JP5708556B2 - Ｉｉｉ族窒化物半導体素子及び窒化ガリウムエピタキシャル基板 - Google Patents
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Description
本発明は、電子デバイスを作製する方法、電子デバイスのためのエピタキシャル基板を作製する方法、III族窒化物半導体素子及び窒化ガリウムエピタキシャル基板に関する。
特許文献１には、発光効率の高い発光ダイオード、低いしきい値の半導体レーザといった半導体発光素子が記載されている。この半導体発光素子は、高温の均一加熱を安定して行える気相成長装置を用いて製造される。この気相成長装置では、サセプタ上に設置された基板を加熱する抵抗加熱体の導電部の隙間に少なくとも２分割以上の絶縁体が接触挿入されているので、抵抗加熱体の寿命が飛躍的に伸ばせる。この装置を用いて半導体薄膜中の炭素濃度を成長方向に低くなるように分布させている。
特許文献１では、発光ダイオードや半導体レーザについて言及されている。有機金属気相成長法によって得られる半導体薄膜中には、多量の炭素不純物が混入しており、非発光再結合中心の形成に関連している。
一方、発明者らの知見によれば、半導体発光素子と異なる電子デバイス、例えばショットキダイオード等では、多量の炭素不純物の混入は、電極のオーム性接触の悪化の原因と考えられている。例えば窒化ガリウム薄膜中では、炭素濃度が高い場合、電極において良好なオーム特性が得られない。これまで、有機金属気相成長炉で成長したエピタキシャル膜表面の光学観察を行い、この観察による選別済みエピタキシャル基板の表面に電子デバイスのための電極（例えば、ショットキバリアダイオードのためのショットキ電極）を形成している。
しかしながら、エピタキシャル基板の電気的特性は、有機金属気相成長炉のラン毎に異なる。これは、有機金属気相成長炉内の環境が成膜のラン毎に変化し、このため、混入する不純物濃度も変化するからである。現在のエピタキシャル技術により作製された膜中の炭素等の不純物濃度は、二次イオン放出質量分析法による分析における検出下限以下である。故に、求められていることは、有機金属気相成長炉において変動する成長条件の下で成長されるエピタキシャル膜の高純度化のための適切な指標である。
本発明は、このような事情を鑑みて為されたものであり、有機金属気相成長炉において変動する成長条件の下で成長されるエピタキシャル膜の高純度化のための適切な指標を用いて、III族窒化物系化合物半導体を用いる電子デバイスを作製する方法を提供することを目的とし、またこの電子デバイスのためのエピタキシャル基板を作製する方法を提供することを目的とする。また、本発明は、高純度化のための適切な指標を満たすエピタキシャル膜を含むIII族窒化物半導体素子を提供することを目的とし、またこの電子デバイスのための窒化ガリウムエピタキシャル基板を提供することを目的とする。
本発明の一側面は、III族窒化物系化合物半導体を用いる電子デバイスを作製する方法である。この方法は、（ａ）一または複数の窒化ガリウム系半導体層からなる半導体領域を基板上に有機金属気相成長法で成長して、エピタキシャル基板を形成する工程と、（ｂ）イエローバンド波長帯を含む波長領域および前記窒化ガリウム系半導体層のバンド端のバンド端波長を含む波長領域のフォトルミネッセンススペクトルを前記窒化ガリウム系半導体層について測定する工程と、（ｃ）前記イエローバンド波長帯のフォトルミネッセンススペクトルとバンド端波長におけるスペクトル強度との強度比を生成する工程と、（ｄ）前記イエローバンド波長帯と前記バンド端波長とのフォトルミネッセンススペクトルの強度比を基準値と比較することによって、選別済みエピタキシャル基板を提供するために前記エピタキシャル基板を選別する工程と、（ｅ）前記エピタキシャル基板を選別して後に、前記電子デバイスのための電極を形成する工程とを備える。
この方法によれば、窒化ガリウム系半導体層のイエローバンド波長帯に加えて窒化ガリウム系半導体層のバンド端波長を含む波長領域におけるフォトルミネッセンススペクトル強度は、エピタキシャル膜内の不純物量に関する有効な指標を与える。したがって、選別済みエピタキシャル基板の使用により、有機金属気相成長炉において変動する成長条件の下で成長されるエピタキシャル膜の不純物に起因する電子デバイスの特性バラツキを抑制できる。また、強度比を用いることにより、イエローバンド波長帯のスペクトルの絶対強度によらずに、有機金属気相成長炉において変動する成長条件の下で成長されるエピタキシャル膜の品質のための判断指標を提供できる。
本発明の一側面に係る方法では、フォトルミネッセンススペクトルを測定する前記工程において、前記フォトルミネッセンススペクトルを室温で測定することが好ましい。電子デバイスを作製する設備における環境温度は、品質管理にために管理されており、この管理された温度、つまり室温において、フォトルミネッセンススペクトルの測定も行われる。
本発明の一側面に係る方法では、室温におけるフォトルミネッセンススペクトル測定に換算して、前記基準値は０．０５以下の値である。これが発明者らの検討による好適な範囲である。
本発明の一側面に係る方法では、前記基板はＧａＮからなることが好ましい。低転位密度のＧａＮ基板を入手できるので、品質の良い窒化ガリウム系半導体層が成長される。
本発明の一側面に係る方法では、前記基板はｎ型ＧａＮからなり、前記窒化ガリウム系半導体層はｎ型ドーパントが添加されたＧａＮからなることが好ましい。これは、低損失の電子デバイスに好適である。
本発明の一側面に係る方法では、前記ｎ型ドーパントは、モノシラン、ジシラン、モノメチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、トリエチルシラン、テトラエチルシラン、モノゲルマン、モノメチルゲルマニウム、テトラメチルゲルマニウム、テトラエチルゲルマニウム、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、およびＨ２Ｏのうち少なくともいずれか一つを用いる。
本発明の一側面に係る方法では、当該電子デバイスのための電極を形成する工程において前記選別済みエピタキシャル基板上にショットキ電極を形成しており、当該電子デバイスはショットキバリアダイオードである。これは、低損失のショットキバリアダイオードが提供される。
本発明の一側面に係る方法では、前記窒化ガリウム系半導体層は、前記ショットキバリアダイオードのＧａＮドリフト層であり、前記バンド端波長はＧａＮのバンド端波長であることができる。
この方法によれば、ショットキバリアダイオードのドリフト層のおける不純物に起因する特性悪化が低減される。
本発明の一側面に係る方法では、前記基板は、導電性を有するIII族窒化物からなることができる。III族窒化物基板を、III族窒化物系化合物半導体を用いる電子デバイスの作製することができる。本発明の一側面に係る方法では、前記III族窒化物は、導電性を有する窒化ガリウムであることができる。低転位の導電性窒化物ガリウム基板を用いることにより、高純度で結晶性に優れたエピタキシャル膜を得ることができる。
本発明の一側面に係る方法では、前記電極は前記窒化ガリウム系半導体層にショットキ接合を成し、前記窒化ガリウム系半導体層は窒化ガリウム層を含み、前記窒化ガリウム層の成長温度は、摂氏１０５０度以上であり、摂氏１２００度以下であり、前記窒化ガリウム層の成長におけるＶ族原料とIII族原料の供給モル比（Ｖ／III）が５００以上であることができる。この方法によれば、この成長条件により室温フォトルミネッセンススペクトルにおいてイエローバンド発光とバンド端発光との強度比が０．０５以下である窒化物系化合物半導体エピタキシャル膜を成長できる。
本発明の一側面に係る方法では、前記イエローバンド波長帯は、２．１ｅＶ以上であり、２．５ｅＶ以下の範囲である。
本発明の別の側面は、III族窒化物系化合物半導体を用いるエピタキシャル基板を作製する方法である。この方法は、（ａ）一または複数の窒化ガリウム系半導体層からなる半導体領域を基板上に有機金属気相成長法で成長して、エピタキシャル基板を形成する工程と、（ｂ）イエローバンド波長帯を含む波長領域および前記窒化ガリウム系半導体層のバンド端のバンド端波長を含む波長領域のフォトルミネッセンススペクトルを前記窒化ガリウム系半導体層について測定する工程と、（ｃ）前記イエローバンド波長帯のフォトルミネッセンススペクトルとバンド端波長におけるスペクトル強度との強度比を生成する工程と、（ｄ）前記イエローバンド波長帯と前記バンド端波長とのフォトルミネッセンススペクトルの強度比を基準値と比較することによって、選別済みエピタキシャル基板を提供するために前記エピタキシャル基板を選別する工程とを備える。
この方法によれば、窒化ガリウム系半導体層のイエローバンド波長帯に加えて窒化ガリウム系半導体層のバンド端波長を含む波長領域におけるフォトルミネッセンススペクトル強度は、エピタキシャル膜内の不純物量に関する有効な指標を与える。したがって、選別済みエピタキシャル基板の提供により、有機金属気相成長炉において変動する成長条件の下で成長されるエピタキシャル膜の不純物に起因する電子デバイスの特性バラツキを抑制できる。
このエピタキシャル基板は、ショットキバリアダイオードに好適である。
本発明の更なる別の側面は、ショットキ接合を有するIII族窒化物半導体素子である。III族窒化物半導体素子は、（ａ）導電性を有するIII族窒化物支持基体と、（ｂ）前記III族窒化物支持基体の主面上に設けられており、イエローバンド波長帯のフォトルミネッセンススペクトル強度IＹとバンド端波長におけるスペクトル強度IＢＥとの強度比（IＹ／IＢＥ）が０．０５以下である窒化ガリウム領域と、（ｃ）前記窒化ガリウム領域にショットキ接合を成すショットキ電極とを備える。
このIII族窒化物半導体素子によれば、室温フォトルミネッセンススペクトルにおいてイエローバンド発光とバンド端発光の強度比が０．０５以下である窒化物系化合物半導体エピタキシャル領域は、優れた結晶品質を有する。この高品質のエピタキシャル層を電子素子に用いることによりエピタキシャル領域中の不純物あるいは固有欠陥に起因するショットキ接合のリーク電流を抑制できる。
本発明の更なる別の側面は、ショットキ接合を有するIII族窒化物半導体素子である。III族窒化物半導体素子は、（ａ）導電性を有するIII族窒化物支持基体と、（ｂ）前記III族窒化物支持基体の主面上に設けられており、イエローバンド波長帯に対応するエネルギレベルを有する深い準位を含む窒化ガリウム領域と、（ｃ）前記窒化ガリウム領域にショットキ接合を成すショットキ電極とを備える。前記窒化ガリウム領域の前記深い準位の濃度は、前記イエローバンド波長帯における前記深い準位からのフォトルミネッセンススペクトル強度IＹと前記窒化ガリウム領域バンド端波長におけるスペクトル強度IＢＥとの強度比（IＹ／IＢＥ）が０．０５となる値以下である。
このIII族窒化物半導体素子によれば、イエローバンドの発光に関連する不純物或いは固有欠陥の濃度が、室温フォトルミネッセンススペクトルにおける強度比（IＹ／IＢＥ）が０．０５以下である値である。これ故に、窒化ガリウム領域は、優れた結晶品質を有する。この高品質のエピタキシャル層にショットキ接合を成す電子素子では、エピタキシャル領域中の不純物或いは固有欠陥に起因するショットキ接合のリーク電流を抑制できる。上記の不純物の濃度は、非常に小さな値であり、この濃度値の指標を非破壊の測定により得るために、光学的な測定が有用である。
本発明に係るIII族窒化物半導体素子では、前記深い準位は、炭素、水素及び酸素の少なくともいずれかを含む不純物による準位を含むことができる。このIII族窒化物半導体素子では、炭素、水素及び酸素の少なくともいずれかの不純物に関連する準位が、イエローバンドの発光に寄与する深い準位を形成する主要なものである。
本発明に係るIII族窒化物半導体素子では、前記III族窒化物支持基体は、導電性を有する窒化ガリウムからなることができる。このIII族窒化物半導体素子によれば、低転位の導電性窒化物ガリウム基板を用いることにより、高い結晶品質のエピタキシャル膜を得ることができる。
本発明に係るIII族窒化物半導体素子では、前記窒化ガリウム領域の成長温度は、摂氏１０５０度以上であり、摂氏１２００度以下であり、前記窒化ガリウム領域の成長におけるＶ族原料とIII族原料の供給モル比（Ｖ／III）が５００以上であることができる。このIII族窒化物半導体素子によれば、室温フォトルミネッセンススペクトルにおいてイエローバンド発光とバンド端発光の強度比が０，０５以下である窒化物系化合物半導体エピタキシャル領域には、上記の成長条件を利用可能である。
本発明の更なる別の側面は、窒化ガリウムエピタキシャル基板である、この窒化ガリウムエピタキシャル基板は、（ａ）導電性を有するIII族窒化物支持基体と、（ｂ）前記III族窒化物支持基体の主面上に設けられておりイエローバンド波長帯のフォトルミネッセンススペクトルとバンド端波長におけるスペクトル強度との強度比が０．０５以下である特徴を有する窒化ガリウム領域とを備える。この窒化ガリウムエピタキシャル基板によれば、室温フォトルミネッセンススペクトルにおいてイエローバンド発光とバンド端発光の強度比が０．０５以下である窒化物系化合物半導体エピタキシャル領域は、優れた結晶品質を有する。この高品質のエピタキシャル層をショットキ接合を有する電子素子に用いることにより、エピタキシャル領域中の不純物或いは固有欠陥に起因するショットキ接合のリーク電流を抑制できる。
本発明に係る窒化ガリウムエピタキシャル基板では、前記III族窒化物支持基体は、導電性を有する窒化ガリウムからなることができる。この窒化ガリウムエピタキシャル基板によれば、低転位の導電性窒化物ガリウム基板が入手可能であるので、優れた結晶品質のエピタキシャル膜を得ることができる。
本発明に係る窒化ガリウムエピタキシャル基板では、前記窒化ガリウム領域の成長温度は、摂氏１０５０度以上であり、摂氏１２００度以下であり、前記窒化ガリウム領域の成長におけるＶ族原料とIII族原料の供給モル比（Ｖ／III）が５００以上であることができる。この条件を、室温フォトルミネッセンススペクトルにおいてイエローバンド発光とバンド端発光との強度比が０．０５以下である窒化ガリウム領域のためのエピタキシャル膜を得るために、適用可能である。
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
本発明によれば、有機金属気相成長炉において変動する成長条件の下で成長されるエピタキシャル膜の高純度化のための適切な指標を用いて、III族窒化物系化合物半導体を用いる電子デバイスを作製する方法が提供され、またこの電子デバイスのためのエピタキシャル基板を作製する方法が提供される。加えて、本発明の別の側面によれば、高純度化のための適切な指標を満たすエピタキシャル膜を含むIII族窒化物半導体素子が提供され、またこの電子デバイスのための窒化ガリウムエピタキシャル基板が提供される。
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明の電子デバイスを作製する方法、およびエピタキシャル基板を作製する方法に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
図１は、本実施の形態に係る電子デバイスを作製する方法、エピタキシャル基板を作製する方法、およびエピタキシャル基板を検査する方法における主要な工程を示す工程フローである。図２は、これら上記の方法における主要な工程を示す図面である。工程フロー１００におけるＳ１０１において、電子デバイスのための基板１１を準備する。基板１１としては、シリコン基板、サファイア基板、炭化ケイ素基板等、またはIII族窒化物基板等を用いることができる。好ましくは、III族窒化物基板は、ＧａＮ基板といった窒化ガリウム系半導体基板であることができる。引き続く説明では、基板１１としてｎ型ＧａＮ基板（以下において参照符号１１と記す）を用いる。低転位密度のＧａＮ基板を入手できるので、品質の良い窒化ガリウム系半導体層がＧａＮ基板上に成長される。ｎ型ＧａＮ基板は、低損失の縦型電子デバイス（例えば、ショットキバリアダイオード、電界トランジスタ等）に好適である。図２（ａ）に示されるように、より具体的には、ｎ型ＧａＮ基板１１の主面（例えばｃ面）１１ａに引き続く工程においてエピタキシャル成長が行われる。この成長は、ガリウム原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を用いると共に窒素原料としてアンモニアを用いる有機金属気相成長法で行われる。
工程Ｓ１０２では、一または複数の窒化ガリウム系半導体層からなる半導体領域をIII族窒化物基板上に有機金属気相成長法で成長して、エピタキシャル基板を形成する。工程Ｓ１０３において、ｎ型ＧａＮ基板１１の主面１１ａ上に、窒化ガリウム系半導体層１３をエピタキシャル成長する。窒化ガリウム系半導体層１３は、例えばＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ等であることができる。必要な場合には、引き続き、有機金属気相成長法で追加の窒化ガリウム系半導体層を形成することができる。
III族窒化物基板１１がｎ型ＧａＮからなるとき、窒化ガリウム系半導体層１３はｎ型ドーパントが添加されたＧａＮからなることが好ましい。これは、低損失の電子デバイスに好適である。上記のｎ型ドーパントは、モノシラン、ジシラン、モノメチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、トリエチルシラン、テトラエチルシラン、モノゲルマン、モノメチルゲルマニウム、テトラメチルゲルマニウム、テトラエチルゲルマニウム、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、およびＨ２Ｏのうち少なくともいずれか一つを用いることができる。
エピタキシャル基板の検査方法によれば、工程Ｓ１０４では、イエローバンド波長帯を含む波長領域および窒化ガリウム系半導体層のバンド端に対応するバンド端波長を含む波長領域のフォトルミネッセンススペクトル（以下、「ＰＬスペクトル」と記す）を窒化ガリウム系半導体層１３について測定する。窒化ガリウム系半導体では、イエローバンドは、例えば２．３エレクトロンボルト（ｅＶ、１ｅＶは１．６０２×１０−１９Ｊで換算される）に対応する波長帯（例えば２．１ｅＶ〜２．５ｅＶ）であり、この波長領域には、発光の幅広いピークが観測される。窒化ガリウムのバンド端波長は、３．４ｅＶに対応する波長であり、イエローバンドの比較ピークに比べて鋭いピークが観測される。
ＰＬスペクトルの測定は、ＰＬスペクトルを室温で測定することが好ましい。電子デバイスを作製する設備における環境温度は、品質管理にために管理されており、この管理された温度、つまり室温において、ＰＬスペクトルの測定も行うと、測定の温度管理のための追加の装置が必要とされることなく、追加の温度管理に因る温度バラツキがない。また、この設備内であれば、ＰＬスペクトルが測定装置の設置場所に依らない。
工程Ｓ１０６では、イエローバンド波長帯およびバンド端波長のフォトルミネッセンススペクトル強度を基準値と比較することによってエピタキシャル基板を選別して、選別済みエピタキシャル基板Ｅ１を提供する。このエピタキシャル基板Ｅ１は、図２（ｂ）に示されるように、基板１１上に設けられた一又は複数の窒化ガリウム系半導体層（本実施例では、単一の窒化ガリウム系半導体層１３）を有する。これまでの工程により、エピタキシャル基板Ｅ１が作製される。
本実施例では、工程Ｓ１０５において、イエローバンド波長帯のＰＬスペクトルとバンド端波長におけるスペクトル強度との強度比を生成する。この強度比により、イエローバンド波長帯のスペクトルの絶対強度によらずに、有機金属気相成長炉において変動する成長条件の下で成長されるエピタキシャル膜の品質のための判断指標を提供できる。一般的にイエローバンドにおける発光が弱いので、強度比は１未満の値である。この強度比は、工程Ｓ１０６おける基準値と比較される。ＰＬスペクトルを測定する工程では、室温においてＰＬスペクトルを測定する。
この方法では、室温におけるフォトルミネッセンススペクトル測定に換算して、基準値は０．０５以下である。これが発明者らの検討による好適な範囲である。この基準値に基づいて、エピタキシャル基板Ｅを選別する。選別において、所望の特性を満たさないエピタキシャル基板を、所望の特性を示すエピタキシャル基板から分離する。所望の特性を示すエピタキシャル基板には、選別済みエピタキシャル基板Ｅ１として、引き続く製造工程が施される。
工程Ｓ１０７では、図２（ｃ）に示されるように、選別済みエピタキシャル基板Ｅ１上に電子デバイスのための電極１５を形成する。選別済みエピタキシャル基板Ｅ１の裏面には、別の電極１７を形成して、基板生産物を得る。基板生産物からは、多数の縦型電子デバイス１９が生産される。この縦型電子デバイス１９では、電極１５、１７の一方からの電流は、基板１１および窒化ガリウム系半導体層１３を通過して電極１５、１７の他方に流される。当該電子デバイスが、例えばショットキバリアダイオードであるとき、電子デバイスのための電極を形成する工程では、選別済みエピタキシャル基板Ｅ１上にショットキ電極（電極１５に対応する）を形成しており、また選別済みエピタキシャル基板Ｅ１上の裏面にオーミック電極（電極１７に対応する）を形成する。これにより、低損失のショットキバリアダイオードが提供される。
この方法によれば、窒化ガリウム系半導体層１３のイエローバンド波長帯に加えてバンド端波長を含む波長領域におけるＰＬスペクトル強度は、エピタキシャル膜１３内の不純物量に関する有効な指標を与える。したがって、選別済みエピタキシャル基板Ｅ１の使用により、成長炉において変動する成長条件下で成長されるエピタキシャル膜１３の不純物に起因する電子デバイスの特性バラツキを抑制できる。
室温におけるＰＬスペクトルにおいてイエローバンド発光強度とバンド端発光強度との比を生成するので、エピタキシャル成長のバッチ間で不可避的に存在するバラツキを低減できる。故に、選別されたエピタキシャル基板において、不純物に起因する電気的特性のばらつきを抑制できる。このエピタキシャル基板を用いて電子デバイスを作製することにより、不純物による深い準位に起因する逆バイアスリーク電流を抑制でき、また電子デバイスに高い信頼性を提供できる。
（実施例１）
ＭＯＣＶＤ法を用いて窒化ガリウム膜を基板上に成膜した。Ｇａ原料として、ＴＭＧを用いた。窒素原料としては、高純度アンモニアを用いた。キャリアガスとしては、高純度化した水素および窒素を用いた。例えば、高純度アンモニアの純度は９９．９９９％以上であり、高純化水素および高純化窒素の純度は９９．９９９９９５％以上であった。
ＭＯＣＶＤ法を用いて窒化ガリウム膜を基板上に成膜した。Ｇａ原料として、ＴＭＧを用いた。窒素原料としては、高純度アンモニアを用いた。キャリアガスとしては、高純度化した水素および窒素を用いた。例えば、高純度アンモニアの純度は９９．９９９％以上であり、高純化水素および高純化窒素の純度は９９．９９９９９５％以上であった。
ｃ面サファイア基板をＭＯＣＶＤ炉に配置して、まず摂氏１０５０度の温度および１００Ｔｏｒｒ（１Ｔｏｒｒは、１３３Ｐａで換算される）の圧力において、水素雰囲気中で基板クリーニングを行った。この後に、摂氏５００度に降温した後に、１００Ｔｏｒｒの圧力およびＶ／III＝１６００の条件で、３０ｎｍのＧａＮ層を成膜した。さらに、摂氏１０７０度の温度に昇温した後、２００Ｔｏｒｒの圧力およびＶ／III＝５００の条件で、厚さ３μｍのＧａＮ層を成膜して、２枚のＧａＮエピタキシャル成長用テンプレートを製作した。
次に、これらのうち一枚のＧａＮテンプレートと２インチサイズのｃ面ｎ型ＧａＮウエハをＭＯＣＶＤ炉に配置した。摂氏１０５０度の温度に昇温後に、２００Ｔｏｒｒの圧力およびＶ／III＝１２５０の条件で、厚さ２μｍのＧａＮドリフト層を成膜して、ＧａＮテンプレートを用いたエピタキシャル基板Ａおよびｎ型ＧａＮウエハを用いたエピタキシャル基板Ｃを作製した。
これらとは別に、残りの一枚のＧａＮテンプレートと２インチサイズの別のｃ面ｎ型ＧａＮウエハをＭＯＣＶＤ炉に配置して、上記と同じ成長条件で成膜して、ＧａＮテンプレートを用いたエピタキシャル基板Ｂおよびｎ型ＧａＮウエハを用いたエピタキシャル基板Ｄを作製した。
ＧａＮ基板を用いないエピタキシャル基板Ａ、Ｂのエピタキシャル表面のＰＬスペクトルを室温で測定した。図３（ａ）は、エピタキシャル基板Ａ、ＢのＰＬスペクトルを示す図面である。このＰＬスペクトルは、窒化ガリウム系半導体層のイエローバンド波長帯を含む波長領域およびバンド端に対応するバンド端波長を含む波長領域に対して測定された。これらのエピタキシャル基板Ａ、ＢのＰＬスペクトルＰＬＷＡ、ＰＬＷＢでは、イエローバンドは、例えば２．３ｅＶに対応する波長帯であり、この波長領域には、発光の幅広いピークが観測される。窒化ガリウムのバンド端波長は、３．４ｅＶに対応する波長であり、イエローバンドの比較ピークに比べて鋭いピークが観測される。図３（ａ）では、それぞれＰＬスペクトルはバンド端波長のピーク値を用いて規格化されている。図３（ｂ）は、イエローバンド波長帯を含む波長領域におけるエピタキシャル基板Ａ、Ｂの部分的なＰＬスペクトルを示す図面である。
これらのエピタキシャル基板Ａ、ＢのＰＬスペクトルＰＬＮＡ、ＰＬＮＢのバンド端発光強度に対するイエローバンド発光の強度比は、
イエローバンド発光強度／バンド端発光強度の比
エピタキシャル基板Ａ：０．０３５
エピタキシャル基板Ｂ：０．０５
である。
イエローバンド発光強度／バンド端発光強度の比
エピタキシャル基板Ａ：０．０３５
エピタキシャル基板Ｂ：０．０５
である。
ＰＬスペクトルＰＬＮＡ、ＰＬＮＢの比較によれば、エピタキシャル基板Ａに対しエピタキシャル基板Ｂのイエローバンド強度が強い。これは、エピタキシャル基板ＡのＧａＮドリフト層がより多くの不純物を取り込んでいることを示している。イエローバンド発光に寄与する不純物は炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）等が報告されている。これらの原子はそれ自身或いは結晶中のＧａ空孔と複合欠陥を形成し、イエローバンド発光に寄与する深い準位を形成すると報告されている。そしてこれら深い準位は電子トラップとして働き、逆バイアス時の空乏層においてキャリアの発生源となりリーク電流を増大させる。本実施例によれば、エピタキシャル基板の品質が、イエローバンド発光強度およびバンド端発光強度に関連していることが示された。
（実施例２）
実施例１においてＧａＮ基板を用いて作製されたエピタキシャル基板Ｃ、Ｄを用いてショットキバリアダイオードを作製した。エピタキシャル膜の表面にＡｕショットキ電極を形成すると共に、ＧａＮ基板の裏面にＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕオーミック電極を形成して、ショットキバリアダイオードＣ、Ｄを作製した。これらの電極は、エピタキシャル基板Ｃ、Ｄに同時に形成された。
実施例１においてＧａＮ基板を用いて作製されたエピタキシャル基板Ｃ、Ｄを用いてショットキバリアダイオードを作製した。エピタキシャル膜の表面にＡｕショットキ電極を形成すると共に、ＧａＮ基板の裏面にＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕオーミック電極を形成して、ショットキバリアダイオードＣ、Ｄを作製した。これらの電極は、エピタキシャル基板Ｃ、Ｄに同時に形成された。
図４（ａ）は、ショットキバリアダイオードＣ、Ｄの電流−電圧特性（順方向）を示す図面である。図４（ｂ）は、ショットキバリアダイオードＣ、Ｄの電流−電圧特性（逆方向）を示す図面である。
ショットキバリアダイオードＣ、Ｄの耐圧とオン抵抗を以下に示す。
電子デバイス 逆方向耐圧 順方向オン抵抗
ショットキバリアダイオードＣ ２００Ｖ以上 １．１７ｍΩｃｍ２
ショットキバリアダイオードＤ １７５Ｖ ０．７８ｍΩｃｍ２
ショットキバリアダイオードＣ、Ｄの耐圧とオン抵抗を以下に示す。
電子デバイス 逆方向耐圧 順方向オン抵抗
ショットキバリアダイオードＣ ２００Ｖ以上 １．１７ｍΩｃｍ２
ショットキバリアダイオードＤ １７５Ｖ ０．７８ｍΩｃｍ２
順方向オン抵抗は、上記の電圧−電流特性（順方向）ＩＦＣ、ＩＦＤの１．２６Ｖ、１．３２Ｖ（電圧値）における値である。上記の電圧−電流特性（逆方向）ＩＲＣ、ＩＲＤは、ショットキバリアダイオードＤの逆バイアス時のリークがショットキバリアダイオードＣより大きいことを示す。既に説明されたように、ショットキバリアダイオードＤのエピタキシャル基板Ｄは、エピタキシャル基板Ｂと同じバッチで作製されたので、イエローバンド発光の強度が大きい。したがって、この特性の違いは実施例１のフォトルミネッセンススペクトルより、エピタキシャル基板Ｃのドリフト層は、エピタキシャル基板のドリフト層より高純度である事に起因することが分かる。すなわち、不純物によって形成されたイエローバンド発光に寄与する深い準位を低減することにより、この準位によって引き起こされる逆バイアス時のリーク電流を抑制できる。
ＧａＮショットキバリアダイオードの製造において、ラン毎に有機金属気相成長炉の環境が変化し、エピタキシャル膜に混入する不純物濃度も変化する。このため、成長されたエピタキシャル膜の電気的特性がばらつく。エピタキシャル膜中の不純物濃度は、二次イオン放出質量分析（ＳＩＭＳ）法による不純物の定量分析では検出下限以下の濃度であるので、有機金属気相成長炉の成長条件の変動をモニタする指標が見当たらない。一方、エピタキシャル膜の品質改善によるＧａＮショットキバリアダイオードの特性向上が望まれていた。
以上説明したように、ドリフト層といった窒化ガリウム系半導体層のエピタキシャル成長後であって電極形成前に、イエローバンド発光およびバンド端発光を含むＰＬスペクトルを測定してイエローバンド発光強度に対するバンド端発光強度比を調べることにより、電子デバイスのためのエピタキシャル基板の均質化・高品質を図ることができる。また、良好な特性を有する高耐圧縦型電子デバイス（例えば、ショットキバリアダイオード）を作製することができる。さらに、エピタキシャル基板の特性に起因する製品特性のばらつきが抑制される。
（実施例３）
以下に記す通り、エピタキシャル膜の特性としてフォトルミネッセンススペクトルに注目して、デバイス特性を評価した。この評価によれば、ＧａＮエピタキシャル層のＰＬスペクトルとショットキデバイス特性との関連が見出された。基板にはｎ型の自立ＧａＮウエハを用い、貫通転位密度は、１×１０６ｃｍ−２以下であった。以下の実験のための２枚の同じ品質のｎ型自立ＧａＮウエハを準備した。自立ＧａＮウエハのｎ型ドーパントは、酸素である。
以下に記す通り、エピタキシャル膜の特性としてフォトルミネッセンススペクトルに注目して、デバイス特性を評価した。この評価によれば、ＧａＮエピタキシャル層のＰＬスペクトルとショットキデバイス特性との関連が見出された。基板にはｎ型の自立ＧａＮウエハを用い、貫通転位密度は、１×１０６ｃｍ−２以下であった。以下の実験のための２枚の同じ品質のｎ型自立ＧａＮウエハを準備した。自立ＧａＮウエハのｎ型ドーパントは、酸素である。
一方のＧａＮウエハ上に窒化ガリウム膜をＭＯＣＶＤ法を用いて成長するために、Ｇａ原料及び窒素原料として、それぞれ、ＴＭＧ及び高純度アンモニアを用いた。キャリアガスとしては、純化した水素と窒素を用いた。高純度アンモニアの純度は９９．９９９％以上であり、純化水素及び純化窒素の純度は９９．９９９９９５％以上であった。
まず、摂氏１０５０度の温度及び１００Ｔｏｒｒの炉内圧力において、水素及びアンモニアを含む雰囲気中で、基板の表面（ｃ面ＧａＮ）のクリーニングを行った。その後に、摂氏１０５０度の基板温度、２００Ｔｏｒｒの炉内圧力及び１２５０のＶ／IIIで、ＧａＮドリフト層を成長した。ＧａＮドリフト層の厚さは２マイクロメートルであり、ＧａＮドリフト層には１×１０１６ｃｍ−３のＳｉを添加した。これらの工程により、エピタキシャル基板Ａ１が作製された。
また、他方のｎ型の自立ＧａＮウエハ上に、同様に基板クリーニングを実施した。この後に、摂氏１０００度の基板温度、２００Ｔｏｒｒの炉内圧力、及び１２５０のＶ／IIIで、ＧａＮドリフト層を成長した。ＧａＮドリフト層の厚さは２マイクロメートルであり、ＧａＮドリフト層には１×１０１６ｃｍ−３のＳｉを添加した。これらの工程により、エピタキシャル基板Ｂ１が作製された。
成膜温度の条件として、窒化ガリウム層の成長温度は摂氏１０５０度以上であることができる。これにより、原料からの炭素不純物の混入を抑制できる。また、窒化ガリウム層の成長温度は摂氏１２００度以下であることができる。成膜中の窒素抜けを抑制することができる。ＧａＮドリフト層の厚さは、１マイクロメートル以上２０マイクロメートル以下であることができる。ＧａＮドリフト層のドーパント濃度は、１×１０１５ｃｍ−３以上２×１０１６ｃｍ−３以下であることができる。
供給モル比のＶ／IIIの条件として、供給モル比（Ｖ／III）が５００以上であることができる。これによって、窒素空孔に関連する欠陥、炭素不純物の混入を防ぐことができる。また、供給モル比（Ｖ／III）は５０００以下であることができる。これによって、ガリウム空孔に関連する欠陥の導入を防ぐことができる。
エピタキシャル基板Ａ１、Ｂ１を成長炉から取り出した後に、室温において、エピタキシャル基板Ａ１、Ｂ１のエピタキシャル膜の表面から、ＰＬスペクトル測定のための参照光を照射して、エピタキシャル基板Ａ１、Ｂ１のＰＬスペクトルを測定した。図５は、エピタキシャル基板Ａ１、Ｂ１のＰＬスペクトルを示す図面である。図６は、エピタキシャル基板Ａ１、Ｂ１の構造を示す図面である。このＰＬスペクトルは、窒化ガリウム系半導体層のイエローバンド波長帯を含む波長領域およびバンド端に対応するバンド端波長を含む波長領域に対して測定された。これらのエピタキシャル基板Ａ１、Ｂ１のＰＬスペクトルＰＬＷＡ１、ＰＬＷＢ１では、イエローバンドは、例えばピークエネルギＥＹ（例えば、２．３ｅＶ）の波長に対応する波長帯であり、この波長領域には、先の実施例と同様に、発光の幅広いピークが観測された。イエローバンドの幅広いピークは、図６に示されるように、エピタキシャル膜中の深い準位Ｄ１による発光ＩＹである。一方、バンド端発光ＩＢは、ＧａＮドリフト層に固有の発光である。窒化ガリウムのバンド端波長は、窒化ガリウムのバンドギャップＥＢＥ（３．４ｅＶ）に対応する波長であり、イエローバンドの比較ピークに比べて鋭いピークが観測される。図５では、それぞれＰＬスペクトルはバンド端波長のピーク値を用いて規格化されている。
ＰＬスペクトル測定には波長３２５ｎｍのＨｅ−Ｃｄレーザを使用した。その励起光条件を以下に示す。
スポット径：直径０．５ｍｍ
パワー：１．２ｍＷ（０．６Ｗ／ｃｍ２）
ＰＬスペクトル測定には波長３２５ｎｍのＨｅ−Ｃｄレーザを使用した。その励起光条件を以下に示す。
スポット径：直径０．５ｍｍ
パワー：１．２ｍＷ（０．６Ｗ／ｃｍ２）
これらのエピタキシャル基板Ａ１、Ｂ１のＰＬスペクトルＰＬＷＡ１、ＰＬＷＢ１のバンド端発光強度に対するイエローバンド発光の強度比は、
イエローバンド発光強度／バンド端発光強度の比（ＩＹ／ＩＢ）
エピタキシャル基板Ａ１：０．０５
エピタキシャル基板Ｂ１：０．７
である。（ＩＹ／ＩＢ）は以下のように求められる。例えば、強度（ＩＢ）はバンド端発光強度のピーク値であり、強度（ＩＹ）はイエローバンドのＰＬスペクトルにおけるピーク値である。
イエローバンド発光強度／バンド端発光強度の比（ＩＹ／ＩＢ）
エピタキシャル基板Ａ１：０．０５
エピタキシャル基板Ｂ１：０．７
である。（ＩＹ／ＩＢ）は以下のように求められる。例えば、強度（ＩＢ）はバンド端発光強度のピーク値であり、強度（ＩＹ）はイエローバンドのＰＬスペクトルにおけるピーク値である。
エピタキシャル基板Ａ１、Ｂ１の比較によれば、エピタキシャル基板Ａ１に対しエピタキシャル基板Ｂ１のイエローバンド強度が強い。これは、エピタキシャル基板Ｂ１のＧａＮドリフト層が、より多くの不純物を取り込んでいることを示している。イエローバンド発光に関連する不純物として炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）等が含まれている。これらの元素に対するＳＩＭＳ評価ではバックグランドレベルの信号が得られた。発明者の見積もりによれば、炭素（Ｃ）の濃度は１×１０１６ｃｍ−３未満であり、水素（Ｈ）の濃度は７×１０１６ｃｍ−３未満であり、また酸素（Ｏ）の濃度は２×１０１６ｃｍ−３未満である。これらを含む不純物はそれ自身或いは結晶中のＧａ空孔やＮ空孔と複合欠陥を形成し、イエローバンド発光に関連する深い準位を形成する可能性を示唆する報告がある。発光性の深い準位の濃度は１×１０１６ｃｍ−３未満であると見積もられる。これら深い準位は電子トラップとして働き、電子デバイスの順方向特性においては多数キャリアの散乱中心として、オン抵抗を増大させる可能性がある。また、逆バイアス時において空乏層中のキャリアの発生源となり、リーク電流を増大させる可能性がある。
エピタキシャル基板Ａ１、Ｂ１を用いてショットキバリアダイオードを作製した。エピタキシャル基板Ａ１、Ｂ１に同じ工程で電極を形成した。エピタキシャル膜上にショットキ電極（例えばＡｕ電極）を形成すると共に、ＧａＮウエハの裏面にオーミック電極（例えばＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ）を形成した。これらのショットキバリアダイオードＤＡ１、ＤＢ１の電流−電圧特性を測定した。図７は、ショットキバリアダイオードの順方向の電流−電圧特性を示す図面である。順方向の電流−電圧特性を用いて、ダイオードのオン抵抗を見積もった。図８は、ショットキバリアダイオードの逆方向の電流−電圧特性を示す図面である。逆方向の電流−電圧特性を用いて、ダイオードの逆方向耐圧を見積もった。
ダイオード名、 逆方向耐圧 順方向特性オン抵抗
ダイオードＤＡ１： ２００Ｖ以上、０．７７ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＢ１： １８１Ｖ 、１．４６ｍΩｃｍ２
ダイオード名、 逆方向耐圧 順方向特性オン抵抗
ダイオードＤＡ１： ２００Ｖ以上、０．７７ｍΩｃｍ２
ダイオードＤＢ１： １８１Ｖ 、１．４６ｍΩｃｍ２
以上の説明から、本実施の形態によれば、ドリフト層のためのエピタキシャル膜を成長してエピタキシャル基板を形成する。エピタキシャル基板上に電極を形成する前に、エピタキシャル基板のＰＬスペクトルを測定し、このＰＬスペクトルからイエローバンド発光強度に対するバンド端発光強度比を求める。その強度比が基準値に比べて小さいとき、エピタキシャル基板にショットキ電極を形成して作製される電子デバイス（ショットキ接合を有する半導体素子）は、優れた電気特性を示す。本実施例は、ショットキバリアダイオードの他に、例えばショットキゲートトランジスタ等のショットキ接合を有する半導体素子にも適用される。
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本実施の形態では、例えば、ショットキバリアダイオードといった縦型電子デバイスを説明したけれども、本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。また、本実施の形態では、ＧａＮドリフト層について例示的に説明しているけれども、窒化物系半導体電界トランジスタの活性層の品質評価に適用することもできる。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
本実施の形態は、ショットキ接合を有するIII族窒化物半導体素子であって、導電性を有するIII族窒化物支持基体と、前記III族窒化物支持基体の主面上に設けられており、イエローバンド波長帯のフォトルミネッセンススペクトル強度IＹとバンド端波長におけるスペクトル強度IＢＥとの強度比（IＹ／IＢＥ）が０．０５以下である窒化ガリウム領域と、前記窒化ガリウム領域にショットキ接合を成すショットキ電極とを備える。また、本実施の形態は、ショットキ接合を有するIII族窒化物半導体素子であって、導電性を有するIII族窒化物支持基体と、前記III族窒化物支持基体の主面上に設けられており、イエローバンド波長帯に対応するエネルギレベルを有する深い準位を含む窒化ガリウム領域と、前記窒化ガリウム領域にショットキ接合を成すショットキ電極とを備え、前記窒化ガリウム領域の前記深い準位の濃度は、前記イエローバンド波長帯における前記深い準位からのフォトルミネッセンススペクトル強度IＹと前記窒化ガリウム領域バンド端波長におけるスペクトル強度IＢＥとの強度比（IＹ／IＢＥ）が０．０５となる値以下である。本実施の形態では、前記深い準位は、炭素、水素及び酸素の少なくともいずれかの不純物に関連する準位を含む。本実施の形態では、前記III族窒化物支持基体は、導電性を有する窒化ガリウムからなる。本実施の形態では、前記窒化ガリウム領域の成長温度は、摂氏１０５０度以上であり、摂氏１２００度以下であり、前記窒化ガリウム領域の成長におけるＶ族原料とIII族原料の供給モル比（Ｖ／III）が５００以上である。さらに、本実施の形態は、窒化ガリウムエピタキシャル基板であって、導電性を有するIII族窒化物支持基体と、前記III族窒化物支持基体の主面上に設けられておりイエローバンド波長帯のフォトルミネッセンススペクトルとバンド端波長におけるスペクトル強度との強度比が０．０５以下である特徴を有する窒化ガリウム領域とを備える。本実施の形態では、前記III族窒化物支持基体は、導電性を有する窒化ガリウムからなる。本実施の形態では、前記窒化ガリウム領域の成長温度は、摂氏１０５０度以上であり、摂氏１２００度以下であり、前記窒化ガリウム領域の成長におけるＶ族原料とIII族原料の供給モル比（Ｖ／III）が５００以上である。
本実施の形態は、ショットキ接合を有するIII族窒化物半導体素子であって、導電性を有するIII族窒化物支持基体と、前記III族窒化物支持基体の主面上に設けられており、イエローバンド波長帯のフォトルミネッセンススペクトル強度IＹとバンド端波長におけるスペクトル強度IＢＥとの強度比（IＹ／IＢＥ）が０．０５以下である窒化ガリウム領域と、前記窒化ガリウム領域にショットキ接合を成すショットキ電極とを備える。また、本実施の形態は、ショットキ接合を有するIII族窒化物半導体素子であって、導電性を有するIII族窒化物支持基体と、前記III族窒化物支持基体の主面上に設けられており、イエローバンド波長帯に対応するエネルギレベルを有する深い準位を含む窒化ガリウム領域と、前記窒化ガリウム領域にショットキ接合を成すショットキ電極とを備え、前記窒化ガリウム領域の前記深い準位の濃度は、前記イエローバンド波長帯における前記深い準位からのフォトルミネッセンススペクトル強度IＹと前記窒化ガリウム領域バンド端波長におけるスペクトル強度IＢＥとの強度比（IＹ／IＢＥ）が０．０５となる値以下である。本実施の形態では、前記深い準位は、炭素、水素及び酸素の少なくともいずれかの不純物に関連する準位を含む。本実施の形態では、前記III族窒化物支持基体は、導電性を有する窒化ガリウムからなる。本実施の形態では、前記窒化ガリウム領域の成長温度は、摂氏１０５０度以上であり、摂氏１２００度以下であり、前記窒化ガリウム領域の成長におけるＶ族原料とIII族原料の供給モル比（Ｖ／III）が５００以上である。さらに、本実施の形態は、窒化ガリウムエピタキシャル基板であって、導電性を有するIII族窒化物支持基体と、前記III族窒化物支持基体の主面上に設けられておりイエローバンド波長帯のフォトルミネッセンススペクトルとバンド端波長におけるスペクトル強度との強度比が０．０５以下である特徴を有する窒化ガリウム領域とを備える。本実施の形態では、前記III族窒化物支持基体は、導電性を有する窒化ガリウムからなる。本実施の形態では、前記窒化ガリウム領域の成長温度は、摂氏１０５０度以上であり、摂氏１２００度以下であり、前記窒化ガリウム領域の成長におけるＶ族原料とIII族原料の供給モル比（Ｖ／III）が５００以上である。
エピタキシャル膜がパワーデバイスに大きな影響を与える。これまで、パワーデバイスのためのエピタキシャル膜の品質を示す指標が求められていた。本実施の形態によれば、パワーデバイスのためのエピタキシャル膜のＰＬスペクトルに現れる特徴がショットキ特性に関連していることを示した。
Ｅ１…選別済みエピタキシャル基板、１１…基板、１３…窒化ガリウム系半導体層、１５、１７…電子デバイスのための電極、１９…縦型電子デバイス
Claims (8)
- ショットキ接合を有するIII族窒化物半導体素子であって、
導電性を有するIII族窒化物支持基体と、
前記III族窒化物支持基体の主面上に設けられており、イエローバンド波長帯のフォトルミネッセンススペクトル強度IＹとバンド端波長におけるスペクトル強度IＢＥとの強度比（IＹ／IＢＥ）が０．０５以下である窒化ガリウム領域と、
前記窒化ガリウム領域にショットキ接合を成すショットキ電極と、
前記III族窒化物支持基体の裏面上に設けられた電極と、
を備え、
前記III族窒化物支持基体の主面はｃ面を備え、
前記窒化ガリウム領域は、当該III族窒化物半導体素子のドリフト層であり、
前記ドリフト層は有機金属気相成長法で形成されており、
前記ドリフト層の厚さは１マイクロメートル以上であり、前記ドリフト層のドーパント濃度は１×１０１５ｃｍ−３以上１×１０ １６ ｃｍ −３ 以下であることを特徴とするIII族窒化物半導体素子。 - ショットキ接合を有するIII族窒化物半導体素子であって、
導電性を有するIII族窒化物支持基体と、
前記III族窒化物支持基体の主面上に設けられており、イエローバンド波長帯に対応するエネルギレベルを有する深い準位を含む窒化ガリウム領域と、
前記窒化ガリウム領域にショットキ接合を成すショットキ電極と、
前記III族窒化物支持基体の裏面上に設けられた電極と、
を備え、
前記窒化ガリウム領域の前記深い準位の濃度は、前記イエローバンド波長帯における前記深い準位からのフォトルミネッセンススペクトル強度IＹと前記窒化ガリウム領域のバンド端波長におけるスペクトル強度IＢＥとの強度比（IＹ／IＢＥ）が０．０５となる値以下であり、
前記III族窒化物支持基体の主面はｃ面を備え、
前記窒化ガリウム領域は、当該III族窒化物半導体素子のドリフト層であり、
前記ドリフト層は有機金属気相成長法で形成されており、
前記ドリフト層の厚さは１マイクロメートル以上であり、前記ドリフト層のドーパント濃度は１×１０１５ｃｍ−３以上１×１０ １６ ｃｍ −３ 以下であることを特徴とするIII族窒化物半導体素子。 - 前記深い準位は、炭素、水素及び酸素の少なくともいずれかの不純物に関連する準位を含む、ことを特徴とする請求項２に記載されたIII族窒化物半導体素子。
- 前記III族窒化物支持基体は、導電性を有する窒化ガリウムからなる、ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体素子。
- 前記窒化ガリウム領域の成長温度は、摂氏１０５０度以上であり、摂氏１２００度以下であり、
前記窒化ガリウム領域の成長におけるＶ族原料とIII族原料の供給モル比（Ｖ／III）が５００以上である、ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体素子。 - ショットキ接合を有するIII族窒化物半導体素子のための窒化ガリウムエピタキシャル基板であって、
導電性を有するIII族窒化物支持基体と、
前記III族窒化物支持基体の主面上に設けられておりイエローバンド波長帯のフォトルミネッセンススペクトルとバンド端波長におけるスペクトル強度との強度比が０．０５以下である特徴を有する窒化ガリウム領域と、
を備え、
前記III族窒化物支持基体の主面はｃ面を備え、
前記窒化ガリウム領域は、当該III族窒化物半導体素子のドリフト層であり、
前記ドリフト層は有機金属気相成長法で形成されており、
前記ドリフト層の厚さは１マイクロメートル以上であり、前記ドリフト層のドーパント濃度は１×１０１５ｃｍ−３以上１×１０ １６ ｃｍ −３ 以下である、ことを特徴とする窒化ガリウムエピタキシャル基板。 - 前記III族窒化物支持基体は、導電性を有する窒化ガリウムからなる、ことを特徴とする請求項６に記載された窒化ガリウムエピタキシャル基板。
- 前記窒化ガリウム領域の成長温度は、摂氏１０５０度以上であり、摂氏１２００度以下であり、
前記窒化ガリウム領域の成長におけるＶ族原料とIII族原料の供給モル比（Ｖ／III）が５００以上である、ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載された窒化ガリウムエピタキシャル基板。
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