(57)【要約】【課題】III-Ｖ族窒化物半導体を用いた半導体装置を、活性領域の露出面にダメージを与えることなく、電流狭窄部を形成できるようにする。【解決手段】ｎ型のIII-Ｖ族窒化物半導体からなる第１半導体層１１と、ｐ型のIII-Ｖ族窒化物半導体からなる第２半導体層１３との間に、III-Ｖ族窒化物半導体からなる発光層１２が形成されている。第２半導体層１３における両側部には、発光層１２が形成する面と平行な方向に互いに間隔をおいた酸化領域１３ａが、該第２半導体層１３自体が酸化されて形成されている。第２半導体層１３の上には酸化領域１３ａを含む全面にｐ側電極１４が形成されており、第１半導体層１１における第２半導体層１３の反対側の面上にはｎ側電極１５が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
III−Ｖ族窒化物半導体からなる第１導電型の第１半導体層及び第２導電型の第２半導体層と、
前記第１半導体層と第２半導体層との間に形成された活性領域とを備え、
前記第１半導体層及び第２半導体層のうちの少なくとも一方は、前記活性領域が形成する面と平行な方向に互いに間隔をおき、且つ前記第１の半導体層又は第２の半導体層自体が酸化されてなる２つの酸化領域を有し、
前記第１半導体層又は第２半導体層の内部で且つ前記２つの酸化領域の間に、成長界面を有していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記成長界面は、前記第１半導体層又は第２半導体層を２つの領域に分割していることを特徴とする半導体装置
【請求項３】
III−Ｖ族窒化物半導体からなる第１導電型の第１半導体層の一部を形成する第１の工程と、
前記第１半導体層の一部を選択的に酸化することにより、該第１半導体層に、該第１の半導体層が形成する面と平行な方向に互いに間隔をおいて酸化された酸化領域を形成する第２の工程と、
前記酸化領域を含む前記第１半導体層の一部の上に、該第１半導体層の残部を形成する第３の工程と、
前記第１半導体層の上にIII−Ｖ族窒化物半導体からなる第２導電型の第２半導体層を形成することにより、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に活性領域を形成する第４の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４】
前記第１半導体層の一部と前記第１半導体層の残部とは、同一の物質からなることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
III−Ｖ族窒化物半導体からなる第１導電型の第１半導体層を形成する第１の工程と、
前記第１半導体層の上にIII−Ｖ族窒化物半導体からなる第２導電型の第２半導体層の一部を形成することにより、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に活性領域を形成する第２の工程と、
前記第１半導体層、活性領域及び第２半導体層の一部を選択的に酸化することにより、前記第１半導体層、活性領域及び第２の半導体層に、該第２半導体層が形成する面と平行な方向に互いに間隔をおいて酸化された酸化領域を形成する第３の工程と、
前記酸化領域を含む前記第２半導体層の一部の上に、前記第２半導体層の残部を形成する第４の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６】
前記第２半導体層の一部と前記第２半導体層の残部とは、同一の物質からなることを特徴とする請求項５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、短波長発光ダイオード素子又は短波長半導体レーザ素子等の半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
III-Ｖ族窒化物半導体からなる半導体材料は、広い禁制帯幅を持つという特徴を生かして、発光デバイス、すなわち、青色、緑色又は白色という可視領域の発光光を出力可能な発光ダイオード素子や短波長半導体レーザ素子に応用することができる。なかでも、発光ダイオード素子は、大型ディスプレイ装置及び交通信号機等で既に実用化されており、さらに、蛍光材料を励起することにより白色光を発光する白色発光ダイオード素子は、電球又は蛍光管等の従来の照明器具との置き換えが期待されている。また、半導体レーザ素子についても、青紫色レーザ光による高密度で且つ大容量の光ディスク装置用として、サンプル出荷及び少量生産のレベルにまで達している。
【０００３】
これまで、III-Ｖ族窒化物半導体、いわゆる窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体は、他のワイドギャップ半導体と同様に、結晶の成長が困難であったが、近年、有機金属気相成長法を中心とする結晶成長技術が大きく進展したため、青色等の短波長光を発光可能な発光ダイオード素子が実用化されるに至っている。
【０００４】
また、窒化ガリウム系半導体は、窒化ガリウムからなる基板の作製が困難であるため、シリコン（Ｓｉ）又はヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）で用いられているような、その上に成長する半導体層（エピタキシャル成長層）と同一の組成を持つ基板上に結晶成長することができない。このため、一般には、エピタキシャル成長層と異なる組成を持つ基板、例えばサファイアからなる基板上に結晶成長する、いわゆるヘテロエピタキシャル成長が行なわれている。
【０００５】
その結果、現在のところ、最も優れたデバイス特性を示しているのがサファイア基板上に成長した窒化ガリウム半導体層であり、この場合のエピタキシャル成長層の結晶欠陥密度は１×１０７ ｃｍ−２程度である。しかしながら、サファイアは絶縁性であるために、サファイアからなる基板上にｐｎ接合を含むデバイスを形成するには、エピタキシャル成長後、ｐ型半導体層又はｎ型半導体層を選択的に除去し、基板の主面側にｐ側電極及びｎ側電極を形成する必要がある。
【０００６】
また、窒化物系半導体は、一般に、酸性溶液等によるウエットエッチング処理が困難であるため、通常、このような選択的な除去工程には、反応性イオンエッチング等のドライエッチング法が用いられている。
【０００７】
（第１の従来例）
以下、第１の従来例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。
【０００８】
図２１は第１の従来例に係る半導体装置であって、発光ダイオード素子の断面構成を示している。
【０００９】
図２１に示すように、まず、有機金属気相成長法等により、サファイアからなる基板１０１の上に、窒化ガリウム又は窒化アルミニウムからなるバッファ層（図示せず）、ｎ型の窒化アルミニウムガリウムからなるｎ型クラッド層１０２、アンドープの窒化インジウムガリウムからなる量子井戸構造を含む活性層１０３及びｐ型の窒化アルミニウムガリウムからなるｐ型クラッド層１０４を順次成長して、エピタキシャル層を形成する。ｎ型クラッド層１０２及びｐ型クラッド層１０４に外部から電流が注入されると、活性層１０３には、電子と正孔とが閉じ込められて、電子と正孔との再結合による発光光が生成される。
【００１０】
続いて、反応性イオンエッチング法により、ｐ型クラッド層１０４、活性層１０３及びｎ型クラッド層１０２の上部に対して選択的にエッチングを行なって、エピタキシャル層に電流狭窄部２００を形成する。続いて、電流狭窄部２００におけるｐ型クラッド層１０４の上にｐ側電極１０５を形成し、ｎ型クラッド層１０２における露出領域の上にｎ側電極１０６を形成する。
【００１１】
（第２の従来例）
図２２は第２の従来例に係る半導体装置であって、半導体レーザ素子の断面構成を示している。
【００１２】
図２２に示すように、半導体レーザ素子を作製するには、電流狭窄部２００の上部に、再度反応性イオンエッチング法等によって導波路となるリッジ部２０１を形成し、その後、ｐ側電極１０５をストライプ状に形成する。さらに、ストライプ状のｐ側電極１０５が延びる方向に対して垂直な面でへき開を行ない、互いに対向する２つのへき開面をミラーとする共振器を形成する。ここで、ｐ側電極１０５及びｎ側電極１０６を除く上面は、酸化シリコンからなる絶縁膜１０７により覆われている。
【特許文献１】特開平１１−２７４０８２号公報
【特許文献２】特開２０００−３４９３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、前記の第１及び第２の従来例に係る半導体装置の製造方法は、電流狭窄部２００を形成するための窒化物半導体層に対するドライエッチングを必要とする。このドライエッチングにより、電流狭窄部２００の側面はダメージを受ける。このようなダメージを受けたまま、半導体装置に電流を流すと、ダメージ部分を介して漏れ電流が生じるため、発光ダイオード素子の場合には、動作電流が増加し、また、半導体レーザ素子の場合には、しきい値電流値が増加するという問題がある。
【００１４】
また、前述したように、基板１０１に絶縁性のサファイアを用いているため、ｐ側電極１０５及びｎ側電極１０６の両方を基板１０１の主面側に形成する必要がある。これにより、ｐｎ接合としての直列抵抗値が増大すると共に、チップ面積が増大することによりデバイスコストが上昇するという問題がある。
【００１５】
また、サファイアは熱伝導率が比較的小さいため、放熱性が悪く、例えば半導体レーザ素子を作製する場合には、該半導体レーザ素子の長寿命化が困難であるという問題もある。
【００１６】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、III-Ｖ族窒化物半導体を用いた半導体装置を、活性領域の露出面（側面）にダメージを与えることなく、電流狭窄部を形成できるようにすることを第１の目的とする。また、直列抵抗値を低減し且つ放熱性を向上できるようにすることを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記第１の目的を達成するため、本発明は、活性領域を含む半導体層自体を互いに間隔をおくように酸化して酸化領域を形成し、形成した酸化領域を電流狭窄部とする構成とする。また、半導体層にドライエッチングを行なった場合にも、電流狭窄部の側面を酸化する構成とする。
【００１８】
また、前記第１の目的に加え、前記第２の目的をも達成するため、基板上に活性領域を含むように半導体層を形成した後、半導体層から基板を除去する構成とする。
【００１９】
具体的に、本発明に係る半導体装置は、前記第１の目的を達成し、活性領域を含む第１導電型の第１半導体層及び第２導電型の第２半導体層を備え、第１半導体層及び第２半導体層のうちの少なくとも一方は、活性領域が形成する面と平行な方向に互いに間隔をおき、且つ第１半導体層又は第２半導体層自体が酸化されてなる酸化領域を有している。
【００２０】
本発明の半導体装置によると、酸化領域は活性領域が形成する面と平行な方向に互いに間隔をおいて形成されているため、該酸化領域が電流狭窄構造として機能する。さらに、酸化領域は、第１半導体層又は第２半導体層自体が酸化されてなるため、電流狭窄構造にドライエッチングを用いなくて済むので、該電流狭窄構造にダメージが生じることがない。その結果、ダメージ部分を介して活性領域に生じる漏れ電流を防止することができる。
【００２１】
本発明の半導体装置は、第２半導体層の上に形成された第１のオーミック電極と、前記第１半導体層における第２半導体層の反対側に形成された第２のオーミック電極とをさらに備えていることが好ましい。このようにすると、前記第２の目的が達成される。
【００２２】
本発明の半導体装置において、第１半導体層と第２のオーミック電極との間には導電性基板が設けられていることが好ましい。
【００２３】
この場合に、導電性基板が、炭化シリコン、シリコン、ヒ化ガリウム、リン化ガリウム、リン化インジウム、酸化亜鉛又は金属からなることが好ましい。
【００２４】
本発明の半導体装置において、第１半導体層及び第２半導体層が絶縁性基板の上に順次形成されており、半導体装置は、第２半導体層の上に形成された第１のオーミック電極と、第１半導体層における第２半導体層側からの露出面の上に形成された第２のオーミック電極とをさらに備えていることが好ましい。
【００２５】
この場合に、絶縁性基板が、サファイア、酸化マグネシウム、又は酸化リチウムガリウムアルミニウム（ＬｉＧａｘ Ａｌ１−ｘ Ｏ２ （但し、ｘは０≦ｘ≦１とする））からなることが好ましい。
【００２６】
本発明の半導体装置において、酸化領域が活性領域を含むように形成されていることが好ましい。
【００２７】
本発明の半導体装置において、第１半導体層及び第２半導体層のうちの少なくとも一方はその側部が除去されてなる電流狭窄部を有していることが好ましい。
【００２８】
この場合に、電流狭窄部の上部には導波路となるリッジ部が形成されていることが好ましい。
【００２９】
本発明の半導体装置において、酸化領域の上には絶縁膜が形成されていることが好ましい。
【００３０】
この場合に、絶縁膜が酸化シリコン又は窒化シリコンからなることが好ましい。
【００３１】
本発明の半導体装置において、第１半導体層及び第２半導体層が窒素を含む化合物半導体からなることが好ましい。
【００３２】
本発明に係る第１の半導体装置の製造方法は、前記第１の目的を達成し、第１導電型の第１半導体層を形成する第１の工程と、第１半導体層の上に第２導電型の第２半導体層を形成することにより、第１半導体層及び第２半導体層の間に活性領域を形成する第２の工程と、少なくとも第２半導体層を選択的に酸化することにより、少なくとも第２半導体層に、活性領域が形成する面と平行な方向に互いに間隔をおいた酸化領域を形成する第３の工程とを備えている。
【００３３】
第１の半導体装置の製造方法によると、第１半導体層及び第２半導体層の間に活性領域を形成し、その後、少なくとも第２半導体層を選択的に酸化することにより、少なくとも第２半導体層に活性領域が形成する面と平行な方向に互いに間隔をおいて酸化された酸化領域を形成する。これにより、酸化領域は、活性領域が形成する面と平行な方向に互いに間隔をおいて形成されるため、電流狭窄部として機能する。その上、酸化領域は、第２半導体層自体が酸化されてなるため、電流狭窄部を形成するドライエッチング工程が不要となるので、該電流狭窄部にエッチングダメージが生じることがない。その結果、ダメージ部分を介して活性領域に生じる漏れ電流を防止することができる。
【００３４】
第１の半導体装置の製造方法において、第３の工程が、第２半導体層の上面を、該第２半導体層よりも酸化されにくい材料からなるマスク膜により選択的に覆う工程を含むことが好ましい。
【００３５】
この場合に、第１の半導体装置の製造方法は、第３の工程よりも後に、マスク膜を除去した後、第２半導体層の上にオーミック電極を形成する第４の工程をさらに備えていることが好ましい。
【００３６】
第１の半導体装置の製造方法は、第３の工程よりも後に、第２半導体層の上に第１のオーミック電極を形成する第４の工程と、第１半導体層における活性領域の反対側の面上に第２のオーミック電極を形成する第５の工程とをさらに備えていることが好ましい。このようにすると、前記第２の目的が達成される。
【００３７】
第１の半導体装置の製造方法は、第３の工程よりも後に、第２半導体層の上に第１のオーミック電極を形成する第４の工程と、活性領域及び第２半導体層を選択的に除去することにより、第１半導体層に露出領域を形成し、形成した露出領域の上に第２のオーミック電極を形成する第５の工程とをさらに備えていることが好ましい。
【００３８】
この場合に、第４の工程が、酸化領域を含む第２半導体層の上に絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜における第２半導体層の上側部分に開口部を有するレジストパターンを形成した後、形成したレジストパターンをマスクとして絶縁膜に対してエッチングを行なうことにより、絶縁膜に開口パターンを転写する工程と、レジストパターンを含む第２半導体層の上に金属膜を堆積し、レジストパターンをリフトオフすることにより、金属膜から第１のオーミック電極を形成する工程とを含むことが好ましい。
【００３９】
第１の半導体装置の製造方法において、絶縁膜が酸化シリコン又は窒化シリコンからなることが好ましい。
【００４０】
第１の半導体装置の製造方法は、第１の工程において、第１半導体層を基板の上に形成し、第３の工程よりも後に、基板を第１半導体層から分離する工程をさらに備えていることが好ましい。このようにすると、前記第２の目的が達成される。
【００４１】
この場合に、第１の半導体装置の製造方法が、第２の工程と第３の工程との間に、少なくとも第２半導体層に対してエッチングを行なうことにより、少なくとも第２半導体層に断面凸状の電流狭窄部を形成する第４の工程をさらに備えていることが好ましい。
【００４２】
また、この場合に、第４の工程において、電流狭窄部を第１半導体層にまで達するように形成することが好ましい。
【００４３】
又は、この場合に、第４の工程において、電流狭窄部を活性領域にまで達しないように形成することが好ましい。
【００４４】
また。この場合に、第４の工程が電流狭窄部における第２半導体層の上部に、導波路となるリッジ部を形成する工程を含むことが好ましい。
【００４５】
第１の半導体装置の製造方法において、第３の工程が酸素ガス又は水蒸気を含む雰囲気で酸化を行なうことが好ましい。
【００４６】
本発明に係る第２の半導体装置の製造方法は、第１導電型の第１半導体層の一部を形成する第１の工程と、一部の第１半導体層を選択的に酸化することにより、一部の第１半導体層に、該第１半導体層が形成する面と平行な方向に互いに間隔をおいて酸化された酸化領域を形成する第２の工程と、酸化領域を含む一部の第１半導体層の上に、該第１半導体層の残部を形成する第３の工程と、第１半導体層の上に第２導電型の第２半導体層を形成することにより、第１半導体層及び第２半導体層の間に活性領域を形成する第４の工程とを備えている。
【００４７】
第２の半導体装置の製造方法によると、第１半導体層の一部に電流狭窄部となる酸化領域を形成し、その後、第１半導体層の残部、活性領域及び第２半導体層を形成する。従って、第１の半導体装置の製造方法と同様に、電流狭窄部を形成するドライエッチング工程が不要となるため、該電流狭窄部にエッチングダメージが生じることがない。その結果、ダメージ部分を介して活性領域に生じる漏れ電流を防止することができる。
【００４８】
第２の半導体装置の製造方法において、第２の工程が、一部の第１半導体層の上面を、該第１半導体層よりも酸化されにくい材料からなるマスク膜により選択的に覆う工程を含むことが好ましい。
【００４９】
この場合に、第２の半導体装置の製造方法は、第２の工程と第３の工程との間に、マスク膜を除去する第５の工程と、第４の工程よりも後に、第２半導体層の上にオーミック電極を形成する第６の工程とをさらに備えていることが好ましい。
【００５０】
第２の半導体装置の製造方法は、第４の工程よりも後に、第２半導体層の上に第１のオーミック電極を形成する第５の工程と、第１半導体層における活性領域の反対側の面上に第２のオーミック電極を形成する第６の工程とをさらに備えていることが好ましい。
【００５１】
第２の半導体装置の製造方法は、第１の工程において、一部の第１半導体層を基板の上に形成し、第４の工程よりも後に、基板を第１半導体層から分離する工程をさらに備えていることが好ましい。このようにすると、前記第２の目的が達成される。
【００５２】
第２の半導体装置の製造方法において、第２の工程が酸素ガス又は水蒸気を含む雰囲気で酸化を行なうことが好ましい。
【００５３】
本発明に係る第３の半導体装置の製造方法は、第１導電型の第１半導体層を形成する第１の工程と、第１半導体層の上に第２導電型の第２半導体層の一部を形成することにより、第１半導体層及び第２半導体層の間に活性領域を形成する第２の工程と、第１半導体層、活性領域及び一部の第２半導体層を選択的に酸化することにより、第１半導体層、活性領域及び一部の第２半導体層に、該第２半導体層が形成する面と平行な方向に互いに間隔をおいて酸化された酸化領域を形成する第３の工程と、酸化領域を含む一部の第２半導体層の上に、該第２半導体層の残部を形成する第４の工程とを備えている。
【００５４】
第３の半導体装置の製造方法によると、第１半導体層、活性領域及び第２半導体層の一部に電流狭窄部となる酸化領域を形成し、その後、第２半導体層の残部を形成する。従って、第２の半導体装置の製造方法と同様に、電流狭窄部を形成するドライエッチング工程が不要となるため、該電流狭窄部にエッチングダメージが生じることがない。その結果、ダメージ部分を介して活性領域に生じる漏れ電流を防止することができる。
【００５５】
第３の半導体装置の製造方法において、第３の工程が酸素ガス又は水蒸気を含む雰囲気で酸化を行なうことが好ましい。
【００５６】
第１又は第２の半導体装置の製造方法において、基板が、サファイア、炭化シリコン、シリコン、ヒ化ガリウム、リン化ガリウム、リン化インジウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、又は酸化リチウムガリウムアルミニウム（ＬｉＧａｘ Ａｌ１−ｘ Ｏ２ （但し、ｘは０≦ｘ≦１とする））からなることが好ましい。
【００５７】
第１又は第２の半導体装置の製造方法において、基板の分離工程が、第２半導体層の上面に該第２半導体層を支持する支持基板を貼り合わせる工程を含むことが好ましい。
【００５８】
この場合に、第１又は第２の半導体装置の製造方法は、基板の分離工程よりも後に、支持基板の上にオーミック電極を形成する工程をさらに備えていることが好ましい。
【００５９】
この場合に、支持基板が、シリコン、ヒ化ガリウム、リン化ガリウム、リン化インジウム又は金属からなることが好ましい。
【００６０】
第１又は第２の半導体装置の製造方法において、基板の分離工程を研磨法によって行なうことが好ましい。
【００６１】
第１又は第２の半導体装置の製造方法において、基板は、その禁制帯幅が第１半導体層の禁制帯幅よりも大きい材料からなり、基板の分離工程は、基板における第１半導体層の反対側の面から第１半導体層に対して照射光を照射する工程を含み、照射光のエネルギーは、基板の禁制帯幅よりも小さく且つ第１半導体層の禁制帯幅よりも大きいことが好ましい。
【００６２】
また、第１又は第２の半導体装置の製造方法において、第１半導体層は組成が異なる複数の半導体層からなり、基板が、複数の半導体層のうち禁制帯幅が最も小さい半導体層よりも大きい禁制帯幅を持つ材料からなり、基板の分離工程が、基板における第１半導体層の反対側の面から第１半導体層に対して照射光を照射する工程を含み、照射光のエネルギーが、基板の禁制帯幅よりも小さく且つ複数の半導体層のうち禁制帯幅が最も小さい半導体層の禁制帯幅よりも大きいことが好ましい。
【００６３】
これらの場合に、照射光がパルス状に発振するレーザ光であることが好ましい。
【００６４】
又は、照射光が水銀ランプの輝線であることが好ましい。
【００６５】
また、この場合に、基板の分離工程が基板を加熱する工程を含むことが好ましい。
【００６６】
第１又は第２の半導体装置の製造方法は、基板の分離工程において、照射光を基板の面内をスキャンするように照射することが好ましい。
【００６７】
第１〜第３の半導体装置の製造方法において、第１半導体層及び第２半導体層が、有機金属気相成長法、分子線エピタキシ法及びハイドライド気相成長法のうちのいずれか１つ、又はそのうちの２つ以上を組み合わせて成膜することが好ましい。
【００６８】
第１〜第３の半導体装置の製造方法において、第１半導体層及び第２半導体層が窒素を含む化合物半導体からなることが好ましい。
【発明の効果】
【００６９】
本発明に係る半導体装置及びその製造方法によると、第１半導体層及び第２半導体層のうちの少なくとも一方に電流狭窄構造を形成する酸化領域は、該半導体層自体が酸化されてなるため、半導体層にエッチングダメージが生じない。その結果、ダメージ部分を介して活性領域に生じる漏れ電流を防止することができる。
【００７０】
また、第１半導体層及び第２半導体層の成長用の基板を除去することにより、直列抵抗値が低減し、且つ放熱性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００７２】
図１は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置であって、発光ダイオード素子又は半導体レーザ素子に適用可能な半導体発光装置の断面構成を示している。
【００７３】
図１に示すように、ｎ型のIII-Ｖ族窒化物半導体からなる第１半導体層１１と、ｐ型のIII-Ｖ族窒化物半導体からなる第２半導体層１３との間に、III-Ｖ族窒化物半導体からなる活性領域としての発光層１２が形成されている。
【００７４】
第２半導体層１３における両側部には、発光層１２が形成する面と平行な方向に互いに間隔をおいた酸化領域１３ａが、該第２半導体層１３自体を酸化して形成されている。
【００７５】
第１の実施形態においては、酸化領域１３ａの下部は発光層１２にまで達していない。また、酸化領域１３ａは、発光ダイオード素子の場合には、第２半導体層１３がチップ状に分割された場合の該チップの周縁部に環状に形成される。これに対し、半導体レーザ素子の場合には、共振器構造を得るために、チップの両側部に形成される。
【００７６】
第２半導体層１３の上には酸化領域１３ａを含む全面に、ニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）との積層体からなる第１のオーミック電極であるｐ側電極１４が形成されている。また、第１半導体層１１における第２半導体層１３の反対側の面上には、チタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）との積層体からなる第２のオーミック電極であるｎ側電極１５が形成されている。
【００７７】
ここで、例えば、第１半導体層１１は、ｎ側電極１５側にｎ型の窒化ガリウム（ＧａＮ）層を介在させたｎ型の窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）からなるｎ型クラッド層とし、第２半導体層１３は、ｐ側電極１４側にｐ型の窒化ガリウム層を介在させたｐ型の窒化アルミニウムガリウムからなるｐ型クラッド層としてもよい。また、発光層１２は、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）を井戸層とする量子井戸構造としてもよい。
【００７８】
さらに、ｎ側電極１５及びｐ側電極１４の下側には、例えば窒化ガリウムからなるコンタクト層をそれぞれ設けてもよい。
【００７９】
なお、酸化領域１３ａは、第２半導体層１３に設ける代わりに、第１半導体層１１に設けてもよい。
【００８０】
また、酸化領域１３ａの上面と第２半導体層１３の上面とは必ずしも一致している必要はない。
【００８１】
また、第１半導体層１１と第２半導体層１３との導電型を互いに入れ換えてもよい。
【００８２】
このように、第１の実施形態に係る半導体装置は、第１半導体層１１、発光層１２及び第２半導体層１３を結晶成長する単結晶基板を有していないため、ｐ側電極１４及びｎ側電極１５は発光層１２を挟んで対向する位置に設けられている。このため、ｐ側電極１４とｎ側電極１５との間の直列抵抗の値を大幅に低減できる。その上、発光層１２が形成する面と平行な方向に互いに間隔をおいてなる酸化領域１３ａは、ドライエッチングを受けることなく電流狭窄部を形成する。このため、発光層１２の側部がエッチングダメージを受けることがなくなるので、発光層１２における動作時の漏れ電流を大幅に低減することができる。その結果、発光ダイオード素子の場合には動作電流が低減し、また、半導体レーザ素子の場合にはしきい値電流の値を確実に低減することができる。
【００８３】
また、前述したように、通常用いられるサファイアからなる基板を有していないため、発光層１２を含む各半導体層１１、１３を、サファイアの面方位に規制されることなく、窒化ガリウム系半導体に固有の面方位でへき開することが可能となる。その結果、半導体レーザ素子の場合には、良好なへき開面を持つ共振器を得られるため、しきい値電流値が低減する等の動作特性の向上を図ることができる。
【００８４】
（第１の実施形態の第１製造方法）
以下、前記のような構成を持つ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。
【００８５】
図２（ａ）〜図２（ｅ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の第１製造方法の工程順の断面構成を示している。
【００８６】
まず、図２（ａ）に示すように、例えば、有機金属気相成長法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:ＭＯＣＶＤ)法により、サファイア（単結晶Ａｌ２ Ｏ３ ）からなる基板２０上に、ｎ型の窒化アルミニウムガリウムからなるｎ型クラッド層である第１半導体層１１、窒化インジウムガリウムを含む発光層１２、及びｐ型の窒化アルミニウムガリウムからなるｐ型クラッド層である第２半導体層１３を順次成長する。ここで、第１半導体層１１における基板２０との界面の近傍部分は、ｎ側電極とのコンタクト層となるよう窒化ガリウムとしてもよい。同様に、第２半導体層１３における表面の近傍部分は、ｐ側電極とのコンタクト層となるよう窒化ガリウムとしてもよい。
【００８７】
また、例えば、III 族源には、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）及びトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）を用い、窒素源には、アンモニア（ＮＨ３ ）を用いている。また、ｎ型ドーパントには、例えばモノシラン（ＳｉＨ４ ）ガスを用い、ｐ型ドーパントには、例えばビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２ Ｍｇ）を用いている。
【００８８】
次に、図２（ｂ）に示すように、例えば、気相堆積(Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）法により、モノシラン（ＳｉＨ４ ）を分解して得られるシリコン（Ｓｉ）からなるマスク形成膜を第２半導体層１３の上に堆積し、堆積したマスク形成膜に対して、リソグラフィ法及びドライエッチング法により、酸化マスク膜３１を形成する。酸化マスク膜３１は、発光ダイオード素子の場合には、素子（チップ）、すなわち第２半導体層１３の周縁部が露出するように中央部分に配置する。また、半導体レーザ素子の場合には、第２半導体層１３における電流狭窄部分にストライプ状に配置する。
【００８９】
次に、図２（ｃ）に示すように、例えば酸素（Ｏ２ ）ガスを含む酸化性雰囲気で、酸化マスク膜３１が形成された第２半導体層１３に対して、例えば９００℃の温度で約４時間の熱処理を行なう。ここで、酸化性雰囲気は水蒸気（Ｈ２ Ｏ）であってもよい。これにより、第２半導体層１３に、発光層１２が形成する面と平行な方向に互いに間隔をおいてなる酸化領域１３ａが形成される。このように、酸化性雰囲気に、酸素ガス又は水蒸気を用いると、短時間で且つ再現性良く酸化領域１３ａを形成することができる。
【００９０】
次に、図２（ｄ）に示すように、例えばフッ硝酸により酸化マスク膜３１を除去し、その後、例えば電子ビーム蒸着法を用いて、酸化領域１３ａを含む第２半導体層１３の全面に、ニッケルと金との積層体からなるｐ側電極１４を形成する。続いて、基板２０における第１半導体層１１の反対側の面から、フッ化クリプトン（ＫｒＦ）による波長が２４８ｎｍでパルス状のエキシマレーザ光を基板２０の全面にわたってスキャンするように照射する。これにより、照射されたエキシマレーザ光は基板２０では吸収されずに第１半導体層１１で吸収されるため、第１半導体層１１は発熱する。この発熱により窒化ガリウムが熱分解して基板２０と第１半導体層１１とが分離する。ここでは、基板２０と接合した窒化ガリウムが分解されるように、エキシマレーザ光におけるピークパワー密度又はパルス幅を設定する。このように、エキシマレーザ光をパルス状態で発振するため、レーザ光の出力パワーを著しく増加させることができるので、第１半導体層１１から基板２０を容易に分離することができるようになる。その上、エキシマレーザ光を基板２０の面内をスキャンするように照射するため、光源のビーム径に依らずに、面積が比較的に大きい基板２０であっても確実に分離することができる。
【００９１】
また、結晶成長後の冷却時に生じる窒化物半導体とサファイアとの熱膨張係数の差により生じるストレスを緩和するために、基板２０を５００℃程度の温度で加熱しながらエキシマレーザ光を照射してもよい。
【００９２】
また、照射光には、ＫｒＦエキシマレーザ光に代えて、波長が３５５ｎｍのＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザの第３高調波を用いてもよく、また、波長が３６５ｎｍの水銀（Ｈｇ）ランプの輝線を用いてもよい。
【００９３】
例えば、水銀ランプの輝線を用いた場合には、光の出力パワーではレーザシステムに劣るものの、スポットサイズを大きくできるため、基板２０の分離を短時間で行なうことができる。
【００９４】
さらに、基板２０を第１半導体層１１から分離する他の方法として、光を照射する代わりに、研磨法によって基板２０を除去してもよい。
【００９５】
ここで、基板２０の分離法として、光照射法を用いる場合には、分離の際に第１半導体層１１に与えるダメージを小さくできると共に、基板２０が反った状態であっても、容易に分離を行なえる。これに対し、研磨法を用いる場合には、レーザシステム等の光源が不要となるため、製造コストを低減することができる。
【００９６】
次に、図２（ｅ）に示すように、例えば電子ビーム蒸着法により、第１半導体層１１における発光層１２と反対側の面上に、チタンとアルミニウムとの積層体からなるｎ側電極１５を形成する。
【００９７】
（第１の実施形態の第２製造方法）
以下、本発明の第１の実施形態の第２製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００９８】
図３（ａ）〜図３（ｅ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の第２製造方法の工程順の断面構成を示している。第１製造方法は、第１半導体層１１から成膜したが、第２製造方法はこれとは逆に第２半導体層１３から成膜する。従って、図３において、図２に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付している。
【００９９】
まず、図３（ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法により、基板２０の上に、ｐ型の窒化アルミニウムガリウムからなる下部第２半導体層１３Ａを成長する。その後、下部第２半導体層１３Ａの上に、第１製造方法と同様に、シリコンからなる酸化マスク膜３１を選択的に形成する。
【０１００】
次に、図３（ｂ）に示すように、酸素ガス又は水蒸気を含む酸化性雰囲気で、酸化マスク膜３１が形成された下部第２半導体層１３Ａに対して、例えば９００℃の温度で約４時間の熱処理を行なう。これにより、下部第２半導体層１３Ａに、基板面と平行な方向に互いに間隔をおいてなる酸化領域１３ａが形成される。
【０１０１】
次に、図３（ｃ）に示すように、例えばフッ硝酸により酸化マスク膜３１を除去し、その後、再度、ＭＯＣＶＤ法により、下部第２半導体層１３Ａの上に、ｐ型の窒化アルミニウムガリウムからなる上部第２半導体層１３Ｂと、発光層１２と、ｎ型の窒化アルミニウムガリウムからなる第１半導体層１１とを順次成長する。ここでは、下部第２半導体層１３Ａと上部第２半導体層１３Ｂとを第２半導体層１３とする。また、下部第２半導体層１３Ａはその基板２０の近傍部分の組成を窒化ガリウムとしてもよく、第１半導体層１１はその表面の近傍部分の組成を窒化ガリウムとしてもよい。
【０１０２】
次に、図３（ｄ）に示すように、第１半導体層１１の上に、チタンとアルミニウムとの積層体からなるｎ側電極１５を蒸着により形成する。続いて、基板２０における下部第２半導体層１３Ａの反対側の面から、ＫｒＦエキシマレーザ光を基板２０の全面にわたってスキャンするように照射して、第２半導体層１３から基板２０を分離する。ここで、レーザ光はパルス状に発振することが好ましく、また、レーザ光の照射中に、基板２０を５００℃程度の温度で加熱することが好ましい。また、基板２０の分離除去には、水銀ランプの輝線を用いてもよく、さらには研磨法を用いてもよい。
【０１０３】
次に、図３（ｅ）に示すように、第２半導体層１３における発光層１２と反対側の面上に、ニッケルと金との積層体からなるｐ側電極１４を形成する。
【０１０４】
なお、第１製造方法及び第２製造方法において、発光層１２を含む各半導体層１１、１３の結晶成長方法として、ＭＯＣＶＤ法を用いたが、少なくとも発光層１２の成長に、分子線エピタキシ（Molecular Beam Epitaxy：ＭＢＥ）法を用いてもよい。
【０１０５】
さらには、第１半導体層１１及び第２半導体層１３の一部を、ハイドライド気相成長(Hydride Vapor Phase Epitaxy:ＨＶＰＥ)法によって成膜してもよい。
【０１０６】
ＨＶＰＥ法は、成長速度が１００μｍ／ｈ以上であり、ＭＯＣＶＤ法及びＭＢＥ法と比べて成長速度が極めて大きいため、第１及び第２半導体層１１、１３の厚膜化が容易である。また、各半導体層１１、１３を厚膜化することにより、成膜後のウエハ状態の基板２０の扱いが容易となる。その上、高速成長による結晶性の改善も期待できる。従って、第１半導体層１１及び第２半導体層１３の少なくとも一方に、例えば１０μｍ以上の厚さのＨＶＰＥ法による成長層を含ませてもよい。
【０１０７】
従って、発光層１２が量子井戸構造を含む場合に、数原子層の薄膜からなる多層構造を容易に且つ再現性良く制御できるＭＯＣＶＤ法又はＭＢＥ法により発光層１２を成膜すると、半導体レーザ素子におけるしきい値電流の値を低減できる等の動作特性の向上を図ることができる。また、各半導体層１１、１３を、成長速度が大きいＨＶＰＥ法により成膜すると、厚膜化が容易となるため、量子井戸構造を含むデバイス構造を効率良く形成できるので、動作特性に優れる半導体装置を低コストで得られるようになる。
【０１０８】
また、酸化領域１３ａを選択的形成するための酸化マスク膜３１は、シリコンに限られず、窒化ガリウム系半導体と比べて酸化されにくい材料であればよく、例えば窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）を用いてもよい。
【０１０９】
（第１の実施形態の一変形例）
以下、本発明の第１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。
【０１１０】
図４（ａ）〜図４（ｃ）は本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る半導体装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【０１１１】
まず、図４（ａ）に示すように、サファイアからなる基板２０の上に、第２半導体層１３、酸化領域１３ａ、発光層１２及び第１半導体層１１を形成し、その後、第１半導体層１１の上面に、例えば、面方位が（１００）面のｎ型のシリコン（Ｓｉ）からなる支持基板４０を、公知の貼り合わせ法を用いて貼り合わせる。このとき、支持基板４０を該支持基板４０のへき開面と第１半導体層１１のへき開面とが互いに平行となるように貼り合わせれば、支持基板４０を含め各半導体層１１、１３のへき開を容易に且つ確実に行なえるようになる。
【０１１２】
次に、図４（ｂ）に示すように、基板２０における下部第２半導体層１３Ａの反対側の面から、パルス状のＫｒＦエキシマレーザ光を基板２０の全面にわたってスキャンするように照射して、第２半導体層１３から基板２０を分離する。ここで、基板２０の分離除去には、水銀ランプの輝線を用いてもよく、さらには研磨法を用いてもよい。
【０１１３】
次に、図４（ｃ）に示すように、第１半導体層１１の上面に、金（Ａｕ）とアンチモン（Ｓｂ）との合金（Ａｕ−Ｓｂ合金）からなるｎ側電極１６を形成する。その後、第２半導体層１３における発光層１２と反対側の面上に、ニッケルと金との積層体からなるｐ側電極１４を形成する。
【０１１４】
なお、基板２０と比べて放熱性に優れた、例えば銅（Ｃｕ）からなる支持基板４０を貼り合わせれば、半導体装置の放熱性がさらに向上する。
【０１１５】
なお、支持基板４０は、シリコンに限られず、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）又はリン化インジウム（ＩｎＰ）を用いてもよい。これにより、例えば半導体装置を半導体レーザ素子とする場合には、しきい値電流の値の低減及び素子の長寿命化を図ることができる。
【０１１６】
また、第１半導体層１１と第２半導体層１３との導電型を互いに入れ換えてもよい。
【０１１７】
（第１の実施形態の第２変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の第２変形例について図面を参照しながら説明する。
【０１１８】
図５は本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る半導体装置の断面構成を示している。図５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。
【０１１９】
図５に示すように、第２変形例に係る半導体装置の酸化領域１３ｂは、発光層１２及びｎ型の第１半導体層１１の上部を含むように形成されている。これにより、外部から注入される注入電流の電流狭窄をより確実に行なえるため、発光層１２における漏れ電流がさらに減少する。
【０１２０】
酸化領域１３ｂの形成方法は、第１製造方法の場合には、第２半導体層１３までを成長した後、酸化領域１３ｂが第１半導体層１１の上部にまで達するまで酸化すれば良い。また、第２製造方法の場合には、ｐ型の第２半導体層１３、発光層１２、及びｎ型の第１半導体層１１の一部（下部）までを成長し、その後、これらの成長層を選択的に酸化して酸化領域１３ｂを形成する。その後、第１半導体層１１の残部を再成長すると良い。
【０１２１】
なお、第１半導体層１１と第２半導体層１３との導電型を互いに入れ換えてもよい。
【０１２２】
また、第１の実施形態及びその変形例において、基板２０には、サファイアに代えて、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、又は酸化リチウムガリウムアルミニウム（ＬｉＧａｘ Ａｌ１−ｘ Ｏ２ （但し、ｘは０≦ｘ≦１とする））からなる単結晶基板を用いてもよい。これらの単結晶基板は、格子定数がIII-Ｖ族窒化物半導体と近似しているため、その上に窒化物半導体結晶が良好に成長するので、高性能な青色又は青紫色可視域発光素子、すなわち、発光ダイオード素子又は半導体レーザ素子を実現できる。
【０１２３】
また、第２変形例においても、酸化領域１３ａの上面と第２半導体層１３の上面とは必ずしも一致している必要はない。
【０１２４】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０１２５】
図６は本発明の第２の実施形態に係る半導体装置であって、発光ダイオード素子又は半導体レーザ素子に適用可能な半導体発光装置の断面構成を示している。図６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。
【０１２６】
第２の実施形態に係る半導体装置は、ｐ型の第２半導体層１３における発光層１２の反対側の面上に、面方位が例えば（０００１）面のｐ型の炭化シリコン（ＳｉＣ）からなる基板２１が設けられている。
【０１２７】
また、基板２１における第２半導体層１３の反対側の面上に、アルミニウム（Ａｌ）とシリコン（Ｓｉ）との合金、例えばＡｌ−Ｓｉ合金（Ａｌ：８９％）からなる第１のオーミック電極としてのｐ側電極１７が形成されている。
【０１２８】
このように、第２の実施形態によると、第２半導体層１３には、導電性を有する基板２１が設けられているため、ｐ側電極１７及びｎ側電極１５は発光層１２を挟んで対向する位置に形成できる。このため、ｐ側電極１７とｎ側電極１５との間の直列抵抗の値を大幅に低減できる。その上、発光層１２が形成する面と平行な方向に互いに間隔をおいてなる酸化領域１３ａが、ドライエッチングを受けることなく電流狭窄部を形成する。このため、発光層１２の側部がエッチングダメージを受けることがなくなるので、発光層１２における動作時の漏れ電流を大幅に低減することができる。その結果、発光ダイオード素子の場合には動作電流が低減し、また、半導体レーザ素子の場合にはしきい値電流の値を低減することができる。
【０１２９】
さらに、基板２１には、サファイアよりも放熱性がすぐれた炭化シリコンを用いているため、半導体装置の一層の長寿命化を達成することができる。
【０１３０】
なお、酸化領域１３ａの上面と第２半導体層１３の上面とは必ずしも一致している必要はない。
【０１３１】
また、第１半導体層１１と第２半導体層１３との導電型を互いに入れ換えてもよい。
【０１３２】
また、酸化領域１３ａは、第２半導体層１３のみに限らず、発光層１２又は第１半導体層１１にまで達するように形成してもよい。
【０１３３】
また、基板２１には、炭化シリコンに代えて、シリコン（Ｓｉ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）又は金属、例えば銅（Ｃｕ）からなる基板を用いてもよい。例えば、酸化亜鉛は、格子定数がIII-Ｖ族窒化物半導体と近似しているため、また、シリコン、ヒ化ガリウム、リン化ガリウム及びリン化インジウムは、いずれも結晶性が優れているため、その上に窒化物半導体結晶が良好に成長するので、高性能な青色又は青紫色可視域発光素子、すなわち、発光ダイオード素子又は半導体レーザ素子を実現できる。
【０１３４】
また、金属を用いた場合には、放熱性が良好となるため、例えば半導体レーザ素子に適用した場合には、高温下での動作が可能となり、該半導体レーザ素子の長寿命化を図ることができる。
【０１３５】
以下、前記のように構成された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。
【０１３６】
図７（ａ）〜図７（ｄ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【０１３７】
ここでは、第１の実施形態における第２製造方法と同様に、基板２１の上に第２半導体層１３、発光層１２及び第１半導体層１１を順次成膜する方法を説明する。
【０１３８】
まず、図７（ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法により、ｐ型の炭化シリコンからなる基板２１の上に、ｐ型の窒化アルミニウムガリウムからなる下部第２半導体層１３Ａを成長する。その後、下部第２半導体層１３Ａの上に、第１の実施形態と同様に、シリコンからなる酸化マスク膜３１を選択的に形成する。
【０１３９】
次に、図７（ｂ）に示すように、酸素ガス又は水蒸気を含む酸化性雰囲気で、酸化マスク膜３１が形成された下部第２半導体層１３Ａに対して、例えば９００℃の温度で約４時間の熱処理を行なう。これにより、下部第２半導体層１３Ａに、基板面と平行な方向に互いに間隔をおいてなる酸化領域１３ａが形成される。
【０１４０】
次に、図７（ｃ）に示すように、例えばフッ硝酸により酸化マスク膜３１を除去し、その後、再度、ＭＯＣＶＤ法により、下部第２半導体層１３Ａの上に、ｐ型の窒化アルミニウムガリウムからなる上部第２半導体層１３Ｂと、発光層１２と、ｎ型の窒化アルミニウムガリウムからなる第１半導体層１１とを順次成長する。ここでも、下部第２半導体層１３Ａと上部第２半導体層１３Ｂとを第２半導体層１３とする。また、下部第２半導体層１３Ａはその基板２１の近傍部分の組成を窒化ガリウムとしてもよく、第１半導体層１１はその表面の近傍部分の組成を窒化ガリウムとしてもよい。
【０１４１】
次に、図７（ｄ）に示すように、例えば電子ビーム蒸着法により、第１半導体層１１の全面に、チタンとアルミニウムとの積層体からなるｎ側電極１５を形成する。続いて、例えば電子ビーム蒸着法により、基板２１における下部第２半導体層１３Ａの反対側の面上に、Ａｌ−Ｓｉ合金（Ａｌ：８９％）からなるｐ側電極１７を形成する。
【０１４２】
なお、発光層１２を含む各半導体層１１、１３の結晶成長方法として、ＭＯＣＶＤ法を用いたが、少なくとも発光層１２はＭＢＥ法を用いて成膜してもよい。
【０１４３】
さらには、第１半導体層１１及び第２半導体層１３の少なくとも一方に、例えば１０μｍ以上の厚さのＨＶＰＥ法による成長層を含ませてもよい。
【０１４４】
このように、第２の実施形態に係る製造方法は、半導体層の成長用の基板２１に導電性を持たせているため、該基板２１を除去しなくても、ｎ側電極１５とｐ側電極１７とが互いに対向するように配置することができるので、プロセスを簡略化することができる。
【０１４５】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０１４６】
図８は本発明の第３の実施形態に係る半導体装置であって、発光ダイオード素子又は半導体レーザ素子に適用可能な半導体発光装置の断面構成を示している。図８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。
【０１４７】
第３の実施形態に係る半導体装置は、電流狭窄部である酸化領域１３ａの露出面が、酸化シリコン（ＳｉＯ２ ）からなる絶縁膜１８により覆われていることを特徴とする。また、ｐ側電極１４は、第２半導体層１３における酸化領域１３ａに挟まれた領域の上に選択的に形成されている。
【０１４８】
このように、第３の実施形態に係る半導体装置は、第１の実施形態と同様に、結晶成長する基板を有していないため、ｐ側電極１４及びｎ側電極１５は発光層１２を挟んで対向する位置に設けられる。このため、ｐ側電極１４とｎ側電極１５との間の直列抵抗の値を大幅に低減できる。その上、発光層１２が形成する面と平行な方向に互いに間隔をおいてなる酸化領域１３ａは、ドライエッチングを受けることなく電流狭窄部が形成される。このため、発光層１２の側部がエッチングダメージを受けることがない。
【０１４９】
その上、ｐ側電極１４は、絶縁膜１８によりその形成位置が規制されており、第２半導体層１３の露出面の上にのみ形成されている。このため、酸化領域１３ａを介しての漏れ電流を防止できるので、発光層１２における動作時の漏れ電流をさらに抑制することができる。その結果、半導体装置の動作電流を低減することができる。
【０１５０】
また、結晶成長用の基板を有していないことから、発光層１２を含む各半導体層１１、１３を基板材料の面方位に規制されることなく、窒化ガリウム系半導体に固有の面方位でへき開できるようになる。従って、半導体レーザ素子の場合には、良好なへき開面を持つ共振器を実現できるので、しきい値電流値を低減できる等の動作特性の向上を図ることができる。
【０１５１】
なお、酸化領域１３ａは、第２半導体層１３に設ける代わりに、第１半導体層１１に設けてあってもよい。
【０１５２】
また、酸化領域１３ａの上面と第２半導体層１３の上面とは必ずしも一致している必要はない。
【０１５３】
また、第１半導体層１１と第２半導体層１３との導電型を互いに入れ換えてもよい。
【０１５４】
また、酸化領域１３ａは、第２半導体層１３のみに限らず、発光層１２又は第１半導体層１１にまで達するように形成してもよい。
【０１５５】
以下、前記のように構成された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。
【０１５６】
図９（ａ）〜図９（ｄ）及び図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【０１５７】
ここでは、第１の実施形態における第１製造方法と同様に、基板２０の上に第１半導体層１１から順次成膜する方法を説明する。
【０１５８】
まず、図９（ａ）に示すように、例えばＭＯＣＶＤ法により、サファイアからなる基板２０上に、ｎ型の窒化アルミニウムガリウムからなる第１半導体層１１、窒化インジウムガリウムを井戸層に含む発光層１２、及びｐ型の窒化アルミニウムガリウムからなる第２半導体層１３を順次成長する。ここで、第１半導体層１１における基板２０との界面の近傍部分は、ｎ側電極とのコンタクト層となるよう窒化ガリウムとしてもよい。同様に、第２半導体層１３における表面の近傍部分は、ｐ側電極とのコンタクト層となるよう窒化ガリウムとしてもよい。
【０１５９】
次に、図９（ｂ）に示すように、第１の実施形態と同様にして、第２半導体層１３の上に、シリコンからなる酸化マスク膜３１を選択的に形成する。
【０１６０】
次に、図９（ｃ）に示すように、酸素ガス又は水蒸気を含む酸化性雰囲気で、酸化マスク膜３１が形成された第２半導体層１３に対して、例えば９００℃の温度で約４時間の熱処理を行なう。これにより、第２半導体層１３に、発光層１２が形成する面と平行な方向に互いに間隔をおいてなる酸化領域１３ａが形成される。
【０１６１】
次に、図９（ｄ）に示すように、ＣＶＤ法により、酸化領域１３ａを含む第２半導体層１３の上の全面にわたって、厚さが約３００ｎｍの酸化シリコンからなる絶縁膜１８を堆積する。
【０１６２】
次に、図１０（ａ）に示すように、リソグラフィ法により、絶縁膜１８の上に、第２半導体層１３における酸化領域１３ａに挟まれた部分の上側であって、電極形成領域に開口パターン３２ａを持つレジストパターン３２を形成する。
【０１６３】
次に、図１０（ｂ）に示すように、レジストパターン３２をマスクとして、例えばフッ化水素酸（ＨＦ）を含む水溶液（以下、フッ酸と呼ぶ）を用いて絶縁膜１８にウエットエッチングを行なう。これにより、絶縁膜１８に開口パターン３２ａを転写して、第２半導体層１３の酸化領域１３ａに挟まれた部分を露出する。その後、第２半導体層１３を含むレジストパターン３２の上に、ニッケルと金との積層体からなる電極形成膜１４Ａを蒸着により成膜する。
【０１６４】
次に、図１０（ｃ）に示すように、レジストパターン３２を除去する、いわゆるリフトオフ法によって、第２半導体層１３の酸化領域１３ａに挟まれた部分の上に、電極形成膜１４Ａからなるｐ側電極１４を形成する。続いて、基板２０における第１半導体層１１の反対側の面から、パルス状のＫｒＦエキシマレーザ光を基板２０の全面にわたってスキャンするように照射する。このレーザ光の照射により、第１半導体層１１における基板２０との界面が熱分解して、基板２０と第１半導体層１１とが分離する。ここで、レーザ光の照射中に、基板２０を５００℃程度の温度で加熱してもよい。また、基板２０を分離又は除去するには、ＫｒＦエキシマレーザ光の他に、波長が３５５ｎｍのＹＡＧレーザの第３高調波を用いてもよく、波長が３６５ｎｍの水銀ランプの輝線を用いてもよく、さらには研磨法を用いてもよい。
【０１６５】
次に、図１０（ｄ）に示すように、第１半導体層１１における発光層１２の反対側の面上に、チタンとアルミニウムとの積層体からなるｎ側電極１５を蒸着により形成する。
【０１６６】
このように、第３の実施形態に係る製造方法によると、絶縁膜１８は、酸化領域１３ａの表面保護膜として機能するだけでなく、図１０（ｂ）に示す電極形成膜１４Ａの成膜工程において、電極形成膜１４Ａにおけるレジストパターン３２上に位置する部分と第２半導体層１３上に位置する部分とを互いに切断するスペーサ層としても機能する。
【０１６７】
従って、酸化領域１３ａ上に絶縁膜１８を設けておき、ｐ側電極１４をその形成位置が絶縁膜１８に規制されるように形成するため、前述したように漏れ電流を低減することができる上に、ｐ側電極１４の歩留まりが向上するので、コストの低減が可能となる。
【０１６８】
なお、絶縁膜１８には酸化シリコンを用いたが、これに代えて窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）を用いてもよい。酸化シリコン及び窒化シリコンは、ウエットエッチングにより除去し易く、また、比較的に低温で形成することができる。このため、発光層１２に対する熱的なダメージを抑制することができるので、半導体装置の動作特性を劣化させるおそれがない。その上、電極形成膜１４Ａに対するリフトオフをも容易に且つ再現性良く行なうことができる。
【０１６９】
また、基板２０の上に第２半導体層１３から成長する第２製造方法を用いてもよい。
【０１７０】
また、基板２０を第１半導体層１１から分離するよりも前に、例えば絶縁膜１８を堆積する前に、シリコン等からなる支持基板を、第２半導体層１３における発光層１２の反対側の面に貼り合わせてもよい。又は、基板２０を分離した後で且つｎ側電極１５を形成するよりも前に、第１半導体層１１における発光層１２の反対側の面にシリコン等からなる支持基板を貼り合わせてもよい。
【０１７１】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０１７２】
図１１は本発明の第４の実施形態に係る半導体装置であって、発光ダイオード素子に適用可能な半導体発光装置の断面構成を示している。図１１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。
【０１７３】
第４の実施形態に係る半導体装置は、ｎ型の第１半導体層１１、発光層１２及びｐ型の第２半導体層１３を成長する基板２０に、絶縁性のサファイアを用いており、該基板２０を第１半導体層１１から分離しない構成を採る。
【０１７４】
従って、発光層１２を含む第１半導体層１１及び第２半導体層１３には、断面凸状にエッチングされた電流狭窄部２００が形成されている。第１のオーミック電極であるｐ側電極１４は、電流狭窄部２００における第２半導体層１３の上に形成され、第２のオーミック電極であるｎ側電極１５は、第１半導体層１１における電流狭窄部２００の側方の露出領域の上に形成されている。
【０１７５】
さらに、第４の実施形態の特徴として、ドライエッチング等によって露出した電流狭窄部２００の露出面には、発光層１２を含め各半導体層１１、１３自体が酸化されてなり、該発光層１２を両側部から挟むように酸化領域１３ｂが形成されている。
【０１７６】
このように、第４の実施形態によると、従来のようにドライエッチング等により電流狭窄部２００を設ける構成であっても、発光層１２の側部を含む電流狭窄部２００の露出面を酸化して酸化領域１３ｂを形成する。このため、該電流狭窄部２００の露出面がエッチングによるダメージを受けたとしても、このダメージを受けた部分が酸化されて酸化領域１３ｂに取り込まれることになる。その結果、発光層１２における漏れ電流が大幅に低減するので、半導体装置の動作電流を低減することができる。
【０１７７】
なお、第１半導体層１１と第２半導体層１３との導電型を互いに入れ換えてもよい。
【０１７８】
また、第１半導体層１１、発光層１２及び第２半導体層１３は、例えば、ＭＯＣＶＤ法又はＭＢＥ法で形成されていてもよく、さらには、第１半導体層１１及び第２半導体層１３の少なくとも一方には、厚さが１０μｍ以上のＨＶＰＥ法による成長部分を含んでいてもよい。
【０１７９】
また、基板２０には、サファイアに代えて、酸化マグネシウム、又は酸化リチウムガリウムアルミニウム（ＬｉＧａｘ Ａｌ１−ｘ Ｏ２ （但し、ｘは０≦ｘ≦１とする））からなる単結晶基板を用いてもよい。
【０１８０】
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０１８１】
図１２は本発明の第５の実施形態に係る半導体装置であって、発光ダイオード素子に適用可能な半導体発光装置の断面構成を示している。図１２において、図１１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。
【０１８２】
第５の実施形態に係る半導体装置は、酸化領域１３ｂの露出面の上に、表面保護膜である酸化シリコンからなる絶縁膜１８が形成されている。
【０１８３】
また、ｐ側電極１４及びｎ側電極１５の各端部は、酸化領域１３ｂの端部の上に重なるように形成されている。
【０１８４】
なお、第１半導体層１１と第２半導体層１３との導電型を互いに入れ換えてもよい。
【０１８５】
また、基板２０には、サファイアに代えて、酸化マグネシウム、又は酸化リチウムガリウムアルミニウム（ＬｉＧａｘ Ａｌ１−ｘ Ｏ２ （但し、ｘは０≦ｘ≦１とする））からなる単結晶基板を用いてもよい。
【０１８６】
以下、前記のように構成された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。
【０１８７】
図１３（ａ）〜図１３（ｄ）及び図１４（ａ）〜図１４（ｄ）は本発明の第５の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【０１８８】
まず、図１３（ａ）に示すように、例えばＭＯＣＶＤ法により、サファイアからなる基板２０の上に、ｎ型の窒化アルミニウムガリウムからなる第１半導体層１１、窒化インジウムガリウムを井戸層に含む発光層１２、及びｐ型の窒化アルミニウムガリウムからなる第２半導体層１３を順次成長する。ここで、第１半導体層１１における基板２０との界面の近傍部分は窒化ガリウムとしてもよい。同様に、第２半導体層１３における表面の近傍部分は窒化ガリウムとしてもよい。
【０１８９】
次に、図１３（ｂ）に示すように、例えば、塩素（Ｃｌ２ ）ガスをエッチングガスとする反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching：ＲＩＥ）法により、第２半導体層１３における電流狭窄部形成領域をマスクして、第２半導体層１３、発光層１２、及び第１半導体層１１の上部に対して順次ドライエッチングを行なって、第１半導体層１１、発光層１２及び第２半導体層１３を含む断面凸状の電流狭窄部２００を形成する。
【０１９０】
次に、図１３（ｃ）に示すように、例えばモノシランを分解するＣＶＤ法により、電流狭窄部２００を含む第１半導体層１１上の全面に、シリコンからなるマスク形成膜を成膜する。続いて、リソグラフィ法及びエッチング法により、マスク形成膜から、電流狭窄部２００における第２半導体層１３の上にその周縁部を残してマスクする第１の酸化マスク膜３１Ａを形成する。これと共に、マスク形成膜から、第１半導体層１１における電流狭窄部２００の側方の露出領域の上に第２の酸化マスク膜３１Ｂを形成する。
【０１９１】
ここで、図１３（ｂ）に示す工程において、レジストマスク等を用いてエッチングを行なう代わりに、第１の酸化マスク膜３１Ａをマスクとしてエッチングを行なうと、図１３（ｂ）に示すリソグラフィ工程を省略することができる。
【０１９２】
次に、図１３（ｄ）に示すように、酸素ガス又は水蒸気を含む酸化性雰囲気で、第１の酸化マスク膜３１Ａ及び第２の酸化マスク膜３１Ｂが形成された基板２０に対して、温度が約９００℃で４時間程度の熱処理を行なう。これにより、電流狭窄部２００の表面及び第１半導体層１１の露出面に酸化領域１３ｂが形成される。
【０１９３】
次に、図１４（ａ）に示すように、第１の酸化マスク膜３１Ａ及び第２の酸化マスク膜３１Ｂを、例えばフッ硝酸により除去する。続いて、ＣＶＤ法により、基板２０の上に電流狭窄部２００を含む全面にわたって、膜厚が約３００ｎｍの酸化シリコンからなる絶縁膜１８を堆積する。
【０１９４】
次に、図１４（ｂ）に示すように、リソグラフィ法により、絶縁膜１８の上に、電流狭窄部２００における第２半導体層１３の上側であって、ｐ側電極形成領域に第１の開口パターン３３ａを持つ第１のレジストパターン３３を形成する。続いて、第１のレジストパターン３３をマスクとして、例えばフッ化酸により絶縁膜１８にウエットエッチングを行なう。これにより、絶縁膜１８に第１の開口パターン３３ａを転写して、第２半導体層１３を露出する。その後、露出した第２半導体層１３を含む第１のレジストパターン３３の上に、ニッケルと金との積層体からなるｐ側電極形成膜１４Ａを蒸着により成膜する。続いて、第１のレジストパターン３３を除去する、いわゆるリフトオフ法によって、電流狭窄部２００における第２半導体層１３の上に、ｐ側電極形成膜１４Ａからなるｐ側電極１４を形成する。ここでは、第１の開口パターン３３ａからは、酸化領域１３ｂの端部が露出しているため、形成されたｐ側電極１４の端部が、酸化領域１３ｂの端部の上に重なる。
【０１９５】
次に、図１４（ｃ）に示すように、再度、リソグラフィ法により、絶縁膜１８及びｐ側電極１４の上に、第１半導体層１１における電流狭窄部２００の側方に位置するｎ側電極形成領域に第２の開口パターン３４ａを持つ第２のレジストパターン３４を形成する。続いて、第２のレジストパターン３４をマスクとして、例えばフッ酸により絶縁膜１８にウエットエッチングを行なう。これにより、絶縁膜１８に第２の開口パターン３４ａを転写して、第１半導体層１１を露出する。その後、露出した第１半導体層１１を含む第２のレジストパターン３４の上に、チタンとアルミニウムの積層体からなるｎ側電極形成膜１５Ａを蒸着により成膜する。
【０１９６】
次に、図１４（ｄ）に示すように、第２のレジストパターン３４を除去するリフトオフ法により、第１半導体層１１の上に、ｎ側電極形成膜１５Ａからなるｎ側電極１５を形成する。なお、ｐ側電極１４とｎ側電極１５とは、いずれを先に形成しても構わない。
【０１９７】
このように第５の実施形態に係る製造方法によると、絶縁膜１８は、酸化領域１３ａの表面保護膜として機能するだけでなく、図１４（ｂ）に示すｐ側電極形成膜１４Ａの成膜工程において、ｐ側電極形成膜１４Ａにおける第１のレジストパターン３３上に位置する部分と第２半導体層１３上に位置する部分とを互いに切断するスペーサ層としても機能する。これは、ｎ側電極形成膜１５Ａに対しても同様である。
【０１９８】
従って、第５の実施形態によると、第４の実施形態と同様に、電流狭窄部２００をドライエッチングにより形成する構成であっても、電流狭窄部２００の側面に、半導体層自体を酸化してなる酸化領域１３ｂを形成するため、発光層１２による漏れ電流を低減できる。その結果、半導体装置の動作電流を低減することができる。
【０１９９】
その上、酸化領域１３ａ上に絶縁膜１８を設けておき、該絶縁膜１８に規制されてｐ側電極１４及びｎ側電極１５を形成するため、各電極１４、１５の歩留まりがそれぞれ向上するので、コストの低減が可能となる。
【０２００】
なお、絶縁膜１８には酸化シリコンを用いたが、これに代えて、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）を用いてもよい。
【０２０１】
また、発光層１２を含む各半導体層１１、１３の結晶成長方法として、ＭＯＣＶＤ法を用いたが、少なくとも発光層１２はＭＢＥ法を用いて成膜してもよい。
【０２０２】
さらには、第１半導体層１１及び第２半導体層１３の少なくとも一方に、例えば１０μｍ以上の厚さのＨＶＰＥ法による成長層を含ませてもよい。
【０２０３】
（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０２０４】
図１５は本発明の第６の実施形態に係る半導体装置であって、半導体レーザ素子に適用可能な半導体発光装置の断面構成を示している。図１５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。
【０２０５】
第６の実施形態に係る半導体装置は、サファイアからなる基板２０の主面上に、ｎ型の窒化ガリウム又はｎ型の窒化アルミニウムガリウムからなる下地層１９と、該下地層１９の上にストライプ状パターン又はドット（島）状パターンを持つの酸化シリコンからなる選択成長用マスク層４１と、該選択成長用マスク層４１の開口部から露出する下地層１９の上に選択的に成長し、ｎ型の窒化アルミニウムガリウムからなる第１半導体層１１と、該第１半導体層１１の上に成長してなり、窒化インジウムガリウムを井戸層とする量子井戸構造を持つ発光層１２と、該発光層１２の上に成長したｐ型の窒化アルミニウムガリウムからなる第２半導体層１３とを有している。なお、選択成長用マスク層４１の開口部から選択的に成長させる成長方法は、一般に、選択的横方向成長(Epitaxial Lateral Overgrowth：ＥＬＯ)法と呼ばれている。また、下地層１９はアンドープであってもよい。
【０２０６】
また、ｎ側電極１５及びｐ側電極１４の下側には、例えば窒化ガリウムからなるコンタクト層をそれぞれ設けてもよい。
【０２０７】
第２半導体層１３、発光層１２及び第１半導体層１１には、断面凸状にエッチングされた電流狭窄部２００が形成されている。さらに、電流狭窄部２００における第２半導体層１３の上部には、幅が電流狭窄部２００よりも小さいリッジ部２０１が形成されている。このリッジ部２０１は、電流狭窄の機能を高めると共に、導波路として機能する。従って、導波路内で生成される生成光は、酸化領域１３ａの屈折率が各半導体層１１、１３の屈折率よりも小さいため、リッジ部２０１に閉じ込められてレーザ発振が可能となる。
【０２０８】
リッジ部２０１の上面には、第１のオーミック電極としてのｐ側電極１４が形成されており、第１半導体層１１における電流狭窄部２００の側方の露出面の上には、第２のオーミック電極としてのｎ側電極１５が形成されている。
【０２０９】
さらに、第６の実施形態の特徴として、ドライエッチング等によって露出した第１半導体層１１、発光層１２及び第２半導体層１３の露出面には、発光層１２を含め各半導体層１１、１３自体が酸化されてなり、該発光層１２の両側部を挟むように酸化領域１３ｂが形成されている。
【０２１０】
このように、第６の実施形態によると、従来のようにドライエッチング等により電流狭窄部２００を設ける構成であっても、発光層１２の側部を含む電流狭窄部２００の露出面を酸化して酸化領域１３ｂを形成する。このため、該電流狭窄部２００の露出面がエッチングによるダメージを受けたとしても、このダメージを受けた部分が酸化されて酸化領域１３ｂに取り込まれることになる。その結果、発光層１２における漏れ電流が大幅に低減するので、半導体レーザ素子としてのしきい値電流の値を低減することができる。
【０２１１】
その上、第１半導体層１１は、ＥＬＯ法により形成されているため、その上に成長する発光層１２の結晶性が良好となり、結晶欠陥密度が低減されるので、半導体レーザ素子における長寿命化及びしきい値電流の値の低減を図ることができる。
【０２１２】
なお、第１半導体層１１と第２半導体層１３との導電型を互いに入れ換えてもよい。
【０２１３】
また、基板２０には、サファイアに代えて、酸化マグネシウム、又は酸化リチウムガリウムアルミニウム（ＬｉＧａｘ Ａｌ１−ｘ Ｏ２ （但し、ｘは０≦ｘ≦１とする））からなる単結晶基板を用いてもよい。
【０２１４】
以下、前記のように構成された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。
【０２１５】
図１６（ａ）〜図１６（ｄ）及び図１７（ａ）〜図１７（ｃ）は本発明の第６の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【０２１６】
まず、図１６（ａ）に示すように、例えばＭＯＣＶＤ法により、サファイアからなる基板２０上に、厚さが約０．５μｍのｎ型の窒化アルミニウムガリウムからなる下地層１９を成長する。続いて、例えばＣＶＤ法により、下地層１９の上に、厚さが約２００ｎｍの酸化シリコンからなる選択成長用マスク形成層を堆積し、続いて、リソグラフィ法、及びフッ酸を用いたエッチング法により、選択成長用マスク形成層からストライプ状のパターンを持つ選択成長用マスク層４１を形成する。
【０２１７】
次に、図１６（ｂ）に示すように、再度ＭＯＣＶＤ法により、下地層１９における選択成長用マスク層４１から露出する露出部分の上に、厚さが約０．５μｍのｎ型の窒化アルミニウムガリウムからなる第１半導体層１１を選択成長（ＥＬＯ成長）する。これにより、厚さが約１μｍのｎ型の窒化アルミニウムガリウム中に、選択成長用マスク層４１が選択的に埋め込まれた構造を得る。ここで、選択成長用マスク層４１は窒化ガリウム系半導体が実質的に成長しない材料であれば良く、酸化シリコンの他には、絶縁膜では窒化シリコンが好ましく、金属ではタングステンが好ましい。
【０２１８】
従って、第１半導体層１１における選択成長用マスク層４１の上に再成長した部分は、下地層１９の結晶状態の影響を受けることなく、基板面に平行な方向（横方向）に成長している。このため、第１半導体層１１の結晶性は下地層１９よりも向上し、例えば、結晶欠陥密度のうちの結晶転移密度は、下地層１９では１０７ ｃｍ−２台であり、一方、第１半導体層１１では１０６ ｃｍ−２台である。
【０２１９】
次に、図１６（ｃ）に示すように、リソグラフィ法により、第２半導体層１３上のリッジ部形成領域に第１のレジストパターン３５を形成する。続いて、形成した第１のレジストパターン３５をマスクとして、第２半導体層１３に対して、例えば塩素ガスを用いたＲＩＥ法によるドライエッチングを行なって、第２半導体層１３の上部に、リッジ部２０１を形成する。
【０２２０】
次に、図１６（ｄ）に示すように、第１のレジストパターン３５を除去した後、再度リソグラフィ法により、第２半導体層１３上のリッジ部２０１を含む電流狭窄部形成領域に第２のレジストパターン３６を形成する。続いて、形成した第２のレジストパターン３６をマスクとして、第２半導体層１３、発光層１２及び第１半導体層１１の上部に対して、塩素ガスを用いたＲＩＥ法によるドライエッチングを順次行なうことにより、第１半導体層１１の上部、発光層１２及び第２半導体層１３を含む電流狭窄部２００を形成する。
【０２２１】
次に、図１７（ａ）に示すように、例えばモノシランを分解するＣＶＤ法により、リッジ部２０１及び電流狭窄部２００を含む第１半導体層１１上の全面に、シリコンからなるマスク形成膜を成膜する。続いて、リソグラフィ法及びエッチング法により、マスク形成膜から、リッジ部２０１における第２半導体層１３の上にその周縁部を残してマスクする第１の酸化マスク膜３１Ａを形成する。これと共に、マスク形成膜から、第１半導体層１１における電流狭窄部２００の側方の露出領域の上に第２の酸化マスク膜３１Ｂを形成する。
【０２２２】
次に、図１７（ｂ）に示すように、酸素ガス又は水蒸気を含む酸化性雰囲気で、第１の酸化マスク膜３１Ａ及び第２の酸化マスク膜３１Ｂが形成された基板２０に対して、温度が約９００℃で４時間程度の熱処理を行なう。これにより、電流狭窄部２００及びリッジ部２０１の表面並びに第１半導体層１１の露出面に酸化領域１３ｂが形成される。
【０２２３】
次に、図１７（ｃ）に示すように、第１の酸化マスク膜３１Ａ及び第２の酸化マスク膜３１Ｂを、例えばフッ硝酸により除去する。続いて、電子ビーム蒸着法等により、リッジ部２０１に露出する第２半導体層１３の上に、ニッケルと金との積層体からなるｐ側電極１４を選択的に形成する。続いて、第１半導体層１１における露出領域の上に、チタンとアルミニウムとの積層体からなるｎ側電極１５を形成する。ここでも、ｐ側電極１４とｎ側電極１５との形成順序は問われない。
【０２２４】
なお、基板２０における下地層１９の反対側の面から、ＫｒＦエキシマレーザ光等を照射することにより、下地層１９から基板２０を分離してもよい。
【０２２５】
さらには、下地層１９及び選択成長用マスク層４１を研磨により除去してもよい。
【０２２６】
また、基板２０を分離する場合には、面方位が（１００）面のシリコン又は銅からなる支持基板を貼り合わせた後に行なってもよい。
【０２２７】
また、発光層１２を含む各半導体層１１、１３の結晶成長方法として、ＭＯＣＶＤ法を用いたが、少なくとも発光層１２はＭＢＥ法を用いて成膜してもよい。
【０２２８】
さらには、第１半導体層１１及び第２半導体層１３の少なくとも一方に、例えば１０μｍ以上の厚さのＨＶＰＥ法による成長層を含ませてもよい。
【０２２９】
（第７の実施形態）
以下、本発明の第７の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０２３０】
図１８は本発明の第７の実施形態に係る半導体装置であって、半導体レーザ素子に適用可能な半導体発光装置の断面構成を示している。図１８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。
【０２３１】
第７の実施形態に係る半導体装置は、ｐ型の第２半導体層１３に、断面凸状のリッジ部２０１を選択的に設けている。リッジ部２０１の露出面には、第２半導体層１３自体が酸化されてなる酸化領域１３ａが形成されている。すなわち、酸化領域１３ａは、発光層１２が形成する面と平行な方向に互いに間隔をおいて形成される。
【０２３２】
リッジ部２０１は、前述したように、電流狭窄のみならず導波路として機能するため、該導波路内で生成される生成光は、酸化領域１３ａの屈折率が各半導体層１１、１３の屈折率よりも小さいため、リッジ部２０１に閉じ込められてレーザ発振が可能となる。
【０２３３】
また、半導体層の成長用の基板を有しておらず、従って、ｐ側電極１４とｎ側電極１５とは、量子井戸構造を有する発光層１２を挟んで互いに対向するように形成されている。
【０２３４】
従って、第７の実施形態によると、ｐ側電極１４及びｎ側電極１５が対向しているため、ｐｎ接合の直列抵抗値が低減する。
【０２３５】
また、従来のようにドライエッチング等によりリッジ部２０１を設ける構成であっても、第２半導体層１３におけるリッジ部２０１の露出面を酸化して酸化領域１３ａを形成する。このため、該リッジ部２０１の露出面がエッチングによるダメージを受けたとしても、このダメージを受けた部分が酸化されて酸化領域１３ａに取り込まれる。その結果、発光層１２における漏れ電流が大幅に低減するので、半導体レーザ素子としてのしきい値電流の値を低減することができる。
【０２３６】
また、第２半導体層１３に対して行なうドライエッチング工程は、リッジ部２０１の形成時の１回だけであり、これによりプロセスを簡略化できる。
【０２３７】
なお、第１半導体層１１と第２半導体層１３との導電型を互いに入れ換えてもよい。
【０２３８】
以下、前記のように構成された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。
【０２３９】
図１９（ａ）〜図１９（ｄ）及び図２０（ａ）〜図２０（ｃ）は本発明の第７の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【０２４０】
まず、図１９（ａ）に示すように、例えばＭＯＣＶＤ法により、サファイアからなる基板２０の上に、ｎ型の窒化アルミニウムガリウムからなる第１半導体層１１、窒化インジウムガリウムを井戸層に含む発光層１２、及びｐ型の窒化アルミニウムガリウムからなる第２半導体層１３を順次成長する。ここで、第１半導体層１１における基板２０との界面の近傍部分は窒化ガリウムとしてもよい。同様に、第２半導体層１３における表面の近傍部分は窒化ガリウムとしてもよい。
【０２４１】
次に、図１９（ｂ）に示すように、例えば、塩素ガスをエッチングガスとするＲＩＥ法により、第２半導体層１３におけるリッジ部形成領域をマスクして、第２半導体層１３に対してドライエッチングを行なって、第２半導体層１３に、平面ストライプ状で且つ断面凸状のリッジ部２０１を形成する。
【０２４２】
次に、図１９（ｃ）に示すように、例えばＣＶＤ法により、リッジ部２０１を含む第２半導体層１３上の全面に、シリコンからなるマスク形成膜を成膜し、続いて、リソグラフィ法及びエッチング法により、マスク形成膜から、第２半導体層１３におけるリッジ部２０１上にその周縁部を残してマスクする酸化マスク膜３１を形成する。
【０２４３】
ここで、図１９（ｂ）に示す工程において、レジストマスク等を用いてエッチングを行なう代わりに、酸化マスク膜３１をマスクとしてエッチングを行なうと、図１９（ｂ）に示すリソグラフィ工程を省略することができる。
【０２４４】
次に、図１９（ｄ）に示すように、酸素ガス又は水蒸気を含む酸化性雰囲気で、酸化マスク膜３１が形成された第２半導体層１３に対して、温度が約９００℃で４時間程度の熱処理を行なう。これにより、第２半導体層１３の露出面に酸化領域１３ａが形成される。
【０２４５】
次に、図２０（ａ）に示すように、酸化マスク膜３１を例えばフッ硝酸により除去する。続いて、電子ビーム蒸着法等により、リッジ部２０１に酸化領域１３ａから露出する第２半導体層１３の上に、ニッケルと金との積層体からなるｐ側電極１４を選択的に形成する。その後、基板２０における第１半導体層１１の反対側の面から、パルス状のＫｒＦエキシマレーザ光を基板２０の全面にわたってスキャンするように照射する。このレーザ光の照射により、第１半導体層１１における基板２０との界面が熱分解して、図２０（ｂ）に示すように、基板２０と第１半導体層１１とが分離する。ここで、レーザ光の照射中に、基板２０を５００℃程度の温度で加熱してもよい。また、基板２０を分離又は除去するには、ＹＡＧレーザの第３高調波又は水銀ランプの輝線を用いてもよく、さらには研磨法を用いてもよい。
【０２４６】
次に、図２０（ｃ）に示すように、第１半導体層１１における発光層１２の反対側の面上に、チタンとアルミニウムとの積層体からなるｎ側電極１５を蒸着により形成する。その後、各電極１４、１５が形成された、発光層１２を含む各半導体層１１、１３をへき開して、レーザ光を発振する共振器を形成する。このとき、基板２０は除去されているため、発光層１２を含む各半導体層１１、１３はサファイアの面方位に規制されることなく、窒化ガリウム系半導体に固有の面方位でへき開することができる。その結果、良好なへき開面を持つ共振器を得られるため、しきい値電流値の低減等の動作特性の向上を図ることができる。
【０２４７】
なお、発光層１２を含む各半導体層１１、１３の結晶成長方法として、ＭＯＣＶＤ法を用いたが、少なくとも発光層１２はＭＢＥ法を用いて成膜してもよい。
【０２４８】
さらには、第１半導体層１１及び第２半導体層１３の少なくとも一方に、例えば１０μｍ以上の厚さのＨＶＰＥ法による成長層を含ませてもよい。
【０２４９】
また、基板２０に、サファイアのような絶縁性材料ではなく、炭化シリコン等からなる導電性材料を用いてもよい。このようにすると、基板２０の除去工程が不要となる。
【０２５０】
また、基板２０を分離した後で、且つｎ側電極１５を形成するよりも前に、第１半導体層１１における発光層１２の反対側の面に、導電性を有するシリコン等からなる支持基板を貼り合わせてもよい。
【０２５１】
また、これまでに説明した各実施形態及びその変形例に用いた基板２０、２１の主面の面方位は、特定の面に限られない。例えば、サファイアや炭化シリコンの典型的な面方位である（０００１）面はいうまでもなく、該（０００１）面からわずかにオフセットした、いわゆるオフアングルを持つ主面でもよい。
【０２５２】
また、第６の実施形態において、ＥＬＯ法を用いたが、他の実施形態やその変形例においてもＥＬＯ法を用いてもよい。
【０２５３】
また、各実施形態に係る半導体装置は、ｎ型の第１半導体層１１及びｐ型の第２半導体層１３との間にアンドープの発光層１２を設けた、いわゆるｐｉｎ接合構造を採るが、必ずしもｐｉｎ接合構造である必要はない。特に、発光ダイオード素子に適用する場合には、第１半導体層１１及び第２半導体層１３からなるｐｎ接合構造であってもよい。
【０２５４】
また、第１半導体層１１、発光層１２及び第２半導体層１３はIII-Ｖ族窒化物半導体には限られない。
【図面の簡単な説明】
【０２５５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置を示す構成断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の第１製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の第２製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る半導体装置を示す構成断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置を示す構成断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置を示す構成断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る半導体装置を示す構成断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係る半導体装置を示す構成断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第５の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図１４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第５の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図１５】本発明の第６の実施形態に係る半導体装置を示す構成断面図である。
【図１６】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第６の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図１７】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第６の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図１８】本発明の第７の実施形態に係る半導体装置を示す構成断面図である。
【図１９】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第７の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図２０】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第７の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図２１】第１の従来例に係る発光ダイオード素子を示す構成断面図である。
【図２２】第２の従来例に係る半導体レーザ素子を示す構成断面図である。
【符号の説明】
【０２５６】
１１      第１半導体層
１２      発光層（活性領域）
１３      第２半導体層
１３ａ    酸化領域
１３ｂ    酸化領域
１３Ａ    下部第２半導体層
１３Ｂ    上部第２半導体層
１４      ｐ側電極（第１のオーミック電極）
１５      ｎ側電極（第２のオーミック電極）
１６      ｎ側電極（第２のオーミック電極）
１７      ｐ側電極（第１のオーミック電極）
１８      絶縁膜
１９      下地層
２０      基板
２１      基板
３１      酸化マスク膜（マスク膜）
３１Ａ    第１の酸化マスク膜
３１Ｂ    第２の酸化マスク膜
３２      レジストパターン
３２ａ    開口パターン
３３      第１のレジストパターン
３３ａ    第１の開口パターン
３４      第２のレジストパターン
３４ａ    第２の開口パターン
３５      第１のレジストパターン
３６      第２のレジストパターン
４０      支持基板
４１      選択成長用マスク層
２００    電流狭窄部
２０１    リッジ部
【図１】
2008177615.tif 000003
【図２】
2008177615.tif 000004
【図３】
2008177615.tif 000005
【図４】
2008177615.tif 000006
【図５】
2008177615.tif 000007
【図６】
2008177615.tif 000008
【図７】
2008177615.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008177615.tif 000012
【図１１】
2008177615.tif 000013
【図１２】
2008177615.tif 000014
【図１３】
2008177615.tif 000015
【図１４】
2008177615.tif 000016
【図１５】
2008177615.tif 000017
【図１６】
2008177615.tif 000018
【図１７】
2008177615.tif 000019
【図１８】
2008177615.tif 000020
【図１９】
2008177615.tif 000021
【図２０】
2008177615.tif 000022
【図２１】
2008177615.tif 000023
【図２２】
2008177615.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月11日(2008.4.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
III−Ｖ族窒化物半導体からなる第１導電型の第１半導体層及び第２導電型の第２半導体層と、
前記第１半導体層と第２半導体層との間に形成された活性領域とを備え、
前記第１半導体層及び第２半導体層のうちの少なくとも一方は、前記活性領域が形成する面と平行な方向に互いに間隔をおき、且つ前記第１の半導体層又は第２の半導体層自体が酸化されてなる２つの酸化領域を有し、
前記第１半導体層又は第２半導体層の内部で且つ前記２つの酸化領域の間に、成長界面を有していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記成長界面は、前記第１半導体層又は第２半導体層を２つの領域に分割してい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】
III−Ｖ族窒化物半導体からなる第１導電型の第１半導体層の一部を形成する第１の工程と、
前記第１半導体層の一部を選択的に酸化することにより、該第１半導体層に、該第１半導体層が形成する面と平行な方向に互いに間隔をおいて酸化された酸化領域を形成する第２の工程と、
前記酸化領域を含む前記第１半導体層の一部の上に、該第１半導体層の残部を形成する第３の工程と、
前記第１半導体層の上にIII−Ｖ族窒化物半導体からなる第２導電型の第２半導体層を形成することにより、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に活性領域を形成する第４の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４】
前記第１半導体層の一部と前記第１半導体層の残部とは、同一の物質からなることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
III−Ｖ族窒化物半導体からなる第１導電型の第１半導体層を形成する第１の工程と、
前記第１半導体層の上にIII−Ｖ族窒化物半導体からなる第２導電型の第２半導体層の一部を形成することにより、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に活性領域を形成する第２の工程と、
前記第１半導体層、活性領域及び第２半導体層の一部を選択的に酸化することにより、前記第１半導体層、活性領域及び第２半導体層に、該第２半導体層が形成する面と平行な方向に互いに間隔をおいて酸化された酸化領域を形成する第３の工程と、
前記酸化領域を含む前記第２半導体層の一部の上に、前記第２半導体層の残部を形成する第４の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６】
前記第２半導体層の一部と前記第２半導体層の残部とは、同一の物質からなることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。