JP2001267242A - Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体及びその製造方法 - Google Patents
Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】貫通転位の少ない領域を有するIII族窒化物系
化合物半導体を提供すること。 【解決手段】サファイア基板１を幅10μm、間隔10μm、
深さ10μmのストライプ状にエッチングする。次にAlNの
バッファ層２を約40nmの厚さに基板１の段差の主に上段
面と底面に形成する。次に、縦及び横方向エピタキシャ
ル成長によりGaN層３を形成する。この時、主に段差の
上段面に形成されたバッファ層２１からの横方向エピタ
キシャル成長により段差が覆われ、表面が平坦となる。
GaN層３の、基板１の深さ10μmの段差の底面上方に形成
された部分は、段差の上段面上方に形成された部分に比
して貫通転位が著しく抑えられる。
化合物半導体を提供すること。 【解決手段】サファイア基板１を幅10μm、間隔10μm、
深さ10μmのストライプ状にエッチングする。次にAlNの
バッファ層２を約40nmの厚さに基板１の段差の主に上段
面と底面に形成する。次に、縦及び横方向エピタキシャ
ル成長によりGaN層３を形成する。この時、主に段差の
上段面に形成されたバッファ層２１からの横方向エピタ
キシャル成長により段差が覆われ、表面が平坦となる。
GaN層３の、基板１の深さ10μmの段差の底面上方に形成
された部分は、段差の上段面上方に形成された部分に比
して貫通転位が著しく抑えられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、III族窒化物系化
合物半導体の製造方法に関する。特に、横方向エピタキ
シャル成長（ＥＬＯ）成長を用いる、III族窒化物系化
合物半導体の製造方法並びにIII族窒化物系化合物半導
体素子及びIII族窒化物系化合物半導体基板に関する。
尚、III族窒化物系化合物半導体とは、例えばAlN、Ga
N、InNのような２元系、AlxGa1-xN、AlxIn1-xN、GaxIn
1-xN（いずれも0＜x＜1）のような３元系、AlxGayIn
1-x-yN（0＜x＜1, 0＜y＜1, 0＜x+y＜1）の４元系を包
括した一般式AlxGayIn1-x-yN（0≦x≦1, 0≦y≦1, 0≦x
+y≦1）で表されるものがある。なお、本明細書におい
ては、特に断らない限り、単にIII族窒化物系化合物半
導体と言う場合は、伝導型をｐ型あるいはｎ型にするた
めの不純物がドープされたIII族窒化物系化合物半導体
をも含んだ表現とする。
合物半導体の製造方法に関する。特に、横方向エピタキ
シャル成長（ＥＬＯ）成長を用いる、III族窒化物系化
合物半導体の製造方法並びにIII族窒化物系化合物半導
体素子及びIII族窒化物系化合物半導体基板に関する。
尚、III族窒化物系化合物半導体とは、例えばAlN、Ga
N、InNのような２元系、AlxGa1-xN、AlxIn1-xN、GaxIn
1-xN（いずれも0＜x＜1）のような３元系、AlxGayIn
1-x-yN（0＜x＜1, 0＜y＜1, 0＜x+y＜1）の４元系を包
括した一般式AlxGayIn1-x-yN（0≦x≦1, 0≦y≦1, 0≦x
+y≦1）で表されるものがある。なお、本明細書におい
ては、特に断らない限り、単にIII族窒化物系化合物半
導体と言う場合は、伝導型をｐ型あるいはｎ型にするた
めの不純物がドープされたIII族窒化物系化合物半導体
をも含んだ表現とする。
【０００２】
【従来の技術】III族窒化物系化合物半導体は、例えば
発光素子とした場合、発光スペクトルが紫外から赤色の
広範囲に渡る直接遷移型の半導体であり、発光ダイオー
ド(LED)やレーザダイオード(LD)等の発光素子に応用さ
れている。また、そのバンドギャップが広いため、他の
半導体を用いた素子よりも高温において安定した動作を
期待できることから、ＦＥＴ等トランジスタへの応用も
盛んに開発されている。また、ヒ素(As)を主成分として
いないことで、環境面からも様々な半導体素子一般への
開発が期待されている。このIII族窒化物系化合物半導
体では、通常、サファイアを基板として用い、その上に
形成している。
発光素子とした場合、発光スペクトルが紫外から赤色の
広範囲に渡る直接遷移型の半導体であり、発光ダイオー
ド(LED)やレーザダイオード(LD)等の発光素子に応用さ
れている。また、そのバンドギャップが広いため、他の
半導体を用いた素子よりも高温において安定した動作を
期待できることから、ＦＥＴ等トランジスタへの応用も
盛んに開発されている。また、ヒ素(As)を主成分として
いないことで、環境面からも様々な半導体素子一般への
開発が期待されている。このIII族窒化物系化合物半導
体では、通常、サファイアを基板として用い、その上に
形成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サファ
イア基板上にIII族窒化物系化合物半導体を形成する
と、サファイアとIII族窒化物系化合物半導体との格子
定数のミスフィットにより転位が発生し、このため素子
特性が良くないという問題がある。このミスフィットに
よる転位は半導体層を縦方向（基板面に垂直方向）に貫
通する貫通転位であり、III族窒化物系化合物半導体中
に109cm-2程度の転位が伝搬してしまうという問題があ
る。これは組成の異なるIII族窒化物系化合物半導体各
層を最上層まで伝搬する。これにより例えば発光素子の
場合、ＬＤの閾値電流、ＬＤ及びＬＥＤの素子寿命など
の素子特性が良くならないという問題があった。また、
他の半導体素子としても、欠陥により電子が散乱するこ
とから、移動度（モビリティ）の低い半導体素子となる
にとどまっていた。これらは、他の基板を用いる場合も
同様であった。
イア基板上にIII族窒化物系化合物半導体を形成する
と、サファイアとIII族窒化物系化合物半導体との格子
定数のミスフィットにより転位が発生し、このため素子
特性が良くないという問題がある。このミスフィットに
よる転位は半導体層を縦方向（基板面に垂直方向）に貫
通する貫通転位であり、III族窒化物系化合物半導体中
に109cm-2程度の転位が伝搬してしまうという問題があ
る。これは組成の異なるIII族窒化物系化合物半導体各
層を最上層まで伝搬する。これにより例えば発光素子の
場合、ＬＤの閾値電流、ＬＤ及びＬＥＤの素子寿命など
の素子特性が良くならないという問題があった。また、
他の半導体素子としても、欠陥により電子が散乱するこ
とから、移動度（モビリティ）の低い半導体素子となる
にとどまっていた。これらは、他の基板を用いる場合も
同様であった。
【０００４】これについて、図１８の模式図で説明す
る。図１８は、基板９１と、その上に形成されたバッフ
ァ層９２と、更にその上に形成されたIII族窒化物系化
合物半導体層９３を示したものである。基板９１として
はサファイアなど、バッファ層９２としては窒化アルミ
ニウム(AlN)などが従来用いられている。窒化アルミニ
ウム(AlN)のバッファ層９２は、サファイア基板９１とI
II族窒化物系化合物半導体層９３とのミスフィットを緩
和させる目的で設けられているものであるが、それでも
転位の発生を０とすることはできない。この転位発生点
９００から、縦方向（基板面に垂直方向）に貫通転位９
０１が伝播し、それはバッファ層９２、III族窒化物系
化合物半導体層９３をも貫いていく。こうして、III族
窒化物系化合物半導体層９３の上層に、所望の様々なII
I族窒化物系化合物半導体を積層して半導体素子を形成
しようとすると、III族窒化物系化合物半導体層９３の
表面に達した転位９０２から、半導体素子を貫通転位が
更に縦方向に伝搬していくこととなる。このように、従
来の技術では、III族窒化物系化合物半導体層を形成す
る際、転位の伝搬を阻止できないという問題があった。
る。図１８は、基板９１と、その上に形成されたバッフ
ァ層９２と、更にその上に形成されたIII族窒化物系化
合物半導体層９３を示したものである。基板９１として
はサファイアなど、バッファ層９２としては窒化アルミ
ニウム(AlN)などが従来用いられている。窒化アルミニ
ウム(AlN)のバッファ層９２は、サファイア基板９１とI
II族窒化物系化合物半導体層９３とのミスフィットを緩
和させる目的で設けられているものであるが、それでも
転位の発生を０とすることはできない。この転位発生点
９００から、縦方向（基板面に垂直方向）に貫通転位９
０１が伝播し、それはバッファ層９２、III族窒化物系
化合物半導体層９３をも貫いていく。こうして、III族
窒化物系化合物半導体層９３の上層に、所望の様々なII
I族窒化物系化合物半導体を積層して半導体素子を形成
しようとすると、III族窒化物系化合物半導体層９３の
表面に達した転位９０２から、半導体素子を貫通転位が
更に縦方向に伝搬していくこととなる。このように、従
来の技術では、III族窒化物系化合物半導体層を形成す
る際、転位の伝搬を阻止できないという問題があった。
【０００５】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、貫通転位の発生を抑制し
たIII族窒化物系化合物半導体を製造することである。
れたものであり、その目的は、貫通転位の発生を抑制し
たIII族窒化物系化合物半導体を製造することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、基板上にIII族窒化物系
化合物半導体を成長させるIII族窒化物系化合物半導体
の製造方法において、基板表面の少なくとも一部を削
り、基板面に段差を設ける工程と、基板の、削られなか
った表面に点状、ストライプ状又は格子状等の島状態に
形成された上面を核として、所望のIII族窒化物系化合
物半導体を、基板の段差の下段上方をも覆うよう、縦及
び横方向エピタキシャル成長させる工程とを有すること
を特徴とする。
め、請求項１に記載の発明は、基板上にIII族窒化物系
化合物半導体を成長させるIII族窒化物系化合物半導体
の製造方法において、基板表面の少なくとも一部を削
り、基板面に段差を設ける工程と、基板の、削られなか
った表面に点状、ストライプ状又は格子状等の島状態に
形成された上面を核として、所望のIII族窒化物系化合
物半導体を、基板の段差の下段上方をも覆うよう、縦及
び横方向エピタキシャル成長させる工程とを有すること
を特徴とする。
【０００７】また、請求項２に記載の発明は、基板上に
バッファ層を介してIII族窒化物系化合物半導体を成長
させるIII族窒化物系化合物半導体の製造方法におい
て、基板表面の少なくとも一部を削り、基板面に段差を
設ける工程と、バッファ層を基板に形成する工程と、基
板の、削られなかった表面に点状、ストライプ状又は格
子状等の島状態に形成されたバッファ層を核として、所
望のIII族窒化物系化合物半導体を、基板の段差の下段
上方をも覆うよう、縦及び横方向エピタキシャル成長さ
せる工程とを有することを特徴とする。
バッファ層を介してIII族窒化物系化合物半導体を成長
させるIII族窒化物系化合物半導体の製造方法におい
て、基板表面の少なくとも一部を削り、基板面に段差を
設ける工程と、バッファ層を基板に形成する工程と、基
板の、削られなかった表面に点状、ストライプ状又は格
子状等の島状態に形成されたバッファ層を核として、所
望のIII族窒化物系化合物半導体を、基板の段差の下段
上方をも覆うよう、縦及び横方向エピタキシャル成長さ
せる工程とを有することを特徴とする。
【０００８】また、請求項３に記載の発明は、基板上に
バッファ層を介してIII族窒化物系化合物半導体を成長
させるIII族窒化物系化合物半導体の製造方法におい
て、基板表面の少なくとも一部を削り、基板面に段差を
設ける工程と、バッファ層を基板に形成する工程と、バ
ッファ層上にIII族窒化物系化合物半導体を縦方向エピ
タキシャル成長させて単結晶層を形成する工程と、基板
の、削られなかった表面に点状、ストライプ状又は格子
状等の島状態に形成されたバッファ層上のIII族窒化物
系化合物半導体の単結晶層を核として、所望のIII族窒
化物系化合物半導体を、基板の段差の下段上方をも覆う
よう、縦及び横方向エピタキシャル成長させる工程とを
有することを特徴とする。
バッファ層を介してIII族窒化物系化合物半導体を成長
させるIII族窒化物系化合物半導体の製造方法におい
て、基板表面の少なくとも一部を削り、基板面に段差を
設ける工程と、バッファ層を基板に形成する工程と、バ
ッファ層上にIII族窒化物系化合物半導体を縦方向エピ
タキシャル成長させて単結晶層を形成する工程と、基板
の、削られなかった表面に点状、ストライプ状又は格子
状等の島状態に形成されたバッファ層上のIII族窒化物
系化合物半導体の単結晶層を核として、所望のIII族窒
化物系化合物半導体を、基板の段差の下段上方をも覆う
よう、縦及び横方向エピタキシャル成長させる工程とを
有することを特徴とする。
【０００９】また、請求項４に記載の発明は、基板上に
バッファ層を介してIII族窒化物系化合物半導体を成長
させるIII族窒化物系化合物半導体の製造方法におい
て、バッファ層を基板に形成する工程と、バッファ層と
基板表面の少なくとも一部を削り、基板面にバッファ層
の形成された上段と、バッファ層の形成されていない下
段との段差を設ける工程と、基板の、削られなかった表
面に点状、ストライプ状又は格子状等の島状態に形成さ
れたバッファ層を核として、所望のIII族窒化物系化合
物半導体を、基板の段差の下段上方をも覆うよう、縦及
び横方向エピタキシャル成長させる工程とを有すること
を特徴とする。
バッファ層を介してIII族窒化物系化合物半導体を成長
させるIII族窒化物系化合物半導体の製造方法におい
て、バッファ層を基板に形成する工程と、バッファ層と
基板表面の少なくとも一部を削り、基板面にバッファ層
の形成された上段と、バッファ層の形成されていない下
段との段差を設ける工程と、基板の、削られなかった表
面に点状、ストライプ状又は格子状等の島状態に形成さ
れたバッファ層を核として、所望のIII族窒化物系化合
物半導体を、基板の段差の下段上方をも覆うよう、縦及
び横方向エピタキシャル成長させる工程とを有すること
を特徴とする。
【００１０】また、請求項５に記載の発明は、基板上に
バッファ層を介してIII族窒化物系化合物半導体を成長
させるIII族窒化物系化合物半導体の製造方法におい
て、バッファ層を基板に形成する工程と、バッファ層上
にIII族窒化物系化合物半導体を縦方向エピタキシャル
成長させて単結晶層を形成する工程と、III族窒化物系
化合物半導体の単結晶層とバッファ層と基板表面の少な
くとも一部を削り、基板面にIII族窒化物系化合物半導
体の単結晶層及びバッファ層の形成された上段と、III
族窒化物系化合物半導体の単結晶層とバッファ層の形成
されていない下段との段差を設ける工程と、基板の、削
られなかった表面に点状、ストライプ状又は格子状等の
島状態に形成されたバッファ層上のIII族窒化物系化合
物半導体の単結晶層を核として、所望のIII族窒化物系
化合物半導体を、基板の段差の下段上方をも覆うよう、
縦及び横方向エピタキシャル成長させる工程とを有する
ことを特徴とする。
バッファ層を介してIII族窒化物系化合物半導体を成長
させるIII族窒化物系化合物半導体の製造方法におい
て、バッファ層を基板に形成する工程と、バッファ層上
にIII族窒化物系化合物半導体を縦方向エピタキシャル
成長させて単結晶層を形成する工程と、III族窒化物系
化合物半導体の単結晶層とバッファ層と基板表面の少な
くとも一部を削り、基板面にIII族窒化物系化合物半導
体の単結晶層及びバッファ層の形成された上段と、III
族窒化物系化合物半導体の単結晶層とバッファ層の形成
されていない下段との段差を設ける工程と、基板の、削
られなかった表面に点状、ストライプ状又は格子状等の
島状態に形成されたバッファ層上のIII族窒化物系化合
物半導体の単結晶層を核として、所望のIII族窒化物系
化合物半導体を、基板の段差の下段上方をも覆うよう、
縦及び横方向エピタキシャル成長させる工程とを有する
ことを特徴とする。
【００１１】また、請求項６に記載の発明は、基板上に
III族窒化物系化合物半導体を成長させるIII族窒化物系
化合物半導体の製造方法において、基板表面の少なくと
も一部の平滑度を悪化させ、III族窒化物系化合物半導
体層が充分には形成されない部分を基板表面に形成する
表面処理工程と、III族窒化物系化合物半導体を基板に
形成し、III族窒化物系化合物半導体の単結晶層が充分
に形成された部分と、III族窒化物系化合物半導体の単
結晶層が充分には形成されていない部分とを形成する工
程と、基板の平滑度を悪化させていない部分に、点状、
ストライプ状又は格子状等の島状態に形成されたIII族
窒化物系化合物半導体の単結晶層を核として、III族窒
化物系化合物半導体を、III族窒化物系化合物半導体の
単結晶層が充分には形成されていない部分をも覆うよ
う、縦及び横方向エピタキシャル成長させる工程とを有
することを特徴とする。
III族窒化物系化合物半導体を成長させるIII族窒化物系
化合物半導体の製造方法において、基板表面の少なくと
も一部の平滑度を悪化させ、III族窒化物系化合物半導
体層が充分には形成されない部分を基板表面に形成する
表面処理工程と、III族窒化物系化合物半導体を基板に
形成し、III族窒化物系化合物半導体の単結晶層が充分
に形成された部分と、III族窒化物系化合物半導体の単
結晶層が充分には形成されていない部分とを形成する工
程と、基板の平滑度を悪化させていない部分に、点状、
ストライプ状又は格子状等の島状態に形成されたIII族
窒化物系化合物半導体の単結晶層を核として、III族窒
化物系化合物半導体を、III族窒化物系化合物半導体の
単結晶層が充分には形成されていない部分をも覆うよ
う、縦及び横方向エピタキシャル成長させる工程とを有
することを特徴とする。
【００１２】また、請求項７に記載の発明は、基板上に
バッファ層を介してIII族窒化物系化合物半導体を成長
させるIII族窒化物系化合物半導体の製造方法におい
て、基板表面の少なくとも一部の平滑度を悪化させ、バ
ッファ層が充分には形成されない部分を基板表面に形成
する表面処理工程と、バッファ層を基板に形成し、バッ
ファ層が充分に形成された部分と、バッファ層が充分に
は形成されていない部分とを形成する工程と、基板の平
滑度を悪化させていない部分に、点状、ストライプ状又
は格子状等の島状態に形成されたバッファ層を核とし
て、所望のIII族窒化物系化合物半導体を、バッファ層
が充分には形成されていない部分をも覆うよう、縦及び
横方向エピタキシャル成長させる工程とを有することを
特徴とする。
バッファ層を介してIII族窒化物系化合物半導体を成長
させるIII族窒化物系化合物半導体の製造方法におい
て、基板表面の少なくとも一部の平滑度を悪化させ、バ
ッファ層が充分には形成されない部分を基板表面に形成
する表面処理工程と、バッファ層を基板に形成し、バッ
ファ層が充分に形成された部分と、バッファ層が充分に
は形成されていない部分とを形成する工程と、基板の平
滑度を悪化させていない部分に、点状、ストライプ状又
は格子状等の島状態に形成されたバッファ層を核とし
て、所望のIII族窒化物系化合物半導体を、バッファ層
が充分には形成されていない部分をも覆うよう、縦及び
横方向エピタキシャル成長させる工程とを有することを
特徴とする。
【００１３】また、請求項８に記載の発明は、基板上に
バッファ層を介してIII族窒化物系化合物半導体を成長
させるIII族窒化物系化合物半導体の製造方法におい
て、基板表面の少なくとも一部の平滑度を悪化させ、バ
ッファ層が充分には形成されない部分を基板表面に形成
する表面処理工程と、バッファ層を基板に形成し、バッ
ファ層が充分に形成された部分と、バッファ層が充分に
は形成されていない部分とを形成する工程と、バッファ
層が充分に形成された部分にIII族窒化物系化合物半導
体の単結晶層を形成する工程と、基板の平滑度を悪化さ
せていない部分に形成された、点状、ストライプ状又は
格子状等の島状態のバッファ層上のIII族窒化物系化合
物半導体の単結晶層を核として、所望のIII族窒化物系
化合物半導体を、バッファ層が充分には形成されていな
い部分をも覆うよう、縦及び横方向エピタキシャル成長
させる工程とを有することを特徴とする。
バッファ層を介してIII族窒化物系化合物半導体を成長
させるIII族窒化物系化合物半導体の製造方法におい
て、基板表面の少なくとも一部の平滑度を悪化させ、バ
ッファ層が充分には形成されない部分を基板表面に形成
する表面処理工程と、バッファ層を基板に形成し、バッ
ファ層が充分に形成された部分と、バッファ層が充分に
は形成されていない部分とを形成する工程と、バッファ
層が充分に形成された部分にIII族窒化物系化合物半導
体の単結晶層を形成する工程と、基板の平滑度を悪化さ
せていない部分に形成された、点状、ストライプ状又は
格子状等の島状態のバッファ層上のIII族窒化物系化合
物半導体の単結晶層を核として、所望のIII族窒化物系
化合物半導体を、バッファ層が充分には形成されていな
い部分をも覆うよう、縦及び横方向エピタキシャル成長
させる工程とを有することを特徴とする。
【００１４】また、請求項９に記載の発明は、基板上に
バッファ層を介してIII族窒化物系化合物半導体を成長
させるIII族窒化物系化合物半導体の製造方法におい
て、バッファ層を基板に形成する工程と、バッファ層表
面の少なくとも一部の平滑度を悪化させ、III族窒化物
系化合物半導体の単結晶層が充分には形成されない部分
を形成する表面処理工程と、平滑度を悪化させていない
部分の、点状、ストライプ状又は格子状等の島状態のバ
ッファ層を核として、所望のIII族窒化物系化合物半導
体を、バッファ層の平滑度を悪化させた部分をも覆うよ
う、縦及び横方向エピタキシャル成長させる工程とを有
することを特徴とする。
バッファ層を介してIII族窒化物系化合物半導体を成長
させるIII族窒化物系化合物半導体の製造方法におい
て、バッファ層を基板に形成する工程と、バッファ層表
面の少なくとも一部の平滑度を悪化させ、III族窒化物
系化合物半導体の単結晶層が充分には形成されない部分
を形成する表面処理工程と、平滑度を悪化させていない
部分の、点状、ストライプ状又は格子状等の島状態のバ
ッファ層を核として、所望のIII族窒化物系化合物半導
体を、バッファ層の平滑度を悪化させた部分をも覆うよ
う、縦及び横方向エピタキシャル成長させる工程とを有
することを特徴とする。
【００１５】また、請求項１０に記載の発明は、基板上
にバッファ層を介してIII族窒化物系化合物半導体を成
長させるIII族窒化物系化合物半導体の製造方法におい
て、バッファ層を基板に形成する工程と、第１のIII族
窒化物系化合物半導体をバッファ層上に形成する工程
と、第１のIII族窒化物系化合物半導体表面の少なくと
も一部の平滑度を悪化させ、第２のIII族窒化物系化合
物半導体の単結晶層が充分には形成されない部分を形成
する表面処理工程と、平滑度を悪化させていない部分
の、点状、ストライプ状又は格子状等の島状態の第１の
III族窒化物系化合物半導体を核として、第２のIII族窒
化物系化合物半導体を、バッファ層の平滑度を悪化させ
て部分をも覆うよう、縦及び横方向エピタキシャル成長
させる工程とを有することを特徴とする。
にバッファ層を介してIII族窒化物系化合物半導体を成
長させるIII族窒化物系化合物半導体の製造方法におい
て、バッファ層を基板に形成する工程と、第１のIII族
窒化物系化合物半導体をバッファ層上に形成する工程
と、第１のIII族窒化物系化合物半導体表面の少なくと
も一部の平滑度を悪化させ、第２のIII族窒化物系化合
物半導体の単結晶層が充分には形成されない部分を形成
する表面処理工程と、平滑度を悪化させていない部分
の、点状、ストライプ状又は格子状等の島状態の第１の
III族窒化物系化合物半導体を核として、第２のIII族窒
化物系化合物半導体を、バッファ層の平滑度を悪化させ
て部分をも覆うよう、縦及び横方向エピタキシャル成長
させる工程とを有することを特徴とする。
【００１６】また、請求項１１に記載の発明は、請求項
１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のIII族窒化物
系化合物半導体の製造方法により製造したIII族窒化物
系化合物半導体層の、横方向エピタキシャル成長した部
分の上層に形成されたことを特徴とするIII族窒化物系
化合物半導体素子である。
１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のIII族窒化物
系化合物半導体の製造方法により製造したIII族窒化物
系化合物半導体層の、横方向エピタキシャル成長した部
分の上層に形成されたことを特徴とするIII族窒化物系
化合物半導体素子である。
【００１７】また、請求項１２に記載の発明は、請求項
１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のIII族窒化物
系化合物半導体の製造方法により製造したIII族窒化物
系化合物半導体層の、横方向エピタキシャル成長した部
分の上層に、異なるIII族窒化物系化合物半導体層を積
層することにより得られることを特徴とするIII族窒化
物系化合物半導体発光素子である。
１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のIII族窒化物
系化合物半導体の製造方法により製造したIII族窒化物
系化合物半導体層の、横方向エピタキシャル成長した部
分の上層に、異なるIII族窒化物系化合物半導体層を積
層することにより得られることを特徴とするIII族窒化
物系化合物半導体発光素子である。
【００１８】また、請求項１３に記載の発明は、請求項
１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のIII族窒化物
系化合物半導体の製造方法に加えて、横方向エピタキシ
ャル成長した部分の上層以外を略全部除去することによ
り、III族窒化物系化合物半導体基板を得ることを特徴
とする。
１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のIII族窒化物
系化合物半導体の製造方法に加えて、横方向エピタキシ
ャル成長した部分の上層以外を略全部除去することによ
り、III族窒化物系化合物半導体基板を得ることを特徴
とする。
【００１９】
【作用及び発明の効果】本発明のIII族窒化物系化合物
半導体の製造方法の概略を、図１乃至図１１を参照しな
がら説明する。
半導体の製造方法の概略を、図１乃至図１１を参照しな
がら説明する。
【００２０】〔請求項１、２、３の発明〕図１の（ａ）
のように、基板１を、ストライプ状又は格子状等の島状
態に削り、段差を設ける。次にバッファ層２を形成す
る。以下、図１の（ｂ）のように、バッファ層２が、主
に基板１の段差の上段面に形成される部分２１と段差の
下段面に形成される部分２２とから成る場合を説明す
る。
のように、基板１を、ストライプ状又は格子状等の島状
態に削り、段差を設ける。次にバッファ層２を形成す
る。以下、図１の（ｂ）のように、バッファ層２が、主
に基板１の段差の上段面に形成される部分２１と段差の
下段面に形成される部分２２とから成る場合を説明す
る。
【００２１】図１の（ｂ）のような、ストライプ状又は
格子状等の島状態の段差を有する基板１の、段差の上段
面に形成される部分２１と段差の下段面に形成される部
分２２とからなるバッファ層２を核としてIII族窒化物
系化合物半導体３を縦及び横方向エピタキシャル成長さ
せる。すると、図１（ｃ）のように、段差の下段面に形
成されたバッファ層２２から成長するIII族窒化物系化
合物半導体３２が段差を埋める前に、段差の上段面に形
成されたバッファ層２１を核として成長するIII族窒化
物系化合物半導体３１が段差上方を覆う様にすることが
できる。さらにIII族窒化物系化合物半導体３を縦及び
横方向成長させれば、図１の（ｄ）のように、基板の段
差の上方は、横方向エピタキシャル成長により覆われる
ので、縦方向に伝搬する貫通転位の密度が極めて少なく
なる。
格子状等の島状態の段差を有する基板１の、段差の上段
面に形成される部分２１と段差の下段面に形成される部
分２２とからなるバッファ層２を核としてIII族窒化物
系化合物半導体３を縦及び横方向エピタキシャル成長さ
せる。すると、図１（ｃ）のように、段差の下段面に形
成されたバッファ層２２から成長するIII族窒化物系化
合物半導体３２が段差を埋める前に、段差の上段面に形
成されたバッファ層２１を核として成長するIII族窒化
物系化合物半導体３１が段差上方を覆う様にすることが
できる。さらにIII族窒化物系化合物半導体３を縦及び
横方向成長させれば、図１の（ｄ）のように、基板の段
差の上方は、横方向エピタキシャル成長により覆われる
ので、縦方向に伝搬する貫通転位の密度が極めて少なく
なる。
【００２２】このとき、段差の下段の底面に形成された
バッファ層２２から縦方向にエピタキシャル成長するII
I族窒化物系化合物半導体３２が段差の上段まで成長す
るよりも、段差の上段面に形成されたバッファ層２１か
ら横方向にエピタキシャル成長するIII族窒化物系化合
物半導体３１が向かい合う段差の上段面からの横方向エ
ピタキシャル成長面と合体する方が早いならば、段差を
埋めた部分のIII族窒化物系化合物半導体３１上部には
段差の底面に形成されたバッファ層２２から伝搬する貫
通転位は著しく抑制され、極めて良質な結晶領域とする
ことができる。この場合、図１の（ｄ）のように段差の
底面に形成されたバッファ層２２を核として成長したII
I族窒化物系化合物半導体３２の成長面が表面に出るこ
となく空洞として残ることとなる。その上部は両側の段
差の上段面に形成されたバッファ層２１を核として成長
したIII族窒化物系化合物半導体３１の成長面の合体が
生じており、バッファ層２２から伝搬する貫通転位はこ
の空洞で止められることとなる。
バッファ層２２から縦方向にエピタキシャル成長するII
I族窒化物系化合物半導体３２が段差の上段まで成長す
るよりも、段差の上段面に形成されたバッファ層２１か
ら横方向にエピタキシャル成長するIII族窒化物系化合
物半導体３１が向かい合う段差の上段面からの横方向エ
ピタキシャル成長面と合体する方が早いならば、段差を
埋めた部分のIII族窒化物系化合物半導体３１上部には
段差の底面に形成されたバッファ層２２から伝搬する貫
通転位は著しく抑制され、極めて良質な結晶領域とする
ことができる。この場合、図１の（ｄ）のように段差の
底面に形成されたバッファ層２２を核として成長したII
I族窒化物系化合物半導体３２の成長面が表面に出るこ
となく空洞として残ることとなる。その上部は両側の段
差の上段面に形成されたバッファ層２１を核として成長
したIII族窒化物系化合物半導体３１の成長面の合体が
生じており、バッファ層２２から伝搬する貫通転位はこ
の空洞で止められることとなる。
【００２３】次に、図１の（ｂ）のような基板１の段差
の側面にバッファ層がほとんど形成されない場合ではな
く、基板１の段差の側面にもバッファ層が形成される場
合を図２で説明する。図１（ａ）同様、基板１を削って
段差を形成する（図２の（ａ））。図２の（ｂ）のよう
に、ストライプ状又は格子状等の島状態の段差を有する
基板１の、段差の上段面、段差の下段面、及び段差の側
面に形成されるバッファ層２を核としてIII族窒化物系
化合物半導体３を縦及び横方向エピタキシャル成長させ
る。すると、図２（ｃ）のように、段差の下段面、及び
側面のバッファ層２から縦方向成長するIII族窒化物系
化合物半導体３が段差を埋めるとともに、段差の上段面
のバッファ層２から横方向成長するIII族窒化物系化合
物半導体３も段差を覆う様に成長する。尚、ここで段差
の側面から「縦」方向に成長するとは段差の側面の法線
方向の成長を言う。すると、図１の（ｄ）のように、基
板の段差の上方は、段差の側面のバッファ層２から縦方
向成長するIII族窒化物系化合物半導体３が段差を埋め
る部分と、段差の上段面のバッファ層２から横方向成長
するIII族窒化物系化合物半導体３とでしめられる。段
差の側面のバッファ層２から縦方向成長するIII族窒化
物系化合物半導体３の縦方向の貫通転位は段差の側面の
法線方向であり、基板面（上段面及び底面）から縦方向
に伝搬する貫通転位の密度が極めて少なくなる。
の側面にバッファ層がほとんど形成されない場合ではな
く、基板１の段差の側面にもバッファ層が形成される場
合を図２で説明する。図１（ａ）同様、基板１を削って
段差を形成する（図２の（ａ））。図２の（ｂ）のよう
に、ストライプ状又は格子状等の島状態の段差を有する
基板１の、段差の上段面、段差の下段面、及び段差の側
面に形成されるバッファ層２を核としてIII族窒化物系
化合物半導体３を縦及び横方向エピタキシャル成長させ
る。すると、図２（ｃ）のように、段差の下段面、及び
側面のバッファ層２から縦方向成長するIII族窒化物系
化合物半導体３が段差を埋めるとともに、段差の上段面
のバッファ層２から横方向成長するIII族窒化物系化合
物半導体３も段差を覆う様に成長する。尚、ここで段差
の側面から「縦」方向に成長するとは段差の側面の法線
方向の成長を言う。すると、図１の（ｄ）のように、基
板の段差の上方は、段差の側面のバッファ層２から縦方
向成長するIII族窒化物系化合物半導体３が段差を埋め
る部分と、段差の上段面のバッファ層２から横方向成長
するIII族窒化物系化合物半導体３とでしめられる。段
差の側面のバッファ層２から縦方向成長するIII族窒化
物系化合物半導体３の縦方向の貫通転位は段差の側面の
法線方向であり、基板面（上段面及び底面）から縦方向
に伝搬する貫通転位の密度が極めて少なくなる。
【００２４】このとき、段差の下段の底面に形成された
バッファ層２から縦方向にエピタキシャル成長するIII
族窒化物系化合物半導体３が段差の上段まで成長するよ
りも、段差の上段面に形成されたバッファ層２から横方
向にエピタキシャル成長するIII族窒化物系化合物半導
体３が向かい合う段差の上段面からの横方向エピタキシ
ャル成長面と合体する方が早いならば、段差を埋めた部
分のIII族窒化物系化合物半導体３上部には段差の底面
に形成されたバッファ層２から伝搬する貫通転位は著し
く抑制され、極めて良質な結晶領域とすることができ
る。この場合、図２の（ｄ）のように段差の底面に形成
されたバッファ層２を核として成長したIII族窒化物系
化合物半導体３の成長面が表面に出ることなく空洞とし
て残ることとなる。その上部は両側の段差の上段面に形
成されたバッファ層２を核として成長したIII族窒化物
系化合物半導体３の成長面の合体が生じており、バッフ
ァ層２から伝搬する貫通転位はこの空洞で止められるこ
ととなる
バッファ層２から縦方向にエピタキシャル成長するIII
族窒化物系化合物半導体３が段差の上段まで成長するよ
りも、段差の上段面に形成されたバッファ層２から横方
向にエピタキシャル成長するIII族窒化物系化合物半導
体３が向かい合う段差の上段面からの横方向エピタキシ
ャル成長面と合体する方が早いならば、段差を埋めた部
分のIII族窒化物系化合物半導体３上部には段差の底面
に形成されたバッファ層２から伝搬する貫通転位は著し
く抑制され、極めて良質な結晶領域とすることができ
る。この場合、図２の（ｄ）のように段差の底面に形成
されたバッファ層２を核として成長したIII族窒化物系
化合物半導体３の成長面が表面に出ることなく空洞とし
て残ることとなる。その上部は両側の段差の上段面に形
成されたバッファ層２を核として成長したIII族窒化物
系化合物半導体３の成長面の合体が生じており、バッフ
ァ層２から伝搬する貫通転位はこの空洞で止められるこ
ととなる
【００２５】上記の様な速い横方向エピタキシャル成長
は、III族窒化物系化合物半導体層３１が｛１１−２
０｝面を段差側面方向の成長面とするとき容易に実現可
能である。このとき例えば横方向エピタキシャル成長中
の成長面の少なくとも上部を｛１１−２０｝面のまま保
てば良い。勿論、横方向エピタキシャル成長面はIII族
窒化物系化合物半導体層の｛１１−２０｝面に限定され
ない。
は、III族窒化物系化合物半導体層３１が｛１１−２
０｝面を段差側面方向の成長面とするとき容易に実現可
能である。このとき例えば横方向エピタキシャル成長中
の成長面の少なくとも上部を｛１１−２０｝面のまま保
てば良い。勿論、横方向エピタキシャル成長面はIII族
窒化物系化合物半導体層の｛１１−２０｝面に限定され
ない。
【００２６】以上のようなことは、バッファ層を要せず
に基板に直接エピタキシャル成長するIII族窒化物系化
合物半導体にも応用できる。これを図３に示す。基板１
を削って段差を形成したのち（図３の（ａ））、III族
窒化物系化合物半導体３を縦及び横方向成長させ（図３
の（ｂ））、段差の上段面に形成される部分のIII族窒
化物系化合物半導体３を核とした横方向成長により段差
を覆う（図３の（ｃ））。また、図４に示すように、バ
ッファ層２（段差の上段のバッファ層２１と段差の下段
のバッファ層２２）にIII族窒化物系化合物半導体の単
結晶層３（段差の上段の単結晶層３１と段差の下段の単
結晶層３２）を形成して（図４の（ｂ））、段差の上段
の単結晶層３１を核とした横方向成長により段差を覆う
こともできる（図４の（ｃ）、（ｄ））。
に基板に直接エピタキシャル成長するIII族窒化物系化
合物半導体にも応用できる。これを図３に示す。基板１
を削って段差を形成したのち（図３の（ａ））、III族
窒化物系化合物半導体３を縦及び横方向成長させ（図３
の（ｂ））、段差の上段面に形成される部分のIII族窒
化物系化合物半導体３を核とした横方向成長により段差
を覆う（図３の（ｃ））。また、図４に示すように、バ
ッファ層２（段差の上段のバッファ層２１と段差の下段
のバッファ層２２）にIII族窒化物系化合物半導体の単
結晶層３（段差の上段の単結晶層３１と段差の下段の単
結晶層３２）を形成して（図４の（ｂ））、段差の上段
の単結晶層３１を核とした横方向成長により段差を覆う
こともできる（図４の（ｃ）、（ｄ））。
【００２７】〔請求項４、５の発明〕図５の（ａ）のよ
うに、基板１上にバッファ層２を形成する。次に図５の
（ｂ）のように、バッファ層２と基板１を削り、段差を
設ける。ここで図５の（ｃ）のように、III族窒化物系
化合物半導体３１を主にバッファ層２を核として縦及び
横方向エピタキシャル成長させる。図５の（ｃ）では段
差の底面及び側面からも一部III族窒化物系化合物半導
体３２のエピタキシャル成長が起こった場合を示してい
る。このとき、段差の下段の底面及び側面からエピタキ
シャル成長するIII族窒化物系化合物半導体３２が段差
の上段まで成長するよりも、段差の上段面に形成された
バッファ層２から横方向にエピタキシャル成長するIII
族窒化物系化合物半導体３１が向かい合う段差の上段面
からの横方向エピタキシャル成長面と合体する方が早い
ならば、段差を埋めた部分のIII族窒化物系化合物半導
体３１上部には段差の底面から伝搬する貫通転位は著し
く抑制され、極めて良質な結晶領域とすることができ
る。この場合、図５の（ｄ）のように段差の底面から成
長したIII族窒化物系化合物半導体３２の成長面が表面
に出ることなく空洞として残ることとなる。その上部は
両側の段差の上段面に形成されたバッファ層２を核とし
て成長したIII族窒化物系化合物半導体３１の成長面の
合体が生じており、バッファ層２から伝搬する貫通転位
はこの空洞で止められることとなる。
うに、基板１上にバッファ層２を形成する。次に図５の
（ｂ）のように、バッファ層２と基板１を削り、段差を
設ける。ここで図５の（ｃ）のように、III族窒化物系
化合物半導体３１を主にバッファ層２を核として縦及び
横方向エピタキシャル成長させる。図５の（ｃ）では段
差の底面及び側面からも一部III族窒化物系化合物半導
体３２のエピタキシャル成長が起こった場合を示してい
る。このとき、段差の下段の底面及び側面からエピタキ
シャル成長するIII族窒化物系化合物半導体３２が段差
の上段まで成長するよりも、段差の上段面に形成された
バッファ層２から横方向にエピタキシャル成長するIII
族窒化物系化合物半導体３１が向かい合う段差の上段面
からの横方向エピタキシャル成長面と合体する方が早い
ならば、段差を埋めた部分のIII族窒化物系化合物半導
体３１上部には段差の底面から伝搬する貫通転位は著し
く抑制され、極めて良質な結晶領域とすることができ
る。この場合、図５の（ｄ）のように段差の底面から成
長したIII族窒化物系化合物半導体３２の成長面が表面
に出ることなく空洞として残ることとなる。その上部は
両側の段差の上段面に形成されたバッファ層２を核とし
て成長したIII族窒化物系化合物半導体３１の成長面の
合体が生じており、バッファ層２から伝搬する貫通転位
はこの空洞で止められることとなる。
【００２８】上記の様な速い横方向エピタキシャル成長
は、III族窒化物系化合物半導体層３１が｛１１−２
０｝面を段差側面方向の成長面とするとき容易に実現可
能である。このとき例えば横方向エピタキシャル成長中
の成長面の少なくとも上部を｛１１−２０｝面のまま保
てば良い。勿論、横方向エピタキシャル成長面はIII族
窒化物系化合物半導体層の｛１１−２０｝面に限定され
ない。
は、III族窒化物系化合物半導体層３１が｛１１−２
０｝面を段差側面方向の成長面とするとき容易に実現可
能である。このとき例えば横方向エピタキシャル成長中
の成長面の少なくとも上部を｛１１−２０｝面のまま保
てば良い。勿論、横方向エピタキシャル成長面はIII族
窒化物系化合物半導体層の｛１１−２０｝面に限定され
ない。
【００２９】また、図６に示すように、バッファ層２と
III族窒化物系化合物半導体の単結晶層３１を形成して
（図６の（ａ））、段差を形成し（図６の（ｂ））、段
差の上段の単結晶層３１を核とした横方向成長により段
差を覆うこともできる（図６の（ｃ）、（ｄ））。
III族窒化物系化合物半導体の単結晶層３１を形成して
（図６の（ａ））、段差を形成し（図６の（ｂ））、段
差の上段の単結晶層３１を核とした横方向成長により段
差を覆うこともできる（図６の（ｃ）、（ｄ））。
【００３０】〔請求項６、７、８の発明〕図７の（ａ）
のように、基板１表面に例えばエッチング、罫描きなど
により荒れた部分Ａを形成し、荒れていない部分がスト
ライプ状又は格子状等の島状態となるようにする。ここ
にバッファ層２を形成すると、表面の荒れていない部分
に形成されたバッファ層２１と比較し、表面の荒れた部
分Ａに形成されるバッファ層２２は表層に均一な結晶層
ができず、且つ成長速度が遅い（図７の（ｂ））。ここ
にIII族窒化物系化合物半導体３を縦及び横方向エピタ
キシャル成長させると、主に表面の荒れていない部分に
形成されたバッファ層２１を核として単結晶層が速い速
度で形成され、表面の荒れた部分Ａに形成されるバッフ
ァ層２２をも横方向に成長することで覆っていく（図７
の（ｃ））。更にIII族窒化物系化合物半導体３の縦及
び横方向エピタキシャル成長を続けると、表面の荒れた
部分Ａに形成されるバッファ層２２は、主に表面の荒れ
ていない部分に形成されたバッファ層２１を核として横
方向エピタキシャル成長したIII族窒化物系化合物半導
体３が完全に覆うこととなる。このとき、表面の荒れた
部分Ａに形成されるバッファ層２２からの縦方向の貫通
転位は、その上方に横方向エピタキシャル成長により形
成されたIII族窒化物系化合物半導体３には伝搬しない
こととなる。
のように、基板１表面に例えばエッチング、罫描きなど
により荒れた部分Ａを形成し、荒れていない部分がスト
ライプ状又は格子状等の島状態となるようにする。ここ
にバッファ層２を形成すると、表面の荒れていない部分
に形成されたバッファ層２１と比較し、表面の荒れた部
分Ａに形成されるバッファ層２２は表層に均一な結晶層
ができず、且つ成長速度が遅い（図７の（ｂ））。ここ
にIII族窒化物系化合物半導体３を縦及び横方向エピタ
キシャル成長させると、主に表面の荒れていない部分に
形成されたバッファ層２１を核として単結晶層が速い速
度で形成され、表面の荒れた部分Ａに形成されるバッフ
ァ層２２をも横方向に成長することで覆っていく（図７
の（ｃ））。更にIII族窒化物系化合物半導体３の縦及
び横方向エピタキシャル成長を続けると、表面の荒れた
部分Ａに形成されるバッファ層２２は、主に表面の荒れ
ていない部分に形成されたバッファ層２１を核として横
方向エピタキシャル成長したIII族窒化物系化合物半導
体３が完全に覆うこととなる。このとき、表面の荒れた
部分Ａに形成されるバッファ層２２からの縦方向の貫通
転位は、その上方に横方向エピタキシャル成長により形
成されたIII族窒化物系化合物半導体３には伝搬しない
こととなる。
【００３１】図８の（ａ）のように、基板１表面に例え
ばエッチング、罫描きなどにより荒れた部分Ａを形成
し、荒れていない部分がストライプ状又は格子状等の島
状態となるようにする。基板１上にエピタキシャル成長
するIII族窒化物系化合物半導体３をここに形成する
と、表面の荒れていない部分に形成されたIII族窒化物
系化合物半導体層３１と比較し、表面の荒れた部分Ａに
形成されるIII族窒化物系化合物半導体層３２は表層に
均一な単結晶層ができず、且つ成長速度が遅い（図８の
（ｂ））。III族窒化物系化合物半導体３を縦及び横方
向エピタキシャル成長させる条件でエピタキシャル成尿
を続ければ、表面の荒れた部分Ａに形成されるIII族窒
化物系化合物半導体層３２上部は、主に表面の荒れてい
ない部分に形成されたIII族窒化物系化合物半導体３１
が横方向エピタキシャル成長して完全に覆うこととな
る。このとき、表面の荒れた部分Ａに形成されるIII族
窒化物系化合物半導体３２からの縦方向の貫通転位は、
その上方に横方向エピタキシャル成長により形成された
III族窒化物系化合物半導体３１には伝搬しないことと
なる。
ばエッチング、罫描きなどにより荒れた部分Ａを形成
し、荒れていない部分がストライプ状又は格子状等の島
状態となるようにする。基板１上にエピタキシャル成長
するIII族窒化物系化合物半導体３をここに形成する
と、表面の荒れていない部分に形成されたIII族窒化物
系化合物半導体層３１と比較し、表面の荒れた部分Ａに
形成されるIII族窒化物系化合物半導体層３２は表層に
均一な単結晶層ができず、且つ成長速度が遅い（図８の
（ｂ））。III族窒化物系化合物半導体３を縦及び横方
向エピタキシャル成長させる条件でエピタキシャル成尿
を続ければ、表面の荒れた部分Ａに形成されるIII族窒
化物系化合物半導体層３２上部は、主に表面の荒れてい
ない部分に形成されたIII族窒化物系化合物半導体３１
が横方向エピタキシャル成長して完全に覆うこととな
る。このとき、表面の荒れた部分Ａに形成されるIII族
窒化物系化合物半導体３２からの縦方向の貫通転位は、
その上方に横方向エピタキシャル成長により形成された
III族窒化物系化合物半導体３１には伝搬しないことと
なる。
【００３２】更には、図９のように、図７のようなIII
族窒化物系化合物半導体３の１段の縦及び横方向エピタ
キシャル成長ではなく、まず表面の荒れていない部分に
形成されたバッファ層２１上にIII族窒化物系化合物半
導体３１を縦方向成長させて単結晶層とし、次にこのII
I族窒化物系化合物半導体３１の単結晶層を核としてIII
族窒化物系化合物半導体３２を縦及び横方向成長させる
こともできる。
族窒化物系化合物半導体３の１段の縦及び横方向エピタ
キシャル成長ではなく、まず表面の荒れていない部分に
形成されたバッファ層２１上にIII族窒化物系化合物半
導体３１を縦方向成長させて単結晶層とし、次にこのII
I族窒化物系化合物半導体３１の単結晶層を核としてIII
族窒化物系化合物半導体３２を縦及び横方向成長させる
こともできる。
【００３３】〔請求項９、１０の発明〕図１０のよう
に、基板１にバッファ層２を形成したのち（図１０の
（ａ））、その表面をエッチング、罫描きにより表面を
悪化させ（図１０の（ｂ））、III族窒化物系化合物半
導体３を縦及び横方向成長させても良い（図１０の
（ｃ）、（ｄ））。また、図１１のように、基板１にバ
ッファ層２とIII族窒化物系化合物半導体層３１を形成
したのち（図１１の（ａ））、その表面をエッチング、
罫描きにより表面を悪化させ（図１１の（ｂ））、III
族窒化物系化合物半導体３３を縦及び横方向成長させて
も良い（図１１の（ｃ）、（ｄ））。いずれも、表面が
悪化していない部分により早くIII族窒化物系化合物半
導体層が形成されるのでそれを核として横方向成長させ
ることにより、表面が悪化した部分をも覆うよう成長さ
せることができる。
に、基板１にバッファ層２を形成したのち（図１０の
（ａ））、その表面をエッチング、罫描きにより表面を
悪化させ（図１０の（ｂ））、III族窒化物系化合物半
導体３を縦及び横方向成長させても良い（図１０の
（ｃ）、（ｄ））。また、図１１のように、基板１にバ
ッファ層２とIII族窒化物系化合物半導体層３１を形成
したのち（図１１の（ａ））、その表面をエッチング、
罫描きにより表面を悪化させ（図１１の（ｂ））、III
族窒化物系化合物半導体３３を縦及び横方向成長させて
も良い（図１１の（ｃ）、（ｄ））。いずれも、表面が
悪化していない部分により早くIII族窒化物系化合物半
導体層が形成されるのでそれを核として横方向成長させ
ることにより、表面が悪化した部分をも覆うよう成長さ
せることができる。
【００３４】以上のような方法により、縦方向に伝搬す
る貫通転位を抑制した領域を有するIII族窒化物系化合
物半導体を形成することができる。
る貫通転位を抑制した領域を有するIII族窒化物系化合
物半導体を形成することができる。
【００３５】上記の工程で得られたIII族窒化物系化合
物半導体層の、横方向エピタキシャル成長した部分の上
層に素子を形成することで、欠陥の少ない、移動度の大
きい層を有する半導体素子とすることができる（請求項
１１）。
物半導体層の、横方向エピタキシャル成長した部分の上
層に素子を形成することで、欠陥の少ない、移動度の大
きい層を有する半導体素子とすることができる（請求項
１１）。
【００３６】上記の工程で得られたIII族窒化物系化合
物半導体層の、横方向エピタキシャル成長した部分の上
層に発光素子を形成することで、素子寿命、或いはＬＤ
の閾値の改善された発光素子とすることができる（請求
項１２）。
物半導体層の、横方向エピタキシャル成長した部分の上
層に発光素子を形成することで、素子寿命、或いはＬＤ
の閾値の改善された発光素子とすることができる（請求
項１２）。
【００３７】また、上記の工程で得られたIII族窒化物
系化合物半導体層の、横方向エピタキシャル成長した部
分の上層のみをその他の層から分離することで、転位等
結晶欠陥の著しく抑制された結晶性の良いIII族窒化物
系化合物半導体を得ることができる（請求項１３）。尚
「略全部除去」とは、製造上の簡便さから、一部貫通転
位の残った部分を含んでいたとしても本発明に包含され
ることを示すものである。
系化合物半導体層の、横方向エピタキシャル成長した部
分の上層のみをその他の層から分離することで、転位等
結晶欠陥の著しく抑制された結晶性の良いIII族窒化物
系化合物半導体を得ることができる（請求項１３）。尚
「略全部除去」とは、製造上の簡便さから、一部貫通転
位の残った部分を含んでいたとしても本発明に包含され
ることを示すものである。
【００３８】
【発明の実施の形態】図１乃至図８に本発明のIII族窒
化物系化合物半導体の製造方法の実施の形態のそれぞれ
の一例の概略を示す。図１においては、バッファ層２が
基板１のダイシングにより形成された側面に形成されな
い例を示している。基板１をダイシングして段差を形成
し（図１の（ａ））、バッファ層２を形成して（図１の
（ｂ））、III族窒化物系化合物半導体層３を横方向エ
ピタキシャル成長させる（図１の（ｃ））。図１の
（ａ）のダイシングの幅と深さは、上述のように段差の
底面に形成されたバッファ層２２を核として縦方向成長
するIII族窒化物系化合物半導体層３２が段差を埋める
前に、段差の上段面に形成されたバッファ層２１を核と
して縦及び横方向成長するIII族窒化物系化合物半導体
層３１が段差の上部を覆うよう決定される。図１の
（ｃ）では横方向エピタキシャル成長面が例えば｛１１
−２０｝面である場合を想定しているが、本発明は成長
面に限定されない。こうして、段差の底面の縦方向の成
長によりダイシングされた部分が埋まる前に、段差の上
段面に形成されたバッファ層２１を核として横方向成長
がダイシングされた部分の上方で合体するよう、ダイシ
ング形状と横方向エピタキシャル成長条件とを設定する
ことで、ダイシングされた上部のIII族窒化物系化合物
半導体３１には貫通転位が抑制された領域を形成する
（図１の（ｄ））。
化物系化合物半導体の製造方法の実施の形態のそれぞれ
の一例の概略を示す。図１においては、バッファ層２が
基板１のダイシングにより形成された側面に形成されな
い例を示している。基板１をダイシングして段差を形成
し（図１の（ａ））、バッファ層２を形成して（図１の
（ｂ））、III族窒化物系化合物半導体層３を横方向エ
ピタキシャル成長させる（図１の（ｃ））。図１の
（ａ）のダイシングの幅と深さは、上述のように段差の
底面に形成されたバッファ層２２を核として縦方向成長
するIII族窒化物系化合物半導体層３２が段差を埋める
前に、段差の上段面に形成されたバッファ層２１を核と
して縦及び横方向成長するIII族窒化物系化合物半導体
層３１が段差の上部を覆うよう決定される。図１の
（ｃ）では横方向エピタキシャル成長面が例えば｛１１
−２０｝面である場合を想定しているが、本発明は成長
面に限定されない。こうして、段差の底面の縦方向の成
長によりダイシングされた部分が埋まる前に、段差の上
段面に形成されたバッファ層２１を核として横方向成長
がダイシングされた部分の上方で合体するよう、ダイシ
ング形状と横方向エピタキシャル成長条件とを設定する
ことで、ダイシングされた上部のIII族窒化物系化合物
半導体３１には貫通転位が抑制された領域を形成する
（図１の（ｄ））。
【００３９】図２は基板１の段差の側面にもバッファ層
２が形成される場合を示す。これも図１の場合とほぼ同
様である。
２が形成される場合を示す。これも図１の場合とほぼ同
様である。
【００４０】図５は基板１にバッファ層２を形成したの
ちダイシングする実施の形態である。バッファ層２が形
成されていない基板１の段差の底面及び側面での縦方向
成長は無いか極めて遅く、段差の上段面に形成されたバ
ッファ層２を核とした横方向成長によりダイシングされ
た段差を覆う（図５の（ｃ）及び（ｄ））。図２の
（ａ）のダイシングの幅と深さは、上述のように段差の
底面から縦方向成長するIII族窒化物系化合物半導体層
３２が段差を埋める前に、段差の上段面に形成されたバ
ッファ層２１を核として縦及び横方向成長するIII族窒
化物系化合物半導体層３１が段差の上部を覆うよう決定
される。図２の（ｃ）では横方向エピタキシャル成長面
が例えば｛１１−２０｝面である場合を想定している
が、本発明は成長面に限定されない。
ちダイシングする実施の形態である。バッファ層２が形
成されていない基板１の段差の底面及び側面での縦方向
成長は無いか極めて遅く、段差の上段面に形成されたバ
ッファ層２を核とした横方向成長によりダイシングされ
た段差を覆う（図５の（ｃ）及び（ｄ））。図２の
（ａ）のダイシングの幅と深さは、上述のように段差の
底面から縦方向成長するIII族窒化物系化合物半導体層
３２が段差を埋める前に、段差の上段面に形成されたバ
ッファ層２１を核として縦及び横方向成長するIII族窒
化物系化合物半導体層３１が段差の上部を覆うよう決定
される。図２の（ｃ）では横方向エピタキシャル成長面
が例えば｛１１−２０｝面である場合を想定している
が、本発明は成長面に限定されない。
【００４１】図７は、基板１の表面を荒らしたのちバッ
ファ層２を形成する実施の形態である。表面の荒れた部
分Ａの面積等は、荒れた部分Ａ上に形成された、表層に
均一な単結晶層ができず且つ成長速度が遅いバッファ層
２２上を、面の荒れていない部分に形成されたバッファ
層２１を核としたIII族窒化物系化合物半導体３が縦及
び横方向エピタキシャル成長して覆うよう決定される。
ファ層２を形成する実施の形態である。表面の荒れた部
分Ａの面積等は、荒れた部分Ａ上に形成された、表層に
均一な単結晶層ができず且つ成長速度が遅いバッファ層
２２上を、面の荒れていない部分に形成されたバッファ
層２１を核としたIII族窒化物系化合物半導体３が縦及
び横方向エピタキシャル成長して覆うよう決定される。
【００４２】図８は、基板１の表面を荒らしたのちIII
族窒化物系化合物半導体を直接形成する実施の形態であ
る。表面の荒れた部分Ａの面積等は、荒れた部分Ａ上に
形成された、表層に均一な単結晶層ができず且つ成長速
度が遅いIII族窒化物系化合物半導体３２上を、面の荒
れていない部分に形成されたIII族窒化物系化合物半導
体層３１が縦及び横方向エピタキシャル成長して覆うよ
う決定される。
族窒化物系化合物半導体を直接形成する実施の形態であ
る。表面の荒れた部分Ａの面積等は、荒れた部分Ａ上に
形成された、表層に均一な単結晶層ができず且つ成長速
度が遅いIII族窒化物系化合物半導体３２上を、面の荒
れていない部分に形成されたIII族窒化物系化合物半導
体層３１が縦及び横方向エピタキシャル成長して覆うよ
う決定される。
【００４３】上記の発明の実施の形態としては、次の中
からそれぞれ選択することができる。
からそれぞれ選択することができる。
【００４４】基板上にIII族窒化物系化合物半導体を順
次積層を形成する場合は、基板としてはサファイア、シ
リコン(Si)、炭化ケイ素(SiC)、スピネル(MgAl2O4)、Zn
O、MgOその他の無機結晶基板、リン化ガリウム又は砒化
ガリウムのようなIII-V族化合物半導体あるいは窒化ガ
リウム(GaN)その他のIII族窒化物系化合物半導体等を用
いることができる。
次積層を形成する場合は、基板としてはサファイア、シ
リコン(Si)、炭化ケイ素(SiC)、スピネル(MgAl2O4)、Zn
O、MgOその他の無機結晶基板、リン化ガリウム又は砒化
ガリウムのようなIII-V族化合物半導体あるいは窒化ガ
リウム(GaN)その他のIII族窒化物系化合物半導体等を用
いることができる。
【００４５】III族窒化物系化合物半導体層を形成する
方法としては有機金属気相成長法（MOCVD又はMOVPE）が
好ましいが、分子線気相成長法（MBE）、ハライド気相
成長法（Halide VPE）、液相成長法（LPE）等を用いて
も良く、各層を各々異なる成長方法で形成しても良い。
方法としては有機金属気相成長法（MOCVD又はMOVPE）が
好ましいが、分子線気相成長法（MBE）、ハライド気相
成長法（Halide VPE）、液相成長法（LPE）等を用いて
も良く、各層を各々異なる成長方法で形成しても良い。
【００４６】例えばサファイア基板上にIII族窒化物系
化合物半導体積層する際、結晶性良く形成させるため、
サファイア基板との格子不整合を是正すべくバッファ層
を形成することが好ましい。他の基板を使用する場合も
バッファ層を設けることが望ましい。バッファ層として
は、低温で形成させたIII族窒化物系化合物半導体AlxGa
yIn1-x-yN（0≦x≦1, 0≦y≦1, 0≦x+y≦1）、より好ま
しくはAlxGa1-xN（0≦x≦1）が用いられる。このバッフ
ァ層は単層でも良く、組成等の異なる多重層としても良
い。バッファ層の形成方法は、380〜420℃の低温で形成
するものでも良く、逆に1000〜1180℃の範囲で、ＭＯＣ
ＶＤ法で形成しても良い。また、ＤＣマグネトロンスパ
ッタ装置を用いて、高純度金属アルミニウムと窒素ガス
を原材料として、リアクティブスパッタ法によりAlNか
ら成るバッファ層を形成することもできる。同様に一般
式AlxGayIn1-x-yN（0≦x≦1, 0≦y≦1, 0≦x+y≦1、組
成比は任意）のバッファ層を形成することができる。更
には蒸着法、イオンプレーティング法、レーザアブレー
ション法、ＥＣＲ法を用いることができる。物理蒸着法
によるバッファ層は、200〜600℃で行うのが望ましい。
さらに望ましくは300〜500℃であり、さらに望ましくは
350〜450℃である。これらのスパッタリング法等の物理
蒸着法を用いた場合には、バッファ層の厚さは、100〜3
000Åが望ましい。さらに望ましくは、100〜500Åが望
ましく、最も望ましくは、100〜300Åである。また、横
方向エピタキシャル成長の成長の核となるIII族窒化物
系化合物半導体層及び／又は上層のIII族窒化物系化合
物半導体は、バッファ層と単結晶III族窒化物系化合物
半導体層とを１周期として、多重周期形成した層（基底
層）としても良い。また、基底層を用いる場合は、横方
向エピタキシャル成長の核となる層として、最上層は単
結晶層がより望ましい。
化合物半導体積層する際、結晶性良く形成させるため、
サファイア基板との格子不整合を是正すべくバッファ層
を形成することが好ましい。他の基板を使用する場合も
バッファ層を設けることが望ましい。バッファ層として
は、低温で形成させたIII族窒化物系化合物半導体AlxGa
yIn1-x-yN（0≦x≦1, 0≦y≦1, 0≦x+y≦1）、より好ま
しくはAlxGa1-xN（0≦x≦1）が用いられる。このバッフ
ァ層は単層でも良く、組成等の異なる多重層としても良
い。バッファ層の形成方法は、380〜420℃の低温で形成
するものでも良く、逆に1000〜1180℃の範囲で、ＭＯＣ
ＶＤ法で形成しても良い。また、ＤＣマグネトロンスパ
ッタ装置を用いて、高純度金属アルミニウムと窒素ガス
を原材料として、リアクティブスパッタ法によりAlNか
ら成るバッファ層を形成することもできる。同様に一般
式AlxGayIn1-x-yN（0≦x≦1, 0≦y≦1, 0≦x+y≦1、組
成比は任意）のバッファ層を形成することができる。更
には蒸着法、イオンプレーティング法、レーザアブレー
ション法、ＥＣＲ法を用いることができる。物理蒸着法
によるバッファ層は、200〜600℃で行うのが望ましい。
さらに望ましくは300〜500℃であり、さらに望ましくは
350〜450℃である。これらのスパッタリング法等の物理
蒸着法を用いた場合には、バッファ層の厚さは、100〜3
000Åが望ましい。さらに望ましくは、100〜500Åが望
ましく、最も望ましくは、100〜300Åである。また、横
方向エピタキシャル成長の成長の核となるIII族窒化物
系化合物半導体層及び／又は上層のIII族窒化物系化合
物半導体は、バッファ層と単結晶III族窒化物系化合物
半導体層とを１周期として、多重周期形成した層（基底
層）としても良い。また、基底層を用いる場合は、横方
向エピタキシャル成長の核となる層として、最上層は単
結晶層がより望ましい。
【００４７】バッファ層、横方向エピタキシャル成長の
成長の核となるIII族窒化物系化合物半導体層、横方向
エピタキシャル成長させる層、及び／又は上層のIII族
窒化物系化合物半導体は、III族元素の組成の一部は、
ボロン(B)、タリウム(Tl)で置き換えても、また、窒素
(N)の組成一部をリン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、
ビスマス(Bi)で置き換えても本発明を実質的に適用でき
る。また、これら元素を組成に表示できない程度のドー
プをしたものでも良い。例えば組成にインジウム(In)、
ヒ素(As)を有しないIII族窒化物系化合物半導体であるA
lxGa1-xN（0≦x≦1）に、アルミニウム(Al)、ガリウム
(Ga)よりも原子半径の大きなインジウム(In)、又は窒素
(N)よりも原子半径の大きな(As)をドープすることで、
窒素原子の抜けによる結晶の拡張歪みを圧縮歪みで補償
し結晶性を良くしても良い。この場合はアクセプタ不純
物がIII族原子の位置に容易に入るため、ｐ型結晶をア
ズグローンで得ることもできる。このようにして結晶性
を良くすることで本願発明と合わせて更に貫通転位を１
００乃至１０００分の１程度にまで下げることもでき
る。なお、発光素子として構成する場合は、本来III族
窒化物系化合物半導体の２元系、若しくは３元系を用い
ることが望ましい。
成長の核となるIII族窒化物系化合物半導体層、横方向
エピタキシャル成長させる層、及び／又は上層のIII族
窒化物系化合物半導体は、III族元素の組成の一部は、
ボロン(B)、タリウム(Tl)で置き換えても、また、窒素
(N)の組成一部をリン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、
ビスマス(Bi)で置き換えても本発明を実質的に適用でき
る。また、これら元素を組成に表示できない程度のドー
プをしたものでも良い。例えば組成にインジウム(In)、
ヒ素(As)を有しないIII族窒化物系化合物半導体であるA
lxGa1-xN（0≦x≦1）に、アルミニウム(Al)、ガリウム
(Ga)よりも原子半径の大きなインジウム(In)、又は窒素
(N)よりも原子半径の大きな(As)をドープすることで、
窒素原子の抜けによる結晶の拡張歪みを圧縮歪みで補償
し結晶性を良くしても良い。この場合はアクセプタ不純
物がIII族原子の位置に容易に入るため、ｐ型結晶をア
ズグローンで得ることもできる。このようにして結晶性
を良くすることで本願発明と合わせて更に貫通転位を１
００乃至１０００分の１程度にまで下げることもでき
る。なお、発光素子として構成する場合は、本来III族
窒化物系化合物半導体の２元系、若しくは３元系を用い
ることが望ましい。
【００４８】ｎ型のIII族窒化物系化合物半導体層を形
成する場合には、ｎ型不純物として、Si、Ge、Se、Te、
C等IV族元素又はVI族元素を添加することができる。ま
た、ｐ型不純物としては、Zn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等II
族元素又はIV族元素を添加することができる。これらを
複数或いはｎ型不純物とｐ型不純物を同一層にドープし
ても良い。
成する場合には、ｎ型不純物として、Si、Ge、Se、Te、
C等IV族元素又はVI族元素を添加することができる。ま
た、ｐ型不純物としては、Zn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等II
族元素又はIV族元素を添加することができる。これらを
複数或いはｎ型不純物とｐ型不純物を同一層にドープし
ても良い。
【００４９】横方向エピタキシャル成長としては成長面
が基板に垂直となるものが望ましいが、基板に対して斜
めのファセット面のまま成長するものでも良い。
が基板に垂直となるものが望ましいが、基板に対して斜
めのファセット面のまま成長するものでも良い。
【００５０】横方向エピタキシャル成長としては、横方
向エピタキシャル成長面の少なくとも上部と基板面とは
垂直であることがより望ましく、更にはいずれもIII族
窒化物系化合物半導体の｛１１−２０｝面であることが
より望ましい。
向エピタキシャル成長面の少なくとも上部と基板面とは
垂直であることがより望ましく、更にはいずれもIII族
窒化物系化合物半導体の｛１１−２０｝面であることが
より望ましい。
【００５１】エッチングする際は、深さと幅の関係か
ら、横方向エピタキシャル成長により塞がれるように段
差を設ける。この時、異なる層からの縦方向成長が少な
くとも初期段階において遅いことも利用する。
ら、横方向エピタキシャル成長により塞がれるように段
差を設ける。この時、異なる層からの縦方向成長が少な
くとも初期段階において遅いことも利用する。
【００５２】基板上に積層するIII族窒化物系化合物半
導体層の結晶軸方向が予想できる場合は、基板の段差側
面がIII族窒化物系化合物半導体層のａ面（｛１１−２
０｝面）又はｍ面（｛１−１００｝面）と平行となるよ
うストライプ状にマスク或いはダイシングを施すことが
有用である。なお、島状、格子状等に、上記ストライプ
及びマスクを任意に設計して良い。横方向エピタキシャ
ル成長面は、基板面に垂直なものの他、基板面に対し斜
めの角度の成長面でも良い。III族窒化物系化合物半導
体層のａ面として（１１−２０）面を横方向エピタキシ
ャル成長面とするには例えばストライプの長手方向はII
I族窒化物系化合物半導体層のｍ面である（１−１０
０）面に垂直とする。例えば基板をサファイアのａ面又
はｃ面とする場合は、どちらもサファイアのｍ面がその
上に形成されるIII族窒化物系化合物半導体層のａ面と
通常一致するので、これに合わせてダイシングを施す。
点状、格子状その他の島状とする場合も、輪郭（側壁）
を形成する各面が上方に形成されるIII族窒化物系化合
物半導体層の｛１１−２０｝面と一致することが望まし
い。
導体層の結晶軸方向が予想できる場合は、基板の段差側
面がIII族窒化物系化合物半導体層のａ面（｛１１−２
０｝面）又はｍ面（｛１−１００｝面）と平行となるよ
うストライプ状にマスク或いはダイシングを施すことが
有用である。なお、島状、格子状等に、上記ストライプ
及びマスクを任意に設計して良い。横方向エピタキシャ
ル成長面は、基板面に垂直なものの他、基板面に対し斜
めの角度の成長面でも良い。III族窒化物系化合物半導
体層のａ面として（１１−２０）面を横方向エピタキシ
ャル成長面とするには例えばストライプの長手方向はII
I族窒化物系化合物半導体層のｍ面である（１−１０
０）面に垂直とする。例えば基板をサファイアのａ面又
はｃ面とする場合は、どちらもサファイアのｍ面がその
上に形成されるIII族窒化物系化合物半導体層のａ面と
通常一致するので、これに合わせてダイシングを施す。
点状、格子状その他の島状とする場合も、輪郭（側壁）
を形成する各面が上方に形成されるIII族窒化物系化合
物半導体層の｛１１−２０｝面と一致することが望まし
い。
【００５３】エッチングマスクは、酸化珪素(SiO2)、窒
化珪素(Si3N4)、酸化チタン(TiOX)、酸化ジルコニウム
(ZrOX)等の酸化物、窒化物、これらの多層膜をもちいる
ことができる。これらの成膜方法は蒸着、スパッタ、Ｃ
ＶＤ等の気相成長法の他、任意である。
化珪素(Si3N4)、酸化チタン(TiOX)、酸化ジルコニウム
(ZrOX)等の酸化物、窒化物、これらの多層膜をもちいる
ことができる。これらの成膜方法は蒸着、スパッタ、Ｃ
ＶＤ等の気相成長法の他、任意である。
【００５４】エッチングをする場合は反応性イオンビー
ムエッチング（ＲＩＢＥ）が望ましいが、任意のエッチ
ング方法を用いることができる。また、エッチングに代
えて、スクライビング等、機械的方法により段差を形成
しても良い。表面を荒らす場合も、スクライビング、ダ
イヤモンドカッターによる罫描き等、任意である。
ムエッチング（ＲＩＢＥ）が望ましいが、任意のエッチ
ング方法を用いることができる。また、エッチングに代
えて、スクライビング等、機械的方法により段差を形成
しても良い。表面を荒らす場合も、スクライビング、ダ
イヤモンドカッターによる罫描き等、任意である。
【００５５】上記の貫通転位の抑制された領域を有する
III族窒化物系化合物半導体の、全体或いは貫通転位の
抑制された領域を中心としてその上部にＦＥＴ、発光素
子等の半導体素子を形成することができる。発光素子の
場合は、発光層は多重量子井戸構造（ＭＱＷ）、単一量
子井戸構造（ＳＱＷ）の他、ホモ構造、ヘテロ構造、ダ
ブルヘテロ構造のものが考えられるが、ｐｉｎ接合或い
はｐｎ接合等により形成しても良い。
III族窒化物系化合物半導体の、全体或いは貫通転位の
抑制された領域を中心としてその上部にＦＥＴ、発光素
子等の半導体素子を形成することができる。発光素子の
場合は、発光層は多重量子井戸構造（ＭＱＷ）、単一量
子井戸構造（ＳＱＷ）の他、ホモ構造、ヘテロ構造、ダ
ブルヘテロ構造のものが考えられるが、ｐｉｎ接合或い
はｐｎ接合等により形成しても良い。
【００５６】上述の、貫通転位の抑制された領域を有す
るIII族窒化物系化合物半導体を、例えば基板１、バッ
ファ層２及びダイシングにより段差を設けた貫通転位の
抑制されていない部分を除去して、III族窒化物系化合
物半導体基板とすることができる。この上にIII族窒化
物系化合物半導体素子を形成することが可能であり、或
いはより大きなIII族窒化物系化合物半導体結晶を形成
するための基板として用いることができる。除去方法と
しては、メカノケミカルポリッシングの他、任意であ
る。
るIII族窒化物系化合物半導体を、例えば基板１、バッ
ファ層２及びダイシングにより段差を設けた貫通転位の
抑制されていない部分を除去して、III族窒化物系化合
物半導体基板とすることができる。この上にIII族窒化
物系化合物半導体素子を形成することが可能であり、或
いはより大きなIII族窒化物系化合物半導体結晶を形成
するための基板として用いることができる。除去方法と
しては、メカノケミカルポリッシングの他、任意であ
る。
【００５７】本発明の適用として、基板処理により貫通
転位の少ない領域を形成したのち、更に横方向エピタキ
シャル成長を利用して、貫通転位の多い領域上部に貫通
転位の少ない領域を形成することも本発明に包含され
る。例えば本発明の請求項１乃至請求項４の手段により
貫通転位の少ない領域と多い領域を有するIII族窒化物
系化合物半導体層の、貫通転位の多い領域にマスクを形
成し、マスクを形成していない貫通転位の少ない領域表
面を核としてマスク上部を横方向エピタキシャル成長に
より覆うことで、全体として貫通転位の少ないIII族窒
化物系化合物半導体層を得ることができる。その他、貫
通転位の多い領域上部での第２の横方向エピタキシャル
成長は任意である。
転位の少ない領域を形成したのち、更に横方向エピタキ
シャル成長を利用して、貫通転位の多い領域上部に貫通
転位の少ない領域を形成することも本発明に包含され
る。例えば本発明の請求項１乃至請求項４の手段により
貫通転位の少ない領域と多い領域を有するIII族窒化物
系化合物半導体層の、貫通転位の多い領域にマスクを形
成し、マスクを形成していない貫通転位の少ない領域表
面を核としてマスク上部を横方向エピタキシャル成長に
より覆うことで、全体として貫通転位の少ないIII族窒
化物系化合物半導体層を得ることができる。その他、貫
通転位の多い領域上部での第２の横方向エピタキシャル
成長は任意である。
【００５８】以下、発明の具体的な実施例に基づいて説
明する。実施例として発光素子をあげるが、本発明は下
記実施例に限定されるものではなく、任意の素子に適用
できるの製造方法を開示している。
明する。実施例として発光素子をあげるが、本発明は下
記実施例に限定されるものではなく、任意の素子に適用
できるの製造方法を開示している。
【００５９】本発明のIII族窒化物系化合物半導体は、
有機金属化合物気相成長法（以下「MOVPE」と示す）に
よる気相成長により製造された。用いられたガスは、ア
ンモニア(NH3)とキャリアガス(H2又はN2)とトリメチル
ガリウム（Ga(CH3)3，以下「TMG」と記す）とトリメチ
ルアルミニウム（Al(CH3)3，以下「TMA」と記す）、ト
リメチルインジウム（In(CH3)3，以下「TMI」と記
す）、シクロペンタジエニルマグネシウム（Mg(C
5H5)2、以下「Cp2Mg」と記す）である。
有機金属化合物気相成長法（以下「MOVPE」と示す）に
よる気相成長により製造された。用いられたガスは、ア
ンモニア(NH3)とキャリアガス(H2又はN2)とトリメチル
ガリウム（Ga(CH3)3，以下「TMG」と記す）とトリメチ
ルアルミニウム（Al(CH3)3，以下「TMA」と記す）、ト
リメチルインジウム（In(CH3)3，以下「TMI」と記
す）、シクロペンタジエニルマグネシウム（Mg(C
5H5)2、以下「Cp2Mg」と記す）である。
【００６０】〔第１実施例〕有機洗浄及び熱処理により
洗浄したａ面を主面とし、単結晶のサファイア基板１を
ダイシングにより、幅10μm、間隔10μm、深さ10μmの
ストライプ状の段差を形成した。次に、温度を400℃と
し、H2を10L/min、NH3を5L/min、TMAを20μmol/minで約
3分間供給してAlNのバッファ層２を約40nmの厚さに形成
した。バッファ層２は基板１の段差の主に上段面と底面
に形成された。
洗浄したａ面を主面とし、単結晶のサファイア基板１を
ダイシングにより、幅10μm、間隔10μm、深さ10μmの
ストライプ状の段差を形成した。次に、温度を400℃と
し、H2を10L/min、NH3を5L/min、TMAを20μmol/minで約
3分間供給してAlNのバッファ層２を約40nmの厚さに形成
した。バッファ層２は基板１の段差の主に上段面と底面
に形成された。
【００６１】次に、サファイア基板１の温度を1150℃に
保持し、H2を20L/min、NH3を10L/min、TMGを5μmol/min
で導入して、縦及び横方向エピタキシャル成長によりGa
N層３を形成した。この時、主に段差の上段面に形成さ
れたバッファ層２１からの横方向エピタキシャル成長に
より段差が覆われ、表面が平坦となった（図１の
（ｃ））。こののち、H2を20L/min、NH3を10L/min、TMG
を300μmol/minで導入し、GaN層３を成長させ、10μmの
厚さとした。GaN層３の、基板１の深さ10μmの段差の底
面上方に形成された部分は、段差の上段面上方に形成さ
れた部分に比して貫通転位が著しく抑えられた。
保持し、H2を20L/min、NH3を10L/min、TMGを5μmol/min
で導入して、縦及び横方向エピタキシャル成長によりGa
N層３を形成した。この時、主に段差の上段面に形成さ
れたバッファ層２１からの横方向エピタキシャル成長に
より段差が覆われ、表面が平坦となった（図１の
（ｃ））。こののち、H2を20L/min、NH3を10L/min、TMG
を300μmol/minで導入し、GaN層３を成長させ、10μmの
厚さとした。GaN層３の、基板１の深さ10μmの段差の底
面上方に形成された部分は、段差の上段面上方に形成さ
れた部分に比して貫通転位が著しく抑えられた。
【００６２】〔第２実施例〕有機洗浄及び熱処理により
洗浄したａ面を主面とし、単結晶のサファイア基板１の
温度を400℃とし、H2を10L/min、NH3を5L/min、TMAを20
μmol/minで約3分間供給してAlNのバッファ層２を約40n
mの厚さに形成した。次にダイシングにより、幅10μm、
間隔10μm、深さ10μmのストライプ状に段差を形成し
た。バッファ層２は基板１の段差の上段面のみに残った
（図５の（ｂ））。
洗浄したａ面を主面とし、単結晶のサファイア基板１の
温度を400℃とし、H2を10L/min、NH3を5L/min、TMAを20
μmol/minで約3分間供給してAlNのバッファ層２を約40n
mの厚さに形成した。次にダイシングにより、幅10μm、
間隔10μm、深さ10μmのストライプ状に段差を形成し
た。バッファ層２は基板１の段差の上段面のみに残った
（図５の（ｂ））。
【００６３】次に、サファイア基板１の温度を1150℃に
保持し、H2を20L/min、NH3を10L/min、TMGを5μmol/min
で導入して、縦及び横方向エピタキシャル成長によりGa
N層３を形成した。この時、主に段差の上段面に形成さ
れたバッファ層２１からの横方向エピタキシャル成長に
より段差が覆われ、表面が平坦となった（図５の（ｃ）
及び（ｄ））。こののち、H2を20L/min、NH3を10L/mi
n、TMGを300μmol/minで導入し、GaN層３を成長させ、1
0μmの厚さとした。GaN層３の、基板１の深さ10μmの段
差の底面上方に形成された部分は、段差の上段面上方に
形成された部分に比して貫通転位が著しく抑えられた。
保持し、H2を20L/min、NH3を10L/min、TMGを5μmol/min
で導入して、縦及び横方向エピタキシャル成長によりGa
N層３を形成した。この時、主に段差の上段面に形成さ
れたバッファ層２１からの横方向エピタキシャル成長に
より段差が覆われ、表面が平坦となった（図５の（ｃ）
及び（ｄ））。こののち、H2を20L/min、NH3を10L/mi
n、TMGを300μmol/minで導入し、GaN層３を成長させ、1
0μmの厚さとした。GaN層３の、基板１の深さ10μmの段
差の底面上方に形成された部分は、段差の上段面上方に
形成された部分に比して貫通転位が著しく抑えられた。
【００６４】〔第３実施例〕有機洗浄及び熱処理により
洗浄したａ面を主面とし、単結晶のサファイア基板１を
反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ）を用いた選
択ドライエッチングにより、幅10μm、間隔10μm、スト
ライプ状に短時間エッチングし、面荒れを起こした。次
に、温度を400℃とし、H2を10L/min、NH3を5L/min、TMA
を20μmol/minで約3分間供給してAlNのバッファ層２を
約40nmの厚さに形成した。バッファ層２は面荒れの部分
２２と面荒れでない部分２２で表面のモホロジーが異な
った（図７の（ｂ））。
洗浄したａ面を主面とし、単結晶のサファイア基板１を
反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ）を用いた選
択ドライエッチングにより、幅10μm、間隔10μm、スト
ライプ状に短時間エッチングし、面荒れを起こした。次
に、温度を400℃とし、H2を10L/min、NH3を5L/min、TMA
を20μmol/minで約3分間供給してAlNのバッファ層２を
約40nmの厚さに形成した。バッファ層２は面荒れの部分
２２と面荒れでない部分２２で表面のモホロジーが異な
った（図７の（ｂ））。
【００６５】次に、サファイア基板１の温度を1150℃に
保持し、H2を20L/min、NH3を10L/min、TMGを5μmol/min
で導入して、縦及び横方向エピタキシャル成長によりGa
N層３を形成した。この時、主に面荒れでない部分２１
からの横方向エピタキシャル成長により面荒れの部分が
覆われ、表面が平坦となった（図７の（ｃ）及び
（ｄ））。このち、H2を20L/min、NH3を10L/min、TMGを
300μmol/minで導入し、GaN層３を成長させ、3μmの厚
さとした。GaN層３の、基板１の深さ10μmの段差の底面
上方に形成された部分は、段差の上段面上方に形成され
た部分に比して貫通転位が著しく抑えられた。
保持し、H2を20L/min、NH3を10L/min、TMGを5μmol/min
で導入して、縦及び横方向エピタキシャル成長によりGa
N層３を形成した。この時、主に面荒れでない部分２１
からの横方向エピタキシャル成長により面荒れの部分が
覆われ、表面が平坦となった（図７の（ｃ）及び
（ｄ））。このち、H2を20L/min、NH3を10L/min、TMGを
300μmol/minで導入し、GaN層３を成長させ、3μmの厚
さとした。GaN層３の、基板１の深さ10μmの段差の底面
上方に形成された部分は、段差の上段面上方に形成され
た部分に比して貫通転位が著しく抑えられた。
【００６６】〔第４実施例〕本実施例では、図１２のよ
うなバッファ層と単結晶III族窒化物系化合物半導体層
とを１周期として、多重周期形成した層（基底層）を用
いた。有機洗浄及び熱処理により洗浄したａ面を主面と
し、単結晶のサファイア基板１上に、温度を400℃まで
低下させて、H2を10L/min、NH3を5L/min、TMAを20μmol
/minで約3分間供給して第１のAlN層２１１を約40nmの厚
さに形成した。次に、サファイア基板１の温度を1000℃
に保持し、H2を20L/min、NH3を10L/min、TMGを300μmol
/minで導入し、膜厚約0.3μmのGaN層２１２を形成し
た。次に温度を400℃まで低下させて、H2を10L/min、NH
3を5L/min、TMAを20μmol/minで約3分間供給して第２の
AlN層２１３を約40nmの厚さに形成した。こうして、膜
厚約40nmの第１のAlN層２１１、膜厚約0.3μmのGaN層２
１２、膜厚約40nmの第２のAlN層２１３から成る基底層
２０を形成した。
うなバッファ層と単結晶III族窒化物系化合物半導体層
とを１周期として、多重周期形成した層（基底層）を用
いた。有機洗浄及び熱処理により洗浄したａ面を主面と
し、単結晶のサファイア基板１上に、温度を400℃まで
低下させて、H2を10L/min、NH3を5L/min、TMAを20μmol
/minで約3分間供給して第１のAlN層２１１を約40nmの厚
さに形成した。次に、サファイア基板１の温度を1000℃
に保持し、H2を20L/min、NH3を10L/min、TMGを300μmol
/minで導入し、膜厚約0.3μmのGaN層２１２を形成し
た。次に温度を400℃まで低下させて、H2を10L/min、NH
3を5L/min、TMAを20μmol/minで約3分間供給して第２の
AlN層２１３を約40nmの厚さに形成した。こうして、膜
厚約40nmの第１のAlN層２１１、膜厚約0.3μmのGaN層２
１２、膜厚約40nmの第２のAlN層２１３から成る基底層
２０を形成した。
【００６７】次に、第２実施例と同様に、ダイシングに
より段差を形成した。サファイア基板１のダイシング深
さを10μmとした。次に、サファイア基板１の温度を115
0℃に保持し、H2を20L/min、NH3を10L/min、TMGを5μmo
l/minで導入し、GaN層３を横方向エピタキシャル成長に
より形成した。こうして主に段差の上段面に形成された
基底層２０を核として横方向エピタキシャル成長により
段差が覆われ、表面が平坦となった。こののち、H2を20
L/min、NH3を10L/min、TMGを300μmol/minで導入し、Ga
N層３を成長させ、GaN層３を10μmの厚さとした。GaN層
３の、サファイア基板１の深さ10μmの段差の底面上方
に形成された部分は、段差の上段面上方に形成された部
分に比して貫通転位が著しく抑えられた。
より段差を形成した。サファイア基板１のダイシング深
さを10μmとした。次に、サファイア基板１の温度を115
0℃に保持し、H2を20L/min、NH3を10L/min、TMGを5μmo
l/minで導入し、GaN層３を横方向エピタキシャル成長に
より形成した。こうして主に段差の上段面に形成された
基底層２０を核として横方向エピタキシャル成長により
段差が覆われ、表面が平坦となった。こののち、H2を20
L/min、NH3を10L/min、TMGを300μmol/minで導入し、Ga
N層３を成長させ、GaN層３を10μmの厚さとした。GaN層
３の、サファイア基板１の深さ10μmの段差の底面上方
に形成された部分は、段差の上段面上方に形成された部
分に比して貫通転位が著しく抑えられた。
【００６８】〔第５実施例〕第１実施例と同様に形成し
たウエハ上に、図１３のようなレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）１００を次のようにして形成した。但し、GaN層３
の形成の際、シラン（SiH4）を導入して、GaN層３をシ
リコン(Si)ドープのｎ型GaNから成る層とした。尚、図
を簡略とするため、段差を有するサファイア基板１と段
差の上段面及び底面に形成されたバッファ層２及び段差
を埋めている部分のGaN層３を併せて、ウエハ１０００
と記載し、それ以外のGaN層３をGaN層１０３と記載す
る。
たウエハ上に、図１３のようなレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）１００を次のようにして形成した。但し、GaN層３
の形成の際、シラン（SiH4）を導入して、GaN層３をシ
リコン(Si)ドープのｎ型GaNから成る層とした。尚、図
を簡略とするため、段差を有するサファイア基板１と段
差の上段面及び底面に形成されたバッファ層２及び段差
を埋めている部分のGaN層３を併せて、ウエハ１０００
と記載し、それ以外のGaN層３をGaN層１０３と記載す
る。
【００６９】段差を有するサファイア基板、AlNから成
るバッファ層、その段差を覆うｎ型GaN層から成るウエ
ハ層１０００とｎ型GaN層１０３に、シリコン(Si)ドー
プのAl0 .08Ga0.92Nから成るｎクラッド層１０４、シリ
コン(Si)ドープのGaNから成るｎガイド層１０５、ＭＱ
Ｗ構造の発光層１０６、マグネシウム(Mg)ドープのGaN
から成るｐガイド層１０７、マグネシウム(Mg)ドープの
Al0.08Ga0.92Nから成るｐクラッド層１０８、マグネシ
ウム(Mg)ドープのGaNから成るｐコンタクト層１０９を
形成した。次にｐコンタクト層１０９上に金(Au)から成
る電極１１０Ａを、２段のGaN層とｎ型GaN層の合計３段
のGaN層１０３が露出するまで一部エッチングしてアル
ミニウム(Al)から成る電極１１０Ｂを形成した。このよ
うにして形成したレーザダイオード（ＬＤ）は素子寿命
及び発光効率が著しく向上した。
るバッファ層、その段差を覆うｎ型GaN層から成るウエ
ハ層１０００とｎ型GaN層１０３に、シリコン(Si)ドー
プのAl0 .08Ga0.92Nから成るｎクラッド層１０４、シリ
コン(Si)ドープのGaNから成るｎガイド層１０５、ＭＱ
Ｗ構造の発光層１０６、マグネシウム(Mg)ドープのGaN
から成るｐガイド層１０７、マグネシウム(Mg)ドープの
Al0.08Ga0.92Nから成るｐクラッド層１０８、マグネシ
ウム(Mg)ドープのGaNから成るｐコンタクト層１０９を
形成した。次にｐコンタクト層１０９上に金(Au)から成
る電極１１０Ａを、２段のGaN層とｎ型GaN層の合計３段
のGaN層１０３が露出するまで一部エッチングしてアル
ミニウム(Al)から成る電極１１０Ｂを形成した。このよ
うにして形成したレーザダイオード（ＬＤ）は素子寿命
及び発光効率が著しく向上した。
【００７０】〔第６実施例〕第１実施例と同様に形成し
たウエハ上に、図１４のような発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）２００を次のようにして形成した。但し、GaN層３
の形成の際、シラン（SiH4）を導入して、GaN層３をシ
リコン(Si)ドープのｎ型GaNから成る層とした。尚、図
を簡略とするため、段差を有するサファイア基板１と段
差の上段面及び底面に形成されたバッファ層２及び段差
を埋めている部分のGaN層３を併せて、ウエハ２０００
と記載し、それ以外のGaN層３をGaN層２０３と記載す
る。
たウエハ上に、図１４のような発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）２００を次のようにして形成した。但し、GaN層３
の形成の際、シラン（SiH4）を導入して、GaN層３をシ
リコン(Si)ドープのｎ型GaNから成る層とした。尚、図
を簡略とするため、段差を有するサファイア基板１と段
差の上段面及び底面に形成されたバッファ層２及び段差
を埋めている部分のGaN層３を併せて、ウエハ２０００
と記載し、それ以外のGaN層３をGaN層２０３と記載す
る。
【００７１】サファイア基板、AlNから成るバッファ
層、段差を埋めるGaN層から成るウエハ２０００とｎ型G
aN層２０３上に、シリコン(Si)ドープのAl0.08Ga0.92N
から成るｎクラッド層２０４、発光層２０５、マグネシ
ウム(Mg)ドープのAl0.08Ga0.92Nから成るｐクラッド層
２０６、マグネシウム(Mg)ドープのGaNから成るｐコン
タクト層２０７を形成した。次にｐコンタクト層２０７
上に金(Au)から成る電極２０８Ａを、GaN層とｎ型GaN層
の２段のGaN層２０３が露出するまで一部エッチングし
てアルミニウム(Al)から成る電極２０８Ｂを形成した。
このようにして形成した発光ダイオード（ＬＥＤ）は素
子寿命及び発光効率が著しく向上した。
層、段差を埋めるGaN層から成るウエハ２０００とｎ型G
aN層２０３上に、シリコン(Si)ドープのAl0.08Ga0.92N
から成るｎクラッド層２０４、発光層２０５、マグネシ
ウム(Mg)ドープのAl0.08Ga0.92Nから成るｐクラッド層
２０６、マグネシウム(Mg)ドープのGaNから成るｐコン
タクト層２０７を形成した。次にｐコンタクト層２０７
上に金(Au)から成る電極２０８Ａを、GaN層とｎ型GaN層
の２段のGaN層２０３が露出するまで一部エッチングし
てアルミニウム(Al)から成る電極２０８Ｂを形成した。
このようにして形成した発光ダイオード（ＬＥＤ）は素
子寿命及び発光効率が著しく向上した。
【００７２】〔第７実施例〕本実施例では基板としてシ
リコン(Si)基板を用いた。シリコン(Si)基板３０１をエ
ッチングにより幅10μm、間隔10μm、深さ10μmのスト
ライプ状にエッチングした。次にシリコン基板３０１の
温度を1150℃に保持し、H2を20L/min、NH3を10L/min、T
MGを5μmol/min、TMAを0.5μmol/min、H2ガスにより希
釈されたたシラン(SiH4)を0.01μmol/minで供給し、シ
リコン基板の段差の上段面、側面、底面からn-Al0.15Ga
0.85N層を縦及び横方向成長させた。こうして主に上段
面を核とする横方向エピタキシャル成長により段差が覆
われ、表面が平坦となったのち、H2を10L/min、NH3を10
L/min、TMGを100μmol/min、TMAを10μmol/min、H2ガス
により希釈されたたシラン(SiH4)を0.2μmol/minで供給
し、n-Al0.15Ga0.85N層を成長させ、3μmの厚さとし
た。以下、シリコン基板３０１とn-Al0.15Ga0.85N層３
０２を併せてウエハ３０００と記載する。
リコン(Si)基板を用いた。シリコン(Si)基板３０１をエ
ッチングにより幅10μm、間隔10μm、深さ10μmのスト
ライプ状にエッチングした。次にシリコン基板３０１の
温度を1150℃に保持し、H2を20L/min、NH3を10L/min、T
MGを5μmol/min、TMAを0.5μmol/min、H2ガスにより希
釈されたたシラン(SiH4)を0.01μmol/minで供給し、シ
リコン基板の段差の上段面、側面、底面からn-Al0.15Ga
0.85N層を縦及び横方向成長させた。こうして主に上段
面を核とする横方向エピタキシャル成長により段差が覆
われ、表面が平坦となったのち、H2を10L/min、NH3を10
L/min、TMGを100μmol/min、TMAを10μmol/min、H2ガス
により希釈されたたシラン(SiH4)を0.2μmol/minで供給
し、n-Al0.15Ga0.85N層を成長させ、3μmの厚さとし
た。以下、シリコン基板３０１とn-Al0.15Ga0.85N層３
０２を併せてウエハ３０００と記載する。
【００７３】上記のようにウエハ３０００（段差を有す
るシリコン基板３０１とその上に形成されたn-Al0.15Ga
0.85N層３０２）上にシリコン(Si)ドープのGaNから成る
ｎガイド層３０３、ＭＱＷ構造の発光層３０４、マグネ
シウム(Mg)ドープのGaNから成るｐガイド層３０５、マ
グネシウム(Mg)ドープのAl0.08Ga0.92Nから成るｐクラ
ッド層３０６、マグネシウム(Mg)ドープのGaNから成る
ｐコンタクト層３０７を形成した。次にｐコンタクト層
３０７上に金(Au)から成る電極３０８Ａを、シリコン基
板３０１裏面にアルミニウム(Al)から成る電極３０８Ｂ
を形成した。このようにして形成した図１５のレーザダ
イオード（ＬＤ）３００は素子寿命及び発光効率が著し
く向上した。
るシリコン基板３０１とその上に形成されたn-Al0.15Ga
0.85N層３０２）上にシリコン(Si)ドープのGaNから成る
ｎガイド層３０３、ＭＱＷ構造の発光層３０４、マグネ
シウム(Mg)ドープのGaNから成るｐガイド層３０５、マ
グネシウム(Mg)ドープのAl0.08Ga0.92Nから成るｐクラ
ッド層３０６、マグネシウム(Mg)ドープのGaNから成る
ｐコンタクト層３０７を形成した。次にｐコンタクト層
３０７上に金(Au)から成る電極３０８Ａを、シリコン基
板３０１裏面にアルミニウム(Al)から成る電極３０８Ｂ
を形成した。このようにして形成した図１５のレーザダ
イオード（ＬＤ）３００は素子寿命及び発光効率が著し
く向上した。
【００７４】〔第８実施例〕本実施例でも基板としてシ
リコン(Si)基板を用いた。第７実施例の段差を有するシ
リコン基板３０１に形成されたn-Al0.15Ga0.85N層３０
２と同様に、段差を有するシリコン基板４０１とその上
に形成されたn-Al0.15Ga0.85N層４０２のウエハ４００
０を用意し、発光層４０３、マグネシウム(Mg)ドープの
Al0.15Ga0.85Nから成るｐクラッド層４０４を形成し
た。次にｐクラッド層４０４上に金(Au)から成る電極４
０５Ａを、シリコン基板４０１裏面にアルミニウム(Al)
から成る電極４０５Ｂを形成した。このようにして形成
した図１６の発光ダイオード（ＬＥＤ）４００は素子寿
命及び発光効率が著しく向上した。
リコン(Si)基板を用いた。第７実施例の段差を有するシ
リコン基板３０１に形成されたn-Al0.15Ga0.85N層３０
２と同様に、段差を有するシリコン基板４０１とその上
に形成されたn-Al0.15Ga0.85N層４０２のウエハ４００
０を用意し、発光層４０３、マグネシウム(Mg)ドープの
Al0.15Ga0.85Nから成るｐクラッド層４０４を形成し
た。次にｐクラッド層４０４上に金(Au)から成る電極４
０５Ａを、シリコン基板４０１裏面にアルミニウム(Al)
から成る電極４０５Ｂを形成した。このようにして形成
した図１６の発光ダイオード（ＬＥＤ）４００は素子寿
命及び発光効率が著しく向上した。
【００７５】〔エッチングの変形〕また、図１７は、島
状に段差の上段、或いは面荒れ部分Ｂと面荒れを起こさ
ない部分を形成する例である。図１７の（ａ）は、外周
をも示しているが、これは理解のため簡略化した模式図
であり、実際には島状の段差の上段はウエハ当たり数千
万個形成して良い。図１７の（ａ）では、島状の段差の
上段に対し、段差の底面Ｂ（或いは面荒れを起こさない
部分に対し面荒れ部分Ｂ）は３倍の面積を有する。図１
７の（ｂ）では、島状の段差の上段に対し、段差の底面
Ｂ（或いは面荒れを起こさない部分に対し面荒れ部分
Ｂ）は８倍の面積を有する。
状に段差の上段、或いは面荒れ部分Ｂと面荒れを起こさ
ない部分を形成する例である。図１７の（ａ）は、外周
をも示しているが、これは理解のため簡略化した模式図
であり、実際には島状の段差の上段はウエハ当たり数千
万個形成して良い。図１７の（ａ）では、島状の段差の
上段に対し、段差の底面Ｂ（或いは面荒れを起こさない
部分に対し面荒れ部分Ｂ）は３倍の面積を有する。図１
７の（ｂ）では、島状の段差の上段に対し、段差の底面
Ｂ（或いは面荒れを起こさない部分に対し面荒れ部分
Ｂ）は８倍の面積を有する。
【図１】本発明の第１の実施例に係るIII族窒化物系化
合物半導体の製造工程を示す断面図。
合物半導体の製造工程を示す断面図。
【図２】本発明の別のIII族窒化物系化合物半導体の製
造工程を示す断面図。
造工程を示す断面図。
【図３】本発明の第７の実施例に係るIII族窒化物系化
合物半導体の製造工程を示す断面図。
合物半導体の製造工程を示す断面図。
【図４】本発明の別のIII族窒化物系化合物半導体の製
造工程を示す断面図。
造工程を示す断面図。
【図５】本発明の第２の実施例に係るIII族窒化物系化
合物半導体の製造工程を示す断面図。
合物半導体の製造工程を示す断面図。
【図６】本発明の別のIII族窒化物系化合物半導体の製
造工程を示す断面図。
造工程を示す断面図。
【図７】本発明の第３の実施例に係るIII族窒化物系化
合物半導体の製造工程を示す断面図。
合物半導体の製造工程を示す断面図。
【図８】本発明の別のIII族窒化物系化合物半導体の製
造工程を示す断面図。
造工程を示す断面図。
【図９】本発明の更に別のIII族窒化物系化合物半導体
の製造工程を示す断面図。
の製造工程を示す断面図。
【図１０】本発明の更に別のIII族窒化物系化合物半導
体の製造工程を示す断面図。
体の製造工程を示す断面図。
【図１１】本発明の更に別のIII族窒化物系化合物半導
体の製造工程を示す断面図。
体の製造工程を示す断面図。
【図１２】本発明の第４の実施例に係るIII族窒化物系
化合物半導体の製造工程を示す断面図。
化合物半導体の製造工程を示す断面図。
【図１３】本発明の第５の実施例に係るIII族窒化物系
化合物半導体発光素子の構造を示す断面図。
化合物半導体発光素子の構造を示す断面図。
【図１４】本発明の第６の実施例に係るIII族窒化物系
化合物半導体発光素子の構造を示す断面図。
化合物半導体発光素子の構造を示す断面図。
【図１５】本発明の第７の実施例に係るIII族窒化物系
化合物半導体発光素子の構造を示す断面図。
化合物半導体発光素子の構造を示す断面図。
【図１６】本発明の第８の実施例に係るIII族窒化物系
化合物半導体発光素子の構造を示す断面図。
化合物半導体発光素子の構造を示す断面図。
【図１７】第１のIII族窒化物系化合物半導体のエッチ
ングの他の例を示す模式図。
ングの他の例を示す模式図。
【図１８】III族窒化物系化合物半導体を伝搬する貫通
転位を示す断面図。
転位を示す断面図。
１、１０１、２０１、３０１、４０１ 基板 １０００、２０００、３０００、４０００ 段差を有す
る基板とバッファ層と段差を覆うIII族窒化物系化合物
半導体層とから成るウエハ ２ バッファ層 ２０ 基底層 ３１、３２、３３ III族窒化物系化合物半導体 １０３、２０３ n-GaN層 １０４、２０４、３０２、４０２ n-AlGaNクラッド層 １０５、３０３ n-GaNガイド層 １０６、２０５、３０４、４０３ 発光層 １０７、３０５ p-GaNガイド層 １０８、２０６、３０６、４０４ p-AlGaNクラッド層 １０９、２０７、３０７ p-GaN層 １１０Ａ、２０８Ａ、３０８Ａ、４０５Ａ ｐ電極 １１０Ｂ、２０８Ｂ、３０８Ｂ、４０５Ｂ ｎ電極
る基板とバッファ層と段差を覆うIII族窒化物系化合物
半導体層とから成るウエハ ２ バッファ層 ２０ 基底層 ３１、３２、３３ III族窒化物系化合物半導体 １０３、２０３ n-GaN層 １０４、２０４、３０２、４０２ n-AlGaNクラッド層 １０５、３０３ n-GaNガイド層 １０６、２０５、３０４、４０３ 発光層 １０７、３０５ p-GaNガイド層 １０８、２０６、３０６、４０４ p-AlGaNクラッド層 １０９、２０７、３０７ p-GaN層 １１０Ａ、２０８Ａ、３０８Ａ、４０５Ａ ｐ電極 １１０Ｂ、２０８Ｂ、３０８Ｂ、４０５Ｂ ｎ電極
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F041 AA03 AA40 AA44 CA04 CA05 CA33 CA34 CA40 CA46 CA65 CA75 5F045 AA03 AA04 AA05 AB09 AB14 AB17 AB18 AC07 AC08 AC12 AF02 AF04 AF09 AF12 BB12 DA53 HA02 5F073 AA45 AA74 CA07 CB04 CB05 CB07 DA05 DA07 DA25 DA35 EA29
Claims (13)
- 【請求項１】 基板上にIII族窒化物系化合物半導体を
成長させるIII族窒化物系化合物半導体の製造方法にお
いて、 前記基板表面の少なくとも一部を削り、前記基板面に段
差を設ける工程と、 前記基板の、削られなかった表面に点状、ストライプ状
又は格子状等の島状態に形成された上面を核として、所
望のIII族窒化物系化合物半導体を、前記基板の段差の
下段上方をも覆うよう、縦及び横方向エピタキシャル成
長させる工程とを有することを特徴とするIII族窒化物
系化合物半導体の製造方法。 - 【請求項２】 基板上にバッファ層を介してIII族窒化
物系化合物半導体を成長させるIII族窒化物系化合物半
導体の製造方法において、 前記基板表面の少なくとも一部を削り、前記基板面に段
差を設ける工程と、 前記バッファ層を前記基板に形成する工程と、 前記基板の、削られなかった表面に点状、ストライプ状
又は格子状等の島状態に形成された前記バッファ層を核
として、所望のIII族窒化物系化合物半導体を、前記基
板の段差の下段上方をも覆うよう、縦及び横方向エピタ
キシャル成長させる工程とを有することを特徴とするII
I族窒化物系化合物半導体の製造方法。 - 【請求項３】 基板上にバッファ層を介してIII族窒化
物系化合物半導体を成長させるIII族窒化物系化合物半
導体の製造方法において、 前記基板表面の少なくとも一部を削り、前記基板面に段
差を設ける工程と、 前記バッファ層を前記基板に形成する工程と、 前記バッファ層上にIII族窒化物系化合物半導体を縦方
向エピタキシャル成長させて単結晶層を形成する工程
と、 前記基板の、削られなかった表面に点状、ストライプ状
又は格子状等の島状態に形成された前記バッファ層上の
前記III族窒化物系化合物半導体の単結晶層を核とし
て、所望のIII族窒化物系化合物半導体を、前記基板の
段差の下段上方をも覆うよう、縦及び横方向エピタキシ
ャル成長させる工程とを有することを特徴とするIII族
窒化物系化合物半導体の製造方法。 - 【請求項４】 基板上にバッファ層を介してIII族窒化
物系化合物半導体を成長させるIII族窒化物系化合物半
導体の製造方法において、 前記バッファ層を前記基板に形成する工程と、 前記バッファ層と前記基板表面の少なくとも一部を削
り、前記基板面に前記バッファ層の形成された上段と、
前記バッファ層の形成されていない下段との段差を設け
る工程と、 前記基板の、削られなかった表面に点状、ストライプ状
又は格子状等の島状態に形成された前記バッファ層を核
として、所望のIII族窒化物系化合物半導体を、前記基
板の段差の下段上方をも覆うよう、縦及び横方向エピタ
キシャル成長させる工程とを有することを特徴とするII
I族窒化物系化合物半導体の製造方法。 - 【請求項５】 基板上にバッファ層を介してIII族窒化
物系化合物半導体を成長させるIII族窒化物系化合物半
導体の製造方法において、 前記バッファ層を前記基板に形成する工程と、 前記バッファ層上にIII族窒化物系化合物半導体を縦方
向エピタキシャル成長させて単結晶層を形成する工程
と、 前記III族窒化物系化合物半導体の単結晶層と前記バッ
ファ層と前記基板表面の少なくとも一部を削り、前記基
板面に前記III族窒化物系化合物半導体の単結晶層と前
記バッファ層の形成された上段と、前記III族窒化物系
化合物半導体の単結晶層及び前記バッファ層の形成され
ていない下段との段差を設ける工程と、 前記基板の、削られなかった表面に点状、ストライプ状
又は格子状等の島状態に形成された前記バッファ層上の
前記III族窒化物系化合物半導体の単結晶層を核とし
て、所望のIII族窒化物系化合物半導体を、前記基板の
段差の下段上方をも覆うよう、縦及び横方向エピタキシ
ャル成長させる工程とを有することを特徴とするIII族
窒化物系化合物半導体の製造方法。 - 【請求項６】 基板上にIII族窒化物系化合物半導体を
成長させるIII族窒化物系化合物半導体の製造方法にお
いて、 前記基板表面の少なくとも一部の平滑度を悪化させ、前
記III族窒化物系化合物半導体層が充分には形成されな
い部分を前記基板表面に形成する表面処理工程と、 前記III族窒化物系化合物半導体を前記基板に形成し、
前記III族窒化物系化合物半導体の単結晶層が充分に形
成された部分と、前記III族窒化物系化合物半導体の単
結晶層が充分には形成されていない部分とを形成する工
程と、 前記基板の平滑度を悪化させていない部分に、点状、ス
トライプ状又は格子状等の島状態に形成された前記III
族窒化物系化合物半導体の単結晶層を核として、前記II
I族窒化物系化合物半導体を、前記III族窒化物系化合物
半導体の単結晶層が充分には形成されていない部分をも
覆うよう、縦及び横方向エピタキシャル成長させる工程
とを有することを特徴とするIII族窒化物系化合物半導
体の製造方法。 - 【請求項７】 基板上にバッファ層を介してIII族窒化
物系化合物半導体を成長させるIII族窒化物系化合物半
導体の製造方法において、 前記基板表面の少なくとも一部の平滑度を悪化させ、前
記バッファ層が充分には形成されない部分を前記基板表
面に形成する表面処理工程と、 前記バッファ層を前記基板に形成し、前記バッファ層が
充分に形成された部分と、前記バッファ層が充分には形
成されていない部分とを形成する工程と、 前記基板の平滑度を悪化させていない部分に、点状、ス
トライプ状又は格子状等の島状態に形成された前記バッ
ファ層を核として、所望のIII族窒化物系化合物半導体
を、前記バッファ層が充分には形成されていない部分を
も覆うよう、縦及び横方向エピタキシャル成長させる工
程とを有することを特徴とするIII族窒化物系化合物半
導体の製造方法。 - 【請求項８】 基板上にバッファ層を介してIII族窒化
物系化合物半導体を成長させるIII族窒化物系化合物半
導体の製造方法において、 前記基板表面の少なくとも一部の平滑度を悪化させ、前
記バッファ層が充分には形成されない部分を前記基板表
面に形成する表面処理工程と、 前記バッファ層を前記基板に形成し、前記バッファ層が
充分に形成された部分と、前記バッファ層が充分には形
成されていない部分とを形成する工程と、 前記バッファ層が充分に形成された部分にIII族窒化物
系化合物半導体の単結晶層を形成する工程と、 前記基板の平滑度を悪化させていない部分に形成され
た、点状、ストライプ状又は格子状等の島状態の前記バ
ッファ層上の前記III族窒化物系化合物半導体の単結晶
層を核として、所望のIII族窒化物系化合物半導体を、
前記バッファ層が充分には形成されていない部分をも覆
うよう、縦及び横方向エピタキシャル成長させる工程と
を有することを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体
の製造方法。 - 【請求項９】 基板上にバッファ層を介してIII族窒化
物系化合物半導体を成長させるIII族窒化物系化合物半
導体の製造方法において、 前記バッファ層を前記基板に形成する工程と、 前記バッファ層表面の少なくとも一部の平滑度を悪化さ
せ、III族窒化物系化合物半導体の単結晶層が充分には
形成されない部分を形成する表面処理工程と、 前記平滑度を悪化させていない部分の、点状、ストライ
プ状又は格子状等の島状態の前記バッファ層を核とし
て、所望のIII族窒化物系化合物半導体を、前記バッフ
ァ層の平滑度を悪化させた部分をも覆うよう、縦及び横
方向エピタキシャル成長させる工程とを有することを特
徴とするIII族窒化物系化合物半導体の製造方法。 - 【請求項１０】 基板上にバッファ層を介してIII族窒
化物系化合物半導体を成長させるIII族窒化物系化合物
半導体の製造方法において、 前記バッファ層を前記基板に形成する工程と、 第１のIII族窒化物系化合物半導体を前記バッファ層上
に形成する工程と、 前記第１のIII族窒化物系化合物半導体表面の少なくと
も一部の平滑度を悪化させ、第２のIII族窒化物系化合
物半導体の単結晶層が充分には形成されない部分を形成
する表面処理工程と、 前記平滑度の悪化していない部分の、点状、ストライプ
状又は格子状等の島状態の前記第１のIII族窒化物系化
合物半導体を核として、前記第２のIII族窒化物系化合
物半導体を、前記バッファ層の平滑度を悪化させた部分
をも覆うよう、縦及び横方向エピタキシャル成長させる
工程とを有することを特徴とするIII族窒化物系化合物
半導体の製造方法。 - 【請求項１１】 請求項１乃至請求項１０のいずれか１
項に記載のIII族窒化物系化合物半導体の製造方法によ
り製造した前記III族窒化物系化合物半導体層の、横方
向エピタキシャル成長した部分の上層に形成されたこと
を特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子。 - 【請求項１２】 請求項１乃至請求項１０のいずれか１
項に記載のIII族窒化物系化合物半導体の製造方法によ
り製造した前記III族窒化物系化合物半導体層の、横方
向エピタキシャル成長した部分の上層に、異なるIII族
窒化物系化合物半導体層を積層することにより得られる
ことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体発光素
子。 - 【請求項１３】 請求項１乃至請求項１０のいずれか１
項に記載のIII族窒化物系化合物半導体の製造方法に加
えて、横方向エピタキシャル成長した部分の上層以外を
略全部除去することにより、前記III族窒化物系化合物
半導体基板を得ることを特徴とするIII族窒化物系化合
物半導体基板の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP2000071350A JP2001267242A (ja) | 2000-03-14 | 2000-03-14 | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体及びその製造方法 |
| PCT/JP2001/001396 WO2001069662A1 (fr) | 2000-03-14 | 2001-02-23 | Semi-conducteur a base d'un compose nitrure du groupe iii et procede de fabrication correspondant |
| KR1020027012051A KR100623558B1 (ko) | 2000-03-14 | 2001-02-23 | Ｉｉｉ족 질화물계 화합물 반도체 및 그 제조방법 |
| AU2001234169A AU2001234169A1 (en) | 2000-03-14 | 2001-02-23 | Group iii nitride compound semiconductor and method for manufacturing the same |
| CNB2004101021001A CN100461340C (zh) | 2000-03-14 | 2001-02-23 | Ⅲ族氮化物系化合物半导体的制造方法 |
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| KR1020057025175A KR100623564B1 (ko) | 2000-03-14 | 2001-02-23 | Ⅲ족 질화물계 화합물 반도체 소자 |
| CNB018094791A CN1274008C (zh) | 2000-03-14 | 2001-02-23 | Ⅲ族氮化物系化合物半导体器件及其制造方法 |
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