JP2000091696A - Semiconductor element, semiconductor light-emitting element and manufacture thereof - Google Patents
Semiconductor element, semiconductor light-emitting element and manufacture thereofInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ＧａＮ（窒化ガリ
ウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）もしくはＩｎＮ
（窒化インジウム）またはこれらの混晶等のIII −Ｖ族
窒化物系半導体（以下、窒化物系半導体と呼ぶ）からな
る化合物半導体層を有する半導体素子、半導体発光素子
およびその製造方法に関する。[0001] The present invention relates to GaN (gallium nitride), AlN (aluminum nitride) or InN.
The present invention relates to a semiconductor device having a compound semiconductor layer made of a group III-V nitride-based semiconductor (hereinafter, referred to as a nitride-based semiconductor) such as (indium nitride) or a mixed crystal thereof, a semiconductor light-emitting device, and a method of manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】現在、デジタルビデオディスクよりもさ
らに高密度かつ大容量の光ディスクシステムに対する要
求が高まっている。このような要求を満たすための光源
として、青色または紫色の光を発するＧａＮ系半導体レ
ーザ素子の研究開発が盛んに行われている。2. Description of the Related Art At present, there is an increasing demand for an optical disk system having a higher density and a larger capacity than a digital video disk. Research and development of GaN-based semiconductor laser devices that emit blue or violet light have been actively conducted as light sources to satisfy such demands.
【０００３】ＧａＮ系半導体レーザ素子の横モードの制
御方法に関しては、種々の報告および提案がされてい
る。これらの横モードの制御方法のほとんどは、従来の
赤色光または赤外光を発生する半導体レーザ素子で採用
されているリッジ導波構造およびセルフアライン構造の
２種である。Various reports and proposals have been made on a method of controlling the transverse mode of a GaN-based semiconductor laser device. Most of these lateral mode control methods are a ridge waveguide structure and a self-aligned structure employed in a conventional semiconductor laser device that generates red light or infrared light.
【０００４】リッジ導波構造またはセルフアライン構造
を有するＧａＮ系半導体レーザ素子の製造工程において
は、光導波路を形成するためにエッチングが行われる。In a manufacturing process of a GaN-based semiconductor laser device having a ridge waveguide structure or a self-aligned structure, etching is performed to form an optical waveguide.
【０００５】赤色光または赤外光を発生する半導体レー
ザ素子に用いられるＡｌＧａＡｓやＩｎＧａＡｌＰ等の
半導体層をエッチングする際には、半導体層をエッチン
グ液に浸漬して所望の部分を溶かすウェットエッチング
が行われる。ウェットエッチングにおいては、半導体レ
ーザ素子を構成する半導体層中に、エッチングにより除
去される層と異なる組成を有するエッチング停止層を設
けることにより、所望の層を選択的にエッチングするこ
とが可能である（組成選択エッチング）。これにより、
エッチングの深さを精度良く制御することが可能とな
る。When etching a semiconductor layer such as AlGaAs or InGaAlP used for a semiconductor laser device that generates red light or infrared light, wet etching is performed by immersing the semiconductor layer in an etchant to melt a desired portion. Will be In wet etching, a desired layer can be selectively etched by providing an etching stop layer having a composition different from that of a layer to be removed by etching in a semiconductor layer forming a semiconductor laser element ( Composition selective etching). This allows
It is possible to control the etching depth with high accuracy.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＧａＮ
系半導体レーザ素子における各半導体層は、化学的に安
定であるため優れた耐薬品性を有する。それゆえ、上記
のようなウェットエッチングを行うことが不可能であ
る。そのため、ＧａＮ系半導体レーザ素子の製造の際に
は、ＲＩＥ法（反応性イオンエッチング法）、ＲＩＢＥ
法（反応性イオンビームエッチング法）等のドライエッ
チングが用いられる。これらのドライエッチングにおい
ては、イオン衝撃によりエッチングが行われるため、前
述のような組成選択エッチングを行うことができず、エ
ッチング時間によりエッチングの深さを調整している。
このため、エッチングの深さを精度良く制御することが
困難であり、エッチングを再現性良く行うことが不可能
である。その結果、複数の半導体レーザ素子を形成した
場合、個々の半導体レーザ素子の素子間に特性のばらつ
きが生じやすい。SUMMARY OF THE INVENTION However, GaN
Each semiconductor layer in a system-based semiconductor laser device is chemically stable and therefore has excellent chemical resistance. Therefore, it is impossible to perform the above wet etching. Therefore, when manufacturing a GaN-based semiconductor laser device, RIE (reactive ion etching), RIBE
Dry etching such as a reactive ion beam etching method is used. In these dry etchings, since etching is performed by ion bombardment, the above-described composition selective etching cannot be performed, and the etching depth is adjusted by the etching time.
For this reason, it is difficult to control the etching depth with high accuracy, and it is impossible to perform the etching with good reproducibility. As a result, when a plurality of semiconductor laser elements are formed, characteristics of the individual semiconductor laser elements tend to vary.
【０００７】本発明の目的は、再現性が高く、素子間の
ばらつきが少ない素子特性を有する半導体素子および半
導体発光素子を提供することである。An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a semiconductor light emitting device which have high reproducibility and have device characteristics with little variation between devices.
【０００８】本発明の他の目的は、エッチングの深さを
精度良く制御することが可能でかつ再現性の高い半導体
素子および半導体発光素子の製造方法を提供することで
ある。Another object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method of manufacturing a semiconductor light emitting device which can control the etching depth with high accuracy and have high reproducibility.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係る半導体素子は、ガリウム、アルミニウムおよ
びインジウムの少なくとも１つを含む透明な第１の窒化
物系半導体層上の所定領域に、不透明なエッチングマー
カ層と、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少
なくとも１つを含む透明な第２の窒化物系半導体層とが
順に形成されたものである。Means for Solving the Problems and Effects of the Invention A semiconductor device according to a first aspect of the present invention is a semiconductor device comprising a transparent first nitride-based semiconductor layer containing at least one of gallium, aluminum and indium. An opaque etching marker layer and a transparent second nitride-based semiconductor layer containing at least one of gallium, aluminum and indium are sequentially formed.
【００１０】本発明に係る半導体素子において、エッチ
ングマーカ層が存在する領域は不透明に見え、一方、エ
ッチングマーカ層が存在しない領域は透明に見える。In the semiconductor device according to the present invention, the region where the etching marker layer is present appears opaque, while the region where the etching marker layer is not present appears transparent.
【００１１】半導体素子の製造の際に、エッチングによ
りエッチングマーカ層が除去されると、半導体ウエハ表
面は不透明から透明に変化する。When the etching marker layer is removed by etching during the manufacture of a semiconductor device, the surface of the semiconductor wafer changes from opaque to transparent.
【００１２】したがって、第１の窒化物系半導体層上の
第２の窒化物系半導体層の所定領域をエッチングにより
除去する際、半導体ウエハ表面の色の変化を利用するこ
とにより、エッチングマーカ層でエッチングを正確に停
止することができるため、精度の高いエッチングを行う
ことができる。これにより、半導体素子における素子特
性の再現性が向上するとともに、素子特性の素子間のば
らつきが低減される。Therefore, when a predetermined region of the second nitride-based semiconductor layer on the first nitride-based semiconductor layer is removed by etching, the change in the color of the surface of the semiconductor wafer is used to remove the etching marker layer. Since etching can be stopped accurately, highly accurate etching can be performed. As a result, the reproducibility of the device characteristics of the semiconductor device is improved, and the variation of the device characteristics among the devices is reduced.
【００１３】第２の発明に係る半導体発光素子は、ガリ
ウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つ
を含む透明な窒化物系半導体からなる第１のクラッド層
上に、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少な
くとも１つを含む透明な窒化物系半導体からなる発光層
と、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なく
とも１つを含む透明な窒化物系半導体からなる第２のク
ラッド層とが順に形成され、第２のクラッド層上のスト
ライプ状の領域に、不透明なエッチングマーカ層と、ガ
リウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１
つを含む透明な窒化物系半導体からなる第３のクラッド
層とが順に形成されたものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor light emitting device, wherein at least one of gallium, aluminum and indium is formed on a first cladding layer made of a transparent nitride-based semiconductor containing at least one of gallium, aluminum and indium. And a second cladding layer made of a transparent nitride-based semiconductor containing at least one of gallium, aluminum and indium, and are sequentially formed on the second cladding layer. Opaque etching marker layer and at least one of gallium, aluminum and indium
And a third cladding layer made of a transparent nitride-based semiconductor including at least one of them.
【００１４】本発明に係る半導体発光素子においては、
第２のクラッド層上のストライプ状の領域にエッチング
マーカ層および第３のクラッド層からなるリッジ部が形
成されている。このリッジ部の下方における発光層に光
導波路が形成される。In the semiconductor light emitting device according to the present invention,
A ridge portion including an etching marker layer and a third cladding layer is formed in a striped region on the second cladding layer. An optical waveguide is formed in the light emitting layer below the ridge.
【００１５】この半導体発光素子において、エッチング
マーカ層が存在する領域は不透明に見え、一方、エッチ
ングマーカ層が存在しない領域は透明に見える。したが
って、半導体発光素子の製造の際に、エッチングにより
エッチングマーカ層が除去されると、半導体ウエハ表面
は不透明から透明に変化する。In this semiconductor light emitting device, the region where the etching marker layer exists appears opaque, while the region where the etching marker layer does not exist appears transparent. Therefore, when the etching marker layer is removed by etching during the manufacture of the semiconductor light emitting device, the surface of the semiconductor wafer changes from opaque to transparent.
【００１６】上記のリッジ部は、ストライプ状の領域を
除いて第３のクラッド層およびエッチングマーカ層をエ
ッチングして除去することにより形成される。このよう
なエッチングの際、半導体ウエハ表面の色の変化を利用
することによりエッチングマーカ層でエッチングを正確
に停止することができる。そのため、エッチングマーカ
層を除去した直後で再現性よくエッチングを停止でき
る。したがって、半導体発光素子における素子特性の再
現性が向上するとともに素子特性の素子間のばらつきが
低減される。The ridge portion is formed by etching and removing the third cladding layer and the etching marker layer except for the stripe-shaped region. At the time of such etching, the etching can be accurately stopped at the etching marker layer by utilizing the change in the color of the semiconductor wafer surface. Therefore, the etching can be stopped with good reproducibility immediately after the etching marker layer is removed. Therefore, the reproducibility of the device characteristics in the semiconductor light emitting device is improved, and the variation in device characteristics between the devices is reduced.
【００１７】第３の発明に係る半導体発光素子は、ガリ
ウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つ
を含む透明な窒化物系半導体からなる第１のクラッド層
上に、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少な
くとも１つを含む透明な窒化物系半導体からなる発光層
と、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なく
とも１つを含む透明な窒化物系半導体からなる第２のク
ラッド層とが順に形成され、第２のクラッド層上のスト
ライプ状の領域を除く領域上に不透明なエッチングマー
カ層と透明な電流ブロック層とが順に形成され、ストラ
イプ状の領域上にガリウム、アルミニウムおよびインジ
ウムの少なくとも１つを含む透明な窒化物系半導体から
なる第３のクラッド層が形成されたものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor light emitting device, wherein at least one of gallium, aluminum and indium is formed on a first cladding layer made of a transparent nitride-based semiconductor containing at least one of gallium, aluminum and indium. And a second cladding layer made of a transparent nitride-based semiconductor containing at least one of gallium, aluminum and indium, and are sequentially formed on the second cladding layer. An opaque etching marker layer and a transparent current blocking layer are sequentially formed on a region excluding the stripe region of FIG. 1, and a transparent nitride-based semiconductor containing at least one of gallium, aluminum, and indium on the stripe region A third cladding layer made of
【００１８】本発明に係る半導体発光素子においては、
電流ブロック層およびエッチングマーカ層にストライプ
状開口部が形成され、このストライプ状開口部の下方に
おける発光層に光導波路が形成される。In the semiconductor light emitting device according to the present invention,
A stripe-shaped opening is formed in the current blocking layer and the etching marker layer, and an optical waveguide is formed in the light-emitting layer below the stripe-shaped opening.
【００１９】この半導体発光素子において、エッチング
マーカ層が存在する領域は不透明に見え、一方、エッチ
ングマーカ層が存在しない領域は透明に見える。したが
って、半導体発光素子の製造の際に、エッチングマーカ
層が除去されると、半導体ウエハ表面は不透明から透明
に変化する。In this semiconductor light emitting device, the region where the etching marker layer exists appears opaque, while the region where the etching marker layer does not exist appears transparent. Therefore, when the etching marker layer is removed during the manufacture of the semiconductor light emitting device, the surface of the semiconductor wafer changes from opaque to transparent.
【００２０】上記のストライプ状開口部は、第２のクラ
ッド層上の電流ブロック層およびエッチングマーカ層を
ストライプ状の領域を除いてエッチングして除去するこ
とにより形成される。このようなエッチングの際、半導
体ウエハ表面の色の変化を利用することにより、エッチ
ングマーカ層でエッチングを正確に停止することができ
る。そのため、エッチングマーカ層を除去した直後で再
現性よくエッチングを停止できる。したがって、半導体
発光素子における素子特性の再現性が向上するとともに
素子特性の素子間のばらつきが低減される。The above-mentioned striped openings are formed by removing the current blocking layer and the etching marker layer on the second cladding layer by etching except for the striped regions. At the time of such etching, the etching can be accurately stopped at the etching marker layer by utilizing the change in the color of the semiconductor wafer surface. Therefore, the etching can be stopped with good reproducibility immediately after the etching marker layer is removed. Therefore, the reproducibility of the device characteristics in the semiconductor light emitting device is improved, and the variation in device characteristics between the devices is reduced.
【００２１】第４の発明に係る半導体発光素子は、ガリ
ウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つ
を含む透明な第１の窒化物系半導層上の所定領域に不透
明なエッチングマーカ層が形成され、エッチングマーカ
層上に発光層を含みかつガリウム、アルミニウムおよび
インジウムの少なくとも１つを含む透明な第２の窒化物
系半導体層が形成され、第１の窒化物系半導体層上に第
１の電極が形成されるとともに第２の窒化物系半導体層
上に第２の電極が形成されたものである。In a semiconductor light emitting device according to a fourth aspect of the present invention, an opaque etching marker layer is formed in a predetermined region on a transparent first nitride semiconductor layer containing at least one of gallium, aluminum and indium, A transparent second nitride-based semiconductor layer including a light-emitting layer and at least one of gallium, aluminum, and indium is formed on the etching marker layer, and a first electrode is formed on the first nitride-based semiconductor layer. It is formed and a second electrode is formed on the second nitride-based semiconductor layer.
【００２２】本発明に係る半導体発光素子において、エ
ッチングマーカ層が存在する領域は不透明に見え、一
方、エッチングマーカ層が存在しない領域は透明に見え
る。したがって、半導体発光素子の製造の際に、エッチ
ングによってエッチングマーカ層が除去されると、半導
体ウエハ表面は不透明から透明に変化する。In the semiconductor light emitting device according to the present invention, the region where the etching marker layer exists appears opaque, while the region where the etching marker layer does not exist appears transparent. Therefore, when the etching marker layer is removed by etching during the manufacture of the semiconductor light emitting device, the surface of the semiconductor wafer changes from opaque to transparent.
【００２３】この半導体発光素子においては、半導体ウ
エハ表面の色の変化を利用することにより、エッチング
マーカ層でエッチングを正確に停止することができる。
したがって、半導体発光素子の素子特性の再現性が向上
するとともに、素子特性の素子間のばらつきが低減され
る。In this semiconductor light emitting device, the etching can be accurately stopped at the etching marker layer by utilizing the change in the color of the surface of the semiconductor wafer.
Therefore, the reproducibility of the device characteristics of the semiconductor light emitting device is improved, and variations in device characteristics between the devices are reduced.
【００２４】また、第２〜第４のいずれかの発明に係る
半導体発光素子において、エッチングマーカ層は６００
〜７５０℃で成長させたガリウムおよびインジウムを含
む窒化物系半導体層であることが好ましい。In the semiconductor light emitting device according to any one of the second to fourth inventions, the etching marker layer is
It is preferably a nitride-based semiconductor layer containing gallium and indium grown at a temperature of up to 750 ° C.
【００２５】上記の温度で成長させたガリウムおよびイ
ンジウムを含む窒化物系半導体層は不透明かつ黒色とな
る。このような窒化物系半導体層をエッチングマーカ層
として有する半導体ウエハ表面は不透明に見えるが、エ
ッチングによりエッチングマーカ層が除去されると半導
体ウエハ表面は透明になる。このような半導体ウエハ表
面の色の変化を利用することにより、エッチングマーカ
層でエッチングを正確に停止することができる。The nitride semiconductor layer containing gallium and indium grown at the above temperature becomes opaque and black. Although the surface of a semiconductor wafer having such a nitride-based semiconductor layer as an etching marker layer looks opaque, the surface of the semiconductor wafer becomes transparent when the etching marker layer is removed by etching. By utilizing such a change in the color of the semiconductor wafer surface, the etching can be accurately stopped at the etching marker layer.
【００２６】また、ガリウムおよびインジウムを含む窒
化物系半導体はIII −Ｖ族窒化物系半導体であるため、
ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも
１つを含む窒化物系半導体からなる半導体発光素子中に
挿入しても素子特性を劣化させることがない。Further, since the nitride semiconductor containing gallium and indium is a III-V group nitride semiconductor,
Even if it is inserted into a semiconductor light-emitting device made of a nitride-based semiconductor containing at least one of gallium, aluminum and indium, the device characteristics do not deteriorate.
【００２７】第５の発明に係る半導体素子の製造方法
は、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なく
とも１つを含む透明な第１の窒化物系半導体層を形成す
る工程と、第１の窒化物系半導体層上に不透明なエッチ
ングマーカ層を形成する工程と、エッチングマーカ層上
にガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくと
も１つを含む透明な第２の窒化物系半導体層を形成する
工程と、第２の窒化物系半導体層およびエッチングマー
カ層の所定領域をエッチングにより除去する工程とを備
えたものである。According to a fifth aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a transparent first nitride-based semiconductor layer containing at least one of gallium, aluminum, and indium; Forming an opaque etching marker layer on the layer, forming a transparent second nitride-based semiconductor layer containing at least one of gallium, aluminum and indium on the etching marker layer; Removing predetermined regions of the physical semiconductor layer and the etching marker layer by etching.
【００２８】本発明に係る半導体素子の製造方法におい
ては、透明な第１の窒化物系半導体層、不透明なエッチ
ングマーカ層および透明な第２の窒化物系半導体層を順
に連続的に成長させる。この場合、不透明なエッチング
マーカ層が存在するため、半導体ウエハ表面が不透明に
見える。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a transparent first nitride-based semiconductor layer, an opaque etching marker layer and a transparent second nitride-based semiconductor layer are successively grown. In this case, the surface of the semiconductor wafer appears opaque due to the presence of the opaque etching marker layer.
【００２９】上記の半導体ウエハ表面を目視あるいは顕
微鏡により観察しながら、第２の窒化物系半導体層およ
びエッチングマーカ層の所定領域をエッチングにより除
去する。エッチングマーカ層が除去された領域の半導体
ウエハ表面は不透明から透明に変化する。このような半
導体ウエハ表面の変化を確認した時点でエッチングを停
止する。While observing the surface of the semiconductor wafer visually or with a microscope, predetermined regions of the second nitride-based semiconductor layer and the etching marker layer are removed by etching. The surface of the semiconductor wafer in the area where the etching marker layer has been removed changes from opaque to transparent. Etching is stopped when such a change in the surface of the semiconductor wafer is confirmed.
【００３０】以上のような半導体素子の製造方法によれ
ば、第２の窒化物系半導体層およびエッチングマーカ層
の所定領域をエッチングにより正確に除去することが可
能である。このように、エッチングの深さを精度良く制
御することが可能となるため、半導体素子の素子特性の
再現性が向上されるとともに、素子特性の素子間のばら
つきが低減される。According to the method of manufacturing a semiconductor device as described above, it is possible to accurately remove predetermined regions of the second nitride-based semiconductor layer and the etching marker layer by etching. As described above, since the etching depth can be controlled with high accuracy, the reproducibility of the device characteristics of the semiconductor device is improved, and the variation in device characteristics between the devices is reduced.
【００３１】また、エッチングマーカ層はガリウムおよ
びインジウムを含む窒化物系半導体層であり、エッチン
グマーカ層の成長温度を第１および第２の窒化物系半導
体層の成長温度よりも低く設定することが好ましい。The etching marker layer is a nitride-based semiconductor layer containing gallium and indium, and the growth temperature of the etching marker layer may be set lower than the growth temperatures of the first and second nitride-based semiconductor layers. preferable.
【００３２】これにより、エッチングマーカ層の成長温
度を第１および第２の窒化物系半導体層よりも低く設定
することを除いて、第１および第２の窒化物系半導体層
と同様の形成方法よりエッチングマーカ層を形成するこ
とができる。そのため、エッチングマーカ層を有する半
導体素子の製造が容易となる。Thus, the same forming method as the first and second nitride-based semiconductor layers except that the growth temperature of the etching marker layer is set lower than that of the first and second nitride-based semiconductor layers. More etching marker layers can be formed. Therefore, it becomes easy to manufacture a semiconductor device having an etching marker layer.
【００３３】また、このようにして成長させたガリウム
およびインジウムを含む窒化物系半導体層は不透明かつ
黒色となる。このような窒化物系半導体層をエッチング
マーカ層として有する半導体ウエハ表面は不透明に見え
るが、エッチングによりエッチングマーカ層を除去する
と半導体ウエハ表面は透明になる。このことから、半導
体ウエハ表面を観察することによって、エッチングによ
りエッチングマーカ層が除去されたかどうかを容易に確
認することができる。したがって、エッチングの深さを
精度良く制御することが可能となる。The nitride-based semiconductor layer containing gallium and indium grown in this manner becomes opaque and black. Although the surface of a semiconductor wafer having such a nitride-based semiconductor layer as an etching marker layer looks opaque, the surface of the semiconductor wafer becomes transparent when the etching marker layer is removed by etching. Thus, by observing the surface of the semiconductor wafer, it can be easily confirmed whether or not the etching marker layer has been removed by the etching. Therefore, it is possible to control the etching depth with high accuracy.
【００３４】また、ガリウムおよびインジウムを含む窒
化物系半導体はIII −Ｖ族窒化物系半導体であるため、
ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも
１つを含む窒化物系半導体からなる半導体素子中に挿入
しても素子特性を劣化させることがない。Further, since the nitride semiconductor containing gallium and indium is a III-V group nitride semiconductor,
Even if it is inserted into a semiconductor device made of a nitride-based semiconductor containing at least one of gallium, aluminum and indium, the device characteristics do not deteriorate.
【００３５】[0035]
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施例にお
けるＧａＮ系半導体レーザ素子の構造を示す断面図であ
る。FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a GaN-based semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.
【００３６】図１に示す半導体レーザ素子は、リッジ導
波構造を有する半導体レーザ素子である。なお、図１に
おける各層のｎ型ドーパントとしてはＳｉが用いられて
おり、ｐ型ドーパントとしてはＭｇが用いられている。The semiconductor laser device shown in FIG. 1 is a semiconductor laser device having a ridge waveguide structure. Note that Si is used as an n-type dopant in each layer in FIG. 1 and Mg is used as a p-type dopant.
【００３７】サファイア基板１のｃ面上に、アンドープ
のＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ｎからなる厚さ３００Åのバッファ
層２、厚さ２μｍのアンドープのＧａＮ層３、厚さ３μ
ｍのｎ−ＧａＮ層４、ｎ−Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎからなる
厚さ０．１μｍのｎ−クラック防止層５、ｎ−Ａｌ0.15
Ｇａ0.85Ｎからなる厚さ０．７μｍのｎ−第１クラッド
層６および多重量子井戸発光層（以下、ＭＱＷ発光層と
呼ぶ）７が順に形成されている。On the c-plane of the sapphire substrate 1, a buffer layer 2 of undoped Al 0.5 Ga 0.5 N having a thickness of 300 °, an undoped GaN layer 3 having a thickness of 2 μm, and a thickness of 3 μm
m-n-GaN layer 4, n-In 0.1 Ga 0.9 N, 0.1 μm-thick n-crack preventing layer 5, n-Al 0.15
A 0.7 μm-thick n-first cladding layer 6 made of Ga 0.85 N and a multiple quantum well light emitting layer (hereinafter referred to as MQW light emitting layer) 7 are sequentially formed.
【００３８】ＭＱＷ発光層７は、図２のエネルギーバン
ド図に示すように、厚さ６０Åの６つのＩｎ0.03Ｇａ
0.97Ｎ量子障壁層７１と厚さ３０Åの５つのＩｎ0.18Ｇ
ａ0.82Ｎ量子井戸層７２とが交互に積層されてなる多重
量子井戸構造を含む。その多重量子井戸構造の両面は厚
さ０．１μｍのＧａＮ光ガイド層７３で挟まれている。As shown in the energy band diagram of FIG. 2, the MQW light emitting layer 7 has six In 0.03 Ga layers having a thickness of 60 °.
0.97 N quantum barrier layer 71 and five 30 mm thick In 0.18 G
a 0.82 N quantum well layers 72 are included in a multiple quantum well structure alternately stacked. Both surfaces of the multiple quantum well structure are sandwiched between GaN optical guide layers 73 having a thickness of 0.1 μm.
【００３９】さらに、ＭＱＷ発光層７上には、ｐ−Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎからなる厚さ０．２μｍのｐ−第２クラ
ッド層８が形成されている。ｐ−第２クラッド層８上の
中央部のストライプ状の領域には、ｐ−Ｉｎ0.1 Ｇａ
0.9 Ｎからなる厚さ０．０５〜０．１μｍのｐ−低温成
長層９、ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなる厚さ０．４μ
ｍのｐ−第３クラッド層１０および厚さ０．２μｍのｐ
−ＧａＮからなるｐ−コンタクト層１１が順に形成され
ている。Further, on the MQW light emitting layer 7, p-Al
A 0.2 μm thick p-second cladding layer 8 made of 0.15 Ga 0.85 N is formed. p-In 0.1 Ga is formed in a stripe region at the center on the p-second cladding layer 8.
P-low temperature growth layer 9 of 0.9- N thickness 0.05-0.1 μm, 0.4-μ thickness of p-Al 0.15 Ga 0.85 N
m-third cladding layer 10 and 0.2 μm thick p
A p-contact layer 11 made of -GaN is formed in order.
【００４０】ｐ−低温成長層９、ｐ−第３クラッド層１
０およびｐ−コンタクト層１１がリッジ部を構成してお
り、ｐ−第２クラッド層８がクラッド層平坦部を構成し
ている。また、ｐ−第２クラッド層８からｎ−ＧａＮ層
４までの一部領域はエッチングにより除去されており、
ｎ−ＧａＮ層４が露出している。P-low temperature growth layer 9, p-third cladding layer 1
0 and the p-contact layer 11 constitute a ridge portion, and the p-second cladding layer 8 constitutes a flat portion of the cladding layer. Further, a part of the region from the p-second cladding layer 8 to the n-GaN layer 4 has been removed by etching,
The n-GaN layer 4 is exposed.
【００４１】さらに、電流狭窄を行いかつｐｎ接合の露
出部を保護するために、ｐ−コンタクト層１１の上面お
よびｎ−ＧａＮ層４の電極形成領域を除いて、リッジ部
の両側面、クラッド層平坦部の上面、ｎ−ＧａＮ層４の
上面およびｐ−第２クラッド層８からｎ−ＧａＮ層４ま
での側面にＳｉＯ2 膜１４が形成されている。Further, in order to perform current confinement and protect the exposed portion of the pn junction, except for the upper surface of the p-contact layer 11 and the electrode formation region of the n-GaN layer 4, both sides of the ridge portion, the cladding layer The SiO 2 film 14 is formed on the upper surface of the flat portion, the upper surface of the n-GaN layer 4 and the side surfaces from the p-second cladding layer 8 to the n-GaN layer 4.
【００４２】リッジ部のｐ−コンタクト層１１上には、
厚さ５００ÅのＮｉからなるｐ電極１２が形成されてお
り、ｎ−ＧａＮ層４の露出した表面には、厚さ５００Å
のＴｉおよび厚さ５０００ÅのＡｌからなるｎ電極１３
が形成されている。On the p-contact layer 11 in the ridge portion,
A p-electrode 12 made of Ni with a thickness of 500 ° is formed, and an exposed surface of the n-GaN layer 4 has a thickness of 500 ° on the exposed surface.
Electrode 13 made of Ti and 5000 ° thick Al
Are formed.
【００４３】この半導体レーザ素子においては、リッジ
部の形成によりＭＱＷ発光層７の水平方向において屈折
率の分布が生じ、かつ電流がリッジ部内に狭窄される。
このような屈折率の分布および電流の狭窄を利用し、水
平方向の光の閉じ込め、すなわち横モードの制御が行わ
れる。In this semiconductor laser device, the distribution of the refractive index occurs in the horizontal direction of the MQW light emitting layer 7 due to the formation of the ridge portion, and the current is confined in the ridge portion.
By utilizing such a distribution of the refractive index and the constriction of the current, confinement of light in a horizontal direction, that is, control of a transverse mode is performed.
【００４４】次に、図１に示すリッジ導波構造を有する
ＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法を図３および図４
の工程断面図を参照しながら説明する。Next, a method of manufacturing the GaN-based semiconductor laser device having the ridge waveguide structure shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
The process will be described with reference to the cross-sectional views of FIG.
【００４５】まず、図３（ａ）に示すように、サファイ
ア基板１上に、ＭＯＣＶＤ法（有機金属化学的気相成長
法）により、バッファ層２、ＧａＮ層３、ｎ−ＧａＮ層
４、ｎ−クラック防止層５、ｎ−第１クラッド層６、Ｍ
ＱＷ発光層７、ｐ−第２クラッド層８、ｐ−低温成長層
９、ｐ−第３クラッド層１０およびｐ−コンタクト層１
１を順に連続的に成長させる。First, as shown in FIG. 3A, a buffer layer 2, a GaN layer 3, an n-GaN layer 4, an n-GaN layer 4 are formed on a sapphire substrate 1 by MOCVD (metal organic chemical vapor deposition). -Crack preventing layer 5, n- first cladding layer 6, M
QW light emitting layer 7, p-second cladding layer 8, p-low temperature growth layer 9, p-third cladding layer 10, and p-contact layer 1
1 are successively grown.
【００４６】なお、ｐ−第２クラッド層８の厚さは、半
導体レーザ素子における横モードの制御の点から、０．
０５〜０．３μｍの範囲内とすることが好ましい。Incidentally, the thickness of the p-second cladding layer 8 is set to 0.1 mm from the viewpoint of controlling the transverse mode in the semiconductor laser device.
It is preferable that the thickness be in the range of 0.05 to 0.3 μm.
【００４７】バッファ層２の成長時の基板温度は６００
℃とし、ＭＱＷ発光層７の成長時の基板温度は８００℃
とする。また、バッファ層２、ＭＱＷ発光層７およびｐ
−低温成長層９を除く各層３〜６，８，１０，１１の成
長時の基板温度は１０５０℃とし、ｐ−低温成長層９の
成長時の基板温度は６００〜７５０℃とする。これによ
り、ｐ−低温成長層９を除く各層２〜８，１０，１１は
透明となり、一方、ｐ−低温成長層９は不透明かつ黒色
を呈する。なお、ｐ−低温成長層９を上記の基板温度以
上で成長させた場合、ｐ−低温成長層９は透明になる。The substrate temperature during growth of the buffer layer 2 is 600
° C, and the substrate temperature during growth of the MQW light emitting layer 7 is 800 ° C.
And The buffer layer 2, the MQW light emitting layer 7, and the p
The substrate temperature during growth of each of the layers 3 to 6, 8, 10, and 11 except the low-temperature growth layer 9 is 1050 ° C., and the substrate temperature during growth of the p-low-temperature growth layer 9 is 600 to 750 ° C. As a result, the layers 2 to 8, 10, and 11 except the p-low temperature growth layer 9 become transparent, while the p-low temperature growth layer 9 is opaque and black. When the p-low temperature growth layer 9 is grown at the substrate temperature or higher, the p-low temperature growth layer 9 becomes transparent.
【００４８】次に、図３（ｂ）に示すように、ｐ−コン
タクト層１１上のストライプ状の領域に、ストライプ状
のＮｉマスク１６を形成し、これを用いて、ＲＩＥ法
（反応性イオンエッチング法）またはＲＩＢＥ法（反応
性イオンビームエッチング法）により、ｐ−コンタクト
層１１、ｐ−第３クラッド層１０およびｐ−低温成長層
９をエッチングする。このようにして、リッジ部を形成
する。Next, as shown in FIG. 3 (b), a striped Ni mask 16 is formed in a striped region on the p-contact layer 11, and this is used to perform RIE (reactive ion The p-contact layer 11, the p-third cladding layer 10, and the p-low temperature growth layer 9 are etched by an etching method or a RIBE method (reactive ion beam etching method). Thus, a ridge portion is formed.
【００４９】上記のエッチングに際しては、ｐ−低温成
長層９をエッチング停止のマーカ（エッチングマーカ
層）として利用する。すなわち、Ｎｉマスク１６以外の
部分について、不透明なｐ−低温成長層９が存在すると
きには半導体ウエハ表面は不透明に見えるが、エッチン
グにより不透明なｐ−低温成長層９が除去されると、半
導体ウエハ表面は透明に変化する。このような半導体ウ
エハ表面の色の変化を目視により確認した時点でエッチ
ングを停止すれば、Ｎｉマスク１６以外の部分のｐ−コ
ンタクト層１１、ｐ−第３クラッド層１０およびｐ−低
温成長層９を正確に除去することができる。In the above-mentioned etching, the p-low temperature growth layer 9 is used as a marker for stopping the etching (etching marker layer). In other words, the semiconductor wafer surface appears opaque when the opaque p-low-temperature growth layer 9 is present in portions other than the Ni mask 16, but when the opaque p-low-temperature growth layer 9 is removed by etching, the semiconductor wafer surface is removed. Changes to transparent. If the etching is stopped when such a change in the color of the surface of the semiconductor wafer is visually confirmed, the p-contact layer 11, the p-third cladding layer 10, and the p-low-temperature growth layer 9 other than the Ni mask 16 are removed. Can be accurately removed.
【００５０】続いて、上記のＮｉマスク１６を除去した
後、図４（ｃ）に示すように、ｐ−第２クラッド層８上
の所定領域を除いてｐ−第２クラッド層８およびｐ−コ
ンタクト層１１上にＮｉマスク１７を形成する。Ｎｉマ
スク１７を用いて、ｐ−第２クラッド層８からｎ−Ｇａ
Ｎ層４までの一部領域をＲＩＥ法またはＲＩＢＥ法によ
りエッチングして除去し、ｎ−ＧａＮ層４を露出させ
る。Subsequently, after the Ni mask 16 is removed, as shown in FIG. 4C, the p-second cladding layer 8 and the p-second cladding layer 8 are removed except for a predetermined region on the p-second cladding layer 8. A Ni mask 17 is formed on the contact layer 11. Using the Ni mask 17, the n-Ga
A part of the region up to the N layer 4 is removed by etching by RIE or RIBE to expose the n-GaN layer 4.
【００５１】上記のエッチングの後、Ｎｉマスク１７を
除去し、図４（ｄ）に示すように、ｐ−コンタクト層１
１の上面およびｎ−ＧａＮ層４の電極形成領域を除い
て、リッジ部の両側面、クラッド層平坦部の上面、ｎ−
ＧａＮ層４の上面およびｐ−第２クラッド層８からｎ−
ＧａＮ層４までの側面に、ＥＢ法（電子ビーム蒸着法）
またはＣＶＤ法（化学気相成長法）によりＳｉＯ2 膜１
４を形成する。After the above etching, the Ni mask 17 is removed, and the p-contact layer 1 is removed as shown in FIG.
1 except for the upper surface of the ridge portion and the upper surface of the flat portion of the cladding layer,
From the upper surface of the GaN layer 4 and the p-second cladding layer 8 to n-
EB method (electron beam evaporation method) on the side up to the GaN layer 4
Alternatively, the SiO 2 film 1 is formed by CVD (chemical vapor deposition).
4 is formed.
【００５２】さらに、図１に示すように、ｐ−コンタク
ト層１１の露出した表面にｐ電極１２を形成し、ｎ−Ｇ
ａＮ層４の露出した表面にｎ電極１３を形成する。最後
に、サファイア基板１を｛１-1００｝面でへき開するこ
とにより共振器端面を形成する。Further, as shown in FIG. 1, a p-electrode 12 is formed on the exposed surface of the p-contact layer 11, and the n-G
An n-electrode 13 is formed on the exposed surface of the aN layer 4. Finally, the cavity facet is formed by cleaving the sapphire substrate 1 on the {1-100} plane.
【００５３】本実施例における半導体レーザ素子の製造
方法においては、エッチングによりリッジ部を形成する
際に、不透明なｐ−低温成長層９をエッチング停止のマ
ーカとして利用するので、エッチングの深さを精度良く
制御することが可能になる。ｐ−第２クラッド層８の厚
さは半導体レーザ素子の横モード制御に大きく影響する
ため、エッチングの深さを精度良く制御することによ
り、半導体レーザ素子の素子特性の再現性の向上が図ら
れるとともに、素子特性の素子間のばらつきを抑えるこ
とが可能となる。In the method of manufacturing the semiconductor laser device according to the present embodiment, the opaque p-low-temperature growth layer 9 is used as a marker for stopping the etching when forming the ridge portion by etching. Good control becomes possible. Since the thickness of the p-second cladding layer 8 greatly affects the lateral mode control of the semiconductor laser device, the reproducibility of the device characteristics of the semiconductor laser device can be improved by controlling the etching depth accurately. At the same time, it is possible to suppress variations in element characteristics between elements.
【００５４】なお、上記の実施例においては絶縁性基板
としてサファイア基板１を用い、電流ブロック層として
ＳｉＯ2 膜１４を用いているが、絶縁性基板としてＳｉ
Ｃ基板、スピネル基板等を用いてもよく、また、電流ブ
ロック層としてＳｉＯ2 膜１４以外の絶縁膜またはｎ型
半導体層を用いてもよい。In the above embodiment, the sapphire substrate 1 is used as the insulating substrate, and the SiO 2 film 14 is used as the current blocking layer.
A C substrate, a spinel substrate, or the like may be used, and an insulating film other than the SiO 2 film 14 or an n-type semiconductor layer may be used as the current blocking layer.
【００５５】さらに、上記の実施例においては、リッジ
部を形成する際のエッチング時に不透明なｐ−低温成長
層９をエッチング停止のマーカとして利用しているが、
リッジ部以外の部分のエッチング時に不透明なＩｎＧａ
Ｎからなる低温成長層をエッチングマーカ層として利用
することも可能である。Further, in the above embodiment, the opaque p-low temperature growth layer 9 is used as a marker for stopping the etching at the time of etching when forming the ridge portion.
InGaP opaque during etching of parts other than the ridge
It is also possible to use a low-temperature growth layer made of N as an etching marker layer.
【００５６】例えば、第２クラッド層８からｎ−クラッ
ク防止層５までの一部領域をエッチングして除去する際
に、ｎ−ＩｎＧａＮからなるｎ−クラック防止層５をエ
ッチングマーカ層として利用する。この場合、ｎ−クラ
ック防止層５は基板温度６００〜７５０℃で成長させ
る。このようにして成長させたｎ−クラック防止層５は
不透明かつ黒色を呈するため、エッチング停止のマーカ
として利用することが可能である。For example, when a part of the region from the second cladding layer 8 to the n-crack preventing layer 5 is removed by etching, the n-crack preventing layer 5 made of n-InGaN is used as an etching marker layer. In this case, the n-crack prevention layer 5 is grown at a substrate temperature of 600 to 750 ° C. Since the n-crack prevention layer 5 thus grown is opaque and black, it can be used as a marker for stopping etching.
【００５７】図５は本発明の第２の実施例におけるＧａ
Ｎ系半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。FIG. 5 is a graph showing Ga in the second embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows the structure of an N-type semiconductor laser element.
【００５８】図５に示す半導体レーザ素子は、セルフア
ライン構造を有する半導体レーザ素子である。なお、図
５における各層のｎ型ドーパントとしてはＳｉが用いら
れており、ｐ型ドーパントとしてはＭｇが用いられてい
る。The semiconductor laser device shown in FIG. 5 is a semiconductor laser device having a self-aligned structure. Note that Si is used as an n-type dopant in each layer in FIG. 5, and Mg is used as a p-type dopant.
【００５９】サファイア基板２１のｃ面上に、アンドー
プのＡｌ0.5Ｇａ0.5Ｎからなる厚さ３００Åのバッファ
層２２、厚さ２μｍのアンドープのＧａＮ層２３、厚さ
３μｍのｎ−ＧａＮ層２４、ｎ−Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎか
らなる厚さ０．１μｍのｎ−クラック防止層２５、ｎ−
Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなる厚さ０．７μｍのｎ−第１
クラッド層２６およびＭＱＷ発光層２７が順に形成され
ている。なお、ＭＱＷ発光層２７の構造は、図２に示す
ＭＱＷ発光層７の構造と同様である。On the c-plane of the sapphire substrate 21, a buffer layer 22 of undoped Al 0.5 Ga 0.5 N having a thickness of 300 °, an undoped GaN layer 23 having a thickness of 2 μm, an n-GaN layer 24 having a thickness of 3 μm, and n A 0.1 μm thick n-crack preventing layer 25 made of —In 0.1 Ga 0.9 N;
0.7 μm thick n-first layer made of Al 0.15 Ga 0.85 N
The clad layer 26 and the MQW light emitting layer 27 are formed in order. The structure of the MQW light emitting layer 27 is the same as the structure of the MQW light emitting layer 7 shown in FIG.
【００６０】ＭＱＷ発光層２７上には、ｐ−Ａｌ0.15Ｇ
ａ0.85Ｎからなる厚さ０．２μｍのｐ−第２クラッド層
２８が形成されている。さらに、ｐ−第２クラッド層２
８上の幅４μｍのストライプ状の領域を除いて、ｐ−Ｉ
ｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎからなる厚さ０．０５〜０．１μｍの
ｐ−低温成長層２９およびｎ−ＡｌＧａＮからなる厚さ
０．５μｍのｎ−電流ブロック層３２が形成されてい
る。また、ｎ−電流ブロック層３２上およびｐ−第２ク
ラッド層２８のストライプ状の領域上に、ｐ−Ａｌ0.15
Ｇａ0.85Ｎからなる厚さ０．４μｍのｐ−第３クラッド
層３０および厚さ０．２μｍのｐ−ＧａＮからなるｐ−
コンタクト層３１が順に形成されている。On the MQW light emitting layer 27, p-Al 0.15 G
A p-second cladding layer 28 of a 0.85 N having a thickness of 0.2 μm is formed. Further, the p-second cladding layer 2
8 except for a stripe-shaped region having a width of 4 μm
A p-low temperature growth layer 29 made of n 0.1 Ga 0.9 N and having a thickness of 0.05 to 0.1 μm and an n-current block layer 32 made of n-AlGaN and having a thickness of 0.5 μm are formed. Further, p-Al 0.15 is formed on the n-current block layer 32 and the stripe-shaped region of the p-second cladding layer 28.
A 0.4 μm thick p-third cladding layer 30 made of Ga 0.85 N and a 0.2 μm thick p-GaN made of p-GaN
Contact layers 31 are formed in order.
【００６１】ｐ−コンタクト層３１からｎ−クラック防
止層２５までの一部領域はエッチングにより除去されて
おり、ｎ−ＧａＮ層２４が露出している。Part of the region from the p-contact layer 31 to the n-crack preventing layer 25 has been removed by etching, exposing the n-GaN layer 24.
【００６２】さらに、ｐ−コンタクト層３１上には、厚
さ５０００ÅのＮｉからなるｐ電極１２が形成され、ｎ
−ＧａＮ層２４の露出した表面には、厚さ５００ÅのＴ
ｉおよび厚さ５０００ÅのＡｌからなるｎ電極１３が形
成されている。Further, on the p-contact layer 31, a p-electrode 12 made of Ni having a thickness of 5000 ° is formed.
-The exposed surface of the GaN layer 24 has a T
An n-electrode 13 made of i and 5000 .ANG. thick Al is formed.
【００６３】この半導体レーザ素子においては、ｎ−電
流ブロック層３２間のストライプ状の領域に電流が狭窄
され、このストライプ状の領域の下部におけるＭＱＷ発
光層２７に光導波路が形成される。In this semiconductor laser device, the current is confined in the striped region between the n-current blocking layers 32, and an optical waveguide is formed in the MQW light emitting layer 27 below the striped region.
【００６４】次に、図５に示すセルフアライン構造を有
するＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法を図６および
図７の工程断面図を参照しながら説明する。Next, a method of manufacturing the GaN-based semiconductor laser device having the self-aligned structure shown in FIG. 5 will be described with reference to the process sectional views of FIG. 6 and FIG.
【００６５】まず、図６（ａ）に示すように、サファイ
ア基板２１上に、ＭＯＣＶＤ法（有機金属化学的気相成
長法）により、バッファ層２２、ＧａＮ層２３、ｎ−Ｇ
ａＮ層２４、ｎ−クラック防止層２５、ｎ−第１クラッ
ド層２６、ＭＱＷ発光層２７、ｐ−第２クラッド層２
８、ｐ−低温成長層２９およびｎ−電流ブロック層３２
を順に連続的に成長させる。First, as shown in FIG. 6A, a buffer layer 22, a GaN layer 23 and an n-G layer are formed on a sapphire substrate 21 by MOCVD (metal organic chemical vapor deposition).
aN layer 24, n-crack prevention layer 25, n-first cladding layer 26, MQW light emitting layer 27, p-second cladding layer 2
8, p-low temperature growth layer 29 and n-current blocking layer 32
Are sequentially and continuously grown.
【００６６】なお、ｐ−第２クラッド層２８の厚さは、
半導体レーザ素子における横モードの制御の点から、
０．１〜０．４μｍの範囲とすることが好ましい。The thickness of the p-second cladding layer 28 is
From the point of control of the transverse mode in the semiconductor laser device,
Preferably, it is in the range of 0.1 to 0.4 μm.
【００６７】バッファ層２２の成長時の基板温度は６０
０℃とし、バッファ層２２およびｐ−低温成長層２９を
除く各層２３〜２８，３２の成長時の基板温度は１０５
０℃とし、ｐ−低温成長層２９の成長時の基板温度は６
００〜７５０℃とする。これにより、ｐ−低温成長層２
９を除く各層２２〜２８，３２は透明となり、ｐ−低温
成長層２９は不透明かつ黒色を呈する。なお、上記の基
板温度以上でｐ−低温成長層２９を成長させた場合、ｐ
−低温成長層２９は透明になる。The substrate temperature during growth of the buffer layer 22 is 60
0 ° C., and the substrate temperature during growth of each of the layers 23 to 28 and 32 except for the buffer layer 22 and the p-low temperature growth layer 29 was 105 ° C.
0 ° C., and the substrate temperature during the growth of the p-low temperature growth layer 29 is 6
00 to 750 ° C. Thereby, the p-low temperature growth layer 2
The layers 22 to 28 and 32 except 9 become transparent, and the p-low temperature growth layer 29 is opaque and black. When the p-low temperature growth layer 29 is grown at the substrate temperature or higher, p
The low temperature growth layer 29 becomes transparent.
【００６８】続いて、図６（ｂ）に示すように、ｎ−電
流ブロック層３２上のストライプ状の領域を除いて、ｎ
−電流ブロック層３２上にＮｉマスク１６を形成し、こ
れを用いて、ＲＩＥ法（反応性イオンエッチング法）ま
たはＲＩＢＥ法（反応性イオンビームエッチング法）に
よりｎ−電流ブロック層３２およびｐ−低温成長層２９
をエッチングする。Subsequently, as shown in FIG. 6B, except for the striped region on the n-current block layer 32, n
Forming the Ni mask 16 on the current blocking layer 32 and using the Ni mask 16 by the RIE method (reactive ion etching method) or the RIBE method (reactive ion beam etching method) to form the n-current blocking layer 32 and the p-low temperature Growth layer 29
Is etched.
【００６９】上記のエッチングに際しては、ｐ−低温成
長層２９をエッチング停止のマーカ（エッチングマーカ
層）として利用する。すなわち、Ｎｉマスク１６以外の
部分について、不透明なｐ−低温成長層２９が存在する
ときには半導体ウエハ表面は不透明に見えるが、エッチ
ングにより不透明なｐ−低温成長層２９が除去される
と、半導体ウエハ表面は透明に変化する。このような半
導体ウエハ表面の色の変化を確認した時点で、エッチン
グを停止すれば、Ｎｉマスク１６以外の部分のｐ−低温
成長層２９およびｎ−電流ブロック層３２を正確に除去
することができる。In the above etching, the p-low temperature growth layer 29 is used as a marker for stopping the etching (etching marker layer). In other words, the semiconductor wafer surface appears opaque when the opaque p-low-temperature growth layer 29 is present in portions other than the Ni mask 16, but when the opaque p-low-temperature growth layer 29 is removed by etching, the semiconductor wafer surface is removed. Changes to transparent. If the etching is stopped when such a change in the color of the semiconductor wafer surface is confirmed, the p-low temperature growth layer 29 and the n-current block layer 32 other than the Ni mask 16 can be accurately removed. .
【００７０】なお、セルフアライン構造を有する半導体
レーザ素子においては、エッチングによって除去される
不透明なｐ−低温成長層２９の領域が狭いため、目視に
より半導体ウエハ表面の色の変化を確認することは困難
である。このため、顕微鏡を用いて半導体ウエハ表面の
色の変化を確認する。In a semiconductor laser device having a self-aligned structure, since the region of the opaque p-low temperature growth layer 29 which is removed by etching is narrow, it is difficult to visually confirm a change in color on the surface of the semiconductor wafer. It is. For this reason, a change in the color of the surface of the semiconductor wafer is confirmed using a microscope.
【００７１】続いて、上記のＮｉマスク１６を除去した
後、図７（ｃ）に示すように、ｎ−電流ブロック層３２
上およびｐ−第２クラッド層２８のストライプ状の領域
上に、基板温度１０５０℃でｐ−第３クラッド層３０お
よびｐ−コンタクト層３１を順に連続的に成長させる。Subsequently, after the Ni mask 16 is removed, as shown in FIG.
The p-third cladding layer 30 and the p-contact layer 31 are successively grown at a substrate temperature of 1050 ° C. on the upper and striped regions of the p-second cladding layer 28 in this order.
【００７２】次に、図７（ｄ）に示すように、ｐ−コン
タクト層３１上の所定領域にＮｉマスク１７を形成した
後、これを用いて、ｐ−コンタクト層３１からｎ−クラ
ック防止層２５までの一部領域をＲＩＥ法またはＲＩＢ
Ｅ法によりエッチングして除去し、ｎ−ＧａＮ層２４を
露出させる。Next, as shown in FIG. 7D, after a Ni mask 17 is formed in a predetermined region on the p-contact layer 31, the Ni mask 17 is used to remove the n-crack preventing layer from the p-contact layer 31. RIE or RIB for some areas up to 25
The n-GaN layer 24 is exposed by being removed by etching using the E method.
【００７３】上記のエッチングの後、Ｎｉマスク１７を
除去し、図５に示すように、ｐ−コンタクト層３１上に
ｐ電極１２を形成し、ｎ−ＧａＮ層２４の露出した表面
にｎ電極１３を形成する。最後に、サファイア基板２１
を｛１-1００｝面でへき開することにより共振器端面を
形成する。After the above-described etching, the Ni mask 17 is removed, and as shown in FIG. 5, the p-electrode 12 is formed on the p-contact layer 31, and the n-electrode 13 is formed on the exposed surface of the n-GaN layer 24. To form Finally, the sapphire substrate 21
Is cleaved on the {1-100} plane to form a resonator end face.
【００７４】本実施例における半導体レーザ素子の製造
方法においては、エッチングにより光導波路を形成する
際に、不透明なｐ−低温成長層２９をエッチング停止の
マーカとして利用するので、エッチングの深さを精度よ
く制御することが可能になる。このように、エッチング
の深さを精度よく制御することにより、半導体レーザ素
子の素子特性の再現性の向上が図られるとともに、素子
特性の素子間のばらつきを抑えることが可能となる。In the method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present embodiment, the opaque p-low-temperature growth layer 29 is used as a marker for stopping etching when forming an optical waveguide by etching. It becomes possible to control well. As described above, by controlling the etching depth with high accuracy, the reproducibility of the device characteristics of the semiconductor laser device can be improved, and variations in device characteristics between devices can be suppressed.
【００７５】なお、上記の実施例においては絶縁性基板
としてサファイア基板２１を用いたが、これ以外にも、
ＳｉＣ基板、スピネル基板等を用いてもよい。In the above embodiment, the sapphire substrate 21 was used as the insulating substrate.
A SiC substrate, a spinel substrate, or the like may be used.
【００７６】さらに、上記の実施例においては、光導波
路を形成する際のエッチング時に不透明なｐ−低温成長
層２９をエッチング停止のマーカとして利用している
が、光導波路以外の部分のエッチング時に不透明なＩｎ
ＧａＮからなる低温成長層をエッチングマーカ層として
利用することも可能である。Further, in the above embodiment, the opaque p-low temperature growth layer 29 is used as a marker for stopping the etching at the time of etching at the time of forming the optical waveguide, but it is opaque at the time of etching other parts than the optical waveguide. In
It is also possible to use a low-temperature growth layer made of GaN as an etching marker layer.
【００７７】例えば、ｐ−コンタクト層３１からｎ−ク
ラック防止層２５までの一部領域をエッチングにより除
去する際に、ｎ−ＩｎＧａＮからなるｎ−クラック防止
層２５をエッチングマーカ層として利用する。この場
合、ｎ−クラック防止層２５は基板温度６００〜７５０
℃で成長させる。このようにして成長させたｎ−クラッ
ク防止層２５は不透明かつ黒色を呈するため、エッチン
グ停止のマーカとして利用することが可能である。For example, when a partial region from the p-contact layer 31 to the n-crack preventing layer 25 is removed by etching, the n-crack preventing layer 25 made of n-InGaN is used as an etching marker layer. In this case, the n-crack prevention layer 25 has a substrate temperature of 600 to 750.
Grow at ° C. Since the n-crack prevention layer 25 thus grown is opaque and black, it can be used as a marker for stopping etching.
【００７８】なお、第１および第２の実施例において
は、本発明を半導体レーザ素子に適用した場合を説明し
たが、本発明は、ＧａＮ系半導体を用いた発光ダイオー
ド等のその他の半導体発光素子や、その他の半導体素子
にも適用可能である。Although the first and second embodiments have described the case where the present invention is applied to a semiconductor laser device, the present invention relates to other semiconductor light emitting devices such as a light emitting diode using a GaN-based semiconductor. And other semiconductor elements.
【図１】本発明の第１の実施例における半導体レーザ素
子の構造を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】ＭＱＷ発光層の構造を示すエネルギーバンド図
である。FIG. 2 is an energy band diagram showing a structure of an MQW light emitting layer.
【図３】図１の半導体レーザ素子の製造方法を示す第１
の工程断面図である。FIG. 3 is a first diagram illustrating a method of manufacturing the semiconductor laser device of FIG. 1;
FIG.
【図４】図１の半導体レーザ素子の製造方法を示す第２
の工程断面図である。FIG. 4 is a second view illustrating a method for manufacturing the semiconductor laser device of FIG. 1;
FIG.
【図５】本発明の第２の実施例における半導体レーザ素
子の構造を示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.
【図６】図２の半導体レーザ素子の製造方法を示す第１
の工程断面図である。FIG. 6 is a first diagram illustrating a method of manufacturing the semiconductor laser device of FIG. 2;
FIG.
【図７】図２の半導体レーザ素子の製造方法を示す第２
の工程断面図である。FIG. 7 is a second view illustrating a method for manufacturing the semiconductor laser device of FIG. 2;
FIG.
１，２１ サファイア基板 ２，２２ バッファ層 ３，２３ ＧａＮ層 ４，２４ ｎ−ＧａＮ層 ５，２５ ｎ−クラック防止層 ６，２６ ｎ−第１クラッド層 ７，２７ ＭＱＷ発光層 ８，２８ ｐ−第２クラッド層 ９，２９ ｐ−低温成長層 １０，３０ ｐ−第３クラッド層 １１，３１ ｐ−コンタクト層 １２ ｐ電極 １３ ｎ電極 １４ ＳｉＯ2 膜 ３２ ｎ−電流ブロック層1,21 sapphire substrate 2,22 buffer layer 3,23 GaN layer 4,24 n-GaN layer 5,25 n-crack prevention layer 6,26 n-first cladding layer 7,27 MQW light emitting layer 8,28 p- the second cladding layer 9, 29 p-low temperature growth layer 10, 30 p-third cladding layer 11 and 31 p-contact layer 12 p electrode 13 n electrode 14 SiO 2 film 32 n-current blocking layer
Claims (7)
ムの少なくとも１つを含む透明な第１の窒化物系半導体
層上の所定領域に、不透明なエッチングマーカ層と、ガ
リウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１
つを含む透明な第２の窒化物系半導体層とが順に形成さ
れたことを特徴とする半導体素子。An opaque etching marker layer and at least one of gallium, aluminum and indium are formed in a predetermined region on a transparent first nitride-based semiconductor layer containing at least one of gallium, aluminum and indium.
And a transparent second nitride-based semiconductor layer comprising:
ムの少なくとも１つを含む透明な窒化物系半導体からな
る第１のクラッド層上に、ガリウム、アルミニウムおよ
びインジウムの少なくとも１つを含む透明な窒化物系半
導体からなる発光層と、ガリウム、アルミニウムおよび
インジウムの少なくとも１つを含む透明な窒化物系半導
体からなる第２のクラッド層とが順に形成され、前記第
２のクラッド層上のストライプ状の領域に、不透明なエ
ッチングマーカ層と、ガリウム、アルミニウムおよびイ
ンジウムの少なくとも１つを含む透明な窒化物系半導体
からなる第３のクラッド層とが順に形成されたことを特
徴とする半導体発光素子。2. A method according to claim 1, wherein the first cladding layer is made of a transparent nitride semiconductor containing at least one of gallium, aluminum and indium. The first cladding layer is made of a transparent nitride semiconductor containing at least one of gallium, aluminum and indium. And a second cladding layer made of a transparent nitride-based semiconductor containing at least one of gallium, aluminum and indium, are sequentially formed, and an opaque region is formed in a stripe region on the second cladding layer. And a third cladding layer made of a transparent nitride-based semiconductor containing at least one of gallium, aluminum, and indium.
ムの少なくとも１つを含む透明な窒化物系半導体からな
る第１のクラッド層上に、ガリウム、アルミニウムおよ
びインジウムの少なくとも１つを含む透明な窒化物系半
導体からなる発光層と、ガリウム、アルミニウムおよび
インジウムの少なくとも１つを含む透明な窒化物系半導
体からなる第２のクラッド層とが順に形成され、前記第
２のクラッド層上のストライプ状の領域を除く領域上に
不透明なエッチングマーカ層と透明な電流ブロック層と
が順に形成され、前記ストライプ状の領域上にガリウ
ム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つを
含む透明な窒化物系半導体からなる第３のクラッド層が
形成されたことを特徴とする半導体発光素子。3. A transparent nitride-based semiconductor containing at least one of gallium, aluminum and indium on a first cladding layer made of a transparent nitride-based semiconductor containing at least one of gallium, aluminum and indium. And a second cladding layer made of a transparent nitride-based semiconductor containing at least one of gallium, aluminum and indium, which is formed in this order, excluding a stripe-shaped region on the second cladding layer. An opaque etching marker layer and a transparent current blocking layer are sequentially formed thereon, and a third cladding layer made of a transparent nitride-based semiconductor containing at least one of gallium, aluminum and indium on the stripe-shaped region. A semiconductor light-emitting device, characterized by forming:
ムの少なくとも１つを含む透明な第１の窒化物系半導体
層上の所定領域に不透明なエッチングマーカ層が形成さ
れ、前記エッチングマーカ層上に発光層を含みかつガリ
ウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つ
を含む透明な第２の窒化物系半導体層が形成され、前記
第１の窒化物系半導体層上に第１の電極が形成されると
ともに前記第２の窒化物系半導体層上に第２の電極が形
成されたことを特徴とする半導体発光素子。4. An opaque etching marker layer is formed in a predetermined region on a transparent first nitride-based semiconductor layer containing at least one of gallium, aluminum, and indium, and includes a light emitting layer on the etching marker layer. A transparent second nitride-based semiconductor layer containing at least one of gallium, aluminum, and indium is formed; a first electrode is formed on the first nitride-based semiconductor layer; A semiconductor light-emitting device wherein a second electrode is formed on a nitride-based semiconductor layer.
０℃で成長させたガリウムおよびインジウムを含む窒化
物系半導体層であることを特徴とする請求項２〜４のい
ずれかに記載の半導体発光素子。5. The etching marker layer has a thickness of 600 to 75.
The semiconductor light emitting device according to any one of claims 2 to 4, wherein the semiconductor light emitting device is a nitride-based semiconductor layer containing gallium and indium grown at 0 ° C.
ムの少なくとも１つを含む透明な第１の窒化物系半導体
層を形成する工程と、 前記第１の窒化物系半導体層上に不透明なエッチングマ
ーカ層を形成する工程と、 前記エッチングマーカ層上にガリウム、アルミニウムお
よびインジウムの少なくとも１つを含む透明な第２の窒
化物系半導体層を形成する工程と、 前記第２の窒化物系半導体層および前記エッチングマー
カ層の所定領域をエッチングにより除去する工程とを備
えたことを特徴とする半導体素子の製造方法。6. A step of forming a transparent first nitride-based semiconductor layer containing at least one of gallium, aluminum, and indium; and forming an opaque etching marker layer on the first nitride-based semiconductor layer. Forming a transparent second nitride-based semiconductor layer containing at least one of gallium, aluminum, and indium on the etching marker layer; and forming the second nitride-based semiconductor layer and the etching marker on the etching marker layer. Removing a predetermined region of the layer by etching.
びインジウムを含む窒化物系半導体層であり、前記エッ
チングマーカ層の成長温度を前記第１および第２の窒化
物系半導体層の成長温度よりも低く設定することを特徴
とする請求項６記載の半導体素子の製造方法。7. The etching marker layer is a nitride-based semiconductor layer containing gallium and indium, and the growth temperature of the etching marker layer is set lower than the growth temperatures of the first and second nitride-based semiconductor layers. 7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein:
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|---|---|---|---|
| JP10260212A JP2000091696A (en) | 1998-09-14 | 1998-09-14 | Semiconductor element, semiconductor light-emitting element and manufacture thereof |
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|---|---|
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003030221A2 (en) * | 2001-09-27 | 2003-04-10 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Method for the production of a nitride compound semiconductor based semiconductor component |
| JP2006165277A (en) * | 2004-12-08 | 2006-06-22 | Nichia Chem Ind Ltd | Nitride semiconductor laser element |
| JP2007073867A (en) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Sharp Corp | Nitride semiconductor laser element and its manufacturing method |
| CN103995435A (en) * | 2014-05-22 | 2014-08-20 | 西安交通大学 | Nano patterning sapphire substrate and preparation method thereof |
-
1998
- 1998-09-14 JP JP10260212A patent/JP2000091696A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003030221A2 (en) * | 2001-09-27 | 2003-04-10 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Method for the production of a nitride compound semiconductor based semiconductor component |
| WO2003030221A3 (en) * | 2001-09-27 | 2003-11-06 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Method for the production of a nitride compound semiconductor based semiconductor component |
| JP2006165277A (en) * | 2004-12-08 | 2006-06-22 | Nichia Chem Ind Ltd | Nitride semiconductor laser element |
| JP2007073867A (en) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Sharp Corp | Nitride semiconductor laser element and its manufacturing method |
| JP4680015B2 (en) * | 2005-09-09 | 2011-05-11 | シャープ株式会社 | Nitride semiconductor laser device and manufacturing method thereof |
| CN103995435A (en) * | 2014-05-22 | 2014-08-20 | 西安交通大学 | Nano patterning sapphire substrate and preparation method thereof |
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