(57)【要約】【課題】  非極性面または半極性を主面とするｐ型のIII族窒化物半導体層に対して、良好なオーミックコンタクトをとることができる電極を有する窒化物半導体素子およびその製造方法を提供すること。【解決手段】  半導体レーザダイオード７０において、非極性面を主面とする基板１の主面にｐ型半導体層１２を成長させる。ｐ型半導体層１２におけるｐ型ＧａＮコンタクト層１９の、絶縁層６から露出する成長主面２５は、基板１の主面に平行な非極性面である。そして、ｐ型電極４を、Ｐｔが主として含有される下層が、絶縁層６から露出するｐ型ＧａＮコンタクト層１９の成長主面２５に接触するように、絶縁層６およびｐ型ＧａＮコンタクト層１９の成長主面２５に形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非極性面または半極性面を主面とするｐ型III族窒化物半導体層と、
前記ｐ型III族窒化物半導体層の主面に形成され、前記主面に接する接触領域にＰｔを含有する電極と
を有する、窒化物半導体素子。
【請求項２】
前記ｐ型III族窒化物半導体層の主面がｍ面である、請求項１に記載の窒化物半導体素子。
【請求項３】
非極性面または半極性面を主面とするｐ型III族窒化物半導体層の主面に電極を有する窒化物半導体素子の製造方法であって、
Ｐｔを含有する電極材料を、前記主面に接するように形成する電極形成工程を含む、窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記電極形成工程後、前記電極材料に対して４００℃以下でアニール処理を行なうアニール処理工程を含む、請求項３に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記アニール処理工程が、前記電極材料に対して２００℃でアニール処理を行なう工程である、請求項４に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記電極形成工程後、前記電極材料に対してアニール処理を行なわない、請求項３に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項７】
前記電極形成工程後の工程において、前記電極材料が晒される工程温度が４００℃以下に保持される、請求項３〜６のいずれか一項に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項８】
前記電極形成工程後の工程において、前記電極材料が晒される工程温度が２００℃以下に保持される、請求項３〜７のいずれか一項に記載の窒化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、III族窒化物半導体を用いた窒化物半導体素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
III-Ｖ族半導体においてＶ族元素として窒素を用いた半導体は「III族窒化物半導体」と呼ばれ、その代表例は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）である。一般には、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）と表わすことができる。
ｃ面を主面とする窒化ガリウム（ＧａＮ）基板上にIII族窒化物半導体（たとえば、ＧａＮ）を有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ：Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy）によって成長させる窒化物半導体の製造方法が知られている。この方法を適用することにより、ｎ型のＧａＮ層およびｐ型のＧａＮ層を有する窒化物半導体積層構造を形成することができる。そして、ＧａＮ基板の裏面にはｎ型電極が形成され、ｐ型のＧａＮ層の成長主面にはｐ型電極が形成される。
【０００３】
ｎ型電極として用いられる電極の具体例としては、Ａｌ電極が挙げられる。
一方、ｐ型電極としては、ＧａＮの電子親和力（４．１ｅＶ）とバンドギャップ（３．４ｅＶ）との和が大きいため、可能な限り大きな仕事関数を有する電極が適用され、たとえば、Ｐｄ（仕事関数：５．１ｅＶ）／Ａｕ電極などが適用される。Ｐｄ／Ａｕ電極は、アニール処理によりＧａＮと合金化するので、ｃ面を主面とするｐ型ＧａＮに対して良好にオーミックコンタクトをとることができる。
【０００４】
そして、上記した窒化物半導体積層構造は、窒化物半導体素子として、たとえば、レーザデバイス、発光デバイスなどに利用される。
【非特許文献１】T. Takeuchi et al., Jap. J. Appl. Phys. 39, 413-416, 2000
【非特許文献２】A. Chakraborty, B. A. Haskell, H. S. Keller, J. S. Speck, S.P. DenBaars, S. Nakamura and U. K. Mishra: Jap. J. Appl. Phys. 44 (2005) L173
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ｃ面以外の面、すなわち、ａ面、ｍ面などの非極性（ノンポーラ）面、または半極性（セミポーラ）面を成長主面とするＧａＮを成長させて、窒化物半導体積層構造を形成することが検討されている。
ところが、成長主面が異なれば、ＧａＮの表面における原子組成が異なる。たとえば、ｃ面を主面とするＧａＮでは、その表面における原子組成がほぼ全てＧａ原子である。一方、ｍ面を主面とするＧａＮでは、その表面における原子組成はＧａ原子：Ｎ原子＝１：１である。
【０００６】
そのため、アニール処理時におけるＧａＮと金属との反応性が異なる。たとえば、アニール処理をするときの温度（アニール温度）の適切値が異なる。ｃ面を主面とするＧａＮのｐ型電極として、Ｐｄ／Ａｕ電極を適用した場合、図１３に示すように、適切なアニール温度が６４０℃である。アニール温度が６４０℃であれば、ＰｄとＧａＮとの合金化反応が生じることにより、良好なオーミックコンタクトができる。一方、ｍ面を主面とするＧａＮのｐ型電極として、Ｐｄ／Ａｕを適用した場合、適切なアニール温度が２００℃である。つまり、ＧａＮの成長主面がｃ面である場合に比べて、適切なアニール温度が低く、この温度ではＰｄとＧａＮとの合金化反応が起こらず、良好なオーミックコンタクトをとることが困難である。
【０００７】
そこで、ｃ面以外の面方位を成長主面とするｐ型のIII族窒化物半導体に対して良好にオーミック接触できる電極を検討する必要がある。
本発明の目的は、非極性面または半極性を主面とするｐ型のIII族窒化物半導体層に対して、良好なオーミックコンタクトをとることができる電極を有する窒化物半導体素子およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための請求項１記載の発明は、非極性面または半極性面を主面とするｐ型III族窒化物半導体層と、前記ｐ型III族窒化物半導体層の主面に形成され、前記主面に接する接触領域にＰｔを含有する電極とを有する、窒化物半導体素子である。
この構成によれば、ｐ型III族窒化物半導体層の主面が非極性面または半極性面である。そして、上記した面方位の主面に形成される電極において、主面に接する接触領域には、Ｐｔが含有されている。これにより、非極性面または半極性面の主面にＰｔを接触させることができるため、ｐ型III族窒化物半導体層に対して、良好なオーミックコンタクトをとることができる。その結果、窒化物半導体素子の電気特性の低下を抑制することができる。
【０００９】
なお、非極性面とは、ａ面およびｍ面である。半極性面の具体例は、（１０−１−１）面、（１０−１−３）面、（１１−２２）面などである。
これら非極性面および半極性面のうち、前記ｐ型III族窒化物半導体層の主面は、請求項２に記載されているように、ｍ面であることが好ましい。
ｐ型III族窒化物半導体層の主面がｍ面であれば、結晶成長を極めて安定に行なうことができ、ｃ面やその他の結晶面を結晶成長の主面とする場合に比較して、結晶性を向上させることができる。その結果、高性能の窒化物半導体素子の作製が可能になる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、非極性面または半極性面を主面とするｐ型III族窒化物半導体層の主面に電極を有する窒化物半導体素子の製造方法であって、Ｐｔを含有する電極材料を、前記主面に接するように形成する電極形成工程を含む、窒化物半導体素子の製造方法である。
この方法によれば、Ｐｔを含有する電極材料が、ｐ型III族窒化物半導体層の主面（非極性面または半極性面）に接するように電極を形成するので、非極性面または半極性面の主面にＰｔを接触させることができる。そのため、ｐ型III族窒化物半導体層に対して、良好なオーミックコンタクトをとることができる。その結果、窒化物半導体素子において、電気特性の低下を抑制することができる。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、前記電極形成工程後、前記電極材料に対して４００℃以下でアニール処理を行なうアニール処理工程を含む、請求項３に記載の窒化物半導体素子の製造方法である。
ｃ面を主面とするIII族窒化物半導体と、非極性面または半極性面を主面とするIII族窒化物半導体とでは、これらの表面における原子組成が異なる。そのため、アニール処理時におけるIII族窒化物半導体と電極材料との反応性が異なる。たとえば、アニール処理するときの温度（アニール温度）の適切値が異なる。ｍ面を成長主面とするｐ型ＧａＮにＰｔを含有する電極材料を形成し、この材料をアニール処理する場合、適切なアニール温度は２００℃であり、４００℃を超えると、ｐ型ＧａＮに対する電極のコンタクト特性が低下する場合がある。
【００１２】
そのため、ｐ型III族窒化物半導体層の主面（非極性面または半極性面）に形成された電極をアニール処理する場合、そのアニール温度は、４００℃以下であることが好ましい。
請求項４に記載の発明では、電極材料に対して４００℃以下でアニール処理を行なうので、ｐ型III族窒化物半導体層に対する電極のオーミック特性の低下を抑制することができる。その結果、窒化物半導体素子の電気特性の低下を抑制することができる。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、前記アニール処理工程が、前記電極材料に対して２００℃でアニール処理を行なう工程である、請求項４に記載の窒化物半導体素子の製造方法である。
上記したように、非極性面の一例であるｍ面に形成された電極のアニール温度の適切値は、２００℃である。そのため、電極材料のアニール処理を２００℃で行なえば、ｐ型III族窒化物半導体層に対して、電極を極めて良好にオーミック接触させることができる。その結果、窒化物半導体素子において、優れた電気特性を発現させることができる。
【００１４】
また、Ｐｔ（仕事関数：５．３ｅＶ）は、Ｐｄ（仕事関数：５．１ｅＶ）よりも仕事関数が大きい。そのため、ｐ型III族窒化物半導体とＰｔを含有する電極材料との合金化反応が生じない場合でも、良好なオーミックコンタクトをとることができる。したがって、請求項６に記載されているように、前記電極形成工程後、アニール処理を行なわない場合でも、良好にオーミック接触させることができ、窒化物半導体素子において、優れた電気的特性を発現させることができる。
【００１５】
また、請求項７に記載の発明は、前記電極形成工程後の工程において、前記電極材料が晒される工程温度が４００℃以下に保持される、請求項３〜６のいずれか一項に記載の窒化物半導体素子の製造方法である。
上記したように、ｐ型III族窒化物半導体層の主面（非極性面または半極性面）に形成された電極材料を、４００℃を超える温度でアニール処理すると、ｐ型III族窒化物半導体層に対する電極のオーミック特性が低下して、窒化物半導体素子の電気特性が低下する場合がある。
【００１６】
請求項７に記載の発明では、電極形成工程後の工程において、電極材料が晒される工程温度が４００℃以下に保持されるので、ｐ型III族窒化物半導体層に対する電極のオーミック特性の低下を抑制することができる。その結果、窒化物半導体素子の電気特性の低下を抑制することができる。
また、請求項８に記載の発明は、前記電極形成工程後の工程において、前記電極材料が晒される工程温度が２００℃以下に保持される、請求項３〜７のいずれか一項に記載の窒化物半導体素子の製造方法である。
【００１７】
上記したように、電極材料のアニール処理を２００℃で行なうか、あるいは、アニール処理を行なわないことによって、窒化物半導体素子において、優れた電気特性を発現させることができる。
請求項８に記載の発明では、電極形成工程後の工程において、電極材料が晒される工程温度が２００℃以下に保持される。そのため、たとえば、電極材料のアニール処理を２００℃で行なうか、あるいは、アニール処理を行なわないことによって、ｐ型III族窒化物半導体層に対して、電極を極めて良好にオーミック接触させることができる。その結果、窒化物半導体素子において、優れた電気特性を発現させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザダイオードの構成を説明するための斜視図であり、図２は、図１のII−II線に沿う縦断面図であり、図３は、図１のIII−III線に沿う横断面図である。
この半導体レーザダイオード７０は、基板１と、基板１上に結晶成長によって形成されたIII族窒化物半導体積層構造２と、基板１の裏面（III族窒化物半導体積層構造２と反対側の表面）に接触するように形成されたｎ型電極３と、III族窒化物半導体積層構造２の成長主面に接触するように形成されたｐ型電極４とを備えたファブリペロー型のものである。
【００１９】
基板１は、この実施形態では、ＧａＮ単結晶基板で構成されている。この基板１は、非極性面を主面としたものである。非極性面とは、ａ面またはｍ面である。この主面上における結晶成長によって、III族窒化物半導体積層構造２が形成されている。したがって、III族窒化物半導体積層構造２は、非極性面を結晶成長主面とするIII族窒化物半導体からなる。
【００２０】
III族窒化物半導体積層構造２は、発光層１０と、ｎ型半導体層１１と、ｐ型半導体層１２とを備えている。ｎ型半導体層１１は発光層１０に対して基板１側に配置されており、ｐ型半導体層１２は発光層１０に対してｐ型電極４側に配置されている。こうして、発光層１０が、ｎ型半導体層１１およびｐ型半導体層１２によって挟持されていて、ダブルヘテロ接合が形成されている。発光層１０には、ｎ型半導体層１１から電子が注入され、ｐ型半導体層１２から正孔が注入される。これらが発光層１０で再結合することにより、光が発生するようになっている。
【００２１】
ｎ型半導体層１１は、基板１側から順に、ｎ型ＧａＮコンタクト層１３（たとえば２μｍ厚）、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４（１．５μｍ厚以下。たとえば１．０μｍ厚）およびｎ型ＧａＮガイド層１５（たとえば０．１μｍ厚）を積層して構成されている。一方、ｐ型半導体層１２は、発光層１０の上に、順に、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１６（たとえば２０ｎｍ厚）、ｐ型ＧａＮガイド層１７（たとえば０．１μｍ厚）、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８（１．５μｍ厚以下。たとえば０．４μｍ厚）およびｐ型ＧａＮコンタクト層１９（たとえば０．３μｍ厚）を積層して構成されている。
【００２２】
ｎ型ＧａＮコンタクト層１３およびｐ型ＧａＮコンタクト層１９は、それぞれｎ型電極３およびｐ型電極４とのオーミックコンタクトをとるための低抵抗層である。ｎ型ＧａＮコンタクト層１３は、ＧａＮにたとえばｎ型ドーパントとしてのＳｉを高濃度にドープ（ドーピング濃度は、たとえば、３×１０18ｃｍ-3）することによってｎ型半導体とされている。また、ｐ型ＧａＮコンタクト層１９は、ｐ型ドーパントとしてのＭｇを高濃度にドープ（ドーピング濃度は、たとえば、３×１０19ｃｍ-3）することによってｐ型半導体層とされている。
【００２３】
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８は、発光層１０からの光をそれらの間に閉じ込める光閉じ込め効果を生じるものである。ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４は、ＡｌＧａＮにたとえばｎ型ドーパントとしてのＳｉをドープ（ドーピング濃度は、たとえば、１×１０18ｃｍ-3）することによってｎ型半導体とされている。また、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８は、ｐ型ドーパントとしてのＭｇをドープ（ドーピング濃度は、たとえば、１×１０19ｃｍ-3）することによってｐ型半導体層とされている。
【００２４】
ｎ型ＧａＮガイド層１５およびｐ型ＧａＮガイド層１７は、発光層１０にキャリア（電子および正孔）を閉じ込めるためのキャリア閉じ込め効果を生じる半導体層である。これにより、発光層１０における電子および正孔の再結合の効率が高められるようになっている。ｎ型ＧａＮガイド層１５は、ＧａＮにたとえばｎ型ドーパントとしてのＳｉをドープ（ドーピング濃度は、たとえば、１×１０18ｃｍ-3）することによりｎ型半導体とされており、ｐ型ＧａＮガイド層１７は、ＧａＮにたとえばｐ型ドーパントとしてのＭｇをドープする（ドーピング濃度は、たとえば、５×１０18ｃｍ-3）ことによってｐ型半導体とされている。
【００２５】
ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１６は、ＡｌＧａＮにｐ型ドーパントとしてのたとえばＭｇをドープ（ドーピング濃度は、たとえば、５×１０18ｃｍ-3）して形成されたｐ型半導体であり、発光層１０からの電子の流出を防いで、電子および正孔の再結合効率を高めている。
発光層１０は、たとえばＩｎＧａＮを含むＭＱＷ(multiple-quantum well)構造（多重量子井戸構造）を有しており、電子と正孔とが再結合することにより光が発生し、その発生した光を増幅させるための層である。発光層１０は、具体的には、ＩｎＧａＮ層（たとえば３ｎｍ厚）とＧａＮ層（たとえば９ｎｍ厚）とを交互に複数周期繰り返し積層して構成されている。この場合に、ＩｎＧａＮ層は、Ｉｎの組成比が５％以上とされることにより、バンドギャップが比較的小さくなり、量子井戸層を構成する。一方、ＧａＮ層は、バンドギャップが比較的大きなバリア層（障壁層）として機能する。たとえば、ＩｎＧａＮ層とＧａＮ層とは交互に２〜７周期繰り返し積層されて、ＭＱＷ構造の発光層１０が構成されている。発光波長は、量子井戸層（ＩｎＧａＮ層）におけるＩｎの組成を調整することによって、たとえば４００ｎｍ〜５５０ｎｍとされている。
【００２６】
ｐ型半導体層１２は、その一部が除去されることによって、リッジストライプ２０を形成している。より具体的には、ｐ型ＧａＮコンタクト層１９、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８およびｐ型ＧａＮガイド層１７の一部がエッチング除去され、横断面視ほぼ台形形状のリッジストライプ２０が形成されている。このリッジストライプ２０は、ｃ軸方向に沿って形成されている。
【００２７】
III族窒化物半導体積層構造２は、リッジストライプ２０の長手方向両端における劈開により形成された１対の端面２１，２２を有している。この１対の端面２１，２２は、互いに平行であり、いずれもｃ軸に垂直である。こうして、ｎ型ＧａＮガイド層１５、発光層１０およびｐ型ＧａＮガイド層１７によって、端面２１，２２を共振器端面とするファブリペロー共振器が形成されている。すなわち、発光層１０で発生した光は、共振器端面２１，２２の間を往復しながら、誘導放出によって増幅される。そして、増幅された光の一部が、共振器端面２１，２２からレーザ光として素子外に取り出される。
【００２８】
ｎ型電極３は、たとえばＡｌ金属からなり、基板１にオーミック接続されている。
ｐ型電極４は、Ｐｔを含有する金属からなり、たとえば、Ｐｔを主として含有し、ｐ型ＧａＮコンタクト層１９に接触する下層（仕事関数：５．３ｅＶ  層厚：５〜５０ｎｍ）と、Ａｕを主として含有し、上記下層に積層された上層（層厚：１０〜１５０ｎｍ）とからなる２層構造の金属からなる。ｐ型電極４は、ｐ型ＧａＮコンタクト層１９にオーミック接続されている。具体的には、ｐ型電極４がリッジストライプ２０の頂面のｐ型ＧａＮコンタクト層１９だけに接触するように、ｎ型ＧａＮガイド層１７およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８の露出面を覆う絶縁層６が設けられている。これにより、リッジストライプ２０に電流を集中させることができるので、効率的なレーザ発振が可能になる。
【００２９】
そして、ｐ型電極４は、Ｐｔが主として含有される下層が、リッジストライプ２０の頂面として絶縁層６から露出するｐ型ＧａＮコンタクト層１９の成長主面２５に接触するように、絶縁層６およびｐ型ＧａＮコンタクト層１９の成長主面２５に形成されている。
共振器端面２１，２２には、それぞれ絶縁膜２３，２４（図１では図示を省略した。）が形成されている。本実施形態の場合、共振器端面２１，２２は、ｃ面（＋ｃ面または−ｃ面）であり、共振器端面２１は、たとえば＋ｃ軸側端面であり、共振器端面２２は、たとえば−ｃ軸側端面である。この場合、共振器端面２１の結晶面は＋ｃ面であり、共振器端面２２の結晶面は−ｃ面である。
【００３０】
図４に図解的に示すように、＋ｃ面である共振器端面２１を被覆するように形成された絶縁膜２３は、たとえばＺｒＯ2の単層膜からなる保護膜である。これに対し、−ｃ面である共振器端面２２に形成された保護膜としての絶縁膜２４は、たとえばＳｉＯ2膜とＺｒＯ2膜とを交互に複数回（図４の例では５回）繰り返し積層した多重反射膜で構成されている。絶縁膜２３を構成するＺｒＯ2の単膜は、その厚さがλ／２ｎ1（ただし、λは発光層１０の発光波長。ｎ1はＺｒＯ2の屈折率）とされている。一方、絶縁膜２４を構成する多重反射膜は、膜厚λ／４ｎ2（但しｎ2はＳｉＯ2の屈折率）のＳｉＯ2膜と、膜厚λ／４ｎ1のＺｒＯ2膜とを交互に積層した構造となっている。＋ｃ面である共振器端面２１についても、必要な反射率に応じて、屈折率の異なる材料（たとえば、ＺｒＯ2およびＳｉＯ2）からなり前記膜厚の層の組み合わせからなる多層膜を保護膜として用いてもよい。
【００３１】
このような構造により、＋ｃ軸側端面２１における反射率は小さく、−ｃ軸側端面２２における反射率が大きくなっている。より具体的には、たとえば、＋ｃ軸側端面２１の反射率は２０％程度とされ、−ｃ軸側端面２２における反射率は９９．５％程度（ほぼ１００％）となる。したがって、＋ｃ軸側端面２１から、より大きなレーザ出力が出射されることになる。すなわち、この半導体レーザダイオード７０では、＋ｃ軸側端面２１が、レーザ出射端面とされている。
【００３２】
このような構成によって、ｎ型電極３およびｐ型電極４を電源に接続し、ｎ型半導体層１１およびｐ型半導体層１２から電子および正孔を発光層１０に注入することによって、この発光層１０内で電子および正孔の再結合を生じさせ、たとえば波長４００ｎｍ〜５５０ｎｍの光を発生させることができる。この光は、共振器端面２１，２２の間をガイド層１５，１７に沿って往復しながら、誘導放出によって増幅される。そして、レーザ出射端面である共振器端面２１から、より多くのレーザ出力が外部に取り出されることになる。
【００３３】
図５は、III族窒化物半導体の結晶構造のユニットセルを表した図解図である。III族窒化物半導体の結晶構造は、六方晶系で近似することができ、１つのIII族原子に対して４つの窒素原子が結合している。４つの窒素原子は、III族原子を中央に配置した正四面体の４つの頂点に位置している。これらの４つの窒素原子は、１つの窒素原子がIII族原子に対して＋ｃ軸方向に位置し、他の３つの窒素原子がIII族原子に対して−ｃ軸側に位置している。このような構造のために、III族窒化物半導体では、分極方向がｃ軸に沿っている。
【００３４】
ｃ軸は六角柱の軸方向に沿い、このｃ軸を法線とする面（六角柱の頂面）がｃ面（０００１）である。ｃ面に平行な２つの面でIII族窒化物半導体の結晶を劈開すると、＋ｃ軸側の面（＋ｃ面）はIII族原子が並んだ結晶面となり、−ｃ軸側の面（−ｃ面）は窒素原子が並んだ結晶面となる。そのため、ｃ面は、＋ｃ軸側と−ｃ軸側とで異なる性質を示すので、極性面(Polar Plane)と呼ばれる。
【００３５】
＋ｃ面と−ｃ面とは異なる結晶面であるので、それに応じて、異なる物性を示す。具体的には、＋ｃ面は、アルカリに強いなどといった化学反応性に対する耐久性が高く、逆に、−ｃ面は化学的に弱く、たとえば、アルカリに溶けてしまうことが分かっている。
一方、六角柱の側面がそれぞれｍ面（１０-１０）であり、隣り合わない１対の稜線を通る面がａ面（１１-２０）である。これらは、ｃ面に対して直角な結晶面であり、分極方向に対して直交しているため、極性のない平面、すなわち、非極性面(Nonpolar Plane)である。さらに、ｃ面に対して傾斜している（平行でもなく直角でもない）結晶面は、分極方向に対して斜めに交差しているため、若干の極性のある平面、すなわち、半極性面(Semipolar Plane)である。半極性面の具体例は、（１０-１-１）面、（１０-１-３）面、（１１-２２）面などの面である。
【００３６】
非特許文献１に、ｃ面に対する結晶面の偏角と当該結晶面の法線方向の分極との関係が示されている。この文献から、（１１-２４）面、（１０-１２）面なども分極の少ない結晶面であり、大きな偏光状態の光を取り出すために採用される可能性のある有力な結晶面であると言える。
非極性面の例として、たとえば、ｍ面を主面とするＧａＮ単結晶基板は、ｃ面を主面としたＧａＮ単結晶から切り出して作製することができる。切り出された基板のｍ面は、たとえば、化学的機械的研磨処理によって研磨され、（０００１）方向および（１１−２０）方向の両方に関する方位誤差が、±１°以内（好ましくは±０．３°以内）とされる。こうして、ｍ面を主面とし、かつ、転位や積層欠陥といった結晶欠陥のないＧａＮ単結晶基板が得られる。このようなＧａＮ単結晶基板の表面には、原子レベルの段差が生じているにすぎない。
【００３７】
このようにして得られるＧａＮ単結晶基板上に、有機金属気相成長法によって、半導体レーザダイオード構造を構成するIII族窒化物半導体積層構造２が成長させられる。
ｍ面を主面とするＧａＮ単結晶基板１上にｍ面を成長主面とするIII族窒化物半導体積層構造２を成長させてａ面に沿う断面を電子顕微鏡（ＳＴＥＭ：走査透過電子顕微鏡）で観察すると、III族窒化物半導体積層構造２には、転位の存在を表す条線が見られない。そして、表面状態を光学顕微鏡で観察すると、ｃ軸方向への平坦性（最後部と最低部との高さの差）は１０Å以下であることが分かる。このことは、発光層１０、とくに量子井戸層のｃ軸方向への平坦性が１０Å以下であることを意味し、発光スペクトルの半値幅を低くすることができる。
【００３８】
このように、無転位でかつ積層界面が平坦なｍ面III族窒化物半導体を成長させることができる。ただし、ＧａＮ単結晶基板１の主面のオフ角は±１°以内（好ましくは±０．３°以内）とすることが好ましく、たとえば、オフ角を２°としたｍ面ＧａＮ単結晶基板上にＧａＮ半導体層を成長させると、ＧａＮ結晶がテラス状に成長し、オフ角を±１°以内とした場合のような平坦な表面状態とすることができないおそれがある。
【００３９】
ｍ面を主面としたＧａＮ単結晶基板上に結晶成長させられるIII族窒化物半導体は、ｍ面を成長主面として成長する。ｃ面を主面として結晶成長した場合には、ｃ軸方向の分極の影響で、発光層１０での発光効率が悪くなるおそれがある。これに対して、非極性面であるｍ面を結晶成長主面とすれば、量子井戸層での分極が抑制され、発光効率が増加する。これにより、閾値の低下やスロープ効率の増加を実現できる。また、分極が少ないため、発光波長の電流依存性が抑制され、安定した発振波長を実現できる。
【００４０】
さらにまた、ｍ面を主面とすることにより、ｃ軸方向およびａ軸方向に物性の異方性が生じる。加えて、Ｉｎを含む発光層１０（活性層）には、格子歪みによる２軸性応力が生じている。その結果、量子バンド構造が、ｃ面を主面として結晶成長された活性層とは異なるものとなる。したがって、ｃ面を成長主面とした活性層の場合とは異なる利得が得られ、レーザ特性が向上する。
【００４１】
また、ｍ面を結晶成長の主面とすることによって、III族窒化物半導体の結晶成長を極めて安定に行なうことができるので、III族窒化物半導体積層構造２の結晶性を向上することができる。これにより、高性能の半導体レーザダイオードを実現することができる。
そして、絶縁層６から露出するｐ型ＧａＮコンタクト層１９の成長主面２５がｍ面であって、ｐ型電極４の下層がこの成長主面２５（ｍ面）に接触するように、ｐ型電極４が絶縁層６およびｐ型ＧａＮコンタクト層１９の成長主面２５に形成されている。すなわち、Ｐｔを含有する層がｍ面の成長主面２５に接触するようにｐ型電極４が形成される。これにより、成長主面２５がｍ面であるｐ型ＧａＮコンタクト層１９の成長主面２５にＰｔ（仕事関数：５．３ｅＶ）を接触させることができるため、ｐ型ＧａＮコンタクト層１９に対して、良好なオーミックコンタクトをとることができる。その結果、半導体レーザダイオード７０の電気特性の低下を抑制することができるので、レーザ特性を向上することができる。
【００４２】
発光層１０は、ｍ面を結晶成長主面として成長させられたIII族窒化物半導体からなるので、ここから発生する光は、ａ軸方向、すなわちｍ面に平行な方向に偏光しており、ＴＥモードの場合、その進行方向はｃ軸方向である。したがって、半導体レーザダイオード７０は、結晶成長主面が偏光方向に平行であり、かつ、ストライプ方向、すなわち導波路の方向が光の進行方向と平行に設定されている。これにより、ＴＥモードの発振を容易に生じさせることができ、レーザ発振を生じさせるための閾値電流を低減することができる。
【００４３】
また、この実施形態では、基板１としてＧａＮ単結晶基板を用いているので、III族窒化物半導体積層構造２は、欠陥の少ない高い結晶品質を有することができる。その結果、高性能の半導体レーザダイオードを実現できる。
さらにまた、実質的に転位のないＧａＮ単結晶基板上にIII族窒化物半導体積層構造を成長させることにより、このIII族窒化物半導体積層構造２は基板１の成長面（ｍ面）からの積層欠陥や貫通転位が生じていない良好な結晶とすることができる。これにより、欠陥に起因する発光効率低下などの特性劣化を抑制することができる。
【００４４】
図６は、III族窒化物半導体積層構造２を構成する各層を成長させるための処理装置の構成を説明するための図解図である。処理室３０内に、ヒータ３１を内蔵したサセプタ３２が配置されている。サセプタ３２は、回転軸３３に結合されており、この回転軸３３は、処理室３０外に配置された回転駆動機構３４によって回転されるようになっている。これにより、サセプタ３２に処理対象のウエハ３５を保持させることにより、処理室３０内でウエハ３５を所定温度に昇温することができ、かつ、回転させることができる。ウエハ３５は、前述のＧａＮ単結晶基板１を構成するＧａＮ単結晶ウエハである。
【００４５】
処理室３０には、排気配管３６が接続されている。排気配管３６はロータリポンプ等の排気設備に接続されている。これにより、処理室３０内の圧力は、１／１０気圧〜常圧とされ、処理室３０内の雰囲気は常時排気されている。
一方、処理室３０には、サセプタ３２に保持されたウエハ３５の表面に向けて原料ガスを供給するための原料ガス供給路４０が導入されている。この原料ガス供給路４０には、窒素原料ガスとしてのアンモニアを供給する窒素原料配管４１と、ガリウム原料ガスとしてのトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を供給するガリウム原料配管４２と、アルミニウム原料ガスとしてのトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）を供給するアルミニウム原料配管４３と、インジウム原料ガスとしてのトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）を供給するインジウム原料配管４４と、マグネシウム原料ガスとしてのエチルシクロペンタジエニルマグネシウム（ＥｔＣｐ2Ｍｇ）を供給するマグネシウム原料配管４５と、シリコンの原料ガスとしてのシラン（ＳｉＨ4）を供給するシリコン原料配管４６とが接続されている。これらの原料配管４１〜４６には、それぞれバルブ５１〜５６が介装されている。各原料ガスは、いずれも水素もしくは窒素またはこれらの両方からなるキャリヤガスとともに供給されるようになっている。
【００４６】
たとえば、ｍ面を主面とするＧａＮ単結晶ウエハをウエハ３５としてサセプタ３２に保持させる。この状態で、バルブ５２〜５６は閉じておき、窒素原料バルブ５１を開いて、処理室３０内に、キャリヤガスおよびアンモニアガス（窒素原料ガス）が供給される。さらに、ヒータ３１への通電が行なわれ、ウエハ温度が１０００℃〜１１００℃（たとえば、１０５０℃）まで昇温される。これにより、表面の荒れを生じさせることなくＧａＮ半導体を成長させることができるようになる。
【００４７】
ウエハ温度が１０００℃〜１１００℃に達するまで待機した後、窒素原料バルブ５１、ガリウム原料バルブ５２およびシリコン原料バルブ５６が開かれる。これにより、原料ガス供給路４０から、キャリヤガスとともに、アンモニア、トリメチルガリウムおよびシランが供給される。その結果、ウエハ３５の表面に、シリコンがドープされたＧａＮ層からなるｎ型ＧａＮコンタクト層１３が成長する。
【００４８】
次に、窒素原料バルブ５１、ガリウム原料バルブ５２およびシリコン原料バルブ５６に加えて、アルミニウム原料バルブ５３が開かれる。これにより、原料ガス供給路４０から、キャリヤガスとともに、アンモニア、トリメチルガリウム、シランおよびトリメチルアルミニウムが供給される。その結果、ｎ型ＧａＮコンタクト層１３上に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４がエピタキシャル成長させられる。
【００４９】
次いで、アルミニウム原料バルブ５３を閉じ、窒素原料バルブ５１、ガリウム原料バルブ５２およびシリコン原料バルブ５６を開く。これにより、原料ガス供給路４０から、キャリヤガスとともに、アンモニア、トリメチルガリウムおよびシランが供給される。その結果、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４上にｎ型ガイド層がエピタキシャル成長させられる。
【００５０】
次に、シリコン原料バルブ５６が閉じられ、多重量子井戸構造の発光層１０（活性層）の成長が行なわれる。発光層１０の成長は、窒素原料バルブ５１、ガリウム原料バルブ５２およびインジウム原料バルブ５４を開いてアンモニア、トリメチルガリウムおよびトリメチルインジウムをウエハ３５へと供給することによりＩｎＧａＮ層を成長させる工程と、インジウム原料バルブ５４を閉じ、窒素原料バルブ５１およびガリウム原料バルブ５２を開いてアンモニアおよびトリメチルガリウムをウエハ３５へと供給することにより、無添加のＧａＮ層を成長させる工程とを交互に実行することによって行なえる。たとえば、ＧａＮ層を始めに形成し、その上にＩｎＧａＮ層を形成する。これを、たとえば、５回に渡って繰り返し行なう。発光層１０の形成時には、ウエハ３５の温度は、たとえば、７００℃〜８００℃（たとえば７３０℃）とされることが好ましい。このとき、成長圧力は７００torr以上とすることが好ましく、これにより、耐熱性を向上することができる。
【００５１】
次いで、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１６が形成される。すなわち、窒素原料バルブ５１、ガリウム原料バルブ５２、アルミニウム原料バルブ５３およびマグネシウム原料バルブ５５が開かれ、他のバルブ５４，５６が閉じられる。これにより、ウエハ３５に向けて、アンモニア、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウムおよびエチルシクロペンタジエニルマグネシウムが供給され、マグネシウムがドープされたＡｌＧａＮ層からなるｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１６が形成されることになる。このｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１６の形成時には、ウエハ３５の温度は、１０００℃〜１１００℃（たとえば１０００℃）とされることが好ましい。
【００５２】
次に、アルミニウム原料バルブ５３が閉じられ、窒素原料バルブ５１、ガリウム原料バルブ５２およびマグネシウム原料バルブ５５が開かれる。これにより、ウエハ３５に向けて、アンモニア、トリメチルガリウムおよびエチルシクロペンタジエニルマグネシウムが供給され、マグネシウムがドープされたｐ型ＧａＮ層からなるガイド層１７が形成されることになる。このｐ型ＧａＮガイド層１７の形成時には、ウエハ３５の温度は、９００℃〜１１００℃（たとえば１０００℃）とされることが好ましい。
【００５３】
次いで、再び、アルミニウム原料バルブ５３が開かれる。すなわち、窒素原料バルブ５１、ガリウム原料バルブ５２、アルミニウム原料バルブ５３およびマグネシウム原料バルブ５５が開かれ、他のバルブ５４，５６が閉じられる。これにより、ウエハ３５に向けて、アンモニア、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウムおよびエチルシクロペンタジエニルマグネシウムが供給され、マグネシウムがドープされてｐ型とされたＡｌＧａＮ層からなるクラッド層１８が形成されることになる。このｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８の形成時には、ウエハ３５の温度は、９００℃〜１１００℃（たとえば１０００℃）とされることが好ましい。
【００５４】
次に、ｐ型ＧａＮコンタクト層１９が形成される。すなわち、窒素原料バルブ５１、ガリウム原料バルブ５２およびマグネシウム原料バルブ５５が開かれ、他のバルブ５３，５４，５６が閉じられる。これにより、ウエハ３５に向けて、アンモニア、トリメチルガリウムおよびエチルシクロペンタジエニルマグネシウムが供給され、マグネシウムがドープされたＧａＮ層からなるｐ型ＧａＮコンタクト層１９が形成されることになる。ｐ型ＧａＮコンタクト層１９の形成時には、ウエハ３５の温度は、９００℃〜１１００℃（たとえば１０００℃）とされることが好ましい。
【００５５】
ｐ型半導体層１２を構成する各層は、１０００℃以下の平均成長温度で結晶成長させられることが好ましい。これにより、発光層１０への熱ダメージを低減できる。
ウエハ３５（ＧａＮ単結晶基板１）上にIII族窒化物半導体積層構造２の構成層１０，１３〜１９を成長するのに際しては、いずれの層の成長の際も、処理室３０内のウエハ３５に供給されるガリウム原料（トリメチルガリウム）のモル分率に対する窒素原料（アンモニア）のモル分率の比であるＶ／III比は、１０００以上（好ましくは３０００以上）の高い値に維持される。
【００５６】
この実施形態では、このような高いＶ／III比を用い、かつ、ＧａＮ単結晶基板１とIII族窒化物半導体積層構造２との間にバッファ層を介在することなく、ｍ面等を主面とするIII族窒化物半導体積層構造２が、無転位の状態で、かつ、平坦に成長する。このIII族窒化物半導体積層構造２は、ＧａＮ単結晶基板１の主面から生じる積層欠陥や貫通転位を有していない。
【００５７】
こうして、ウエハ３５上にIII族窒化物半導体積層構造２が成長させられると、このウエハ３５は、エッチング装置に移され、たとえばプラズマエッチング等のドライエッチングによって、ｐ型半導体層１２の一部を除去してリッジストライプ２０が形成される。このリッジストライプ２０は、ｃ軸方向に平行になるように形成される。
リッジストライプ２０の形成後には、絶縁層６が形成される。絶縁層６の形成は、たとえば、リフトオフ工程を用いて行なわれる。すなわち、ストライプ状のマスクを形成した後、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８およびｐ型ＧａＮコンタクト層１９の全体を覆うように絶縁体薄膜を形成した後、この絶縁体薄膜をリフトオフしてｐ型ＧａＮコンタクト層１９を露出させるようにして、絶縁層６を形成できる。
【００５８】
次いで、ｐ型ＧａＮコンタクト層１９にオーミック接触するｐ型電極４が形成される。具体的には、たとえば、抵抗加熱または電子線ビームによる金属蒸着装置によって、絶縁層６から露出するｐ型ＧａＮコンタクト層１９および絶縁層６の全体を覆うように、ＰｔおよびＡｕが順に蒸着される。
Ａｕが蒸着されてＰｔ／Ａｕからなるｐ型電極４を構成する電極材料が形成された後には、Ａｕ膜の全体を覆うように、フォトレジストが形成される。次いで、このフォトレジストのプリベーク処理が、たとえば、４００℃以下、好ましくは、２００℃以下の温度で行なわれる。そして、ストライプ状のマスクを介してフォトレジストが露光され、現像された後、フォトレジストのポストベーク処理が、たとえば、４００℃以下、好ましくは、２００℃以下の温度で行なわれる。
【００５９】
その後は、現像されたフォトレジストを介してＰｔ／Ａｕ膜がエッチングされ、フォトレジストがリフトオフされることにより、ｐ型電極４が形成される。
ｐ型電極４が形成された後には、ｐ型電極４が、たとえば、酸素を含む雰囲気（たとえば大気雰囲気）下など、２００℃でアニール処理される。その後、ｎ型ＧａＮコンタクト層１３にオーミック接触するｎ型電極３が、ｐ型電極４と同様の方法により、形成される。
【００６０】
次の工程は、個別素子への分割である。すなわち、ウエハ３５をリッジストライプ２０に平行な方向およびこれに垂直な方向に劈開して、半導体レーザダイオードを構成する個々の素子が切り出される。共振器端面２１，２２をｃ面とする場合、リッジストライプに平行な方向に関する劈開はａ面に沿って行なわれる。また、リッジストライプ２０に垂直な方向に関する劈開はｃ面に沿って行なわれる。こうして、＋ｃ面からなる共振器端面２１と、−ｃ面からなる共振器端面２２とが形成される。一方、共振器端面２１，２２をａ面とする場合、リッジストライプに平行な方向に関する劈開はｃ面に沿って行なわれる。また、リッジストライプ２０に垂直な方向に関する劈開はａ面に沿って行なわれる。こうして、ａ面から成る共振器端面２１，２２が形成される。
【００６１】
次に劈開の方法について説明する。
劈開を行なう場合、基板１と、半導体積層構造２の成長方向の厚さとの総厚が２００μｍ以下であることが好ましく、そのため、予め基板１を機械的、化学的研磨を行なう場合もある。劈開の具体的方法は、まず、半導体積層構造２の表面に、ダイヤモンドペンによりスクライブラインを加える、またはレーザにより、半導体積層構造２の内部に焦点を合わせることで、半導体内部にスクライブラインを入れる。それ以外にも、スクライブラインとは、劈開にそった方向に半導体に損傷を加えることを意味する。次に、そのスクライブラインにそって、外部から応力を加えるなどして、劈開を行なう。劈開面がｃ面またはａ面であるので、対称性のよい劈開を行なうことができる。
【００６２】
次に、共振器端面２１，２２に、それぞれ前述の絶縁膜２３，２４が形成される。この絶縁膜２３，２４の形成は、たとえば、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）成膜法によって行なうことができる。こうして、図１〜３に示す半導体レーザダイオード７０を得ることができる。
以上のように得られる半導体レーザダイオード７０は、たとえば、配線回路基板のランド（図示せず）に塗布されたボンディングペーストに載置され、たとえば、４００℃以下、好ましくは、２００℃以下で加熱されるとともに、加圧されることにより、配線回路基板に実装される。
【００６３】
このように、半導体レーザダイオード７０の製造工程では、ｐ型電極４が形成された後、ｐ型電極４が２００℃でアニール処理される。
ｃ面を主面とするIII族窒化物半導体と、非極性面または半極性面を主面とするIII族窒化物半導体とでは、これらの表面における原子組成が異なる。そのため、アニール処理時におけるIII族窒化物半導体と電極材料との反応性が異なる。たとえば、アニール処理するときの温度（アニール温度）の適切値が異なる。ｍ面を成長主面とするｐ型ＧａＮにＰｔを含有する電極材料を形成し、この材料をアニール処理する場合、適切なアニール温度は２００℃であり、４００℃を超えると、ｐ型ＧａＮに対する電極のコンタクト特性が低下する場合がある。
【００６４】
上記した製造工程では、ｐ型電極４が形成された後、ｐ型電極４に対するアニール処理が２００℃で行なわれるので、ｐ型ＧａＮコンタクト層１９に対して、ｐ型電極４を極めて良好にオーミック接触させることができる。その結果、半導体レーザダイオード７０において、優れた電気特性を発現させることができるので、レーザ特性を向上することができる。
【００６５】
さらに、ｐ型電極４を構成する電極材料が形成された後の工程において、この電極材料（ｐ型電極４を含む）が晒される工程温度が４００℃以下に保持される。具体的には、電極材料が形成された後の、フォトレジストのプリベーク処理工程およびポストベーク処理工程においては、その工程温度が、たとえば、４００℃以下、好ましくは、２００℃以下に保持される。そのため、ｐ型ＧａＮコンタクト層１９に良好にオーミック接触したｐ型電極４のオーミック特性の低下を抑制することができる。その結果、半導体レーザダイオード７０において、電気特性を抑制することができる。
【００６６】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザダイオードの構成を示す斜視図であり、図８は、図７の切断線ＶIII−ＶIIIに沿う縦断面図である。これらの図７および図８において、前述の図１〜図３に示された各部に相当する部分には、同一の参照符号を付して示す。
この実施形態の半導体レーザダイオード８０では、結晶主成長面が非極性面または半極性面であり、半極性面の具体例は、（１０-１-１）面、（１０-１-３）面などである。また、リッジストライプ２０がａ軸方向に平行に形成されており、したがって、共振器端面２１，２２は、いずれもａ面となっており、ｐ型ＧａＮコンタクト層１９の成長主面２５は、半極性面となっている。
【００６７】
III族窒化物半導体積層構造２をエピタキシャル成長する際に生じる積層欠陥は、ｃ面に平行に発生する。そのため、前述の第１の実施形態の構成では、積層欠陥と導波路とが交差することになる。これに対して、この実施形態では、ストライプ方向をａ軸に平行にしてあり、したがって、導波路はａ軸と平行になっている。そして、ａ軸はｃ面と平行であるので、ｃ面と平行に発生する積層欠陥が導波路と交差することがなくなる。これによって、積層欠陥による光導波の妨害やリーク電流の増加を回避することができる。
【００６８】
また、ｐ型電極４の下層が絶縁層６から露出するｐ型ＧａＮコンタクト層１９の成長主面２５（半極性面）に接触するように、ｐ型電極４が、絶縁層６およびｐ型ＧａＮコンタクト層１９の成長主面２５（半極性面）に形成される。すなわち、Ｐｔを含有する層が半極性面の成長主面２５に接触するようにｐ型電極４が形成される。これにより、成長主面２５が半極性面であるｐ型ＧａＮコンタクト層１９の成長主面２５にＰｔ（仕事関数：５．３ｅＶ）を接触させることができるため、ｐ型ＧａＮコンタクト層１９に対して、良好なオーミックコンタクトをとることができる。その結果、半導体レーザダイオード７０の電気特性の低下を抑制することができるので、レーザ特性を向上することができる。
【００６９】
以上、本発明の２つの実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することもできる。
たとえば、前述の実施形態では、半導体レーザダイオードを例示して本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、たとえば、III族窒化物半導体を用いて形成される発光ダイオードなどに適用することもできる。
【００７０】
また、たとえば、III族窒化物半導体積層構造２を構成する各層の層厚や不純物濃度等は一例であり、適宜適切な値を選択して用いることができる。また、クラッド層１４，１８は、ＡｌＧａＮの単層である必要はなく、ＡｌＧａＮ層とＧａＮ層とで構成された超格子によりクラッド層を構成することもできる。
また、III族窒化物半導体積層構造２を形成し、ｐ型電極４を形成した後にレーザリフトオフなどで基板１を除去し、基板１のない半導体レーザダイオードとすることもできる。この場合、ｎ型電極３は、基板１が除去されることにより露出するｎ型ＧａＮコンタクト層１３の裏面に接触するように形成される。具体的には、ｐ型電極４が形成された後、III族窒化物半導体積層構造２が、たとえば、ワックスなどの接着剤により支持基板に接着されて支持される。次いで、たとえば、化学的機械的研磨処理や、エッチング処理などによって、基板１が除去されてｎ型ＧａＮコンタクト層１３の裏面が露出する。そして、露出したｎ型ＧａＮコンタクト層１３の裏面にｎ型電極３が形成される。III族窒化物半導体積層構造２を支持していた支持基板は、たとえば、４００℃以下、好ましくは、２００℃以下の温度でワックスを溶解させることにより取り外される。この場合にも、ｐ型電極４が形成された後のワックスを溶解するときの工程温度が、たとえば、４００℃以下、好ましくは、２００℃以下に保持される。つまり、ｐ型電極４が晒される温度が４００℃以下に保持される。そのため、ｐ型ＧａＮコンタクト層１９に良好にオーミック接触したｐ型電極４のオーミック特性の低下を抑制することができる。その結果、半導体レーザダイオード７０において、電気特性の低下を抑制することができる。
【００７１】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【実施例】
【００７２】
次に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。
実施例１〜３
上記第１の実施形態で説明した製造工程に従って、図１〜３に示した構造を有する半導体レーザダイオードを作製した。
【００７３】
なお、実施例１では、Ｐｔ／Ａｕ金属からなるｐ型電極の形成後、ｐ型電極に対してアニール処理を行なわなかった。また、実施例２および実施例３では、それぞれ２００℃および４００℃でアニール処理を行なった。
比較例１〜４
ｐ型電極として、Ｐｄを含有する下層と、Ａｕを含有する上層とからなる２層構造のＰｄ／Ａｕ金属からなる電極を形成した以外は、上記第１の実施形態で説明した製造工程に従って、図１〜３に示した構造を有する半導体レーザダイオードを作製した。
【００７４】
なお、比較例１では、Ｐｄ／Ａｕ金属からなるｐ型電極の形成後、ｐ型電極に対してアニール処理を行なわなかった。また、比較例２〜４では、それぞれ２００℃、４００℃および６００℃でアニール処理を行なった。
（評価試験）
１）通電試験
各実施例および各比較例で作製された半導体レーザダイオードに対して、室温において、直流電流を０〜１００ｍＡまで変化させながら注入することにより通電試験を行なった。
２）順方向電圧（Ｖｆ）評価
１）の通電試験において、注入電流が５０ｍＡのときの、各実施例および各比較例で作製された半導体レーザダイオードの順方向電圧（Ｖｆ）を比較評価した。グラフを図９に示す。
【００７５】
図９に示すように、ｐ型電極がＰｔ／Ａｕ金属からなる実施例１（アニール温度：０℃）、実施例２（アニール温度：２００℃）および実施例３（アニール温度：４００℃）の半導体レーザダイオードのＶｆは、それぞれ５．６Ｖ、５．４Ｖおよび６．３Ｖであった。
一方、ｐ型電極がＰｄ／Ａｕ金属からなる比較例１（アニール温度：０℃）、比較例２（アニール温度：２００℃）、比較例３（アニール温度：４００℃）および比較例４（アニール温度：６００℃）の半導体レーザダイオードのＶｆは、それぞれ６．５Ｖ、６．２Ｖ、６．８Ｖおよび８．０Ｖであった。
【００７６】
これにより、ｐ型電極がＰｔ／Ａｕ金属からなる半導体レーザダイオードでは、ｐ型電極がＰｄ／Ａｕ金属からなる半導体レーザダイオードよりも、ｐ型電極とｐ型ＧａＮコンタクト層との間の抵抗値が低く、ｐ型ＧａＮコンタクト層に対して、ｐ型電極が良好にオーミック接触していることが確認された。
３）電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）評価
１）の通電試験において、注入電流を０〜１００ｍＡまで変化させたときの、各実施例で作製された半導体レーザダイオードの順方向電圧（Ｖｆ）の変化量を評価した。そのＩ−Ｖ曲線を図１０〜１２に示す。
【００７７】
図１０〜１２に示すように、たとえば、注入電流が５０ｍＡのときの、実施例１〜３の半導体レーザダイオードのＶｆは、それぞれ、５．６Ｖ、５．４Ｖおよび６．３Ｖであった。
これにより、いずれの実施例の半導体レーザダイオードにおいても、ｐ型電極とｐ型ＧａＮコンタクト層との間の抵抗値が低く、ｐ型ＧａＮコンタクト層に対して、ｐ型電極が良好にオーミック接触していることが確認された。とりわけ、ｐ型電極の形成後、アニール処理を行なわない実施例１および２００℃でアニール処理を行なった実施例２の半導体レーザダイオードにおいて、極めて良好にオーミック接触していることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザダイオードの構成を説明するための斜視図である。
【図２】図１のII−II線に沿う縦断面図である。
【図３】図１のIII−III線に沿う横断面図である。
【図４】共振器端面に形成された絶縁膜（反射膜）の構成を説明するための図解図である。
【図５】III族窒化物半導体の結晶構造のユニットセルを表した図解図である。
【図６】III族窒化物半導体積層構造を構成する各層を成長させるための処理装置の構成を説明するための図解図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザダイオードの構成を示す斜視図である。
【図８】図７の切断線ＶIII−ＶIIIに沿う縦断面図である。
【図９】注入電流が５０ｍＡのときの、各実施例および各比較例で作製された半導体レーザダイオードの順方向電圧（Ｖｆ）を示すグラフである。
【図１０】実施例１で作製された半導体レーザダイオードのＩ−Ｖ曲線を示すグラフである。
【図１１】実施例２で作製された半導体レーザダイオードのＩ−Ｖ曲線を示すグラフである。
【図１２】実施例３で作製された半導体レーザダイオードのＩ−Ｖ曲線を示すグラフである。
【図１３】ｃ面およびｍ面を成長主面とするｐ型ＧａＮにＰｄ／Ａｕ電極を接合し、アニール処理したときの、アニール温度と順方向電圧（Ｖｆ）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７９】
１    基板
２    III族窒化物半導体積層構造
４    ｐ型電極
１２  ｐ型半導体層
１６  ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層
１７  ｐ型ＧａＮガイド層
１８  ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
１９  ｐ型ＧａＮコンタクト層
２５  成長主面
７０  半導体レーザダイオード
８０  半導体レーザダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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