CN101990698B - Iii族氮化物半导体元件及外延晶片 - Google Patents

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Abstract

发光二极管(21a)的支撑基体(23)的主面(23a)相对于c面以大于10度且小于80度的倾斜角倾斜。半导体积层(25a)包含具有400nm以上且550nm以下的波长范围内的发光峰值的有源层(27)。GaN支撑基体的(0001)面(图5中所示的参照面(SR3))与缓冲层(33a)的(0001)面的倾斜角A为0.05度以上且2度以下。另外，GaN支撑基体的(0001)面(图5中所示的参照面(SR4))与阱层(37a)的(0001)面的倾斜角B为0.05度以上且2度以下。倾斜角A及倾斜角B相对于GaN支撑基体的c面彼此朝相反方向倾斜。

Description

III族氮化物半导体元件及外延晶片
技术领域
本发明涉及III族氮化物半导体元件及外延晶片。
背景技术
在专利文献1中，记载有一种半导体发光元件。半导体发光元件降低激光振荡所需的阈值电流密度，具有难以产生扭结的半导体层，并且，在面发光半导体激光器中固定光的振动面并抑制振动面的变动。
在专利文献2中，记载有由III族氮化物半导体制作的发光二极管元件、半导体激光元件、光接收元件、晶体管。在这些III族氮化物半导体中，要求具有较大的Al含量及高载体浓度的AlGaN层。在AlGaN层的生长中，Al原子的表面扩散虽小，但仍促进了Al原子的表面扩散。可以无损结晶品质地使具有较大的Al含量及高载体浓度的AlGaN层在1度至20度的GaN倾斜面的衬底上生长。
专利文献1：日本特开平10-135576号公报
专利文献2：日本特开2002-16000号公报
发明内容
在专利文献1中，有源层是包含具有单轴各向异性的半导体，而且有源层的膜厚方向为与单轴各向异性的轴不同的方向。该半导体发光元件是在具有(11-20)面或(1-100)面的主面的衬底上制作的。而且，衬底的主面虽然能自这些面以0度以上的倾斜角而倾斜，但为了抑制双晶的产生等，倾斜角的上限为10度。即，上述主面为a面、m面、以及自a面及m面形成较小的倾斜角的面。
理论上推测半极性面可提供显示优良特性的发光元件，但不供给大口径的晶片。在专利文献2中所揭示的倾斜角的范围内，报道有限定的成膜实验的结果。
自c面以大于专利文献1中所揭示的倾斜角的角度倾斜的结晶面与c面、a面及m面不同，即显示出半极性。在氮化镓基半导体中，为了利用半极性，要求相对于c面的倾斜角大于专利文献1中所揭示的角度范围。
然而，在GaN衬底之类的包含六方晶系化合物的衬底上生长氮化镓基半导体层时，由于六方晶系化合物的晶格常数与氮化镓基半导体层的晶格常数的差，导致氮化镓基半导体层中产生应变。在氮化镓基半导体层的生长中，若氮化镓基半导体层中发生应变缓和，则会生成位错。根据发明人的研究，与在六方晶系化合物的典型的结晶面，具体而言c面、a面及m面上的生长有所不同，在利用半极性的氮化镓基半导体元件中，存在应变缓和得到抑制且可降低位错产生的可能性。
本发明的目的在于，提供在利用半极性的氮化镓基半导体中抑制了因应变缓和而产生的位错的III族氮化物半导体元件，另外，本发明的目的还在于，提供用于该III族氮化物半导体元件的外延晶片。
根据本发明的一个方面，III族氮化物半导体元件具备：(a)支撑基体，其包含主面，该主面相对于六方晶系化合物的c面以大于10度且小于80度的倾斜角倾斜，且包含该六方晶系化合物；和(b)半导体区域，其包含半导体层，该半导体层设置在上述支撑基体的上述主面上，且包含与上述六方晶系化合物不同的六方晶系氮化镓基半导体。上述支撑基体的上述六方晶系化合物的(0001)面与上述半导体层的上述六方晶系氮化镓基半导体的(0001)面的倾斜角为+0.05度以上且+2度以下、-0.05度以下且-2度以上，上述半导体层的上述六方晶系氮化镓基半导体为AlGaN及InGaN中的任意一种。
根据该III族氮化物半导体元件，在上述倾斜角范围的支撑基体中，支撑基体的(0001)面与六方晶系氮化镓基半导体的(0001)面的倾斜角为0.05度以上且2度以下时，在六方晶系氮化镓基半导体中，应变缓和得到抑制，六方晶系氮化镓基半导体中的位错密度增加得到抑制。
本发明的III族氮化物半导体元件，在透射电子束衍射图像中，上述支撑基体的<0001>方向与上述六方晶系氮化镓基半导体的<0001>方向不同。在该III族氮化物半导体元件中，六方晶系氮化镓基半导体在与支撑基体的主面平行的面内弹性地应变，因此应变缓和的发生得到抑制，GaN的<0001>方向与六方晶系氮化镓基半导体的<0001>方向不同。
本发明的III族氮化物半导体元件具备：(a)支撑基体，其包含主面，该主面相对于六方晶系化合物的c面以大于10度且小于80度的倾斜角倾斜，且包含该六方晶系化合物；(b)半导体区域，其包含半导体层，该半导体层设置在上述支撑基体的上述主面上，且包含与上述六方晶系化合物不同的六方晶系氮化镓基半导体。在透射电子束衍射图像中，表示上述支撑基体的上述六方晶系化合物的<0001>方向的第1轴沿着与表示上述六方晶系氮化镓基半导体的<0001>方向的第2轴不同的方向延伸。
根据该III族氮化物半导体元件，在上述倾斜角范围的支撑基体中，当表示支撑基体的<0001>方向的第1轴沿着与表示六方晶系氮化镓基半导体的<0001>方向的第2轴不同的方向延伸时，在六方晶系氮化镓基半导体中，应变缓和得到抑制，可避免六方晶系氮化镓基半导体中位错密度的增加。
本发明的III族氮化物半导体元件，上述半导体积层含有包含六方晶系氮化镓基半导体的有源层，上述有源层以来自上述有源层的光的峰值波长包含在400nm以上且550nm以下的波长范围内的方式设置，上述有源层包含InGaN阱层，该III族氮化物半导体元件可为发光二极管或半导体激光器。在该III族氮化物半导体元件中，通过抑制位错密度的增加，III族氮化物半导体元件的发光特性变得良好。
在本发明的III族氮化物半导体元件中，上述支撑基体可包含蓝宝石、SiC及GaN中的任意一种。在该III族氮化物半导体元件中，包含上述材料的支撑基体可以利用应变缓和的抑制。
在本发明的III族氮化物半导体元件中，上述支撑基体可包含氮化镓基半导体。上述主面显示半极性。根据该III族氮化物半导体元件，支撑基体及半导体层均包含氮化镓基半导体，因此可以在氮化镓基半导体的支撑基体上堆积结晶品质良好的氮化镓基半导体。
在本发明的III族氮化物半导体元件中，上述支撑基体可含有贯穿位错密度为1×107cm-2以下的氮化镓基半导体区域。根据该III族氮化物半导体元件，可以在低位错的氮化镓基半导体区域上进行氮化镓基半导体的堆积，源自衬底的位错少，因此难以发生应变的缓和。
在本发明的III族氮化物半导体元件中，上述支撑基体的上述六方晶系化合物为GaN，上述倾斜角由上述支撑基体的GaN的(0001)面和上述半导体层的上述六方晶系氮化镓基半导体的(0001)面规定。
根据该III族氮化物半导体元件，可以利用优质的GaN晶片，因此难以发生起因于源自衬底的位错的应变缓和。
在本发明的III族氮化物半导体元件中，上述半导体层的上述六方晶系氮化镓基半导体可为InGaN。上述倾斜角由上述支撑基体的GaN的(0001)面和上述半导体层的InGaN的(0001)面规定。根据该III族氮化物半导体元件，可降低InGaN层的应变缓和的发生。或者，在本发明的III族氮化物半导体元件中，上述半导体层的上述六方晶系氮化镓基半导体可为AlGaN。上述倾斜角由上述支撑基体的GaN的(0001)面和上述半导体层的AlGaN的(0001)面规定。根据该III族氮化物半导体元件，可降低AlGaN层的应变缓和的发生。
在本发明的III族氮化物半导体元件中，上述六方晶系氮化镓基半导体在与上述支撑基体的上述主面平行的面内弹性地应变。该III族氮化物半导体元件，由于六方晶系氮化镓基半导体在与支撑基体的主面平行的面内弹性地应变，应变的缓和得到抑制。
在本发明的III族氮化物半导体元件中，上述支撑基体可包含蓝宝石衬底、SiC衬底等。例如，上述支撑基体可包含A面的蓝宝石衬底和生长于该蓝宝石衬底上的GaN层。
本发明的其它方面的外延晶片，具备：(a)晶片，其包含主面，该主面相对于六方晶系化合物的c面以大于10度且小于80度的倾斜角倾斜，且包含该六方晶系化合物；(b)半导体区域，其包含半导体层，该半导体层系设置在上述晶片的上述主面上，且包含与上述六方晶系化合物不同的六方晶系氮化镓基半导体。上述晶片的上述六方晶系化合物的(0001)面与上述半导体层的上述六方晶系氮化镓基半导体的(0001)面的倾斜角为+0.05度以上且+2度以下、-0.05度以下且-2度以上；上述半导体层的上述六方晶系氮化镓基半导体为AlGaN及InGaN中的任意一种。
根据该外延晶片，在上述倾斜角范围的晶片中，当支撑基体的(0001)面与六方晶系氮化镓基半导体的(0001)面的倾斜角(绝对值)为0.05度以上且2度以下的范围时，在六方晶系氮化镓基半导体中，应变缓和得到抑制，可避免六方晶系氮化镓基半导体中位错密度的增加。
本发明的外延晶片，在透射电子束衍射图像中，上述晶片的上述六方晶系化合物的<0001>方向与上述六方晶系氮化镓基半导体的<0001>方向不同。在该外延晶片中，六方晶系氮化镓基半导体在与晶片的主面平行的面内弹性地应变，因此应变缓和的发生得到抑制，六方晶系化合物的<0001>方向与六方晶系氮化镓基半导体的<0001>方向不同。
本发明的外延晶片具备：(a)晶片，其包含主面，该主面相对于六方晶系化合物的c面以大于10度且小于80度的倾斜角倾斜，且包含该六方晶系化合物；(b)半导体区域，其包含半导体层，该半导体层设置在上述晶片的上述主面上，且包含与上述六方晶系化合物不同的六方晶系氮化镓基半导体。在透射电子束衍射图像中，表示上述晶片的上述六方晶系化合物的<0001>方向的第1轴沿着与表示上述六方晶系氮化镓基半导体的<0001>方向的第2轴不同的方向延伸。
根据该外延晶片，在上述倾斜角范围的晶片中，当六方晶系化合物的<0001>方向与六方晶系氮化镓基半导体的<0001>方向不同时，在六方晶系氮化镓基半导体中，应变缓和得到抑制，六方晶系氮化镓基半导体中的位错密度增加得到抑制。
在本发明的外延晶片中，上述半导体区域含有包含六方晶系氮化镓基半导体的有源层，上述有源层的光致发光光谱的峰值波长可在400nm以上且550nm以下的波长范围内。根据本发明，通过抑制位错密度的增加，可提供用于发光特性良好的III族氮化物半导体元件的外延晶片。
在本发明的外延晶片中，上述晶片可包含蓝宝石、SiC及GaN中的任意一种。根据该外延晶片，包含上述材料的晶片可以利用应变缓和的抑制。
在本发明的外延晶片中，上述晶片包含氮化镓基半导体，上述主面显示半极性。根据该外延晶片，支撑基体及半导体层均包含氮化镓基半导体，因此可以在氮化镓基半导体的支撑基体上堆积结晶品质良好的氮化镓基半导体。
在本发明的外延晶片中，上述晶片可以具有贯穿位错密度为1×107cm-2以下的氮化镓基半导体区域。根据该外延晶片，可在低位错的氮化镓基半导体区域上进行氮化镓基半导体的堆积，源自晶片的位错少，因此难以发生应变的缓和。
在本发明的外延晶片中，上述晶片的上述六方晶系化合物为GaN，上述倾斜角由上述晶片的GaN的(0001)面和上述半导体层的上述六方晶系氮化镓基半导体的(0001)面规定。
为了该外延晶片，可利用优质的GaN晶片，因此难以发生起因于源自晶片的位错的应变缓和。
在本发明的外延晶片中，上述半导体层的上述六方晶系氮化镓基半导体为InGaN，上述倾斜角由上述晶片的GaN的(0001)面和上述半导体层的InGaN的(0001)面规定。根据该外延晶片，可降低InGaN层的应变缓和的发生。或者，在本发明的外延晶片中，上述半导体层的上述六方晶系氮化镓基半导体为AlGaN，上述倾斜角可由上述晶片的GaN的(0001)面和上述半导体层的AlGaN的(0001)面规定。根据该外延晶片，可降低AlGaN层的应变缓和的发生。
在本发明的外延晶片中，上述六方晶系氮化镓基半导体在与上述晶片的上述主面平行的面内弹性地应变。该外延晶片，由于六方晶系氮化镓基半导体在与支撑基体的主面平行的面内弹性地应变，因而可抑制外延晶片中的应变缓和。
本发明的上述目的及其它目的、特征、以及优点，由参照附图进行的本发明的下述实施方式的以下详细描述可更容易明白。
发明效果
如以上所说明的，根据本发明的一个方面，可提供在利用半极性的氮化镓基半导体中抑制了因应变缓和而产生位错的III族氮化物半导体元件。另外，根据本发明的其它方面，可提供用于该III族氮化物半导体元件的外延晶片。
附图说明
图1是表示六方晶系化合物的晶格常数与六方晶系氮化镓基半导体的晶格常数的关系的图。
图2是表示在六方晶系化合物的支撑基体上生长的六方晶系氮化镓基半导体的半导体层的图。
图3是表示六方晶系化合物的晶格常数与六方晶系氮化镓基半导体的晶格常数的关系的图。
图4是表示在六方晶系化合物的支撑基体上生长的六方晶系氮化镓基半导体的半导体层的图。
图5是概略地表示应用了本实施方式的发光二极管的结构的图。
图6是概略地表示应用了本实施方式的半导体激光器的结构的图。
图7是表示包括发光二极管的制作方法的主要步骤的步骤流程的图。
图8是表示包括发光二极管的制作方法的主要步骤的步骤流程的图。
图9是表示代表性的PL光谱的图。
图10是表示通过测定得到的倒易晶格映像(reciprocal latticemapping)的图。
图11是表示图5所示的LED结构中的有源层附近的放大像的图。
图12是表示外延晶片E26的结构及与该结构对应的测定点的图。
图13是表示在3个测定点得到的衍射图案的图。
图14是表示外延晶片的电子束衍射图像的图。
图15是表示外延晶片的电子束衍射的放大像的图。
图16是表示InGaN及AlGaN的倾斜角的计算值的例示的图。
标记说明
C…六方晶系化合物的c轴的方向
SSUBC…六方晶系化合物的c面
SLAYC…六方晶系氮化镓基半导体的c面
DSUBN…极性面晶片的六方晶系化合物的晶格常数
DLAYN1…六方晶系氮化镓基半导体的晶格常数
DSUBP…非极性面晶片的六方晶系化合物的晶格常数
DLAYP1，DLAYP2…六方晶系氮化镓基半导体的晶格常数
DSUBH…半极性面晶片的六方晶系化合物的晶格常数
DLAYH1，DLAYH2…六方晶系氮化镓基半导体的晶格常数
SSUBC…晶片的c面
SLAYC1，SLAYC2…六方晶系氮化镓基半导体的c面
SR1，SR2…参照面
α…c面SLAYC1与参照面SR1所成的倾斜角
AR…辅助轴
β…轴AR与向量C所成的角度
γ…c面SLAYC1与参照面SR2所成的倾斜角
δ…辅助轴AR与向量C所成的角度
11a，11b，11c…包含六方晶系化合物的晶片
13a，13b，13c…包含六方晶系氮化镓基半导体的半导体层
15a，15b，15c…六方晶系氮化镓基半导体
17a，17b，17c…包含六方晶系氮化镓基半导体的半导体层
19a，19b，19c…六方晶系氮化镓基半导体
21a…发光二极管
21b…半导体激光器
23…支撑基体
25a，25b…半导体积层
27…有源层
29…n型氮化镓基半导体区域
31…p型氮化镓基半导体区域
33a…缓冲层
33b…n型GaN层
35a…电子阻挡层
35b…接触层
37a…阱层
37b…势垒层
41…n型氮化镓基半导体区域
43…n型包覆层
45…光波导区域
47a…有源层
47b…n侧光导层
47c…p侧光导层
49a…阱层
49b…势垒层
51…p型氮化镓基半导体区域
53a…电子阻挡层
53b…p型包覆层
53c…接触层
具体实施方式
本发明的见解可以通过参照作为例示而示出的附图并考虑以下的详细阐述而容易地理解。继而，一面参照附图，一面对本发明的III族氮化物半导体元件及外延晶片的实施方式进行说明。在可能的情况下，对于相同的部分，标注相同的标号。
关于a面和m面、以及与a面和m面形成较小倾斜角的面的结晶生长，迄今为止已进行了各种研究。然而，期望关于氮化镓基半导体的用于形成利用半极性的半导体元件的六方晶系氮化镓基半导体中的应变缓和方面的见解。该六方晶系氮化镓基半导体在包含六方晶系化合物的衬底主面上生长，该衬底主面相对于六方晶系化合物的c面以大于10度且小于80度的倾斜角倾斜。
本实施方式的III族氮化物半导体元件包括：具有上述倾斜角的支撑基体、和设置于支撑基体的主面上的半导体区域。该半导体区域可以是含有包含六方晶系氮化镓基半导体的半导体层的半导体积层。另外，用于形成本实施方式的III族氮化物半导体元件的外延晶片包括：具有上述倾斜角的晶片、和设置于晶片的主面上的半导体区域。该半导体区域含有包含六方晶系氮化镓基半导体的半导体膜。
当六方晶系化合物与半导体层的六方晶系氮化镓基半导体不同时，六方晶系化合物的晶格常数(例如c轴方向的晶格常数)与六方晶系氮化镓基半导体的晶格常数(例如c轴方向的晶格常数)不同。此时，六方晶系氮化镓基半导体内含起因于晶格常数差的应变。应变在结晶内因结构缺陷(例如位错)而被缓和。然而，位错增加的结果会使六方晶系氮化镓基半导体的结晶品质降低。因此，期望抑制位错的增加。
图1是表示六方晶系化合物的晶格常数与六方晶系氮化镓基半导体的晶格常数的关系的图。在图1所示的材料中，六方晶系化合物的晶格常数小于六方晶系氮化镓基半导体的晶格常数。图1的(a)部分至(c)部分所示的向量C表示六方晶系化合物的c轴的方向。参照标记SSUBC表示六方晶系化合物中的c面。参照标记SLAYC1表示六方晶系氮化镓基半导体中的c面。参照标记11a、11b、11c表示包含六方晶系化合物的晶片，参照标记13a、13b、13c表示包含六方晶系氮化镓基半导体的半导体层。晶片11a、11b、11c的边缘上的2点间距离的最大值为45mm以上。晶片11a、11b、11c的主面的面积例如为15cm2以上。
参照图1的(a)部分，准备具有显示极性的c面主面的晶片11a。六方晶系氮化镓基半导体13a应堆积于该晶片11a上。六方晶系氮化镓基半导体13a中固有的晶格常数DLAYP1大于晶片11a的六方晶系化合物固有的晶格常数DSUBP。该晶格常数规定为a轴方向或m轴方向。
参照图1的(b)部分，准备具有显示非极性的a面主面(或m面主面)的晶片11b。六方晶系氮化镓基半导体13b应堆积于该晶片11b上。六方晶系氮化镓基半导体13b的晶格常数DLAYN1大于晶片11b的六方晶系化合物的晶格常数DSUBN。该晶格常数规定为c轴方向。
参照图1的(c)部分，准备具有显示半极性的主面的晶片11c。晶片11c具有包含该六方晶系化合物的主面，该主面相对于六方晶系化合物的c面以大于10度且小于80度的倾斜角倾斜。六方晶系氮化镓基半导体13c应堆积于该晶片11c上。在具有倾斜主面的晶片11c中，无法使用与初基晶胞相关的初基晶胞中的轴方向以图1的(a)部分及(b)部分所示的方式来表示晶格常数，但六方晶系氮化镓基半导体13c的初基晶胞的尺寸DLAYH1与晶片11c的六方晶系化合物的初基晶胞的尺寸DSUBH的关系与图1的(a)部分及(b)部分相同，满足关系DLAYH1＞DSUBH。
图2是表示在六方晶系化合物的支撑基体上生长的六方晶系氮化镓基半导体的半导体层的图。在图1所示的材料中，六方晶系化合物的晶格常数小于六方晶系氮化镓基半导体的晶格常数。图2的(a)部分至(c)部分所示的向量C表示六方晶系化合物及六方晶系氮化镓基半导体的c轴的方向。将六方晶系氮化镓基半导体堆积于晶片11a、11b、11c上时，六方晶系氮化镓基半导体13a、13b、13c固有的晶格常数会根据晶片11a、11b、11c的晶格常数而变化，从而形成六方晶系氮化镓基半导体15a、15b、15c。因此，六方晶系氮化镓基半导体15a、15b、15c内含应变。但是，在结晶生长中生成所谓位错的晶格缺陷时，应变因此而被缓和，使结晶品质变差。因此不希望发生应变的缓和。
参照图2的(c)部分，显示半极性的六方晶系氮化镓基半导体15c也内含应变。应变未被缓和而残留于六方晶系氮化镓基半导体15c内时，与生长于c面、a面及m面上的六方晶系氮化镓基半导体15a、15b不同，晶片11c的结晶面、例如c面SSUBC，不平行于六方晶系氮化镓基半导体15c的对应结晶面、例如c面SLAYC1，而是与参照面SR1平行地延伸。这些c面的角度差如后面说明的那样，可以由X射线衍射测定的结果进行估算。
在生长于晶片11c上的六方晶系氮化镓基半导体中生成位错而应变被缓和时，生长中所生成的位错的数量非常多。此时，以六方晶系氮化镓基半导体的结晶面例如c面SLAYC1与晶片11b的预定结晶面例如c面SSUBC平行地延伸的方式，六方晶系氮化镓基半导体发生作为应变缓和的结果的变形。例如，六方晶系化合物为GaN时，六方晶系氮化镓基半导体为InGaN、InAlGaN等。InGaN的晶格常数依赖于铟含量，但大于GaN的晶格常数。
六方晶系氮化镓基半导体15c也内含应变时，即，位错的生成非常少。此时，根据X射线衍射测定的结果判断，在六方晶系氮化镓基半导体15c中，c面SLAYC1与参照面SR1所成的倾斜角α(绝对值)为0.05度以上。而且，倾斜角α(绝对值)为2度以下。例如，六方晶系氮化镓基半导体为InGaN、且晶片11c包含GaN时，该倾斜角例如由晶片11c的GaN的(0001)面与半导体层的InGaN的(0001)面规定。InGaN层的应变缓和的发生得到降低，在六方晶系氮化镓基半导体15c的生长中增加的位错的数量非常少。晶片11c的整个主面均满足上述的倾斜角的关系。为了满足倾斜角的关系，In含量优选为0.07以上，而且优选为0.35以下。
参照图1及图2所进行的说明，例示性地表示堆积于晶片11c上的包含六方晶系氮化镓基半导体的单一的半导体层，但内含应变也适合晶片11c上生长有包含多个半导体层的半导体积层的结构。
如根据上述说明所理解的，在上述倾斜角范围的晶片11c中，晶片11c的(0001)面与六方晶系氮化镓基半导体15c的(0001)面的倾斜角(绝对值)为0.05度以上且2度以下时，在六方晶系氮化镓基半导体15c中，应变缓和得到抑制，该III族氮化物半导体元件的六方晶系氮化镓基半导体15c中的位错密度的增加得到抑制。
另外，参照图2的(c)部分，六方晶系氮化镓基半导体15c的<0001>方向表示为轴AR。在透射电子束衍射图像中，晶片11c的<0001>方向与轴AR不同。对应于晶片11c的c轴向量C而表示辅助轴AR，以使角度差明显。辅助轴AR与向量C所成的角度β与内含应变相关，角度β的值实质上等于角度α。当这些角度(绝对值)为0.05度以上且2度以下时，在六方晶系氮化镓基半导体15c中，应变缓和得到抑制，该III族氮化物半导体元件的六方晶系氮化镓基半导体15c中的位错密度的增加得到抑制。另外，六方晶系氮化镓基半导体15c在与晶片11c的主面平行的面内弹性地应变，因此应变缓和的发生得到抑制，晶片11c的<0001>方向与六方晶系氮化镓基半导体15c的<0001>方向不同。晶片11c的整个主面均满足上述角度的关系。
图3是表示六方晶系化合物的晶格常数与六方晶系氮化镓基半导体的晶格常数的关系的图。在图3所示的材料中，六方晶系化合物的晶格常数大于六方晶系氮化镓基半导体的晶格常数。图3的(a)部分至(c)部分所示的向量C表示六方晶系化合物的c轴的方向，参照标记SSUBP、SLAYP表示六方晶系化合物、六方晶系氮化镓基半导体中的c面。参照标记11a、11b、11c表示包含六方晶系化合物的支撑基体，参照标记17a、17b、17c表示包含六方晶系氮化镓基半导体的半导体层。
参照图3的(a)部分，准备具有显示极性的c面主面的晶片11a。六方晶系氮化镓基半导体17a应堆积于该晶片11a上。六方晶系氮化镓基半导体17a中固有的晶格常数DLAYP2小于晶片11a的六方晶系化合物固有的晶格常数DSUBP。该晶格常数规定为a轴方向或m轴方向。
参照图3的(b)部分，准备具有显示非极性的a面主面(或m面主面)的晶片11b。六方晶系氮化镓基半导体17b应堆积于该晶片11b上。六方晶系氮化镓基半导体17b中固有的晶格常数DLAYN2小于晶片11b的六方晶系化合物的晶格常数DSUBN。该晶格常数规定为c轴方向。
参照图3的(c)部分，准备具有显示半极性的主面的晶片11c。晶片11c具有包含该六方晶系化合物的主面，该主面相对于六方晶系化合物的c面，以大于10度且小于80度的倾斜角倾斜。六方晶系氮化镓基半导体17c应堆积于该晶片11c上。在具有倾斜主面的晶片11c中，无法使用与初基晶胞相关的初基晶胞中的轴方向以图3的(a)部分及(b)部分所示的方式来表示晶格常数，但六方晶系氮化镓基半导体17c的初基晶胞的尺寸DLAYH2与晶片11c的六方晶系化合物的初基晶胞的尺寸DSUBH的关系与图3的(a)部分及(b)部分相同。
图4系表示生长于六方晶系化合物的支撑基体上的六方晶系氮化镓基半导体的半导体层的图。在图3所示的材料中，六方晶系化合物的晶格常数小于六方晶系氮化镓基半导体的晶格常数。图4的(a)部分至(c)部分所示的向量C表示六方晶系化合物及六方晶系氮化镓基半导体的c轴的方向。将六方晶系氮化镓基半导体堆积于晶片11a、11b、11c上时，形成六方晶系氮化镓基半导体19a、19b、19c。六方晶系氮化镓基半导体17a、17b、17c固有的晶格常数会根据晶片11a、11b、11c的晶格常数产生变化。因此，六方晶系氮化镓基半导体19a、19b、19c内含应变。然而，在结晶生长中生成位错之类的晶格缺陷时，应变因此而被缓和，从而使结晶品质变差。因此，不希望发生应变的缓和。
参照图4的(c)部分，显示半极性的六方晶系氮化镓基半导体19c也内含应变。应变未缓和而残留于六方晶系氮化镓基半导体19c内时，与向c面、a面及m面上生长的六方晶系氮化镓基半导体19a、19b不同，晶片11c的结晶面、例如c面SSUBC，不平行于六方晶系氮化镓基半导体19c的对应结晶面、例如c面SLAYC1，而是与参照面SR2平行地延伸。该角度差如后面说明的那样，可以根据X射线衍射测定的结果理解。
在生长于晶片11c上的六方晶系氮化镓基半导体中生成位错而应变被缓和时，即，在生成位错非常多时，以六方晶系氮化镓基半导体的结晶面例如c面SLAYC1与晶片11b的结晶面例如c面SSUBC平行地延伸的方式，作为应变缓和的结果，六方晶系氮化镓基半导体发生变形。例如，当六方晶系化合物为GaN时，六方晶系氮化镓基半导体为AlGaN、InAlGaN等。AlGaN的晶格常数依赖于铝含量，但小于GaN的晶格常数。
当六方晶系氮化镓基半导体19c也内含应变时，即，位错的生成或裂纹的产生非常少时，根据X射线衍射测定的结果进行判断，在六方晶系氮化镓基半导体19c中，c面SLAYC1与参照面SR2所成的倾斜角γ(绝对值)为0.05度以上。另外，倾斜角γ(绝对值)为2度以下。晶片11c的整个主面均满足上述倾斜角的关系。
参照图3及图4所进行的说明，例示性地表示堆积于晶片11c上的包含六方晶系氮化镓基半导体的单一的半导体层，但内含应变也适合晶片11c上生长有包含多个半导体层的半导体积层的结构。
如根据上述说明所理解的，在上述倾斜角范围的晶片11c中，晶片11c的(0001)面与六方晶系氮化镓基半导体19c的(0001)面的倾斜角为0.05度以上且2度以下时，在六方晶系氮化镓基半导体19c中，应变缓和得到抑制，该III族氮化物半导体元件的六方晶系氮化镓基半导体19c中的位错密度的增加得到抑制。例如，当六方晶系氮化镓基半导体为AlGaN、且晶片11c包含GaN时，该倾斜角由晶片11c的GaN的(0001)面与半导体层的AlGaN的(0001)面规定。AlGaN层的应变缓和的发生得到降低。为了满足倾斜角的关系，优选Al含量为0.2以下。
另外，参照图4的(c)部分，六方晶系氮化镓基半导体19c的<0001>方向表示为轴AR。在透射电子束衍射图像中，晶片11c的<0001>方向与轴AR不同。对应于晶片11c的c轴向量C而表示辅助轴AR，以使角度差明显。辅助轴AR与向量C所成的角度δ与内含应变相关，角度δ的值实质上等于角度γ。当上述角度为0.05度以上且2度以下时，在六方晶系氮化镓基半导体19c中，应变缓和得到抑制，该III族氮化物半导体元件的六方晶系氮化镓基半导体19c中的位错密度的增加得到抑制。另外，六方晶系氮化镓基半导体19c在与晶片11c的主面平行的面内弹性地应变，因此应变缓和的发生得到抑制，晶片11c的<0001>方向与六方晶系氮化镓基半导体19c的<0001>方向不同。晶片11c的整个主面均满足上述倾斜角的关系。
作为用于半导体积层的六方晶系氮化镓基半导体，不限于上述的InGaN、AlGaN，也可以是InAlGaN等。晶片11c的整个主面均满足上述倾斜角的关系。
当上述外延晶片E1、E2的半导体积层含有包含六方晶系氮化镓基半导体的有源层时，III族氮化物半导体元件可以为发光二极管或半导体激光器之类的半导体发光元件。有源层的光致发光光谱的峰值波长可在400nm以上且550nm以下的波长范围内。由这些外延晶片E1、E2制作的III族氮化物半导体发光元件，由于弹性地变形了的半导体层的作用，位错密度的增加得到抑制，具有良好的发光特性。
在制作的用于III族氮化物半导体发光元件的外延晶片上制作电极等而形成晶片产物后，可对该晶片产物进行分离而制作多数个半导体发光元件。在半导体发光元件中，在通过晶片11c的分离形成的支撑基体上的半导体积层内包含有源层。在发光二极管或半导体激光器之类的半导体发光元件中，有源层以包含具有400nm以上且550nm以下的波长范围内的发光峰值的电致发光的方式设置。通过抑制位错密度的增加，III族氮化物半导体发光元件的发光特性变得良好。在一个实施例中，有源层可具有包含阱层及势垒层的量子阱结构。在一个实施例中，有源层例如包含InGaN阱层。为了在400nm以上且550nm以下的波长范围内发光，阱层的铟含量范围优选为0.07以上，阱层的铟含量范围优选为0.35以下。另外，阱层的厚度范围优选为1.5nm以上，阱层的厚度范围优选为10nm以下。
晶片11c也可以包含蓝宝石或SiC等。在该III族氮化物半导体元件中，包含上述材料的支撑基体可以利用已作说明的应变缓和的抑制。例如，支撑基体可以包含A面的蓝宝石衬底和生长于该蓝宝石衬底上的GaN层。若使用A面蓝宝石衬底，则以(10-12)为主面的GaN生长。一般认为，对于位错密度为约1×10+8cm-2以下的GaN外延膜而言，在底层的n型GaN层与InGaN层之间，可能会产生本发明的效果。
晶片11c可以包含氮化镓基半导体。晶片11c的主面显示半极性。根据该III族氮化物半导体元件，晶片11c及半导体层15c、19c均包含氮化镓基半导体，因此可以在氮化镓基半导体支撑基体上堆积良好的结晶品质的氮化镓基半导体。氮化镓基半导体支撑基体优选具有穿透位错密度为1×107cm-2以下的氮化镓基半导体区域。穿透位错密度例如可以在氮化镓基半导体支撑基体的c面中规定。可以在低位错的氮化镓基半导体区域上进行氮化镓基半导体的堆积，源自晶片的位错少，因此难以发生应变的缓和。
另外，当晶片11c包含GaN时，倾斜角α、γ由支撑基体11c的GaN的(0001)面与半导体层15c、19c的六方晶系氮化镓基半导体的(0001)面规定。可以利用优质且大口径的GaN晶片，因此难以发生因源自该GaN晶片的位错导致的应变缓和。在具有显示半极性的主面的GaN晶片中，倾斜角分布于整个主面。无论有无倾斜角的分布，满足关于倾斜角α、γ的规定。
图5是概略地表示应用本实施方式的发光二极管的结构的图。发光二极管21a包含支撑基体23、及设置于支撑基体23的主面23a上的半导体积层25a。支撑基体23的主面23a相对于c面，以大于10度且小于80度的倾斜角倾斜。支撑基体23可以由单晶构成。半导体积层25a包含具有400nm以上且550nm以下的波长范围内的发光峰值的有源层27。有源层27设置于n型氮化镓基半导体区域29与p型氮化镓基半导体区域31之间。n型氮化镓基半导体区域29包含缓冲层33a和n型GaN层33b。p型氮化镓基半导体区域31包含电子阻挡层35a及接触层35b。有源层27具有包含交替排列的阱层37a及势垒层37b的多量子阱结构。在接触层35b上设置有被称为阳极的第1电极39a，在支撑基体23的背面23b上设置有被称为阴极的第2电极39b。
以下表示一例发光二极管(LED，light emitting diode)的结构。
支撑基体23：n型GaN衬底
缓冲层33a：添加Si的n型Al0.06Ga0.94N，50nm
n型GaN层33b：添加Si的n型GaN，2μm
阱层37a：非掺杂In0.18Ga0.82N层，5nm，3层
势垒层37b：非掺杂GaN层，13nm
电子阻挡层35a：添加Mg的p型Al0.08Ga0.92N层，20nm
接触层35b：添加Mg的p型GaN，50nm
在图5中示出轴AR3，该轴AR3表示GaN支撑基体的c轴的方向。GaN支撑基体的(0001)面(图5中所示的参照面SR3)与AlGaN缓冲层33a的(0001)面的倾斜角A为0.05度以上，且倾斜角A为2度以下。另外，GaN支撑基体的(0001)面(图5中所示的参照面SR4)与阱层37a的(0001)面的倾斜角B为0.05度以上，且倾斜角B为2度以下。倾斜角A及倾斜角B相对于GaN支撑基体的c面彼此朝相反方向倾斜。支撑基体23的整个主面均满足倾斜角的关系。
图6是概略地表示应用本实施方式的半导体激光器的结构的图。半导体激光器21b包含支撑基体23、及设置于支撑基体23的主面23a上的半导体积层25b。支撑基体23可以具有对应于有源层的发光区域的位置设置的单晶区域。半导体积层25b包含n型氮化镓基半导体区域41、光波导区域45及p型氮化镓基半导体区域51。光波导区域45设置于n型氮化镓基半导体区域41与p型氮化镓基半导体区域51之间。光波导区域45包含有源层47a，有源层47a设置于光导层47b、47c之间。有源层47a在400nm以上且550nm以下的波长范围内具有振荡波长。有源层47a具有包含交替排列的阱层49a及势垒层49b的多量子阱结构。n型氮化镓基半导体区域41包含n型包覆层43。p型氮化镓基半导体区域51包含电子阻挡层53a、p型包覆层53b及p型接触层53c。在接触层53c上设置有被称为阳极的第1电极55a，在支撑基体23的背面23b上设置有被称为阴极的第2电极55b。
以下表示一例半导体激光器(LD，Laser Diode)的结构。
支撑基体23：n型GaN衬底
n型包覆层43：添加Si的n型Al0.03Ga0.97N层，2μm
n侧光导层47b：非掺杂In0.02Ga0.98N层，100nm
阱层49a：非掺杂In0.08Ga0.92N层，5nm，3层
势垒层49b：非掺杂GaN层，15nm
p侧光导层47c：非掺杂In0.02Ga0.98N层，100nm
电子阻挡层53a：添加Mg的p型Al0.18Ga0.82N层，20nm
p型包覆层53b：添加Mg的p型Al0.06Ga0.94N层，400nm
接触层53c：添加Mg的p型GaN，50nm
在图6中示出轴AR4，该轴AR4表示GaN支撑基体的c轴的方向。GaN支撑基体的(0001)面与n型包覆层43a的(0001)面(图6中所示的参照面SR5)的倾斜角C为0.05度以上，且倾斜角C为2度以下。另外，GaN支撑基体的(0001)面(图6中所示的参照面SR6)与光导层49a、49b的(0001)面的倾斜角D为0.05度以上，且倾斜角D为2度以下。倾斜角A及倾斜角B相对于GaN支撑基体的c面彼此朝相反方向倾斜。支撑基体23的整个主面均满足倾斜角的关系。
(实施例)
通过有机金属气相沉积法制作发光二极管。图7及图8是表示包含发光二极管的制作方法的主要步骤的步骤流程的图。原料使用：三甲基镓(TMG)、三甲基铝(TMA)、三甲基铟(TMI)、氨(NH3)、硅烷(SiH4)、双环戊二烯基镁(CP2Mg)。
如步骤流程100的步骤S101所示，准备下述的GaN晶片。
GaN晶片  m轴方向倾斜角  a轴方向倾斜角
m16      16.4度         0.2度
m26      26.4度         0.1度
倾斜角通过X射线衍射法决定。
在生长炉内的基座上配置GaN晶片m16、m26。以如下顺序进行生长。在步骤S102中，一面将生长炉内的压力控制为101kPa，一面向生长炉内供给NH3和H2，以摄氏1050度的衬底温度进行热处理。热处理是为了清洗，其时间为10分钟。接着，在步骤S103中，供给NH3、TMA、TMG、SiH4，使AlGaN缓冲层生长50nm。接着，停止供给TMA，同时继续供给NH3、TMG、SiH4，生长厚度为2000nm的掺杂Si的GaN层，然后停止供给NH3、TMG、SiH4。将衬底温度降至摄氏700度左右。在该温度下，供给NH3、TMG、TMI、SiH4，生长厚度为50nm的掺杂Si的InGaN层缓冲层。接着，生长发光层。发光层含有包含厚度为15nm的GaN势垒层及厚度为5nm的InGaN阱层的3周期的多量子阱结构。然后，停止供给TMG和TMI后，使衬底温度上升至摄氏1000度。在该温度下，将TMG、TMA、NH3、CP2Mg导入至生长炉内，生长厚度为20nm的掺杂Mg的p型AlGaN。然后，停止供给TMA，同时将TMG、NH3、CP2Mg供给至生长炉内，生长厚度为50nm的p型GaN层。然后，降温至室温，自生长炉内取出外延晶片。使用GaN晶片m16、m26所制作的外延晶片E16、E26的结构与图5所示的LED的外延结构相同。
在室温下，对外延晶片E16、E26的光致发光(PL)光谱进行评估。激发光使用325nm的He-Cd激光。试样位置处的激光功率为1mW，点径约为200μm。图9表示代表性的PL光谱PLm16、PLm26。外延晶片E16的发光峰值波长为500nm，外延晶片E26的发光峰值波长为495nm。
在步骤S104中，进行外延晶片E16的利用X射线衍射法的评估。入射X射线的狭缝尺寸为纵0.2mm、横2mm。将倾斜方向对准X射线的入射方向后，调整平台的高度，将使用(20-25)面的轴立起，将(0002)面的偏移角设置为零。
在步骤S105中，进行(0002)面的倒易晶格映像(reciprocal latticemapping)测定。图10表示通过测定得到的m16的倒易晶格映像。纵轴表示c轴的晶格常数的倒数乘以系数所得的值，横轴表示a轴的晶格常数的倒数乘以系数所得的值。在倒易晶格映像中，包含GaN衬底的衍射点、InGaN层的衍射点及AlGaN层的衍射点。
在步骤S106中，进行倒易晶格映像的解析。根据倒易晶格映像显示，相对于GaN衬底峰值，InGaN层及AlGaN层的衍射点在ω-2θ面内不存在。即，GaN的<0001>方向与InGaN的<0001>方向不同，另外，GaN的<0001>方向与AlGaN的<0001>方向不同。进而，在步骤S107中，InGaN层的(0001)面与GaN层的(0001)面形成约0.45度的角度，并不平行。另外，AlGaN层的(0001)面与GaN层的(0001)面形成约0.1度的角度，并不平行。
继而，对于外延晶片E26，进行使用透射电子束显微镜的评估。试样的加工通过聚焦离子束(FIB，Focus Ion Beam)法进行，通过离子研磨法去除损伤。电子束的入射方向为与角度的倾斜方向正交的<11-20>方向(a轴方向)。电子束的加速电压为200kV。图11是表示图5所示的m26的LED结构中的有源层附近的放大像的图。根据透射电子束显微镜像显示，可以形成阱宽约为5nm的3周期量子阱结构。另外，形成无位错、高品质的有源层。
继而，为了获得晶格面相关的信息，进行限制视野电子束衍射。限制视野光圈的直径为0.1μm。图12是表示外延晶片E26的结构与对应于该结构的测定点的图。图13是表示在3个测定点处得到的衍射图案的图。参照图13的(a)部分，衬底的<000l>方向如设计那样，显示为自正上方向左倾斜仅约26度的角度。参照图13的(b)部分，n-GaN层也显示相同的图案。由图13的(a)部分及(b)部分的图案可知，GaN层相对于GaN晶片外延生长。如图13的(c)部分所示，对包含有源层的区域也进行相同的观察。图14的(a)部分及(b)部分表示测定点SAD2、SAD3中的电子束衍射图像。图15的(a)部分及(b)部分分别表示图14的(a)部分及(b)部分所示的测定点SAD2、SAD3中的电子束衍射图像的放大像。参照图15的(a)部分及(b)部分，在表示包含有源层的观察区域的图15的(b)部分的放大像中，在倒易晶格点处存在垂直于衬底表面方向延伸的侧缘。一般认为，这是来自InGaN及AlGaN的衍射。这些侧缘显示，InGaN的<0001>方向与GaN的<0001>方向不一致。因此可知，InGaN层的(0001)面与GaN层的(0001)面不平行。
根据进行X射线衍射图像的测定和/或透射电子束显微镜像的测定的测定数据，在外延晶片中，对GaN的预定结晶面及结晶轴的朝向和不同于GaN的氮化镓基半导体(例如InGaN、AlGaN、AlInGaN)的预定结晶面及结晶轴的朝向进行比较，预估氮化镓基半导体的结晶的应变。在步骤S108中，判断该应变缓和是否处于所期望的范围内。当该应变缓和为所期望的值以下时，可判断外延晶片为优良品。在步骤Sl09中，继续进行用于制作装置(device)的工艺。例如，在步骤S110中，进行用于半导体元件的电极的形成。在步骤S11l中，当该应变缓和大于所期望的值时，外延晶片的处理停止。
根据上述实施例及其它实验可知，若支撑基体的六方晶系化合物的(0001)面与半导体层的六方晶系氮化镓基半导体的(0001)面的倾斜角为2度以下，则应变的缓和得到抑制，可提供特性良好的发光元件。若倾斜角为0.05度以上，则可以利用X射线衍射确实地进行检验。
图16的(a)部分表示InGaN中的倾斜角的计算值的例示。箭头Angle(角度)表示倾斜角范围。标记「□」表示m轴方向倾斜及In含量为0.35时的倾斜角，标记「◆」表示a轴方向倾斜及In含量为0.35时的倾斜角，标记「△」表示a轴方向倾斜及In含量为0.07时的倾斜角。在用于得到400nm以上且550nm以下的波长范围内所含的峰值波长的光的产生的外延积层中，In含量优选为例如约0.07以上且0.35以下的范围。关于倾斜角的下限，在例如a方向的倾斜角为10度且In含量为0.07时，约为0.05度。可利用X射线衍射进行检验的最小值为该程度的值。关于倾斜角的上限，在例如m方向的倾斜角为43度且In含量0.35时，约为1.6度。
图16的(b)部分表示AlGaN中的倾斜角的计算值的例示。箭头Angle表示倾斜角范围。标记「□」表示m轴方向倾斜及Al含量为0.2时的倾斜角，标记「◆」表示a轴方向倾斜及Al含量为0.2时的倾斜角，标记「△」表示a轴方向倾斜及Al含量为0.02时的倾斜角。在用于得到400nm以上且550nm以下的波长范围内所含的峰值波长的光的产生的外延积层中，Al含量优选为例如约0.02以上且0.2以下的范围。以与InGaN相同的要领对AlGaN求倾斜角时，关于倾斜角的下限，在例如向a方向的倾斜角为10度且Al含量为0.02时，约为0.005度。这是X射线衍射中低于检验极限的值。关于倾斜角的上限，在例如向m方向的倾斜角为43度且Al含量为0.2时，约为0.3度。
倾斜角的计算例如以如下顺序进行。(1)决定InGaN外延膜的In含量或AlGaN外延膜的Al含量中的一个。(2)求出产生应变的InGaN或AlGaN的c轴的晶格常数。(3)在上述外延膜与六方晶系结晶晶片中，以(0001)面为基准求出各自的(hikl)面的角度。(4)求出外延膜的(hikl)面的角度与六方晶系结晶晶片的(hikl)面的角度之差。由此可得到倾斜角的值。另外，为了避免复杂的计算，倾斜角Δθ(外延膜(0001)-晶片(0001))与生长于c面上的外延膜的某指数的结晶面中的倾斜角[外延膜(hkil)-晶片(hkil)]相同，因此进行近似的计算。也可以根据该顺序对InAlGaN进行相同的计算。
可以确认，发生了应变缓和的发光元件，产生如下装置特性的变差，即，发光效率降低2成以上，低电流时的泄漏电流增加，装置寿命变短等。因此，在半极性面上的装置中，使其不发生应变缓和是重要的。
尤其是，关于通电中的装置寿命，六方晶的GaN的位错的滑动面为(0001)。因此，对于c面上的装置而言，滑动面与生长面平行，因此难以发生装置动作中的新位错的增殖。然而，对于半极性面上的装置而言，生长面与(0001)交叉，因此推测其与c面上的装置相比，更容易发生装置动作中的新位错的增殖。因此，有必要抑制外延生长层的应变缓和。
一般而言，关于氮化物发光元件，先进行使用c面衬底的装置方面的研究、开发。与该情况相比，在使用半极性面的装置的制作中，有必要大幅度变更外延膜的生长条件。具体而言，在InGaN中，In含量降低，在AlGaN中，Al含量降低。因此，与c面上的生长条件相比，在InGaN的生长中，优选以约50度～约150度(摄氏温度单位体系)的温度差低于c面中的结晶生长温度的值，在AlGaN的生长中，优选以约10度～约50度(摄氏温度单位体系)的温度差高于c面中的结晶生长温度的值。在这方面，使发光元件结构生长的温度片断(sequence)，与c面的情况相比，与半极性面的情况存在很大不同。
在上述实施方式中，对本发明的原理进行了图示说明，但本领域技术人员能够了解，本发明可在不脱离上述原理的范围内对配置及详细内容进行变更。本发明并不限于本实施方式中所揭示的特定构成。因此，对源自请求保护的范围及其精神范围的所有修改及变更请求权利保护。
产业上的可利用性
如以上所说明的，根据本发明的一个方面，可提供III族氮化物半导体元件。关于该III族氮化物半导体元件，在利用半极性的氮化镓基半导体中，可抑制因应变缓和所导致的位错的产生。另外，根据本发明的另一方面，可提供用于形成该III族氮化物半导体元件的外延晶片。

Claims (21)

1.一种III族氮化物半导体元件，其特征在于，具备：
支撑基体，其具有主面，该主面相对于六方晶系化合物的c面以大于10度且小于80度的倾斜角倾斜，且包含该六方晶系化合物；及
半导体区域，其包含半导体层，该半导体层设置在所述支撑基体的所述主面上，且包含与所述六方晶系化合物不同的六方晶系氮化镓基半导体，
所述支撑基体的所述六方晶系化合物的(0001)面与所述半导体层的所述六方晶系氮化镓基半导体的(0001)面的倾斜角为+0.05度以上且+2度以下、-0.05度以下且-2度以上，
所述半导体层的所述六方晶系氮化镓基半导体为AlGaN及InGaN中的任意一种。
2.如权利要求1所述的III族氮化物半导体元件，其中，
所述半导体区域含有包含六方晶系氮化镓基半导体的有源层；
所述有源层以来自所述有源层的光的峰值波长包含在400nm以上且550nm以下的波长范围内的方式设置；
所述有源层包含InGaN阱层；
该III族氮化物半导体元件为发光二极管或半导体激光器。
3.如权利要求1或2所述的III族氮化物半导体元件，其中，
所述支撑基体包含蓝宝石、SiC及GaN中的任意一种。
4.如权利要求1所述的III族氮化物半导体元件，其中，
所述支撑基体包含氮化镓基半导体；
所述主面显示半极性。
5.如权利要求1所述的III族氮化物半导体元件，其中，
所述支撑基体包含贯穿位错密度为1×107cm-2以下的氮化镓基半导体区域。
6.如权利要求1所述的III族氮化物半导体元件，其中，
所述支撑基体的所述六方晶系化合物为GaN；
所述倾斜角由所述支撑基体的GaN的(0001)面和所述半导体层的所述六方晶系氮化镓基半导体的(0001)面规定。
7.如权利要求6所述的III族氮化物半导体元件，其中，
所述半导体层的所述六方晶系氮化镓基半导体为InGaN；
所述倾斜角由所述支撑基体的GaN的(0001)面和所述半导体层的InGaN的(0001)面规定。
8.如权利要求6所述的III族氮化物半导体元件，其中，
所述半导体层的所述六方晶系氮化镓基半导体为AlGaN；
所述倾斜角由所述支撑基体的GaN的(0001)面和所述半导体层的AlGaN的(0001)面规定。
9.如权利要求6所述的III族氮化物半导体元件，其中，
在透射电子束衍射图像中，所述支撑基体的所述GaN的<0001>方向与所述六方晶系氮化镓基半导体的<0001>方向不同。
10.如权利要求1所述的III族氮化物半导体元件，其中，
所述六方晶系氮化镓基半导体在与所述支撑基体的所述主面平行的面内弹性地应变。
11.如权利要求1所述的III族氮化物半导体元件，其中，
所述支撑基体包含A面的蓝宝石衬底和在该蓝宝石衬底上生长的GaN层。
12.一种外延晶片，其特征在于，具备：
晶片，其具有主面，该主面相对于六方晶系化合物的c面以大于10度且小于80度的倾斜角倾斜，且包含该六方晶系化合物；及
半导体区域，其包含半导体层，该半导体层设置在所述晶片的所述主面上，且包含与所述六方晶系化合物不同的六方晶系氮化镓基半导体，
所述晶片的所述六方晶系化合物的(0001)面与所述半导体层的所述六方晶系氮化镓基半导体的(0001)面的倾斜角为+0.05度以上且+2度以下、-0.05度以下且-2度以上，
所述半导体层的所述六方晶系氮化镓基半导体为AlGaN及InGaN中的任意一种。
13.如权利要求12所述的外延晶片，其中，
所述半导体区域含有包含六方晶系氮化镓基半导体的有源层；
所述有源层的光致发光光谱的峰值波长在400nm以上且550nm以下的波长范围内。
14.如权利要求12或13所述的外延晶片，其中，
所述晶片包含蓝宝石、SiC及GaN中的任意一种。
15.如权利要求12所述的外延晶片，其中，
所述晶片包含氮化镓基半导体；
所述主面显示半极性。
16.如权利要求12所述的外延晶片，其中，
所述晶片包含贯穿位错密度为1×107cm-2以下的氮化镓基半导体区域。
17.如权利要求12所述的外延晶片，其中，
所述晶片的边缘上的2点间距离的最大值为45mm以上；
所述晶片的所述六方晶系化合物为GaN；
所述倾斜角由所述晶片的GaN的(0001)面和所述半导体层的所述六方晶系氮化镓基半导体的(0001)面规定。
18.如权利要求17所述的外延晶片，其中，
所述半导体层的所述六方晶系氮化镓基半导体为InGaN；
所述倾斜角由所述晶片的GaN的(0001)面和所述半导体层的InGaN的(0001)面规定。
19.如权利要求17所述的外延晶片，其中，
所述半导体层的所述六方晶系氮化镓基半导体为AlGaN；
所述倾斜角由所述晶片的GaN的(0001)面和所述半导体层的AlGaN的(0001)面规定。
20.如权利要求17所述的外延晶片，其中，
在透射电子束衍射图像中，所述晶片的所述GaN的<0001>方向与所述六方晶系氮化镓基半导体的<0001>方向不同。
21.如权利要求12所述的外延晶片，其中，
所述六方晶系氮化镓基半导体在与所述晶片的所述主面平行的面内弹性地应变。
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