層 ７・・・・活性層 ８・・・・ｐ型キャップ層 ９・・・・ｐ型光ガイド層 １０・・・・ｐ型光閉じこめ層 １１・・・・ｐ型コンタクト層 ２０・・・・負電極 ３０・・・・正電極
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年７月１１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】図３は窒化物半導体側、即ちサファイアＡ
面側から見た結晶の面方位を示す図である。サファイア
Ｃ面（０００１）に対して、サファイアＲ面はおよそ５
７．６゜に相当する。一方、サファイアのＡ面に、サフ
ァイア基板のＣ面と窒化物半導体のＭ面とが平行になる
ように窒化物半導体を成長させることにより、窒化物半
導体結晶にはサファイアのＲ面と近似した第２のＭ面が
できる。つまりサファイアのＲ面と窒化物半導体の第２
のＭ面とが成す角度はわずか２．４゜しかなくなる。そ
のため、レーザ素子を作製する際、サファイアのＲ面を
劈開すると同時に、窒化物半導体がＭ面で劈開されて、
劈開面が鏡面均一となるため、容易に共振面を形成する
ことができる。
面側から見た結晶の面方位を示す図である。サファイア
Ｃ面（０００１）に対して、サファイアＲ面はおよそ５
７．６゜に相当する。一方、サファイアのＡ面に、サフ
ァイア基板のＣ面と窒化物半導体のＭ面とが平行になる
ように窒化物半導体を成長させることにより、窒化物半
導体結晶にはサファイアのＲ面と近似した第２のＭ面が
できる。つまりサファイアのＲ面と窒化物半導体の第２
のＭ面とが成す角度はわずか２．４゜しかなくなる。そ
のため、レーザ素子を作製する際、サファイアのＲ面を
劈開すると同時に、窒化物半導体がＭ面で劈開されて、
劈開面が鏡面均一となるため、容易に共振面を形成する
ことができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】 サファイアおよび窒化物半導体単結晶の面方
位を示すユニットセル図。
位を示すユニットセル図。
【図２】 サファイアのＡ面上に成長させた窒化物半導
体の結晶構造を示す模式図。
体の結晶構造を示す模式図。
【図３】 窒化物半導体側から見た結晶の面方位を示す
図。
図。
【図４】 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。
示す模式断面図。
【符号の説明】 １・・・・サファイア基板 ２・・・・バッファ層 ３・・・・ｎ型コンタクト層 ４・・・・クラック防止層 ５・・・・ｎ型光閉じこめ層 ６・・・・ｎ型光ガイド層 ７・・・・活性層 ８・・・・ｐ型キャップ層 ９・・・・ｐ型光ガイド層 １０・・・・ｐ型光閉じこめ層 １１・・・・ｐ型コンタクト層 ２０・・・・負電極 ３０・・・・正電極
Claims (3)
- 【請求項１】 窒化物半導体のＭ面の内の少なくとも一
つの面が、サファイア基板のＣ面と平行になるように、
窒化物半導体の結晶をサファイア基板のＡ面上に成長さ
せることを特徴とする窒化物半導体の結晶成長方法。 - 【請求項２】 窒化物半導体のＭ面の内の少なくとも一
つの面が、サファイア基板のＣ面と平行となるように、
活性層を含む窒化物半導体をサファイア基板のＡ面上に
成長させた後、前記サファイア基板をＲ面で劈開すると
共に、前記窒化物半導体のＭ面に活性層の共振面を形成
することを特徴とするレーザ素子の共振面の形成方法。 - 【請求項３】 前記劈開は、窒化物半導体を形成してい
ないサファイア基板側のＲ面に相当する位置に傷を設け
てブレイクする手段により行われることを特徴とする請
求項２に記載の共振面の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8344696A JPH09275243A (ja) | 1996-04-05 | 1996-04-05 | 窒化物半導体の結晶成長方法およびレーザ素子の共振面の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8344696A JPH09275243A (ja) | 1996-04-05 | 1996-04-05 | 窒化物半導体の結晶成長方法およびレーザ素子の共振面の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09275243A true JPH09275243A (ja) | 1997-10-21 |
Family
ID=13802675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8344696A Pending JPH09275243A (ja) | 1996-04-05 | 1996-04-05 | 窒化物半導体の結晶成長方法およびレーザ素子の共振面の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09275243A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000244068A (ja) * | 1998-12-22 | 2000-09-08 | Pioneer Electronic Corp | 窒化物半導体レーザ及びその製造方法 |
| US6437363B1 (en) | 1998-09-25 | 2002-08-20 | Murata Manufacturing Co. Ltd. | Semiconductor photonic device |
| JP2007214570A (ja) * | 2006-02-09 | 2007-08-23 | Samsung Electronics Co Ltd | リッジ導波型半導体レーザダイオード |
| CN107099839A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-08-29 | 内蒙古恒嘉晶体材料有限公司 | 一种m向单晶蓝宝石的制备工艺及m向单晶蓝宝石 |
| JP2020113584A (ja) * | 2019-01-08 | 2020-07-27 | 豊田合成株式会社 | 発光素子の製造方法 |
| JP2021134118A (ja) * | 2020-02-27 | 2021-09-13 | Tdk株式会社 | 基板及び発光素子 |
-
1996
- 1996-04-05 JP JP8344696A patent/JPH09275243A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6437363B1 (en) | 1998-09-25 | 2002-08-20 | Murata Manufacturing Co. Ltd. | Semiconductor photonic device |
| JP2000244068A (ja) * | 1998-12-22 | 2000-09-08 | Pioneer Electronic Corp | 窒化物半導体レーザ及びその製造方法 |
| JP2007214570A (ja) * | 2006-02-09 | 2007-08-23 | Samsung Electronics Co Ltd | リッジ導波型半導体レーザダイオード |
| CN107099839A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-08-29 | 内蒙古恒嘉晶体材料有限公司 | 一种m向单晶蓝宝石的制备工艺及m向单晶蓝宝石 |
| JP2020113584A (ja) * | 2019-01-08 | 2020-07-27 | 豊田合成株式会社 | 発光素子の製造方法 |
| JP2021134118A (ja) * | 2020-02-27 | 2021-09-13 | Tdk株式会社 | 基板及び発光素子 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11862937B1 (en) | Optical device structure using GaN substrates and growth structures for laser applications | |
| JP3436128B2 (ja) | 窒化物半導体の成長方法及び窒化物半導体素子 | |
| KR100563176B1 (ko) | 반도체기판및반도체장치 | |
| US7397834B2 (en) | Nitride semiconductor laser device and method of manufacturing the nitride semiconductor laser device | |
| JP3491538B2 (ja) | 窒化物半導体の成長方法及び窒化物半導体素子 | |
| WO2003036771A1 (fr) | Laser a semi-conducteurs a base de nitrure et procede de production de ce laser | |
| JP2000216497A (ja) | 半導体素子およびその製造方法 | |
| JP3460581B2 (ja) | 窒化物半導体の成長方法及び窒化物半導体素子 | |
| JP3395631B2 (ja) | 窒化物半導体素子及び窒化物半導体素子の製造方法 | |
| JPH10341060A (ja) | 窒化物系化合物半導体の結晶成長方法および窒化ガリウム系発光素子 | |
| JP2001210905A (ja) | 窒化物半導体発光素子の製造方法 | |
| JPH09275243A (ja) | 窒化物半導体の結晶成長方法およびレーザ素子の共振面の形成方法 | |
| JP3925127B2 (ja) | 窒化物半導体基板、及びその成長方法 | |
| JP3303645B2 (ja) | 窒化物半導体発光素子の製造方法 | |
| JP4097343B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子の製造方法 | |
| JP4784012B2 (ja) | 窒化物半導体基板、及びその製造方法 | |
| JPH1027939A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
| JP3218963B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| JPH09307193A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| JP4032836B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
| JP3307218B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子の製造方法 | |
| JP3885092B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子およびその共振面の作製方法 | |
| JP4430689B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子の製造方法 | |
| JP2003209325A (ja) | 半導体素子の形成方法及び半導体素子 | |
| JP3774945B2 (ja) | サファイア基板、窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体層の劈開方法および半導体レーザの製造方法 |