JP2001168387A - Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子 - Google Patents
Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子Info
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- JP2001168387A JP2001168387A JP2000191779A JP2000191779A JP2001168387A JP 2001168387 A JP2001168387 A JP 2001168387A JP 2000191779 A JP2000191779 A JP 2000191779A JP 2000191779 A JP2000191779 A JP 2000191779A JP 2001168387 A JP2001168387 A JP 2001168387A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 テクスチャー構造、断面台形状、若しくはピ
ット状の表面形状を有する下地層においてIII族窒化物
系化合物半導体からの光を実質的に全反射させる。 【構成】 下地層におけるテクスチャー構造、断面台形
状、若しくはピット状の表面の上に、チタン、ジルコニ
ウム、ハフニウム及びタンタルから選ばれる１種又は２
種以上の金属の窒化物からなる反射層を形成する。下地
層の表面構造が反映されてこの反射層の表面もテクスチ
ャー構造、断面台形状、若しくはピット状である。
ット状の表面形状を有する下地層においてIII族窒化物
系化合物半導体からの光を実質的に全反射させる。 【構成】 下地層におけるテクスチャー構造、断面台形
状、若しくはピット状の表面の上に、チタン、ジルコニ
ウム、ハフニウム及びタンタルから選ばれる１種又は２
種以上の金属の窒化物からなる反射層を形成する。下地
層の表面構造が反映されてこの反射層の表面もテクスチ
ャー構造、断面台形状、若しくはピット状である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はIII族窒化物系化合物半
導体素子に関する。
導体素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】III族窒化物系化合物半導体素子は発光
ダイオード等の発光素子に用いられる。かかる発光素子
では、例えばサファイア製の基板表面に素子機能を有す
るIII族窒化物系化合物半導体層をエピタキシャル成長
させた構成である。
ダイオード等の発光素子に用いられる。かかる発光素子
では、例えばサファイア製の基板表面に素子機能を有す
るIII族窒化物系化合物半導体層をエピタキシャル成長
させた構成である。
【０００３】しかしながら、サファイア基板とIII族窒
化物系化合物半導体層では熱膨張係数や格子定数が異な
るので、サファイア基板とIII族窒化物系化合物半導体
層との間に歪みが生じる。この歪みの為に生ずる現象と
して、サファイア基板とIII族窒化物系化合物半導体層
の積層体にそりが発生する。このそりがあまりにも大き
くなると、半導体の結晶性が損なわれたり半導体層にク
ラックが入るおそれのあることはもとより、素子作製時
のアライメント調整にも不具合が生じる。そのため、従
来ではいわゆる低温堆積層を基板とIII族窒化物系化合
物半導体層との間に形成して上記の歪みを緩和してい
た。
化物系化合物半導体層では熱膨張係数や格子定数が異な
るので、サファイア基板とIII族窒化物系化合物半導体
層との間に歪みが生じる。この歪みの為に生ずる現象と
して、サファイア基板とIII族窒化物系化合物半導体層
の積層体にそりが発生する。このそりがあまりにも大き
くなると、半導体の結晶性が損なわれたり半導体層にク
ラックが入るおそれのあることはもとより、素子作製時
のアライメント調整にも不具合が生じる。そのため、従
来ではいわゆる低温堆積層を基板とIII族窒化物系化合
物半導体層との間に形成して上記の歪みを緩和してい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般的な有機金属気相
成長法（以下、「ＭＯＣＶＤ」法という）を採用して素
子を形成するときのIII族窒化物系化合物半導体層の成
長温度は１０００℃以上である。一方、低温堆積層の成
長温度は４００〜５００℃程度であるため、１０００℃
程度で行われる基板クリーニングからIII族窒化物系化
合物半導体層までの温度履歴をみると、高温（１０００
℃）→低温（４００〜５００℃）→高温（１０００℃）
となり、温度調整が困難なばかりでなく、熱効率も悪
い。そこで、堆積層を高温で形成することが考えられる
が、基板上に直接１０００℃前後の高温でIII族窒化物
系化合物半導体（例えば低温堆積層と同じＡｌＮ層）を
成長させると、そりの問題が再び浮上する。
成長法（以下、「ＭＯＣＶＤ」法という）を採用して素
子を形成するときのIII族窒化物系化合物半導体層の成
長温度は１０００℃以上である。一方、低温堆積層の成
長温度は４００〜５００℃程度であるため、１０００℃
程度で行われる基板クリーニングからIII族窒化物系化
合物半導体層までの温度履歴をみると、高温（１０００
℃）→低温（４００〜５００℃）→高温（１０００℃）
となり、温度調整が困難なばかりでなく、熱効率も悪
い。そこで、堆積層を高温で形成することが考えられる
が、基板上に直接１０００℃前後の高温でIII族窒化物
系化合物半導体（例えば低温堆積層と同じＡｌＮ層）を
成長させると、そりの問題が再び浮上する。
【０００５】本発明者らは、上記そりの問題を解決すべ
く検討を重ねてきた結果、特願平2000-41222号（出願人
整理番号：990438、代理人整理番号：P0149-01）におい
て下記構成の発明を提案している。即ち素子機能を有す
るIII族窒化物系化合物半導体層をその表面上に形成可
能な下地層を有し、該下地層の表面には傾斜が形成され
ており、前記下地層の表面において該傾斜面の占める面
積割合が、平面投影面上で、５〜１００％である、こと
を特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子。
く検討を重ねてきた結果、特願平2000-41222号（出願人
整理番号：990438、代理人整理番号：P0149-01）におい
て下記構成の発明を提案している。即ち素子機能を有す
るIII族窒化物系化合物半導体層をその表面上に形成可
能な下地層を有し、該下地層の表面には傾斜が形成され
ており、前記下地層の表面において該傾斜面の占める面
積割合が、平面投影面上で、５〜１００％である、こと
を特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子。
【０００６】また、他の見方をすれば、下地層をテクス
チャー構造とすることが好ましい。ここにテクスチャー
構造とは、任意の断面をみたとき下地層表面がノコギリ
歯状に、即ち傾斜面を介して谷と山とが繰返している構
造を指す。この山部は、独立した多角錐形（円錐形も含
む）の場合と山脈状に連なっている場合の両方を含む。
また、この明細書において、断面台形状とは山部頂上に
おける平坦領域が多くなったものを指し、更に平坦領域
が多くなったものをピット状と呼ぶ。この明細書では斜
面領域の占める割合が平面投影面上で７０〜１００％を
テクスチャー構造、３０〜７０％を断面台形状、５〜３
０％をピット状と呼ぶ。
チャー構造とすることが好ましい。ここにテクスチャー
構造とは、任意の断面をみたとき下地層表面がノコギリ
歯状に、即ち傾斜面を介して谷と山とが繰返している構
造を指す。この山部は、独立した多角錐形（円錐形も含
む）の場合と山脈状に連なっている場合の両方を含む。
また、この明細書において、断面台形状とは山部頂上に
おける平坦領域が多くなったものを指し、更に平坦領域
が多くなったものをピット状と呼ぶ。この明細書では斜
面領域の占める割合が平面投影面上で７０〜１００％を
テクスチャー構造、３０〜７０％を断面台形状、５〜３
０％をピット状と呼ぶ。
【０００７】このような下地層を用いることによりIII
族窒化物系化合物半導体層と下地層を含めた基板との間
の歪みが緩和される。これは、ヘテロ界面に傾斜面が存
在することによりヘテロ界面にかかる応力が当該傾斜面
と平行に加わることとなって分散され、もって応力が緩
和されることによると考えられる。このようにして歪み
が緩和されると、そりの問題が低減される。その結果、
III族窒化物系化合物半導体層へクラックが入ることを
未然に防止できることはもとよりその結晶性が向上し、
さらには素子作製時のアライメントも取り易くなる。
族窒化物系化合物半導体層と下地層を含めた基板との間
の歪みが緩和される。これは、ヘテロ界面に傾斜面が存
在することによりヘテロ界面にかかる応力が当該傾斜面
と平行に加わることとなって分散され、もって応力が緩
和されることによると考えられる。このようにして歪み
が緩和されると、そりの問題が低減される。その結果、
III族窒化物系化合物半導体層へクラックが入ることを
未然に防止できることはもとよりその結晶性が向上し、
さらには素子作製時のアライメントも取り易くなる。
【０００８】本願発明者らは上記表面構造を有する下地
層についてさらに検討を重ねてきたところ、下記の課題
を見出すに至った。下地層はIII族窒化物系化合物半導
体で形成されているため、３６０ｎｍ以上の波長を有す
る光を透過させる。ちなみに、下地層をＡｌＮ（屈折
率：２．１２）で形成しその上のIII族窒化物系化合物
半導体層をＧａＮ（屈折率：２．６０）で形成したと
き、ＧａＮ側からの光を下地層で全反射するには、下地
層に対する光の入射角を約２２度以下にしなければなら
ない。ここにテクスチャー構造等を有する下地層にあっ
てはその表面に対する光の入射角が小さくなるので比較
的反射効率が高いといえるが、下地層表面全域において
確実に全反射を得ることはできない。即ちこの発明は、
テクスチャー構造、断面台形状、若しくはピット状の表
面形状を有する下地層においてIII族窒化物系化合物半
導体からの光を実質的に全反射させることを目的とす
る。
層についてさらに検討を重ねてきたところ、下記の課題
を見出すに至った。下地層はIII族窒化物系化合物半導
体で形成されているため、３６０ｎｍ以上の波長を有す
る光を透過させる。ちなみに、下地層をＡｌＮ（屈折
率：２．１２）で形成しその上のIII族窒化物系化合物
半導体層をＧａＮ（屈折率：２．６０）で形成したと
き、ＧａＮ側からの光を下地層で全反射するには、下地
層に対する光の入射角を約２２度以下にしなければなら
ない。ここにテクスチャー構造等を有する下地層にあっ
てはその表面に対する光の入射角が小さくなるので比較
的反射効率が高いといえるが、下地層表面全域において
確実に全反射を得ることはできない。即ちこの発明は、
テクスチャー構造、断面台形状、若しくはピット状の表
面形状を有する下地層においてIII族窒化物系化合物半
導体からの光を実質的に全反射させることを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決すべくなされたものであり、その構成は次の通りであ
る。基板と、発光素子機能又は受光素子機能を有するII
I族窒化物系化合物半導体層と、前記基板と前記III族窒
化物系化合物半導体層との間に形成される下地層であっ
て、該下地層はIII族窒化物系化合物半導体で形成され
てその表面がテクスチャー構造、断面台形状、若しくは
ピット状である下地層と、該下地層の表面に形成される
反射層であって、チタン、ジルコニウム、ハフニウム及
びタンタルから選ばれる１種又は２種以上の金属の窒化
物からなり、その表面形状は前記下地層の表面形状を反
映したものである反射層と、を備えてなるIII族窒化物
系化合物半導体素子。
決すべくなされたものであり、その構成は次の通りであ
る。基板と、発光素子機能又は受光素子機能を有するII
I族窒化物系化合物半導体層と、前記基板と前記III族窒
化物系化合物半導体層との間に形成される下地層であっ
て、該下地層はIII族窒化物系化合物半導体で形成され
てその表面がテクスチャー構造、断面台形状、若しくは
ピット状である下地層と、該下地層の表面に形成される
反射層であって、チタン、ジルコニウム、ハフニウム及
びタンタルから選ばれる１種又は２種以上の金属の窒化
物からなり、その表面形状は前記下地層の表面形状を反
映したものである反射層と、を備えてなるIII族窒化物
系化合物半導体素子。
【００１０】このように構成されたIII族窒化物系化合
物半導体素子によれば、テクスチャー構造、断面台形
状、若しくはピット状である下地層の表面に所定の金属
窒化物からなる反射層が形成されている。この反射層は
下地層の表面形状を反映しているので、反射層の表面形
状もテクスチャー構造、断面台形状、若しくはピット状
となる。金属窒化物からなる反射層はいわゆる金属色の
鏡面を有する。更には、テクスチャー構造、断面台形
状、若しくはピット状の表面に対してはIII族窒化物系
化合物半導体層からの光の入射角をより小さくできる。
従って、この発明の反射層によればIII族窒化物系化合
物半導体層側から入射する光を実質的に全反射できる。
所定の金属窒化物としてチタン、ジルコニウム、ハフニ
ウム及びタンタルから選ばれる１種又は２種以上の金属
の窒化物を採用した場合、その上にIII族窒化物系化合
物半導体を結晶性よく成長させられることは本発明者ら
により既に提案されている（特願平１１−２３５４５０
号、出願人整理番号：980380、代理人整理番号：P01130
1参照）。かかる金属窒化物からなる反射層の上にIII族
窒化物系化合物半導体を成長させる場合においても、そ
の表面がテクスチャー構造、断面台形状、若しくはピッ
ト状とされることにより、III族窒化物系化合物半導体
層と反射層及び下地層を含めた基板との間の歪みが緩和
される。これは、ヘテロ界面に傾斜面が存在することに
よりヘテロ界面にかかる応力が当該傾斜面と平行に加わ
ることとなって分散され、もって応力が緩和されること
によると考えられる。このようにして歪みが緩和される
と、そりの問題が低減される。その結果、III族窒化物
系化合物半導体層へクラックが入ることを未然に防止で
きることはもとよりその結晶性が向上し、さらには素子
作製時のアライメントも取り易くなる。
物半導体素子によれば、テクスチャー構造、断面台形
状、若しくはピット状である下地層の表面に所定の金属
窒化物からなる反射層が形成されている。この反射層は
下地層の表面形状を反映しているので、反射層の表面形
状もテクスチャー構造、断面台形状、若しくはピット状
となる。金属窒化物からなる反射層はいわゆる金属色の
鏡面を有する。更には、テクスチャー構造、断面台形
状、若しくはピット状の表面に対してはIII族窒化物系
化合物半導体層からの光の入射角をより小さくできる。
従って、この発明の反射層によればIII族窒化物系化合
物半導体層側から入射する光を実質的に全反射できる。
所定の金属窒化物としてチタン、ジルコニウム、ハフニ
ウム及びタンタルから選ばれる１種又は２種以上の金属
の窒化物を採用した場合、その上にIII族窒化物系化合
物半導体を結晶性よく成長させられることは本発明者ら
により既に提案されている（特願平１１−２３５４５０
号、出願人整理番号：980380、代理人整理番号：P01130
1参照）。かかる金属窒化物からなる反射層の上にIII族
窒化物系化合物半導体を成長させる場合においても、そ
の表面がテクスチャー構造、断面台形状、若しくはピッ
ト状とされることにより、III族窒化物系化合物半導体
層と反射層及び下地層を含めた基板との間の歪みが緩和
される。これは、ヘテロ界面に傾斜面が存在することに
よりヘテロ界面にかかる応力が当該傾斜面と平行に加わ
ることとなって分散され、もって応力が緩和されること
によると考えられる。このようにして歪みが緩和される
と、そりの問題が低減される。その結果、III族窒化物
系化合物半導体層へクラックが入ることを未然に防止で
きることはもとよりその結晶性が向上し、さらには素子
作製時のアライメントも取り易くなる。
【００１１】
【発明の実施の態様】以下、この発明の各要素について
詳細に説明する。 基板 基板はその上にIII族窒化物系化合物半導体からなる下
地層を形成できるものであれば特に限定されないが、サ
ファイア、ＳｉＣ（炭化シリコン）及びＧａＮ（窒化ガ
リウム）等の六方晶材料、Ｓｉ（シリコン）やＧａＰ
（リン化ガリウム）、ＧａＡｓ（砒化ガリウム）などの
立方晶材料を用いることが出来る。
詳細に説明する。 基板 基板はその上にIII族窒化物系化合物半導体からなる下
地層を形成できるものであれば特に限定されないが、サ
ファイア、ＳｉＣ（炭化シリコン）及びＧａＮ（窒化ガ
リウム）等の六方晶材料、Ｓｉ（シリコン）やＧａＰ
（リン化ガリウム）、ＧａＡｓ（砒化ガリウム）などの
立方晶材料を用いることが出来る。
【００１２】III族窒化物系化合物半導体層 III族窒化物系化合物半導体は、一般式としてＡｌＸＧ
ａＹＩｎ１−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、ＡｌｘＩｎ１−ｘ
Ｎ及びＧａｘＩｎ１−ｘＮ（以上において０＜ｘ＜１）
のいわゆる３元系及びＡｌＸＧａＹＩｎ １−Ｘ−ＹＮ
（０＜Ｘ＜１、０＜Ｙ＜１）の４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。発光素子や受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、Ｂ
ｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等を用いることができる。なお、
ｐ型不純物をドープした後にIII族窒化物系化合物半導
体をさらに低抵抗化するために電子線照射、プラズマ照
射若しくは炉による加熱することも可能である。III族
窒化物系化合物半導体は、有機金属気相成長法（ＭＯＣ
ＶＤ法）のほか、周知の分子線結晶成長法（ＭＢＥ
法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ
法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等によっ
ても形成することができる。
ａＹＩｎ１−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、ＡｌｘＩｎ１−ｘ
Ｎ及びＧａｘＩｎ１−ｘＮ（以上において０＜ｘ＜１）
のいわゆる３元系及びＡｌＸＧａＹＩｎ １−Ｘ−ＹＮ
（０＜Ｘ＜１、０＜Ｙ＜１）の４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。発光素子や受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、Ｂ
ｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等を用いることができる。なお、
ｐ型不純物をドープした後にIII族窒化物系化合物半導
体をさらに低抵抗化するために電子線照射、プラズマ照
射若しくは炉による加熱することも可能である。III族
窒化物系化合物半導体は、有機金属気相成長法（ＭＯＣ
ＶＤ法）のほか、周知の分子線結晶成長法（ＭＢＥ
法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ
法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等によっ
ても形成することができる。
【００１３】発光素子には発光ダイオードやレーザダイ
オードが挙げられ、受光素子には受光ダイオードや太陽
電池等が挙げられる。なお、発光素子や受光素子の構成
としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合を有した
ものや、ホモ構造、ヘテロ構造若しくはダブルへテロ構
造のものを用いることができる。発光層として量子井戸
構造（単一量子井戸構造若しくは多重量子井戸構造）を
採用することもできる。
オードが挙げられ、受光素子には受光ダイオードや太陽
電池等が挙げられる。なお、発光素子や受光素子の構成
としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合を有した
ものや、ホモ構造、ヘテロ構造若しくはダブルへテロ構
造のものを用いることができる。発光層として量子井戸
構造（単一量子井戸構造若しくは多重量子井戸構造）を
採用することもできる。
【００１４】上で説明したIII族窒化物系化合物半導体
により下地層も形成される。即ち、ＡｌＸＧａＹＩｎ１
ーＸーＹＮ（０＜Ｘ＜１、０＜Ｙ＜１、０＜Ｘ＋Ｙ＜
１）で表現される四元系の化合物半導体、ＡｌＸＧａ
１−ＸＮ（０＜Ｘ＜１）で表現される三元系の化合物半
導体、並びにＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＮが含まれる。サ
ファイア基板の上には特にＡｌＮが好適に用いられる。
により下地層も形成される。即ち、ＡｌＸＧａＹＩｎ１
ーＸーＹＮ（０＜Ｘ＜１、０＜Ｙ＜１、０＜Ｘ＋Ｙ＜
１）で表現される四元系の化合物半導体、ＡｌＸＧａ
１−ＸＮ（０＜Ｘ＜１）で表現される三元系の化合物半
導体、並びにＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＮが含まれる。サ
ファイア基板の上には特にＡｌＮが好適に用いられる。
【００１５】下地層の表面には斜面が形成されている。
このとき、斜面を作るもとの構造は、三角錐、四角錐な
どの多角錐の集合体の場合も、山脈状に山部と谷部とが
帯状の傾斜面で交互につながっている場合も含む。この
斜面は下地層の全面に形成されており、１つ１つの斜面
は細かいものであって、その幅は平面投影面において２
μｍ未満である。この斜面（見方によっては、凹部であ
る）の占める面積割合は、平面投影面上で、５〜１００
％とすることが好ましい。更に好ましくは３０〜１００
％であり、更に更に好ましくは７０〜１００％である。
この斜面の占める面積割合が平面投影面上で７０〜１０
０％であると、図２及び３に示すように、下地層の表面
はテクスチャー構造となり、その断面形状は山形とな
る。１００％のものがノコギリ歯状に谷と山とを繰り返
す構造となる。この斜面の占める面積割合が平面投影面
上で３０〜７０％であると、図４に示すように、下地層
の表面は島の部分と山の部分が混在し、その断面形状は
台形となる。この斜面の占める面積割合が平面投影面上
で５〜３０％であると、図５に示すようにピット状とな
り、平坦な表面に孔があいた構成である。ここで、平面
投影面とは、下地層の表面をこれに平行な面へ平行投影
して得られる投影面である。
このとき、斜面を作るもとの構造は、三角錐、四角錐な
どの多角錐の集合体の場合も、山脈状に山部と谷部とが
帯状の傾斜面で交互につながっている場合も含む。この
斜面は下地層の全面に形成されており、１つ１つの斜面
は細かいものであって、その幅は平面投影面において２
μｍ未満である。この斜面（見方によっては、凹部であ
る）の占める面積割合は、平面投影面上で、５〜１００
％とすることが好ましい。更に好ましくは３０〜１００
％であり、更に更に好ましくは７０〜１００％である。
この斜面の占める面積割合が平面投影面上で７０〜１０
０％であると、図２及び３に示すように、下地層の表面
はテクスチャー構造となり、その断面形状は山形とな
る。１００％のものがノコギリ歯状に谷と山とを繰り返
す構造となる。この斜面の占める面積割合が平面投影面
上で３０〜７０％であると、図４に示すように、下地層
の表面は島の部分と山の部分が混在し、その断面形状は
台形となる。この斜面の占める面積割合が平面投影面上
で５〜３０％であると、図５に示すようにピット状とな
り、平坦な表面に孔があいた構成である。ここで、平面
投影面とは、下地層の表面をこれに平行な面へ平行投影
して得られる投影面である。
【００１６】このように表面に凹凸を備えたIII族窒化
物系化合物半導体層は、後で形成される素子機能を有す
るIII族窒化物系化合物半導体と実質的に同じ温度であ
る高温（１１５０℃程度）において、通常の成長条件よ
りもアンモニアを多く流すことにより形成される。
物系化合物半導体層は、後で形成される素子機能を有す
るIII族窒化物系化合物半導体と実質的に同じ温度であ
る高温（１１５０℃程度）において、通常の成長条件よ
りもアンモニアを多く流すことにより形成される。
【００１７】上記において、テクスチャー構造等を持つ
下地層は基板上へ、成長条件を調整することにより、ア
ズグロウンに形成するものである。平坦面の下地層を成
長させておいてその平坦面をエッチングなどの方法で処
理することにより、下地層の表面をテクスチャー構造、
断面台形状、ピット状とすることも可能である。
下地層は基板上へ、成長条件を調整することにより、ア
ズグロウンに形成するものである。平坦面の下地層を成
長させておいてその平坦面をエッチングなどの方法で処
理することにより、下地層の表面をテクスチャー構造、
断面台形状、ピット状とすることも可能である。
【００１８】基板と下地層との間に堆積層を形成するこ
とが好ましい。下地層がIII族窒化物系化合物半導体か
らなる場合、堆積層も同じくIII族窒化物系化合物半導
体で形成するか或いは金属窒化物系化合物半導体で形成
することが好ましい。堆積層はIII族窒化物系化合物半
導体のなかでもＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）から
なるものとすることが好ましく、更に好ましくはＡｌＮ
である。金属窒化物系化合物半導体のなかでは窒化チタ
ン、窒化ハフニウム、窒化ジルコニウム及び窒化タンタ
ルから選ばれる１種又は２種以上からなるものとするこ
とが好ましい。更に好ましくは窒化チタンである。この
とき基板はサファイア製とすることが好ましく、更に好
ましくはサファイア基板のａ面に堆積層を形成する。か
かる堆積層の形成方法として周知のIII族窒化物系化合
物半導体及び金属窒化物系化合物半導体の形成方法（Ｍ
ＯＣＶＤ法やスパッタ法等）が採用できる。堆積層の膜
厚はとくに限定されるものではないが、数〜数１００ｎ
ｍ（数１０〜数１０００Å）とする。本発明者らの検討
によれば、基板と下地層（歪緩和層）との間に堆積層を
介在させることにより、下地層表面の傾斜を制御し易く
なる。即ち、所望の構造の（テクスチャー構造、断面台
形状、ピット構造）表面を形成するための条件の幅が広
くなり、当該所望の構造の表面の形成が容易になる。こ
れにより、かかる下地層を有する素子を歩留りよく製造
できる。
とが好ましい。下地層がIII族窒化物系化合物半導体か
らなる場合、堆積層も同じくIII族窒化物系化合物半導
体で形成するか或いは金属窒化物系化合物半導体で形成
することが好ましい。堆積層はIII族窒化物系化合物半
導体のなかでもＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）から
なるものとすることが好ましく、更に好ましくはＡｌＮ
である。金属窒化物系化合物半導体のなかでは窒化チタ
ン、窒化ハフニウム、窒化ジルコニウム及び窒化タンタ
ルから選ばれる１種又は２種以上からなるものとするこ
とが好ましい。更に好ましくは窒化チタンである。この
とき基板はサファイア製とすることが好ましく、更に好
ましくはサファイア基板のａ面に堆積層を形成する。か
かる堆積層の形成方法として周知のIII族窒化物系化合
物半導体及び金属窒化物系化合物半導体の形成方法（Ｍ
ＯＣＶＤ法やスパッタ法等）が採用できる。堆積層の膜
厚はとくに限定されるものではないが、数〜数１００ｎ
ｍ（数１０〜数１０００Å）とする。本発明者らの検討
によれば、基板と下地層（歪緩和層）との間に堆積層を
介在させることにより、下地層表面の傾斜を制御し易く
なる。即ち、所望の構造の（テクスチャー構造、断面台
形状、ピット構造）表面を形成するための条件の幅が広
くなり、当該所望の構造の表面の形成が容易になる。こ
れにより、かかる下地層を有する素子を歩留りよく製造
できる。
【００１９】堆積層はこれを二層以上設けることができ
る。基板の上に接して形成される第１の堆積層の上にII
I族窒化物系化合物半導体、好ましくはＡｌＮ又はＧａ
Ｎからなる中間層を形成し、この中間層の上に第２の堆
積層を形成し（これを繰返すことも可能）、この第２の
堆積層の上に下地層を形成する。第１の堆積層と第２の
堆積層とは同一の組成であっても、異なる組成であって
もよい。中間層の厚さも特に限定されるものではない。
複数の堆積層が形成される例として、特開平７−２６７
７９６号公報及び特開平９−１９９７５９号公報を参照
されたい。
る。基板の上に接して形成される第１の堆積層の上にII
I族窒化物系化合物半導体、好ましくはＡｌＮ又はＧａ
Ｎからなる中間層を形成し、この中間層の上に第２の堆
積層を形成し（これを繰返すことも可能）、この第２の
堆積層の上に下地層を形成する。第１の堆積層と第２の
堆積層とは同一の組成であっても、異なる組成であって
もよい。中間層の厚さも特に限定されるものではない。
複数の堆積層が形成される例として、特開平７−２６７
７９６号公報及び特開平９−１９９７５９号公報を参照
されたい。
【００２０】反射層の形成材料には窒化チタン、窒化ハ
フニウム、窒化ジルコニウム若しくは窒化タンタルの１
種又は２種以上が選ばれる。中でも窒化チタンが好まし
い。これらの金属窒化物の成長方法は特に限定されない
が、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、光ＣＶＤ等のＣＶＤ
（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）、スパッタ、リアクティブスパッタ、レーザアブ
レーション、イオンプレーティング、蒸着、ＥＣＲ法等
の（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ）等の方法を利用できる。反射層の膜厚は０．１
〜５．０μｍとすることが好ましい。反射層の膜厚が上
限値を超えると、下地層の表面の凹凸が埋められて、反
射層の表面がフラットになる惧れがあり、そうすると反
射面とIII族窒化物系化合物半導体層とのヘテロ界面に
おける応力緩和が期待できなくなる。他方、下限値を下
回る膜厚では光の反射が不充分となる。反射層の更に好
ましい膜厚は０．１〜１．０μｍであり、更に更に好ま
しくは０．２〜０．５μｍである。
フニウム、窒化ジルコニウム若しくは窒化タンタルの１
種又は２種以上が選ばれる。中でも窒化チタンが好まし
い。これらの金属窒化物の成長方法は特に限定されない
が、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、光ＣＶＤ等のＣＶＤ
（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）、スパッタ、リアクティブスパッタ、レーザアブ
レーション、イオンプレーティング、蒸着、ＥＣＲ法等
の（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ）等の方法を利用できる。反射層の膜厚は０．１
〜５．０μｍとすることが好ましい。反射層の膜厚が上
限値を超えると、下地層の表面の凹凸が埋められて、反
射層の表面がフラットになる惧れがあり、そうすると反
射面とIII族窒化物系化合物半導体層とのヘテロ界面に
おける応力緩和が期待できなくなる。他方、下限値を下
回る膜厚では光の反射が不充分となる。反射層の更に好
ましい膜厚は０．１〜１．０μｍであり、更に更に好ま
しくは０．２〜０．５μｍである。
【００２１】以上説明した例では、傾斜面をもつ下地層
及び反射層の上にIII族窒化物系化合物半導体層を成長
させ、このIII族窒化物系化合物半導体層をそのまま素
子機能層とする場合を想定して説明してきた。なお、こ
のIII族窒化物系化合物半導体層を中間層としてさらに
その表面に歪緩和のための傾斜面を有する第２の下地層
を形成することも可能である（さらにこれを繰返すこと
も可能である）。これにより、素子機能を有するIII族
窒化物系化合物半導体層の歪が更に緩和され、その結晶
性が向上する。この中間層は、下地層の表面構造が反映
された傾斜面（テクスチャー構造等）のある表面を有す
るものであっても、フラットな表面を有するものであっ
てもよい。最も上に位置する下地層に反射層が形成され
る。
及び反射層の上にIII族窒化物系化合物半導体層を成長
させ、このIII族窒化物系化合物半導体層をそのまま素
子機能層とする場合を想定して説明してきた。なお、こ
のIII族窒化物系化合物半導体層を中間層としてさらに
その表面に歪緩和のための傾斜面を有する第２の下地層
を形成することも可能である（さらにこれを繰返すこと
も可能である）。これにより、素子機能を有するIII族
窒化物系化合物半導体層の歪が更に緩和され、その結晶
性が向上する。この中間層は、下地層の表面構造が反映
された傾斜面（テクスチャー構造等）のある表面を有す
るものであっても、フラットな表面を有するものであっ
てもよい。最も上に位置する下地層に反射層が形成され
る。
【００２２】
【実施例】次にこの発明の実施例について説明する。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。
施例は発光ダイオード１０であり、その構成を図１に示
す。
【００２３】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） 透光性電極１９ ｐ型クラッド層（兼コンタクト層）１８： ｐ−ＧａＮ:Ｍｇ （0.3μm） 発光層 １７ ： 多重量子井戸構造 量子井戸層 ： Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ （3.5nm) バリア層 ： ＧａＮ （3.5nm） 量子井戸層とバリア層の繰り返し数：1〜10 ｎ型クラッド層（兼コンタクト層）１６： ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ （4μm） 反射層 ２５ ： ＴｉＮ （0.3μm） 下地層 １５ ： ＡｌＮ （1.5μm） 基板 １１ ： サファイア（ａ面） （350μm）
【００２４】ｎ型クラッド層１６は発光層１７側の低電
子濃度ｎ-層と下地層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。後者はｎコンタクト
層と呼ばれる。発光層１７は多重量子井戸構造のものに
限定されない。発光素子の構成としてはシングルへテロ
型、ダブルへ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。発光層として単一量子井戸構造を採用す
ることもできる。発光層１７とｐ型クラッド層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III族窒化物系化合物半導体層を介在させ
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型クラッド層１８に拡散するのを防止するためであ
る。ｐ型クラッド層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。後者はｐコンタクト層と呼ばれ
る。量子井戸層はＩｎＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＩｎ
ＡｌＮを含むＩｎＧａＡｌＮであれば良く、バリア層は
量子井戸層よりエネルギーギャップが大きいＧａＮ、Ｉ
ｎＧａＮ、ＩｎＡｌＮ、ＡｌＧａＮを含むＩｎＧａＡｌ
Ｎであればよい。
子濃度ｎ-層と下地層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。後者はｎコンタクト
層と呼ばれる。発光層１７は多重量子井戸構造のものに
限定されない。発光素子の構成としてはシングルへテロ
型、ダブルへ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。発光層として単一量子井戸構造を採用す
ることもできる。発光層１７とｐ型クラッド層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III族窒化物系化合物半導体層を介在させ
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型クラッド層１８に拡散するのを防止するためであ
る。ｐ型クラッド層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。後者はｐコンタクト層と呼ばれ
る。量子井戸層はＩｎＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＩｎ
ＡｌＮを含むＩｎＧａＡｌＮであれば良く、バリア層は
量子井戸層よりエネルギーギャップが大きいＧａＮ、Ｉ
ｎＧａＮ、ＩｎＡｌＮ、ＡｌＧａＮを含むＩｎＧａＡｌ
Ｎであればよい。
【００２５】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１１３０
℃まで昇温して表面をクリーニングする。その後、その
基板温度においてＴＭＡ及びＮＨ３を導入してＡｌＮ製
の下地層１５をＭＯＣＶＤ法で成長させる。このとき、
ＴＭＡ：３０μｍｏｌ／分、ＮＨ ３：３ＳＬＭの条件で
流し、所定の膜厚を成長させることでＡｌＮ下地層１５
の表面は図２及び図３に示したテクスチャー構造とな
る。同様に、上記条件においてＮＨ３の流量を１／２〜
１／３とすることにより、下地層１５の表面は図４に示
した断面台形状となる。同様に、上記条件においてＮＨ
３の流量を１／４〜１／９とすることにより、下地層１
５の表面は図５に示したピット状となる。
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１１３０
℃まで昇温して表面をクリーニングする。その後、その
基板温度においてＴＭＡ及びＮＨ３を導入してＡｌＮ製
の下地層１５をＭＯＣＶＤ法で成長させる。このとき、
ＴＭＡ：３０μｍｏｌ／分、ＮＨ ３：３ＳＬＭの条件で
流し、所定の膜厚を成長させることでＡｌＮ下地層１５
の表面は図２及び図３に示したテクスチャー構造とな
る。同様に、上記条件においてＮＨ３の流量を１／２〜
１／３とすることにより、下地層１５の表面は図４に示
した断面台形状となる。同様に、上記条件においてＮＨ
３の流量を１／４〜１／９とすることにより、下地層１
５の表面は図５に示したピット状となる。
【００２６】サファイア上に平坦なＡｌＮを成膜する条
件においては、特にＡｌＮの成膜初期においてＡｌＮが
ｃ軸方向（基板垂直方向）に成長する速度とｃ軸と垂直
方向（基板平行方向）に成長する速度とを比較すると、
後者の速度が十分大きい。従って、ＡｌＮは基板平行方
向に二次元的に成長をした後、基板垂直方向へ三次元的
に成長する。即ち、成長表面ではＡｌ原子とＮ原子とが
マイグレーションして均一な成長サイトを形成するのに
十分な時間がある。この条件に対してＮ量を増加させる
と特にＡｌ原子が適切なマイグレーションをする前に成
長表面の原子と結合してしまい、基板垂直方向の成長速
度が大きくなる。その結果、基板平行方向の成長が不均
一となってテクスチャー構造を作り出すことができる。
テクスチャー構造を形成する途中過程が断面台形状であ
り、ピット状であるといえる。なお、更にＮ量を増加さ
せるとグレイン成長となり、単結晶化しない。
件においては、特にＡｌＮの成膜初期においてＡｌＮが
ｃ軸方向（基板垂直方向）に成長する速度とｃ軸と垂直
方向（基板平行方向）に成長する速度とを比較すると、
後者の速度が十分大きい。従って、ＡｌＮは基板平行方
向に二次元的に成長をした後、基板垂直方向へ三次元的
に成長する。即ち、成長表面ではＡｌ原子とＮ原子とが
マイグレーションして均一な成長サイトを形成するのに
十分な時間がある。この条件に対してＮ量を増加させる
と特にＡｌ原子が適切なマイグレーションをする前に成
長表面の原子と結合してしまい、基板垂直方向の成長速
度が大きくなる。その結果、基板平行方向の成長が不均
一となってテクスチャー構造を作り出すことができる。
テクスチャー構造を形成する途中過程が断面台形状であ
り、ピット状であるといえる。なお、更にＮ量を増加さ
せるとグレイン成長となり、単結晶化しない。
【００２７】次に、試料をＤＣマグネトロンスパッタ装
置の反応層に移し変え、ＤＣマグネトロンスパッタ法を
実行してＴｉＮからなる反射層２５を形成する。次い
で、試料をＭＯＣＶＤに移し変え、基板温度を１１３０
℃に維持した状態でｎ型クラッド層１６を形成し、それ
以降の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（ＴＭ
Ｉ）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。
置の反応層に移し変え、ＤＣマグネトロンスパッタ法を
実行してＴｉＮからなる反射層２５を形成する。次い
で、試料をＭＯＣＶＤに移し変え、基板温度を１１３０
℃に維持した状態でｎ型クラッド層１６を形成し、それ
以降の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（ＴＭ
Ｉ）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。
【００２８】次に、Ｔｉ／Ｎｉをマスクとしてｐ型クラ
ッド層１８、活性層１７及びｎ型クラッド層１６の一部
を反応性イオンエッチングにより除去し、ｎ電極パッド
２１を形成すべきｎ型クラッド層１６を表出させる。
ッド層１８、活性層１７及びｎ型クラッド層１６の一部
を反応性イオンエッチングにより除去し、ｎ電極パッド
２１を形成すべきｎ型クラッド層１６を表出させる。
【００２９】半導体表面上にフォトレジストを一様に塗
布して、フォトリソグラフィにより、ｐ型クラッド層１
８の上の電極形成部分のフォトレジストを除去して、そ
の部分のｐ型クラッド層１８を露出させる。蒸着装置に
て、露出させたｐ型クラッド層１８の上に、Ａｕ−Ｃｏ
透光性電極層１９を形成する。次に、同様にしてｐ電極
パッド２０、ｎ電極パッド２１を蒸着する。
布して、フォトリソグラフィにより、ｐ型クラッド層１
８の上の電極形成部分のフォトレジストを除去して、そ
の部分のｐ型クラッド層１８を露出させる。蒸着装置に
て、露出させたｐ型クラッド層１８の上に、Ａｕ−Ｃｏ
透光性電極層１９を形成する。次に、同様にしてｐ電極
パッド２０、ｎ電極パッド２１を蒸着する。
【００３０】図６に他の実施例の発光ダイオード３０を
示す。図１の例と同一の要素には同一の符号を付してそ
の説明を省略する。この実施例の発光ダイオード３０で
は、サファイア基板１１と下地層１５との間にＡｌＮ製
の堆積層３１が介在されている。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） 透光性電極１９ ｐ型クラッド層（兼コンタクト層）１８：ｐ−ＧａＮ:Ｍｇ （0.3μm） 発光層 １７： 多重量子井戸構造 量子井戸層 ： Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ （3.5nm) バリア層 ： ＧａＮ （3.5nm） 量子井戸層とバリア層の繰り返し数：1〜10 ｎ型クラッド層（兼コンタクト層）１６：ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ （4μm） 反射層 ２５ ： ＴｉＮ （0.3μm） 下地層 ３５： ＡｌＮ （0.2μm） 堆積層３１： ＡｌＮ （15nm） 基板 １１： サファイア（ａ面） （350μm）
示す。図１の例と同一の要素には同一の符号を付してそ
の説明を省略する。この実施例の発光ダイオード３０で
は、サファイア基板１１と下地層１５との間にＡｌＮ製
の堆積層３１が介在されている。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） 透光性電極１９ ｐ型クラッド層（兼コンタクト層）１８：ｐ−ＧａＮ:Ｍｇ （0.3μm） 発光層 １７： 多重量子井戸構造 量子井戸層 ： Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ （3.5nm) バリア層 ： ＧａＮ （3.5nm） 量子井戸層とバリア層の繰り返し数：1〜10 ｎ型クラッド層（兼コンタクト層）１６：ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ （4μm） 反射層 ２５ ： ＴｉＮ （0.3μm） 下地層 ３５： ＡｌＮ （0.2μm） 堆積層３１： ＡｌＮ （15nm） 基板 １１： サファイア（ａ面） （350μm）
【００３１】上記構成の発光ダイオード３０は次のよう
にして製造される。まず、アルゴンガスのスパッタ装置
によりサファイア基板温度３００〜５００℃で窒素ガス
導入のアルミニウムターゲットによる反応性スパッタを
行う。このようにしてＡｌＮを堆積させたサファイア基
板をＭＯＣＶＤ装置へセットし、水素ガス、アンモニア
ガスを流通させながら当該基板を１１３０℃まで昇温す
る。その後、ＴＭＡ：３０μｍｏｌ／分、ＮＨ３：３Ｓ
ＬＭの条件で流し、ＡｌＮ下地層３５を形成した。その
表面は、顕微鏡写真図７に示されるように、テクスチャ
ー構造となった。反射層２５以降の層の形成方法は図７
のものと同様である。
にして製造される。まず、アルゴンガスのスパッタ装置
によりサファイア基板温度３００〜５００℃で窒素ガス
導入のアルミニウムターゲットによる反応性スパッタを
行う。このようにしてＡｌＮを堆積させたサファイア基
板をＭＯＣＶＤ装置へセットし、水素ガス、アンモニア
ガスを流通させながら当該基板を１１３０℃まで昇温す
る。その後、ＴＭＡ：３０μｍｏｌ／分、ＮＨ３：３Ｓ
ＬＭの条件で流し、ＡｌＮ下地層３５を形成した。その
表面は、顕微鏡写真図７に示されるように、テクスチャ
ー構造となった。反射層２５以降の層の形成方法は図７
のものと同様である。
【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。 １１ 基板と、該基板の上に形成される下地層であっ
て、該下地層はIII族窒化物系化合物半導体で形成され
てその表面がテクスチャー構造、断面台形状、若しくは
ピット状である下地層と、該下地層の表面に形成される
反射層であって、チタン、ジルコニウム、ハフニウム及
びタンタルから選ばれる１種又は２種以上の金属の窒化
物からなり、その表面形状は前記下地層の表面形状を反
映したものである反射層と、該反射層の上に形成される
III族窒化物系化合物半導体層と、を備えてなる積層
体。 １２ 前記反射層は窒化チタンからなる、ことを特徴と
する１１に記載の積層体。 １３ 前記下地層はＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）
からなる、ことを特徴とする１１又は１２に記載の積層
体。 １４ 前記下地層はＡｌＮからなる、ことを特徴とする
１３に記載の積層体。 １５ 前記下地層はＩｎＧａＡｌＮからなる、ことを特
徴とする１１又は１２に記載の積層体。 １６ 前記下地層はIｎＡｌＮ又はＩｎＧａＮからな
る、ことを特徴とする１１又は１２に記載の積層体。 １７ 前記基板はサファイア製若しくはシリコン単結晶
製である、ことを特徴とする１１〜１６のいずれかに記
載の積層体。 １８ 前記下地層と前記基板との間に堆積層が介在され
る、ことを特徴とする１１〜１７のいずれかに記載の積
層体。 １９ 前記基板はサファイア製であり、前記下地層はＡ
ｌＮからなりその表面はテクスチャー構造であり、前記
反射層は窒化チタンからなる、ことを特徴とする１１に
記載の積層体。
て、該下地層はIII族窒化物系化合物半導体で形成され
てその表面がテクスチャー構造、断面台形状、若しくは
ピット状である下地層と、該下地層の表面に形成される
反射層であって、チタン、ジルコニウム、ハフニウム及
びタンタルから選ばれる１種又は２種以上の金属の窒化
物からなり、その表面形状は前記下地層の表面形状を反
映したものである反射層と、該反射層の上に形成される
III族窒化物系化合物半導体層と、を備えてなる積層
体。 １２ 前記反射層は窒化チタンからなる、ことを特徴と
する１１に記載の積層体。 １３ 前記下地層はＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）
からなる、ことを特徴とする１１又は１２に記載の積層
体。 １４ 前記下地層はＡｌＮからなる、ことを特徴とする
１３に記載の積層体。 １５ 前記下地層はＩｎＧａＡｌＮからなる、ことを特
徴とする１１又は１２に記載の積層体。 １６ 前記下地層はIｎＡｌＮ又はＩｎＧａＮからな
る、ことを特徴とする１１又は１２に記載の積層体。 １７ 前記基板はサファイア製若しくはシリコン単結晶
製である、ことを特徴とする１１〜１６のいずれかに記
載の積層体。 １８ 前記下地層と前記基板との間に堆積層が介在され
る、ことを特徴とする１１〜１７のいずれかに記載の積
層体。 １９ 前記基板はサファイア製であり、前記下地層はＡ
ｌＮからなりその表面はテクスチャー構造であり、前記
反射層は窒化チタンからなる、ことを特徴とする１１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。
【図２】図２はテクスチャー構造の下地層を示す断面図
である。
である。
【図３】図３はテクスチャー構造の下地層を示す表面Ｓ
ＥＭ写真である。
ＥＭ写真である。
【図４】図４は断面台形状の下地層を示す表面ＳＥＭ写
真である。
真である。
【図５】図５はピット状の下地層を示す表面ＳＥＭ写真
である。
である。
【図６】図６はこの発明の他の実施例の発光ダイオード
を示す。
を示す。
【図７】図７は図６の実施例の下地層の表面顕微鏡写真
である。
である。
１０、３０ 発光ダイオード １５、３５ 表面テクスチャー構造を有する層（下地
層） １６ ｎ型クラッド層 １７ 発光層 １８ ｐ型クラッド層 ２５ 反射層
層） １６ ｎ型クラッド層 １７ 発光層 １８ ｐ型クラッド層 ２５ 反射層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千田 昌伸 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 渡邉 大志 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 (72)発明者 浅見 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 Ｆターム(参考） 5F041 AA03 AA04 AA40 CA03 CA04 CA05 CA33 CA34 CA40 CA46 CA57 CA65 CA85 CA88 CB15 5F045 AA04 AA05 AA19 AB09 AB14 AC19 CA10 CA12 CA13 DA55 EE12 5F088 AB07 AB17 FA02 FA05 GA02 GA03 HA09
Claims (9)
- 【請求項１】 基板と、 発光素子機能又は受光素子機能を有するIII族窒化物系
化合物半導体層と、 前記基板と前記III族窒化物系化合物半導体層との間に
形成される下地層であって、該下地層はIII族窒化物系
化合物半導体で形成されてその表面がテクスチャー構
造、断面台形状、若しくはピット状である下地層と、 該下地層の表面に形成される反射層であって、チタン、
ジルコニウム、ハフニウム及びタンタルから選ばれる１
種又は２種以上の金属の窒化物からなり、その表面形状
は前記下地層の表面形状を反映したものである反射層
と、 を備えてなるIII族窒化物系化合物半導体素子。 - 【請求項２】 前記反射層は窒化チタンからなる、こと
を特徴とする請求項１に記載のIII族窒化物系化合物半
導体素子。 - 【請求項３】 前記下地層はＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦
ｘ≦１）からなる、ことを特徴とする請求項１又は２に
記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 - 【請求項４】 前記下地層はＡｌＮからなる、ことを特
徴とする請求項３に記載のIII族窒化物系化合物半導体
素子。 - 【請求項５】 前記下地層はＩｎＧａＡｌＮからなる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のIII族窒化物
系化合物半導体素子。 - 【請求項６】 前記下地層はIｎＡｌＮ又はＩｎＧａＮ
からなる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のII
I族窒化物系化合物半導体素子。 - 【請求項７】 前記基板はサファイア製若しくはシリコ
ン単結晶製である、ことを特徴とする請求項１〜６のい
ずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 - 【請求項８】 前記下地層と前記基板との間に堆積層が
介在される、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか
に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 - 【請求項９】 前記基板はサファイア製であり、前記下
地層はＡｌＮからなりその表面はテクスチャー構造であ
り、前記反射層は窒化チタンからなる、ことを特徴とす
る請求項１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
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