(57)【要約】【課題】簡単な工程で、種結晶から横方向に成長させた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶方位が種結晶から傾くことを抑制し、素子特性を向上させることができる半導体素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】サファイア基板１０の上に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶よりなる結晶部１１Ａと開口部１１Ｂとを有する種結晶層１１を形成したのち、サファイア基板１０に開口部１１Ｂと連通する凹部１０Ｂを設ける。凹部１０Ｂの底面の中央には、例えば突起部３１を形成する。そののち、結晶部１１Ａからｎ側コンタクト層１５を成長させる。突起部３１によって会合部１５Ａを支持させることによって、会合部１５Ａにおける下向きの力が緩和され、ｎ側コンタクト層１５の横方向成長領域Ｘにおける結晶方位ＣＸは、種結晶層１１の結晶方位ＣＳと同一になる。【選択図】　　　　図４
2004146531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＩＩ族元素のうちの少なくとも１種とＶ族元素のうちの少なくとも窒素（Ｎ）とを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりなる半導体層を備えた半導体素子であって、
前記半導体層は、
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶よりなる結晶部を周期的に含む第１の結晶層と、
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶よりなり、横方向に成長することにより形成された会合部を有すると共に、前記第１の結晶層の結晶部を覆うように設けられた第２の結晶層と、
前記第２の結晶層の結晶方位が前記第１の結晶層の結晶方位と同一になるよう矯正する矯正構造と
を有することを特徴とする半導体素子。
【請求項２】
前記矯正構造として、前記第１の結晶層および前記第２の結晶層とは異なる材料よりなる突起部が、前記会合部に対向して形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体素子。
【請求項３】
前記矯正構造として、前記第１の結晶層および前記第２の結晶層とは異なる材料よりなる複数の凸部が、前記会合部を挟んで対称に配置形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体素子。
【請求項４】
前記第１の結晶層は、前記結晶部および凹部を含み、
前記矯正構造として、前記第１の結晶層および前記第２の結晶層とは異なる材料よりなる矯正層が、前記第１の結晶層の凹部の底面の一部を被覆し、かつ前記会合部に対向するように形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体素子。
【請求項５】
前記矯正層が、前記第１の結晶層の凹部の底面に埋め込まれており、前記矯正層と前記第１の結晶層の底面とが平坦面をなしている
ことを特徴とする請求項４記載の半導体素子。
【請求項６】
前記第１の結晶層は、前記結晶部および凹部を含み、
前記矯正構造として、前記会合部に対向する位置で最も深くなるような逆Ｖ字状の傾斜面が、前記第１の結晶層の凹部の底面に形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体素子。
【請求項７】
前記半導体層は、活性層を有し、
前記活性層は、前記第１の結晶層の結晶部の端と前記会合部との間の領域に対応して発光領域を有する
ことを特徴とする請求項１記載の半導体素子。
【請求項８】
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶よりなる結晶部を周期的に含む第１の結晶層を形成する工程と、
前記第１の結晶層の結晶部から窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶を横方向に成長させて会合させることによって第２の結晶層を形成すると共に、横方向に成長する前記結晶の結晶方位を、矯正構造を用いて前記第１の結晶層の結晶方位と同一になるよう矯正する工程と
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項９】
前記第１の結晶層を、サファイア（Ａｌ２　Ｏ３　）よりなる下地基板の一面側に、前記結晶部および開口部を含むように形成し、
前記下地基板に、前記第１の結晶層の開口部に対応する領域に凹部を形成し、
前記下地基板の凹部の底面の中央に、前記矯正構造として突起部を設け、
前記結晶が会合する際に前記突起部によって前記結晶を支持することによって、前記結晶の結晶方位を、前記第１の結晶層の結晶方位と同一になるよう矯正する
ことを特徴とする請求項８記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の結晶層を、前記結晶部および凹部を含むように形成し、
前記矯正構造として、前記第１の結晶層とは異なる材料よりなる矯正層を、前記第１の結晶層の凹部の底面の一部に、前記第１の結晶層の凹部の底面の中央を被覆するように形成し、
前記第１の結晶層の凹部の底面の中央における前記結晶の成長を前記矯正層によって抑制することで、前記結晶の結晶方位を、前記第１の結晶層の結晶方位と同一になるよう矯正する
ことを特徴とする請求項８記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１１】
前記矯正層に、複数の凸部を、前記第１の結晶層の凹部の底面の中央位置を挟んで対称に配置形成し、
前記結晶が横方向に成長する際に前記複数の凸部によって前記結晶を支持することによって、前記結晶の結晶方位を、前記第１の結晶層の結晶方位と同一になるよう矯正する
ことを特徴とする請求項１０記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１２】
前記矯正層に、突起部を、前記第１の結晶層の凹部の底面の中央位置に形成し、
前記結晶が会合する際に前記突起部によって前記結晶を支持することによって、前記結晶の結晶方位を、前記第１の結晶層の結晶方位と同一になるよう矯正する
ことを特徴とする請求項１０記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１３】
前記矯正層を、前記第１の結晶層の凹部の底面に埋め込み、前記矯正層と前記第１の結晶層の凹部の底面とが平坦面をなすようにする
ことを特徴とする請求項１０記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１４】
前記第１の結晶層を、前記結晶部および凹部を含むように形成し、
前記第１の結晶層の凹部の底面に、前記矯正構造として、前記第１の結晶層の凹部の底面の中央で最も深くなるような逆Ｖ字状の傾斜面を形成し、
前記傾斜面によって、前記第１の結晶層の凹部の底面の中央から成長する結晶に対する逃げ領域を提供することで、前記結晶の結晶方位を、前記第１の結晶層の結晶方位と同一になるよう矯正する
前記結晶する
ことを特徴とする請求項８記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１５】
前記第１の結晶層を、前記結晶部と絶縁膜で被覆された領域とを含むように形成し、
前記矯正構造として複数の凸部を、前記絶縁膜に、前記絶縁膜の中央を挟んで対称に配置形成し、
前記結晶が横方向に成長する際に前記複数の凸部によって前記結晶を支持することによって、前記結晶の結晶方位を、前記第１の結晶層の結晶方位と同一になるよう矯正する
ことを特徴とする請求項８記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１６】
前記半導体層に、発光領域を前記結晶部の端から前記結晶部と結晶部との間の領域の幅の半分までの部分に対応して有する活性層を形成する工程を含む
ことを特徴とする請求項８記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１７】
ＩＩＩ族元素のうちの少なくとも１種とＶ族元素のうちの少なくとも窒素（Ｎ）とを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりなる半導体層を備えた半導体基板であって、
前記半導体層は、
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶よりなる結晶部を周期的に含む第１の結晶層と、
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶よりなり、横方向に成長することにより形成された会合部を有すると共に、前記第１の結晶層の結晶部を覆うように設けられた第２の結晶層と、
前記第２の結晶層の結晶方位が前記第１の結晶層の結晶方位と同一になるよう矯正する矯正構造と
を有することを特徴とする半導体基板。
【請求項１８】
前記矯正構造として、前記第１の結晶層および前記第２の結晶層とは異なる材料よりなる突起部が、前記会合部に対向して形成されている
ことを特徴とする請求項１７記載の半導体基板。
【請求項１９】
前記矯正構造として、前記第１の結晶層および前記第２の結晶層とは異なる材料よりなる複数の凸部が、前記会合部を挟んで対称に配置形成されている
ことを特徴とする請求項１７記載の半導体基板。
【請求項２０】
前記第１の結晶層は、前記結晶部および凹部を含み、
前記矯正構造として、前記第１の結晶層および前記第２の結晶層とは異なる材料よりなる矯正層が、前記第１の結晶層の凹部の底面の一部を被覆し、かつ前記会合部に対向するように形成されている
ことを特徴とする請求項１７記載の半導体基板。
【請求項２１】
前記矯正層が、前記第１の結晶層の凹部の底面に埋め込まれており、前記矯正層と前記第１の結晶層の凹部の底面とが平坦面をなしている
ことを特徴とする請求項２０記載の半導体基板。
【請求項２２】
前記第１の結晶層は、前記結晶部および凹部を含み、
前記矯正構造として、前記会合部に対向する位置で最も深くなるような逆Ｖ字状の傾斜面が、前記第１の結晶層の凹部の底面に形成されている
ことを特徴とする請求項１７記載の半導体基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりなる半導体層を備えた半導体素子およびその製造方法、ならびに半導体基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＧａＮ，ＡｌＧａＮ混晶あるいはＧａＩｎＮ混晶などの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、直接遷移の半導体材料であると共に、禁制帯幅が１．９〜６．２ｅＶにわたっているという特徴を有している。従って、これらの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、可視領域から紫外領域までの発光を得ることができ、半導体レーザ（ｌａｓｅｒ　ｄｉｏｄｅ；ＬＤ）や発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ　ｅｍｉｔｔｉｎｇ　ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）などの半導体発光素子を構成する材料として注目されている。また、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、飽和電子速度および破壊電界が大きいことから、電子素子を構成する材料としても注目されている。
【０００３】
これらの半導体素子は、一般に、基板の上にＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　；有機金属化学気相成長）法などの気相成長法を用いて成長させた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の層が積層された構成を有している。基板としては、通常サファイア（Ａｌ２　Ｏ３　）基板が用いられているが、サファイアと窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とでは格子不整や熱膨張係数の差が大きく、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層中には歪みを緩和するために転位などの結晶欠陥が発生してしまう。中でも、転位欠陥が層の厚さ方向に伝播する貫通転位は、電子と正孔とが再結合しても発光しない非発光再結合の中心や電流リーク箇所となってしまうため、半導体素子の光学的または電気的特性を損なう有害なものである。
【０００４】
そこで、近年、種結晶から横方向成長させることにより貫通転位密度を低減する方法が提案されている。この方法は、基板上に設けられた種結晶となる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶に溝などの開口を形成し、種結晶の開口に対応する側壁面から横方向に結晶を成長させる技術である。
【０００５】
しかしながら、従来、この技術を用いる場合には、サファイア基板と窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体との界面までエッチングを行って開口を形成するようにしていたので、種結晶から横方向成長した結晶と基板とが接触することによって、結晶方位に揺らぎが生じたり、接触した部分から欠陥が発生して上部に伝播することなどにより、本来結晶性に優れているとされる横方向成長領域においても、転位欠陥が多数存在し、結晶性が劣化してしまう。その結果、能動領域における結晶欠陥の密度が高くなり、半導体素子の光学的または電気的特性が劣化し、信頼性が低下してしまう可能性が大きくなる。
【０００６】
このような問題に対処するため、種結晶に開口を形成する際に、サファイア基板の一部を除去する方法が提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。また、サファイアと共に基板となり得る炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長させる際に、炭化ケイ素基板をエッチングすることも報告されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００７】
これに対し、サファイア基板を加工しない方法としては、サファイア基板上に成長させたＧａＮをリセス状にエッチングした後、エッチング側面および底面にＳｉＮｘ　マスクを被覆し、リッジ頂上に露出したＧａＮ（０００１）面を種結晶としてＧａＮを横方向成長させるようにした、いわゆるエアブリッジ構造が知られている（例えば、非特許文献２および特許文献３参照。）。このエアブリッジ構造では、ＳｉＮｘ　マスクによって、横方向成長するＧａＮが種結晶との接合部分以外では基板およびマスクと接しないようになっている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１９６６９９号公報
【特許文献２】
特開２００１−１２２６９３号公報
【非特許文献１】
Ｔｓｖｅｔａｎｋａ　Ｓ．　Ｚｈｅｌｅｖａ、外８名，”ＰＥＮＤＥＯ−ＥＰＩＴＡＸＹ　−　Ａ　ＮＥＷ　ＡＰＰＲＯＡＣＨ　ＦＯＲ　ＬＡＴＥＲＡＬ　ＧＲＯＷＴＨ　ＯＦ　ＧＡＬＬＩＵＭ　ＮＩＴＲＩＤＥ　ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ”，　ＭＲＳ　Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｊ．　Ｎｉｔｒｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄ．　Ｒｅｓ．　４Ｓ１，　Ｇ３．３８　（１９９９）
【非特許文献２】
石橋、外３名，「エアブリッジ構造を有する低転位ＧａＮの成長」，２０００春季応用物理学会予稿集，２８ｐ−ＹＱ−４
【特許文献３】
特開２００２−９００４号公報
【０００９】
このように、従来では、基板と結晶との接触を防止して横方向成長領域の結晶品質を向上させると共に、横方向成長領域の幅を広くしてデバイス設計を容易にすることに努力が傾注されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来では、種結晶のパターンの非対称性または種結晶の品質、もしくは種結晶から横方向に成長した結晶が開口の中央で会合する際に発生する応力に起因して、結晶方位が種結晶から傾いてしまうことがある。しかし、上記のような従来の技術によっては、このような結晶方位の傾きを確実に防止できない場合があるという問題があった。
【００１１】
すなわち、本来サファイア基板上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶を横方向に成長させると、横方向成長領域は種結晶の結晶方位を反映し、成長した結晶は全面に亘って同一の結晶方位となるはずである。ところが、従来では、例えばｃ面の種結晶から窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶を成長させても、成長した結晶の全面がｃ面とならず、結晶方位が面内でばらついてしまう場合があった。
【００１２】
種結晶のパターンの非対称性または種結晶の品質による傾きは無視しうる場合もあるが、会合による結晶方位の傾きθは、例えば｜θ｜≦１°程度である。このような会合による結晶方位の傾きについて、従来では、種結晶パターンまたは結晶成長条件を調整することによって例えば｜θ｜＜０．５°を達成できれば良しとしてそれ以上の対策を講じていなかった。そのため、結晶方位のずれはわずかであっても、その境界部分から欠陥が発生して上部に伝播してしまい、欠陥密度が高くなり、素子を形成しても所期の性能が得られない場合があった。
【００１３】
また、会合によって結晶方位が傾くと、結晶層内には、例えば、種結晶の真上の領域では結晶方位が種結晶と同一になるが、会合部を挟んで一方の領域では＋θ，反対側の領域では−θというような３種類の結晶方位が存在することになる。さらに、オフオリエンテーションで結晶成長させた場合、または種結晶の品質が低かったり形状が非対称であるような場合などにおいては、会合部が非対称に形成され、結晶方位分布がいっそう複雑なものとなる可能性がある。
【００１４】
結晶層内にこのような結晶方位分布が生じると、結晶層の劈開性に悪影響が及び、例えば半導体レーザの劈開端面を形成する際の歩留り低下を招く虞がある。また、応力の面内不均一の原因となり、素子の信頼性を著しく損ねる虞がある。
【００１５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、簡単な工程で、種結晶から横方向に成長させた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶方位が種結晶から傾くことを抑制し、素子特性を向上させることができる半導体素子およびその製造方法、ならびに半導体基板を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明による半導体素子は、ＩＩＩ族元素のうちの少なくとも１種とＶ族元素のうちの少なくとも窒素（Ｎ）とを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりなる半導体層を備えたものであって、半導体層は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶よりなる結晶部を周期的に含む第１の結晶層と、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶よりなり、横方向に成長することにより形成された会合部を有すると共に、第１の結晶層の結晶部を覆うように設けられた第２の結晶層と、第２の結晶層の結晶方位が第１の結晶層の結晶方位と同一になるよう矯正する矯正構造とを有するものである。
【００１７】
矯正構造としては、例えば、第１の結晶層および第２の結晶層とは異なる材料よりなる突起部が、会合部に対向して形成されているようにすることができる。また、例えば、第１の結晶層および第２の結晶層とは異なる材料よりなる複数の凸部が、会合部を挟んで対称に配置形成されているようにすることができる。
【００１８】
さらに、例えば、第１の結晶層が、結晶部および凹部を含み、矯正構造として、第１の結晶層および第２の結晶層とは異なる材料よりなる矯正層が、第１の結晶層の凹部の底面の一部を被覆し、かつ会合部に対向するように形成されているようにしてもよい。
【００１９】
また、例えば、第１の結晶層が、結晶部および凹部を含み、矯正構造として、会合部に対向する位置で最も深くなるような逆Ｖ字状の傾斜面が、第１の結晶層の凹部の底面に形成されているようにしてもよい。
【００２０】
本発明による半導体素子の製造方法は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶よりなる結晶部を周期的に含む第１の結晶層を形成する工程と、第１の結晶層の結晶部から窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶を横方向に成長させて会合させることによって第２の結晶層を形成すると共に、横方向に成長する結晶の結晶方位を、矯正構造を用いて第１の結晶層の結晶方位と同一になるよう矯正する工程とを含むものである。
【００２１】
より詳しくは、例えば、第１の結晶層を、サファイア（Ａｌ２　Ｏ３　）よりなる下地基板の一面側に、結晶部および開口部を含むように形成し、下地基板に、第１の結晶層の開口部に対応する領域に凹部を形成し、下地基板の凹部の底面の中央に、矯正構造として突起部を設け、結晶が会合する際に突起部によって結晶を支持することによって、結晶の結晶方位を、第１の結晶層の結晶方位と同一になるよう矯正することが可能である。
【００２２】
また、例えば、第１の結晶層を、結晶部および凹部を含むように形成し、矯正構造として、第１の結晶層とは異なる材料よりなる矯正層を、第１の結晶層の凹部の底面の一部に、第１の結晶層の凹部の底面の中央を被覆するように形成し、第１の結晶層の凹部の底面の中央における結晶の成長を矯正層によって抑制することで、結晶の結晶方位を、第１の結晶層の結晶方位と同一になるよう矯正するようにしてもよい。
【００２３】
さらに、例えば、第１の結晶層を、結晶部および凹部を含むように形成し、第１の結晶層の凹部の底面に、矯正構造として、第１の結晶層の凹部の底面の中央で最も深くなるような逆Ｖ字状の傾斜面を形成し、傾斜面によって、第１の結晶層の凹部の底面の中央から成長する結晶に対する逃げ領域を提供することで、結晶の結晶方位を、第１の結晶層の結晶方位と同一になるよう矯正するようにしてもよい。
【００２４】
あるいは、例えば、第１の結晶層を、結晶部と絶縁膜で被覆された領域とを含むように形成し、矯正構造として複数の凸部を、絶縁膜に、絶縁膜の中央を挟んで対称に配置形成し、結晶が横方向に成長する際に複数の凸部によって結晶を支持することによって、結晶の結晶方位を、第１の結晶層の結晶方位と同一になるよう矯正するようにしてもよい。
【００２５】
本発明による半導体基板は、ＩＩＩ族元素のうちの少なくとも１種とＶ族元素のうちの少なくとも窒素（Ｎ）とを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりなる半導体層を備えたものであって、半導体層は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶よりなる結晶部を周期的に含む第１の結晶層と、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶よりなり、横方向に成長することにより形成された会合部を有すると共に、第１の結晶層の結晶部を覆うように設けられた第２の結晶層と、第２の結晶層の結晶方位が第１の結晶層の結晶方位と同一になるよう矯正する矯正構造とを有するものである。
【００２６】
本発明による半導体素子および本発明による半導体基板では、第２の結晶層の結晶方位が第１の結晶層の結晶方位と同一になるよう矯正する矯正構造を備えるようにしたので、第１の結晶層から結晶が横方向に成長して会合部を形成する際に、結晶の結晶方位が第１の結晶層から傾くことが抑制され、半導体層の結晶方位分布が低減されて結晶性が高まる。
【００２７】
本発明による半導体素子の製造方法では、結晶部を周期的に含む第１の結晶層が形成され、第２の結晶層の結晶方位が第１の結晶層の結晶方位と同一になるよう矯正する矯正構造が形成される。そののち、第２の結晶層が形成される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
［第１の実施の形態］
まず、図１ないし図６を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る半導体素子としての半導体レーザ１の製造方法について説明する。
【００３０】
本実施の形態では、まず、図１（Ａ）に示したように、下地基板として、サファイア基板１０を用意し、このサファイア基板１０の例えばｃ面に例えばＭＯＣＶＤ法により窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶を成長させ、後述する種結晶層１１（図３（Ａ）参照）を形成するための種結晶層用成長層１１ａを形成する。ここにおいて、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とは、ガリウム（Ｇａ），アルミニウム（Ａｌ），ホウ素（Ｂ）あるいはインジウム（Ｉｎ）などのＩＩＩ族元素群のうちの少なくとも１種と、Ｖ族元素のうちの少なくとも窒素（Ｎ）とを含むもののことを指す。ここでは、例えば不純物を添加しないｕｎｄｏｐｅ−ＧａＮを２μｍ程度成長させる。このＭＯＣＶＤは、常圧雰囲気中，減圧雰囲気中または加圧雰囲気中のいずれの雰囲気中においても行うことが可能である。
【００３１】
次いで、図１（Ｂ）に示したように、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　）法により、窒化ケイ素（Ｓｉ３　Ｎ４　）あるいは二酸化ケイ素（ＳｉＯ２　）よりなる絶縁膜１２を形成する。なお、この絶縁膜１２は、例えば窒化ケイ素膜と二酸化ケイ素膜との積層構造としてもよい。
【００３２】
そののち、図１（Ｃ）に示したように、絶縁膜１２の上にフォトレジスト膜１３ａを成膜し、例えば種結晶層用成長層１１ａの＜１−１００＞方向（すなわち、サファイア基板１１の＜１１−２０＞方向）に、所定の間隔を開けて配列された多数のストライプ状のパターンを形成する。なお、ここで＜１−１００＞というのは、本来外１に示したように数字の上にオーバーラインを引いて表すものであるが、ここでは便宜上、数字の前に“−”を付けて表す。＜１１−２０＞についても同様であり、本来は外２に示したように表示するものである。以下、同様の表現を用いる場合には、同様に表示する。
【外１】
2004146531.tif 000003
【外２】
2004146531.tif 000004
【００３３】
次いで、図２（Ａ）に示したように、フォトレジスト１３ａをマスクとして、エッチングガスに例えばシランガス（ＣＦ４　）を用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ；反応性イオンエッチング）を行い、絶縁膜１２のフォトレジスト膜１３ａに覆われていない部分を除去する。これにより、絶縁膜１２のフォトレジスト膜１３ａに覆われている部分の厚みをｄ１、フォトレジスト膜１３ａに覆われていない部分の厚みがｄ２（ｄ２＜ｄ１）となるようにする。そののち、図示はしないが、フォトレジスト膜１３ａを除去する。
【００３４】
続いて、図２（Ｂ）に示したように、絶縁膜１２の上に別のフォトレジスト膜１４ａを成膜し、例えば種結晶層用成長層１１ａの＜１−１００＞方向（すなわち、サファイア基板１１の＜１１−２０＞方向）に、幅の異なる２種類のストライプ状のパターンを所定の間隔を開けて交互に配列形成する。幅の狭いストライプ状のパターン１４ｂは、図２（Ａ）において厚みがｄ２になるようにエッチングされた絶縁層１２の部分を覆うように形成する。また、幅の広いストライプ状のパターン１４ｃは、図２（Ａ）において厚みがｄ１に維持された絶縁層１２の部分の一部を覆うように形成する。
【００３５】
その後、図２（Ｃ）に示したように、フォトレジスト膜１４ａをマスクとして、エッチングガスに例えばシランガスを用いたＲＩＥを行い、絶縁膜１２のフォトレジスト膜１４ａに覆われていない部分を除去する。その結果、幅の広いストライプ状のパターン１４ｃによって覆われた部分の絶縁膜１２は厚みｄ１に維持され、幅の狭いストライプ状のパターン１４ｂによって覆われた部分の絶縁膜１２は厚みｄ２となる。
【００３６】
さらに、図３（Ａ）に示したように、絶縁膜１２をマスクとして、エッチングガスに例えば塩素ガス（Ｃｌ２　）を用いたＲＩＥを行って、種結晶層用成長層１１ａの絶縁膜１２に覆われていない部分を除去する。これにより、種結晶層用成長層１１ａは結晶部１１Ａと開口部１１Ｂとを有する種結晶層１１となる。ここで、種結晶層１１が、本発明の「第１の結晶層」の一具体例に対応している。
【００３７】
続いて、絶縁膜１２をマスクとして例えばＲＩＥを行って、サファイア基板１０の絶縁膜１２に覆われていない部分を除去する。具体的には、例えば、エッチングガスに塩素ガスを用い、基板温度０℃，圧力０．５Ｐａの条件で行う。これにより、サファイア基板１０に開口部１１Ｂと連通する凹部１０Ｂが形成される。これと共に、厚さｄ２の絶縁膜１２が存在していた位置、すなわちサファイア基板１０の凹部１０Ｂの底面の中央に、例えば断面逆Ｖ字状の突起部３１が形成される。このように突起部３１を凹部１０Ｂの底面の中央に設けるのは、後述するｎ側コンタクト層１５（図４（Ａ）参照）を形成する際に、成長した結晶が開口部１１Ｂの中央すなわち凹部１０Ｂの中央で会合して形成される会合部１５Ａ（図４（Ａ）参照）を下方から支持することができるようにするためである。ここで、突起部３１が、本発明の「矯正構造」の一具体例に対応している。
【００３８】
突起部３１が、図３（Ａ）に示したような断面逆Ｖ字状になっているのは、厚さｄ２の絶縁膜１２が、ＲＩＥプロセスの途中で完全に消滅してしまい、その後はサファイア基板１０がエッチングされるからである。したがって、突起部３１の形状は、絶縁膜１２の厚さｄ２、またはサファイア基板１０のエッチングの異方性（垂直性）、若しくはこれらの両方を制御することによって、図３（Ａ）に示したような断面逆Ｖ字状に限らず、断面が逆Ｕ字状または半円形になるようにすることもできるし、断面矩形とすることも可能である。
【００３９】
なお、サファイア基板１０のエッチングは、種結晶層用成長層１１ａのエッチングと連続的に行うこともできるし、別工程として行うこともできる。
【００４０】
サファイア基板１０の凹部１０Ｂの深さｄは、ｎ側コンタクト層１５を形成する際に、成長した結晶とサファイア基板１０との接触を防止できるように設定されていることが好ましい。また、突起部３１のサファイア基板１０の凹部１０Ｂの底面からの高さ（以下、「突起部３１の高さ」という）ｈは、サファイア基板１０の凹部１０Ｂの深さｄ以下であることが好ましい。具体的には、サファイア基板１０の凹部１０Ｂの深さｄは、例えば１５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とし、突起部３１の高さｈは、例えば１００ｎｍ以上１５０ｎｍ以下とすることが可能である。このようにサファイア基板１０の凹部１０Ｂの深さｄを、成長した結晶とサファイア基板１０との接触を防止できるように設定し、突起部３１の高さｈをサファイア基板１０の凹部１０Ｂの深さｄ以下とするのは、成長した結晶がサファイア基板１０の凹部１０Ｂに接触するのを防止しつつ、突起部３１によってｎ側コンタクト層１５の会合部１５Ａ（図４（Ａ）参照）を効果的に支持させることができるからである。
【００４１】
また、突起部３１の幅ｗは、パターニング条件に応じて設定することができるが、できるだけ狭い方が好ましい。ｎ側コンタクト層１５の会合部１５Ａが形成される前に突起部３１がｎ側コンタクト層１５に接触してしまうことを防止し、突起部３１によって会合部１５Ａを効果的に支持することができるからである。
【００４２】
サファイア基板１０に凹部１０Ｂおよび突起部３１を形成したのち、図３（Ｂ）に示したように、例えば、エッチング剤にフッ化水素（ＨＦ）を含む水溶液を用いたエッチングを行って絶縁膜１２を除去する。
【００４３】
続いて、図４（Ａ）に示したように、種結晶層１１の結晶部１１Ａから例えばＭＯＣＶＤ法を用いてｎ型不純物としてケイ素（Ｓｉ）を添加したｎ型ＧａＮの結晶を４μｍ程度成長させることにより、ｎ側コンタクト層１５を形成する。このとき、ＧａＮの結晶成長は、主に結晶部１１Ａの表面および開口部１１Ｂに対応する側壁面から進行し、横方向にも進行する。結晶部１１Ａの側壁面からの成長速度は表面からの成長速度よりも大きく、一定時間経過すると側壁面から成長したＧａＮの結晶が広がり、会合部１５Ａで会合し、成長面が平坦となる。本実施の形態では、サファイア基板１０の凹部１０Ｂの底面の中央に突起部３１が設けられているので、突起部３１によって会合部１５Ａを支持することができる。結晶部１１Ａからの横方向成長は、真横ではなく、それよりも若干サファイア基板１０側に進行し、その結果、ｎ側コンタクト層１５が凹部１０Ｂ内に若干垂れ下がるように形成される場合があるが、サファイア基板１０の凹部１０Ｂの深さｄを、ｎ側コンタクト層１５の垂れ下がり量を考慮して、成長した結晶とサファイア基板１０との接触を防止できるように設定し、突起部３１の高さｈを、サファイア基板１０の凹部１０Ｂの深さｄ以下とすることによって、横方向に成長した結晶がサファイア基板１０に接触して欠陥が発生することを防止できると共に、突起部３１によって会合部１５Ａを支持することができる。ここで、ｎ側コンタクト層１５が、本発明の「第２の結晶層」の一具体例に対応している。
【００４４】
図４（Ｂ）は、ｎ側コンタクト層１５が形成された時点での結晶方位の分布状態を模式的に表すものである。ｎ側コンタクト層１５のうち結晶部１１Ａ上の領域Ｙにおいては、ｎ側コンタクト層１５の結晶方位ＣＹは、種結晶層１１（結晶部１１Ａ）の結晶方位ＣＳと同一になっている。また、それ以外の領域においても、ｎ側コンタクト層１５の結晶方位ＣＸは、種結晶層１１の結晶方位ＣＳと同一になっている（横方向成長領域Ｘ）。
【００４５】
すなわち、図５（Ａ）に示したような突起部が設けられていない凹部１１０Ｂを有するサファイア基板１１０上の種結晶層１１１からｎ側コンタクト層１１５を成長させた従来の場合には、横方向に成長した結晶が会合部１１５Ａで会合することによる左右からの圧縮力と、会合部１１５Ａ上に堆積する結晶による上からの圧力とによって、会合部１１５Ａには下向きの力Ｆが働く。そのため、図５（Ｂ）に示したように、会合した結晶の結晶方位ＣＸＬ，ＣＸＲが、結晶部１１１Ａの結晶方位ＣＳから下方へ傾いてしまう。この傾きθは、ｎ側コンタクト層１５の成長条件または種結晶層１１の構造などによって変わり得るが、例えば｜θ｜＝０．３°ないし０．５°程度であり、従来の技術ではこの傾きθをそれ以上小さくすることはできなかった。
【００４６】
これに対して、本実施の形態では、突起部３１によって会合部１５Ａを支持させることによって、図５（Ａ）に示したような下向きの力Ｆを緩和することができる。よって、ｎ側コンタクト層１５の横方向成長領域Ｘにおける結晶方位ＣＸが種結晶層１１の結晶方位ＣＳから傾くのが抑制され、ｎ側コンタクト層１５の結晶性が向上する。
【００４７】
ｎ側コンタクト層１５を形成したのち、図６に示したように、ｎ側コンタクト層１５の上に、例えば、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型不純物としてケイ素を添加したｎ型ＡｌＧａＮ混晶よりなるｎ型クラッド層１６，ｎ型不純物としてケイ素を添加したｎ型ＧａＮよりなるｎ型ガイド層１７，不純物を添加しないｕｎｄｏｐｅ−ＧａＩｎＮ混晶よりなる活性層１８、ｐ型不純物としてマグネシウム（Ｍｇ）を添加したｐ型ＧａＮよりなるｐ型ガイド層１９，ｐ型不純物としてマグネシウムを添加したｐ型ＡｌＧａＮ混晶よりなるｐ型クラッド層２０およびｐ型不純物としてマグネシウムを添加したｐ型ＧａＮよりなるｐ側コンタクト層２１を順次成長させる。
【００４８】
なお、ＭＯＣＶＤを行う際に、ガリウムの原料ガスとしては例えばトリメチルガリウム（（ＣＨ３　）３　Ｇａ）、アルミニウムの原料ガスとしては例えばトリメチルアルミニウム（（ＣＨ３　）３　Ａｌ）、インジウムの原料ガスとしては例えばトリメチルインジウム（（ＣＨ３　）３　Ｉｎ）、窒素の原料ガスとしては例えばアンモニア（ＮＨ３　）をそれぞれ用いる。また、ケイ素の原料ガスとしては例えばモノシラン（ＳｉＨ４　）を用い、マグネシウムの原料ガスとしては例えばビス＝シクロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ５　Ｈ５　）２　Ｍｇ）を用いる。
【００４９】
ｐ側コンタクト層２１を成長させたのち、ｐ側コンタクト層２１，ｐ型クラッド層２０，ｐ型ガイド層１９，活性層１８，ｎ型ガイド層１７，ｎ型クラッド層１６およびｎ側コンタクト層１５の一部を順次エッチングして、ｎ側コンタクト層１５を表面に露出させる。続いて、図示しないマスクを形成し、このマスクを利用して例えばＲＩＥ法によりｐ側コンタクト層２１およびｐ型クラッド層２０の一部を選択的にエッチングして、ｐ型クラッド層２０の上部およびｐ側コンタクト層２１を例えば幅が２．５μｍ程度の細い帯状（リッジ形状）とする。その際、ｐ側コンタクト層２１を成長させたのち、ｐ側コンタクト層を細い帯状とし、次いで、ｎ側コンタクト層１５を露出させるようにしてもよい。なお、この帯状とした領域は活性層１８の発光領域に対応する部分である。すなわち、図示しないマスクを転位密度の低い開口部１１Ｂに対応して、特に横方向成長領域Ｘ（図４（Ｂ）参照）の端から横方向成長領域Ｘの幅の半分までの部分、すなわち横方向成長領域Ｘの端と会合部１５Ａとの間の領域に対応して形成し、発光領域をその領域に形成するようにすれば、半導体レーザ１の素子特性を向上させることができる。
【００５０】
次いで、露出面全体に、例えば蒸着法により二酸化ケイ素よりなる絶縁層２２を形成する。そののち、例えば、絶縁層２２の上に図示しないレジスト膜を形成する。続いて、例えばＲＩＥを行い、レジスト膜のうち上述したリッジ形状に対応する領域を選択的に除去して絶縁層２２を露出させたのち、絶縁層２２の露出面を選択的に除去することによりｐ側コンタクト層２１を表面に露出させ、ｐ側コンタクト層２１の表面以外の領域が絶縁層２２により覆われた状態とする。
【００５１】
続いて、ｐ側コンタクト層２１の表面およびその近傍に、例えばパラジウム，白金および金を順次蒸着し、ｐ側電極２３を形成する。また、絶縁層２２のｎ側コンタクト層上の領域に開口を形成し、この開口に、例えば、チタン，アルミニウム，白金および金を順次蒸着し、ｎ側電極２４を形成する。そののち、サファイア基板１０を例えば８０μｍ程度の厚さとなるように研削する。最後に、サファイア基板１０をｐ側電極２３の長さ方向と垂直に所定の幅で劈開し、その劈開面に図示しない反射鏡膜を形成する。これにより、半導体レーザ１が完成する。
【００５２】
次に、このようにして製造される半導体レーザ１の作用について説明する。
【００５３】
この半導体レーザ１では、ｐ側電極２３およびｎ側電極２４を通じて、活性層１８に電流が注入され、電子−正孔再結合により発光が起こるが、ここでは、凹部１０Ｂに設けた突起部３１によって結晶部１１Ａ上以外の領域（すなわち、凹部１０Ｂに対応する横方向成長領域Ｘ）における結晶方位が結晶部１１Ａと同一になり、結晶方位分布およびそれに起因する欠陥の発生が抑制されている。よって、結晶欠陥に起因する劣化が起こりにくく、使用による動作電流の上昇が抑えられ、素子の寿命が長くなる。また、発光効率が高くなる。
【００５４】
このように本実施の形態に係る半導体レーザ１の製造方法によれば、サファイア基板１０の凹部１０Ｂの底面の中央に、突起部３１を設けた後に、ｎ側コンタクト層１５を成長させるようにしたので、突起部３１によってｎ側コンタクト層１５の会合部１５Ａを支持させて会合部１５Ａにおける下向きの力を緩和し、ｎ側コンタクト層１５の横方向成長領域Ｘにおける結晶方位が結晶部１１Ａから傾くのを抑制することができる。よって、ｎ側コンタクト層１５と、その上に形成されたｎ型クラッド層１６，ｎ型ガイド層１７，活性層１８、ｐ型ガイド層１９，ｐ型クラッド層２０およびｐ側コンタクト層２１とにおいては、結晶方位分布が低減され、欠陥の密度が低くなっている。よって、得られる半導体レーザ１では、結晶欠陥に起因する劣化が起こりにくく、半導体レーザ１の長寿命化を図ることができる。また、貫通転位などに起因する非発光再結合の割合を小さくすることができ、発光効率を向上させることができる。
【００５５】
また、ｎ側コンタクト層１５と、その上に形成されたｎ型クラッド層１６，ｎ型ガイド層１７，活性層１８、ｐ型ガイド層１９，ｐ型クラッド層２０およびｐ側コンタクト層２１との結晶方位分布が低減されるので、劈開性が向上し、半導体レーザ１の劈開端面を形成する際の歩留りを高めることができる。さらに、応力の面内不均一による半導体レーザ１の信頼性低下を防止することができる。
【００５６】
また、突起部３１は、汎用的なウェハープロセスによって形成することができるので、本実施の形態の製造方法によって大幅な製造コストの増大を招くことはなく、低コストで高性能の半導体レーザ１を製造することができる。
【００５７】
［第２の実施の形態］
次に、図７ないし図１２を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る半導体素子としての半導体レーザ２の製造方法について説明する。
【００５８】
まず、図７（Ａ）に示したように、下地基板であるサファイア基板１０の例えばｃ面に例えばＭＯＣＶＤ法により窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶を成長させ、種結晶層用成長層１１ａを形成する。
【００５９】
次いで、図７（Ｂ）に示したように、例えば、ＣＶＤ法により、絶縁膜１２を形成する。
【００６０】
そののち、図７（Ｃ）に示したように、絶縁膜１２の上にフォトレジスト膜１３ｂを成膜し、例えば種結晶層用成長層１１ａの＜１−１００＞方向（すなわち、サファイア基板１１の＜１１−２０＞方向）に、所定の間隔を開けて配列された多数のストライプ状のパターンを形成する。
【００６１】
次いで、図８（Ａ）に示したように、フォトレジスト膜１３ｂをマスクとして、エッチングガスに例えばシランガスを用いたＲＩＥを行い、絶縁膜１２のフォトレジスト膜１３ｂに覆われていない部分を除去する。そののち、図示はしないが、フォトレジスト膜１３ｂを除去する。
【００６２】
続いて、図８（Ｂ）に示したように、絶縁膜１２をマスクとして、エッチングガスに例えば塩素ガスを用いたＲＩＥを行って、種結晶層用成長層１１ａの絶縁膜１２に覆われていない部分を除去する。これにより、種結晶層用成長層１１ａは結晶部１１Ａと凹部１１Ｃとを有する種結晶層１１となる。
【００６３】
結晶部１１Ａと凹部１１Ｃとを有する種結晶層１１を形成したのち、図８（Ｃ）に示したように、例えば、エッチング剤にフッ化水素を含む水溶液を用いたエッチングを行って絶縁膜１２を除去する。
【００６４】
次に、図９（Ａ）に示したように、種結晶層１１の凹部１１Ｃの底面の一部に、例えば、ＣＶＤ法により、窒化ケイ素または二酸化ケイ素などの絶縁性材料よりなる矯正層３３を、所定の幅にわたって形成する。ここで、矯正層３３が、本発明の「矯正構造」の一具体例に対応している。
【００６５】
矯正層３３は、種結晶層１１の凹部１１Ｃの底面の中央を被覆するように設けられている。その理由は、後述するｎ側コンタクト層１５（図９（Ｂ）参照）を形成する際に、成長した結晶が凹部１１Ｃの中央で会合して会合部１５Ａ（図１０（Ａ）参照）を形成するので、凹部１１Ｃの底面の中央から結晶が成長することを矯正層３３によって抑止し、会合部１５Ａ（図１０（Ａ）参照）に上向きの圧力が加わることを防ぐためである。
【００６６】
矯正層３３の幅ｗ１は、広い方が凹部１１Ｃの底面からの結晶成長を抑制する効果が大きくなる。
【００６７】
また、矯正層３３には、例えば、二つの凸部３２が、凹部１１Ｃの底面の中央位置を挟んで対称に配置形成されている。この凸部３２は、ｎ側コンタクト層１５を形成する際に、種結晶層１１の結晶部１１Ａから横方向に成長する結晶を支持することによって、横方向に成長する結晶の結晶方位を、種結晶層１１Ａの結晶部１１Ａの結晶方位と同一になるよう矯正するものである。また、凸部３２は、結晶を矯正層３３から浮かせるように支持することによって、結晶と矯正層３３との接触による欠陥の発生を防ぐことも可能となっている。なお、凸部３２は、矯正層３３を形成する際に通常のパターニング方法によって形成可能であるので、その形成方法の説明は省略する。ここで、凸部３２も、本発明の「矯正構造」に対応する。
【００６８】
凸部３２は、矯正層３３と連続した一体をなすように設けられていることが好ましい。矯正層３３と凸部３２との間に凹部１１Ｃの底面が露出するような隙間などがあると、その隙間などから成長した結晶によって、横方向に成長している結晶に対して望ましくない圧力が加えられる虞があるからである。このように凸部３２と矯正層３３とが連続した一体である限り、凸部３２は、図９（Ａ）に示したような矯正層３３の幅方向両端でなく、例えば幅方向両端からやや幅方向中心に寄った位置に形成されているようにしてもよい。
【００６９】
また、凸部３２の形状は、例えば、図９（Ａ）に示したような断面矩形とすることができ、その幅は、成長途中の結晶を支持して成長方向が傾かないように安定して確実に保持でき、かつ、二つの凸部３２の間の距離がなるべく広くなるように設定されることが好ましい。凸部３２の間の領域では、結晶が矯正層３３に接触しないので欠陥が少なくなるからである。ただし、凸部３２の形状は、断面矩形に限られず、その上面に、成長途中の結晶を支持して成長方向が傾かないように安定して確実に保持できるような幅にわたって平坦な部分が形成されている限り、側面については、斜面または曲面とすることも可能である。
【００７０】
続いて、図９（Ｂ）に示したように、種結晶層１１の結晶部１１Ａから例えばＭＯＣＶＤ法を用いてｎ型不純物としてケイ素（Ｓｉ）を添加したｎ型ＧａＮの結晶を４μｍ程度成長させることにより、ｎ側コンタクト層１５を形成する。本実施の形態では、種結晶層１１の凹部１１Ｃの底面の一部に、矯正層３３が、凹部１１Ｃの底面の中央を被覆するように形成されているので、凹部１１Ｃの底面の中央から結晶が成長することが抑止される。また、矯正層３３には、二つの凸部３２が形成されているので、種結晶層１１の結晶部１１Ａから横方向に成長する結晶は、凸部３２によって支持される。
【００７１】
さらに結晶成長を進行させると、図１０（Ａ）に示したように、結晶部１１Ａ側壁面から成長したＧａＮの結晶が広がり、会合部１５Ａで会合し、成長面が平坦となる。このとき、凸部３２によって支持された結晶は、矯正層３３に接触せずにそのまま横方向に成長するので、ｎ側コンタクト層１５と矯正層３３との間には、これらと凸部３２とによって囲まれた間隙部３４が形成される。
【００７２】
図１０（Ｂ）は、ｎ側コンタクト層１５が形成された時点での結晶方位の分布状態を模式的に表すものである。ｎ側コンタクト層１５のうち結晶部１１Ａ上の領域Ｙにおいては、ｎ側コンタクト層１５の結晶方位ＣＹは、種結晶層１１（結晶部１１Ａ）の結晶方位ＣＳと同一になっている。また、それ以外の領域においても、ｎ側コンタクト層１５の結晶方位ＣＸは、種結晶層１１の結晶方位ＣＳと同一になっている（横方向成長領域Ｘ）。
【００７３】
すなわち、図１１（Ａ）に示したような矯正層３３が設けられていない種結晶層１１１からｎ側コンタクト層１１５を成長させた従来の場合には、種結晶層１１１の結晶部１１１Ａだけでなく、凹部１１１Ｃの底面からも結晶が成長し、横方向に成長した結晶が会合部１１５Ａで会合することによる左右からの圧縮力と、凹部１１１の底面に堆積する結晶による下からの圧力とによって、会合部１１５Ａには上向きの力Ｆが働く。そのため、図１１（Ｂ）に示したように、会合した結晶の結晶方位ＣＸＬ，ＣＸＲが、結晶部１１１Ａの結晶方位ＣＳから上方へ傾いてしまう。
【００７４】
これに対して、本実施の形態では、種結晶層１１の凹部１１Ｃの底面の一部に、矯正層３３が、凹部１１Ｃの底面の中央を被覆するように、すなわち会合部１５Ａに対向して設けられているので、凹部１１Ｃの底面の中央から結晶が成長することが抑止され、会合部１５Ａにおける上向きの力を緩和することができる。よって、ｎ側コンタクト層１５の横方向成長領域Ｘにおける結晶方位ＣＸが種結晶層１１の結晶方位ＣＳから傾くのが抑制され、ｎ側コンタクト層１５の結晶性が向上する。また、矯正層３３には、二つの凸部３２が、凹部１１Ｃの底面の中央位置を挟んで対称に配置形成されているので、種結晶層１１の結晶部１１Ａから横方向に成長する結晶は、凸部３２によって支持され、間隙部３４を形成しつつ会合部１５Ａで会合する。よって、結晶と矯正層３３との接触に起因する欠陥の発生が防止され、ｎ側コンタクト層１５の結晶性が向上する。
【００７５】
ｎ側コンタクト層１５を形成したのち、第１の実施の形態で説明したのと同様にして、図１２に示したように、半導体レーザ２を形成する。
【００７６】
次に、このようにして製造される半導体レーザ２の作用について説明する。
【００７７】
この半導体レーザ２では、ｐ側電極２３およびｎ側電極２４を通じて、活性層１８に電流が注入され、電子−正孔再結合により発光が起こるが、ここでは、種結晶層１１の凹部１１Ｃの底面の一部に、矯正層３３が、凹部１１Ｃの底面の中央を被覆するように、すなわち会合部１５Ａに対向するように設けられているので、サファイア基板１０の結晶部１１Ａ上以外の領域（すなわち、凹部１１Ｃに対応する横方向成長領域Ｘ）における結晶方位が結晶部１１Ａと同一になり、結晶方位分布およびそれに起因する欠陥の発生が抑制されている。また、矯正層３３には、二つの凸部３２が形成されているので、結晶と矯正層３３との接触に起因する欠陥の発生が防止されている。よって、結晶欠陥に起因する劣化が起こりにくく、使用による動作電流の上昇が抑えられ、素子の寿命が長くなる。また、発光効率が高くなる。
【００７８】
このように本実施の形態に係る半導体レーザ２の製造方法によれば、種結晶層１１の凹部１１Ｃの底面の一部に、矯正層３３を、凹部１１Ｃの底面の中央を被覆するように設けた後に、ｎ側コンタクト層１５を成長させるようにしたので、凹部１１Ｃの底面の中央から結晶が成長することを抑止して、会合部１５Ａにおける上向きの力を緩和し、ｎ側コンタクト層１５の横方向成長領域Ｘにおける結晶方位が結晶部１１Ａから傾くのを抑制することができる。よって、ｎ側コンタクト層１５と、その上に形成されたｎ型クラッド層１６，ｎ型ガイド層１７，活性層１８、ｐ型ガイド層１９，ｐ型クラッド層２０およびｐ側コンタクト層２１とにおいては、結晶方位分布が低減され、欠陥の密度が低くなっている。よって、得られる半導体レーザ２では、結晶欠陥に起因する劣化が起こりにくく、半導体レーザ２の長寿命化を図ることができる。また、貫通転位などに起因する非発光再結合の割合を小さくすることができ、発光効率を向上させることができる。
【００７９】
また、ｎ側コンタクト層１５と、その上に形成されたｎ型クラッド層１６，ｎ型ガイド層１７，活性層１８、ｐ型ガイド層１９，ｐ型クラッド層２０およびｐ側コンタクト層２１との結晶方位分布が低減されるので、劈開性が向上し、半導体レーザ１の劈開端面形成歩留りを高めることができる。さらに、応力の面内不均一による半導体レーザ２の信頼性低下を防止することができる。
【００８０】
また、矯正層３３には、二つの凸部３２が形成されているので、結晶と矯正層３３とが接触することによって欠陥が発生することを防止することができる。
【００８１】
また、矯正層３３および凸部３２は、汎用的なウェハープロセスによって形成することができるので、本実施の形態の製造方法によって大幅な製造コストの増大を招くことはなく、低コストで高性能の半導体レーザ２を製造することができる。
【００８２】
［変形例１］
図１３は、第２の実施の形態に係る半導体レーザ２の製造方法の変形例を表すものである。この変形例は、矯正層３３に、第１の実施の形態で説明した突起部３１を、凹部１１Ｃの底面の中央位置に設け、突起部３１によってｎ側コンタクト層１５の会合部１５Ａを支持させるようにしたものである。
【００８３】
本変形例によれば、第２の実施の形態による効果に加えて、第１の実施の形態による効果をも得ることができる。
【００８４】
［変形例２］
図１４は、第２の実施の形態に係る半導体レーザ２の製造方法の他の変形例を表すものである。この変形例は、矯正層３３に凸部３２を設けず、矯正層３３の上面を平坦面としたものである。このような平坦な上面の矯正層３３を設けた場合にも、その幅ｗ１および矯正層３３と結晶部１１Ａとの距離ｗ２を調整することによって、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００８５】
［変形例３］
図１５は、第２の実施の形態に係る半導体レーザ２の製造方法のさらに他の変形例を表すものである。この変形例は、矯正層３３に凸部３２を設けず、矯正層３３の上面を平坦面とした点では変形例２と同様であるが、さらに、この矯正層３３を種結晶層１１の凹部１１Ｃの底面に埋め込んで、矯正層３３と凹部１１Ｃの底面とが平坦面となるようにしたものである。この場合にも、矯正層３３の幅ｗ１および矯正層と結晶部１１Ａとの距離ｗ２を調整することによって、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００８６】
なお、従来では、例えば図１６に示したように、ＧａＮ基板１１０Ｃの一面を加工して、結晶部１１１Ａおよび凹部１１１Ｃを有する種結晶層１１１を形成し、この種結晶層１１１から結晶を横方向成長させる際に、凹部１１１Ｃの底面を、平坦な絶縁膜１１２で全体にわたって被覆して凹部１１１Ｃの底面からの結晶成長を抑制する方法が行われている。しかし、実際にこの方法で絶縁膜１１２を形成しようとすると、図１７に示したように、絶縁膜１１２の端に斜面１１２Ａが形成されてしまい、結晶部１１１Ａの根元付近から横方向に成長する結晶が、この斜面１１２Ａによって上向きの力Ｆを受けて歪んでしまっていた。これに対して、本変形例においては、矯正層３３と凹部１１Ｃの底面とが平坦面をなしてはいるが、この平坦面は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりなる種結晶層１１の凹部１１Ｃの底面と、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とは異なる材料よりなる矯正層３３とを含み、図１６および図１７に示したような従来の単一材料よりなる絶縁膜１１２とは異なるものである。
【００８７】
［変形例４］
図１８は、第２の実施の形態に係る半導体レーザ２の製造方法のさらに他の変形例を表すものである。この変形例は、変形例２と変形例３とを合わせたものであり、両方の効果を得ることができる。
【００８８】
［第３の実施の形態］
次に、図７、図８および図１９ないし図２２を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る半導体素子としての半導体レーザ３の製造方法について説明する。
【００８９】
まず、第２の実施の形態において図７（Ａ）ないし図８（Ｂ）を参照して説明したようにして、サファイア基板１０の上に、絶縁膜１２をマスクとして、結晶部１１Ａと凹部１１Ｃとを有する種結晶層１１を形成する。
【００９０】
結晶部１１Ａと凹部１１Ｃとを有する種結晶層１１を形成したのち、図１９（Ａ）に示したように、種結晶層１１の上に、シラノール（Ｓｉ（ＯＨ）４　）をアルコールに溶解させてなるＳＯＧ（Ｓｐｉｎ　ｏｎ　ｇｌａｓｓ　）を回転塗布した後焼成することによって、ＳＯＧ膜１３ｃを形成する。なお、ＳＯＧ膜１３ｃのかわりにフォトレジスト膜を形成してもよい。このとき、ＳＯＧ膜１３ｃまたはフォトレジスト膜は、粘性のために、絶縁膜１２上または凹部１１Ｃの底面などの平坦な部分には薄く、結晶部１１Ａの根元のようにくびれている部分には厚く形成される。
【００９１】
続いて、図１９（Ｂ）に示したように、エッチングガスに例えばシランガスを用いたＲＩＥを行い、絶縁膜１２上または凹部１１Ｃの底面などの平坦な部分に付着したＳＯＧ膜１３ｃを除去し、結晶部１１Ａの根元のようなくびれている部分にのみＳＯＧ膜１３ｃを残存させるようにする。
【００９２】
さらに、図２０（Ａ）に示したように、絶縁膜１２およびＳＯＧ膜１３ｃをマスクとして、エッチングガスに例えばシランガスを用いたＲＩＥを行う。すると、凹部１１Ｃの底面では、ＳＯＧ膜１３ｃによって保護された部分のエッチングの開始が遅れるので、凹部１１Ｃの底面の中央で最も深くなるような逆Ｖ字状の傾斜面４１が形成される。ここで、傾斜面４１が、本発明の「矯正構造」の一具体例に対応する。
【００９３】
続いて、図２０（Ｂ）に示したように、種結晶層１１の結晶部１１Ａから例えばＭＯＣＶＤ法を用いてｎ型不純物としてケイ素（Ｓｉ）を添加したｎ型ＧａＮの結晶を４μｍ程度成長させることにより、ｎ側コンタクト層１５を形成する。本実施の形態では、凹部１１Ｃの底面に、その中央で最も深くなるような逆Ｖ字状の傾斜面４１が形成されているので、凹部１１Ｃの底面の中央から成長する結晶の上面が、結晶部１１Ａの根元と同じ高さ位置に達するまでにある程度の時間を要することになる。すなわち、この傾斜面４１によって、凹部１１Ｃの底面の中央から成長する結晶に対する逃げ領域が提供される。
【００９４】
さらに結晶成長を進行させると、図２１（Ａ）に示したように、結晶部１１Ａ側壁面から成長したＧａＮの結晶が広がり、会合部１５Ａで会合し、成長面が平坦となる。
【００９５】
図２１（Ｂ）は、ｎ側コンタクト層１５が形成された時点での結晶方位の分布状態を模式的に表すものである。ｎ側コンタクト層１５のうち結晶部１１Ａ上の領域Ｙにおいては、ｎ側コンタクト層１５の結晶方位ＣＹは、種結晶層１１（結晶部１１Ａ）の結晶方位ＣＳと同一になっている。また、それ以外の領域においても、ｎ側コンタクト層１５の結晶方位ＣＸは、種結晶層１１の結晶方位ＣＳと同一になっている（横方向成長領域Ｘ）。
【００９６】
すなわち、第２の実施の形態で説明したように、図１１（Ａ）に示したような傾斜面が設けられていない種結晶層１１１からｎ側コンタクト層１１５を成長させた従来の場合には、種結晶層１１１の結晶部１１１Ａだけでなく、凹部１１１Ｃの底面からも結晶が成長し、横方向に成長した結晶が会合部１１５Ａで会合することによる左右からの圧縮力と、凹部１１１の底面に堆積する結晶による下からの圧力とによって、会合部１１５Ａには上向きの力Ｆが働く。そのため、図１１（Ｂ）に示したように、会合した結晶の結晶方位ＣＸＬ，ＣＸＲが、結晶部１１１Ａの結晶方位ＣＳから上方へ傾いてしまう。
【００９７】
これに対して、本実施の形態では、種結晶層１１の凹部１１Ｃの底面に、その中央で最も深くなるような、すなわち会合部１５Ａに対向する位置で最も深くなるような逆Ｖ字状の傾斜面４１が形成されているので、この傾斜面４１によって、凹部１１Ｃの底面の中央から成長する結晶に対する逃げ領域が提供され、凹部１１Ｃの底面に堆積する結晶による下からの圧力が解消される。よって、図１１（Ａ）に示したような上向きの力Ｆを緩和することができ、ｎ側コンタクト層１５の横方向成長領域Ｘにおける結晶方位ＣＸが種結晶層１１の結晶方位ＣＳから傾くのが抑制され、ｎ側コンタクト層１５の結晶性が向上する。
【００９８】
ｎ側コンタクト層１５を形成したのち、第１の実施の形態で説明したのと同様にして、図２２に示したように、半導体レーザ３を形成する。
【００９９】
次に、このようにして製造される半導体レーザ３の作用について説明する。
【０１００】
この半導体レーザ３では、ｐ側電極２３およびｎ側電極２４を通じて、活性層１８に電流が注入され、電子−正孔再結合により発光が起こるが、ここでは、種結晶層１１の凹部１１Ｃの底面に、その中央で最も深くなるような、すなわち会合部１５Ａに対向する位置で最も深くなるような逆Ｖ字状の傾斜面４１が形成されているので、サファイア基板１０の結晶部１１Ａ上以外の領域（すなわち、凹部１１Ｃに対応する横方向成長領域Ｘ）における結晶方位が結晶部１１Ａと同一になり、結晶方位分布およびそれに起因する欠陥の発生が抑制されている。よって、結晶欠陥に起因する劣化が起こりにくく、使用による動作電流の上昇が抑えられ、素子の寿命が長くなる。また、発光効率が高くなる。
【０１０１】
このように本実施の形態に係る半導体レーザ３の製造方法によれば、種結晶層１１の凹部１１Ｃの底面に、その中央で最も深くなるような逆Ｖ字状の傾斜面４１を設けた後に、ｎ側コンタクト層１５を成長させるようにしたので、この傾斜面４１によって、凹部１１Ｃの底面の中央から成長する結晶に対する逃げ領域を提供して、会合部１５Ａにおける上向きの力Ｆを緩和し、ｎ側コンタクト層１５の横方向成長領域Ｘにおける結晶方位が結晶部１１Ａから傾くのを抑制することができる。よって、ｎ側コンタクト層１５と、その上に形成されたｎ型クラッド層１６，ｎ型ガイド層１７，活性層１８、ｐ型ガイド層１９，ｐ型クラッド層２０およびｐ側コンタクト層２１とにおいては、結晶方位分布が低減され、欠陥の密度が低くなっている。よって、得られる半導体レーザ３では、結晶欠陥に起因する劣化が起こりにくく、半導体レーザ３の長寿命化を図ることができる。また、貫通転位などに起因する非発光再結合の割合を小さくすることができ、発光効率を向上させることができる。
【０１０２】
また、ｎ側コンタクト層１５と、その上に形成されたｎ型クラッド層１６，ｎ型ガイド層１７，活性層１８、ｐ型ガイド層１９，ｐ型クラッド層２０およびｐ側コンタクト層２１との結晶方位分布が低減されるので、劈開性が向上し、半導体レーザ１の劈開端面を形成する際の歩留りを高めることができる。さらに、応力の面内不均一による半導体レーザ３の信頼性低下を防止することができる。
【０１０３】
また、傾斜面４１は、汎用的なウェハープロセスによって形成することができるので、本実施の形態の製造方法によって大幅な製造コストの増大を招くことはなく、低コストで高性能の半導体レーザ３を製造することができる。
【０１０４】
［第４の実施の形態］
次に、図２３ないし図２７を参照して、本発明の第４の実施の形態に係る半導体素子としての半導体レーザ４の製造方法について説明する。
【０１０５】
まず、図２３（Ａ）に示したように、サファイア基板１０の例えばｃ面に例えばＭＯＣＶＤ法により窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶を成長させ、種結晶層用成長層１１ａを形成する。
【０１０６】
次いで、図２３（Ｂ）に示したように、例えば、ＣＶＤ法により、絶縁膜１２を形成する。
【０１０７】
そののち、図２３（Ｃ）に示したように、絶縁膜１２の上に図示しないフォトレジスト膜を成膜およびパターニングし、このフォトレジスト膜をマスクとして、エッチングガスに例えばシランガスを用いたＲＩＥを行い、絶縁膜１２のフォトレジスト膜に覆われていない部分を除去する。これにより、種結晶層用成長層１１ａは、絶縁膜１２で被覆されておらず窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶が露出した結晶部１１Ａと、絶縁膜１２で被覆された領域１１Ｄとを有する種結晶層１１となる。
【０１０８】
このとき、パターニングされた絶縁膜１２の上面に、二つの凸部３２を、絶縁膜１２の中央を挟んで対称に、例えば幅方向両端に配置形成する。この凸部３２は、第２の実施の形態で説明したものと同様である。
【０１０９】
続いて、図２４に示したように、種結晶層１１の結晶部１１Ａから例えばＭＯＣＶＤ法を用いてｎ型不純物としてケイ素（Ｓｉ）を添加したｎ型ＧａＮの結晶を４μｍ程度成長させることにより、ｎ側コンタクト層１５を形成する。このとき、ＧａＮの結晶成長は、主に結晶部１１Ａの表面から進行し、絶縁膜１２で被覆された領域１１Ｄにおいては横方向にも進行する。本実施の形態では、絶縁膜１２に凸部３２が形成されているので、種結晶層１１の絶縁膜１２で被覆された領域１１Ｄにおいて横方向に成長する結晶は、凸部３２によって支持される。
【０１１０】
さらに結晶成長を進行させると、図２５（Ａ）に示したように、結晶部１１Ａから成長したＧａＮの結晶が広がり、会合部１５Ａで会合し、成長面が平坦となる。このとき、凸部３２によって支持された結晶は、絶縁膜１２に接触せずにそのまま横方向に成長するので、ｎ側コンタクト層１５と絶縁膜１２との間には、これらと凸部３２とによって囲まれた間隙部３４が形成される。
【０１１１】
図２５（Ｂ）は、ｎ側コンタクト層１５が形成された時点での結晶方位の分布状態を模式的に表すものである。ｎ側コンタクト層１５のうち結晶部１１Ａ上の領域Ｙにおいては、ｎ側コンタクト層１５の結晶方位ＣＹは、種結晶層１１（結晶部１１Ａ）の結晶方位ＣＳと同一になっている。また、それ以外の領域においても、ｎ側コンタクト層１５の結晶方位ＣＸは、種結晶層１１の結晶方位ＣＳと同一になっている（横方向成長領域Ｘ）。
【０１１２】
すなわち、図２６（Ａ）に示したような凸部が設けられていない平坦な絶縁層１１２が形成された種結晶層１１１からｎ側コンタクト層１１５を成長させた従来の場合には、絶縁膜１１２とｎ側コンタクト層１１５との間に、略三角形の空隙１１５Ｂが形成される。このような空隙１１５Ｂの発生は、絶縁膜１１２を乗り越えて横方向に成長してきた結晶が会合部１１５Ａで会合することによる左右からの圧縮力が発生した際に、絶縁膜１１２によって下方が塞がれているために、会合部１１５Ａに上向きの力Ｆが働くことによるものと考えられる。すなわち、図１１（Ｂ）に示したように、会合した結晶の結晶方位ＣＸＬ，ＣＸＲは、結晶部１１１Ａの結晶方位ＣＳから上方へ傾いている。
【０１１３】
これに対して、本実施の形態では、絶縁膜１２に凸部３２が形成されているので、種結晶層１１の結晶部１１Ａから絶縁膜１２を乗り越えて横方向に成長する結晶は、凸部３２によって支持され、間隙部３４を形成しつつ会合部１５Ａで会合する。よって、横方向に成長してきた結晶が会合部１５Ａにおいて会合する際に左右からの圧縮力が発生しても、間隙部３４が確保されているために、会合部１５Ａにおける上向きの力が緩和される。よって、ｎ側コンタクト層１５の横方向成長領域Ｘにおける結晶方位ＣＸが種結晶層１１の結晶方位ＣＳから傾くのが抑制され、ｎ側コンタクト層１５の結晶性が向上する。また、凸部３２によって、結晶と絶縁層１２との接触に起因する欠陥の発生が防止され、ｎ側コンタクト層１５の結晶性が向上する。
【０１１４】
ｎ側コンタクト層１５を形成したのち、第１の実施の形態で説明したのと同様にして、図２７に示したように、半導体レーザ４を形成する。
【０１１５】
次に、このようにして製造される半導体レーザ４の作用について説明する。
【０１１６】
この半導体レーザ４では、ｐ側電極２３およびｎ側電極２４を通じて、活性層１８に電流が注入され、電子−正孔再結合により発光が起こるが、ここでは、絶縁層１２に凸部３２が形成されているので、サファイア基板１０の結晶部１１Ａ上以外の領域（すなわち、絶縁膜１２で被覆された領域１１Ｄに対応する横方向成長領域Ｘ）における結晶方位が結晶部１１Ａと同一になり、結晶方位分布およびそれに起因する欠陥の発生が抑制されている。また、凸部３２によって、結晶と絶縁層１２との接触に起因する欠陥の発生が防止されている。よって、結晶欠陥に起因する劣化が起こりにくく、使用による動作電流の上昇が抑えられ、素子の寿命が長くなる。また、発光効率が高くなる。
【０１１７】
このように本実施の形態に係る半導体レーザ４の製造方法によれば、種結晶層１１上に設けられる絶縁層１２に、凸部３２を設け、その後にｎ側コンタクト層１５を成長させるようにしたので、横方向に成長する結晶を凸部３２によって支持し、会合部１５Ａにおける上向きの力を緩和し、ｎ側コンタクト層１５の横方向成長領域Ｘにおける結晶方位ＣＸが種結晶層１１の結晶方位ＣＳから傾くのを抑制することができる。よって、ｎ側コンタクト層１５と、その上に形成されたｎ型クラッド層１６，ｎ型ガイド層１７，活性層１８、ｐ型ガイド層１９，ｐ型クラッド層２０およびｐ側コンタクト層２１とにおいては、結晶方位分布が低減され、欠陥の密度が低くなっている。よって、得られる半導体レーザ４では、結晶欠陥に起因する劣化が起こりにくく、半導体レーザ４の長寿命化を図ることができる。また、貫通転位などに起因する非発光再結合の割合を小さくすることができ、発光効率を向上させることができる。
【０１１８】
また、ｎ側コンタクト層１５と、その上に形成されたｎ型クラッド層１６，ｎ型ガイド層１７，活性層１８、ｐ型ガイド層１９，ｐ型クラッド層２０およびｐ側コンタクト層２１との結晶方位分布が低減されるので、劈開性が向上し、半導体レーザ１の劈開端面形成歩留りを高めることができる。さらに、応力の面内不均一による半導体レーザ４の信頼性低下を防止することができる。
【０１１９】
また、凸部３２によって、結晶と絶縁膜１２との接触に起因する欠陥の発生を防止することもできる。
【０１２０】
また、凸部３２は、汎用的なウェハープロセスによって形成することができるので、本実施の形態の製造方法によって大幅な製造コストの増大を招くことはなく、低コストで高性能の半導体レーザ４を製造することができる。
【０１２１】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記各実施の形態では、サファイア基板１０のｃ面すなわち（０００１）面を用い、種結晶層１１の結晶部１１Ａを、サファイア基板１０の＜１１−２０＞方向に延びるストライプ状のパターンで形成するようにしたが、（０００１）面以外の方位の基板を用いてもよい。
【０１２２】
また、（０００１）面の基板を用いた場合であっても、結晶部１１Ａを、基板の＜１１−２０＞方向以外の方向、例えば＜１−１００＞方向などのストライプ状のパターンとしてもよい。また、ストライプ状のパターンでなく、六方晶の対象性から正三角形または正六角形のパターンとしたり、立方晶であれば正方形のパターンとすることも可能である。
【０１２３】
さらに、本発明は、オフオリエンテーションでの結晶成長、もしくは品質の低い種結晶または形状が非対称な種結晶を用いた結晶成長などによって会合部が非対称に形成されるような場合にも適用可能であり、これによって、複雑な結晶方位分布を解消させる効果を得ることができる。
【０１２４】
加えて、上記各実施の形態では、下地基板としてサファイア基板１０を用いたが、第２ないし第４の実施の形態および変形例１ないし４では、サファイア基板１０ではなく、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりなる下地基板を使用し、種結晶層１１がその下地基板の一部を構成するようにしてもよい。
【０１２５】
また、上記変形例１および変形例４は、第２の実施の形態だけでなく、第４の実施の形態にも適用することができる。
【０１２６】
上記第２の実施の形態では、矯正層３３が窒化ケイ素、二酸化ケイ素などの絶縁性材料よりなる場合について説明したが、矯正層３３は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶成長が発生せず、かつ結晶成長の際の１０００℃程度の高温に耐え、結晶成長に悪影響を与えない材料よりなるものであればよく、例えば高融点金属により形成してもよい。
【０１２７】
なお、上記第１の実施の形態では、会合部１５Ａにおける下向きの力を緩和する場合について説明し、それ以外の実施の形態では、会合部１５Ａにおける上向きの力を緩和する場合について説明したが、ｎ側コンタクト層１５の結晶方位の傾く方向または角度は、成長条件または種結晶層１１の構造などによって変わり得るものであり、上向きまたは下向きのいずれの力を緩和するかに応じて上記各実施の形態を適宜使い分け、あるいは併用することによって、ｎ側コンタクト層１５の結晶方位分布を確実に解消することができる。
【０１２８】
また、例えば、上記各実施の形態では、種結晶層用成長層，コンタクト層およびガイド層をＧａＮにより形成し、クラッド層をＡｌＧａＮ混晶により形成し、活性層をＩｎＧａＮ混晶により形成するようにしたが、これらの層を、ＩＩＩ族元素のうちの少なくとも１種と窒素とを含む他の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により形成するようにしてもよい。
【０１２９】
上記第１および第２の実施の形態では、絶縁膜１２を除去した後にｎ側コンタクト層１５を形成するようにしたが、種結晶層１１（結晶部１１Ａ）の上の絶縁膜１２を除去せずにｎ側コンタクト層１５を形成するようにしてもよい。
【０１３０】
更に、上記各実施の形態では、ＭＯＣＶＤ法により窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を形成する場合について説明したが、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｂｅａｍ　Ｅｐｉｔａｘｙ；分子線エピタキシー）法やハイドライド気相成長法などの他の気相成長法により形成するようにしてもよい。なお、ハイドライド気相成長法とは、ハロゲンが輸送または反応に寄与する気相成長法のことをいう。
【０１３１】
また、上記各実施の形態では、サファイア基板１０の上に、種結晶層１１，ｎ側コンタクト層１５，ｎ型クラッド層１６，ｎ型ガイド層１７，活性層１８，ｐ型ガイド層１９，ｐ型クラッド層２０およびｐ側コンタクト層２１を順次積層するようにしたが、本発明は、他の構造を有する半導体レーザについても同様に適用することができる。例えば、ｎ型ガイド層１７およびｐ型ガイド層１９を備えていなくてもよく、サファイア基板１０と種結晶層１１との間に、非晶質に近い窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶よりなり、種結晶層用成長層１１ａを成長させる際の核となるバッファ層を備えていてもよい。
【０１３２】
更に、上記各実施の形態では、ｐ型クラッド層２０の一部およびｐ側コンタクト層２１をサファイア基板１１の＜１１−２０＞方向に延びる細い帯状とすることにより電流狭窄するようにしたが、サファイア基板１０の＜１−１００＞方向に延びる細い帯状として電流狭窄するようにしてもよいし、他の構造により電流狭窄するようにしてもよい。また、上記各実施の形態においては利得導波型と屈折率導波型とを組み合わせたリッジ導波型の半導体レーザ１を例に挙げて説明したが、利得導波型の半導体レーザおよび屈折率導波型の半導体レーザについても同様に適用することができる。
【０１３３】
加えて、上記各実施の形態では、半導体素子として半導体レーザ１ないし４を具体例に挙げて説明したが、本発明は、発光ダイオードあるいは受光素子（フォトダイオード）などの光デバイス、電界効果トランジスタあるいはバイポーラトランジスタなどの電子デバイスなど、他の半導体素子についても適用することができる。例えば電界効果トランジスタの場合には、ソース、ゲート、ドレイン間の領域、バイポーラトランジスタの場合には、エミッタ、ベース、コレクタ間の領域を、横方向成長領域Ｘの端と会合部１５Ａとの間の領域に位置させるようにすれば、高性能の素子を得ることができる。
【０１３４】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の半導体素子、または請求項１７ないし請求項２２のいずれか１項に記載の半導体基板によれば、第２の結晶層の結晶方位が第１の結晶層の結晶方位と同一になるよう矯正する矯正構造を有するようにしたので、第１の結晶層から結晶が横方向に成長して会合部を形成する際に、結晶の結晶方位が第１の結晶層から傾くことを抑制し、半導体層における結晶方位分布を低減して結晶性を高めることができる。よって、素子の品質を向上させることができるという効果を奏する。
【０１３５】
請求項８ないし請求項１６のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法によれば、第１の結晶層の結晶部から横方向に成長する結晶の結晶方位を、矯正構造を用いて第１の結晶層の結晶方位と同一になるよう矯正するようにしたので、横方向に成長する結晶の結晶方位が第１の結晶層から傾くことを抑制し、半導体層における結晶方位分布を低減して結晶性を高めることができる。よって、素子の品質を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図２】図１に続く製造工程を説明するための断面図である。
【図３】図２に続く製造工程を説明するための断面図である。
【図４】図４（Ａ）は図３に続く製造工程を説明するための断面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の製造工程におけるｎ側コンタクト層の結晶方位の分布状態を表す模式図である。
【図５】図５（Ａ）は従来の半導体レーザを製造する際の図４（Ａ）に対応する製造工程を、会合部における力の発生状態と併せて説明するための断面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の製造工程におけるｎ側コンタクト層の結晶方位の分布状態を表す模式図である。
【図６】図４に続く製造工程を説明するための断面図であり、本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザの要部を表すものである。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図８】図７に続く製造工程を説明するための断面図である。
【図９】図８に続く製造工程を説明するための断面図である。
【図１０】図１０（Ａ）は図９に続く製造工程を説明するための断面図であり、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）の製造工程におけるｎ側コンタクト層の結晶方位の分布状態を表す模式図である。
【図１１】図１１（Ａ）は従来の半導体レーザを製造する際の図１０（Ａ）に対応する製造工程を、会合部における力の発生状態と併せて説明するための断面図であり、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）の製造工程におけるｎ側コンタクト層の結晶方位の分布状態を表す模式図である。
【図１２】図１０に続く製造工程を説明するための断面図であり、本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザの要部を表すものである。
【図１３】本発明の変形例１に係る矯正構造である矯正層を用いてｎ側コンタクト層を形成した例を表す断面図である。
【図１４】本発明の変形例２に係る矯正構造である矯正層を用いてｎ側コンタクト層を形成した例を表す断面図である。
【図１５】本発明の変形例３に係る矯正構造である矯正層を用いてｎ側コンタクト層を形成した例を表す断面図である。
【図１６】図１５に示した矯正構造と比較して、従来の絶縁膜の製造方法を説明するための断面図である。
【図１７】図１６に示した絶縁膜が実際に形成された状態および絶縁膜の斜面における力の発生状態を説明するための断面図である。
【図１８】本発明の変形例４に係る矯正構造である矯正層を用いてｎ側コンタクト層を形成した例を表す断面図である。
【図１９】本発明の第３の実施の形態に係る半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図２０】図１９に続く製造工程を説明するための断面図である。
【図２１】図２１（Ａ）は図２０に続く製造工程を説明するための断面図であり、図２１（Ｂ）は図２１（Ａ）の製造工程におけるｎ側コンタクト層の結晶方位の分布状態を表す模式図である。
【図２２】図２１に続く製造工程を説明するための断面図であり、本発明の第３の実施の形態に係る半導体レーザの要部を表すものである。
【図２３】本発明の第４の実施の形態に係る半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図２４】図２３に続く製造工程を説明するための断面図である。
【図２５】図２５（Ａ）は図２４に続く製造工程を説明するための断面図であり、図２５（Ｂ）は図２５（Ａ）の製造工程におけるｎ側コンタクト層の結晶方位の分布状態を表す模式図である。
【図２６】図２６（Ａ）は従来の半導体レーザを製造する際の図２５（Ａ）に対応する製造工程を、会合部における力の発生状態と併せて説明するための断面図であり、図２６（Ｂ）は図２６（Ａ）の製造工程におけるｎ側コンタクト層の結晶方位の分布状態を表す模式図である。
【図２７】図２５に続く製造工程を説明するための断面図であり、本発明の第４の実施の形態に係る半導体レーザの要部を表すものである。
【符号の説明】
１，２，３，４…半導体レーザ、１０…サファイア基板、１０Ｂ…凹部、１１…種結晶層、１１Ａ…結晶部、１１Ｂ…開口部、１１Ｃ…凹部、１１Ｄ…絶縁膜で被覆されていない領域、１１ａ…種結晶層用成長層、１２…絶縁膜、１５…ｎ側コンタクト層、１５Ａ…会合部、１６…ｎ型クラッド層、１７…ｎ型ガイド層、１８…活性層、１９…ｐ型ガイド層、２０…ｐ型クラッド層、２１…ｐ側コンタクト層、２２…絶縁層、２３…ｐ側電極、２４…ｎ側電極、３１…突起部、３２…凸部、３３…矯正層、３４…間隙部、４１…傾斜面、Ｘ…横方向成長領域
【図１】
2004146531.tif 000005
【図２】
2004146531.tif 000006
【図３】
2004146531.tif 000007
【図４】
2004146531.tif 000008
【図５】
2004146531.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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