窒化物系半導体素子の製造方法
【課題】素子特性および歩留まりを十分に向上させることができる窒化物系半導体素子の製造方法を提供する。
【解決手段】まず、塩酸系エッチャントを用いたウエットエッチングによりＧａＮ基板１の欠陥集中領域１ｂをエッチングし、底面１２に突起１３を有するストライプ状の溝１０を形成する。次に、ＧａＮ基板１上に窒化物系半導体層２０，２０ａを形成するとともに、低欠陥領域１ａ上の窒化物系半導体層２０に素子構造部２２を作製する。
【解決手段】まず、塩酸系エッチャントを用いたウエットエッチングによりＧａＮ基板１の欠陥集中領域１ｂをエッチングし、底面１２に突起１３を有するストライプ状の溝１０を形成する。次に、ＧａＮ基板１上に窒化物系半導体層２０，２０ａを形成するとともに、低欠陥領域１ａ上の窒化物系半導体層２０に素子構造部２２を作製する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い欠陥密度を有する領域および低い欠陥密度を有する領域を有する窒化物系半導体基板を用いた窒化物系半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代の大容量ディスク用光源として、窒化物系半導体発光素子の利用が進められており、その開発が盛んに行われている。
【０００３】
窒化物系半導体発光素子の結晶内の転位密度等の欠陥密度が高いと、発光特性および歩留まりが低下する。特に、窒化物系半導体発光素子の発光領域にクラックが存在すると、発光特性が悪化する。
【０００４】
窒化物系半導体発光素子は、例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）基板を用いて形成される。一般に、ＧａＮ基板は、ストライプ状の高欠陥密度領域と低欠陥密度領域とを有する（特許文献１〜５参照）。このようなＧａＮ基板上に窒化物系半導体発光素子が結晶成長により作製される。この場合、低欠陥密度領域上に窒化物系半導体からなる素子構造部が作製されることにより、発光特性の優れた窒化物系半導体発光素子が得られる。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載された窒化物系半導体発光素子の製造方法では、ＧａＮ基板の低欠陥密度領域を絶縁物からなるマスクで覆い、ストライプ状の高欠陥密度領域のみ露出させる。ドライエッチング法等によりストライプ状の高欠陥密度領域をエッチングすることにより凹状のストライプ溝を形成する。ＧａＮ基板の低欠陥密度領域上に素子構造部が位置するように、ＧａＮ基板上に窒化物系半導体層を結晶成長させる。
【０００６】
このような製造方法によれば、クラックの発生を抑制するとともに、溝底面にある高欠陥密度領域からの這い上がり成長を減少させることにより、素子構造部の欠陥密度を減少させることができ、発光特性および歩留まりの向上が達成できるとされている。
【特許文献１】特開２００６−５９９７３号公報
【特許文献２】特開２００２−２４６６９８号公報
【特許文献３】特開２００３−１２４５７３号公報
【特許文献４】特開２００５−１９７３４７号公報
【特許文献５】特開２００６−１５６９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本発明者の実験および検討によると、上記の凹状のストライプ溝を有するＧａＮ基板を用いて窒化物系半導体発光素子を製造した場合、発光特性および歩留まりを十分に向上させることができないことが判明した。これは、次の２つの理由によるものと考えられる。
【０００８】
第１に、窒化物系半導体層の結晶成長が溝底面と溝側面とで連続しているため、高欠陥密度領域である溝底面から溝側面へと転位等の欠陥が伝播し、さらに溝側面の欠陥が低欠陥密度領域へと伝播する。その結果、素子構造部での欠陥密度が増加する。
【０００９】
第２に、溝内部からそれ以外の箇所に途切れなく窒化物系半導体層の結晶が繋がっているため、クラックの発生が十分に抑制されない。
【００１０】
これらの結果、従来の窒化物系半導体発光素子の製造方法では、発光特性および歩留まりの向上を十分に達成することができない。
【００１１】
本発明の目的は、素子特性および歩留まりを十分に向上させることができる窒化物系半導体素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）本発明に係る窒化物系半導体素子の製造方法は、第１の平均欠陥密度を有する第１の領域と第１の平均欠陥密度よりも高い第２の平均欠陥密度を有する第２の領域とを含む窒化物系半導体基板を準備する工程と、窒化物系半導体基板の第２の領域に、エッチング法により底面に突起を有する溝を形成する工程と、溝を有する窒化物系半導体基板上に窒化物系半導体層を形成するとともに、第１の領域上の窒化物系半導体層の領域に素子構造部を作製する工程とを備えたものである。
【００１３】
本発明に係る窒化物系半導体素子の製造方法によれば、まず、第１の領域と第２の領域とを含む窒化物系半導体基板が準備される。第１の領域は第１の平均欠陥密度を有し、第２の領域は第１の平均欠陥密度よりも高い第２の平均欠陥密度を有する。次に、窒化物系半導体基板の第２の領域に、エッチング法により底面に突起を有する溝が形成される。さらに、溝を有する窒化物系半導体基板上に窒化物系半導体層が形成されるとともに、第１の領域上の窒化物系半導体層の領域に素子構造部が作製される。
【００１４】
ここで、第１の平均欠陥密度は、５×１０６ｃｍ−２未満であり、第２の平均欠陥密度は、５×１０６ｃｍ−２以上５×１０９ｃｍ−２以下であってもよい。
【００１５】
この場合、溝内の側面と底面との境界近傍に窒化物系半導体層の不連続部分（切れ込み）が生じる。それにより、第１の領域上に形成される窒化物系半導体層が溝の底面上および突起の表面上に形成される窒化物系半導体層から分断される。
【００１６】
したがって、高い平均欠陥密度を有する溝の底面上および突起の表面上の窒化物系半導体層の欠陥が、低い平均欠陥密度を有する第１の領域上の窒化物系半導体層に伝播することが抑制される。また、不連続部分により窒化物系半導体層の歪が緩和されるので、低い平均欠陥密度を有する第１の領域上の窒化物系半導体層の素子構造部にクラックが発生することが抑制される。その結果、窒化物系半導体素子の素子特性が向上するとともに歩留まりが向上する。
【００１７】
（２）窒化物系半導体基板の第１の領域の表面は（０００１）面を有し、第２の領域の表面は（０００−１）面を有し、溝を形成する工程は、窒化物系半導体結晶の（０００１）面のエッチング速度よりも窒化物系半導体結晶の（０００−１）面のエッチング速度が大きいエッチング液を用いて窒化物系半導体基板の第２の領域を選択的にエッチングする工程を含んでもよい。
【００１８】
このようなエッチング液を用いることにより、窒化物系半導体基板の第２の領域を効率的に選択エッチングすることができる。それにより、底面に突起を有する溝を第２の領域に容易に形成することができる。
【００１９】
（３）エッチング液は塩酸系エッチャントを含んでもよい。この場合、窒化物系半導体基板の第２の領域を容易にかつ効率的にエッチングすることができる。それにより、底面に突起を有する溝を第２の領域にさらに容易に形成することができる。
【００２０】
（４）エッチングする工程での塩酸系エッチャントの温度は９０℃以上１００℃以下であり、塩酸系エッチャントによるエッチング時間は５分以上１５分以下であってもよい。この場合、突起を有する溝を容易かつ確実に形成することが可能となる。
【００２１】
（５）突起の表面は、｛１１−２２｝面または｛１０−１２｝面により形成されてもよい。
【００２２】
この場合、突起の表面上での窒化物系半導体層の成長速度が第１の領域での窒化物系半導体層の成長速度よりも小さくなる。それにより、第１の領域上の窒化物系半導体層が溝の底面上および突起の表面上の窒化物系半導体層から溝の側面と底面との境界部で容易に分断される。
【００２３】
（６）溝の幅は２μｍ以上１０μｍ以下または第２の領域の幅と同等であり、窒化物系半導体層の厚さは溝の深さよりも大きくかつ１０μｍ以下であり、溝の深さは２μｍ以上または溝の幅の２分の１以上であってもよい。
【００２４】
この場合、第１の領域上の窒化物系半導体層が溝の底面上および突起の表面上の窒化物系半導体層から溝の側面と底面との境界部で確実に分断される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、高い平均欠陥密度を有する溝の底面上および突起の表面上の窒化物系半導体層の欠陥が低い平均欠陥密度を有する第１の領域上の窒化物系半導体層に伝播することが抑制される。また、不連続部分により窒化物系半導体層の歪が緩和されるので、低い平均欠陥密度を有する第１の領域上の窒化物系半導体層の素子構造部にクラックが発生することが抑制される。その結果、窒化物系半導体素子の素子特性が向上するとともに歩留まりが向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る窒化物系半導体素子の製造方法の一例として窒化物系半導体発光素子の製造方法について説明する。
【００２７】
（１）実施の形態
（１−１）窒化物系半導体基板
図１（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る窒化物系半導体発光素子の製造方法に用いられるＧａＮ基板１の模式的平面図および模式的断面図である。
【００２８】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、ＧａＮ基板１は、ストライプ状の低欠陥領域１ａとストライプ状の欠陥集中領域１ｂとを交互に有する。低欠陥領域１ａは１×１０５ｃｍ−２以下の平均欠陥密度を有し、欠陥集中領域１ｂは５×１０８ｃｍ−２の平均欠陥密度を有する。ＧａＮ基板１の結晶構造は六方晶である。ＧａＮ基板１の低欠陥領域１ａの表面の面方位は（０００１）である。一方、ＧａＮ基板１の欠陥集中領域１ｂの表面の面方位は（０００−１）である。また、ストライプ状の欠陥集中領域１ｂは、＜１−１００＞軸方向にほぼ沿っている。
【００２９】
（１−２）窒化物系半導体素子の製造方法
図２〜図４は本発明の一実施の形態に係る窒化物系半導体発光素子の製造方法を示す模式図である。図２および図４（ｂ）は模式的断面図、図３は模式的斜視図、図４（ａ）は模式的平面図である。
【００３０】
まず、図１に示したＧａＮ基板１を準備する。次に、図２に示すように、塩酸系エッチャントを用いたウエットエッチングによりＧａＮ基板１の欠陥集中領域１ｂに矩形断面を有するストライプ状の溝１０を形成する。ここで、ストライプ状の溝１０は、＜１−１００＞軸方向にほぼ沿っている。塩酸系エッチャントとしては、塩酸、または塩酸と水との混合溶液を用いることができる。混合溶液の塩酸と水との混合比は１：１または２：３等である。
【００３１】
具体的には、図１のＧａＮ基板１を、絶縁物等からなるマスクを用いずに沸騰した塩酸系エッチャント中に浸漬することにより、低欠陥領域１ａと欠陥集中領域１ｂとのエッチング速度の差を利用して欠陥集中領域１ｂを選択的にエッチングする。塩酸系エッチャントを用いると、ＧａＮ結晶の（０００１）面をほとんどエッチングすることなく、ＧａＮ結晶の（０００−１）面を選択的にエッチングすることができる。
【００３２】
図３に示すように、溝１０は、蛇行する側面１１および平坦な底面１２を有し、底面１２上に複数の突起１３が形成されている。溝１０の側面１１は六方晶の｛１１−２２｝面を有する斜面となる。溝１０の平坦な底面は（０００−１）面である。また、突起１３の表面は六方晶の｛１１−２２｝面または｛１０−１２｝面により構成される。この場合、突起１３はコーン（円錐）状に形成される。それにより、突起１３が安定した面で形成される。
【００３３】
このように、突起１３を有する溝１０を形成するためには、塩酸系エッチャントの温度を９０℃以上１００℃以下にすることが好ましく、エッチング時間を５分以上１５分以下にすることが好ましい。
【００３４】
次に、図４に示すように、ＧａＮ基板１上に、後述する積層構造を有する窒化物系半導体層２０，２０ａを形成する。窒化物系半導体発光素子の素子構造部２２は低欠陥領域１ａ上の窒化物系半導体層２０に作製される。
【００３５】
この場合、ＧａＮ基板１の低欠陥領域１ａ上での窒化物系半導体層の成長速度は、溝１０の側面１１上および底面１２上ならびに突起１３の表面上での窒化物系半導体層の成長速度よりも高い。
【００３６】
また、溝１０内で突起１３が密集する中央部の領域では、溝１０の側面１１近傍の領域に比べて結晶成長の速度が高い。そのため、突起１３が密集する中央部の領域での原料ガスの取り込みが溝１０の側面１１近傍の領域に比べて促進される。それにより、溝１０の側面１１近傍の領域への原料ガスの供給量が少なくなる。
【００３７】
これらの２つの原因により、溝１０内の側面１１と底面１２との境界近傍に窒化物系半導体層２０と窒化物系半導体層２０ａとの不連続部分（切れ込み）２１が生じる。それにより、低欠陥領域１ａ上に形成される窒化物系半導体層２０が溝１０の底面１２上および突起１３の表面上に形成される窒化物系半導体層２０ａから分断される。
【００３８】
窒化物系半導体層２０，２０ａの厚さは、１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。ただし、窒化物系半導体層２０，２０ａの厚さは溝１０の深さよりも大きい。溝１０の深さは、２μｍ以上１０μｍ以下または溝１０の幅の１／２以上であることが好ましい。溝１０の幅は、例えば２μｍ以上３０μｍ以下であり、２μｍ以上１０μｍ以下または欠陥集中領域１ｂの幅と同等であることが好ましい。それにより、低欠陥領域１ａ上の窒化物系半導体層２０と溝１０の底面１２上および突起１３の表面上の窒化物系半導体層２０ａとの間に確実に不連続部分２１が生じる。その結果、低欠陥領域１ａ上の窒化物系半導体層２０が溝１０の底面１２上および突起１３の表面上の窒化物系半導体層２０ａから確実に分断される。
【００３９】
突起１３の幅（直径）は、溝１０の幅よりも小さいことが好ましく、０．５μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。突起１３の高さは、溝１０の深さ以下であることが好ましい。それにより、低欠陥領域１ａ上の窒化物系半導体層２０と溝１０の底面１２上および突起１３の表面上の窒化物系半導体層２０ａとの間に確実に不連続部分２１が生じる。その結果、低欠陥領域１ａ上の窒化物系半導体層２０が溝１０の底面１２上および突起１３の表面上の窒化物系半導体層２０ａから確実に分断される。
【００４０】
（１−３）素子構造部
ここで、素子構造部２２の詳細な作製方法について説明する。
【００４１】
図５〜図９は図４の素子構造部２２の詳細な作製方法を示す模式的断面図である。ここでは、素子構造部２２が窒化物系半導体レーザ素子である場合を説明する。
【００４２】
本例では、ＧａＮ基板１がｎ型導電性を有するものとする。図５に示すように、有機金属気相堆積（ＭＯＣＶＤ）法により窒化物系半導体層２０，２０ａを次のように形成する。
【００４３】
反応炉内を水素および窒素からなる雰囲気にし、図２および図３のＧａＮ基板１を反応炉内に挿入する。窒化物系半導体層２０，２０ａの窒素（Ｎ）原料であるＮＨ３ガスを反応炉内に供給した状態でＧａＮ基板１を１０００℃付近まで加熱する。ＧａＮ基板１の温度が１０００℃付近に達した時点でＧａ（ガリウム）原料であるトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）およびアルミニウム（Ａｌ）原料であるトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）を含む水素ガスを反応炉内に供給し、ＧａＮ基板１上にアンドープのＡｌ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなる厚さ約１．０μｍのバッファ層２を成長させる。
【００４４】
次に、Ｇａ原料であるＴＭＧａおよびＡｌ原料であるＴＭＡｌ、およびｎ型導電性を得るためのゲルマニウム（Ｇｅ）不純物の原料であるモノゲルマン（ＧｅＨ４）を含む水素ガスを反応炉内に供給し、Ｇｅドープｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなる厚さ約１．９μｍのｎ型クラッド層３を成長させる。
【００４５】
さらに、Ｇａ原料であるＴＭＧａおよびＡｌ原料であるＴＭＡｌを含む水素ガスを反応炉内に供給し、Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎからなる厚さ約２０ｎｍのｎ型キャリアブロック層４を成長させる。
【００４６】
その後、ＧａＮ基板１の温度を８５０℃付近まで低下させ、発光層５を形成する。発光層５は、光ガイド層、多重量子井戸構造を有するＭＱＷ活性層および光ガイド層を順に含む。
【００４７】
ＮＨ３ガスを含む窒素雰囲気でＧａ原料であるトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）およびインジウム（Ｉｎ）原料であるトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）を反応炉内に供給し、アンドープのＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなる厚さ約０．８μｍの光ガイド層、多重量子井戸（ＭＱＷ：Multiple Quantum Well）構造を有するＭＱＷ活性層、およびアンドープのＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなる厚さ約０．８μｍの光ガイド層を順に成長させる。ＭＱＷ活性層は、約２．５ｎｍの厚さを有するアンドープのＩｎｘＧａ１−ｘＮからなる３つの量子井戸層と約２０ｎｍの厚さを有するアンドープのＩｎｙＧａ１−ｙＮからなる４つの量子障壁層とが交互に積層されてなる。ここで、ｘ＞ｙであり、例えばｘ＝０．１５、ｙ＝０．０２である。
【００４８】
さらに、Ｇａ原料であるＴＭＧａおよびＡｌ原料であるＴＭＡｌを反応炉に供給し、Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ｎからなる厚さ約２０ｎｍのキャリアブロック層６を成長させる。
【００４９】
次に、ＮＨ３ガスを含む水素および窒素雰囲気にてＧａＮ基板１を１０００℃付近まで加熱し、ｐ型不純物であるマグネシウム（Ｍｇ）の原料であるシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｍｇ（Ｃ５Ｈ５）２）、Ｇａ原料であるＴＭＧａおよびＡｌ原料であるＴＭＡｌを反応炉に供給し、ＭｇドープＡｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなる厚さ約０．５μｍのｐ型クラッド層７を成長させる。
【００５０】
その後、再びＧａＮ基板１の温度を８５０℃付近まで低下させ、ＮＨ３ガスを含む窒素雰囲気にてＧａ原料であるＴＥＧａおよびＩｎ原料であるＴＭＩｎを供給し、アンドープのＩｎ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなる厚さ約３ｎｍのｐ型コンタクト層８を成長させる。
【００５１】
以上で溝１０を有するＧａＮ基板１上に窒化物系半導体層２０，２０aが形成される。その後、ＧａＮ基板１の温度を室温付近まで低下させ、窒化物系半導体層２０，２０aを有するＧａＮ基板１を反応炉から取り出す。
【００５２】
次に、図６に示すように、ＧａＮ基板１の低欠陥領域１ａ上の窒化物系半導体層２０の上面にストライプ状の二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなるマスク１００を形成する。
【００５３】
次いで、図７に示すように、光導波路を形成するために例えば塩素（Ｃｌ２）ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）法により、厚さ約０．４５μｍのｐ型クラッド層７のうち厚さ約０．０５μｍを残してｐ型コンタクト層８およびｐ型クラッド層７をエッチングする。それにより、ストライプ状のリッジ部が形成される。ｐ型クラッド層７は厚さ約０．０５μｍの平坦部と厚さ約０．４μｍのストライプ状の突出部とからなる。リッジ部の幅は約１．５μｍである。
【００５４】
続いて、マスク１００を除去した後、図８に示すように、リッジ部の側面およびｐ型クラッド層８の平坦部の上面上にＳｉＯ２からなる厚さ約０．２μｍの電流ブロック層１０１を形成する。
【００５５】
次に、図９に示すように、ｐ型コンタクト層８上および電流ブロック層１０１上にｐ側オーミック電極１０２およびｐ側パッド電極１０３を順に形成する。
【００５６】
その後、ＧａＮ基板１の劈開を容易にするために、ＧａＮ基板１の裏面を所定の厚さまで研磨した後、ＧａＮ基板１の裏面にｎ側オーミック電極１０４およびｎ側パッド電極１０５を順に形成する。さらに、ＧａＮ基板１をリッジ部に垂直な方向に沿って劈開することにより共振器端面を形成する。
【００５７】
このようにして、低欠陥領域１ａ上の窒化物系半導体層２０に素子構造部２２が作製される。
【００５８】
最後に、ＧａＮ基板１の欠陥集中領域１ｂでＧａＮ基板１を切断することにより、ＧａＮ基板１上の複数の素子構造部２２を個々の窒化物系半導体発光素子に分離する。
【００５９】
（１−４）実施の形態の効果
本実施の形態に係る窒化物系半導体発光素子では、溝１０内の側面１１と底面１２との境界近傍に窒化物系半導体層２０と窒化物系半導体層２０ａとの不連続部分（切れ込み）２１が生じる。それにより、低欠陥領域１ａ上に形成される窒化物系半導体層２０が溝１０の底面１２上および突起１３の表面上に形成される窒化物系半導体層２０ａから分断される。
【００６０】
したがって、高い欠陥密度を有する溝１０の底面１２上および突起１３の表面上の窒化物系半導体層２０ａに生じる欠陥が低欠陥領域１ａ上の窒化物系半導体層２０に伝播することが抑制される。また、不連続部分２１により窒化物系半導体層２０，２０ａの歪が緩和されるので、低欠陥領域１ａ上の窒化物系半導体層２０の素子構造部２２にクラックが発生することが抑制される。その結果、窒化物系半導体発光素子の発光特性が向上するとともに歩留まりが向上する。
【００６１】
（２）他の実施の形態
上記実施の形態では、窒化物系半導体発光素子の製造方法として、半導体レーザ素子の製造方法について説明したが、本発明はこれに限らず、発光ダイオード等の他の窒化物系半導体発光素子の製造方法にも同様に適用することができる。また、本発明は、窒化物系半導体発光素子に限らず、トランジスタ、ダイオード、受光素子等の種々の窒化物系半導体素子の製造方法にも適用することができる。
【００６２】
また、上記実施の形態では、ＭＯＣＶＤ法を用いて窒化物系半導体層２０，２０ａの各層を結晶成長させたが、ハイドライド気相エピタキシャル成長（ＨＶＰＥ）法またはガスソース分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）法等を用いて窒化物系半導体層２０，２０ａの各層を結晶成長させてもよい。
【００６３】
また、窒化物系半導体層２０，２０ａには、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ、タリウム（Ｔｌ）およびホウ素（Ｂ）のうち少なくとも一つを含む１３族元素の窒化物を用いることができる。具体的には、窒化物系半導体層２０，２０ａの材料として、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＢＮ、ＴｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮまたはこれらの混晶からなる窒化物系半導体を用いることができる。
【００６４】
また、ＧａＮ基板１の代わりに、上記の窒化物系半導体からなる基板を用いることができる。
【００６５】
また、上記実施の形態では、ストライプ状の欠陥集中領域１ｂおよび溝１０が＜１−１００＞軸方向に沿った場合について説明したが、本発明は、それに限らず、ストライプ状の欠陥集中領域１ｂおよび溝１０が＜１１−２０＞軸方向に沿った場合にも適用可能である。
【００６６】
（３）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【００６７】
上記実施の形態では、ＧａＮ基板１０が窒化物系半導体基板の例であり、低欠陥領域１ａが第１の領域の例であり、欠陥集中領域１ｂが第２の領域の例であり、溝１０が溝の例であり、突起１３が突起の例であり、窒化物系半導体層２０，２０ａが窒化物系半導体層の例であり、素子構造部２２が素子構造部の例である。
【００６８】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、光ピックアップ装置、表示装置、光源等の製造に有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る窒化物系半導体発光素子の製造方法に用いられるＧａＮ基板の模式的平面図および模式的断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る窒化物系半導体発光素子の製造方法を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る窒化物系半導体発光素子の製造方法を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る窒化物系半導体発光素子の製造方法を示す模式図である。
【図５】図４の素子構造部の詳細な作製方法を示す模式的断面図である。
【図６】図４の素子構造部の詳細な作製方法を示す模式的断面図である。
【図７】図４の素子構造部の詳細な作製方法を示す模式的断面図である。
【図８】図４の素子構造部の詳細な作製方法を示す模式的断面図である。
【図９】図４の素子構造部の詳細な作製方法を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ ＧａＮ基板
１ａ 低欠陥領域
１ｂ 欠陥集中領域
２ バッファ層
３ ｎ型クラッド層
４ ｎ型キャリアブロック層
５ 発光層
６ キャリアブロック層
７ ｐ型クラッド層
８ ｐ型コンタクト層
１０ 溝
１１ 側面
１２ 底面
１３ 突起
２０，２０ａ 窒化物系半導体層
２１ 不連続部分
２２ 素子構造部
１００ マスク
１０１ 電流ブロック層
１０２ ｐ側オーミック電極
１０３ ｐ側パッド電極
１０４ ｎ側オーミック電極
１０５ ｎ側パッド電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い欠陥密度を有する領域および低い欠陥密度を有する領域を有する窒化物系半導体基板を用いた窒化物系半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代の大容量ディスク用光源として、窒化物系半導体発光素子の利用が進められており、その開発が盛んに行われている。
【０００３】
窒化物系半導体発光素子の結晶内の転位密度等の欠陥密度が高いと、発光特性および歩留まりが低下する。特に、窒化物系半導体発光素子の発光領域にクラックが存在すると、発光特性が悪化する。
【０００４】
窒化物系半導体発光素子は、例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）基板を用いて形成される。一般に、ＧａＮ基板は、ストライプ状の高欠陥密度領域と低欠陥密度領域とを有する（特許文献１〜５参照）。このようなＧａＮ基板上に窒化物系半導体発光素子が結晶成長により作製される。この場合、低欠陥密度領域上に窒化物系半導体からなる素子構造部が作製されることにより、発光特性の優れた窒化物系半導体発光素子が得られる。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載された窒化物系半導体発光素子の製造方法では、ＧａＮ基板の低欠陥密度領域を絶縁物からなるマスクで覆い、ストライプ状の高欠陥密度領域のみ露出させる。ドライエッチング法等によりストライプ状の高欠陥密度領域をエッチングすることにより凹状のストライプ溝を形成する。ＧａＮ基板の低欠陥密度領域上に素子構造部が位置するように、ＧａＮ基板上に窒化物系半導体層を結晶成長させる。
【０００６】
このような製造方法によれば、クラックの発生を抑制するとともに、溝底面にある高欠陥密度領域からの這い上がり成長を減少させることにより、素子構造部の欠陥密度を減少させることができ、発光特性および歩留まりの向上が達成できるとされている。
【特許文献１】特開２００６−５９９７３号公報
【特許文献２】特開２００２−２４６６９８号公報
【特許文献３】特開２００３−１２４５７３号公報
【特許文献４】特開２００５−１９７３４７号公報
【特許文献５】特開２００６−１５６９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本発明者の実験および検討によると、上記の凹状のストライプ溝を有するＧａＮ基板を用いて窒化物系半導体発光素子を製造した場合、発光特性および歩留まりを十分に向上させることができないことが判明した。これは、次の２つの理由によるものと考えられる。
【０００８】
第１に、窒化物系半導体層の結晶成長が溝底面と溝側面とで連続しているため、高欠陥密度領域である溝底面から溝側面へと転位等の欠陥が伝播し、さらに溝側面の欠陥が低欠陥密度領域へと伝播する。その結果、素子構造部での欠陥密度が増加する。
【０００９】
第２に、溝内部からそれ以外の箇所に途切れなく窒化物系半導体層の結晶が繋がっているため、クラックの発生が十分に抑制されない。
【００１０】
これらの結果、従来の窒化物系半導体発光素子の製造方法では、発光特性および歩留まりの向上を十分に達成することができない。
【００１１】
本発明の目的は、素子特性および歩留まりを十分に向上させることができる窒化物系半導体素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）本発明に係る窒化物系半導体素子の製造方法は、第１の平均欠陥密度を有する第１の領域と第１の平均欠陥密度よりも高い第２の平均欠陥密度を有する第２の領域とを含む窒化物系半導体基板を準備する工程と、窒化物系半導体基板の第２の領域に、エッチング法により底面に突起を有する溝を形成する工程と、溝を有する窒化物系半導体基板上に窒化物系半導体層を形成するとともに、第１の領域上の窒化物系半導体層の領域に素子構造部を作製する工程とを備えたものである。
【００１３】
本発明に係る窒化物系半導体素子の製造方法によれば、まず、第１の領域と第２の領域とを含む窒化物系半導体基板が準備される。第１の領域は第１の平均欠陥密度を有し、第２の領域は第１の平均欠陥密度よりも高い第２の平均欠陥密度を有する。次に、窒化物系半導体基板の第２の領域に、エッチング法により底面に突起を有する溝が形成される。さらに、溝を有する窒化物系半導体基板上に窒化物系半導体層が形成されるとともに、第１の領域上の窒化物系半導体層の領域に素子構造部が作製される。
【００１４】
ここで、第１の平均欠陥密度は、５×１０６ｃｍ−２未満であり、第２の平均欠陥密度は、５×１０６ｃｍ−２以上５×１０９ｃｍ−２以下であってもよい。
【００１５】
この場合、溝内の側面と底面との境界近傍に窒化物系半導体層の不連続部分（切れ込み）が生じる。それにより、第１の領域上に形成される窒化物系半導体層が溝の底面上および突起の表面上に形成される窒化物系半導体層から分断される。
【００１６】
したがって、高い平均欠陥密度を有する溝の底面上および突起の表面上の窒化物系半導体層の欠陥が、低い平均欠陥密度を有する第１の領域上の窒化物系半導体層に伝播することが抑制される。また、不連続部分により窒化物系半導体層の歪が緩和されるので、低い平均欠陥密度を有する第１の領域上の窒化物系半導体層の素子構造部にクラックが発生することが抑制される。その結果、窒化物系半導体素子の素子特性が向上するとともに歩留まりが向上する。
【００１７】
（２）窒化物系半導体基板の第１の領域の表面は（０００１）面を有し、第２の領域の表面は（０００−１）面を有し、溝を形成する工程は、窒化物系半導体結晶の（０００１）面のエッチング速度よりも窒化物系半導体結晶の（０００−１）面のエッチング速度が大きいエッチング液を用いて窒化物系半導体基板の第２の領域を選択的にエッチングする工程を含んでもよい。
【００１８】
このようなエッチング液を用いることにより、窒化物系半導体基板の第２の領域を効率的に選択エッチングすることができる。それにより、底面に突起を有する溝を第２の領域に容易に形成することができる。
【００１９】
（３）エッチング液は塩酸系エッチャントを含んでもよい。この場合、窒化物系半導体基板の第２の領域を容易にかつ効率的にエッチングすることができる。それにより、底面に突起を有する溝を第２の領域にさらに容易に形成することができる。
【００２０】
（４）エッチングする工程での塩酸系エッチャントの温度は９０℃以上１００℃以下であり、塩酸系エッチャントによるエッチング時間は５分以上１５分以下であってもよい。この場合、突起を有する溝を容易かつ確実に形成することが可能となる。
【００２１】
（５）突起の表面は、｛１１−２２｝面または｛１０−１２｝面により形成されてもよい。
【００２２】
この場合、突起の表面上での窒化物系半導体層の成長速度が第１の領域での窒化物系半導体層の成長速度よりも小さくなる。それにより、第１の領域上の窒化物系半導体層が溝の底面上および突起の表面上の窒化物系半導体層から溝の側面と底面との境界部で容易に分断される。
【００２３】
（６）溝の幅は２μｍ以上１０μｍ以下または第２の領域の幅と同等であり、窒化物系半導体層の厚さは溝の深さよりも大きくかつ１０μｍ以下であり、溝の深さは２μｍ以上または溝の幅の２分の１以上であってもよい。
【００２４】
この場合、第１の領域上の窒化物系半導体層が溝の底面上および突起の表面上の窒化物系半導体層から溝の側面と底面との境界部で確実に分断される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、高い平均欠陥密度を有する溝の底面上および突起の表面上の窒化物系半導体層の欠陥が低い平均欠陥密度を有する第１の領域上の窒化物系半導体層に伝播することが抑制される。また、不連続部分により窒化物系半導体層の歪が緩和されるので、低い平均欠陥密度を有する第１の領域上の窒化物系半導体層の素子構造部にクラックが発生することが抑制される。その結果、窒化物系半導体素子の素子特性が向上するとともに歩留まりが向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る窒化物系半導体素子の製造方法の一例として窒化物系半導体発光素子の製造方法について説明する。
【００２７】
（１）実施の形態
（１−１）窒化物系半導体基板
図１（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る窒化物系半導体発光素子の製造方法に用いられるＧａＮ基板１の模式的平面図および模式的断面図である。
【００２８】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、ＧａＮ基板１は、ストライプ状の低欠陥領域１ａとストライプ状の欠陥集中領域１ｂとを交互に有する。低欠陥領域１ａは１×１０５ｃｍ−２以下の平均欠陥密度を有し、欠陥集中領域１ｂは５×１０８ｃｍ−２の平均欠陥密度を有する。ＧａＮ基板１の結晶構造は六方晶である。ＧａＮ基板１の低欠陥領域１ａの表面の面方位は（０００１）である。一方、ＧａＮ基板１の欠陥集中領域１ｂの表面の面方位は（０００−１）である。また、ストライプ状の欠陥集中領域１ｂは、＜１−１００＞軸方向にほぼ沿っている。
【００２９】
（１−２）窒化物系半導体素子の製造方法
図２〜図４は本発明の一実施の形態に係る窒化物系半導体発光素子の製造方法を示す模式図である。図２および図４（ｂ）は模式的断面図、図３は模式的斜視図、図４（ａ）は模式的平面図である。
【００３０】
まず、図１に示したＧａＮ基板１を準備する。次に、図２に示すように、塩酸系エッチャントを用いたウエットエッチングによりＧａＮ基板１の欠陥集中領域１ｂに矩形断面を有するストライプ状の溝１０を形成する。ここで、ストライプ状の溝１０は、＜１−１００＞軸方向にほぼ沿っている。塩酸系エッチャントとしては、塩酸、または塩酸と水との混合溶液を用いることができる。混合溶液の塩酸と水との混合比は１：１または２：３等である。
【００３１】
具体的には、図１のＧａＮ基板１を、絶縁物等からなるマスクを用いずに沸騰した塩酸系エッチャント中に浸漬することにより、低欠陥領域１ａと欠陥集中領域１ｂとのエッチング速度の差を利用して欠陥集中領域１ｂを選択的にエッチングする。塩酸系エッチャントを用いると、ＧａＮ結晶の（０００１）面をほとんどエッチングすることなく、ＧａＮ結晶の（０００−１）面を選択的にエッチングすることができる。
【００３２】
図３に示すように、溝１０は、蛇行する側面１１および平坦な底面１２を有し、底面１２上に複数の突起１３が形成されている。溝１０の側面１１は六方晶の｛１１−２２｝面を有する斜面となる。溝１０の平坦な底面は（０００−１）面である。また、突起１３の表面は六方晶の｛１１−２２｝面または｛１０−１２｝面により構成される。この場合、突起１３はコーン（円錐）状に形成される。それにより、突起１３が安定した面で形成される。
【００３３】
このように、突起１３を有する溝１０を形成するためには、塩酸系エッチャントの温度を９０℃以上１００℃以下にすることが好ましく、エッチング時間を５分以上１５分以下にすることが好ましい。
【００３４】
次に、図４に示すように、ＧａＮ基板１上に、後述する積層構造を有する窒化物系半導体層２０，２０ａを形成する。窒化物系半導体発光素子の素子構造部２２は低欠陥領域１ａ上の窒化物系半導体層２０に作製される。
【００３５】
この場合、ＧａＮ基板１の低欠陥領域１ａ上での窒化物系半導体層の成長速度は、溝１０の側面１１上および底面１２上ならびに突起１３の表面上での窒化物系半導体層の成長速度よりも高い。
【００３６】
また、溝１０内で突起１３が密集する中央部の領域では、溝１０の側面１１近傍の領域に比べて結晶成長の速度が高い。そのため、突起１３が密集する中央部の領域での原料ガスの取り込みが溝１０の側面１１近傍の領域に比べて促進される。それにより、溝１０の側面１１近傍の領域への原料ガスの供給量が少なくなる。
【００３７】
これらの２つの原因により、溝１０内の側面１１と底面１２との境界近傍に窒化物系半導体層２０と窒化物系半導体層２０ａとの不連続部分（切れ込み）２１が生じる。それにより、低欠陥領域１ａ上に形成される窒化物系半導体層２０が溝１０の底面１２上および突起１３の表面上に形成される窒化物系半導体層２０ａから分断される。
【００３８】
窒化物系半導体層２０，２０ａの厚さは、１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。ただし、窒化物系半導体層２０，２０ａの厚さは溝１０の深さよりも大きい。溝１０の深さは、２μｍ以上１０μｍ以下または溝１０の幅の１／２以上であることが好ましい。溝１０の幅は、例えば２μｍ以上３０μｍ以下であり、２μｍ以上１０μｍ以下または欠陥集中領域１ｂの幅と同等であることが好ましい。それにより、低欠陥領域１ａ上の窒化物系半導体層２０と溝１０の底面１２上および突起１３の表面上の窒化物系半導体層２０ａとの間に確実に不連続部分２１が生じる。その結果、低欠陥領域１ａ上の窒化物系半導体層２０が溝１０の底面１２上および突起１３の表面上の窒化物系半導体層２０ａから確実に分断される。
【００３９】
突起１３の幅（直径）は、溝１０の幅よりも小さいことが好ましく、０．５μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。突起１３の高さは、溝１０の深さ以下であることが好ましい。それにより、低欠陥領域１ａ上の窒化物系半導体層２０と溝１０の底面１２上および突起１３の表面上の窒化物系半導体層２０ａとの間に確実に不連続部分２１が生じる。その結果、低欠陥領域１ａ上の窒化物系半導体層２０が溝１０の底面１２上および突起１３の表面上の窒化物系半導体層２０ａから確実に分断される。
【００４０】
（１−３）素子構造部
ここで、素子構造部２２の詳細な作製方法について説明する。
【００４１】
図５〜図９は図４の素子構造部２２の詳細な作製方法を示す模式的断面図である。ここでは、素子構造部２２が窒化物系半導体レーザ素子である場合を説明する。
【００４２】
本例では、ＧａＮ基板１がｎ型導電性を有するものとする。図５に示すように、有機金属気相堆積（ＭＯＣＶＤ）法により窒化物系半導体層２０，２０ａを次のように形成する。
【００４３】
反応炉内を水素および窒素からなる雰囲気にし、図２および図３のＧａＮ基板１を反応炉内に挿入する。窒化物系半導体層２０，２０ａの窒素（Ｎ）原料であるＮＨ３ガスを反応炉内に供給した状態でＧａＮ基板１を１０００℃付近まで加熱する。ＧａＮ基板１の温度が１０００℃付近に達した時点でＧａ（ガリウム）原料であるトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）およびアルミニウム（Ａｌ）原料であるトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）を含む水素ガスを反応炉内に供給し、ＧａＮ基板１上にアンドープのＡｌ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなる厚さ約１．０μｍのバッファ層２を成長させる。
【００４４】
次に、Ｇａ原料であるＴＭＧａおよびＡｌ原料であるＴＭＡｌ、およびｎ型導電性を得るためのゲルマニウム（Ｇｅ）不純物の原料であるモノゲルマン（ＧｅＨ４）を含む水素ガスを反応炉内に供給し、Ｇｅドープｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなる厚さ約１．９μｍのｎ型クラッド層３を成長させる。
【００４５】
さらに、Ｇａ原料であるＴＭＧａおよびＡｌ原料であるＴＭＡｌを含む水素ガスを反応炉内に供給し、Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎからなる厚さ約２０ｎｍのｎ型キャリアブロック層４を成長させる。
【００４６】
その後、ＧａＮ基板１の温度を８５０℃付近まで低下させ、発光層５を形成する。発光層５は、光ガイド層、多重量子井戸構造を有するＭＱＷ活性層および光ガイド層を順に含む。
【００４７】
ＮＨ３ガスを含む窒素雰囲気でＧａ原料であるトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）およびインジウム（Ｉｎ）原料であるトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）を反応炉内に供給し、アンドープのＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなる厚さ約０．８μｍの光ガイド層、多重量子井戸（ＭＱＷ：Multiple Quantum Well）構造を有するＭＱＷ活性層、およびアンドープのＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなる厚さ約０．８μｍの光ガイド層を順に成長させる。ＭＱＷ活性層は、約２．５ｎｍの厚さを有するアンドープのＩｎｘＧａ１−ｘＮからなる３つの量子井戸層と約２０ｎｍの厚さを有するアンドープのＩｎｙＧａ１−ｙＮからなる４つの量子障壁層とが交互に積層されてなる。ここで、ｘ＞ｙであり、例えばｘ＝０．１５、ｙ＝０．０２である。
【００４８】
さらに、Ｇａ原料であるＴＭＧａおよびＡｌ原料であるＴＭＡｌを反応炉に供給し、Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ｎからなる厚さ約２０ｎｍのキャリアブロック層６を成長させる。
【００４９】
次に、ＮＨ３ガスを含む水素および窒素雰囲気にてＧａＮ基板１を１０００℃付近まで加熱し、ｐ型不純物であるマグネシウム（Ｍｇ）の原料であるシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｍｇ（Ｃ５Ｈ５）２）、Ｇａ原料であるＴＭＧａおよびＡｌ原料であるＴＭＡｌを反応炉に供給し、ＭｇドープＡｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなる厚さ約０．５μｍのｐ型クラッド層７を成長させる。
【００５０】
その後、再びＧａＮ基板１の温度を８５０℃付近まで低下させ、ＮＨ３ガスを含む窒素雰囲気にてＧａ原料であるＴＥＧａおよびＩｎ原料であるＴＭＩｎを供給し、アンドープのＩｎ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなる厚さ約３ｎｍのｐ型コンタクト層８を成長させる。
【００５１】
以上で溝１０を有するＧａＮ基板１上に窒化物系半導体層２０，２０aが形成される。その後、ＧａＮ基板１の温度を室温付近まで低下させ、窒化物系半導体層２０，２０aを有するＧａＮ基板１を反応炉から取り出す。
【００５２】
次に、図６に示すように、ＧａＮ基板１の低欠陥領域１ａ上の窒化物系半導体層２０の上面にストライプ状の二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなるマスク１００を形成する。
【００５３】
次いで、図７に示すように、光導波路を形成するために例えば塩素（Ｃｌ２）ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）法により、厚さ約０．４５μｍのｐ型クラッド層７のうち厚さ約０．０５μｍを残してｐ型コンタクト層８およびｐ型クラッド層７をエッチングする。それにより、ストライプ状のリッジ部が形成される。ｐ型クラッド層７は厚さ約０．０５μｍの平坦部と厚さ約０．４μｍのストライプ状の突出部とからなる。リッジ部の幅は約１．５μｍである。
【００５４】
続いて、マスク１００を除去した後、図８に示すように、リッジ部の側面およびｐ型クラッド層８の平坦部の上面上にＳｉＯ２からなる厚さ約０．２μｍの電流ブロック層１０１を形成する。
【００５５】
次に、図９に示すように、ｐ型コンタクト層８上および電流ブロック層１０１上にｐ側オーミック電極１０２およびｐ側パッド電極１０３を順に形成する。
【００５６】
その後、ＧａＮ基板１の劈開を容易にするために、ＧａＮ基板１の裏面を所定の厚さまで研磨した後、ＧａＮ基板１の裏面にｎ側オーミック電極１０４およびｎ側パッド電極１０５を順に形成する。さらに、ＧａＮ基板１をリッジ部に垂直な方向に沿って劈開することにより共振器端面を形成する。
【００５７】
このようにして、低欠陥領域１ａ上の窒化物系半導体層２０に素子構造部２２が作製される。
【００５８】
最後に、ＧａＮ基板１の欠陥集中領域１ｂでＧａＮ基板１を切断することにより、ＧａＮ基板１上の複数の素子構造部２２を個々の窒化物系半導体発光素子に分離する。
【００５９】
（１−４）実施の形態の効果
本実施の形態に係る窒化物系半導体発光素子では、溝１０内の側面１１と底面１２との境界近傍に窒化物系半導体層２０と窒化物系半導体層２０ａとの不連続部分（切れ込み）２１が生じる。それにより、低欠陥領域１ａ上に形成される窒化物系半導体層２０が溝１０の底面１２上および突起１３の表面上に形成される窒化物系半導体層２０ａから分断される。
【００６０】
したがって、高い欠陥密度を有する溝１０の底面１２上および突起１３の表面上の窒化物系半導体層２０ａに生じる欠陥が低欠陥領域１ａ上の窒化物系半導体層２０に伝播することが抑制される。また、不連続部分２１により窒化物系半導体層２０，２０ａの歪が緩和されるので、低欠陥領域１ａ上の窒化物系半導体層２０の素子構造部２２にクラックが発生することが抑制される。その結果、窒化物系半導体発光素子の発光特性が向上するとともに歩留まりが向上する。
【００６１】
（２）他の実施の形態
上記実施の形態では、窒化物系半導体発光素子の製造方法として、半導体レーザ素子の製造方法について説明したが、本発明はこれに限らず、発光ダイオード等の他の窒化物系半導体発光素子の製造方法にも同様に適用することができる。また、本発明は、窒化物系半導体発光素子に限らず、トランジスタ、ダイオード、受光素子等の種々の窒化物系半導体素子の製造方法にも適用することができる。
【００６２】
また、上記実施の形態では、ＭＯＣＶＤ法を用いて窒化物系半導体層２０，２０ａの各層を結晶成長させたが、ハイドライド気相エピタキシャル成長（ＨＶＰＥ）法またはガスソース分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）法等を用いて窒化物系半導体層２０，２０ａの各層を結晶成長させてもよい。
【００６３】
また、窒化物系半導体層２０，２０ａには、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ、タリウム（Ｔｌ）およびホウ素（Ｂ）のうち少なくとも一つを含む１３族元素の窒化物を用いることができる。具体的には、窒化物系半導体層２０，２０ａの材料として、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＢＮ、ＴｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮまたはこれらの混晶からなる窒化物系半導体を用いることができる。
【００６４】
また、ＧａＮ基板１の代わりに、上記の窒化物系半導体からなる基板を用いることができる。
【００６５】
また、上記実施の形態では、ストライプ状の欠陥集中領域１ｂおよび溝１０が＜１−１００＞軸方向に沿った場合について説明したが、本発明は、それに限らず、ストライプ状の欠陥集中領域１ｂおよび溝１０が＜１１−２０＞軸方向に沿った場合にも適用可能である。
【００６６】
（３）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【００６７】
上記実施の形態では、ＧａＮ基板１０が窒化物系半導体基板の例であり、低欠陥領域１ａが第１の領域の例であり、欠陥集中領域１ｂが第２の領域の例であり、溝１０が溝の例であり、突起１３が突起の例であり、窒化物系半導体層２０，２０ａが窒化物系半導体層の例であり、素子構造部２２が素子構造部の例である。
【００６８】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、光ピックアップ装置、表示装置、光源等の製造に有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る窒化物系半導体発光素子の製造方法に用いられるＧａＮ基板の模式的平面図および模式的断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る窒化物系半導体発光素子の製造方法を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る窒化物系半導体発光素子の製造方法を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る窒化物系半導体発光素子の製造方法を示す模式図である。
【図５】図４の素子構造部の詳細な作製方法を示す模式的断面図である。
【図６】図４の素子構造部の詳細な作製方法を示す模式的断面図である。
【図７】図４の素子構造部の詳細な作製方法を示す模式的断面図である。
【図８】図４の素子構造部の詳細な作製方法を示す模式的断面図である。
【図９】図４の素子構造部の詳細な作製方法を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ ＧａＮ基板
１ａ 低欠陥領域
１ｂ 欠陥集中領域
２ バッファ層
３ ｎ型クラッド層
４ ｎ型キャリアブロック層
５ 発光層
６ キャリアブロック層
７ ｐ型クラッド層
８ ｐ型コンタクト層
１０ 溝
１１ 側面
１２ 底面
１３ 突起
２０，２０ａ 窒化物系半導体層
２１ 不連続部分
２２ 素子構造部
１００ マスク
１０１ 電流ブロック層
１０２ ｐ側オーミック電極
１０３ ｐ側パッド電極
１０４ ｎ側オーミック電極
１０５ ｎ側パッド電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の平均欠陥密度を有する第１の領域と前記第１の平均欠陥密度よりも高い第２の平均欠陥密度を有する第２の領域とを含む窒化物系半導体基板を準備する工程と、
前記窒化物系半導体基板の前記第２の領域に、エッチング法により底面に突起を有する溝を形成する工程と、
前記溝を有する窒化物系半導体基板上に窒化物系半導体層を形成するとともに、前記第１の領域上の窒化物系半導体層の領域に素子構造部を作製する工程とを備えたことを特徴とする窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記窒化物系半導体基板の前記第１の領域の表面は（０００１）面を有し、前記第２の領域の表面は（０００−１）面を有し、
前記溝を形成する工程は、窒化物系半導体結晶の（０００１）面のエッチング速度よりも窒化物系半導体結晶の（０００−１）面のエッチング速度が大きいエッチング液を用いて前記窒化物系半導体基板の前記第２の領域を選択的にエッチングする工程を含むことを特徴とする請求項１記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記エッチング液は塩酸系エッチャントを含むことを特徴とする請求項２記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記エッチングする工程での前記塩酸系エッチャントの温度は９０℃以上１００℃以下であり、前記塩酸系エッチャントによるエッチング時間は５分以上１５分以下であることを特徴とする請求項３記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記突起の表面は、｛１１−２２｝面または｛１０−１２｝面により形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記溝の幅は２μｍ以上１０μｍ以下または前記第２の領域の幅と同等であり、前記窒化物系半導体層の厚さは前記溝の深さよりも大きくかつ１０μｍ以下であり、前記溝の深さは２μｍ以上または前記溝の幅の２分の１以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１】
第１の平均欠陥密度を有する第１の領域と前記第１の平均欠陥密度よりも高い第２の平均欠陥密度を有する第２の領域とを含む窒化物系半導体基板を準備する工程と、
前記窒化物系半導体基板の前記第２の領域に、エッチング法により底面に突起を有する溝を形成する工程と、
前記溝を有する窒化物系半導体基板上に窒化物系半導体層を形成するとともに、前記第１の領域上の窒化物系半導体層の領域に素子構造部を作製する工程とを備えたことを特徴とする窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記窒化物系半導体基板の前記第１の領域の表面は（０００１）面を有し、前記第２の領域の表面は（０００−１）面を有し、
前記溝を形成する工程は、窒化物系半導体結晶の（０００１）面のエッチング速度よりも窒化物系半導体結晶の（０００−１）面のエッチング速度が大きいエッチング液を用いて前記窒化物系半導体基板の前記第２の領域を選択的にエッチングする工程を含むことを特徴とする請求項１記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記エッチング液は塩酸系エッチャントを含むことを特徴とする請求項２記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記エッチングする工程での前記塩酸系エッチャントの温度は９０℃以上１００℃以下であり、前記塩酸系エッチャントによるエッチング時間は５分以上１５分以下であることを特徴とする請求項３記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記突起の表面は、｛１１−２２｝面または｛１０−１２｝面により形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記溝の幅は２μｍ以上１０μｍ以下または前記第２の領域の幅と同等であり、前記窒化物系半導体層の厚さは前記溝の深さよりも大きくかつ１０μｍ以下であり、前記溝の深さは２μｍ以上または前記溝の幅の２分の１以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−３２８９１（Ｐ２００９−３２８９１Ａ）
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９５０７３（Ｐ２００７−１９５０７３）
【出願日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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