(57)【要約】【課題】半導体装置の信頼性を向上する。【解決手段】本実施の形態１における特徴点は、例えば、ｐ型クラッド層ＰＣＬが、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２、および、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３から構成されている点にある。このとき、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のバンドギャップの大きさ（Ｅｇ１）は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のバンドギャップの大きさ（Ｅｇ２）よりも小さくなっている。さらに、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３のバンドギャップの大きさ（Ｅｇ３）は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のバンドギャップの大きさ（Ｅｇ１）よりも大きく、かつ、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のバンドギャップの大きさ（Ｅｇ２）よりも小さくなっている。【選択図】図２
2014060288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子を含み、
前記発光素子は、
（ａ）光を発する発光層として機能する活性層と、
（ｂ）前記活性層上に形成された電流阻止層と、
（ｃ）前記電流阻止層に設けられた開口部と、
（ｄ）前記開口部の内部から前記開口部上に形成された半導体層からなる第１クラッド層と、
（ｅ）前記開口部を除く前記電流阻止層上に形成された半導体層からなる第２クラッド層と、
（ｆ）前記第１クラッド層上から前記第２クラッド層にわたって形成された半導体層からなる第３クラッド層と、を備え、
前記第１クラッド層のバンドギャップをＥｇ１とし、
前記第２クラッド層のバンドギャップをＥｇ２とする場合、
Ｅｇ１＜Ｅｇ２の関係を満たす半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記第１クラッド層と前記第３クラッド層との界面は、前記第２クラッド層と前記第３クラッド層との界面よりも前記電流阻止層から離れている半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置であって、
前記第１クラッド層の厚さは、前記第２クラッド層の厚さよりも厚い半導体装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置であって、
さらに、前記第３クラッド層のバンドギャップをＥｇ３とする場合、
Ｅｇ１＜Ｅｇ３＜Ｅｇ２の関係を満たす半導体装置。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記第１クラッド層、前記第２クラッド層、および、前記第３クラッド層は、アルミニウムとガリウムと窒素とを含む窒化物半導体層から構成されており、
前記第１クラッド層を構成する窒化物半導体層のガリウム組成比は、前記第２クラッド層を構成する窒化物半導体層のガリウム組成比よりも大きい半導体装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置であって、
前記第３クラッド層を構成する窒化物半導体層のガリウム組成比は、前記第１クラッド層を構成する窒化物半導体層のガリウム組成比よりも小さく、前記第２クラッド層を構成する窒化物半導体層のガリウム組成比よりも大きい半導体装置。
【請求項７】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記第１クラッド層、前記第２クラッド層、および、前記第３クラッド層は、アルミニウムとガリウムと窒素とを含む窒化物半導体層から構成されており、
前記第１クラッド層を構成する窒化物半導体層のアルミニウム組成比は、前記第２クラッド層を構成する窒化物半導体層のアルミニウム組成比よりも小さい半導体装置。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体装置であって、
前記第３クラッド層を構成する窒化物半導体層のアルミニウム組成比は、前記第１クラッド層を構成する窒化物半導体層のアルミニウム組成比よりも大きく、前記第２クラッド層を構成する窒化物半導体層のアルミニウム組成比よりも小さい半導体装置。
【請求項９】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記第１クラッド層は、窒化ガリウム層と、窒化アルミニウムガリウム層との多層積層構造から形成されている半導体装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体装置であって、
前記第１クラッド層は、超格子構造をしている半導体装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記活性層の下層には、半導体層を介して窒化ガリウムからなる半導体基板が配置され、
前記半導体基板の素子形成面が（０００１）面であり、
［１−１００］方向、または、［１１−２０］方向への前記素子形成面のオフ角が、０．２度以上０．６度以下である半導体装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記電流阻止層の表面には、絶縁膜が形成されている半導体装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の半導体装置であって、
前記電流阻止層は、アルミニウムと窒素を含む窒化物半導体層から形成され、
前記電流阻止層の表面に形成されている前記絶縁膜は、酸化膜である半導体装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記第１クラッド層の屈折率をｎ１とし、
前記第２クラッド層の屈折率をｎ２とし、
前記第３クラッド層の屈折率をｎ３とする場合、
ｎ２＜ｎ３＜ｎ１の関係を満たす半導体装置。
【請求項１５】
発光素子を含む半導体装置の製造方法であって、
（ａ）光を発する発光層として機能する活性層を形成する工程と、
（ｂ）前記活性層上に電流阻止層を形成する工程と、
（ｃ）前記電流阻止層に開口部を形成する工程と、
（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記開口部の内部から前記開口部を形成した前記電流阻止層上にわたって、所定の結晶成長条件で窒化アルミニウムガリウムからなるクラッド層を形成する工程と、を備え、
前記（ｃ）工程後の前記電流阻止層の表面には、絶縁膜が形成され、
前記（ｄ）工程では、同一の前記結晶成長条件を維持した連続的な前記窒化アルミニウムガリウムの結晶成長により、前記開口部の内部から前記開口部上にわたる第１クラッド層と、前記開口部を除く前記電流阻止層上の第２クラッド層と、前記第１クラッド層上から前記第２クラッド層上にわたる第３クラッド層からなる前記クラッド層が形成され、
前記（ｄ）工程で形成される前記クラッド層においては、
前記第１クラッド層のガリウム組成比が、前記第２クラッド層のガリウム組成比よりも大きく、
前記第３クラッド層のガリウム組成比が、前記第２クラッド層のガリウム組成比よりも大きく、かつ、前記第１クラッド層のガリウム組成比よりも小さくなる半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第１クラッド層の厚さは、前記第２クラッド層の厚さよりも厚くなる半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
発光素子を含む半導体装置の製造方法であって、
（ａ）光を発する発光層として機能する活性層を形成する工程と、
（ｂ）前記活性層上に電流阻止層を形成する工程と、
（ｃ）前記電流阻止層に開口部を形成する工程と、
（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記開口部の内部から前記開口部を形成した前記電流阻止層上にわたって、窒化ガリウムの結晶成長条件と、窒化アルミニウムガリウムの結晶成長条件を交互に繰り返す周期的結晶成長条件でクラッド層を形成する工程と、を備え、
前記（ｃ）工程後の前記電流阻止層の表面には、絶縁膜が形成され、
前記（ｄ）工程では、同一の前記周期的結晶成長条件を維持した連続的な結晶成長により、前記開口部の内部から前記開口部上にわたって、窒化ガリウム層と窒化アルミニウムガリウム層との超格子構造からなる第１クラッド層と、前記開口部を除く前記電流阻止層に形成されたガリウムとアルミニウムと窒素とを含む半導体層からなる第２クラッド層と、前記第１クラッド層上から前記第２クラッド層上にわたって、窒化ガリウム層と窒化アルミニウムガリウム層との超格子構造からなる第３クラッド層からなる前記クラッド層が形成され、
前記（ｄ）工程で形成される前記クラッド層においては、
前記第１クラッド層の平均ガリウム組成比が、前記第２クラッド層の平均ガリウム組成比よりも大きく、
前記第３クラッド層の平均ガリウム組成比が、前記第２クラッド層の平均ガリウム組成比よりも大きく、かつ、前記第１クラッド層の平均ガリウム組成比よりも小さくなる半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第１クラッド層の厚さは、前記第２クラッド層の厚さよりも厚くなる半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置およびその製造技術に関し、例えば、半導体レーザに代表される発光素子を含む半導体装置およびその製造技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許第３９００１９６号（特許文献１）には、電流阻止層（電流狭窄層ともいう）を有する埋め込み型の半導体レーザの構造が記載されている。この特許文献１では、電流阻止層に開口部が設けられており、この開口部内を含む電流阻止層上に単一のｐ型クラッド層が形成されている。
【０００３】
特開平１０−２７０７９２号公報（特許文献２）には、光反射層に開口部が設けられており、この開口部内から開口部上にｐ−Ａｌ０．０８Ｇａ０．９２Ｎ層（埋込層）が形成され、かつ、開口部上を除く光反射層上にｐ−Ａｌ０．０８Ｇａ０．９２Ｎ層（クラッド層）が形成されている半導体レーザの構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９００１９６号
【特許文献２】特開平１０−２７０７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、光ディスクの記録や再生には、赤色の半導体レーザが使用されていたが、現在では、光ディスクの大容量および高密度化に対応するため、赤色よりも波長の短い青紫色の半導体レーザが多く使用されている。半導体レーザでは、半導体材料のバンドギャップの大きさに対応した光が射出されることから、赤色よりも波長の短い（エネルギーの大きい）青紫色の光を射出するためには、バンドギャップの大きな半導体材料を使用する必要がある。このことから、青紫色の半導体レーザには、バンドギャップの大きな窒化物半導体が使用されている。
【０００６】
このような窒化物半導体を使用した半導体レーザの構造として、例えば、電流阻止層を有する埋め込み構造の半導体レーザが存在する。この埋め込み構造の半導体レーザは、素子抵抗が低く、低電圧動作が可能であるという利点がある。
【０００７】
ここで、本発明者が、例えば、上述した埋め込み構造の半導体レーザに代表される発光素子に対して、信頼性を向上する観点から検討したところ、改善の余地が存在することが明らかになった。
【０００８】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１０】
一実施の形態によれば、電流阻止層に設けられた開口部の内部から開口部上に形成された半導体層からなる第１クラッド層と、開口部を除く電流阻止層上に形成された半導体層からなる第２クラッド層と、を有する。このとき、第１クラッド層のバンドギャップをＥｇ１とし、第２クラッド層のバンドギャップをＥｇ２とする場合、Ｅｇ１＜Ｅｇ２の関係がある。
【発明の効果】
【００１１】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１２】
一実施の形態によれば、半導体装置の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】埋め込み構造をした半導体レーザの構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態１における半導体レーザ（半導体装置）の構造を示す断面図である。
【図３】３種類のｐ型クラッド層の相違点を説明するための図である。特に、（Ａ）は、相違点としてバンドギャップの大きさに着目した説明図であり、（Ｂ）は、相違点として、ＡｌＧａＮのＧａ組成比に着目した説明図である。また、（Ｃ）は、相違点として、ＡｌＧａＮのＡｌ組成比に着目した説明図であり、（Ｄ）は、相違点として、屈折率に着目した説明図である。
【図４】実施の形態１における半導体レーザにおいて、ｐ型クラッド層から電流阻止層に設けられた開口部の内部を介して活性層に電流が流れる様子を模式的に示す断面図である。
【図５】実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図６】図５に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図７】図６に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図８】図７に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図９】図８に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１０】図９に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１１】図１０に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１２】図１１に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１３】図１２に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１４】図１３に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１５】同一の結晶成長条件により、３種類のｐ型クラッド層が形成されるメカニズムを説明するための図である。
【図１６】同一の結晶成長条件により、３種類のｐ型クラッド層が形成されるメカニズムを説明するための図である。
【図１７】同一の結晶成長条件により、３種類のｐ型クラッド層が形成されるメカニズムを説明するための図である。
【図１８】同一の結晶成長条件により、３種類のｐ型クラッド層が形成されるメカニズムを説明するための図である。
【図１９】（Ａ）は、Ｇａの原料ガスであるトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）の供給量の経時変化を示すグラフであり、（Ｂ）は、Ａｌの原料ガスであるトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）の供給量の経時変化を示すグラフであり、（Ｃ）は、Ｎの原料ガスであるアンモニア（ＮＨ３）の供給量の経時変化を示すグラフである。
【図２０】半導体基板表面のオフ角がなく、この半導体基板上に形成されるｐ型光閉じ込め層表面のオフ角もない状態を示す図である。
【図２１】半導体基板にオフ角を導入した結果、半導体基板上に形成されるｐ型光閉じ込め層に傾斜が形成される様子を示す図である。
【図２２】実施の形態２における半導体レーザ（半導体装置）の構造を示す断面図である。
【図２３】実施の形態２における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２４】図２３に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２５】（Ａ）は、Ｇａの原料ガスであるトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）の供給量の経時変化を示すグラフであり、（Ｂ）は、Ａｌの原料ガスであるトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）の供給量の経時変化を示すグラフであり、（Ｃ）は、Ｎの原料ガスであるアンモニア（ＮＨ３）の供給量の経時変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００１５】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００１６】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００１７】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００１８】
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【００１９】
（実施の形態１）
以下では、まず、本実施の形態１における半導体装置に関連した関連技術について説明し、その後、この関連技術に存在する改善の余地について説明する。そして、この関連技術に存在する改善の余地に対する工夫を施した本実施の形態１における技術的思想について説明することにする。
【００２０】
＜関連技術の説明＞
例えば、光ディスクの記録や再生には、半導体レーザが使用される。近年では、光ディスクの大容量化および高密度化に対応して、光ディスクの記録や再生に使用される半導体レーザの波長が短いものが使用されることが多くなってきている。つまり、光ディスクの記録用に使用される半導体レーザとしては、赤色の半導体レーザよりも波長の短い青紫色の半導体レーザの需要が高まっている。
【００２１】
半導体レーザでは、半導体材料のバンドギャップの大きさに対応した光が射出されることから、赤色よりも波長の短い（エネルギーの大きい）青紫色の光を射出するためには、バンドギャップの大きな半導体材料を使用する必要がある。このことから、青紫色の半導体レーザには、バンドギャップの大きな窒化物半導体が使用されている。
【００２２】
このような窒化物半導体を使用した半導体レーザの構造として、例えば、いわゆるリッジ構造がある。このリッジ構造とは、ｐ型クラッド層やｐ型コンタクト層の幅を狭くする（リッジを形成する）ことにより、電流を注入する領域を制限する電流狭窄構造と活性層で発光する光のモード（水平横モード）を基本モード（０次モード）に制御する構造である。このリッジ構造の利点は、基板上に形成されるｎ型クラッド層や活性層やｐ型クラッド層に代表される半導体層を連続した一度の結晶成長により実現できる点にある。ただし、リッジ構造では、ｐ型クラッド層やｐ型コンタクト層の幅が小さくなることから（例えば、１．４μｍ以下）、必然的に素子抵抗が大きくなり、低電圧動作が難しい構造であるともいえる。
【００２３】
ここで、窒化物半導体を使用した半導体レーザの構造として、上述したリッジ構造の他に、いわゆる埋め込み構造と呼ばれる構造がある。以下に、この埋め込み構造をした半導体レーザの構成について図面を使用しながら説明する。
【００２４】
図１は、埋め込み構造をした半導体レーザの構成を示す断面図である。図１において、埋め込み構造をした半導体レーザは、例えば、ｎ型ＧａＮ（窒化ガリウム）からなる半導体基板１Ｓの裏面（下面）に、Ｔｉ（チタン）／Ｐｔ（プラチナ）／Ａｕ（金）からなるｎ電極ＮＥが形成され、半導体基板１Ｓの表面（上面、主面）に、例えば、ｎ型不純物を導入したＡｌＧａＮ（窒化アルミニウムガリウム）からなるｎ型クラッド層ＮＣＬが形成されている。そして、ｎ型クラッド層ＮＣＬ上に、例えば、ｎ型不純物を導入したＧａＮからなるｎ型光閉じ込め層ＮＳＬが形成され、このｎ型光閉じ込め層ＮＳＬ上に、例えば、多重量子井戸構造からなる活性層ＭＱＷが形成されている。この活性層ＭＱＷ上には、例えば、ｐ型不純物を導入したＧａＮからなるｐ型光閉じ込め層ＰＳＬが形成され、ｐ型光閉じ込め層ＰＳＬ上に、例えば、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）からなる電流阻止層（電流狭窄層）ＣＯＬが形成されている。この電流阻止層ＣＯＬには、ストライプ形状をした開口部ＯＰ１（軸方向に延在する開口部ＯＰ１）（例えば、開口部ＯＰ１の幅は１．４μｍ程度）が形成されており、開口部ＯＰ１が形成された電流阻止層ＣＯＬ上に、例えば、ｐ型不純物を導入したＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層ＰＣＬ（Ｐ）が形成されている。そして、ｐ型クラッド層ＰＣＬ（Ｐ）上に、例えば、ｐ型不純物を導入したＧａＮからなるｐ型コンタクト層ＰＣＮＴが形成され、このｐ型コンタクト層ＰＣＮＴ上に、例えば、Ｐｔ／Ａｕ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるｐ電極ＰＥが形成されている。
【００２５】
このように構成されている埋め込み構造の半導体レーザでは、電流阻止層ＣＯＬに設けられた開口部ＯＰ１によって、ｐ型クラッド層ＰＣＬ（Ｐ）から活性層ＭＱＷへ流れる電流経路を制限している。また、電流阻止層ＣＯＬに屈折率の低いＡｌＮ層を用いることで、電流注入領域とその外側に屈折率差を設ける。この屈折率差により、光を電流注入領域に閉じ込め、活性層で発光する光のモード（水平横モード）が基本モード（０次モード）となるように制御している。このことから、埋め込み構造では、上述したリッジ構造のように、ｐ型クラッド層ＰＣＬ（Ｐ）やｐ型コンタクト層ＰＣＮＴの幅を狭くする必要がなく、リッジ構造に比べて、ｐ型クラッド層ＰＣＬ（Ｐ）やｐ型コンタクト層ＰＣＮＴの幅を充分に大きくすることができる。すなわち、埋め込み構造をした半導体レーザでは、ｐ型クラッド層ＰＣＬ（Ｐ）やｐ型コンタクト層ＰＣＮＴの幅によって横モードを制御しているのではなく、電流阻止層ＣＯＬに設けられた開口部ＯＰ１の幅によって、横モードが基本モードとなるように制御されている。このことから、埋め込み構造をした半導体レーザでは、ｐ型クラッド層ＰＣＬ（Ｐ）やｐ型コンタクト層ＰＣＮＴやｐ電極ＰＥの幅を大きくすることができる。
【００２６】
特に、窒化物半導体を使用した半導体レーザでは、ｐ型コンタクト層ＰＣＮＴやｐ型クラッド層ＰＣＬ（Ｐ）に代表されるバルク抵抗が素子抵抗の大部分を占める。このため、ｐ型コンタクト層ＰＣＮＴやｐ型クラッド層ＰＣＬ（Ｐ）の幅を大きくすることができる埋め込み構造の半導体レーザでは、リッジ構造に比べて、素子抵抗を低減することが可能となる。この結果、埋め込み構造をした半導体レーザでは、低電圧動作が可能となる利点を有することになる。さらに、窒化物半導体を使用した半導体レーザでは、動作電圧と動作電流の積に信頼性が相関することが知られている。具体的には、動作電圧と動作電流の積が小さくなればなるほど半導体レーザの信頼性が向上する。したがって、低電圧動作が可能な埋め込み構造の半導体レーザによれば、リッジ構造の半導体レーザに比べて、高い信頼性を得ることができると考えられる。
【００２７】
＜関連技術に存在する改善の余地＞
ところが、本発明者は、埋め込み構造をした半導体レーザについて、信頼性を向上する観点から検討したところ、埋め込み構造の半導体レーザには、改善の余地が存在することを見出したので、この点について説明する。
【００２８】
図１に示すように、電流阻止層ＣＯＬ上にｐ型クラッド層ＰＣＬ（Ｐ）が形成されているが、後述するように、ｐ型クラッド層ＰＣＬ（Ｐ）は格子定数が大きく異なるＡｌＮ電流阻止層ＣＯＬ上に、２回目の結晶成長（再成長）により形成される。そのため、電流阻止層ＣＯＬとの界面近傍に形成されるｐ型クラッド層ＰＣＬ（Ｐ）の結晶性が充分に良好ではなく、この領域に多数の結晶欠陥ＤＥＦが形成されることが本発明者の検討により明らかになった。
【００２９】
この場合、例えば、ｐ型クラッド層ＰＣＬ（Ｐ）に電流が流れると、電流阻止層ＣＯＬとの界面近傍のｐ型クラッド層ＰＣＬ（Ｐ）に形成された結晶欠陥ＤＥＦにも電流が流れることになる。このように結晶欠陥ＤＥＦに電流が流れると、さらに、結晶欠陥ＤＥＦの増殖を招くおそれがある。また、結晶欠陥の増殖は、ｐ型不純物の不活性化をもたらし、ｐクラッド層ＰＣＬ（Ｐ）の抵抗を上昇させ、動作電圧が高くなる懸念がある。このことから、埋め込み構造の半導体レーザにおいては、信頼性向上の観点から、さらなる改善の余地が存在することになる。
【００３０】
そこで、以下に示す本実施の形態１では、ｐ型クラッド層ＰＣＬ（Ｐ）に形成される結晶欠陥ＤＥＦに電流が流れることによる結晶欠陥ＤＥＦの増殖の可能性を低減して、半導体レーザを含む半導体装置の信頼性を向上させる工夫を施している。以下に、この工夫を施した本実施の形態１における技術的思想について説明する。
【００３１】
＜実施の形態１における半導体装置の構成＞
図２は、本実施の形態１における半導体レーザ（半導体装置）の構造を示す断面図である。ここで、本明細書では、図２に示す［０００１］方向を縦方向と定義し、図２に示す［１１−２０］方向を横方向と定義する。また、図２に示す［１−１００］方向を軸方向と定義する。さらに、本明細書で「主面（表面、上面）」とは、素子形成面をいい、素子形成面の反対側の面が裏面（下面）となる。
【００３２】
図２において、例えば、ｎ型不純物を導入したＧａＮ（窒化ガリウム）からなる半導体基板１Ｓが配置されている。この半導体基板１Ｓは、（０００１）面を主方位面とし、例えば、［１−１００］方向へのオフ角が０．４度となっており、［１１−２０］方向へのオフ角が−０．０５度となっている。
【００３３】
この半導体基板１Ｓの裏面には、金属膜からなるｎ電極ＮＥが形成されている。このｎ電極ＮＥは、例えば、Ｔｉ（チタン）／Ｐｔ（プラチナ）／Ａｕ（金）の積層膜から形成される。「Ｔｉ（チタン）／Ｐｔ（プラチナ）／Ａｕ（金）」とは、具体的に、半導体基板１Ｓの裏面に直接、チタン膜（Ｔｉ膜）が形成され、このチタン膜の裏面にプラチナ膜（Ｐｔ膜）が形成され、さらに、プラチナ膜の裏面に金膜（Ａｕ膜）が形成されている構造を意味している。
【００３４】
一方、半導体基板１Ｓの主面（表面、上面）には、例えば、ｎ型不純物を導入したＡｌＧａＮ（窒化アルミニウムガリウム）からなるｎ型クラッド層ＮＣＬが形成されている。具体的に、このｎ型クラッド層ＮＣＬは、例えば、厚さが３μｍで、Ａｌ組成比が０．０２のＡｌＧａＮから形成されている。
【００３５】
このｎ型クラッド層ＮＣＬ上に、例えば、ｎ型不純物を導入したＧａＮからなるｎ型光閉じ込め層ＮＳＬが形成されている。ｎ型光閉じ込め層ＮＳＬの厚さは、例えば、０．２μｍである。ｎ型不純物としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）を挙げることができる。
【００３６】
次に、ｎ型光閉じ込め層ＮＳＬ上には、例えば、多重量子井戸構造からなる活性層ＭＱＷが形成されている。具体的に、例えば、多重量子井戸構造は、ＩｎＧａＮからなる井戸層と障壁層により形成されている。このとき、例えば、井戸層と障壁層のそれぞれの厚さとＩｎ組成比は、半導体レーザの発振波長が４００ｎｍ〜４１０ｎｍとなるように調整される。井戸層は、障壁層よりもバンドギャップが小さくなっている層であり、ＩｎＧａＮにおけるＩｎの組成比を大きくすることにより形成される。一方、障壁層は、井戸層よりもバンドギャップが大きくなっている層であり、ＩｎＧａＮにおけるＩｎの組成比を小さくすることにより形成される。
【００３７】
この活性層ＭＱＷ上には、例えば、ｐ型不純物を導入したＧａＮからなるｐ型光閉じ込め層ＰＳＬが形成されている。このｐ型光閉じ込め層ＰＳＬの厚さは、例えば、０．１４μｍである。このｐ型光閉じ込め層ＰＳＬ上に、例えば、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）からなる電流阻止層（電流狭窄層）ＣＯＬが形成されている。この電流阻止層ＣＯＬには、ストライプ形状をした開口部（ストライプ導波路）ＯＰ１（軸方向に延在する開口部ＯＰ１）（例えば、開口部ＯＰ１の幅は１．４μｍ程度）が形成されている。電流阻止層ＣＯＬの表面には、例えば、絶縁膜の一例として酸化膜ＯＸＦが形成されている。
【００３８】
そして、本実施の形態１では、電流阻止層ＣＯＬに設けられた開口部ＯＰ１の内部から開口部ＯＰ１上にわたってｐ型クラッド層ＰＣＬ１が形成されている。一方、開口部ＯＰ１を除く電流阻止層ＣＯＬ上には、上述した酸化膜ＯＸＦを介して、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２が形成されている。さらに、本実施の形態１では、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１上からｐ型クラッド層ＰＣＬ２上にわたってｐ型クラッド層ＰＣＬ３が形成されている。このとき、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１とｐ型クラッド層ＰＣＬ２とｐ型クラッド層ＰＣＬ３は、例えば、ｐ型不純物を導入したＡｌＧａＮから形成される。したがって、本実施の形態１において、ｐ型クラッド層ＰＣＬは、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１とｐ型クラッド層ＰＣＬ２とｐ型クラッド層ＰＣＬ３から構成されていることになる。なお、ｐ型不純物としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）を挙げることができる。
【００３９】
続いて、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３上には、例えば、ｐ型不純物を導入したＧａＮからなるｐ型コンタクト層ＰＣＮＴが形成されている。このｐ型コンタクト層ＰＣＮＴの厚さは、例えば、０．１μｍである。このｐ型コンタクト層ＰＣＮＴ上に、例えば、Ｐｔ（プラチナ）／Ａｕ（金）／Ｔｉ（チタン）／Ｐｔ（プラチナ）／Ａｕ（金）からなるｐ電極ＰＥが形成されている。ここで、「Ｐｔ／Ａｕ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ」とは、ｐ型コンタクト層ＰＣＮＴ上に形成された第１プラチナ膜（第１Ｐｔ膜）と、第１プラチナ膜上に形成された第１金膜（第１Ａｕ膜）と、第１金膜上に形成されたチタン膜（Ｔｉ膜）と、チタン膜上に形成された第２プラチナ膜（第２Ｐｔ膜）と、第２プラチナ膜上に形成された第２金膜（第２Ａｕ膜）とからなる積層構造を意味している。
【００４０】
このように構成されている本実施の形態１における半導体レーザにおいて、活性層ＭＱＷは、光（可視光）を発する発光層として機能する。そして、活性層ＭＱＷを挟むように設けられているｎ型クラッド層ＮＣＬおよびｐ型クラッド層ＰＣＬは、活性層ＭＱＷで発生した光を閉じ込める機能を有している。
【００４１】
本実施の形態１では、ｐ型クラッド層ＰＣＬがｐ型クラッド層ＰＣＬ１とｐ型クラッド層ＰＣＬ２とｐ型クラッド層ＰＣＬ３から構成されているため、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３のそれぞれの屈折率は、活性層ＭＱＷの屈折率よりも小さくなっている。すなわち、活性層の屈折率をｎ０、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の屈折率をｎ１、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の屈折率をｎ２、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３の屈折率をｎ３とする場合、ｎ１＜ｎ０、ｎ２＜ｎ０、ｎ３＜ｎ０の関係が成立しているということができる。
【００４２】
＜実施の形態１の特徴＞
本実施の形態１における半導体レーザは、上記のように構成されており、以下に、本実施の形態１の特徴点について説明する。本実施の形態１における第１特徴点は、例えば、図２に示すｐ型クラッド層ＰＣＬが、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２、および、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３から構成されている点にある。このとき、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２、および、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３の間には、組成上の相違点がある。つまり、本実施の形態１では、組成上の相違点が存在する３種類のｐ型クラッド層ＰＣＬ１とｐ型クラッド層ＰＣＬ２とｐ型クラッド層ＰＣＬ３からｐ型クラッド層ＰＣＬを構成している点に第１特徴点がある。
【００４３】
具体的に、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１とｐ型クラッド層ＰＣＬ２とｐ型クラッド層ＰＣＬ３の３種類の層における相違点について説明する。
【００４４】
図３は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１とｐ型クラッド層ＰＣＬ２とｐ型クラッド層ＰＣＬ３の相違点を説明するための図である。図３においては、図２に示すＡ点からＢ点にわたる領域を例にして説明する。つまり、図２に示すＡ点からＢ点へ進むにつれて、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２→ｐ型クラッド層ＰＣＬ１→ｐ型クラッド層ＰＣＬ３と変化することから、図２に示すＡ点からＢ点における領域を考えることにすれば、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２、および、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３の相違点をわかりやすく説明することができる。
【００４５】
まず、図３（Ａ）は、相違点としてバンドギャップの大きさに着目した説明図である。図３（Ａ）に示すように、まず、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のバンドギャップの大きさがＥｇ２であり、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のバンドギャップの大きさがＥｇ１であり、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３のバンドギャップの大きさがＥｇ３であることがわかる。このとき、図３（Ａ）から、Ｅｇ１＜Ｅｇ３＜Ｅｇ２の関係が成立していることがわかる。つまり、本実施の形態１において、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のバンドギャップの大きさ（Ｅｇ１）は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のバンドギャップの大きさ（Ｅｇ２）よりも小さくなっている。さらに、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３のバンドギャップの大きさ（Ｅｇ３）は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のバンドギャップの大きさ（Ｅｇ１）よりも大きく、かつ、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のバンドギャップの大きさ（Ｅｇ２）よりも小さくなっている。言い換えれば、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のバンドギャップの大きさ（Ｅｇ１）が最も小さく、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のバンドギャップの大きさ（Ｅｇ２）が最も大きくなっているということができる。このように本実施の形態１においては、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のバンドギャップの大きさ（Ｅｇ１）と、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のバンドギャップの大きさ（Ｅｇ２）と、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３のバンドギャップの大きさ（Ｅｇ３）とが異なっている点に第１特徴点がある。
【００４６】
ここで、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２、および、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３は、例えば、ＡｌＧａＮから構成されているが、それぞれの層におけるＧａ組成（言い換えれば、Ａｌ組成）が相違することにより、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２、および、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３のそれぞれのバンドギャップの大きさが相違することになる。
【００４７】
そこで、以下では、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２、および、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３のそれぞれにおけるＧａ組成比やＡｌ組成比について説明する。図３（Ｂ）は、相違点として、ＡｌＧａＮのＧａ組成比に着目した説明図である。図３（Ｂ）に示すように、まず、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のＧａ組成比がＧ２であり、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のＧａ組成比がＧ１であり、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３のＧａ組成比がＧ３であることがわかる。このとき、図３（Ｂ）から、Ｇ２＜Ｇ３＜Ｇ１の関係が成立していることがわかる。つまり、本実施の形態１において、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のＧａ組成比（Ｇ１）は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のＧａ組成比（Ｇ２）よりも大きくなっている。さらに、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３のＧａ組成比（Ｇ３）は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のＧａ組成比（Ｇ２）よりも大きく、かつ、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のＧａ組成比（Ｇ１）よりも小さくなっている。言い換えれば、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のＧａ組成比（Ｇ２）が最も小さく、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のＧａ組成比（Ｇ１）が最も大きくなっているということができる。このように本実施の形態１においては、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のＧａ組成比（Ｇ１）と、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のＧａ組成比（Ｇ２）と、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３のＧａ組成比（Ｇ３）とが異なっている。
【００４８】
ここで、ＡｌＧａＮのＧａ組成比が大きくなるほどバンドギャップの大きさが小さくなる。言い換えれば、ＡｌＧａＮのＡｌ組成比が大きくなるほどバンドギャップが大きくなる。このため、本実施の形態１では、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のＧａ組成比が最も大きくなっており、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のＧａ組成比が最も小さくなっている。これにより、本実施の形態１によれば、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のバンドギャップの大きさを小さくすることができるとともに、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のバンドギャップの大きさを大きくすることができる。
【００４９】
図３（Ｂ）では、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２、および、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３におけるＡｌＧａＮ中のＧａ組成比の相違点について説明したが、この相違点は、ＡｌＧａＮ中のＡｌ組成比の相違点としても述べることができる。そこで、以下では、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２、および、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３のそれぞれにおけるＡｌ組成比について説明する。
【００５０】
図３（Ｃ）は、相違点として、ＡｌＧａＮのＡｌ組成比に着目した説明図である。図３（Ｃ）に示すように、まず、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のＡｌ組成比がＡ２であり、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のＡｌ組成比がＡ１であり、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３のＡｌ組成比がＡ３であることがわかる。このとき、図３（Ｃ）から、Ａ１＜Ａ３＜Ａ２の関係が成立していることがわかる。つまり、本実施の形態１において、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のＡｌ組成比（Ａ１）は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のＡｌ組成比（Ａ２）よりも小さくなっている。さらに、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３のＡｌ組成比（Ａ３）は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のＡｌ組成比（Ａ２）よりも小さく、かつ、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のＡｌ組成比（Ａ１）よりも大きくなっている。言い換えれば、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のＡｌ組成比（Ａ２）が最も大きく、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のＡｌ組成比（Ａ１）が最も小さくなっているということができる。このように本実施の形態１においては、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のＡｌ組成比（Ａ１）と、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のＡｌ組成比（Ａ２）と、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３のＡｌ組成比（Ａ３）とが異なっている。
【００５１】
例えば、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１は、厚さが０．２５μｍであり、Ａｌ組成比が５％のＡｌＧａＮから形成される。また、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２は、厚さが０．２μｍであり、Ａｌ組成比が１０％のＡｌＧａＮから形成される。さらに、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３は、例えば、厚さが０．２５μｍであり、Ａｌ組成比が８％のＡｌＧａＮから形成される。
【００５２】
ここで、ＡｌＧａＮのＡｌ組成比が大きくなるほどバンドギャップの大きさが大きくなる。このため、本実施の形態１では、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のＡｌ組成比が最も小さくなっており、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のＡｌ組成比が最も大きくなっている。これにより、本実施の形態１によれば、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のバンドギャップの大きさを小さくすることができるとともに、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のバンドギャップの大きさを大きくすることができる。
【００５３】
続いて、図３（Ｄ）は、相違点として、屈折率に着目した説明図である。図３（Ｄ）に示すように、まず、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の屈折率がｎ２であり、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の屈折率がｎ１であり、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３の屈折率がｎ３であることがわかる。このとき、図３（Ｄ）から、ｎ２＜ｎ３＜ｎ１の関係が成立していることがわかる。つまり、本実施の形態１において、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の屈折率（ｎ１）は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の屈折率（ｎ２）よりも大きくなっている。さらに、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３の屈折率（ｎ３）は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の屈折率（ｎ２）よりも大きく、かつ、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の屈折率（ｎ１）よりも小さくなっている。言い換えれば、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の屈折率（ｎ２）が最も小さく、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の屈折率（ｎ１）が最も大きくなっているということができる。このように本実施の形態１においては、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の屈折率（ｎ１）と、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の屈折率（ｎ２）と、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３の屈折率（ｎ３）とが異なっている。
【００５４】
ここで、屈折率とバンドギャップの大きさには、以下に示す相関関係がある。すなわち、バンドギャップの大きさが大きくなると、屈折率は小さくなる。言い換えれば、バンドギャップの大きさが小さくなると、屈折率は大きくなる。このため、本実施の形態１では、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の屈折率が最も大きくなっており、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の屈折率が最も小さくなっている。このことは、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のバンドギャップの大きさが小さくなるとともに、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のバンドギャップの大きさが大きくなることを意味している。
【００５５】
以上のように、本実施の形態１では、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のバンドギャップの大きさをＥｇ１とし、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のバンドギャップの大きさをＥｇ２とした場合、例えば、図３（Ａ）に示すように、Ｅｇ１＜Ｅｇ２の関係が成立している点に第１特徴点がある。この本実施の形態１における第１特徴点は、例えば、図３（Ｂ）〜図３（Ｄ）に示したように、ＡｌＧａＮ中のＧａ組成比やＡｌ組成比の相違点、あるいは、屈折率の相違点として言い換えることができるが、その基本思想は、バンドギャップの大きさの相違点にある。つまり、本実施の形態１の基本思想は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のバンドギャップの大きさをＥｇ１とし、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のバンドギャップの大きさをＥｇ２とした場合、Ｅｇ１＜Ｅｇ２とする点にあり、この基本思想を実現するために、ＡｌＧａＮ中のＧａ組成やＡｌ組成を調整する構成が採用されているのである。
【００５６】
以下では、本実施の形態１における第１特徴点による利点について、図面を参照しながら説明する。図４は、本実施の形態１における半導体レーザにおいて、ｐ型クラッド層ＰＣＬから電流阻止層ＣＯＬに設けられた開口部ＯＰ１の内部を介して活性層ＭＱＷに電流が流れる様子を模式的に示す断面図である。
【００５７】
図４に示すように、本実施の形態１における半導体レーザにおいては、電流阻止層ＣＯＬに開口部ＯＰ１が形成されており、この開口部ＯＰ１内から開口部ＯＰ１上にわたってｐ型クラッド層ＰＣＬ１が形成されている。そして、開口部ＯＰ１を除く電流阻止層ＣＯＬ上にｐ型クラッド層ＰＣＬ２が形成され、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１上からｐ型クラッド層ＰＣＬ２上にわたってｐ型クラッド層ＰＣＬ３が形成されている。
【００５８】
このとき、本実施の形態１では、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のバンドギャップの大きさが、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のバンドギャップの大きさよりも小さくなっている。この結果、ｐ電極ＰＥから流れ込む電流は、図４の矢印に示すように、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３を通過した後、主に、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２ではなく、主に、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の内部を流れることになる。つまり、バンドギャップが大きくなるということは、絶縁体に近づくことを意味していることから、バンドギャップの小さなｐ型クラッド層ＰＣＬ１と、バンドギャップの大きなｐ型クラッド層ＰＣＬ２が存在する場合、電流は、バンドギャップの小さなｐ型クラッド層ＰＣＬ１を主に流れることになる。この結果、本実施の形態１によれば、電流阻止層ＣＯＬ上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ２の内部に電流が流れることを抑制することができる。このことは、例えば、ＡｌＮからなる電流阻止層ＣＯＬ上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ２の結晶欠陥ＤＥＦに電流が流れることを抑制できることを意味している。したがって、本実施の形態１によれば、結晶欠陥ＤＥＦに電流が流れることによる結晶欠陥ＤＥＦの増殖の可能性を低減することができる。これにより、本実施の形態１によれば、半導体レーザを含む半導体装置の信頼性を向上することができる。
【００５９】
具体的に、電流阻止層ＣＯＬにＡｌＮを使用した場合、この電流阻止層ＣＯＬ上に形成されるＡｌＧａＮからなるクラッド層に多くの結晶欠陥ＤＥＦが発生する。特に、電流阻止層ＣＯＬに設けられた開口部ＯＰ１上に形成されるクラッド層よりも、平面視において、電流阻止層ＣＯＬと重なる領域に形成されているクラッド層に結晶欠陥ＤＥＦが多く発生する。例えば、開口部ＯＰ１上から電流阻止層ＣＯＬ上にわたって単一組成のクラッド層を形成する場合、電流阻止層ＣＯＬ上に形成されているクラッド層にも電流が流れることになる。つまり、結晶欠陥ＤＥＦの多いクラッド層上にも電流が流れることになる。このことは、結晶欠陥ＤＥＦにも電流が流れることを意味し、これによって、さらなる結晶欠陥ＤＥＦが増殖するおそれが高まる。
【００６０】
これに対し、本実施の形態１では、図４に示すように、電流阻止層ＣＯＬ上に形成された開口部ＯＰ１内から開口部ＯＰ１上にわたってｐ型クラッド層ＰＣＬ１が形成され、開口部ＯＰ１を除く電流阻止層ＣＯＬ上にｐ型クラッド層ＰＣＬ２が形成されている。この場合、開口部ＯＰ１上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ１内よりも、電流阻止層ＣＯＬ上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ２内に多くの結晶欠陥ＤＥＦが発生している可能性が高いと考えられる。
【００６１】
この点に関し、本実施の形態１では、開口部ＯＰ１上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ１のバンドギャップの大きさが、電流阻止層ＣＯＬ上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ２のバンドギャップの大きさよりも小さくなっている。言い換えれば、電流阻止層ＣＯＬ上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ２のバンドギャップの大きさが、開口部ＯＰ１上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ１のバンドギャップの大きさよりも大きくなっている。このことは、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２に電流が流れないことを意味している。つまり、本実施の形態１によれば、電流阻止層ＣＯＬ上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ２のバンドギャップの大きさを、開口部ＯＰ１上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ１のバンドギャップの大きさよりも大きくすることにより、結晶欠陥ＤＥＦの多く発生しているｐ型クラッド層ＰＣＬ２に流れる電流を抑制しているのである。これにより、本実施の形態１によれば、結晶欠陥ＤＥＦに電流が流れることによる結晶欠陥ＤＥＦの増殖の可能性を低減することができる。このことから、本実施の形態１によれば、半導体レーザを含む半導体装置の信頼性を向上させることができるのである。
【００６２】
このように本実施の形態１では、まず、前提として、開口部ＯＰ１上に形成されるｐ型クラッド層よりも電流阻止層ＣＯＬ上に形成されるｐ型クラッド層に多くの結晶欠陥ＤＥＦが発生しやすい点と、結晶欠陥ＤＥＦに電流が流れるとさらなる結晶欠陥ＤＥＦを誘発する可能性がある点とに着目している。そして、本実施の形態１では、上述した着目点から、電流阻止層ＣＯＬ上に形成されるｐ型クラッド層に電流が流れにくくなれば、結晶欠陥ＤＥＦの増殖による半導体装置の信頼性低下を抑制できるという基本思想に基づき、この基本思想を具現化する技術的思想が想到されている。具体的に、本実施の形態１における技術的思想は、バンドギャップの大きさと電流の流れやすさとの相関関係に着目して、開口部ＯＰ１上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ１のバンドギャップの大きさを、電流阻止層ＣＯＬ上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ２のバンドギャップの大きさよりも小さくするものである。これにより、結晶欠陥ＤＥＦが多く存在するｐ型クラッド層ＰＣＬ２に流れる電流を抑制することができる。この結果、結晶欠陥ＤＥＦに電流が流れることによる結晶欠陥ＤＥＦの増殖の可能性を低減することができることになり、半導体レーザを含む半導体装置の信頼性を向上させることができるのである。
【００６３】
続いて、本実施の形態１における第２特徴点について説明する。本実施の形態１における第２特徴点は、例えば、図４に示すように、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１とｐ型クラッド層ＰＣＬ３との界面が、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２とｐ型クラッド層ＰＣＬ３との界面よりも電流阻止層ＣＯＬから離れている点にある。言い換えれば、本実施の形態１における第２特徴点は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の厚さが、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の厚さよりも厚い点にある。したがって、本実施の形態１における半導体レーザにおいて、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の上面は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の上面から盛り上がっているとみることもできる。
【００６４】
これにより、本実施の形態１によれば、ｐ型クラッド層ＰＣＬを流れる電流は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２ではなく、主に、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１を流れることになる。つまり、本実施の形態１では、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の方がｐ型クラッド層ＰＣＬ２よりもバンドギャップが小さいため、電流が流れやすいとともに、この電流が流れやすいｐ型クラッド層ＰＣＬ１がｐ電極ＰＥ側に盛り上がっている。この結果、ｐ電極ＰＥからｐ型コンタクト層ＰＣＮＴを介してｐ型クラッド層ＰＣＬに流れる電流は、電流が流れやすく、かつ、盛り上がっているｐ型クラッド層ＰＣＬ１を優先的に流れる。そして、一端、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１を流れた電流は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１よりも電流が流れにくいｐ型クラッド層ＰＣＬ２に広がることなく、開口部ＯＰ１の内部を通過する。
【００６５】
このことから、本実施の形態１によれば、電流阻止層ＣＯＬ上に形成されているバンドギャップの大きなｐ型クラッド層ＰＣＬ２よりも、開口部ＯＰ１上に形成されているバンドギャップの小さなｐ型クラッド層ＰＣＬ１を盛り上がらせることにより、結晶欠陥ＤＥＦの多く発生しているｐ型クラッド層ＰＣＬ２に流れる電流を抑制することができるのである。さらに言えば、電流阻止層ＣＯＬ上に形成されているバンドギャップの大きなｐ型クラッド層ＰＣＬ２の厚さよりも、開口部ＯＰ１上に形成されているバンドギャップの小さなｐ型クラッド層ＰＣＬ１の厚さを厚くすることにより、結晶欠陥ＤＥＦの多く発生しているｐ型クラッド層ＰＣＬ２に流れる電流を抑制することができるのである。
【００６６】
この結果、本実施の形態１によれば、結晶欠陥ＤＥＦに電流が流れることによる結晶欠陥ＤＥＦの増殖の可能性を低減することができる。これにより、本実施の形態１によれば、半導体レーザを含む半導体装置の信頼性を向上させることができるのである。
【００６７】
以上のことから、本実施の形態１における半導体レーザは、開口部ＯＰ１上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ１のバンドギャップの大きさが、電流阻止層ＣＯＬ上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ２のバンドギャップの大きさよりも小さくなっている第１特徴点と、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の厚さが、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の厚さよりも厚くなっている第２特徴点を有する。そして、この第１特徴点と第２特徴点の相乗効果により、結晶欠陥ＤＥＦの多く発生しているｐ型クラッド層ＰＣＬ２に流れる電流を効果的に抑制することができるのである。
【００６８】
＜実施の形態１における半導体装置の動作＞
本実施の形態１における半導体装置は上記のように構成されており、以下に、その動作について、図４を参照しながら説明する。まず、ｐ電極ＰＥに正電圧を印加するとともに、ｎ電極ＮＥに負電圧を印加する。これにより、本実施の形態１における半導体レーザ（半導体装置）にｐ電極ＰＥからｎ電極ＮＥに向かって順方向電流が流れる。これにより、ｐ電極ＰＥからｐ型コンタクト層ＰＣＮＴに正孔が注入され、注入された正孔は、ｐ型コンタクト層ＰＣＮＴからｐ型クラッド層ＰＣＬ３に流れ込む。そして、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３に流れ込んだ正孔は、ｐ電極ＰＥ側に盛り上がり、かつ、バンドギャップが小さいｐ型クラッド層ＰＣＬ１に優先的に流れ込む。その後、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の内部を通り、開口部ＯＰ１の内部およびｐ型光閉じ込め層ＰＳＬを介して、活性層ＭＱＷに流れ込む。
【００６９】
一方、ｎ電極ＮＥからは、半導体基板１Ｓに電子が注入され、注入された電子は、ｎ型クラッド層ＮＣＬおよびｎ型光閉じ込め層ＮＳＬを通って、活性層ＭＱＷに注入される。
【００７０】
活性層ＭＱＷでは、注入された正孔と電子によって反転分布が形成され、電子が伝導帯から価電子帯に誘導放出によって遷移することにより、位相の揃った光が発生する。そして、活性層ＭＱＷで発生した光は、活性層ＭＱＷの屈折率の低いｎ型クラッド層ＮＣＬやｐ型クラッド層ＰＣＬによる光閉じ込め効果により、主に活性層ＭＱＷ内に閉じ込められる。そして、活性層ＭＱＷ内に閉じ込められている光は、半導体レーザの軸方向に形成されているへき開面からなる共振器を往復することにより、さらなる誘導放出によって増幅される。その後、活性層ＭＱＷ内でレーザ光が発振して、半導体装置からレーザ光が射出される。このとき、活性層ＭＱＷの厚さが薄く調整されているとともに（縦方向の調整）、屈折率の小さい電流阻止層ＣＯＬによる光閉じ込め効果（横方向の調整）によって、活性層ＭＱＷで発振するレーザ光のモード（横モード）が基本モード（０次モード）となる。このようにして、本実施の形態１における半導体装置（半導体レーザ）が動作することになる。
【００７１】
＜構造上の代表的な効果＞
本実施の形態１における半導体装置によれば、以下に示す代表的な効果を得ることができる。
【００７２】
（１）本実施の形態１によれば、開口部ＯＰ１上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ１のバンドギャップの大きさが、電流阻止層ＣＯＬ上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ２のバンドギャップの大きさよりも小さくなっている。言い換えれば、電流阻止層ＣＯＬ上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ２のバンドギャップの大きさが、開口部ＯＰ１上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ１のバンドギャップの大きさよりも大きくなっている（第１特徴点）。このことから、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２に電流は広がらず、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１を流れることになる。これにより、結晶欠陥ＤＥＦの多く発生しているｐ型クラッド層ＰＣＬ２に流れる電流を抑制することができる。したがって、本実施の形態１によれば、結晶欠陥ＤＥＦに電流が流れることによる結晶欠陥ＤＥＦの増殖の可能性を低減することができる。このことから、本実施の形態１によれば、半導体レーザを含む半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００７３】
（２）さらに、本実施の形態１によれば、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の厚さが、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の厚さよりも厚くなっている（第２特徴点）。言い換えれば、本実施の形態１における半導体レーザにおいて、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の上面は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の上面から盛り上がっている。このように本実施の形態１では、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の方がｐ型クラッド層ＰＣＬ２よりもバンドギャップが小さいため、電流が流れやすいとともに、この電流が流れやすいｐ型クラッド層ＰＣＬ１がｐ電極ＰＥ側に盛り上がっている。この結果、ｐ電極ＰＥからｐ型コンタクト層ＰＣＮＴを介してｐ型クラッド層ＰＣＬに流れる電流は、電流が流れやすく、かつ、盛り上がっているｐ型クラッド層ＰＣＬ１を優先的に流れる。この結果、本実施の形態１によれば、この第１特徴点と第２特徴点の相乗効果により、結晶欠陥ＤＥＦの多く発生しているｐ型クラッド層ＰＣＬ２に流れる電流を効果的に抑制することができる。
【００７４】
（３）また、本実施の形態１によれば、電流阻止層ＣＯＬと平面的に重なるように形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ２では、バンドギャップを大きくするために、Ａｌ組成比を大きくしている。このことは、屈折率の観点から見れば、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の屈折率が小さくなることを意味する。この結果、活性層ＭＱＷの屈折率との差分を大きく取ることができるため、活性層ＭＱＷで発生した光を効果的に閉じ込めることができる。
【００７５】
＜実施の形態１における半導体装置の製造方法の概要＞
続いて、本実施の形態１における半導体装置の製造方法について説明するが、まず、本実施の形態１における特徴の概要について説明する。本実施の形態１における半導体装置（半導体レーザ）では、組成の異なるｐ型クラッド層ＰＣＬ１とｐ型クラッド層ＰＣＬ２とｐ型クラッド層ＰＣＬ３からｐ型クラッド層ＰＣＬを形成する点に特徴がある。この場合、組成の異なるｐ型クラッド層ＰＣＬ１とｐ型クラッド層ＰＣＬ２とｐ型クラッド層ＰＣＬ３は、それぞれ別々の結晶成長条件での別工程で形成されると考えることが一般的な認識である。この点に関し、本実施の形態１では、このような一般的な認識を覆し、同一の結晶成長条件による同一工程によって連続的にｐ型クラッド層ＰＣＬ１とｐ型クラッド層ＰＣＬ２とｐ型クラッド層ＰＣＬ３とを形成する工夫を施している点に特徴がある。すなわち、本実施の形態１における半導体装置の製造方法は、一般的な認識とはかけ離れた斬新な技術的思想であり、いわゆる当業者であっても容易に思いつくことが困難な技術的思想である。以下に、この斬新な技術的思想について、図面を参照しながら説明する。
【００７６】
＜実施の形態１における半導体装置の製造方法＞
半導体レーザの製造には、例えば、４００ｈＰａの減圧有機金属気相成長装置（ＭＯＶＰＥ：Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）を使用する。キャリアガスには、水素、窒素、または、水素と窒素の混合ガスが用いられる。Ａｌの原料には、ＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）が使用され、Ｇａの原料には、ＴＭＧａ（トリメチルガリウム）が使用される。また、Ｉｎの原料には、ＴＭＩｎ（トリメチルインジウム）が使用され、窒素の原料には、ＮＨ３（アンモニア）が使用される。さらに、ｎ型不純物（Ｓｉ）の原料には、ＳｉＨ４（シラン）が使用され、ｐ型不純物（Ｍｇ）の原料には、ＣＰ２Ｍｇ（ビスシクロペンタジエニルマグネシウム）が使用される。
【００７７】
（１回目の結晶成長）
まず、ウェハ状態の半導体基板１Ｓを有機金属気相成長装置にセットする。そして、有機金属気相成長装置にＮＨ３を供給しながら、半導体基板１Ｓの温度を上昇させる。その後、半導体基板１Ｓの温度が結晶成長温度に達すると、半導体基板１Ｓ上への結晶成長を開始する。
【００７８】
１回目の結晶成長では、図５に示すように、ｎ型クラッド層ＮＣＬ、ｎ型光閉じ込め層ＮＳＬ、活性層ＭＱＷ、ｐ型光閉じ込め層ＰＳＬ、および、電流阻止層ＣＯＬを形成する。
例えば、ｎ型クラッド層ＮＣＬは、ｎ型不純物を導入したＡｌＧａＮから形成され、ｎ型光閉じ込め層ＮＳＬは、ｎ型不純物を導入したＧａＮから形成される。また、活性層ＭＱＷは、ＩｎＧａＮからなる井戸層と障壁層から形成される。さらに、ｐ型光閉じ込め層ＰＳＬは、ｐ型不純物を導入したＧａＮから形成され、電流阻止層ＣＯＬは、ＡｌＮから形成される。
【００７９】
ここで、成長温度は、活性層ＭＱＷを形成する場合は８００℃であり、ｐ型光閉じ込め層を形成する場合は１０８０℃であり、電流阻止層ＣＯＬを形成する場合は４００℃であり、それ以外の層を形成する場合は１１００℃である。ＡｌＮからなる電流阻止層ＣＯＬは、低温で結晶成長するため、アモルファス状態となっている。
【００８０】
（開口部ＯＰ１の形成）
続いて、電流阻止層ＣＯＬにストライプ状の開口部ＯＰ１を形成する。具体的には、図６に示すように、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を使用することにより、電流阻止層ＣＯＬ上に酸化シリコン膜ＨＭ１を形成する。この酸化シリコン膜ＨＭ１の厚さは、例えば、０．１μｍである。その後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、酸化シリコン膜ＨＭ１に、例えば、幅が１．４μｍのストライプ状の開口部ＯＰＡを形成する。このとき、ストライプの方向は、［１−１００］方向である。
【００８１】
次に、図７に示すように、開口部ＯＰＡを形成した酸化シリコン膜ＨＭ１をマスクとしたエッチングにより、電流阻止層ＣＯＬに開口部ＯＰ１を形成する。この開口部ＯＰ１は、例えば、リン酸と硫酸の混合液で電流阻止層ＣＯＬをエッチングすることにより形成される。
【００８２】
その後、図８に示すように、開口部ＯＰＡを形成した酸化シリコン膜ＨＭ１を除去する。酸化シリコン膜ＨＭ１の除去には、例えば、バッファードフッ酸が使用される。このとき、バッファードフッ酸による除去処理と、その後の洗浄処理による影響により、電流阻止層ＣＯＬの表面には、薄い酸化膜（ＡｌＯＸ）ＯＸＦが形成されることになる。一方、開口部ＯＰ１の底部では、ｐ型光閉じ込め層ＰＳＬが露出しているが、このｐ型光閉じ込め層ＰＳＬは、Ａｌを含まないＧａＮから形成されているため、酸化されにくく、開口部ＯＰ１の底部には、酸化膜が形成されていないものと考えることができる。以上のようにして、電流阻止層ＣＯＬにストライプ状の開口部ＯＰ１を形成することができる。
【００８３】
（２回目の結晶成長）
次に、ウェハ状態の半導体基板１Ｓを再び有機金属気相成長装置にセットする。そして、有機金属気相成長装置にＮＨ３を供給しながら、半導体基板１Ｓの温度を上昇させる。このとき、半導体基板１Ｓの昇温過程で電流阻止層ＣＯＬを構成するＡｌＮの結晶化が進む。その後、半導体基板１Ｓの温度が結晶成長温度（１０３０℃）に達すると、半導体基板１Ｓ上への結晶成長を開始する。具体的には、図９に示すように、開口部ＯＰ１の内部から開口部ＯＰ１上にわたってｐ型クラッド層ＰＣＬ１を形成するとともに、電流阻止層ＣＯＬ上にｐ型クラッド層ＰＣＬ２を形成する。本実施の形態１において、このｐ型クラッドＰＣＬ１とｐ型クラッド層ＰＣＬ２は、同時に成長させることができる。
【００８４】
その後、図１０に示すように、開口部ＯＰ１上に形成されたｐ型クラッド層ＰＣＬ１上から、電流阻止層ＣＯＬ上に形成されたｐ型クラッド層ＰＣＬ２上にわたって、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３を形成する。これにより、本実施の形態１では、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２、および、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３からなるｐ型クラッド層ＰＣＬを形成することができる。このとき、本実施の形態１では、同一の結晶成長条件により、自動的にｐ型クラッド層ＰＣＬ１、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２、および、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３を形成することができる。例えば、同一の結晶成長条件として、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３を構成するＡｌＧａＮのＡｌ組成比が８％となる条件に設定されたとすると、ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層ＰＣＬ１のＡｌ組成比は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３のＡｌ組成比（８％）よりも小さくなり（例えば、５％）、ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層ＰＣＬ２のＡｌ組成比は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３のＡｌ組成比（８％）よりも大きくなる（例えば、１０％）。
【００８５】
ここで、Ａｌ組成比の替わりにＧａ組成比に言い換えれば、本実施の形態１における半導体装置の製造方法においては、同一の結晶成長条件でｐ型クラッド層ＰＣＬを形成する場合、Ｇａ組成比の異なるｐ型クラッド層ＰＣＬ１とｐ型クラッド層ＰＣＬ２とｐ型クラッド層ＰＣＬ３が自動的に形成される。つまり、本実施の形態１において、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のＧａ組成比は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のＧａ組成比よりも大きくなる。さらに、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３のＧａ組成比は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のＧａ組成比よりも大きく、かつ、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のＧａ組成比よりも小さくなる。
【００８６】
このように本実施の形態１においては、同一の結晶成長条件により、自動的にＧａ組成比（Ａｌ組成比）の異なるｐ型クラッド層ＰＣＬ１、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２、および、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３を形成することができるが、このメカニズムの詳細については後述する。
【００８７】
続いて、図１１に示すように、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３上にｐ型コンタクト層ＰＣＮＴを形成する。このｐ型コンタクト層ＰＣＮＴは、例えば、ｐ型不純物を導入したＧａＮから形成することができる。
【００８８】
（結晶成長後の工程）
その後、図１２に示すように、ｐ型コンタクト層ＰＣＮＴ上にｐ電極ＰＥを形成する。ｐ電極ＰＥは、例えば、Ｐｔ（プラチナ）／Ａｕ（金）／Ｔｉ（チタン）／Ｐｔ（プラチナ）／Ａｕ（金）の積層膜から構成される。次に、図１３に示すように、半導体基板１Ｓの裏面（下面）を研磨することにより、半導体基板１Ｓの厚さが、例えば、８０μｍ〜１２０μｍとなるように薄板化する。そして、図１４に示すように、研磨して薄くなった半導体基板１Ｓの裏面にｎ電極ＮＥを形成する。ｎ電極ＮＥは、例えば、Ｔｉ（チタン）／Ｐｔ（プラチナ）／Ａｕ（金）の積層膜から形成される。
【００８９】
続いて、ウェハ状態の半導体基板１Ｓを、例えば、素子長（共振器長）が８００μｍとなるようにバー状態の素子にへき開する。そして、へき開面に端面コーティングを行なう。端面コーティングの反射率は、例えば、前面（レーザ射出面）が１０％、後面が９０％である。その後、バー状態の素子をへき開して個片化することにより、本実施の形態１における半導体装置（半導体レーザ）を製造することができる。
【００９０】
このようにして製造された半導体装置（個片化された素子）を、例えば、ＡｌＮからなるヒートシンクに融着し、さらに、φ＝３．８ｍｍのＣＡＮパッケージに組み立てて、素子特性の評価を行なった。この結果、２５℃、ＣＷ（Continuous Wave）動作時のしきい値電流は３０ｍＡであり、光出力１７５ｍＷでの動作電圧は４．５Ｖ、動作電流は１３０ｍＡであった。
【００９１】
＜実施の形態１におけるｐ型クラッド層の形成メカニズム＞
本実施の形態１においては、同一の結晶成長条件により、自動的にＧａ組成比（Ａｌ組成比）の異なるｐ型クラッド層ＰＣＬ１、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２、および、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３を形成することができる。以下に、このメカニズムについて図面を参照しながら説明する。本実施の形態１におけるｐ型クラッド層（ｐ型クラッド層ＰＣＬ１＋ｐ型クラッド層ＰＣＬ２＋ｐ型クラッド層ＰＣＬ３）の結晶成長は、以下に示す３つの成長段階に分けることができる。
【００９２】
（１）選択成長
まず、図１５に示すように、ｐ型クラッド層の結晶成長の初期段階では、ＡｌＮからなる電流阻止層ＣＯＬの表面に薄い酸化膜（ＡｌＯｘ）ＯＸＦが形成されているため、選択成長に近い結晶成長となる。ここで、選択成長とは、半導体層の表面の一部が酸化膜で覆われた状態で結晶成長する場合、酸化膜上に供給されたIII族元素は、酸化膜の表面をマイグレーション（移動）して、酸化膜で覆われていない半導体層に取り込まれ、結果的に、酸化膜で覆われていない半導体層の表面に選択的な結晶成長が生じることをいう。
【００９３】
具体的に、本実施の形態１では、図１５に示すように、電流阻止層ＣＯＬ上に供給されたＡｌとＧａのうち、Ｇａは、電流阻止層ＣＯＬの表面上に形成された酸化膜ＯＸＦ上をマイグレーションして、開口部ＯＰ１の内部へ供給される。すなわち、Ｇａは、酸化膜ＯＸＦとの反応性が低いことから、酸化膜ＯＸＦ上に堆積しにくく、これによって、Ｇａは、酸化膜ＯＸＦ上を滑るようにマイグレーションするのである。
【００９４】
この結果、結晶成長の初期段階において、開口部ＯＰ１内には、縦方向からのＡｌおよびＧａの供給に加えて、電流阻止層ＣＯＬ上をマイグレーションしてきたＧａが供給される。これにより、開口部ＯＰ１内には、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１（Ｇａ組成比：Ｇ１）が結晶成長する。つまり、結晶成長の初期段階においては、主に開口部ＯＰ１の内部にｐ型クラッド層ＰＣＬ１が選択的に結晶成長することになる。このとき、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１を構成するＡｌＧａＮのＧａ組成比（Ｇ１）は、縦方向からのＡｌおよびＧａの供給に加えて、電流阻止層ＣＯＬ上をマイグレーションしてきたＧａも供給されることから、Ｇａのマイグレーションを前提としていない所定の結晶成長条件で形成されるＡｌＧａＮのＧａ組成比（Ｇ３）よりも大きくなる（Ｇ１＞Ｇ３）。
【００９５】
（２）選択成長の消失
その後、図１６に示すように、電流阻止層ＣＯＬの表面に形成された酸化膜ＯＸＦ上に供給されたＡｌは、Ａｌの反応性が高いため、酸化膜ＯＸＦの表面の一部にＡｌＮが堆積し始める。この結果、堆積したＡｌＮを核として、酸化膜ＯＸＦの表面上にもｐ型クラッド層ＰＣＬ２（Ｇａ組成比：Ｇ２）が成長し始める。しかし、Ｇａの一部は、開口部ＯＰ１へマイグレーションしてしまうため、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のＧａ組成比（Ｇ２）は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のＧａ組成比（Ｇ１）よりも小さくなる（Ｇ１＞Ｇ２）。さらに言えば、酸化膜ＯＸＦ上に供給されたＧａの一部は、開口部ＯＰ１へマイグレーションすることから、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２を構成するＡｌＧａＮのＧａ組成比（Ｇ２）は、Ｇａ原料のマイグレーションを前提としていない所定の結晶成長条件で形成されるＡｌＧａＮのＧａ組成比（Ｇ３）よりも小さくなる（Ｇ３＞Ｇ２）。
【００９６】
そして、図１７に示すように、電流阻止層ＣＯＬの表面に形成された酸化膜ＯＸＦ上にｐ型クラッド層ＰＣＬ２が成長するにつれて、開口部ＯＰ１へマイグレーションしていたＧａは、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の成長に使用されるようになる。この結果、開口部ＯＰ１内におけるｐ型クラッド層ＰＣＬ１の選択成長が徐々に消失し、最終的には、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２が酸化膜ＯＸＦを覆うように形成された段階で、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の選択成長は完全に消失することになる。
【００９７】
ここで、本実施の形態１では、選択成長により、開口部ＯＰ１に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ１が、電流阻止層ＣＯＬ（酸化膜ＯＸＦ）上に形成されるｐ型クラッド層ＰＣＬ２よりも成長速度が速くなる。このことから、例えば、図１７に示すように、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の上面が、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の上面よりも電流阻止層ＣＯＬから離れることになる。言い換えれば、本実施の形態１においては、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の厚さが、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の厚さよりも厚くなる。したがって、本実施の形態１における半導体レーザにおいて、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の上面は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の上面から盛り上がっているということもできる。
【００９８】
（３）全面成長
続いて、図１８に示すように、酸化膜ＯＸＦの表面がｐ型クラッド層ＰＣＬ２に覆われて、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の選択成長が完全に消失すると、開口部ＯＰ１上と、電流阻止層ＣＯＬ（酸化膜ＯＸＦ）上に関係なく、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１上からｐ型クラッド層ＰＣＬ２上にわたってｐ型クラッド層ＰＣＬ３が形成される。このとき、酸化膜ＯＸＦの表面におけるＧａのマイグレーションは完全に消失するため、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３を構成するＡｌＧａＮのＧａ組成比は、Ｇａのマイグレーションを前提としていない所定の結晶成長条件で形成されるＡｌＧａＮのＧａ組成比（Ｇ３）となる。
【００９９】
したがって、本実施の形態１では、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２、および、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３を同一の結晶成長条件（所定の結晶成長条件）で結晶成長させる場合であっても、上述した（１）選択成長と、（２）選択成長の消失と、（３）全面成長のメカニズムによって、互いにＧａ組成の異なる層として形成されることになる。つまり、本実施の形態１では、結晶成長条件を別々に調整することなく、同一の結晶成長条件（所定の結晶成長条件）を採用しながら、自動的にＧａ組成の異なるｐ型クラッド層ＰＣＬ１と、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２と、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３を形成することができるのである。具体的には、酸化膜ＯＸＦの表面におけるＧａのマイグレーションにより、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のＧａ組成比をＧ１、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のＧａ組成比をＧ２、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３のＧａ組成比をＧ３とする場合、Ｇ１＞Ｇ３＞Ｇ２となるようにそれぞれの層を形成することができる。
【０１００】
以上のように、本実施の形態１における半導体装置の製造方法によれば、同一の結晶成長条件を維持しながら、互いにＧａ組成比のことなるｐ型クラッド層ＰＣＬ１とｐ型クラッド層ＰＣＬ２とｐ型クラッド層ＰＣＬ３とを形成することができる。このとき、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のＧａ組成比をＧ１、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のＧａ組成比をＧ２、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３のＧａ組成比をＧ３とする場合、Ｇ１＞Ｇ３＞Ｇ２が成立する。
【０１０１】
このことから、本実施の形態１では、少なくとも、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のバンドギャップの大きさを、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のバンドギャップの大きさよりも小さくすることができる。この結果、例えば、図４に示すように、ｐ電極ＰＥから流れ込む電流は、図４の矢印に示すように、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３を通過した後、主に、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２ではなく、主に、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の内部を流れることになる。
【０１０２】
すなわち、バンドギャップが大きくなるということは、絶縁体に近づくことを意味していることから、バンドギャップの小さなｐ型クラッド層ＰＣＬ１と、バンドギャップの大きなｐ型クラッド層ＰＣＬ２が存在する場合、電流は、バンドギャップの小さなｐ型クラッド層ＰＣＬ１を主に流れることになる。
【０１０３】
この結果、本実施の形態１によれば、電流阻止層ＣＯＬ上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ２に電流が流れることを抑制することができる。このことは、例えば、ＡｌＮからなる電流阻止層ＣＯＬ上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ２の結晶欠陥ＤＥＦに電流が流れることを抑制できることを意味している。したがって、本実施の形態１によれば、結晶欠陥ＤＥＦに電流が流れることによる結晶欠陥ＤＥＦの増殖の可能性を低減することができる。これにより、本実施の形態１によれば、半導体レーザを含む半導体装置の信頼性を向上することができる。
【０１０４】
本実施の形態１における半導体装置の製造方法の主要な特徴は、同一の結晶成長条件で、互いにＧａ組成の異なるｐ型クラッド層ＰＣＬ１とｐ型クラッド層ＰＣＬ２とｐ型クラッド層ＰＣＬ３とを形成できる点にある。
【０１０５】
図１９は、上述した３つのｐ型クラッド層を形成する際の結晶成長条件のうち、Ｇａの原料ガスであるトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）と、Ａｌの原料ガスであるトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）と、Ｎの原料ガスであるアンモニア（ＮＨ３）の供給量（例えば、有機金属気相成長装置に供給される流量）を定性的に示すグラフである。具体的に、図１９（Ａ）は、Ｇａの原料ガスであるトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）の供給量の経時変化を示すグラフであり、図１９（Ｂ）は、Ａｌの原料ガスであるトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）の供給量の経時変化を示すグラフである。また、図１９（Ｃ）は、Ｎの原料ガスであるアンモニア（ＮＨ３）の供給量の経時変化を示すグラフである。
【０１０６】
図１９（Ａ）〜図１９（Ｃ）において、横軸は、結晶成長開始時刻からの時刻を示している。特に、時刻ｔ１は、例えば、酸化膜ＯＸＦの表面がｐ型クラッド層ＰＣＬ２で覆われて、開口部ＯＰ１上に形成されるｐ型クラッド層ＰＣＬ１の選択成長が終了する時刻を示しており、時刻ｔ２は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３の結晶成長が終了する時刻を示している。一方、図１９（Ａ）〜図１９（Ｃ）の縦軸は、それぞれの原料ガスの供給量を示している。図１９（Ａ）〜図１９（Ｃ）に示すように、本実施の形態１におけるｐ型クラッド層の製造工程においては、Ｇａの原料ガスであるトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）の供給量と、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）の供給量と、アンモニア（ＮＨ３）の供給量とが、ｐ型クラッド層の結晶成長開始時刻から結晶成長終了時刻にわたって一定であることがわかる。これは、本実施の形態１によれば、同一の結晶成長条件で、３つのｐ型クラッド層（ｐ型クラッド層ＰＣＬ１、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３）を形成していることを意味するものである。つまり、図１９（Ａ）〜図１９（Ｃ）は、本実施の形態１における半導体装置の製造方法によれば、同一の結晶成長条件で、互いにＧａ組成の異なるｐ型クラッド層ＰＣＬ１とｐ型クラッド層ＰＣＬ２とｐ型クラッド層ＰＣＬ３とを形成できることを視覚的にわかりやすく表現したものである。
【０１０７】
以上のように、本実施の形態１における半導体装置の製造方法の基本的な技術的思想は、酸化膜ＯＸＦの表面におけるＧａのマイグレーションを利用して、同一の結晶成長条件で、互いにＧａ組成比の異なる３つのｐ型クラッド層を形成することに工夫点がある。しかし、実際の望ましい形態として、同一の結晶成長条件で、互いにＧａ組成比の異なる３つのｐ型クラッド層を確実に形成するためには、電流阻止層ＣＯＬ上に酸化膜ＯＸＦが形成されている必要がある以外に、さらなる工夫を施す必要がある。以下に、さらなる工夫点について説明する。
【０１０８】
＜望ましい形態を実現するための工夫＞
（１）基板のオフ角に対する工夫
上述したように、結晶成長の初期段階において、電流阻止層ＣＯＬの表面に形成された酸化膜ＯＸＦ上に供給されたＧａ原料は、酸化膜ＯＸＦ上をマイグレーションして、開口部ＯＰ１内へ取り込まれる。例えば、図１５においては、酸化膜ＯＸＦ上をマイグレーションしてきたＧａ原料が開口部ＯＰ１内に取り込まれ、開口部ＯＰ１の底部に露出するｐ型光閉じ込め層ＰＳＬ上にｐ型クラッド層ＰＣＬ１が形成される様子が示されている。
【０１０９】
ここで、開口部ＯＰ１の底部に露出しているｐ型光閉じ込め層ＰＳＬの表面に着目する。まず、半導体基板１Ｓの表面が水平である場合を考える。図２０は、半導体基板１Ｓの表面が水平（オフ角が０度で、オフ角がない場合）であり、この半導体基板１Ｓ上に形成されるｐ型光閉じ込め層ＰＳＬの表面も水平（オフ角が０度で、オフ角がない場合）になっている状態を示す図である。この場合、図２０に示すように、酸化膜ＯＸＦ上をマイグレーションしてきたＧａは、水平状態のｐ型光閉じ込め層ＰＳＬの表面に取り込まれる。このとき、例えば、結晶成長温度が１１００℃と高いため、電流阻止層ＣＯＬの表面に形成されている酸化膜ＯＸＦ上をマイグレーションしてきたＧａは、ｐ型光閉じ込め層ＰＳＬ上へのｐ型クラッド層ＰＣＬ１の成長に寄与する前に、ｐ型光閉じ込め層ＰＳＬの表面から脱離しやすくなる。すなわち、開口部ＯＰ１の底面から露出するｐ型閉じ込め層ＰＳＬの表面が水平状態にあると、結晶成長温度が高温であるため、マイグレーションしてきたＧａが外部へ脱離してしまうのである。
【０１１０】
この結果、開口部ＯＰ１内に形成されるｐ型クラッド層ＰＣＬ１のＧａ組成比が増加しにくくなる。この結果、開口部ＯＰ１内に形成されるｐ型クラッド層ＰＣＬ１のＧａ組成比と、電流阻止層ＣＯＬ（酸化膜ＯＸＦ）上に形成されるｐ型クラッド層ＰＣＬ２のＧａ組成比の差は小さくなる。このことは、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のバンドギャップの大きさと、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のバンドギャップの大きさの差が小さくなることを意味する。これにより、ｐ電極ＰＥから注入された電流が、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１とｐ型クラッド層ＰＣＬ２のうち、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１を優先的に流れるという電流狭窄効果を充分に得ることができなくなる。この場合、ｐ電極ＰＥから注入された電流は、結晶欠陥が存在する結晶性の悪いｐ型クラッド層ＰＣＬ２にも広がりを持って流れることになる。このことから、結晶欠陥に電流が流れ、さらなる結晶欠陥の増殖を招く可能性が高まり、半導体装置の信頼性に影響を与えることになる。
【０１１１】
そこで、図２１に示すように、半導体基板１Ｓにオフ角を導入することが考えられる。図２１は、半導体基板１Ｓにオフ角を導入した結果、半導体基板１Ｓ上に形成されるｐ型光閉じ込め層ＰＳＬに傾斜が形成される様子を示す図である。この傾斜は微視的に見た場合、図２１に示すように、ｐ型光閉じ込め層ＰＳＬの表面がステップ状（階段状）になっていることを意味している。このような場合、酸化膜ＯＸＦ上をマイグレーションしてきたＧａは、ステップ状の形状（階段形状）によって、ｐ型光閉じ込め層ＰＳＬの表面に留まりやすくなる。この結果、酸化膜ＯＸＦ上をマイグレーションしてきたＧａが、外部へ脱離しにくくなり、ｐ型光閉じ込め層ＰＳＬ上へのｐ型クラッド層ＰＣＬ１の成長に寄与しやすくなる。
【０１１２】
この結果、開口部ＯＰ１内に形成されるｐ型クラッド層ＰＣＬ１のＧａ組成比が増加しやすくなる。これにより、開口部ＯＰ１内に形成されるｐ型クラッド層ＰＣＬ１のＧａ組成比と、電流阻止層ＣＯＬ（酸化膜ＯＸＦ）上に形成されるｐ型クラッド層ＰＣＬ２のＧａ組成比の差は大きくなる。このことは、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のバンドギャップの大きさと、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のバンドギャップの大きさの差が大きくなることを意味する。したがって、半導体基板１Ｓにオフ角を導入する場合、ｐ電極ＰＥから注入された電流が、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１とｐ型クラッド層ＰＣＬ２のうち、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１を優先的に流れるという電流狭窄効果を充分に得ることができるようになる。この場合、ｐ電極ＰＥから注入された電流は、結晶欠陥が存在する結晶性の悪いｐ型クラッド層ＰＣＬ２に流れにくくなる。このことから、結晶欠陥に電流が流れ、さらなる結晶欠陥の増殖を招く可能性が低減され、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【０１１３】
以上のことから、半導体基板１Ｓにオフ角を導入することは、酸化膜ＯＸＦから開口部ＯＰ１の底部へマイグレーションしてきたＧａの脱離を抑制して、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の成長に効果的に寄与させる観点から有効であることがわかる。
【０１１４】
ただし、例えば、半導体基板１Ｓのオフ角（絶対値）が、［１−１００］への０．１度、［１１−２０］方向へ０．０５度と小さい場合、結晶表面に形成されるステップ間隔が約１５０ｎｍと広くなる。この場合、結晶成長温度が１１００℃と高くなると、電流阻止層ＣＯＬの表面に形成されている酸化膜ＯＸＦ上をマイグレーションしてきたＧａは、ｐ型光閉じ込め層ＰＳＬ上へのｐ型クラッド層ＰＣＬ１の成長に寄与する前に、ｐ型光閉じ込め層ＰＳＬの表面から脱離しやすくなる。つまり、半導体基板１Ｓにオフ角を導入する場合であっても、オフ角が小さい場合には、ステップ状の形状（階段形状）によって、Ｇａをｐ型光閉じ込め層ＰＳＬの表面に留まりやすくする効果は薄れてしまうのである。
【０１１５】
一方、例えば、半導体基板１Ｓの素子形成面が（０００１）面であり、［１−１００］方向、または、［１１−２０］方向への素子形成面のオフ角が、０．２度以上０．６度以下である場合、結晶表面に形成されるステップ間隔が約７０ｎｍ以下と狭くなる。このため、電流阻止層ＣＯＬの表面に形成されている酸化膜ＯＸＦ上をマイグレーションしてきたＧａは、ｐ型光閉じ込め層ＰＳＬの表面から脱離しにくくなり、ｐ型光閉じ込め層ＰＳＬ上へのｐ型クラッド層ＰＣＬ１の成長に充分に寄与することになる。つまり、オフ角が大きい場合には、ステップ状の形状（階段形状）によって、Ｇａをｐ型光閉じ込め層ＰＳＬの表面に留まりやすくする効果を充分に得ることができるのである。
【０１１６】
以上のことから、酸化膜ＯＸＦから開口部ＯＰ１の底部へマイグレーションしてきたＧａの脱離を抑制して、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の成長に効果的に寄与させる観点からは、半導体基板１Ｓの素子形成面が（０００１）面であり、［１−１００］方向、または、［１１−２０］方向への素子形成面のオフ角が、０．２度以上０．６度以下であることが望ましい。
【０１１７】
（２）具体的な結晶成長条件への工夫
本実施の形態１における半導体装置の製造方法の基本的な技術的思想は、酸化膜ＯＸＦの表面におけるＧａのマイグレーションを利用して、同一の結晶成長条件で、互いにＧａ組成比の異なる３つのｐ型クラッド層を形成することに特徴点がある。ただし、実際の望ましい形態として、同一の結晶成長条件で、互いにＧａ組成比の異なる３つのｐ型クラッド層を確実に形成するためには、望ましい結晶成長条件が存在すると考えられる。すなわち、本実施の形態１では、酸化膜ＯＸＦ上をＧａがマイグレーションしやすくなる観点や、酸化膜ＯＸＦ上から開口部ＯＰ１内へマイグレーションしてきたＧａが外部へ脱離しにくくなる観点を考慮すると、多様な結晶成長条件の中から望ましい結晶成長条件があるものと考えられる。そこで、以下では、望ましい結晶成長条件の一例について説明する。
【０１１８】
Ｇａのマイグレーションを利用するためには、ＡｌＮからなる電流阻止層ＣＯＬ表面に酸化膜ＯＸＦが形成されていることが重要である。２回目の結晶成長温度が１０８０℃以上と高すぎると酸化膜ＯＸＦは脱離してしまい、Ｇａのマイグレーションは起こらない。従って、２回目の結晶成長の成長温度は１０５０℃以下が望ましい。しかし、成長温度が低すぎるとｐ型クラッド層のＰＣＬの結晶性が悪化するため、２回目の結晶成長の成長温度は１０００℃以上が望ましい。従って、２回目の結晶成長の成長温度は、１０００℃から１０５０℃が最適となる。本実施の形態１におけるｐクラッド層ＰＣＬの具体的な成長条件は、成長温度が１０３０℃、ＮＨ３の供給量が１．１２ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＭＧａの供給量が１５７μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＭＡｌの供給量が２８μｍｏｌ／ｍｉｎである。
【０１１９】
なお、成長温度の絶対値は、結晶成長装置によって微妙に異なる。しかし、酸化膜ＯＸＦ表面におけるＧａのマイグレーションが起こった場合、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１は盛り上がるので、その形状からＧａのマイグレーションの有無を確認することができる。
【０１２０】
＜製法上の代表的な効果＞
本実施の形態１における半導体装置の製造方法によれば、以下に示す代表的な効果を得ることができる。
【０１２１】
（１）本実施の形態１によれば、同一の結晶成長条件を維持しながら、互いにＧａ組成比のことなるｐ型クラッド層ＰＣＬ１とｐ型クラッド層ＰＣＬ２とｐ型クラッド層ＰＣＬ３とを形成することができる。このとき、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のＧａ組成比をＧ１、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のＧａ組成比をＧ２、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３のＧａ組成比をＧ３とする場合、Ｇ１＞Ｇ３＞Ｇ２が成立する。このことから、本実施の形態１では、少なくとも、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のバンドギャップの大きさを、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のバンドギャップの大きさよりも小さくすることができる。
【０１２２】
特に、本実施の形態１における半導体装置の製造方法によれば、互いにＧａ組成比の異なる３つのｐ型クラッド層を別々の結晶成長条件で形成する必要がないため、工程の簡略化を図りながら、目的とする半導体装置の構造を実現することができる。この結果、製造コストの上昇を招くことなく、本実施の形態１における半導体装置の構成を実現することができる。
【０１２３】
（２）本実施の形態１によれば、半導体基板１Ｓの素子形成面が（０００１）面であり、［１−１００］方向、または、［１１−２０］方向への素子形成面のオフ角が、０．２度以上０．６度以下となるように構成している。これにより、結晶表面に形成されるステップ間隔が狭くなる。このため、電流阻止層ＣＯＬの表面に形成されている酸化膜ＯＸＦ上をマイグレーションしてきたＧａは、ｐ型光閉じ込め層ＰＳＬの表面から脱離しにくくなり、ｐ型光閉じ込め層ＰＳＬ上へのｐ型クラッド層ＰＣＬ１の成長に充分に寄与させることができる。この結果、本実施の形態１によれば、開口部ＯＰ１内から開口部ＯＰ１上にわたって形成されるｐ型クラッド層ＰＣＬ１のＧａ組成比を、電流阻止層ＣＯＬの表面に形成された酸化膜ＯＸＦ上に形成されるｐ型クラッド層ＰＣＬ２のＧａ組成比よりも充分に大きくすることができる。
【０１２４】
（実施の形態２）
前記実施の形態１では、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１をｐ型不純物を導入したＡｌＧａＮから形成する例について説明したが、本実施の形態２では、少なくとも、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１を、ｐ型不純物を導入したＧａＮと、ｐ型不純物を導入したＡｌＧａＮとの多層積層膜からなる超格子構造から形成する例について説明する。
【０１２５】
本実施の形態２における半導体装置の構成は、前記実施の形態１における半導体装置の構成とほぼ同様の構成をしているため、相違点を中心に説明することにする。
【０１２６】
＜実施の形態２における特徴＞
図２２は、本実施の形態２における半導体装置（半導体レーザ）の構成を示す断面図である。図２２に示すように、本実施の形態２における半導体装置においても、ＡｌＮからなる電流阻止層ＣＯＬには開口部ＯＰ１が設けられているとともに、電流阻止層ＣＯＬの表面に酸化膜（絶縁膜）ＯＸＦが形成されている。そして、開口部ＯＰ１内から開口部ＯＰ１上にわたってｐ型クラッド層ＰＣＬ１が形成されている。また、電流阻止層ＣＯＬの表面に形成されている酸化膜ＯＸＦ上にはｐ型クラッド層ＰＣＬ２が形成されている。そして、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１上からｐ型クラッド層ＰＣＬ２上にわたってｐ型クラッド層ＰＣＬ３が形成されている。つまり、本実施の形態２においても、ｐ型クラッド層ＰＣＬは、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１とｐ型クラッド層ＰＣＬ２とｐ型クラッド層ＰＣＬ３から形成されていることになる。
【０１２７】
ここで、本実施の形態２において、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１は、ｐ型不純物を導入したＧａＮと、ｐ型不純物を導入したＡｌＧａＮの多層積層膜から構成されており、この多層積層膜が超格子構造を形成している。具体的に、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１は、ｐ型不純物を導入したＧａＮと、ｐ型不純物を導入したＡｌＧａＮとの積層膜を１周期として、１００周期程度からなる超格子構造をしている。一方、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２は、多層積層膜からなる超格子構造とはなっておらず、ＡｌとＧａとＮとを含む半導体層から形成されている。ただし、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２は、部分的に超格子構造をしている場合もある。また、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１と同様に、ｐ型不純物を導入したＧａＮと、ｐ型不純物を導入したＡｌＧａＮの多層積層膜から構成されており、この多層積層膜が超格子構造を形成している。具体的に、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３は、ｐ型不純物を導入したＧａＮ（厚さ２．５ｎｍ）と、ｐ型不純物を導入したＡｌＧａＮ（厚さ２．５ｎｍ）との積層膜を１周期として、１００周期程度からなる超格子構造をしている。
【０１２８】
このように構成されている本実施の形態２における半導体装置においても、開口部ＯＰ１上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ１の平均バンドギャップの大きさが、電流阻止層ＣＯＬ上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ２の平均バンドギャップの大きさよりも小さくなっている。言い換えれば、電流阻止層ＣＯＬ上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ２の平均バンドギャップの大きさが、開口部ＯＰ１上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ１の平均バンドギャップの大きさよりも大きくなっている（第１特徴点）。このことから、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２よりもｐ型クラッド層ＰＣＬ１の方が、電流が流れやすくなり、この結果、ｐ型クラッド層ＰＣＬを流れる電流は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２に広がらず、主に、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１を流れることになる。これにより、結晶欠陥ＤＥＦの多く発生しているｐ型クラッド層ＰＣＬ２に流れる電流を抑制することができる。したがって、本実施の形態２によっても、結晶欠陥ＤＥＦに電流が流れることによる結晶欠陥ＤＥＦの増殖の可能性を低減することができる。このことから、本実施の形態２によれば、半導体レーザを含む半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【０１２９】
ここで、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の平均バンドギャップやｐ型クラッド層ＰＣＬ３の平均バンドギャップとは、ＧａＮとＡｌＧａＮの多層積層膜からなる超格子構造の平均組成におけるバンドギャップをいうことにする。一方、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の平均バンドギャップとは、ＡｌとＧａとＮとを含む半導体層の平均組成におけるバンドギャップをいうものとする。
【０１３０】
また、本実施の形態２によれば、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の厚さが、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の厚さよりも厚くなっている（第２特徴点）。言い換えれば、本実施の形態２における半導体レーザにおいて、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の上面は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の上面から盛り上がっている。このように本実施の形態２では、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の方がｐ型クラッド層ＰＣＬ２よりも平均バンドギャップが小さいため、電流が流れやすいとともに、この電流が流れやすいｐ型クラッド層ＰＣＬ１がｐ電極ＰＥ側に盛り上がっている。この結果、ｐ電極ＰＥからｐ型コンタクト層ＰＣＮＴを介してｐ型クラッド層ＰＣＬに流れる電流は、電流が流れやすく、かつ、盛り上がっているｐ型クラッド層ＰＣＬ１を優先的に流れる。この結果、本実施の形態２によれば、この第１特徴点と第２特徴点の相乗効果により、結晶欠陥ＤＥＦの多く発生しているｐ型クラッド層ＰＣＬ２に流れる電流を効果的に抑制することができる。
【０１３１】
さらに、本実施の形態２では、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１が超格子構造をしている。このため、例えば、ｐ型不純物であるマグネシウム（Ｍｇ）の活性化が起こりやすくなり、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のキャリア濃度を高めることができる。この結果、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の電気抵抗を低減することができる。このことから、ｐ電極ＰＥから注入された電流は、電気抵抗の低いｐ型クラッド層ＰＣＬ１を優先的に流れることになる。つまり、本実施の形態２においては、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１が超格子構造をしている一方で、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２は完全に超格子構造とはなっていないとともに、Ｇａの含有量が少なくなっている。したがって、超格子構造の方がｐ型不純物（Ｍｇ）の活性化が起こりやすいことを考慮すれば、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のキャリア濃度の方が、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のキャリア濃度よりも高くなる。このことは、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の方が、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２よりも電気抵抗が低くなることを意味する。この結果、ｐ電極ＰＥから注入された電流は、相対的に電気抵抗の高いｐ型クラッド層ＰＣＬ２ではなく、主に、相対的に電気抵抗の低いｐ型クラッド層ＰＣＬ１を流れることになる。これにより、結晶欠陥ＤＥＦの多く発生しているｐ型クラッド層ＰＣＬ２に流れる電流を抑制することができる。したがって、本実施の形態２によっても、結晶欠陥ＤＥＦに電流が流れることによる結晶欠陥ＤＥＦの増殖の可能性を低減することができる。このことから、本実施の形態２によれば、半導体レーザを含む半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【０１３２】
以下に、超格子構造の場合、ｐ型不純物であるマグネシウム（Ｍｇ）の活性化が起こりやすくなる理由について説明する。例えば、超格子構造では、マグネシウムを導入したＧａＮと、マグネシウムを導入したＡｌＧａＮの多層積層膜が形成される。このとき、超格子構造では、マグネシウムを導入したＧａＮのバンドギャップが小さいため、ＧａＮは井戸層として機能し、マグネシウムを導入したＡｌＧａＮのバンドギャップが大きいため、ＡｌＧａＮは障壁層として機能する。
【０１３３】
ここで、例えば、ＡｌＧａＮからなる半導体層にマグネシウムを導入する場合を考える。この場合、ＡｌＧａＮのバンドギャップは大きいことから、マグネシウムが導入されるアクセプタ準位と価電子帯とのエネルギー差が大きくなる。このことは、価電子帯から電子を取り込んでマグネシウムがイオン化する確率が小さくなることを意味する。このことは、マグネシウムがイオン化してアクセプタとして活性化しにくくなることを意味する。
【０１３４】
一方、超格子構造の場合は、ＡｌＧａＮよりもバンドギャップの小さなＧａＮが挿入されていることから、超格子構造の平均組成に基づくバンドギャップは小さくなる。バンドギャップが小さくなるということは、マグネシウムが導入されるアクセプタ準位と価電子帯とのエネルギー差が小さくなることを意味し、これによって、価電子帯から電子を取り込んでマグネシウムがイオン化する確率が大きくなる。このことは、マグネシウムがイオン化してアクセプタとして活性化しやすくなることを意味する。
【０１３５】
この結果、超格子構造では、マグネシウムの活性化率が高くなり、キャリア濃度が高くなる。このような理由で、超格子構造をしたｐ型クラッド層ＰＣＬ１では、電気抵抗が低くなるのである。
【０１３６】
さらに、超格子構造の場合、ｐ型不純物を導入したＡｌＧａＮと、ｐ型不純物を導入したＧａＮとの界面に、ＡｌＧａＮのバンドギャップとＧａＮのバンドギャップの相違に基づいて、フェルミ準位よりも価電子帯が大きくなるポテンシャル井戸が形成される。このため、このポテンシャル井戸は、正孔から見れば、エネルギーの低い領域に相当することから、このポテンシャル井戸に正孔が蓄積される。具体的には、ポテンシャル井戸に正孔が蓄積されて２次元正孔ガスが形成される。この結果、超格子構造において、層状に形成されたＡｌＧａＮとＧａＮの各界面に２次元正孔ガスが形成されることになる。このとき、それぞれの界面に形成された２次元正孔ガスは、障壁層（ＡｌＧａＮ）で分離されることになるが、超格子構造の場合、障壁層の厚さは充分に薄くなっており、トンネル効果が生じる。したがって、それぞれの界面に形成された２次元正孔ガスの間でキャリア移動が生じる。このようにして、超格子構造では、２次元正孔ガスがキャリアとして機能して、キャリア濃度が充分に高くなる。このため、超格子構造をしたｐ型クラッド層ＰＣＬ１では、電気抵抗が低くなるのである。
【０１３７】
つまり、本実施の形態２においては、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１を超格子構造から構成することにより、（１）ｐ型不純物であるマグネシウム（Ｍｇ）の活性化率が向上する点と、（２）２次元正孔ガスが形成される点との相乗効果により、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１のキャリア濃度の方が、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２のキャリア濃度よりも高くなる。このことは、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の方が、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２よりも電気抵抗が低くなることを意味する。この結果、ｐ電極ＰＥから注入された電流は、相対的に電気抵抗の高いｐ型クラッド層ＰＣＬ２ではなく、主に、相対的に電気抵抗の低いｐ型クラッド層ＰＣＬ１を流れることになる。これにより、結晶欠陥ＤＥＦの多く発生しているｐ型クラッド層ＰＣＬ２に流れる電流を抑制することができる。したがって、本実施の形態２によっても、結晶欠陥ＤＥＦに電流が流れることによる結晶欠陥ＤＥＦの増殖の可能性を低減することができる。このことから、本実施の形態２によれば、半導体レーザを含む半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【０１３８】
＜実施の形態２における半導体装置の製造方法＞
本実施の形態２における半導体装置は、上記のように構成されており、以下に、その製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【０１３９】
図５から図８までの工程は、前記実施の形態１と同様である。その後、図２３に示すように、開口部ＯＰ１の内部から開口部ＯＰ１を形成した電流阻止層ＣＯＬ上にわたって、ＧａＮ（窒化ガリウム）の結晶成長条件と、ＡｌＧａＮ（窒化アルミニウムガリウム）の結晶成長条件を交互に繰り返す周期的結晶成長条件でｐ型クラッド層ＰＣＬ１を形成するとともに、電流阻止層ＣＯＬ上にｐ型クラッド層ＰＣＬ２を形成する。本実施の形態２において、このｐ型クラッドＰＣＬ１とｐ型クラッド層ＰＣＬ２は、同時に成長させることができる。
【０１４０】
このとき、まず、窒化ガリウムの結晶成長条件で結晶成長を実施する。具体的には、Ｇａ原料（トリメチルガリウム）とＮ原料（アンモニア）を供給する。この場合、電流阻止層ＣＯＬ上に供給されたＧａは、電流阻止層ＣＯＬの表面上に形成された酸化膜ＯＸＦ上をマイグレーションして、開口部ＯＰ１の内部へ供給される。すなわち、Ｇａは、酸化膜ＯＸＦとの反応性が低いことから、酸化膜ＯＸＦ上に堆積しにくく、これによって、Ｇａは、酸化膜ＯＸＦ上をマイグレーションするのである。
【０１４１】
この結果、結晶成長の初期段階において、開口部ＯＰ１内には、縦方向からのＧａの供給に加えて、電流阻止層ＣＯＬ上をマイグレーションしてきたＧａが供給される。これにより、開口部ＯＰ１内には、窒化ガリウムが結晶成長する。一方、電流阻止層ＣＯＬ上では、Ｇａがマイグレーションしてしまうため、窒化ガリウムの結晶成長はほとんど行われないことになる。つまり、結晶成長の初期段階においては、主に開口部ＯＰ１の内部に窒化ガリウムが選択的に結晶成長することになる。
【０１４２】
続いて、窒化アルミニウムガリウムの結晶成長条件で結晶成長を実施する。具体的には、Ｇａ原料（トリメチルガリウム）とＡｌ原料（トリメチルアルミニウム）とＮ原料（アンモニア）を供給する。この場合、電流阻止層ＣＯＬ上に供給されたＡｌとＧａのうち、Ｇａは、電流阻止層ＣＯＬの表面上に形成された酸化膜ＯＸＦ上をマイグレーションして、開口部ＯＰ１の内部へ供給される。すなわち、Ｇａは、酸化膜ＯＸＦとの反応性が低いことから、酸化膜ＯＸＦ上に堆積しにくく、これによって、Ｇａは、酸化膜ＯＸＦ上をマイグレーションするのである。
【０１４３】
この結果、結晶成長の初期段階において、開口部ＯＰ１内には、縦方向からのＡｌおよびＧａの供給に加えて、電流阻止層ＣＯＬ上をマイグレーションしてきたＧａが供給される。これにより、開口部ＯＰ１内には、窒化アルミニウムガリウムが結晶成長する。つまり、結晶成長の初期段階においては、主に開口部ＯＰ１の内部にＡｌＧａＮが選択的に結晶成長することになる。このとき、ＡｌＧａＮのＧａ組成比（Ｇ１）は、縦方向からのＡｌおよびＧａの供給に加えて、電流阻止層ＣＯＬ上をマイグレーションしてきたＧａも供給されることから、Ｇａのマイグレーションを前提としていない所定の結晶成長条件で形成されるＡｌＧａＮのＧａ組成比（Ｇ３）よりも大きくなる（Ｇ１＞Ｇ３）。このようにして、開口部ＯＰ１内には、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１を構成するＧａＮとＡｌＧａＮの積層膜が形成されることになる。
【０１４４】
一方、電流阻止層ＣＯＬの表面に形成された酸化膜ＯＸＦ上に供給されたＡｌは、Ａｌの反応性が高いため、酸化膜ＯＸＦの表面の一部にＡｌＮが堆積し始める。この結果、堆積したＡｌＮを核として、酸化膜ＯＸＦの表面上にもＡｌＧａＮが成長し始める。しかし、Ｇａの一部は、開口部ＯＰ１へマイグレーションしてしまうため、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２を構成するＡｌＧａＮのＧａ組成比（Ｇ２）は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の一部を構成するＡｌＧａＮのＧａ組成比（Ｇ１）よりも小さくなる（Ｇ１＞Ｇ２）。さらに言えば、酸化膜ＯＸＦ上に供給されたＧａの一部は、開口部ＯＰ１へマイグレーションすることから、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２を構成するＡｌＧａＮのＧａ組成比（Ｇ２）は、Ｇａのマイグレーションを前提としていない所定の結晶成長条件で形成されるＡｌＧａＮのＧａ組成比（Ｇ３）よりも小さくなる（Ｇ３＞Ｇ２）。
【０１４５】
このようにして、電流阻止層ＣＯＬ（酸化膜ＯＸＦ）上には、ＧａＮとＡｌＧａＮの積層膜は形成されず、主にＡｌＧａＮが形成される。その後、ＧａＮの結晶成長条件と、ＡｌＧａＮの結晶成長条件を交互に繰り返す周期的結晶成長条件で結晶成長を実施する。このとき、電流阻止層ＣＯＬの表面に形成された酸化膜ＯＸＦ上にｐ型クラッド層ＰＣＬ２が成長するにつれて、開口部ＯＰ１へマイグレーションしていたＧａは、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の成長に使用されるようになる。この結果、開口部ＯＰ１内におけるｐ型クラッド層ＰＣＬ１の選択成長が徐々に消失し、最終的には、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２が酸化膜ＯＸＦを覆うように形成された段階で、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の選択成長は完全に消失することになる。このようにして、図２３に示すように、開口部ＯＰ１内から開口部ＯＰ１上にわたって、ＧａＮとＡｌＧａＮの多層積層膜からなる超格子構造のｐ型クラッド層ＰＣＬ１が形成される。一方、電流阻止層ＣＯＬ（酸化膜ＯＸＦ）上には、Ｇａのマイグレーションの影響により、部分的には多層積層膜が形成されるが、完全な多層積層膜は形成されず、少なくとも、ＡｌＧａＮ層が形成されることになる。
【０１４６】
そして、Ｇａが酸化膜ＯＸＦ上から開口部ＯＰ１内へマイグレーションすることから、開口部ＯＰ１上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ１の平均Ｇａ組成比が、電流阻止層ＣＯＬ上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ２の平均Ｇａ組成比よりも大きくなる。言い換えれば、電流阻止層ＣＯＬ上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ２の平均Ａｌ組成比が、開口部ＯＰ１上に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ１の平均Ａｌ組成比よりも大きくなる。
【０１４７】
特に、本実施の形態２では、ＧａＮを形成しており、このＧａＮの結晶成長条件では、Ａｌが含まれていないため、酸化膜ＯＸＦ上に、ＡｌＮからなる核が形成されにくく、選択成長が起こりやすくなっている。このことから、本実施の形態２によれば、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の平均Ｇａ組成比と、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の平均Ｇａ組成比との差を大きくすることができる。このことは、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の平均バンドギャップの大きさと、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の平均バンドギャップの大きさの差が大きくなることを意味する。したがって、本実施の形態２によれば、ｐ電極ＰＥから注入された電流が、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１とｐ型クラッド層ＰＣＬ２のうち、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１を優先的に流れるという電流狭窄効果を充分に得ることができるようになる。
【０１４８】
なお、本実施の形態２では、選択成長により、開口部ＯＰ１に形成されているｐ型クラッド層ＰＣＬ１が、電流阻止層ＣＯＬ（酸化膜ＯＸＦ）上に形成されるｐ型クラッド層ＰＣＬ２よりも成長速度が速くなる。このことから、例えば、図２３に示すように、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の上面が、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の上面よりも電流阻止層ＣＯＬから離れることになる。言い換えれば、本実施の形態２においては、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の厚さが、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の厚さよりも厚くなる。したがって、本実施の形態２における半導体レーザにおいて、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の上面は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の上面から盛り上がっているということもできる。
【０１４９】
その後、図２４に示すように、ＧａＮの結晶成長条件と、ＡｌＧａＮの結晶成長条件を交互に繰り返す周期的結晶成長条件で結晶成長を実施すると、開口部ＯＰ１上に形成されたｐ型クラッド層ＰＣＬ１上から、電流阻止層ＣＯＬ上に形成されたｐ型クラッド層ＰＣＬ２上にわたって、ＧａＮとＡｌＧａＮの多層積層膜からなる超格子構造のｐ型クラッド層ＰＣＬ３を形成することができる。これにより、本実施の形態２では、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２、および、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３からなるｐ型クラッド層ＰＣＬを形成することができる。このとき、本実施の形態２では、同一の周期的結晶成長条件により、自動的にｐ型クラッド層ＰＣＬ１、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２、および、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３を形成することができる。
【０１５０】
ここで、酸化膜ＯＸＦの表面がｐ型クラッド層ＰＣＬ２に覆われて、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の選択成長が完全に消失すると、開口部ＯＰ１上と、電流阻止層ＣＯＬ（酸化膜ＯＸＦ）上に関係なく、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１上からｐ型クラッド層ＰＣＬ２上にわたってｐ型クラッド層ＰＣＬ３が形成される。このとき、酸化膜ＯＸＦの表面におけるＧａのマイグレーションは完全に消失するため、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３の平均Ｇａ組成比は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２の平均ガリウム組成比よりも大きく、かつ、ｐ型クラッド層ＰＣＬ１の平均Ｇａ組成比よりも小さくなる。その後の工程は、前記実施の形態１と同様である。以上のようにして、本実施の形態２における半導体装置を製造することができる。
【０１５１】
本実施の形態２における半導体装置の製造方法の主要な特徴は、同一の周期的結晶成長条件で、互いに平均Ｇａ組成の異なるｐ型クラッド層ＰＣＬ１（超格子構造）とｐ型クラッド層ＰＣＬ２とｐ型クラッド層ＰＣＬ３（超格子構造）とを形成できる点にある。
【０１５２】
図２５は、上述した３つのｐ型クラッド層を形成する際の周期的結晶成長条件のうち、Ｇａの原料ガスであるトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）と、Ａｌの原料ガスであるトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）と、Ｎの原料ガスであるアンモニア（ＮＨ３）の供給量（例えば、有機金属気相成長装置に供給される流量）を定性的に示すグラフである。具体的に、図２５（Ａ）は、Ｇａの原料ガスであるトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）の供給量の経時変化を示すグラフであり、図２５（Ｂ）は、Ａｌの原料ガスであるトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）の供給量の経時変化を示すグラフである。また、図２５（Ｃ）は、Ｎの原料ガスであるアンモニア（ＮＨ３）の供給量の経時変化を示すグラフである。
【０１５３】
図２５（Ａ）〜図２５（Ｃ）において、横軸は、結晶成長開始時刻からの時刻を示している。特に、時刻ｔ１は、例えば、酸化膜ＯＸＦの表面がｐ型クラッド層ＰＣＬ２で覆われて、開口部ＯＰ１上に形成されるｐ型クラッド層ＰＣＬ１の選択成長が終了する時刻を示しており、時刻ｔ２は、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３の結晶成長が終了する時刻を示している。一方、図２５（Ａ）〜図２５（Ｃ）の縦軸は、それぞれの原料ガスの供給量を示している。図２５（Ａ）〜図２５（Ｃ）に示すように、本実施の形態２におけるｐ型クラッド層の製造工程においては、ＧａＮとＡｌＧａＮとを交互に積層させるため、共通するＧａの原料ガスであるトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）の供給量と、アンモニア（ＮＨ３）の供給量とが、ｐ型クラッド層の結晶成長開始時刻から結晶成長終了時刻にわたって一定である一方、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）の供給量は、供給する場合と供給しない場合を周期的に繰り返していることがわかる。このように本実施の形態２では、図２５（Ａ）から図２５（Ｃ）に示す同一の周期的結晶成長条件で、３つのｐ型クラッド層（ｐ型クラッド層ＰＣＬ１、ｐ型クラッド層ＰＣＬ２、ｐ型クラッド層ＰＣＬ３）を形成していることがわかる。
【０１５４】
以上のように、本実施の形態２における半導体装置の製造方法の基本的な技術的思想は、酸化膜ＯＸＦの表面におけるＧａ原料ガスのマイグレーションを利用して、同一の周期的結晶成長条件で、互いに平均Ｇａ組成比の異なる３つのｐ型クラッド層を形成することに工夫点がある。ただし、本実施の形態２においても、前記実施の形態１と同様に、実際の望ましい形態として、同一の周期的結晶成長条件で、互いに平均Ｇａ組成比の異なる３つのｐ型クラッド層を確実に形成するためには、電流阻止層ＣＯＬ上に酸化膜ＯＸＦが形成されている必要がある以外に、例えば、半導体基板１Ｓのオフ角に対する工夫に代表されるさらなる工夫を施すようにしてもよい。
【０１５５】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１５６】
１Ｓ  半導体基板
ＣＯＬ  電流阻止層
ＤＥＦ  結晶欠陥
ＨＭ１  酸化シリコン膜
ＭＱＷ  活性層
ＮＣＬ  ｎ型クラッド層
ＮＥ  ｎ電極
ＮＳＬ  ｎ型光閉じ込め層
ＯＰ１  開口部
ＯＰＡ  開口部
ＯＸＦ  酸化膜
ＰＣＬ１  ｐ型クラッド層
ＰＣＬ２  ｐ型クラッド層
ＰＣＬ３  ｐ型クラッド層
ＰＣＬ（Ｐ）  ｐ型クラッド層
ＰＣＮＴ  ｐ型コンタクト層
ＰＥ  ｐ電極
ＰＳＬ  ｐ型光閉じ込め層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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