JP3384782B2 - Nitride-based semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
Nitride-based semiconductor device and method of manufacturing the sameInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ＧａＮ（窒化ガリ
ウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＩｎＮ（窒化イ
ンジウム）、ＢＮ（窒化ホウ素）もしくはＴｌＮ（窒化
タリウム）またはこれらの混晶等のIII −Ｖ族窒化物系
半導体（以下、窒化物系半導体と呼ぶ）およびこれら混
晶にＡｓ、ＰおよびＳｂのうち少なくとも１つの元素を
含む混晶等のIII −Ｖ族窒化物系半導体からなる化合物
半導体層を有する窒化物系半導体素子およびその製造方
法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to III-V such as GaN (gallium nitride), AlN (aluminum nitride), InN (indium nitride), BN (boron nitride) or TlN (thallium nitride) or their mixed crystals. Group III-nitride semiconductors (hereinafter referred to as nitride-based semiconductors) and compound semiconductor layers made of III-V group nitride-based semiconductors such as mixed crystals containing at least one element of As, P and Sb in these mixed crystals And a method for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】今日、ＧａＮ系半導体を利用した半導体
素子の開発が盛んに行われている。このようなＧａＮ系
半導体素子の製造の際には、ＧａＮからなる基板の製造
が困難であるため、サファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ等からな
る基板上にＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長させ
ている。2. Description of the Related Art Today, semiconductor devices using GaN-based semiconductors are being actively developed. Since it is difficult to manufacture a substrate made of GaN when manufacturing such a GaN-based semiconductor element, a GaN-based semiconductor layer is epitaxially grown on a substrate made of sapphire, SiC, Si or the like.
【０００３】この場合、サファイア等の基板とＧａＮと
では格子定数が異なるため、サファイア等の基板上に成
長させたＧａＮ系半導体層においては、基板から上下方
向に延びる転位（格子欠陥）が存在している。このよう
なＧａＮ系半導体層における転位は、半導体素子の素子
特性の劣化および信頼性の低下を招く。In this case, since the substrate such as sapphire and GaN have different lattice constants, the GaN-based semiconductor layer grown on the substrate such as sapphire has dislocations (lattice defects) extending vertically from the substrate. ing. Such dislocations in the GaN-based semiconductor layer cause deterioration of element characteristics and reliability of the semiconductor element.
【０００４】ＧａＮ系半導体層の結晶性を向上させる方
法として、特開平１１−４０８９１号には、Ｍｇが添加
された層を介して基板上にＧａＮ系半導体層を形成する
方法が示されている。この方法によれば、Ｍｇが添加さ
れた層を設けることにより、その上に形成されたＧａＮ
系半導体層において結晶性の向上が図られる。As a method of improving the crystallinity of a GaN-based semiconductor layer, Japanese Patent Laid-Open No. 11-40891 discloses a method of forming a GaN-based semiconductor layer on a substrate via a layer containing Mg. . According to this method, by providing the layer to which Mg is added, the GaN formed on the layer is formed.
The crystallinity of the system semiconductor layer is improved.
【０００５】また、窒化物系半導体の格子欠陥を低減す
る方法として、例えば特開平１０−３１２９７１号等に
選択横方向成長（ＥＬＯ；Epitaxial Lateral Over Gro
wth）が示されている。Further, as a method of reducing lattice defects in nitride semiconductors, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-312971 discloses selective lateral growth (ELO).
wth) is shown.
【０００６】図１４は従来の選択横方向成長を用いた窒
化物系半導体の形成方法の例を示す模式的な工程断面図
である。FIG. 14 is a schematic process sectional view showing an example of a conventional method for forming a nitride semiconductor using selective lateral overgrowth.
【０００７】図１４（ａ）に示すように、サファイア基
板６０１のＣ（０００１）面上に、ＭＯＶＰＥ法（有機
金属化学的気相成長法）により、ＧａＮ層６０２を形成
する。さらに、ＧａＮ層６０２上に、選択成長マスクと
して複数のストライプ状ＳｉＯ2 膜６１０を形成する。
なお、ＧａＮ層６０２にはｃ軸方向に伝播する転位が多
数存在する。As shown in FIG. 14 (a), a GaN layer 602 is formed on the C (0001) plane of a sapphire substrate 601 by MOVPE (metal organic chemical vapor deposition). Further, a plurality of stripe-shaped SiO 2 films 610 are formed on the GaN layer 602 as a selective growth mask.
Note that the GaN layer 602 has many dislocations that propagate in the c-axis direction.
【０００８】図１４（ｂ）に示すように、ＳｉＯ2 膜６
１０の形成後、ＨＶＰＥ法（ハライド気相成長法）によ
り、再成長ＧａＮ層６０３を成長させる。ここで、Ｓｉ
Ｏ2膜６１０上においてはＧａＮが成長しにくいため、
成長初期の再成長ＧａＮ層６０３はＳｉＯ2 膜６１０の
間で露出したＧａＮ層６０２上に選択的に成長する。こ
の場合、ＧａＮ層６０２上において、再成長ＧａＮ層６
０３は図中の矢印Ｙの方向（ｃ軸方向）に成長し、三角
形のファセット構造を形成する。このような成長におい
ては、ＧａＮ層６０２からｃ軸方向に転位が伝播する。As shown in FIG. 14B, the SiO 2 film 6
After forming 10, the regrown GaN layer 603 is grown by the HVPE method (halide vapor deposition method). Where Si
Since GaN does not easily grow on the O 2 film 610,
The re-grown GaN layer 603 at the initial stage of growth selectively grows on the GaN layer 602 exposed between the SiO 2 films 610. In this case, the regrown GaN layer 6 is formed on the GaN layer 602.
03 grows in the direction of arrow Y (c-axis direction) in the drawing to form a triangular facet structure. In such growth, dislocations propagate from the GaN layer 602 in the c-axis direction.
【０００９】図１４（ｃ）に示すように、上記のＧａＮ
層６０２上における再成長ＧａＮ層６０３の成長が進む
と、再成長ＧａＮ層６０３はさらに図中の矢印Ｘの方向
（横方向）にも成長する。このような再成長ＧａＮ層６
０３の横方向成長により、ＳｉＯ2 膜６１０上にも再成
長ＧａＮ層６０３が形成される。As shown in FIG. 14 (c), the above GaN
When the growth of the regrown GaN layer 603 on the layer 602 proceeds, the regrown GaN layer 603 further grows in the direction of arrow X (lateral direction) in the figure. Such a regrown GaN layer 6
Due to the lateral growth of No. 03, the regrown GaN layer 603 is also formed on the SiO 2 film 610.
【００１０】ここで、再成長ＧａＮ層６０３の横方向成
長においては、ステップフローモードで成長が起こる。
このため、ＧａＮ層６０２からｃ軸方向に伝播した転位
は、再成長ＧａＮ層６０３の横方向成長に伴って、横方
向すなわちサファイア基板６０１のＣ面と平行な方向に
折れ曲がる。それにより、再成長ＧａＮ層６０３におい
て、ｃ軸方向に伝播する転位が低減される。Here, in the lateral growth of the regrown GaN layer 603, the growth occurs in a step flow mode.
Therefore, the dislocations propagated from the GaN layer 602 in the c-axis direction bend in the lateral direction, that is, in the direction parallel to the C-plane of the sapphire substrate 601, as the regrown GaN layer 603 grows in the lateral direction. This reduces dislocations propagating in the c-axis direction in the regrown GaN layer 603.
【００１１】図１４（ｄ）に示すように、再成長ＧａＮ
層６０３の横方向成長が進むと、ファセット構造の各再
成長ＧａＮ層６０３が合体して連続膜となる。さらに、
ファセット構造が埋め込まれて表面が平坦化される膜厚
ｔ3 まで再成長ＧａＮ層６０３を成長させる。このよう
にして形成された平坦な再成長ＧａＮ層６０３の表面付
近においては、転位が低減されている。As shown in FIG. 14D, regrown GaN
As the lateral growth of the layer 603 progresses, the regrown GaN layers 603 of the facet structure unite into a continuous film. further,
The regrown GaN layer 603 is grown to a film thickness t 3 where the facet structure is embedded and the surface is flattened. Dislocations are reduced in the vicinity of the surface of the flat regrown GaN layer 603 thus formed.
【００１２】以上のように、上記の窒化物系半導体の形
成方法においては、再成長ＧａＮ層６０３の選択横方向
成長を行うことにより、再成長ＧａＮ層６０３において
転位の低減を図ることが可能となる。As described above, in the above-described method for forming a nitride-based semiconductor, it is possible to reduce dislocations in the regrown GaN layer 603 by performing selective lateral growth of the regrown GaN layer 603. Become.
【００１３】上記の窒化物系半導体の形成方法を窒化物
系半導体素子の製造に適用する場合は、選択横方向成長
させた再成長ＧａＮ層６０３上に、さらに窒化物系半導
体層を成長させて素子構造を形成する。この場合、再成
長ＧａＮ層６０３の転位が低減されているため、再成長
ＧａＮ層６０３上に形成した窒化物系半導体層において
も転位の低減が図られ、良好な結晶性が実現される。When the above-described method for forming a nitride-based semiconductor is applied to the manufacture of a nitride-based semiconductor device, a nitride-based semiconductor layer is further grown on the regrown GaN layer 603 which is selectively laterally grown. Form the device structure. In this case, since dislocations in the regrown GaN layer 603 are reduced, dislocations are also reduced in the nitride-based semiconductor layer formed on the regrown GaN layer 603, and good crystallinity is realized.
【００１４】[0014]
【発明が解決しようとする課題】再成長ＧａＮ層６０３
上に素子構造を形成するためには、再成長ＧａＮ層６０
３の表面が平坦である必要がある。前述のように、ファ
セット構造が埋め込まれて表面が平坦化される膜厚ｔ3
まで再成長ＧａＮ層６０３を成長させることにより、再
成長ＧａＮ層６０３において平坦な表面を得ることが可
能となる。A regrown GaN layer 603.
To form a device structure on the regrown GaN layer 60
The surface of 3 should be flat. As described above, the thickness t 3 at which the facet structure is embedded and the surface is flattened
By growing the regrown GaN layer 603 up to, it becomes possible to obtain a flat surface in the regrown GaN layer 603.
【００１５】この場合、表面の平坦化に必要とされる再
成長ＧａＮ層６０３の膜厚ｔ3 は、ＳｉＯ2 膜６１０の
間で露出したＧａＮ層６０２の幅に依存する。通常は、
平坦化のために数十μｍ以上の膜厚ｔ3 で再成長ＧａＮ
層６０３を成長させる必要がある。このため、半導体素
子の製造における原料コストが大きくなる。In this case, the film thickness t 3 of the regrown GaN layer 603 required for surface flattening depends on the width of the GaN layer 602 exposed between the SiO 2 films 610. Normally,
Regrown GaN with a film thickness t 3 of several tens of μm or more for flattening
Layer 603 needs to be grown. Therefore, the raw material cost in manufacturing the semiconductor element increases.
【００１６】ところで、窒化物系半導体層の成長に通常
用いられるＭＯＶＰＥ法は、窒化物系半導体層の成長速
度が数μｍ／時間である。このため、再成長ＧａＮ層６
０３を数十μｍ以上の膜厚ｔ3 で成長させて平坦化する
場合、ＭＯＶＰＥ法では再成長ＧａＮ層６０３の成長に
時間がかかる。そこで、一般に、窒化物系半導体層の選
択横方向成長およびそれに続く平坦化の成長において
は、成長速度が数十μｍ／時間と大きいＨＶＰＥ法のよ
うな塩化物輸送法が用いられている。By the way, in the MOVPE method usually used for growing a nitride semiconductor layer, the growth rate of the nitride semiconductor layer is several μm / hour. Therefore, the regrown GaN layer 6
When growing 03 with a film thickness t 3 of several tens of μm or more and flattening it, it takes a long time to grow the regrown GaN layer 603 in the MOVPE method. Therefore, in the selective lateral growth of the nitride-based semiconductor layer and the subsequent planarization growth, a chloride transport method such as the HVPE method, which has a large growth rate of several tens of μm / hour, is generally used.
【００１７】以上のように、再成長ＧａＮ層６０３上に
素子構造を形成して結晶欠陥の少ない半導体素子を作製
する場合においては、再成長ＧａＮ層６０３を塩化物輸
送法により成長させるとともに、ＧａＮ層６０２、およ
び再成長ＧａＮ層６０３上の層をＭＯＶＰＥ法により成
長させる。このため、半導体素子の作製には２種類の結
晶成長装置が必要となり、半導体素子の製造における装
置コストが大きくなる。As described above, in the case where a device structure is formed on the regrown GaN layer 603 to manufacture a semiconductor device with few crystal defects, the regrown GaN layer 603 is grown by the chloride transport method and at the same time GaN is grown. The layer 602 and the layer on the regrown GaN layer 603 are grown by MOVPE. For this reason, two types of crystal growth apparatuses are required to manufacture semiconductor elements, which increases the apparatus cost in manufacturing semiconductor elements.
【００１８】また、窒化物系半導体素子においては、基
板と基板上に形成された窒化物系半導体層とで格子定数
および熱膨張係数が大きく異なるため、ウエハに反りが
生じる。特に、この場合においては再成長ＧａＮ層６０
３の膜厚ｔ3 が大きいため、ウエハに大きな反りが生じ
る。このようなウエハの反りにより、窒化物系半導体層
の成長後のプロセスが困難となり、窒化物系半導体素子
の歩留りが低下する。Further, in the nitride-based semiconductor device, the substrate and the nitride-based semiconductor layer formed on the substrate have a large difference in lattice constant and thermal expansion coefficient, so that the wafer is warped. In particular, in this case, the regrown GaN layer 60
Since the film thickness t 3 of 3 is large, the wafer is largely warped. Such a warp of the wafer makes the post-growth process of the nitride-based semiconductor layer difficult, and reduces the yield of the nitride-based semiconductor device.
【００１９】本発明の目的は、結晶欠陥が低減されかつ
高い歩留りで製造可能な窒化物系半導体素子およびその
製造方法を提供することである。An object of the present invention is to provide a nitride-based semiconductor device which has a reduced crystal defect and can be manufactured with a high yield, and a manufacturing method thereof.
【００２０】[0020]
【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
に係る窒化物系半導体素子は、表面に凹凸パターンを有
する下地と、下地上に形成されかつマグネシウムを含む
第１のIII 族窒化物系半導体層と、第１のIII 族窒化物
系半導体層上に形成されかつ素子領域を含む第２のIII
族窒化物系半導体層とを備えたものである。Means for Solving the Problems and Effects of the Invention A nitride-based semiconductor device according to the present invention is a first group III-nitride-based system including a base having an uneven pattern on its surface and magnesium formed on the base. A semiconductor layer and a second III formed on the first group III nitride semiconductor layer and including a device region.
And a group nitride-based semiconductor layer.
【００２１】本発明に係る窒化物系半導体素子において
は、表面に凹凸パターンを有する下地上に、マグネシウ
ムを含み平坦な表面を有する第１のIII 族窒化物系半導
体層が形成されている。In the nitride-based semiconductor device according to the present invention, the first group III-nitride-based semiconductor layer containing magnesium and having a flat surface is formed on the base having an uneven pattern on the surface.
【００２２】ここで、マグネシウムを含む第１のIII 族
窒化物系半導体層は、マグネシウムを含まないIII 族窒
化物系半導体層に比べて成長時における横方向成長の速
度が大きい。したがって、第１のIII 族窒化物系半導体
層の成長時においては横方向成長が促進される。このた
め、第１のIII 族窒化物系半導体層は小さな膜厚で平坦
化が可能である。Here, the first group III-nitride-based semiconductor layer containing magnesium has a higher lateral growth rate during growth than the group III-nitride-based semiconductor layer not containing magnesium. Therefore, lateral growth is promoted during the growth of the first Group III nitride semiconductor layer. Therefore, the first Group III nitride semiconductor layer can be planarized with a small film thickness.
【００２３】このように、上記の窒化物系半導体素子に
おいては、小さな膜厚の第１のIII族窒化物系半導体層
を形成することにより、結晶成長表面を平坦化すること
ができる。As described above, in the above-described nitride semiconductor device, the crystal growth surface can be flattened by forming the first group III nitride semiconductor layer having a small film thickness.
【００２４】以上のように第１のIII 族窒化物系半導体
層の薄膜化が図られることから、上記の窒化物系半導体
素子の製造時においては、製造プロセス時に発生するウ
エハの反りが低減される。特に、この窒化物系半導体素
子の製造時においては、第１のIII 族窒化物系半導体層
の薄膜化が図られるので、第１のIII 族窒化物系半導体
層および第２のIII 族窒化物系半導体層を同一の結晶成
長装置内で成長させることが可能であり、ウエハを外部
に取り出す回数を低減することができる。以上のことか
ら、上記の窒化物系半導体素子は高い歩留りで製造が可
能である。Since the thickness of the first group III nitride semiconductor layer is reduced as described above, during the manufacture of the above nitride semiconductor device, the warp of the wafer generated during the manufacturing process is reduced. It In particular, since the thickness of the first group III nitride-based semiconductor layer is reduced at the time of manufacturing this nitride-based semiconductor element, the first group III-nitride-based semiconductor layer and the second group III-nitride semiconductor layer are formed. The system semiconductor layer can be grown in the same crystal growth apparatus, and the number of times the wafer is taken out can be reduced. From the above, the nitride semiconductor device can be manufactured with a high yield.
【００２５】また、第１のIII 族窒化物系半導体層の薄
膜化が図られることから、上記の窒化物系半導体素子は
高い製造効率で製造することが可能であるとともに、原
料コストの低減化が図られる。さらに、第１のIII 族窒
化物系半導体層および第２のIII 族窒化物系半導体層を
同一の結晶成長装置内で成長させることが可能であるこ
とから、装置コストの低減化が図られる。Further, since the thickness of the first group III nitride-based semiconductor layer is reduced, the above nitride-based semiconductor element can be manufactured with high manufacturing efficiency and the raw material cost can be reduced. Is planned. Furthermore, since the first group III nitride semiconductor layer and the second group III nitride semiconductor layer can be grown in the same crystal growth apparatus, the cost of the apparatus can be reduced.
【００２６】一方、上記の窒化物系半導体素子において
は、凹凸パターンを有する下地上において第１のIII 族
窒化物系半導体層が横方向成長するため、第１のIII 族
窒化物系半導体層の転位密度が低減される。さらに、転
位密度が低減された第１のIII 族窒化物系半導体層上に
第２のIII 族窒化物系半導体層が形成されるので、第２
のIII 族窒化物系半導体層、特に素子領域において良好
な結晶性が実現される。したがって、上記の窒化物系半
導体素子においては、素子特性および信頼性の向上が図
られる。On the other hand, in the above nitride-based semiconductor device, the first group III-nitride-based semiconductor layer laterally grows on the base having the uneven pattern, so that the first group III-nitride-based semiconductor layer is formed. The dislocation density is reduced. Further, since the second group III nitride-based semiconductor layer is formed on the first group III nitride-based semiconductor layer with reduced dislocation density, the second group III-nitride-based semiconductor layer is formed.
Good crystallinity is realized in the group III nitride semiconductor layer, especially in the element region. Therefore, in the above nitride-based semiconductor device, the device characteristics and reliability can be improved.
【００２７】下地は、表面の少なくとも一部の領域がII
I 族窒化物系半導体からなってもよい。At least a part of the surface of the base is II
It may be made of a group I nitride semiconductor.
【００２８】下地は、表面に凹凸パターンを有する第３
のIII 族窒化物系半導体層を含んでもよい。この場合、
表面に凹凸パターンを有する第３のIII 族窒化物系半導
体層上にマグネシウムを含む第１のIII 族窒化物系半導
体層が形成されて表面が平坦化される。The base has a third surface having an uneven pattern.
The group III nitride semiconductor layer may be included. in this case,
A first group III-nitride-based semiconductor layer containing magnesium is formed on the third group III-nitride-based semiconductor layer having an uneven pattern on the surface to planarize the surface.
【００２９】このように表面に凹凸パターンを有する第
３のIII 族窒化物系半導体層上に第１のIII 族窒化物系
半導体層が形成される場合においては、結晶成長表面を
小さな膜厚で平坦化することが可能となる。When the first group III-nitride semiconductor layer is formed on the third group III-nitride semiconductor layer having the concavo-convex pattern on the surface as described above, the crystal growth surface is formed with a small film thickness. It becomes possible to flatten.
【００３０】第３のIII 族窒化物系半導体層は、第４の
III 族窒化物系半導体層上に選択成長マスクを用いて選
択的に成長させてもよい。このような第３のIII 族窒化
物系半導体層においては、選択成長マスクを用いた選択
横方向成長により、基板から縦方向に伝播する転位が横
方向に折れ曲がり、転位密度の低減が図られる。したが
って、第３のIII 族窒化物系半導体層上に形成された第
１のIII 族窒化物系半導体層および第２のIII 族窒化物
系半導体層において、良好な結晶性が実現される。The third group III-nitride-based semiconductor layer is the fourth layer.
You may selectively grow on a group III nitride type semiconductor layer using a selective growth mask. In such a third group III-nitride-based semiconductor layer, by selective lateral growth using a selective growth mask, dislocations propagating in the vertical direction from the substrate are bent laterally, and the dislocation density can be reduced. Therefore, good crystallinity is realized in the first III-nitride semiconductor layer and the second III-nitride semiconductor layer formed on the third III-nitride semiconductor layer.
【００３１】あるいは、第３のIII 族窒化物系半導体層
は、表面に凹凸パターンを有する基板上に形成されても
よい。表面に凹凸パターンを有する基板上に成長させた
第３のIII 族窒化物系半導体層においては、基板の凹凸
パターンを起源とする凹凸パターンが表面に形成され
る。このような第３のIII 族窒化物系半導体層上に第１
のIII 族窒化物系半導体層を成長させると、第１のIII
族窒化物系半導体層の横方向成長が促進される。それに
より、凹凸パターンが徐々に埋められ、平坦な表面が形
成される。Alternatively, the third group III nitride semiconductor layer may be formed on a substrate having a concavo-convex pattern on its surface. In the third group III nitride semiconductor layer grown on the substrate having the uneven pattern on the surface, the uneven pattern originating from the uneven pattern of the substrate is formed on the surface. A first layer is formed on the third group III-nitride-based semiconductor layer.
Growth of the group III nitride semiconductor layer of
Lateral growth of the group nitride based semiconductor layer is promoted. As a result, the uneven pattern is gradually filled and a flat surface is formed.
【００３２】ここで、上記の第１のIII 族窒化物系半導
体層の横方向成長に伴って、基板から縦方向に伝播する
転位は横方向に折れ曲がる。それにより、第１のIII 族
窒化物系半導体層において転位の低減が図られ、良好な
結晶性が実現される。Here, with the lateral growth of the first group III nitride semiconductor layer, dislocations propagating in the vertical direction from the substrate are bent laterally. As a result, dislocations are reduced in the first Group III nitride-based semiconductor layer and good crystallinity is realized.
【００３３】以上のように、上記の窒化物系半導体素子
においては、選択成長マスクを用いることなく第１のII
I 族窒化物系半導体層を横方向成長させることができる
ので、第１のIII 族窒化物系半導体層においては、選択
成長マスクとIII 族窒化物系半導体との熱膨張係数の差
により発生するクラックが防止されるとともに、ボイド
の発生が防止される。As described above, in the above nitride-based semiconductor device, the first II is used without using the selective growth mask.
Since the group I nitride-based semiconductor layer can be laterally grown, it is generated in the first group III nitride-based semiconductor layer due to the difference in thermal expansion coefficient between the selective growth mask and the group III nitride-based semiconductor. Cracks are prevented and voids are prevented from occurring.
【００３４】[0034]
【００３５】このように、基板上および第３のIII 族窒
化物系半導体層上に第１のIII 族窒化物系半導体層が形
成されることにより、結晶成長表面を小さな膜厚で平坦
化することが可能となる。Thus, the first Group III nitride semiconductor layer is formed on the substrate and the third Group III nitride semiconductor layer, so that the crystal growth surface is flattened with a small film thickness. It becomes possible.
【００３６】ここで、基板とIII 族窒化物系半導体とで
は格子定数が異なることから、第１のIII 族窒化物系半
導体層の成長時においては、第３のIII 族窒化物系半導
体層を介することなく第１のIII 族窒化物系半導体層を
基板上に成長させるのは困難である。このため、第１の
III 族窒化物系半導体層は、成長初期において第３のII
I 族窒化物系半導体層上に選択的に成長する。この場
合、第１のIII 族窒化物系半導体層は、第３のIII 族窒
化物系半導体層上において縦方向に成長する。Here, since the substrate and the group III nitride-based semiconductor have different lattice constants, the third group III nitride-based semiconductor layer is formed during the growth of the first group III-nitride-based semiconductor layer. It is difficult to grow the first Group III nitride based semiconductor layer on the substrate without the interposition. Therefore, the first
The group III nitride semiconductor layer has a third II
It grows selectively on the group I nitride semiconductor layer. In this case, the first group III-nitride semiconductor layer grows vertically on the third group III-nitride semiconductor layer.
【００３７】第１のIII 族窒化物系半導体層の縦方向の
成長が進むと、第３のIII 族窒化物系半導体層上に成長
した第１のIII 族窒化物系半導体層はさらに横方向にも
成長する。それにより、第３のIII 族窒化物系半導体層
の間で露出した基板上に第１のIII 族窒化物系半導体層
が形成される。さらに、前述のように第１のIII 族窒化
物系半導体層は横方向における成長速度が大きいため、
第１のIII 族窒化物系半導体層において横方向成長が促
進される。それにより、第１のIII 族窒化物系半導体層
が連続膜となり、表面が平坦化される。As the growth of the first group III-nitride-based semiconductor layer in the vertical direction progresses, the first group III-nitride-based semiconductor layer grown on the third group III-nitride-based semiconductor layer is further laterally grown. Also grows. As a result, the first Group III nitride semiconductor layer is formed on the substrate exposed between the third Group III nitride semiconductor layers. Further, as described above, since the first group III nitride semiconductor layer has a large lateral growth rate,
Lateral growth is promoted in the first Group III nitride semiconductor layer. As a result, the first group III nitride semiconductor layer becomes a continuous film, and the surface is flattened.
【００３８】上記のような第１のIII 族窒化物系半導体
層の横方向成長に伴って、基板から縦方向に伝播する転
位は横方向に折れ曲がる。それにより、第１のIII 族窒
化物系半導体層において縦方向に伝播する転位の低減が
図られ、良好な結晶性が実現される。With the lateral growth of the first group III nitride semiconductor layer as described above, dislocations propagating in the vertical direction from the substrate bend in the lateral direction. This reduces dislocations propagating in the vertical direction in the first Group III nitride semiconductor layer and realizes good crystallinity.
【００３９】以上のように、上記の窒化物系半導体素子
においては、選択成長マスクを用いることなく第１のII
I 族窒化物系半導体層を横方向成長させることができる
ので、第１のIII 族窒化物系半導体層においては、選択
成長マスクと窒化物系半導体との熱膨張係数の差により
発生するクラックが防止されるとともに、ボイドの発生
が防止される。As described above, in the above nitride-based semiconductor device, the first II is used without using the selective growth mask.
Since the group I nitride-based semiconductor layer can be laterally grown, cracks are generated in the first group III nitride-based semiconductor layer due to the difference in thermal expansion coefficient between the selective growth mask and the nitride-based semiconductor. In addition to being prevented, generation of voids is prevented.
【００４０】下地は、第３のIII 族窒化物系半導体層
と、第３のIII 族窒化物系半導体層上に分散的に形成さ
れた複数の選択成長マスクとを含んでもよく、複数の選
択成長マスク上および複数の選択成長マスク間の第３の
III 族窒化物系半導体層上に第１のIII 族窒化物系半導
体層が形成されてもよい。この場合、第３のIII 族窒化
物系半導体層と選択成長マスクとにより下地の表面の凹
凸パターンが形成される。The underlayer may include a third group III-nitride semiconductor layer and a plurality of selective growth masks dispersedly formed on the third group III-nitride semiconductor layer. A third on the growth mask and between the plurality of selective growth masks.
A first Group III nitride-based semiconductor layer may be formed on the Group III nitride-based semiconductor layer. In this case, a concavo-convex pattern on the surface of the base is formed by the third Group III nitride semiconductor layer and the selective growth mask.
【００４１】この場合、第１のIII 族窒化物系半導体層
は、第３のIII 族窒化物系半導体層上および選択成長マ
スク上において選択横方向成長する。このような第１の
III族窒化物系半導体層の横方向成長に伴って、基板か
ら縦方向に伝播する転位は横方向に折れ曲がる。それに
より、第１のIII 族窒化物系半導体層において転位密度
の低減が図られ、良好な結晶性が実現される。In this case, the first group III-nitride semiconductor layer is selectively laterally grown on the third group III-nitride semiconductor layer and the selective growth mask. Such a first
With the lateral growth of the group III nitride semiconductor layer, dislocations propagating in the vertical direction from the substrate bend in the lateral direction. As a result, the dislocation density is reduced in the first Group III nitride semiconductor layer and good crystallinity is realized.
【００４２】第１のIII 族窒化物系半導体層は単層構造
または多層構造を有してもよい。第１のIII 族窒化物系
半導体層が多層構造を有する場合は、マグネシウムを含
む層が少なくとも１層含まれていればよい。The first Group III nitride semiconductor layer may have a single layer structure or a multilayer structure. When the first group III-nitride-based semiconductor layer has a multi-layer structure, at least one layer containing magnesium may be included.
【００４３】本発明に係る窒化物系半導体素子の製造方
法は、表面に凹凸パターンを有する下地を形成する工程
と、下地上にマグネシウムを含む第１のIII 族窒化物系
半導体層を形成する工程と、第１のIII 族窒化物系半導
体層上に素子領域を含む第２のIII 族窒化物系半導体層
を形成する工程とを備えたものである。The method for manufacturing a nitride-based semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming a base having an uneven pattern on the surface and a step of forming a first group III nitride-based semiconductor layer containing magnesium on the base. And a step of forming a second Group III nitride-based semiconductor layer including an element region on the first Group III nitride-based semiconductor layer.
【００４４】本発明に係る窒化物系半導体素子の製造方
法においては、表面に凹凸パターンを有する下地上にマ
グネシウムを含む第１のIII 族窒化物系半導体層を形成
し、結晶成長表面を平坦化する。そして、この平坦な表
面を有する第１のIII 族窒化物系半導体層上に第２のII
I 族窒化物系半導体層を形成する。In the method for manufacturing a nitride-based semiconductor device according to the present invention, the first group III-nitride-based semiconductor layer containing magnesium is formed on the base having an uneven pattern on the surface, and the crystal growth surface is flattened. To do. Then, the second II is formed on the first group III nitride-based semiconductor layer having the flat surface.
Form a group I nitride semiconductor layer.
【００４５】ここで、マグネシウムを含む第１のIII 族
窒化物系半導体層は、マグネシウムを含まないIII 族窒
化物系半導体層に比べて成長時における横方向成長の速
度が大きい。このため、マグネシウムを含む第１のIII
族窒化物系半導体層の成長時には横方向成長が促進され
る。それにより、第１のIII 族窒化物系半導体層は小さ
な膜厚で平坦化することが可能である。したがって、上
記の窒化物系半導体素子の製造方法によれば、第１のII
I 族窒化物系半導体層を形成することにより、小さな膜
厚で結晶成長表面を平坦化することができる。Here, the first group III-nitride-based semiconductor layer containing magnesium has a higher lateral growth rate during growth than the group III-nitride-based semiconductor layer containing no magnesium. Therefore, the first III containing magnesium
Lateral growth is promoted during the growth of the group nitride-based semiconductor layer. Thereby, the first Group III nitride semiconductor layer can be planarized with a small film thickness. Therefore, according to the above method for manufacturing a nitride-based semiconductor device, the first II
By forming the group I nitride semiconductor layer, the crystal growth surface can be flattened with a small film thickness.
【００４６】このように、上記の方法によれば第１のII
I 族窒化物系半導体素子の薄膜化が可能となることか
ら、製造プロセス時に発生するウエハの反りを低減する
ことができる。特に、この場合においては、第１のIII
族窒化物系半導体層の薄膜化が図られるので、第１のII
I 族窒化物系半導体層および第２のIII 族窒化物系半導
体層を同一の結晶成長装置内で成長させることが可能で
あり、ウエハを外部に取り出す回数を低減することがで
きる。Thus, according to the above method, the first II
Since it is possible to reduce the thickness of the group I nitride semiconductor device, it is possible to reduce the warp of the wafer that occurs during the manufacturing process. Particularly in this case, the first III
Since the group nitride semiconductor layer can be thinned, the first II
The group I nitride semiconductor layer and the second group III nitride semiconductor layer can be grown in the same crystal growth apparatus, and the number of times the wafer is taken out can be reduced.
【００４７】以上のことから、上記の窒化物系半導体素
子の製造方法によれば、ウエハの反りを低減して高い歩
留りで窒化物系半導体素子を製造することが可能になる
とともに、均一な素子特性を有する窒化物系半導体素子
を製造することが可能となる。From the above, according to the above-described method for manufacturing a nitride-based semiconductor device, it becomes possible to manufacture a nitride-based semiconductor device with a high yield by reducing the warp of the wafer, and to obtain a uniform device. It is possible to manufacture a nitride-based semiconductor device having characteristics.
【００４８】また、第１のIII 族窒化物系半導体層の薄
膜化が図られるため、窒化物系半導体素子の製造効率が
向上するとともに、原料コストの低減化が図られる。ま
た、第１のIII 族窒化物系半導体層および第２のIII 族
窒化物系半導体層を同一の結晶成長装置内で成長させる
ことが可能であることから、装置コストの低減化が図ら
れる。Further, since the thickness of the first group III nitride semiconductor layer is reduced, the manufacturing efficiency of the nitride semiconductor element is improved and the raw material cost is reduced. Further, since the first Group III nitride semiconductor layer and the second Group III nitride semiconductor layer can be grown in the same crystal growth apparatus, the cost of the apparatus can be reduced.
【００４９】一方、上記の方法においては、凹凸パター
ンを有する下地上において第１のIII 族窒化物系半導体
層を横方向成長させるため、第１のIII 族窒化物系半導
体層において転位密度の低減が図られる。また、転位密
度が低減された第１のIII 族窒化物系半導体層上に第２
のIII 族窒化物系半導体層を形成するので、第２のIII
族窒化物系半導体層、特に素子領域において良好な結晶
性が実現される。On the other hand, in the above method, since the first III-nitride semiconductor layer is laterally grown on the underlayer having the concavo-convex pattern, the dislocation density is reduced in the first III-nitride semiconductor layer. Is planned. In addition, a second group is formed on the first group III nitride-based semiconductor layer having a reduced dislocation density.
Since the group III nitride-based semiconductor layer of
Good crystallinity is realized in the group nitride-based semiconductor layer, particularly in the element region.
【００５０】以上のことから、上記の窒化物系半導体素
子の製造方法によれば、良好な素子特性を有するととも
に高い信頼性を有する窒化物系半導体素子を製造するこ
とが可能となる。From the above, according to the above-described method for manufacturing a nitride-based semiconductor element, it is possible to manufacture a nitride-based semiconductor element having good element characteristics and high reliability.
【００５１】下地は、表面の少なくとも一部の領域がII
I 族窒化物系半導体からなってもよい。At least a part of the surface of the base is II
It may be made of a group I nitride semiconductor.
【００５２】下地を形成する工程は、表面に凹凸パター
ンを有する第３のIII 族窒化物層をを形成する工程を含
み、第１のIII 族窒化物系半導体層を形成する工程は、
第３のIII 族窒化物系半導体層上に第１のIII 族窒化物
系半導体層を形成する工程を含んでもよい。それによ
り、小さな膜厚で結晶成長表面を平坦化することが可能
となる。The step of forming the underlayer includes the step of forming a third group III nitride layer having an uneven pattern on the surface, and the step of forming the first group III nitride semiconductor layer includes
A step of forming the first Group III nitride-based semiconductor layer on the third Group III nitride-based semiconductor layer may be included. This makes it possible to flatten the crystal growth surface with a small film thickness.
【００５３】第３のIII 族窒化物系半導体層を形成する
工程は、第４のIII 族窒化物系半導体層を形成する工程
と、第４のIII 族窒化物系半導体層上に選択成長マスク
を形成する工程と、選択成長マスクを用いて選択的に第
３のIII 族窒化物系半導体層を成長させる工程を含んで
もよい。The step of forming the third group III-nitride-based semiconductor layer includes the step of forming the fourth group III-nitride-based semiconductor layer and the selective growth mask on the fourth group III-nitride-based semiconductor layer. And a step of selectively growing the third group III-nitride-based semiconductor layer using a selective growth mask.
【００５４】この場合、第３のIII 族窒化物系半導体層
は、第４のIII 族窒化物系半導体層上および選択成長マ
スク上において選択横方向成長する。この第３のIII 族
窒化物系半導体層の選択横方向成長に伴って、基板から
縦方向に伝播する転位は横方向に折れ曲がる。それによ
り、第３のIII 族窒化物系半導体層において転位密度の
低減が図られる。したがって、第３のIII 族窒化物系半
導体層上に形成された第１のIII 族窒化物系半導体層お
よび第２のIII 族窒化物系半導体層において良好な結晶
性が実現される。In this case, the third group III-nitride semiconductor layer is selectively laterally grown on the fourth group III-nitride semiconductor layer and the selective growth mask. With the selective lateral growth of the third group III nitride semiconductor layer, dislocations propagating in the vertical direction from the substrate are bent laterally. Thereby, the dislocation density can be reduced in the third group III nitride semiconductor layer. Therefore, good crystallinity is realized in the first III-nitride semiconductor layer and the second III-nitride semiconductor layer formed on the third III-nitride semiconductor layer.
【００５５】あるいは、第３のIII 族窒化物系半導体層
を形成する工程は、基板の表面に凹凸パターンを形成す
る工程と、基板の凹凸パターン上に第３のIII 族窒化物
系半導体層を成長させる工程を含んでもよい。表面に凹
凸パターンを有する基板上に第３のIII 族窒化物系半導
体層を成長させると、第３のIII 族窒化物系半導体層の
表面に、基板の凹凸パターンを起源とする凹凸パターン
が形成される。Alternatively, the step of forming the third group III nitride-based semiconductor layer includes the step of forming an uneven pattern on the surface of the substrate and the step of forming the third group III nitride-based semiconductor layer on the uneven pattern of the substrate. The step of growing may be included. When a third group III nitride semiconductor layer is grown on a substrate having an uneven pattern on the surface, an uneven pattern originating from the uneven pattern of the substrate is formed on the surface of the third group III nitride semiconductor layer. To be done.
【００５６】このようにして成長させた第３のIII 族窒
化物系半導体層上に第１のIII 族窒化物系半導体層を成
長させると、第１のIII 族窒化物系半導体層の横方向成
長が促進される。それにより、凹凸パターンが徐々に埋
められ、平坦な表面が形成される。When the first group III nitride-based semiconductor layer is grown on the thus grown third group III nitride-based semiconductor layer, the lateral direction of the first group III-nitride semiconductor layer is increased. Growth is promoted. As a result, the uneven pattern is gradually filled and a flat surface is formed.
【００５７】ここで、上記の第１のIII 族窒化物系半導
体層の横方向成長に伴って、基板から縦方向に伝播する
転位は横方向に折れ曲がる。それにより、第１のIII 族
窒化物系半導体層において転位の低減が図られ、良好な
結晶性が実現される。Here, with the lateral growth of the first group III nitride semiconductor layer, dislocations propagating in the vertical direction from the substrate are bent laterally. As a result, dislocations are reduced in the first Group III nitride-based semiconductor layer and good crystallinity is realized.
【００５８】以上のように、上記の窒化物系半導体素子
の製造方法においては、選択成長マスクを用いることな
く第１のIII 族窒化物系半導体層を横方向成長させるこ
とができる。このため、第１のIII 族窒化物系半導体層
においては、選択成長マスクと窒化物系半導体との熱膨
張係数の差により発生するクラックが防止されるととも
に、ボイドの発生が防止される。As described above, in the above-described method for manufacturing a nitride-based semiconductor device, the first Group III nitride-based semiconductor layer can be laterally grown without using a selective growth mask. Therefore, in the first Group III nitride semiconductor layer, cracks caused by the difference in thermal expansion coefficient between the selective growth mask and the nitride semiconductor are prevented and voids are prevented.
【００５９】下地を形成する工程は、基板上に複数の第
３のIII 族窒化物系半導体層を分散的に形成する工程を
含み、第１のIII 族窒化物系半導体層を形成する工程
は、基板上および第３のIII 族窒化物系半導体層上に第
１のIII 族窒化物系半導体層を形成する工程を含んでも
よい。この場合、基板および第３のIII 族窒化物系半導
体層により下地の表面の凹凸パターンが形成される。こ
の凹凸パターン上に第１のIII 族窒化物系半導体層を形
成して表面を平坦化する。それにより、小さな膜厚で結
晶成長表面を平坦化することが可能となる。The step of forming the underlayer includes a step of dispersively forming a plurality of third group III nitride semiconductor layers on the substrate, and the step of forming the first group III nitride semiconductor layer is The method may include the step of forming the first Group III nitride semiconductor layer on the substrate and on the third Group III nitride semiconductor layer. In this case, the substrate and the third Group III nitride-based semiconductor layer form an uneven pattern on the surface of the base. A first group III nitride semiconductor layer is formed on this uneven pattern to planarize the surface. This makes it possible to flatten the crystal growth surface with a small film thickness.
【００６０】ここで、基板と窒化物系半導体とでは格子
定数が異なることから、第１のIII族窒化物系半導体層
の成長時においては、第３のIII 族窒化物系半導体層を
介することなく第１のIII 族窒化物系半導体層を基板上
に成長させるのは困難である。このため、第１のIII 族
窒化物系半導体層は、成長初期において第３のIII 族窒
化物系半導体層上に選択的に成長する。この場合、第１
のIII 族窒化物系半導体層は、第３のIII 族窒化物系半
導体層上において縦方向に成長する。Here, since the substrate and the nitride-based semiconductor have different lattice constants, the third Group III-nitride-based semiconductor layer should be interposed during the growth of the first Group III-nitride-based semiconductor layer. Without it, it is difficult to grow the first Group III nitride semiconductor layer on the substrate. Therefore, the first group III-nitride-based semiconductor layer grows selectively on the third group III-nitride-based semiconductor layer at the initial stage of growth. In this case, the first
Of the group III nitride-based semiconductor layer is grown vertically on the third group III-nitride-based semiconductor layer.
【００６１】第１のIII 族窒化物系半導体層の縦方向の
成長が進むと、第３のIII 族窒化物系半導体層上に成長
した第１のIII 族窒化物系半導体層はさらに横方向にも
成長する。それにより、第３のIII 族窒化物系半導体層
の間で露出した基板上に第１のIII 族窒化物系半導体層
が形成される。さらに、前述のように第１のIII 族窒化
物系半導体層は横方向における成長速度が大きいため、
第１のIII 族窒化物系半導体層において横方向成長が促
進される。それにより、第１のIII 族窒化物系半導体層
が連続膜となり、表面が平坦化される。As the growth of the first group III-nitride semiconductor layer in the vertical direction progresses, the first group III-nitride semiconductor layer grown on the third group III-nitride semiconductor layer is further laterally grown. Also grows. As a result, the first Group III nitride semiconductor layer is formed on the substrate exposed between the third Group III nitride semiconductor layers. Further, as described above, since the first group III nitride semiconductor layer has a large lateral growth rate,
Lateral growth is promoted in the first Group III nitride semiconductor layer. As a result, the first group III nitride semiconductor layer becomes a continuous film, and the surface is flattened.
【００６２】上記のような第１のIII 族窒化物系半導体
層の横方向成長に伴って、基板から縦方向に伝播する転
位は横方向に折れ曲がる。それにより、第１のIII 族窒
化物系半導体層において縦方向に伝播する転位の低減が
図られ、良好な結晶性が実現される。With the lateral growth of the first group III nitride semiconductor layer as described above, dislocations propagating in the vertical direction from the substrate bend in the lateral direction. This reduces dislocations propagating in the vertical direction in the first Group III nitride semiconductor layer and realizes good crystallinity.
【００６３】上記の窒化物系半導体素子の製造方法にお
いては、選択成長マスクを用いることなく第１のIII 族
窒化物系半導体層を横方向成長させることができる。こ
のため、第１のIII 族窒化物系半導体層においては、選
択成長マスクと窒化物系半導体との熱膨張係数の差によ
り発生するクラックが防止されるとともに、ボイドの発
生が防止される。In the above-described method for manufacturing a nitride semiconductor device, the first Group III nitride semiconductor layer can be laterally grown without using a selective growth mask. Therefore, in the first Group III nitride semiconductor layer, cracks caused by the difference in thermal expansion coefficient between the selective growth mask and the nitride semiconductor are prevented and voids are prevented.
【００６４】下地を形成する工程は、第３のIII 族窒化
物系半導体層を形成する工程と、第３のIII 族窒化物系
半導体層上に選択成長マスクを分散的に形成する工程と
を含み、第１のIII 族窒化物系半導体層を形成する工程
は、第３のIII 族窒化物系半導体層上および選択成長マ
スク上に第１のIII 族窒化物系半導体層を形成する工程
を含んでもよい。The step of forming the underlayer includes a step of forming a third group III nitride semiconductor layer and a step of dispersively forming a selective growth mask on the third group III nitride semiconductor layer. The step of forming the first Group III nitride semiconductor layer includes the step of forming the first Group III nitride semiconductor layer on the third Group III nitride semiconductor layer and the selective growth mask. May be included.
【００６５】この場合、第３のIII 族窒化物系半導体層
と選択成長マスクとにより、下地の表面の凹凸パターン
が形成される。その凹凸パターン上に第１のIII 族窒化
物系半導体層を形成することにより、小さな膜厚で結晶
成長表面を平坦化することができる。In this case, the concavo-convex pattern on the surface of the underlayer is formed by the third group III nitride semiconductor layer and the selective growth mask. By forming the first Group III nitride semiconductor layer on the uneven pattern, the crystal growth surface can be flattened with a small film thickness.
【００６６】この場合、第３のIII 族窒化物系半導体層
上および選択成長マスク上において第１のIII 族窒化物
系半導体層が選択横方向成長する。このような第１のII
I 族窒化物系半導体層の選択横方向成長に伴って、基板
から縦方向に伝播する転位は横方向に折れ曲がる。それ
により、第１のIII 族窒化物系半導体層において転位密
度の低減が図られ、良好な結晶性が実現される。In this case, the first group III nitride-based semiconductor layer is selectively laterally grown on the third group III-nitride-based semiconductor layer and the selective growth mask. First II like this
With selective lateral growth of the Group I nitride semiconductor layer, dislocations propagating in the vertical direction from the substrate bend in the lateral direction. As a result, the dislocation density is reduced in the first Group III nitride semiconductor layer and good crystallinity is realized.
【００６７】第１のIII 族窒化物系半導体層は単層構造
または多層構造を有してもよい。多層構造を有する第１
のIII 族窒化物系半導体層を形成する場合は、マグネシ
ウムを含む層を少なくとも１層設ければよい。The first Group III nitride semiconductor layer may have a single-layer structure or a multi-layer structure. First having a multi-layer structure
When the group III nitride semiconductor layer is formed, at least one layer containing magnesium may be provided.
【００６８】[0068]
【発明の実施の形態】以下においては、本発明に係る窒
化物系半導体素子として窒化物系半導体レーザ素子につ
いて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A nitride-based semiconductor laser device will be described below as a nitride-based semiconductor device according to the present invention.
【００６９】図１〜図４は、本発明の一実施例における
半導体レーザ素子の製造方法を示す模式的な工程断面図
である。1 to 4 are schematic sectional views showing a method of manufacturing a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention.
【００７０】図１（ａ）に示すように、ＭＯＶＰＥ（有
機金属化学的気相成長）装置の反応管内において、ＭＯ
ＶＰＥ法により、基板温度を６００℃に保った状態でサ
ファイア基板１のＣ（０００１）面上に膜厚１５ｎｍ程
度のアンドープのＡｌＧａＮからなるＡｌＧａＮバッフ
ァ層２を成長させる。さらに、基板温度を１１５０℃に
保った状態で、ＡｌＧａＮバッファ層２上に膜厚０．５
μｍ程度のアンドープＧａＮ層３を成長させる。As shown in FIG. 1 (a), the MO in a reaction tube of a MOVPE (metal organic chemical vapor deposition) apparatus
By the VPE method, while maintaining the substrate temperature at 600 ° C., the AlGaN buffer layer 2 made of undoped AlGaN having a film thickness of about 15 nm is grown on the C (0001) plane of the sapphire substrate 1. Furthermore, with the substrate temperature kept at 1150 ° C., a film thickness of 0.5 is formed on the AlGaN buffer layer 2.
An undoped GaN layer 3 of about μm is grown.
【００７１】なお、このようにして成長させたＡｌＧａ
Ｎバッファ層２およびアンドープＧａＮ層３において
は、サファイア基板１から上下方向に延びる貫通転位が
存在する。The AlGa grown in this way is
In the N buffer layer 2 and the undoped GaN layer 3, there are threading dislocations extending vertically from the sapphire substrate 1.
【００７２】上記の後、ＭＯＶＰＥ装置の反応管から一
旦ウエハを外部に取り出す。そして、ＥＢ（電子線ビー
ム）蒸着法またはスパッタ蒸着法等の蒸着技術と、フォ
トリソグラフィ技術とを用いて、複数のストライプ状の
開口部を有する酸化膜マスク５０をアンドープＧａＮ層
３上に形成し、開口部内にアンドープＧａＮ層３を露出
させる。After the above, the wafer is once taken out from the reaction tube of the MOVPE apparatus. Then, an oxide film mask 50 having a plurality of stripe-shaped openings is formed on the undoped GaN layer 3 by using a vapor deposition technique such as an EB (electron beam) vapor deposition method or a sputter vapor deposition method and a photolithography technique. The undoped GaN layer 3 is exposed in the opening.
【００７３】この場合、酸化膜マスク５０の酸化膜部分
の幅Ｓ1 は１〜１０μｍであり、酸化膜マスク５０の開
口部の幅Ｓ2 は１〜１０μｍである。また、酸化膜マス
ク５０の膜厚は特に限定しないが、好ましくは２０００
Å程度である。このような酸化膜マスク５０は、ストラ
イプ状の開口部の長手方向がＧａＮの〈０１-1０〉方向
または〈１１-2０〉方向と一致するように形成する。In this case, the width S 1 of the oxide film portion of the oxide film mask 50 is 1 to 10 μm, and the width S 2 of the opening of the oxide film mask 50 is 1 to 10 μm. The thickness of the oxide film mask 50 is not particularly limited, but preferably 2000.
It is about Å. Such an oxide film mask 50 is formed such that the longitudinal direction of the stripe-shaped opening matches the <01-10> direction or <11-20> direction of GaN.
【００７４】なお、ＧａＮ系半導体は六方晶系であり、
［１１-2０］方向、［-2１１０］方向、［-1２-1０］方
向、［-1-1２０］方向、［２-1-1０］方向および［１-2
１０］方向が等価な面方位である。ここでは、このよう
な等価な面方位を〈１１-20〉で表す。また、ＧａＮ系
半導体においては［１０-1０］方向、［０１-1０］方
向、［-1１００］方向、［-1０１０］方向、［０-1１
０］方向および［１-1００］方向が等価な面方位であ
る。ここでは、このような等価な面方位を〈０１-1０〉
で表す。The GaN-based semiconductor is a hexagonal system,
[11-20] direction, [-2110] direction, [-12-10] direction, [-1-120] direction, [2-1-10] direction and [1-2
10] is the equivalent plane orientation. Here, such an equivalent plane orientation is represented by <11-20>. In the GaN-based semiconductor, the [10-10] direction, the [01-10] direction, the [-1100] direction, the [-1010] direction, and the [0-11
The 0] direction and the [1-100] direction are equivalent plane orientations. Here, such an equivalent plane orientation is defined as <01-10>
It is represented by.
【００７５】図１（ｂ）に示すように、再びウエハをＭ
ＯＶＰＥ装置の反応管に戻し、基板温度を１１５０℃に
保った状態でアンドープＧａＮ層４を成長させる。この
場合、アンドープＧａＮ層４は以下のようにして選択横
方向成長する。As shown in FIG. 1 (b), the wafer is again subjected to M
Returning to the reaction tube of the OVPE apparatus, the undoped GaN layer 4 is grown with the substrate temperature kept at 1150 ° C. In this case, the undoped GaN layer 4 grows selectively in the lateral direction as follows.
【００７６】すなわち、酸化膜マスク５０上においては
ＧａＮが成長しにくいため、成長初期においてアンドー
プＧａＮ層４は酸化膜マスク５０上に成長せず、開口部
内に露出したアンドープＧａＮ層３上に選択的に成長す
る。That is, since GaN does not easily grow on the oxide film mask 50, the undoped GaN layer 4 does not grow on the oxide film mask 50 in the initial stage of growth and is selectively formed on the undoped GaN layer 3 exposed in the opening. Grow to.
【００７７】ここで、開口部内のアンドープＧａＮ層３
上におけるアンドープＧａＮ層４の成長時には、ＧａＮ
の〈０００１〉方向（図中の矢印Ｙの方向）の成長速度
が最も大きくなるように成長条件を設定する。それによ
り、アンドープＧａＮ層４は、斜面に（１１０１）面が
露出した三角形状のファセット構造を形成しながら成長
する。さらに、成長が進むにつれてアンドープＧａＮ層
４は横方向（図中の矢印Ｘの方向）にも成長し、酸化膜
マスク５０上にもアンドープＧａＮ層４が形成される。Here, the undoped GaN layer 3 in the opening is formed.
When the undoped GaN layer 4 is grown on the GaN,
The growth conditions are set so that the growth rate in the <0001> direction (the direction of arrow Y in the figure) becomes maximum. As a result, the undoped GaN layer 4 grows while forming a triangular facet structure in which the (1101) plane is exposed on the slope. Further, as the growth progresses, the undoped GaN layer 4 also grows laterally (in the direction of arrow X in the drawing), and the undoped GaN layer 4 is also formed on the oxide film mask 50.
【００７８】ここで、アンドープＧａＮ層３からアンド
ープＧａＮ層４に伝播した多数の貫通転位は、アンドー
プＧａＮ層４の横方向成長に伴い、サファイア基板１の
表面（Ｃ面）に水平な方向、すなわち横方向に折り曲げ
られる。このため、開口部内に露出したアンドープＧａ
Ｎ層３上に成長したＧａＮにおいては、上下方向に伝播
する貫通転位の低減が図られる。Here, a large number of threading dislocations propagated from the undoped GaN layer 3 to the undoped GaN layer 4 are in a direction horizontal to the surface (C plane) of the sapphire substrate 1 with the lateral growth of the undoped GaN layer 4. Can be folded laterally. Therefore, undoped Ga exposed in the opening
In GaN grown on the N layer 3, threading dislocations propagating in the vertical direction can be reduced.
【００７９】貫通転位が全て横方向に折れ曲がるのに要
するアンドープＧａＮ層４の膜厚ｔ 1 は、酸化膜マスク
５０の開口部の幅Ｓ2 と同じ程度の大きさである。した
がって、このような膜厚ｔ1 までアンドープＧａＮ層４
を成長させる。It is necessary for all threading dislocations to bend laterally.
Thickness t of the undoped GaN layer 4 1Is an oxide mask
Width S of 50 openings2Is about the same size as. did
Therefore, such a film thickness t1Undoped GaN layer 4
Grow.
【００８０】上記のようにして形成したアンドープＧａ
Ｎ層３上のアンドープＧａＮ層４の領域においては、貫
通転位が横方向に折り曲げられるため転位密度が低減さ
れる。また、酸化膜マスク５０上のアンドープＧａＮ層
４の領域においては、酸化膜マスク５０によりアンドー
プＧａＮ層３から伝播した貫通転位が止まるため、転位
密度が低減される。以上のことから、アンドープＧａＮ
層４の表面においては、転位密度の低減が図られる。Undoped Ga formed as described above
In the region of the undoped GaN layer 4 on the N layer 3, the threading dislocations are bent laterally, so that the dislocation density is reduced. Further, in the region of the undoped GaN layer 4 on the oxide film mask 50, the threading dislocation propagated from the undoped GaN layer 3 is stopped by the oxide film mask 50, so that the dislocation density is reduced. From the above, undoped GaN
On the surface of the layer 4, the dislocation density can be reduced.
【００８１】なお、酸化膜マスク５０の開口部の幅Ｓ2
と同じ程度の大きさの膜厚ｔ1 で成長させたアンドープ
ＧａＮ層４は、ファセット構造を有しており、表面は平
坦でなく凹凸パターンを有する。このように、本例にお
いてはアンドープＧａＮ層４の表面を平坦化しないの
で、アンドープＧａＮ層４の膜厚ｔ1 を大きくする必要
がない。したがって、アンドープＧａＮ層４をＭＯＶＰ
Ｅ法により成長させることができる。The width S 2 of the opening of the oxide film mask 50 is
The undoped GaN layer 4 grown with a film thickness t 1 of the same size as has a facet structure, and its surface is not flat but has an uneven pattern. As described above, in this example, since the surface of the undoped GaN layer 4 is not flattened, it is not necessary to increase the film thickness t 1 of the undoped GaN layer 4. Therefore, the undoped GaN layer 4 is formed by MOVP.
It can be grown by the E method.
【００８２】続いて、図１（ｃ）に示すように、基板温
度を１１５０℃に保った状態で、ファセット構造のアン
ドープＧａＮ層４上にＭｇドープＧａＮ層５を成長させ
る。このＭｇドープＧａＮ層５は、凹凸パターンが埋め
込まれて表面が平坦化されるまで成長させる。Subsequently, as shown in FIG. 1C, the Mg-doped GaN layer 5 is grown on the undoped GaN layer 4 having the facet structure while keeping the substrate temperature at 1150 ° C. The Mg-doped GaN layer 5 is grown until the uneven pattern is embedded and the surface is flattened.
【００８３】ここで、ＭｇドープＧａＮ層５において
は、Ｍｇがドープされているため、サファイア基板１の
面内方向、すなわち〈０００１〉方向以外の方向におけ
るＧａＮの横方向成長が促進される。このため、Ｍｇド
ープＧａＮ層５は、Ｍｇがドープされていない層を成長
させた場合に比べて、短い時間かつ小さな膜厚ｔ2 で結
晶成長表面を平坦化することができる。このように薄膜
化が図られることから、ＭｇドープＧａＮ層５はＭＯＶ
ＰＥ法により成長させることができる。Here, since Mg is doped in the Mg-doped GaN layer 5, lateral growth of GaN is promoted in the in-plane direction of the sapphire substrate 1, that is, in a direction other than the <0001> direction. Therefore, in the Mg-doped GaN layer 5, the crystal growth surface can be flattened in a short time and with a small film thickness t 2 as compared with the case where a layer not doped with Mg is grown. Since the thinning is achieved in this way, the Mg-doped GaN layer 5 has a MOV
It can be grown by the PE method.
【００８４】例えば、酸化膜マスク５０の酸化膜部分の
幅Ｓ1 が１μｍであり、開口部の幅Ｓ2 が２μｍであり
かつアンドープＧａＮ層４の膜厚ｔ1 が約２μｍである
場合に、ＭＯＶＰＥ装置内に供給するＧａの１％の割合
でＧａとともにＭｇを供給して成長させたＭｇドープＧ
ａＮ層５は、約１μｍの膜厚ｔ2 で表面を平坦化するこ
とができる。したがって、この場合においては、選択横
方向成長およびそれに続く平坦化成長に要する膜厚
ｔ1 ，ｔ2 は約３μｍとなる。For example, when the width S 1 of the oxide film portion of the oxide film mask 50 is 1 μm, the width S 2 of the opening is 2 μm, and the thickness t 1 of the undoped GaN layer 4 is about 2 μm, Mg-doped G grown by supplying Mg together with Ga at a ratio of 1% of Ga supplied into the MOVPE apparatus.
The surface of the aN layer 5 can be flattened with a film thickness t 2 of about 1 μm. Therefore, in this case, the film thicknesses t 1 and t 2 required for the selective lateral growth and the subsequent flattening growth are about 3 μm.
【００８５】これに対して、従来のように選択横方向成
長後も平坦化するまでアンドープＧａＮ層４を成長させ
た場合においては、選択横方向成長およびそれに続く平
坦化成長に要するアンドープＧａＮ層４の膜厚は例えば
１０μｍとなる。On the other hand, when the undoped GaN layer 4 is grown until flattening even after the selective lateral growth as in the conventional case, the undoped GaN layer 4 required for the selective lateral growth and the subsequent planarization growth. Has a film thickness of, for example, 10 μm.
【００８６】このように、表面が凹凸パターンを有する
アンドープＧａＮ層４上にＭｇドープＧａＮ層５を成長
させることにより、結晶成長表面の平坦化に要する膜厚
を大幅に低減することができる。As described above, by growing the Mg-doped GaN layer 5 on the undoped GaN layer 4 having the uneven pattern on the surface, the film thickness required for flattening the crystal growth surface can be greatly reduced.
【００８７】続いて、以下のようにしてＭｇドープＧａ
Ｎ層５上に素子構造１００を作製する。Then, the Mg-doped Ga is formed as follows.
The device structure 100 is formed on the N layer 5.
【００８８】図２（ｄ）に示すように、素子構造１００
の作製時には、まず、ＭＯＶＰＥ装置内において基板温
度を１１５０℃に保った状態で、膜厚４μｍ程度のｎ−
ＧａＮコンタクト層１０１、膜厚０．１μｍ程度のｎ−
ＡｌＧａＩｎＮクラック防止層１０２、膜厚０．４５μ
ｍ程度のｎ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層１０３および厚
さ５０ｎｍ程度のｎ−ＧａＮ第１クラッド層１０４を順
に成長させる。さらに、基板温度を８８０℃に保った状
態で、ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ（多重量子井戸）発光
層１０５を成長させる。As shown in FIG. 2D, the device structure 100
At the time of manufacturing, the first step was to keep the substrate temperature at 1150 ° C. in the MOVPE apparatus, and to perform n-thickness of about 4 μm.
GaN contact layer 101, n− having a film thickness of about 0.1 μm
AlGaInN crack prevention layer 102, film thickness 0.45μ
An n-AlGaN second cladding layer 103 having a thickness of about m and an n-GaN first cladding layer 104 having a thickness of about 50 nm are sequentially grown. Further, while maintaining the substrate temperature at 880 ° C., an MQW (multiple quantum well) light emitting layer 105 made of InGaN is grown.
【００８９】このＭＱＷ発光層１０５は、膜厚が４ｎｍ
程度のアンドープＧａＮ障壁層と、膜厚が４ｎｍ程度の
圧縮歪みのアンドープＩｎＧａＮ井戸層とが交互に積層
されてなる多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を有する。
この場合、例えば５つのアンドープＧａＮ障壁層と４つ
の圧縮歪みのアンドープＩｎＧａＮ井戸層とを交互に積
層してＭＱＷ発光層１０５を形成する。The MQW light emitting layer 105 has a film thickness of 4 nm.
A multi-quantum well structure (MQW structure) is formed by alternately stacking an undoped GaN barrier layer having a thickness of about 4 nm and a compressive strain undoped InGaN well layer having a thickness of about 4 nm.
In this case, the MQW light emitting layer 105 is formed by alternately stacking, for example, five undoped GaN barrier layers and four compressive strain undoped InGaN well layers.
【００９０】さらに、基板温度を１１５０℃に保った状
態で、ＭＱＷ発光層１０５上に厚さ４０ｎｍ程度のｐ−
ＧａＮ第１クラッド層１０６、厚さ０．４５μｍ程度の
ｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層１０７および厚さ３〜５
μｍ程度のｐ−ＧａＮコンタクト層１０８を順に成長さ
せる。Further, with the substrate temperature kept at 1150 ° C., a p-type film having a thickness of about 40 nm is formed on the MQW light emitting layer 105.
GaN first cladding layer 106, p-AlGaN second cladding layer 107 having a thickness of about 0.45 μm, and thicknesses 3 to 5
The p-GaN contact layer 108 having a thickness of about μm is sequentially grown.
【００９１】なお、本実施例の各層２〜５，１０１〜１
０８の成長時においては、原料ガスとしてトリメチルガ
リウム（ＴＭＧａ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ
ｌ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、ＮＨ3 、シ
ランガス（ＳｉＨ4 ）およびシクロペンタジエニルマグ
ネシウム（Ｃｐ2 Ｍｇ）を用いる。The layers 2 to 5 and 101 to 1 of this embodiment
During the growth of 08, trimethylgallium (TMGa) and trimethylaluminum (TMA) were used as source gases.
1), trimethylindium (TMIn), NH 3 , silane gas (SiH 4 ) and cyclopentadienyl magnesium (Cp 2 Mg) are used.
【００９２】トリメチルガリウムはＧａ源であり、トリ
メチルアルミニウムはＡｌ源であり、トリメチルインジ
ウムはＩｎ源であり、ＮＨ3 はＮ源である。また、シラ
ンガスおよびシクロペンタジエニルマグネシウムはドー
パントガスである。なお、本例においては、ｎ型ドーパ
ントとしてＳｉを用いており、ｐ型ドーパントとしてＭ
ｇを用いている。Trimethylgallium is a Ga source, trimethylaluminum is an Al source, trimethylindium is an In source, and NH 3 is an N source. Silane gas and cyclopentadienyl magnesium are dopant gases. In this example, Si is used as the n-type dopant and M is used as the p-type dopant.
g is used.
【００９３】次に、図２（ｅ）に示すように、ＥＢ蒸着
法とリソグラフィ技術とを用いて、ｐ−ＧａＮコンタク
ト層１０８上の所定領域に膜厚３〜５μｍのＮｉ（図示
せず）をパターニングする。このＮｉをマスクとして用
いて、例えば反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）に
より、マスクが形成されていない領域のｐ−ＧａＮコン
タクト層１０８からｎ−ＧａＮコンタクト層１０１まで
を除去し、ｎ−ＧａＮコンタクト層１０１を露出させ
る。その後、マスクとして用いたＮｉを塩酸等を用いて
除去する。このようにして、ｎ−ＧａＮコンタクト層１
０１からｐ−ＧａＮコンタクト層１０８に幅Ｗ1 ３０μ
ｍのメサ構造を形成する。Next, as shown in FIG. 2E, Ni (not shown) having a film thickness of 3 to 5 μm is formed in a predetermined region on the p-GaN contact layer 108 by using the EB vapor deposition method and the lithography technique. Pattern. Using this Ni as a mask, the p-GaN contact layer 108 to the n-GaN contact layer 101 in the region where the mask is not formed are removed by, for example, the reactive ion etching method (RIE method), and the n-GaN contact is formed. Expose layer 101. Then, Ni used as the mask is removed using hydrochloric acid or the like. In this way, the n-GaN contact layer 1
01 to p-GaN contact layer 108 with a width W 1 of 30 μ
form a mesa structure of m.
【００９４】さらに、図３（ｆ）に示すように、ｐ−Ｇ
ａＮコンタクト層１０８上の所定領域に、上記と同様の
方法を用いて、厚さ３〜５μｍのＮｉ（図示せず）をパ
ターニングする。このＮｉをマスクとして用いて、例え
ば反応性イオンエッチング法により、マスクが形成され
ていない領域のｐ−ＧａＮコンタクト層１０８からｐ−
ＧａＮ第１クラッド層１０６までを除去し、ｐ−ＧａＮ
第１クラッド層１０６を露出させる。その後、マスクと
して用いたＮｉを塩酸等を用いて除去する。このように
して、ｐ−ＧａＮ第１クラッド層１０６からｐ−ＧａＮ
コンタクト層１０８に幅Ｗ2 ２μｍのメサ構造をさらに
形成する。Further, as shown in FIG. 3 (f), p-G
A predetermined region on the aN contact layer 108 is patterned with Ni (not shown) having a thickness of 3 to 5 μm by the same method as described above. Using this Ni as a mask, the p-GaN contact layer 108 to p- in the region where the mask is not formed is formed by, for example, a reactive ion etching method.
The GaN first cladding layer 106 is removed, and p-GaN
The first cladding layer 106 is exposed. Then, Ni used as the mask is removed using hydrochloric acid or the like. In this way, the p-GaN first cladding layer 106 is removed from the p-GaN.
A mesa structure having a width W 2 of 2 μm is further formed on the contact layer 108.
【００９５】上記の後、図３（ｇ）に示すように、露出
したｎ−ＧａＮコンタクト層１０１の所定領域上にＴｉ
膜およびＡｕ膜を順に蒸着し、ｎ側電極６０を形成す
る。また、ｐ−ＧａＮコンタクト層１０８の所定領域上
にＰｄ膜およびＡｕ膜を順に蒸着し、ｐ側電極６１を形
成する。After the above, as shown in FIG. 3G, Ti is formed on the exposed predetermined region of the n-GaN contact layer 101.
A film and an Au film are sequentially deposited to form the n-side electrode 60. Further, a Pd film and an Au film are sequentially deposited on a predetermined region of the p-GaN contact layer 108 to form the p-side electrode 61.
【００９６】最後に、図４（ｈ）に示すように、ＥＢ蒸
着法またはスパッタ蒸着法等の蒸着技術と、フォトリソ
グラフィ技術とを用いて、ｎ−ＧａＮコンタクト層１０
１の上面、ｎ側電極６０およびｐ側電極６１の上面、な
らびにメサ構造を有するｎ−ＧａＮコンタクト層１０１
からｐ−ＧａＮコンタクト層１０８の側面にＳｉＯ2膜
等の酸化膜からなる絶縁保護膜６２を形成する。Finally, as shown in FIG. 4H, the n-GaN contact layer 10 is formed by using a vapor deposition technique such as an EB vapor deposition method or a sputter vapor deposition method and a photolithography technique.
1, the upper surface of the n-side electrode 60 and the p-side electrode 61, and the n-GaN contact layer 101 having a mesa structure.
An insulating protective film 62 made of an oxide film such as a SiO 2 film is formed on the side surface of the p-GaN contact layer 108.
【００９７】その後、ｎ側電極６０およびｐ側電極６１
上面の絶縁保護膜６２に電極取り出し用の開口部を形成
する。それにより、開口部内にｎ側電極６０およびｐ側
電極６１を露出させ、ボンディングワイヤー用のスペー
スを形成する。After that, the n-side electrode 60 and the p-side electrode 61
An opening for taking out an electrode is formed in the insulating protection film 62 on the upper surface. As a result, the n-side electrode 60 and the p-side electrode 61 are exposed in the opening and a space for the bonding wire is formed.
【００９８】以上のようにして、ＭｇドープＧａＮ層５
上に素子構造１００が形成されてなる半導体レーザ素子
５００が作製される。As described above, the Mg-doped GaN layer 5 is formed.
A semiconductor laser device 500 having the device structure 100 formed thereon is manufactured.
【００９９】なお、半導体レーザ素子５００において
は、ＭｇドープＧａＮ層５が第１のIII 族窒化物系半導
体層に相当し、各層１０１〜１０８が第２のIII 族窒化
物系半導体層に相当する。また、この場合においては、
サファイア基板１および各層２〜４により下地が構成さ
れ、選択横方向成長したアンドープＧａＮ層４が第３の
III 族窒化物系半導体層に相当する。In the semiconductor laser device 500, the Mg-doped GaN layer 5 corresponds to the first group III nitride semiconductor layer, and each of the layers 101 to 108 corresponds to the second group III nitride semiconductor layer. . Also, in this case,
The sapphire substrate 1 and the layers 2 to 4 constitute a base, and the undoped GaN layer 4 selectively grown in the lateral direction forms a third layer.
It corresponds to a group III nitride semiconductor layer.
【０１００】上記の半導体レーザ素子５００において
は、転位密度の低減が図られたアンドープＧａＮ層４上
に各層１０１〜１０８が形成されている。このため、各
層１０１〜１０８においても良好な結晶性が実現され
る。それにより、半導体レーザ素子５００は良好な素子
特性を有するとともに高い信頼性を有する。In the above semiconductor laser device 500, the layers 101 to 108 are formed on the undoped GaN layer 4 whose dislocation density is reduced. Therefore, good crystallinity is realized also in each of the layers 101 to 108. As a result, the semiconductor laser device 500 has good device characteristics and high reliability.
【０１０１】上記の半導体レーザ素子の製造方法におい
ては、選択横方向成長して転位密度が低減されたファセ
ット構造のアンドープＧａＮ層４上に、ＭｇドープＧａ
Ｎ層５を表面が平坦化するまで成長させる。この場合、
アンドープＧａＮ層４の表面は平坦化しないので、アン
ドープＧａＮ層４の膜厚ｔ1 を大きくする必要がない。
また、ＭｇがドープされたＭｇドープＧａＮ層５は、５
μｍ以下のような小さな膜厚ｔ2 で表面を平坦化するこ
とが可能である。In the method of manufacturing a semiconductor laser device described above, Mg-doped Ga is deposited on the undoped GaN layer 4 having a facet structure in which dislocation density is reduced by selective lateral growth.
The N layer 5 is grown until the surface is flattened. in this case,
Since the surface of the undoped GaN layer 4 is not flattened, it is not necessary to increase the film thickness t 1 of the undoped GaN layer 4.
Further, the Mg-doped GaN layer 5 doped with Mg has 5
The surface can be flattened with a small film thickness t 2 such as μm or less.
【０１０２】このように、上記の方法によれば、アンド
ープＧａＮ層４の膜厚ｔ1 およびＭｇドープＧａＮ層５
の膜厚ｔ2 を低減できるので、製造プロセス時に発生す
るウエハの反りを低減することができる。それにより、
製造プロセスが容易となり、歩留りが向上する。As described above, according to the above method, the thickness t 1 of the undoped GaN layer 4 and the Mg-doped GaN layer 5 are increased.
Since the film thickness t 2 of the wafer can be reduced, it is possible to reduce the warp of the wafer that occurs during the manufacturing process. Thereby,
The manufacturing process is facilitated and the yield is improved.
【０１０３】特に、この場合においては、アンドープＧ
ａＮ層４およびＭｇドープＧａＮ層５の薄膜化が図られ
ることから、アンドープＧａＮ層４およびＭｇドープＧ
ａＮ層５をＭＯＶＰＥ法により成長させることができ
る。このため、同一の結晶成長装置内で各層２〜５，１
０１〜１０８を成長させることが可能となり、ウエハを
結晶成長装置の外部に取り出す回数を低減することが可
能となる。Especially in this case, undoped G
Since the aN layer 4 and the Mg-doped GaN layer 5 are thinned, the undoped GaN layer 4 and the Mg-doped G layer
The aN layer 5 can be grown by the MOVPE method. For this reason, each layer 2-5, 1 is formed in the same crystal growth apparatus.
01 to 108 can be grown, and the number of times the wafer is taken out of the crystal growth apparatus can be reduced.
【０１０４】以上のことから、上記の半導体レーザ素子
の製造方法においては、ウエハの反りを低減して高い歩
留りで均一な特性を有する半導体レーザ素子５００を製
造することが可能となる。From the above, according to the above-described method for manufacturing a semiconductor laser device, it becomes possible to manufacture a semiconductor laser device 500 having a uniform characteristic with a high yield by reducing the warp of the wafer.
【０１０５】また、上記の方法においては、アンドープ
ＧａＮ層４およびＭｇドープＧａＮ層５の薄膜化が図ら
れるため、半導体レーザ素子５００の製造効率が向上す
るとともに、原料コストの低減が図られる。さらに、Ｍ
ＯＶＰＥ装置により各層２〜５，１０１〜１０８の結晶
成長を行うことが可能であるため、従来の方法のように
ＭＯＶＰＥ装置の他に塩化物輸送成長装置を必要としな
い。このため、装置コストの低減が図られる。Further, in the above method, since the undoped GaN layer 4 and the Mg-doped GaN layer 5 are thinned, the manufacturing efficiency of the semiconductor laser device 500 is improved and the raw material cost is reduced. Furthermore, M
Since it is possible to perform the crystal growth of each layer 2-5, 101-108 by the OVPE apparatus, a chloride transport growth apparatus other than the MOVPE apparatus is not required unlike the conventional method. Therefore, the device cost can be reduced.
【０１０６】なお、上記の実施例においてはＭｇがドー
プされた層がＧａＮから構成される場合について説明し
たが、Ｍｇがドープされた層の構成はこれ以外であって
もよい。In the above embodiments, the case where the Mg-doped layer is made of GaN has been described, but the Mg-doped layer may have any other structure.
【０１０７】また、上記の実施例においてはＭｇがドー
プされた層が単層構造を有する場合について説明した
が、Ｍｇがドープされた層は多層構造を有してもよい。
Ｍｇがドープされた層が多層構造を有する場合は、少な
くとも１層にＭｇがドープされていればよい。Further, although the case where the Mg-doped layer has a single layer structure has been described in the above embodiments, the Mg-doped layer may have a multi-layer structure.
When the layer doped with Mg has a multi-layer structure, at least one layer may be doped with Mg.
【０１０８】さらに、Ｍｇがドープされた層を設ける位
置は上記に限定されるものではない。例えば、上記の実
施例において、アンドープＧａＮ層４を介さずに、直
接、酸化膜マスク５０上およびアンドープＧａＮ層３上
にＭｇドープＧａＮ層５を再成長させてもよい。このよ
うな構造を有する半導体レーザ素子を図５に示す。図５
の半導体レーザ素子においては、サファイア基板１、各
層２，３および酸化マスク５０により下地が構成され、
アンドープＧａＮ層３が第３のIII 族窒化物系半導体層
に相当する。この半導体レーザ素子においても、上記の
実施例と同様の効果が得られる。Further, the position where the Mg-doped layer is provided is not limited to the above. For example, in the above embodiment, the Mg-doped GaN layer 5 may be directly regrown on the oxide film mask 50 and the undoped GaN layer 3 without the interposition of the undoped GaN layer 4. A semiconductor laser device having such a structure is shown in FIG. Figure 5
In the semiconductor laser device of, the sapphire substrate 1, the layers 2 and 3 and the oxidation mask 50 form a base,
The undoped GaN layer 3 corresponds to the third group III nitride semiconductor layer. Also in this semiconductor laser device, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.
【０１０９】なお、転位密度の低減を図る上では、上記
の実施例のように酸化膜マスク５０の開口部の幅と同じ
程度の大きさの膜厚までアンドープの層を成長させ、そ
の上にＭｇがドープされた層を形成する方が好ましい。In order to reduce the dislocation density, an undoped layer is grown to a film thickness approximately the same as the width of the opening of the oxide film mask 50 as in the above embodiment, and the undoped layer is grown thereon. It is preferable to form a layer doped with Mg.
【０１１０】次に、以下の方法により、ＭｇドープＧａ
Ｎ層５の成長時におけるＭｇの供給量と、表面の平坦化
に要するＭｇドープＧａＮ層５の膜厚ｔ2 との関係を調
べた。Then, the Mg-doped Ga is prepared by the following method.
The relationship between the amount of Mg supplied during the growth of the N layer 5 and the film thickness t 2 of the Mg-doped GaN layer 5 required to flatten the surface was examined.
【０１１１】まず、図１（ａ）に示すように、サファイ
ア基板１上にＡｌＧａＮバッファ層２およびアンドープ
ＧａＮ層３を成長させた。さらに、アンドープＧａＮ層
３上に、幅Ｓ2 ３μｍのストライプ状の開口部を９μｍ
の周期で有する酸化膜マスク５０を形成した。この場
合、酸化膜マスク５０の酸化膜部分の幅Ｓ1 は６μｍで
ある。First, as shown in FIG. 1A, an AlGaN buffer layer 2 and an undoped GaN layer 3 were grown on a sapphire substrate 1. Furthermore, a stripe-shaped opening having a width S 2 of 3 μm is formed on the undoped GaN layer 3 by 9 μm.
The oxide film mask 50 having the period of is formed. In this case, the width S 1 of the oxide film portion of the oxide film mask 50 is 6 μm.
【０１１２】さらに、図１（ｂ）に示すように、酸化膜
マスク５０の開口部内で露出したアンドープＧａＮ層３
上に、開口部の幅Ｓ2 と同じ程度、すなわち約３μｍの
膜厚ｔ1 でアンドープＧａＮ層４を成長させた。この場
合、アンドープＧａＮ層４は選択横方向成長してファセ
ット構造を形成する。このようなアンドープＧａＮ層４
においては、前述のようにアンドープＧａＮ層３から伝
播した貫通転位が低減される。Further, as shown in FIG. 1B, the undoped GaN layer 3 exposed in the opening of the oxide film mask 50.
An undoped GaN layer 4 was grown on top of it with a film thickness t 1 about the same as the width S 2 of the opening, that is, about 3 μm. In this case, the undoped GaN layer 4 selectively grows laterally to form a facet structure. Such an undoped GaN layer 4
In the above, the threading dislocation propagated from the undoped GaN layer 3 is reduced as described above.
【０１１３】続いて、図１（ｃ）に示すように、ファセ
ット構造のアンドープＧａＮ層４上に、ＭｇドープＧａ
Ｎ層５を成長させた。ここでは、ＭｇドープＧａＮ層５
の成長時におけるＭｇの供給量を調整し、原料ガス中に
おけるＭｇとＧａとの比を種々変化させた。このように
してＭｇのドーピング量の異なる複数のＭｇドープＧａ
Ｎ層５を形成し、各々のＭｇドープＧａＮ層５につい
て、表面の平坦化に要する膜厚ｔ2 を測定した。Subsequently, as shown in FIG. 1C, Mg-doped Ga is formed on the undoped GaN layer 4 having the facet structure.
The N layer 5 was grown. Here, the Mg-doped GaN layer 5
The amount of Mg supplied during the growth of Al was adjusted to change various ratios of Mg and Ga in the source gas. In this way, a plurality of Mg-doped Ga having different Mg doping amounts
The N layer 5 was formed, and for each Mg-doped GaN layer 5, the film thickness t 2 required to flatten the surface was measured.
【０１１４】また、比較のため、図１（ｃ）の工程にお
いて、ＭｇドープＧａＮ層５を形成する代わりに平坦化
するまでアンドープＧａＮ層４を成長させ、この場合に
表面の平坦化に要するアンドープＧａＮ層４の膜厚につ
いて測定を行った。For comparison, in the process of FIG. 1C, instead of forming the Mg-doped GaN layer 5, the undoped GaN layer 4 is grown until it is flattened. In this case, the undoped GaN layer 4 required for flattening the surface is obtained. The film thickness of the GaN layer 4 was measured.
【０１１５】図５は、上記の測定結果を示す図である。
なお、図５においては、ＭｇドープＧａＮ層５の成長時
に供給される原料ガス中のＭｇとＧａとの比（Ｍｇ／Ｇ
ａ）を横軸にとり、表面の平坦化に要するＭｇドープＧ
ａＮ層５の膜厚と表面の平坦化に要するアンドープＧａ
Ｎ層４の膜厚との比を縦軸にとっている。FIG. 5 is a diagram showing the above measurement results.
In FIG. 5, the ratio of Mg and Ga in the source gas supplied during the growth of the Mg-doped GaN layer 5 (Mg / G
The horizontal axis is a), and Mg-doped G required for surface flattening.
Undoped Ga required for flattening the film thickness and surface of the aN layer 5
The vertical axis represents the ratio with the film thickness of the N layer 4.
【０１１６】図５に示すように、ＭｇがドープされたＭ
ｇドープＧａＮ層５においては、アンドープＧａＮ層４
に比べて表面の平坦化に要する膜厚が低減される。ここ
で、成長時に供給されるＭｇとＧａとの比が約１．０％
以下の場合においては、Ｍｇの増加に伴って平坦化に要
するＭｇドープＧａＮ層５の膜厚が低減される。一方、
ＭｇとＧａとの比が約１．０％を超える場合には、Ｍｇ
が増加しても平坦化に要するＭｇドープＧａＮ層５の膜
厚はほとんど低減されなくなる。As shown in FIG. 5, Mg-doped M
In the g-doped GaN layer 5, the undoped GaN layer 4
The film thickness required for flattening the surface is reduced as compared with. Here, the ratio of Mg and Ga supplied during growth is about 1.0%.
In the following cases, the film thickness of the Mg-doped GaN layer 5 required for planarization is reduced with an increase in Mg. on the other hand,
If the ratio of Mg to Ga exceeds about 1.0%, Mg
However, the film thickness of the Mg-doped GaN layer 5 required for the flattening is hardly reduced even if the value increases.
【０１１７】一方、Ｍｇのドーピング量とＭｇドープＧ
ａＮ層５の結晶性とを検討したところ、Ｍｇのドーピン
グ量が多過ぎる場合においては、ＭｇドープＧａＮ層５
の結晶性が劣化することがわかった。On the other hand, Mg doping amount and Mg doping G
When the crystallinity of the aN layer 5 was examined, when the Mg doping amount was too large, the Mg-doped GaN layer 5
It was found that the crystallinity of the was deteriorated.
【０１１８】以上のことから、ＭｇドープＧａＮ層５の
結晶性と、図６に示す結果とを考慮すると、Ｍｇドープ
ＧａＮ層５の成長時におけるＭｇの供給量は、Ｇａの供
給量の１％以下とすることが好ましい。この場合、Ｍｇ
ドープＧａＮ層５において、良好な結晶性を維持しつつ
表面の平坦化に要する膜厚を効果的に低減することが可
能となる。From the above, considering the crystallinity of the Mg-doped GaN layer 5 and the results shown in FIG. 6, the amount of Mg supplied during the growth of the Mg-doped GaN layer 5 is 1% of the amount of Ga supplied. The following is preferable. In this case, Mg
In the doped GaN layer 5, it is possible to effectively reduce the film thickness required for flattening the surface while maintaining good crystallinity.
【０１１９】ＭｇドープＧａＮ層５上に作製される素子
構造は、半導体レーザ素子５００の素子構造１００に限
定されるものではない。素子構造１００以外の素子構造
を有する半導体レーザ素子について、以下に説明する。The device structure formed on the Mg-doped GaN layer 5 is not limited to the device structure 100 of the semiconductor laser device 500. A semiconductor laser element having an element structure other than the element structure 100 will be described below.
【０１２０】図７は本発明の他の実施例における半導体
レーザ素子を示す模式的斜視図である。FIG. 7 is a schematic perspective view showing a semiconductor laser device according to another embodiment of the present invention.
【０１２１】図７に示す半導体レーザ素子５０１におい
ては、半導体レーザ素子５００と同様、サファイア基板
１上にＡｌＧａＮバッファ層２、アンドープＧａＮ層
３、アンドープＧａＮ層４およびＭｇドープＧａＮ層５
が順に形成されている。さらに、半導体レーザ素子５０
１のＭｇドープＧａＮ層５上には、以下のような素子構
造２００が形成されている。In the semiconductor laser device 501 shown in FIG. 7, similar to the semiconductor laser device 500, the AlGaN buffer layer 2, the undoped GaN layer 3, the undoped GaN layer 4, and the Mg-doped GaN layer 5 are formed on the sapphire substrate 1.
Are formed in order. Further, the semiconductor laser device 50
The following element structure 200 is formed on the Mg-doped GaN layer 5 of No. 1.
【０１２２】素子構造２００においては、ｎ−ＧａＮコ
ンタクト層１０１、ｎ−ＡｌＧａＩｎＮクラック防止層
１０２、ｎ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層１０３、ｎ−Ｇ
ａＮ第１クラッド層１０４、ＭＱＷ発光層１０５および
ｐ−ＧａＮ第１クラッド層１０６が順に積層されてい
る。ｐ−ＧａＮ第１クラッド層１０６上のストライプ状
の領域にはｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層１０７が形成
されている。それにより、ｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド
層１０７からなるリッジ部が形成されるとともに、ｐ−
ＧａＮ第１クラッド層１０６からなる平坦部が形成され
る。In the device structure 200, the n-GaN contact layer 101, the n-AlGaInN crack prevention layer 102, the n-AlGaN second cladding layer 103, and the n-G.
The aN first cladding layer 104, the MQW light emitting layer 105, and the p-GaN first cladding layer 106 are sequentially stacked. A p-AlGaN second cladding layer 107 is formed in a stripe-shaped region on the p-GaN first cladding layer 106. As a result, a ridge portion composed of the p-AlGaN second cladding layer 107 is formed, and p-
A flat portion made of the GaN first cladding layer 106 is formed.
【０１２３】ｐ−ＧａＮ第１クラッド層１０６上および
ｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層１０７の側面に、膜厚約
０．２μｍのｎ−ＧａＮ電流狭窄層１０９が形成されて
いる。この場合、ｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層１０７
の上面にｎ−ＧａＮ電流狭窄層１０９のストライプ状の
開口部が形成されている。ｎ−ＧａＮ電流狭窄層１０９
の上面および側面、ならびにｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッ
ド層１０７上にｐ−ＧａＮコンタクト層１０８が形成さ
れている。An n-GaN current confinement layer 109 having a film thickness of about 0.2 μm is formed on the p-GaN first cladding layer 106 and on the side surface of the p-AlGaN second cladding layer 107. In this case, the p-AlGaN second cladding layer 107
A striped opening of the n-GaN current confinement layer 109 is formed on the upper surface of the. n-GaN current confinement layer 109
A p-GaN contact layer 108 is formed on the upper and side surfaces of the p-AlGaN second cladding layer 107 and on the p-AlGaN second cladding layer 107.
【０１２４】なお、素子構造２００を構成する各層１０
１〜１０８の詳細については、素子構造１００において
前述した通りである。また、ｎ−ＧａＮ電流狭窄層１０
９は、基板温度を１１５０℃に保った状態でＭＯＶＰＥ
法により成長させる。ｎ−ＧａＮ電流狭窄層１０９の開
口部は例えばエッチングにより形成する。Each layer 10 that constitutes the device structure 200.
The details of 1 to 108 are as described above in the element structure 100. In addition, the n-GaN current confinement layer 10
9 is MOVPE with the substrate temperature kept at 1150 ° C.
Grow by law. The opening of the n-GaN current constriction layer 109 is formed by etching, for example.
【０１２５】ｐ−ＧａＮコンタクト層１０８からｎ−Ｇ
ａＮコンタクト層１０１までの一部領域がエッチングさ
れ、ｎ−ＧａＮコンタクト層１０１の所定領域が露出し
ている。この露出したｎ−ＧａＮコンタクト層１０１の
所定領域上にｎ側電極６０が形成されている。また、ｐ
−ＧａＮコンタクト層１０８上の所定領域にｐ側電極６
１が形成されている。露出したｐ−ＧａＮコンタクト層
１０８からｎ−第１コンタクト層１０１までの側面およ
びｎ−ＧａＮコンタクト層１０１の上面に、ＳｉＯ2 膜
からなる絶縁保護膜６２が形成されている。From the p-GaN contact layer 108 to the n-G
A partial region up to the aN contact layer 101 is etched to expose a predetermined region of the n-GaN contact layer 101. An n-side electrode 60 is formed on a predetermined region of the exposed n-GaN contact layer 101. Also, p
-The p-side electrode 6 is formed in a predetermined region on the GaN contact layer 108
1 is formed. An insulating protective film 62 made of a SiO 2 film is formed on the exposed side surfaces from the p-GaN contact layer 108 to the n− first contact layer 101 and on the upper surface of the n-GaN contact layer 101.
【０１２６】なお、半導体レーザ素子５０１において
は、各層１０１〜１０９が第２のIII族窒化物系半導体
層に相当する。In the semiconductor laser device 501, the layers 101 to 109 correspond to the second group III nitride semiconductor layer.
【０１２７】上記の半導体レーザ素子５０１において
は、選択横方向成長して転位密度の低減が図られたアン
ドープＧａＮ層４上に各層１０１〜１０９が形成されて
いる。したがって、各層１０１〜１０９において良好な
結晶性が実現される。それにより、半導体レーザ素子５
０１は、良好な素子特性を有するとともに高い信頼性を
有する。In the semiconductor laser device 501 described above, the layers 101 to 109 are formed on the undoped GaN layer 4 which has been selectively laterally grown to reduce the dislocation density. Therefore, good crystallinity is realized in each of the layers 101 to 109. Thereby, the semiconductor laser device 5
01 has good device characteristics and high reliability.
【０１２８】また、半導体レーザ素子５０１において
は、選択横方向成長して転位密度が低減されたファセッ
ト構造のアンドープＧａＮ層４上に、ＭｇドープＧａＮ
層５を表面が平坦化するまで成長させる。この場合、ア
ンドープＧａＮ層４の表面は平坦化しないので、アンド
ープＧａＮ層４の膜厚を大きくする必要がない。また、
ＭｇがドープされたＭｇドープＧａＮ層５は、横方向成
長の成長速度が大きいので、５μｍ以下のような小さな
膜厚で表面を平坦化することが可能である。Further, in the semiconductor laser device 501, Mg-doped GaN is formed on the undoped GaN layer 4 having a facet structure in which the lateral dislocation density is reduced by selective lateral growth.
The layer 5 is grown until the surface is flat. In this case, since the surface of the undoped GaN layer 4 is not flattened, it is not necessary to increase the film thickness of the undoped GaN layer 4. Also,
Since the Mg-doped GaN layer 5 doped with Mg has a high growth rate in lateral growth, the surface can be flattened with a small film thickness of 5 μm or less.
【０１２９】このように、半導体レーザ素子５０１にお
いては、アンドープＧａＮ層４の膜厚ｔ1 およびＭｇド
ープＧａＮ層５の膜厚ｔ2 が低減される。このため、半
導体レーザ素子５０１においては、製造プロセス時に発
生するウエハの反りが低減される。As described above, in the semiconductor laser device 501, the film thickness t 1 of the undoped GaN layer 4 and the film thickness t 2 of the Mg-doped GaN layer 5 are reduced. Therefore, in the semiconductor laser device 501, the warp of the wafer that occurs during the manufacturing process is reduced.
【０１３０】特に、この場合においては、アンドープＧ
ａＮ層４およびＭｇドープＧａＮ層５の薄膜化が図られ
ることから、アンドープＧａＮ層４およびＭｇドープＧ
ａＮ層５をＭＯＶＰＥ法により成長させることができ
る。このため、同一の結晶成長装置内で各層２〜５，１
０１〜１０８を成長させることが可能となる。それによ
り、ウエハを結晶成長装置の外部に取り出す回数が低減
される。In particular, in this case, undoped G
Since the aN layer 4 and the Mg-doped GaN layer 5 are thinned, the undoped GaN layer 4 and the Mg-doped G layer
The aN layer 5 can be grown by the MOVPE method. For this reason, each layer 2-5, 1 is formed in the same crystal growth apparatus.
It is possible to grow 01 to 108. This reduces the number of times the wafer is taken out of the crystal growth apparatus.
【０１３１】以上のことから、上記の半導体レーザ素子
５０１は、高い歩留りで製造が可能であるとともに均一
な素子特性を有する。From the above, the semiconductor laser device 501 described above can be manufactured with a high yield and has uniform device characteristics.
【０１３２】また、半導体レーザ素子５０１において
は、アンドープＧａＮ層４およびＭｇドープＧａＮ層５
の薄膜化が図られるため、製造効率が向上するととも
に、原料コストの低減が図られる。さらに、ＭＯＶＰＥ
装置により各層２〜５，１０１〜１０９の結晶成長を行
うことが可能であるため、従来の方法のようにＭＯＶＰ
Ｅ装置の他に塩化物輸送成長装置を必要とせず、製造に
かかる装置コストの低減が図られる。In the semiconductor laser device 501, the undoped GaN layer 4 and the Mg-doped GaN layer 5 are also included.
As a result, the manufacturing efficiency is improved and the raw material cost is reduced. Furthermore, MOVPE
Since it is possible to perform crystal growth of each layer 2-5, 101-109 by the apparatus, it is possible to perform MOVP as in the conventional method.
A chloride transport growth device is not required in addition to the E device, and the device cost for manufacturing can be reduced.
【０１３３】図８は本発明のさらに他の実施例における
半導体レーザ素子を示す模式的斜視図である。FIG. 8 is a schematic perspective view showing a semiconductor laser device according to still another embodiment of the present invention.
【０１３４】図８に示す半導体レーザ素子５０２におい
ては、ｎ−Ｓｉ基板１Ａ上に、ｎ−ＡｌＧａＮバッファ
層２ａ、ｎ−ＧａＮ層３ａおよびｎ−ＧａＮ層４ａが順
に形成されている。さらにその上には、Ｍｇがドープさ
れるとともにｎ型不純物としてＳｉがドープされたｎ型
のＭｇドープＧａＮ層５ａが形成されている。各層２ａ
〜５ａは、ｎ型不純物をドーピングする点を除いて、図
１の方法と同様の方法によりｎ−Ｓｉ基板１Ａ上に形成
される。なお、ここでは、電流を流れやすくするため
に、ｎ型のＭｇドープＧａＮ層５ａを形成している。In the semiconductor laser device 502 shown in FIG. 8, an n-AlGaN buffer layer 2a, an n-GaN layer 3a and an n-GaN layer 4a are sequentially formed on an n-Si substrate 1A. Further thereon, an n-type Mg-doped GaN layer 5a doped with Mg and doped with Si as an n-type impurity is formed. Each layer 2a
5a are formed on the n-Si substrate 1A by the same method as that of FIG. 1 except that n-type impurities are doped. Note that here, the n-type Mg-doped GaN layer 5a is formed in order to facilitate the flow of current.
【０１３５】ｎ型のＭｇドープＧａＮ層５ａ上には、ｎ
−ＡｌＧａＩｎＮクラック防止層１０２、ｎ−ＡｌＧａ
Ｎ第２クラッド層１０３、ｎ−ＧａＮ第１クラッド層１
０４、ＭＱＷ発光層１０５、ｐ−ＧａＮ第１クラッド層
１０６が順に形成されている。ｐ−ＧａＮ第１クラッド
層１０６上のストライプ状の領域にｐ−ＡｌＧａＮ第２
クラッド層１０７が形成されている。それにより、ｐ−
ＡｌＧａＮ第２クラッド層１０７からなるリッジ部が形
成されるとともに、ｐ−ＧａＮ第１クラッド層１０６か
らなる平坦部が形成される。On the n-type Mg-doped GaN layer 5a, n
-AlGaInN crack prevention layer 102, n-AlGa
N second cladding layer 103, n-GaN first cladding layer 1
04, the MQW light emitting layer 105, and the p-GaN first cladding layer 106 are sequentially formed. A p-AlGaN second clad layer 106 is formed in a stripe-shaped region on the p-GaN first clad layer 106.
The clad layer 107 is formed. As a result, p-
A ridge portion made of the AlGaN second cladding layer 107 is formed, and a flat portion made of the p-GaN first cladding layer 106 is formed.
【０１３６】ｐ−ＧａＮ第１クラッド層１０６上および
ｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層１０７の側面にｎ−Ｇａ
Ｎ電流狭窄層１０９が形成されている。この場合、ｐ−
ＡｌＧａＮ第２クラッド層１０７の上面にｎ−ＧａＮ電
流狭窄層１０９のストライプ状の開口部が形成されてい
る。ｎ−ＧａＮ電流狭窄層１０９およびｐ−ＡｌＧａＮ
第２クラッド層１０７上にｐ−ＧａＮコンタクト層１０
８が形成されている。この場合、ｐ−ＧａＮコンタクト
層１０８はリッジ部および平坦部を有する。ｎ−Ｓｉ基
板１Ａの裏面にｎ側電極６０が形成され、ｐ−ＧａＮコ
ンタクト層１０８のリッジ部の上面にｐ側電極６１が形
成されている。N-Ga is formed on the p-GaN first cladding layer 106 and on the side surface of the p-AlGaN second cladding layer 107.
The N-current constriction layer 109 is formed. In this case, p-
Stripe-shaped openings of the n-GaN current confinement layer 109 are formed on the upper surface of the AlGaN second cladding layer 107. n-GaN current confinement layer 109 and p-AlGaN
The p-GaN contact layer 10 is formed on the second cladding layer 107.
8 is formed. In this case, the p-GaN contact layer 108 has a ridge portion and a flat portion. An n-side electrode 60 is formed on the back surface of the n-Si substrate 1A, and a p-side electrode 61 is formed on the upper surface of the ridge portion of the p-GaN contact layer 108.
【０１３７】なお、半導体レーザ素子５０２の各層１０
２〜１０９の詳細については、半導体レーザ素子５０１
の素子構造２００において前述した通りである。Each layer 10 of the semiconductor laser device 502 is
For details of 2 to 109, refer to the semiconductor laser device 501.
The device structure 200 is as described above.
【０１３８】このような半導体レーザ素子５０２におい
ては、ｎ型のＭｇドープＧａＮ層５ａが第１のIII 族窒
化物系半導体層に相当する。また、この場合において
は、ｎ−Ｓｉ基板１Ａおよび各層２ａ〜４ａにより下地
が構成され、ｎ−ＧａＮ層４ａが第３のIII 族窒化物系
半導体層に相当する。In such a semiconductor laser device 502, the n-type Mg-doped GaN layer 5a corresponds to the first group III nitride semiconductor layer. Further, in this case, the n-Si substrate 1A and the layers 2a to 4a form a base, and the n-GaN layer 4a corresponds to the third group III nitride semiconductor layer.
【０１３９】上記の半導体レーザ素子５０２において
は、選択横方向成長により転位密度の低減が図られたｎ
−ＧａＮ層４ａ上に各層１０２〜１０９が形成されてい
る。したがって、各層１０２〜１０９において良好な結
晶性が実現される。それにより、半導体レーザ素子５０
２は、良好な素子特性を有するとともに高い信頼性を有
する。In the above semiconductor laser device 502, the dislocation density is reduced by selective lateral growth.
-Each layer 102-109 is formed on the GaN layer 4a. Therefore, good crystallinity is realized in each of the layers 102 to 109. Thereby, the semiconductor laser device 50
No. 2 has good device characteristics and high reliability.
【０１４０】また、上記の半導体レーザ素子５０２にお
いては、選択横方向成長してファセット構造が形成され
たｎ−ＧａＮ層４ａ上に、ｎ型のＭｇドープＧａＮ層５
を表面が平坦化するまで成長させる。この場合、ｎ−Ｇ
ａＮ層４ａの表面は平坦化しないので、ｎ−ＧａＮ層４
ａの膜厚を大きくする必要がない。また、Ｍｇがドープ
されたｎ型のＭｇドープＧａＮ層５ａは、横方向成長の
成長速度が大きいので、５μｍ以下のような小さな膜厚
で表面を平坦化することができる。In the semiconductor laser device 502 described above, the n-type Mg-doped GaN layer 5 is formed on the n-GaN layer 4a having the facet structure formed by selective lateral growth.
Are grown until the surface is flat. In this case, n-G
Since the surface of the aN layer 4a is not flattened, the n-GaN layer 4
It is not necessary to increase the film thickness of a. Further, since the n-type Mg-doped GaN layer 5a doped with Mg has a high growth rate in lateral growth, the surface can be flattened with a small film thickness of 5 μm or less.
【０１４１】このように、半導体レーザ素子５０２にお
いては、ｎ−ＧａＮ層４ａの膜厚およびｎ型のＭｇドー
プＧａＮ層５ａの膜厚が低減されるので、半導体レーザ
素子の製造プロセス時に発生するウエハの反りが低減さ
れる。As described above, in the semiconductor laser device 502, the film thickness of the n-GaN layer 4a and the film thickness of the n-type Mg-doped GaN layer 5a are reduced, so that a wafer generated during the manufacturing process of the semiconductor laser device. Warpage is reduced.
【０１４２】特に、この場合においては、ｎ−ＧａＮ層
４ａおよびｎ型のＭｇドープＧａＮ層５ａの薄膜化が図
られることから、ｎ−ＧａＮ層４ａおよびｎ型のＭｇド
ープＧａＮ層５ａをＭＯＶＰＥ法により成長させること
ができる。このため、同一の結晶成長装置内で各層２ａ
〜５ａ，１０２〜１０９を成長させることが可能とな
る。それにより、ウエハを結晶成長装置の外部に取り出
す回数が低減される。In particular, in this case, since the n-GaN layer 4a and the n-type Mg-doped GaN layer 5a can be thinned, the n-GaN layer 4a and the n-type Mg-doped GaN layer 5a are formed by the MOVPE method. Can be grown by. Therefore, each layer 2a is formed in the same crystal growth apparatus.
~ 5a, 102-109 can be grown. This reduces the number of times the wafer is taken out of the crystal growth apparatus.
【０１４３】以上のことから、上記の半導体レーザ素子
５０２は、高い歩留りで製造が可能であるとともに、均
一な特性を有する。From the above, the semiconductor laser device 502 described above can be manufactured with a high yield and has uniform characteristics.
【０１４４】また、半導体レーザ素子５０２において
は、ｎ−ＧａＮ層４ａおよびｎ型のＭｇドープＧａＮ層
５ａの薄膜化が図られるため、製造効率が向上するとと
もに、原料コストの低減が図られる。さらに、ＭＯＶＰ
Ｅ装置により各層２ａ〜５ａ，１０２〜１０９の結晶成
長を行うことが可能であるため、従来の方法のようにＭ
ＯＶＰＥ装置の他に塩化物輸送成長装置を必要とせず、
製造にかかる装置コストの低減が図られる。Further, in the semiconductor laser device 502, since the n-GaN layer 4a and the n-type Mg-doped GaN layer 5a can be thinned, the manufacturing efficiency is improved and the raw material cost is reduced. Furthermore, MOVP
Since it is possible to perform the crystal growth of each of the layers 2a to 5a and 102 to 109 by the E apparatus, it is possible to perform M growth as in the conventional method.
No need for chloride transport growth equipment other than OVPE equipment,
The device cost for manufacturing can be reduced.
【０１４５】なお、上記の半導体レーザ素子５００，５
０１においてはサファイア基板１を用いているが、サフ
ァイア以外に、スピネル等の絶縁体の基板を用いてもよ
い。The semiconductor laser devices 500 and 5 described above are used.
Although the sapphire substrate 1 is used in No. 01, an insulating substrate such as spinel may be used instead of sapphire.
【０１４６】また、半導体レーザ素子５０２においては
ｎ−Ｓｉ基板１Ａを用いているが、Ｓｉ以外に、Ｇｅ等
のIV族半導体、ＳｉＣ等のIV−IV族半導体あるいはＺｎ
Ｓｅ等のII−VI族半導体からなる半導体基板や、半導体
基板の格子定数が窒化物系半導体層の格子定数と異なる
ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ等のIII −Ｖ族半導体からな
る半導体基板を用いてもよい。半導体基板としては、絶
縁性、ｎ型、ｐ型のいずれの基板を用いてもよい。Although the semiconductor laser device 502 uses the n-Si substrate 1A, in addition to Si, a group IV semiconductor such as Ge, a group IV-IV semiconductor such as SiC, or Zn.
A semiconductor substrate made of a II-VI group semiconductor such as Se or a semiconductor substrate made of a III-V group semiconductor such as GaAs, InP, GaP or the like having a lattice constant different from that of the nitride semiconductor layer may be used. Good. As the semiconductor substrate, any of insulating, n-type and p-type substrates may be used.
【０１４７】また、半導体レーザ素子５００，５０１，
５０２においては、基板１，１Ａ上にｎ型半導体層およ
びｐ型半導体層が順に形成されているが、基板１，１Ａ
上にｐ型半導体層およびｎ型半導体層を順に形成しても
よい。Further, the semiconductor laser devices 500, 501,
In 502, the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer are sequentially formed on the substrates 1 and 1A.
A p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer may be sequentially formed thereover.
【０１４８】さらに、上記においては、Ｍｇがドープさ
れた層を、選択成長マスクを用いた選択横方向成長後の
結晶成長表面の平坦化に用いる場合について説明した
が、表面に凹凸パターンを有する基板または半導体層上
に半導体層を成長させた場合の結晶成長表面の平坦化に
Ｍｇがドープされた層を用いてもよい。この場合につい
て以下に説明する。Further, in the above description, the case where the Mg-doped layer is used for flattening the crystal growth surface after the selective lateral growth using the selective growth mask has been described. However, a substrate having an uneven pattern on the surface has been described. Alternatively, a Mg-doped layer may be used for flattening the crystal growth surface when the semiconductor layer is grown on the semiconductor layer. This case will be described below.
【０１４９】図９および図１０は、本発明のさらに他の
実施例における半導体レーザ素子の製造方法を示す模式
的工程断面図である。9 and 10 are schematic process sectional views showing a method for manufacturing a semiconductor laser device according to still another embodiment of the present invention.
【０１５０】まず、図９（ａ）に示すように、Ｃ面を基
板表面とするサファイア基板１１の所定領域を、ＲＩＥ
法（反応性イオンエッチング法）等によりエッチングす
る。このようにして、所定の方向に延びる複数のストラ
イプ状の凹部が形成されたサファイア基板１１を作製す
る。First, as shown in FIG. 9A, a predetermined region of the sapphire substrate 11 having the C surface as the substrate surface is subjected to RIE.
Etching by a method (reactive ion etching method) or the like. In this way, the sapphire substrate 11 having a plurality of stripe-shaped recesses extending in the predetermined direction is manufactured.
【０１５１】この場合、凹部の幅Ｗ3 は、数μｍ〜数十
μｍとするのが好ましく、凸部の幅ｂ1 は数百ｎｍ〜数
十μｍとするのが好ましく、凹部の深さｄは、数ｎｍ〜
数μｍとするのが好ましい。例えば、本例においては凹
部の幅Ｗ3 を約２９μｍとし、凸部の幅ｂ1 を２μｍと
し、凹部の深さｄを約１μｍとしている。In this case, the width W 3 of the concave portion is preferably several μm to several tens of μm, the width b 1 of the convex portion is preferably several hundred nm to several tens μm, and the depth d of the concave portion is d. Is a few nm
It is preferably several μm. For example, in this example, the width W 3 of the concave portion is about 29 μm, the width b 1 of the convex portion is 2 μm, and the depth d of the concave portion is about 1 μm.
【０１５２】また、サファイア基板１１のＣ面に対する
凹部側面の角度は、特に限定されるものではない。例え
ば、本例においては凹部側面がサファイア基板１１のＣ
面に対してほぼ垂直である。The angle of the side surface of the recess with respect to the C surface of the sapphire substrate 11 is not particularly limited. For example, in this example, the side surface of the recess is C of the sapphire substrate 11.
It is almost perpendicular to the plane.
【０１５３】さらに、ストライプ状の凹部を形成する方
向は、特に限定されるものではない。例えば、本例にお
いては〈０１-1０〉方向にストライプ状の凹部を形成す
る。なお、これ以外に、例えば〈１１-2０〉方向にスト
ライプ状の凹部を形成してもよい。Furthermore, the direction of forming the stripe-shaped recess is not particularly limited. For example, in this example, stripe-shaped recesses are formed in the <01-10> direction. Other than this, for example, stripe-shaped recesses may be formed in the <11-20> direction.
【０１５４】続いて、図９（ｂ）に示すように、基板温
度を６００℃に保った状態でＭＯＶＰＥ法により、サフ
ァイア基板１１の凸部上面、凹部底面および凹部側面
に、アンドープのＡｌＧａＮからなる膜厚約１５ｎｍの
ＡｌＧａＮバッファ層１２を成長させる。この場合、Ａ
ｌＧａＮバッファ層１２は、サファイア基板１１の凸部
上面、凹部底面および凹部側面において、図中の矢印Ｙ
の方向（ｃ軸方向）および矢印Ｘの方向（横方向）に成
長する。このようにして形成されたＡｌＧａＮバッファ
層１２の表面には、サファイア基板１１と同様の凹凸パ
ターンが形成される。Then, as shown in FIG. 9B, the convex upper surface, concave lower surface and concave side surface of the sapphire substrate 11 are made of undoped AlGaN by MOVPE while the substrate temperature is kept at 600 ° C. The AlGaN buffer layer 12 having a film thickness of about 15 nm is grown. In this case, A
The lGaN buffer layer 12 has an arrow Y in the figure on the upper surface of the convex portion, the lower surface of the concave portion, and the side surface of the concave portion of the sapphire substrate 11.
Direction (c-axis direction) and the direction of arrow X (lateral direction). An uneven pattern similar to that of the sapphire substrate 11 is formed on the surface of the AlGaN buffer layer 12 thus formed.
【０１５５】続いて、図１０（ｃ）に示すように、基板
温度を１１５０℃に保った状態でＭＯＶＰＥ法により、
ＡｌＧａＮバッファ層１２上にＭｇドープＧａＮ層１３
を成長させる。この場合、ＭｇドープＧａＮ層１３はＡ
ｌＧａＮバッファ層１２の凸部上面、凹部底面および凹
部側面において、図中の矢印Ｙの方向（ｃ軸方向）およ
び矢印Ｘの方向（横方向）に成長する。Then, as shown in FIG. 10C, the substrate temperature was kept at 1150 ° C. by the MOVPE method.
Mg-doped GaN layer 13 on AlGaN buffer layer 12
Grow. In this case, the Mg-doped GaN layer 13 is A
On the upper surface of the convex portion, the bottom surface of the concave portion, and the side surface of the concave portion of the lGaN buffer layer 12, they grow in the direction of arrow Y (c-axis direction) and the direction of arrow X (lateral direction) in the figure.
【０１５６】ここで、ＭｇドープＧａＮ層１３はアンド
ープのＧａＮに比べて横方向成長の速度が大きいため、
図１０（ｄ）に示すように、凹部底面のＭｇドープＧａ
Ｎ層１３上において、凸部上面および凹部側面のＭｇド
ープＧａＮ層１３の横方向成長が促進される。それによ
り、ＭｇドープＧａＮ層１３の凹部が徐々に埋められて
いく。Since the Mg-doped GaN layer 13 has a lateral growth rate higher than that of undoped GaN,
As shown in FIG. 10D, the Mg-doped Ga on the bottom of the recess is
On the N layer 13, the lateral growth of the Mg-doped GaN layer 13 on the convex upper surface and the concave side surface is promoted. Thereby, the recess of the Mg-doped GaN layer 13 is gradually filled.
【０１５７】上記のＭｇドープＧａＮ層１３の横方向成
長に伴って、サファイア基板１１付近で発生してｃ軸方
向に伝播した転位は、横方向（矢印Ｘの方向）すなわち
サファイア基板１１のＣ面に平行な方向に折れ曲がる。
それにより、ＭｇドープＧａＮ層１３において、ｃ軸方
向に伝播する転位が低減される。The dislocations generated in the vicinity of the sapphire substrate 11 and propagated in the c-axis direction along with the lateral growth of the Mg-doped GaN layer 13 are lateral (direction of arrow X), that is, the C-plane of the sapphire substrate 11. Bend in a direction parallel to.
This reduces dislocations propagating in the c-axis direction in the Mg-doped GaN layer 13.
【０１５８】図１０（ｅ）に示すように、表面が平坦化
するまでＭｇドープＧａＮ層１３を成長させる。この場
合、前述のようにＭｇドープＧａＮ層１３はアンドープ
のＧａＮに比べて横方向成長の速度が大きいため、凹凸
パターンが形成されたＡｌＧａＮバッファ層１２上にア
ンドープＧａＮ層を成長させる場合に比べて、Ｍｇドー
プＧａＮ層１３は小さな膜厚で表面を平坦化することが
可能である。このようにして平坦化されたＭｇドープＧ
ａＮ層１３の表面においては転位が低減されており、良
好な結晶性が得られる。As shown in FIG. 10E, the Mg-doped GaN layer 13 is grown until the surface is flattened. In this case, since the Mg-doped GaN layer 13 has a higher lateral growth rate than the undoped GaN as described above, compared with the case where the undoped GaN layer is grown on the AlGaN buffer layer 12 having the uneven pattern. The Mg-doped GaN layer 13 can have a flat surface with a small film thickness. The Mg-doped G flattened in this way
Dislocations are reduced on the surface of the aN layer 13, and good crystallinity is obtained.
【０１５９】以上のように、上記の方法によれば、スト
ライプ状の凹部が形成されたサファイア基板１１を用い
ることにより、選択成長マスクを用いることなくＭｇド
ープＧａＮ層１３を横方向成長させ、転位を低減するこ
とが可能となる。それにより、良好な結晶性を有するＭ
ｇドープＧａＮ層１３を形成することができる。As described above, according to the above method, by using the sapphire substrate 11 in which the stripe-shaped recesses are formed, the Mg-doped GaN layer 13 is laterally grown without using a selective growth mask, and dislocations are generated. Can be reduced. Thereby, M having good crystallinity
The g-doped GaN layer 13 can be formed.
【０１６０】この場合、選択成長マスクを用いていない
ため、選択成長マスク上におけるボイドの発生、および
選択成長マスクと半導体層との間の熱膨張係数の差によ
り発生するクラックが防止される。したがって、Ｍｇド
ープＧａＮ層１３の結晶性の向上がより図られる。In this case, since the selective growth mask is not used, generation of voids on the selective growth mask and cracks caused by the difference in thermal expansion coefficient between the selective growth mask and the semiconductor layer are prevented. Therefore, the crystallinity of the Mg-doped GaN layer 13 is further improved.
【０１６１】また、この場合、ＧａＮを成長させる工程
はＭｇドープＧａＮ層１３を形成する際の１回のみであ
る。このように、上記の方法によれば、１回のＧａＮの
成長により、転位が低減されたＭｇドープＧａＮ層１３
が容易に得られる。Also, in this case, the step of growing GaN is only once when the Mg-doped GaN layer 13 is formed. As described above, according to the above method, the Mg-doped GaN layer 13 in which dislocations are reduced by the growth of GaN once is performed.
Is easily obtained.
【０１６２】本実施例においては、上記のようにして形
成したＭｇドープＧａＮ層１３上に、図２〜図４の方法
と同様の方法により素子構造１００を形成する。それに
より、半導体レーザ素子５００と同様の構造を有する半
導体レーザ素子を作製する。In this example, the element structure 100 is formed on the Mg-doped GaN layer 13 formed as described above by the same method as that shown in FIGS. Thereby, a semiconductor laser device having the same structure as the semiconductor laser device 500 is manufactured.
【０１６３】なお、本実施例の半導体レーザ素子におい
ては、ＭｇドープＧａＮ層１３が第１のIII 族窒化物系
半導体層に相当し、各層１０１〜１０８が第２のIII 族
窒化物系半導体層に相当する。また、この場合において
は、サファイア基板１１およびＡｌＧａＮバッファ層１
２により下地が構成され、ＡｌＧａＮバッファ層１２が
第３のIII 族窒化物系半導体層に相当する。In the semiconductor laser device of this example, the Mg-doped GaN layer 13 corresponds to the first group III nitride semiconductor layer, and each of the layers 101 to 108 is the second group III nitride semiconductor layer. Equivalent to. Further, in this case, the sapphire substrate 11 and the AlGaN buffer layer 1
2 forms the base, and the AlGaN buffer layer 12 corresponds to the third group III nitride semiconductor layer.
【０１６４】上記の半導体レーザ素子の製造方法におい
ては、転位が低減されたＭｇドープＧａＮ層１３上に各
層１０１〜１０８を形成するので、各層１０１〜１０８
において良好な結晶性が得られる。このため、良好な素
子特性および高い信頼性を有する半導体レーザ素子が製
造可能となる。In the method of manufacturing a semiconductor laser device described above, since the layers 101 to 108 are formed on the Mg-doped GaN layer 13 with reduced dislocations, the layers 101 to 108 are formed.
Good crystallinity is obtained. Therefore, a semiconductor laser device having good device characteristics and high reliability can be manufactured.
【０１６５】また、上記の半導体レーザ素子の製造方法
によれば、ＭｇドープＧａＮ層１３の膜厚を低減できる
ので、製造プロセス時に発生するウエハの反りを低減す
ることができる。それにより、製造プロセスが容易とな
り、歩留りが向上する。Further, according to the method of manufacturing a semiconductor laser device described above, the thickness of the Mg-doped GaN layer 13 can be reduced, so that the warp of the wafer that occurs during the manufacturing process can be reduced. This facilitates the manufacturing process and improves the yield.
【０１６６】特に、この場合においては、ＭｇドープＧ
ａＮ層１３の薄膜化が図られることから、ＭｇドープＧ
ａＮ層１３をＭＯＶＰＥ法により成長させることができ
る。このため、同一の結晶成長装置内で各層１２，１
３，１０１〜１０８を成長させることが可能となる。そ
れにより、ウエハを結晶成長装置の外部に取り出す回数
が低減される。Particularly in this case, Mg-doped G
Since the aN layer 13 can be thinned, Mg-doped G
The aN layer 13 can be grown by the MOVPE method. For this reason, each layer 12, 1 is formed in the same crystal growth apparatus.
It is possible to grow 3, 101 to 108. This reduces the number of times the wafer is taken out of the crystal growth apparatus.
【０１６７】以上のことから、上記の半導体レーザ素子
の製造方法によれば、ウエハの反りを低減して高い歩留
りで均一な特性を有する半導体レーザ素子を製造するこ
とが可能となる。From the above, according to the above-mentioned method for manufacturing a semiconductor laser device, it becomes possible to manufacture a semiconductor laser device having a uniform characteristic with a high yield by reducing the warp of the wafer.
【０１６８】また、ＭｇドープＧａＮ層１３の薄膜化が
図られるため、半導体レーザ素子の製造効率が向上する
とともに、原料コストの低減が図られる。さらに、ＭＯ
ＶＰＥ装置により各層１２，１３，１０１〜１０８の結
晶成長を行うことが可能となるため、従来の方法のよう
にＭＯＶＰＥ装置の他に塩化物輸送成長装置を必要とし
ない。このため、装置コストの低減が図られる。Since the Mg-doped GaN layer 13 is thinned, the manufacturing efficiency of the semiconductor laser device is improved and the raw material cost is reduced. Furthermore, MO
Since it is possible to perform crystal growth of each layer 12, 13, 101-108 by the VPE apparatus, a chloride transport growth apparatus other than the MOVPE apparatus is not required unlike the conventional method. Therefore, the device cost can be reduced.
【０１６９】なお、上記においてはサファイア基板１１
を用いているが、スピネル等の絶縁体の基板を用いても
よい。あるいはＳｉ、Ｇｅ等のIV族半導体、ＳｉＣ等の
IV−IV族半導体あるいはＺｎＳｅ等のII−VI族半導体か
らなる半導体基板や、半導体基板の格子定数が窒化物系
半導体層の格子定数と異なるＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ
等のIII −Ｖ族半導体からなる半導体基板を用いてもよ
い。半導体基板としては、絶縁性、ｎ型、ｐ型のいずれ
の基板を用いてもよい。In the above, the sapphire substrate 11
However, a substrate made of an insulating material such as spinel may be used. Or group IV semiconductors such as Si and Ge, SiC such as
A semiconductor substrate made of a IV-IV group semiconductor or a II-VI group semiconductor such as ZnSe, or GaAs, InP, GaP whose lattice constant of the semiconductor substrate is different from that of the nitride semiconductor layer.
You may use the semiconductor substrate which consists of III-V group semiconductors, such as these. As the semiconductor substrate, any of insulating, n-type and p-type substrates may be used.
【０１７０】特に、Ｓｉ、ＧａＡｓまたはＳｉＣからな
る基板は、ＧａＮに比べてエッチングが容易である。し
たがって、Ｓｉ、ＧａＡｓまたはＳｉＣからなる基板を
用いた場合、エッチングにより基板に容易にストライプ
状の凹部を形成することができる。それにより、転位が
低減されたＭｇドープＧａＮ層１３を容易に形成するこ
とが可能となる。In particular, a substrate made of Si, GaAs or SiC is easier to etch than GaN. Therefore, when a substrate made of Si, GaAs, or SiC is used, stripe-shaped recesses can be easily formed on the substrate by etching. This makes it possible to easily form the Mg-doped GaN layer 13 with reduced dislocations.
【０１７１】また、上記においては、ＭｇドープＧａＮ
層１３上に素子構造１００を形成する場合について説明
したが、ＭｇドープＧａＮ層１３上に図７の素子構造２
００を形成し、半導体レーザ素子５０１と同様の構造を
有する半導体レーザ素子を作製してもよい。あるいは、
上記のような半導体基板を用いて、図８の半導体レーザ
素子５０２と同様の構造を有する半導体レーザ素子を作
製してもよい。この場合においても、素子構造１００が
形成された半導体レーザ素子と同様の効果が得られる。Also, in the above, Mg-doped GaN
Although the case where the device structure 100 is formed on the layer 13 has been described, the device structure 2 of FIG. 7 is formed on the Mg-doped GaN layer 13.
00 to form a semiconductor laser device having a structure similar to that of the semiconductor laser device 501. Alternatively,
A semiconductor laser device having a structure similar to that of the semiconductor laser device 502 shown in FIG. 8 may be manufactured using the above semiconductor substrate. Also in this case, the same effect as that of the semiconductor laser device in which the device structure 100 is formed can be obtained.
【０１７２】また、上記においては基板上にストライプ
状の凹凸パターンを形成しているが、基板上に形成する
凹凸パターンは、ストライプ状以外であってもよい。さ
らに、円形、六角形、三角形等の形状を有する複数の凹
部または凸部が分散的に形成された基板であってもよ
い。Further, in the above, the stripe-shaped uneven pattern is formed on the substrate, but the uneven pattern formed on the substrate may be other than the stripe pattern. Further, it may be a substrate in which a plurality of concave portions or convex portions having a circular shape, a hexagonal shape, a triangular shape or the like are dispersedly formed.
【０１７３】図１１および図１２は、本発明のさらに他
の実施例における半導体レーザ素子の製造方法を示す模
式的工程断面図である。11 and 12 are schematic process sectional views showing a method for manufacturing a semiconductor laser device according to still another embodiment of the present invention.
【０１７４】図１１（ａ）に示すように、サファイア基
板２１のＣ面から所定の方向に所定の角度傾斜したオフ
面を、ＲＩＥ法等によりエッチングする。それにより、
サファイア基板２１のオフ面に所定の方向にストライプ
状に延びる階段状の段差を形成する。この場合、サファ
イア基板２１の段差の底面においては、Ｃ面が露出して
いる。As shown in FIG. 11A, the off surface inclined from the C surface of the sapphire substrate 21 in a predetermined direction by a predetermined angle is etched by the RIE method or the like. Thereby,
Step-like steps extending in stripes in a predetermined direction are formed on the off surface of the sapphire substrate 21. In this case, the C surface is exposed on the bottom surface of the step of the sapphire substrate 21.
【０１７５】エッチングにより形成された段差は、サフ
ァイア基板２１のオフ面に本来的に存在する原子オーダ
の段差に比べて大きなサイズを有する。サファイア基板
２１において、段差の底面の幅は数μｍ〜数十μｍとす
ることが好ましく、段差の高さは数ｎｍ〜数μｍとする
ことが好ましい。例えば、本例においては段差の底面の
幅を約２９μｍとし、段差の高さを約１μｍとする。The step formed by etching has a size larger than the atomic step originally present on the off surface of the sapphire substrate 21. In the sapphire substrate 21, the width of the bottom surface of the step is preferably several μm to several tens of μm, and the height of the step is preferably several nm to several μm. For example, in this example, the width of the bottom surface of the step is about 29 μm, and the height of the step is about 1 μm.
【０１７６】また、段差を形成する方向は、特に限定さ
れるものではない。例えば、本例においては、Ｃ面から
〈１１-2０〉方向に２°傾斜したサファイア基板のオフ
面をエッチングすることにより、〈０１-1０〉方向にス
トライプ状に延びる階段状の段差を形成する。なお、こ
れ以外に、例えば〈１１-2０〉方向にストライプ状に延
びる階段状の段差を形成してもよい。The direction of forming the step is not particularly limited. For example, in this example, a step-like step extending in stripes in the <01-10> direction is formed by etching the off surface of the sapphire substrate that is tilted 2 ° from the C plane in the <11-20> direction. . Other than this, for example, stepped steps extending in stripes in the <11-20> direction may be formed.
【０１７７】図１１（ｂ）に示すように、サファイア基
板２１の段差の底面および側面に、基板温度を６００℃
に保った状態でＭＯＶＰＥ法により、アンドープのＡｌ
ＧａＮからなる膜厚１５ｎｍのＡｌＧａＮバッファ層２
２を形成する。この場合、ＡｌＧａＮバッファ層２２
は、サファイア基板２１の段差の底面および側面におい
て、図中の矢印Ｙの方向（ｃ軸方向）および矢印Ｘの方
向（横方向）に成長する。このようにして成長したＡｌ
ＧａＮバッファ層２２の表面は、サファイア基板２１と
同様のストライプ状に延びる階段状の段差を有する。As shown in FIG. 11B, the substrate temperature is 600 ° C. on the bottom surface and the side surface of the step of the sapphire substrate 21.
Undoped Al by MOVPE method
15 nm thick AlGaN buffer layer 2 made of GaN
Form 2. In this case, the AlGaN buffer layer 22
Grow on the bottom surface and the side surface of the step of the sapphire substrate 21 in the arrow Y direction (c-axis direction) and the arrow X direction (lateral direction) in the figure. Al grown in this way
The surface of the GaN buffer layer 22 has a stepped step extending in a stripe shape similar to the sapphire substrate 21.
【０１７８】続いて、図１１（ｃ）に示すように、基板
温度１１５０℃に保った状態でＭＯＶＰＥ法により、Ａ
ｌＧａＮバッファ層２２の段差の底面および側面に、Ｍ
ｇドープＧａＮ層２３を成長させる。この場合、Ｍｇド
ープＧａＮ層２３は、ＡｌＧａＮバッファ層２２の段差
の底面および側面において矢印Ｙの方向および矢印Ｘの
方向に成長する。Subsequently, as shown in FIG. 11 (c), the substrate temperature was kept at 1150 ° C.
On the bottom and side surfaces of the step of the lGaN buffer layer 22, M
The g-doped GaN layer 23 is grown. In this case, the Mg-doped GaN layer 23 grows in the directions of the arrow Y and the arrow X on the bottom surface and the side surface of the step of the AlGaN buffer layer 22.
【０１７９】ここで、ＭｇドープＧａＮ層２３はアンド
ープのＧａＮに比べて横方向成長の速度が大きいため、
図１２（ｄ）に示すように、段差の各段の底面のＭｇド
ープＧａＮ層２３上において、上段の底面および上段の
側面のＭｇドープＧａＮ層２３の横方向成長が促進され
る。それにより、ＭｇドープＧａＮ層２３の表面の段差
は徐々に埋められていく。Since the Mg-doped GaN layer 23 has a higher lateral growth rate than undoped GaN,
As shown in FIG. 12D, the lateral growth of the Mg-doped GaN layer 23 on the bottom surface of the upper step and the side surface of the upper step is promoted on the Mg-doped GaN layer 23 on the bottom surface of each step. As a result, the steps on the surface of the Mg-doped GaN layer 23 are gradually filled.
【０１８０】上記のＭｇドープＧａＮ層２３の横方向成
長に伴って、サファイア基板２１付近で発生してｃ軸方
向に伝播した転位は、横方向（矢印Ｘの方向）すなわち
ＭｇドープＧａＮ層２３の（０００１）面に平行な方向
に折れ曲がる。それにより、ＭｇドープＧａＮ層２３に
おいて、ｃ軸方向に伝播する転位が低減される。With the lateral growth of the Mg-doped GaN layer 23, dislocations generated near the sapphire substrate 21 and propagated in the c-axis direction are lateral (direction of arrow X), that is, the Mg-doped GaN layer 23. Bends in a direction parallel to the (0001) plane. This reduces dislocations propagating in the c-axis direction in the Mg-doped GaN layer 23.
【０１８１】図１２（ｅ）に示すように、表面が平坦化
するまでＭｇドープＧａＮ層２３を成長させる。この場
合、前述のようにＭｇドープＧａＮ層２３はアンドープ
のＧａＮに比べて横方向成長の速度が大きいので、段差
を有するＡｌＧａＮバッファ層２２上にアンドープのＧ
ａＮ層を成長させた場合に比べて、ＭｇドープＧａＮ層
２３は小さな膜厚で表面を平坦化することができる。こ
のようにして平坦化されたＭｇドープＧａＮ層２３の表
面においては転位が低減されており、良好な結晶性が得
られる。As shown in FIG. 12E, the Mg-doped GaN layer 23 is grown until the surface is flattened. In this case, since the Mg-doped GaN layer 23 has a higher lateral growth rate than the undoped GaN as described above, the undoped G on the AlGaN buffer layer 22 having steps.
Compared with the case where the aN layer is grown, the surface of the Mg-doped GaN layer 23 can be flattened with a small film thickness. Dislocations are reduced on the surface of the Mg-doped GaN layer 23 thus flattened, and good crystallinity is obtained.
【０１８２】以上のように、上記の方法によれば、サフ
ァイア基板２１に形成した階段状の段差を利用すること
により、選択成長マスクを用いることなくＭｇドープＧ
ａＮ層２３を横方向成長させ、転位を低減することが可
能となる。それにより、良好な結晶性を有するＭｇドー
プＧａＮ層２３を形成することができる。As described above, according to the above method, by utilizing the step-like step formed on the sapphire substrate 21, the Mg-doped G layer is formed without using the selective growth mask.
It becomes possible to laterally grow the aN layer 23 and reduce dislocations. Thereby, the Mg-doped GaN layer 23 having good crystallinity can be formed.
【０１８３】この場合、選択成長マスクを用いていない
ため、選択成長マスク上におけるボイドの発生、および
選択成長マスクと半導体層との間の熱膨張係数の差によ
り発生するクラックが防止される。したがって、Ｍｇド
ープＧａＮ層１３の結晶性の向上がより図られる。In this case, since the selective growth mask is not used, generation of voids on the selective growth mask and cracks caused by the difference in thermal expansion coefficient between the selective growth mask and the semiconductor layer are prevented. Therefore, the crystallinity of the Mg-doped GaN layer 13 is further improved.
【０１８４】また、この場合、ＧａＮを成長させる工程
はＭｇドープＧａＮ層２３を形成する際の１回のみであ
る。このように、上記の方法によれば、１回のＧａＮの
成長により、転位が低減されたＭｇドープＧａＮ層２３
が容易に得られる。In this case, the step of growing GaN is only once when forming the Mg-doped GaN layer 23. As described above, according to the above method, the Mg-doped GaN layer 23 in which dislocations are reduced by the growth of GaN once is performed.
Is easily obtained.
【０１８５】本実施例においては、上記のようにして形
成したＭｇドープＧａＮ層２３上に、図２〜図４の方法
と同様の方法により素子構造１００を形成する。それに
より、半導体レーザ素子５００と同様の構造を有する半
導体レーザ素子を作製する。In this example, the element structure 100 is formed on the Mg-doped GaN layer 23 formed as described above by the same method as that shown in FIGS. Thereby, a semiconductor laser device having the same structure as the semiconductor laser device 500 is manufactured.
【０１８６】このようにして作製した本実施例の半導体
レーザ素子においては、ＭｇドープＧａＮ層２３が第１
のIII 族窒化物系半導体層に相当し、各層１０１〜１０
８が第２のIII 族窒化物系半導体層に相当する。また、
この場合においては、サファイア基板２１およびＡｌＧ
ａＮバッファ層２２により下地が構成され、ＡｌＧａＮ
バッファ層２２が第３のIII 族窒化物系半導体層に相当
する。In the semiconductor laser device of this example manufactured in this way, the Mg-doped GaN layer 23 is the first layer.
Corresponding to the group III nitride-based semiconductor layer of
8 corresponds to the second group III nitride-based semiconductor layer. Also,
In this case, the sapphire substrate 21 and AlG
The aN buffer layer 22 constitutes the base, and AlGaN
The buffer layer 22 corresponds to the third group III nitride semiconductor layer.
【０１８７】上記の半導体レーザ素子の製造方法におい
ては、転位が低減されたＭｇドープＧａＮ層２３上に各
層１０１〜１０８を形成するので、各層１０１〜１０８
において良好な結晶性が得られる。このため、良好な素
子特性および高い信頼性を有する半導体レーザ素子が製
造可能となる。In the method of manufacturing a semiconductor laser device described above, since the layers 101 to 108 are formed on the Mg-doped GaN layer 23 with reduced dislocations, the layers 101 to 108 are formed.
Good crystallinity is obtained. Therefore, a semiconductor laser device having good device characteristics and high reliability can be manufactured.
【０１８８】また、上記の半導体レーザ素子の製造方法
によれば、ＭｇドープＧａＮ層２３の膜厚を低減できる
ので、製造プロセス時に発生するウエハの反りを低減す
ることができる。それにより、製造プロセスが容易とな
り、歩留りが向上する。Further, according to the method of manufacturing a semiconductor laser device described above, since the film thickness of the Mg-doped GaN layer 23 can be reduced, it is possible to reduce the warp of the wafer that occurs during the manufacturing process. This facilitates the manufacturing process and improves the yield.
【０１８９】特に、この場合においては、ＭｇドープＧ
ａＮ層２３の薄膜化が図られることから、ＭｇドープＧ
ａＮ層２３をＭＯＶＰＥ法により成長させることができ
る。このため、同一の結晶成長装置内で各層２２，２
３，１０１〜１０８を成長させることが可能となる。そ
れにより、ウエハを結晶成長装置の外部に取り出す回数
が低減される。Particularly in this case, Mg-doped G
Since the aN layer 23 can be thinned, Mg-doped G
The aN layer 23 can be grown by the MOVPE method. For this reason, each layer 22, 2 is formed in the same crystal growth apparatus.
It is possible to grow 3, 101 to 108. This reduces the number of times the wafer is taken out of the crystal growth apparatus.
【０１９０】以上のことから、上記の半導体レーザ素子
の製造方法によれば、ウエハの反りを低減して高い歩留
りで均一な特性を有する半導体レーザ素子を製造するこ
とが可能となる。From the above, according to the above-described method for manufacturing a semiconductor laser device, it is possible to manufacture a semiconductor laser device having a uniform characteristic with a high yield by reducing the warp of the wafer.
【０１９１】また、ＭｇドープＧａＮ層２３の薄膜化が
図られるため、半導体レーザ素子の製造効率が向上する
とともに、原料コストの低減が図られる。さらに、ＭＯ
ＶＰＥ装置により各層２２，２３，１０１〜１０８の結
晶成長を行うことが可能であるため、従来の方法のよう
にＭＯＶＰＥ装置の他に塩化物輸送成長装置を必要とし
ない。このため、装置コストの低減化が図られる。Further, since the Mg-doped GaN layer 23 is thinned, the manufacturing efficiency of the semiconductor laser device is improved and the raw material cost is reduced. Furthermore, MO
Since it is possible to perform the crystal growth of each layer 22, 23, 101-108 by the VPE apparatus, a chloride transport growth apparatus other than the MOVPE apparatus is not required unlike the conventional method. Therefore, the device cost can be reduced.
【０１９２】なお、上記においては、サファイア基板２
１を用いているが、スピネル等の絶縁体の基板を用いて
もよい。あるいはＳｉ、Ｇｅ等のIV族半導体、ＳｉＣ等
のIV−IV族半導体あるいはＺｎＳｅ等のII−VI族半導体
からなる半導体基板や、半導体基板の格子定数が窒化物
系半導体層の格子定数と異なるＧａＡｓ、ＩｎＰ、Ｇａ
Ｐ等のIII −Ｖ族半導体からなる半導体基板を用いても
よい。半導体基板としては、絶縁性、ｎ型、ｐ型のいず
れの基板を用いてもよい。In the above, the sapphire substrate 2
However, a substrate made of an insulating material such as spinel may be used. Alternatively, a semiconductor substrate made of a group IV semiconductor such as Si or Ge, a group IV-IV semiconductor such as SiC or a group II-VI semiconductor such as ZnSe, or GaAs whose semiconductor substrate has a lattice constant different from that of the nitride semiconductor layer , InP, Ga
You may use the semiconductor substrate which consists of III-V group semiconductors, such as P. As the semiconductor substrate, any of insulating, n-type and p-type substrates may be used.
【０１９３】特にＳｉ、ＧａＡｓ、ＳｉＣからなる基板
は、ＧａＮに比べて容易にエッチングされる。したがっ
て、上記のような階段状の段差を有する基板を容易に作
製することができる。Particularly, the substrate made of Si, GaAs, or SiC is more easily etched than GaN. Therefore, it is possible to easily manufacture a substrate having the above-mentioned stepped steps.
【０１９４】また、上記においては、ＭｇドープＧａＮ
層２３上に素子構造１００を形成する場合について説明
したが、ＭｇドープＧａＮ層２３上に図７の素子構造２
００を形成し、半導体レーザ素子５０１と同様の構造を
有する半導体レーザ素子を作製してもよい。あるいは、
上記のような半導体基板を用いて、図８の半導体レーザ
素子５０２と同様の構造を有する半導体レーザ素子を作
製してもよい。この場合においても、素子構造１００が
形成された半導体レーザ素子と同様の効果が得られる。In addition, in the above, Mg-doped GaN
Although the case where the device structure 100 is formed on the layer 23 has been described, the device structure 2 of FIG. 7 is formed on the Mg-doped GaN layer 23.
00 to form a semiconductor laser device having a structure similar to that of the semiconductor laser device 501. Alternatively,
A semiconductor laser device having a structure similar to that of the semiconductor laser device 502 shown in FIG. 8 may be manufactured using the above semiconductor substrate. Also in this case, the same effect as that of the semiconductor laser device in which the device structure 100 is formed can be obtained.
【０１９５】図１３は本発明のさらに他の実施例におけ
る半導体レーザ素子の製造方法を示す模式的工程断面図
である。FIG. 13 is a schematic process sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor laser device according to still another embodiment of the present invention.
【０１９６】図１３（ａ）に示すように、サファイア基
板３１のＣ面上に、基板温度を６００℃に保った状態で
ＭＯＶＰＥ法により、アンドープのＡｌＧａＮからなる
膜厚１５ｎｍのＡｌＧａＮバッファ層３２を形成する。As shown in FIG. 13A, a 15 nm thick AlGaN buffer layer 32 made of undoped AlGaN is formed on the C plane of the sapphire substrate 31 by MOVPE while the substrate temperature is kept at 600 ° C. Form.
【０１９７】続いて、図１３（ｂ）に示すように、Ａｌ
ＧａＮバッファ層３２の所定領域をＲＩＥ法等によりエ
ッチングする。ＡｌＧａＮバッファ層３２をエッチング
する幅ｗ4 は２μｍ〜数十μｍが好ましく、残ったＡｌ
ＧａＮバッファ層３２の幅ｂ 2 は２μｍ〜数十μｍが好
ましく、例えばｗ4 ＝８μｍ、ｂ2 ＝４μｍとする。そ
れにより、所定間隔で複数のストライプ状のＡｌＧａＮ
バッファ層３２ａを形成するとともに、ＡｌＧａＮバッ
ファ層３２ａの間にサファイア基板３１を露出させ、Ａ
ｌＧａＮバッファ層３２ａおよびサファイア基板３１か
ら構成される凹凸パターンを形成する。Subsequently, as shown in FIG. 13B, Al
A predetermined area of the GaN buffer layer 32 is etched by the RIE method or the like.
Touch. Etching the AlGaN buffer layer 32
Width wFourIs preferably 2 μm to several tens of μm, and the remaining Al
Width b of GaN buffer layer 32 22 μm to several tens of μm is preferable
For example, wFour= 8 μm, b2= 4 μm. So
As a result, a plurality of stripe-shaped AlGaN are formed at predetermined intervals.
The buffer layer 32a is formed and the AlGaN buffer is formed.
The sapphire substrate 31 is exposed between the phosphor layers 32a.
lGaN buffer layer 32a and sapphire substrate 31
An uneven pattern is formed.
【０１９８】さらに、図１３（ｃ）に示すように、基板
温度を１１５０℃に保った状態でＭＯＶＰＥ法により、
ＭｇドープＧａＮ層３３を成長させる。ここで、Ｍｇド
ープＧａＮ層３３の成長時には、ＧａＮとサファイア基
板３１とでは格子定数が異なるため、ＡｌＧａＮバッフ
ァ層３２ａを介さなければ、ＧａＮはサファイア基板３
１上に成長しにくい。したがって、成長初期において、
ＭｇドープＧａＮ層３３はＡｌＧａＮバッファ層３２ａ
上に選択的に成長する。この場合、ＭｇドープＧａＮ層
３３は図中の矢印Ｙの方向（ｃ軸方向）に成長し、ファ
セット構造となる。このようなＭｇドープＧａＮ層３３
には、サファイア基板３１の付近で発生した転位が多数
存在する。Further, as shown in FIG. 13C, by the MOVPE method with the substrate temperature kept at 1150 ° C.
The Mg-doped GaN layer 33 is grown. Here, since the GaN and the sapphire substrate 31 have different lattice constants during the growth of the Mg-doped GaN layer 33, the GaN is the sapphire substrate 3 unless the AlGaN buffer layer 32a is interposed.
It is hard to grow above 1. Therefore, in the early stages of growth,
The Mg-doped GaN layer 33 is the AlGaN buffer layer 32a.
Grow selectively. In this case, the Mg-doped GaN layer 33 grows in the direction of the arrow Y (c-axis direction) in the figure and has a facet structure. Such Mg-doped GaN layer 33
Have many dislocations generated near the sapphire substrate 31.
【０１９９】図１３（ｄ）に示すように、矢印Ｙの方向
のＭｇドープＧａＮ層３３の成長が進むにつれて、Ａｌ
ＧａＮバッファ層３２ａ上に成長したＭｇドープＧａＮ
層３３は、矢印Ｘの方向（横方向）にも成長する。それ
により、ＡｌＧａＮバッファ層３２ａの間で露出したサ
ファイア基板３１上に、ＭｇドープＧａＮ層３３が形成
される。As shown in FIG. 13D, as the growth of the Mg-doped GaN layer 33 in the direction of arrow Y progresses, Al
Mg-doped GaN grown on the GaN buffer layer 32a
The layer 33 also grows in the direction of the arrow X (lateral direction). As a result, the Mg-doped GaN layer 33 is formed on the sapphire substrate 31 exposed between the AlGaN buffer layers 32a.
【０２００】ここで、ＭｇドープＧａＮ層３３は、アン
ドープＧａＮに比べて横方向成長の速度が大きい。した
がって、成長が進むにつれて、ＭｇドープＧａＮ層３３
において、横方向成長が促進される。[0200] Here, the Mg-doped GaN layer 33 has a higher lateral growth rate than undoped GaN. Therefore, as the growth proceeds, the Mg-doped GaN layer 33
At, lateral growth is promoted.
【０２０１】上記のようなＭｇドープＧａＮ層３３の横
方向成長に伴い、ＭｇドープＧａＮ層３３中の転位は横
方向（矢印Ｘの方向）すなわちＭｇドープＧａＮ層３３
の（０００１）面に平行な方向に折れ曲がる。それによ
り、ＭｇドープＧａＮ層３３において、ｃ軸方向に伝播
する転位が低減される。With the lateral growth of the Mg-doped GaN layer 33 as described above, dislocations in the Mg-doped GaN layer 33 are lateral (direction of arrow X), that is, the Mg-doped GaN layer 33.
Bends in a direction parallel to the (0001) plane of. This reduces dislocations propagating in the c-axis direction in the Mg-doped GaN layer 33.
【０２０２】図１３（ｅ）に示すように、ＭｇドープＧ
ａＮ層３３がさらに成長すると、ファセット構造の各Ｍ
ｇドープＧａＮ層３３が合体して連続膜となり表面が平
坦化される。As shown in FIG. 13E, Mg-doped G
When the aN layer 33 is further grown, each M of the facet structure is
The g-doped GaN layer 33 is united to form a continuous film and the surface is flattened.
【０２０３】ここで、前述のようにＭｇドープＧａＮ層
３３は横方向の成長速度がアンドープのＧａＮに比べて
大きいので、ＡｌＧａＮバッファ層３２ａ上にアンドー
プＧａＮ層を成長させる場合に比べて、ＭｇドープＧａ
Ｎ層３３は小さな膜厚で表面を平坦化することができ
る。このようにして平坦化されたＭｇドープＧａＮ層３
３の表面においては転位が低減されており、良好な結晶
性が得られる。As described above, since the Mg-doped GaN layer 33 has a higher lateral growth rate than undoped GaN, the Mg-doped GaN layer 33 is more Mg-doped than the undoped GaN layer is grown on the AlGaN buffer layer 32a. Ga
The surface of the N layer 33 can be flattened with a small film thickness. The Mg-doped GaN layer 3 thus flattened
On the surface of No. 3, dislocations are reduced, and good crystallinity is obtained.
【０２０４】以上のように、上記の方法によれば、サフ
ァイア基板３１上に形成した複数のストライプ状のＡｌ
ＧａＮバッファ層３２ａを用いることにより、選択成長
マスクを用いることなくＭｇドープＧａＮ層３３を横方
向成長させ、転位を低減することが可能となる。それに
より、良好な結晶性を有するＭｇドープＧａＮ層３３を
形成することができる。As described above, according to the above method, a plurality of striped Al layers formed on the sapphire substrate 31 are formed.
By using the GaN buffer layer 32a, it becomes possible to laterally grow the Mg-doped GaN layer 33 and reduce dislocations without using a selective growth mask. Thereby, the Mg-doped GaN layer 33 having good crystallinity can be formed.
【０２０５】この場合、選択成長マスクを用いていない
ため、選択成長マスク上におけるボイドの発生、および
選択成長マスクと半導体層との間の熱膨張係数の差によ
り発生するクラックが防止される。したがって、Ｍｇド
ープＧａＮ層３３の結晶性の向上がより図られる。In this case, since the selective growth mask is not used, generation of voids on the selective growth mask and cracks caused by the difference in thermal expansion coefficient between the selective growth mask and the semiconductor layer are prevented. Therefore, the crystallinity of the Mg-doped GaN layer 33 is further improved.
【０２０６】また、この場合、ＡｌＧａＮバッファ層３
２は低温で成長するため非単結晶である。したがって、
ＡｌＧａＮバッファ層３２は、ＧａＮに比べて容易にエ
ッチングできる。さらに、上記の方法においては、Ｇａ
Ｎを成長させる工程はＭｇドープＧａＮ層３３を形成す
る際の１回のみである。したがって、上記の方法によれ
ば、転位が低減されたＭｇドープＧａＮ層３３を容易に
形成することができる。Also, in this case, the AlGaN buffer layer 3
No. 2 is a non-single crystal because it grows at a low temperature. Therefore,
The AlGaN buffer layer 32 can be etched more easily than GaN. Furthermore, in the above method, Ga
The step of growing N is only once when the Mg-doped GaN layer 33 is formed. Therefore, according to the above method, the Mg-doped GaN layer 33 with reduced dislocations can be easily formed.
【０２０７】本実施例においては、上記のようにして形
成したＭｇドープＧａＮ層３３上に、図２〜図４の方法
と同様の方法により素子構造１００を形成する。それに
より、半導体レーザ素子５００と同様の構造を有する半
導体レーザ素子を作製する。In this example, the element structure 100 is formed on the Mg-doped GaN layer 33 formed as described above by the same method as that shown in FIGS. Thereby, a semiconductor laser device having the same structure as the semiconductor laser device 500 is manufactured.
【０２０８】このようにして作製した半導体レーザ素子
においては、ＭｇドープＧａＮ層３３が第１のIII 族窒
化物系半導体層に相当し、各層１０１〜１０８が第２の
III族窒化物系半導体層に相当する。また、この場合に
おいては、サファイア基板３１およびＡｌＧａＮバッフ
ァ層３２ａにより下地が構成され、ＡｌＧａＮバッファ
層３２ａが第３のIII 族窒化物系半導体層に相当する。In the semiconductor laser device thus manufactured, the Mg-doped GaN layer 33 corresponds to the first group III nitride semiconductor layer, and each of the layers 101 to 108 is the second group.
It corresponds to a group III nitride semiconductor layer. Further, in this case, the sapphire substrate 31 and the AlGaN buffer layer 32a form a base, and the AlGaN buffer layer 32a corresponds to the third group III nitride semiconductor layer.
【０２０９】上記の半導体レーザ素子の製造方法におい
ては、転位が低減されたＭｇドープＧａＮ層３３上に各
層１０１〜１０８を形成するので、各層１０１〜１０８
において良好な結晶性が得られる。このため、良好な素
子特性および高い信頼性を有する半導体レーザ素子が製
造可能となる。In the method of manufacturing a semiconductor laser device described above, since the layers 101 to 108 are formed on the Mg-doped GaN layer 33 having reduced dislocations, the layers 101 to 108 are formed.
Good crystallinity is obtained. Therefore, a semiconductor laser device having good device characteristics and high reliability can be manufactured.
【０２１０】また、上記の方法によれば、ＭｇドープＧ
ａＮ層３３の膜厚を低減できるので、製造プロセス時に
発生するウエハの反りを低減することができる。それに
より、製造プロセスが容易となり、歩留りが向上する。According to the above method, Mg-doped G
Since the film thickness of the aN layer 33 can be reduced, it is possible to reduce the warp of the wafer that occurs during the manufacturing process. This facilitates the manufacturing process and improves the yield.
【０２１１】特に、この場合においては、ＭｇドープＧ
ａＮ層３３の薄膜化が図られることから、ＭｇドープＧ
ａＮ層３３をＭＯＶＰＥ法により成長させることができ
る。このため、同一の結晶成長装置内で各層３２，３
３，１０１〜１０８を成長させることが可能となる。そ
れにより、ウエハを結晶成長装置の外部に取り出す回数
が低減される。Particularly, in this case, Mg-doped G
Since the aN layer 33 is thinned, Mg-doped G
The aN layer 33 can be grown by the MOVPE method. Therefore, each of the layers 32, 3 is formed in the same crystal growth apparatus.
It is possible to grow 3, 101 to 108. This reduces the number of times the wafer is taken out of the crystal growth apparatus.
【０２１２】以上のことから、上記の半導体レーザ素子
の製造方法によれば、ウエハの反りを低減して高い歩留
りで均一な特性を有する半導体レーザ素子を製造するこ
とが可能となる。From the above, according to the above-described method for manufacturing a semiconductor laser device, it is possible to reduce the warp of the wafer and manufacture a semiconductor laser device having a high yield and uniform characteristics.
【０２１３】また、ＭｇドープＧａＮ層３３の薄膜化が
図られるため、半導体レーザ素子の製造効率が向上する
とともに、原料コストの低減が図られる。さらに、ＭＯ
ＶＰＥ装置により各層３２，３３，１０１〜１０８の結
晶成長を行うことが可能であるため、従来の方法のよう
にＭＯＶＰＥ装置の他に塩化物輸送成長装置を必要とし
ない。このため、装置コストの低減が図られる。Since the Mg-doped GaN layer 33 is thinned, the manufacturing efficiency of the semiconductor laser device is improved and the raw material cost is reduced. Furthermore, MO
Since the crystal growth of each layer 32, 33, 101-108 can be performed by the VPE apparatus, a chloride transport growth apparatus other than the MOVPE apparatus is not required unlike the conventional method. Therefore, the device cost can be reduced.
【０２１４】なお、上記においてはサファイア基板３１
を用いているが、スピネル等の絶縁体の基板を用いても
よい。あるいはＳｉ、Ｇｅ等のIV族半導体、ＳｉＣ等の
IV−IV族半導体あるいはＺｎＳｅ等のII−VI族半導体か
らなる半導体基板や、半導体基板の格子定数が窒化物系
半導体層の格子定数と異なる、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、Ｇａ
Ｐ等のIII −Ｖ族半導体からなる半導体基板を用いても
よい。半導体基板としては、絶縁性、ｎ型、ｐ型のいず
れの基板を用いてもよい。In the above, the sapphire substrate 31
However, a substrate made of an insulating material such as spinel may be used. Or group IV semiconductors such as Si and Ge, SiC such as
A semiconductor substrate made of a group IV-IV semiconductor or a group II-VI semiconductor such as ZnSe, or GaAs, InP, Ga whose lattice constant of the semiconductor substrate is different from that of the nitride semiconductor layer.
You may use the semiconductor substrate which consists of III-V group semiconductors, such as P. As the semiconductor substrate, any of insulating, n-type and p-type substrates may be used.
【０２１５】Ｓｉ、Ｇｅ等のIV族半導体、ＳｉＣ等のIV
−IV族半導体あるいはＺｎＳｅ等のII−VI族半導体から
なる半導体基板や、半導体基板の格子定数が窒化物系半
導体層の格子定数と異なるＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ等
のIII −Ｖ族半導体からなる半導体基板を用いる場合、
バッファ層３２として単結晶のバッファ層を形成しても
よいが、例えば、上記のように約６００℃で非単結晶の
バッファ層を形成しても同様の効果がある。Group IV semiconductors such as Si and Ge, IV such as SiC
A semiconductor substrate made of a group IV semiconductor or a group II-VI semiconductor such as ZnSe, or a semiconductor made of a group III-V semiconductor such as GaAs, InP, GaP having a lattice constant different from that of the nitride semiconductor layer. When using a substrate,
Although a single crystal buffer layer may be formed as the buffer layer 32, the same effect can be obtained by forming a non-single crystal buffer layer at about 600 ° C. as described above.
【０２１６】また、上記においては基板上に所定間隔で
複数のストライプ状のＡｌＧａＮバッファ層３２ａを形
成しているが、基板上に形成するＡｌＧａＮバッファ層
３２ａのパターンは、ストライプ状に限定されるもので
はない。Further, in the above, a plurality of stripe-shaped AlGaN buffer layers 32a are formed on the substrate at predetermined intervals, but the pattern of the AlGaN buffer layer 32a formed on the substrate is limited to the stripe shape. is not.
【０２１７】例えば、基板上に、円形、六角形、三角形
等の形状を有する複数のＡｌＧａＮバッファ層３２ａを
形成してもよい。あるいは、基板上に形成したＡｌＧａ
Ｎバッファ層３２において、円形、六角形、三角形等の
形状を有する複数の領域をエッチングにより除去し、円
形、六角形、三角形等の形状を有する複数の開口部をＡ
ｌＧａＮバッファ層３２に形成してもよい。For example, a plurality of AlGaN buffer layers 32a having a circular shape, a hexagonal shape, a triangular shape, or the like may be formed on the substrate. Alternatively, AlGa formed on the substrate
In the N buffer layer 32, a plurality of regions having a shape such as a circle, a hexagon, and a triangle are removed by etching, and a plurality of openings having a shape such as a circle, a hexagon, and a triangle are formed in the area A.
It may be formed on the lGaN buffer layer 32.
【０２１８】また、上記においては、ＭｇドープＧａＮ
層３３上に素子構造１００を形成する場合について説明
したが、ＭｇドープＧａＮ層３３上に図６の素子構造２
００を形成し、半導体レーザ素子５０１と同様の構造を
有する半導体レーザ素子を作製してもよい。あるいは、
上記のような半導体基板を用いて、図７の半導体レーザ
素子５０２と同様の構造を有する半導体レーザ素子を作
製してもよい。この場合においても、素子構造１００が
形成された半導体レーザ素子と同様の効果が得られる。In the above, Mg-doped GaN is used.
Although the case where the device structure 100 is formed on the layer 33 has been described, the device structure 2 of FIG. 6 is formed on the Mg-doped GaN layer 33.
00 to form a semiconductor laser device having a structure similar to that of the semiconductor laser device 501. Alternatively,
A semiconductor laser device having the same structure as the semiconductor laser device 502 of FIG. 7 may be manufactured using the semiconductor substrate as described above. Also in this case, the same effect as that of the semiconductor laser device in which the device structure 100 is formed can be obtained.
【０２１９】上記の実施例においては、本発明に係る窒
化物系半導体素子の製造方法を半導体レーザ素子に適用
する場合について説明したが、本発明の方法は、半導体
レーザ素子以外の半導体素子、例えば発光ダイオード等
の半導体発素子、フォトダイオード等の受光素子、トラ
ンジスタ等の電子素子の製造に適用することも可能であ
る。In the above embodiments, the case where the method for manufacturing a nitride-based semiconductor device according to the present invention is applied to a semiconductor laser device has been described. However, the method according to the present invention can be applied to semiconductor devices other than semiconductor laser devices, such as semiconductor laser devices. It can also be applied to the production of semiconductor light emitting elements such as light emitting diodes, light receiving elements such as photodiodes, and electronic elements such as transistors.
【０２２０】また、本発明に係る窒化物系半導体素子の
各層の構成は、上記に限定されるものではなく、ＧａＮ
（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ｉｎ
Ｎ（窒化インジウム）、ＢＮ（窒化ホウ素）もしくはＴ
ｌＮ（窒化タリウム）またはこれらの混晶等のIII −Ｖ
族窒化物系半導体およびこれら混晶にＡｓ、ＰおよびＳ
ｂのうち少なくとも１つの元素を含む混晶等のIII −Ｖ
族窒化物系半導体から構成されていればよい。また、半
導体の結晶構造はウルツ鉱型であってもよく、あるいは
閃亜鉛鉱型であってもよい。The structure of each layer of the nitride-based semiconductor device according to the present invention is not limited to the above, and GaN is used.
(Gallium nitride), AlN (aluminum nitride), In
N (Indium Nitride), BN (Boron Nitride) or T
III-V such as 1N (thallium nitride) or their mixed crystals
As, P and S in group III nitride semiconductors and their mixed crystals
III-V such as mixed crystals containing at least one element of b
It may be made of a group nitride semiconductor. The crystal structure of the semiconductor may be wurtzite type or zinc blende type.
【０２２１】さらに、上記の実施例においてはＭＯＶＰ
Ｅ法により窒化物系半導体素子の各層を成長させている
が、ＭＯＶＰＥ法以外の方法により各層を成長させても
よい。この場合においても、上記と同様の効果が得られ
る。Furthermore, in the above embodiment, MOVP
Although each layer of the nitride-based semiconductor element is grown by the E method, each layer may be grown by a method other than the MOVPE method. Also in this case, the same effect as above can be obtained.
【図１】本発明の一実施例における半導体レーザ素子の
製造方法を示す模式的工程断面図である。FIG. 1 is a schematic process sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施例における半導体レーザ素子の
製造方法を示す模式的工程断面図である。FIG. 2 is a schematic process sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention.
【図３】本発明の一実施例における半導体レーザ素子の
製造方法を示す模式的工程断面図である。FIG. 3 is a schematic process sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention.
【図４】本発明の一実施例における半導体レーザ素子の
製造方法を示す模式的工程断面図である。FIG. 4 is a schematic process sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention.
【図５】本発明の他の実施例における半導体レーザ素子
の製造方法を示す模式的工程断面図である。FIG. 5 is a schematic process sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor laser device according to another embodiment of the present invention.
【図６】ＭｇドープＧａＮ層の成長時に供給される原料
ガス中のＭｇの割合と、平坦化に要するＭｇドープＧａ
Ｎ層の膜厚との関係を示す図である。FIG. 6 shows the proportion of Mg in the source gas supplied during the growth of the Mg-doped GaN layer and the Mg-doped Ga required for planarization.
It is a figure which shows the relationship with the film thickness of N layer.
【図７】本発明のさらに他の実施例における半導体レー
ザ素子を示す模式的斜視図である。FIG. 7 is a schematic perspective view showing a semiconductor laser device according to still another embodiment of the present invention.
【図８】本発明のさらに他の実施例における半導体レー
ザ素子を示す模式的斜視図である。FIG. 8 is a schematic perspective view showing a semiconductor laser device according to still another embodiment of the present invention.
【図９】本発明のさらに他の実施例における半導体レー
ザ素子の製造方法を示す模式的な工程断面図である。FIG. 9 is a schematic process sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor laser device according to still another embodiment of the present invention.
【図１０】本発明のさらに他の実施例における半導体レ
ーザ素子の製造方法を示す模式的な工程断面図である。FIG. 10 is a schematic process sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor laser device according to still another embodiment of the present invention.
【図１１】本発明のさらに他の実施例における半導体レ
ーザ素子の製造方法を示す模式的な工程断面図である。FIG. 11 is a schematic process sectional view showing the method of manufacturing a semiconductor laser device according to still another embodiment of the present invention.
【図１２】本発明のさらに他の実施例における半導体レ
ーザ素子の製造方法を示す模式的な工程断面図である。FIG. 12 is a schematic process sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor laser device according to still another embodiment of the present invention.
【図１３】本発明のさらに他の実施例における半導体レ
ーザ素子の製造方法を示す模式的な工程断面図である。FIG. 13 is a schematic process sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor laser device in still another embodiment of the present invention.
【図１４】従来の選択横方向成長を用いた窒化物系半導
体の形成方法の例を示す模式的な工程断面図である。FIG. 14 is a schematic process cross-sectional view showing an example of a conventional method for forming a nitride-based semiconductor using selective lateral growth.
１，１１，２１，３１，６０１ サファイア基板 １Ａ ｎ−ＳｉＣ基板 ２，１２，２２，３２，３２ａ ＡｌＧａＮバッファ層 ３ アンドープＧａＮ層 ４ アンドープＧａＮ層 ５，１３，２３，３３ ＭｇドープＧａＮ層 ５０ 酸化膜マスク ６０ ｎ側電極 ６１ ｐ側電極 ６２ 絶縁保護膜 １００，２００ 半導体レーザ素子構造 １０１ ｎ−ＧａＮコンタクト層 １０２ ｎ−ＡｌＧａＩｎＮクラック防止層 １０３ ｎ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層 １０４ ｎ−ＧａＮ第１クラッド層 １０５ ＭＱＷ発光層 １０６ ｐ−ＧａＮ第１クラッド層 １０７ ｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層 １０８ ｐ−ＧａＮコンタクト層 １０９ ｎ−ＧａＮ電流狭窄層 ５００，５０１，５０２ 半導体レーザ素子 1,11,21,31,601 Sapphire substrate 1A n-SiC substrate 2,12,22,32,32a AlGaN buffer layer 3 Undoped GaN layer 4 Undoped GaN layer 5,13,23,33 Mg-doped GaN layer 50 oxide film mask 60 n side electrode 61 p-side electrode 62 Insulation protection film 100,200 Semiconductor laser device structure 101 n-GaN contact layer 102 n-AlGaInN crack prevention layer 103 n-AlGaN second cladding layer 104 n-GaN first cladding layer 105 MQW light emitting layer 106 p-GaN first cladding layer 107 p-AlGaN second cladding layer 108 p-GaN contact layer 109 n-GaN current confinement layer 500, 501, 502 Semiconductor laser device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開2000−353821（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−293935（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 H01L 33/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP 2000-353821 (JP, A) JP 9-293935 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50 H01L 33/00
Claims (14)
I 族窒化物系半導体層と、 前記第１のIII 族窒化物系半導体層上に形成されかつ素
子領域を含む第２のIII 族窒化物系半導体層とを備え、 前記下地は、表面に凹凸パターンを有する第３のIII 族
窒化物系半導体層を含み、 前記第３のIII 族窒化物系半導体層は、第４のIII 族窒
化物系半導体層上に選択成長マスクを用いて選択的に成
長されたことをことを特徴とする 窒化物系半導体素子。1. A base having a concavo-convex pattern on its surface, and a first II formed on the base and containing magnesium.
A group I nitride-based semiconductor layer and a second group III nitride-based semiconductor layer formed on the first group III-nitride semiconductor layer and including a device region are provided , and the base has an uneven surface. Third group III with patterns
The third group III-nitride semiconductor layer includes a nitride group semiconductor layer, and the third group III-nitride semiconductor layer includes a fourth group III-nitride layer
Selectively grown on the nitride-based semiconductor layer using a selective growth mask.
A nitride-based semiconductor device characterized by being lengthened .
I 族窒化物系半導体層と、 前記第１のIII 族窒化物系半導体層上に形成されかつ素
子領域を含む第２のIII 族窒化物系半導体層とを備え、 前記下地は、表面に凹凸パターンを有する第３のIII 族
窒化物系半導体層を含み、 前記第３のIII 族窒化物系半導体層は、表面に凹凸パタ
ーンを有する基板上に形成されたことを特徴とする 窒化
物系半導体素子。2. A base having an uneven pattern on its surface, and a first II formed on the base and containing magnesium.
A group I nitride-based semiconductor layer, and a layer formed on the first group III nitride-based semiconductor layer.
A second group III nitride semiconductor layer including a child region, and the underlayer is a third group III group having an uneven pattern on the surface.
The third group III nitride semiconductor layer includes a nitride semiconductor layer, and the third group III nitride semiconductor layer has an uneven pattern
A nitride semiconductor device formed on a substrate having a core.
I 族窒化物系半導体層と、 前記第１のIII 族窒化物系半導体層上に形成されかつ素
子領域を含む第２のIII 族窒化物系半導体層とを備え、 前記下地は、第３のIII 族窒化物系半導体層と、前記第
３のIII 族窒化物系半導体層上に分散的に形成された複
数の選択成長マスクとを含むことを特徴とする 窒化物系
半導体素子。3. A base having an uneven pattern on its surface, and a first II formed on the base and containing magnesium.
A group I nitride-based semiconductor layer, and a layer formed on the first group III nitride-based semiconductor layer.
A second group III-nitride-based semiconductor layer including a child region, and the underlayer includes a third group III-nitride-based semiconductor layer and the third group III-nitride-based semiconductor layer.
3. The compound formed dispersively on the Group III nitride semiconductor layer of 3
A nitride-based semiconductor device comprising a number of selective growth masks .
複数の選択成長マス ク間の前記第３のIII 族窒化物系半
導体層上に前記第１のIII 族窒化物系半導体層が形成さ
れたことを特徴とする請求項３記載の窒化物系半導体素
子。 4. The plurality of selective growth masks and the plurality of selective growth masks.
Wherein among the plurality of the selective growth mask third group III nitride-based half
The first Group III nitride semiconductor layer is formed on the conductor layer.
The nitride-based semiconductor device according to claim 3, wherein
の領域がIII 族窒化物系半導体からなることを特徴とす
る請求項１〜４のいずれかに記載の窒化物系半導体素
子。 5. The base is at least a part of the surface.
Is characterized by being made of a group III nitride semiconductor.
The nitride semiconductor device according to any one of claims 1 to 4 .
層構造または多層構造を有することを特徴とする請求項
１〜５のいずれかに記載の窒化物系半導体素子。 6. The first group III nitride-based semiconductor layer is a single layer.
It has a layered structure or a multilayered structure.
The nitride semiconductor device according to any one of 1 to 5 .
する工程と、 前記下地上にマグネシウムを含む第１のIII 族窒化物系
半導体層を形成する工程と、 前記第１のIII 族窒化物系半導体層上に素子領域を含む
第２のIII 族窒化物系半導体層を形成する工程とを備え
たことを特徴とする窒化物系半導体素子の製造方法。 7. A base having an uneven pattern on the surface is formed.
And a first group III nitride system containing magnesium on the underlayer
Forming a semiconductor layer, and including a device region on the first Group III nitride semiconductor layer
And a step of forming a second group III nitride semiconductor layer.
A method of manufacturing a nitride-based semiconductor device, comprising:
の領域がIII 族窒化物系半導体からなることを特徴とす
る請求項７記載の窒化物系半導体素子の製造方法。 8. The base is at least a part of the surface.
Is characterized by being made of a group III nitride semiconductor.
The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 7.
パターンを有する第３のIII 族窒化物系半導体層を形成
する工程を含み、 前記第１のIII 族窒化物系半導体層を形成する工程は、
前記第３のIII 族窒化物系半導体層上に前記第１のIII
族窒化物系半導体層を形成する工程を含むことを特徴と
する請求項７または８記載の窒化物系半導体素子の製造
方法。 9. The step of forming the base is uneven on the surface.
Forming a patterned third group III nitride semiconductor layer
And the step of forming the first Group III-nitride-based semiconductor layer,
On the third group III-nitride-based semiconductor layer, the first group III
And a step of forming a group-nitride-based semiconductor layer.
9. Manufacturing of a nitride-based semiconductor device according to claim 7 or 8.
Method.
形成する工程は、第４のIII 族窒化物系半導体層を形成
する工程と、前記第４のIII 族窒化物系半導体層上に選
択成長マスクを形成する工程と、前記選択成長マスクを
用いて選択的に前記第３のIII 族窒化物系半導体層を成
長させる工程とを含むことを特徴とする請求項９記載の
窒化物系半導体素子の製造方法。 10. The third group III nitride-based semiconductor layer
The step of forming is to form a fourth group III nitride semiconductor layer.
And the step of selecting on the fourth group III nitride semiconductor layer.
A step of forming a selective growth mask and the selective growth mask
And selectively form the third group III nitride semiconductor layer.
The method for manufacturing a nitride-based semiconductor device according to claim 9, further comprising a step of increasing the length .
形成する工程は、基板の表面に凹凸パターンを形成する
工程と、前記基板の凹凸パターン上に前記第 ３のIII 族
窒化物系半導体層を成長させる工程とを含むことを特徴
とする請求項９記載の窒化物系半導体素子の製造方法。11. The third group III nitride-based semiconductor layer
In the forming process, an uneven pattern is formed on the surface of the substrate.
And the third group III on the uneven pattern of the substrate.
And a step of growing a nitride-based semiconductor layer.
The method for manufacturing a nitride-based semiconductor device according to claim 9 .
複数の第３のIII 族窒化物系半導体層を分散的に形成す
る工程を含み、 前記第１のIII 族窒化物系半導体層を形成する工程は、
前記基板上および前記第３のIII 族窒化物系半導体層上
に前記第１のIII 族窒化物系半導体層を形成する工程を
含むことを特徴とする請求項７または８記載の 窒化物系
半導体素子の製造方法。 12. The step of forming the base is performed on a substrate.
Forming a plurality of third group III nitride semiconductor layers in a dispersed manner
And the step of forming the first Group III nitride-based semiconductor layer,
On the substrate and on the third Group III nitride-based semiconductor layer
The step of forming the first group III nitride semiconductor layer
9. The method for manufacturing a nitride-based semiconductor device according to claim 7, further comprising :
I 族窒化物系半導体層を形成する工程と、前記第３のII
I 族窒化物系半導体層上に選択成長マスクを分散的に形
成する工程とを含み、 前記第１のIII 族窒化物系半導体層を形成する工程は、
前記第３のIII 族窒化物系半導体層上および前記選択成
長マスク上に前記第１のIII 族窒化物系半導体層を形成
することを特徴とする請求項７または８記載の 窒化物系
半導体素子の製造方法。13. The step of forming the base comprises the third step II.
Forming a group I nitride-based semiconductor layer;
A selective growth mask is dispersedly formed on the group I nitride semiconductor layer.
And a step of forming the first Group III nitride-based semiconductor layer,
On the third group III nitride semiconductor layer and the selective formation
Forming the first group III nitride semiconductor layer on the long mask
9. The method for manufacturing a nitride-based semiconductor device according to claim 7, wherein:
単層構造または多層構造を有することを特徴とする請求
項７〜１３のいずれかに記載の窒化物系半導体素子の製
造方法。14. The first group III nitride-based semiconductor layer
Claims characterized by having a single-layer structure or a multi-layer structure
Item 14. A method for manufacturing a nitride semiconductor device according to any one of items 7 to 13 .
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