JP2000091696A - 半導体素子、半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体素子、半導体発光素子およびその製造方法Info
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- JP2000091696A JP2000091696A JP10260212A JP26021298A JP2000091696A JP 2000091696 A JP2000091696 A JP 2000091696A JP 10260212 A JP10260212 A JP 10260212A JP 26021298 A JP26021298 A JP 26021298A JP 2000091696 A JP2000091696 A JP 2000091696A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エッチングの深さを精度良く制御することが
可能でかつ再現性の高い半導体素子および半導体発光素
子の製造方法を提供することである。 【解決手段】 サファイア基板１上に透明なｎ−ＡｌＧ
ａＮ第１クラッド層６、透明なＭＱＷ発光層７および透
明なｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層８を連続的に成長さ
せ、さらにこの上に、基板温度６００〜７５０℃でｐ−
ＩｎＧａＮからなる不透明な低温成長層９を成長させ
る。さらに、透明なｐ−ＡｌＧａＮ第３クラッド層１０
およびｐ−ＧａＮコンタクト層１１を順に成長させる。
次に、ｐ−コンタクト層１１上のストライプ状領域にＮ
ｉマスク１６を形成し、ｐ−コンタクト層１１からｐ−
低温成長層９までの一部領域をＲＩＥ法によりエッチン
グして除去すると、不透明なｐ−低温成長層９が除去さ
れた領域の半導体ウエハ表面が不透明から透明に変化す
る。
可能でかつ再現性の高い半導体素子および半導体発光素
子の製造方法を提供することである。 【解決手段】 サファイア基板１上に透明なｎ−ＡｌＧ
ａＮ第１クラッド層６、透明なＭＱＷ発光層７および透
明なｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層８を連続的に成長さ
せ、さらにこの上に、基板温度６００〜７５０℃でｐ−
ＩｎＧａＮからなる不透明な低温成長層９を成長させ
る。さらに、透明なｐ−ＡｌＧａＮ第３クラッド層１０
およびｐ−ＧａＮコンタクト層１１を順に成長させる。
次に、ｐ−コンタクト層１１上のストライプ状領域にＮ
ｉマスク１６を形成し、ｐ−コンタクト層１１からｐ−
低温成長層９までの一部領域をＲＩＥ法によりエッチン
グして除去すると、不透明なｐ−低温成長層９が除去さ
れた領域の半導体ウエハ表面が不透明から透明に変化す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＧａＮ（窒化ガリ
ウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）もしくはＩｎＮ
（窒化インジウム）またはこれらの混晶等のIII −Ｖ族
窒化物系半導体（以下、窒化物系半導体と呼ぶ）からな
る化合物半導体層を有する半導体素子、半導体発光素子
およびその製造方法に関する。
ウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）もしくはＩｎＮ
（窒化インジウム）またはこれらの混晶等のIII −Ｖ族
窒化物系半導体（以下、窒化物系半導体と呼ぶ）からな
る化合物半導体層を有する半導体素子、半導体発光素子
およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、デジタルビデオディスクよりもさ
らに高密度かつ大容量の光ディスクシステムに対する要
求が高まっている。このような要求を満たすための光源
として、青色または紫色の光を発するＧａＮ系半導体レ
ーザ素子の研究開発が盛んに行われている。
らに高密度かつ大容量の光ディスクシステムに対する要
求が高まっている。このような要求を満たすための光源
として、青色または紫色の光を発するＧａＮ系半導体レ
ーザ素子の研究開発が盛んに行われている。
【０００３】ＧａＮ系半導体レーザ素子の横モードの制
御方法に関しては、種々の報告および提案がされてい
る。これらの横モードの制御方法のほとんどは、従来の
赤色光または赤外光を発生する半導体レーザ素子で採用
されているリッジ導波構造およびセルフアライン構造の
２種である。
御方法に関しては、種々の報告および提案がされてい
る。これらの横モードの制御方法のほとんどは、従来の
赤色光または赤外光を発生する半導体レーザ素子で採用
されているリッジ導波構造およびセルフアライン構造の
２種である。
【０００４】リッジ導波構造またはセルフアライン構造
を有するＧａＮ系半導体レーザ素子の製造工程において
は、光導波路を形成するためにエッチングが行われる。
を有するＧａＮ系半導体レーザ素子の製造工程において
は、光導波路を形成するためにエッチングが行われる。
【０００５】赤色光または赤外光を発生する半導体レー
ザ素子に用いられるＡｌＧａＡｓやＩｎＧａＡｌＰ等の
半導体層をエッチングする際には、半導体層をエッチン
グ液に浸漬して所望の部分を溶かすウェットエッチング
が行われる。ウェットエッチングにおいては、半導体レ
ーザ素子を構成する半導体層中に、エッチングにより除
去される層と異なる組成を有するエッチング停止層を設
けることにより、所望の層を選択的にエッチングするこ
とが可能である（組成選択エッチング）。これにより、
エッチングの深さを精度良く制御することが可能とな
る。
ザ素子に用いられるＡｌＧａＡｓやＩｎＧａＡｌＰ等の
半導体層をエッチングする際には、半導体層をエッチン
グ液に浸漬して所望の部分を溶かすウェットエッチング
が行われる。ウェットエッチングにおいては、半導体レ
ーザ素子を構成する半導体層中に、エッチングにより除
去される層と異なる組成を有するエッチング停止層を設
けることにより、所望の層を選択的にエッチングするこ
とが可能である（組成選択エッチング）。これにより、
エッチングの深さを精度良く制御することが可能とな
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＧａＮ
系半導体レーザ素子における各半導体層は、化学的に安
定であるため優れた耐薬品性を有する。それゆえ、上記
のようなウェットエッチングを行うことが不可能であ
る。そのため、ＧａＮ系半導体レーザ素子の製造の際に
は、ＲＩＥ法（反応性イオンエッチング法）、ＲＩＢＥ
法（反応性イオンビームエッチング法）等のドライエッ
チングが用いられる。これらのドライエッチングにおい
ては、イオン衝撃によりエッチングが行われるため、前
述のような組成選択エッチングを行うことができず、エ
ッチング時間によりエッチングの深さを調整している。
このため、エッチングの深さを精度良く制御することが
困難であり、エッチングを再現性良く行うことが不可能
である。その結果、複数の半導体レーザ素子を形成した
場合、個々の半導体レーザ素子の素子間に特性のばらつ
きが生じやすい。
系半導体レーザ素子における各半導体層は、化学的に安
定であるため優れた耐薬品性を有する。それゆえ、上記
のようなウェットエッチングを行うことが不可能であ
る。そのため、ＧａＮ系半導体レーザ素子の製造の際に
は、ＲＩＥ法（反応性イオンエッチング法）、ＲＩＢＥ
法（反応性イオンビームエッチング法）等のドライエッ
チングが用いられる。これらのドライエッチングにおい
ては、イオン衝撃によりエッチングが行われるため、前
述のような組成選択エッチングを行うことができず、エ
ッチング時間によりエッチングの深さを調整している。
このため、エッチングの深さを精度良く制御することが
困難であり、エッチングを再現性良く行うことが不可能
である。その結果、複数の半導体レーザ素子を形成した
場合、個々の半導体レーザ素子の素子間に特性のばらつ
きが生じやすい。
【０００７】本発明の目的は、再現性が高く、素子間の
ばらつきが少ない素子特性を有する半導体素子および半
導体発光素子を提供することである。
ばらつきが少ない素子特性を有する半導体素子および半
導体発光素子を提供することである。
【０００８】本発明の他の目的は、エッチングの深さを
精度良く制御することが可能でかつ再現性の高い半導体
素子および半導体発光素子の製造方法を提供することで
ある。
精度良く制御することが可能でかつ再現性の高い半導体
素子および半導体発光素子の製造方法を提供することで
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係る半導体素子は、ガリウム、アルミニウムおよ
びインジウムの少なくとも１つを含む透明な第１の窒化
物系半導体層上の所定領域に、不透明なエッチングマー
カ層と、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少
なくとも１つを含む透明な第２の窒化物系半導体層とが
順に形成されたものである。
発明に係る半導体素子は、ガリウム、アルミニウムおよ
びインジウムの少なくとも１つを含む透明な第１の窒化
物系半導体層上の所定領域に、不透明なエッチングマー
カ層と、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少
なくとも１つを含む透明な第２の窒化物系半導体層とが
順に形成されたものである。
【００１０】本発明に係る半導体素子において、エッチ
ングマーカ層が存在する領域は不透明に見え、一方、エ
ッチングマーカ層が存在しない領域は透明に見える。
ングマーカ層が存在する領域は不透明に見え、一方、エ
ッチングマーカ層が存在しない領域は透明に見える。
【００１１】半導体素子の製造の際に、エッチングによ
りエッチングマーカ層が除去されると、半導体ウエハ表
面は不透明から透明に変化する。
りエッチングマーカ層が除去されると、半導体ウエハ表
面は不透明から透明に変化する。
【００１２】したがって、第１の窒化物系半導体層上の
第２の窒化物系半導体層の所定領域をエッチングにより
除去する際、半導体ウエハ表面の色の変化を利用するこ
とにより、エッチングマーカ層でエッチングを正確に停
止することができるため、精度の高いエッチングを行う
ことができる。これにより、半導体素子における素子特
性の再現性が向上するとともに、素子特性の素子間のば
らつきが低減される。
第２の窒化物系半導体層の所定領域をエッチングにより
除去する際、半導体ウエハ表面の色の変化を利用するこ
とにより、エッチングマーカ層でエッチングを正確に停
止することができるため、精度の高いエッチングを行う
ことができる。これにより、半導体素子における素子特
性の再現性が向上するとともに、素子特性の素子間のば
らつきが低減される。
【００１３】第２の発明に係る半導体発光素子は、ガリ
ウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つ
を含む透明な窒化物系半導体からなる第１のクラッド層
上に、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少な
くとも１つを含む透明な窒化物系半導体からなる発光層
と、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なく
とも１つを含む透明な窒化物系半導体からなる第２のク
ラッド層とが順に形成され、第２のクラッド層上のスト
ライプ状の領域に、不透明なエッチングマーカ層と、ガ
リウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１
つを含む透明な窒化物系半導体からなる第３のクラッド
層とが順に形成されたものである。
ウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つ
を含む透明な窒化物系半導体からなる第１のクラッド層
上に、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少な
くとも１つを含む透明な窒化物系半導体からなる発光層
と、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なく
とも１つを含む透明な窒化物系半導体からなる第２のク
ラッド層とが順に形成され、第２のクラッド層上のスト
ライプ状の領域に、不透明なエッチングマーカ層と、ガ
リウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１
つを含む透明な窒化物系半導体からなる第３のクラッド
層とが順に形成されたものである。
【００１４】本発明に係る半導体発光素子においては、
第２のクラッド層上のストライプ状の領域にエッチング
マーカ層および第３のクラッド層からなるリッジ部が形
成されている。このリッジ部の下方における発光層に光
導波路が形成される。
第２のクラッド層上のストライプ状の領域にエッチング
マーカ層および第３のクラッド層からなるリッジ部が形
成されている。このリッジ部の下方における発光層に光
導波路が形成される。
【００１５】この半導体発光素子において、エッチング
マーカ層が存在する領域は不透明に見え、一方、エッチ
ングマーカ層が存在しない領域は透明に見える。したが
って、半導体発光素子の製造の際に、エッチングにより
エッチングマーカ層が除去されると、半導体ウエハ表面
は不透明から透明に変化する。
マーカ層が存在する領域は不透明に見え、一方、エッチ
ングマーカ層が存在しない領域は透明に見える。したが
って、半導体発光素子の製造の際に、エッチングにより
エッチングマーカ層が除去されると、半導体ウエハ表面
は不透明から透明に変化する。
【００１６】上記のリッジ部は、ストライプ状の領域を
除いて第３のクラッド層およびエッチングマーカ層をエ
ッチングして除去することにより形成される。このよう
なエッチングの際、半導体ウエハ表面の色の変化を利用
することによりエッチングマーカ層でエッチングを正確
に停止することができる。そのため、エッチングマーカ
層を除去した直後で再現性よくエッチングを停止でき
る。したがって、半導体発光素子における素子特性の再
現性が向上するとともに素子特性の素子間のばらつきが
低減される。
除いて第３のクラッド層およびエッチングマーカ層をエ
ッチングして除去することにより形成される。このよう
なエッチングの際、半導体ウエハ表面の色の変化を利用
することによりエッチングマーカ層でエッチングを正確
に停止することができる。そのため、エッチングマーカ
層を除去した直後で再現性よくエッチングを停止でき
る。したがって、半導体発光素子における素子特性の再
現性が向上するとともに素子特性の素子間のばらつきが
低減される。
【００１７】第３の発明に係る半導体発光素子は、ガリ
ウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つ
を含む透明な窒化物系半導体からなる第１のクラッド層
上に、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少な
くとも１つを含む透明な窒化物系半導体からなる発光層
と、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なく
とも１つを含む透明な窒化物系半導体からなる第２のク
ラッド層とが順に形成され、第２のクラッド層上のスト
ライプ状の領域を除く領域上に不透明なエッチングマー
カ層と透明な電流ブロック層とが順に形成され、ストラ
イプ状の領域上にガリウム、アルミニウムおよびインジ
ウムの少なくとも１つを含む透明な窒化物系半導体から
なる第３のクラッド層が形成されたものである。
ウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つ
を含む透明な窒化物系半導体からなる第１のクラッド層
上に、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少な
くとも１つを含む透明な窒化物系半導体からなる発光層
と、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なく
とも１つを含む透明な窒化物系半導体からなる第２のク
ラッド層とが順に形成され、第２のクラッド層上のスト
ライプ状の領域を除く領域上に不透明なエッチングマー
カ層と透明な電流ブロック層とが順に形成され、ストラ
イプ状の領域上にガリウム、アルミニウムおよびインジ
ウムの少なくとも１つを含む透明な窒化物系半導体から
なる第３のクラッド層が形成されたものである。
【００１８】本発明に係る半導体発光素子においては、
電流ブロック層およびエッチングマーカ層にストライプ
状開口部が形成され、このストライプ状開口部の下方に
おける発光層に光導波路が形成される。
電流ブロック層およびエッチングマーカ層にストライプ
状開口部が形成され、このストライプ状開口部の下方に
おける発光層に光導波路が形成される。
【００１９】この半導体発光素子において、エッチング
マーカ層が存在する領域は不透明に見え、一方、エッチ
ングマーカ層が存在しない領域は透明に見える。したが
って、半導体発光素子の製造の際に、エッチングマーカ
層が除去されると、半導体ウエハ表面は不透明から透明
に変化する。
マーカ層が存在する領域は不透明に見え、一方、エッチ
ングマーカ層が存在しない領域は透明に見える。したが
って、半導体発光素子の製造の際に、エッチングマーカ
層が除去されると、半導体ウエハ表面は不透明から透明
に変化する。
【００２０】上記のストライプ状開口部は、第２のクラ
ッド層上の電流ブロック層およびエッチングマーカ層を
ストライプ状の領域を除いてエッチングして除去するこ
とにより形成される。このようなエッチングの際、半導
体ウエハ表面の色の変化を利用することにより、エッチ
ングマーカ層でエッチングを正確に停止することができ
る。そのため、エッチングマーカ層を除去した直後で再
現性よくエッチングを停止できる。したがって、半導体
発光素子における素子特性の再現性が向上するとともに
素子特性の素子間のばらつきが低減される。
ッド層上の電流ブロック層およびエッチングマーカ層を
ストライプ状の領域を除いてエッチングして除去するこ
とにより形成される。このようなエッチングの際、半導
体ウエハ表面の色の変化を利用することにより、エッチ
ングマーカ層でエッチングを正確に停止することができ
る。そのため、エッチングマーカ層を除去した直後で再
現性よくエッチングを停止できる。したがって、半導体
発光素子における素子特性の再現性が向上するとともに
素子特性の素子間のばらつきが低減される。
【００２１】第４の発明に係る半導体発光素子は、ガリ
ウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つ
を含む透明な第１の窒化物系半導層上の所定領域に不透
明なエッチングマーカ層が形成され、エッチングマーカ
層上に発光層を含みかつガリウム、アルミニウムおよび
インジウムの少なくとも１つを含む透明な第２の窒化物
系半導体層が形成され、第１の窒化物系半導体層上に第
１の電極が形成されるとともに第２の窒化物系半導体層
上に第２の電極が形成されたものである。
ウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つ
を含む透明な第１の窒化物系半導層上の所定領域に不透
明なエッチングマーカ層が形成され、エッチングマーカ
層上に発光層を含みかつガリウム、アルミニウムおよび
インジウムの少なくとも１つを含む透明な第２の窒化物
系半導体層が形成され、第１の窒化物系半導体層上に第
１の電極が形成されるとともに第２の窒化物系半導体層
上に第２の電極が形成されたものである。
【００２２】本発明に係る半導体発光素子において、エ
ッチングマーカ層が存在する領域は不透明に見え、一
方、エッチングマーカ層が存在しない領域は透明に見え
る。したがって、半導体発光素子の製造の際に、エッチ
ングによってエッチングマーカ層が除去されると、半導
体ウエハ表面は不透明から透明に変化する。
ッチングマーカ層が存在する領域は不透明に見え、一
方、エッチングマーカ層が存在しない領域は透明に見え
る。したがって、半導体発光素子の製造の際に、エッチ
ングによってエッチングマーカ層が除去されると、半導
体ウエハ表面は不透明から透明に変化する。
【００２３】この半導体発光素子においては、半導体ウ
エハ表面の色の変化を利用することにより、エッチング
マーカ層でエッチングを正確に停止することができる。
したがって、半導体発光素子の素子特性の再現性が向上
するとともに、素子特性の素子間のばらつきが低減され
る。
エハ表面の色の変化を利用することにより、エッチング
マーカ層でエッチングを正確に停止することができる。
したがって、半導体発光素子の素子特性の再現性が向上
するとともに、素子特性の素子間のばらつきが低減され
る。
【００２４】また、第２〜第４のいずれかの発明に係る
半導体発光素子において、エッチングマーカ層は６００
〜７５０℃で成長させたガリウムおよびインジウムを含
む窒化物系半導体層であることが好ましい。
半導体発光素子において、エッチングマーカ層は６００
〜７５０℃で成長させたガリウムおよびインジウムを含
む窒化物系半導体層であることが好ましい。
【００２５】上記の温度で成長させたガリウムおよびイ
ンジウムを含む窒化物系半導体層は不透明かつ黒色とな
る。このような窒化物系半導体層をエッチングマーカ層
として有する半導体ウエハ表面は不透明に見えるが、エ
ッチングによりエッチングマーカ層が除去されると半導
体ウエハ表面は透明になる。このような半導体ウエハ表
面の色の変化を利用することにより、エッチングマーカ
層でエッチングを正確に停止することができる。
ンジウムを含む窒化物系半導体層は不透明かつ黒色とな
る。このような窒化物系半導体層をエッチングマーカ層
として有する半導体ウエハ表面は不透明に見えるが、エ
ッチングによりエッチングマーカ層が除去されると半導
体ウエハ表面は透明になる。このような半導体ウエハ表
面の色の変化を利用することにより、エッチングマーカ
層でエッチングを正確に停止することができる。
【００２６】また、ガリウムおよびインジウムを含む窒
化物系半導体はIII −Ｖ族窒化物系半導体であるため、
ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも
１つを含む窒化物系半導体からなる半導体発光素子中に
挿入しても素子特性を劣化させることがない。
化物系半導体はIII −Ｖ族窒化物系半導体であるため、
ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも
１つを含む窒化物系半導体からなる半導体発光素子中に
挿入しても素子特性を劣化させることがない。
【００２７】第５の発明に係る半導体素子の製造方法
は、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なく
とも１つを含む透明な第１の窒化物系半導体層を形成す
る工程と、第１の窒化物系半導体層上に不透明なエッチ
ングマーカ層を形成する工程と、エッチングマーカ層上
にガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくと
も１つを含む透明な第２の窒化物系半導体層を形成する
工程と、第２の窒化物系半導体層およびエッチングマー
カ層の所定領域をエッチングにより除去する工程とを備
えたものである。
は、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なく
とも１つを含む透明な第１の窒化物系半導体層を形成す
る工程と、第１の窒化物系半導体層上に不透明なエッチ
ングマーカ層を形成する工程と、エッチングマーカ層上
にガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくと
も１つを含む透明な第２の窒化物系半導体層を形成する
工程と、第２の窒化物系半導体層およびエッチングマー
カ層の所定領域をエッチングにより除去する工程とを備
えたものである。
【００２８】本発明に係る半導体素子の製造方法におい
ては、透明な第１の窒化物系半導体層、不透明なエッチ
ングマーカ層および透明な第２の窒化物系半導体層を順
に連続的に成長させる。この場合、不透明なエッチング
マーカ層が存在するため、半導体ウエハ表面が不透明に
見える。
ては、透明な第１の窒化物系半導体層、不透明なエッチ
ングマーカ層および透明な第２の窒化物系半導体層を順
に連続的に成長させる。この場合、不透明なエッチング
マーカ層が存在するため、半導体ウエハ表面が不透明に
見える。
【００２９】上記の半導体ウエハ表面を目視あるいは顕
微鏡により観察しながら、第２の窒化物系半導体層およ
びエッチングマーカ層の所定領域をエッチングにより除
去する。エッチングマーカ層が除去された領域の半導体
ウエハ表面は不透明から透明に変化する。このような半
導体ウエハ表面の変化を確認した時点でエッチングを停
止する。
微鏡により観察しながら、第２の窒化物系半導体層およ
びエッチングマーカ層の所定領域をエッチングにより除
去する。エッチングマーカ層が除去された領域の半導体
ウエハ表面は不透明から透明に変化する。このような半
導体ウエハ表面の変化を確認した時点でエッチングを停
止する。
【００３０】以上のような半導体素子の製造方法によれ
ば、第２の窒化物系半導体層およびエッチングマーカ層
の所定領域をエッチングにより正確に除去することが可
能である。このように、エッチングの深さを精度良く制
御することが可能となるため、半導体素子の素子特性の
再現性が向上されるとともに、素子特性の素子間のばら
つきが低減される。
ば、第２の窒化物系半導体層およびエッチングマーカ層
の所定領域をエッチングにより正確に除去することが可
能である。このように、エッチングの深さを精度良く制
御することが可能となるため、半導体素子の素子特性の
再現性が向上されるとともに、素子特性の素子間のばら
つきが低減される。
【００３１】また、エッチングマーカ層はガリウムおよ
びインジウムを含む窒化物系半導体層であり、エッチン
グマーカ層の成長温度を第１および第２の窒化物系半導
体層の成長温度よりも低く設定することが好ましい。
びインジウムを含む窒化物系半導体層であり、エッチン
グマーカ層の成長温度を第１および第２の窒化物系半導
体層の成長温度よりも低く設定することが好ましい。
【００３２】これにより、エッチングマーカ層の成長温
度を第１および第２の窒化物系半導体層よりも低く設定
することを除いて、第１および第２の窒化物系半導体層
と同様の形成方法よりエッチングマーカ層を形成するこ
とができる。そのため、エッチングマーカ層を有する半
導体素子の製造が容易となる。
度を第１および第２の窒化物系半導体層よりも低く設定
することを除いて、第１および第２の窒化物系半導体層
と同様の形成方法よりエッチングマーカ層を形成するこ
とができる。そのため、エッチングマーカ層を有する半
導体素子の製造が容易となる。
【００３３】また、このようにして成長させたガリウム
およびインジウムを含む窒化物系半導体層は不透明かつ
黒色となる。このような窒化物系半導体層をエッチング
マーカ層として有する半導体ウエハ表面は不透明に見え
るが、エッチングによりエッチングマーカ層を除去する
と半導体ウエハ表面は透明になる。このことから、半導
体ウエハ表面を観察することによって、エッチングによ
りエッチングマーカ層が除去されたかどうかを容易に確
認することができる。したがって、エッチングの深さを
精度良く制御することが可能となる。
およびインジウムを含む窒化物系半導体層は不透明かつ
黒色となる。このような窒化物系半導体層をエッチング
マーカ層として有する半導体ウエハ表面は不透明に見え
るが、エッチングによりエッチングマーカ層を除去する
と半導体ウエハ表面は透明になる。このことから、半導
体ウエハ表面を観察することによって、エッチングによ
りエッチングマーカ層が除去されたかどうかを容易に確
認することができる。したがって、エッチングの深さを
精度良く制御することが可能となる。
【００３４】また、ガリウムおよびインジウムを含む窒
化物系半導体はIII −Ｖ族窒化物系半導体であるため、
ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも
１つを含む窒化物系半導体からなる半導体素子中に挿入
しても素子特性を劣化させることがない。
化物系半導体はIII −Ｖ族窒化物系半導体であるため、
ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも
１つを含む窒化物系半導体からなる半導体素子中に挿入
しても素子特性を劣化させることがない。
【００３５】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施例にお
けるＧａＮ系半導体レーザ素子の構造を示す断面図であ
る。
けるＧａＮ系半導体レーザ素子の構造を示す断面図であ
る。
【００３６】図１に示す半導体レーザ素子は、リッジ導
波構造を有する半導体レーザ素子である。なお、図１に
おける各層のｎ型ドーパントとしてはＳｉが用いられて
おり、ｐ型ドーパントとしてはＭｇが用いられている。
波構造を有する半導体レーザ素子である。なお、図１に
おける各層のｎ型ドーパントとしてはＳｉが用いられて
おり、ｐ型ドーパントとしてはＭｇが用いられている。
【００３７】サファイア基板１のｃ面上に、アンドープ
のＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ｎからなる厚さ３００Åのバッファ
層２、厚さ２μｍのアンドープのＧａＮ層３、厚さ３μ
ｍのｎ−ＧａＮ層４、ｎ−Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎからなる
厚さ０．１μｍのｎ−クラック防止層５、ｎ−Ａｌ0.15
Ｇａ0.85Ｎからなる厚さ０．７μｍのｎ−第１クラッド
層６および多重量子井戸発光層（以下、ＭＱＷ発光層と
呼ぶ）７が順に形成されている。
のＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ｎからなる厚さ３００Åのバッファ
層２、厚さ２μｍのアンドープのＧａＮ層３、厚さ３μ
ｍのｎ−ＧａＮ層４、ｎ−Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎからなる
厚さ０．１μｍのｎ−クラック防止層５、ｎ−Ａｌ0.15
Ｇａ0.85Ｎからなる厚さ０．７μｍのｎ−第１クラッド
層６および多重量子井戸発光層（以下、ＭＱＷ発光層と
呼ぶ）７が順に形成されている。
【００３８】ＭＱＷ発光層７は、図２のエネルギーバン
ド図に示すように、厚さ６０Åの６つのＩｎ0.03Ｇａ
0.97Ｎ量子障壁層７１と厚さ３０Åの５つのＩｎ0.18Ｇ
ａ0.82Ｎ量子井戸層７２とが交互に積層されてなる多重
量子井戸構造を含む。その多重量子井戸構造の両面は厚
さ０．１μｍのＧａＮ光ガイド層７３で挟まれている。
ド図に示すように、厚さ６０Åの６つのＩｎ0.03Ｇａ
0.97Ｎ量子障壁層７１と厚さ３０Åの５つのＩｎ0.18Ｇ
ａ0.82Ｎ量子井戸層７２とが交互に積層されてなる多重
量子井戸構造を含む。その多重量子井戸構造の両面は厚
さ０．１μｍのＧａＮ光ガイド層７３で挟まれている。
【００３９】さらに、ＭＱＷ発光層７上には、ｐ−Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎからなる厚さ０．２μｍのｐ−第２クラ
ッド層８が形成されている。ｐ−第２クラッド層８上の
中央部のストライプ状の領域には、ｐ−Ｉｎ0.1 Ｇａ
0.9 Ｎからなる厚さ０．０５〜０．１μｍのｐ−低温成
長層９、ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなる厚さ０．４μ
ｍのｐ−第３クラッド層１０および厚さ０．２μｍのｐ
−ＧａＮからなるｐ−コンタクト層１１が順に形成され
ている。
0.15Ｇａ0.85Ｎからなる厚さ０．２μｍのｐ−第２クラ
ッド層８が形成されている。ｐ−第２クラッド層８上の
中央部のストライプ状の領域には、ｐ−Ｉｎ0.1 Ｇａ
0.9 Ｎからなる厚さ０．０５〜０．１μｍのｐ−低温成
長層９、ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなる厚さ０．４μ
ｍのｐ−第３クラッド層１０および厚さ０．２μｍのｐ
−ＧａＮからなるｐ−コンタクト層１１が順に形成され
ている。
【００４０】ｐ−低温成長層９、ｐ−第３クラッド層１
０およびｐ−コンタクト層１１がリッジ部を構成してお
り、ｐ−第２クラッド層８がクラッド層平坦部を構成し
ている。また、ｐ−第２クラッド層８からｎ−ＧａＮ層
４までの一部領域はエッチングにより除去されており、
ｎ−ＧａＮ層４が露出している。
０およびｐ−コンタクト層１１がリッジ部を構成してお
り、ｐ−第２クラッド層８がクラッド層平坦部を構成し
ている。また、ｐ−第２クラッド層８からｎ−ＧａＮ層
４までの一部領域はエッチングにより除去されており、
ｎ−ＧａＮ層４が露出している。
【００４１】さらに、電流狭窄を行いかつｐｎ接合の露
出部を保護するために、ｐ−コンタクト層１１の上面お
よびｎ−ＧａＮ層４の電極形成領域を除いて、リッジ部
の両側面、クラッド層平坦部の上面、ｎ−ＧａＮ層４の
上面およびｐ−第２クラッド層８からｎ−ＧａＮ層４ま
での側面にＳｉＯ2 膜１４が形成されている。
出部を保護するために、ｐ−コンタクト層１１の上面お
よびｎ−ＧａＮ層４の電極形成領域を除いて、リッジ部
の両側面、クラッド層平坦部の上面、ｎ−ＧａＮ層４の
上面およびｐ−第２クラッド層８からｎ−ＧａＮ層４ま
での側面にＳｉＯ2 膜１４が形成されている。
【００４２】リッジ部のｐ−コンタクト層１１上には、
厚さ５００ÅのＮｉからなるｐ電極１２が形成されてお
り、ｎ−ＧａＮ層４の露出した表面には、厚さ５００Å
のＴｉおよび厚さ５０００ÅのＡｌからなるｎ電極１３
が形成されている。
厚さ５００ÅのＮｉからなるｐ電極１２が形成されてお
り、ｎ−ＧａＮ層４の露出した表面には、厚さ５００Å
のＴｉおよび厚さ５０００ÅのＡｌからなるｎ電極１３
が形成されている。
【００４３】この半導体レーザ素子においては、リッジ
部の形成によりＭＱＷ発光層７の水平方向において屈折
率の分布が生じ、かつ電流がリッジ部内に狭窄される。
このような屈折率の分布および電流の狭窄を利用し、水
平方向の光の閉じ込め、すなわち横モードの制御が行わ
れる。
部の形成によりＭＱＷ発光層７の水平方向において屈折
率の分布が生じ、かつ電流がリッジ部内に狭窄される。
このような屈折率の分布および電流の狭窄を利用し、水
平方向の光の閉じ込め、すなわち横モードの制御が行わ
れる。
【００４４】次に、図１に示すリッジ導波構造を有する
ＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法を図３および図４
の工程断面図を参照しながら説明する。
ＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法を図３および図４
の工程断面図を参照しながら説明する。
【００４５】まず、図３（ａ）に示すように、サファイ
ア基板１上に、ＭＯＣＶＤ法（有機金属化学的気相成長
法）により、バッファ層２、ＧａＮ層３、ｎ−ＧａＮ層
４、ｎ−クラック防止層５、ｎ−第１クラッド層６、Ｍ
ＱＷ発光層７、ｐ−第２クラッド層８、ｐ−低温成長層
９、ｐ−第３クラッド層１０およびｐ−コンタクト層１
１を順に連続的に成長させる。
ア基板１上に、ＭＯＣＶＤ法（有機金属化学的気相成長
法）により、バッファ層２、ＧａＮ層３、ｎ−ＧａＮ層
４、ｎ−クラック防止層５、ｎ−第１クラッド層６、Ｍ
ＱＷ発光層７、ｐ−第２クラッド層８、ｐ−低温成長層
９、ｐ−第３クラッド層１０およびｐ−コンタクト層１
１を順に連続的に成長させる。
【００４６】なお、ｐ−第２クラッド層８の厚さは、半
導体レーザ素子における横モードの制御の点から、０．
０５〜０．３μｍの範囲内とすることが好ましい。
導体レーザ素子における横モードの制御の点から、０．
０５〜０．３μｍの範囲内とすることが好ましい。
【００４７】バッファ層２の成長時の基板温度は６００
℃とし、ＭＱＷ発光層７の成長時の基板温度は８００℃
とする。また、バッファ層２、ＭＱＷ発光層７およびｐ
−低温成長層９を除く各層３〜６，８，１０，１１の成
長時の基板温度は１０５０℃とし、ｐ−低温成長層９の
成長時の基板温度は６００〜７５０℃とする。これによ
り、ｐ−低温成長層９を除く各層２〜８，１０，１１は
透明となり、一方、ｐ−低温成長層９は不透明かつ黒色
を呈する。なお、ｐ−低温成長層９を上記の基板温度以
上で成長させた場合、ｐ−低温成長層９は透明になる。
℃とし、ＭＱＷ発光層７の成長時の基板温度は８００℃
とする。また、バッファ層２、ＭＱＷ発光層７およびｐ
−低温成長層９を除く各層３〜６，８，１０，１１の成
長時の基板温度は１０５０℃とし、ｐ−低温成長層９の
成長時の基板温度は６００〜７５０℃とする。これによ
り、ｐ−低温成長層９を除く各層２〜８，１０，１１は
透明となり、一方、ｐ−低温成長層９は不透明かつ黒色
を呈する。なお、ｐ−低温成長層９を上記の基板温度以
上で成長させた場合、ｐ−低温成長層９は透明になる。
【００４８】次に、図３（ｂ）に示すように、ｐ−コン
タクト層１１上のストライプ状の領域に、ストライプ状
のＮｉマスク１６を形成し、これを用いて、ＲＩＥ法
（反応性イオンエッチング法）またはＲＩＢＥ法（反応
性イオンビームエッチング法）により、ｐ−コンタクト
層１１、ｐ−第３クラッド層１０およびｐ−低温成長層
９をエッチングする。このようにして、リッジ部を形成
する。
タクト層１１上のストライプ状の領域に、ストライプ状
のＮｉマスク１６を形成し、これを用いて、ＲＩＥ法
（反応性イオンエッチング法）またはＲＩＢＥ法（反応
性イオンビームエッチング法）により、ｐ−コンタクト
層１１、ｐ−第３クラッド層１０およびｐ−低温成長層
９をエッチングする。このようにして、リッジ部を形成
する。
【００４９】上記のエッチングに際しては、ｐ−低温成
長層９をエッチング停止のマーカ（エッチングマーカ
層）として利用する。すなわち、Ｎｉマスク１６以外の
部分について、不透明なｐ−低温成長層９が存在すると
きには半導体ウエハ表面は不透明に見えるが、エッチン
グにより不透明なｐ−低温成長層９が除去されると、半
導体ウエハ表面は透明に変化する。このような半導体ウ
エハ表面の色の変化を目視により確認した時点でエッチ
ングを停止すれば、Ｎｉマスク１６以外の部分のｐ−コ
ンタクト層１１、ｐ−第３クラッド層１０およびｐ−低
温成長層９を正確に除去することができる。
長層９をエッチング停止のマーカ（エッチングマーカ
層）として利用する。すなわち、Ｎｉマスク１６以外の
部分について、不透明なｐ−低温成長層９が存在すると
きには半導体ウエハ表面は不透明に見えるが、エッチン
グにより不透明なｐ−低温成長層９が除去されると、半
導体ウエハ表面は透明に変化する。このような半導体ウ
エハ表面の色の変化を目視により確認した時点でエッチ
ングを停止すれば、Ｎｉマスク１６以外の部分のｐ−コ
ンタクト層１１、ｐ−第３クラッド層１０およびｐ−低
温成長層９を正確に除去することができる。
【００５０】続いて、上記のＮｉマスク１６を除去した
後、図４（ｃ）に示すように、ｐ−第２クラッド層８上
の所定領域を除いてｐ−第２クラッド層８およびｐ−コ
ンタクト層１１上にＮｉマスク１７を形成する。Ｎｉマ
スク１７を用いて、ｐ−第２クラッド層８からｎ−Ｇａ
Ｎ層４までの一部領域をＲＩＥ法またはＲＩＢＥ法によ
りエッチングして除去し、ｎ−ＧａＮ層４を露出させ
る。
後、図４（ｃ）に示すように、ｐ−第２クラッド層８上
の所定領域を除いてｐ−第２クラッド層８およびｐ−コ
ンタクト層１１上にＮｉマスク１７を形成する。Ｎｉマ
スク１７を用いて、ｐ−第２クラッド層８からｎ−Ｇａ
Ｎ層４までの一部領域をＲＩＥ法またはＲＩＢＥ法によ
りエッチングして除去し、ｎ−ＧａＮ層４を露出させ
る。
【００５１】上記のエッチングの後、Ｎｉマスク１７を
除去し、図４（ｄ）に示すように、ｐ−コンタクト層１
１の上面およびｎ−ＧａＮ層４の電極形成領域を除い
て、リッジ部の両側面、クラッド層平坦部の上面、ｎ−
ＧａＮ層４の上面およびｐ−第２クラッド層８からｎ−
ＧａＮ層４までの側面に、ＥＢ法（電子ビーム蒸着法）
またはＣＶＤ法（化学気相成長法）によりＳｉＯ2 膜１
４を形成する。
除去し、図４（ｄ）に示すように、ｐ−コンタクト層１
１の上面およびｎ−ＧａＮ層４の電極形成領域を除い
て、リッジ部の両側面、クラッド層平坦部の上面、ｎ−
ＧａＮ層４の上面およびｐ−第２クラッド層８からｎ−
ＧａＮ層４までの側面に、ＥＢ法（電子ビーム蒸着法）
またはＣＶＤ法（化学気相成長法）によりＳｉＯ2 膜１
４を形成する。
【００５２】さらに、図１に示すように、ｐ−コンタク
ト層１１の露出した表面にｐ電極１２を形成し、ｎ−Ｇ
ａＮ層４の露出した表面にｎ電極１３を形成する。最後
に、サファイア基板１を｛１-1００｝面でへき開するこ
とにより共振器端面を形成する。
ト層１１の露出した表面にｐ電極１２を形成し、ｎ−Ｇ
ａＮ層４の露出した表面にｎ電極１３を形成する。最後
に、サファイア基板１を｛１-1００｝面でへき開するこ
とにより共振器端面を形成する。
【００５３】本実施例における半導体レーザ素子の製造
方法においては、エッチングによりリッジ部を形成する
際に、不透明なｐ−低温成長層９をエッチング停止のマ
ーカとして利用するので、エッチングの深さを精度良く
制御することが可能になる。ｐ−第２クラッド層８の厚
さは半導体レーザ素子の横モード制御に大きく影響する
ため、エッチングの深さを精度良く制御することによ
り、半導体レーザ素子の素子特性の再現性の向上が図ら
れるとともに、素子特性の素子間のばらつきを抑えるこ
とが可能となる。
方法においては、エッチングによりリッジ部を形成する
際に、不透明なｐ−低温成長層９をエッチング停止のマ
ーカとして利用するので、エッチングの深さを精度良く
制御することが可能になる。ｐ−第２クラッド層８の厚
さは半導体レーザ素子の横モード制御に大きく影響する
ため、エッチングの深さを精度良く制御することによ
り、半導体レーザ素子の素子特性の再現性の向上が図ら
れるとともに、素子特性の素子間のばらつきを抑えるこ
とが可能となる。
【００５４】なお、上記の実施例においては絶縁性基板
としてサファイア基板１を用い、電流ブロック層として
ＳｉＯ2 膜１４を用いているが、絶縁性基板としてＳｉ
Ｃ基板、スピネル基板等を用いてもよく、また、電流ブ
ロック層としてＳｉＯ2 膜１４以外の絶縁膜またはｎ型
半導体層を用いてもよい。
としてサファイア基板１を用い、電流ブロック層として
ＳｉＯ2 膜１４を用いているが、絶縁性基板としてＳｉ
Ｃ基板、スピネル基板等を用いてもよく、また、電流ブ
ロック層としてＳｉＯ2 膜１４以外の絶縁膜またはｎ型
半導体層を用いてもよい。
【００５５】さらに、上記の実施例においては、リッジ
部を形成する際のエッチング時に不透明なｐ−低温成長
層９をエッチング停止のマーカとして利用しているが、
リッジ部以外の部分のエッチング時に不透明なＩｎＧａ
Ｎからなる低温成長層をエッチングマーカ層として利用
することも可能である。
部を形成する際のエッチング時に不透明なｐ−低温成長
層９をエッチング停止のマーカとして利用しているが、
リッジ部以外の部分のエッチング時に不透明なＩｎＧａ
Ｎからなる低温成長層をエッチングマーカ層として利用
することも可能である。
【００５６】例えば、第２クラッド層８からｎ−クラッ
ク防止層５までの一部領域をエッチングして除去する際
に、ｎ−ＩｎＧａＮからなるｎ−クラック防止層５をエ
ッチングマーカ層として利用する。この場合、ｎ−クラ
ック防止層５は基板温度６００〜７５０℃で成長させ
る。このようにして成長させたｎ−クラック防止層５は
不透明かつ黒色を呈するため、エッチング停止のマーカ
として利用することが可能である。
ク防止層５までの一部領域をエッチングして除去する際
に、ｎ−ＩｎＧａＮからなるｎ−クラック防止層５をエ
ッチングマーカ層として利用する。この場合、ｎ−クラ
ック防止層５は基板温度６００〜７５０℃で成長させ
る。このようにして成長させたｎ−クラック防止層５は
不透明かつ黒色を呈するため、エッチング停止のマーカ
として利用することが可能である。
【００５７】図５は本発明の第２の実施例におけるＧａ
Ｎ系半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。
Ｎ系半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。
【００５８】図５に示す半導体レーザ素子は、セルフア
ライン構造を有する半導体レーザ素子である。なお、図
５における各層のｎ型ドーパントとしてはＳｉが用いら
れており、ｐ型ドーパントとしてはＭｇが用いられてい
る。
ライン構造を有する半導体レーザ素子である。なお、図
５における各層のｎ型ドーパントとしてはＳｉが用いら
れており、ｐ型ドーパントとしてはＭｇが用いられてい
る。
【００５９】サファイア基板２１のｃ面上に、アンドー
プのＡｌ0.5Ｇａ0.5Ｎからなる厚さ３００Åのバッファ
層２２、厚さ２μｍのアンドープのＧａＮ層２３、厚さ
３μｍのｎ−ＧａＮ層２４、ｎ−Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎか
らなる厚さ０．１μｍのｎ−クラック防止層２５、ｎ−
Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなる厚さ０．７μｍのｎ−第１
クラッド層２６およびＭＱＷ発光層２７が順に形成され
ている。なお、ＭＱＷ発光層２７の構造は、図２に示す
ＭＱＷ発光層７の構造と同様である。
プのＡｌ0.5Ｇａ0.5Ｎからなる厚さ３００Åのバッファ
層２２、厚さ２μｍのアンドープのＧａＮ層２３、厚さ
３μｍのｎ−ＧａＮ層２４、ｎ−Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎか
らなる厚さ０．１μｍのｎ−クラック防止層２５、ｎ−
Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなる厚さ０．７μｍのｎ−第１
クラッド層２６およびＭＱＷ発光層２７が順に形成され
ている。なお、ＭＱＷ発光層２７の構造は、図２に示す
ＭＱＷ発光層７の構造と同様である。
【００６０】ＭＱＷ発光層２７上には、ｐ−Ａｌ0.15Ｇ
ａ0.85Ｎからなる厚さ０．２μｍのｐ−第２クラッド層
２８が形成されている。さらに、ｐ−第２クラッド層２
８上の幅４μｍのストライプ状の領域を除いて、ｐ−Ｉ
ｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎからなる厚さ０．０５〜０．１μｍの
ｐ−低温成長層２９およびｎ−ＡｌＧａＮからなる厚さ
０．５μｍのｎ−電流ブロック層３２が形成されてい
る。また、ｎ−電流ブロック層３２上およびｐ−第２ク
ラッド層２８のストライプ状の領域上に、ｐ−Ａｌ0.15
Ｇａ0.85Ｎからなる厚さ０．４μｍのｐ−第３クラッド
層３０および厚さ０．２μｍのｐ−ＧａＮからなるｐ−
コンタクト層３１が順に形成されている。
ａ0.85Ｎからなる厚さ０．２μｍのｐ−第２クラッド層
２８が形成されている。さらに、ｐ−第２クラッド層２
８上の幅４μｍのストライプ状の領域を除いて、ｐ−Ｉ
ｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎからなる厚さ０．０５〜０．１μｍの
ｐ−低温成長層２９およびｎ−ＡｌＧａＮからなる厚さ
０．５μｍのｎ−電流ブロック層３２が形成されてい
る。また、ｎ−電流ブロック層３２上およびｐ−第２ク
ラッド層２８のストライプ状の領域上に、ｐ−Ａｌ0.15
Ｇａ0.85Ｎからなる厚さ０．４μｍのｐ−第３クラッド
層３０および厚さ０．２μｍのｐ−ＧａＮからなるｐ−
コンタクト層３１が順に形成されている。
【００６１】ｐ−コンタクト層３１からｎ−クラック防
止層２５までの一部領域はエッチングにより除去されて
おり、ｎ−ＧａＮ層２４が露出している。
止層２５までの一部領域はエッチングにより除去されて
おり、ｎ−ＧａＮ層２４が露出している。
【００６２】さらに、ｐ−コンタクト層３１上には、厚
さ５０００ÅのＮｉからなるｐ電極１２が形成され、ｎ
−ＧａＮ層２４の露出した表面には、厚さ５００ÅのＴ
ｉおよび厚さ５０００ÅのＡｌからなるｎ電極１３が形
成されている。
さ５０００ÅのＮｉからなるｐ電極１２が形成され、ｎ
−ＧａＮ層２４の露出した表面には、厚さ５００ÅのＴ
ｉおよび厚さ５０００ÅのＡｌからなるｎ電極１３が形
成されている。
【００６３】この半導体レーザ素子においては、ｎ−電
流ブロック層３２間のストライプ状の領域に電流が狭窄
され、このストライプ状の領域の下部におけるＭＱＷ発
光層２７に光導波路が形成される。
流ブロック層３２間のストライプ状の領域に電流が狭窄
され、このストライプ状の領域の下部におけるＭＱＷ発
光層２７に光導波路が形成される。
【００６４】次に、図５に示すセルフアライン構造を有
するＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法を図６および
図７の工程断面図を参照しながら説明する。
するＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法を図６および
図７の工程断面図を参照しながら説明する。
【００６５】まず、図６（ａ）に示すように、サファイ
ア基板２１上に、ＭＯＣＶＤ法（有機金属化学的気相成
長法）により、バッファ層２２、ＧａＮ層２３、ｎ−Ｇ
ａＮ層２４、ｎ−クラック防止層２５、ｎ−第１クラッ
ド層２６、ＭＱＷ発光層２７、ｐ−第２クラッド層２
８、ｐ−低温成長層２９およびｎ−電流ブロック層３２
を順に連続的に成長させる。
ア基板２１上に、ＭＯＣＶＤ法（有機金属化学的気相成
長法）により、バッファ層２２、ＧａＮ層２３、ｎ−Ｇ
ａＮ層２４、ｎ−クラック防止層２５、ｎ−第１クラッ
ド層２６、ＭＱＷ発光層２７、ｐ−第２クラッド層２
８、ｐ−低温成長層２９およびｎ−電流ブロック層３２
を順に連続的に成長させる。
【００６６】なお、ｐ−第２クラッド層２８の厚さは、
半導体レーザ素子における横モードの制御の点から、
０．１〜０．４μｍの範囲とすることが好ましい。
半導体レーザ素子における横モードの制御の点から、
０．１〜０．４μｍの範囲とすることが好ましい。
【００６７】バッファ層２２の成長時の基板温度は６０
０℃とし、バッファ層２２およびｐ−低温成長層２９を
除く各層２３〜２８，３２の成長時の基板温度は１０５
０℃とし、ｐ−低温成長層２９の成長時の基板温度は６
００〜７５０℃とする。これにより、ｐ−低温成長層２
９を除く各層２２〜２８，３２は透明となり、ｐ−低温
成長層２９は不透明かつ黒色を呈する。なお、上記の基
板温度以上でｐ−低温成長層２９を成長させた場合、ｐ
−低温成長層２９は透明になる。
０℃とし、バッファ層２２およびｐ−低温成長層２９を
除く各層２３〜２８，３２の成長時の基板温度は１０５
０℃とし、ｐ−低温成長層２９の成長時の基板温度は６
００〜７５０℃とする。これにより、ｐ−低温成長層２
９を除く各層２２〜２８，３２は透明となり、ｐ−低温
成長層２９は不透明かつ黒色を呈する。なお、上記の基
板温度以上でｐ−低温成長層２９を成長させた場合、ｐ
−低温成長層２９は透明になる。
【００６８】続いて、図６（ｂ）に示すように、ｎ−電
流ブロック層３２上のストライプ状の領域を除いて、ｎ
−電流ブロック層３２上にＮｉマスク１６を形成し、こ
れを用いて、ＲＩＥ法（反応性イオンエッチング法）ま
たはＲＩＢＥ法（反応性イオンビームエッチング法）に
よりｎ−電流ブロック層３２およびｐ−低温成長層２９
をエッチングする。
流ブロック層３２上のストライプ状の領域を除いて、ｎ
−電流ブロック層３２上にＮｉマスク１６を形成し、こ
れを用いて、ＲＩＥ法（反応性イオンエッチング法）ま
たはＲＩＢＥ法（反応性イオンビームエッチング法）に
よりｎ−電流ブロック層３２およびｐ−低温成長層２９
をエッチングする。
【００６９】上記のエッチングに際しては、ｐ−低温成
長層２９をエッチング停止のマーカ（エッチングマーカ
層）として利用する。すなわち、Ｎｉマスク１６以外の
部分について、不透明なｐ−低温成長層２９が存在する
ときには半導体ウエハ表面は不透明に見えるが、エッチ
ングにより不透明なｐ−低温成長層２９が除去される
と、半導体ウエハ表面は透明に変化する。このような半
導体ウエハ表面の色の変化を確認した時点で、エッチン
グを停止すれば、Ｎｉマスク１６以外の部分のｐ−低温
成長層２９およびｎ−電流ブロック層３２を正確に除去
することができる。
長層２９をエッチング停止のマーカ（エッチングマーカ
層）として利用する。すなわち、Ｎｉマスク１６以外の
部分について、不透明なｐ−低温成長層２９が存在する
ときには半導体ウエハ表面は不透明に見えるが、エッチ
ングにより不透明なｐ−低温成長層２９が除去される
と、半導体ウエハ表面は透明に変化する。このような半
導体ウエハ表面の色の変化を確認した時点で、エッチン
グを停止すれば、Ｎｉマスク１６以外の部分のｐ−低温
成長層２９およびｎ−電流ブロック層３２を正確に除去
することができる。
【００７０】なお、セルフアライン構造を有する半導体
レーザ素子においては、エッチングによって除去される
不透明なｐ−低温成長層２９の領域が狭いため、目視に
より半導体ウエハ表面の色の変化を確認することは困難
である。このため、顕微鏡を用いて半導体ウエハ表面の
色の変化を確認する。
レーザ素子においては、エッチングによって除去される
不透明なｐ−低温成長層２９の領域が狭いため、目視に
より半導体ウエハ表面の色の変化を確認することは困難
である。このため、顕微鏡を用いて半導体ウエハ表面の
色の変化を確認する。
【００７１】続いて、上記のＮｉマスク１６を除去した
後、図７（ｃ）に示すように、ｎ−電流ブロック層３２
上およびｐ−第２クラッド層２８のストライプ状の領域
上に、基板温度１０５０℃でｐ−第３クラッド層３０お
よびｐ−コンタクト層３１を順に連続的に成長させる。
後、図７（ｃ）に示すように、ｎ−電流ブロック層３２
上およびｐ−第２クラッド層２８のストライプ状の領域
上に、基板温度１０５０℃でｐ−第３クラッド層３０お
よびｐ−コンタクト層３１を順に連続的に成長させる。
【００７２】次に、図７（ｄ）に示すように、ｐ−コン
タクト層３１上の所定領域にＮｉマスク１７を形成した
後、これを用いて、ｐ−コンタクト層３１からｎ−クラ
ック防止層２５までの一部領域をＲＩＥ法またはＲＩＢ
Ｅ法によりエッチングして除去し、ｎ−ＧａＮ層２４を
露出させる。
タクト層３１上の所定領域にＮｉマスク１７を形成した
後、これを用いて、ｐ−コンタクト層３１からｎ−クラ
ック防止層２５までの一部領域をＲＩＥ法またはＲＩＢ
Ｅ法によりエッチングして除去し、ｎ−ＧａＮ層２４を
露出させる。
【００７３】上記のエッチングの後、Ｎｉマスク１７を
除去し、図５に示すように、ｐ−コンタクト層３１上に
ｐ電極１２を形成し、ｎ−ＧａＮ層２４の露出した表面
にｎ電極１３を形成する。最後に、サファイア基板２１
を｛１-1００｝面でへき開することにより共振器端面を
形成する。
除去し、図５に示すように、ｐ−コンタクト層３１上に
ｐ電極１２を形成し、ｎ−ＧａＮ層２４の露出した表面
にｎ電極１３を形成する。最後に、サファイア基板２１
を｛１-1００｝面でへき開することにより共振器端面を
形成する。
【００７４】本実施例における半導体レーザ素子の製造
方法においては、エッチングにより光導波路を形成する
際に、不透明なｐ−低温成長層２９をエッチング停止の
マーカとして利用するので、エッチングの深さを精度よ
く制御することが可能になる。このように、エッチング
の深さを精度よく制御することにより、半導体レーザ素
子の素子特性の再現性の向上が図られるとともに、素子
特性の素子間のばらつきを抑えることが可能となる。
方法においては、エッチングにより光導波路を形成する
際に、不透明なｐ−低温成長層２９をエッチング停止の
マーカとして利用するので、エッチングの深さを精度よ
く制御することが可能になる。このように、エッチング
の深さを精度よく制御することにより、半導体レーザ素
子の素子特性の再現性の向上が図られるとともに、素子
特性の素子間のばらつきを抑えることが可能となる。
【００７５】なお、上記の実施例においては絶縁性基板
としてサファイア基板２１を用いたが、これ以外にも、
ＳｉＣ基板、スピネル基板等を用いてもよい。
としてサファイア基板２１を用いたが、これ以外にも、
ＳｉＣ基板、スピネル基板等を用いてもよい。
【００７６】さらに、上記の実施例においては、光導波
路を形成する際のエッチング時に不透明なｐ−低温成長
層２９をエッチング停止のマーカとして利用している
が、光導波路以外の部分のエッチング時に不透明なＩｎ
ＧａＮからなる低温成長層をエッチングマーカ層として
利用することも可能である。
路を形成する際のエッチング時に不透明なｐ−低温成長
層２９をエッチング停止のマーカとして利用している
が、光導波路以外の部分のエッチング時に不透明なＩｎ
ＧａＮからなる低温成長層をエッチングマーカ層として
利用することも可能である。
【００７７】例えば、ｐ−コンタクト層３１からｎ−ク
ラック防止層２５までの一部領域をエッチングにより除
去する際に、ｎ−ＩｎＧａＮからなるｎ−クラック防止
層２５をエッチングマーカ層として利用する。この場
合、ｎ−クラック防止層２５は基板温度６００〜７５０
℃で成長させる。このようにして成長させたｎ−クラッ
ク防止層２５は不透明かつ黒色を呈するため、エッチン
グ停止のマーカとして利用することが可能である。
ラック防止層２５までの一部領域をエッチングにより除
去する際に、ｎ−ＩｎＧａＮからなるｎ−クラック防止
層２５をエッチングマーカ層として利用する。この場
合、ｎ−クラック防止層２５は基板温度６００〜７５０
℃で成長させる。このようにして成長させたｎ−クラッ
ク防止層２５は不透明かつ黒色を呈するため、エッチン
グ停止のマーカとして利用することが可能である。
【００７８】なお、第１および第２の実施例において
は、本発明を半導体レーザ素子に適用した場合を説明し
たが、本発明は、ＧａＮ系半導体を用いた発光ダイオー
ド等のその他の半導体発光素子や、その他の半導体素子
にも適用可能である。
は、本発明を半導体レーザ素子に適用した場合を説明し
たが、本発明は、ＧａＮ系半導体を用いた発光ダイオー
ド等のその他の半導体発光素子や、その他の半導体素子
にも適用可能である。
【図１】本発明の第１の実施例における半導体レーザ素
子の構造を示す断面図である。
子の構造を示す断面図である。
【図２】ＭＱＷ発光層の構造を示すエネルギーバンド図
である。
である。
【図３】図１の半導体レーザ素子の製造方法を示す第１
の工程断面図である。
の工程断面図である。
【図４】図１の半導体レーザ素子の製造方法を示す第２
の工程断面図である。
の工程断面図である。
【図５】本発明の第２の実施例における半導体レーザ素
子の構造を示す断面図である。
子の構造を示す断面図である。
【図６】図２の半導体レーザ素子の製造方法を示す第１
の工程断面図である。
の工程断面図である。
【図７】図２の半導体レーザ素子の製造方法を示す第２
の工程断面図である。
の工程断面図である。
１，２１ サファイア基板 ２，２２ バッファ層 ３，２３ ＧａＮ層 ４，２４ ｎ−ＧａＮ層 ５，２５ ｎ−クラック防止層 ６，２６ ｎ−第１クラッド層 ７，２７ ＭＱＷ発光層 ８，２８ ｐ−第２クラッド層 ９，２９ ｐ−低温成長層 １０，３０ ｐ−第３クラッド層 １１，３１ ｐ−コンタクト層 １２ ｐ電極 １３ ｎ電極 １４ ＳｉＯ2 膜 ３２ ｎ−電流ブロック層
Claims (7)
- 【請求項１】 ガリウム、アルミニウムおよびインジウ
ムの少なくとも１つを含む透明な第１の窒化物系半導体
層上の所定領域に、不透明なエッチングマーカ層と、ガ
リウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１
つを含む透明な第２の窒化物系半導体層とが順に形成さ
れたことを特徴とする半導体素子。 - 【請求項２】 ガリウム、アルミニウムおよびインジウ
ムの少なくとも１つを含む透明な窒化物系半導体からな
る第１のクラッド層上に、ガリウム、アルミニウムおよ
びインジウムの少なくとも１つを含む透明な窒化物系半
導体からなる発光層と、ガリウム、アルミニウムおよび
インジウムの少なくとも１つを含む透明な窒化物系半導
体からなる第２のクラッド層とが順に形成され、前記第
２のクラッド層上のストライプ状の領域に、不透明なエ
ッチングマーカ層と、ガリウム、アルミニウムおよびイ
ンジウムの少なくとも１つを含む透明な窒化物系半導体
からなる第３のクラッド層とが順に形成されたことを特
徴とする半導体発光素子。 - 【請求項３】 ガリウム、アルミニウムおよびインジウ
ムの少なくとも１つを含む透明な窒化物系半導体からな
る第１のクラッド層上に、ガリウム、アルミニウムおよ
びインジウムの少なくとも１つを含む透明な窒化物系半
導体からなる発光層と、ガリウム、アルミニウムおよび
インジウムの少なくとも１つを含む透明な窒化物系半導
体からなる第２のクラッド層とが順に形成され、前記第
２のクラッド層上のストライプ状の領域を除く領域上に
不透明なエッチングマーカ層と透明な電流ブロック層と
が順に形成され、前記ストライプ状の領域上にガリウ
ム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つを
含む透明な窒化物系半導体からなる第３のクラッド層が
形成されたことを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項４】 ガリウム、アルミニウムおよびインジウ
ムの少なくとも１つを含む透明な第１の窒化物系半導体
層上の所定領域に不透明なエッチングマーカ層が形成さ
れ、前記エッチングマーカ層上に発光層を含みかつガリ
ウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つ
を含む透明な第２の窒化物系半導体層が形成され、前記
第１の窒化物系半導体層上に第１の電極が形成されると
ともに前記第２の窒化物系半導体層上に第２の電極が形
成されたことを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項５】 前記エッチングマーカ層は６００〜７５
０℃で成長させたガリウムおよびインジウムを含む窒化
物系半導体層であることを特徴とする請求項２〜４のい
ずれかに記載の半導体発光素子。 - 【請求項６】 ガリウム、アルミニウムおよびインジウ
ムの少なくとも１つを含む透明な第１の窒化物系半導体
層を形成する工程と、 前記第１の窒化物系半導体層上に不透明なエッチングマ
ーカ層を形成する工程と、 前記エッチングマーカ層上にガリウム、アルミニウムお
よびインジウムの少なくとも１つを含む透明な第２の窒
化物系半導体層を形成する工程と、 前記第２の窒化物系半導体層および前記エッチングマー
カ層の所定領域をエッチングにより除去する工程とを備
えたことを特徴とする半導体素子の製造方法。 - 【請求項７】 前記エッチングマーカ層はガリウムおよ
びインジウムを含む窒化物系半導体層であり、前記エッ
チングマーカ層の成長温度を前記第１および第２の窒化
物系半導体層の成長温度よりも低く設定することを特徴
とする請求項６記載の半導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10260212A JP2000091696A (ja) | 1998-09-14 | 1998-09-14 | 半導体素子、半導体発光素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10260212A JP2000091696A (ja) | 1998-09-14 | 1998-09-14 | 半導体素子、半導体発光素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000091696A true JP2000091696A (ja) | 2000-03-31 |
Family
ID=17344912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10260212A Pending JP2000091696A (ja) | 1998-09-14 | 1998-09-14 | 半導体素子、半導体発光素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000091696A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003030221A2 (de) * | 2001-09-27 | 2003-04-10 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zur herstellung eines halbleiterbauelements auf der basis eines nitrid-verbindungshalbleiters |
| JP2006165277A (ja) * | 2004-12-08 | 2006-06-22 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体レーザ素子 |
| JP2007073867A (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| CN103995435A (zh) * | 2014-05-22 | 2014-08-20 | 西安交通大学 | 纳米图案化蓝宝石衬底及其制备方法 |
-
1998
- 1998-09-14 JP JP10260212A patent/JP2000091696A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003030221A2 (de) * | 2001-09-27 | 2003-04-10 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zur herstellung eines halbleiterbauelements auf der basis eines nitrid-verbindungshalbleiters |
| WO2003030221A3 (de) * | 2001-09-27 | 2003-11-06 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zur herstellung eines halbleiterbauelements auf der basis eines nitrid-verbindungshalbleiters |
| JP2006165277A (ja) * | 2004-12-08 | 2006-06-22 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体レーザ素子 |
| JP2007073867A (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| JP4680015B2 (ja) * | 2005-09-09 | 2011-05-11 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| CN103995435A (zh) * | 2014-05-22 | 2014-08-20 | 西安交通大学 | 纳米图案化蓝宝石衬底及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040625 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040706 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050329 |