JP2001015443A - Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法 - Google Patents
Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体素子の製造工程において基板温度の変
化を少なくし、製造効率の向上を図る。 【構成】 ３００Å以下の表面窒化層を有するサファイ
ア基板の上に１０００〜１１８０℃の成長温度で膜厚が
０．０１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化合物半導体
層を成長させる。
化を少なくし、製造効率の向上を図る。 【構成】 ３００Å以下の表面窒化層を有するサファイ
ア基板の上に１０００〜１１８０℃の成長温度で膜厚が
０．０１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化合物半導体
層を成長させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＩＩＩ族窒化物系化合物
半導体素子の製造方法に関する。詳しくは、有機金属気
相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によりＩＩＩ族窒化物系化合
物半導体素子を製造するときのバッファ層の成膜方法の
改良に関する。
半導体素子の製造方法に関する。詳しくは、有機金属気
相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によりＩＩＩ族窒化物系化合
物半導体素子を製造するときのバッファ層の成膜方法の
改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、サファイア製の基板上にＡｌＸＧ
ａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）からなるバッファ層を介して
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を積層した構造を有する
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子が知られている。バ
ッファ層の成膜方法として、例えば、特開昭６２−１１
９１９６号公報には、１０００℃程度で熱処理したサフ
ァイア基板の上に９５０〜１１５０℃の成長温度でＡｌ
ＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）バッファ層をＭＯＣＶＤ
法により成長させることが記載されている。一方、その
後の研究により、１０００℃程度で熱処理したサファイ
ア基板の上に４００℃程度の低温でバッファ層を成長さ
せると、その上に成長させるＧａＮ系化合物半導体層の
結晶性が向上することがわかった。特開平２−２２９４
７６号公報等を参照されたい。現在実用化されている主
なＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子（ＬＥＤ等）
ではかかる低温成長バッファ層を利用している。なお、
ＭＯＣＶＤ法を実行するにあたり、成長温度とは加熱さ
れた基板の温度をいう。
ａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）からなるバッファ層を介して
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を積層した構造を有する
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子が知られている。バ
ッファ層の成膜方法として、例えば、特開昭６２−１１
９１９６号公報には、１０００℃程度で熱処理したサフ
ァイア基板の上に９５０〜１１５０℃の成長温度でＡｌ
ＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）バッファ層をＭＯＣＶＤ
法により成長させることが記載されている。一方、その
後の研究により、１０００℃程度で熱処理したサファイ
ア基板の上に４００℃程度の低温でバッファ層を成長さ
せると、その上に成長させるＧａＮ系化合物半導体層の
結晶性が向上することがわかった。特開平２−２２９４
７６号公報等を参照されたい。現在実用化されている主
なＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子（ＬＥＤ等）
ではかかる低温成長バッファ層を利用している。なお、
ＭＯＣＶＤ法を実行するにあたり、成長温度とは加熱さ
れた基板の温度をいう。
【０００３】しかしながら、バッファ層の上に成膜させ
る半導体層の成膜温度は一般的に１０００℃程度である
ため、上記のような低温成長バッファ層を用いると、表
面クリーニングのため１０００℃程度で熱処理された基
板を４００℃程度にまで一旦冷却して、その後再度基板
を１０００℃程度にまで昇温することとなる。このよう
に基板温度条件を高温→低温→高温と変化させると、基
板温度の調節自体に時間と手間がかかる。従って、低温
成長バッファ層を介してＧａＮ系化合物半導体層を成長
させもって半導体素子を製造する際に、かかる基板温度
条件の大きな変化が製造効率向上の足かせとなってい
る。
る半導体層の成膜温度は一般的に１０００℃程度である
ため、上記のような低温成長バッファ層を用いると、表
面クリーニングのため１０００℃程度で熱処理された基
板を４００℃程度にまで一旦冷却して、その後再度基板
を１０００℃程度にまで昇温することとなる。このよう
に基板温度条件を高温→低温→高温と変化させると、基
板温度の調節自体に時間と手間がかかる。従って、低温
成長バッファ層を介してＧａＮ系化合物半導体層を成長
させもって半導体素子を製造する際に、かかる基板温度
条件の大きな変化が製造効率向上の足かせとなってい
る。
【０００４】かかる課題を解決するため、バッファ層を
高温で形成することが特開平９−１４８６２６号公報、
特開平７−３２１３７４号公報、特開平９−６４４７７
号公報、特開昭５９−５７９９７号公報等に開示されて
いる。また、サファイア基板の表面を窒化することにつ
いて特開平５−４１５４１号公報を参照されたい。
高温で形成することが特開平９−１４８６２６号公報、
特開平７−３２１３７４号公報、特開平９−６４４７７
号公報、特開昭５９−５７９９７号公報等に開示されて
いる。また、サファイア基板の表面を窒化することにつ
いて特開平５−４１５４１号公報を参照されたい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記各従
来公報で提案されている高温バッファ層の上にＩＩＩ族
窒化物系化合物半導体層を形成する際の、より好適な条
件を提供することを一の目的とする。本発明者らは、か
かる目的を達成すべく下鋭意研究を重ねた結果、ＩＩＩ
族窒化物系化合物半導体を成長させるときの通常の温
度、即ち高温においても、一定の条件下であって、その
膜厚を所定のものとすることにより、サファイア基板の
上に従来品と同等以上の結晶性の良いＩＩＩ族窒化物系
化合物半導体層を直接成長させることができた。
来公報で提案されている高温バッファ層の上にＩＩＩ族
窒化物系化合物半導体層を形成する際の、より好適な条
件を提供することを一の目的とする。本発明者らは、か
かる目的を達成すべく下鋭意研究を重ねた結果、ＩＩＩ
族窒化物系化合物半導体を成長させるときの通常の温
度、即ち高温においても、一定の条件下であって、その
膜厚を所定のものとすることにより、サファイア基板の
上に従来品と同等以上の結晶性の良いＩＩＩ族窒化物系
化合物半導体層を直接成長させることができた。
【０００６】この発明はかかる知見に基づいてなされた
ものである。即ち、３００Å以下の表面窒化層厚を持つ
基板の上に１０００〜１１８０℃の成長温度で膜厚が
０．０１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化合物半導体
層を成長させるステップを含む、ことを特徴とするＩＩ
Ｉ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
ものである。即ち、３００Å以下の表面窒化層厚を持つ
基板の上に１０００〜１１８０℃の成長温度で膜厚が
０．０１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化合物半導体
層を成長させるステップを含む、ことを特徴とするＩＩ
Ｉ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【０００７】本発明の製造方法によれば、基板の熱処理
からＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成膜までの一連
の製造工程を大きな温度の変化を伴うことなく行うこと
ができる。その結果、従来基板温度を調節するために要
していた時間と手間を削減することができ、半導体素子
の製造効率を向上することができる。更に本発明者らの
観察によれば、上記の条件で形成した第一のＩＩＩ族窒
化物系化合物半導体層の上に成長された第二のＩＩＩ族
窒化物系化合物半導体層はそのモホロジーが優れたもの
であった。従って、第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導
体層は素子の機能部分を構成する第二のＩＩＩ族窒化物
系化合物半導体層と基板との間に介在されるバッファ層
として優れたものである。
からＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成膜までの一連
の製造工程を大きな温度の変化を伴うことなく行うこと
ができる。その結果、従来基板温度を調節するために要
していた時間と手間を削減することができ、半導体素子
の製造効率を向上することができる。更に本発明者らの
観察によれば、上記の条件で形成した第一のＩＩＩ族窒
化物系化合物半導体層の上に成長された第二のＩＩＩ族
窒化物系化合物半導体層はそのモホロジーが優れたもの
であった。従って、第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導
体層は素子の機能部分を構成する第二のＩＩＩ族窒化物
系化合物半導体層と基板との間に介在されるバッファ層
として優れたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の各構成要素につい
て説明する。基板の材質はＩＩＩ族窒化物系化合物半導
体に適したものであれば特に限定されない。サファイ
ア、スピネル、シリコン、炭化シリコン、酸化亜鉛、リ
ン化ガリウム、ヒ化ガリウム、酸化マグネシウム、酸化
マンガンなどを基板の材料として挙げることができる。
サファイア基板の上に結晶性の良いＩＩＩ族窒化物系化
合物半導体層を形成するためにバッファ層が汎用され
る。このバッファ層として低温で成長されたＡｌｘＧａ
ｘ−１Ｎ（０≦ｘ≦１）、特にＡｌＮが好適である。こ
の発明ではサファイア基板のａ面上にＩＩＩ族窒化物系
化合物半導体を成長させるようにすることが好ましい。
て説明する。基板の材質はＩＩＩ族窒化物系化合物半導
体に適したものであれば特に限定されない。サファイ
ア、スピネル、シリコン、炭化シリコン、酸化亜鉛、リ
ン化ガリウム、ヒ化ガリウム、酸化マグネシウム、酸化
マンガンなどを基板の材料として挙げることができる。
サファイア基板の上に結晶性の良いＩＩＩ族窒化物系化
合物半導体層を形成するためにバッファ層が汎用され
る。このバッファ層として低温で成長されたＡｌｘＧａ
ｘ−１Ｎ（０≦ｘ≦１）、特にＡｌＮが好適である。こ
の発明ではサファイア基板のａ面上にＩＩＩ族窒化物系
化合物半導体を成長させるようにすることが好ましい。
【０００９】基板の表面には窒化層が形成されている。
ＭＯＣＶＤ法を実行する際には、水素ガスなどの流通
下、基板を昇温してその表面をクリーニングした後、基
板の温度を保ったまま、水素ガスをキャリアガスとして
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の窒素材料元となる第１
のガス（アンモニア、ヒドラジン、有機アミンなど）を
流通させることによりこの窒化層は形成される。本発明
の１の局面では、かかる表面窒化層の厚さ（深さ）を１
０〜３００Åとした。３００Åを超える厚さの表面窒化
層も使用可能であるが、そうすると表面窒化層の形成に
長時間を要することとなる。例えば、水素ガス（１０リ
ットル／分）とアンモニアガス（３リットル／分）との
混合ガスを１１９０℃に加熱されたサファイア基板上に
３０分間流通させたとき、約２００Åの厚さの表面窒化
層が形成された。水素ガスとアンモニアガスとの混合ガ
スの流通時間を調整することにより、この表面窒化層の
厚さを制御できる。更には、アンモニアガスの濃度及び
／又は基板温度の調整によっても表面窒化層の厚さを制
御できると考えられる。
ＭＯＣＶＤ法を実行する際には、水素ガスなどの流通
下、基板を昇温してその表面をクリーニングした後、基
板の温度を保ったまま、水素ガスをキャリアガスとして
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の窒素材料元となる第１
のガス（アンモニア、ヒドラジン、有機アミンなど）を
流通させることによりこの窒化層は形成される。本発明
の１の局面では、かかる表面窒化層の厚さ（深さ）を１
０〜３００Åとした。３００Åを超える厚さの表面窒化
層も使用可能であるが、そうすると表面窒化層の形成に
長時間を要することとなる。例えば、水素ガス（１０リ
ットル／分）とアンモニアガス（３リットル／分）との
混合ガスを１１９０℃に加熱されたサファイア基板上に
３０分間流通させたとき、約２００Åの厚さの表面窒化
層が形成された。水素ガスとアンモニアガスとの混合ガ
スの流通時間を調整することにより、この表面窒化層の
厚さを制御できる。更には、アンモニアガスの濃度及び
／又は基板温度の調整によっても表面窒化層の厚さを制
御できると考えられる。
【００１０】この発明の第２の局面においては、表面窒
化層の厚さが１０Å未満である。基板の表面クリーニン
グ終了後、最初、アンモニアガスなどの窒素材料元ガス
を流通させる。そして、その流通が安定した後、速やか
に、ＴＭＡなどのＩＩＩ族金属元素材料ガスを流通させ
る。本発明者らの経験によれば、アンモニアガスを導入
するバルブを開いてから３０秒〜９０秒後（通常は、３
０〜６０秒未満）にはアンモニアガスの流通は安定す
る。これにより、１０Å未満の厚さの表面窒化層が形成
される。この場合、短時間であるがアンモニアガスのみ
が基板表面へ供給されるので、当該基板表面が窒化され
ると考えられるが、その厚さは測定困難である。第２の
局面ではアンモニアガスの流通が安定した後、速やかに
ＩＩＩ族金属元素材料ガスを流通させるという製造ステ
ップ自体が重要である。
化層の厚さが１０Å未満である。基板の表面クリーニン
グ終了後、最初、アンモニアガスなどの窒素材料元ガス
を流通させる。そして、その流通が安定した後、速やか
に、ＴＭＡなどのＩＩＩ族金属元素材料ガスを流通させ
る。本発明者らの経験によれば、アンモニアガスを導入
するバルブを開いてから３０秒〜９０秒後（通常は、３
０〜６０秒未満）にはアンモニアガスの流通は安定す
る。これにより、１０Å未満の厚さの表面窒化層が形成
される。この場合、短時間であるがアンモニアガスのみ
が基板表面へ供給されるので、当該基板表面が窒化され
ると考えられるが、その厚さは測定困難である。第２の
局面ではアンモニアガスの流通が安定した後、速やかに
ＩＩＩ族金属元素材料ガスを流通させるという製造ステ
ップ自体が重要である。
【００１１】ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体は、一般式
としてＡｌＸＧａＹＩｎ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ≦１、０
≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋Ｙ≦１）で表され、ＡｌＮ、ＧａＮ
及びＩｎＮのいわゆる２元系、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、Ａ
ｌｘＩｎ１−ｘＮ及びＧａｘＩｎ１−ｘＮ（以上におい
て０≦ｘ≦１）のいわゆる３元系を包含する。ＩＩＩ族
元素の一部をボロン（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置換
しても良く、また、窒素（Ｎ）の一部もリン（Ｐ）、ヒ
素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等
で置換できる。発光素子の素子機能部分は上記２元系若
しくは３元系のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体より構成
することが好ましい。ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体は
任意のドーパントを含むものであっても良い。ｎ型不純
物として、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を用いること
ができる。ｐ型不純物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃ
ａ、Ｓｒ、Ｂａ等を用いることができる。なお、かかる
ｐ型不純物をドープしたのみではＩＩＩ族窒化物系化合
物半導体を低抵抗のｐ型半導体とすることは困難であ
り、ｐ型不純物をドープした後にＩＩＩ族窒化物系化合
物半導体を電子線照射、プラズマ照射若しくは炉による
加熱にさらすことが好ましい。本発明において、基板の
上に形成される第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層
の形成方法は有機金属化合物気相成長法（この明細書
で、「ＭＯＣＶＤ法」という。）である。この第一のＩ
ＩＩ族窒化物系化合物半導体としては３元系のＡｌＸＧ
ａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）とすることが好ましい。ま
た、２元系のＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮとすることも好ま
しい。
としてＡｌＸＧａＹＩｎ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ≦１、０
≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋Ｙ≦１）で表され、ＡｌＮ、ＧａＮ
及びＩｎＮのいわゆる２元系、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、Ａ
ｌｘＩｎ１−ｘＮ及びＧａｘＩｎ１−ｘＮ（以上におい
て０≦ｘ≦１）のいわゆる３元系を包含する。ＩＩＩ族
元素の一部をボロン（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置換
しても良く、また、窒素（Ｎ）の一部もリン（Ｐ）、ヒ
素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等
で置換できる。発光素子の素子機能部分は上記２元系若
しくは３元系のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体より構成
することが好ましい。ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体は
任意のドーパントを含むものであっても良い。ｎ型不純
物として、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を用いること
ができる。ｐ型不純物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃ
ａ、Ｓｒ、Ｂａ等を用いることができる。なお、かかる
ｐ型不純物をドープしたのみではＩＩＩ族窒化物系化合
物半導体を低抵抗のｐ型半導体とすることは困難であ
り、ｐ型不純物をドープした後にＩＩＩ族窒化物系化合
物半導体を電子線照射、プラズマ照射若しくは炉による
加熱にさらすことが好ましい。本発明において、基板の
上に形成される第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層
の形成方法は有機金属化合物気相成長法（この明細書
で、「ＭＯＣＶＤ法」という。）である。この第一のＩ
ＩＩ族窒化物系化合物半導体としては３元系のＡｌＸＧ
ａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）とすることが好ましい。ま
た、２元系のＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮとすることも好ま
しい。
【００１２】当該第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体
の上に形成される第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体
の形成方法は特に限定されない。本願の効果が、第一の
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層をＭＯＣＶＤ法で高温
成長できることに鑑みれば、当該第一のＩＩＩ族窒化物
系化合物半導体層とその成長温度が実質的に同じとなる
ＭＯＣＶＤ法で第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層
を形成することが、製造効率向上の点で好ましい。この
第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体は、周知の分子線
結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶ
ＰＥ法）、液相成長法等によっても形成することができ
る。
の上に形成される第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体
の形成方法は特に限定されない。本願の効果が、第一の
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層をＭＯＣＶＤ法で高温
成長できることに鑑みれば、当該第一のＩＩＩ族窒化物
系化合物半導体層とその成長温度が実質的に同じとなる
ＭＯＣＶＤ法で第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層
を形成することが、製造効率向上の点で好ましい。この
第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体は、周知の分子線
結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶ
ＰＥ法）、液相成長法等によっても形成することができ
る。
【００１３】以下、第１の局面について、すなわち１０
〜３００Åの表面窒化層を持つ基板を用いた場合の第一
のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層に要求される条件に
ついて詳細に説明する。 （第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長温度条
件について）本発明者らは厚さ２００Åの表面窒化層を
有するサファイア基板のａ面の上にＡｌＮ層（膜厚：
２．３μｍ）をＭＯＣＶＤ法により成長温度を変化させ
て形成した。更にＡｌＮ層の上にＧａＮ層（膜厚：２μ
ｍ、成長温度：ＡｌＮ層と同じ）を同じくＭＯＣＶＤ法
で形成した。当該ＧａＮ層の表面を光学顕微鏡で観察し
た結果を以下に示す。
〜３００Åの表面窒化層を持つ基板を用いた場合の第一
のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層に要求される条件に
ついて詳細に説明する。 （第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長温度条
件について）本発明者らは厚さ２００Åの表面窒化層を
有するサファイア基板のａ面の上にＡｌＮ層（膜厚：
２．３μｍ）をＭＯＣＶＤ法により成長温度を変化させ
て形成した。更にＡｌＮ層の上にＧａＮ層（膜厚：２μ
ｍ、成長温度：ＡｌＮ層と同じ）を同じくＭＯＣＶＤ法
で形成した。当該ＧａＮ層の表面を光学顕微鏡で観察し
た結果を以下に示す。
【００１４】 ここで、◎：鏡面 〇：ほぼ鏡面 △：鏡面ではないがこの上に第二のＩＩＩ族窒化物系化
合物半導体を形成可能 ×：モホロジーが悪くこの上に第二のＩＩＩ族窒化物系
化合物半導体を形成不可能
合物半導体を形成可能 ×：モホロジーが悪くこの上に第二のＩＩＩ族窒化物系
化合物半導体を形成不可能
【００１５】表１の結果より、サファイア基板上にＭＯ
ＣＶＤ法により形成されるＡｌＮ層の成長温度は１００
０〜１１８０℃とすることが好ましい。更に好ましく
は、１０５０〜１１７０℃であり、更に更に好ましくは
１１００〜１１５０℃であり、更に更に更に好ましくは
１１２０〜１１４０℃であり、最も好ましくは１１３０
℃である。以上より、基板上にＭＯＣＶＤ法により形成
されるＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長温度は１
０００〜１１８０℃とすることが好ましい。更に好まし
くは、１０５０〜１１７０℃であり、更に更に好ましく
は１１００〜１１５０℃であり、更に更に更に好ましく
は１１２０〜１１４０℃であり、最も好ましくは１１３
０℃である。
ＣＶＤ法により形成されるＡｌＮ層の成長温度は１００
０〜１１８０℃とすることが好ましい。更に好ましく
は、１０５０〜１１７０℃であり、更に更に好ましくは
１１００〜１１５０℃であり、更に更に更に好ましくは
１１２０〜１１４０℃であり、最も好ましくは１１３０
℃である。以上より、基板上にＭＯＣＶＤ法により形成
されるＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長温度は１
０００〜１１８０℃とすることが好ましい。更に好まし
くは、１０５０〜１１７０℃であり、更に更に好ましく
は１１００〜１１５０℃であり、更に更に更に好ましく
は１１２０〜１１４０℃であり、最も好ましくは１１３
０℃である。
【００１６】（第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層
の膜厚条件について）本発明者らは厚さ２００Åの表面
窒化層を有するサファイア基板のａ面の上にＡｌＮ層
（成長温度：１１３０℃）をその膜厚を変化させてＭＯ
ＣＶＤ法により形成した。更にＡｌＮ層の上にＧａＮ層
（膜厚：２μｍ、成長温度：ＡｌＮ層と同じ）を同じく
ＭＯＣＶＤ法で形成した。当該ＧａＮ層の表面を光学顕
微鏡で観察した結果を以下に示す。
の膜厚条件について）本発明者らは厚さ２００Åの表面
窒化層を有するサファイア基板のａ面の上にＡｌＮ層
（成長温度：１１３０℃）をその膜厚を変化させてＭＯ
ＣＶＤ法により形成した。更にＡｌＮ層の上にＧａＮ層
（膜厚：２μｍ、成長温度：ＡｌＮ層と同じ）を同じく
ＭＯＣＶＤ法で形成した。当該ＧａＮ層の表面を光学顕
微鏡で観察した結果を以下に示す。
【００１７】 ここで、◎：鏡面 ○：ほぼ鏡面 △：鏡面ではないがこの上に第二のＩＩＩ族窒化物系化
合物半導体を形成可能 ×：モホロジーが悪くこの上に第二のＩＩＩ族窒化物系
化合物半導体を形成不可能
合物半導体を形成可能 ×：モホロジーが悪くこの上に第二のＩＩＩ族窒化物系
化合物半導体を形成不可能
【００１８】表２の結果より、サファイア基板上へＭＯ
ＣＶＤ法により形成されるＡｌＮ層の膜厚は、１１３０
℃の成長温度において、１．２〜３．２μｍとすること
が好ましい。更に好ましくは、１．５〜３．０μｍであ
り、更に更に好ましくは２．０〜２．７μｍであり、最
も好ましくは２．３μｍである。以上より、基板上にＭ
ＯＣＶＤ法により形成されるＩＩＩ族窒化物系化合物半
導体層の膜厚は、既述の第一のＩＩＩ族窒化物系化合物
半導体の成長温度条件において、１．２〜３．２μｍと
することが好ましい。更に好ましくは、１．５〜３．０
μｍであり、更に更に好ましくは２．０〜２．７μｍで
あり、最も好ましくは２．３μｍである。
ＣＶＤ法により形成されるＡｌＮ層の膜厚は、１１３０
℃の成長温度において、１．２〜３．２μｍとすること
が好ましい。更に好ましくは、１．５〜３．０μｍであ
り、更に更に好ましくは２．０〜２．７μｍであり、最
も好ましくは２．３μｍである。以上より、基板上にＭ
ＯＣＶＤ法により形成されるＩＩＩ族窒化物系化合物半
導体層の膜厚は、既述の第一のＩＩＩ族窒化物系化合物
半導体の成長温度条件において、１．２〜３．２μｍと
することが好ましい。更に好ましくは、１．５〜３．０
μｍであり、更に更に好ましくは２．０〜２．７μｍで
あり、最も好ましくは２．３μｍである。
【００１９】（第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層
の成長速度条件について）量産の観点から、１μｍ以上
のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を形成するために
は、少なくともＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長
速度として１０ｎｍ／分が必要である。一方、成長速度
向上を図ってＩＩＩ族元素材料ガスの流量を増加しても
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長速度は単調には
増加せず、原料利用率が低下する。従って、コスト面か
ら、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長速度の上限
を２５０ｎｍ／分とする。
の成長速度条件について）量産の観点から、１μｍ以上
のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を形成するために
は、少なくともＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長
速度として１０ｎｍ／分が必要である。一方、成長速度
向上を図ってＩＩＩ族元素材料ガスの流量を増加しても
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長速度は単調には
増加せず、原料利用率が低下する。従って、コスト面か
ら、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長速度の上限
を２５０ｎｍ／分とする。
【００２０】（第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層
の圧力条件について）ＩＩＩ族元素材料ガスであるＴＭ
Ａは反応性が高いので、これをＭＯＣＶＤ装置のチャン
バへ過剰に導入すると、気相中（キャリアガス中）でア
ンモニアガス等と反応してしまい基板まで到達すること
が困難になる。従って、ＴＭＡの流量を増大させること
をもって第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長
速度を上げることは困難である。気相中での反応を抑え
るために減圧下で第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体
層の成長を行ったところ、良好なモフォロジーをもった
第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の形成が可能に
なった。
の圧力条件について）ＩＩＩ族元素材料ガスであるＴＭ
Ａは反応性が高いので、これをＭＯＣＶＤ装置のチャン
バへ過剰に導入すると、気相中（キャリアガス中）でア
ンモニアガス等と反応してしまい基板まで到達すること
が困難になる。従って、ＴＭＡの流量を増大させること
をもって第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長
速度を上げることは困難である。気相中での反応を抑え
るために減圧下で第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体
層の成長を行ったところ、良好なモフォロジーをもった
第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の形成が可能に
なった。
【００２１】本発明者らの検討によれば、２００Åの表
面窒化層を有するサファイア基板のａ面にＭＯＣＶＤ法
を実行したときのＡｌＮ層の最高成長速度とチャンバ内
の圧力との関係は次の通りであった。 換言すれば、反応時圧力と成長速度とをそれぞれパラメ
ータとしたとき、ＡｌＮ層の適正成長速度は上記の各値
で囲まれた範囲である。このことから、有意な成長速度
を得るには、反応時の圧力を２５００〜４００００Ｐａ
とすることが好ましい。かかる反応時圧力と成長速度と
の関係はＡｌＮ以外のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体に
も当てはまる。
面窒化層を有するサファイア基板のａ面にＭＯＣＶＤ法
を実行したときのＡｌＮ層の最高成長速度とチャンバ内
の圧力との関係は次の通りであった。 換言すれば、反応時圧力と成長速度とをそれぞれパラメ
ータとしたとき、ＡｌＮ層の適正成長速度は上記の各値
で囲まれた範囲である。このことから、有意な成長速度
を得るには、反応時の圧力を２５００〜４００００Ｐａ
とすることが好ましい。かかる反応時圧力と成長速度と
の関係はＡｌＮ以外のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体に
も当てはまる。
【００２２】次に、第２の局面について、すなわち０〜
１０Åの表面窒化層を持つ基板を用いた場合に第一のＩ
ＩＩ族窒化物系化合物半導体層に要求される条件につい
て説明する。なお、成長温度条件、成長速度条件、成長
時圧力条件については第１の局面と同じである。
１０Åの表面窒化層を持つ基板を用いた場合に第一のＩ
ＩＩ族窒化物系化合物半導体層に要求される条件につい
て説明する。なお、成長温度条件、成長速度条件、成長
時圧力条件については第１の局面と同じである。
【００２３】（第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の
膜厚条件について）第２の局面では、第１の局面と比較
して、第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層に要求さ
れる膜厚条件が異なる（比較的薄くなる）。サファイア
基板のａ面をクリーニングした後、基板温度を１１３０
℃に維持してキャリアガスとしての水素ガス中へアンモ
ニアガスを導入し、ほぼ１分後（その流通状態が安定し
たので）、ＴＭＡを更に導入し膜厚の異なるＡｌＮ層を
ＭＯＣＶＤ法により成長させた。更にＡｌＮ層の上にＧ
ａＮ層（膜厚：２μｍ、成長温度：ＡｌＮ層と同じ）を
同じくＭＯＣＶＤ法で形成した。当該ＧａＮ層の表面を
光学顕微鏡で観察した結果を以下に示す。
膜厚条件について）第２の局面では、第１の局面と比較
して、第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層に要求さ
れる膜厚条件が異なる（比較的薄くなる）。サファイア
基板のａ面をクリーニングした後、基板温度を１１３０
℃に維持してキャリアガスとしての水素ガス中へアンモ
ニアガスを導入し、ほぼ１分後（その流通状態が安定し
たので）、ＴＭＡを更に導入し膜厚の異なるＡｌＮ層を
ＭＯＣＶＤ法により成長させた。更にＡｌＮ層の上にＧ
ａＮ層（膜厚：２μｍ、成長温度：ＡｌＮ層と同じ）を
同じくＭＯＣＶＤ法で形成した。当該ＧａＮ層の表面を
光学顕微鏡で観察した結果を以下に示す。
【００２４】 ここで、◎：鏡面 ○：ほぼ鏡面 △：鏡面ではないがこの上に第二のＩＩＩ族窒化物系化
合物半導体を形成可能 ×：モホロジーが悪くこの上に第二のＩＩＩ族窒化物系
化合物半導体を形成不可能
合物半導体を形成可能 ×：モホロジーが悪くこの上に第二のＩＩＩ族窒化物系
化合物半導体を形成不可能
【００２５】表４の結果より、０〜１０Åの表面窒化層
を有するサファイア基板上へＭＯＣＶＤ法により形成さ
れるＡｌＮ層の膜厚は、１１３０℃の成長温度におい
て、０．０１〜２．３μｍとすることが好ましい。Ａｌ
Ｎ層の膜厚が０．０１μｍ未満である場合にはその上に
成長するＧａＮ層のモホロジーが悪化するという不具合
がある。更に好ましくは、０．１〜１．５μｍであり、
更に更に好ましくは０．２〜０．５μｍであり、最も好
ましくはほぼ０．４５μｍである。以上より、基板上に
ＭＯＣＶＤ法により形成されるＩＩＩ族窒化物系化合物
半導体層の膜厚は、既述の第一のＩＩＩ族窒化物系化合
物半導体の成長温度条件において、０．０１〜２．３μ
ｍとすることが好ましい。更に好ましくは、０．１〜
１．５μｍであり、更に更に好ましくは０．２〜０．５
μｍであり、最も好ましくはほぼ０．４５μｍである。
を有するサファイア基板上へＭＯＣＶＤ法により形成さ
れるＡｌＮ層の膜厚は、１１３０℃の成長温度におい
て、０．０１〜２．３μｍとすることが好ましい。Ａｌ
Ｎ層の膜厚が０．０１μｍ未満である場合にはその上に
成長するＧａＮ層のモホロジーが悪化するという不具合
がある。更に好ましくは、０．１〜１．５μｍであり、
更に更に好ましくは０．２〜０．５μｍであり、最も好
ましくはほぼ０．４５μｍである。以上より、基板上に
ＭＯＣＶＤ法により形成されるＩＩＩ族窒化物系化合物
半導体層の膜厚は、既述の第一のＩＩＩ族窒化物系化合
物半導体の成長温度条件において、０．０１〜２．３μ
ｍとすることが好ましい。更に好ましくは、０．１〜
１．５μｍであり、更に更に好ましくは０．２〜０．５
μｍであり、最も好ましくはほぼ０．４５μｍである。
【００２６】次に、この発明の実施例の説明をする。こ
の実施例は発光ダイオード１０であり、その構成を図１
に示す。
の実施例は発光ダイオード１０であり、その構成を図１
に示す。
【００２７】各層のスペックは次の通りである。 層 ： 組成：ドーパント （膜厚） ｐ型層 １８ ： ｐ−ＧａＮ：Ｍｇ （０．３μｍ） 発光層 １７ ： 超格子構造 量子井戸層 ： Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ （３５Å） バリア層 ： ＧａＮ （３５Å） 量子井戸層とバリア層の繰り返し数：１〜１０ ｎ型層 １６ ： ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ （４μｍ） バッファ層 １５ ： ＡｌＮ （２．３μｍ） 基板 １１ ： サファイア（ａ面） （３００μｍ）
【００２８】ｎ型層１６は発光層１７側の低電子濃度ｎ
−層とバッファ層１５側の高電子濃度ｎ＋層とからなる
２層構造とすることができる。発光層１７は超格子構造
のものに限定されない。発光素子の構成としてはシング
ルヘテロ型、ダブルヘテロ型及びホモ接合型のものなど
を用いることができる。その他、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接
合を用いて発光層を構成することもできる。発光層１７
とｐ型層１８との間にマグネシウム等のアクセプタをド
ープしたバンドギャップの広いＡｌＸＩｎＹＧａ
１−Ｘ−ＹＮ（Ｘ＝０，Ｙ＝０，Ｘ＝Ｙ＝０を含む）層
を介在させることができる。これは発光層１７中に注入
された電子がｐ型層１８に拡散するのを防止するためで
ある。ｐ型層１８を発光層１７側の低ホール濃度ｐ−層
と電極側の高ホール濃度ｐ＋層とからなる２層構造とす
ることができる。また、ｎ型層、ｐ型層を上記のような
２層構造（クラッド層、コンタクト層）とするとともに
各層の機能を向上させるために、超格子構造としてもよ
い。
−層とバッファ層１５側の高電子濃度ｎ＋層とからなる
２層構造とすることができる。発光層１７は超格子構造
のものに限定されない。発光素子の構成としてはシング
ルヘテロ型、ダブルヘテロ型及びホモ接合型のものなど
を用いることができる。その他、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接
合を用いて発光層を構成することもできる。発光層１７
とｐ型層１８との間にマグネシウム等のアクセプタをド
ープしたバンドギャップの広いＡｌＸＩｎＹＧａ
１−Ｘ−ＹＮ（Ｘ＝０，Ｙ＝０，Ｘ＝Ｙ＝０を含む）層
を介在させることができる。これは発光層１７中に注入
された電子がｐ型層１８に拡散するのを防止するためで
ある。ｐ型層１８を発光層１７側の低ホール濃度ｐ−層
と電極側の高ホール濃度ｐ＋層とからなる２層構造とす
ることができる。また、ｎ型層、ｐ型層を上記のような
２層構造（クラッド層、コンタクト層）とするとともに
各層の機能を向上させるために、超格子構造としてもよ
い。
【００２９】上記構成の発光ダイオードは次のようにし
て製造される。まず、ＭＯＣＶＤ装置の反応装置内へ水
素ガスを流通させながら当該サファイア基板を１０００
℃まで昇温させて５分間維持する。そして、基板１１を
１１３０℃まで昇温し、材料ガスとして先ずアンモニア
ガスのみを１５分間導入する。これにより、厚さ（深
さ）１００Åの表面窒化層１３が形成される。その後、
基板温度を１１３０℃に維持しながらＴＭＡを導入して
ＡｌＮ製のバッファ層１５をＭＯＣＶＤ法で成長させ、
更に基板温度を維持してｎ型層１６を形成し、それ以降
の第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層１７、１８を
常法（ＭＯＣＶＤ法）に従い形成する。この成長法にお
いては、アンモニアガスとＩＩＩ族元素のアルキル化合
物ガス、例えばトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメ
チルアルミニウム（ＴＭＡ）やトリメチルインジウム
（ＴＭＩ）とを適当な温度に加熱された基板上に供給し
て熱分解反応させ、もって所望の結晶を基板の上に成長
させる。このようにして形成された本実施例の第二のＩ
ＩＩ族窒化物系化合物半導体層はそのモホロジー及び結
晶性において好ましいものである。
て製造される。まず、ＭＯＣＶＤ装置の反応装置内へ水
素ガスを流通させながら当該サファイア基板を１０００
℃まで昇温させて５分間維持する。そして、基板１１を
１１３０℃まで昇温し、材料ガスとして先ずアンモニア
ガスのみを１５分間導入する。これにより、厚さ（深
さ）１００Åの表面窒化層１３が形成される。その後、
基板温度を１１３０℃に維持しながらＴＭＡを導入して
ＡｌＮ製のバッファ層１５をＭＯＣＶＤ法で成長させ、
更に基板温度を維持してｎ型層１６を形成し、それ以降
の第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層１７、１８を
常法（ＭＯＣＶＤ法）に従い形成する。この成長法にお
いては、アンモニアガスとＩＩＩ族元素のアルキル化合
物ガス、例えばトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメ
チルアルミニウム（ＴＭＡ）やトリメチルインジウム
（ＴＭＩ）とを適当な温度に加熱された基板上に供給し
て熱分解反応させ、もって所望の結晶を基板の上に成長
させる。このようにして形成された本実施例の第二のＩ
ＩＩ族窒化物系化合物半導体層はそのモホロジー及び結
晶性において好ましいものである。
【００３０】透光性電極１９は金を含む薄膜であり、ｐ
型層１８の上面の実質的な全面を覆って積層される。ｐ
電極２０も金を含む材料で構成されており、蒸着により
透光性電極１９の上に形成される。ｎ電極２１はエッチ
ングにより露出されたｎ−ＧａＮ層１６の面へ蒸着によ
り形成される。
型層１８の上面の実質的な全面を覆って積層される。ｐ
電極２０も金を含む材料で構成されており、蒸着により
透光性電極１９の上に形成される。ｎ電極２１はエッチ
ングにより露出されたｎ−ＧａＮ層１６の面へ蒸着によ
り形成される。
【００３１】本発明が適用される素子は上記の発光ダイ
オードに限定されるものではなく、受光ダイオード、レ
ーザダイオード、太陽電池等の光素子の他、整流器、サ
イリスタ及びトランジスタ等のバイポーラ素子、ＦＥＴ
等のユニポーラ素子並びにマイクロウェーブ素子などの
電子デバイスにも適用できる。また、これらの素子の中
間体としての積層体にも本発明は適用されるものであ
る。
オードに限定されるものではなく、受光ダイオード、レ
ーザダイオード、太陽電池等の光素子の他、整流器、サ
イリスタ及びトランジスタ等のバイポーラ素子、ＦＥＴ
等のユニポーラ素子並びにマイクロウェーブ素子などの
電子デバイスにも適用できる。また、これらの素子の中
間体としての積層体にも本発明は適用されるものであ
る。
【００３２】この発明は、上記発明の実施の形態及び実
施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の
範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲
で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の
範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲
で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【００３３】以下、次の事項を開示する。 （２１） サファイア基板を１０００〜１１８０℃に維
持して、該基板上にＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の窒
素材料元となる第１のガスを流通させて、前記基板表面
に厚さが３００Å以下の表面窒化層を形成し、続いて、
前記第１のガスと共に前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導
体のＩＩＩ族元素材料元となる第２のガスを流通させ
て、膜厚が０．０１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化
合物半導体層を形成する、ことを特徴とするＩＩＩ族窒
化物系化合物半導体素子の製造方法。 （２２） 前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであ
り、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２
〜３．２μｍである、ことを特徴とする（２１）に記載
の製造方法。 （２３） 前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、
前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜
２．３μｍである、ことを特徴とする（２１）に記載の
製造方法。 （２４） 前記成長温度が１０５０〜１１８０℃であ
る、ことを特徴とする請求項１〜１４、（２１）〜（２
３）のいずれかに記載の製造方法。 （２５） 前記成長温度が１１１０〜１１５０℃であ
る、ことを特徴とする請求項１〜１４、（２１）〜（２
３）のいずれかに記載の製造方法。 （２６） 前記膜厚が１．５〜３．０μｍである、こと
を特徴とする請求項２、１１及び（２２）のいずれかに
記載の製造方法。 （２７） 前記膜厚が２．０〜２．７μｍである、こと
を特徴とする請求項２、１１及び（２２）のいずれかに
記載の製造方法。 （２８） 前記膜厚が０．０１〜１．７μｍである、こ
とを特徴とする請求項３、１２及び（２３）のいずれか
に記載の製造方法。 （２９） 前記膜厚が０．３〜１．０μｍである、こと
を特徴とする請求項３、１２及び（２３）のいずれかに
記載の製造方法。 （３１） ３００Å以下の表面窒化層厚を持つ基板の
上に１０００〜１１８０℃の成長温度で形成され、膜厚
が０．０１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化合物半導
体層を含む、ことを特徴とするＩＩＩ族窒化物系化合物
半導体素子。 （３２） 前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであ
り、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２
〜３．２μｍである、ことを特徴とする（３１）に記載
の素子。 （３３） 前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、
前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜
２．３μｍである、ことを特徴とする（３１）に記載の
素子。 （３４） 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長
速度が１０〜２５０ｎｍ／分である、ことを特徴とする
（３１）〜（３３）のいずれかに記載の素子。 （３５） 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長
時の圧力が２５００〜４００００Ｐａである、ことを特
徴とする（３１）〜（３３）のいずれかに記載の素子。 （３６） 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はＡｌ
ＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）からなる、ことを特徴と
する（３１）〜（３５）のいずれかに記載の素子。 （３７） 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はＡｌ
Ｎからなる、ことを特徴とする（３６）に記載の素子。 （３８） 前記基板はサファイアである、ことを特徴と
する（３１）〜（３７）のいずれかに記載の素子。 （３９） 前記サファイア基板のａ面に前記ＩＩＩ族窒
化物系化合物半導体層が形成される、ことを特徴とする
（３８）に記載の素子。 （４０） ３００Å以下の表面窒化層厚を持つサファイ
ア基板の上に形成された膜厚が０．０１〜３．２μｍの
第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層と、該第一のＩ
ＩＩ族窒化物系化合物半導体層の上に形成された第二の
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を備えてなるＩＩＩ族
窒化物系化合物半導体素子において、前記第一と第二の
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層は実質的に同じ成長温
度により、若しくは前者の成長温度を後者の成長温度よ
り高くして、ＭＯＣＶＤ法で形成される、ことを特徴と
するＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子。 （４１） 前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであ
り、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２
〜３．２μｍである、ことを特徴とする（４０）に記載
の素子。 （４２） 前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、
前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜
２．３μｍである、ことを特徴とする（４０）に記載の
素子。 （４３） ３０〜９０秒間窒化処理されたサファイア基
板と、該窒化処理しされたサファイア基板の上に１００
０〜１１８０℃で形成されたＩＩＩ族窒化物系化合物半
導体層を含む、ことを特徴とするＩＩＩ族窒化物系化合
物半導体素子。 （４４） 前記窒化処理の時間が３０秒以上６０秒未満
である、ことを特徴とする（４３）に記載の素子。 （５１） サファイア基板を１０００〜１１８０℃に維
持して、該基板上にＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の窒
素材料元となる第１のガスを流通させて、前記基板表面
に厚さが３００Å以下の表面窒化層を形成し、続いて、
前記第１のガスと共に前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導
体のＩＩＩ族元素材料元となる第２のガスを流通させ
て、膜厚が０．０１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化
合物半導体層を形成する、ことにより得られるＩＩＩ族
窒化物系化合物半導体素子。 （５２） 前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであ
り、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２
〜３．２μｍである、ことを特徴とする（５１）に記載
の素子。 （５３） 前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、
前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜
２．３μｍである、ことを特徴とする（５１）に記載の
素子。 （５４） 前記成長温度が１０５０〜１１８０℃であ
る、ことを特徴とする（３１）〜（５３）のいずれかに
記載の素子。 （５５） 前記成長温度が１１１０〜１１５０℃であ
る、ことを特徴とする（３１）（５３）のいずれかに記
載の素子。 （５６） 前記膜厚が１．５〜３．０μｍである、こと
を特徴とする（３２）、（４１）及び（５２）のいずれ
かに記載の素子。 （５７） 前記膜厚が２．０〜２．７μｍである、こと
を特徴とする（３２）、（４１）及び（５２）のいずれ
かに記載の素子。 （５８） 前記膜厚が０．０１〜１．７μｍである、こ
とを特徴とする（３３）、（４４２）及び（５３）のい
ずれかに記載の素子。 （５９） 前記膜厚が０．３〜１．０μｍである、こと
を特徴とする請求項（３３）、（４２）及び（５３）の
いずれかに記載の素子。 （３７−１） 前記ＡｌＮ層の上にＧａＮ層が形成され
ている、ことを特徴とする（３７）に記載の素子。 （６１） ３００Å以下の表面窒化層厚を持つ基板の上
に１０００〜１１８０℃の成長温度で膜厚が０．０１〜
３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を成長さ
せるステップを含む、ことを特徴とする積層体の製造方
法。 （６２） 前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであ
り、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２
〜３．２μｍである、ことを特徴とする（６１）に記載
の製造方法。 （６３） 前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、
前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜
２．３μｍである、ことを特徴とする（６１）に記載の
製造方法。 （６４） 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長
速度が１０〜２５０ｎｍ／分である、ことを特徴とする
（６１）〜（６３）のいずれかに記載の製造方法。 （６５） 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長
時の圧力が２５００〜４００００Ｐａである、ことを特
徴とする（６１）〜（６３）のいずれかに記載の製造方
法。 （６６） 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はＡｌ
ＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）からなる、ことを特徴と
する（６１）〜（６５）のいずれかに記載の製造方法。 （６７） 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はＡｌ
Ｎからなる、ことを特徴とする（６６）に記載の製造方
法。 （６８） 前記基板はサファイアである、ことを特徴と
する（６１）〜（６７）のいずれかに記載の製造方法。 （６９） 前記サファイア基板のａ面に前記ＩＩＩ族窒
化物系化合物半導体層が形成される、ことを特徴とする
（６８）に記載の製造方法。 （７０） ３００Å以下の表面窒化層厚を持つサファイ
ア基板の上に膜厚が０．０１〜３．２μｍの第一のＩＩ
Ｉ族窒化物系化合物半導体層を形成し、該第一のＩＩＩ
族窒化物系化合物半導体層の上に第二のＩＩＩ族窒化物
系化合物半導体層を形成するＩＩＩ族窒化物系化合物半
導体素子の製造方法において、前記第一と第二のＩＩＩ
族窒化物系化合物半導体層は実質的に同じ成長温度によ
り、若しくは前者の成長温度を後者の成長温度より高く
して、ＭＯＣＶＤ法で形成される、ことを特徴とする積
層体の製造方法。 （７１） 前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであ
り、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２
〜３．２μｍである、ことを特徴とする（７０）に記載
の製造方法。 （７２） 前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、
前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜
２．３μｍである、ことを特徴とする（７０）に記載の
製造方法。 （７３） サファイア基板を３０〜９０秒間窒化処理す
る工程と、該窒化処理したサファイア基板の上に１００
０〜１１８０℃でＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を成
長させる工程を含む、ことを特徴とする積層体の製造方
法。 （７４） 前記窒化処理の時間が３０秒以上６０秒未満
である、ことを特徴とする（７３）に記載の製造方法。 （８１） サファイア基板を１０００〜１１８０℃に維
持して、該基板上にＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の窒
素材料元となる第１のガスを流通させて、前記基板表面
に厚さが３００Å以下の表面窒化層を形成し、続いて、
前記第１のガスと共に前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導
体のＩＩＩ族元素材料元となる第２のガスを流通させ
て、膜厚が０．０１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化
合物半導体層を形成する、ことを特徴とする積層体の製
造方法。 （８２） 前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであ
り、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２
〜３．２μｍである、ことを特徴とする（８１）に記載
の製造方法。 （８３） 前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、
前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜
２．３μｍである、ことを特徴とする（８１）に記載の
製造方法。 （８４） 前記成長温度が１０５０〜１１８０℃であ
る、ことを特徴とする（６１）〜（８３）のいずれかに
記載の製造方法。 （８５） 前記成長温度が１１１０〜１１５０℃であ
る、ことを特徴とする（６１）〜（８３）のいずれかに
記載の製造方法。 （８６） 前記膜厚が１．５〜３．０μｍである、こと
を特徴とする（６２）、（７１）及び（８２）のいずれ
かに記載の製造方法。 （８７） 前記膜厚が２．０〜２．７μｍである、こと
を特徴とする（６２）、（７１）及び（８２）のいずれ
かに記載の製造方法。 （８８） 前記膜厚が０．０１〜１．７μｍである、こ
とを特徴とする（６３）、（７２）及び（８３）のいず
れかに記載の製造方法。 （８９） 前記膜厚が０．３〜１．０μｍである、こと
を特徴とする（６３）、（７２）及び（８３）のいずれ
かに記載の製造方法。 （９１） ３００Å以下の表面窒化層厚を持つ基板の上
に１０００〜１１８０℃の成長温度で形成され、膜厚が
０．０１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化合物半導体
層を含む、ことを特徴とする積層体。 （９２） 前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであ
り、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２
〜３．２μｍである、ことを特徴とする（９１）に記載
の積層体。 （９３） 前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、
前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜
２．３μｍである、ことを特徴とする（９１）に記載の
積層体。 （９４） 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長
速度が１０〜２５０ｎｍ／分である、ことを特徴とする
（９１）〜（９３）のいずれかに記載の積層体。 （９５） 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長
時の圧力が２５００〜４００００Ｐａである、ことを特
徴とする（９１）〜（９３）のいずれかに記載の積層
体。 （９６） 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はＡｌ
ＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）からなる、ことを特徴と
する（９１）〜（９５）のいずれかに記載の積層体。 （９７） 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はＡｌ
Ｎからなる、ことを特徴とする（９６）に記載の積層
体。 （９８） 前記基板はサファイアである、ことを特徴と
する（９１）〜（９７）のいずれかに記載の積層体。 （９９） 前記サファイア基板のａ面に前記ＩＩＩ族窒
化物系化合物半導体層が形成される、ことを特徴とする
（９８）に記載の積層体。 （１００） ３００Å以下の表面窒化層厚を持つサファ
イア基板の上に形成された膜厚が０．０１〜３．２μｍ
の第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層と、該第一の
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の上に形成された第二
のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を備えてなる積層体
において、前記第一と第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半
導体層は実質的に同じ成長温度により、若しくは前者の
成長温度を後者の成長温度より高くして、ＭＯＣＶＤ法
で形成される、ことを特徴とする積層体。 （１０１） 前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åで
あり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．
２〜３．２μｍである、ことを特徴とする（１００）に
記載の積層体。 （１０２） 前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であ
り、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０
１〜２．３μｍである、ことを特徴とする（１００）に
記載の積層体。 （１０３） ３０〜９０秒間窒化処理されたサファイア
基板と、該窒化処理しされたサファイア基板の上に１０
００〜１１８０℃で形成されたＩＩＩ族窒化物系化合物
半導体層を含む、ことを特徴とする積層体。 （１０４） 前記窒化処理の時間が３０秒以上６０秒未
満である、ことを特徴とする（１０３）に記載の積層
体。 （１１１） サファイア基板を１０００〜１１８０℃に
維持して、該基板上にＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の
窒素材料元となる第１のガスを流通させて、前記基板表
面に厚さが３００Å以下の表面窒化層を形成し、続い
て、前記第１のガスと共に前記ＩＩＩ族窒化物系化合物
半導体のＩＩＩ族元素材料元となる第２のガスを流通さ
せて、膜厚が０．０１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系
化合物半導体層を形成する、ことにより得られるＩＩＩ
族窒化物系化合物半導体積層体。 （１１２） 前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åで
あり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．
２〜３．２μｍである、ことを特徴とする（１１１）に
記載の積層体。 （１１３） 前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であ
り、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０
１〜２．３μｍである、ことを特徴とする（１１１）に
記載の積層体。 （１１４） 前記成長温度が１０５０〜１１８０℃であ
る、ことを特徴とする（９１）〜（１１３）のいずれか
に記載の積層体。 （１１５） 前記成長温度が１１１０〜１１５０℃であ
る、ことを特徴とする（９１）（１１３）のいずれかに
記載の積層体。 （１１６） 前記膜厚が１．５〜３．０μｍである、こ
とを特徴とする（９２）、（１０１）及び（１１２）の
いずれかに記載の積層体。 （１１７） 前記膜厚が２．０〜２．７μｍである、こ
とを特徴とする（９２）、（１０１）及び（１１２）の
いずれかに記載の積層体。 （１１８） 前記膜厚が０．０１〜１．７μｍである、
ことを特徴とする（９３）、（１０４２）及び（１１
３）のいずれかに記載の積層体。 （１１９） 前記膜厚が０．３〜１．０μｍである、こ
とを特徴とする請求項（９３）、（１０２）及び（１１
３）のいずれかに記載の積層体。 （９７−１） 前記ＡｌＮ層の上にＧａＮ層が形成され
ている、ことを特徴とする（９７）に記載の積層体。
持して、該基板上にＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の窒
素材料元となる第１のガスを流通させて、前記基板表面
に厚さが３００Å以下の表面窒化層を形成し、続いて、
前記第１のガスと共に前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導
体のＩＩＩ族元素材料元となる第２のガスを流通させ
て、膜厚が０．０１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化
合物半導体層を形成する、ことを特徴とするＩＩＩ族窒
化物系化合物半導体素子の製造方法。 （２２） 前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであ
り、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２
〜３．２μｍである、ことを特徴とする（２１）に記載
の製造方法。 （２３） 前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、
前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜
２．３μｍである、ことを特徴とする（２１）に記載の
製造方法。 （２４） 前記成長温度が１０５０〜１１８０℃であ
る、ことを特徴とする請求項１〜１４、（２１）〜（２
３）のいずれかに記載の製造方法。 （２５） 前記成長温度が１１１０〜１１５０℃であ
る、ことを特徴とする請求項１〜１４、（２１）〜（２
３）のいずれかに記載の製造方法。 （２６） 前記膜厚が１．５〜３．０μｍである、こと
を特徴とする請求項２、１１及び（２２）のいずれかに
記載の製造方法。 （２７） 前記膜厚が２．０〜２．７μｍである、こと
を特徴とする請求項２、１１及び（２２）のいずれかに
記載の製造方法。 （２８） 前記膜厚が０．０１〜１．７μｍである、こ
とを特徴とする請求項３、１２及び（２３）のいずれか
に記載の製造方法。 （２９） 前記膜厚が０．３〜１．０μｍである、こと
を特徴とする請求項３、１２及び（２３）のいずれかに
記載の製造方法。 （３１） ３００Å以下の表面窒化層厚を持つ基板の
上に１０００〜１１８０℃の成長温度で形成され、膜厚
が０．０１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化合物半導
体層を含む、ことを特徴とするＩＩＩ族窒化物系化合物
半導体素子。 （３２） 前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであ
り、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２
〜３．２μｍである、ことを特徴とする（３１）に記載
の素子。 （３３） 前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、
前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜
２．３μｍである、ことを特徴とする（３１）に記載の
素子。 （３４） 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長
速度が１０〜２５０ｎｍ／分である、ことを特徴とする
（３１）〜（３３）のいずれかに記載の素子。 （３５） 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長
時の圧力が２５００〜４００００Ｐａである、ことを特
徴とする（３１）〜（３３）のいずれかに記載の素子。 （３６） 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はＡｌ
ＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）からなる、ことを特徴と
する（３１）〜（３５）のいずれかに記載の素子。 （３７） 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はＡｌ
Ｎからなる、ことを特徴とする（３６）に記載の素子。 （３８） 前記基板はサファイアである、ことを特徴と
する（３１）〜（３７）のいずれかに記載の素子。 （３９） 前記サファイア基板のａ面に前記ＩＩＩ族窒
化物系化合物半導体層が形成される、ことを特徴とする
（３８）に記載の素子。 （４０） ３００Å以下の表面窒化層厚を持つサファイ
ア基板の上に形成された膜厚が０．０１〜３．２μｍの
第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層と、該第一のＩ
ＩＩ族窒化物系化合物半導体層の上に形成された第二の
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を備えてなるＩＩＩ族
窒化物系化合物半導体素子において、前記第一と第二の
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層は実質的に同じ成長温
度により、若しくは前者の成長温度を後者の成長温度よ
り高くして、ＭＯＣＶＤ法で形成される、ことを特徴と
するＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子。 （４１） 前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであ
り、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２
〜３．２μｍである、ことを特徴とする（４０）に記載
の素子。 （４２） 前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、
前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜
２．３μｍである、ことを特徴とする（４０）に記載の
素子。 （４３） ３０〜９０秒間窒化処理されたサファイア基
板と、該窒化処理しされたサファイア基板の上に１００
０〜１１８０℃で形成されたＩＩＩ族窒化物系化合物半
導体層を含む、ことを特徴とするＩＩＩ族窒化物系化合
物半導体素子。 （４４） 前記窒化処理の時間が３０秒以上６０秒未満
である、ことを特徴とする（４３）に記載の素子。 （５１） サファイア基板を１０００〜１１８０℃に維
持して、該基板上にＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の窒
素材料元となる第１のガスを流通させて、前記基板表面
に厚さが３００Å以下の表面窒化層を形成し、続いて、
前記第１のガスと共に前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導
体のＩＩＩ族元素材料元となる第２のガスを流通させ
て、膜厚が０．０１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化
合物半導体層を形成する、ことにより得られるＩＩＩ族
窒化物系化合物半導体素子。 （５２） 前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであ
り、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２
〜３．２μｍである、ことを特徴とする（５１）に記載
の素子。 （５３） 前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、
前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜
２．３μｍである、ことを特徴とする（５１）に記載の
素子。 （５４） 前記成長温度が１０５０〜１１８０℃であ
る、ことを特徴とする（３１）〜（５３）のいずれかに
記載の素子。 （５５） 前記成長温度が１１１０〜１１５０℃であ
る、ことを特徴とする（３１）（５３）のいずれかに記
載の素子。 （５６） 前記膜厚が１．５〜３．０μｍである、こと
を特徴とする（３２）、（４１）及び（５２）のいずれ
かに記載の素子。 （５７） 前記膜厚が２．０〜２．７μｍである、こと
を特徴とする（３２）、（４１）及び（５２）のいずれ
かに記載の素子。 （５８） 前記膜厚が０．０１〜１．７μｍである、こ
とを特徴とする（３３）、（４４２）及び（５３）のい
ずれかに記載の素子。 （５９） 前記膜厚が０．３〜１．０μｍである、こと
を特徴とする請求項（３３）、（４２）及び（５３）の
いずれかに記載の素子。 （３７−１） 前記ＡｌＮ層の上にＧａＮ層が形成され
ている、ことを特徴とする（３７）に記載の素子。 （６１） ３００Å以下の表面窒化層厚を持つ基板の上
に１０００〜１１８０℃の成長温度で膜厚が０．０１〜
３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を成長さ
せるステップを含む、ことを特徴とする積層体の製造方
法。 （６２） 前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであ
り、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２
〜３．２μｍである、ことを特徴とする（６１）に記載
の製造方法。 （６３） 前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、
前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜
２．３μｍである、ことを特徴とする（６１）に記載の
製造方法。 （６４） 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長
速度が１０〜２５０ｎｍ／分である、ことを特徴とする
（６１）〜（６３）のいずれかに記載の製造方法。 （６５） 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長
時の圧力が２５００〜４００００Ｐａである、ことを特
徴とする（６１）〜（６３）のいずれかに記載の製造方
法。 （６６） 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はＡｌ
ＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）からなる、ことを特徴と
する（６１）〜（６５）のいずれかに記載の製造方法。 （６７） 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はＡｌ
Ｎからなる、ことを特徴とする（６６）に記載の製造方
法。 （６８） 前記基板はサファイアである、ことを特徴と
する（６１）〜（６７）のいずれかに記載の製造方法。 （６９） 前記サファイア基板のａ面に前記ＩＩＩ族窒
化物系化合物半導体層が形成される、ことを特徴とする
（６８）に記載の製造方法。 （７０） ３００Å以下の表面窒化層厚を持つサファイ
ア基板の上に膜厚が０．０１〜３．２μｍの第一のＩＩ
Ｉ族窒化物系化合物半導体層を形成し、該第一のＩＩＩ
族窒化物系化合物半導体層の上に第二のＩＩＩ族窒化物
系化合物半導体層を形成するＩＩＩ族窒化物系化合物半
導体素子の製造方法において、前記第一と第二のＩＩＩ
族窒化物系化合物半導体層は実質的に同じ成長温度によ
り、若しくは前者の成長温度を後者の成長温度より高く
して、ＭＯＣＶＤ法で形成される、ことを特徴とする積
層体の製造方法。 （７１） 前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであ
り、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２
〜３．２μｍである、ことを特徴とする（７０）に記載
の製造方法。 （７２） 前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、
前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜
２．３μｍである、ことを特徴とする（７０）に記載の
製造方法。 （７３） サファイア基板を３０〜９０秒間窒化処理す
る工程と、該窒化処理したサファイア基板の上に１００
０〜１１８０℃でＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を成
長させる工程を含む、ことを特徴とする積層体の製造方
法。 （７４） 前記窒化処理の時間が３０秒以上６０秒未満
である、ことを特徴とする（７３）に記載の製造方法。 （８１） サファイア基板を１０００〜１１８０℃に維
持して、該基板上にＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の窒
素材料元となる第１のガスを流通させて、前記基板表面
に厚さが３００Å以下の表面窒化層を形成し、続いて、
前記第１のガスと共に前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導
体のＩＩＩ族元素材料元となる第２のガスを流通させ
て、膜厚が０．０１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化
合物半導体層を形成する、ことを特徴とする積層体の製
造方法。 （８２） 前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであ
り、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２
〜３．２μｍである、ことを特徴とする（８１）に記載
の製造方法。 （８３） 前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、
前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜
２．３μｍである、ことを特徴とする（８１）に記載の
製造方法。 （８４） 前記成長温度が１０５０〜１１８０℃であ
る、ことを特徴とする（６１）〜（８３）のいずれかに
記載の製造方法。 （８５） 前記成長温度が１１１０〜１１５０℃であ
る、ことを特徴とする（６１）〜（８３）のいずれかに
記載の製造方法。 （８６） 前記膜厚が１．５〜３．０μｍである、こと
を特徴とする（６２）、（７１）及び（８２）のいずれ
かに記載の製造方法。 （８７） 前記膜厚が２．０〜２．７μｍである、こと
を特徴とする（６２）、（７１）及び（８２）のいずれ
かに記載の製造方法。 （８８） 前記膜厚が０．０１〜１．７μｍである、こ
とを特徴とする（６３）、（７２）及び（８３）のいず
れかに記載の製造方法。 （８９） 前記膜厚が０．３〜１．０μｍである、こと
を特徴とする（６３）、（７２）及び（８３）のいずれ
かに記載の製造方法。 （９１） ３００Å以下の表面窒化層厚を持つ基板の上
に１０００〜１１８０℃の成長温度で形成され、膜厚が
０．０１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化合物半導体
層を含む、ことを特徴とする積層体。 （９２） 前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであ
り、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２
〜３．２μｍである、ことを特徴とする（９１）に記載
の積層体。 （９３） 前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、
前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜
２．３μｍである、ことを特徴とする（９１）に記載の
積層体。 （９４） 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長
速度が１０〜２５０ｎｍ／分である、ことを特徴とする
（９１）〜（９３）のいずれかに記載の積層体。 （９５） 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長
時の圧力が２５００〜４００００Ｐａである、ことを特
徴とする（９１）〜（９３）のいずれかに記載の積層
体。 （９６） 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はＡｌ
ＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）からなる、ことを特徴と
する（９１）〜（９５）のいずれかに記載の積層体。 （９７） 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はＡｌ
Ｎからなる、ことを特徴とする（９６）に記載の積層
体。 （９８） 前記基板はサファイアである、ことを特徴と
する（９１）〜（９７）のいずれかに記載の積層体。 （９９） 前記サファイア基板のａ面に前記ＩＩＩ族窒
化物系化合物半導体層が形成される、ことを特徴とする
（９８）に記載の積層体。 （１００） ３００Å以下の表面窒化層厚を持つサファ
イア基板の上に形成された膜厚が０．０１〜３．２μｍ
の第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層と、該第一の
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の上に形成された第二
のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を備えてなる積層体
において、前記第一と第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半
導体層は実質的に同じ成長温度により、若しくは前者の
成長温度を後者の成長温度より高くして、ＭＯＣＶＤ法
で形成される、ことを特徴とする積層体。 （１０１） 前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åで
あり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．
２〜３．２μｍである、ことを特徴とする（１００）に
記載の積層体。 （１０２） 前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であ
り、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０
１〜２．３μｍである、ことを特徴とする（１００）に
記載の積層体。 （１０３） ３０〜９０秒間窒化処理されたサファイア
基板と、該窒化処理しされたサファイア基板の上に１０
００〜１１８０℃で形成されたＩＩＩ族窒化物系化合物
半導体層を含む、ことを特徴とする積層体。 （１０４） 前記窒化処理の時間が３０秒以上６０秒未
満である、ことを特徴とする（１０３）に記載の積層
体。 （１１１） サファイア基板を１０００〜１１８０℃に
維持して、該基板上にＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の
窒素材料元となる第１のガスを流通させて、前記基板表
面に厚さが３００Å以下の表面窒化層を形成し、続い
て、前記第１のガスと共に前記ＩＩＩ族窒化物系化合物
半導体のＩＩＩ族元素材料元となる第２のガスを流通さ
せて、膜厚が０．０１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系
化合物半導体層を形成する、ことにより得られるＩＩＩ
族窒化物系化合物半導体積層体。 （１１２） 前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åで
あり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．
２〜３．２μｍである、ことを特徴とする（１１１）に
記載の積層体。 （１１３） 前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であ
り、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０
１〜２．３μｍである、ことを特徴とする（１１１）に
記載の積層体。 （１１４） 前記成長温度が１０５０〜１１８０℃であ
る、ことを特徴とする（９１）〜（１１３）のいずれか
に記載の積層体。 （１１５） 前記成長温度が１１１０〜１１５０℃であ
る、ことを特徴とする（９１）（１１３）のいずれかに
記載の積層体。 （１１６） 前記膜厚が１．５〜３．０μｍである、こ
とを特徴とする（９２）、（１０１）及び（１１２）の
いずれかに記載の積層体。 （１１７） 前記膜厚が２．０〜２．７μｍである、こ
とを特徴とする（９２）、（１０１）及び（１１２）の
いずれかに記載の積層体。 （１１８） 前記膜厚が０．０１〜１．７μｍである、
ことを特徴とする（９３）、（１０４２）及び（１１
３）のいずれかに記載の積層体。 （１１９） 前記膜厚が０．３〜１．０μｍである、こ
とを特徴とする請求項（９３）、（１０２）及び（１１
３）のいずれかに記載の積層体。 （９７−１） 前記ＡｌＮ層の上にＧａＮ層が形成され
ている、ことを特徴とする（９７）に記載の積層体。
【図１】図１はこの発明の実施例の発光ダイオードを示
す。
す。
１０ 発光ダイオード １３ 表面窒化層 １５ バッファ層 １６ ｎ型層 １７ 発光層 １８ ｐ型層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野杁 静代 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 千代 敏明 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 伊藤 潤 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 浅見 慎也 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 CA05 CA34 CA40 CA46 CA65 CA77 5F045 AA04 AB14 AB17 AC08 AC12 AD15 AE23 AE25 AF09 BB02 BB05 BB08 CA10 DA53 HA06
Claims (14)
- 【請求項１】 ３００Å以下の表面窒化層厚を持つ基板
の上に１０００〜１１８０℃の成長温度で膜厚が０．０
１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を成
長させるステップを含む、ことを特徴とするＩＩＩ族窒
化物系化合物半導体素子の製造方法。 - 【請求項２】 前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Å
であり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が
１．２〜３．２μｍである、ことを特徴とする請求項１
に記載の製造方法。 - 【請求項３】 前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であ
り、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０
１〜２．３μｍである、ことを特徴とする請求項１に記
載の製造方法。 - 【請求項４】 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の
成長速度が１０〜２５０ｎｍ／分である、ことを特徴と
する請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。 - 【請求項５】 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の
成長時の圧力が２５００〜４００００Ｐａである、こと
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の製造方
法。 - 【請求項６】 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層は
ＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）からなる、ことを特
徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。 - 【請求項７】 前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層は
ＡｌＮからなる、ことを特徴とする請求項６に記載の製
造方法。 - 【請求項８】 前記基板はサファイアである、ことを特
徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の製造方法。 - 【請求項９】 前記サファイア基板のａ面に前記ＩＩＩ
族窒化物系化合物半導体層が形成される、ことを特徴と
する請求項８に記載の製造方法。 - 【請求項１０】 ３００Å以下の表面窒化層厚を持つサ
ファイア基板の上に膜厚が０．０１〜３．２μｍの第一
のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を形成し、該第一の
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の上に第二のＩＩＩ族
窒化物系化合物半導体層を形成するＩＩＩ族窒化物系化
合物半導体素子の製造方法において、前記第一と第二の
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層は実質的に同じ成長温
度により、若しくは前者の成長温度を後者の成長温度よ
り高くして、ＭＯＣＶＤ法で形成される、ことを特徴と
するＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。 - 【請求項１１】 前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００
Åであり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が
１．２〜３．２μｍである、ことを特徴とする請求項１
０に記載の製造方法。 - 【請求項１２】 前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満で
あり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．
０１〜２．３μｍである、ことを特徴とする請求項１０
に記載の製造方法。 - 【請求項１３】 サファイア基板を３０〜９０秒間窒化
処理する工程と、該窒化処理したサファイア基板の上に
１０００〜１１８０℃でＩＩＩ族窒化物系化合物半導体
層を成長させる工程を含む、ことを特徴とするＩＩＩ族
窒化物系化合物半導体素子の製造方法。 - 【請求項１４】 前記窒化処理の時間が３０秒以上６０
秒未満である、ことを特徴とする請求項１３に記載の製
造方法。
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Cited By (12)
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|---|---|---|---|---|
| JP2002187800A (ja) * | 2000-10-13 | 2002-07-05 | Ngk Insulators Ltd | Ｉｉｉ族窒化物エピタキシャル基板及びその使用方法 |
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| JP2004179368A (ja) * | 2002-11-27 | 2004-06-24 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 発光サイリスタおよび発光素子アレイチップ |
| JP2004193617A (ja) * | 2002-12-11 | 2004-07-08 | Lumileds Lighting Us Llc | 通常の低温核生成層なしでのミスマッチした基板上におけるｉｉｉ族窒化物フィルムの成長 |
| US6838706B2 (en) | 2000-07-03 | 2005-01-04 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Group III nitride compound semiconductor light-emitting device which emits light having a wavelength in a range from 360 to 550 NM |
| US7030414B2 (en) | 2001-04-25 | 2006-04-18 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | III group nitride compound semiconductor luminescent element |
| JP2009130364A (ja) * | 2007-11-23 | 2009-06-11 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | 窒化物半導体発光素子及びその製造方法 |
| US7932107B2 (en) | 2006-12-15 | 2011-04-26 | Hitachi Cable, Ltd. | Method for growing nitride semiconductor |
| JP2017055116A (ja) * | 2015-09-11 | 2017-03-16 | 国立大学法人三重大学 | 窒化物半導体基板の製造方法、窒化物半導体基板およびその加熱装置 |
-
1999
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Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6838706B2 (en) | 2000-07-03 | 2005-01-04 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Group III nitride compound semiconductor light-emitting device which emits light having a wavelength in a range from 360 to 550 NM |
| JP2002187800A (ja) * | 2000-10-13 | 2002-07-05 | Ngk Insulators Ltd | Ｉｉｉ族窒化物エピタキシャル基板及びその使用方法 |
| US6727164B2 (en) | 2001-02-02 | 2004-04-27 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for fabricating a semiconducting nitride film, susceptor tray, and apparatus for fabricating a semiconducting nitride film |
| JP2002231645A (ja) * | 2001-02-02 | 2002-08-16 | Ngk Insulators Ltd | 窒化物半導体膜の製造方法 |
| US7030414B2 (en) | 2001-04-25 | 2006-04-18 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | III group nitride compound semiconductor luminescent element |
| JP2002362999A (ja) * | 2001-06-05 | 2002-12-18 | Ngk Insulators Ltd | Ｉｉｉ族窒化物膜の製造方法、ｉｉｉ族窒化物膜製造用サファイア単結晶基板、及びエピタキシャル成長用基板 |
| JP2002367917A (ja) * | 2001-06-12 | 2002-12-20 | Ngk Insulators Ltd | Ｉｉｉ族窒化物膜の製造方法、ｉｉｉ族窒化物膜製造用サファイア単結晶基板、及びエピタキシャル成長用基板 |
| JP2004142953A (ja) * | 2001-09-28 | 2004-05-20 | Ngk Insulators Ltd | Ｉｉｉ族窒化物エピタキシャル基板、ｉｉｉ族窒化物素子用エピタキシャル基板及びｉｉｉ族窒化物素子 |
| JP2004179368A (ja) * | 2002-11-27 | 2004-06-24 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 発光サイリスタおよび発光素子アレイチップ |
| JP2004193617A (ja) * | 2002-12-11 | 2004-07-08 | Lumileds Lighting Us Llc | 通常の低温核生成層なしでのミスマッチした基板上におけるｉｉｉ族窒化物フィルムの成長 |
| US7932107B2 (en) | 2006-12-15 | 2011-04-26 | Hitachi Cable, Ltd. | Method for growing nitride semiconductor |
| JP2009130364A (ja) * | 2007-11-23 | 2009-06-11 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | 窒化物半導体発光素子及びその製造方法 |
| US8253125B2 (en) | 2007-11-23 | 2012-08-28 | Samsung Led Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same |
| JP2017055116A (ja) * | 2015-09-11 | 2017-03-16 | 国立大学法人三重大学 | 窒化物半導体基板の製造方法、窒化物半導体基板およびその加熱装置 |
| WO2017043628A1 (ja) * | 2015-09-11 | 2017-03-16 | 国立大学法人三重大学 | 窒化物半導体基板の製造方法、窒化物半導体基板およびその加熱装置 |
| JP2018046283A (ja) * | 2015-09-11 | 2018-03-22 | 国立大学法人三重大学 | 窒化物半導体基板の製造方法 |
| JP2018056568A (ja) * | 2015-09-11 | 2018-04-05 | 国立大学法人三重大学 | 窒化物半導体基板の製造方法 |
| US10260146B2 (en) | 2015-09-11 | 2019-04-16 | Mie University | Method for manufacturing nitride semiconductor substrate |
| EP3349238A4 (en) * | 2015-09-11 | 2019-07-10 | Mie University | METHOD FOR PRODUCING A NITRIDE SUBSTRATE SUBSTRATE, NITRIDE SUBSTRATE SUBSTRATE AND DEVICE FOR HEATING THE SAME |
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