JP2003101148A - 窒化物半導体素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 活性領域や該活性領域の周辺部の結晶品質を
向上させることにより、動作特性に優れる窒化物半導体
素子を実現できるようにする。 【解決手段】 基板温度を１０２０℃にして、サファイ
アからなる基板１１上に、ｎ型Ａｌ_0.1 Ｇａ_0.9 Ｎから
なるｎ型クラッド層１４、ｎ型ＧａＮからなるｎ型光ガ
イド層１５、及びｎ型光ガイド層１５の構成原子の再蒸
発を抑制してｎ型光ガイド層１５の表面平坦性を維持す
るｎ型Ａｌ_0.2 Ｇａ_0.8 Ｎからなる平坦性維持層１６と
を順次成長させる。次に、III 族原料ガスの供給を止
め、基板温度を７８０℃にまで降温すると共にキャリア
ガスを水素ガスから窒素ガスに切り替え、その後、Ｖ族
源にＮＨ₃ 、III 族源にＴＭＩとＴＭＧとを選択的に導
入することにより多重量子井戸構造を持つ活性層１７を
成長させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光情報処理分野等
への応用が期待される短波長発光素子、特に、ＧａＮ系
半導体レーザ素子等の半導体素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】III −Ｖ族化合物半導体のうち、Ｖ族元
素として窒素（Ｎ）を含む窒化物半導体は、バンドギャ
ップが比較的大きいため、短波長発光素子の材料として
有望視されている。なかでも、窒化ガリウム系化合物半
導体、例えば、ＧａＮ系半導体としてＡｌ_x Ｇａ_y Ｉｎ
_z Ｎ（但し、０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１とす
る。）からなる、いわゆる窒化物半導体の研究が盛んに
行なわれており、青色又は緑色発光ダイオード素子（Ｌ
ＥＤ）が実用化されている。また、光ディスク装置の大
容量化を図るために、発振波長に４００ｎｍ帯を持つ半
導体レーザ素子が熱望されており、ＧａＮ系半導体を用
いた半導体レーザ素子が注目され、現在では実用レベル
に達しつつある。

【０００３】以下、従来のＧａＮ系半導体レーザ素子に
ついて図面を参照しながら説明する。

【０００４】図７はレーザ発振が確認されている従来の
ＧａＮ系半導体レーザ素子の断面構成を示している。図
７に示すように、サファイアからなる基板１０１上に
は、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いて順次形
成された、基板１０１と該基板１０１上に成長するＧａ
Ｎ系半導体との格子不整合を緩和するＧａＮからなるバ
ッファ層１０２、素子形成領域及びｎ側電極形成領域を
有するｎ型ＧａＮからなるｎ型コンタクト層１０３、該
ｎ型コンタクト層１０３における素子形成領域に形成さ
れたｎ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎからなる第１クラッド層１
０４、ｎ型ＧａＮからなる第１光ガイド層１０５、Ｇａ
_1-x Ｉｎ_x Ｎ／Ｇａ_1-y Ｉｎ_y Ｎ（０＜ｙ＜ｘ＜１）の
積層体からなる多重量子井戸活性層１０６、ｐ型ＧａＮ
からなる第２光ガイド層１０７、ｐ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93
Ｎからなる第２クラッド層１０８、ｐ型ＧａＮからなる
ｐ型コンタクト層１０９が形成されている。

【０００５】第２クラッド層１０８の上部には、幅が３
μｍ〜１０μｍ程度のリッジストライプ部１０８ａが形
成されており、ｐ型コンタクト層１０９はこのリッジス
トライプ部１０８ａ上に形成されている。また、ｐ型コ
ンタクト層１０９及び第２クラッド層１０８におけるリ
ッジストライプ部１０８ａの側方の領域並びにエピタキ
シャル層の側面は絶縁膜１１０により覆われている。

【０００６】ｐ型コンタクト層１０９を含み絶縁膜１１
０の上にはｐ型コンタクト層１０９と接するように、例
えばＮｉ／Ａｕの積層体からなるｐ側電極１１１が形成
され、ｎ型コンタクト層１０３におけるｎ側電極形成領
域には、例えばＴｉ／Ａｌの積層体からなるｎ側電極１
１２が形成されている。

【０００７】このような構成を有する半導体レーザ素子
に対して、ｎ側電極１１２を接地し且つｐ側電極１１１
に電圧を印加すると、多重量子井戸活性層１０６にｐ側
電極１１１側からホールが注入されると共にｎ側電極１
１２側から電子が注入される。注入されたホール及び電
子が多重量子井戸活性層１０６において光学利得を生じ
ることにより、発振波長がおよそ４００ｎｍのレーザ発
振を起こす。但し、多重量子井戸活性層１０６を構成す
るＧａ_1-xＩｎ_xＮ／Ｇａ_1-yＩｎ_yＮからなる積層体の組
成又は膜厚によって発振波長は変化する。現在、本構成
の半導体レーザ素子は室温以上において連続発振が実現
されている。

【０００８】ここで、ＭＯＶＰＥ法を用いて、Ｉｎを含
むＧａＮ系半導体、すなわちＧａＩｎＮからなる半導体
を成長させる際には、結晶成長温度を８００℃程度と
し、キャリアガスには窒素（Ｎ₂ ）ガスを用いることが
好ましいことが開示されている（アプライド・フィジク
ス・レターズ(Applied Physics Letters）、第５９巻、
ｐ．２２５１、１９９１年）。これに対し、Ａｌ_0.07Ｇ
ａ_0.93Ｎからなるクラッド層１０４，１０８又はＧａＮ
からなる光ガイド層１０５，１０７等のＩｎを含まない
半導体層の成長温度は１０００℃以上と高く、キャリア
ガスも水素（Ｈ₂）ガスを用いることが一般的である。
成長の一連のプロセスは、例えば、特開平６−１９６７
５７号公報又は特開平６−１７７４２３号公報に詳し
い。

【０００９】以下、そのプロセスの概要を説明する。

【００１０】まず、反応室内に基板１０１を保持し、Ｈ
₂ ガスを導入しながら基板温度を１０５０℃にまで昇温
して熱処理を行なう。次に、基板温度を５１０℃にまで
降温した後、反応ガスであるアンモニア（ＮＨ₃ ）とト
リメチルガリウム（ＴＭＧ）とを基板１０１上に導入す
ることにより、ＧａＮからなるバッファ層１０２を堆積
する。

【００１１】次に、ＴＭＧの導入を停止すると共に基板
温度を１０３０℃にまで昇温し、Ｈ ₂ ガスをキャリアガ
スとして、ＴＭＧ、モノシラン（ＳｉＨ₄ ）を導入する
ことにより、ｎ型ＧａＮからなるｎ型コンタクト層１０
３と、その後、さらにＡｌを含むIII 族原料ガスとして
トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を追加して、ｎ型Ａ
ｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎからなる第１クラッド層１０４とを順
次堆積する。

【００１２】次に、各原料ガスの供給を停止すると共に
基板温度を８００℃にまで降温する。続いて、キャリア
ガスをＨ₂ ガスからＮ₂ ガスに切り替え、III 族原料ガ
スとしてＴＭＧとトリメチルインジウム（ＴＭＩ）とを
導入することにより、Ｇａ_{1- x}Ｉｎ_xＮ／Ｇａ_1-yＩｎ_yＮ
の積層体からなる多重量子井戸活性層１０６を形成す
る。

【００１３】次に、III 族原料ガスの供給を停止し、再
び基板温度を１０２０℃にまで昇温すると共にキャリア
ガスを再度Ｎ₂ ガスからＨ₂ ガスに切り替えて、ＴＭ
Ｇ、ＴＭＡ及びｐ型ドーパントとしてのシクロペンタジ
エニルマグネシウム（Ｃｐ₂ Ｍｇ）等を導入することに
より、ｐ型ＧａＮからなる第２光ガイド層１０７、ｐ型
Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎからなる第２クラッド層１０８、ｐ
型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層１０９を順次堆積す
る。

【００１４】なお、活性層形成後の昇温工程において、
多重量子井戸活性層１０６からのＩｎの再蒸発を防止す
るために、ＧａＮからなる保護層（特開平９−１８６３
６３号公報）又はＡｌ_0.2 Ｇａ_0.8 Ｎからなる保護層
（例えば、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライ
ド・フィジクス（Japanese Journal of Applied Physic
s ）、第３５巻、ｐ．Ｌ７４、１９９６年）を形成する
場合がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のＧａＮ系半導体レーザ素子は、多重量子井戸活性層
１０６を成長する前の下地層となるｎ型ＧａＮからなる
ｎ型コンタクト層１０３又はｎ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎか
らなる第１クラッド層１０４（但し、特開平６−１９６
７５７号公報や特開平６−１７７４２３号公報において
はＡｌの組成は０．１である。）の品質の劣化は、これ
らの上に成長する多重量子井戸活性層１０６の結晶品質
の低下を引き起こすため、発光ダイオード素子又は半導
体レーザ素子の発光効率の低下及びしきい値電流の増大
等を招くという問題がある。

【００１６】本発明は、前記従来の問題に鑑み、活性領
域や該活性領域の周辺部の結晶品質を向上させることに
より、動作特性に優れる窒化物半導体素子を実現できる
ようにすることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記従来の目的を達成す
るため、第１の発明は、基板と活性層との間に形成され
る半導体層の結晶成長時における、該半導体層の構成原
子の蒸発を抑制して前記半導体層の表面平坦性を維持す
る窒化物半導体からなる平坦性維持層を設ける構成とす
る。特に、比較的高温で成長する第１の半導体層と該第
１の半導体層よりも低温で成長する第２の半導体層との
間に前記平坦性維持層を設ける構成とする。

【００１８】また、第２の発明は、第１の半導体層を形
成する工程と第２の半導体層を形成する工程との間にお
いて、III 族原料ガスの切り替える場合であって、III
族原料ガスの導入を一時的に停止するか又はキャリアガ
スを変更する際に、基板の雰囲気を１気圧以上の窒素元
素を含むガス、例えばアンモニアガス等とする構成とす
る。

【００１９】本願発明者らは、ＧａＮ系半導体素子にお
ける活性領域及びその周辺部の結晶性が低い理由を種々
検討した結果、以下に示すような結果を得ている。

【００２０】すなわち、ＧａＮを含む材料系を成長させ
る際の特徴として、Ｉｎを含む層、例えば図７に示す多
重量子井戸活性層１０６と、Ｉｎを含まない層、例えば
図７に示すクラッド層１０４やガイド層１０５等とは、
互いの原料ガスのキャリアガスが異なっていることがあ
る。Ｉｎを含む層の成長時にはキャリアガスに窒素ガス
を用い、Ｉｎを含まない層の場合には水素ガスを用いる
ことが一般的である。このように、半導体レーザ素子の
ように多層膜を積層することにより素子を形成するに
は、キャリアガスを層ごとに切り替える必要が生じる。

【００２１】また、Ｉｎを含む多重量子井戸活性層１０
６とＩｎを含まないクラッド層１０４等では、Ｉｎを含
む層の成長温度をＩｎの蒸気圧を抑えるためにＩｎを含
まない層よりも下げる必要が生じる。

【００２２】キャリアガスの切り替え時には、III 族原
料ガスの供給は停止しており、基板１０１には新たな結
晶が成長しない、いわば平衡状態におかれている。この
平衡状態において、基板温度が１０００℃程度にもなる
高温状態又は１気圧以下の圧力状態の下においては、成
長した半導体層からの構成原子の脱離（再蒸発）が生じ
る。すなわち、原料ガスの切り替え時の平衡状態におい
て、半導体結晶の成長界面から構成原子が脱離すること
により、結晶品質が劣化する。

【００２３】これに対して、本願発明者らは、原料ガス
の切り替え時の平衡状態において、ＧａＮ系半導体結晶
の成長界面から構成原子の脱離を防ぐ第１の解決手段で
ある、下地層の表面にＡｌを含む窒化物半導体からなる
平坦性維持層を設けると、下地層の上に成長する活性層
の結晶品質が劣化しないという知見を得ている。

【００２４】さらに、原料ガスの切り替え時の平衡状態
において、半導体結晶の成長界面から構成原子の脱離を
防ぐ第２の解決手段として、下地層の雰囲気を加圧状態
の窒素元素を含むガス雰囲気とすると、下地層の上に成
長する活性層の結晶品質が劣化しないという知見を得て
いる。

【００２５】以下、具体的な解決手段を列挙する。

【００２６】本発明に係る第１の窒化物半導体素子の製
造方法は、第１の解決手段であって、基板上に第１の窒
化物半導体からなる半導体層を形成する工程と、半導体
層の上に、半導体層の構成原子の蒸発を抑制することに
より半導体層の表面平坦性を維持する第２の窒化物半導
体からなる平坦性維持層を形成する工程と、平坦性維持
層の上に第３の窒化物半導体からなる活性層を形成する
工程とを備えている。

【００２７】第１の窒化物半導体素子の製造方法による
と、第３の窒化物半導体からなる活性層を形成する前
に、活性層の下地層である第１の窒化物半導体からなる
半導体層の上に該半導体層の構成原子の蒸発を抑制して
該半導体層の表面平坦性を維持する第２の窒化物半導体
からなる平坦性維持層を形成するため、この平坦性維持
層の上に活性層を形成すると該活性層の結晶性が高度に
維持される。

【００２８】第１の窒化物半導体素子の製造方法におい
て、第２の窒化物半導体がアルミニウムを含み、第３の
窒化物半導体がガリウム及びインジウムを含むことが好
ましい。このようにすると、平坦性維持層を構成する第
２の窒化物半導体がアルミニウムを含むため、後述する
ように、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）は窒化ガリウム
（ＧａＮ）よりも蒸気圧が小さいので、平坦性維持層の
構成原子が蒸発しにくくなり、下地層である半導体層を
確実に保護できるようになる。また、活性層を構成する
第３の窒化物半導体がインジウム（Ｉｎ）を含むため、
エネルギーバンドギャップが狭くなるので、第３の窒化
物半導体に量子井戸構造を確実に形成できる。

【００２９】本発明に係る第２の窒化物半導体素子の製
造方法は、第１の解決手段であって、基板上に第１の成
長温度で第１の窒化物半導体からなる第１の半導体層を
形成する工程と、第１の半導体層の上に、該第１の半導
体層の構成原子の蒸発を抑制することにより第１の半導
体層の表面平坦性を維持する第２の窒化物半導体からな
る平坦性維持層を形成する工程と、平坦性維持層の上に
第１の成長温度よりも低い第２の温度で第３の窒化物半
導体からなる第２の半導体層を形成する工程とを備えて
いる。

【００３０】第２の窒化物半導体素子の製造方法による
と、第１の窒化物半導体からなる第１の半導体層の上
に、該第１の半導体層の構成原子の蒸発を抑制すること
により第１の半導体層の表面平坦性を維持する第２の窒
化物半導体からなる平坦性維持層を形成するため、第１
の温度から第２の温度に降温する間に、第１の半導体層
の表面からの該第１の半導体層の構成原子の蒸発を抑制
できる。

【００３１】第１又は第２の窒化物半導体素子の製造方
法において、第２の窒化物半導体がＡｌ_x Ｇａ_1-x Ｎ
（但し、ｘは０．１＜ｘ≦１とする。）からなることが
好ましい。

【００３２】第１又は第２の窒化物半導体素子の製造方
法において、第２の窒化物半導体がＡｌ_x Ｇａ_1-x Ｎ
（但し、ｘは０．２≦ｘ≦１とする。）からなることが
好ましい。

【００３３】第１又は第２の窒化物半導体素子の製造方
法において、平坦性維持層の膜厚が約０．５μｍ以下で
あることが好ましい。

【００３４】本発明に係る第３の窒化物半導体素子の製
造方法は、第２の解決手段であって、基板上にIII 族原
料ガス及びＶ族原料ガスを導入することにより、基板上
に第１の窒化物半導体からなる第１の半導体層を形成す
る第１の半導体層形成工程と、III 族原料ガスの導入を
停止するIII 族原料ガス停止工程と、第１の半導体層の
上にIII 族原料ガス及びＶ族原料ガスを導入することに
より、第１の半導体層の上に第２の窒化物半導体からな
る第２の半導体層を形成する第２の半導体層形成工程と
を備え、III 族原料ガス停止工程は、第１の半導体層の
雰囲気を、窒素を含み且つ圧力が１気圧以上とする工程
を含む。

【００３５】第３の窒化物半導体素子の製造方法による
と、第１の半導体層形成工程と第２の半導体層形成工程
とのIII 族原料ガスを切り替える際の、III 族原料ガス
の基板上への導入を停止するIII 族原料ガス停止工程に
おいて、第１の窒化物半導体からなる第１の半導体層の
表面の雰囲気を、窒素を含み且つ圧力が１気圧以上とす
るため、第１の半導体層の表面から該第１の半導体層の
構成原子、とりわけ窒素原子が蒸発することを抑制でき
る。

【００３６】本発明に係る第４の窒化物半導体素子の製
造方法は、第２の解決手段であって、基板上にIII 族原
料ガス及びＶ族原料ガスを第１のキャリアガスと共に導
入することにより、基板上に第１の窒化物半導体からな
る第１の半導体層を形成する第１の半導体層形成工程
と、第１のキャリアガスを該第１のキャリアガスと組成
が異なる第２のキャリアガスに変更するキャリアガス変
更工程と、第１の半導体層の上にIII 族原料ガス及びＶ
族原料ガスを第２のキャリアガスと共に導入することに
より、第１の半導体層の上に第２の窒化物半導体からな
る第２の半導体層を形成する第２の半導体層形成工程と
を備え、キャリアガス変更工程は、第１の半導体層の雰
囲気を、窒素を含み且つ圧力が１気圧以上とする工程を
含む。

【００３７】第４の窒化物半導体素子の製造方法による
と、第１の半導体層形成工程と第２の半導体層形成工程
との各原料ガスを搬送するキャリアガスを第１のキャリ
アガスから第２のキャリアガスに切り替える際のキャリ
アガス変更工程において、第１の窒化物半導体からなる
第１の半導体層の表面の雰囲気を、窒素を含み且つ圧力
が１気圧以上とするため、第１の半導体層の表面から該
第１の半導体層の構成原子、とりわけ窒素原子の蒸発を
抑制できる。

【００３８】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）本発明の第１
の実施形態について図面を参照しながら説明する。

【００３９】図１（ａ）〜（ｃ）及び図２は本発明の第
１の実施形態に係る窒化物半導体素子である半導体レー
ザ素子の製造方法の工程順の断面構成を示している。

【００４０】まず、図１（ａ）に示すように、ＭＯＶＰ
Ｅ法を用いて、反応室（図示せず）内に保持されたサフ
ァイアからなる基板１１に対して温度が１０００℃程度
の熱処理を行なった後、基板温度を５００℃にまで降温
し、キャリアガスに主としてＨ₂ ガスを用い、反応室内
の圧力を約３００Ｔｏｒｒ（約０．４気圧）として、II
I 族源のＴＭＧと窒素源のＮＨ₃ とを基板１１上に導入
することにより、基板１１を構成するサファイア結晶と
該サファイア結晶上に成長するＧａＮ系半導体結晶との
格子不整合を緩和してＧａＮ系半導体結晶への欠陥の発
生を抑制するＧａＮからなるバッファ層１２を基板１１
上に成長させる。

【００４１】次に、基板温度を１０２０℃にまで昇温
し、ｎ型ドーパントを含むＳｉＨ₄ 、III 族源のＴＭＧ
及び窒素源のＮＨ₃ を導入して、バッファ層１２の上
に、まず、素子形成領域及びオーミック電極形成領域を
有するｎ型ＧａＮからなるｎ型コンタクト層１３を成長
させる。続いて、III 族源にＴＭＡを追加することによ
り、後述する活性層にポテンシャル障壁を形成しｎ型キ
ャリアを閉じ込めるｎ型Ａｌ_0.1 Ｇａ_0.9 Ｎからなるｎ
型クラッド層１４を成長させ、次に、ＴＭＡの導入を停
止することにより、活性層において生成された発光光を
閉じ込めるｎ型ＧａＮからなるｎ型光ガイド層１５を成
長させる。続いて、再度ＴＭＡを導入して、ｎ型光ガイ
ド層１５の構成原子の再蒸発を抑制することによりｎ型
光ガイド層１５の表面平坦性を維持する膜厚が２０ｎｍ
のｎ型Ａｌ_0.2 Ｇａ_0.8 Ｎからなる平坦性維持層１６を
成長させる。

【００４２】次に、図１（ｂ）に示すように、III 族原
料ガスの供給を止め、基板温度を７８０℃にまで降温す
ると共にキャリアガスをＨ₂ ガスからＮ₂ ガスに切り替
える。その後、Ｖ族源にＮＨ₃ を用い、III 族源にＴＭ
ＩとＴＭＧとを選択的に導入することにより活性層１７
を成長させる。ここで、図示はしていないが、活性層１
７は、ＴＭＧ及びＴＭＩが導入されて形成される膜厚が
２．５ｎｍのＧａ_0.8Ｉｎ_0.2 Ｎからなる井戸層１７ａ
と、ＴＭＧのみが導入されて形成される膜厚が６．０ｎ
ｍのＧａＮからなるバリア層１７ｂとの多重量子井戸構
造を有している。なお、キャリアガスは不活性ガスのア
ルゴン（Ａｒ）等であってもよい。

【００４３】次に、図１（ｃ）に示すように、III 族原
料ガス及びキャリアガスの導入をいったん停止すると共
に基板温度１１を１０２０℃にまで昇温する。続いて、
キャリアガスをＮ₂ ガスからＨ₂ ガスに切り替え、ｐ型
ドーパントを含むＣｐ₂ Ｍｇ、III 族源のＴＭＧ及び窒
素源のＮＨ₃ を導入して、活性層１７の上に、該活性層
１７において生成された発光光を閉じ込めるｐ型ＧａＮ
からなるｐ型光ガイド層１８を成長させ、続いて、III
族源にＴＭＡを追加して、活性層１７にポテンシャル障
壁を形成しｐ型キャリアを閉じ込めるｐ型Ａｌ_0.1 Ｇａ
_0.9 Ｎからなるｐ型クラッド層１９を成長させる。次
に、再度ＴＭＡの導入を停止して、電極とオーミック接
触するｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層２０を成長
させる。

【００４４】次に、図２に示すように、素子形成領域を
含む基板１１を反応室から取り出し、ｐ型コンタクト層
２０及びｐ型クラッド層１９に対してエッチングを行な
って幅が５μｍ程度のリッジストライプ形状とする。続
いて、ｐ型コンタクト層２０及びｐ型クラッド層１９の
側壁、及びｐ型光ガイド層１８の上面におけるリッジス
トライプ形状のｐ型コンタクト層２０及びｐ型クラッド
層１９の側方の領域に二酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）から
なる絶縁膜２１を形成する。

【００４５】次に、ｐ型コンタクト層２０の上面を含む
領域に、例えばＮｉ／Ａｕの積層体からなるｐ側電極２
２を蒸着法等を用いて形成する。また、素子形成領域を
マスクすると共にｎ型コンタクト層１３におけるオーミ
ック電極形成領域を露出するようにエッチングを行なっ
た後、該オーミック電極形成領域に、例えばＴｉ／Ａｌ
の積層体からなるｎ側電極２３を蒸着法等を用いて形成
する。

【００４６】このようにして形成された半導体レーザ素
子に対して、ｎ側電極２３を接地し且つｐ側電極２２に
電圧を印加すると、活性層１７にｐ側電極２２側からホ
ールが注入されると共にｎ側電極２３側から電子が注入
され、これら注入されたホールと電子とが活性層１７に
おいて再結合して光学利得を生じることにより、発振波
長が４０５ｎｍのレーザ発振を起こす。

【００４７】図３（ａ）は本実施形態に係る半導体レー
ザ素子におけるバンドダイアグラムを示している。図３
（ａ）において、図２に示す構成部材と対応するエネル
ギー領域には同一の符号を付している。図３（ａ）に示
すように、本実施形態の特徴として、活性層１７と該活
性層１７の下地層となるｎ型光ガイド層１５との間に、
通常よりも高いＡｌ組成を有する、すなわちＡｌ_0.2 Ｇ
ａ_0.8 Ｎからなる平坦性維持層１６を設けている。

【００４８】一般に、Ａｌ組成が高い層を活性層１７の
下側に設けると、Ａｌ原子はＧａ原子よりも原子半径が
小さいため、ＡｌＧａＮの格子定数とＧａＮの格子定数
とのずれが大きくなり、また、熱膨張係数の差等から活
性層１７にクラック等が生じてデバイス特性に悪影響を
及ぼすおそれがある。しかしながら、本実施形態におい
ては、平坦性維持層１６の膜厚を２０ｎｍと比較的小さ
くすることにより、クラック等の発生を防止すると共に
活性層１７の結晶品質を向上できることを見出した。な
お、平坦性維持層１６の膜厚はおよそ０．５μｍ以下で
あれば、該平坦性維持層１６にクラックが生じないこと
を確認している。

【００４９】以下、ＧａＩｎＮ／ＧａＮの積層体からな
る活性層１７の下側に、通常よりも高いＡｌ組成を有す
る平坦性維持層１６を設けると、活性層１７の結晶品質
が向上する理由を定性的に説明する。

【００５０】活性層１７の下地層となるｎ型光ガイド層
１５は、Ｉｎを含有する活性層１７の成長工程が開始さ
れる直前に、キャリアガスがＨ₂ ガスからＮ₂ ガスに切
り替えられる。また、下地層の比較的高温の成長温度を
降温する必要があるため、活性層１７の成長前のｎ型光
ガイド層１５の表面には、III 族原料が供給されること
なく高温のガスにさらされる。このとき、ｎ型光ガイド
層１５のようにＡｌを含まないＧａＮ結晶層又はＡｌ組
成が極端に小さい結晶層、例えば、前述の特開平６−１
９６７５７号公報に示されたＡｌ_0.1 Ｇａ_0.9 Ｎ結晶層
等であれば、表面からの構成原子の再蒸発によって結晶
性の悪化及び平坦性の悪化を生じることとなる。

【００５１】図４はＧａＮとＡｌＮとの平衡蒸気圧の温
度依存性（平衡蒸気圧曲線）を示したグラフである。図
４に示すグラフは窒素雰囲気の場合であり、例えば、温
度が１０００℃の場合の平衡蒸気圧は、ＧａＮにおいて
は、およそ７５００Ｔｏｒｒ（１気圧は７６０Ｔｏｒ
ｒ）を超えないと固体として安定に存在できないことを
示している。これに対して、ＡｌＮにおいては、圧力が
１０^-12 Ｔｏｒｒの減圧下においても固体として存在で
きることを示している。従って、ＡｌＧａＮ混晶の平衡
蒸気圧曲線はＧａＮとＡｌＮの間に存在することとな
り、ＡｌＧａＮ混晶中のＡｌ組成の増大に伴って、１０
００℃という高温下においても固体として安定となる。

【００５２】但し、実際のＧａＮ系半導体層の成長時に
はＮＨ₃ 等のガスが存在し、図４のグラフとは幾分ずれ
る傾向があるが、本願発明者らは、ＡｌＧａＮのＡｌ組
成ｘが０．１を超えるＡｌ_x Ｇａ_1-x Ｎ混晶（０．１＜
ｘ≦１）とすることにより再蒸発を抑制する効果が現わ
れ、好ましくはＡｌ組成ｘを０．２以上（０．２≦ｘ≦
１）とすることにより、再蒸発が抑えられ、良好な結晶
品質を維持できることを確認している。

【００５３】このように、Ａｌ_0.2 Ｇａ_0.8 Ｎからなる
平坦性維持層１６は良好な結晶品質を維持できるため、
この平坦性維持層１６の上に積層される活性層１７の結
晶品質は、平坦性維持層１６を設けない場合と比べて格
段に向上する。

【００５４】従って、Ａｌ_0.2 Ｇａ_0.8 Ｎからなる平坦
性維持層１６を基板１１と活性層１７との間に設けた半
導体レーザ素子は、以下に示すような特徴を示す。 （１） 平坦性維持層１６と該平坦性維持層１６の上に
成長する半導体層との界面の平坦性が向上することによ
り、平坦性維持層１６を設けない場合のＧａＩｎＮを含
む活性層１７にしばしば見られるＩｎの偏析が抑制さ
れ、半導体レーザ素子の導波損失を低減できる。 （２）従来の構成によるＧａＮ半導体層においては、浅
いドナーレベルを形成する窒素の空孔が密度にして１０
¹⁹ｃｍ^-3程度も生成されることにより、半導体レーザ素
子のフリーキャリアの損失が増大するが、本実施形態に
係る平坦性維持層１６を設けることにより、このフリー
キャリアの損失を大きく低減できる。

【００５５】このような平坦性維持層１６を設けた半導
体レーザ素子の動作特性を測定した結果、しきい値電流
は平坦性維持層１６を設けない場合の約１／２にまで低
減することを確認すると共に、寿命試験（信頼性試験）
においても大きな向上がみられた。

【００５６】ここで、図３（ａ）のバンドダイアグラム
に示すように、本実施形態に係る平坦性維持層１６は、
活性層１７に隣接して形成することが好ましい。それ
は、Ｉｎを含む活性層１７とＩｎを含まない半導体層と
の各成長工程間においてキャリアガスを切り替える場合
が多いからである。また、図３（ｂ）の一変形例に示す
ように活性層１７の両側に、例えば、ｎ型光ガイド層１
５と活性層１７との間に第１の平坦性維持層１６Ａを設
け、活性層１７とｐ型光ガイド層１８との間に第２の平
坦性維持層１６Ｂを設けてもよい。

【００５７】なお、本実施形態においては、ＧａＮ系半
導体レーザ素子を一例として説明したが、これに限ら
ず、発光ダイオード素子又は電子デバイス等の活性領域
を形成する際にも同様の効果を得られる。例えば、発光
ダイオード素子においては、発光効率を大きく向上させ
ることができ、また、電子デバイスにおいては、キャリ
アの移動度が大きく向上する。

【００５８】また、本実施形態に係る製造方法は、ＭＯ
ＶＰＥ法に限らず、ハイドライド気相成長（Ｈ−ＶＰ
Ｅ）法又は分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法等、窒化物
半導体を成長できるあらゆる方法に適用できる。 （第２の実施形態）以下、本発明の第２の実施形態につ
いて図面を参照しながら説明する。

【００５９】図５（ａ）〜（ｃ）及び図６は本発明の第
２の実施形態に係る窒化物半導体素子である半導体レー
ザ素子の工程順の断面構成を示している。

【００６０】第１の実施形態においては、活性層の結晶
品質を向上させるために、活性層の下方に新たな平坦性
維持層を設けたが、本実施形態においては、新たな半導
体層を設けることなく、適切なプロセス条件を与えるこ
とにより活性層の品質が向上する方法について説明す
る。

【００６１】まず、図５（ａ）に示すように、ＭＯＶＰ
Ｅ法を用いて、反応室内に保持されたサファイアからな
る基板３１に対して温度が１０００℃程度の熱処理を行
なう。その後、基板温度を５００℃にまで降温し、キャ
リアガスに主としてＨ₂ ガスを用い、成長圧力を１００
０Ｔｏｒｒ（約１．３気圧）として、III 族源のＴＭＧ
と窒素源のＮＨ₃ とを基板３１上に導入することによ
り、基板３１を構成するサファイア結晶と該基板３１上
に成長するＧａＮ系半導体結晶との格子不整合を緩和し
てＧａＮ系半導体結晶への欠陥の発生を抑制するＧａＮ
からなるバッファ層３２を基板３１上に成長させる。

【００６２】次に、基板温度を１０２０℃にまで昇温
し、ｎ型ドーパントを含むＳｉＨ₄ 、III 族源のＴＭＧ
及び窒素源のＮＨ₃ を導入して、バッファ層３２の上
に、まず、素子形成領域及びオーミック電極形成領域を
有するｎ型ＧａＮからなるｎ型コンタクト層３３を成長
させる。続いて、III 族源にＴＭＡを追加することによ
り、後述する活性層にポテンシャル障壁を形成しｎ型キ
ャリアを閉じ込めるｎ型Ａｌ_0.1 Ｇａ_0.9 Ｎからなるｎ
型クラッド層３４を成長させる。次に、ＴＭＡの導入を
停止することにより、活性層において生成された発光光
を閉じ込めるｎ型ＧａＮからなるｎ型光ガイド層３５を
成長させる。

【００６３】次に、図５（ｂ）に示すように、III 族原
料ガスの供給を止め、基板温度を８２０℃にまで降温す
ると共にキャリアガスをＨ₂ からＮ₂ に切り替える。こ
こで、反応室内の圧力を１０００Ｔｏｒｒに維持してい
る。その後、Ｖ族源にＮＨ₃を用い、III 族源にはＴＭ
ＩとＴＭＧとを選択的に導入して活性層３６を成長させ
る。図示はしていないが、本実施形態に係る活性層３６
は、ＴＭＩが導入されて形成される膜厚が３．０ｎｍの
Ｇａ_0.8 Ｉｎ_0.2 Ｎからなる井戸層と、ＴＭＩの導入が
停止されて形成される膜厚が７．５ｎｍのＧａＮからな
るバリア層との多重量子井戸構造を有している。

【００６４】次に、図５（ｃ）に示すように、III 族原
料ガス及びキャリアガスの導入をいったん停止すると共
に基板温度３１を１０２０℃にまで昇温する。続いて、
キャリアガスをＮ₂ ガスからＨ₂ ガスに切り替え、ｐ型
ドーパントを含むＣｐ₂ Ｍｇ、III 族源のＴＭＧ及び窒
素源のＮＨ₃ を導入して、活性層３６の上に、該活性層
３６において生成された発光光を閉じ込めるｐ型ＧａＮ
からなるｐ型光ガイド層３７を成長させる。続いて、II
I 族源にＴＭＡを追加して、活性層３６にポテンシャル
障壁を形成しｐ型キャリアを閉じ込めるｐ型Ａｌ_0.1 Ｇ
ａ_0.9 Ｎからなるｐ型クラッド層３８を成長させ、次
に、再度ＴＭＡの導入を停止して、電極とオーミック接
触するｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層３９を成長
させる。

【００６５】次に、図６に示すように、素子形成領域を
含む基板３１を反応室から取り出し、ｐ型コンタクト層
３９及びｐ型クラッド層３８に対してエッチングを行な
って幅が５μｍ程度のリッジストライプ形状とする。続
いて、ｐ型コンタクト層３９及びｐ型クラッド層３８の
側壁、及びｐ型光ガイド層３７の上面におけるリッジス
トライプ形状のｐ型コンタクト層３９及びｐ型クラッド
層３８の側方の領域に二酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）から
なる絶縁膜４０を形成する。

【００６６】次に、ｐ型コンタクト層３９の上面を含む
領域に、例えばＮｉ／Ａｕ積層体からなるｐ側電極４１
を蒸着法等を用いて形成する。また、ｎ型コンタクト層
３３におけるオーミック電極形成領域を露出するように
エッチングを行なった後、該オーミック電極形成領域
に、例えばＴｉ／Ａｌの積層体からなるｎ側電極４２を
蒸着法等を用いて形成する。

【００６７】本実施形態の特徴として、バッファ層３２
からｐ型コンタクト層３９までの各成長工程において、
ＭＯＶＰＥ装置の反応室の圧力を１０００Ｔｏｒｒ（約
１．３気圧）とする加圧状態とし、さらに窒素元素を含
むガス雰囲気としていることである。

【００６８】このように、各半導体層の成長工程間にお
いて原料ガス又はキャリアガスを切り替える際に加圧状
態とすると、各成長工程における半導体層の表面の結晶
性及び平坦性、特に、Ｉｎを含む活性層３６の直下に位
置するｎ型光ガイド層３５の結晶性及び平坦性が高度に
維持される理由を以下に述べる。

【００６９】活性層３６の下地層となるｎ型光ガイド層
３５は、Ｉｎを含む活性層３６の成長工程が開始される
直前に、キャリアガスがＨ₂ ガスからＮ₂ ガスに切り替
えられる。また、成長温度が比較的高温の下地層から降
温する必要があるため、活性層３６の成長前のｎ型光ガ
イド層３５の表面には、III 族原料が供給されることな
く高温のガスにさらされる。このとき、圧力が低い状態
では、ｎ型光ガイド層３５が再蒸発を起こし、窒素空孔
等の固有欠陥の増加、又は平坦性の低下等が生じる。

【００７０】本願発明者らは、原料ガス又は該原料ガス
を搬送するキャリアガスの切り替え時に、雰囲気を窒素
元素を含むガス雰囲気（ＮＨ₃ 等）とし且つ圧力を１０
００Ｔｏｒｒ、すなわち１気圧を超える加圧状態とする
ことにより、下地層から該下地層を構成する構成原子の
再蒸発等が生じにくくなり、良好な結晶品質を得られる
ようになるという知見を得ている。これにより、ｎ型Ｇ
ａＮからなるｎ型光ガイド層３５の表面平坦性及び結晶
品質が良好となるため、平坦性及び結晶品質が良好とな
るｎ型光ガイド層３５の上に成長する活性層３６の結晶
品質は、通常の圧力、すなわち１気圧（７６０Ｔｏｒ
ｒ）又は減圧状態で成長する場合と比べて大きく向上す
ることを確認している。

【００７１】さらに、加圧状態でＧａＩｎＮ結晶を成長
すると、ＧａＩｎＮ結晶中の空孔等の固有欠陥をも低減
できることを確認している。

【００７２】ＧａＩｎＮ混晶の成長は、例えば、前述の
アプライド・フィジクス・レターズ、第５９巻、又は特
開平６−１９６７５７号公報に開示されているように、
成長温度を８００℃程度とＩｎを含まない層よりも低く
する必要がある。これは、ＧａＩｎＮ中の、特にＩｎＮ
が熱分解し易いためである。一方、Ｖ族源であるＮＨ ₃
ガスは分解温度が非常に高いため、温度が８００℃程度
では、窒素原子がＧａＩｎＮ結晶中に効率良く取り込ま
れなくなり、窒素の空孔が生じる場合がある。このよう
に、固体ＩｎＮとＮＨ₃ ガスとの熱分解は互いにトレー
ドオフの関係にある。

【００７３】従って、本実施形態に係る製造方法による
と、加圧状態でＧａＩｎＮを成長させると、固体ＩｎＮ
の熱分解を十分に抑制できる上に、基板３１の上方に導
入されるＮＨ₃ の数（密度）をも大きくできるため、Ｎ
Ｈ₃ の熱分解によって生じる窒素原子の数を増やすこと
ができる。本願発明者らの実験によると、ＮＨ₃ ガスを
基板３１上に導入する条件下でＧａＩｎＮ混晶を成長さ
せる際に、１気圧を超える加圧状態であれば窒素の空孔
を大きく低減でき、ＧａＩｎＮ混晶、例えば、活性層３
６の結晶性を向上できることをフォトルミネッセンス等
の光学的評価により確認している。

【００７４】このように、本実施形態に係る製造方法を
用いて形成された半導体レーザ素子の動作特性を測定し
た結果、従来の方法を用いて形成された半導体レーザ素
子と比べて、しきい値電流が約１／２にまで低減してい
る。

【００７５】なお、本実施形態においては、各半導体層
の成長工程及び該成長工程間の切り替え工程においても
加圧状態としたが、切り替え工程でのみ加圧状態として
もよい。

【００７６】なお、本実施形態においては、ＧａＮ系半
導体レーザ素子を一例として説明したが、これに限ら
ず、発光ダイオード素子又は電子デバイス等の活性領域
を形成する際にも同様の効果を得られる。

【００７７】また、第２の実施形態の製造方法を用いて
第１の実施形態に示した平坦性維持層を有する半導体レ
ーザ素子を形成すれば、より優れた結晶性を有する活性
層を得られることはいうまでもない。

【００７８】

【発明の効果】本発明に係る第１の窒化物半導体素子の
製造方法によると、活性層の下地層である第１の窒化物
半導体からなる半導体層の上に該半導体層の構成原子の
蒸発を抑制して該半導体層の表面平坦性を維持する第２
の窒化物半導体からなる平坦性維持層を形成するため、
この平坦性維持層の上に第３の窒化物半導体からなる活
性層を形成すると該活性層の結晶性が高度に維持され
る。従って、活性層の結晶性が高度に維持されるため、
半導体素子の動作特性を向上できると共に長期信頼性を
確保できる。

【００７９】第１の窒化物半導体素子の製造方法におい
て、第２の窒化物半導体がアルミニウムを含み、第３の
窒化物半導体がガリウム及びインジウムを含むと、平坦
性維持層を構成する第２の窒化物半導体がアルミニウム
を含むため、アルミニウムの窒化物である窒化アルミニ
ウムは窒化ガリウムよりも蒸気圧が小さい。これによ
り、平坦性維持層の構成原子が蒸発しにくくなるため、
下地層である半導体層を確実に保護できる。また、活性
層を構成する第３の窒化物半導体がインジウムを含むた
め、エネルギーバンドギャップが狭くなるので、第３の
窒化物半導体に対して量子井戸構造を確実に形成でき
る。

【００８０】本発明に係る第２の窒化物半導体素子の製
造方法によると、第１の窒化物半導体からなる第１の半
導体層の上に、該第１の半導体層の構成原子の蒸発を抑
制することにより第１の半導体層の表面平坦性を維持す
る第２の窒化物半導体からなる平坦性維持層を形成する
ため、第１の温度から第２の温度に降温する間に、第１
の半導体層の表面からの該第１の半導体層の構成原子の
蒸発を抑制できる。これにより、第１の半導体層の結晶
性及び平坦性が維持されるため、この結晶性及び平坦性
が維持された第１の半導体層の上に第２の半導体層を形
成すると、該第２の半導体層の結晶性が高度に維持され
る。従って、例えば、第２の半導体層を活性領域とする
と、該活性領域の結晶性が高度に維持されるため、半導
体素子の動作特性を向上できると共に長期信頼性を確保
できる。

【００８１】第１又は第２の窒化物半導体素子の製造方
法において、第２の窒化物半導体がＡｌ_x Ｇａ_1-x Ｎ
（但し、ｘは０．１＜ｘ≦１とする。）からなると、平
坦性維持層となる第２の窒化物半導体からの構成原子の
再蒸発が生じなくなるため、平坦性維持層の下側に形成
される第１の窒化物半導体からなる半導体層の構成原子
の蒸発を確実に抑制できる。

【００８２】第１又は第２の窒化物半導体素子の製造方
法において、第２の窒化物半導体がＡｌ_x Ｇａ_1-x Ｎ
（但し、ｘは０．２≦ｘ≦１とする。）からなると、平
坦性維持層の下側に形成される第１の窒化物半導体から
なる半導体層の構成原子の蒸発をより確実に抑制でき
る。

【００８３】第１又は第２の窒化物半導体素子の製造方
法において、平坦性維持層の膜厚が約０．５μｍ以下で
あると、該平坦性維持層にクラックが発生しない。

【００８４】本発明に係る第３の窒化物半導体素子の製
造方法によると、第１の半導体層形成工程と第２の半導
体層形成工程とにおけるIII 族原料ガスの切り替え時
に、第１の窒化物半導体からなる第１の半導体層の表面
の雰囲気を、窒素を含み且つ圧力が１気圧以上とするた
め、第１の半導体層の表面から該第１の半導体層の構成
原子、とりわけ窒素原子が蒸発することを抑制できる。
従って、第１の半導体層の結晶性及び平坦性が維持され
るため、この結晶性及び平坦性が維持された第１の半導
体層の上に第２の窒化物半導体からなる第２の半導体層
を形成すると、該第２の半導体層の結晶性が高度に維持
される。従って、例えば、第２の半導体層を活性領域と
すると、該活性領域の結晶性が高度に維持されるため、
半導体素子の動作特性を向上できると共に長期信頼性を
確保できる。

【００８５】本発明に係る第４の窒化物半導体素子の製
造方法によると、第１の半導体層形成工程と第２の半導
体層形成工程とにおけるキャリアガスの切り替え時に、
第１の窒化物半導体からなる第１の半導体層の表面の雰
囲気を、窒素を含み且つ圧力が１気圧以上とするため、
第１の半導体層の表面から該第１の半導体層の構成原
子、とりわけ窒素原子の蒸発を抑制できる。従って、第
３の窒化物半導体素子の製造方法と同様の効果を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施形態に係
る窒化物半導体素子の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。

【図２】本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体素
子の製造方法を示す工程順の構成断面図である。

【図３】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る窒化物
半導体素子のエネルギーバンド図である。（ｂ）は本発
明の第１の実施形態の一変形例に係る窒化物半導体素子
のエネルギーバンド図である。

【図４】本発明の第１の実施形態に係る窒化ガリウム
（ＧａＮ）と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）との平衡蒸気
圧の温度依存性を示すグラフである。

【図５】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施形態に係
る窒化物半導体素子の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。

【図６】本発明の第２の実施形態に係る窒化物半導体素
子の製造方法を示す工程順の構成断面図である。

【図７】従来のＧａＮ系量子井戸半導体レーザ素子を示
す構成断面図である。

【符号の説明】

１１ 基板 １２ バッファ層 １３ ｎ型コンタクト層 １４ ｎ型クラッド層 １５ ｎ型光ガイド層 １６ 平坦性維持層 １７ 活性層 １７ａ 井戸層 １７ｂ バリア層 １８ ｐ型光ガイド層 １９ ｐ型クラッド層 ２０ ｐ型コンタクト層 ２１ 絶縁膜 ２２ ｐ側電極 ２３ ｎ側電極 ３１ 基板 ３２ バッファ層 ３３ ｎ型コンタクト層 ３４ ｎ型クラッド層 ３５ ｎ型光ガイド層 ３６ 活性層 ３７ ｐ型光ガイド層 ３８ ｐ型クラッド層 ３９ ｐ型コンタクト層 ４０ 絶縁膜 ４１ ｐ側電極 ４２ ｎ側電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 粂 雅博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 上山 智 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 伴 雄三郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F073 AA11 AA13 AA45 AA51 AA74 CA07 CB05 CB07 DA05 EA28 EA29

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に第１の窒化物半導体からなる半
   導体層を形成する工程と、 前記半導体層の上に、前記半導体層の構成原子の蒸発を
   抑制することにより前記半導体層の表面平坦性を維持す
   る第２の窒化物半導体からなる平坦性維持層を形成する
   工程と、 前記平坦性維持層の上に第３の窒化物半導体からなる活
   性層を形成する工程とを備えていることを特徴とする窒
   化物半導体素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記第２の窒化物半導体はアルミニウム
   を含み、前記第３の窒化物半導体は、ガリウム及びイン
   ジウムを含むことを特徴とする請求項１に記載の窒化物
   半導体素子の製造方法。
3. 【請求項３】 基板上に第１の成長温度で第１の窒化物
   半導体からなる第１の半導体層を形成する工程と、 前記第１の半導体層の上に、前記第１の半導体層の構成
   原子の蒸発を抑制することにより前記第１の半導体層の
   表面平坦性を維持する第２の窒化物半導体からなる平坦
   性維持層を形成する工程と、 前記平坦性維持層の上に前記第１の成長温度よりも低い
   第２の温度で第３の窒化物半導体からなる第２の半導体
   層を形成する工程とを備えていることを特徴とする窒化
   物半導体素子の製造方法。
4. 【請求項４】 前記第２の窒化物半導体は、Ａｌ_x Ｇａ
   _1-x Ｎ（但し、ｘは０．１＜ｘ≦１とする。）からなる
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の
   窒化物半導体素子の製造方法。
5. 【請求項５】 前記第２の窒化物半導体は、Ａｌ_x Ｇａ
   _1-x Ｎ（但し、ｘは０．２≦ｘ≦１とする。）からなる
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の
   窒化物半導体素子の製造方法。
6. 【請求項６】 前記平坦性維持層の膜厚は約０．５μｍ
   以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１
   項に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
7. 【請求項７】 基板上にIII 族原料ガス及びＶ族原料ガ
   スを導入することにより、前記基板上に第１の窒化物半
   導体からなる第１の半導体層を形成する第１の半導体層
   形成工程と、 前記III 族原料ガスの導入を停止するIII 族原料ガス停
   止工程と、 前記第１の半導体層の上にIII 族原料ガス及びＶ族原料
   ガスを導入することにより、前記第１の半導体層の上に
   第２の窒化物半導体からなる第２の半導体層を形成する
   第２の半導体層形成工程とを備え、 前記III 族原料ガス停止工程は、前記第１の半導体層の
   雰囲気を、窒素を含み且つ圧力が１気圧以上とする工程
   を含むことを特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。
8. 【請求項８】 基板上にIII 族原料ガス及びＶ族原料ガ
   スを第１のキャリアガスと共に導入することにより、前
   記基板上に第１の窒化物半導体からなる第１の半導体層
   を形成する第１の半導体層形成工程と、 前記第１のキャリアガスを該第１のキャリアガスと組成
   が異なる第２のキャリアガスに変更するキャリアガス変
   更工程と、 前記第１の半導体層の上にIII 族原料ガス及びＶ族原料
   ガスを前記第２のキャリアガスと共に導入することによ
   り、前記第１の半導体層の上に第２の窒化物半導体から
   なる第２の半導体層を形成する第２の半導体層形成工程
   とを備え、 前記キャリアガス変更工程は、前記第１の半導体層の雰
   囲気を、窒素を含み且つ圧力が１気圧以上とする工程を
   含むことを特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。