(57)【要約】【課題】半導体素子構造を構成する半導体層の成長用基板として、該半導体層と同種の半導体材料を用いる場合に、半導体層を成長した後の露光時に認識可能なアライメントマークを形成できるようにする。【解決手段】アライメントマーク検出用光源に対して透明な材料からなる基板１０１の上に、該基板１０１と異なる屈折率を有する材料からなる第２のアライメントマーク１２０を形成する。続いて、基板１０１の上に、活性層１０５を含むＧａＮ系エピタキシャル層を第２のアライメントマーク１２０を埋め込むように成長する。続いて、第２のアライメントマーク１２０を参照しながら、ＧａＮ系エピタキシャル層に対する露光の位置合わせを行う。【選択図】図２
2011023453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アライメントマーク検出用光源に対して透明な材料からなる第１の結晶層を成長する工程と、
前記第１の結晶層の上に、該第１の結晶層と異なる屈折率を有する材料からなる第１のマークを形成する工程と、
前記第１の結晶層の上に、第２の結晶層を前記第１のマークを埋め込むように成長する工程と、
前記第１のマークを参照しながら、前記第２の結晶層に対する露光の位置合わせを行う工程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２】
前記第１の結晶層は、III族窒化物半導体からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１の結晶層は、III族窒化物半導体からなる基板であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１の結晶層を成長する工程において、前記第１の結晶層は、III族窒化物半導体とは異なる材料からなる基板の上に成長す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の製造方法。  
【請求項５】
前記第１のマークは、誘電体又は高融点金属からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１のマークの幅は、第２の結晶層の厚さの２倍以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１のマークの厚さは、前記第２の結晶層により埋め込まれて得られる回折光強度が極大点となる厚さ又はその近傍の厚さに設定されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１の結晶層を成長する工程と、前記第１のマークを形成する工程との間に、
前記第１の結晶層における前記第１のマークとは異なる領域に、凹部又は凸部からなる第２のマークを形成する工程と、
前記第２のマークを参照して位置合わせを行うことにより、前記第１の結晶成長層における前記第１のマーク及び第２のマークとは異なる領域に段差部を形成する工程と、
前記第２の結晶層に対する露光の位置合わせ工程よりも後に、前記第２の成長層における前記段差部の近傍にリッジストライプ部を形成する工程とをさらに備えていることを特徴とする請求項１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、半導体装置の製造方法に関し、特に、III族窒化物（ＧａＮ）系半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ系半導体レーザ装置は、高密度光ディスク装置の読み出し用及び書き込み用光源や、レーザディスプレイ装置の光源として必要不可欠なデバイスである。光ディスク装置の光源としては、数百ｍＷの、またレーザディスプレイ装置の光源としては数Ｗクラスの光出力がそれぞれ必要である。このような高い出力動作を実現するには、レーザ装置の共振器端面における端面構造が重要な技術的課題となる。
【０００３】
通常、共振器の端面はへき開によるへき開面で構成される。へき開面は結晶が不連続に途切れた面であるため、この表面には多数の未結合手（ダングリングボンド）が形成される。ダングリングボンドは非発光再結合中心として作用する。これにより、電極から注入されたキャリア（電子正孔対）は、これら非発光再結合中心を介して再結合し、エネルギーは熱に変換される。また、へき開面の近傍では、高密度の非発光再結合中心が存在するため、実効的なエネルギー・バンドギャップが結晶内部と比べて小さくなっている。このため、共振器内を往復した光（再結合光）はへき開面の近傍で吸収されやすい。吸収された光のエネルギーはキャリアを生じさせ、非発光再結合中心を介した再結合によってやはり熱が発生する。へき開面（共振器端面）での発熱はエネルギー・バンドギャップの縮小を引き起こす。その結果、共振器端面ではさらなる光吸収と局所的な発熱とが促進され、やがて、共振器の端部に溶融が起こる。これは、破壊的光学損傷（Catastrophic Optical Damage：ＣＯＤ）と呼ばれ、良く知られた現象である。
【０００４】
このＣＯＤを避けるには、一般に、共振器端部のエネルギー・バンドギャップを共振器内部のそれよりも大きくする方法が採られる。この構造は端面窓構造と呼ばれる。端面窓構造では、共振器端部での光吸収を抑制できるため、ＣＯＤを引き起こす局所的な発熱が抑えられる。このため、高い出力動作が可能となる。
【０００５】
端面窓構造を形成する方法として、イオン注入法又は不純物拡散法により活性層における共振器端面の近傍部分を無秩序化して、ワイドバンドギャップとする手法がよく知られている（例えば、特許文献１を参照。）。しかしながら、ＧａＮ系材料においては、原子同士の結合が強固であるため、この無秩序化の手法は適用できない。
【０００６】
そこで、あらかじめ基板に段差部又は選択成長マスクを形成しておき、その後、レーザ構造に必要な層構造（ヘテロ構造）をエピタキシャル成長する方法が開発されている。段差部又は選択成長マスクの近傍においては、エピタキシャル成長した活性層のエネルギー・バンドギャップが拡大するという現象を利用して、エネルギー・バンドギャップが拡大した部分が端面となるようにレーザ共振器を作製する。その結果、イオン注入法及び不純物拡散法を用いることなく端面窓構造を実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−１９６０８８号公報
【特許文献２】特開２００７−１２３７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、段差部又は選択成長マスクを用いた端面窓構造を実現するには、レーザ構造に必要な層構造をエピタキシャル成長した後に、所定の位置、すなわち段差部又は選択成長マスクの近傍にレーザ共振器（光導波路）を作製する必要がある。
【０００９】
活性層におけるエネルギー・バンドギャップの大きさは、段差部又は選択成長マスクからの距離に大きく依存する。従って、所望の端面窓構造を実現するには、光導波路の位置を精密に制御する必要がある。そのためには、縮小投影型露光装置（以下、ステッパ装置と呼ぶ。）によるマスクの位置合わせが有効である。一般的なステッパ装置では、露光位置を制御するためにウェハ上に所定のアライメントマークを設ける必要がある。ステッパ装置は、アライメントマークにレーザ光を照射してその回折光を検出する。検出された回折光によるシグナルを参照してアライメントマークの位置を検出し、所定の位置に露光を行なう。通常のＧａＮ系レーザ装置の製造プロセスにおいては、アライメントマークとして複数の段差部（凹凸部）を利用するのが一般的である。
【００１０】
例えば、従来は、図８（ａ）に示すような、ＧａＮ基板１０に形成されたアライメントマーク１０ａが用いられる。ここで、各アライメントマーク１０ａの周囲をドライエッチすると、図８（ｂ）に示すような、凸部からなるアライメントマーク１０ａが得られる。また、各アライメントマーク１０ａ部分をドライエッチすると、図８（ｃ）に示すような、凹部からなるアライメントマーク１０ｂが得られる。いずれの場合も、凹凸状の段差部によって生じる光路差を利用して回折光を得ることができる。
【００１１】
半導体レーザ装置の製造プロセスにおいては、レジストの塗布及び剥離、誘電体膜（例えば、酸化シリコン膜）の堆積及び除去等が繰り返される。しかしながら、ＧａＮ系半導体材料は、ほとんどのウェットエッチャントに対して不溶であるため、アライメントマーク１０ａ等による段差形状は変化することがない。このため、ドライエッチングによって作製されたアライメントマーク１０ａ等は、ウェハプロセスの最初から最後まで利用することができる。
【００１２】
前述した段差部又は選択成長マスクを用いた端面窓構造を持つレーザ装置の製造プロセスには、エピタキシャル成長前に段差部又は選択成長マスクを形成するプロセスが必要となる。従って、アライメントマーク１０ａ等もエピタキシャル成長前に形成しておく必要がある。しかし、図８（ａ）に示したアライメントマーク１０ａは、図９（ｂ）の顕微鏡写真に示すように、エピタキシャル成長によってほぼ埋め込まれてしまうため、エピタキシャル成長後のアライメントマーク１０ａを認識できなくなるという問題がある。ここで、図９（ａ）は、上面に複数のアライメントマーク１０ａが形成されたＧａＮ基板１０の上面の顕微鏡写真であり、図９（ｂ）は、ＧａＮ基板１０上に形成されたＧａＮ系半導体からなるエピタキシャル層１１の顕微鏡写真である。
【００１３】
本発明は、前記従来の問題を解決し、半導体素子構造を構成する半導体層の成長用基板（成長用薄膜を含む）として、該半導体層と同種の半導体材料を用いる場合に、半導体層を成長した後の露光時に認識可能なアライメントマークを形成でき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】
【００１４】
前記の目的を達成するため、本発明は、半導体発光装置の製造方法を、成長用基板の主面に該基板が持つ屈折率と異なる屈折率を持つ材料からなるアライメントマークを形成する構成とする。
【００１５】
具体的に、本発明に係る半導体装置の製造方法は、アライメントマーク検出用光源に対して透明な材料からなる第１の結晶層を成長する工程と、第１の結晶層の上に、該第１の結晶層と異なる屈折率を有する材料からなる第１のマークを形成する工程と、第１の結晶層の上に、第２の結晶層を第１のマークを埋め込むように成長する工程と、第１のマークを参照しながら、第２の結晶層に対する露光の位置合わせを行う工程とを備えていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の半導体装置の製造方法によると、アライメントマーク検出用光源に対して透明な材料からなる第１の結晶層を成長し、その後、第１の結晶層の上に、該第１の結晶層と異なる屈折率を有する材料からなる第１のマークを形成する。続いて、第１の結晶層の上に、第２の結晶層を第１のマークを埋め込むように成長するため、露光装置による第１のマークの検出が可能となる。このため、第２の結晶層の成長前に形成した段差部又は選択成長マスク等に対して位置合わせを正確に制御することが可能となる。
【００１７】
本発明の半導体装置の製造方法において、第１の結晶層には、III族窒化物半導体を用いることができる。
【００１８】
また、本発明の半導体装置の製造方法において、第１の結晶層には、III族窒化物半導体からなる基板を用いることができる。
【００１９】
III族窒化物半導体のほとんどは、ステッパ装置等の露光装置に備えられているアライメントマーク検出用光源に対して透明である。このため、第１の結晶層及び第２の結晶層中に埋め込まれ、第１の結晶層と異なる屈折率を有する材料からなる第１のアライメントマークであれば、確実に読み取ることができる。
【００２０】
また、本発明の半導体装置の製造方法において、第１の結晶層を成長する工程において、第１の結晶層は、III族窒化物半導体とは異なる材料からなる基板の上に成長して形成してもよい。
【００２１】
本発明の半導体装置の製造方法において、第１のマークには、誘電体又は高融点金属を用いることができる。
【００２２】
このようにすると、第２の結晶層の成長前に形成された第１のマークが結晶成長の高温プロセス後もその形状を維持でき、アライメントマークとしての機能を保持することができる。
【００２３】
本発明の半導体装置の製造方法において、第１のマークの幅は、第２の結晶層の厚さの２倍以下であることが好ましい。
【００２４】
このようにすると、第１のマークを埋め込んで成長する第２の結晶層の上面を確実に平坦化することができる。
【００２５】
本発明の半導体装置の製造方法において、第１のマークの厚さは、第２の結晶層により埋め込まれて得られる回折光強度が極大点となる厚さ又はその近傍の厚さに設定されることが好ましい。
【００２６】
このようにすると、第２の結晶層で埋め込まれた第１のマークからの回折強度を強くすることができるため、露光装置における第１のマークの認識率を高めることができる。
【００２７】
本発明の半導体装置の製造方法は、第１の結晶層を成長する工程と、第１のマークを形成する工程との間に、第１の結晶層における第１のマークとは異なる領域に、凹部又は凸部からなる第２のマークを形成する工程と、第２のマークを参照して位置合わせを行うことにより、第１の結晶成長層における第１のマーク及び第２のマークとは異なる領域に段差部を形成する工程と、第２の結晶層に対する露光の位置合わせ工程よりも後に、第２の成長層における段差部の近傍にリッジストライプ部を形成する工程とをさらに備えていてもよい。
【００２８】
このようにすると、端面窓構造を有する半導体レーザ装置を形成することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る半導体装置の製造方法によると、第２の結晶層の成長用基板として、同種の第１の結晶層を用いる場合に、第２の結晶層を成長した後の露光時に、認識可能なアライメントマークを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に係る端面窓構造を有するＧａＮ系半導体レーザ装置を示す平面図である。（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面図である。（ｃ）は（ａ）の左側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る基板に形成されたアライメントマークを示す模式的な断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の一実施形態に係る第１のアライメントマークを示す平面図である。（ｂ）は（ａ）のIIIｂ−IIIｂ線における断面図である。（ｃ）は第１のアライメントマークによる回折光強度の計算結果を示すグラフである。
【図４】（ａ）は本発明の一実施形態に係る第２のアライメントマークの埋め込まれる前の顕微鏡写真である。（ｂ）は第２のアライメントマークの埋め込まれた後の顕微鏡写真である。
【図５】本発明の一実施形態に係る第２のアライメントマークによる回折光強度の計算結果を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態の変形例であって、異種基板上に形成された半導体層上のアライメントマークを示す模式的な断面図である。
【図７】（ａ）は本発明の一実施形態に係るＧａＮ系半導体レーザ装置の端面窓構造を形成するための段差部の走査型電子顕微鏡写真である。（ｂ）は段差部の周辺領域におけるエネルギー・バンドギャップの測定結果を示すグラフである。（ｃ）は正の領域を拡大したグラフである。
【図８】（ａ）は従来のアライメントマークを示す模式的な平面図である。（ｂ）は（ａ）のVIIIｂ−VIIIｂ線における断面図である。（ｃ）は従来のアライメントマークの他の例を示す模式的な断面図である。
【図９】（ａ）は従来のアライメントマークの埋め込まれる前の顕微鏡写真である。（ｂ）は従来のアライメントマークの埋め込まれた後の顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（一実施形態）
本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。本実施形態においては、半導体装置の一例として、端面窓構造を有するＧａＮ系半導体レーザ装置を説明する。
【００３２】
図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、本実施形態に係る半導体レーザ装置は、基板１０１にあらかじめ段差部１０１ａを設けることにより端面窓構造が形成されている。なお、図１（ａ）〜図１（ｃ）において、基板１０１及びその上のエピタキシャル層における結晶の面方位を記号ｃ、ａ及びｍで表す。記号ｃは面方位が｛０００１｝面と等価な面又はその法線ベクトル（ｃ軸）を表し、記号ａは面方位が｛１１−２０｝面と等価な面又はその法線ベクトル（ａ軸）を表し、記号ｍは面方位が｛１−１００｝面と等価な面又はその法線ベクトル（ｍ軸）を表す。また、各面方位の指数に付した負符号（−）は該負符号に続く一の指数の反転を便宜的に表している。
【００３３】
図１に示すように、本実施形態に係るレーザ構造の特徴は、共振器の端部におけるリッジストライプ型導波路の側方部分に段差部１０１ａが形成されていることにある。この段差部１０１ａの近傍において、活性層１０５のエネルギー・バンドギャップが選択的且つ自己整合的に大きくなる領域１０５ａが共振器の両端部に形成され、その結果、端面窓構造が実現される。なお、基板及びエピタキシャル層に段差部１０１ａを設けることにより、活性層１０５のエネルギー・バンドギャップが選択的に大きくなる理由は後述する。
【００３４】
また、基板１０１及びその上のエピタキシャル層の構成の詳細は製造方法と共に以下に説明する。
【００３５】
図２に示すように、まず、主面の面方位が（０００１）面のｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）からなる基板１０１の主面上に、段差状の第１のアライメントマーク１１５を所定の位置に形成する。具体的には、図３（ａ）に示すように、各マーク１１５は、幅が４μｍであり、パターン周期は８μｍである。
【００３６】
まず、第１のアライメントマーク１１５の形成方法を説明する。
【００３７】
すなわち、熱化学気相堆積法（Thermal Chemical Vapor Deposition、以下、熱ＣＶＤ法と略称する。）により、基板１０１の主面上に、厚さが２００ｎｍの第１のシリコン酸化（ＳｉＯ２）膜を堆積する（図示せず）。続いて、ステッパ装置を用いたリソグラフィにより、第１のＳｉＯ２膜の上に、各第１のアライメントマーク１１５の形成位置を開口する開口パターンを有するレジストパターンを形成する。
【００３８】
次に、レジストパターンをマスクとして、ＣＦ４／ＣＨＦ３の混合ガスを用いた反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching：ＲＩＥ）により、第１のＳｉＯ２膜をエッチングして、該第１のＳｉＯ２膜に開口パターンを転写する。続いて、レジストパターンを除去した後、エッチングガスに塩素（Ｃｌ２）ガスを用いた誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma：ＩＣＰ）ドライエッチング装置により、開口パターンを有するＳｉＯ２膜をマスクとして、基板１０１をエッチングして、基板の上部に第１のアライメントマーク１１５を形成する。その後、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）により、第１のＳｉＯ２膜を除去する。ここでは、第１のアライメントマーク１１５のエッチング深さｄを０．８μｍとしている。これにより、図３（ｂ）に示す断面プロファイルを持つ第１のアライメントマーク１１５が形成される。
【００３９】
なお、エッチング深さ（マーク深さ）ｄは、各マーク１１５の幅及び周期によって最適な深さが異なる。例えば、本実施形態のように、各マーク１１５の幅を４μｍとし、その周期を８μｍとした場合、得られる一次回折光の反射率は、図３（ｃ）に示すように計算される。ここでは、レーザアライメント用の光源としてＨｅ−Ｎｅレーザ光（波長６３３ｎｍ）を用いた場合を想定している。従って、本実施形態においては、マーク深さｄとして一次回折光の強度が極大となる０．８μｍを選択している。
【００４０】
次に、熱ＣＶＤ法により、基板１０１の上に、厚さが６００ｎｍの第２のＳｉＯ２膜を形成する（図示せず）。続いて、リソグラフィ法及びフッ酸（ＨＦ）によるウェットエッチング法により、第２のＳｉＯ２膜に、各辺がａ軸方向とｍ軸方向とに平行で且つ一辺が３０μｍ×３０μｍの平面正方形状の開口パターンを形成する。このとき、ステッパ装置において、第１のアライメントマーク１１５を参照することによりマスク合わせを行う。その後、エッチングガスにＣｌ２を用いたＩＣＰドライエッチング装置により、図１（ｃ）に示すように、基板１０１の上部に、深さが２μｍの段差部１０１ａを形成する。その後、エッチングマスクとして用いた第２のＳｉＯ２膜をＢＨＦにより除去する。
【００４１】
次に、図２に示すように、段差部１０１ａが形成された基板１０１の主面上に、第２のアライメントマーク１２０を形成する。具体的には、熱ＣＶＤ法により、基板１０１上の第１のアライメントマーク１１５とは異なる領域に、厚さが１４０ｎｍの第３のＳｉＯ２膜を形成する。その後、ステッパ装置を用いたリソグラフィによって、第２のアライメントマーク形成パターンを有するレジストパターンを形成する。このとき、ステッパ装置によるマスク合わせは、第１のアライメントマーク１１５を参照して行う。続いて、ＣＦ４／ＣＨＦ３の混合ガスを用いたＲＩＥにより、第３のＳｉＯ２膜をエッチングする。これにより、第３のＳｉＯ２膜から、各マークの幅が４μｍで、周期が８μｍの第２のアライメントマーク１２０が形成される。なお、第２のアライメントマーク１２０は、ＳｉＯ２に限られず、誘電体であれば、窒化シリコン（ＳｉＮ）を用いることができる。また、誘電体に代えて、高融点金属、例えばチタン（Ｔｉ）又はモリブデン（Ｍｏ）等を用いることができる。
【００４２】
その後、レーザ構造に必要な積層構造体（ＧａＮ系エピタキシャル層）を基板１０１上にエピタキシャル成長する。ここで、後述するように積層構造体の厚さは２．８μｍ程度である。積層構造体は第２のアライメントマーク１２０の上面においても、厚さ方向と同程度に横方法成長するため、ＳｉＯ２からなる第２のアライメントマーク１２０は積層構造体に埋め込まれる。
【００４３】
図４（ａ）はＧａＮ系エピタキシャル層の成長前の、基板１０１上の第２のアライメントマーク１２０の表面顕微鏡写真であり、図４（ｂ）はエピタキシャル成長後の表面顕微鏡写真である。図４（ｂ）に示すように、各第２のアライメントマーク１２０はＧａＮ系エピタキシャル層によって埋め込まれていることが分かる。
【００４４】
図５にＧａＮ系エピタキシャル層に埋め込まれた第２のアライメントマーク１２０の回折強度を示す。レーザアライメント用の光源として、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光（波長６３３ｎｍ）を用いた場合を想定すると、ＧａＮ系エピタキシャル層はアライメント光源に対して透明である。従って、ＧａＮ系エピタキシャル層の内部に埋め込まれたＳｉＯ２からなる第２のアライメントマーク１２０は検出可能である。配列された第２のアライメントマーク１２０からの回折強度は膜厚ｄに強く依存する。図５に示すように、第２のアライメントマーク１２０における回折強度は、膜厚ｄが０．１４μｍで最初の極大値を持ち、すなわち、第２のアライメントマーク１２０からの信号強度が極大となる。これを利用すれば、エピタキシャル成長後もステッパ装置によるマスク合わせが可能となる。
【００４５】
これに対し、図３（ｂ）に示した、ＧａＮからなる基板１０１に形成された段差状の第１のアライメントマーク１１５は、ＧａＮ系エピタキシャル層によって埋め込まれてしまうため、ＧａＮ系エピタキシャル層の成長後は、図９（ｂ）に示したようにアライメントマークとして利用できなくなる。
【００４６】
次に、段差部１０１ａと第２のアライメントマーク１２０とが形成された基板１０１の上に、図１に示すレーザ構造を結晶成長により形成する。結晶成長には、例えば有機金属気層成長法（Metalorganic Chemical Vapor Deposition：ＭＯＣＶＤ）法を用いる。
【００４７】
まず、基板１０１の主面上に、例えば、厚さが２μｍのｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ｘ＝０．０３）からなるｎ型クラッド層１０３、厚さが０．１μｍのｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ｘ＝０．００３）からなるｎ型光ガイド層１０４、厚さが８ｎｍのＩｎｙＧａ１−ｙＮ（ｙ＝０．０２）からなる障壁層と厚さが３ｎｍのＩｎｙＧａ１−ｙＮ（ｙ＝０．１２）からなる井戸層により構成された多重量子井戸活性層１０５、厚さが０．１μｍのｐ型ＧａＮからなるｐ型光ガイド層１０６、厚さが０．５μｍのｐ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ｘ＝０．０３）からなるｐ型クラッド層１０７、及び厚さが６０ｎｍのｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層１０８を順次成長する。
【００４８】
ＧａＮ系エピタキシャル層の結晶成長法には、ＭＯＣＶＤ法の他に、分子線エピタキシ（Molecular Beam Epitaxy：ＭＢＥ）法等のＧａＮ系半導体レーザ構造が成長可能な成長方法を用いてもよい。また、ＭＯＣＶＤ法を用いた場合の原料としては、例えば、Ｇａ原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、Ｉｎ原料としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）及びＡｌ原料としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を用い、Ｎ原料としてアンモニア（ＮＨ３）を用いればよい。さらに、ｎ型不純物であるＳｉ原料にはシラン（ＳｉＨ４）ガスを用い、ｐ型不純物であるＭｇ原料にはビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）を用いればよい。
【００４９】
次に、熱ＣＶＤ法により、ｐ型コンタクト層１０８の上に、膜厚が０．２μｍのＳｉＯ２からなるマスク層（図示せず）を成膜する。続いて、リソグラフィ法及びエッチング法により、マスク層を幅が１．５μｍのストライプ状で且つｍ軸方向と平行に延びるようにパターニングする。このとき、ステッパ装置において、第２のアライメントマーク１２０を参照しながら、リッジストライプパターンのマスク合わせを行う。その結果、エピタキシャル成長前に形成した段差部１０１ａとエピタキシャル成長後に形成するリッジストライプ部との距離を０．１μｍ程度の精度で精密に制御することができる。続いて、エッチングガスにＣｌ２を用いたＩＣＰドライエッチング装置により、ｐ型コンタクト層１０８とｐ型クラッド層１０７の上部とをエッチングして、ｐ型コンタクト層１０８及びｐ型クラッド層１０７にリッジストライプ型の導波路を形成する。その後、マスク層を除去する。なお、リッジストライプ部の形成位置は端面窓構造の形成に重要なパラメータとなる。その詳細は後述する。
【００５０】
次に、熱ＣＶＤ法により、厚さが４００ｎｍのＳｉＯ２からなる光閉じ込め絶縁膜１０９を堆積する。なお、光閉じ込め絶縁膜１０９は、ＳｉＯ２の他に、ＳｉＮ等を用いることができる。続いて、リソグラフィ法及びウェットエッチング法により、光閉じ込め絶縁膜１０９にリッジストライプ部の頂部を露出する開口部を形成する。その後、リフトオフ法により、リッジストライプ部の頂部と接するようにｐ側オーミック電極１１０を形成する。ここで、ｐ側オーミック電極１１０は、厚さが４０ｎｍのパラジウム（Ｐｄ）と厚さが３５ｎｍの白金（Ｐｔ）とから構成される。
【００５１】
その後、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、光閉じ込め絶縁膜１０９の上に、ｐ側オーミック電極１１０を覆うように、厚さが５０ｎｍのチタン（Ｔｉ）、厚さが３５ｎｍの白金（Ｐｔ）及び厚さが５００ｎｍの金（Ａｕ）からなるｐ側パッド電極１１１をリフトオフ法により形成して、レーザ構造における表面側の加工が終了する。
【００５２】
次に、基板１０１におけるｎ型クラッド層１０３と反対側の面（裏面）に対して研削及び研磨を行って、エピタキシャル層を含め基板１０３の厚さを１００μｍ程度とする。続いて、研磨された基板１０１の裏面に、厚さが５ｎｍのＴｉ、厚さが１００ｎｍのＰｔ及び厚さが１μｍのＡｕからなるｎ側オーミック電極１１２を形成してウェハプロセスを完了する。
【００５３】
次に、ウェハを短冊状の複数のレーザバーにへき開する一次へき開工程を実施する。本実施形態においては、共振器長が６００μｍとなるように、各レーザバーの幅を６００μｍにへき開する。その後、一次へき開面（共振器端面）に反射率制御及び端面保護の目的で行なう端面コーティング工程、レーザバーを個々のチップに分離する二次へき開工程、及び各チップをパッケージングするパッケージ工程を経てレーザ装置が完成する。
【００５４】
なお、本実施形態に係るＧａＮ系半導体レーザ装置は、基板１０１にＧａＮを用いる構成に限られない。例えば、図６に示すように、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、炭化シリコン（ＳｉＣ）又はシリコン（Ｓｉ）等からなる異種基板２０１の上にＧａＮ系半導体層２０２を結晶成長し、成長したＧａＮ系半導体層２０２の上面に第１のアライメントマーク１１５及び第２のアライメントマーク１２０等を形成する。その後、ＧａＮ系半導体層２０２の上に各アライメントマーク１１５、１２０を覆うように、ＧａＮ系エピタキシャル層を成長させてもよい。
【００５５】
以下、本実施形態においては、基板１０１に設けた段差部１０１ａによって、該段差部１０１ａの近傍領域で多重量子井戸活性層１０５のエネルギー・バンドギャップが変化する現象、すなわちエネルギー・バンドギャップが大きくなる領域１０５ａにより端面窓構造が形成される現象について説明する。
【００５６】
図７（ａ）は、基板１０１上に、多重量子井戸活性層１０５までを成長した表面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。導波路（共振器）は、ｍ軸方向に沿って形成される（図７（ａ）においては横方向）。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示した破線方向に沿ったカソードルミネセンス（ＣＬ）によって、多重量子井戸活性層１０５のエネルギー・バンドギャップＥｇを評価した結果を示す。図７（ｂ）に示すように、ａ軸に沿って段差部１０１ａの両側にＥｇが増大している領域が存在していることが分かる。そこで、共振器の端面が段差部１０１ａの近傍に形成されるように光導波路（リッジストライプ部）の位置を設定すれば、共振器の端面付近でエネルギー・バンドギャップＥｇが大きくなる端面窓構造を実現できる。
【００５７】
図７（ｃ）は、図７（ｂ）の右半分を拡大したグラフである。位置の±１５μｍの領域が段差部１０１ａの端部である。図７（ｃ）から分かるように、段差部１０１ａの端端から５μｍの位置が最もエネルギー・バンドギャップＥｇが大きくなっている。この位置から外れると、Ｅｇは急激に小さくなる。従って、光導波路（リッジストライプ部）が段差部１０１ａ端部から５μｍの位置に形成されるように、ステッパ装置による高精度なマスク合わせを行なう必要がある。その際、上述したＧａＮ系エピタキシャル層で埋め込まれた第２のアライメントマーク１２０が有効となる。
【００５８】
以上説明したように、ＧａＮ系エピタキシャル層で埋め込んだ第２のアライメントマーク１２０は、本実施形態のような半導体レーザ装置の端面窓構造の形成に限られず、プロセスの途中にエピタキシャル成長が行われるデバイスプロセス全般に有効である。
【００５９】
また、本発明は、第１のアライメントマーク１１５のように、エピタキシャル成長後にマスクの位置合わせの参照が不可能となるような半導体であれば、ＧａＮ系（III族窒化物）半導体に限られない。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、活性層を含む第２の結晶層の成長用基板として、同種の第１の結晶層を用いる場合に、第２の結晶層を成長した後の露光時に、認識可能なアライメントマークを形成することができ、特に、ＧａＮ系半導体装置の製造方法等に有用である。
【符号の説明】
【００６１】
１０１    基板（第１の結晶層）
１０１ａ  段差部
１０３    ｎ型クラッド層
１０４    ｎ型光ガイド層
１０５    多重量子井戸活性層
１０５ａ  禁制帯幅が大きくなる領域
１０６    ｐ型光ガイド層
１０７    ｐ型クラッド層
１０８    ｐ型コンタクト層
１０９    光閉じ込め絶縁膜
１１０    ｐ側オーミック電極
１１１    ｐ側パッド電極
１１２    ｎ側オーミック電極
１１５    第１のアライメントマーク（第２のマーク）
１２０    第２のアライメントマーク（第１のマーク）
２０１    異種基板
２０２    ＧａＮ系半導体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図４】
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【図７】
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【図９】
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