窒化物半導体素子の製造方法、窒化物半導体レーザ素子およびレーザ装置
【課題】歩留まりおよび特性を向上させることが可能な窒化物半導体素子の製造方法を提供する。
【解決手段】この窒化物半導体素子の製造方法は、非極性窒化物半導体基板１０に加工領域２０を設ける工程と、非極性窒化物半導体基板１０上に窒化物半導体層構造１１０を形成する工程と、非極性窒化物半導体基板１０を劈開する工程とを備えている。窒化物半導体層構造を形成する工程は加工領域２０に垂直性の高い領域１１０ｂを形成する工程を含み、劈開を行う工程は垂直性の高い領域１１０ｂの部位１２０で劈開を行う工程を含む。
【解決手段】この窒化物半導体素子の製造方法は、非極性窒化物半導体基板１０に加工領域２０を設ける工程と、非極性窒化物半導体基板１０上に窒化物半導体層構造１１０を形成する工程と、非極性窒化物半導体基板１０を劈開する工程とを備えている。窒化物半導体層構造を形成する工程は加工領域２０に垂直性の高い領域１１０ｂを形成する工程を含み、劈開を行う工程は垂直性の高い領域１１０ｂの部位１２０で劈開を行う工程を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は窒化物半導体素子の製造方法等に関し、特に、非極性窒化物半導体基板を用いた窒化物半導体素子の製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮおよびそれらの混晶に代表される窒化物半導体材料により製作される窒化物半導体発光素子は、紫外から可視領域までの発光が得られる。そのため、窒化物半導体発光素子は、次世代大容量光ディスク用光源など幅広い利用用途が期待されるため、各機関で研究開発が進んでいる。窒化物半導体発光素子に用いられる窒化物半導体基板は、通常、極性面であるｃ面を主面（成長面）としている。これは基板のコストの問題と、基板上に成長する結晶層が高品質で得られるためである。
【０００３】
しかし、緑色発光が得られるような長波長窒化物発光素子を形成するためには、高Ｉｎ組成のＩｎＧａＮ活性層が必要となる一方、ｃ面窒化物半導体基板上に高Ｉｎ組成のＩｎＧａＮ活性層を成長すると、Ｉｎ偏析による凝集が発生する。このため、発光が得られない領域が出来てしまう結果、高品質な長波長窒化物発光素子は得られなくなる。
【０００４】
そこで、ｍ面窒化物半導体基板やｃ面から特定のオフ角度を設けた半極性窒化物半導体基板といった非極性面窒化物半導体基板が注目されている。それらの基板上に形成した窒化物半導体発光素子は高Ｉｎ組成のＩｎＧａＮを高品質で形成できる。またピエゾ電界による発光波長のブルーシフトの影響が少ない。このため、このような基板は長波長窒化物半導体発光素子に向いている。しかし、窒化物半導体レーザ素子として導波路に劈開で端面を形成するにあたって、平坦で垂直性の高い端面を形成することが困難であるという不都合がある。このため、レーザ素子としての歩留まりが低下してしまうという問題点がある。
【０００５】
劈開に関しては、出願人は過去において、特許文献１に示されているように窒化物半導体素子を形成した後に劈開導入溝を形成することで、平坦な端面を形成してきた。しかし上記のような非極性面窒化物半導体基板を用いる場合、より効果の高い劈開手法が望まれる。
【０００６】
一方、従来、劈開工程をせずに端面を形成する方法も提案されている。たとえば、特許文献２に示されているように、ｃ面やａ面を主面とする無極性半導体基板を加工し、その上に半導体層を積層する方法が提案されている。この場合、基板の主面に（０００−１）面を形成することにより、劈開工程をせずに端面を形成できる。しかしこの方法では実際には共振器端面としては片方しか形成されない。もう片方の端面は（０００１）面を出すように劈開を行う必要があるため、その部分で損失が発生する。このため、特許文献２で提案された方法を用いても、やはりレーザ素子としての歩留まりは低下する。特に長波長窒化物半導体素子に有効な｛２０−２１｝面を主面に持つ非極性窒化物半導体基板を用いた場合、そのような工程ではレーザ素子としての歩留まりが大きく低下してしまう。さらに、劈開工程をせずに得られる端面も、エッジグロース（端面で層が厚く成長されてしまう現象）によりレーザ特性が悪くなるという不都合もある。
【０００７】
その他に、特許文献３に示されているように、｛２０−２１｝面を主面に持つ非極性窒化物半導体基板を用いた窒化物半導体レーザ素子を形成する場合に、導波路方向をａ軸に沿って形成する方法も知られている。この場合、ａ面を劈開面として端面が形成される。特許文献３では、ａ面を劈開面として端面を形成すると歩留まりが向上したとされている。しかしこのような導波路方向では、導波路を伝播する光の偏光特性上の関係で導波損失が大きくなるため、素子特性に問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１０５４６６号公報
【特許文献２】特開２００９−８８１０３号公報
【特許文献３】特開２０１０−２６３１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、特許文献１〜３に記載の従来の方法では、歩留まりおよび特性の向上を図ることが困難であるという問題点がある。
【００１０】
ここで、本願発明者らが、特許文献３とは異なり、ｃ軸を主面に投影した軸方向に導波路を形成した場合について劈開性の確認を行ったところ、良好に劈開することが困難であった。具体的に説明すると、まず、ｍ面無極性窒化物半導体基板および｛２０−２１｝面半極性窒化物半導体基板上にＮ型窒化物半導体層、活性層、Ｐ型窒化物半導体層を形成した。次に、ｃ軸を主面に投影した軸方向に導波路となるリッジストライプを形成した。そしてＮ電極とＰ電極を形成して、導波路端面を劈開で形成した。しかしながら、この場合には、平坦で垂直な端面が形成できなかった。そのため、レーザ発振の歩留まりが低かった。
なお、以下の説明において、劈開とは、半導体基板を割って端面を形成するという意味合いで用いる。したがって、ある特定の平面に平行に割れることも含まれる。
【００１１】
また、図２１に示すように、窒化物半導体素子２０１１に対して劈開導入溝２０１２を形成して劈開を行ったところ、劈開面の形成予定部位２０１３は実際に割れた部位２０１４から大きくずれてしまう結果となった。したがって、このような方法では上記した問題は解決しなかった。
【００１２】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、歩留まりおよび特性を向上させることが可能な窒化物半導体素子の製造方法を提供することである。
【００１３】
この発明のもう１つの目的は、素子特性の優れた窒化物半導体レーザ素子およびその窒化物半導体レーザ素子が組み込まれたレーザ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本願発明者らが鋭意検討した結果、非極性窒化物半導体基板に加工領域を設け、その基板上に窒化物半導体層を形成することで垂直性の高い領域が形成され、その垂直性の高い領域で劈開することによって平坦で垂直な端面が効率よく形成されることを見出した。
【００１５】
すなわち、この発明の第１の局面による窒化物半導体素子の製造方法は、非極性窒化物半導体基板に加工領域を設ける工程と、非極性窒化物半導体基板上に窒化物半導体層を積層する工程と、非極性窒化物半導体基板を劈開する工程とを備える。そして、窒化物半導体層を積層する工程は加工領域に垂直性の高い領域を形成する工程を含み、劈開を行う工程は垂直性の高い領域で劈開を行う工程を含む。
【００１６】
この第１の局面による窒化物半導体素子の製造方法では、上記のように、非極性窒化物半導体基板に加工領域を設けた後、その非極性窒化物半導体基板上に窒化物半導体層を積層する。加工領域での成長モードは他の領域の成長モードとは異なるため、加工領域上において、積層した窒化物半導体層に垂直性の高い領域を形成することができる。そして、形成された垂直性の高い領域を起点として劈開を行うことにより、垂直性および平坦性の高い端面を効率よく形成することができる。加えて、劈開面の形成予定部位で効果的に劈開を行うことができる。また、上記方法を用いてたとえば半導体レーザ素子を作製すれば、高い垂直性と平坦性を有する端面（共振器端面）を、レーザ素子の両端面に得ることができる。これにより、得られた窒化物半導体素子の特性を向上させることができる。したがって、このような方法を用いて窒化物半導体素子を製造すれば、素子特性の優れた窒化物半導体素子を歩留まりよく製造することができる。
【００１７】
上記第１の局面による窒化物半導体素子の製造方法において、好ましくは、非極性窒化物半導体基板の主面は、ｍ面からｃ軸方向に０度以上３０度以内のオフ角度をもつ。このように構成すれば、容易に、積層した窒化物半導体層に垂直性の高い領域を形成することができるので、容易に、素子特性および歩留まりを向上させることができる。
【００１８】
また、加工領域を設ける際に、加工領域をａ軸方向に破線状に配置すると好ましい。このように構成すれば、隣り合う加工領域の間に加工がされていない領域が形成されるので、たとえば半導体レーザ素子において、この加工領域以外の領域に、窒化物半導体レーザ素子の導波路を形成することができる。このため、導波路が加工領域に形成されることに起因する素子特性の低下を抑制することができる。また、加工領域をａ軸方向に破線状に配置することにより、たとえば半導体レーザ素子において導波路をｃ軸方向（ｃ軸を主面に投影した軸方向）に延びるように形成することができる。これにより、導波損失が大きくなるのを抑制することができる。すなわち、偏光特性にとって導波損失の少ない共振器方向をもつことができる。その結果、素子特性を向上させることができる。なお、加工領域をａ軸方向に沿って配置することにより、より容易に、積層した窒化物半導体層に垂直性の高い領域を形成することができる。
【００１９】
また、非極性窒化物半導体基板は、無極性面からｃ軸方向に１５度のオフ角度を有する｛２０−２１｝面窒化物半導体基板とされているとより好ましい。｛２０−２１｝面窒化物半導体基板は長波長窒化物半導体発光素子に有効であるため、このような構成とすることにより、素子特性の優れた長波長窒化物半導体発光素子を歩留まりよく製造することができる。
【００２０】
上記加工領域は、平面的に見て、短辺と長辺とを有する形状とすることができる。この場合、加工領域はその短辺が１μｍ以上１０μｍ以下となるように形成するのが好ましい。また、加工領域の長辺についても１μｍ以上１０μｍ以下となるように形成するのが好ましい。
【００２１】
上記加工領域は、たとえば凹形状（断面視において凹形状）とすることができる。このように構成すれば、より容易に、窒化物半導体層に垂直性の高い領域を形成することができる。この場合、凹形状である加工領域の深さは１μｍ以上とするのが好ましい。このように加工領域の深さを１μｍ以上とすることで、加工領域を窒化物半導体層で埋め込まれにくくすることができる。これにより、より確実に窒化物半導体層に垂直性の高い領域を形成することができる。
【００２２】
また、加工領域を凹形状に構成する場合、凹形状の加工領域を形成する工程は非極性窒化物半導体基板にクラック防止溝を形成する工程を含んでいてもよい。このように構成すれば、凹形状の加工領域を形成する際に、同一工程でクラック防止溝を形成することができる。そのため、クラック防止溝を形成する場合でも、工程が増加するのを抑制することができる。その結果、製造工程が複雑になるのを抑制することができる。
【００２３】
凹形状である加工領域とクラック防止溝とを同一工程で形成する場合は、凹形状である加工領域の深さとクラック防止溝の深さは３μｍ以上とするのが好ましい。このように構成すれば、加工領域およびクラック防止溝を窒化物半導体層で埋め込まれにくくすることができる。なお、加工領域とクラック防止溝とは異なる深さとすることもできる。
【００２４】
上記加工領域は、凹形状以外にたとえば凸形状とすることもできる。そして、このように構成した場合でも、窒化物半導体層に垂直性の高い領域を容易に形成することができる。
【００２５】
加工領域を凹形状または凸形状とする場合、加工領域内の側壁と平面（主面に平行な面）とがなす角度が９０度以上１２０度以下となるように加工領域を形成するのが好ましい。加工領域内の側壁と平面（主面に平行な面）とがなす角度が９０度以上１００度以下であればより好ましい。
【００２６】
上記第１の局面による窒化物半導体素子の製造方法において、加工領域を設ける工程は、非極性窒化物半導体基板上に成長抑制膜を形成する工程を含み、成長抑制膜の形成によって加工領域が設けられるように構成することもできる。このように構成した場合でも、窒化物半導体層に垂直性の高い領域を容易に形成することができる。
【００２７】
この発明の第２の局面による窒化物半導体レーザ素子は、加工領域が設けられた非極性窒化物半導体基板と、非極性窒化物半導体基板上に形成された窒化物半導体層と、窒化物半導体層に形成され、ｃ軸を主面に投影した軸方向に延びる導波路と、導波路の延び方向と交差する端面とを備える。そして、窒化物半導体層は、加工領域に起因して形成された垂直性の高い領域を含み、端面は、垂直性の高い領域で劈開されることによって形成されている。
【００２８】
この第２の局面による窒化物半導体レーザ素子では、上記のように、加工領域に起因して形成された垂直性の高い領域で劈開することにより、垂直性および平坦性の高い端面をレーザ素子の両端面に得ることができる。このため、素子特性を向上させることができる。たとえば、有効にレーザ発振をさせることができる。また、ｃ軸を主面に投影した軸方向に延びるように導波路を形成することによって、たとえばａ軸方向に延びるように導波路を形成する場合に比べて、導波損失が大きくなるのを抑制することができる。さらに、レーザ素子の端面（共振器端面）を劈開により形成することで、たとえばエッジグロース等によるレーザ特性の悪化を抑制することができる。
【００２９】
なお、このような窒化物半導体レーザ素子は、上記第１の局面による窒化物半導体素子の製造方法を用いることにより作製することができる。
【００３０】
この発明の第３の局面によるレーザ装置は、上記第２の局面による窒化物半導体レーザ素子が組み込まれたレーザ装置である。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、本発明によれば、歩留まりおよび特性を向上させることが可能な窒化物半導体素子の製造方法を容易に得ることができる。
【００３２】
また、本発明によれば、素子特性の優れた窒化物半導体レーザ素子およびその窒化物半導体レーザ素子が組み込まれたレーザ装置を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態による加工領域を説明するための断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための断面図（基板を示した図）である。
【図３】本発明の第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための断面図（凹形状の加工領域の形成方法を説明するための図）である。
【図４】本発明の第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための平面図（加工領域の配置を示した図）である。
【図５】本発明の第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための平面図（加工領域の配置を示した図）である。
【図６】本発明の第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための断面図（凹形状の加工領域が設けられた基板の断面を示した図）である。
【図７】本発明の第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための断面図（窒化物半導体積層構造を示した図）である。
【図８】本発明の第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための断面図（凹形状の加工領域における結晶成長を示した図）である。
【図９】本発明の第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための断面図（凹形状の加工領域における結晶成長を示した図）である。
【図１０】本発明の第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための図（劈開の位置を示した図）である。
【図１１】本発明の第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための図（加工領域とリッジストライプとの配置関係を示した図）である。
【図１２】本発明の第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子の斜視図である。
【図１３】実施例による窒化物半導体レーザ素子の製造方法を説明するための斜視図である。
【図１４】実施例による窒化物半導体レーザ素子の製造方法を説明するための斜視図である。
【図１５】実施例による凹加工領域上における結晶成長の様子を示した図である。
【図１６】実施例によるへき開結果を示した図である。
【図１７】本発明の第２実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための断面図（凸形状の加工領域の形成方法を説明するための図）である。
【図１８】本発明の第２実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための断面図（凸形状の加工領域における結晶成長を示した図）である。
【図１９】本発明の第３実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための断面図（成長抑制膜加工領域の形成方法を説明するための図）である。
【図２０】本発明の第３実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための断面図（成長抑制膜加工領域における結晶成長を示した図）である。
【図２１】｛２０−２１｝面半極性窒化物半導体基板上における窒化物半導体素子の劈開状態を示した図（従来方法を用いた場合の劈開状態を示した図）である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３５】
本実施形態による窒化物半導体素子の製造方法では、基板として窒化物半導体基板を用いる。「窒化物半導体基板」とは、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１；０≦ｙ≦１；０≦ｚ≦１；ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）からなる基板を意味する。ただし、窒化物半導体基板の窒素元素のうちで、その約１０％以下がＡｓ、Ｐ、またはＳｂの元素で置換されてもよい（ただし、基板の六方晶系が維持されることが前提）。また、窒化物半導体基板中に、Ｓｉ、Ｏ、Ｃｌ、Ｓ、Ｃ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｍｇ、またはＢｅがドーピングされてもよい。ｎ型ドーパントとしては、Ｓｉ、Ｏ、およびＣｌが特に好ましい。
【００３６】
本実施形態で用いる窒化物半導体基板は、無極性、および半極性窒化物半導体基板である。主面方位としてはｍ面（｛１−１００｝面）や、無極性面方位からｃ軸方向に３０°以内のオフ角度を有する基板主面であるのが好ましい。特に無極性面からｃ軸方向に１５°のオフ角度を有する｛２０−２１｝面半極性窒化物半導体基板が好ましい。｛２０−２１｝面半極性窒化物半導体基板は長波長窒化物半導体発光素子に有効である。そして、本実施形態による窒化物半導体素子の製造方法によれば、後述するように、このような主面を持つ窒化物半導体発光素子においても、偏光特性にとって損失の少ない共振器方向を持つことができる。なお、本実施形態では、これらの窒化物半導体基板を非極性窒化物半導体基板とする。
【００３７】
また、本実施形態では、上記窒化物半導体基板に予め加工領域を設ける。「加工領域」とはたとえば図１に示されているように窒化物半導体基板１０の主面に加工された凹加工領域２１（２０）、凸加工領域２２（２０）などを含む。もしくはＳｉＯ2膜、ＡｌＮ膜などの成長抑制膜２３ａを積層させた成長抑制膜領域２３を加工領域２０とすることもできる。すなわち、加工領域２０は形状と構造において、主として、図１に示すような凹加工領域２１、凸加工領域２２、成長抑制膜領域２３などに区別することができる。前者二種類の加工領域の制作方法はエッチングなどで行われる。なお、上記加工領域はそれらが組み合わされてもよい。
【００３８】
加工領域の断面形状は、矩形状であるのが好ましい。ただし、加工領域の断面形状は、必ずしも矩形状である必要はなく、台形などの他の形状で合ってもよい。加工領域とは、その上に窒化物半導体を積層した際に、基板主面に対して成長モードを変えるような領域であればよい。また、矩形形状のように領域に垂直性の高い面を形成することでより大きい効果が得られる。また、一つの基板上に異なる形状の加工領域が存在していてもよい。さらに加工領域を設けていない窒化物半導体基板に窒化物半導体層を一部積層し、その後に加工領域を設けてから、改めて窒化物半導体層を積層しても、同様の効果が得られる。本願においてはそのような再成長による加工領域の利用も同様の発明と考える。
【００３９】
また、本実施形態の説明を考慮するとき、結晶学的に等価な面においても、本実施形態に記載された発明の効果が得られる。さらに、上記以外の主面を持つ窒化物半導体基板上に後述するような加工と同様の加工を設けた場合も、成長モードの違いによる面内に異なった極性を有する素子表面が形成可能であり、それらを応用することも可能である。
【００４０】
なお、本実施形態の図面において、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜に変更されており、必ずしも実際の寸法関係を表わしているわけではない。
【００４１】
（第１実施形態）
図２〜１１は、本発明の第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための図である。図１２は、第１実施形態による製造方法により形成された窒化物半導体レーザ素子の斜視図である。まず、図２〜図１２を参照して、本発明の第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法およびその製造方法により得られた窒化物半導体レーザ素子について説明する。
【００４２】
第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法では、図２に示すように、まず、窒化物半導体基板１０を準備する。窒化物半導体基板１０は、上記したように、無極性、および半極性窒化物半導体基板（非極性窒化物半導体基板）とする。窒化物半導体基板１０の主面方位は、ｍ面（｛１−１００｝面）や、無極性面方位からｃ軸方向に３０°以内のオフ角度を有しているのが好ましい。また、長波長窒化物半導体発光素子を形成する場合には、窒化物半導体基板１０として、無極性面からｃ軸方向に１５°のオフ角度を有する｛２０−２１｝面半極性窒化物半導体基板を用いるのが好ましい。窒化物半導体基板１０としては、たとえば、ＧａＮ基板を用いることができる。
【００４３】
次に、窒化物半導体基板１０の主面に加工領域を設ける。第１実施形態では、加工領域として、凹加工領域を形成する。すなわち、窒化物半導体基板１０に凹形状の加工領域を形成する。
【００４４】
具体的には、図３（ａ）に示すように、まず、スパッタ法などを用いて窒化物半導体基板１０の全面にＳｉＯ2等からなる絶縁膜３０を形成する。絶縁膜３０の成膜方法は、スパッタ法以外にたとえばＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ）蒸着法、プラズマＣＶＤ法などであってもよい。次に、図３（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いて、絶縁膜３０上にレジスト３１を形成するとともに、このレジスト３１でウィンドウ３１ａを形成する。そして、図３（ｃ）に示すように、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法などを用いて、レジスト３１をマスクとして絶縁膜３０をエッチングする。
【００４５】
続いて、図３（ｄ）に示すように、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）法、もしくはＲＩＥ法により、レジスト３１と絶縁膜３０をマスクとして窒化物半導体基板１０をエッチングする。その後、レジスト３１および絶縁膜３０を除去する。これにより、図３（ｅ）に示すように、窒化物半導体基板１０の主面（表面）に凹形状の加工領域２１（２０）が形成される。
【００４６】
ここで、図４（ａ）に示すように、加工領域２１は窒化物半導体素子の機能部位が形成される部分を除いて形成する。また、加工領域２１はａ軸［１１−２０］方向に沿って延びるように配置する。なお、図４では、一例として、窒化物半導体基板１０の主面をｍ’面（ｍ面｛１−１００｝面からｃ軸［０００１］方向にオフ角度を設けた面）、その主面にｃ軸［０００１］を投影した軸をｃ’軸としている。
【００４７】
加工領域２０（２１）の配置は、形成する窒化物半導体素子の用途によって自由に変えることが可能である。たとえば、加工領域２０を破線状に配置してもよいし、加工領域２０を連続的に配置してもよい。連続的に配置されている加工領域２１（２１ａ）では、本実施形態による効果が高い。ただし、窒化物半導体素子として窒化物半導体レーザ素子を作製する場合には、導波路ストライプ部には加工しないように破線状に配置した加工領域２１（２１ｂ）にするのが好ましい。
【００４８】
また窒化物半導体基板１０上に窒化物半導体素子を形成する際、その層構造に応じて蓄積された結晶歪みによって特にａ軸［１１−２０］に沿ってクラックが発生する場合がある。この場合、素子の歩留まりを低下させることとなる。そのため、このような場合には、図４（ｂ）に示すように、主面に対してｍ’軸方向（ｃ軸［０００１］方向を主面に対して投影した軸方向）に掘り込み領域（クラック防止溝）４０を設けておくのが好ましい。これにより、その上に窒化物半導体薄膜を積層する際に応力が緩和されてクラックの発生が防止される。
【００４９】
このようなクラック防止溝４０に関しては、凹形状の加工領域２１を形成する際に、同時に凹加工をすることができるため、工程を簡略化させることができる。もちろん、クラック防止溝４０は、凹形状の加工領域２１とは別に形成してもかまわない。
【００５０】
凹形状の加工領域２１に関してはクラック防止溝４０と同時に形成する場合、窒化物半導体素子を基板１０上に成長するにあたって、クラック防止溝４０が埋まってしまう可能性がある。クラック防止溝４０が窒化物半導体層で埋まらないようにするためには、クラック防止溝４０の深さを３μｍ以上とするのが好ましい。それに伴って、凹形状の加工領域２１の深さも同様の深さで規定される。
【００５１】
クラック防止溝４０を形成しない場合、凹形状の加工領域２１において溝が埋まることを防ぐために、加工領域２１を１μｍ以上の深さで形成するのが好ましい。ｃ’軸方向の掘り込み内部と、ａ軸方向の掘り込み内部で窒化物半導体の成長モードが異なるため、ｃ’軸方向のクラック防止溝４０の方が埋まる速度が速いため、クラック防止溝４０に比べて、加工領域２１の深さを小さくすることが可能である。
【００５２】
また、基板上に形成する窒化物半導体層の層厚が３．５μｍ以上の場合はそのような深さの溝でも埋まってしまう可能性がある。このような場合は、上記した深さ以上の深さとするのが好ましい。
【００５３】
図４（ａ）のＡとＢに示す幅を凹形状の加工領域２１における開口幅とする。また破線状に凹形状の加工領域２１（２１ｂ）を配置した場合にＣに示す幅を領域間のピッチとする。この場合、まず開口幅Ａ（加工領域の短辺）は１μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。開口幅Ａが１μｍ未満であると、後述するＧａ極性面の成長によって溝が埋まる可能性がある。一方、開口幅Ａが１０μｍより大きくなると、素子表面に配置する電極などの機能部位に影響を与えてしまうおそれがある。
【００５４】
次に破線状に凹形状の加工領域２１を設ける場合、図５に示すように、開口幅Ｂと領域間ピッチＣの合計長さ（Ｂ＋Ｃ）は、窒化物半導体素子の機能部位４５（たとえば電極など）の配置されたピッチＤと等しくなるように構成するのが好ましい。なお、開口幅Ｂ（加工領域の長辺）についても１μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。窒化物半導体素子として窒化物半導体レーザ素子を形成するならば、通常、ピッチＤは２００μｍ〜４００μｍである。これは一枚の基板から多くのチップを確保しつつ、プロセスにおいて問題がないスケールである。この条件に従って、幅Ｂと幅Ｃを決定する。特に幅Ｂは幅Ｃ以上の幅であれば、後述する垂直性の高い面が多く現れるため、劈開に効果がある。また幅Ｃは、特に窒化物半導体レーザ素子である場合、１０μｍ以上とするのが好ましい。これは領域間（ピッチＣ間）でリッジストライプ（導波路）が形成されるため、ピッチＣが１０μｍ未満であると、層構造を形成する際に端面になる部位でエッジグロース（領域端面で層厚が他表面に比べて厚くなってしまう現象）が発生してしまい、所望のレーザ特性が得られなくなるおそれがあるためである。
【００５５】
加工領域２１の加工形状においては、図６に示すように、その側壁２１ｃ（２０ａ）は９０°以上１２０°以下の傾きα（側壁２１ｃと平面（主面に平行な面）とがなす角度α）を持っていることが好ましい。これは側壁２１ｃの傾きαが１２０°より大きい場合、Ｇａ極性面の成長レートが早くなり、溝が埋まりやすくなるためである。そのため、加工領域２１の側壁２１ｃの傾きαは９０°以上１００°以下がより好ましい。
【００５６】
続いて、このように加工領域２１（２０）を設けた加工基板（窒化物半導体基板１０）に対して、窒化物半導体薄膜をＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などで成長させて窒化物半導体ウエハーを作製する。一例として、窒化物半導体レーザ素子を作製する場合の窒化物半導体層構造について説明する。
【００５７】
図７に示すように、ＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法を用いて、窒化物半導体基板１０上に、約２．２μｍの厚みを有するｎ型Ａｌ0.050Ｇａ0.950Ｎからなるｎ型クラッド層１０１、約０．１μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮガイド層１０２、量子井戸構造を有する活性層１０３、約２０ｎｍの厚みを有するｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなる蒸発防止層１０４、約０．０５μｍの厚みを有するｐ型ＧａＮガイド層１０５、約０．５μｍの厚みを有するｐ型Ａｌ0.050Ｇａ0.950Ｎからなるｐ型クラッド層１０６、約０．１μｍの厚みを有するｐ型ＧａＮコンタクト層１０７を順次成長させる。活性層１０３を成長させる際には、約４ｎｍの厚みを有するＩｎＧａＮ井戸層と約８ｎｍの厚みを有するＩｎＧａＮ障壁層とを交互に積層することにより、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ―２ＱＷ活性層１０３（ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ＝４ｎｍ／８ｎｍ）とする。これにより、窒化物半導体基板１０上に窒化物半導体層１０１〜１０７からなる窒化物半導体積層造１１０が形成される。なお、窒化物半導体層構造１１０（窒化物半導体層１０１〜１０７）は、本発明の「窒化物半導体層」の一例である。
【００５８】
ここで、窒化物半導体薄膜（窒化物半導体層構造１１０）を加工基板（加工領域２１が設けられた窒化物半導体基板１０）に成長させたときに、加工領域２１において、その形状に応じて、ｃ軸を主面に投射した方向に成長モードの違いが発生し、成長されやすい面とされにくい面とが現れる。
【００５９】
この点について、図８を参照してより詳細に説明する。
【００６０】
図８（ａ）に示すように、まず、窒化物半導体基板１０に凹形状の加工領域２１を設ける。凹形状の加工領域２１は、上記した方法と同様にして形成することができる。次に、図８（ｂ）に示すように、窒化物半導体基板１０上に窒化物半導体層構造１１０を形成する。このとき、［０００１］方向側には斜面の成長層（傾斜面）１１０ａが形成される。一方で反対方向側には垂直性の高い側壁１１０ｂが形成される。窒化ガリウムを含む結晶においては、窒素極性面（−ｃ面）とガリウム極性面（＋ｃ面）のうちガリウム極性面（＋ｃ面）が選択的に成長される。垂直性の高い側壁１１０ｂが形成されたのは、そのような極性面が加工領域２１を形成したことにより現れたためである。そのため、成長されにくい面（窒素極性面（−ｃ面））は加工領域２１の形状に応じて、垂直性の高い面１１０ｂとして形成される。垂直性の高い面１１０ｂが現れるためには用いる基板はｍ面からｃ軸にオフした角度θを±３０度以内とするのが好ましい。それよりオフさせた基板の場合、成長モードが変わってしまい、垂直性の高い面が得られにくくなる。
【００６１】
また、窒化物半導体層構造１１０が薄い場合は図８（ｂ）のような形状になり、厚い場合は図９のような形状になる。どちらの形状の場合も垂直性の高い面１１０ｂが現れ、後述するように、そこを起点に劈開を行うことが可能である。そのため、図８（ｂ）に示した形状および図９に示した形状のどちらの形状でも特に問題はない。
【００６２】
その後、図１０に示すように、垂直性の高い面１１０ｂが得られた状態で、その部分を基点に、垂直性の高い面１１０ｂの部位１２０にて劈開を行う。これにより、実際に劈開面を出す部分に関しても平坦性と垂直性の高い端面（劈開面）が形成される。なお、図１０（ａ）は加工領域２１を破線状に配置した状態の平面図を示している。また、図１０（ｂ）は窒化物半導体層構造１１０が図８（ｂ）の形状の場合を示しており、図１０（ｃ）は窒化物半導体層構造１１０が図９の形状の場合を示している。
【００６３】
また、窒化物半導体素子として窒化物半導体レーザ素子を作製する場合には、劈開を行う前に、導波路となるリッジストライプを形成する。図１１に示すように、リッジストライプ（リッジ部）１０８は、ｃ軸を主面に投影した軸方向（ｃ’軸方向）に延びるように形成するのが好ましい。この場合、破線状に配置した加工領域２１の間にリッジストライプ１０８が位置するように構成すれば、加工領域２１にリッジストライプ１０８が形成されるのを抑制することができる。これにより、垂直性の高い面１１ｂの部位１２０（図８〜図１０参照）にて劈開を行うことで、リッジ部１０８と交差（直交）する端面（共振器端面）が得られる。
【００６４】
また、第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を用いて作製された窒化物半導体レーザ素子が図１２に示されている。窒化物半導体レーザ素子２００では、基板１０に加工領域２０（２１）が設けられており、ｃ軸を主面に投影した軸方向（ｃ’軸方向）に延びるようにリッジ部１０８が形成されている。リッジ部１０８の延び方向と交差（直交）する端面（共振器端面）１３０は、加工領域２１に起因して形成された垂直性の高い領域１１０ｂ（垂直性の高い面の部位）で劈開された劈開面である。
【００６５】
さらに、このようにして製造された窒化物半導体レーザ素子２００は、たとえば、キャンパッケージなどに搭載されて（組み込まれて）、レーザ装置に組立てられる。
【００６６】
第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法では、上記のように、非極性窒化物半導体基板１０に加工領域２１を設けた後、その非極性窒化物半導体基板１０上に窒化物半導体層（窒化物半導体層構造１１０）を積層する。加工領域２１での成長モードは他の領域の成長モードとは異なるため、加工領域２１上において、積層した窒化物半導体層構造１１０に垂直性の高い面１１０ｂを形成することができる。そして、形成された垂直性の高い面１１０ｂの部位１２０を起点として劈開を行うことにより、垂直性および平坦性の高い端面（劈開面）を効率よく形成することができる。加えて、劈開面の形成予定部位で効果的に劈開を行うことができる。
【００６７】
また、第１実施形態による製造方法を用いてたとえば窒化物半導体レーザ素子を作製すれば、高い垂直性と平坦性を有する端面（共振器端面１３０）を、レーザ素子の両端面に得ることができる。これにより、得られた窒化物半導体素子（窒化物半導体レーザ素子）の特性を向上させることができる。したがって、このような方法を用いて窒化物半導体素子を製造すれば、素子特性の優れた窒化物半導体素子を歩留まりよく製造することができる。
【００６８】
また、第１実施形態では、非極性窒化物半導体基板１０の主面が、ｍ面からｃ軸方向に０度以上３０度以内のオフ角度をもつように構成すれば、容易に、積層した窒化物半導体層構造１１０に垂直性の高い面１１０ｂを形成することができるので、容易に、素子特性および歩留まりを向上させることができる。
【００６９】
また、加工領域２１を設ける際に、加工領域２１をａ軸方向に破線状に配置することによって、隣り合う加工領域２１の間に加工がされていない領域が形成されるので、たとえば半導体レーザ素子において、この加工領域以外の領域に、窒化物半導体レーザ素子の導波路（リッジストライプ１０８）を形成することができる。このため、リッジストライプ１０８が加工領域２１に形成されることに起因する素子特性の低下を抑制することができる。また、加工領域２１をａ軸方向に破線状に配置することにより、たとえば半導体レーザ素子２００においてリッジストライプ１０８をｃ’軸方向（ｃ軸を主面に投影した軸方向）に延びるように形成することができる。これにより、導波損失が大きくなるのを抑制することができる。すなわち、偏光特性にとって導波損失の少ない共振器方向をもつことができる。その結果、素子特性を向上させることができる。なお、加工領域２１をａ軸方向に沿って配置することにより、より容易に、積層した窒化物半導体層に垂直性の高い面１１０ｂを形成することができる。
【００７０】
また、非極性窒化物半導体基板１０を、無極性面からｃ軸方向に１５度のオフ角度を有する｛２０−２１｝面窒化物半導体基板とすれば、素子特性の優れた長波長窒化物半導体発光素子（長波長窒化物半導体レーザ素子）を歩留まりよく製造することができる。
【００７１】
なお、上記製造方法を用いて製造された窒化物半導体レーザ素子２００では、加工領域２１に起因して形成された垂直性の高い面１１０ｂで劈開することにより、垂直性および平坦性の高い端面１３０をレーザ素子の両端面に得ることができる。このため、素子特性を向上させることができる。たとえば、有効にレーザ発振をさせることができる。また、ｃ軸を主面に投影した軸方向（ｃ’軸方向）に延びるようにリッジ部１０８を形成することによって、たとえばａ軸方向に延びるようにリッジ部１０８を形成する場合に比べて、導波損失が大きくなるのを抑制することができる。さらに、レーザ素子の端面（共振器端面１３０）を劈開により形成することで、たとえばエッジグロース等によるレーザ特性の悪化を抑制することができる。
【実施例】
【００７２】
実施例として、窒化物半導体レーザ素子について説明する。この実施例では、｛２０−２１｝面を主面とする半極性窒化物半導体基板を用いた。
【００７３】
具体的には、図１３（ａ）に示すように、まず｛２０−２１｝面を主面とする半極性窒化物半導体基板１０１０（１０）上に凹加工領域２１（２０）を［１１−２０］軸に沿って破線ストライプ状に形成した。凹加工領域２１の形成は、上記第１実施形態で示した方法と同様の方法を用いた。具体的には、気相エッチングにより凹加工領域２１を形成した。その際に、リッジストライプを形成する予定である領域には凹加工領域２１が重ならないように破線状に構成した。このとき、クラック防止溝４０も同じ工程で形成した。リッジストライプの間隔は２００μｍとなるように設定した。また、第１実施形態で規定した加工領域の開口幅Ａ、Ｂ、およびピッチ幅Ｃ（図４参照）はそれぞれ３μｍ、１５０μｍ、５０μｍとした。凹加工領域２１の深さは３μｍとした。
【００７４】
また凹加工領域２１の縦方向の間隔は後にリッジストライプを６００μｍ長とするために、６００μｍ間隔で配置した。そして、図１３（ｂ）に示すように、そのように加工した基板１０１０上にＭＯＣＶＤ装置にて図７に示した層構造と同様の窒化物半導体層構造１１０を形成した。
【００７５】
具体的には、｛２０−２１｝面窒化物半導体基板１０１０上に、約２．２μｍの厚みを有するｎ型Ａｌ0.050Ｇａ0.950Ｎからなるｎ型クラッド層１０１、約０．１μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮガイド層１０２、量子井戸構造を有する活性層１０３、約２０ｎｍの厚みを有するｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなる蒸発防止層１０４、約０．０５μｍの厚みを有するｐ型ＧａＮガイド層１０５、約０．５μｍの厚みを有するｐ型Ａｌ0.050Ｇａ0.950Ｎからなるｐ型クラッド層１０６、約０．１μｍの厚みを有するｐ型ＧａＮコンタクト層１０７を順次成長させた。窒化物半導体層を積層すると、｛２０−２１｝面窒化物半導体基板１０１０上の窒化物半導体層構造１１０において、凹加工領域２１上の成長構造１１０において垂直性の高い面１１０ｂが現れた。図１５に、このときの表面写真を示す。図１５より、表面１１０ｃにおける凹加工領域２１において、その領域２１の脇にコントラストのついた、つまり傾斜面１１０ａが現れており、逆の面は凹加工のまま急峻な面１１０ｂができあがっていることがわかる。
【００７６】
続いて、図１３（ｃ）に示すように、電流狭窄構造であるリッジ構造（リッジ部）１０８をレジストプロセスによって作製した。そして、図１４（ａ）に示すように、ｐ型窒化物半導体層上に約１５ｎｍの厚みを有するＰｄからなるｐ側電極１１５とＳｉＯ2膜１１６を形成した。さらに、Ｐｔ／Ａｕ（１５ｎｍ／２００ｎｍ）のパッド電極１１７をパターニングにより形成した。
【００７７】
その後、基板裏面（窒化物半導体薄膜が成長していない面）の研削研磨を行った。そして、図１４（ｂ）に示すように、基板裏面上にｎ側電極１１８（Ｈｆ／Ａｌ／Ｍｏ／Ｐｔ／Ａｕ＝５ｎｍ／１５０ｎｍ／３６ｎｍ／１８ｎｍ／２００ｎｍ）を形成した。
【００７８】
次に、図１４（ｃ）に示すように、このウエハーを６００μｍ間隔でバー状に劈開で分割を行った。この際、垂直性の高い面１１０ｂの部位を起点に劈開を行った。その結果、図１６に示すように、凹加工領域２１（２０）の垂直性の高い面１１０ｂの部分を基点に劈開面１３０が垂直に形成された。このようにして得られた複数の窒化物半導体レーザ素子に対して測定を行った結果、いずれの素子からもレーザ発振が得られた。つまり、端面の損失が低減して発振の歩留まりが向上した。なお、本実施形態の方法を用いずに劈開を行った場合は、端面の平坦性が悪いために損失が大きく、レーザ発振はほとんど得られなかった。
【００７９】
（第２実施形態）
図１７および図１８は、本発明の第２実施形態による窒化物半導体発光素子の製造方法を説明するための図である。次に、図１、図１７および図１８を参照して、本発明の第２実施形態による窒化物半導体素子の製造方法について説明する。なお、各図において、対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明は適宜省略する。
【００８０】
この第２実施形態では、図１に示したように、加工領域２０として凸加工領域２２を形成している。すなわち、第２実施形態では、窒化物半導体基板１０に凸形状の加工領域２２（２０）を形成する。
【００８１】
凸形状の加工領域２２の具体的な形成方法について説明する。まず、図１７（ａ）に示すように、スパッタ法などを用いて窒化物半導体基板１０の全面にＳｉＯ2等からなる絶縁膜３０を形成する。絶縁膜３０の成膜方法は、スパッタ法以外にたとえばＥＢ蒸着法、プラズマＣＶＤ法などであってもよい。次に、図１７（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いて、絶縁膜３０上にレジスト３１を形成する。そして、図１７（ｃ）に示すように、ＲＩＥ法などを用いて、レジスト３１をマスクとして絶縁膜３０をエッチングする。
【００８２】
続いて、図１７（ｄ）に示すように、ＩＣＰ法、もしくはＲＩＥ（法により、レジスト３１と絶縁膜３０をマスクとして窒化物半導体基板１０をエッチングする。その後、レジスト３１および絶縁膜３０を除去する。これにより、図１７（ｅ）に示すように、窒化物半導体基板１０の主面（表面）に凸形状の加工領域２２が形成される。
【００８３】
凸形状の加工領域２２に関しても上記第１実施形態と同様のスケールおよび配置等とすることができる。この場合、第１実施形態で示した凹形状の加工領域の深さは、凸形状の加工領域２２の高さとして定義される。
【００８４】
その後の工程は、上記第１実施形態と同様である。
【００８５】
このように構成した場合でも、窒化物半導体薄膜（窒化物半導体層構造）を加工基板（加工領域２２（２０）が設けられた窒化物半導体基板１０）に成長させたときに、凸形状の加工領域２２において、その形状に応じて、ｃ軸を主面に投射した方向に成長モードの違いが発生し、成長されやすい面とされにくい面とが現れる。
【００８６】
そのため、図１８（ａ）および図１８（ｂ）に示すように、凸形状の加工領域２２が設けられた窒化物半導体基板１０上に窒化物半導体層構造１１０を形成すると、上記第１実施形態と同様、［０００１］方向側には斜面の成長層１１０ａが形成される。一方で反対方向側には垂直性の高い側壁１１０ｂ（垂直性の高い面１１０ｂ）が形成される。
【００８７】
このように、第２実施形態においても、窒素極性面による成長されにくい状態が現れて垂直性の高い面が得られる。
【００８８】
そして、垂直性の高い面１１０ｂが得られた状態で、その部分を基点に、垂直性の高い面１１０ｂの部位１２０にて劈開を行う。これにより、実際に劈開面を出す部分に関しても平坦性と垂直性の高い端面（劈開面）が形成される。
【００８９】
なお、凸形状の加工領域２２を設ける場合においても、クラック防止溝を設けることができる。この場合、加工領域２２とクラック防止溝とを同一工程で形成することが困難であるため、加工領域２２とクラック防止溝とを別々に形成すればよい。
【００９０】
第２実施形態の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００９１】
また、第２実施形態による製造方法によっても、上記第１実施形態と同様、素子特性の優れた窒化物半導体素子（たとえば窒化物半導体レーザ素子）を歩留まりよく製造することができる。
【００９２】
（第３実施形態）
図１９および図２０は、本発明の第３実施形態による窒化物半導体発光素子の製造方法を説明するための図である。次に、図１、図４、図１９および図２０を参照して、本発明の第３実施形態による窒化物半導体素子の製造方法について説明する。なお、各図において、対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明は適宜省略する。
【００９３】
この第３実施形態では、図１に示したように、窒化物半導体基板１０上に成長抑制膜２３ａを積層させた成長抑制膜領域２３が加工領域２０とされている。
【００９４】
成長抑制膜領域２３（加工領域２０）の具体的な形成方法（成長抑制膜２３ａの形成方法）について説明する。まず、図１９（ａ）に示すように、まず、フォトリソグラフィー技術を用いて、窒化物半導体基板１０の全面にレジスト３００を形成する。次に、図１９（ｂ）に示すように、レジスト３００の一部を選択的に除去することにより、レジスト３００にウィンドウ３００ａを形成する。その後、図１９（ｃ）に示すように、スパッタ法などを用いて窒化物半導体基板１０の全面にＳｉＯ2等からなる絶縁膜２３ｂ（成長抑制膜）を形成する。最後に、図１９（ｄ）に示すように、レジスト３００を剥離する。これにより、窒化物半導体基板１０上に成長抑制膜２３ａが形成されて、この領域が加工領域２０（成長抑制膜領域２３）とされる。
【００９５】
成長抑制膜領域２３の形状についても、上記第１実施形態と同様、その幅Ａ，Ｂ，Ｃ（図４参照）に関しては同様のスケールとすることができる。また、成長抑制膜２３ａ（成長抑制膜領域２３）の配置等についても、上記第１および第２実施形態と同様とすることができる。ただし、成長抑制膜２３ａの厚みに関しては表面上に成長を抑制する状態があればよいため、その膜厚は特に制限されない。なお、プロセス加工の点や製膜上の問題等を考慮すると、成長抑制膜２３ａの厚みは２μｍ以下であるのが好ましい。
【００９６】
その後の工程は、上記第１または第２実施形態と同様である。
【００９７】
このように構成した場合でも、窒化物半導体薄膜（窒化物半導体層構造）を加工基板（加工領域２０（２３）が設けられた窒化物半導体基板１０）に成長させたときに、成長抑制膜２３ａが形成された加工領域２０（２３）において、その形状に応じて、ｃ軸を主面に投射した方向に成長モードの違いが発生し、成長されやすい面とされにくい面とが現れる。
【００９８】
そのため、図２０（ａ）および図２０（ｂ）に示すように、成長抑制膜領域２３（加工領域２０）が設けられた窒化物半導体基板１０上に窒化物半導体層構造１１０を形成すると、上記第１および第２実施形態と同様、［０００１］方向側には斜面の成長層１１０ａが形成される。一方で反対方向側には垂直性の高い側壁１１０ｂ（垂直性の高い面１１０ｂ）が形成される。
【００９９】
このように、第３実施形態においても、窒素極性面による成長されにくい状態が現れて垂直性の高い面が得られる。
【０１００】
そして、垂直性の高い面１１０ｂが得られた状態で、その部分を基点に、垂直性の高い面１１０ｂ部位１２０にて劈開を行う。これにより、実際に劈開面を出す部分に関しても平坦性と垂直性の高い端面（劈開面）が形成される。
【０１０１】
なお、成長抑制膜領域２３（加工領域２０）を設ける場合においても、クラック防止溝を設けることができる。この場合、加工領域２０とクラック防止溝とを同一工程で形成することが困難であるため、加工領域２０とクラック防止溝とを別々に形成すればよい。
【０１０２】
第３実施形態の効果は、上記第１および第２実施形態と同様である。
【０１０３】
また、第３実施形態による製造方法によっても、上記第１および第２実施形態と同様、素子特性の優れた窒化物半導体素子（たとえば窒化物半導体レーザ素子）を歩留まりよく製造することができる。
【０１０４】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１０５】
たとえば、上記第１〜第３実施形態では、窒化物半導体基板の一例としてＧａＮ基板を用いたが、本発明はこれに限らず、ＧａＮ基板以外の窒化物半導体基板を用いてもよい。たとえば、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、および、ＡｌＧａＩｎＮなどからなる窒化物半導体基板を用いてもよい。また、基板上に結晶成長される窒化物半導体各層については、その厚みや組成等は、所望の特性に合うものに適宜組み合わせたり、変更したりすることが可能である。たとえば、半導体層を追加または削除したり、半導体層の順序を一部入れ替えたりしてもよい。また、導電型を一部の半導体層について変更してもよい。すなわち、窒化物半導体レーザ素子としての基本特性が得られる限り自由に変更可能である。
【０１０６】
また、上記第１〜第３実施形態では、結晶成長法としてＭＯＣＶＤ法を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、結晶成長法は、ＭＯＣＶＤ法以外のたとえばＭＢＥ法やＣＢＥ法などであってもよい。
【０１０７】
また、上記第１〜第３実施形態では、加工領域として凹加工領域、凸加工領域、成長抑制膜領域を示したが、本発明はこれに限らず、上記加工領域は、これら以外の加工領域であってもよい。加工領域とは、その上に窒化物半導体を積層した際に、基板主面に対して成長モードを変えるような領域であればよい。
【０１０８】
また、上記第１〜第３実施形態では、窒化物半導体基板にクラック防止溝を設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、クラック防止溝を設けない構成としてもよい。
【０１０９】
さらに、上記実施形態において、加工領域の寸法や形状等は適宜変更することができる。
【０１１０】
また、上記第３実施形態では、成長抑制膜をＳｉＯ2から構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、ＳｉＯ2以外のたとえばＡｌＮから成長抑制膜を構成してもよい。また、ＡｌＮまたはＳｉＯ2からなる成長抑制膜を凹部内に形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、窒化物半導体の結晶成長を抑制することが可能な材料であれば、ＡｌＮおよびＳｉＯ2以外の材料からなる成長抑制膜を形成してもよい。なお、成長抑制膜としては、アルミニウム（Ａｌ）の窒化物膜、アルミニウム（Ａｌ）の酸窒化物膜、アルミニウム（Ａｌ）とガリウム（Ｇａ）の窒化物膜が好ましい。また、成長抑制膜の材料として、シリコン（Ｓｉ）の酸化物、窒化物および酸窒化物、アルミニウム（Ａｌ）の酸化物、チタン（Ｔｉ）の酸化物、ジルコニア（Ｚｒ）の酸化物、イットリア（Ｙ）の酸化物、ニオビウム（Ｎｂ）の酸化物、ハフニウム（Ｈｆ）の酸化物、タンタル（Ｔａ）の酸化物、および上記材料の酸窒化物、もしくは窒化物を用いてもよい。また、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）などの高融点金属を用いることもできる。
【０１１１】
なお、上記で開示された技術（構成）を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１２】
１０ 窒化物半導体基板（非極性窒化物半導体基板）
２０ 加工領域
２１、２１ａ、２１ｂ 凹加工領域、凹形状の加工領域
２１ｃ 側壁
２２ 凸加工領域、凸形状の加工領域
２３ 成長抑制膜領域
２３ａ 成長抑制膜
３０ 絶縁膜
４０ クラック防止溝
４５ 機能部位
１０１ ｎ型クラッド層
１０２ ｎ型ＧａＮガイド層
１０３ 活性層
１０４ 蒸発防止層
１０５ ｐ型ＧａＮガイド層
１０６ ｐ型クラッド層
１０７ ｐ型ＧａＮコンタクト層
１０８ リッジストライプ、リッジ部（導波路）
１１０ 窒化物半導体層構造、成長構造（窒化物半導体層）
１１０ａ 傾斜面
１１０ｂ 垂直性の高い面（垂直性の高い領域）
１１０ｃ 窒化物半導体層構造の表面
１１５ ｐ側電極
１１６ ＳｉＯ2膜
１１７ パッド電極
１１８ ｎ側電極
１２０ 垂直性の高い面の部位
１３０ 共振器端面、端面、劈開面
２００ 窒化物半導体レーザ素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は窒化物半導体素子の製造方法等に関し、特に、非極性窒化物半導体基板を用いた窒化物半導体素子の製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮおよびそれらの混晶に代表される窒化物半導体材料により製作される窒化物半導体発光素子は、紫外から可視領域までの発光が得られる。そのため、窒化物半導体発光素子は、次世代大容量光ディスク用光源など幅広い利用用途が期待されるため、各機関で研究開発が進んでいる。窒化物半導体発光素子に用いられる窒化物半導体基板は、通常、極性面であるｃ面を主面（成長面）としている。これは基板のコストの問題と、基板上に成長する結晶層が高品質で得られるためである。
【０００３】
しかし、緑色発光が得られるような長波長窒化物発光素子を形成するためには、高Ｉｎ組成のＩｎＧａＮ活性層が必要となる一方、ｃ面窒化物半導体基板上に高Ｉｎ組成のＩｎＧａＮ活性層を成長すると、Ｉｎ偏析による凝集が発生する。このため、発光が得られない領域が出来てしまう結果、高品質な長波長窒化物発光素子は得られなくなる。
【０００４】
そこで、ｍ面窒化物半導体基板やｃ面から特定のオフ角度を設けた半極性窒化物半導体基板といった非極性面窒化物半導体基板が注目されている。それらの基板上に形成した窒化物半導体発光素子は高Ｉｎ組成のＩｎＧａＮを高品質で形成できる。またピエゾ電界による発光波長のブルーシフトの影響が少ない。このため、このような基板は長波長窒化物半導体発光素子に向いている。しかし、窒化物半導体レーザ素子として導波路に劈開で端面を形成するにあたって、平坦で垂直性の高い端面を形成することが困難であるという不都合がある。このため、レーザ素子としての歩留まりが低下してしまうという問題点がある。
【０００５】
劈開に関しては、出願人は過去において、特許文献１に示されているように窒化物半導体素子を形成した後に劈開導入溝を形成することで、平坦な端面を形成してきた。しかし上記のような非極性面窒化物半導体基板を用いる場合、より効果の高い劈開手法が望まれる。
【０００６】
一方、従来、劈開工程をせずに端面を形成する方法も提案されている。たとえば、特許文献２に示されているように、ｃ面やａ面を主面とする無極性半導体基板を加工し、その上に半導体層を積層する方法が提案されている。この場合、基板の主面に（０００−１）面を形成することにより、劈開工程をせずに端面を形成できる。しかしこの方法では実際には共振器端面としては片方しか形成されない。もう片方の端面は（０００１）面を出すように劈開を行う必要があるため、その部分で損失が発生する。このため、特許文献２で提案された方法を用いても、やはりレーザ素子としての歩留まりは低下する。特に長波長窒化物半導体素子に有効な｛２０−２１｝面を主面に持つ非極性窒化物半導体基板を用いた場合、そのような工程ではレーザ素子としての歩留まりが大きく低下してしまう。さらに、劈開工程をせずに得られる端面も、エッジグロース（端面で層が厚く成長されてしまう現象）によりレーザ特性が悪くなるという不都合もある。
【０００７】
その他に、特許文献３に示されているように、｛２０−２１｝面を主面に持つ非極性窒化物半導体基板を用いた窒化物半導体レーザ素子を形成する場合に、導波路方向をａ軸に沿って形成する方法も知られている。この場合、ａ面を劈開面として端面が形成される。特許文献３では、ａ面を劈開面として端面を形成すると歩留まりが向上したとされている。しかしこのような導波路方向では、導波路を伝播する光の偏光特性上の関係で導波損失が大きくなるため、素子特性に問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１０５４６６号公報
【特許文献２】特開２００９−８８１０３号公報
【特許文献３】特開２０１０−２６３１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、特許文献１〜３に記載の従来の方法では、歩留まりおよび特性の向上を図ることが困難であるという問題点がある。
【００１０】
ここで、本願発明者らが、特許文献３とは異なり、ｃ軸を主面に投影した軸方向に導波路を形成した場合について劈開性の確認を行ったところ、良好に劈開することが困難であった。具体的に説明すると、まず、ｍ面無極性窒化物半導体基板および｛２０−２１｝面半極性窒化物半導体基板上にＮ型窒化物半導体層、活性層、Ｐ型窒化物半導体層を形成した。次に、ｃ軸を主面に投影した軸方向に導波路となるリッジストライプを形成した。そしてＮ電極とＰ電極を形成して、導波路端面を劈開で形成した。しかしながら、この場合には、平坦で垂直な端面が形成できなかった。そのため、レーザ発振の歩留まりが低かった。
なお、以下の説明において、劈開とは、半導体基板を割って端面を形成するという意味合いで用いる。したがって、ある特定の平面に平行に割れることも含まれる。
【００１１】
また、図２１に示すように、窒化物半導体素子２０１１に対して劈開導入溝２０１２を形成して劈開を行ったところ、劈開面の形成予定部位２０１３は実際に割れた部位２０１４から大きくずれてしまう結果となった。したがって、このような方法では上記した問題は解決しなかった。
【００１２】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、歩留まりおよび特性を向上させることが可能な窒化物半導体素子の製造方法を提供することである。
【００１３】
この発明のもう１つの目的は、素子特性の優れた窒化物半導体レーザ素子およびその窒化物半導体レーザ素子が組み込まれたレーザ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本願発明者らが鋭意検討した結果、非極性窒化物半導体基板に加工領域を設け、その基板上に窒化物半導体層を形成することで垂直性の高い領域が形成され、その垂直性の高い領域で劈開することによって平坦で垂直な端面が効率よく形成されることを見出した。
【００１５】
すなわち、この発明の第１の局面による窒化物半導体素子の製造方法は、非極性窒化物半導体基板に加工領域を設ける工程と、非極性窒化物半導体基板上に窒化物半導体層を積層する工程と、非極性窒化物半導体基板を劈開する工程とを備える。そして、窒化物半導体層を積層する工程は加工領域に垂直性の高い領域を形成する工程を含み、劈開を行う工程は垂直性の高い領域で劈開を行う工程を含む。
【００１６】
この第１の局面による窒化物半導体素子の製造方法では、上記のように、非極性窒化物半導体基板に加工領域を設けた後、その非極性窒化物半導体基板上に窒化物半導体層を積層する。加工領域での成長モードは他の領域の成長モードとは異なるため、加工領域上において、積層した窒化物半導体層に垂直性の高い領域を形成することができる。そして、形成された垂直性の高い領域を起点として劈開を行うことにより、垂直性および平坦性の高い端面を効率よく形成することができる。加えて、劈開面の形成予定部位で効果的に劈開を行うことができる。また、上記方法を用いてたとえば半導体レーザ素子を作製すれば、高い垂直性と平坦性を有する端面（共振器端面）を、レーザ素子の両端面に得ることができる。これにより、得られた窒化物半導体素子の特性を向上させることができる。したがって、このような方法を用いて窒化物半導体素子を製造すれば、素子特性の優れた窒化物半導体素子を歩留まりよく製造することができる。
【００１７】
上記第１の局面による窒化物半導体素子の製造方法において、好ましくは、非極性窒化物半導体基板の主面は、ｍ面からｃ軸方向に０度以上３０度以内のオフ角度をもつ。このように構成すれば、容易に、積層した窒化物半導体層に垂直性の高い領域を形成することができるので、容易に、素子特性および歩留まりを向上させることができる。
【００１８】
また、加工領域を設ける際に、加工領域をａ軸方向に破線状に配置すると好ましい。このように構成すれば、隣り合う加工領域の間に加工がされていない領域が形成されるので、たとえば半導体レーザ素子において、この加工領域以外の領域に、窒化物半導体レーザ素子の導波路を形成することができる。このため、導波路が加工領域に形成されることに起因する素子特性の低下を抑制することができる。また、加工領域をａ軸方向に破線状に配置することにより、たとえば半導体レーザ素子において導波路をｃ軸方向（ｃ軸を主面に投影した軸方向）に延びるように形成することができる。これにより、導波損失が大きくなるのを抑制することができる。すなわち、偏光特性にとって導波損失の少ない共振器方向をもつことができる。その結果、素子特性を向上させることができる。なお、加工領域をａ軸方向に沿って配置することにより、より容易に、積層した窒化物半導体層に垂直性の高い領域を形成することができる。
【００１９】
また、非極性窒化物半導体基板は、無極性面からｃ軸方向に１５度のオフ角度を有する｛２０−２１｝面窒化物半導体基板とされているとより好ましい。｛２０−２１｝面窒化物半導体基板は長波長窒化物半導体発光素子に有効であるため、このような構成とすることにより、素子特性の優れた長波長窒化物半導体発光素子を歩留まりよく製造することができる。
【００２０】
上記加工領域は、平面的に見て、短辺と長辺とを有する形状とすることができる。この場合、加工領域はその短辺が１μｍ以上１０μｍ以下となるように形成するのが好ましい。また、加工領域の長辺についても１μｍ以上１０μｍ以下となるように形成するのが好ましい。
【００２１】
上記加工領域は、たとえば凹形状（断面視において凹形状）とすることができる。このように構成すれば、より容易に、窒化物半導体層に垂直性の高い領域を形成することができる。この場合、凹形状である加工領域の深さは１μｍ以上とするのが好ましい。このように加工領域の深さを１μｍ以上とすることで、加工領域を窒化物半導体層で埋め込まれにくくすることができる。これにより、より確実に窒化物半導体層に垂直性の高い領域を形成することができる。
【００２２】
また、加工領域を凹形状に構成する場合、凹形状の加工領域を形成する工程は非極性窒化物半導体基板にクラック防止溝を形成する工程を含んでいてもよい。このように構成すれば、凹形状の加工領域を形成する際に、同一工程でクラック防止溝を形成することができる。そのため、クラック防止溝を形成する場合でも、工程が増加するのを抑制することができる。その結果、製造工程が複雑になるのを抑制することができる。
【００２３】
凹形状である加工領域とクラック防止溝とを同一工程で形成する場合は、凹形状である加工領域の深さとクラック防止溝の深さは３μｍ以上とするのが好ましい。このように構成すれば、加工領域およびクラック防止溝を窒化物半導体層で埋め込まれにくくすることができる。なお、加工領域とクラック防止溝とは異なる深さとすることもできる。
【００２４】
上記加工領域は、凹形状以外にたとえば凸形状とすることもできる。そして、このように構成した場合でも、窒化物半導体層に垂直性の高い領域を容易に形成することができる。
【００２５】
加工領域を凹形状または凸形状とする場合、加工領域内の側壁と平面（主面に平行な面）とがなす角度が９０度以上１２０度以下となるように加工領域を形成するのが好ましい。加工領域内の側壁と平面（主面に平行な面）とがなす角度が９０度以上１００度以下であればより好ましい。
【００２６】
上記第１の局面による窒化物半導体素子の製造方法において、加工領域を設ける工程は、非極性窒化物半導体基板上に成長抑制膜を形成する工程を含み、成長抑制膜の形成によって加工領域が設けられるように構成することもできる。このように構成した場合でも、窒化物半導体層に垂直性の高い領域を容易に形成することができる。
【００２７】
この発明の第２の局面による窒化物半導体レーザ素子は、加工領域が設けられた非極性窒化物半導体基板と、非極性窒化物半導体基板上に形成された窒化物半導体層と、窒化物半導体層に形成され、ｃ軸を主面に投影した軸方向に延びる導波路と、導波路の延び方向と交差する端面とを備える。そして、窒化物半導体層は、加工領域に起因して形成された垂直性の高い領域を含み、端面は、垂直性の高い領域で劈開されることによって形成されている。
【００２８】
この第２の局面による窒化物半導体レーザ素子では、上記のように、加工領域に起因して形成された垂直性の高い領域で劈開することにより、垂直性および平坦性の高い端面をレーザ素子の両端面に得ることができる。このため、素子特性を向上させることができる。たとえば、有効にレーザ発振をさせることができる。また、ｃ軸を主面に投影した軸方向に延びるように導波路を形成することによって、たとえばａ軸方向に延びるように導波路を形成する場合に比べて、導波損失が大きくなるのを抑制することができる。さらに、レーザ素子の端面（共振器端面）を劈開により形成することで、たとえばエッジグロース等によるレーザ特性の悪化を抑制することができる。
【００２９】
なお、このような窒化物半導体レーザ素子は、上記第１の局面による窒化物半導体素子の製造方法を用いることにより作製することができる。
【００３０】
この発明の第３の局面によるレーザ装置は、上記第２の局面による窒化物半導体レーザ素子が組み込まれたレーザ装置である。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、本発明によれば、歩留まりおよび特性を向上させることが可能な窒化物半導体素子の製造方法を容易に得ることができる。
【００３２】
また、本発明によれば、素子特性の優れた窒化物半導体レーザ素子およびその窒化物半導体レーザ素子が組み込まれたレーザ装置を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態による加工領域を説明するための断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための断面図（基板を示した図）である。
【図３】本発明の第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための断面図（凹形状の加工領域の形成方法を説明するための図）である。
【図４】本発明の第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための平面図（加工領域の配置を示した図）である。
【図５】本発明の第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための平面図（加工領域の配置を示した図）である。
【図６】本発明の第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための断面図（凹形状の加工領域が設けられた基板の断面を示した図）である。
【図７】本発明の第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための断面図（窒化物半導体積層構造を示した図）である。
【図８】本発明の第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための断面図（凹形状の加工領域における結晶成長を示した図）である。
【図９】本発明の第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための断面図（凹形状の加工領域における結晶成長を示した図）である。
【図１０】本発明の第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための図（劈開の位置を示した図）である。
【図１１】本発明の第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための図（加工領域とリッジストライプとの配置関係を示した図）である。
【図１２】本発明の第１実施形態による窒化物半導体レーザ素子の斜視図である。
【図１３】実施例による窒化物半導体レーザ素子の製造方法を説明するための斜視図である。
【図１４】実施例による窒化物半導体レーザ素子の製造方法を説明するための斜視図である。
【図１５】実施例による凹加工領域上における結晶成長の様子を示した図である。
【図１６】実施例によるへき開結果を示した図である。
【図１７】本発明の第２実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための断面図（凸形状の加工領域の形成方法を説明するための図）である。
【図１８】本発明の第２実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための断面図（凸形状の加工領域における結晶成長を示した図）である。
【図１９】本発明の第３実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための断面図（成長抑制膜加工領域の形成方法を説明するための図）である。
【図２０】本発明の第３実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための断面図（成長抑制膜加工領域における結晶成長を示した図）である。
【図２１】｛２０−２１｝面半極性窒化物半導体基板上における窒化物半導体素子の劈開状態を示した図（従来方法を用いた場合の劈開状態を示した図）である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３５】
本実施形態による窒化物半導体素子の製造方法では、基板として窒化物半導体基板を用いる。「窒化物半導体基板」とは、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１；０≦ｙ≦１；０≦ｚ≦１；ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）からなる基板を意味する。ただし、窒化物半導体基板の窒素元素のうちで、その約１０％以下がＡｓ、Ｐ、またはＳｂの元素で置換されてもよい（ただし、基板の六方晶系が維持されることが前提）。また、窒化物半導体基板中に、Ｓｉ、Ｏ、Ｃｌ、Ｓ、Ｃ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｍｇ、またはＢｅがドーピングされてもよい。ｎ型ドーパントとしては、Ｓｉ、Ｏ、およびＣｌが特に好ましい。
【００３６】
本実施形態で用いる窒化物半導体基板は、無極性、および半極性窒化物半導体基板である。主面方位としてはｍ面（｛１−１００｝面）や、無極性面方位からｃ軸方向に３０°以内のオフ角度を有する基板主面であるのが好ましい。特に無極性面からｃ軸方向に１５°のオフ角度を有する｛２０−２１｝面半極性窒化物半導体基板が好ましい。｛２０−２１｝面半極性窒化物半導体基板は長波長窒化物半導体発光素子に有効である。そして、本実施形態による窒化物半導体素子の製造方法によれば、後述するように、このような主面を持つ窒化物半導体発光素子においても、偏光特性にとって損失の少ない共振器方向を持つことができる。なお、本実施形態では、これらの窒化物半導体基板を非極性窒化物半導体基板とする。
【００３７】
また、本実施形態では、上記窒化物半導体基板に予め加工領域を設ける。「加工領域」とはたとえば図１に示されているように窒化物半導体基板１０の主面に加工された凹加工領域２１（２０）、凸加工領域２２（２０）などを含む。もしくはＳｉＯ2膜、ＡｌＮ膜などの成長抑制膜２３ａを積層させた成長抑制膜領域２３を加工領域２０とすることもできる。すなわち、加工領域２０は形状と構造において、主として、図１に示すような凹加工領域２１、凸加工領域２２、成長抑制膜領域２３などに区別することができる。前者二種類の加工領域の制作方法はエッチングなどで行われる。なお、上記加工領域はそれらが組み合わされてもよい。
【００３８】
加工領域の断面形状は、矩形状であるのが好ましい。ただし、加工領域の断面形状は、必ずしも矩形状である必要はなく、台形などの他の形状で合ってもよい。加工領域とは、その上に窒化物半導体を積層した際に、基板主面に対して成長モードを変えるような領域であればよい。また、矩形形状のように領域に垂直性の高い面を形成することでより大きい効果が得られる。また、一つの基板上に異なる形状の加工領域が存在していてもよい。さらに加工領域を設けていない窒化物半導体基板に窒化物半導体層を一部積層し、その後に加工領域を設けてから、改めて窒化物半導体層を積層しても、同様の効果が得られる。本願においてはそのような再成長による加工領域の利用も同様の発明と考える。
【００３９】
また、本実施形態の説明を考慮するとき、結晶学的に等価な面においても、本実施形態に記載された発明の効果が得られる。さらに、上記以外の主面を持つ窒化物半導体基板上に後述するような加工と同様の加工を設けた場合も、成長モードの違いによる面内に異なった極性を有する素子表面が形成可能であり、それらを応用することも可能である。
【００４０】
なお、本実施形態の図面において、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜に変更されており、必ずしも実際の寸法関係を表わしているわけではない。
【００４１】
（第１実施形態）
図２〜１１は、本発明の第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための図である。図１２は、第１実施形態による製造方法により形成された窒化物半導体レーザ素子の斜視図である。まず、図２〜図１２を参照して、本発明の第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法およびその製造方法により得られた窒化物半導体レーザ素子について説明する。
【００４２】
第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法では、図２に示すように、まず、窒化物半導体基板１０を準備する。窒化物半導体基板１０は、上記したように、無極性、および半極性窒化物半導体基板（非極性窒化物半導体基板）とする。窒化物半導体基板１０の主面方位は、ｍ面（｛１−１００｝面）や、無極性面方位からｃ軸方向に３０°以内のオフ角度を有しているのが好ましい。また、長波長窒化物半導体発光素子を形成する場合には、窒化物半導体基板１０として、無極性面からｃ軸方向に１５°のオフ角度を有する｛２０−２１｝面半極性窒化物半導体基板を用いるのが好ましい。窒化物半導体基板１０としては、たとえば、ＧａＮ基板を用いることができる。
【００４３】
次に、窒化物半導体基板１０の主面に加工領域を設ける。第１実施形態では、加工領域として、凹加工領域を形成する。すなわち、窒化物半導体基板１０に凹形状の加工領域を形成する。
【００４４】
具体的には、図３（ａ）に示すように、まず、スパッタ法などを用いて窒化物半導体基板１０の全面にＳｉＯ2等からなる絶縁膜３０を形成する。絶縁膜３０の成膜方法は、スパッタ法以外にたとえばＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ）蒸着法、プラズマＣＶＤ法などであってもよい。次に、図３（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いて、絶縁膜３０上にレジスト３１を形成するとともに、このレジスト３１でウィンドウ３１ａを形成する。そして、図３（ｃ）に示すように、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法などを用いて、レジスト３１をマスクとして絶縁膜３０をエッチングする。
【００４５】
続いて、図３（ｄ）に示すように、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）法、もしくはＲＩＥ法により、レジスト３１と絶縁膜３０をマスクとして窒化物半導体基板１０をエッチングする。その後、レジスト３１および絶縁膜３０を除去する。これにより、図３（ｅ）に示すように、窒化物半導体基板１０の主面（表面）に凹形状の加工領域２１（２０）が形成される。
【００４６】
ここで、図４（ａ）に示すように、加工領域２１は窒化物半導体素子の機能部位が形成される部分を除いて形成する。また、加工領域２１はａ軸［１１−２０］方向に沿って延びるように配置する。なお、図４では、一例として、窒化物半導体基板１０の主面をｍ’面（ｍ面｛１−１００｝面からｃ軸［０００１］方向にオフ角度を設けた面）、その主面にｃ軸［０００１］を投影した軸をｃ’軸としている。
【００４７】
加工領域２０（２１）の配置は、形成する窒化物半導体素子の用途によって自由に変えることが可能である。たとえば、加工領域２０を破線状に配置してもよいし、加工領域２０を連続的に配置してもよい。連続的に配置されている加工領域２１（２１ａ）では、本実施形態による効果が高い。ただし、窒化物半導体素子として窒化物半導体レーザ素子を作製する場合には、導波路ストライプ部には加工しないように破線状に配置した加工領域２１（２１ｂ）にするのが好ましい。
【００４８】
また窒化物半導体基板１０上に窒化物半導体素子を形成する際、その層構造に応じて蓄積された結晶歪みによって特にａ軸［１１−２０］に沿ってクラックが発生する場合がある。この場合、素子の歩留まりを低下させることとなる。そのため、このような場合には、図４（ｂ）に示すように、主面に対してｍ’軸方向（ｃ軸［０００１］方向を主面に対して投影した軸方向）に掘り込み領域（クラック防止溝）４０を設けておくのが好ましい。これにより、その上に窒化物半導体薄膜を積層する際に応力が緩和されてクラックの発生が防止される。
【００４９】
このようなクラック防止溝４０に関しては、凹形状の加工領域２１を形成する際に、同時に凹加工をすることができるため、工程を簡略化させることができる。もちろん、クラック防止溝４０は、凹形状の加工領域２１とは別に形成してもかまわない。
【００５０】
凹形状の加工領域２１に関してはクラック防止溝４０と同時に形成する場合、窒化物半導体素子を基板１０上に成長するにあたって、クラック防止溝４０が埋まってしまう可能性がある。クラック防止溝４０が窒化物半導体層で埋まらないようにするためには、クラック防止溝４０の深さを３μｍ以上とするのが好ましい。それに伴って、凹形状の加工領域２１の深さも同様の深さで規定される。
【００５１】
クラック防止溝４０を形成しない場合、凹形状の加工領域２１において溝が埋まることを防ぐために、加工領域２１を１μｍ以上の深さで形成するのが好ましい。ｃ’軸方向の掘り込み内部と、ａ軸方向の掘り込み内部で窒化物半導体の成長モードが異なるため、ｃ’軸方向のクラック防止溝４０の方が埋まる速度が速いため、クラック防止溝４０に比べて、加工領域２１の深さを小さくすることが可能である。
【００５２】
また、基板上に形成する窒化物半導体層の層厚が３．５μｍ以上の場合はそのような深さの溝でも埋まってしまう可能性がある。このような場合は、上記した深さ以上の深さとするのが好ましい。
【００５３】
図４（ａ）のＡとＢに示す幅を凹形状の加工領域２１における開口幅とする。また破線状に凹形状の加工領域２１（２１ｂ）を配置した場合にＣに示す幅を領域間のピッチとする。この場合、まず開口幅Ａ（加工領域の短辺）は１μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。開口幅Ａが１μｍ未満であると、後述するＧａ極性面の成長によって溝が埋まる可能性がある。一方、開口幅Ａが１０μｍより大きくなると、素子表面に配置する電極などの機能部位に影響を与えてしまうおそれがある。
【００５４】
次に破線状に凹形状の加工領域２１を設ける場合、図５に示すように、開口幅Ｂと領域間ピッチＣの合計長さ（Ｂ＋Ｃ）は、窒化物半導体素子の機能部位４５（たとえば電極など）の配置されたピッチＤと等しくなるように構成するのが好ましい。なお、開口幅Ｂ（加工領域の長辺）についても１μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。窒化物半導体素子として窒化物半導体レーザ素子を形成するならば、通常、ピッチＤは２００μｍ〜４００μｍである。これは一枚の基板から多くのチップを確保しつつ、プロセスにおいて問題がないスケールである。この条件に従って、幅Ｂと幅Ｃを決定する。特に幅Ｂは幅Ｃ以上の幅であれば、後述する垂直性の高い面が多く現れるため、劈開に効果がある。また幅Ｃは、特に窒化物半導体レーザ素子である場合、１０μｍ以上とするのが好ましい。これは領域間（ピッチＣ間）でリッジストライプ（導波路）が形成されるため、ピッチＣが１０μｍ未満であると、層構造を形成する際に端面になる部位でエッジグロース（領域端面で層厚が他表面に比べて厚くなってしまう現象）が発生してしまい、所望のレーザ特性が得られなくなるおそれがあるためである。
【００５５】
加工領域２１の加工形状においては、図６に示すように、その側壁２１ｃ（２０ａ）は９０°以上１２０°以下の傾きα（側壁２１ｃと平面（主面に平行な面）とがなす角度α）を持っていることが好ましい。これは側壁２１ｃの傾きαが１２０°より大きい場合、Ｇａ極性面の成長レートが早くなり、溝が埋まりやすくなるためである。そのため、加工領域２１の側壁２１ｃの傾きαは９０°以上１００°以下がより好ましい。
【００５６】
続いて、このように加工領域２１（２０）を設けた加工基板（窒化物半導体基板１０）に対して、窒化物半導体薄膜をＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などで成長させて窒化物半導体ウエハーを作製する。一例として、窒化物半導体レーザ素子を作製する場合の窒化物半導体層構造について説明する。
【００５７】
図７に示すように、ＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法を用いて、窒化物半導体基板１０上に、約２．２μｍの厚みを有するｎ型Ａｌ0.050Ｇａ0.950Ｎからなるｎ型クラッド層１０１、約０．１μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮガイド層１０２、量子井戸構造を有する活性層１０３、約２０ｎｍの厚みを有するｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなる蒸発防止層１０４、約０．０５μｍの厚みを有するｐ型ＧａＮガイド層１０５、約０．５μｍの厚みを有するｐ型Ａｌ0.050Ｇａ0.950Ｎからなるｐ型クラッド層１０６、約０．１μｍの厚みを有するｐ型ＧａＮコンタクト層１０７を順次成長させる。活性層１０３を成長させる際には、約４ｎｍの厚みを有するＩｎＧａＮ井戸層と約８ｎｍの厚みを有するＩｎＧａＮ障壁層とを交互に積層することにより、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ―２ＱＷ活性層１０３（ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ＝４ｎｍ／８ｎｍ）とする。これにより、窒化物半導体基板１０上に窒化物半導体層１０１〜１０７からなる窒化物半導体積層造１１０が形成される。なお、窒化物半導体層構造１１０（窒化物半導体層１０１〜１０７）は、本発明の「窒化物半導体層」の一例である。
【００５８】
ここで、窒化物半導体薄膜（窒化物半導体層構造１１０）を加工基板（加工領域２１が設けられた窒化物半導体基板１０）に成長させたときに、加工領域２１において、その形状に応じて、ｃ軸を主面に投射した方向に成長モードの違いが発生し、成長されやすい面とされにくい面とが現れる。
【００５９】
この点について、図８を参照してより詳細に説明する。
【００６０】
図８（ａ）に示すように、まず、窒化物半導体基板１０に凹形状の加工領域２１を設ける。凹形状の加工領域２１は、上記した方法と同様にして形成することができる。次に、図８（ｂ）に示すように、窒化物半導体基板１０上に窒化物半導体層構造１１０を形成する。このとき、［０００１］方向側には斜面の成長層（傾斜面）１１０ａが形成される。一方で反対方向側には垂直性の高い側壁１１０ｂが形成される。窒化ガリウムを含む結晶においては、窒素極性面（−ｃ面）とガリウム極性面（＋ｃ面）のうちガリウム極性面（＋ｃ面）が選択的に成長される。垂直性の高い側壁１１０ｂが形成されたのは、そのような極性面が加工領域２１を形成したことにより現れたためである。そのため、成長されにくい面（窒素極性面（−ｃ面））は加工領域２１の形状に応じて、垂直性の高い面１１０ｂとして形成される。垂直性の高い面１１０ｂが現れるためには用いる基板はｍ面からｃ軸にオフした角度θを±３０度以内とするのが好ましい。それよりオフさせた基板の場合、成長モードが変わってしまい、垂直性の高い面が得られにくくなる。
【００６１】
また、窒化物半導体層構造１１０が薄い場合は図８（ｂ）のような形状になり、厚い場合は図９のような形状になる。どちらの形状の場合も垂直性の高い面１１０ｂが現れ、後述するように、そこを起点に劈開を行うことが可能である。そのため、図８（ｂ）に示した形状および図９に示した形状のどちらの形状でも特に問題はない。
【００６２】
その後、図１０に示すように、垂直性の高い面１１０ｂが得られた状態で、その部分を基点に、垂直性の高い面１１０ｂの部位１２０にて劈開を行う。これにより、実際に劈開面を出す部分に関しても平坦性と垂直性の高い端面（劈開面）が形成される。なお、図１０（ａ）は加工領域２１を破線状に配置した状態の平面図を示している。また、図１０（ｂ）は窒化物半導体層構造１１０が図８（ｂ）の形状の場合を示しており、図１０（ｃ）は窒化物半導体層構造１１０が図９の形状の場合を示している。
【００６３】
また、窒化物半導体素子として窒化物半導体レーザ素子を作製する場合には、劈開を行う前に、導波路となるリッジストライプを形成する。図１１に示すように、リッジストライプ（リッジ部）１０８は、ｃ軸を主面に投影した軸方向（ｃ’軸方向）に延びるように形成するのが好ましい。この場合、破線状に配置した加工領域２１の間にリッジストライプ１０８が位置するように構成すれば、加工領域２１にリッジストライプ１０８が形成されるのを抑制することができる。これにより、垂直性の高い面１１ｂの部位１２０（図８〜図１０参照）にて劈開を行うことで、リッジ部１０８と交差（直交）する端面（共振器端面）が得られる。
【００６４】
また、第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法を用いて作製された窒化物半導体レーザ素子が図１２に示されている。窒化物半導体レーザ素子２００では、基板１０に加工領域２０（２１）が設けられており、ｃ軸を主面に投影した軸方向（ｃ’軸方向）に延びるようにリッジ部１０８が形成されている。リッジ部１０８の延び方向と交差（直交）する端面（共振器端面）１３０は、加工領域２１に起因して形成された垂直性の高い領域１１０ｂ（垂直性の高い面の部位）で劈開された劈開面である。
【００６５】
さらに、このようにして製造された窒化物半導体レーザ素子２００は、たとえば、キャンパッケージなどに搭載されて（組み込まれて）、レーザ装置に組立てられる。
【００６６】
第１実施形態による窒化物半導体素子の製造方法では、上記のように、非極性窒化物半導体基板１０に加工領域２１を設けた後、その非極性窒化物半導体基板１０上に窒化物半導体層（窒化物半導体層構造１１０）を積層する。加工領域２１での成長モードは他の領域の成長モードとは異なるため、加工領域２１上において、積層した窒化物半導体層構造１１０に垂直性の高い面１１０ｂを形成することができる。そして、形成された垂直性の高い面１１０ｂの部位１２０を起点として劈開を行うことにより、垂直性および平坦性の高い端面（劈開面）を効率よく形成することができる。加えて、劈開面の形成予定部位で効果的に劈開を行うことができる。
【００６７】
また、第１実施形態による製造方法を用いてたとえば窒化物半導体レーザ素子を作製すれば、高い垂直性と平坦性を有する端面（共振器端面１３０）を、レーザ素子の両端面に得ることができる。これにより、得られた窒化物半導体素子（窒化物半導体レーザ素子）の特性を向上させることができる。したがって、このような方法を用いて窒化物半導体素子を製造すれば、素子特性の優れた窒化物半導体素子を歩留まりよく製造することができる。
【００６８】
また、第１実施形態では、非極性窒化物半導体基板１０の主面が、ｍ面からｃ軸方向に０度以上３０度以内のオフ角度をもつように構成すれば、容易に、積層した窒化物半導体層構造１１０に垂直性の高い面１１０ｂを形成することができるので、容易に、素子特性および歩留まりを向上させることができる。
【００６９】
また、加工領域２１を設ける際に、加工領域２１をａ軸方向に破線状に配置することによって、隣り合う加工領域２１の間に加工がされていない領域が形成されるので、たとえば半導体レーザ素子において、この加工領域以外の領域に、窒化物半導体レーザ素子の導波路（リッジストライプ１０８）を形成することができる。このため、リッジストライプ１０８が加工領域２１に形成されることに起因する素子特性の低下を抑制することができる。また、加工領域２１をａ軸方向に破線状に配置することにより、たとえば半導体レーザ素子２００においてリッジストライプ１０８をｃ’軸方向（ｃ軸を主面に投影した軸方向）に延びるように形成することができる。これにより、導波損失が大きくなるのを抑制することができる。すなわち、偏光特性にとって導波損失の少ない共振器方向をもつことができる。その結果、素子特性を向上させることができる。なお、加工領域２１をａ軸方向に沿って配置することにより、より容易に、積層した窒化物半導体層に垂直性の高い面１１０ｂを形成することができる。
【００７０】
また、非極性窒化物半導体基板１０を、無極性面からｃ軸方向に１５度のオフ角度を有する｛２０−２１｝面窒化物半導体基板とすれば、素子特性の優れた長波長窒化物半導体発光素子（長波長窒化物半導体レーザ素子）を歩留まりよく製造することができる。
【００７１】
なお、上記製造方法を用いて製造された窒化物半導体レーザ素子２００では、加工領域２１に起因して形成された垂直性の高い面１１０ｂで劈開することにより、垂直性および平坦性の高い端面１３０をレーザ素子の両端面に得ることができる。このため、素子特性を向上させることができる。たとえば、有効にレーザ発振をさせることができる。また、ｃ軸を主面に投影した軸方向（ｃ’軸方向）に延びるようにリッジ部１０８を形成することによって、たとえばａ軸方向に延びるようにリッジ部１０８を形成する場合に比べて、導波損失が大きくなるのを抑制することができる。さらに、レーザ素子の端面（共振器端面１３０）を劈開により形成することで、たとえばエッジグロース等によるレーザ特性の悪化を抑制することができる。
【実施例】
【００７２】
実施例として、窒化物半導体レーザ素子について説明する。この実施例では、｛２０−２１｝面を主面とする半極性窒化物半導体基板を用いた。
【００７３】
具体的には、図１３（ａ）に示すように、まず｛２０−２１｝面を主面とする半極性窒化物半導体基板１０１０（１０）上に凹加工領域２１（２０）を［１１−２０］軸に沿って破線ストライプ状に形成した。凹加工領域２１の形成は、上記第１実施形態で示した方法と同様の方法を用いた。具体的には、気相エッチングにより凹加工領域２１を形成した。その際に、リッジストライプを形成する予定である領域には凹加工領域２１が重ならないように破線状に構成した。このとき、クラック防止溝４０も同じ工程で形成した。リッジストライプの間隔は２００μｍとなるように設定した。また、第１実施形態で規定した加工領域の開口幅Ａ、Ｂ、およびピッチ幅Ｃ（図４参照）はそれぞれ３μｍ、１５０μｍ、５０μｍとした。凹加工領域２１の深さは３μｍとした。
【００７４】
また凹加工領域２１の縦方向の間隔は後にリッジストライプを６００μｍ長とするために、６００μｍ間隔で配置した。そして、図１３（ｂ）に示すように、そのように加工した基板１０１０上にＭＯＣＶＤ装置にて図７に示した層構造と同様の窒化物半導体層構造１１０を形成した。
【００７５】
具体的には、｛２０−２１｝面窒化物半導体基板１０１０上に、約２．２μｍの厚みを有するｎ型Ａｌ0.050Ｇａ0.950Ｎからなるｎ型クラッド層１０１、約０．１μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮガイド層１０２、量子井戸構造を有する活性層１０３、約２０ｎｍの厚みを有するｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなる蒸発防止層１０４、約０．０５μｍの厚みを有するｐ型ＧａＮガイド層１０５、約０．５μｍの厚みを有するｐ型Ａｌ0.050Ｇａ0.950Ｎからなるｐ型クラッド層１０６、約０．１μｍの厚みを有するｐ型ＧａＮコンタクト層１０７を順次成長させた。窒化物半導体層を積層すると、｛２０−２１｝面窒化物半導体基板１０１０上の窒化物半導体層構造１１０において、凹加工領域２１上の成長構造１１０において垂直性の高い面１１０ｂが現れた。図１５に、このときの表面写真を示す。図１５より、表面１１０ｃにおける凹加工領域２１において、その領域２１の脇にコントラストのついた、つまり傾斜面１１０ａが現れており、逆の面は凹加工のまま急峻な面１１０ｂができあがっていることがわかる。
【００７６】
続いて、図１３（ｃ）に示すように、電流狭窄構造であるリッジ構造（リッジ部）１０８をレジストプロセスによって作製した。そして、図１４（ａ）に示すように、ｐ型窒化物半導体層上に約１５ｎｍの厚みを有するＰｄからなるｐ側電極１１５とＳｉＯ2膜１１６を形成した。さらに、Ｐｔ／Ａｕ（１５ｎｍ／２００ｎｍ）のパッド電極１１７をパターニングにより形成した。
【００７７】
その後、基板裏面（窒化物半導体薄膜が成長していない面）の研削研磨を行った。そして、図１４（ｂ）に示すように、基板裏面上にｎ側電極１１８（Ｈｆ／Ａｌ／Ｍｏ／Ｐｔ／Ａｕ＝５ｎｍ／１５０ｎｍ／３６ｎｍ／１８ｎｍ／２００ｎｍ）を形成した。
【００７８】
次に、図１４（ｃ）に示すように、このウエハーを６００μｍ間隔でバー状に劈開で分割を行った。この際、垂直性の高い面１１０ｂの部位を起点に劈開を行った。その結果、図１６に示すように、凹加工領域２１（２０）の垂直性の高い面１１０ｂの部分を基点に劈開面１３０が垂直に形成された。このようにして得られた複数の窒化物半導体レーザ素子に対して測定を行った結果、いずれの素子からもレーザ発振が得られた。つまり、端面の損失が低減して発振の歩留まりが向上した。なお、本実施形態の方法を用いずに劈開を行った場合は、端面の平坦性が悪いために損失が大きく、レーザ発振はほとんど得られなかった。
【００７９】
（第２実施形態）
図１７および図１８は、本発明の第２実施形態による窒化物半導体発光素子の製造方法を説明するための図である。次に、図１、図１７および図１８を参照して、本発明の第２実施形態による窒化物半導体素子の製造方法について説明する。なお、各図において、対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明は適宜省略する。
【００８０】
この第２実施形態では、図１に示したように、加工領域２０として凸加工領域２２を形成している。すなわち、第２実施形態では、窒化物半導体基板１０に凸形状の加工領域２２（２０）を形成する。
【００８１】
凸形状の加工領域２２の具体的な形成方法について説明する。まず、図１７（ａ）に示すように、スパッタ法などを用いて窒化物半導体基板１０の全面にＳｉＯ2等からなる絶縁膜３０を形成する。絶縁膜３０の成膜方法は、スパッタ法以外にたとえばＥＢ蒸着法、プラズマＣＶＤ法などであってもよい。次に、図１７（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いて、絶縁膜３０上にレジスト３１を形成する。そして、図１７（ｃ）に示すように、ＲＩＥ法などを用いて、レジスト３１をマスクとして絶縁膜３０をエッチングする。
【００８２】
続いて、図１７（ｄ）に示すように、ＩＣＰ法、もしくはＲＩＥ（法により、レジスト３１と絶縁膜３０をマスクとして窒化物半導体基板１０をエッチングする。その後、レジスト３１および絶縁膜３０を除去する。これにより、図１７（ｅ）に示すように、窒化物半導体基板１０の主面（表面）に凸形状の加工領域２２が形成される。
【００８３】
凸形状の加工領域２２に関しても上記第１実施形態と同様のスケールおよび配置等とすることができる。この場合、第１実施形態で示した凹形状の加工領域の深さは、凸形状の加工領域２２の高さとして定義される。
【００８４】
その後の工程は、上記第１実施形態と同様である。
【００８５】
このように構成した場合でも、窒化物半導体薄膜（窒化物半導体層構造）を加工基板（加工領域２２（２０）が設けられた窒化物半導体基板１０）に成長させたときに、凸形状の加工領域２２において、その形状に応じて、ｃ軸を主面に投射した方向に成長モードの違いが発生し、成長されやすい面とされにくい面とが現れる。
【００８６】
そのため、図１８（ａ）および図１８（ｂ）に示すように、凸形状の加工領域２２が設けられた窒化物半導体基板１０上に窒化物半導体層構造１１０を形成すると、上記第１実施形態と同様、［０００１］方向側には斜面の成長層１１０ａが形成される。一方で反対方向側には垂直性の高い側壁１１０ｂ（垂直性の高い面１１０ｂ）が形成される。
【００８７】
このように、第２実施形態においても、窒素極性面による成長されにくい状態が現れて垂直性の高い面が得られる。
【００８８】
そして、垂直性の高い面１１０ｂが得られた状態で、その部分を基点に、垂直性の高い面１１０ｂの部位１２０にて劈開を行う。これにより、実際に劈開面を出す部分に関しても平坦性と垂直性の高い端面（劈開面）が形成される。
【００８９】
なお、凸形状の加工領域２２を設ける場合においても、クラック防止溝を設けることができる。この場合、加工領域２２とクラック防止溝とを同一工程で形成することが困難であるため、加工領域２２とクラック防止溝とを別々に形成すればよい。
【００９０】
第２実施形態の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００９１】
また、第２実施形態による製造方法によっても、上記第１実施形態と同様、素子特性の優れた窒化物半導体素子（たとえば窒化物半導体レーザ素子）を歩留まりよく製造することができる。
【００９２】
（第３実施形態）
図１９および図２０は、本発明の第３実施形態による窒化物半導体発光素子の製造方法を説明するための図である。次に、図１、図４、図１９および図２０を参照して、本発明の第３実施形態による窒化物半導体素子の製造方法について説明する。なお、各図において、対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明は適宜省略する。
【００９３】
この第３実施形態では、図１に示したように、窒化物半導体基板１０上に成長抑制膜２３ａを積層させた成長抑制膜領域２３が加工領域２０とされている。
【００９４】
成長抑制膜領域２３（加工領域２０）の具体的な形成方法（成長抑制膜２３ａの形成方法）について説明する。まず、図１９（ａ）に示すように、まず、フォトリソグラフィー技術を用いて、窒化物半導体基板１０の全面にレジスト３００を形成する。次に、図１９（ｂ）に示すように、レジスト３００の一部を選択的に除去することにより、レジスト３００にウィンドウ３００ａを形成する。その後、図１９（ｃ）に示すように、スパッタ法などを用いて窒化物半導体基板１０の全面にＳｉＯ2等からなる絶縁膜２３ｂ（成長抑制膜）を形成する。最後に、図１９（ｄ）に示すように、レジスト３００を剥離する。これにより、窒化物半導体基板１０上に成長抑制膜２３ａが形成されて、この領域が加工領域２０（成長抑制膜領域２３）とされる。
【００９５】
成長抑制膜領域２３の形状についても、上記第１実施形態と同様、その幅Ａ，Ｂ，Ｃ（図４参照）に関しては同様のスケールとすることができる。また、成長抑制膜２３ａ（成長抑制膜領域２３）の配置等についても、上記第１および第２実施形態と同様とすることができる。ただし、成長抑制膜２３ａの厚みに関しては表面上に成長を抑制する状態があればよいため、その膜厚は特に制限されない。なお、プロセス加工の点や製膜上の問題等を考慮すると、成長抑制膜２３ａの厚みは２μｍ以下であるのが好ましい。
【００９６】
その後の工程は、上記第１または第２実施形態と同様である。
【００９７】
このように構成した場合でも、窒化物半導体薄膜（窒化物半導体層構造）を加工基板（加工領域２０（２３）が設けられた窒化物半導体基板１０）に成長させたときに、成長抑制膜２３ａが形成された加工領域２０（２３）において、その形状に応じて、ｃ軸を主面に投射した方向に成長モードの違いが発生し、成長されやすい面とされにくい面とが現れる。
【００９８】
そのため、図２０（ａ）および図２０（ｂ）に示すように、成長抑制膜領域２３（加工領域２０）が設けられた窒化物半導体基板１０上に窒化物半導体層構造１１０を形成すると、上記第１および第２実施形態と同様、［０００１］方向側には斜面の成長層１１０ａが形成される。一方で反対方向側には垂直性の高い側壁１１０ｂ（垂直性の高い面１１０ｂ）が形成される。
【００９９】
このように、第３実施形態においても、窒素極性面による成長されにくい状態が現れて垂直性の高い面が得られる。
【０１００】
そして、垂直性の高い面１１０ｂが得られた状態で、その部分を基点に、垂直性の高い面１１０ｂ部位１２０にて劈開を行う。これにより、実際に劈開面を出す部分に関しても平坦性と垂直性の高い端面（劈開面）が形成される。
【０１０１】
なお、成長抑制膜領域２３（加工領域２０）を設ける場合においても、クラック防止溝を設けることができる。この場合、加工領域２０とクラック防止溝とを同一工程で形成することが困難であるため、加工領域２０とクラック防止溝とを別々に形成すればよい。
【０１０２】
第３実施形態の効果は、上記第１および第２実施形態と同様である。
【０１０３】
また、第３実施形態による製造方法によっても、上記第１および第２実施形態と同様、素子特性の優れた窒化物半導体素子（たとえば窒化物半導体レーザ素子）を歩留まりよく製造することができる。
【０１０４】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１０５】
たとえば、上記第１〜第３実施形態では、窒化物半導体基板の一例としてＧａＮ基板を用いたが、本発明はこれに限らず、ＧａＮ基板以外の窒化物半導体基板を用いてもよい。たとえば、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、および、ＡｌＧａＩｎＮなどからなる窒化物半導体基板を用いてもよい。また、基板上に結晶成長される窒化物半導体各層については、その厚みや組成等は、所望の特性に合うものに適宜組み合わせたり、変更したりすることが可能である。たとえば、半導体層を追加または削除したり、半導体層の順序を一部入れ替えたりしてもよい。また、導電型を一部の半導体層について変更してもよい。すなわち、窒化物半導体レーザ素子としての基本特性が得られる限り自由に変更可能である。
【０１０６】
また、上記第１〜第３実施形態では、結晶成長法としてＭＯＣＶＤ法を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、結晶成長法は、ＭＯＣＶＤ法以外のたとえばＭＢＥ法やＣＢＥ法などであってもよい。
【０１０７】
また、上記第１〜第３実施形態では、加工領域として凹加工領域、凸加工領域、成長抑制膜領域を示したが、本発明はこれに限らず、上記加工領域は、これら以外の加工領域であってもよい。加工領域とは、その上に窒化物半導体を積層した際に、基板主面に対して成長モードを変えるような領域であればよい。
【０１０８】
また、上記第１〜第３実施形態では、窒化物半導体基板にクラック防止溝を設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、クラック防止溝を設けない構成としてもよい。
【０１０９】
さらに、上記実施形態において、加工領域の寸法や形状等は適宜変更することができる。
【０１１０】
また、上記第３実施形態では、成長抑制膜をＳｉＯ2から構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、ＳｉＯ2以外のたとえばＡｌＮから成長抑制膜を構成してもよい。また、ＡｌＮまたはＳｉＯ2からなる成長抑制膜を凹部内に形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、窒化物半導体の結晶成長を抑制することが可能な材料であれば、ＡｌＮおよびＳｉＯ2以外の材料からなる成長抑制膜を形成してもよい。なお、成長抑制膜としては、アルミニウム（Ａｌ）の窒化物膜、アルミニウム（Ａｌ）の酸窒化物膜、アルミニウム（Ａｌ）とガリウム（Ｇａ）の窒化物膜が好ましい。また、成長抑制膜の材料として、シリコン（Ｓｉ）の酸化物、窒化物および酸窒化物、アルミニウム（Ａｌ）の酸化物、チタン（Ｔｉ）の酸化物、ジルコニア（Ｚｒ）の酸化物、イットリア（Ｙ）の酸化物、ニオビウム（Ｎｂ）の酸化物、ハフニウム（Ｈｆ）の酸化物、タンタル（Ｔａ）の酸化物、および上記材料の酸窒化物、もしくは窒化物を用いてもよい。また、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）などの高融点金属を用いることもできる。
【０１１１】
なお、上記で開示された技術（構成）を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１２】
１０ 窒化物半導体基板（非極性窒化物半導体基板）
２０ 加工領域
２１、２１ａ、２１ｂ 凹加工領域、凹形状の加工領域
２１ｃ 側壁
２２ 凸加工領域、凸形状の加工領域
２３ 成長抑制膜領域
２３ａ 成長抑制膜
３０ 絶縁膜
４０ クラック防止溝
４５ 機能部位
１０１ ｎ型クラッド層
１０２ ｎ型ＧａＮガイド層
１０３ 活性層
１０４ 蒸発防止層
１０５ ｐ型ＧａＮガイド層
１０６ ｐ型クラッド層
１０７ ｐ型ＧａＮコンタクト層
１０８ リッジストライプ、リッジ部（導波路）
１１０ 窒化物半導体層構造、成長構造（窒化物半導体層）
１１０ａ 傾斜面
１１０ｂ 垂直性の高い面（垂直性の高い領域）
１１０ｃ 窒化物半導体層構造の表面
１１５ ｐ側電極
１１６ ＳｉＯ2膜
１１７ パッド電極
１１８ ｎ側電極
１２０ 垂直性の高い面の部位
１３０ 共振器端面、端面、劈開面
２００ 窒化物半導体レーザ素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非極性窒化物半導体基板に加工領域を設ける工程と、
前記非極性窒化物半導体基板上に窒化物半導体層を積層する工程と、
前記非極性窒化物半導体基板を劈開する工程とを備え、
前記窒化物半導体層を積層する工程は前記加工領域に垂直性の高い領域を形成する工程を含み、
前記劈開を行う工程は前記垂直性の高い領域で劈開を行う工程を含むことを特徴とする、窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記非極性窒化物半導体基板の主面は、ｍ面からｃ軸方向に０度以上３０度以内のオフ角度をもつことを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記加工領域を設ける工程は、
前記加工領域をａ軸方向に破線状に配置する工程を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記非極性窒化物半導体基板が｛２０−２１｝面窒化物半導体基板であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記加工領域を設ける工程は、
前記加工領域の短辺が１μｍ以上１０μｍ以下となるように前記加工領域を構成する工程を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記加工領域を設ける工程は、
前記加工領域の長辺が１μｍ以上１０μｍ以下となるように前記加工領域を構成する工程を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項７】
前記加工領域を設ける工程は、
前記加工領域を凹形状に形成する工程を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項８】
前記加工領域を設ける工程は、
凹形状である前記加工領域の深さが１μｍ以上となるように前記加工領域を構成する工程を有することを特徴とする、請求項７に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項９】
前記加工領域を設ける工程は、
前記非極性窒化物半導体基板にクラック防止溝を形成する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項７または８に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項１０】
凹形状である前記加工領域の深さと前記クラック防止溝の深さが３μｍ以上であることを特徴とする、請求項９に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項１１】
前記加工領域を設ける工程は、
前記加工領域を凸形状に形成する工程を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項１２】
前記加工領域内の側壁と平面がなす角度が９０度以上１２０度以下であることを特徴とする、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項１３】
前記加工領域内の側壁と平面がなす角度が９０度以上１００度以下であることを特徴とする、請求項７〜１２のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項１４】
前記加工領域を設ける工程は、
非極性窒化物半導体基板上に成長抑制膜を形成する工程を含み、
前記成長抑制膜の形成によって前記加工領域が設けられることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項１５】
加工領域が設けられた非極性窒化物半導体基板と、
前記非極性窒化物半導体基板上に形成された窒化物半導体層と、
前記窒化物半導体層に形成され、ｃ軸を主面に投影した軸方向に延びる導波路と、
前記導波路の延び方向と交差する端面とを備え、
前記窒化物半導体層は、前記加工領域に起因して形成された垂直性の高い領域を含み、
前記端面は、前記垂直性の高い領域で劈開されることによって形成されていることを特徴とする、窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１６】
請求項１５に記載の窒化物半導体レーザ素子が組み込まれたことを特徴とする、レーザ装置。
【請求項１】
非極性窒化物半導体基板に加工領域を設ける工程と、
前記非極性窒化物半導体基板上に窒化物半導体層を積層する工程と、
前記非極性窒化物半導体基板を劈開する工程とを備え、
前記窒化物半導体層を積層する工程は前記加工領域に垂直性の高い領域を形成する工程を含み、
前記劈開を行う工程は前記垂直性の高い領域で劈開を行う工程を含むことを特徴とする、窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記非極性窒化物半導体基板の主面は、ｍ面からｃ軸方向に０度以上３０度以内のオフ角度をもつことを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記加工領域を設ける工程は、
前記加工領域をａ軸方向に破線状に配置する工程を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記非極性窒化物半導体基板が｛２０−２１｝面窒化物半導体基板であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記加工領域を設ける工程は、
前記加工領域の短辺が１μｍ以上１０μｍ以下となるように前記加工領域を構成する工程を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記加工領域を設ける工程は、
前記加工領域の長辺が１μｍ以上１０μｍ以下となるように前記加工領域を構成する工程を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項７】
前記加工領域を設ける工程は、
前記加工領域を凹形状に形成する工程を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項８】
前記加工領域を設ける工程は、
凹形状である前記加工領域の深さが１μｍ以上となるように前記加工領域を構成する工程を有することを特徴とする、請求項７に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項９】
前記加工領域を設ける工程は、
前記非極性窒化物半導体基板にクラック防止溝を形成する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項７または８に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項１０】
凹形状である前記加工領域の深さと前記クラック防止溝の深さが３μｍ以上であることを特徴とする、請求項９に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項１１】
前記加工領域を設ける工程は、
前記加工領域を凸形状に形成する工程を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項１２】
前記加工領域内の側壁と平面がなす角度が９０度以上１２０度以下であることを特徴とする、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項１３】
前記加工領域内の側壁と平面がなす角度が９０度以上１００度以下であることを特徴とする、請求項７〜１２のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項１４】
前記加工領域を設ける工程は、
非極性窒化物半導体基板上に成長抑制膜を形成する工程を含み、
前記成長抑制膜の形成によって前記加工領域が設けられることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項１５】
加工領域が設けられた非極性窒化物半導体基板と、
前記非極性窒化物半導体基板上に形成された窒化物半導体層と、
前記窒化物半導体層に形成され、ｃ軸を主面に投影した軸方向に延びる導波路と、
前記導波路の延び方向と交差する端面とを備え、
前記窒化物半導体層は、前記加工領域に起因して形成された垂直性の高い領域を含み、
前記端面は、前記垂直性の高い領域で劈開されることによって形成されていることを特徴とする、窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１６】
請求項１５に記載の窒化物半導体レーザ素子が組み込まれたことを特徴とする、レーザ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図１５】
【図１６】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図１５】
【図１６】
【図２１】
【公開番号】特開２０１３−８４８０６（Ｐ２０１３−８４８０６Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２４２０３（Ｐ２０１１−２２４２０３）
【出願日】平成２３年１０月１１日（２０１１．１０．１１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１１日（２０１１．１０．１１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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