(57)【要約】【課題】端面の表面が平滑な半導体素子の製造方法と、端面の表面が平滑な半導体素子と、当該半導体素子を用いた半導体レーザと、当該半導体素子を用いた面発光素子と、当該半導体素子を用いた光導波路とを提供する。【解決手段】半導体素子１０は、（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層１２を用いた半導体素子１０である。半導体素子１０は、基板１１と、基板１１上に形成されたエピタキシャル成長層１２とを備えている。ＧａＮエピタキシャル成長層１２では、ｍ面により側壁１２ａが形成されている。半導体素子１０の製造方法は、（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層を準備する工程と、（０００１）面と垂直方向であるｍ面が反応律速面となるウエットエッチングを行なうウエットエッチング工程とを備える。【選択図】図１
2007116057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層を用いた半導体素子の製造方法であって、
（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層を準備する工程と、
（０００１）面と垂直方向であるｍ面が反応律速面となるウエットエッチングを行なうウエットエッチング工程とを備える、半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記ウエットエッチング工程に先立って実施される、塩素、ヨウ素、およびフッ素の少なくともいずれか１つを含むガスを用いたプラズマエッチング工程をさらに備える、請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記ウエットエッチング工程では、熱ＳＰＭ（sulfuric acid hydrogen peroxide mixture）または有機系アルカリ洗浄液をエッチング液として用いる、請求項１または２に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記熱ＳＰＭの温度を９０℃以上１３０℃以下としてウエットエッチングを行なう、請求項３に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項５】
（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層を用いた半導体素子であって、
（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層を準備する工程と、
（０００１）面と垂直方向であるｍ面が反応律速面となるウエットエッチングを行なうウエットエッチング工程とにより製造され、
前記ＧａＮエピタキシャル成長層において形成された側壁が前記ｍ面である、半導体素子。
【請求項６】
（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層を用いた半導体素子であって、
基板と、
前記基板上に形成されたＧａＮエピタキシャル成長層とを備え、
前記ＧａＮエピタキシャル成長層では、ｍ面により側壁が形成されている、半導体素子。
【請求項７】
前記側壁は、前記ＧａＮエピタキシャル成長層を囲むように形成され、前記ＧａＮエピタキシャル成長層の平面形状は六角形である、請求項５または６に記載の半導体素子。
【請求項８】
前記側壁の表面のＲＭＳが、０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である、請求項５〜７のいずれか１項に記載の半導体素子。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれか１項に記載の半導体素子を用いた半導体レーザであって、
前記半導体レーザにおける光を出射する端面が、前記半導体素子の前記側壁となることを特徴とした、半導体レーザ。
【請求項１０】
請求項５〜８のいずれか１項に記載の半導体素子を用いた面発光素子であって、
前記面発光素子の側壁が、前記半導体素子の前記側壁となることを特徴とした、面発光素子。
【請求項１１】
（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層を用いた光導波路であって、
（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層を準備する工程と、
（０００１）面と垂直方向であるｍ面が反応律速面となるウエットエッチングを行なうウエットエッチング工程とにより製造され、
前記ＧａＮエピタキシャル成長層において形成された光導波路の側壁が前記ｍ面である、光導波路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の製造方法、半導体素子、半導体レーザ、面発光素子、および光導波路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
サファイヤ基板の表面上に形成されたＧａＮエピタキシャル成長層を用いたレーザ構造においては、劈開を行なうことが難しいサファイヤ基板とウエットエッチングを行なうことが難しいＧａＮエピタキシャル成長層とに対しては、ファブリペロー（Fabry-Perot：ＦＰ）レーザのミラー端面を形成するために、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）などのドライエッチングが使われることが開示されている（非特許文献１）。
【非特許文献１】Jpn.J.Appl.Phys. Vol.35(1996),pp.L74-L76 Part2,No.1B,15 January 1996
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記非特許文献１に開示されたファブリペローレーザでは、垂直性の高い塩素系のＲＩＥを行なうと、ミラー端面の表面荒れＲＭＳ粗さは、５０ｎｍ以上と高くなる。このため、当該ファブリペローレーザでは、共振器を形成するミラーの反射効率が悪く、閾値が高くなるという問題がある。
【０００４】
その理由としては、ＧａＮ結晶は原子の結合が強いため、その性質は堅くて、かつ脆い。そのため、ドライエッチング時のエッチング側壁に荒れが生じやすく、平滑な面とすることは難しい。つまり、上記ＧａＮ結晶を用いたファブリペローレーザの端面または導波路の側壁の荒れを抑えることは難しい。
【０００５】
また、上記ファブリペローレーザでは、垂直性を出すために、ドライエッチングの条件を物理的な反応過程であるミリング反応を主としている。しかし、化学的な反応過程を主として、エッチングの垂直性を保つことや、十分なエッチングレートを保つことは困難である。
【０００６】
また、上記ファブリペローレーザにおいて、研磨技術により垂直性を出して側壁を作製することも可能ではある。しかし、微細な素子の作製を実現するためには、非常に困難な工程を実施することが必要である。さらに、研磨による側壁のダメージはドライエッチングよりも大きい場合が多い。その結果、素子の性能を損ねてしまうという問題がある。
【０００７】
それゆえ本発明の目的は、端面の表面が平滑な半導体素子の製造方法と、端面の表面が平滑な半導体素子と、当該半導体素子を用いた半導体レーザと、当該半導体素子を用いた面発光素子と、当該半導体素子を用いた光導波路とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にしたがった半導体素子の製造方法は、（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層を用いた半導体素子の製造方法であって、（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層を準備する工程と、（０００１）面と垂直方向であるｍ面が反応律速面となるウエットエッチングを行なうウエットエッチング工程とを備える。
【０００９】
上記半導体素子の製造方法において好ましくは、ウエットエッチング工程に先立って実施される、塩素、ヨウ素、およびフッ素の少なくともいずれか１つを含むガスを用いたプラズマエッチング工程をさらに備える。
【００１０】
上記半導体素子の製造方法において好ましくは、ウエットエッチング工程では、熱ＳＰＭ（sulfuric acid hydrogen peroxide mixture）または有機系アルカリ洗浄液をエッチング液として用いる。
【００１１】
上記半導体素子の製造方法において好ましくは、熱ＳＰＭの温度を９０℃以上１３０℃以下としてウエットエッチングを行なう。
【００１２】
本発明の一の局面における半導体素子は、（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層を用いた半導体素子であって、（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層を準備する工程と、（０００１）面と垂直方向であるｍ面が反応律速面となるウエットエッチングを行なうウエットエッチング工程とにより製造され、ＧａＮエピタキシャル成長層において形成された側壁がｍ面である。
【００１３】
本発明の他の局面における半導体素子は、（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層を用いた半導体素子であって、基板と、基板上に形成されたＧａＮエピタキシャル成長層とを備え、ＧａＮエピタキシャル成長層では、ｍ面により側壁が形成されている。
【００１４】
上記半導体素子において好ましくは、側壁は、ＧａＮエピタキシャル成長層を囲むように形成され、ＧａＮエピタキシャル成長層の平面形状は六角形である。
【００１５】
上記半導体素子において好ましくは、側壁の表面のＲＭＳ粗さが、０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
【００１６】
本発明にしたがった半導体レーザは、上記半導体素子を用いた半導体レーザであって、半導体レーザにおける光を出射する端面が、半導体素子のｍ面からなる側壁となることを特徴としている。
【００１７】
本発明にしたがった面発光素子は、上記半導体素子を用いた面発光素子であって、面発光素子の側壁が、半導体素子のｍ面からなる側壁となることを特徴としている。
【００１８】
本発明にしたがった光導波路は、（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層を用いた光導波路であって、（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層を準備する工程と、（０００１）面と垂直方向であるｍ面が反応律速面となるウエットエッチングを行なうウエットエッチング工程とにより製造され、ＧａＮエピタキシャル成長層において形成された光導波路の側壁がｍ面である。
【発明の効果】
【００１９】
このように、本発明の半導体素子の製造方法によれば、ＧａＮエピタキシャル成長層のｍ面が反応律速面となるウエットエッチングを利用してｍ面を側壁とすることにより、堅くて脆いＧａＮエピタキシャル成長層を用いて平滑な側壁を有する半導体素子を製造することができる。
【００２０】
また、本発明の半導体素子によれば、ＧａＮエピタキシャル成長層のｍ面が反応律速面となるウエットエッチングを利用してｍ面を側壁とすることにより、平滑な側壁を有する半導体素子とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態における半導体素子の概略斜視図である。図１を用いて本発明の実施の形態における半導体素子について説明する。
【００２３】
図１に示すように、実施の形態における半導体素子１０は、（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層１２を用いた半導体素子１０である。半導体素子１０は、基板１１と、基板１１上に形成されたエピタキシャル成長層１２とを備えている。ＧａＮエピタキシャル成長層１２では、ｍ面により側壁１２ａが形成されている。
【００２４】
詳細には、側壁１２ａは、ＧａＮエピタキシャル成長層１２を囲むように形成され、ＧａＮエピタキシャル成長層１２の平面形状は六角形である。側壁１２ａの表面のＲＭＳ粗さは、０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
【００２５】
実施の形態では、半導体素子１０は、基板１１と、エピタキシャル成長層１２と電極１３，１４とを備えている。基板１１は、たとえばＧａＮ基板あるいはサファイヤ基板としている。ただし、サファイヤ基板とする場合には、エピタキシャル成長層１２の最下層をサファイヤ基板上に延在させ、延在させた部分に電極１３を配置する。
【００２６】
また、図１に示すように、ＧａＮエピタキシャル成長層１２は、基板１１の表面１１ａ上、つまりＧａＮエピタキシャル成長層１２の主面である（０００１）面に対して垂直に上方に平面形状が六角形の六角柱となるように形成されている。
【００２７】
ＧａＮエピタキシャル成長層１２の６つの側壁１２ａをｍ面（劈開面）としている。具体的には、側壁１２ａは、（１−１００）面、（０−１１０）面、（−１０１０）面、（−１１００）面、（０１−１０）面、および（１０−１０）面からなる。ここで、（０００１）面（ｃ面）とは、六方晶の基底面を意味する。また、ｍ面（劈開面）とは、このｃ面と垂直な面方位のうちの（１−１００）面、（０−１１０）面、（−１０１０）面、（−１１００）面、（０１−１０）面、および（１０−１０）面の６つの等価な面を意味する。なお、ＧａＮエピタキシャル成長層１２において、（０００１）面はＧａ（ガリウム）が１００％最表面に並ぶ面であり、（０００−１）面はＮ（窒素）が１００％最表面に並ぶ面である。
【００２８】
ｍ面が側壁１２ａである側壁１２ａの表面のＲＭＳ（Root  Mean  Square：表面粗さ）粗さは、０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。ＲＭＳとは、平均線から測定曲線までの偏差の二乗を平均した値の平方根を意味する。側壁１２ａのＲＭＳ粗さは、側壁１２ａの面積が大きくなるように別途作製して、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により側壁面の凹凸を直接評価することにより測定した。
【００２９】
なお、実施の形態における半導体素子１０はエピタキシャル成長層１２の側壁１２ａのすべてをｍ面として形成したが、特にこの構成に限定されない。ＧａＮエピタキシャル成長層の側壁のうち、平滑な表面が必要な側壁をｍ面とすればよい。したがって、エピタキシャル成長層１２の平面形状は図１に示したような六角形に限らず、三角形や四角形などの多角形状、あるいは直線部と曲面部とが組合された形状など、任意の形状とすることができる。
【００３０】
次に、半導体素子１０の製造方法について説明する。図２は、本発明の実施の形態における半導体素子１０の製造方法を示すフローチャートである。図１および図２を参照して、本発明の実施の形態における半導体素子１０の製造方法について説明する。
【００３１】
まず、図２に示すように、ＧａＮエピタキシャル成長層１２を準備する工程（Ｓ１０）を実施する。この工程（Ｓ１０）では、基板１１上にＧａＮエピタキシャル成長層１２を形成する。
【００３２】
次に、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）を実施する。この工程（Ｓ２０）では、（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層１２に対して、ｍ面が反応律速面となるウエットエッチングを実施する。
【００３３】
なお、当該ウエットエッチングを行なう場合には、後述するように、あらかじめＧａＮエピタキシャル成長層１２の上にマスクとなるレジストパターンなどのマスク層を形成し、当該マスク層をマスクとしてＧａＮエピタキシャル成長層１２を異方性エッチングにより平面形状が六角形状の角柱状に加工しておいてもよい。当該加工の後、上述したｍ面が反応律速面となるウエットエッチングを行なうことにより、側壁１２ａをｍ面となるようにＧａＮエピタキシャル成長層１２を部分的に除去してもよい。このようにすれば、ウエットエッチングに要する加工時間を少なくしつつ、平滑な側壁１２ａを得ることができる。そして、ＧａＮエピタキシャル成長層１２の上部表面上および基板１１の裏面（ＧａＮエピタキシャル成長層１２が形成される表面と反対側の面）上にそれぞれ電極１４，１３を形成する。なお、電極１４，１３はウエットエッチングを行なう工程（Ｓ２０）の前にあらかじめ形成しておいてもよい。
【００３４】
上記工程（Ｓ１０、Ｓ２０）を実施することにより、図１に示すような本発明の実施の形態における半導体素子１０を製造することができる。
【００３５】
図３は、本発明の実施の形態における半導体素子１０の製造方法を詳細に示すフローチャートである。図１および図３を参照して、本発明の実施の形態における半導体素子１０の製造方法について詳細に説明する。
【００３６】
まず、図３に示すように、ＧａＮエピタキシャル成長層１２を準備する工程（Ｓ１０）を実施する。この工程（Ｓ１０）では、基板１１上にＧａＮエピタキシャル成長層１２を形成する。
【００３７】
次に、ＧａＮエピタキシャル成長層１２上にマスク層を形成する工程（Ｓ３０）を実施する。この工程（Ｓ３０）では、マスク層としては、たとえば、フォトレジストを用いる。なお、この工程（Ｓ３０）では、マスク層として一般的なフォトレジストを用いているが、特にこれに限定されない。たとえば、ＳｉＮなどの絶縁膜などにフォトリソグラフィーパターンをエッチング転写してマスクとすることもできる。また、多層のマスクを用いることもできる。
【００３８】
次に、露光を行なう工程（Ｓ４０）を実施する。露光は、たとえば、紫外線露光によってＧａＮエピタキシャル成長層１２上に塗布されたフォトレジストに直接レジストマスクパターンを描写する。このレジストマスクパターンは所定形状とし、本実施の形態では、六角形の形状としている。
【００３９】
次いで、現像を行なう工程（Ｓ５０）を実施する。この工程（Ｓ５０）では、たとえばポジ型の場合、紫外線で露光された部分を溶かす。逆に、ネガ型の場合は紫外線で露光された部分以外の部分を現像処理により溶解する。本実施の形態では、上記レジストマスクの形状から、平面形状が六角形のマスク層が形成されている。この六角形の各辺は、ＧａＮエピタキシャル成長層１２の基板１１に対する垂直な方向（面）が側壁１２ａとなるため、側壁１２ａがｍ面に合致するようにマスク層を形成する。つまり、平面形状が六角形のマスク層の外周の各辺の伸びる方向は、ＧａＮエピタキシャル成長層１２のｍ面に実質的に平行な方向としている。
【００４０】
次いで、ドライエッチングを行なう工程（Ｓ６０）を実施する。この工程（Ｓ６０）では、たとえば、Ｃｌ（塩素）系ガスまたはＨＩ（ヨウ化水素酸）系ガスの雰囲気下で上述したマスク層をマスクとしてＩＣＰ（inductively coupled plasma：誘導結合プラズマ）エッチングを行なう。ＣｌガスまたはＨＩガスにアルゴンガスやキセノンガスなどの不活性ガスを混ぜてもよい。この場合には、ＣｌガスまたはＨＩガスと不活性ガスとの比は２：１で行なうことが好ましい。また、ＩＣＰエッチングは、たとえば、雰囲気圧力を０．３Ｐａ〜１Ｐａとし、２００Ｗのバイアスを印加することにより行なう。
【００４１】
この工程（Ｓ６０）では、平面形状が六角形のマスク層により、マスク層に覆われていない六角形以外の部分においてエッチングが進行し、ＧａＮエピタキシャル成長層１２の側壁１２ａを形成することができる。ただし、このドライエッチングにより形成された側壁１２ａの表面は平滑ではなく、いわゆる荒れた状態になっている。
【００４２】
最後に、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）を実施する。この工程（Ｓ２０）では、上記のレジストマスク層を除去するとともに、平面形状が六角形のＧａＮエピタキシャル成長層１２に対して、ｍ面が反応律速面となるウエットエッチングを実施する。
【００４３】
実施の形態では、この工程（Ｓ２０）では、熱ＳＰＭ（sulfuric acid hydrogen peroxide mixture）または有機系アルカリ洗浄液をエッチング液として用いている。熱ＳＰＭは、硫酸（含有率９６％）：過酸化水素水（濃度３０％）＝（４〜６）：１のものであって常温以上（たとえば５０℃以上）に加熱されたものとし、好ましくは、硫酸（含有率９６％）：過酸化水素水（濃度３０％）＝５：１としている。また、熱ＳＰＭを９０℃以上１３０℃以下としてウエットエッチングを行なうことがより好ましい。９０℃より低い温度でウエットエッチングを行なうと、反応速度が低下するからである。一方、１３０℃より高い温度でウエットエッチングを行なうと、熱ＳＰＭ中の過酸化水素水が沸騰するためである。
【００４４】
有機系アルカリ洗浄液は、アンモニア基を有し、ｐＨ９〜１４の洗浄液である。有機アルカリ洗浄液は、たとえば、セミコクリーン（フルウチ化学（株）製）を用いることができる。
【００４５】
工程（Ｓ２０）では、ＧａＮエピタキシャル成長層１２の（０００１）面に対してエッチング液によるエッチングが生じない。（０００１）面に対して垂直な方向の面に対しては非常に遅い速度でエッチング液によるエッチングが進行する。そして、（１−１００）面と等方位面である、（０−１１０）面、（−１０１０）面、（−１１００）面、（０１−１０）面、および（１０−１０）面、すなわちｍ面にはエッチング液によるエッチングがほとんど進行しない（他の面に比べて極めてエッチング速度が遅い）。そのため、ドライエッチングを行なう工程（Ｓ６０）後の側壁１２ａは荒れているが、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）後では、ｍ面でエッチングが進行しないので、ドライエッチングを行なう工程（Ｓ６０）により形成された側壁１２ａの表面においてｍ面ではない凸部が優先的にエッチングにより除去されることにより、ｍ面が側壁１２ａとなり、側壁１２ａの表面は平滑となる。また、ドライエッチングを行なう工程（Ｓ６０）において、ドライエッチングのダメージを受けた部分がウエットエッチング工程（Ｓ２０）を実施することにより除去される。なお、電極１３，１４は、工程（Ｓ３０）に先立ち形成しておいてもよいし、工程（Ｓ２０）の後に形成してもよい。
【００４６】
上記工程（Ｓ１０〜Ｓ６０）を実施することにより、図１に示すような側壁１２ａが平滑である本発明の実施の形態における半導体素子１０を製造することができる。
【００４７】
なお、実施の形態では、ドライエッチング工程（Ｓ６０）を実施したが、特にこれに限定されない。たとえば、ウエットエッチングを行なう工程（Ｓ２０）に先立ちＧａＮエピタキシャル成長層１２を六角柱状に加工する工程を、研磨やその他の機械的加工法により行なうこともできる。
【００４８】
次に、実施の形態における半導体素子１０の変形例について説明する。図４は、本発明の実施の形態の変形例における半導体素子を示す概略斜視図である。図４を参照して、変形例における半導体素子について説明する。変形例における半導体素子２０は、図１に示した半導体素子１０と基本的には同じ構成であるが、ＧａＮエピタキシャル成長層の形状において異なる。
【００４９】
具体的には、半導体素子２０は、図４に示すように、基板１１と、ＧａＮエピタキシャル成長層２２と、電極１３，１４とを備えている。ＧａＮエピタキシャル成長層２２は、（０００１）面（ｃ面）に対して垂直に上方に延びるとともに、平面形状が四角形となるように形成されている。また、側壁２２ａは、ＧａＮエピタキシャル成長層２２のｍ面からなり、側壁２２ｂは、ＧａＮエピタキシャル成長層２２のａ面からなる。
【００５０】
なお、ａ面とは、ｍ面に対して垂直な面方位のうちの、（１−２１０）面、（−１−１２０）面、（−２１１０）面、（−１２−１０）面、（１１−２０）面、（２−１−１０）面を意味する。
【００５１】
側壁２２ａのＲＭＳ粗さは０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下となり、平滑な面となる。一方、側壁２２ｂのＲＭＳ粗さは１０ｎｍよりも大きくなり、表面荒れを生じている。
【００５２】
次に、変形例における半導体素子２０の製造方法について説明する。変形例における半導体素子２０の製造方法は、実施の形態における半導体素子１０の製造方法と基本的には同じ構成であるが、露光を行なう工程（Ｓ４０）およびドライエッチングを行なう工程（Ｓ６０）において異なる。
【００５３】
具体的には、露光を行なう工程（Ｓ４０）では、紫外線露光により形成されるレジストマスクパターンは、四角形としている。これにより、現像を行なう工程（Ｓ５０）では、上記レジストマスクパターンの形状から、平面形状が四角形のマスク層ができている。なお、マスク層の対向する辺の組の１つは、ＧａＮエピタキシャル成長層１２のｍ面の伸びる方向（ｍ面に平行な方向）と実質的に同じ方向に伸びている。
【００５４】
また、ドライエッチングを行なう工程（Ｓ６０）では、マスク層で覆われていない部分においてＧａＮエピタキシャル成長層２２がエッチングされ、ＧａＮエピタキシャル成長層２２の外形（四角形）を形成することができる。
【００５５】
その後、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）を実施すれば、四角形の側壁２２ａに対して、ｍ面が反応律速面となるウエットエッチングが実施されることにより、エピタキシャル成長層２２は、平滑な側壁２２ａと表面荒れが残った状態の側壁２２ｂとを備える四角柱に形成される。
【００５６】
他の工程は、本発明の実施の形態における半導体素子１０と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００５７】
以上説明したように、本発明の実施の形態における半導体素子１０，２０の製造方法は、（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層１２，２２を準備する工程（Ｓ１０）と、（０００１）面と垂直方向であるｍ面が反応律速面となるウエットエッチングを行なうウエットエッチング工程（Ｓ２０）とを備えている。ウエットエッチング工程（Ｓ２０）においてｍ面（劈開面）が反応律速面あることを利用して、半導体素子１０，２０の側壁１２ａ，２２ａをｍ面とすることにより、側壁１２ａ，２２ａを平滑にすることができる。よって、本発明の実施の形態における半導体素子１０，２０の製造方法によれば、平滑な側壁１２ａ，２２ａを有する半導体素子１０，２０を製造することができる。
【００５８】
また、半導体素子１０，２０は、ＧａＮエピタキシャル成長層１２，２２を用いている。ＧａＮは堅くて、かつ脆いという性質を有しているが、本発明の実施の形態における半導体素子１０，２０の製造方法によれば、容易に平滑な側壁１２ａ，２２ａを形成することができる。そのため、利用可能性の範囲が広いＧａＮを用いて平滑な側壁１２ａ、２２ａを有する半導体素子１０，２０を製造することができる。
【００５９】
上記半導体素子１０，２０の製造方法において、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）では、熱ＳＰＭ（sulfuric acid hydrogen peroxide mixture）または有機系アルカリ洗浄液をエッチング液として用いてもよい。これにより、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）においてｍ面を反応律速面とするエッチングを確実に実施することができる。
【００６０】
上記半導体素子１０，２０の製造方法において、熱ＳＰＭの温度を９０℃以上１３０℃以下としてウエットエッチングを実施することが好ましい。これにより、工程（Ｓ２０）においてエッチング液として熱ＳＰＭを用いる場合に、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）をより促進することができる。この結果、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）の処理時間を短くして、半導体素子の製造効率を向上させることができる。
【００６１】
本発明の実施の形態における半導体素子１０，２０は、（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層１２，２２を準備する工程（Ｓ１０）と、（０００１）面と垂直方向であるｍ面が反応律速面となるウエットエッチングを実施するウエットエッチング工程（Ｓ２０）とにより製造され、ＧａＮエピタキシャル成長層１２，２２において形成された側壁１２ａ，２２ａがｍ面である。ｍ面が反応律速であるウエットエッチングを利用してｍ面を側壁とすることにより、基板１１，２１上に形成され、平滑な側壁１２ａ，２２ａを有する半導体素子１０，２０とすることができる。
【００６２】
本発明の実施の形態における半導体素子１０，２０は、（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層１２，２２を用いた半導体素子１０，２０であって、基板１１，２１と、基板１１，２１上に形成されたＧａＮエピタキシャル成長層１２，２２とを備え、ＧａＮエピタキシャル成長層１２，２２では、ｍ面により側壁１２ａ，２２ａが形成されている。これにより、基板１１，２１上に形成され、平滑な側壁１２ａ，２２ａを有する半導体素子１０，２０とすることができる。
【００６３】
上記半導体素子１０において側壁１２ａは、ＧａＮエピタキシャル成長層１２を囲むように形成され、ＧａＮエピタキシャル成長層１２の平面形状は六角形とすることが可能となる。これにより、ｍ面をすべて側壁１２ａとすることができる。よって、エピタキシャル成長層１２の側壁１２ａがすべて平滑である半導体素子１０とすることができる。
【００６４】
上記半導体素子１０，２０において、側壁１２ａのＲＭＳ粗さは、０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下とすることが可能となる。これにより、半導体素子１０，２０の側壁１２ａ，２２ａの表面粗さは非常に低くなる。よって、半導体素子１０，２０としての性能をさらに向上することができる。
【実施例１】
【００６５】
図５は、本発明の実施例１における半導体レーザを示す概略斜視図である。図５を参照して、本発明の実施例１における半導体レーザを説明する。本発明の実施例１における半導体レーザ１００は、たとえばファブリペロー型レーザとしている。
【００６６】
図５に示すように、半導体レーザ１００は、基板１０１と、ｎ型バッファー層１０２と、ｎ型クラッド層１０３と、アンドープガイド層１０４と、活性層１０５と、ｐ型電子ブロック層１０６と、ｐ型ガイド層１０７と、ｐ型クラッド層１０８と、ｐ型コンタクト層１０９と、ｎ型電極１２０、およびｐ型電極１３０とを備えている。
【００６７】
基板１０１上には、ｎ型バッファー層１０２、ｎ型クラッド層１０３、アンドープガイド層１０４、およびｐ型電子ブロック層１０６が積層するように形成されており、活性層１０５がアンドープガイド層１０４およびｐ型電子ブロック層１０６に挟まれている。ｎ型クラッド層１０３、アンドープガイド層１０４、活性層１０５、ｐ型電子ブロック層１０６、ｐ型ガイド層１０７、ｐ型クラッド層１０８、およびｐ型コンタクト層１０９からなる層は、基板１０１の（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層１１０としている。エピタキシャル成長層１１０において、１組の対向する側壁（図５において前後方向）１１０ａをｍ面とし、他の１組の対向する側壁（図５において左右方向）１１０ｂをａ面としている。
【００６８】
図５に示された半導体レーザ１００の構造をより具体的に説明すれば、基板１０１上には、ｎ型バッファー層１０２、ｎ型クラッド層１０３、アンドープガイド層１０４、活性層１０５、ｐ型電子ブロック層１０６、ｐ型ガイド層１０７、ｐ型クラッド層１０８、およびｐ型コンタクト層１０９が、この順序で積層されている。
【００６９】
また、実施例１においては、基板１０１はサファイヤよりなっている。基板１０１が絶縁性であり、基板１０１の裏面に電極を形成してもｎ型クラッド層１０３に電圧を印加することができないので、別の場所でｎ型クラッド層１０３と外部電源との電気的接続を確保する必要がある。このため、基板１０１の上にｎ型バッファー層１０２が形成されており、ｎ型バッファー層１０２の上にｎ型クラッド層１０３が形成されている。ｎ型バッファー層１０２は、たとえばｎ型ＧａＮからなり、図５において右方向に延びており、ｎ型バッファー層１０２の右側において、ｎ型バッファー層１０２の表面１０２ａの一部が露出している。そして、この露出した表面１０２ａにｎ型電極１２０が形成されている。
【００７０】
また、ｐ型コンタクト層１０９の上には、ｐ型電極１３０が形成されている。ｐ型電極１３０およびｎ型電極１２０は、たとえばＡｕ（金）などよりなっている。
【００７１】
活性層１０５はたとえばＩｎＧａＮ／ＧａＮよりなる多重量子井戸構造により構成されている。なお、単一の半導体材料よりなっていてもよい。活性層１０５は、ｎ型クラッド層１０３およびｐ型クラッド層１０８に沿って設けられ、所定の方向に伸びる複数の量子細線として、または各量子箱として形成されることができる。各量子細線は、その長手方向と直交する２方向に関して電子のエネルギー準位が離散的になるような寸法（たとえば数十ｎｍ程度）を有する。また、各量子箱は、互いに直交する３方向に関して電子のエネルギー準位が離散的になるような寸法（たとえば数十ｎｍ程度）を有する。このような量子構造を備えると状態密度が大きくなるので、発光効率が高められると共に、発光スペクトルが先鋭化される。
【００７２】
図５に示すように、ｎ型クラッド層１０３はたとえばｎ型ＡｌＧａＮよりなっている。アンドープガイド層１０４はたとえばアンドープＧａＮよりなっている。ｐ型電子ブロック層１０６はたとえばｐ型ＡｌＧａＮよりなっている。ｐ型ガイド層１０７はたとえばｐ型ＧａＮよりなっている。ｐ型クラッド層１０８はたとえばｐ型のＡｌＧａＮよりなっている。ｎ型クラッド層１０３およびｐ型クラッド層１０８は、活性層１０５に与えられるべきキャリアが伝導する導電層として機能する。このため、ｎ型クラッド層１０３およびｐ型クラッド層１０８は、活性層１０５を挟むように設けられている。また、ｎ型クラッド層１０３、ｐ型電子ブロック層１０６、ｐ型ガイド層１０７、およびｐ型クラッド層１０８は、それぞれ、活性層１０５にキャリア（電子および正孔）を閉じ込める閉じ込め層として機能する。つまり、ｎ型クラッド層１０３、活性層１０５、およびｐ型クラッド層１０８は、ダブルヘテロ接合を形成している。このため、発光に寄与するキャリアを活性層１０５に集中させることができる。
【００７３】
ｐ型コンタクト層１０９は、ｐ型電極１３０との接触をオーミック接触にするために形成される。ｐ型コンタクト層１０９はたとえばｐ型のＧａＮよりなっている。
【００７４】
なお、実施例１における半導体レーザ１００の各部分の寸法を例示的に以下に列挙すると、基板１０１の厚さはたとえば１００μｍであり、ｎ型バッファー層１０２の厚さはたとえば５μｍであり、ｎ型クラッド層１０３およびｐ型クラッド層１０８の各々の厚さはたとえば０．５μｍであり、アンドープガイド層１０４、活性層１０５、ｐ型電子ブロック層１０６、およびｐ型ガイド層１０７の各々の厚さはたとえば０．１μｍであり、ｐ型コンタクト層１０９の厚さはたとえば０．２μｍである。
【００７５】
次に、実施例１における半導体レーザ１００の製造方法について説明する。まず、図５に示すように、非導電性のサファイヤからなる基板１０１を準備する。そして、たとえば基板１０１の（０００１）面上にＭＯＣＶＤ（Metal-organic chemical vapor deposition）法を用いて、ｎ型バッファー層１０２、ｎ型クラッド層１０３、アンドープガイド層１０４、活性層１０５、ｐ型電子ブロック層１０６、ｐ型ガイド層１０７、ｐ型クラッド層１０８、およびｐ型コンタクト層１０９をこの順序で基板１０１上にＧａＮエピタキシャル成長させる。
【００７６】
次に、成膜装置（たとえばエピタキシャル成長炉）から取り出して、ＧａＮエピタキシャル成長層１１０に側壁を形成した。この側壁を形成する方法としては、上述したマスク層を形成する工程（Ｓ３０）、露光を行なう工程（Ｓ４０）、現像を行なう工程（Ｓ５０）、ドライエッチングを行なう工程（Ｓ６０）、およびウエットエッチング工程（Ｓ２０）を実施した。
【００７７】
詳細には、マスク層を形成する工程（Ｓ３０）では、ＧａＮエピタキシャル成長層１１０の対向する１組の側壁１１０ａがｍ面と平行に、当該１組の側壁１１０ａと直交する方向の１組の側壁１１０ｂがａ面と平行になるようにストライプパターンのマスク層を形成した。次に、露光を行なう工程（Ｓ４０）、現像を行なう工程（Ｓ５０）を実施した。
【００７８】
そして、ドライエッチングを行なう工程（Ｓ６０）では、ＧａＮエピタキシャル成長層１１０に対して、塩素系ＲＩＥエッチングを実施した。ドライエッチングは、ｎ型バッファー層１０２に達するまで実施し、ｎ型バッファー層１０２を露出させた。
【００７９】
次に、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）を実施した。エッチング液として熱ＳＰＭを用いた。熱ＳＰＭは、９６％硫酸と３０％過酸化水素水を５：１の割合で混合したものを用い、その温度を１２０℃としてウエットエッチングを行なった。
【００８０】
その後、ｐ型コンタクト層１０９の上面に電流狭窄のための窒化珪素（ＳｉＮ）などからなる絶縁膜（図示せず）とｐ型電極１３０を形成した。次いで、ｎ型バッファー層１０２の露出している表面１０２ａ上にｎ型電極１２０を形成し、ファセット（端面）コーティングを行なった。これにより、図５に示す実施例１における半導体レーザ１００を製造した。
【００８１】
一方、比較例１の半導体レーザは、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）を行なわずに、ファセットコーティングを行なった。これにより、比較例１における半導体レーザを製造した。
【００８２】
実施例１における半導体レーザ１００および比較例１における半導体レーザについて、発振のための閾値を測定した。
【００８３】
その結果、実施例１における半導体レーザ１００では、閾値は２．５ｋＡ／ｃｍ2であった。一方、比較例１における半導体レーザでは、閾値は３．０ｋＡ／ｃｍ2であった。
【００８４】
実施例１における半導体レーザ１００の閾値は、比較例１の半導体レーザの閾値よりも低くなっていることがわかった。これにより、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）を行なった実施例１における半導体レーザ１００は、側壁をｍ面とする側壁１１０ａの反射特性を向上することができ、レーザ特性の向上を図ることができた。
【００８５】
なお、実施例１における半導体レーザ１００は、ファブリペロー型レーザとしているが、特にこれに限定されない。半導体レーザとしては、ファブリペロー型レーザとすることが好ましい。ｍ面を側壁とする半導体レーザとしては、ファブリペロー型レーザは特にその特性を向上することができるからである。
【００８６】
以上説明したように、実施例１における半導体レーザ１００によれば、実施の形態における半導体素子を用いた半導体レーザ１００であって、半導体レーザ１００における光を出射する端面が、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）を実施することにより平滑化された半導体素子のｍ面である側壁１１０ａとしている。つまり、ｍ面に相当する側壁１１０ａは、その表面が平滑となる。よって、半導体レーザ１００は、優れた特性を有するものとなる。
【実施例２】
【００８７】
図６（Ａ）は、本発明の実施例２における光導波路を示す概略斜視図であり、図６（Ｂ）は、本発明の実施例２における光導波路を示す上面図である。図６（Ａ）および図６（Ｂ）を参照して、本発明の実施例２における光導波路を説明する。
【００８８】
実施例２における光導波路２００は、（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層を用いた光導波路である。光導波路２００は、基板２１０と、基板２１０上に形成された光導波路２００を構成するＧａＮエピタキシャル成長層とを備え、ＧａＮエピタキシャル成長層では、ｍ面により光導波路２００の側壁２２３ａが形成されている。
【００８９】
実施例２では、光導波路２００は、入射部２２１と、出射部２２２と、導波路部２２３とを備えている。導波路部２２３の１組の対向する側壁２２３ａは、ＧａＮエピタキシャル成長層のｍ面とした。
【００９０】
また、基板２１０は、サファイヤを用いた。ＧａＮエピタキシャル成長層は、アンドープＧａＮエピタキシャル成長層とした。また、幅Ｗを５μｍ、厚みＴを２μｍ、長さＬを１０ｍｍとした。入射部２２１および出射部２２２の平面形状は、導波路部２２３と接続される方向に向かって狭くなるようなテーパ状とした。
【００９１】
次に、実施例２における光導波路２００の製造方法について説明する。まず、図６に示すように、非導電性のサファイヤからなる基板２１０を準備する。そして、たとえば基板２１０の（０００１）面上にＭＯＣＶＤ法を用いて、アンドープＧａＮ層をエピタキシャル成長させた。
【００９２】
次に、いったん、上記アンドープＧａＮエピタキシャル成長層が形成された基板２１０を成膜装置（たとえばエピタキシャル成長炉）から取り出して、ＧａＮエピタキシャル成長層に入射部２２１、出射部２２２、導波路部２２３を備える光導波路２２０を形成した。この光導波路２２０を形成する方法としては、上述したマスク層を形成する工程（Ｓ３０）、露光を行なう工程（Ｓ４０）、現像を行なう工程（Ｓ５０）、ドライエッチングを行なう工程（Ｓ６０）、およびウエットエッチング工程（Ｓ２０）を実施した。
【００９３】
詳細には、マスク層を形成する工程（Ｓ３０）では、ＧａＮエピタキシャル成長層により形成される導波路部２２３（図６（Ａ）参照）の対向する１組の側壁２２３ａがｍ面と平行になるようなパターンのマスク層を形成した。次に、露光を行なう工程（Ｓ４０）、現像を行なう工程（Ｓ５０）を実施した。
【００９４】
そして、ドライエッチングを行なう工程（Ｓ６０）では、ＧａＮエピタキシャル成長層に対して、光導波路２００の形状が現れるように、ＨＩ系エッチングガスを用いたＩＣＰ−ＲＩＥ法を実施した。ドライエッチングは、基板２１０に達するまで実施し、基板２１０を露出させた。
【００９５】
次に、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）を実施した。エッチング液としてセミコクリーン（フルウチ化学（株）製）を用いた。ウエットエッチング工程（Ｓ２０）では、エッチング液の温度を３０度以下で１０分以上洗浄を行なった。
【００９６】
これにより、ＧａＮエピタキシャル成長層において形成された導波路部２２３の側壁２２３ａがｍ面である実施例２における光導波路２００を製造することができた。
【００９７】
一方、比較例２における光導波路は、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）を実施しなかった。これにより、比較例２における光導波路を製造した。
【００９８】
そして、実施例２における光導波路２００および比較例２に対して緑色光を導入して、減衰率を測定した。
【００９９】
その結果、実施例２における光導波路２００では、減衰率は８％であった。一方、比較例２における光導波路では、減衰率１２％であった。
【０１００】
実施例２における光導波路２００の減衰率は、比較例２の光導波路の減衰率よりも低くなっていることがわかった。これにより、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）を行なった実施例２における光導波路２００は、導波路部２２３の側壁２２３ａにおける散乱を抑制することができ、性能の向上を図ることができた。
【０１０１】
以上説明したように、実施例２の光導波路２００によれば、（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層を用いた光導波路であって、（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層を準備する工程と、（０００１）面と垂直方向であるｍ面が反応律速面となるウエットエッチングを行なうウエットエッチング工程（Ｓ３０）とにより製造され、ＧａＮエピタキシャル成長層において形成された光導波路の側壁２２３ａをｍ面としている。そのため、光導波路２００の側壁２２３ａの表面が平滑となる。よって、光導波路２００は、優れた特性を有するものとなる。
【実施例３】
【０１０２】
図７（Ａ）は、本発明の実施例３における面発光素子を示す上面図であり、図７（Ｂ）は、本発明の実施例３における面発光素子を示す側面図である。図７（Ａ）および図７（Ｂ）を参照して、本発明の実施例３における面発光素子を説明する。実施例３における面発光素子は、垂直キャビティ面発光レーザ（Vertical Cavity-Surface Emitting Laser：ＶＣＳＥＬ）３００としている。
【０１０３】
図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、面発光レーザ３００は、基板３０１と、ｎ型バッファー層３０２と、ｎ型ＤＢＲミラー層３０３と、ｎ型クラッド層３０４と、アンドープガイド層３０５と、活性層３０６と、ｐ型電子ブロック層３０７と、ｐ型ガイド層３０８と、ｐ型クラッド層３０９と、ｐ型ＤＢＲミラー層３１０と、ｐ型コンタクト層３１１と、ｎ型電極３３０と、ｐ型電極３４０とを備えている。
【０１０４】
基板３０１上には、ｎ型バッファー層３０２と、ｎ型ＤＢＲミラー層３０３と、ｎ型クラッド層３０４と、アンドープガイド層３０５、およびｐ型電子ブロック層３０７が積層するように形成されており、活性層３０６がアンドープガイド層３０５およびｐ型電子ブロック層３０７に挟まれている。ｎ型バッファー層３０２、ｎ型ＤＢＲミラー層３０３、ｎ型クラッド層３０４、アンドープガイド層３０５、活性層３０６、ｐ型電子ブロック層３０７、ｐ型ガイド層３０８、ｐ型クラッド層３０９、ｐ型ＤＢＲミラー層３１０、ｐ型コンタクト層３１１からなる層は、基板３０１の（０００１）面を主面とするＧａＮエピタキシャル成長層としている。エピタキシャル成長層のうち、ｎ型クラッド層３０４、アンドープガイド層３０５、活性層３０６、ｐ型電子ブロック層３０７、ｐ型ガイド層３０８、ｐ型クラッド層３０９、ｐ型ＤＢＲミラー層３１０、ｐ型コンタクト層３１１からなるエピタキシャル成長層３２０は、側壁がｍ面の六角柱の形状としている。
【０１０５】
図７に示された面発光レーザ３００の構造をより具体的に説明すれば、基板３０１上には、ｎ型バッファー層３０２、ｎ型ＤＢＲミラー層３０３、ｎ型クラッド層３０４、アンドープガイド層３０５、活性層３０６、ｐ型電子ブロック層３０７、ｐ型ガイド層３０８、ｐ型クラッド層３０９、ｐ型ＤＢＲミラー層３１０、およびｐ型コンタクト層３１１が、この順序で積層されている。
【０１０６】
また、実施例３においては、ｎ型電極３３０は、基板３０１の裏面に形成されている。ｐ型電極３４０は、環状の平面形状を有しており、ｐ型コンタクト層３１１の上に形成され、ｐ型電極３４０の内周側においてはｐ型コンタクト層３１１の表面３１１ａの一部が露出している。ｎ型電極３４０は、その平面形状を円形の中空を有し外形は円形としている。また、ｎ型電極３３０およびｐ型電極３４０は、たとえばＡｕ（金）などよりなっている。
【０１０７】
基板３０１はたとえばｎ型ＧａＮよりなっている。ｎ型バッファー層３０２はたとえばｎ型ＧａＮよりなっている。ｎ型ＤＢＲミラー層３０３はたとえばｎ型ＡｌＧａＮとｎ型ＧａＮとからなる層が複数積層した多層膜よりなっている。ｎ型クラッド層３０４はたとえばｎ型ＡｌＧａＮよりなっている。アンドープガイド層３０５はたとえばアンドープＧａＮよりなっている。活性層３０６はたとえばＡｌxＧａ1-xＮ層とＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ層とからなる。ｐ型電子ブロック層３０７はたとえばｐ型ＡｌＧａＮよりなっている。ｐ型ガイド層３０８はたとえばｐ型ＧａＮよりなっている。ｐ型クラッド層３０９はたとえばｐ型のＡｌＧａＮよりなっている。ｐ型ＤＢＲミラー層３１０はたとえばｐ型ＡｌＧａＮとｎ型ＧａＮとからなる層が複数積層した多層膜よりなっている。ｐ型コンタクト層３１１はたとえばｐ型ＧａＮよりなっている。
【０１０８】
基板３０１、ｎ型バッファー層３０２、ｎ型クラッド層３０４、アンドープガイド層３０５、活性層３０６、ｐ型電子ブロック層３０７、ｐ型ガイド層３０８、ｐ型クラッド層３０９、およびｐ型コンタクト層３１１は、実施例１と同様であるので、その説明は繰り返さない。ただし、活性層３０６の波長は４１０ｎｍとした。
【０１０９】
ｎ型ＤＢＲミラー層３０３およびｐ型ＤＢＲミラー層３１０は、分布反射型（Distributed Bragg Reflector：ＤＢＲ）である。また、ｎ型ＤＢＲミラー層３０３およびｐ型ＤＢＲミラー層３１０は、４１０ｎｍの波長の光に対して、その反射率を９８％とするように設計した。
【０１１０】
なお、実施例３における面発光レーザ３００の各部分の寸法を例示的に以下に列挙すると、基板３０１の厚さはたとえば１００μｍであり、ｎ型バッファー層３０２の厚さはたとえば１μｍであり、ｎ型ＤＢＲミラー層３０３の厚さはたとえば３μｍであり、ｎ型クラッド層３０４およびｐ型クラッド層３０９の各々の厚さはたとえば０．５μｍであり、アンドープガイド層３０５、活性層３０６、ｐ型電子ブロック層３０７、およびｐ型ガイド層３０８の各々の厚さはたとえば０．１μｍであり、ｐ型コンタクト層３１１の厚さはたとえば０．２μｍである。また、エピタキシャル成長層３２０の平面形状は六角形であり、その頂点を結ぶ最も長い距離である六角形の径は、たとえば１００μｍである。
【０１１１】
次に、実施例３における面発光レーザ３００の製造方法について説明する。まず、図７に示すように、導電性のＧａＮからなる基板３０１を準備する。そして、たとえば基板３０１の（０００１）面上にＭＯＣＶＤ法を用いて、ＧａＮエピタキシャル成長層を形成した。
【０１１２】
次に、ＧａＮエピタキシャル成長層が形成されたＧａＮ基板３０１を成膜装置（たとえばエピタキシャル成長炉）から取り出して、ＧａＮエピタキシャル成長層のうちエピタキシャル成長層３２０に側壁を形成した。この側壁を形成する方法としては、上述したマスク層を形成する工程（Ｓ３０）、露光を行なう工程（Ｓ４０）、現像を行なう工程（Ｓ５０）、ドライエッチングを行なう工程（Ｓ６０）、およびウエットエッチング工程（Ｓ２０）を実施した。
【０１１３】
詳細には、マスク層を形成する工程（Ｓ３０）では、ＧａＮエピタキシャル成長層のうちエピタキシャル成長層３２０の側壁がｍ面と平行になるように、平面形状が六角形のマスク層を形成した。次に、露光を行なう工程（Ｓ４０）、現像を行なう工程（Ｓ５０）を実施した。
【０１１４】
そして、ドライエッチングを行なう工程（Ｓ６０）では、ＧａＮエピタキシャル成長層のうちのエピタキシャル成長層３２０に対して、六角柱の形状が現れるように、塩素系エッチングガスを用いたＩＣＰ−ＲＩＥ法を実施した。ドライエッチングは、ｎ型ＤＢＲミラー層３０３に達するまで実施し、ｎ型ＤＢＲミラー層３０３を露出させた。
【０１１５】
次に、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）を実施した。エッチング液としてセミコクリーン（フルウチ化学（株）製）を用いた。ウエットエッチング工程（Ｓ２０）では、エッチング液の温度を３０度以下で１０分以上洗浄を行なった。
【０１１６】
最後に、ｎ型電極３３０およびｐ型電極３４０を形成した。これにより、ＧａＮエピタキシャル成長層のうちのエピタキシャル成長層３２０の側壁がｍ面である実施例３における面発光レーザ３００を製造することができた。
【０１１７】
一方、比較例３における面発光レーザは、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）を実施しなかった。これにより、比較例３における面発光レーザを製造した。
【０１１８】
そして、実施例３の面発光レーザ３００および比較例３の面発光レーザについて、実施例１と同様に発振のための閾値を測定した。
【０１１９】
その結果、実施例３における面発光レーザ３００では、閾値は６．０ｋＡ／ｃｍ2であった。一方、比較例３における面発光レーザでは、閾値は７．５ｋＡ／ｃｍ2であった。
【０１２０】
なお、実施例３では、面発光素子として面発光レーザ３００を例に挙げて説明したが、特にこれに限定されない。面発光素子として、たとえば、ＬＥＤ（発光ダイオード、Light Emitting Diode）が挙げられる。
【０１２１】
実施例３における面発光レーザ３００の閾値は、比較例３の面発光レーザの閾値よりも低くなっていることがわかった。このことから、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）を行なうことにより、エピタキシャル成長層３２０の側壁ではＲＩＥプラズマダメージ層が除去され、キャリアの表面再結合速度が小さくなって非発光再結合が減少したことがわかった。よって、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）を行なった実施例３における面発光レーザ３００は、エピタキシャル成長層３２０の側壁の反射特性を向上でき、レーザ特性の向上を図ることができたことがわかった。
【０１２２】
以上説明したように、実施例３における面発光素子の一例である面発光レーザ３００によれば、実施の形態における半導体素子を用いた面発光素子であって、面発光レーザの側壁が、半導体素子の側壁としている。側壁をｍ面とし、ｍ面が反応律速面となるウエットエッチング工程（Ｓ２０）を実施しているため、側壁の表面は平滑となる。よって、面発光レーザ３００は高性能な素子とすることができる。
【実施例４】
【０１２３】
本発明の実施例４として、半導体素子の構造を確認した。具体的には、実施例４における半導体素子としては、図８に示す半導体素子３０としている。この半導体素子３０を用いて、ウエットエッチング工程（Ｓ３０）において、ｍ面が律速面として反応することを実験により確認した。
【０１２４】
図８は、本発明の実施例４におけるマスク層を除去する前の半導体素子を示す概略模式図である。図８を参照して、実施例４における半導体素子について説明する。実施例４における半導体素子３０は、ＧａＮエピタキシャル成長層の積層構造が図１に示した半導体素子１０と基本的には同じ構成であるが、ＧａＮエピタキシャル成長層の形状において異なる。
【０１２５】
具体的には、半導体素子３０は、図８に示すように、基板３１と、ＧａＮエピタキシャル成長層３２とを備えている。そして、ＧａＮエピタキシャル成長層３２の平面形状が２つの四角形であり、ＧａＮエピタキシャル成長層３２は２つの立方体としている。ＧａＮエピタキシャル成長層３２は、（０００１）面（ｃ面）に対して垂直に上方に延びる。また、側壁３２ａは、ＧａＮエピタキシャル成長層３２のｍ面からなり、側壁３２ｂは、ＧａＮエピタキシャル成長層３２のａ面からなる。
【０１２６】
なお、基板３１は、サファイヤ基板を用いている。サファイヤ基板上のＧａＮエピタキシャル成長層の（１−１００）面とサファイヤ基板の（１−１００）面とは、サファイヤ基板およびＧａＮエピタキシャル成長層のｃ面と垂直な軸である（０００１）軸を回転軸として、３０°ずれることが知られている。
【０１２７】
次に、実施例４における半導体素子３０の製造方法について説明する。実施例４における半導体素子３０の製造方法は、実施の形態における半導体素子１０の製造方法と基本的には同じ構成であるが、露光を行なう工程（Ｓ４０）およびドライエッチングを行なう工程（Ｓ６０）において異なる。
【０１２８】
具体的には、露光を行なう工程（Ｓ４０）では、紫外線露光により形成されるレジストマスクパターンは、ストライプパターンとしている。これにより、現像を行なう工程（Ｓ５０）では、上記レジストマスクパターンの形状から、平面形状が２つの四角形であるマスク層３３ができた。
【０１２９】
また、ドライエッチングを行なう工程（Ｓ６０）では、マスク層３３で覆われていない部分においてＧａＮエピタキシャル成長層３２をエッチングし、ＧａＮエピタキシャル成長層３２の外形（２つの四角形）を形成した。実施例４では、この工程（Ｓ６０）では、塩素系ＲＩＥを行なった。
【０１３０】
その後、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）を実施した。実施例４では、２つの四角形の側壁３２ａ，３２ｂに対して、熱ＳＰＭにより、ウエットエッチングを実施した。
【０１３１】
他の工程は、本発明の実施の形態における半導体素子１０と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１３２】
次に、実施例４における半導体素子３０について、図９および図１０を用いて、説明をする。図９は、本発明の実施例４における半導体素子３０のドライエッチング工程（Ｓ６０）後の側壁を示すＳＥＭ（電子顕微鏡）による俯瞰図である。図１０は、本発明の実施例４における半導体素子３０のウエットエッチング工程（Ｓ２０）後のｍ面の側壁とａ面の側壁とを示すＳＥＭ（電子顕微鏡）による俯瞰図である。
【０１３３】
ドライエッチング工程（Ｓ６０）を実施すると、図９に示すように、側壁３２ａは荒れた面となることがわかる。なお、この側壁３２ａは、ｍ面が完全に現れていないと考えられる。
【０１３４】
次に、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）を実施すると、図１０に示すように、ｍ面を側壁とする側壁３２ａは平滑な面となった。
【０１３５】
このことから、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）を実施することにより、ｍ面が現れるまで側壁３２ａの荒れた部分がウエットエッチングによって除去され、ｍ面が露出することで、側壁３２ａは平滑となることがわかった。また、ｍ面が露出したのち、エッチングが進行しないことから、ｍ面が律速面として反応していることがわかった。
【０１３６】
また、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）で熱ＳＰＭを用いることにより、ウエットエッチングを一定条件（たとえば側壁３２ａにｍ面が現れた後もウエットエッチングを行なう条件）下で進めると、マスク層３３を除去できるとともに、半導体素子３０を構成するｃ面と垂直な方向にはエッチングは反応しなかった。そのため、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）で熱ＳＰＭを用いることにより、マスク層３３を除去する工程が不要となるので、半導体素子３０を製造する工程を簡略化できることがわかった。
【０１３７】
一方、ａ面を側壁とする側壁３２ｂは、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）を実施すると、図１０に示すように、その表面はファセットが現れただけであり、荒れたままであった。このことからも、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）は、ｍ面が律速面として反応していることがわかった。
【０１３８】
なお、実施例４では、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）では、熱ＳＰＭを用いたが、熱ＳＰＭと同様の効果をもつエッチング液として、たとえば有機アルカリ洗浄液は同様の効果を有することがわかった。また、有機アルカリ洗浄液の一例として、セミコクリーン（フルウチ化学（株）製）は室温で同様の効果を有することもわかった。
【０１３９】
なお、実施例４における半導体素子３０については、側壁３２ｂのＧａＮエピタキシャル成長層のａ面と、基板であるサファイヤの劈開面である（１−１００）面が平行であることから、半導体素子３０において側壁３２ｂと平行な方向に分離することが容易であり、側壁３２ｂ方向を長手とする直方体形状の素子を作ることが可能となる。これは、長共振器のファブリペロー型レーザ素子を形成する際などに有利となる。
【０１４０】
以上説明したように、実施例４における半導体素子３０によれば、基板３１上に形成されたＧａＮエピタキシャル成長層にウエットエッチング工程（Ｓ２０）を実施すると、ｍ面が現れた側壁である側壁３２ａは平滑な面となり、ａ面が現れた側壁である側壁３２ｂは荒れた面となった。つまり、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）では、ＧａＮエピタキシャル成長層のｍ面が反応律速面となることがわかる。
【０１４１】
また、ウエットエッチング工程（Ｓ２０）では、ＧａＮエピタキシャル成長層のｍ面が反応律速面となるので、六方晶のｍ面に沿って側壁を形成すると、容易に平滑な面を形成することができる。
【０１４２】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】本発明の実施の形態における半導体素子の概略斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態における半導体素子の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態における半導体素子の製造方法を詳細に示すフローチャートである
【図４】本発明の実施の形態の変形例における半導体素子を示す概略斜視図である。
【図５】本発明の実施例１における半導体レーザを示す概略斜視図である。
【図６】（Ａ）は、本発明の実施例２における光導波路を示す概略斜視図であり、（Ｂ）は、本発明の実施例２における光導波路を示す上面図である。
【図７】（Ａ）は、本発明の実施例３における面発光素子を示す上面図であり、（Ｂ）は、本発明の実施例３における面発光素子を示す側面図である。
【図８】本発明の実施例４におけるマスク層を除去する前の半導体素子を示す概略模式図である。
【図９】本発明の実施例４における半導体素子のドライエッチング工程後の側壁を示すＳＥＭ（電子顕微鏡）による俯瞰図である。
【図１０】本発明の実施例４における半導体素子のウエットエッチング工程後のｍ面の側壁とａ面の側壁とを示すＳＥＭ（電子顕微鏡）による俯瞰図である。
【符号の説明】
【０１４４】
１０，２０，３０  半導体素子、１１，２１，３１，１０１，２１０，３０１  基板、１１ａ  表面、１２，２２，３２，１１０，３２０  エピタキシャル成長層、１２ａ，２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂ，１１０ａ，１１０ｂ，２２３ａ  側壁、１３，１４，１２０，１３０，３３０，３４０  電極、３３  マスク層、１００  半導体レーザ、１０２，３０２  ｎ型バッファー層、１０２ａ，３１１ａ  表面、１０３，３０４  ｎ型クラッド層、１０４，３０５  アンドープガイド層、１０５，３０６  活性層、１０６，３０７  ｐ型電子ブロック層、１０７，３０８  ｐ型ガイド層、１０８，３０９  ｐ型クラッド層、１０９，３１１  ｐ型コンタクト層、２００  光導波路、２２１  入射部、２２２  出射部、２２３  導波路部、３００  面発光レーザ、３０３  ｎ型ＤＢＲミラー層、３１０  ｐ型ミラー層、Ｗ  幅、Ｔ  厚み、Ｌ  長さ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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