JP2006005044A - Nitride system semiconductor light emitting device and its manufacturing method - Google Patents

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努 石川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high output semiconductor light emitting device and its manufacturing method, wherein, as having a semiconductor layer of a good quality crystal structure with less dislocation, a light emitting area can be increased by increasing a light emitting output or having an active layer containing unevenness, and also emitted light can also be fetched to an inclined direction with respect to a substrate. <P>SOLUTION: A nitride system semiconductor light emitting device is composed of a group III nitride system compound represented by AlxGayIn1-x-yN (wherein 1≥x≥0, 1≥y≥0, 1≥x+y≥0). The semiconductor light emitting device contains a buffer layer formed for forming a semiconductor layer on the substrate; a first mask layer which contains a first mask covering a part of the surface of the buffer layer, and a first exposure part which exposes a part of the surface on the buffer layer; a first semiconductor layer formed by epitaxial growth on the first mask layer; a second mask layer which contains a second mask which covers an area formed above the center of the first mask part and an area formed above the center of the first exposure part, and a second exposure part which exposes a part of the surface of the first semiconductor layer; a second semiconductor layer which is formed on the second mask layer by the epitaxial growth and has a surface formed with an unevenness; and an active layer formed on the second semiconductor layer. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、窒化物系半導体発光素子及びその製造方法に関し、特に、転位の少ない良質な半導体層を有し、又は、活性層の面積を大きくした、窒化物系半導体発光素子及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a nitride-based semiconductor light-emitting device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a nitride-based semiconductor light-emitting device having a high-quality semiconductor layer with few dislocations or an increased active layer area and a method for manufacturing the same. .

III族窒化物系化合物は、安定相がウルツ鉱構造の直接遷移型半導体であり、その禁制帯幅がＡｌＮの６．２ｅＶからＩｎＮの１．９ｅＶまで変化させられることから可視短波長域から近紫外域での発光デバイス用材料として注目されており、III族窒化物系化合物を用いた半導体発光素子が開発されつつある。   Group III nitride compounds are direct transition semiconductors with a wurtzite structure in the stable phase, and the forbidden band width can be changed from 6.2 eV for AlN to 1.9 eV for InN. It has been attracting attention as a material for light emitting devices in the ultraviolet region, and semiconductor light emitting devices using Group III nitride compounds are being developed.

このようなIII族窒化物系化合物のうち、一般式ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（ただし、１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、１≧ｘ＋ｙ≧０）で表されるＡｌＧａＩｎＮ系化合物は、その混晶比に応じて発光波長が紫外線から赤色まで変化させられることから、可視光用の発光・受光デバイス用材料として開発が進められている。特に、窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物を用いた青・緑色の高輝度発光ダイオードが実現されたのを機会にさらなる研究が活発に行われている。また、上記一般式において、ｘ＋ｙ＝１としたＡｌＧａＮ系化合物は、５００℃以上の高温でも安定な半導体なので、高温環境下あるいは冷却不要のデバイス用材料としても開発が進められている。 Among such group III nitride compounds, the general formula is Al x Ga y In 1-xy N (where 1 ≧ x ≧ 0, 1 ≧ y ≧ 0, 1 ≧ x + y ≧ 0). AlGaInN-based compounds have been developed as light-emitting / light-receiving device materials for visible light because the emission wavelength can be changed from ultraviolet to red according to the mixed crystal ratio. In particular, further research has been actively conducted on the occasion that blue and green high-intensity light-emitting diodes using gallium nitride (GaN) compounds have been realized. In addition, the AlGaN compound in which x + y = 1 in the above general formula is a semiconductor that is stable even at a high temperature of 500 ° C. or higher, and therefore, development is also underway as a device material in a high temperature environment or without cooling.

ここで、一般式ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮで表されるIII族窒化物系化合物を用いて半導体発光素子を製造する一般的な方法は、結晶基板にサファイアの単結晶を用い、その上にバッファ層を介して種々のＧａＮ系結晶層をエピタキシャル成長により成長させ、所望のＧａＮ系結晶層を発光部として用いるというものである。一般式ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（ただし、１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、１≧ｘ＋ｙ≧０）で表される化合物のうち、ＧａＮは、バルク結晶の合成がきわめて難しいためである。 Here, a general method for manufacturing a semiconductor light emitting device using a group III nitride compound represented by the general formula Al x Ga y In 1-xy N uses a sapphire single crystal for a crystal substrate. In addition, various GaN-based crystal layers are grown by epitaxial growth via a buffer layer thereon, and a desired GaN-based crystal layer is used as a light-emitting portion. Of the compounds represented by the general formula Al x Ga y In 1-xy N (where 1 ≧ x ≧ 0, 1 ≧ y ≧ 0, 1 ≧ x + y ≧ 0), GaN has a bulk crystal synthesis. This is because it is extremely difficult.

しかし、サファイア基板とＧａＮ系結晶との格子定数の差は約１６パーセントと大きく、成長層中の欠陥密度は１０６〜１０９ｃｍ−２にも達する。このような方法によって成長させたＧａＮ系結晶層内には、結晶基板との格子不整合等に起因する転位が高密度に存在する。 However, the difference in lattice constant between the sapphire substrate and the GaN-based crystal is as large as about 16 percent, and the defect density in the growth layer reaches 10 6 to 10 9 cm −2 . In the GaN-based crystal layer grown by such a method, dislocations due to lattice mismatch with the crystal substrate exist at high density.

つまり、サファイア基板と窒化ガリウム結晶とは、格子定数ばかりでなく熱膨張係数も異なるなど、物性が異なるため、転位と呼ばれる結晶欠陥が大量に発生する。転位は、ＧａＮ系結晶が成長して厚みが増しても上方に継承され、転位線（貫通転位）と呼ばれる連続した欠陥部分となって青紫色レーザの寿命を低下させるなど、素子の特性を損なうことになる。   That is, the sapphire substrate and the gallium nitride crystal have different physical properties such as not only a lattice constant but also a different thermal expansion coefficient, so that a large amount of crystal defects called dislocations are generated. Dislocations are inherited upwards even when the GaN-based crystal grows and increases in thickness, resulting in continuous defect portions called dislocation lines (threading dislocations), which degrades the device characteristics, such as reducing the life of the blue-violet laser. It will be.

このような高い欠陥密度においてもデバイスが動作するのは、欠陥密度が高くても発光効率が大幅には低下しないというIII族窒化物系化合物による半導体特有の性質があるものの、高品質、高信頼性のデバイスを得るためには欠陥密度の低減が不可欠である。これを避けるため、マスク層を用いて低転位なＧａＮ系結晶を得る方法がある（例えば特許文献１参照）。   Although the device operates at such a high defect density, it has high quality and high reliability, although it has a peculiar characteristic of a semiconductor based on a group III nitride compound that the luminous efficiency does not drop significantly even if the defect density is high. In order to obtain a reliable device, it is essential to reduce the defect density. In order to avoid this, there is a method of obtaining a GaN-based crystal with low dislocation using a mask layer (see, for example, Patent Document 1).

これによれば、半導体層として成長させる過程で半導体層にある程度の厚みがあれば転位は横方向へと流れるため、より低転位の半導体層が形成されることになる。   According to this, if the semiconductor layer has a certain thickness in the process of growing as a semiconductor layer, the dislocation flows in the lateral direction, so that a lower dislocation semiconductor layer is formed.

一方、半導体層を成長させた後には半導体発光素子として機能させるべく活性層を設けることが必要であり、この活性層の表面が発光領域となる（例えば特許文献２参照）
特開２０００−９１２５３号公報 特開２００２−１８４７０７号公報 On the other hand, after the semiconductor layer is grown, it is necessary to provide an active layer to function as a semiconductor light emitting element, and the surface of the active layer becomes a light emitting region (see, for example, Patent Document 2)
JP 2000-91253 A JP 2002-184707 A

しかし、サファイア基板を用いてＧａＮを成長させる以上、転位の発生は避けられない。マスク層を用いれば転位が横方向に流れるとはいえ、隣接する領域から横方向に成長してきた半導体層とがぶつかるため、転位を完全になくすことはできない。   However, as long as GaN is grown using a sapphire substrate, the occurrence of dislocations is inevitable. If the mask layer is used, dislocations flow in the lateral direction, but the semiconductor layers grown in the lateral direction from adjacent regions collide with each other, so that the dislocations cannot be completely eliminated.

そこで、より転位が少なく形成された半導体層による優れた特性の窒化化合物系の半導体発光素子が望まれていた。   Therefore, a nitride compound-based semiconductor light-emitting device having excellent characteristics with a semiconductor layer formed with fewer dislocations has been desired.

一方、この活性層は半導体層の表面全面に形成されるため、その面積は半導体層の表面面積よりも大きくすることができず、発光面の面積が限定されてしまう。そのため、より発光強度の強い、またより活性層の面積を大きくした高出力な半導体発光素子が望まれていた。   On the other hand, since this active layer is formed on the entire surface of the semiconductor layer, the area cannot be made larger than the surface area of the semiconductor layer, and the area of the light emitting surface is limited. For this reason, there has been a demand for a high-power semiconductor light-emitting device having higher emission intensity and a larger active layer area.

本発明に係るＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（ただし、１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、１≧ｘ＋ｙ≧０）で表されるIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体発光素子の製造方法は、基板上に半導体層の形成を行うためのバッファ層を形成する工程と、前記バッファ層上に、前記バッファ層の表面の一部を覆う第一のマスク部と表面の一部を露出させる第一の露出部とを含む第一のマスク層を形成する工程と、前記第一のマスク層上にエピタキシャル成長により第一の半導体層を形成する工程と、前記第一の半導体層の表面のうち前記第一のマスク部の中央上部に形成された領域及び前記第一の露出部の中央上部に形成された領域を覆う第二のマスク部と、前記第一の半導体層の表面の一部を露出させる第二の露出部とを含む第二のマスク層を前記第一の半導体層上に形成する工程と、前記第二のマスク層上にエピタキシャル成長により第二の半導体層を形成する工程と、前記第二の半導体層の表面に凹凸を設ける工程と、前記第二の半導体層上に活性層を形成する工程と、を順に含む。 Nitride comprising a Group III nitride compound represented by Al x Ga y In 1-xy N (where 1 ≧ x ≧ 0, 1 ≧ y ≧ 0, 1 ≧ x + y ≧ 0) according to the present invention A method for manufacturing a semiconductor light emitting device includes a step of forming a buffer layer for forming a semiconductor layer on a substrate, a first mask portion covering a part of the surface of the buffer layer on the buffer layer, and Forming a first mask layer including a first exposed portion exposing a part of the surface; forming a first semiconductor layer by epitaxial growth on the first mask layer; and A second mask portion covering a region formed at the center upper portion of the first mask portion and a region formed at the center upper portion of the first exposed portion of the surface of the semiconductor layer, and the first semiconductor A second mask including a second exposed portion exposing a part of the surface of the layer Forming on the first semiconductor layer, forming a second semiconductor layer by epitaxial growth on the second mask layer, providing irregularities on the surface of the second semiconductor layer, And sequentially forming an active layer on the second semiconductor layer.

この第二の半導体層の表面に凹凸を設ける工程は、第二の半導体層が横方向への成長を継続している間にエピタキシャル成長を止める工程であってもよい。   The step of providing irregularities on the surface of the second semiconductor layer may be a step of stopping the epitaxial growth while the second semiconductor layer continues to grow in the lateral direction.

また、第二の半導体層の表面に凹凸を設ける工程は、ハーフエッチングによって表面に凹部を設ける工程であってもよい。   Further, the step of providing irregularities on the surface of the second semiconductor layer may be a step of providing concave portions on the surface by half etching.

本発明に係るＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（ただし、１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、１≧ｘ＋ｙ≧０）で表されるIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体素子の製造方法は、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（ただし、１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、１≧ｘ＋ｙ≧０）で表されるIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体発光素子の製造方法であって、基板上に半導体層の形成を行うためのバッファ層を形成する工程と、前記バッファ層上に、前記バッファ層の表面の一部を覆う第一のマスク部及び表面の一部を露出させる第一の露出部を含む第一のマスク層を形成する工程と、前記第一のマスク層上にエピタキシャル成長により第一の半導体層を形成する工程と、前記第一の半導体層の表面のうち前記第一のマスク部の中央上部に形成された領域及び前記第一の露出部の中央上部に形成された領域を覆う第二のマスク部と、前記第一の半導体層の表面の一部を露出させる第二の露出部とを含む第二のマスク層を前記第一の半導体層上に形成する工程と、前記第二のマスク層上にエピタキシャル成長により第二の半導体層を形成する工程と、を順に含む。 Nitride comprising a Group III nitride compound represented by Al x Ga y In 1-xy N (where 1 ≧ x ≧ 0, 1 ≧ y ≧ 0, 1 ≧ x + y ≧ 0) according to the present invention Group III nitride compound represented by Al x Ga y In 1-xy N (where 1 ≧ x ≧ 0, 1 ≧ y ≧ 0, 1 ≧ x + y ≧ 0) A method for manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting device comprising: forming a buffer layer for forming a semiconductor layer on a substrate; and covering a part of the surface of the buffer layer on the buffer layer Forming a first mask layer including a first mask portion and a first exposed portion exposing a part of the surface; and forming a first semiconductor layer on the first mask layer by epitaxial growth And a shape formed at the center upper portion of the first mask portion of the surface of the first semiconductor layer. A second mask portion covering the formed region and a region formed in the upper center of the first exposed portion, and a second exposed portion exposing a part of the surface of the first semiconductor layer. A step of forming a second mask layer on the first semiconductor layer, and a step of forming a second semiconductor layer on the second mask layer by epitaxial growth.

また、本発明に係るＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（ただし、１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、１≧ｘ＋ｙ≧０）で表されるIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体発光素子の製造方法は、基板上に半導体層の形成を行うためのバッファ層を形成する工程と、前記バッファ層上に、前記バッファ層の表面の一部を覆うマスク部と表面の一部を露出させる露出部とを含むマスク層を形成する工程と、前記マスク層上にエピタキシャル成長により半導体層を形成する工程と、前記半導体層の表面に凹凸を設ける工程と、前記半導体層上に活性層を形成する工程と、を順に含む。 Moreover, it consists of a group III nitride compound represented by Al x Ga y In 1-xy N (where 1 ≧ x ≧ 0, 1 ≧ y ≧ 0, 1 ≧ x + y ≧ 0) according to the present invention. A method of manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting device includes a step of forming a buffer layer for forming a semiconductor layer on a substrate, and a mask portion and a surface covering a part of the surface of the buffer layer on the buffer layer Forming a mask layer including an exposed portion that exposes a part of the semiconductor layer; forming a semiconductor layer by epitaxial growth on the mask layer; providing irregularities on a surface of the semiconductor layer; and Forming an active layer in order.

なお、半導体層の表面に凹凸を設ける工程は、半導体層が横方向への成長を継続している間にエピタキシャル成長を止める工程であってもよい。   Note that the step of providing irregularities on the surface of the semiconductor layer may be a step of stopping the epitaxial growth while the semiconductor layer continues to grow in the lateral direction.

さらに、半導体層の表面に凹凸を設ける工程は、ハーフエッチングによって表面に凹部を設ける工程であってもよい。   Furthermore, the step of providing irregularities on the surface of the semiconductor layer may be a step of providing concave portions on the surface by half etching.

また、本発明に係るＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（ただし、１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、１≧ｘ＋ｙ≧０）で表されるIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体発光素子は、基板上に半導体層の形成を行うために形成されたバッファ層と、前記バッファ層上に、前記バッファ層の表面の一部を覆う第一のマスク部と表面の一部を露出させる第一の露出部とを含む第一のマスク層と、前記第一のマスク層上にエピタキシャル成長により形成された第一の半導体層と、前記第一の半導体層の表面のうち前記第一のマスク部の中央上部に形成された領域及び前記第一の露出部の中央上部に形成された領域を覆う第二のマスク部と、前記第一の半導体層の表面の一部を露出させる第二の露出部とを含む第二のマスク層と、前記第二のマスク層上にエピタキシャル成長により形成された、表面に凹凸が設けられた第二の半導体層と、前記第二の半導体層上に形成された活性層と、を含む。 Moreover, it consists of a group III nitride compound represented by Al x Ga y In 1-xy N (where 1 ≧ x ≧ 0, 1 ≧ y ≧ 0, 1 ≧ x + y ≧ 0) according to the present invention. A nitride-based semiconductor light-emitting device includes a buffer layer formed for forming a semiconductor layer on a substrate, a first mask portion covering a part of the surface of the buffer layer on the buffer layer, and a surface A first mask layer including a first exposed portion that exposes a portion; a first semiconductor layer formed by epitaxial growth on the first mask layer; and a surface of the first semiconductor layer A second mask portion covering a region formed at the center upper portion of the first mask portion and a region formed at the center upper portion of the first exposed portion; and a part of the surface of the first semiconductor layer. A second mask layer including a second exposed portion to be exposed; and on the second mask layer Including formed by epitaxial growth, a second semiconductor layer that irregularities on the surface is provided, wherein the second semiconductor layer an active layer formed on the.

また、本発明に係るＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（ただし、１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、１≧ｘ＋ｙ≧０）で表されるIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体素子は、基板上に半導体層の形成を行うために形成されたバッファ層と、前記バッファ層上に形成され、前記バッファ層の表面の一部を覆う第一のマスク部と表面の一部を露出させる第一の露出部とを含む第一のマスク層と、前記第一のマスク層上にエピタキシャル成長により形成された第一の半導体層と、前記第一の半導体層の表面のうち前記第一のマスク部の中央上部に形成された領域及び前記第一の露出部の中央上部に形成された領域を覆う第二のマスク部と、前記第一の半導体層の表面の一部を露出させる第二の露出部とを含む第二のマスク層と、前記第二のマスク層上にエピタキシャル成長により形成された第二の半導体層と、を含む。 Moreover, it consists of a group III nitride compound represented by Al x Ga y In 1-xy N (where 1 ≧ x ≧ 0, 1 ≧ y ≧ 0, 1 ≧ x + y ≧ 0) according to the present invention. The nitride-based semiconductor element includes a buffer layer formed for forming a semiconductor layer on a substrate, a first mask portion formed on the buffer layer and covering a part of the surface of the buffer layer, and the surface A first mask layer including a first exposed portion exposing a part of the first semiconductor layer, a first semiconductor layer formed by epitaxial growth on the first mask layer, and a surface of the first semiconductor layer Of these, a second mask portion covering a region formed at the center upper portion of the first mask portion and a region formed at the center upper portion of the first exposed portion, and a part of the surface of the first semiconductor layer A second mask layer including a second exposed portion for exposing the second mask, and the second mask Including a second semiconductor layer formed by epitaxial growth above the.

本発明に係るＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（ただし、１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、１≧ｘ＋ｙ≧０）で表されるIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体発光素子は、基板上に半導体層の形成を行うために形成されたバッファ層と、前記バッファ層上に形成され、前記バッファ層の表面の一部を覆うマスク部と表面の一部を露出させる露出部とを含むマスク層と、前記マスク層上に形成され、表面に凹凸が設けられた半導体層と、前記半導体層上に形成された活性層と、を含む。 Nitride comprising a Group III nitride compound represented by Al x Ga y In 1-xy N (where 1 ≧ x ≧ 0, 1 ≧ y ≧ 0, 1 ≧ x + y ≧ 0) according to the present invention A semiconductor light emitting device includes a buffer layer formed to form a semiconductor layer on a substrate, a mask portion formed on the buffer layer, and covering a part of the surface of the buffer layer, and a part of the surface. A mask layer including an exposed portion to be exposed; a semiconductor layer formed on the mask layer and having an uneven surface; and an active layer formed on the semiconductor layer.

なお、バッファ層は、基板と後述するマスク層や半導体層との間に位置する層が存在すれば、その層はバッファ層として把握することができる。バッファ層がＧａＮにより形成されていてもよい。   Note that if a buffer layer is present between a substrate and a mask layer or a semiconductor layer, which will be described later, the layer can be grasped as a buffer layer. The buffer layer may be made of GaN.

以上説明したように、本発明によればより転位の少ない良質の結晶構造の半導体層を有することで発光出力を増やすか又は凹凸を備えた活性層を有することで発光面積を増やすことができる。また、基板に対して斜め方向にも発光した光を取り出すことができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to increase the light emission output by having a semiconductor layer having a high-quality crystal structure with fewer dislocations, or to increase the light emitting area by having an active layer having irregularities. Further, light emitted in an oblique direction with respect to the substrate can be taken out.

（実施の形態１）
以下、本願に係る発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。図１は、本発明に係るIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体発光素子１０の製造方法を示す図である。 (Embodiment 1)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram showing a method for manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting element 10 made of a group III nitride-based compound according to the present invention.

図１には、基板上１２に半導体層２４の形成を行うためのバッファ層１４を形成する工程と、このバッファ層１４上に、バッファ層１４の表面の一部を覆うマスク部１６と表面の一部を露出させる露出部１８とを含むマスク層２２を形成する工程と、マスク層２２上にエピタキシャル成長により半導体層２４を形成する工程と、半導体層２４の表面に凹凸を設ける工程と、半導体層２４上に活性層４２を形成する工程とを順に含む、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（ただし、１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、１≧ｘ＋ｙ≧０）で表されるIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体発光素子１０の製造方法が図示されている。 In FIG. 1, a step of forming a buffer layer 14 for forming a semiconductor layer 24 on a substrate 12, a mask portion 16 covering a part of the surface of the buffer layer 14 on the buffer layer 14, and the surface A step of forming a mask layer 22 including an exposed portion 18 exposing a part, a step of forming a semiconductor layer 24 on the mask layer 22 by epitaxial growth, a step of providing irregularities on the surface of the semiconductor layer 24, and a semiconductor layer And the step of forming the active layer 42 on the layer 24 in order, expressed as Al x Ga y In 1-xy N (where 1 ≧ x ≧ 0, 1 ≧ y ≧ 0, 1 ≧ x + y ≧ 0). A method for manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting device 10 made of a group III nitride-based compound is illustrated.

図１（ａ）には、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）よりなる基板１２上に半導体層２４の形成を行うためのバッファ層１４を形成する工程が示されている。基板１２は例えばサファイアが用いられるため、サファイアを例として説明する。ただし、基板１２には、ＳｉＣ、Ｓｉ又はＧａＡｓなどを用いてもよい。すなわち、窒素の解離圧が高いためにＧａＮによるバルク結晶成長が難しいことからＧａＮ基板を用いることが困難であることに鑑みて用いられる、ＧａＮとは異なる物質からなる基板であればサファイアに限定されるものではない。 FIG. 1A shows a step of forming the buffer layer 14 for forming the semiconductor layer 24 on the substrate 12 made of sapphire (Al 2 O 3 ). Since sapphire is used as the substrate 12, for example, sapphire will be described as an example. However, SiC, Si, GaAs, or the like may be used for the substrate 12. In other words, it is difficult to use a GaN substrate because the bulk dissociation pressure of GaN is difficult due to the high dissociation pressure of nitrogen. It is not something.

また、バッファ層１４は、例えば、サファイアよりなる基板１２の表面上に低温成長にて数μｍの膜厚にてＧａＮ層を形成したり、数十ｎｍの膜厚を有するＡｌＧａＮ層（図示せず）を形成した後に、低温成長にて数μｍの膜厚のＧａＮ層を形成することにより実現するものであってもよい。   The buffer layer 14 is formed, for example, by forming a GaN layer with a thickness of several micrometers on the surface of the substrate 12 made of sapphire by low temperature growth, or an AlGaN layer (not shown) having a thickness of several tens of nm. ) May be realized by forming a GaN layer having a thickness of several μm by low-temperature growth.

図１（ｂ）には、このバッファ層１４上に、バッファ層１４の表面の一部を覆うマスク部１６と表面の一部を露出させる露出部１８とを含むマスク層２２を形成する工程が開示されている。   In FIG. 1B, a step of forming a mask layer 22 including a mask portion 16 covering a part of the surface of the buffer layer 14 and an exposed portion 18 exposing a part of the surface on the buffer layer 14. It is disclosed.

マスク層２２は例えばＳｉＯ２やＳｉＮを用いることができる。まず、バッファ層１４の表面にＳｉＯ２やＳｉＮをスパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法等で形成し、さらにレジスト膜を塗布し、例えば、フォトリソグラフィー法とウエットエッチング法を用いて半導体層２４の成長領域を制限するマスク部１６をパターニングにより形成することでマスク層２２を形成する。 For example, SiO 2 or SiN can be used for the mask layer 22. First, SiO 2 or SiN is formed on the surface of the buffer layer 14 by a sputtering method, a CVD method, a vapor deposition method, or the like, and further a resist film is applied. For example, the growth of the semiconductor layer 24 using a photolithography method and a wet etching method is performed. The mask layer 22 is formed by forming the mask portion 16 for limiting the region by patterning.

ここでマスク層２２の膜厚は、１００ｎｍから１μｍが好ましいがこれに限定されない。このパターニングに際し、マスク層２２におけるマスク部１６と露出部１８とで構成されるパターンをストライプ状（細長状）としてもよい。マスク層２２におけるマスク部１６と露出部１８とで構成されるパターンをストライプ状の形状とした場合、マスク層２２のパターンがストライプ状であり、露出部１８が細長い形状となる場合には、圧力、温度、ガス成分の比率を調整すると、図１（ｂ）の点線で示したような、断面を三角形とする三角柱状に半導体層２４が形成されることになる。   Here, the thickness of the mask layer 22 is preferably 100 nm to 1 μm, but is not limited thereto. At the time of this patterning, the pattern formed by the mask portion 16 and the exposed portion 18 in the mask layer 22 may be a stripe shape (elongated shape). When the pattern formed of the mask portion 16 and the exposed portion 18 in the mask layer 22 is formed in a stripe shape, the pressure in the case where the pattern of the mask layer 22 is a stripe shape and the exposed portion 18 is in an elongated shape. When the ratio of the temperature and the gas component is adjusted, the semiconductor layer 24 is formed in a triangular prism shape having a triangular cross section as shown by a dotted line in FIG.

また、図１（ｃ）において点線で示したように、三角錐、円錐のように断面が略三角形状となる形状で半導体層２４が形成されていくのであれば複数の露出部１８はストライブ状のパターンに限られず、任意の形状でよい。例えば、格子状でもよいし、円形等の所定の形状を露出部として有するマスク層であってもよい。   Further, as shown by a dotted line in FIG. 1C, if the semiconductor layer 24 is formed in a shape having a substantially triangular cross section such as a triangular pyramid or a cone, the plurality of exposed portions 18 are striped. It is not limited to a pattern, but may be any shape. For example, a lattice shape or a mask layer having a predetermined shape such as a circle as an exposed portion may be used.

図１（ｃ）には、マスク層２２上にエピタキシャル成長により半導体層２４を形成する工程が示されている。エピタキシャル成長とは、土台となる結晶基板上に、基板と同じ結晶構造、同じ結晶方位を有する薄膜結晶として成長させることをいう。単結晶作製には融液からバルク結晶成長をさせる方法があるが、ＧａＮは融点が極めて高く、また窒素の平衡蒸気圧が極めて高いことから、この方法での成長が困難である。このためＧａＮの結晶成長にはエピタキシャル成長を利用することが必要となる。   FIG. 1C shows a process of forming the semiconductor layer 24 on the mask layer 22 by epitaxial growth. Epitaxial growth refers to growing as a thin film crystal having the same crystal structure and the same crystal orientation as a substrate on a base crystal substrate. There is a method of growing a bulk crystal from a melt for producing a single crystal. However, since GaN has an extremely high melting point and an extremely high equilibrium vapor pressure of nitrogen, growth by this method is difficult. For this reason, it is necessary to use epitaxial growth for GaN crystal growth.

半導体混晶の結晶成長法を大きく分類すると、液相エピタキシャル成長、気相エピタキシャル成長、分子線エピタキシャル成長がある。液相エピタキシャル成長は、固相と液相間の平衡状態をほぼ保ちながら過飽和溶液からの結晶の析出という形で成長を進めるエピタキシャル成長の方法である。気相エピタキシャル成長は、原料ガスを流しながら数Ｔｏｒｒから大気圧の圧力下で結晶成長を行うエピタキシャル成長の方法である。分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）は、成長結晶の構成元素の分子あるいは原子が超高真空中を飛来して基板に供給され、これらの分子あるいは原子はほとんど衝突することなく分子ビームとなって基板に到達することで結晶成長を進めるエピタキシャル成長の方法である。   The semiconductor mixed crystal crystal growth methods can be broadly classified into liquid phase epitaxial growth, vapor phase epitaxial growth, and molecular beam epitaxial growth. Liquid phase epitaxial growth is an epitaxial growth method in which growth proceeds in the form of crystal precipitation from a supersaturated solution while maintaining an equilibrium state between the solid phase and the liquid phase. Vapor phase epitaxial growth is an epitaxial growth method in which crystal growth is performed under a pressure of several torr to atmospheric pressure while flowing a source gas. In molecular beam epitaxy (MBE), molecules or atoms of growth crystal elements are supplied to the substrate by flying in an ultra-high vacuum, and these molecules or atoms reach the substrate as a molecular beam with almost no collision. This is an epitaxial growth method for promoting crystal growth.

これらエピタキシャル成長の中には、特に塩化物を用いる化学気相成長法として知られるハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）、活性窒素を用いる分子線エピタキシー法(ＭＢＥ法)、有機化合物を用いる化学気相成長法（ＯＭＶＰＥ法、ＭＯＣＶＤ法）、など優れたものもあり、本発明の実施の形態として用いられるエピタキシャル成長は、上記した種々のエピタキシャル成長の方法のうち、いずれのものであってもよい。   Among these epitaxial growths, hydride vapor phase epitaxy (HVPE), which is known as chemical vapor deposition using chloride, molecular beam epitaxy (MBE) using active nitrogen, and chemical vapor using organic compounds. There are some excellent methods such as a growth method (OMVPE method, MOCVD method), and the epitaxial growth used as the embodiment of the present invention may be any of the above-described various epitaxial growth methods.

図１（ｃ）の半導体層２４は、ＧａＮよりなる層が上記のとおりエピタキシャル成長されることにより形成される。ただし、半導体層２４はＧａＮに限られず、III族窒化物系化合物であって、一般式ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（ただし、１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、１≧ｘ＋ｙ≧０）で表される窒化物系化合物であれば任意組成比からなる化合物を用いてよい。 The semiconductor layer 24 in FIG. 1C is formed by epitaxially growing a layer made of GaN as described above. However, the semiconductor layer 24 is not limited to GaN, but is a group III nitride-based compound having a general formula of Al x Ga y In 1-xy N (where 1 ≧ x ≧ 0, 1 ≧ y ≧ 0, 1 As long as it is a nitride compound represented by ≧ x + y ≧ 0), a compound having an arbitrary composition ratio may be used.

このエピタキシャル成長には、選択横方向成長（以下、ＥＬＯ：Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）になる条件を選定しているため、バッファ層１２の露出部１８から半導体層２４が垂直に成長するだけでなく、やがて図面左右方向である横方向にも成長することでマスク層２２のマスク上にも半導体層２４が形成されることになる。   In this epitaxial growth, conditions for selective lateral growth (hereinafter referred to as ELO) are selected, so that the semiconductor layer 24 not only grows vertically from the exposed portion 18 of the buffer layer 12 but also eventually becomes a drawing. The semiconductor layer 24 is also formed on the mask of the mask layer 22 by growing in the lateral direction which is the left-right direction.

ここで、図２を参照する。図２はＥＬＯ法による選択横方向成長を示す図である。ここで図１と同じ符号を付した要素は図1と同じ意味なのでその説明を省略する。   Reference is now made to FIG. FIG. 2 is a diagram showing selective lateral growth by the ELO method. Elements having the same reference numerals as those in FIG. 1 have the same meaning as in FIG.

図２（ａ）では、バッファ層１４上に形成されたマスク層２２が示されており、その上に半導体層２４をエピタキシャル成長させている。   In FIG. 2A, a mask layer 22 formed on the buffer layer 14 is shown, and a semiconductor layer 24 is epitaxially grown thereon.

図２（ｂ）では、エピタキシャル成長が進み、マスク層２２におけるマスク部１６上にも半導体層が成長することが示されている。このとき、図中左右横方向に矢印を付したように横方向にもエピタキシャル成長がされる。図２（ｃ）にあるように、横方向の成長によってマスク部１６上部にも半導体層が形成されていき、半導体層２４の表面は平面となる。   FIG. 2B shows that the epitaxial growth proceeds and the semiconductor layer grows also on the mask portion 16 in the mask layer 22. At this time, epitaxial growth is also performed in the horizontal direction as indicated by arrows in the horizontal direction in the drawing. As shown in FIG. 2C, a semiconductor layer is also formed on the mask portion 16 by lateral growth, and the surface of the semiconductor layer 24 becomes a flat surface.

図１に戻る。図１（ｄ）には、半導体層２４の表面に凹凸を設ける工程と半導体層２４上に活性層４２を形成する工程とが示されている。半導体層２４は図２で説明したように、ＥＬＯ法による成長がなされるため、略三角形状の頂上部が残るように横方向への成長が継続している途中でエピタキシャル成長を止める。また、図２（ｃ）で示したような平坦な表面を有する半導体層２４の状態までＥＬＯ法による成長を行った後にハーフエッチングを行い表面に凹部を設けるようにしてもよい。この凹部の形状は図に示したように三角形状が好ましいがこれに限定されない。   Returning to FIG. FIG. 1 (d) shows a step of providing irregularities on the surface of the semiconductor layer 24 and a step of forming the active layer 42 on the semiconductor layer 24. Since the semiconductor layer 24 is grown by the ELO method as described with reference to FIG. 2, the epitaxial growth is stopped while the lateral growth is continued so that the substantially triangular top remains. Further, after the growth by the ELO method up to the state of the semiconductor layer 24 having a flat surface as shown in FIG. 2C, half etching may be performed to provide a concave portion on the surface. The shape of the recess is preferably triangular as shown in the figure, but is not limited thereto.

ここで、ハーフエッチングには、反応性ガスを使用するドライエッチングがある。半導体層２４の表面に凹凸が表れるようなエッチング技術であればいかなるエッチング技術をも用いることが可能である。例えば、ダウンフローエッチング、プラズマエッチング、反応性イオンビームエッチング、スパッタエッチング等種々のエッチング技術があるが、いずれのエッチング技術によるかは任意である。   Here, the half etching includes dry etching using a reactive gas. Any etching technique can be used as long as it has an unevenness on the surface of the semiconductor layer 24. For example, there are various etching techniques such as downflow etching, plasma etching, reactive ion beam etching, and sputter etching, and any etching technique is arbitrary.

以上のように、本発明によれば、活性層４２が凹凸の状態となっているので、活性層の面積を増やすことができる。   As described above, according to the present invention, since the active layer 42 is uneven, the area of the active layer can be increased.

次に、この発明の応用例を示す。図６は、本発明に係る半導体発光素子の応用例である。図６では、半導体層２４、６４を挟んで活性層４２が設けられた半導体発光素子１０が示されている。ここで例えば、半導体層２４はＧａＮにより構成されたｎ型半導体（ｎ−ＧａＮ）であり、また、半導体層３２はＧａＮにより構成されたｐ型半導体（ｐ-ＧａＮ）である。半導体層２４と半導体層３２は、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（ただし、１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、１≧ｘ＋ｙ≧０）で表されるIII族窒化物系化合物からなり、単層でも多層でもよい。 Next, application examples of the present invention will be shown. FIG. 6 shows an application example of the semiconductor light emitting device according to the present invention. FIG. 6 shows the semiconductor light emitting device 10 in which the active layer 42 is provided with the semiconductor layers 24 and 64 interposed therebetween. Here, for example, the semiconductor layer 24 is an n-type semiconductor (n-GaN) made of GaN, and the semiconductor layer 32 is a p-type semiconductor (p-GaN) made of GaN. The semiconductor layer 24 and the semiconductor layer 32 are made of a group III nitride represented by Al x Ga y In 1-xy N (where 1 ≧ x ≧ 0, 1 ≧ y ≧ 0, 1 ≧ x + y ≧ 0). It consists of a compound and may be a single layer or a multilayer.

ここでは、ＧａＮを例として説明しているが、青紫半導体レーザでは、ＡｌＧａＮ／ＧａＮを用いた分離閉じ込め型レーザや、ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮを用いたＩｎＧａＮレーザを実現することもできる。   Here, GaN is described as an example, but a blue-violet semiconductor laser can realize a separate confinement type laser using AlGaN / GaN or an InGaN laser using AlGaN / InGaN.

これら半導体層２４、６４を形成する際には、例えばＳｉ、Ｍｇ、Ｚｎをドーパントとして用いることができる。   In forming these semiconductor layers 24 and 64, for example, Si, Mg, and Zn can be used as dopants.

半導体層２４は、サファイアよりなる基板１２上に低温成長されたＧａＮをバッファ層１２として、ＳｉＯ２やＳｉＮをスパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法等で形成し、レジスト塗布、リソグラフィ、マスクエッチングによって露出部１８及びマスク部１６を含むマスク層２２を形成した後にエピタキシャル成長により形成される。ｎ−ＧａＮからなる半導体層２４にはｎ−電極６６が、ｐ−ＧａＮからなる半導体層６４にはｐ−電極６２がそれぞれ形成されている。電極は例えばＡｌ等の金属が用いられ、金属の蒸着に際してはコンタクト層（図示せず）を設けることも任意である。 The semiconductor layer 24 is formed by using GaN grown at a low temperature on the substrate 12 made of sapphire as a buffer layer 12 and forming SiO 2 or SiN by sputtering, CVD, vapor deposition or the like, and exposed by resist coating, lithography, or mask etching After the mask layer 22 including the portion 18 and the mask portion 16 is formed, it is formed by epitaxial growth. An n-electrode 66 is formed on the semiconductor layer 24 made of n-GaN, and a p-electrode 62 is formed on the semiconductor layer 64 made of p-GaN. For example, a metal such as Al is used for the electrode, and a contact layer (not shown) may be provided when the metal is deposited.

なお、半導体層として例えばＡｌＧａＮを用い、活性層４２に例えば三元混晶ＧａＩｎＮを用いれば、バンドギャップが小さいため、より大きなエネルギー障壁ができる他、発光波長を可視全域から近紫外に至るまで変化させることができる。ただし、活性層４２の材料がＧａＩｎＮに限定されるわけではない。   If, for example, AlGaN is used for the semiconductor layer and ternary mixed crystal GaInN is used for the active layer 42, the band gap is small, so that a larger energy barrier can be formed, and the emission wavelength changes from the entire visible range to the near ultraviolet. Can be made. However, the material of the active layer 42 is not limited to GaInN.

このようにバンドギャップの小さい材料をバンドギャップの大きい材料で挟んだダブルへテロ構造とすることも任意である。また、活性層４２を薄く形成し、電子のドブロイ波長程度の厚さにした単一量子井戸構造とすることも任意である。さらに、多重量子井戸構造にすることもできる。   In this way, a double hetero structure in which a material having a small band gap is sandwiched between materials having a large band gap is also optional. It is also optional to form the single quantum well structure in which the active layer 42 is formed thin and has a thickness of about the electron de Broglie wavelength. Further, a multiple quantum well structure can be formed.

なお、半導体レーザの場合等にはＡｌＧａＮ／ＧａＮ／ＩｎＧａＮ分離閉じ込め型ヘテロ構造（ＳＣＨ）として、活性層にはＩｎＧａＮ井戸を複数重ねた多重量子井戸構造（ＭＱＷ）としてもよい。また、長距離大容量伝送で使用されるＤＦＢレーザや加入者系を中心に使用されるファブリペロー型半導体レーザでは、活性層に多層膜を形成させた多重量子井戸構造（ＭＱＷ）によるＢＨ（Ｂｕｒｉｅｄ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）構造としてもよく、さらに電流狭窄効果が高いＦＢＨ（Ｆｌａｔ−ｓｕｒｆａｃｅ Ｂｕｒｉｅｄ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）構造としてもよい。   In the case of a semiconductor laser, etc., an AlGaN / GaN / InGaN separate confinement type heterostructure (SCH) may be used, and the active layer may have a multiple quantum well structure (MQW) in which a plurality of InGaN wells are stacked. Also, in DFB lasers used in long-distance and large-capacity transmission and Fabry-Perot semiconductor lasers used mainly in subscriber systems, BH (Buried) using a multiple quantum well structure (MQW) in which a multilayer film is formed in an active layer. The structure may be a heterostructure (FBH) structure or an FBH (flat-surface buried heterostructure) structure having a higher current confinement effect.

図７は、本発明に係る半導体発光素子１０の発光ダイオードへの応用例である。図７において、本発明に係る半導体発光素子１０を発光ダイオードのチップとしてその上部及び左右部を透明樹脂７２で封止した状態を示している。本発明の活性層４２についての凹凸を図の左右方向の直線に対して例えば４５度や、３０度から６０度、１５度から７５度等の範囲で斜面を持つような凹凸とすることで、発光面積を広くすることができ、また、図面上方に向けての発光だけでなく、発光ダイオードのチップ側面からも出射させることができるため、発光した光を図７（ａ）及び図７（ｂ）の波線で示した矢印の方向にも取り出すことができる。   FIG. 7 shows an application example of the semiconductor light emitting device 10 according to the present invention to a light emitting diode. 7 shows a state in which the semiconductor light emitting device 10 according to the present invention is used as a light emitting diode chip and the upper and left and right portions thereof are sealed with a transparent resin 72. By making the unevenness of the active layer 42 of the present invention an unevenness having a slope in the range of 45 degrees, 30 degrees to 60 degrees, 15 degrees to 75 degrees, etc. with respect to the straight line in the horizontal direction of the figure, The light emission area can be increased, and not only the light emitted upward in the drawing but also emitted from the side surface of the chip of the light emitting diode, the emitted light is shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). ) Can also be taken out in the direction of the arrow indicated by the wavy line.

ここで、透明樹脂７２には燐光材料や蛍光材料を混入させて、青紫系の発光した光から、白色光を含む波長の長い光を取り出すことができる。すなわち光波長変換である。これら燐光材料や蛍光材料としては、（Ｙ、Ｇｄ）３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２の組成式で表されるＹＡＧ系蛍光体を用いることもできるし、Ｇｄ、Ｙ、Ｃｅ、Ｎｄベースの燐光体を含むガーネット蛍光物質であってもよい。 Here, a phosphorescent material or a fluorescent material is mixed into the transparent resin 72, and light having a long wavelength including white light can be extracted from the light emitted from the bluish violet system. That is, optical wavelength conversion. As these phosphorescent materials and fluorescent materials, YAG phosphors represented by the composition formula of (Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5 O 12 can be used, and Gd, Y, Ce, Nd-based materials can be used. It may be a garnet phosphor containing a phosphor.

半導体発光素子１０からなる半導体チップは、活性層４２に用いられた材料特有の波長を持つ光を発する。これらの光は、透明樹脂７２に混入させた燐光材料や蛍光材料を励起する。この励起するためのエネルギーとして用いられた光と励起するのに用いられなかった本来の特有の波長を持つ光が混合されて発光出力となる。   The semiconductor chip made of the semiconductor light emitting element 10 emits light having a wavelength specific to the material used for the active layer 42. These lights excite the phosphorescent material and the fluorescent material mixed in the transparent resin 72. The light used as the energy for excitation and the light having the original characteristic wavelength that was not used for excitation are mixed to produce a light emission output.

このように混合出力が発光出力となるため、例えば本発明に係る半導体発光素子１０が本来であれば青色の発光をなす素子であっても、本応用例によれば例えば白色光を発することができる。   Thus, since the mixed output becomes the light emission output, for example, even if the semiconductor light emitting element 10 according to the present invention is an element that originally emits blue light, according to this application example, for example, white light can be emitted. it can.

一方で、これらの燐光材料や蛍光材料は一般にエポキシ樹脂などの透明樹脂よりも密度が大きく重いので下に沈んでしまい、これらの材料はチップの上方向よりも左右方向に密度が大きくなるように分布してしまう。   On the other hand, these phosphorescent materials and fluorescent materials are generally denser and heavier than transparent resins such as epoxy resins, so they sink below, so that these materials have a higher density in the left-right direction than the upper direction of the chip. It will be distributed.

図７（ａ）に記載したように、本発明を用いて、活性層４２を斜面状に構成することで、斜め方向から光を取り出すことができるので、蛍光材料や燐光材料が均一に分布されなくても、所望の波長の光を取り出すことができる。さらに図７（ｂ）に示すように樹脂そのものを薄く構成することができる。なお、半導体発光素子１０からなるチップを封止する透明樹脂７２としては、例えば、ドーム状レンズ、エポキシ、レンチキュラーレンズ、シート状ガラス、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネートがある。   As shown in FIG. 7 (a), by using the present invention to form the active layer 42 in a slanted shape, light can be extracted from an oblique direction, so that fluorescent materials and phosphorescent materials are uniformly distributed. Even without this, light with a desired wavelength can be extracted. Further, as shown in FIG. 7B, the resin itself can be made thin. Examples of the transparent resin 72 for sealing the chip made of the semiconductor light emitting element 10 include a dome-shaped lens, an epoxy, a lenticular lens, a sheet-shaped glass, polymethyl methacrylate, and a polycarbonate.

（実施の形態２）
図３は、本発明に係るIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体素子の他の製造方法を示す図である。 (Embodiment 2)
FIG. 3 is a diagram showing another method for manufacturing a nitride-based semiconductor element made of a group III nitride-based compound according to the present invention.

図３には、基板１２上に半導体層の形成を行うためのバッファ層１４を形成する工程と、バッファ層１４上に、バッファ層１４の表面の一部を覆う第一のマスク部１６と表面の一部を露出させる第一の露出部１８とを含む第一のマスク層２２を形成する工程と、第一のマスク層２２上にエピタキシャル成長により第一の半導体層２４を形成する工程と、第一の半導体層２４の表面のうち第一のマスク部の中央上部に形成された領域３２及び第一の露出部１８の中央上部に形成された領域３４を覆う第二のマスク部２６と、第一の半導体層２４の表面の一部を露出させる第二の露出部２８とを含む第二のマスク層３６を第一の半導体層上に形成する工程とを順に含む、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（ただし、１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、１≧ｘ＋ｙ≧０）で表されるIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体素子１０の製造方法が示されている。 In FIG. 3, a step of forming a buffer layer 14 for forming a semiconductor layer on the substrate 12, a first mask portion 16 that covers a part of the surface of the buffer layer 14 on the buffer layer 14, and the surface Forming a first mask layer 22 including a first exposed portion 18 exposing a part of the first exposed portion 18; forming a first semiconductor layer 24 on the first mask layer 22 by epitaxial growth; A second mask portion 26 covering a region 32 formed at the center upper portion of the first mask portion and a region 34 formed at the center upper portion of the first exposed portion 18 in the surface of the one semiconductor layer 24; Forming a second mask layer 36 including a second exposed portion 28 that exposes a part of the surface of one semiconductor layer 24 on the first semiconductor layer, in order. Al x Ga y In 1 -x-y N (where, 1 ≧ x ≧ 0,1 ≧ y ≧ 0,1 Method of manufacturing a nitride-based semiconductor device 10 made of a Group III nitride-based compound represented by x + y ≧ 0) are shown.

図３（ａ）には、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）よりなる基板１２上に半導体層２４の形成を行うためのバッファ層１４を形成する工程が示されている。 FIG. 3A shows a step of forming the buffer layer 14 for forming the semiconductor layer 24 on the substrate 12 made of sapphire (Al 2 O 3 ).

基板１２は例えばサファイアが用いられるため、サファイアを例として説明する。ただし、基板１２には、ＳｉＣ、Ｓｉ又はＧａＡｓなどを用いてもよい。すなわち、窒素の解離圧が高いためにＧａＮによるバルク結晶成長が難しいことからＧａＮ基板を用いることが困難であることに鑑みて用いられる、ＧａＮとは異なる物質からなる基板であればサファイアに限定されるものではない。   Since sapphire is used as the substrate 12, for example, sapphire will be described as an example. However, SiC, Si, GaAs, or the like may be used for the substrate 12. In other words, it is difficult to use a GaN substrate because the bulk dissociation pressure of nitrogen is so high that it is difficult to use a GaN substrate, and the substrate made of a material different from GaN is limited to sapphire. It is not something.

また、バッファ層１４は、例えば、サファイアよりなる基板１２の表面上に低温成長にて数μｍの膜厚でＧａＮ層を形成したり、数十ｎｍの膜厚を有するＡｌＧａＮ層（図示せず）を形成した後に低温成長にて数μｍの膜厚でＧａＮ層を形成することにより実現するものであってもよい。   The buffer layer 14 is formed, for example, by forming a GaN layer with a thickness of several μm by low-temperature growth on the surface of the substrate 12 made of sapphire, or an AlGaN layer (not shown) having a thickness of several tens of nm. It may be realized by forming a GaN layer with a film thickness of several μm by low-temperature growth after forming the film.

図３（ｂ）には、このバッファ層１４上に、バッファ層１４の表面の一部を覆う第一のマスク部１６と表面の一部を露出させる第一の露出部１８とを含むマスク層２２を形成する工程が開示されている。第一のマスク部１６には例えばＳｉＯ２やＳｉＮを用いることができる。 In FIG. 3B, a mask layer including a first mask portion 16 covering a part of the surface of the buffer layer 14 and a first exposed portion 18 exposing a part of the surface on the buffer layer 14. The process of forming 22 is disclosed. For example, SiO 2 or SiN can be used for the first mask portion 16.

まず、バッファ層１４の表面にＳｉＯ２やＳｉＮをスパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法等で形成し、さらにレジスト膜を塗布し、例えば、フォトリソグラフィー法とウエットエッチング法を用いて半導体層２４の成長領域を制限する第一のマスク部１６をパターニングにより形成することでマスク層２２を形成する。ここでマスク層２２の膜厚は、０．１μｍから１０μｍが好ましいがこれに限定されない。このパターニングに際し、第一のマスク層２２における第一のマスク部１６と第一の露出部１８とで構成されるパターンをストライプ状（細長状）としてもよい。 First, SiO 2 or SiN is formed on the surface of the buffer layer 14 by a sputtering method, a CVD method, a vapor deposition method, or the like, and further a resist film is applied. For example, the growth of the semiconductor layer 24 using a photolithography method and a wet etching method is performed. The mask layer 22 is formed by forming the first mask portion 16 for limiting the region by patterning. Here, the thickness of the mask layer 22 is preferably 0.1 μm to 10 μm, but is not limited thereto. At the time of this patterning, the pattern constituted by the first mask portion 16 and the first exposed portion 18 in the first mask layer 22 may be a stripe shape (elongated shape).

第一のマスク層２２における第一のマスク部１６と第一の露出部１８とで構成されるパターンをストライプ状の形状とした場合、第一のマスク層２２のパターンがストライプ状であり、第一の露出部１８が細長い形状となる場合には、図３（ｃ）の点線で示したような、断面を三角形とする三角柱状に第一の半導体層２４が形成されることになる。   When the pattern formed by the first mask portion 16 and the first exposed portion 18 in the first mask layer 22 is formed in a stripe shape, the pattern of the first mask layer 22 is a stripe shape, When one exposed portion 18 has an elongated shape, the first semiconductor layer 24 is formed in a triangular prism shape having a triangular cross section as shown by a dotted line in FIG.

また、図３（ｃ）において点線で示したように、三角錐、円錐のように断面が略三角形状となる形状で半導体層２４が形成されていくのであれば第一の露出部１８はストライブ状のパターンに限られず、任意の形状でよい。例えば、格子状でもよいし、円形等の所定の形状を露出部として有するマスク層であってもよい。   Further, as shown by a dotted line in FIG. 3C, if the semiconductor layer 24 is formed in a shape having a substantially triangular cross section, such as a triangular pyramid or a cone, the first exposed portion 18 is a strut. The shape is not limited to a live pattern, and may be any shape. For example, a lattice shape or a mask layer having a predetermined shape such as a circle as an exposed portion may be used.

図３（ｃ）には、第一のマスク層２２上にエピタキシャル成長により第一の半導体層２４を形成する工程が示されており、図３（ｃ）の第一の半導体層２４は、ＧａＮよりなる単層又は多層が上記のとおりエピタキシャル成長されることにより形成される。ただし、ＧａＮに限られず、III族窒化物系化合物であって、一般式ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（ただし、１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、１≧ｘ＋ｙ≧０）で表される窒化物系化合物であれば任意組成比からなる化合物を用いてよい。 FIG. 3C shows a process of forming the first semiconductor layer 24 by epitaxial growth on the first mask layer 22, and the first semiconductor layer 24 in FIG. A single layer or a multilayer is formed by epitaxial growth as described above. However, it is not limited to GaN, but is a group III nitride-based compound having a general formula of Al x Ga y In 1-xy N (where 1 ≧ x ≧ 0, 1 ≧ y ≧ 0, 1 ≧ x + y ≧ 0) As long as it is a nitride compound represented by (), a compound having an arbitrary composition ratio may be used.

このエピタキシャル成長は、ＥＬＯとなるように成長条件を設定すると、バッファ層１２の第一の露出部１８から第一の半導体層２４が垂直に成長するだけでなく、やがて図面左右方向である横方向にも成長することでやがて第一のマスク層２２のマスク上にも第一の半導体層２４が形成されることになる。   In this epitaxial growth, when the growth conditions are set so as to be ELO, not only the first semiconductor layer 24 grows vertically from the first exposed portion 18 of the buffer layer 12, but also in the lateral direction which is the horizontal direction of the drawing. As a result, the first semiconductor layer 24 is formed on the mask of the first mask layer 22 soon.

なお、エピタキシャル成長及びＥＬＯ法に関しては、（実施の形態１）で述べたことと同様であるため、ここでの記載は省略する。   Note that the epitaxial growth and the ELO method are the same as those described in (Embodiment 1), so description thereof is omitted here.

図３（ｄ）には、第一の半導体層２４の表面に、第二のマスク部２６と、第一の半導体層２４の表面の一部を露出させる第二の露出部２８とを含む第二のマスク層３６を第一の半導体層上に形成する工程が開示されている。   In FIG. 3D, a second mask portion 26 and a second exposed portion 28 that exposes a part of the surface of the first semiconductor layer 24 are formed on the surface of the first semiconductor layer 24. A process of forming a second mask layer 36 on the first semiconductor layer is disclosed.

ここで、図４を参照する。図４（ａ）には、第一の露出部１８と第一のマスク部１６のちょうど中心の位置に貫通転位４４，４６が発生している図が示されている。図２において説明したように、ＥＬＯ法によるエピタキシャル成長によれば、横方向に成長が進むことになる。   Reference is now made to FIG. FIG. 4A shows a diagram in which threading dislocations 44 and 46 are generated just at the center of the first exposed portion 18 and the first mask portion 16. As described in FIG. 2, according to the epitaxial growth by the ELO method, the growth proceeds in the lateral direction.

しかし、第一の露出部１８のちょうど中心付近にあっては、横方向へ成長がすすまず、上方への成長のみが生ずるために貫通転位４４は横方向へと進まずに上方に進むことになる。また、第一のマスク部１６の中心部上方は、マスク部両隣の第一の露出部１８からの横方向成長がぶつかる箇所になるため、ここでも格子不整合、すなわち貫通転位４６が生ずることになる。   However, in the vicinity of the center of the first exposed portion 18, growth does not proceed in the lateral direction, and only upward growth occurs, so that the threading dislocation 44 proceeds upward without proceeding laterally. Become. Further, since the upper part of the center of the first mask portion 16 is a portion where the lateral growth from the first exposed portions 18 on both sides of the mask portion collides with each other, lattice mismatch, that is, threading dislocations 46 also occurs here. Become.

そこで、図４（ｂ）では、これら貫通転位４４，４６が生じている第一の半導体層２４の表面に第二のマスク層３６を設けている。図４（ｂ）は、第二のマスク部２６が、第一の半導体層２４の表面のうち第一のマスク部１６の中央上部に形成された領域３２及び第一の露出部１８の中央上部に形成された領域３４を覆っており、かつ、第二の露出部２８が第一の半導体層２４の表面の一部を露出させていることを示す図である。   Therefore, in FIG. 4B, the second mask layer 36 is provided on the surface of the first semiconductor layer 24 where the threading dislocations 44 and 46 are generated. FIG. 4B shows a region 32 where the second mask portion 26 is formed at the center upper portion of the first mask portion 16 on the surface of the first semiconductor layer 24 and the center upper portion of the first exposed portion 18. 3 is a diagram illustrating that the region 34 formed in the first region is covered and the second exposed portion 28 exposes a part of the surface of the first semiconductor layer 24. FIG.

これにより、貫通転位が発生していても、第二のマスク層３６が第二のマスク部２６を含むことによって、第二の半導体層をさらに形成したときに貫通転位を大幅に減少させることができる。   As a result, even if threading dislocations are generated, the second mask layer 36 includes the second mask portion 26, so that threading dislocations can be greatly reduced when the second semiconductor layer is further formed. it can.

第二のマスク層３６上に半導体層を形成するには、図２で説明したと同様のＥＬＯ法による選択横方向成長が適用できる。選択横方向成長によってマスク部２６上部にも半導体層が形成されていき、半導体層の表面は平面となる。半導体層はＥＬＯ法による成長がなされるため、横方向への成長が継続している途中でエピタキシャル成長を止めると略三角形上の頂上部が残る。   In order to form a semiconductor layer on the second mask layer 36, selective lateral growth by the ELO method similar to that described with reference to FIG. 2 can be applied. A semiconductor layer is also formed on the mask portion 26 by selective lateral growth, and the surface of the semiconductor layer becomes a flat surface. Since the semiconductor layer is grown by the ELO method, when the epitaxial growth is stopped while the growth in the lateral direction is continued, the top of the substantially triangular shape remains.

このような選択横方向成長で形成した第二の半導体層は、貫通転位を大幅に減少させることができるため、良質な半導体層となる。この半導体層を利用すると、発光特性の優れた半導体発光素子等の半導体素子を製造することができる。   Since the second semiconductor layer formed by such selective lateral growth can greatly reduce threading dislocations, it becomes a high-quality semiconductor layer. When this semiconductor layer is used, a semiconductor element such as a semiconductor light emitting element having excellent light emission characteristics can be manufactured.

（実施の形態３）
本発明に係るIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体発光素子の他の製造方法を図３及び図５を参照して説明する。図３及び図５には、基板１２上に半導体層の形成を行うためのバッファ層１４を形成する工程と、バッファ層１４上に、バッファ層１４の表面の一部を覆う第一のマスク部１６と表面の一部を露出させる第一の露出部１８とを含む第一のマスク層２２を形成する工程と、第一のマスク層２２上にエピタキシャル成長により第一の半導体層２４を形成する工程と、第一の半導体層２４の表面のうち第一のマスク部１６の中央上部に形成された領域３２及び第一の露出部１８の中央上部に形成された領域３４を覆う第二のマスク部２６と、第一の半導体層２４の表面の一部を露出させる第二の露出部２８とを含む第二のマスク層３６を第一の半導体層２４上に形成する工程と、第二のマスク層３６上にエピタキシャル成長により第二の半導体層３８を形成する工程と、第二の半導体層の表面に凹凸を設ける工程と、第二の半導体層上に活性層４２を形成する工程とを順に含む、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（ただし、１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、１≧ｘ＋ｙ≧０）で表されるIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体発光素子１０の製造方法が示されている。 (Embodiment 3)
Another method for manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting device comprising a group III nitride-based compound according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 5, a step of forming a buffer layer 14 for forming a semiconductor layer on the substrate 12, and a first mask portion that covers a part of the surface of the buffer layer 14 on the buffer layer 14. A step of forming a first mask layer 22 including a first exposed portion 18 that exposes a portion of the surface 16 and a step of forming a first semiconductor layer 24 on the first mask layer 22 by epitaxial growth. And a second mask portion covering a region 32 formed at the center upper portion of the first mask portion 16 and a region 34 formed at the center upper portion of the first exposed portion 18 in the surface of the first semiconductor layer 24. 26 and a second mask layer 36 including a second exposed portion 28 exposing a part of the surface of the first semiconductor layer 24 on the first semiconductor layer 24; The second semiconductor layer 3 is epitaxially grown on the layer 36. Forming a, a step of forming irregularities on the surface of the second semiconductor layer, and forming an active layer 42 on the second semiconductor layer in this order, Al x Ga y In 1- x-y N A method for manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting element 10 made of a group III nitride-based compound represented by (where 1 ≧ x ≧ 0, 1 ≧ y ≧ 0, 1 ≧ x + y ≧ 0) is shown.

このうち、図３には、（実施の形態２）で説明したように、基板１２上に半導体層の形成を行うためのバッファ層１４を形成する工程と、バッファ層１４上に、バッファ層１４の表面の一部を覆う第一のマスク部１６と表面の一部を露出させる第一の露出部１８とを含む第一のマスク層２２を形成する工程と、第一のマスク層２２上にエピタキシャル成長により第一の半導体層２４を形成する工程と、第一の半導体層２４の表面のうち第一のマスク部１６の中央上部に形成された領域３２及び第一の露出部１８の中央上部に形成された領域３４を覆う第二のマスク部２６と、第一の半導体層２４の表面の一部を露出させる第二の露出部２８とを含む第二のマスク層３６を第一の半導体層２４上に形成する工程までが示されている。   Among these, in FIG. 3, as described in the second embodiment, the step of forming the buffer layer 14 for forming the semiconductor layer on the substrate 12, and the buffer layer 14 on the buffer layer 14 are formed. Forming a first mask layer 22 including a first mask portion 16 covering a part of the surface of the substrate and a first exposed portion 18 exposing a part of the surface; A step of forming the first semiconductor layer 24 by epitaxial growth, and a region 32 formed at the center upper portion of the first mask portion 16 and a center upper portion of the first exposed portion 18 on the surface of the first semiconductor layer 24. The second mask layer 36 including the second mask portion 26 covering the formed region 34 and the second exposed portion 28 exposing a part of the surface of the first semiconductor layer 24 is used as the first semiconductor layer. The process up to forming on 24 is shown.

また、図５には、図３で示された工程の次の段階からの工程が示されている。すなわち、図５には、第二のマスク層３６上にエピタキシャル成長により第二の半導体層３８を形成する工程と、第二の半導体層の表面に凹凸を設ける工程と、第二の半導体層上に活性層４２を形成する工程が示されている。   FIG. 5 shows a process from the next stage of the process shown in FIG. That is, FIG. 5 shows a step of forming the second semiconductor layer 38 by epitaxial growth on the second mask layer 36, a step of providing irregularities on the surface of the second semiconductor layer, and a step of forming on the second semiconductor layer. The process of forming the active layer 42 is shown.

なお、図５中、図３と同符号の要素は図３と同じ意味であるためその記載を省略する。さらに、図３に示された工程は（実施の形態２）で説明したので、同符号の要素及びその工程の説明を省略する。   In FIG. 5, elements having the same reference numerals as those in FIG. 3 have the same meanings as those in FIG. Further, since the steps shown in FIG. 3 have been described in (Embodiment 2), description of elements having the same reference numerals and steps thereof will be omitted.

以下、図５について、図３に示された工程の次の段階の工程から最終段階の工程までを説明する。図５（ａ）においては、第二のマスク層３６上にエピタキシャル成長により第二の半導体層３８を形成する工程が示されている。このエピタキシャル成長については、図２で説明したとおりＥＬＯ法が用いられ、また、図４で説明したとおり、第二のマスク層３６は第一の半導体層２４の貫通転位４４、４６を低減するために用いられる。   In the following, with reference to FIG. 5, the process from the next stage to the final stage of the process shown in FIG. 3 will be described. FIG. 5A shows a process of forming the second semiconductor layer 38 on the second mask layer 36 by epitaxial growth. For this epitaxial growth, the ELO method is used as described in FIG. 2, and the second mask layer 36 is used to reduce threading dislocations 44 and 46 in the first semiconductor layer 24 as described in FIG. Used.

図５（ｂ）には、第二の半導体層３８の表面に凹凸を設ける工程が示されている。また、図５（ｃ）には、第二の半導体層３８上に活性層４２を形成する工程が示されている。半導体層３６は図２で説明したのと同様に、ＥＬＯ法による成長がなされるため、横方向への成長が継続している途中でエピタキシャル成長を止めると略三角形上の頂上部が残る形態となる。   FIG. 5B shows a step of providing irregularities on the surface of the second semiconductor layer 38. FIG. 5C shows a step of forming the active layer 42 on the second semiconductor layer 38. Since the semiconductor layer 36 is grown by the ELO method in the same manner as described with reference to FIG. 2, if the epitaxial growth is stopped while the lateral growth continues, the top of the substantially triangular shape remains. .

また、図２（ｃ）で示したような平坦な表面を有する状態までＥＬＯ法により半導体層３８の成長を行った後にハーフエッチングを行い表面に凹部を設けるようにしてもよい。ここで、エッチングには、反応性ガスを使用するドライエッチングがある。半導体層２４の表面に凹凸が表れるようなエッチング技術であればいかなるエッチング技術をも用いることが可能である。例えば、ドライエッチングであれば、ダウンフローエッチング、プラズマエッチング、反応性イオンビームエッチング、スパッタエッチング等種々のエッチング技術があるが、いずれのエッチング技術によるかは任意である。   Alternatively, the semiconductor layer 38 may be grown to a state having a flat surface as shown in FIG. 2C by the ELO method, and then half etching may be performed to provide a concave portion on the surface. Here, the etching includes dry etching using a reactive gas. Any etching technique can be used as long as it has an unevenness on the surface of the semiconductor layer 24. For example, in the case of dry etching, there are various etching techniques such as downflow etching, plasma etching, reactive ion beam etching, sputter etching, and any etching technique is arbitrary.

このような半導体発光素子は、良質な半導体層の上に活性層が形成されるため、発光効率に優れる。また、凹凸を付した活性層とすることによって、発光面積を広く、かつ、基板に対して斜め方向に出射させることができる。   Such a semiconductor light emitting device is excellent in luminous efficiency because an active layer is formed on a high-quality semiconductor layer. In addition, by using the active layer with unevenness, the light emitting area can be widened and emitted in an oblique direction with respect to the substrate.

凹凸を付した活性層４２を有する半導体発光素子の応用例については、（実施の形態１）で発光のしくみや光波長変換について説明した図６及び図７の説明と同様である。図６においては第二のマスク層３６については図示されていないが、凹凸を付した活性層４２を有する半導体発光素子の応用例としては共通である。   The application example of the semiconductor light emitting element having the uneven active layer 42 is the same as the description of FIG. 6 and FIG. 7 which explains the light emission mechanism and the light wavelength conversion in the first embodiment. Although the second mask layer 36 is not shown in FIG. 6, it is common as an application example of the semiconductor light emitting element having the active layer 42 with unevenness.

本願発明の窒化物系半導体発光素子の製造方法は、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（ただし、１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、１≧ｘ＋ｙ≧０）で表されるIII族窒化物系化合物で良好な特性の窒化物系半導体発光素子の製造方法として利用することができる。また、本願発明の窒化物系半導体発光素子は、高出力の半導体発光素子として利用することができる。 The manufacturing method of the nitride-based semiconductor light-emitting device of the present invention is represented by Al x Ga y In 1-xy N (where 1 ≧ x ≧ 0, 1 ≧ y ≧ 0, 1 ≧ x + y ≧ 0). It can be used as a method for producing a nitride-based semiconductor light-emitting device having a group III nitride-based compound and good characteristics. The nitride-based semiconductor light-emitting device of the present invention can be used as a high-power semiconductor light-emitting device.

本発明に係るIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体発光素子の製造方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the nitride type semiconductor light-emitting device which consists of a group III nitride type compound which concerns on this invention. ＥＬＯ法による選択横方向成長を示す図である。It is a figure which shows the selection lateral direction growth by ELO method. 本発明に係るIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体素子の製造方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the nitride type semiconductor element which consists of a group III nitride type compound which concerns on this invention. 第二のマスク層の配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of a 2nd mask layer. 本発明に係るIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体発光素子の他の製造方法を示す図である。It is a figure which shows the other manufacturing method of the nitride type semiconductor light-emitting device which consists of a group III nitride type compound which concerns on this invention. 本発明に係るIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体発光素子の応用例を示す図である。It is a figure which shows the application example of the nitride type semiconductor light-emitting device which consists of a group III nitride type compound which concerns on this invention. 本発明に係るIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体発光素子の応用例を示す図である。It is a figure which shows the application example of the nitride type semiconductor light-emitting device which consists of a group III nitride type compound which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０：窒化物系半導体発光素子
１２：基板
１４：バッファ層
１６：マスク部
１８：露出部
２２：（第一の）マスク層
２４：（第一の）半導体層
２６：マスク部
２８：露出部
３２：マスク部中央上部の領域
３４：露出部中央上部の領域
３６：（第二の）マスク層
３８：（第二の）半導体層
４２：活性層
４４：貫通転位
４６：貫通転位
５２：サファイア
５４：バッファ層
５６：ＧａＮ層
６２：ｐ−電極
６４：半導体層
６６：ｎ−電極
７２：樹脂
10: nitride semiconductor light emitting device 12: substrate 14: buffer layer 16: mask portion 18: exposed portion 22: (first) mask layer 24: (first) semiconductor layer 26: mask portion 28: exposed portion 32 : Area 34 at the upper center of the mask part: area 36 at the upper center of the exposed part: (second) mask layer 38: (second) semiconductor layer 42: active layer 44: threading dislocation 46: threading dislocation 52: sapphire 54: Buffer layer 56: GaN layer 62: p-electrode 64: semiconductor layer 66: n-electrode 72: resin

Claims (10)

ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（ただし、１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、１≧ｘ＋ｙ≧０）で表されるIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体発光素子の製造方法であって、
基板上に半導体層の形成を行うためのバッファ層を形成する工程と、
前記バッファ層上に、前記バッファ層の表面の一部を覆う第一のマスク部と表面の一部を露出させる第一の露出部とを含む第一のマスク層を形成する工程と、
前記第一のマスク層上にエピタキシャル成長により第一の半導体層を形成する工程と、
前記第一の半導体層の表面のうち前記第一のマスク部の中央上部に形成された領域及び前記第一の露出部の中央上部に形成された領域を覆う第二のマスク部と、前記第一の半導体層の表面の一部を露出させる第二の露出部とを含む第二のマスク層を前記第一の半導体層上に形成する工程と、
前記第二のマスク層上にエピタキシャル成長により第二の半導体層を形成する工程と、
前記第二の半導体層の表面に凹凸を設ける工程と、
前記第二の半導体層上に活性層を形成する工程と、を順に含む窒化物系半導体発光素子の製造方法。 Nitride-based semiconductor light-emitting device comprising a group III nitride-based compound represented by Al x Ga y In 1-xy N (where 1 ≧ x ≧ 0, 1 ≧ y ≧ 0, 1 ≧ x + y ≧ 0) A manufacturing method of
Forming a buffer layer for forming a semiconductor layer on the substrate;
Forming a first mask layer on the buffer layer, the first mask layer including a first mask part covering a part of the surface of the buffer layer and a first exposed part exposing a part of the surface;
Forming a first semiconductor layer by epitaxial growth on the first mask layer;
A second mask portion covering a region formed in a central upper portion of the first mask portion and a region formed in a central upper portion of the first exposed portion of the surface of the first semiconductor layer; Forming a second mask layer on the first semiconductor layer, the second mask layer including a second exposed portion exposing a part of the surface of the one semiconductor layer;
Forming a second semiconductor layer by epitaxial growth on the second mask layer;
Providing irregularities on the surface of the second semiconductor layer;
And a step of forming an active layer on the second semiconductor layer, in order. 前記第二の半導体層の表面に凹凸を設ける工程が、前記第二の半導体層が横方向への成長を継続している間に前記エピタキシャル成長を止める工程である、請求項１記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。   The nitride system according to claim 1, wherein the step of providing irregularities on the surface of the second semiconductor layer is a step of stopping the epitaxial growth while the second semiconductor layer continues to grow in the lateral direction. A method for manufacturing a semiconductor light emitting device. 前記第二の半導体層の表面に凹凸を設ける工程が、ハーフエッチングによって表面に凹部を設ける工程である、請求項１記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。   The method for producing a nitride-based semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein the step of providing irregularities on the surface of the second semiconductor layer is a step of providing concave portions on the surface by half etching. ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（ただし、１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、１≧ｘ＋ｙ≧０）で表されるIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体発光素子の製造方法であって、
基板上に半導体層の形成を行うためのバッファ層を形成する工程と、
前記バッファ層上に、前記バッファ層の表面の一部を覆う第一のマスク部及び表面の一部を露出させる第一の露出部を含む第一のマスク層を形成する工程と、
前記第一のマスク層上にエピタキシャル成長により第一の半導体層を形成する工程と、
前記第一の半導体層の表面のうち前記第一のマスク部の中央上部に形成された領域及び前記第一の露出部の中央上部に形成された領域を覆う第二のマスク部と、前記第一の半導体層の表面の一部を露出させる第二の露出部とを含む第二のマスク層を前記第一の半導体層上に形成する工程と、
前記第二のマスク層上にエピタキシャル成長により第二の半導体層を形成する工程と、を順に含む窒化物系半導体素子の製造方法。 Nitride-based semiconductor light-emitting device comprising a group III nitride-based compound represented by Al x Ga y In 1-xy N (where 1 ≧ x ≧ 0, 1 ≧ y ≧ 0, 1 ≧ x + y ≧ 0) A manufacturing method of
Forming a buffer layer for forming a semiconductor layer on the substrate;
Forming a first mask layer including a first mask part covering a part of the surface of the buffer layer and a first exposed part exposing a part of the surface on the buffer layer;
Forming a first semiconductor layer by epitaxial growth on the first mask layer;
A second mask portion covering a region formed in a central upper portion of the first mask portion and a region formed in a central upper portion of the first exposed portion of the surface of the first semiconductor layer; Forming a second mask layer on the first semiconductor layer, the second mask layer including a second exposed portion exposing a part of the surface of the one semiconductor layer;
Forming a second semiconductor layer by epitaxial growth on the second mask layer, in order. ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（ただし、１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、１≧ｘ＋ｙ≧０）で表されるIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体発光素子の製造方法であって、
基板上に半導体層の形成を行うためのバッファ層を形成する工程と、
前記バッファ層上に、前記バッファ層の表面の一部を覆うマスク部と表面の一部を露出させる露出部とを含むマスク層を形成する工程と、
前記マスク層上にエピタキシャル成長により半導体層を形成する工程と、
前記半導体層の表面に凹凸を設ける工程と、
前記半導体層上に活性層を形成する工程と、を順に含む窒化物系半導体発光素子の製造方法。 Nitride-based semiconductor light-emitting device comprising a group III nitride-based compound represented by Al x Ga y In 1-xy N (where 1 ≧ x ≧ 0, 1 ≧ y ≧ 0, 1 ≧ x + y ≧ 0) A manufacturing method of
Forming a buffer layer for forming a semiconductor layer on the substrate;
Forming a mask layer on the buffer layer, the mask layer including a mask part covering a part of the surface of the buffer layer and an exposed part exposing a part of the surface;
Forming a semiconductor layer by epitaxial growth on the mask layer;
Providing irregularities on the surface of the semiconductor layer;
And a step of forming an active layer on the semiconductor layer, in order. 前記半導体層の表面に凹凸を設ける工程が、前記半導体層が横方向への成長を継続している間に前記エピタキシャル成長を止める工程である、請求項５記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。   6. The method for manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting element according to claim 5, wherein the step of providing irregularities on the surface of the semiconductor layer is a step of stopping the epitaxial growth while the semiconductor layer continues to grow in the lateral direction. . 前記半導体層の表面に凹凸を設ける工程が、ハーフエッチングによって表面に凹部を設ける工程である、請求項５記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。   6. The method for producing a nitride-based semiconductor light-emitting element according to claim 5, wherein the step of providing irregularities on the surface of the semiconductor layer is a step of providing concave portions on the surface by half etching. ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（ただし、１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、１≧ｘ＋ｙ≧０）で表されるIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体発光素子１０であって、
基板上に半導体層の形成を行うために形成されたバッファ層と、
前記バッファ層上に、前記バッファ層の表面の一部を覆う第一のマスク部と表面の一部を露出させる第一の露出部とを含む第一のマスク層と、
前記第一のマスク層上にエピタキシャル成長により形成された第一の半導体層と、
前記第一の半導体層の表面のうち前記第一のマスク部の中央上部に形成された領域及び前記第一の露出部の中央上部に形成された領域を覆う第二のマスク部と、前記第一の半導体層の表面の一部を露出させる第二の露出部とを含む第二のマスク層と、
前記第二のマスク層上にエピタキシャル成長により形成された、表面に凹凸が設けられた第二の半導体層と、
前記第二の半導体層上に形成された活性層と、を含む窒化物系半導体発光素子。 Nitride-based semiconductor light-emitting device comprising a group III nitride-based compound represented by Al x Ga y In 1-xy N (where 1 ≧ x ≧ 0, 1 ≧ y ≧ 0, 1 ≧ x + y ≧ 0) 10 and
A buffer layer formed to form a semiconductor layer on the substrate;
On the buffer layer, a first mask layer including a first mask portion covering a part of the surface of the buffer layer and a first exposed portion exposing a part of the surface;
A first semiconductor layer formed by epitaxial growth on the first mask layer;
A second mask portion covering a region formed in a central upper portion of the first mask portion and a region formed in a central upper portion of the first exposed portion of the surface of the first semiconductor layer; A second mask layer including a second exposed portion exposing a part of the surface of the one semiconductor layer;
A second semiconductor layer formed by epitaxial growth on the second mask layer and provided with irregularities on the surface;
A nitride-based semiconductor light-emitting device comprising: an active layer formed on the second semiconductor layer. ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（ただし、１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、１≧ｘ＋ｙ≧０）で表されるIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体発光素子（１０）であって、
基板上に半導体層の形成を行うために形成されたバッファ層と、
前記バッファ層上に形成され、前記バッファ層の表面の一部を覆う第一のマスク部と表面の一部を露出させる第一の露出部とを含む第一のマスク層と、
前記第一のマスク層上にエピタキシャル成長により形成された第一の半導体層と、
前記第一の半導体層の表面のうち前記第一のマスク部の中央上部に形成された領域及び前記第一の露出部の中央上部に形成された領域を覆う第二のマスク部と、前記第一の半導体層の表面の一部を露出させる第二の露出部とを含む第二のマスク層と、
前記第二のマスク層上にエピタキシャル成長により形成された第二の半導体層と、を含む窒化物系半導体素子。 Nitride-based semiconductor light-emitting device comprising a group III nitride-based compound represented by Al x Ga y In 1-xy N (where 1 ≧ x ≧ 0, 1 ≧ y ≧ 0, 1 ≧ x + y ≧ 0) (10)
A buffer layer formed to form a semiconductor layer on the substrate;
A first mask layer that is formed on the buffer layer and includes a first mask part that covers a part of the surface of the buffer layer and a first exposed part that exposes a part of the surface;
A first semiconductor layer formed by epitaxial growth on the first mask layer;
A second mask portion covering a region formed in a central upper portion of the first mask portion and a region formed in a central upper portion of the first exposed portion of the surface of the first semiconductor layer; A second mask layer including a second exposed portion exposing a part of the surface of the one semiconductor layer;
And a second semiconductor layer formed by epitaxial growth on the second mask layer. ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（ただし、１≧ｘ≧０、１≧ｙ≧０、１≧ｘ＋ｙ≧０）で表されるIII族窒化物系化合物からなる窒化物系半導体発光素子であって、
基板上に半導体層の形成を行うために形成されたバッファ層と、
前記バッファ層上に形成され、前記バッファ層の表面の一部を覆うマスク部と表面の一部を露出させる露出部とを含むマスク層と、
前記マスク層上に形成され、表面に凹凸が設けられた半導体層と、
前記半導体層上に形成された活性層と、を含む窒化物系半導体発光素子。
Nitride-based semiconductor light-emitting device comprising a group III nitride-based compound represented by Al x Ga y In 1-xy N (where 1 ≧ x ≧ 0, 1 ≧ y ≧ 0, 1 ≧ x + y ≧ 0) Because
A buffer layer formed to form a semiconductor layer on the substrate;
A mask layer formed on the buffer layer, the mask layer covering a part of the surface of the buffer layer and an exposed part exposing a part of the surface;
A semiconductor layer formed on the mask layer and provided with irregularities on the surface;
A nitride-based semiconductor light-emitting device including an active layer formed on the semiconductor layer.
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