JPH11317543A

JPH11317543A - 半導体素子

Info

Publication number: JPH11317543A
Application number: JP11002836A
Authority: JP
Inventors: Naoki Shibata; 直樹柴田
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1999-01-08
Filing date: 1999-01-08
Publication date: 1999-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】シリコン基板以外のＧａＮ系の半導体層を成
長させるのに適した新規な基板を見いだす。【解決手段】基板の半導体層に接する面が下記要件の
少なくとも２つを満足する。ＧａＮ系の半導体と基板との密着性が良好なことＧａＮ系の半導体の熱膨張係数と基板の熱膨張係数
とが近いこと基板の弾性率が低いこと基板の結晶構造がＧａＮ系の半導体と同じであるこ
と｜基板の格子定数−ＧａＮ系の半導体の格子定数｜
／ＧａＮ系の半導体の格子定数 ≦ ０．０５であるこ
と

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ＧａＮ系の半導体
層を含む半導体素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＧａＮ系の半導体は例えば青色発光素子
として利用できることが知られている。かかる発光素子
では、基板には一般的にサファイアが用いられ、例えば
ＡｌＮ製の層を介してＧａＮ系の半導体層が積層されて
発光素子構造が形成される。ここにＡｌＮ製の層はＧａ
Ｎ系の半導体層を成長させるときの核発生を与える役目
をしていると考えられる。

【０００３】このような素子において、サファイア基板
を他の材料に置換することが望まれている。サファイア
基板は高価であるからである。更には、サファイア基板
は絶縁体であるため同一面側に電極を形成する必要があ
り、半導体層の一部をエッチングしなければならず、そ
れに応じてボンディングの工程も２倍となる。また、同
一面側にｎ、ｐ両電極を形成するため、素子サイズの小
型化にも制限があった、加えて、チャージアップの問題
もあった。

【０００４】このようなサファイア基板の不具合を回避
するため、シリコン基板上にＧａＮ系の半導体層を成長
させる技術が検討されている。特開平８−３１０９００
号公報、特開平９−９２８８２号公報等を参照された
い。

【０００５】Ｒ．Ｂｅｒｅｓｆｏｒｄらによれば、Ｇａ
Ｎ系の半導体層をＨｆ基板の上に成長させることが提案
されている（Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒ
ｏｃ．Ｖｏｌ．３９５．ｐｐ．５５−６０参照）。この
文献では、基板がストレイン−アニール法（ｓｔｒａｉ
ｎ−ａｎｅｅｌｍｅｔｈｏｄ）により形成され、その
上にプラズマを利用した分子線エピタキシー法（ｐｌａ
ｓｍａ−ａｓｓｉｓｔｅｄｍｏｌｅｃｕｌａｒｂｅ
ａｍｅｐｉｔａｘｙｍｅｔｈｏｄ）を利用してＧａ
Ｎ系の半導体層を形成させる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者の検討によれ
ば、シリコン基板の上にＧａＮ系の半導体層を成長させ
ることは非常に困難であった。その原因の一つとして、
シリコンとＧａＮ系の半導体の熱膨張率の差がある。シ
リコンの線膨張係数が４．７ X １０^−６／Ｋであるの
に対しＧａＮの線膨張係数は５．５９ X １０^−６／Ｋ
であり、前者が後者より小さい。従って、ＧａＮ系の半
導体を成長させる際に加熱をすると、図１に示す如く、
シリコン基板１が伸長されＧａＮ系の半導体層３側が圧
縮するように素子が変形する。このとき、ＧａＮ系の半
導体層３内に引っ張り応力が生じ、その結果クラック５
の発生するおそれがある。また、クラック５が生じない
までも格子に歪みが生じる。従って、ＧａＮ系の半導体
素子がその本来の機能を発揮できなくなる。

【０００７】また、既述の文献の方法に従ってＨｆの上
にＧａＮ系の半導体層を分子線エピタキシー法で形成し
た場合、これを発光層とすることは非常に困難である。
また、当該文献には、半導体素子への応用に関する記載
はない。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者はシリ
コン基板以外のＧａＮ系の半導体層を成長させるのに適
した新規な基板を見いだすべく鋭意検討した。その結
果、基板の上にＧａＮ系の半導体をヘテロエピタキシャ
ル成長させるには、基板は下記の要件〜のうちの少
なくとも２つを満足する必要があると考るに至った。ＧａＮ系の半導体と基板との密着性が良好なことＧａＮ系の半導体の熱膨張係数と基板の熱膨張係数
とが近いこと基板の弾性率が低いこと基板の結晶構造がＧａＮ系の半導体と同じであるこ
と｜基板の格子定数−ＧａＮ系の半導体の格子定数｜
／ＧａＮ系の半導体の格子定数 ≦ ０．０５である
（即ち、基板の格子定数とＧａＮ系の半導体層の格子定
数との差が±５％以下である）こと、勿論、好ましくは上記の要件のうちの少なくとも３つ、
更に好ましくは上記要件のうち少なくとも４つ、そし
て、最も好ましくは、５つの要件の全てを満足する。

【０００９】上記において、基板は少なくともその表
面、即ちＧａＮ系の半導体層に接する面において上記の
要件を満足しておればよい。従って、基板の基体部分を
任意の材料で形成して基板の表面部分を上記の要件を満
足する材料で形成することもできる。

【００１０】また、基板は導電材料（具体的には金属材
料）で形成することが好ましい。その場合においても、
基板の基体部分を低純度若しくは不純物を含んだ材料で
形成しておき、基体の表面部分を上記の要件を満足する
高純度な材料で形成すればよい。基体の表面部分を高純
度の金属で形成する方法として、プラズマＣＶＤ、熱Ｃ
ＶＤ、光ＣＶＤ等のＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐ
ｏｕｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッタ、蒸着等の
（ＰｈｙｓｉｃａｌＶａｐｏｕｒＤｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）等が挙げられる。表面部分の厚さは基体部分の材
料の影響がＧａＮ系半導体層に及ばないように適宜設計
される。

【００１１】基板を導電性とすれば、基板に電極を接続
し、基板側よりＧａＮ系の半導体層に通電することが可
能になる。従って、ＧａＮ系の半導体層で発光素子又は
受光素子を構成するとき必要とされた当該半導体層に対
する複雑なエッチングが不要になる。図２の例で言え
ば、ｎクラッド層が基板を介して外部に電気的に接続可
能となる。一方、サファイア基板の場合は、これが絶縁
性であったため発光層及びｐクラッド層をエッチングし
てｎクラッド層を露出し、これを外部と電気的に接続さ
せる必要があった。基板から半導体層へ通電可能となっ
たので、外部電源に対するボンディングも容易になる。
更には、アースをとればチャージアップの問題も容易に
解決される。

【００１２】なお、当然のことであるが、基板の材料は
これを形成した後の半導体素子の製造過程で加えられる
温度より高い融点を持っていなければならない。従っ
て、基板の材料は１０００℃を超える融点を持つ必要が
ある。

【００１３】上記要件のＧａＮ系の半導体と基板との
密着性を良好にするには、窒化物生成自由エネルギーが
負の値である材料から基板が形成されること、若しくは
かかる材料を基板が含むことが好ましい。

【００１４】上記要件のＧａＮ系の半導体の熱膨張係
数と基板の熱膨張係数とを近くすることにより、ＧａＮ
系の半導体を成長させるときに素子が図１の様に反り返
ることを抑制できる。好ましくは、両者の熱膨張係数を
実質的に等しくする。これにより、反り返りの問題が完
全に解決される。ＧａＮの線膨張係数は５．５９ X１
０^−６／Ｋであるので、基板のそれを１０ X １０^−６
／Ｋ以下とすることが好ましい。なお、殆どの金属材料
の線膨張係数は４ X １０^−６／Ｋ以上である。

【００１５】上記要件の基板の弾性率を低くすること
により、即ち柔らかい材料で基板を形成することによ
り、基板とＧａＮ系の半導体の結晶構造や格子定数が異
なっていても、その差が基板側で吸収緩和されることと
なる。基板の弾性率は２０ X１０^１０Ｎ／ｍ^２以下とす
ることが好ましい。更に好ましくは、基板の弾性率を１
５ X １０^１０Ｎ／ｍ^２以下とする。

【００１６】上記要件の基板の結晶構造をＧａＮ系の
半導体の結晶構造と同じとすることにより、ＧａＮ系の
半導体層は基板上で容易にエピタキシャル成長できる。
ＧａＮ系の半導体層の結晶構造は六方晶（ｈｅｘａｇｏ
ｎａｌ）である。

【００１７】上記要件｜基板の格子定数−ＧａＮ系の
半導体の格子定数｜／ＧａＮ系の半導体の格子定数≦
０．０５とすることも基板とＧａＮ系の半導体との間の
格子歪みの緩和を目的とする。例えば、ＧａＮの格子定
数が３．１８オングストロームであるので、基板の格子
定数は３．０２〜３．３４オングストロームとする。更
に好ましくは、｜基板の格子定数−ＧａＮ系の半導体の
格子定数｜／ＧａＮ系の半導体の格子定数 ≦ ０．０
２とする。

【００１８】繰り返しになるが、上記各要件〜は基
板の表面、即ちＧａＮ系の半導体層に接する面が具備し
ておればよい。

【００１９】なお、ＧａＮ系の半導体とはIII属窒化物
半導体であって、一般的にはＡｌ_ＸＩｎ_ＹＧａ
_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（Ｘ＝０、Ｙ＝０、Ｘ＝Ｙ＝０を含む）で
表される。発光素子及び受光素子では、周知のように、
発光層（活性層）が異なる導電型の半導体層（クラッド
層）で挟まれる構成であり、発光層には超格子構造やダ
ブルヘテロ構造等が採用される。ＦＥＴ構造に代表され
る電子デバイスをＧａＮ系の半導体で形成することもで
きる。

【００２０】サファイア基板の場合と同様に、クラッド
層と基板との間にＡｌＮやＧａＮのようなＡｌ_ａＩｎ_ｂ
Ｇａ_{１−ａ−ｂ}Ｎ（ａ＝０、ｂ＝０、ａ＝ｂ＝０を含
む）からなるバッファ層を介在させることができる。こ
のバッファ層は低温で形成され、クラッド層を成長させ
るときの核発生を提供するものである。

【００２１】基板が金属で形成され、ＧａＮ系の半導体
層が発光素子構造若しくは受光素子構造を採る場合、こ
の基板自体が反射層の役目をする。従って、従来例の透
明なサファイア基板を用いた発光素子や受光素子で必要
とされていた別個の反射層の形成が不要となる。また、
ＧａＡｓのように光を吸収する材料で基板を形成した場
合における当該基板の除去作業が不要になる。

【００２２】本発明者の検討によれば、上記の条件の多
く満足する基体の表面の材料として次のものがあった。
なお、融点が１０００℃以上であることは、素子を形成
する上で当然に要求される条件であり、下記に列挙の各
金属は全てこの条件を満足する。Ｃｒ：窒化物生成エネルギーが負であり、線膨張
係数が１０ X １０⁻ ^６／Ｋ以下である。Ｈｆ：線膨張係数が１０ X １０^−６／Ｋ以下であ
り、弾性率が１５ X１０^１０Ｎ／ｍ^２以下である。Ｎｂ：線膨張係数が１０ X １０^−６／Ｋ以下であ
り、弾性率が１５ X１０^１０Ｎ／ｍ^２以下である。Ｒｅ：線膨張係数が１０ X １０^−６／Ｋ以下であ
り、結晶構造が六方晶である。Ｔａ：窒化物生成エネルギーが負であり、線膨張
係数が１０ X １０⁻ ^６／Ｋ以下である。Ｔｉ：窒化物生成エネルギーが負であり、線膨張
係数が１０ X １０⁻ ^６／Ｋ以下であり、弾性率が１
５ X １０^１０Ｎ／ｍ^２以下であり、結晶構造が六方
晶である。Ｖ：窒化物生成エネルギーが負であり、線膨張
係数が１０ X １０⁻ ^６／Ｋ以下であり、弾性率が１
５ X １０^１０Ｎ／ｍ^２以下である。Ｚｒ：窒化物生成エネルギーが負であり、線膨張
係数が１０ X １０⁻ ^６／Ｋ以下であり、弾性率が１
５ X １０^１０Ｎ／ｍ^２以下であり、結晶構造が六方
晶であり、ＧａＮとの格子定数の差が２％以内であ
る。Ｙ：弾性率が１５ X １０^１０Ｎ／ｍ^２以下であ
り、結晶構造が六方晶である。

【００２３】以上の説明より、基板の表面を形成する金
属はＣｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ及
びＹから選ばれる１種又は２種以上の金属とすることが
好ましい。なかでも、３つ以上の要件を満足するものは
Ｖ、Ｔｉ及びＺｒであり、４つ以上の要件を満足するも
のはＴｉ及びＺｒであり、５つの要件を満足するものは
Ｚｒである。よって、更に好ましくは、Ｖ、Ｔｉ及びＺ
ｒから選ばれる１種又は２種以上の金属で基板表面を形
成する。更に更に好ましくは、Ｔｉ及びＺｒから選ばれ
る１種又は２種以上の金属で基板表面を形成する。最も
好ましくは、Ｚｒで基板表面を形成する。

【００２４】また、このような金属基板は、酸又はアル
カリ溶液で処理をすることにより、容易に除去すること
ができるので、ホモエピタキシャル成長用の基板作成用
としても適したものとなる。

【実施例】以下、この発明の一の実施例を説明する。こ
の実施例は発光ダイオード２０であり、その構成を図２
に示す。

【００２５】各半導体層のスペックは次の通りである。層：組成：ドーパント（膜厚）ｐクラッド層２５：ｐ−ＧａＮ:Ｍｇ（0.3μm）発光層２４：超格子構造量子井戸層：Ｉｎ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎ（3.5nm) バリア層：ＧａＮ（3.5nm）量子井戸層とバリア層の繰り返し数：1〜10 ｎクラッド層２３：ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ（4μm）基板２１：Ｚｒ（300μm）

【００２６】上記において、基板は基体部分２１１と表
面部分２１２からなる。基体部分は２１１は市販のＺｒ
のバルクからなり、表面部分２１２は基体部分２１１の
上へＣＶＤ中で変化されるのなどの反応生成物となる可
能性がある。

【００２７】ｎクラッド層２３は発光層２４側の低電子
濃度ｎ層とバッファ層２２側の高電子濃度ｎ^＋層とから
なる２層構造とすることができる。発光層２４は超格子
構造のものに限定されず、シングルへテロ型、ダブルへ
テロ型及びホモ接合型のものなどを用いることができ
る。発光層２４とｐクラッド層２５との間にマグネシウ
ム等のアクセプタをドープしたバンドギャップの広いＡ
ｌ_ＸＩｎ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（X=0,Y=0,X=Y=0を含む）
層を介在させることができる。これは発光層２４中に注
入された電子がｐクラッド層２５に拡散するのを防止す
るためである。ｐクラッド層２５を発光層２４側の低ホ
ール濃度ｐ層と電極２６側の高ホール濃度ｐ^＋層とから
なる２層構造とすることができる。

【００２８】各ＧａＮ系の半導体層は周知の有機金属化
合物気相成長法（以下、「ＭＯＣＶＤ法」という。）に
より形成される。この成長法においては、アンモニアガ
スとIII族元素のアルキル化合物ガス、例えばトリメチ
ルガリウム（ＴＭＧ)、トリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ）やトリメチルインジウム（ＴＭＩ）とを適当な温度
に加熱された基板上に供給して熱分解反応させ、もって
所望の結晶を基板の上に成長させる。

【００２９】ＺｒはＧａＮと同じ結晶構造（六方晶）を
持ちかつ格子定数もＧａＮに近い。従って、ＭＯＣＶＤ
法を実行する際の熱により、図３に示すように、基板表
面２１２とｎクラッド層２３とが相互に融合して両者の
接合部分にＺｒＮ層が形成されると予想される。

【００３０】透光性電極２６は金を含む薄膜であり、ｐ
クラッド層２５の上面の実質的な全面を覆って積層され
る。ｐ電極２８も金を含む材料で構成されており、蒸着
により透光性電極２６の上に形成される。基板はそのま
まのｎ電極として利用できる。

【００３１】また、図４に示すように、基板２１の上に
ｐクラッド層３３、発光層３４及びｎクラッド層３５を
順に成長させて発光素子３０を構成することもできる。
この素子３０の場合、抵抗値の低いｎ層が最上面となる
のでここの透光性電極（図２の符号２６参照）を省略す
ることが可能となる。

【００３２】この発明は上記発明の実施の形態及び実施
例の記載に何ら限定されるものではなく、特許請求の範
囲を逸脱しない範囲で当業者が想到し得る種々の変形態
様を包含する。

【００３３】以下、次の事項を開示する。 (2) 基板と、ＧａＮ系の半導体層と、を備えてなる半
導体素子であって、前記基板の前記ＧａＮ系の半導体層
に接する面が下記要件を具備する窒化物生成自由エネルギーが負である材料を含む、弾性率が１５ X １０^１０Ｎ／ｍ^２以下である材料
を含む、ことを特徴とする半導体素子。 (3) 基板と、ＧａＮ系の半導体層と、を備えてなる半
導体素子であって、前記基板の前記ＧａＮ系の半導体層
に接する面が下記要件を具備する窒化物生成自由エネルギーが負である材料を含む、結晶構造が六方晶である材料を含む、ことを特徴とする半導体素子。

【００３４】(4) 基板と、ＧａＮ系の半導体層と、を
備えてなる半導体素子であって、前記基板の前記ＧａＮ
系の半導体層に接する面が下記要件を具備する窒化物生成自由エネルギーが負である材料を含む、その格子定数と前記ＧａＮ系の半導体層の格子定数
との差が±５％以下である材料を含む、ことを特徴とする半導体素子。 (5) 基板と、ＧａＮ系の半導体層と、を備えてなる半
導体素子であって、前記基板の前記ＧａＮ系の半導体層
に接する面が下記要件を具備する線膨張係数が１０ X １０^−６／Ｋ以下である材料
を含む、弾性率が１５ X １０^１０Ｎ／ｍ^２以下である材料
を含む、ことを特徴とする半導体素子。

【００３５】(6) 基板と、ＧａＮ系の半導体層と、を
備えてなる半導体素子であって、前記基板の前記ＧａＮ
系の半導体層に接する面が下記要件を具備する線膨張係数が１０ X １０^−６／Ｋ以下である材料
を含む、結晶構造が六方晶である材料を含む、ことを特徴とする半導体素子。 (7) 基板と、ＧａＮ系の半導体層と、を備えてなる半
導体素子であって、前記基板の前記ＧａＮ系の半導体層
に接する面が下記要件を具備する線膨張係数が１０ X １０^−６／Ｋ以下である材料
を含む、その格子定数と前記ＧａＮ系の半導体層の格子定数
との差が±５％以下である材料を含む、ことを特徴とする半導体素子。

【００３６】(8) 基板と、ＧａＮ系の半導体層と、を
備えてなる半導体素子であって、前記基板の前記ＧａＮ
系の半導体層に接する面が下記要件を具備する弾性率が１５ X １０^１０Ｎ／ｍ^２以下である材料
を含む、結晶構造が六方晶である材料を含む、ことを特徴とする半導体素子。 (9) 基板と、ＧａＮ系の半導体層と、を備えてなる半
導体素子であって、前記基板の前記ＧａＮ系の半導体層
に接する面が下記要件を具備する弾性率が１５ X １０^１０Ｎ／ｍ^２以下である材料
を含む、その格子定数と前記ＧａＮ系の半導体層の格子定数
との差が±５％以下である材料を含む、ことを特徴とする半導体素子。

【００３７】(10) 基板と、ＧａＮ系の半導体層と、を
備えてなる半導体素子であって、前記基板の前記ＧａＮ
系の半導体層に接する面が下記要件を具備する結晶構造が六方晶である材料を含む、その格子定数と前記ＧａＮ系の半導体層の格子定数
との差が±５％以下である材料を含む、ことを特徴とする半導体素子。 (11) 前記基板の面が更に下記要件を具備する弾性率が１５ X １０^１０Ｎ／ｍ^２以下である材料
を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子。

【００３８】(12) 前記基板の面が更に下記要件を具備
する結晶構造が六方晶である材料を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子。 (13) 前記基板の面が更に下記要件を具備するその格子定数と前記ＧａＮ系の半導体層の格子定数
との差が±５％以下である材料を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子。

【００３９】(14) 前記基板の面が更に下記要件を具備
する結晶構造が六方晶である材料を含む、ことを特徴とする請求項２に記載の半導体素子。 (15) 前記基板の面が更に下記要件を具備するその格子定数と前記ＧａＮ系の半導体層の格子定数
との差が±５％以下である材料を含む、ことを特徴とする請求項２に記載の半導体素子。

【００４０】(16) 前記基板の面が更に下記要件を具備
するその格子定数と前記ＧａＮ系の半導体層の格子定数
との差が±５％以下である材料を含む、ことを特徴とする請求項３に記載の半導体素子。 (17) 前記基板の面が更に下記要件を具備する結晶構造が六方晶である材料を含む、ことを特徴とする請求項５に記載の半導体素子。

【００４１】(18) 前記基板の面が更に下記要件を具備
するその格子定数と前記ＧａＮ系の半導体層の格子定数
との差が±５％以下である材料を含む、ことを特徴とする請求項５に記載の半導体素子。 (19) 前記基板の面が更に下記要件を具備するその格子定数と前記ＧａＮ系の半導体層の格子定数
との差が±５％以下である材料を含む、ことを特徴とする請求項８に記載の半導体素子。

【００４２】(20) 前記基板の面が更に下記要件を具備
する結晶構造が六方晶である材料を含む、ことを特徴とする請求項１１に記載の半導体素子。 (21) 前記基板の面が更に下記要件を具備するその格子定数と前記ＧａＮ系の半導体層の格子定数
との差が±５％以下である材料を含む、ことを特徴とする請求項１１に記載の半導体素子。

【００４３】(22) 前記基板の面が更に下記要件を具備
するその格子定数と前記ＧａＮ系の半導体層の格子定数
との差が±５％以下である材料を含む、ことを特徴とする請求項１４に記載の半導体素子。 (23) 前記基板の面が更に下記要件を具備するその格子定数と前記ＧａＮ系の半導体層の格子定数
との差が±５％以下である材料を含む、ことを特徴とする請求項１７に記載の半導体素子。

【００４４】(24) 基板と、ＧａＮ系の半導体層と、を
備えてなる半導体素子であって、前記基板において前記
ＧａＮ系の半導体層の成膜時に生成される層に接する面
が上記要件〜の少なくとも２つを具備することを特
徴とする半導体素子。 (25) 前記基板の融点は１０００℃以上であることを特
徴とする請求項１及び(2)〜(24)のいずれかに記載の半
導体素子。

【００４５】(26) 前記基板の融点は前記ＧａＮ系の半
導体層を形成するときの温度よりも高いことを特徴とす
る請求項１及び(2)〜(24)のいずれかに記載の半導体素
子。 (27) 前記基板の材料の熱膨張係数と前記ＧａＮ系の半
導体層の材料の熱膨張係数とが実質的に等しい、ことを
特徴とする請求項１及び(2)〜(26)のいずれかに記載の
半導体素子。

【００４６】(28) 前記基板は請求項１及び(2)〜(24)
で規定される条件を満足する材料からなる前記面と、該
面の材料よりも純度の低い同一又は同種の材料からなる
基体とを備えてなることを特徴とする請求項１及び(2)
〜(27)のいずれかに記載の半導体素子。 (29) 前記基板は全体的に導電性であることを特徴とす
る請求項１及び(2)〜(28)のいずれかに記載の半導体素
子。

【００４７】(30) 基板と、ＧａＮ系の半導体層と、を
備えてなる半導体素子であって、前記基板の前記ＧａＮ
系の半導体層に接する面がＺｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎ
ｂ、Ｒｅ、Ｔａ、Ｙから選ばれる１種又は２種以上の材
料からなる、ことを特徴とする半導体素子。 (31) 基板と、ＧａＮ系の半導体層と、を備えてなる半
導体素子であって、前記基板の前記ＧａＮ系の半導体層
に接する面がＶ、Ｔｉ及びＺｒから選ばれる１種又は２
種以上の材料からなる、ことを特徴とする半導体素子。

【００４８】(32) 基板と、ＧａＮ系の半導体層と、を
備えてなる半導体素子であって、前記基板の前記ＧａＮ
系の半導体層に接する面がＴｉ及び又はＺｒからなる、
ことを特徴とする半導体素子。 (33) 基板と、ＧａＮ系の半導体層と、を備えてなる半
導体素子であって、前記基板の前記ＧａＮ系の半導体層
に接する面がＺｒからなる、ことを特徴とする半導体素
子。 (34) 前記基板は(30)〜(33)で規定される条件を満足す
る材料からなる前記面と、該面の材料よりも純度の低い
同一又は同種の材料からなる基体とを備えてなることを
特徴とする(30)〜(33)のいずれかに記載の半導体素子。

【００４９】(35) 基板と、ＧａＮ系の半導体層と、を
備えてなる半導体素子であって、前記基板において前記
ＧａＮ系の半導体層の成膜時に生成される層に接する面
がＺｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｔａ、Ｙ
から選ばれる１種又は２種以上の材料からなる、ことを
特徴とする半導体素子。 (36) 基板と、ＧａＮ系の半導体層と、を備えてなる半
導体素子であって、前記基板において前記ＧａＮ系の半
導体層の成膜時に生成される層に接する面がＶ、Ｔｉ及
びＺｒから選ばれる１種又は２種以上の材料からなる、
ことを特徴とする半導体素子。

【００５０】(37) 基板と、ＧａＮ系の半導体層と、を
備えてなる半導体素子であって、前記基板において前記
ＧａＮ系の半導体層の成膜時に生成される層に接する面
がＴｉ及び又はＺｒからなる、ことを特徴とする半導体
素子。 (38) 基板と、ＧａＮ系の半導体層と、を備えてなる半
導体素子であって、前記基板において前記ＧａＮ系の半
導体層の成膜時に生成される層に接する面がＺｒからな
る、ことを特徴とする半導体素子。 (39) 前記基板は(35)〜(38)で規定される条件を満足す
る材料からなる前記面と、該面の材料よりも純度の低い
同一又は同種の材料からなる基体とを備えてなることを
特徴とする(35)〜(38)のいずれかに記載の半導体素子。

【００５１】(40) 前記半導体素子は発光素子、受光素
子若しくは電子デバイスであることを特徴とする請求項
１及び前記全ての項のいずれかに記載の半導体素子。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はシリコン製の基板とＧａＮ系の半導体層
との熱膨張率の差に起因する素子の反りを説明する図で
ある。

【図２】図２はこの発明の実施例の発光ダイオードを示
す図である。

【図３】図３は図２における基板及びｎクラッド層との
拡大図であり、基板−ＧａＮ間の反応を示す。

【図４】図４はこの発明の他の実施例の発光ダイオード
を示す図である。

【符号の説明】

１、２１基板３、２３、２４、２５、３３、３４、３５ＧａＮ系の
半導体層２０、３０半導体発光素子２１１基板の基体部分２１２基板の表面部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、ＧａＮ系の半導体層と、を備えてなる半導体素子であっ
て、前記基板の前記ＧａＮ系の半導体層に接する面が下記要
件を具備する窒化物生成自由エネルギーが負である材料を含む、線膨張係数が１０ X １０^−６／Ｋ以下である材料
を含む、ことを特徴とする半導体素子。