JP2003007999A - Iii-v nitride-based compound semiconductor substrate, its manufacturing method, method of manufacturing semiconductor light emitting element, and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
Iii-v nitride-based compound semiconductor substrate, its manufacturing method, method of manufacturing semiconductor light emitting element, and method of manufacturing semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体基板およびその製造方法ならびに半
導体発光素子の製造方法ならびに半導体装置の製造方法
に関し、特に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用
いた半導体レーザや発光ダイオードあるいは電子走行素
子の製造に適用して好適なものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a nitride system III.
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a group-V compound semiconductor substrate, a method for manufacturing the same, a method for manufacturing a semiconductor light-emitting element, and a method for manufacturing a semiconductor device, and in particular, a semiconductor laser, a light-emitting diode, or an electron transit element using a nitride III-V group compound semiconductor. It is suitable to be applied to.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、結晶内の欠陥密度が低い窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法としては、Ｅ
ＬＯ（Epitaxial Lateral Overgrowth）（Japanese Jou
rnal of Applied Physics vol.36(1997)p.L899) や、Ｅ
ＬＯの改良版とも言うべきＰＥＮＤＥＯ（Applied Phys
ics Letters vol.75(1999)pp.196-198) などの横方向結
晶成長技術が用いられている。そして、光ディスクの高
密度化に必要である青色領域から紫外線領域におよぶ発
光が可能な半導体レーザとして近年盛んに研究開発が行
われている、ＡｌＧａＩｎＮなどの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体を用いた半導体レーザも、こうした基板
を用いることで長寿命化が実現されている（Japanese J
ournal of Applied Physics vol.36(1997)pp.L1568-L15
71) 。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for producing a nitride-based III-V group compound semiconductor substrate having a low defect density in the crystal, E
LO (Epitaxial Lateral Overgrowth) (Japanese Jou
rnal of Applied Physics vol.36 (1997) p.L899) and E
PENDEO (Applied Phys)
A lateral crystal growth technique such as ics Letters vol.75 (1999) pp.196-198) is used. In addition, nitride-based III-V such as AlGaInN, which has been actively researched and developed in recent years, is a semiconductor laser capable of emitting light in the blue region to the ultraviolet region, which is necessary for increasing the density of optical discs.
Semiconductor lasers using group compound semiconductors also have a long life by using such a substrate (Japanese J
ournal of Applied Physics vol.36 (1997) pp.L1568-L15
71).
【０００３】図８〜図１２に、従来の横方向結晶成長技
術による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を用い
て半導体レーザを製造する方法を示す。この方法では、
図８に示すように、まず、ｃ面サファイア基板１０１上
に低温で成長させたＧａＮバッファ層１０２を介してＧ
ａＮ層１０３を成長させた後、このＧａＮ層１０３を基
板全面にわたってエッチングすることにより〈１−１０
０〉方向に延在するストライプ形状にパターニングす
る。このパターニング後のＧａＮ層１０３の平面形状を
図９に示す。次に、図１０および図１１に示すように、
このＧａＮ層１０３を種結晶としてＧａＮ層１０４を横
方向成長させる。8 to 12 show a method of manufacturing a semiconductor laser using a nitride-based III-V group compound semiconductor substrate by a conventional lateral crystal growth technique. in this way,
As shown in FIG. 8, first, G is formed via a GaN buffer layer 102 grown on a c-plane sapphire substrate 101 at a low temperature.
After the aN layer 103 is grown, the GaN layer 103 is etched over the entire surface of the substrate to <1-10.
Patterning is performed in a stripe shape extending in the 0> direction. The planar shape of the GaN layer 103 after this patterning is shown in FIG. Next, as shown in FIG. 10 and FIG.
The GaN layer 104 is laterally grown using the GaN layer 103 as a seed crystal.
【０００４】次に、このようにして得られた低欠陥密度
のＧａＮ基板上に、レーザ構造を形成するＧａＮ系半導
体層を成長させる。すなわち、図１２に示すように、Ｇ
ａＮ層１０４上に、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０５、ｎ
型ＡｌＧａＮクラッド層１０６、ｎ型ＧａＮ光導波層１
０７、活性層１０８、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１０
９、ｐ型ＧａＮ光導波層１１０、ｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層１１１およびｐ型ＧａＮコンタクト層１１２を順次
エピタキシャル成長させる。この後、メサ部の形成、リ
ッジの形成、ｐ側電極およびｎ側電極の形成などの工程
を経て、目的とするＧａＮ系半導体レーザが製造され
る。Next, a GaN-based semiconductor layer forming a laser structure is grown on the thus obtained low defect density GaN substrate. That is, as shown in FIG.
On the aN layer 104, n-type GaN contact layers 105, n
-Type AlGaN cladding layer 106, n-type GaN optical waveguide layer 1
07, active layer 108, p-type AlGaN cap layer 10
9, p-type GaN optical waveguide layer 110, p-type AlGaN cladding layer 111 and p-type GaN contact layer 112 are sequentially epitaxially grown. After that, the target GaN semiconductor laser is manufactured through steps such as formation of a mesa portion, formation of a ridge, formation of a p-side electrode and an n-side electrode.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来のＧａＮ系半導体レーザの製造方法には、次のよう
な問題があった。すなわち、図１３に示すように、Ｇａ
Ｎ層１０４上にｎ型ＧａＮコンタクト層１０５を成長さ
せ、その上にｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０６を成長さ
せる際、ＧａＮとＡｌＧａＮとの格子定数差によりクラ
ック１１３が発生し、このクラック１１３は、横方向成
長されたＧａＮ層１０３にまで達する。このｎ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層１０６上に成長させるｎ型ＧａＮ光導波
層１０７は厚さが小さいため、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド
層１０６に発生したクラック１１３はこのｎ型ＧａＮ光
導波層１０７によっては完全に埋められず、このｎ型Ｇ
ａＮ光導波層１０７には、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１
０６に発生したクラック１１３の形状を反映した段差が
形成され、さらに、このｎ型ＧａＮ光導波層１０７上に
成長させる活性層１０８、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１
０９、ｐ型ＧａＮ光導波層１１０などにも同様な段差が
形成され、このこと自体ＧａＮ系半導体レーザの不良の
原因となる。However, the above-mentioned conventional method for manufacturing a GaN-based semiconductor laser has the following problems. That is, as shown in FIG.
When the n-type GaN contact layer 105 is grown on the N layer 104 and the n-type AlGaN cladding layer 106 is grown on the n-type GaN contact layer 105, a crack 113 is generated due to a difference in lattice constant between GaN and AlGaN. It reaches the directionally grown GaN layer 103. This n-type AlG
Since the thickness of the n-type GaN optical waveguide layer 107 grown on the aN cladding layer 106 is small, the crack 113 generated in the n-type AlGaN cladding layer 106 is not completely filled by the n-type GaN optical waveguide layer 107, This n-type G
The aN optical waveguide layer 107 includes the n-type AlGaN cladding layer 1
06, a step reflecting the shape of the crack 113 is formed, and further, the active layer 108 and the p-type AlGaN cap layer 1 grown on the n-type GaN optical waveguide layer 107 are formed.
09, a similar step is formed in the p-type GaN optical waveguide layer 110, etc., which itself causes a defect in the GaN-based semiconductor laser.
【０００６】図１４に示すように、レーザ構造を形成す
るＧａＮ系半導体層（図示せず）を成長させたｃ面サフ
ァイア基板１０１においては、種結晶となるストライプ
形状のＧａＮ層１０３の延在方向（〈１−１００〉方
向）がｃ面サファイア基板１０１のオリエンテーション
フラット１０１ａに垂直な方向であるとすると、ｎ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層１０４に発生するクラック１１３
は、オリエンテーションフラット１０１ａに平行な方向
に延在する。一方、ｃ面サファイア基板１０１の縁部に
おけるＧａＮ系半導体層には、種結晶となるＧａＮ層１
０３の延在方向およびオリエンテーションフラット１０
１ａの双方に対して斜めの方向に多数のクラック１１４
が発生する。As shown in FIG. 14, in a c-plane sapphire substrate 101 on which a GaN-based semiconductor layer (not shown) forming a laser structure has been grown, the extending direction of a stripe-shaped GaN layer 103 serving as a seed crystal. If the (<1-100> direction) is the direction perpendicular to the orientation flat 101a of the c-plane sapphire substrate 101, the n-type A
Crack 113 generated in lGaN clad layer 104
Extend in a direction parallel to the orientation flat 101a. On the other hand, in the GaN-based semiconductor layer at the edge of the c-plane sapphire substrate 101, the GaN layer 1 serving as a seed crystal is used.
03 extension direction and orientation flat 10
A large number of cracks 114 oblique to both 1a
Occurs.
【０００７】オリエンテーションフラット１０１ａに平
行な方向に発生するクラック１１３の本数は、図１５に
示すように、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０６のＡｌ組
成が大きくなるにつれて増加し、Ａｌ組成が８〜９％で
は、４０〜９０本／５０ｍｍ程度にもなる。As shown in FIG. 15, the number of cracks 113 generated in a direction parallel to the orientation flat 101a increases as the Al composition of the n-type AlGaN cladding layer 106 increases, and when the Al composition is 8 to 9%. , 40 to 90 lines / 50 mm.
【０００８】図１６に示すように、レーザ共振器、特に
電流注入領域となる部分は、レーザ構造を形成するＧａ
Ｎ系半導体層１１５の欠陥密度の低い領域１１６に形成
する必要があるため、上述のようにオリエンテーション
フラット１０１ａに平行な方向に発生するクラック１１
３の密度が高いと、レーザ共振器の電流注入領域中にク
ラック１１３が入ってしまう。符号１１７は横方向成長
の会合部を示す。このように電流注入領域中にクラック
１１３が入ると、ＧａＮ系半導体レーザの発光効率の低
下、信頼性の低下、寿命の低下などをもたらす。As shown in FIG. 16, a laser resonator, particularly a portion which becomes a current injection region, forms a Ga structure forming a laser structure.
Since it is necessary to form in the region 116 of the N-based semiconductor layer 115 having a low defect density, the crack 11 generated in the direction parallel to the orientation flat 101a as described above.
If the density of 3 is high, cracks 113 will be formed in the current injection region of the laser resonator. Reference numeral 117 indicates a lateral growth association portion. When the crack 113 enters the current injection region in this manner, the luminous efficiency of the GaN-based semiconductor laser is lowered, the reliability is lowered, the life is shortened, and the like.
【０００９】したがって、この発明が解決しようとする
課題は、例えば横方向成長されたＧａＮ層上にＡｌＧａ
Ｎ層を成長させる場合のように、横方向成長された窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にこれと格子定数の
異なる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させ
る場合に、ストライプ形状の種結晶に垂直な方向にクラ
ックが発生するのを防止することができる窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板およびこのような窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を簡単なプロセスで容易に
製造することができる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体基板の製造方法を提供することにある。Therefore, the problem to be solved by the present invention is, for example, AlGa on a laterally grown GaN layer.
When growing a nitride-based III-V compound semiconductor layer having a lattice constant different from that of the laterally grown nitride-based III-V compound semiconductor layer, as in the case of growing an N layer, stripes are formed. Type nitride II capable of preventing cracks from being generated in the direction perpendicular to the seed crystal of the shape
Group IV compound semiconductor substrate and such nitride-based compound I
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a nitride-based III-V compound semiconductor substrate, which can easily manufacture a II-V compound semiconductor substrate by a simple process.
【００１０】この発明が解決しようとする他の課題は、
上記のような窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板あ
るいはその製造方法を利用した半導体発光素子の製造方
法および半導体装置の製造方法を提供することにある。Another problem to be solved by the present invention is
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor light emitting element and a method for manufacturing a semiconductor device using the nitride-based III-V group compound semiconductor substrate or the method for manufacturing the same.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために鋭意検討を行った。その概要について説
明すると、次のとおりである。本発明者は、上述の従来
技術において、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０６の成長
時にオリエンテーションフラット１０１ａに平行な方向
にクラック１１３が発生する理由について詳細な検討を
行った。図１７は、上述の従来技術により作製したＧａ
Ｎ基板上にレーザ構造を形成するＧａＮ系半導体層をエ
ピタキシャル成長させたものの一部の平面図、図１８
は、これらのＧａＮ系半導体層のＡ−Ａ線に沿っての断
面図を示す。図１７および図１８に示すように、ＧａＮ
基板の縁の部分には厚さが他の部分に比べて異常に大き
い（例えば、２０μｍ）異常成長領域１１８が形成さ
れ、その内側の部分には厚さが急激に減少した埋まらな
い領域１１９が形成され、さらにその内側の部分には六
角形の穴１２０が存在する領域１２１が形成され、その
内側の部分が均一な厚さで六角形の穴も存在しない正常
成長領域１２２となっている。ここで、六角形の穴１２
０を起点として、正常成長領域１２２に延在するクラッ
ク１１３が形成されている。エピタキシャル成長された
ＧａＮ系半導体層の表面の光学顕微鏡写真を図１９に示
す。Means for Solving the Problems The present inventor has conducted extensive studies in order to solve the above problems. The outline is as follows. The present inventor has made a detailed study on the reason why the crack 113 is generated in the direction parallel to the orientation flat 101a during the growth of the n-type AlGaN cladding layer 106 in the above-mentioned conventional technique. FIG. 17 shows Ga produced by the above-mentioned conventional technique.
FIG. 18 is a plan view of a part of an GaN-based semiconductor layer that forms a laser structure epitaxially grown on an N substrate.
Shows a cross-sectional view of these GaN-based semiconductor layers taken along the line AA. As shown in FIGS. 17 and 18, GaN
An abnormal growth region 118 having an abnormally large thickness (for example, 20 μm) is formed at an edge portion of the substrate, and an unfilled region 119 having a sharp decrease in thickness is formed at an inner portion thereof. A region 121 in which the hexagonal holes 120 are formed is formed in the inner portion thereof, and a normal growth region 122 in which the hexagonal holes are not formed is formed in the inner portion of the region 121. Where the hexagonal hole 12
A crack 113 extending from 0 to the normal growth region 122 is formed. An optical micrograph of the surface of the epitaxially grown GaN-based semiconductor layer is shown in FIG.
【００１２】エピタキシャル成長されたＧａＮ系半導体
層に上述のような異常成長領域１１８、埋まらない領域
１１９および六角形の穴１２０を起点としてクラック１
１３が発生した領域が形成される問題は、ＧａＮ系半導
体層の成長に用いる成長装置（有機金属化学気相成長装
置など）において、図２０または図２１に示すようなサ
セプタ１２３上に基板１２４を置いて成長を行う際にこ
の基板１２４の縁部の温度が内側の部分より低くなるこ
とに起因する。基板１２４の縁から正常成長領域１２２
までの距離は、図２０に示すようなサセプタ１２３を用
いた場合には図２２に示すように一般にＬ1 ＝３〜３．
５ｍｍ程度、図２１に示すようなサセプタ１２３を用い
た場合には図２３に示すように一般にＬ2 ＝１〜２ｍｍ
程度である。なお、図２０に示すサセプタ１２３では、
図２１に示すサセプタ１２３に比べて、成長層のＡｌ組
成分布や厚さの分布が良好である。A crack 1 is formed in the epitaxially grown GaN-based semiconductor layer starting from the abnormal growth region 118, the unfilled region 119 and the hexagonal hole 120 as described above.
The problem that the region where 13 occurs is formed is that the substrate 124 is placed on the susceptor 123 as shown in FIG. 20 or 21 in a growth apparatus (such as a metal organic chemical vapor deposition apparatus) used for growing a GaN-based semiconductor layer. This is because the temperature of the edge portion of the substrate 124 becomes lower than that of the inner portion when the substrate 124 is grown. From the edge of the substrate 124 to the normal growth region 122
When the susceptor 123 as shown in FIG. 20 is used, the distance is generally L 1 = 3-3.
About 5 mm, in the case of using the susceptor 123 as shown in FIG. 21, generally L 2 = 1 to 2 mm as shown in FIG.
It is a degree. In addition, in the susceptor 123 shown in FIG.
Compared with the susceptor 123 shown in FIG. 21, the Al composition distribution and thickness distribution of the growth layer are better.
【００１３】上述の六角形の穴１２０は、ＧａＮ層１０
３を種結晶としてＧａＮ層１０４が横方向成長し、図２
４に示す過程を経て図２５に示すように連続膜となった
ときに、横方向成長の会合部１１７に形成されるもので
ある。横方向成長したＧａＮ層１０４中にこのような六
角形の穴１２０が存在すると、その上にｎ型ＡｌＧａＮ
クラッド層１０６を成長させた場合、このｎ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層１０６のＡｌ組成は一般に０．８程度と高
く、したがってＧａＮとの格子定数差もかなり大きく、
厚さも１μｍ程度と厚いため、大きな応力が生じる。そ
して、この応力と下地のＧａＮ層１０４中の六角形の穴
１２０の存在とにより、この穴１２０を起点としてクラ
ック１１３が発生すると考えられる。The hexagonal hole 120 described above is formed in the GaN layer 10.
2 as a seed crystal, the GaN layer 104 grows laterally, and FIG.
When the continuous film is formed as shown in FIG. 25 through the process shown in FIG. When such a hexagonal hole 120 exists in the laterally grown GaN layer 104, n-type AlGaN is formed thereon.
When the clad layer 106 is grown, this n-type AlGa
The Al composition of the N-clad layer 106 is generally as high as about 0.8, so that the lattice constant difference from GaN is considerably large.
Since the thickness is as thick as about 1 μm, a large stress occurs. Then, it is considered that a crack 113 is generated starting from the hole 120 due to the stress and the existence of the hexagonal hole 120 in the underlying GaN layer 104.
【００１４】そこで、本発明者は、ｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層１０６のクラック１１３の発生を防止するために
は、ＧａＮ層１０４中に六角形の穴１２０が存在する領
域１２１が形成されないようにすることが重要であるこ
とを見い出した。そして、そのための具体的な対策を種
々検討した結果、横方向成長の種結晶を形成するために
ＧａＮ層１０３をエッチングによりパターニングする際
に、従来のように基板全面にわたってＧａＮ層１０３を
エッチングして種結晶を形成するのではなく、基板の縁
から内側のある一定の距離までの領域にＧａＮ層１０３
を残し、その内側の部分にのみＧａＮ層１０３のパター
ニングによりストライプ形状の種結晶を形成し、この種
結晶を用いてＧａＮ層を横方向成長させ、その上にレー
ザ構造を形成するＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成
長させることが有効であることを見い出した。このよう
にすることにより、基板の縁の部分に残されたＧａＮ層
１０３の上ではｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０６にはク
ラックが多く発生するものの、六角形の穴が存在する領
域が形成されないようにすることが可能となり、この穴
を起点とするｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０６のクラッ
クの発生を有効に抑えることが可能となる。例えば、ｎ
型ＡｌＧａＮクラッド層１０６のＡｌ組成比が０．０
８、厚さが１μｍの場合、従来７０本／５０ｍｍ程度で
あったクラック密度を２０本未満／５０ｍｍ程度と大幅
に低減することができる。エピタキシャル成長されたＧ
ａＮ系半導体層の表面の光学顕微鏡写真を図１に示す。
正常成長領域とその外側のＧａＮ層残し領域との表面の
段差は約１μｍで正常成長領域の方が低い。Therefore, in order to prevent the crack 113 from being generated in the n-type AlGaN cladding layer 106, the present inventor does not form the region 121 in which the hexagonal hole 120 exists in the GaN layer 104. Have found that is important. As a result of various studies on specific measures for that purpose, when patterning the GaN layer 103 by etching in order to form a lateral growth seed crystal, the GaN layer 103 is etched over the entire surface of the substrate as in the conventional case. Instead of forming a seed crystal, the GaN layer 103 is formed in an area from the edge of the substrate to a certain distance inside.
, A stripe-shaped seed crystal is formed by patterning the GaN layer 103 only on the inner side, and the GaN layer is laterally grown using this seed crystal, and a laser structure is formed on the GaN-based semiconductor layer. It has been found that it is effective to grow epitaxially. By doing so, many cracks are generated in the n-type AlGaN cladding layer 106 on the GaN layer 103 left at the edge of the substrate, but a region having hexagonal holes is not formed. Therefore, it is possible to effectively suppress the occurrence of cracks in the n-type AlGaN cladding layer 106 starting from this hole. For example, n
AlGaN cladding layer 106 has an Al composition ratio of 0.0
8. When the thickness is 1 μm, the crack density, which was conventionally about 70/50 mm, can be significantly reduced to less than 20 / about 50 mm. Epitaxially grown G
An optical micrograph of the surface of the aN-based semiconductor layer is shown in FIG.
The step difference on the surface between the normal growth region and the GaN layer remaining region outside thereof is about 1 μm, which is lower in the normal growth region.
【００１５】この発明は、本発明者による以上の検討に
基づいてさらに検討を行った結果、案出されたものであ
る。すなわち、上記課題を解決するために、この発明の
第１の発明は、基板の一主面上に成長された第１の窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層をパターニングするこ
とにより形成されたストライプ形状の種結晶を用いて基
板上に第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を横
方向成長させた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板
において、基板の縁から所定の距離までの部分における
一主面上に第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
が残されており、その内側の部分に種結晶が形成されて
いることを特徴とするものである。The present invention was devised as a result of further studies based on the above studies by the present inventors. That is, in order to solve the above problems, the first invention of the present invention is formed by patterning the first nitride-based III-V group compound semiconductor layer grown on one main surface of the substrate. In a nitride-based III-V compound semiconductor substrate in which a second nitride-based III-V compound semiconductor layer is laterally grown on a substrate using a stripe-shaped seed crystal, up to a predetermined distance from the edge of the substrate The first nitride-based III-V group compound semiconductor layer is left on the one main surface in the area (1), and the seed crystal is formed on the inside thereof.
【００１６】この発明の第２の発明は、基板の一主面上
に第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長さ
せる工程と、第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層をパターニングすることにより、基板の縁から所定の
距離までの部分における一主面上に第１の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層を残すとともに、ストライプ形
状の種結晶を形成する工程と、種結晶を用いて基板上に
第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を横方向成
長させる工程とを有することを特徴とする窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法である。A second aspect of the present invention is a step of growing a first nitride-based III-V group compound semiconductor layer on one main surface of a substrate, and a first nitride-based III-V group compound semiconductor. By patterning the layer, a first nitride system II is formed on one main surface in a portion up to a predetermined distance from the edge of the substrate.
A step of forming a stripe-shaped seed crystal while leaving the IV compound semiconductor layer, and a step of laterally growing a second nitride-based III-V compound semiconductor layer on the substrate using the seed crystal. Nitride system II characterized by having
It is a manufacturing method of a IV compound semiconductor substrate.
【００１７】この発明の第３の発明は、基板の一主面上
に成長された第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層をパターニングすることにより、基板の縁から所定の
距離までの部分における一主面上に第１の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層を残すとともに、その内側の部
分にストライプ形状の種結晶を形成し、この種結晶を用
いて基板上に第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層を横方向成長させた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体基板を用い、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
基板上に、発光素子構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層を成長させるようにしたことを特徴と
する半導体発光素子の製造方法である。According to a third aspect of the present invention, by patterning the first nitride-based III-V group compound semiconductor layer grown on one main surface of the substrate, a predetermined distance from the edge of the substrate is obtained. First nitride system II on one major surface of the part
While leaving the IV compound semiconductor layer, a stripe-shaped seed crystal is formed in the inner portion thereof, and the second nitride III-V compound semiconductor layer is laterally formed on the substrate by using this seed crystal. Using the grown nitride-based III-V group compound semiconductor substrate, a nitride-based III-V forming a light emitting device structure on the nitride-based III-V group compound semiconductor substrate
A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, characterized in that a group compound semiconductor layer is grown.
【００１８】この発明の第４の発明は、基板の一主面上
に第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長さ
せる工程と、第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層をパターニングすることにより、基板の縁から所定の
距離までの部分における一主面上に第１の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層を残すとともに、その内側の部
分にストライプ形状の種結晶を形成する工程と、種結晶
を用いて基板上に第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層を横方向成長させる工程と、第２の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層上に、発光素子構造を形成する
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる工程
とを有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法
である。A fourth aspect of the present invention is the step of growing a first nitride-based III-V group compound semiconductor layer on one main surface of a substrate, and a first nitride-based III-V group compound semiconductor. By patterning the layer, a first nitride system II is formed on one main surface in a portion up to a predetermined distance from the edge of the substrate.
The step of leaving the IV group compound semiconductor layer and forming a stripe-shaped seed crystal on the inner side thereof, and using the seed crystal, the second nitride-based III-V group compound semiconductor layer is laid horizontally. Directional growth step and second nitride system II
And a step of growing a nitride-based III-V compound semiconductor layer forming a light-emitting device structure on the IV compound semiconductor layer.
【００１９】この発明の第５の発明は、基板の一主面上
に成長された第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層をパターニングすることにより、基板の縁から所定の
距離までの部分における一主面上に第１の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層を残すとともに、その内側の部
分にストライプ形状の種結晶を形成し、この種結晶を用
いて基板上に第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層が横方向成長された窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体基板を用い、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
基板上に、素子構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層を成長させるようにしたことを特徴とする
半導体装置の製造方法である。According to a fifth aspect of the present invention, by patterning the first nitride-based III-V group compound semiconductor layer grown on one main surface of the substrate, a predetermined distance from the edge of the substrate is obtained. First nitride system II on one major surface of the part
While leaving the IV compound semiconductor layer, a stripe-shaped seed crystal is formed on the inner side thereof, and the second nitride III-V compound semiconductor layer is laterally formed on the substrate by using this seed crystal. Using the grown nitride-based III-V group compound semiconductor substrate, a nitride-based III-V group compound semiconductor layer forming an element structure is grown on the nitride-based III-V group compound semiconductor substrate. This is a method of manufacturing a semiconductor device.
【００２０】この発明の第６の発明は、基板の一主面上
に第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長さ
せる工程と、第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層をパターニングすることにより、基板の縁から所定の
距離までの部分における一主面上に第１の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層を残すとともに、その内側の部
分にストライプ形状の種結晶を形成する工程と、種結晶
を用いて基板上に第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層を横方向成長させる工程と、第２の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層上に、素子構造を形成する窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる工程とを
有することを特徴とする半導体装置の製造方法である。A sixth aspect of the present invention is the step of growing a first nitride-based III-V group compound semiconductor layer on one main surface of a substrate, and a first nitride-based III-V group compound semiconductor. By patterning the layer, a first nitride system II is formed on one main surface in a portion up to a predetermined distance from the edge of the substrate.
The step of leaving the IV group compound semiconductor layer and forming a stripe-shaped seed crystal on the inner side thereof, and using the seed crystal, the second nitride-based III-V group compound semiconductor layer is laid horizontally. Directional growth step and second nitride system II
And a step of growing a nitride-based III-V group compound semiconductor layer forming an element structure on the IV group compound semiconductor layer.
【００２１】この発明において、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体は、Ｇａ、Ａｌ、ＩｎおよびＢからなる群
より選ばれた少なくとも一種のＩＩＩ族元素と、少なく
ともＮを含み、場合によってさらにＡｓまたはＰを含む
Ｖ族元素とからなり、具体例を挙げると、ＧａＮ、Ｉｎ
Ｎ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ
などである。また、Ａｌを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体は、Ａｌ以外のＩＩＩ族元素、例えばＧａ、
ＩｎおよびＢからなる群より選ばれた少なくとも一種の
ＩＩＩ族元素を含むこともあり、Ｖ族元素としてＡｓや
Ｐなどを含むこともあり、具体例を挙げると、ＡｌＧａ
Ｎ、ＡｌＧａＩｎＮなどである。In the present invention, the nitride-based III-V group compound semiconductor contains at least one group III element selected from the group consisting of Ga, Al, In and B, and at least N, and if necessary, As or It is composed of a group V element including P, and specific examples thereof include GaN and In.
N, AlN, AlGaN, InGaN, AlGaInN
And so on. The nitride-based III-V group compound semiconductor containing Al is a group III element other than Al, such as Ga,
It may contain at least one group III element selected from the group consisting of In and B, and may contain As or P as a group V element.
N, AlGaInN, etc.
【００２２】最も典型的には、第１の窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層および第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層はＧａＮ層であるが、ＡｌＧａＮ層、Ｉ
ｎＧａＮ層、ＡｌＧａＩｎＮ層などであることもある。
特に、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層がＧ
ａＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＩｎＧａＮ層、ＡｌＧａＩｎＮ
層である場合には、それぞれＧａＮ基板、ＡｌＧａＮ基
板、ＩｎＧａＮ基板、ＡｌＧａＩｎＮ基板を得ることが
できる。これらのＧａＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＩｎＧａＮ
層、ＡｌＧａＩｎＮ層はノンドープであっても、ｎ型不
純物またはｐ型不純物をドーピングしたものであっても
よく、前者の場合にはノンドープの基板が、後者の場合
にはｎ型またはｐ型の基板を得ることができる。最も典
型的には、種結晶は〈１−１００〉方向に互いに平行に
延在する複数のストライプ形状を有するが、〈１１−２
０〉方向に互いに平行に延在する複数のストライプ形状
を有するものであってもよい。Most typically, the first nitride system III-
The V-group compound semiconductor layer and the second nitride III-V-group compound semiconductor layer are GaN layers.
It may be an nGaN layer, an AlGaInN layer, or the like.
In particular, the second nitride III-V compound semiconductor layer is G
aN layer, AlGaN layer, InGaN layer, AlGaInN
When it is a layer, a GaN substrate, an AlGaN substrate, an InGaN substrate, and an AlGaInN substrate can be obtained, respectively. These GaN layer, AlGaN layer, InGaN
The layer and the AlGaInN layer may be non-doped or doped with n-type impurities or p-type impurities. In the former case, the non-doped substrate is used, and in the latter case, the n-type or p-type substrate. Can be obtained. Most typically, the seed crystal has a plurality of stripe shapes extending in parallel with each other in the <1-100> direction.
It may have a plurality of stripe shapes extending parallel to each other in the 0> direction.
【００２３】基板の縁の近傍に残す第１の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層の幅、すなわち上記の所定の距
離は、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に六
角形の穴が存在する領域が形成されるのを防止する観点
からは、好適には０．５ｍｍ以上、より好適には１ｍｍ
以上とされ、一方、基板上の素子を形成する有効領域の
減少を少なく抑える観点からは、好適には５ｍｍ以下、
より好適には３ｍｍ以下とする。First Nitride System II Left Near the Edge of the Substrate
The width of the IV compound semiconductor layer, that is, the above-described predetermined distance is set so as to prevent formation of a region having hexagonal holes in the second nitride III-V compound semiconductor layer. Is preferably 0.5 mm or more, more preferably 1 mm
On the other hand, from the viewpoint of suppressing the reduction of the effective area for forming the element on the substrate to be small, preferably 5 mm or less,
It is more preferably 3 mm or less.
【００２４】第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層を成長させる基板としては種々のものを用いることが
でき、具体的には、サファイア基板、ＳｉＣ基板、Ｓｉ
基板、ＧａＡｓ基板、ＧａＰ基板、ＩｎＰ基板、スピネ
ル（ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ）基板、酸化シリコン基板などのほ
か、厚いＧａＮ層などの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層からなる基板を用いてもよい。この基板の形状
は、基本的にはどのような形状であってもよいが、典型
的には円形である。Various substrates can be used as the substrate for growing the first nitride-based III-V compound semiconductor layer, and specifically, a sapphire substrate, a SiC substrate, and a Si substrate.
In addition to a substrate, a GaAs substrate, a GaP substrate, an InP substrate, a spinel (MgAl 2 O 4 ) substrate, a silicon oxide substrate, a substrate made of a nitride-based III-V group compound semiconductor layer such as a thick GaN layer may be used. . The shape of this substrate may be basically any shape, but is typically circular.
【００２５】窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成
長方法としては、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶ
Ｄ）、ハイドライド気相エピタキシャル成長またはハラ
イド気相エピタキシャル成長（ＨＶＰＥ）などを用いる
ことができる。As a method for growing the nitride-based III-V group compound semiconductor layer, metal organic chemical vapor deposition (MOCV) is used.
D), hydride vapor phase epitaxial growth, halide vapor phase epitaxial growth (HVPE), or the like can be used.
【００２６】半導体発光素子は、具体的には、例えば、
半導体レーザや発光ダイオードである。また、半導体装
置は、半導体レーザや発光ダイオードのような半導体発
光素子を含むほか、ＦＥＴやヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタなどの電子走行素子を含む。The semiconductor light emitting device is specifically, for example,
These are semiconductor lasers and light emitting diodes. The semiconductor device includes a semiconductor light emitting element such as a semiconductor laser and a light emitting diode, and also includes an electron transit element such as an FET and a heterojunction bipolar transistor.
【００２７】上述のように構成されたこの発明によれ
ば、基板の縁から所定の距離までの部分における一主面
上に種結晶形成用の第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層を残し、その内側の部分にストライプ形状の種
結晶を形成することにより、この種結晶を用いて第２の
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を横方向成長させ
た場合、基板の縁の近傍の部分を含む基板全面に種結晶
を形成する従来の技術と異なり、この第２の窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に、上層の成長時にクラック
の発生の起点となる六角形の穴が存在する領域が形成さ
れるのを有効に防止することができる。このため、この
第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にこれと
格子定数差がある窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
を成長させた場合（例えば、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層がＧａＮ層で、その上に窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層としてＡｌＧａＮ層を成長させ
た場合）、ストライプ形状の種結晶が形成されている、
基板の縁から所定の距離までの部分を除いた領域上で
は、その窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層にクラッ
クが発生するのを有効に防止することができる。According to the present invention configured as described above, the first nitride-based III-V group compound semiconductor layer for seed crystal formation is formed on one main surface in a portion from the edge of the substrate to a predetermined distance. And a stripe-shaped seed crystal is formed on the inner side of the substrate, and when the second nitride III-V compound semiconductor layer is laterally grown using this seed crystal, Unlike the conventional technique of forming a seed crystal on the entire surface of the substrate including a portion in the vicinity thereof, this second nitride-based I
It is possible to effectively prevent formation of a region in the II-V group compound semiconductor layer in which hexagonal holes, which are the starting points of crack generation during the growth of the upper layer, are present. Therefore, when a nitride-based III-V compound semiconductor layer having a lattice constant difference from that of the second nitride-based III-V compound semiconductor layer is grown (for example, the second nitride-based III-V compound semiconductor layer). III-V
The group compound semiconductor layer is a GaN layer, on which a nitride-based II
When an AlGaN layer is grown as the IV compound semiconductor layer), a stripe-shaped seed crystal is formed,
It is possible to effectively prevent cracks from being generated in the nitride-based III-V group compound semiconductor layer on a region excluding a portion up to a predetermined distance from the edge of the substrate.
【００２８】[0028]
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全
図において、同一または対応する部分には同一の符号を
付す。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all the drawings of the embodiments, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals.
【００２９】図２〜図７は、この発明の一実施形態によ
るＧａＮ系半導体レーザの製造方法を示す。このＧａＮ
系半導体レーザは、リッジ構造およびＳＣＨ（Separate
Confinement Heterostructure）構造を有するものであ
る。2 to 7 show a method of manufacturing a GaN semiconductor laser according to one embodiment of the present invention. This GaN
System semiconductor laser has a ridge structure and SCH (Separate
Confinement Heterostructure) structure.
【００３０】この一実施形態においては、図２に示すよ
うに、まず、あらかじめサーマルクリーニングなどによ
り表面を清浄化したｃ面サファイア基板１上に有機金属
化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により例えば５００℃程
度の温度でアンドープＧａＮバッファ層２を成長させた
後、このアンドープＧａＮバッファ層２上にＭＯＣＶＤ
法により例えば１０００℃程度の成長温度でアンドープ
ＧａＮ層３を成長させる。アンドープＧａＮバッファ層
２は厚さが例えば３０ｎｍである。また、アンドープＧ
ａＮ層３は厚さが例えば２μｍである。In this embodiment, as shown in FIG. 2, first, a metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) method is carried out on a c-plane sapphire substrate 1 whose surface has been previously cleaned by thermal cleaning or the like to, for example, 500 ° C. After growing the undoped GaN buffer layer 2 at about the temperature, MOCVD is performed on the undoped GaN buffer layer 2.
Method, the undoped GaN layer 3 is grown at a growth temperature of about 1000 ° C., for example. The undoped GaN buffer layer 2 has a thickness of 30 nm, for example. Also, undoped G
The aN layer 3 has a thickness of 2 μm, for example.
【００３１】次に、アンドープＧａＮ層３の全面に例え
ばＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより
例えば厚さが０．１μｍのＳｉＯ2 膜（図示せず）を形
成した後、このＳｉＯ2 膜上にリソグラフィーにより種
結晶および基板縁部のＧａＮ層残し部の形状に対応した
所定形状のレジストパターン（図示せず）を形成し、こ
のレジストパターンをマスクとして、例えばフッ酸系の
エッチング液を用いたウエットエッチング、または、Ｃ
Ｆ4 やＣＨＦ3 などのフッ素を含むエッチングガスを用
いたＲＩＥ法によりＳｉＯ2 膜をエッチングし、パター
ニングする。次に、この所定形状のＳｉＯ2 膜をマスク
として例えばＲＩＥ法によりｃ面サファイア基板１に達
するまでエッチングを行う。このＲＩＥのエッチングガ
スとしては例えば塩素系ガスを用いる。このエッチング
によって、図３に示すように、ｃ面サファイア基板１の
縁から所定の距離、例えば１〜３ｍｍの領域に円環状に
アンドープＧａＮ層３が残されるとともに、その内側の
部分には種結晶となるストライプ形状のアンドープＧａ
Ｎ層３が形成される。このパターニング後のアンドープ
ＧａＮ層３の平面形状を図４に示す。ここで、種結晶と
なるストライプ形状のアンドープＧａＮ層３の幅および
間隔は必要に応じて選ばれるが、例えば幅は２．５μ
ｍ、間隔は１３．５μｍである。また、このストライプ
形状のアンドープＧａＮ層３の延在方向は〈１−１０
０〉方向である。ｃ面サファイア基板１のオリエンテー
ションフラット１ａの方向はこれと垂直の〈１１−２
０〉方向である。Next, a SiO 2 film (not shown) having a thickness of 0.1 μm, for example, is formed on the entire surface of the undoped GaN layer 3 by, for example, the CVD method, the vacuum deposition method, the sputtering method or the like, and then this SiO 2 film is formed. A resist pattern (not shown) having a predetermined shape corresponding to the shape of the seed crystal and the remaining portion of the GaN layer at the edge of the substrate is formed on the top surface by lithography, and using this resist pattern as a mask, for example, a hydrofluoric acid-based etching solution is used. Wet etching or C
The SiO 2 film is etched and patterned by the RIE method using an etching gas containing fluorine such as F 4 and CHF 3 . Next, using this SiO 2 film having a predetermined shape as a mask, etching is performed by, eg, RIE until the c-plane sapphire substrate 1 is reached. For example, chlorine-based gas is used as the etching gas for this RIE. As a result of this etching, as shown in FIG. 3, the undoped GaN layer 3 is left in an annular shape at a predetermined distance from the edge of the c-plane sapphire substrate 1, for example, in a region of 1 to 3 mm, and a seed crystal is formed inside the undoped GaN layer 3. Striped undoped Ga
The N layer 3 is formed. The planar shape of the undoped GaN layer 3 after this patterning is shown in FIG. Here, the width and the interval of the stripe-shaped undoped GaN layer 3 serving as the seed crystal are selected as necessary, but for example, the width is 2.5 μm.
m, and the interval is 13.5 μm. The extending direction of the striped undoped GaN layer 3 is <1-10.
0> direction. The orientation of the orientation flat 1a of the c-plane sapphire substrate 1 is perpendicular to <11-2
0> direction.
【００３２】次に、エッチングマスクとして用いたＳｉ
Ｏ2 膜をエッチング除去した後、図５に示すように、ス
トライプ形状のアンドープＧａＮ層３を種結晶として横
方向結晶成長技術によりｎ型ＧａＮ層４を成長させる。
このｎ型ＧａＮ層４は厚さが例えば５μｍであり、ｎ型
不純物として例えばシリコン（Ｓｉ）がドープされてい
る。このｎ型ＧａＮ層４の成長時には、上述のようにｃ
面サファイア基板１の縁から所定の距離、例えば１〜３
ｍｍの領域に円環状にアンドープＧａＮ層３が残されて
いることにより、このｎ型ＧａＮ層４に六角形状の穴が
存在する領域が形成されるのを有効に防止することがで
きる。Next, Si used as an etching mask
After the O 2 film is removed by etching, an n-type GaN layer 4 is grown by a lateral crystal growth technique using the stripe-shaped undoped GaN layer 3 as a seed crystal, as shown in FIG.
The n-type GaN layer 4 has a thickness of, for example, 5 μm, and is doped with, for example, silicon (Si) as an n-type impurity. During the growth of the n-type GaN layer 4, as described above, c
A predetermined distance from the edge of the surface sapphire substrate 1, for example, 1 to 3
Since the undoped GaN layer 3 is left in the annular shape in the area of mm, it is possible to effectively prevent the formation of a region having hexagonal holes in the n-type GaN layer 4.
【００３３】次に、図６に示すように、ｎ型ＧａＮ層４
上に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＧａＮコンタクト層
５、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層６、ｎ型ＧａＮ光導波層
７、アンドープのＧａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ
多重量子井戸構造の活性層８、アンドープＩｎＧａＮ劣
化防止層９、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１０、ｐ型Ｇａ
Ｎ光導波層１１、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１２および
ｐ型ＧａＮコンタクト層１３を順次成長させる。Next, as shown in FIG. 6, the n-type GaN layer 4 is formed.
The n-type GaN contact layer 5, the n-type AlGaN cladding layer 6, the n-type GaN optical waveguide layer 7 and the undoped Ga 1-x In x N / Ga 1-y In y N layer are formed on the upper surface by MOCVD.
Active layer 8 of multiple quantum well structure, undoped InGaN deterioration prevention layer 9, p-type AlGaN cap layer 10, p-type Ga
The N optical waveguide layer 11, the p-type AlGaN cladding layer 12, and the p-type GaN contact layer 13 are sequentially grown.
【００３４】ここで、ｎ型ＧａＮコンタクト層５は厚さ
が例えば４μｍであり、ｎ型不純物として例えばＳｉが
ドープされている。ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層５は厚さ
が例えば１．０μｍであり、ｎ型不純物として例えばＳ
ｉがドープされ、Ａｌ組成は例えば０．０８である。ｎ
型ＧａＮ光導波層６は厚さが例えば０．１μｍであり、
ｎ型不純物として例えばＳｉがドープされている。アン
ドープＩｎx Ｇａ1-xＮ／Ｉｎy Ｇａ1-y Ｎ多重量子井
戸構造の活性層８は、例えば、井戸層としてのＩｎx Ｇ
ａ1-x Ｎ層の厚さが３．５ｎｍでｘ＝０．１４、障壁層
としてのＩｎyＧａ1-y Ｎ層の厚さが７ｎｍでｙ＝０．
０２、井戸数が３である。Here, the n-type GaN contact layer 5 has a thickness of, for example, 4 μm, and is doped with, for example, Si as an n-type impurity. The n-type AlGaN cladding layer 5 has a thickness of, for example, 1.0 μm, and the n-type impurity is, for example, S.
i is doped, and the Al composition is, for example, 0.08. n
The type GaN optical waveguide layer 6 has a thickness of, for example, 0.1 μm,
For example, Si is doped as the n-type impurity. The active layer 8 of the undoped In x Ga 1-x N / In y Ga 1-y N multiple quantum well structure is, for example, In x G as a well layer.
When the thickness of the a 1-x N layer is 3.5 nm, x = 0.14, and the thickness of the In y Ga 1-y N layer as a barrier layer is 7 nm, and y = 0.14.
02, the number of wells is 3.
【００３５】アンドープＩｎＧａＮ劣化防止層９は、活
性層８に接している面から、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層
９に接している面に向かってＩｎ組成が徐々に単調減少
するグレーディッド構造を有し、活性層８に接している
面におけるＩｎ組成は活性層８の障壁層としてのＩｎy
Ｇａ1-y Ｎ層のＩｎ組成ｙと一致しており、ｐ型ＡｌＧ
ａＮキャップ層１０に接している面におけるＩｎ組成は
０となっている。このアンドープＩｎＧａＮ劣化防止層
９の厚さは例えば２０ｎｍである。The undoped InGaN deterioration prevention layer 9 has a graded structure in which the In composition gradually decreases monotonously from the surface in contact with the active layer 8 to the surface in contact with the p-type AlGaN cap layer 9. The In composition on the surface in contact with the active layer 8 is In y as a barrier layer of the active layer 8.
The In composition y of the Ga 1-y N layer coincides with that of p-type AlG
The In composition on the surface in contact with the aN cap layer 10 is zero. The thickness of the undoped InGaN deterioration prevention layer 9 is, for example, 20 nm.
【００３６】ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１０は厚さが例
えば１０ｎｍであり、ｐ型不純物として例えばマグネシ
ウム（Ｍｇ）がドープされている。このｐ型ＡｌＧａＮ
キャップ層１０のＡｌ組成は例えば０．２である。この
ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１０は、ｐ型ＧａＮ光導波層
１１、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１２およびｐ型ＧａＮ
コンタクト層１３の成長時に活性層８からＩｎが脱離し
て劣化するのを防止するとともに、活性層８からのキャ
リア（電子）のオーバーフローを防止するためのもので
ある。ｐ型ＧａＮ光導波層１１は厚さが例えば０．１μ
ｍであり、ｐ型不純物として例えばＭｇがドープされて
いる。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１２は厚さが例えば
０．５μｍであり、ｐ型不純物として例えばＭｇがドー
プされ、Ａｌ組成は例えば０．０８である。ｐ型ＧａＮ
コンタクト層１３は厚さが例えば０．１μｍであり、ｐ
型不純物として例えばＭｇがドープされている。The p-type AlGaN cap layer 10 has a thickness of, for example, 10 nm, and is doped with, for example, magnesium (Mg) as a p-type impurity. This p-type AlGaN
The Al composition of the cap layer 10 is, for example, 0.2. The p-type AlGaN cap layer 10 includes a p-type GaN optical waveguide layer 11, a p-type AlGaN cladding layer 12 and a p-type GaN.
It is intended to prevent In from being desorbed from the active layer 8 during the growth of the contact layer 13 and to be deteriorated, and also to prevent overflow of carriers (electrons) from the active layer 8. The p-type GaN optical waveguide layer 11 has a thickness of, for example, 0.1 μm.
m, and is doped with, for example, Mg as a p-type impurity. The p-type AlGaN cladding layer 12 has a thickness of, for example, 0.5 μm, is doped with, for example, Mg as a p-type impurity, and has an Al composition of, for example, 0.08. p-type GaN
The contact layer 13 has a thickness of 0.1 μm, and p
For example, Mg is doped as a type impurity.
【００３７】また、Ｉｎを含まない層であるｎ型ＧａＮ
コンタクト層５、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層６、ｎ型Ｇ
ａＮ光導波層７、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１０、ｐ型
ＧａＮ光導波層１１、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１２お
よびｐ型ＧａＮコンタクト層１３の成長温度は例えば１
０００℃程度とし、Ｉｎを含む層であるＧａ1-x Ｉｎ x
Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活性層８の成
長温度は例えば７００〜８００℃、例えば７３０℃とす
る。アンドープＩｎＧａＮ劣化防止層９の成長温度は、
成長開始時点は活性層８の成長温度と同じく例えば７３
０℃に設定し、その後例えば直線的に上昇させ、成長終
了時点でｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１０の成長温度と同
じく例えば８３５℃になるようにする。Further, n-type GaN which is a layer not containing In
Contact layer 5, n-type AlGaN cladding layer 6, n-type G
aN optical waveguide layer 7, p-type AlGaN cap layer 10, p-type
GaN optical waveguide layer 11, p-type AlGaN cladding layer 12 and
And the growth temperature of the p-type GaN contact layer 13 is, for example, 1
Ga which is a layer containing In at about 000 ° C.1-xIn x
N / Ga1-yInyFormation of active layer 8 of N multiple quantum well structure
The long temperature is, for example, 700 to 800 ° C, for example, 730 ° C.
It The growth temperature of the undoped InGaN deterioration prevention layer 9 is
The growth start time is, for example, 73% like the growth temperature of the active layer 8.
Set to 0 ℃, then increase linearly, for example,
At the end of the growth, the growth temperature of the p-type AlGaN cap layer 10 is the same as the growth temperature.
For example, the temperature is adjusted to 835 ° C.
【００３８】これらのＧａＮ系半導体層の成長原料は、
例えば、Ｇａの原料としてはトリメチルガリウム（（Ｃ
Ｈ3 ）3 Ｇａ、ＴＭＧ）、Ａｌの原料としてはトリメチ
ルアルミニウム（（ＣＨ3 ）3 Ａｌ、ＴＭＡ）、Ｉｎの
原料としてはトリメチルインジウム（（ＣＨ3 ）3 Ｉ
ｎ、ＴＭＩ）を、Ｎの原料としてはＮＨ3 を用いる。ま
た、キャリアガスとしては、例えば、Ｈ2 を用いる。ド
ーパントについては、ｎ型ドーパントとしては例えばシ
ラン（ＳｉＨ4 ）を、ｐ型ドーパントとしては例えばビ
ス＝メチルシクロペンタジエニルマグネシウム（（ＣＨ
3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ）あるいはビス＝シクロペンタジエ
ニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）を用いる。The growth raw materials for these GaN-based semiconductor layers are
For example, as a Ga raw material, trimethylgallium ((C
H 3 ) 3 Ga, TMG), trimethyl aluminum ((CH 3 ) 3 Al, TMA) as a raw material for Al, and trimethyl indium ((CH 3 ) 3 I as a raw material for In.
n, TMI), and NH 3 as a raw material of N. Further, as the carrier gas, for example, H 2 is used. Regarding the dopant, for example, silane (SiH 4 ) is used as the n-type dopant, and bis = methylcyclopentadienyl magnesium ((CH
3 C 5 H 4 ) 2 Mg) or bis = cyclopentadienyl magnesium ((C 5 H 5 ) 2 Mg) is used.
【００３９】次に、上述のようにしてＧａＮ系半導体層
を成長させたｃ面サファイア基板１をＭＯＣＶＤ装置か
ら取り出す。そして、ｐ型ＧａＮコンタクト層１３の全
面に例えばＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法な
どにより例えば厚さが０．１μｍのＳｉＯ2 膜（図示せ
ず）を形成した後、このＳｉＯ2 膜上にリソグラフィー
によりメサ部の形状に対応した所定形状のレジストパタ
ーン（図示せず）を形成し、このレジストパターンをマ
スクとして、例えばフッ酸系のエッチング液を用いたウ
エットエッチング、または、ＣＦ4 やＣＨＦ3 などのフ
ッ素を含むエッチングガスを用いたＲＩＥ法によりＳｉ
Ｏ2 膜をエッチングし、パターニングする。次に、この
所定形状のＳｉＯ2 膜をマスクとして例えばＲＩＥ法に
よりｎ型ＧａＮコンタクト層５に達するまでエッチング
を行う。このＲＩＥのエッチングガスとしては例えば塩
素系ガスを用いる。このエッチングにより、ｎ型ＧａＮ
コンタクト層５の上層部、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
６、ｎ型ＧａＮ光導波層７、活性層８、アンドープＩｎ
ＧａＮ劣化防止層９、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１０、
ｐ型ＧａＮ光導波層１１、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１
２およびｐ型ＧａＮコンタクト層１３３メサ形状にパタ
ーニングされる。Next, the c-plane sapphire substrate 1 on which the GaN-based semiconductor layer has been grown as described above is taken out from the MOCVD apparatus. Then, a SiO 2 film (not shown) having a thickness of 0.1 μm, for example, is formed on the entire surface of the p-type GaN contact layer 13 by, for example, the CVD method, the vacuum vapor deposition method, the sputtering method or the like, and then, on this SiO 2 film. A resist pattern (not shown) having a predetermined shape corresponding to the shape of the mesa portion is formed by lithography, and using this resist pattern as a mask, for example, wet etching using a hydrofluoric acid-based etching solution or CF 4 or CHF 3 is performed. Si by RIE method using an etching gas containing fluorine such as
The O 2 film is etched and patterned. Next, using this SiO 2 film having a predetermined shape as a mask, etching is performed by, eg, RIE until reaching the n-type GaN contact layer 5. For example, chlorine-based gas is used as the etching gas for this RIE. By this etching, n-type GaN
Upper layer of contact layer 5, n-type AlGaN cladding layer 6, n-type GaN optical waveguide layer 7, active layer 8, undoped In
GaN deterioration prevention layer 9, p-type AlGaN cap layer 10,
p-type GaN optical waveguide layer 11 and p-type AlGaN cladding layer 1
2 and p-type GaN contact layer 133 patterned into a mesa shape.
【００４０】次に、エッチングマスクとして用いたＳｉ
Ｏ2 膜をエッチング除去した後、再び基板全面に例えば
ＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより例
えば厚さが０．２μｍのＳｉＯ2 膜（図示せず）を形成
した後、このＳｉＯ2 膜上にリソグラフィーによりリッ
ジ部に対応する所定形状のレジストパターン（図示せ
ず）を形成し、このレジストパターンをマスクとして、
例えばフッ酸系のエッチング液を用いたウエットエッチ
ング、または、ＣＦ4 やＣＨＦ3 などのフッ素を含むエ
ッチングガスを用いたＲＩＥ法によりＳｉＯ2 膜をエッ
チングし、リッジ部に対応する形状とする。Next, Si used as an etching mask
After the O 2 film is removed by etching, for example, CVD on the entire surface of the substrate again, a vacuum deposition method, after the example of thickness such as a sputtering method to form a 0.2 [mu] m SiO 2 film (not shown), the SiO 2 film A resist pattern (not shown) of a predetermined shape corresponding to the ridge portion is formed on the top by lithography, and using this resist pattern as a mask,
For example, the SiO 2 film is etched by wet etching using a hydrofluoric acid-based etching solution or RIE using an etching gas containing fluorine such as CF 4 or CHF 3 to form a shape corresponding to the ridge portion.
【００４１】次に、このＳｉＯ2 膜をマスクとしてＲＩ
Ｅ法によりｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１の厚さ方向の
所定の深さまでエッチングを行うことにより、図７に示
すように、〈１１−２０〉方向に延在するリッジ１４を
形成する。このリッジ１４の幅は例えば３μｍである。
このＲＩＥのエッチングガスとしては例えば塩素系ガス
を用いる。Next, using this SiO 2 film as a mask, RI
Etching is performed by the E method to a predetermined depth in the thickness direction of the p-type AlGaN cladding layer 11, thereby forming the ridge 14 extending in the <11-20> direction as shown in FIG. The width of this ridge 14 is, for example, 3 μm.
For example, chlorine-based gas is used as the etching gas for this RIE.
【００４２】次に、エッチングマスクとして用いたＳｉ
Ｏ2 膜をエッチング除去した後、基板全面に例えばＣＶ
Ｄ法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより例えば
厚さが０．３μｍのＳｉＯ2 膜のような絶縁膜１５を上
記のメサ部の全体を覆うように成膜する。この絶縁膜１
５は電気絶縁および表面保護のためのものである。Next, Si used as an etching mask
After removing the O 2 film by etching, a CV
An insulating film 15 such as a SiO 2 film having a thickness of 0.3 μm is formed by D method, vacuum evaporation method, sputtering method or the like so as to cover the entire mesa portion. This insulating film 1
5 is for electrical insulation and surface protection.
【００４３】次に、リソグラフィーによりｎ側電極形成
領域を除いた領域の絶縁膜１５の表面を覆うレジストパ
ターン（図示せず）を形成する。次に、このレジストパ
ターンをマスクとして絶縁膜１５をエッチングすること
により、開口１４ａを形成する。Next, a resist pattern (not shown) is formed by lithography to cover the surface of the insulating film 15 in the region excluding the n-side electrode formation region. Next, the opening 14a is formed by etching the insulating film 15 using this resist pattern as a mask.
【００４４】次に、レジストパターンを残したままの状
態で基板全面に例えば真空蒸着法によりＴｉ膜、Ｐｔ膜
およびＡｕ膜を順次形成した後、レジストパターンをそ
の上に形成されたＴｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜とともに
除去する（リフトオフ）。これによって、絶縁膜１５の
開口１５ａを通じてｎ型ＧａＮコンタクト層５にコンタ
クトしたｎ側電極１６が形成される。ここで、このｎ側
電極１６を構成するＴｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜の厚さ
は例えばそれぞれ１０ｎｍ、５０ｎｍおよび１００ｎｍ
とする。次に、ｎ側電極１６をオーミック接触させるた
めのアロイ処理を行う。Next, a Ti film, a Pt film, and an Au film are sequentially formed on the entire surface of the substrate with the resist pattern left, for example, by a vacuum deposition method, and then a resist pattern is formed on the Ti film, Pt. The film and the Au film are removed together (lift-off). As a result, the n-side electrode 16 that contacts the n-type GaN contact layer 5 through the opening 15a of the insulating film 15 is formed. Here, the thicknesses of the Ti film, the Pt film, and the Au film forming the n-side electrode 16 are, for example, 10 nm, 50 nm, and 100 nm, respectively.
And Next, an alloying process is performed to bring the n-side electrode 16 into ohmic contact.
【００４５】次に、同様なプロセスで、リッジ１４の上
の部分の絶縁膜１５をエッチング除去して開口１４ｂを
形成した後、ｎ側電極１６と同様にして、この開口１４
ｂを通じてｐ型ＧａＮコンタクト層１３にコンタクトし
たＰｄ／Ｐｔ／Ａｕ構造のｐ側電極１７を形成する。こ
のｐ側電極１７を構成するＰｄ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜
の厚さは、例えばそれぞれ１０ｎｍ、１００ｎｍおよび
３００ｎｍである。次に、ｐ側電極１７をオーミック接
触させるためのアロイ処理を行う。Next, in a similar process, the insulating film 15 on the ridge 14 is removed by etching to form an opening 14b, and then the opening 14b is formed in the same manner as the n-side electrode 16.
A p-side electrode 17 having a Pd / Pt / Au structure is formed in contact with the p-type GaN contact layer 13 through b. The Pd film, Pt film, and Au film forming the p-side electrode 17 have thicknesses of 10 nm, 100 nm, and 300 nm, respectively. Next, an alloy process for making ohmic contact with the p-side electrode 17 is performed.
【００４６】この後、上述のようにしてレーザ構造が形
成された基板を劈開などによりバー状に加工して両共振
器端面を形成し、さらにこれらの共振器端面に端面コー
ティングを施した後、このバーを劈開などによりチップ
化する。以上により、目的とするリッジ構造およびＳＣ
Ｈ構造を有するＧａＮ系半導体レーザが製造される。After that, the substrate on which the laser structure is formed as described above is processed into a bar shape by cleaving or the like to form both resonator end faces, and after further applying end face coating to these resonator end faces, This bar is made into chips by cleavage or the like. From the above, the target ridge structure and SC
A GaN-based semiconductor laser having an H structure is manufactured.
【００４７】以上のように、この一実施形態によれば、
アンドープＧａＮ層３をエッチングによりパターニング
することにより、ｃ面サファイア基板１の縁の近傍の部
分に幅１〜３ｍｍの円環状にアンドープＧａＮ層３を残
すとともに、その内側の部分にストライプ形状のアンド
ープＧａＮ層３を形成し、このストライプ形状のアンド
ープＧａＮ層３を種結晶としてｎ型ＧａＮ層４を横方向
成長させているので、このｎ型ＧａＮ層４に六角形状の
穴が存在する領域が形成されるのを有効に防止すること
ができる。このため、このｎ型ＧａＮ層４上にｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層５を介してｎ型ＡｌＧａＮクラッド層６
を成長させたときに大きな応力が生じても、ｃ面サファ
イア基板１のオリエンテーションフラット１ａの方向の
クラックの発生を有効に抑えることができる。このた
め、レーザ共振器の電流注入領域にクラックが入るのを
有効に防止することができる。そして、ｎ型ＡｌＧａＮ
クラッド層６にクラックが発生するのを抑えることがで
きることにより、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層６上に成長
させるｎ型ＧａＮ光導波層７、アンドープのＧａ1-xＩ
ｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活性層
８、アンドープＩｎＧａＮ劣化防止層９、ｐ型ＡｌＧａ
Ｎキャップ層１０、ｐ型ＧａＮ光導波層１１などに段差
が形成されることがなく、この段差に起因する不良を解
消することができる。As described above, according to this embodiment,
By patterning the undoped GaN layer 3 by etching, the annular undoped GaN layer 3 having a width of 1 to 3 mm is left in the vicinity of the edge of the c-plane sapphire substrate 1, and stripe-shaped undoped GaN is formed inside the undoped GaN layer 3. Since the layer 3 is formed and the n-type GaN layer 4 is laterally grown using the stripe-shaped undoped GaN layer 3 as a seed crystal, a region having hexagonal holes is formed in the n-type GaN layer 4. Can be effectively prevented. Therefore, n-type Ga is formed on the n-type GaN layer 4.
N-type AlGaN cladding layer 6 via N contact layer 5
Even if a large stress is generated when growing C, it is possible to effectively suppress the generation of cracks in the direction of the orientation flat 1a of the c-plane sapphire substrate 1. Therefore, it is possible to effectively prevent cracks from entering the current injection region of the laser resonator. And n-type AlGaN
Since it is possible to suppress the occurrence of cracks in the clad layer 6, the n-type GaN optical waveguide layer 7 grown on the n-type AlGaN clad layer 7 and the undoped Ga 1-x I
n x N / Ga 1-y In y N active layer 8 having a multiple quantum well structure, undoped InGaN deterioration prevention layer 9, p-type AlGa
No step is formed in the N cap layer 10, the p-type GaN optical waveguide layer 11, and the like, and defects caused by this step can be eliminated.
【００４８】さらに、この一実施形態によれば、活性層
８に接してアンドープＩｎＧａＮ劣化防止層９が設けら
れ、このアンドープＩｎＧａＮ劣化防止層９に接してｐ
型ＡｌＧａＮキャップ層１０が設けられているので、ア
ンドープＩｎＧａＮ劣化防止層９により、ｐ型ＡｌＧａ
Ｎキャップ層１０により活性層８に発生する応力を大幅
に緩和することができるとともに、ｐ型層のｐ型ドーパ
ントとして用いられるＭｇが活性層７に拡散するのを有
効に抑制することができる。Further, according to this embodiment, the undoped InGaN deterioration prevention layer 9 is provided in contact with the active layer 8 and the p-type contact is made in contact with the undoped InGaN deterioration prevention layer 9.
Since the AlGaN cap layer 10 is provided, the undoped InGaN deterioration prevention layer 9 prevents the p-type AlGa
The N cap layer 10 can significantly reduce the stress generated in the active layer 8 and can effectively suppress the diffusion of Mg used as the p-type dopant of the p-type layer into the active layer 7.
【００４９】以上により、長寿命で信頼性が高く、発光
効率が高く、発光むらもない高性能のＧａＮ系半導体レ
ーザを実現することができる。As described above, it is possible to realize a high-performance GaN-based semiconductor laser having a long life, high reliability, high emission efficiency, and no emission unevenness.
【００５０】以上、この発明の一実施形態について具体
的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定さ
れるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種
の変形が可能である。Although one embodiment of the present invention has been specifically described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention. .
【００５１】例えば、上述の一実施形態において挙げた
数値、構造、基板、原料、プロセスなどはあくまでも例
に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、構造、
基板、原料、プロセスなどを用いてもよい。For example, the numerical values, structures, substrates, raw materials, processes, etc. mentioned in the above-mentioned embodiment are merely examples, and different numerical values, structures, and
Substrates, raw materials, processes, etc. may be used.
【００５２】具体的には、例えば、上述の一実施形態に
おいては、レーザ構造を形成するｎ型層を基板上に最初
に積層し、その上にｐ型層を積層しているが、これと積
層順序を逆にし、基板上に最初にｐ型層を積層し、その
上にｎ型層を積層した構造としてもよい。Specifically, for example, in the above-described embodiment, the n-type layer forming the laser structure is first laminated on the substrate, and the p-type layer is laminated thereon. The stacking order may be reversed, and the p-type layer may be first stacked on the substrate, and the n-type layer may be stacked thereon.
【００５３】また、上述の一実施形態においては、ｃ面
サファイア基板を用いているが、必要に応じて、ＳｉＣ
基板、Ｓｉ基板、スピネル基板、厚いＧａＮ層からなる
基板などを用いてもよい。また、ＧａＮバッファ層の代
わりに、ＡｌＮバッファ層やＡｌＧａＮバッファ層を用
いてもよい。Although the c-plane sapphire substrate is used in the above-described embodiment, if necessary, SiC may be used.
A substrate, a Si substrate, a spinel substrate, a substrate made of a thick GaN layer, or the like may be used. Further, an AlN buffer layer or an AlGaN buffer layer may be used instead of the GaN buffer layer.
【００５４】また、上述の一実施形態においては、この
発明をＳＣＨ構造のＧａＮ系半導体レーザの製造に適用
した場合について説明したが、この発明は、例えば、Ｄ
Ｈ（Double Heterostructure）構造のＧａＮ系半導体レ
ーザの製造に適用してもよいことはもちろん、ＧａＮ系
発光ダイオードの製造に適用してもよく、さらにはＧａ
Ｎ系ＦＥＴやＧａＮ系ヘテロ接合バイポーラトランジス
タ（ＨＢＴ）などの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
を用いた電子走行素子に適用してもよい。Further, in the above-described one embodiment, the case where the present invention is applied to the manufacture of a GaN-based semiconductor laser having an SCH structure has been described.
It may be applied not only to the manufacture of an H (Double Heterostructure) structure GaN-based semiconductor laser but also to the manufacture of a GaN-based light-emitting diode.
It may be applied to an electron transit device using a nitride-based III-V group compound semiconductor such as an N-type FET or a GaN-based heterojunction bipolar transistor (HBT).
【００５５】さらに、上述の第１および第２の実施形態
においては、ＭＯＣＶＤ法により成長を行う際のキャリ
アガスとしてＨ2 ガスを用いているが、必要に応じて、
他のキャリアガス、例えばＨ2 とＮ2 あるいはＨｅ、Ａ
ｒガスなどとの混合ガスを用いてもよい。Further, in the above-mentioned first and second embodiments, H 2 gas is used as the carrier gas when growing by MOCVD, but if necessary,
Other carrier gases, such as H 2 and N 2 or He, A
You may use the mixed gas with r gas etc.
【００５６】[0056]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、基板の一主面上に成長された第１の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層をパターニングすることにより、
基板の縁から所定の距離までの部分における一主面上に
第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を残すとと
もに、ストライプ形状の種結晶を形成し、この種結晶を
用いて基板上に第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層を横方向成長させるようにしていることにより、こ
の第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に六角形
状の穴が存在する領域が形成されるのを防止することが
できる。このため、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層上に、発光素子構造あるいは素子構造を形成す
る窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させたと
きに、クラックが発生するのを抑えることができ、超寿
命で信頼性の高い半導体発光素子あるいは半導体装置を
製造することができる。As described above, according to the present invention, the first nitride system III grown on one main surface of the substrate is used.
By patterning the group V compound semiconductor layer,
The first nitride-based III-V group compound semiconductor layer is left on the one main surface in a portion up to a predetermined distance from the edge of the substrate, and a stripe-shaped seed crystal is formed. Since the second nitride-based III-V group compound semiconductor layer is laterally grown, the region in which the hexagonal hole exists in the second nitride-based III-V group compound semiconductor layer is It can be prevented from being formed. Therefore, when the light emitting device structure or the nitride III-V compound semiconductor layer forming the device structure is grown on the second nitride III-V compound semiconductor layer, a crack is generated. Therefore, it is possible to manufacture a semiconductor light emitting element or semiconductor device having a long life and high reliability.
【図１】ｃ面サファイア基板の縁の近傍の部分にＧａＮ
層残し領域を形成し、その内側にストライプ形状のＧａ
Ｎ層を形成し、これを種結晶としてＧａＮ層を横方向成
長させた基板を用いてレーザ構造を形成するＧａＮ系半
導体層を成長させた試料を示す図面代用写真である。FIG. 1 shows GaN on a portion near the edge of a c-plane sapphire substrate.
A layer-remaining region is formed, and a stripe-shaped Ga is formed inside the region.
It is a drawing-substituting photograph showing a sample in which an N layer is formed and a GaN-based semiconductor layer forming a laser structure is grown using a substrate in which a GaN layer is laterally grown using this as a seed crystal.
【図２】この発明の一実施形態によるＧａＮ系半導体レ
ーザの製造方法を説明するための断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the GaN-based semiconductor laser according to the embodiment of the present invention.
【図３】この発明の一実施形態によるＧａＮ系半導体レ
ーザの製造方法を説明するための断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the GaN-based semiconductor laser according to the embodiment of the present invention.
【図４】この発明の一実施形態によるＧａＮ系半導体レ
ーザの製造方法を説明するための平面図である。FIG. 4 is a plan view illustrating the method for manufacturing the GaN-based semiconductor laser according to the embodiment of the present invention.
【図５】この発明の一実施形態によるＧａＮ系半導体レ
ーザの製造方法を説明するための断面図である。FIG. 5 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the GaN-based semiconductor laser according to the embodiment of the present invention.
【図６】この発明の一実施形態によるＧａＮ系半導体レ
ーザの製造方法を説明するための断面図である。FIG. 6 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the GaN-based semiconductor laser according to the embodiment of the present invention.
【図７】この発明の一実施形態によるＧａＮ系半導体レ
ーザの製造方法を説明するための断面図である。FIG. 7 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the GaN-based semiconductor laser according to the embodiment of the present invention.
【図８】従来のＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説明
するための断面図である。FIG. 8 is a sectional view for explaining a conventional method for manufacturing a GaN-based semiconductor laser.
【図９】従来のＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説明
するための平面図である。FIG. 9 is a plan view for explaining a conventional method for manufacturing a GaN-based semiconductor laser.
【図１０】従来のＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説
明するための断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a conventional method for manufacturing a GaN-based semiconductor laser.
【図１１】従来のＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説
明するための断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining a conventional method for manufacturing a GaN-based semiconductor laser.
【図１２】従来のＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説
明するための断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining a conventional method for manufacturing a GaN-based semiconductor laser.
【図１３】従来のＧａＮ系半導体レーザの製造方法の問
題点を説明するための断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining a problem in the conventional method of manufacturing a GaN-based semiconductor laser.
【図１４】従来のＧａＮ系半導体レーザの製造方法の問
題点を説明するための平面図である。FIG. 14 is a plan view for explaining a problem of a conventional method for manufacturing a GaN-based semiconductor laser.
【図１５】ＡｌＧａＮ層のＡｌ組成とこのＡｌＧａＮ層
に発生するクラック数との関係を示す略線図である。FIG. 15 is a schematic diagram showing the relationship between the Al composition of an AlGaN layer and the number of cracks generated in this AlGaN layer.
【図１６】従来のＧａＮ系半導体レーザの製造方法の問
題点を説明するための平面図である。FIG. 16 is a plan view for explaining a problem of the conventional method for manufacturing a GaN-based semiconductor laser.
【図１７】従来のＧａＮ系半導体レーザの製造方法の問
題点を説明するための平面図である。FIG. 17 is a plan view for explaining a problem of a conventional method for manufacturing a GaN-based semiconductor laser.
【図１８】従来のＧａＮ系半導体レーザの製造方法の問
題点を説明するための平面図である。FIG. 18 is a plan view for explaining a problem in the conventional method for manufacturing a GaN-based semiconductor laser.
【図１９】ｃ面サファイア基板の全面にわたってストラ
イプ形状のＧａＮ層を形成し、これを種結晶としてＧａ
Ｎ層を横方向成長させた基板を用いてレーザ構造を形成
するＧａＮ系半導体層を成長させた試料を示す図面代用
写真である。FIG. 19 is a cross-sectional view of forming a stripe-shaped GaN layer over the entire surface of a c-plane sapphire substrate and using this as a seed crystal;
It is a drawing-substituting photograph showing a sample in which a GaN-based semiconductor layer forming a laser structure is grown using a substrate in which an N layer is laterally grown.
【図２０】サセプタの一例を示す断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view showing an example of a susceptor.
【図２１】サセプタの他の例を示す断面図である。FIG. 21 is a cross-sectional view showing another example of the susceptor.
【図２２】図２０に示すサセプタを用いて成長を行った
基板を示す略線図である。22 is a schematic diagram showing a substrate grown using the susceptor shown in FIG.
【図２３】図２１に示すサセプタを用いて成長を行った
基板を示す略線図である。23 is a schematic diagram showing a substrate grown by using the susceptor shown in FIG.
【図２４】ｃ面サファイア基板の全面にわたってストラ
イプ形状のＧａＮ層を形成し、これを種結晶としてＧａ
Ｎ層を横方向成長させた場合の問題点を説明するための
斜視図である。FIG. 24 is a diagram illustrating a stripe-shaped GaN layer formed over the entire surface of a c-plane sapphire substrate and using this as a seed crystal to form Ga.
It is a perspective view for explaining a problem at the time of laterally growing an N layer.
【図２５】ｃ面サファイア基板の全面にわたってストラ
イプ形状のＧａＮ層を形成し、これを種結晶としてＧａ
Ｎ層を横方向成長させた場合の問題点を説明するための
斜視図である。FIG. 25 is a diagram showing a stripe-shaped GaN layer formed over the entire surface of a c-plane sapphire substrate and using this as a seed crystal to form Ga.
It is a perspective view for explaining a problem at the time of laterally growing an N layer.
１・・・ｃ面サファイア基板、１ａ・・・オリエンテー
ションフラット、３・・・アンドープＧａＮ層、４・・
・ｎ型ＧａＮ層、５・・・ｎ型ＧａＮコンタクト層、６
・・・ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、７・・・ｎ型ＧａＮ
光導波層、８・・・活性層、９・・・アンドープＩｎＧ
ａＮ劣化防止層、１０・・・ｐ型ＡｌＧａＮキャップ
層、１１・・・ｐ型ＧａＮ光導波層、１２・・・ｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層、１３・・・ｐ型ＧａＮコンタクト
層、１４・・・リッジ、１５・・・絶縁膜、１６・・・
ｎ側電極、１７・・・ｐ側電極1 ... c-plane sapphire substrate, 1a ... orientation flat, 3 ... undoped GaN layer, 4 ...
-N-type GaN layer, 5 ... n-type GaN contact layer, 6
... n-type AlGaN cladding layer, 7 ... n-type GaN
Optical waveguide layer, 8 ... Active layer, 9 ... Undoped InG
aN deterioration prevention layer, 10 ... p-type AlGaN cap layer, 11 ... p-type GaN optical waveguide layer, 12 ... p-type A
lGaN clad layer, 13 ... p-type GaN contact layer, 14 ... ridge, 15 ... insulating film, 16 ...
n-side electrode, 17 ... p-side electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹谷 元伸 宮城県白石市白鳥３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３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） 4G077 AA03 BE15 DB08 ED05 EE05 EE07 TB05 TC14 TC16 TC19 5F041 CA40 CA65 CA74 CA99 5F045 AA02 AA04 AB14 AB17 AB18 AC01 AC08 AC12 AC19 AD09 AD11 AD12 AD14 AF03 AF04 AF05 AF09 AF20 BB12 BB13 BB16 CA06 CA07 CA11 CA12 DA53 DA63 DB01 DB04 5F073 AA13 AA45 AA51 AA74 CA07 CB05 DA05 DA25 DA35 EA28 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Motonobu Takeya 2 Soni, 3-53, Swan, Shiroishi, Miyagi Prefecture -In Shiraishi Semiconductor Co., Ltd. (72) Inventor Satoru Kijima 2 Soni, 3-53, Swan, Shiroishi, Miyagi Prefecture -In Shiraishi Semiconductor Co., Ltd. F-term (reference) 4G077 AA03 BE15 DB08 ED05 EE05 EE07 TB05 TC14 TC16 TC19 5F041 CA40 CA65 CA74 CA99 5F045 AA02 AA04 AB14 AB17 AB18 AC01 AC08 AC12 AC19 AD09 AD11 AD12 AD14 AF03 AF04 AF05 AF09 AF20 BB12 BB13 BB16 CA06 CA07 CA11 CA12 DA53 DA63 DB01 DB04 5F073 AA13 AA45 AA51 AA74 CA07 CB05 DA05 DA25 DA35 EA28
Claims (40)
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層をパターニングするこ
とにより形成されたストライプ形状の種結晶を用いて上
記基板上に第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
を横方向成長させた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
基板において、 上記基板の縁から所定の距離までの部分における上記一
主面上に上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層が残されており、その内側の部分に上記種結晶が形成
されていることを特徴とする窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体基板。1. A stripe-shaped seed crystal formed by patterning a first nitride-based III-V group compound semiconductor layer grown on one main surface of a substrate to form a second seed film on the substrate. A nitride III-V compound semiconductor substrate laterally grown with a nitride III-V compound semiconductor layer of the above, wherein the first main surface is formed on the one main surface in a portion from an edge of the substrate to a predetermined distance. The nitride-based III-V group compound semiconductor layer is left, and the seed crystal is formed inside the nitride-based III-V group compound semiconductor layer.
以下であることを特徴とする請求項１記載の窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板。2. The predetermined distance is 0.5 mm or more and 5 mm
The nitride system I according to claim 1, characterized in that
II-V group compound semiconductor substrate.
であることを特徴とする請求項１記載の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体基板。3. The nitride system III according to claim 1, wherein the predetermined distance is 1 mm or more and 3 mm or less.
-Group V compound semiconductor substrate.
半導体層および上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層はＧａＮ層であることを特徴とする請求項１記
載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板。4. The nitride according to claim 1, wherein the first nitride-based III-V group compound semiconductor layer and the second nitride-based III-V group compound semiconductor layer are GaN layers. Physical III-V compound semiconductor substrate.
に平行に延在する複数のストライプ形状を有することを
特徴とする請求項１記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体基板。5. The nitride-based III-V group compound semiconductor substrate according to claim 1, wherein the seed crystal has a plurality of stripe shapes extending in parallel with each other in the <1-100> direction.
に平行に延在する複数のストライプ形状を有することを
特徴とする請求項１記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体基板。6. The nitride-based III-V group compound semiconductor substrate according to claim 1, wherein the seed crystal has a plurality of stripe shapes extending in parallel with each other in the <11-20> direction.
−Ｖ族化合物半導体層を成長させる工程と、 上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層をパタ
ーニングすることにより、上記基板の縁から所定の距離
までの部分における上記一主面上に上記第１の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を残すとともに、ストライ
プ形状の種結晶を形成する工程と、 上記種結晶を用いて上記基板上に第２の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層を横方向成長させる工程とを有す
ることを特徴とする窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
基板の製造方法。7. A first nitride system III on one major surface of the substrate.
By growing a group-V compound semiconductor layer and patterning the first nitride-based III-V group compound semiconductor layer, the first nitride-based group III-V compound semiconductor layer is formed on the one main surface in a portion up to a predetermined distance from the edge of the substrate. A step of forming a stripe-shaped seed crystal while leaving the first nitride-based III-V group compound semiconductor layer; and a second nitride-based III on the substrate using the seed crystal.
And a step of laterally growing a group V compound semiconductor layer, the method for manufacturing a nitride-based group III-V compound semiconductor substrate.
以下であることを特徴とする請求項７記載の窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法。8. The predetermined distance is 0.5 mm or more and 5 mm
The nitride system I according to claim 7, characterized in that
Method for manufacturing II-V compound semiconductor substrate.
であることを特徴とする請求項７記載の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法。9. The nitride system III according to claim 7, wherein the predetermined distance is 1 mm or more and 3 mm or less.
-Method for manufacturing Group V compound semiconductor substrate.
物半導体層および上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層はＧａＮ層であることを特徴とする請求項７
記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方
法。10. The first nitride-based III-V group compound semiconductor layer and the second nitride-based III-V group compound semiconductor layer are GaN layers.
A method for manufacturing a nitride-based III-V compound semiconductor substrate as described above.
いに平行に延在する複数のストライプ形状を有すること
を特徴とする請求項７記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体基板の製造方法。11. The method for producing a nitride-based III-V group compound semiconductor substrate according to claim 7, wherein the seed crystal has a plurality of stripe shapes extending in parallel with each other in the <1-100> direction. Method.
いに平行に延在する複数のストライプ形状を有すること
を特徴とする請求項７記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体基板の製造方法。12. The manufacture of a nitride-based III-V group compound semiconductor substrate according to claim 7, wherein the seed crystal has a plurality of stripe shapes extending in parallel with each other in the <11-20> direction. Method.
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層をパターニングする
ことにより、上記基板の縁から所定の距離までの部分に
おける上記一主面上に上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層を残すとともに、その内側の部分にスト
ライプ形状の種結晶を形成し、この種結晶を用いて上記
基板上に第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を
横方向成長させた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基
板を用い、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板
上に、発光素子構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層を成長させるようにしたことを特徴とする
半導体発光素子の製造方法。13. The first nitride-based III-V compound semiconductor layer grown on the one main surface of the substrate is patterned to form the one main surface in a portion from an edge of the substrate to a predetermined distance. The first nitride-based III-V group compound semiconductor layer is left on top, and a stripe-shaped seed crystal is formed on the inside thereof, and the seed crystal is used to form a second nitride-based compound crystal on the substrate. A nitride-based III-V compound semiconductor substrate having laterally grown III-V compound semiconductor layers is used, and a nitride-based III forming a light emitting device structure on the nitride-based III-V compound semiconductor substrate. A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, wherein a group V compound semiconductor layer is grown.
ｍ以下であることを特徴とする請求項１３記載の半導体
発光素子の製造方法。14. The predetermined distance is 0.5 mm or more and 5 m.
14. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 13, wherein it is m or less.
下であることを特徴とする請求項１３記載の半導体発光
素子の製造方法。15. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 13, wherein the predetermined distance is 1 mm or more and 3 mm or less.
物半導体層および上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層はＧａＮ層であることを特徴とする請求項１
３記載の半導体発光素子の製造方法。16. The first nitride III-V group compound semiconductor layer and the second nitride III-V group compound semiconductor layer are GaN layers.
4. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to item 3.
いに平行に延在する複数のストライプ形状を有すること
を特徴とする請求項１３記載の半導体発光素子の製造方
法。17. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 13, wherein the seed crystal has a plurality of stripe shapes extending in parallel with each other in the <1-100> direction.
いに平行に延在する複数のストライプ形状を有すること
を特徴とする請求項１３記載の半導体発光素子の製造方
法。18. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 13, wherein the seed crystal has a plurality of stripe shapes extending in parallel with each other in the <11-20> direction.
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層はＡｌを含む窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層を少なくとも一層含むことを特
徴とする請求項１３記載の半導体発光素子の製造方法。19. The nitride III-V compound semiconductor layer forming the light emitting device structure comprises a nitride II containing Al.
14. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 13, comprising at least one IV compound semiconductor layer.
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる工程と、 上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層をパタ
ーニングすることにより、上記基板の縁から所定の距離
までの部分における上記一主面上に上記第１の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を残すとともに、その内側
の部分にストライプ形状の種結晶を形成する工程と、 上記種結晶を用いて上記基板上に第２の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層を横方向成長させる工程と、 上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に、
発光素子構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層を成長させる工程とを有することを特徴とする半
導体発光素子の製造方法。20. A first nitride system II on one main surface of a substrate.
A step of growing an I-V group compound semiconductor layer, and patterning the first nitride-based III-V group compound semiconductor layer, thereby forming a portion on the one main surface in a portion from an edge of the substrate to a predetermined distance. The step of forming the stripe-shaped seed crystal on the inner side of the first nitride-based III-V compound semiconductor layer and the second nitride on the substrate by using the seed crystal. System III
A step of laterally growing a group-V compound semiconductor layer, and a step of growing the second nitride-based group III-V compound semiconductor layer above,
And a step of growing a nitride-based III-V group compound semiconductor layer forming a light emitting device structure.
ｍ以下であることを特徴とする請求項２０記載の半導体
発光素子の製造方法。21. The predetermined distance is 0.5 mm or more and 5 m
21. The method for producing a semiconductor light emitting device according to claim 20, wherein the method is m or less.
下であることを特徴とする請求項２０記載の半導体発光
素子の製造方法。22. The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 20, wherein the predetermined distance is 1 mm or more and 3 mm or less.
物半導体層および上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層はＧａＮ層であることを特徴とする請求項２
０記載の半導体発光素子の製造方法。23. The first nitride III-V compound semiconductor layer and the second nitride III-V compound semiconductor layer are GaN layers.
0. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to 0.
いに平行に延在する複数のストライプ形状を有すること
を特徴とする請求項２０記載の半導体発光素子の製造方
法。24. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 20, wherein the seed crystal has a plurality of stripe shapes extending in parallel with each other in the <1-100> direction.
いに平行に延在する複数のストライプ形状を有すること
を特徴とする請求項２０記載の半導体発光素子の製造方
法。25. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 20, wherein the seed crystal has a plurality of stripe shapes extending in parallel with each other in the <11-20> direction.
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層はＡｌを含む窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層を少なくとも一層含むことを特
徴とする請求項２０記載の半導体発光素子の製造方法。26. The nitride-based III-V group compound semiconductor layer forming the light emitting device structure comprises a nitride-based II containing Al.
21. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 20, comprising at least one IV compound semiconductor layer.
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層をパターニングする
ことにより、上記基板の縁から所定の距離までの部分に
おける上記一主面上に上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層を残すとともに、その内側の部分にスト
ライプ形状の種結晶を形成し、この種結晶を用いて上記
基板上に第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が
横方向成長された窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基
板を用い、 この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に、素子
構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を
成長させるようにしたことを特徴とする半導体装置の製
造方法。27. The first nitride-based III-V compound semiconductor layer grown on the one main surface of the substrate is patterned to thereby form the one main surface in a portion up to a predetermined distance from the edge of the substrate. The first nitride-based III-V group compound semiconductor layer is left on top, and a stripe-shaped seed crystal is formed on the inside thereof, and the seed crystal is used to form a second nitride-based compound crystal on the substrate. A nitride-based III-V compound semiconductor substrate in which a III-V compound semiconductor layer is laterally grown is used, and a nitride-based III- forming a device structure on the nitride-based III-V compound semiconductor substrate. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a group V compound semiconductor layer is grown.
ｍ以下であることを特徴とする請求項２７記載の半導体
装置の製造方法。28. The predetermined distance is 0.5 mm or more and 5 m
28. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 27, wherein the method is m or less.
下であることを特徴とする請求項２７記載の半導体装置
の製造方法。29. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 27, wherein the predetermined distance is 1 mm or more and 3 mm or less.
物半導体層および上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層はＧａＮ層であることを特徴とする請求項２
７記載の半導体装置の製造方法。30. The first nitride-based III-V group compound semiconductor layer and the second nitride-based III-V group compound semiconductor layer are GaN layers.
7. The method for manufacturing a semiconductor device according to 7.
いに平行に延在する複数のストライプ形状を有すること
を特徴とする請求項２７記載の半導体装置の製造方法。31. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 27, wherein the seed crystal has a plurality of stripe shapes extending in parallel with each other in the <1-100> direction.
いに平行に延在する複数のストライプ形状を有すること
を特徴とする請求項２７記載の半導体装置の製造方法。32. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 27, wherein the seed crystal has a plurality of stripe shapes extending in parallel with each other in the <11-20> direction.
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層はＡｌを含む窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層を少なくとも一層含むことを特徴と
する請求項２７記載の半導体装置の製造方法。33. A nitride system II forming the device structure.
The group IV compound semiconductor layer is a nitride-based III-containing Al.
28. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 27, further comprising at least one group V compound semiconductor layer.
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる工程と、 上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層をパタ
ーニングすることにより、上記基板の縁から所定の距離
までの部分における上記一主面上に上記第１の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を残すとともに、その内側
の部分にストライプ形状の種結晶を形成する工程と、 上記種結晶を用いて上記基板上に第２の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層を横方向成長させる工程と、 上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に、
素子構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層を成長させる工程とを有することを特徴とする半導体
装置の製造方法。34. A first nitride system II on one major surface of a substrate.
A step of growing an I-V group compound semiconductor layer, and patterning the first nitride-based III-V group compound semiconductor layer to form a portion on the one main surface in a portion up to a predetermined distance from the edge of the substrate. The step of forming the stripe-shaped seed crystal on the inner portion of the first nitride III-V compound semiconductor layer and the second nitride on the substrate using the seed crystal. System III
A step of laterally growing a group-V compound semiconductor layer, and a step of growing the second nitride-based group III-V compound semiconductor layer above,
And a step of growing a nitride III-V compound semiconductor layer forming an element structure.
ｍ以下であることを特徴とする請求項３４記載の半導体
装置の製造方法。35. The predetermined distance is 0.5 mm or more and 5 m
35. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 34, wherein the method is m or less.
下であることを特徴とする請求項３４記載の半導体装置
の製造方法。36. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 34, wherein the predetermined distance is 1 mm or more and 3 mm or less.
物半導体層および上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層はＧａＮ層であることを特徴とする請求項３
４記載の半導体装置の製造方法。37. The first nitride-based III-V group compound semiconductor layer and the second nitride-based III-V group compound semiconductor layer are GaN layers.
4. The method for manufacturing a semiconductor device according to 4.
いに平行に延在する複数のストライプ形状を有すること
を特徴とする請求項３４記載の半導体装置の製造方法。38. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 34, wherein the seed crystal has a plurality of stripe shapes extending in parallel with each other in the <1-100> direction.
いに平行に延在する複数のストライプ形状を有すること
を特徴とする請求項３４記載の半導体装置の製造方法。39. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 34, wherein the seed crystal has a plurality of stripe shapes extending in parallel with each other in the <11-20> direction.
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層はＡｌを含む窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層を少なくとも一層含むことを特徴と
する請求項３４記載の半導体装置の製造方法。40. A nitride system II forming the device structure.
The group IV compound semiconductor layer is a nitride-based III-containing Al.
35. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 34, further comprising at least one group V compound semiconductor layer.
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- 2001-06-26 JP JP2001193386A patent/JP2003007999A/en active Pending
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