專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體元件及其制造方法，尤其是涉及在基板上形成 有半導(dǎo)體元件層的半導(dǎo)體元件以及其制造方法。
背景技術(shù)：
歷來(lái)眾所周知作為在基板上形成有半導(dǎo)體元件層的半導(dǎo)體元件有 發(fā)光二極管元件或半導(dǎo)體激光元件等。此已在例如特開(kāi)平11一21479 號(hào)公報(bào)上公開(kāi)。
在上述特開(kāi)平11一214798號(hào)公報(bào)上公開(kāi)了在氮化物類(lèi)半導(dǎo)體基板 上形成有多個(gè)氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件。具體講， 在上述特開(kāi)平11一21479S號(hào)公報(bào)上公開(kāi)的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件 上，在n型GaN基板上順序形成n型氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層、由氮化物類(lèi) 半導(dǎo)體形成的發(fā)光層、以及P型氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層。而且，在P型氮 化物類(lèi)半導(dǎo)體層上形成作為電流通路部的脊(ridge)部的同時(shí)，在脊 部上形成P側(cè)電極。此外，在n型GaN基板的背面形成n側(cè)電極。
在上述的基板背面上形成電極的半導(dǎo)體元件中，在基板背面存在 錯(cuò)位時(shí)，在基板背面存在錯(cuò)位的區(qū)域因流過(guò)電流產(chǎn)生泄漏電流。因此， 在上述特開(kāi)平11-214798號(hào)公報(bào)中，通過(guò)由橫方向生長(zhǎng)制作n型GaN 基板，降低n型GaN基板上存在的錯(cuò)位。作為具體的基板制作方法， 首先，在蘭寶石基板上預(yù)定部分上形成掩模層后，以該掩模層作為選 擇生長(zhǎng)掩模層，在蘭寶石基板上橫方向生長(zhǎng)n型GaN層。此時(shí)，n型 GaN層在蘭寶石基板上未形成掩模層的部分上有選擇地縱方向生長(zhǎng)之 后，逐漸地向橫方向生長(zhǎng)。這樣一來(lái)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)向橫方向生長(zhǎng)n型GaN 層，錯(cuò)位向橫方向彎曲，所以抑制了錯(cuò)位向縱方向傳播。據(jù)此，形成 使到達(dá)上面的錯(cuò)位減少的n型GaN層。其后，通過(guò)除去含有位于n型 GaN層下方的掩模層的區(qū)域(蘭寶石基板等)，形成使錯(cuò)位減少的n型 GaN基板?？墒牵谏鲜鰧?zhuān)利文獻(xiàn)1的方法中，在未形成向縱方向進(jìn)行生長(zhǎng) 的掩模層的區(qū)域上，存在所謂形成錯(cuò)位集中部分的不合適情況。從具
有這樣的錯(cuò)位集中的區(qū)域的n型GaN層制作n型GaN基板時(shí)，如果在 n型GaN基板背面錯(cuò)位集中的區(qū)域上形成n側(cè)電極，則發(fā)生由于在n 型GaN基板背面錯(cuò)位集中的區(qū)域上流過(guò)電流產(chǎn)生所謂泄漏電流的不合 適情況。因?yàn)樵谶@種情況下元件在定電流驅(qū)動(dòng)時(shí)光輸出變得不穩(wěn)定， 所以存在所謂使元件工作穩(wěn)定化困難的問(wèn)題點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述這一課題而作的，本發(fā)明的一個(gè)目的是提 供可能使元件工作穩(wěn)定化的半導(dǎo)體元件。
本發(fā)明的另一目的是提供可能使元件工作穩(wěn)定化的半導(dǎo)體元件制 造方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第1情況的半導(dǎo)體元件包含如下部 件，即至少在背面的一部分上具有錯(cuò)位集中的背面區(qū)域的基板、在基 板的表面上形成的半導(dǎo)體元件層、在錯(cuò)位集中的背面區(qū)域上形成的絕 緣膜、和以與錯(cuò)位集中的背面區(qū)域以外的基板的背面區(qū)域接觸的方式 形成的背面?zhèn)入姌O。
在該第1情況的半導(dǎo)體元件中，如上述所示，在基板背面錯(cuò)位集 中的區(qū)域形成絕緣膜的同時(shí)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)以與基板背面錯(cuò)位集中的區(qū)域 以外的區(qū)域接觸的方式形成背面?zhèn)入姌O，復(fù)蓋基板背面錯(cuò)位集中的區(qū) 域，使其不從絕緣膜露出，所以可以容易地抑制起因于基板背面錯(cuò)位 集中的區(qū)域流過(guò)電流產(chǎn)生的泄漏電流。其結(jié)果，因?yàn)榭梢匀菀椎厥乖?件定電流驅(qū)動(dòng)時(shí)光輸出穩(wěn)定化，所以可以容易地使半導(dǎo)體元件工作穩(wěn) 定化。此外，因?yàn)榭梢越档湾e(cuò)位集中區(qū)域流過(guò)的電流，所以可以降低 從錯(cuò)位集中區(qū)域來(lái)的不必要的發(fā)光。
在上述第1情況的半導(dǎo)體元件中，半導(dǎo)體元件層優(yōu)選至少在表面 的一部分具有錯(cuò)位集中的表面區(qū)域，還包含以與錯(cuò)位集中的表面區(qū)域 以外的半導(dǎo)體元件層的表面的區(qū)域接觸的方式形成的表面?zhèn)入姌O。根 據(jù)這種構(gòu)成，可以抑制因半導(dǎo)體元件層表面錯(cuò)位集中區(qū)域內(nèi)流過(guò)電流 而產(chǎn)生的泄漏電流。其結(jié)果，因?yàn)榭梢允乖娏黩?qū)動(dòng)時(shí)的光輸出穩(wěn)定化，所以即使在半導(dǎo)體元件層表面也存在錯(cuò)位集中的區(qū)域，也可 以使半導(dǎo)體的工作穩(wěn)定化。此外，因?yàn)榭梢越档湾e(cuò)位集中的區(qū)域內(nèi)流 過(guò)的電流，所以可以降低來(lái)自錯(cuò)位集中區(qū)域的不必要的發(fā)光。
在上述第1情況的半導(dǎo)體元件中，基板也可以包含氮化物類(lèi)半導(dǎo) 體基板。根據(jù)這樣的構(gòu)成，可以抑制在氮化物類(lèi)半導(dǎo)體基板上泄漏電 流的發(fā)生。
根據(jù)本發(fā)明的第2情況的半導(dǎo)體元件，包含如下部件，g卩在基 板表面上形成的、在至少表面一部分上具有錯(cuò)位集中的表面區(qū)域的半 導(dǎo)體元件層；在錯(cuò)位集中的表面區(qū)域上形成的絕緣膜；以及以與錯(cuò)位 集中的表面區(qū)域以外的半導(dǎo)體元件層的表面區(qū)域接觸的方式形成的表 面?zhèn)入姌O。
在該第2情況的半導(dǎo)體元件中，如上述所示，在半導(dǎo)體元件層表 面上錯(cuò)位集中的區(qū)域上形成絕緣膜的同時(shí)，通過(guò)以與半導(dǎo)體元件層表 面錯(cuò)位集中的區(qū)域以外的區(qū)域接觸的方式形成表面?zhèn)入姌O，半導(dǎo)體元 件層表面錯(cuò)位集中區(qū)域被復(fù)蓋，以便不從絕緣膜露出，由此，可以容 易地抑制在半導(dǎo)體元件層表面錯(cuò)位集中的區(qū)域上因電流流過(guò)而產(chǎn)生的 泄漏電流。其結(jié)果，因?yàn)榭梢匀菀椎厥乖娏黩?qū)動(dòng)時(shí)的光輸出穩(wěn) 定化，所以可以容易地使半導(dǎo)體元件工作穩(wěn)定化。此外，因?yàn)榭梢越?低錯(cuò)位集中的區(qū)域流過(guò)的電流，所以可以降低來(lái)自錯(cuò)位集中區(qū)域的不 必要的發(fā)光。
在上述第2情況的半導(dǎo)體元件中，基板優(yōu)選至少在背面的一部分 上具有錯(cuò)位集中的背面區(qū)域，還包含以與錯(cuò)位集中的背面區(qū)域以外的 基板的背面區(qū)域接觸的方式形成的背面?zhèn)入姌O。根據(jù)這樣的構(gòu)成，可 以抑制因基板背面錯(cuò)位集中區(qū)域電流流過(guò)而產(chǎn)生的泄漏電流。其結(jié)果， 因?yàn)榭梢允乖娏黩?qū)動(dòng)時(shí)的光輸出穩(wěn)定化，所以即使在基板背面 也存在錯(cuò)位集中的區(qū)域的情況下，也可以使半導(dǎo)體元件工作穩(wěn)定化。 此外，因?yàn)榭梢越档湾e(cuò)位集中的區(qū)域上流過(guò)的電流，所以可以降低從 錯(cuò)位集中的區(qū)域來(lái)的不必要的發(fā)光。
在這種情況下，基板也可以包含氮化物類(lèi)半導(dǎo)體基板。根據(jù)這樣 的構(gòu)成，可以抑制在氮化物類(lèi)半導(dǎo)體基板上泄漏電流的產(chǎn)生。
在這種情況下，背面?zhèn)入姌O的側(cè)面優(yōu)選設(shè)置在離開(kāi)基板的側(cè)面以預(yù)定間隔隔開(kāi)的位置。根據(jù)這樣的構(gòu)成，例如，在背面?zhèn)入姌O上熔接 焊料時(shí)，可以抑制焊料一直流到基板上形成的半導(dǎo)體元件層的側(cè)面端。 據(jù)此，可以抑制半導(dǎo)體元件不良短路的發(fā)生。
在這種情況下，優(yōu)選還包含在錯(cuò)位集中的背面區(qū)域上形成的絕緣 膜。根據(jù)這樣的構(gòu)成，因?yàn)榛灞趁驽e(cuò)位集中的區(qū)域被覆蓋，以便不 從絕緣膜露出，所以可以抑制因基板背面錯(cuò)位集中的區(qū)域上電流流過(guò) 而產(chǎn)生的泄漏電流。
本發(fā)明第3情況的半導(dǎo)體元件包含在基板表面上形成的、至少在 表面一部分上具有錯(cuò)位集中的表面區(qū)域的半導(dǎo)體元件層；在比錯(cuò)位集 中的表面區(qū)域更靠?jī)?nèi)側(cè)的區(qū)域上形成的凹部；以及以與錯(cuò)位集中的表 面區(qū)域以外的半導(dǎo)體元件層的表面區(qū)域相接觸的方式形成的半導(dǎo)體側(cè) 電極。
在根據(jù)該第3情況的半導(dǎo)體元件，如上述所示，在比半導(dǎo)體元件 層表面錯(cuò)位集中區(qū)域更靠?jī)?nèi)側(cè)的區(qū)域上形成凹部的同時(shí)，通過(guò)以與半 導(dǎo)體元件層表面錯(cuò)位集中的區(qū)域以外的區(qū)域相接觸的方式形成表面?zhèn)?電極，可以抑制因半導(dǎo)體元件層表面錯(cuò)位集中的區(qū)域上電流流過(guò)而產(chǎn) 生的泄漏電流。其結(jié)果，因?yàn)榭梢允乖娏黩?qū)動(dòng)時(shí)的光輸出穩(wěn)定 化，所以可以使半導(dǎo)體元件工作穩(wěn)定化。此外，在作為半導(dǎo)體元件的 一例使用于發(fā)光元件中的情況下，因?yàn)橥ㄟ^(guò)凹部將比半導(dǎo)體元件層表 面錯(cuò)位集中區(qū)域更靠?jī)?nèi)側(cè)的區(qū)域和半導(dǎo)體元件層表面錯(cuò)位集中的區(qū)域 分開(kāi)，所以在比半導(dǎo)體元件層表面錯(cuò)位集中的區(qū)域更靠?jī)?nèi)側(cè)的區(qū)域發(fā) 生的光可以抑制被半導(dǎo)體元件層表面錯(cuò)位集中區(qū)域吸收的光。據(jù)此， 因?yàn)榭梢砸种票诲e(cuò)位集中的區(qū)域吸收的光在任意波長(zhǎng)下再發(fā)光，所以 可以抑制因這樣的再發(fā)光而產(chǎn)生的色純度變差。
在上述第3情況的半導(dǎo)體元件中，基板優(yōu)選至少在背面的一部分 上具有錯(cuò)位集中的背面區(qū)域，還包含以與錯(cuò)位集中的背面區(qū)域以外的 基板的背面區(qū)域相接觸的方式形成的背面?zhèn)入姌O。根據(jù)這樣的構(gòu)成， 可以抑制因基板背面錯(cuò)位集中區(qū)域電流流過(guò)而產(chǎn)生的泄漏電流。其結(jié) 果，因?yàn)榭梢允乖娏黩?qū)動(dòng)時(shí)的光輸出穩(wěn)定化，所以即使在基板 背面也存在錯(cuò)位集中的區(qū)域的情況下，也可以使半導(dǎo)體元件工作穩(wěn)定 化。此外，因?yàn)榭梢越档湾e(cuò)位集中區(qū)域內(nèi)流過(guò)的電流，所以可以降低從錯(cuò)位集中區(qū)域來(lái)的不必要的發(fā)光。
在這種情況下，優(yōu)選還包含在基板背面上前述錯(cuò)位集中的背面區(qū) 域上形成的絕緣膜。根據(jù)這樣的構(gòu)成，因?yàn)榛灞趁驽e(cuò)位集中的區(qū)域 被覆蓋，以便不從絕緣膜露出，所以可以容易地抑制因基板背面錯(cuò)位 集中的區(qū)域上電流流過(guò)而產(chǎn)生的泄漏電流。
在這種情況下，基板也可以包含氮化物類(lèi)半導(dǎo)體基板。根據(jù)這樣 的構(gòu)成，可以抑制在氮化物類(lèi)半導(dǎo)體基板上泄漏電流的產(chǎn)生。
本發(fā)明第4情況的半導(dǎo)體元件包含在基板表面上形成的、在至少 表面的一部分上具有錯(cuò)位集中的表面區(qū)域的半導(dǎo)體元件層；在錯(cuò)位集 中的表面區(qū)域上形成的高電阻區(qū)域；和以與錯(cuò)位集中的表面區(qū)域以外 的半導(dǎo)體元件層的表面區(qū)域相接觸的方式形成的表面?zhèn)入姌O。
在該第4情況的半導(dǎo)體元件中，如上述所示，在半導(dǎo)體元件層表 面錯(cuò)位集中的區(qū)域上形成高電阻區(qū)域的同時(shí)，通過(guò)以與半導(dǎo)體元件層 表面的錯(cuò)位集中區(qū)域以外的區(qū)域相接觸的方式形成表面?zhèn)入姌O，半導(dǎo) 體元件層表面錯(cuò)位集中的區(qū)域由于形成有高電阻區(qū)域電流變得難以流 過(guò)，所以可以抑制因半導(dǎo)體元件層表面錯(cuò)位集中的區(qū)域電流流過(guò)而產(chǎn) 生泄漏電流。其結(jié)果，因?yàn)榭梢匀菀椎厥乖亩娏黩?qū)動(dòng)時(shí)的光輸 出穩(wěn)定化，所以可以容易地使半導(dǎo)體元件工作穩(wěn)定化。此外，因?yàn)榭?以降低錯(cuò)位集中的區(qū)域內(nèi)流過(guò)的電流，所以可以降低從錯(cuò)位集中的區(qū) 域來(lái)的不必要的發(fā)光。
在上述第4情況的半導(dǎo)體元件中，高電阻區(qū)域優(yōu)選包含由導(dǎo)入雜 質(zhì)而形成的雜質(zhì)導(dǎo)入層。根據(jù)這樣的構(gòu)成，可以容易地在半導(dǎo)體元件 層的表面錯(cuò)位集中的區(qū)域內(nèi)形成高電阻區(qū)域。
在上述第4情況的半導(dǎo)體元件中，基板優(yōu)選至少在背面的一部分 上具有錯(cuò)位集中的背面區(qū)域，還包含以與錯(cuò)位集中的背面區(qū)域以外的 基板的背面區(qū)域相接觸的方式形成的背面?zhèn)入姌O，根據(jù)這樣的構(gòu)成， 可以抑制因基板背面錯(cuò)位集中的區(qū)域電流流過(guò)而發(fā)生泄漏電流。其結(jié) 果，因?yàn)榭梢允乖娏黩?qū)動(dòng)時(shí)的光輸出穩(wěn)定化，所以即使在基板 背面也存在錯(cuò)位集中的區(qū)域的情況下，也可以使半導(dǎo)體元件工作穩(wěn)定 化。此外，因?yàn)榭梢越档湾e(cuò)位集中的區(qū)域內(nèi)流過(guò)的電流，所以可以降 低從錯(cuò)位集中的區(qū)域來(lái)的不必要的發(fā)光。在這種情況下，優(yōu)選還包含在錯(cuò)位集中的背面區(qū)域上形成的絕緣 膜。根據(jù)這樣的構(gòu)成，因?yàn)榛灞趁驽e(cuò)位集中的區(qū)域被覆蓋，以便不 從絕緣膜露出，所以可以容易地抑制因基板背面錯(cuò)位集中的區(qū)域內(nèi)電 流流過(guò)而產(chǎn)生的泄漏電流。在上述第4情況的半導(dǎo)體元件中，基板也可以包含氮化物類(lèi)半導(dǎo)體基板。根據(jù)這樣的構(gòu)成，可以抑制在氮化物類(lèi)半導(dǎo)體基板上產(chǎn)生泄漏電流。本發(fā)明的第5情況的半導(dǎo)體元件包含在基板表面上形成的、至少 在表面一部分上具有錯(cuò)位集中的表面區(qū)域，同時(shí)，還包含含有活性層 的半導(dǎo)體元件層，；以與錯(cuò)位集中的表面區(qū)域以外的半導(dǎo)體元件層的表 面區(qū)域相接觸的方式形成的表面?zhèn)入姌O，使錯(cuò)位集中的表面區(qū)域上面 除去預(yù)定厚度部分，且位于比活性層更下方。在本發(fā)明的第5情況的半導(dǎo)體元件中，如上述所示，通過(guò)對(duì)半導(dǎo) 體元件層表面錯(cuò)位集中的區(qū)域除去預(yù)定的厚度部分(以便使半導(dǎo)體元 件層表面錯(cuò)位集中的區(qū)域上面位于比活性層更下方)，在形成pn結(jié)區(qū) (以便夾持活性層)的情況下，因?yàn)槌チ送ㄟ^(guò)pn結(jié)區(qū)而形成的錯(cuò)位 集中的區(qū)域，所以可抑制因錯(cuò)位集中區(qū)域內(nèi)電流流過(guò)而產(chǎn)生的泄漏電 流。其結(jié)果，因?yàn)榭梢匀菀椎厥乖娏黩?qū)動(dòng)時(shí)的光輸出穩(wěn)定化， 所以可以容易地使半導(dǎo)體元件工作穩(wěn)定化。此外，因?yàn)榭梢越档湾e(cuò)位 集中的區(qū)域流過(guò)的電流，所以可以降低從錯(cuò)位集中的區(qū)域來(lái)的不必要 的發(fā)光。在上述第5情況的半導(dǎo)體元件中，活性層優(yōu)選在錯(cuò)位集中的表面 區(qū)域以外的半導(dǎo)體元件層的表面區(qū)域形成。根據(jù)這樣的構(gòu)成，在形成 pn結(jié)區(qū)(以便夾持活性層)的情況下，可以容易地抑制因通過(guò)pn結(jié)區(qū) 而形成錯(cuò)位集中區(qū)域而產(chǎn)生的泄漏電流。在這種情況下，優(yōu)選為，半導(dǎo)體元件層包含在活性層下形成的第 一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層；第一半導(dǎo)體層包含具有位于比錯(cuò)位集中區(qū) 域更靠?jī)?nèi)側(cè)的第一厚度的第一區(qū)域、和具有錯(cuò)位集中的區(qū)域且同時(shí)具 有比第一厚度還小的第二厚度的第二區(qū)域；活性層具有比第一半導(dǎo)體 層的第一區(qū)域?qū)挾冗€小的寬度。根據(jù)這樣的構(gòu)成，在形成pn結(jié)區(qū)(以 便夾持活性層)的情況下，因?yàn)閜n結(jié)區(qū)比第一半導(dǎo)體層的第一區(qū)域還小，所以可以降低pn結(jié)電容。據(jù)此，可以使半導(dǎo)體元件的響應(yīng)速度高 速化。本發(fā)明的第6情況的半導(dǎo)體元件包含含有具有第一厚度的第一 區(qū)域、和至少表面一部分上具有錯(cuò)位集中的表面區(qū)域且同時(shí)具有比第一厚度還小的第二厚度的第二區(qū)域的基板；在第二區(qū)域以外的基板表 面的第一區(qū)域上形成的半導(dǎo)體元件層；和以與半導(dǎo)體元件層表面相接 觸的方式形成的表面?zhèn)入姌O。在本發(fā)明的第6情況的半導(dǎo)體元件中，如上述所示，因?yàn)樵诰哂?基板表面錯(cuò)位集中區(qū)域的第二區(qū)域以外的第一區(qū)域上形成半導(dǎo)體元件 層的同時(shí)，通過(guò)與半導(dǎo)體元件層表面相接觸地形成表面?zhèn)入姌O，在半 導(dǎo)體元件層上不形成錯(cuò)位集中的區(qū)域，所以可以抑制因在錯(cuò)位集中的 區(qū)域電流流過(guò)而產(chǎn)生的泄漏電流。其結(jié)果，因?yàn)榭梢匀菀椎厥乖?電流驅(qū)動(dòng)時(shí)的光輸出穩(wěn)定化，所以可以容易使半導(dǎo)體元件工作穩(wěn)定化。 此外，因?yàn)榭梢越档湾e(cuò)位集中區(qū)域內(nèi)流過(guò)的電流，所以可以降低從錯(cuò) 位集中區(qū)域來(lái)的不必要的發(fā)光。在上述第6情況的半導(dǎo)體元件中，半導(dǎo)體元件層優(yōu)選包含第一導(dǎo) 電型的第一半導(dǎo)體層、在第一半導(dǎo)體層上形成的活性層、以及在活性層上形成的第2導(dǎo)電型的第2半導(dǎo)體層。根據(jù)這樣的構(gòu)成，因?yàn)榻?jīng)活 性層形成的第一半導(dǎo)體層和第2半導(dǎo)體之間的pn結(jié)區(qū)域不形成錯(cuò)位集 中的區(qū)域，所以可以容易地抑制因錯(cuò)位集中區(qū)域電流流過(guò)而產(chǎn)生泄漏 電流。這種情況下，活性層優(yōu)選具有比第一半導(dǎo)體層寬度還小的寬度。 根據(jù)這樣的構(gòu)成，因?yàn)榻?jīng)活性層形成的第一半導(dǎo)體層和第2半導(dǎo)體層 之間的pn結(jié)區(qū)變小，所以可以減少由于第一半導(dǎo)體層和第2半導(dǎo)體層 產(chǎn)生的pn結(jié)電容。據(jù)此，可以使半導(dǎo)體元件的響應(yīng)速度高速化。在本發(fā)明的第7情況的半導(dǎo)體元件中，包含至少在表面的一部分 上具有錯(cuò)位集中的表面區(qū)域的基板；比錯(cuò)位集中的表面區(qū)域更靠?jī)?nèi)側(cè) 的基板的表面區(qū)域上形成的、具有比錯(cuò)位集中的表面區(qū)域?qū)挾冗€小的 寬度的第一選擇生長(zhǎng)掩模；在形成有第一選擇生長(zhǎng)掩模的區(qū)域以外的 基板的表面區(qū)域上形成的半導(dǎo)體元件層；和以與位于比第一選擇生長(zhǎng) 掩模更靠?jī)?nèi)側(cè)的半導(dǎo)體元件層表面相接觸的方式形成的表面?zhèn)入姌O。在本發(fā)明第7情況的半導(dǎo)體元件中，如上述所示，在比基板表面 上的錯(cuò)位集中區(qū)域更靠?jī)?nèi)側(cè)的區(qū)域上，通過(guò)形成具有比錯(cuò)位集中區(qū)域 寬度還小的寬度的第一選擇生長(zhǎng)掩模，在基板表面上使半導(dǎo)體元件層 生長(zhǎng)之際，因?yàn)樵诘谝贿x擇生長(zhǎng)掩模上不生長(zhǎng)半導(dǎo)體元件層，所以在 比基板表面上錯(cuò)位集中的區(qū)域更靠?jī)?nèi)側(cè)的區(qū)域上形成的半導(dǎo)體元件 層，和在基板表面上錯(cuò)位集中的區(qū)域形成的半導(dǎo)體元件層之間形成凹 部。因此，通過(guò)凹部可以分開(kāi)形成有錯(cuò)位集中區(qū)域的半導(dǎo)體元件層和 未形成錯(cuò)位集中區(qū)域的半導(dǎo)體元件層。在這種情況下，通過(guò)以與位于 比第一選擇生長(zhǎng)掩模更靠?jī)?nèi)側(cè)的半導(dǎo)體元件層的表面相接觸的方式形 成表面?zhèn)入姌O，可以抑制因在半導(dǎo)體元件層表面錯(cuò)位集中區(qū)域內(nèi)電流 流過(guò)而產(chǎn)生的泄漏電流。其結(jié)果，因?yàn)榭梢允乖娏黩?qū)動(dòng)時(shí)的光 輸出穩(wěn)定化，所以可以使半導(dǎo)體元件工作穩(wěn)定化。此外，在作為半導(dǎo) 體元件一例的發(fā)光元件中使用的情況下，通過(guò)凹部可以分開(kāi)比半導(dǎo)體 元件層表面的錯(cuò)位集中的區(qū)域更靠?jī)?nèi)側(cè)的區(qū)域，和半導(dǎo)體元件層表面 錯(cuò)位集中的區(qū)域，所以在比半導(dǎo)體元件層的表面錯(cuò)位集中的區(qū)域更靠 內(nèi)側(cè)的區(qū)域產(chǎn)生的光可以抑制被半導(dǎo)體元件層表面的錯(cuò)位集中的區(qū)域 所吸收的光。據(jù)此，因?yàn)楸诲e(cuò)位集中的區(qū)域吸收的光可以抑制在任意 波長(zhǎng)下再發(fā)光，所以可以抑制因這樣的再發(fā)光而產(chǎn)生的色純度變差。此外，在第7情況中，因?yàn)橥ㄟ^(guò)減小第一選擇生長(zhǎng)掩模寬度，使達(dá)到第一選擇生長(zhǎng)掩模表面整體的原料氣體的總量變少，所以可以相應(yīng)地減少?gòu)牡谝贿x擇生長(zhǎng)掩模表面向位于第一選擇生長(zhǎng)掩模附近的生長(zhǎng)中 的半導(dǎo)體元件層的表面進(jìn)行表面擴(kuò)散的原料氣體或其分解物的量。據(jù)此，因?yàn)榭梢越档凸┙o至位于第一選擇生長(zhǎng)掩模近旁的生長(zhǎng)中半導(dǎo)體 元件層表面的原料氣體或其分解物的量，所以可以抑制位于第一選擇 生長(zhǎng)掩模近旁的半導(dǎo)體元件層厚度變大。其結(jié)果，可以抑制在第一選 擇生長(zhǎng)掩模近旁位置和離第一選擇生長(zhǎng)掩模遠(yuǎn)的位置半導(dǎo)體元件層的 厚度變得不均勻。在上述第7情況的半導(dǎo)體元件中，優(yōu)選還包含在比第一選擇生長(zhǎng) 掩模更靠外側(cè)的區(qū)域上從第一選擇生長(zhǎng)掩模以預(yù)定間隔隔開(kāi)形成的第 二選擇生長(zhǎng)掩模。根據(jù)這樣的構(gòu)成，例如通過(guò)在基板表面錯(cuò)位集中區(qū) 域上形成第二選擇生長(zhǎng)掩模，因?yàn)樵诨灞砻嫔仙L(zhǎng)半導(dǎo)體元件層之際，在第二選擇生長(zhǎng)掩模上不生長(zhǎng)半導(dǎo)體元件層，所以可以抑制在半 導(dǎo)體元件層上形成錯(cuò)位。這種情況下，優(yōu)選在錯(cuò)位集中的表面區(qū)域上形成第二選擇生長(zhǎng)掩 模。根據(jù)這樣的構(gòu)成，可以容易地抑制在半導(dǎo)體元件層上形成錯(cuò)位。本發(fā)明的第8情況的半導(dǎo)體元件的制造方法，包含以下工序，艮卩 在至少背面的一部分上具有錯(cuò)位集中的背面區(qū)域的基板的表面上形成 半導(dǎo)體元件層的工序，和以與基板背面相接觸的方式形成背面?zhèn)入姌O 的工序，和以在半導(dǎo)體元件層以及背面?zhèn)入姌O形成后，除去錯(cuò)位集中 的背面區(qū)域的工序。在該第8情況的半導(dǎo)體元件的制造方法中，如上述所示，在半導(dǎo) 體元件層以及背面?zhèn)入姌O形成后，通過(guò)除去錯(cuò)位集中區(qū)域，可以容易 地抑制因在基板背面錯(cuò)位集中區(qū)域上電流流過(guò)而產(chǎn)生的泄漏電流。其 結(jié)果，因?yàn)榭梢匀菀椎厥乖娏黩?qū)動(dòng)時(shí)的光輸出穩(wěn)定化，所以可 以容易地制造工作穩(wěn)定的半導(dǎo)體元件。此外，在作為半導(dǎo)體元件的一 例在發(fā)光元件中使用的情況下，在半導(dǎo)體元件層產(chǎn)生的光可以容易地 抑制被基板背面錯(cuò)位集中的區(qū)域吸收。據(jù)此，因?yàn)榭梢匀菀椎匾种圃?錯(cuò)位集中區(qū)域所吸收的光在任意波長(zhǎng)下再發(fā)光，所以可以抑制因這樣 的再發(fā)光而產(chǎn)生的色純度變差。在上述第8情況的半導(dǎo)體元件的制造方法中，除去錯(cuò)位集中的背 面區(qū)域的工序優(yōu)選包含以實(shí)質(zhì)上相同寬度除去從基板背面直到半導(dǎo)體 元件層表面為止的工序。根據(jù)這樣的構(gòu)成，可以容易地除去從基板背 面延伸直到半導(dǎo)體元件層表面的貫通錯(cuò)位。在上述第8情況的半導(dǎo)體元件的制造方法中，基板也可以包含氮化物類(lèi)半導(dǎo)體基板。根據(jù)這樣的構(gòu)成，可以容易地形成可能抑制在氮 化物半導(dǎo)體基板上泄漏電流的產(chǎn)生的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體元件。


圖1是示出本發(fā)明第1實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件(半 導(dǎo)體元件)構(gòu)造的截面圖。圖2是示出圖1所示的第1實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件發(fā)光層細(xì)節(jié)的放大截面圖。圖3~圖12是用于說(shuō)明圖1所示的第1實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體 激光元件制造過(guò)程的截面圖。圖13是示出本發(fā)明第2實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件(半 導(dǎo)體元件)構(gòu)造的截面圖。圖14以及圖15是用于說(shuō)明圖13所示的第2實(shí)施方式的氮化物類(lèi) 半導(dǎo)體激光元件制造過(guò)程的截面圖。圖16是示出本發(fā)明第3實(shí)施方式的發(fā)光二極管元件(半導(dǎo)體元件) 構(gòu)造的截面圖。圖17 圖21是用于說(shuō)明圖16所示的第3實(shí)施方式的發(fā)光二極管元 件的制造過(guò)程的截面圖。圖22是示出本發(fā)明第4實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件(半 導(dǎo)體元件)構(gòu)造的截面圖。圖23~圖26是用于說(shuō)明圖22所示的第4實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo) 體激光元件制造過(guò)程的截面圖。圖27是示出本發(fā)明第5實(shí)施方式的發(fā)光二極管元件(半導(dǎo)體元件) 構(gòu)造的截面圖。圖28是用于說(shuō)明圖27所示的第5實(shí)施方式的發(fā)光二極管元件制 造過(guò)程的截面圖。圖29是示出本發(fā)明的第6實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件 (半導(dǎo)體元件)構(gòu)造的截面圖。圖30是示出本發(fā)明的第7實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件 (半導(dǎo)體元件)構(gòu)造的截面圖。圖31是示出圖30所示的第7實(shí)施方式的第1變形例的氮化物類(lèi) 半導(dǎo)體激光元件構(gòu)造的截面圖。圖32是示出圖30所示的第7實(shí)施方式的第2變形例的氮化物類(lèi) 半導(dǎo)體激光元件構(gòu)造的截面圖。圖33是示出本發(fā)明第8實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件(半 導(dǎo)體元件)構(gòu)造的截面圖。圖34是示出本發(fā)明第9實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件(半 導(dǎo)體元件)構(gòu)造的截面圖。圖35~圖38是用于說(shuō)明圖34所示的第9實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo) 體元件激光元件制造過(guò)程的截面圖。圖39是示出本發(fā)明的第10實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件 (半導(dǎo)體元件)構(gòu)造的截面圖。圖40~圖45是用于說(shuō)明圖39所示的第10實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半 導(dǎo)體激光元件制造過(guò)程的截面圖。圖46是示出本發(fā)明第11實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件(半 導(dǎo)體元件)構(gòu)造的截面圖。圖47以及圖48是用于說(shuō)明圖46所示的第11實(shí)施例的氮化物類(lèi) 半導(dǎo)體激光元件制造過(guò)程的截面圖。圖49是示出本發(fā)明第12實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件(半 導(dǎo)體元件)構(gòu)造的截面圖。圖50是用于說(shuō)明圖49所示的第12實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激 光元件制造過(guò)程的截面圖。圖51是示出本發(fā)明第13實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件(半 導(dǎo)體元件)構(gòu)造的截面圖。圖52~圖55是用于說(shuō)明圖51所示的第13實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件制造過(guò)程的平面圖以及截面圖。圖56是示出本發(fā)明第14實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件(半導(dǎo)體元件)構(gòu)造的截面圖。圖57~圖60是用于說(shuō)明圖56所示的第14實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半 導(dǎo)體激光元件制造過(guò)程的平面圖以及截面圖。圖61是用于說(shuō)明第14實(shí)施方式的變形例的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光 元件制造過(guò)程的平面圖。圖62是示出本發(fā)明第15實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件構(gòu) 造的平面圖。圖63是沿圖62的500-500線(xiàn)的截面圖。圖64是示出圖62以及圖63所示的第15實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半 導(dǎo)體激光元件發(fā)光層細(xì)節(jié)的截面圖。圖65是示出圖62以及圖63所示的第15實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的半導(dǎo)體激光構(gòu)造的斜視圖。17優(yōu)選實(shí)施方式
以下，基于

本發(fā)明的實(shí)施方式。(第1實(shí)施方式)
首先，參照?qǐng)D1以及圖2，說(shuō)明第1實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的構(gòu)造。
在第1實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件中，如圖1所示，在具有約100um厚度的、且摻雜有具有5X10"cn^載流子濃度的氧的纖鋅礦型構(gòu)造的n型GaN基板1的(0001)面上，形成具有約100nm厚度的、且由摻雜有具有約5X10"cm-s的摻雜量的Si的n型GaN構(gòu)成的n型層2。在n型層2之上，形成具有約400nm厚度的、且由摻雜有具有約5X 1018cnr3摻雜量以及約5 X 1018 cm—3載流子濃度的Si的n型Alo.()5Gao.95N所構(gòu)成的n型包層3。 n型GaN基板1是本發(fā)明的「基板」以及「氮化物類(lèi)半導(dǎo)體基板」的一例，n型層2以及n型包層3是本發(fā)明的「半導(dǎo)體元件層」的一例。
在n型包層3上形成有發(fā)光層4。該發(fā)光層4，如圖2所示，由n型載流子阻塞層4a、 n型光導(dǎo)層4b、多重量子阱(MQW)活性層4e、P型光導(dǎo)層4f、以及P型間隙層4g構(gòu)成。n型載流子阻塞層4a具有約5nm厚度，且由摻雜有具有約5 X 1018 cm'3摻雜量以及約5 X 1018 cm'3載流子濃度的Si的n型Al(uGao.9N構(gòu)成。n型光導(dǎo)層4b具有約100nm厚度，且由摻雜有具有約5X 1018 cur3摻雜量以及約5X 1018 cnr3載流子濃度的Si的n型GaN構(gòu)成。此外，MQW活性層4e交替地疊層具有約20nm厚度的不摻雜的Ino.o5Gao.95N構(gòu)成的4層障壁層4c，和具有約3nm厚度的不摻雜的Iri(H5Gao.85N構(gòu)成的3層阱層4d。此外，P型光導(dǎo)層4f在具有約100nm厚度的同時(shí)，由摻雜有具有約4X 1019cm-3的摻雜量以及約5X 1017011-3載流子濃度的Mg的P型GaN構(gòu)成。P型間隙層4g在具有約20nm厚度的同時(shí)，由慘雜有具有約4X 1019 11-3摻雜量以及約5X 1017011-3載流子濃度的Mg的P型AlcuGa^N構(gòu)成。發(fā)光層4是本發(fā)明的「半導(dǎo)體元件層」的一例。
而且，如圖1所示，在發(fā)光層4上，形成具有凸部的同時(shí)，且摻雜有由具有約4Xl(^cn^摻雜量以及約5X10"ci^載流子濃度的Mg的P型AlQ.()5GaQ.95N構(gòu)成的P型包層5。該P(yáng)型包層5的凸部具有約1.5nm寬度和約300nm高度。此外，P型包層5的凸部以外的平坦部具有約lOOnm厚度。而且，在P型包層5的凸部上，形成具有約10nm厚度的、且由摻雜有具有約4X 1019cnr3摻雜量以及約5 X 1017 cm—3載流子濃度的Mg的P型GaN構(gòu)成的P型接觸層6。而且，通過(guò)P型包層5的凸部和P型接觸層6構(gòu)成向預(yù)定方向延伸的條狀(細(xì)長(zhǎng)形)的脊部7。 P型包層5以及P型接觸層6是本發(fā)明的「半導(dǎo)體元件層」的一例。而且，在構(gòu)成脊部7的P型接觸層6上，從下層向上層形成由具有約5nm厚度的Pt層、具有約100nm厚度的Pd層、以及具有約150nm厚度的Au層構(gòu)成的P側(cè)歐姆電極9。 P側(cè)歐姆電極9是本發(fā)明的「表面?zhèn)入姌O」的一例。此外，在P型包層5的凸部以外的平坦部表面上，形成由具有約250nm厚度的SiN構(gòu)成的絕緣膜10，以便覆蓋脊部7以及P側(cè)歐姆電極9的側(cè)面。在絕緣膜10表面上從下層向上層形成由具有約100nm厚度Ti層、具有約100nm厚度Pd層、和具有約3 u m厚度Au層構(gòu)成的P側(cè)襯墊電極11，以便與P側(cè)歐姆電極9的上面相接觸。
在這里，在n型GaN基板1以及氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層(2~5)端部近旁，在從n型GaN基板1背面延伸直到P型包層5的平坦部表面的同時(shí)，具有約10ym寬度的錯(cuò)位集中的區(qū)域8以約400um周期形成為條狀(細(xì)長(zhǎng)狀)。而且，在第l實(shí)施方式中，形成由具有約250nm厚度和約40y m寬度的Si02膜構(gòu)成的絕緣膜12，以便覆蓋n型GaN基板1背面上錯(cuò)位集中區(qū)域8。此外，在n型GaN基板l的背面上，形成n側(cè)電極13，在與n型GaN基板1背面錯(cuò)位集中區(qū)域8以外的區(qū)域相接觸的同時(shí)，覆蓋絕緣膜12。該n側(cè)電極13按照從接近n型GaN基板1背面開(kāi)始的順序，由具有約10nm厚度的Al層、具有約20nm厚度的Pt層、和具有約300nm厚度的Au層構(gòu)成。N側(cè)電極13是本發(fā)明的「背面?zhèn)入姌O」的一例。
在第1實(shí)施方式中，如上述所示，在n型GaN基板1背面上錯(cuò)位集中的區(qū)域8上，在形成絕緣膜12的同時(shí)，形成n側(cè)電極13，以便與n型GaN基板1背面錯(cuò)位集中區(qū)域8以外區(qū)域相接觸，據(jù)此，因?yàn)閚型GaN基板1背面錯(cuò)位集中的區(qū)域8被覆蓋成不從絕緣膜12露出，
19所以可以抑制因在n型GaN基板1背面錯(cuò)位集中區(qū)域8電流流過(guò)而產(chǎn)生的泄漏電流。其結(jié)果，因?yàn)榭梢匀菀椎厥乖亩娏黩?qū)動(dòng)時(shí)光輸出穩(wěn)定化，所以可以容易地使半導(dǎo)體元件工作穩(wěn)定化。此外，因?yàn)榭梢越档湾e(cuò)位集中區(qū)域流過(guò)的電流，所以可以降低從錯(cuò)位集中區(qū)域8來(lái)的不必要的發(fā)光。
其次，參照?qǐng)D1~圖12，說(shuō)明第1實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的制造過(guò)程。
首先，參照?qǐng)D3 圖6，說(shuō)明n型GaN基板l形成過(guò)程。具體講，如圖3所示，用MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition:金屬有機(jī)物化學(xué)汽相沉積)法，在保持基板溫度在約600。C的狀態(tài)下，在蘭寶石基板21上生長(zhǎng)具有約20nm厚度的AlGaN層22。其后，改變基板溫度到約110(TC，在AlGaN層22上生長(zhǎng)具有約lum厚度的GaN層23。此時(shí)，在GaN層23的全區(qū)域，向縱方向傳播的錯(cuò)位以約5X108011-2以上(例如約5Xl()9cm'2)的密度形成。
其次，如圖4所示，用等離子體CVD法，在GaN層23上以約10ym間隔隔開(kāi)，以約400um周期，按照條狀(細(xì)長(zhǎng)狀)形成由具有約390 ix m寬度和約200nm厚度的SiN或Si02構(gòu)成的掩模層24。
其次，如圖5所示，用HVPE (Halide Vapor Phase Epitaxy:鹵化物汽相取向生長(zhǎng))法，在保持基板溫度約1100。C的狀態(tài)下，以掩模層24作為選擇生長(zhǎng)掩模，在GaN23上，由摻雜有具有約5X10"cm—s載流子濃度的氧的n型GaN層la具有約150U m厚度且橫方向生長(zhǎng)。其際，n型GaN層la在不形成掩模層24的GaN層23上有選擇地縱向生長(zhǎng)之后，逐漸地向橫方向生長(zhǎng)。因此，位于未形成掩模層24的GaN層23上的n型GaN層la上，以約10um寬度按照條狀(細(xì)長(zhǎng)狀)形成在約5乂 108011-2以上(例如，約5X 109011-2)的密度向縱方向傳播的錯(cuò)位集中的區(qū)域8。其另一方面，因?yàn)樵谖挥谘谀?4上的n型GaN層la上，通過(guò)橫方向生長(zhǎng)n型GaN層la，錯(cuò)位向橫方向彎曲，所以難以形成向縱方向傳播的錯(cuò)位，錯(cuò)位密度為約5乂107 011'2以下(例如約1X106aiT2)。其后，除去含有位于n型GaN層la下方的的掩模層24的區(qū)域(蘭寶石基板21等)。這樣一來(lái)，如圖6所示，形成由慘雜有具有約5 X 1018 cm-3載流子濃度的氧的n型GaN基板1 。其次，如圖7所示，用MOCVD法，在n型GaN基板1上順序地生長(zhǎng)n型層2、 n型包層3、發(fā)光層4、 P型包層5以及P型接觸層6。
具體講，在保持基板溫度在約IIO(TC的生長(zhǎng)溫度的狀態(tài)下，用由H2及N2構(gòu)成的載氣、由NH3以及TMGa構(gòu)成的原料氣體、和由SiH4構(gòu)成的摻雜劑氣體，在n型GaN基板1上，生長(zhǎng)具有約lOOnm厚度的、由摻雜有具有約5 X 1018 cm-3摻雜量的Si的n型GaN構(gòu)成的n型層2。其后，在原料氣體上還添加TMA1，在n型層2上，生長(zhǎng)具有約400nm厚度的、由摻雜有具有約5X 1018cnr3摻雜量以及約5X 1018cnr3載流子濃度的Si的n型Alo.05Gao.95N構(gòu)成的n型包層3。
接著，如圖2所示，在n型包層3(參照?qǐng)D7)上，生長(zhǎng)具有約5nm厚度的、由摻雜有具有約5X 1018air3摻雜量以及約5X 1018cm-3載流子濃度的Si的n型Al(uGa。》N構(gòu)成的n型載流子阻塞層4a。
其次，在保持基板溫度為約80(TC生長(zhǎng)溫度的狀態(tài)下，用由H2及N2構(gòu)成的載氣、由NH3以及TMGa構(gòu)成的原料氣體、和由SiH4構(gòu)成的摻雜劑氣體，在n型載流阻塞層4a上生長(zhǎng)摻雜了由具有約5 X 1018 cnf3摻雜量以及具有約5X10"cm-s載流子濃度的Si的n型GaN構(gòu)成的n型光導(dǎo)層4b。
其后，在原料氣體中還添加TMIn的同時(shí)，通過(guò)不用摻雜劑氣體，在n型光導(dǎo)層4b上通過(guò)交替地生長(zhǎng)由具有約20nm厚度的未慘雜的Ino.o5Ga().95N構(gòu)成的4層障壁層4c、和具有約3nm厚度的未摻雜的In0.15Gao.85N構(gòu)成的3層阱層4d，形成MQW活性層4e。
而且，在把原料氣體改變?yōu)镹H3以及TMGa的同時(shí)，用由Cp2Mg構(gòu)成的摻雜劑氣體，在MQW活性層4e上，生長(zhǎng)具有約100nm厚度的、由摻雜了具有約4X10"cn^慘雜量以及約5乂1017011-3載流子濃度的
Mg的P型GaN構(gòu)成的P型光導(dǎo)層4f。其后，在原料氣體上還添加TMA1，在P型光導(dǎo)層4f上，生長(zhǎng)具有約20nm厚度的、由摻雜了具有約4X10"cm-s慘雜量以及約5X10"cm-s載流子濃度的Mg的P型Al(uGaa9N構(gòu)成的P型間隙層4g。據(jù)此，形成由n型載流子阻塞層4a、n型光導(dǎo)層4b、 MQW活性層4e、 P型光導(dǎo)層4f、以及P型間隙層4g構(gòu)成的發(fā)光層4。
其次，如圖7所示，在保持基板溫度約為1100。C的生長(zhǎng)溫度的狀態(tài)下，用由H2及N2構(gòu)成的載氣、由皿3、 TMGa及TMAl構(gòu)成的原料氣體、和由Cp2Mg構(gòu)成的摻雜劑氣體，在發(fā)光層4上生長(zhǎng)具有約400nm厚度的、由摻雜了具有約4X1019(^3摻雜量以及約5X 1017cm-3載流子濃度的Mg的P型AlQ.()5Gao.95N構(gòu)成的P型包層5。其后，改變?cè)蠚怏w為NH3以及TMGa，在P型包層5上生長(zhǎng)具有約10nm厚度的、由摻雜了具有約4X 1019 cm'3摻雜量以及約5 X 1017cm-3載流子濃度的Mg的P型GaN構(gòu)成的P型接觸層6。
此時(shí)，通過(guò)n型GaN基板1的錯(cuò)位的傳播，形成從n型GaN基板1的背面延伸至P型接觸層6的上面的錯(cuò)位集中的區(qū)域8。
其后，在氮?dú)猸h(huán)境中，在約80(TC溫度條件下進(jìn)行退火處理。其次，如圖8所示，用真空蒸鍍法，在P型接觸層6上的預(yù)定區(qū)域上，從下層向上層，形成由具有約5nm厚度的Pt層、具有約100nm厚度的Pd層、和具有約150nm厚度的Au層構(gòu)成的P側(cè)歐姆電極9之后，在P側(cè)歐姆電極9上形成具有約250nm厚度的Ni層25。此時(shí)，形成P側(cè)歐姆電極9以及Ni層25，以便成為具有約1.5um寬度的條狀(細(xì)長(zhǎng)狀)。
其次，如圖9所示，用Cl2系氣體的干蝕刻，以Ni層25作為掩模，蝕刻從P型接觸層6以及P型包層5上面開(kāi)始約300nm厚度部分。據(jù)此，形成由P型包層5的凸部和P型接觸層6構(gòu)成的、從預(yù)定方向延伸的條狀(細(xì)長(zhǎng)狀)的脊部7。其后，除去Ni層25。
其次，如圖10所示，用等離子體CVD法，在形成具有約250nm厚度的SiN膜(未圖示)以覆蓋整個(gè)面之后，通過(guò)除去位于P側(cè)歐姆電極9上面的SiN膜，形成由具有約250nm厚度的SiN膜構(gòu)成的絕緣膜10。
其次，如圖11所示，用真空蒸鍍法，在絕緣膜10表面上，從下層向上層，形成由具有約100nm厚度的Ti層、具有約100nm厚度的Pd層、和具有約3ixm厚度的Au層構(gòu)成的P側(cè)襯墊電極11，以與P側(cè)歐姆電極9的上面相接觸。其后，研磨n型GaN基板l的背面，以使n型GaN基板1的厚度成為約100 y m。
其次，在第1實(shí)施方式中，用等離子體CVD法、SOG (旋涂玻璃)法(涂布法)，或電子束蒸鍍法，在ii型GaN基板1的背面的整個(gè)面上形成具有約250nm厚度的Si02膜(未圖示)。其后，通過(guò)除去位于n 型GaN基板1背面錯(cuò)位集中的區(qū)域8以外的區(qū)域的SiOj莫，如圖12 所示，形成由具有約250nm厚度和約40u m寬的Si02膜構(gòu)成的絕緣膜 12。據(jù)此，通過(guò)絕緣膜12覆蓋n型GaN基板1背面錯(cuò)位集中的區(qū)域8。 其后，如圖l所示，用真空蒸鍍法，在n型GaN基板l的背面上， 形成n側(cè)電極13，其與n型GaN基板1背面錯(cuò)位集中的區(qū)域8以外的 區(qū)域相接觸，同時(shí)，覆蓋絕緣膜12。在形成n側(cè)電極13之際，從接近 n型GaN基板1背面一方按照順序形成具有約10nm厚度的Al層、具 有約20nm厚度Pt層、和具有約300nm厚度的Au層。最后，從形成 元件的P側(cè)襯墊電極11側(cè)開(kāi)始，形成劃線(xiàn)(未圖示)后，通過(guò)沿著其 劃線(xiàn)，按照各間距劈開(kāi)元件，形成第1實(shí)施方式的氧化物系半導(dǎo)體激 光元件。
(第2實(shí)施方式)
參照?qǐng)D13，在該第2實(shí)施方式中，與上述第l實(shí)施方式不同，除 去n型GaN基板1以及氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層(2~5)端部預(yù)定區(qū)域。 因此，不存在圖1所示的第1實(shí)施方式那樣的錯(cuò)位集中的區(qū)域8。此外， 在n型GaN基板1的背面上，從接近n型GaN基板1背面一方開(kāi)始按 順序形成由具有約10nm厚度的Al層、具有約20nm厚度的Pt層、和 具有約300nm厚度的Au層構(gòu)成的n側(cè)電極33，以便與n型GaN基板 l背面的整個(gè)面相接觸。N側(cè)電極33是本發(fā)明的「背面?zhèn)入姌O」的一 例。第2實(shí)施方式的其它構(gòu)成與上述第1實(shí)施方式相同。
其次，參照?qǐng)D13~圖15，說(shuō)明第2實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激 光元件制造過(guò)程。
首先，用與圖3 圖11所示的第1實(shí)施方式同樣的制造過(guò)程，形成 直到P側(cè)襯墊電極ll為止之后，研磨n型GaN基板l的背面。其后， 在n型GaN基板1的背面上，通過(guò)形成具有與上述第1實(shí)施方式同樣 厚度以及組成的n側(cè)電極33，以便與n型GaN基板l的背面的整個(gè)面 相接觸，從而得到圖14所示構(gòu)造。
最后，在第2實(shí)施方式中，從形成有元件的P側(cè)襯墊電極11側(cè)開(kāi) 始，形成劃線(xiàn)40，以便夾持錯(cuò)位集中的區(qū)域8。具體講，從鄰接的元 件間的中心線(xiàn)(未圖示)開(kāi)始在約10nm位置上形成劃線(xiàn)。其后，如圖15所示，沿其劃線(xiàn)40 (參照?qǐng)D14)按各間距劈開(kāi)元件，以便以相 同寬度從n型GaN基板1背面延伸直到P型包層5凸部以外的平坦部 表面為止的錯(cuò)位集中的區(qū)域8。這樣一來(lái)，形成圖13示出的第2實(shí)施 方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件。
在第2實(shí)施方式的制造過(guò)程，如上述所示，通過(guò)按各間距劈開(kāi)元 件以便以同寬度除去從n型GaN基板1背面開(kāi)始延伸直到P型包層5 凸部以外的平坦部表面為止的錯(cuò)位集中的區(qū)域8，從而可以容易地抑制 因錯(cuò)位集中區(qū)域8中電流流過(guò)而產(chǎn)生的泄漏電流。其結(jié)果，因?yàn)榭梢?容易地使元件定電流驅(qū)動(dòng)時(shí)光輸出穩(wěn)定，所以可以容易地制造工作穩(wěn) 定的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件。
在發(fā)光層4產(chǎn)生的光可以容易地抑制在錯(cuò)位集中區(qū)域8中吸收的 光。據(jù)此，因?yàn)榭梢匀菀椎匾种仆ㄟ^(guò)錯(cuò)位集中區(qū)域8吸收的光以任意 波長(zhǎng)再發(fā)光，所以可以抑制因這樣的再發(fā)光產(chǎn)生的色純度變差。 (第3實(shí)施方式)
參照?qǐng)D16以及圖17，在該第3實(shí)施方式中，與上述第1實(shí)施方式 不同，說(shuō)明本發(fā)明適用于發(fā)光二極管元件情況的例子。
艮口在該第3實(shí)施方式中，如圖16所示，在n型GaN基板l上 形成由摻雜了具有約5 y m厚度的Si的n型GaN構(gòu)成的n型包層52。 n型包層52是本發(fā)明的「半導(dǎo)體元件層」的一例。
在n型包層52上形成發(fā)光層53。該發(fā)光層53，如圖17所示，通 過(guò)交替地疊層由具有約5nm厚度不摻雜的GaN構(gòu)成的6層障壁層53a 以及具有約5nm厚度不摻雜InQ.35Gao.65N構(gòu)成的5層阱層53b的MQW 活性層53c、和由具有約10nm厚度不摻雜GaN構(gòu)成的保護(hù)層53d構(gòu)成。 發(fā)光層53是本發(fā)明的「半導(dǎo)體元件層」的一例。
而且，如圖16所示，在發(fā)光層53上形成由摻雜了具有0.15 ym 厚度的Mg的P型Ala()5Gao.95N構(gòu)成的P型包層54。在P型包層54上 形成由摻雜了具有約0.3 n m厚度的Mg的P型GaN構(gòu)成的P型中間 層55。 P型包層54以及P型接觸層55是本發(fā)明的「半導(dǎo)體體元件層」 的一例。
而且，在n型GaN基板1以及氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層(52 55)端 部近旁，形成從n型GaN基板1背面延伸至P型接觸層55上面的錯(cuò)位集中的區(qū)域56。
在這里，在第3實(shí)施方式的發(fā)光二極管中，在P型接觸層55上錯(cuò) 位集中的區(qū)域56上，形成由具有約250nm厚度和約40 u m寬度的Si02 膜構(gòu)成的絕緣膜57。在P型接觸層55上，形成P側(cè)歐姆電極58，與P 型接觸層55上面錯(cuò)位集中區(qū)域56以外區(qū)域相接觸，并覆蓋絕緣膜57。 該P(yáng)側(cè)歐姆電極58，從下層向上層，由具有約5nm厚度的Pt層、具 有約100nm厚度的Pd層、和具有約150nm厚度的Au層構(gòu)成。P側(cè)歐 姆電極58是本發(fā)明的「表面?zhèn)入姌O」的一例。而且，在P側(cè)歐姆電極 58上，從下層向上層形成由具有約100nm厚度的Ti層、具有約100nm 厚度的Pd層、和具有約3 U m厚度的Au層構(gòu)成的P側(cè)襯墊電極59。
在第3實(shí)施方式中，在n型GaN基板l的背面，形成n側(cè)歐姆透 明電極60，以便與n型GaN基板1的背面錯(cuò)位集中區(qū)域56以外區(qū)域 相接觸。該n側(cè)歐姆透明電極60從接近n型GaN基板1背面一方按 順序由具有約5nm厚度的Al層、具有約15nm厚度的Pt層、和具有 約40nm厚度的Au層構(gòu)成。此外，n側(cè)歐姆透明電極60端面和元件端 面之間的距離W約為40um。 n側(cè)透明電極60是本發(fā)明的「背面?zhèn)入?極」的一例。而且，在n側(cè)歐姆透明電極60背面上的預(yù)定區(qū)域，從接 近n側(cè)歐姆透明電極60背面的一方，按順序形成由具有約100nm厚度 的Ti層、具有約100nm厚度的Pd層、和具有約3 y m厚度的Au層構(gòu) 成的n側(cè)襯墊電極61。
在第3實(shí)施方式中，如上述所示，在P型接觸層55上的錯(cuò)位集中 的區(qū)域上，在形成絕緣膜57的同時(shí)，通過(guò)形成P側(cè)歐姆電極58以便 與P型接觸層55上面的錯(cuò)位集中區(qū)域56以外區(qū)域相接觸，因?yàn)镻型 接觸層55上面錯(cuò)位集中區(qū)域56被覆蓋以不從絕緣膜57露出，所以可 以容易地抑制因P型接觸層55上面錯(cuò)位集中區(qū)域56電流流過(guò)而產(chǎn)生 的泄漏電流。此外，在n型GaN基板l背面上，通過(guò)形成n側(cè)歐姆透 明電極60以便與n型GaN基板1的背面錯(cuò)位集中的區(qū)域56以外區(qū)域 相接觸，可以抑制因n型GaN基板l的背面錯(cuò)位集中區(qū)域電流流過(guò)而 產(chǎn)生的漏電。其結(jié)果，因?yàn)榭梢匀菀椎厥乖娏黩?qū)動(dòng)時(shí)的光輸出 穩(wěn)定化，所以可以容易地使半導(dǎo)體元件工作穩(wěn)定化。此外，因?yàn)榭梢?降低錯(cuò)位集中區(qū)域56流過(guò)的電流，所以可以降低從錯(cuò)位集中區(qū)域56來(lái)的不必要的發(fā)光。
在第3實(shí)施例中，通過(guò)使n側(cè)歐姆透明電極60端面和元件端面之 間距離W作成約40 u m，在n側(cè)歐姆電極60上形成的n側(cè)襯墊電極 61上熔接焊料時(shí)，可以抑制焊料流到元件端面(側(cè)面)。據(jù)此，可以抑 制元件不良短路的發(fā)生。
其次，參照?qǐng)D16~圖21，說(shuō)明第3實(shí)施方式的發(fā)光二極管元件的 制造過(guò)程。
首先，如圖18所示，用MOCVD法，在n型GaN基板上順序生 長(zhǎng)n型包層52、發(fā)光層53、 P型包層54、以及P型接觸層55。
具體講，在保持基板溫度約為1000。C 1200。C (例如約U50。C) 生長(zhǎng)溫度的狀態(tài)下，用H2以及N2構(gòu)成的載氣(H2含有率約50%)、 由NH3以及TMGa構(gòu)成的原料氣體、和由SiH4構(gòu)成的摻雜劑氣體，在 n型GaN基板1上，以約3 P m/h的生長(zhǎng)速度生長(zhǎng)由慘雜了具有約5 u m厚度的Si的n型GaN構(gòu)成的n型包層52。
其次，如圖17所示，使基板溫度保持在約70(TC 約IOO(TC (例 如，約85(TC)的生長(zhǎng)溫度的狀態(tài)下，用由H2以及N2構(gòu)成的載氣(H2 含有率約1% 約5%)、和由NH3、 TEGa以及TMIn構(gòu)成的原料氣 體，在n型包層52 (參照?qǐng)D18)上，通過(guò)以約0.4nm/s的生長(zhǎng)速度交 替地生長(zhǎng)由具有約5nm厚度的未慘雜的GaN構(gòu)成的6層障壁層53a、 和由具有約5nm厚度的未慘雜In。.35Gao.65N構(gòu)成的5層阱層53b，形成 MQW活性層53C。接著，以約0.4nm/s生長(zhǎng)速度生長(zhǎng)由具有約10nm 厚度的未摻雜的GaN構(gòu)成的保護(hù)層53d。據(jù)此，形成由MQW活性層 53C以及保護(hù)層53d構(gòu)成的發(fā)光層53。
其次，如圖18所示，使基板溫度保持在約100(TC 約1200°C (例 如，約115(TC)的生長(zhǎng)溫度狀態(tài)下，用由H2以及N2構(gòu)成的載氣(H2 含有率約1% 約3%)、由NH3、 TMGa以及TMA1構(gòu)成的原料氣體、 和由Cp2Mg構(gòu)成的掾雜劑氣體，在發(fā)光層53上在約3 11 m/h的生長(zhǎng)速 度生長(zhǎng)由摻雜了具有0.15 li m厚度的Mg的P型Ala()5Gao.95N構(gòu)成的P 型包層54。接著，把原料氣體改變?yōu)镹H3以及TMGa，在P型包層54 上，以約3 U m/h的生長(zhǎng)速度生長(zhǎng)由摻雜了具有0.3 U m厚度的Mg的P 型GaN構(gòu)成的P型接觸層55。此時(shí)，通過(guò)n型GaN基板l錯(cuò)位的傳播，形成從n型GaN基板l 背面延伸至P型接觸層55上面的錯(cuò)位集中的區(qū)域56。此外，通過(guò)降低 由H2以及N2構(gòu)成的載氣的H2含有量，可以不在氮?dú)猸h(huán)境中進(jìn)行退火 處理，使Mg摻雜劑活性化。
其次，在第3實(shí)施方式中，用等離子體CVD法，SOG法(涂布法) 或電子束蒸鍍法，在P型接觸層55的整個(gè)面上形成具有約250nm厚度 的SiOj莫(未圖示)。其后，通過(guò)除去位于p型接觸層55上的錯(cuò)位集 中的區(qū)域56以外的區(qū)域的Si02膜，如圖19所示，形成具有約250nm 厚度和約40 u m寬度的絕緣膜57。據(jù)此，通過(guò)絕緣膜57覆蓋P型接 觸層55上面錯(cuò)位集中區(qū)域56。
其次，如圖20所示，用真空蒸鍍法，在P型接觸層55上，形成P 側(cè)歐姆電極58，與P型接觸層55上面的錯(cuò)位集中區(qū)域56以外區(qū)域相 接觸，并覆蓋絕緣膜57。在形成P側(cè)歐姆電極58之際，從下層向上層 形成具有約5nm厚度的Pt層、具有約100nm厚度的Pd層、和具有約 150nm厚度的Au層。其次，用真空蒸鍍法，在P側(cè)歐姆電極58上， 從下層向上層，形成由具有約100nm厚度的Ti層、具有約100nm厚 度的Pd層、和具有約3um厚度的Au層構(gòu)成的P側(cè)襯墊電極59。其 后，研磨n型GaN基板1的背面，使n型GaN基板1的厚度為約100 u m。
其次，在第3實(shí)施方式中，用真空蒸鍍法，在n型GaN基板l背 面的整個(gè)面上，從接近n型GaN基板l背面一方開(kāi)始，按順序形成由 具有約5nm厚度的Al層、具有約15nm厚度的Pt層、和具有約40nm 厚度的Au層構(gòu)成的金屬層(未圖示)。其后，通過(guò)除去位于n型GaN 基板1背面上錯(cuò)位集中區(qū)域56以外區(qū)域的金屬層，如圖21所示，形 成n側(cè)歐姆透明電極60。此時(shí)，除去金屬層，使n側(cè)歐姆透明電極60 的端面和元件端面之間距離成為約40 n m。
其后，如圖16所示，用真空蒸鍍法，在n側(cè)歐姆透明電極60背 面上預(yù)定區(qū)域，從接近n側(cè)歐姆透明電極60的背面一方，按順序形成 由具有約100nm厚度的Ti層、具有約100nm厚度的Pd層、和約3u m厚度的Au層構(gòu)成的n側(cè)襯墊電極61。最后，從形成元件的P側(cè)襯 墊電極59側(cè)開(kāi)始形成劃線(xiàn)(未圖示)之后，通過(guò)沿其劃線(xiàn)以各間距劈開(kāi)元件，形成第3實(shí)施方式的發(fā)光二極管元件。 (第4實(shí)施方式)
參照?qǐng)D22，在該第4實(shí)施方式中，與上述第1實(shí)施方式的不同， 在P型包層5的凸部以外的平坦部的表面上，形成由摻雜了具有0.4u m厚度的Ge的n型Al。.12Gao.88N構(gòu)成的n型電流阻塞層80。
而且，在該第4實(shí)施方式中，在n型GaN基板l以及氮化物類(lèi)半 導(dǎo)體各層(2~5， 80)的端部近旁，形成從n型GaN基板1背面延伸 至n型電流阻塞層80上面的錯(cuò)位集中區(qū)域8。此外，在n型電流阻塞 層80上，從下層向上層形成由具有約5nm厚度的Pt層、具有約100nm 厚度的Pd層、和具有約150nm厚度的Au層構(gòu)成的P側(cè)歐姆電極79， 以便與構(gòu)成脊部7的P型接觸層6的上面相接觸。此外，在P側(cè)歐姆 電極79上，從下層向上層，形成由具有約100nm厚度的Ti層、具有 約100nm厚度的Pd層、和具有約3 u m厚度的Au層構(gòu)成的P側(cè)襯墊 電極81。 n型電流阻塞層80是本發(fā)明的「半導(dǎo)體元件層」的一例，P 側(cè)歐姆電極79是本發(fā)明的「表面?zhèn)入姌O」的一例。
在這里，在第4實(shí)施方式中，與上述第1實(shí)施方式同樣，形成由 具有約250nm厚度和約40 y m寬度的SiN膜構(gòu)成的絕緣膜12，以覆蓋 n型GaN基板l的背面上的錯(cuò)位集中區(qū)域8。此外，在n型GaN基板 l的背面上，形成n側(cè)電極13，與n型GaN基板l的背面的錯(cuò)位集中 區(qū)域8以外區(qū)域相接觸，并覆蓋絕緣膜12。
第4實(shí)施方式的其它構(gòu)成與上述第1實(shí)施方式同樣。
在第4實(shí)施方式中，如上述所示，作為電流阻塞層，即使在形成 有由n型Al(u2Gao.88N構(gòu)成的n型電流阻塞層80的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激 光元件中，也可以得到與上述第1實(shí)施方式同樣的效果。即在n型 GaN基板1背面上的錯(cuò)位集中的區(qū)域8上，通過(guò)在形成絕緣膜12的同 時(shí)，形成n側(cè)電極13以便與n型GaN基板1背面的錯(cuò)位集中區(qū)域8 以外的區(qū)域相接觸，因?yàn)閚型GaN基板1背面錯(cuò)位集中的區(qū)域被覆蓋 成不從絕緣膜12露出，所以可以容易地抑制因n型GaN基板1背面 的錯(cuò)位集中區(qū)域電流流過(guò)而產(chǎn)生的泄漏電流。其結(jié)果，因?yàn)榭梢匀菀?地使元件定電流驅(qū)動(dòng)時(shí)的光輸出穩(wěn)定化，所以可以容易地使半導(dǎo)體元 件工作穩(wěn)定化。可是，在第4實(shí)施方式中，因?yàn)閚型電流阻塞層80上面的錯(cuò)位集中區(qū)域8與P側(cè)歐姆電極79相接觸，所以比上述第1實(shí)施 方式更容易產(chǎn)生漏電。
其次，參照?qǐng)D22 圖26，說(shuō)明第4實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激 光元件的制造過(guò)程。
首先，用與圖3 圖7所示的第1實(shí)施方式同樣的制造過(guò)程，在形 成直到P型接觸層6之后，在氮?dú)猸h(huán)境中進(jìn)行退火處理。其次，如圖 23所示，用等離子體CVD法，在P型接觸層6上的預(yù)定區(qū)域形成具 有約200nm厚度的SiN層91之后，在SiN層91上形成具有約250nm 厚度的Ni層92。此時(shí)，形成SiN層91以及Ni層92，使其成為具有 約1.5nm寬度的條狀(細(xì)長(zhǎng)狀)。
其次，如圖24所示，用Cl2系氣體的干蝕刻，以Ni層92作為掩 模，從P型接觸層6以及P型包層5的上面開(kāi)始蝕刻約300nm厚度。 據(jù)此，形成由P型包層5的凸部和P型接觸層6構(gòu)成的、向預(yù)定方向 延伸的條狀(細(xì)長(zhǎng)狀)的脊部7。其后，除去Ni層92。
其次，如圖25所示，用MOCVD法，以SiN層91作為選擇生長(zhǎng) 掩模，在P型包層5的凸部以外的平坦部表面上，形成由摻雜了具有 約0.4 y m厚度的Ge的n型Alo.12Gao.88N構(gòu)成的n型電流阻塞層80。 此時(shí)，因?yàn)镻型包層5凸部以外平坦面表面的錯(cuò)位的傳播，所以形成 從n型GaN基板1背面延伸至n型電流阻塞層80上面的錯(cuò)位集中的 區(qū)域8。其后，除去SiN層91。
其次，如圖26所示，用真空蒸鍍法，在n型電流阻塞80上，從 下層向上層形成由具有約5nm厚度的Pt層、具有約100nm厚度的Pd 層、和具有約150nm厚度的Au層構(gòu)成的P側(cè)歐姆電極79，以便與構(gòu) 成脊部7的P型接觸層6的上面相接觸。其后，在P側(cè)歐姆電極79上， 從下層向上層形成由具有約100nm厚度的Ti層、具有約100nm厚度 的Pd層、和具有約3 P m厚度的Au層構(gòu)成的P側(cè)襯墊電極81 。其后， 研磨n型GaN基板1的背面，使n型GaN基板1的厚度成為約100 u m。
其次，用與圖12所示的第1實(shí)施方式同樣的制造過(guò)程，如圖22 所示，形成絕緣膜12，以覆蓋n型GaN基板l背面的錯(cuò)位集中的區(qū)域 8。其后，用真空蒸鍍法，在n型GaN基板l的背面，形成n側(cè)電極13，以便與n型GaN基板1背面錯(cuò)位集中區(qū)域8以外的區(qū)域相接觸， 而且覆蓋絕緣膜12。最后，從形成元件的P側(cè)襯墊電極81開(kāi)始形成劃 線(xiàn)(未圖示)之后，通過(guò)沿著該劃線(xiàn)以各間隔劈開(kāi)元件，形成第4實(shí) 施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件。 (第5實(shí)施方式)
參照?qǐng)D27，在該第5實(shí)施方式中，與上述第3實(shí)施方式不同，在 n型GaN基板1的背面上的錯(cuò)位集中的區(qū)域56上，形成由具有約250nm 厚度和約40iim寬度的SiO2膜構(gòu)成的絕緣膜100。
此外，在第5實(shí)施方式中，在n型GaN基板l的背面上，形成具 有與上述第3實(shí)施方式同樣厚度以及組成的n側(cè)歐姆透明電極110，使 其與n型GaN基板1的背面錯(cuò)位集中區(qū)域56以外的區(qū)域相接觸，并 覆蓋絕緣膜100。該n側(cè)歐姆透明電極110從接近n型GaN基板1背 面一方開(kāi)始，按順序由具有約5nm厚度的Al層、具有約15nm厚度的 Pt層、和具有約40nm厚度的Au層構(gòu)成。在n側(cè)歐姆透明電極110背 面上的預(yù)定區(qū)域上，從接近n側(cè)歐姆透明電極110背面一方開(kāi)始，按 順序形成由具約100nm厚度的Ti層、具有約100nm厚度的Pd層、和 具有約3um厚度的Au層構(gòu)成的n側(cè)襯墊電極111。 n側(cè)歐姆透明電 極110是本發(fā)明的「背面?zhèn)入姌O」的一例。第5實(shí)施方式其它構(gòu)成與 上述第3實(shí)施方式是同樣的。
在第5實(shí)施方式中，如上述所示，在n型GaN基板1背面上的錯(cuò) 位集中的區(qū)域56，在形成絕緣膜100的同時(shí)，通過(guò)形成n側(cè)歐姆透明 電極110以與n型GaN基板1背面的錯(cuò)位集中區(qū)域56以外的區(qū)域相接 觸，因?yàn)閚型GaN基板1背面錯(cuò)位集中的區(qū)域56被覆蓋成不從絕緣 膜100露出，所以可以容易地抑制因n型GaN基板1背面的錯(cuò)位集中 區(qū)域56上電流流過(guò)而產(chǎn)生的泄漏電流。與上述第3實(shí)施方式同樣，因 為P型接觸層55上面錯(cuò)位集中區(qū)域56被覆蓋成不從絕緣膜57露出， 所以可以容易地抑制因P型接觸層55上面的錯(cuò)位集中區(qū)域56上電流 流過(guò)而產(chǎn)生的泄漏電流。其結(jié)果，因?yàn)榭梢愿尤菀椎厥乖娏?驅(qū)動(dòng)時(shí)的光輸出穩(wěn)定化，所以可以更加容易地使半導(dǎo)體元件工作穩(wěn)定 化。此外，因?yàn)榭梢越档驮阱e(cuò)位集中區(qū)域56內(nèi)流過(guò)電流，所以可以降 低從錯(cuò)位集中區(qū)域56來(lái)的不必要的發(fā)光。
30其次，參照?qǐng)D27以及圖28，說(shuō)明第5實(shí)施方式的發(fā)光二極管元件 制造過(guò)程。
首先，用與圖18 圖20所示的第3實(shí)施方式同樣的制造過(guò)程，形 成直到P側(cè)襯墊電極59之后，研磨n型GaN基板1的背面。其次， 在第5實(shí)施方式中，使用等離子體CVD法，SOG法(涂布法)，或者 電子束蒸鍍法，在n型GaN基板1背面的整個(gè)面上，形成具有約250nm 厚度的SiOj莫(未圖示)。其后，通過(guò)除去位于n型GaN基板1背面 上的錯(cuò)位集中區(qū)域56以外區(qū)域的Si02膜，如圖28所示，形成由具有 約250um厚度和約40u m寬度的SiOj莫構(gòu)成的絕緣膜100。據(jù)此， 通過(guò)絕緣膜100覆蓋n型GaN基板1背面的錯(cuò)位集中區(qū)域56。其次， 用真空蒸鍍法，在n型GaN基板1背面上，形成n側(cè)歐姆透明電極110， 使其與n型GaN基板1背面的錯(cuò)位集中區(qū)域56以外區(qū)域相接觸，并 覆蓋絕緣膜100。在形成n側(cè)歐姆透明電極110之際，從接近n型GaN 基板1背面一方按順序形成具有約5nm厚度的Al層、具有約15nm厚 度的Pt層、和具有約40nm厚度的Au層。
其后，如圖27所示，用真空蒸鍍法，在n側(cè)歐姆透明電極110背 面上的預(yù)定區(qū)域，從接近n側(cè)歐姆透明電極110背面一方，按順序形 成由具有約100nm厚度的Ti層、具有約100nm厚度的Pd層、和具有 約3um厚度的Au層構(gòu)成的n側(cè)襯墊層111。最后，從形成有元件P 側(cè)襯墊電極59的一側(cè)開(kāi)始形成劃線(xiàn)(未圖示)之后，通過(guò)沿其劃線(xiàn)， 以各間距劈開(kāi)各元件，形成第5實(shí)施方式的發(fā)光二極管元件。 (第6實(shí)施方式)
參照?qǐng)D29，在該第6實(shí)施方式中，與上述第l實(shí)施方式不同，在 錯(cuò)位集中區(qū)域8上設(shè)置具有從P型包層5的凸部以外的平坦部表面到 達(dá)n型包層3中的深度的離子注入層120。由于該離子注入層120通過(guò) 離子注入碳(C)等雜質(zhì)形成，所以設(shè)置有離子注入層120的區(qū)域成為 高電阻區(qū)域。離子注入層120是本發(fā)明的「高電阻區(qū)域」的一例。第6 實(shí)施方式的其它構(gòu)成與上述第1實(shí)施方式是同樣的。
在第6實(shí)施方式中，如上述所示，通過(guò)在錯(cuò)位集中區(qū)域8上設(shè)置 具有從P型包層5的凸部以外的平坦部表面到達(dá)n型包層3中的深度 的離子注入層120，因?yàn)镻型包層5的凸部以外的平坦部表面錯(cuò)位集中區(qū)域8由于離子注入層120中電流難以流過(guò)，所以可以抑制因P型包 層5凸部以外的平坦部表面的錯(cuò)位集中區(qū)域8中電流流過(guò)而產(chǎn)生的泄 漏電流。其結(jié)果，因?yàn)榭梢匀菀椎厥乖娏黩?qū)動(dòng)時(shí)光輸出穩(wěn)定化， 所以可以容易地使半導(dǎo)體元件工作穩(wěn)定化。
第6實(shí)施方式的其它效果與上述第1實(shí)施方式是同樣的。 其次，作為第6實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的制造過(guò)程， 在圖9所示的第1實(shí)施方式的制造過(guò)程之后，在形成絕緣膜10之前， 在P型包層5凸部以外的平坦部表面的錯(cuò)位集中區(qū)域8上，以約150keV 離子注入碳(C)。據(jù)此，形成具有從P型包層5d凸部以外d平坦部表 面直達(dá)n型包層3中的離子注入深度(厚度)的、在錯(cuò)位集中區(qū)域8 上配置的等離子注入層120。作為離子注入條件，優(yōu)選劑量為約1 X 1014 咖-2以上。
(第7實(shí)施方式)
參照?qǐng)D30，在該第7實(shí)施方式中，在上述第4實(shí)施方式的構(gòu)造(參 照?qǐng)D22)中，具有從n型電流阻塞層80上面直達(dá)n型包層3的上面的 深度的凹部130，設(shè)置在比錯(cuò)位集中區(qū)域8更靠?jī)?nèi)側(cè)的區(qū)域(從元件的 兩端部開(kāi)始約50nm 約100um范圍)上。此外，在比n型電流阻塞 層80上的凹部130更靠?jī)?nèi)側(cè)的區(qū)域上，從下層向上層形成由具有約 5nm厚度的Pt層、具有約100nm厚度的Pd層、和具有約150nm厚度 的Au層構(gòu)成的P側(cè)歐姆電極149，使其與P型接觸層6的上面相接觸。 此外，在P側(cè)歐姆電極149上，從下層向上層，形成由具有約100nm 厚度的Ti層、具有約100nm厚度的Pd層、和具有約3 u m厚度的Au 層構(gòu)成的P側(cè)襯墊電極151。 P側(cè)歐姆電極149是本發(fā)明的「表面?zhèn)入?極J的一例。第7實(shí)施方式的其它構(gòu)成與上述第4實(shí)施方式是同樣的。
在第7實(shí)施方式，如上述所示，在比錯(cuò)位集中的區(qū)域8更靠?jī)?nèi)側(cè) 的區(qū)域(從兩端部開(kāi)始約50ym 約100um范圍)上設(shè)置具有從n型 電流阻塞層80上面到達(dá)n型包層3上面深度的凹部130，同時(shí)，在比 n型電流阻塞層80上的凹部130更靠?jī)?nèi)側(cè)的區(qū)域上，通過(guò)形成P側(cè)歐 姆電極149以與P型接觸層6的上面相接觸，可以抑制因n型電流阻 塞層80上面的錯(cuò)位集中區(qū)域8內(nèi)電流流過(guò)而產(chǎn)生的泄漏電流。其結(jié)果， 因?yàn)榭梢允乖娏鬏敵鰰r(shí)的光輸出穩(wěn)定化，所以可以使半導(dǎo)體元件工作穩(wěn)定化。因?yàn)橥ㄟ^(guò)凹部130可以分開(kāi)比發(fā)光層4、 P型包層5以 及n型電流阻塞層80的錯(cuò)位集中區(qū)域8更靠?jī)?nèi)側(cè)的區(qū)域和集中區(qū)域8， 所以在比錯(cuò)位集中的區(qū)域8更靠?jī)?nèi)側(cè)的發(fā)光層4產(chǎn)生的光可以抑制被 錯(cuò)位集中區(qū)域8吸收的光。據(jù)此，因?yàn)榭梢砸种圃阱e(cuò)位集中區(qū)域8吸 收的光在任意波長(zhǎng)下再發(fā)光，所以可以抑制因這樣再發(fā)光的色純度變 差。
第7實(shí)施方式的其它效果與上述第1實(shí)施方式是相同的。 其次，作為第7實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的制造過(guò)程， 在圖25所示的第4實(shí)施方式的制造過(guò)程中，在形成了 n型電流阻塞層 80之后，用RIE (Reactive Ion Etching:反應(yīng)離子蝕刻)法，在比錯(cuò)位 集中區(qū)域8更靠?jī)?nèi)側(cè)的區(qū)域，形成具有從n型電流阻塞層80上面直達(dá) n型包層3上面的深度的凹部130。而且，用真空蒸鍍法，在包含凹部 130內(nèi)面的整個(gè)面上，形成構(gòu)成P側(cè)歐姆電極149以及P側(cè)襯墊電極 151的金屬層(未圖示)。其后，除去n型電流阻塞層80上錯(cuò)位集中區(qū) 域8以及位于凹部130內(nèi)面的金屬層。據(jù)此，在比n型電流阻塞層80 上的凹部130更靠?jī)?nèi)側(cè)的區(qū)域上，形成P側(cè)歐姆電極149以與P型接 觸層6上面相接觸，同時(shí)，在P側(cè)歐姆電極149上形成P側(cè)襯墊電極 151。
參照?qǐng)D31，在該第7實(shí)施方式第1變形例的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光 元件中，比錯(cuò)位集中區(qū)域8更靠?jī)?nèi)側(cè)的區(qū)域上設(shè)置的凹部160的深度 為從n型電流阻塞層80上面達(dá)到n型包層3中。即使這樣地構(gòu)成，也 可以得到與上述第7實(shí)施方式同樣效果。
參照?qǐng)D32，在該第7實(shí)施方式的第2變形例的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激 光元件中，形成絕緣膜170，以埋入n型電流阻塞層80上面的錯(cuò)位集 中的區(qū)域8以及凹部130。此外，在n型電流阻塞層80、絕緣膜170、 以及P型接觸層6上的整個(gè)面上，從下層向上層形成由具有約5nm厚 度的pt層、具有厚度約100nm的Pd層、和具有約150nm厚度的Au 層構(gòu)成的P側(cè)歐姆電極179。此外，在P側(cè)歐姆電極179上，從下層向 上層，形成由具有約100nm厚度的Ti層、具有約100nm厚度的Pd層、 和具有約3 u m厚度的Au層構(gòu)成的P側(cè)襯墊電極181。即使這樣地構(gòu) 成，也可以得到與上述第7實(shí)施方式同樣效果。(第8實(shí)施方式)
參照?qǐng)D33，在該第8實(shí)施方式中，在上述第4實(shí)施方式的構(gòu)造(參 照?qǐng)D22)中，在錯(cuò)位集中的區(qū)域8上設(shè)置具有從n型電流阻塞層80 的上面開(kāi)始約0.2um深度的離子注入層190。由于該離子注入層190 通過(guò)離子注入碳(C)等雜質(zhì)而形成，所以設(shè)置有離子注入層190的區(qū) 域成為高電阻區(qū)域。離子注入層190是本發(fā)明的「高電阻區(qū)域」的一 例。第8實(shí)施方式其它構(gòu)成與上述第4實(shí)施方式是同樣的。
在第8實(shí)施方式中，如上述所示，通過(guò)在錯(cuò)位集中區(qū)域8上設(shè)置 具有從n型電流阻塞層80上面開(kāi)始約O.o2 n m深度的離子注入層190， 因?yàn)樵趎型電流阻塞層80上面錯(cuò)位集中區(qū)域8電流難以從離子注入層 190流過(guò)，所以可以抑制因n型電流阻塞層80上面的錯(cuò)位集中區(qū)域8 電流流過(guò)而產(chǎn)生的泄漏電流。其結(jié)果，因?yàn)榭梢匀菀椎厥乖娏?驅(qū)動(dòng)時(shí)的光輸出穩(wěn)定化，所以可以容易地使半導(dǎo)體元件工作穩(wěn)定化。
第8實(shí)施方式的其它效果與上述第1實(shí)施方式是同樣的。
其次，作為第8實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的制造過(guò)程， 在上述第4實(shí)施方式的制造過(guò)程中，在形成P側(cè)歐姆電極79的工序(參 照?qǐng)D26)之前，在n型電流阻塞層80上面錯(cuò)位集中的區(qū)域8用40keV 的離子注入碳(C)。據(jù)此，如圖33所示，形成具有從n型電流阻塞層 80上面開(kāi)始約0.211111的離子注入深度(厚度)的、在錯(cuò)位集中區(qū)域8 上配置的離子注入層190。作為注入條件優(yōu)選取劑量在約1X10"oiT2 以上。
(第9實(shí)施方式)
在該第9實(shí)施方式中，與上述第1 第8實(shí)施方式不同，對(duì)用含有 蘭寶石基板的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層作為氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的基板 的情況加以說(shuō)明。
艮P，在該第9實(shí)施方式，如圖34所示，在蘭寶石基板201上，形 成具有約20nm厚度的AlGaN層201b。在AlGaN層201b上，形成具 有約lum厚度的GaN層201c。在該GaN層201c的整個(gè)區(qū)域上，形 成向縱方向傳播的錯(cuò)位。而且，在GaN層201c上的預(yù)定區(qū)域形成由具 有約200nm厚度的SiN或Si02構(gòu)成的掩模層201d。該掩模層201d在 后述的制造過(guò)程中作為選擇生長(zhǎng)掩模發(fā)揮功能。此外，在GaN層201c上，形成具有約5nm厚度的未摻雜的GaN層201e，以覆蓋掩模層201d。 而且，該第9實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的基板201，通過(guò)蘭 寶石基板201a、 AlGaN層201b、 GaN層201c、掩模層201d、和GaN 層201e構(gòu)成。基板201的GaN層201e是本發(fā)明的「氮化物類(lèi)半導(dǎo)體 基板」的一例。
在基板201上形成具有約100nm厚度的、由摻雜了具有約5 X 1018 cm'3摻雜量的Si的n型GaN構(gòu)成的n型層202。在n型層202上，形 成具有約400nrn厚度的、由摻雜了具有約5X 1018 cnT3載流子濃度的Si 的n型Alo.05Gao.95N構(gòu)成的n型包層203。在n型包層203上形成具有 與圖2所示的第1實(shí)施方式的發(fā)光層4同樣構(gòu)成的發(fā)光層204。 n型層 202、 n型包層203、以及發(fā)光層204是本發(fā)明的「半導(dǎo)體元件層」的 一例。
在發(fā)光層204上，形成具有凸部的、由摻雜了具有約4X1019011-3 摻雜量以及約5 X 1017 cnT3載流子濃度的Mg的P側(cè)Alo.o5Gao.95N構(gòu)成 的P型包層205。該P(yáng)型包層205的凸部具有約1.5 u m寬度和約300nm 高度。此外，P型包層205的凸部以外的平坦部具有約100nm的厚度。 而且，在P型包層205的凸部上，形成具有約10nm厚度的、由摻雜了 具有約4乂1019011'3的摻雜量以及約5X10"cm-s載流子濃度的Mg的P 型GaN構(gòu)成的P型接觸層206。而且，通過(guò)P型包層205的凸部和P 型接觸層206，構(gòu)成向預(yù)定方向延伸的條狀(細(xì)長(zhǎng)狀)的脊部207。 P 型包層205以及P型接觸層206是本發(fā)明的「半導(dǎo)體元件層」的一例。
通過(guò)除去從P型205的凸部以外的平坦部直到n型202的預(yù)定區(qū) 域，使n型包層202表面一部分露出。而且在構(gòu)成基板201的GaN層 201e以及氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層(202 205) —方端部近旁，形成從GaN 層201c的AlGaN層201b側(cè)界面直到P型包層205凸部以外平坦部表 面的錯(cuò)位集中區(qū)域208。此外，在構(gòu)成基板201的GaN層201e以及n 型層202另一端部近旁，也形成從GaN層201c在AlGaN層201b側(cè) 界面直到n型層202露出的表面延伸的錯(cuò)位集中區(qū)域208。
而且，在構(gòu)成脊部207的P型接觸層206上，從下層向上層，形 成由具有約5nm厚度的Pt層、具有約100nm厚度的Pd層、和具有約 150nm厚度的Au層構(gòu)成的P側(cè)歐姆電極209。 P側(cè)歐姆電極209是本發(fā)明的「表面?zhèn)入姌O」的一例。
在這里，在第9實(shí)施方式中，形成由具有約250nm厚度的SiN膜 構(gòu)成的絕緣膜201，以使P側(cè)歐姆電極209上面和n型層202露出的表 面錯(cuò)位集中區(qū)域208以外的預(yù)定區(qū)域露出。艮卩通過(guò)絕緣膜210覆蓋P 側(cè)以及n側(cè)錯(cuò)位集中區(qū)域208的表面。
而且，位于P型包層205凸部以外的平坦部表面上的絕緣膜201 的表面上，從下層向上層，形成由具有約100nm厚度的Ti層、具有約 100nm厚度的Pd層、和具有約3 y m厚度的Au層構(gòu)成的P側(cè)襯墊電 極211，以與P側(cè)歐姆電極209的上面相接觸。
在第9實(shí)施方式中，形成n側(cè)電極212，以與n型層202露出的表 面的錯(cuò)位集中區(qū)域208以外的區(qū)域相接觸。該n側(cè)電極212從下層向 上層由具有約10nm厚度的Al層、具有約20nm厚度的Pt層、和具有 約300nm厚度的Au層構(gòu)成。N側(cè)電極212是本發(fā)明的「表面?zhèn)入姌O」 的一例。
在第9實(shí)施例中，如上述所示，在形成絕緣膜210以使n型層202 的被露出的表面錯(cuò)位集中區(qū)域208以外的預(yù)定區(qū)域露出的同時(shí)，通過(guò) 形成n側(cè)電極212，以便與n型層202被露出的表面錯(cuò)位集中區(qū)域208 以外的區(qū)域相接觸，因?yàn)閚型層202被露出的表面錯(cuò)位集中區(qū)域208 被覆蓋以不從絕緣膜210露出，所以可以容易地抑制因n型層202露 出的表面的錯(cuò)位集中區(qū)域208電流流過(guò)而產(chǎn)生的泄漏電流。其結(jié)果， 因?yàn)榭梢匀菀椎厥乖诙娏黩?qū)動(dòng)時(shí)的光輸出穩(wěn)定化，所以可以使 半導(dǎo)體元件工作穩(wěn)定化。此外，可以抑制因錯(cuò)位集中區(qū)域208電流流 過(guò)產(chǎn)生的不必要的發(fā)光。
其次，參照?qǐng)D34 圖38，說(shuō)明第9實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激 光元件的制造過(guò)程。
首先，參照?qǐng)D35，說(shuō)明基板201的形成過(guò)程。具體講，如圖35 所示，用MOCVD法，保持基板溫度在60(TC的狀態(tài)下，在蘭寶石基 板201a上生長(zhǎng)具有約20nm厚度的AlGaN層201b。其后，改變基板 溫度為約1100°C，在AlGaN層201b上生長(zhǎng)具有約lym厚度的GaN 層201c。此時(shí)，在GaN層201c的整個(gè)區(qū)域，形成縱方向傳播的錯(cuò)位。 其次，用等離子體CVD法，在GaN層201c上隔開(kāi)預(yù)定間隔，形成由具有約200nrn厚度的SiN或Si02構(gòu)成的的掩模層201d。
其次，用HVPE法，保持基板溫度在約IIO(TC的狀態(tài)下，以掩模 層201d作為選擇生長(zhǎng)掩模，在GaN層201c上橫方向生長(zhǎng)具有約5 w m 厚度的未摻雜的GaN層201e。此時(shí)，GaN層201e在未形成掩模層201d 的GaN層201c上有選擇地縱方向生長(zhǎng)之后，逐漸地在橫方向生長(zhǎng)。因 此，位于未形成掩模層201d的GaN層201c上的GaN層201e上，形 成縱方向傳播的錯(cuò)位集中區(qū)域208。其另一方面，因?yàn)樵谖挥谘谀?01d 上的GaN層201e上通過(guò)橫方向生長(zhǎng)GaN層201e，錯(cuò)位向橫方向彎曲， 所以難以形成縱方向傳播的錯(cuò)位。而且，通過(guò)蘭寶石基板201a、 AlGaN 層201b、 GaN層201c、掩模層201d，和GaN層201e構(gòu)成基板201 。
其次，如圖36所示，用MOCVD法，在基板201上順序生長(zhǎng)n型 層202、 n型包層203、發(fā)光層204、 P型包層205以及P型接觸層206。 而且，在P型接觸層206的預(yù)定區(qū)域形成條狀(細(xì)長(zhǎng)狀)的P側(cè)歐姆 電極209。其后，通過(guò)從P型接觸層206以及P型包層205上面開(kāi)始蝕 刻約300nm厚度部分，形成由P型包層205凸部和P型接觸層206構(gòu) 成的、向預(yù)定方向延伸的條狀(細(xì)長(zhǎng)狀)的脊部207。
其次，如圖37所示，通過(guò)從P型包層205的凸部以外的平坦部表 面開(kāi)始蝕刻到n型層202為止的預(yù)定區(qū)域，使n型層202表面的一部 分露出。
其次，用等離子體CVD法，形成具有約250nm厚度的SiN膜(未 圖示)，以覆蓋整個(gè)面。其后，通過(guò)除去位于P側(cè)歐姆電極209上的SiN 膜和位于n型層202露出的表面的錯(cuò)位集中區(qū)域208以外的預(yù)定區(qū)域 的SiN膜，如圖38所示，形成絕緣膜210。
其次，如圖34所示，用真空蒸鍍法，在位于P型包層205的凸部 以外的平坦部表面上的絕緣膜201表面上，形成P側(cè)襯墊電極211，以 便與P側(cè)歐姆電極209上面相接觸。其后，在第9實(shí)施方式中，在位 于n型層202露出表面上的絕緣膜210上的預(yù)定區(qū)域，形成n側(cè)電極 212，以便與n型層202露出的表面的錯(cuò)位集中區(qū)域208以外區(qū)域相接 觸。最后，從形成有元件的P側(cè)襯墊電極211的一側(cè)開(kāi)始形成劃線(xiàn)(未 圖示)之后，通過(guò)沿該劃線(xiàn)以各間距劈開(kāi)元件，形成第9實(shí)施方式的 氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件。(第io實(shí)施方式)
參考圖39，在該第10實(shí)施方式中，與上述第1 第9實(shí)施方式不 同，在使用n型GaN基板作為基板的同時(shí)，說(shuō)明使n型包層錯(cuò)位集中 區(qū)域厚度比n型包層錯(cuò)位集中區(qū)域以外區(qū)域的厚度還小的情況。
在該第IO實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件中，如圖39所示， 在具有約lOOum厚度的、摻雜了具有約5X10"cm^載流子濃度的氧 的n型GaN基板221上，形成具有約100nm厚度的、由摻雜了具有約 5 X 1018 cnr3摻雜量的Si的n型GaN構(gòu)成的n型層222。N型GaN基板 221在具有纖鋅礦構(gòu)造，并具有(0001)面的表面。在n型層222上， 形成具有約400nm厚度的、由摻雜了具有約5 X 1018cnT3摻雜量以及約 5 X 1018 cnf3載流子濃度的Si的n型Alo.Q5Ga。.95N構(gòu)成的n型包層223。 此外，在n型GaN基板221、 n型層222以及n型包層223端部近旁， 以約400nm的周期的條狀(細(xì)長(zhǎng)狀)，形成從n型GaN基板221背面 延伸至n型包層222表面的、具有約10 n m寬度的錯(cuò)位集中區(qū)域228。 n型GaN基板221是本發(fā)明的「基板」 一例，n型層222以及n型包 層223是本發(fā)明的「半導(dǎo)體元件層」以及「第一半導(dǎo)體層」的一例。
在這里，在第10實(shí)施方式中，從n型包層223上面直到預(yù)定深度 為止進(jìn)行除去，以使n型包層223錯(cuò)位集中區(qū)域228的厚度比n型包 層223錯(cuò)位集中區(qū)域228以外區(qū)域的厚度還小。此外，在n型包層223 上錯(cuò)位集中區(qū)域228以外的區(qū)域上形成具有MQW活性層的發(fā)光層 224。該發(fā)光層224由具有與圖2所示的第1實(shí)施方式的發(fā)光層4同樣 厚度以及組成的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層構(gòu)成，同時(shí)，具有比n型包層223 錯(cuò)位集中區(qū)域228以外區(qū)域的寬度還小的寬度(約7.5 um)。發(fā)光層 224是本發(fā)明的「半導(dǎo)體元件層」的一例。
在發(fā)光層224上，形成具有凸部的、由摻雜了具有約4X1019011.3 的摻雜量以及約5X 1017cnr3載流子濃度的Mg的P型Al,Gao.95N構(gòu) 成的P型包層225。該P(yáng)型包層225的凸部具有約1.5 u m寬度，同時(shí)， 具有從平坦部上面突出約300nm的高度。此外，P型包層225的平坦 部具有約100nm的厚度。而且，在P型包層225的凸部上，形成具有 約10nm厚度的、由摻雜了具有約4X10WcnrS摻雜量以及約5X1017011 ^載流子濃度的Mg的P型GaN構(gòu)成的P型接觸層226。而且，通過(guò)P
38型包層225的凸部和P型接觸層226，構(gòu)成向預(yù)定方向延伸的條狀(細(xì) 長(zhǎng)狀)的脊部227。 P型包層225以及P型接觸層226是本發(fā)明的「半 導(dǎo)體元件層」以及「第2半導(dǎo)體層」的一例。
而且，在構(gòu)成脊部227的P型接觸層226上，從下層向上層，形 成由具有約5nm厚度的Pt層、具有約100nm厚度的Pd層、和具有約 150nm厚度的Au層構(gòu)成的P側(cè)歐姆電極229。 P側(cè)歐姆電極299是本 發(fā)明的「表面?zhèn)入姌O」的一例。此外，去除去n型包層223后露出的 表面以及P側(cè)歐姆電極229上面以外的區(qū)域上形成由具有約250nm厚 度的SiN膜構(gòu)成的絕緣膜230。在絕緣層230的表面上，從下層向上層 形成由具有約100nm厚度的Ti層、具有約100nm厚度的Pd層、和具 有約3 u m厚度的Au層構(gòu)成的P側(cè)襯墊電極231 ，以便與P側(cè)歐姆電 極229的上面相接觸。在n型GaN基板221的背面從接近n型GaN基 板221背面開(kāi)始，按順序形成由具有約10nm厚度的Al層、具有約20nm 厚度的Pt層、和具有約300nm厚度的Au層構(gòu)成的n側(cè)電極232，以 便與n型GaN基板221背面的整個(gè)面相接觸。
在第10實(shí)施方式中，如上述所示，使n型包層223錯(cuò)位集中區(qū)域 228的厚度比n型包層223錯(cuò)位集中區(qū)域228以外的區(qū)域厚度還小，同 時(shí)，因?yàn)樵趎型包層223上的錯(cuò)位集中區(qū)域228以外區(qū)域上，通過(guò)形 成發(fā)光層224，經(jīng)發(fā)光層224形成的n型包層223和P型包層225之間 的pn結(jié)區(qū)上不形成錯(cuò)位集中區(qū)域228，所以可以抑制因錯(cuò)位集中區(qū)域 228電流流過(guò)而產(chǎn)生的泄漏電流。其結(jié)果，因?yàn)榭梢匀菀椎厥乖诙?電流驅(qū)動(dòng)時(shí)的光輸出穩(wěn)定化，所以可以容易地使氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光 元件工作穩(wěn)定化。此外，因?yàn)榭梢越档湾e(cuò)位集中區(qū)域228流過(guò)的電流， 所以可以降低從錯(cuò)位集中區(qū)域228來(lái)的不必要的發(fā)光。
在第10實(shí)施方式中，因?yàn)橥ㄟ^(guò)使發(fā)光層224的寬度比n型包層223 的錯(cuò)位集中區(qū)域228以外的區(qū)域的寬度還小，經(jīng)發(fā)光層224形成的n 型包層223和P型包層225之間的pn結(jié)區(qū)變小，所以可以減小n型包 層223和P型包層225的pn結(jié)電容量。據(jù)此，可以使氮化物類(lèi)半導(dǎo)體 激光元件的響應(yīng)速度高速化。
其次，參照?qǐng)D39 圖45，說(shuō)明第10實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激
光元件的制造過(guò)程。首先，如圖40所示，用與圖3 圖9所示的第1實(shí)施方式同樣的制 造過(guò)程，形成直到由P型包層225的凸部和P型接觸層226構(gòu)成的脊 部227以及P側(cè)歐姆電極229。其后，在P型包層225平坦部上錯(cuò)位集 中區(qū)域228以外的預(yù)定區(qū)域上，形成抗蝕劑層241，以便覆蓋P側(cè)歐姆 電極229以及脊部227的表面。
其次，如圖41所示，以抗蝕劑241作為掩模，從P型包層225平 坦部上面直到發(fā)光層224為止進(jìn)行蝕刻。據(jù)此，在除去P型包層225 以及發(fā)光層224的錯(cuò)位集中的區(qū)域228的同時(shí)，使P型包層225以及 發(fā)光層224寬度比n型包層223錯(cuò)位集中區(qū)域228以外區(qū)域?qū)挾冗€小。 其后，除去抗蝕劑241。
其次，如圖42所示，用等離子體CVD，在形成了具有約250nm 厚度的SiN膜(未圖示)以覆蓋整個(gè)面之后，通過(guò)除去位于P側(cè)歐姆 電極229上面的SiN膜，形成由具有約250nm厚度的SiN膜構(gòu)成的絕 緣膜230。
其次，如圖43所示，用真空蒸鍍法，在絕緣膜230表面的預(yù)定區(qū) 域，從下層向上層形成由具有約100nm厚度的Ti層、具有約100nm 厚度的Pd層、和具有約3 u m厚度的Au層構(gòu)成的P側(cè)襯墊電極231 ， 以便與P側(cè)歐姆電極229上面相接觸。而且，研磨n型GaN基板221 的背面，使n型GaN基板221的厚度為約100um。其后，用真空蒸 鍍法，在n型GaN基板221背面，在接近n型GaN基板221背面一方 按順序形成由具有約10nm厚度的Al層、具有約20nm厚度的Pt層、 和具有約300nm厚度的Au層構(gòu)成的n側(cè)電極232，以便與n型GaN 基板221背面的整個(gè)面相接觸。
其次，如圖44所示，使用C1的RIE法，除去從鄰接的元件的邊 界區(qū)域的P側(cè)襯墊電極231的表面直到絕緣膜230以及n型包層223 的預(yù)定深度為止的錯(cuò)位集中區(qū)域228。據(jù)此，在元件錯(cuò)位集中的區(qū)域 228上形成具有比錯(cuò)位集中區(qū)域228寬度還大的寬度W2 (例如，約60 um)的溝部233。
其次，如圖45所示，用金剛石筆(diamond point),在溝部233 底部的中央部，形成劃線(xiàn)234。其后，沿其劃線(xiàn)以各間距分離元件。這 樣一來(lái)，形成如圖39所示的第10實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件。
(第11實(shí)施方式)
參照?qǐng)D46，在該第11實(shí)施方式中，與上述第10實(shí)施方式不同， 發(fā)光層224a具有與n型包層223a相同的寬度。此外，除去從n型GaN 基板221a上面直到預(yù)定深度為止，使n型GaN基板221a錯(cuò)位集中的 區(qū)域228的厚度比n型GaN基板221a錯(cuò)位集中區(qū)域228以外區(qū)域的厚 度還小。而且，在n型GaN基板221a上錯(cuò)位集中區(qū)域228以外的區(qū)域 上，順序地形成n型層222a、 n型包層223a、發(fā)光層224a、 P型包層 225a以及P型接觸層226a。
此外，在P型包層225a的平坦部上、脊部227a以及P側(cè)歐姆電 極229a的側(cè)面上形成絕緣膜260。在絕緣膜260的表面上形成P側(cè)襯 墊電極261 ，以便與P側(cè)歐姆電極229a上面相接觸。n型GaN基板221a、 n型層222a、 n型包層223a、發(fā)光層224a、 P型包層225a、 P型接觸 層226a、以及P側(cè)歐姆電極229a分別具有與上述第10實(shí)施方式的GaN 基板221、 n型層222、 n型包層223、發(fā)光層224、 P型包層225、 P 型接觸層226、以及P側(cè)歐姆電極229同樣的厚度及組成。此外，絕緣 膜260以及P側(cè)襯墊261分別具有與上述第10實(shí)施方式的絕緣膜230 以及P側(cè)襯墊電極231同樣的厚度以及組成。
第11實(shí)施方式其它的構(gòu)成與上述第IO形態(tài)是同樣的。
在第ll實(shí)施方式中，如上述所示，使n型GaN基板221a的錯(cuò)位 集中區(qū)域228的厚度比n型GaN基板221a錯(cuò)位集中區(qū)域228以外區(qū)域 的厚度還小，同時(shí)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)在n型GaN基221a上錯(cuò)位集中區(qū)域228 以外的區(qū)域上順序地形成n型層222a、 n型包層223a、發(fā)光層224a、 P型包層225a、以及P型接觸層226a，在經(jīng)發(fā)光層224a形成的n型包 層223a和P型包層225a之間pn結(jié)區(qū)不形成錯(cuò)位集中區(qū)域228，所以 與上述實(shí)施方式同樣，在可以容易地使氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件工作 穩(wěn)定化的同時(shí)，可以降低從錯(cuò)位集中區(qū)域228來(lái)的不必要的發(fā)光。
其次，參照?qǐng)D46 圖48，說(shuō)明第11實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激 光元件的制造過(guò)程。
首先，如圖47所示，用與圖3 圖11所示的第1實(shí)施方式同樣的 制造過(guò)程，在形成直到P側(cè)襯墊電極261為止的同時(shí)，研磨n型GaN基板221a的背面。其后，用真空蒸鍍法，在n型GaN基板221a的背 面上，形成n側(cè)電極232以與n型GaN基板221a背面的整個(gè)面相接觸。
其次，如圖48所示，在鄰接的元件邊界區(qū)域，通過(guò)照射YAG激 光(基本波長(zhǎng)1.06um)的第3高次諧波(355nm)，從P側(cè)襯墊電極 261表面開(kāi)始，部分地除去含有絕緣膜260的n型GaN基板221a、 P 型包層225a、發(fā)光層224a、 n型包層223a以及n型層222a的預(yù)定深 度為止的錯(cuò)位集中區(qū)域228。作為此時(shí)的照射條件，設(shè)定脈沖頻率在約 10kHz，同時(shí)，把掃描速度設(shè)定在約0.75mm/sec。據(jù)此，在元件錯(cuò)位集 中區(qū)域228上，形成比錯(cuò)位集中區(qū)域228寬度還大的寬度W3 (例如， 約100nm)的溝部263。其后，沿著其溝部263以各間距分離元件。 這樣一來(lái)，形成圖46所示的第11形態(tài)的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件。
在第11實(shí)施方式的制造過(guò)程中，如上述所示，通過(guò)用YAG激光， 形成用于以各間距分離元件的溝部263，因?yàn)榭梢允箿喜?63的寬度 W3比錯(cuò)位集中區(qū)域228的寬度還大，所以可以容易地除去錯(cuò)位集中區(qū) 域228。據(jù)此，除了形成用于以各間距分離元件的溝部263的工序之外， 不必要增加除去錯(cuò)位集中區(qū)域228的工序。其結(jié)果，可以使制造工序 簡(jiǎn)略化。
(第12實(shí)施方式)
參照?qǐng)D49,在該第12實(shí)施方式中，與上述第IO實(shí)施方式不同， 從n型GaN基板221b上面直到預(yù)定深度為止進(jìn)行除去，以便n型GaN 基板221b錯(cuò)位集中區(qū)域228的厚度比基板221b錯(cuò)位集中區(qū)域228以 外區(qū)域的厚度還小。而且，在n型GaN基板221b上錯(cuò)位集中區(qū)域228 以外區(qū)域上順序地形成n型層222b、 n型包層223b、發(fā)光層224、 P 型包層225、以及P型接觸層226。 n型GaN基板221b、 n型222b、 以及n型包層223b分別具有與上述第10實(shí)施方式的n型GaN基板221 、 n型層222、以及n型包層223同樣的厚度及組成。在這里，發(fā)光層224 以及P型包層225的平坦部具有比n型包層223b的寬度還小的寬度(約 4.5 y m)。
第12實(shí)施方式的其它構(gòu)成與上述第10實(shí)施方式是同樣的。 在第12實(shí)施方式中，通過(guò)如上述所示的構(gòu)成，可以得到抑制因錯(cuò) 位集中區(qū)域228電流流過(guò)而產(chǎn)生的泄漏電流等與上述第IO實(shí)施方式同樣的效果。
其次，參照?qǐng)D49以及圖50，說(shuō)明第12實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo) 體激光元件的制造過(guò)程。
首先，用與圖40~圖43所示的第10實(shí)施方式同樣的制造過(guò)程，形 成直到n側(cè)電極232。
其次，如圖50所示，用劃片(dicing),在與鄰接于氮化物類(lèi)半導(dǎo) 體激光元件的元件的邊界區(qū)域中，部分地除去從P側(cè)襯墊電極231表 面直到含有絕緣膜230的n型GaN基板221b、 n型包層223b、以及n 型層222b的預(yù)定深度為止的錯(cuò)位集中區(qū)域228。據(jù)此，在元件錯(cuò)位集 中的區(qū)域228上形成具有比錯(cuò)位集中區(qū)域228的寬度還大的寬度W4 (例如約60U m)的溝部273。其后，沿著溝部273以各間距分離元件。 這樣一來(lái)，形成圖49所示的第12實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元 件。
在第12實(shí)施方式的制造過(guò)程中，如上述所示，因?yàn)橛脛澠ㄟ^(guò)形 成用于以各間距分離元件的溝部273，可以使溝部273的寬度W4比錯(cuò) 位集中區(qū)域228的寬度還大，所以可以與上述第11實(shí)施方式的制造過(guò) 程同樣，容易地除去錯(cuò)位集中區(qū)域228。其結(jié)果可以使制造工序簡(jiǎn)略化。 (第13實(shí)施方式)
參照?qǐng)D51，說(shuō)明在該第13實(shí)施方式中，與上述第10 第12實(shí)施 方式不同，在比n型GaN基板上錯(cuò)位集中區(qū)域更靠?jī)?nèi)側(cè)的區(qū)域形成選 擇生長(zhǎng)掩模的情況。
在該第13實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件中，如圖51所示， 在n型GaN基板281端部近旁，以約400um的周期，條狀(細(xì)長(zhǎng)狀) 地形成從n型GaN基板281背面延伸至表面的、具有約10 u m寬度的 錯(cuò)位集中區(qū)域288。 n型GaN基板281具有與上述第10實(shí)施方式的n 型GaN基板221同樣的厚度及組成。n型GaN基板281是本發(fā)明的「基 板J的一例。
在這里，在第13實(shí)施方式中，如圖52所示，在比n型GaN基板 281上錯(cuò)位集中區(qū)域288更靠?jī)?nèi)側(cè)的區(qū)域，形成由具有約200nm厚度 的SiN膜構(gòu)成的條狀(細(xì)長(zhǎng)狀)的選擇生長(zhǎng)掩模293。該選擇生長(zhǎng)掩模 293具有比錯(cuò)位集中區(qū)域288寬度還小的寬度W5 (約3^m)。從元件端部直到選擇生長(zhǎng)掩模293的端部的間隔W6為約30um。選擇生長(zhǎng) 掩模293是本發(fā)明的「第一選擇生長(zhǎng)掩?！沟囊焕?。
在形成有n型GaN基板281上的選擇生長(zhǎng)掩模293的區(qū)域以外的 區(qū)域上，如圖51所示，順序地形成n型層282、 n型包層283、發(fā)光層 284、 P型包層285、以及P型接觸層286。 P型包層285具有凸部，同 時(shí)，P型接觸層286在P型包層285的平坦部以外區(qū)域上形成。而且， 通過(guò)位于比選擇生長(zhǎng)掩模293更靠?jī)?nèi)側(cè)的P型包層285的凸部，和在 其P型包層285的凸部上形成的P型接觸層286，構(gòu)成脊部287。此外， 在位于比選擇生長(zhǎng)掩模293更靠外側(cè)的n型層282、 n型包層283、發(fā) 光層284、 P型包層285、以及P型接觸層286上通過(guò)傳播n型GaN基 板281的錯(cuò)位，形成錯(cuò)位集中的區(qū)域288。 n型層282、 n型包層283、 發(fā)光層284、 P型包層285、以及P型接觸層286分別具有與上述第10 實(shí)施方式的n型層222、 n型包層223、發(fā)光層224、 P型包層225、以 及P型接觸層226同樣的厚度及組成。n型層282、 n型包層283、發(fā) 光層284、 P型包層285、以及P型接觸層286是本發(fā)明的「半導(dǎo)體元 件層」的一例。
在這里，在第13實(shí)施方式中，在位于比n型GaN基板281上錯(cuò) 位集中區(qū)域288更靠?jī)?nèi)側(cè)的區(qū)域的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層(282 286)和 位于n型GaN基板281上錯(cuò)位集中的區(qū)域288的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層 (282-286)之間形成凹部294。
在構(gòu)成脊部287的P型接觸層286上形成P側(cè)歐姆電極289。而且， 形成絕緣膜290，以覆蓋P側(cè)歐姆電極289上面以外區(qū)域。在比位于凹 部294更靠?jī)?nèi)側(cè)的絕緣膜290表面上形成P側(cè)襯墊電極291，以便與P 側(cè)歐姆電極289上面相接觸。P側(cè)歐姆電極289、絕緣膜290、以及P 側(cè)襯墊電極291分別具有與上述第10實(shí)施方式的P側(cè)歐姆電極229、 絕緣膜230、以及P側(cè)襯墊電極231同樣的厚度及組成。P側(cè)歐姆電極 289是本發(fā)明的「表面?zhèn)入姌O」的一例。
此外，在n型GaN基板281背面上形成n側(cè)電極292,以便與n 型GaN基板281背面錯(cuò)位集中區(qū)域288以外的區(qū)域相接觸。N側(cè)電極 292具有與上述第10實(shí)施方式的n側(cè)電極232同樣的厚度以及組成。
在第13實(shí)施方式中，如上述所示，通過(guò)在比n型GaN基板281上的錯(cuò)位集中的區(qū)域288更靠?jī)?nèi)側(cè)的區(qū)域上形成選擇生長(zhǎng)掩模293，在 n型GaN基板281上生長(zhǎng)氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層(282 286)之際，因?yàn)?在選擇生長(zhǎng)掩模293上不生長(zhǎng)氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層(282~286)，所以 可以在比n型GaN基板281上錯(cuò)位集中區(qū)域288更靠?jī)?nèi)側(cè)的區(qū)域上形 成的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層(282~286)，和在n型GaN基板281上錯(cuò)位 集中區(qū)域288上形成的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層(282~286)之間形成凹部 294。因此，通過(guò)凹部294可以分開(kāi)形成有錯(cuò)位集中區(qū)域288的氮化物 類(lèi)半導(dǎo)體各層(282-286)和未形成錯(cuò)位集中區(qū)域288的氮化物類(lèi)半導(dǎo) 體各層(282 286)。據(jù)此，通過(guò)位于比選擇生長(zhǎng)掩模293更靠?jī)?nèi)側(cè)的P 型接觸層286上形成P側(cè)歐姆電極289，可以抑制因錯(cuò)位集中區(qū)域288 電流流過(guò)而產(chǎn)生的泄漏電流。其結(jié)果，因?yàn)榭梢允乖诙娏黩?qū)動(dòng) 時(shí)光輸出穩(wěn)定化，所以可以使氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件工作穩(wěn)定化。 此外，因?yàn)橥ㄟ^(guò)凹部294分開(kāi)形成有錯(cuò)位集中區(qū)域288的氮化物類(lèi)半 導(dǎo)體各層(282-286)和未形成錯(cuò)位集中區(qū)域288的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各 層(282 286)，所以在位于比錯(cuò)位集中區(qū)域288更靠?jī)?nèi)側(cè)的發(fā)光層284 產(chǎn)生的光可以抑制被錯(cuò)位集中區(qū)域288所吸收的光。據(jù)此，因?yàn)榭梢?抑制被錯(cuò)位集中區(qū)域288吸收的光以任意波長(zhǎng)再發(fā)光，所以可抑制因 這樣的再發(fā)光產(chǎn)生的色純度變差。
其次，參照?qǐng)D51 圖55，說(shuō)明第13實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激
光元件的制造過(guò)程。
首先，如圖52以及圖53所示，用與圖3 圖6所示的第1實(shí)施方 式同樣的制造過(guò)程，在形成n型GaN基板281之后，用等離子體CVD 法，在n型GaN基板281的預(yù)定區(qū)域形成由具有約200nm厚度的SiN 膜構(gòu)成的條狀(細(xì)長(zhǎng)狀)的選擇生長(zhǎng)掩模293。具體講，在n型GaN 基板281上通過(guò)隔開(kāi)約60Pm的間隔W7 (W6X2)，以?shī)A持錯(cuò)位集中 區(qū)域288，形成具有約3nm寬度W5的選擇生長(zhǎng)掩模293。
其次，如圖54所示，用MOCVD法，在形成有選擇生長(zhǎng)掩模293 的n型GaN基板281上，順序地形成n型層282、 n型包層283、發(fā)光 層284、 P型包層285、以及P型接觸層286。
此時(shí)，在第13實(shí)施方式中，因?yàn)樵谶x擇生長(zhǎng)掩模293上不形成氮 化物類(lèi)半導(dǎo)體各層(282~286)，所以在比n型GaN基板281上錯(cuò)位集中區(qū)域288更靠?jī)?nèi)側(cè)的區(qū)域上形成的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層(282 286)， 和在n型GaN基板281上錯(cuò)位集中的區(qū)域288上形成的氮化物類(lèi)半導(dǎo) 體各層(282~286)之間形成凹部294。此外，在n型GaN基板281上 錯(cuò)位集中區(qū)域288上形成的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層(282~286)上，通過(guò) n型GaN基板281的錯(cuò)位的傳播，形成從n型GaN基板281背面延伸 至P型接觸層286上面的錯(cuò)位集中區(qū)域288。
其次，如圖55所示，用與圖8 圖11所示的第1實(shí)施方式同樣的 制造過(guò)程，在位于比凹部294更靠?jī)?nèi)側(cè)的P型接觸層286上形成P側(cè) 歐姆電極289，同時(shí)，形成由P型包層285凸部和P型接觸層286構(gòu)成 的脊部287。此外，在形成絕緣膜290以覆蓋P側(cè)歐姆電極289上面以 外的區(qū)域之后，在位于比凹部294更靠?jī)?nèi)側(cè)的絕緣膜290的表面上形 成P側(cè)襯墊電極291，以便與P側(cè)歐姆電極289上面相接觸。其后，研 磨n型GaN基板281的背面。
最后，如圖51所示，用真空蒸鍍法，在n型GaN基板281背面 上的整個(gè)面上形成構(gòu)成n側(cè)電極292的金屬層(未圖示)之后，通過(guò) 除去位于錯(cuò)位集中區(qū)域288的金屬層，形成第13實(shí)施方式的氮化物半 導(dǎo)體激光元件。
在第13實(shí)施方式的制造過(guò)程中，如上述所示，通過(guò)在比n型GaN 基板281上錯(cuò)位集中的區(qū)域288更靠?jī)?nèi)側(cè)的區(qū)域形成具有比錯(cuò)位集中 區(qū)域288寬度還小的寬度W5的選擇生長(zhǎng)掩模293，因?yàn)榈竭_(dá)選擇生長(zhǎng) 掩模293表面全體的原料氣體總量變小，所以相應(yīng)地從選擇生長(zhǎng)掩模 293表面向位于選擇生長(zhǎng)掩模293近旁的生長(zhǎng)中的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各 層(282-286)表面進(jìn)行表面擴(kuò)散的原料氣體或其分解物的量變小。據(jù) 此，因?yàn)榭梢越档凸┙o至位于選擇生長(zhǎng)掩模293近旁生長(zhǎng)中的氮化物 類(lèi)半導(dǎo)體各層(282 286)表面的原料氣體或其分解物的量的增加，所 以可抑制位于選擇生長(zhǎng)掩模293近旁的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層(282 286) 的厚度變大。其結(jié)果，可以抑制氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層(282~286)的厚 度在選擇生長(zhǎng)掩模293近旁的位置和遠(yuǎn)離選擇生長(zhǎng)掩模293的位置上 的不均勻。
(第14實(shí)施方式)
參照?qǐng)D56，在該第14實(shí)施方式中，與上述第13實(shí)施方式不同，
46在n型GaN基板281上錯(cuò)位集中區(qū)域288以及比錯(cuò)位集中區(qū)域288更 靠?jī)?nèi)側(cè)的區(qū)域，分別形成由具有約100nm厚度的SiN膜構(gòu)成的選擇生 長(zhǎng)掩模313a以及313b。選擇生長(zhǎng)掩模313a具有比錯(cuò)位集中區(qū)域288 寬度還大的寬度W8 (約188um)。選擇生長(zhǎng)掩模313b具有比錯(cuò)位集 中區(qū)域288寬度還小的寬度W9 (約2 u m)。而且，選擇生長(zhǎng)掩模313b 從選擇生長(zhǎng)掩模313a隔開(kāi)約5 IX m的間隔W10來(lái)配置。選擇生長(zhǎng)掩模 313b間的間隔Wll為約lOum。選擇生長(zhǎng)掩模313a是本發(fā)明的「第 二選擇生長(zhǎng)掩?！?一例。選擇生長(zhǎng)掩模313b是本發(fā)明的「第一選擇生 長(zhǎng)掩?！沟囊焕?。
而且，在形成有n型GaN基板281上的選擇生長(zhǎng)掩模313a以及 313b的區(qū)域以外的區(qū)域上，順序地形成n型層282a、 n型包層283a、 發(fā)光層284a、 P型包層285a、以及P型接觸層286a。此外，P型包層 285a具有凸部，同時(shí)，P型接觸層286a在P型包層285a的平坦部以 外區(qū)域上形成。而且，通過(guò)比位于選擇生長(zhǎng)掩模313b更靠?jī)?nèi)側(cè)的P型 包層285a的凸部和在其P型包層285a的凸部上形成的P型接觸層286a 構(gòu)成脊部287a。而且，發(fā)光層284a以及P型包層285a的平坦部具有 比n型包層285a的寬度還小的寬度(約10.5um)。
在這里，在第14實(shí)施方式中，在n型GaN基板281上形成的氮 化物類(lèi)半導(dǎo)體各層(282a 286a)上不形成錯(cuò)位集中區(qū)域288。在位于 n型GaN基板281上的錯(cuò)位集中區(qū)域288側(cè)的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層 (282a 286a)和位于n型GaN基板281上中央部的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各 層(282a 286a)之間形成凹部314。
在構(gòu)成脊部287a的P型接觸層286a上形成P側(cè)歐姆電極289a。 而且，形成絕緣膜310以覆蓋P側(cè)歐姆電極289a上面以外的區(qū)域。在 絕緣膜310表面上的預(yù)定區(qū)域上形成P側(cè)襯墊電極311 ，以便與P側(cè)歐 姆電極289a上面相接觸。該P(yáng)側(cè)襯墊電極311 —方的端部配置在位于 錯(cuò)位集中區(qū)域288的絕緣膜310上，同時(shí)，另一方的端部配置在位于P 型包層285a平坦部上的絕緣膜310上。n型GaN基板281 、n型層282a、 n型包層283a、發(fā)光層284a、 P型包層285a、 P型接觸層286a以及P 側(cè)歐姆電極289a具有分別與上述第10實(shí)施方式的n型GaN基板221 、 n型層222、 n型包層223、發(fā)光層224、 P型包層225、 P型接觸層226以及P側(cè)歐姆電極229同樣的厚度以及組成。此外，絕緣膜310以及P 側(cè)襯墊電極311分別具有與上述第10實(shí)施方式的絕緣膜230以及P側(cè) 襯墊電極231相同厚度以及組成。 .
在n型GaN基板281背面上形成n側(cè)電極292，以便與上述第13 實(shí)施方式同樣地與n型GaN基板281的背面錯(cuò)位集中區(qū)域以外的區(qū)域 相接觸。
在第14實(shí)施方式中，如上述所示，在n型GaN基板281上錯(cuò)位 集中區(qū)域288上，通過(guò)形成選擇生長(zhǎng)掩模313a，在n型GaN基板281 上生長(zhǎng)氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層(282a 286a)之際，因?yàn)樵谶x擇生長(zhǎng)掩模 313a上不生長(zhǎng)氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層(282a 286a)，所以可以控制在氮 化物類(lèi)半導(dǎo)體各層(282a 286a)上錯(cuò)位集中區(qū)域288的形成。據(jù)此， 可以抑制因在錯(cuò)位集中區(qū)域288上電流流過(guò)而產(chǎn)生的泄漏電流。其結(jié) 果，因?yàn)榭梢允乖诙娏黩?qū)動(dòng)時(shí)的光輸出穩(wěn)定化，所以可以容易 地使氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件工作穩(wěn)定化。此外，因?yàn)榭梢越档湾e(cuò)位 集中區(qū)域228流過(guò)的電流，所以可以降低從錯(cuò)位集中區(qū)域228來(lái)的不 必要的發(fā)光。
其次，參照?qǐng)D56 圖60，說(shuō)明第14實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激 光元件制造過(guò)程。
首先，如圖57以及圖58所示，用與圖3 圖6所示的第1實(shí)施方 式同樣的制造過(guò)程，在形成n型GaN基板281之后，用等離子體CVD 法，在n型GaN基板281上的預(yù)定區(qū)域形成由具有約100nm厚度的 SiN膜構(gòu)成的條狀(細(xì)長(zhǎng)狀)的選擇生長(zhǎng)掩模313a以及313b。具體講， 在n型GaN基板281上的錯(cuò)位集中區(qū)域288上，形成具有約376nm 的寬度W12 (W8X2)的選擇生長(zhǎng)掩模313a。此夕卜，在n型GaN基板 281上從選擇生長(zhǎng)掩模313a隔開(kāi)約5 u m的間隔WIO，形成具有約2 um的寬度W9的選擇生長(zhǎng)掩模313b。此外，選擇生長(zhǎng)掩模313b間的 間隔Wll取作約lOum。
其次，如圖59所示，用MOCVD法，在形成有選擇生長(zhǎng)掩模313a 以及313b的n型GaN基板281上，順序地形成n型層282a、 n型包層 283a、發(fā)光層284a、 P型包層285a以及P型接觸層286a。
此時(shí)，在第14實(shí)施方式中，在選擇生長(zhǎng)掩模313a以及313b上不形成氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層(282a 286a)。因此，在氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各 層(282a 286a)上不形成錯(cuò)位集中區(qū)域288。此外，在n型GaN基板 281上的錯(cuò)位集中區(qū)域288側(cè)形成的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層(282a 286a) 和在n型GaN基板281上的中夾部上形成的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層 (282a 286a)之間形成凹部314。
其次，如圖60所示，用與圖8 圖11所示的第1實(shí)施方式同樣的 制造過(guò)程，在位于比凹部314更靠?jī)?nèi)側(cè)的P型接觸層286a上形成P側(cè) 歐姆電極289a，同時(shí)，形成由P型包層285a的凸部和P型接觸層286 構(gòu)成的脊部287a。在形成絕緣膜310以覆蓋P側(cè)歐姆電極289a上面以 外區(qū)域之后，在絕緣膜310表面上的預(yù)定區(qū)域上形成P側(cè)襯墊電極311 ， 以便與P側(cè)歐姆電極289a的上面相接觸。其后，研磨n型GaN基板 281的背面。
最后，如圖56所示，用真空蒸鍍法，在n型GaN基板281背面 上的整個(gè)面上形成構(gòu)成n側(cè)電極292的金屬層(未圖示)之后，通過(guò) 除去位于錯(cuò)位集中區(qū)域288的金屬層，形成第14實(shí)施方式的氮化物類(lèi) 半導(dǎo)體激光元件。
在第14實(shí)施方式的制造過(guò)程中，如上述所示，在比n型GaN基 板281上的錯(cuò)位集中區(qū)域288更靠?jī)?nèi)側(cè)的區(qū)域上，通過(guò)形成具有比錯(cuò) 位集中區(qū)域288的寬度還小的寬度W9的選擇生長(zhǎng)掩模313b，生長(zhǎng)氮 化物類(lèi)半導(dǎo)體各層(282a 286a)之際，因?yàn)榈竭_(dá)選擇生長(zhǎng)掩模313b 的表面全體的原料氣體總量變少，所以相應(yīng)地從選擇生長(zhǎng)掩模313b的 表面向位于選擇生長(zhǎng)掩模313b近旁的生長(zhǎng)中的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層 (282a 286a)表面進(jìn)行表面擴(kuò)散的原料氣體或分解物的量變少。據(jù)此， 因?yàn)榭梢越档凸┙o至位于選擇生長(zhǎng)掩模313b近旁的生長(zhǎng)中的氮化物類(lèi) 半導(dǎo)體各層(282a 286a)表面的原料氣體或其分解物的量的增加，所 以可以抑制位于選擇生長(zhǎng)掩模313b近旁的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層 (282a 286a)的厚度變大。其結(jié)果，可以抑制氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層 (282a 286a)的厚度在選擇生長(zhǎng)掩模313b近旁位置和離選擇生長(zhǎng)掩 模313b遠(yuǎn)的位置上變得不均勻。
其次，參照?qǐng)D61，說(shuō)明第14實(shí)施方式變形例的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激 光元件的制造過(guò)程。在該第14實(shí)施方式的變形例的氮化物半導(dǎo)體激光元件的制造過(guò) 程，如圖61所示，在n型GaN基板281上形成具有比錯(cuò)位集中區(qū)域
(未圖示)寬度還小的寬度W13 (約3iim)的選擇生長(zhǎng)掩模323b， 以包圍元件形成區(qū)域281b。此時(shí)，多個(gè)開(kāi)口部323c(元件形成區(qū)域281b) 沿元件分離方向(圖61的A方向)以預(yù)定的間距進(jìn)行配置，而且形成 選擇生長(zhǎng)掩模323b，使緊接劈開(kāi)方向(圖61的B方向)的開(kāi)口部323c
(元件形成區(qū)域281b)配置成相互不同。開(kāi)口部323c (元件形成區(qū)域 281b)的B方向的寬度W14設(shè)定在約12um。此外，從選擇生長(zhǎng)掩模 323b隔開(kāi)了約8um的間隔W15的整個(gè)區(qū)域上形成選擇生長(zhǎng)掩模 323a。
其后，與上述第14實(shí)施方式的制造過(guò)程同樣，在形成氮化物類(lèi)半 導(dǎo)體各層(未圖示)之后，形成絕緣膜(未圖示)以及電極各層(未 圖示)。
在第14實(shí)施方式的變形例的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的制造過(guò)程 中，如上述所示，在n型GaN基板281上，形成具有多個(gè)開(kāi)口部323c 的選擇生長(zhǎng)掩模323b，其開(kāi)口部323c沿著A方向以預(yù)定間距配置， 且其與B方向鄰接的開(kāi)口部323c相互不同地配置。之后，通過(guò)在形成 有n型GaN基板281的選擇生長(zhǎng)掩模323b的區(qū)域以外的區(qū)域上形成 氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層，因?yàn)樵谶x擇生長(zhǎng)掩模323b上不形成氮化物類(lèi)半 導(dǎo)體各層，所以只在與n型GaN基板281上的開(kāi)口部323c對(duì)應(yīng)的區(qū)域 形成氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層。據(jù)此，因?yàn)樵谂cn型GaN基板281的開(kāi)口 部323c對(duì)應(yīng)的區(qū)域上形成的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層在A方向的距離，比 在n型GaN基板281上在A方向連續(xù)形成氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層時(shí)的氮 化物類(lèi)半導(dǎo)體各層在A方向的距離更小，所以可以抑制A方向的距離 變小部分產(chǎn)生裂縫。在這種情況下，因?yàn)榕cB方向鄰接的開(kāi)口部323c (元件形成區(qū)域281b)相互不同地配置，所以在A方向也可以相互不 同地鄰接、配置元件形成區(qū)域281b。據(jù)此，因?yàn)榭梢赃叿乐沽芽p的發(fā) 生，邊可以得到與在n型GaN基板281上在A方向連續(xù)并形成氮化物 類(lèi)半導(dǎo)體各層時(shí)相同的元件形成區(qū)域，所以可以邊防止裂縫的發(fā)生， 邊抑制n型GaN基板281利用效率的降低。 (第15實(shí)施方式)參照?qǐng)D62 圖64，說(shuō)明在該第15實(shí)施方式中，與上述第10 第14 實(shí)施方式不同，在除去直到n型包層為止的錯(cuò)位集中區(qū)域的同時(shí)，氮 化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件安裝在半導(dǎo)體激光器內(nèi)部的情況。
在第15實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件330中，如圖63所 示，在具有約100um厚度的、且摻雜了具有約5X10"cm-s載流子濃 度的氧的n型GaN基板331上，形成具有約100nm厚度的、由摻雜了 具有約5 X 1018 cm-3摻雜量的Si的n型GaN基板構(gòu)成的n型層332。 n 型GaN基板331具有纖鋅礦構(gòu)造，并具有(0001)面的表面。此外， 在n型GaN基板331以及n型層332的兩端部近旁，分別條狀(細(xì)長(zhǎng) 狀)地形成從n型GaN基板331背面延伸至n型層332上面為止的、 且具有約10 U m寬度的錯(cuò)位集中區(qū)域331a。 n型GaN基板331是本發(fā) 明的「基板」的一例，n型層332是本發(fā)明的「半導(dǎo)體元件層」以及「第 一半導(dǎo)體層」的一例。
在這里，在第15實(shí)施方式中，在n型層332錯(cuò)位集中的區(qū)域331a 以外的區(qū)域上，順序地形成具有比n型GaN基板331寬度更小的寬度 Dl (約7.5um)的n型包層333、發(fā)光層334以及P型包層335。
n型包層333在具有約400nm厚度的同時(shí)，由摻雜了具有約5X 1018 cm-s摻雜量以及約5X 1018011-3載流子濃度的Si的n型Ala()5Gao.95N構(gòu) 成。n型包層333是本發(fā)明的「半導(dǎo)體元件層」以及「第一半導(dǎo)體層」 的一例。
發(fā)光層334，如圖64所示，由n型載流子阻塞層334a、 n型光導(dǎo) 層334b、MQW活性層334e、未摻雜的光導(dǎo)層334f、和P型間隙層334g 構(gòu)成。n型載流子阻塞層334a具有約5nm厚度，同時(shí)，由摻雜了具有 約5X10"cm-s摻雜量以及約5X10"cm-s載流子濃度的Si的n型 Al(uGao.9N構(gòu)成。n型光導(dǎo)層334b具有約100nm厚度，同時(shí)，由摻雜 了具有約5X 1018cnT3載流子摻雜量以及約5X 1018cur3載流子濃度的Si 的n型GaN構(gòu)成。此外，MQW活性層334e相互地疊層由具有約20nm 厚度的未摻雜的InQ.Q5Gao.95N構(gòu)成的4層障壁層334c，和具有約3nm 厚度的未摻雜的InQ.15Gaa85N構(gòu)成的3層阱層334d。發(fā)光層334是本發(fā) 明的「半導(dǎo)體元件層」的一例，MQW活性層334e是本發(fā)明的「活性 層」的一例。此外，未摻雜的光導(dǎo)層334f是由具有約100nm厚度的未摻雜的GaN構(gòu)成。P型載流子層334g具有約20nm，同時(shí)，由摻雜了 具有約4X10"cm's摻雜量以及約5X10"cm-s載流子濃度Mg的P型 Al(nGa。.9N構(gòu)成。
如圖6所示，P型包層335由摻雜了具有約4乂1019011-3摻雜量以 及約5X 1017011-3載流子濃度的Mg的P型Al謹(jǐn)Gao.9sN構(gòu)成。該P(yáng)型 包層335包含平坦部335a，和從平坦部335a中央向上方突出那樣地形 成的凸出部335b。而且，P型包層335的平坦部335a具有比上述n型 GaN基板331寬度更小、且與發(fā)光層334的寬度相同的寬度Dl (約7.5 ym)，同時(shí)，具有約100nm厚度。P型包層335的凸部335b具有比發(fā) 光層334寬度還小的寬度W16 (約1.5 u m)，同時(shí)，具有從平坦部335a 上面約300nm的突出高度。P型包層335是本發(fā)明的「半導(dǎo)體元件層」 以及「第二半導(dǎo)體層」的一例。
在P型包層335的凸部335b上，形成具有約10nm厚度的、由摻 雜了具有約4 X 1019 cm-3摻雜量以及約5 X 1017 cnT3載流子濃度的Mg的 P型GaN構(gòu)成的P型接觸層336。而且，通過(guò)P型包層335的凸部335b 和P型接觸層336，構(gòu)成成為電流通路區(qū)域的條狀(細(xì)長(zhǎng)狀)的脊部 337。在構(gòu)成脊部337的P型接觸層336上，從下層向上層形成由具有 約5nm厚度的Pt層、具有約lOOnm厚度的Pd層、和具有約150nrn厚 度的Au層構(gòu)成的P側(cè)歐姆電極338。P型包層335以及P型接觸層336 是本發(fā)明的「半導(dǎo)體元件層」以及「第2半導(dǎo)體層」的一例，P側(cè)歐姆 電極338是本發(fā)明的「表面?zhèn)入姌O」的一例。另外，形成由具有約250nm 厚度的SiN膜構(gòu)成的絕緣膜339，以覆蓋P側(cè)歐姆電極338上面以外的 區(qū)域。
在這里，在第15實(shí)施方式中，如圖62以及圖63所示，在絕緣膜 339的預(yù)定區(qū)域上，形成具有比n型GaN基板331寬度還小的寬度B1 (約150U m)的P側(cè)襯墊電極341，以便與P側(cè)歐姆電極338上面相 接觸。該P(yáng)側(cè)襯墊電極341，如圖62所示，平面地看形成為方形。而 且，P側(cè)襯墊電極341 —方的端部341a在位于n型層332上面的絕緣 膜339上形成，以便延伸至超越位于發(fā)光層334 —方的端部334h區(qū)域 的區(qū)域?yàn)橹埂側(cè)襯墊電極341另一方的端部341b在位于n型包層333 側(cè)面上的絕緣膜339上形成，以便延伸至超越發(fā)光層334另一方的端部334i的區(qū)域的區(qū)域?yàn)橹?。形成P側(cè)襯墊電極341 —方的端部341a 使其具有可引線(xiàn)連接的平坦面，相反，P側(cè)襯墊電極341另一方的端部 341b未設(shè)置可引線(xiàn)連接的平坦面。因此，P側(cè)襯墊341另一方的端部 341b與一方的端部341a相比，離開(kāi)脊部337的距離小。P側(cè)襯墊電極 341從下層向上層，由具有約100nm厚度的Ti層、具有約100nm厚度 的Pd層、和具有約3um厚度的Au層構(gòu)成。而且，在P側(cè)襯墊341 的一方的端部341a上，用于P側(cè)襯墊電極341 —方的端部341a與外 部電連接的配線(xiàn)342連接。
在n型GaN基板331背面的錯(cuò)位集中區(qū)域331a以外的區(qū)域上，從 接近n型GaN基板331的背面開(kāi)始，按順序形成由具有約10nm厚度 的Al層、具有約20nm厚度的Pt層、和具有約300nm厚度的Au層構(gòu) 成的n側(cè)電極343。
其次，參照?qǐng)D62、圖63以及圖65，說(shuō)明用第15實(shí)施方式的氮化
物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的半導(dǎo)體激光器的構(gòu)造。
使用第15實(shí)施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件330的半導(dǎo)體激光 器，如圖65所示，包含安裝了氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件330的管座351 和用于氣密密封的罩352。在管座351上設(shè)置3條引線(xiàn)351a 351c，同 時(shí)，在3條引線(xiàn)351a 351c中引線(xiàn)351a以及351b從管座351上面突 出。此外，在管座351的上面設(shè)置塊(block) 353，同時(shí)，在塊353的 側(cè)面上設(shè)置附屬懸掛架354。而且在該附屬懸掛物354上安裝第15實(shí) 施方式的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件330。具體講，氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光 元件的裂開(kāi)面相對(duì)管座351上面平行配置，以便激光相對(duì)管座351上 面垂直方向射出。此外，在構(gòu)成氮化物半導(dǎo)體激光元件330的P側(cè)襯 墊電極341的端部341a (參照?qǐng)D62以及圖63)上連接的配線(xiàn)342與 引線(xiàn)351a電連接。在與管座351上面的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的裂 開(kāi)面對(duì)置的區(qū)域安裝受光元件355。在該受光元件355上結(jié)合引線(xiàn)356 的一方的端部，同時(shí)，該引線(xiàn)356的另一方端與引線(xiàn)351b連接。而且 罩352在管座351上面溶接，以便覆蓋氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件330 以及受光元件335。
在第15實(shí)施方式中，如上述所示，在使n型包層333上形成的發(fā) 光層334的寬度D1 (約7.5nm)比n型GaN基板331寬度還小的同
53時(shí)，通過(guò)使發(fā)光層334上形成的P型包層335寬度與發(fā)光層334的寬 度相同，因?yàn)榻?jīng)發(fā)光層334形成的n型包層333和P型包層335之間 pn結(jié)區(qū)域變小，所以可以減小pn結(jié)電容。通過(guò)使絕緣膜339的預(yù)定區(qū) 域上形成的P側(cè)襯墊電極341寬度B1 (約150um)比n型GaN基板 331寬度還小，可以減小由P側(cè)襯墊電極341、絕緣膜339、和n型層 332形成的寄生電容。其結(jié)果，可以使氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件330 的響應(yīng)速度高速化。
在第15實(shí)施方式中，通過(guò)在位于n型層332上面的絕緣膜339上 形成P側(cè)襯墊電極341端部341a以便延伸至超越位于發(fā)光層334 —方 的端部334h區(qū)域的區(qū)域?yàn)橹?，即使使P側(cè)襯墊電極341寬度Bl (約 150um)比n型GaN基板331寬度還小，在超越發(fā)光層334 —方的端 部334h所處區(qū)域的p側(cè)襯墊電極341 —方的端部341a，也可以與引線(xiàn) 351a電連接。據(jù)此，即使使P側(cè)襯墊電極341寬度B1 (約150um) 比n型GaN基板331寬度還小時(shí)，P側(cè)襯墊電極341和引線(xiàn)351a之間 的連接也沒(méi)有困難。此外，通過(guò)在發(fā)光層334上形成的P型包層335 上設(shè)置平坦部335a，即使在P型包層335上設(shè)置具有比發(fā)光層334寬 度還小的寬度W16 (約1.5 nm)的凸部335b，因?yàn)榭梢砸种仆ㄟ^(guò)平坦 部335a使光在橫方向過(guò)強(qiáng)封閉，所以可以使橫向模式穩(wěn)定化。據(jù)此， 可以抑制氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件330的發(fā)光特性的降低。
在第15實(shí)施方式中，在n型層332錯(cuò)位集中區(qū)域331a以外的區(qū) 域上，因?yàn)橥ㄟ^(guò)形成n型包層333、發(fā)光層334以及P型包層335，在 n型包層333、發(fā)光層334以及P型包層335上不形成錯(cuò)位集中區(qū)域 331a，所以可以抑制在錯(cuò)位集中區(qū)域331a上電流流過(guò)。據(jù)此，可以抑 制因錯(cuò)位集中區(qū)域331a上電流流過(guò)而產(chǎn)生的泄漏電流。此外，因?yàn)榭?以抑制在錯(cuò)位集中區(qū)域33la上電流流過(guò)，所以可以降低從錯(cuò)位集中區(qū) 域331a來(lái)的不必要的發(fā)光。據(jù)此，可以使氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件330 的工作穩(wěn)定化。
在本次公開(kāi)的實(shí)施方式中，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為并不限于上述各點(diǎn)例示的情 況。本發(fā)明的范圍不通過(guò)上述實(shí)施方式說(shuō)明而通過(guò)權(quán)力要求范圍示出， 還包含與權(quán)力要求范圍有相同意義以及在范圍內(nèi)的所有的變更。
例如，在上述第1~第15實(shí)施方式中，作為半導(dǎo)體元件一例對(duì)氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件和發(fā)光二極管元件中使用本發(fā)明的例子加以說(shuō) 明，然而本發(fā)明并不限于此，對(duì)于氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件或發(fā)光二 極管以外的其它半導(dǎo)體元件也是可能使用的。
在上述第1 第15實(shí)施方式中，作為基板應(yīng)用n型GaN基板或包 含氮化物類(lèi)半導(dǎo)體層的蘭寶石基板，然而本發(fā)明不限于此，也可以用 尖晶石基板、Si基板、SiC基板、GaAs基板、GaP基板、InP基板、 水晶基板以及ZrB2基板等的基板。
在上述第1~第15實(shí)施方式中，形成了纖鋅礦構(gòu)造的氮化物類(lèi)半導(dǎo) 體各層，然而，本發(fā)明不限于此，也可以形成閃鋅礦型構(gòu)造的氮化物 類(lèi)半導(dǎo)體各層。
在上述第1 第15實(shí)施方式中，用MOCVD法結(jié)晶生長(zhǎng)氮化物類(lèi) 半導(dǎo)體各層，然而，本發(fā)明不限于此，也可以用HVPE法以及使用以 TMA1、 TMGa、 TMIn、 NH3、 SiH4、 GeH4以及Cp2 Mg等作為原料氣 體的氣體源MBE法(Molecular Beam Epitaxy:分子束外延生長(zhǎng)法)等， 也可以結(jié)晶生長(zhǎng)氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層。
在上述第1 第15實(shí)施方式中，疊層氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層的表面為 (0001)面，然而，本發(fā)明不限于此，也可以疊層氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各 層表面，以便成為其它方向。例如也可以疊層氮化物類(lèi)半導(dǎo)體各層表 面，使其成為(1-100)面或(11-20)面等的(H， K， -H-K， O)面。 這種情況下，因?yàn)樵贛QW活性層內(nèi)不產(chǎn)生壓電場(chǎng)，所以可以抑制因 阱層的能帶斜率引起的正穴和電子再結(jié)合幾率降低。其結(jié)果，可以提 高M(jìn)QW活性層的發(fā)光效率。此外，也可以用從(1-100)面或(11-20) 面傾斜的基板。
在上述第1~第15實(shí)施方式中，示出了用MQW構(gòu)造的活性層作為 活性層的例子，然而，本發(fā)明不限于此，即使是具有無(wú)量子效果的大 厚度的單層或單一量子阱構(gòu)造的活性層也可以得到同樣的效果。
在上述第1~第15實(shí)施方式中，使錯(cuò)位集中區(qū)域使用形成條狀的基 板，然而本發(fā)明不限于此，錯(cuò)位集中區(qū)域也可以使用形成為條狀以外 的其它形狀的基板。例如，在圖4中，也可以通過(guò)變成掩模24，使用 開(kāi)口部分散成三角格柵狀的掩模，形成錯(cuò)位集中區(qū)域分散成三角格柵 狀的基板。這時(shí)對(duì)應(yīng)于分散的錯(cuò)位集中區(qū)域，如果形成分散的絕緣膜或分散的高電阻區(qū)域，則可以得到同樣的效果。此外，即使形成凹部 以包圍分散的錯(cuò)位集中區(qū)域，也可以得到同樣的效果。
此外，在上述第1 第8以及第10~第15實(shí)施方式中，通在在蘭寶 石基板上生長(zhǎng)n型GaN層，可以形成n型GaN基板，然而本發(fā)明不限 于此，也可以通過(guò)在GaAs基板上生長(zhǎng)n型GaN層形成n型GaN基板。 具體講，用HVPE法，在GaAs基板上形成摻雜了具有約120um 約 400 P m厚度的氧的n型GaN層之后，通過(guò)除去GaAs基板形成n型 GaN基板。此時(shí)，優(yōu)選形成為通過(guò)n型GaN基板的霍耳效應(yīng)測(cè)量的載 流子濃度約為5X1018cnT3，而且由SIMS (Secondary Ion Mass Spectroscopy:次級(jí)離子質(zhì)量分析)測(cè)得的雜質(zhì)濃度約為1 X 1019cnT3。 此外在GaAs基板上預(yù)定區(qū)域上也可以通過(guò)形成選擇生長(zhǎng)掩模層使n 型GaN層向橫方向生長(zhǎng)。
在上述第l、第2、第4、第6 第9以及第10 第15實(shí)施方式中， 在錯(cuò)位集中區(qū)域間大體中央部上形成脊部，然面本發(fā)明不限于此，在 離一方的端部約1 50 li m，離另一端部約250 n m的位置也可以形成脊 部。這時(shí)因?yàn)榕c位于錯(cuò)位集中區(qū)域間的中央部移位區(qū)域的氮化物類(lèi)半 導(dǎo)體比位于錯(cuò)位集中區(qū)域間大體中央部的氮化物類(lèi)半導(dǎo)體的結(jié)晶性更 良好，所以可以提高氮化物類(lèi)半導(dǎo)體激光元件的壽命。
在上述第3以及第5實(shí)施方式中，在n側(cè)形成歐姆透明電極，然 而，本發(fā)明不限于此，也可以在p側(cè)形成歐姆透明電極。
權(quán)利要求
1、一種半導(dǎo)體元件，其特征在于，包含至少在背面一部分上具有錯(cuò)位集中的背面區(qū)域的基板；在所述基板的表面上形成的半導(dǎo)體元件層；在所述錯(cuò)位集中的所述背面區(qū)域上形成的絕緣膜；以及以與所述錯(cuò)位集中的所述背面區(qū)域以外的所述基板的背面的區(qū)域相接觸的方式形成的背面?zhèn)入姌O。
2、 根據(jù)所述權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于， 所述半導(dǎo)體元件層至少在表面的一部分上具有所述錯(cuò)位集中的表面區(qū)域，還包含以與所述錯(cuò)位集中的所述表面區(qū)域以外的所述半導(dǎo)體元 件層的表面區(qū)域相接觸的方式形成的表面?zhèn)入姌O。
3、 根據(jù)所述權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于， 所述基板包含氮化物類(lèi)半導(dǎo)體基板。
4、 一種半導(dǎo)體元件，其特征在于，包含在基板表面上形成的、至少在表面的一部分上具有錯(cuò)位集中的表 面區(qū)域的半導(dǎo)體元件層；在所述錯(cuò)位集中的所述表面區(qū)域上形成的高電阻區(qū)域；和以與所述錯(cuò)位集中的所述表面區(qū)域以外的所述半導(dǎo)體元件層的表 面的區(qū)域相接觸的方式形成的表面?zhèn)入姌O。
5、 根據(jù)所述權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于， 所述高電阻區(qū)域包含通過(guò)導(dǎo)入雜質(zhì)而形成的雜質(zhì)導(dǎo)入層。
6、 根據(jù)所述權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于， 所述基板至少在背面的一部分上具有所述錯(cuò)位集中的背面區(qū)域， 還包含以與所述錯(cuò)位集中的所述背面區(qū)域以外的所述基板的背面的區(qū)域相接觸的方式形成的背面?zhèn)入姌O。
7、 根據(jù)所述權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于， 還包含在所述錯(cuò)位集中的所述背面區(qū)域上形成的絕緣膜。
8、 根據(jù)所述權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于， 所述基板包含氮化物類(lèi)半導(dǎo)體基板。
9、 一種半導(dǎo)體元件，其特征在于，包括包含具有第一厚度的第一區(qū)域，和至少在表面一部分上具有錯(cuò)位 集中的表面區(qū)域的、且具有比所述第一厚度更小的第二厚度的第二區(qū) 域的基板；在所述第二區(qū)域以外的所述基板的表面的所述第一區(qū)域上形成的 半導(dǎo)體元件層；和以與所述半導(dǎo)體元件層的表面相接觸的方式形成的表面?zhèn)入姌O。
10、 根據(jù)所述權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于， 所述半導(dǎo)體元件層包含 第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層； 在所述第一半導(dǎo)體層上形成的活性層；和 在所述活性層上形成的第2導(dǎo)電型的第2半導(dǎo)體層。
11、 根據(jù)所述權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于， 所述活性層具有比所述第一半導(dǎo)體層的寬度更小的寬度。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于， 所述半導(dǎo)體元件層具有凸部。
13、 一種半導(dǎo)體元件，其特征在于，包含-至少在表面的一部分上具有錯(cuò)位集中的表面區(qū)域的基板； 在比所述錯(cuò)位集中的所述表面區(qū)域更靠?jī)?nèi)側(cè)的所述基板表面的區(qū)域上形成的、具有比所述錯(cuò)位集中的表面區(qū)域的寬度更小的寬度的第 一選擇生長(zhǎng)掩模；在形成有所述第一選擇生長(zhǎng)掩模的區(qū)域以外的所述基板的表面的 的區(qū)域上形成的半導(dǎo)體元件層；和以與位于比所述第一選擇生長(zhǎng)掩模更靠?jī)?nèi)側(cè)的所述半導(dǎo)體元件層 的表面相接觸的方式形成的表面?zhèn)入姌O。
14、 根據(jù)所述權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于， 還包含在比所述第一選擇生長(zhǎng)掩模更靠外側(cè)的區(qū)域上從所述第一選擇生長(zhǎng)掩模以預(yù)定間隔隔開(kāi)而形成的第二選擇生長(zhǎng)掩模。
15、 根據(jù)所述權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于， 所述第二選擇生長(zhǎng)掩模形成于所述錯(cuò)位集中的所述表面區(qū)域上。
16、 一種半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于，包含以下工序至少在背面一部分上具有錯(cuò)位集中的背面區(qū)域的基板表面上，形成半導(dǎo)體元件層的工序；以與所述基板的背面相接觸的方式形成背面?zhèn)入姌O的工序；和 在形成所述半導(dǎo)體元件層以及所述背面?zhèn)入姌O之后，除去所述錯(cuò)位集中的所述背面區(qū)域的工序。
17、 根據(jù)所述權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征 在于，除去所述錯(cuò)位集中的所述背面區(qū)域的工序包含-以實(shí)質(zhì)上相同寬度除去從所述基板背面直到所述半導(dǎo)體元件層表 面為止的工序。
18、 根據(jù)所述權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征 在于，所述基板包含氮化物類(lèi)半導(dǎo)體基板。
19、 一種制造半導(dǎo)體元件的方法，包括以下步驟 在基板表面上形成至少在表面的一部分上具有錯(cuò)位集中的表面區(qū)域并包含活性層的半導(dǎo)體元件層；形成表面?zhèn)入姌O使該表面?zhèn)入姌O與所述錯(cuò)位集中的所述表面區(qū)域以外的所述半導(dǎo)體元件層的表面的區(qū)域相接觸；和將所述錯(cuò)位集中的所述表面區(qū)域的上面除去預(yù)定厚度，使其位于 比所述活性層更下方。
20、 一種制造半導(dǎo)體元件的方法，包括以下步驟 制備包含具有第一厚度的第一區(qū)域，和至少在表面一部分上具有錯(cuò)位集中的表面區(qū)域的、且具有比所述第一厚度更小的第二厚度的第 二區(qū)域的基板；在所述第二區(qū)域以外的所述基板的表面的所述第一區(qū)域上形成半 導(dǎo)體元件層；和形成表面?zhèn)入姌O使該表面?zhèn)入姌O與所述半導(dǎo)體元件層的表面相接觸。
21、 一種半導(dǎo)體元件，其特征在于，包含 至少在表面一部分上具有錯(cuò)位集中的表面區(qū)域的基板；和 在所述基板的表面上形成、并且在上表面具有凹部的半導(dǎo)體元件層，所述半導(dǎo)體元件層包含活性層，所述凹部在所述表面區(qū)域上形成，所述凹部的底面位于比所述活 性層更下方。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于， 所述半導(dǎo)體元件層具有脊部， 所述凹部形成于從所述脊部離開(kāi)的位置。
23、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于， 所述凹部形成于在所述活性層的寬度方向上從所述脊部離開(kāi)的位置。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于， 所述凹部形成于所述半導(dǎo)體元件層的側(cè)端部。
25、 根據(jù)權(quán)利要求21 24所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于， 所述脊部形成為條狀， 所述凹部沿所述脊部形成為條狀。
26、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的半導(dǎo)體元件，其特征在于， 所述凹部具有到達(dá)所述基板的深度。
27、 一種半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于，包含 在基板的表面上形成在上表面具有凹部的半導(dǎo)體元件層的步驟，其中該基板至少在表面一部分上具有錯(cuò)位集中的表面區(qū)域， 所述半導(dǎo)體元件層包含活性層，所述凹部在所述表面區(qū)域上形成，所述凹部的底面位于比所述活 性層更下方。
28、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于， 形成所述半導(dǎo)體元件層的步驟包含在從所述脊部離開(kāi)的位置形成脊部的步驟。
29、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于, 所述凹部形成于在所述活性層的寬度方向上從所述脊部離開(kāi)的位置。
30、 根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于， 所述凹部形成于所述半導(dǎo)體元件層的側(cè)端部。
31、 根據(jù)權(quán)利要求27~30所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征 在于，所述脊部形成為條狀， 所述凹部沿所述脊部形成為條狀。
32、 根據(jù)權(quán)利要求31所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于， 所述凹部具有到達(dá)所述基板的深度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可使元件工作穩(wěn)定化的半導(dǎo)體元件。該半導(dǎo)體元件包含以下部件，即至少在背面一部分上具有錯(cuò)位集中的區(qū)域的基板、在基板表面上形成的半導(dǎo)體元件層、在基板背面上錯(cuò)位集中區(qū)域上形成的絕緣膜、和以與基板背面錯(cuò)位集中區(qū)域以外的區(qū)域相接觸的方式形成的背面?zhèn)入姌O。
文檔編號(hào)H01S5/323GK101521254SQ20091000513
公開(kāi)日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2004年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月7日
發(fā)明者井上大二朗, 岡本重之, 別所靖之, 山口勤, 戶(hù)田忠夫, 畑雅幸, 野村康彥 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社