(57)【要約】【課題】埋め込み構造を有する半導体装置における例えば電流狭窄機能を十分に機能するようにして、半導体装置に良好な動作特性を得られるようにする。【解決手段】半導体装置は、基板１の上に形成されたｐ型不純物（Ｍｇ）を含む第１のｐ型ガイド層７と、該第１のｐ型ガイド層７の上にそれと接するように形成され、ｎ型不純物（Ｓｉ）及びｐ型不純物（Ｍｇ）を含むｎ型電流狭窄層８とを有している。ｎ型電流狭窄層８においては、ｎ型不純物の濃度はｐ型不純物の濃度よりも高くなっている。【選択図】図１
2006279023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたｐ型不純物を含む第１の窒化物半導体層と、
前記第１の窒化物半導体層の上に該第１の窒化物半導体層と接するように形成され、ｎ型不純物及びｐ型不純物を含む第２の窒化物半導体層とを備え、
前記第２の窒化物半導体層において、前記ｎ型不純物の濃度は前記ｐ型不純物の濃度よりも高いことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第２の窒化物半導体層は、前記第１の窒化物半導体層に選択的に電流を流す開口部を有する電流狭窄層であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２の窒化物半導体層の上に前記開口部を埋めるように形成され、屈折率が前記第２の窒化物半導体層よりも大きい第３の窒化物半導体層をさらに備えていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２の窒化物半導体層における前記ｐ型不純物の濃度は１×１０18ｃｍ-3以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１の窒化物半導体層の下側に形成された前記ｐ型不純物を含む第４の窒化物半導体層をさらに備え、
前記第４の窒化物半導体層におけるｐ型不純物の濃度は、前記第１の窒化物半導体層におけるｐ型不純物の濃度よりも高いことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１の窒化物半導体層は、その組成にインジウムを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１の窒化物半導体層は、基板側に形成された第１半導体層と、前記第１半導体層と前記第２の窒化物半導体層との間に形成された第２半導体層とを含み、
前記第１半導体層はその組成にインジウムを含み、前記第２半導体層はその組成にインジウムを含まないことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記ｐ型不純物はマグネシウムであり、前記ｎ型不純物はシリコンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項９】
基板上にIII 族原料ガス、窒素原料ガス及びｐ型不純物原料ガスを導入することにより、前記基板の上にｐ型の第１の窒化物半導体層を形成する工程（ａ）と、
前記第１の窒化物半導体層の上にIII 族原料ガス、窒素原料ガス及び導入量が前記工程（ａ）におけるｐ型不純物原料ガスよりも少ないｐ型不純物原料ガスを導入することにより、前記第１の窒化物半導体層の上にｐ型の第２の窒化物半導体層を形成する工程（ｂ）と、
前記第２の窒化物半導体層の上にIII 族原料ガス、窒素原料ガス及びｎ型不純物原料ガスを導入することにより、前記第２の窒化物半導体層の上にｎ型の第３の窒化物半導体層を形成する工程（ｃ）とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記工程（ｂ）において、前記ｐ型不純物原料ガスの導入量を０とすることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記工程（ｃ）よりも後に、前記第３の窒化物半導体層に選択的に開口部を形成する工程（ｄ）と、
前記第３の窒化物半導体層の上に前記開口部を埋めるように、屈折率が前記第３の窒化物半導体層よりも大きい第４の窒化物半導体層を形成する工程（ｅ）とをさらに備えていることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
基板上にIII 族原料ガス、窒素原料ガス及びｐ型不純物原料ガスを導入することにより、前記基板の上にｐ型の第１の窒化物半導体層を形成する工程（ａ）と、
前記ｐ型不純物原料ガスの導入を止めると共に、形成した前記第１の窒化物半導体層を、該第１の窒化物半導体層の形成温度よりも低い温度にしてその状態を保持する工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）の後に、第２の窒化物半導体層の形成温度にまで昇温し、前記第１の窒化物半導体層の上にIII 族原料ガス、窒素原料ガス及びｎ型不純物原料ガスを導入することにより、前記第１の窒化物半導体層の上にｎ型の第２の窒化物半導体層を形成する工程（ｃ）とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記工程（ｂ）における温度は、前記第１の窒化物半導体層の熱分解温度よりも低い温度であることを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記工程（ｂ）における温度は、９００℃以下であることを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
基板上にIII 族原料ガス、窒素原料ガス及びｐ型不純物原料ガスを導入することにより、前記基板の上にｐ型の第１の窒化物半導体層を形成する工程（ａ）と、
前記工程（ａ）の後に、前記III 族原料ガスを停止し、且つ前記第１の窒化物半導体層の上に水素ガスを導入する工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）の後に、前記第１の窒化物半導体層の上にIII 族原料ガス、窒素原料ガス及びｎ型不純物原料ガスを導入することにより、前記第１の窒化物半導体層の上にｎ型の第２の窒化物半導体層を形成する工程（ｃ）とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記工程（ｃ）よりも後に、前記第２の窒化物半導体層に選択的に開口部を形成する工程（ｄ）と、
前記第２の窒化物半導体層の上に前記開口部を埋めるように、屈折率が前記第２の窒化物半導体層よりも大きい第３の窒化物半導体層を形成する工程（ｅ）とをさらに備えていることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記工程（ｄ）において、前記開口部は塩素を含むガスを用いたドライエッチングにより形成することを特徴とする請求項１１又は１６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記工程（ｄ）において、前記開口部は、前記第３の窒化物半導体層を溶液に浸した状態で、前記第３の窒化物半導体層に吸収される波長を有する光を照射することにより形成することを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記工程（ｄ）において、前記開口部は、前記第２の窒化物半導体層を溶液に浸した状態で、前記第２の窒化物半導体層に吸収される波長を有する光を照射することにより形成することを特徴とする請求項１６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記溶液はリン酸を含む酸性溶液であることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
前記溶液はアルカリ溶液であることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
前記アルカリ溶液は水酸化カリウム溶液であることを特徴とする請求項２１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
前記第２の窒化物半導体層におけるｐ型不純物の濃度は１×１０18ｃｍ-3以下であることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
前記ｐ型不純物原料ガスはマグネシウムを含み、前記ｎ型不純物原料ガスはシリコンを含むことを特徴とする請求項９〜１６のいずれか１項に記載の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、III-Ｖ族窒化物半導体材料を用いた半導体装置、特にｐ型の窒化物半導体層の上に成長により形成されたｎ型の窒化物半導体層を有する半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高密度光ディスク用の光源として、赤色域や赤外域の光と比べ、光ディスク上での集光スポット径を小さくすることができる短波長域で発光し、光ディスクの記録密度の向上に有効な青紫色域のレーザ光源が要望されている。
【０００３】
現在、青紫色域のレーザ光を実現するために、窒化ガリウム（ＧａＮ）等のIII-Ｖ族窒化物半導体を用いた半導体レーザ素子の開発が行なわれている。
【０００４】
図１０に従来の窒化物系半導体レーザ素子の断面構造を示す。図１０に示すように、ｎ型ＧａＮからなる基板１０１の上には、ｎ型ＧａＮ層１０２、ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層１０３、ｎ型ＧａＮからなるｎ型ガイド層１０４、ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ活性層１０５、ｐ型ＡｌＧａＮからなるオーバーフロー抑制層１０６、ｐ型ＧａＮからなるｐ型ガイド層１０７、電流導波部となる開口部１０８ａを有するｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型電流狭窄層１０８、ｐ型ＧａＮからなるｐ型ガイド層１０９、ｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層１１０及びｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層１１１がエピタキシャル成長により順次形成されている。
【０００５】
レーザ素子に注入された電流は、ｎ型電流狭窄層１０８には流れず、該ｎ型電流狭窄層１０８に形成された開口部１０８ａを流れる。また、ＭＱＷ活性層１０５で生成される光は、ｎ型電流狭窄層１０８の屈折率と該屈折率よりも大きいｐ型ガイド層１０９の屈折率との差によって閉じ込められる。このような、ｐｎ接合による電流狭窄とヘテロ接合による光閉じ込め構造を埋め込み構造と呼ぶ。
【０００６】
上述した埋め込み構造を形成する場合には、一般にｐ型ガイド層１０７等のｐ型半導体層には、ｐ型ドーパントして濃度が５×１０18ｃｍ-3以上且つ２０×１０18ｃｍ-3以下程度のマグネシウム（Ｍｇ）が添加され、ｎ型電流狭窄層１０８等のｎ型半導体層には、ｎ型ドーパントとして濃度が１×１０18ｃｍ-3以上４×１０18ｃｍ-3以下程度のシリコン（Ｓｉ）が添加される。
【特許文献１】特開２００３−１４２７８０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、前記従来の埋め込み型半導体レーザ素子には以下のような問題がある。
【０００８】
前述したように、ｐ型のオーバーフロー抑制層１０６及びｐ型ガイド層１０７には５×１０18ｃｍ-3以上且つ２０×１０18ｃｍ-3以下程度のマグネシウム（Ｍｇ）が添加されている。また、ｐ型ガイド層１０７の上に形成されているｎ型電流狭窄層１０８には１×１０18ｃｍ-3以上且つ４×１０18ｃｍ-3以下程度のシリコン（Ｓｉ）が添加されている。
【０００９】
通常、このような構造を持つｎ型電流狭窄層１０８は電流狭窄機能を有すると考えられるが、実際に埋め込み型レーザ素子を作製すると、ｎ型電流狭窄層１０８が電流狭窄機能を果たさなかったり、電流狭窄機能が不十分でレーザ素子として機能しなかったり、又はレーザ特性が劣化したりするという問題がある。
【００１０】
本発明は、前記従来の問題を解決し、ｐ型の窒化物半導体層の上に形成されたｎ型の窒化物半導体層を有する半導体装置において該ｎ型の窒化物半導体層における導電性を本来のｎ型を示すようにして、半導体装置に良好な動作特性を得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願発明者らは、種々の検討を重ねた結果、ｎ型電流狭窄層における電流狭窄機能が十分に機能しない原因を突き止めた。
【００１２】
ｎ型電流狭窄層１０８には、ｐ型ドーパントであるＭｇを意図的には添加しないが、ＳＩＭＳ（secondary ion mass spectrometer：二次イオン質量分析器）による評価ではＭｇが検出される。さらに、Ｍｇの分布は、ｎ型電流狭窄層１０８の成長初期段階が最も多く、成長するにつれて徐々に減少するというように傾斜的に分布している。これは、ｐ型ガイド層１０７を形成した後に、成長炉の内部又は試料の表面に残留したＭｇがｎ型電流狭窄層１０８の成長中に取り込まれるか、又はｐ型ガイド層１０７からの熱拡散により混入することが要因として挙げられる。これにより、ｎ型電流狭窄層１０８にはＳｉと同等かそれ以上のＭｇが混入されてしまう。
【００１３】
ところで、Ｓｉのｎ型キャリアとしての活性化率が９０％以上であり、一方、Ｍｇのｐ型キャリアとしての活性化率が１０％程度であることを考慮すると、ＳｉとＭｇとが同程度の濃度で添加されているとしても、一般にはｎ型電流狭窄層１０８はｎ型となって電流狭窄機能を果たすと考えられる。しかしながら、実際にはｎ型電流狭窄層１０８にＳｉの濃度が４．０×１０18ｃｍ-3で、Ｍｇの濃度が１×１０18ｃｍ-3以上且つ８×１０18ｃｍ-3以下程度である場合には、電流狭窄機能は不十分であった。ここで、Ｍｇの濃度は、成長初期が８×１０18ｃｍ-3であり、成長終了時が１×１０18ｃｍ-3である。
【００１４】
そこで、本願発明者らは、ｎ型半導体層を成長する前のｐ型半導体層に添加するｐ型ドーパントの導入量を低減するか、該ｐ型半導体層を成長した後、次のｎ型半導体層を成長させるまでに放置時間をおくか、またはｎ型半導体層を成長させる前に成長炉内を清浄化することにより、埋め込み構造を有するｎ型半導体層による電流狭窄機能を向上させることができるという知見を得ている。すなわち、Ｍｇの活性化率がＳｉの活性化率と比べて９分の１であるとしても、Ｓｉの濃度をＭｇの濃度よりも高くなるように設定する必要があるというものである。
【００１５】
本発明は、このような知見により得られたものであり、具体的には以下の構成により実現される。
【００１６】
本発明に係る半導体装置は、基板上に形成されたｐ型不純物を含む第１の窒化物半導体層と、第１の窒化物半導体層の上に該第１の窒化物半導体層と接するように形成され、ｎ型不純物及びｐ型不純物を含む第２の窒化物半導体層とを備え、第２の窒化物半導体層において、ｎ型不純物の濃度はｐ型不純物の濃度よりも高いことを特徴とする。
【００１７】
本発明の半導体装置によると、ｐ型の第１の窒化物半導体層の上に該第１の窒化物半導体層と接するように形成され、ｎ型不純物及びｐ型不純物を含む第２の窒化物半導体層におけるｎ型不純物の濃度はそのｐ型不純物の濃度よりも高いため、ｐ型不純物のみを含むｐ型の第１の半導体層と接するｎ型の第２の半導体層を例えば電流狭窄層に用いた場合には、該第２の半導体層は電流狭窄機能を確実に果たすようになり、良好な動作特性を得ることができる。
【００１８】
本発明の半導体装置において、第２の窒化物半導体層は、第１の窒化物半導体層に選択的に電流を流す開口部を有する電流狭窄層であることが好ましい。
【００１９】
このようにすると、動作特性が良好な光デバイスを得ることができる。
【００２０】
この場合に、本発明の半導体装置は、第２の窒化物半導体層の上に開口部を埋めるように形成され、屈折率が第２の窒化物半導体層よりも大きい第３の窒化物半導体層をさらに備えていることが好ましい。
【００２１】
このようにすると、第２の窒化物半導体層の開口部を光閉じ込め領域とすることができるため、動作特性が良好なレーザ素子を得ることができる。
【００２２】
本発明の半導体装置において、第２の窒化物半導体層におけるｐ型不純物の濃度は１×１０18ｃｍ-3以下であることが好ましい。
【００２３】
このようにすると、ｐ型不純物の濃度が低いことから、第２の窒化物半導体層に添加するｎ型不純物濃度を低減することができるため、成長時に第２の半導体層に生じるクラックを抑制することができる。
【００２４】
本発明の半導体装置は、第１の窒化物半導体層の下側に形成されたｐ型不純物を含む第４の窒化物半導体層をさらに備え、第４の窒化物半導体層におけるｐ型不純物の濃度は、第１の窒化物半導体層におけるｐ型不純物の濃度よりも高いことが好ましい。
【００２５】
このようにすると、第１の窒化物半導体層に添加されるｐ型不純物の添加量を低減しても、第４の窒化物半導体層の上に第１の窒化物半導体層を成長する際に、ｐ型不純物が第４の窒化物半導体層からメモリ効果や拡散等により供給されるので、第１の窒化物半導体層自体に添加するｐ型不純物の添加量を大幅に低減することができる。
【００２６】
また、本発明の半導体装置において、第１の窒化物半導体層はその組成にインジウムを含んでいても良い。インジウムを含む層は、ｐ型不純物である例えばＭｇの拡散係数が小さいため、第１の窒化物半導体層がその組成にインジウムを含むと、Ｍｇが第２の窒化物半導体層に拡散しにくくなる。
【００２７】
本発明の半導体装置において、第１の窒化物半導体層は、基板側に形成された第１半導体層と、第１半導体層と第２の窒化物半導体層との間に形成された第２半導体層を含み、第１半導体層はその組成にインジウムを含み、第２半導体層はその組成にインジウムを含まないことが好ましい。
【００２８】
このようにすると、第２の窒化物半導体層に開口部を設ける際に、陽極酸化法等のウェットエッチングを用いる場合に、組成にインジウムを含まない第２半導体層をエッチストップ層として機能させることができる。
【００２９】
本発明の半導体装置において、ｐ型不純物にはマグネシウム、ｎ型不純物にはシリコンをそれぞれを用いることができる。
【００３０】
本発明に係る第１の半導体装置の製造方法は、基板上にIII 族原料ガス、窒素原料ガス及びｐ型不純物原料ガスを導入することにより、基板の上にｐ型の第１の窒化物半導体層を形成する工程（ａ）と、第１の窒化物半導体層の上にIII 族原料ガス、窒素原料ガス及び導入量が工程（ａ）におけるｐ型不純物原料ガスよりも少ないｐ型不純物原料ガスを導入することにより、第１の窒化物半導体層の上にｐ型の第２の窒化物半導体層を形成する工程（ｂ）と、第２の窒化物半導体層の上にIII 族原料ガス、窒素原料ガス及びｎ型不純物原料ガスを導入することにより、第２の窒化物半導体層の上にｎ型の第３の窒化物半導体層を形成する工程（ｃ）とを備えていることを特徴とする。
【００３１】
第１の半導体装置の製造方法によると、ｐ型の第１の窒化物半導体層の上にIII 族原料ガス、窒素原料ガス及び導入量が前工程（ａ）におけるｐ型不純物原料ガスよりも少ないｐ型不純物原料ガスを導入することにより、第１の窒化物半導体層の上にｐ型の第２の窒化物半導体層を形成する。その後、第２の窒化物半導体層の上にｎ型の第３の窒化物半導体層を形成するため、形成された第３の窒化物半導体層に取り込まれるｐ型不純物の濃度が、ｐ型の第１の窒化物半導体層の上にｎ型の第３の窒化物半導体層を直接に形成する場合と比べて低減する。このため、第３の半導体層を例えば電流狭窄層に用いた場合には、該第３の半導体層は電流狭窄機能を確実に果たすようになり、良好な動作特性を得ることができる。
【００３２】
第１の半導体装置の製造方法は、工程（ｂ）において、ｐ型不純物原料ガスの導入量を０とすることが好ましい。
【００３３】
このようにすると、第３の窒化物半導体層に取り込まれるｐ型不純物濃度がより低減することができる。
【００３４】
第１の半導体装置の製造方法は、工程（ｃ）よりも後に、第３の窒化物半導体層に選択的に開口部を形成する工程（ｄ）と、第３の窒化物半導体層の上に開口部を埋めるように、屈折率が第３の窒化物半導体層よりも大きい第４の窒化物半導体層を形成する工程（ｅ）とをさらに備えていることが好ましい。
【００３５】
このようにすると、第３の窒化物半導体層を電流狭窄層として形成することができる。その上、第４の窒化物半導体層における第３の窒化物半導体層の開口部に埋め込まれた部分が光閉じ込め領域となるため、動作特性が良好なレーザ素子を得ることができる。
【００３６】
本発明に係る第２の半導体装置の製造方法は、基板上にIII 族原料ガス、窒素原料ガス及びｐ型不純物原料ガスを導入することにより、基板の上にｐ型の第１の窒化物半導体層を形成する工程（ａ）と、ｐ型不純物原料ガスの導入を止めると共に、形成した第１の窒化物半導体層を、該第１の窒化物半導体層の形成温度よりも低い温度にしてその状態を保持する工程（ｂ）と、工程（ｂ）の後に、第２の窒化物半導体層の形成温度にまで昇温し、第１の窒化物半導体層の上にIII 族原料ガス、窒素原料ガス及びｎ型不純物原料ガスを導入することにより、第１の窒化物半導体層の上にｎ型の第２の窒化物半導体層を形成する工程（ｃ）とを備えていることを特徴とする。
【００３７】
第２の半導体装置の製造方法によると、基板の上にｐ型の第１の窒化物半導体層を形成し、ｐ型不純物原料ガスの導入を止めると共に、形成した第１の窒化物半導体層を該第１の窒化物半導体層の形成温度よりも低い温度にしてその状態を保持する。その後、第２の窒化物半導体層の形成温度にまで昇温し、第１の窒化物半導体層の上にｎ型の第２の窒化物半導体層を形成するため、形成された第２の窒化物半導体層に取り込まれるｐ型不純物の濃度が低減する。このため、第２の半導体層を例えば電流狭窄層に用いた場合には、該第２の半導体層は電流狭窄機能を確実に果たすようになり、良好な動作特性を得ることができる。
【００３８】
第２の半導体装置の製造方法において、工程（ｂ）における温度は、第１の窒化物半導体層の熱分解温度よりも低い温度であることが好ましい。
【００３９】
このようにすると、窒化物半導体層の形成温度よりも低い温度で保持している間に、表面が露出した第１の窒化物半導体層に与えるダメージを防止することができる。
【００４０】
この場合に、工程（ｂ）における温度は、９００℃以下であることが好ましい。
【００４１】
本発明に係る第３の半導体装置の製造方法は、基板上にIII 族原料ガス、窒素原料ガス及びｐ型不純物原料ガスを導入することにより、基板の上にｐ型の第１の窒化物半導体層を形成する工程（ａ）と、工程（ａ）の後に、III 族原料ガスを停止し、且つ第１の窒化物半導体層の上に水素ガスを導入する工程（ｂ）と、工程（ｂ）の後に、第１の窒化物半導体層の上にIII 族原料ガス、窒素原料ガス及びｎ型不純物原料ガスを導入することにより、第１の窒化物半導体層の上にｎ型の第２の窒化物半導体層を形成する工程（ｃ）とを備えていることを特徴とする。
【００４２】
第３の半導体装置の製造方法によると、基板の上にｐ型の第１の窒化物半導体層を形成し、その後、III 族原料ガスを停止し且つ第１の窒化物半導体層の上に水素ガスを導入する。続いて、第１の窒化物半導体層の上にｎ型の第２の窒化物半導体層を形成するため、形成された第２の窒化物半導体層に取り込まれるｐ型不純物の濃度が水素ガスの導入による清浄化によって大幅に減少する。このため、第２の半導体層を例えば電流狭窄層に用いた場合には、該第２の半導体層は電流狭窄機能を確実に果たすようになり、良好な動作特性を得ることができる。
【００４３】
第２又は第３の半導体装置の製造方法は、工程（ｃ）よりも後に、第２の窒化物半導体層に選択的に開口部を形成する工程（ｄ）と、第２の窒化物半導体層の上に開口部を埋めるように、屈折率が第２の窒化物半導体層よりも大きい第３の窒化物半導体層を形成する工程（ｅ）とをさらに備えていることが好ましい。
【００４４】
このようにすると、第２の窒化物半導体層を電流狭窄層として形成することができる。その上、第３の窒化物半導体層における第２の窒化物半導体層の開口部に埋め込まれた部分が光閉じ込め領域となるため、動作特性が良好なレーザ素子を得ることができる。
【００４５】
第１〜第３の半導体装置の製造方法は、工程（ｄ）において、開口部は塩素を含むガスを用いたドライエッチングにより形成することが好ましい。
【００４６】
また、第１の半導体装置の製造方法は、工程（ｄ）において、開口部は、第３の窒化物半導体層を溶液に浸した状態で、第３の窒化物半導体層に吸収される波長を有する光を照射することにより形成することが好ましい。
【００４７】
同様に、第２又は第３の半導体装置の製造方法は、工程（ｄ）において、開口部は、第２の窒化物半導体層を溶液に浸した状態で、第２の窒化物半導体層に吸収される波長を有する光を照射することにより形成することが好ましい。
【００４８】
このようにすると、開口部を設ける際に、窒化物半導体層に与えるエッチングダメージをなくすことができる。
【００４９】
この場合に、溶液はリン酸を含む酸性溶液であることが好ましい。
【００５０】
また、この場合に、溶液はアルカリ溶液であることが好ましい。ここで、アルカリ溶液には水酸化カリウム溶液を用いることができる。
【００５１】
第１の半導体装置の製造方法において、第２の窒化物半導体層におけるｐ型不純物の濃度は１×１０18ｃｍ-3以下であることが好ましい。
【００５２】
第１〜第３の半導体装置の製造方法において、ｐ型不純物原料ガスはマグネシウムを含み、ｎ型不純物原料ガスはシリコンを含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００５３】
本発明に係る半導体装置及びその製造方法によると、ｐ型の窒化物半導体層に接して形成されたｎ型の窒化物半導体層に含まれるｐ型不純物の濃度をｎ型不純物の濃度よりも低くするため、ｎ型の窒化物半導体層を例えば電流狭窄層とする場合には、その電流狭窄機能を確実に働かせることができるので、埋め込み構造を有する半導体レーザ素子等の動作特性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
（一実施形態）
本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５５】
図１は本発明の一実施形態に係るIII-Ｖ族窒化物半導体を用いた埋め込み型半導体レーザ素子の断面構成を示している。
【００５６】
図１に示すように、ｎ型ＧａＮからなる基板１の上には、ｎ型ＧａＮ層２、ｎ型Ａｌ0.06Ｇａ0.94Ｎからなるｎ型クラッド層３、ｎ型ＧａＮからなるｎ型ガイド層４、ＩｎＧａＮからなる多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層５、ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなるオーバーフロー抑制層６、ｐ型ＧａＮからなる第１のｐ型ガイド層７がエピタキシャル成長により順次形成されている。
【００５７】
第１のｐ型ガイド層７の上には、ストライプ状の電流導波部となる開口部８ａを有するｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなるｎ型電流狭窄層８が形成され、開口部８ａを含むｎ型電流狭窄層８の上には、ｐ型ＧａＮからなる第２のｐ型ガイド層９、ｐ型Ａｌ0.06Ｇａ0.94Ｎからなるｐ型クラッド層１０及びｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層１１がエピタキシャル成長により順次形成されている。
【００５８】
ｐ型コンタクト層１１の上には、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする金属からなるｐ側電極１２が形成され、基板１におけるｎ型ＧａＮ層２の反対側の面上にはチタン（Ｔｉ）を主成分とする金属からなるｎ側電極１３が形成されている。
【００５９】
ｐ側電極１２から注入される注入電流は、ｎ型電流狭窄層８の開口部８ａの内部に形成された第２のｐ型ガイド層９を流れる。また、ＭＱＷ活性層５において生成された光の閉じ込めは、ｎ型電流狭窄層８と第２のｐ型ガイド層９との互いの屈折率の差によって行なわれる。
【００６０】
なお、本実施形態においては、エピタキシャル成長用の基板として、窒化ガリウム（ＧａＮ）を用いたが、これに限られず、サファイア（単結晶Ａｌ2Ｏ3）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、シリコン（Ｓｉ）又はガリウム砒素（ＧａＡｓ）等からなる基板を用いてもよい。但し、サファイアのように導電性を持たない材料を用いる場合には、例えば、ｎ型クラッド層３の下側にｎ型コンタクト層を設け、その一部を露出させた露出面上にｎ側電極１３を形成する必要がある。
【００６１】
本実施形態の特徴として、ｎ型電流狭窄層８には、ｎ型ドーパントであるシリコン（Ｓｉ）が２．５×１０18ｃｍ-3程度の濃度に添加されている。また、ｎ型電流狭窄層８は、該ｎ型電流狭窄層８が第１のｐ型ガイド層７と接していることから、ｐ型ドーパントであるマグネシウム（Ｍｇ）が取り込まれており、そのＭｇの濃度はＳｉの濃度以下である。
【００６２】
ここで、ｎ型電流狭窄層８のＳｉ濃度と該ｎ型電流狭窄層８に混入するＭｇ濃度が以下の４通りの場合に対して、それぞれの電流狭窄機能を比較する。
［本発明］
Ｓｉ濃度：２．５×１０18ｃｍ-3、
Ｍｇ濃度：０．１×１０18ｃｍ-3以上且つ１×１０18ｃｍ-3以下
［比較例１］
Ｓｉ濃度：１．０×１０18ｃｍ-3、
Ｍｇ濃度：１×１０18ｃｍ-3以上且つ８×１０18ｃｍ-3以下
［比較例２］
Ｓｉ濃度：２．５×１０18ｃｍ-3、
Ｍｇ濃度：１×１０18ｃｍ-3以上且つ８×１０18ｃｍ-3以下
［比較例３］
Ｓｉ濃度：４．０×１０18ｃｍ-3、
Ｍｇ濃度：１×１０18ｃｍ-3以上且つ８×１０18ｃｍ-3以下
［本発明］はｎ型電流狭窄層８に混入するＭｇ濃度が本発明に係る製造方法（後述）により低減されている場合であり、［比較例１］、［比較例２］及び［比較例３］はｎ型電流狭窄層８に混入するＭｇ濃度が従来のように高い場合である。
【００６３】
図２に本発明に係る半導体装置におけるＳＩＭＳプロファイルを示す。図２から分かるように、ｎ型電流狭窄層８の成長初期にはＭｇが比較的に多く混入しており、その濃度は約１×１０18ｃｍ-3である。また、ｎ型電流狭窄層８の成長終了時にはＭｇの混入量が減少し、その濃度は約０．１×１０18ｃｍ-3である。このプロファイルの傾向は、他の参考例のように、Ｍｇの取り込まれ量が大きい場合でも同様である。
【００６４】
［比較例１］、［比較例２］及び［比較例３］に係るｎ型電流狭窄層８のＳｉ濃度はそれぞれ異なっている。［比較例１］においては、ｎ型電流狭窄層８の深さ方向における全領域にわたって混入するＭｇの濃度が添加するＳｉの濃度よりも大きい。［比較例２］においては、ｎ型電流狭窄層８における上面から深さ方向の約４分の１の領域でＳｉ濃度がＭｇ濃度よりも高く、残りの約４分の３の領域でＭｇ濃度がＳｉ濃度よりも高くなっている。［比較例３］においては、ｎ型電流狭窄層８における上面から深さ方向の約２分の１の領域でＳｉ濃度がＭｇ濃度よりも高く、残りの約２分の１の領域でＭｇ濃度がＳｉ濃度よりも高くなっている。
【００６５】
これらの４種類のサンプルに対して、図３に示すような、ｎ型電流狭窄層８に開口部８ａを設けないｎ型電流狭窄層８を有するレーザ構造と類似した半導体積層体からなる試料を用いて電流狭窄機能の評価を行なった。図３において、図１に示す半導体レーザ素子と同一の部材には同一の符号を付している。
【００６６】
この試料には、ｐ側電極１２から注入される注入電流がｎ型電流狭窄層８を通して流れる。逆に、ｎ型電流狭窄層８における電流狭窄機能が十分であれば、半導体積層体には電流はほとんど流れないことになる。
【００６７】
図４は［本発明］、［比較例１］、［比較例２］及び［比較例３］の各電流−電圧特性を示している。ｎ型電流狭窄層８の全体にＳｉ濃度がＭｇ濃度よりも低い［比較例１］の場合は、ｎ型電流狭窄層８を設けない場合と同様の電流−電圧特性を示し、ｎ型電流狭窄層８はまったく機能していない。これに対し、［比較例２］及び［比較例３］のように、Ｓｉ濃度がＭｇ濃度よりも高い領域が増えるにつれて電流狭窄機能が働くようにはなるものの、［比較例３］の場合でも印加電圧が大きくなれば大電流が流れてしまい、ｎ型電流狭窄層８としては不十分である。なお、ｎ型電流狭窄層８のＳｉ濃度をさらに高くすれば、その電流狭窄機能は向上すると考えられるが、該ｎ型電流狭窄層８に多数のクラックが発生するという他の問題が生じる。
【００６８】
そこで、本発明は、ｎ型電流狭窄層８に混入するＭｇ濃度を低減して該ｎ型電流狭窄層８の全体にわたってＳｉ濃度がＭｇ濃度よりも高くなるようにしている。これにより、印加電圧を大きくしても、本発明に係るｎ型電流狭窄層８にはほとんど電流が流れず、電流狭窄機能が十分に作用していることが分かる。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態に係る埋め込み型半導体レーザ素子においては、ｎ型電流狭窄層８中に混入するＭｇの濃度をＳｉの添加濃度よりも低く設定しているため、該ｎ型電流狭窄層８が電流狭窄という本来の機能を果たすので、良好なデバイス特性を得ることができる。
【００７０】
また、上述したように、ｎ型電流狭窄層８における電流狭窄機能をより一層高めるには、ｎ型電流狭窄層８に添加するＳｉ濃度を上げるのが良いが、ｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなるｎ型電流狭窄層８はＳｉ添加濃度が１×１０18ｃｍ-3以上になると、Ｓｉ濃度を上げる程クラックが生じやすくなる。そこで、ｎ型電流狭窄層８に生じるクラックを低減するためにも、ｎ型電流狭窄層８に混入するＭｇ濃度は１×１０18ｃｍ-3以下にすることが望ましい。このようにすると、ｎ型電流狭窄層８にクラックが生じない範囲で、Ｓｉ濃度をＭｇ濃度よりも高くすることが容易となる。
【００７１】
以下、前記のように構成された半導体レーザ素子の製造方法について図面を参照しながら説明する。図５（ａ）〜図５（ｄ）は本発明の一実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の工程順の断面構成を示している。ここでは、窒化物半導体層の成長装置として、ＭＯＶＰＥ（metal organic vapor phase epitaxy:有機金属気相成長）装置を用いる。III 族源であるＧａ原料には例えばトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を用い、Ａｌ原料にはトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を用い、Ｉｎ原料にはトリメチルインジウム（ＴＭＩ）を用いる。Ｖ族源であるＮ原料にはアンモニア（ＮＨ3 ）を用いる。また、ドナー不純物であるＳｉ原料にはモノシラン（ＳｉＨ4 ）を用い、アクセプタ不純物であるＭｇ原料にはシクロペンタジエニルマグネシウム(Ｃｐ2Ｍｇ）を用いる。また、III 族源の各原料ガスを搬送するキャリアガスには水素（Ｈ2 ）を用いる。
【００７２】
まず、図５（ａ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置における成長炉内に、例えば、径が約５．１ｃｍ（２インチ）のｎ型ＧａＮからなる基板１を投入する。その後、基板１の主面上に、厚さが２μｍのｎ型ＧａＮ層２、厚さが１μｍのｎ型Ａｌ0.06Ｇａ0.94Ｎからなるｎ型クラッド層３、厚さが０．２μｍのｎ型ＧａＮからなるｎ型ガイド層４、ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ活性層５、厚さが０．０１μｍのｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなるオーバーフロー抑制層６、厚さが０．０５μｍのｐ型ＧａＮからなる第１のｐ型ガイド層７、厚さが０．１５μｍのｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなるｎ型電流狭窄層８を順次成長により形成する。ここで、ＭＱＷ活性層５は波長が４０５ｎｍのレーザ光（再結合光）を出射可能な組成を持つ。
【００７３】
なお、ＭＱＷ活性層５の上に形成するｐ型のオーバーフロー抑制層６は、添加されるＭｇの濃度が８×１０18ｃｍ-3以下の値では、注入される電子のオーバーフローを抑制する効果が十分ではなく、レーザ発振時の閾値電流が増大する。従って、オーバーフロー抑制層６には濃度が８×１０18ｃｍ-3以上のＭｇを添加する必要があり、本実施形態に係るオーバーフロー抑制層６には、濃度が１×１０19ｃｍ-3のＭｇを添加している。
【００７４】
さらに、オーバーフロー抑制層６の上に形成された第１のｐ型ガイド層７に添加されるＭｇの濃度は該オーバーフロー抑制層６のＭｇ濃度よりも低く、例えば３×１０18ｃｍ-3の濃度としている。Ｍｇの濃度は、III 族原料ガスに対するｐ型不純物ガスの比（＝ｐ型不純物原料ガスの導入量／III 族原料ガスの導入量）の値によって制御が可能であり、この値が大きい程、ｐ型半導体層におけるＭｇの濃度は高くなる。このような第１のｐ型ガイド層７のＭｇ濃度に対し、第１のｐ型ガイド層７の上に形成されるｎ型電流狭窄層８には、濃度が２．５×１０18ｃｍ-3のＳｉを添加する。
【００７５】
次に、図５（ｂ）に示すように、ｎ型電流狭窄層８まで形成された基板１を成長炉から一旦取り出し、続いて、リソグラフィ及びエッチングにより、ｎ型電流狭窄層８に開口幅が１．５μｍ以上且つ２．０μｍ以下程度のストライプ状の開口部８ａを選択的に形成する。なお、エッチング方法の具体例は後述する。
【００７６】
次に、図５（ｃ）に示すように、開口部８ａが形成された基板１を、再度ＭＯＶＰＥ装置の成長炉に投入し、ｎ型電流狭窄層８の上に、開口部８ａを埋めるように、厚さが０．１μｍのｐ型ＧａＮからなる第２のｐ型ガイド層９、厚さが０．５μｍのｐ型Ａｌ0.06Ｇａ0.94Ｎからなるｐ型クラッド層１０、及び厚さが０．１μｍのｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層１１を順次成長により形成する。続いて、温度が７８０℃程度の窒素雰囲気で２０分間の活性化アニールを行なうことにより、成長した各ｐ型半導体層の低抵抗化を図る。
【００７７】
次に、図５（ｄ）に示すように、活性化アニールの後に、例えば蒸着法により、ｐ型コンタクト層１１の上にＮｉを主成分とするｐ側電極１２を形成する。続いて、形成したｐ側電極１２に対して、温度が６５０℃程度の窒素雰囲気で３０分間のシンタを行なう。その後、基板１におけるバッファ層２の反対側の面を研磨をして、基板１の厚さを約１５０μｍとする。続いて、基板１の研磨された面上に、例えば蒸着法により、Ｔｉを主成分とするｎ側電極１３を形成する。続いて、形成したｎ側電極１３に対して、温度が６００℃程度の窒素雰囲気で３０秒間のシンタを行なう。ｎ側電極１３を形成した後、基板１をへき開することにより、埋め込み型の青紫色半導体レーザ素子を得る。
【００７８】
このように、本実施形態に係る製造方法によると、第１のｐ型ガイド層７のＭｇ濃度をその下側に形成したｐ型のオーバーフロー抑制層６のＭｇ濃度よりも低くしている。これにより、第１のｐ型ガイド層７を形成した後の該ｐ型半導体層の表面又は成長炉内に残存するＭｇの濃度が減少するため、該第１のｐ型ガイド層７の上に成長するｎ型電流狭窄層８に取り込まれるＭｇの量が減少する。
【００７９】
具体的には、第１のｐ型ガイド層７におけるＭｇ濃度を３×１０18ｃｍ-3としているため、図２に示したように、ｎ型電流狭窄層８の成長初期には、Ｍｇ濃度は速やかに約１×１０18ｃｍ-3にまで減少する。さらに、ｎ型電流狭窄層８が成長するにつれてＭｇ濃度は減少し、その成長終了時には０．１×１０18ｃｍ-3となる。その結果、ｎ型電流狭窄層８が持つ電流狭窄機能が向上して、デバイス特性が改善される。
【００８０】
上述したように、ｎ型電流狭窄層８に生じるクラックを抑制する観点から、該ｎ型電流狭窄層８に取り込まれるＭｇの濃度は１×１０18ｃｍ-3以下にするのが望ましく、従って、第１のｐ型ガイド層７におけるＭｇの濃度を１×１０18ｃｍ-3以下とすることが望ましい。
【００８１】
また、本実施形態においては、第１のｐ型ガイド層７に、濃度が３×１０18ｃｍ-3のＭｇを添加しているが、さらにｎ型電流狭窄層８における電流狭窄機能を高めるには、該ｎ型電流狭窄層８に取り込まれるＭｇの濃度をより低減することが望ましい。そのためには、第１のｐ型ガイド層７にＭｇを意図的に添加しないようにしてもよい。但し、第１のｐ型ガイド層７にＭｇを意図的に添加しなくても、ｐ型のオーバーフロー抑制層６を成長する際に添加したＭｇが第１のｐ型ガイド層７にも若干混入する。
【００８２】
以下、ｎ型電流狭窄層８に設ける開口部８ａのエッチング方法について説明する。代表的なエッチング方法はドライエッチであり、ドライエッチを行なえるドライエッチング装置には、ＲＩＥ(reactive ion etching:反応性イオンエッチング）装置、ＥＣＲ(electron cyclotron resonance:電子サイクロトロン共鳴）エッチング装置、ＩＣＰ(inductively coupled plasma:誘導結合プラズマ）エッチング装置等を用いる。エッチングガスには、塩素を主成分とするガスを用いる。また、ｎ型電流狭窄層８における開口部８ａを除く領域に形成するマスク材には、レジスト材、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）等の絶縁材又はニッケル（Ｎｉ）を主成分とする金属等を用いることができる。
【００８３】
また、ドライエッチング法に代えてウェットエッチング法を用いてもよい。ウェットエッチングは、一般にドライエッチング法と比較して低ダメージである。図６にウェットエッチング工程における模式的な断面構成を示す。
【００８４】
図６に示すように、まず、容器２０に例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液１４を満たしておき、上面にＴｉからなる陽極が形成されたｎ型電流狭窄層（図示せず）を含む窒化物半導体層１５と、Ｐｔからなる陰極１６とを電気的に接続し、それらを溶液１４に浸す。溶液１４には、ＫＯＨの他に水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液等のアルカリ溶液や、リン酸（Ｈ3ＰＯ4）を含む酸性溶液を用いることができる。続いて、溶液１４に浸した状態で、窒化物半導体層１５に吸収される光、例えば紫外光を窒化物半導体層１５に照射する。このようないわゆる陽極酸化方法により、窒化物半導体層１５に対してエッチングが可能となる。但し、本方法では、ｎ型電流狭窄層８のようにｎ型の窒化物半導体層はエッチングされるが、ｐ型の窒化物半導体はエッチングされない。従って、ここでは、ｎ型電流狭窄層８の下側に形成された第１のｐ型ガイド層７がエッチストップ層となり、制御性良く開口部８ａを形成することができる。
【００８５】
なお、窒化物半導体層１５に照射する紫外光として水銀ランプを用いたが、ＡｌＧａＮに吸収される、例えば波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光等を用いてもよい。
【００８６】
従来の製造方法によってｎ型電流狭窄層を形成し、実際にＫＯＨ溶液を用いてウェットエッチを行なうと、ｎ型電流狭窄層に取り込まれるＭｇの濃度が添加されたＳｉの濃度よりも高く電流狭窄機能が不十分な場合には、ｎ型電流狭窄層がまったくエッチングされないか、又はその一部しかエッチングされなくなることを確認している。これは、従来の製造方法では十分に電流狭窄機能を得られないことと同じ理由で、電流狭窄層が実際にはｎ型半導体になっていないためであると考えられる。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態に係る半導体装置及びその製造方法においては、ｎ型電流狭窄層８の全体にわたって外部から混入するＭｇの濃度をＳｉの濃度よりも低くなるようにしている。この構成で上記のウェットエッチを行なうと、ｎ型電流狭窄層８に第１のｐ型ガイド層７を露出する開口部８ａを確実に形成することができるようになる。
【００８８】
上述した実施形態においては、第１のｐ型ガイド層７に対するＭｇの濃度を低くしたり、さらにはＭｇを添加をしない製造方法によって、ｎ型電流狭窄層８に取り込まれるＭｇの濃度を低減して、該ｎ型電流狭窄層８における電流狭窄機能を向上させている。しかしながら、第１のｐ型ガイド層７に添加するＭｇの量を少なくするにつれて、該第１のｐ型ガイド層７自体が高抵抗化してしまうことも考えられる。
【００８９】
そこで、第１のｐ型ガイド層７に対するＭｇの添加濃度を低下させることなくｎ型電流狭窄層８に混入するＭｇの濃度を低減する半導体装置を説明する。
【００９０】
（実施形態の第１変形例）
以下、本発明の実施形態の第１変形例について図面を参照しながら説明する。
【００９１】
図７は本実施形態の第１変形例に係る埋め込み型半導体レーザ素子の断面構成を示している。図７において、図１に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。図７に示すように、本変形例に係る半導体レーザ素子は、ｐ型ＧａＮからなる第１のｐ型ガイド層７とｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなるｎ型電流狭窄層８との間に、厚さが０．０１μｍのＩｎＧａＮからなる拡散抑制層１７が形成されている。
【００９２】
オーバーフロー抑制層６及び第１のｐ型ガイド層７のうち、オーバーフロー抑制層６には、濃度が１×１０19ｃｍ-3のマグネシウム（Ｍｇ）が添加されている。実験的に、ＩｎＧａＮからなる半導体は、Ｍｇの拡散を抑制することが知られている。詳細は明らかではないが、ＭｇのＩｎＧａＮにおける拡散係数が他の窒化物半導体中と比べて小さいためであると考えられる。そこで、第１のｐ型ガイド層７とｎ型電流狭窄層８との間にＩｎＧａＮからなる拡散抑制層１７を設けることにより、第１のｐ型ガイド層７に添加されたＭｇがｎ型電流狭窄層８に拡散することを抑制することができる。その結果、ｎ型電流狭窄層８における電流狭窄機能が向上して、デバイス特性を改善することができる。
【００９３】
なお、拡散抑制層１７には、ｐ型不純物（Ｍｇ）を意図的には添加しない。しかしながら、いわゆるメモリ効果によってｐ型不純物を含むようになる。
【００９４】
また、拡散抑制層１７におけるＩｎの組成は特に限られないが、本変形例においては、４％以上且つ８％以下程度としている。
【００９５】
（実施形態の第２変形例）
第１変形例においては、ｎ型電流狭窄層８にのみ開口部を設けているが、ＩｎＧａＮからなる拡散抑制層１７が、ＭＱＷ活性層５において生成されるレーザ発振波長が４０５ｎｍの光を吸収することを防止するため、図８に示す第２変形例のように、拡散抑制層１７に対しても開口部８ａの下側に第１のｐ型ガイド層７を露出する開口部１７ａを設けることが望ましい。
【００９６】
（実施形態の第３変形例）
図９に示すように、第３変形例に係る埋め込み型半導体レーザ素子は、拡散抑制層１７を、基板側から順次形成された、厚さが０．０１μｍのＩｎＧａＮからなる第１半導体層１８と、厚さが０．０２μｍのＧａＮからなる第２半導体層１９とを含む少なくとも２層構造とする。
【００９７】
このように、ｎ型電流狭窄層８の下に該ｎ型電流狭窄層８と接するＧａＮからなる第２半導体層１９が形成されているため、ｎ型電流狭窄層８に開口部８ａを陽極酸化等のＰＥＣ（photo-electro-chemical）エッチングにより形成する場合に、Ｉｎを含まないＧａＮからなる第２半導体層１９をエッチストップ層として機能させることができる。
【００９８】
具体的には、ｎ型電流狭窄層８の下側に直接にＩｎＧａＮ層を設けると、該ＩｎＧａＮ層がＰＥＣエッチングのエッチストップ層として機能し難いため、拡散抑制層１７における開口部８ａの下側部分の形状が平坦化されないおそれがある。すなわち、ウェットッチングの等方性によりサイドエッチが進行してエッチング形状に不良が生じたり、ばらつきが生じたりしやすくなる。従って、拡散抑制層１７の上部にＧａＮからなる第２半導体層１９を設けることにより、該拡散抑制層１７にエッチストップ層としての機能を持たせることができる。
【００９９】
なお、本変形例においても、第１半導体層１８及び第２半導体層１９には、成長時にｐ型不純物（Ｍｇ）を意図的な添加はしない。しかしながら、前述したメモリ効果によって、ｐ型不純物を含むようになる。
【０１００】
また、第１半導体層１８におけるＩｎの組成も特に限られないが、本変形例においては、４％以上且つ８％以下程度としている。
【０１０１】
以下に、第１のｐ型ガイド層７に対するＭｇの添加濃度を低下させることなく、ｎ型電流狭窄層８に混入するＭｇの濃度を低減する半導体装置の製造方法を説明する。
【０１０２】
（製造方法の第１変形例）
まず、製造方法の第１変形例について説明する。
【０１０３】
本発明の一実施形態と同様に、成長炉に投入された基板１の主面上に、ｎ型ＧａＮ層２からオーバーフロー抑制層６及び第１のｐ型ガイド層７までをエピタキシャル成長する。ここでは、オーバーフロー抑制層６及び第１のｐ型ガイド層７には、ｐ型ドーパントであるＭｇを１×１０19ｃｍ-3程度の濃度で添加する。
【０１０４】
次に、第１のｐ型ガイド層７まで成長した後、Ｍｇ原料の供給を止めると共に、成長炉内の温度を窒化物半導体層が熱分解しない温度にまで降温させ、降温した状態を所定時間例えば３０分間程度保持する。ここでは、窒化物半導体層が熱分解しない温度としては、９００℃以下が好ましい。これは、成長炉内の温度を９００℃以下とすると、成膜されたｐ型ＧａＮ層からのＧａの蒸発を防止することができるからである。
【０１０５】
次に、ｎ型電流狭窄層８の成長温度である１１００℃程度にまで昇温した後、ｎ型電流狭窄層８を成長する。これ以降の工程は本実施形態と同様である。
【０１０６】
このように、製造方法の第１変形例によると、第１のｐ型ガイド層７までを成長した後、所定時間放置している間に、成長炉内に残留するＭｇの濃度が減少する。これにより、次のｎ型電流狭窄層８を第１のｐ型ガイド層７の上に成長する際に、ｎ型電流狭窄層８に混入するＭｇの混入量が減少する。その結果、ｎ型電流狭窄層８における電流狭窄機能が向上して、デバイス特性が改善される。
【０１０７】
（製造方法の第２変形例）
次に、製造方法の第２変形例について説明する。
【０１０８】
本発明の一実施形態と同様に、成長炉に投入された基板１の主面上に、ｎ型ＧａＮ層２からオーバーフロー抑制層６及び第１のｐ型ガイド層７までをエピタキシャル成長する。ここでは、オーバーフロー抑制層６及び第１のｐ型ガイド層７には、Ｍｇを１×１０19ｃｍ-3程度の濃度で添加する。
【０１０９】
次に、第１のｐ型ガイド層７までを成長した後、III 族原料ガスであるＴＭＧの成長炉への導入を停止し、キャリアガスである水素ガスのみを導入する。これにより、第１のｐ型ガイド層７の表面に対してサーマルクリーニングを行なう。ここで、導入する水素ガスの分圧は約３０．４ｋＰａ（＝２２８Ｔｏｒｒ）としている。なお、このサーマルクリーニング時の成長炉内の温度は、１１００℃程度が好ましい。
【０１１０】
次に、第１のｐ型ガイド層７の上に、ｎ型電流狭窄層８を成長する。これ以降の工程は本実施形態と同様である。
【０１１１】
このように、製造方法の第２変形例によると、第１のｐ型ガイド層７までを成長した後、その表面を水素ガスによりサーマルクリーニングするため、第１のｐ型ガイド層７の表面及び成長炉内に残留するＭｇの濃度を減少することができる。これにより、次のｎ型電流狭窄層８を第１のｐ型ガイド層７の上に成長する際に、該ｎ型電流狭窄層８に混入するＭｇの混入量がさらに減少する。その結果、ｎ型電流狭窄層８における電流狭窄機能が向上して、デバイス特性が改善される。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明に係る半導体装置及びその製造方法は、ｐ型の窒化物半導体層の上にそれと接して形成されたｎ型の窒化物半導体層に含まれるｐ型不純物の濃度をｎ型不純物の濃度よりも低くすることから、ｎ型の窒化物半導体層に求められる機能を果たすことができ、ｐ型の窒化物半導体層の上に成長したｎ型の窒化物半導体層を有する半導体装置及びその製造方法等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る埋め込み型半導体レーザ素子を示す構成断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る埋め込み型半導体レーザ素子を構成するｎ型電流狭窄層におけるマグネシウム（Ｍｇ）のＳＩＭＳによる不純物プロファイルを示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態に係る埋め込み型半導体レーザ素子を構成するｎ型電流狭窄層における電流狭窄機能を検討するための試料を示す構成断面図である。
【図４】図３に示す各試料の電流−電圧特性を表わすグラフである。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施形態に係る埋め込み型半導体レーザ素子の製造方法を示す工程順の断面構成図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る埋め込み型半導体レーザ素子の製造方法の一工程であって、ｎ型電流狭窄層における開口部を形成するウェットエッチ工程を示す模式的な断面図である。
【図７】本発明の一実施形態の第１変形例に係る埋め込み型半導体レーザ素子を示す構成断面図である。
【図８】本発明の一実施形態の第２変形例に係る埋め込み型半導体レーザ素子を示す構成断面図である。
【図９】本発明の一実施形態の第３変形例に係る埋め込み型半導体レーザ素子を示す構成断面図である。
【図１０】従来の埋め込み型半導体レーザ素子を示す構成断面図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１      基板
２      ｎ型ＧａＮ層
３      ｎ型クラッド層
４      ｎ型ガイド層
５      ＭＱＷ活性層
６      オーバーフロー抑制層
７      第１のｐ型ガイド層
８      ｎ型電流狭窄層
８ａ    開口部
９      第２のｐ型ガイド層
１０    ｐ型クラッド層
１１    ｐ型コンタクト層
１２    ｐ側電極
１３    ｎ側電極
１４    溶液
１５    窒化物半導体層
１６    陰極
１７    拡散抑制層
１７ａ  開口部
１８    第１半導体層
１９    第２半導体層
２０    容器
【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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