JPH11219910A - 窒化物半導体の成長方法及び窒化物半導体素子 - Google Patents
窒化物半導体の成長方法及び窒化物半導体素子Info
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- JPH11219910A JPH11219910A JP13283198A JP13283198A JPH11219910A JP H11219910 A JPH11219910 A JP H11219910A JP 13283198 A JP13283198 A JP 13283198A JP 13283198 A JP13283198 A JP 13283198A JP H11219910 A JPH11219910 A JP H11219910A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板となり得るような結晶欠陥の少ない窒化
物半導体の成長方法を提供すると共に、信頼性に優れた
窒化物半導体素子を提供する。 【構成】 異種基板の上に成長された第１の窒化物半導
体層と、その第１の窒化物半導体層の表面に部分的に形
成さた保護膜とからなる下地層を加熱し、その下地層に
窒素源のガスと、３族源のガスとをモル比（Ｖ／III
比）２０００以下に調整して成長する。成長した窒化物
半導体層は従来のように三角形状とはならずに、基板水
平面に対してほぼ垂直な方向で成長するため、結晶欠陥
が基板に対してほぼ水平方向に伸びるので、表出する結
晶欠陥の少ない窒化物半導体を成長できる。
物半導体の成長方法を提供すると共に、信頼性に優れた
窒化物半導体素子を提供する。 【構成】 異種基板の上に成長された第１の窒化物半導
体層と、その第１の窒化物半導体層の表面に部分的に形
成さた保護膜とからなる下地層を加熱し、その下地層に
窒素源のガスと、３族源のガスとをモル比（Ｖ／III
比）２０００以下に調整して成長する。成長した窒化物
半導体層は従来のように三角形状とはならずに、基板水
平面に対してほぼ垂直な方向で成長するため、結晶欠陥
が基板に対してほぼ水平方向に伸びるので、表出する結
晶欠陥の少ない窒化物半導体を成長できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は基板となり得るような結
晶欠陥の少ない窒化物半導体（ＩｎXＡｌYＧａ
1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）の成長方法と、発
光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、
太陽電池、光センサー等の発光素子、受光素子、あるい
はトランジスタ、パワーデバイス等の電子デバイスに使
用される窒化物半導体素子に関する。
晶欠陥の少ない窒化物半導体（ＩｎXＡｌYＧａ
1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）の成長方法と、発
光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、
太陽電池、光センサー等の発光素子、受光素子、あるい
はトランジスタ、パワーデバイス等の電子デバイスに使
用される窒化物半導体素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】青色ＬＥＤ、純緑色ＬＥＤの材料と知ら
れている窒化物半導体は、サファイア基板上に格子不整
合の状態で成長されている。格子不整合で半導体材料を
成長させると、半導体中に結晶欠陥が発生し、その結晶
欠陥が半導体デバイスの寿命に大きく影響することは知
られている。窒化物半導体の場合、結晶欠陥として非常
に多い貫通転位がある。しかし、窒化物半導体ＬＥＤ素
子の場合、その貫通転位が例えば１０10／cm2以上と多
いにも関わらず、その寿命にはほとんど影響しない。こ
れは窒化物半導体が他の半導体材料と異なり、非常に劣
化に強いことを示している。
れている窒化物半導体は、サファイア基板上に格子不整
合の状態で成長されている。格子不整合で半導体材料を
成長させると、半導体中に結晶欠陥が発生し、その結晶
欠陥が半導体デバイスの寿命に大きく影響することは知
られている。窒化物半導体の場合、結晶欠陥として非常
に多い貫通転位がある。しかし、窒化物半導体ＬＥＤ素
子の場合、その貫通転位が例えば１０10／cm2以上と多
いにも関わらず、その寿命にはほとんど影響しない。こ
れは窒化物半導体が他の半導体材料と異なり、非常に劣
化に強いことを示している。
【０００３】一方、窒化物半導体レーザ素子では、ＬＥ
Ｄと同様にサファイア基板の上に成長されるが、サファ
イアの上に例えばＬＥＤと同じようにバッファ層を介し
て素子構造となる窒化物半導体を積層すると結晶欠陥は
ＬＥＤと同じである。しかし、レーザ素子の場合は、Ｌ
ＥＤに比較して電流密度が１〜２桁も大きいので、結晶
欠陥がＬＥＤと異なり直接寿命に影響する傾向にある。
レーザ素子のような極微小な領域に電流を集中させるデ
バイスでは、半導体中の結晶欠陥を少なくすることが非
常に重要である。
Ｄと同様にサファイア基板の上に成長されるが、サファ
イアの上に例えばＬＥＤと同じようにバッファ層を介し
て素子構造となる窒化物半導体を積層すると結晶欠陥は
ＬＥＤと同じである。しかし、レーザ素子の場合は、Ｌ
ＥＤに比較して電流密度が１〜２桁も大きいので、結晶
欠陥がＬＥＤと異なり直接寿命に影響する傾向にある。
レーザ素子のような極微小な領域に電流を集中させるデ
バイスでは、半導体中の結晶欠陥を少なくすることが非
常に重要である。
【０００４】そこで、例えばサファイアのような窒化物
半導体と異なる材料よりなる基板の上に、窒化物半導体
基板となるような結晶欠陥の少ない窒化物半導体を成長
させる試みが、最近盛んに行われるようになった（例え
ば、Proceedings of The Second International Confer
ence on Nitride Semiconductors-ICNS'97 予稿集,Octo
ber 27-31,1997,P492-493、同じくICNS'97 予稿集,Octo
ber 27-31,1997,P500-501)。これらの技術は、サファイ
ア基板上に、従来の結晶欠陥が非常に多いＧａＮ層を薄
く成長させ、その上にＳｉＯ2よりなる保護膜を部分的
に形成し、その保護膜の上からハライド気相成長法（Ｈ
ＶＰＥ）、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）等の気相
成長法により、再度ＧａＮ層を横方向に成長させる技術
である。この方法は窒化物半導体を保護膜上で横方向に
成長させることから、一般にラテラルオーバーグロウス
（lateral over growth:ＬＯＧ）と呼ばれている。
半導体と異なる材料よりなる基板の上に、窒化物半導体
基板となるような結晶欠陥の少ない窒化物半導体を成長
させる試みが、最近盛んに行われるようになった（例え
ば、Proceedings of The Second International Confer
ence on Nitride Semiconductors-ICNS'97 予稿集,Octo
ber 27-31,1997,P492-493、同じくICNS'97 予稿集,Octo
ber 27-31,1997,P500-501)。これらの技術は、サファイ
ア基板上に、従来の結晶欠陥が非常に多いＧａＮ層を薄
く成長させ、その上にＳｉＯ2よりなる保護膜を部分的
に形成し、その保護膜の上からハライド気相成長法（Ｈ
ＶＰＥ）、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）等の気相
成長法により、再度ＧａＮ層を横方向に成長させる技術
である。この方法は窒化物半導体を保護膜上で横方向に
成長させることから、一般にラテラルオーバーグロウス
（lateral over growth:ＬＯＧ）と呼ばれている。
【０００５】また、我々はＬＯＧにより作製した窒化物
半導体基板の上に、活性層を含む窒化物半導体レーザ素
子を作製して、世界で初めて室温での連続発振１万時間
以上を達成したことを発表した（ICNS'97 予稿集,Octob
er 27-31,1997,P444-446）。
半導体基板の上に、活性層を含む窒化物半導体レーザ素
子を作製して、世界で初めて室温での連続発振１万時間
以上を達成したことを発表した（ICNS'97 予稿集,Octob
er 27-31,1997,P444-446）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の窒化物半導体の
成長方法によると、確かに異種基板上に直接成長させた
窒化物半導体よりも、結晶欠陥の数は減少する。これは
ＬＯＧによって、結晶欠陥を部分的に集中させられるこ
とによる。この方法では、保護膜の上部に結晶欠陥を集
中させて、窓部に結晶欠陥の少ない領域を作製すること
ができる。即ち、意図的に結晶欠陥を偏在させることが
できる。
成長方法によると、確かに異種基板上に直接成長させた
窒化物半導体よりも、結晶欠陥の数は減少する。これは
ＬＯＧによって、結晶欠陥を部分的に集中させられるこ
とによる。この方法では、保護膜の上部に結晶欠陥を集
中させて、窓部に結晶欠陥の少ない領域を作製すること
ができる。即ち、意図的に結晶欠陥を偏在させることが
できる。
【０００７】しかしながら、従来の成長方法では、未だ
窒化物半導体表面に現れている結晶欠陥の数は多く未だ
十分満足できるものではなかった。また窒化物半導体素
子についても、結晶欠陥が未だ偏在するため、信頼性も
十分とは言えない。そのため一枚のウェーハからレーザ
素子を多数作製しても、満足できる寿命を有しているも
のはわずかしか得られない。寿命に優れた素子を作製す
るためには、窒化物半導体表面に現れた結晶欠陥の数を
さらに減少させる必要がある。従って、本発明はこのよ
うな事情を鑑みてなされたものであって、その目的とす
るところは、基板となり得るような結晶欠陥の少ない窒
化物半導体の成長方法を提供すると共に、主として信頼
性に優れた窒化物半導体素子を提供することにある。
窒化物半導体表面に現れている結晶欠陥の数は多く未だ
十分満足できるものではなかった。また窒化物半導体素
子についても、結晶欠陥が未だ偏在するため、信頼性も
十分とは言えない。そのため一枚のウェーハからレーザ
素子を多数作製しても、満足できる寿命を有しているも
のはわずかしか得られない。寿命に優れた素子を作製す
るためには、窒化物半導体表面に現れた結晶欠陥の数を
さらに減少させる必要がある。従って、本発明はこのよ
うな事情を鑑みてなされたものであって、その目的とす
るところは、基板となり得るような結晶欠陥の少ない窒
化物半導体の成長方法を提供すると共に、主として信頼
性に優れた窒化物半導体素子を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の窒化物半導体の
成長方法は、窒化物半導体と異なる材料よりなる異種基
板の上に成長された第１の窒化物半導体層と、その第１
の窒化物半導体層の表面に部分的に形成され、表面に窒
化物半導体が成長しにくい性質を有する保護膜とからな
る下地層を加熱し、その下地層の表面に窒素源のガス
と、３族源のガスとを同時に供給して、前記保護膜及び
下地層の上に、連続した第２の窒化物半導体層を成長さ
せる窒化物半導体基板の成長方法において、前記３族源
のガスに対する窒素源のガスのモル比（窒素源／３族
源：以下、Ｖ／III比という。）を２０００以下に調整
することを特徴とする。好ましいモル比としては１８０
０以下、さらに望ましくは１５００以下に調整する。下
限は化学量論比以上であれば特に限定するものではない
が、望ましくは１０以上、さらに好ましくは３０以上、
最も好ましくは５０以上に調整する。本発明において、
窒素源のガスとは、アンモニア、ヒドラジン等の水素化
物ガスが相当し、Ｇａ源のガスとしては有機金属気相成
長法であれば、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＥＧ
（トリエチルガリウム）等の有機Ｇａガス、ＨＶＰＥで
は、ＨＣｌのようなIII族源と反応するハロゲン化水素
ガス、若しくはハロゲン化水素ガスと反応したハロゲン
化ガリウム（特にＧａＣｌ3）等がＧａ源のガスに相当
する。
成長方法は、窒化物半導体と異なる材料よりなる異種基
板の上に成長された第１の窒化物半導体層と、その第１
の窒化物半導体層の表面に部分的に形成され、表面に窒
化物半導体が成長しにくい性質を有する保護膜とからな
る下地層を加熱し、その下地層の表面に窒素源のガス
と、３族源のガスとを同時に供給して、前記保護膜及び
下地層の上に、連続した第２の窒化物半導体層を成長さ
せる窒化物半導体基板の成長方法において、前記３族源
のガスに対する窒素源のガスのモル比（窒素源／３族
源：以下、Ｖ／III比という。）を２０００以下に調整
することを特徴とする。好ましいモル比としては１８０
０以下、さらに望ましくは１５００以下に調整する。下
限は化学量論比以上であれば特に限定するものではない
が、望ましくは１０以上、さらに好ましくは３０以上、
最も好ましくは５０以上に調整する。本発明において、
窒素源のガスとは、アンモニア、ヒドラジン等の水素化
物ガスが相当し、Ｇａ源のガスとしては有機金属気相成
長法であれば、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＥＧ
（トリエチルガリウム）等の有機Ｇａガス、ＨＶＰＥで
は、ＨＣｌのようなIII族源と反応するハロゲン化水素
ガス、若しくはハロゲン化水素ガスと反応したハロゲン
化ガリウム（特にＧａＣｌ3）等がＧａ源のガスに相当
する。
【０００９】本発明の窒化物半導体素子は、窒化物半導
体と異なる材料よりなる異種基板の上に成長された第１
の窒化物半導体層と、その第１の窒化物半導体層の上に
部分的に形成され、表面に窒化物半導体が成長しにくい
性質を有する保護膜とからなる下地層の上に、下地層に
接近した側に結晶欠陥が多い領域と、下地層より離れた
側に結晶欠陥が少ない領域とを有する第２の窒化物半導
体層を有し、その第２の窒化物半導体層の上に活性層を
含む複数の窒化物半導体層が成長されてなることを特徴
とする。
体と異なる材料よりなる異種基板の上に成長された第１
の窒化物半導体層と、その第１の窒化物半導体層の上に
部分的に形成され、表面に窒化物半導体が成長しにくい
性質を有する保護膜とからなる下地層の上に、下地層に
接近した側に結晶欠陥が多い領域と、下地層より離れた
側に結晶欠陥が少ない領域とを有する第２の窒化物半導
体層を有し、その第２の窒化物半導体層の上に活性層を
含む複数の窒化物半導体層が成長されてなることを特徴
とする。
【００１０】前記下地層が残されて素子構造とされる場
合、その第２の窒化物半導体層の厚さが１μｍ以上〜５
０μｍ以下の範囲にあることを特徴とする。第２の窒化
物半導体層の厚さは好ましくは３μｍ〜４０μｍ、さら
に好ましくは５μｍ〜２０μｍの範囲に調整する。下地
層には窒化物半導体と格子定数、及び熱膨張係数が異な
る異種基板を有している。そのため下地層の上に成長さ
れた窒化物半導体には常に歪みが係っている。この歪み
は成長後のウェーハを反らせたり、窒化物半導体基板を
割ってしまったりする。そこで、窒化物半導体基板の厚
さを前記範囲に調整することにより、ウェーハの反りを
少なくして、第２の窒化物半導体層が割れるのを少なく
することができる。また第２の窒化物半導体層の厚さが
１μｍよりも薄いと、保護膜上に第２の窒化物半導体層
が十分に成長せず、結晶欠陥が未だに多く、基板となる
ような層ができにくい。
合、その第２の窒化物半導体層の厚さが１μｍ以上〜５
０μｍ以下の範囲にあることを特徴とする。第２の窒化
物半導体層の厚さは好ましくは３μｍ〜４０μｍ、さら
に好ましくは５μｍ〜２０μｍの範囲に調整する。下地
層には窒化物半導体と格子定数、及び熱膨張係数が異な
る異種基板を有している。そのため下地層の上に成長さ
れた窒化物半導体には常に歪みが係っている。この歪み
は成長後のウェーハを反らせたり、窒化物半導体基板を
割ってしまったりする。そこで、窒化物半導体基板の厚
さを前記範囲に調整することにより、ウェーハの反りを
少なくして、第２の窒化物半導体層が割れるのを少なく
することができる。また第２の窒化物半導体層の厚さが
１μｍよりも薄いと、保護膜上に第２の窒化物半導体層
が十分に成長せず、結晶欠陥が未だに多く、基板となる
ような層ができにくい。
【００１１】また前記下地層が残されて素子構造とされ
る場合、第２の窒化物半導体層の上に成長されｎ型不純
物がドープされた窒化物半導体よりなるｎ側コンタクト
層にｎ電極が形成されてなることを特徴とする。ｎ型不
純物としてはＳｉ、Ｇｅを好ましく用いる。この第２の
窒化物半導体層をアンドープＧａＮとして結晶性を良く
すると、抵抗率が高くなるため、その上にｎ型不純物が
ドープした窒化物半導体、好ましくはＳｉドープＧａＮ
層をコンタクト層とすると、結晶欠陥の転位を少なくし
て、信頼性に高い素子が得られる。
る場合、第２の窒化物半導体層の上に成長されｎ型不純
物がドープされた窒化物半導体よりなるｎ側コンタクト
層にｎ電極が形成されてなることを特徴とする。ｎ型不
純物としてはＳｉ、Ｇｅを好ましく用いる。この第２の
窒化物半導体層をアンドープＧａＮとして結晶性を良く
すると、抵抗率が高くなるため、その上にｎ型不純物が
ドープした窒化物半導体、好ましくはＳｉドープＧａＮ
層をコンタクト層とすると、結晶欠陥の転位を少なくし
て、信頼性に高い素子が得られる。
【００１２】また前記下地層が残されて素子構造とされ
る場合、結晶欠陥が多い領域側の第２の窒化物半導体層
にｎ電極が形成されてなることを特徴とする。窒化物半
導体では結晶欠陥が多いものは、結晶欠陥が少ないもの
よりもキャリア濃度が大きくなる傾向にある。従って、
第２の窒化物半導体層の結晶欠陥の多い領域は自然とｎ
＋となっており、このｎ＋の方にｎ電極を設けると、閾
値、Ｖｆ（順方向電圧）が低下しやすい。
る場合、結晶欠陥が多い領域側の第２の窒化物半導体層
にｎ電極が形成されてなることを特徴とする。窒化物半
導体では結晶欠陥が多いものは、結晶欠陥が少ないもの
よりもキャリア濃度が大きくなる傾向にある。従って、
第２の窒化物半導体層の結晶欠陥の多い領域は自然とｎ
＋となっており、このｎ＋の方にｎ電極を設けると、閾
値、Ｖｆ（順方向電圧）が低下しやすい。
【００１３】一方、前記下地層が除去されて素子構造と
される場合、第２の窒化物半導体層の厚さが５０μｍ以
上であることを特徴とする。これは５０μｍ以上の膜厚
であると、結晶欠陥の少ない領域がさらに多くなって、
その上に活性層を含む窒化物半導体を成長させると、非
常に結晶欠陥の少ない素子構造が形成できることによ
る。
される場合、第２の窒化物半導体層の厚さが５０μｍ以
上であることを特徴とする。これは５０μｍ以上の膜厚
であると、結晶欠陥の少ない領域がさらに多くなって、
その上に活性層を含む窒化物半導体を成長させると、非
常に結晶欠陥の少ない素子構造が形成できることによ
る。
【００１４】また、下地層が除去される場合、結晶欠陥
が多い領域の第２の窒化物半導体層にｎ電極が形成され
てなることを特徴とする。下地層は例えばエッチング、
研磨等の手法により窒化物半導体基板と分離できる。下
地層が除去された第２の窒化物半導体層はその裏面が露
出するが、ｎ電極とｐ電極とを設けて最終的な素子とす
る場合、ｎ電極をその裏面全体に形成して、活性層を含
む窒化物半導体層側に設けられるｐ電極と、前記ｎ電極
とが対向した状態とする。第２の窒化物半導体層が同一
組成で結晶欠陥の少ない低キャリア濃度領域と、結晶欠
陥の多い高キャリア濃度領域とを有しているので、この
高キャリア濃度領域にｎ電極を設けることにより、効率
のよい素子を作製することができる。
が多い領域の第２の窒化物半導体層にｎ電極が形成され
てなることを特徴とする。下地層は例えばエッチング、
研磨等の手法により窒化物半導体基板と分離できる。下
地層が除去された第２の窒化物半導体層はその裏面が露
出するが、ｎ電極とｐ電極とを設けて最終的な素子とす
る場合、ｎ電極をその裏面全体に形成して、活性層を含
む窒化物半導体層側に設けられるｐ電極と、前記ｎ電極
とが対向した状態とする。第２の窒化物半導体層が同一
組成で結晶欠陥の少ない低キャリア濃度領域と、結晶欠
陥の多い高キャリア濃度領域とを有しているので、この
高キャリア濃度領域にｎ電極を設けることにより、効率
のよい素子を作製することができる。
【００１５】第２の窒化物半導体層は基本的にはアンド
ープの状態であるのが結晶欠陥が最も少なく、かつ移動
度が大きく、キャリア濃度が小さいものが得られる傾向
にあるが、キャリア濃度を高めるために、ｎ型不純物を
ドープして成長させてもよい。特に、下地層を除去し
て、その第２の窒化物半導体層の表面に電極を形成する
場合、第２の窒化物半導体層にはＳｉ、Ｇｅ等のｎ型不
純物をドープしてキャリア濃度を、例えば１×１０17／
cm3〜５×１０19／cm3に調整することが望ましい。
ープの状態であるのが結晶欠陥が最も少なく、かつ移動
度が大きく、キャリア濃度が小さいものが得られる傾向
にあるが、キャリア濃度を高めるために、ｎ型不純物を
ドープして成長させてもよい。特に、下地層を除去し
て、その第２の窒化物半導体層の表面に電極を形成する
場合、第２の窒化物半導体層にはＳｉ、Ｇｅ等のｎ型不
純物をドープしてキャリア濃度を、例えば１×１０17／
cm3〜５×１０19／cm3に調整することが望ましい。
【００１６】なお本発明の素子の第２の窒化物半導体層
は前記請求項１または２の成長方法によって、成長され
ることが最も望ましいが、本発明の素子では、第２の窒
化物半導体層の結晶欠陥の多い領域と、少ない領域とが
窒化物半導体積層方向に対してほぼ同じ方向にあれば、
その成長方法は特に限定されない。
は前記請求項１または２の成長方法によって、成長され
ることが最も望ましいが、本発明の素子では、第２の窒
化物半導体層の結晶欠陥の多い領域と、少ない領域とが
窒化物半導体積層方向に対してほぼ同じ方向にあれば、
その成長方法は特に限定されない。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１〜図４は本発明の成長方法に
よる第２の窒化物半導体層の結晶構造を示す模式的な断
面図であり、一方、図５〜図７は窒素源ガスの供給量が
少ない従来の成長方法による窒化物半導体層の結晶構造
を示す模式的な断面図である。これらの図において、
１、１'は例えばサファイアよりなる異種基板、２、２'
は異種基板上に成長されて、結晶欠陥が層内ほぼ均一に
ある第１の窒化物半導体層、３、３'は窒化物半導体が
表面に成長しにくい性質を有する例えばＳｉＯ2よりな
る保護膜、４、４'は基板となるような第２の窒化物半
導体層を示している。以下、これらの図を元に本発明の
窒化物半導体の成長方法の作用を従来の方法と比較しな
がら説明する。図１〜図７において示す細線は窒化物半
導体の結晶欠陥を模式的に示している。
よる第２の窒化物半導体層の結晶構造を示す模式的な断
面図であり、一方、図５〜図７は窒素源ガスの供給量が
少ない従来の成長方法による窒化物半導体層の結晶構造
を示す模式的な断面図である。これらの図において、
１、１'は例えばサファイアよりなる異種基板、２、２'
は異種基板上に成長されて、結晶欠陥が層内ほぼ均一に
ある第１の窒化物半導体層、３、３'は窒化物半導体が
表面に成長しにくい性質を有する例えばＳｉＯ2よりな
る保護膜、４、４'は基板となるような第２の窒化物半
導体層を示している。以下、これらの図を元に本発明の
窒化物半導体の成長方法の作用を従来の方法と比較しな
がら説明する。図１〜図７において示す細線は窒化物半
導体の結晶欠陥を模式的に示している。
【００１８】異種基板１の上に成長した第１の窒化物半
導体層２は、その層内においてほぼ均一に結晶欠陥を有
している。そして、その第１の窒化物半導体層２の表面
に部分的（例えばストライプ状）に保護膜３を形成す
る。この異種基板１、第１の窒化物半導体層２及び保護
膜３を有する下地層を例えば９００℃〜１１００℃に加
熱して、その下地層の表面に基板となるような連続した
第２の窒化物半導体層４を成長させる。
導体層２は、その層内においてほぼ均一に結晶欠陥を有
している。そして、その第１の窒化物半導体層２の表面
に部分的（例えばストライプ状）に保護膜３を形成す
る。この異種基板１、第１の窒化物半導体層２及び保護
膜３を有する下地層を例えば９００℃〜１１００℃に加
熱して、その下地層の表面に基板となるような連続した
第２の窒化物半導体層４を成長させる。
【００１９】本発明の方法では３族源のガスに対する窒
素源のガスのモル比（Ｖ／III比）を２０００以下に調
整する。このようにＶ／III比を小さくすることによ
り、図１に示すように窓部（保護膜が形成されていない
部分）から成長した第２の窒化物半導体４が、保護膜３
の上においてほぼ垂直な方向、若しくは逆台形に近い形
状で成長する。第１の窒化物半導体層２に発生している
結晶欠陥は、第２の窒化物半導体層４にも伸びてくる
が、第２の窒化物半導体４をほぼ垂直な方向で成長させ
ると、図１に示すように保護膜上部において、結晶欠陥
が横方向（端面方向）に伸びる傾向にある。なお、この
図では保護膜の面積と、窓部の面積とをほぼ同じとして
いるが、本発明の成長方法では保護膜の面積を窓部の面
積よりも大きくする方が、結晶欠陥がより少ない第２の
窒化物半導体層が得られる。
素源のガスのモル比（Ｖ／III比）を２０００以下に調
整する。このようにＶ／III比を小さくすることによ
り、図１に示すように窓部（保護膜が形成されていない
部分）から成長した第２の窒化物半導体４が、保護膜３
の上においてほぼ垂直な方向、若しくは逆台形に近い形
状で成長する。第１の窒化物半導体層２に発生している
結晶欠陥は、第２の窒化物半導体層４にも伸びてくる
が、第２の窒化物半導体４をほぼ垂直な方向で成長させ
ると、図１に示すように保護膜上部において、結晶欠陥
が横方向（端面方向）に伸びる傾向にある。なお、この
図では保護膜の面積と、窓部の面積とをほぼ同じとして
いるが、本発明の成長方法では保護膜の面積を窓部の面
積よりも大きくする方が、結晶欠陥がより少ない第２の
窒化物半導体層が得られる。
【００２０】さらに成長を続けると、保護膜３の上にお
いて、窒化物半導体は上方向にも成長するが、横方向に
も成長する（ＬＯＧ）。本発明の方法によると、第２の
窒化物半導体４の端面が、異種基板水平面に対してほぼ
垂直に成長するので、図２に示すように第２の窒化物半
導体４は、保護膜に近い側よりも、保護膜から離れた側
で先に繋がるか、若しくは端面同士がほぼ同時に繋がる
傾向にある。ここで重要なことは、第２の窒化物半導体
層に発生している結晶欠陥は、横方向に伸びているた
め、第２の窒化物半導体層表面に現れにくいということ
である。
いて、窒化物半導体は上方向にも成長するが、横方向に
も成長する（ＬＯＧ）。本発明の方法によると、第２の
窒化物半導体４の端面が、異種基板水平面に対してほぼ
垂直に成長するので、図２に示すように第２の窒化物半
導体４は、保護膜に近い側よりも、保護膜から離れた側
で先に繋がるか、若しくは端面同士がほぼ同時に繋がる
傾向にある。ここで重要なことは、第２の窒化物半導体
層に発生している結晶欠陥は、横方向に伸びているた
め、第２の窒化物半導体層表面に現れにくいということ
である。
【００２１】さらに成長を続けると、第２の窒化物半導
体層４は上に向かっても成長するが、図３に示すよう
に、保護膜の真上にある空隙部を埋めるために横方向、
若しくは下方向に成長する。そしてその成長に従うよう
に、第２の窒化物半導体層４の結晶欠陥は、保護膜３の
方向を向いて成長するか若しくは、真横に広がる傾向に
ある。
体層４は上に向かっても成長するが、図３に示すよう
に、保護膜の真上にある空隙部を埋めるために横方向、
若しくは下方向に成長する。そしてその成長に従うよう
に、第２の窒化物半導体層４の結晶欠陥は、保護膜３の
方向を向いて成長するか若しくは、真横に広がる傾向に
ある。
【００２２】従って、成長後の第２の窒化物半導体層４
は、図４に示すように第２の窒化物半導体層の結晶欠陥
が、第２の窒化物半導体の成長方向に合わせて、横方向
にのみ伸びて、表面にまで繋がって貫通転位とならない
ため、表面に現れてくるものは非常に少なくなるのであ
る。さらに厚膜で成長させると結晶欠陥が成長中に止ま
るものもある。このため、下地層の上に第２の窒化物半
導体層を厚膜で成長していくに従って結晶欠陥は少なく
なる傾向にあり、例えば第２の窒化物半導体層を３０μ
ｍ以上で成長させると、表面に現れる結晶欠陥が非常に
少ない第２の窒化物半導体層が得られ、特に現実的なＧ
ａＮ基板として作用する。
は、図４に示すように第２の窒化物半導体層の結晶欠陥
が、第２の窒化物半導体の成長方向に合わせて、横方向
にのみ伸びて、表面にまで繋がって貫通転位とならない
ため、表面に現れてくるものは非常に少なくなるのであ
る。さらに厚膜で成長させると結晶欠陥が成長中に止ま
るものもある。このため、下地層の上に第２の窒化物半
導体層を厚膜で成長していくに従って結晶欠陥は少なく
なる傾向にあり、例えば第２の窒化物半導体層を３０μ
ｍ以上で成長させると、表面に現れる結晶欠陥が非常に
少ない第２の窒化物半導体層が得られ、特に現実的なＧ
ａＮ基板として作用する。
【００２３】このように第２の窒化物半導体を成長する
ことにより、下地層に接近した側に結晶欠陥が多い領域
と、下地層より離れた側に結晶欠陥の少ない領域を有す
る第２の窒化物半導体層を成長できる。本発明の成長方
法によると、例えば表面に現れる結晶欠陥の数は、断面
ＴＥＭで観察すると、１×１０8個／cm2以下、さらには
１×１０6個／cm2以下にすることができる。
ことにより、下地層に接近した側に結晶欠陥が多い領域
と、下地層より離れた側に結晶欠陥の少ない領域を有す
る第２の窒化物半導体層を成長できる。本発明の成長方
法によると、例えば表面に現れる結晶欠陥の数は、断面
ＴＥＭで観察すると、１×１０8個／cm2以下、さらには
１×１０6個／cm2以下にすることができる。
【００２４】一方、図５〜図７に示す従来のＶ／III比
が２０００より大きい成長方法では、最初の成長で、図
５に示すように窓部から成長した第２の窒化物半導体層
４'は、その窓部において三角形状（屋根状）に成長す
る。第２の窒化物半導体層４'が三角形状に成長する
と、第１の窒化物半導体層２'から第２の窒化物半導体
層４'に伸びる結晶欠陥は、その三角形状の辺部（屋根
部）に向かう。
が２０００より大きい成長方法では、最初の成長で、図
５に示すように窓部から成長した第２の窒化物半導体層
４'は、その窓部において三角形状（屋根状）に成長す
る。第２の窒化物半導体層４'が三角形状に成長する
と、第１の窒化物半導体層２'から第２の窒化物半導体
層４'に伸びる結晶欠陥は、その三角形状の辺部（屋根
部）に向かう。
【００２５】さらに成長を続けると、第２の窒化物半導
体層４'は横方向に成長して、三角形の底辺である保護
膜の表面において先に繋がる。さらに成長を続けると、
屋根部に向かう結晶欠陥は上方向にも伸びてくる。
体層４'は横方向に成長して、三角形の底辺である保護
膜の表面において先に繋がる。さらに成長を続けると、
屋根部に向かう結晶欠陥は上方向にも伸びてくる。
【００２６】そのため従来の成長方法による第２の窒化
物半導体層４'の結晶欠陥は、図７に示すように、保護
膜上部で繋がり第２の窒化物半導体層の表面に貫通転位
となって現れる。従って、第２の窒化物半導体層の表面
には結晶欠陥の多い領域と少ない領域とが偏在するよう
になる。
物半導体層４'の結晶欠陥は、図７に示すように、保護
膜上部で繋がり第２の窒化物半導体層の表面に貫通転位
となって現れる。従って、第２の窒化物半導体層の表面
には結晶欠陥の多い領域と少ない領域とが偏在するよう
になる。
【００２７】本発明の成長方法において、第２の窒化物
半導体を基板に対して垂直、若しくは逆台形に成長させ
るためには、窒素源のガスと、３族源のガスとのモル比
を調整することは非常に重要であり、その比（窒素源／
３族源）を２０００よりも多くすると、第２の窒化物半
導体が従来のように三角形状に成長するため、結晶欠陥
の少ない第２の窒化物半導体層を得ることが難しい傾向
にある。
半導体を基板に対して垂直、若しくは逆台形に成長させ
るためには、窒素源のガスと、３族源のガスとのモル比
を調整することは非常に重要であり、その比（窒素源／
３族源）を２０００よりも多くすると、第２の窒化物半
導体が従来のように三角形状に成長するため、結晶欠陥
の少ない第２の窒化物半導体層を得ることが難しい傾向
にある。
【００２８】
【実施例】［実施例１］図８は本発明の一実施例に係る
レーザ素子の形状を示す模式的な斜視図であり、リッジ
ストライプに垂直な方向で切断した際の断面も同時に示
している。以下、この図を基に実施例１について説明す
る。
レーザ素子の形状を示す模式的な斜視図であり、リッジ
ストライプに垂直な方向で切断した際の断面も同時に示
している。以下、この図を基に実施例１について説明す
る。
【００２９】２インチφ、Ｃ面を主面とするサファイア
よりなる異種基板１をＭＯＶＰＥ反応容器内にセット
し、温度を５００℃にして、キャリアガスに水素、反応
ガスにＴＭＧ（トリメチルガリウム（Ｇａ(ＣＨ3)3：Ｔ
ＭＧ）及びアンモニア（ＮＨ3）を用い、ＧａＮよりな
るバッファ層（図示せず）を２００オングストロームの
膜厚で成長させる。バッファ層成長後、温度を１０５０
℃にして、同じくＧａＮよりなる第１の窒化物半導体層
２を５μｍの膜厚で成長させる。第１の窒化物半導体層
２はＡｌ混晶比X値が０．５以下のＡｌXＧａ1-XＮ（０
≦X≦０．５）を成長させることが望ましい。０．５を
超えると、結晶欠陥というよりも結晶自体にクラックが
入りやすくなってしまうため、結晶成長自体が困難にな
る傾向にある。また膜厚はバッファ層よりも厚い膜厚で
成長させて、１０μｍ以下の膜厚に調整することが望ま
しい。基板はサファイアの他、ＳｉＣ、ＺｎＯ、スピネ
ル、ＧａＡｓ等、窒化物半導体を成長させるために知ら
れている、窒化物半導体と異なる材料よりなる基板を用
いることができる。
よりなる異種基板１をＭＯＶＰＥ反応容器内にセット
し、温度を５００℃にして、キャリアガスに水素、反応
ガスにＴＭＧ（トリメチルガリウム（Ｇａ(ＣＨ3)3：Ｔ
ＭＧ）及びアンモニア（ＮＨ3）を用い、ＧａＮよりな
るバッファ層（図示せず）を２００オングストロームの
膜厚で成長させる。バッファ層成長後、温度を１０５０
℃にして、同じくＧａＮよりなる第１の窒化物半導体層
２を５μｍの膜厚で成長させる。第１の窒化物半導体層
２はＡｌ混晶比X値が０．５以下のＡｌXＧａ1-XＮ（０
≦X≦０．５）を成長させることが望ましい。０．５を
超えると、結晶欠陥というよりも結晶自体にクラックが
入りやすくなってしまうため、結晶成長自体が困難にな
る傾向にある。また膜厚はバッファ層よりも厚い膜厚で
成長させて、１０μｍ以下の膜厚に調整することが望ま
しい。基板はサファイアの他、ＳｉＣ、ＺｎＯ、スピネ
ル、ＧａＡｓ等、窒化物半導体を成長させるために知ら
れている、窒化物半導体と異なる材料よりなる基板を用
いることができる。
【００３０】第１の窒化物半導体層２成長後、ウェーハ
を反応容器から取り出し、この第１の窒化物半導体層２
の表面に、ストライプ状のフォトマスクを形成し、ＣＶ
Ｄ装置によりストライプ幅１０μｍ、ストライプ間隔
（窓部）２μｍのＳｉＯ2よりなる保護膜３を１μｍの
膜厚で形成する。保護膜の形状としてはストライプ状、
ドット状、碁盤目状等どのような形状でも良いが、窓部
よりも保護膜の面積を大きくする方が、結晶欠陥の少な
い第２の窒化物半導体層３が成長しやすい。保護膜の材
料としては、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯX）、窒化ケイ
素（ＳｉXＮY）、酸化チタン（ＴｉＯX）、酸化ジルコ
ニウム（ＺｒＯX）等の酸化物、窒化物、またこれらの
多層膜の他、１２００℃以上の融点を有する金属等を用
いることができる。これらの保護膜材料は、窒化物半導
体の成長温度６００℃〜１１００℃の温度にも耐え、そ
の表面に窒化物半導体が成長しないか、若しくは成長し
にくい性質を有している。
を反応容器から取り出し、この第１の窒化物半導体層２
の表面に、ストライプ状のフォトマスクを形成し、ＣＶ
Ｄ装置によりストライプ幅１０μｍ、ストライプ間隔
（窓部）２μｍのＳｉＯ2よりなる保護膜３を１μｍの
膜厚で形成する。保護膜の形状としてはストライプ状、
ドット状、碁盤目状等どのような形状でも良いが、窓部
よりも保護膜の面積を大きくする方が、結晶欠陥の少な
い第２の窒化物半導体層３が成長しやすい。保護膜の材
料としては、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯX）、窒化ケイ
素（ＳｉXＮY）、酸化チタン（ＴｉＯX）、酸化ジルコ
ニウム（ＺｒＯX）等の酸化物、窒化物、またこれらの
多層膜の他、１２００℃以上の融点を有する金属等を用
いることができる。これらの保護膜材料は、窒化物半導
体の成長温度６００℃〜１１００℃の温度にも耐え、そ
の表面に窒化物半導体が成長しないか、若しくは成長し
にくい性質を有している。
【００３１】（第２の窒化物半導体層４）保護膜３形成
後、ウェーハを再度ＭＯＶＰＥの反応容器内にセット
し、温度を１０５０℃にして、アンモニアを０．２７mo
l／min、ＴＭＧを２２５μmol／min（Ｖ／III比＝１２
００）でアンドープＧａＮよりなる第２の窒化物半導体
層４を３０μｍの膜厚で成長させる。成長後、第２の窒
化物半導体層を断面ＴＥＭにより観察すると、第１の窒
化物半導体層の界面からおよそ５μｍ程度までの領域は
結晶欠陥の数が多く（１０8個／cm2以上）、５μｍより
も上の領域では結晶欠陥が少なく（１０6個／cm2以
下）、十分に窒化物半導体基板として使用できるもので
あった。また成長後の表面は、保護膜上部にはほとんど
結晶欠陥が見られず、窓部上部（ストライプ中央部）に
はやや結晶欠陥が表出する傾向があるが、従来の方法
（Ｖ／III比が２０００より大）に比べて結晶欠陥の数
は２桁以上少ない。
後、ウェーハを再度ＭＯＶＰＥの反応容器内にセット
し、温度を１０５０℃にして、アンモニアを０．２７mo
l／min、ＴＭＧを２２５μmol／min（Ｖ／III比＝１２
００）でアンドープＧａＮよりなる第２の窒化物半導体
層４を３０μｍの膜厚で成長させる。成長後、第２の窒
化物半導体層を断面ＴＥＭにより観察すると、第１の窒
化物半導体層の界面からおよそ５μｍ程度までの領域は
結晶欠陥の数が多く（１０8個／cm2以上）、５μｍより
も上の領域では結晶欠陥が少なく（１０6個／cm2以
下）、十分に窒化物半導体基板として使用できるもので
あった。また成長後の表面は、保護膜上部にはほとんど
結晶欠陥が見られず、窓部上部（ストライプ中央部）に
はやや結晶欠陥が表出する傾向があるが、従来の方法
（Ｖ／III比が２０００より大）に比べて結晶欠陥の数
は２桁以上少ない。
【００３２】第２の窒化物半導体層はハライド気相成長
法（ＨＶＰＥ）を用いて成長させることができるが、こ
のようにＭＯＶＰＥ法により成長させることもできる。
第２の窒化物半導体層はＩｎ、Ａｌを含まないＧａＮを
成長させることが最も好ましく、成長時のガスとして
は、ＴＭＧの他、トリエチルガリウム（Ｇａ(Ｃ
2Ｈ5)3：ＴＥＧ）等の有機ガリウム化合物を用い、窒素
源はアンモニア、若しくはヒドラジンを用いることが最
も望ましい。また、この第２の窒化物半導体層にＳｉ、
Ｇｅ等のｎ型不純物をドープしてキャリア濃度を適当な
範囲に調整してもよい。特に異種基板、第１の窒化物半
導体層、保護膜を除去する場合には、この第２の窒化物
半導体層にｎ型不純物をドープすることが望ましい。
法（ＨＶＰＥ）を用いて成長させることができるが、こ
のようにＭＯＶＰＥ法により成長させることもできる。
第２の窒化物半導体層はＩｎ、Ａｌを含まないＧａＮを
成長させることが最も好ましく、成長時のガスとして
は、ＴＭＧの他、トリエチルガリウム（Ｇａ(Ｃ
2Ｈ5)3：ＴＥＧ）等の有機ガリウム化合物を用い、窒素
源はアンモニア、若しくはヒドラジンを用いることが最
も望ましい。また、この第２の窒化物半導体層にＳｉ、
Ｇｅ等のｎ型不純物をドープしてキャリア濃度を適当な
範囲に調整してもよい。特に異種基板、第１の窒化物半
導体層、保護膜を除去する場合には、この第２の窒化物
半導体層にｎ型不純物をドープすることが望ましい。
【００３３】（ｎ側バッファ層１１＝兼ｎ側コンタクト
層）次に、アンモニアとＴＭＧ、不純物ガスとしてシラ
ンガスを用い、第２の窒化物半導体層４の上にＳｉを３
×１０18／cm3ドープしたＧａＮよりなるｎ側バッファ
層１１を５μｍの膜厚で成長させる。このバッファ層
は、図８のような構造の発光素子を作製した場合にはｎ
電極を形成するためのコンタクト層としても作用する。
また異種基板、及び保護膜を除去して、第２の窒化物半
導体層に電極を設ける場合には、省略することもでき
る。このｎ側バッファ層は高温で成長させるバッファ層
であり、例えばサファイア、ＳｉＣ、スピネルのように
窒化物半導体と異なる材料よりなる基板の上に、９００
℃以下の低温において、ＧａＮ、ＡｌＮ等を、０．５μ
ｍ以下の膜厚で直接成長させるバッファ層とは区別され
る。
層）次に、アンモニアとＴＭＧ、不純物ガスとしてシラ
ンガスを用い、第２の窒化物半導体層４の上にＳｉを３
×１０18／cm3ドープしたＧａＮよりなるｎ側バッファ
層１１を５μｍの膜厚で成長させる。このバッファ層
は、図８のような構造の発光素子を作製した場合にはｎ
電極を形成するためのコンタクト層としても作用する。
また異種基板、及び保護膜を除去して、第２の窒化物半
導体層に電極を設ける場合には、省略することもでき
る。このｎ側バッファ層は高温で成長させるバッファ層
であり、例えばサファイア、ＳｉＣ、スピネルのように
窒化物半導体と異なる材料よりなる基板の上に、９００
℃以下の低温において、ＧａＮ、ＡｌＮ等を、０．５μ
ｍ以下の膜厚で直接成長させるバッファ層とは区別され
る。
【００３４】（クラック防止層１２）次に、ＴＭＧ、Ｔ
ＭＩ（トリメチルインジウム）、アンモニアを用い、温
度を８００℃にしてＩｎ0.06Ｇａ0.94Ｎよりなるクラッ
ク防止層１２を０．１５μｍの膜厚で成長させる。クラ
ック防止層は少なくともインジウムを含む窒化物半導
体、好ましくはＩｎXＧａ1-XＮ（０＜X＜０．５）を
０．５μｍ以下の膜厚で成長させることにより、その上
に成長させるＡｌを含む窒化物半導体にクラックが入る
のを防ぐことができる。
ＭＩ（トリメチルインジウム）、アンモニアを用い、温
度を８００℃にしてＩｎ0.06Ｇａ0.94Ｎよりなるクラッ
ク防止層１２を０．１５μｍの膜厚で成長させる。クラ
ック防止層は少なくともインジウムを含む窒化物半導
体、好ましくはＩｎXＧａ1-XＮ（０＜X＜０．５）を
０．５μｍ以下の膜厚で成長させることにより、その上
に成長させるＡｌを含む窒化物半導体にクラックが入る
のを防ぐことができる。
【００３５】（ｎ側クラッド層１３＝超格子層）続い
て、１０５０℃でＴＭＡ、ＴＭＧ、アンモニア、シラン
ガスを用い、Ｓｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型Ａ
ｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第１の層を２５オングストロー
ムの膜厚で成長させ、続いてシランガス、ＴＭＡを止
め、アンドープのＧａＮよりなる第２の層を２５オング
ストロームの膜厚で成長させる。そして第１層＋第２層
＋第１層＋第２層＋・・・というように超格子層を構成
し、総膜厚０．８μｍの超格子よりなるｎ側クラッド層
１２を成長させる。バンドギャップエネルギーが異なる
窒化物半導体を積層した超格子を作製した場合、不純物
はいずれか一方の層に多くドープして、いわゆる変調ド
ープを行うと閾値が低下しやすい傾向にある。
て、１０５０℃でＴＭＡ、ＴＭＧ、アンモニア、シラン
ガスを用い、Ｓｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型Ａ
ｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第１の層を２５オングストロー
ムの膜厚で成長させ、続いてシランガス、ＴＭＡを止
め、アンドープのＧａＮよりなる第２の層を２５オング
ストロームの膜厚で成長させる。そして第１層＋第２層
＋第１層＋第２層＋・・・というように超格子層を構成
し、総膜厚０．８μｍの超格子よりなるｎ側クラッド層
１２を成長させる。バンドギャップエネルギーが異なる
窒化物半導体を積層した超格子を作製した場合、不純物
はいずれか一方の層に多くドープして、いわゆる変調ド
ープを行うと閾値が低下しやすい傾向にある。
【００３６】（ｎ側光ガイド層１４）続いて、シランガ
スを止め、１０５０℃でアンドープＧａＮよりなるｎ側
光ガイド層１４を０．１μｍの膜厚で成長させる。この
ｎ側光ガイド層は、活性層の光ガイド層として作用し、
ＧａＮ、ＩｎＧａＮを成長させることが望ましく、通常
１００オングストローム〜５μｍ、さらに好ましくは２
００オングストローム〜１μｍの膜厚で成長させること
が望ましい。またこの層をアンドープの超格子層とする
こともできる。超格子層とする場合には超格子を構成す
るバンドギャップエネルギーの大きい方の窒化物半導体
層のバンドギャップエネルギーは活性層の井戸層よりも
大きく、ｎ側クラッド層のＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりも小さ
くする。
スを止め、１０５０℃でアンドープＧａＮよりなるｎ側
光ガイド層１４を０．１μｍの膜厚で成長させる。この
ｎ側光ガイド層は、活性層の光ガイド層として作用し、
ＧａＮ、ＩｎＧａＮを成長させることが望ましく、通常
１００オングストローム〜５μｍ、さらに好ましくは２
００オングストローム〜１μｍの膜厚で成長させること
が望ましい。またこの層をアンドープの超格子層とする
こともできる。超格子層とする場合には超格子を構成す
るバンドギャップエネルギーの大きい方の窒化物半導体
層のバンドギャップエネルギーは活性層の井戸層よりも
大きく、ｎ側クラッド層のＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりも小さ
くする。
【００３７】（活性層１５）次に、ＴＭＧ、ＴＭＩ、ア
ンモニアを用い活性層１４を成長させる。活性層は温度
を８００℃に保持して、アンドープＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎよ
りなる井戸層を４０オングストロームの膜厚で成長させ
る。次にＴＭＩのモル比を変化させるのみで同一温度
で、アンドープＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎよりなる障壁層を１
００オングストロームの膜厚で成長させる。井戸層と障
壁層とを順に積層し、最後に障壁層で終わり、総膜厚４
４０オングストロームの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の
活性層を成長させる。活性層は本実施例のようにアンド
ープでもよいし、またｎ型不純物及び／又はｐ型不純物
をドープしても良い。不純物は井戸層、障壁層両方にド
ープしても良く、いずれか一方にドープしてもよい。
ンモニアを用い活性層１４を成長させる。活性層は温度
を８００℃に保持して、アンドープＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎよ
りなる井戸層を４０オングストロームの膜厚で成長させ
る。次にＴＭＩのモル比を変化させるのみで同一温度
で、アンドープＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎよりなる障壁層を１
００オングストロームの膜厚で成長させる。井戸層と障
壁層とを順に積層し、最後に障壁層で終わり、総膜厚４
４０オングストロームの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の
活性層を成長させる。活性層は本実施例のようにアンド
ープでもよいし、またｎ型不純物及び／又はｐ型不純物
をドープしても良い。不純物は井戸層、障壁層両方にド
ープしても良く、いずれか一方にドープしてもよい。
【００３８】（ｐ側キャップ層１６）次に、温度を１０
５０℃に上げ、ＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍ
ｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、ｐ側
光ガイド層１７よりもバンドギャップエネルギーが大き
い、Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.3Ｇａ
0.7Ｎよりなるｐ側キャップ層１６を３００オングスト
ロームの膜厚で成長させる。このｐ型キャップ層１６は
０．１μｍ以下の膜厚で形成することにより素子の出力
が向上する傾向にある。膜厚の下限は特に限定しない
が、１０オングストローム以上の膜厚で形成することが
望ましい。
５０℃に上げ、ＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍ
ｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、ｐ側
光ガイド層１７よりもバンドギャップエネルギーが大き
い、Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.3Ｇａ
0.7Ｎよりなるｐ側キャップ層１６を３００オングスト
ロームの膜厚で成長させる。このｐ型キャップ層１６は
０．１μｍ以下の膜厚で形成することにより素子の出力
が向上する傾向にある。膜厚の下限は特に限定しない
が、１０オングストローム以上の膜厚で形成することが
望ましい。
【００３９】（ｐ側光ガイド層１７）続いてＣｐ2Ｍ
ｇ、ＴＭＡを止め、１０５０℃で、バンドギャップエネ
ルギーがｐ側キャップ層１６よりも小さい、アンドープ
ＧａＮよりなるｐ側光ガイド層１７を０．１μｍの膜厚
で成長させる。この層は、活性層の光ガイド層として作
用し、ｎ型光ガイド層１４と同じくＧａＮ、ＩｎＧａＮ
で成長させることが望ましい。なお、このｐ側光ガイド
層をアンドープの窒化物半導体、若しくはｐ型不純物を
ドープした窒化物半導体よりなる超格子層とすることも
できる。超格子層とする場合にはバンドギャップエネル
ギーの大きな方の窒化物半導体層のバンドギャップエネ
ルギーは、活性層の井戸層より大きく、ｐ側クラッド層
のＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりも小さくすることが望ましい。
ｇ、ＴＭＡを止め、１０５０℃で、バンドギャップエネ
ルギーがｐ側キャップ層１６よりも小さい、アンドープ
ＧａＮよりなるｐ側光ガイド層１７を０．１μｍの膜厚
で成長させる。この層は、活性層の光ガイド層として作
用し、ｎ型光ガイド層１４と同じくＧａＮ、ＩｎＧａＮ
で成長させることが望ましい。なお、このｐ側光ガイド
層をアンドープの窒化物半導体、若しくはｐ型不純物を
ドープした窒化物半導体よりなる超格子層とすることも
できる。超格子層とする場合にはバンドギャップエネル
ギーの大きな方の窒化物半導体層のバンドギャップエネ
ルギーは、活性層の井戸層より大きく、ｐ側クラッド層
のＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりも小さくすることが望ましい。
【００４０】（ｐ側クラッド層１８）続いて、１０５０
℃でＭｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.2Ｇａ
0.8Ｎよりなる第３の層を２５オングストロームの膜厚
で成長させ、続いてＴＭＡのみを止め、アンドープＧａ
Ｎよりなる第４の層を２５オングストロームの膜厚で成
長させ、総膜厚０．８μｍの超格子層よりなるｐ側クラ
ッド層１８を成長させる。この層もｎ側クラッド層１３
と同じくバンドギャップエネルギーが異なる窒化物半導
体を積層した超格子を作製した場合、不純物はいずれか
一方の層に多くドープして、いわゆる変調ドープを行う
と閾値が低下しやすい傾向にある。
℃でＭｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.2Ｇａ
0.8Ｎよりなる第３の層を２５オングストロームの膜厚
で成長させ、続いてＴＭＡのみを止め、アンドープＧａ
Ｎよりなる第４の層を２５オングストロームの膜厚で成
長させ、総膜厚０．８μｍの超格子層よりなるｐ側クラ
ッド層１８を成長させる。この層もｎ側クラッド層１３
と同じくバンドギャップエネルギーが異なる窒化物半導
体を積層した超格子を作製した場合、不純物はいずれか
一方の層に多くドープして、いわゆる変調ドープを行う
と閾値が低下しやすい傾向にある。
【００４１】（ｐ側コンタクト層１９）最後に、１０５
０℃で、ｐ側クラッド層１８の上に、Ｍｇを２×１０20
／cm3ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側コンタクト層
１８を１５０オングストロームの膜厚で成長させる。ｐ
側コンタクト層１９はｐ型のＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ
（０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）で構成することができ、好
ましくはＭｇをドープしたＧａＮとすれば、ｐ電極２１
と最も好ましいオーミック接触が得られる。またｐ型Ａ
ｌYＧａ1-YＮを含む超格子構造のｐ側クラッド層１７に
接して、バンドギャップエネルギーの小さい窒化物半導
体をｐ側コンタクト層として、その膜厚を５００オング
ストローム以下と薄くしているために、実質的にｐ側コ
ンタクト層１８のキャリア濃度が高くなりｐ電極と好ま
しいオーミックが得られて、素子の閾値電流、電圧が低
下する。
０℃で、ｐ側クラッド層１８の上に、Ｍｇを２×１０20
／cm3ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側コンタクト層
１８を１５０オングストロームの膜厚で成長させる。ｐ
側コンタクト層１９はｐ型のＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ
（０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）で構成することができ、好
ましくはＭｇをドープしたＧａＮとすれば、ｐ電極２１
と最も好ましいオーミック接触が得られる。またｐ型Ａ
ｌYＧａ1-YＮを含む超格子構造のｐ側クラッド層１７に
接して、バンドギャップエネルギーの小さい窒化物半導
体をｐ側コンタクト層として、その膜厚を５００オング
ストローム以下と薄くしているために、実質的にｐ側コ
ンタクト層１８のキャリア濃度が高くなりｐ電極と好ま
しいオーミックが得られて、素子の閾値電流、電圧が低
下する。
【００４２】以上のようにして窒化物半導体を成長させ
たウェーハを反応容器内において、窒素雰囲気中７００
℃でアニーリングを行い、ｐ型不純物をドープした層を
さらに低抵抗化させる。
たウェーハを反応容器内において、窒素雰囲気中７００
℃でアニーリングを行い、ｐ型不純物をドープした層を
さらに低抵抗化させる。
【００４３】アニーリング後、ウェーハを反応容器から
取り出し、図７に示すように、ＲＩＥ装置により最上層
のｐ側コンタクト層１８と、ｐ側クラッド層１７とをエ
ッチングして、４μｍのストライプ幅を有するリッジ形
状とする。重要なことはリッジストライプを形成する場
合、図８に示すようにリッジストライプ位置を結晶欠陥
がやや現れ易い傾向を有するストライプ状の窓部中央部
を避ける位置とする。このように結晶欠陥がほとんどな
い位置にストライプを形成すると、結晶欠陥が活性層ま
で伸びてこなくなる傾向にあるため、素子の長寿命とす
ることができ、信頼性が向上する。
取り出し、図７に示すように、ＲＩＥ装置により最上層
のｐ側コンタクト層１８と、ｐ側クラッド層１７とをエ
ッチングして、４μｍのストライプ幅を有するリッジ形
状とする。重要なことはリッジストライプを形成する場
合、図８に示すようにリッジストライプ位置を結晶欠陥
がやや現れ易い傾向を有するストライプ状の窓部中央部
を避ける位置とする。このように結晶欠陥がほとんどな
い位置にストライプを形成すると、結晶欠陥が活性層ま
で伸びてこなくなる傾向にあるため、素子の長寿命とす
ることができ、信頼性が向上する。
【００４４】次にリッジ表面にマスクを形成し、ＲＩＥ
にてエッチングを行い、ｎ側バッファ層１１の表面を露
出させる。露出させたこのｎ側バッファ層１１はｎ電極
２３を形成するためのコンタクト層としても作用する。
なお図８ではｎ側バッファ層１１をコンタクト層として
いるが、第２の窒化物半導体層４の結晶欠陥の多い領域
までエッチングを行い、その第２の窒化物半導体層４を
コンタクト層とすることもできる。
にてエッチングを行い、ｎ側バッファ層１１の表面を露
出させる。露出させたこのｎ側バッファ層１１はｎ電極
２３を形成するためのコンタクト層としても作用する。
なお図８ではｎ側バッファ層１１をコンタクト層として
いるが、第２の窒化物半導体層４の結晶欠陥の多い領域
までエッチングを行い、その第２の窒化物半導体層４を
コンタクト層とすることもできる。
【００４５】次にｐ側コンタクト層１９のリッジ最表面
にＮｉとＡｕよりなるｐ電極２０をストライプ状に形成
する。ｐ側コンタクト層と好ましいオーミックが得られ
るｐ電極２０の材料としては、例えばＮｉ、Ｐｔ、Ｐ
ｄ、Ｃｏ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｔ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ等を挙
げることができる。
にＮｉとＡｕよりなるｐ電極２０をストライプ状に形成
する。ｐ側コンタクト層と好ましいオーミックが得られ
るｐ電極２０の材料としては、例えばＮｉ、Ｐｔ、Ｐ
ｄ、Ｃｏ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｔ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ等を挙
げることができる。
【００４６】一方、ＴｉとＡｌよりなるｎ電極２２を先
ほど露出させたｎ側バッファ層１１の表面にストライプ
状に形成する。ｎ側バッファ層１１、またはＧａＮ基板
１０と好ましいオーミックが得られるｎ電極２２の材料
としてはＡｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ等の
金属若しくは合金が好ましい。
ほど露出させたｎ側バッファ層１１の表面にストライプ
状に形成する。ｎ側バッファ層１１、またはＧａＮ基板
１０と好ましいオーミックが得られるｎ電極２２の材料
としてはＡｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ等の
金属若しくは合金が好ましい。
【００４７】次に、図１に示すようにｐ電極２０と、ｎ
電極２２との間に露出した窒化物半導体層の表面にＳｉ
Ｏ2よりなる絶縁膜２３を形成し、この絶縁膜２３を介
してｐ電極２０と電気的に接続したｐパッド電極２１を
形成する。このｐパッド電極２１は実質的なｐ電極２１
の表面積を広げて、ｐ電極側をワイヤーボンディング、
ダイボンディングできるようにしている。
電極２２との間に露出した窒化物半導体層の表面にＳｉ
Ｏ2よりなる絶縁膜２３を形成し、この絶縁膜２３を介
してｐ電極２０と電気的に接続したｐパッド電極２１を
形成する。このｐパッド電極２１は実質的なｐ電極２１
の表面積を広げて、ｐ電極側をワイヤーボンディング、
ダイボンディングできるようにしている。
【００４８】以上のようにして、ｎ電極とｐ電極とを形
成したウェーハを研磨装置に移送し、ダイヤモンド研磨
剤を用いて、窒化物半導体を形成していない側のサファ
イア基板をラッピングし、サファイア基板の厚さを７０
μｍとする。ラッピング後、さらに細かい研磨剤で１μ
ｍポリシングして基板表面を鏡面状とし、Ａｕ／Ｓｎで
全面をメタライズする。
成したウェーハを研磨装置に移送し、ダイヤモンド研磨
剤を用いて、窒化物半導体を形成していない側のサファ
イア基板をラッピングし、サファイア基板の厚さを７０
μｍとする。ラッピング後、さらに細かい研磨剤で１μ
ｍポリシングして基板表面を鏡面状とし、Ａｕ／Ｓｎで
全面をメタライズする。
【００４９】その後、Ａｕ／Ｓｎ側をスクライブして、
ストライプ状の電極に垂直な方向でバー状に劈開し、劈
開面に共振器を作製する。共振器面にＳｉＯ2とＴｉＯ2
よりなる誘電体多層膜を形成し、最後にｐ電極に平行な
方向で、バーを切断してレーザチップとした。次にチッ
プをフェースアップ（基板とヒートシンクとが対向した
状態）でヒートシンクに設置し、それぞれの電極をワイ
ヤーボンディングして、室温でレーザ発振を試みたとこ
ろ、室温において、閾値電流密度２．０ｋＡ／cm2、閾
値電圧４．０Ｖで、発振波長４０５ｎｍの連続発振が確
認され、１万時間以上の寿命を示した。さらに同一ウェ
ーハから、５００個のレーザ素子を無作為に抽出し、レ
ーザ素子の寿命を測定したところ７０％以上が１万時間
以上の寿命を示した。
ストライプ状の電極に垂直な方向でバー状に劈開し、劈
開面に共振器を作製する。共振器面にＳｉＯ2とＴｉＯ2
よりなる誘電体多層膜を形成し、最後にｐ電極に平行な
方向で、バーを切断してレーザチップとした。次にチッ
プをフェースアップ（基板とヒートシンクとが対向した
状態）でヒートシンクに設置し、それぞれの電極をワイ
ヤーボンディングして、室温でレーザ発振を試みたとこ
ろ、室温において、閾値電流密度２．０ｋＡ／cm2、閾
値電圧４．０Ｖで、発振波長４０５ｎｍの連続発振が確
認され、１万時間以上の寿命を示した。さらに同一ウェ
ーハから、５００個のレーザ素子を無作為に抽出し、レ
ーザ素子の寿命を測定したところ７０％以上が１万時間
以上の寿命を示した。
【００５０】［比較例］実施例１において、第２の窒化
物半導体層４を成長させる際、アンモニアを０．３６mo
l／min、ＴＭＧを１６２μmol／min（Ｖ／III比＝２２
２２）としてアンドープＧａＮよりなる第２の窒化物半
導体層４を３０μｍの膜厚で成長させ、リッジストライ
プを任意の位置に形成する他は、同様にしてレーザ素子
を得たところ、５００個の内で１万時間以上を達成した
ものは５％以下であった。
物半導体層４を成長させる際、アンモニアを０．３６mo
l／min、ＴＭＧを１６２μmol／min（Ｖ／III比＝２２
２２）としてアンドープＧａＮよりなる第２の窒化物半
導体層４を３０μｍの膜厚で成長させ、リッジストライ
プを任意の位置に形成する他は、同様にしてレーザ素子
を得たところ、５００個の内で１万時間以上を達成した
ものは５％以下であった。
【００５１】［実施例２］実施例１において、第２の窒
化物半導体を成長させる際、その膜厚を１０μｍとする
他は同様にしてレーザ素子を作製したところ、第２の窒
化物半導体層の表面に現れる結晶欠陥の数は実施例１に
比較して１桁ほど多い傾向にあり、５００個の内、１万
時間以上の寿命を達成したものは、５０％以上であっ
た。
化物半導体を成長させる際、その膜厚を１０μｍとする
他は同様にしてレーザ素子を作製したところ、第２の窒
化物半導体層の表面に現れる結晶欠陥の数は実施例１に
比較して１桁ほど多い傾向にあり、５００個の内、１万
時間以上の寿命を達成したものは、５０％以上であっ
た。
【００５２】［実施例３］図９は本発明の他の実施例に
係る一レーザ素子の構造を示す模式断面図であり、図８
と同一符号は同一箇所を示している。以下この図を基に
実施例２について説明する。
係る一レーザ素子の構造を示す模式断面図であり、図８
と同一符号は同一箇所を示している。以下この図を基に
実施例２について説明する。
【００５３】実施例１において第２の窒化物半導体層４
を成長させる際に、アンモニアを０．２７mol／min、Ｔ
ＭＧを１５０μmol／min（Ｖ／III比＝１８００）と
し、さらにシランガスを加えてＳｉドープＧａＮよりな
る第２の窒化物半導体層を３０μｍの膜厚で成長させ
る。この第２の窒化物半導体層４、第１の窒化物半導体
層２界面からおよそ５μｍ程度までの領域は結晶欠陥の
数が多く、５μｍよりも上の領域では結晶欠陥が少なく
（１０7個／cm2以下）、十分に窒化物半導体基板として
使用できるものであった。
を成長させる際に、アンモニアを０．２７mol／min、Ｔ
ＭＧを１５０μmol／min（Ｖ／III比＝１８００）と
し、さらにシランガスを加えてＳｉドープＧａＮよりな
る第２の窒化物半導体層を３０μｍの膜厚で成長させ
る。この第２の窒化物半導体層４、第１の窒化物半導体
層２界面からおよそ５μｍ程度までの領域は結晶欠陥の
数が多く、５μｍよりも上の領域では結晶欠陥が少なく
（１０7個／cm2以下）、十分に窒化物半導体基板として
使用できるものであった。
【００５４】後は実施例１と同様にして活性層を含む窒
化物半導体を積層した後、図９に示すように、エッチン
グにより第２の窒化物半導体層の上からおよそ６μｍ程
度をエッチングにより除去して、結晶欠陥の多い領域の
第２の窒化物半導体層４の表面を露出させ、その面にｎ
電極２２を形成してレーザ素子とする。このレーザ素子
も実施例１と同様に低閾値で連続発振し、１万時間以上
の寿命を達成したものは５００個の内で５０％以上あっ
た。
化物半導体を積層した後、図９に示すように、エッチン
グにより第２の窒化物半導体層の上からおよそ６μｍ程
度をエッチングにより除去して、結晶欠陥の多い領域の
第２の窒化物半導体層４の表面を露出させ、その面にｎ
電極２２を形成してレーザ素子とする。このレーザ素子
も実施例１と同様に低閾値で連続発振し、１万時間以上
の寿命を達成したものは５００個の内で５０％以上あっ
た。
【００５５】［実施例４］実施例１において、第２の窒
化物半導体層４を成長させる際に、アンモニアを０．２
７mol／min、ＴＭＧを１８０μmol／min（Ｖ／III比＝
１５００）とする他は、実施例１と同様にしてレーザ素
子を作製したところ、同じく低閾値で連続発振し、実施
例１とほぼ同等の個数でレーザ素子が得られた。
化物半導体層４を成長させる際に、アンモニアを０．２
７mol／min、ＴＭＧを１８０μmol／min（Ｖ／III比＝
１５００）とする他は、実施例１と同様にしてレーザ素
子を作製したところ、同じく低閾値で連続発振し、実施
例１とほぼ同等の個数でレーザ素子が得られた。
【００５６】［実施例５］実施例１において、第２の窒
化物半導体層４を成長させる際に、ＴＭＧのみの流量を
多くして、Ｖ／III比を８００とする他は、実施例１と
同様にしてレーザ素子を作製したところ、同じく低閾値
で連続発振し、実施例１とほぼ同等の個数でレーザ素子
が得られた。
化物半導体層４を成長させる際に、ＴＭＧのみの流量を
多くして、Ｖ／III比を８００とする他は、実施例１と
同様にしてレーザ素子を作製したところ、同じく低閾値
で連続発振し、実施例１とほぼ同等の個数でレーザ素子
が得られた。
【００５７】［実施例６］実施例１において、第２の窒
化物半導体層４を成長させる際に、アンモニアを０．１
５mol／min、ＴＭＧを５mmol／min（Ｖ／III比＝３０）
とする他は、実施例１と同様にしてレーザ素子を作製し
たところ、同じく低閾値で連続発振し、１万時間以上の
寿命を示したものは５００個の内で３０％以上であっ
た。
化物半導体層４を成長させる際に、アンモニアを０．１
５mol／min、ＴＭＧを５mmol／min（Ｖ／III比＝３０）
とする他は、実施例１と同様にしてレーザ素子を作製し
たところ、同じく低閾値で連続発振し、１万時間以上の
寿命を示したものは５００個の内で３０％以上であっ
た。
【００５８】［実施例７］実施例１において、第２の窒
化物半導体層４を成長させる際に、Ｓｉをドープして膜
厚を９０μｍの膜厚で成長させる。後は実施例１と同様
にしてその第２の窒化物半導体層の上に活性層を含む窒
化物半導体層を成長させる。成長後、反応容器からウェ
ーハを取り出したところ、サファイアと第２の窒化物半
導体層との熱膨張係数差の関係で、ウェーハが皿のよう
に反っていた。そこで、このウェーハの異種基板側を研
磨して、異種基板１、第１の窒化物半導体層２、及び保
護膜３を除去する。この異種基板の除去によってウェー
ハはほぼ平面が得られるようになった。
化物半導体層４を成長させる際に、Ｓｉをドープして膜
厚を９０μｍの膜厚で成長させる。後は実施例１と同様
にしてその第２の窒化物半導体層の上に活性層を含む窒
化物半導体層を成長させる。成長後、反応容器からウェ
ーハを取り出したところ、サファイアと第２の窒化物半
導体層との熱膨張係数差の関係で、ウェーハが皿のよう
に反っていた。そこで、このウェーハの異種基板側を研
磨して、異種基板１、第１の窒化物半導体層２、及び保
護膜３を除去する。この異種基板の除去によってウェー
ハはほぼ平面が得られるようになった。
【００５９】次に、実施例１と同様にしてｐ側クラッド
層１８から上をリッジ形状とし、ｐ電極２０及びｐパッ
ド電極２１を形成する。但し、リッジストライプの位置
は保護膜が除去されているので、窓部に一致させること
は困難である。一方保護膜が除去されて露出された結晶
欠陥が多い側の第２の窒化物半導体層表面のほぼ全面に
Ｔｉ／Ａｌよりなるｎ電極を設け、ｐ電極とｎ電極とが
対向した状態のレーザ素子とする。
層１８から上をリッジ形状とし、ｐ電極２０及びｐパッ
ド電極２１を形成する。但し、リッジストライプの位置
は保護膜が除去されているので、窓部に一致させること
は困難である。一方保護膜が除去されて露出された結晶
欠陥が多い側の第２の窒化物半導体層表面のほぼ全面に
Ｔｉ／Ａｌよりなるｎ電極を設け、ｐ電極とｎ電極とが
対向した状態のレーザ素子とする。
【００６０】同様に、このレーザ素子も低閾値で室温で
連続発振し、１万時間以上の寿命を示したものは５００
個の内で７０％以上であった。
連続発振し、１万時間以上の寿命を示したものは５００
個の内で７０％以上であった。
【００６１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の窒化物半
導体の成長方法によると、一ヶ所に結晶欠陥が集中しな
いで、表面に現れた結晶欠陥が非常に少ない窒化物半導
体素子を実現できる。そのため、結晶欠陥が第２の窒化
物半導体層全体に渡って少なくできるため、レーザ素子
を作製した場合において、信頼性の高い素子が従来より
も高い歩留まりで得られるようになる。また、本発明の
素子では表面に現れた結晶欠陥が少ない第２の窒化物半
導体層の上に活性層を含む窒化物半導体層を積層してい
るので、非常に信頼性の高い素子が実現できる。
導体の成長方法によると、一ヶ所に結晶欠陥が集中しな
いで、表面に現れた結晶欠陥が非常に少ない窒化物半導
体素子を実現できる。そのため、結晶欠陥が第２の窒化
物半導体層全体に渡って少なくできるため、レーザ素子
を作製した場合において、信頼性の高い素子が従来より
も高い歩留まりで得られるようになる。また、本発明の
素子では表面に現れた結晶欠陥が少ない第２の窒化物半
導体層の上に活性層を含む窒化物半導体層を積層してい
るので、非常に信頼性の高い素子が実現できる。
【図１】 本発明の成長方法において得られる窒化物半
導体層の結晶構造を模式的に示す断面図。
導体層の結晶構造を模式的に示す断面図。
【図２】 本発明の成長方法において得られる窒化物半
導体層の結晶構造を模式的に示す断面図。
導体層の結晶構造を模式的に示す断面図。
【図３】 本発明の成長方法において得られる窒化物半
導体層の結晶構造を模式的に示す断面図。
導体層の結晶構造を模式的に示す断面図。
【図４】 本発明の成長方法において得られる窒化物半
導体層の結晶構造を模式的に示す断面図。
導体層の結晶構造を模式的に示す断面図。
【図５】 従来の成長方法において得られる窒化物半導
体層の結晶構造を模式的に示す断面図。
体層の結晶構造を模式的に示す断面図。
【図６】 従来の成長方法において得られる窒化物半導
体層の結晶構造を模式的に示す断面図。
体層の結晶構造を模式的に示す断面図。
【図７】 従来の成長方法において得られる窒化物半導
体層の結晶構造を模式的に示す断面図。
体層の結晶構造を模式的に示す断面図。
【図８】 本発明の一実施例に係るレーザ素子の構造を
示す模式的な斜視図。
示す模式的な斜視図。
【図９】 本発明の他の実施例に係るレーザ素子の構造
を示す模式的な斜視図。
を示す模式的な斜視図。
１・・・異種基板 ２・・・第１の窒化物半導体層 ３・・・保護膜 ４・・・第２の窒化物半導体層 １１・・・ｎ側バッファ層 １２・・・クラック防止層 １３・・・ｎ側クラッド層 １４・・・ｎ側光ガイド層 １５・・・活性層 １６・・・ｐ側キャップ層 １７・・・ｐ側光ガイド層 １８・・・ｐ側クラッド層 １９・・・ｐ側コンタクト層 ２０・・・ｐ電極 ２１・・・ｐパッド電極 ２２・・・ｎ電極 ２３・・・絶縁膜
Claims (9)
- 【請求項１】 窒化物半導体と異なる材料よりなる異種
基板の上に成長された第１の窒化物半導体層と、その第
１の窒化物半導体層の表面に部分的に形成され、表面に
窒化物半導体が成長しにくい性質を有する保護膜とから
なる下地層を加熱し、その下地層の表面に窒素源のガス
と、３族源のガスとを同時に供給して、前記保護膜及び
下地層の上に、連続した第２の窒化物半導体層を成長さ
せる窒化物半導体の成長方法において、前記３族源のガ
スに対する窒素源のガスのモル比（窒素源／３族源）を
２０００以下に調整することを特徴とする窒化物半導体
の成長方法。 - 【請求項２】 窒化物半導体と異なる材料よりなる異種
基板の上に成長された第１の窒化物半導体層と、その第
１の窒化物半導体層の上に部分的に形成され、表面に窒
化物半導体が成長しにくい性質を有する保護膜とからな
る下地層の上に、下地層に接近した側に結晶欠陥が多い
領域と、下地層より離れた側に結晶欠陥が少ない領域と
を有する第２の窒化物半導体層を有し、その第２の窒化
物半導体層の上に活性層を含む複数の窒化物半導体層が
成長されてなることを特徴とする窒化物半導体素子。 - 【請求項３】 前記下地層が残されて、その第２の窒化
物半導体層の厚さが１μｍ以上〜５０μｍ以下の範囲に
あることを特徴とする請求項２に記載の窒化物半導体素
子。 - 【請求項４】 前記下地層が残されて、第２の窒化物半
導体層の上に成長され、かつｎ型不純物がドープされた
窒化物半導体よりなるｎ側コンタクト層にｎ電極が形成
されてなることを特徴とする請求項２または３に記載の
窒化物半導体素子。 - 【請求項５】 前記下地層が残されて、結晶欠陥が多い
領域側の第２の窒化物半導体層にｎ電極が形成されてな
ることを特徴とする請求項２または３に記載の窒化物半
導体素子。 - 【請求項６】 前記下地層が除去されて、その第２の窒
化物半導体層の厚さが５０μｍ以上であることを特徴と
する請求項２に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項７】 前記下地層が除去されて、結晶欠陥が多
い領域側の第２の窒化物半導体層にｎ電極が形成されて
なることを特徴とする請求項２に記載の窒化物半導体素
子。 - 【請求項８】 前記第２の窒化物半導体層にｎ型不純物
がドープされていることを特徴とする請求項２乃至７の
内のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項９】 前記第２の窒化物半導体層は請求項１に
記載の方法により成長されたものであることを特徴とす
る請求項２乃至８の内のいずれか１項に記載の窒化物半
導体素子。
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