JP3491538B2 - 窒化物半導体の成長方法及び窒化物半導体素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は窒化物半導体（Ｉｎ
_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）の成長
方法に係り、特に窒化物半導体よりなる基板の成長方法
に関する。また、本発明は、前記窒化物半導体よりなる
基板を用い発光ダイオード、レーザダイオード等の発光
素子、あるいは太陽電池、光センサー等の受光素子に使
用される窒化物半導体（Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ、０≦
X、０≦Y、X＋Y≦１）よりなる窒化物半導体素子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体を基板上に成長させる
際、成長させる半導体と格子整合した基板を用いると半
導体の結晶欠陥が少なくなり結晶性が向上することが知
られている。しかし、窒化物半導体は格子整合する基板
が現在世の中に存在しないことから、一般にサファイ
ア、スピネル、炭化ケイ素のような窒化物半導体と格子
整合しない異種基板の上に成長されている。

【０００３】一方、窒化物半導体と格子整合するＧａＮ
バルク結晶を作製する試みは、様々な研究機関において
成されているが、未だに数ミリ程度のものしか得られた
という報告しかされておらず、実用化には程遠い状態で
ある。

【０００４】ＧａＮ基板を作製する技術として、例えば
特開平７−２０２２６５号公報、特開平７−１６５４９
８号に、サファイア基板の上にＺｎＯよりなるバッファ
層を形成して、そのバッファ層の上に窒化物半導体を成
長させた後、バッファ層を溶解除去する技術が記載され
ている。しかしながらサファイア基板の上に成長される
ＺｎＯバッファ層の結晶性は悪く、そのバッファ層の上
に窒化物半導体を成長させても良質の窒化物半導体結晶
を得ることは難しい。さらに、薄膜のＺｎＯよりなるバ
ッファ層の上に、基板となるような厚膜の窒化物半導体
を連続して成長させることも難しい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ＬＥＤ素子、ＬＤ素
子、受光素子等の数々の電子デバイスに使用される窒化
物半導体素子を作製する際、結晶欠陥の少ない窒化物半
導体よりなる基板を作製することができれば、その基板
の上に新たな窒化物半導体を成長させて、格子欠陥が少
ない窒化物半導体が成長できるので、それら素子の結晶
性が飛躍的に良くなり、従来実現されていなかった素子
が実現できるようになる。そこで、本発明の目的は、結
晶性の良い窒化物半導体の成長方法を提供することにあ
り、具体的には基板となる結晶欠陥の少ない窒化物半導
体の成長方法と、窒化物半導体基板を有する新規な構造
の素子を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の目的は、
以下の（１）〜（６）の本発明の構成によって達成する
ことができる。 （１） 窒化物半導体と異なる材料よりなる異種基板の
上に、第１の窒化物半導体層を成長させる第１の工程
と、第１の工程後、前記第１の窒化物半導体層に部分的
に段差を形成して第１の窒化物半導体の端面を露出さ
せ、段差上面にある第１の窒化物半導体の平面及び段差
の異種基板に対して水平な面に保護膜を形成する第２の
工程と、第２の工程後、前記第１の窒化物半導体の端面
から第２の窒化物半導体を成長させる第３の工程とを含
むことを特徴とする窒化物半導体の成長方法。 （２） 前記第１の窒化物半導体層に形成される段差
は、ストライプ状、碁盤目状、又はドット状に形成する
ことを特徴とする前記（１）に記載の窒化物半導体の成
長方法。 （３） 前記第２の工程で、段差を形成する方法が、エ
ッチング又はダイシングであることを特徴とする前記
（１）に記載の窒化物半導体の成長方法。 （４） 前記第２の工程で、段差の底面が第１の窒化物
半導体面又は異種基板面であることを特徴とする前記
（１）乃至（３）に記載の窒化物半導体の成長方法。 （５） 前記第１の窒化物半導体層の端面は、異種基板
に対してほぼ垂直、順メサ形状、又は逆メサ形状である
ことを特徴とする前記（１）に記載の窒化物半導体の成
長方法。 （６） 前記窒化物半導体の成長方法で得られる第２の
窒化物半導体の上に、素子構造となる少なくともｎ型及
びｐ型の窒化物半導体が形成されていることを特徴とす
る窒化物半導体素子。

【０００７】つまり、本発明の成長方法は、異種基板の
表面で発生する結晶欠陥が窒化物半導体を厚く成長させ
ても窒化物半導体の表面まで連続して転位することを防
止するために、窒化物半導体を成長させた後、窒化物半
導体の縦方向の成長を抑え、横方向にのみ一旦成長さ
せ、続いて縦と横方向に成長させることで、結晶欠陥が
非常に少ない結晶性の良好な窒化物半導体を得ることが
できる。本発明において、窒化物半導体の縦方向の成長
を抑えるとは、少なくとも窒化物半導体の成長が縦に進
行しないようにすればよく、また横方向に成長させると
は、少なくとも成長させた窒化物半導体の端面を露出さ
せて、この端面のみから成長させるようにすればよい。
このように成長方向をコントロールされた窒化物半導体
は、縦方向から横方向に成長を始め、成長を続けていく
と横の成長に加えて再び縦方向にも成長をはじめる。

【０００８】このように窒化物半導体の成長方向をコン
トロールして行う窒化物半導体の成長方法の具体的な方
法の一実施の形態としては、前記第１〜第３の工程を有
する窒化物半導体の成長方法が挙げられる。まず第１の
工程で成長させた窒化物半導体の縦方向の成長を抑制す
るために、第２の工程で窒化物半導体が縦の方向に成長
可能な平面（例えば窒化物半導体の平面や異種基板面）
に保護膜を形成し、また、窒化物半導体に段差を形成し
て横方向への成長を可能とする窒化物半導体の端面を形
成し、このように窒化物半導体の成長方向を制御した
後、第３の工程で再び窒化物半導体を成長させる。この
第１〜第３の工程を経ることによって、異種基板の表面
に発生する結晶欠陥が窒化物半導体に転位するのを防止
でき、結晶欠陥の非常に少ない結晶性の良好な窒化物半
導体を得ることができる。

【０００９】一般に、異種基板上に形成された窒化物半
導体には、異種基板との格子不整のために異種基板の表
面に結晶欠陥が発生するが、この結晶欠陥は、窒化物半
導体に連続的に転位を続け、窒化物半導体の成長の段階
で消滅することがない。

【００１０】これに対し本発明の窒化物半導体の成長方
法は、第１の窒化物半導体に部分的に設けた段差の上面
にある第１の窒化物半導体の平面及び段差の底面［異種
基板にほぼ水平な面（面がやや斜めになっていても、表
面が平らでなくてもよい）］に保護膜を設けることで、
異種基板の表面に発生する結晶欠陥が連続的に転位する
のを防止する。更に、このように保護膜を形成すると、
窒化物半導体が保護膜上に成長しにくいことから、第２
の窒化物半導体の成長が選択的に第１の窒化物半導体の
端面から横方向に成長をはじめる。ここで、異種基板の
表面に発生する結晶欠陥は、窒化物半導体が横方向に成
長する過程では、横方向へ転位するが地下物半導体が再
び縦方向へ成長をする際に転位をほとんどしない。そし
て、横方向に転位した結晶欠陥は、保護膜上に隣接して
成長する第２の窒化物半導体同士が接合して形成された
保護膜上部には、例えばＴＥＭなどの観測によると、ほ
とんど見られなくなる。その結果、第２の窒化物半導体
表面には、結晶欠陥の極めて減少した、結晶性の非常に
良好な第２の窒化物半導体を厚膜で得ることができる。
ここで、窒化物半導体は保護膜上に成長しにくいが、第
２の窒化物半導体が横方向と縦方向の成長を続けること
で、あたかも保護膜の上に成長しているかのように保護
膜を覆って成長する。

【００１１】また、本発明の成長方法により得られる結
晶性の良好な第２の窒化物半導体を基板として用いて窒
化物半導体素子を作成すると、この上に積層成長させた
窒化物半導体素子も同様に、結晶欠陥のほとんどない結
晶性の良好な素子となり、結晶欠陥による劣化を著しく
防止できライフ時間が向上し、また、ＬＥＤでは逆耐圧
が著しく上昇し、寿命特性の良好な窒化物半導体素子を
提供することが可能となる。以下、明細書内において、
第２の窒化物半導体を単に窒化物半導体基板と言う場合
がある。

【００１２】また、本発明において、第２の窒化物半導
体の結晶欠陥は、１×１０⁷個／cm²以下となり、好まし
くは５×１０⁶個／cm²以下、さらに好ましくは１×１０
⁶個／cm²以下、最も好ましくは５×１０⁵個／cm²である
ことが望ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図を用いて本発明を更に詳
細に説明する。図１〜図５は、本発明の窒化物半導体の
成長方法の一実施形態を段階的に示した模式図である。

【００１４】本発明の窒化物半導体の成長方法の一実施
形態として、まず、図１の第１の工程において、異種基
板１上に第１の窒化物半導体２を成長させ、図２の第２
の工程において、第１の窒化物半導体２の端面を露出さ
せるために第１の窒化物半導体２に部分的に段差を形成
し、第１の窒化物半導体の成長の方向をコントロールす
るために段差の上面にある第１の窒化物半導体２の平面
及び段差の異種基板１に水平な面に保護膜３及び保護膜
４を形成し、続いて図３の第３の工程において、成長の
方向が制御された第１の窒化物半導体２、つまり第１の
窒化物半導体２の端面から第２の窒化物半導体５を成長
させる。

【００１５】以下に上記各工程ごとに図を用いて更に詳
細に説明する。図１は異種基板１上に、第１の窒化物半
導体２を成長させる第１の工程を行った模式的段面図で
ある。この第１の工程において、用いることのできる異
種基板としては、例えば、サファイアＣ面の他、Ｒ面、
Ａ面を主面とするサファイア、スピネル（ＭｇＡ１
₂Ｏ₄）のような絶縁性基板、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃ
を含む）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓｉ、及び窒化
物半導体と格子整合する酸化物基板等、従来知られてい
る窒化物半導体と異なる基板材料を用いることができ
る。好ましい異種基板としては、サファイア、スピネル
が挙げられる。

【００１６】また、第１の工程において、異種基板１上
に第１の窒化物半導体２を成長させる前に、異種基板１
上にバッファ層（図示されていない）を形成してもよ
い。バッファ層としては、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａ
Ｎ、ＩｎＧａＮ等が用いられる。バッファ層は、９００
℃以下３００℃以上の温度で、膜厚０．５μｍ〜１０オ
ングストロームで成長される。このように異種基板１上
にバッファ層を９００℃以下の温度で形成すると、異種
基板１と第１の窒化物半導体２との格子定数不正を緩和
し、第１の窒化物半導体２の結晶欠陥が少なくなる傾向
にある。

【００１７】第１の工程において、異種基板１上に形成
される第１の窒化物半導体２としては、アンドープ（不
純物をドープしない状態、undope）のＧａＮ、Ｓｉ、Ｇ
ｅ、及びＳ等のｎ型不純物をドープしたＧａＮを用いる
ことができる。第１の窒化物半導体２は、高温、具体的
には約９００℃程度〜１１００℃、好ましくは１０５０
℃で異種基板１上に成長される。第１の窒化物半導体２
の膜厚は特に限定しないが、段差を形成するためには１
００オングストローム以上、好ましくは１〜１０μｍ程
度、好ましくは１〜５μｍの膜厚で形成することが望ま
しい。

【００１８】次に、図２は異種基板１上に第１の窒化物
半導体２を成長させた後、第１の窒化物半導体２に部分
的に第１の窒化物半導体２がわずかに残る程度の深さで
段差を形成して、第１の窒化物半導体２の端面を露出さ
せ、図２のように段差上面にある第１の窒化物半導体２
の平面及び段差下面の異種基板に対し水平な面に保護膜
３及び保護膜４を形成する第２の工程を行った模式的断
面図である。

【００１９】第２の工程において、部分的に段差を形成
するとは、少なくとも第１の窒化物半導体２の端面が露
出されるように、第１の窒化物半導体２の表面から異種
基板１方向に窪みを形成してあればよく、第１の窒化物
半導体２にいずれの形状で段差を設けてもよく、例え
ば、ランダムな窪み、ストライプ状、碁盤目状、ドット
状に形成できる。第１の窒化物半導体２に部分的に設け
られた段差は、第１の窒化物半導体の途中まで、又は異
種基板に達する深さで形成され、この段差の深さは、第
１の窒化物半導体２の膜厚や、保護膜４の膜厚等にも左
右される値であり、第１の窒化物半導体２の端面から横
方向に成長する第２の窒化物半導体５が成長し易いよう
に端面が形成されるように段差が形成されることが好ま
しい。段差の深さは、第１の窒化物半導体２が残る程度
の深さが好ましい。仮に、段差を形成する際に異種基板
１が露出されていると、保護膜４の形成時に第１の窒化
物半導体２の端面付近に保護膜４が形成しにくいと考え
られることから、保護膜４が十分に異種基板の表面を覆
ってない場合には、異種基板の表面に第２の窒化物半導
体５が成長し、そこから結晶欠陥が発生する可能性があ
るからである。段差の具体的な深さは、特に限定せず通
常５００オングストローム〜５μｍ程度であれば十分で
ある。

【００２０】段差をストライプ状の形状とする場合、ス
トライプの形状として、例えばストライプ幅を１０〜２
０μｍ、ストライプ間隔を２〜５μｍのものを形成する
ことができる。

【００２１】第２の工程で段差を設ける方法としては、
第１の窒化物半導体を一部分取り除くことができる方法
であればいずれの方法でもよく、例えばエッチング、ダ
イシング等が挙げられる。エッチングにより、第１の窒
化物半導体２に部分的（選択的）に段差を形成する場合
は、フォトリソグラフィー技術における種々の形状のマ
スクパターンを用いて、ストライプ状、碁盤目状等のフ
ォトマスクを作製し、レジストパターンを第１の窒化物
半導体２に形成してエッチングすることにより形成でき
る。また、ダイシングで行う場合は、例えば、ストライ
プ状や碁盤目状に形成できる。

【００２２】第２の工程において窒化物半導体をエッチ
ングする方法には、ウエットエッチング、ドライエッチ
ング等の方法があり、平滑な面を形成するには、好まし
くはドライエッチングを用いる。ドライエッチングに
は、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、反応性
イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ）、電子サイクロト
ロンエッチング（ＥＣＲ）、イオンビームエッチング等
の装置があり、いずれもエッチングガスを適宜選択する
ことにより、窒化物半導体をエッチングしてできる。例
えば、本出願人が先に出願した特開平８−１７８０３号
公報記載の窒化物半導体の具体的なエッチング手段を用
いることができる。また、エッチングによって段差を形
成する場合、エッチング面が、図２に示すように異種基
板に対して端面がほぼ垂直となる形状、又は順メサ形状
や逆メサ形状でもよく、あるいは第１の窒化物半導体２
の端面が階段状になるように形成された形状等がある。

【００２３】第２の工程で、第１の窒化物半導体２が縦
方向に成長するのを制御するために、例えば段差の上面
にある第１の窒化物半導体２の平面に保護膜３を、段差
の下面の異種基板に対してほぼ水平な面に保護膜４を、
保護膜としてそれぞれ形成する。段差の形状が階段状で
ある場合は、階段の各段の異種基板にほぼ水平な面に保
護膜４をそれぞれ形成する。第２の工程で用いられる保
護膜としては、保護膜表面に窒化物半導体が成長しない
か、若しくは成長しにくい性質を有する材料が挙げられ
る。保護膜として、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ_X）、窒
化ケイ素（Ｓｉ_XＮ_Y）、酸化チタン（ＴｉＯ_X）、酸化
ジルコニウム（ＺｒＯ_X）等の酸化物、窒化物、またこ
れらの多層膜の他、１２００℃以上の融点を有する金属
等をあげることができる。これらの保護膜材料は、窒化
物半導体の成長温度６００℃〜１１００℃の温度にも耐
え、その表面に窒化物半導体が成長しないか、成長しに
くい性質を有している。保護膜材料を窒化物半導体表面
に形成するには、例えば蒸着、スパッタ、ＣＶＤ等の気
相製膜技術を用いることができる。

【００２４】また、第２の工程において、保護膜３及び
保護膜４は、段差を第１の窒化物半導体２に形成する方
法が、エッチングである場合と、ダイシングである場合
とで、形成のされ方が多少異なる。まずエッチングで段
差を形成する場合、第１の窒化物半導体２上に保護膜を
形成後、その上にレジスト膜を形成しパターンを転写し
露光、現像して部分的に保護膜３を形成した後、第１の
窒化物半導体２をエッチングすることで段差の形成を行
う。続いて段差を形成した第１の窒化物半導体２上、つ
まり保護膜３及び段差の下面等に更に保護膜を形成し、
ＣＦ₄とＯ₂ガスによるドライエッチングにより、第１の
窒化物半導体２の端面部分の保護膜をエッチングして除
去し、図２に示すように保護膜４を形成する。このよう
に形成すると、例えば図２では、保護膜３は一層として
図示されているが、保護膜３上に更に保護膜が形成され
２層の保護膜が積層されたような状態になっている。こ
こで保護膜４を形成する前に、保護膜３を取り除いてか
ら、保護膜３の形成されていた部分と段差の下面とに保
護膜を形成してもよく、又は保護膜３を取り除かずに保
護膜４を形成してもよい。次に、ダイシングで段差を形
成する場合、第１の窒化物半導体２を上面からダイシン
グ・ソーで第１の窒化物半導体２に段差を形成し、その
後、その上に保護膜を形成し、ＣＦ₄とＯ₂ガスによるド
ライエッチングにより端面が露出されるように保護膜を
エッチングにより除去することで所望の形状及び位置に
保護膜３及び保護膜４を同時に形成する。

【００２５】保護膜３及び保護膜４の膜厚は、特に限定
せず、ドライエッチングにより端面を露出させられる膜
厚であり、且つ底面を被覆できる膜厚にする必要があ
る。また、保護膜３と保護膜４の膜厚は、第２の窒化物
半導体５が横方向に成長し易いように調整されているこ
とが好ましく、場合によってはそれぞれの膜厚が異なっ
てもよい。例えば、保護膜３は、薄く形成された方が、
第３の工程で成長させる第２の窒化物半導体５が保護膜
３と同程度の膜厚となった時、隣接している第２の窒化
物半導体５同士が接合し易くなると考えられる。また保
護膜４は、比較的厚く（但し、第１の窒化物半導体２の
端面が第２の窒化物半導体５が成長される程度に十分露
出されている範囲）形成された方が、第２の窒化物半導
体５の成長初期において、段差の下面（第１の窒化物半
導体の平面又は異種基板面）を十分に覆うことができる
と共に熱による保護膜４へのピンホールの発生を防止で
きると考えられる。ピンホールが保護膜に発生すると、
ピンホールから第２の窒化物半導体５が縦方向に成長す
る恐れがあり、結晶欠陥の発生の原因となると考えられ
る。本発明において、第１の窒化物半導体２の縦方向の
成長を防止する一実施の形態として、保護膜を形成して
行うことを挙げたが、本発明はこれに限定されない。ま
た、横方向から第２の窒化物半導体５を成長させる一実
施の形態として第１の窒化物半導体２に窪みを形成して
端面を設けることを挙げたが、本発明はこれに限定され
ない。

【００２６】次に、図３は、エッチングにより露出され
た第１の窒化物半導体２の端面から第２の窒化物半導体
５を成長させる第３の工程を行った模式的断面図であ
る。第３の工程においては、第１〜第２の工程により保
護膜３及び保護膜４を形成したことにより、第２の窒化
物半導体５が成長可能な部分を、第１の窒化物半導体２
の端面のみとし、第１の窒化物半導体２の端面から第２
の窒化物半導体５が選択的に横方向に成長し始める。そ
して、成長を続けるうちに、第２の窒化物半導体５が横
方向に加え縦方向にも成長をはじめ、窒化物半導体が成
長しにくい保護膜上にあたかも成長したかのように、第
２の窒化物半導体５は保護膜３及び保護膜４を覆い成長
を続ける。このように成長初期に成長方向を特定された
第２の窒化物半導体５は、厚膜に成長させても、結晶欠
陥の極めて少ない非常に良好な結晶性を有する。

【００２７】第２の窒化物半導体５としては、前記第１
の窒化物半導体２と同様のものを用いることができる。
第２の窒化物半導体５は、成長の初期においては、保護
膜の形成されていない第１の窒化物半導体の端面に選択
的に成長し、向き合っている第１の窒化物半導体の端面
から横方向に成長した第２の窒化物半導体が保護膜４の
上面を覆い、次第に横方向から縦方向に成長し始め保護
膜３と同程度の膜厚に成長すると、図３のように第２の
窒化物半導体が保護膜３の上部に向かって横方向に成長
し、そして図３のように隣接している第２の窒化物半導
体５同士でつながる。その結果、図４に示すように、第
２の窒化物半導体５があたかも保護膜３、４上に成長し
たかのような状態となる。

【００２８】また第２の窒化物半導体５は、この上に素
子構造となる窒化物半導体を成長させるための基板とな
るが、素子構造を形成するには異種基板、第１の窒化物
半導体及び保護膜（以下、異種基板等とする場合があ
る。）を予め除去してから行う場合と、異種基板等を残
して行う場合がある。このため前者の異種基板等を除去
する場合の第２の窒化物半導体５の膜厚は、７０μｍ以
上、好ましくは１００μｍ以上、好ましくは５００μｍ
以下である。この範囲であると異種基板及び保護膜等を
研磨除去しても、第２の窒化物半導体５が割れにくくハ
ンドリングが容易となり好ましい。

【００２９】また後者の異種基板等を残して行う場合の
第２の窒化物半導体５の膜厚は、特に限定されないが、
１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下、より好まし
くは２０μｍ以下である。この範囲であると異種基板と
窒化物半導体の熱膨張係数差によるウエハの反りが防止
でき、更に素子基板となる第２の窒化物半導体５の上に
素子構造となる窒化物半導体を良好に成長させることが
できる。

【００３０】本発明の窒化物半導体の成長方法におい
て、第１の窒化物半導体２、及び第２の窒化物半導体５
を成長させる方法としては、特に限定されないが、ＭＯ
ＶＰＥ（有機金属気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハライド気
相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）、ＭＯＣ
ＶＤ（有機金属化学気相成長法）等、窒化物半導体を成
長させるのに知られている全ての方法を適用できる。好
ましい成長方法としては、膜厚が１００μｍ以下ではＭ
ＯＣＶＤ法を用いると成長速度をコントロールし易い。
また膜厚が１００μｍ以下ではＨＶＰＥでは成長速度が
速くてコントロールが難しい。

【００３１】また本発明において、第２の窒化物半導体
５上には、素子構造となる窒化物半導体を形成すること
ができるので、明細書内において第２の窒化物半導体を
素子基板又は窒化物半導体基板と言う場合がある。

【００３２】また第１の工程における前記異種基板とな
る材料の主面をオフアングルさせた基板、さらにステッ
プ状にオフアングルさせた基板を用いることもできる。
更に好ましい異種基板としては、（０００１）面[Ｃ面]
を主面とするサファイア、（１１２−０）面[Ａ面]を主
面とするサファイア、又は（１１１）面を主面とするス
ピネルである。ここで異種基板が、（０００１）面[Ｃ
面]を主面とするサファイアであるとき、前記保護膜が
そのサファイアの（１１２−０）面[Ａ面]に対して垂直
なストライプ形状を有していること［窒化物半導体の
（１０１−０）[Ｍ面]に平行方向にストライプを形成す
ること］が好ましく、また（１１２−０）面[Ａ面]を主
面とするサファイアであるとき、前記保護膜はそのサフ
ァイアの（１１−０２）面[Ｒ面]に対して垂直なストラ
イプ形状を有していることが好ましく、また（１１１）
面を主面とするスピネルであるとき、前記保護膜はその
スピネルの（１１０）面に対して垂直なストライプ形状
を有していることが好ましい。ここでは、保護膜がスト
ライプ形状の場合について記載したが、本発明において
サファイアのＡ面及びＲ面、スピネルの（１１０）面に
窒化物半導体が横方向に成長し易いので、これらの面に
第１の窒化物半導体の端面が形成されるように第１の窒
化物半導体２に段差を形成するために保護膜の形成を考
慮することが好ましい。

【００３３】本発明に用いられる異種基板について図を
用いて更に詳細に説明する。図５は窒化物半導体の結晶
構造を示すユニットセル図である。窒化物半導体は正確
には菱面体構造であるが、このように六方晶系で近似で
きる。まず本発明の方法において、Ｃ面を主面とするサ
ファイアを用い、保護膜はサファイアＡ面に対して垂直
なストライプ形状とする場合について説明する。例え
ば、図６は主面側のサファイア基板の平面図である。こ
の図はサファイアＣ面を主面とし、オリエンテーション
フラット（オリフラ）面をＡ面としている。この図に示
すように保護膜のストライプをＡ面に対して垂直方向
で、互いに平行なストライプを形成する。図６に示すよ
うに、サファイアＣ面上に窒化物半導体を選択成長させ
た場合、窒化物半導体は面内ではＡ面に対して平行な方
向で成長しやすく、垂直な方向では成長しにくい傾向に
ある。従ってＡ面に対して垂直な方向でストライプを設
けると、ストライプとストライプの間の窒化物半導体が
つながって成長しやすくなり、図１〜図４に示したよう
な結晶成長が容易に可能となる。

【００３４】次に、Ａ面を主面とするサファイア基板を
用いた場合、上記Ｃ面を主面とする場合と同様に、例え
ばオリフラ面をＲ面とすると、Ｒ面に対して垂直方向
に、互いに平行なストライプを形成することにより、ス
トライプ幅方向に対して窒化物半導体が成長しやすい傾
向にあるため、結晶欠陥の少ない窒化物半導体層を成長
させることができる。

【００３５】また次に、スピネル（ＭｇＡｌ₂Ｏ₄）に対
しても、窒化物半導体の成長は異方性があり、窒化物半
導体の成長面を（１１１）面とし、オリフラ面を（１１
０）面とすると、窒化物半導体は（１１０）面に対して
平行方向に成長しやすい傾向がある。従って、（１１
０）面に対して垂直方向にストライプを形成すると窒化
物半導体層と隣接する窒化物半導体同士が保護膜の上部
でつながって、結晶欠陥の少ない結晶を成長できる。な
おスピネルは四方晶であるため特に図示していない。

【００３６】本発明の窒化物半導体素子（以下本発明の
素子と言う場合がある。）について以下に説明する。本
発明の窒化物半導体素子は、前記した本発明の窒化物半
導体の成長法により得られる第２の窒化物半導体５（窒
化物半導体基板）上に、素子構造となる少なくともｎ型
及びｐ型の窒化物半導体が形成されてなるものである。
本発明の窒化物半導体素子を構成する窒化物半導体とし
ては、特に限定されず、少なくともｎ型及びｐ型の窒化
物半導体が積層されていればよい。例えば、ｎ型窒化物
半導体層として、超格子構造を有するｎ型窒化物半導体
層を有し、この超格子構造のｎ型層にｎ電極を形成する
ことのできるｎ型窒化物半導体が形成されているもの等
が挙げられる。また、窒化物半導体素子構造を形成する
その他の構成は、例えば電極、素子の形状等、いずれの
ものを適用させてもよい。本発明の窒化物半導体素子の
一実施の形態を実施例に示したが、本発明はこれに限定
されない。

【００３７】本発明の窒化物半導体素子構造となる窒化
物半導体を成長させる方法は、特に限定されないがＭＯ
ＶＰＥ（有機金属気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハライド気
相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）、ＭＯＣ
ＶＤ（有機金属化学気相成長法）等、窒化物半導体を成
長させるのに知られている全ての方法を適用できる。好
ましい成長方法は、ＭＯＣＶＤ法であり、結晶をきれい
に成長させることができる。しかし、ＭＯＣＶＤ法は時
間がかかるため、膜厚が厚い場合には時間の短い方法で
行うことが好ましい。また使用目的によって種々の窒化
物半導体の成長方法を適宜選択し、窒化物半導体の成長
を行うことが好ましい。

【００３８】

【実施例】以下に本発明の実施例を示すが本発明はこれ
に限定されない。 ［実施例１］実施例１における各工程を図１〜図４を用
いて示す。また実施例１はＭＯＣＶＤ法を用いて行っ
た。

【００３９】異種基板１として、２インチφ、Ｃ面を主
面とし、オリフラ面をＡ面とするサファイア基板１を反
応容器内にセットし、温度を５１０℃にして、キャリア
ガスに水素、原料ガスにアンモニアとＴＭＧ（トリメチ
ルガリウム）とを用い、サファイア基板１上にＧａＮよ
りなるバッファ層（図示されていない）を約２００オン
グストロームの膜厚で成長させる。

【００４０】バッファ層を成長後、ＴＭＧのみ止めて、
温度を１０５０℃まで上昇させる。１０５０℃になった
ら、原料ガスにＴＭＧ、アンモニア、シランガスを用
い、Ｓｉを１×１０¹⁸／cm³ドープしたＧａＮよりなる
第１の窒化物半導体層２を２μｍの膜厚で成長させる。
（図１）

【００４１】第１の窒化物半導体層２を成長後、ストラ
イプ状のフォトマスクを形成し、スパッタ装置によりス
トライプ幅１５μｍ、ストライプ間隔３μｍのＳｉＯ₂
よりなる保護膜３を１μｍの膜厚で形成し、続いて、Ｒ
ＩＥ装置により第１の窒化物半導体層２の途中までエッ
チングして段差を形成することにより第１の窒化物半導
体２の端面を露出させる（図２）。なお、ストライプ方
向は、図６に示すように、オリフラ面に対して垂直な方
向で形成する。

【００４２】第１の窒化物半導体層２に、図２のように
段差を形成した後、段差を形成した第１の窒化物半導体
２の表面にスパッタ装置により保護膜を形成し、ＣＦ₄
とＯ₂ガスにより、段差を形成したことにより形成され
た第１の窒化物半導体２の端面部の保護膜のみをエッチ
ングすることにより、保護膜３及び保護膜４を形成す
る。

【００４３】保護膜３及び保護膜４を形成後、反応容器
内にセットし、温度を１０５０℃で、原料ガスにＴＭ
Ｇ、アンモニア、シランガスを用い、Ｓｉを１×１０¹⁸
／cm³ドープしたＧａＮよりなる第２の窒化物半導体層
５を３０μｍの膜厚で成長させる（図３及び図４）。

【００４４】第２の窒化物半導体層５を成長後、ウェー
ハを反応容器から取り出し、ＳｉドープＧａＮよりなる
窒化物半導体基板を得る。

【００４５】（比較例）一方、比較のため、実施例１に
おいて保護膜３及び４を形成せず、実施例１と同様のサ
ファイア基板１上にバッファ層を成長させた後、その上
に第１の窒化物半導体層２を３０μｍの膜厚で形成し、
比較の窒化物半導体基板を得た。

【００４６】第２の窒化物半導体層５（本発明の窒化物
半導体基板）、及び比較の窒化物半導体基板上に、それ
ぞれ１０×１５μｍの範囲を任意に９箇所選び、単位面
積あたりのエッチピットの数を光学顕微鏡により観察
し、エッチピットの数を測定した。なお、エッチピット
の測定方法は、まず上記ＧａＮ基板をドライエッチング
により約１μｍエッチングし、その後顕微鏡観察を行い
エッチピットを数える。エッチピットは、結晶欠陥の指
標となり、エッチピットの数が少ないと結晶欠陥がない
結晶性の良好な結晶といえる。その結果、エッチピット
の数は、本発明が６×１０⁶個／ｃｍ²であり、前記比較
例が１×１０¹⁰個／ｃｍ²であり、本発明のものは比較
例に比べ非常に減少していた。

【００４７】［実施例２］実施例１において、成長させ
た第１の窒化物半導体層２にダイシングにより段差を形
成して第１の窒化物半導体層２の端面を露出させた後、
図２に示すように、保護膜３及び保護膜４を形成する他
は同様にして、第２の窒化物半導体層５の窒化物半導体
基板を得た。得られた窒化物半導体基板を実施例１と同
様にエッチピットの数を測定した結果、実施例１と同様
に良好な結果が得られた。

【００４８】［実施例３］実施例１において、第１の窒
化物半導体層２をエッチングする際に、サファイア基板
１までエッチングする他は同様にして行った。その結
果、実施例１と同様に良好な結果が得られた。

【００４９】［実施例４］以下、図７を元に実施例４に
ついて説明する。図７は本発明の成長方法により得られ
た窒化物半導体層を基板とする一実施の形態のＬＥＤ素
子の構造を示す模式断面図である。

【００５０】実施例１で得られたウェーハのサファイア
基板１、バッファ層、第１の窒化物半導体層２、及び保
護膜３、４を研磨、除去し、第２の窒化物半導体層５の
表面を露出させ、第２の窒化物半導体層５のみにする。
但し、実施例１において、第２の窒化物半導体５を成長
させる際に膜厚を２００μｍとして行った。

【００５１】次に、第２の窒化物半導体層５（Ｓｉドー
プＧａＮ）を主面とするウェーハをＭＯＶＰＥ装置の反
応容器内にセットし、１０５０℃でこの第２の窒化物半
導体層５の上にＳｉを１×１０¹⁸／cm³ドープしたＧａ
Ｎよりなるバッファ層３１を成長させる。このバッファ
層３１は通常９００℃以上の高温で成長させる窒化物半
導体単結晶層であり、先の基板との格子不整合を緩和す
るための低温で成長させるバッファ層とは区別される。

【００５２】さらに、バッファ層３１の上に膜厚２０オ
ングストローム、単一量子井戸構造のＩｎ_0.4Ｇａ_0.6Ｎ
よりなる活性層３２、膜厚０．３μｍのＭｇを１×１０
²⁰／cm³ドープＡｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなるｐ側クラッド
層３３、膜厚０．５μｍのＭｇを１×１０²⁰／cm³ドー
プＧａＮよりなるｐ側コンタクト層３４を順に成長させ
る。

【００５３】素子構造となるバッファ層３１〜ｐ側コン
タクト層３４成長後、ウェーハを反応容器から取出し、
窒素雰囲気中で６００℃アニーリングして、ｐ側クラッ
ド層３３、ｐ側コンタクト層３４を低抵抗にする。その
後、ｐ側コンタクト層３４側からエッチングを行い、第
２の窒化物半導体層５の表面を露出させる。このよう
に、活性層から下の窒化物半導体層をエッチングにより
露出させ、チップ切断時の「切りしろ」を設けることに
より、切断時にｐ−ｎ接合面に衝撃を与えにくくなるた
め、歩留も向上し、信頼性の高い素子が得られる。

【００５４】エッチング後、ｐ側コンタクト層３４の表
面のほぼ全面にＮｉ／Ａｕよりなる透光性のｐ電極３５
を２００オングストロームの膜厚で形成し、そのｐ電極
３５の上に、ボンディング用のパッド電極３６を０．５
μｍの膜厚で形成する。ｐ電極３５形成後のチップの平
面図（パッド電極３６側から見た図）を図８に示す。

【００５５】ｐ側電極形成後、第２の窒化物半導体層５
の素子構造が形成されていない表面全面に、ｎ電極３７
を０．５μｍの膜厚で形成する。

【００５６】その後、ｎ電極側からスクライブし、第２
の窒化物半導体層５のＭ面（１０１−０）と、そのＭ面
に垂直な面で劈開し、３００μｍ角のＬＥＤチップを得
る。このＬＥＤは２０ｍＡにおいて、５２０ｎｍの緑色
発光を示し、出力は従来のサファイア基板上に窒化物半
導体素子構造を成長されたものに比較して２倍以上、静
電耐圧も２倍以上と、非常に優れた特性を示した。

【００５７】［実施例５］以下、図９を元に実施例５に
ついて説明する。図９は本発明の成長方法により得られ
た窒化物半導体層を基板とする一実施の形態のレーザ素
子の構造を示す模式断面図である。

【００５８】実施例１で得られたウェーハのサファイア
基板１、バッファ層、第１の窒化物半導体２、及び保護
膜３、４を研磨、除去し、第２の窒化物半導体層５の表
面を露出させ、第２の窒化物半導体層５のみにする。但
し、実施例１において、第２の窒化物半導体５を成長さ
せる際に膜厚を２００μｍとして行った。

【００５９】次に、第２の窒化物半導体層５（Ｓｉドー
プＧａＮ）を主面とするウェーハをＭＯＶＰＥ装置の反
応容器内にセットし、この第２の窒化物半導体層５の上
に下記各層を形成する。

【００６０】（ｎ側クラッド層４３）次に、Ｓｉを１×
１０¹⁹／cm³ドープしたｎ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる
第１の層、２０オングストロームと、アンドープ（undo
pe）のＧａＮよりなる第２の層、２０オングストローム
とを交互に１００層積層してなる総膜厚０．４μｍの超
格子構造とする。ｎ側クラッド層４３はキャリア閉じ込
め層、及び光閉じ込め層として作用し、Ａｌを含む窒化
物半導体、好ましくはＡｌＧａＮを含む超格子層とする
ことが望ましく、超格子層全体の膜厚を１００オングス
トローム以上、２μｍ以下、さらに好ましくは５００オ
ングストローム以上、１μｍ以下で成長させることが望
ましい。超格子層にするとクラックのない結晶性の良い
キャリア閉じ込め層が形成できる。

【００６１】（ｎ側光ガイド層４４）続いて、Ｓｉを１
×１０¹⁷／cm³ドープしたｎ型ＧａＮよりなるｎ型光ガ
イド層４４を０．１μｍの膜厚で成長させる。このｎ側
光ガイド層４４は、活性層の光ガイド層として作用し、
ＧａＮ、ＩｎＧａＮを成長させることが望ましく、通常
１００オングストローム〜５μｍ、さらに好ましくは２
００オングストローム〜１μｍの膜厚で成長させること
が望ましい。このｎ側光ガイド層４４は通常はＳｉ、Ｇ
ｅ等のｎ型不純物をドープしてｎ型の導電型とするが、
特にアンドープにすることもできる。超格子とする場合
には第１の層及び第２の層の少なくとも一方にｎ型不純
物をドープしてもよいし、またアンドープでも良い。

【００６２】（活性層４５）次に、Ｓｉを１×１０¹⁷／
cm³ドープのＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる井戸層、２５オ
ングストロームと、Ｓｉを１×１０¹⁷／cm³ドープのＩ
ｎ_0.01Ｇａ_0.95Ｎよりなる障壁層、５０オングストロー
ムを交互に積層してなる総膜厚１７５オングストローム
の多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層４５を成長させ
る。

【００６３】（ｐ側キャップ層４６）次に、バンドギャ
ップエネルギーがｐ側光ガイド層４７よりも大きく、か
つ活性層４５よりも大きい、Ｍｇを１×１０²⁰／cm³ド
ープしたｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.9Ｎよりなるｐ側キャップ層
４６を３００オングストロームの膜厚で成長させる。こ
のｐ側キャップ層４６はｐ型としたが、膜厚が薄いた
め、ｎ型不純物をドープしてキャリアが補償されたｉ
型、若しくはアンドープとしても良く、最も好ましくは
ｐ型不純物をドープした層とする。ｐ側キャップ層１７
の膜厚は０．１μｍ以下、さらに好ましくは５００オン
グストローム以下、最も好ましくは３００オングストロ
ーム以下に調整する。０．１μｍより厚い膜厚で成長さ
せると、ｐ型キャップ層４６中にクラックが入りやすく
なり、結晶性の良い窒化物半導体層が成長しにくいから
である。Ａｌの組成比が大きいＡｌＧａＮ程薄く形成す
るとＬＤ素子は発振しやすくなる。例えば、Y値が０．
２以上のＡｌ_YＧａ_1-YＮであれば５００オングストロー
ム以下に調整することが望ましい。ｐ側キャップ層４６
の膜厚の下限は特に限定しないが、１０オングストロー
ム以上の膜厚で形成することが望ましい。

【００６４】（ｐ側光ガイド層４７）次に、バンドギャ
ップエネルギーがｐ側キャップ層４６より小さい、Ｍｇ
を１×１０¹⁸／cm³ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側
光ガイド層４７を０．１μｍの膜厚で成長させる。この
層は、活性層の光ガイド層として作用し、ｎ側光ガイド
層４４と同じくＧａＮ、ＩｎＧａＮで成長させることが
望ましい。また、この層はｐ側クラッド層４８を成長さ
せる際のバッファ層としても作用し、１００オングスト
ローム〜５μｍ、さらに好ましくは２００オングストロ
ーム〜１μｍの膜厚で成長させることにより、好ましい
光ガイド層として作用する。このｐ側光ガイド層は通常
はＭｇ等のｐ型不純物をドープしてｐ型の導電型とする
が、特に不純物をドープしなくても良い。なお、このｐ
型光ガイド層を超格子層とすることもできる。超格子層
とする場合には第１の層及び第２の層の少なくとも一方
にｐ型不純物をドープしてもよいし、またアンドープで
も良い。

【００６５】（ｐ側クラッド層４８）次に、Ｍｇを１×
１０²⁰／cm³ドープしたｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる
第１の層、２０オングストロームと、Ｍｇを１×１０²⁰
／cm³ドープしたｐ型ＧａＮよりなる第２の層、２０オ
ングストロームとを交互に積層してなる総膜厚０．４μ
ｍの超格子層よりなるｐ側クラッド層４８を形成する。
この層はｎ側クラッド層４３と同じくキャリア閉じ込め
層として作用し、超格子構造とすることによりｐ型層側
の抵抗率を低下させるための層として作用する。このｐ
側クラッド層４８の膜厚も特に限定しないが、１００オ
ングストローム以上、２μｍ以下、さらに好ましくは５
００オングストローム以上、１μｍ以下で成長させるこ
とが望ましい。なお本実施例では超格子層をｎ側クラッ
ド層側にも設けたが、ｎ側クラッド層側よりもｐ側層側
に超格子層を設けた方が、ｐ層の抵抗値が減少する傾向
にあるため、Ｖｆを低下させる上で好ましい。

【００６６】量子構造の井戸層を有する活性層４５を有
するダブルへテロ構造の窒化物半導体素子の場合、活性
層４５に接して、活性層４５よりもバンドギャップエネ
ルギーが大きい膜厚０．１μｍ以下のＡｌを含む窒化物
半導体よりなるキャップ層４６を設け、そのキャップ層
４６よりも活性層から離れた位置に、キャップ層４６よ
りもバッドギャップエネルギーが小さいｐ側光ガイド層
４７を設け、そのｐ側光ガイド層４７よりも活性層から
離れた位置に、ｐ側光ガイド層４７よりもバンドギャッ
プが大きいＡｌを含む窒化物半導体を含む超格子層より
なるｐ側クラッド層４８を設けることは非常に好まし
い。しかもｐ側キャップ層４６のバンドギャップエネル
ギーが大きくしてある、ｎ層から注入された電子がこの
キャップ層４６で阻止されるため、電子が活性層をオー
バーフローしないために、素子のリーク電流が少なくな
る。

【００６７】（ｐ側コンタクト層４９）最後に、Ｍｇを
２×１０²⁰／cm³ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側コ
ンタクト層４９を１５０オングストロームの膜厚で成長
させる。ｐ側コンタクト層は５００オングストローム以
下、さらに好ましくは４００オングストローム以下、２
０オングストローム以上に膜厚を調整する。

【００６８】反応終了後、反応容器内において、ウェー
ハを窒素雰囲気中、７００℃でアニーリングを行い、ｐ
型層をさらに低抵抗化する。アニーリング後、ウェーハ
を反応容器から取り出し、図９に示すように、ＲＩＥ装
置により最上層のｐ型コンタクト層４９と、ｐ型クラッ
ド層４８とをエッチングして、４μｍのストライプ幅を
有するリッジ形状とし、リッジ表面の全面にＮｉ／Ａｕ
よりなるｐ電極５１を形成する。次に、図９に示すよう
にｐ電極５１を除くｐ側クラッド層４８、コンタクト層
４９の表面にＳｉＯ₂よりなる絶縁膜５０を形成し、こ
の絶縁膜５０を介してｐ電極５１と電気的に接続したｐ
パッド電極５２を形成する。

【００６９】ｐ側電極形成後、第２の窒化物半導体層５
の素子構造が形成されていない表面全面に、Ｔｉ／Ａｌ
よりなるｎ電極５３を０．５μｍの膜厚で形成し、その
上にヒートシンクとのメタライゼーション用にＡｕ／Ｓ
ｎよりなる薄膜を形成する。

【００７０】その後、ｎ電極側５３からスクライブし、
第２の窒化物半導体層５のＭ面（１１−００、図５の六
角柱の側面に相当する面）で第２の窒化物半導体層５を
劈開し、共振面を作製する。共振面の両方あるいはどち
らか一方にＳｉＯ₂とＴｉＯ₂よりなる誘電体多層膜を形
成し、最後にｐ電極に平行な方向で、バーを切断してレ
ーザチップとした。次にチップをフェースアップ（基板
とヒートシンクとが対向した状態）でヒートシンクに設
置し、ｐパッド電極５２をワイヤーボンディングして、
室温でレーザ発振を試みたところ、室温において、閾値
電流密度２．０ｋＡ／cm²、閾値電圧４．０Ｖで、発振
波長４０５ｎｍの連続発振が確認され、１０００時間以
上の寿命を示した。

【００７１】［実施例６］図１０は本発明の成長方法に
より得られた窒化物半導体層を基板とする一実施の形態
のＬＥＤ素子の構造を示す模式断面図であり、活性層３
２から上の素子構造としては、実施例４のＬＥＤ素子と
同様の構造を有する。このＬＥＤ素子は実施例１で得ら
れた第２の窒化物半導体層５の上に、下記の超格子層を
有するｎ側クラッド層５１を成長させる。また、実施例
６においては、サファイア基板１、バッファ層、保護膜
を除去せず行った。実施例６で用いる第２の窒化物半導
体５は、実施例１において第２の窒化物半導体５を成長
させる際にＳｉをドープせずに成長させた。 （ｎ側クラッド層５１）Ｓｉを１×１０¹⁹／cm³ドープ
したｎ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる第１の層、２０オン
グストロームと、アンドープ（undope）のＧａＮよりな
る第２の層、２０オングストロームとを交互に１００層
積層してなる総膜厚０．４μｍの超格子構造とする。超
格子層にするとクラックのない結晶性の良いキャリア閉
じ込めのクラッド層が形成できる。

【００７２】次に、膜厚２０オングストロームの単一量
子井戸構造のＩｎ_0.4Ｇａ_0.6Ｎよりなる活性層３２、膜
厚０．３μｍのＭｇを１×１０²⁰ドープＡｌ_0.2Ｇａ_0.8
Ｎよりなるｐ側クラッド層３３、膜厚０．５μｍのＭｇ
を１×１０²⁰ドープＧａＮよりなるｐ側コンタクト層３
４が順に積層された構造を有する。そしてｐ層側からエ
ッチングを行いクラッド層５１の表面を露出させてｎ電
極３７を形成し、一方ｐ側コンタクト層のほぼ全面には
透光性のｐ電極３５と、そのｐ電極３５の上に、ボンデ
ィング用のパッド電極３６を形成し、図１０に示すよう
な同一面側からｎ電極３７とｐ電極３５とを設けた構造
とする。最後にサファイア基板の厚さを５０μｍ程度ま
で研磨して薄くした後、研磨面側をスクライブして３５
０μｍ角の素子とする。

【００７３】得られたＬＥＤ素子は実施例４のＬＥＤ素
子に比較して、出力は約１．５倍、静電耐圧も約１．５
倍に向上した。

【００７４】

【発明の効果】本発明の窒化物半導体の成長方法によ
り、結晶欠陥の非常に少ない結晶性の良好な窒化物半導
体を得ることができる。更に本発明は、結晶性の良好な
窒化物半導体を基板としてこの上に素子構造を構成する
窒化物半導体を成長させると、ライフ時間の伸びた、逆
耐圧が上昇し、寿命特性の良好な窒化物半導体素子を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の各工程において得られる窒化物
半導体ウェーハの構造を示す模式的断面図である。

【図２】本発明の方法の各工程において得られる窒化物
半導体ウェーハの構造を示す模式的断面図である。

【図３】本発明の方法の各工程において得られる窒化物
半導体ウェーハの構造を示す模式的断面図である。

【図４】本発明の方法の各工程において得られる窒化物
半導体ウェーハの構造を示す模式的断面図である。

【図５】サファイアの面方位を示すユニットセル図であ
る。

【図６】保護膜のストライプ方向を説明するための基板
主面側の平面図である。

【図７】本発明の方法による基板を用いた窒化物半導体
ＬＥＤ素子の一構造を示す模式断面図である。

【図８】図７の素子をｐ電極側から見た平面図である。

【図９】本発明の方法による基板を用いた窒化物半導体
ＬＤ素子の一構造を示す模式断面図である。

【図１０】本発明の方法による基板を用いた窒化物半導
体ＬＥＤ素子の一構造を示す模式断面図である。

【符号の説明】

１・・・・基板 ２・・・・第１の窒化物半導体 ３、４・・・・保護膜 ５・・・・第２の窒化物半導体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 H01L 21/205 H01L 33/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 窒化物半導体と異なる材料よりなる異種
   基板の上に、第１の窒化物半導体層を成長させる第１の
   工程と、 第１の工程後、前記第１の窒化物半導体層に部分的に段
   差を形成して第１の窒化物半導体の端面を露出させ、段
   差上面にある第１の窒化物半導体の平面及び段差の異種
   基板に対して水平な面に保護膜を形成する第２の工程
   と、 第２の工程後、前記第１の窒化物半導体の端面から第２
   の窒化物半導体を成長させる第３の工程とを含むことを
   特徴とする窒化物半導体の成長方法。
2. 【請求項２】 前記第１の窒化物半導体層に形成される
   段差は、ストライプ状、碁盤目状、又はドット状に形成
   することを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体の
   成長方法。
3. 【請求項３】 前記第２の工程で、段差を形成する方法
   が、エッチング又はダイシングであることを特徴とする
   請求項１に記載の窒化物半導体の成長方法。
4. 【請求項４】 前記第２の工程で、段差の底面が第１の
   窒化物半導体面又は異種基板面であることを特徴とする
   請求項１乃至３に記載の窒化物半導体の成長方法。
5. 【請求項５】 前記第１の窒化物半導体層の端面は、異
   種基板に対してほぼ垂直、順メサ形状、又は逆メサ形状
   であることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体
   の成長方法。
6. 【請求項６】 前記請求項１乃至５に記載する窒化物半
   導体の成長方法で得られる第２の窒化物半導体の上に、
   素子構造となる少なくともｎ型及びｐ型の窒化物半導体
   が形成されていることを特徴とする窒化物半導体素子。