JP2002334842A - 窒化物半導体装置の製造方法 - Google Patents
窒化物半導体装置の製造方法Info
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数箇所より横方向成長させて半導体層を形
成する場合、半導体層同士の会合部分は原子レベルでき
れいに接合せずに結晶欠陥を生じる、また応力により結
晶軸が会合の左右でずれる、表面があれるといった問題
の解決を図る。 【解決手段】 基板１０に形成した窒化ガリウム層（第
１の半導体層）１１上に複数の開口部２３を設けたマス
ク層２２を酸化シリコン膜で形成する工程と、複数の開
口部２３より露出している窒化ガリウム層１１表面よ
り、窒化ガリウム層１１表面に沿った方向に窒化ガリウ
ム層（第２の半導体層）１２を横方向成長させる工程と
を備えた半導体装置の製造方法において、窒化ガリウム
層１２（１２a）は、隣接して成長する窒化ガリウム層
１２（１２ｂ）と会合する直前で成長を停止する。
成する場合、半導体層同士の会合部分は原子レベルでき
れいに接合せずに結晶欠陥を生じる、また応力により結
晶軸が会合の左右でずれる、表面があれるといった問題
の解決を図る。 【解決手段】 基板１０に形成した窒化ガリウム層（第
１の半導体層）１１上に複数の開口部２３を設けたマス
ク層２２を酸化シリコン膜で形成する工程と、複数の開
口部２３より露出している窒化ガリウム層１１表面よ
り、窒化ガリウム層１１表面に沿った方向に窒化ガリウ
ム層（第２の半導体層）１２を横方向成長させる工程と
を備えた半導体装置の製造方法において、窒化ガリウム
層１２（１２a）は、隣接して成長する窒化ガリウム層
１２（１２ｂ）と会合する直前で成長を停止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物半導体装置
の製造方法に関し、詳しくは半導体層を成長させて半導
体レーザ装置を形成する窒化物半導体装置の製造方法に
関する。
の製造方法に関し、詳しくは半導体層を成長させて半導
体レーザ装置を形成する窒化物半導体装置の製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】横方向成長を利用して、欠陥の少ない窒
化物半導体装置を作製できることが最近、示されてい
る。
化物半導体装置を作製できることが最近、示されてい
る。
【０００３】基板にはサファイア基板を用い、サファイ
ア基板上にＧａＮ層もしくはＡｌＧａＮ層もしくはＡｌ
Ｎ層を成長させてバッファ層を形成する。さらに酸化シ
リコン膜でバッファ層上の所定の領域をマスクして、ア
ンモニア雰囲気中で所定温度、例えば１１００℃まで加
熱した後、その温度に保持した状態で、反応室内にガリ
ウムの原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を５０
μｍｏｌ／ｍｉｎ、シリコンの原料としてモノシラン
（ＳｉＨ4 ）を１．５ｎｍｏｌ／ｍｉｎの流量で供給す
る。また、アンモニア（ＮＨ3 ）を１０Ｌ/ｍｉｎ（標
準状態）の流量で供給する。これにより、酸化シリコン
膜に覆われていない領域の基板のＧａＮ表面上に横方向
成長するＧａＮ：Ｓｉ層をエピタキシャル成長させるこ
とができる。
ア基板上にＧａＮ層もしくはＡｌＧａＮ層もしくはＡｌ
Ｎ層を成長させてバッファ層を形成する。さらに酸化シ
リコン膜でバッファ層上の所定の領域をマスクして、ア
ンモニア雰囲気中で所定温度、例えば１１００℃まで加
熱した後、その温度に保持した状態で、反応室内にガリ
ウムの原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を５０
μｍｏｌ／ｍｉｎ、シリコンの原料としてモノシラン
（ＳｉＨ4 ）を１．５ｎｍｏｌ／ｍｉｎの流量で供給す
る。また、アンモニア（ＮＨ3 ）を１０Ｌ/ｍｉｎ（標
準状態）の流量で供給する。これにより、酸化シリコン
膜に覆われていない領域の基板のＧａＮ表面上に横方向
成長するＧａＮ：Ｓｉ層をエピタキシャル成長させるこ
とができる。
【０００４】より具体的に説明すると、図４の（１）に
示すように、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）基板２０
１上に、エピタキシャル成長法によって、窒化ガリウム
層（バッファ層）２１１を成長させる。さらに、図４の
（２）に示すように、化学的気相成長法によって窒化ガ
リウム層２１１上に酸化シリコン膜２２１を形成する。
次いで、図４の（３）に示すように、リソグラフィー技
術とエッチングとにより、所定の領域を覆うように酸化
シリコン膜２２１を加工して酸化シリコンマスク２２２
を形成する。
示すように、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）基板２０
１上に、エピタキシャル成長法によって、窒化ガリウム
層（バッファ層）２１１を成長させる。さらに、図４の
（２）に示すように、化学的気相成長法によって窒化ガ
リウム層２１１上に酸化シリコン膜２２１を形成する。
次いで、図４の（３）に示すように、リソグラフィー技
術とエッチングとにより、所定の領域を覆うように酸化
シリコン膜２２１を加工して酸化シリコンマスク２２２
を形成する。
【０００５】次に、図４の（４）に示すように、ＭＯＣ
ＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ）法
によって、酸化シリコンマスク２２の開口部２２３より
露出している窒化ガリウム層２１１より窒化ガリウム層
２１２を横方向成長させる。そして窒化ガリウム層２１
２ａと窒化ガリウム層２１２ｂとが完全に会合するまで
エピタキシャル成長を継続する。そして、図４の（５）
に示すように、窒化ガリウム層２１２ａと窒化ガリウム
層２１２ｂとが完全に会合して、酸化シリコンマスク２
２２上に窒化ガリウム層２１２が形成される。その後、
図４の（６）に示すように、窒化ガリウム層２１２上に
窒化物半導体層を積層して、比較的欠陥密度が少ない酸
化シリコンマスク２２２上の低欠陥密度領域に半導体レ
ーザ装置２３１を形成する。
ＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ）法
によって、酸化シリコンマスク２２の開口部２２３より
露出している窒化ガリウム層２１１より窒化ガリウム層
２１２を横方向成長させる。そして窒化ガリウム層２１
２ａと窒化ガリウム層２１２ｂとが完全に会合するまで
エピタキシャル成長を継続する。そして、図４の（５）
に示すように、窒化ガリウム層２１２ａと窒化ガリウム
層２１２ｂとが完全に会合して、酸化シリコンマスク２
２２上に窒化ガリウム層２１２が形成される。その後、
図４の（６）に示すように、窒化ガリウム層２１２上に
窒化物半導体層を積層して、比較的欠陥密度が少ない酸
化シリコンマスク２２２上の低欠陥密度領域に半導体レ
ーザ装置２３１を形成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複数箇
所より横方向成長させて窒化ガリウム層を形成する場
合、成長する窒化ガリウム層同士の会合部は原子レベル
できれいに接合せず、結晶欠陥を生じる。また、応力に
より窒化ガリウム層の結晶軸が会合の左右でずれるとい
った問題、表面があれるといった問題が発生しやすい。
したがって、このような会合を有する結晶成長層上にデ
バイス（例えば半導体レーザ装置）を作製しても、良好
な素子特性（例えば発光特性）を得ることは難しい。
所より横方向成長させて窒化ガリウム層を形成する場
合、成長する窒化ガリウム層同士の会合部は原子レベル
できれいに接合せず、結晶欠陥を生じる。また、応力に
より窒化ガリウム層の結晶軸が会合の左右でずれるとい
った問題、表面があれるといった問題が発生しやすい。
したがって、このような会合を有する結晶成長層上にデ
バイス（例えば半導体レーザ装置）を作製しても、良好
な素子特性（例えば発光特性）を得ることは難しい。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされた窒化物半導体装置の製造方法であ
る。
決するためになされた窒化物半導体装置の製造方法であ
る。
【０００８】本発明の窒化物半導体装置の製造方法は、
基板に形成した第１の半導体層上に複数の開口部を設け
たマスク層を形成する工程と、前記複数の開口部より露
出している前記第１の半導体層表面より、前記第１の半
導体層表面に沿った方向に第２の半導体層を横方向成長
させる工程とを備えた半導体装置の製造方法において、
前記第２の半導体層は、隣接して成長する第２の半導体
層と会合する直前で成長を停止することを特徴としてい
る。さらに、前記第２の半導体層のなかで欠陥の少ない
領域に半導体レーザ装置を作製することを特徴としてい
る。
基板に形成した第１の半導体層上に複数の開口部を設け
たマスク層を形成する工程と、前記複数の開口部より露
出している前記第１の半導体層表面より、前記第１の半
導体層表面に沿った方向に第２の半導体層を横方向成長
させる工程とを備えた半導体装置の製造方法において、
前記第２の半導体層は、隣接して成長する第２の半導体
層と会合する直前で成長を停止することを特徴としてい
る。さらに、前記第２の半導体層のなかで欠陥の少ない
領域に半導体レーザ装置を作製することを特徴としてい
る。
【０００９】上記窒化物半導体装置の製造方法では、第
２の半導体層は、隣接して成長する第２の半導体層と会
合する直前で成長を停止することから、従来のように横
方向成長した部分が会合することがないので、第２の半
導体層同士の接合部を有しない。そのため、従来のよう
な接合部における欠陥の発生はなくなる。したがって、
第２の半導体層は、少なくともその成長端側が結晶欠陥
の少ない成長層となる。また、接合部がないので、接合
により発生する応力によって、第２の半導体層の結晶軸
が会合の左右でずれるといった問題、表面があれるとい
った問題の発生もなくなる。したがって、上記第２の半
導体層における欠陥の少ない例えば成長端側にデバイス
（例えば半導体レーザ装置）を作製した場合には、良好
な素子特性（例えば発光特性）を得ることが可能にな
る。
２の半導体層は、隣接して成長する第２の半導体層と会
合する直前で成長を停止することから、従来のように横
方向成長した部分が会合することがないので、第２の半
導体層同士の接合部を有しない。そのため、従来のよう
な接合部における欠陥の発生はなくなる。したがって、
第２の半導体層は、少なくともその成長端側が結晶欠陥
の少ない成長層となる。また、接合部がないので、接合
により発生する応力によって、第２の半導体層の結晶軸
が会合の左右でずれるといった問題、表面があれるとい
った問題の発生もなくなる。したがって、上記第２の半
導体層における欠陥の少ない例えば成長端側にデバイス
（例えば半導体レーザ装置）を作製した場合には、良好
な素子特性（例えば発光特性）を得ることが可能にな
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の窒化物半導体装置の製造
方法に係る実施の形態を、図１の製造工程断面図によっ
て説明する。また、上記製造方法を実現させるに好適な
製造装置の一例を図３の概略構成図によって説明する。
方法に係る実施の形態を、図１の製造工程断面図によっ
て説明する。また、上記製造方法を実現させるに好適な
製造装置の一例を図３の概略構成図によって説明する。
【００１１】まず、図３によって、本発明の実施の形態
を実現する製造装置の一例を説明する。図３に示す製造
装置は、有機金属気相成長（以下ＭＯＣＶＤと略記す
る、ＭＯＣＶＤはMetal Organic Chemical Vapor Depos
ition の略）装置１０１である。ＭＯＣＶＤ装置１０１
は、ＭＯＣＶＤを行う反応室１１１を備え、この反応室
１１１の内部には被加工基板２０１を載置するサセプタ
１１２が設置されている。反応室１１１内のサセプタ１
１２上には基板２０１、例えば窒化ガリウムまたはｃ−
Ａｌ2 Ｏ3 上に窒化物半導体層を積層した基板が置かれ
る。この反応室１１１には反応管ライン１２１が接続さ
れている。
を実現する製造装置の一例を説明する。図３に示す製造
装置は、有機金属気相成長（以下ＭＯＣＶＤと略記す
る、ＭＯＣＶＤはMetal Organic Chemical Vapor Depos
ition の略）装置１０１である。ＭＯＣＶＤ装置１０１
は、ＭＯＣＶＤを行う反応室１１１を備え、この反応室
１１１の内部には被加工基板２０１を載置するサセプタ
１１２が設置されている。反応室１１１内のサセプタ１
１２上には基板２０１、例えば窒化ガリウムまたはｃ−
Ａｌ2 Ｏ3 上に窒化物半導体層を積層した基板が置かれ
る。この反応室１１１には反応管ライン１２１が接続さ
れている。
【００１２】またアンモニア源１２２と水素源１２３と
が設けられている。アンモニア源１２２はマスフローコ
ントローラー１２４、バルブ１２５を介して上記反応管
ライン１２１に接続され、また上記マスフローコントロ
ーラー１２４よりバルブ１２６、ベントライン１４１を
介して除害装置１５１に接続されている。また、上記水
素源１２３は水素純化装置１２７を経てマスフローコン
トローラー１２８、１２９、１３０、１３１に分岐され
ている。
が設けられている。アンモニア源１２２はマスフローコ
ントローラー１２４、バルブ１２５を介して上記反応管
ライン１２１に接続され、また上記マスフローコントロ
ーラー１２４よりバルブ１２６、ベントライン１４１を
介して除害装置１５１に接続されている。また、上記水
素源１２３は水素純化装置１２７を経てマスフローコン
トローラー１２８、１２９、１３０、１３１に分岐され
ている。
【００１３】マスフローコントローラー１２８は、ベン
トライン１４１を介して上記除害装置１５１に接続され
ている。マスフローコントローラー１２９は直接上記反
応管ライン１２１に接続されている。マスフローコント
ローラー１３０は、バブラ１３２、バルブ１３３を介し
て上記反応管ライン１２１に接続され、また上記バブラ
１３２よりバルブ１３４、上記ベントライン１４１を介
して上記除害装置１５１に接続されている。マスフロー
コントローラー１３１は、バブラ１３５、バルブ１３６
を介して上記反応管ライン１２１に接続され、また上記
バブラ１３５よりバルブ１３７、上記ベントライン１４
１を介して上記除害装置１５１に接続されている。
トライン１４１を介して上記除害装置１５１に接続され
ている。マスフローコントローラー１２９は直接上記反
応管ライン１２１に接続されている。マスフローコント
ローラー１３０は、バブラ１３２、バルブ１３３を介し
て上記反応管ライン１２１に接続され、また上記バブラ
１３２よりバルブ１３４、上記ベントライン１４１を介
して上記除害装置１５１に接続されている。マスフロー
コントローラー１３１は、バブラ１３５、バルブ１３６
を介して上記反応管ライン１２１に接続され、また上記
バブラ１３５よりバルブ１３７、上記ベントライン１４
１を介して上記除害装置１５１に接続されている。
【００１４】さらに、上記反応室１１１は、上記ベント
ライン１４１を介して上記除害装置１５１に直接接続さ
れている。
ライン１４１を介して上記除害装置１５１に直接接続さ
れている。
【００１５】ＭＯＣＶＤ装置１０１では、水素純化装置
１２７により高純度化された水素ガスがキャリアガスと
してバブラ１３２、１３５内に供給される。いま、窒化
ガリウム：シリコンの成長を行うとする。上記バブラ１
３２、１３５内には、それぞれ、例えばガリウム原料と
してトリメチルガリウム［ＴＭＧ：Ｇａ（Ｃ
Ｈ3 ）3］、シリコン原料としてテトラエチルシランが
入れられている。これらのバブラ１３２、１３５内に水
素ガスが供給されることにより、これらのバブラ１３
２、１３５のそれぞれから、その蒸気圧分の原料ガスが
キャリアガスとしての水素ガスとともに、反応管ライン
１２１を通って反応室１１１内に供給される。
１２７により高純度化された水素ガスがキャリアガスと
してバブラ１３２、１３５内に供給される。いま、窒化
ガリウム：シリコンの成長を行うとする。上記バブラ１
３２、１３５内には、それぞれ、例えばガリウム原料と
してトリメチルガリウム［ＴＭＧ：Ｇａ（Ｃ
Ｈ3 ）3］、シリコン原料としてテトラエチルシランが
入れられている。これらのバブラ１３２、１３５内に水
素ガスが供給されることにより、これらのバブラ１３
２、１３５のそれぞれから、その蒸気圧分の原料ガスが
キャリアガスとしての水素ガスとともに、反応管ライン
１２１を通って反応室１１１内に供給される。
【００１６】窒素原料としてはアンモニア（ＮＨ3 ）を
用いる。アンモニアはアンモニア源１２２よりマスフロ
ーコントローラー１２４に供給され、このマスフローコ
ントローラー１２４により流量が制御される。そして、
バルブ１２５、バルブ１２６により反応管ライン１２１
またはベントライン１４１への導入の切り換えを行う。
用いる。アンモニアはアンモニア源１２２よりマスフロ
ーコントローラー１２４に供給され、このマスフローコ
ントローラー１２４により流量が制御される。そして、
バルブ１２５、バルブ１２６により反応管ライン１２１
またはベントライン１４１への導入の切り換えを行う。
【００１７】また、バブラ１３５から発生される原料ガ
スの反応管ライン１２１とベントライン１４１との間の
切り換えはバルブ１３６、１３７の開閉により行うこと
ができる。バブラ１３２から発生される原料ガスの反応
管ライン１２１とベントライン１４１との間の切り換え
はバルブ１３３、１３４の開閉により行うことができ
る。なお、マスフローコントローラー１２８〜１３１に
よって、水素純化装置１２７から供給される水素ガスの
流量制御を行う。
スの反応管ライン１２１とベントライン１４１との間の
切り換えはバルブ１３６、１３７の開閉により行うこと
ができる。バブラ１３２から発生される原料ガスの反応
管ライン１２１とベントライン１４１との間の切り換え
はバルブ１３３、１３４の開閉により行うことができ
る。なお、マスフローコントローラー１２８〜１３１に
よって、水素純化装置１２７から供給される水素ガスの
流量制御を行う。
【００１８】上記ＭＯＣＶＤ装置を用いて基板の基板面
に沿った方向、すなわち横方向に窒化ガリウム層を成長
させるためには、まず、基板の窒化ガリウム（ＧａＮ）
層の表面に酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜を形成し、リソ
グラフィー技術とエッチングによって、上記窒化ガリウ
ム層の＜１１−００＞方向や＜１１２−０＞方向に上記
酸化シリコン膜のパターンを作製する。この酸化シリコ
ンパターンをマスクにして、窒化ガリウムの再成長を行
う。そして、酸化シリコンパターン上を横方向成長した
窒化ガリウム層の低欠陥部分を利用して、そこにデバイ
スを作り込む。一例として、上記酸化シリコンパターン
は、例えば長さが１２μｍであり、厚さが０．２μｍで
あり、１５μｍ周期で作製する。
に沿った方向、すなわち横方向に窒化ガリウム層を成長
させるためには、まず、基板の窒化ガリウム（ＧａＮ）
層の表面に酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜を形成し、リソ
グラフィー技術とエッチングによって、上記窒化ガリウ
ム層の＜１１−００＞方向や＜１１２−０＞方向に上記
酸化シリコン膜のパターンを作製する。この酸化シリコ
ンパターンをマスクにして、窒化ガリウムの再成長を行
う。そして、酸化シリコンパターン上を横方向成長した
窒化ガリウム層の低欠陥部分を利用して、そこにデバイ
スを作り込む。一例として、上記酸化シリコンパターン
は、例えば長さが１２μｍであり、厚さが０．２μｍで
あり、１５μｍ周期で作製する。
【００１９】また、本例では示さないが、ホウ素を導入
する場合には、例えばトリエチルボロン、アルミニウム
ではトリメチルアルミニウム、インジウムではトリメチ
ルインジウムを原料として用い、上記ガリウムの場合と
同様の装置構成とすることで、ＢＡｌＧａＩｎＮ系の化
合物を作製できる。
する場合には、例えばトリエチルボロン、アルミニウム
ではトリメチルアルミニウム、インジウムではトリメチ
ルインジウムを原料として用い、上記ガリウムの場合と
同様の装置構成とすることで、ＢＡｌＧａＩｎＮ系の化
合物を作製できる。
【００２０】次に、本発明の窒化物半導体装置の製造方
法に係る実施の形態を、図１の製造工程断面図によって
説明する。一例として、酸化アルミニウム（Ａｌ
2 Ｏ3 ）基板（例えばサファイア基板）を用いた半導体
レーザ装置を作製する場合を、以下に説明する。
法に係る実施の形態を、図１の製造工程断面図によって
説明する。一例として、酸化アルミニウム（Ａｌ
2 Ｏ3 ）基板（例えばサファイア基板）を用いた半導体
レーザ装置を作製する場合を、以下に説明する。
【００２１】図１の（１）に示すように、酸化アルミニ
ウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）からなる基板１０上に、エピタキシ
ャル成長法によって、窒化ガリウム層１１を成長させて
第１の半導体層を形成する。例えば、ＭＯＣＶＤ装置の
反応室内に、室温でアンモニア（ＮＨ3 ）を１０Ｌ／ｍ
ｉｎ（標準状態）の流量で導入した後、基板温度を１０
００℃まで上昇させて１０００℃に保持し、この状態で
トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を３０μｍｏｌ／ｍｉ
ｎ、テトラエチルシランを１．５ｎｍｏｌ／ｍｉｎの流
量で供給する。このときのキャリアガスには水素を用い
１０Ｌ／ｍｉｎ（標準状態）の流量で流す。そして、窒
化ガリウム：シリコン（ＧａＮ：Ｓｉ）を例えば４μｍ
の厚さに堆積してｎ型の窒化ガリウム層１１を形成す
る。上記テトラエチルシランの代わりにモノシラン（Ｓ
ｉＨ4 ）もしくはジシラン（Ｓｉ2 Ｈ 6 ）を用いること
も可能である。
ウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）からなる基板１０上に、エピタキシ
ャル成長法によって、窒化ガリウム層１１を成長させて
第１の半導体層を形成する。例えば、ＭＯＣＶＤ装置の
反応室内に、室温でアンモニア（ＮＨ3 ）を１０Ｌ／ｍ
ｉｎ（標準状態）の流量で導入した後、基板温度を１０
００℃まで上昇させて１０００℃に保持し、この状態で
トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を３０μｍｏｌ／ｍｉ
ｎ、テトラエチルシランを１．５ｎｍｏｌ／ｍｉｎの流
量で供給する。このときのキャリアガスには水素を用い
１０Ｌ／ｍｉｎ（標準状態）の流量で流す。そして、窒
化ガリウム：シリコン（ＧａＮ：Ｓｉ）を例えば４μｍ
の厚さに堆積してｎ型の窒化ガリウム層１１を形成す
る。上記テトラエチルシランの代わりにモノシラン（Ｓ
ｉＨ4 ）もしくはジシラン（Ｓｉ2 Ｈ 6 ）を用いること
も可能である。
【００２２】さらに、図１の（２）に示すように、化学
的気相成長法によって窒化ガリウム層１１上に酸化シリ
コン膜２１を形成する。次いで、図１の（３）に示すよ
うに、リソグラフィー技術とエッチングとにより、所定
の領域を覆うように上記酸化シリコン膜２１を加工して
マスク層２２を形成する。このマスク層２２には窒化ガ
リウム層１１表面より結晶成長させるための開口部２３
が形成される。
的気相成長法によって窒化ガリウム層１１上に酸化シリ
コン膜２１を形成する。次いで、図１の（３）に示すよ
うに、リソグラフィー技術とエッチングとにより、所定
の領域を覆うように上記酸化シリコン膜２１を加工して
マスク層２２を形成する。このマスク層２２には窒化ガ
リウム層１１表面より結晶成長させるための開口部２３
が形成される。
【００２３】次に、図１の（４）に示すように、ＭＯＣ
ＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ）法
によって、上記マスク層２２を用いてマスク層２２の開
口部２３にして露出している窒化ガリウム層１１より窒
化ガリウム層１２からなる第２の半導体層を横方向成長
させる。この成長条件としては、室温状態（例えば２３
℃）で水素（流量：１０Ｌ／ｍｉｎ（標準状態））とア
ンモニア（流量：１０Ｌ／ｍｉｎ（標準状態））を供給
するとともに１０００℃まで昇温する。その後、ＴＭＧ
（流量：２０μｍｏｌ／ｍｉｎ）とテトラエチルシラン
（流量：１ｎｍｏｌ／ｍｉｎ）を、水素ガスをキャリア
ガスに用いて供給する。なお、上記テトラエチルシラン
の代わりにモノシランもしくはジシランを用いることも
可能である。そして窒化ガリウム層１２（１２a）と窒
化ガリウム層１２（１２ｂ）とが会合する直前までエピ
タキシャル成長を継続する。その結果、図１の（５）に
示すように、酸化シリコン膜２１上に窒化ガリウム層１
２（１２a）、１２（１２ｂ）を互いに会合しないよう
に形成する。上記開口部２３上に成長した上記窒化ガリ
ウム層１２（１２a）、１２（１２ｂ）は高欠陥密度領
域となっている。
ＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ）法
によって、上記マスク層２２を用いてマスク層２２の開
口部２３にして露出している窒化ガリウム層１１より窒
化ガリウム層１２からなる第２の半導体層を横方向成長
させる。この成長条件としては、室温状態（例えば２３
℃）で水素（流量：１０Ｌ／ｍｉｎ（標準状態））とア
ンモニア（流量：１０Ｌ／ｍｉｎ（標準状態））を供給
するとともに１０００℃まで昇温する。その後、ＴＭＧ
（流量：２０μｍｏｌ／ｍｉｎ）とテトラエチルシラン
（流量：１ｎｍｏｌ／ｍｉｎ）を、水素ガスをキャリア
ガスに用いて供給する。なお、上記テトラエチルシラン
の代わりにモノシランもしくはジシランを用いることも
可能である。そして窒化ガリウム層１２（１２a）と窒
化ガリウム層１２（１２ｂ）とが会合する直前までエピ
タキシャル成長を継続する。その結果、図１の（５）に
示すように、酸化シリコン膜２１上に窒化ガリウム層１
２（１２a）、１２（１２ｂ）を互いに会合しないよう
に形成する。上記開口部２３上に成長した上記窒化ガリ
ウム層１２（１２a）、１２（１２ｂ）は高欠陥密度領
域となっている。
【００２４】その後、図１の（６）に示すように、窒化
ガリウム層１２a、１２ｂ上に窒化物半導体層を積層し
て、高欠陥密度領域を避けて、酸化シリコンからなるマ
スク層２２上の低欠陥密度領域に半導体レーザ装置３１
（３１a）、３１（３１ｂ）を形成する。これにより、
結晶学的に優れた場所でデバイスを作製でき、優れた特
性の素子が得られる。
ガリウム層１２a、１２ｂ上に窒化物半導体層を積層し
て、高欠陥密度領域を避けて、酸化シリコンからなるマ
スク層２２上の低欠陥密度領域に半導体レーザ装置３１
（３１a）、３１（３１ｂ）を形成する。これにより、
結晶学的に優れた場所でデバイスを作製でき、優れた特
性の素子が得られる。
【００２５】次に、上記半導体レーザ装置の製造方法の
一例を以下に説明する。例えば、ＭＯＣＶＤ装置の反応
室内に、室温でアンモニア（ＮＨ3 ）を１０Ｌ/ｍｉｎ
（標準状態）の流量で導入した後、基板温度を１０００
℃まで上昇させて１０００℃に保持し、この状態でトリ
メチルガリウム（ＴＭＧ）を３０μｍｏｌ／ｍｉｎ、モ
ノシラン（ＳｉＨ4 ）を１．５ｎｍｏｌ／ｍｉｎの流量
で供給するとともに、トリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ）を３μｍｏｌ／ｍｉｎの流量で供給する。このとき
のキャリアガスには水素を用い１０Ｌ/ｍｉｎ（標準状
態）の流量で流す。それによって、上記窒化ガリウム層
１２上にｎ型の窒化ガリウムアルミニウム（ＡｌＧａ
Ｎ：Ｓｉ）を例えば１μｍの厚さに堆積してｎ型のクラ
ッド層を形成する。
一例を以下に説明する。例えば、ＭＯＣＶＤ装置の反応
室内に、室温でアンモニア（ＮＨ3 ）を１０Ｌ/ｍｉｎ
（標準状態）の流量で導入した後、基板温度を１０００
℃まで上昇させて１０００℃に保持し、この状態でトリ
メチルガリウム（ＴＭＧ）を３０μｍｏｌ／ｍｉｎ、モ
ノシラン（ＳｉＨ4 ）を１．５ｎｍｏｌ／ｍｉｎの流量
で供給するとともに、トリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ）を３μｍｏｌ／ｍｉｎの流量で供給する。このとき
のキャリアガスには水素を用い１０Ｌ/ｍｉｎ（標準状
態）の流量で流す。それによって、上記窒化ガリウム層
１２上にｎ型の窒化ガリウムアルミニウム（ＡｌＧａ
Ｎ：Ｓｉ）を例えば１μｍの厚さに堆積してｎ型のクラ
ッド層を形成する。
【００２６】その後、ＴＭＡの供給を停止し、窒化ガリ
ウム：シリコン（ＧａＮ：Ｓｉ）を例えば１５０ｎｍの
厚さに堆積して、ｎ型の光ガイド層を形成する。
ウム：シリコン（ＧａＮ：Ｓｉ）を例えば１５０ｎｍの
厚さに堆積して、ｎ型の光ガイド層を形成する。
【００２７】次いで基板温度を８００℃に低下させ、シ
リコンの供給を止め、ＴＭＧはそのままの状態でトリメ
チルインジウム（ＴＭＩ）を３０μｍｏｌ／ｍｉｎの流
量で供給し、活性層を例えば５ｎｍの厚さに形成する。
リコンの供給を止め、ＴＭＧはそのままの状態でトリメ
チルインジウム（ＴＭＩ）を３０μｍｏｌ／ｍｉｎの流
量で供給し、活性層を例えば５ｎｍの厚さに形成する。
【００２８】続いて、ＴＭＩの供給を止め、シクロペン
タジエニルマグネシウムを０．５μｍｏｌ／ｍｉｎの流
量で供給し、ｐ型の光ガイド層としてＧａＮ：Ｍｇを例
えば０．１μｍの厚さに堆積する。
タジエニルマグネシウムを０．５μｍｏｌ／ｍｉｎの流
量で供給し、ｐ型の光ガイド層としてＧａＮ：Ｍｇを例
えば０．１μｍの厚さに堆積する。
【００２９】さらにｐ型の光ガイド層上に、ＡｌＧａ
Ｎ：Ｍｇ層からなるｐ型のクラッド層１６、ＧａＮ：Ｍ
ｇ層からなるｐ型のコンタクト層１７を順次積層する。
例えば、基板温度を１０００℃とし、そしてトリメチル
アルミニウム（ＴＭＡ）を３μｍｏｌ／ｍｉｎの流量で
供給し、例えばｐ型の窒化ガリウムアルミニウム（Ａｌ
ＧａＮ）を０．５μｍの厚さに堆積して上記ｐ型のクラ
ッド層を形成する。最後にＴＭＡの供給を停止し、Ｇａ
Ｎ：Ｍｇ層を例えば０．１μｍの厚さに堆積して上記ｐ
型のコンタクト層を形成する。このようにしてデバイス
構造が完成する。
Ｎ：Ｍｇ層からなるｐ型のクラッド層１６、ＧａＮ：Ｍ
ｇ層からなるｐ型のコンタクト層１７を順次積層する。
例えば、基板温度を１０００℃とし、そしてトリメチル
アルミニウム（ＴＭＡ）を３μｍｏｌ／ｍｉｎの流量で
供給し、例えばｐ型の窒化ガリウムアルミニウム（Ａｌ
ＧａＮ）を０．５μｍの厚さに堆積して上記ｐ型のクラ
ッド層を形成する。最後にＴＭＡの供給を停止し、Ｇａ
Ｎ：Ｍｇ層を例えば０．１μｍの厚さに堆積して上記ｐ
型のコンタクト層を形成する。このようにしてデバイス
構造が完成する。
【００３０】次に、窒化ガリウム層を横方向成長させた
場合に、隣接する窒化ガリウム成長層同士を会合させた
場合と会合させない場合におけるＧａＮ：ＳｉのＸ線回
折測定結果を図２によって説明する。図２では縦軸にＸ
線回折測定における半値全幅を示し、横軸に会合の有無
を示す。
場合に、隣接する窒化ガリウム成長層同士を会合させた
場合と会合させない場合におけるＧａＮ：ＳｉのＸ線回
折測定結果を図２によって説明する。図２では縦軸にＸ
線回折測定における半値全幅を示し、横軸に会合の有無
を示す。
【００３１】図２に示すように、会合する場合は、成長
時間が２時間とし、会合しない場合は成長時間を１.５
時間とした。その結果、結晶軸のずれが少ない分、Ｘ線
の半値全幅は会合しない場合のほうが少ないことがわか
る。これは、結晶学的な結晶性の良さを示している。
時間が２時間とし、会合しない場合は成長時間を１.５
時間とした。その結果、結晶軸のずれが少ない分、Ｘ線
の半値全幅は会合しない場合のほうが少ないことがわか
る。これは、結晶学的な結晶性の良さを示している。
【００３２】上記実施の形態によれば、横方向成長させ
た窒化ガリウム層１２は、隣接して成長する窒化ガリウ
ム層１２a、１２ｂとが会合する直前で成長を停止する
ことから、従来のように横方向成長した部分が会合する
ことがないので、窒化ガリウム層１２a、１２ｂ同士の
接合部を有しない。そのため、従来のような接合部にお
ける欠陥の発生はなくなる。したがって、窒化ガリウム
層１２は、少なくともその成長端側が結晶欠陥の少ない
成長層となる。また、接合部がないので、接合により発
生する応力によって、窒化ガリウム層１２の結晶軸が会
合の左右でずれるといった問題、表面があれるといった
問題の発生もなくなる。したがって、上記窒化ガリウム
層１２における欠陥の少ない例えば成長端側にデバイス
（例えば半導体レーザ装置）を作製した場合には、良好
な素子特性（例えば発光特性）を得ることが可能にな
る。
た窒化ガリウム層１２は、隣接して成長する窒化ガリウ
ム層１２a、１２ｂとが会合する直前で成長を停止する
ことから、従来のように横方向成長した部分が会合する
ことがないので、窒化ガリウム層１２a、１２ｂ同士の
接合部を有しない。そのため、従来のような接合部にお
ける欠陥の発生はなくなる。したがって、窒化ガリウム
層１２は、少なくともその成長端側が結晶欠陥の少ない
成長層となる。また、接合部がないので、接合により発
生する応力によって、窒化ガリウム層１２の結晶軸が会
合の左右でずれるといった問題、表面があれるといった
問題の発生もなくなる。したがって、上記窒化ガリウム
層１２における欠陥の少ない例えば成長端側にデバイス
（例えば半導体レーザ装置）を作製した場合には、良好
な素子特性（例えば発光特性）を得ることが可能にな
る。
【００３３】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の窒化物半
導体装置の製造方法によれば、第２の半導体層は、隣接
して成長する第２の半導体層と会合する直前で成長を停
止するので、第２の半導体層同士の接合部を有しない。
そのため、少なくとも第２の半導体層の成長端側に、結
晶欠陥が少なくかつ結晶軸のずれが少ない結晶層を形成
することができる。したがって、上記第２の半導体層に
おける結晶欠陥の少ない例えば成長端側にデバイス（例
えば半導体レーザ装置）を作製した場合には、良好な素
子特性（例えば発光特性）を得ることが可能になる。
導体装置の製造方法によれば、第２の半導体層は、隣接
して成長する第２の半導体層と会合する直前で成長を停
止するので、第２の半導体層同士の接合部を有しない。
そのため、少なくとも第２の半導体層の成長端側に、結
晶欠陥が少なくかつ結晶軸のずれが少ない結晶層を形成
することができる。したがって、上記第２の半導体層に
おける結晶欠陥の少ない例えば成長端側にデバイス（例
えば半導体レーザ装置）を作製した場合には、良好な素
子特性（例えば発光特性）を得ることが可能になる。
【図１】本発明の窒化物半導体装置の製造方法に係る実
施の形態を示す製造工程断面図である。
施の形態を示す製造工程断面図である。
【図２】ＧａＮ：ＳｉのＸ線回折測定結果を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明の実施の形態を実現するＭＯＣＶＤ装置
の概略構成図である。
の概略構成図である。
【図４】従来の窒化物半導体装置の製造方法を示す製造
工程断面図である。
工程断面図である。
１０…基板、１１…窒化ガリウム層（第１の半導体
層）、１２…窒化ガリウム層（第２の半導体層）、２２
…マスク層、２３…開口部
層）、１２…窒化ガリウム層（第２の半導体層）、２２
…マスク層、２３…開口部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F045 AA04 AB14 AB17 AC01 AC08 AC12 AC19 AD14 AF04 AF09 CA12 DA67 DB02 5F073 CA07 CB02 CB05 DA05 DA07 EA29
Claims (3)
- 【請求項１】 基板に形成した第１の半導体層上に複数
の開口部を設けたマスク層を形成する工程と、 前記複数の開口部より露出している前記第１の半導体層
表面より、前記第１の半導体層表面に沿った方向に第２
の半導体層を横方向成長させる工程とを備えた半導体装
置の製造方法において、 前記第２の半導体層は、隣接して成長する第２の半導体
層と会合する直前で成長を停止することを特徴とする窒
化物半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記第２の半導体層を形成した後、 前記第２の半導体層のなかで欠陥の少ない領域に半導体
レーザ装置を作製することを特徴とする請求項１記載の
窒化物半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記半導体レーザ装置は、前記第１の半
導体層における前記第２の半導体層が成長を始めた領域
上を除く前記第２の半導体層の成長端側に形成されるこ
とを特徴とする請求項２記載の窒化物半導体装置の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001139437A JP2002334842A (ja) | 2001-05-10 | 2001-05-10 | 窒化物半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001139437A JP2002334842A (ja) | 2001-05-10 | 2001-05-10 | 窒化物半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002334842A true JP2002334842A (ja) | 2002-11-22 |
Family
ID=18986213
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001139437A Pending JP2002334842A (ja) | 2001-05-10 | 2001-05-10 | 窒化物半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002334842A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020519026A (ja) * | 2017-05-05 | 2020-06-25 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 基板を除去する方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11340582A (ja) * | 1998-05-06 | 1999-12-10 | Xerox Corp | 青色垂直キャビティ面発光レ―ザ |
| WO2000004615A1 (en) * | 1998-07-14 | 2000-01-27 | Fujitsu Limited | Semiconductor laser, semiconductor device, and method for manufacturing the same |
| JP2000228565A (ja) * | 1999-02-08 | 2000-08-15 | Toshiba Corp | 窒化物系半導体レーザ装置及びその製造方法 |
| JP2001189531A (ja) * | 1999-12-27 | 2001-07-10 | Ricoh Co Ltd | 半導体基板および半導体発光素子およびその作製方法 |
-
2001
- 2001-05-10 JP JP2001139437A patent/JP2002334842A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2020519026A (ja) * | 2017-05-05 | 2020-06-25 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 基板を除去する方法 |
| JP7158745B2 (ja) | 2017-05-05 | 2022-10-24 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 基板を除去する方法 |
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