JPH11191637A

JPH11191637A - 窒化物半導体素子

Info

Publication number: JPH11191637A
Application number: JP12698998A
Authority: JP
Inventors: Shuji Nakamura; 修二中村; Hiroyuki Kiyohisa; 裕之清久; Noriya Ozaki; 徳也小崎; Shigeto Iwasa; 成人岩佐
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1998-05-11
Publication date: 1999-07-13
Anticipated expiration: 2018-05-11
Also published as: JP3496512B2

Abstract

(57)【要約】【目的】結晶欠陥の少ない窒化物半導体を下地層とし
て用い、例えばレーザ素子、ＬＥＤ素子、受光素子等に
使用できる高効率で信頼性の高い窒化物半導体素子を実
現する。【構成】結晶欠陥が少ない領域と、結晶欠陥が多い領
域とを有する窒化物半導体よりなる下地層に、活性層を
含む窒化物半導体層が成長されており、結晶欠陥が少な
い領域の下地層上部に成長された活性層の面積が、結晶
欠陥が多い領域の下地層上部に成長された活性層の面積
よりも大きい。または結晶欠陥が多い領域と、結晶欠陥
が少ない領域とを有する窒化物半導体よりなる下地層上
部にレーザ発振領域を有しており、そのレーザ発振領域
は結晶欠陥が少ない下地層上部に設けられている。これ
らの構成により結晶欠陥が活性領域に転位しないので長
寿命な素子が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＬＥＤ（発光ダイオー
ド）、ＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）、
ＬＤ（レーザダイオード）等の発光素子、太陽電池、光
センサー等の受光素子、あるいはトランジスタ、パワー
デバイス等の電子デバイスに使用される窒化物半導体
（Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）
よりなる素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】窒化物半導体は高輝度青色ＬＥＤ、純緑
色ＬＥＤの材料として、フルカラーＬＥＤディスプレ
イ、交通信号機等で最近実用化されたばかりである。こ
れらの各種デバイスに使用されるＬＥＤは、ｎ型窒化物
半導体層とｐ型窒化物半導体層との間に、単一量子井戸
構造（ＳＱＷ：Single-Quantum- Well）のＩｎＧａＮよ
りなる活性層が挟まれたダブルへテロ構造を有してい
る。青色、緑色等の波長はＩｎＧａＮ活性層のＩｎ組成
比を増減することで決定されている。また、本出願人
は、この材料を用いてパルス電流下、室温での４１０ｎ
ｍのレーザ発振を世界で初めて発表した{例えば、Jpn.
J.Appl.Phys.35(1996)L74、Jpn.J.Appl.Phys.35(1996)L
217等}。このレーザ素子は、ＩｎＧａＮを用いた多重量
子井戸構造（ＭＱＷ：Multi-Quantum- Well）の活性層
を有するダブルへテロ構造を有し、パルス幅２μｓ、パ
ルス周期２ｍｓの条件で、閾値電流６１０ｍＡ、閾値電
流密度８．７ｋＡ／cm²、４１０ｎｍの発振を示す。さ
らに、我々は改良したレーザ素子をAppl.Phys.Lett.69
(1996)1477において発表した。このレーザ素子は、ｐ型
窒化物半導体層の一部にリッジストライプが形成された
構造を有しており、パルス幅１μｓ、パルス周期１ｍ
ｓ、デューティー比０．１％で、閾値電流１８７ｍＡ、
閾値電流密度３ｋＡ／cm²、４１０ｎｍの発振を示す。
そして、さらに本出願人は室温での連続発振にも初めて
成功し、発表した。{例えば、日経エレクトロニクス 19
96年12月2日号技術速報、Appl.Phys.Lett.69(1996)303
4-、Appl.Phys.Lett.69(1996)4056- 等}、このレーザ素
子は２０℃において、閾値電流密度３．６ｋＡ／cm²、
閾値電圧５．５Ｖ、１．５ｍＷ出力において、２７時間
の連続発振を示す。

【０００３】上記ＬＥＤ素子、レーザ素子共に、窒化物
半導体の成長基板にはサファイアが用いられている。周
知のようにサファイアは窒化物半導体との格子不整が１
３％以上もあるため、この上に成長された窒化物半導体
の結晶は結晶欠陥が非常に多い。一般に結晶欠陥の多い
半導体はレーザ素子には不向きであり、実用化は難しい
とされている。また、サファイアの他に、ＺｎＯ、Ｇａ
Ａｓ、Ｓｉ等の基板を用いた素子も報告されているが、
これらの基板も窒化物半導体に格子整合せず、サファイ
アに比べて結晶性の良い窒化物半導体が成長しにくいた
め、ＬＥＤでさえ実現されていない。

【０００４】一方、窒化物半導体と格子整合する窒化物
半導体基板を作製する試みも成されている（例えば、特
開昭６１−７６２１、特公昭６１−２６３５、特開昭５
１−３７７９、特開平７−１６５４９８、特開平７−２
０２２６５等）。しかし、これらの技術では結晶性の良
い窒化物半導体基板を得るには不十分であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】結晶欠陥の少ない窒化
物半導体基板ができれば、その基板の上に格子整合した
状態で窒化物半導体を成長させて、格子欠陥が少ない窒
化物半導体が成長できる。しかしながら、現在の技術で
は、結晶欠陥の全くない窒化物半導体基板を得ること
は、ほとんど不可能である。例えば、レーザ素子では結
晶欠陥が活性層のレーザ発振領域に転位すると極端に寿
命が短くなる。従って、本発明の目的とするところは、
結晶欠陥の少ない窒化物半導体を下地層として用い、例
えばレーザ素子、ＬＥＤ素子、受光素子等に使用できる
高効率で信頼性の高い窒化物半導体素子を実現すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】我々は基板となるような
窒化物半導体下地層（以下、窒化物半導体下地層をＧａ
Ｎ下地層と言うことがある。）を数々の手段でもって作
製してみたところ、その下地層均一に結晶欠陥が存在す
るのではなく、結晶欠陥の多い領域と少ない領域とが混
在すること（ＧａＮ下地層の結晶内部やＧａＮ下地層の
表面に結晶欠陥密度に差が生じる傾向があること）を新
規に見いだし本発明を成すに至った。即ち、本発明の窒
化物半導体素子は、３種類の態様よりなり、第１の態様
は、結晶欠陥が少ない領域と、結晶欠陥が多い領域とを
有する窒化物半導体よりなる下地層上部に、活性層を含
む窒化物半導体層が成長されており、結晶欠陥が少ない
領域の下地層上部に成長された活性層の面積が、結晶欠
陥が多い領域の下地層上部に成長された活性層の面積よ
りも大きいことを特徴とする。

【０００７】本発明の第２の態様は、結晶欠陥が少ない
領域と、結晶欠陥が多い領域とを有する窒化物半導体よ
りなる下地層上部に、少なくとも活性層を含む窒化物半
導体層と、活性層を含まない窒化物半導体層とを有し、
同一面側にそれらの窒化物半導体層の表面が露出されて
おり、電極を設けない状態において、活性層を含まない
窒化物半導体層の露出面積が、活性層を含む窒化物半導
体層にある活性層の面積よりも大きいことを特徴とす
る。但し、本発明でいう活性層とは電流、あるいは光等
の刺激により、窒化物半導体の所定の領域において所定
の動作をする動作領域のことであり、例えばホモ構造、
シングルヘテロ構造におけるｐ−ｎ接合部は本発明の活
性層に含まれる。

【０００８】さらに本発明の第３の態様は、レーザ素子
に適用するものであって、結晶欠陥が多い領域と、結晶
欠陥が少ない領域とを有する窒化物半導体よりなる下地
層上部にレーザ発振領域を有しており、そのレーザ発振
領域は結晶欠陥が少ない下地層上部に設けられているこ
とを特徴とする。これは面発光型レーザ、ストライプ型
レーザ素子に適用できる。

【０００９】ストライプ型の発振領域を有するレーザ素
子では、前記結晶欠陥が多い領域と、結晶欠陥が少ない
領域とはほぼ平行なストライプ形状を有しており、さら
に下地層の上にあるレーザ発振領域は前記結晶欠陥が少
ない領域とほぼ平行なストライプ形状を有していること
を特徴とする。ただし、本発明において結晶欠陥とは下
地層表面近傍に現れている結晶欠陥を指す。

【００１０】さらに本発明の第１、第２、及び第３の態
様において、前記下地層は、窒化物半導体と異なる材料
よりなる異種基板上部に形成され、かつ窒化物半導体が
縦方向に成長しにくい性質を有する保護膜上部に横方向
に成長された窒化物半導体よりなることを特徴とする。

【００１１】さらにまた、前記下地層の結晶欠陥が多い
領域は、保護膜と保護膜との間に成長する窒化物半導体
上部であり、前記下地層の結晶欠陥が少ない部分は、保
護膜上部に成長する窒化物半導体上部であることを特徴
とする。

【００１２】本発明において、結晶欠陥の多い領域は、
ＧａＮ下地層の表面近傍に現れる結晶欠陥の多い部分で
あり、結晶欠陥の多くなりやすい部分として、例えばＧ
ａＮ下地層が保護膜上部に横方向の成長（ラテラル成
長）を利用して形成されたものである場合、保護膜と保
護膜との間（窓部）に成長する窒化物半導体の表面部分
が挙げられる。また、本発明において、結晶欠陥の少な
い領域は、ＧａＮ下地層の表面近傍に現れる結晶欠陥の
少ない部分であり、結晶欠陥の少ない部分として、例え
ばＧａＮ下地層がラテラル成長を利用して形成されたも
のである場合、保護膜の上部に成長する窒化物半導体の
表面部分が挙げられる。このような結晶欠陥密度の偏在
は、窒化物半導体の成長方向と結晶欠陥の転位との関係
によると推測される。

【００１３】

【発明の実施の形態】結晶欠陥の多い領域と少ない領域
とを有するＧａＮ下地層は、例えば次の２つの方法によ
って得られる。第１の方法は、窒化物半導体と異なる材
料よりなる異種基板の上に窒化物半導体を成長後、若し
くは成長前に、その窒化物半導体層表面、若しくは異種
基板の表面に、窒化物半導体が縦方向に成長しにくい性
質を有する保護膜を、例えばストライプ状、ドット状、
碁盤目状等の形状で形成し、その保護膜上に窒化物半導
体を横方向に成長させる方法である。（請求項４では保
護膜の形状はストライプに限定される。）第１の方法で
は保護膜を形成するに際し、保護膜形成面積と、露出面
積（窓部）とを比較した場合、窓部の面積を少なくする
方が、結晶欠陥の少ない領域が多い下地層が得られる傾
向にある。

【００１４】一方、第２の方法は、異種基板上に成長さ
せた窒化物半導体表面に凹凸部を形成し、その凸部及び
凹部の平面上に前記保護膜を形成した後、側面に露出し
た窒化物半導体より横方向の成長を行い、保護膜上部に
互いに横方向に成長した窒化物半導体を繋げる方法であ
る。（第２の方法でも同様に請求項４では凹凸の形状は
同じくストライプに限定される。）

【００１５】いずれの方法においても、前記保護膜を形
成することにより、異種基板と窒化物半導体との格子定
数不整、熱膨張係数差等の要因によって発生する窒化物
半導体の結晶欠陥の転位を減少させたり、転位を止める
ことができる。即ち、窒化物半導体と異なる材料よりな
る異種基板上部に形成され、かつ窒化物半導体が縦方向
に成長しにくい性質を有するストライプ状の保護膜上部
に横方向に成長された窒化物半導体は、その表面に現れ
る結晶欠陥密度が非常に少なくなるが、結晶欠陥の多い
領域と、少ない領域とを有している。これは、保護膜形
成後、その保護膜及び窓部（保護膜が形成されていない
部分）の上に再度窒化物半導体を成長させると、窓部の
下にある窒化物半導体から横方向に窒化物半導体の成長
を促進させて、保護膜上部にまで窒化物半導体を成長さ
せることによる。

【００１６】このように横方向の成長を利用して得られ
るＧａＮ下地層の表面に現れる結晶欠陥は、従来のもの
に比べ非常に少なくなる。しかし、ＧａＮ下地層の成長
初期における窓部の上部と保護膜の上部のそれぞれの結
晶欠陥の数は著しく異なる。つまり、異種基板上部の保
護膜が形成されていない部分（窓部）に成長されている
窒化物半導体層の部分には、異種基板と窒化物半導体と
の界面から結晶欠陥が転位し易い傾向にあるが、保護膜
の上部に成長されている窒化物半導体層の部分には、縦
方向へ転位している結晶欠陥がほとんどない。

【００１７】例えば、図３の窒化物半導体の成長方法の
ウエーハの構造を示す模式的断面図に示すように、異種
基板１から第１のＧａＮ層２の表面に向かって示してい
る複数の細線によって結晶欠陥を模式的に示している。
このような結晶欠陥は、異種基板１と第１のＧａＮ層２
との格子定数のミスマッチにより、異種基板１の上に成
長される第１のＧａＮ層２に、非常に多く発生する。そ
して、保護膜１１が形成されていない窓部の結晶欠陥の
ほとんどは、第２のＧａＮ層３を成長中、表面方向に向
かって転位をする。しかし、この窓部から発生した結晶
欠陥は、図３に示すように、第２のＧａＮ層３の成長初
期にはほとんどが転位しているが、第２のＧａＮ層３の
成長を続けるうちに、途中で表面方向に転位する結晶欠
陥の数が激減する傾向にあり、第２のＧａＮ層３の表面
まで転位する結晶欠陥が非常に少なくなる。一方、保護
膜１１上部に形成された第２のＧａＮ層３は基板から成
長したものではなく、隣接する第２のＧａＮ層３が成長
中につながったものであるため、結晶欠陥の数は基板か
ら成長したものに比べて、成長のはじめから非常に少な
くなる。この結果、成長終了後の第２のＧａＮ層３の表
面（保護膜上部及び窓部上部）には、転位した結晶欠陥
が非常に少なく、あるいは透過型電子顕微鏡観察による
と保護膜上部にはほとんど見られなくなる。

【００１８】上記のように、第２のＧａＮ層３の窓部上
部の表面及び保護膜上部の表面共に結晶欠陥が少なくな
るが、成長初期に結晶欠陥が多かった窓部の上部に成長
した第２のＧａＮ層３の表面には、保護膜上部に成長し
たものに比べやや結晶欠陥が多くなる傾向がある。この
ことは恐らく、窓部に成長する第２のＧａＮ層３の成長
の途中で、多くの結晶欠陥の転位が止まったものの、わ
ずかに転位を続ける結晶欠陥が窓部のほぼ直上部に転位
し易い傾向があるからではないかと考えられる。また窓
部の窒化物半導体の成長初期に転位し、第２のＧａＮ層
３の成長の途中で転位を中断した結晶欠陥が、素子を作
動中に再転位する恐れが考えられる。このため、第２の
ＧａＮ層３表面の結晶欠陥密度は従来に比べ著しく減少
してはいるものの、窓部上部の第２のＧａＮ層３表面を
結晶欠陥の多い領域としている。上記の結晶欠陥の非常
に少ない第２のＧａＮ層３を、素子構造となる窒化物半
導体の成長基板に用いることにより、従来よりも結晶性
に優れた窒化物半導体素子を実現できる。上記のように
して得られる本発明のＧａＮ下地層の結晶欠陥密度は、
表面透過型電子顕微鏡観察によると結晶欠陥の多い領域
の窓部上部では、１×１０⁶個／ｃｍ²以下、好ましい条
件においては１×１０⁵個／ｃｍ²以下であり、結晶欠陥
の少ない領域の保護膜上部では１×１０⁵個／ｃｍ²以
下、好ましい条件においては１×１０⁴個／ｃｍ²以下で
あることが望ましい。

【００１９】例えばストライプ状の保護膜を形成した場
合、窒化物半導体の横方向の成長では、保護膜上におい
て両側（ストライプ幅方向）から成長してきて、例えば
ストライプ中央部で繋がる。窓部上部の結晶欠陥密度は
１×１０⁶個／ｃｍ²以下であり、ストライプ状の保護膜
上部の結晶欠陥密度は１×１０⁵個／ｃｍ²以下になる。
結晶欠陥の少ない好ましい数は前述したとおりである。
この結晶欠陥は、例えば窒化物半導体をドライエッチン
グした際、そのエッチング面に表出するエッチピットの
数を計測することにより測定できる。本発明の窒化物半
導体素子では、結晶欠陥の多い領域上部にある活性層の
面積を少なくする。特にレーザ素子では、この部分には
発振領域を設けずに、結晶欠陥の少ない領域上部にレー
ザ発振領域を設ける。

【００２０】図１乃至図３は、第１の方法によりＧａＮ
下地層を作製する際の、窒化物半導体ウェーハの構造を
示す模式的な断面図である。これらの図において、１は
異種基板、２は第１のＧａＮ層、３は第２のＧａＮ層、
１１は保護膜を示しており、具体的にＧａＮ下地層とな
るのは第２のＧａＮ層３である。これらの図を元にして
ＧａＮ下地層の製法の一例を説明する。

【００２１】図１に示すように、異種基板１の表面に、
第１のＧａＮ層２を例えば１０μｍ以下の膜厚で成長さ
せる。この第１のＧａＮ層は基板に直接、あるいはバッ
ファ層を介して成長される層であり、結晶欠陥が全ての
断面において、例えば１×１０⁸個／cm²以上あるため、
ＧａＮ基板若しくはＧａＮ下地層とはなり得ない。異種
基板１は窒化物半導体と異なる材料よりなる基板であれ
ばどのようなものでも良く、例えば、サファイアＣ面の
他、Ｒ面、Ａ面を主面とするサファイア、スピネル（Ｍ
ｇＡ１₂Ｏ₄）のような絶縁性基板、ＳｉＣ（６Ｈ、４
Ｈ、３Ｃを含む）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓｉ等
の従来知られている窒化物半導体と異なる基板材料を用
いることができる。また第１のＧａＮ層２を成長させる
前に、ＧａＮ、ＡｌＮ等の第１のＧａＮ層の成長温度よ
りも低い低温成長バッファ層を異種基板１の上に０．５
μｍ以下の膜厚で成長させることもできる。

【００２２】次に第１のＧａＮ層２の上に窒化物半導体
が縦方向に成長しないか、若しくは成長しにくい性質を
有する保護膜１１を、例えばストライプ状に形成する。
ストライプ幅は、第１のＧａＮ層の露出部分、即ち保護
膜が形成されていない部分（窓部）よりも保護膜の面積
を大きくする方が、結晶欠陥の少ない第２のＧａＮ層３
が成長しやすく、またレーザ発振部分を設定するのに好
都合である。保護膜１１の材料としては、例えば酸化ケ
イ素（ＳｉＯ_X）、窒化ケイ素（Ｓｉ_XＮ_Y）、酸化チタ
ン（ＴｉＯ_X）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_X）等の酸化
物、窒化物、またこれらの多層膜の他、１２００℃以上
の融点を有する金属等を用いることができる。これらの
保護膜材料は、窒化物半導体の成長温度６００℃〜１１
００℃の温度にも耐え、その表面に窒化物半導体が成長
しないか、成長しにくい性質を有している。保護膜材料
を窒化物半導体表面に形成するには、例えば蒸着、スパ
ッタ、ＣＶＤ等の気相製膜技術を用いることができる。
図１では第１のＧａＮ層２の上にストライプ状の保護膜
を形成し、そのストライプに対して垂直な方向でウェー
ハを切断した際の部分的な断面図を示しており、結晶欠
陥を第１のＧａＮ層２内部に示す細線でもって模式的に
示している。この図に示すように、第１のＧａＮ層２に
はほぼ均一に無数の結晶欠陥が発生するのでＧａＮ基板
若しくはＧａＮ下地層とすることは不可能である。この
保護膜のストライプ幅は１μｍ以上、さらに好ましくは
２μｍ以上、最も好ましくは５μｍ以上に調整する。１
μｍよりも小さいと、結晶欠陥の少ない領域が小さくな
り、レーザ発振領域を結晶欠陥の少ない領域の上に確保
するのが難しくなる傾向にある。ストライプ幅の上限は
特に限定しないが、通常は１００μｍ以下に調整するこ
とが望ましい。

【００２３】保護膜１１を形成したウェーハの上にさら
に第２のＧａＮ層３を成長させる。図２に示すように、
保護膜１１を形成した第１のＧａＮ層２の上に、第２の
ＧａＮ層３を成長させると、最初は第１の保護膜１１の
上にはＧａＮ層が成長せず、窓部の第１のＧａＮ層２の
上に第２のＧａＮ層３が選択成長される。図２は、窓部
に多くＧａＮが成長して、第１の保護膜１１の上にほと
んど成長されないことを示している。

【００２４】しかし、第２のＧａＮ層３の成長を続ける
と、第２のＧａＮ層３が第１の保護膜１１の上において
横方向に成長して、隣接した第２のＧａＮ層３同士で繋
がって、図３に示すように、あたかも保護膜１１の上に
第２のＧａＮ層３が成長したかのような状態となる。第
２のＧａＮ層３の表面には結晶欠陥が平均的に少ない
が、表面透過型電子顕微鏡観察によると、保護膜上部で
はほとんど結晶欠陥が見られないのに対し（結晶欠陥の
少ない領域）、窓部上部ではやや多く結晶欠陥が見られ
る（結晶欠陥の多い領域）。このことは、前記したよう
に、窓部に成長する窒化物半導体の成長初期には、結晶
欠陥の多くが転位を続け、成長の途中で転位が激減する
ものの、わずかに転位を続ける結晶欠陥があるからでは
ないかと推測される。更に保護膜上部では、窒化物半導
体が横方向の成長により保護膜上に成長する際には結晶
欠陥も横方向に転位を続けるが、再び窒化物半導体が縦
方向に成長しても結晶欠陥に転位が縦方向に起こらない
ためではないかと考えられる。図３において、基板から
第１の窒化物半導体層の表面に渡って示している複数の
細線は図１、２と同じく結晶欠陥を模式的に示してい
る。つまり、窓部から成長した結晶欠陥は、窒化物半導
体の成長初期には転位しているが途中で激減し、また保
護膜上部においては縦方向に転位する結晶欠陥がほとん
ど見られない傾向がある。従って、保護膜上部の表面に
ある結晶欠陥は１０⁵個／cm²以下であり、窓部の上部の
表面では１０⁶個／cm²以下である。

【００２５】図４及び図５は、第２の方法によるＧａＮ
下地層の製法を示したものである。この方法は異種基板
上に、直接、あるいは低温成長バッファ層を介して成長
された第１のＧａＮ層２の表面に凹凸を設けている。そ
して図２に示すように凹凸部の平面部に保護膜１１、１
１’を形成して、さらに第２のＧａＮ層３を成長させる
と、図５に示すように端面に露出した第１のＧａＮ層２
から、第２のＧａＮ層が横方向に成長して保護膜上部で
繋がった状態となり、結晶欠陥の少ないＧａＮ下地層が
できる。この第２の方法の場合、保護膜１１及び１１’
により第２のＧａＮ層３は保護膜上に形成されるので第
１の方法に比べ、結晶欠陥の多い領域と少ない領域との
差が少なく、平均して結晶欠陥が少ない。このように、
第２の方法の場合、第２のＧａＮ層３は第１のＧａＮ層
２の側面部から成長させるため、第１の方法に比べて、
結晶欠陥が多い領域の結晶欠陥の数は少なくなる傾向に
ある。但し、以上述べたＧａＮ下地層の製法は単なる例
を示すものであって、本発明のレーザ素子のＧａＮ下地
層が以上の２つの製法により拘束されるものではない。

【００２６】図６はさらに好ましいＧａＮ下地層の製法
を示したものであり、第２のＧａＮ層３成長後、第２の
ＧａＮ層３の結晶欠陥の多い領域に対応する表面に、第
２の保護膜１２を形成することにより、結晶欠陥を塞
ぐ。さらにその保護膜の上に横方向に第３のＧａＮ層４
を成長させることにより、第３のＧａＮ層が第２の保護
膜１２の上部で繋がっても、元々の窓部の結晶欠陥が少
ないため、第２のＧａＮ層よりもさらに結晶性の欠陥の
少ないＧａＮ下地層が得られる。

【００２７】

【実施例】［実施例１］図７は本発明の一実施例に係る
窒化物半導体素子の構造を示す模式的な断面図であり、
具体的にはＬＥＤ素子の構造を示している。また図８は
図７に示すＬＥＤ素子をｐ電極側から見た形状を示す平
面図である。以下、図１乃至図３でＧａＮ下地層の製法
を説明しながら、本発明の窒化物半導体素子について説
明する。

【００２８】２インチφ、Ｃ面を主面とするサファイア
基板１を反応容器内にセットし、５００℃にてサファイ
ア基板１の上にＧａＮよりなるバッファ層を２００オン
グストロームの膜厚で成長させた後、温度を１０５０℃
にしてＧａＮよりなる第１のＧａＮ層２を５μｍの膜厚
で成長させる。この第１のＧａＮ層はＡｌ混晶比X値が
０．５以下のＡｌ_XＧａ_1-XＮ（０≦X≦０．５）を成長
させることが望ましい。０．５を超えると、結晶欠陥と
いうよりも結晶自体にクラックが入りやすくなってしま
うため、結晶成長自体が困難になる傾向にある。また膜
厚はバッファ層よりも厚い膜厚で成長させて、１０μｍ
以下の膜厚に調整することが望ましい。なお図１におい
てバッファ層は特に図示していない。

【００２９】第１のＧａＮ層２成長後、ウェーハを反応
容器から取り出し、第１のＧａＮ層２の表面に、ストラ
イプ状のフォトマスクを形成し、ＣＶＤ装置によりスト
ライプ幅２０μｍ、ストライプ間隔（窓部）５μｍのＳ
ｉＯ₂よりなる保護膜１１を０．１μｍの膜厚で形成す
る。図１はストライプの長軸方向に垂直な方向で切断し
た際の部分的なウェーハの構造を示す模式断面図であ
る。

【００３０】保護膜１１形成後、ウェーハを再度反応容
器内にセットし、１０５０℃で、Ｓｉを１×１０¹⁸／cm
³ドープしたＧａＮよりなる第２のＧａＮ層３を１００
μｍの膜厚で成長させる（図２、図３）。第２のＧａＮ
層３の好ましい成長膜厚は、先に形成した保護膜１１の
膜厚、大きさによっても異なるが、保護膜１１の表面を
覆うように第２のＧａＮ層３を成長させる。保護膜１１
の大きさは特に限定しないが、保護膜１１の面積を窓部
の面積よりも大きくする方が結晶欠陥の少ないＧａＮ基
板を得る上で非常に好ましい。

【００３１】第２のＧａＮ層３成長後、ウェーハを反応
容器から取り出し、第２のＧａＮ層３の表面をラッピン
グして鏡面状として、ＧａＮ下地層を得る。（以下、第
２のＧａＮ層をＧａＮ下地層５０と記載する。）このＧ
ａＮ下地層５０において、表面透過型電子顕微鏡観察に
よると、保護膜１１上部に相当する結晶欠陥は１０⁵個
／cm²以下であり、窓部上部に相当する結晶欠陥は１０⁶
個／cm²以下であり、全体的に結晶欠陥が減少してお
り、更に、結晶欠陥の少ない領域の方が、多い領域より
も広い面積を有していた。

【００３２】次にサファイア基板１を有するＧａＮ基板
５０を再度反応容器に設置し、ＧａＮ基板５０の上にＳ
ｉを１×１０¹⁸／cm³ドープしたＧａＮよりなるｎ側ク
ラッド層５１を成長させる。このｎ側クラッド層５１は
活性層５２を成長させる前のバッファ層として作用し、
Ａｌ混晶比が０．５以下のＡｌ_YＧａ_1-YＮを成長させる
ことが望ましい。

【００３３】続いて、ｎ側クラッド層５１の上に膜厚２
０オングストローム、単一量子井戸構造のアンドープＩ
ｎ_0.4Ｇａ_0.6Ｎよりなる活性層５２、膜厚０．３μｍの
Ｍｇを１×１０²⁰／cm³ドープしたＡｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよ
りなるｐ側クラッド層５３、膜厚０．５μｍのＭｇを１
×１０²⁰／cm³ドープしたＧａＮよりなるｐ側コンタク
ト層５４を順に成長させる。

【００３４】成長後、ウェーハを反応容器から取出し、
窒素雰囲気中、６００℃でアニーリングして、ｐ側クラ
ッド層５３、ｐ側コンタクト層５４を低抵抗にする。そ
の後、ｐ側コンタクト層５４側からエッチングを行い、
ｎ側クラッド層５１、若しくはＧａＮ基板５０の表面を
露出させる。このように、活性層から下の窒化物半導体
層をエッチングにより露出させ、チップ切断時の「切り
しろ」を設けることにより、切断時にｐ−ｎ接合面に衝
撃を与えにくくなるため、歩留も向上し、信頼性の高い
素子が得られる。なおこの「切りしろ」はストライプ状
の保護膜の窓部に相当する部分に形成することにより、
ストライプ状の窓部の中心線でウェーハが切断できるよ
うにする。さらにこの「切りしろ」を設けることにより
後にサファイア基板、保護膜を除去した際、結晶欠陥の
多い領域と、少ない領域とを示すチップ切断位置を明確
に判別することができる。

【００３５】エッチング後、ｐ側コンタクト層５４の表
面のほぼ全面にＮｉ／Ａｕよりなる透光性のｐ電極５５
を２００オングストロームの膜厚で形成し、そのｐ電極
５５の上に、ボンディング用のｐパッド電極５６を０．
５μｍの膜厚で形成する。

【００３６】ｐパッド電極５６形成後、ウェーハのサフ
ァイア基板、バッファ層を研磨、除去し、ＧａＮ基板５
０の裏面を露出させ、その裏面のほぼ全面にＷとＡｌよ
りなるｎ電極５７を０．５μｍの膜厚で形成する。

【００３７】次に前述の「切りしろ」からウェーハを割
ってバー状とし、さらにそのバーの短辺に垂直な方向で
バーを割ってＬＥＤチップとする。このＬＥＤチップの
活性層の下の窒化物半導体層の結晶欠陥は少ない領域の
方が圧倒的に多い。このように結晶欠陥の少ない領域に
活性層の面積を多く配設することにより、信頼性が高い
素子が得られる。このＬＥＤは２０ｍＡにおいて、５２
０ｎｍの緑色発光を示し、出力は従来のサファイア基板
上に窒化物半導体素子構造を成長されたものに比較して
２倍以上、静電耐圧も２倍以上と、非常に優れた特性を
示した。

【００３８】なお本実施例では保護膜の形状をストライ
プ状としたが、予め切り出そうとするチップの形状に合
わせた形状（例えば、四角形）の保護膜を、規則正しい
ドット、碁盤目状に形成しておき、その保護膜の結晶欠
陥の多い領域に相当する位置でチップを切り出すように
することもできる。

【００３９】［実施例２］図９は本発明の他の実施例に
係る窒化物半導体素子の構造を示す斜視図であり、具体
的にはレーザ素子の構造を示している。以下、図９を元
に実施例２について説明する。

【００４０】実施例１においてＧａＮ下地層を６μｍの
膜厚で成長させる他は同様にして、サファイア基板上に
成長されたＧａＮ下地層５０を得る。

【００４１】（第２のバッファ層７１）実施例１で得ら
れたＧａＮ下地層５０を主面とするウェーハを反応容器
内にセットし、１０５０℃でこのＧａＮ下地層５０上に
Ｓｉを１×１０¹⁸／cm³ドープしたＧａＮよりなる第２
のバッファ層７１を成長させる。第２のバッファ層７１
は９００℃以上の高温で成長させる窒化物半導体単結晶
層であり、従来より成長される基板と窒化物半導体との
格子不整合を緩和するため、次に成長させる窒化物半導
体よりも低温で成長させるバッファ層とは区別される。
レーザ素子を作製する場合、この第２のバッファ層７１
は膜厚１００オングストローム以下、さらに好ましくは
７０オングストローム以下、最も好ましくは５０オング
ストローム以下の互いに組成が異なる窒化物半導体を積
層してなる歪超格子層とすることが好ましい。歪超格子
層とすると、単一窒化物半導体層の結晶性が良くなるた
め、高出力なレーザ素子が実現できる。またＬＥＤ素子
のｎ側クラッド層５１に歪超格子層を適用しても良い。

【００４２】（クラック防止層７２）次にＳｉを５×１
０¹⁸／cm³ドープしたＩｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎよりなるクラッ
ク防止層４２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７２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、Ａｌを含む窒化物半導体層中にクラックが入るのを
防止することができる。クラック防止層は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、０．５μ
ｍ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７２は省略することもできる。

【００４３】（ｎ側クラッド層７３）次に、Ｓｉを５×
１０¹⁸／cm³ドープしたｎ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる
第１の層、２０オングストロームと、アンドープ（undo
pe）のＧａＮよりなる第２の層、２０オングストローム
とを交互に１００層積層してなる総膜厚０．４μｍの超
格子構造とする。ｎ側クラッド層７３はキャリア閉じ込
め層、及び光閉じ込め層として作用し、Ａｌを含む窒化
物半導体、好ましくはＡｌＧａＮを含む超格子層とする
ことが望ましく、超格子層全体の膜厚を１００オングス
トローム以上、２μｍ以下、さらに好ましくは５００オ
ングストローム以上、１μｍ以下で成長させることが望
ましい。超格子層にするとクラックのない結晶性の良い
キャリア閉じ込め層が形成できる。なお超格子層とする
場合、互いにバンドギャップエネルギーの異なる窒化物
半導体層を積層して、いずれか一方の不純物濃度を大き
く、もう一方を小さくするようにして変調ドープを行う
と、閾値が低下しやすい傾向にある。

【００４４】（ｎ側光ガイド層７４）続いて、Ｓｉを５
×１０¹⁸／cm³ドープしたｎ型ＧａＮよりなるｎ側光ガ
イド層７４を０．１μｍの膜厚で成長させる。このｎ側
光ガイド層７４は、活性層の光ガイド層として作用し、
ＧａＮ、ＩｎＧａＮを成長させることが望ましく、通常
１００オングストローム〜５μｍ、さらに好ましくは２
００オングストローム〜１μｍの膜厚で成長させること
が望ましい。このｎ側光ガイド層７４は通常はＳｉ、Ｇ
ｅ等のｎ型不純物をドープしてｎ型の導電型とするが、
特にアンドープにすることもできる。超格子とする場合
には第１の層及び第２の層の少なくとも一方にｎ型不純
物をドープしてもよいし、またアンドープでも良い。

【００４５】（活性層７５）次に、アンドープのＩｎ
_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる井戸層、２５オングストローム
と、アンドープＩｎ_0.01Ｇａ_0.99Ｎよりなる障壁層、５
０オングストロームを交互に積層してなる総膜厚１７５
オングストロームの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性
層７５を成長させる。

【００４６】（ｐ側キャップ層７６）次に、バンドギャ
ップエネルギーがｐ側光ガイド層７７よりも大きく、か
つ活性層７５よりも大きい、Ｍｇを１×１０²⁰／cm³ド
ープしたｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ｎよりなるｐ側キャップ層
７６を３００オングストロームの膜厚で成長させる。こ
のｐ側キャップ層７６はｐ型としたが、膜厚が薄いた
め、ｎ型不純物をドープしてキャリアが補償されたｉ
型、若しくはアンドープとしても良く、最も好ましくは
ｐ型不純物をドープした層とする。ｐ側キャップ層７６
の膜厚は０．１μｍ以下、さらに好ましくは５００オン
グストローム以下、最も好ましくは３００オングストロ
ーム以下に調整する。０．１μｍより厚い膜厚で成長さ
せると、ｐ型キャップ層７６中にクラックが入りやすく
なり、結晶性の良い窒化物半導体層が成長しにくいから
である。Ａｌの組成比が大きいＡｌＧａＮ程薄く形成す
るとＬＤ素子は発振しやすくなる。例えば、Y値が０．
２以上のＡｌ_YＧａ_1-YＮであれば５００オングストロー
ム以下に調整することが望ましい。ｐ側キャップ層７６
の膜厚の下限は特に限定しないが、１０オングストロー
ム以上の膜厚で形成することが望ましい。

【００４７】（ｐ側光ガイド層７７）次に、バンドギャ
ップエネルギーがｐ側キャップ層７６より小さい、Ｍｇ
を１×１０²⁰／cm³ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側
光ガイド層７７を０．１μｍの膜厚で成長させる。この
層は、活性層の光ガイド層として作用し、ｎ側光ガイド
層４４と同じくＧａＮ、ＩｎＧａＮで成長させることが
望ましい。また、この層はｐ側クラッド層７８を成長さ
せる際のバッファ層としても作用し、１００オングスト
ローム〜５μｍ、さらに好ましくは２００オングストロ
ーム〜１μｍの膜厚で成長させることにより、好ましい
光ガイド層として作用する。このｐ側光ガイド層は通常
はＭｇ等のｐ型不純物をドープしてｐ型の導電型とする
が、特に不純物をドープしなくても良い。なお、このｐ
側光ガイド層を超格子層とすることもできる。超格子層
とする場合には第１の層及び第２の層の少なくとも一方
にｐ型不純物をドープしてもよいし、またアンドープで
も良い。

【００４８】（ｐ側クラッド層７８）次に、Ｍｇを１×
１０²⁰／cm³ドープしたｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる
第１の層、２０オングストロームと、Ｍｇを１×１０²⁰
／cm³ドープしたｐ型ＧａＮよりなる第２の層、２０オ
ングストロームとを交互に積層してなる総膜厚０．４μ
ｍの超格子層よりなるｐ側クラッド層７８を成長させ
る。この層はｎ側クラッド層７３と同じくキャリア閉じ
込め層として作用し、超格子構造とすることによりｐ型
層側の抵抗率を低下させるための層として作用する。こ
のｐ側クラッド層７８の膜厚も特に限定しないが、１０
０オングストローム以上、２μｍ以下、さらに好ましく
は５００オングストローム以上、１μｍ以下で成長させ
ることが望ましい。特に超格子構造を有する窒化物半導
体層をクラッド層とする場合、ｐ層側に超格子層を設け
る方が、閾値電流を低下させる上で、効果が大きい。な
おｎ型クラッド層と同じく、超格子層とする場合、互い
にバンドギャップエネルギーの異なる窒化物半導体層を
積層して、いずれか一方の不純物濃度を大きく、もう一
方を小さくするようにして変調ドープを行うと、閾値が
低下しやすい傾向にある。

【００４９】量子構造の井戸層を有する活性層を有する
ダブルへテロ構造の窒化物半導体素子の場合、活性層に
接して、活性層よりもバンドギャップエネルギーが大き
い膜厚０．１μｍ以下のＡｌを含む窒化物半導体よりな
るキャップ層を設け、そのキャップ層よりも活性層から
離れた位置に、キャップ層よりもバッドギャップエネル
ギーが小さいｐ側光ガイド層を設け、そのｐ側光ガイド
層よりも活性層から離れた位置に、ｐ側光ガイド層より
もバンドギャップが大きいＡｌを含む窒化物半導体を含
む超格子層よりなるｐ側クラッド層を設けることは非常
に好ましい。しかもｐ側キャップ層のバンドギャップエ
ネルギーが大きくしてあるため、ｎ層から注入された電
子がこのキャップ層で阻止されるため、電子が活性層を
オーバーフローしないために、素子のリーク電流が少な
くなる。

【００５０】（ｐ側コンタクト層７９）最後に、Ｍｇを
２×１０²⁰／cm³ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側コ
ンタクト層７９を１５０オングストロームの膜厚で成長
させる。ｐ側コンタクト層は５００オングストローム以
下、さらに好ましくは４００オングストローム以下、２
０オングストローム以上に膜厚を調整すると、ｐ層抵抗
が小さくなるため閾値における電圧を低下させる上で有
利である。

【００５１】反応終了後、反応容器内において、ウェー
ハを窒素雰囲気中、７００℃でアニーリングを行い、ｐ
層をさらに低抵抗化する。アニーリング後、ウェーハを
反応容器から取り出し、図９に示すように、ＲＩＥ装置
により最上層のｐ側コンタクト層７９と、ｐ側クラッド
層７８とをエッチングして、４μｍのストライプ幅を有
するリッジ形状とする。リッジ形成位置は保護膜のスト
ライプと平行方向に形成し、ＧａＮ下地層にあるストラ
イプ状の結晶欠陥の多い領域をはずす。

【００５２】即ち、幅２０μｍ、窓部５μｍの保護膜上
に形成されたＧａＮ層は、およそ５μｍの窓部の上部に
結晶欠陥の比較的多いストライプ領域を有しており、前
記リッジが、この５μｍのストライプ領域にかからない
ように設計する。このように設計することにより、スト
ライプ状のリッジ下部に存在する活性層がレーザ発振領
域に相当するため、レーザ発振領域が、結晶欠陥の多い
領域にかからないようにできる。図９の素子ではリッジ
を設けて、発光をリッジ下部の活性層に集中させてレー
ザ発振領域を作製する手法を採用したが、この他に、例
えばｐ層最上層に、絶縁層を形成して電流狭窄できるよ
うな細いストライプ幅の電極を設ける手法、窒化物半導
体層中に、電流狭窄層を形成する手法等によっても、活
性層にレーザ発振領域を設けることもできる。このよう
な場合も同様に、結晶欠陥の多い領域上部にある活性層
をレーザ発振領域からずらすようにする。

【００５３】リッジ形成後、図９に示すように、リッジ
ストライプを中心として、そのリッジストライプの両側
に露出したｐ側クラッド層７７をエッチングして、ｎ電
極８２を形成すべきｎ側クラッド層７１の表面を露出さ
せる。なおｎ電極８２を形成する面は、図９に示すよう
にｎ側クラッド層７１の表面でもよいし、またＧａＮ下
地層５０の表面でもよいが、キャリア濃度の大きい方の
ｎ型窒化物半導体層面を露出させることが望ましい。ま
た本実施例によるレーザ素子はｎ電極をｐ電極と同一面
側に設けたが、図７のようにＧａＮ下地層５０の裏面に
設けることもできることは言うまでもない。

【００５４】次にリッジ表面の全面にＮｉ／Ａｕよりな
るｐ電極８０を形成する。次に、図９に示すようにｐ電
極８０を除くｐ側クラッド層７８、ｐ側コンタクト層７
９の表面にＳｉＯ₂よりなる絶縁膜８３を形成し、この
絶縁膜８３を介してｐ電極８０と電気的に接続したｐパ
ッド電極８１を形成する。一方先ほど露出させたｎ側ク
ラッド層７１の表面にはＷとＡｌよりなるｎ電極８２を
形成する。

【００５５】電極形成後、実施例１と同様にしてウェー
ハのサファイア基板のみ研磨して５０μｍ厚とした後、
ストライプ状のｐ電極８０、ｎ電極８２のストライプに
垂直な方向でサファイア基板１を劈開して、活性層の劈
開面を共振面とする。劈開後のレーザ素子形状を図９に
示している。このように同一面側にｎ電極と、ｐ電極と
を設けるレーザ素子の構造において、結晶欠陥が少ない
領域と、結晶欠陥が多い領域とを有する窒化物半導体よ
りなる下地層上部に活性層を有する場合、ｎ電極を設け
る活性層を含まない窒化物半導体層の露出面積を、活性
層を有する側の活性層面積よりも多くすることにより、
熱が集中する活性層が結晶欠陥により破壊されることが
少ないため信頼性が高く長寿命な素子が実現できる。な
おこのレーザ素子を室温でレーザ発振させたところ、閾
値電流密度２．０ｋＡ／cm²、閾値電圧４．０Ｖで、発
振波長４０５ｎｍの連続発振が確認され、１０００時間
以上の寿命を示した。

【００５６】［実施例３］図１０は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的な断面図であり、
具体的には面発光レーザ素子の構造を示している。この
図において、５０は結晶欠陥の多い領域と、少ない領域
とをドット状、若しくはストライプ状に有するＧａＮ下
地層である。このレーザ素子はＧａＮ下地層５０の上
に、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層よりなるｎ側バッファ層９
０（但し、このバッファ層も低温成長バッファ層と異な
る。）、Ｓｉドープｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ｎ層４０オング
ストロームと、アンドープＧａＮ層４０オングストロー
ムとが積層されてなる０．２μｍの歪み超格子よりなる
ｎ側クラッド層９１、Ｉｎ_0.2Ｇａ_0.8ＮとＩｎ_0.01Ｇａ
_0.99Ｎとが積層されてなるＭＱＷ構造の活性層９２、Ｍ
ｇドープｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ｎ層４０オングストローム
と、Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層４０オングストロームとが
積層されてなる０．２μｍの歪み超格子よりなるｐ側ク
ラッド層９３、ＭｇドープＧａＮよりなるｐ側コンタク
ト層９４とが積層された基本構造を有する。さらにｎ側
クラッド層９１〜ｐ側クラッド層９３の周囲はｎ−ｐ逆
接合を有するＡｌＧａＮ層よりなる電流阻止層で囲まれ
た構造を有する。電流阻止層はおよそ４μｍφのｎ側ク
ラッド層９１〜ｐ側クラッド層９３を残して、その周囲
を囲むようにされている。さらにこの面発光レーザ素子
はＧａＮ下地層側から孔が設けられて、ｎ側バッファ層
の表面に誘電体多層膜よりなるｎ側反射鏡１０１が設け
られ、ｎ側反射鏡と対応したｐ側コンタクト層の表面に
も誘電体多層膜よりなるｐ側反射鏡１００が設けられて
いる。面発光レーザ素子はリング状のｐ電極と同じくリ
ング状のｎ電極に通電することにより、反射鏡間で共振
して、厚さ方向にレーザ発振する。

【００５７】このような面発光レーザ素子を作製する場
合においても、レーザ発振領域は電流阻止層で囲まれた
中にある活性層９２であり、この活性層の位置を結晶欠
陥の少ないＧａＮ下地層５０の上部に設定することによ
り、長寿命なレーザ素子が作製できる。さらに面発光レ
ーザ素子の場合は共振器長が厚さ方向にあり、その面積
が非常に小さいため、ＧａＮ下地層を作製する場合にお
いて、保護膜はドット状、ストライプ等自由に選択可能
である。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の窒化物半
導体素子によると、基板となるＧａＮ下地層を用いた新
規な構造において、ＧａＮ下地層の結晶欠陥の多い領域
には活性層面積が少なくなるように構成しているため、
発光素子、パワーデバイスのような活性層の損傷により
素子寿命が制限されるデバイスを実現すると、結晶欠陥
が活性層に転位しないため非常に長寿命で、信頼性の高
い素子が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＧａＮ下地層を作製する第１の方法において
得られる窒化物半導体ウェーハの一構造を示す模式断面
図。

【図２】ＧａＮ下地層を作製する第１の方法において
得られる窒化物半導体ウェーハの一構造を示す模式断面
図。

【図３】ＧａＮ下地層を作製する第１の方法において
得られる窒化物半導体ウェーハの一構造を示す模式断面
図。

【図４】ＧａＮ下地層を作製する第２の方法において
得られる窒化物半導体ウェーハの一構造を示す模式断面
図。

【図５】ＧａＮ下地層を作製する第２の方法において
得られる窒化物半導体ウェーハの一構造を示す模式断面
図。

【図６】ＧａＮ下地層を作製する好ましい第１の方法
において得られる窒化物半導体ウェーハの一構造を示す
模式断面図。

【図７】本発明の一実施例に係るＬＥＤ素子の構造を
示す模式断面図。

【図８】図５の素子をｐ電極側から見た平面図。

【図９】本発明の他の実施例に係るＬＤ素子の構造を
示す模式断面図。

【図１０】本発明の他の実施例に係るＬＤ素子の構造
を示す模式断面図。

【符号の説明】

１・・・異種基板２・・・第１のＧａＮ層３・・・第２のＧａＮ層１１・・・保護膜５０・・・ＧａＮ下地層７１・・・第２のバッファ層７２・・・クラック防止層７３・・・ｎ側クラッド層７４・・・ｎ側光ガイド層７５・・・活性層７６・・・ｐ側キャップ層７７・・・ｐ側光ガイド層７８・・・ｐ側クラッド層７９・・・ｐ側コンタクト層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩佐成人徳島県阿南市上中町岡491番地100 日亜化学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結晶欠陥が少ない領域と、結晶欠陥が多
い領域とを有する窒化物半導体よりなる下地層上部に、
活性層を含む窒化物半導体層が成長されており、結晶欠
陥が少ない領域の下地層上部に成長された活性層の面積
が、結晶欠陥が多い領域の下地層上部に成長された活性
層の面積よりも大きいことを特徴とする窒化物半導体素
子。
【請求項２】結晶欠陥が少ない領域と、結晶欠陥が多
い領域とを有する窒化物半導体よりなる下地層上部に、
少なくとも活性層を含む窒化物半導体層と、活性層を含
まない窒化物半導体層とを有し、同一面側にそれらの窒
化物半導体層の表面が露出されており、電極を設けない
状態において、活性層を含まない窒化物半導体層の露出
面積が、活性層を含む窒化物半導体層にある活性層の面
積よりも大きいことを特徴とする窒化物半導体素子。
【請求項３】結晶欠陥が多い領域と、結晶欠陥が少な
い領域とを有する窒化物半導体よりなる下地層上部にレ
ーザ発振領域を有しており、そのレーザ発振領域は結晶
欠陥が少ない下地層上部に設けられていることを特徴と
する窒化物半導体素子。
【請求項４】前記結晶欠陥が多い領域と、結晶欠陥が
少ない領域とはほぼ平行なストライプ形状を有してお
り、さらに下地層の上にあるレーザ発振領域は前記結晶
欠陥が少ない領域とほぼ平行なストライプ形状を有して
いることを特徴とする請求項３に記載の窒化物半導体素
子。
【請求項５】前記下地層は、窒化物半導体と異なる材
料よりなる異種基板上部に形成され、かつ窒化物半導体
が縦方向に成長しにくい性質を有する保護膜上部に横方
向に成長された窒化物半導体よりなることを特徴とする
請求項１ないし４の内のいずれか１項に記載の窒化物半
導体素子。
【請求項６】前記下地層の結晶欠陥が多い領域は、保
護膜と保護膜の間に成長する窒化物半導体上部であり、
前記下地層の結晶欠陥が少ない部分は、保護膜上部に成
長する窒化物半導体上部であることを特徴とする請求項
５に記載の窒化物半導体素子。