JP3395631B2 - 窒化物半導体素子及び窒化物半導体素子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザ素子、ＬＥＤ素子
等の発光素子、光センサー、太陽電池等の受光素子、あ
るいはトランジスタ等の電子デバイスに使用される窒化
物半導体（Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋
Y≦１）よりなる窒化物半導体素子と、その窒化物半導
体素子の製造方法に係り、特に窒化物半導体を基板とす
る窒化物半導体素子と製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】窒化物半導体は高輝度青色ＬＥＤ、純緑
色高輝度ＬＥＤの材料として、本出願人により最近実用
化されたばかりである。また本出願人はこの材料を用い
て青色レーザ素子で、世界で初めて４０６ｎｍの室温で
の連続発振に成功した。（日経エレクトロニクス、１９
９６年、１２月２日号、技術速報）このレーザ素子は活
性層にＩｎ_XＧａ_1-XＮの多重量子井戸構造を有し、活性
層両端の共振面はエッチングにより形成されており、２
０℃において、閾値電流密度３．６ｋＡ／cm²、閾値電
圧５．５Ｖ、１．５ｍＷ出力において、２７時間の連続
発振を示す。

【０００３】現在のＬＥＤ素子、レーザ素子共に、窒化
物半導体の成長基板にはサファイアが用いられている。
周知のようにサファイアは窒化物半導体との格子不整が
１３％以上もあるため、この上に成長された窒化物半導
体の結晶は格子欠陥が非常に多い。一般に結晶欠陥の多
い半導体はレーザ素子には不向きであり、実用化は難し
いとされている。また、サファイアの他に、ＺｎＯ、Ｇ
ａＡｓ、Ｓｉ等の基板を用いた素子も報告されている
が、これらの基板上では結晶性の良い窒化物半導体が成
長しにくいため、ＬＥＤでさえ実現されていない。

【０００４】また、サファイアを基板とするレーザ素子
は、その活性層の共振面を劈開により形成することが難
しいという欠点を有している。本出願人は先にサファイ
ア上部に窒化物半導体が積層されたウェーハを、サファ
イアのＭ面で劈開して窒化物半導体の劈開面を形成する
技術を示したが、歩留、共振面の平行性等の性能におい
て、実用化するには十分満足できるものではなかった。

【０００５】一方、窒化物半導体と完全に格子整合する
窒化物半導体の基板を作製する試みも成されているが
（例えば、特開昭６１−７６２１、特公昭６１−２６３
５、特開昭５１−３７７９、特開平７−１６５４９８、
特開平７−２０２２６５等）実際には、窒化物半導体基
板を得ることは非常に難しく、未だ実現していないのが
現状である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、窒化物半
導体を基板とする窒化物半導体素子については、ほとん
ど知られておらず、例えば基板を如何にしてチップ状に
分割するかも知られていない。従って本発明はこのよう
な事情を鑑みて成されたものであって、窒化物半導体を
基板とする窒化物半導体素子と、その窒化物半導体素子
の新規な製造方法を提供することにあり、特に窒化物半
導体基板を有してなるレーザ素子とレーザ素子の共振面
を形成する方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の窒化物半導体素
子は、結晶欠陥数が１０^７個／ｃｍ^２以下である窒化物
半導体を基板とし、その基板上部に活性層を含む素子構
造を有する窒化物半導体層が積層されてなる窒化物半導
体素子であって、その窒化物半導体素子の対向する活性
層端面は、前記窒化物半導体基板Ｍ面（１１−００）の
劈開面と一致する劈開面であって、かつ該基板下部には
ｎ電極が形成されていることを特徴とする。

【０００８】特に、窒化物半導体層がレーザ素子構造と
なっている場合には、レーザ素子の活性層端面がレーザ
素子の共振面であることを特徴とする。また、前記基板
はＳｉドープされた基板であることを特徴とする。

【０００９】本発明の窒化物半導体素子の製造方法は、
窒化物半導体層と異なる材料よりなる異種基板上部に、
表面に窒化物半導体が成長しないか、若しくは成長しに
くい性質を有する材料から成る保護膜を部分的に形成
し、窒化物半導体をその保護膜上部にまで成長させて、
窒化物半導体基板を作製する第１の工程と、窒化物半導
体基板上部に活性層を含む素子構造となる窒化物半導体
層を積層する第２の工程と、異種基板上部に成長された
窒化物半導体基板より、異種基板を除去する第３の工程
と、窒化物半導体基板のＭ面（１１−００）で活性層を
含む窒化物半導体層を劈開する第４の工程とを備えるこ
とを特徴とする。本発明の製造方法において、第２の工
程と、第３の工程の順序は問わない。つまり第３の工程
は、第２の工程の先に行っても良いし、後で行うことも
できる。

【００１０】好ましくは、前記第１の工程で異種基板上
部に部分的に保護膜を形成し、窒化物半導体をその保護
膜上部にまで成長させる。更に好ましくは前記第１の工
程で異種基板表面に成長させた窒化物半導体層の表面
に、部分的に保護膜を形成し、窒化物半導体をその保護
膜上部にまで成長させる。保護膜を形成すると、保護膜
上部に成長した窒化物半導体層の結晶欠陥が少なくな
り、更に保護膜と保護膜の間（窓部）の上部も結晶欠陥
が少なくなるので、基板とする窒化物半導体の結晶性が
非常に良くなる。さらに好ましくは保護膜をストライプ
形状とする。ストライプとすると窒化物半導体の異方性
成長の性質が利用できる。保護膜は異種基板表面に直接
接して形成することもできるし、また異種基板の上に窒
化物半導体層を数十μｍ以下に薄く成長させた後、その
窒化物半導体層の表面に接して形成することもでき、異
種基板の上部に形成されていればよい。異種基板上に窒
化物半導体層を成長させた後、保護膜を形成して行う
と、保護膜上部に成長させる窒化物半導体層の表面に生
じる結晶欠陥がより少なくなり好ましい。

【００１１】また、本発明の製造方法では、第１の工程
で、Ｃ面（０００１）を主面とするサファイア基板上部
にそのサファイア基板のＡ面（１１２−０）に対して垂
直なストライプ形状を有する保護膜を形成する工程、若
しくはＡ面（１１２−０）を主面とするサファイア基板
上部にそのサファイア基板のＲ（１１−０２）面に対し
て垂直なストライプ形状を有する保護膜を形成する工
程、または（１１１）面を主面とするスピネル基板上部
にそのスピネル基板の（１１０）面に対して垂直なスト
ライプ形状を有する保護膜を形成する工程の内のいずれ
か１種の工程を含み、その保護膜上部に窒化物半導体を
成長させることを特徴とする。

【００１２】特に保護膜を形成する場合、本発明の製造
方法では、所定の動作をする活性層はストライプ状の保
護膜上部に位置しており、前記第４の工程において、そ
のストライプに対して垂直な方向で劈開することを特徴
とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１はＣ軸配向した窒化物半導体
の結晶構造を示すユニットセル図である。窒化物半導体
は正確には菱面体構造であるが、この図に示すように六
方晶系で近似できる。本発明の素子では、対向する活性
層端面は窒化物半導体のＭ面での共振面とされている。
Ｍ面とはこの図に示すように六角柱の側面を示す面であ
り、それぞれ６種類の面方位で示すことができるが、全
て同一Ｍ面を示しているため、本明細書では（１１−０
０）面が全てのＭ面を代表して示しているものとする。
同様に、Ｒ面とは六角柱の一底辺からＣ軸に対して斜め
に六角柱を切断した面方位で示す面であり、各底辺６辺
についてそれぞれ６種類の面方位で示すことができる
が、全て同一Ｍ面を示しているため、本明細書では（１
１−０２）面がＲ面を代表して示しているものとする。
さらにＡ面とはこの図に示すように、六方形の近接した
２点から、Ｃ軸に対して、六角柱を垂直に切断した面を
示し、六角形各頂点についてそれぞれ６種類の面方位で
示すことができるが、全て同一Ａ面を示しているため、
本明細書では（１１２−０）面がＡ面を代表して示して
いるものとする。

【００１４】本発明の窒化物半導体素子において、基板
とする窒化物半導体はＩｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ（０≦X、
０≦Y、X＋Y≦１）であれば、どのような組成でも良い
が、好ましくはアンドープ（undope）ＧａＮとする。ア
ンドープＧａＮは最も結晶性の良い窒化物半導体を基板
となるような厚膜、例えば１００μｍ以上の厚膜で成長
させやすい。またＧａＮにＳｉ、Ｇｅ、Ｓ、Ｓｅ等の４
族元素よりなるｎ型不純物をドープすることもできる。
ｎ型不純物は、好ましい範囲の導電性を制御して、Ｇａ
Ｎの結晶性を維持するためには、１×１０¹⁷／cm³〜５
×１０²¹／cm³の範囲でドープすることが望ましい。

【００１５】素子構造が積層される窒化物半導体基板主
面の面方位は特に問わないが、Ｍ面で劈開できる主面を
有する窒化物半導体基板を選択し、好ましくＣ面、Ａ面
を主面とする窒化物半導体基板を用いる。また主面をＣ
面、Ａ面から数度、面方位をずらした窒化物半導体基板
を用いることもできる。

【００１６】窒化物半導体基板の上に活性層を含む素子
構造を有する窒化物半導体層を積層した窒化物半導体素
子は、その基板と格子整合するために、結晶性のよい窒
化物半導体層が成長できる。従来ではサファイア、Ｚｎ
Ｏ、Ｓｉ、ＧａＡｓ等の異種基板上に窒化物半導体層を
積層していたが、異種基板の上に成長された窒化物半導
体結晶は、格子定数のミスマッチ、熱膨張係数差等の要
因により、格子欠陥が非常に多く、また窒化物半導体結
晶の方位がそろいにくく、基板の劈開により、一定した
窒化物半導体素子の劈開面を得ることが難しかった。本
発明の素子では窒化物半導体基板の上に、素子構造とな
る窒化物半導体層を成長させているため、その窒化物半
導体層には結晶欠陥が非常に少なく、また面方位がそろ
った結晶が成長できる。そのため窒化物半導体基板のＭ
面を劈開することにより、活性層を含む窒化物半導体素
子が、同じくＭ面で一致して劈開されるために、方位が
そろった鏡面に近い劈開面を得ることができる。しかも
図１に示すように、Ｍ面は互いに平行な面を有している
ため、その面を共振面としたレーザ素子を作製すると、
非常に反射率の高い面を得ることができる。

【００１７】本発明の製造方法の第１の工程において、
異種基板は窒化物半導体と異なる材料よりなる基板であ
ればどのようなものでも良く、例えば、サファイアＣ面
の他、Ｒ面、Ａ面を主面とするサファイア、スピネル
（ＭｇＡ１₂Ｏ₄）のような絶縁性基板、ＳｉＣ（６Ｈ、
４Ｈ、３Ｃを含む）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓｉ
等の従来知られている窒化物半導体と異なる基板材料を
用いることができる。この異種基板上に窒化物半導体層
を厚膜で成長させて、窒化物半導体基板を作製する。窒
化物半導体基板を作製するには、好ましくは次に述べる
方法で作製する。

【００１８】即ち、異種基板上部（必ずしも接してしな
くても良い）に部分的に保護膜を形成し、この保護膜上
部に窒化物半導体を成長させる。好ましくは異種基板表
面に成長させた窒化物半導体の表面に部分的に保護膜を
形成し、この保護膜上部に窒化物半導体を成長させる。
保護膜の材料としては 保護膜表面に窒化物半導体が成
長しないか、若しくは成長しにくい性質を有する材料を
好ましく選択し、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ_X）、窒化
ケイ素（Ｓｉ_XＮ_Y）、酸化チタン（ＴｉＯ_X）、酸化ジ
ルコニウム（ＺｒＯ_X）等の酸化物、窒化物、またこれ
らの多層膜の他、１２００℃以上の融点を有する金属等
を用いることができる。これらの保護膜材料は、窒化物
半導体の成長温度６００℃〜１１００℃の温度にも耐
え、その表面に窒化物半導体が成長しないか、成長しに
くい性質を有している。保護膜材料を窒化物半導体表面
に形成するには、例えば蒸着、スパッタ、ＣＶＤ等の気
相製膜技術を用いることができる。また、部分的（選択
的）に形成するためには、フォトリソグラフィー技術を
用いて、所定の形状を有するフォトマスクを作製し、そ
のフォトマスクを介して、前記材料を気相製膜すること
により、所定の形状を有する保護膜を形成できる。保護
膜の形状は特に問うものではなく、例えばドット、スト
ライプ、碁盤面状の形状で形成できるが、後に述べるよ
うに、ストライプ状の形状で特定の面方位に形成するこ
とが望ましい。

【００１９】図２乃至図６は、第１の工程における窒化
物半導体ウェーハの各構造を示す模式的な断面図であ
る。以下この図面を元にして好ましい第１の工程の作用
を説明する。なお図において、１は異種基板、２は窒化
物半導体層（保護膜を形成する下地層となる層）、３は
基板となる第１の窒化物半導体層、１１は第１の保護膜
を示す。

【００２０】第１の工程では、図２に示すように、異種
基板１上部に窒化物半導体層２を成長させた表面に、第
１の保護膜１１を部分的に形成する。また、異種基板１
と窒化物半導体層２の間に、格子定数不整を緩和する低
温成長バッファ層（図示されていない）を形成しても良
い。バッファ層を形成すると、結晶欠陥を更に少なくす
ることができ好ましい。異種基板上部に成長させられる
窒化物半導体層２としては、アンドープ（不純物をドー
プしない状態、undope）のＧａＮ、ｎ型不純物をドープ
したＧａＮ、又はＳｉをドープしたＧａＮを用いること
ができる。窒化物半導体層２は、高温、具体的には９０
０℃〜１１００℃、好ましくは１０５０℃で異種基板上
に成長され、膜厚は１〜２０μｍ、好ましくは２〜１０
μｍである。この範囲であると本発明の効果を得るのに
好ましい。異種基板１と窒化物半導体層２との間に形成
されるバッファ層は、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、Ｉ
ｎＧａＮ等が９００℃以下２００℃以上の温度で、膜厚
数十オングストローム〜数百オングストロームで成長さ
れる。このバッファ層は異種基板１と窒化物半導体層２
との格子定数不正を緩和するために形成されるが、窒化
物半導体の成長方法、基板の種類等によっては省略する
ことも可能である。

【００２１】また、本発明において、第１の保護膜１１
は、異種基板１に直接接して形成されてもよく、異種基
板１上部に例えばＺｎＯ等の半導体層を成長させその半
導体層の上に形成されてもよい。異種基板１に第１の保
護膜１１を直接形成した場合、図６に示すように、第１
の保護膜１１を異種基板１上に直接形成した場合、隣接
する第１の保護膜１１と第１の保護膜１１との間にバッ
ファ層を形成してもよい。この場合に用いられるバッフ
ァ層は、上記異種基板１と窒化物半導体層２との間に形
成されるバッファ層と同様のものが挙げられる。

【００２２】次に、図３に示すように、窒化物半導体層
２の上部に第１の保護膜１１を形成した上部に第１の窒
化物半導体３を成長させる。第１の窒化物半導体３とし
ては、好ましくはアンドープ（不純物をドープしない状
態、undope）のＧａＮ、若しくはｎ型不純物をドープし
たＧａＮが挙げられる。このように異種基板１の上に成
長させた窒化物半導体層２上に第１の保護膜１１を形成
し、その上に第１の窒化物半導体３を成長させると、第
１の保護膜１１の上には窒化物半導体３が成長せず、露
出した窒化物半導体層２上に第１の窒化物半導体３が選
択成長される。さらに成長を続けると、第１の窒化物半
導体３が第１の保護膜１１の上に覆いかぶさって行き、
隣接した第１の窒化物半導体３同士でつながって、図４
に示すように、あたかも第１の保護膜１１の上に第１の
窒化物半導体３が成長したかのような状態となる。

【００２３】このように成長した第１の窒化物半導体層
３の表面に現れる結晶欠陥（貫通転位）は、従来のもの
に比べ非常に少なくなる。しかし、第１の窒化物半導体
３の成長初期における窓部の上部と保護膜の上部のそれ
ぞれの結晶欠陥の数は著しく異なる。つまり、異種基板
上部の第１の保護膜１１が形成されていない部分（窓
部）に成長されている第１の窒化物半導体３の部分に
は、異種基板１と窒化物半導体層２との界面から結晶欠
陥が転位し易い傾向にあるが、第１の保護膜１１の上部
に成長されている第１の窒化物半導体層３の部分には、
縦方向へ転位している結晶欠陥はほとんどない。

【００２４】例えば、図４に示すように、異種基板１か
ら第１の窒化物半導体層３の表面に向かって示している
複数の細線によって結晶欠陥を模式的に示している。こ
のような結晶欠陥は、異種基板１と窒化物半導体層２と
の格子定数のミスマッチにより、異種基板１の上に成長
される窒化物半導体層２に、非常に多く発生する。そし
て、第１の保護膜１１が形成されていない窓部の結晶欠
陥のほとんどは、第１の窒化物半導体３を成長中、異種
基板と窒化物半導体層２の界面から表面方向に向かって
転位をする。しかし、この窓部から発生した結晶欠陥
は、図４に示すように、第１の窒化物半導体層３の成長
初期にはほとんどが転位しているが、第１の窒化物半導
体層３の成長を続けるうちに、途中で表面方向に転位す
る結晶欠陥の数が激減する傾向にあり、第１の窒化物半
導体層３の表面まで転位する結晶欠陥が非常に少なくな
る。一方、第１の保護膜１１上部に形成された第１の窒
化物半導体層３は基板から成長したものではなく、隣接
する第１の窒化物半導体層３が成長中につながったもの
であるため、結晶欠陥の数は基板から成長したものに比
べて、成長のはじめから非常に少なくなる。この結果、
成長終了後の第１の窒化物半導体層３の表面（保護膜上
部及び窓部上部）には、転位した結晶欠陥が非常に少な
く、あるいは透過型電子顕微鏡観察によると保護膜上部
にはほとんど見られなくなる。この結晶欠陥の非常に少
ない第１の窒化物半導体層３を、素子構造となる窒化物
半導体の成長基板に用いることにより、従来よりも結晶
性に優れた窒化物半導体素子を実現できる。

【００２５】また、第１の窒化物半導体層３の表面の窓
部及び保護膜上部共に結晶欠陥が少なくなるが、成長初
期に結晶欠陥が多かった窓部の上部に成長した第１の窒
化物半導体層３の表面には、保護膜上部に成長したもの
に比べやや結晶欠陥が多くなる傾向がある。このことは
恐らく、窓部に成長する第１の窒化物半導体層３の成長
の途中で、多くの結晶欠陥の転位が止まったものの、わ
ずかに転位を続ける結晶欠陥が窓部のほぼ直上部に転位
し易い傾向があるのではないかと考えられる。

【００２６】また、結晶欠陥の転位の傾向は、保護膜を
形成した後、第１の窒化物半導体３を成長させる際に３
族源のガスに対する窒素源のガスのモル比（Ｖ／III
比）を変えることにより調整できる。まずＶ／III比を
２０００以下にする場合は、結晶欠陥の転位がまっすぐ
表面まで達しなく、成長の途中で転位が９０°曲がり易
くなるようである。これに対し、Ｖ／III比を２０００
より大きくする場合は、結晶欠陥が表面方に転位を続け
るのもが、Ｖ／III比を２０００以下にする場合に比
べ、多くなりやすい。このような結晶欠陥の転位の違い
による結晶欠陥の数を表面透過型電子顕微鏡観察による
と、Ｖ／III比が２０００以下の場合は、窓部上部のみ
に転位が観測され保護膜上部にはほとんど欠陥が見られ
なくなり、例えば窓部上部の結晶欠陥濃度が、ほぼ１０
⁸個／ｃｍ²以下、好ましくは１０⁷個／ｃｍ²以下であ
り、保護膜上部では、ほぼ１０⁷個／ｃｍ²以下、好まし
くは１０⁶個／ｃｍ²以下である。また、Ｖ／III比が２
０００より大きい場合は、窓部及び保護膜上部両方に渡
って転位が見られ結晶欠陥の数が例えば１０⁸個／ｃｍ²
以上となる傾向がある。Ｖ／III比の好ましい値として
は２０００〜１００、１５００〜５００であり、この範
囲であると、上記結晶欠陥の転位が表面まで転位しにく
くなり良好な結晶性を有する窒化物半導体を得られやす
い。

【００２７】また、本発明において、図５に示すよう
に、第２の保護膜１２を第１の窒化物半導体層３の表面
の結晶欠陥が現れ易いと思われる部分や、表面に現れた
結晶欠陥を覆うように設けることが好ましい。このよう
に第２の保護膜１２を設けると、第１の窒化物半導体層
３の表面に現れた結晶欠陥の更なる転位が防止でき、更
に素子構造を形成した後で窓部上部の転位を中断した結
晶欠陥がレーザ素子等を作動中に活性層等へ再転位する
恐れが考えられるが、これを防止でき好ましい。本発明
において、第２の保護膜１２を形成する位置は特に限定
されず、第１の窒化物半導体層３の表面に部分的に、好
ましくは現れている結晶欠陥の上に形成され、更に好ま
しくは第１の窒化物半導体層３の成長初期に結晶欠陥が
存在する窓部の上部である。例えば、第２の保護膜１２
の形成する位置の一実施の形態として、図５に示すよう
に、第１の窒化物半導体層３の窓部の上部に、第２の保
護膜１２を形成する。つまり、基板と窒化物半導体層と
の界面から発生した格子欠陥が表面に現れ易いと考えら
れる窓部の上部の第１の窒化物半導体層３の表面に第２
の保護膜１２を形成し、第１の保護膜１１上部に成長さ
れている第１の窒化物半導体層３の表面を露出させるこ
とが望ましい。このように第２の保護膜１２を、第１の
保護膜１１の窓部に対応する第１の窒化物半導体層３の
表面に形成することにより、窓部から結晶欠陥が転位を
続けた場合、結晶欠陥の転位を第２の保護膜１２で止め
ることができる。

【００２８】なお、図５では図４で成長させた第１の窒
化物半導体層３表面の凹凸を少なくするため、研磨して
フラットな面としているが、特に研磨せず、そのまま第
１の窒化物半導体層３の表面に第２の保護膜１２を形成
しても良い。好ましくは第２の保護膜１２の面積を第１
の保護膜１１の窓の面積よりも大きくする。具体的に
は、保護膜の形状をドット、ストライプ等で形成した場
合には、単位ドットの表面積、単位ストライプ幅を窓よ
りも大きくする。なぜなら、結晶欠陥は必ずしも基板か
ら垂直に転位するのではなく、斜めに入ったり、途中で
折れ曲がって転位する場合が多い。そのため第１の保護
膜１１の直上部にある第１の窒化物半導体層３に結晶欠
陥が侵入してくる可能性が考えられるため、図５に示す
ように、第２の保護膜１２の表面積を窓よりも大きくす
ることが望ましい。

【００２９】次に、第２の保護膜１２が形成された第１
の窒化物半導体層３上に第２の窒化物半導体層４を成長
させると、同様に、最初は第２の保護膜１２の上には第
２の窒化物半導体層４は成長せず、第１の窒化物半導体
層３の上にのみ選択成長する。第１の窒化物半導体層３
の上に成長させる第２の窒化物半導体層４は、同じ窒化
物半導体であり、しかも結晶欠陥の少ない第１の窒化物
半導体層３の上に成長させているので、格子定数のミス
マッチによる結晶欠陥が発生しにくい。第１の窒化物半
導体層３の表面に結晶欠陥が少ないため、第２の窒化物
半導体層４に転位する結晶欠陥も少なくなり、第１の窒
化物半導体層３よりもさらに結晶性の良い第２の窒化物
半導体層４が成長できる。なお本発明の第１の工程にお
いて、第１の窒化物半導体層３、第２の窒化物半導体層
４、いずれの窒化物半導体も基板として用いることがで
きる。

【００３０】さらに好ましい態様として、保護膜の形状
をストライプとする。ストライプとすることにより、窒
化物半導体の異方性成長が利用できる。即ち、窒化物半
導体は異種基板上では、ある一定の方位に対して成長し
やすい傾向にあるため、成長しやすい方向に対して垂直
なストライプ状の保護膜を設けることにより、保護膜上
部で窒化物半導体がつながって成長しやすい傾向にあ
る。なお保護膜の面積は露出している異種基板の面積
（窓）よりも大きくする方が格子欠陥の少ない窒化物半
導体が得られやすい。

【００３１】第１の工程の特に好ましい態様として、Ｃ
面（０００１）を主面とするサファイア基板上部にその
サファイア基板のＡ面（１１２−０）に対して垂直なス
トライプ形状を有する保護膜を形成する。若しくはＡ面
（１１２−０）を主面とするサファイア基板上部にその
サファイア基板のＲ（１１−０２）面に対して垂直なス
トライプ形状を有する保護膜を形成する。又は（１１
１）面を主面とするスピネル基板上部にそのスピネル基
板の（１１０）面に対して垂直なストライプ形状を有す
る保護膜を形成する。いずれの工程を用いても良い。そ
して前記保護膜上部に窒化物半導体を成長させる。図７
は異種基板の主面側の模式的な平面図である。この図は
サファイアＣ面を主面とし、オリエンテーションフラッ
ト（オリフラ）面をＡ面としている。この図に示すよう
に保護膜のストライプをＡ面に対して垂直方向で、互い
に平行なストライプを形成する。図７に示すように、サ
ファイアＣ面上に窒化物半導体を選択成長させた場合、
窒化物半導体は面内ではＡ面に対して平行な方向で成長
しやすく、垂直な方向では成長しにくい傾向にある。従
ってＡ面に対して垂直な方向でストライプを設けると、
ストライプとストライプの間の窒化物半導体がつながっ
て成長しやすくなり、図２〜図５に示した結晶成長が容
易に可能となる。

【００３２】同様に、Ａ面を主面とするサファイア基板
を用いた場合についても、例えばオリフラ面をＲ面とす
ると、Ｒ面に垂直方向に対して、互いに平行なストライ
プを形成することにより、ストライプ幅方向に対して窒
化物半導体が成長しやすい傾向にあるため、結晶欠陥の
少ない窒化物半導体層を成長させることができる。

【００３３】またスピネル（ＭｇＡｌ₂Ｏ₄）に対して
も、窒化物半導体の成長は異方性がああり、窒化物半導
体の成長面を（１１１）面とし、オリフラ面を（１１
０）面とすると、窒化物半導体は（１１０）面に対して
平行方向に成長しやすい傾向があある。従って（１１
０）面に対して垂直な方向にストライプを形成すると窒
化物半導体層と隣接する窒化物半導体同士が保護膜の上
部でつながって、結晶欠陥の少ない結晶を成長できる。
上記説明は図５のように第２の保護膜１２を形成する場
合も同様に、第１の保護膜１１と平行方向のストライプ
を第１の窒化物半導体層３表面に形成することが望まし
い。なおスピネルは立方晶であるため特に図示していな
い。

【００３４】図８は図７の一部を拡大して示す模式的な
平面図である。この図に示すように窒化物半導体はＣ面
を主面としＡ面をオリフラ面としたサファイア基板上で
は、保護膜上部に成長させる窒化物半導体基板のＭ面が
オリフラ面に対して平行な方向で成長する傾向にある。
そのため、活性層を有する窒化物半導体素子をその窒化
物半導体基板の上に成長させた際に、活性層部分を保護
膜上部に位置するように設計すると、結晶性の良い窒化
物半導体素子を成長させることができる。しかも、第４
の工程において、窒化物半導体基板をそのストライプ状
の保護膜に対して垂直な方向で劈開すると、窒化物半導
体素子はＭ面で劈開されるために、レーザ素子を作製す
る場合には、平行な共振面を容易に得ることができる。
なお、図８はＣ面を主面とするサファイアについて示す
ものであるが、同様にＡ面を主面とするサファイア、
（１１１）面を主面とするスピネルについても同様であ
る。

【００３５】

【実施例】

［実施例１］本実施例はＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長
法）について示すものであるが、本発明の方法は、ＭＯ
ＶＰＥ法に限るものではなく、例えばＨＶＰＥ（ハライ
ド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線気相成長法）等、窒化
物半導体を成長させるのに知られている全ての方法を適
用できる。

【００３６】（第１の工程）２インチφ、Ｃ面を主面と
し、オリフラ面をＡ面とするサファイア基板上に、温度
５１０℃でＧａＮよりなるバッファ層（図示されていな
い）を１５０オングストロームと、温度１０５０℃でア
ンドープＧａＮ層２を３μｍ成長させ、その上にストラ
イプ状のフォトマスクを形成し、ＣＶＤ装置によりスト
ライプ幅１０μｍ、ストライプ間隔（窓）６μｍのＳｉ
Ｏ₂よりなる保護膜を０．１μｍの膜厚で形成する。ス
トライプ方向は図７に示すように、オリフラ面に対して
垂直な方向で形成する。

【００３７】保護膜形成後、基板を反応容器内にセット
し、温度を１０５０℃まで上昇させ、原料ガスにＴＭ
Ｇ、アンモニア、シランガスを用い、Ｓｉを１×１０¹⁸
／cm³ドープしたＧａＮよりなる窒化物半導体層を１５
０μｍの膜厚で成長させる。基板となる窒化物半導体層
の好ましい成長膜厚は、先に形成した保護膜１１の膜
厚、大きさによっても異なるが、保護膜１１の表面を覆
い、保護膜上部にまで成長させるために、保護膜の膜厚
に対して１０倍以上、さらに好ましくは５０倍以上の膜
厚で成長させることが望ましい。また、保護膜の大きさ
は特に限定しないが、例えばストライプで形成した場
合、好ましいストライプ幅は０．５〜１００μｍ、さら
に好ましくは１μｍ〜５０μｍ程度の幅で形成すること
が望ましく、ストライプピッチは、ストライプ幅よりも
狭くすることが望ましい。つまり保護膜の面積を窓より
も大きくする方が、結晶欠陥の少ない窒化物半導体層が
得られる。

【００３８】窒化物半導体層成長後、ウェーハを反応容
器から取り出し、窒化物半導体層の表面をラッピングし
て鏡面状とし、ＳｉドープＧａＮよりなる窒化物半導体
基板を得る。

【００３９】（第２の工程）次にＳｉドープＧａＮ基板
を作製したウェーハを再度ＭＯＣＶＤ装置の反応容器に
移送し、レーザ素子構造となる窒化物半導体層を基板上
に成長させる。図９は本発明の窒化物半導体素子の一構
造を示す模式断面図であり具体的にはレーザ素子の構造
を示している。このレーザ素子は共振面に平行な方向、
即ち窒化物半導体基板のＭ面に平行な方向で素子を切断
した際の図を示している。図９を元に第２の工程以下を
説明する。

【００４０】ＳｉドープＧａＮを主面とするウェーハを
ＭＯＶＰＥ装置の反応容器内にセットし、１０５０℃で
このＧａＮ基板４０の上にＳｉを１×１０¹⁸／cm³ドー
プしたＧａＮよりなる第２のバッファ層４１を２μｍ成
長させる。第２のバッファ層４１は９００℃以上の高温
で成長させる窒化物半導体単結晶層であり、従来より成
長される基板と窒化物半導体との格子不整合を緩和する
ための低温で成長させるバッファ層とは区別される。ま
た、この第２のバッファ層４１は膜厚１００オングスト
ローム以下、さらに好ましくは７０オングストローム以
下、最も好ましくは５０オングストローム以下の互いに
組成が異なる窒化物半導体を積層してなる歪超格子層と
することが好ましい。歪超格子層とすると、単一窒化物
半導体層の結晶性が良くなるため、高出力なレーザ素子
が実現できる。

【００４１】（クラック防止層４２）次にＳｉを５×１
０¹⁸／cm³ドープしたＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるクラッ
ク防止層４２を５００オングストロームの膜厚で成長さ
せる。このクラック防止層４２はＩｎを含むｎ型の窒化
物半導体、好ましくはＩｎＧａＮで成長させることによ
り、Ａｌを含む窒化物半導体層中にクラックが入るのを
防止することができる。クラック防止層は１００オング
ストローム以上、０．５μｍ以下の膜厚で成長させるこ
とが好ましい。１００オングストロームよりも薄いと前
記のようにクラック防止として作用しにくく、０．５μ
ｍよりも厚いと、結晶自体が黒変する傾向にある。な
お、このクラック防止層４２は省略することもできる。

【００４２】（ｎ側クラッド層４３）次に、Ｓｉを５×
１０¹⁸／cm³ドープしたｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる
第１の層、２０オングストロームと、アンドープ（undo
pe）のＧａＮよりなる第２の層、２０オングストローム
とを交互に１００層積層してなる総膜厚０．４μｍの超
格子構造とする。ｎ側クラッド層４３はキャリア閉じ込
め層、及び光閉じ込め層として作用し、Ａｌを含む窒化
物半導体、好ましくはＡｌＧａＮを含む超格子層とする
ことが望ましく、超格子層全体の膜厚を１００オングス
トローム以上、２μｍ以下、さらに好ましくは５００オ
ングストローム以上、１μｍ以下で成長させることが望
ましい。超格子層にするとクラックのない結晶性の良い
キャリア閉じ込め層が形成できる。

【００４３】（ｎ側光ガイド層４４）続いて、Ｓｉを５
×１０¹⁸／cm³ドープしたｎ型ＧａＮよりなるｎ型光ガ
イド層４４を０．１μｍの膜厚で成長させる。このｎ側
光ガイド層４４は、活性層の光ガイド層として作用し、
ＧａＮ、ＩｎＧａＮを成長させることが望ましく、通常
１００オングストローム〜５μｍ、さらに好ましくは２
００オングストローム〜１μｍの膜厚で成長させること
が望ましい。このｎ側光ガイド層４４は通常はＳｉ、Ｇ
ｅ等のｎ型不純物をドープしてｎ型の導電型とするが、
特にアンドープにすることもできる。超格子とする場合
には第１の層及び第２の層の少なくとも一方にｎ型不純
物をドープしてもよいし、またアンドープでも良い。

【００４４】（活性層４５）次に、アンドープのＩｎ0.
2Ｇａ0.8Ｎよりなる井戸層、２５オングストロームと、
アンドープＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎよりなる障壁層、５０オ
ングストロームを交互に積層してなる総膜厚１７５オン
グストロームの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層４
５を成長させる。

【００４５】（ｐ側キャップ層４６）次に、バンドギャ
ップエネルギーがｐ側光ガイド層４７よりも大きく、か
つ活性層４５よりも大きい、Ｍｇを１×１０²⁰／cm³ド
ープしたｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.9Ｎよりなるｐ側キャップ層
４６を３００オングストロームの膜厚で成長させる。こ
のｐ側キャップ層４６はｐ型としたが、膜厚が薄いた
め、ｎ型不純物をドープしてキャリアが補償されたｉ
型、若しくはアンドープとしても良く、最も好ましくは
ｐ型不純物をドープした層とする。ｐ側キャップ層１７
の膜厚は０．１μｍ以下、さらに好ましくは５００オン
グストローム以下、最も好ましくは３００オングストロ
ーム以下に調整する。０．１μｍより厚い膜厚で成長さ
せると、ｐ型キャップ層４６中にクラックが入りやすく
なり、結晶性の良い窒化物半導体層が成長しにくいから
である。Ａｌの組成比が大きいＡｌＧａＮ程薄く形成す
るとＬＤ素子は発振しやすくなる。例えば、Y値が０．
２以上のＡｌ_YＧａ_1-YＮであれば５００オングストロー
ム以下に調整することが望ましい。ｐ側キャップ層４６
の膜厚の下限は特に限定しないが、１０オングストロー
ム以上の膜厚で形成することが望ましい。

【００４６】（ｐ側光ガイド層４７）次に、バンドギャ
ップエネルギーがｐ側キャップ層４６より小さい、Ｍｇ
を１×１０²⁰／cm³ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側
光ガイド層４７を０．１μｍの膜厚で成長させる。この
層は、活性層の光ガイド層として作用し、ｎ側光ガイド
層４４と同じくＧａＮ、ＩｎＧａＮで成長させることが
望ましい。また、この層はｐ側クラッド層４８を成長さ
せる際のバッファ層としても作用し、１００オングスト
ローム〜５μｍ、さらに好ましくは２００オングストロ
ーム〜１μｍの膜厚で成長させることにより、好ましい
光ガイド層として作用する。このｐ側光ガイド層は通常
はＭｇ等のｐ型不純物をドープしてｐ型の導電型とする
が、特に不純物をドープしなくても良い。なお、このｐ
型光ガイド層を超格子層とすることもできる。超格子層
とする場合には第１の層及び第２の層の少なくとも一方
にｐ型不純物をドープしてもよいし、またアンドープで
も良い。

【００４７】（ｐ側クラッド層４８）次に、Ｍｇを１×
１０²⁰／cm³ドープしたｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる
第１の層、２０オングストロームと、Ｍｇを１×１０²⁰
／cm³ドープしたｐ型ＧａＮよりなる第２の層、２０オ
ングストロームとを交互に積層してなる総膜厚０．４μ
ｍの超格子層よりなるｐ側クラッド層４８を形成する。
この層はｎ側クラッド層４３と同じくキャリア閉じ込め
層として作用し、超格子構造とすることによりｐ型層側
の抵抗率を低下させるための層として作用する。このｐ
側クラッド層４８の膜厚も特に限定しないが、１００オ
ングストローム以上、２μｍ以下、さらに好ましくは５
００オングストローム以上、１μｍ以下で成長させるこ
とが望ましい。

【００４８】量子構造の井戸層を有する活性層４５を有
するダブルへテロ構造の窒化物半導体素子の場合、活性
層４５に接して、活性層４５よりもバンドギャップエネ
ルギーが大きい膜厚０．１μｍ以下のＡｌを含む窒化物
半導体よりなるキャップ層４６を設け、そのキャップ層
４６よりも活性層から離れた位置に、キャップ層４６よ
りもバッドギャップエネルギーが小さいｐ側光ガイド層
４７を設け、そのｐ側光ガイド層４７よりも活性層から
離れた位置に、ｐ側光ガイド層４７よりもバンドギャッ
プが大きいＡｌを含む窒化物半導体を含む超格子層より
なるｐ側クラッド層４８を設けることは非常に好まし
い。しかもｐ側キャップ層４６のバンドギャップエネル
ギーが大きくしてある、ｎ層から注入された電子がこの
キャップ層４６で阻止されるため、電子が活性層をオー
バーフローしないために、素子のリーク電流が少なくな
る。

【００４９】（ｐ側コンタクト層４９）最後に、Ｍｇを
２×１０²⁰／cm³ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側コ
ンタクト層４９を１５０オングストロームの膜厚で成長
させる。ｐ側コンタクト層は５００オングストローム以
下、さらに好ましくは４００オングストローム以下、２
０オングストローム以上に膜厚を調整する。以上のよう
にして素子構造となる窒化物半導体層を積層成長させた
ところ、窒化物半導体素子部分の面方位はＧａＮ基板４
０の面方位と一致していた。

【００５０】反応終了後、反応容器内において、ウェー
ハを窒素雰囲気中、７００℃でアニーリングを行い、ｐ
型層をさらに低抵抗化する。アニーリング後、ウェーハ
を反応容器から取り出し、図９に示すように、ＲＩＥ装
置により最上層のｐ型コンタクト層２０と、ｐ型クラッ
ド層１９とをエッチングして、４μｍのストライプ幅を
有するリッジ形状とし、リッジ表面の全面にＮｉ／Ａｕ
よりなるｐ電極５１を形成する。リッジ形成位置はＧａ
Ｎ基板を作成する際に、サファイア基板の上に形成した
ストライプ状の保護膜の直上部に相当する位置とし、ス
トライプ状の保護膜に平行なストライプ上のリッジを形
成する。

【００５１】次に、図９に示すようにｐ電極５１を除く
ｐ側クラッド層４８、コンタクト層４９の表面にＳｉＯ
₂よりなる絶縁膜５０を形成し、この絶縁膜５０を介し
てｐ電極５１と電気的に接続したｐパッド電極５２を形
成する。

【００５２】（第３の工程）ｐ電極形成後、ウェーハの
サファイア基板１、バッファ層、ＧａＮ層２、保護膜を
研磨、除去し、ＳｉドープＧａＮ基板４０の表面を露出
させ、そのＧａＮ基板４０の表面全面に、Ｔｉ／Ａｌよ
りなるｎ電極５３を０．５μｍの膜厚で形成し、その上
にヒートシンクとのメタライゼーション用にＡｕ／Ｓｎ
よりなる薄膜を形成する。

【００５３】（第４の工程）次に、ｎ電極側５３からス
トライプリッジに対して垂直な位置、即ち、ＧａＮ基板
４０のＭ面で基板を劈開し、活性層の端面Ｍ面に共振面
を作製する。

【００５４】最後に、共振面にＳｉＯ₂とＴｉＯ₂よりな
る誘電体多層膜を形成し、ｐ電極に平行な方向で、バー
を切断してレーザチップとする。レーザチップをフェー
スアップ（ＧａＮ基板とヒートシンクとが対向した状
態）でヒートシンクに設置し、ｐパッド電極５２をワイ
ヤーボンディングして、室温でレーザ発振を試みたとこ
ろ、室温において、閾値電流密度２．１ｋＡ／cm²、閾
値電圧４．２Ｖで、発振波長４０５ｎｍの連続発振が確
認され、５００時間以上の寿命を示した。

【００５５】［実施例２］異種基板にＡ面を主面とし、
Ｒ面をオリフラ面とするサファイアを用いる。保護膜は
Ｓｉ₃Ｎ₄を用い、実施例１と同様にＲ面に対して垂直な
ストライプ形状とする。ストライプ幅は１２μｍ、スト
ライプ間隔（窓）４μｍ、膜厚０．１μｍとする、そし
てこの保護膜の上に、Ｃ軸配向した、アンドープＧａＮ
よりなる窒化物半導体基板を１２０μｍの膜厚で成長さ
せ、このＧａＮ基板の上に実施例１と同様にしてＣ軸配
向した窒化物半導体レーザ素子構造を成長させ、同様に
してレーザ素子を作製したところ、実施例１のレーザ素
子とほぼ同等の特性を有するレーザ素子が得られた。

【００５６】［実施例３］ＨＶＰＥ（ハイドライド気相
成長）法により窒化物半導体基板を得る。まず、（１１
１）面を主面とし、オリフラ面を（１１０）面とする、
１インチφのスピネル（ＭｇＡｌ₂Ｏ₄）基板を用意す
る。このスピネル基板の表面に実施例１と同様にして、
フォトマスクを形成し、ＳｉＯ₂よりなる保護膜１１
を、オリフラ面に対して垂直なストライプ形状で形成す
る。なおストライプ幅は１２μｍ、ストライプ間隔は６
μｍとする。

【００５７】ＨＶＰＥ装置では、石英よりなる反応容器
管の内部にＧａメタルを入れた石英ボートを設置する。
さらに石英ボートから離れた位置に、斜めに傾けた前述
の基板１を設置する。なお、反応容器内のＧａメタルに
接近した位置にはハロゲンガス供給管が設けられ、ハロ
ゲンガス供給間とは別に、基板に接近した位置にはＮ源
供給管が設けられている。ハロゲンガス管より窒素キャ
リアガスと主に、ＨＣｌガスを導入する。この際Ｇａメ
タルのボートは９００℃に加熱し、スピネル基板側は１
０５０℃に加熱してある。そして、ＨＣｌガスとＧａを
反応させてＧａＣｌ₃を生成させ、スピネル基板側に接
近したＮ源供給管からはアンモニアガスを同じく窒素キ
ャリアガスと主に供給し、さらに、ハロゲンガスと共に
シランガスを供給し、成長速度５０μｍ／hrで３時間成
長を行い、厚さ１５０μｍのＳｉを１×１０¹⁸／cm³ド
ープしたＧａＮを成長させる。

【００５８】後はＭＯＶＰＥ法を用い、実施例１と同様
にしてＧａＮ基板の上にレーザ素子構造となる窒化物半
導体層を積層して窒化物半導体レーザ素子を得たとこ
ろ、実施例１のレーザ素子とほぼ同等の特性を有するレ
ーザ素子が得られた。

【００５９】［実施例４］実施例１において第２の工程
と、第３の工程の順序を逆にする他は同様にしてレーザ
素子を得る。つまりサファイア基板上に保護膜を介し
て、窒化物半導体基板を作製した後、サファイア基板、
保護膜を研磨して除去し、ＳｉドープＧａＮ基板のみと
する。このＧａＮ基板の上に実施例１と同様にしてレー
ザ素子構造となる窒化物半導体層を成長させる。なおリ
ッジストライプを形成する位置は、サファイア基板、保
護膜が除去されているため、窒化物半導体素子成長前に
起点となる目印をＧａＮ基板側に入れてある。このレー
ザ素子も実施例１とほぼ同等の特性を示した。

【００６０】［実施例５］実施例１で得られた１５０μ
ｍのＳｉドープＧａＮ基板表面に、実施例１と同様にし
て、ストライプ幅１０μｍ、ストライプ間隔６μｍのＳ
ｉ₃Ｎ₄よりなる第２の保護膜を０．１μｍの膜厚で形成
する。なお、第２の保護膜の位置は、図６に示すよう
に、先に形成した第１の保護膜１１の位置とずらせて、
第１の保護膜１１の６μｍの窓の位置に、第２の保護膜
の１０μｍのストライプがくるようにマスク合わせをし
ていると共に、第１の保護膜１１と平行なストライプを
形成している。

【００６１】第２の保護膜形成後、再度ウェーハを反応
容器に戻し、原料ガスにＴＭＧ、アンモニア、シランガ
スを用い、Ｓｉを１×１０¹⁸／cm³ドープしたＧａＮよ
りなる第２の窒化物半導体層を１５０μｍの膜厚で成長
させた後、反応容器から取り出し表面を鏡面研磨して、
今度は第２の窒化物半導体層を基板とする。

【００６２】第２の工程から後は実施例１と同様にして
レーザ素子の構造となる窒化物半導体層を積層してレー
ザ素子を作製する。但しリッジストライプを形成する
際、リッジストライプのストライプ位置は、後から形成
した第２の保護膜の直上部にあたる窒化物半導体層に形
成する。このレーザ素子は、室温において、閾値電流密
度２．０ｋＡ／cm²、閾値電圧４．０Ｖで、発振波長４
０５ｎｍの連続発振が確認され、１０００時間以上の寿
命を示した。

【００６３】

【発明の効果】窒化物半導体は理想の半導体として現在
評価されているにもかかわらず、窒化物半導体基板が存
在しないために、異種基板の上に成長された格子欠陥の
多い窒化物半導体デバイスで実用化されている。そのた
めレーザ素子のような結晶欠陥が即、寿命に影響するデ
バイスを実現すると、数十時間で素子寿命がつきてい
た。ところが、本発明の成長方法によると、従来成長で
きなかった窒化物半導体基板が得られるため、この窒化
物半導体基板の上に、素子構造となる窒化物半導体層を
積層すると、格子欠陥の非常に少ない窒化物半導体デバ
イスが実現できる。しかも、窒化物半導体基板を特定の
面方位で劈開しているため、基板上に成長させた窒化物
半導体素子の劈開面が鏡面状となって、その面を共振面
とすると反射率の高い共振面が作製できる。このように
本発明の方法を用いることにより従来実現できなかった
レーザ素子をほぼ実用化レベルまでにできる。また本発
明はレーザ素子だけではなく、窒化物半導体基板を用い
たＬＥＤ素子、受光素子、太陽電池、トランジスタ等の
窒化物半導体を用いたあらゆる電子デバイスに適用で
き、産業上の利用価値は多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 Ｃ軸配向した窒化物半導体の結晶構造を示す
ユニットセル図。

【図２】 第１の工程の窒化物半導体ウェーハの各構造
を示す模式断面図。

【図３】 第１の工程の窒化物半導体ウェーハの各構造
を示す模式断面図。

【図４】 第１の工程の窒化物半導体ウェーハの各構造
を示す模式断面図。

【図５】 第１の工程の窒化物半導体ウェーハの各構造
を示す模式断面図。

【図６】 第１の工程の窒化物半導体ウェーハの各構造
を示す模式断面図。

【図７】 好ましい第１の工程を説明する異種基板主面
側の模式的な平面図。

【図８】 図７の一部を拡大して示す模式的な平面図。

【図９】 本発明の窒化物半導体素子の一構造を示す模
式断面図。

【符号の説明】

１・・・・異種基板 ２・・・・バッファ層 ３・・・・基板となる第１の窒化物半導体層 ４・・・・基板となる第２の窒化物半導体層 １１・・・・第１の保護膜 １２・・・・第２の保護膜

フロントページの続き (72)発明者 中村 修二 徳島県阿南市上中町岡491番地100 日亜 化学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−153931（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−133182（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−288577（ＪＰ，Ａ) 国際公開97／11518（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 H01L 33/00

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結晶欠陥数が１０^７個／ｃｍ^２以下であ
   る窒化物半導体を基板とし、その基板上部に活性層を含
   む素子構造を有する窒化物半導体層が積層されてなる窒
   化物半導体素子であって、その窒化物半導体素子の対向
   する活性層端面は、前記窒化物半導体基板Ｍ面（１１−
   ００）の劈開面と一致する劈開面であって、かつ該基板
   下部にはｎ電極が形成されていることを特徴とする窒化
   物半導体素子。
2. 【請求項２】 前記活性層端面がレーザ素子の共振面で
   あることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体素
   子。
3. 【請求項３】 前記基板はＳｉドープされた基板である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の窒化物半導
   体素子。
4. 【請求項４】 窒化物半導体層と異なる材料よりなる異
   種基板上部に、表面に窒化物半導体が成長しないか、若
   しくは成長しにくい性質を有する材料から成る保護膜を
   部分的に形成し、窒化物半導体をその保護膜上部にまで
   成長させて、窒化物半導体基板を作製する第１の工程
   と、窒化物半導体基板上部に活性層を含む素子構造とな
   る窒化物半導体層を積層する第２の工程と、異種基板上
   部に成長された窒化物半導体基板より、異種基板を除去
   する第３の工程と、窒化物半導体基板のＭ面（１１−０
   ０）で活性層を含む窒化物半導体層を劈開する第４の工
   程とを備えることを特徴とする窒化物半導体素子の製造
   方法。
5. 【請求項５】 前記保護膜が、第１の工程で異種基板の
   表面に成長させた窒化物半導体層の表面に部分的に形成
   されていることを特徴とする請求項４に記載の窒化物半
   導体素子の製造方法。
6. 【請求項６】 前記保護膜がストライプ形状を有するこ
   とを特徴とする請求項４又は５に記載の窒化物半導体素
   子の製造方法。
7. 【請求項７】 前記第１の工程は、Ｃ面（０００１）を
   主面とするサファイア基板上部にそのサファイア基板の
   Ａ面（１１２−０）に対して垂直なストライプ形状を有
   する保護膜を形成する工程、若しくはＡ面（１１２−
   ０）を主面とするサファイア基板上部にそのサファイア
   基板のＲ（１１−０２）面に対して垂直なストライプ形
   状を有する保護膜を形成する工程、又は（１１１）面を
   主面とするスピネル基板上部にそのスピネル基板の（１
   １０）面に対して垂直なストライプ形状を有する保護膜
   を形成する工程の内のいずれか１種の工程を含み、前記
   保護膜上部に窒化物半導体を成長させることを特徴とす
   る請求項４乃至６の内のいずれか１項に記載の窒化物半
   導体素子の製造方法。
8. 【請求項８】 前記活性層はストライプ状の保護膜上部
   に位置しており、前記第４の工程において、そのストラ
   イプに対して垂直な方向で劈開することを特徴とする請
   求項６または７に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
9. 【請求項９】 前記第１の工程で保護膜形成後に成長さ
   せる窒化物半導体は、３族源のガスに対する窒素源のガ
   スのモル比（Ｖ／ＩＩＩ比）が２０００以下であること
   を特徴とする請求項４に記載の窒化物半導体素子の製造
   方法。