专利名称：氮化物类半导体发光元件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及氮化物类半导体发光元件的制造方法和氮化物类半导体发光元件，特别是涉及在氮化物类半导体基板上形成有氮化物类半导体层的氮化物类半导体发光元件的制造方法和氮化物类半导体发光元件。
背景技术：
至今为止，已知有在作为氮化物类半导体基板的GaN基板上，形成有氮化物类半导体层的氮化物类半导体激光元件等的氮化物类半导体发光元件。例如在特开2000-58972号公报上就公开了这样的氮化物类半导体发光元件。
在上述特开2000-58972号公报上公开了在具有平坦表面的n型GaN基板上，通过依次生长n型氮化物类半导体层、发光层和p型氮化物类半导体层而形成的氮化物类半导体激光元件。在上述特开2000-58972号公报上公开的现有的氮化物类半导体激光元件中，作为在n型GaN基板上形成的n型氮化物类半导体层的n型包覆层，具有n型AlGaN层与不掺杂GaN层相互层叠100层的构造。
可是在上述特开2000-58972号公报上公开的现有的氮化物类半导体激光元件中，在具有平坦表面的n型GaN基板上使构成n型包覆层的n型AlGaN层生长时，存在有在n型AlGaN层中产生的裂纹的量增加的不利情况。具体说如图32所示，在具有平坦表面的n型GaN基板201上，使n型AlGaN层202生长的情况下，由于n型GaN基板201与n型AlGaN层202之间的晶格常数差的原因，在n型AlGaN层202产生变形时，难以对该变形进行缓解。因此，在具有平坦表面的n型GaN基板201上使n型AlGaN层202生长的情况下，如图33所示，在n型AlGaN层202上产生的、沿[11-20]方向(参照图34)以及与[11-20]方向等效的[1-210]方向和[-2110](参照图34)方向延伸的裂纹203的量将会增加。此外，图34中的θ为120°。
而在上述特开2000-58972号公报中，在n型AlGaN层(n型氮化物类半导体层)上的裂纹产生量增加的情况下，在n型氮化物类半导体层上依次形成的发光层和p型氮化物类半导体层，也会出现产生大量裂纹的不利情况。因此，在上述特开2000-58972号公报中，因为在具有n型氮化物类半导体层、发光层和p型氮化物类半导体层的氮化物类半导体元件层上产生大量裂纹，不仅会增加因裂纹而无法提供给氮化物类半导体元件层的发光部分的漏电流，而且还存在有因裂纹产生妨碍光波导的不利情况。其结果，在上述特开2000-58972号公报中，存在有氮化物类半导体激光元件特性和成品率降低的问题。
发明内容
本发明就是为了解决上述课题而作出的，本发明的目的之一是提供一种能够抑制特性降低和成品率降低的氮化物类半导体发光元件的制造方法。
本发明的另外一个目的是提供一种能够抑制特性降低和成品率降低的氮化物类半导体发光元件。
为了达到上述目的，本发明的第一个方面的氮化物类半导体发光元件的制造方法包括通过将与氮化物类半导体基板上形成的氮化物类半导体层的发光部分对应的氮化物类半导体基板的第一区域以外的第二区域的规定区域有选择地去除到规定的深度，在氮化物类半导体基板形成槽部的工序；和在氮化物类半导体基板的第一区域和槽部上，形成具有与所述氮化物类半导体基板不同组成的氮化物类半导体层的工序。
如上所述，在本发明的第一个方面的氮化物类半导体发光元件的制造方法中，通过将对应于发光部分的氮化物类半导体基板的第一区域以外的第二区域的规定区域，有选择地去除到规定的深度，并在氮化物类半导体基板上形成槽部，在槽部的侧面垂直于氮化物类半导体基板表面的情况下以及槽部的开口宽度在从槽部的底面向开口端逐渐减小的情况下，使用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)法等，在氮化物类半导体基板上形成氮化物类半导体层时，由于氮化物类半导体层的构成材料难以在槽部的侧面上堆积，所以可以使在槽部的侧面上形成的氮化物类半导体层的厚度，小于在第一区域上形成的氮化物类半导体层的厚度。这种情况下，即使由于氮化物类半导体基板和氮化物类半导体层之间晶格常数差的原因而在氮化物类半导体层上产生变形，由于该变形集中在位于槽部侧面上的氮化物类半导体层厚度小的部分上，所以也可以使在第一区域的氮化物类半导体层上产生的变形减小。
此外，氮化物类半导体基板是GaN基板，氮化物类半导体层是AlGaN层，并且在槽部的开口宽度在从槽部的底面向开口端逐渐增大的情况下，可以使在槽部侧面上形成的氮化物类半导体层的Al组成比，小于在第一区域上形成的氮化物类半导体层的Al组成比。其原因可以认为是由于使用MOCVD法等，在氮化物类半导体基板上形成氮化物类半导体层时，氮化物类半导体层的构成材料的一部分的Ga与Al相比，容易移动生长表面，Ga容易向槽的侧面一侧移动。因此，在位于槽部的侧面上的氮化物类半导体层(AlGaN层)的Al组成比低的部分的晶格常数，与氮化物类半导体基板(GaN基板)的晶格常数接近，所以在位于槽部的侧面上的氮化物类半导体层Al组成比低的部分中，可以使氮化物类半导体基板与氮化物类半导体层之间的晶格常数差变小。这种情况下，即使由于氮化物类半导体基板和氮化物类半导体层之间晶格常数差的原因而在氮化物类半导体层上产生变形，该变形也可以在位于槽部的侧面上的氮化物类半导体层的Al组成比低的部分中得到缓解，所以可以使在第一区域的氮化物类半导体层上产生的变形变小。
这样在第一方面中，由于可以使氮化物类半导体层上产生的变形变小，可以抑制因氮化物类半导体层产生的变形大而发生在氮化物类半导体层上产生的裂纹的量增加的不利情况。因此，可以抑制因裂纹而无法提供给氮化物类半导体层发光部分的漏电流增加，以及因裂纹而产生的妨碍光波导的不利情况。其结果，可以抑制氮化物类半导体发光元件特性和成品率的降低。
在上述构成中，优选的是氮化物类半导体基板包括GaN基板，氮化物类半导体层包括含有Al、Ga和N的层。如采用这样的构成，在具有包括GaN基板和在GaN基板上形成的AlGaN层(含有Al、Ga和N的层)的氮化物类半导体层的氮化物类半导体发光元件中，可以容易地抑制起因于GaN基板与AlGaN层之间的晶格常数差，发生在氮化物类半导体层上产生的裂纹的量增加的不利情况。
在上述氮化物类半导体基板包括GaN基板，并且氮化物类半导体层包括含有Al、Ga和N的层的构成中，优选的是在氮化物类半导体基板上形成氮化物类半导体层的工序中，包括在氮化物类半导体基板的第一区域的上面上、槽部的底面和侧面上形成氮化物类半导体层的工序，在槽部的侧面上形成的氮化物类半导体层的Al组成比，比在第一区域的上面上形成的氮化物类半导体层的Al组成比低。如采用这样的构成，由于在位于槽部的侧面上的氮化物类半导体层(AlGaN层)的Al组成比低的部分的晶格常数，与氮化物类半导体基板(GaN基板)的晶格常数接近，所以在位于槽部的侧面上的氮化物类半导体层Al组成比低的部分中，可以使氮化物类半导体基板与氮化物类半导体层之间的晶格常数差变小。这样，即使因氮化物类半导体基板和氮化物类半导体层之间的晶格常数差而在氮化物类半导体层上产生变形，该变形可以在位于槽部的侧面上的氮化物类半导体层的Al组成比低的部分中得到缓解。
这种情况下，优选的是在氮化物类半导体基板上形成槽部的工序中，包括以从槽部的底面向开口端逐渐扩大的方式，形成槽部的开口宽度的工序。如采用这样构成，使用MOCVD法等，在氮化物类半导体基板上形成氮化物类半导体层时，认为由于氮化物类半导体层的构成材料的一部分的Ga与Al相比，容易移动生长表面，Ga容易向槽的侧面一侧移动，所以可以容易地使在槽部的侧面上形成的氮化物类半导体层Al组成比，低于在第一区域的上形成的氮化物类半导体层的Al组成比。
在上述构成中，优选的是在氮化物类半导体基板上形成槽部的工序中，包括在氮化物类半导体基板的第一区域的上面上、槽部的底面和侧面上形成氮化物类半导体层的工序，在槽部的侧面上形成的氮化物类半导体层的厚度比在第一区域上形成的氮化物类半导体层的厚度小。如采用这样的构成，即使因氮化物类半导体基板和氮化物类半导体层之间的晶格常数差而在氮化物类半导体层上产生变形，由于该变形集中在位于槽部的侧面上的氮化物类半导体层厚度小的部分上，所以可以容易缓解在第一区域的氮化物类半导体层的变形。
在上述槽部的侧面上形成的氮化物类半导体层的厚度，比在第一区域的上面上形成的氮化物类半导体层的厚度小的情况下，在氮化物类半导体基板上形成槽部的工序中，也可以包括以实质上垂直于氮化物类半导体基板表面的方式形成槽部的侧面的工序。如采用这样的构成，在使用MOCVD法等，在氮化物类半导体基板上形成氮化物类半导体层时，氮化物类半导体层的构成材料难以在槽部的侧面上堆积，所以可以容易地使在槽部的侧面上形成的氮化物类半导体层的厚度，比在第一区域上形成的氮化物类半导体层的厚度小。
在上述槽部的侧面上形成的氮化物类半导体层的厚度，比在第一区域的上面上形成的氮化物类半导体层的厚度小的情况下，在氮化物类半导体基板上形成槽部的工序中，也可以包括以从槽部的底面向开口端逐渐缩小的方式，形成槽部的开口宽度的工序。如采用这样的构成，在使用MOCVD法等，在氮化物类半导体基板上形成氮化物类半导体层时，与槽部的侧面实质上垂直于氮化物类半导体基板的表面的情况相比，由于氮化物类半导体层的构成材料难以在槽部的侧面上堆积，所以可以更容易地使在槽部的侧面上形成的氮化物类半导体层的厚度，比在第一区域上形成的氮化物类半导体层的厚度小。
根据上述构成，在氮化物类半导体基板上形成槽部的工序中，也可以包括在氮化物类半导体基板上将槽部形成为在规定方向延伸的细长形的工序。如采用这样的构成，可以抑制在与规定方向交叉的方向上以延伸的方式产生的裂纹，在对应于在规定方向延伸的槽部的区域的横穿和扩展。
在上述构成中，优选的是氮化物类半导体基板的表面具有(H、K、-H-K、L)面(H和K为整数，H和K中的至少有一个不为0)。一般在氮化物类半导体层上施加有面内变形的情况下，氮化物类半导体基板的表面为(0001)面时，在氮化物类半导体层上产生的压电电场最大，通过使氮化物类半导体基板的表面为(0001)面以外的面的(H、K、-H-K、L)面，由于可以使在由氮化物类半导体构成的发光层上产生的压电电场变小，所以可以使发光效率提高。
这种情况下，优选的是氮化物类半导体基板的表面具有(H、K、-H-K、L，0)面。如采用这样的构成，由于在由氮化物类半导体构成的发光层上不产生压电电场，所以可以使发光效率提高。
在上述氮化物类半导体基板的表面具有(H、K、-H-K、L)面的构成中，优选的是氮化物类半导体基板的表面具有(H、K、-H-K、L)面(L为不是0的整数)。如采用这样的构成，在原子的排列上，由于可以在表面上形成原子层高度的台阶，结晶生长的方式容易变成以台阶为起点生长的台阶流动生长(ステツプフロ一成長)，其结果，可以使结晶性能提高。
根据上述氮化物类半导体基板的表面具有(H、K、-H-K、L)面的构成，优选的是在氮化物类半导体基板上形成槽部的工序中，包括在氮化物类半导体基板上形成沿[K、-H、H-K、0]方向延伸的槽部的工序。如采用这样的构成，可以有效地抑制裂纹向与容易产生裂纹的 方向交叉的方向扩展。
根据上述构成，在氮化物类半导体基板上形成槽部的工序中，也可以包括在氮化物类半导体基板上形成格子形的包围第一区域、在第一方向和与第一方向交叉的第二方向延伸的细长形槽部的工序。如采用这样的构成，至少可以抑制在与第一方向交叉的方向上延伸产生的裂纹，在对应于在第一方向延伸的槽部的区域的横穿和扩展，并且在至少可以抑制在与第二方向交叉的方向延伸的裂纹，在对应于在第二方向延伸的槽部的区域的横穿和扩展。因此，由于可以割断在第一方向和第二方向的两个方向延伸产生的裂纹，所以可以更有效地抑制裂纹量的增加。
在上述的构成中，氮化物类半导体层也可以构成为包括由与在氮化物类半导体基板的第一区域和第二区域上形成的氮化物类半导体基板不同组成的氮化物类半导体构成的层，以及由至少在第一区域上形成的氮化物类半导体构成的发光层。
本发明的第二方面的氮化物类半导体发光元件包括氮化物类半导体基板，其包括对应于发光部分的第一区域，和通过具有规定高度的台阶部配置成与上述第一区域邻接第二区域；氮化物类半导体层，其形成在氮化物类半导体基板的第一区域的上面和台阶部的侧面上，并且具有与氮化物类半导体基板不同的组成。而且，在台阶部的侧面上形成的氮化物类半导体层的厚度，比在第一区域的上面上形成的氮化物类半导体层的厚度小。
在本发明的第二方面的氮化物类半导体发光元件中，如上所述，通过使在氮化物类半导体基板的台阶部的侧面上形成的氮化物类半导体层的厚度，比在对应于发光部分的氮化物类半导体基板的第一区域的上面上形成的氮化物类半导体层的厚度小，在使用MOCVD法等在氮化物类半导体基板上形成氮化物类半导体层时，即使因氮化物类半导体基板和氮化物类半导体层之间的晶格常数差而导致在氮化物类半导体层上产生变形，由于变形集中在位于台阶部的侧面上的氮化物类半导体层厚度小的部分上，所以也可以使在第一区域的氮化物类半导体层上产生的变形变小。因此，可以抑制由于在氮化物类半导体层产生的变形大而导致的在氮化物类半导体层上产生的裂纹的量增加的不利情况。因此，因裂纹而无法提供给氮化物类半导体层发光部分的漏电流的增加，和因裂纹而产生的妨碍光波导的不利情况可以得到抑制。其结果，可以抑制氮化物类半导体发光元件特性和成品率的降低。
在上述构成中，优选的是氮化物类半导体基板的表面具有(H、K、-H-K、L)面(H和K为整数，H和K中的至少有一个不为0)。一般在氮化物类半导体层上施加有面内变形的情况下，氮化物类半导体基板的表面为(0001)面时，在氮化物类半导体层上产生的压电电场最大，在氮化物类半导体基板的表面为(0001)面以外时，在氮化物类半导体层上产生的压电电场比(0001)面时产生的压电电场小。这样通过使氮化物类半导体基板的表面为(0001)面以外的面的(H、K、-H-K、L)面，由于可以使在由氮化物类半导体构成的发光层上产生的压电电场变小，所以可以使发光效率提高。
在上述氮化物类半导体基板的表面具有(H、K、-H-K、L)面的构成中，优选的是氮化物类半导体基板的表面具有(H、K、-H-K、0)面。如采用这样的构成，由于在由氮化物类半导体构成的发光层上不产生压电电场，所以可以进一步使发光效率提高。
这种情况下，优选的是以沿[K、-H、H-K、0]方向延伸方式形成台阶部。如采用这样的构成，可以有效地抑制裂纹向与容易产生裂纹的 方向交叉的方向扩展。
在上述氮化物类半导体基板的表面具有(H、K、-H-K、L)面的构成中，优选的是氮化物类半导体基板的表面具有(H、K、-H-K、L)面(L为不是0的整数)。如采用这样的构成，在原子的排列上，由于可以在表面上形成原子层高度的台阶，结晶生长的方式容易变成以台阶为起点生长的台阶流动生长，其结果，可以使结晶性能提高。
在上述的构成中，氮化物类半导体层也可以构成为包括由与在氮化物类半导体基板的第一区域和第二区域上形成的氮化物类半导体基板不同组成的氮化物类半导体构成的层，和由至少在第一区域上形成的氮化物类半导体构成的发光层。
本发明的第三方面的氮化物类半导体发光元件包括氮化物类半导体基板，其包括对应于发光部分的第一区域，和通过具有规定高度的台阶部，配置成与上述第一区域邻接的第二区域；氮化物类半导体层，其形成在氮化物类半导体基板的第一区域的上面和台阶部的侧面上，并且具有与氮化物类半导体基板不同的组成，含有Al、Ga和N。而且，在台阶部的侧面上形成的氮化物类半导体层的Al组成比，低于在第一区域的上面上形成的氮化物类半导体层的Al组成比。
在本发明的第三方面的氮化物类半导体发光元件中，如上所述，通过使在氮化物类半导体基板的台阶部的侧面上形成的含有Al、Ga和N的氮化物类半导体层的Al组成比，低于对应于发光部分的氮化物类半导体基板的第一区域的上面上形成的氮化物类半导体层的Al组成比，使用MOCVD法等在氮化物类半导体基板上形成氮化物类半导体层时，由于位于台阶部的侧面上的氮化物类半导体层的含有Al、Ga和N的氮化物类半导体层的Al组成比低的部分的晶格常数，接近于具有与含有Al、Ga和N的氮化物类半导体层不同组成的氮化物类半导体基板的晶格常数，所以在位于台阶部的侧面上的氮化物类半导体层的Al组成比低的部分中，可以使氮化物类半导体基板与氮化物类半导体层之间的晶格常数差减小。因此，即使因氮化物类半导体基板和氮化物类半导体层之间的晶格常数差而导致在氮化物类半导体层上产生变形，由于在位于台阶部的侧面上的氮化物类半导体层的Al组成比低的部分中可以缓解变形，故也可以减小在氮化物类半导体层上产生的变形。因此，可以抑制因为在氮化物类半导体层产生的变形大而导致在氮化物类半导体层上产生的裂纹量增加的不利情况。因此，因裂纹而无法提供给氮化物类半导体层发光部分的漏电流的增加，和因裂纹而产生的妨碍光波导的不利情况可以得到抑制。其结果，可以抑制氮化物类半导体发光元件特性和成品率的降低。
在上述构成中，优选的是氮化物类半导体基板的表面具有(H、K、-H-K、L)面(H和K为整数，H和K中的至少有一个不为0)。一般在氮化物类半导体层上施加有面内变形的情况下，氮化物类半导体基板的表面为(0001)面时在氮化物类半导体层上产生的压电电场最大，氮化物类半导体基板的表面为(0001)面以外时在氮化物类半导体层上产生的压电电场比(0001)面时产生的压电电场小。这样通过使氮化物类半导体基板的表面为(0001)面以外的面的(H、K、-H-K、L)面，由于可以使在由氮化物类半导体构成的发光层上产生的压电电场变小，所以可以使发光效率提高。
这种情况下，优选的是氮化物类半导体基板的表面具有(H、K、-H-K、0)面。如采用这样的构成，由于在由氮化物类半导体构成的发光层上不产生压电电场，所以可以进一步使发光效率提高。
在上述氮化物类半导体基板的表面具有(H、K、-H-K、L)面的构成中，氮化物类半导体基板的表面具有(H、K、-H-K、L)面(L为不是0的整数)。如采用这样的构成，在原子的排列上，由于可以在表面上形成原子层高度的台阶，结晶生长的方式容易变成以台阶为起点生长的台阶流动生长，其结果，可以使结晶性能提高。
这种情况下，优选的是以沿[K、-H、H-K、0]方向延伸方式形成台阶部。如采用这样的构成，可以有效地抑制裂纹向与容易产生裂纹的 方向交叉的方向扩展。
在上述的构成中，氮化物类半导体层也可以构成为包括由在氮化物类半导体基板的第一区域和第二区域上形成的含有Al和Ga的氮化物类半导体构成的层；和由至少在第一区域上形成的氮化物类半导体构成的发光层。
图1是用于说明本发明的第一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的平面图。
图2是沿图1的100-100线的断面图。
图3是用于说明本发明的第一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的平面图。
图4是沿图3的200-200线的断面图。
图5是用于说明本发明的第一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的平面图。
图6是沿图5的300-300线的断面图。
图7是用于说明本发明的第一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的断面图。
图8是用于说明本发明的第一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的断面图。
图9是用于说明本发明的第一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的断面图。
图10是用于说明本发明的第一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的断面图。
图11是用于说明本发明的第一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的断面图。
图12是表示使用本发明的第一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺形成的氮化物类半导体激光元件的构造的断面图。
图13是用于说明本发明的第二实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的平面图。
图14是用于说明本发明的第二实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的断面图。
图15是表示使用本发明的第二实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺形成的氮化物类半导体激光元件的构造的断面图。
图16是用于说明本发明的第三实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的平面图。
图17是用于说明本发明的第四实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的断面图。
图18是用于说明本发明的第四实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的断面图。
图19是用于说明本发明的第四实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的断面图。
图20是表示使用本发明的第四实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺形成的氮化物类半导体激光元件的构造的断面图。
图21是用于说明本发明的第五实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的断面图。
图22是用于说明本发明的第六实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的断面图。
图23是用于说明本发明的第七实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的平面图。
图24是沿图23的400-400线的断面图。
图25是用于说明本发明的第八实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的平面图。
图26是沿图25的500-500线的断面图。
图27是用于说明本发明的第九实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的平面图。
图28是沿图27的600-600线的断面图。
图29是用于说明本发明的第十实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的平面图。
图30是沿图29的700-700线的断面图。
图31是表示第一～第十实施方式的变形例子的氮化物类半导体激光元件的n型GaN基板的断面图。
图32是表示在具有平坦表面的n型GaN基板上使n型AlGaN层生长时的状态的断面图。
图33是表示图32所示的n型AlGaN层上的裂纹生成状态的平面图。
图34是表示六方晶系的GaN基板的结晶方向的示意图。
具体实施例方式
下面根据附图对本发明的实施方式进行说明。
(第一实施方式)下面参照图1～图12和图34，对第一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺进行说明。
在第一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺中，如图1和图2所示，首先准备具有(0001)面的表面，并且具有低位错密度的n型GaN基板1。该n型GaN基板1具有约0.3189nm(a轴方向)的晶格常数。此外，n型GaN基板1是本发明的“氮化物类半导体基板”的一个例子。然后用电子束蒸发沉积法等，在n型GaN基板1上的规定区域形成具有约0.4μm厚的Ni层构成的条纹状(细长形)的掩模层17。具体说，以沿[1-100]方向延伸的方式形成掩模层17。此外，将邻接[11-20]方向的掩模层17之间的距离W1设定成约50μm，并且将掩模层17的[11-20]方向的宽度W2设定成约200μm。
然后如图3和图4所示，使用Cl2的反应离子腐蚀(RIE)法，将掩模层17作为蚀刻掩模，蚀刻到距n型GaN基板1的上面约2μm的深度。此外，这种情况下的蚀刻选择比(掩模层17/n型GaN基板1)为1∶10。此外，作为蚀刻条件，蚀刻压力约3.325kPa、等离子体功率约200W、蚀刻速度约140nm/秒～约150nm/秒。这样在n型GaN基板1上，形成具有约50μm的宽度W1和约2μm的深度D1，并且沿[1-100]方向延伸的条纹状(细长形)的槽部1a。此外，在上述的蚀刻条件的情况下，槽部1a的侧面垂直于n型GaN基板1的上面。而在n型GaN基板1中，具有夹在槽部1a中间的约200μm的[11-20]方向的宽度W2的区域1b，成为与后面叙述的氮化物类半导体元件层10的发光部分对应的区域。此外，n型GaN基板1的区域1b是本发明的“第一区域”的一个例子，形成有n型GaN基板1的槽部1a的区域是本发明的“第二区域”的一个例子。此后除去掩模层17。
然后如图5和图6所示，用MOCVD法，在n型GaN基板1的区域1b的上面上、槽部1a的底面和侧面上，隔着缓冲层2，依次形成构成氮化物类半导体元件层10的氮化物类半导体的各层(3～9)。
具体地说如图6所示，首先将形成有槽部1a的n型GaN基板1，插入到氢和氮氛围的反应炉中。此后，将氮化物类半导体的各层(2～9)的氮原料的NH3气体提供到反应炉内，并且将基板温度加热到约1160℃。然后，在基板温度达到了约1160℃附近时，通过使用作为载流气体的H2气，向反应炉内提供Ga原料的三甲基镓(TMGa)气和Al原料的三甲基铝(TMAl)气体，在n型GaN基板1上，使由具有约0.8μm厚的不掺杂Al0.01Ga0.99N构成的缓冲层2，以约1.1μm/小时的速度生长。此后，通过使用作为载流气体的H2气，向反应炉内提供TMGa气、TMAl气和作为n型夹杂的Ge原料的GeH4(甲锗烷)气，在缓冲层2上，使由具有约1.8μm厚的掺杂Ge的n型Al0.07Ga0.93N构成的n型包覆层3，以约1.1μm/小时的速度生长。该n型Al0.07Ga0.93N构成的n型包覆层3的晶格常数约为0.3184nm(a轴方向)。由该n型Al0.07Ga0.93N构成的n型包覆层3的晶格常数是根据GaN的晶格常数(约0.3814nm(a轴方向))、AlN的晶格常数(约0.3112nm(a轴方向))，计算出来的值。此外，n型包覆层3是本发明的“氮化物半导体层”的一个例子。再有，通过使用作为载流气体的H2气，向反应炉内提供TMGa气和TMAl气，在n型包覆层3上，使由具有约20μm厚的不掺杂的Al0.2Ga0.8N构成的n侧载子限制层4(carrier block layer)，以约1μm/小时的速度生长。
此后将基板温度从约1160℃降到约850℃。然后，通过使用作为载流气体的N2气，向反应炉内提供Ga原料的三甲基镓(TMGa)气和In原料的三甲基铟(TMIn)气，在n侧载子限制层4上，使由具有约20nm厚的不掺杂的In0.02Ga0.98N构成的四个阻挡层(图中没有表示)、和由具有约3.5nm厚的不掺杂的In0.15Ga0.85N构成的三个量子井层(图中没有表示)，交替以约0.25μm/小时的速度生长。这样，形成具有四个阻挡层和三个量子井层交替层叠的多重量子井(multiple quantumwell(MQW))构造的MQW活性层5。随后在MQW活性层5上，使由具有约0.1μm厚的不掺杂的In0.01Ga0.99N构成p侧光导层6生长。此后，通过使用作为载流气体的N2气，向反应炉内提供TMGa气和TMAl气，在p侧光导层6上，使由具有约20nm厚的不掺杂Al0.2Ga0.8N构成的p侧载子限制层7，以约1.2μm/小时的速度生长。
然后将基板温度从约850℃加热到约1000℃。然后，通过使用作为载流气体的N2气，向反应炉内提供TMGa气、TMAl气以及作为p型夹杂的Mg原料的Mg(C5H5)2(环戊二烯合镁)气，在p侧载子限制层7上，使由具有约0.45μm厚的掺杂Mg的p型Al0.07Ga0.93N构成的p型包覆层8，以约1.1μm/小时的速度生长。此后，将基板温度从约1000℃降到约850℃。然后，通过使用作为载流气体的N2气，向反应炉内提供TMGa气和TMIn气，在p型包覆层8上，使由具有约3nm厚的不掺杂In0.07Ga0.93N构成的p侧接触层9，以约0.25μm/小时的速度生长。这样，在n型GaN基板1的区域1b的上面上、槽部1a的底面和侧面上，隔着缓冲层2，形成由氮化物类半导体的各层(3～9)构成的氮化物类半导体元件层10。
此时，在第一实施方式中，沿[1-100]方向(参照图5)延伸的槽部1a的侧面上形成的氮化物类半导体的各层(2～9)的厚度，分别比n型GaN基板1的区域1a上形成的氮化物类半导体的各层(2～9)的厚度小。因此，即使由于具有约0.3189nm晶格常数的n型GaN基板1和由具有约0.3184nm晶格常数的n型Al0.07Ga0.93N构成的n型包覆层3之间的晶格常数差而导致在n型包覆层3上产生变形，由于该变形集中在位于槽部1a侧面上的n型包覆层3厚度小的部分，所以在位于n型GaN基板1的区域1b的n型包覆层3上产生的变形得到缓解。这样如图5所示，因在n型包覆层3上产生大的变形而导致在n型包覆层3上产生的裂纹19a～19c的量增加的不利情况可以得到抑制。因此，也可以抑制在包括n型包覆层3的氮化物类半导体元件层10上产生的裂纹19a～19c的量增加。
此外在第一实施方式中，由于沿[11-20]方向延伸产生的裂纹19a、沿[1-210](参照图34)方向延伸产生的裂纹19b、和沿[-2110](参照图34)方向延伸产生的裂纹19c，与对应于沿[1-100]方向延伸的槽部1a的区域交叉，所以可以抑制裂纹19a～19c在对应于槽部1a的区域的横穿和扩展。
此后，将形成有氮化物类半导体元件层10的n型GaN基板1从反应炉内取出。
然后如图7所示，使用等离子体CVD法，在对应于p侧接触层9上的n型GaN基板1的区域1b的规定区域上，形成由SiO2膜构成的条纹状(细长形)的掩模层18。具体说，以沿[1-100]方向(参照图5)延伸的方式形成掩模层18。此外，掩模层18的[11-20]方向(参照图5)的宽度设定为约1.5μm。
然后如图8所示，使用Cl2的RIE法，将掩模层18作为蚀刻掩模，从p侧接触层9和p型包覆层8的上面蚀刻约0.4μm的厚度。由此形成由p型包覆层8的凸部和p侧接触层9构成，并且沿[1-100]方向(参照图5)延伸的条纹状(细长形)的隆起部11。此外，隆起部11被形成为具有约1.5μm的[11-20]方向(参照图5)的宽度和约0.402μm的突出高度。该隆起部11为电流通路，并且该隆起部11的下方为发光部分。此外，p型包覆层8的凸部以外的平坦部的厚度约为0.05μm。此后除去掩模层18。
然后如图9所示，使用等离子体CVD法，在整个面上形成约0.2μm厚度的SiO2膜，然后通过除去对应于该SiO2膜的隆起部11的区域，在对应于隆起部11的区域，形成具有开口部12a的电流阻挡层12(current block layer)。
下面如图10所示，使用电子束蒸发沉积法，在构成隆起部11的p侧接触层9上，形成p侧欧姆电极13。形成该p侧欧姆电极13时，从下层到上层依次形成具有约1nm厚度的Pt层和具有约10nm厚度的Pd层。此后，使用电子束蒸发沉积法，在电流阻挡层12上以与p侧欧姆电极13的上面接触的方式，形成p侧衬垫电极14(pad electrode)。形成此p侧衬垫电极14时，从下层到上层依次形成具有约30nm厚度的Ti层、具有约150nm厚度的Pd层和具有约3nm厚度的Au层。
下面如图11所示，将n型GaN基板1的背面研磨至后面叙述的解理工序中容易解理的厚度。此后，使用电子束蒸发沉积法，在n型GaN基板1的背面上的规定区域，依次形成n侧欧姆电极15和由具有约300nm厚度的Au层构成的n侧衬垫电极16。此外，在形成n侧欧姆电极15时，从n型GaN基板1的背面依次形成具有约6nm厚度的Al层和具有约10nm厚度的Pd层。
最后在图11的构造体中，通过在[1-00]方向(参照图5)沿n型GaN基板1的槽部1a的中心对元件进行分离，并且在[11-20]方向(参照图5)将元件解理成各芯片，即可形成如图12所示的第一实施方式的氮化物类半导体激光元件。
此外，如图12所示，在用第一实施方式的制造工艺形成的氮化物类半导体激光元件中，n型GaN基板1的槽部1a(参照图11)通过上述的元件分离工序，成为有垂直侧面的台阶部1c。也就是，在用第一实施方式的制造工艺形成的氮化物类半导体激光元件中，在n型GaN基板1的台阶部1c的侧面上形成的氮化物类半导体的各层(2～9)的厚度，分别比在n型GaN基板1的区域1b上形成的氮化物类半导体的各层(2～9)的厚度要小。
如上所述，在第一实施方式中，在n型GaN基板1上隔着缓冲层2形成氮化物类半导体元件层10时，通过使在槽部1a的侧面上形成的由n型Al0.07Ga0.93N构成的n型包覆层3的厚度，小于在n型GaN基板1的区域1b上形成的n型包覆层3的厚度，即使具有约0.3189nm晶格常数的n型GaN基板1和具有约0.3184nm晶格常数的由n型Al0.07Ga0.93N构成的n型包覆层3之间的晶格常数差而导致在n型包覆层3上产生了变形，由于该变形集中在位于槽部1a侧面上的n型包覆层3厚度小的部分，所以在位于n型GaN基板1的区域1b的n型包覆层3上产生的变形可以得到缓解。这样，可以抑制因在n型包覆层3上产生大的变形而导致在n型包覆层3上产生的裂纹19a～19c的量增加的不利情况。因此，由于可以抑制在包括n型包覆层3的氮化物类半导体元件层10上产生的裂纹19a～19c的量的增加，因此，因裂纹19a～19c而无法提供给氮化物类半导体元件层10发光部分的漏电流的增加，和因裂纹19a～19c而产生的妨碍光波导的不利情况。其结果，可以抑制氮化物类半导体激光元件特性和成品率的降低。
此外在第一实施方式中，在n型GaN基板1上形成槽部1a时，通过使槽部1a的侧面形成为垂直于n型GaN基板1的上面，在n型GaN基板1上隔着缓冲层2形成n型包覆层3时，由于n型包覆层3的构成材料(AlGaN)难以堆积在槽部1a的侧面上，所以可以容易地使在槽部1a的侧面上形成的n型包覆层3的厚度，小于在n型GaN基板1的区域1b上形成的n型包覆层3的厚度。
此外在第一实施方式中，在n型GaN基板1上形成槽部1a时，通过使槽部1a以沿[1-100]方向延伸的方式形成，由于沿[11-20]方向延伸产生的裂纹19a、沿[1-210]方向延伸产生的裂纹19b和沿[-2110]方向延伸产生的裂纹19c，与对应于沿[1-100]方向延伸的槽部1a的区域交叉，所以可以抑制裂纹19a～19c在对应于槽部1a的区域的横穿和扩展。
(第二实施方式)参照图13～图15和图34，在此第二实施方式中，与上述第一实施方式不同，对在n型GaN基板上形成沿[11-20]方向延伸的条纹状(细长形)的槽部的情况进行说明。
在此第二实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺中，如图13所示，首先使用与图1～图4所示的第一实施方式相同的工艺，在n型GaN基板21上，形成具有约50μm的宽度W11和约2μm的深度，且具有侧面垂直于n型GaN基板21的上面的条纹状(细长形)的槽部21a。但是，在此第二实施方式中，槽部21a以沿[11-20]方向延伸的方式形成。此外，将邻接[1-100]方向的槽部21a之间的距离W12，设定成比在后面叙述的解理工序中形成的解理面之间的距离(共振器长)大。而且，在n型GaN基板21中，被槽部21a夹住的区域21b为对应于后面叙述的氮化物类半导体元件层30的发光部分的区域。此外，n型GaN基板21是本发明的“氮化物类半导体基板”的一个例子。此外，n型GaN基板21的区域21b是本发明的“第一区域”的一个例子，形成有n型GaN基板21的槽部21a的区域是本发明的“第二区域”的一个例子。
此外，第二实施方式的n型GaN基板21与上述第一实施方式的n型GaN基板1相同，具有(0001)面的表面，并且具有低的位错密度。此外，n型GaN基板21具有约0.3189nm的晶格常数。
此后，使用与图6所示的第一实施方式相同的工艺，在n型GaN基板21的区域21b的上面上、槽部21a的底面和侧面上，隔着缓冲层22，形成氮化物类半导体元件层30。此时，从n型GaN基板21一侧依次形成缓冲层22、n型包覆层23、n侧载子限制层24、MQW活性层25、p侧光导层26、p侧载子限制层27、p型包覆层28和p侧接触层29。此外，在形成上述各层(22～29)时，形成与上述第一实施方式的氮化物类半导体的各层(2～9)相同的厚度和组成。也就是，在n型GaN基板21上，隔着缓冲层22形成的n型包覆层23由n型Al0.07Ga0.93N构成，而且具有约0.3184nm的晶格常数。此外，n型包覆层23是本发明的“氮化物类半导体层”的一个例子。
此时在第二实施方式中，与上述第一实施方式相同，在沿[11-20]方向的槽部21a的侧面上形成的氮化物类半导体的各层(22～29)的厚度，分别比n型GaN基板21的区域21b上形成的氮化物类半导体的各层(22～29)的厚度小。因此，在n型包覆层23上产生的变形集中在位于槽部21a侧面上的n型包覆层23厚度小的部分，所以位于n型GaN基板21的区域21b上的n型包覆层23上产生的变形变小。因此可以抑制在n型包覆层23上产生的裂纹39a～39c的量增加，并且也可以抑制包括n型包覆层23的氮化物类半导体元件层30上产生的裂纹39a～39c的量增加。
此外在第二实施方式中，沿[1-210](参照图34)方向延伸产生的裂纹39b、沿[-2110](参照图34)方向延伸产生的裂纹39c与对应于沿[11-20]方向延伸的槽部21a的区域交叉，所以可以抑制裂纹39b和39c在对应于槽部21a的区域的横穿和扩展。
下面如图14所示，使用与图7～图11所示的第一实施方式相同的工艺，形成沿[1-100]方向(参照图13)延伸的隆起部31，然后依次形成具有开口部32a的电流阻挡层32(参照图15)、p侧欧姆电极33和p侧衬垫电极34。此外，在n型GaN基板21的背面上的规定区域，依次形成n侧欧姆电极15和n侧衬垫电极16。此外，图14的断面图是沿[1-100]方向的线的断面图。在此第二实施方式中，由于槽部21a以沿[11-20]方向(参照图13)延伸的方式形成，所以沿[1-100]方向延伸的隆起部31与槽部21a垂直。此外，隆起部31为电流通路，并且隆起部31的下方为发光部分。此外，在形成电流阻挡层32、p侧欧姆电极33和p侧衬垫电极34时，形成与上述第一实施方式的电流阻挡层12、p侧欧姆电极13和p侧衬垫电极14相同的厚度和组成。
此后，在图14所示的构造体中，在[1-100]方向(参照图13)进行元件分离，并且在[11-20]方向(参照图13)将元件解理成各芯片。此时，以被解理的芯片的解理面之间的距离(图14的共振器长L)比槽部21a之间的距离W12(参照图13)小的方式，沿[11-20]方向，将对应于n型GaN基板21的区域21b的规定区域(对应于图14的虚线的区域)解理。这样就形成了图15所示的第二实施方式的氮化物类半导体激光元件。
再有如图15所示，在用第二实施方式的制造工艺形成的氮化物类半导体激光元件中，对应于槽部21a的部分被上述解理工序全部除去。因此，在第二实施方式的氮化物类半导体激光元件中，与上述第一实施方式的氮化物类半导体激光元件不同，在n型GaN基板21上不存在台阶部。
如上所述，在第二实施方式中，在n型GaN基板21上，隔着缓冲层22，形成氮化物类半导体元件层30时，通过使在槽部21a的侧面上形成的由n型Al0.07Ga0.93N构成的n型包覆层23的厚度，比在n型GaN基板21的区域21b上形成的n型包覆层23的厚度小，与上述的第一实施方式相同，由于在n型包覆层23上产生的变形集中在位于槽部21a侧面上的n型包覆层23厚度小的部分，所以可以抑制位于在n型GaN基板21的区域21b上的n型包覆层23上产生的裂纹39a～39c的量增加，并且也可以抑制包括n型包覆层23的氮化物类半导体元件层30上产生的裂纹39a～39c的量增加。其结果，与上述第一实施方式相同，由于可以抑制因裂纹39a～39c造成的漏电流的增加，并且可以抑制产生因裂纹39a～39c造成妨碍光波导的不利情况，故可以抑制氮化物类半导体激光元件特性和成品率的降低。
此外在第二实施方式中，在n型GaN基板21上形成槽部21a时，通过以沿[11-20]方向延伸的方式形成槽部21a，沿[1-210]方向延伸产生的裂纹39b、沿[-2110]方向延伸产生的裂纹39c与对应于沿[11-20]方向延伸的槽部21a的区域交叉，所以可以抑制裂纹39b和39c在对应于槽部21a的区域的横穿和扩展。
(第三实施方式)参照图16和图34，在该第三实施方式中，与上述第一和第二实施方式不同，对在n型GaN基板上形成格子状的沿[1-100]方向和[11-20]方向的两个方向延伸的条纹状(细长形)的槽部的情况进行说明。
在此第三实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺中，如图16所示，首先使用与图1～图4所示的第一实施方式相同的工艺，在n型GaN基板41上，形成具有约50μm的宽度W21和约2μm的深度，并且具有侧面垂直于n型GaN基板41的上面的条纹状(细长形)的槽部41a和41b。但是，在此第三实施方式中，通过使槽部41a以沿[1-100]方向延伸的方式形成，而且使槽部41b以沿[11-20]方向延伸的方式形成，将槽部41a和41b配置成格子状。此外，将与[11-20]方向邻近的槽部41a之间的距离W22设定成约200μm。此外，将与[1-100]方向邻近的槽部41b之间的距离W23设定成比在后面解理工序中形成的解理面之间的距离(共振器长)大。然后，在n型GaN基板41中，槽部41a和41b包围的区域41c，为对应于位于后面叙述的氮化物类半导体元件层40的隆起部(图中没有表示)的下方的发光部分的区域。此外，n型GaN基板41的区域41c是本发明的氮化物类半导体基板的一个例子。此外，n型GaN基板41的区域41c是本发明的“第一区域”的一个例子，形成有n型GaN基板41的槽部41a和41b的区域是本发明的“第二区域”的一个例子。
此外，第三实施方式的n型GaN基板41与上述第一实施方式的n型GaN基板1相同，具有(0001)面的表面，并且具有低的位错密度。此外，n型GaN基板41具有约0.3189nm的晶格常数。
此后，使用与图6所示的第一实施方式相同的工艺，在n型GaN基板41的区域41c的上面上、槽部41a和41b各自的底面和侧面上，隔着缓冲层(图中没有表示)，形成氮化物类半导体元件层40。此外，在形成氮化物类半导体元件层40时，形成具有与上述第一实施方式的氮化物类半导体元件层10相同的构造。也就是，用第三实施方式的制造工艺形成的氮化物类半导体元件层40，包括在n型GaN基板41上隔着缓冲层形成的n型包覆层(图中没有表示)。此外，构成氮化物类半导体元件层40的n型包覆层，由n型Al0.07Ga0.93N构成，并且具有约0.3184nm的晶格常数。
此时在第三实施方式中，与上述第一实施方式相同，在沿[1-100]方向延伸的槽部41a和沿[11-20]方向延伸的槽部41b的各个侧面上形成的氮化物类半导体的各层的厚度，比在n型GaN基板41的区域41c形成的氮化物类半导体的各层的厚度小。因此，在构成氮化物类半导体元件层40的n型包覆层上产生的变形，集中在位于槽部41a和41b各自的侧面上的n型包覆层的厚度小的部分上，所以位于n型GaN基板41的区域41c上的n型包覆层上产生的变形变小。因此可以抑制在n型包覆层上产生的裂纹49a～49c的量增加，并且也可以抑制包括n型包覆层的氮化物类半导体元件层40上产生的裂纹49a～49c的量增加。
此外，在第三实施方式中，由于沿[11-20]方向延伸产生的裂纹49a、沿[1-210](参照图34)方向延伸产生的裂纹49b和沿[-2110](参照图34)方向延伸产生的裂纹49c与对应于沿[1-100]方向延伸的槽部41a的区域交叉，所以可以抑制裂纹49a～49c在对应于槽部41a的区域的横穿和扩展。此外，沿[1-210]方向延伸产生的裂纹49b和沿[-2110]方向延伸产生的裂纹49c与对应于沿[11-20]方向延伸的槽部41b的区域交叉，所以可以抑制裂纹49b和49c在对应于槽部41b的区域的横穿和扩展。
第三实施方式的此后的制造工艺与上述第一实施方式相同。也就是，在第三实施方式的氮化物类半导体元件层40上，形成与沿[11-20]方向延伸的槽部41b垂直，并且在与槽部41a的延伸方向相同的[1-100]方向延伸的隆起部(图中没有表示)。
如上所述，在第三实施方式中，在n型GaN基板41上，隔着缓冲层形成氮化物类半导体元件层40时，通过使在槽部41a和41b各自的侧面上形成的由n型Al0.07Ga0.93N构成的n型包覆层的厚度，比在n型GaN基板41的区域41c上形成的n型包覆层的厚度小，与上述第一实施方式相同，由于在n型包覆层上产生的变形集中在位于在槽部41a和41b各自的侧面上的n型包覆层厚度小的部分，因此可以抑制在位于n型GaN基板41的区域41c上的n型包覆层上产生的裂纹49a～49c的量增加，并且也可以抑制包括n型包覆层的氮化物类半导体元件层40上产生的裂纹49a～49c的量增加。其结果与上述第一实施方式相同，可以抑制因裂纹49a～49c造成的漏电流的增加，并且抑制因裂纹49a～49c而产生的妨碍光波导的不利情况。其结果，可以抑制氮化物类半导体激光元件特性和成品率的降低。
此外在第三实施方式中，在n型GaN基板41上，通过将在[1-100]方向和[11-20]方向的两个方向上延伸的条纹状(细长形)的槽部41a和41b形成为格子状，沿[11-20]方向延伸产生的裂纹49a、沿[1-210]方向延伸产生的裂纹49b和沿[-2110]方向延伸产生的裂纹49c与对应于沿[1-100]方向延伸的槽部41a的区域交叉，所以可以抑制裂纹49a～49c在对应于槽部41a的区域的横穿和扩展。此外，沿[1-210]方向延伸产生的裂纹49b和沿[-2110]方向延伸产生的裂纹49c与对应于沿[11-20]方向延伸的槽部41b的区域交叉，所以可以抑制裂纹49b和49c在对应于槽部41b的区域的横穿和扩展。
此外，第三实施方式的其他的效果与上述第一实施方式相同。
(第四实施方式)在第四实施方式中，与上述第一～第三实施方式不同，参照图17～图20和图34，对将在n型GaN基板上形成的槽部的开口宽度，从槽部的底面向开口端逐渐扩大的情况进行说明。
在第四实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺中，如图17所示，首先准备具有(0001)面的表面，并且具有低位错密度的n型GaN基板51。此n型GaN基板51具有约0.3189nm的晶格常数。此外，n型GaN基板51是本发明的“氮化物类半导体基板”的一个例子。然后，使用等离子体CVD法，在n型GaN基板51上的规定区域上，形成由具有约0.5μm厚度的SiO2膜构成的条纹状(细长形)的掩模层65。具体说，以沿[1-100]方向延伸的方式形成掩模层65。此外，将邻接的掩模层65之间的距离W31设定成约50μm，并且将掩模层65的宽度W32设定成约200μm。
然后如图18所示，使用Cl2的反应离子腐蚀(RIE)法，将掩模层65作为蚀刻掩模，蚀刻到距n型GaN基板51的上面约2μm的深度。此外，这种情况下的蚀刻选择比(掩模层65/n型GaN基板51)为1∶10。此外，作为蚀刻条件，蚀刻压力约3.325kPa、等离子体功率约200W、蚀刻速度约140nm/秒～约150nm/秒。这样在n型GaN基板51上，形成具有约50μm的宽度(开口端的宽度)W31和约2μm的深度D31，并且沿[1-100]方向延伸的条纹状(细长形)的槽部51a。此外，将由SiO2膜构成的掩模层65作为蚀刻掩模，并且在上述的蚀刻条件下对n型GaN基板51进行了蚀刻的情况下，槽部51a的断面形状成为台面型。也就是，槽部51a的开口宽度为从槽部51a的底面到开口端逐渐扩大。具体说，槽部51a的底面和侧面所成的角度α约为40°。所以在n型GaN基板51中，被槽部51a夹住的具有约200μm的宽度W32的区域51b，成为对应于后面叙述的氮化物类半导体元件层60的发光部分的区域。此外，n型GaN基板51的区域51b是本发明的“第一区域”的一个例子，形成有n型GaN基板51的槽部51a的区域是本发明的“第二区域”的一个例子。此后除去掩模层65。
此后如图19所示，使用与图6所示的第一实施方式相同的工艺，在n型GaN基板51的区域51b的上面上、槽部51a的底面和侧面上，隔着缓冲层52，形成氮化物类半导体元件层60。此时，从n型GaN基板51一侧依次形成缓冲层52、n型包覆层53、n侧载子限制层54、MQW活性层55、p侧光导层56、p侧载子限制层57、p型包覆层58和p侧接触层59。此外，在形成上述各层(52～59)时，形成与上述第一实施方式的氮化物类半导体的各层(2～9)相同的厚度和组成。也就是，在n型GaN基板51上隔着缓冲层52形成的n型包覆层53由n型Al0.07Ga0.93N构成，而且具有约0.3184nm的晶格常数。此外，n型包覆层53是本发明的“氮化物类半导体层”的一个例子。
其中在第四实施方式中，因槽部51a的断面形状为台面型，在n型GaN基板51上隔着缓冲层52形成由n型Al0.07Ga0.93N构成的n型包覆层53时，认为n型包覆层53的构成材料一部分的Ga容易向槽部51a的倾斜侧面移动。因此，在槽部51a的侧面上形成的n型包覆层53的Al组成比，低于在n型GaN基板51的区域51b上形成的n型包覆层53的Al组成比。具体说，相对于在n型GaN基板51的区域51b上形成的n型包覆层53的Al组成比为约7％，在槽部51a的侧面上形成的n型包覆层53的Al组成比为约6.6％。这种情况下，位于槽部51a的侧面上的n型包覆层53的Al组成比低的部分的晶格常数，接近于n型GaN基板51的晶格常数，所以在位于槽部51a的侧面上的n型包覆层53的Al组成比低的部分中，n型GaN基板51和n型包覆层53之间的晶格常数差变小。因此，即使因为具有约0.3189nm的晶格常数的n型GaN基板51与具有约0.3184nm的晶格常数的由n型Al0.07Ga0.93N构成的n型包覆层53之间的晶格常数差，而导致在n型包覆层53上产生变形，该变形也可以在位于槽部51a的侧面上的n型包覆层53的Al组成比低的部分中得到缓解，所以在n型包覆层53上产生的变形变小。因此，可以抑制在n型包覆层53上产生的裂纹的量增加，并且也可以抑制包括n型包覆层53的氮化物类半导体元件层60上产生的裂纹的量增加。
此后，使用与图7～图11所示的第一实施方式相同的工艺，形成沿[1-100]方向(参照图34)延伸的隆起部61，然后依次形成有开口部62a的电流阻挡层62、p侧欧姆电极63和p侧衬垫电极64。此外，在n型GaN基板51的里面上的规定区域，依次形成n侧欧姆电极15和n侧衬垫电极16。此外，在此第四实施方式中，由于槽部51a以沿[1-100]方向(参照图34)延伸的方式形成，所以沿[1-100]方向延伸的隆起部61不与槽部51a交叉。此外，隆起部61为电流通路，并且隆起部61的下方为发光部分。此外，在形成电流阻挡层62、p侧欧姆电极63和p侧衬垫电极64时，形成与上述第一实施方式的电流阻挡层12、p侧欧姆电极13和p侧衬垫电极14相同的厚度和组成。
此后，通过进行与上述第一实施方式相同的元件分离和解理，形成图20所示的第四实施方式的氮化物类半导体激光元件。
此外如图20所示，在用第四实施方式的制造工艺形成的氮化物类半导体激光元件中，n型GaN基板51的槽部51a(参照图19)成为具有因上述的元件分离工序而倾斜的侧面的台阶部51c。也就是，在用第四实施方式的制造工艺形成的氮化物类半导体激光元件中，在n型GaN基板51的台阶部51c的侧面上形成的n型包覆层53的Al组成比，低于在n型GaN基板51的区域51b上形成的n型包覆层53的Al组成比。
如上所述，在第四实施方式中，在n型GaN基板51上，隔着缓冲层52形成氮化物类半导体元件层60时，通过使在槽部51a侧面上形成的n型包覆层53的Al组成比，低于在n型GaN基板51的区域51b上形成的n型包覆层53的Al组成比，因此，即使因为具有约0.3189nm的晶格常数的n型GaN基板51与具有约0.3184nm的晶格常数的由n型Al0.07Ga0.93N构成的n型包覆层53之间的晶格常数差，而导致在n型包覆层53上产生变形，该变形在位于槽部51a的侧面上的n型包覆层53的Al组成比低的部分中得到缓解，所以在n型包覆层53上产生的变形变小。因此，可以抑制在n型包覆层53上产生的裂纹量增加的不利情况发生。因此可以抑制包括n型包覆层53的氮化物类半导体元件层60上产生的裂纹的量增加，所以可以抑制因裂纹而无法提供给氮化物类半导体元件层60的发光部分的漏电流的增加，和因裂纹而产生的妨碍光波导的不利情况。其结果，可以抑制氮化物类半导体激光元件特性和成品率的降低。
如上所述，在第四实施方式中，在n型GaN基板51上形成槽部51a时，通过使槽部51a的开口宽度从槽部51a的底面向开口端逐渐扩大地形成，在n型GaN基板51上隔着缓冲层52形成由n型Al0.07Ga0.93N构成的n型包覆层53时，n型包覆层53的构成材料一部分的Ga与Al相比，容易向生长表面移动，据认为Ga容易向槽部51a的侧面移动，所以可以容易地使在槽部51a的侧面上形成的n型包覆层53的Al组成比，低于在n型GaN基板51的区域51b上形成的n型包覆层53的Al组成比。
此外，第四实施方式的其他的效果与上述第一实施方式相同。
(第五实施方式)图21是用于说明本发明的第五实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的断面图。参照图21，在此第五实施方式中，与上述第四实施方式不同，对将在n型GaN基板上形成的槽部的开口宽度，从槽部的底面向开口端逐渐减小的情况进行说明。
在第五实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺中，如图21所示，首先使用与图1～图4所示的第一实施方式相同的工艺，在n型GaN基板71上，形成具有约2μm的深度D41，并在规定方向上延伸的条纹状(细长形)的槽部71a。但是，在此第五实施方式中，在n型GaN基板71上形成槽部71a时，将n型GaN基板71倾斜设置在蚀刻装置的底座(图中没有表示)上，并且通过使n型GaN基板71边旋转边蚀刻，将槽部71a的断面形状形成为倒台面形。也就是，形成使槽部71a的开口宽度从槽部71a的底面向开口端逐渐减小。具体说，形成的槽部71a的开口宽度W41为约50μm，而且槽部71a的底面宽度W42为约53μm。邻接的槽部71a之间的距离W43设定为约200μm。于是，在n型GaN基板71中，被槽部71a夹住的具有约200μm的宽度W43的区域71b，为对应于位于氮化物类半导体元件层的隆起部(图中没有表示)的下方的发光部分的区域。此外，n型GaN基板71是本发明的“氮化物类半导体基板”的一个例子。此外，n型GaN基板71的区域71b是本发明的“第一区域”的一个例子，形成有n型GaN基板71的槽部71a的区域是本发明的“第二区域”的一个例子。
此外，第五实施方式的n型GaN基板71与上述第一实施方式的n型GaN基板1相同，具有(0001)面的表面，并且具有低的位错密度。此外，n型GaN基板71具有约0.3189nm的晶格常数。
此外，第五实施方式的此后的制造工艺与上述第一实施方式相同。
如上所述，在第五实施方式中，在n型GaN基板71上形成的槽部71a时，通过形成使槽部71a的开口宽度从槽部71a的底面向开口端逐渐减小，在n型GaN基板71上形成氮化物类半导体层时，与槽部1a的侧面垂直于n型GaN基板1的上面的第一实施方式相比，氮化物类半导体层的构成材料难以在槽部71a的侧面上堆积，所以可以更容易使在槽部71a的侧面上形成的氮化物类半导体层的厚度，小于在n型GaN基板71的区域71b上形成的氮化物类半导体层的厚度。
此外，第五实施方式的其他的效果与上述第一实施方式相同。
(第六实施方式)参照图22，在此第六实施方式中，与上述第四和第五实施方式不同，对在n型GaN基板上形成的槽部的侧面有台阶形状的情况进行说明。
在第六实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺中，如图22所示，首先使用与图1～图4所示的第一实施方式相同的工艺，在n型GaN基板81上，形成在规定方向上延伸的条纹状(细长形)的槽部81a。但是，在此第六实施方式中，用于形成槽部81a的蚀刻工序进行两次。具体说，在第一次的蚀刻工序中，形成具有约50μm的宽度W51、约1μm的深度D51的第一个槽部。此后，在第二次的蚀刻工序中，在第一次的蚀刻工序中形成的第一个槽部的底部，形成具有约30μm的宽度W52、约1μm的深度D52的第二个槽部。这样，在n型GaN基板81上，形成具有约50μm的宽度(开口端的宽度)W51和约2μm的深度D53，并且侧面有台阶形状的槽部81a。此外，将邻接的槽部81a之间的距离W53设定为约200μm。而在n型GaN基板81中，被槽部81a夹住的具有约200μm的宽度W53的区域81b，为与位于氮化物类半导体层的隆起部(图中没有表示)的下方的发光部分对应的区域。此外，n型GaN基板81是本发明的“氮化物类半导体基板”的一个例子。此外，n型GaN基板81的区域81b是本发明的“第一区域”的一个例子，形成有n型GaN基板81的槽部81a的区域是本发明的“第二区域”的一个例子。
此外，第六实施方式的n型GaN基板81与上述第一实施方式的n型GaN基板1相同，具有(0001)面的表面，并且具有低的位错密度。此外，n型GaN基板81具有约0.3189nm的晶格常数。
此外，第六实施方式的此后的制造工艺与上述第一实施方式相同。
如上所述，在第六实施方式中，通过在n型GaN基板上形成以在规定方向延伸的条纹状(细长形)的槽部81a，并且将槽部81a的侧面设置成台阶形状，可以得到与上述第一实施方式相同的效果。
在上述的第一～第六实施方式和以下所示的第七和第八实施方式中，在GaN基板的(0001)面上形成氮化物类半导体层，但本发明并不限于此，在GaN基板的其他面的取向面上，也可以形成氮化物类半导体层。例如在(1-100)、(11-20)面等的(H、K、-H-K、0)面上，也可以形成氮化物类半导体层。在此情况下，由于在发光层上不产生压电电场，所以可以使发光层的发光效率提高。下面对这样的例子的第七和第八实施方式进行说明。
(第七实施方式)第七实施方式的氮化物类半导体激光元件与第一实施方式的氮化物类半导体激光元件的不同点在于，作为基板使用具有(11-20)面的表面的n型GaN基板91之点，以及槽部91a以沿[1-100]方向延伸的方式形成之点。下面参照图23和图24，对本发明的第七实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺进行说明。
在第七实施方式中，也使用与图1～图4所示的第一实施方式相同的工艺，在n型GaN基板91上，形成具有约50μm的宽度W61和约2μm的深度，并且具有侧面垂直于n型GaN基板91的上面的条纹状(细长形)的槽部91a。但是如前所述，在第七实施方式中，n型GaN基板91具有(11-20)面，并且槽部91a以沿[1-100]方向延伸的方式形成。此时，被形成有槽部91a的区域夹住的具有 方向的宽度W62的区域91b得以形成。此外，n型GaN基板91是本发明的“氮化物类半导体基板”的一个例子，形成有槽部91a的区域是本发明的“第二区域”的一个例子，区域91b是本发明的“第一区域”的一个例子。
然后，使用与上述第一实施方式相同的工艺，在n型GaN基板91上，形成氮化物类半导体层90。此氮化物类半导体层90与上述第一实施方式相同，从n型GaN基板91一侧开始，形成n型包覆层、活性层和p型包覆层。
在包括在氮化物类半导体层90中的n型包覆层中，一般使用AlGaN层，此AlGaN层与n型GaN基板之间的晶格常数差因晶轴的方向不同而不同。例如Al0.07Ga0.93N和GaN的a轴方向的晶格常数分别为约0.3184nm和约0.3189nm，它们的比为0.9984。另一方面，Al0.07Ga0.93N和GaN的c轴方向的晶格常数分别为约0.5172nm和约0.5186nm，它们的比为0.9973。这样，Al0.07Ga0.93N与GaN之间的晶格常数比在a轴方向为0.9984，在c轴方向为0.9973，c轴方向偏离1的程度大。因此，与使用面内的轴向仅具有a轴的(0001)面的GaN基板的第一～第六实施方式相比，使用作为面内的轴向具有包括c轴方向的(11-20)面的n型GaN基板91的第七实施方式，在AlGaN层上施加的变形和应力变大。因此，在第七实施方式的氮化物类半导体激光元件中，与第一～第六实施方式的氮化物类半导体激光元件相比，在AlGaN层上容易产生裂纹，其结果，在氮化物类半导体层90上容易产生裂纹。
所以，在第七实施方式中，将设置在n型GaN基板91上的槽部91a设置成沿[1-100]方向延伸。
也就是，[1-100]方向相当于m轴方向，在晶体构造中m轴方向的变形或应力的大小与a轴方向的变形或应力的大小大体相等。因此在使用具有(11-20)面的基板的情况下，由于与[1-100]m轴方向相比， c轴方向的变形或应力大，所以和与[1-100]方向交叉的方向相比，在与 方向交叉的方向上容易产生裂纹。这样，通过象第七实施方式那样，沿与 方向交叉的[1-100]轴方向设置槽部91a，可以有效地抑制在与 方向交叉的方向上产生的裂纹的扩展。这样在第七实施方式中，由于能够在产生大量裂纹的方向抑制裂纹的扩展，所以可以得到更大的效果。
此外在第七实施方式中，如上述第四实施方式那样，优选的是使在n型GaN基板91上形成的槽部91a的开口宽度，从槽部91a的底面向开口端逐渐扩大。因为这样形成的槽部91a的断面形状为台面型，在n型GaN基板91上形成包括AlGaN层的氮化物类半导体层90时，据认为AlGaN层的构成材料的一部分的Ga容易向槽部91a的倾斜侧面一侧移动。因此，在槽部91a的侧面上形成的AlGaN层的Al组成比，低于在n型GaN基板91的区域91b上形成的AlGaN层的Al组成比。具体说，作为AlGaN层形成Al组成比为约7％的层的情况下，相对于在n型GaN基板91的区域91b上形成的AlGaN层的Al组成比为约7％，在槽部91a的侧面上形成的AlGaN层的Al组成比为约1.4％。这种情况下，位于槽部91a的侧面上的AlGaN层的Al组成比低的部分的晶格常数与n型GaN基板91的晶格常数接近，所以在位于槽部91a的侧面上的AlGaN层的Al组成比低的部分中，n型GaN基板91和AlGaN层之间的晶格常数差变小。因此，即使因为n型GaN基板91与氮化物类半导体层90中的AlGaN层之间的晶格常数差，而导致在AlGaN层上产生变形，该变形在位于槽部91a的侧面上的AlGaN层的Al组成比低的部分中可以得到缓解，所以在AlGaN层上产生的变形变小。这样，可以抑制在AlGaN层上产生的裂纹量的增加，并且也可以抑制包括AlGaN层的氮化物类半导体层90上产生的裂纹量的增加。
此外，第七实施方式的此后的制造工艺与上述第一实施方式的制造工艺相同。
此外，第七实施方式的效果与上述第一实施方式的效果相同。
(第八实施方式)第八实施方式的氮化物类半导体激光元件与第一实施方式的氮化物类半导体激光元件的不同点在于，作为基板使用具有(1-100)面的表面的n型GaN基板101之点，以及槽部101a以沿[11-20]方向延伸的方式形成之点。下面参照图25和图26，对本发明的第八实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺进行说明。
在第八实施方式中，也使用与图1～图4所示的第一实施方式相同的工艺，在n型GaN基板101上，形成具有约50μm的宽度W71和约2μm的深度，并且具有侧面垂直于n型GaN基板101的上面的条纹状(细长形)的槽部101a。但是如前所述，在第八实施方式中，n型GaN基板101具有(1-100)面，槽部101a则以沿[11-20]方向延伸的方式形成。此时，被形成有槽部101a的区域夹住的具有 方向的宽度W72的区域101b得以形成。此外，n型GaN基板101是本发明的“氮化物类半导体基板”的一个例子，形成有槽部101a的区域是本发明的“第二区域”的一个例子，区域101b是本发明的“第一区域”的一个例子。
然后使用与上述第一实施方式相同的工艺，在n型GaN基板101上，形成氮化物类半导体层100。此氮化物类半导体层100与上述第一实施方式相同，从n型GaN基板101一侧开始，具有n型包覆层、活性层和p型包覆层。
在第八实施方式中使用的n型GaN基板101也与上述第七实施方式相同，面内方向包括有c轴方向。因此，与使用面内的轴向仅具有a轴的(0001)面的GaN基板的第一～第六实施方式相比，使用作为面内的轴向具有包括c轴方向的(1-100)面的n型GaN基板101的第八实施方式，在AlGaN层上施加的变形和应力变大。因此，第八实施方式的氮化物类半导体激光元件与第一～第六实施方式的氮化物类半导体激光元件相比，在AlGaN层上也容易产生裂纹，其结果，在氮化物类半导体层100上容易产生裂纹。
所以，在第八实施方式中，将设置在n型GaN基板101上的槽部101a设置成沿[11-20]方向延伸。
也就是，[11-20]方向相当于a轴方向，在使用(1-100)面的n型GaN基板101的第八实施方式中，和与[11-20]方向交叉的方向相比，在与 方向交叉的方向上容易产生裂纹。因此，通过象第八实施方式那样，沿与 方向交叉的[11-20]轴方向设置槽部101a，可以有效地抑制在与 方向交叉的方向上产生的裂纹的扩展。这样在第八实施方式中，由于能够在产生大量裂纹的方向抑制裂纹的扩展，所以可以得到更大的效果。
此外在第八实施方式中，如上述第四实施方式那样，优选的是使在n型GaN基板101上形成的槽部101a的开口宽度，从槽部101a的底面向开口端逐渐扩大。因为这样形成的槽部101a的断面形状为台面型，在n型GaN基板101上形成包括AlGaN层的氮化物类半导体层100时，据认为AlGaN层的构成材料的一部分的Ga容易向槽部101a的倾斜侧面一侧移动。因此，在槽部101a的侧面上形成的AlGaN层的Al组成比，低于在n型GaN基板101的区域101b上形成的AlGaN层的Al组成比。具体说，作为AlGaN层形成Al组成比为约7％的层的情况下，相对于在n型GaN基板101的区域101b上形成的AlGaN层的Al组成比为约7％，在槽部101a的侧面上形成的AlGaN层的Al组成比为约0.7％。这种情况下，位于槽部101a的侧面上的AlGaN层的Al组成比低的部分的晶格常数与n型GaN基板101的晶格常数接近，所以在位于槽部101a的侧面上的AlGaN层的Al组成比低的部分中，n型GaN基板101与AlGaN层之间的晶格常数差变小。因此，即使因为n型GaN基板101与氮化物类半导体层100中的AlGaN层之间的晶格常数差，而导致在AlGaN层上产生变形，该变形在位于槽部101a的侧面上的AlGaN层的Al组成比低的部分中可以得到缓解，所以在AlGaN层上产生的变形变小。这样，可以抑制在AlGaN层上产生的裂纹量的增加，并且也可以抑制包括AlGaN层的氮化物类半导体层100上产生的裂纹量的增加。
此外，第八实施方式的此后的制造工艺与上述第一实施方式的制造工艺相同。
此外，第八实施方式的效果与上述第七实施方式的效果相同。
(第九实施方式)第九实施方式的氮化物类半导体激光元件与第七实施方式的氮化物类半导体激光元件的不同点在于，作为基板使用具有(11-22)面的表面的n型GaN基板111之点，以及使槽部的开口端从槽部的底面向开口端逐渐扩大之点。下面参照图27和图28，对本发明的第九实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺进行说明。
在第九实施方式中，使用与图17～图20所示的第四实施方式相同的工艺，在n型GaN基板111上，形成具有约50μm的宽度(开口端的宽度)W81和约2μm的深度，并且具有台面状的断面形状的条纹状(细长形)的槽部111a。但是如前所述，在第九实施方式中，n型GaN基板111具有(11-22)面，并且槽部111a以沿[1-100]方向延伸的方式形成。此时，被形成有槽部111a的区域夹住的具有后面叙述的y方向的宽度W82的区域111b得以形成。此外，n型GaN基板111是本发明的“氮化物类半导体基板”的一个例子，形成有槽部111a的区域是本发明的“第二区域”的一个例子，区域111b是本发明的“第一区域”的一个例子。
然后使用MOCVD法，在n型GaN基板111的区域111b的上面上、槽部111a的底面和侧面上，隔着缓冲层52依次形成构成氮化物类半导体层110的氮化物类半导体的各层(53～59)。
具体说，在基板温度达到约1160℃附近时，通过使用作为载流气体的H2气，向反应炉内提供TMGa(三甲基镓)气(约66μmol/分)和TMAl(三甲基铝)气(约0.26μmol/分)，在n型GaN基板111上，使具有约0.8μm厚的由不掺杂Al0.01Ga0.99N构成的缓冲层52，以约1.1μm/小时的速度生长。此后，通过使用作为载流气体的H2气，向反应炉内提供TMGa气(约90μmol/分)、TMAl气(约2.4μmol/分)、以及作为n型夹杂的Ge原料的GeH4(甲锗烷)气(约0.24μmol/分)，在缓冲层52上，使具有约1.8μm厚的由掺杂Ge的n型Al0.07Ga0.93N构成的n型包覆层53，以约1.1μm/小时的速度生长。
再有，通过使用作为载流气体的H2气，还向反应炉内提供TMGa气(约48μmol/分)和TMAl气(约4.7μmol/分)，在n型包覆层53上，使具有约20μm厚的由不掺杂的Al0.2Ga0.8N构成的n侧载子限制层54，以约1μm/小时的速度生长。
此后将基板温度从约1160℃降到约850℃。然后，通过使用作为载流气体的N2气，向反应炉内提供Ga原料的TMGa(三甲基镓)气和In原料的TMIn(三甲基铟)气，在n侧载子限制层54上，使具有约20nm厚的由不掺杂的In0.02Ga0.98N构成的四个阻挡层(图中没有表示)和具有约3.5nm厚的由不掺杂的In0.15Ga0.85N构成的三个量子井层(图中没有表示)，交替以约0.25μm/小时的速度生长。这样，形成具有四个阻挡层和三个量子井层交替层叠的多重量子井构造的MQW活性层55。随后在MQW活性层55上，使具有约0.1μm厚的由不掺杂的In0.01Ga0.99N构成p侧光导层56生长。此后，通过使用作为载流气体的N2气，向反应炉内提供TMGa气(约103μmol/分)和TMAl气(约400μmol/分)，在p侧光导层56上，使具有约20nm厚的由不掺杂Al0.2Ga0.8N构成的p侧载子限制层57，以约1.2μm/小时的速度生长。
然后将基板温度从约850℃加热到约1160℃。然后，通过使用作为载流气体的N2气，向反应炉内提供TMGa气(约54μmol/分)、TMAl气(约1.7μmol/分)以及作为p型夹杂的Mg原料的Mg(C5H5)2(环戊二烯合镁)气(约0.038μmol/分)，在p侧载子限制层57上，使具有约0.45μm厚的由掺杂Mg的p型Al0.07Ga0.93N构成的p型包覆层58，以约1.1μm/小时的速度生长。此外，与掺杂剂气体的种类和供给量相关联，AlGaN的Al组成和生长速度会改变，所以调整TMGa气和TMAl气的供给流量，使具有相同Al组成的n型包覆层53和p型包覆层58以相同的生长速度生长。此后，将基板温度从约1160℃降到约850℃。然后，通过使用作为载流气体的N2气，向反应炉内提供TMGa气和TMIn气，在p型包覆层58上，使具有约3nm厚的由不掺杂In0.07Ga0.93N构成的p侧接触层59，以约0.25μm/小时的速度生长。这样，在n型GaN基板111的区域111b的上面上、槽部111a的底面和侧面上，隔着缓冲层52，形成由氮化物类半导体的各层(53～59)构成的氮化物类半导体元件层110。
在包括在氮化物类半导体元件层110中的n型包覆层53中，使用AlGaN层，该AlGaN层与n型GaN基板之间的晶格常数差因基板的晶轴方向不同而不同。例如Al0.07Ga0.93N和GaN的a轴方向的晶格常数分别为约0.3184nm和约0.3189nm，它们的比为0.9984。另一方面，Al0.07Ga0.93N和GaN的c轴方向的晶格常数分别为约0.5172nm和约0.5186nm，它们的比为0.9973。这样，Al0.07Ga0.93N和GaN之间的晶格常数比在a轴方向为0.9984，在c轴方向为0.9973，以c轴方向偏离1的程度为大。因此，在使用具有(11-22)面的GaN基板的第九实施方式中，面内的方向包括[1-100]方向以及垂直于[1-100]方向和[11-22]方向的方向(在此表示成y方向)。[1-100]方向的AlGaN和GaN的晶格常数比与a轴方向的AlGaN和GaN的晶格常数比相等。另一方面，y方向由于具有a轴方向和c轴方向的成分，y方向的AlGaN和GaN的晶格常数比为a轴方向和c轴方向的AlGaN和GaN的晶格常数比的中间值，比a轴方向的AlGaN和GaN的晶格常数比大。因此与使用面内的轴向仅具有a轴的(0001)面的GaN基板的第一～第六实施方式相比，使用具有(11-22)面的n型GaN基板111的第九实施方式在AlGaN层上施加的变形和应力变大。因此，在第九实施方式的氮化物类半导体激光元件中，与第一～第六实施方式的氮化物类半导体激光元件相比，在AlGaN层上容易产生裂纹，其结果，在氮化物类半导体层110上容易产生裂纹。
所以在第九实施方式中，将在n型GaN基板111上设置的槽部111a设置成沿[1-100]方向延伸。
也就是，[1-100]方向相当于m轴方向，在晶体构造中m轴方向的变形或应力的大小与a轴方向的变形或应力的大小大体相等。因此在使用具有(11-22)面的基板的情况下，由于与[1-100]m轴方向相比，y方向的变形或应力大，所以和与[1-100]方向交叉的方向相比，在与y方向交叉的方向上容易产生裂纹。这样，通过象第九实施方式那样，沿与y方向交叉的[1-100]轴方向设置槽部111a，可以有效地抑制在与y方向交叉的方向上产生的裂纹的扩展。这样在第九实施方式中，由于能在产生大量裂纹的方向抑制裂纹的扩展，所以可以得到更大的效果。
此外在第九实施方式中，如上述第四实施方式那样，使在n型GaN基板111上形成的槽部111a的开口宽度，从槽部111a的底面向开口端逐渐扩大。因为这样形成的槽部111a的断面形状为台面型，在n型GaN基板111上形成包括AlGaN层的氮化物类半导体层110时，据认为AlGaN层的构成材料的一部分的Ga容易向槽部111a的倾斜侧面一侧移动。因此，在槽部111a的侧面上形成的AlGaN层的Al组成比，低于在n型GaN基板111的区域111b上形成的AlGaN层的Al组成比。具体说，作为AlGaN层形成Al组成比为约7％的层的情况下，相对于在n型GaN基板111的区域111b上形成的由掺杂Ge的n型AlGaN层构成的n型包覆层53的Al组成比为约7％，在槽部111a的侧面上形成的AlGaN层的Al组成比为约1.7％～约2.6％。此外，作为AlGaN层形成Al组成比为约7％的层的情况下，相对于在n型GaN基板111的区域111b上形成的由掺杂Mg的p型AlGaN层构成的p型包覆层58的Al组成比为约7％，在槽部111a的侧面上形成的AlGaN层的Al组成比为约3.9％～约4.3％。这种情况下，位于槽部111a的侧面上的AlGaN层的Al组成比低的部分的晶格常数与n型GaN基板111的晶格常数接近，所以在位于槽部111a的侧面上的AlGaN层的Al组成比低的部分中，n型GaN基板111和AlGaN层之间的晶格常数差变小。因此，即使因为n型GaN基板111和氮化物类半导体层110中的AlGaN层之间的晶格常数差，而导致在AlGaN层上产生变形，该变形在位于槽部111a的侧面上的AlGaN层的Al组成比低的部分中可以得到缓解，所以在AlGaN层上产生的变形变小。这样，可以抑制在AlGaN层上产生的裂纹量的增加，并且也可以抑制包括AlGaN层的氮化物类半导体层110上产生的裂纹量的增加。
此外，第九实施方式的此后的制造工艺与上述第七实施方式的制造工艺相同。
如上所述，在第九实施方式中，通过以使n型GaN基板111的表面具有(H、K、-H-K、L)面的(11-22)面的方式构成，一般在氮化物类半导体层上施加有面内变形的情况下，氮化物类半导体基板的表面为(0001)面时，在氮化物类半导体层上产生的压电电场最大，在氮化物类半导体基板的表面为(0001)面以外的面时，在氮化物类半导体层上产生的压电电场比在(0001)面时产生的压电电场小。这样，通过使氮化物类半导体基板的表面为(0001)面以外的(11-22)面，可以减小在MQW活性层55上产生的压电电场。这样，可以使发光效率提高。
此外在第九实施方式中，通过使n型GaN基板111的表面为(11-22)面，在原子的排列上，由于可以在表面形成原子层高度的台阶，所以与在表面上原子层高度的台阶少的(0001)面、(11-20)面和(1-100)面上的生长相比较，结晶生长的方式容易变成以台阶为起点而生长的台阶流动生长，其结果，可以使结晶性能提高。
此外，第九实施方式的其他效果与上述第七实施方式相同。
(第十实施方式)第十实施方式的氮化物类半导体激光元件与第九实施方式的氮化物类半导体激光元件的不同点在于槽部的方向不同。下面参照图29和图30，对本发明的第十实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺进行说明。
在第十实施方式中，使用与上述第九实施方式相同的工艺，在n型GaN基板121上形成具有约50μm的宽度(开口端的宽度)W91和约2μm的深度，并且具有台阶形状的断面形状的条纹状(细长形)槽部121a。但是，在第十实施方式中，以沿上述第九实施方式的y方向延伸的方式形成槽部121a。此时，被形成有槽部121a的区域夹住的具有[1-100]方向的宽度W92的区域121b得以形成。此外，n型GaN基板121是本发明的“氮化物类半导体基板”的一个例子，形成有槽部121a的区域是本发明的“第二区域”的一个例子，区域121b是本发明的“第一区域”的一个例子。
然后使用与上述第九实施方式相同的工艺，在n型GaN基板121上形成氮化物类半导体层120。该氮化物类半导体层120与上述第九实施方式相同，从n型GaN基板121一侧开始，具有n型包覆层53、MQW活性层55和p型包覆层58。
此外，第十实施方式的其他的制造工艺与上述第九实施方式的制造工艺相同。
在第十实施方式中，在n型GaN基板121上隔着缓冲层52形成氮化物类半导体层时，在槽部121a的侧面上形成的由n型Al0.07Ga0.93N构成的n型包覆层53的厚度(T1＝1.1μm)，小于在n型GaN基板121的区域121b上形成的n型包覆层53的厚度(T2＝1.8μm)。因此，即使因为具有约0.3189nm晶格常数的n型GaN基板121与具有约0.3184nm晶格常数的由n型Al0.07Ga0.93N构成的n型包覆层53之间的晶格常数差，而导致在n型包覆层53上产生变形，由于该变形集中在位于槽部121a侧面上的n型包覆层53厚度小的部分，所以在位于n型GaN基板121的区域121b的n型包覆层53上产生的变形可以得被缓解。这样，可以抑制起因于在n型包覆层53上产生的变形大，在n型包覆层53上产生的裂纹量增加的不利情况。因此，也可以抑制在包括n型包覆层53的氮化物类半导体元件层120上产生的裂纹量繁荣增加，所以可以抑制因裂纹而无法提供给氮化物类半导体元件层120的发光部分的漏电流的增加，和因裂纹而产生的妨碍光波导的不利情况。其结果，可以抑制氮化物类半导体激光元件特性和成品率的降低。
此外，第十实施方式的其他效果与上述第九实施方式相同。
此外，这里公开的实施方式所有方面都是示例，不应该认为是限制的内容。本发明的范围不是对上述的实施方式的说明，而是由权利要求的范围表示，此外还包括与权利要求的范围等同的意思和在范围内的所有变更。
例如在上述第一～第十实施方式中，使用了n型GaN基板，但本发明并不限于此，也可以使用p型氮化物类半导体基板，并且在p型氮化物类半导体基板上，也可以依次形成p型氮化物类半导体层、活性层和n型氮化物类半导体层。
此外，在上述第一～第十实施方式中，使用了GaN基板，但本发明并不限于此，也可以使用GaN基板以外的氮化物类半导体基板。作为GaN基板以外的氮化物类半导体基板，可以举出，例如由AlGaN、AlN、AlGaInN或AlGaInBN构成的氮化物类半导体基板。
此外，在上述第一～第十实施方式中，采用了在n型GaN基板上形成有底面的槽部，但本发明并不限于此，也可以在n型GaN基板上形成没有底面的槽部。例如，如图31所示，在n型GaN基板131上，也可以形成断面形状为V字形的槽部131a。此外，n型GaN基板131是本发明的“氮化物类半导体基板”的一个例子。如采用这样的构成，与上述第四实施方式相同，在使用MOCVD法等在n型GaN基板131形成AlGaN层时，据认为AlGaN层的构成材料的Ga容易向具有V字形断面形状的槽部131a的内面一侧移动。由此，可以容易地使在槽部131a的内面上形成的AlGaN层的Al组成比，低于在槽部131a以外的区域上形成的AlGaN层的Al组成比。此外，在形成有n型GaN基板131的槽部131a的区域以外的区域131b，为对应于位于氮化物类半导体元件层的隆起部的下方的发光部分的区域。此外，n型GaN基板131的区域131b是本发明的“第一区域”的一个例子，形成有n型GaN基板131的槽部131a的区域是本发明的“第二区域”的一个例子。
此外，在上述第一～第十实施方式中，使用MOCVD法进行氮化物类半导体各层的结晶生长，但本发明并不限于此，也可以使用氢化物蒸气相定向生长法、以及使用将TMAl、TMGa、TMIn、NH3、肼、SiH4、GeH4和Mg(C5H5)2等作为原料气体的气体源的分子束定向生长法，进行结晶生长。
此外，在上述第一～第十实施方式中，使用了具有(0001)面、(1-100)面和(11-22)面的表面的GaN基板，但也可以使用从这些面偏离约1.0°以下范围内的氮化物类半导体基板。
此外，在上述的第九和第十实施方式中，使用了具有(11-22)面的表面的GaN基板，但本发明并不限于此，也可以使用具有(11-21)面、(11-23)面、(11-24)面、(11-25)面、(2-201)面、(1-101)面、(1-102)面、(1-103)面和(1-104)面等的面取向的氮化物类半导体基板。
此外，在上述第一～第十实施方式中，使用了MQW构造的活性层，但本发明并不限于此，即使是具有没有量子效果的大厚度的单层活单一量子井构造的活性层，也可以得到相同的效果。
此外，在上述第四、第七、第八、第九和第十实施方式中，使在n型GaN基板上形成的台面状断面形状的槽部的底面与侧面所成的角度α(参照图18)为约40°，但本发明并不限于此，槽部的底面与侧面所成的角度α在约15°以上就可以。此外，槽部侧面的倾斜舒缓时，也可以使在槽部侧面上形成的氮化物类半导体层(AlGaN层)的Al组成比，低于在槽部以外的区域上形成的氮化物类半导体层(AlGaN层)的Al组成比。
此外，在上述第四、第七、第八和第九实施方式中，采用了使槽部的断面形状关于(0001)面或y方向几乎成面对称的构成，但是非对称构成也可以。也就是，在图18中，也可以是使槽部51a的底面与侧面所成的角度α为左右不同的角度。
此外，在上述第七～第十实施方式中，还可以在[1-100]方向、[11-20]方向或者y方向延伸的槽部的基础上，进一步形成与[1-100]方向、[11-20]方向或者y方向垂直的方向上延伸的槽，并可以作成格子状的槽。
此外，在上述第一～第十实施方式中，槽部深度优选的是比由AlGaN构成的n型层的厚度或由AlGaN构成的p型层的厚度大的值，更优选的是0.5μm～30μm的范围。
此外，在上述第一～第十实施方式中，槽部的宽度优选的是比由AlGaN构成的n型层的厚度或由AlGaN构成的p型层的厚度大的值，更优选的是5μm～400μm的范围。
此外，在上述第一～第十实施方式中，对应于发光部分的区域的宽度优选的是10μm～400μm的范围。
权利要求
1.一种氮化物类半导体发光元件的制造方法，其特征在于，包括通过将与氮化物类半导体基板上形成的氮化物类半导体层的发光部分对应的所述氮化物类半导体基板的第一区域以外的第二区域的规定区域有选择地去除到规定的深度，在所述氮化物类半导体基板形成槽部的工序；和在所述氮化物类半导体基板的所述第一区域和所述槽部上，形成其组成与所述氮化物类半导体基板不同的氮化物类半导体层的工序。
2.如权利要求1所述的氮化物类半导体发光元件的制造方法，其特征在于，所述氮化物类半导体基板包括GaN基板，所述氮化物类半导体层包括含有Al、Ga和N的层。
3.如权利要求2所述的氮化物类半导体发光元件的制造方法，其特征在于，在所述氮化物类半导体基板上形成所述氮化物类半导体层的工序包括在所述氮化物类半导体基板上的所述第一区域的上面上、所述槽部的底面和侧面上，形成所述氮化物类半导体层的工序，在所述槽部的侧面上形成的所述氮化物类半导体层的Al组成比，比在所述氮化物类半导体基板的上面上形成的所述氮化物类半导体层的Al组成比低。
4.如权利要求3所述的氮化物类半导体发光元件的制造方法，其特征在于，在所述氮化物类半导体基板上形成所述槽部的工序包括以从所述槽部的底面向开口端逐渐扩大的方式，形成所述槽部的开口宽度的工序。
5.如权利要求1所述的氮化物类半导体发光元件的制造方法，其特征在于，在所述氮化物类半导体基板上形成所述氮化物类半导体层的工序包括在所述氮化物类半导体基板上的所述第一区域的上面上、所述槽部的底面和侧面上，形成所述氮化物类半导体层的工序，在所述槽部的侧面上形成的所述氮化物类半导体层的厚度，比在所述第一区域的上面上形成的所述氮化物类半导体层的厚度小。
6.如权利要求5所述的氮化物类半导体发光元件的制造方法，其特征在于，在所述氮化物类半导体基板形成所述槽部的工序包括以实质上垂直于所述氮化物类半导体基板表面的方式，形成所述槽部的侧面的工序。
7.如权利要求5所述的氮化物类半导体发光元件的制造方法，其特征在于，在所述氮化物类半导体基板形成所述槽部的工序包括以从所述槽部的底面向开口端逐渐缩小的方式，形成所述槽部的开口宽度的工序。
8.如权利要求1所述的氮化物类半导体发光元件的制造方法，其特征在于，在所述氮化物类半导体基板形成所述槽部的工序包括在所述氮化物类半导体基板上将所述槽部形成为在规定方向延伸的细长形的工序。
9.如权利要求1所述的氮化物类半导体发光元件的制造方法，其特征在于，所述氮化物类半导体基板的表面具有(H、K、-H-K、L)面，其中，H、K是整数，H和K的至少有一个不为0。
10.如权利要求9所述的氮化物类半导体发光元件的制造方法，其特征在于，所述氮化物类半导体基板的表面具有(H、K、-H-K、0)面。
11.如权利要求9所述的氮化物类半导体发光元件的制造方法，其特征在于，所述氮化物类半导体基板的表面具有(H、K、-H-K、L)面，其中，L是不为0的整数。
12.如权利要求9所述的氮化物类半导体发光元件的制造方法，其特征在于，在所述氮化物类半导体基板形成所述槽部的工序包括在所述氮化物类半导体基板上形成沿[K、-H、H-K、0]方向延伸的所述槽部的工序。
13.如权利要求1所述的氮化物类半导体发光元件的制造方法，其特征在于，在所述氮化物类半导体基板形成所述槽部的工序包括在所述氮化物类半导体基板上，以包围第一区域的方式，将沿第一方向和与第一方向交叉的第二方向延伸的细长形的所述槽部形成为格子形状的工序。
14.如权利要求1所述的氮化物类半导体发光元件的制造方法，其特征在于，所述氮化物类半导体层包括由具有与在所述氮化物类半导体基板的所述第一区域和所述第二区域上形成的所述氮化物类半导体基板不同组成的氮化物类半导体构成的层；和由至少在所述第一区域上形成的氮化物类半导体构成的发光层。
15.一种氮化物类半导体发光元件，其特征在于，包括氮化物类半导体基板，其包括对应于发光部分的第一区域，和通过具有规定高度的台阶部，配置成与所述第一区域邻接的第二区域；氮化物类半导体层，其形成在所述氮化物类半导体基板的所述第一区域的上面和所述台阶部的侧面上，并且具有与所述氮化物类半导体基板不同的组成，其中，在所述台阶部的侧面上形成的所述氮化物类半导体层的厚度比在第一区域的上面上形成的所述氮化物类半导体层的厚度小。
16.如权利要求15所述的氮化物类半导体发光元件，其特征在于，所述氮化物类半导体基板的表面具有(H、K、-H-K、L)面，其中，H、K是整数，H和K的至少有一个不为0。
17.如权利要求16所述的氮化物类半导体发光元件，其特征在于，所述氮化物类半导体基板的表面具有(H、K、-H-K、0)面。
18.如权利要求17所述的氮化物类半导体发光元件，其特征在于，所述台阶部以沿[K、-H、H-K、0]方向延伸的方式形成。
19.如权利要求16所述的氮化物类半导体发光元件，其特征在于，所述氮化物类半导体基板的表面具有(H、K、-H-K、L)面，其中，L是不为0的整数。
20.如权利要求15所述的氮化物类半导体发光元件，其特征在于，所述氮化物类半导体层包括由与在所述氮化物类半导体基板的所述第一区域和所述第二区域上形成的所述氮化物类半导体基板组成不同的氮化物类半导体构成的层；和由至少在所述第一区域上形成的氮化物类半导体构成的发光层。
21.一种氮化物类半导体发光元件，其特征在于，包括氮化物类半导体基板，其包括对应于发光部分的第一区域，和通过具有规定高度的台阶部，配置成与所述第一区域邻接的第二区域；氮化物类半导体层，其形成在所述氮化物类半导体基板的所述第一区域的上面和所述台阶部的侧面上，并且具有与所述氮化物类半导体基板不同的组成，含有Al、Ga和N，在所述台阶部的侧面上形成的所述氮化物类半导体层的Al组成比，比在所述第一区域的上面上形成的所述氮化物类半导体层的Al组成比低。
22.如权利要求21所述的氮化物类半导体发光元件，其特征在于，所述氮化物类半导体基板的表面具有(H、K、-H-K、L)面，其中，H、K是整数，H和K的至少有一个不为0。
23.如权利要求22所述的氮化物类半导体发光元件，其特征在于，所述氮化物类半导体基板的表面具有(H、K、-H-K、0)面。
24.如权利要求22所述的氮化物类半导体发光元件，其特征在于，所述氮化物类半导体基板的表面具有(H、K、-H-K、L)面，其中，L是不为0的整数。
25.如权利要求24所述的氮化物类半导体发光元件，其特征在于，所述台阶部以沿[K、-H、H-K、0]方向延伸的方式形成。
26.如权利要求21所述的氮化物类半导体发光元件，其特征在于，所述氮化物类半导体层包括由在所述氮化物类半导体基板的所述第一区域和所述第二区域上形成的含有Al和Ga的氮化物类半导体构成的层；和由至少在所述第一区域上形成的氮化物类半导体构成的发光层。
全文摘要
本发明得到一种能够抑制特性降低和合格率降低的氮化物类半导体发光元件的制造方法。该氮化物类半导体发光元件的制造方法包括通过将与氮化物类半导体基板的发光部分对应的氮化物类半导体基板的第一区域以外的第二区域的规定区域有选择地去除到规定的深度，在氮化物类半导体基板上形成槽部的工序；和在氮化物类半导体基板的第一区域和槽部，形成其组成与该氮化物类半导体基板不同的氮化物类半导体层的工序。
文档编号H01L33/00GK101043121SQ200610154358
公开日2007年9月26日 申请日期2006年9月22日 优先权日2006年3月22日
发明者狩野隆司, 畑雅幸, 野村康彦 申请人:三洋电机株式会社