JP2003234502A - 半導体の形成方法および半導体素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】基板と半導体層との間に発生する応力を緩和し
ながら、格子定数差に起因する格子欠陥が低減された半
導体層を形成することが可能な窒化物系半導体の形成方
法を提供する。 【解決手段】この半導体の形成方法は、Ｓｉ基板１上の
少なくとも一部に、立方晶のペロブスカイト構造、立方
晶の鉄マンガン鉱構造、立方晶の酸化物からなるＣａＦ
₂構造、および、六方晶の鉄マンガン鉱構造のうちの１
つの構造を有する材料からなる多結晶または単結晶の材
料を含む第１バッファ層２を形成する工程と、第１バッ
ファ層２上に、窒化物系半導体各層（４〜９）を形成す
る工程とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体の形成方
法および半導体素子に関し、特に、基板上に半導体層が
形成される半導体の形成方法および半導体素子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、窒化物系半導体（Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ
_1-X-YＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を用いた紫外
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ；
発光ダイオード）、青色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤが実用
化されている。また、窒化物系半導体（Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ
_1-X-YＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を用いた紫外
ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ；レーザダイオード）が
開発されている。

【０００３】これらのＬＥＤおよびＬＤの基本的な構造
は、サファイア基板などの透明な絶縁性基板上に、ｎ型
Ａｌ_YＧａ_1-YＮ（０≦Ｙ≦１）からなるｎ型窒化物系半
導体層と、Ｉｎ_XＧａ_1-XＮ（０＜Ｘ≦１）からなる活性
層と、ｐ型Ａｌ_ZＧａ_1-ZＮ（０≦Ｚ≦１）からなるｐ型
窒化物系半導体層とが順次積層されたダブルへテロ構造
である。たとえば、ＬＥＤの場合、発光観測面側となる
ｐ型窒化物系半導体層上には、活性層の発光を外部に取
り出すために、透光性の金属からなる電極が設けられて
いる。

【０００４】上記したサファイア基板を用いた従来の窒
化物系半導体素子では、サファイア基板が固いために、
素子の分離が困難であるという不都合があった。このよ
うな不都合を防止するため、従来では、Ｓｉ基板上に窒
化物系半導体を形成することが試みられている。しかし
ながら、Ｓｉ基板は、窒化物系半導体よりも熱膨張係数
が小さいため、成膜終了後の冷却時に、Ｓｉ基板の収縮
よりもＳｉ基板上に形成される窒化物系半導体層の収縮
の方が大きくなる。このため、窒化物系半導体層に引張
り応力が生じるので、窒化物系半導体層に反りなどが発
生するという不都合があった。

【０００５】そこで、従来、上記のようなＳｉ基板を用
いた場合の応力を緩和するために、Ｓｉ基板と窒化物系
半導体層との間に、Ｓｉおよび窒化物系半導体よりも大
きい熱膨張係数を有する材料からなる応力緩和層を形成
する方法が提案されている。これらは、たとえば、特開
平９−３２６５３４号公報などに開示されている。この
応力緩和層によって、Ｓｉ基板はより大きく収縮するの
で、Ｓｉ基板と窒化物系半導体層との収縮の差が少なく
なる。このため、窒化物系半導体層に生じる引張り応力
が緩和されるので、窒化物系半導体層に反りなどが発生
するのを抑制することができる。なお、この応力緩和層
の材料としては、ＺｎＯ、サファイア、ＭｇＯおよびＭ
ｇＡｌ₂Ｏ₄などが開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平９−３２６５３４号公報に開示された従来の窒化物
系半導体素子の形成方法では、応力緩和層の材料として
用いるＺｎＯ、サファイア、ＭｇＯおよびＭｇＡｌ₂Ｏ₄
と、基板材料として用いるＳｉとの格子定数の差が大き
いため、Ｓｉ基板上に応力緩和層を形成する際に、応力
緩和層に多くの格子欠陥が発生する。これにより、応力
緩和層上に形成される窒化物系半導体層にも、多くの格
子欠陥が発生するので、格子欠陥が低減された窒化物系
半導体層を形成するのは困難であるという不都合があ
る。このように、上記公報に開示された技術では、Ｓｉ
基板と窒化物系半導体層との応力を緩和することができ
る一方、格子欠陥が低減された窒化物系半導体層を形成
するのは困難であるという問題点がある。このような問
題点は、窒化物系半導体層を形成する場合の他に、基板
よりも熱膨張係数が大きい結晶構造が六方晶である半導
体層を形成する場合にも同様に生じる。

【０００７】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、この発明の１つの目的は、
基板と半導体層との間に発生する応力を緩和しながら、
格子定数差に起因する格子欠陥が低減された半導体層を
形成することが可能な半導体の形成方法を提供すること
である。

【０００８】この発明のもう１つの目的は、基板と半導
体層との間に発生する応力を緩和しながら、格子定数差
に起因する格子欠陥が低減された半導体層を得ることが
可能な半導体素子を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の第１の局面による半導体の形成方法は、
基板上の少なくとも一部に、立方晶のペロブスカイト構
造、立方晶の鉄マンガン鉱構造、立方晶の酸化物からな
るＣａＦ₂構造、および、六方晶の鉄マンガン鉱構造の
うちの１つの構造を有する材料からなる多結晶または単
結晶の材料を含む第１バッファ層を形成する工程と、第
１バッファ層上に、窒化物系半導体層または基板よりも
熱膨張係数が大きい結晶構造が六方晶である半導体層を
形成する工程とを備えている。

【００１０】この第１の局面による半導体の形成方法で
は、上記のように、基板上の少なくとも一部に、立方晶
のペロブスカイト構造、立方晶の鉄マンガン鉱構造、立
方晶の酸化物からなるＣａＦ₂構造、および、六方晶の
鉄マンガン鉱構造のうちの１つの構造を有する材料から
なる多結晶または単結晶の材料を含む第１バッファ層を
形成することによって、基板と半導体層との応力を緩和
することが可能で、かつ、基板との格子定数の差が小さ
い第１バッファ層を得ることができる。これにより、基
板と半導体層との間に発生する応力を緩和することがで
きるとともに、格子定数差に起因して第１バッファ層に
多くの格子欠陥が発生するのを抑制することができるの
で、第１バッファ層上に形成される半導体層に多くの格
子欠陥が発生するのも抑制することができる。その結
果、基板と半導体層との間に発生する応力を緩和しなが
ら、格子定数差に起因する格子欠陥が低減された半導体
層を容易に形成することができる。

【００１１】上記第１の局面による半導体の形成方法に
おいて、好ましくは、基板は、立方晶の（１１１）面を
表面とする基板、および、六方晶の（０００１）面を表
面とする基板のうちのいずれか一方を含む。このように
構成すれば、基板と第１バッファ層との格子定数の差を
容易に小さくすることができる。

【００１２】上記の半導体の形成方法において、好まし
くは、第１バッファ層は、ＳｒＴｉＯ₃、Ｌ₂Ｏ₃（Ｌは
ランタノイド元素）、ＰｒＯ₂、ＣｅＯ₂およびＹ₂Ｏ₃か
らなるグループより選択される少なくとも１つを含む。
このように構成すれば、容易に、基板との格子定数の差
が小さい第１バッファ層を得ることができる。

【００１３】上記の半導体の形成方法において、好まし
くは、基板は、Ｓｉ基板およびＧａＰ基板のいずれか一
方を含む。このように構成すれば、上記の第１バッファ
層を構成する材料との組み合わせにより、容易に、第１
バッファ層と基板との格子定数の差を小さくすることが
できる。

【００１４】上記の半導体の形成方法において、好まし
くは、第１バッファ層を形成した後、窒化物系半導体層
または基板よりも熱膨張係数が大きい結晶構造が六方晶
である半導体層を形成する前に、第１バッファ層上の少
なくとも一部に、多結晶または非晶質の第２バッファ層
を形成する工程をさらに備える。このように構成すれ
ば、第２バッファ層により半導体層の結晶性を向上させ
ることができる。これにより、第２バッファ層上に形成
される半導体層の格子欠陥をより低減することができ
る。

【００１５】この発明の第２の局面による半導体素子
は、基板上の少なくとも一部に形成され、立方晶のペロ
ブスカイト構造、立方晶の鉄マンガン鉱構造、立方晶の
酸化物からなるＣａＦ₂構造、および、六方晶の鉄マン
ガン鉱構造のうちの１つの構造を有する材料からなる多
結晶または単結晶の材料を含む第１バッファ層と、第１
バッファ層上に形成された窒化物系半導体層または基板
よりも熱膨張係数が大きい結晶構造が六方晶である半導
体層とを備えている。

【００１６】この第２の局面による半導体素子では、上
記のように、基板上の少なくとも一部に、立方晶のペロ
ブスカイト構造、立方晶の鉄マンガン鉱構造、立方晶の
酸化物からなるＣａＦ₂構造、および、六方晶の鉄マン
ガン鉱構造のうちの１つの構造を有する材料からなる多
結晶または単結晶の材料を含む第１バッファ層を形成す
ることによって、基板と半導体層との応力を緩和するこ
とが可能で、かつ、基板との格子定数の差が小さい第１
バッファ層を得ることができる。これにより、基板と半
導体層との間に発生する応力を緩和することができると
ともに、格子定数差に起因して第１バッファ層に多くの
格子欠陥が発生するのを抑制することができるので、第
１バッファ層上に形成される半導体層に多くの格子欠陥
が発生するのも抑制することができる。その結果、基板
と半導体層との間に発生する応力を緩和しながら、格子
定数差に起因する格子欠陥が低減された半導体層を容易
に形成することができる。

【００１７】なお、上記第１の局面による半導体の形成
方法において、基板の表面に平行な方向の格子定数は、
半導体層の基板の表面に平行な方向の格子定数と異なっ
ていてもよい。

【００１８】また、上記第１の局面による半導体の形成
方法において、基板の熱膨張率は、半導体層の熱膨張率
と異なっていてもよい。

【００１９】また、上記第１の局面による半導体の形成
方法において、第１バッファ層は、配向していてもよ
い。このように構成すれば、第１バッファ層上に形成さ
れる半導体層の結晶欠陥をより低減することができる。
この場合、第１バッファ層は、表面が３回対称の構造を
有するように配向していてもよい。また、この場合、第
１バッファ層は、表面が立方晶のほぼ（１１１）面また
は六方晶のほぼ（０００１）面を有するように配向して
いるのが好ましい。

【００２０】また、上記第１の局面による半導体の形成
方法において、第２バッファ層は、半導体からなってい
てもよい。

【００２１】また、上記第１の局面による半導体の形成
方法において、第２バッファ層の形成温度は、第１バッ
ファ層の形成温度よりも低くてもよい。

【００２２】また、上記第１の局面による半導体の形成
方法において、半導体層は、ウルツ鉱構造を有していて
もよい。

【００２３】また、上記第１の局面による半導体の形成
方法において、半導体層を形成する工程は、横方向成長
を用いることによって、低転位の半導体層を成長する工
程を備えてもよい。このように構成すれば、半導体層の
結晶欠陥をさらに低減することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２５】（第１実施形態）図１は、本発明の第１実
施形態による窒化物系半導体からなる発光ダイオード素
子（ＬＥＤ）の断面図である。

【００２６】まず、図１を参照して、第１実施形態によ
る窒化物系半導体からなる発光ダイオード素子の構造に
ついて説明する。第１実施形態では、図１に示すよう
に、立方晶の（１１１）面を表面とするＳｉ基板１上
に、約１０ｎｍの膜厚を有する立方晶のＣａＦ₂構造の
ＰｒＯ₂からなる第１バッファ層２が形成されている。
この第１バッファ層２の表面は、３回対称となるように
形成されている。また、第１バッファ層２の表面が（１
１１）面となるとともに、第１バッファ層２の［１−１
０］方向が、Ｓｉ基板１の［１−１０］方向と一致する
ように配向している。この場合、Ｓｉ基板１の格子定数
が、０．５４３１ｎｍであるのに対して、第１バッファ
層２の格子定数は、０．５３９３ｎｍであり、Ｓｉ基板
１の格子定数と、第１バッファ層２の格子定数との違い
は、０．７％と小さい。なお、Ｓｉ基板１は、本発明の
「基板」の一例であり、第１バッファ層２は、本発明の
「第１バッファ層」の一例である。

【００２７】また、第１バッファ層２上には、約１０ｎ
ｍの膜厚を有するＡｌＧａＮからなる第２バッファ層３
が形成されている。なお、この第２バッファ層３は、本
発明の「第２バッファ層」の一例である。第２バッファ
層３上には、約５μｍの膜厚を有するＳｉがドープされ
たｎ型ＧａＮからなるｎ型コンタクト層４が形成されて
いる。このｎ型コンタクト層４は、ｎ型クラッド層とし
ての機能も有する。また、ｎ型コンタクト層４上には、
発光層５が形成されている。この発光層５は、約５ｎｍ
の膜厚を有する６つのアンドープＧａＮからなる障壁層
と、約５ｎｍの膜厚を有する５つのアンドープＧａ_0.65
Ｉｎ_0.35Ｎからなる井戸層とが交互に積層された多重量
子井戸（ＭＱＷ；Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ
Ｗｅｌｌ）構造を有する。また、発光層５上には、約１
０ｎｍの膜厚を有するアンドープＧａＮからなる保護層
６が形成されている。この保護層６は、結晶成長プロセ
ス中に、発光層５が高温になることに起因して、発光層
５の結晶が劣化するのを防止する機能を有する。

【００２８】また、保護層６上には、約０．１５μｍの
膜厚を有するＭｇがドープされたｐ型Ａｌ_0.05Ｇａ_0.95
Ｎからなるｐ型クラッド層７が形成されている。ｐ型ク
ラッド層７上には、約０．３μｍの膜厚を有するＭｇが
ドープされたｐ型ＧａＮからなるｐ型中間層８が形成さ
れている。ｐ型中間層８上には、約０．３μｍの膜厚を
有するＭｇがドープされたｐ型Ｇａ_0.15Ｉｎ_0.85Ｎから
なるキャリア濃度８×１０¹⁸ｃｍ³のｐ型コンタクト層
９が形成されている。また、ｐ型コンタクト層９上に
は、約２０ｎｍの膜厚を有する下層のＰｄ層と約４０ｎ
ｍの膜厚を有する上層のＡｕ層とからなるｐ側透光性電
極１０が形成されている。ｐ側透光性電極１０の一部上
には、約３０ｎｍの膜厚を有する下層のＴｉ層と約５０
０ｎｍの膜厚を有する上層のＡｕ層とからなるｐ側パッ
ド電極１１が形成されている。

【００２９】そして、Ｓｉ基板１、第１バッファ層２お
よび第２バッファ層３の一部領域は、ｎ型コンタクト層
４の裏面が露出するように除去されている。この露出さ
れたｎ型コンタクト層４の裏面上と、Ｓｉ基板１、第１
バッファ層２および第２バッファ層３の側面上と、Ｓｉ
基板１の裏面上とに、約５００ｎｍの膜厚を有するＡｌ
からなるｎ側電極１２が形成されている。

【００３０】第１実施形態では、上記のように、立方晶
の（１１１）面を表面とするＳｉ基板１上に、立方晶の
ＰｒＯ₂からなるＣａＦ₂構造の第１バッファ層２を形成
することによって、Ｓｉ基板１と窒化物系半導体各層
（４〜９）との応力を緩和することが可能となる。ま
た、第１バッファ層２の表面が（１１１）面となるとと
もに、第１バッファ層２の［１−１０］方向がＳｉ基板
１の［１−１０］方向と一致するように配向しているの
で、Ｓｉ基板１の格子定数との差（０．７％）が小さい
第１バッファ層２を得ることができる。これにより、Ｓ
ｉ基板１と窒化物系半導体各層（４〜９）との間に発生
する応力を緩和することができるとともに、格子定数差
に起因して第１バッファ層２に多くの格子欠陥が発生す
るのを抑制することができるので、第１バッファ層２上
に形成される窒化物系半導体各層（４〜９）に多くの格
子欠陥が発生するのも抑制することができる。その結
果、Ｓｉ基板１と窒化物系半導体各層（４〜９）との間
に発生する応力を緩和しながら、格子定数差に起因する
格子欠陥が低減された窒化物系半導体各層（４〜９）を
容易に形成することができる。

【００３１】また、第１実施形態では、第１バッファ層
２上に、第２バッファ層３を形成することによって、第
１バッファ層２上に、直接、窒化物系半導体各層（４〜
９）を形成するよりも、窒化物系半導体各層（４〜９）
の結晶性を向上させることができる。その結果、窒化物
系半導体各層（４〜９）の格子欠陥をより低減すること
ができる。

【００３２】また、第１実施形態では、上記のように、
第１バッファ層２の表面が（１１１）面となるように配
向しているので、第１バッファ層２の表面が３回対称と
なる。これにより、第１バッファ層２上に形成される窒
化物系半導体各層（４〜９）の表面が（０００１）面に
なりやすいので、結晶成長が容易で、かつ、結晶欠陥の
少ない窒化物系半導体各層（４〜９）が得られやすい。

【００３３】図２および図３は、図１に示した第１実施
形態による窒化物系半導体からなる発光ダイオード素子
（ＬＥＤ）の製造プロセスを説明するための断面図であ
る。次に、図１〜図３を参照して、第１実施形態による
発光ダイオード素子の製造プロセスについて説明する。

【００３４】まず、図２に示すように、電子ビーム真空
蒸着法を用いて、立方晶の（１１１）面を表面とするＳ
ｉ基板１上に、約１０ｎｍの膜厚を有する立方晶のＰｒ
Ｏ₂からなるＣａＦ₂構造の第１バッファ層２を形成す
る。具体的には、Ｓｉ基板１を約２００℃〜約８００℃
にするとともに、約３.２×１０^-5Ｐａ（２.４×１０ ^-7
Ｔｏｒｒ）の超高真空下において、電子ビームをペレッ
ト状のＰｒＯ₂に照射することによって、ペレット状の
ＰｒＯ₂を加熱する。これにより、蒸発したＰｒＯ₂の分
子や原子などを、Ｓｉ基板１上に堆積させることによ
り、第１バッファ層２の表面が３回対称となるように形
成する。この場合、第１バッファ層２の表面が（１１
１）面となるとともに、第１バッファ層２の［１−１
０］方向が、Ｓｉ基板１の［１−１０］方向と一致する
ように配向する。

【００３５】次に、第１バッファ層２が形成されたＳｉ
基板１を、ＭＯＣＶＤ（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃ Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；
有機金属気相成長）装置内に設置する。そして、ＭＯＣ
ＶＤ法を用いて、第１バッファ層２上に、第２バッファ
層３を形成する。具体的には、Ｓｉ基板１を約１１５０
℃の基板温度（成長温度）に保持した状態で、原料ガス
として、ＮＨ₃、ＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）
およびＴＭＧａ（トリメチルガリウム）、キャリアガス
として、Ｈ₂およびＮ₂からなるガス（Ｈ₂の含有率は約
５０％）を用いて、第１バッファ層２上に、約１０ｎｍ
の膜厚を有するＡｌＧａＮからなる第２バッファ層３を
形成する。

【００３６】次に、Ｓｉ基板１を約１０００℃〜約１２
００℃（たとえば、約１１５０℃）の成長温度に保持し
た状態で、原料ガスとして、ＮＨ₃およびＴＭＧａ、ド
ーパントガスとして、ＳｉＨ₄、キャリアガスとして、
Ｈ₂およびＮ₂からなるガス（Ｈ₂の含有率は約５０％）
を用いることによって、第２バッファ層３上に、約５μ
ｍの膜厚を有する単結晶のＳｉがドープされたｎ型Ｇａ
Ｎからなるｎ型コンタクト層４を約３μｍ／ｈの成長速
度で成長させる。

【００３７】次に、Ｓｉ基板１を約７００℃〜約１００
０℃（たとえば、約８５０℃）の成長温度に保持した状
態で、原料ガスとして、ＮＨ₃、ＴＦＧａ（トリエチル
ガリウム）およびＴＭＩｎ（トリメチルインジウム）、
キャリアガスとして、Ｈ₂およびＮ₂からなるガス（Ｈ₂
の含有率は約１％〜５％）を用いることによって、ｎ型
コンタクト層４上に、約５ｎｍの膜厚を有する６つのア
ンドープＧａＮからなる障壁層と、約５ｎｍの膜厚を有
する５つのアンドープＧａ_0.65Ｉｎ_0.35Ｎからなる井戸
層とを交互に成長することにより、ｎ型コンタクト層４
上に、ＭＱＷ構造の発光層５を形成する。さらに連続し
て、発光層５上に、約１０ｎｍの膜厚を有する単結晶の
アンドープＧａＮからなる保護層６を、約０．４ｎｍ／
ｓの成長速度で成長させる。

【００３８】次に、Ｓｉ基板１を約１０００℃〜約１２
００℃（たとえば、約１１５０℃）の成長温度に保持し
た状態で、原料ガスとして、ＮＨ₃、ＴＭＧａおよびＴ
ＭＡｌ、ドーパントガスとして、Ｃｐ₂Ｍｇ（シクロペ
ンタジエニルマグネシウム）、キャリアガスとして、Ｈ
₂およびＮ₂からなるガス（Ｈ₂の含有率は約１％〜３
％）を用いることによって、保護層６上に、約０．１５
μｍの膜厚を有するＭｇがドープされたｐ型Ａｌ_0.05Ｇ
ａ_0.95Ｎからなるｐ型クラッド層７を約３μｍ／ｈの成
長速度で成長させる。

【００３９】次に、Ｓｉ基板１を約１０００℃〜約１２
００℃（たとえば、約１１５０℃）の成長温度に保持し
た状態で、原料ガスとして、ＮＨ₃およびＴＭＧａ、ド
ーパントガスとして、Ｃｐ₂Ｍｇ、キャリアガスとし
て、Ｈ₂およびＮ₂からなるガス（Ｈ₂の含有率は約１％
〜３％）を用いることによって、ｐ型クラッド層７上
に、約０．３μｍの膜厚を有するＭｇがドープされたｐ
型ＧａＮからなるｐ型中間層８を約３μｍ／ｈの成長速
度で成長させる。

【００４０】次に、Ｓｉ基板１を約７００℃〜約１００
０℃（たとえば、約８５０℃）の成長温度に保持した状
態で、原料ガスとして、ＮＨ₃、ＴＥＧａおよびＴＭＩ
ｎ、ドーパントガスとして、Ｃｐ₂Ｍｇ、キャリアガス
として、Ｈ₂およびＮ₂からなるガス（Ｈ₂の含有率は約
１％〜５％）を用いることによって、ｐ型中間層８上
に、約０．３μｍの膜厚を有するＭｇがドープされたｐ
型Ｇａ_0.15Ｉｎ_0.85Ｎからなるｐ型コンタクト層９を約
３μｍ／ｈの成長速度で成長させる。

【００４１】その後、Ｓｉ基板１の裏面をＳｉ基板１が
約８０μｍの厚みになるまで研磨する。そして、図３に
示すように、フォトリソグラフィー技術およびＫＯＨ溶
液によるウエットエッチング技術を用いて、第１バッフ
ァ層２が露出するように、Ｓｉ基板１の裏面から直径約
２００μｍの円形の穴を形成する。さらに、ＲＩＥ（Ｒ
ｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法などのド
ライエッチング技術を用いて、第１バッファ層２および
第２バッファ層３の一部を円形状に除去することによっ
て、ｎ型コンタクト層４の裏面を露出させる。

【００４２】次に、図１に示したように、真空蒸着法を
用いて、ｐ型コンタクト層９上に、約２０ｎｍの膜厚を
有する下層のＰｄ層と約４０ｎｍの膜厚を有する上層の
Ａｕ層とからなるｐ側透光性電極１０を形成する。そし
て、ｐ側透光性電極１０の一部上に、約３０ｎｍの膜厚
を有する下層のＴｉ層と約５００ｎｍの膜厚を有する上
層のＡｕ層とからなるｐ側パッド電極１１を形成する。
また、真空蒸着法を用いて、ｎ型コンタクト層４の裏面
上と、Ｓｉ基板１、第１バッファ層２および第２バッフ
ァ層３の側面上と、Ｓｉ基板１の裏面上とに、約５００
ｎｍの膜厚を有するＡｌからなるｎ側電極１２を形成す
る。その後、ｐ側透光性電極１０およびｎ側電極１２
を、それぞれ、ｐ型コンタクト層９およびｎ型コンタク
ト層４にオーミック接触させるために、約６００℃の温
度条件下で、熱処理を行う。

【００４３】最後に、スクライブ、ダイシングおよびブ
レーキングなどの方法を用いて、一辺が約４００μｍの
略正方形になるように、素子の分離を行う。このように
して、第１実施形態による窒化物系半導体からなる発光
ダイオード素子（ＬＥＤ）が製造される。

【００４４】（第２実施形態）図４は、本発明の第２実
施形態による窒化物系半導体レーザ素子（ＬＤ）を示し
た断面図である。この第２実施形態では、上記第１実施
形態と異なり、六方晶の鉄マンガン鉱構造のＰｒ₂Ｏ₃か
らなる第１バッファ層を形成する場合について説明す
る。

【００４５】この第２実施形態による窒化物系半導体レ
ーザ素子では、図４に示すように、立方晶の（１１１）
面を表面とするＳｉ基板２１上に、約１０ｎｍの膜厚を
有する六方晶の鉄マンガン鉱構造のＰｒ₂Ｏ₃からなる第
１バッファ層２２が形成されている。この第１バッファ
層２２の表面は、３回対称となるように形成されてい
る。また、第１バッファ層２２の表面が（０００１）面
となるとともに、第１バッファ層２２の［１１−２０］
方向が、Ｓｉ基板２１の［１−１０］方向と一致するよ
うに配向している。この場合、Ｓｉ基板２１の［１１
０］方向の隣接原子間隔が、０．３８４０ｎｍであるの
に対して、第１バッファ層２２のａ軸の格子定数は、
０．３８５１ｎｍであり、Ｓｉ基板２１の［１１０］方
向の隣接原子間隔と、第１バッファ層２２のａ軸の格子
定数との違いは、０．３％と小さい。なお、Ｓｉ基板２
１は、本発明の「基板」の一例であり、第１バッファ層
２２は、本発明の「第１バッファ層」の一例である。

【００４６】また、第１バッファ層２２上には、約１０
ｎｍの膜厚を有するＡｌＧａＮからなる第２バッファ層
２３が形成されている。なお、この第２バッファ層２３
は、本発明の「第２バッファ層」の一例である。第２バ
ッファ層２３上には、約０．５μｍの膜厚を有するアン
ドープＧａＮ層２４が形成されている。アンドープＧａ
Ｎ層２４上には、約１０ｎｍ〜約１０００ｎｍの膜厚を
有するとともに、約７μｍの周期を有するストライプ状
（細長状）のＳｉＮからなるマスク層２５が形成されて
いる。このマスク層２５は、オーバーハング部２５ａを
有する逆メサ形状（逆台形状）に形成されているととも
に、オーバーハング部２５ａ間の最短距離は、下層のア
ンドープのＧａＮ層２４の露出部の幅よりも、小さく形
成されている。また、マスク層２５の開口部は、たとえ
ば、アンドープＧａＮ層２４の［１１−２０］方向また
は［１−１００］方向に形成しているのが好ましい。そ
して、アンドープＧａＮ層２４上およびマスク層２５上
には、約２μｍの膜厚を有するアンドープＧａＮ層２６
が形成されている。

【００４７】また、アンドープＧａＮ層２６上には、約
４μｍの膜厚を有するｎ型ＧａＮからなる第１導電型コ
ンタクト層２７が形成されている。第１導電型コンタク
ト層２７上には、約０．４５μｍの膜厚を有するｎ型Ａ
ｌＧａＮからなる第１導電型クラッド層２８が形成され
ている。第１導電型クラッド層２８上には、ＩｎＧａＮ
からなるＭＱＷ発光層２９が形成されている。ＭＱＷ発
光層２９上には、約０．４５μｍの膜厚を有するｐ型Ａ
ｌＧａＮからなるとともに、突出部を有する第２導電型
クラッド層３０が形成されている。第２導電型クラッド
層３０の突出部の上面上には、約０．１５μｍの膜厚を
有するｐ型ＧａＮからなる第２導電型コンタクト層３１
が形成されている。この第２導電型コンタクト層３１と
第２導電型クラッド層３０の突出部とによって、リッジ
部が形成されている。第２導電型コンタクト層３１上
に、ｐ側電極３２が形成されている。そして、第２導電
型クラッド層３０から、第１導電型コンタクト層２７ま
での一部領域が除去されている。この露出された第１導
電型コンタクト層２７の一部上に、ｎ側電極３３が形成
されている。

【００４８】第２実施形態では、上記のように、立方晶
の（１１１）面を表面とするＳｉ基板２１上に、約１０
ｎｍの膜厚を有する六方晶のＰｒ₂Ｏ₃からなる鉄マンガ
ン鉱構造の第１バッファ層２２を形成することによっ
て、Ｓｉ基板２１と窒化物系半導体各層（２４〜３１）
との応力を緩和することが可能となる。また、第１バッ
ファ層２２の表面が（０００１）面となるとともに、第
１バッファ層２２の［１１−２０］方向がＳｉ基板２１
の［１−１０］方向と一致するように配向しているの
で、Ｓｉ基板２１の［１１０］方向の隣接原子間隔との
格子定数差（０．３％）が小さい第１バッファ層２２を
得ることができる。これにより、基板２１と窒化物系半
導体各層（２４〜３１）との間に発生する応力を緩和す
ることができるとともに、格子定数差に起因して第１バ
ッファ層２２に多くの格子欠陥が発生するのを抑制する
ことができるので、第１バッファ層２２上に形成される
窒化物系半導体各層（２４〜３１）に多くの格子欠陥が
発生するのも抑制することができる。その結果、Ｓｉ基
板２１と窒化物系半導体各層（２４〜３１）との間に発
生する応力を緩和しながら、格子定数差に起因する格子
欠陥が低減された窒化物系半導体各層（２４〜３１）を
容易に形成することができる。

【００４９】また、第２実施形態では、第１バッファ層
２２上に、第２バッファ層２３を形成することによっ
て、第１実施形態と同様、第１バッファ層２２上に、直
接、窒化物系半導体各層（２４〜３１）を形成するより
も、窒化物系半導体各層（２４〜３１）の結晶性を向上
させることができる。その結果、窒化物系半導体各層
（２４〜３１）の格子欠陥をより低減することができ
る。

【００５０】また、第２実施形態では、上記のように、
第１バッファ層２２の表面が（０００１）面となるよう
に配向しているので、第１バッファ層２２の表面が３回
対称となる。これにより、第１バッファ層２２上に形成
される窒化物系半導体各層（２４〜３１）の表面が（０
００１）面になりやすいので、結晶成長が容易で、か
つ、結晶欠陥の少ない窒化物系半導体各層（２４〜３
１）が得られやすい。

【００５１】図５〜図８は、図４に示した第２実施形態
による窒化物系半導体レーザ素子（ＬＤ）の製造プロセ
スを説明するための断面図である。次に、図４〜図８を
参照して、第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素
子の製造プロセスについて説明する。

【００５２】まず、図５に示すように、ＭＯＣＶＤ法を
用いて、立方晶の（１１１）面を表面とするＳｉ基板２
１上に、約１０ｎｍの膜厚を有する六方晶のＰｒ₂Ｏ₃か
らなる鉄マンガン鉱構造の第１バッファ層２２を形成す
る。具体的には、Ｓｉ基板２１を約５００℃〜約８００
℃の成長温度に保持するとともに、装置内を約０．４ｋ
Ｐａ〜約２４ｋＰａに減圧した状態で、原料ガスとし
て、Ｐｒ（ＤＰＭ）₃およびオゾンを用いることによっ
て、Ｓｉ基板２１上に、第１バッファ層２２の表面が３
回対称となるように形成する。この場合、第１バッファ
層２２の表面が（０００１）面となるとともに、第１バ
ッファ層２２の［１１−２０］方向が、Ｓｉ基板２１の
［１−１０］方向と一致するように配向する。

【００５３】次に、第１バッファ層２２上に、約１０ｎ
ｍの膜厚を有するＡｌＧａＮからなる第２バッファ層２
３および約０．５μｍの膜厚を有するアンドープＧａＮ
層２４を順次形成する。

【００５４】次に、図６に示すように、オーバーハング
部２５ａを有するＳｉＮからなるマスク層２５を形成す
る。このマスク層２５の形成方法としては、まず、アン
ドープＧａＮ層２４上の全面に、ＳｉＮ層（図示せず）
を形成した後、このＳｉＮ層上の所定領域にレジスト
（図示せず）を形成する。そして、そのレジストをマス
クとして、ＳｉＮ層をウェットエッチングすることによ
って、オーバーハング部２５ａを有するマスク層２５を
形成することができる。なお、このマスク層２５は、約
１０ｎｍ〜約１０００ｎｍの膜厚を有するとともに、約
７μｍの周期を有するストライプ状（細長状）に形成す
る。また、マスク層２５の開口部は、たとえば、アンド
ープＧａＮ層２４の［１１−２０］方向または［１−１
００］方向に形成するのが好ましい。

【００５５】この後、図７に示すように、ＭＯＣＶＤ法
またはＨＶＰＥ法（ＨｙｄｒｉｄｅＶａｐｏｒ Ｅｐｉ
ｔａｘｙ；ハイドライド気相成長法）を用いて、Ｓｉ基
板２１を約９５０℃〜約１２００℃の成長温度に保持し
た状態で、マスク層２５を選択成長マスクとして、アン
ドープＧａＮ層２４上に、約２μｍの膜厚を有するアン
ドープＧａＮ層２６を選択横方向成長させる。

【００５６】ここで、アンドープＧａＮ層２６を成長さ
せる際、マスク層２５がオーバーハング部２５ａを有す
るので、オーバーハング部２５ａの下方には、原料が届
きにくくなる。これにより、原料が届きやすいオーバー
ハング２５ａ間の中央部付近では、アンドープＧａＮ層
２６の成長速度が速くなるとともに、原料が届きにくい
オーバーハング部２５ａの下方では、アンドープＧａＮ
層２６の成長速度が遅くなる。このため、ファセット形
状（台形状）のアンドープＧａＮ層２６が形成されやす
くなるとともに、ファセット形状（台形状）のアンドー
プＧａＮ層２６の側面が、徐々に横方向に成長するの
で、アンドープＧａＮ層２６の膜厚が、マスク層２５の
膜厚よりも薄い成長初期の段階から横方向成長が促進さ
れる。このため、アンドープＧａＮ層２６の成長初期段
階から転位が横方向へ曲げられるので、アンドープＧａ
Ｎ層２６の成長初期段階から縦方向に伝播する転位を低
減することができる。これにより、低転位のアンドープ
ＧａＮ層２６を薄い膜厚でヘテロ成長させることができ
る。

【００５７】次に、アンドープＧａＮ層２６上に、ＭＯ
ＣＶＤ法またはＨＶＰＥ法を用いて、約４μｍの膜厚を
有するｎ型ＧａＮからなる第１導電型コンタクト層２
７、約０．４５μｍの膜厚を有するｎ型ＡｌＧａＮから
なる第１導電型クラッド層２８、ＩｎＧａＮからなるＭ
ＱＷ発光層２９、突出部を有する約０．４５μｍの膜厚
のｐ型ＡｌＧａＮからなる第２導電型クラッド層３０、
および、約０．１５μｍの膜厚を有するｐ型ＧａＮから
なる第２導電型コンタクト層３１を順次形成する。

【００５８】次に、図８に示すように、第２導電型コン
タクト層３１上に、ＣＶＤ法を用いて、ＳｉＯ₂膜（図
示せず）を形成した後、フォトリソグラフィー技術およ
びエッチング技術を用いて、ＳｉＯ₂膜をパターニング
する。そして、そのＳｉＯ₂膜をマスクとして、ＲＩＥ
法を用いて、第２導電型コンタクト層３１、第２導電型
クラッド層３０、ＭＱＷ発光層２９、第１導電型クラッ
ド層２８、および、第１導電型コンタクト層２７の途中
までエッチング除去することによって、第１導電型コン
タクト層２７の上面の一部を露出させる。この後、フォ
トリソグラフィー技術とドライエッチング技術とを用い
て、第２導電型コンタクト層３１から第２導電型クラッ
ド層３０の一部をエッチング除去することにより、リッ
ジ部を形成する。

【００５９】最後に、図４に示したように、真空蒸着法
を用いて、リッジ部上の第２導電型コンタクト層３１上
に、ｐ側電極３２を形成する。そして、露出された第１
導電型コンタクト層２７の一部上に、ｎ側電極３３を形
成する。このようにして、第２実施形態の窒化物系半導
体レーザ素子（ＬＤ）が形成される。

【００６０】第２実施形態の製造プロセスでは、上記の
ように、オーバーハング部２５ａを有するマスク層２５
を用いて選択横方向成長により形成した低転位のアンド
ープＧａＮ層２６上に、窒化物系半導体各層（２７〜３
１）を形成することによって、低転位で、かつ、厚みの
薄い窒化物系半導体各層（２７〜３１）を形成すること
ができる。その結果、厚みが薄く、かつ、良好な素子特
性を有する窒化物系半導体レーザ素子を得ることができ
る。

【００６１】（第３実施形態）図９は、本発明の第３実
施形態による窒化物系半導体レーザ素子（ＬＤ）を示し
た断面図である。この第３実施形態では、上記第１およ
び第２実施形態と異なり、立方晶の鉄マンガン鉱構造の
Ｓｍ₂Ｏ₃からなる第１バッファ層を形成する場合につい
て説明する。

【００６２】この第３実施形態による窒化物系半導体レ
ーザ素子では、図９に示すように、立方晶の（１１１）
面を表面とするＳｉ基板４１上に、約１０ｎｍ〜約１０
００ｎｍの膜厚を有する立方晶の鉄マンガン鉱構造のＳ
ｍ₂Ｏ₃からなる第１バッファ層４２が形成されている。
この第１バッファ層４２の表面は、３回対称となるよう
に形成されている。この第１バッファ層４２は、約７μ
ｍの周期を有するストライプ状（細長状）に形成されて
いる。また、第１バッファ層４２の表面が（１１１）面
となるとともに、第１バッファ層４２の［１−１０］方
向が、Ｓｉ基板４１の［１−１０］方向と一致するよう
に配向している。この場合、Ｓｉ基板４１の格子定数
が、０．５４３１ｎｍであるのに対して、第１バッファ
層４２の格子定数は、１．０８５ｎｍであり、Ｓｉ基板
４１の格子定数と、第１バッファ層４２の格子定数の１
／２倍との違いは、２．４％と小さい。なお、Ｓｉ基板
４１は、本発明の「基板」の一例であり、第１バッファ
層４２は、本発明の「第１バッファ層」の一例である。

【００６３】そして、Ｓｉ基板４１上および第１バッフ
ァ層４２上には、約２μｍの膜厚を有するアンドープＧ
ａＮ層４３が形成されている。なお、このアンドープＧ
ａＮ層４３から上に形成されているｎ型ＧａＮからなる
第１導電型コンタクト層２７、ｎ型ＡｌＧａＮからなる
第１導電型クラッド層２８、ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ
発光層２９、ｐ型ＡｌＧａＮからなる第２導電型クラッ
ド層３０、ｐ型ＧａＮからなる第２導電型コンタクト層
３１、ｐ側電極３２、および、ｎ側電極３３の組成およ
び膜厚は、図４に示した第２実施形態と同様である。

【００６４】第３実施形態では、上記のように、立方晶
の（１１１）面を表面とするＳｉ基板４１上に、立方晶
のＳｍ₂Ｏ₃からなる鉄マンガン鉱構造の第１バッファ層
４２を形成することによって、Ｓｉ基板４１と窒化物系
半導体各層（４３、２７〜３１）との応力を緩和するこ
とが可能となる。また、第１バッファ層４２の表面が
（１１１）面となるとともに、第１バッファ層４２の
［１−１０］方向がＳｉ基板４１の［１―１０］方向と
一致するように配向しているので、Ｓｉ基板４１の格子
定数との差（２．４％）が小さい第１バッファ層４２を
得ることができる。これにより、Ｓｉ基板４１と窒化物
系半導体各層（４３、２７〜３１）との間に発生する応
力を緩和することができるとともに、格子定数差に起因
して第１バッファ層４２に多くの格子欠陥が発生するの
を抑制することができるので、第１バッファ層４２上に
形成される窒化物系半導体各層（４３、２７〜３１）に
多くの格子欠陥が発生するのも抑制することができる。
その結果、Ｓｉ基板４１と窒化物系半導体各層（４３、
２７〜３１）との間に発生する応力を緩和しながら、格
子定数差に起因する格子欠陥が低減された窒化物系半導
体各層（４３、２７〜３１）を容易に形成することがで
きる。

【００６５】また、第３実施形態では、上記のように、
第１バッファ層４２の表面が（１１１）面となるように
配向しているので、第１バッファ層４２の表面が３回対
称となる。これにより、第１バッファ層４２上に形成さ
れる窒化物系半導体各層（４３、２７〜３１）の表面が
（０００１）面になりやすいので、結晶成長が容易で、
かつ、結晶欠陥の少ない窒化物系半導体各層（４３、２
７〜３１）が得られやすい。

【００６６】図１０〜図１４は、図９に示した第３実施
形態による窒化物系半導体レーザ素子（ＬＤ）の製造プ
ロセスを説明するための断面図である。次に、図９〜図
１４を参照して、第３実施形態による窒化物系半導体レ
ーザ素子の製造プロセスについて説明する。

【００６７】まず、図１０に示すように、ＭＯＣＶＤ法
を用いて、立方晶の（１１１）面を表面とするＳｉ基板
４１上に、約１０ｎｍ〜約１０００ｎｍの膜厚を有する
立方晶のＳｍ₂Ｏ₃からなる鉄マンガン鉱構造の第１バッ
ファ層４２を形成する。具体的には、Ｓｉ基板４１を約
５００℃〜約８００℃の成長温度に保持するとともに、
装置内を約０．４ｋＰａ〜約２４ｋＰａに減圧した状態
で、原料ガスとして、Ｓｍ（ＤＰＭ）₃およびオゾンを
用いることによって、Ｓｉ基板４１上に、第１バッファ
層４２の表面が３回対称となるように形成する。この場
合、第１バッファ層４２の表面が（１１１）面となると
ともに、第１バッファ層４２の［１−１０］方向が、Ｓ
ｉ基板４１の［１−１０］方向と一致するように配向す
る。

【００６８】次に、図１１に示すように、フォトリソグ
ラフィー技術およびエッチング技術を用いて、第１バッ
ファ層４２を、約７μｍの周期を有するストライプ状
（細長状）に形成する。また、第１バッファ層４２の開
口部は、たとえば、Ｓｉ基板４１の［１１−２］方向ま
たは［１−１０］方向に形成するのが好ましい。

【００６９】この後、ＭＯＣＶＤ法またはＨＶＰＥ法を
用いて、Ｓｉ基板４１を約９５０℃〜約１２００℃の成
長温度に保持した状態で、第１バッファ層４２間に露出
されたＳｉ基板４１上と、第１バッファ層４２上とに、
約２μｍの膜厚を有するアンドープＧａＮ層４３を形成
する。

【００７０】ここで、アンドープＧａＮ層４３を成長さ
せる際に、第１バッファ層４２間に露出されたＳｉ基板
４１の表面上には、Ｎ₂ガスとＳｉとが反応することに
よって、ＳｉＮなどが形成される。このため、Ｓｉ基板
４１上には、アンドープＧａＮ層４３が成長しにくい。
また、たとえ成長したとしても、高品質のアンドープＧ
ａＮ層４３が成長しにくい。これに対して、第１バッフ
ァ層４２の表面は、（１１１）面となっているので、図
１２に示すように、第１バッファ層４２に配向してファ
セット形状（台形状）のアンドープＧａＮ層４３が成長
しやすい。そして、図１３に示すように、第１バッファ
層４２上のファセット形状（台形状）のアンドープＧａ
Ｎ層４３の側面が、徐々に横方向に成長する。このよう
に、アンドープＧａＮ層４３の横方向の成長が進むこと
により、図１４に示すように、各ファセット形状（台形
状）のアンドープＧａＮ層４３が合体して連続膜とな
る。この横方向成長によって、転位が横方向へ曲げられ
るので、アンドープＧａＮ層４３の縦方向に伝播する転
位を低減することができる。その結果、Ｓｉ基板４１上
と、第１バッファ層４２上とに、低転位のアンドープＧ
ａＮ層４３を薄い膜厚でヘテロ成長させることができ
る。

【００７１】次に、図９に示したように、アンドープＧ
ａＮ層４３上に、ｎ型ＧａＮからなる第１導電型コンタ
クト層２７、ｎ型ＡｌＧａＮからなる第１導電型クラッ
ド層２８、ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ発光層２９、ｐ型
ＡｌＧａＮからなる第２導電型クラッド層３０、ｐ型Ｇ
ａＮからなる第２導電型コンタクト層３１、ｐ側電極３
２、および、ｎ側電極３３を、第２実施形態と同様の製
造方法により形成する。このようにして、第３実施形態
の窒化物系半導体レーザ素子が形成される。

【００７２】第３実施形態の製造プロセスでは、上記の
ように、低転位の窒化物系半導体を形成するまでに必要
な窒化物系半導体の成長工程は１回のみであるので、第
２実施形態に比べて製造プロセスを簡略化することがで
きる。また、第１バッファ層４２を基板上に部分的に形
成することにより選択横方向成長された低転位のアンド
ープＧａＮ層４３上に、窒化物系半導体各層（２７〜３
１）を形成することによって、低転位密度で、かつ、厚
みの薄い窒化物系半導体各層（２７〜３１）を形成する
ことができる。その結果、厚みが薄く、かつ、良好な素
子特性を有する窒化物系半導体レーザ素子を得ることが
できる。

【００７３】（第４実施形態）図１５は、本発明の第４
実施形態による窒化物系半導体からなる面発光半導体レ
ーザ素子（ＬＤ）を示した断面図である。この第４実施
形態では、上記第１〜第３実施形態と異なり、立方晶の
ペロブスカイト構造のＳｒＴｉＯ₃からなる第１バッフ
ァ層を形成する場合について説明する。

【００７４】この第４実施形態による窒化物系半導体か
らなる面発光半導体レーザ素子では、図１５に示すよう
に、立方晶の（１１１）面を表面とするＳｉ基板５１上
に、約１５ｎｍの膜厚を有する立方晶のペロブスカイト
構造のＳｒＴｉＯ₃からなる第１バッファ層５２が形成
されている。この第１バッファ層５２の表面は、３回対
称となるように形成されている。また、第１バッファ層
５２の表面が（１１１）となるとともに、第１バッファ
層５２の［１−１０］方向が、Ｓｉ基板５１の［１−１
０］方向と一致するように配向している。この場合、Ｓ
ｉ基板５１の［１−１０］方向の隣接原子間隔が、０．
３８４０ｎｍであるのに対して、第１バッファ層５２の
［１−１０］方向の隣接原子間隔は、０．５５２３ｎｍ
であり、Ｓｉ基板５１の隣接原子間隔の３倍と、第１バ
ッファ層５２の隣接原子間隔の２倍との違いは、４．１
％と小さい。なお、Ｓｉ基板５１は、本発明の「基板」
の一例であり、第１バッファ層５２は、本発明の「第１
バッファ層」の一例である。

【００７５】また、第１バッファ層５２上に、ＳｉＮま
たはＳｉＯ₂からなる逆メサ形状（逆台形状）のオーバ
ーハング部を有する選択成長膜５３が形成されている。
第１バッファ層５２上および選択成長膜５３上に、約１
０μｍの膜厚を有するＳｉがドープされたｎ型ＧａＮ層
５４が形成されている。ｎ型ＧａＮ層５４上に、約０．
４５μｍの膜厚を有するｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ｎからなる
ｎ型クラッド層５５が形成されている。ｎ型クラッド層
５５上に、ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ発光層５６が形成
されている。ＭＱＷ発光層５６上に、約１０ｎｍの膜厚
を有するＡｌ_{0. 2}Ｇａ_0.8Ｎからなるｐ型保護層５７が形
成されている。ｐ型保護層５７上に、約８０ｎｍの膜厚
を有するｐ型ＧａＮからなるｐ型クラッド層５８が形成
されている。

【００７６】また、第４実施形態では、ｐ型クラッド層
５８上に、周期的な屈折分布を有する２次元フォトニッ
ク結晶を含む約３０ｎｍの膜厚を有するｐ型ＧａＮから
なるｐ型コンタクト層５９が形成されている。この２次
元フォトニック結晶を有するｐ型コンタクト層５９によ
って、ＭＱＷ発光層５６に２次元の分布帰還作用が与え
られる。この場合、レーザ光は、Ｓｉドープのｎ型Ｇａ
Ｎ層５４からＳｉ基板５１に垂直に出射するとともに、
発振波長は約４１０ｎｍである。

【００７７】また、ｐ型コンタクト層５９上の所定領域
に、直径約１００μｍのｐ側電極６０が形成されてい
る。また、Ｓｉ基板５１、第１バッファ層５２、選択成
長膜５３およびｎ型ＧａＮ層５４の一部領域は除去され
ている。そして、Ｓｉ基板５１の裏面上と、Ｓｉ基板５
１、第１バッファ層５２およびｎ型ＧａＮ層５４の側面
上と、ｎ型ＧａＮ層５４の裏面上の一部とに、直径約１
００μｍの開口部を有するｎ側電極６１が形成されてい
る。

【００７８】第４実施形態では、上記のように、立方晶
の（１１１）面を表面とするＳｉ基板５１上に、立方晶
のＳｒＴｉＯ₃からなるペロブスカイト構造の第１バッ
ファ層５２を形成することによって、Ｓｉ基板５１と窒
化物系半導体各層（５４〜５９）との応力を緩和するこ
とが可能となる。また、第１バッファ層５２の表面が
（１１１）面となるとともに、第１バッファ層５２の
［１−１０］方向がＳｉ基板５１の［１−１０］方向と
一致するように配向しているので、Ｓｉ基板５１の隣接
原子間隔との差（４．１％）が小さい第１バッファ層５
２を得ることができる。これにより、Ｓｉ基板５１と窒
化物系半導体各層（５４〜５９）との間に発生する応力
を緩和することができるとともに、格子定数差に起因し
て第１バッファ層５２に多くの格子欠陥が発生するのを
抑制することができるので、第１バッファ層５２上に形
成される窒化物系半導体各層（５４〜５９）に多くの格
子欠陥が発生するのも抑制することができる。その結
果、Ｓｉ基板５１と窒化物系半導体各層（５４〜５９）
との間に発生する応力を緩和しながら、格子定数差に起
因する格子欠陥が低減された窒化物系半導体各層（５４
〜５９）を容易に形成することができる。

【００７９】また、第４実施形態では、上記のように、
第１バッファ層５２の表面が（１１１）となるように配
向しているので、第１バッファ層５２の表面が３回対称
となる。これにより、第１バッファ層５２上に形成され
る窒化物系半導体各層（５４〜５９）の表面が（０００
１）面になりやすいので、結晶成長が容易で、かつ、結
晶欠陥の少ない窒化物系半導体各層（５４〜５９）が得
られやすい。

【００８０】図１６〜図２４および図２６は、図１５に
示した第４実施形態による窒化物系半導体からなる面発
光半導体レーザ素子（ＬＤ）の製造プロセスを説明する
ための断面図である。図２５は、図２４に示した製造プ
ロセスにおけるｐ型コンタクト層の詳細上面図である。
次に、図１５〜図２６を参照して、第４実施形態による
窒化物系半導体からなる面発光半導体レーザ素子の製造
プロセスについて説明する。

【００８１】まず、図１６に示すように、レーザアブレ
ーション法を用いて、立方晶の（１１１）面を表面とす
るＳｉ基板５１上に、約１５ｎｍの膜厚を有する立方晶
のＳｒＴｉＯ₃からなるペロブスカイト構造の第１バッ
ファ層５２を形成する。具体的には、Ｓｉ基板５１を約
６５０℃の成長温度に保持した状態で、雰囲気酸素圧力
が約８Ｐａ〜約４０Ｐａの条件下において、レーザをＳ
ｒＴｉＯ₃に集光させることによって、ＳｒＴｉＯ₃を加
熱する。これにより、蒸発したＳｒＴｉＯ₃の分子や原
子などを、Ｓｉ基板５１上に堆積させることにより、第
１バッファ層５２の表面が３回対称となるように形成す
る。レーザ光源には、エキシマレーザ（ＡｒＦ：波長１
９３ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を用いるとともに、
エネルギー密度およびパルスの繰り返し周波数は、それ
ぞれ、２Ｊ／ｃｍ²および５Ｈｚとする。この場合、第
１バッファ層５２の表面が（１１１）となるとともに、
第１バッファ層５２の［１−１０］方向が、Ｓｉ基板５
１の［１−１０］方向と一致するように配向する。

【００８２】次に、プラズマＣＶＤ法を用いて、第１バ
ッファ層５２上に、ＳｉＮまたはＳｉＯ₂からなる選択
成長膜５３を形成する。その後、図１７に示すように、
この選択成長膜５３をオーバーハング部を有する逆メサ
形状（台形形状）に形成する。このようなオーバーハン
グ部を有する逆メサ形状の選択成長膜５３の形成方法と
しては、まず、選択成長膜５３上の所定領域にレジスト
（図示せず）を形成する。そして、そのレジストをマス
クとして、選択成長膜５３をウェットエッチングするこ
とによって、オーバーハング部を有する選択成長膜５３
を形成する。このとき、選択成長膜５３をエッチングす
る幅ｗ（μｍ）、および、エッチングをせずに残す選択
成長膜５３の幅ｂ（μｍ）は、それぞれ、約４０μｍ以
下とするのが好ましい。なお、幅ｂ（μｍ）＋幅ｗ（μ
ｍ）＞約４０μｍとなる場合においては、選択成長膜５
３上に形成する後述のｎ型ＧａＮ層５４の平坦化が困難
となる傾向がある。このため、幅ｂ（μｍ）＋幅ｗ（μ
ｍ）＜約４０μｍとするのが好ましい。この第４実施形
態では、選択成長膜５３をエッチングする幅ｗ（μｍ）
およびエッチングをせずに残す選択成長膜５３の幅ｂ
（μｍ）は、それぞれ、約０．５μｍとしている。

【００８３】次に、図１８〜図２０に示すように、ＭＯ
ＣＶＤ法を用いて、Ｓｉ基板５１を約１１５０℃の成長
温度に保持した状態で、第１バッファ層５２上と、選択
成長膜５３上とに、Ｓｉがドープされたｎ型ＧａＮ層５
４を形成する。ここで、ｎ型ＧａＮ層５４を成長させる
際、成長初期において、選択成長膜５３のオーバーハン
グ部の下方には、原料が届きにくくなる。その一方、オ
ーバーハング部間の中央部付近に位置する第１バッファ
層５２上には原料が届きやすい。このため、オーバーハ
ング部間の中央部付近に位置する第１バッファ層５２上
では、ｎ型ＧａＮ層５４の縦（ｃ軸）方向の成長速度が
速くなるとともに、オーバーハング部の下方では、ｎ型
ＧａＮ層５４の成長速度が遅くなる。このため、成長初
期の段階から、ファセット形状（台形状）のｎ型ＧａＮ
層５４が形成されやすくなる。そして、図１８および図
１９に示すように、ファセット形状のｎ型ＧａＮ層５４
の成長が進むにつれて、ファセット形状のｎ型ＧａＮ層
５４の側面が徐々に横方向にも成長する。これにより、
選択成長膜５３上にも、ｎ型ＧａＮ層５４が形成され
る。さらに、ｎ型ＧａＮ層５４の成長が進むことによっ
て、図２０に示すように、各ファセット形状のｎ型Ｇａ
Ｎ層５４が合体して連続膜となる。これにより、平坦化
された約１０μｍの膜厚を有するｎ型ＧａＮ層が形成さ
れる。このように、ｎ型ＧａＮ層５４が成長初期の段階
から横方向に成長するので、ｎ型ＧａＮ層５４に発生す
る転位は、成長初期の段階からｎ型ＧａＮ層５４の（０
００１）面に平行な横方向に折り曲げられる。これによ
り、ｎ型ＧａＮ層５４の縦（ｃ軸）方向に伝播する転位
を低減することができる。

【００８４】次に、図２１に示すように、ＭＯＣＶＤ法
またはＨＶＰＥ法を用いて、ｎ型ＧａＮ層５４上に、約
０．４５μｍの膜厚を有するｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ｎから
なるｎ型クラッド層５５、ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ発
光層５６、約１０ｎｍの膜厚を有するＡｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ
からなるｐ型保護層５７、および、約８０ｎｍの膜厚を
有するｐ型ＧａＮからなるｐ型クラッド層５８を順次形
成する。

【００８５】次に、図２２〜図２５に示すように、ｐ型
クラッド層５８上に、周期的な屈折分布を有する２次元
フォトニック結晶を含む約３０ｎｍの膜厚を有するｐ型
ＧａＮからなるｐ型コンタクト層５９を形成する。具体
的には、まず、図２２に示すように、電子線描画などを
用いたリソグラフィー技術およびエッチング技術によ
り、ＳｉＮからなる円柱パターン６２を形成する。その
後、図２３に示すように、円柱パターン６２間に露出し
ているｐ型クラッド層５８上に、ｐ型ＧａＮからなるｐ
型コンタクト層５９を選択成長させた後、バッファード
フッ酸によりＳｉＮからなる円柱パターン６２を除去す
る。これにより、図２４および図２５に示すように、約
１６０ｎｍの直径と約３０ｎｍの深さとを有する６回対
称に配置された複数の円形穴５９ａを含むｐ型ＧａＮか
らなるｐ型コンタクト層５９を形成する。このような６
回対称に配置された円形穴５９ａを有するｐ型コンタク
ト層５９は、周期的な屈折分布を有する２次元フォトニ
ック結晶を含むことになる。また、図２５に示すよう
に、図２５中の間隔Ｄ（約２９０ｎｍ）は、２次元フォ
トニック結晶の格子間隔と一致する。この間隔Ｄは、ｐ
型クラッド層５８中のレーザ発振波長λ（λは半導体レ
ーザ中のレーザ光の波長）のほぼ２／√３倍になるのが
好ましい。ただし、この場合には、微細な加工が必要と
なる。したがって、第４実施形態では、間隔Ｄをｐ型ク
ラッド層５８中のレーザ発振波長λのほぼ４／√３倍に
なるように設計する。これにより、円形穴５９ａを形成
するための加工がより容易になる。

【００８６】次に、図２６に示すように、Ｓｉ基板５１
の裏面をＳｉ基板５１が約８０μｍの厚みになるまで研
磨する。その後、フォトリソグラフィー技術およびＫＯ
Ｈ溶液によるウェットエッチング技術を用いて、電流通
路に対向するＳｉ基板５１の裏面に、第１バッファ層５
２が露出するように、約１５０μｍの直径を有する円形
形状の穴を形成する。さらに、ＲＩＥ法を用いて、第１
バッファ層５２の露出している部分を除去する。そし
て、ＳｉＮまたはＳｉＯ₂からなる選択成長膜５３が完
全に除去されるまで、ｎ型ＧａＮ層５４をエッチングす
ることによって、ｎ型ＧａＮ層５４の露出された裏面を
平坦にする。

【００８７】最後に、図１５に示したように、真空蒸着
法を用いて、ｐ型コンタクト層５９上に、約１００μｍ
の直径を有するｐ側電極６０を形成する。そして、Ｓｉ
基板５１の裏面上と、Ｓｉ基板５１、第１バッファ層５
２、および、ｎ型ＧａＮ層５４の側面上と、ｎ型ＧａＮ
層５４の裏面上の一部とに、約１００ｎｍの直径を有す
る開口部を含むｎ側電極６１を形成する。

【００８８】第４実施形態の製造プロセスでは、上記の
ように、低転位の窒化物系半導体を形成するまでに必要
な窒化物系半導体の成長工程は１回のみであるので、第
２実施形態に比べて製造プロセスを簡略化することがで
きる。また、第１バッファ層５２の一部が露出するよう
に形成した選択成長膜５３を用いて選択横方向成長によ
り形成した低転位のｎ型ＧａＮ層５４上に、窒化物系半
導体各層（５５〜５９）を形成することによって、低転
位の窒化物系半導体各層（５５〜５９）を形成すること
ができる。その結果、良好な素子特性を有する窒化物系
半導体レーザ素子を得ることができる。

【００８９】（第５実施形態）図２７は、本発明の第５
実施形態による窒化物系半導体レーザ素子（ＬＤ）の断
面図である。この第５実施形態では、上記第１〜第４実
施形態と異なり、立方晶のＣａＦ₂構造のＣｅＯ₂からな
る第１バッファ層を形成する場合について説明する。

【００９０】この第５実施形態による窒化物系半導体レ
ーザ素子では、図２７に示すように、ストライプ状の凹
部を有する立方晶の（１１１）面を表面とするＳｉ基板
７１上に、約１５ｎｍの膜厚を有する立方晶のＣａＦ₂
構造のＣｅＯ₂からなる第１バッファ層７２が形成され
ている。この第１バッファ層７２の表面は、３回対称と
なるように形成されている。また、第１バッファ層７２
の表面が（１１１）面となるとともに、第１バッファ層
７２の［１−１０］方向が、Ｓｉ基板７１の［１−１
０］方向と一致するように配向している。この場合、Ｓ
ｉ基板７１の格子定数が、０．５４３１ｎｍであるのに
対して、第１バッファ層７２の格子定数は０．５４１１
であり、Ｓｉ基板７１の格子定数と、第１バッファ層７
２との格子定数の違いは、０．４％と小さい。なお、Ｓ
ｉ基板７１は、本発明の「基板」の一例であり、第１バ
ッファ層７２は、本発明の「第１バッファ層」の一例で
ある。

【００９１】また、第１バッファ層７２上に、約１０ｎ
ｍの膜厚を有するアンドープＡｌＧａＮからなる第２バ
ッファ層７３が形成されている。なお、この第２バッフ
ァ層７３は、本発明の「第２バッファ層」の一例であ
る。第２バッファ層７３上には、アンドープＧａＮ層７
４が形成されている。なお、このアンドープＧａＮ層７
４から上に形成されているｎ型ＧａＮからなる第１導電
型コンタクト層２７、ｎ型ＡｌＧａＮからなる第１導電
型クラッド層２８、ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ発光層２
９、ｐ型ＡｌＧａＮからなる第２導電型クラッド層３
０、ｐ型ＧａＮからなる第２導電型コンタクト層３１、
ｐ側電極３２、および、ｎ側電極３３の組成および膜厚
は、図４に示した第２実施形態と同様である。

【００９２】第５実施形態では、上記のように、立方晶
の（１１１）面を表面とするＳｉ基板７１上に、立方晶
のＣｅＯ₂からなるＣａＦ₂構造の第１バッファ層７２を
形成することによって、Ｓｉ基板７１と窒化物系半導体
各層（７４、２７〜３１）との応力を緩和することが可
能となる。また、第１バッファ層７２の表面が（１１
１）面となるとともに、第１バッファ層７２の［１−１
０］方向がＳｉ基板７１の［１−１０］方向と一致する
ように配向しているので、Ｓｉ基板７１の格子定数との
差（０．４％）が小さい第１バッファ層７２を得ること
ができる。これにより、Ｓｉ基板７１と窒化物系半導体
各層（７４、２７〜３１）との間に発生する応力を緩和
することができるとともに、格子定数差に起因して第１
バッファ層７２に多くの格子欠陥が発生するのを抑制す
ることができるので、第１バッファ層７２上に形成され
る窒化物系半導体各層（７４、２７〜３１）に多くの格
子欠陥が発生するのも抑制することができる。その結
果、Ｓｉ基板７１と窒化物系半導体各層（７４、２７〜
３１）との間に発生する応力を緩和しながら、格子定数
差に起因する格子欠陥が低減された窒化物系半導体各層
（７４、２７〜３１）を容易に形成することができる。

【００９３】また、第５実施形態では、第１バッファ層
７２上に、第２バッファ層７３を形成することによっ
て、第１バッファ層７２上に、直接、窒化物系半導体各
層（７４、２７〜３１）を形成するよりも、窒化物系半
導体各層（７４、２７〜３１）の結晶性を向上させるこ
とができる。その結果、窒化物系半導体各層（７４、２
７〜３１）の格子定数をより低減することができる。

【００９４】また、第５実施形態では、上記のように、
第１バッファ層７２の表面が（１１１）面となるように
配向しているので、第１バッファ層７２の表面が３回対
称となる。これにより、第１バッファ層７２上に形成さ
れる窒化物系半導体各層（７４、２７〜３１）の表面が
（０００１）面になりやすいので、結晶成長が容易で、
かつ、結晶欠陥の少ない窒化物系半導体各層（７４、２
７〜３１）が得られやすい。

【００９５】図２８〜図３１は、図２７に示した第５実
施形態による窒化物系半導体レーザ素子（ＬＤ）の製造
プロセスを説明するための断面図である。次に、図２７
〜図３１を参照して、第５実施形態による窒化物系半導
体レーザ素子の製造プロセスについて説明する。

【００９６】まず、図２８に示すように、フォトリソグ
ラフィー技術およびＫＯＨ溶液によるウェットエッチン
グ技術を用いて、Ｓｉ基板７１の［１−１０］方向に延
伸するストライプ状の凹部を形成する。この凹部の幅、
凸部の幅および凸部の高さは、それぞれ、約２２μｍ、
約３μｍおよび約２μｍとする。また、エッチングする
側面は、（１１０）面および（００１）面とする。その
後、イオンビーム支援電子ビーム蒸着法を用いて、凹凸
部を有する立方晶の（１１１）面を表面とするＳｉ基板
７１上に、約１５ｎｍの膜厚を有する立方晶のＣｅＯ₂
からなるＣａＦ₂構造の第１バッファ層７２を形成す
る。具体的には、Ｓｉ基板７１を約５７０℃の成長温度
に保持した状態にするとともに、ストイキメオトリ（化
学量論比）を保つために、酸素ガスを約１.１×１０^-3
Ｐａ（８×１０^-6Ｔｏｒｒ）の圧力で導入する。そし
て、加速エネルギーが、約１ｋｅＶ〜約５ｋｅＶ程度の
Ｏ₂、ＡｒおよびＸｅなどのイオンビームを、ペレット
状のＣｅＯ₂に照射することによって、ペレット状のＣ
ｅＯ₂を加熱する。これにより、蒸発したＣｅＯ₂の分子
や原子などを、Ｓｉ基板７１上に堆積させることによ
り、第１バッファ層７２の表面が３回対称となるように
形成する。この場合、第１バッファ層７２の表面が（１
１１）面となるとともに、第１バッファ層７２の［１−
１０］方向が、Ｓｉ基板７１の［１−１０］方向と一致
するように配向する。

【００９７】次に、ＭＯＣＶＤ法またはＨＶＰＥ法を用
いて、Ｓｉ基板７１を約６００℃の成長温度に保持した
状態で、第１バッファ層７２上に、約１０ｎｍの膜厚を
有するアンドープＡｌＧａＮからなる第２バッファ層７
３を形成する。

【００９８】次に、図２９〜図３１に示すように、Ｓｉ
基板７１を約１１５０℃の成長温度に保持した状態で、
第２バッファ層７３上に、約１０μｍの膜厚を有するア
ンドープＧａＮ層７４を形成する。この、アンドープＧ
ａＮ層７４を形成する際、図２９および図３０に示すよ
うに、第２バッファ層７３の段差部側面上および凸部上
面上に成長しているファセット形状（台形状）のアンド
ープＧａＮ層７４の側面が、徐々に内方向に横方向成長
する。これにより、アンドープＧａＮ層７４の（０００
１）面の内方向に転位が折れ曲がる。さらに、アンドー
プＧａＮ層７４の成長が進むことによって、図３１に示
すように、約１０μｍの膜厚を有する上面が平坦なアン
ドープＧａＮ層７４が形成される。その結果、表面付近
の転位が低減された良質なアンドープＧａＮ層７４を得
ることができる。

【００９９】次に、図２７に示したように、アンドープ
ＧａＮ層７４上に、ｎ型ＧａＮからなる第１導電型コン
タクト層２７、ｎ型ＡｌＧａＮからなる第１導電型クラ
ッド層２８、ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ発光層２９、ｐ
型ＡｌＧａＮからなる第２導電型クラッド層３０、ｐ型
ＧａＮからなる第２導電型コンタクト層３１、ｐ側電極
３２、および、ｎ側電極３３を、第２実施形態と同様の
製造プロセスにより形成する。このようにして、第５実
施形態の窒化物系半導体レーザ素子が形成される。

【０１００】第５実施形態の製造プロセスでは、上記の
ように、低転位の窒化物系半導体を形成するまでに必要
な窒化物系半導体の成長工程は１回のみであるので、第
２実施形態に比べて製造プロセスを簡略化することがで
きる。また、凹部を有するＳｉ基板７１上に第１バッフ
ァ層７２を形成することにより、表面に凹部を有する形
状の第１バッファ層７２を形成できる。この表面に凹部
を有する第１バッファ層７２上に横方向成長により形成
した低転位のアンドープＧａＮ層７４上に、窒化物系半
導体各層（２７〜３１）を形成することによって、低転
位の窒化物系半導体各層（２７〜３１）を形成すること
ができる。その結果、良好な素子特性を有する半導体レ
ーザ素子を得ることができる。

【０１０１】なお、今回開示された実施形態は、すべて
の点で例示であって制限的なものではないと考えられる
べきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明
ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請
求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が
含まれる。

【０１０２】たとえば、上記第１〜第５実施形態では、
本発明を発光素子に適用する例を示したが、本発明はこ
れに限らず、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒ
ａｎｓｉｓｔｏｒ；電界効果トランジスタ）、ＨＢＴ
（Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔ
ｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ヘテロ接合バイポーラトランジス
タ）、受光素子、および、太陽電池にも適用可能であ
る。

【０１０３】また、上記第１〜第５実施形態では、第１
バッファ層の形成方法として、ＭＯＣＶＤ法、レーザア
ブレーション法、および、電子ビーム蒸着法を用いた
が、本発明はこれに限らず、スパッタ法やゾル−ゲル法
などの他の方法を用いてもよい。また、ＭＯＣＶＤ法を
用いる場合に、ＳｒＴｉＯ₃を形成する際の原料ガスと
しては、Ｓｒ（Ｃｐ）₂、Ｓｒ（ＤＰＭ）₂、Ｔｉ（Ｏｉ
Ｐｒ）₄、ＴｉＯ（ＤＰＭ）₂、Ｈ₂Ｏ、および、Ｏ₂など
がある。なお、Ｃｐは、Ｃ₅Ｈ₅、Ｃ₅ｉＰｒ₃Ｈ₂、Ｃ₅ｔ
Ｂｕ₃Ｈ₂、および、Ｃ₅Ｍｅ₅などである。この場合、ｔ
Ｂｕは、（ＣＨ₃）₃Ｃであり、Ｍｅは、ＣＨ₃である。
ｉＰｒは、（ＣＨ₃）₂ＣＨである。Ｙ₂Ｏ₃を形成する際
の原料ガスとしては、Ｙ（ＤＰＭ）₃、および、Ｏ₃など
がある。なお、ＤＰＭは、ｄｉｐｉｖａｌｏｙｌｍｅｔ
ｈａｎａｔｏ[Ｃ₁₁Ｈ₁₈Ｏ₂]である。Ｌ₂Ｏ₃（Ｌはラン
タノイド元素）を形成する際の原料ガスとしては、Ｌ
（ＤＰＭ）₃、および、Ｏ₃などがある。

【０１０４】また、上記第４実施形態では、レーザアブ
レーション法を用いて、Ｓｉ基板５１上に、第１バッフ
ァ層５２を形成したが、本発明はこれに限らず、ゾル−
ゲル法またはＥＣＲスパッタ法を用いて、Ｓｉ基板５１
上に、第１バッファ層５２を形成してもよい。ゾル−ゲ
ル法を用いる場合、原料溶液として、Ｓｒ（ＣＨ₁Ｈ_{1 5}
ＣＯＯ）₂と、Ｔｉ（ＯｉＰｒ）₄とのエチルアルコール
溶液を用いて、原料溶液をＳｉ基板５１上にスピンコー
トする。そして、約３５０℃で約１分間乾燥した後、約
６００℃〜約７５０℃で約３０分間のアニールを行うこ
とにより、ＳｒＴｉＯ₃からなる第１バッファ層５２を
形成する。また、ＥＣＲスパッタ法を用いる場合には、
ターゲットとしてＳｒＴｉＯ₃を用いるとともに、スパ
ッタガスとして約０．０２５ＰａのＯ₂ガスを用いて、
Ｓｉ基板５１の温度が約４００℃の条件下において、Ｓ
ｉ基板５１上にＳｒＴｉＯ₃からなる第１バッファ層５
２を形成する。

【０１０５】また、上記第１〜第５実施形態では、第１
バッファ層の材料として、立方晶のペロブスカイト構
造、立方晶の鉄マンガン鉱構造、立方晶のＣａＦ₂構
造、および、六方晶の鉄マンガン鉱構造を用いたが、本
発明はこれに限らず、立方晶のペロブスカイト構造、立
方晶の鉄マンガン鉱構造、立方晶のＣａＦ₂構造、およ
び、六方晶の鉄マンガン鉱構造のうちの、１つの構造を
有する材料からなる多結晶または単結晶の材料であれ
ば、いずれの材料を用いてもよい。また、立方晶のＣａ
Ｆ₂構造の材料として、ＬＯ₂（Ｌはランタノイド元素）
でもよく、特に、ＰｒＯ₂、および、ＣｅＯ₂が好まし
い。また、六方晶の鉄マンガン鉱構造の材料として、Ｌ
ａ₂Ｏ₃（ａ軸の格子定数は０．３９４５ｎｍ）、Ｃｅ₂
Ｏ₃（ａ軸の格子定数は０．３８８０ｎｍ）、および、
Ｎｄ₂Ｏ₃（ａ軸の格子定数は０．３８４１ｎｍ）でもよ
く、特に、Ｐｒ₂Ｏ₃、および、Ｎｄ₂Ｏ₃が好ましい。

【０１０６】また、立方晶の鉄マンガン鉱構造の材料と
して、Ｙ₂Ｏ₃（格子定数は１．０６ｎｍ）、立方晶の鉄
マンガン鉱構造のＰｒ₂Ｏ₃（格子定数は１．１１４ｎ
ｍ）、立方晶の鉄マンガン鉱構造のＮｄ₂Ｏ₃（格子定数
は１．１０５ｎｍ）、Ｅｕ₂Ｏ₃（格子定数は１．０７９
ｎｍ）、Ｇｄ₂Ｏ₃（格子定数は１．０７９ｎｍ）、Ｔｂ
₂Ｏ₃（格子定数は１．０５７ｎｍ）、Ｄｙ₂Ｏ₃（格子定
数は１．０６３ｎｍ）、Ｈｏ₂Ｏ₃（格子定数は１．０５
８ｎｍ）、Ｅｒ₂Ｏ₃（格子定数は１．０５４ｎｍ）、Ｔ
ｍ₂Ｏ₃（格子定数は１．０５２ｎｍ）、Ｙｂ₂Ｏ₃（格子
定数は１．０３９ｎｍ）、および、Ｌｕ₂Ｏ₃（格子定数
は１．０３７ｎｍ）などのＬ₂Ｏ₃（Ｌはランタノイド元
素）でもよく、特に、Ｓｍ₂Ｏ₃、Ｅｕ₂Ｏ₃、および、Ｇ
ｄ₂Ｏ₃が好ましい。さらに、第１バッファ層の材料とし
ては、ＳｒＴｉＯ₃、Ｌ₂Ｏ₃（Ｌはランタノイド元
素）、ＰｒＯ₂、ＣｅＯ₂、および、Ｙ₂Ｏ₃の少なくとも
１つを含むことが好ましい。この場合、配向性の良好な
第１バッファ層を得ることができる。

【０１０７】また、上記第１〜第５実施形態では、立方
晶の（１１１）面を表面とするＳｉ基板を用いたが、本
発明はこれに限らず、立方晶の（１１１）面を有するＳ
ｉ基板以外の基板や、六方晶の（０００１）面を表面と
する基板を用いてもよい。ただし、立方晶の（１１１）
面を表面とする基板を用いる方が、最も好ましい。

【０１０８】また、上記第１〜第５実施形態では、立方
晶の（１１１）面を表面とする基板として、Ｓｉ（１１
１）面基板を用いたが、本発明はこれに限らず、ＧａＰ
（１１１）Ａ面基板、または、ＧａＰ（１１１）Ｂ面基
板を用いても、Ｓｉ（１１１）面基板の次によい。この
場合、第１バッファ層としては、ＣｅＯ₂、六方晶の鉄
マンガン鉱構造のＣｅ₂Ｏ₃、六方晶の鉄マンガン鉱構造
のＰｒ₂Ｏ₃、六方晶の鉄マンガン鉱構造のＮｄ₂Ｏ₃、お
よび、立方晶の鉄マンガン鉱構造のＳｍ₂Ｏ₃が好まし
い。また、基板として、ＧａＡｓ（１１１）Ａ面、また
は、ＧａＡｓ（１１１）Ｂ面を用いてもよい。この場
合、第１バッファ層としては、六方晶の鉄マンガン鉱構
造のＬａ₂Ｏ₃、および、立方晶の鉄マンガン鉱構造のＰ
ｒ₂Ｏ₃が、比較的好ましい。さらに、ＭＢ₂（ＭはＡ
ｌ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、および、Ｃｒなどの
金属元素）などで示されるホウ素化合物基板を用いても
よい。さらに、六方晶の（０００１）面を表面とする基
板として、２Ｈ−ＺｎＳ（０００１）などの基板を用い
てもよい。

【０１０９】また、上記第１〜第５実施形態では、Ｖ族
からは、窒素のみを含む半導体を用いたが、本発明はこ
れに限らず、Ｖ族の窒素以外の少なくとも１つの元素
と、窒素とを含む半導体を用いてもよい。たとえば、Ｇ
ａＩｎＡｓＮ、および、ＧａＩｎＮＰなどがある。

【０１１０】また、上記第１〜第５実施形態では、窒化
物系半導体層の成長方法として、ＭＯＣＶＤ法およびＨ
ＶＰＥ法を用いたが、本発明はこれに限らず、ＴＭＡ
ｌ、ＴＭＧａ、ＴＭＩｎ、ＮＨ₃、ＳｉＨ₄、および、Ｃ
ｐ₂Ｍｇを原料ガスとして用いるＭＢＥ法（Ｍｏｌｅｃ
ｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ；分子線エピタキ
シャル成長法）を用いてもよい。

【０１１１】また、上記第１〜第５実施形態では、ウル
ツ鉱構造の窒化物系半導体が格子整合しやすいように、
Ｓｉ基板の（１１１）面を表面として、第１バッファ層
の表面が、３回対称となるように形成したが、本発明は
これに限らず、基板の（００１）面を表面として、第１
バッファ層の表面が、４回対称となるように形成するこ
とによって、閃亜鉛鉱構造の窒化物系半導体にも適用可
能である。この場合、第１バッファ層として、立方晶の
ペロブスカイト構造、鉄マンガン鉱構造、および、酸化
物からなるＣａＦ₂構造の材料を用いればよい。ただ
し、第１バッファ層の表面が３回対称となるように形成
し、ウルツ鉱構造の窒化物系半導体を形成する方が結晶
成長が容易であり、かつ、低転位の窒化物系半導体が得
られる。

【０１１２】また、上記第１〜第５実施形態では、Ｓｉ
基板の（１１１）面上に第１バッファ層の表面が３回対
称になるように形成することにより、第１バッファ層上
にウルツ鉱構造の窒化物系半導体を形成したが、本発明
はこれに限らず、窒化物系半導体以外の六方晶の半導体
にも適用可能である。たとえば、ウルツ鉱構造のＺｎＯ
をＳｉ基板の（１１１）面上の第１バッファ層上に形成
してもよい。また、ウルツ鉱構造のＺｎＯの他に、ウル
ツ鉱構造のＺｎＯにＢｅ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｓ、Ｓｅ
またはＴｅを含む混晶半導体であってもよい。これらの
半導体は、熱膨張係数がＳｉより大きい。

【０１１３】また、上記第１、第２および第５実施形態
では、第１バッファ層上に、第２バッファ層を形成した
後、第２バッファ層上に、窒化物系半導体層を形成した
が、本発明はこれに限らず、第２バッファ層を形成せず
に、第１バッファ層上に、直接窒化物系半導体層を形成
してもよい。ただし、窒化物系半導体層の結晶性を向上
させるためには第１バッファ層、第２バッファ層および
窒化物系半導体層を順次形成する方が好ましい。

【０１１４】また、上記第１実施形態では、ｐ型コンタ
クト層９上に、約２０ｎｍの膜厚を有する下層のＰｄ層
と約４０ｎｍの膜厚を有する上層のＡｕ層とからなるｐ
側透光性電極１０を形成したが、本発明はこれに限ら
ず、光を透過させるための間隙を有するｐ側透光性電極
を形成してもよい。たとえば、ｐ型コンタクト層９上
に、約２０μｍの電極幅と約５０μｍの電極間距離とを
有するネット（網目）形状の電極を形成してもよい。こ
の場合、電極としては、表面の約１０％を覆うように形
成された、約１００ｎｍの膜厚を有する下層のＰｄ層と
約１００ｎｍの膜厚を有する上層のＡｕ層とからなる電
極を形成してもよい。

【０１１５】また、上記第１実施形態では、パラジウム
（Ｐｄ）層をｐ側透光性電極１０の下層として形成した
が、本発明はこれに限らず、パラジウム（Ｐｄ）層に代
えて、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒ
ｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、およ
び、イリジウム（Ｉｒ）からなるグループより選択され
る少なくとも１つを含む金属、または、合金からなる層
をｐ側透光性電極１０の下層として形成してもよい。特
に、Ｎｉ、ＰｄまたはＰｔからなる層をｐ側透光性電極
１０の下層として用いれば、良好なオーミック接触を得
ることができる。

【０１１６】また、上記第１実施形態では、金（Ａｕ）
からなる層をｐ側透光性電極１０の上層として形成した
が、本発明はこれに限らず、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム
（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、および、マグネシウム（Ｍ
ｇ）からなるグループより選択される少なくとも１つを
含む酸化物からなる層をｐ側透光性電極１０の上層とし
て形成してもよい。具体的には、ＺｎＯ、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｓ
ｎＯ₂、ＩＴＯ（ＩｎとＳｎとの酸化物）、および、Ｍ
ｇＯなどが考えられる。

【０１１７】また、上記第１実施形態では、ｐ型層側に
ｐ側透光性電極１０を形成したが、本発明はこれに限ら
ず、ｎ型層側に透光性電極を形成し、ｎ型層側から光を
取り出すようにしてもよい。この場合、ｐ型層側よりｎ
型層側の方が、高いキャリア濃度を容易に得ることがで
きるので、オーミック接触を得られやすい。これによ
り、ｎ型層側に透光性電極を形成しやすい。ｎ型層側の
透光性電極の材料としては、ＴｉおよびＡｌなどの金属
の薄膜の他に、ＺｎＯ、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、および、
ＩＴＯ（ＩｎとＳｎとの酸化物）などが考えられる。

【０１１８】また、上記第１実施形態では、Ｍｇがドー
プされたｐ型Ｇａ_0.15Ｉｎ_0.85Ｎからなるｐ型コンタク
ト層９、または、上記第２〜第５実施形態では、Ｍｇが
ドープされたｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層を形
成したが、本発明はこれに限らず、ＧａＴｌＮ、およ
び、ＧａＩｎＴｌＮなどのＴｌを含む窒化物系半導体、
または、ＧａＡｓＮ、ＧａＩｎＡｓＮ、ＧａＮＰ、およ
び、ＧａＩｎＮＰなどのＡｓ、または、Ｐを含む窒化物
系半導体からなるｐ型コンタクト層を形成してもよい。
ただし、ＧａＩｎＮやＧａＮが、最も作製しやすい。

【０１１９】また、上記第２実施形態では、ＳｉＮから
なるマスク層２５を選択成長マスクとして用いることに
よって、低転位密度の窒化物系半導体層を成長したが、
本発明はこれに限らず、ＰＥＮＤＥＯ法、または、Ｇａ
Ｎ層に凹凸を形成後に成長させる方法などを用いてもよ
い。この場合、上記第２実施形態と同様、低転位密度の
窒化物系半導体層を得ることができる。

【０１２０】また、上記第２〜第４実施形態では、マス
ク層２５、第１バッファ層４２、および、選択成長膜５
３のパターニング形状は、ストライプ状（細長状）に形
成したが、本発明はこれに限らず、円形、六角形または
三角形でもよい。

【０１２１】また、上記第３および第４実施形態では、
Ｓｉ基板上に、部分的に形成された第１バッファ層４
２、または、一部を露出するように形成された第１バッ
ファ層５２を形成したが、本発明はこれに限らず、少な
くとも、どちらか一方の構造を有するように形成しても
よい。たとえば、基板上にストライプ状に形成された選
択成長膜の開口部に第１バッファ層を有する構造を形成
してもよい。この場合、上記第３および第４実施形態と
同様、低転位密度の窒化物系半導体層を得ることができ
る。

【０１２２】また、上記第５実施形態では、凹部を形成
したＳｉ基板７１上に第１バッファ層７２を形成するこ
とにより、表面に凹部を有する第１バッファ層７２を形
成したが、本発明はこれに限らず、平坦な基板上に厚い
第１バッファ層（たとえば約３μｍ）を平坦に形成した
後、ドライエッチングなどで第１バッファ層に凸部の高
さが約２μｍの凹部を形成してもよい。また、平坦な基
板上に高さ約２μｍのＳｉＯ₂やＳｉＮ_Xなどからなる凸
部をストライプ状に形成した後、全面に第１バッファ層
を形成し、第１バッファ層の表面に凹部を形成してもよ
い。

【０１２３】また、上記第５実施形態では、フォトリソ
グラフィー技術およびＫＯＨ溶液によるウェットエッチ
ング技術を用いて、Ｓｉ基板７１の（１１０）面と（０
０１）面とをエッチングすることにより、［１−１０］
方向に延伸するストライプ状の凹部を形成したが、本発
明はこれに限らず、ストライプ状の凹部の方向が異なっ
てもよい。たとえば、Ｓｉ基板７１の（２０１）面と
（０２１）面とをエッチングすることにより、［１１−
２］方向に延伸するストライプ状の凹部を形成してもよ
い。

【０１２４】また、上記第５実施形態では、Ｓｉ基板７
１に、ストライプ状の凹部を形成したが、本発明はこれ
に限らず、凹部および凸部の形状は、円形、六角形また
は三角形などの形状でもよい。この凹部および凸部の形
状を、六角形または三角形に形成する場合、六角形およ
び三角形の各辺の方向は、どの結晶方位と一致させるよ
うにしてもよい。特に、Ｓｉ（１１１）面の基板では、
六角形および三角形の各辺の方向は、［１−１０］方
向、または、［１１−２］方向と同じ方向に一致させる
ようにするのが好ましい。

【０１２５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、基板と
半導体層との間に発生する応力を緩和しながら、格子定
数差に起因する格子欠陥が低減された半導体層を形成す
ることが可能な半導体の形成方法を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１実施形態による窒化物系
半導体からなる発光ダイオード素子（ＬＥＤ）の断面図
である。

【図２】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導
体からなる発光ダイオード素子（ＬＥＤ）の製造プロセ
スを説明するための断面図である。

【図３】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導
体からなる発光ダイオード素子（ＬＥＤ）の製造プロセ
スを説明するための断面図である。

【図４】本発明の第２実施形態による窒化物系半導体レ
ーザ素子（ＬＤ）を示した断面図である。

【図５】図４に示した第２実施形態による窒化物系半導
体レーザ素子（ＬＤ）の製造プロセスを説明するための
断面図である。

【図６】図４に示した第２実施形態による窒化物系半導
体レーザ素子（ＬＤ）の製造プロセスを説明するための
断面図である。

【図７】図４に示した第２実施形態による窒化物系半導
体レーザ素子（ＬＤ）の製造プロセスを説明するための
断面図である。

【図８】図４に示した第２実施形態による窒化物系半導
体レーザ素子（ＬＤ）の製造プロセスを説明するための
断面図である。

【図９】本発明の第３実施形態による窒化物系半導体レ
ーザ素子（ＬＤ）を示した断面図である。

【図１０】図９に示した第３実施形態による窒化物系半
導体レーザ素子（ＬＤ）の製造プロセスを説明するため
の断面図である。

【図１１】図９に示した第３実施形態による窒化物系半
導体レーザ素子（ＬＤ）の製造プロセスを説明するため
の断面図である。

【図１２】図９に示した第３実施形態による窒化物系半
導体レーザ素子（ＬＤ）の製造プロセスを説明するため
の断面図である。

【図１３】図９に示した第３実施形態による窒化物系半
導体レーザ素子（ＬＤ）の製造プロセスを説明するため
の断面図である。

【図１４】図９に示した第３実施形態による窒化物系半
導体レーザ素子（ＬＤ）の製造プロセスを説明するため
の断面図である。

【図１５】本発明の第４実施形態による窒化物系半導体
からなる面発光半導体レーザ素子（ＬＤ）を示した断面
図である。

【図１６】図１５に示した第４実施形態による窒化物系
半導体からなる面発光半導体レーザ素子（ＬＤ）の製造
プロセスを説明するための断面図である。

【図１７】図１５に示した第４実施形態による窒化物系
半導体からなる面発光半導体レーザ素子（ＬＤ）の製造
プロセスを説明するための断面図である。

【図１８】図１５に示した第４実施形態による窒化物系
半導体からなる面発光半導体レーザ素子（ＬＤ）の製造
プロセスを説明するための断面図である。

【図１９】図１５に示した第４実施形態による窒化物系
半導体からなる面発光半導体レーザ素子（ＬＤ）の製造
プロセスを説明するための断面図である。

【図２０】図１５に示した第４実施形態による窒化物系
半導体からなる面発光半導体レーザ素子（ＬＤ）の製造
プロセスを説明するための断面図である。

【図２１】図１５に示した第４実施形態による窒化物系
半導体からなる面発光半導体レーザ素子（ＬＤ）の製造
プロセスを説明するための断面図である。

【図２２】図１５に示した第４実施形態による窒化物系
半導体からなる面発光半導体レーザ素子（ＬＤ）の製造
プロセスを説明するための断面図である。

【図２３】図１５に示した第４実施形態による窒化物系
半導体からなる面発光半導体レーザ素子（ＬＤ）の製造
プロセスを説明するための断面図である。

【図２４】図１５に示した第４実施形態による窒化物系
半導体からなる面発光半導体レーザ素子（ＬＤ）の製造
プロセスを説明するための断面図である。

【図２５】図２４に示した製造プロセスにおけるｐ型コ
ンタクト層の詳細上面図である。

【図２６】図１５に示した第４実施形態による窒化物系
半導体からなる面発光半導体レーザ素子（ＬＤ）の製造
プロセスを説明するための断面図である。

【図２７】本発明の第５実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子（ＬＤ）の断面図である。

【図２８】図２７に示した第５実施形態による窒化物系
半導体レーザ素子（ＬＤ）の製造プロセスを説明するた
めの断面図である。

【図２９】図２７に示した第５実施形態による窒化物系
半導体レーザ素子（ＬＤ）の製造プロセスを説明するた
めの断面図である。

【図３０】図２７に示した第５実施形態による窒化物系
半導体レーザ素子（ＬＤ）の製造プロセスを説明するた
めの断面図である。

【図３１】図２７に示した第５実施形態による窒化物系
半導体レーザ素子（ＬＤ）の製造プロセスを説明するた
めの断面図である。

【符号の説明】 １、２１、４１、５１、７１ Ｓｉ基板（基板） ２、２２、４２、５２、７２ 第１バッファ層（第１バ
ッファ層） ４ ｎ型コンタクト層（窒化物系半導体層） ５、２９、５６ 発光層（窒化物系半導体層） ６ 保護層（窒化物系半導体層） ７、５８ ｐ型クラッド層（窒化物系半導体層） ８ ｐ型中間層（窒化物系半導体層） ９、５９ ｐ型コンタクト層（窒化物系半導体層） ２４、２６、４３、７４ アンドープＧａＮ層（窒化物
系半導体層） ２５ マスク層（窒化物系半導体層） ２７ 第１導電型コンタクト層（窒化物系半導体層） ２８ 第１導電型クラッド層（窒化物系半導体層） ３０ 第２導電型クラッド層（窒化物系半導体層） ３１ 第２導電型コンタクト層（窒化物系半導体層） ５４ ｎ型ＧａＮ層（窒化物系半導体層） ５５ ｎ型クラッド層（窒化物系半導体層） ５７ ｐ型保護層（窒化物系半導体層）

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年６月４日（２００２．６．４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３７】次に、Ｓｉ基板１を約７００℃〜約１００
０℃（たとえば、約８５０℃）の成長温度に保持した状
態で、原料ガスとして、ＮＨ₃、ＴＥＧａ（トリエチル
ガリウム）およびＴＭＩｎ（トリメチルインジウム）、
キャリアガスとして、Ｈ₂およびＮ₂からなるガス（Ｈ₂
の含有率は約１％〜５％）を用いることによって、ｎ型
コンタクト層４上に、約５ｎｍの膜厚を有する６つのア
ンドープＧａＮからなる障壁層と、約５ｎｍの膜厚を有
する５つのアンドープＧａ_0.65Ｉｎ_0.35Ｎからなる井戸
層とを交互に成長することにより、ｎ型コンタクト層４
上に、ＭＱＷ構造の発光層５を形成する。さらに連続し
て、発光層５上に、約１０ｎｍの膜厚を有する単結晶の
アンドープＧａＮからなる保護層６を、約０．４ｎｍ／
ｓの成長速度で成長させる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下司 辰郎 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 松下 重治 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 本間 運也 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 吉年 慶一 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 AA11 AA13 AA18 BA01 BA02 BA08 BA38 BA42 BA46 BB01 BB12 CA04 HA02 LA18 5F041 AA40 CA23 CA40 CA46 CA65 5F045 AA04 AB14 AC00 AC08 AC09 AC19 AF03 AF13 BB12 DA53 DA55 5F073 AA74 AA89 CA07 CB02 CB04 DA05 EA23 EA28

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上の少なくとも一部に、立方晶のペ
   ロブスカイト構造、立方晶の鉄マンガン鉱構造、立方晶
   の酸化物からなるＣａＦ₂構造、および、六方晶の鉄マ
   ンガン鉱構造のうちの１つの構造を有する材料からなる
   多結晶または単結晶の材料を含む第１バッファ層を形成
   する工程と、 前記第１バッファ層上に、窒化物系半導体層または前記
   基板よりも熱膨張係数が大きい結晶構造が六方晶である
   半導体層を形成する工程とを備えた、半導体の形成方
   法。
2. 【請求項２】 前記基板は、立方晶の（１１１）面を表
   面とする基板、および、六方晶の（０００１）面を表面
   とする基板のうちのいずれか一方を含む、請求項１に記
   載の半導体の形成方法。
3. 【請求項３】 前記第１バッファ層は、ＳｒＴｉＯ₃、
   Ｌ₂Ｏ₃（Ｌはランタノイド元素）、ＰｒＯ₂、ＣｅＯ₂お
   よびＹ₂Ｏ₃からなるグループより選択される少なくとも
   １つを含む、請求項１または２に記載の半導体の形成方
   法。
4. 【請求項４】 前記基板は、Ｓｉ基板およびＧａＰ基板
   のいずれか一方を含む、請求項１〜３のいずれか１項に
   記載の半導体の形成方法。
5. 【請求項５】 前記第１バッファ層を形成した後、前記
   窒化物系半導体層または基板よりも熱膨張係数が大きい
   結晶構造が六方晶である半導体層を形成する前に、前記
   第１バッファ層上の少なくとも一部に、多結晶または非
   晶質の第２バッファ層を形成する工程をさらに備える、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体の形成方
   法。
6. 【請求項６】 基板上の少なくとも一部に形成され、立
   方晶のペロブスカイト構造、立方晶の鉄マンガン鉱構
   造、立方晶の酸化物からなるＣａＦ₂構造、および、六
   方晶の鉄マンガン鉱構造のうちの１つの構造を有する材
   料からなる多結晶または単結晶の材料を含む第１バッフ
   ァ層と、 前記第１バッファ層上に形成された窒化物系半導体層ま
   たは前記基板よりも熱膨張係数が大きい結晶構造が六方
   晶である半導体層とを備えた、半導体素子。