專利名稱：氮化物半導(dǎo)體元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可以期待在光信息處理領(lǐng)域等應(yīng)用的半導(dǎo)體激光器等氮化物半導(dǎo)體元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
為了擴(kuò)大光盤的記錄密度，要求縮短數(shù)據(jù)的讀取/寫入所需的激光光線的波長。在現(xiàn)在普及的DVD播放器或記錄器中，廣泛使用了波長660nm帶的紅色半導(dǎo)體激光器，這種紅色半導(dǎo)體激光器，可以通過例如使InGaAlP系化合物半導(dǎo)體在GaAs基板上外延生長的方法制造。
近年來，為了比DVD進(jìn)一步擴(kuò)大記錄密度，正在積極開發(fā)下一代光盤。作為這種下一代光盤用的光源，要求能夠穩(wěn)定地放射出比紅色光線波長更短的藍(lán)紫色激光光線(波長400nm帶)。V族元素中含有氮(N)的III-V族氮化物半導(dǎo)體，比GaAs系半導(dǎo)體的禁帶寬度大，由于吸收和放出光線的能量增大，所以發(fā)光波長短。因此，氮化物半導(dǎo)體有望作為短波長發(fā)光材料受到重視。
V族元素中含氮(N)的III-V族氮化物半導(dǎo)體，與GaAs系半導(dǎo)體相比禁帶寬度大，由于吸收放出光線的能量增大，所以發(fā)光波長短。因此，氮化物半導(dǎo)體有望以短波長發(fā)光材料受到重視。
在氮化物半導(dǎo)體中，廣泛對氮化鎵系化合物半導(dǎo)體(GaN系半導(dǎo)體AlxGayInzN(0≤x，y，z≤1，x+y+z＝1))進(jìn)行了研究，藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)或綠色LED已被實(shí)用化。而且為了實(shí)現(xiàn)光盤裝置的大容量化，需要在400nm帶具有諧振波長的半導(dǎo)體激光器，正在推進(jìn)以GaN系半導(dǎo)體作為材料的半導(dǎo)體激光器的開發(fā)。
但是，這種GaN系半導(dǎo)體激光器，與GaAs系半導(dǎo)體激光器不同，它不采用半導(dǎo)體基板，而一直是采用藍(lán)寶石基板或者藍(lán)寶石上低位錯基板制作的。這是因?yàn)閮?yōu)質(zhì)的GaN系半導(dǎo)體基板制造困難的緣故。但是最近，由于GaN系半導(dǎo)體基板的品質(zhì)得到提高，所以開始研究采用GaN系半導(dǎo)體基板制作氮化物半導(dǎo)體元件。
圖9是表示GaN基板上具有層疊結(jié)構(gòu)的已有的半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)的立體圖。這種半導(dǎo)體激光器，例如公開在特開平11-330622號公報(bào)和特開2001-148357號公報(bào)等上。以下對照

圖10至圖14，說明圖9的半導(dǎo)體激光器的制造方法。
首先，準(zhǔn)備圖10所示的n型GaN基板301。n型GaN基板301由六方晶系的單晶構(gòu)成，其主面(上面)是(0001)面。
然后如圖11所示，利用有機(jī)金屬氣相生長(MOCVD)法，在n型GaN基板301上沉積n型氮化物半導(dǎo)體303和p型氮化物半導(dǎo)體304。n型氮化物半導(dǎo)體303，從靠近n型GaN基板301一側(cè)含有n-AlGaN包層和n-GaN光導(dǎo)層；而p型氮化物半導(dǎo)體304，從靠近n型GaN基板301一側(cè)，含有Ga1-xInxN/Ga1-yInyN(0＜y＜x＜1)多重量子井(MQW)活性層、p-GaN光導(dǎo)層，p-AlGaN金屬包層和p-GaN接觸層。
接著如圖12所示，對p型氮化物半導(dǎo)體304的上面進(jìn)行加工，形成分別有2微米寬度的多個隆起條狀(ridge strip)。其中圖12表示的是沿著與諧振器縱向垂直的面切割的截面。
此后如圖13所示，利用絕緣膜305將在p型氮化物半導(dǎo)體304上形成的各隆起條狀的兩側(cè)覆蓋。隆起條狀的上面借助于在絕緣膜305上形成的條狀開口部分而露出。然后，形成例如由Ni/Au構(gòu)成的p電極306，以便與隆起條狀頂部內(nèi)的p型氮化物半導(dǎo)體304接觸。對基板301的背面必要時實(shí)施拋光處理后，形成例如由Ti/Al構(gòu)成的n電極307。
進(jìn)而沿著基板301的<11-20>方向進(jìn)行一次劈開，形成由(1-100)面構(gòu)成的諧振器端面。更具體講，通過一次劈開由一個晶片形成多個型材(bar)，各型材具有與圖13的紙面平行的諧振器端面。然后對各型材進(jìn)行二次劈開，分離成芯片。更具體講，沿著<1-100>方向進(jìn)行二次劈開，按照圖14所示進(jìn)行芯片分離。<1-100>方向，與由(1-100)面構(gòu)成的諧振器面垂直，經(jīng)過二次劈開而露出的面，是與諧振器端面和基板主面二者垂直的(11-20)面。
使圖9的元件動作時，將n電極307接地，利用未圖示的驅(qū)動電路對p電極306施加電壓。于是就可以從p電極306一側(cè)向MQW活性層注入空穴，同時從n電極307一側(cè)向MQW活性層注入電子。其結(jié)果，在MQW活性層內(nèi)可以形成位錯分布，產(chǎn)生光學(xué)收益，引起諧振波長400nm帶的激光諧振。
利用上述方法制作半導(dǎo)體激光器芯片的情況下，存在芯片分離用二次劈開成品率差的問題。此問題起因于GaN等氮化物半導(dǎo)體基板具有的晶體結(jié)構(gòu)。
在六方晶系氮化物半導(dǎo)體中，(1-100)面一般是容易劈開的面方位，與其垂直的(11-20)面比(1-100)面難于劈開。因此，使用GaN基板上的半導(dǎo)體激光器的情況下，為了得到高品質(zhì)的諧振器端面，一次劈開通常沿著<11-20>方向進(jìn)行，形成由(1-100)面構(gòu)成的諧振器端面。然后，沿著<1-100>方向進(jìn)行芯片分離用的二次劈開。然而，當(dāng)沿著<1-100>方向劈開的情況下，大多會相對于<1-100>方向錯位30度的方向，例如沿著<2-1-10>方向產(chǎn)生裂紋，使成品率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于上述情況而提出的，其目的在于提供一種制造的成品率高的氮化物半導(dǎo)體元件及其制造方法。
本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體元件的制造方法，其中包括準(zhǔn)備氮化物的半導(dǎo)體基板的工序(A)，其中該半導(dǎo)體基板作為被分割成多個芯片用基板的氮化物半導(dǎo)體基板，具有分割后起著各芯片用基板作用的多個元件部分，和將所述元件部分結(jié)合的元件間部分，所述元件間部分的平均厚度比所述元件部分厚度更?。还ば?B)，其在氮化物半導(dǎo)體基板的上面形成在所述元件部分上具有條狀開口部分的掩模層；工序(C)，其在所述氮化物半導(dǎo)體基板的上面、通過所述掩模層的所述開口部分而露出的區(qū)域上，使氮化物半導(dǎo)體層選擇性生長；和工序(D)，其將所述氮化物半導(dǎo)體基板從所述氮化物半導(dǎo)體基板的元件間部分劈開，形成具有被分割成單個芯片用基板的多個氮化物半導(dǎo)體元件。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述工序(A)包括準(zhǔn)備上面平坦的氮化物半導(dǎo)體基板的工序(a1)；和通過在所述基板的上面形成溝槽，使所述元件間部分的平均厚度比所述元件部分的厚度更小的工序(a2)。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述工序(a1)中準(zhǔn)備所述上面是(0001)面的GaN系半導(dǎo)體基板，在所述工序(a2)中沿<1-100>方位形成溝槽。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述工序(a2)包括通過將所述基板的上面蝕刻0.1微米以上，形成所述溝槽的工序。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述工序(C)中，采用選擇性生長法形成含有GaN系化合物半導(dǎo)體層的層疊結(jié)構(gòu)。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在進(jìn)行所述工序(D)中進(jìn)行分割的時刻，存在于所述氮化物半導(dǎo)體基板的元件間部分上的氮化物半導(dǎo)體層的總厚度，比存在于所述元件部分上的氮化物半導(dǎo)體層的總厚度更小。
本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中具備具有在諧振器縱向上延伸的條狀凸部的氮化物半導(dǎo)體基板；形成在所述氮化物半導(dǎo)體基板的主面上，在所述條狀凸部的上面中所選擇的區(qū)域上具有條狀開口部分的掩模層；和在所述條狀凸部的上面中所選擇的區(qū)域上生長的氮化物半導(dǎo)體的層疊結(jié)構(gòu)；所述氮化物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的厚度，比存在于所述掩模層上的氮化物半導(dǎo)體的厚度更大。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述氮化物半導(dǎo)體的層疊結(jié)構(gòu)，包括p型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體層。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述基板是上面為(0001)面的GaN系化合物半導(dǎo)體基板，諧振器端面是(1-100)面。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述凸部的寬度為50微米以上、500微米以下，所述掩模層的條狀開口部分的寬度為30微米以上、480微米以下，而且比所述凸部的寬度更窄。
所述氮化物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的寬度，比所述掩模層的條狀開口部分的寬度更大，所述氮化物半導(dǎo)體的層疊結(jié)構(gòu)包括在所述掩模層上朝著橫向生長的部分。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述掩模層將所述基板的凸部的兩個側(cè)面覆蓋。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述氮化物半導(dǎo)體基板的主面上，存在于所述基板的凸部的兩側(cè)的階差的高度是0.1微米以上。
附圖的簡要說明圖1是表示本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體元件的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖2是表示圖1的氮化物半導(dǎo)體元件的制造方法的工序的截面圖。
圖3是表示圖1的氮化物半導(dǎo)體元件的制造方法的工序的截面圖。
圖4是表示圖1的氮化物半導(dǎo)體元件的制造方法的工序的截面圖。
圖5是表示圖1的氮化物半導(dǎo)體元件的制造方法的工序的截面圖。
圖6是表示圖1的氮化物半導(dǎo)體元件的制造方法的工序的截面圖。
圖7是表示圖1的氮化物半導(dǎo)體元件的制造方法的工序的截面圖。
圖8是表示圖1的氮化物半導(dǎo)體元件的制造方法的工序的截面圖。
圖9是表示已有的氮化物半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖10是表示圖9的氮化物半導(dǎo)體激光器的制造方法的工序的截面圖。
圖11是表示圖9的氮化物半導(dǎo)體激光器的制造方法的工序的截面圖。
圖12是表示圖9的氮化物半導(dǎo)體激光器的制造方法的工序的截面圖。
圖13是表示圖9的氮化物半導(dǎo)體激光器的制造方法的工序的截面圖。
圖14是表示圖9的氮化物半導(dǎo)體激光器的制造方法的工序的截面圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式以下參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
首先參照圖1。圖1是表示本實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)的立體圖。如圖所示，本實(shí)施方式中的基板101可以用具有六方晶系晶體結(jié)構(gòu)的n型GaN單晶制成。n型GaN基板101的主面(上面)，是(0001)面。而且將n型GaN基板101劈開分割成芯片，使諧振器端面變成(1-100)面，使元件的側(cè)面變成(11-20)面。
本實(shí)施方式中，雖然采用n型GaN基板作為基板101，但是也可以根據(jù)元件結(jié)構(gòu)將導(dǎo)電類型反轉(zhuǎn)。而且只要是具有六方晶系晶體結(jié)構(gòu)的氮化物半導(dǎo)體基板，另外也可以使用AlGaN基板或AlN基板等。
如圖1所示，在n型GaN基板101的主面上，形成著沿著諧振器縱向<1-100>延伸的條狀凸部。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，這種凸部的寬度例如被設(shè)定在50微米以上、500微米以下范圍內(nèi)。另外，諧振器長度被設(shè)定在例如400微米以上、800微米以下范圍內(nèi)。
在形成n型GaN基板101主面的條狀凸部區(qū)域的兩側(cè)，存在位于比凸部的上面水平低的水平的面上，形成著階差(0.1～10微米)。因此，當(dāng)從諧振器縱向觀察n型GaN基板101的諧振器端面的情況下，可以觀察到n型GaN基板101的上部形成隆起的凸?fàn)睢?br> 而且可以在n型GaN基板101的主面上，形成著起著選擇性生長的掩模層作用的絕緣膜102。絕緣膜102例如由硅氮化膜形成，在條狀凸部上面所選擇的區(qū)域上具有條狀開口部分，將基板主面的其他區(qū)域覆蓋著。條狀開口部分的寬度，處于30微米以上、480微米以下，優(yōu)選設(shè)計(jì)得比凸部的寬度窄。
絕緣膜102雖然只要是使氮化物半導(dǎo)體在其上難于生長的材料，無論用哪種材料形成均可，但是優(yōu)選采用氮化硅、氮氧化硅、硅酸鹽、氧化鋁等形成。其中由于只要是具有選擇性生長作用的材料，掩模層不一定具有絕緣性，所以也可以由半導(dǎo)體或金屬形成掩模。
本實(shí)施方式中，在n型GaN基板101中條狀凸部的上面形成著氮化半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)。這種層疊結(jié)構(gòu)，正如后面詳細(xì)說明的那樣，是在主面被絕緣膜102部分覆蓋的n型GaN基板101上選擇性生長的。而且，雖然在圖中記載得氮化半導(dǎo)體沒有完全沉積在絕緣膜102上，但是如果是比氮化半導(dǎo)體層層疊結(jié)構(gòu)的厚度薄的層，也可以將絕緣膜102的全體覆蓋。雖然有時根據(jù)選擇性生長的條件，也會使氮化半導(dǎo)體在絕緣膜102上生長，但是如果絕緣膜102上存在的氮化物半導(dǎo)體的厚度比氮化物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的厚度(高度)小，則沒有問題。
在n型GaN基板101中條狀凸部上形成的氮化物半導(dǎo)體的層疊結(jié)構(gòu)，更詳細(xì)地講，包括在基板101上生長的n型氮化物半導(dǎo)體103、在n型氮化物半導(dǎo)體103上生長的p型氮化物半導(dǎo)體104，這兩種半導(dǎo)體103、104還含有多種組成的氮化物半導(dǎo)體層。
在p型氮化物半導(dǎo)體104的上部，實(shí)現(xiàn)被加工成凸起條狀，被凸起條狀的頂部具有開口的絕緣膜105覆蓋著。而且事先形成p電極106與凸起頂部的p型氮化物半導(dǎo)體104連接，在基板101的背面一側(cè)形成著n電極107。
氮化物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的寬度，也可以比絕緣膜102的條狀開口部分的寬度寬。在圖示實(shí)例中的氮化物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)，在絕緣膜102上包括橫向生長的部分。這種層疊結(jié)構(gòu)底部的寬度，例如設(shè)定為40微米以上、490微米以下范圍內(nèi)。
在圖1所示的激光器中，絕緣膜102上設(shè)置的開口部分的寬度，雖然在諧振器方向上是恒定的，但是也可以將絕緣膜102圖案化得使開口部分的寬度根據(jù)位置而變。通過調(diào)整絕緣膜102中的開口部分的形狀、大小、位置，能夠控制選擇性生長形成的氮化物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的形狀、大小和位置。而且即使絕緣膜102之開口部分的圖案是相同的，通過調(diào)節(jié)選擇性生長的條件，也能使氮化物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的寬度發(fā)生變化。
若采用照圖1的元件，通過將n電極107接地，在p電極106上施加電壓，將會從p電極106側(cè)向多重量子井活性層注入空穴，而且從n電極107向多重量子井活性層注入電子。這樣一來，就會在多重量子井活性層內(nèi)產(chǎn)生光學(xué)收益，因而能夠引起諧振波長400nm帶的激光諧振。
以下參照圖2至圖8說明制造圖1的半導(dǎo)體激光器的方法。
首先如圖2所示，準(zhǔn)備具有六方晶系晶體結(jié)構(gòu)、主面10是(0001)面的n型GaN基板101。基板101的厚度例如為400微米。此階段中的n型GaN基板101并不被分割成芯片，而具有直徑例如2英寸左右的晶片形狀。圖2是示意表示基板101一部分的部分放大圖。
然后如圖3所示，在基板101的主面上形成溝槽12。本實(shí)施方式中溝槽12的寬度為50微米，深度為500納米，溝槽的延伸方向(與附圖紙面垂直的方向)是基板101的<1-100>方向(參見圖1)。這種溝槽12是為容易進(jìn)行二次劈開而形成的。因此，在元件間部分16上形成溝槽12，最終以芯片用基板形式從基板101上切下的元件部分14，位于相鄰的兩個溝槽12之間區(qū)域。
本實(shí)施方式中，溝槽12的間隔(與元件部分14的寬度大體對應(yīng)的大小)，例如設(shè)定為450微米。將溝槽12周期地排列，其間距將規(guī)定最終從基板101上切下的各元件芯片的尺寸。為了容易進(jìn)行二次劈開，溝槽深度的下限值優(yōu)選設(shè)定為0.1微米以上。另一方面，溝槽12之深度的上限值為過程開始時基板厚度的10％左右。溝槽12的深度與基板厚度相比一旦超過上述比例而變得過大，基板101的機(jī)械強(qiáng)度就會降低，在制造過程中基板101有可能破損。
利用光線刻技術(shù)在基板101的主面10上形成抗蝕劑圖案(未圖示)后，通過以此抗蝕劑圖案作掩模蝕刻基板101而容易形成這種溝槽12。溝槽12的形成，例如可以采用活性離子蝕刻法適當(dāng)進(jìn)行。這種情況下，溝槽12的深度可以用蝕刻時間控制。
接著利用濺射法在基板101的主面上沉積由硅氮化膜構(gòu)成的絕緣膜102。絕緣膜102的厚度，只要是作為選擇生長的掩模發(fā)揮功能的，其大小任意。絕緣膜102不必考慮絕緣膜102的絕緣耐壓性。本實(shí)施方式中，形成著厚度大約50納米的硅氮化膜構(gòu)成的絕緣膜102。然后如圖4所示，通過將絕緣膜102圖案化，在溝槽12與溝槽12之間的部分(基板主面的凸部)位置上形成絕緣膜102的開口部分。通過開口部分使基板101的一部分凸部露出。溝槽12將處于被絕緣膜102將全體覆蓋的狀態(tài)下。這種開口部分的平面形狀，是在諧振器縱向具有縱向的條狀形狀。
然后如圖5所示，采用MOCVD法形成氮化物半導(dǎo)體的層疊結(jié)構(gòu)30。這種層疊結(jié)構(gòu)30，從靠近基板101一側(cè)含有n型氮化物半導(dǎo)體103和p型氮化物半導(dǎo)體104。更詳細(xì)地講，n型氮化物半導(dǎo)體103含有n-Al0.07Ga0.93N金屬包層和n-GaN光導(dǎo)層，而p型氮化物半導(dǎo)體104含有多重量子井活性層、p-GaN光導(dǎo)層、p-Al0.07Ga0.93N金屬包層和p-GaN層。構(gòu)成層疊結(jié)構(gòu)30的各半導(dǎo)體層的細(xì)節(jié)，也可以根據(jù)半導(dǎo)體激光器的種類采用其他的。
層疊結(jié)構(gòu)30，由從絕緣膜102的開口部分選擇性生長的氮化物半導(dǎo)體層構(gòu)成。利用選擇性生長法，由于氮化物半導(dǎo)體難于在絕緣膜102上生長，所以在絕緣膜102的開口部分上形成的層疊結(jié)構(gòu)的厚度，比在絕緣膜102上沉積的氮化物半導(dǎo)體的厚度大(圖5中其厚度為0)。
進(jìn)而如圖6所示，在p型氮化物半導(dǎo)體104上形成寬度2微米左右的條狀凸起。然后如圖7所示，用絕緣膜105將條狀凸起的兩側(cè)覆蓋之后，在條狀凸起的頂部形成電流注入?yún)^(qū)域。而且采用移去法形成例如由Ni/Au構(gòu)成的p電極106，以與在條狀凸起頂部露出的p型氮化物半導(dǎo)體104的表面連接。必要時對基板101的背面實(shí)施拋光處理后，例如形成由Ti/Al構(gòu)成的n電極107。
此后沿著基板101的<11-20>方向進(jìn)行一次劈開，形成由(1-100)面構(gòu)成的諧振器端面。諧振器端面與圖7的紙面平行。通過這種一次劈開，可以由一個晶片制成多個型材。在各型材中，如圖7所示，多個元件處于串聯(lián)連接的狀態(tài)下。
進(jìn)而沿著與諧振器端面垂直的<1-100>方向從形成了基板101的溝槽12的部分進(jìn)行二次劈開。如圖8所示，這樣就能夠得到被分割成芯片的元件。圖8中，雖然僅僅示出了三個元件，但是實(shí)際上能夠用各型材形成多個元件。圖8中，對相鄰元件的二次劈開產(chǎn)生的(11-20)面被圖示的互相相對向。
利用上述方法可以形成圖1的元件。各元件作為芯片用基板具有原來處于一片晶片狀態(tài)的基板101的元件部分。
P電極106希望僅在絕緣膜102的開口部分上形成。這種情況下，由于在二次劈開所產(chǎn)生的芯片分割區(qū)域(元件間部分)上不存在p電極106，所以芯片分割很難產(chǎn)生p電極剝離等不良情況。
另外，按照本實(shí)施方式，例如，如圖7所示，可以在相鄰的層疊結(jié)構(gòu)30之間形成在<1-100>方向上延伸的溝槽狀空隙40。與此相比，在已有的實(shí)例中如圖13所示，由于在元件之間在基板101上也會連續(xù)存在層疊結(jié)構(gòu)，所以不存在上述溝槽狀空隙。這種溝槽狀空隙40的存在，也將顯示容易在<1-100>方向上進(jìn)行二次劈開的效果。
本實(shí)施方式中，通過在基板101的主面10上形成溝槽12，使在<1-100>方向上二次劈開變得容易進(jìn)行，但是即使在基板101的主面10上不形成這種溝槽12，由于存在于<1-100>方向上延伸的溝槽狀空隙40，所以也有可能以良好的成品率進(jìn)行沿著<1-100>方向的二次劈開。這種情況下，在基板101的主面上不需要形成溝槽12。因此在基板101的主面上不形成溝槽的情況下，優(yōu)選提高選擇性生長時的選擇性，充分減小在絕緣膜102上沉積的半導(dǎo)體層的厚度。但是，當(dāng)基板101具有超過100微米的厚度的情況下，除了溝槽狀空隙之外，優(yōu)選設(shè)置溝槽12。
另外，在上述實(shí)施方式中，通過形成在<11-20>方向上連續(xù)的溝槽12，使基板101的元件間部分中的平均厚度比其他部分相對減薄的，但是也可以不形成溝槽12而形成多列凹坑列。而且溝槽和凹坑列也可以在基板的背面一側(cè)形成。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明十分有助于期待在光信息處理領(lǐng)域等中應(yīng)用的短波長半導(dǎo)體激光器的實(shí)用化。氮化物半導(dǎo)體基板的晶體結(jié)構(gòu)一般為六方晶系，難于在<1-100>方向上劈開，但是本發(fā)明中由于采用元件間部分的平均厚度比元件部分的厚度小的氮化物半導(dǎo)體基板，使氮化物半導(dǎo)體的層疊結(jié)構(gòu)在元件部分上選擇性生長，所以在元件部分的劈開將會變得容易。按照本發(fā)明，由于能用氮化物半導(dǎo)體基板以高成品率大量生產(chǎn)氮化物半導(dǎo)體元件，所以能夠以廉價供應(yīng)藍(lán)色半導(dǎo)體激光器等的短波長光源。
權(quán)利要求
1.一種氮化物半導(dǎo)體元件的制造方法，其中包括準(zhǔn)備氮化物半導(dǎo)體基板的工序(A)，其中所述氮化物半導(dǎo)體基板作為被分割成多個芯片用基板的氮化物半導(dǎo)體基板，具有分割后起著各芯片用基板作用的多個元件部分、和將所述元件部分結(jié)合的元件間部分，所述元件間部分的平均厚度，比所述氮化物半導(dǎo)體基板其他部分的厚度更??；工序(B)，其在氮化物半導(dǎo)體基板的上面形成所述元件部分上具有條狀開口部分的掩模層；工序(C)，其在所述氮化物半導(dǎo)體基板的上面、通過所述掩模層的所述開口部分而露出的區(qū)域上，使氮化物半導(dǎo)體層選擇性生長；和工序(D)，其從所述氮化物半導(dǎo)體基板的元件間部分劈開所述氮化物半導(dǎo)體基板，形成具有被分割成單個芯片用基板的多個氮化物半導(dǎo)體元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中所述工序(A)包括準(zhǔn)備上面平坦的氮化物半導(dǎo)體基板的工序(a1)，和通過在所述基板的上面形成溝槽，使所述元件間部分的平均厚度比所述元件部分厚度更小的工序(a2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造方法，其中在所述工序(a1)中準(zhǔn)備所述上面是(0001)面的GaN系化合物半導(dǎo)體基板；在所述工序(a2)中形成沿(1-100)方位延伸的溝槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造方法，其中所述工序(a2)包括通過將所述基板的上面蝕刻0.1微米以上而形成所述溝槽的工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任何一項(xiàng)所述的制造方法，其中在所述工序(C)中，采用選擇性生長法形成含有GaN系化合物半導(dǎo)體層的層疊結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任何一項(xiàng)所述的制造方法，其中在所述工序(D)中進(jìn)行劈開的時刻，存在于所述氮化物半導(dǎo)體基板的元件間部分上的氮化物半導(dǎo)體層的總厚度，比存在于所述元件部分上的氮化物半導(dǎo)體層的總厚度更小。
7.一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中具備具有在諧振器縱向延伸的條狀凸部的氮化物半導(dǎo)體基板；形成在所述氮化物半導(dǎo)體基板的主面上，在所述條狀凸部的上面所選擇的區(qū)域上具有條狀開口部分的掩模層；和在所述條狀凸部的上面所選擇的區(qū)域上生長的氮化物半導(dǎo)體的層疊結(jié)構(gòu)；所述氮化物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的厚度，比所述掩模層上存在的氮化物半導(dǎo)體的厚度更大。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中所述氮化物半導(dǎo)體的層疊結(jié)構(gòu)，包括p型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體層。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中所述基板是上面為(0001)面的GaN系化合物半導(dǎo)體基板，諧振器端面是(1-100)面。
10.根據(jù)權(quán)利要求7～9中任何一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中所述凸部的寬度為50微米以上、500微米以下，所述掩模層的條狀開口部分的寬度為30微米以上、480微米以下，而且比所述凸部的寬度更窄。
11.根據(jù)權(quán)利要求7～10中任何一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中所述氮化物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的寬度，比所述掩模層的條狀開口部分的寬度更大，所述氮化物半導(dǎo)體的層疊結(jié)構(gòu)包括在所述掩模層上朝著橫向生長的部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求7～11中任何一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中所述掩模層覆蓋著所述基板的凸部的兩個側(cè)面。
13.根據(jù)權(quán)利要求7～12中任何一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中在所述氮化物半導(dǎo)體基板的主面上，存在于所述基板的凸部的兩側(cè)的階差的高度為0.1微米以上。
全文摘要
本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體元件的制造方法，其中包括工序(A)，其準(zhǔn)備作為被分割成多個芯片用基板的氮化物半導(dǎo)體基板，分割后具有起著各芯片用基板作用的多個元件部分，和將所述元件部分結(jié)合的元件間部分，所述元件間部分的平均厚度比所述元件部分厚度小的氮化物半導(dǎo)體基板；工序(B)，其在氮化物半導(dǎo)體基板的上面形成在所述元件部分上具有條狀開口部分的掩模層；工序(C)，其在所述氮化物半導(dǎo)體基板的上面，在通過所述掩模層的所述開口部分露出的區(qū)域上，使氮化物半導(dǎo)體層選擇性生長；和工序(D)，其將所述氮化物半導(dǎo)體基板從所述氮化物半導(dǎo)體基板的元件間部分劈開，形成具有被分割成單個芯片用基板的多個氮化物半導(dǎo)體元件的。
文檔編號H01S5/22GK1765036SQ200480007918
公開日2006年4月26日 申請日期2004年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月25日
發(fā)明者菅原岳, 川口靖利, 石橋明彥, 木戶口勛, 橫川俊哉 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社