(57)【要約】【課題】ドライエッチングを行ったにもかかわらずダメージ層が形成されていない窒化物半導体素子を製造する方法を提供する。また、少ない工程数かつ簡易なバッチ処理によりウェットエッチングを行い窒化物半導体素子を製造する方法を提供する。【解決手段】本発明の窒化物半導体素子の製造方法は、母材基板１１上に窒化物半導体層１３を形成する工程と、窒化物半導体層１３の上面の一部に電子放出層１４ｂ、ドライエッチングマスク層１４ａの順に導電性膜１４を形成する工程と、窒化物半導体層１３に対してドライエッチングを行う工程と、導電性膜１４を介して窒化物半導体層１３から外部に電子を放出させて、窒化物半導体層１３に対してウエットエッチングを行う工程と、を含む。【選択図】図１
2005210089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材基板上に窒化物系化合物半導体層を形成する工程と、
前記窒化物系化合物半導体層の表面の一部にエッチングマスクとしての導電性膜を形成する工程と、
前記窒化物系化合物半導体層に対してドライエッチングを行う工程と、
前記導電性膜を介して前記窒化物系化合物半導体層から外部に電子を放出させて、前記窒化物系化合物半導体層に対してウエットエッチングを行う工程と、
を含む、窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【請求項２】
母材基板上に窒化物系化合物半導体層を形成する工程と、
前記窒化物系化合物半導体層の表面の一部に、最上層にドライエッチングマスク層を有する多層からなる導電性膜を形成する工程と、
前記窒化物系化合物半導体層に対してドライエッチングを行う工程と、
前記ドライエッチングマスク層を除去する工程と、
前記導電性膜を介して前記窒化物系化合物半導体層から外部に電子を放出させて、前記窒化物系化合物半導体層に対してウエットエッチングを行う工程と、
を含む、窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記ドライエッチングの工程では、前記窒化物系化合物半導体層にダメージ層が形成されており、
前記ウエットエッチングの工程では、少なくとも前記ダメージ層を除去する、請求項１または２に記載の窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記導電性膜は、Ｎｉを含む層を有している、請求項１から３のいずれか一つに記載の窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記窒化物系化合物半導体層は少なくとも１層のＡｌを含む層を備えており、前記ドライエッチングは前記Ａｌを含む層に対して行われる、請求項１から４のいずれか一つに記載の窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記ウエットエッチングの工程では、前記導電性膜に対して外部電圧を印加しない、請求項１から５のいずれか一つに記載の窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【請求項７】
母材基板上に窒化物系化合物半導体層を形成する工程と、
前記窒化物系化合物半導体層の表面の一部に、当該窒化物系化合物半導体層から外部に電子を放出させる電子放出膜としての導電性膜を形成する工程と、
前記導電性膜を介して前記窒化物系化合物半導体層から外部に電子を放出させ、当該導電性膜に対して外部電圧を印加することなく、前記窒化物系化合物半導体層に対してウエットエッチングを行う工程と、
を含む、窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【請求項８】
前記窒化物系化合物半導体層は、最上層がｎ型窒化物系化合物半導体層であり該ｎ型窒化物系化合物半導体層よりも下層がｐ型窒化物系化合物半導体層である複数の層から形成され、
前記ウエットエッチングの工程において、前記ｐ型窒化物系化合物半導体層はウエットエッチングのストップ層である、請求項７に記載の窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【請求項９】
前記ｎ型窒化物系化合物半導体層は、ＡｌＧａＮ層である、請求項８に記載の窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【請求項１０】
前記導電性膜は、ＴｉとＡｕもしくはＰｔのいずれかを含む層を有している、請求項１から９のいずれか一つに記載の窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【請求項１１】
前記窒化物系化合物半導体層は、複数の層から形成されており、
前記複数の層は、それぞれ元素構成比の異なる複数の窒化物系半導体で形成されている、請求項１から１０のいずれか一つに記載の窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【請求項１２】
前記ウエットエッチングにおいて、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、Ｈ3ＰＯ4、Ｈ2ＳＯ4、ＨＣｌのうちのいずれかを含む溶液を用いる、請求項１から１１のいずれか一つに記載の窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【請求項１３】
前記ウエットエッチングの工程では、前記窒化物系化合物半導体層に対して超音波を照射する、請求項１から１２のいずれか一つに記載の窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【請求項１４】
前記ウエットエッチングが行われた前記窒化物系化合物半導体層上に別の窒化物系化合物半導体層を設ける、請求項１から１３のいずれか一つに記載の窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物系化合物半導体素子（以下単に「窒化物半導体素子」と記す。）の製造方法に関し、特に、ウエットエッチングの工程を含む窒化物半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡｌxＧａyＩｎ(1-x-y)Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦１−ｘ−ｙ≦１）で表される窒化物半導体素子は可視域から紫外域までの幅広いバンドギャップをもつ発光素子材料として期待されており、既に青色発光の発光ダイオードやレーザダイオードに実用化されている。また、窒化物半導体素子は高出力・高周波デバイスの電子素子材料としても期待されている。
【０００３】
このような窒化物半導体素子を製造する場合、その素子の構造やその素子の形状を形成するために、窒化物系化合物半導体層（以下単に「窒化物半導体層」と記す。）をエッチングにより加工することが多い。一般に、エッチングには、ウエットエッチングとドライエッチングとがあるが、窒化物半導体層は物理的・化学的に安定なため、この半導体層に対してウェットエッチングを行うことは困難である。そこで、従来では、非特許文献１に開示されているＣｌ2やＨＣｌなどの反応性ガス雰囲気下やプラズマ雰囲気下においてエッチングを行うドライエッチングが適用されている。
【０００４】
なお、その他の特許文献として、後述の特許文献１から３がある。
【特許文献１】特開２００１−２５０８０９号公報（００１４〜００１９段落）、第２図
【特許文献２】特開平１０−２３３３８５号公報（００１３〜００１４段落）、第２図
【特許文献３】特開２００２−２３１７０５号公報（００１３〜００１７段落）
【非特許文献１】L. T. Romano et al, "Dry and Wet Etching For Group III-Nitrides", MRS Internet Journal of Nitride Semiconductor Research, 4S1 1999 G1.4
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、窒化物半導体層に対してドライエッチングを行うと、ドライエッチング後の窒化物半導体層の表面にドライエッチングのエッチング剤によるダメージ層が生じるという欠点があった。ここで、ダメージ層は結晶構造の欠陥部であり、このダメージ層の電気的特性及びバンドギャップなどの光学的特性などは内部の窒化物半導体層の電気的特性及び光学的特性などと異なる挙動を示す。
【０００６】
これまでは、このダメージ層があるために、このダメージ層の存在する窒化物半導体層の部分を半導体素子として使用することはなかった。実際、この形成されたダメージ層は放置されていた。しかし、最近、半導体素子を高性能にするために、ドライエッチングが行われた窒化物半導体層の部分を半導体素子として利用することを考えるようになってきた。けれども、従来のようにダメージ層を除去することなくダメージ層が形成されている窒化物半導体層の部分を半導体素子として使用すると、電気的特性及び光学的特性などがダメージ層と内部の窒化物半導体層とで異なることから、この半導体素子の性能はよくない虞がある。よって、ダメージ層が形成されている窒化物半導体層の部分を半導体素子として利用する場合、その半導体素子が商用上使用可能な性能を示すためには、ダメージ層を除去しなければならない。また、ダメージ層が形成されている窒化物半導体層の表面に別の窒化物半導体層を再成長させて半導体素子を製造する場合、再成長させた別の窒化物半導体層がダメージ層の影響を受けて欠陥性の高い結晶構造を示す虞があり、その結果、その半導体素子の性能が良くない虞がある。よって、この場合もダメージ層を除去しなければならない。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ドライエッチングを行ったさいに窒化物半導体層に形成されるダメージ層が窒化物半導体素子の製造工程中に除去される、すなわち、ドライエッチングを行ったにもかかわらずダメージ層が形成されていない窒化物半導体素子を製造する方法を提供することにある。また、他の目的は、少ない工程数かつ簡易なバッチ処理によりウェットエッチングを行い窒化物半導体素子を製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の製造方法は、母材基板上に窒化物系化合物半導体層を形成する工程と、前記窒化物系化合物半導体層の表面の一部にエッチングマスクとしての導電性膜を形成する工程と、前記窒化物系化合物半導体層に対してドライエッチングを行う工程と、前記導電性膜を介して前記窒化物系化合物半導体層から外部に電子を放出させて、前記窒化物系化合物半導体層に対してウエットエッチングを行う工程と、を含む。
【０００９】
ここで、窒化物系化合物半導体素子は、ＡｌxＧａyＩｎ(1-x-y)Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦１−ｘ−ｙ≦１）で表される半導体素子を意味する。
【００１０】
本発明の第２の製造方法は、母材基板上に窒化物系化合物半導体層を形成する工程と、前記窒化物系化合物半導体層の表面の一部に、最上層にドライエッチングマスク層を有する多層からなる導電性膜を形成する工程と、前記窒化物系化合物半導体層に対してドライエッチングを行う工程と、前記ドライエッチングマスク層を除去する工程と、前記導電性膜を介して前記窒化物系化合物半導体層から外部に電子を放出させて、前記窒化物系化合物半導体層に対してウエットエッチングを行う工程と、を含む。
【００１１】
本発明の第１、２の製造方法では、前記ドライエッチングの工程では、前記窒化物系化合物半導体層にダメージ層が形成されており、前記ウエットエッチングの工程では、少なくとも前記ダメージ層を除去することが好ましい。
【００１２】
また、本発明の第１、２の製造方法では、前記導電性膜は、Ｎｉを含む層を有していてもよい。
【００１３】
また、本発明の第１、２の製造方法では、前記窒化物系化合物半導体層は、少なくとも１層のＡｌを含む層を備えており、前記ドライエッチングは前記Ａｌを含む層に対して行われてもよい。
【００１４】
また、本発明の第１、２の製造方法では、前記ウエットエッチングの工程では、前記導電性膜に対して外部電圧を印加しないことが好ましい。
【００１５】
本発明の第３の製造方法は、母材基板上に窒化物系化合物半導体層を形成する工程と、前記窒化物系化合物半導体層の表面の一部に、当該窒化物系化合物半導体層から外部に電子を放出させる電子放出膜としての導電性膜を形成する工程と、前記導電性膜を介して前記窒化物系化合物半導体層から外部に電子を放出させ、当該導電性膜に対して外部電圧を印加することなく、前記窒化物系化合物半導体層に対してウエットエッチングを行う工程と、を含む。
【００１６】
本発明の第３の製造方法では、前記窒化物系化合物半導体層は、最上層がｎ型窒化物系化合物半導体層であり該ｎ型窒化物系化合物半導体層よりも下層がｐ型窒化物系化合物半導体層である複数の層から形成され、前記ウエットエッチングの工程において、前記ｐ型窒化物系化合物半導体層はウエットエッチングのストップ層であることが好ましい。
【００１７】
ここで、「ｎ型窒化物系化合物半導体層よりも下層がｐ型窒化物系化合物半導体層である」とは、ｎ型窒化物系化合物半導体層の直下の層がｐ型窒化物系化合物半導体層であってもよく、ｎ型窒化物系化合物半導体層とｐ型窒化物系化合物半導体層との間に、１つ以上のｎ型窒化物系化合物半導体層が存在していてもよい。
【００１８】
また、「前記ｐ型窒化物系化合物半導体層がウエットエッチングのストップ層である」とは、ｐ型窒化物系化合物半導体層及びこの半導体層より下に位置している半導体層に対してはウエットエッチングが行われないことを意味する。
【００１９】
また、本発明の第３の製造方法では、前記ｎ型窒化物系化合物半導体層は、ＡｌＧａＮ層であることが好ましい。
【００２０】
本発明の第１、２、３の製造方法では、前記導電性膜は、ＴｉとＡｕもしくはＰｔのいずれかを含む層を有していることが好ましい。
【００２１】
また、本発明の第１、２、３の製造方法では、前記窒化物系化合物半導体層は、複数の層から形成されており、前記複数の層は、それぞれ元素構成比の異なる複数の窒化物系半導体で形成されていてもよい。
【００２２】
また、本発明の第１、２、３の製造方法では、前記ウエットエッチングにおいて、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、Ｈ3ＰＯ4、Ｈ2ＳＯ4、ＨＣｌのうちのいずれかを含む溶液を用いてもよい。
【００２３】
また、本発明の第１、２、３の製造方法では、前記ウエットエッチングの工程では、前記窒化物系化合物半導体層に対して超音波を照射することが好ましい。
【００２４】
また、本発明の第１、２、３の製造方法では、前記ウエットエッチングが行われた前記窒化物系化合物半導体層上に別の窒化物系化合物半導体層を設けてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の窒化物半導体素子の製造方法では、ドライエッチングを行ったさいに窒化物半導体層に形成されるダメージ層を窒化物半導体素子の製造工程中に除去することができる。そのため、本発明の窒化物半導体素子の製造方法により製造された窒化物半導体素子はドライエッチングを行って製造されたにもかかわらずダメージ層を有していない。従って、ダメージ層が形成されていた窒化物半導体層の部分、すなわち、ドライエッチングを行った窒化物半導体層の部分を、半導体素子として利用することができる。また、本発明の窒化物半導体素子の製造方法では、少ない工程数かつ簡易なバッチ処理によりウェットエッチングを行うことができる。そのため、窒化物半導体素子を容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の実施の形態を説明する前に、発明者達が検討した窒化物系化合物半導体素子（以下単に「窒化物半導体素子」と記す。）の製造方法を説明する。
【００２７】
既に説明したように、窒化物系化合物半導体層（以下単に「窒化物半導体層」と記す。）の有効なエッチング方法は現状ではドライエッチングのみである。この場合、ドライエッチングが行われた窒化物半導体層の表面にはダメージ層が形成されてしまう。ここで、ダメージ層は、１）分子が剥離した部分、２）半導体を構成する元素の欠陥により形成されたnon-stoichiometricな部分、３）表面近傍に形成され、且つ半導体内部の結晶構造にまで影響を与えうる格子欠陥部分、４）ドライエッチング剤または水素ガスが半導体内へ注入されてしまった部分、を意味する、と非特許文献１に記載されている。これまでは、ドライエッチングが行われた窒化物半導体層の部分を半導体素子として使用することはなかったため、ドライエッチングが行われたことにより窒化物半導体層に形成されたダメージ層を放置していても半導体素子の性能に悪影響を与えることはなかった。しかし、最近、半導体素子を高性能にするために、ドライエッチングが行われた窒化物半導体層の部分を半導体素子として使用することが考えられるようになった。そして、性能の良い半導体素子を製造するには、このダメージ層を除去しなければならない。なお、窒化物半導体層の一部を半導体素子として使用するとは、例えば、その窒化物半導体層の一部を導波路部とすることなどを意味する。
【００２８】
ところが、上述のダメージ層の除去について今までに検討された例はなく、本願発明者らが初めてこの検討を行った。具体的には、本願発明者らは、ダメージ層を除去する方法として以下に示すウエットエッチングを行うことを検討した。まず、本願発明者らは、窒化物半導体層の表面の一部にウエットエッチングマスクを形成して、その窒化物半導体層を水酸化ナトリウム水溶液などのエッチング液にただ浸漬させてみた。すると、この窒化物半導体層に対してウエットエッチングは全く行われなかった。そこで、本願発明者らは、このエッチング液を高温にしてみた。すると、このダメージ層は一部しか除去されず、また、そのウエットエッチングされた窒化物半導体層の表面は凹凸が多く、ウエットエッチング後の窒化物半導体層を半導体素子として使用することは不可能であることがわかった。そのため、窒化物半導体層に対して公知のウェットエッチングを行うことの妥当性を検討した。
【００２９】
例えば、特許文献１に開示されているウエットエッチングでは、電気化学的電池を用いてウエットエッチングを行う。特許文献１に開示されている電気化学的電池を図１５に示す。この電気化学的電池では、ウエットエッチングを行うＧａＮ（窒化物半導体層）７０をアノードとし、カソードに白金棒７５を用いて、水酸化カリウムなどの塩基溶液または硫酸などの希酸を電解液（エッチング液）７２として用いる。そして、図１５に示すように、導線７８を用いて白金棒７５をバイアス源７６の−端子に接続し、導線７９を用いてＧａＮ７０上に設けられた接点７４をバイアス源７６の＋端子に接続する。このようにすると、バイアス源７６で生じた電圧は接点７４を介してＧａＮ７０に印加される。そして、バイアス源７６の供給する電圧が電解液７２の抵抗性損失、ＧａＮ７０の抵抗性損失及び電気化学的電池の標準電気化学的電池電位を越えると、ＧａＮ７０へのウエットエッチングが開始される。このとき、ウエットエッチングの速度はバイアス源７６により供給されるバイアス電圧のレベルに比例する。そのうえ、紫外線７７をＧａＮ７０に照射しながらウエットエッチングを行うと、紫外線７７を照射しない場合よりもＧａＮ７０は速い速度でウエットエッチングされる、と記載されている。
【００３０】
また、特許文献２に開示されているウエットエッチングでは、ウエットエッチングを行う窒化物半導体層の部分に対して人為的に結晶欠陥を生じさせる。図１６は、この特許文献２に開示されているウエットエッチングの工程を示す説明図である。まず、図１６（ａ）に示すように、サファイア基板８１上に形成されたＧａＮ膜（窒化物半導体層）８３の表面の一部にＳｉＯ2製のマスク８６を形成する。次に、ＳｉＯ2製のマスク８６が形成されていないＧａＮ膜の部分にＧａイオンを注入する。すると、図１６（ｂ）に示すように、結晶構造の欠陥（欠陥部）８５がＧａＮ膜８３に形成される。そして、図１６（ｃ）に示すように、ＧａＮ膜８３の表面からＳｉＯ2製のマスク８６を取り外す。その後、ＳｉＯ2製のマスク８６が除去されたＧａＮ膜８３をＫＯＨ水溶液などに浸漬させると、図１６（ｄ）に示すように、Ｇａイオンが注入されたＧａＮ膜８３の部分に対してウエットエッチングが行われる、と記載されている。また、この特許文献２には、ＧａＮ膜に欠陥性の高い結晶構造を示す領域を人為的に形成することにより、その領域に対してウエットエッチングを行うことができるという技術も開示されている。この方法については図示していないが、具体的には、まず、サファイア基板の一部に欠陥性の高い結晶構造を示すＡｌ2Ｏ3膜を形成する。次に、そのＡｌ2Ｏ3膜上と上面にＡｌ2Ｏ3膜が形成されていないサファイア基板上とにＧａＮ（窒化物半導体層）を成長させる。すると、Ａｌ2Ｏ3膜上に成長したＧａＮは欠陥性の高い結晶構造を示す。すなわち、この手法によりＧａＮを成長させると、Ａｌ2Ｏ3膜上には欠陥性の高い結晶構造を示すＧａＮが成長し、上面にＡｌ2Ｏ3膜が形成されていないサファイア基板上には比較的欠陥性の低い結晶構造を示すＧａＮが成長する。そのため、このＧａＮをＫＯＨ水溶液に浸漬させると、Ａｌ2Ｏ3膜上に成長したＧａＮに対してウエットエッチングが行われる、と記載されている。この特許文献２に開示されている手法では、窒化物半導体層の欠陥密度を人為的に増加させることにより、欠陥密度の高いＧａＮの部分に対して選択的にウェットエッチングを行うことができる。
【００３１】
また、特許文献３には、イオン注入により欠陥性の高い結晶構造を示す部分を半導体層に形成すれば、その部分に対して選択的にウエットエッチングを行うことができる、と記載されている。
【００３２】
しかしながら、特許文献１に記載された電気化学的電池によりウエットエッチングを行う場合には、導線７９を用いてＧａＮ７０とバイアス源７６の＋端子とを電気的に接続するとともに導線７８を用いてカソード７５とバイアス源７６の−端子とを電気的に接続する。また、ＧａＮ７０とカソード７５との間に電圧をかける必要がある。そのため、ウエットエッチングの構成が複雑になり、このウエットエッチングの方法は窒化物半導体素子の量産には向かないという欠点がある。特に、ウエットエッチングを行わないパターンが一つの基板上で全て繋がっている場合は導線を窒化物半導体層の表面に一度だけ配線すればよいが、ウエットエッチングを行わないパターンが繋がっていなくていくつか離間して存在する場合にはそれらのパターン毎に接点を設ける必要がある。すなわち、エッチングを行わないパターンが繋がっていなくていくつか離間して存在する場合には、そのパターン毎に何度も導線を窒化物半導体層の表面に着脱しなければならない。そのため、特許文献１に記載された電気化学的電池によりウエットエッチングを行うという方法は窒化物半導体素子の量産には非常に不利であるとともに、そのウエットエッチングのパターンを制限してしまう。また、窒化物半導体層をウエットエッチングする場合、ウエットエッチングの速度が窒化物半導体の結晶の質に大きく依存する。そのため、ウエットエッチングが行われた窒化物半導体層の表面に、欠陥に起因したウィスカー状の凹凸が残ってしまい、その表面の平坦性が悪いという欠点もあった。また、窒化物半導体の結晶の質が良くなるほどその結晶構造の欠陥性が低くなるため、結晶の質が良い窒化物半導体をウエットエッチングする場合にはそのウエットエッチングの速度が遅くなるという欠点もあった。
【００３３】
さらに、窒化物半導体層が元素構成比の異なる複数の層から構成されている場合、その複数の層に、例えば、Ａｌを含む層やキャリア密度が低いことによる高抵抗な層が存在すると、電気化学的なポテンシャルの面内分布が無視できなくなり、均一にウエットエッチングを行うことが不可能になる。また、その複数の層に、例えば、Ａｌ組成比が大きくてバンドギャップの大きい層が存在すると、半導体層のバンドギャップが光のエネルギー程度になってしまい、ウエットエッチングの誘起・促進効果が弱まり、ウエットエッチング速度が極端に遅くなったりウエットエッチングが行われなかったりする。従って、特許文献１に記載された電気化学的電池を用いて行うウエットエッチングの方法では、ＡｌＧａＮ層などのＡｌを含む層に対してウエットエッチングを行うことはできなかった。
【００３４】
また、特許文献２及び３に開示されているイオンを注入することによりウエットエッチングを行う場合、ウエットエッチングを制御するためには注入イオンの深さを制御すればよいが、注入イオンの深さを制御することは容易ではなく、ウエットエッチングの正確な制御が困難であるという欠点がある。また、特許文献２に記載されているＡｌ2Ｏ3膜上に窒化物半導体層を成長させてウエットエッチングを行う場合、ウエットエッチングを行う前にサファイア基板上にＡｌ2Ｏ3膜を形成しなければならないため、窒化物半導体素子の製造工程数が増え、その製造プロセスが複雑になるという欠点がある。
【００３５】
以上のように、従来のウエットエッチングの方法は、工業的に応用することが困難である。そこで、本願発明者らが工業的に容易に応用できるエッチング方法を鋭意検討した結果、少ない工程数かつ簡易なバッチ処理によりウェットエッチングを行うことでドライエッチングにより形成されたダメージ層を除去できるとともに、外部電圧を印加せずにウェットエッチングを行うことができる本発明に至った。以下に本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態は例であって、本発明はこれらの実施形態に限定されない。
【００３６】
《発明の実施形態１》
以下、実施形態１を図１及び２に基づいて詳細に説明する。なお、図１は本実施形態におけるエッチング工程を説明する図、図２は本実施形態におけるウエットエッチングの構成を示す図である。そして、本実施形態では、ドライエッチングが行われた部分を導波路部とする半導体レーザ素子の製造方法を説明する。
【００３７】
まず、図１（ａ）に示すように、有機金属気相成長法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition法：ＭＯＣＶＤ法）により、母材基板１１上にＧａＮ系緩衝層１２を形成し、ＧａＮ系緩衝層１２上に窒化物半導体層１３を形成する。これにより、窒化物半導体１０が形成される。
【００３８】
ここで、母材基板１１は、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、シリコン、Ｇａ2Ｏ3、ＭｇＡｌＯ2、ＺｎＯのうちのいずれかの基板であればよく、窒化物半導体素子の母材基板として公知の母材基板であればよいが、サファイア基板であることが好ましい。
【００３９】
また、窒化物半導体層１３は、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ及びそれらの混晶からなる。そして、窒化物半導体層１３は、ＩｎＧａＮ多重量子井戸（multiple quantum well：ＭＱＷ）からなる活性層及びＡｌＧａＮ電流阻止層を含むＡｌＧａＮ／ｐ−ＧａＮ／ＩｎＧａＮ  ＭＱＷ／ｎ−ＧａＮである。詳細には、窒化物半導体層１３は、ＧａＮ系緩衝層１２の表面にｎ−ＧａＮ層及び活性層のＩｎＧａＮ  ＭＱＷが形成され（図１（ａ）には１層１３ｃとして表記している）、その層の上にはｐ−ＧａＮ層１３ｂが形成され、ｐ−ＧａＮ層１３ｂの上にはＡｌＧａＮ電流阻止層１３ａが形成されている。なお、ここでは、ｎ−ＧａＮ層（ガイド層）、ｎ−ＡｌＧａＮ層（クラッド層）及びｎ−ＧａＮ層の順に積層されてなる層をｎ−ＧａＮ層と称している。そして、ＡｌＧａＮ電流阻止層１３ａの膜厚は５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましく、ｐ−ＧａＮ層１３ｂの膜厚は２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。また、ｎ−ＧａＮ層を構成しているｎ−ＧａＮ層（ガイド層）の膜厚は５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましく、このｎ−ＧａＮ層を構成しているｎ−ＡｌＧａＮ層（クラッド層）の膜厚は５００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることが好ましい。最も好ましくは、ＡｌＧａＮ電流阻止層１３ａの膜厚は１５０ｎｍであり、ｐ−ＧａＮ層１３ｂの膜厚は１２５ｎｍであり、ｎ−ＧａＮ層の膜厚は４０００ｎｍであり、このｎ−ＧａＮ層を構成しているｎ−ＧａＮ層（ガイド層）の膜厚は１５０ｎｍであり、このｎ−ＧａＮ層を構成しているｎ−ＡｌＧａＮ層（クラッド層）の膜厚は１２００ｎｍであり、このｎ−ＧａＮ層を構成しているｎ−ＧａＮ層の膜厚は３０００ｎｍである。また、窒化物半導体層１３は窒化物半導体の単層膜でもよく、窒化物半導体層１３の活性層はＩｎＧａＮ単一量子井戸（single quantum well）でもかまわない。
【００４０】
次に、蒸着及び通常のリソグラフィ技術を用いて、窒化物半導体層１３の上面の両端部に、Ｔｉ層、Ａｕ層及びＮｉ層の順に積層させて導電性膜１４を形成する。これにより、図１（ｂ）に示すように、窒化物半導体層１３の表面の一部に導電性膜１４が設けられている窒化物半導体（以下単に「導電性膜付き窒化物半導体」と記す。）１０１が形成される。
【００４１】
ここで、Ｎｉ層はドライエッチングマスク層１４ａであり、後述のドライエッチングを行うさいにマスクとして作用する。そのため、ドライエッチングマスク層１４ａはドライエッチングのエッチング剤に対して耐性を示す材質であればＮｉ層に限定されない。例えば、ドライエッチングマスク層１４ａはタングステン層やモリブデン層などであってもよく、ＳｉＯ2からなる層であってもよいが、後述のようにドライエッチングの工程の後に除去される。そのため、ドライエッチングマスク層１４ａを後で除去することを考慮すると、ドライエッチングマスク層１４ａはＮｉ層であることが好ましい。
【００４２】
また、Ｔｉ層及びＡｕ層は電子放出膜の層１４ｂであり、ウエットエッチングを行うさいに窒化物半導体層１３から外部へ電子を放出する膜として作用する。そのため、電子放出膜の層１４ｂはＴｉ及びＡｕに限定されることはなく、Ｔｉ層とＰｔ層とで形成されていてもよく、Ｎｉ層とＡｕ層とで形成されていてもよく、Ｎｉ層とＰｔ層とで形成されていてもよく、Ｃｒ層とＡｕ層とで形成されていてもよく、Ｃｒ層とＰｔ層とで形成されていてもよい。しかし、後述のように、電子放出膜の層１４ｂはウエットエッチングの工程の後に除去される。そのため、電子放出膜の層１４ｂを後で除去することを考慮すると、電子放出膜の層１４ｂはＴｉ層とＡｕ層とからなることが好ましい。また、Ｔｉ層は窒化物半導体層への密着性に優れるため、電子放出膜の層１４ｂはウエットエッチング用のマスクとして安定に作用するためにもＴｉ層とＡｕ層とからなることが好ましい。なお、図が煩雑になることを避けるため、図１（ｂ）及び（ｃ）には、電子放出膜の層１４ｂを１層として記載している。そして、ドライエッチングマスク層１４ａの厚さは２００ｎｍ以上であることが好ましく、４００ｎｍであることが更に好ましい。また、電子放出膜の層１４ｂの厚さは５０ｎｍ以上であることが好ましく、２００ｎｍであることが更に好ましい。
【００４３】
続いて、塩素ガス（Ｃｌ2）などの塩素原子を含むガスを用いたＥＣＲプラズマやＩＣＰプラズマなどにより、導電性膜付き窒化物半導体１０１に対してドライエッチングを行う。これにより、ドライエッチングマスク層１４ａが形成されていない窒化物半導体層１３の表面部分に対してドライエッチングが行われる。そして、図１（ｃ）に示すように、ドライエッチングマスク層１４ａが形成されていないＡｌＧａＮ電流阻止層１３ａの全部とドライエッチングマスク層１４ａが形成されていないｐ−ＧａＮ層１３ｂの一部とが除去され、ドライエッチングが行われたｐ−ＧａＮ層１３ｂの表面にはダメージ層１５が形成される。すなわち、図１（ｃ）に示すように、ダメージ層１５は、ドライエッチングマスク層１４ａが形成されていないｐ−ＧａＮ層１３ｂの表面に形成される。
【００４４】
このとき、ドライエッチングを行うプラズマを高周波パワー２００Ｗとして２分程度ドライエッチングを行うことにより、電子放出膜付き窒化物半導体１０３を１７５±２５ｎｍの深さまでドライエッチングすることができる。なお、プラズマを生成する高周波パワーの値は２００Ｗに限定されることはない。そのパワーの値が５０Ｗ以上３００Ｗ以下であることが好ましい。
【００４５】
その後、硝酸溶液を用いて、図１（ｃ）に示すドライエッチング後の窒化物半導体１０２からドライエッチングマスク層１４ａのみを取り除いて、電子放出膜付き窒化物半導体１０３を形成する。これにより、ドライエッチングの工程は終了し、ウエットエッチングの工程へと進む。
【００４６】
ウエットエッチングの工程では、図２に示すように、まず、容器１にエッチング液２である水酸化カリウム水溶液（０．０１〜１ｍｏｌ／ｄｍ3）を入れ、図１（ｄ）に示す電子放出膜付き窒化物半導体１０３をそのエッチング液２に浸す。そして、その容器１を超音波発生器３の中へ入れる。その後、ｐ−ＧａＮ層１３ｂのバンドギャップより大きなエネルギーを有する紫外線７を電子放出膜付き窒化物半導体１０３に照射するとともに超音波発生器３から発生した超音波（不図示）をエッチング液２及び電子放出膜付き窒化物半導体１０３に照射する。これにより、電子放出膜付き窒化物半導体１０３に対してウエットエッチングが行われる。また、電子放出膜付き窒化物半導体１０３に超音波を照射しながらウエットエッチングを行うことにより、ウエットエッチングされたｐ−ＧａＮ層１３ｂの表面には結晶欠陥に起因したウィスカー状の凹凸が形成されないとともに、その表面の荒さ（ＲＭＳ）を１ｎｍ以下にすることができる。そして、ダメージ層１５が電子放出膜付き窒化物半導体１０３から完全に除去されることにより、ウエットエッチングの工程は終了する。なお、エッチング液２は水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液，加熱リン酸（Ｈ3ＰＯ4）水溶液、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、塩酸（ＨＣｌ）水溶液でもかまわない。また、超音波発生器３は公知の超音波発生器であり、発生される超音波は周波数が１０ｋＨｚ以上１００ＫＨｚ以下であることが好ましく、出力が１０Ｗ以上２００Ｗ以下であることが好ましい。さらに好ましくは、周波数が２０ｋＨｚ以上４０ｋＨｚ以下であり出力が２０Ｗ以上５０Ｗ以下である超音波を電子放出膜付き窒化物半導体１０３に照射する。
【００４７】
ここで、上記の構成によりウエットエッチングが行われるメカニズムについて簡単に示す。電子放出膜付き窒化物半導体１０３の表面の一部には電子放出膜の層１４ｂが形成されているため、電子放出膜付き窒化物半導体１０３内の電子は電子放出膜の層１４ｂを介して電子放出膜付き窒化物半導体１０３からエッチング液２へと放出される。そのため、正孔が電子放出膜付き窒化物半導体１０３の表面付近に集まることとなる。このとき、ドライエッチングされたｐ−ＧａＮ層１３ｂの表面にはダメージ層１５が形成されている。上述のように、ダメージ層１５の電気的特性は内部の半導体層の電気的特性と異なるため、電子放出膜付き窒化物半導体１０３内の正孔はダメージ層１５の表面部分に選択的に集まることとなる。そのため、ドライエッチングにより形成されたダメージ層１５が選択的にウエットエッチングされる。すなわち、電子放出膜付き窒化物半導体１０３をエッチング液２に浸漬するだけで、ドライエッチングにより形成されたダメージ層１５に対してウエットエッチングが行われ、その結果、ダメージ層１５は電子放出膜付き窒化物半導体１０３から除去される。
【００４８】
なお、本実施形態において、ウエットエッチングを行う半導体層はｐ−ＧａＮ層１３ｂであるため、もともと正孔を有している。従って、図２に示す紫外線７をｐ−ＧａＮ層１３ｂに照射して、ｐ−ＧａＮ層１３ｂ内に電子−正孔対を生成する必要はない。また、本実施形態におけるウエットエッチングでは、そのウエットエッチングを行う前に行われたドライエッチングによりｐ−ＧａＮ層１３ｂに形成されたダメージ層１５を除去するだけである。以上より、本実施形態において、必ずしも、図２に示す紫外線７を電子放出膜付き窒化物半導体１０３に照射してウエットエッチングを行う必要はない。しかし、紫外線７を照射することによりウエットエッチングの進行速度は若干速くなるため、本実施形態においても紫外線７を照射しながらウエットエッチングを行うことが好ましい。
【００４９】
そして、ウエットエッチングの工程の後、フッ化水素酸（hydrofluoric acid）や緩衝フッ化水素酸（buffer hydrofluoric acid）などを用いて、電子放出膜付き窒化物半導体１０３から電子放出膜の層１４ｂを取り除く。その後に、ウエットエッチング後の窒化物半導体の表面にＭＯＣＶＤ法により別の窒化物半導体層１７を結晶成長させる。これにより、図１（ｅ）に示す窒化物半導体素子１０４が形成される。そして、窒化物半導体素子１０４は、ドライエッチングが行われた窒化物半導体層１３の部分を導波路部とする半導体レーザ素子として使用することができる。
【００５０】
以下に、本実施形態における窒化物半導体素子の製造方法が奏する効果を説明する。
【００５１】
本実施形態の窒化物半導体素子の製造方法では、電子放出膜付き窒化物半導体１０３の表面には電子放出膜の層１４ｂが形成されているため、電子放出膜付き窒化物半導体１０３をエッチング液２に浸漬させると、電子放出膜付き窒化物半導体１０３内の電子は電子放出膜の層１４ｂを介して窒化物半導体層１３からエッチング液２へと放出される。その結果、電子放出膜付き窒化物半導体１０３の表面には正孔が存在する。また、電子放出膜付き窒化物半導体１０３にはこのウエットエッチングを行う前にドライエッチングが行われているために、ドライエッチングが行われたｐ−ＧａＮ層１３ｂの表面にはダメージ層１５が形成されている。ダメージ層１５の電気的特性は内部の窒化物半導体層の電気的特性と異なるため、電子放出膜付き窒化物半導体１０３の表面付近に存在している正孔はダメージ層１５の表面に選択的に集まる。その結果、ダメージ層１５に対してウエットエッチングが行われる。すなわち、電子放出膜付き窒化物半導体１０３をエッチング液２に浸漬させるだけで、ダメージ層１５に対してウエットエッチングが行われることとなる。よって、従来のように、ウエットエッチングを行うさいに、窒化物半導体層への外部電圧の印加や窒化物半導体層へのイオン注入などを行う必要はない。窒化物半導体層へ外部電圧を印加しないため、ウエットエッチングの構成が複雑にならないとともに、導線を用いてカソードとバイアス源の−端子とを電気的に接続する手間や導線を用いてアノードとなる半導体層とバイアス源の＋端子とを用いて電気的に接続する手間を省くことができる。ここで、窒化物系化合物半導体層に外部電圧を印加しないとは、ウエットエッチングを行うために使用するエッチング液に窒化物系化合物半導体層を浸漬させるだけであることを意味する。また、イオン注入が不要なため、基板または窒化物半導体層にイオンを注入する手間を省くことができ、ウエットエッチングにおける工程数を減らすことができる。
【００５２】
また、図１（ｂ）に示すように、ウエットエッチングが行われないパターンが繋がっていなくていくつか離間して存在している場合においても、そのパターンを反映する電子放出膜の層１４ｂが形成された電子放出膜付き窒化物半導体１０３をエッチング液２に一度浸漬させるだけで、電子放出膜付き窒化物半導体１０３に対してウエットエッチングを行うことができる。そのため、本実施形態のウエットエッチングの方法は、従来のウエットエッチングの方法に比べ、非常に容易にウエットエッチングを行うことができるとともに、様々なパターンのエッチングを行うことができる。
【００５３】
また、本実施形態における製造方法では、窒化物半導体１０に対してドライエッチングを行ってからウエットエッチングを行うことにより、ドライエッチングの工程において形成されたダメージ層１５を除去することができる。そのため、従来の窒化物半導体素子と異なり、窒化物半導体素子１０４はドライエッチングが行われた窒化物半導体層の部分を半導体素子として利用することが可能となる。例えば、窒化物半導体素子１０４は、ドライエッチングが行われたｐ−ＧａＮ層１３ｂの部分を導波路部とする半導体レーザ素子として使用することができる。また、窒化物半導体素子１０４では、ＡｌＧａＮ電流阻止層１３ａの組成を選択することにより、導波路部とＡｌＧａＮ電流阻止層１３ａとの屈折率差を制御することが可能となる。その結果、窒化物半導体素子１０４は高出力あるいは低雑音の半導体レーザ素子となる。
【００５４】
また、本実施形態における製造方法では、ドライエッチングを行うために、従来のウエットエッチングではエッチングが困難であったＡｌを含む層、すなわちＡｌＧａＮ電流阻止層１３ａに対して容易にエッチングを行うことができる。そのため、窒化物半導体層１３の材質を気にすることなく窒化物半導体素子１０４を製造できる。また、ＡｌＧａＮ電流阻止層１３ａなどのＡｌを含む層を半導体レーザ素子の導波路部として利用することができ、製造された窒化物半導体素子１０４は半導体素子の利用範囲が広がる。
【００５５】
また、ウエットエッチング工程では、エッチング液２及び電子放出膜付き窒化物半導体１０３に超音波を照射しながらウエットエッチングを行うため、ウエットエッチング後のｐ−ＧａＮ層１３ｂの表面には結晶欠陥に起因したウィスカー状の凹凸の形成を抑制することができるとともにその表面の荒さ（ＲＭＳ）を１ｎｍ以下にすることができる。そのため、ウエットエッチング後の窒化物半導体層の表面に別の窒化物半導体層１７を結晶成長させても、別の窒化物半導体層１７の結晶構造はほとんど結晶欠陥を含むことはなく、その結果、製造された半導体素子の性能が悪化することはない。従って、窒化物半導体素子１０４は、レーザダイオードのような電流狭窄構造を持つ半導体素子としても利用可能である。
【００５６】
更に、本実施形態において、ＡｌＧａＮ電流阻止層１３ａ及びｐ−ＧａＮ層１３ｂの一部に対してドライエッチングが行われているため、ダメージ層１５は、図１（ｃ）に示すように、ｐ−ＧａＮ層１３ｂの表面に形成されている。ｐ−ＧａＮなどのｐ型半導体はもともと正孔を有しているが、その正孔は半導体層の表面には存在していないため、ｐ型半導体層に対してウエットエッチングを行うためには外部電圧の印加が必須要件である（このことに関しては、下記実施形態４におけるエッチングのメカニズムの説明の欄で詳細に記載している）。よって、外部電圧を印加しない本実施形態のウエットエッチングでは、ドライエッチングを行ったことにより形成されたダメージ層１５が除去されるのみであり、このダメージ層１５よりも下の層の半導体層に対してウエットエッチングを行うことはできない。すなわち、本実施形態では、ｐ−ＧａＮ層１３ｂがウエットエッチングのストップ層として作用することとなる。
【００５７】
《発明の実施形態２》
以下、実施形態２を図３及び４に基づいて説明する。なお、図３は、本実施形態におけるエッチング工程を説明する図、図４は本実施形態におけるウエットエッチングの構成を示す図である。また、図３において、図１と同一の構造及び機能を示す部分には図１と同一の符号を付している。また、図４において、図２と同一の構造及び機能を示す部分には図２と同一の符号を付している。
【００５８】
本実施形態では、上記実施形態１と異なり、窒化物半導体層１３の上面の略中央部に導電性膜１４を設ける。そして、本実施形態では、上記実施形態１と重複する部分については詳細な説明を省略する。
【００５９】
まず、図３（ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法により、母材基板１１上にＧａＮ系緩衝層１２を形成後、ＧａＮ系緩衝層１２上に窒化物半導体層１３を形成して、窒化物半導体１０を形成する。
【００６０】
次に、図３（ｂ）に示すように、蒸着及び通常のリソグラフィ技術を用いて、窒化物半導体１０の窒化物半導体層１３の上面の略中央部にドライエッチングマスク層１４ａ及び電子放出膜の層１４ｂからなる導電性膜１４を形成する。これにより、導電性膜付き窒化物半導体１１１が形成される。
【００６１】
続いて、図３（ｂ）に示す導電性膜付き窒化物半導体１１１にドライエッチングを行う。これにより、ドライエッチングマスク層１４ａが形成されていない窒化物半導体層１３の表面部分に対してドライエッチングが行われ、ｐ−ＧａＮ層１３ｂの表面にダメージ層１５が形成される。
【００６２】
そして、硝酸溶液を用いて、図３（ｃ）に示すドライエッチング後の窒化物半導体１１２からドライエッチングマスク層１４ａのみを除去して、図３（ｄ）に示す電子放出膜付き窒化物半導体１１３を形成する。その後、図４に示すウエットエッチングを電子放出膜付き窒化物半導体１１３に行う。これにより、ダメージ層１５が電子放出膜付き窒化物半導体１１３から除去される。
【００６３】
ウエットエッチングの工程が終了し、電子放出膜の層１４ｂを除去した後に、エッチングが行われた窒化物半導体層１３の表面に絶縁性膜１９を形成する。このとき、絶縁性膜１９は、窒化物半導体層１３と適当な屈折率差を持つ材質により形成されてもよく、また、窒化物半導体層１３の組成とは異なる組成を有する材質により形成されてもよい。その後、エッチングが行われなかった窒化物半導体層１３の表面及び絶縁性膜１９の表面に、ＭＯＣＶＤ法により別の窒化物半導体層１７を結晶成長させる。これにより、図３（ｅ）に示す窒化物半導体素子１１４が形成される。
【００６４】
そして、本実施形態における窒化物半導体素子の製造方法は、上記実施形態１における窒化物半導体素子の製造方法が奏する効果と略同一の効果を奏する。また、本実施形態における窒化物半導体素子１１４では、電流阻止層１９の材質を選択することにより導波路部と電流阻止層１９との屈折率差を制御することが可能となる。
【００６５】
《発明の実施形態３》
以下、実施形態３を図５及び６に基づいて説明する。なお、図５は本実施形態におけるエッチング工程を説明する図であり、図６は本実施形態におけるウエットエッチングの構成を示す図である。また、図５において、図１と同一の構造及び機能を示す部分には図１と同一の符号を付している。また、図６において、図２と同一の構造及び機能を示す部分には図２と同一の符号を付している。
【００６６】
本実施形態では、上記実施形態１と異なり、導電性膜が単層である。それ以外の点に関しては、本実施形態における製造方法と上記実施形態１における製造方法とは略同一である。そのため、本実施形態では、上記実施形態１と重複する部分については詳細な説明を省略する。
【００６７】
まず、図５（ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法により、母材基板１１上にＧａＮ系緩衝層１２を形成後、ＧａＮ系緩衝層１２上に窒化物半導体層２３を形成して、窒化物半導体２０を形成する。
【００６８】
次に、図５（ｂ）に示すように、蒸着及び通常のリソグラフィ技術を用いて、窒化物半導体２０の窒化物半導体層２３の上面の両端部に導電性膜１６を形成する。ここで、導電性膜１６は、例えば、ＮｉやＰｔなどからなる膜であり、ドライエッチングのマスクとしての機能と電子を放出する膜としての機能とを兼ね備えている。これにより、導電性膜付き窒化物半導体１２１が形成される。
【００６９】
続いて、図５（ｂ）に示す導電性膜付き窒化物半導体１２１にドライエッチングを行う。これにより、導電性膜１６が形成されていない窒化物半導体層２３の表面部分に対してドライエッチングが行われ、窒化物半導体層２３の表面にダメージ層１５が形成される。その後、導電性膜１６を除去することなく、図６に示すウエットエッチングを、図５（ｃ）に示すドライエッチング後の窒化物半導体１２２に行う。これにより、ダメージ層１５がドライエッチング後の窒化物半導体１２２から除去される。
【００７０】
ウエットエッチングの工程が終了し、導電性膜１６を除去した後に、エッチングが行われた窒化物半導体層２３の表面にＭＯＣＶＤ法により別の窒化物半導体層１７を結晶成長させる。これにより、図５（ｄ）に示す窒化物半導体素子１２３が形成される。
【００７１】
以下に、本実施形態における窒化物半導体素子の製造方法が奏する効果を説明する。
【００７２】
本実施形態における窒化物半導体素子の製造方法は、上記実施形態１における効果に付け加え、以下の効果を奏する。その効果とは、導電性膜１６はドライエッチングのマスクとしての機能と電子を放出する膜としての機能とを備えているため、窒化物半導体２０にドライエッチングのマスク層と電子放出膜の層とからなる２層を設ける手間が省けるとともに、導電性膜１６を２段階に分けて除去する必要はない、ということである。
【００７３】
なお、本実施形態における窒化物半導体素子の製造方法を用いて、上記実施形態２に記載の窒化物半導体素子１１４を製造することもできる。
【００７４】
《発明の実施形態４》
以下、実施形態４を図７及び８に基づいて説明する。なお、図７は本実施形態におけるエッチング工程を説明する図であり、図８は本実施形態におけるウエットエッチングの構成を示す図である。また、図７において、図１と同一の構造及び機能を示す部分には図１と同一の符号を付している。また、図８において、図２と同一の構造及び機能を示す部分には図２と同一の符号を付している。
【００７５】
本実施形態では、ドライエッチングにより形成されたダメージ層１５をウエットエッチングにより除去するのに付け加え、ダメージ層よりも内部のｐ型窒化物半導体層３３ａに対してもウエットエッチングを行う場合を説明する。そして、上記実施形態１と重複する部分については詳細な説明を省略する。
【００７６】
まず、図７（ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法により、母材基板１１上にＧａＮ系緩衝層１２を形成後、ＧａＮ系緩衝層１２上に窒化物半導体層３３を形成して、窒化物半導体３０を形成する。このとき、窒化物半導体層３３には、ｐ−ＧａＮなどのｐ型半導体層３３ａが形成されている。
【００７７】
次に、図７（ｂ）に示すように、蒸着及び通常のリソグラフィ技術を用いて、窒化物半導体３０の窒化物半導体層３３の上面の両端部にドライエッチングマスク層１４ａ及び電子放出膜の層１４ｂからなる導電性膜１４を形成する。これにより、導電性膜付き窒化物半導体１３１が形成される。なお、導電性膜１４は上記実施形態３に記載した導電性膜１６であってもよい。
【００７８】
続いて、図７（ｂ）に示す導電性膜付き窒化物半導体１３１にドライエッチングを行う。これにより、ドライエッチングマスク層１４ａが形成されていないｐ型半導体層３３ａの表面部分にドライエッチングが行われ、ｐ型半導体層３３ａの表面にはダメージ層１５が形成される。
【００７９】
そして、硝酸溶液を用いて、図７（ｃ）に示すドライエッチング後の窒化物半導体１３２からドライエッチングマスク層１４ａのみを除去して、図７（ｄ）に示す電子放出膜付き窒化物半導体１３３を形成する。その後、図８に示すウエットエッチングを電子放出膜付き窒化物半導体１３３に行う。これにより、ダメージ層１５が電子放出膜付き窒化物半導体１３３から除去される。
【００８０】
ここで、電子放出膜付き窒化物半導体１３３をエッチング液２に浸漬すると、上記実施形態１に記載したようにドライエッチングにより形成されたダメージ層１５を除去することができる。しかし、以下に示すウエットエッチングを行うと、ドライエッチングにより形成されたダメージ層１５よりも内部のｐ型半導体層３３ａをもエッチングすることができる。そのウエットエッチングの手法を説明する前に、ｐ型半導体層３３ａがウエットエッチングされるメカニズムを簡単に説明する。
【００８１】
ウエットエッチングを行うためには、半導体層の表面に正孔が存在していることが必要である。ｐ型半導体は元々、多数キャリアとして正孔を有しているが、ｐ型半導体のバンド形状から、その正孔は半導体層内部に存在し半導体層表面には存在していない。しかし導線を用いてアノードとなる窒化物半導体層とバイアス源の＋端子とを電気的に接続するとともにカソードとなる白金棒などとバイアス源の−端子とを電気的に接続して、そのアノード及びカソードを水酸化カリウム水溶液などのエッチング液に浸漬させた後に、バイアス源を介して窒化物半導体層に外部電圧を印加すると、ｐ型半導体層のバンド形状が変わる。その結果、ｐ型半導体層表面に正孔が存在可能となり、これによりｐ型半導体層に対してウエットエッチングが行われることとなる。このとき、窒化物半導体層の内部に存在する電子は、カソードである白金棒を介してエッチング液中に放出されることとなる。具体的な手法を以下に示す。
【００８２】
図８に示すように、まず、導線を用いて電子放出膜付き窒化物半導体１３３の電子放出膜の層１４ｂとバイアス源６の＋端子とを接続するとともに白金棒５とバイアス源６の−端子とを接続する。次に、超音波発生器３の中に容器１を入れ、容器１に水酸化カリウム水溶液などのエッチング液２を入れて、電子放出膜付き窒化物半導体１３３及び白金棒５をエッチング液２に浸す。その後、バイアス源６を介して外部電圧を電子放出膜付き窒化物半導体１３３に印加する。そして、エッチング液２、電子放出膜付き窒化物半導体１３３及び白金棒５に、超音波発生器３から発生した超音波を照射する。これにより、ダメージ層１５に対してだけではなくｐ型半導体層３３ａに対してもウエットエッチングが行われ、エッチング後の半導体層の表面には結晶欠陥に起因したウィスカー状の凹凸が形成されないとともに、その表面の荒さ（ＲＭＳ）を１ｎｍ以下にすることができる。また、電子放出膜付き窒化物半導体１３３及びエッチング液２に対して紫外線７を照射することにより、ウエットエッチングの速度を若干速くすることができる。
【００８３】
なお、母材基板１１がＳｉＣのように導電性材質からなる場合には、バイアス源６の＋端子を電子放出膜の層１４ｂ上ではなく母材基板１１上に配線することも可能である。また、本実施形態において、ウエットエッチングを行う半導体層はｐ型半導体層３３ａであるため、もともと正孔を有している。そのため、紫外線７の照射は本実施形態におけるウエットエッチングの必須の要件ではないが、電子放出膜付き窒化物半導体１３３に紫外線７を照射することによりウエットエッチングの進行速度は若干速くなるため、本実施形態においても電子放出膜付き窒化物半導体１３３に紫外線７を照射しながらウエットエッチングを行うことが好ましい。
【００８４】
以上によりウエットエッチングの工程が終了し、電子放出膜の層１４ｂを除去した後に、ウエットエッチング後の窒化物半導体の表面にＭＯＣＶＤ法により別の窒化物半導体層１７を結晶成長させる。これにより、図７（ｅ）に示す窒化物半導体素子１３４が形成される。
【００８５】
本実施形態における効果は、上記実施形態１における効果に付け加え、ドライエッチングにより形成されたダメージ層１５よりも内部のｐ型窒化物半導体層３３ａに対してまでウエットエッチングを行うことができる。一般に、ドライエッチングでは、層を特定してエッチングを行うことができない。そのため、所望の層よりも上層の窒化物半導体層に対してドライエッチングが行われた場合には、本実施形態におけるエッチングの方法を行うことにより、所望の層に対してエッチングを行うことができる。逆に、ドライエッチングの工程において所望の層にエッチングを行うことができた場合には、外部電圧の印加を行う必要はなく、上記実施形態１におけるエッチング方法によりエッチングを行うことができる。
【００８６】
なお、本実施形態における窒化物半導体素子の製造方法を用いて、上記実施形態２に記載の窒化物半導体素子１１４を製造することもできる。
【００８７】
《発明の実施形態５》
以下、実施形態５を図９及び１０に基づいて説明する。なお、図９は本実施形態におけるエッチング工程を説明する図であり、また、図１０は本実施形態におけるウエットエッチングの構成を示す図である。また、図９において、図１と同一の構造及び機能を示す部分には図１と同一の符号を付している。また、図１０において、図２と同一の構造及び機能を示す部分には図２と同一の符号を付している。
【００８８】
本実施形態では、ドライエッチングにより形成されたダメージ層１５をウエットエッチングにより除去するのに付け加え、ダメージ層よりも内部のｎ型窒化物半導体層４３ａに対してもウエットエッチングを行う場合を説明する。そして、上記実施形態１と重複する部分については詳細な説明を省略する。
【００８９】
まず、図９（ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法により、母材基板１１上にＧａＮ系緩衝層１２を形成後、ＧａＮ系緩衝層１２上に窒化物半導体層４３を形成して、窒化物半導体４０を形成する。このとき、窒化物半導体層４３には、ｎ−ＧａＮなどのｎ型半導体層４３ａが形成されている。
【００９０】
次に、図９（ｂ）に示すように、蒸着及び通常のリソグラフィ技術を用いて、窒化物半導体４０の窒化物半導体層４３の上面の両端部にドライエッチングマスク層１４ａ及び電子放出膜の層１４ｂからなる導電性膜１４を形成する。これにより、導電性膜付き窒化物半導体１４１が形成される。なお、導電性膜１４は上記実施形態３に記載した導電性膜１６であってもよい。
【００９１】
続いて、図９（ｂ）に示す導電性膜付き窒化物半導体１４１にドライエッチングを行う。これにより、ドライエッチングマスク層１４ａが形成されていないｎ型半導体層４３ａの表面部分に対してドライエッチングが行われ、ｎ型半導体層４３ａの表面にはダメージ層１５が形成される。
【００９２】
そして、硝酸溶液を用いて、図９（ｃ）に示すドライエッチング後の窒化物半導体１４２からドライエッチングマスク層１４ａのみを除去して、図９（ｄ）に示す電子放出膜付き窒化物半導体１４３を形成する。その後、図１０に示すウエットエッチングを電子放出膜付き窒化物半導体１４３に行う。これにより、ダメージ層１５が電子放出膜付き窒化物半導体１４３から除去される。
【００９３】
ここで、電子放出膜付き窒化物半導体１４３をエッチング液２に浸漬すると、上記実施形態１に記載したようにドライエッチングにより形成されたダメージ層１５を除去することができる。しかし、以下に示すウエットエッチングを行うと、ドライエッチングにより形成されたダメージ層１５よりも内部のｎ型半導体層４３ａをもエッチングすることができる。そのウエットエッチングの手法を説明する前に、ｎ型半導体層４３ａがウエットエッチングされるメカニズムを簡単に説明する。
【００９４】
ウエットエッチングを行うためには、半導体層の表面に正孔が存在していることが必要である。ｎ型半導体層は、元々、正孔を有していない。しかし、ｎ型半導体層のバンドギャップ以上のエネルギーを有する紫外線をｎ型半導体層に照射すれば、ｎ型半導体層に正孔−電子対が生成される。そして、正孔−電子対が生成されると、ｎ型半導体層のバンド形状から、外部電圧をｎ型半導体層に印加しなくてもその正孔はｎ型半導体層の表面に移動していく。その結果、ｎ型半導体層にウエットエッチングが開始されることとなる。そのため、ウエットエッチングをｎ型半導体層に行うさいには、上記実施形態４のように外部電圧をｎ型半導体層に印加する必要はなく、紫外線をｎ型半導体層に照射すればよい。以下に、具体的なウエットエッチングの方法を示す。
【００９５】
図１０に示すように、まず、超音波発生器３の中に容器１を入れ、容器１に水酸化カリウム水溶液などのエッチング液２を入れて、電子放出膜付き窒化物半導体１４３をエッチング液２に浸す。次に、３６５ｎｍ以下に中心波長を有する紫外線７を電子放出膜付き窒化物半導体１４３及びエッチング液２に照射する。これにより、ダメージ層１５に対してだけでなくｎ型半導体層４３ａに対してもウエットエッチングが行われる。そして、紫外線７を電子放出膜付き窒化物半導体１４３に照射しながら、超音波発生器３から発生した超音波をエッチング液２及び電子放出膜付き窒化物半導体１４３に照射する。これにより、ｎ型半導体層４３ａに対してウエットエッチングが行われ、エッチング後のｎ型半導体層４３ａの表面には結晶欠陥に起因したウィスカー状の凹凸が形成されないとともに、その表面の荒さ（ＲＭＳ）を１ｎｍ以下にすることができる。
【００９６】
なお、この場合、図８に示すように、電子放出膜付き窒化物半導体１４３に外部電圧を印加させながらウエットエッチングを行うと、ウエットエッチングの速度を速くすることができる。
【００９７】
以上によりウエットエッチングの工程が終了し、電子放出膜の層１４ｂを除去した後に、エッチング後の窒化物半導体の表面にＭＯＣＶＤ法により別の窒化物半導体層１７を結晶成長させる。これにより、図９（ｅ）に示す窒化物半導体素子１４４が形成される。
【００９８】
本実施形態における効果は、ｎ型半導体をエッチングすることができるという点以外は、上記実施形態４における効果と同一である。
【００９９】
《発明の実施形態６》
以下、実施形態６を図１１及び１２に基づいて説明する。なお、図１１は本実施形態におけるエッチングの工程を説明する図、図１２は本実施形態におけるウエットエッチングの構成を示す図である。また、図１１において、図１と同一の物質及び機能を示す部分には図１と同一の符号を付している。また、図１２において、図２と同一の物質及び機能を示す部分には図２と同一の符号を付している。
【０１００】
本実施形態では、上記実施形態１と異なり、ドライエッチングを行うことなくウエットエッチングのみを行うことにより窒化物半導体素子を製造する方法である。
【０１０１】
まず、図１１（ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法により、母材基板１１上にＧａＮ系緩衝層１２を形成後、ＧａＮ系緩衝層１２上に窒化物半導体層５３を形成して、窒化物半導体５０を形成する。
【０１０２】
ここで、窒化物半導体層５３は、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ及びそれらの混晶からなる。そして、窒化物半導体層５３は、ＩｎＧａＮ  ＭＱＷからなる活性層及びｎ−ＡｌＧａＮ電流阻止層５３ａを含むｎ−ＡｌＧａＮ／ｐ−ＧａＮ／ＩｎＧａＮ  ＭＱＷ／ｎ−ＧａＮである。詳細には、窒化物半導体層５３は、ＧａＮ系緩衝層１２の表面にｎ−ＧａＮ層及び活性層のＩｎＧａＮ  ＭＱＷが形成され（図１１（ａ）には１層５３ｃとして表記している）、その層の上にはｐ−ＧａＮ層５３ｂが形成され、ｐ−ＧａＮ層５３ｂの上にはｎ−ＡｌＧａＮ電流阻止層５３ａが形成されている。なお、ここでは、ｎ−ＧａＮ層、ｎ−ＡｌＧａＮ層（クラッド層）及びｎ−ＧａＮ層（ガイド層）の順に積層されてなる層をｎ−ＧａＮ層と称している。そして、ｎ−ＡｌＧａＮ電流阻止層５３ａの膜厚は５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましく、ｐ−ＧａＮ層５３ｂの膜厚は２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。最も好ましくは、ｎ−ＡｌＧａＮ電流阻止層５３ａの膜厚は１５０ｎｍであり、ｐ−ＧａＮ層５３ｂの膜厚は１２５ｎｍであり、ｎ−ＧａＮ層の膜厚は４３５０ｎｍであり、このｎ−ＧａＮ層を構成しているｎ−ＧａＮ層（ガイド層）の膜厚は１５０ｎｍであり、このｎ−ＧａＮ層を構成しているｎ−ＡｌＧａＮ層（クラッド層）の膜厚は１２００ｎｍであり、このｎ−ＧａＮ層を構成しているｎ−ＧａＮ層の膜厚は３０００ｎｍである。そして、ｐ−ＧａＮ層５３ｂは、後述のウエットエッチングにおいて、ウエットエッチングのストップ層として機能する。また、窒化物半導体層５３の活性層は、ＩｎＧａＮ  ＳＱＷでもかまわない。
【０１０３】
次に、図１１（ｂ）に示すように、蒸着及び通常のリソグラフィ技術を用いて、窒化物半導体５０の窒化物半導体層５３の上面の両端部に、Ｔｉ及びＰｔの順に積層させて電子放出膜の層５４ｂを形成する。これにより、電子放出膜付き窒化物半導体１５１が形成される。なお、電子放出膜の層５４ｂは、Ｔｉ及びＰｔからなる膜に限られるわけではなく、上記実施形態１に記載した他の膜を用いて形成されても構わない。
【０１０４】
続いて、図１２に示すウエットエッチングを電子放出膜付き窒化物半導体１５１に行う。本実施形態におけるウエットエッチングを行うためには、まず、超音波発生器３の中に容器１を入れ、容器１に水酸化カリウム水溶液などのエッチング液２を入れて、電子放出膜付き窒化物半導体１５１をエッチング液２に浸す。そして、紫外線７を電子放出膜付き窒化物半導体１５１に照射しながら、超音波発生器３から発生した超音波をエッチング液２及び電子放出膜付き窒化物半導体１５１に照射する。これにより、ｎ−ＡｌＧａＮ電流阻止層５３ａに対してウエットエッチングが行われる。
【０１０５】
このとき、上記実施形態５に記載したｎ型半導体層のウエットエッチングのメカニズムにより、ｎ−ＡｌＧａＮ電流阻止層５３ａはウエットエッチングされる。具体的に以下に示す。
【０１０６】
ｎ−ＡｌＧａＮ電流阻止層５３ａは、元々、正孔を有していない。しかし、電子放出膜付き窒化物半導体１５１の表面に紫外線７を照射することにより、ｎ−ＡｌＧａＮ電流阻止層５３ａ中に正孔−電子対が生成される。このとき、電子放出膜付き窒化物半導体１５１の表面の一部には電子放出膜の層５４ｂが形成されているため、生成された電子は電子放出膜の層５４ｂを介してｎ−ＡｌＧａＮ電流阻止層５３ａからエッチング液２へ放出される。また、生成された正孔はｎ−ＡｌＧａＮ電流阻止層５３ａの表面に存在しており、この正孔とエッチング液２とが反応することによりｎ−ＡｌＧａＮ電流阻止層５３ａがウエットエッチングされる。そして、本実施形態の構成では、ｎ−ＡｌＧａＮ電流阻止層５３ａの下層はｐ−ＧａＮ層５３ｂであるため、電子放出膜の層５４ｂが形成されていないｎ−ＡｌＧａＮ電流阻止層５３ａの部分が全てウエットエッチングされると、ｐ−ＧａＮ層５３ｂが露出する。ここで、一般に、ｐ型半導体層とｎ型半導体層とでは半導体層の表面付近におけるバンド形状が異なり、正孔はｐ型半導体層の表面には存在できない（上記実施形態４を参照）。従って、本実施形態のウエットエッチングでは、ｐ−ＧａＮ層５３ｂに対してウエットエッチングが行われることはない。すなわち、ｐ−ＧａＮ層５３ｂが、ウエットエッチングのストップ層として機能する。これにより、本実施形態におけるエッチングの方法では、ｎ−ＡｌＧａＮ電流阻止層５３ａの厚み分だけｎ−ＡｌＧａＮ電流阻止層５３ａをエッチングすることができ、その結果、半導体素子を設計通りに精度良く作製することができる。
【０１０７】
以上によりウエットエッチングの工程が終了し、電子放出膜の層５４ｂを除去した後に、エッチング後の窒化物半導体の表面にＭＯＣＶＤ法により別の窒化物半導体層１７を結晶成長させる。これにより、図１１（ｃ）に示す窒化物半導体素子１５２が形成される。そして、窒化物半導体素子１５２は、ウエットエッチングが行われた窒化物半導体層５３の部分を導波路部とする半導体レーザ素子として使用できる。
【０１０８】
本実施形態におけるエッチングの方法では、ｎ−ＡｌＧａＮ電流阻止層５３ａのみを選択的にウエットエッチングすることができる。そのため、ｎ−ＡｌＧａＮ電流阻止層５３ａより下に位置する活性層に、オーバーエッチングによるダメージを与えてしまう虞はなく、ｎ−ＡｌＧａＮ電流阻止層５３ａの下層のｐ−ＧａＮ層５３ｂの膜厚を薄くすることができる。よって、このエッチング方法を用いて半導体レーザ素子を製造すれば、高出力な半導体レーザ素子を歩留まり良く作製することができる。
【０１０９】
《発明の実施形態７》
以下、実施形態７を図１３及び１４に基づいて詳細に説明する。なお、図１３は本実施形態におけるエッチングの工程を説明する図、図１４は本実施形態におけるウエットエッチングの構成を示す図である。また、図１３において、図１と同一の物質及び機能を示す部分には図１と同一の符号を付している。図１４において、図２と同一の物質及び機能を示す部分には図２と同一の符号を付している。
【０１１０】
上記実施形態１から６では、半導体レーザに用いるレーザ素子として使用する場合の窒化物半導体素子の製造方法を説明した。本実施形態では、二次元電子ガスを形成するヘテロ構造を持つ電界効果型トランジスタ（heterostructure field-effect transistor  以下単に「ＨＦＥＴ」と記す。）に利用する場合の窒化物半導体素子の製造方法を説明する。なお、上記実施形態１におけるエッチング工程と重複する部分については、詳細な説明を省略する。
【０１１１】
まず、図１３（ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法により母材基板１１上にＧａＮ系緩衝層１２を形成する。そして、ＧａＮ系緩衝層１２上に、ＧａＮ電子走行層６３ａ、ＡｌＧａＮ電子供給層６３ｂ及びＡｌＧａＩｎＮキャップ層６３ｃの順に積層して窒化物半導体層６３を形成する。これにより、窒化物半導体６０を形成することができる。ここで、ＡｌＧａＮ電子供給層６３ｂにおけるＡｌ組成は２５％であり、ＡｌＧａＩｎＮキャップ層６３ｃにおけるＡｌ組成はその値よりも小さい。また、ＡｌＧａＮ電子供給層６３ｂには２×１０18ｃｍ-3のＳｉがｎ型のドーパントとして添加され、ＡｌＧａＩｎＮキャップ層６３ｃには５×１０18ｃｍ-3のＳｉがｎ型のドーパントとして添加されている。すなわち、ＡｌＧａＮ電子供給層６３ｂ及びＡｌＧａＩｎＮキャップ層６３ｃはｎ型の半導体である。そして、ＧａＮ電子走行層６３ａとＡｌＧａＮ電子供給層６３ｂとの界面には、二次元電子ガス６４が形成されている。
【０１１２】
次に、図１３（ｂ）に示すように、蒸着及び通常のリソグラフィ技術を用いて、窒化物半導体６０の窒化物半導体層６３のＡｌＧａＩｎＮキャップ層６３ｃの上面の両端部に、ドライエッチングマスク層１４ａ及び電子放出膜の層１４ｂとで構成される導電性膜１４を形成する。これにより、導電性膜付き窒化物半導体１６１が形成される。なお、導電性膜１４は、上記実施形態３に記載した導電性膜１６を用いてもよい。
【０１１３】
続いて、図１３（ｂ）に示す導電性膜付き窒化物半導体１６１にドライエッチングを行う。これにより、ドライエッチングマスク層１４ａが形成されていないＡｌＧａＩｎＮキャップ層６３ｃの表面部分にドライエッチングが行われ、ＡｌＧａＩｎＮキャップ層６３ｃの表面にダメージ層１５が形成される。
【０１１４】
そして、硝酸溶液を用いて、ドライエッチング後の窒化物半導体からドライエッチングマスク層１４ａのみを除去して、図１３（ｃ）に示す電子放出膜付き窒化物半導体１６２を形成する。その後、図１４に示すウエットエッチングを電子放出膜付き窒化物半導体１６２に行う。これにより、ダメージ層１５が電子放出膜付き窒化物半導体１６３から除去され、図１３（ｄ）に示すウエットエッチング後の窒化物半導体１６３が形成される。
【０１１５】
以上によりウエットエッチングの工程が終了し、ウエットエッチング後の窒化物半導体１６３から電子放出膜の層１４ｂを除去した後に、エッチングされていないＡｌＧａＩｎＮキャップ層６３ｃ上にソース電極６６及びドレイン電極６７を形成し、ドライエッチングを行ったことにより形成された凹部のＡｌＧａＮ電子供給層６３ｂ上にゲート電極６８を形成する。このとき、ソース電極６６は図１３（ｄ）の左側に設けられ、ドレイン電極６７は図１３（ｄ）の右側に設けられる、これにより、図１３（ｅ）に示す窒化物半導体素子１６４を製造でき、スイッチング用のＨＦＥＴとして利用できる。
【０１１６】
ここで、窒化物半導体素子１６４におけるスイッチング用のＨＦＥＴの動作方法を説明する。ＧａＮ電子走行層６３ａとＡｌＧａＮ電子供給層６３ｂとの界面には、ＡｌＧａＮのバンドギャップとＧａＮのバンドギャップとの差によるエネルギーギャップと、格子不整合によるピエゾ効果による内部電界とが存在する。その結果、ＡｌＧａＮ電子供給層６３ｂの電子は、ＧａＮ電子走行層６３ａとＡｌＧａＮ電子供給層６３ｂとの界面近くに局在し、二次元電子ガス６４を形成する。この二次元電子ガス６４の濃度はＧａＮ電子走行層６３ａとＡｌＧａＮ電子供給層６３ｂとの界面に存在する内部電界の大きさにより決まるため、ゲート電極６８に電圧を印加してその内部電界を変化させると、二次元電子ガス６４の濃度を制御できる。ゲート電極６８に電圧を印加してその内部電界を大きくすると、二次元電子ガス６４の濃度が高くなり、ソース電極６６とドレイン電極６７との間に電流が流れ、スイッチはＯＮ状態となる。ゲート電極６８に逆向きの電界を印加すると、その内部電界は小さくなり、二次元電子ガス６４の濃度は低くなる。そのため、電流は流れにくくなり、スイッチはＯＦＦ状態となる。以上より、ゲート電極６８にかかる電圧を制御することにより、ソース電極６６及びドレイン電極６７に流れる電流を制御することができ、その結果、窒化物半導体素子１６４をスイッチング用のＨＦＥＴとして利用できる。なお、ソース電極６６及びドレイン電極６７は、図１３（ｅ）に示す形態に限定されるのではなく、紙面上において右側にソース電極６６を設け左側にドレイン電極５７を設けてもよい。
【０１１７】
最後に、本実施形態における窒化物半導体素子１６４の製造方法が奏する効果を述べる。窒化物半導体にドライエッチングを行うと、ダメージ層１５が窒化物半導体表面に形成される。これまで、このダメージ層１５を除去する方法は提案されていなかったため、ドライエッチングを行った部分にゲート電極６８などを設けると、ダメージ層１５が形成されているためにリーク電流が発生してしまう。その結果、従来の方法により製造されたトランジスタの性能は悪かった。しかし、本実施形態では、導電性膜１４をマスクとしてドライエッチングを行った後にウエットエッチングを行うことによりダメージ層１５が除去されるため、ドライエッチングを行った窒化物半導体層６３の表面にゲート電極６８を設けても、ダメージ層１５が除去されているためにリーク電流を抑制することができる。その結果、性能の良いトランジスタを製造することができる。更に、本実施形態では、窒化物半導体素子１６４に設けられたゲート電極６８にかかる電圧を変化させることにより、二次元電子ガス６４における電子濃度を変化させることができるため、窒化物半導体素子１６４はスイッチング用のＨＦＥＴとして利用可能である。そして、上記実施形態１において得られる効果、すなわち、ウエットエッチングの構成を単純にすることができること及び製造後の窒化物半導体素子の表面の粗さを１ｎｍ以下にすることができることは、本実施形態における製造方法においても得ることができる。
【０１１８】
《その他の実施形態》
上記実施形態１から７に記載のドライエッチングは、公知のいずれのドライエッチングをも適用できる。
【０１１９】
上記実施形態１から６ではＩｎＧａＮ活性層を含む窒化物半導体多層膜を用いた半導体レーザについて記載し、上記実施形態７では二次元電子ガスを形成するヘテロ構造を持つＨＦＥＴについて記載したが、本発明である窒化物半導体素子の製造方法はこれらのプロセスのみに限定されるものではなく、他の窒化物半導体を用いたデバイス、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光デバイスやＨＢＴ（Heterojunction Bipolar Transistor）などの電子デバイスにも適用可能であることはいうまでもない。
【０１２０】
上記実施形態６及び７におけるウエットエッチングの方法については、上記実施形態１に記載したウエットエッチングに限定されることはなく、上記実施形態４に記載したウエットエッチングを行うことができる。その際は、上記実施形態４に記載した効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明の窒化物半導体素子の製造方法は、窒化物半導体を用いた電流狭窄構造や導波路構造を持つ発光素子、典型的には、可視からや紫外域のレーザダイオードやＬＥＤなどの製造方法として有用である。また、窒化物半導体を用いた二次元電子ガス層を持つ高速トランジスタなどの製造方法としても有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】実施形態１におけるエッチングの工程図である。
【図２】実施形態１におけるウエットエッチングの構成図である。
【図３】実施形態２におけるエッチングの工程図である。
【図４】実施形態２におけるウエットエッチングの構成図である。
【図５】実施形態３におけるエッチングの工程図である。
【図６】実施形態３におけるウエットエッチングの構成図である。
【図７】実施形態４におけるエッチングの工程図である。
【図８】実施形態４におけるウエットエッチングの構成図である。
【図９】実施形態５におけるエッチングの工程図である。
【図１０】実施形態５におけるウエットエッチングの構成図である。
【図１１】実施形態６におけるエッチングの工程図である。
【図１２】実施形態６におけるウエットエッチングの構成図である。
【図１３】実施形態７におけるエッチングの工程図である。
【図１４】実施形態７におけるウエットエッチングの構成図である。
【図１５】従来例におけるウエットエッチングの構成図である。
【図１６】従来例におけるウエットエッチングの工程図である。
【符号の説明】
【０１２３】
２    エッチング液
３    超音波発生器
１３、２３、３３、４３、５３、６３    窒化物半導体層
１４、１６    導電性膜
１４ａ    ドライエッチングマスク層
１４ｂ    電子放出膜の層
１５    ダメージ層
１７    別の窒化物半導体層
１０４、１１４、１２３、１３４、１４４、１５２、１６４    窒化物半導体素子
【図１】
2005210089.tif 000003
【図２】
2005210089.tif 000004
【図３】
2005210089.tif 000005
【図４】
2005210089.tif 000006
【図５】
2005210089.tif 000007
【図６】
2005210089.tif 000008
【図７】
2005210089.tif 000009
【図８】
2005210089.tif 000010
【図９】
2005210089.tif 000011
【図１０】
2005210089.tif 000012
【図１１】
2005210089.tif 000013
【図１２】
2005210089.tif 000014
【図１３】
2005210089.tif 000015
【図１４】
2005210089.tif 000016
【図１５】
2005210089.tif 000017
【図１６】
2005210089.tif 000018