JP3792041B2 - 半導体素子及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエハ状の板状結晶と該板状結晶の上側に形成された化合物半導体結晶層とを備えた半導体基板及びその製造方法、並びに、光ディスクのピックアップ等の光源として用いられる半導体レーザ素子、ディスプレイデバイス等の光源として用いられる発光ダイオード、電界効果トランジスタ等の半導体素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ等の窒化物系化合物半導体は、直接遷移型であり且つ広いエネルギーギャップを有しているので、短波長光源や耐環境デバイスの材料として脚光を浴びている。例えば、ＧａＮは室温で約３．４ｅＶの大きいエネルギーギャップを有しているので、青色領域から紫外領域まで光を出射する発光素子の有望な材料である。
【０００３】
窒化物系化合物半導体結晶の成膜には、一般的に有機金属気相蒸着法（以下、ＭＯＣＶＤ法という）が用いられる。例えばＧａＮ結晶を成膜する場合には、原料としてトリメチルガリウムとアンモニアとを用い、高温に加熱された基板上に、トリメチルガリウムが分解して得られるＧａとアンモニアが分解して得られるＮとを付着させることにより、ＧａＮの単結晶膜を成長させる。
【０００４】
現在、窒化物系化合物半導体結晶を成膜させるための基板としてはサファイア基板が一般的に利用されている。
【０００５】
しかしながら、サファイア基板においては、ａ軸方向及びｃ軸方向の格子定数がそれぞれ４．７６Å及び１２．９９Åであるのに対して、ＧａＮ結晶においては、ａ軸方向及びｃ軸方向の格子定数はそれぞれ３．１９Å及び５．１９Åである。このように、サファイア基板とＧａＮ結晶との間には、大きな格子不整合（Lattice Mismatch）が存在するため、ＭＯＣＶＤ法による膜成長中に、サファイア基板とＧａＮ結晶との界面からＧａＮ結晶の内部に向かって１×１０¹⁰ｃｍ^-2よりも多数の貫通転位（Threading Dislocation ）が発生する。
【０００６】
また、サファイア基板とＧａＮ結晶とは熱膨張係数が異なるため、ＭＯＣＶＤ法における、室温と１０００℃以上の高温との間での昇温又は降温過程で、ＧａＮ結晶の内部において貫通転位が成長したり貫通転位に起因するクラックが発生したりする。
【０００７】
貫通転位は、非発光な再結合の中心となったりキャリアを捕獲したりするため、発光ダイオードの性能向上の妨げになる。また、多数の貫通転位が発生しているＧａＮ結晶を用いて発光ダイオードを作製した場合には、リーク電流が発生したり、量子効率の低下に伴う発光不良又は素子破壊が起こる。特に半導体素子の発光部に貫通転位が発生する場合には、半導体素子の破壊が加速度的に進行するので素子寿命の著しい低下が起こる。
【０００８】
そこで、現在、貫通転位を減少させるために広く採用されている手段は、サファイア基板とＧａＮ結晶との間にバッファ層を介在させる方法である。この方法によると、バッファ層によってサファイア基板とＧａＮ結晶との格子不整合によるストレスが緩和されるので、ＧａＮ結晶内における貫通転位の発生を抑制できると共に、バッファ層によって昇温又は降温過程における熱膨張係数の相違に伴うストレスが緩和されるので、ＧａＮ結晶内における貫通転位の成長及びクラックの発生を抑制できるとされている。
【０００９】
また、特開平４−２９７０２３号公報においては、サファイア基板とＧａＮ結晶との間にＧａＮ層よりなるバッファ層を形成すると貫通転位の抑制に大きな効果が得られる旨、及びこの技術を用いて発光ダイオードを作製した場合には、従来の発光ダイオードの１０倍以上の輝度が得られる旨が記載されている。
【００１０】
以下、特開平４−２９７０２３号公報に記載されている、サファイア基板とＧａＮ結晶との間にＧａＮ層よりなるバッファ層を有する発光ダイオードについて図１５を参照しながら説明する。
【００１１】
図１５に示すように、発光ダイオードは、サファイア基板１００上にアンドープＧａＮよりなるバッファ層１０１及びダブルヘテロ接合構造を有する素子構造１０２が順次積層されている。素子構造１０２は、第１のクラッド層となるｎ型ＧａＮ層１０３、活性層となるアンドープＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ１０４及び第２のクラッド層となるｐ型ＧａＮ層１０５が順次積層された構造であって、該素子構造１０２はｎ型ＧａＮ層１０３の途中に達するまでドライエッチングにより部分的に除去されている。ｐ型ＧａＮ層１０５の上にはｐ型電極１０６が形成されていると共に、ｎ型ＧａＮ層１０３におけるエッチングされた部分にはｎ型電極１０７が形成されている。尚、サファイア基板１００の厚さは１５０μｍであり、素子構造１０２の厚さは５０μｍである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本件発明者らが特開平４−２９７０２３号公報に記載されている方法によって発光ダイオードを製造してみると、サファイア基板１００と素子構造１０２との間にバッファ層１０１が介在しているため、素子構造１０２における貫通転位及びクラックの発生は抑制されたが、それでも１×１０¹⁰ｃｍ^-2程度の貫通転位は依然として存在した。
【００１３】
このように、サファイア基板１００と素子構造１０２との間にバッファ層１０１が介在すると、貫通転位及びクラックの発生を抑制できるが、その抑制効果は限定的であるという問題がある。
【００１４】
前記に鑑み、本発明は、素子構造における貫通転位及びクラックの発生を大きく低減できる半導体基板を実現することを第１の目的とし、板状結晶の上に形成されている化合物半導体結晶層ひいては該化合物半導体結晶層の上に形成される素子構造に発生する貫通転位及びクラックを大きく低減できる半導体素子を実現することを第２の目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本件発明者らは、サファイア基板１００とバッファ層１０１との界面との界面から素子構造１０２に向かう多数の貫通転位のうちの一部を、サファイア基板１００とバッファ層１０１との界面からサファイア基板１００側に向かわせるならば、素子構造１０２において発生する貫通転位を低減できるのでないかと考えた。
【００１６】
そして、サファイア基板１００とバッファ層１０１との界面からサファイア基板１００側に向かう貫通転位を発生させる方策について種々検討を加えた結果、サファイア基板１００の厚さをｎ型ＧａＮ層１０３の厚さよりも小さくすると、界面からサファイア基板１００側に向かう貫通転位が発生し、これに伴って、界面からｎ型ＧａＮ層１０３に向かう貫通転位を低減できることを見出した。
【００１７】
また、前記のようにして得られたサファイア基板１００及びｎ型ＧａＮ層１０３を基板とし、該基板の上に素子構造を形成すると、素子構造における貫通転位が減少する半導体素子を実現できることを見出した。
【００１８】
本発明は、前記の知見に基づいてなされたものであって、具体的には以下の構成によって実現される。尚、以下の説明においては、半導体基板とはウェハ状の板を意味し、単に基板とは半導体チップを構成する板を意味する。
【００１９】
本発明に係る半導体基板は、ウエハ状の板状結晶と、板状結晶の上側に形成され、板状結晶の格子定数と異なる格子定数を持つ化合物半導体結晶層とを備えた半導体基板を対象とし、板状結晶の下面に、板状結晶における各素子形成領域の厚さが全面に亘って化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下になるように形成された凹部を備えている。
【００２０】
本発明の半導体基板によると、ウエハ状の板状結晶の下面に、板状結晶における各素子形成領域の厚さが全面に亘って化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下になるように形成された凹部を備えているため、本発明の半導体基板の各素子形成領域の上に素子構造を形成すると、板状結晶の厚さが化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下である半導体素子を製造することができる。
【００２１】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、ウエハ状の板状結晶の下面に凹部を形成する凹部形成工程と、板状結晶の上側に、板状結晶の格子定数と異なる格子定数を持つ化合物半導体結晶層を形成する結晶層形成工程とを備え、凹部形成工程は、凹部を、板状結晶における各素子形成領域の厚さが全面に亘って化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下になるように形成する工程を含む。
【００２２】
本発明の半導体基板の製造方法によると、ウエハ状の板状結晶の下面に、凹部を、板状結晶における各素子形成領域の厚さが全面に亘って化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下になるように形成する工程を備えているため、本発明の半導体基板の製造方法によって得られた半導体基板の各素子形成領域の上に素子構造を形成すると、板状結晶の厚さが化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下である半導体素子を製造することができる。
【００２３】
本発明の半導体基板の製造方法は、結晶層形成工程の後に、板状結晶を除去する板状結晶除去工程をさらに備えていることが好ましい。
【００２４】
本発明に係る第１の半導体素子は、板状結晶及び板状結晶の上側に形成され板状結晶の格子定数と異なる格子定数を持つ化合物半導体結晶層を有する基板と、基板の上に形成された素子構造とを備えた半導体素子を対象とし、板状結晶の下面に、板状結晶の中央部の厚さが化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下になるように形成された凹部を備えている。
【００２５】
第１の半導体素子によると、板状結晶の中央部の厚さが化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下であるため、板状結晶と化合物半導体結晶層との間の格子定数の相違及び熱膨張係数の相違に起因して生じる歪みは板状結晶にも負担されるので、板状結晶の内部に貫通転位が発生する。
【００２６】
第１の半導体素子が、素子構造の上側に設けられた電圧印加用の電極を備えている場合には、凹部の底面は電極よりも大きいことが好ましい。
【００２７】
第１の半導体素子において、板状結晶は、結晶層よりなる平板状の基部と、基部の下面の周縁部に形成され、基部に対してエッチング選択性を持つ材料よりなる枠状部とを有していることが好ましい。
【００２８】
第１の半導体素子において、板状結晶は、結晶層よりなる平板状の基部と、基部の下面の両側部に形成され、基部に対してエッチング選択性を持つ材料よりなる側部とを有していることが好ましい。
【００２９】
本発明に係る第２の半導体素子は、板状結晶及び板状結晶の上側に形成され板状結晶の格子定数と異なる格子定数を持つ化合物半導体結晶層を有する基板と、基板の上に形成された素子構造とを備えた半導体素子を対象とし、板状結晶の厚さは、化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下である。
【００３０】
第２の半導体素子によると、板状結晶の厚さが化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下であるため、板状結晶と化合物半導体結晶層との間の格子定数の相違及び熱膨張係数の相違に起因して生じる歪みは板状結晶にも負担されるので、板状結晶の内部に貫通転位が発生する。
【００３１】
第２の半導体素子において、板状結晶は、板状体と、板状体の上に形成され板状体と異なる材料よりなる結晶層とを有していることが好ましい。
【００３２】
第１又は第２の半導体素子において、化合物半導体結晶層は、Ａｌ_XＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ （０≦Ｘ≦１、０≦ｙ≦１）で表される窒化物系化合物よりなることが好ましい。
【００３３】
本発明に係る第１の半導体素子の製造方法は、板状結晶及び板状結晶の上側に形成され、板状結晶の格子定数と異なる格子定数を持つ化合物半導体結晶層を有する基板と、基板の上に形成された素子構造とを備えた半導体素子の製造方法を対象とし、ウエハ状の板状結晶の各素子形成領域の下面に、各素子形成領域の中央部の厚さが板状結晶の上側に形成される化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下になるように凹部をそれぞれ形成する凹部形成工程と、板状結晶の上側に化合物半導体結晶層を形成して、板状結晶及び化合物半導体結晶を有する半導体基板を形成する結晶層形成工程と、半導体基板の各素子形成領域の上に素子構造をそれぞれ形成する素子構造形成工程と、半導体基板を切断して半導体素子を形成する切断工程とを備えている。
【００３４】
第１の半導体素子の製造方法によると、板状結晶の各素子形成領域の下面に、各素子形成領域の中央部の厚さが板状結晶の上側に形成される化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下になるように凹部を形成した後、板状結晶の上側に化合物半導体結晶層を形成して半導体基板を形成し、次に、半導体基板の上に素子構造を形成した後、半導体基板を切断して半導体素子を形成するので、板状結晶の下面に、板状結晶の中央部の厚さが化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下になるように形成された凹部を備える半導体素子を製造することができる。
【００３５】
第１の半導体素子の製造方法において、凹部形成工程は、板状体の上に該板状体に対してエッチング選択性を持つ結晶層よりなる平板状の基部を形成する工程と、板状体に対して該板状体の周縁部が残存するように選択的エッチングを行なって、基部の下面に板状体よりなる枠状部を形成する工程とを含むことが好ましい。
【００３６】
第１の半導体素子の製造方法において、凹部形成工程は、板状体の上に該板状体に対してエッチング選択性を持つ結晶層よりなる平板状の基部を形成する工程と、板状体に対して該板状体の両側部が残存するように選択的エッチングを行なって、基部の下面に板状体よりなる側部を形成する工程とを含むことが好ましい。
【００３７】
第１の半導体素子の製造方法は、結晶層形成工程と素子構造形成工程との間に、化合物半導体結晶層に対して熱処理を行なって、化合物半導体結晶層に形成されている貫通転位を板状結晶に移動させる熱処理工程をさらに備えていることが好ましい。
【００３８】
本発明に係る第２の半導体素子の製造方法は、板状結晶及び板状結晶の上側に形成され板状結晶の格子定数と異なる格子定数を持つ化合物半導体結晶層を有する基板と、基板の上に形成された素子構造とを備えた半導体素子の製造方法を対象とし、ウエハ状の板状結晶の下面に、板状結晶における各素子形成領域の厚さが全面に亘って板状結晶の上側に形成される化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下になるように凹部を形成する凹部形成工程と、板状結晶の上側に化合物半導体結晶層を形成して板状結晶及び化合物半導体結晶層を有する半導体基板を形成する結晶層形成工程と、半導体基板の各素子形成領域の上に素子構造をそれぞれ形成する素子構造形成工程と、半導体基板を切断して半導体素子を形成する切断工程とを備えている。
【００３９】
第２の半導体素子の製造方法によると、ウエハ状の板状結晶の下面に、板状結晶における各素子形成領域の厚さが全面に亘って化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下になるように凹部を形成した後、板状結晶の上側に化合物半導体結晶層を形成して半導体基板を形成し、次に、半導体基板の上に素子構造を形成した後、半導体基板を切断して半導体素子を形成するため、板状結晶の厚さが化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下である半導体素子を製造することができる。
【００４０】
第２の半導体素子の製造方法は、結晶層形成工程と素子構造形成工程との間に、化合物半導体結晶層に対して熱処理を行なって、化合物半導体結晶層に形成されている貫通転位を板状結晶に移動させる熱処理工程をさらに備えていることが好ましい。
【００４１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態として、発光ダイオード、半導体レーザ素子又は電界効果トランジスタ等の半導体素子を形成するための半導体基板及びその製造方法について、図１（ａ）〜（ｃ）、図２（ａ）、（ｂ）及び図３（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。
【００４２】
まず、図１（ａ）に示すように、例えば３００μｍの厚さを有するウエハ状の板状結晶としてのサファイア基板１の下面における素子形成領域以外の領域に、例えばニッケル等の金属よりなり２０μｍの厚さを有するマスク２を真空蒸着法によって形成した後、サファイア基板１の下面を、例えば水素ガスと塩化水素ガスとの混合ガスからなる圧力１Ｔｏｒｒのエッチングガス雰囲気に曝すと共に、例えば６００Ｖの放電電圧を印加することにより、図１（ｂ）に示すように、サファイア基板１におけるマスク２に覆われていない部分をエッチングにより除去して、サファイア基板１の下面に凹状部３を形成すると共にサファイア基板１における凹状部３の上側部分を５０μｍの厚さにする。従って、サファイア基板１における凹状部３以外の領域には、該サファイア基板１の強度を保つための凸状部１ａが形成される。
【００４３】
サファイア基板１の凸状部１ａの平面形状としては、図３（ａ）に示すように、サファイア基板１の周縁部に沿って延びるリング状の凸状部１ａであってもよいし、図３（ｂ）に示すように、サファイア基板１の周縁部に沿って延びると共に中央部で交差する凸状部１ａであってもよいが、凸状部１ａがサファイア基板１の素子形成領域１ｂに位置しないようにする。
【００４４】
次に、図１（ｃ）に示すように、サファイア基板１の上面に、例えばＭＯＣＶＤ法によりアンドープＧａＮよりなる厚さ３０ｎｍのバッファ層４を形成した後、バッファ層４の上に、例えばクロライドＶＰＥ成長法（Chloride Vapour Phase Epitaxy ）によりｎ型ＧａＮよりなる厚さ１００μｍの化合物半導体結晶層５を形成する。
【００４５】
次に、図２（ａ）に示すように、凹状部３を有するサファイア基板１を除去すると、バッファ層４及び化合物半導体結晶層５よりなる半導体基板が得られる。尚、バッファ層４を形成することなく、化合物半導体結晶層５よりなる半導体基板を形成してもよいのは当然である。
【００４６】
次に、図２（ｂ）に示すように、半導体基板の化合物半導体結晶層５の上に例えばＭＯＣＶＤ法によりｎ型ＧａＮよりなる厚さ２μｍの第１のクラッド層６を形成した後、第１のクラッド層６の上に、アンドープＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなり厚さ３ｎｍの活性層７及びｐ型ＧａＮよりなる厚さ１μｍの第２のクラッド層８を順次形成すると、半導体基板の上に、第１のクラッド層６、活性層７及び第２のクラッド層８よりなる素子構造を形成することができる。
【００４７】
第１の実施形態に係る半導体基板によると、バッファ層４及び化合物半導体結晶層５よりなる半導体基板は、サファイア基板１を有していないため、サファイア基板１と化合物半導体結晶層５との間の格子定数の相違及び熱膨張係数の相違という問題が発生しないので、化合物半導体結晶層５の内部に発生する貫通転位が大きく減少する。このため、化合物半導体結晶層５の結晶性ひいては該化合物半導体結晶層５の上に形成される素子構造の結晶性が大きく向上する。
【００４８】
尚、凹状部３を有するサファイア基板１を除去することなく、凹状部３を有するサファイア基板１、バッファ層４及び化合物半導体結晶層５よりなる半導体基板の上に、第１のクラッド層６、活性層７及び第２のクラッド層８よりなる素子構造を形成してもよい。
【００４９】
このようにすると、サファイア基板１の下面に、サファイア基板１における各素子形成領域１ｂの厚さが全面に亘って化合物半導体結晶層５の厚さと同程度（化合物半導体結晶層５の厚さ±１０％）になるように形成された凹状部３を備えているため、サファイア基板１と化合物半導体結晶層５との間の格子定数の相違及び熱膨張係数の相違に起因して生じる歪みはサファイア基板１にも負担されるので、サファイア基板１の内部に貫通転位が発生する。このため、化合物半導体結晶層５において格子定数及び熱膨張係数の相違に起因して生じる歪みが緩和されるため、化合物半導体結晶層５の内部に発生する貫通転位が減少するので、化合物半導体結晶層５の結晶性ひいては該化合物半導体結晶層５の上に形成される素子構造の結晶性が向上する。
【００５０】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る半導体素子としての発光ダイオードについて図４（ａ）及び（ｂ）を参照しながら説明する。図４（ａ）及び（ｂ）は、第２の実施形態に係る発光ダイオードを示しており、図４（ａ）は断面構造を示し、図４（ｂ）は下面の平面構造を示している。
【００５１】
図４（ａ）に示すように、３００μｍの厚さを有するサファイア基板１０の上に、アンドープＧａＮよりなり３０ｎｍの膜厚を有するバッファ層１１及びｎ型ＧａＮよりなり１００μｍの膜厚を有する化合物半導体結晶層１２が形成されており、これらサファイア基板１０、バッファ層１１及び化合物半導体結晶層１２によって発光ダイオードの基板Ａが構成されている。
【００５２】
化合物半導体結晶層１２の上には、ｎ型ＧａＮよりなり２μｍの膜厚を有する第１のクラッド層１３、アンドープＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなり３ｎｍの膜厚を有する活性層１４及びｐ型ＧａＮよりなり１μｍの膜厚を有する第２のクラッド層１５が順次形成されており、第１のクラッド層１３、活性層１４及び第２のクラッド層１５によって発光ダイオードの素子構造Ｂが構成されている。この場合、素子構造Ｂは第１のクラッド層１３の途中に達するまで部分的に除去されている。
【００５３】
第２のクラッド層１５の上には例えばニッケルを含む金属多層膜よりなるｐ型電極１６が形成されていると共に、第１のクラッド層１３の上には例えばアルミニウムを含む金属多層膜よりなるｎ型電極１７が形成されている。
【００５４】
第２の実施形態の特徴として、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、サファイア基板１０におけるｐ型電極１６と対向する領域には、台形状の断面を有すると共に２５０μｍの深さを有する凹状部１８が形成されており、サファイア基板１０における凹状部１８の上側部分１０ａの厚さは５０μｍである。この場合、サファイア基板１０における凹状部１８の上側部分１０ａの大きさは、ｐ型電極１６の大きさよりも若干大きい。
【００５５】
第２の実施形態によると、サファイア基板１０における凹状部１８の上側部分１０ａの厚さ（５０μｍ）は化合物半導体結晶層１２の厚さ（１００μｍ）に比べて小さくなっているため、サファイア基板１０と化合物半導体結晶層１２との間の格子定数の相違及び熱膨張係数の相違に起因して生じる歪みはサファイア基板１０にも負担されるので、サファイア基板１０の内部に貫通転位が発生する。このため、化合物半導体結晶層１２において格子定数及び熱膨張係数の相違に起因して生じる歪みが緩和されるため、化合物半導体結晶層１２の内部に発生する貫通転位が減少するので、化合物半導体結晶層１２の結晶性ひいては素子構造Ｂの結晶性が向上する。従って、第２の実施形態に係る発光ダイオードの輝度び寿命は従来の発光ダイオードに比べて大きく増大する。
【００５６】
第２の実施形態に係る発光ダイオードの断面を透過型電子顕微鏡により観察した結果は図５に示すとおりであって、格子不整合による貫通転位Ｘはサファイア基板１０及び化合物半導体結晶層１２の両方に発生していると共に、化合物半導体結晶層１２に発生している貫通転位Ｘは従来に比べて大きく減少していることを確認できた。このことから、サファイア基板１０に貫通転位Ｘが発生することによって、化合物半導体結晶層１２に発生する貫通転位Ｘが減少することも確認できた。
【００５７】
第２の実施形態に係る発光ダイオードにおいては、化合物半導体結晶層１２に発生した貫通転位の数は１×１０⁶ ｃｍ^-2であって、従来の発光ダイオードに比べて１／１００００に減少している。
【００５８】
また、第２の実施形態に係る発光ダイオードのピーク波長は４５０ｎｍ、輝度は６ｃｄ、室温で動作させたときの寿命は５万時間以上であって、従来の発光ダイオードに比べて２倍以上の輝度及び２倍以上の寿命であった。
【００５９】
尚、第２の実施形態においては、化合物半導体結晶層１２及び第１のクラッド層１３としては、ｎ型ＧａＮよりなる層に代えて、ｎ型Ａｌ_XＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ （０≦Ｘ≦１、０≦ｙ≦１）よりなる層を用いてもよいし、第２のクラッド層１５としては、ｐ型ＧａＮよりなる層に代えて、ｐ型Ａｌ_XＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ （０≦Ｘ≦１、０≦ｙ≦１）よりなる層を用いてもよい。
【００６０】
また、第２の実施形態においては、サファイア基板１０に代えてＬｉＧａＯ₂ 等の酸化物基板、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板、ＧａＡｓ基板又はＧａＰ基板等を用いてもよい。
【００６１】
また、第２の実施形態においては、サファイア基板１０における凹状部１８の上側部分１０ａの大きさはｐ型電極１６の大きさよりも若干大きいが、これに代えて、図６に示すように、サファイア基板１０における凹状部１８の上側部分１０ａの大きさをｐ型電極１６の大きさよりも小さくしてもよい。このようにすると、第２の実施形態と比較して、サファイア基板１０に発生する貫通転位が減少するため、化合物半導体結晶層１２に発生する貫通転位は増加するが、従来と比較すると、化合物半導体結晶層１２に発生する貫通転位は大きく減少する。
【００６２】
さらに、第２の実施形態においては、サファイア基板１０における凹状部１８の上側部分１０ａの厚さは化合物半導体結晶層１２の厚さよりも５０μｍ小さかったが、これに限られず、サファイア基板１０における凹状部１８の上側部分１０ａの厚さが、化合物半導体結晶層１２の厚さと同程度（化合物半導体結晶層１２の厚さ±１０％）以下であれば、化合物半導体結晶層１２に発生する貫通転位を減少させることができる。
【００６３】
以下、第２の実施形態に係る発光ダイオードの製造方法について図７（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
【００６４】
まず、図７（ａ）に示すように、３００μｍの厚さを有するサファイア基板１０の一の表面（下面）の周縁部に、ニッケル等の金属よりなり２０μｍの厚さを有するマスク１９を真空蒸着法によって形成する。
【００６５】
次に、サファイア基板１０をドライエッチング装置（不図示）内に投入する。その後、サファイア基板１０の一の表面を、例えば水素ガスと塩化水素ガスとの混合ガスからなる圧力１Ｔｏｒｒのエッチングガス雰囲気に曝すと共に、例えば６００Ｖの放電電圧を印加することにより、図７（ｂ）に示すように、サファイア基板１０におけるマスク１９に覆われていない部分をエッチングにより除去して５０μｍの厚さにする。
【００６６】
次に、サファイア基板１０をドライエッチング装置から外部に取り出した後、マスク１９を除去する。その後、サファイア基板１０の他の表面（上面）に、ＭＯＣＶＤ法により、アンドープＧａＮよりなる厚さ３０ｎｍのバッファ層１１を形成した後、バッファ層１１の上に、クロライドＶＰＥ成長法により、ｎ型ＧａＮよりなる厚さ１００μｍの化合物半導体結晶層１２を形成して、サファイア基板１０、バッファ層１１及び化合物半導体結晶層１２よりなる発光ダイオードの基板Ａを形成する。尚、バッファ層１１を形成することなく、サファイア基板１０及び化合物半導体結晶層１２よりなる基板Ａを形成してもよいのは当然である。
【００６７】
次に、化合物半導体結晶層１２の上に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＧａＮよりなる厚さ２μｍの第１のクラッド層１３、アンドープＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる厚さ３ｎｍの活性層１４及びｐ型ＧａＮよりなる厚さ１μｍの第２のクラッド層１５を順次形成して、第１のクラッド層１３、活性層１４及び第２のクラッド層１５よりなる発光ダイオードの素子構造Ｂを形成した後、素子構造Ｂの側部を第１のクラッド層１３を途中に達するまで部分的に除去する。その後、第２のクラッド層１５の上に例えばニッケルを含む金属多層膜よりなるｐ型電極１６を形成すると共に、第１のクラッド層１３の上に例えばアルミニウムを含む金属多層膜よりなるｎ型電極１７を形成すると、図７（ｃ）に示すように、第２の実施形態に係る発光ダイオードが得られる。
【００６８】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る半導体素子としての発光ダイオードについて図８を参照しながら説明する。図８は第３の実施形態に係る発光ダイオードの断面構造を示している。
【００６９】
図８に示すように、３００μｍの厚さを有するｎ型ＧａＡｓ基板２０の上に、ｎ型ＧａＮよりなり３０ｎｍの膜厚を有するバッファ層２１及びｎ型ＧａＮよりなり１００μｍの膜厚を有する化合物半導体結晶層２２が順次形成されており、ｎ型ＧａＡｓ基板２０、バッファ層２１及び化合物半導体結晶層２２によって発光ダイオードの基板Ａが構成されている。
【００７０】
化合物半導体結晶層２２の上には、ｎ型ＧａＮよりなり２μｍの膜厚を有する第１のクラッド層２３、アンドープＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなり３ｎｍの膜厚を有する活性層２４及びｐ型ＧａＮよりなり１μｍの膜厚を有する第２のクラッド層２５が順次積層されており、第１のクラッド層２３、活性層２４及び第２のクラッド層２５によって発光ダイオードの素子構造Ｂが構成されている。第２のクラッド層２５の上にはｐ型電極２６が形成されている。
【００７１】
第３の実施形態の特徴として、ｎ型ＧａＡｓ基板２０におけるｐ型電極２６と対向する領域には、台形状の断面を有すると共に２５０μｍの深さを有する凹状部２８が形成されており、ｎ型ＧａＡｓ基板２０における凹状部２８の上側部分２０ａの厚さは５０μｍである。この場合、ｎ型ＧａＡｓ基板２０における凹状部２８の上側部分２０ａの大きさはｐ型電極２６の大きさよりも若干大きい。凹状部２８の底面及び側面を含むｎ型ＧａＡｓ基板２０の下面にはｎ型電極２７が形成されている。
【００７２】
第３の実施形態によると、ｎ型ＧａＡｓ基板２０における凹状部２８の上側部分２０ａの厚さ（５０μｍ）は化合物半導体結晶層２２の厚さ（１００μｍ）に比べて小さいため、ｎ型ＧａＡｓ基板２０と化合物半導体結晶層２２との間の格子定数の相違及び熱膨張係数の相違に起因して生じる歪みはｎ型ＧａＡｓ基板２０にも負担されるので、ｎ型ＧａＡｓ基板２０の内部に貫通転位が発生する。このため、化合物半導体結晶層２２において格子定数及び熱膨張係数の相違に起因して生じる歪みが緩和されるため、化合物半導体結晶層２２の内部に発生する貫通転位が減少する。
【００７３】
特に、第３の実施形態においては、ｎ型ＧａＡｓ基板２０の硬度が素子構造Ｂの硬度よりも小さいため、化合物半導体結晶層２２において格子定数及び熱膨張係数の相違に起因して生じる歪みが大きく緩和されるので、化合物半導体結晶層２２の内部に発生する貫通転位は大きく減少する。
【００７４】
従って、第３の実施形態においては、化合物半導体結晶層２２の結晶性ひいては素子構造Ｂの結晶性が一層大きく向上するので、第３の実施形態に係る発光ダイオードの輝度及び寿命は従来の発光ダイオードに比べて一層大きく増大する。
【００７５】
第３の実施形態に係る発光ダイオードの断面を透過型電子顕微鏡により観察した結果、化合物半導体結晶層２２に発生した貫通転位の数は３×１０⁵ ｃｍ^-2であって、従来の発光ダイオードに比べて１／３００００に減少している。
【００７６】
また、第３の実施形態に係る発光ダイオードのピーク波長は４５０ｎｍ、輝度は６ｃｄ、室温で動作させたときの寿命は５万時間以上であって、従来の発光ダイオードに比べて２倍以上の輝度及び２倍以上の寿命であった。
【００７７】
尚、第３の実施形態においては、化合物半導体結晶層２２及び第１のクラッド層２３としては、ｎ型ＧａＮよりなる層に代えて、ｎ型Ａｌ_XＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ （０≦Ｘ≦１、０≦ｙ≦１）よりなる層を用いてもよいし、第２のクラッド層２５としては、ｐ型ＧａＮよりなる層に代えて、ｐ型Ａｌ_XＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ （０≦Ｘ≦１、０≦ｙ≦１）よりなる層を用いてもよい。
【００７８】
また、第３の実施形態においては、ｎ型ＧａＡｓ基板２０に代えて、ｐ型ＧａＡｓ基板、アンドープＧａＡｓ基板、高抵抗ＧａＡｓ基板、ＧａＰやＩｎＰ等のIII −Ｖ族化合物半導体基板、Ｓｉ基板、ＬｉＧａＯ₂ 等の酸化物基板、ＳｉＣ基板又はＭｇＯ基板等を用いてもよい。
【００７９】
また、第３の実施形態においては、ｎ型ＧａＡｓ基板２０における凹状部２８の上側部分２０ａの大きさはｐ型電極２６の大きさよりも若干大きいが、これに代えて、ｎ型ＧａＡｓ基板２０における凹状部２８の上側部分２０ａの大きさをｐ型電極２６の大きさよりも小さくしてもよい。このようにすると、第３の実施形態と比較して、ｎ型ＧａＡｓ基板２０に発生する貫通転位が減少するため、化合物半導体結晶層２２に発生する貫通転位は増加するが、従来と比較すると、化合物半導体結晶層２２に発生する貫通転位は大きく減少する。
【００８０】
さらに、第３の実施形態においては、ｎ型ＧａＡｓ基板２０における凹状部２８の上側部分２０ａの厚さは化合物半導体結晶層２２の厚さよりも５０μｍ小さかったが、これに限られず、ｎ型ＧａＡｓ基板２０における凹状部２８の上側部分２０ａの厚さが、化合物半導体結晶層２２の厚さと同程度（化合物半導体結晶層２２の厚さ±１０％）以下であれば、化合物半導体結晶層２２に発生する貫通転位を減少させることができる。
【００８１】
以下、第３の実施形態に係る発光ダイオードの製造方法について図９（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
【００８２】
まず、図９（ａ）に示すように、３００μｍの厚さを有するｎ型ＧａＡｓ基板２０の一の表面（下面）の周縁部に、熱硬化性樹脂よりなるマスク２９を形成する。
【００８３】
次に、ｎ型ＧａＡｓ基板２０の一の表面を、例えば硫酸と過酸化水素水との混合溶液を用いてウェットエッチングすることにより、図９（ｂ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板２０におけるマスク２９に覆われていない部分を除去して５０μｍの厚さにする。
【００８４】
次に、マスク２９を除去した後、ｎ型ＧａＡｓ基板２０の他の表面（上面）に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＧａＮよりなる厚さ３０ｎｍのバッファ層２１を形成した後、バッファ層２１の上に、クロライドＶＰＥ成長法により、ｎ型ＧａＮよりなる厚さ１００μｍの化合物半導体結晶層２２を形成して、ｎ型ＧａＡｓ基板２０、バッファ層２１及び化合物半導体結晶層２２よりなる発光ダイオードの基板Ａを形成する。
【００８５】
次に、化合物半導体結晶層２２の上に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＧａＮよりなる厚さ２μｍの第１のクラッド層２３、アンドープＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる厚さ３ｎｍの活性層２４及びｐ型ＧａＮよりなる厚さ１μｍの第２のクラッド層２５を順次形成して、第１のクラッド層２３、活性層２４及び第２のクラッド層２５よりなる発光ダイオードの素子構造Ｂを形成する。その後、第２のクラッド層２５の上にｐ型電極２６を形成すると共に、凹状部２８の底面及び側面を含むｎ型ＧａＡｓ基板２０の下面に全面に亘ってｎ型電極２７を形成すると、図９（ｃ） に示すように、第３の実施形態に係る発光ダイオードが得られる。
【００８６】
第３の実施形態においては、ｎ型ＧａＡｓ基板２０に対するエッチング工程及び素子構造Ｂの形成工程においてドライエッチングを用いていないため、発光ダイオードがドライエッチングにより受けるダメージがなくなるので、得られる発光ダイオードの特性を向上させることができる。もっとも、発光ダイオードがエッチングにより受けるダメージを容認できる場合には、ｎ型ＧａＡｓ基板２０に対するエッチング工程をドライエッチングによって行なってもよい。
【００８７】
尚、マスク２９としては、エッチング液に対して耐溶解性であれば、フォトレジスト、ＳｉＯ₂ 、金属蒸着膜等を用いてもよく、また、エッチング液としては、ｎ型ＧａＡｓ基板２０とマスク２９とのエッチング選択比が確保できるならば、塩酸系、硝酸系、有機酸系等の酸系エッチング液を用いてもよい。
【００８８】
また、ｎ型ＧａＡｓ基板２０に代えて、ｐ型ＧａＡｓ基板、アンドープＧａＡｓ基板、高抵抗ＧａＡｓ基板又はIII −Ｖ族化合物半導体基板を用いる場合には、ｎ型ＧａＡｓ基板２０と同様のエッチング工程を行なうことができる。Ｓｉ基板を用いる場合には、エッチング溶液としては、弗酸を含む酸性溶液を用いることが好ましい。ＬｉＧａＯ₂ 等の酸化物基板又はＳｉＣ基板を用いる場合には、エッチング工程はドライエッチングにより行なうことが好ましい。ＭｇＯ基板を用いる場合には、エッチング溶液としては、酸やアンモニウム塩水溶液を用いることが好ましい。
【００８９】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係る半導体素子としての発光ダイオードについて図１０を参照しながら説明する。図１０は第４の実施形態に係る発光ダイオードの断面構造を示している。
【００９０】
図１０に示すように、第４の実施形態に係る発光ダイオードは、ｎ型ＳｉＣ層よりなり５μｍの膜厚を有する基部３０ａと、該基部３０ａの下面の周縁部に一体化されたｎ型Ｓｉ板よりなり２５０μｍの高さを有する枠部３０ｂとからなる複合基板３０を備えている。これにより、複合基板３０の下部には、台形状の断面を有すると共に２５０μｍの深さを有する凹状部３８が形成されており、複合基板３０における凹状部３８の上側部分の厚さは５μｍである。
【００９１】
複合基板３０の基部３０ａの上面には、ｎ型ＧａＮよりなり３０ｎｍの膜厚を有するバッファ層３１及びｎ型ＧａＮよりなり１００μｍの膜厚を有する化合物半導体結晶層３２が形成されており、複合基板３０、バッファ層３１及び化合物半導体結晶層３２によって発光ダイオードの基板Ａが構成されている。
【００９２】
化合物半導体結晶層３２の上には、ｎ型ＧａＮよりなり２μｍの膜厚を有する第１のクラッド層３３、アンドープＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなり３ｎｍの膜厚を有する活性層３４及びｐ型ＧａＮよりなり１μｍの膜厚を有する第２のクラッド層３５が順次形成されており、第１のクラッド層３３、活性層３４及び第２のクラッド層３５によって発光ダイオードの素子構造Ｂが構成されている。第２のクラッド層３５の上にはｐ型電極３６が形成されていると共に、凹状部３８の底面及び側面を含む複合基板３０の下面にはｎ型電極３７が形成されている。
【００９３】
第４の実施形態によると、複合基板３０における凹状部３８の上側部分となる基部３０ａの厚さ（５μｍ）は化合物半導体結晶層３２の厚さ（１００μｍ）に比べて９５μｍも小さくなっているため、複合基板３０の基部３０ａと化合物半導体結晶層３２との間の格子定数の相違及び熱膨張係数の相違に起因して生じる歪みの多くは複合基板３０の基部３０ａに負担されるので、複合基板３０の基部３０ａの内部に多数の貫通転位が発生する。このため、化合物半導体結晶層３２において格子定数及び熱膨張係数の相違に起因して生じる歪みが緩和されるため、化合物半導体結晶層３２の内部に発生する貫通転位が減少するので、化合物半導体結晶層３２の結晶性ひいては素子構造Ｂの結晶性が向上する。
【００９４】
第４の実施形態に係る発光ダイオードの断面を透過型電子顕微鏡により観察した結果、化合物半導体結晶層３２に発生した貫通転位の数は１×１０⁶ ｃｍ^-2であって、従来の発光ダイオードに比べて１／１００００に減少している。
【００９５】
また、第４の実施形態に係る発光ダイオードのピーク波長は４５０ｎｍ、輝度は６ｃｄ、室温で動作させたときの寿命は５万時間以上であって、従来の発光ダイオードに比べて２倍以上の輝度及び２倍以上の寿命であった。
【００９６】
尚、第４の実施形態においても、複合基板３０の基部３０ａにおける凹状部３８の上側に位置する部分の大きさはｐ型電極３６の大きさよりも若干大きいが、これに代えて、複合基板３０の基部３０ａにおける凹状部３８の上側に位置する部分の大きさをｐ型電極３６の大きさよりも小さくしてもよい。このようにすると、第４の実施形態と比較して、複合基板３０の基部３０ａに発生する貫通転位が減少するため、化合物半導体結晶層３２に発生する貫通転位は増加するが、従来と比較すると、化合物半導体結晶層３２に発生する貫通転位は大きく減少する。
【００９７】
また、複合基板３０の基部３０ａと枠部３０ｂとの組み合わせとしては、ｎ型ＳｉＣ層とｎ型Ｓｉ板との組み合わせに代えて、ＺｎＯ結晶層とＳｉ板との組み合わせ、ＭｇＯ結晶層とＳｉ板との組み合わせ、又は単数若しくは複数のＡｌ_zＧａ_1-zＡｓ（０≦ｚ≦１）結晶層とＧａＡｓ結晶基板との組み合わせを用いてもよい。
【００９８】
また、第４の実施形態においては、化合物半導体結晶層３２及び第１のクラッド層３３としては、ｎ型ＧａＮよりなる層に代えて、ｎ型Ａｌ_XＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ （０≦Ｘ≦１、０≦ｙ≦１）よりなる層を用いてもよいし、第２のクラッド層３５としては、ｐ型ＧａＮよりなる層に代えて、ｐ型Ａｌ_XＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ （０≦Ｘ≦１、０≦ｙ≦１）よりなる層を用いてもよい。
【００９９】
以下、第４の実施形態に係る発光ダイオードの製造方法について図１１（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
【０１００】
まず、図１１（ａ）に示すように、厚さ２５０μｍのｎ型Ｓｉ板３０ｃの上に、ｎ型ＳｉＣ層よりなる基部３０ａを気相成長法により例えば５μｍの膜厚に成長させた後、ｎ型Ｓｉ板３０ｃの一の表面（下面）の周縁部にマスク３９を形成する。
【０１０１】
次に、基部３０ａの全部とｎ型Ｓｉ板３０ｃにおけるマスク３９に覆われている部分とを残す一方、ｎ型Ｓｉ板３０ｃにおけるマスク３９に覆われていない部分を除去する選択的エッチングを行なって、図１１（ｂ）に示すように、ｎ型ＳｉＣ層よりなり５μｍの膜厚を有する基部３０ａと、該基部３０ａの下面の周縁部に一体化されたｎ型Ｓｉ板よりなり２５０μｍの高さを有する枠部３０ｂとからなる複合基板３０を形成する。
【０１０２】
次に、マスク３９を除去した後、複合基板３０の上面に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＧａＮよりなる厚さ３０ｎｍのバッファ層３１を形成した後、バッファ層３１の上に、クロライドＶＰＥ成長法により、ｎ型ＧａＮよりなる厚さ１００μｍの化合物半導体結晶層３２を形成して、複合基板３０、バッファ層３１及び化合物半導体結晶層３２よりなる発光ダイオードの基板Ａを形成する。
【０１０３】
次に、化合物半導体結晶層３２の上に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＧａＮよりなる厚さ２μｍの第１のクラッド層３３、アンドープＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなり厚さ３ｎｍの活性層３４及びｐ型ＧａＮよりなる厚さ１μｍの第２のクラッド層３５を順次形成して、第１のクラッド層３３、活性層３４及び第２のクラッド層３５よりなる発光ダイオードの素子構造Ｂを形成する。その後、第２のクラッド層３５の上にｐ型電極３６を形成すると共に、凹状部３８の底面及び側面を含む複合基板３０の下面に全面に亘ってｎ型電極３７を形成すると、図１１（ｃ）に示すように、第４の実施形態に係る発光ダイオードが得られる。
【０１０４】
第４の実施形態によると、ｎ型Ｓｉ板３０ｃにおけるマスク３９に覆われていない部分のみを除去する選択的エッチングを行なって、基部３０ａと該基部３０ａの下面の周縁部に一体化された枠部３０ｂとからなる複合基板３０を形成するため、下部に２５０μｍの深さの凹状部３８を有すると共に該凹状部３８の上側部分の厚さが５μｍである複合基板３０を再現性良く製作することができる。
【０１０５】
尚、第４の実施形態においては、ｎ型Ｓｉ板３０ｃにおけるマスク３９に覆われていない部分を全て除去したが、これに代えて、ｎ型Ｓｉ板３０ｃにおけるマスク３９に覆われていない部分を一部残してもよい。この場合には、ｎ型ＳｉＣ層よりなる基部３０ａの厚さとｎ型Ｓｉ板３０ｃにおける残存する部分の厚さとの合計厚さが、第１のクラッド層３３の膜厚と同程度以下であればよい。
【０１０６】
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態に係る半導体素子としての半導体レーザ素子について図１２を参照しながら説明する。図１２は第５の実施形態に係る半導体レーザ素子の断面構造を示している。
【０１０７】
図１２に示すように、第５の実施形態に係る半導体レーザ素子は、ｎ型ＳｉＣ層よりなる基部４０ａと、該基部４０ａの下面の両側部に一体化されたｎ型Ｓｉ板よりなる側部４０ｂとからなる複合基板４０を備えている。これにより、複合基板４０の下部には台形状の断面を有する凹状溝４９が形成されている。複合基板４０の基部４０ａの上面には、ｎ型ＧａＮよりなるバッファ層４１及びｎ型ＧａＮよりなる化合物半導体結晶層４２が順次形成されており、複合基板４０、バッファ層４１及び化合物半導体結晶層４２によって半導体レーザ素子の基板Ａが構成されている。
【０１０８】
化合物半導体結晶層４２の上には、ｎ型ＡｌＧａＮよりなる第１のクラッド層４４、アンドープ活性層４５、ストライプ状の窓部４６ａを有するｎ型ＡｌＧａＮよりなる電流ブロック層４６が順次形成されている。また、電流ブロック４６の上にはストライプ状の窓部４６ａを埋めるようにｐ型ＡｌＧａＮよりなる第２のクラッド層４７が形成され、該第２のクラッド層４７の上にはｐ型ＧａＮよりなるコンタクト層４８が形成されている。アンドープ活性層４５はＩｎ_0.08Ｇａ_0.92ＮとＩｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎとが交互に積層された多重量子井戸構造を有している。コンタクト層４８の上にはｐ型電極５１が形成されていると共に、凹状溝４９の底面及び側面を含む複合基板４０の下面にはｎ型電極５２が形成されている。
【０１０９】
第５の実施形態の特徴として、複合基板４０における凹状溝４９の上側部分となる基部４０ａの厚さは化合物半導体結晶層４２の厚さと同程度以下である。また、半導体レーザ素子においては、光は電流ブロック層４６のストライプ状の窓部４６ａに沿って導波するため、複合基板４０の下部には台形状の断面を有する凹状溝４９が形成されており、複合基板４０の基部４０ａにおける凹状溝４９の上側部分の幅寸法はストライプ状の窓部４６ａの幅寸法よりも大きい。
【０１１０】
このため、複合基板４０の基部４０ａと化合物半導体結晶層４２との間の格子定数の相違及び熱膨張係数の相違に起因して生じる歪みの多くは複合基板４０の基部４０ａに負担されるので、複合基板４０の基部４０ａの内部に多数の貫通転位が発生する。このため、化合物半導体結晶層４２において格子定数及び熱膨張係数の相違に起因して生じる歪みが大きく緩和されるため、化合物半導体結晶層４２の内部に発生する貫通転位が減少するので、化合物半導体結晶層４２の結晶性、ひいては第１のクラッド層４４、アンドープ活性層４５、電流ブロック層４６、第２のクラッド層４７及びコンタクト層４８からなる素子構造Ｂの結晶性が向上する。
【０１１１】
尚、第５の実施形態においては、内部ストライプ型の半導体レーザ素子であったが、これに代えて、リッジ型の半導体レーザ素子のように、他の導波機構を有する半導体レーザ素子であってもよい。
【０１１２】
また、第５の実施形態においては、アンドープ活性層４５はＩｎ_0.08Ｇａ_0.92ＮとＩｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎとが交互に積層された多重量子井戸構造を有しているが、これに代えて、単層のＩｎＧａＮよりなる活性層であってもよいし、ＧａＮとＩｎＧａＮとが交互に積層された多重量子井戸構造を有する活性層であってもよい。
【０１１３】
以下、第５の実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法について説明する。第５の実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法は、基本的には第４の実施形態に係る発光ダイオードの製造方法と共通しているので、図１２を参照しながら説明する。
【０１１４】
まず、ｎ型Ｓｉ板の上にｎ型ＳｉＣ層よりなる基部を気相成長法により成長させた後、ｎ型Ｓｉ板の一の表面の両側部にマスクを形成する。次に、基部の全部とｎ型Ｓｉ板におけるマスクに覆われている部分とを残す一方、ｎ型Ｓｉ板におけるマスクに覆われていない部分を除去する選択的エッチングを行なって、基部４０ａと、該基部４０ａの下面に一体化された両側部４０ｂとからなる複合基板４０を形成する。
【０１１５】
次に、複合基板４０の他の表面に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＧａＮよりなるバッファ層４１を形成した後、バッファ層４１の上に、クロライドＶＰＥ成長法により、ｎ型ＧａＮよりなる化合物半導体結晶層４２を形成して、複合基板４０、バッファ層４１及び化合物半導体結晶層４２よりなる半導体レーザ素子の基板Ａを形成する。
【０１１６】
次に、化合物半導体結晶層４２の上に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＡｌＧａＮよりなる第１のクラッド層４４、アンドープ活性層４５及びｎ型ＡｌＧａＮよりなる電流ブロック層４６を形成した後、ドライエッチングを用いて、電流ブロック層４６にストライプ状の窓部４６ａを形成する。その後、電流ブロック層４６の上に、ＭＯＣＶＤ法により、ｐ型ＡｌＧａＮよりなる第２のクラッド層４７及びｐ型ＧａＮよりなるコンタクト層４８を順次形成して、素子構造Ｂを形成した後、蒸着法により、コンタクト層４８の上にｐ型電極５１を形成すると共に、凹状部４９の底面及び側面を含む複合基板４０の下面にｎ型電極５２を形成すると、第５の実施形態に係る半導体レーザ素子が得られる。
【０１１７】
（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態に係る半導体素子としての発光ダイオードについて図１３を参照しながら説明する。図１３は、第６の実施形態に係る発光ダイオードの断面構造を示している。
【０１１８】
図１３に示すように、５０μｍの厚さを有するサファイア基板６０の上に、アンドープＧａＮよりなり３０ｎｍの膜厚を有するバッファ層６１及びｎ型ＧａＮよりなり１００μｍの膜厚を有する化合物半導体結晶層６２が形成されており、サファイア基板６０、バッファ層６１及び化合物半導体結晶層６２によって発光ダイオードの基板Ａが構成されている。
【０１１９】
化合物半導体結晶層６２の上には、ｎ型ＧａＮよりなり２μｍの膜厚を有する第１のクラッド層６３、アンドープＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなり３ｎｍの膜厚を有する活性層６４及びｐ型ＧａＮよりなり１μｍの膜厚を有する第２のクラッド層６５が順次形成されており、第１のクラッド層６３、活性層６４及び第２のクラッド層６５によって発光ダイオードの素子構造Ｂが構成されている。素子構造Ｂは第１のクラッド層６３の途中に達するまで部分的に除去されている。
【０１２０】
第２のクラッド層６５の上にはｐ型電極６６が形成されていると共に、第１のクラッド層６３の上にはｎ型電極６７が形成されている。
【０１２１】
第６の実施形態によると、サファイア基板６０の厚さは化合物半導体結晶層６２の厚さに比べて５０μｍ小さくなっているため、サファイア基板６０と化合物半導体結晶層６２との間の格子定数の相違及び熱膨張係数の相違に起因して生じる歪みはサファイア基板６０にも負担されるので、サファイア基板６０の内部に貫通転位が発生する。このため、化合物半導体結晶層６２において格子定数及び熱膨張係数の相違に起因して生じる歪みが緩和されるため、化合物半導体結晶層６２の内部に発生する貫通転位が減少するので、化合物半導体結晶層６２の結晶性ひいては素子構造Ｂの結晶性が向上する。
【０１２２】
以下、第６の実施形態に係る発光ダイオードの製造方法について、図１４（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
【０１２３】
まず、図１４（ａ）に示すように、例えば３００μｍの膜厚を有するウエハ状のサファイア基板６０の下面の周縁部にマスク６９を形成した後、図１４（ｂ）に示すように、サファイア基板６０におけるマスク６９に覆われていない部分をエッチングにより除去して凹状部６８を形成すると共に、サファイア基板６０における凹状部６８の上側部分を５０μｍの厚さにする。
【０１２４】
次に、図１４（ｃ）に示すように、サファイア基板６０の上面にＭＯＣＶＤ法により、アンドープＧａＮよりなるバッファ層６１を形成した後、バッファ層６１の上に、クロライドＶＰＥ成長法により、ｎ型ＧａＮよりなる厚さ１００μｍの化合物半導体結晶層６２を形成して、サファイア基板６０、バッファ層６１及び化合物半導体結晶層６２よりなる発光ダイオードの基板Ａを形成する。
【０１２５】
次に、化合物半導体結晶層６２の上に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＧａＮよりなる第１のクラッド層６３、アンドープＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる活性層６４及びｐ型ＧａＮよりなる第２のクラッド層６５が順次形成して、第１のクラッド層６３、活性層６４及び第２のクラッド層６５よりなる発光ダイオードの素子構造Ｂを形成する。その後、蒸着法により、第２のクラッド層６５の上にｐ型電極６６を形成すると共に第１のクラッド層６３の上にｎ型電極６７を形成する。その後、基板Ａの素子形成領域を切断すると、第６の実施形態に係る発光ダイオードが得られる。
【０１２６】
尚、第１〜第６の実施形態においては、窒化物系化合物半導体結晶層をＭＯＣＶＤ法、又は成長速度が大きくて成長膜の結晶性が確保できるクロライドＶＰＥ成長法により形成したが、これに代えて、昇華法、分子線エピタキシー法又は液相エピタキシー法等を用いてもよい。
【０１２７】
また、第２〜第６の実施形態においては、基板Ａに対して、７６０Ｔｏｒｒの窒素雰囲気中にて６００℃の熱処理を施してもよい。このようにすると、熱処理は結晶中の貫通転位を移動させる効果を有しているため、化合物半導体結晶層１２、６２、２２、３２、４２に発生している貫通転位を、サファイア基板１０、６０、ｎ型ＧａＡｓ基板２０又は複合基板３０、４０の基部３０ａ、４０ａに移動させることができる。このため、基板Ａにおける貫通転位を一層減少させることができるので、素子構造Ｂにおける貫通転位を一層減少させることができる。
【０１２８】
熱処理の下限温度としては２５０℃以上が好ましい。２５０℃以上の熱処理を行なうと、結晶中の貫通転位を移動させることができる。
【０１２９】
熱処理の上限温度は、基板によって異なり、ＧａＡｓ基板のように高温で解離する基板の場合には８００℃以下が好ましく、ＬｉＧａＯ₂ 等の酸化物基板又はＳｉＣ基板の場合には解離温度が高いので８００℃以上でもよい。
【０１３０】
熱処理の雰囲気ガスとしては、基板の熱解離が起こらない温度下の熱処理の場合にはアルゴンや窒素等の不活性ガスを用いればよく、基板の熱解離が起こるような高温下の熱処理の場合にはアルシンガスのように基板の構成元素を含むガスを用いればよい。
【０１３１】
また、第２〜第６の実施形態は、窒化物系化合物半導体を有する半導体素子であったが、窒化物系化合物半導体に代えて、ＳｉＣ等のＩＶ−ＩＶ族化合物半導体又はＺｎＳ、ＺｎＳｅ等のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を有する半導体素子にも適用できる。
【０１３２】
さらに、第２〜第４及び第６の実施形態は発光ダイオードであり、第５の実施形態は半導体レーザ素子であったが、本発明の各実施形態は、化合物半導体を有する半導体素子であれば、電界効果トランジスタ等にも適用することができる。
【０１３３】
【発明の効果】
本発明の半導体基板によると、ウエハ状の板状結晶の下面に、板状結晶における各素子形成領域の厚さが全面に亘って化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下になるように形成された凹部を備えているため、本発明の半導体基板の各素子形成領域の上に素子構造を形成すると、板状結晶の厚さが化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下であって化合物半導体結晶層の内部に発生する貫通転位が減少する半導体素子を確実に製造することができる。
【０１３４】
本発明の半導体基板の製造方法によると、ウエハ状の板状結晶の下面に、凹部を、板状結晶における各素子形成領域の厚さが全面に亘って化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下になるように形成する工程を備えているため、本発明の半導体基板の製造方法によって得られた半導体基板の各素子形成領域の上に素子構造を形成すると、板状結晶の厚さが化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下であって、化合物半導体結晶層の内部に発生する貫通転位が減少する半導体素子を確実に製造することができる。
【０１３５】
本発明の半導体基板の製造方法が、結晶層形成工程の後に、板状結晶を除去する板状結晶除去工程を備えていると、板状結晶を有しない半導体基板を得ることができるため、板状結晶と化合物半導体結晶との間の格子定数の相違及び熱膨張率の相違の問題が存在しなくなるので、化合物半導体層ひいては該化合物半導体層の上に形成される素子構造の結晶性が大きく向上する。
【０１３６】
第１の半導体素子によると、板状結晶と化合物半導体結晶層との間の格子定数の相違及び熱膨張係数の相違に起因して生じる歪みは板状結晶にも負担され、板状結晶の内部に貫通転位が発生するため、化合物半導体結晶層において格子定数及び熱膨張係数の相違に起因して生じる歪みが緩和されるので、化合物半導体結晶層の内部に発生する貫通転位が減少する。このため、化合物半導体結晶層ひいては該化合物半導体結晶層の上に形成される素子構造の結晶性が向上するので、該素子構造よりなる機能素子の特性及び寿命が向上する。
【０１３７】
また、第１の半導体素子によると、板状結晶の下面に板状結晶の中央部の厚さが化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下になるように凹部を設けたため、基板の周縁部の厚さとしては従来と同程度の厚さを確保できるので、半導体素子の強度の確保と化合物半導体結晶層の結晶性の向上との両立を図ることができる。
【０１３８】
第１の半導体素子が電圧印加用の電極を備えている場合に、凹部の底面が電極よりも大きいならば、化合物半導体結晶層ひいては該化合物半導体結晶層の上に形成される素子構造における電圧が印加される部分の結晶性が向上するので、素子構造よりなる発光素子等の機能素子の特性及び寿命が確実に向上する。
【０１３９】
第１の半導体素子において、板状結晶が、結晶層よりなる平板状の基部と、基部の下面の周縁部に形成され基部に対してエッチング選択性を有する材料よりなる枠状部とからなると、基部に対してエッチング選択性を有する材料よりなる板状体の上に結晶層よりなる平板状の基部を形成した後、板状体の下部の中央部を選択的にエッチングすることによって、板状結晶の下面に確実に凹部を設けることができる。
【０１４０】
第１の半導体素子において、板状結晶が、結晶層よりなる平板状の基部と、基部の下面の両側部に形成され基部に対してエッチング選択性を有する材料よりなる側部とからなると、基部に対してエッチング選択性を有する材料よりなる板状体の上に結晶層よりなる平板状の基部を形成した後、板状体の下部の中央部を選択的にエッチングすることによって、板状結晶の下面に確実に凹部を設けることができる。
【０１４１】
本発明に係る第２の半導体素子によると、板状結晶と化合物半導体結晶層との間の格子定数の相違及び熱膨張係数の相違に起因して生じる歪みは板状結晶にも負担され、板状結晶の内部に貫通転位が発生するため、化合物半導体結晶層において格子定数及び熱膨張係数の相違に起因して生じる歪みが緩和されるので、化合物半導体結晶層の内部に発生する貫通転位が減少する。このため、化合物半導体結晶層ひいては該化合物半導体結晶層の上に形成される素子構造の結晶性が向上するので、該素子構造よりなる機能素子の特性及び寿命が向上する。
【０１４２】
第１の半導体素子の製造方法によると、板状結晶の各素子形成領域の下面に、各素子形成領域の中央部の厚さが板状結晶の上側に形成される化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下になるように凹部を形成した後、板状結晶の上側に化合物半導体結晶層を形成するため、板状結晶の下面に板状結晶の中央部の厚さが化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下になるように形成された凹部を備え、化合物半導体結晶層の結晶性が向上した第１の半導体素子を確実に製造することができる。
【０１４３】
第１の半導体素子の製造方法において、凹部形成工程が、板状体の上に板状体に対してエッチング選択性を有する結晶層よりなる平板状の基部を形成した後、板状体に対して板状体の周縁部が残存するように選択的エッチングを行なう工程を含むと、基部に対してエッチング選択性を有する板状体に対してエッチングを行なって板状体の周縁部を残存させることができるので、基部の下面に板状体よりなる枠状部を確実に形成することができる。
【０１４４】
第１の半導体素子の製造方法において、凹部形成工程が、板状体の上に板状体に対してエッチング選択性を有する結晶層よりなる平板状の基部を形成した後、板状体に対して板状体の両側部が残存するように選択的エッチングを行なう工程を含むと、基部に対してエッチング選択性を有する板状体に対してエッチングを行なって板状体の両側部を残存させることができるので、基部の下面に板状体よりなる側部を確実に形成することができる。
【０１４５】
第１の半導体素子の製造方法が、結晶層形成工程の後に化合物半導体結晶層に対して熱処理を行なう工程を備えていると、化合物半導体結晶層に形成されている貫通転位を板状結晶に移動させることができるため、化合物半導体結晶層に形成されている貫通転位を一層減少できるので、化合物半導体結晶層の結晶性を一層向上させることができる。
【０１４６】
第２の半導体素子の製造方法によると、板状結晶の下面に、板状結晶における各素子形成領域の厚さが全面に亘って板状結晶の上側に形成される化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下になるように凹部を形成した後、板状結晶の上側に化合物半導体結晶層を形成するため、板状結晶の厚さが化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下であり、化合物半導体結晶層の結晶性が向上した第２の半導体素子を確実に製造することができる。
【０１４７】
第２の半導体素子の製造方法が、結晶層形成工程と切断工程との間に化合物半導体結晶層に対して熱処理を行なう工程を備えていると、化合物半導体結晶層に形成されている貫通転位を板状結晶に移動させることができるため、化合物半導体結晶層に形成されている貫通転位を一層減少できるので、化合物半導体結晶層の結晶性を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体基板の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図２】 （ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体基板の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体基板の製造方法の一工程を示す底面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオードを示し、（ａ）は断面図であって、（ｂ）は底面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオードの断面を透過型電子顕微鏡により観察した結果を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の変形例に係る発光ダイオードの断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオードの製造方法の各工程を示す断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオードの製造方法の各工程を示す断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第４の実施形態に係る発光ダイオードの製造方法の各工程を示す断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係る半導体レーザ素子を示す断面図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第６の実施形態に係る発光ダイオードの製造方法の各工程を示す断面図である。
【図１５】従来の発光ダイオードを示す断面図である。
【符号の説明】
Ａ 基板
Ｂ 素子構造
１ サファイア基板
１ａ 凸状部
１ｂ 素子形成領域
２ マスク
３ 凹状部
４ バッファ層
５ 化合物半導体結晶層
６ 第１のクラッド層
７ 活性層
８ 第２のクラッド層
１０ サファイア基板
１０ａ 凹状部の上側部分
１１ バッファ層
１２ 化合物半導体結晶層
１３ 第１のクラッド層
１４ 活性層
１５ 第２のクラッド層
１６ ｐ型電極
１７ ｎ型電極
１８ 凹状部
１９ マスク
２０ ｎ型ＧａＡｓ基板
２１ バッファ層
２２ 化合物半導体結晶層
２３ 第１のクラッド層
２４ 活性層
２５ 第２のクラッド層
２６ ｐ型電極
２７ ｎ型電極
２８ 凹状部
２９ マスク
３０ 複合基板
３０ａ 基部
３０ｂ 枠部
３０ｃ ｎ型Ｓｉ板
３１ バッファ層
３２ 化合物半導体結晶層
３３ 第１のクラッド層
３４ 活性層
３５ 第２のクラッド層
３６ ｐ型電極
３７ ｎ型電極
３８ 凹状部
３９ マスク
４０ 複合基板
４０ａ 基部
４０ｂ 側部
４１ バッファ層
４２ 化合物半導体結晶層
４４ 第１のクラッド層
４５ アンドープ活性層
４６ 電流ブロック層
４６ａ ストライプ状の窓部
４７ 第２のクラッド層
４８ コンタクト層
４９ 凹状部
５１ ｐ型電極
５２ ｎ型電極
６０ サファイア基板
６１ バッファ層
６２ 化合物半導体結晶層
６３ 第１のクラッド層
６４ 活性層
６５ 第２のクラッド層
６６ ｐ型電極
６７ ｎ型電極
６８ 凹状部
６９ マスク

Claims (6)

1. 板状結晶及び前記板状結晶の上側に形成され前記板状結晶の格子定数と異なる格子定数を持つ化合物半導体結晶層を有する基板と、前記基板の上に形成された素子構造とを備えた半導体素子であって、
   前記板状結晶の下面に、前記板状結晶の中央部の厚さが前記化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下になるように形成された凹部を備え、
   前記板状結晶は、結晶層よりなる平板状の基部と、前記基部の下面の周縁部に形成され、前記基部に対してエッチング選択性を持つ材料よりなる枠状部とを有していることを特徴とする半導体素子。
2. 板状結晶及び前記板状結晶の上側に形成され前記板状結晶の格子定数と異なる格子定数を持つ化合物半導体結晶層を有する基板と、前記基板の上に形成された素子構造とを備えた半導体素子であって、
   前記板状結晶の下面に、前記板状結晶の中央部の厚さが前記化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下になるように形成された凹部を備え、
   前記板状結晶は、結晶層よりなる平板状の基部と、前記基部の下面の両側部に形成され、前記基部に対してエッチング選択性を持つ材料よりなる側部とを有していることを特徴とする半導体素子。
3. 板状結晶及び前記板状結晶の上側に形成され前記板状結晶の格子定数と異なる格子定数を持つ化合物半導体結晶層を有する基板と、前記基板の上に形成された素子構造とを備えた半導体素子の製造方法であって、
   ウエハ状の板状結晶の各素子形成領域の下面に、各素子形成領域の中央部の厚さが前記板状結晶の上側に形成される前記化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下になるように凹部をそれぞれ形成する凹部形成工程と、
   前記凹部形成工程の後に、前記板状結晶の上側に前記化合物半導体結晶層を形成して、前記板状結晶及び化合物半導体結晶を有する半導体基板を形成する結晶層形成工程と、
   前記半導体基板の各素子形成領域の上に前記素子構造をそれぞれ形成する素子構造形成工程と、
   前記半導体基板を切断して前記半導体素子を形成する切断工程とを備え、
   前記凹部形成工程は、
   板状体の上に該板状体に対してエッチング選択性を持つ結晶層よりなる平板状の基部を形成する工程と、
   前記板状体に対して該板状体の周縁部が残存するように選択的エッチングを行なって、前記基部の下面に前記板状体よりなる枠状部を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
4. 板状結晶及び前記板状結晶の上側に形成され前記板状結晶の格子定数と異なる格子定数を持つ化合物半導体結晶層を有する基板と、前記基板の上に形成された素子構造とを備えた半導体素子の製造方法であって、
   ウエハ状の板状結晶の各素子形成領域の下面に、各素子形成領域の中央部の厚さが前記板状結晶の上側に形成される前記化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下になるように凹部をそれぞれ形成する凹部形成工程と、
   前記凹部形成工程の後に、前記板状結晶の上側に前記化合物半導体結晶層を形成して、前記板状結晶及び化合物半導体結晶を有する半導体基板を形成する結晶層形成工程と、
   前記半導体基板の各素子形成領域の上に前記素子構造をそれぞれ形成する素子構造形成工程と、
   前記半導体基板を切断して前記半導体素子を形成する切断工程とを備え、
   前記凹部形成工程は、
   板状体の上に該板状体に対してエッチング選択性を持つ結晶層よりなる平板状の基部を形成する工程と、
   前記板状体に対して該板状体の両側部が残存するように選択的エッチングを行なって、前記基部の下面に前記板状体よりなる側部を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
5. 板状結晶及び前記板状結晶の上側に形成され前記板状結晶の格子定数と異なる格子定数を持つ化合物半導体結晶層を有する基板と、前記基板の上に形成された素子構造とを備えた半導体素子の製造方法であって、
   ウエハ状の板状結晶の各素子形成領域の下面に、各素子形成領域の中央部の厚さが前記板状結晶の上側に形成される前記化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下になるように凹部をそれぞれ形成する凹部形成工程と、
   前記凹部形成工程の後に、前記板状結晶の上側に前記化合物半導体結晶層を形成して、前記板状結晶及び化合物半導体結晶を有する半導体基板を形成する結晶層形成工程と、
   前記半導体基板の各素子形成領域の上に前記素子構造をそれぞれ形成する素子構造形成工程と、
   前記半導体基板を切断して前記半導体素子を形成する切断工程とを備え、
   前記結晶層形成工程と前記素子構造形成工程との間に、前記化合物半導体結晶層に対して熱処理を行なって、前記化合物半導体結晶層に形成されている貫通転位を前記板状結晶に移動させる熱処理工程をさらに備えていることを特徴とする半導体素子の製造方法。
6. 板状結晶及び前記板状結晶の上側に形成され前記板状結晶の格子定数と異なる格子定数を持つ化合物半導体結晶層を有する基板と、前記基板の上に形成された素子構造とを備えた半導体素子の製造方法であって、
   ウエハ状の板状結晶の下面に、前記板状結晶における各素子形成領域の厚さが全面に亘って前記板状結晶の上側に形成される前記化合物半導体結晶層の厚さと同程度以下になるように凹部を形成する凹部形成工程と、
   前記凹部形成工程の後に、前記板状結晶の上側に前記化合物半導体結晶層を形成して、前記板状結晶及び化合物半導体結晶層を有する半導体基板を形成する結晶層形成工程と、
   前記半導体基板の各素子形成領域の上に前記素子構造をそれぞれ形成する素子構造形成工程と、
   前記半導体基板を切断して前記半導体素子を形成する切断工程とを備え、
   前記結晶層形成工程と前記素子構造形成工程との間に、前記化合物半導体結晶層に対して熱処理を行なって、前記化合物半導体結晶層に形成されている貫通転位を前記板状結晶に移動させる熱処理工程をさらに備えていることを特徴とする半導体素子の製造方法。

Images