專利名稱：氮化物類半導(dǎo)體元件和其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氮化物類半導(dǎo)體元件和其制造方法。
技術(shù)背景在現(xiàn)有技術(shù)中，在由氮化鎵(GaN)等氮化物類材料構(gòu)成的發(fā)光 元件中，作為用于DVD系統(tǒng)等的記錄/再現(xiàn)用的光源，405nm藍(lán)紫色 半導(dǎo)體激光器(LD)的實(shí)用化不斷發(fā)展。此外，也在進(jìn)行使用氮化物 類材料以藍(lán)色光、綠色光激振的半導(dǎo)體激光元件的開發(fā)。例如，在日 本專利第2780618號(hào)公報(bào)和日本特開平ll-224866號(hào)公報(bào)中公開了這種半導(dǎo)體激光元件。上述日本專利第2780618號(hào)公報(bào)中記載的氮化物類半導(dǎo)體芯片的 制造工藝包括對(duì)在藍(lán)寶石基板上疊層有半導(dǎo)體材料的晶片，在半導(dǎo) 體層的上表面和藍(lán)寶石基板的下表面形成相互相對(duì)的一對(duì)分割槽的工 序、和通過(guò)在該一對(duì)分割槽的部分分割半導(dǎo)體層和藍(lán)寶石基板而進(jìn)行 晶片的芯片化的工序。其中，通過(guò)蝕刻、金剛石劃線等機(jī)械劃線形成 一對(duì)分割槽。此外，上述日本特開平11-224866號(hào)公報(bào)中記載的激光芯片的制造 工藝包括，對(duì)在藍(lán)寶石基板上疊層有功能膜(半導(dǎo)體層)的晶片，從 藍(lán)寶石基板的上表面?zhèn)日丈?次或分成多次地照射C02激光，從而， 在功能膜和藍(lán)寶石基板形成分割槽同時(shí)分割藍(lán)寶石基板的工序。另外， 關(guān)于藍(lán)寶石基板，在利用C02激光形成分割槽之外，還利用激光照射 時(shí)的熱應(yīng)力割斷未形成分割槽的部分，從而進(jìn)行芯片化。但是，在上述日本專利第2780618號(hào)公報(bào)和日本特開平11-224866 號(hào)公報(bào)中公開的半導(dǎo)體芯片的制造工藝中，對(duì)在基板上通過(guò)結(jié)晶生長(zhǎng) 而形成的半導(dǎo)體層，通過(guò)蝕刻、機(jī)械劃線、激光劃線等形成用于進(jìn)行 芯片化的分割槽，因此，在形成分割槽時(shí)容易在半導(dǎo)體層產(chǎn)生缺陷。 而且，在氮化物類半導(dǎo)體元件為發(fā)光元件的情況下，存在著在缺陷到達(dá)構(gòu)成半導(dǎo)體層的發(fā)光層的情況下，發(fā)光元件的發(fā)光效率降低的問(wèn)題， 伴隨著發(fā)光效率的降低，在元件中產(chǎn)生過(guò)度的熱。此外，在氮化物類半導(dǎo)體元件為場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)等電子器件的情況下，產(chǎn)生由半導(dǎo) 體層的缺陷引起異常發(fā)熱的問(wèn)題。因此，存在發(fā)光元件、電子器件等 氮化物類半導(dǎo)體元件劣化，壽命降低的問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的第一方面的氮化物類半導(dǎo)體元件包括基板；在基板的 第一側(cè)端面的主表面?zhèn)刃纬傻牡谝慌_(tái)階部；在第一側(cè)端面的相反側(cè)、 并且在與第一側(cè)端面大致平行的第二側(cè)端面的主表面?zhèn)刃纬傻牡诙_(tái) 階部；以及在主表面上，具有由將第一臺(tái)階部的第一側(cè)壁作為起點(diǎn)的 (000-1)面構(gòu)成的第一側(cè)面、和將第二臺(tái)階部的第二側(cè)壁作為起點(diǎn)的 第二側(cè)面的氮化物類半導(dǎo)體層。在本發(fā)明的第一方面的氮化物類半導(dǎo)體元件中，如上所述，包括 具有將基板的第一臺(tái)階部的第一側(cè)壁作為起點(diǎn)的第一側(cè)面、和將基板 的第二臺(tái)階部的第二側(cè)壁作為起點(diǎn)的第二側(cè)面的氮化物類半導(dǎo)體層。 由此，與通過(guò)蝕刻、機(jī)械劃線、激光劃線等在氮化物類半導(dǎo)體層形成 分割槽并進(jìn)行芯片化的半導(dǎo)體元件不同，第一側(cè)面和第二側(cè)面不是由 通過(guò)上述方法形成的分割槽構(gòu)成的側(cè)面。于是，在第一側(cè)面和第二側(cè) 面，不存在在通過(guò)上述方法形成分割槽時(shí)在半導(dǎo)體層中產(chǎn)生的缺陷等。 從而，因?yàn)樵诎雽?dǎo)體元件中難以產(chǎn)生異常發(fā)熱等，所以能夠抑制半導(dǎo) 體元件的壽命的降低。在上述第一方面的氮化物類半導(dǎo)體元件中，優(yōu)選氮化物類半導(dǎo)體 層具有發(fā)光層，氮化物類半導(dǎo)體元件是發(fā)光元件。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)， 因?yàn)樵诰哂械谝粋?cè)面和第二側(cè)面的半導(dǎo)體層中不存在缺陷等，所以能 夠容易地形成抑制了元件的發(fā)光效率的降低的半導(dǎo)體發(fā)光元件。在上述第一方面的氮化物類半導(dǎo)體元件中，優(yōu)選氮化物類半導(dǎo)體 元件是電子器件。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，因?yàn)槟軌蛟诰哂械谝粋?cè)面和第二 側(cè)面的半導(dǎo)體層中不存在缺陷等，抑制半導(dǎo)體元件的異常發(fā)熱等，所 以能夠容易地形成抑制了半導(dǎo)體元件的壽命的降低的電子器件。在上述第一方面的氮化物類半導(dǎo)體元件中，優(yōu)選第一側(cè)壁由7(000-1)面構(gòu)成。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在基板的主表面上形成具有由 (000-1 )面構(gòu)成的第一側(cè)面的氮化物類半導(dǎo)體層時(shí)，以接續(xù)由(000-1) 面構(gòu)成的第一側(cè)壁的方式形成氮化物類半導(dǎo)體層的(000-1)面，因此 能夠在基板上容易地形成由(000-1)面構(gòu)成的第一側(cè)面。在上述第一方面的氮化物類半導(dǎo)體元件中，優(yōu)選第二側(cè)面由{A+B， A， -2A-B, 2A+B)面(A和B滿足A》0、 B》0，并且，A和 B中的任意一方是不為0的整數(shù))構(gòu)成。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，通過(guò)在具 有第一臺(tái)階部和第二臺(tái)階部的基板的主表面上生長(zhǎng)氮化物類半導(dǎo)體 層，在由(000-1)面構(gòu)成的第一側(cè)面之外，還能夠容易地形成由(A+B， A， -2A-B, 2A+B)面構(gòu)成的第二側(cè)面。在上述第二側(cè)面由(A+B， A， -2A-B, 2A+B)面構(gòu)成的結(jié)構(gòu)中，優(yōu) 選第二側(cè)面由(1-101)面或(11-22)面構(gòu)成。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，這些 側(cè)面的表面成為氮面(N面)，平坦性良好。認(rèn)為其理由如下所述。認(rèn) 為(000-1)面、{A+B， A， -2A-B, 2A+B)面這樣的生長(zhǎng)速度緩慢的 面，表面能量低，(1-100)面這樣的生長(zhǎng)速度快的面，表面能量高。因 為結(jié)晶生長(zhǎng)中的表面中其能量小的較穩(wěn)定，所以容易出現(xiàn)(1-100)面 以外的面，結(jié)果，容易損害表面的平坦性。另一方面，在本發(fā)明中， 認(rèn)為在形成表面能量比作為主表面生長(zhǎng)的(1-100)面小的(000-1)面、 {A+B， A， -2A-B, 2A+B〉面的同時(shí)使(1-100)面生長(zhǎng)的情況下，與 進(jìn)行只將(1-100)面作為生長(zhǎng)面的結(jié)晶生長(zhǎng)的情況相比能夠減小表面 能量，因此，能夠改善生長(zhǎng)面的平坦性。在上述第一方面的氮化物類半導(dǎo)體元件中，優(yōu)選氮化物類半導(dǎo)體 層，利用第一側(cè)面和第二側(cè)面，以在從基板沿著氮化物類半導(dǎo)體層的 疊層方向遠(yuǎn)離的方向上氮化物類半導(dǎo)體層的平面面積變小的方式形 成。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在與基板相反的一側(cè)的半導(dǎo)體層的表面上，利 用第一側(cè)面和第二側(cè)面形成比基板的第一臺(tái)階部和第二臺(tái)階部的平面 面積大的空間(在晶片狀態(tài)下的第一側(cè)面與第二側(cè)面相對(duì)的區(qū)域(臺(tái) 階部的上部區(qū)域))，因此，在使半導(dǎo)體元件芯片化時(shí)，能夠容易地在 第一側(cè)面與第二側(cè)面之間分割晶片。在上述第一方面的氮化物類半導(dǎo)體元件中，優(yōu)選至少第一側(cè)面或 第二側(cè)面中的任意一方以相對(duì)于主表面成鈍角的方式傾斜地形成。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，氮化物類半導(dǎo)體層的第一側(cè)面與第二側(cè)面相對(duì)的區(qū)域 (基板的凹部的上部區(qū)域)以從基板朝向氮化物類半導(dǎo)體層的表面變 寬的方式形成。從而，在將本發(fā)明應(yīng)用于發(fā)光二極管的情況下，來(lái)自 發(fā)光層的光能夠不僅通過(guò)氮化物類半導(dǎo)體層的表面而且通過(guò)相對(duì)于基 板的主表面傾斜的第一側(cè)面或第二側(cè)面，在氮化物類半導(dǎo)體層的表面 (上表面)側(cè)容易地取出，因此，能夠提高氮化物類半導(dǎo)體元件的發(fā) 光效率。在上述第一方面的氮化物類半導(dǎo)體元件中，優(yōu)選第一側(cè)面和第二側(cè)面由氮化物類半導(dǎo)體層的結(jié)晶生長(zhǎng)刻面(facet)構(gòu)成。根據(jù)這樣的 結(jié)構(gòu)，能夠與氮化物類半導(dǎo)體層的結(jié)晶生長(zhǎng)同時(shí)地分別形成上述第一 側(cè)面和第二側(cè)面的2種生長(zhǎng)刻面。此外，在由結(jié)晶生長(zhǎng)刻面構(gòu)成的第 一側(cè)面和第二側(cè)面上，不會(huì)形成由于蝕刻、機(jī)械劃線、激光劃線等產(chǎn) 生的微細(xì)的凹凸形狀。由此，因?yàn)椴粫?huì)由于微細(xì)的凹凸形狀導(dǎo)致在半 導(dǎo)體層(發(fā)光層)中產(chǎn)生缺陷等，所以與上述效果同樣地，能夠進(jìn)一 步抑制氮化物類半導(dǎo)體元件的發(fā)光效率和壽命的降低。在上述第一方面的氮化物類半導(dǎo)體元件中，優(yōu)選基板由氮化物類 半導(dǎo)體構(gòu)成。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在由氮化物類半導(dǎo)體構(gòu)成的基板上生 長(zhǎng)氮化物類半導(dǎo)體層時(shí)，能夠容易地形成第一側(cè)面和第二側(cè)面。在上述第一方面的氮化物類半導(dǎo)體元件中，優(yōu)選基板包括基底基 板、和在基底基板上形成的由AlGaN構(gòu)成的基底層，在令基底基板和基底層的晶格常數(shù)分別為q和C2時(shí)，具有C戶C2的關(guān)系，第一側(cè)面和第二側(cè)面，分別將以實(shí)質(zhì)上與基底層的(0001)面和基底基板的主表 面平行地延伸的方式形成的裂縫的內(nèi)側(cè)面作為起點(diǎn)而形成。根據(jù)這樣 的結(jié)構(gòu)，因?yàn)榛讓拥木Ц癯?shù)小于基底基板的晶格常數(shù)，所以在基 底基板上形成由AlGaN構(gòu)成的基底層時(shí)，能夠在基底層的內(nèi)部生成拉 伸應(yīng)力。由于該拉伸應(yīng)力，能夠在基底層的表面容易地形成作為凹部 的裂縫，因此，能夠?qū)⒃摿芽p作為起點(diǎn)形成第一側(cè)面和第二側(cè)面。在上述第一方面的氮化物類半導(dǎo)體元件中，優(yōu)選第一側(cè)面和第二 側(cè)面沿第一方向延伸，并且氮化物類半導(dǎo)體元件具有沿第一方向延伸 的光波導(dǎo)路徑。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠利用沿第一方向延伸的第一側(cè) 面和第二側(cè)面作為元件分割后的各個(gè)氮化物類半導(dǎo)體元件的側(cè)面，其9中，光波導(dǎo)路徑在第一方向延伸。在上述氮化物類半導(dǎo)體元件具有光波導(dǎo)路徑的結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選氮化 物類半導(dǎo)體層具有發(fā)光層。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠利用沿第一方向延 伸的第一側(cè)面和第二側(cè)面作為元件分割后的各個(gè)半導(dǎo)體激光元件或超 輻射發(fā)光二極管的側(cè)面，其中，光波導(dǎo)路徑在第一方向延伸。在上述氮化物類半導(dǎo)體元件具有光波導(dǎo)路徑的結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選氮化 物類半導(dǎo)體層從基板側(cè)開始形成有第一半導(dǎo)體層、發(fā)光層和第二半導(dǎo) 體層，并且第二半導(dǎo)體層形成有沿第一方向延伸的脊部。根據(jù)這樣的 結(jié)構(gòu)，利用在第二半導(dǎo)體層形成的脊部，能夠容易地形成用于使第二 半導(dǎo)體層的下部的發(fā)光層所發(fā)出的激光射出到外部的光波導(dǎo)路徑。在上述氮化物類半導(dǎo)體元件具有光波導(dǎo)路徑的結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選第一 臺(tái)階部和第二臺(tái)階部沿第一方向延伸。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠使光波 導(dǎo)路徑不與第一臺(tái)階部和第二臺(tái)階部交叉。本發(fā)明的第二方面的氮化物類半導(dǎo)體元件包括基板、和氮化物類 半導(dǎo)體層，該氮化物類半導(dǎo)體層在基板的主表面上具有發(fā)光層，并且，在主表面?zhèn)鹊牡谝粋?cè)端面具有由(000-1)面構(gòu)成的第一側(cè)面，在與主 表面?zhèn)鹊牡谝粋?cè)端面大致平行的第二側(cè)端面具有由(A+B， A， -2A-B, 2A+B)面(此處滿足AX)和B》0，并且，A和B中的至少任意一方 是不為O的整數(shù))構(gòu)成的第二側(cè)面。在該第二方面的氮化物類半導(dǎo)體元件中，如上所述，包括在基板 的主表面?zhèn)鹊牡谝粋?cè)端面具有由(000-1)面構(gòu)成的第一側(cè)面，在第二 側(cè)端面具有由(A+B， A， -2A-B, 2A+B)面構(gòu)成的第二側(cè)面的氮化物類 半導(dǎo)體層。由此，與在氮化物類半導(dǎo)體層中利用蝕刻、機(jī)械劃線、激 光劃線等形成分割槽并芯片化的半導(dǎo)體元件不同，第一側(cè)面和第二側(cè) 面不是由通過(guò)上述方法形成的分割槽構(gòu)成的側(cè)面。從而，因?yàn)樵诘谝?側(cè)面和第二側(cè)面上，不存在在通過(guò)上述方法形成分割槽的情況下在半 導(dǎo)體層(發(fā)光層)中產(chǎn)生的缺陷等，所以能夠抑制半導(dǎo)體元件的發(fā)光 效率的降低。由此，因?yàn)樵诎雽?dǎo)體元件中難以產(chǎn)生異常發(fā)熱等，所以 能夠抑制半導(dǎo)體元件的壽命的降低。此外，通過(guò)包括在第二側(cè)端面具 有由(A+B， A， -2A-B， 2A+B)面構(gòu)成的第二側(cè)面的氮化物類半導(dǎo)體層， 在基板的主表面上使氮化物類半導(dǎo)體層生長(zhǎng)，從而，在由(000-1)面構(gòu)成的第一側(cè)面之外，還能夠容易地形成由(A+B， A， -2A-B, 2A+B} 面構(gòu)成的第二側(cè)面。本發(fā)明的第三方面的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法包括在基 板的主表面形成多個(gè)凹部的工序；在基板的主表面上，使多個(gè)氮化物 類半導(dǎo)體層生長(zhǎng)的工序，該氮化物類半導(dǎo)體層包括由將凹部的第一側(cè) 壁作為起點(diǎn)生長(zhǎng)形成的(000-1)面構(gòu)成的第一側(cè)面，和與第一側(cè)面相 對(duì)、將凹部的第二側(cè)壁作為起點(diǎn)生長(zhǎng)形成的第二側(cè)面；和在第一側(cè)面 與第二側(cè)面相對(duì)的區(qū)域中，分割形成有氮化物類半導(dǎo)體層的基板而進(jìn) 行芯片化的工序。在該第三方面的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法中，如上所述， 包括使多個(gè)氮化物類半導(dǎo)體層生長(zhǎng)的工序，該氮化物類半導(dǎo)體層包 括將在基板的主表面形成的多個(gè)凹部的第一側(cè)壁作為起點(diǎn)生長(zhǎng)形成的 第一側(cè)面、和將凹部的第二側(cè)壁作為起點(diǎn)生長(zhǎng)形成的第二側(cè)面；和在 第一側(cè)面與第二側(cè)面相對(duì)的區(qū)域中，分割形成有氮化物類半導(dǎo)體層的 基板而進(jìn)行芯片化的工序。由此，與在氮化物類半導(dǎo)體層中利用蝕刻、 機(jī)械劃線、激光劃線等形成分割槽并芯片化的情況不同，第一側(cè)面和 第二側(cè)面不是由通過(guò)上述方法形成的分割槽構(gòu)成的側(cè)面。即，因?yàn)椴?存在在通過(guò)上述方法形成分割槽的情況下在半導(dǎo)體層中產(chǎn)生的缺陷 等，所以能夠形成抑制了半導(dǎo)體元件的發(fā)光效率(在半導(dǎo)體元件為發(fā) 光元件的情況下)和壽命等的降低的氮化物類半導(dǎo)體元件。在上述第三方面的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法中，優(yōu)選芯片 化工序包括以在第一側(cè)面與第二側(cè)面相對(duì)的區(qū)域的凹部的底部分割形 成有氮化物類半導(dǎo)體層的基板的方式進(jìn)行芯片化的工序。根據(jù)這樣的 結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵诎疾康牡撞康幕宓暮穸缺劝疾康牡撞恳酝獾幕宓暮?度小，所以在基板的厚度小的部分能夠容易地對(duì)晶片進(jìn)行元件分割。在上述第三方面的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法中，優(yōu)選氮化 物類半導(dǎo)體層具有發(fā)光層，氮化物類半導(dǎo)體元件是發(fā)光元件。根據(jù)這 樣的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵诰哂械谝粋?cè)面和第二側(cè)面的半導(dǎo)體層中不存在缺陷 等，所以能夠容易地形成抑制了元件的發(fā)光效率的降低的半導(dǎo)體發(fā)光 元件。在上述第三方面的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法中，優(yōu)選第一11側(cè)壁包括(000-1)面。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵诨宓闹鞅砻嫔闲纬?具有由(000-1)面構(gòu)成的第一側(cè)面的氮化物類半導(dǎo)體層時(shí)，以接續(xù)由 (000-1)面構(gòu)成的第一側(cè)壁的方式形成氮化物類半導(dǎo)體層的(000-1) 面，所以能夠在基板上容易地形成由(000-1)面構(gòu)成的第一側(cè)面。在上述第三方面的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法中，優(yōu)選第二側(cè)面由(A+B， A， -2A-B, 2A+B)面(此處A》0和B》0，并且，A和 B中的至少任意一方是不為0的整數(shù))構(gòu)成。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，通過(guò) 在具有凹部的基板的主表面上使氮化物類半導(dǎo)體層生長(zhǎng)，在由(000-1) 面構(gòu)成的第一側(cè)面之外，還能夠容易地形成由(A+B， A， -2A-B, 2A+B} 面構(gòu)成的第二側(cè)面。在上述第三方面的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法中，優(yōu)選形成 凹部的工序包括，平面地看，在基板的主表面上形成條狀地延伸的 (000-1)面的工序。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠以沿著基板的條狀延伸的 (000-1)面條狀地延伸的方式，形成在基板上形成的氮化物類半導(dǎo)體 層的由(000-1)面構(gòu)成的第一側(cè)面。此外，在上述第三方面的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法中，也 可以采用下述結(jié)構(gòu)。艮P，在上述第三方面的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法中，優(yōu)選 芯片化工序包括，在第一側(cè)面與第二側(cè)面相對(duì)的區(qū)域的凹部的底部， 以將氮化物類半導(dǎo)體層分割至各個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件的方式進(jìn)行芯片化 的工序。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵诎疾康牡撞康幕宓暮穸缺劝疾康?底部以外的基板的厚度小，所以在基板的厚度小的部分能夠容易地對(duì) 晶片進(jìn)行元件分割。此外，在上述第三方面的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法中，優(yōu) 選使氮化物類半導(dǎo)體層生長(zhǎng)的工序包括，利用第一側(cè)面和第二側(cè)面， 以在從基板沿氮化物類半導(dǎo)體層的厚度方向遠(yuǎn)離的方向上氮化物類半 導(dǎo)體層的平面面積變小的方式使氮化物類半導(dǎo)體層生長(zhǎng)的工序。根據(jù) 這樣的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵谂c基板相反的一側(cè)的半導(dǎo)體層的表面，利用第一 側(cè)面和第二側(cè)面形成有比基板的凹部的平面面積大的空間(在晶片狀 態(tài)下的第一側(cè)面與第二側(cè)面相對(duì)的區(qū)域(凹部的上部區(qū)域))，所以在 使半導(dǎo)體元件芯片化時(shí)，能夠在第一側(cè)面與第二側(cè)面之間容易地分割晶片。此外，在上述第三方面的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法中，優(yōu) 選氮化物類半導(dǎo)體元件包括具有光波導(dǎo)路徑的發(fā)光層，使氮化物類半 導(dǎo)體層生長(zhǎng)的工序包括，以第一側(cè)面和第二側(cè)面沿光波導(dǎo)路徑的延伸 方向延伸的方式使氮化物類半導(dǎo)體層生長(zhǎng)的工序。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)， 能夠容易地利用沿光波導(dǎo)路徑所延伸的第一方向延伸的第一側(cè)面和第 二側(cè)面，作為元件分割后的各個(gè)半導(dǎo)體激光元件的側(cè)面。此外，在上述第三方面的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法中，優(yōu) 選基板包括基底基板和在基底基板上形成的基底層，形成凹部的工序 包括在基底層形成凹部的工序。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在基底基板的主表 面上形成氮化物類半導(dǎo)體層時(shí)，利用在基底層形成的凹部，能夠以接續(xù)該凹部的內(nèi)側(cè)面(第一側(cè)壁)的方式容易地形成具有由(000-1)面構(gòu)成第一側(cè)面的氮化物類半導(dǎo)體層。在此情況下，優(yōu)選基底層包括AlGaN層，在令基底基板和基底層的晶格常數(shù)分別為^和C2時(shí)，具有c^ C2的關(guān)系，形成凹部的工序包括，在基底層形成由實(shí)質(zhì)上與(0001)面平行地形成的裂縫的一個(gè)面 構(gòu)成的凹部的工序。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在基底基板上形成由AlGaN構(gòu) 成的基底層時(shí)，因?yàn)榛讓拥木Ц癯?shù)c2比基底基板的晶格常數(shù)Cl小 (Cl>c2)，所以為了與基底基板側(cè)的晶格常數(shù)d相配合，在基底層的內(nèi) 部產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。結(jié)果，在基底層的厚度在規(guī)定的厚度以上的情況下 不能夠承受該拉伸應(yīng)力，在基底層沿著(000-1)面形成裂縫。由此， 能夠在基底層上容易地形成由(000-1)面構(gòu)成的端面，該端面成為用 于在基底層上形成氮化物類半導(dǎo)體層的(000-1)面的基準(zhǔn)。結(jié)果，在 基板上形成氮化物類半導(dǎo)體層時(shí)，能夠以接續(xù)由在基底層形成的裂縫 的一個(gè)面構(gòu)成的(000-1)刻面的方式，容易地形成具有由(000-1)面 構(gòu)成的第一側(cè)面的氮化物類半導(dǎo)體層。


圖1是用于說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的概要結(jié)構(gòu)的立體圖。 圖2是表示氮化物類半導(dǎo)體的結(jié)晶方位和本發(fā)明的氮化物類半導(dǎo) 體發(fā)光元件的基板的主表面的法線方向的范圍的圖。圖3是用于說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的概要的制造工藝的截面圖。 圖4是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元件的 構(gòu)造的截面圖。圖5是表示具有本發(fā)明的第一實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元 件的半導(dǎo)體激光器的構(gòu)造的立體圖。圖6是用于說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元 件的制造工藝的平面圖。圖7是用于說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元 件的制造工藝的截面圖。圖8是用于說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元 件的制造工藝的截面圖。圖9是用于說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元 件的制造工藝的截面圖。圖IO是用于說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元 件的制造工藝的截面圖。圖11是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元件的 構(gòu)造的截面圖。圖12是用于說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元 件的制造工藝的截面圖。圖13是用于說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元 件的制造工藝的截面圖。圖14是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元件的 構(gòu)造的截面圖。圖15是用于說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元 件的制造工藝的平面圖。圖16是用于說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元 件的制造工藝的平面圖。圖17是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元件的 構(gòu)造的截面圖。圖18是用于說(shuō)明本發(fā)明的第四實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元 件的制造工藝的截面圖。圖19是使用掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察在本發(fā)明的第四實(shí)施 方式的制造工藝中的n型GaN基板上的氮化物類半導(dǎo)體層的結(jié)晶生長(zhǎng) 的狀態(tài)而得到的截面SEM照片。圖20是使用掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察在本發(fā)明的第四實(shí)施 方式的制造工藝中的n型GaN基板上的氮化物類半導(dǎo)體層的結(jié)晶生長(zhǎng) 的狀態(tài)而得到的截面SEM照片。圖21是表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元件的 構(gòu)造的截面圖。圖22是表示本發(fā)明的第六實(shí)施方式的發(fā)光二極管芯片(LED芯片) 的構(gòu)造的截面圖。圖23是用于說(shuō)明本發(fā)明的第六實(shí)施方式的LED芯片的制造工藝 的截面圖。圖24是表示本發(fā)明的第七實(shí)施方式的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的構(gòu) 造的立體圖。圖25是用于說(shuō)明本發(fā)明的第七實(shí)施方式的FET的制造工藝的截面圖。圖26是用于說(shuō)明本發(fā)明的第七實(shí)施方式的FET的制造工藝的截面圖。圖27是用于說(shuō)明本發(fā)明的第七實(shí)施方式的FET的制造工藝的截面圖。
具體實(shí)施方式
以下，基于

本發(fā)明的實(shí)施方式。首先，參照?qǐng)Dl，在說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
之前，舉出氮化物 類半導(dǎo)體激光元件10為例，說(shuō)明本發(fā)明的氮化物類半導(dǎo)體元件的概要 結(jié)構(gòu)。如圖1所示，氮化物類半導(dǎo)體激光元件10，在生長(zhǎng)用基板1上， 形成有以下述順序依次疊層有第一半導(dǎo)體層2、發(fā)光層3和第二半導(dǎo)體 層4的氮化物類半導(dǎo)體層5。在氮化物類半導(dǎo)體層5形成有沿共振器方 向(A方向)延伸的側(cè)面10a和側(cè)面10b。這里，在側(cè)面10a由(000-1) 面構(gòu)成的情況下，優(yōu)選側(cè)面10b由(A+B， A， -2A-B, 2A+B)面(此處15滿足A^0和B》0，并且，A和B中的至少任意一方是不為O的整數(shù)) 構(gòu)成。此外，氮化物類半導(dǎo)體激光元件10的B方向的側(cè)面10a和側(cè)面 10b，分別將形成在生長(zhǎng)用基板1的主表面的側(cè)端面10c的臺(tái)階部lb 的側(cè)壁ld、和形成在生長(zhǎng)用基板1的主表面的側(cè)端面10d的臺(tái)階部lc 的側(cè)壁le作為起點(diǎn)而生長(zhǎng)形成。從而，側(cè)面10a和側(cè)面10b由結(jié)晶生 長(zhǎng)刻面構(gòu)成，具有高平坦性。其中，生長(zhǎng)用基板l是本發(fā)明的"基板" 的一個(gè)例子，第一半導(dǎo)體層2、發(fā)光層3和第二半導(dǎo)體層4分別是本發(fā) 明的"氮化物類半導(dǎo)體層"的一個(gè)例子。此外，側(cè)面10a和10b分別 是本發(fā)明的"第一側(cè)面"和"第二側(cè)面"的一個(gè)例子，側(cè)端面10c和 10d分別是本發(fā)明的"第一側(cè)端面"和"第二側(cè)端面"的一個(gè)例子。此 外，臺(tái)階部lb和lc分別是本發(fā)明的"第一臺(tái)階部"和"第二臺(tái)階部" 的一個(gè)例子，側(cè)壁ld和側(cè)壁le分別是本發(fā)明的"第一側(cè)壁"和"第 二側(cè)壁"的一個(gè)例子。此外，在氮化物類半導(dǎo)體層5的第二半導(dǎo)體層4，形成有臺(tái)面形狀 的凸部和凸部?jī)蓚?cè)的平坦部。以從共振器面10e側(cè)看，與共振器方向 (A方向)大致平行地條狀延伸的方式形成該凸部，從而構(gòu)成氮化物 類半導(dǎo)體激光元件io的脊部4a。此外，在位于脊部4a的下部的發(fā)光 層3的部分形成光波導(dǎo)路徑。另外，波導(dǎo)路徑構(gòu)造的形成方法并不限 于形成脊部的方法，也可以通過(guò)埋入異質(zhì)構(gòu)造等形成波導(dǎo)路徑構(gòu)造。 此外，共振器面10e由(-A， A+B， -B， 0)面構(gòu)成，光波導(dǎo)路徑和脊 部4a與
方向垂直，并且，沿著作為基板(生長(zhǎng)用基板l)的主表 面的面內(nèi)方向的[-A， A+B， -B, O]方向延伸。此外，以覆蓋第二半導(dǎo) 體層4的平坦部的上表面和凸部的兩側(cè)面的方式形成有由Si02等構(gòu)成 的電流阻擋層6。此外，在生長(zhǎng)用基板1的下表面上，形成第一電極7， 并且以覆蓋在第二半導(dǎo)體層4的凸部(脊部4a)上和電流阻擋層6上 的方式，形成第二電極8。此外，在本發(fā)明中，生長(zhǎng)用基板l，可以由基板或半導(dǎo)體層構(gòu)成， 也可以由基板和半導(dǎo)體層這兩者構(gòu)成。此外，在生長(zhǎng)用基板1由基板 和半導(dǎo)體層這兩者構(gòu)成的情況下，半導(dǎo)體層在基板與第一半導(dǎo)體層2之間形成。此外，生長(zhǎng)用基板1也可以用作在生長(zhǎng)半導(dǎo)體層之后在半16導(dǎo)體層的生長(zhǎng)面(主表面)支撐導(dǎo)體層的支撐基板。此外，基板能夠使用GaN基板、a -SiC基板。在GaN基板和a -SiC 基板上，形成具有與基板相同的主表面的氮化物類半導(dǎo)體層。例如， 在a -SiC基板的a面和m面上，分別形成以a面和m面作為主表面的 氮化物類半導(dǎo)體層。此外，也可以將形成有以a面作為主表面的氮化 物類半導(dǎo)體的r面藍(lán)寶石基板用作基板。此外，能夠?qū)⑿纬捎幸詀面和 m面作為主表面的氮化物類半導(dǎo)體層的LiA102基板或LiGa02基板用 作基板。此外，在pn結(jié)型的氮化物類半導(dǎo)體激光元件10中，第一半導(dǎo)體 層2和第二半導(dǎo)體層4具有相互不同的導(dǎo)電性?？梢允堑谝话雽?dǎo)體層2 為p型、第二半導(dǎo)體層4為n型，也可以是第一半導(dǎo)體層2為n型、 第二半導(dǎo)體層4為p型。此外，第一半導(dǎo)體層2和第二半導(dǎo)體層4也可以包括禁帶寬度比 發(fā)光層3大的覆蓋(clad)層(未圖示)等。此外，第一半導(dǎo)體層2和 第二半導(dǎo)體層4也可以以距離發(fā)光層3由近到遠(yuǎn)的順序分別包括覆蓋 層和接觸層(未圖示)。這時(shí)，接觸層的禁帶寬度優(yōu)選比覆蓋層小。此外，作為量子阱的發(fā)光層3，作為阱層能夠使用GalnN，作為勢(shì) 壘層能夠使用禁帶寬度比阱層大的AlGaN、 GaN和GalnN。此外，作 為覆蓋層和接觸層，能夠使用GaN和AlGaN。此外，也可以利用由InGaN、 A1N、 InN、 BN、 T1N和它們的混晶 構(gòu)成的纖維鋅礦構(gòu)造的氮化物類半導(dǎo)體層形成氮化物類半導(dǎo)體層5。此 外，第二電極8也可以形成在第二半導(dǎo)體層4上的一部分的區(qū)域中。 另外，在半導(dǎo)體元件為發(fā)光二極管(LED)的情況下，光的取出面(上 表面)的第二電極8優(yōu)選具有透光性。在上述內(nèi)容中，作為氮化物類半導(dǎo)體元件，以發(fā)光元件(激光元 件)作為例子進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明也可以應(yīng)用于晶體管等電子器 件、光二極管、太陽(yáng)能電池等受光元件。下面，參照?qǐng)D2，說(shuō)明本發(fā)明的氮化物類半導(dǎo)體元件的基板的面方位。如圖2所示，以符號(hào)9a表示的半導(dǎo)體層的主表面或生長(zhǎng)用基板9 的表面的法線方向，分別是通過(guò)由線300、線400、線500和線600包圍的范圍(以斜線繪有陰影線的區(qū)域)的方向。這里，線300是連結(jié) [11-20]方向和大致[10-10]方向的線，通過(guò)線300的方向是[C+D， C， -2C-D， O]方向(滿足C》0和D》0，并且，C和D中的至少任意一方 是不為0的整數(shù))。此外，線400是連結(jié)[ll-20]方向和大致[ll-2-5]方向 的線，通過(guò)線400的方向是[1， 1， -2， -E]方向CO《E《5)。此外，線 500是連結(jié)[10-10]方向和大致[10-l-4]方向的線，通過(guò)線500的方向是 [1， -1, 0， -F]方向(0《F《4)。此外，線600是連結(jié)大致[ll-2-5]方向 和大致[10-l-4]方向的線，通過(guò)線600的方向是[G+H,G，-2G-H，-5G-4H] 方向(滿足G》0和H》0，并且，G和H中的至少任意一方是不為O 的整數(shù))。接著，參照?qǐng)D1和圖3，以氮化物類半導(dǎo)體激光元件10的制造為 例說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的概要的制造方法。首先，如圖3所示，在形成有沿規(guī)定的方向(圖1的A方向)延 伸的多個(gè)凹部la的生長(zhǎng)用基板1的上表面上，以具有側(cè)面10a和側(cè)面 10b的方式，形成氮化物類半導(dǎo)體層5。此時(shí)，也可以在生長(zhǎng)用基板l 與第一半導(dǎo)體層2之間形成緩沖層。此處，更具體地說(shuō)，通過(guò)使半導(dǎo)體層的主表面或生長(zhǎng)用基板1的 表面為a面((11-20)面)，能夠形成由將凹部la的側(cè)壁ld作為起點(diǎn) 的(000-1)面構(gòu)成的側(cè)面10a、和由將凹部la的側(cè)壁le作為起點(diǎn)的 (11-22)面構(gòu)成的側(cè)面10b。此外，通過(guò)使半導(dǎo)體層的主表面或生長(zhǎng) 用基板l的表面為m面((1-100)面)，能夠形成由將凹部la的側(cè)壁 ld作為起點(diǎn)的(000-1)面構(gòu)成的側(cè)面10a、和由將凹部la的側(cè)壁le 作為起點(diǎn)的(1-101)面構(gòu)成的側(cè)面10b。此外，通過(guò)使半導(dǎo)體層的主 表面或生長(zhǎng)用基板1的表面為(11-2-2)面，能夠容易地形成由將凹部 la的側(cè)壁ld作為起點(diǎn)的(000-1)面構(gòu)成的側(cè)面10a、和由將凹部la 的側(cè)壁le作為起點(diǎn)的(11-22)面構(gòu)成的側(cè)面10b。此外，通過(guò)使半導(dǎo) 體層的主表面或生長(zhǎng)用基板1的表面為(1-10-2)面，能夠容易地形成 由將凹部la的側(cè)壁ld作為起點(diǎn)的(000-1)面構(gòu)成的側(cè)面10a、和由 將凹部la的側(cè)壁le作為起點(diǎn)的(1-101)面構(gòu)成的側(cè)面10b。更具體地說(shuō)，例如，也可以在m面((1-100)面)、a面((11-20) 面)等與n型GaN基板的(OOO士l)面垂直的主表面上形成槽部(凹部)之后，形成氮化物類半導(dǎo)體層5?；蛘?，也可以在a面((11-20) 面)等與n型GaN基板的(OOO土l)面垂直的主表面上隔著基底層形 成氮化物類半導(dǎo)體層5。此外，通過(guò)由(000-1)面構(gòu)成生長(zhǎng)用基板l的側(cè)壁ld，從而在生 長(zhǎng)用基板1的主表面上形成具有由(000-1)面構(gòu)成的側(cè)面10a的氮化 物類半導(dǎo)體層5時(shí)，接續(xù)由(000-1)面構(gòu)成的側(cè)壁ld形成半導(dǎo)體層的 (OOO-l)面，因此，能夠在生長(zhǎng)用基板1的表面上容易地形成由(000-l) 面構(gòu)成的側(cè)面10a。此外，在由纖維鋅礦構(gòu)造的氮化物類半導(dǎo)體構(gòu)成半導(dǎo)體層的情況 下，生長(zhǎng)用基板1能夠使用氮化物類半導(dǎo)體基板或異質(zhì)基板。作為不 是氮化物類半導(dǎo)體的異質(zhì)基板，例如，能夠使用六方晶構(gòu)造和菱面體 構(gòu)造的a-SiC基板、GaAs基板、GaP基板、InP基板、Si基板、藍(lán)寶 石基板、尖晶石基板和LiA102基板等。此外，也能夠使用預(yù)先生長(zhǎng)有 以a面((11-20)面)作為主表面的氮化物類半導(dǎo)體的r面((1-102) 面)藍(lán)寶石基板、預(yù)先生長(zhǎng)有以a面或m面((1-100)面)作為主表 面的氮化物類半導(dǎo)體的a面SiC基板或m面SiC基板等。此外，也能 夠使用預(yù)先生長(zhǎng)有以m面作為主表面的氮化物類半導(dǎo)體的LiA102、 LiGa02基板等的(100)面基板。另外，通過(guò)使用氮化物類半導(dǎo)體基板， 能夠得到結(jié)晶性最佳的氮化物類半導(dǎo)體層。此后，如圖3所示，對(duì)第二半導(dǎo)體層4的上表面的規(guī)定區(qū)域進(jìn)行 干蝕刻。由此形成由各個(gè)第二半導(dǎo)體層4的凸部構(gòu)成的多個(gè)脊部4a。 而且，以覆蓋在第二半導(dǎo)體層4的凸部以外的平坦部的上表面上和覆 蓋脊部4a的兩側(cè)面的方式形成電流阻擋層6。此后，在第一半導(dǎo)體層 2的下表面上形成第一電極7，并且在電流阻擋層6上形成第二電極8。最后，對(duì)圖3所示的晶片狀態(tài)的氮化物類半導(dǎo)體激光元件10進(jìn)行 條(bar)狀解理，并且，沿生長(zhǎng)用基板1的凹部la的部分的分割線 200 (用虛線表示)、沿共振器方向(脊部4a的延伸方向)進(jìn)行元件分 割，從而形成圖1所示的已芯片化的各個(gè)氮化物類半導(dǎo)體激光元件10。在本發(fā)明的氮化物類半導(dǎo)體激光元件10中，如上所述，包括形成 有將生長(zhǎng)用基板1的臺(tái)階部lb的側(cè)壁ld作為起點(diǎn)的側(cè)面10a、和將生 長(zhǎng)用基板1的臺(tái)階部lc的側(cè)壁le作為起點(diǎn)的側(cè)面10b的氮化物類半19導(dǎo)體層5。由此，與通過(guò)蝕刻、機(jī)械劃線、激光劃線等在氮化物類半導(dǎo) 體層5形成分割槽并芯片化的氮化物類半導(dǎo)體激光元件不同，側(cè)面10a 和10b不是由通過(guò)上述方法形成的分割槽構(gòu)成的側(cè)面。從而，因?yàn)樵?側(cè)面10a和10b，不存在通過(guò)上述方法形成分割槽的情況下在發(fā)光層3 中產(chǎn)生的缺陷等，所以能夠抑制氮化物類半導(dǎo)體激光元件10的發(fā)光效 率的降低。由此，因?yàn)樵诘镱惏雽?dǎo)體激光元件10中難以產(chǎn)生異常 發(fā)熱等，所以能夠抑制氮化物類半導(dǎo)體激光元件10的壽命的降低。此外，在本發(fā)明的氮化物類半導(dǎo)體激光元件10的制造工藝中，包 括生長(zhǎng)氮化物類半導(dǎo)體層5的工序，該氮化物類半導(dǎo)體層5包括將生 長(zhǎng)用基板1的凹部la的側(cè)壁ld作為起點(diǎn)生長(zhǎng)形成的側(cè)面10a、和將生 長(zhǎng)用基板1的凹部la的側(cè)壁le作為起點(diǎn)生長(zhǎng)形成的側(cè)面10b。由此， 在氮化物類半導(dǎo)體層5在生長(zhǎng)用基板1上結(jié)晶生長(zhǎng)時(shí)，相比于生長(zhǎng)層 的上表面(氮化物類半導(dǎo)體層5的主表面)生長(zhǎng)的生長(zhǎng)速度，側(cè)面10a 和側(cè)面10b分別形成的生長(zhǎng)速度較慢，因此，生長(zhǎng)層的上表面(主表 面)能夠在保持平坦性的同時(shí)生長(zhǎng)。由此，與不形成由上述側(cè)面10a 和10b構(gòu)成的側(cè)面的情況下的氮化物類半導(dǎo)體層5的生長(zhǎng)層表面相比 較，能夠進(jìn)一步提高具有發(fā)光層3的半導(dǎo)體層的表面的平坦性。認(rèn)為 其的理由如下所述。可以認(rèn)為，(000-1)面、{A+B， A， -2A-B, 2A+B)面這樣的生長(zhǎng) 速度緩慢的面的表面能量較小，另一方面，作為生長(zhǎng)速度快的面的一 個(gè)例子，例如(1-100)面等的表面能量大。因?yàn)榻Y(jié)晶生長(zhǎng)中的表面是 表面能量小的一方更穩(wěn)定，所以在進(jìn)行僅將上述(1-100)面作為生長(zhǎng) 面的結(jié)晶生長(zhǎng)的情況下，容易出現(xiàn)表面能量比(1-100)面小的(1-100) 面以外的面。結(jié)果，容易損害生長(zhǎng)面(主表面)的平坦性。另一方面， 在本發(fā)明中，在形成表面能量比例如作為主表面生長(zhǎng)的(1-100)面等 小的(000-1)面、{A+B， A， -2A-B, 2A+B)面的同時(shí)使生長(zhǎng)面((1-100) 面)生長(zhǎng)，因此，與僅將上述(1-100)面作為生長(zhǎng)面進(jìn)行結(jié)晶生長(zhǎng)的 情況相比較，能夠減小生長(zhǎng)面(主表面)的表面能量。由此，認(rèn)為能 夠改善生長(zhǎng)面的平坦性。此外，在本發(fā)明的氮化物類半導(dǎo)體激光元件10的制造工藝中，利 用側(cè)面10a和10b，以在從生長(zhǎng)用基板1沿著氮化物類半導(dǎo)體層5的疊層方向遠(yuǎn)離的方向(C2方向)上氮化物類半導(dǎo)體層5的平面面積變小 (形成前端較細(xì)的形狀)的方式形成氮化物類半導(dǎo)體層5，從而，在與 生長(zhǎng)用基板l相反的一側(cè)(C2側(cè))的氮化物類半導(dǎo)體層5的表面上， 利用側(cè)面10a和10b形成比臺(tái)階部lb和lc (凹部la)中的平面面積大 的空間(凹部la的上部區(qū)域(參照?qǐng)D3))，因此，在對(duì)氮化物類半導(dǎo) 體元件進(jìn)行芯片化時(shí)，能夠在側(cè)面10a與側(cè)面10b之間容易地分割晶 片。下面，基于

使上述的本發(fā)明的概念具體化的實(shí)施方式。 (第一實(shí)施方式)參照?qǐng)D4和圖5，說(shuō)明第一實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元件 30的構(gòu)造。該第一實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元件30由將(11-2-2)面 作為主表面的纖維鋅礦構(gòu)造的氮化物類半導(dǎo)體構(gòu)成。此外，如圖4所示，氮化物類半導(dǎo)體激光元件30，在具有約100 um厚度的n型GaN基板ll上形成有發(fā)光元件層12。此外，在發(fā)光 元件層12中形成有具有約2.0 u m厚度的由n型Alo.05Gao.95N構(gòu)成的 n型覆蓋層13;以及由MQW構(gòu)造構(gòu)成的發(fā)光層14，該發(fā)光層14疊層 有具有約3nm厚度的由Gaa7InQ.3N構(gòu)成的阱層(未圖示)、和具有約 20nm厚度的由GaN構(gòu)成的勢(shì)壘層(未圖示)。此外，在發(fā)光層14上， 形成有具有約0.5 li m厚度的由p型Al。.o5Gao.95N構(gòu)成，且由具有約0.4 Pm高度(厚度)的凸部和在凸部?jī)蓚?cè)(B方向)具有約0.1um厚度 的平坦部構(gòu)成的p型覆蓋層15。利用該p型覆蓋層15的凸部，構(gòu)成作 為電流通路的脊部15a。此外，在位于脊部15a的下部的發(fā)光層14的 部分形成有光波導(dǎo)路徑。其中，n型GaN基板ll是本發(fā)明的"基板" 的一個(gè)例子，發(fā)光元件層12、 n型覆蓋層13、發(fā)光層14和p型覆蓋層 15,分別是本發(fā)明的"氮化物類半導(dǎo)體層"的一個(gè)例子。此外，n型覆 蓋層13和p型覆蓋層15分別是本發(fā)明的"第一半導(dǎo)體層"和"第二 半導(dǎo)體層"的一個(gè)例子。另外，也可以在n型GaN基板ll與n型覆蓋 層13之間形成由n型Alo.(nGao.99N構(gòu)成的緩沖層(未圖示)，也可以在 發(fā)光層14與n型覆蓋層13和p型覆蓋層15之間分別形成 引導(dǎo)層(未 圖示)。此外，也可以在發(fā)光層14與p型覆蓋層15之間形成蓋(cap)層(未圖示)。此外，在p型覆蓋層15的凸部上形成有p側(cè)歐姆電極 16。另外，也可以在p型覆蓋層15與p側(cè)歐姆電極16之間形成p型 接觸層。此處，在第一實(shí)施方式中，從n型覆蓋層13到p型覆蓋層15,利 用由發(fā)光元件層12的(000-1)面構(gòu)成的刻面12a、和由在制造工藝中 在與刻面12a相對(duì)的區(qū)域形成的(11-22)面構(gòu)成的刻面12b，形成沿 氮化物類半導(dǎo)體激光元件30的共振器方向([l-100]方向(A方向)) 延伸的側(cè)面。其中，刻面12a和12b，分別是本發(fā)明的"第一側(cè)面"和 "第二側(cè)面"的一個(gè)例子。此外，刻面12a和12b，在后述的制造工藝中，分別以在n型GaN 基板11的主表面預(yù)先形成的、沿[1-100]方向(A方向)延伸的槽部21 (臺(tái)階部21c和21d)的內(nèi)側(cè)面21a和21b作為起點(diǎn)，形成為相對(duì)于n 型GaN基板ll的主表面傾斜規(guī)定的角度地延伸的傾斜面。具體地說(shuō)， 刻面12a相對(duì)于發(fā)光元件層12的上表面(主表面)生長(zhǎng)的[ll-2-2]方向 傾斜約32。地延伸。此夕卜，刻面12b相對(duì)于[ll-2-2]方向傾斜約26°地延 伸。由此，如圖4所示，半導(dǎo)體激光元件30中，沿共振器面的方向(B 方向)的截面，具有在發(fā)光元件層12的部分，沿著從n型GaN基板 ll的主表面遠(yuǎn)離的方向(C2方向)前端變細(xì)的形狀。其中，槽部21、 內(nèi)側(cè)面21a和21b分別是本發(fā)明的"凹部"、"第一側(cè)壁"和"第二側(cè) 壁"的一個(gè)例子。此外，刻面12a和12b，以相對(duì)于發(fā)光元件層12的上表面(主表 面)成鈍角的方式形成。具體地說(shuō)，刻面12a相對(duì)于發(fā)光元件層12的 上表面傾斜約122°，并且，刻面12b相對(duì)于發(fā)光元件層12的上表面傾 斜約116°。另夕卜，在圖4中，為了進(jìn)行圖示，只在l個(gè)半導(dǎo)體激光元 件30上標(biāo)注表示結(jié)構(gòu)要素的符號(hào)，在左側(cè)鄰接排列的半導(dǎo)體激光元件 30 (用虛線表示外形)也具有同樣的結(jié)構(gòu)。此外，如圖4所示，以覆蓋p側(cè)歐姆電極16和p型覆蓋層15的 凸部的兩側(cè)面、p型覆蓋層15的平坦部、刻面12a和12b、以及槽部 21的內(nèi)側(cè)面21a (21b)并且具有規(guī)定的形狀的方式，形成有由Si02 構(gòu)成的絕緣膜17a。此外，以覆蓋p側(cè)歐姆電極16和絕緣膜17a的上 表面的方式，形成有p側(cè)墊電極18。此外，在n型GaN基板ll上的下表面上，以距離n型GaN基板11由近到遠(yuǎn)的順序，形成有n側(cè)歐姆電極19和n側(cè)電極20。另外，在n側(cè)歐姆電極19的兩側(cè)(B方向)，分別形成有由Si02構(gòu)成的絕緣膜17b。
此外，在具有第一實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元件30的半導(dǎo)體激光器中，如圖5所示，通過(guò)AuSn等導(dǎo)電性粘接層31，氮化物類半導(dǎo)體激光元件30被固定在副基臺(tái)(submount) 32上。此外，通過(guò)導(dǎo)電性粘接層31，副基臺(tái)32被固定在設(shè)置在金屬制的干部(stem) 33上的臺(tái)座部34上。在該干部33上設(shè)置有2個(gè)引線端子35和36。
此外，如圖5所示，使用Au導(dǎo)線37,氮化物類半導(dǎo)體激光元件30的上表面與干部33的引線端子35引線接合。此外，副基臺(tái)32的上表面32a通過(guò)基底金屬38，使用Au導(dǎo)線39,與臺(tái)座部34引線接合。此外，在干部33主體上，安裝有帶有透過(guò)激光的窗口的未圖示的蓋。
接著，參照?qǐng)D4和圖6 圖10，說(shuō)明第一實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元件30的制造工藝。
首先，如圖6和圖7所示，利用蝕刻技術(shù)，在n型GaN基板11的由(11-2-2)面構(gòu)成的主表面上，形成在B方向具有約5um的寬度Wl、并且具有約2lim的深度，沿[1-100]方向(A方向)延伸的多個(gè)槽部21。另外，在圖6中，粗斜線部分是作為槽部21被蝕刻的區(qū)域。此外，槽部21在B方向上以約300um (=W1+L1 (Ll-約295um))的周期形成條狀。另外，也可以以使在B方向上形成槽部21的間隔為約2pm 約lmm的范圍的方式形成槽部21。由此，如圖7所示，在n型GaN基板11的槽部21形成內(nèi)側(cè)面21a和21b。
接著，如圖8所示，利用有機(jī)金屬氣相生長(zhǎng)(MOCVD)法，在具有槽部21的n型GaN基板11上，依次疊層n型覆蓋層13、發(fā)光層14和p型覆蓋層15等，從而形成發(fā)光元件層12。
此時(shí)，在第一實(shí)施方式中，如圖8所示，在n型GaN基板ll上生長(zhǎng)發(fā)光元件層12的情況下，在[1-100]方向上條狀延伸的槽部21的內(nèi)側(cè)面21a上，發(fā)光元件層12，在形成刻面12a的同時(shí)結(jié)晶生長(zhǎng)，該刻面12a由沿著相對(duì)于n型GaN基板11的[ll-2-2]方向(C2方向)傾斜規(guī)定的角度(約32°)的方向延伸的(000-1)面構(gòu)成。此外，在與槽部21的內(nèi)側(cè)面21a相對(duì)的內(nèi)側(cè)面21b側(cè)，發(fā)光元件層12，在形成刻面
2312b的同時(shí)結(jié)晶生長(zhǎng)，該刻面12b由沿著相對(duì)于n型GaN基板11的[11-2-2]方向(C2方向)傾斜規(guī)定的角度(約26n)的方向延伸的(11-22)面構(gòu)成。由此，刻面12a和12b分別以相對(duì)于發(fā)光元件層12的上表面(主表面)成鈍角的方式形成。
此后，如圖9所示，在p型覆蓋層15的上表面上，利用光刻法形成抗蝕劑圖案(未圖示)，之后以該抗蝕劑圖案作為掩模，從p型覆蓋層15的上表面朝向Cl方向?qū)σ?guī)定的區(qū)域進(jìn)行蝕刻。由此，形成由p型覆蓋層15的凸部構(gòu)成的脊部15a。然后，以覆蓋在包括p型覆蓋層15的凸部和平坦部的上表面上(包括脊部15a)、且覆蓋刻面12a和12b、以及槽部21的內(nèi)側(cè)面21a(21b)的方式形成由Si02構(gòu)成的絕緣膜17a。此時(shí)，被刻面12a和12b與槽部21包圍的凹部25 (參照?qǐng)D8)被絕緣膜17a完全填埋。
此后，通過(guò)蝕刻加工除去與脊部15a上對(duì)應(yīng)的區(qū)域的絕緣膜17a的部分，使p型覆蓋層15的上表面露出，并且在露出的脊部15a上，利用真空蒸鍍法形成p側(cè)歐姆電極16 (參照?qǐng)D9)。然后，沿著p側(cè)歐姆電極16的上表面和絕緣膜17a的上表面，形成p側(cè)墊電極18 (參照?qǐng)D9)。
此外，如圖9所示，在n型GaN基板11上的下表面上，形成由Si02構(gòu)成的絕緣膜17b。之后，通過(guò)蝕刻加工除去絕緣膜17b的規(guī)定區(qū)域，并且在被除去的部分(n型GaN基板11的下表面上)利用真空蒸鍍法形成p側(cè)歐姆電極19。進(jìn)一步，在p側(cè)歐姆電極19上和p側(cè)歐姆電極19的兩側(cè)(B方向)的絕緣膜17b上，通過(guò)真空蒸鍍法形成n側(cè)電極20。
下面，如圖10所示，在n型GaN基板11的與槽部21相對(duì)的下表面的絕緣膜17b上，通過(guò)激光劃線、金剛石劃線等機(jī)械式劃線，形成與n型GaN基板11的槽部21平行地延伸的直線狀的劃線槽22。另外，劃線槽22以具有直到絕緣膜17b的下部的n型GaN基板11的深度的方式形成。
此后，通過(guò)對(duì)圖10所示的晶片狀態(tài)的氮化物類半導(dǎo)體激光元件30進(jìn)行條狀解理，形成共振器面。進(jìn)一步，如圖10所示，通過(guò)將前端銳利的例如楔23等從上方沿垂直方向(C2方向)向條狀態(tài)的氮化物類
24半導(dǎo)體激光元件30按壓，在劃線槽22的位置(用虛線表示)在B方向上分離晶片。由此，形成圖4所示的已芯片化的各個(gè)氮化物類半導(dǎo)體激光元件30。另外，通過(guò)在B方向上對(duì)晶片進(jìn)行元件分離，槽部21形成為臺(tái)階部21c和21d (參照?qǐng)D4)，該臺(tái)階部21c和21d是氮化物類半導(dǎo)體激光元件30的B方向的側(cè)端面30a和30b的一部分。其中，側(cè)端面30a和30b分別是本發(fā)明的"第一側(cè)端面"和"第二側(cè)端面"的一個(gè)例子，臺(tái)階部21c和21d分別是本發(fā)明的"第一臺(tái)階部"和"第二臺(tái)階部"的一個(gè)例子。
在第一實(shí)施方式中，如上所述，具有發(fā)光元件層12，該發(fā)光元件層12包括分別以在n型GaN基板11的主表面形成的槽部21的內(nèi)側(cè)面21a和21b作為起點(diǎn)的刻面12a和12b。由此，與在發(fā)光元件層12通過(guò)蝕刻、機(jī)械劃線、激光劃線等形成分割槽并芯片化的氮化物類半導(dǎo)體激光元件不同，刻面12a和12b不是由通過(guò)上述方法形成的分割槽構(gòu)成的側(cè)面。從而，在刻面12a和12b中，不存在在通過(guò)上述方法形成分割槽的情況下在發(fā)光層14中產(chǎn)生的缺陷等，因此能夠抑制氮化物類半導(dǎo)體激光元件30的發(fā)光效率的降低。從而，因?yàn)樵诘镱惏雽?dǎo)體激光元件30中難以產(chǎn)生異常發(fā)熱等，所以能夠抑制氮化物類半導(dǎo)體激光元件30的壽命的降低。
此外，在第一實(shí)施方式的制造工藝中，包括生長(zhǎng)發(fā)光元件層12的工序，該發(fā)光元件層12包括分別以在n型GaN基板11的主表面上形成的槽部21的內(nèi)側(cè)面21a和21b作為起點(diǎn)而生長(zhǎng)形成的刻面12a和12b。由此，發(fā)光元件層12在n型GaN基板ll上結(jié)晶生長(zhǎng)時(shí)，相比于生長(zhǎng)層的上表面(發(fā)光元件層12的主表面)生長(zhǎng)的生長(zhǎng)速度，形成分別以內(nèi)側(cè)面21a和21b作為起點(diǎn)的刻面12a和12b的生長(zhǎng)速度較慢，因此，生長(zhǎng)層的上表面(主表面)在保持平坦性的同時(shí)生長(zhǎng)。由此，與不形成由上述刻面12a和12b構(gòu)成的側(cè)面的情況下的發(fā)光元件層的生長(zhǎng)層表面相比，能夠進(jìn)一步提高具有發(fā)光層14的發(fā)光元件層12的表面的平坦性。
此外，在第一實(shí)施方式中，采用刻面12b由(11-22)面構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，通過(guò)在形成有槽部21的n型GaN基板11的表面上使發(fā)光元件層12生長(zhǎng)，在由(000-1)面構(gòu)成的刻面12a之外，能夠容易地形成由(11-22)面構(gòu)成的刻面12b。
此外，在第一實(shí)施方式中，以相對(duì)于發(fā)光元件層12的主表面(上表面)成鈍角的方式形成刻面12a和12b，從而，刻面12a和12b相對(duì)的區(qū)域(n型GaN基板11的槽部21的上部區(qū)域(圖8的凹部25))，以從n型GaN基板11朝向發(fā)光元件層12的上表面變寬的方式形成。由此，能夠抑制刻面12a和12b相互接近，因此，在使氮化物類半導(dǎo)體激光元件30芯片化時(shí)，能夠容易地在刻面12a和12b之間的形成有絕緣膜17a的部分進(jìn)行分割。
此外，在第一實(shí)施方式中，采用由發(fā)光元件層12的刻面構(gòu)成刻面12a和12b的結(jié)構(gòu)，從而，能夠與發(fā)光元件層12的結(jié)晶生長(zhǎng)同時(shí)地分別形成上述刻面12a和12b的2種生長(zhǎng)刻面。此外，在由刻面構(gòu)成的刻面12a和12b中，不形成由于蝕刻、機(jī)械劃線、激光劃線等產(chǎn)生的微細(xì)的凹凸形狀。從而，因?yàn)樵诎l(fā)光元件層12 (發(fā)光層14)中不會(huì)產(chǎn)生由微細(xì)的凹凸形狀導(dǎo)致的缺陷等，所以與上述效果同樣，能夠進(jìn)一步抑制氮化物類半導(dǎo)體激光元件30的發(fā)光效率和壽命的降低。
此外，在第一實(shí)施方式中，使用由GaN等氮化物類半導(dǎo)體構(gòu)成的n型GaN基板ll,利用在由氮化物類半導(dǎo)體構(gòu)成的n型GaN基板11上發(fā)光元件層12的結(jié)晶生長(zhǎng)，能夠容易地形成具有由(000-1)面構(gòu)成的刻面12a和由(11-22)面構(gòu)成的刻面12b的發(fā)光元件層12。
此外，在第一實(shí)施方式中，以沿著脊部15a和光波導(dǎo)路徑的延伸方向(A方向)延伸的方式形成刻面12a和12b，從而，能夠?qū)⒀刂共?5a和光波導(dǎo)路徑的延伸方向(A方向)延伸的刻面12a和刻面12b用作元件分割后的各個(gè)氮化物類半導(dǎo)體激光元件30的A方向的側(cè)面。
此外，在第一實(shí)施方式中，從n型GaN基板11側(cè)開始利用n型覆蓋層13、發(fā)光層14和p型覆蓋層15形成發(fā)光元件層12，并且在p型覆蓋層15形成沿A方向延伸的脊部15a，利用在p型覆蓋層15形成的脊部15a，能夠容易地形成用于將p型覆蓋層15的下部的發(fā)光層14所發(fā)出的激光射出到外部的光波導(dǎo)路徑。
此外，在第一實(shí)施方式中，以沿著光波導(dǎo)路徑的延伸方向(A方向)延伸的方式構(gòu)成臺(tái)階部21c和21d，從而能夠使光波導(dǎo)路徑和臺(tái)階部21c不交叉。(第二實(shí)施方式)
在該第二實(shí)施方式中，與上述第一實(shí)施方式不同的是，在n型GaN基板11上形成由AlGaN構(gòu)成的基底層50之后，形成發(fā)光元件層42，以下參照?qǐng)Dll進(jìn)行說(shuō)明。
該第二實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元件40由以(11-2-2)面作為主表面的纖維鋅礦構(gòu)造的氮化物類半導(dǎo)體構(gòu)成。
此外，如圖11所示，氮化物類半導(dǎo)體激光元件40,在具有約IOOu m厚度的n型GaN基板11上，隔著具有約3 約4 n m厚度的由Alo.()5Gao.95N構(gòu)成的基底層50形成有發(fā)光元件層42。此外，在基底層50中，以沿共振器方向(與紙面垂直的方向)延伸的方式形成有多個(gè)槽狀的裂縫51。其中，裂縫51是本發(fā)明的"凹部"的一個(gè)例子。此外，第二實(shí)施方式中的n型GaN基板11是本發(fā)明的"基底基板"的一個(gè)例子。此外，發(fā)光元件層42，與上述第一實(shí)施方式同樣，由n型覆蓋層13、發(fā)光層14和p型覆蓋層15構(gòu)成。
此處，在第二實(shí)施方式中，從n型覆蓋層13到p型覆蓋層15，利用由發(fā)光元件層42的(000-1)面構(gòu)成的刻面42a、和由在與刻面42a相對(duì)的區(qū)域形成的(11-22)面構(gòu)成的刻面42b，形成沿氮化物類半導(dǎo)體激光元件40的共振器方向延伸的側(cè)面。其中，刻面42a和42b分別是本發(fā)明的"第一側(cè)面"和"第二側(cè)面"的一個(gè)例子。另夕卜，在圖11中，為了進(jìn)行圖示，只在1個(gè)半導(dǎo)體激光元件40上標(biāo)注表示結(jié)構(gòu)要素的符號(hào)，在左側(cè)鄰接排列的半導(dǎo)體激光元件40 (用虛線表示外形)也具有同樣的結(jié)構(gòu)。此外，第二實(shí)施方式中的氮化物類半導(dǎo)體激光元件40的其它構(gòu)造與上述第一實(shí)施方式相同。
下面，參照?qǐng)D11 圖13，說(shuō)明第二實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元件40的制造工藝。
此處，在第二實(shí)施方式的制造工藝中，如圖12所示，在n型GaN基板11上，生長(zhǎng)具有約3 li m 約4 u m厚度的由Alo.()5Gao.95N構(gòu)成的基底層50。另外，在使基底層50結(jié)晶生長(zhǎng)時(shí)，因?yàn)榛讓?0的晶格常數(shù)C2比n型GaN基板11的晶格常數(shù)d小(Cl> c2)，所以達(dá)到規(guī)定的厚度的基底層50，為了與n型GaN基板11的晶格常數(shù)c,取得配合，在基底層50的內(nèi)部產(chǎn)生拉伸應(yīng)力R (參照?qǐng)D12)。結(jié)果，伴隨著基底層50在B方向上局部地收縮，在基底層50，形成圖12所示的裂縫51。此處，因?yàn)镚aN和AlGaN的c軸的晶格常數(shù)之差大于GaN和AlGaN的a軸的晶格常數(shù)之差，所以裂縫51容易在與基底層50的(0001)面和n型GaN基板11的主表面的(11-2-2)面平行的[1-100]方向(A方向)上形成。另外，在圖12中，示意性地表示在基底層50中自發(fā)地形成有裂縫51的狀態(tài)。
此外，在平面地看形成有裂縫51的n型GaN基板11時(shí)，與圖6所示的槽部21的形成狀態(tài)同樣，裂縫51以沿著與n型GaN基板11的B方向大致正交的[1-100]方向(A方向)條狀地延伸的方式形成。
此后，如圖13所示，通過(guò)與上述第一實(shí)施方式同樣的制造工藝，形成發(fā)光元件層42。其中，發(fā)光元件層42是本發(fā)明的"氮化物類半導(dǎo)
體層"的一個(gè)例子。
此時(shí)，在第二實(shí)施方式中，在沿[1-100]方向條狀延伸的裂縫51的內(nèi)側(cè)面51a，發(fā)光元件層42，在形成刻面42a的同時(shí)結(jié)晶生長(zhǎng)，該刻面42a由沿著相對(duì)于n型GaN基板11的[ll-2-2]方向(C2方向)傾斜規(guī)定的角度(約32°)的方向延伸的(000-1)面構(gòu)成。此外，在與裂縫51的內(nèi)側(cè)面51a相對(duì)的內(nèi)側(cè)面51b側(cè)，發(fā)光元件層42，在形成刻面42b的同時(shí)結(jié)晶生長(zhǎng)，該刻面42b由沿著相對(duì)于n型GaN基板41的[11-2-2]方向(C2方向)傾斜規(guī)定的角度(約26° )的方向延伸的(11-22)面構(gòu)成。其中，內(nèi)側(cè)面51a和51b分別是本發(fā)明的"第一側(cè)壁"和"第二側(cè)壁"的一個(gè)例子。由此，刻面42a和42b，與上述第一實(shí)施方式同樣，以相對(duì)于發(fā)光元件層42的上表面(主表面)分別成鈍角的方式形成。
此后，通過(guò)與上述第一實(shí)施方式同樣的制造工藝，對(duì)晶片狀態(tài)的氮化物類半導(dǎo)體激光元件40進(jìn)行條狀解理和元件分割。由此，形成圖11所示的已芯片化的各個(gè)氮化物類半導(dǎo)體激光元件40。另外，通過(guò)在B方向?qū)M(jìn)行元件分離，裂縫51形成為氮化物類半導(dǎo)體激光元件40的B方向的側(cè)端面40a和40b的一部分，即臺(tái)階部51c和51d (參照?qǐng)D11)。其中，側(cè)端面40a和40b分別是本發(fā)明的"第一側(cè)端面"和"第二側(cè)端面"的一個(gè)例子，臺(tái)階部51c和51d分別是本發(fā)明的"第一臺(tái)階部"和"第二臺(tái)階部"的一個(gè)例子。
28在第二實(shí)施方式中，如上所述，包括在基底層50形成有裂縫51的n型GaN基板ll;以及在n型GaN基板ll的主表面上具有分別以裂縫51的內(nèi)側(cè)面51a和51b作為起點(diǎn)的刻面42a和42b的發(fā)光元件層42。由此，與在發(fā)光元件層42通過(guò)蝕刻、機(jī)械劃線、激光劃線等形成分割槽并芯片化的氮化物類半導(dǎo)體激光元件不同，刻面42a和42b不是由通過(guò)上述方法形成的分割槽構(gòu)成的側(cè)面。從而，在刻面42a和42b中，不存在在通過(guò)上述方法形成分割槽的情況下在發(fā)光層14中產(chǎn)生的缺陷等，因此，能夠抑制氮化物類半導(dǎo)體激光元件40的發(fā)光效率的降低。由此，因?yàn)樵诘镱惏雽?dǎo)體激光元件40中難以產(chǎn)生異常發(fā)熱等，所以能夠抑制氮化物類半導(dǎo)體激光元件40的壽命的降低。
此外，在第二實(shí)施方式中，以在n型GaN基板11上形成由AlGaN構(gòu)成的基底層50，并且n型GaN基板11的晶格常數(shù)q和基底層50
的晶格常數(shù)C2具有C一C2的關(guān)系的方式構(gòu)成，分別以裂縫51的內(nèi)側(cè)面
51a和51b作為起點(diǎn)，分別形成發(fā)光元件層42的刻面42a和42b。由此，在n型GaN基板ll上形成由AlGaN構(gòu)成的基底層50時(shí)，因?yàn)榛讓?0的晶格常數(shù)c2比n型GaN基板11的晶格常數(shù)Cl小(Cl>c2)，所以為了與n型GaN基板ll的晶格常數(shù)d取得配合，在基底層50的內(nèi)部產(chǎn)生拉伸應(yīng)力R。結(jié)果，在基底層50的厚度為規(guī)定的厚度以上時(shí)，不能夠承受該拉伸應(yīng)力R，在基底層50形成裂縫51。由此，能夠在基底層50容易地形成作為用于在基底層50上分別使發(fā)光元件層42的刻面42a ((OOO-O面)和刻面42b ((11-22)面)結(jié)晶生長(zhǎng)的起點(diǎn)的內(nèi)側(cè)面51a和51b。
此外，在第二實(shí)施方式中，通過(guò)以相對(duì)于發(fā)光元件層42的主表面(上表面)成鈍角的方式形成刻面42a和42b，刻面42a和42b相對(duì)的區(qū)域(基底層50的裂縫51的上部區(qū)域(圖12的凹部25))，以從n型GaN基板11朝向發(fā)光元件層42的上表面變寬的方式形成。由此，能夠抑制刻面42a和42b相互接近，因此在使氮化物類半導(dǎo)體激光元件40芯片化時(shí)，能夠容易地在刻面42a和42b之間的形成有絕緣膜17a的部分進(jìn)行分割。另外，第二實(shí)施方式的其它效果與上述第一實(shí)施方式相同。
(第三實(shí)施方式)在該第三實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元件60制造工藝中，與上述第二實(shí)施方式不同，通過(guò)在n型GaN基板61上的基底層50形成虛線狀的劃線痕跡70，形成控制了裂縫的產(chǎn)生位置的裂縫71，以下，參照?qǐng)D12和圖14 圖16進(jìn)行說(shuō)明。其中，n型GaN基板61是本發(fā)明的"基底基板"的一個(gè)例子，裂縫71是本發(fā)明的"凹部"的一個(gè)例子。
該第三實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元件60由將(1-10-2)面作為主表面的纖維鋅礦構(gòu)造的氮化物類半導(dǎo)體構(gòu)成。
此處，在第三實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元件60的制造工藝中，與圖8所示的情況同樣，在n型GaN基板61 (參照?qǐng)D14)上，使具有比上述第二實(shí)施方式的厚度(約3 約4um)薄的臨界膜厚程度的厚度的由AlGaN構(gòu)成的基底層50生長(zhǎng)。此時(shí)，在基底層50中，由于與第二實(shí)施方式同樣的作用在內(nèi)部產(chǎn)生拉伸應(yīng)力R (參照?qǐng)D12)。此處，臨界膜厚指的是在疊層有具有相互不同的晶格常數(shù)的半導(dǎo)體層時(shí)，在半導(dǎo)體層中不會(huì)產(chǎn)生由晶格常數(shù)差引起的裂縫時(shí)的半導(dǎo)體層的最小厚度。
此后，如圖15所示，利用激光或金剛石頭等，在基底層50上沿與B方向大致正交的[ll-20]方向(A方向)，以約50ym的間隔形成虛線狀的劃線痕跡70。此夕卜，劃線痕跡70在B方向上以間隔L2的間距形成有多個(gè)。由此，如圖16所示，在基底層50，以虛線狀的劃線痕跡70作為起點(diǎn)，裂縫推進(jìn)至沒有形成劃線痕跡70的基底層50的區(qū)域中。結(jié)果，形成沿A方向分隔基底層50的大致直線狀的裂縫71 (參照?qǐng)D16)。其中，裂縫71是本發(fā)明的"凹部"的一個(gè)例子。
此外，這時(shí)，劃線痕跡70也向深度方向(與圖16的紙面垂直的方向)進(jìn)行分割。由此，在裂縫71中，形成到達(dá)基底層50和n型GaN基板61的界面附近的內(nèi)側(cè)面71a和71b (用虛線表示)。其中，內(nèi)側(cè)面71a和71b分別是本發(fā)明的"第一側(cè)壁"和"第二側(cè)壁"的一個(gè)例子。
此后，通過(guò)與上述第二實(shí)施方式同樣的制造工藝，在基底層50上形成發(fā)光元件層42。
此時(shí)，如圖14所示，在n型GaN基板61上的發(fā)光元件層42中形成由沿著相對(duì)于n型GaN基板61的[l-10-2]方向(C2方向)傾斜規(guī)
30定的角度(約47°)的方向延伸的(000-1)面構(gòu)成的刻面42c、和由沿著相對(duì)于n型GaN基板61的[l-10-2]方向(C2方向)傾斜規(guī)定的角度(約15°)的方向延伸的(1-101)面構(gòu)成的刻面42d。其中，刻面42c和42d分別是本發(fā)明的"第一側(cè)面"和"第二側(cè)面"的一個(gè)例子。
另外，第三實(shí)施方式的其它制造工藝與上述第二實(shí)施方式相同。從而形成圖14所示的第三實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元件60。
在第三實(shí)施方式中，如上所述，采用刻面42d由(1-101)面構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，在形成有裂縫71的n型GaN基板61的表面上使發(fā)光元件層42生長(zhǎng)，從而，在由(000-1)面構(gòu)成的刻面42c之外，能夠容易地形成由(1-101)面構(gòu)成的刻面42d。
此外，在第三實(shí)施方式的制造工藝中，在形成裂縫71時(shí)，包括在n型GaN基板61上將基底層50形成至臨界膜厚程度的厚度之后，對(duì)基底層50，在B方向上以間隔L2的間距形成沿[ll-20]方向(A方向)延伸的多個(gè)虛線狀(約50ym間隔)的劃線痕跡70的工序。由此，在基底層50，形成以虛線狀的劃線痕跡70作為起點(diǎn)、與A方向平行并且沿B方向?yàn)榈乳g隔的裂縫71。即，與上述第二實(shí)施方式所示的利用自發(fā)形成的裂縫并疊層半導(dǎo)體層的情況相比較，能夠更容易地形成半導(dǎo)體激光元件的寬度(沿共振器面的方向的元件的寬度) 一致的多個(gè)氮化物類半導(dǎo)體激光元件60 (參照?qǐng)D14)。另外，第三實(shí)施方式的其它效果與上述第二實(shí)施方式相同。(第四實(shí)施方式)
在該第四實(shí)施方式中，與上述第一實(shí)施方式不同的是，在具有由m面((1-100)面)構(gòu)成的主表面的n型GaN基板81上形成由AlGaN構(gòu)成的基底層50之后，形成發(fā)光元件層82，下面，參照?qǐng)D17進(jìn)行說(shuō)明。其中，n型GaN基板81和發(fā)光元件層82，分別是本發(fā)明的"基底基板"和"氮化物類半導(dǎo)體層"的一個(gè)例子。
該第四實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元件80由將m面((l-100)面)作為主表面的纖維鋅礦構(gòu)造的氮化物類半導(dǎo)體構(gòu)成。
此外，如圖17所示，氮化物類半導(dǎo)體激光元件80，在具有約IOOnm厚度的n型GaN基板81上，隔著具有約3 約4 u m厚度的由Alo.o5Gao.9sN構(gòu)成的基底層50形成有發(fā)光元件層82。此外，在基底層
3150，以沿共振器方向(與紙面垂直的方向)延伸的方式形成有多個(gè)槽狀的裂縫51。此外，發(fā)光元件層82，與上述第一實(shí)施方式同樣，由n型覆蓋層13、發(fā)光層14和p型覆蓋層15構(gòu)成。
此處，在第四實(shí)施方式中，從n型覆蓋層13到p型覆蓋層15，利用由發(fā)光元件層82的(000-1)面構(gòu)成的刻面82a、和由在與刻面82a相對(duì)的區(qū)域中形成的(1-101)面構(gòu)成的刻面82b，形成沿氮化物類半導(dǎo)體激光元件80的共振器方向延伸的側(cè)面。其中，刻面82a和82b分別是本發(fā)明的"第一側(cè)面"和"第二側(cè)面"的一個(gè)例子。
此外，刻面82a，在后述的制造工藝中，以接續(xù)在基底層50形成的裂縫51的由(000-1)面構(gòu)成的內(nèi)側(cè)面52a的方式，以沿著相對(duì)于n型GaN基板81的主表面大致垂直的方向([l-100]方向)延伸的方式形成。此夕卜，刻面82b，由以裂縫51的內(nèi)側(cè)面52b作為起點(diǎn)的傾斜面構(gòu)成，以相對(duì)于[1-100]方向傾斜約62。地延伸的方式形成。從而，刻面82b相對(duì)于發(fā)光元件層82的主表面(上表面)傾斜約118°。其中，內(nèi)側(cè)面52a和52b分別是本發(fā)明的"第一側(cè)壁"和"第二側(cè)壁"的一個(gè)例子。另外，第四實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元件80的其它構(gòu)造與上述第一實(shí)施方式相同。
接著，參照?qǐng)D17和圖18，說(shuō)明第四實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元件80的制造工藝。
此處，在第四實(shí)施方式的制造工藝中，如圖18所示，在具有約100urn厚度的n型GaN基板81上，使具有約3 約4um厚度的由Alo.o5Gao.9sN構(gòu)成的基底層50生長(zhǎng)。此時(shí)，與上述第二實(shí)施方式同樣，在基底層50形成由n型GaN基板81與基底層50的晶格常數(shù)差引起的裂縫51。
此后，通過(guò)與上述第二實(shí)施方式同樣的制造工藝，在基底層50上形成發(fā)光元件層82。
此時(shí)，在第四實(shí)施方式中，如圖18所示，在沿[ll-20]方向(A方向)延伸的裂縫51的內(nèi)側(cè)面52a，發(fā)光元件層82，以接續(xù)裂縫51的(000-1)面的方式在形成由沿[1-100]方向(C2方向)延伸的(000-1)面構(gòu)成的刻面82a的同時(shí)結(jié)晶生長(zhǎng)。此外，在與裂縫51的(000-1)面相對(duì)的(0001)面(內(nèi)側(cè)面52b)偵U，發(fā)光元件層82，在形成由沿著相對(duì)于[1-100]方向(C2方向)傾斜規(guī)定的角度(約62°)的方向延伸的(1-101)面構(gòu)成的刻面(刻面82b)的同時(shí)結(jié)晶生長(zhǎng)。由此，亥l価82b以相對(duì)于發(fā)光元件層82的上表面(主表面)成鈍角的方式形成。
此后，通過(guò)與上述第二實(shí)施方式同樣的制造工藝，對(duì)晶片狀態(tài)的氮化物類半導(dǎo)體激光元件80進(jìn)行條狀解理和元件分割。由此，形成圖17所示的已芯片化的各個(gè)氮化物類半導(dǎo)體激光元件80。另外，通過(guò)在B方向上對(duì)晶片進(jìn)行元件分離，裂隙51形成為氮化物類半導(dǎo)體激光元件80的B方向的側(cè)端面80a和80b的一部分，即臺(tái)階部52c和52d(參照?qǐng)D17)。其中，側(cè)端面80a和80b分別是本發(fā)明的"第一側(cè)端面"和"第二側(cè)端面"的一個(gè)例子，臺(tái)階部52c和52d分別是本發(fā)明的"第一臺(tái)階部"和"第二臺(tái)階部"的一個(gè)例子。
在第四實(shí)施方式中，如上所述，在具有由非極性面(m面((l-100)面))構(gòu)成的主表面的n型GaN基板81上隔著基底層50形成發(fā)光元件層82，從而能夠減少在半導(dǎo)體元件層(發(fā)光層14)產(chǎn)生的壓電電場(chǎng)、自發(fā)極化等的內(nèi)部電場(chǎng)。由此，因此能夠進(jìn)一步抑制包括共振器面附近范圍的發(fā)光元件層82 (發(fā)光層14)的發(fā)熱，所以能夠形成進(jìn)一步提高發(fā)光效率的氮化物類半導(dǎo)體激光元件80。
此外，在第四實(shí)施方式中，采用裂縫51的內(nèi)側(cè)面52a由(000-1)面構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，在n型GaN基板81的主表面上形成具有由(000-1)面構(gòu)成的刻面82a的發(fā)光元件層82時(shí)，接續(xù)由(000-1)面構(gòu)成的裂縫51的內(nèi)側(cè)面52a地形成發(fā)光元件層82的(000-1)面，因此，能夠在n型GaN基板81上隔著基底層50容易地形成由(000-1)面構(gòu)成的刻面82a。
此外，在第四實(shí)施方式中，以相對(duì)于發(fā)光元件層82的主表面(上表面)成鈍角的方式形成刻面82b，刻面82a和82b相對(duì)的區(qū)域(基底層50的裂縫51的上部區(qū)域(圖18的凹部25))，以從n型GaN基板81朝向發(fā)光元件層82的上表面變寬的方式形成。由此，因?yàn)槟軌蛞种瓶堂?2a和82b相互接近，所以在使氮化物類半導(dǎo)體激光元件80芯片化時(shí)，能夠容易地在刻面82a和82b之間的形成有絕緣膜17a的部分進(jìn)行分割。另外，第四實(shí)施方式的效果與上述第二實(shí)施方式相同。方向(B方向)正交的[ll-20]方向(A方向)形成為條狀。
接著，使用MOCVD法，在基底層上使由GaN構(gòu)成的半導(dǎo)體層外延生長(zhǎng)。結(jié)果，能夠確認(rèn)，如圖20所示，在裂縫的由(000-1)面構(gòu)成的內(nèi)側(cè)面，半導(dǎo)體層在以接續(xù)該面方位的方式形成沿垂直方向延伸的GaN的(000-1)面的同時(shí)在[1-100]方向(C2方向)結(jié)晶生長(zhǎng)。此夕卜，能夠確認(rèn)，如圖20所示，在裂縫與(000-1)面相反的一側(cè)的內(nèi)側(cè)面上，形成有由GaN的(1-101)面構(gòu)成的傾斜面(刻面)。此外，能夠確認(rèn)，該傾斜面以相對(duì)于半導(dǎo)體層的上表面(主表面)成鈍角的方式形成。由此，能夠確認(rèn)，設(shè)置在基底層的裂縫的2個(gè)內(nèi)側(cè)面分別成為結(jié)晶生長(zhǎng)的起點(diǎn)，能夠在基底層上形成半導(dǎo)體層。此外，能夠確認(rèn)，在形成基底層時(shí)，到達(dá)n型GaN基板的裂縫，伴隨著半導(dǎo)體層的疊層，空隙的一部分被掩埋。
(第五實(shí)施方式)
參照?qǐng)D21,說(shuō)明下述情況在該第五實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元件90中，與上述第一實(shí)施方式不同，在具有由m面((1-100)面)構(gòu)成的主表面的n型4H-SiC基板91上，形成發(fā)光元件層92。其中，n型4H-SiC基板91和發(fā)光元件層92分別是本發(fā)明的"基板"和"氮化物類半導(dǎo)體層"的一個(gè)例子。
該第五實(shí)施方式的氮化物類半導(dǎo)體激光元件90，由將m面((1-100)面)作為主表面的纖維鋅礦構(gòu)造的氮化物類半導(dǎo)體構(gòu)成。其中，氮化物類半導(dǎo)體激光元件90是本發(fā)明的"半導(dǎo)體元件"和"半導(dǎo)體激光元件"的一個(gè)例子。
34此外，如圖21所示，氮化物類半導(dǎo)體激光元件卯，在具有約IOO Pm厚度的n型4H-SiC基板91上形成有發(fā)光元件層92。此外，發(fā)光 元件層92，與上述第一實(shí)施方式同樣，由n型覆蓋層13、發(fā)光層14 和p型覆蓋層15構(gòu)成。
此處，在第五實(shí)施方式中，從n型覆蓋層13到p型覆蓋層15，利 用由發(fā)光元件層92的(000-1)面構(gòu)成的刻面92a、和由在與刻面92a 相對(duì)的區(qū)域形成的(1-101)面構(gòu)成的刻面92b，形成沿氮化物類半導(dǎo) 體激光元件90的共振器方向(A方向)延伸的側(cè)面。其中，刻面92a 和92b分別是本發(fā)明的"第一側(cè)面"和"第二側(cè)面"的一個(gè)例子。
此外，刻面92a，以接續(xù)在n型4H-SiC基板91的主表面形成的槽 部93的內(nèi)側(cè)面93a的方式，以沿著相對(duì)于n型4H-SiC基板91的主表 面大致垂直的方向([I-IOO]方向)延伸的方式形成。此外，刻面92b， 由以槽部93的內(nèi)側(cè)面93b作為起點(diǎn)的傾斜面構(gòu)成，以相對(duì)于[1-100]方 向傾斜約62。地延伸的方式形成。其中，槽部93、內(nèi)側(cè)面93a和93b 分別是本發(fā)明的"凹部"、"第一側(cè)壁"和"第二側(cè)壁"的一個(gè)例子。
另外，第五實(shí)施方式中的氮化物類半導(dǎo)體激光元件卯的其它構(gòu)造 和制造工藝與上述第一實(shí)施方式相同。此外，第五實(shí)施方式的效果也 與上述第一和第四實(shí)施方式相同。 (第六實(shí)施方式)
首先，參照?qǐng)D22，說(shuō)明第六實(shí)施方式的LED芯片IOO的構(gòu)造。其 中，LED芯片100是本發(fā)明的"半導(dǎo)體元件"和"發(fā)光元件"的一個(gè) 例子。
該第六實(shí)施方式的LED芯片100，由將(11-2-2)面作為主表面的 纖維鋅礦構(gòu)造的氮化物類半導(dǎo)體構(gòu)成。此外，關(guān)于LED芯片100的形 狀，從LED芯片100的上表面?zhèn)瓤?，具有正方形、長(zhǎng)方形、菱形或平 行四邊形等的平面形狀。
此外，如圖22所示，LED芯片100，在具有約100um厚度的n 型GaN基板11上形成有發(fā)光元件層112。此外，發(fā)光元件層112，與 上述第一實(shí)施方式同樣，由n型覆蓋層13、發(fā)光層14和p型覆蓋層 15構(gòu)成。其中，發(fā)光元件層112是本發(fā)明的"氮化物類半導(dǎo)體層"的 一個(gè)例子。此處，在第六實(shí)施方式中，從n型覆蓋層13到p型覆蓋層15，利 用由發(fā)光元件層112的(000-1)面構(gòu)成的刻面112a、和由(11-22)面 構(gòu)成的刻面112b，形成沿LED芯片100的一個(gè)方向(圖22的與紙面 垂直的方向)延伸的側(cè)面。其中，刻面112a和112b分別是本發(fā)明的"第 一側(cè)面"和"第二側(cè)面"的一個(gè)例子。
此外，刻面112a和112b，在制造工藝中，以在n型GaN基板ll 的主表面預(yù)先形成的槽部21的內(nèi)側(cè)面21a和21b作為起點(diǎn)，以相對(duì)于 n型GaN基板11的主表面傾斜規(guī)定的角度地延伸的方式形成。具體地 說(shuō)，刻面112a，相對(duì)于發(fā)光元件層112的上表面(主表面)生長(zhǎng)的[ll-2-2] 方向傾斜約32。地延伸。此夕卜，刻面112b相對(duì)于[ll-2-2]方向傾斜約26 。地延伸。由此，如圖22所示，LED芯片100沿著一個(gè)方向(與紙面 垂直的方向)的截面，具有在發(fā)光元件層112的部分，沿著從n型GaN 基板11的主表面遠(yuǎn)離的方向(C2方向)前端變細(xì)的形狀。此外，刻 面112a和112b以相對(duì)于發(fā)光元件層112的上表面(主表面)成鈍角的 方式形成。具體地說(shuō)，刻面112a相對(duì)于發(fā)光元件層112的上表面傾斜 約122°，并且，刻面112b相對(duì)于發(fā)光元件層112的上表面傾斜約116 °。另外，在圖22中，為了進(jìn)行圖示，只在1個(gè)LED芯片100上標(biāo)注 表示結(jié)構(gòu)要素的符號(hào)，但是在左側(cè)鄰接排列的LED芯片100 (用虛線 表示外形)也具有同樣的結(jié)構(gòu)。
此外，如圖22所示，在p型覆蓋層15上形成有p側(cè)歐姆電極16。 此外，以具有規(guī)定的形狀，并且覆蓋p側(cè)歐姆電極16的兩側(cè)面、刻面 112a和112b、以及槽部21的內(nèi)側(cè)面21a (21b)的方式，形成有相對(duì) 于發(fā)光波長(zhǎng)透明的SiC)2等的絕緣膜120a。此外，以覆蓋p側(cè)歐姆電極 16和絕緣膜120的上表面的方式，形成有由ITO構(gòu)成的具有透光性的 p側(cè)電極121。此外，在n型GaN基板ll上的下表面上，以距離n型 GaN基板ll由近到遠(yuǎn)的順序，形成n側(cè)歐姆電極19和n側(cè)電極20。 另夕卜，在n側(cè)歐姆電極19的兩側(cè)(B方向)，分別形成有由SK)2構(gòu)成 的絕緣膜120b。
接著，參照?qǐng)D22和圖23，說(shuō)明第六實(shí)施方式的LED芯片100的 制造工藝。
在第六實(shí)施方式的LED芯片100的制造工藝中，通過(guò)與上述第一
36實(shí)施方式中的氮化物類半導(dǎo)體激光元件30的制造工藝同樣的制造工 藝，在n型GaN基板ll上形成發(fā)光元件層112。由此，分別形成由沿 著相對(duì)于n型GaN基板11的[11-2-2]方向(C2方向)傾斜規(guī)定的角 度(約32°)的方向延伸的(000-1)面構(gòu)成的刻面112a、和由沿著相 對(duì)于n型GaN基板ll的[11-2-2]方向(C2方向)傾斜規(guī)定的角度(約 26°)的方向延伸的(11-22)面構(gòu)成的刻面112b。
此后，通過(guò)與上述第一實(shí)施方式同樣的制造工藝，依次形成p側(cè) 歐姆電極16、絕緣膜120a和120b、 p側(cè)電極121、 n側(cè)歐姆電極19和 n側(cè)電極20。
最后，通過(guò)對(duì)晶片狀態(tài)的LED芯片100進(jìn)行元件分割，形成圖22 所示的己芯片化的各個(gè)LED芯片100。另外，通過(guò)在B方向上對(duì)晶片 進(jìn)行元件分離，槽部21形成為L(zhǎng)ED芯片100的B方向的側(cè)端面100a 和100b的一部分，即臺(tái)階部21c和21d (參照?qǐng)D22)。其中，側(cè)端面 100a和100b分別是本發(fā)明的"第一側(cè)端面"和"第二側(cè)端面"的一個(gè) 例子。
在第六實(shí)施方式中，如上所述，包括發(fā)光元件層112，該發(fā)光元件 層112包括分別將在n型GaN基板11的主表面形成的槽部21的內(nèi)側(cè) 面21a和21b作為起點(diǎn)的刻面112a和112b。由此，與利用蝕刻、機(jī)械 劃線、激光劃線等在發(fā)光元件層112形成分割槽并芯片化的LED芯片 不同，刻面112a和112b不是由通過(guò)上述方法形成的分割槽構(gòu)成的側(cè)面。 從而，因?yàn)樵诳堂?12a和112b不存在在通過(guò)上述方法形成分割槽的情 況下在發(fā)光層14中產(chǎn)生的缺陷等，所以能夠抑制LED芯片100的發(fā) 光效率的降低。由此，因?yàn)樵贚ED芯片100中難以產(chǎn)生異常發(fā)熱等， 所以能夠抑制LED芯片100的壽命的降低。
此外，在第六實(shí)施方式中，以相對(duì)于發(fā)光元件層112的主表面(上 表面)成鈍角的方式形成刻面112a和112b，刻面112a和112b相對(duì)的 區(qū)域(n型GaN基板11的槽部21的上部區(qū)域(圖23的凹部25))，以 從n型GaN基板ll朝向發(fā)光元件層112的上表面變寬的方式形成。由 此，因?yàn)槟軌蛞种瓶堂?12a和112b相互接近，所以在使LED芯片100 芯片化時(shí)，能夠容易地在刻面112a和112b之間形成有絕緣膜120a的 部分進(jìn)行分割。此夕卜，在第六實(shí)施方式中，通過(guò)使刻面112a和112b相對(duì)于發(fā)光元 件層112的主表面成鈍角，能夠?qū)?lái)自發(fā)光層14的LED光，不僅通 過(guò)發(fā)光元件層112的上表面而且通過(guò)相對(duì)于n型GaN基板11的主表面 傾斜的刻面112a和112b容易地取出。由此，能夠進(jìn)一步提高LED芯 片100的發(fā)光效率。
此夕卜，如上所述，通過(guò)使刻面112a和112b相對(duì)于發(fā)光元件層112 的主表面(上表面)分別傾斜約122°和約116°的角度，刻面112a和 112b相對(duì)于發(fā)光元件層112的上表面具有大致相同程度的傾斜角度。 由此，來(lái)自發(fā)光層14的LED光能夠相同程度地透過(guò)刻面112a和112b。 結(jié)果，能夠抑制LED芯片100的光不均勻性。另外，第六實(shí)施方式的 其它效果與上述第一實(shí)施方式相同。 (第七實(shí)施方式)
參照?qǐng)D24，說(shuō)明作為電子器件的一個(gè)例子的第七實(shí)施方式的場(chǎng)效 應(yīng)晶體管(FET) 200的構(gòu)造。
FET200是具有所謂的凹進(jìn)(recess)構(gòu)造的高電子遷移率晶體管 (HEMT)。在該FET200中，如圖24所示，在摻雜釩的高電阻4H-SiC 基板201的m ((1-100)面)上形成有半導(dǎo)體層202。此外，F(xiàn)ET200 由半導(dǎo)體層202、在半導(dǎo)體層202的主表面上形成的源極電極203、漏 極電極204和柵極電極205構(gòu)成。其中，F(xiàn)ET200是本發(fā)明的"電子器 件"的一個(gè)例子。
此外，在半導(dǎo)體層202中形成有具有約3um厚度的由未摻雜 GaN構(gòu)成的第一氮化物半導(dǎo)體層211;具有約25nm厚度的由AlGaN 構(gòu)成的第二氮化物半導(dǎo)體層212;和具有約25nm厚度的由摻雜Si的n 型GaN構(gòu)成的蓋層213。此外，蓋層213形成在第二氮化物半導(dǎo)體層 212的除去柵極電極205附近范圍的區(qū)域，第二氮化物半導(dǎo)體層212 的形成有柵極電極205的區(qū)域在表面露出。其中，半導(dǎo)體層202、第一 氮化物半導(dǎo)體層211、第二氮化物半導(dǎo)體層212和蓋層213分別是本發(fā) 明的"氮化物類半導(dǎo)體層"的一個(gè)例子。
此處，在第一氮化物半導(dǎo)體層211的一部分與第二氮化物半導(dǎo)體 層212的界面?zhèn)?，摻雜有Si等n型雜質(zhì)。由此，能夠增加漏電流，能 夠更進(jìn)一步地改善FET200的性能。
38此外，柵極205，以與源極電極203和漏極電極204的配置方向正 交的長(zhǎng)度方向與半導(dǎo)體層202的[ll-20]方向(圖24的B方向)平行的 方式形成。
此外，第二氮化物半導(dǎo)體層212具有比第一氮化物半導(dǎo)體層211 的禁帶大的禁帶，在第二氮化物半導(dǎo)體層212和第一氮化物半導(dǎo)體層 211之間形成異質(zhì)結(jié)。此時(shí)，在第二氮化物半導(dǎo)體層212的一部分中， 摻雜有Si等n型雜質(zhì)，以n型雜質(zhì)的濃度與摻雜層的厚度的積為1 X 10 ri^以上的方式，用lXl(^cm々以上的摻雜量摻雜雜質(zhì)。
此外，柵極電極205例如由Pd層和Au層構(gòu)成，在第二氮化物半 導(dǎo)體層212上形成。此外，源極電極203和漏極電極204例如由Ti層 和A1層構(gòu)成，在蓋層213上形成。
進(jìn)一步，在半導(dǎo)體層202中，通過(guò)形成(1-100)面的異質(zhì)結(jié)，在 異質(zhì)結(jié)中由極化產(chǎn)生的載流子減少，因此能夠降低異質(zhì)結(jié)的表面載流 子濃度。即，本來(lái)，氮化物類材料在
方向具有較大的自發(fā)極化， 而且，在存在
方向的變形的情況下，因?yàn)楫a(chǎn)生由壓電效應(yīng)引起的 較大的極化，所以在c面((OOOl面)的異質(zhì)結(jié)中積蓄很多的載流子。 在第七實(shí)施方式中，通過(guò)形成半導(dǎo)體202的(1-100)面的異質(zhì)結(jié)，能 夠避免產(chǎn)生上述現(xiàn)象。
下面，參照?qǐng)D24 圖27，說(shuō)明第七實(shí)施方式的FET200。
首先，如圖25所示，利用蝕刻技術(shù)，在4H-SiC基板201的主表 面，形成具有與上述第一實(shí)施方式同樣的形狀的槽部21。
接著，通過(guò)MOCVD法，在具有槽部21的4H-SiC基板201上， 通過(guò)依次疊層第一氮化物半導(dǎo)體層211、第二氮化物半導(dǎo)體層212和蓋 層213，形成半導(dǎo)體層202。
此時(shí)，在第七實(shí)施方式中，如圖25所示，在槽部21的由(000-1) 面構(gòu)成的內(nèi)側(cè)面21a上，半導(dǎo)體層202接續(xù)槽部21的(000-1)面，在 形成沿[1-100]方向(C2方向)延伸的(000-1)面的同時(shí)結(jié)晶生長(zhǎng)。由 此，半導(dǎo)體層202的(000-1)面形成為刻面202a。此外，在槽部21 的與(000-1)面相對(duì)的(0001)面(內(nèi)側(cè)面21b)側(cè)，半導(dǎo)體層202 以內(nèi)側(cè)面21b作為起點(diǎn)，在形成刻面202b的同時(shí)結(jié)晶生長(zhǎng)，該刻面202b 由沿著相對(duì)于刻面202a傾斜規(guī)定的角度(=約62°)的方向延伸的(1-101)面構(gòu)成。其中，刻面202a和202b分別是本發(fā)明的"第一側(cè) 面"和"第二側(cè)面"的一個(gè)例子。
此后，如圖26所示，在半導(dǎo)體層202的蓋層213,利用蝕刻技術(shù) 形成沿[ll-20]方向(B方向)延伸的槽部215。此后，如圖27所示， 在蓋層213的表面上，以距離蓋層213側(cè)由近到遠(yuǎn)的順序蒸鍍Ti層和 Al層，并且利用提離(lift-off)法分別形成源極電極203和漏極電極 204。進(jìn)一步，在被蓋層213夾著的槽部215的規(guī)定的位置，以距離蓋 層213側(cè)由近到遠(yuǎn)的順序蒸鍍Pd層和Au層，并且利用提離法形成柵 極電極205。
最后，通過(guò)對(duì)元件(晶片)進(jìn)行分割而進(jìn)行芯片化，形成圖24所 示的第七實(shí)施方式的FET200。
通過(guò)如第七實(shí)施方式所示地形成FET200，不會(huì)如現(xiàn)有技術(shù)的使用 (0001)面的異質(zhì)結(jié)的FET那樣在異質(zhì)界面上積蓄高濃度的表面載流 子，因此能夠減少異質(zhì)界面的二維電子氣體濃度。即，能夠進(jìn)行箍斷 電壓的精密控制，能夠形成與現(xiàn)有技術(shù)的使用(0001)面的異質(zhì)結(jié)的 FET不同的常閉型的FET。
此外，在第七實(shí)施方式中，利用形成有刻面202a和202b的半導(dǎo) 體層202形成FET200，從而，能夠在半導(dǎo)體202中不存在缺陷等，抑 制半導(dǎo)體元件的異常發(fā)熱等，因此，能夠抑制FET200的壽命的降低。 另外，第七實(shí)施方式的其它效果與上述概要結(jié)構(gòu)中的效果相同。
另外，應(yīng)該考慮到此次公開的實(shí)施方式中所有方面都是例示而不 是限制。本發(fā)明的范圍并不是由上述實(shí)施方式的說(shuō)明表示，而是由權(quán) 利要求的范圍表示，進(jìn)一步，還包括在與權(quán)利要求的范圍同等的意義 和范圍內(nèi)的所有變更。
例如，在上述第二實(shí)施方式中，表示了利用n型GaN基板ll和基 底層50的晶格常數(shù)之差在基底層自發(fā)地產(chǎn)生裂縫51的例子，但是本 發(fā)明并不限定于此，與上述第三實(shí)施方式同樣，也可以通過(guò)在基底層 形成虛線狀的劃線痕跡以控制裂縫的形成位置。
此外，在上述第二 第四實(shí)施方式中，表示了作為基底基板使用n 型GaN基板，并且在n型GaN基板上形成有由AlGaN構(gòu)成的基底層 的例子，但是本發(fā)明并不限定于此，也可以使用InGaN基板作為基底基板，并且在InGaN基板上形成由GaN或AlGaN構(gòu)成的基底層。
此外，在上述第二實(shí)施方式中，表示了利用n型GaN基板11和基 底層50的晶格常數(shù)差在基底層50自發(fā)地形成裂縫51的例子，但是本 發(fā)明并不限定于此，也可以僅在基底層50(參照?qǐng)D12)的A方向([1-100] 方向)的兩端部(與n型GaN基板11的A方向的端部對(duì)應(yīng)的區(qū)域) 形成劃線痕跡。采用這樣的結(jié)構(gòu)，也能夠?qū)啥瞬康膭澗€痕跡作為起 點(diǎn)導(dǎo)入沿A方向延伸的裂縫。
此外，在上述第三實(shí)施方式中，表示了在基底層50虛線狀地形成 裂縫導(dǎo)入用的劃線痕跡70的例子，但是本發(fā)明并不限定于此，也可以 在基底層50的A方向(參照?qǐng)D15)的兩端部(與n型GaN基板11 的端部對(duì)應(yīng)的區(qū)域)形成劃線痕跡。采用這樣的結(jié)構(gòu)，也能夠?qū)啥?部的劃線痕跡作為起點(diǎn)導(dǎo)入沿A方向延伸的裂縫。
此外，在上述第一 第五實(shí)施方式中，表示了形成具有由Si02電 流阻擋層埋入脊部的折射率波導(dǎo)型的脊波導(dǎo)構(gòu)造的氮化物類半導(dǎo)體激 光元件的例子，但是本發(fā)明并不限定于此，也可以形成以由AlGaN等 構(gòu)成的半導(dǎo)體電流阻擋層埋入脊部的氮化物類半導(dǎo)體激光元件?；蛘撸?也可以形成具有在平坦的基板上依次形成下部覆蓋層、發(fā)光層(活性 層)和上部覆蓋層等，并由電流阻擋層將其上的電流路徑限制得較狹 窄的構(gòu)造增益波導(dǎo)型的氧化物條狀構(gòu)造的氮化物類半導(dǎo)體激光元件。
權(quán)利要求
1.一種氮化物類半導(dǎo)體元件，其特征在于，包括基板；在所述基板的第一側(cè)端面的主表面?zhèn)刃纬傻牡谝慌_(tái)階部；在所述第一側(cè)端面的相反側(cè)、并且在與所述第一側(cè)端面大致平行的第二側(cè)端面的所述主表面?zhèn)刃纬傻牡诙_(tái)階部；和在所述主表面上，具有由將所述第一臺(tái)階部的第一側(cè)壁作為起點(diǎn)的(000-1)面構(gòu)成的第一側(cè)面、和將所述第二臺(tái)階部的第二側(cè)壁作為起點(diǎn)的第二側(cè)面的氮化物類半導(dǎo)體層。
2. 如權(quán)利要求1所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其特征在于 所述氮化物類半導(dǎo)體層具有發(fā)光層， 所述氮化物類半導(dǎo)體元件是發(fā)光元件。
3. 如權(quán)利要求1所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其特征在于 所述氮化物類半導(dǎo)體元件是電子器件。
4. 如權(quán)利要求1所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其特征在于 所述第一側(cè)壁由(000-1)面構(gòu)成。
5. 如權(quán)利要求1所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其特征在于-所述第二側(cè)面由(A+B, A， -2A-B, 2A+B)面構(gòu)成，其中，A》0和B》0，并且，A和B中的至少任意一方是不為O的整數(shù)。
6. 如權(quán)利要求5所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其特征在于 所述第二側(cè)面由(1-101)面或(11-22)面構(gòu)成。
7. 如權(quán)利要求1所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其特征在于 所述氮化物類半導(dǎo)體層，利用所述第一側(cè)面和所述第二側(cè)面，以在從所述基板沿所述氮化物類半導(dǎo)體層的疊層方向遠(yuǎn)離的方向上所述氮化物類半導(dǎo)體層的平面面積變小的方式形成。
8. 如權(quán)利要求1所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其特征在于 至少所述第一側(cè)面或所述第二側(cè)面中的任意一方以相對(duì)于所述主表面成鈍角的方式傾斜地形成。
9. 如權(quán)利要求1所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其特征在于 所述第一側(cè)面和所述第二側(cè)面由所述氮化物類半導(dǎo)體層的結(jié)晶生長(zhǎng)刻面構(gòu)成。
10. 如權(quán)利要求1所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其特征在于-所述基板由氮化物類半導(dǎo)體構(gòu)成。
11. 如權(quán)利要求1所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其特征在于 所述基板包括基底基板、和在所述基底基板上形成的由AlGaN構(gòu)成的基底層，在令所述基底基板和所述基底層的晶格常數(shù)分別為d和C2時(shí)，具 有^> C2的關(guān)系，所述第一側(cè)面和所述第二側(cè)面，分別將以實(shí)質(zhì)上與所述基底層的(0001)面和所述主表面平行地延伸的方式形成的裂縫的內(nèi)側(cè)面作為 起點(diǎn)而形成。
12. 如權(quán)利要求1所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其特征在于-所述第一側(cè)面和所述第二側(cè)面沿第一方向延伸，并且所述氮化物類半導(dǎo)體元件具有沿所述第一方向延伸的光波導(dǎo)路徑。
13. 如權(quán)利要求12所述的氮化物類半導(dǎo)體元件，其特征在于 所述氮化物類半導(dǎo)體層，從所述基板側(cè)開始形成有第一半導(dǎo)體層、發(fā)光層和第二半導(dǎo)體層，并且所述第二半導(dǎo)體層形成有沿所述第一方 向延伸的脊部。
14. 一種氮化物類半導(dǎo)體元件，其特征在于，包括基板；和氮化物類半導(dǎo)體層，該氮化物類半導(dǎo)體層，在所述基板的主表面 上，在所述主表面?zhèn)鹊牡谝粋?cè)端面具有由(000-1)面構(gòu)成的第一側(cè)面， 以及在與所述主表面?zhèn)鹊乃龅谝粋?cè)端面大致平行的第二側(cè)端面具有 由(A+B， A， -2A-B, 2A+B)面構(gòu)成的第二側(cè)面，其中，滿足A》0和 B》0，并且，A和B中的至少任意一方是不為O的整數(shù)。
15. —種氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于，包括-在基板的主表面形成多個(gè)凹部的工序；在所述基板的主表面上，使多個(gè)氮化物類半導(dǎo)體層生長(zhǎng)的工序， 該氮化物類半導(dǎo)體層包括由將所述凹部的第一側(cè)壁作為起點(diǎn)生長(zhǎng)形成 的(000-1)面構(gòu)成的第一側(cè)面，和與所述第一側(cè)面相對(duì)、將所述凹部 的第二側(cè)壁作為起點(diǎn)生長(zhǎng)形成的第二側(cè)面；禾口在所述第一側(cè)面與所述第二側(cè)面相對(duì)的區(qū)域中，分割形成有所述 氮化物類半導(dǎo)體層的所述基板而進(jìn)行芯片化的工序。
16. 如權(quán)利要求15所述的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法，其特 征在于所述芯片化工序包括，以在所述第一側(cè)面與所述第二側(cè)面相對(duì)的 區(qū)域的所述凹部的底部，分割形成有所述氮化物類半導(dǎo)體層的所述基 板的方式進(jìn)行芯片化的工序。
17. 如權(quán)利要求15所述的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法，其特 征在于所述氮化物類半導(dǎo)體層具有發(fā)光層， 所述氮化物類半導(dǎo)體元件是發(fā)光元件。
18. 如權(quán)利要求15所述的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法，其特 征在于所述第一側(cè)壁包括(000-1)面。
19. 如權(quán)利要求15所述的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于所述第二側(cè)面由(A+B， A， -2A-B, 2A+B〉面構(gòu)成，其中，A》0 和B》0，并且，A和B中的至少任意一方是不為O的整數(shù)。
20. 如權(quán)利要求15所述的氮化物類半導(dǎo)體元件的制造方法，其特 征在于形成所述凹部的工序包括，平面地看，在所述基板的主表面上形 成條狀地延伸的(000-1)面的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供氮化物類半導(dǎo)體元件和其制造方法。該氮化物類半導(dǎo)體元件包括基板；在基板的第一側(cè)端面的主表面?zhèn)刃纬傻牡谝慌_(tái)階部；在第一側(cè)端面的相反側(cè)、并且在與第一側(cè)端面大致平行的第二側(cè)端面的主表面?zhèn)刃纬傻牡诙_(tái)階部；和在主表面上，具有由將第一臺(tái)階部的第一側(cè)壁作為起點(diǎn)的(000-1)面構(gòu)成的第一側(cè)面、和將第二臺(tái)階部的第二側(cè)壁作為起點(diǎn)的第二側(cè)面的氮化物類半導(dǎo)體層。
文檔編號(hào)H01L29/02GK101567417SQ20091013737
公開日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月25日
發(fā)明者三宅泰人, 久納康光, 廣山良治, 畑雅幸 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社