JP2001189531A

JP2001189531A - 半導体基板および半導体発光素子およびその作製方法

Info

Publication number: JP2001189531A
Application number: JP37111999A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Iwata; 浩和岩田; Shoji Sarayama; 正二皿山
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2001-07-10

Abstract

(57)【要約】【課題】高品質のＧａＮ系の半導体基板および半導体
発光素子およびその作製方法を提供する。【解決手段】サファイア基板１０１上にＧａＮ低温バ
ッファー層１０２，ＧａＮ層１０３，ＳｉＯ₂からなる
選択成長マスク１０４が順次形成された第一の基板上
に、ＧａＮ厚膜１０６が積層された構造となっている。
ＧａＮ厚膜１０６については、ＭＯＣＶＤ法により、開
口部１０５で露出したＧａＮ層１０３の表面に選択成長
させた後、さらに成長を続け、選択成長マスク１０４表
面上にも横方向へ成長させている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板および
半導体発光素子およびその作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、青色のＬＥＤは、赤色や緑色のＬ
ＥＤに比べて輝度が小さく実用化に難点があったが、近
年、一般式ＩｎＡｌＧａＮで表されるＧａＮ系化合物半
導体において、低温ＡｌＮバッファー層、あるいは低温
ＧａＮバッファー層を用いることによる結晶成長技術の
向上と、Ｍｇをドープした低抵抗のｐ型半導体層が得ら
れたことにより、高輝度青色ＬＥＤが実用化され、さら
には、実用化には至らないが室温で連続発振する半導体
レーザが実現された。

【０００３】一般に、高品質の半導体層を基板上にエピ
タキシャル成長させる場合には、基板と半導体層の格子
定数や熱膨張係数が同程度である必要がある。しかしな
がら、ＧａＮ系半導体については、これらを同時に満足
する基板が現在世の中には存在しない。

【０００４】現在、ＧａＮバルク単結晶を作製する試み
がなされているが、いまだに数ミリ程度のものしか得ら
れていないのが実状であり、実用化には程遠い状態であ
る。

【０００５】従って、ＧａＮ系では、一般に、サファイ
ア，ＭｇＡｌ₂Ｏ₄スピネル，ＳｉＣのようなＧａＮ系半
導体と格子定数や熱膨張係数の大きく異なる異種基板を
用い、結晶成長を行い、レーザ素子を作製している。

【０００６】しかるに、異種基板を用いる場合には、結
晶欠陥，光共振器端面形成，電極形成，放熱性という問
題が有り、実用的なレーザ素子を作製することは未だ実
現されていない。

【０００７】以下、これらの問題を簡単に説明する。結
晶欠陥に関しては、サファイア，ＭｇＡｌ₂Ｏ₄スピネ
ル，ＳｉＣのようなＧａＮ系半導体とは格子定数や熱膨
張係数の大きく異なる異種基板を用いて結晶成長を行な
うと、格子不整合により導入される転位密度が１０⁸〜
１０¹⁰ｃｍ^-2と非常に大きく、また、異種基板とＧａＮ
系半導体との熱膨張係数との違いにより、歪みやクラッ
クが発生するなど、実用的な半導体レーザを作製するの
に必要な品質を有する結晶成長は困難であった。

【０００８】また、光共振器端面形成に関しては、異種
基板とＧａＮ系化合物半導体のへき開面は必ずしも一致
しているわけではないので、従来のＡｌＧａＡｓ系等の
レーザのように、へき開法で平行かつ平滑な光共振器端
面を形成することが困難であった。

【０００９】従って、ＧａＮ系では、ドライエッチング
や、サファイア等の基板を薄く研磨し、基板をへき開す
ることで、ＧａＮ系結晶を割るなどの方法で、光共振器
端面を作製している。

【００１０】ここで、ドライエッチングを使用する方法
では、作製プロセスにおいて、ドライエッチング用マス
クの形成，ドライエッチング，マスク除去等の工程が必
要とされ、複雑化していた。さらには、ＧａＮ系化合物
半導体のドライエッチング技術は未だ確立されていない
ため、形成された共振器ミラーには、縦筋状の凹凸が生
じ、また、テーパー状に形成されるなど、その平滑性，
平行性，垂直性は未だ十分ではなかった。また、ドライ
エッチングで共振器ミラーを形成した場合には、共振器
ミラー端面の前方に基板がテラスとして残るため、この
テラスによって光が反射され、ビーム形状が単峰になら
なかった。

【００１１】また、サファイア等の基板を薄く研磨し、
基板をへき開することで、ＧａＮ系結晶を割るなどの方
法で、光共振器端面を形成する方法では、ＧａＮ系結晶
と基板とのへき開面のずれから、光共振器端面は凹凸が
大きく平滑にはならないので、レーザーのしきい値電流
の増加を招いていた。

【００１２】また、電極形成に関しては、一般的に使用
されているサファイア基板が絶縁性であるため、基板裏
面から電極をとることができなかった。そのため、電極
は素子表面に形成されることになり、従来のＡｌＧａＡ
ｓ系等のレーザーのように基板裏面に電極を形成しダイ
ボンディングするような実装ができず、さらには、電極
のスペースの分だけチップ面積が大きくなるといった問
題もあった。また、ｎ側の電極形成のために、ｎ型層を
露出するためのドライエッチングが必要とされるので、
レーザ素子の作製工程が複雑化していた。

【００１３】また、放熱性に関しては、一般的に使用さ
れているサファイア基板の熱伝導性の悪さから、高温動
作あるいは大出力動作では、寿命は極端に短かった。

【００１４】以上の問題点を解決するため、低欠陥密度
の高品質ＧａＮ厚膜によってＧａＮ基板を作製する技術
が開発されている。

【００１５】例えば、特開平１０−３２６９１２号公
報，特開平１０−３２６７５１号公報，特開平１０−３
１２９７１号公報，特開平１１−４０４８号公報には、
異種基板上にマスクを用いてＧａＮを選択成長し、さら
に結晶成長を続けることで、マスクを埋め込み、基板全
面に平坦なＧａＮ厚膜を形成する技術が開示されてい
る。

【００１６】図１２は特開平１０−３１２９７１号公報
に示されているＧａＮ厚膜基板の作製方法を説明するた
めの図である。図１２を参照すると、先ず、サファイア
等の異種基板１１に、ＧａＮ等のIII−Ｖ族化合物半導
体膜１２を積層し、その上に、ＳｉＯ₂等からなる数μ
ｍ幅のマスク１４を作製し、ＧａＮ等のIII−Ｖ族化合
物半導体を選択成長させる成長領域１３を形成する（図
１２（ａ））。

【００１７】次いで、成長領域１３にＧａＮ等のIII−
Ｖ族化合物半導体を選択成長させファセット構造１５を
作製する（図１２（ｂ））。

【００１８】III−Ｖ族化合物半導体の成長をさらに続
けると、ファセット１５は横方向に成長し、マスク１４
上を覆う（図１２（ｃ））。

【００１９】さらに成長を続けると、隣接するIII−Ｖ
族化合物半導体１５は合体し、溝が埋まる（図１２
（ｄ））。

【００２０】さらに成長を続けると、III−Ｖ族化合物
半導体１５の表面は平坦化し、基板全面に平坦なIII−
Ｖ族化合物半導体厚膜が形成される（図１２（ｅ））。

【００２１】上述の各公報に示されている技術によれ
ば、異種基板上に選択成長した部分の結晶層には、基板
界面で発生した貫通転位の密度が高いが、マスク上を横
方向にラテラル成長した部分では貫通転位の密度は激減
し高品質の結晶となっている。さらに、この上に選択成
長とラテラル成長を繰り返すことで、ウエハー全面で、
転位の少ない高品質のＧａＮ厚膜が形成することが出来
る。また、この技術によれば、１００μｍ以上の厚いＧ
ａＮを成長しても、熱膨張係数差に起因するクラックが
入らないので、異種基板を除去しても基板として利用で
きる厚さのＧａＮ厚膜を成長することが出来る。

【００２２】そして、上述の各公報の技術では、光共振
器端面，電極形成，放熱性の問題の解決のため、最終的
に、異種基板とマスクを除去し、ＧａＮ基板を形成して
いる。異種基板とマスク材料の除去は、研磨あるいは熱
衝撃を利用する方法によっている。

【００２３】特開平１０−３１２９７１号公報，特開平
１１−４０４８号公報には、異種基板とマスク材料を除
去したＧａＮ基板上に、レーザ構造を積層して作製した
ＧａＮ系半導体レーザが開示されている。

【００２４】図１３は特開平１１−４０４８号公報に示
されている半導体レーザを示す図である。図１３におい
て、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板）４０は、図１２に
示した工程と同様に、サファイア基板上に、選択成長マ
スクを介して、ＳｉをドープしたＧａＮを厚く成長した
後、サファイア基板，選択成長マスクを研磨して除去
し、ＳｉドープＧａＮ基板のみとし、作製している。

【００２５】そして、図１３の半導体レーザでは、この
ＧａＮ基板４０の上に、レーザ構造となる窒化物半導体
層を成長させている。レーザの積層構造は、ｎ型ＧａＮ
からなる第２のバッファー層４１、ｎ型Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9
Ｎからなるクラック防止層４２、ｎ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ
／ＧａＮ超格子からなるｎ側クラッド層４３、ｎ型Ｇａ
Ｎからなるｎ側光ガイド層４４、Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.95Ｎ／
Ｉｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ多重量子井戸構造の活性層４５、ｐ型
Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ｎからなるｐ側キャップ層４６、ｐ型Ｇ
ａＮからなるｐ側光ガイド層４７、ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8
Ｎ／ＧａＮ超格子からなるｐ側クラッド層４８、ｐ型Ｇ
ａＮからなるｐ側コンタクト層４９を順次積層して形成
されている。

【００２６】そして、ｐ側コンタクト層４９，ｐ側クラ
ッド層４８の一部をドライエッチングして、幅４μｍの
リッジストライプを形成する。リッジストライプを形成
する位置は、選択成長マスクがあった直上の結晶部分で
ある。この位置合わせは、サファイア基板と選択成長マ
スクが除去されているため、窒化物半導体素子成長前に
起点となる目印をＧａＮ基板側に入れて行っている。リ
ッジストライプ上にはＮｉ／Ａｕからなるｐ側電極５１
が形成され、ｎ型ＧａＮ基板の裏面には、Ｔｉ／Ａｌか
らなるｎ側電極５３が形成されている。そして、レーザ
ー共振器端面は、ｎ型ＧａＮ基板のＭ面をへき開するこ
とで形成されている。

【００２７】その他のＧａＮ厚膜基板の作製技術として
は、例えば特開平７−２０２２６５号公報、特開平７−
１６５４９８号公報に示されている技術が知られてお
り、この技術は、サファイア基板の上にＺｎＯよりなる
バッファ層を形成し、その上にＧａＮ系半導体を成長さ
せた後、バッファ層を溶解除去し、基板とＧａＮ系半導
体を分離して作製するものである。

【００２８】また、特開平１０−２２９２１８号公報に
は、第１の基板上にＧａＮ系半導体が形成された第１の
ウエハーと第２の基板上にＧａＮ系半導体が形成された
第２のウエハーとを用意し、前記第１と第２のウエハー
とをそれぞれのＧａＮ系半導体同士が密着するようにし
て接着した後、第１の基板と第２の基板とを研磨除去す
る方法が示されている。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、低温
バッファー層の技術や、選択成長とラテラル成長の組み
合わせによる低欠陥基板の作製技術により、サファイア
等の異種基板上への高品質ＧａＮ系化合物半導体の結晶
成長が可能となり、ＧａＮ系半導体レーザの室温近傍で
の低出力動作時の長寿命化が図られている。さらには、
ＧａＮ基板が作製され、この基板を用いることによりＧ
ａＮ系半導体レーザの特性の改善が見込まれつつある。

【００３０】しかしながら、工業的に実用できる大面
積，高品質のＧａＮ基板は、未だ実現されていないのが
実状である。その結果、高出力動作する実用的なレーザ
ーも未だ実現されていない。

【００３１】また、特開平１０−３２６９１２号公報、
特開平１０−３２６７５１号公報、特開平１０−３１２
９７１号公報、特開平１１−４０４８号公報に示されて
いるＧａＮ基板の作製方法では、厚いＧａＮを成長して
もクラックは発生しないが、ＧａＮと異種基板との熱膨
張係数差により、ウエハーに反りが生じる。このため、
直径２インチ程度の異種基板を全面均一に研磨すること
は困難であり、たとえ、直径２インチ程度の基板上に高
品質のＧａＮ厚膜を成長しても、異種基板研磨のために
は、１０ｍｍ程度に分割する必要が有り、大型のＧａＮ
基板は作製できなかった。すなわち、従来のような基板
の研磨除去の方法では、大面積のＧａＮ基板を作製する
ことは困難である。また、この反りのために、異種基板
研磨の過程でＧａＮ層に欠陥が導入されるなどして、結
晶性が悪くなり、その上に作製した半導体レーザのしき
い電流密度が増加するなど、半導体レーザの特性は必ず
しも良いものではない。

【００３２】また、異種基板を除去して作製されたＧａ
Ｎ基板には、欠陥密度の非常に高い領域と欠陥密度の低
い領域とが数μｍおきにできているため、欠陥密度の低
い狭い領域に精度良くレーザー素子を作製していくこと
は難しく、歩留まりも良くはなかった。

【００３３】また、第１と第２のウエハーとをそれぞれ
のＧａＮ系半導体同士が密着するようにして接着した
後、第１の基板と第２の基板とを除去する特開平１０−
２２９２１８号公報に示されている方法では、基板とＧ
ａＮ系半導体との熱膨張係数の違いによって、ＧａＮを
厚く成長するとウエハーが反るため、大面積のウエハー
では、ウエハー全面でＧａＮ系半導体同士が完全に密着
しないこともある。また、密着の過程でクラックが入る
場合もある。さらに、第１の基板と第２の基板を研磨除
去するため、１枚のＧａＮ基板を作製するのに２枚の高
価な基板を使うことになり高コストになるなどの問題も
ある。

【００３４】また、基板の研磨除去を要しないＧａＮ基
板を作製する特開平７−２０２２６５号公報、特開平７
−１６５４９８号公報に示されている技術では、薄膜の
ＺｎＯよりなるバッファ層を溶解除去するのに非常に長
時間を要し、実用化は難しい。

【００３５】一方、熱衝撃を利用して異種基板を分離す
る方法においても、熱衝撃による欠陥の導入の問題は研
磨の場合と同様であり、高品質のＧａＮ基板を作製する
ことは困難である。

【００３６】本発明は、高品質のＧａＮ系の半導体基板
および半導体発光素子およびその作製方法を提供するこ
とを目的としている。

【００３７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、ＧａＮが直接成長しない領
域に囲まれて孤立して存在するＧａＮが選択的に成長す
る領域が少なくとも一つ形成された第一の基板上に、Ｇ
ａＮが結晶成長された半導体基板において、ＧａＮが選
択的に成長する領域から成長したＧａＮが横方向にも成
長し、ＧａＮが直接成長しない領域表面上にも成長して
いることを特徴としている。

【００３８】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の半導体基板において、ＧａＮが選択的に成長する領
域として、第一の領域と、第一の領域に隣接する第二の
領域とが、第一の基板に形成されている場合に、第一の
領域から成長したＧａＮ結晶と第一の領域に隣接する第
二の領域から成長した他のＧａＮ結晶とが接していない
ことを特徴としている。

【００３９】また、請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは請求項２記載の半導体基板のＧａＮが直接成長しな
い領域表面上に横方向に成長したＧａＮ上に、発光素子
構造をなすIII族窒化物半導体積層構造が積層されて構
成されていることを特徴としている。

【００４０】また、請求項４記載の発明は、請求項３記
載の半導体発光素子において、III族窒化物半導体積層
構造と、ＧａＮが直接成長しない領域表面上に横方向に
成長したＧａＮとが、前記第一の基板から分離されて構
成されていることを特徴としている。

【００４１】また、請求項５記載の発明は、請求項３記
載の半導体発光素子において、半導体基板のＧａＮは、
前記第一の基板上にＣ軸配向しており、ＧａＮが選択的
に成長する第一の基板の領域は、ＧａＮの＜１−１００
＞方向に沿ったストライプ状であり、III族窒化物半導
体積層構造の（１−１００）面をへき開することにより
形成された光共振器面を有することを特徴としている。

【００４２】また、請求項６記載の発明は、請求項４記
載の半導体発光素子において、ＧａＮが直接成長しない
領域表面上を横方向に成長したＧａＮは、ｎ型あるいは
ｐ型の導電性を有しており、半導体発光素子に電流を注
入するためのオーミック電極が、III族窒化物半導体積
層構造の表面と、その反対側のＧａＮの面とに、各々形
成されていることを特徴としている。

【００４３】また、請求項７記載の発明は、請求項１ま
たは請求項２記載の半導体基板のＧａＮが直接成長しな
い領域表面上に横方向に成長したＧａＮ上に、発光素子
構造をなすIII族窒化物半導体積層構造を積層し、半導
体基板上に形成されたIII族窒化物半導体積層構造の表
面側を支持体に貼り付けた後に、発光素子構造をなすII
I族窒化物半導体積層構造と、ＧａＮが直接成長しない
領域表面上に横方向に成長したＧａＮとを、第一の基板
から分離し、III族窒化物半導体積層構造を支持体に貼
り付けた状態で、ＧａＮの裏面側に電極材料を堆積する
工程を有していることを特徴としている。

【００４４】また、請求項８記載の発明は、請求項１ま
たは請求項２記載の半導体基板のＧａＮが直接成長しな
い領域表面上に横方向に成長したＧａＮ上に、発光素子
構造をなすIII族窒化物半導体積層構造を積層し、半導
体基板上に形成されたIII族窒化物半導体積層構造の表
面側を支持体に貼り付けた後に、半導体基板の選択成長
したＧａＮと第一の基板とを分断するように第一の基板
の裏面から切断し、第一の基板を除去する工程を有して
いることを特徴としている。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００４６】本発明の半導体基板は、ＧａＮが直接成長
しない領域に囲まれて孤立して存在するＧａＮが選択的
に成長する領域が少なくとも一つ形成された第一の基板
上に、ＧａＮが結晶成長されたものであって、ＧａＮが
選択的に成長する領域から成長したＧａＮが横方向にも
成長し、ＧａＮが直接成長しない領域表面上にも成長し
ていることを特徴としている。

【００４７】ここで、第一の基板とは、異種基板のみを
意味するものではなく、その最表面にＧａＮが選択的に
成長する領域とＧａＮが直接成長しない領域とが形成さ
れている構造体であり、例えば、サファイア基板上に、
低温で堆積したＧａＮバッファー層，高温で積層したＧ
ａＮ層を順次積層して、その表面にＧａＮが選択的に成
長する領域とＧａＮが直接成長しない領域とを形成した
構造体も第一の基板である。

【００４８】ＧａＮが選択的に成長する領域は、例え
ば、サファイア等の基板上にＧａＮ薄膜を成長した後
に、ＳｉＯ₂やＳｉＮ等のマスク材を堆積し、フォトリ
ソグラフィー等の手法によってパターニングして窓を開
け、ＧａＮ薄膜表面を露出させることで、露出したＧａ
Ｎ薄膜表面に選択的にＧａＮが結晶成長する領域を作製
し、また、マスク材表面に、直接結晶成長が起らない領
域を作製できる。また、サファイア等の基板上に、Ｇａ
Ｎ薄膜を成長し、これをエッチング等でパターニングし
て、サファイア等の基板表面を露出させ、露出したサフ
ァイア基板表面を直接結晶成長が起らない領域として作
製し、また、ＧａＮ薄膜表面を選択的にＧａＮが結晶成
長する領域として作製できる。さらには、サファイア等
の基板に、ＳｉＯ₂やＳｉＮ等のマスク材を堆積し、フ
ォトリソグラフィー等の手法によってパターニングして
窓を開け、サファイア等の基板表面を露出させた後に、
低温でＧａＮバッファー層を堆積して、その上に高温で
ＧａＮを成長させることもでき、この場合、露出したサ
ファイア等の基板表面を、選択的にＧａＮが結晶成長す
る領域として作製できる。その他、サファイア等の基板
表面に傷をつけて、選択的にＧａＮが成長する領域を形
成する方法があるが、これらの方法に関しては特に限定
されるものではない。

【００４９】上記のような本発明の半導体基板におい
て、第一の基板上のＧａＮが選択成長する領域から成長
したＧａＮ結晶は、従来の異種基板上に成長したＧａＮ
結晶と同様に転位密度が高いが、そこから横方向に成長
した結晶部分、すなわち、選択成長領域の周囲のＧａＮ
が直接成長しない領域上に形成されたＧａＮ結晶部分で
は、転位密度は著しく減少する。従って、選択成長領域
の周囲のＧａＮが直接成長しない領域上に形成されたＧ
ａＮ結晶部分を半導体発光素子構造等の積層構造を成長
させる領域に用いることで、転位の少ない高品質の結晶
を成長させることができる。すなわち、高品質のIII族
窒化物半導体発光素子（例えば半導体レーザ）を歩留ま
り良く作製可能な半導体基板を提供できる。

【００５０】また、本発明では、さらに、ＧａＮが選択
的に成長する領域として、第一の領域と、第一の領域に
隣接する第二の領域とが、第一の基板に形成されている
場合に、第一の領域から成長したＧａＮ結晶と第一の領
域に隣接する第二の領域から成長した他のＧａＮ結晶と
が接していないことを特徴としている。

【００５１】このように、隣接したＧａＮ結晶同士が接
していない構造にすることで、従来、問題になっていた
異種基板とＧａＮ厚膜の熱膨張係数差に起因するウエハ
ーの反りがほとんどなくなる。すなわち、高品質のIII
族窒化物結晶を成長できる反りの無い大面積の半導体基
板を提供することができる。

【００５２】換言すれば、本発明の半導体基板では、基
板とＧａＮ厚膜との熱膨張係数差に起因した基板の反り
がなく、かつ、ラテラル成長して貫通転位が減少された
高品質の結晶部の面積を大きく取れる。従って、デバイ
ス作製時における基板の反りによる歩留まりの低下が抑
制される。また、従来よりも広い面積で、高品質の結晶
成長が可能となる。

【００５３】選択成長領域と直接成長しない領域の形
状，面積比は特に限定するものではないが、高品質のＧ
ａＮ系半導体の結晶成長と、半導体発光素子作製という
本発明の半導体基板の目的から、選択成長する領域の大
きさはできるだけ小さくし、直接成長しない領域の大き
さを大きくすることが望ましい。また、直接成長しない
領域上に成長したＧａＮの幅は発光素子が形成できる程
度のものであれば特に限定はないが、チップの分割や実
装の点から、望ましくは１００μｍ以上、さらに望まし
くは３００μｍ以上にするのが良い。また、半導体基板
のＧａＮの厚さに関しても特に限定はないが、ＧａＮと
第一の基板を分離して素子を作製する場合などは、Ｇａ
Ｎの厚さは８０μｍ以上であるのが良い。

【００５４】なお、ＧａＮの成長方法は、特に限定され
るものではなく、ＭＯＣＶＤ，ＨＶＰＥ，その他の方法
を使用できる。

【００５５】図１は本発明に係る半導体基板の一構成例
を示す図（平面図）である。また、図２は図１のＡ−Ａ
線における断面図である。この半導体基板は、図２に示
すように、サファイア基板１０１上にＧａＮ低温バッフ
ァー層１０２，ＧａＮ層１０３，ＳｉＯ₂からなる選択
成長マスク１０４が順次形成された第一の基板上に、Ｇ
ａＮ厚膜１０６が積層された構造となっている。

【００５６】ここで、選択成長領域（ＧａＮが選択的に
成長する領域）は、マスク開口部１０５で露出したＧａ
Ｎ層１０３の表面であり、また、ＧａＮが直接成長しな
い領域は、ＳｉＯ₂からなる選択成長マスク１０４の表
面である。

【００５７】また、サファイア基板１０１は、例えば、
Ｃ面（０００１）を主面とする直径が２インチ、厚さが
約３００μｍのものである。

【００５８】また、ＧａＮ低温バッファー層１０２は、
ＭＯＣＶＤ法により５２０℃の温度で約５０ｎｍの厚さ
に堆積されている。また、ＧａＮ層１０３は、ＭＯＣＶ
Ｄ法により１０５０℃の温度で約１μｍの厚さに結晶成
長されている。また、選択成長マスク１０４は、プラズ
マＣＶＤ法によりＳｉＯ₂を約２００ｎｍの厚さに堆積
した後に、フォトリソグラフィーによりレジストで、図
１に示すように、短冊状にストライプパターンを形成
し、バッファーフッ酸水溶液でＳｉＯ₂に短冊状の開口
部１０５を開けてＧａＮ層１０３の表面を露出させ、レ
ジストを除去して作製されている。このストライプパタ
ーンの開口部１０５の寸法は、Ｘ方向が１０μｍ、Ｙ方
向が１２ｍｍ（中央部最大値）であり、開口部１０５
は、Ｘ方向には７００μｍの繰り返しピッチで複数形成
され、またＹ方向には７００μｍの間隔で４列配置され
ている。

【００５９】また、ＧａＮ厚膜１０６については、ＭＯ
ＣＶＤ法により、開口部１０５で露出したＧａＮ層１０
３の表面に選択成長させた後、さらに成長を続け、選択
成長マスク１０４表面上にも横方向へ成長させている。
ＧａＮ厚膜１０６は、厚さが約１５０μｍであり、横方
向には片側約３００μｍの幅に成長している。上面から
見ると、図１のような短冊状のＧａＮ厚膜となってい
る。また、図１，図２からわかるように、隣接したＧａ
Ｎ厚膜１０６，１０６は接していない。

【００６０】上述したような半導体基板を用いて半導体
発光素子（例えば半導体レーザ）を作製することができ
る。この場合、本発明の半導体発光素子は、上述した本
発明の半導体基板のＧａＮが直接成長しない領域表面上
に横方向に成長したＧａＮ上に、発光素子構造をなすII
I族窒化物半導体積層構造が積層されて構成されてい
る。なお、ここで、本発明では、III族窒化物半導体積
層構造（発光素子構造）の構造，作製方法については特
に限定されるものではない。

【００６１】図３は本発明の半導体発光素子の構成例を
示す図（斜視図）であり、図４はその光出射方向に垂直
な面での断面図である。すなわち、図３，図４は図２の
点線で囲まれたＢ部分に形成された半導体発光素子を示
している。なお、図３，図４の例では、半導体発光素子
は半導体レーザとして構成されている。

【００６２】図３，図４の例では、半導体レーザは、前
述した本発明の半導体基板（１０１，１０２，１０３，
１０４，１０６）のマスク材１０４の表面に横方向に成
長したＧａＮ厚膜１０６上に、積層構造（発光素子構造
（図３，図４の例では、レーザ構造））１０００を結晶
成長させることによって形成されている。

【００６３】すなわち、発光素子構造（レーザ構造）と
しては、Ｓｉをドーピングして低抵抗にしたｎ型ＧａＮ
厚膜１０６上に、ｎ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎクラッド層１０
７，ｎ型ＧａＮ光ガイド層１０８，Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.95Ｎ
／Ｉｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ量子井戸活性層１０９，ｐ型Ｇａ
Ｎ光ガイド層１１０，ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎクラッド層
１１１，ｐ型ＧａＮキャップ層１１２からなる積層構造
１０００を、ｐ型ＧａＮキャップ層１１２からｐ型Ａｌ
_0.2Ｇａ_0.8Ｎクラッド層１１１の途中までをストライプ
状に残してドライエッチングし、電流狭窄リッジ導波路
構造１１６を形成して、作製されている。

【００６４】そして、リッジ導波路構造１１６と活性層
１０９に垂直に光共振器面１００１，１００２が形成さ
れている。光共振器面１００１，１００２は、ドライエ
ッチングによってｎ型ＧａＮ厚膜１０６に到達するまで
積層構造１０００をエッチングしている。ドライエッチ
ングによって露出したｎ型ＧａＮ厚膜１０６の表面に
は、ｎ側のオーミック電極１１５が形成されている。

【００６５】ｎ側のオーミック電極１１５が形成されて
いる部分以外の積層構造１０００の表面には、絶縁膜
（ＳｉＯ₂）１１３が形成されている。リッジ１１６上
の絶縁膜（ＳｉＯ₂）１１３には、開口部が形成されて
おり、この開口部で露出したｐ型ＧａＮキャップ層１１
２の表面には、ｐ側のオーミック電極１１４が形成され
ている。

【００６６】なお、上記積層構造１０００は、ＭＯＣＶ
Ｄ法によって結晶成長させることができる。また、ｎ側
オーミック電極１１５は、Ｔｉ／Ａｌを蒸着して形成で
き、また、ｐ側オーミック電極１１４は、Ｔａ／Ｔｉ／
Ａｕを蒸着して形成できる。

【００６７】このような構成の半導体発光素子（半導体
レーザ）では、ｐ側のオーミック電極１１４とｎ側のオ
ーミック電極１１５に電流を注入することによって、活
性層１０９にキャリアが注入されて、発光，光の増幅が
生じ、光共振器面１００１，１００２から、レーザー光
１１０１，１１０２が出射される。

【００６８】上述の半導体発光素子では、半導体基板の
反りの問題が無いので、基板を小さく分割する必要が無
く、大面積基板上に一度に多数の半導体レーザ構造が作
製できる。従って、低コストの半導体発光素子（半導体
レーザ）を提供できる。

【００６９】また、従来のＧａＮ基板では、転位密度の
低い領域が狭かったので、数μｍの幅の領域に高精度で
レーザ素子を作製しなければならず、それがレーザの歩
留まりを下げる要因の一つとなっていたが、本発明の半
導体基板は、従来のＧａＮ基板よりもラテラル成長して
貫通転位が減少された高品質の結晶部の面積が広いの
で、従来よりもデバイス形成領域の位置精度のマージン
を大きくとることができる。従って、歩留まり良く高性
能のレーザを作製することができる。そして、転位密度
の低い領域に容易にレーザを作製できるので、長寿命の
レーザが作製できる。

【００７０】上述の半導体発光素子（例えば半導体レー
ザ）において、III族窒化物半導体積層構造と、ＧａＮ
が直接成長しない領域表面上に横方向に成長したＧａＮ
とを、第一の基板から分離して、半導体発光素子（例え
ば半導体レーザ）を構成することもできる。なお、この
場合においても、本発明では、III族窒化物半導体積層
構造（発光素子構造）の構造，作製方法については特に
限定されるものではない。

【００７１】III族窒化物半導体積層構造と、ＧａＮが
直接成長しない領域表面上に横方向に成長したＧａＮと
を、第一の基板から分離する方法としては、特に限定す
るものではないが、横方向に成長したＧａＮは、その下
の領域とは強く結合していないので、例えば、選択成長
した部分と横方向に成長した部分とをダイシング等の手
段によって切断することで、横方向に成長したＧａＮ
と、その上に形成されたIII族窒化物半導体積層構造と
を、第一の基板から容易に分離することができる。

【００７２】このように、本発明の半導体基板上に作製
された本発明の半導体発光素子（半導体レーザ）では、
さらに、半導体レーザを異種基板から分離するのに、従
来のように研磨や熱衝撃を利用せずに異種基板を分離で
きるので、研磨や熱衝撃を与える際に導入される歪み
や、欠陥の発生が無い、長寿命かつ特性の良いレーザを
提供できる。

【００７３】図５は本発明の半導体発光素子の他の構成
例を示す図（斜視図）であり、図６はその光出射方向に
垂直な面での断面図である。すなわち、図５，図６は図
２の点線で囲まれたＢ部分に形成された半導体発光素子
を示している。なお、図５，図６の例では、半導体発光
素子は半導体レーザとして構成されている。

【００７４】図５，図６の例では、半導体レーザは、図
３，図４の半導体レーザにおいて、III族窒化物半導体
積層構造１０００と、ＧａＮが直接成長しない領域表面
上に横方向に成長したＧａＮ１０６とが、第一の基板
（１０１，１０２，１０３，１０４）から分離されて構
成されている。ここで、積層構造１０００は、図３，図
４に示したものと同様の構成となっている。

【００７５】図５，図６の半導体レーザは、まず、図
３，図４に示したと同様に、図２の点線で囲まれたＢ部
分に発光素子構造（レーザ構造）を形成し、次いで、選
択成長マスク１０４の開口部１０５に平行に、選択成長
マスク１０４上に成長したＧａＮ結晶層１０６の表面か
らサファイア基板１０１までをダイシングし、図５，図
６に示した様に、ＧａＮ結晶層１０６と発光素子構造と
を、第一の基板（サファイア基板１０１から選択成長マ
スク１０４まで）から分離することによって作製され
る。

【００７６】図５，図６の半導体レーザにおいても、ｐ
側のオーミック電極１１４とｎ側のオーミック電極１１
５に電流を注入することによって、活性層１０９にキャ
リアが注入されて、発光，光の増幅が生じ、光共振器面
１００１，１００２からレーザー光１１０１，１１０２
が出射される。

【００７７】図５，図６の半導体レーザでは、図３，図
４の半導体レーザに対し、第一の基板（サファイア基板
１０１から選択成長マスク１０４まで）が除去されてい
るので、放熱性が良くなり、高出力動作が可能になる。
すなわち、第一の基板としてＧａＮよりも熱伝導率の低
いサファイア等を有するＧａＮ系半導体レーザよりも、
放熱性が良く、高温，高出力動作時においても、劣化が
遅く、長寿命になる。

【００７８】また、上述した各半導体発光素子（例え
ば、図３，図４の半導体レーザ、あるいは、図５，図６
の半導体レーザ）において、第一の基板上に結晶成長さ
れる半導体基板のＧａＮ（図３，図４，図５，図６の例
では、ＧａＮ層１０６）は、例えば、第一の基板上にＣ
軸配向しており、ＧａＮが選択的に成長する第一の基板
の領域は、ＧａＮの＜１−１００＞方向に沿ったストラ
イプ状であり、III族窒化物半導体積層構造の（１−１
００）面をへき開することにより形成された光共振器面
を有している。

【００７９】図７は本発明の半導体発光素子のより具体
的な構成例を示す図（斜視図）であり、図８はその光出
射方向に垂直な面での断面図である。すなわち、図７，
図８は図２の点線で囲まれたＢ部分に形成された半導体
発光素子を示している。なお、図７，図８の例では、半
導体発光素子は半導体レーザとして構成されている。

【００８０】図７，図８の例では、半導体レーザは、前
述した本発明の半導体基板（１０１，１０２，１０３，
１０４，１０５，１０６）のマスク材１０４の表面に横
方向に成長したＧａＮ厚膜１０６上に積層構造１０００
を結晶成長させることによって形成されている。但し、
図７，図８の半導体レーザでは、マスク材１０４の開口
部１０５は、第一のIII族窒化物半導体の＜１−１００
＞方向に沿ったストライプ状となっている。

【００８１】図７，図８の半導体レーザでは、まず、図
３，図４に示したと同様に、図２の点線で囲まれたＢ部
分に発光素子構造（レーザ構造）を形成し、次いで、選
択成長マスク１０４の開口部１０５に平行に、選択成長
マスク１０４上に成長したＧａＮ結晶層１０６の表面か
らサファイア基板１０１までをダイシングし、ＧａＮ結
晶層１０６と発光素子構造とを、第一の基板（サファイ
ア基板１０１から選択成長マスク１０４まで）から分離
することによって作製される。そして、図７，図８に示
すように、（１−１００）面をへき開することにより光
共振器面１００１，１００２を形成できる。すなわち、
光共振器面１００１，１００２は、＜１−１００＞方向
に沿った電流狭窄リッジ導波路構造１１６に垂直な（１
−１００）面をへき開することにより形成されている。

【００８２】図７，図８の半導体レーザにおいても、ｐ
側のオーミック電極１１４とｎ側のオーミック電極１１
５に電流を注入することによって、活性層１０９にキャ
リアが注入されて、発光，光の増幅が生じ、光共振器面
１００１，１００２から、レーザー光１１０１，１１０
２が出射される。

【００８３】図７，図８の半導体レーザでは、半導体基
板のＧａＮが第一の基板上にＣ軸配向しており、第一の
基板のＧａＮが選択的に成長する領域は、ＧａＮの＜１
−１００＞方向に沿ったストライプ状であり、III族窒
化物半導体積層構造の（１−１００）面をへき開するこ
とにより形成された光共振器面を有するので、従来のよ
うにドライエッチング等の複雑な作製工程を必要とせず
に、平滑性，平行性の良い共振器ミラーを容易に形成で
きる。また、サファイア等のへき開方向の異なる異種基
板を無理にへき開して作製された共振器ミラーではない
ので、原子オーダーで平滑であり、従来よりも散乱ロス
が低減され、低しきい値でレーザ発振させることができ
る。また、ビーム形状も単峰であり、ビーム品質の良い
III族窒化物半導体レーザを提供できる。

【００８４】また、上述した半導体発光素子（例えば、
図５，図６の半導体レーザや、図７，図８の半導体レー
ザ）において、ＧａＮが直接成長しない領域表面上を横
方向に成長したＧａＮ層１０６にｎ型あるいはｐ型の導
電性をもたせることもでき、この場合には、半導体発光
素子（半導体レーザ）へ電流を注入するためのオーミッ
ク電極を、半導体発光素子（半導体レーザ）を構成する
積層構造（発光素子構造（レーザ構造））の表面と、そ
の反対側のＧａＮ層１０６の面に各々形成することがで
きる。

【００８５】この場合には、ｐ，ｎ両電極が同一表面に
形成されている場合に比べ、半導体レーザ側をヒートシ
ンク材に実装するフェースダウン実装が容易に可能とな
り、大出力動作時における放熱効率を高くすることがで
きる。従って、高温，大出力動作が可能な半導体発光素
子（半導体レーザ）を実現できる。

【００８６】上述した各半導体発光素子（半導体レー
ザ）は、例えば、以下に示す方法によって作製できる。
すなわち、例えば、ＧａＮが直接成長しない領域表面上
を横方向に成長したＧａＮにｎ型あるいはｐ型の導電性
をもたせ、半導体発光素子に電流を注入するためのオー
ミック電極を、III族窒化物半導体積層構造の表面と、
その反対側のＧａＮの面とに、各々形成する場合には、
半導体基板のＧａＮが直接成長しない領域表面上に横方
向に成長したＧａＮ上に、発光素子構造をなすIII族窒
化物半導体積層構造を積層し、半導体基板上に形成され
たIII族窒化物半導体積層構造の表面側を支持体に貼り
付けた後に、発光素子構造をなすIII族窒化物半導体積
層構造と、ＧａＮが直接成長しない領域表面上に横方向
に成長したＧａＮとを、第一の基板から分離し、III族
窒化物半導体積層構造を支持体に貼り付けた状態で、Ｇ
ａＮの裏面側に電極材料を堆積することによって作製で
きる。

【００８７】ここで、支持体は、第一の基板が分離され
た後に、発光素子構造（レーザ結晶）がバラバラになら
ず、発光素子構造を支持できるものであれば、材質，形
状等は任意のものを用いることができる。例えば材質と
して、金属，ガラス，有機物等を用いることができる。
また、支持体への貼り付け方法も特に限定されるもので
はない。

【００８８】このように、上記作製方法によれば、支持
体に貼り付けた状態で第一の基板を分離するので、発光
素子（レーザ）チップ分離後も個々のチップがバラバラ
にならず、チップを破損することも少なく、歩留まりも
良くなる。すなわち、発光素子（レーザ）チップを支持
体に貼り付けた状態で一括して取り扱うことができるの
で、真空蒸着装置等のホルダーに支持体に貼り付けた状
態で一括してセットでき、第一の基板と発光素子構造を
分離して発光素子チップをバラバラにしてから個々のチ
ップを一つ一つホルダーにセットする場合に比べて、時
間や労力を節約できる。従って、発光素子作製コストを
低くすることができる。

【００８９】具体的に、第一の基板の分離方法として、
半導体基板のＧａＮが直接成長しない領域表面上に横方
向に成長したＧａＮ上に、発光素子構造をなすIII族窒
化物半導体積層構造を積層し、半導体基板上に形成され
たIII族窒化物半導体積層構造の表面側を支持体に貼り
付けた後に、半導体基板の選択成長したＧａＮと第一の
基板とを分断するように第一の基板の裏面から切断し、
第一の基板を除去することによって、第一の基板を分離
することができる。

【００９０】この場合には、第一の基板を研磨すること
なく分離することができるので、研磨による欠陥の導入
がなく第一の基板を分離できる。

【００９１】なお、第一の基板の分離方法は、特に限定
されるものではなく、研磨による方法、あるいは、上述
のように、半導体基板の選択成長したＧａＮと第一の基
板とが分断するように、第一の基板の裏面から切断して
第一の基板を除去する方法や、その他の方法等、任意の
方法を用いることができる。

【００９２】図９は本発明の半導体発光素子（半導体レ
ーザ）の作製工程例を示す図（特に、第一の基板の分離
から電極形成までの工程例を示す図）である。

【００９３】図９の工程例では、まず、図２の点線で囲
まれたＢ部分に積層構造（発光素子構造（レーザ構
造））１０００を例えばＭＯＣＶＤ法によって作製し、
次いで、発光素子構造が形成されている側をダイシング
用の粘着シート５０００に貼り付け（図９（ａ））、サ
ファイア基板１０１と選択成長マスク１０４の分離のた
めのダイシングを行なう（図９（ｂ））。すなわち、図
９の工程例では、支持体として、ダイシング用の粘着シ
ート５０００を用いている。ダイシングは、選択成長マ
スクの開口部１０５に平行に、サファイア基板１０１裏
面から選択成長マスク開口部１０５に成長したＧａＮ結
晶層１０６に到達するまで切断するように行なう。

【００９４】そして、発光素子構造１０００を第一の基
板（サファイア基板１０１から選択成長マスク１０４ま
で）から分離する（図９（ｃ））。

【００９５】そして、粘着シート５０００ごと、真空蒸
着機にセットし、ｎ側電極１１５を真空蒸着する（図９
（ｄ））。その後、発光素子構造１０００が形成された
ＧａＮ結晶１０６を粘着シート５０００から取り外し、
熱処理して、オーミック電極１１５を形成した後、（１
−１００）面をへき開することにより光共振器面の形成
を行なう（図９（ｅ））。

【００９６】これにより、例えば、図１０，図１１に示
すような半導体発光素子（半導体レーザ）を作製でき
る。なお、図１０は半導体レーザの斜視図であり、図１
１はその光出射方向に垂直な面での断面図である。図１
０，図１１の例では、発光素子構造（レーザ構造）は、
Ｓｉをドーピングして低抵抗にしたｎ型ＧａＮ厚膜１０
６上に、ｎ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎクラッド層１０７，ｎ型
ＧａＮ光ガイド層１０８，Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.95Ｎ／Ｉｎ
_0.15Ｇａ_0.85Ｎ量子井戸活性層１０９，ｐ型ＧａＮ光ガ
イド層１１０，ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎクラッド層１１
１，ｐ型ＧａＮキャップ層１１２からなる積層構造１０
００を、ｐ型ＧａＮキャップ層１１２からｐ型Ａｌ_0.2
Ｇａ_0.8Ｎクラッド層１１１の途中までをストライプ状
に残してエッチングし、電流狭窄リッジ導波路構造１１
６が作製されたものとなっている。すなわち、この半導
体レーザは、図１，図２の半導体基板のマスク材１０４
表面に横方向に成長したＧａＮ厚膜１０６上に結晶成長
した積層構造１０００によって形成されている。但し、
マスク材１０４の開口部はＧａＮの＜１−１００＞方向
に沿ったストライプ状である。

【００９７】そして、積層構造（発光素子構造）の表面
には絶縁膜（ＳｉＯ₂）１１３が形成されており、リッ
ジ１１６上の絶縁膜（ＳｉＯ₂）１１３には、開口部が
形成され、この開口部で露出したｐ型ＧａＮキャップ層
表面に、ｐ側のオーミック電極１１４が形成されてい
る。また、ｎ型ＧａＮ厚膜１０６の裏面には、ｎ側のオ
ーミック電極１１５が形成されている。なお、ｎ側オー
ミック電極１１５は、Ｔｉ／Ａｌを蒸着して形成でき、
ｐ側オーミック電極１１４は、Ｔａ／Ｔｉ／Ａｕを蒸着
して形成できる。

【００９８】そして、リッジ１１６と活性層１０９に垂
直に光共振器面１００１，１００２が形成されている。
光共振器面１００１，１００２は、前述したように、＜
１−１００＞方向に沿った電流狭窄リッジ導波路構造１
１６に垂直な（１−１００）面をへき開することにより
形成されている。

【００９９】図１０，図１１の半導体レーザでは、ｐ側
のオーミック電極１１４とｎ側のオーミック電極１１５
に電流を注入することによって、活性層１０９にキャリ
アが注入されて、発光，光の増幅が生じ、光共振器面１
００１，１００２から、レーザー光１１０１，１１０２
が出射される。

【０１００】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１記載の
発明によれば、ＧａＮが直接成長しない領域に囲まれて
孤立して存在するＧａＮが選択的に成長する領域が少な
くとも一つ形成された第一の基板上に、ＧａＮが結晶成
長された半導体基板において、ＧａＮが選択的に成長す
る領域から成長したＧａＮが横方向にも成長し、ＧａＮ
が直接成長しない領域表面上にも成長しているので、高
品質のIII族窒化物結晶，特に高品質のIII族窒化物半導
体発光素子（例えば半導体レーザ）を歩留まり良く作製
可能な半導体基板を提供できる。

【０１０１】また、請求項２記載の発明によれば、請求
項１記載の半導体基板において、ＧａＮが選択的に成長
する領域として、第一の領域と、第一の領域に隣接する
第二の領域とが、第一の基板に形成されている場合に、
第一の領域から成長したＧａＮ結晶と第一の領域に隣接
する第二の領域から成長した他のＧａＮ結晶とが接して
いないので、高品質のIII族窒化物結晶を成長可能な反
りの無い大面積の半導体基板を提供することができる。

【０１０２】また、請求項３記載の発明によれば、請求
項１または請求項２記載の半導体基板のＧａＮが直接成
長しない領域表面上に横方向に成長したＧａＮ上に、発
光素子構造をなすIII族窒化物半導体積層構造が積層さ
れて構成されているので、高品質かつ低コストのIII族
窒化物半導体発光素子を提供することができる。

【０１０３】また、請求項４記載の発明によれば、請求
項３記載の半導体発光素子において、III族窒化物半導
体積層構造と、ＧａＮが直接成長しない領域表面上に横
方向に成長したＧａＮとが、前記第一の基板から分離さ
れて構成されているので、さらに、放熱特性に優れ、長
寿命のIII族窒化物半導体発光素子を低コストで提供す
ることができる。

【０１０４】また、請求項５記載の発明によれば、請求
項３記載の半導体発光素子において、半導体基板のＧａ
Ｎは、第一の基板上にＣ軸配向しており、ＧａＮが選択
的に成長する第一の基板の領域は、ＧａＮの＜１−１０
０＞方向に沿ったストライプ状であり、III族窒化物半
導体積層構造の（１−１００）面をへき開することによ
り形成された光共振器面を有するので、さらに、ビーム
品質等の良いIII族窒化物半導体発光素子（半導体レー
ザ）を提供できる。

【０１０５】また、請求項６記載の発明によれば、請求
項４記載の半導体発光素子において、ＧａＮが直接成長
しない領域表面上を横方向に成長したＧａＮは、ｎ型あ
るいはｐ型の導電性を有しており、半導体発光素子に電
流を注入するためのオーミック電極が、III族窒化物半
導体積層構造の表面と、その反対側のＧａＮの面とに、
各々形成されているので、さらに、フェースダウン実装
技術が容易に可能となり、高温，大出力動作が可能なII
I族窒化物半導体発光素子を提供できる。

【０１０６】また、請求項７記載の発明によれば、請求
項１または請求項２記載の半導体基板のＧａＮが直接成
長しない領域表面上に横方向に成長したＧａＮ上に、発
光素子構造をなすIII族窒化物半導体積層構造を積層
し、半導体基板上に形成されたIII族窒化物半導体積層
構造の表面側を支持体に貼り付けた後に、発光素子構造
をなすIII族窒化物半導体積層構造と、ＧａＮが直接成
長しない領域表面上に横方向に成長したＧａＮとを、第
一の基板から分離し、III族窒化物半導体積層構造を支
持体に貼り付けた状態で、ＧａＮの裏面側に電極材料を
堆積する工程を有しており、支持体に貼り付けた状態で
第一の基板を分離するので、発光素子（レーザ）チップ
分離後も個々のチップがバラバラにならず、チップを破
損することも少なく、歩留まりも良くなる。

【０１０７】また、請求項８記載の発明によれば、請求
項１または請求項２記載の半導体基板のＧａＮが直接成
長しない領域表面上に横方向に成長したＧａＮ上に、発
光素子構造をなすIII族窒化物半導体積層構造を積層
し、半導体基板上に形成されたIII族窒化物半導体積層
構造の表面側を支持体に貼り付けた後に、半導体基板の
選択成長したＧａＮと第一の基板とを分断するように第
一の基板の裏面から切断し、第一の基板を除去する工程
を有しており、第一の基板を研磨することなく分離する
ことができるので、研磨による欠陥の導入がなく第一の
基板を分離できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体基板の一構成例を示す図で
ある。

【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図である。

【図３】本発明の半導体発光素子の構成例を示す図（斜
視図）である。

【図４】図３の半導体発光素子の光出射方向に垂直な面
での断面図である。

【図５】本発明の半導体発光素子の構成例を示す図（斜
視図）である。

【図６】図５の半導体発光素子の光出射方向に垂直な面
での断面図である。

【図７】本発明の半導体発光素子の構成例を示す図（斜
視図）である。

【図８】図７の半導体発光素子の光出射方向に垂直な面
での断面図である。

【図９】本発明の半導体発光素子（半導体レーザ）の作
製工程例を示す図（特に、第一の基板の分離から電極形
成までの工程例を示す図）である。

【図１０】本発明の半導体発光素子の構成例を示す図
（斜視図）である。

【図１１】図１０の半導体発光素子の光出射方向に垂直
な面での断面図である。

【図１２】従来のＧａＮ厚膜基板の作製方法を説明する
ための図である。

【図１３】従来の半導体レーザを示す図である。

【符号の説明】

１０１サファイア基板１０２ＧａＮ低温バッファー層１０３ＧａＮ層１０４選択成長マスク１０５マスク開口部１０６ＧａＮ厚膜１０７ｎ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎクラッド層１０８ｎ型ＧａＮ光ガイド層１０９Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.95Ｎ／Ｉｎ_0.15Ｇａ_0.85
Ｎ量子井戸活性層１１０ｐ型ＧａＮ光ガイド層１１１ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎクラッド層１１２ｐ型ＧａＮキャップ層１１３絶縁膜（ＳｉＯ₂）１１４ｐ側のオーミック電極１１５ｎ側のオーミック電極１１６リッジ導波路構造１０００積層構造１００１，１００２光共振器面１１０１，１１０２レーザー光５０００粘着シート

フロントページの続きＦターム(参考） 5F041 AA40 CA04 CA05 CA34 CA40 CA82 CA85 CA92 5F073 AA13 AA74 CA07 CB22 DA31 DA35

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＧａＮが直接成長しない領域に囲まれて
孤立して存在するＧａＮが選択的に成長する領域が少な
くとも一つ形成された第一の基板上に、ＧａＮが結晶成
長された半導体基板において、ＧａＮが選択的に成長す
る領域から成長したＧａＮが横方向にも成長し、ＧａＮ
が直接成長しない領域表面上にも成長していることを特
徴とする半導体基板。
【請求項２】請求項１記載の半導体基板において、Ｇ
ａＮが選択的に成長する領域として、第一の領域と、第
一の領域に隣接する第二の領域とが、第一の基板に形成
されている場合に、第一の領域から成長したＧａＮ結晶
と第一の領域に隣接する第二の領域から成長した他のＧ
ａＮ結晶とが接していないことを特徴とする半導体基
板。
【請求項３】請求項１または請求項２記載の半導体基
板のＧａＮが直接成長しない領域表面上に横方向に成長
したＧａＮ上に、発光素子構造をなすIII族窒化物半導
体積層構造が積層されて構成されていることを特徴とす
る半導体発光素子。
【請求項４】請求項３記載の半導体発光素子におい
て、III族窒化物半導体積層構造と、ＧａＮが直接成長
しない領域表面上に横方向に成長したＧａＮとが、前記
第一の基板から分離されて構成されていることを特徴と
する半導体発光素子。
【請求項５】請求項３記載の半導体発光素子におい
て、半導体基板のＧａＮは、前記第一の基板上にＣ軸配
向しており、ＧａＮが選択的に成長する第一の基板の領
域は、ＧａＮの＜１−１００＞方向に沿ったストライプ
状であり、III族窒化物半導体積層構造の（１−１０
０）面をへき開することにより形成された光共振器面を
有することを特徴とする半導体発光素子。
【請求項６】請求項４記載の半導体発光素子におい
て、ＧａＮが直接成長しない領域表面上を横方向に成長
したＧａＮは、ｎ型あるいはｐ型の導電性を有してお
り、半導体発光素子に電流を注入するためのオーミック
電極が、III族窒化物半導体積層構造の表面と、その反
対側のＧａＮの面とに、各々形成されていることを特徴
とする半導体発光素子。
【請求項７】請求項１または請求項２記載の半導体基
板のＧａＮが直接成長しない領域表面上に横方向に成長
したＧａＮ上に、発光素子構造をなすIII族窒化物半導
体積層構造を積層し、半導体基板上に形成されたIII族
窒化物半導体積層構造の表面側を支持体に貼り付けた後
に、発光素子構造をなすIII族窒化物半導体積層構造
と、ＧａＮが直接成長しない領域表面上に横方向に成長
したＧａＮとを、第一の基板から分離し、III族窒化物
半導体積層構造を支持体に貼り付けた状態で、ＧａＮの
裏面側に電極材料を堆積する工程を有していることを特
徴とする半導体発光素子の作製方法。
【請求項８】請求項１または請求項２記載の半導体基
板のＧａＮが直接成長しない領域表面上に横方向に成長
したＧａＮ上に、発光素子構造をなすIII族窒化物半導
体積層構造を積層し、半導体基板上に形成されたIII族
窒化物半導体積層構造の表面側を支持体に貼り付けた後
に、半導体基板の選択成長したＧａＮと第一の基板とを
分断するように第一の基板の裏面から切断し、第一の基
板を除去する工程を有していることを特徴とする半導体
発光素子の作製方法。