(57)【要約】【課題】駆動電圧異常に伴う窒化物半導体装置の歩留まりの低下を抑制することができる窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造を簡便に作製することが可能な窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法およびその方法を用いた窒化物半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】基板上にマグネシウムとアルミニウムとを含む窒化物半導体からなる第１の層を形成する第１工程と、第１の層上にマグネシウムを含む窒化ガリウムからなる第２の層を形成する第２工程と、第２の層の一部を除去して第１の層の一部を露出させることによってストライプ状の凸部を形成する第３工程と、凸部の表面の一部および露出した第１の層の少なくとも一部を水蒸気を含む雰囲気で酸化する第４工程と、凸部上にマグネシウムを含む窒化物半導体からなる第３の層を形成する第５工程と、を含む、窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法とその方法を用いた窒化物半導体装置の製造方法である。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にマグネシウムとアルミニウムとを含む窒化物半導体からなる第１の層を形成する第１工程と、
前記第１の層上にマグネシウムを含む窒化ガリウムからなる第２の層を形成する第２工程と、
前記第２の層の一部を除去して前記第１の層の一部を露出させることによってストライプ状の凸部を形成する第３工程と、
前記凸部の表面の一部および前記露出した前記第１の層の少なくとも一部を水蒸気を含む雰囲気で酸化する第４工程と、
前記凸部上にマグネシウムを含む窒化物半導体からなる第３の層を形成する第５工程と、
を含む、窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法。
【請求項２】
前記第５工程においては、前記凸部の頂部の表面温度を７００℃以上として前記第３の層を形成することを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法。
【請求項３】
前記第３工程において前記第２の層の一部を除去する方法として、ＲＩＥまたはＩＣＰによるエッチングを用いることを特徴とする、請求項１または２に記載の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法。
【請求項４】
前記第３工程において露出した前記第１の層の表面の表面粗さが、前記凸部の頂部の表面の表面粗さよりも大きいことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法。
【請求項５】
前記第２工程と前記第３工程との間に、前記第２の層の上にマグネシウムとインジウムとを含む窒化物半導体層からなる第４の層を形成する第６工程を含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法。
【請求項６】
前記第４工程と前記第５工程との間に、前記凸部の頂部の表面温度を７００℃以上として前記第４の層の少なくとも一部を除去する第７工程を含むことを特徴とする、請求項５に記載の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法。
【請求項７】
前記第３の層がマグネシウムを含む窒化ガリウムと窒化アルミニウムガリウムとからなる超格子からなることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法。
【請求項８】
前記第３の層がマグネシウムを含む窒化インジウムガリウムからなることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法。
【請求項９】
前記水蒸気は２５０℃以上の過熱水蒸気であることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法。
【請求項１０】
前記第３工程においてストライプ状の凸部を形成する際に有機化合物からなるレジストのマスクを用いることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法を用いることを特徴とする、窒化物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、窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法および窒化物半導体装置の製造方法に関し、特に、駆動電圧異常に伴う窒化物半導体装置の歩留まりの低下を抑制することができる窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造を簡便に作製することが可能な窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法およびその方法を用いた窒化物半導体装置の製造方法を提供に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１８〜図２０の模式的断面図を参照して、従来の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法について説明する。まず、図１８に示すように、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）装置に設置された基板５１上に、ＭＯＣＶＤ法によって、ｎ型窒化物半導体層５２、窒化物半導体からなる活性層５３、第１のｐ型窒化物半導体層５４およびｎ型窒化物半導体電流阻止層５５を順次積層する。
【０００３】
次に、図１９に示すように、ＭＯＣＶＤ装置から、ｎ型窒化物半導体電流阻止層５５の積層後の基板５１を取り出し、従来から公知のフォトリソグラフィ技術を利用して、ｎ型窒化物半導体電流阻止層５５の一部を除去して、第１のｐ型窒化物半導体層５４の表面５６を露出させる。
【０００４】
続いて、基板５１を再度ＭＯＣＶＤ装置に設置し、図２０に示すように、ｎ型窒化物半導体電流阻止層５５を覆うようにして第２のｐ型窒化物半導体層５７をＭＯＣＶＤ法によって積層する。
【０００５】
これにより、図２０に示すように、第２のｐ型窒化物半導体層５７から注入された電流の進行がｎ型窒化物半導体電流阻止層５５で阻止されることによって電流が狭窄される従来の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造が形成される。
【特許文献１】特開平９−３０７１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図２０に示す従来の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造を有する窒化物半導体レーザ素子においては、駆動電圧が高くなるとともに、消費電力も高くなって、窒化物半導体レーザ素子の歩留まりが低下してしまうという問題があった。
【０００７】
これは、図１９に示すｎ型窒化物半導体電流阻止層５５の一部を除去する工程において、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等のドライエッチングによって、第１のｐ型窒化物半導体層５４の露出した表面５６がダメージを受けて高抵抗化したことによるものであることが判明した。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、駆動電圧異常に伴う窒化物半導体装置の歩留まりの低下を抑制することができる窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造を簡便に作製することが可能な窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法およびその方法を用いた窒化物半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、基板上にマグネシウムとアルミニウムとを含む窒化物半導体からなる第１の層を形成する第１工程と、第１の層上にマグネシウムを含む窒化ガリウムからなる第２の層を形成する第２工程と、第２の層の一部を除去して第１の層の一部を露出させることによってストライプ状の凸部を形成する第３工程と、凸部の表面の一部および露出した第１の層の少なくとも一部を水蒸気を含む雰囲気で酸化する第４工程と、凸部上にマグネシウムを含む窒化物半導体からなる第３の層を形成する第５工程と、を含む、窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法である。
【００１０】
ここで、本発明の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法においては、第５工程で凸部の頂部の表面温度を７００℃以上として第３の層を形成することが好ましい。
【００１１】
また、本発明の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法においては、第３工程において第２の層の一部を除去する方法として、ＲＩＥまたはＩＣＰによるエッチングを用いることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法においては、第３工程において露出した第１の層の表面の表面粗さが、凸部の頂部の表面の表面粗さよりも大きいことが好ましい。
【００１３】
また、本発明の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法においては、第２工程と第３工程との間に、第２の層の上にマグネシウムとインジウムとを含む窒化物半導体層からなる第４の層を形成する第６工程を含むことが好ましい。
【００１４】
また、本発明の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法においては、第４工程と第５工程との間に、凸部の頂部の表面温度を７００℃以上として第４の層の少なくとも一部を除去する第７工程を含むことが好ましい。
【００１５】
また、本発明の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法においては、第３の層がマグネシウムを含む窒化ガリウムと窒化アルミニウムガリウムとからなる超格子からなることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法においては、第３の層がマグネシウムを含む窒化インジウムガリウムからなることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法においては、水蒸気が２５０℃以上の過熱水蒸気であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法においては、第３工程においてストライプ状の凸部を形成する際に有機化合物からなるレジストのマスクを用いることが好ましい。
【００１９】
さらに、本発明は、上記のいずれかに記載の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法を用いることを特徴とする窒化物半導体装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、駆動電圧異常に伴う窒化物半導体装置の歩留まりの低下を抑制することができる窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造を簡便に作製することが可能な窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法およびその方法を用いた窒化物半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００２１】
また、本発明によれば、駆動電圧を改善することもできるため、窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造を利用した窒化物半導体装置の小型化も可能となり、長時間駆動も可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００２３】
＜第１の実施形態＞
以下、図１〜図９の模式的断面図を参照して、本発明の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法の一例である第１の実施形態について説明する。
【００２４】
（第１工程）
図１に、本発明の第１工程の一例が図解されている。図１に示すように、第１工程においては、基板１１上に、Ｓｉ（ケイ素）を含む窒化物半導体層１２、窒化物半導体からなる活性層１３、Ｍｇ（マグネシウム）とＡｌ（アルミニウム）とを含む窒化物半導体からなる第１の層１４をこの順序で積層する。
【００２５】
ここで、基板１１としては、たとえば、サファイア、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＡｌＧａＮ（窒化アルミニウムガリウム）、ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）、Ｓｉ、ＳｉＣ（炭化ケイ素）またはＺｒＢ2（二ホウ化ジルコニウム）等の母材のみからなるもの、またはこれらのいずれかの母材上に窒化物半導体層を結晶成長させたもの等を用いることができる。
【００２６】
また、Ｓｉを含む窒化物半導体層１２としては、たとえば、Ｓｉを含むＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ（窒化インジウムアルミニウムガリウム）またはＩｎＧａＮ（窒化インジウムガリウム）等を用いることができ、単層または複数層のいずれであってもよい。
【００２７】
また、窒化物半導体からなる活性層１３としては、たとえば、井戸層と障壁層とからなる多重量子井戸構造を有するもの、または単一量子井戸構造を有するもの等を用いることができる。ここで、井戸層および障壁層としてはそれぞれ、たとえば、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮまたはＧａＮ等を用いることができる。また、井戸層若しくは障壁層のいずれかの層または両方の層にＳｉを添加することもできる。
【００２８】
また、ＭｇとＡｌとを含む窒化物半導体からなる第１の層１４としては、たとえば、Ｍｇを含むＡｌＧａＮまたはＩｎＡｌＧａＮ等を用いることができ、単層または複数層のいずれであってもよい。
【００２９】
また、Ｓｉを含む窒化物半導体層１２、窒化物半導体からなる活性層１３およびＭｇとＡｌとを含む窒化物半導体からなる第１の層１４は、たとえば以下のようにして基板１１上に積層することができる。
【００３０】
まず、ＭＯＣＶＤ装置内に基板１１を設置し、基板１１の表面温度をＳｉを含む窒化物半導体層１２が結晶成長するのに適切な温度に保持する。そして、窒素ガスと水素ガスとを含むキャリアガスを用いて、ＩＩＩ族元素の原料ガス、Ｓｉを含む原料ガス、および窒素の原料ガスをＭＯＣＶＤ装置内に導入し、基板１１の表面上にＳｉを含む窒化物半導体層１２をＭＯＣＶＤ法により結晶成長させる。
【００３１】
ここで、Ｓｉを含む窒化物半導体層１２が結晶成長するのに適切な温度は、窒化物半導体層１２がＳｉを含むＧａＮまたはＳｉを含むＡｌＧａＮからなる場合には、９００℃以上１１００℃以下であることが好ましく、１０００℃以上１０８０℃以下であることがより好ましい。また、窒化物半導体層１２がＳｉを含むＩｎＡｌＧａＮからなる場合には、上記の適切な温度は７００℃以上１０００℃以下であることが好ましい。また、窒化物半導体層１２がＳｉを含むＩｎＧａＮからなる場合には、上記の適切な温度は７００℃以上９００℃以下であることが好ましい。基板１１の表面温度を上記の温度に保持して窒化物半導体層１２を結晶成長させた場合には、窒化物半導体層１２の結晶性が良好となる点で好ましい。
【００３２】
なお、ＩＩＩ族元素の原料ガスとしては、たとえば、ＴＭＧ（（ＣＨ3）3Ｇａ；トリメチルガリウム）、ＴＥＧ（（Ｃ2Ｈ5）3Ｇａ；トリエチルガリウム）、ＴＭＡ（（ＣＨ3）3Ａｌ；トリメチルアルミニウム）、ＴＥＡ（（Ｃ2Ｈ5）3Ａｌ；トリエチルアルミニウム）、ＴＭＩ（（ＣＨ3）3Ｉｎ；トリメチルインジウム）またはＴＥＩ（（Ｃ2Ｈ5）3Ｉｎ；トリエチルインジウム）等を用いることができる。また、Ｓｉを含む原料ガスとしては、たとえば、ＳｉＨ4（シラン）ガス等を用いることができる。また、窒素の原料ガスとしては、たとえば、ＮＨ3（アンモニア）ガス等を用いることができる。
【００３３】
次に、窒化物半導体層１２の表面の温度を窒化物半導体からなる活性層１３が結晶成長するのに適切な温度に保持し、窒素ガスを含むキャリアガスを用いてＩＩＩ族元素の原料ガスおよび窒素の原料ガスをＭＯＣＶＤ装置内に導入し、窒化物半導体層１２の表面上に窒化物半導体からなる活性層１３を結晶成長させる。
【００３４】
ここで、窒化物半導体からなる活性層１３が結晶成長するのに適切な温度は、活性層１３がＩｎＧａＮからなる場合には７００℃以上９００℃以下であることが好ましく、ＧａＮからなる場合には７００℃以上１０８０℃以下である好ましく、より好ましくは７５０℃以上１０００℃以下であり、ＩｎＡｌＧａＮからなる場合には７００℃以上１０００℃以下であることが好ましい。窒化物半導体層１２の表面の温度を上記の温度に保持して活性層１３を結晶成長させた場合には、活性層１３が良好な発光特性を有するために好ましい。
【００３５】
なお、ＩＩＩ族元素の原料ガスおよび窒素の原料ガスはそれぞれ上記で説明したものを用いることができる。また、活性層１３にＳｉを添加する場合には、Ｓｉを含む原料ガスも上記のガスと併せてＭＯＣＶＤ装置内に導入すればよい。
【００３６】
続いて、活性層１３の表面温度をＭｇとＡｌとを含む窒化物半導体からなる第１の層１４が結晶成長するのに適切な温度に保持し、窒素ガスと水素ガスとを含むキャリアガスを用いて、ＩＩＩ族元素の原料ガス、Ｍｇを含む原料ガス、および窒素の原料ガスをＭＯＣＶＤ装置内に導入し、活性層１３の表面上にＭｇとＡｌとを含む窒化物半導体からなる第１の層１４をＭＯＣＶＤ法により結晶成長させる。
【００３７】
ここで、ＭｇとＡｌとを含む窒化物半導体からなる第１の層１４が結晶成長するのに適切な温度は、第１の層１４がＭｇを含むＡｌＧａＮからなる場合には９００℃以上１１００℃以下であることが好ましく、より好ましくは１０００℃以上１０８０℃以下であり、Ｍｇを含むＩｎＡｌＧａＮからなる場合には７００℃以上１０００℃以下であることが好ましい。活性層１３の表面温度を上記の温度に保持して第１の層１４を結晶成長させた場合には、第１の層１４の結晶性が良好となる点で好ましい。
【００３８】
ここで、Ｍｇを含む原料ガスとしては、たとえば、Ｃｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）または（ＥｔＣｐ）2Ｍｇ（ビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム）等を用いることができる。なお、（ＥｔＣｐ）2Ｍｇは、常温および常圧で液体なので、その条件で固体であるＣｐ2Ｍｇと比べてＭＯＣＶＤ装置への導入量を変動させたときの応答が良く、蒸気圧を一定に保つのが容易である。そのため、Ｍｇを含む原料ガスの導入量が生産のロット毎に異なるのを容易に抑止することができる傾向にある。また、ＩＩＩ族元素の原料ガスおよび窒素の原料ガスとしては、それぞれ上記のものを用いることができる。
【００３９】
なお、第１の層１４がＡｌを含んでいるのは、光を閉じ込めるためのクラッド層としての機能を持たせるためと、後述する第４工程における水蒸気を含む雰囲気での酸化で第１の層１４（厳密には後述する第３の工程で露出した第１の層１４の表面１９ａ（図５参照））の酸化を促進させるためである。
【００４０】
（第２工程）
図２に、本発明の第２工程の一例が図解されている。図２に示すように、第２工程においては、第１工程において積層された第１の層１４の表面上にＭｇを含むＧａＮからなる第２の層１５が積層される。
【００４１】
ここで、Ｍｇを含むＧａＮからなる第２の層１５は、たとえば、第１工程と同様に、ＭＯＣＶＤ装置を用いてＭＯＣＶＤ法で第１の層１４の表面上に結晶成長させることにより積層することができる。
【００４２】
たとえば、上記の第１工程の終了後に、引き続いてＭＯＣＶＤ装置内で、第１の層１４の表面温度を第２の層１５の結晶成長に適切な温度（好ましくは９００℃以上１１００℃以下、より好ましくは１０００℃以上１０８０℃以下）に保持し、窒素ガスと水素ガスとを含むキャリアガスを用いて、ＴＭＧまたはＴＥＧからなるＩＩＩ族元素の原料ガスと、Ｃｐ2Ｍｇまたは（ＥｔＣｐ）2ＭｇからなるＭｇを含む原料ガスおよびアンモニアガスからなる窒素の原料ガスをＭＯＣＶＤ装置内に導入し、第１の層１４の表面上に第２の層１５を結晶成長する。
【００４３】
ここで、第２の層１５をＭｇを含むＧａＮとする理由は、低抵抗なｐ層を得るためと、後述する第４工程での水蒸気による酸化で第２の層１５（厳密には後述する第３の工程で形成される凸部１８の頂部の表面２１（図６参照））の酸化を抑制するためである。
【００４４】
（第３工程）
図３〜図５に、本発明の第３工程の一例が図解されている。第３工程においては、まず、上記の第２の層１５の積層後の基板１１をＭＯＣＶＤ装置から取り出す。次に、第２の層１５の表面の全面に樹脂等の有機化合物からなるレジストを塗布し、通常のフォトリソグラフィ技術を用いて、塗布したレジストの一部をストライプ状に残してその他の領域をリフトオフする。これにより、図３に示すように、第２の層１５の表面上にストライプ状のレジストマスク１６が形成される。
【００４５】
次に、レジストマスク１６の形成後の基板１１をドライエッチング装置内に設置して、図４に示すように、レジストマスク１６の形成部分以外の領域を第１の層１４が露出するまでドライエッチングして、ストライプ状の凸部１８を形成する。ここで、ストライプ状の凸部１８の幅は、電流狭窄される幅に対応する。また、ストライプ状の凸部１８の幅は１μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。
【００４６】
続いて、図５に示すように、レジストマスク１６をリムーバーで除去する。ここで、レジストマスク１６を完全に除去するためには、有機洗浄またはオゾン中でアッシングを実施することが好ましい。アッシングを実施した場合には、レジストマスク１６の残渣を完全に除去することができるため、レジストマスク１６の残渣による駆動電圧異常の発生を抑制することができる。
【００４７】
ここで、第３工程においては、ストライプ状の凸部１８を形成するためのマスク材料としては酸化物等の無機化合物からなる誘電体膜ではなく、樹脂等の有機化合物からなるレジストマスク１６を用いることが好ましい。レジストマスク１６の代わりに酸化物等の無機化合物からなる誘電体膜をマスク材料として用いた場合には、凸部１８の形成後に誘電体膜をフッ酸等で完全に除去したとしても、レジストマスク１６を用いて凸部１８を形成した場合と比べて駆動電圧が０．２〜０．３Ｖ程度高くなる傾向にあったためである。この結果から、マスク材料に樹脂等の有機化合物からなるレジストマスク１６を用いた方が無機化合物からなる誘電体膜を用いた場合と比べて好適であると考えられる。
【００４８】
第３工程は、第１の層１４の厚さをストライプ状の凸部１８の内側と外側とで変えることによって屈折率導波構造を形成するためと、後述する第４工程で水蒸気を含む雰囲気で強固な酸化膜（絶縁層）を形成するために重要な工程である。特に、後者の理由により、第３工程で行なうエッチング方法としては、ＲＩＥまたはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）によるドライエッチングを用いることが好ましい。ＲＩＥまたはＩＣＰによるドライエッチングにおいては、Ｍｇを含む層の表面を反応性のガスでエッチングするするため、層の表面に意図的にダメージを与えることができ、これによりＭｇを含む層の表面から所定の深さにかけて結晶欠陥を増大させることができる。そして、この結晶欠陥はｐ型化を阻害するため、ドライエッチングされた層の表面の極表面近傍を絶縁層として変化させることができる。
【００４９】
また、ドライエッチングによって意図的にダメージを与えられた（荒らされた）層の表面は、後述する第４工程における水蒸気を含む雰囲気での酸化によって効率良く酸化され、強固な酸化膜に変質しやすくなる傾向にある。これは、ドライエッチングによって意図的に層の表面が荒らされる（特に、Ａｌを含む表面１９ａは、Ａｌを含まない表面２１比べて酸化されやすい）ことによって、実質的な表面積が増大するため、その結果、後述する第４工程における水蒸気を含む雰囲気での酸化が促進されやすくなると考えられる。
【００５０】
よって、後述する第４工程でより良好な酸化膜（絶縁層）を形成する（変質させる）ためには、第３工程において、第１の層１４が露出するまで第２の層１５のドライエッチングを行なって露出した第１の層１４の表面１９ａと凸部１８の側面１９ｂとを荒れた状況にすることが好ましい。
【００５１】
ここで、ドライエッチングを行なって露出した第１の層１４の表面１９ａの表面粗さ（算術平均粗さ）は１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。第１の層１４の表面１９ａの表面粗さ（算術平均粗さ）が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下である場合には、第１の層１４の表面１９ａの実質的な表面積を増大させることができる（凸部１８の側面１９ｂについても同様である）。第１の層１４の表面１９ａの表面粗さ（算術平均粗さ）が１００ｎｍを超える場合には、後述する第５工程において第３の層２４（図８〜図９参照）を露出した表面１９ａ上に形成するのが困難となる傾向にあるためである。なお、本発明において、「算術平均粗さ」は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１：１９９４に記載の算術平均粗さを意味する。
【００５２】
本発明においては、凸部１８の頂部の表面２１にはＡｌを含まない第２の層１５が現れており、第１の層１４の表面１９ａにはＡｌを含む第１の層１４が現れている。そのため、後述する第４工程における酸化では、凸部１８の頂部の表面２１よりも第１の層１４の表面１９ａの方が酸化されやすいように工夫されている。
【００５３】
さらに、第１の層１４の表面１９ａ（凸部１８の側面１９ｂも含む）の表面粗さ（算術平均粗さ）が凸部１８の頂部の表面２１の表面粗さ（算術平均粗さ）よりも大きくなるので、後述する第４工程において、第１の層１４の表面１９ａ（凸部１８の側面１９ｂも含む）に形成される酸化膜の厚さと、凸部１８の頂部の表面２１に形成される酸化膜の厚さとの差をより一層大きくすることができる。
【００５４】
なお、凸部１８の頂部の表面２１に酸化膜が形成されると、ｐ側電流狭窄において駆動電圧の増大を導くために好ましくないが、本発明においては、第１の層１４の表面１９ａ（凸部１８の側面１９ｂも含む）に形成される酸化膜の厚さと、凸部１８の頂部の表面２１に形成される酸化膜の厚さとに大きな違いがあるため、フッ酸等により酸化膜を除去する工程を実施することにより、凸部１８の頂部の表面２１に形成された酸化膜のみを除去することができる。
【００５５】
（第４工程）
図６に、本発明の第４工程の一例が図解されている。たとえば、第４工程においては、まず、上記の第３工程において形成されたストライプ状の凸部１８の形成後の基板１１を水蒸気を含む雰囲気に曝すことによって凸部１８の側面１９ｂおよび第１の層１４の表面１９ａを酸化することが行なわれる。
【００５６】
ここで、酸化は、上記の凸部１８の形成後の基板１１の温度をたとえば常温または２００℃以上９５０℃以下の温度に保持して行なうことができる。
【００５７】
また、酸化に用いられる水蒸気は、２５０℃以上の過熱水蒸気を用いることが好ましい。２５０℃以上といった高温の過熱水蒸気を用いることによって、酸化をより促進することができる傾向にある。なお、酸化時間は、基板１１の保持温度にもよるが、たとえば３分以上３時間以下とすることができる。
【００５８】
本実施の形態においては、第１工程と第２工程とで、Ａｌを含む第１の層１４とＡｌを含まない第２の層１５とが基板１１上に積層されている。そして、第３工程において、凸部１８の頂部の表面２１にＡｌを含まない第２の層１５が現れており、ドライエッチングにより第１の層１４の表面１９ａにＡｌを含む第１の層１４が現れている。
【００５９】
第４工程において最も酸化されやすい層はＡｌを含む層であることから、第４工程の酸化によって、図６に示すように、第１の層１４の表面１９ａが酸化膜２２ａに変質するとともに、凸部１８の側面１９ｂが酸化膜２２ｂに変質する。ここで、第１の層１４の表面１９ａおよび凸部１８の側面１９ｂはそれぞれ第３工程におけるドライエッチングによって荒らされているため、凸部１８の頂部の表面２１よりも酸化膜に変質しやすい。
【００６０】
なお、凸部１８の頂部の表面２１は、Ａｌを含まず、かつドライエッチングによってその表面が荒らされていないため、ほとんど酸化膜に変質しない。しかしながら、酸化の条件によっては酸化膜に多少変質することがあるため、酸化膜に変質した場合には、フッ酸等によって凸部１８の頂部の表面２１に形成された酸化膜を除去することもできる。この酸化膜の除去は、上述したように、凸部１８の頂部の表面２１に形成された酸化膜の厚さが、第１の層１４の表面１９ａおよび凸部１８の側面１９ｂに形成された酸化膜の厚さよりも薄いことを利用して行なうことができる。
【００６１】
以上のような第４工程によって、従来の複雑なプロセスを実施しなくても、凸部１８のみに電流を狭窄するための構造を作製することができる。
【００６２】
（第５工程）
図７〜図９に、本発明の第５工程の一例が図解されている。ここで、第５工程は、たとえば図７〜図９に示すように、凸部１８の頂部の表面２１の温度を７００℃以上として凸部１８上にＭｇを含む窒化物半導体からなる第３の層２４を形成する工程である。
【００６３】
ここで、Ｍｇを含む窒化物半導体からなる第３の層２４は、たとえば、Ｍｇを含むＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮまたはＩｎＡｌＧａＮ等であり、単層からなっていてもよく、複数の層からなっていてもよい。
【００６４】
第３の層２４は、たとえば以下のようにして製造される。まず、第４工程の酸化後の基板１１をＭＯＣＶＤ装置内に再度設置し、凸部１８の頂部の表面２１の温度を７００℃以上に保持する。そして、窒素ガスを含むキャリアガスを用いて、ＩＩＩ族元素の原料ガス、Ｍｇを含む原料ガスおよびアンモニアガスからなる窒素の原料ガスをＭＯＣＶＤ装置内に導入し、ストライプ状の凸部１８上に第３の層２４をＭＯＣＶＤ法で結晶成長させることにより形成する。
【００６５】
ここで、第３の層２４は、たとえば図７に示すように凸部１８の頂部の表面２１上のみに形成してもよく、たとえば図８に示すように凸部１８を覆うように形成してもよく、たとえば図９に示すように凸部１８とともに第１の層１４の表面も覆うようにして形成してもよい。第３の層２４が形成される領域（面積）が大きいほどｐ電極の形成面積が増大するため、接触抵抗を低減できる観点から好ましい。また、たとえば図９に示すように第３の層２４が形成される領域（面積）が大きい場合には、ジャンクションダウンで設置することができるため放熱性に優れる傾向にもある。
【００６６】
また、第３の層２４は、凸部１８の頂部の表面２１の温度が７００℃以上の状態で結晶成長されるが、これは凸部１８の頂部の表面２１の温度を７００℃以上にした場合には、凸部１８の頂部の表面２１に酸化膜が形成されてしまった場合でも、第３の層２４の形成を開始するまでの間に十分にその酸化膜を除去することができる。これにより、凸部１８における抵抗の増大に伴う駆動電圧異常の発生をより一層有効に抑制することができる傾向にある。より好ましくは、凸部１８の頂部の表面２１の温度を７００℃以上にしてから１０秒以上１０分以下の時間だけ凸部１８の頂部の表面２１の温度をその温度に維持してから第３の層２４を結晶成長させることである。これにより、凸部１８の頂部の表面２１に形成された酸化膜を完全に除去することができる傾向にある。
【００６７】
第３の層２４が、たとえば図９に示す形態で形成される場合には、第３の層２４がＭｇを含むＧａＮとＡｌＧａＮとからなる超格子からなることが好ましい。この場合には、窒化物半導体レーザ素子の低抵抗化と横方向の光閉じ込めモードの安定化を図ることができる傾向にある。ここで、超格子を構成するＭｇを含むＧａＮとＡｌＧａＮの各層の厚さは２ｎｍ以上５ｎｍ以下とすることが好ましい。また、ＡｌＧａＮ中のＡｌの組成比は６原子％以上３０原子％以下であることが好ましい。
【００６８】
また、第３の層２４がＭｇを含むＩｎＧａＮからなる場合には、接触抵抗を低減することができる観点から好ましい。また、第３の層２４がＭｇを含むＩｎＧａＮからなり、図８または図９に示す形態で形成される場合には、光吸収層としての機能を持たせることができる傾向にある。
【００６９】
なお、本実施形態においては、ＭＯＣＶＤ装置を用いたＭＯＣＶＤ法による結晶成長を例にして説明したが、たとえば、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）装置を用いたＭＢＥ法により結晶成長させてもよく、ＨＶＰＥ(Hydride Vapor Phase Epitaxy)装置を用いたＨＶＰＥ法により結晶成長させてもよい。
【００７０】
＜第２の実施形態＞
以下、図１０〜図１３の模式的断面図を参照して、本発明の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法の他の一例である第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、上記の第１の実施形態の第２工程と第３工程との間に、ＭｇとＩｎ（インジウム）とを含む窒化物半導体からなる第４の層を形成する第６工程を加えたことに特徴がある。それ以外は第１の実施形態と同様である。
【００７１】
まず、第１の実施形態と同様にして、第１工程と第２工程とを行なう。次に、図１０に示すように、第２工程で形成された第２の層１５の表面上にＭｇとＩｎとを含む窒化物半導体からなる第４の層３０を積層する（第６工程）。
【００７２】
ここで、第４の層３０は、たとえば以下のようにして製造することができる。まず、第２工程に引き続き、第２工程後の基板１１をＭＯＣＶＤ装置内に設置した状態で、基板１１の温度を第４の層３０が成長するのに適切な温度（たとえば、５００℃以上９００℃以下）に保持する。
【００７３】
次に、窒素ガスを含むキャリアガスを用いて、ＩＩＩ族原料ガス、Ｍｇを含む原料ガス、およびアンモニアガスからなる窒素の原料ガスをＭＯＣＶＤ装置内に導入することによって、第２の層１５の表面上に第４の層３０をＭＯＣＶＤ法により結晶成長させる。
【００７４】
ここで、第４の層３０としては、Ｍｇを含むＩｎＮまたはＩｎＧａＮを用いることが好ましい。また、第４の層３０は、単層からなっていてもよく、複数層からなっていてもよい。
【００７５】
続いて、第１の実施形態と同様にして第３工程を行なうことにより、図１１に示すように、凸部１８を形成する。ここで、第１の実施形態と異なる点は、第２の実施形態においては、凸部１８の頂部の表面３３には第４の層３０が現れている点である。第４の層３０は、Ｍｇを含むＩｎＮまたはＩｎＧａＮ等のＭｇとＩｎとを含む窒化物半導体から構成されていることから、第３工程におけるドライエッチング等のダメージによって絶縁層になりにくいという特性と接触抵抗が低いという特性を併せ持っている。これらの特性は、凸部１８での抵抗増大に伴う駆動電圧異常の発生を抑制するとともに接触抵抗の低減に寄与する。
【００７６】
次に、第１の実施形態と同様にして第４工程を行なうことにより、図１２に示すように、第３工程のドライエッチングにより露出した第１の層１４の表面１９ａを酸化膜２２ａに変質させるとともに、凸部１８の側面１９ｂを酸化膜２２ｂに変質させる。
【００７７】
ここで、第４の層３０の主たる機能は、凸部１８の頂部の表面３３が第４工程で酸化される（変質する）のを抑制することにあるが、上記の材質からなる第４の層３０は酸化されにくく、熱に弱い。したがって、第４工程の酸化の際における基板１１の保持温度がたとえば２００℃以上９５０℃以下である場合には、第４の層３０の頂部の表面３３が酸化されたとしても、基板１１の保持温度の熱によって第４の層３０自体が蒸発するため、酸化（変質）の進行を抑制することができる傾向にある。
【００７８】
また、第４の層３０の厚さは５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましい。第４の層３０の厚さが５ｎｍ未満である場合には、第２の層１５を保護する機能が乏しくなるおそれがあり、３０ｎｍを超える場合には、後述する第３の実施形態で説明されるように、第４の層３０を積極的に除去する場合に不便となる。
【００７９】
本実施形態の第４工程で、あるいは後述する第３の実施形態で、第４の層３０を熱によって完全に除去する場合には、第２の層１５の表面温度を５００℃以上７００℃以下とした状態で第４の層３０を形成することが好ましい。この場合には、Ｉｎの組成比が高く、結晶欠陥が多くなるために、第４の層３０を蒸発させやすくなるためである。なお、第４の層３０を熱によって完全に除去したくない場合には、第２の層１５の表面温度を７００℃よりも高く９５０℃以下とした状態で第４の層３０を形成することが好ましい。
【００８０】
次に、第１の実施形態と同様にして第５工程を行なうことにより、図１３に示すように、凸部１８の頂部の表面３３の温度を７００℃以上として凸部１８上にＭｇを含む窒化物半導体からなる第３の層２４を形成する。ここでは、第３の層２４を図１３に示す形態で形成しているが、たとえば図７または図９に示す形態で作製してもよいことは言うまでもない。
【００８１】
なお、本実施形態においても、ＭＯＣＶＤ装置を用いたＭＯＣＶＤ法による結晶成長を例にして説明したが、たとえば、ＭＢＥ装置を用いたＭＢＥ法により結晶成長させてもよく、ＨＶＰＥ装置を用いたＨＶＰＥ法により結晶成長させてもよい。
【００８２】
＜第３の実施形態＞
以下、図１４〜図１６の模式的断面図を参照して、本発明の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法の他の一例である第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、上記の第２の実施形態の第４工程と第５工程との間に、第２の実施形態で形成した第４の層３０の一部若しくは全部を除去する第７工程を含んでいることに特徴がある。それ以外は第１の実施形態または第２の実施形態と同様である。
【００８３】
まず、第２の実施形態と同様にして第１工程から第４工程を順次行なうことによって、図１４に示すように、第３工程のドライエッチングで露出した第１の層１４の表面に酸化膜２２ａを形成するとともに、凸部１８の側面に酸化膜２２ｂを形成する。
【００８４】
次に、第２の層１５の表面上に積層された第４の層３０の少なくとも一部を除去する（第７工程）。なお、本実施形態においては、第４の層３０のすべてを除去する場合について説明するが、第４の層３０の一部のみを除去してもよい。
【００８５】
ここで、第４の層３０の除去はたとえば以下のようにして行なうことができる。まず、第４工程後の基板１１をＭＯＣＶＤ装置内に再度設置し、第４の層３０を７００℃以上に加熱することによって、図１５に示すように、第４の層３０を除去する。第４の層３０の除去時におけるＭＯＣＶＤ装置内の雰囲気は、窒素ガス、水素ガスまたはアンモニアガスのいずれかのガスを含む雰囲気とすることが好ましい。
【００８６】
ここで、第４の層３０の除去時におけるＭＯＣＶＤ装置内の雰囲気中の窒素ガスは、バッファとして機能する。また、第４の層３０の除去時におけるＭＯＣＶＤ装置内の雰囲気中の水素ガスは、第４の層３０を除去する効果（エッチングする効果）があり、雰囲気中の水素ガスの濃度は４０体積％以上であることが好ましい。また、第４の層３０の除去時におけるＭＯＣＶＤ装置内の雰囲気中のアンモニアガスは、基板１１上に形成された窒化物半導体層の窒素抜けを抑制する効果がある。
【００８７】
本実施形態においては、凸部１８の頂部の表面３３に酸化膜が形成されたとしても、第７工程において、第４の層３０の除去とともに凸部１８の頂部の表面３３の酸化膜を除去することができる。これにより、凸部１８の頂部の表面３３に酸化膜が除去されなかったことによって生じる抵抗増大に伴う駆動電圧異常の発生を抑制することができる傾向にある。また、第４の層３０の一部を残した場合には、第４の層３０は第２の層１５に比べて抵抗が低いため、抵抗を若干低下することができる点でも効果がある。
【００８８】
その後、第１の実施形態または第２の実施形態と同様にして第５工程を行なうことによって、図１６に示すように、凸部１８上にＭｇを含む窒化物半導体からなる第３の層２４を形成する。ここでは、第３の層２４を図１６に示す形態で形成しているが、たとえば図７または図８に示す形態で作製してもよいことは言うまでもない。
【００８９】
なお、本実施形態においても、ＭＯＣＶＤ装置を用いたＭＯＣＶＤ法による結晶成長を例にして説明したが、たとえば、ＭＢＥ装置を用いたＭＢＥ法により結晶成長させてもよく、ＨＶＰＥ装置を用いたＨＶＰＥ法により結晶成長させてもよい。
【実施例１】
【００９０】
実施例１として、第１の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法の一例について説明する。図１７に、本実施例において製造される窒化物半導体レーザ素子の模式的な断面図を示す。
【００９１】
図１７に示すように、窒化物半導体レーザ素子１２０は、ｎ型ＧａＮ基板１００の（０００１）面上に、ｎ型ＧａＮ層１０１、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０２、ｎ型ＧａＮ光ガイド層１０３、活性層１０４、中間層１０５、ｐ型ＡｌＧａＮからなるキャリアブロック層１０６、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７、ｐ型ＧａＮ層１０８、アンドープＡｌＧａＮ／ｐ型ＧａＮからなる超格子１０９、ｐ型ＧａＮコンタクト層１１０、ｐ電極１１１、ｎ電極１１２および酸化膜１１４（絶縁層）を備えた構成を有している。
【００９２】
ここで、ｎ型ＧａＮ層１０１、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０２およびｎ型ＧａＮ光ガイド層１０３はＳｉを含む窒化物半導体層に相当し、活性層１０４は窒化物半導体からなる活性層に相当する。
【００９３】
また、ｐ型ＡｌＧａＮからなるキャリアブロック層１０６およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７が第１の層に相当し、ｐ型ＧａＮ層１０８が第２の層に相当し、アンドープＡｌＧａＮ／ｐ型ＧａＮからなる超格子１０９およびｐ型ＧａＮコンタクト層１１０が第３の層に相当する。
【００９４】
次に、上記の構成を有する窒化物半導体レーザ素子１２０の製造方法について説明する。まず、ＭＯＣＶＤ装置内にｎ型ＧａＮ基板１００を設置し、ｎ型ＧａＮ基板１００の温度を１０５０℃まで加熱してその温度に保持する。ｎ型ＧａＮ基板１００をその温度に保持した状態で、ＭＯＣＶＤ装置内に、ＩＩＩ族元素の原料ガスであるＴＭＧ、窒素の原料であるアンモニアガス、Ｓｉを含む原料ガスとしてＳｉＨ4を導入し、ｎ型ＧａＮ基板１００の表面上に厚さ１μｍのｎ型ＧａＮ層１０１を形成した。ここで、ｎ型ＧａＮ層１０１は、ｎ型ＧａＮ基板１００の表面モフォロジーの改善と研磨によってｎ型ＧａＮ基板１００の表面に残留した応力歪みを緩和させてエピタキシャル成長に適した最表面を形成するために形成された。
【００９５】
次に、ＭＯＣＶＤ装置内にＩＩＩ族元素の原料ガスであるＴＭＡも加えて原料ガスを導入することによって、厚さ３．５μｍでＳｉ不純物濃度が５×１０17個／ｃｍ3のｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０２を形成した。ここで、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０２のＡｌ組成比は３原子％であった。
【００９６】
続いて、ＭＯＣＶＤ装置内へのＴＭＡの導入を停止するとともにＳｉＨ4の導入量も変化させることにより、厚さ０．１５μｍでＳｉ不純物濃度が３×１０17個／ｃｍ3のｎ型ＧａＮ光ガイド層１０３を形成した。
【００９７】
その後、ｎ型ＧａＮ基板１００の温度を８００℃に低下させ、２周期の多重量子井戸構造を有する活性層１０４を形成した。ここで、活性層１０４は、ｎ型ＧａＮ基板１００から順に、厚さ３０ｎｍのアンドープＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層、厚さ３ｎｍのアンドープＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層、厚さ１２ｎｍのアンドープＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層、厚さ３ｎｍのアンドープＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層、および厚さ３０ｎｍのアンドープＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなっている。
【００９８】
次に、活性層１０４の表面上に厚さ６０ｎｍのアンドープＧａＮからなる中間層１０５を形成した。
【００９９】
続いて、ｎ型ＧａＮ基板１００の温度を再び１０５０℃まで上昇させて、Ｍｇが添加された厚さ２０ｎｍのＡｌＧａＮからなるキャリアブロック層１０６およびＭｇが添加された厚さ０．６μｍのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７を順次形成した。ここで、キャリアブロック層１０６のＡｌ組成比は３０原子％であり、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７のＡｌ組成比は３原子％であった。ここで、Ｍｇを含む原料ガスとしては（ＥｔＣｐ）2Ｍｇを用いた。以上が本発明に係る第１工程である。
【０１００】
次に、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７の表面上にＭｇが添加された厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ層１０８を形成した。ここでも、Ｍｇを含む原料ガスとして（ＥｔＣｐ）2Ｍｇを用いた。以上が本発明に係る第２工程である。
【０１０１】
続いて、ｐ型ＧａＮ層１０８の形成後のｎ型ＧａＮ基板１００をＭＯＣＶＤ装置から取り出し、以下のようにして本発明に係る第３工程を実施した。
【０１０２】
まず、ｐ型ＧａＮ層１０８の表面の全面に有機化合物からなる樹脂のレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術を利用して、塗布したレジストの一部をストライプ状に残すとともにその他の領域をリフトオフにより除去した。
【０１０３】
次に、ＲＩＥ装置を用いたＲＩＥによって、レジストでマスクされた部分以外の領域をｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７の表面が露出するまでドライエッチングを行ない、ストライプ状の凸部を形成した。ここで、ストライプ状の凸部の幅は７μｍであった。
【０１０４】
その後、凸部の頂部の表面に残ったレジストをリムーバーにより除去し、アセトン、エタノールの順にｎ型ＧａＮ基板１００をそれぞれ１０分間ずつ超音波洗浄を行なった。そして、ｎ型ＧａＮ基板１００を超純水でリンスした後、オゾン中でアッシングを実施した。
【０１０５】
続いて、本発明に係る第４工程を実施する。ここでは、まず、第３工程まで実施されたｎ型ＧａＮ基板１００を水蒸気酸化装置内に設置した。そして、ｎ型ＧａＮ基板１００の温度を５００℃に保持し、５００℃の過熱水蒸気を噴霧することによって、凸部の側面および露出したｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７の表面を水蒸気を含む雰囲気で酸化した。ここで、酸化時間は３０分であった。
【０１０６】
これにより、第３工程のドライエッチングによって露出した凸部の側面およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７の表面を酸化膜１１４に変質させた。
【０１０７】
その後、第４工程まで実施されたｎ型ＧａＮ基板１００をＭＯＣＶＤ装置内に設置し、ｎ型ＧａＮ基板１００を１０５０℃まで加熱した。そして、ｎ型ＧａＮ基板１００の表面温度を１０５０℃に保持した状態で、ＩＩＩ族元素の原料ガスであるＴＭＧとＴＭＡ、窒素の原料ガスであるアンモニアガス、およびＭｇを含む原料ガスである（ＥｔＣｐ）2ＭｇをＭＯＣＶＤ装置内に導入して、ｐ型ＧａＮ層１０８上にアンドープＡｌＧａＮ／ｐ型ＧａＮからなる超格子１０９を形成した。ここで、アンドープＡｌＧａＮ／ｐ型ＧａＮからなる超格子１０９は、ストライプ状の凸部とｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７の表面を覆うようにして形成された。
【０１０８】
ここで、アンドープＡｌＧａＮ／ｐ型ＧａＮからなる超格子１０９は、厚さ２．５ｎｍのアンドープＡｌ0.12Ｇａ0.88Ｎ層と厚さ２．５ｎｍのＭｇが添加されたＧａＮ層とからなり、これらの層が１００周期分積層された。また、アンドープＡｌＧａＮ／ｐ型ＧａＮからなる超格子１０９は、凸部の頂部の表面が７００℃以上の温度で形成されたため、第４工程で凸部の頂部の表面に形成された酸化膜を取り除くことができた。
【０１０９】
アンドープＡｌＧａＮ／ｐ型ＧａＮからなる超格子１０９を形成した後、引き続き、ｐ型ＧａＮコンタクト層１１０を形成した。以下のようにして本発明に係る第５工程を実施した。
【０１１０】
そして、上記の第５工程まで完了したｎ型ＧａＮ基板１００をＭＯＣＶＤ装置から取り出し、アニール炉内でアニールを行なった。ここで、アニールは、窒素雰囲気中で８００℃の温度で５分間、第５工程まで完了したｎ型ＧａＮ基板１００を加熱することにより行なった。
【０１１１】
上記のアニールの完了後は、ｎ型ＧａＮ基板１００の裏面に、ｎ電極１１２をＨｆ（ハフニウム）層およびＡｌ層の順序で積層した後に、図示しないｎ電極パッドとしてＡｕ（金）層を蒸着により形成した。ここで、ｎ電極１１２としては、Ｈｆ／Ａｌの他にも、Ｔｉ／Ａｌ、Ｔｉ／ＭｏまたはＨｆ／Ａｕ等を用いてもよい。
【０１１２】
続いて、ｐ型ＧａＮコンタクト層１１０の表面上にｐ電極１１１をＰｄ（厚さ１５ｎｍ）／Ｍｏ（厚さ１５ｎｍ）／Ａｕ（厚さ２００ｎｍ）の順序で蒸着することにより形成した。なお、本実施例では、Ｐｄを用いたが、Ｐｄの代わりにＰｔまたはＮｉを用いても構わない。
【０１１３】
そして、ｐ電極１１１の形成後にチップ状に分割することによって、図１７に示す窒化物半導体レーザ素子１２０を得た。
【０１１４】
その後、窒化物半導体レーザ素子１２０のｐ電極１１１の表面に厚さ３μｍのＡｕメッキを行ない、ジャンクションダウンでのＡｌＮからなるサブマウントの上にＡｕ／Ｓｎの半田材を用いて設置した。
【０１１５】
このようにして得られた窒化物半導体レーザ素子の駆動電圧異常に伴う素子不良率は約１５％未満であった。したがって、本発明によれば、簡便な方法で、窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造を有する窒化物半導体レーザ素子を作製できることが確認された。
【０１１６】
なお、本実施例において、上記のキャリアブロック層１０６のＡｌ組成比は３０原子％であったが、キャリアブロック層１０６のＡｌ組成比はたとえば１０原子％以上３５原子％以下とすることができる。
【０１１７】
また、上記のｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０２とｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０７のＡｌ組成比は上記以外の組成比とすることも可能である。
【０１１８】
また、上記のアンドープＡｌＧａＮ／ｐ型ＧａＮからなる超格子１０９の代わりに、ＭｇドープＡｌＧａＮまたはＭｇドープＩｎＧａＮを用いてもよい。
【実施例２】
【０１１９】
実施例２として、第２の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法の一例について説明する。本実施例は、実施例１の第２工程と第３工程との間に、ＭｇとＩｎを含む窒化物半導体からなる第４の層を形成する第６工程を加えたこと以外は実施例１と同様である。
【０１２０】
まず、実施例１の第１工程と第２工程と同様にして、ｎ型ＧａＮ基板１００の表面上にｐ型ＧａＮ層１０８までを順次積層した。次に、ｐ型ＧａＮ層１０８の形成後には、ｎ型ＧａＮ基板１００の温度を８００℃まで低下させて、ＩＩＩ族元素の原料ガスであるＴＭＧとＴＭＩ、窒素の原料ガスであるアンモニアガス、およびＭｇを含む原料ガスである（ＥｔＣｐ）2ＭｇをＭＯＣＶＤ装置内に導入して、ｐ型ＧａＮ層１０８上に厚さ１０ｎｍのＭｇドープＩｎ0.06Ｇａ0.94Ｎからなる第４の層を積層した。
【０１２１】
その後、実施例１と同様にして第３工程および第４工程を実施した。ここで、本実施例の第４工程では凸部の頂部の表面の温度が常温で水蒸気を含む雰囲気で酸化を行なった。また、水蒸気酸化装置内に導入された過熱水蒸気の温度は５００℃であり、酸化時間は３時間とした。
【０１２２】
本実施例では、ｐ型ＧａＮ層１０８の表面上にＭｇドープＩｎ0.06Ｇａ0.94Ｎからなる第４の層が積層されたため、第４工程における水蒸気を含む雰囲気での酸化で、凸部の頂部の表面の酸化（変質）を抑制することができた。
【０１２３】
その後は実施例１と同様にして、図１７に示す構成を有する窒化物半導体レーザ素子１２０を作製した。
【０１２４】
そして、本実施例によって得られた窒化物半導体レーザ素子について実施例１と同様にして駆動電圧異常に伴う素子不良率を測定したところ、本実施例によって得られた窒化物半導体レーザ素子の駆動電圧異常に伴う素子不良率は約１３％未満であった。
【実施例３】
【０１２５】
実施例３として、第３の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法の一例について説明する。本実施例は、実施例２の第４工程と第５工程との間に、第４の層を除去する第７工程を加えたこと以外は実施例２と同様である。
【０１２６】
まず、実施例１の第１工程と第２工程と同様にして、ｎ型ＧａＮ基板１００の表面上にｐ型ＧａＮ層１０８までを順次積層した。次に、ｐ型ＧａＮ層１０８の形成後に、ｎ型ＧａＮ基板１００の温度を６００℃まで低下させて、ＩＩＩ族元素の原料ガスであるＴＭＧとＴＭＩ、窒素の原料ガスであるアンモニアガス、およびＭｇを含む原料ガスである（ＥｔＣｐ）2ＭｇをＭＯＣＶＤ装置内に導入して、ｐ型ＧａＮ層１０８上に厚さ２０ｎｍのＭｇドープＩｎ0.25Ｇａ0.75Ｎからなる第４の層を積層した。
【０１２７】
次いで、実施例１と同様にして第３工程および第４工程を実施した。ここで、本実施例の第４工程では凸部の頂部の表面の温度が５５０℃で水蒸気を含む雰囲気で酸化を行なった。また、水蒸気酸化装置内に導入された過熱水蒸気の温度は６００℃であり、酸化時間は３０分とした。
【０１２８】
本実施例では、ｐ型ＧａＮ層１０８の表面上にＭｇドープＩｎ0.25Ｇａ0.75Ｎからなる第４の層が積層されたため、第４工程における水蒸気を含む雰囲気での酸化で、凸部の頂部の表面の酸化（変質）を抑制することができた。
【０１２９】
そして、第４工程後のｎ型ＧａＮ基板１００を再びＭＯＣＶＤ装置内に設置し、ＭｇドープＩｎ0.25Ｇａ0.75Ｎからなる第４の層を１０３０℃に保持することによって、第４の層を完全に除去した。このとき、ＭＯＣＶＤ装置内の雰囲気ガスは、流量が１Ｌ／ｍｉｎの窒素ガス、流量が６Ｌ／ｍｉｎの水素ガス、および流量が３Ｌ／ｍｉｎのアンモニアガスをＭＯＣＶＤ装置内に導入することによって形成された。
【０１３０】
その後は実施例１と同様にして、図１７に示す構成を有する窒化物半導体レーザ素子１２０を作製した。
【０１３１】
そして、本実施例によって得られた窒化物半導体レーザ素子について実施例１と同様にして駆動電圧異常に伴う素子不良率を測定したところ、本実施例によって得られた窒化物半導体レーザ素子の駆動電圧異常に伴う素子不良率は約１１％未満であった。
【０１３２】
本実施例においては、ｐ型ＧａＮ層１０８の表面上にＭｇドープＩｎ0.25Ｇａ0.75Ｎからなる第４の層を積層し、かつ第４の層が完全に除去されたため、凸部の頂部の表面の酸化膜が十分に除去されなかったことによって生じる抵抗増大に伴う駆動電圧異常の発生を有効に抑制することができたものと考えられる。
【０１３３】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明は、上記で説明した窒化物半導体レーザ素子の製造だけでなく、たとえば、窒化物半導体発光ダイオード素子、窒化物半導体スーパールミネッセントダイオード素子または窒化物半導体トランジスタ素子等の窒化物半導体装置の製造に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の第１の実施形態の第１工程の一例を図解するための模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の第２工程の一例を図解するための模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の第３工程の一例の一部を図解するための模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の第３工程の一例の他の一部を図解するための模式図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の第３工程の一例の他の一部を図解するための模式図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の第４工程の一例を図解するための模式図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の第５工程の一例の一部を図解するための模式図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の第５工程の一例の他の一部を図解するための模式図である。
【図９】本発明の第１の実施形態の第５工程の一例の他の一部を図解するための模式図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の第６工程の一例を図解するための模式図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の第３工程の一例を図解するための模式図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の第４工程の一例を図解するための模式図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態の第５工程の一例を図解するための模式図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態の第４工程の一例を図解するための模式図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態の第７工程の一例を図解するための模式図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態の第５工程の一例を図解するための模式図である。
【図１７】本発明の実施例１〜３で作製された窒化物半導体レーザ素子の模式的な断面図である。
【図１８】従来の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法の製造工程の一部を図解するための模式図である。
【図１９】従来の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法の製造工程の他の一部を図解するための模式図である。
【図２０】従来の窒化物半導体ｐ側電流狭窄構造の製造方法の製造工程の他の一部を図解するための模式図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１１，５１  基板、１２  窒化物半導体層、１３，５３，１０４  活性層、１４  第１の層、１５  第２の層、１６  レジストマスク、１８  凸部、１９ａ，２１，３３，５６  表面、１９ｂ  側面、２２ａ，２２ｂ  酸化膜、２４  第３の層、３０  第４の層、５２  ｎ型窒化物半導体層、５４  第１のｐ型窒化物半導体層、５５  ｎ型窒化物半導体電流阻止層、５７  第２のｐ型窒化物半導体層、１００  ｎ型ＧａＮ基板、１０１  ｎ型ＧａＮ層、１０２  ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、１０３  ｎ型ＧａＮ光ガイド層、１０５  中間層、１０６  キャリアブロック層、１０７  ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、１０８  ｐ型ＧａＮ層、１０９  アンドープＡｌＧａＮ／ｐ型ＧａＮからなる超格子、１１０  ｐ型ＧａＮコンタクト層、１１１  ｐ電極、１１２  ｎ電極、１１４  酸化膜、１２０  窒化物半導体レーザ素子。
【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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