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WO2004086579A1 - 窒化物半導体素子およびその製造方法 - Google Patents

窒化物半導体素子およびその製造方法 Download PDF

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WO2004086579A1
WO2004086579A1 PCT/JP2004/003042 JP2004003042W WO2004086579A1 WO 2004086579 A1 WO2004086579 A1 WO 2004086579A1 JP 2004003042 W JP2004003042 W JP 2004003042W WO 2004086579 A1 WO2004086579 A1 WO 2004086579A1
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WO
WIPO (PCT)
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nitride semiconductor
substrate
semiconductor substrate
thickness
nitride
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Application number
PCT/JP2004/003042
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Inventor
Gaku Sugahara
Yasutoshi Kawaguchi
Akihiko Ishibashi
Isao Kidoguchi
Toshiya Yokogawa
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Publication of WO2004086579A1 publication Critical patent/WO2004086579A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to US11/872,071 priority patent/US8198637B2/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
    • H01S5/32341—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm blue laser based on GaN or GaP
    • H—ELECTRICITY
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    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers

Definitions

  • the present invention relates to a nitride semiconductor device and a method of manufacturing the same.
  • the present invention relates to a nitride semiconductor device such as a semiconductor laser expected to be used in the optical information processing field and the like, and a method of manufacturing the same.
  • red semiconductor lasers having a wavelength of 660 nm.
  • this red semiconductor laser uses an InGaAlP compound semiconductor on a GaAs substrate. It is manufactured by epitaxial growth.
  • next generation optical disks has been actively developed to increase the recording density of DVDs.
  • Such a light source for next-generation optical discs is required to have a shorter wavelength than red light and to emit blue-violet laser light (wavelength 4 nm band) stably.
  • III-V nitride semiconductors containing nitrogen (N) as a V-group element have a larger band gap than GaAs-based semiconductors, and have a higher energy of light to be absorbed and emitted. For this reason, nitride semiconductors are promising as short-wavelength light emitting materials.
  • a gallium nitride-based compound semiconductor (GaN-based semiconductor: A 1 X G a y I n z N (0 ⁇ X, y, z ⁇ 1 x + y + z two 1)) study of actively Blue light emitting diodes (LEDs) and green LEDs have been commercialized.
  • a semiconductor laser having an oscillation wavelength in the 400 nm band is required in order to increase the capacity of the optical disc device, and a semiconductor laser using a GaN-based semiconductor as a material is being developed.
  • FIG. 9 is a perspective view showing the structure of a conventional semiconductor laser having a laminated structure on a GaN substrate.
  • Such a semiconductor laser is disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-330622, Japanese Patent Application Publication No. 2001-14835, and the like. A method of manufacturing the semiconductor laser of FIG. 9 will be described with reference to FIGS.
  • the n-type GaN substrate 301 shown in FIG. 10 is prepared.
  • the n-type GaN substrate 301 is composed of a hexagonal single crystal, and its main surface (upper surface) is a (0001) plane.
  • the n-type nitride semiconductor 303 and the ⁇ -type are formed on the n-type GaN substrate 30 ′′ 1 by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD).
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • a nitride semiconductor 304 is deposited.
  • the n-type nitride semiconductor 303 includes an n-Al GaN cladding layer and an n-GaN optical guide layer from the side close to the n-type GaN substrate 301, and the p-type nitride semiconductor 304 includes an n-type 6 & 1 ⁇ 1 From the side close to the substrate 3 ⁇ 1, Ga, -x In x N / G a, -y In , N (0 ⁇ y ⁇ x ⁇ 1) Multiple quantum well (MQW) active layer, p-GaN Includes light guide layer, p-AI GaN cladding layer, and p-GaN contact layer.
  • MQW Multiple quantum well
  • FIG. 12 shows a cross section taken along a plane perpendicular to the resonator length direction.
  • both sides of each ridge stripe formed on the p-type nitride semiconductor 304 are covered with an insulating film 305.
  • the upper surface of the stripe stripe is exposed through a stripe-shaped opening formed in the insulating film 305.
  • a ⁇ electrode 306 made of, for example, Ni / Au is formed so as to be in contact with the p-type nitride semiconductor 304 on the top of the ridge stripe.
  • the back surface of the substrate 301 is subjected to polishing if necessary, and then, for example, an n-electrode 30 made of TiZAI is formed.
  • a primary alignment is performed along the ⁇ 11-20> direction of the substrate 301 to form a resonator end face composed of a (1-00) plane. More specifically, primary cleavage forms many bars from a single wafer. Each bar has a resonator end face parallel to the plane of FIG. Thereafter, each bar is separated into multiple chips by secondary cleavage. More specifically, the secondary alignment is performed along the ⁇ 1-100> direction, and the chips are separated as shown in FIG.
  • the ⁇ 100> direction is perpendicular to the cavity facet consisting of the (1-100) plane, and the surface exposed by the secondary cleavage is perpendicular to both the cavity facet and the substrate main surface.
  • the n-electrode 3 ⁇ 7 When operating the element of FIG. 9, the n-electrode 3 ⁇ 7 is grounded, and a voltage is applied to the p-electrode 306 by a drive circuit (not shown). Then, holes are injected from the p-electrode 306 side toward the MQW active layer, and electrons are injected from the n-electrode 30 side toward the MQW active layer. As a result, a population inversion is formed in the MQW active layer, causing no optical gain and causing laser oscillation in an oscillation wavelength band of 400 nm.
  • the (1-100) plane has a plane orientation that is easily cleaved, and the (1 1 -20) plane perpendicular to this plane is less likely to be cleaved than the (1-100) plane. . Therefore, in the case of a semiconductor laser using a GaN substrate, in order to obtain a high-quality cavity facet, the primary cleavage is usually performed along the 1> ⁇ 20> direction, and the (1-10 mm) plane is used. Form resonator end faces. Then, secondary cleavage for chip separation is performed along the ⁇ 1-1100> direction. However, When cleaving along the ⁇ 1-1 ⁇ 0> direction, cracks often occur along the direction shifted by 3 ⁇ from the ⁇ 1-100> direction, for example, in the ⁇ 2-1-10> direction. Yield decreases.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a nitride semiconductor device having a high production yield and a method for producing the same.
  • DISCLOSURE OF THE INVENTION The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the present invention is directed to a nitride semiconductor substrate divided into a plurality of chip substrates, wherein the plurality of element portions functioning as chip substrates after the division, (A) providing a nitride semiconductor substrate having an inter-element portion connecting element portions, wherein the average thickness of the inter-element portion is smaller than the thickness of the element portion.
  • a mask layer having a strip-shaped opening on the upper surface of the nitride semiconductor substrate (B); exposing the mask layer of the upper surface of the nitride semiconductor substrate through the opening of the mask layer; (C) selectively growing a layer of a nitride semiconductor on the region; and cleaving the nitride semiconductor substrate from an inter-element portion of the nitride semiconductor substrate to form a plurality of individually divided chip substrates.
  • Nitride half Including a step (D) to form the body element.
  • the step (A) includes a step ( a1 ) of preparing a nitride semiconductor substrate having a flat upper surface, and forming a groove on the upper surface of the substrate to reduce an average thickness of the inter-element portion. (A2) making the thickness smaller than the thickness of the element portion.
  • the upper surface is A ( ⁇ O ⁇ 1) plane GaN-based compound semiconductor substrate is prepared.
  • a groove extending in the ⁇ 1-100> direction is formed.
  • the step (a2) includes a step of forming the groove by etching the upper surface of the substrate by 1 m or more.
  • a laminated structure including a GaN-based compound semiconductor layer is formed by a selective growth method.
  • the total thickness of the nitride semiconductor layer present on the inter-element portion of the nitride semiconductor substrate is equal to the thickness existing on the element portion. It is smaller than the total thickness of the nitride semiconductor layers.
  • a semiconductor light emitting device includes a nitride semiconductor substrate having a stripe-shaped convex portion extending in a cavity length direction; and a top surface of the nitride semiconductor substrate formed on a main surface of the nitride semiconductor substrate.
  • a mask layer having a stripe-shaped opening on a selected region of the above, and a stacked structure of nitride semiconductors grown on the selected region on the upper surface of the stripe-shaped convex portion,
  • the thickness of the stacked structure of the nitride semiconductor is greater than the thickness of the nitride semiconductor existing on the mask layer.
  • the nitride semiconductor multilayer structure includes a p-type semiconductor layer and an n- type semiconductor layer.
  • the substrate is a GaN-based compound semiconductor substrate having a (001) plane on the upper surface, and a (1-100) plane at an end face of the resonator.
  • the width of the protrusion is 50 m or more and 50 m or more. Owm or less, and the width of the strip-shaped openings of the mask layer is 30 m or more and 48 m or less, and is smaller than the width of the projections.
  • the width of the stacked structure of the nitride semiconductor is larger than the width of the strip-shaped opening of the mask layer, and the stacked structure of the nitride semiconductor includes a portion grown laterally on the mask layer. I have.
  • the mask layer covers both side surfaces of the convex portion of the substrate.
  • the height of a step existing on both sides of the projection of the substrate is 0.1 m or more.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a structure of an embodiment of a nitride semiconductor device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a process sectional view showing a method for manufacturing the nitride semiconductor device of FIG.
  • FIG. 3 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride semiconductor device of FIG.
  • # 4 is a process sectional view illustrating the method of manufacturing the nitride semiconductor device in FIG.
  • FIG. 5 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride semiconductor device of FIG.
  • FIG. 6 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride semiconductor device in FIG.
  • FIG. 1 is a process cross-sectional view illustrating a method for manufacturing the nitride semiconductor device of FIG.
  • FIG. 8 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride semiconductor device of FIG.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a structure of a conventional nitride semiconductor laser.
  • FIG. 10 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride semiconductor laser of FIG.
  • FIG. 11 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride semiconductor laser in FIG.
  • FIG. 12 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride semiconductor laser in FIG.
  • FIG. 13 is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride semiconductor laser in FIG.
  • FIG. 14 is a process cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride semiconductor laser in FIG. 9. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 14 is a process cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride semiconductor laser in FIG. 9. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a perspective view showing the structure of the nitride semiconductor laser of the present embodiment.
  • the substrate 1-1 in the present embodiment is formed from an n-type GaN single crystal having a hexagonal crystal structure.
  • the main surface (upper surface) of the n-type GaN substrate 101 is (0 0 O 1) plane.
  • the n-type GaN substrate 1-1 has a cavity facet
  • the (1 -100) plane and the side of the element are cleaved to become the (1 1-20) plane, and they are divided into chips.
  • an n-type GaN substrate is used as the substrate 101, but the conductivity type may be reversed according to the element structure.
  • an AIGAN substrate or an AlN substrate may be used.
  • a strip-shaped convex portion extending along the lengthwise direction of the resonator along 1-1-1> is formed.
  • the width of the projection is set, for example, in a range of 50 m or more and 5 m or less.
  • the length of the resonator is set, for example, in a range from 400 ⁇ m to 800 ⁇ m.
  • an insulating film 1-2 functioning as a mask layer for selective growth is formed on the main surface of the n-type GaN substrate 101.
  • the insulating film 102 is formed of, for example, a silicon nitride film, and has a stripe-shaped opening in a selected region on the upper surface of the stripe-shaped protrusion, but has another stripe-shaped opening. The area is covered.
  • the width of the striped opening is 30 m or more and 480 m or less, and is preferably designed to be narrower than the width of the projection.
  • the insulating film 102 is made of any material, on which a nitride semiconductor is unlikely to grow, and may be made of any material. However, it is preferable to use silicon nitride or silicon nitride. It is formed from nitride, silicon oxide, aluminum oxide, etc. In addition, as long as the material functions as a mask for selective growth, the mask layer does not necessarily have to have insulating properties, so that the mask layer can be formed from a semiconductor or metal.
  • a stacked structure of a nitride semiconductor is formed on the upper surface of the stripe-shaped convex portion of the n-type GaN substrate 101.
  • This laminated structure is selectively grown on an n-type GaN substrate 101 whose main surface is partially covered by an insulating film 102, as will be described in detail later. is there.
  • the nitride semiconductor is not entirely deposited on the insulating film 102.
  • the thickness is smaller than the thickness of the stacked structure of the nitride semiconductor, the insulating film; The entirety of 102 may be covered.
  • the nitride semiconductor may grow on the insulating film 102, but the thickness of the nitride semiconductor existing on the insulating film 102 is smaller than the thickness of the nitride semiconductor laminated structure. If it is smaller than height (height), there is no problem.
  • the laminated structure of the nitride semiconductor formed on the stripe-shaped protrusions in the n-type GaN substrate 101 is more specifically formed by growing the n-type nitride semiconductor 103 on the substrate 101. And grown on the n-type nitride semiconductor 103 ID-type nitride semiconductors 104, and these semiconductors 1.3 and 1.4 further include nitride semiconductor layers of various compositions.
  • the upper part of the p-type nitride semiconductor 104 is processed into a ridge stripe shape, and is covered with an insulating film 105 having an opening at the top of the ridge stripe. Then, a p-electrode 106 is formed so as to be in contact with the p-type compound semiconductor 104 on the top of the ridge stripe, and an n-electrode 10 is formed on the back surface of the substrate 101.
  • the width of the nitride semiconductor laminated structure may be wider than the width of the stripe-shaped opening of the insulating film 102.
  • the laminated structure of the nitride semiconductor in the illustrated example includes a portion grown on the insulating film 102 in the lateral direction. The width at the bottom of the laminated structure is set, for example, in a range of 40 m or more and 490 m or less.
  • the width of the opening provided in the insulating film 102 is constant in the resonator length direction, but the width of the opening varies depending on the position. 2 may be buttered.
  • the shape, size, and position of the openings in the insulating films 1 and 2 it is possible to control the shape, size, and position of the stacked structure of the nitride semiconductor formed by selective growth. . Further, even if the pattern of the opening of the insulating film 102 is the same, the width of the nitride semiconductor laminated structure can be changed by adjusting the conditions of the selective growth.
  • the n-electrode 10 is grounded, and a voltage is applied to the p-electrode 106 to inject holes from the p-electrode 106 into the multiple quantum well active layer. Electrons are injected into the multiple quantum well active layer from the side of the electrode 10. Thus, an optical gain is generated in the multiple quantum well active layer. As a result, laser oscillation in the oscillation wavelength range of 400 nm can be caused.
  • an n-type GaN substrate 101 having a hexagonal crystal structure and having a (0001) main surface 10 is prepared.
  • the thickness of the substrate 101 is, for example, 40 mm.
  • the n-type GaN substrate 101 is not divided into chips, and has a zigzag shape with a diameter of, for example, about 2 inches.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view schematically showing a part of the substrate 101.
  • a groove 12 is formed on the main surface of the substrate 101 as shown in FIG.
  • the width of the groove 12 is 50 m
  • the depth is 5 nm
  • the direction in which the groove extends is ⁇ 1 -1 ⁇ 0> of the substrate 101.
  • Direction (see Figure 1).
  • the groove 12 is formed to facilitate secondary cleavage. Accordingly, the groove 12 is formed in the inter-element portion 16, and the element portion 14 cut out from the substrate 101 as a final chip substrate is located in a region between two adjacent grooves 12. are doing.
  • the interval between the grooves 12 (a size substantially corresponding to the width of the element portion 14) is set to, for example, 45 m.
  • the grooves 12 are periodically arranged, and the pitch thereof defines the chip size of each element finally cut from the substrate 101.
  • the lower limit of the depth of groove 12 should be set to 0.1; um or more. preferable.
  • the upper limit of the depth of the groove 12 is about 10% of the substrate thickness at the start of the process. If the depth of the groove 12 is too large compared to the substrate thickness exceeding the above ratio, the mechanical strength of the substrate 101 is reduced, and the substrate 101 may be damaged during the manufacturing process. There is.
  • Such a groove 12 is formed by forming a resist pattern (not shown) on the main surface 10 of the substrate 101 by photolithography, and then etching the substrate 101 using the resist pattern as a mask. It is easily formed by this.
  • the groove 12 can be suitably formed by, for example, reactive ion etching. In this case, the depth of the groove 12 is controlled by the etching time.
  • an insulating film 102 made of a silicon nitride film is deposited on the main surface of the substrate 101 by a sputtering method.
  • the thickness of the insulating film 102 is arbitrary as long as it can function as a mask for selective growth. It is not necessary to consider the withstand voltage of the insulating film 102.
  • the insulating film 102 made of a silicon nitride film having a thickness of about 5 nm is formed.
  • the insulating film 1 ⁇ 2 is formed at the position between the grooves 12 and 12 (the convex portion of the main surface of the substrate). Form two openings.
  • The-part of the convex portion of the substrate 101 is exposed through the opening.
  • the groove 12 is entirely covered with the insulating film 102.
  • the planar shape of the opening is a stripe shape having a longitudinal direction in the resonator length direction.
  • a nitride semiconductor laminated structure 3 ⁇ is formed by MOCVD.
  • This laminated structure 30 is close to the substrate 101.
  • an n-type nitride semiconductor 103 and a p-type nitride semiconductor 1 ⁇ 4 are included.
  • the n-type nitride semiconductor 103 has n-AI 0.
  • the p-type nitride semiconductor 104 is a multiple quantum well active layer, a P-GaN optical guide layer, and a p-AI. fl7 G a. . 93 N cladding layer, including p-G a N layer.
  • the details of each semiconductor layer forming the multilayer structure 30 may be other depending on the type of the semiconductor laser.
  • the laminated structure 30 is composed of a nitride semiconductor layer selectively grown from the openings of the insulating films 1-2. Since the nitride semiconductor is unlikely to grow on the insulating film 1-2 due to the selective growth, the thickness of the laminated structure formed on the opening of the insulating film 102 depends on the nitride semiconductor deposited on the insulating film 102. (In Figure 5, its thickness is 0).
  • a ridge stripe having a width of about 2 m is formed on the p-type nitride semiconductor 104.
  • a current injection region is formed on the top of the ridge stripe.
  • a p-electrode 106 made of, for example, Ni / Au is formed by a lift-off method so as to be in contact with the surface of the p-type nitride semiconductor 1-4 exposed at the top of the ridge stripe.
  • an n-electrode 1-7 made of, for example, T i / A I is formed after performing a polishing treatment as necessary.
  • the device shown in FIG. 1 is formed by the method described above.
  • Each element has, as a chip substrate, an element portion of the substrate 101 that originally was in a single state.
  • the p-electrode 106 be formed only on the opening of the insulating film 102. In this case, since the p-electrode 106 does not exist in the chip division region (part between elements) due to the secondary cleavage, defects such as peeling of the p-electrode due to chip division hardly occur.
  • a groove-like void 40 extending in the ⁇ 1-1100> direction is formed between the adjacent laminated structures 30.
  • the laminated structure is continuously present on the substrate 1-1 even in the inter-element portion, the above-mentioned groove-shaped void does not exist. .
  • the presence of such groove-shaped voids 40 has the effect of facilitating the secondary orientation in the ⁇ 1-1100> direction.
  • the secondary cleavage in the ⁇ 1-1> ⁇ 0> direction is facilitated by forming the groove 12 in the main surface 10 of the substrate "101". Even if the groove 12 is not formed in the main surface 1 ⁇ of the substrate 101, the presence of the groove-like void 40 extending in the ⁇ 1 ⁇ 100> direction allows the groove in the ⁇ 1 ⁇ 100> direction. There is a possibility that secondary planning can be executed with good yield. In such a case, it is not necessary to form the groove 12 in the main surface of the substrate 101. When no groove is formed in the main surface of the substrate 101, it is preferable to increase the selectivity during selective growth and to make the thickness of the semiconductor deposited on the insulating film 102 sufficiently small. However, when the substrate 101 has a thickness exceeding 100 m, it is preferable to provide the groove 12 in addition to the groove-shaped void 4 mm.
  • the groove 1 continuous in the 1 1 ⁇ 2 0> direction is used.
  • the average thickness in the inter-element portion of the substrate 101 is made relatively thinner than the other portions, but instead of forming the grooves 12, a plurality of pit rows are formed. Good. Further, the groove array may be formed on the back side of the substrate. Industrial applicability
  • the present invention greatly contributes to practical use of a short wavelength semiconductor laser expected to be used in the field of optical information processing.
  • the crystal structure of the nitride semiconductor substrate is hexagonal, and it is difficult to cleave in the ⁇ 100> direction.
  • the average thickness of the inter-element portion is larger than the thickness of the element portion.
  • Small Sece a nitride semiconductor substrate is used and a nitride semiconductor laminated structure is selectively grown on the device portion, cleavage at the device portion is facilitated.
  • a nitride semiconductor substrate is used.
  • nitride semiconductor devices can be mass-produced with high yield, so that short-wavelength light sources such as blue semiconductor lasers can be supplied at low cost.

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Abstract

　本発明による窒化物半導体素子の製造方法は、複数のチップ用基板に分割される窒化物半導体基板であって、分割後に各チップ用基板として機能する複数の素子部分と、前記素子部分を結合している素子間部分とを有し、前記素子間部分の平均厚さが前記素子部分の厚さよりも小さい窒化物半導体基板を用意する工程（Ａ）と、前記素子部分上にストライプ状開口部を有するマスク層を窒化物半導体基板の上面に形成する工程（Ｂ）と、前記窒化物半導体基板の上面のうち、前記マスク層の前記開口部を介して露出している領域上に、窒化物半導体の層を選択的に成長させる工程（Ｃ）と、前記窒化物半導体基板の素子間部分から前記窒化物半導体基板をへき開し、個々に分割されたチップ用基板を有する複数の窒化物半導体素子を形成する工程（Ｄ）とを含む。

Description

明 細 書
窒化物半導体素子およびその製造方法 技術分野
本発明は、 光情報処理分野などへの ¾用が期待される半導体レー ザなどの窒化物半導体素子およびその製造方法に関する。 背景技術
光ディスクの記録密度を拡大するためには、 データの読み出し 書き込みに必要なレーザ光の波長を短くすることが求められる。 現 在普及している DVDのプレーヤゆレコーダでは、 波長 660 nm 帯の赤色半導体レーザが広く用いられており、 この赤色半導体レー ザは、 例えば I nGaA l P系化合物半導体を G a A s基板上にェ ピタキシャル成長させることによって製造される。
近年、 DVDよりも記録密度を拡大するだめ、 次世代の光デイス クが活発に開発されてし、る。 そのような次世代光ディスク用の光源 としては、 赤色の光よりも波長が更に短し、青紫色レーザ光 （波長 4 〇〇nm帯） を安定に放射することが要求される。
V族元素に窒素 （N) を含有する I I I一 V族窒化物半導体ば、 GaAs系半導体に比べてバンドギヤップが大きく、 吸放出される 光のエネルギーが大きくなるため、 発光波長が短し、。 このため、 窒 化物半導体は、 短波長光の発光材料として有望視されている。 窒化物半導体の中でも、 窒化ガリウム系化合物半導体 （GaN系 半導体： A 1 XG ay I nzN (0≤ X， y， z≤ 1 x + y + z二 1 ) ) の研究が盛んに行われ、 青色発光ダイオード （LED) ゆ緑 色 L EDが実用化されている。 また、 光ディスク装置の大容量化の ために、 400n m帯に発振波長を有する半導体レーザが必要とさ れており、 G a N系半導体を材料とする半導体レーザの開発が進め られて.いる。
しかし、 このよ な GaN系半導体レーザは、 GaAs系半導体 レーザとは異なり、 半導体基板を用いることなく、 サファイア基板、 またはサファイア上低転位基板を用いて作製されてきた。 良質な G aN系半導体基板の作製が困難であったからである。 しかし、 最近、 G a N系半導体基板の品質が向上してきたため、 G a N系半導体基 板を用いて窒化物半導体素子を作製することが検討され始めている。 図 9は、 G a N基板上に積層構造を有する従来の半導体レーザの 構造を示す斜視図である。 このような半導体レーザは、 例えば、 特 開平 1 1—330622号公報ゅ特開 2001 - 14835了号公 報などに開示されている。 図 1〇から図 14を参照しながら、 図 9 の半導体レーザの製造方法を説明する。
まず、 図 10に示す n型 G aN基板 301を用意する。 n型 Ga N基板 301は、 六方晶の単結晶から構成されており、 その主面 (上面） は （0001 ) 面である。
次に、 図 1 1に示すように、 有機金属気相成長 （MOCVD) 法 により、 n型 GaN基板 30 "1上に n型窒化物半導体 303と ο型 窒化物半導体 304とを堆積する。 n型窒化物半導体 303は、 n 型 G a N基板 301に近い側から、 n— A l GaNクラッド層およ び n— GaN光ガイド層を含み、 p型窒化物半導体 304は、 n型 6&1\1基板3〇1に近い側から、 Ga，— x I nxN/G a,-y I n,N (0< y < x < 1 ) 多重量子井戸 （MQW) 活性層、 p— GaN光 ガイド層、 p— A I GaNクラッド層、 および p— GaNコンタク 卜層を含む。
次に、 図 1 2に示されるように、 ρ型窒化物半導体 304の上面 を加工し、 それぞれが 2 m程度の幅を有する複数のリッジス卜ラ ィプを形成する。 なお、 図 12は、 共振器長方向に垂直な面で切り 取った断面を示してし、る。
この後、 図 1 3に示すように、 p型窒化物半導体 304に形成さ れた各リッジス卜ライプの両側を絶縁膜 305によって覆う。 リッ ジス卜ライプの上面は、 絶縁膜 305に形成され ス卜ライプ状の 開口部を介して露出している。 その後、 リツジス卜ライプの頂部に おける p型窒化物半導体 304と接するよ に、 例えば N i /Au から成る ρ電極 306を形成する。 基板 301の裏面には、 必要に 麻じて研磨処理を施し 後、 例えば、 T i ZA Iからなる n電極 3 0了を形成する。
次に、 基板 301の <1 1—20〉方向に沿って、 一次へき閧を 行ない、 (1 - 00) 面からなる共振器端面を形成する。 より具 体的には、 一次へき開により、 1つのウェハから多数のバーを形成 する。 各バーは、 図 13の紙面に平行な共振器端面を有している。 その後、 各バーを二次へき開によって多数のチップに分離する。 よ り具体的には、 <1ー100〉方向に沿って二次へき閧を行ない、 図 14に示すようにチップの分離を行なう。 く 1一 100〉方向は、 (1一 100) 面からなる共振器端面に垂直であり、 二次へき開に よって露出する面は、 共振器端面および基板主面の両方に垂直な
(1 1 -20) 面である。
図 9の素子を動作させるとき、 n電極 3〇7を接地し、 不図示の 駆動回路により p電極 306に電圧を印可する。 すると、 MQW活 性層に向かって p電極 306側からホールが注入されるとともに、 n電極 30了側から MQW活性層に向かって電子が注入される。 そ の結果、 MQW活性層内で反転分布が形成され、 光学利得を生じる だめ、 発振波長 400 n m帯のレーザ発振が引き起こされる。
上述の方法によって半導体レーザチップを作製する場合、 チップ 分離のための二次へき開の歩留まりが悪いという問題がある。 これ は、 G a Nなどの窒化物半導体基板が有する結晶構造に起因する問 題である。
一般に、 六方晶の窒化物半導体では、 （1一 100) 面がへき開 されやすい面方位であり、 これと垂直な （1 1 -20) 面は （1一 100) 面と比較してへき開されにくい。 そこで、 GaN基板上を 用いる半導体レーザの場合、 高品質の共振器端面を得る めに、 通 常、 一次へき開をく 1 1一 20>方向に沿って行ない、 (1 -10 〇） 面からなる共振器端面を形成する。 その後、 チップ分離のため の二次へき開を < 1一 100〉方向に沿って行う。 しかしながら、 < 1 - 1 〇0〉方向に沿ってへき開する場合、 < 1 — 1 00〉方向 に対して 3〇度ずれた方向、 例えば < 2— 1 - 1 0>方向に沿って 割れることが多く、 歩留まりが低下する。
本発明は上記の事情を鑑みてなされたものであり、 その目的とす るところは、 製造歩留まりの高い窒化物半導体素子およびその製造 方法を提供することにある。 発明の開示 本発明による窒化物半導体素子の製造方法は、 複数のチップ用基 板に分割される窒化物半導体基板であって、 分割後に各チップ用基 板として機能する複数の素子部分と、 前記素子部分を結合している 素子間部分とを有し、 前記素子間部分の平均厚さが前記素子部分の 厚さよりち小さい窒化物半導体基板を用意する工程 （A) と、 前記 素子部分上にス卜ライプ状開口部を有するマスク層を窒化物半導体 基板の上面に形成する工程 （B) と、 前記窒化物半導体基板の上面 のうち、 前記マスク層の前記開口部を介して露出している領域上に、 窒化物半導体の層を選択的に成長させる工程 （C) と、 前記窒化物 半導体基板の素子間部分から前記窒化物半導体基板をへき開し、 個々に分割され チップ用基板を有する複数の窒化物半導体素子を 形成する工程 （D) とを含 。
好ましい実施形態において、 前記工程 （A) は、 上面の平坦な窒 化物半導体基板を用意する工程 （a 1 ) と、 前記基板の上面に溝を 形成することによって前記素子間部分の平均厚さを前記素子部分の 厚さよりも小さくする工程 （a 2) とを含む。
好ましい実施形態において、 前記工程 （a 1 ) では、 前記上面が (〇 O〇 1 ) 面の G a N系化合物半導体基板を用意し、 前記工程 ( a 2 ) では、 く 1 _ 1 0 0〉方位に延びる溝を形成する。
好ましい実施形態において、 前記工程 （a 2 ) は、 前記基板の上 面を◦. 1 m以上エッチングすることによって前記溝を形成する 工程を含む。
好ましい実施形態において、 前記工程 （C ) では、 選択成長法に より、 G a N系化合物半導体の層を含 積層構造を形成する。
好ましい実施形態において、 前記工程 （D ) の分割を行な 時点 において、 前記窒化物半導体基板の素子間部分上に存在している窒 化物半導体の層の合計厚さは、 前記素子部分上に存在している窒化 物半導体の層の合計厚さよりも小さい。
本発明の半導体発光素子は、 共振器長方向に延びるス卜ライプ状 凸部を有する窒化物半導体基板と、 前記窒化物半導体基板の主面上 に形成され、 前記ス卜ライプ状凸部の上面における選択された領域 上にス卜ライプ状開口部を有するマスク層と、 前記ストライプ状凸 部の上面における選択され 領域上に成長した窒化物半導体の積層 構造とを備え、
前記窒化物半導体の積層構造の厚さが、 前記マスク層上に存在す る窒化物半導体の厚さよりち大きい。 好ましい実施形態において、 前記窒化物半導体の積層構造は、 p 型半導体の層および n型半導体の層を含む。
好ましい実施形態において、 前記基板は、 上面が （0 0 0 1 ) 面 の G a N系化合物半導体基板であり、 共振器端面が （1 — 1 0 0 ) 面である。
好ましい実施形態において、 前記凸部の幅は、 5 0 m以上 5 0 O w m以下であり、 前記マスク層のス卜ライプ状開口部の幅は、 3 0 m以上 4 8〇 m以下であり、 かつ前記凸部の幅よりも狭い。 前記窒化物半導体の積層構造の幅は前記マスク層のス卜ライプ状 開口部の幅よりち大きく、 前記窒化物半導体の積層構造は前記マス ク層上に横方^へ成長した部分を含んでいる。
好ましい実施形態におし、て、 前記マスク層は前記基板の凸部の両 側面を覆っている。
好ましい実施形態では、 前記窒化物半導体基板の主面において、 前記基板の凸部の両側に存在する段差の高さは、 0. 1 m以上で ある。 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明による窒化物半導体素子の実施形態の構造を示す 斜視図である。
図 2は、 図 1の窒化物半導体素子の製造方法を示す工程断面図で
図 3は、 図 1の窒化物半導体素子の製造方法を示す工程断面図で ある。
囡4は、 図 1 の窒化物半導体素子の製造方法を示す工程断面図で あ 0。
図 5は、 図 1の窒化物半導体素子の製造方法を示す工程断面図で ある。
図 6は、 図 1の窒化物半導体素子の製造方法を示す工程断面図で あ ό。 図了は、 図 1の窒化物半導体素子の製造方法を示す工程断面図で あ o
図 8は、 図 1の窒化物半導体素子の製造方法を示す工程断面図で あ "&。
図 9は、 従来の窒化物半導体レーザの構造を示す斜視図である。 図 1 0は、 図 9の窒化物半導体レーザの製造方法を示す工程断面 図である。
図 1 1は、 図 9の窒化物半導体レーザの製造方法を示す工程断面 図である。
図 1 2は、 図 9の窒化物半導体レーザの製造方法を示す工程断面 図である。
図 1 3は、 図 9の窒化物半導体レーザの製造方法を示す工程断面 図である。
図 1 4は、 図 9の窒化物半導体レーザの製造方法を示す工程断面 図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 添付の図面を参照しながら、 本発明の実施形態を詳細に説 明する。
まず、 図 1 を参照する。 図 1 は、 本実施形態の窒化物半導体レー ザの構造を示す斜視図である。 図示されるように、 本実施形態にお ける基板 1 〇 1 は、 六方晶の結晶構造を有する n型 G a N単結晶か ら形成されている。 n型 G a N基板 1 0 1 の主面 （上面） は （0 0 O 1 ) 面である。 また、 n型 GaN基板 1 〇1は、 共振器端面が
(1 -100) 面、 素子の側面が （1 1—20) 面となるようにへ き開され、 チップに分割されたちのである。
本実施形態では、 基板 101として n型の G a N基板を用いてい るが、 素子構造に麻じて導電型が反転されていても良い。 また、 六 方晶の結晶構造を有する窒化物半導体基板であれば、 他に A I Ga N基板ゆ A l N基板などを用いてち良い。 図 1に示されるよ に、 n型 G aN基板 101の主面には、 共振 器長方向く 1—1〇〇〉に沿って延びるス卜ライプ状凸部が形成さ れている。 好ましい実施形態において、 この凸部の幅は例えば 50 m以上 5〇〇 m以下の範囲に設定される。 なお、 共振器長は、 例えば 400 u m以上 800 u m以下の範囲に設定される。
n型 G aN基板 "1 01の主面のストライプ状凸部が形成されてい る領域の両側には、 凸部の上面レベルよりも低いレベルに位置する 面が存在し、 段差 （0. 1〜1〇 m) が形成されている。 このだ め、 n型 GaN基板 1 01の共振器端面を、 共振器長方向から見た 場合、 n型 G aN基板 101の上部が凸状に盛りあがっているよう に観察される。
ま 、 n型 GaN基板 101の主面には、 選択成長のマスク層と して機能する絶縁膜 1 〇 2が形成されている。 絶縁膜 102は、 例 えばシリコン窒化膜から形成され、 ス卜ライプ状凸部の上面におけ る選択された領域上にス卜ライプ状開口部を有しているが、 基板主 面の他の領域を被覆している。 ストライプ状開口部の幅は、 30 m以上 4 8 0 m以下であり、 凸部の幅よりも狭く設計されること が好ましい。
絶縁膜 1 0 2は、 その上に窒化物半導体が成長しにくい材質であ れぱ、 どのよ 5な材料から形成されてし、ても良し、が、 好ましくは、 シリコンナイトライド、 シリコン才キシナイトライド、 シリコン酸 化物、 酸化アルミニウムなどから形成される。 なお、 選択成長のマ スクとして機能すさ材料であれば、 マスク層は必ずしも絶縁性を有 している必要がないため、 半導体や金属からマスク層を形成するこ とも可能である。
本実施形態では、 n型 G a N基板 1 0 1 におけるストライプ状凸 部の上面に窒化物半導体の積層構造が形成されている。 この積層構 造は、 後に詳しく説明する^ 5に、 絶縁膜 1 0 2によって主面が部 分的に覆われた n型 G a N基板 1 0 1上に選択的に成長させられた ちのである。 なお、 図面では、 絶縁膜 1 0 2上に窒化物半導体が全 ぐ堆積していないように記載されているが、 窒化物半導体の積層構 造の厚さよりも薄い層であれば、 絶縁膜; 1 0 2の全体を被覆してい てもよい。 選択成長の条件によっては、 絶縁膜 1 〇 2上にも窒化物 半導体が成長する場合があるが、 絶縁膜 1 0 2上に存在する窒化物 半導体の厚さが窒化物半導体の積層構造の厚さ （高さ） よりも小さ ければ、 問題ない。
n型 G a N基板 1 〇 1 におけるス卜ライプ状凸部上に形成された 窒化物半導体の積層構造は、 より詳細には、 基板 1 0 1上に成長し n型窒化物半導体 1 0 3と、 n型窒化物半導体 1 0 3上に成長し た ID型窒化物半導体 1 0 4とを含んでおり、 これらの半導体 1 〇 3、 1 〇4は、 更に多様な組成の窒化物半導体層を含んでいる。
p型窒化物半導体 1 0 4の上部は、 リツジス卜ライプ形状に加工 されており、 リツジス卜ライプの頂部に開口を有する絶縁膜 1 0 5 で被覆されている。 そして、 リツジス卜ライプ頂部の p型化合物半 導体 1 0 4と接するように p電極 1 0 6が形成されており、 基板 1 0 1の裏面側には n電極 1 0了が形成されている。 窒化物半導体の積層構造の幅は、 絶縁膜 1 0 2のストライプ状開 口部の幅より広くてち良い。 図示されている例における窒化物半導 体の積層構造は、 絶縁膜 1 0 2上に横方向へ成長した部分を含んで いる。 この積層構造の底部における幅は、 例えば 4 0 m以上 4 9 0 m以下の範囲に設定される。
図 1 に示す半導体レーザでは、 絶縁膜 1 0 2に設けた開口部の幅 が共振器長方向に一定であるが、 開口部の幅が位置に] じて変化す るように絶縁膜 1 0 2がバタ一ニングされていてもよい。 絶縁膜 1 〇 2における開口部の形状、 大きさ、 位置を調節することにより、 選択成長によって形成される窒化物半導体の積層構造の形伏、 大き さ、 および位置を制御することが可能である。 また、 絶縁膜 1 0 2 の開口部のパターンが同一であっても、 選択成長の条件を調節する ことにより、 窒化物半導体の積層構造の幅を変化させることも可能 である。
図 1の素子によれば、 n電極 1 0了を接地し、 p電極 1 〇6に電 圧を加えることにより、 p電極 1 0 6側から多重量子井戸活性層に ホールを注入し、 ま n電極 1 0了側から多重量子井戸活性層に電 子を注入する。 こうして、 多重量子井戸活性層内で光学利得を生じ させ、 発振波長 400 n m帯のレーザ発振を引き起こすことができ る。
次に、 図 2から図 8を参照しながら、 図 1の半導体レーザを製造 する方法を説明する。
まず、 図 2に示すように、 六方晶の結晶構造を有し、 主面 10が (0001 ) 面である n型 G aN基板 1 01を用意する。 基板 1 0 1の厚さは、 例えば 40〇 である。 この段階における n型 Ga N基板 1 01は、 チップに分割されておらず、 直径が例えば 2イン チ程度のゥェ八形状を有している。 図 2は、 基板 1 01の一部を模 式的に示した部分拡大図である。
次に、 図 3に示すように基板 1 01の主面に溝 1 2を形成する。 本実施形態における溝 1 2の幅は 50 m、 深さは 5〇〇nmであ り、 溝の延びる方向 （図面の紙面に垂直な方向） は、 基板 1 01の < 1 -1 〇0>方向である （図 1参照） 。 この溝 1 2は、 2次へき 開を容易にするために形成される。 したがって、 溝 1 2は素子間部 分 1 6に形成され、 最終的なチップ用基板として基板 1 01から切 り出される素子部分 1 4は 隣接する 2つの溝 1 2の間の領域に位 置している。
本実施形態では、 溝 1 2の間隔 （素子部分 1 4の幅に略対廂する 大きさ） は、 例えば 45〇 mに設定される。 溝 1 2は周期的に配 列され、 そのピッチは、 最終的に基板 1 01から切り出される各素 子のチップサイズを規定することになる。 2次へき開を容易にする め、 溝 1 2の深さの下限値は、 0. 1 ； um以上に設定することが 好ましい。 一方、 溝 1 2の深さの上限値は、 プロセス開始時点にお ける基板厚さの 1 0 %程度である。 溝 1 2の深さが基板厚さに比べ て上記の割合を超えて大きくなりすぎると、 基板 1 0 1の機械的強 度が低下し、 製造工程中に基板 1 0 1が破損する可能性がある。 このような溝 1 2は、 フォ卜リソグラフィ技術によって基板 1 0 1の主面 1 0上にレジス卜パターン （不図示） を形成しだ後、 この レジストパターンをマスクとして基板 1 0 1 をエッチングすること によって容易に形成される。 溝 1 2の形成は、 例えば反 ¾性イオン エッチングによって好適に行なうことができる。 この場合、 溝 1 2 の深さはエッチング時間で管理される。
次に、 シリコン窒化膜からなる絶縁膜 1 0 2をスパッタ法によつ て基板 1 0 1 の主面上に堆積する。 絶縁膜 1 0 2の厚さは、 選択成 長のマスクとして機能する大きさであれば任意である。 絶縁膜 1 0 2の絶縁耐圧は考慮する必要がない。 本実施形態では、 厚さ約 5〇 n mのシリコン窒化膜からなる絶縁膜 1 0 2を形成している。 その 後、 図 4に示すように、 絶縁膜 1 〇2をパターニングすることによ り、 溝 1 2と溝 1 2との間の部分 （基板主面の凸部） の位置に絶縁 膜 1 〇 2の開口部を形成する。 開口部を介して基板 1 0 1の凸部の —部が露出する。 溝 1 2は絶縁膜 1 0 2によって全体が覆われた状 態にある。 この開口部の平面形状は、 共振器長方向に長手方向を有 するス卜ライプ形状である。
次に、 図 5に示すように、 M O C V D法を用いて、 窒化物半導体 の積層構造 3〇を形成する。 この積層構造 3 0は、 基板 1 0 1 に近 い側から、 n型窒化物半導体 103および p型窒化物半導体 1〇4 を含んでいる。 より詳細には、 n型窒化物半導体 103が、 n— A I 0.。7G ao.^Nクラッド層および n— G a N光ガイド層を含み、 p 型窒化物半導体 1 04が多重量子井戸活性層、 P- GaN光ガイド層、 p— A I。.fl7G a。.93Nクラッド層、 p—G a N層を含んでいる。 積 層構造 30を構成する各半導体層の詳細は、 半導体レーザの種類に ¾じて他のものであってもよい。
積層構造 30は、 絶縁膜 1〇2の開口部から選択的に成長した窒 化物半導体の層から構成される。 選択成長により、 窒化物半導体は 絶縁膜 1 〇2上には成長しにくいため、 絶縁膜 102の開口部上に 形成される積層構造の厚さは、 絶縁膜 102上に堆積する窒化物半 導体の厚さよりも大きい （図 5では、 その厚さは 0である） 。
次に、 図 6に示すように、 p型窒化物半導体 104に幅 2 m程 度のリツジス卜ライプを形成する。 次に、 図了に示すように、 リツ ジス卜ライプの両側を絶縁膜 105で覆つだ後、 リツジス卜ライプ の頂部に電流注入領域を形成する。 そして、 リフ卜オフ法により、 リッジス卜ライプ頂部に露出している p型窒化物半導体 1 〇4表面 に接するように、 例えば N iノ Auからなる p電極 106を形成す る。 基板 101の裏面には、 必要に じて研磨処理を施した後、 例 ぇぱ、 T i /A Iからなる n電極 1〇7を形成する。
この後、 基板 1〇 1のく 1 1 _20〉方向に沿って一次へき開を 行ない、 (1 -100) 面からなる共振器端面を形成する。 共振器 端面は、 図 7の紙面に平行である。 この一次へき関により、 一枚の ゥ工八から多数のバーが形成される。 各バーでは、 図 7に示すよう に複数の素子が直列的に連結し 状態にある。
次に、 基板 1 〇 1の溝 1 2が形成されている部分から、 共振器端 面に垂直な < 1— 1 〇0〉方向に沿って二次へき閧を行なう。 こう して、 図 8に示すように、 チップに分割された素子を得ることがで きる。 囡8では、 3つの素子のみが図示されているが、 現実には多 数の素子が各バーから形成される。 図 8において、 隣接する素子の 二次へき閧によって生じた ( 1 1 - 2 0 ) 面が相互に対向するよ o に図示されている。
上述した方法で、 図 1の素子が形成される。 各素子は、 もともと 一枚のゥェ八状態にあった基板 1 0 1 の素子部分をチップ用基板と して有している。
p電極 1 0 6は絶縁膜 1 0 2の開口部上にのみ形成されることが 望ましい。 この場合、 二次へき開によるチップ分割領域 （素子間部 分） に p電極 1 0 6が存在しないため、 チップ分割によって、 p電 極が剥がれる等の不良が発生しにくい。
なお、 本実施形態によれば、 例えば図 7に示すように、 隣接する 積層構造 3 0の間に < 1—1 0 0〉方向の延びる溝状空隙 4 0が形 成される。 これに対して、 従来例では、 図 1 3に示されるように素 子間部分でも基板 1 〇 1上に積層構造が連続的に存在しているため、 上記の溝状空隙は存在していない。 このような溝状空隙 4 0の存在 ち、 < 1 - 1 0 0〉方向の二次へき閧を容易にする効果を示す。
本実施形態では、 基板 "1 0 1 の主面 1 0に溝 1 2を形成すること によってく 1—1 〇0〉方向の二次へき開を容易化しているが、 こ のような溝 1 2を基板 1 0 1 の主面 1 〇に形成しない場合でも、 く 1 - 1 0 0〉方向に延びる溝状空隙 4 0の存在により、 く 1—1 0 0〉方向の二次へき閧を歩留まり良く実行できる可能性がある。 そ のよ 5な場合、 基板 1 0 1 の主面に溝 1 2を形成する必要はなくな る。 このように基板 1 0 1 の主面に溝を形成しない場合は、 選択成 長時における選択性を高め、 絶縁膜 1 0 2上に堆積する半導体の層 厚を充分に小さくすることが好ましい。 ただし、 基板 1 0 1 が 1 〇 0 mを超えるような厚さを有する場合は、 溝状空隙 4〇に加えて 溝 1 2を設けることが好ましい。
なお、 上記の実施形態では、 く 1 1— 2 0 >方向に連続した溝 1
2を形成することにより基板 1 0 1 の素子間部分における平均厚さ を他の部分よりも相対的に薄くしているが、 溝 1 2を形成する代わ りに、 複数のピット列を形成してち良い。 また、 溝ゆピッ 卜列は、 基板の裏面側に形成してち良い。 産業上の利用可能性
本発明は、 光情報処理分野などへの) 用が期待される短波長半導 体レーザの実用化に大きく寄与する。 一般に、 窒化物半導体基板の 結晶構造は六方晶であり、 く 1一 1 0 0〉方向のへき開が困難であ るが、 本発明では、 素子間部分の平均厚さが素子部分の厚さよりも 小さ ( 窒化物半導体基板を用い、 窒化物半導体の積層構造を素子部 分上に選択的に成長させるため、 素子部分でのへき開が容易になる。 本発明によれば、 窒化物半導体基板を用いて窒化物半導体素子を歩 留まり良く量産できるので、 青色半導体レーザなどの短波長光源を 安価に供給できるよろになる。

Claims

1 . 複数のチップ用基板に分割される窒化物半導体基板であつ て、 分割後に各チップ用基板として機能する複数の素子部分と、 前 記素子部分を結合している素子間部分とを有し、 前記素子間部分の
¾!目 .
平均厚さが前記素子部分の厚さよりち小さい窒化物半導体基板を用 求
意する工程 （A ) と、
の
前記素子部分上にス卜ライプ状開口部を有するマスク層を窒化物 範
半導体基板の上面に形成する工程 （B ) と、
囲
前記窒化物半導体基板の上面のうち、 前記マスク層の前記開口部 を介して露出している領域上に、 窒化物半導体の層を選択的に成長 させる工程 （C ) と、 前記窒化物半導体基板の素子間部分から前記窒化物半導体基板を へき開し、 個 に分割されたチップ用基板を有する複数の窒化物半 導体素子を形成する工程 （D ) と、 を含む窒化物半導体素子の製造方法。
2. 前記工程 （A ) は、
上面の平坦な窒化物半導体基板を用意する工程 （a 1 ) と、 前記基板の上面に溝を形成することによって前記素子間部分の平 均厚さを前記素子部分の厚さよりち小さくする工程 （a 2 ) と、 を含む、 請求項 1 に記載の製造方法。
3. 前記工程 （a 1 ) では、 前記上面が （0 0 0 1 ) 面の G a N系化合物半導体基板を用意し、
前記工程 （a 2 ) では、 < 1 一 1 0 0 >方位に延びる溝を形成す る、 請求項 2に記載の製造方法。
4. 前記工程 （a 2 ) は、 前記基板の上面を 0. 1 m以上ェ ツチングすることによって前記溝を形成する工程を含 、 請求項 3 に記載の製造方法。
5. 前記工程 （C ) では、 選択成長法により、 G a N系化合物 半導体の層を含 ¾積層構造を形成する請求項 1から 4のいずれかに 記載の製造方法。
6. 前記工程 （D ) のへき開を行なろ時点において、 前記窒化 物半導体基板の素子間部分上に存在している窒化物半導体の層の合 計厚さは、 前記素子部分上に存在している窒化物半導体の層の合計 厚さよりも小さい、 請求項 1から 5のいずれかに記載の製造方法。
7. 共振器長方向に延びるス卜ライプ状凸部を有する窒化物半 導体基板と、
前記窒化物半導体基板の主面上に形成され、 前記ス卜ライプ状凸 部の上面における選択されだ領域上にス卜ライプ状開口部を有する マスク層と、
前記ス卜ライプ状凸部の上面における選択されだ領域上に成長し 窒化物半導体の積層構造と、
を備え、 前記窒化物半導体の積層構造の厚さが、 前記マスク層上に存在す る窒化物半導体の厚さよりも大きい、 半導体発光素子。
8. 前記窒化物半導体の積層構造は、 p型半導体の層および n 型半導体の層を含 請求項 7に記載の半導体発光素子。
9. 前記基板は、 上面が （0 0 0 1 ) 面の G a N系化合物半導 体基板であり、
共振器端面が （1 一 1 0 0 ) 面である、 請求項 7または 8に記載 の半導体発光素子。
1 0. 前記凸部の幅は、 5 0 i m以上 5〇0 m以下であり、 前記マスク層のス卜ライプ状開口部の幅は、 3 0 m以上 4 8 0 m以下であり、 かつ前記凸部の幅よりち狭い請求項 7から 9の Ι ずれかに記載の半導体発光素子。
1 1 . 前記窒化物半導体の積層構造の幅は、 前記マスク層のス 卜ライプ状開口部の幅よりも大きく、 前記窒化物半導体の積層構造 は前記マスク層上に横方向へ成長し 部分を含んでいる請求項了か ら 1 0のいずれかに記載の半導体発光素子。
1 2. 前記マスク層は、 前記基板の凸部の両側面を覆っている 請求項 7から 1 1 のいずれかに記載の半導体発光素子。
1 3. 前記窒化物半導体基板の主面において、 前記基板の凸部 の両側に存在する段差の高さは、 0. 1 m以上である請求項 7か ら 1 2のいずれかに記載の半導体発光素子。
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