JPH07297496A - ３族窒化物半導体レーザの製造方法 - Google Patents
３族窒化物半導体レーザの製造方法Info
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- JPH07297496A JPH07297496A JP10605894A JP10605894A JPH07297496A JP H07297496 A JPH07297496 A JP H07297496A JP 10605894 A JP10605894 A JP 10605894A JP 10605894 A JP10605894 A JP 10605894A JP H07297496 A JPH07297496 A JP H07297496A
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- semiconductor laser
- group iii
- iii nitride
- nitride semiconductor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】AlxGaYIn1-X-YN（X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) で表
される３族窒化物半導体レーザの鏡面を容易に得るこ
と。 【構成】サファイア基板上の一部の領域に酸化亜鉛（Ｚ
ｎＯ）２を、他の部分に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）８
から成る中間層を形成し、その中間層の上に３族窒化物
半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) の複数
の層３，４，５からなる半導体レーザ素子層を形成し、
酸化亜鉛のみをエッチングする溶液を用いた湿式エッチ
ングにより酸化亜鉛（ＺｎＯ）の中間層２のみを除去し
て、サファイア基板１と半導体レーザ素子層の最下層３
との間に間隙２０を形成し、半導体レーザ素子層を間隙
２０を利用してへき開し、そのへき開面をレーザの共振
器の鏡面とすることにより、３族窒化物半導体レーザを
製造する方法。
される３族窒化物半導体レーザの鏡面を容易に得るこ
と。 【構成】サファイア基板上の一部の領域に酸化亜鉛（Ｚ
ｎＯ）２を、他の部分に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）８
から成る中間層を形成し、その中間層の上に３族窒化物
半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) の複数
の層３，４，５からなる半導体レーザ素子層を形成し、
酸化亜鉛のみをエッチングする溶液を用いた湿式エッチ
ングにより酸化亜鉛（ＺｎＯ）の中間層２のみを除去し
て、サファイア基板１と半導体レーザ素子層の最下層３
との間に間隙２０を形成し、半導体レーザ素子層を間隙
２０を利用してへき開し、そのへき開面をレーザの共振
器の鏡面とすることにより、３族窒化物半導体レーザを
製造する方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は３族窒化物半導体レーザ
の製造方法に関する。
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】３族窒化物半導体レーザは特開平４−２
４２９８５号公報に記載のように、電子線照射処理によ
る（(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) のｐ型化
技術を用いたものが知られている。
４２９８５号公報に記載のように、電子線照射処理によ
る（(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) のｐ型化
技術を用いたものが知られている。
【０００３】この半導体レーザはサファイア基板上にＡ
ｌＮのバッファ層を形成して、その上に３族窒化物半導
体（(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) のヘテロ
ｐｎ接合を形成したものである。
ｌＮのバッファ層を形成して、その上に３族窒化物半導
体（(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) のヘテロ
ｐｎ接合を形成したものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このレーザは、サファ
イア基板ごとへき開しなければ、３族窒化物半導体レー
ザ素子層のへき開面が得られない。しかし、サファイア
基板自体のへき開が困難であり、しかも、サファイアと
３族窒化物半導体のＡ軸が３０度ずれているために、３
族窒化物半導体レーザ素子層の良質なへき開面が得られ
ないという問題がある。
イア基板ごとへき開しなければ、３族窒化物半導体レー
ザ素子層のへき開面が得られない。しかし、サファイア
基板自体のへき開が困難であり、しかも、サファイアと
３族窒化物半導体のＡ軸が３０度ずれているために、３
族窒化物半導体レーザ素子層の良質なへき開面が得られ
ないという問題がある。
【０００５】本発明は、サファイア基板上に形成した３
族窒化物半導体から成るレーザ素子層の良質なへき開面
を得ることにより、レーザの出力を向上させることであ
る。
族窒化物半導体から成るレーザ素子層の良質なへき開面
を得ることにより、レーザの出力を向上させることであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、サファイア基
板上の一部の領域に酸化亜鉛（ＺｎＯ）を、他の部分に
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から成る中間層を形成し、
その中間層の上に３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=
0,Y=0,X=Y=0 を含む)の複数の層からなる半導体レーザ
素子層を形成し、酸化亜鉛のみをエッチングする溶液を
用いた湿式エッチングにより酸化亜鉛（ＺｎＯ）の中間
層のみを除去して、サファイア基板と半導体レーザ素子
層の最下層との間に間隙を形成し、半導体レーザ素子層
を間隙を利用してへき開し、そのへき開面をレーザの共
振器の鏡面とすることにより、３族窒化物半導体レーザ
を製造する方法である。
板上の一部の領域に酸化亜鉛（ＺｎＯ）を、他の部分に
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から成る中間層を形成し、
その中間層の上に３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=
0,Y=0,X=Y=0 を含む)の複数の層からなる半導体レーザ
素子層を形成し、酸化亜鉛のみをエッチングする溶液を
用いた湿式エッチングにより酸化亜鉛（ＺｎＯ）の中間
層のみを除去して、サファイア基板と半導体レーザ素子
層の最下層との間に間隙を形成し、半導体レーザ素子層
を間隙を利用してへき開し、そのへき開面をレーザの共
振器の鏡面とすることにより、３族窒化物半導体レーザ
を製造する方法である。
【０００７】
【作用及び発明の効果】酸化亜鉛（ＺｎＯ）及びＡｌＮ
の格子定数はサファイアと３族窒化物半導体(AlxGaYIn
1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) との格子定数に近く、
いずれの物質もサファイア基板上に良質の３族窒化物半
導体を成長させることができるバッファ層として機能す
る。そして、酸化亜鉛（ＺｎＯ）の中間層のみをエッチ
ングにより除去することで、その部分において、サファ
イア基板と３族窒化物半導体レーザ素子層との間に間隙
を形成することができる。そして、この間隙を利用し
て、３族窒化物半導体レーザ素子層だけをへき開するこ
とができる。よって、レーザ素子の共振器を形成する極
めて良質な鏡面を得ることができる。したがって、レー
ザ素子の出力を大きく向上させることができる。
の格子定数はサファイアと３族窒化物半導体(AlxGaYIn
1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) との格子定数に近く、
いずれの物質もサファイア基板上に良質の３族窒化物半
導体を成長させることができるバッファ層として機能す
る。そして、酸化亜鉛（ＺｎＯ）の中間層のみをエッチ
ングにより除去することで、その部分において、サファ
イア基板と３族窒化物半導体レーザ素子層との間に間隙
を形成することができる。そして、この間隙を利用し
て、３族窒化物半導体レーザ素子層だけをへき開するこ
とができる。よって、レーザ素子の共振器を形成する極
めて良質な鏡面を得ることができる。したがって、レー
ザ素子の出力を大きく向上させることができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0を含む) 半導
体レーザダイオード用単結晶の作製には横型有機金属化
合物気相成長装置を用いた。図１に示すように、（００
０１）方向の面方位を有するサファイア基板１を準備
し、そのサファイア基板１をメタノール等の有機薬品で
洗浄した。その後、サファイア基板１をＲＦスパッタリ
ング装置のチャンバー内にセットして、チャンバーを真
空に排気した。その後、アルゴン・酸素の混合ガスによ
りＺｎＯのターゲットをスパッタして、図２に示すよう
に、サファイア基板１の上面に一様に厚さ１００ｎｍ
で、ＺｎＯから成る中間層２を形成した。
明する。(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0を含む) 半導
体レーザダイオード用単結晶の作製には横型有機金属化
合物気相成長装置を用いた。図１に示すように、（００
０１）方向の面方位を有するサファイア基板１を準備
し、そのサファイア基板１をメタノール等の有機薬品で
洗浄した。その後、サファイア基板１をＲＦスパッタリ
ング装置のチャンバー内にセットして、チャンバーを真
空に排気した。その後、アルゴン・酸素の混合ガスによ
りＺｎＯのターゲットをスパッタして、図２に示すよう
に、サファイア基板１の上面に一様に厚さ１００ｎｍ
で、ＺｎＯから成る中間層２を形成した。
【０００９】次に、このＺｎＯの中間層２の上にホトレ
ジストを一様に塗布して、所定パターンに露光した後、
現像して、ＺｎＯの中間層２を残す部分にホトレジスト
を残した。そして、その所定パターンのホトレジストを
マスクとして、マスクされていない部分のＺｎＯの中間
層２を王水によりエッチングして除去した。
ジストを一様に塗布して、所定パターンに露光した後、
現像して、ＺｎＯの中間層２を残す部分にホトレジスト
を残した。そして、その所定パターンのホトレジストを
マスクとして、マスクされていない部分のＺｎＯの中間
層２を王水によりエッチングして除去した。
【００１０】このようにして、図３、図４に示すよう
に、格子状にＺｎＯの中間層２が形成された。次に、こ
のサファイア基板１を有機洗浄の後、結晶成長装置の結
晶成長部に設置する。成長炉を真空排気の後、水素を供
給し1200℃程度まで昇温する。これによりサファイア基
板１の表面に付着していた炭化水素系ガスがある程度取
り除かれる。
に、格子状にＺｎＯの中間層２が形成された。次に、こ
のサファイア基板１を有機洗浄の後、結晶成長装置の結
晶成長部に設置する。成長炉を真空排気の後、水素を供
給し1200℃程度まで昇温する。これによりサファイア基
板１の表面に付着していた炭化水素系ガスがある程度取
り除かれる。
【００１１】次に、上記の様に処理されたサファイア基
板１上に半導体レーザ素子層を形成する工程について、
図５、図６、図７を参照して説明する。図５は図４のＡ
−Ａ断面図であり、図６は図４のＢ−Ｂ断面図である。
即ち、図６と図５の切断方向は９０度の角を成してい
る。
板１上に半導体レーザ素子層を形成する工程について、
図５、図６、図７を参照して説明する。図５は図４のＡ
−Ａ断面図であり、図６は図４のＢ−Ｂ断面図である。
即ち、図６と図５の切断方向は９０度の角を成してい
る。
【００１２】サファイア基板１の温度を 600℃程度まで
降温し、トリメチルアルミニウム(TMA) 及びアンモニア
(NH3) を供給して、図５に示すように、サファイア基板
１上に一様に50nm程度の膜厚を持つAlN 層８を形成す
る。次に、TMA の供給のみを止め、基板温度を1040℃ま
で上げ、TMA,トリメチルガリウム(TMG) 及びシラン(SiH
4 ) を供給しSiドープｎ型GaAlN 層３（ｎ層）を成長す
る。
降温し、トリメチルアルミニウム(TMA) 及びアンモニア
(NH3) を供給して、図５に示すように、サファイア基板
１上に一様に50nm程度の膜厚を持つAlN 層８を形成す
る。次に、TMA の供給のみを止め、基板温度を1040℃ま
で上げ、TMA,トリメチルガリウム(TMG) 及びシラン(SiH
4 ) を供給しSiドープｎ型GaAlN 層３（ｎ層）を成長す
る。
【００１３】一旦、ウェハを成長炉から取り出し、GaAl
N 層３の表面の一部をSiO2 でマスクした後、再び成長
炉に戻して真空排気して水素及びNH3 を供給し1040℃ま
で昇温する。次に、図５、図７に示すように、TMG を供
給して、SiO2でマスクされていない部分に厚さ 0.5μｍ
のGaN 層４を成長させる。次に、TMA 及びビスシクロペ
ンタディエニルマクネシウム(Cp2Mg) を更に供給して、
図５、図７に示すように、ドープGaAlN 層５（ｐ層）を
0.5μｍ成長する。
N 層３の表面の一部をSiO2 でマスクした後、再び成長
炉に戻して真空排気して水素及びNH3 を供給し1040℃ま
で昇温する。次に、図５、図７に示すように、TMG を供
給して、SiO2でマスクされていない部分に厚さ 0.5μｍ
のGaN 層４を成長させる。次に、TMA 及びビスシクロペ
ンタディエニルマクネシウム(Cp2Mg) を更に供給して、
図５、図７に示すように、ドープGaAlN 層５（ｐ層）を
0.5μｍ成長する。
【００１４】次に、マスクとして使用したSiO2 を弗酸
系エッチャントにより除去する。次に、図５、図７に示
すように、ドープGaAlN 層５（ｐ層）上にSiO2層７を堆
積した後、縦１mm、横50μｍの短冊状に窓７Ａを開け、
真空チャンバに移して、ドープGaAlN 層５（ｐ層）に電
子線照射処理を行う。電子線照射処理条件は、電子線加
速電圧が１５ＫＶ、エミッション電流が１２０μＡ以
上、電子線スポット径が６０μｍφ、試料温度が２９７
Ｋである。
系エッチャントにより除去する。次に、図５、図７に示
すように、ドープGaAlN 層５（ｐ層）上にSiO2層７を堆
積した後、縦１mm、横50μｍの短冊状に窓７Ａを開け、
真空チャンバに移して、ドープGaAlN 層５（ｐ層）に電
子線照射処理を行う。電子線照射処理条件は、電子線加
速電圧が１５ＫＶ、エミッション電流が１２０μＡ以
上、電子線スポット径が６０μｍφ、試料温度が２９７
Ｋである。
【００１５】次に、図７に示すように、ドープGaAlN 層
５（ｐ層）の窓７Ａの部分と、Siドープｎ型GaAlN 層３
（ｎ層）に、それぞれ、金属電極６Ａ，６Ｂを形成す
る。
５（ｐ層）の窓７Ａの部分と、Siドープｎ型GaAlN 層３
（ｎ層）に、それぞれ、金属電極６Ａ，６Ｂを形成す
る。
【００１６】以上のように、３族窒化物半導体レーザ層
の形成されたサファイア基板１を塩酸系エッチャントに
浸し、エッチャントの温度を６０℃にした。そして、約
１０分間超音波洗浄器にかけて、ＺｎＯの中間層２のみ
のエッチングを行った。これにより、図４に示すＺｎＯ
の中間層２が除去され、図６に示すように、サファイア
基板１と半導体レーザ素子の最下層であるSiドープｎ型
GaAlN 層３（ｎ層）との間に格子状の間隙２０が形成さ
れた。
の形成されたサファイア基板１を塩酸系エッチャントに
浸し、エッチャントの温度を６０℃にした。そして、約
１０分間超音波洗浄器にかけて、ＺｎＯの中間層２のみ
のエッチングを行った。これにより、図４に示すＺｎＯ
の中間層２が除去され、図６に示すように、サファイア
基板１と半導体レーザ素子の最下層であるSiドープｎ型
GaAlN 層３（ｎ層）との間に格子状の間隙２０が形成さ
れた。
【００１７】次に、図４のＣ−Ｃ線で示すように、格子
状の間隙２０の真上から鋭利な刀物をSiO2層７の上面か
ら押し付けて、ドープGaAlN 層５（ｐ層）、GaN 層４、
Siドープｎ型GaAlN 層３（ｎ層）から成る半導体レーザ
素子層をへき開した。これにより、へき開端面がレーザ
共振器の鏡面となる。
状の間隙２０の真上から鋭利な刀物をSiO2層７の上面か
ら押し付けて、ドープGaAlN 層５（ｐ層）、GaN 層４、
Siドープｎ型GaAlN 層３（ｎ層）から成る半導体レーザ
素子層をへき開した。これにより、へき開端面がレーザ
共振器の鏡面となる。
【００１８】次に、図４に示すように、格子状の間隙２
０に沿って、ダイシングが行われ、各半導体レーザチッ
プが得られる。上記実施例では、ＺｎＯの中間層２の厚
さは１００ｎｍにしたが、１０ｎｍ〜１０μｍの範囲で
使用することができる。上記実施例では、活性層のGaN
層４をドープGaAlN 層５（ｐ層）とSiドープｎ型GaAlN
層３（ｎ層）で鋏こんでいるので、２つのヘテロ接合に
よりｐｎ構造の半導体レーザを実現している。しかし、
この半導体レーザ素子層の層構造はｐｎの接合を形成す
れば、任意のもので良い。
０に沿って、ダイシングが行われ、各半導体レーザチッ
プが得られる。上記実施例では、ＺｎＯの中間層２の厚
さは１００ｎｍにしたが、１０ｎｍ〜１０μｍの範囲で
使用することができる。上記実施例では、活性層のGaN
層４をドープGaAlN 層５（ｐ層）とSiドープｎ型GaAlN
層３（ｎ層）で鋏こんでいるので、２つのヘテロ接合に
よりｐｎ構造の半導体レーザを実現している。しかし、
この半導体レーザ素子層の層構造はｐｎの接合を形成す
れば、任意のもので良い。
【図１】本発明の具体的な一実施例に係る半導体レーザ
の製造方法を示した断面図。
の製造方法を示した断面図。
【図２】同実施例に係る半導体レーザの製造方法を示し
た断面図。
た断面図。
【図３】同実施例に係る半導体レーザの製造方法を示し
た断面図。
た断面図。
【図４】同実施例に係る発光ダイオードの製造方法を示
した平面図。
した平面図。
【図５】同実施例に係る発光ダイオードの製造方法を示
した図４におけるＡ−Ａ方向の断面図。
した図４におけるＡ−Ａ方向の断面図。
【図６】同実施例に係る発光ダイオードの製造方法を示
した図５におけるＢ−Ｂ方向の断面図。
した図５におけるＢ−Ｂ方向の断面図。
【図７】同実施例に係る発光ダイオードの製造方法を示
した断面図。
した断面図。
１…サファイア基板 ２…ＺｎＯの中間層 ３…Siドープｎ型GaAlN 層（ｎ層） ４…GaN 層 ５…ドープGaAlN 層（ｐ層） ６Ａ，６Ｂ…電極 ７…SiO2層 ２０…間隙
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591014950 天野 浩 愛知県名古屋市名東区山の手２丁目104 宝マンション山の手508号 (72)発明者 小池 正好 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 小出 典克 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 赤崎 勇 愛知県名古屋市西区浄心１丁目１番38− 805 (72)発明者 天野 浩 愛知県名古屋市名東区神丘町二丁目21 虹 ケ丘東団地19号棟103号室
Claims (2)
- 【請求項１】サファイア基板上の一部の領域に酸化亜鉛
（ＺｎＯ）を、他の部分に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）
から成る中間層を形成し、 その中間層の上に３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=
0,Y=0,X=Y=0 を含む)の複数の層からなる半導体レーザ
素子層を形成し、 酸化亜鉛のみをエッチングする溶液を用いた湿式エッチ
ングにより前記酸化亜鉛（ＺｎＯ）の中間層のみを除去
して、前記サファイア基板と前記半導体レーザ素子層の
最下層との間に間隙を形成し、 前記半導体レーザ素子層を前記間隙を利用してへき開
し、そのへき開面をレーザの共振器の鏡面とすることに
より、 ３族窒化物半導体レーザを製造する方法。 - 【請求項２】請求項１において、前記中間層の厚さは１
０ｎｍ〜１０μｍである。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10605894A JPH07297496A (ja) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | ３族窒化物半導体レーザの製造方法 |
| US08/423,940 US5604763A (en) | 1994-04-20 | 1995-04-19 | Group III nitride compound semiconductor laser diode and method for producing same |
| EP95105899A EP0688070B1 (en) | 1994-04-20 | 1995-04-20 | Group III nitride based compound semiconductor laser diode |
| DE69503193T DE69503193T2 (de) | 1994-04-20 | 1995-04-20 | Dioden-Halbleiterlaser auf Basis von Nitridverbindungen der Gruppe III |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10605894A JPH07297496A (ja) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | ３族窒化物半導体レーザの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07297496A true JPH07297496A (ja) | 1995-11-10 |
Family
ID=14424025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10605894A Pending JPH07297496A (ja) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | ３族窒化物半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07297496A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5972730A (en) * | 1996-09-26 | 1999-10-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nitride based compound semiconductor light emitting device and method for producing the same |
| US6996150B1 (en) | 1994-09-14 | 2006-02-07 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| JP2007095845A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Oki Data Corp | 半導体複合基板とそれを用いた半導体装置の製造方法 |
| JP2007184624A (ja) * | 1998-07-31 | 2007-07-19 | Sharp Corp | 窒化物半導体構造とその製造方法および発光素子 |
| CN114908353A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-08-16 | 河南豫光锌业有限公司 | 一种锌冶炼铸造模具用清洗剂 |
-
1994
- 1994-04-20 JP JP10605894A patent/JPH07297496A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6996150B1 (en) | 1994-09-14 | 2006-02-07 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| US7616672B2 (en) | 1994-09-14 | 2009-11-10 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| US8934513B2 (en) | 1994-09-14 | 2015-01-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| US5972730A (en) * | 1996-09-26 | 1999-10-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nitride based compound semiconductor light emitting device and method for producing the same |
| JP2007184624A (ja) * | 1998-07-31 | 2007-07-19 | Sharp Corp | 窒化物半導体構造とその製造方法および発光素子 |
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| CN114908353A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-08-16 | 河南豫光锌业有限公司 | 一种锌冶炼铸造模具用清洗剂 |
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