JP2001352133A - Semiconductor laser, semiconductor device, nitride-family iii-v group compound substrate, and their manufacturing method - Google Patents
Semiconductor laser, semiconductor device, nitride-family iii-v group compound substrate, and their manufacturing methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、種結晶層と、この
種結晶層を基礎として成長させた結晶成長層とを備えた
半導体素子,半導体レーザおよび窒化物系III−V族
化合物基板並びにそれらの製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, a semiconductor laser, a nitride III-V compound substrate, and a semiconductor device having a seed crystal layer and a crystal growth layer grown on the seed crystal layer. And a method for producing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】GaN,AlGaN混晶あるいはGaI
nN混晶などの窒化物系III−V族化合物半導体は、
直接遷移の半導体材料であると共に、禁制帯幅が1.9
eV〜6.2eVにわたっているという特徴を有してい
る。従って、これらの窒化物系III−V族化合物半導
体は、可視領域から紫外領域までの発光を得ることがで
き、半導体レーザ(laser diode ;LD)あるいは発光
ダイオード(light emitting diode;LED)などの半
導体発光素子を構成する材料として注目されている。ま
た、窒化物系III−V族化合物半導体は、飽和電子速
度および破壊電界が大きいことから、電子素子を構成す
る材料としても注目されている。2. Description of the Related Art GaN, AlGaN mixed crystal or GaI
A nitride III-V compound semiconductor such as an nN mixed crystal is
It is a direct transition semiconductor material and has a forbidden band width of 1.9.
It has a feature that it ranges from eV to 6.2 eV. Therefore, these nitride III-V compound semiconductors can emit light in the visible region to the ultraviolet region, and can be used as a semiconductor such as a semiconductor laser (laser diode; LD) or a light emitting diode (light emitting diode; LED). It is attracting attention as a material for forming a light emitting element. Further, nitride-based III-V compound semiconductors have attracted attention as materials for electronic devices because of their high saturation electron velocity and high breakdown electric field.
【0003】これらの半導体素子は、一般に、サファイ
ア(α−Al2 O3 )あるいは炭化ケイ素(SiC)な
どよりなる成長用基板の上に気相成長法を用いて窒化物
系III−V族化合物半導体層を成長させることにより
製造される。しかし、サファイアあるいは炭化ケイ素と
窒化物系III−V族化合物半導体とでは格子不整や熱
膨張係数の差が大きく、窒化物系III−V族化合物半
導体層中には歪みを緩和するために転位などの格子欠陥
が発生してしまっていた。このように格子欠陥が発生す
ると、欠陥部分が電子と正孔とが再結合しても発光しな
い非発光再結合の中心あるいは電流リーク箇所となって
しまい、半導体素子の光学的あるいは電気的特性が損な
われてしまう。In general, these semiconductor devices are formed by using a nitride III-V compound on a growth substrate made of sapphire (α-Al 2 O 3 ) or silicon carbide (SiC) by using a vapor phase growth method. It is manufactured by growing a semiconductor layer. However, there is a large lattice mismatch between the sapphire or silicon carbide and the nitride III-V compound semiconductor and a large difference in the coefficient of thermal expansion. Had a lattice defect. When such a lattice defect occurs, the defective portion becomes a center of non-radiative recombination that does not emit light even when electrons and holes recombine or a current leak point, and the optical or electrical characteristics of the semiconductor element are reduced. Will be spoiled.
【0004】そこで、近年においては、例えば選択成長
技術を利用して貫通転位密度を低減する方法が提案され
ている。この方法は、例えば、成長用基板上に成長させ
た窒化物系III−V族化合物半導体層を選択的にエッ
チングして種結晶層を形成し、種結晶層の側壁面から横
方向に結晶成長層を成長させるものである。Therefore, in recent years, a method of reducing the threading dislocation density by using, for example, a selective growth technique has been proposed. In this method, for example, a nitride-based III-V compound semiconductor layer grown on a growth substrate is selectively etched to form a seed crystal layer, and a crystal is grown laterally from a side wall surface of the seed crystal layer. It grows a layer.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、結晶成長層の結晶軸に揺らぎがあると、結晶成
長層に発生した転位により欠陥が増殖してしまうという
問題があった。また、転位が横方向に広がって伝播しや
すいという問題もあった。従って、素子特性を向上させ
るには、結晶軸に揺らぎが少ない結晶成長層を成長させ
ることが望まれている。However, in this method, if the crystal axis of the crystal growth layer fluctuates, there is a problem that dislocations generated in the crystal growth layer cause defects to multiply. There is also a problem that dislocations spread in the horizontal direction and are easily propagated. Therefore, in order to improve the device characteristics, it is desired to grow a crystal growth layer with little fluctuation in the crystal axis.
【0006】なお、上述した問題は、成長用基板の上に
窒化物系III−V族化合物基板を成長させる場合の問
題でもあり、良質の窒化物系III−V族化合物基板を
得るためにも、結晶軸に揺らぎが少ない結晶成長層を成
長させることは不可欠である。The above-mentioned problem is also a problem in growing a nitride-based III-V compound substrate on a growth substrate, and is also required to obtain a good-quality nitride-based III-V compound substrate. It is indispensable to grow a crystal growth layer with little fluctuation in the crystal axis.
【0007】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、結晶軸に揺らぎが少ない結晶成長層
を得ることができ、素子の特性を向上させることができ
る半導体レーザ,半導体素子および窒化物系III−V
族化合物基板並びにそれらの製造方法を提供することに
ある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a semiconductor laser and a semiconductor device capable of obtaining a crystal growth layer with little fluctuation in the crystal axis and improving the characteristics of the device. And nitride III-V
It is an object of the present invention to provide a group III compound substrate and a method for producing the same.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明による半導体レー
ザは、窒化物系III−V族化合物半導体からなり、離
間して設けられた複数の種結晶層と、窒化物系III−
V族化合物半導体からなり、前記種結晶層を基礎として
成長させた結晶成長層とを備えたものであって、種結晶
層は、その配列方向における前記結晶成長層との境界面
の幅(単位はμm)と、前記結晶成長層が積層された方
向における厚さ(単位はμm)との積が15以下である
ようにしたものである。A semiconductor laser according to the present invention comprises a nitride-based III-V compound semiconductor, a plurality of spaced apart seed crystal layers, and a nitride-based III-V compound semiconductor.
And a crystal growth layer made of a group V compound semiconductor and grown on the seed crystal layer, wherein the seed crystal layer has a boundary surface width (unit) with the crystal growth layer in the arrangement direction. Μm) and the thickness (unit: μm) in the direction in which the crystal growth layers are stacked are 15 or less.
【0009】本発明による他の半導体レーザは、窒化物
系III−V族化合物半導体からなる帯状の種結晶層
と、窒化物系III−V族化合物半導体からなり、種結
晶層を基礎として成長させた結晶成長層とを備えたもの
であって、種結晶層を、その延在方向に対して垂直な方
向における前記結晶成長層との境界面の幅(単位はμ
m)と、前記結晶成長層が積層された方向における厚さ
(単位はμm)との積が15以下であるようにしたもの
である。Another semiconductor laser according to the present invention comprises a band-shaped seed crystal layer made of a nitride III-V compound semiconductor and a nitride III-V compound semiconductor grown on the seed crystal layer. A crystal growth layer, wherein the seed crystal layer is formed such that a width of a boundary surface between the seed crystal layer and the crystal growth layer in a direction perpendicular to the extending direction (unit is μ
m) and a thickness (unit: μm) in a direction in which the crystal growth layers are stacked is 15 or less.
【0010】本発明による半導体素子は、窒化物系II
I−V族化合物半導体からなり、離間して設けられた複
数の種結晶層と、窒化物系III−V族化合物半導体か
らなり、種結晶層を基礎として成長させた結晶成長層と
を備えたものであって、種結晶層を、その配列方向にお
ける結晶成長層との境界面の幅(単位はμm)と、結晶
成長層が積層された方向における厚さ(単位はμm)と
の積が15以下であるようにしたものである。A semiconductor device according to the present invention has a nitride type II.
A plurality of seed crystal layers made of an IV group compound semiconductor and provided separately, and a crystal growth layer made of a nitride III-V compound semiconductor and grown on the basis of the seed crystal layer are provided. The product of the width (unit: μm) of the boundary surface between the seed crystal layer and the crystal growth layer in the arrangement direction and the thickness (unit: μm) in the direction in which the crystal growth layers are stacked. 15 or less.
【0011】本発明による他の半導体素子は、窒化物系
III−V族化合物半導体からなる帯状の種結晶層と、
窒化物系III−V族化合物半導体からなり、種結晶層
を基礎として成長させた結晶成長層とを備えたものであ
って、種結晶層を、その延在方向に対して垂直な方向に
おける結晶成長層との境界面の幅(単位はμm)と、結
晶成長層が積層された方向における厚さ(単位はμm)
との積が15以下であるようにしたものである。Another semiconductor device according to the present invention is a band-shaped seed crystal layer made of a nitride III-V compound semiconductor;
A crystal growth layer made of a nitride-based III-V compound semiconductor and grown on the basis of a seed crystal layer, wherein the seed crystal layer is formed of a crystal in a direction perpendicular to its extending direction. The width of the interface with the growth layer (unit: μm) and the thickness in the direction in which the crystal growth layers are stacked (unit: μm)
Is 15 or less.
【0012】本発明による窒化物系III−V族化合物
基板は、窒化物系III−V族化合物からなり、離間し
て設けられた複数の種結晶層と、窒化物系III−V族
化合物からなり、種結晶層を基礎として成長させた結晶
成長層とを備えたものであって、種結晶層を、その配列
方向における結晶成長層との境界面の幅(単位はμm)
と、結晶成長層が積層された方向における厚さ(単位は
μm)との積が15以下であるようにしたものである。A nitride III-V compound substrate according to the present invention comprises a nitride III-V compound, and comprises a plurality of spaced apart seed crystal layers and a nitride III-V compound. And a crystal growth layer grown on the basis of the seed crystal layer, wherein the width of the boundary surface between the seed crystal layer and the crystal growth layer in the arrangement direction (unit: μm)
And the product of the thickness in the direction in which the crystal growth layers are stacked (unit: μm) is 15 or less.
【0013】本発明による半導体レーザの製造方法は、
成長用基板の上に、窒化物系III−V族化合物半導体
からなる種結晶層用成長層を成長させる工程と、種結晶
層用成長層を選択的に除去して複数の種結晶層とし、そ
れらの配列方向における成長側上面の幅(単位はμm)
と、成長方向における厚さ(単位はμm)との積が15
以下となるようにする工程と、種結晶層を基礎として窒
化物系III−V族化合物半導体よりなる結晶成長層を
成長させる工程とを含むものである。A method for manufacturing a semiconductor laser according to the present invention comprises:
Growing a seed crystal layer growth layer made of a nitride III-V compound semiconductor on the growth substrate, and selectively removing the seed crystal layer growth layer to form a plurality of seed crystal layers; The width of the upper surface on the growth side in the arrangement direction (unit: μm)
And the thickness in the growth direction (unit: μm) is 15
And a step of growing a crystal growth layer made of a nitride III-V compound semiconductor based on the seed crystal layer.
【0014】本発明による半導体素子の製造方法は、成
長用基板の上に、窒化物系III−V族化合物半導体か
らなる種結晶層用成長層を成長させる工程と、種結晶層
用成長層を選択的に除去して複数の種結晶層とし、それ
らの配列方向における成長側上面の幅(単位はμm)
と、成長方向における厚さ(単位はμm)との積が15
以下となるようにする工程と、種結晶層を基礎として窒
化物系III−V族化合物半導体よりなる結晶成長層を
成長させる工程とを含むものである。The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of: growing a seed crystal layer growth layer made of a nitride III-V compound semiconductor on a growth substrate; Selective removal to form a plurality of seed crystal layers, the width of the upper surface on the growth side in the arrangement direction (unit: μm)
And the thickness in the growth direction (unit: μm) is 15
And a step of growing a crystal growth layer made of a nitride III-V compound semiconductor based on the seed crystal layer.
【0015】本発明による窒化物系III−V族化合物
基板の製造方法は、窒化物系III−V族化合物からな
る種結晶層用成長層を成長させる工程と、種結晶層用成
長層を選択的に除去して複数の種結晶層とし、それらの
配列方向における成長側上面の幅(単位はμm)と、成
長方向における厚さ(単位はμm)との積が15以下と
なるようにする工程と、種結晶層を基礎として窒化物系
III−V族化合物よりなる結晶成長層を成長させる工
程とを含むものである。The method of manufacturing a nitride III-V compound substrate according to the present invention comprises the steps of: growing a seed crystal layer growth layer made of a nitride III-V compound; and selecting the seed crystal layer growth layer. So that the product of the width (unit: μm) of the upper surface on the growth side in the arrangement direction and the thickness (unit: μm) in the growth direction is 15 or less. And a step of growing a crystal growth layer made of a nitride III-V compound based on the seed crystal layer.
【0016】本発明による半導体レーザまたは半導体素
子または窒化物系III−V族化合物基板では、種結晶
層において、その配列方向における結晶成長層との境界
面の幅(単位はμm)と、結晶成長層が積層された方向
における厚さ(単位はμm)との積が15以下とされて
いる。よって、結晶成長層の結晶軸に揺らぎが少なくな
っている。In the semiconductor laser, the semiconductor device, or the nitride III-V compound substrate according to the present invention, the width (unit: μm) of the boundary surface between the seed crystal layer and the crystal growth layer in the arrangement direction is determined. The product of the thickness and the thickness (unit: μm) in the direction in which the layers are stacked is set to 15 or less. Therefore, the fluctuation in the crystal axis of the crystal growth layer is reduced.
【0017】本発明による他の半導体レーザまたは他の
半導体素子では、種結晶層において、その延在方向に対
して垂直な方向における結晶成長層との境界面の幅(単
位はμm)と、結晶成長層が積層された方向における厚
さ(単位はμm)との積が15以下とされている。よっ
て、結晶成長層の結晶軸に揺らぎが少なくなっている。In another semiconductor laser or another semiconductor device according to the present invention, in the seed crystal layer, the width (unit: μm) of the boundary surface with the crystal growth layer in a direction perpendicular to the direction in which the seed crystal layer extends, and The product with the thickness (unit: μm) in the direction in which the growth layers are stacked is set to 15 or less. Therefore, the fluctuation in the crystal axis of the crystal growth layer is reduced.
【0018】本発明による半導体レーザの製造方法また
は半導体素子の製造方法または窒化物系III−V族化
合物基板の製造方法では、配列方向における成長側上面
の幅(単位はμm)と、成長方向における厚さ(単位は
μm)との積が15以下となるように設けられた複数の
種結晶層を基礎として結晶成長層が成長する。よって、
結晶軸に揺らぎが少ない結晶成長層が得られる。In the method for manufacturing a semiconductor laser, the method for manufacturing a semiconductor device, or the method for manufacturing a nitride III-V compound substrate according to the present invention, the width of the upper surface on the growth side in the arrangement direction (unit: μm) A crystal growth layer grows based on a plurality of seed crystal layers provided so that the product of the thickness (unit: μm) is 15 or less. Therefore,
A crystal growth layer with little fluctuation in the crystal axis is obtained.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0020】[第1の実施の形態]図1は、本発明の第
1の実施の形態に係る半導体素子としての半導体レーザ
の断面構造を表すものである。この半導体レーザは、成
長用基板11の一面側に、離間して設けられた複数の種
結晶層12と、これら複数の種結晶層12を基礎として
順次成長させた結晶成長層としてのn側コンタクト層1
3,n型クラッド層14,n型ガイド層15,活性層1
6,p型ガイド層17,p型クラッド層18およびp側
コンタクト層19がこの順に積層されている。種結晶層
12,n側コンタクト層13,n型クラッド層14,n
型ガイド層15,活性層16,p型ガイド層17,p型
クラッド層18およびp側コンタクト層19は、窒化物
系III−V族化合物半導体によりそれぞれ構成されて
いる。なお、ここで窒化物系III−V族化合物半導体
とは、3B族元素のうちの少なくとも1種と5B族元素
のうちの少なくとも窒素とを含む化合物半導体のことを
いう。FIG. 1 shows a sectional structure of a semiconductor laser as a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. This semiconductor laser includes a plurality of seed crystal layers 12 provided on one surface side of a growth substrate 11 and spaced apart from each other, and an n-side contact as a crystal growth layer sequentially grown based on the plurality of seed crystal layers 12. Tier 1
3, n-type cladding layer 14, n-type guide layer 15, active layer 1
6, a p-type guide layer 17, a p-type cladding layer 18, and a p-side contact layer 19 are stacked in this order. Seed crystal layer 12, n-side contact layer 13, n-type cladding layer 14, n
The mold guide layer 15, the active layer 16, the p-type guide layer 17, the p-type cladding layer 18, and the p-side contact layer 19 are each made of a nitride III-V compound semiconductor. Here, the nitride-based III-V compound semiconductor refers to a compound semiconductor containing at least one of the group 3B elements and at least nitrogen of the group 5B element.
【0021】成長用基板11は、例えば、積層方向にお
ける厚さ(以下、単に厚さという。)が80μmのサフ
ァイアあるいは炭化ケイ素により構成されており、種結
晶層12などは、成長用基板11の例えばc面に形成さ
れている。この成長用基板11は、例えば、種結晶層1
2の離間領域に対応して凹部11aを有している。凹部
11aの積層方向における深さは、20nm以上である
ことが好ましい。種結晶層12を基礎としてn側コンタ
クト層13を成長させる際に、n側コンタクト層13が
成長用基板11と接触してしまうのを効果的に防止する
ことができるからである。また、凹部11aの深さは3
00nm以下であればより好ましい。必要以上にエッチ
ングを行うと製造コストが高くなってしまうからであ
る。The growth substrate 11 is made of, for example, sapphire or silicon carbide having a thickness in the laminating direction (hereinafter, simply referred to as “thickness”) of 80 μm. For example, it is formed on the c-plane. The growth substrate 11 is, for example, a seed crystal layer 1.
It has a concave portion 11a corresponding to the two separated regions. The depth of the recess 11a in the stacking direction is preferably 20 nm or more. This is because, when growing the n-side contact layer 13 based on the seed crystal layer 12, it is possible to effectively prevent the n-side contact layer 13 from coming into contact with the growth substrate 11. The depth of the recess 11a is 3
It is more preferable that the thickness be 00 nm or less. This is because if the etching is performed more than necessary, the manufacturing cost increases.
【0022】種結晶層12は、例えば、不純物を添加し
ないundope−GaNあるいはn型不純物としてケイ素
(Si)を添加したn型GaNにより構成されている。
この種結晶層12は、例えば、帯状とされており、スト
ライプ状に配置されている。また、種結晶層12は、そ
の配列方向A(例えば帯状の延在方向に対して垂直な方
向)におけるn側コンタクト層13との境界面12aの
幅w1 (単位はμm)と、n側コンタクト層13が積層
された方向における厚さt1 (単位はμm)との積が1
5以下とされている。n側コンタクト層13における結
晶軸の揺らぎを低減し、n側コンタクト層13の結晶性
を向上させるためである。具体的には、例えば、種結晶
層12の配列方向Aにおける結晶軸の揺らぎが低減され
る。種結晶層12における幅w1 (μm)と厚さt
1 (μm)との積は、また、2.25よりも大きいこと
が好ましい。幅w1 が1.5μmよりも狭いと、後述す
るように製造時などに種結晶層12が成長用基板11か
ら剥離しやすくなると共に、厚さが1.5μmよりも薄
いと、後述するように種結晶層12の結晶性が劣化して
しまうからである。種結晶層12における幅w1 (μ
m)と厚さt1 (μm)との積は、更に、10以下であ
ることが好ましく、8以下であればより好ましく、6以
下であれば更に好ましい。n側コンタクト層13におけ
る結晶軸の揺らぎをより少なくすることができるからで
ある。The seed crystal layer 12 is made of, for example, undope-GaN to which no impurity is added or n-type GaN to which silicon (Si) is added as an n-type impurity.
The seed crystal layer 12 has, for example, a band shape and is arranged in a stripe shape. The seed crystal layer 12 has a width w 1 (unit: μm) of a boundary surface 12a with the n-side contact layer 13 in the arrangement direction A (for example, a direction perpendicular to the extending direction of the strip) and the n-side. The product of the thickness t 1 (unit: μm) in the direction in which the contact layers 13 are stacked is 1
5 or less. This is for reducing the fluctuation of the crystal axis in the n-side contact layer 13 and improving the crystallinity of the n-side contact layer 13. Specifically, for example, the fluctuation of the crystal axis in the arrangement direction A of the seed crystal layer 12 is reduced. Width w 1 (μm) and thickness t in seed crystal layer 12
The product with 1 (μm) is also preferably larger than 2.25. When the width w 1 is smaller than 1.5 μm, the seed crystal layer 12 is easily separated from the growth substrate 11 at the time of manufacturing, as described later, and when the thickness is smaller than 1.5 μm, as described later. This is because the crystallinity of the seed crystal layer 12 deteriorates. Width w 1 (μ) in seed crystal layer 12
The product of m) and the thickness t 1 (μm) is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, and even more preferably 6 or less. This is because the fluctuation of the crystal axis in the n-side contact layer 13 can be further reduced.
【0023】図2は、種結晶層12の配列方向Aにおけ
るn側コンタクト層13との境界面12aの幅w1 、お
よび配列方向Aにおける種結晶層12の離間距離d1 の
好ましい範囲を表すものである。種結晶層12の幅w1
は、図2において右下がりの斜線で示した範囲、すなわ
ち1.5μm〜6μmであることが好ましい。また、実
線で示した範囲、すなわち2μm以上5μm以下の範囲
内であれば更に好ましい。幅w1 が狭いと、製造時にお
いてn側コンタクト層13が剥離しやすくなり、幅w1
が広いとn側コンタクト層13の結晶軸に揺らぎが生じ
やすいからである。種結晶層12の離間距離d1 は、図
2において左下がりの斜線で示した範囲、すなわち9μ
m以上であることが好ましく、実線で示した範囲、すな
わち10μm以上であればより好ましい。離間距離d1
が短いと、製造時において、マスク合わせの際などにプ
ロセスマージンが狭くなり、生産性が低下するからであ
る。FIG. 2 shows a preferred range of the width w 1 of the boundary surface 12 a with the n-side contact layer 13 in the arrangement direction A of the seed crystal layer 12 and the separation distance d 1 of the seed crystal layer 12 in the arrangement direction A. Things. Width w 1 of seed crystal layer 12
Is preferably in the range indicated by the diagonally downward slanted lines in FIG. 2, that is, 1.5 μm to 6 μm. Further, it is more preferable to be within the range indicated by the solid line, that is, within the range of 2 μm or more and 5 μm or less. If the width w 1 is small, the n-side contact layer 13 is easily peeled off during manufacturing, and the width w 1
This is because if the width is large, the crystal axis of the n-side contact layer 13 tends to fluctuate. The separation distance d 1 of the seed crystal layer 12 is in the range indicated by the diagonally downward slanted line in FIG.
m or more, more preferably the range shown by the solid line, that is, 10 μm or more. Separation distance d 1
When the length is short, the process margin becomes narrow at the time of mask alignment at the time of manufacturing and the productivity is reduced.
【0024】図3は、種結晶層12の厚さt1 と、境界
面12a側からX線を入射させた際に得られる種結晶層
12のX線回折(X-ray diffraction :XRD)による
ロッキングカーブの半値幅との関係を表すものである。
このように、種結晶層12の厚さt1 が厚くなるほど半
値幅は狭くなり、結晶軸の揺らぎが少ないものとなる。
なお、X線回折によるロッキングカーブの半値幅は、結
晶軸に揺らぎが少ないほど狭くなり、結晶性の指標とな
るものである。FIG. 3 shows the thickness t 1 of the seed crystal layer 12 and the X-ray diffraction (XRD) of the seed crystal layer 12 obtained when X-rays are incident from the boundary surface 12a side. The relationship with the half width of the rocking curve is shown.
As described above, as the thickness t 1 of the seed crystal layer 12 increases, the half-value width decreases, and the fluctuation of the crystal axis decreases.
Note that the half width of the rocking curve by X-ray diffraction becomes narrower as the fluctuation in the crystal axis becomes smaller, and serves as an index of crystallinity.
【0025】種結晶層12の結晶性としては、境界面1
2aにおける半値幅が例えば300arcsec以下と
なる程度に結晶軸の揺らぎが少ないことが好ましい。種
結晶層12の結晶性が高い方がn側コンタクト層13に
おける結晶軸の揺らぎをより低減することができるから
である。従って、種結晶層12の厚さt1 は例えば1.
5μm以上であることが好ましい。また、種結晶層12
の厚さt1 は、3μm以下であることが好ましい。3μ
mよりも厚いと、後述する製造時において、n側コンタ
クト層13を成長させる際に、例えば成長面が平坦化さ
れるまでに要する厚さが厚くなり、その結果成長用基板
11に反りが生じてしまうからである。The crystallinity of the seed crystal layer 12 is as follows.
It is preferable that the fluctuation of the crystal axis is small so that the half width at 2a is, for example, 300 arcsec or less. This is because the higher the crystallinity of the seed crystal layer 12 is, the more the fluctuation of the crystal axis in the n-side contact layer 13 can be reduced. Therefore, the thickness t 1 of the seed crystal layer 12 is, for example, 1.
It is preferably at least 5 μm. The seed crystal layer 12
Thickness t 1 is preferably 3μm or less. 3μ
If the thickness is larger than m, the thickness required for growing the n-side contact layer 13 at the time of manufacturing, which will be described later, for example, until the growth surface is flattened, increases the warpage of the growth substrate 11. It is because.
【0026】n側コンタクト層13は、例えば、厚さが
3μmであり、n型不純物としてケイ素が添加されたn
型GaNにより構成されている。このn側コンタクト層
13は、種結晶層12の離間領域に対応して、種結晶層
12の側壁面を基礎として配列方向A(横方向)に成長
した横方向成長領域を有している。この横方向成長領域
は、図4に示したように、種結晶層12からの貫通転位
が伝播しにくく、転位密度が低くなっている。これによ
り、n側コンタクト層13の上に積層されているn型ク
ラッド層14からp側コンタクト層19までの半導体層
についても、横方向成長領域に対応する部分の転位密度
が、例えば106 cm-2以下と低くなっている。これに
対して、n側コンタクト層13のうち種結晶層12に対
応する領域には、種結晶層12からの貫通転位M1 が伝
播されている。このn側コンタクト層13は、また、横
方向成長領域のほぼ中心部に横方向成長した結晶同士が
会合することにより形成された会合部Bを有しており、
会合部Bには会合により発生した貫通転位M2 が存在し
ている。なお、この貫通転位M2 は、n側コンタクト層
13の上に積層されているn型クラッド層14からp側
コンタクト層19までの半導体層に伝播されていること
が多い。The n-side contact layer 13 has a thickness of, for example, 3 μm, and is doped with silicon as an n-type impurity.
It is composed of type GaN. The n-side contact layer 13 has a laterally grown region grown in the arrangement direction A (lateral direction) based on the side wall surface of the seed crystal layer 12 corresponding to the separated region of the seed crystal layer 12. In this lateral growth region, as shown in FIG. 4, threading dislocations from seed crystal layer 12 do not easily propagate, and the dislocation density is low. Thereby, also in the semiconductor layers from the n-type cladding layer 14 stacked on the n-side contact layer 13 to the p-side contact layer 19, the dislocation density of the portion corresponding to the lateral growth region is, for example, 10 6 cm. -2 or less. On the other hand, threading dislocation M 1 from seed crystal layer 12 is propagated to a region of n-side contact layer 13 corresponding to seed crystal layer 12. The n-side contact layer 13 also has an associated portion B formed by the association of crystals grown laterally at substantially the center of the lateral growth region,
The threading dislocation M 2 generated by the association is present at the junction B. The threading dislocation M 2 is often propagated to the semiconductor layers from the n-type cladding layer 14 stacked on the n-side contact layer 13 to the p-side contact layer 19.
【0027】n型クラッド層14は、例えば、厚さが1
μmであり、n型不純物としてケイ素を添加したn型A
lGaN混晶により構成されている。n型ガイド層15
は、例えば、厚さが0.1μmであり、n型不純物とし
てケイ素を添加したn型GaNにより構成されている。The n-type cladding layer 14 has a thickness of, for example, 1
μm, n-type A doped with silicon as an n-type impurity
It is composed of an lGaN mixed crystal. n-type guide layer 15
Is made of, for example, n-type GaN having a thickness of 0.1 μm and adding silicon as an n-type impurity.
【0028】活性層16は、例えば、厚さが30nmで
あり、組成の異なるGax In1-xN(但し、x≧0)
混晶層を積層した多重量子井戸構造を有している。この
活性層16は、電流が注入される注入領域を有してお
り、注入領域は発光領域として機能する。The active layer 16 has, for example, a thickness of 30 nm and Ga x In 1 -xN (x ≧ 0) having different compositions.
It has a multiple quantum well structure in which mixed crystal layers are stacked. The active layer 16 has an injection region into which current is injected, and the injection region functions as a light emitting region.
【0029】p型ガイド層17は、例えば、厚さが0.
1μmであり、p型不純物としてマグネシウム(Mg)
を添加したp型GaNにより構成されている。p型クラ
ッド層18は、例えば、厚さが0.8μmであり、p型
不純物としてマグネシウムを添加したp型AlGaN混
晶により構成されている。p側コンタクト層19は、例
えば、厚さが0.5μmであり、p型不純物としてマグ
ネシウムを添加したp型GaNにより構成されている。
p側コンタクト層19およびp型クラッド層18の一部
は、細い帯状(図1においては、紙面に対して垂直方向
に延長された帯状)とされており、電流狭窄部を構成し
ている。The p-type guide layer 17 has, for example, a thickness of 0.1 mm.
1 μm, and magnesium (Mg) as a p-type impurity
Of p-type GaN to which is added. The p-type cladding layer 18 has a thickness of, for example, 0.8 μm, and is made of a p-type AlGaN mixed crystal to which magnesium is added as a p-type impurity. The p-side contact layer 19 has a thickness of, for example, 0.5 μm, and is made of p-type GaN to which magnesium is added as a p-type impurity.
A part of the p-side contact layer 19 and a part of the p-type cladding layer 18 are formed into a narrow band (in FIG. 1, a band extending in a direction perpendicular to the plane of the drawing), and constitute a current confinement portion.
【0030】この電流狭窄部は、活性層16に電流が注
入される注入領域を制限するためのものであり、活性層
16のうち電流狭窄部に対応した部分が注入領域とな
り、発光領域となっている。従って、素子特性の劣化を
防止し、向上させるためには、注入領域(すなわち、電
流狭窄部)が転位密度の低い横方向成長領域に対応して
形成されていることが好ましい。但し、結晶の会合部B
には貫通転位M2 (図4参照)が存在するので、種結晶
層12と会合部Bとの間の領域に対応して注入領域が設
けられていればより好ましい。The current confinement portion serves to limit an injection region into which a current is injected into the active layer 16, and a portion of the active layer 16 corresponding to the current confinement portion serves as an injection region and serves as a light emitting region. ing. Therefore, in order to prevent and improve the deterioration of the device characteristics, it is preferable that the injection region (that is, the current confinement portion) is formed corresponding to the lateral growth region having a low dislocation density. However, the meeting part B of the crystal
Since threading dislocations M 2 (see FIG. 4) are present, it is more preferable that an implantation region is provided corresponding to a region between seed crystal layer 12 and associated portion B.
【0031】なお、n側コンタクト層13からp側コン
タクト層19までの半導体層の厚さが厚くなるに従っ
て、図5に示したように、貫通転位M1 は種結晶層12
の活性層16側の境界面12aにおける端部Cから配列
方向AにΔL1 だけ拡がって、また貫通転位M2 は横方
向成長した結晶の会合部Bから配列方向AにΔL2 だけ
拡がって伝播する傾向にある。そのため、種結晶層12
および会合部Bの近傍では、貫通転位M1 ,M2 が伝播
してしまうおそれがある。よって、発光領域に貫通転位
M1 ,M2 が入り込む可能性をより低くし、十分な素子
特性を得るためには、以下に説明する領域に注入領域を
設けるようにすることが好ましい。It should be noted, as the thickness of the semiconductor layer from the n-side contact layer 13 to the p-side contact layer 19 is increased, as shown in FIG. 5, the threading dislocations M 1 seed crystal layer 12
Of the boundary layer 12a on the side of the active layer 16 on the side of the active layer 16 extends by ΔL 1 in the arrangement direction A, and threading dislocations M 2 propagate from the junction B of the crystal grown in the lateral direction by ΔL 2 in the arrangement direction A. Tend to. Therefore, the seed crystal layer 12
In the vicinity of the junction B, threading dislocations M 1 and M 2 may propagate. Therefore, in order to further reduce the possibility that threading dislocations M 1 and M 2 enter the light emitting region and obtain sufficient device characteristics, it is preferable to provide an implantation region in a region described below.
【0032】図6は、窒化物系III−V族化合物半導
体層の厚さtと、貫通転位の拡がりΔLとの関係を表す
ものである。このように、厚さtと貫通転位の拡がりΔ
Lとは比例関係にある。これらの関係は、具体的には、
例えばΔL=t/20で表され、n側コンタクト層13
が積層された方向における種結晶層12の厚さt1 と
し、種結晶層12の離間領域におけるn側コンタクト層
13,n型クラッド層14,n型ガイド層15,活性層
16,p型ガイド層17,p型クラッド層18およびp
側コンタクト層19の厚さの合計をt2 とすると、貫通
転位M1 の拡がりΔL1 は、ΔL1 =(t2 −t1 )/
20と近似できる。また、貫通転位M2 の拡がりΔL2
は、ΔL2 =t2 /20となる。従って、図7に示した
ように、種結晶層12の活性層側の境界面12aにおけ
る端部Cから配列方向AにΔL1 =(t2 −t1 )/2
0(μm)以上離れ、かつ会合部Bから配列方向AにΔ
L2=t2 /20(μm)以上離れた領域内に対応して
注入領域を設けるようにすればよい。ちなみに、t2 が
7μm、t1 が2μmの場合には、ΔL1 =0.25μ
mであり、ΔL2 =0.35μmである。FIG. 6 shows the relationship between the thickness t of the nitride III-V compound semiconductor layer and the extension ΔL of threading dislocations. Thus, the thickness t and the spread of threading dislocations Δ
L is in a proportional relationship. These relationships are, specifically,
For example, ΔL = t / 20, and the n-side contact layer 13
Is the thickness t 1 of the seed crystal layer 12 in the direction in which the layers are stacked, and the n-side contact layer 13, the n-type cladding layer 14, the n-type guide layer 15, the active layer 16, and the p-type guide Layer 17, p-type cladding layer 18 and p-type
When the total thickness of the side contact layer 19 and t 2, spread [Delta] L 1 of threading dislocations M 1 is, ΔL 1 = (t 2 -t 1) /
20 can be approximated. In addition, the threading dislocations M 2 spread ΔL 2
Is a ΔL 2 = t 2/20. Therefore, as shown in FIG. 7, ΔL 1 = (t 2 −t 1 ) / 2 in the arrangement direction A from the end C at the boundary surface 12 a on the active layer side of the seed crystal layer 12.
0 (μm) or more, and Δ
L 2 = t 2/20 ( μm) may be as compatible providing injection region than distant region. Incidentally, when t 2 is 7 μm and t 1 is 2 μm, ΔL 1 = 0.25 μm
m, and ΔL 2 = 0.35 μm.
【0033】また、種結晶層12の活性層16側の境界
面12aにおける端部Cからの配列方向Aにおける距離
および会合部Bからの配列方向Aにおける距離が、共に
0.93μm以上である領域内に対応して注入領域を形
成するようにすれば、素子特性をより一層向上させるこ
とができるので好ましい。GaN結晶中の少数キャリア
の拡散長は0.93μmであり、ここで用いる窒化物系
III−V族化合物半導体の結晶中における拡散長につ
いても同程度であると考えられるので、注入領域から小
数キャリアが拡散する拡散領域についても転位密度を低
くすることができるからである。更に、種結晶層12か
ら配列方向AにΔL1 +0.93(μm)以上離れ、か
つ会合部Bから配列方向AにΔL2 +0.93(μm)
以上離れた領域内に発光領域を設けるようにすれば、更
に拡散領域における転位密度を低くすることができるの
で好ましい。A region where both the distance in the arrangement direction A from the end C and the distance in the arrangement direction A from the associated portion B at the boundary surface 12a of the seed crystal layer 12 on the active layer 16 side are 0.93 μm or more. It is preferable to form the injection region corresponding to the inside, because the device characteristics can be further improved. The diffusion length of the minority carrier in the GaN crystal is 0.93 μm, and it is considered that the diffusion length in the crystal of the nitride III-V compound semiconductor used here is also substantially the same. This is because the dislocation density can be reduced also in the diffusion region in which is diffused. Further, it is at least ΔL 1 +0.93 (μm) away from the seed crystal layer 12 in the arrangement direction A, and ΔL 2 +0.93 (μm) in the arrangement direction A from the associated portion B.
It is preferable to provide the light emitting region in the region separated as described above, because the dislocation density in the diffusion region can be further reduced.
【0034】なお、この半導体レーザでは、配列方向A
において、n側コンタクト層13の幅が、他のn型クラ
ッド層14,n型ガイド層15,活性層16,p型ガイ
ド層17,p型クラッド層18およびp側コンタクト層
19の幅よりも広くなっており、n側コンタクト層13
の一部にn型クラッド層14,n型ガイド層15,活性
層16,p型ガイド層17,p型クラッド層18および
p側コンタクト層19が積層されている。In this semiconductor laser, the arrangement direction A
In this case, the width of the n-side contact layer 13 is larger than the widths of the other n-type cladding layers 14, n-type guide layers 15, active layers 16, p-type guide layers 17, p-type clad layers 18 and p-side contact layers 19. The n-side contact layer 13
An n-type clad layer 14, an n-type guide layer 15, an active layer 16, a p-type guide layer 17, a p-type clad layer 18, and a p-side contact layer 19 are laminated on a part of.
【0035】n側コンタクト層13からp側コンタクト
層19の表面には、例えば二酸化ケイ素(SiO2 )よ
りなる絶縁膜20が形成されている。この絶縁膜20に
はn側コンタクト層13およびp側コンタクト層19に
対応して開口がそれぞれ設けられており、n側コンタク
ト層13およびp側コンタクト層19の上には、これら
の開口に対応してn側電極21およびp側電極22がそ
れぞれ形成されている。n側電極21は、例えばチタン
(Ti)およびアルミニウム(Al)を順次積層して熱
処理により合金化した構造を有しており、n側コンタク
ト層13と電気的に接続されている。p側電極22は、
例えばパラジウム(Pd),白金(Pt)および金(A
u)が順次積層された構造を有しており、p側コンタク
ト層19と電気的に接続されている。An insulating film 20 made of, for example, silicon dioxide (SiO 2 ) is formed on the surfaces of the n-side contact layer 13 to the p-side contact layer 19. The insulating film 20 is provided with openings corresponding to the n-side contact layer 13 and the p-side contact layer 19, respectively. The openings corresponding to these openings are formed on the n-side contact layer 13 and the p-side contact layer 19. Thus, an n-side electrode 21 and a p-side electrode 22 are formed. The n-side electrode 21 has a structure in which, for example, titanium (Ti) and aluminum (Al) are sequentially laminated and alloyed by heat treatment, and is electrically connected to the n-side contact layer 13. The p-side electrode 22
For example, palladium (Pd), platinum (Pt) and gold (A
u) have a structure in which they are sequentially stacked, and are electrically connected to the p-side contact layer 19.
【0036】また、この半導体レーザでは、例えばp側
コンタクト層19の長さ方向において対向する一対の側
面が共振器端面となっており、この一対の共振器端面に
図示しない一対の反射鏡膜がそれぞれ形成されている。
これら一対の反射鏡膜のうち一方は低反射率となるよう
に、他方は高反射率となるように反射率がそれぞれ調整
されている。これにより、活性層16において発生した
光は一対の反射鏡膜の間を往復して増幅され、低反射率
の反射鏡膜からレーザビームとして出射するようになっ
ている。In this semiconductor laser, for example, a pair of side surfaces facing each other in the length direction of the p-side contact layer 19 are resonator end faces, and a pair of reflecting mirror films (not shown) are provided on the pair of resonator end faces. Each is formed.
The reflectance is adjusted so that one of the pair of reflecting mirror films has a low reflectance and the other has a high reflectance. Thus, the light generated in the active layer 16 reciprocates between the pair of reflecting mirror films and is amplified, and is emitted as a laser beam from the low-reflecting reflecting mirror film.
【0037】この半導体レーザは、例えば次のようにし
て製造することができる。This semiconductor laser can be manufactured, for example, as follows.
【0038】まず、図8(A)に示したように、例え
ば、厚さ400μmのサファイアあるいは炭化ケイ素よ
りなる成長用基板11を用意する。次いで、この成長用
基板11の上(サファイアよりなる成長用基板11の場
合には、例えばc面)に、例えば、MOCVD(Metalo
rganic Chemical Vapor Deposition;有機金属化学気相
成長)法によりundope−GaNあるいはn型GaNの結
晶を成長方向における厚さt1 が1.5μm〜3μm程
度の所定の値となるまで成長させ、種結晶層12を形成
するための種結晶層用成長層12bを形成する。なお、
MOCVD法により種結晶層用成長層12bを成長させ
る場合には、常圧雰囲気中,減圧雰囲気中または加圧雰
囲気中のいずれの雰囲気中(例えば、1.33×104
Pa〜1.62×105 Paの範囲内)においても行う
ことが可能であるが、結晶軸に揺らぎが少ない良質の結
晶を得るには、加圧雰囲気中において行うことが好まし
い。First, as shown in FIG. 8A, a growth substrate 11 made of, for example, sapphire or silicon carbide having a thickness of 400 μm is prepared. Next, on this growth substrate 11 (for example, in the case of the growth substrate 11 made of sapphire, for example, c-plane), for example, MOCVD (Metalo)
An undope-GaN or n-type GaN crystal is grown by a rganic chemical vapor deposition method until the thickness t 1 in the growth direction reaches a predetermined value of about 1.5 μm to 3 μm, and the seed crystal is grown. A seed crystal layer growth layer 12b for forming the layer 12 is formed. In addition,
When the seed crystal layer growth layer 12b is grown by the MOCVD method, the growth may be performed in any of a normal pressure atmosphere, a reduced pressure atmosphere, and a pressurized atmosphere (for example, 1.33 × 10 4).
(Within the range of Pa to 1.62 × 10 5 Pa), but it is preferable to perform the treatment in a pressurized atmosphere in order to obtain a good quality crystal with little fluctuation in the crystal axis.
【0039】次いで、図8(B)に示したように、例え
ば、CVD(Chemical Vapor Deposition )法により、
厚さ0.3μm〜1μmの窒化ケイ素(Si3 N4 )あ
るいは二酸化ケイ素(SiO2 )よりなる絶縁膜31を
形成する。なお、この絶縁膜31は、例えば窒化ケイ素
膜と二酸化ケイ素膜との積層構造としてもよい。Next, as shown in FIG. 8B, for example, by CVD (Chemical Vapor Deposition),
An insulating film 31 made of silicon nitride (Si 3 N 4 ) or silicon dioxide (SiO 2 ) having a thickness of 0.3 μm to 1 μm is formed. The insulating film 31 may have a laminated structure of, for example, a silicon nitride film and a silicon dioxide film.
【0040】そののち、図8(C)に示したように、絶
縁膜31の上に例えば厚さ2μm〜5μmのフォトレジ
スト膜32を成膜し、例えば、種結晶層用成長層12b
の外1に示した方向に延長された多数のストライプ状の
パターンを形成する。このフォトレジスト膜32および
絶縁膜31は、種結晶層用成長層12aを選択的にエッ
チングし、種結晶層12を形成するためのものである。After that, as shown in FIG. 8C, a photoresist film 32 having a thickness of, for example, 2 μm to 5 μm is formed on the insulating film 31 and, for example, the seed crystal layer growth layer 12 b
A number of stripe-shaped patterns extending in the directions shown in FIG. The photoresist film 32 and the insulating film 31 are for selectively etching the seed crystal layer growth layer 12 a to form the seed crystal layer 12.
【0041】[0041]
【外1】 [Outside 1]
【0042】なお、フォトレジスト膜32のパターンを
形成する際には、種結晶層用成長層12bの成長方向の
厚さt1 (μm)と、フォトレジスト膜32の配列方向
における幅w2 (μm)との積が15以下、好ましくは
10以下、より好ましくは8以下、更に好ましくは6以
下となるようにする。厚さt1 (μm)と幅w2 (μ
m)との積は、また、2.25よりも大きくなるように
することが好ましい。更に、フォトレジスト膜32の配
列方向における離間距離d2 を、好ましくは9μm以上
とする。When the pattern of the photoresist film 32 is formed, the thickness t 1 (μm) in the growth direction of the seed crystal layer growth layer 12b and the width w 2 (in the arrangement direction of the photoresist film 32) are used. μm) is 15 or less, preferably 10 or less, more preferably 8 or less, and still more preferably 6 or less. Thickness t 1 (μm) and width w 2 (μm)
Preferably, the product with m) is also greater than 2.25. Further, the separation distance d 2 in the arrangement direction of the photoresist film 32 is preferably 9 μm or more.
【0043】フォトレジスト膜32のパターン形成を行
ったのち、図9(A)に示したように、フォトレジスト
膜32をマスクとして例えばRIE(Reactive Ion Etc
hing;反応性イオンエッチング)を行い、絶縁膜31の
うちフォトレジスト膜32に覆われていない部分を選択
的に除去する。そののち、図9(B)に示したように、
フォトレジスト膜32を除去する。After the pattern formation of the photoresist film 32, as shown in FIG. 9A, for example, RIE (Reactive Ion Etc) is performed using the photoresist film 32 as a mask.
hing; reactive ion etching) to selectively remove portions of the insulating film 31 that are not covered by the photoresist film 32. After that, as shown in FIG.
The photoresist film 32 is removed.
【0044】フォトレジスト膜32を除去したのち、図
9(C)に示したように、絶縁膜31をマスクとして例
えばエッチングガスに塩素ガス(Cl2 )を用いたRI
Eを行い、種結晶層用成長層12bのうち絶縁膜31に
覆われていない部分を選択的に除去して、例えばストラ
イプ状の離間された複数の種結晶層12とする。この種
結晶層12は、フォトレジスト膜32のパターンに対応
して形成されるので、種結晶層12の配列方向Aにおけ
る成長側上面の幅w1 (μm)と種結晶層12の厚さt
1 (μm)との積は15以下、好ましくは10以下、よ
り好ましくは8以下、更に好ましくは6μm以下で、望
ましくは2.25よりも大きい値となる。また、種結晶
層12の離間距離d1 は好ましくは9μm以上となる。After removing the photoresist film 32, as shown in FIG. 9C, the insulating film 31 is used as a mask and, for example, RI using chlorine gas (Cl 2 ) as an etching gas is used.
By performing E, portions of the seed crystal layer growth layer 12b that are not covered with the insulating film 31 are selectively removed to form, for example, a plurality of seed crystal layers 12 separated in a stripe shape. Since the seed crystal layer 12 is formed corresponding to the pattern of the photoresist film 32, the width w 1 (μm) of the upper surface on the growth side in the arrangement direction A of the seed crystal layer 12 and the thickness t of the seed crystal layer 12
The product of 1 (μm) is 15 or less, preferably 10 or less, more preferably 8 or less, still more preferably 6 μm or less, and desirably a value larger than 2.25. Further, the separation distance d 1 of the seed crystal layer 12 is preferably 9 μm or more.
【0045】そののち、絶縁膜31をマスクとして例え
ばRIEを行って、成長用基板11のうち絶縁膜31に
覆われていない部分を選択的に除去する。具体的には、
例えば、エッチングガスに塩素ガスを用い、基板温度0
℃,圧力0.5Paの条件で行う。これにより、種結晶
層用成長層12bの除去領域(すなわち、種結晶層12
間の離間領域)に対応して、成長用基板11に凹部11
aが形成される。なお、この成長用基板11のエッチン
グは、種結晶層用成長層12bのエッチングと連続的に
行うこともできるし、別工程として行うこともできる。After that, for example, RIE is performed using the insulating film 31 as a mask to selectively remove a portion of the growth substrate 11 that is not covered with the insulating film 31. In particular,
For example, a chlorine gas is used as an etching gas, and a substrate temperature of 0 is used.
C. and a pressure of 0.5 Pa. As a result, the removed region of the seed crystal layer growth layer 12b (that is, the seed crystal layer 12
Corresponding to the distance between the recesses 11).
a is formed. The etching of the growth substrate 11 can be performed continuously with the etching of the seed crystal layer growth layer 12b, or can be performed as a separate step.
【0046】成長用基板11に凹部11aを形成したの
ち、図9(D)に示したように、例えば、エッチング剤
にフッ化水素(HF)を含む水溶液を用いたエッチング
を行って絶縁膜31を除去する。After the recess 11a is formed in the growth substrate 11, as shown in FIG. 9D, for example, the insulating film 31 is etched by using an aqueous solution containing hydrogen fluoride (HF) as an etching agent. Is removed.
【0047】続いて、図10に示したように、例えば、
MOCVD法により種結晶層12を基礎としてn型Ga
Nの結晶を4μm程度成長させることにより、n側コン
タクト層13を形成する。このとき、n型GaNの結晶
成長は、主に種結晶層12の上面および側壁面から進行
し、横方向にも進行する。種結晶層12の側壁面からの
成長速度は上面からの成長速度よりも大きく、一定時間
経過すると側壁面から成長したn型GaNの結晶が広が
り、成長面が実質的に平坦となる。Subsequently, as shown in FIG.
N-type Ga based on seed crystal layer 12 by MOCVD
The n-side contact layer 13 is formed by growing a crystal of N to about 4 μm. At this time, the crystal growth of n-type GaN mainly proceeds from the upper surface and the side wall surface of seed crystal layer 12 and also proceeds in the lateral direction. The growth rate of the seed crystal layer 12 from the side wall surface is higher than the growth rate from the upper surface. After a certain period of time, the n-type GaN crystal grown from the side wall surface spreads and the growth surface becomes substantially flat.
【0048】なお、n側コンタクト層13のうち種結晶
層12上の領域においては貫通転位M1 (図4参照)が
伝播されるものの、それ以外の横方向成長領域に対応す
る部分おいては、種結晶層12からの貫通転位M1 は横
方向に屈曲するので、ほとんど存在しない。すなわち、
種結晶層12を基礎としてn側コンタクト層13を成長
させることにより、n側コンタクト層13の貫通転位密
度は低減される。Although the threading dislocation M 1 (see FIG. 4) is propagated in the region of the n-side contact layer 13 on the seed crystal layer 12, the other portion corresponding to the lateral growth region is not propagated. threading dislocations M 1 from the seed crystal layer 12 is so bent in the lateral direction, there is little. That is,
By growing the n-side contact layer 13 on the basis of the seed crystal layer 12, the threading dislocation density of the n-side contact layer 13 is reduced.
【0049】また、ここでは、種結晶層12の幅w
1 (μm)と厚さt1 (μm)との積が15以下となっ
ているので、n側コンタクト層13における結晶軸の揺
らぎも低減されている。種結晶層12の幅w1 (μm)
と厚さt1 (μm)との積が10以下、8以下、更には
6μm以下とされれば、n側コンタクト層13における
結晶軸の揺らぎは更に少なくなる。更に、種結晶層12
の幅w1 (μm)と厚さt 1 (μm)との積が2.25
よりも大きければ、種結晶層12の成長用基板11から
の剥離が防止される。Here, the width w of the seed crystal layer 12 is
1(Μm) and thickness t1(Μm) is 15 or less
The crystal axis in the n-side contact layer 13
Ragi is also reduced. Width w of seed crystal layer 121(Μm)
And thickness t1(Μm) is 10 or less, 8 or less, and furthermore
If the thickness is 6 μm or less, the n-side contact layer 13
The fluctuation of the crystal axis is further reduced. Further, the seed crystal layer 12
Width w1(Μm) and thickness t 1(Μm) is 2.25
Larger than the substrate 11 for growing the seed crystal layer 12.
Is prevented from peeling off.
【0050】n側コンタクト層13を成長させる際に
は、成長速度を6μm/h以下とすることが好ましい。
6μm/hよりも速く成長させると、n側コンタクト層
13の結晶軸に揺らぎが大きくなると共に、種結晶層1
2を基礎として横方向成長した結晶同士が会同し、n側
コンタクト層13の成長面が平坦になるまでに長時間を
要したり、あるいは平坦な成長面が得られないという不
具合が生じるからである。また、成長速度を4μm/h
以下とすればより好ましく、2μm/h以上とすれば更
に好ましい。4μm/h以下とすれば結晶軸の揺らぎが
より少なくなり、良好な結晶が得られるが、2μm/h
よりも小さいと表面が荒れてしまうおそれがあるからで
ある。When growing the n-side contact layer 13, the growth rate is preferably set to 6 μm / h or less.
When the growth speed is higher than 6 μm / h, the fluctuation in the crystal axis of the n-side contact layer 13 increases, and the seed crystal layer 1
Crystals grown laterally on the basis of No. 2 meet, and it takes a long time until the growth surface of the n-side contact layer 13 becomes flat, or a problem that a flat growth surface cannot be obtained occurs. is there. In addition, the growth rate is 4 μm / h
It is more preferable to set it as below, and it is more preferable to set it as 2 μm / h or more. When the thickness is 4 μm / h or less, fluctuation of the crystal axis is further reduced, and a good crystal is obtained.
If it is smaller than this, the surface may be roughened.
【0051】また、ここでは、成長用基板11に凹部1
1aが設けられているので、横方向成長領域においてn
側コンタクト層13が成長用基板11に接触して欠陥が
発生したり、結晶軸に揺らぎが生じてしまうことが防止
される。成長用基板11に凹部11aが設けられていな
い場合には、横方向成長した結晶同士が会合せず、実質
的に平坦な面が得られないおそれもある。種結晶層12
からの横方向成長は、真横ではなく、それよりも若干成
長用基板11側に進行する場合があるが、成長用基板1
1の凹部11aの深さを20nm〜300nmとするこ
とにより、n側コンタクト層13と成長用基板11との
接触が効果的に防止される。Here, the recess 1 is formed in the growth substrate 11.
1a, n in the lateral growth region
This prevents the side contact layer 13 from coming into contact with the growth substrate 11 to cause a defect or to cause fluctuation in the crystal axis. When the concave portion 11a is not provided in the growth substrate 11, the crystals grown in the lateral direction do not associate with each other, and a substantially flat surface may not be obtained. Seed crystal layer 12
The lateral growth from the substrate may not proceed directly beside, but may proceed slightly to the growth substrate 11 side.
By setting the depth of the first concave portion 11a to 20 nm to 300 nm, contact between the n-side contact layer 13 and the growth substrate 11 is effectively prevented.
【0052】n側コンタクト層13を形成したのち、n
側コンタクト層13の上に、例えば、MOCVD法によ
り、n型AlGaN混晶よりなるn型クラッド層14,
n型GaNよりなるn型ガイド層15,不純物を添加し
ないundope−GaInN混晶よりなる活性層16、p型
GaNよりなるp型ガイド層17,p型AlGaN混晶
よりなるp型クラッド層18およびp型GaNよりなる
p側コンタクト層19を順次成長させる。After forming the n-side contact layer 13,
On the side contact layer 13, an n-type clad layer 14 of an n-type AlGaN mixed crystal is formed by MOCVD, for example.
an n-type guide layer 15 of n-type GaN, an active layer 16 of undope-GaInN mixed crystal not doped with impurities, a p-type guide layer 17 of p-type GaN, a p-type cladding layer 18 of p-type AlGaN mixed crystal, and A p-side contact layer 19 made of p-type GaN is sequentially grown.
【0053】なお、MOCVDを行う際に、ガリウムの
原料ガスとしては例えばトリメチルガリウム((C
H3 )3 Ga)、アルミニウムの原料ガスとしては例え
ばトリメチルアルミニウム((CH3 )3 Al)、イン
ジウムの原料ガスとしては例えばトリメチルインジウム
((CH3 )3 In)、窒素の原料ガスとしては例えば
アンモニア(NH3 )をそれぞれ用いる。また、ケイ素
の原料ガスとしては例えばモノシラン(SiH4 )を用
い、マグネシウムの原料ガスとしては例えばビス=シク
ロペンタジエニルマグネシウム((C5 H5 )2 Mg)
を用いる。When MOCVD is performed, the source gas of gallium is, for example, trimethylgallium ((C
H 3 ) 3 Ga), a raw material gas of aluminum is, for example, trimethyl aluminum ((CH 3 ) 3 Al), a raw material gas of indium is, for example, trimethyl indium ((CH 3 ) 3 In), and a raw material gas of nitrogen is, for example, Ammonia (NH 3 ) is used. For example, monosilane (SiH 4 ) is used as a silicon source gas, and bis = cyclopentadienyl magnesium ((C 5 H 5 ) 2 Mg) is used as a magnesium source gas.
Is used.
【0054】p側コンタクト層19を成長させたのち、
p側コンタクト層19,p型クラッド層18,p型ガイ
ド層17,活性層16,n型ガイド層15,n型クラッ
ド層14およびn側コンタクト層13の一部を順次エッ
チングして、n側コンタクト層13を表面に露出させ
る。続いて、p側コンタクト層19の上に図示しないマ
スクを形成し、このマスクを利用してp側コンタクト層
19およびp型クラッド層18の一部を選択的にエッチ
ングして、p型クラッド層18の上部およびp側コンタ
クト層19を例えば幅が2.5μm程度の細い帯状と
し、電流狭窄部を形成する。After growing the p-side contact layer 19,
The p-side contact layer 19, the p-type cladding layer 18, the p-type guide layer 17, the active layer 16, the n-type guide layer 15, the n-type cladding layer 14, and a part of the n-side contact layer 13 are sequentially etched to form an n-side contact layer. The contact layer 13 is exposed on the surface. Subsequently, a mask (not shown) is formed on the p-side contact layer 19, and the p-side contact layer 19 and a part of the p-type cladding layer 18 are selectively etched using the mask to form a p-type cladding layer. The upper portion 18 and the p-side contact layer 19 are formed into a narrow band shape having a width of, for example, about 2.5 μm to form a current confinement portion.
【0055】その際、種結晶層12の離間領域の配列方
向Aにおける中心部に位置する会合部Bには、貫通転位
M2 (図4参照)が存在するので、種結晶層12とその
離間領域の配列方向における中心との間の領域に対応し
て電流狭窄部を設け、活性層16の注入領域をその領域
に形成するようにすればより好ましい。更に、上述した
ように、種結晶層12の成長側上面における端部Cから
の配列方向Aにおける距離がΔL1 =(t2 −t1 )/
20(μm)であり、かつ種結晶層12の離間領域の配
列方向Aにおける中心からの配列方向Aにおける距離が
ΔL2 =t2 /20(μm)である領域の内部に電流狭
窄部、すなわち活性層16の注入領域を設けるようにす
ればより好ましい。また、種結晶層12の成長側上面に
おける端部Cからの配列方向Aにおける距離および種結
晶層12の離間領域の配列方向Aにおける中心からの配
列方向Aにおける距離が、共に0.93μm以上である
領域の内部に電流狭窄部を形成するようにすれば好まし
く、種結晶層12の成長側上面からの配列方向Aにおけ
る距離がΔL1 +0.93(μm)であり、かつ会合部
Bからの配列方向Aにおける距離がΔL2 +0.93
(μm)である領域の内部に形成するようにすれば特に
好ましい。At this time, the threading dislocation M 2 (see FIG. 4) is present at the junction B located at the center of the separation region of the seed crystal layer 12 in the arrangement direction A. More preferably, a current constriction portion is provided corresponding to a region between the centers of the regions in the arrangement direction, and the injection region of the active layer 16 is formed in that region. Further, as described above, the distance in the arrangement direction A from the end C on the upper surface on the growth side of the seed crystal layer 12 is ΔL 1 = (t 2 −t 1 ) /.
20 is a ([mu] m), and seeds internal current confinement portion in the array direction distance in A is ΔL 2 = t 2/20 ( μm) region from the center in the arrangement direction A of the separation region of the crystal layer 12, i.e. It is more preferable to provide an injection region for the active layer 16. The distance in the arrangement direction A from the end C on the upper surface on the growth side of the seed crystal layer 12 and the distance in the arrangement direction A from the center in the arrangement direction A of the separated region of the seed crystal layer 12 are both 0.93 μm or more. It is preferable to form a current confinement portion inside a certain region. The distance in the arrangement direction A from the upper surface of the seed crystal layer 12 on the growth side is ΔL 1 +0.93 (μm). The distance in the arrangement direction A is ΔL 2 +0.93
(Μm) is particularly preferable.
【0056】電流狭窄部を形成したのち、露出面全体
に、例えば蒸着法により二酸化ケイ素よりなる絶縁層2
0を形成し、p側コンタクト層19に対応して開口を設
け、p側コンタクト層19を表面に露出させる。p側コ
ンタクト層19を露出させたのち、絶縁層20のn側コ
ンタクト層上の領域に開口を形成し、この開口に、例え
ば、チタン(Ti),アルミニウム(Al),白金およ
び金を順次蒸着し、合金化してn側電極21を形成す
る。また、p側コンタクト層19の表面およびその近傍
に、例えばパラジウム,白金および金を順次蒸着し、p
側電極22を形成する。そののち、成長用基板11を例
えば80μm程度の厚さとなるように研削する。成長用
基板11を研削したのち、所定の大きさに整え、p側コ
ンタクト層19の長さ方向において対向する一対の共振
器端面に図示しない反射鏡膜を形成する。これにより、
図1に示した半導体レーザが完成する。After forming the current confinement portion, the insulating layer 2 made of silicon dioxide is formed on the entire exposed surface by, for example, a vapor deposition method.
0 is formed, an opening is provided corresponding to the p-side contact layer 19, and the p-side contact layer 19 is exposed on the surface. After exposing the p-side contact layer 19, an opening is formed in a region on the n-side contact layer of the insulating layer 20, and, for example, titanium (Ti), aluminum (Al), platinum, and gold are sequentially deposited in the opening. Then, the n-side electrode 21 is formed by alloying. Also, for example, palladium, platinum and gold are sequentially deposited on the surface of the p-side contact layer 19 and the vicinity thereof,
The side electrode 22 is formed. After that, the growth substrate 11 is ground to a thickness of, for example, about 80 μm. After grinding the growth substrate 11, it is adjusted to a predetermined size, and a not-illustrated reflecting mirror film is formed on a pair of resonator end faces facing each other in the length direction of the p-side contact layer 19. This allows
The semiconductor laser shown in FIG. 1 is completed.
【0057】次に、この半導体レーザの作用について説
明する。Next, the operation of the semiconductor laser will be described.
【0058】この半導体レーザでは、n側電極21とp
側電極22との間に所定の電圧が印加されると、活性層
16に電流が注入され、電子−正孔再結合により発光が
起こる。ここでは、種結晶層12の幅w1 (μm)と厚
さt1 (μm)との積が15以下となっているので、n
側コンタクト層13における結晶軸の揺らぎが低減され
ている。従って、n側コンタクト層13の上に積層され
ているn型クラッド層14からp側コンタクト層19ま
での半導体層の結晶性が改善されている。よって、素子
の劣化が起こりにくく、寿命が延長される。In this semiconductor laser, the n-side electrode 21 is
When a predetermined voltage is applied to the side electrode 22, a current is injected into the active layer 16, and light emission occurs due to electron-hole recombination. Here, since the product of the width w 1 (μm) and the thickness t 1 (μm) of the seed crystal layer 12 is 15 or less, n
The fluctuation of the crystal axis in the side contact layer 13 is reduced. Therefore, the crystallinity of the semiconductor layers from the n-type cladding layer 14 stacked on the n-side contact layer 13 to the p-side contact layer 19 is improved. Therefore, deterioration of the element hardly occurs, and the life is extended.
【0059】このように本実施の形態に係る半導体レー
ザによれば、種結晶層12の幅w1(μm)と厚さt1
(μm)との積が15以下となるようにしたので、n側
コンタクト層13における結晶軸の揺らぎを低減させる
ことができる。従って、n側コンタクト層13の上に積
層されているn型クラッド層14からp側コンタクト層
19までの半導体層の結晶性を向上させることができ
る。よって、電圧の印加による劣化が起こりにくく、半
導体レーザの寿命を延長させることができる。また、貫
通転位などに起因する非発光再結合の割合を小さくする
ことができ、発光効率を向上させることができる。As described above, according to the semiconductor laser of the present embodiment, width w 1 (μm) and thickness t 1 of seed crystal layer 12 are obtained.
(Μm), the fluctuation of the crystal axis in the n-side contact layer 13 can be reduced. Therefore, the crystallinity of the semiconductor layers from the n-type cladding layer 14 stacked on the n-side contact layer 13 to the p-side contact layer 19 can be improved. Therefore, deterioration due to application of a voltage hardly occurs, and the life of the semiconductor laser can be extended. In addition, the ratio of non-radiative recombination caused by threading dislocation or the like can be reduced, and luminous efficiency can be improved.
【0060】また、種結晶層12と会合部Bとの間の領
域に対応して活性層16の注入領域を設けるようにすれ
ば、発光効率をより向上させることができる。更に、種
結晶層12からΔL1 =(t2 −t1 )/20(μm)
以上離れ、かつ会合部BからΔL2 =t2 /20(μ
m)以上離れた領域内に対応して注入領域を設けるよう
にすれば、または、種結晶層12および会合部Bからそ
れぞれ0.93μm以上から離れた領域内に対応して注
入領域を設けるようにすれば、より高い効果を得ること
ができる。Further, if the injection region of the active layer 16 is provided corresponding to the region between the seed crystal layer 12 and the associated portion B, the luminous efficiency can be further improved. Further, from the seed crystal layer 12, ΔL 1 = (t 2 −t 1 ) / 20 (μm)
Or more apart, and the association portion B ΔL 2 = t 2/20 (μ
m) If an implantation region is provided corresponding to a region at least distant or an implantation region is provided corresponding to a region distant from the seed crystal layer 12 and the associated portion B by 0.93 μm or more, respectively. By doing so, a higher effect can be obtained.
【0061】特に、種結晶層12におけるX線回折によ
るロッキングカーブの半値幅を300arcsec以下
とすれば、より結晶軸の揺らぎを低減することができ
る。In particular, if the half width of the rocking curve of the seed crystal layer 12 by X-ray diffraction is set to 300 arcsec or less, the fluctuation of the crystal axis can be further reduced.
【0062】また、配列方向Aにおける種結晶層12の
離間距離d1 を9μm以上とすれば、製造時において、
マスク合わせの際などに製造の自由度が高くなり、生産
性を向上させることができる。Further, if the separation distance d 1 of the seed crystal layer 12 in the arrangement direction A is set to 9 μm or more,
The degree of freedom in manufacturing is increased at the time of mask alignment, and the productivity can be improved.
【0063】更に、成長用基板11に、種結晶層12の
離間領域に対応して凹部11aを設けるようにしたの
で、種結晶層12を基礎としてn側コンタクト層13を
成長させる際に、種結晶層12から横方向に成長した結
晶と成長用基板11とが接触することを防止することが
できる。よって、n側コンタクト層13と、その上に形
成されたn型クラッド層14,n型ガイド層15,活性
層16、p型ガイド層17,p型クラッド層18および
p側コンタクト層19における貫通転位M1 ,M 2 の密
度を低くすることができると共に、結晶軸の揺らぎを低
減することができる。Further, a seed crystal layer 12
The concave portion 11a is provided corresponding to the separated area.
Then, the n-side contact layer 13 is formed based on the seed crystal layer 12.
At the time of growth, the crystal grown laterally from seed crystal layer 12
To prevent the crystal from coming into contact with the growth substrate 11.
it can. Therefore, the n-side contact layer 13 and the
N-type clad layer 14, n-type guide layer 15, active
Layer 16, p-type guide layer 17, p-type cladding layer 18, and
Threading dislocation M in p-side contact layer 191, M TwoDense
Degree and crystal axis fluctuation
Can be reduced.
【0064】[第2の実施の形態]図11は、本発明の
第2の実施の形態に係る窒化物系III−V族化合物基
板の断面構造を表すものである。この窒化物系III−
V族化合物基板は、離間して設けられた複数の種結晶層
71と、これら複数の種結晶層71を基礎として成長さ
せた結晶成長層としての基板本体72とを備えている。
種結晶層71および基板本体72は、短周期型周期率表
における3B族元素のうちの少なくとも1種と短周期型
周期率表における5B族元素のうちの少なくとも窒素と
を含む窒化物系III−V族化合物の結晶により構成さ
れている。なお、ここにおいて窒化物系III−V族化
合物とは、半導体であるものおよび半導体ではないもの
の両方を指す。[Second Embodiment] FIG. 11 shows a sectional structure of a nitride III-V compound substrate according to a second embodiment of the present invention. This nitride III-
The group V compound substrate includes a plurality of seed crystal layers 71 provided separately from each other, and a substrate main body 72 as a crystal growth layer grown on the basis of the plurality of seed crystal layers 71.
The seed crystal layer 71 and the substrate body 72 are made of a nitride III-containing at least one of the group 3B elements in the short period type periodic table and at least nitrogen of the group 5B element in the short period type periodic table. It is composed of a crystal of a group V compound. Here, the nitride III-V compound refers to both a semiconductor and a non-semiconductor.
【0065】種結晶層71は、例えば第1の実施の形態
の種結晶層12と同様の構成,作用および効果を有して
いる。基板本体72は、例えば、厚さが10μm〜20
0μmであり、n型不純物としてケイ素が添加されたn
型GaNにより構成されている。この基板本体72は、
種結晶層71の離間領域に対応して、種結晶層71から
横方向(配列方向A)に成長した横方向成長領域を有し
ている。The seed crystal layer 71 has the same configuration, operation and effect as the seed crystal layer 12 of the first embodiment, for example. The substrate main body 72 has a thickness of, for example, 10 μm to 20 μm.
0 μm, and n added with silicon as an n-type impurity.
It is composed of type GaN. This substrate body 72
Corresponding to the separated regions of the seed crystal layer 71, there is a lateral growth region grown in the lateral direction (arrangement direction A) from the seed crystal layer 71.
【0066】この窒化物系III−V族化合物基板は、
例えば、第1の実施の形態と同様にしてサファイアなど
よりなる図示しない成長用基板の上に種結晶層71を形
成し、第1の実施の形態のn側コンタクト層13を成長
させる場合と同様に、種結晶層71を基礎として基板本
体72を成長させたのち、図示しない成長用基板を除去
することにより得ることができる。This nitride III-V compound substrate is
For example, similar to the case where the seed crystal layer 71 is formed on a growth substrate (not shown) made of sapphire or the like in the same manner as in the first embodiment, and the n-side contact layer 13 of the first embodiment is grown. Then, after growing the substrate body 72 on the basis of the seed crystal layer 71, it can be obtained by removing the growth substrate (not shown).
【0067】なお、本実施の形態に係る窒化物系III
−V族化合物は、例えば、その一面に第1の実施の形態
と同様のn型クラッド層,活性層およびp型クラッド層
などを成長させる半導体レーザなどの基板として用いる
ことができる。The nitride III according to the present embodiment
The -V group compound can be used, for example, as a substrate of a semiconductor laser or the like on which an n-type clad layer, an active layer, a p-type clad layer, etc. similar to those of the first embodiment are grown.
【0068】[0068]
【実施例】更に、本発明の具体的な実施例について詳細
に説明する。EXAMPLES Further, specific examples of the present invention will be described in detail.
【0069】(実施例1−1〜1−10)サファイアよ
りなる成長用基板の上にGaNにより複数の帯状の種結
晶層を並列に形成し、この種結晶層を基礎としてGaN
により結晶成長層を成長させた。その際、実施例1−1
〜1−10で種結晶層の厚さt1 ,幅w1 および離間距
離d1 を表1に示したようにそれぞれ変化させた。ま
た、結晶成長層の成長速度は、3μm/h〜4μm/h
とした。(Examples 1-1 to 1-10) A plurality of band-shaped seed crystal layers were formed in parallel with GaN on a growth substrate made of sapphire.
To grow a crystal growth layer. At that time, Example 1-1
The thickness t 1 , width w 1, and separation distance d 1 of the seed crystal layer were changed as shown in Table 1 in で 1-10. The growth rate of the crystal growth layer is 3 μm / h to 4 μm / h.
And
【0070】[0070]
【表1】 [Table 1]
【0071】なお、実施例1−1〜1−10に対する比
較例1−1,1−2として、種結晶層の厚さt1 ,幅w
1 および離間距離d1 を表1に示したようにそれぞれ変
化させたことを除き、他は実施例1−1〜1−10と同
様にして結晶成長層を成長させた。As Comparative Examples 1-1 and 1-2 with respect to Examples 1-1 to 1-10 , the thickness t 1 and the width w of the seed crystal layer were set.
1 and the distance d 1 except that varied respectively as shown in Table 1, others were grown crystal growth layer in the same manner as in Example 1-1 to 1-10.
【0072】このようにして得られた実施例1−1〜1
−10および比較例1−1〜1−2の結晶成長層につい
て、X線回折法による分析を行った。その結果を図12
および図13に示す。Examples 1-1 to 1 thus obtained
The crystal growth layers of -10 and Comparative Examples 1-1 and 1-2 were analyzed by the X-ray diffraction method. The result is shown in FIG.
And FIG.
【0073】図12は、X線を種結晶層の配列方向に入
射して測定したロッキングカーブの半値幅を表すもので
ある。また、図13は、X線を種結晶層の延在方向に入
射して測定したロッキングカーブの半値幅を表すもので
ある。図12および図13において、縦軸は半値幅(単
位;arcsec)を示し、横軸は種結晶層の幅w1 (単位;
μm)と厚さt1 (単位;μm)との積を示している。FIG. 12 shows the half width of a rocking curve measured by irradiating X-rays in the direction of arrangement of the seed crystal layers. FIG. 13 shows the half width of a rocking curve measured by making an X-ray incident in the direction in which the seed crystal layer extends. 12 and 13, the vertical axis indicates the half width (unit: arcsec), and the horizontal axis indicates the width w 1 (unit;
μm) and the thickness t 1 (unit: μm).
【0074】図12から分かるように、種結晶層の配列
方向の半値幅は、実施例1−1〜1−10の方が、比較
例1−1,1−2のよりもそれぞれ狭く、種結晶層の幅
w1と厚さt1 との積が小さくなるほど、半値幅も狭く
なる傾向が見られた。すなわち、種結晶層の幅w1 (μ
m)と厚さt1 (μm)との積を15以下とすれば、種
結晶層の配列方向における結晶成長層の結晶軸に揺らぎ
が少なくなり、高い結晶性を有する結晶成長層を得られ
ることが分かった。また、幅w1 (μm)と厚さt
1 (μm)との積を10以下とすれば結晶軸に揺らぎが
より少なくなり、8以下とすれば更に少なくなることが
分かった。更に、6以下とすれば特に少なくなる傾向に
あることが分かった。As can be seen from FIG. 12, the half widths in the arrangement direction of the seed crystal layers are smaller in Examples 1-1 to 1-10 than in Comparative Examples 1-1 and 1-2. As the product of the width w 1 and the thickness t 1 of the crystal layer became smaller, the half-width tended to become smaller. That is, the width w 1 (μ
When the product of m) and the thickness t 1 (μm) is set to 15 or less, the fluctuation of the crystal axis of the crystal growth layer in the arrangement direction of the seed crystal layers is reduced, and a crystal growth layer having high crystallinity can be obtained. I understood that. The width w 1 (μm) and the thickness t
It was found that when the product of 1 (μm) was 10 or less, the fluctuation in the crystal axis was further reduced, and when it was 8 or less, the fluctuation was further reduced. Further, it was found that when the value was set to 6 or less, the number tended to be particularly small.
【0075】特に、実施例1−1と1−2,実施例1−
3と1−4,実施例1−6および1−7と比較例1−1
とを比較すると、種結晶層の幅w1 が同一の場合、厚さ
t1が厚くなるにしたがって半値幅が広くなり、結晶性
が劣化する傾向にあることが分かった。同様に、実施例
1−1,1−5,1−7,1−8,1−10を比較する
と、厚さt1 が同一の場合、幅w1 が広くなるにしたが
って半値幅が広くなり、結晶性が劣化する傾向にあるこ
とが分かった。Particularly, Examples 1-1 and 1-2 and Example 1-
3 and 1-4, Examples 1-6 and 1-7 and Comparative Example 1-1
It was found that when the width w 1 of the seed crystal layer was the same, the half-width increased as the thickness t 1 increased, and the crystallinity tended to deteriorate. Similarly, when comparing Examples 1-1,1-5,1-7,1-8,1-10, if the thickness t 1 is the same, the half value width is widened in accordance with the width w 1 is wider It was found that the crystallinity tended to deteriorate.
【0076】また、図13から分かるように、種結晶層
の延在方向の半値幅は、実施例1−1〜1−10と比較
例1−1,1−2とで大きな違いは見られなかった。す
なわち、種結晶層の延在方向における結晶成長層の結晶
軸の揺らぎは、種結晶層の幅w1 と厚さt1 との積に依
存しない傾向にあることが分かった。As can be seen from FIG. 13, the half width in the extending direction of the seed crystal layer is largely different between Examples 1-1 to 1-10 and Comparative Examples 1-1 and 1-2. Did not. That is, it has been found that the fluctuation of the crystal axis of the crystal growth layer in the extending direction of the seed crystal layer does not depend on the product of the width w 1 and the thickness t 1 of the seed crystal layer.
【0077】(実施例2)種結晶層の厚さt1 を2μ
m、幅w1 を3μm、離間距離d1 を9μmとしたこと
を除き、他は実施例1−1〜1−10と同様にして結晶
成長層を成長させた。本実施例では、種結晶層を形成す
る際、その成長側上面からX線を入射して、種結晶層に
おけるX線回折によるロッキングカーブの半値幅を測定
した。また、得られた結晶成長層についても、半値幅の
測定を行った。図14および図15にその結果を示す。Example 2 The thickness t 1 of the seed crystal layer was set to 2 μm.
m, and 3 [mu] m, except that the distance d 1 was 9μm width w 1, others were grown crystal growth layer in the same manner as in Example 1-1 to 1-10. In this example, when forming the seed crystal layer, X-rays were incident from the upper surface on the growth side, and the half width of the rocking curve of the seed crystal layer by X-ray diffraction was measured. The half width was also measured for the obtained crystal growth layer. 14 and 15 show the results.
【0078】図14は、X線を種結晶層の配列方向に入
射して測定した結晶成長層におけるロッキングカーブの
半値幅を表すものである。図15は、X線を種結晶層の
延在方向に入射して測定した結晶成長層におけるロッキ
ングカーブの半値幅を表すものである。図14および図
15において、縦軸は結晶成長層の半値幅(単位;arcs
ec)を示し、横軸は種結晶層の半値幅(単位;arcsec)
を示している。FIG. 14 shows the half width of a rocking curve in a crystal growth layer measured by irradiating X-rays in the direction of arrangement of the seed crystal layers. FIG. 15 shows the half width of a rocking curve in the crystal growth layer measured by applying X-rays in the direction in which the seed crystal layer extends. 14 and 15, the vertical axis represents the half-width (unit: arcs) of the crystal growth layer.
ec), and the horizontal axis represents the half-width of the seed crystal layer (unit: arcsec)
Is shown.
【0079】図14から分かるように、種結晶層の配列
方向の半値幅は、ばらつきが大きく、種結晶層の半値幅
に対するはっきりとした依存性を見ることはできなかっ
た。As can be seen from FIG. 14, the FWHM in the arrangement direction of the seed crystal layers varied greatly, and no clear dependence on the FWHM of the seed crystal layers could be seen.
【0080】一方、図15から分かるように、種結晶層
の延在方向の半値幅は、種結晶層の半値幅が狭くなるほ
ど狭くなり、結晶成長層の結晶性が高くなる傾向が見ら
れた。特に、種結晶層の半値幅が300arcsec以
下であれば、結晶成長層の半値幅を180arcsec
以下に小さくできることが分かった。On the other hand, as can be seen from FIG. 15, the half width of the seed crystal layer in the extending direction becomes narrower as the half width of the seed crystal layer becomes narrower, and the crystallinity of the crystal growth layer tends to be higher. . In particular, when the half width of the seed crystal layer is 300 arcsec or less, the half width of the crystal growth layer is 180 arcsec.
It turned out that it can be reduced below.
【0081】すなわち、種結晶層の成長側上面における
X線回折によるロッキングカーブの半値幅を300ar
csec以下とすれば、少なくとも種結晶層の延在方向
における結晶成長層の結晶軸の揺らぎを低減できること
が分かった。That is, the half width of the rocking curve by X-ray diffraction on the upper surface of the seed crystal layer on the growth side is 300 ar.
It has been found that when the time is csec or less, fluctuation of the crystal axis of the crystal growth layer at least in the extending direction of the seed crystal layer can be reduced.
【0082】(実施例3−1〜3−6)種結晶層の厚さ
t1 を2μm、幅w1 を3μm、離間距離d1 を9μm
とし、結晶成長層の成長速度を表2に示したように変化
させたことを除き、他は実施例1−1〜1−10と同様
にして結晶成長層を成長させた。本実施例においても、
結晶成長層について種結晶層の配列方向にX線を入射
し、X線回折法による分析を行った。得られたロッキン
グカーブのピークの形状を表2に示す。(Examples 3-1 to 3-6) The thickness t 1 of the seed crystal layer is 2 μm, the width w 1 is 3 μm, and the separation distance d 1 is 9 μm.
A crystal growth layer was grown in the same manner as in Examples 1-1 to 1-10, except that the growth rate of the crystal growth layer was changed as shown in Table 2. Also in this embodiment,
X-rays were incident on the crystal growth layer in the direction in which the seed crystal layers were arranged, and analyzed by X-ray diffraction. Table 2 shows the peak shapes of the obtained rocking curves.
【0083】[0083]
【表2】 [Table 2]
【0084】表2から分かるように、実施例3−3〜3
−6では単峰のピークが得られ、結晶成長層の結晶軸が
全体的に揃っていることが確認された。但し、成長速度
を1μm/hとした実施例3−6では、表面荒れが生じ
てしまっていた。これは、種結晶層12の上面に対応す
る部分の成長が遅いため、キャリアガスなどによる表面
エッチングが支配的になったためであると考えられる。
また、実施例3−1,3−2では、ピークが分離してし
まっていた。これは、微少領域では結晶軸は揃っている
が、軸方向が2方向に傾いていることを示している。特
に、実施例3−1では、ここでは具体的には示さないが
半値幅が広く、結晶成長層の結晶軸に揺らぎが大きく、
しかも、結晶成長層の表面がきれいな平坦面とならなか
った。As can be seen from Table 2, Examples 3-3 to 3
At -6, a single peak was obtained, and it was confirmed that the crystal axes of the crystal growth layer were entirely aligned. However, in Example 3-6 in which the growth rate was 1 μm / h, the surface was roughened. This is considered to be because the growth of the portion corresponding to the upper surface of the seed crystal layer 12 was slow, and the surface etching by the carrier gas or the like became dominant.
In Examples 3-1 and 3-2, the peaks were separated. This indicates that the crystal axes are aligned in the minute region, but the axial direction is inclined in two directions. In particular, in Example 3-1, although not specifically shown here, the half width is wide, and the fluctuation in the crystal axis of the crystal growth layer is large.
Moreover, the surface of the crystal growth layer did not become a clean flat surface.
【0085】すなわち、結晶成長層を6μm/h以下の
速度で成長させるようにすれば、結晶軸に揺らぎが少な
い結晶成長層を得られることが分かった。また、4μm
/h以下の速度で成長させるようにすれば、全体的に結
晶軸が揃っている結晶成長層を得られることが分かっ
た。更に、2μm/h以上の速度で成長させるようにす
れば、表面がきれいに平坦化された結晶成長層を得られ
ることが分かった。That is, it was found that a crystal growth layer with little fluctuation in the crystal axis can be obtained by growing the crystal growth layer at a rate of 6 μm / h or less. 4 μm
It has been found that a crystal growth layer having a uniform crystal axis can be obtained by growing at a rate of not more than / h. Furthermore, it was found that a crystal growth layer having a clean and flat surface can be obtained by growing at a rate of 2 μm / h or more.
【0086】なお、ここでは具体的には示さないが、I
II族元素のうちの少なくとも1種と窒素とを含むGa
N以外のIII−V族窒化物半導体よりなる結晶成長層
を成長させた場合においても、同様の結果が得られる。Although not specifically shown here, I
Ga containing at least one of Group II elements and nitrogen
Similar results are obtained when a crystal growth layer made of a group III-V nitride semiconductor other than N is grown.
【0087】以上、実施の形態および実施例を挙げて本
発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施
例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例
えば、上記実施の形態および実施例では、複数の帯状の
種結晶層12,41を備える場合について説明したが、
素子の大きさによっては最終的に1つしか備えていない
場合もある。また、格子状あるいは島状などでもよい。Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and can be variously modified. For example, in the above-described embodiments and examples, the case where a plurality of band-shaped seed crystal layers 12 and 41 are provided has been described.
Depending on the size of the element, there may be only one in the end. Further, the shape may be a lattice shape or an island shape.
【0088】また、上記実施の形態および実施例では、
p型クラッド層18の一部およびp側コンタクト層19
を種結晶層成長層12bの外1に示した方向に延びる細
い帯状とすることにより電流狭窄するようにしたが、他
の方向に延びる細い帯状として電流狭窄するようにして
もよいし、他の構造により電流狭窄するようにしてもよ
い。In the above embodiment and examples,
Part of p-type cladding layer 18 and p-side contact layer 19
Is formed as a narrow band extending in the direction shown outside 1 of the seed crystal layer growth layer 12b, but the current may be narrowed as a narrow band extending in another direction. The current may be confined by the structure.
【0089】更に、上記実施の形態および実施例では、
成長用基板11を備える場合について説明したが、成長
用基板11は結晶を成長させた後で除去するようにして
もよい。その場合には、n側電極とp側電極とを表面側
と裏面側とに分けて設けることもできる。Further, in the above embodiment and examples,
Although the case where the growth substrate 11 is provided has been described, the growth substrate 11 may be removed after growing the crystal. In that case, the n-side electrode and the p-side electrode may be provided separately on the front side and the back side.
【0090】加えて、上記実施の形態および実施例で
は、成長用基板11をサファイアあるいは炭化ケイ素に
より構成するようにしたが、窒化ガリウム(GaN),
スピネル(MgAl2 O4 )あるいはガリウムヒ素(G
aAs)などの他の材料により構成するようにしてもよ
い。In addition, in the above embodiments and examples, the growth substrate 11 is made of sapphire or silicon carbide. However, gallium nitride (GaN),
Spinel (MgAl 2 O 4 ) or gallium arsenide (G
It may be made of another material such as aAs).
【0091】更にまた、上記実施の形態および実施例で
は、絶縁膜31を除去した後にn側コンタクト層13を
形成するようにしたが、種結晶層12の上の絶縁膜31
を除去せずにn側コンタクト層13(実施例では結晶成
長層)を形成するようにしてもよい。これにより、貫通
転位M1 が絶縁膜31により遮断され、種結晶層12か
らの貫通転位M1 の伝播が防止される。従って、n側コ
ンタクト層13には会合に起因する貫通転位M2 を除き
結晶欠陥がほとんど存在せず、その上側に優れた結晶性
を有するIII−V族窒化物半導体を得ることができ
る。但し、n側コンタクト層13を成長させる際に、絶
縁膜31の構成材料が不純物としてn側コンタクト層1
3の中に混入してしまい、半導体レーザの特性を劣化さ
せるおそれなどもあるので、使用目的などに応じて適宜
の製造方法を選択することが好ましい。Further, in the above embodiments and examples, the n-side contact layer 13 is formed after the insulating film 31 is removed, but the insulating film 31 on the seed crystal layer 12 is formed.
May be formed without removing the n-side contact layer 13 (a crystal growth layer in the embodiment). Thereby, threading dislocation M 1 is blocked by insulating film 31, and propagation of threading dislocation M 1 from seed crystal layer 12 is prevented. Thus, the n-side contact layer 13 hardly exists crystal defects except threading dislocations M 2 due to association, it is possible to obtain a group III-V nitride semiconductor having excellent crystallinity on its upper side. However, when the n-side contact layer 13 is grown, the constituent material of the insulating film 31 is used as an impurity in the n-side contact layer 1.
3 may deteriorate the characteristics of the semiconductor laser, and it is preferable to select an appropriate manufacturing method according to the purpose of use.
【0092】また、上記各実施の形態および実施例で
は、MOCVD法により種結晶層用成長層12aおよび
n側コンタクト層13などを成長させるようにしたが、
MBE(Molecular Beam Epitaxy;分子線エピタキシ
ー)法,ハイドライド気相成長法あるいはハライド気相
成長法などの他の気相成長法により形成するようにして
もよい。In each of the above embodiments and examples, the seed crystal layer growth layer 12a and the n-side contact layer 13 are grown by MOCVD.
It may be formed by another vapor phase growth method such as MBE (Molecular Beam Epitaxy), hydride vapor phase epitaxy, or halide vapor phase epitaxy.
【0093】また、上記実施の形態では、半導体素子と
して半導体レーザを具体例に挙げて説明したが、本発明
は、発光ダイオードあるいは電界効果トランジスタなど
の他の半導体素子についても適用することができる。Further, in the above embodiment, the semiconductor laser is described as a specific example of the semiconductor device. However, the present invention can be applied to other semiconductor devices such as a light emitting diode or a field effect transistor.
【0094】[0094]
【発明の効果】以上説明したように請求項1ないし請求
項10のいずれか1項に記載の半導体レーザまたは請求
項12記載の半導体素子または請求項14記載の窒化物
系III−V族化合物基板によれば、種結晶層の配列方
向における結晶成長層との境界面の幅(単位はμm)
と、結晶成長層が積層された方向における厚さt1 との
積が15以下となるようにしたので、結晶成長層におけ
る結晶軸の揺らぎを低減させることができる。よって、
素子の特性を向上させることができるという効果を奏す
る。As described above, a semiconductor laser according to any one of claims 1 to 10, a semiconductor device according to claim 12, or a nitride III-V compound substrate according to claim 14. According to the formula, the width of the boundary surface with the crystal growth layer in the arrangement direction of the seed crystal layers (unit: μm)
And the product of the thickness and the thickness t 1 in the direction in which the crystal growth layers are stacked is 15 or less, so that the fluctuation of the crystal axis in the crystal growth layer can be reduced. Therefore,
There is an effect that the characteristics of the element can be improved.
【0095】特に、請求項6または請求項7記載の半導
体レーザによれば、種結晶層と会合部との間の領域に対
応して活性層の注入領域を設けるようにしたので、素子
の特性をより向上させることができるという効果を奏す
る。In particular, according to the semiconductor laser of the sixth or seventh aspect, the injection region of the active layer is provided corresponding to the region between the seed crystal layer and the associated portion. Is further improved.
【0096】また、請求項11記載の半導体レーザまた
は請求項13記載の半導体素子によれば、種結晶層の延
在方向に対して垂直な方向における結晶成長層との境界
面の幅(単位はμm)と、結晶成長層が積層された方向
における厚さ(単位はμm)との積が15以下となるよ
うにしたので、結晶成長層における結晶軸の揺らぎを低
減させることができる。よって、素子の特性を向上させ
ることができるという効果を奏する。According to the semiconductor laser described in claim 11 or the semiconductor device described in claim 13, the width of the boundary surface with the crystal growth layer in the direction perpendicular to the extending direction of the seed crystal layer (unit is: μm) and the thickness (unit: μm) in the direction in which the crystal growth layers are stacked are 15 or less, so that the fluctuation of the crystal axis in the crystal growth layer can be reduced. Therefore, there is an effect that the characteristics of the element can be improved.
【0097】更に、請求項15ないし請求項20のいず
れか1項に記載の半導体レーザの製造方法または請求項
21記載の半導体素子の製造方法または請求項22記載
の窒化物系III−V族化合物基板の製造方法によれ
ば、種結晶層用成長層を、種結晶層の配列方向における
成長側上面の幅(単位はμm)と、成長方向における厚
さ(単位はμm)との積が15以下となるように選択的
に除去して複数の種結晶層とするようにしたので、結晶
軸に揺らぎが少ないを結晶成長層を成長させることがで
きるという効果を奏する。Further, the method for manufacturing a semiconductor laser according to any one of claims 15 to 20, the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 21, or the nitride III-V compound according to claim 22 According to the substrate manufacturing method, the seed layer growth layer is formed by multiplying the product of the width (unit: μm) of the upper surface on the growth side in the arrangement direction of the seed crystal layer and the thickness (unit: μm) in the growth direction. Since a plurality of seed crystal layers are selectively removed as described below, the crystal growth layer can be grown with little fluctuation in the crystal axis.
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る半導体素子の
構成を表す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1に示した種結晶層を説明するための説明図
である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a seed crystal layer shown in FIG.
【図3】図1に示した種結晶層を説明するための他の説
明図である。FIG. 3 is another explanatory diagram for explaining the seed crystal layer shown in FIG.
【図4】図1に示したn側コンタクト層における貫通転
位の発生状態を表す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a state of occurrence of threading dislocations in an n-side contact layer shown in FIG.
【図5】図1に示したn側コンタクト層における貫通転
位の他の発生状態を表す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating another state of occurrence of threading dislocations in the n-side contact layer illustrated in FIG.
【図6】結晶の厚さと転位の拡がりとの関係を表す特性
図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between the thickness of a crystal and the spread of dislocations.
【図7】本発明の第1の実施の形態に係る半導体素子の
構成を表す他の断面図である。FIG. 7 is another cross-sectional view illustrating a configuration of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図8】図1に示した半導体素子の製造方法を説明する
ための断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG.
【図9】図8に続く製造工程を説明するための断面図で
ある。FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing step following FIG. 8;
【図10】図9に続く製造工程を説明するための断面図
である。FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing step following FIG. 9;
【図11】本発明の第2の実施の形態に係る窒化物系I
II−V族化合物基板の構成を表す断面図である。FIG. 11 shows a nitride-based I according to a second embodiment of the present invention.
It is sectional drawing showing the structure of a II-V compound substrate.
【図12】本発明の実施例1に係る種結晶層と結晶成長
層における半値幅との関係を表す特性図である。FIG. 12 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a seed crystal layer and a half width in a crystal growth layer according to the first embodiment of the present invention.
【図13】本発明の実施例1に係る種結晶層と結晶成長
層における半値幅との関係を表す他の特性図である。FIG. 13 is another characteristic diagram showing a relationship between a seed crystal layer and a half width in a crystal growth layer according to the first embodiment of the present invention.
【図14】本発明の実施例2に係る種結晶層における半
値幅と結晶成長層における半値幅との関係を表す特性図
である。FIG. 14 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a half width in a seed crystal layer and a half width in a crystal growth layer according to a second embodiment of the present invention.
【図15】本発明の実施例2に係る種結晶層における半
値幅と結晶成長層における半値幅との関係を表す他の特
性図である。FIG. 15 is another characteristic diagram illustrating a relationship between a half width in the seed crystal layer and a half width in the crystal growth layer according to the second embodiment of the present invention.
11…成長用基板、11a…凹部、12,71…種結晶
層、12a…境界面、12b…種結晶層用成長層、1
3,61…絶縁膜、20…第1導電型半導体層、21…
n側コンタクト層、22…n型クラッド層、23…n型
ガイド層、30…活性層、40…第2導電型半導体層、
41…p型ガイド層、42…p型クラッド層、43…p
側コンタクト層、51…n側電極、52…p側電極、6
2…フォトレジスト膜、72…基板本体、A…配列方
向、B…会合部、C…端部、M1 ,M 2 …貫通転位 11: growth substrate, 11a: recess, 12, 71: seed crystal
Layer, 12a ... interface, 12b ... seed crystal layer growth layer, 1
3, 61 ... insulating film, 20 ... first conductivity type semiconductor layer, 21 ...
n-side contact layer, 22 ... n-type cladding layer, 23 ... n-type
Guide layer, 30 ... active layer, 40 ... second conductivity type semiconductor layer,
41 ... p-type guide layer, 42 ... p-type cladding layer, 43 ... p
Side contact layer, 51 ... n-side electrode, 52 ... p-side electrode, 6
2. Photoresist film, 72: Substrate body, A: Arrangement method
Direction, B: meeting, C: end, M1, M Two… Threading dislocation
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅野 竹春 宮城県白石市白鳥三丁目53番地の2 ソニ ー白石セミコンダクタ株式会社内 (72)発明者 後藤 修 宮城県白石市白鳥三丁目53番地の2 ソニ ー白石セミコンダクタ株式会社内 (72)発明者 池田 真朗 宮城県白石市白鳥三丁目53番地の2 ソニ ー白石セミコンダクタ株式会社内 (72)発明者 渋谷 勝義 宮城県白石市白鳥三丁目53番地の2 ソニ ー白石セミコンダクタ株式会社内 (72)発明者 日野 智公 宮城県白石市白鳥三丁目53番地の2 ソニ ー白石セミコンダクタ株式会社内 (72)発明者 喜嶋 悟 宮城県白石市白鳥三丁目53番地の2 ソニ ー白石セミコンダクタ株式会社内 (72)発明者 池田 昌夫 宮城県白石市白鳥三丁目53番地の2 ソニ ー白石セミコンダクタ株式会社内 Fターム(参考) 5F041 AA40 CA04 CA40 CA46 CA65 CA74 CA75 CA77 5F045 AA02 AA04 AA05 AB09 AB14 AC08 AC12 AC19 AF02 AF09 CA12 DA53 DA63 DA64 5F073 AA13 AA74 CA07 CB05 CB07 DA05 DA22 DA35 EA29 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Takeharu Asano 3-53-3 Shiratori, Shiroishi City, Miyagi Prefecture Inside Sony Shiroishi Semiconductor Co., Ltd. (72) Inventor Osamu Goto 3-53 Shiratori, Shiraishi City, Miyagi Prefecture 2 Inside Sony Shiroishi Semiconductor Co., Ltd. (72) Inventor Masaro Ikeda 3-53-3 Shiratori, Shiroishi City, Miyagi Prefecture Inside 2 Sony Shiroishi Semiconductor Co., Ltd. (72) Inventor Katsuyoshi Shibuya 3-53 Shiratori, Shiroishi City, Miyagi Prefecture 2 Inside Sony Shiroishi Semiconductor Co., Ltd. (72) Inventor Satoshi Hino 3-53-3 Shiratori, Shiraishi-shi, Miyagi Prefecture Inside 2 Sony Shiroishi Semiconductor Co., Ltd. (72) Satoru Kishima 3-53 Shiratori, Shiraishi-shi, Miyagi Prefecture (2) Inventor Masao Ikeda White in Miyagi Prefecture 3 53 Ishiichi Shiratori 3-chome 2 Sony Shiroishi Semiconductor Co., Ltd. F-term (reference) 5F041 AA40 CA04 CA40 CA46 CA65 CA74 CA75 CA77 5F045 AA02 AA04 AA05 AB09 AB14 AC08 AC12 AC19 AF02 AF09 CA12 DA53 DA63 DA64 5F073 AA13 AACA CA CB07 DA05 DA22 DA35 EA29
Claims (22)
なり、離間して設けられた複数の種結晶層と、窒化物系
III−V族化合物半導体からなり、前記種結晶層を基
礎として成長させた結晶成長層とを備えた半導体レーザ
であって、 前記種結晶層は、その配列方向における前記結晶成長層
との境界面の幅(単位はμm)と、前記結晶成長層が積
層された方向における厚さ(単位はμm)との積が15
以下であることを特徴とする半導体レーザ。1. A seed crystal layer made of a nitride III-V compound semiconductor and provided at a distance, and a nitride group III-V compound semiconductor grown on the seed crystal layer A seed crystal layer, wherein the seed crystal layer has a width (unit: μm) of a boundary surface with the crystal growth layer in the arrangement direction, and the crystal growth layer is stacked. The product of the thickness in the direction (unit: μm) is 15
A semiconductor laser characterized by the following.
も大きいことを特徴とする請求項1記載の半導体レー
ザ。2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein said product of said seed crystal layer is larger than 2.25.
ることを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ。3. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the product of the seed crystal layer is 10 or less.
ことを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ。4. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the product of the seed crystal layer is 8 or less.
ことを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ。5. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the product of the seed crystal layer is 6 or less.
に、前記種結晶層の配列方向に成長することにより形成
された会合部を含み、前記活性層は、前記種結晶層と前
記会合部との間の領域に対応して電流が注入される注入
領域を有することを特徴とする請求項1記載の半導体レ
ーザ。6. The crystal growth layer has an active layer and includes an associated portion formed by growing the seed crystal layer in an arrangement direction, and the active layer includes the seed crystal layer and the associated portion. 2. The semiconductor laser according to claim 1, further comprising an injection region into which a current is injected corresponding to a region between the first region and the second region.
る前記種結晶層の厚さをt1 (単位はμm)とし、前記
結晶成長層が積層された方向における前記結晶成長層の
厚さをt2 (単位はμm)としたとき、前記活性層にお
ける注入領域が、前記種結晶層からその配列方向に(t
2 −t1 )/20以上離れ、かつ前記会合部から前記種
結晶層の配列方向にt2 /20以上離れた領域に対応し
て設けられたことを特徴とする請求項6記載の半導体レ
ーザ。7. The thickness of the seed crystal layer in the direction in which the crystal growth layers are stacked is defined as t 1 (unit: μm), and the thickness of the crystal growth layer in the direction in which the crystal growth layers are stacked is defined as t 1. When t 2 (unit is μm), the injection region in the active layer is shifted from the seed crystal layer in the direction of its arrangement by (t
2 -t 1) / 20 or more apart, and the semiconductor laser according to claim 6, characterized in that provided in correspondence from the association unit to the region away t 2/20 or more in the arrangement direction of the seed crystal layer .
を入射させた際に得られるX線回折によるロッキングカ
ーブの半値幅が300arcsec以下であることを特
徴とする請求項1記載の半導体レーザ。8. The seed crystal layer according to claim 1, wherein a half width of a rocking curve by X-ray diffraction obtained when X-rays are incident from the boundary surface side is 300 arcsec or less. Semiconductor laser.
離が、9μm以上であることを特徴とする請求項1記載
の半導体レーザ。9. The semiconductor laser according to claim 1, wherein a separation distance in the arrangement direction of the seed crystal layers is 9 μm or more.
の成長用基板を備えると共に、この成長用基板は、前記
種結晶層間の離間領域に対応して凹部を有することを特
徴とする請求項1記載の半導体レーザ。10. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a growth substrate for growing the seed crystal layer, wherein the growth substrate has a concave portion corresponding to a separation region between the seed crystal layers. 2. The semiconductor laser according to 1.
らなる帯状の種結晶層と、窒化物系III−V族化合物
半導体からなり、前記種結晶層を基礎として成長させた
結晶成長層とを備えた半導体レーザであって、 前記種結晶層は、その延在方向に対して垂直な方向にお
ける前記結晶成長層との境界面の幅(単位はμm)と、
前記結晶成長層が積層された方向における厚さ(単位は
μm)との積が15以下であることを特徴とする半導体
レーザ。11. A strip-shaped seed crystal layer made of a nitride III-V compound semiconductor and a crystal growth layer made of a nitride III-V compound semiconductor and grown on the basis of the seed crystal layer. A semiconductor laser comprising: a width of a boundary surface (unit: μm) between the seed crystal layer and the crystal growth layer in a direction perpendicular to a direction in which the seed crystal layer extends;
A semiconductor laser having a product of a thickness (unit: μm) in a direction in which the crystal growth layers are stacked is 15 or less.
らなり、離間して設けられた複数の種結晶層と、窒化物
系III−V族化合物半導体からなり、前記種結晶層を
基礎として成長させた結晶成長層とを備えた半導体素子
であって、 前記種結晶層は、その配列方向における前記結晶成長層
との境界面の幅(単位はμm)と、前記結晶成長層が積
層された方向における厚さ(単位はμm)との積が15
以下であることを特徴とする半導体素子。12. A seed crystal layer made of a nitride III-V compound semiconductor and provided separately, and a nitride III-V compound semiconductor, and grown on the seed crystal layer as a base. A seed crystal layer, wherein the seed crystal layer has a width (unit: μm) of a boundary surface with the crystal growth layer in an arrangement direction thereof, and the crystal growth layer is stacked. The product of the thickness in the direction (unit: μm) is 15
A semiconductor element characterized by the following.
らなる帯状の種結晶層と、窒化物系III−V族化合物
半導体からなり、前記種結晶層を基礎として成長させた
結晶成長層とを備えた半導体素子であって、 前記種結晶層は、その延在方向に対して垂直な方向にお
ける前記結晶成長層との境界面の幅(単位はμm)と、
前記結晶成長層が積層された方向における厚さ(単位は
μm)との積が15以下であることを特徴とする半導体
素子。13. A band-shaped seed crystal layer made of a nitride III-V compound semiconductor and a crystal growth layer made of a nitride III-V compound semiconductor and grown on the seed crystal layer. A semiconductor element provided, wherein the seed crystal layer has a width (unit: μm) of a boundary surface with the crystal growth layer in a direction perpendicular to an extending direction of the seed crystal layer;
A semiconductor element having a product of a thickness (unit: μm) in a direction in which the crystal growth layers are stacked is 15 or less.
り、離間して設けられた複数の種結晶層と、窒化物系I
II−V族化合物からなり、前記種結晶層を基礎として
成長させた結晶成長層とを備えた窒化物系III−V族
化合物基板であって、 前記種結晶層は、その配列方向における前記結晶成長層
との境界面の幅(単位はμm)と、前記結晶成長層が積
層された方向における厚さ(単位はμm)との積が15
以下であることを特徴とする窒化物系III−V族化合
物基板。14. A nitride-based III-V compound comprising a plurality of spaced apart seed crystal layers;
A nitride-based group III-V compound substrate comprising a group II-V compound and a crystal growth layer grown on the basis of the seed crystal layer, wherein the seed crystal layer comprises The product of the width (unit: μm) of the boundary surface with the growth layer and the thickness (unit: μm) in the direction in which the crystal growth layers are stacked is 15
A nitride III-V compound substrate characterized by the following.
V族化合物半導体からなる種結晶層用成長層を成長させ
る工程と、 種結晶層用成長層を選択的に除去して複数の種結晶層と
し、それらの配列方向における成長側上面の幅(単位は
μm)と、成長方向における厚さ(単位はμm)との積
が15以下となるようにする工程と、 種結晶層を基礎として窒化物系III−V族化合物半導
体よりなる結晶成長層を成長させる工程とを含むことを
特徴とする半導体レーザの製造方法。15. On a growth substrate, a nitride III-
A step of growing a seed crystal layer growth layer composed of a group V compound semiconductor; and selectively removing the seed crystal layer growth layer to form a plurality of seed crystal layers. And the thickness in the growth direction (unit: μm) is adjusted to be 15 or less. A crystal growth layer made of a nitride III-V compound semiconductor based on a seed crystal layer is formed. Growing the semiconductor laser.
成長させると共に、更に、 活性層に電流が注入される注入領域を、種結晶層とその
配列方向における離間領域の中心との間の領域に対応し
て形成する工程を含むことを特徴とする請求項15記載
の半導体レーザの製造方法。16. An active layer is grown at least as a crystal growth layer, and an injection region into which current is injected into the active layer corresponds to a region between the seed crystal layer and the center of the separation region in the arrangement direction. The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 15, further comprising a step of forming the semiconductor laser.
1 (単位はμm)とし、結晶成長層の成長方向における
厚さをt2 (単位はμm)としたとき、活性層の注入領
域を、種結晶層からその配列方向に(t2 −t1 )/2
0以上離れ、かつ種結晶層の配列方向における離間領域
の中心から配列方向にt2 /20以上離れた領域に対応
して形成することを特徴とする請求項16記載の半導体
レーザの製造方法。17. The thickness of the seed crystal layer in the growth direction is t
1 (unit is μm) and the thickness of the crystal growth layer in the growth direction is t 2 (unit is μm), the injection region of the active layer is shifted from the seed crystal layer in the arrangement direction by (t 2 −t 1 ) / 2
0 or more away, and a semiconductor laser manufacturing method according to claim 16, wherein the forming in response to a region apart t 2/20 or more from the center in the arrangement direction of the separation region in the arrangement direction of the seed crystal layer.
成長させることを特徴とする請求項15記載の半導体レ
ーザの製造方法。18. The method according to claim 15, wherein the crystal growth layer is grown at a rate of 6 μm / h or less.
の離間距離が9μm以上となるように種結晶層用成長層
を選択的に除去することを特徴とする請求項15記載の
半導体レーザの製造方法。19. The semiconductor laser according to claim 15, wherein the seed crystal layer growth layer is selectively removed so that a separation distance between the seed crystal layers in the arrangement direction of the seed crystal layers is 9 μm or more. Production method.
に、更に、 種結晶層用成長層の除去領域に対応して成長用基板を選
択的に除去し、成長用基板に凹部を形成する工程を含む
ことを特徴とする請求項15記載の半導体レーザの製造
方法。20. Prior to the step of growing the crystal growth layer, the growth substrate is further selectively removed corresponding to the removed region of the seed crystal layer growth layer to form a recess in the growth substrate. The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 15, comprising a step.
V族化合物半導体からなる種結晶層用成長層を成長させ
る工程と、 種結晶層用成長層を選択的に除去して複数の種結晶層と
し、それらの配列方向における成長側上面の幅(単位は
μm)と、成長方向における厚さ(単位はμm)との積
が15以下となるようにする工程と、 種結晶層を基礎として窒化物系III−V族化合物半導
体よりなる結晶成長層を成長させる工程とを含むことを
特徴とする半導体素子の製造方法。21. A nitride III-
A step of growing a seed crystal layer growth layer composed of a group V compound semiconductor; and selectively removing the seed crystal layer growth layer to form a plurality of seed crystal layers. And the thickness in the growth direction (unit: μm) is adjusted to be 15 or less. A crystal growth layer made of a nitride III-V compound semiconductor based on a seed crystal layer is formed. Growing the semiconductor device.
V族化合物からなる種結晶層用成長層を成長させる工程
と、 種結晶層用成長層を選択的に除去して複数の種結晶層と
し、それらの配列方向における成長側上面の幅(単位は
μm)と、成長方向における厚さ(単位はμm)との積
が15以下となるようにする工程と、 種結晶層を基礎として窒化物系III−V族化合物より
なる結晶成長層を成長させる工程とを含むことを特徴と
する窒化物系III−V族化合物基板の製造方法。22. On a growth substrate, a nitride III-
A step of growing a seed crystal layer growth layer composed of a group V compound; and selectively removing the seed crystal layer growth layer to form a plurality of seed crystal layers. (μm) and the thickness in the growth direction (unit: μm) so that the product is 15 or less; and growing a crystal growth layer made of a nitride III-V compound based on the seed crystal layer And a method of manufacturing a nitride-based III-V compound substrate.
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