JP2001237192A - 形成用基板、窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物層、窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物基板の製造方法および半導体素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 均一に加熱することができ、反りを防止する
ことができる形成用基板、並びにそれを用いた窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物層、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物基
板の製造方法および半導体素子を提供する。 【解決手段】 形成用基板１０は、輻射線の吸収率を高
める添加物１１ａを含有する基板本体１１を有してい
る。基板本体１１を構成する母材としては、サファイ
ア，炭化ケイ素あるいは窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物が
用いられる。添加物１１ａとしては、ガリウム，アルミ
ニウム，インジウムあるいはホウ素が用いられる。形成
用基板１０に輻射線が照射されると、その一部は形成用
基板１０に吸収され、それによって生じた輻射熱により
形成用基板１０は均一に加熱される。よって、形成用基
板１０の反りは抑制され、形成用基板１０の上に組成の
ばらつきが少ない良質の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物を
成長させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物層などを形成するための形成用基板、並びに
それを用いた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層、窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物基板の製造方法および半導体素子に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ＧａＮ，ＡｌＧａＮ混晶あるいはＧａＩ
ｎＮ混晶などの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、
直接遷移の半導体材料であると共に、禁制帯幅が１．９
ｅＶ〜６．２ｅＶにわたっているという特徴を有してい
る。従って、これらの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体は、可視領域から紫外領域までの発光を得ることがで
き、半導体レーザ(laser diode；ＬＤ）や発光ダイオー
ド（light emitting diode ；ＬＥＤ）などの半導体発
光素子を構成する材料として注目されている。また、窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、飽和電子速度およ
び破壊電界が大きいことから、電子素子を構成する材料
としても注目されている。

【０００３】これらの半導体素子は、一般に、単結晶サ
ファイア（α−Ａｌ₂ Ｏ₃ ）あるいは単結晶炭化ケイ素
（ＳｉＣ）よりなる基板の上に、有機金属化学気相成長
（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；ＭＯＣ
ＶＤ）法などの気相成長法を用いて窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層を成長させることにより製造される。
その際、基板を適当な温度（成長温度）に加熱する必要
があるが、単結晶サファイアおよび単結晶炭化ケイ素は
赤外線の吸収率が低いので、通常サセプタの上に基板を
載置してヒータなどの加熱機構を用いてサセプタを加熱
し、サセプタからの熱伝導により基板を加熱するように
している。この方法によれば、サセプタにより直接的に
効率よく基板を加熱することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サセプ
タからの熱伝導により基板を加熱する方法では、基板と
サセプタとの間に異物が存在すると、基板とサセプタと
の密着性が悪くなり基板が均一に加熱されず、基板の温
度が不均一になってしまうという問題があった。また、
基板とサセプタとが密着している場合であっても、サセ
プタの温度分布に応じて基板に温度分布が生じてしま
い、結局基板の温度が不均一になってしまうという問題
があった。このように基板の温度が不均一になると、基
板に反りが発生しやすく、良質かつ均質な窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体を成長させることが困難になって
しまう。

【０００５】これらの問題は、例えば輻射熱により基板
を加熱することにより解決することができると考えられ
る。輻射熱により基板を加熱する方法としては、特開平
１０−２５２００号公報に、基板の裏面に光吸収層を設
けて輻射線の吸収率を向上させ、熱伝導および輻射熱に
よる加熱を行う方法が開示されている。しかし、この方
法では、輻射線を吸収する領域が少ないので、輻射熱に
よる加熱効率が低く、基板の温度分布の均一性を十分に
改善することができない。また、特開平１１−２３８６
８２号公報には、ＧａＡｓ基板あるいはＩｎＰ基板の裏
面側に亜鉛（Ｚｎ）などの不純物を導入することにより
輻射線の吸収効率を向上させた不純物導入層を設ける技
術が開示されている。しかし、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体を成長させるための基板については何の具体
的な手段も示されていない。

【０００６】なお、特開平１１−１３５８８９号公報に
は、サファイア単結晶体の表面にイオンを注入して化合
物層を形成した結晶成長用基板が開示されている。しか
し、この結晶成長用基板は、サファイア単結晶体の表面
にのみイオンが注入されたものであると共に、その上に
成長させる窒化ガリウムを主成分とする単結晶とサファ
イア単結晶との格子定数の違いを補償することを目的と
したものである。

【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、均一に加熱することができ、反りを
防止することができる形成用基板、並びにそれを用いた
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物基板の製造方法および半導体素子を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による形成用基板
は、サファイアまたは炭化ケイ素または３Ｂ族元素のう
ちの少なくとも１種と５Ｂ族元素のうちの少なくとも窒
素（Ｎ）とを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物のいずれ
か１種に、ガリウム（Ｇａ），アルミニウム（Ａｌ），
インジウム（Ｉｎ）およびホウ素（Ｂ）からなる群のう
ちの少なくとも１種が添加された基板本体を有するもの
である。

【０００９】本発明による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
層は、３Ｂ族元素のうちの少なくとも１種と５Ｂ族元素
のうちの少なくとも窒素とを含むものであって、サファ
イアまたは炭化ケイ素または３Ｂ族元素のうちの少なく
とも１種と５Ｂ族元素のうちの少なくとも窒素とを含む
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物のいずれか１種に、ガリウ
ム，アルミニウム，インジウムおよびホウ素からなる群
のうちの少なくとも１種が添加された基板本体を有する
形成用基板に設けられている。

【００１０】本発明による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
基板の製造方法は、３Ｂ族元素のうちの少なくとも１種
と５Ｂ族元素のうちの少なくとも窒素とを含む窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物基板の製造方法であって、サファイ
アまたは炭化ケイ素に、ガリウム，アルミニウム，イン
ジウムおよびホウ素からなる群のうちの少なくとも１種
が添加された基板本体を有する形成用基板の上に、窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物基板を形成する工程を含むよう
にしたものである。

【００１１】本発明による半導体素子は、サファイアま
たは炭化ケイ素または３Ｂ族元素のうちの少なくとも１
種と５Ｂ族元素のうちの少なくとも窒素とを含む窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物のいずれか１種に、ガリウム，ア
ルミニウム，インジウムおよびホウ素からなる群のうち
の少なくとも１種が添加された基板本体を有する形成用
基板と、この形成用基板に設けられると共に、３Ｂ族元
素のうちの少なくとも１種と５Ｂ族元素のうちの少なく
とも窒素とを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
とを備えたものである。

【００１２】本発明による形成用基板では、ガリウム，
アルミニウム，インジウムおよびホウ素からなる群のう
ちの少なくとも１種が添加された基板本体を有している
ので、輻射線の吸収率が高くなっている。よって、輻射
線が照射されると、その輻射線の吸収により輻射熱が発
生し、均一に加熱される。

【００１３】本発明による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
層または本発明による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物基板
の製造方法または本発明による半導体素子では、本発明
の形成用基板を用いているので、形成用基板の反りが抑
制され、組成のばらつきの少ない良質なものが得られ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。

【００１５】［第１の実施の形態］図１は、本発明の第
１の実施の形態に係る形成用基板１０の構成を模式的に
表すものである。この形成用基板１０は、短周期型周期
率表における３Ｂ族元素のうちの少なくとも１種と短周
期型周期率表における５Ｂ族元素のうちの少なくとも窒
素とを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層を形成するた
めのものであり、輻射線（例えば、波長が７００ｎｍ〜
１０００ｎｍ程度の赤外線）の吸収率を高める添加物１
１ａを含有する基板本体１１を有している。なお、ここ
において窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物とは、半導体であ
るものおよび半導体ではないものの両方を指す。

【００１６】基板本体１１の厚さは、例えば３００μｍ
〜４００μｍである。この基板本体１１を構成する母材
としては、サファイアあるいは炭化ケイ素が挙げられ
る。

【００１７】基板本体１１に含まれる添加物１１ａは、
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層を形成する際に、反応炉
を汚染するおそれがないものであることが好ましい。こ
のような条件を満たす添加物１１ａとしては、ガリウ
ム，アルミニウム，インジウムおよびホウ素からなる群
のうちの少なくとも１種が挙げられる。基板本体１１中
における添加物１１ａの濃度は、例えば１×１０¹⁶／ｃ
ｍ³ 〜１×１０²⁰／ｃｍ³ 程度であり、基板本体１１の
全体に均一に添加させていることが好ましい。なお、添
加物１１ａを添加する方法は限定されるものではなく、
基板本体１１の母材を結晶成長させる際に添加すること
もできるし、母材を成長させた後にイオン注入法などに
より添加することもできる。

【００１８】この形成用基板１０は、例えば、図２に示
したように、形成用基板１０の一面側に、３Ｂ族元素の
うちの少なくとも１種と５Ｂ族元素のうちの少なくとも
窒素とを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層２０を成長
させる際に用いられる。なお、必要に応じてケイ素（Ｓ
ｉ）やマグネシウム（Ｍｇ）などの不純物を添加して成
長させることも可能である。

【００１９】図３は、形成用基板１０に窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物層２０を成長させる際に用いるＭＯＣＶＤ
装置の構成例を表すものである。このＭＯＣＶＤ装置
は、石英ガラスなどの赤外線を透過する材料よりなる反
応管３１を備えており、内部には形成用基板１０を載置
するためのサセプタ３２が配設されている。サセプタ３
２は例えばグラファイトにより構成されており、形成用
基板１０の載置面には形成用基板１０との接触面積を小
さくするための凹部３２ａが形成されている。また、反
応管３１には原料ガスを供給するガス供給管３３および
ガスなどを排気するガス排気管３４が接続されており、
反応管３１の外部には反応管３１と対向するように例え
ば赤外線ランプ３５が配設されている。

【００２０】窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層２０を成長
させる際には、例えばこのようなＭＯＣＶＤ装置を用
い、まず、サセプタ３２の上に形成用基板１０を載置す
る。次いで、赤外線ランプ３５により形成用基板１０を
所定の温度に加熱し、その温度を保持しつつ、窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物を構成する各元素の原料ガスをガス
供給管３３を介して反応管３１の内部に供給して、形成
用基板１０の上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層２０を
成長させる。

【００２１】ここでは、添加物１１ａ（図１参照）を含
有する形成用基板１０を用いているので、赤外線ランプ
３５から発せられた輻射線の一部は形成用基板１０に吸
収され、それによって生じた輻射熱により形成用基板１
０は均一に加熱される。従って、サセプタからの熱伝導
を利用することにより生じていた従来の問題、すなわ
ち、サセプタと形成用基板との間に異物が存在すること
によりまたはサセプタの温度分布に応じて基板温度が不
均一になってしまうということが生じない。その結果、
形成用基板１０の反りが抑制されると共に、その上に成
長する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の組成の場所による
ばらつき（面内ばらつき）が抑制される。特に、従来、
ＩｎＮあるいはＩｎＧａＮ混晶などのインジウムを含む
化合物を成長させる際には、形成用基板の温度が不均一
であるとインジウムの取り込み量が変化してしまうとい
う不具合が生じていたが、本実施の形態では、そのよう
な不具合が生じることがない。

【００２２】なお、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物として
ＧａＮやＡｌＧａＮ混晶などのインジウムを含まないも
のを成長させる場合には、成長用基板１０を例えば９０
０℃〜１１００℃程度に加熱する。また、ＩｎＮ，Ｇａ
ＩｎＮ混晶あるいはＡｌＩｎＧａＮ混晶などのインジウ
ムを含むものを成長させる場合には、ＩｎＮの分解を抑
制するために成長用基板１０を例えば７００℃〜９００
℃程度に加熱する。また、ガリウムの原料ガスとしては
例えばトリメチルガリウム（（ＣＨ₃ ）₃ Ｇａ）を、ア
ルミニウムの原料ガスとしては例えばトリメチルアルミ
ニウム（（ＣＨ₃ ）₃ Ａｌ）を、インジウムの原料ガス
としては例えばトリメチルインジウム（（ＣＨ₃ ）₃ Ｉ
ｎ）を、ホウ素の原料ガスとしては例えばトリメチルホ
ウ素（（ＣＨ₃ ）₃ Ｂ）を、窒素の原料ガスとしては例
えばアンモニア（ＮＨ₃ ）をそれぞれ用いる。また、不
純物としてケイ素あるいはマグネシウムを添加する場合
には、ケイ素の原料ガスとして例えばモノシラン（Ｓｉ
Ｈ₄ ）を用い、マグネシウムの原料ガスとして例えばビ
ス＝シクロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ₅ Ｈ₅ ）
₂ Ｍｇ）を用いる。

【００２３】ちなみに、ここでは形成用基板１０の上に
直接窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層２０を形成する場合
について説明したが、形成用基板１０の上に、例えば、
ＭＯＣＶＤ法により５２０℃程度の低温でＧａＮよりな
るバッファ層を成長させてから窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物を成長させるようにしてもよい。

【００２４】このようにして形成された窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物層２０は、成長用基板１０を除去し、窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物基板として用いることもでき
る。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物基板は、例えば窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させて半導体
素子を形成する際に用いられる。例えば半導体発光素子
にこの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物基板を用いる場合に
は、不純物を注入することにより導電性の基板とするこ
とができるので、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物基板の表
面側と裏面側とに一対の電極をそれぞれ配設することが
できる。

【００２５】上述した形成用基板１０は、また、半導体
レーザなどの半導体素子にも用いられる。

【００２６】図４は、この形成用基板１０を用いた半導
体レーザの断面構成を表すものである。この半導体レー
ザは、形成用基板１０の一面側に、例えば、バッファ層
４１を介して、ｎ側コンタクト層４２，ｎ型クラッド層
４３，ｎ型ガイド層４４，活性層４５，ｐ型ガイド層４
６，ｐ型クラッド層４７およびｐ側コンタクト層４８が
この順に積層された構成を有している。バッファ層４１
は、例えば不純物を添加しないundope−ＧａＮにより構
成されている。ｎ側コンタクト層４２は例えばｎ型不純
物としてケイ素を添加したｎ型ＧａＮにより、ｎ型クラ
ッド層４３は例えばｎ型不純物としてケイ素を添加した
ｎ型ＡｌＧａＮ混晶により、ｎ型ガイド層４４は例えば
ｎ型不純物としてケイ素を添加したｎ型ＧａＮによりそ
れぞれ構成されている。活性層４４は、例えば、組成の
異なるＧａ_x Ｉｎ_1-x Ｎ（但し、ｘ≧０）混晶層を積層
した多重量子井戸構造を有している。また、ｐ型ガイド
層４６は例えばｐ型不純物としてマグネシウムを添加し
たｐ型ＧａＮにより、ｐ型クラッド層４７は例えばｐ型
不純物としてマグネシウムを添加したｐ型ＡｌＧａＮ混
晶により、ｐ側コンタクト層４８は例えばｐ型不純物と
してマグネシウムを添加したｐ型ＧａＮによりそれぞれ
構成されている。

【００２７】ｐ側コンタクト層４８およびｐ型クラッド
層４７の一部は、電流狭窄をするために細い帯状（図４
においては、紙面に対して垂直方向に延長された帯状）
に形成されている。また、ｎ側コンタクト層４２の上に
は、ｎ型クラッド層４３，ｎ型ガイド層４４，活性層４
５，ｐ型ガイド層４６，ｐ型クラッド層４７およびｐ側
コンタクト層４８が形成されていない領域があり、これ
らの層の側面と、ｐ型クラッド層４７およびｎ側コンタ
クト層４２の表面とには、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ
₂ ）よりなる絶縁層５０が設けられている。ｐ側コンタ
クト層４８の上には、絶縁層５０に設けられた開口を介
してｐ側電極４９が形成されている。また、ｎ側コンタ
クト層４２の上には、絶縁層５０に設けられた開口を介
してｎ側電極５１が設けられている。

【００２８】ｐ側電極４９は、ｐ側コンタクト層４８の
側から、例えば、パラジウム（Ｐｄ），白金（Ｐｔ）お
よび金（Ａｕ）が順次積層されたものであり、ｐ側コン
タクト層４８と電気的に接続されている。一方、ｎ側電
極５１は、ｎ側コンタクト層４２の側から、例えば、チ
タン（Ｔｉ），アルミニウム（Ａｌ），白金および金が
順次積層されたものであり、ｎ側コンタクト層４２と電
気的に接続されている。

【００２９】なお、この半導体レーザでは、例えばｐ側
コンタクト層４８の長さ方向において対向する一対の側
面が共振器端面となっており、この一対の共振器端面に
図示しない一対の反射鏡膜がそれぞれ形成されている。

【００３０】この半導体レーザは、例えば次のようにし
て製造することができる。

【００３１】まず、例えば図３に示したようなＭＯＣＶ
Ｄ装置のサセプタ３２の上に形成用基板１０を載置す
る。次いで、赤外線ランプ３５からの輻射線により形成
用基板１０を例えば５２０℃程度に加熱し、その温度を
保持しつつ原料ガスを供給して、形成用基板１０の上に
undope−ＧａＮよりなるバッファ層４１を成長させる。

【００３２】続いて、形成用基板１０の温度を７００℃
〜１１００℃程度まで上昇させ、その温度を保持しつつ
原料ガスを供給して、バッファ層４１の上に、例えば、
undope−ＧａＮよりなるｎ側コンタクト層４２，ｎ型Ａ
ｌＧａＮ混晶よりなるｎ型クラッド層４３，ｎ型ＧａＮ
よりなるｎ型ガイド層４４，ＧａＩｎＮ混晶よりなる活
性層４５、ｐ型不純物としてマグネシウムを添加したｐ
型ＧａＮよりなるｐ型ガイド層４６，ｐ型ＡｌＧａＮ混
晶よりなるｐ型クラッド層４７およびｐ型ＧａＮよりな
るｐ側コンタクト層４８を順次成長させる。

【００３３】ｐ側コンタクト層４８を成長させたのち、
ｐ側コンタクト層４８，ｐ型クラッド層４７，ｐ型ガイ
ド層４６，活性層４５，ｎ型ガイド層４４，ｎ型クラッ
ド層４３およびｎ側コンタクト層４２の一部を順次エッ
チングして、ｎ側コンタクト層４２を表面に露出させ
る。ｎ側コンタクト層４２を露出させたのち、ｐ側コン
タクト層４８の上に図示しないマスクを形成し、このマ
スクを利用してｐ側コンタクト層４８およびｐ型クラッ
ド層４７の一部を選択的にエッチングして、ｐ型クラッ
ド層４７の上部およびｐ側コンタクト層４８を細い帯状
とする。

【００３４】次いで、露出面全体に、例えば蒸着法によ
り二酸化ケイ素よりなる絶縁層５０を形成したのち、ｐ
側コンタクト層４８に対応して開口を設け、ｐ側コンタ
クト層４８を表面に露出させる。ｐ側コンタクト層４８
を露出させたのち、ｐ側コンタクト層４８の表面および
その近傍に、例えばパラジウム，白金および金を順次蒸
着し、ｐ側電極４９を形成する。また、絶縁層５０のｎ
側コンタクト層４２上の領域に開口を形成し、この開口
に、例えば、チタン，アルミニウム，白金および金を順
次蒸着し、ｎ側電極５１を形成する。そののち、形成用
基板１０を例えば８０μｍ程度の厚さとなるように研削
する。形成用基板１０を研削したのち、所定の大きさに
整え、ｐ側コンタクト層４８の長さ方向において対向す
る一対の共振器端面に図示しない反射鏡膜を形成する。
これにより、図４に示した半導体レーザが完成する。

【００３５】このように本実施の形態では、添加物１１
ａを含有する基板本体１１を備えるようにしたので、輻
射熱により形成用基板１０を加熱することができる。よ
って、サセプタとの密着性またはサセプタ３の温度分布
に依存することなく形成用基板１０を均一に加熱するこ
とができ、形成用基板１０の反りを抑制できると共に、
場所による組成のばらつきが少ない窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物層２０を成長させることができる。その結果、
特に半導体素子を製造する際には、位置合わせ等を行う
場合に自由度が大きくなり、再現性に優れた精度の高い
素子が容易に得られる。また、得られる素子の特性の安
定化を図ることができる。更に、半導体レーザを作製す
る際にＧａＩｎＮ混晶よりなる活性層４５を形成する場
合には、インジウムの取り込み量が均一となり、活性層
４５の各ＧａＩｎＮ混晶層の組成を均一にすることがで
きる。よって、動作時の発振波長が均一になり、再現性
の高い半導体レーザが得られる。また、発光領域の形成
位置が限定されることなく、製造における自由度が大き
くなるので、生産性を高めることができる。

【００３６】加えて、本実施の形態では、輻射熱を利用
するようにしたので、種々の加熱手段により加熱するこ
とができる。よって、結晶成長時に用いる装置（ここで
は、ＭＯＣＶＤ装置）の設計の自由度や製造における自
由度が大きくなる。

【００３７】［第２の実施の形態］図５は、本発明の第
２の実施の形態に係る形成用基板６０の構成を模式的に
表すものである。この形成用基板６０は、基板本体６１
を構成する母材が異なることを除き、第１の実施の形態
に係る形成用基板１０と同様の構成を有している。よっ
て、ここでは第１の実施の形態と同一の構成要素には同
一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【００３８】基板本体６１は、３Ｂ族元素のうちの少な
くとも１種と５Ｂ族元素のうちの少なくとも窒素とを含
む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物を母材として構成されて
いる。この形成用基板６０は、例えば、第１の実施の形
態に係る形成用基板１０の上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物層２０を成長させたのち、形成用基板１０を除去す
ることにより得ることができる。添加物１１ａは、例え
ば、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層２０を成長させる際
に添加するようにしてもよく、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物層２０を形成した後にイオン注入法などにより添加
するようにしてもよい。

【００３９】なお、本実施の形態に係る形成用基板６０
は、第１の実施の形態と同様にして半導体素子に用いる
ことができる。その際、バッファ層は形成しなくてもよ
い。また、基板本体６１にｎ型不純物またはｐ型不純物
を添加し、ｎ側電極とｐ側電極とを形成用基板６０の表
面側と裏面側とに分けて設けるようにしてもよい。

【００４０】［第３の実施の形態］図６は、本発明の第
３の実施の形態に係る形成用基板７０の断面構造を表す
ものである。この形成用基板７０は、第１の実施の形態
に係る形成用基板１０に、更に輻射線吸収層７１を備え
たものである。よって、ここでは第１の実施の形態と同
一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を
省略する。

【００４１】輻射線吸収層７１は、例えば基板本体１１
の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物成長面と対向する面側に
設けられており、その厚さは例えば１μｍ〜１０μｍ程
度が好ましい。輻射線吸収層７１の構成材料としては、
基板本体１１よりも輻射線の吸収率が高く窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物を成長させる際に反応炉の内部を汚染す
るおそれがなく、熱的に安定であると共に、基板本体１
１との密着性に優れているものが好ましい。このような
条件を満たす材料としては、基板本体１１を構成する母
材がサファイアの場合には、炭化ケイ素あるいは窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物（例えば、ＧａＮ）が挙げられ
る。また、これら炭化ケイ素あるいは窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物には、第１の実施の形態で説明した添加物１
１ａが添加されていてもよい。なお、輻射吸収層７１を
炭化ケイ素により構成する場合には、例えば蒸着法ある
いはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法により形
成することができ、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物により
構成する場合には、例えばＭＯＣＶＤ法により形成する
ことができる。

【００４２】本実施の形態の形成用基板７０を用いる場
合には、赤外線ランプ３５（図３参照）から発せられた
輻射線の一部は、輻射線吸収層７１および基板本体１１
に吸収され、輻射熱が発生する。従って、輻射熱によっ
てより効果的に加熱される。

【００４３】このような構成を有する形成用基板７０
は、第１の実施の形態に係る形成用基板１０と同様に用
いられる。但し、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層２０を
形成したのち、輻射線吸収層７１が不要である場合には
ば取り除かれることもある。具体的には、半導体レーザ
を作製する場合には、例えば劈開工程の前に形成用基板
７０を研削する際に除去される。

【００４４】このように本実施の形態では、輻射線吸収
層７１を備えるようにしたので、輻射熱によってより効
率よく加熱することができる。

【００４５】なお、上記第３の実施の形態では、第１の
実施の形態に係る基板本体１１，すなわち添加物１１ａ
を含有する基板本体１１に輻射線吸収層７１を設けた場
合について説明したが、基板本体は必ずしも添加物１１
ａを含んでいる必要はない。その場合、輻射線吸収層７
１を窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物により構成するように
すれば、成長させた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層が基
板本体１１に及ぼす熱応力を、輻射熱吸収層７１が基板
本体１１に及ぼす熱応力により相殺することができ、基
板本体１１の反りを低減することができる。

【００４６】以上、実施の形態を挙げて本発明を説明し
たが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態で
は、赤外線ランプ３５により形成用基板１０，６０，７
０に輻射線を照射するようにしたが、他のランプ，ヒー
タあるいはＲＦコイルなどの他の手段を用いて照射する
ようにしてもよい。また、上記実施の形態では、輻射熱
のみにより形成用基板１０，６０，７０を加熱するよう
にしたが、熱伝導などの他の方法と併用するようにして
もよい。

【００４７】更に、上記実施の形態では、ＭＯＣＶＤ法
により窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層を成長させる場合
について説明したが、ＭＢＥ法やハイドライド気相成長
法などの他の方法により形成するようにしてもよい。な
お、ハイドライド気相成長法とは、ハロゲンが輸送また
は反応に寄与する気相成長法のことをいう。

【００４８】加えて、上記実施の形態では、半導体素子
として半導体レーザを具体例に挙げて説明したが、本発
明は、発光ダイオードあるいは電界効果トランジスタな
どの他の半導体素子についても適用することができる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の形成
用基板によれば、サファイアまたは炭化ケイ素または３
Ｂ族元素のうちの少なくとも１種と５Ｂ族元素のうちの
少なくとも窒素とを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の
いずれか１種に、ガリウム，アルミニウム，インジウム
およびホウ素からなる群のうちの少なくとも１種が添加
された基板本体を有するように構成したので、輻射熱に
よって加熱することができる。よって、均一に加熱する
ことができ、反りを抑制することができるという効果を
奏する。

【００５０】また、請求項２記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物層または請求項３記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物基板の製造方法によれば、本発明の形成用基板に
形成するようにしたので組成のばらつきが少ない良質の
ものを得ることができるという効果を奏する。

【００５１】更に、請求項４記載の半導体素子によれ
ば、本発明の形成用基板に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層を設けるようにしたので、素子特性を向上させ
ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る形成用基板の
構成を模式的に表す断面図である。

【図２】図１に示した形成用基板を用いて形成した窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層の構成を表す断面図である。

【図３】図１に示した形成用基板の上に窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物層を成長させる際に用いるＭＯＣＶＤ装置
の概略構成を表す部分断面図である。

【図４】図１に示した形成用基板を用いた半導体素子の
構成を表す断面図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係る形成用基板の
構成を表す断面図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態に係る形成用基板の
構成を表す断面図である。

【符号の説明】

１０，６０，７０…形成用基板、１１，６１…基板本
体、１１ａ…添加物、２０…窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物層、３１…反応管、３２…サセプタ、３２ａ…凹部、
３３…ガス供給管、３４…ガス排気管、３５…赤外線ラ
ンプ、４１…バッファ層、４２…ｎ側コンタクト層、４
３…ｎ型クラッド層、４４…ｎ型ガイド層、４５…活性
層、４６…ｐ型ガイド層、４７…ｐ型クラッド層、４８
…ｐ側コンタクト層、４９…絶縁層、５０…ｐ側電極、
５１…ｎ側電極、７１…輻射線吸収層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G077 AA02 AA03 BB01 BE08 BE41 DB08 EB01 EF03 5F041 AA40 CA34 CA40 CA46 CA65 5F045 AA04 AB14 AB17 AB18 AC01 AC08 AC12 AD11 AD12 AD13 AF04 AF09 BB04 BB11 CA10 CA12 DA53 DP04 EK12 5F073 AA04 AA45 AA74 CA07 CB04 CB05 CB07 DA05 DA14

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サファイアまたは炭化ケイ素または３Ｂ
   族元素のうちの少なくとも１種と５Ｂ族元素のうちの少
   なくとも窒素とを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物のい
   ずれか１種に、ガリウム，アルミニウム，インジウムお
   よびホウ素からなる群のうちの少なくとも１種が添加さ
   れた基板本体を有することを特徴とする形成用基板。
2. 【請求項２】 ３Ｂ族元素のうちの少なくとも１種と５
   Ｂ族元素のうちの少なくとも窒素とを含む窒化物系ＩＩ
   Ｉ−Ｖ族化合物層であって、 サファイアまたは炭化ケイ素または３Ｂ族元素のうちの
   少なくとも１種と５Ｂ族元素のうちの少なくとも窒素と
   を含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物のいずれか１種に、
   ガリウム，アルミニウム，インジウムおよびホウ素から
   なる群のうちの少なくとも１種が添加された基板本体を
   有する形成用基板に設けられたことを特徴とする窒化物
   系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層。
3. 【請求項３】 ３Ｂ族元素のうちの少なくとも１種と５
   Ｂ族元素のうちの少なくとも窒素とを含む窒化物系ＩＩ
   Ｉ−Ｖ族化合物基板の製造方法であって、 サファイアまたは炭化ケイ素に、ガリウム，アルミニウ
   ム，インジウムおよびホウ素からなる群のうちの少なく
   とも１種が添加された基板本体を有する形成用基板の上
   に、前記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物基板を形成する工
   程を含むことを特徴とする窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
   基板の製造方法。
4. 【請求項４】 サファイアまたは炭化ケイ素または３Ｂ
   族元素のうちの少なくとも１種と５Ｂ族元素のうちの少
   なくとも窒素とを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物のい
   ずれか１種に、ガリウム，アルミニウム，インジウムお
   よびホウ素からなる群のうちの少なくとも１種が添加さ
   れた基板本体を有する形成用基板と、この形成用基板に
   設けられると共に、３Ｂ族元素のうちの少なくとも１種
   と５Ｂ族元素のうちの少なくとも窒素とを含む窒化物系
   ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層とを備えたことを特徴とす
   る半導体素子。