JP2002009341A - Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子 - Google Patents
Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子Info
- Publication number
- JP2002009341A JP2002009341A JP2000191780A JP2000191780A JP2002009341A JP 2002009341 A JP2002009341 A JP 2002009341A JP 2000191780 A JP2000191780 A JP 2000191780A JP 2000191780 A JP2000191780 A JP 2000191780A JP 2002009341 A JP2002009341 A JP 2002009341A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- compound semiconductor
- iii nitride
- layer
- group iii
- underlayer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 新規な構成の下地層を有するIII族窒化物系
化合物半導体素子を提供する。 【解決手段】 基板１１の上には六角錐台形の凸部を有
するＭｇが１０２０／ｃｍ３以上ドープされたＧａＮか
らなる下地層１５が形成され、この下地層の上に素子機
能を有するIII族窒化物系化合物半導体層が順次積層さ
れている。このように構成されたＩＩＩ族窒化物系化合
物半導体素子によれば、その表面が六角錐台の凸部を有
する形状とされることにより、ＩＩＩ族窒化物系化合物
半導体層と下地層を含めた基板との間の歪みが緩和され
る。その結果、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層へクラ
ックが入ることを未然に防止できる。
化合物半導体素子を提供する。 【解決手段】 基板１１の上には六角錐台形の凸部を有
するＭｇが１０２０／ｃｍ３以上ドープされたＧａＮか
らなる下地層１５が形成され、この下地層の上に素子機
能を有するIII族窒化物系化合物半導体層が順次積層さ
れている。このように構成されたＩＩＩ族窒化物系化合
物半導体素子によれば、その表面が六角錐台の凸部を有
する形状とされることにより、ＩＩＩ族窒化物系化合物
半導体層と下地層を含めた基板との間の歪みが緩和され
る。その結果、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層へクラ
ックが入ることを未然に防止できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はIII族窒化物系化合物半
導体素子に関する。
導体素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】III族窒化物系化合物半導体素子は発光
ダイオード等の発光素子に用いられる。かかる発光素子
では、例えばサファイア製の基板表面に素子機能を有す
るIII族窒化物系化合物半導体層をエピタキシャル成長
させた構成である。
ダイオード等の発光素子に用いられる。かかる発光素子
では、例えばサファイア製の基板表面に素子機能を有す
るIII族窒化物系化合物半導体層をエピタキシャル成長
させた構成である。
【０００３】しかしながら、サファイア基板とIII族窒
化物系化合物半導体層では熱膨張係数や格子定数が異な
るので、サファイア基板とIII族窒化物系化合物半導体
層との間に歪みが生じる。この歪みの為に生ずる現象と
して、サファイア基板とIII族窒化物系化合物半導体層
の積層体にそりが発生する。このそりがあまりにも大き
くなると、半導体の結晶性が損なわれたり半導体層にク
ラックが入るおそれのあることはもとより、素子作製時
のアライメント調整にも不具合が生じる。そのため、従
来ではいわゆる低温堆積層を基板とIII族窒化物系化合
物半導体層との間に形成して上記の歪みを緩和してい
た。
化物系化合物半導体層では熱膨張係数や格子定数が異な
るので、サファイア基板とIII族窒化物系化合物半導体
層との間に歪みが生じる。この歪みの為に生ずる現象と
して、サファイア基板とIII族窒化物系化合物半導体層
の積層体にそりが発生する。このそりがあまりにも大き
くなると、半導体の結晶性が損なわれたり半導体層にク
ラックが入るおそれのあることはもとより、素子作製時
のアライメント調整にも不具合が生じる。そのため、従
来ではいわゆる低温堆積層を基板とIII族窒化物系化合
物半導体層との間に形成して上記の歪みを緩和してい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般的な有機金属気相
成長法（以下、「ＭＯＣＶＤ」法という）を採用して素
子を形成するときのIII族窒化物系化合物半導体層の成
長温度は１０００℃以上である。一方、低温堆積層の成
長温度は４００〜５００℃程度であるため、１０００℃
程度で行われる基板クリーニングからIII族窒化物系化
合物半導体層までの温度履歴をみると、高温（１０００
℃）→低温（４００〜５００℃）→高温（１０００℃）
となり、温度調整が困難なばかりでなく、熱効率も悪
い。そこで、堆積層を高温で形成することが考えられる
が、基板上に直接１０００℃前後の高温でIII族窒化物
系化合物半導体（例えば低温堆積層と同じＡｌＮ層）を
成長させると、そりの問題が再び浮上する。
成長法（以下、「ＭＯＣＶＤ」法という）を採用して素
子を形成するときのIII族窒化物系化合物半導体層の成
長温度は１０００℃以上である。一方、低温堆積層の成
長温度は４００〜５００℃程度であるため、１０００℃
程度で行われる基板クリーニングからIII族窒化物系化
合物半導体層までの温度履歴をみると、高温（１０００
℃）→低温（４００〜５００℃）→高温（１０００℃）
となり、温度調整が困難なばかりでなく、熱効率も悪
い。そこで、堆積層を高温で形成することが考えられる
が、基板上に直接１０００℃前後の高温でIII族窒化物
系化合物半導体（例えば低温堆積層と同じＡｌＮ層）を
成長させると、そりの問題が再び浮上する。
【０００５】本発明者らは、上記そりの問題を解決すべ
く検討を重ねてきた結果、特願平2000-41222号（出願人
整理番号：990438、代理人整理番号：P0149-01）におい
て下記構成の発明を提案している。即ち素子機能を有す
るIII族窒化物系化合物半導体層をその表面上に形成可
能な下地層を有し、該下地層の表面には傾斜が形成され
ており、前記下地層の表面において該傾斜面の占める面
積割合が、平面投影面上で、５〜１００％である、こと
を特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子。
く検討を重ねてきた結果、特願平2000-41222号（出願人
整理番号：990438、代理人整理番号：P0149-01）におい
て下記構成の発明を提案している。即ち素子機能を有す
るIII族窒化物系化合物半導体層をその表面上に形成可
能な下地層を有し、該下地層の表面には傾斜が形成され
ており、前記下地層の表面において該傾斜面の占める面
積割合が、平面投影面上で、５〜１００％である、こと
を特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子。
【０００６】また、他の見方をすれば、下地層をテクス
チャー構造とする。ここにテクスチャー構造とは、任意
の断面をみたとき下地層表面がノコギリ歯状に、即ち傾
斜面を介して谷と山とが繰返している構造を指す。この
山部は、独立した多角錐形（円錐形も含む）の場合と山
脈状に連なっている場合の両方を含む。また、上記発明
において、断面台形状とは山部頂上における平坦領域が
多くなったものを指し、更に平坦領域が多くなったもの
をピット状と呼ぶ。上記発明では斜面領域の占める割合
が平面投影面上で７０〜１００％をテクスチャー構造、
３０〜７０％を断面台形状、５〜３０％をピット状と呼
ぶ。
チャー構造とする。ここにテクスチャー構造とは、任意
の断面をみたとき下地層表面がノコギリ歯状に、即ち傾
斜面を介して谷と山とが繰返している構造を指す。この
山部は、独立した多角錐形（円錐形も含む）の場合と山
脈状に連なっている場合の両方を含む。また、上記発明
において、断面台形状とは山部頂上における平坦領域が
多くなったものを指し、更に平坦領域が多くなったもの
をピット状と呼ぶ。上記発明では斜面領域の占める割合
が平面投影面上で７０〜１００％をテクスチャー構造、
３０〜７０％を断面台形状、５〜３０％をピット状と呼
ぶ。
【０００７】このような下地層を用いることによりIII
族窒化物系化合物半導体層と下地層を含めた基板との間
の歪みが緩和される。これは、ヘテロ界面に傾斜面が存
在することによりヘテロ界面にかかる応力が当該傾斜面
と平行に加わることとなって分散され、もって応力が緩
和されることによると考えられる。このようにして歪み
が緩和されると、そりの問題が低減される。その結果、
III族窒化物系化合物半導体層へクラックが入ることを
未然に防止できることはもとよりその結晶性が向上し、
さらには素子作製時のアライメントも取り易くなる。
族窒化物系化合物半導体層と下地層を含めた基板との間
の歪みが緩和される。これは、ヘテロ界面に傾斜面が存
在することによりヘテロ界面にかかる応力が当該傾斜面
と平行に加わることとなって分散され、もって応力が緩
和されることによると考えられる。このようにして歪み
が緩和されると、そりの問題が低減される。その結果、
III族窒化物系化合物半導体層へクラックが入ることを
未然に防止できることはもとよりその結晶性が向上し、
さらには素子作製時のアライメントも取り易くなる。
【０００８】本願発明者らは上記表面構造を有する下地
層についてさらに検討を重ねてきたところ、下記の課題
を見出すに至った。上記提案の発明の実施例では、下地
層の材料として専らＡｌＮを選択して検討をしている。
ＡｌＮを用いてテクスチャー構造等を有する下地層をＭ
ＯＣＶＤ法で形成しようとすると、反応容器内の圧力を
III族窒化物系化合物半導体層成長時よりも低くする必
要があった。具体的には、下地層の成長時には反応容器
内の圧力を５０〜３００Ｐａとすることが好ましく、他
方下地層の上に形成されるIII族窒化物系化合物半導体
層（通常ｎ型ＧａＮからなるｎコンタクト層）を成長さ
せるときの反応容器内の圧力は１気圧であった。このよ
うに成膜プロセス中に圧力変動があると、圧力変動前後
の界面が荒れ易く、当該界面をきれいにするには厳しい
条件制御が要求されることとなる。また、成膜装置にも
圧力変動を可能にするための機構が要求され、その結果
装置が大型化・高額化する。これは素子の製造コストを
引き上げる原因となる。
層についてさらに検討を重ねてきたところ、下記の課題
を見出すに至った。上記提案の発明の実施例では、下地
層の材料として専らＡｌＮを選択して検討をしている。
ＡｌＮを用いてテクスチャー構造等を有する下地層をＭ
ＯＣＶＤ法で形成しようとすると、反応容器内の圧力を
III族窒化物系化合物半導体層成長時よりも低くする必
要があった。具体的には、下地層の成長時には反応容器
内の圧力を５０〜３００Ｐａとすることが好ましく、他
方下地層の上に形成されるIII族窒化物系化合物半導体
層（通常ｎ型ＧａＮからなるｎコンタクト層）を成長さ
せるときの反応容器内の圧力は１気圧であった。このよ
うに成膜プロセス中に圧力変動があると、圧力変動前後
の界面が荒れ易く、当該界面をきれいにするには厳しい
条件制御が要求されることとなる。また、成膜装置にも
圧力変動を可能にするための機構が要求され、その結果
装置が大型化・高額化する。これは素子の製造コストを
引き上げる原因となる。
【０００９】この発明はかかる課題を解決し、素子機能
を有するIII族窒化物系化合物半導体層と実質的に同一
の製造条件（圧力条件）で下地層を断面台形状、より具
体的には六角錐台形状の凸部を有する下地層を形成でき
るようにすることを一つの目的とする。この発明は新規
な構成を有する、特に新規構成の下地層を有するIII族
窒化物系化合物半導体素子を提供することを他の目的と
する。
を有するIII族窒化物系化合物半導体層と実質的に同一
の製造条件（圧力条件）で下地層を断面台形状、より具
体的には六角錐台形状の凸部を有する下地層を形成でき
るようにすることを一つの目的とする。この発明は新規
な構成を有する、特に新規構成の下地層を有するIII族
窒化物系化合物半導体素子を提供することを他の目的と
する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明は上記目的の少
なくとも１つを達成すべくなされたものであり、その構
成は次の通りである。基板と、該基板の上に形成され、
表面に六角錐台形の凸部を有する下地層と、該下地層の
上に形成され、素子機能を有するIII族窒化物系化合物
半導体層と、を備えてなるIII族窒化物系化合物半導体
素子。
なくとも１つを達成すべくなされたものであり、その構
成は次の通りである。基板と、該基板の上に形成され、
表面に六角錐台形の凸部を有する下地層と、該下地層の
上に形成され、素子機能を有するIII族窒化物系化合物
半導体層と、を備えてなるIII族窒化物系化合物半導体
素子。
【００１１】このように構成されたIII族窒化物系化合
物半導体素子によれば、その表面が六角錐台の凸部を有
する形状とされることにより、III族窒化物系化合物半
導体層と下地層を含めた基板との間の歪みが緩和され
る。これは、III族窒化物系化合物半導体層−下地層間
のヘテロ界面に傾斜面（六角錐台の斜面が該当）が存在
することにより当該ヘテロ界面にかかる応力が当該傾斜
面と平行に加わることとなって分散され、もって応力が
緩和されることによると考えられる。このようにして歪
みが緩和されると、そりの問題が低減される。その結
果、III族窒化物系化合物半導体層へクラックが入るこ
とを未然に防止できることはもとよりその結晶性が向上
し、さらには素子作製時のアライメントも取り易くな
る。
物半導体素子によれば、その表面が六角錐台の凸部を有
する形状とされることにより、III族窒化物系化合物半
導体層と下地層を含めた基板との間の歪みが緩和され
る。これは、III族窒化物系化合物半導体層−下地層間
のヘテロ界面に傾斜面（六角錐台の斜面が該当）が存在
することにより当該ヘテロ界面にかかる応力が当該傾斜
面と平行に加わることとなって分散され、もって応力が
緩和されることによると考えられる。このようにして歪
みが緩和されると、そりの問題が低減される。その結
果、III族窒化物系化合物半導体層へクラックが入るこ
とを未然に防止できることはもとよりその結晶性が向上
し、さらには素子作製時のアライメントも取り易くな
る。
【００１２】
【発明の実施の態様】以下、この発明の各要素について
詳細に説明する。 基板 基板はその上に下地層を形成できるものであれば特に限
定されないが、III族窒化物系化合物半導体で形成され
た下地層を用いる場合基板はサファイア、ＳｉＣ（炭化
シリコン）及びＧａＮ（窒化ガリウム）等の六方晶材
料、Ｓｉ（シリコン）やＧａＰ（リン化ガリウム）、Ｇ
ａＡｓ（砒化ガリウム）などの立方晶材料を用いること
が出来る。
詳細に説明する。 基板 基板はその上に下地層を形成できるものであれば特に限
定されないが、III族窒化物系化合物半導体で形成され
た下地層を用いる場合基板はサファイア、ＳｉＣ（炭化
シリコン）及びＧａＮ（窒化ガリウム）等の六方晶材
料、Ｓｉ（シリコン）やＧａＰ（リン化ガリウム）、Ｇ
ａＡｓ（砒化ガリウム）などの立方晶材料を用いること
が出来る。
【００１３】III族窒化物系化合物半導体層 III族窒化物系化合物半導体は、一般式としてＡｌＸＧ
ａＹＩｎ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦
Ｘ＋Ｙ≦１）で表され、ＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＮのい
わゆる２元系、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ＡｌｘＩｎ１−ｘ
Ｎ及びＧａｘＩｎ１−ｘＮ（以上において０＜ｘ＜１）
のいわゆる３元系及びＡｌＸＧａＹＩｎ １−Ｘ−ＹＮ
（０＜Ｘ＜１、０＜Ｙ＜１）の４元系を包含する。III
族元素の一部をボロン（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置
換しても良く、また、窒素（Ｎ）の一部もリン（Ｐ）、
ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）
等で置換できる。発光素子や受光素子の素子機能部分は
上記２元系若しくは３元系のIII族窒化物系化合物半導
体より構成することが好ましい。III族窒化物系化合物
半導体は任意のドーパントを含むものであっても良い。
ｎ型不純物として、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を用
いることができる。ｐ型不純物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂ
ｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等を用いることができる。なお、
ｐ型不純物をドープした後にIII族窒化物系化合物半導
体をさらに低抵抗化するために電子線照射、プラズマ照
射若しくは炉による加熱することも可能である。III族
窒化物系化合物半導体は、有機金属気相成長法（ＭＯＣ
ＶＤ法）のほか、周知の分子線結晶成長法（ＭＢＥ
法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ
法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等によっ
ても形成することができる。
ａＹＩｎ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦
Ｘ＋Ｙ≦１）で表され、ＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＮのい
わゆる２元系、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ＡｌｘＩｎ１−ｘ
Ｎ及びＧａｘＩｎ１−ｘＮ（以上において０＜ｘ＜１）
のいわゆる３元系及びＡｌＸＧａＹＩｎ １−Ｘ−ＹＮ
（０＜Ｘ＜１、０＜Ｙ＜１）の４元系を包含する。III
族元素の一部をボロン（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置
換しても良く、また、窒素（Ｎ）の一部もリン（Ｐ）、
ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）
等で置換できる。発光素子や受光素子の素子機能部分は
上記２元系若しくは３元系のIII族窒化物系化合物半導
体より構成することが好ましい。III族窒化物系化合物
半導体は任意のドーパントを含むものであっても良い。
ｎ型不純物として、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を用
いることができる。ｐ型不純物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂ
ｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等を用いることができる。なお、
ｐ型不純物をドープした後にIII族窒化物系化合物半導
体をさらに低抵抗化するために電子線照射、プラズマ照
射若しくは炉による加熱することも可能である。III族
窒化物系化合物半導体は、有機金属気相成長法（ＭＯＣ
ＶＤ法）のほか、周知の分子線結晶成長法（ＭＢＥ
法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ
法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等によっ
ても形成することができる。
【００１４】素子には、発光ダイオード、受光ダイオー
ド、レーザダイオード、太陽電池等の光素子の他、整流
器、サイリスタ及びトランジスタ等のバイポーラ素子、
ＦＥＴ等のユニポーラ素子並びにマイクロウェーブ素子
などの電子デバイスを挙げられる。また、これらの素子
の中間体としての積層体にも本発明は適用されるもので
ある。なお、発光素子の構成としては、ＭＩＳ接合、Ｐ
ＩＮ接合やｐｎ接合を有したものや、ホモ構造、ヘテロ
構造若しくはダブルへテロ構造のものを用いることがで
きる。発光層として量子井戸構造（単一量子井戸構造若
しくは多重量子井戸構造）を採用することもできる。
ド、レーザダイオード、太陽電池等の光素子の他、整流
器、サイリスタ及びトランジスタ等のバイポーラ素子、
ＦＥＴ等のユニポーラ素子並びにマイクロウェーブ素子
などの電子デバイスを挙げられる。また、これらの素子
の中間体としての積層体にも本発明は適用されるもので
ある。なお、発光素子の構成としては、ＭＩＳ接合、Ｐ
ＩＮ接合やｐｎ接合を有したものや、ホモ構造、ヘテロ
構造若しくはダブルへテロ構造のものを用いることがで
きる。発光層として量子井戸構造（単一量子井戸構造若
しくは多重量子井戸構造）を採用することもできる。
【００１５】上で説明したIII族窒化物系化合物半導体
により下地層も形成される。即ち、ＡｌＸＧａＹＩｎ１
ーＸーＹＮ（０＜Ｘ＜１、０＜Ｙ＜１、０＜Ｘ＋Ｙ＜
１）で表現される四元系の化合物半導体、ＡｌＸＧａ
１−ＸＮ（０＜Ｘ＜１）で表現される三元系の化合物半
導体、並びにＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＮが含まれる。
により下地層も形成される。即ち、ＡｌＸＧａＹＩｎ１
ーＸーＹＮ（０＜Ｘ＜１、０＜Ｙ＜１、０＜Ｘ＋Ｙ＜
１）で表現される四元系の化合物半導体、ＡｌＸＧａ
１−ＸＮ（０＜Ｘ＜１）で表現される三元系の化合物半
導体、並びにＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＮが含まれる。
【００１６】下地層の表面には六角錐台形状の凸部が形
成されている。凸部の形成方法は特に限定されるもので
はないが、実施例では特定の材料を特定の条件で成長さ
せる方法を採った。当該凸部をエッチングなどの方法で
形成することも可能である。
成されている。凸部の形成方法は特に限定されるもので
はないが、実施例では特定の材料を特定の条件で成長さ
せる方法を採った。当該凸部をエッチングなどの方法で
形成することも可能である。
【００１７】ＭＯＣＶＤ法により六角錐台形状の凸部を
有する下地層を形成するには、下地層の材料をＧａＮと
してそこに高濃度にマグネシウム（Ｍｇ）をドープす
る。Ｍｇのドープ量は１０２０／ｃｍ３以上とすること
が好ましい。この範囲未満であると、ＧａＮを成長させ
たときに六角錐台形状の凸部が生じないか、生じるにし
てもそのためには厳しい条件制御が要求される。更に好
ましいＭｇのドープ量は３×１０２０／ｃｍ３以上であ
り、更に更に好ましくは１×１０２１／ｃｍ ３
である。Ｍｇドーパントの原料としては、ビスシクロペ
ンタジエニルマグネシウム、ビスメチルシクロペンタジ
エニルマグネシウム、ビスエチルシクロペンタジエニル
マグネシウム、ビス−ｎ−プロピルシクロペンタジエニ
ルマグネシウム、ビス−ｉ−プロピルシクロペンタジエ
ニルマグネシウム等の一般式ＣＰ２Ｍｇ（ここで、ＣＰ
はＲＣ５Ｈ４を示す。ただし、Ｒは水素又は炭素数１以
上４以下の低級アルキル基を示す。）で表される有機金
属化合物が適当な蒸気圧を有するために好適に用いられ
る。
有する下地層を形成するには、下地層の材料をＧａＮと
してそこに高濃度にマグネシウム（Ｍｇ）をドープす
る。Ｍｇのドープ量は１０２０／ｃｍ３以上とすること
が好ましい。この範囲未満であると、ＧａＮを成長させ
たときに六角錐台形状の凸部が生じないか、生じるにし
てもそのためには厳しい条件制御が要求される。更に好
ましいＭｇのドープ量は３×１０２０／ｃｍ３以上であ
り、更に更に好ましくは１×１０２１／ｃｍ ３
である。Ｍｇドーパントの原料としては、ビスシクロペ
ンタジエニルマグネシウム、ビスメチルシクロペンタジ
エニルマグネシウム、ビスエチルシクロペンタジエニル
マグネシウム、ビス−ｎ−プロピルシクロペンタジエニ
ルマグネシウム、ビス−ｉ−プロピルシクロペンタジエ
ニルマグネシウム等の一般式ＣＰ２Ｍｇ（ここで、ＣＰ
はＲＣ５Ｈ４を示す。ただし、Ｒは水素又は炭素数１以
上４以下の低級アルキル基を示す。）で表される有機金
属化合物が適当な蒸気圧を有するために好適に用いられ
る。
【００１８】下地層の材料であるＧａＮのIII族元素
（Ｇａ）の一部をアルミニウム（Ａｌ）、インジウム
（Ｉｎ）、ボロン（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置換し
ても良く、また、窒素（Ｎ）の一部もリン（Ｐ）、ヒ素
（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で
置換できる。ただし、六角錐台形の凸部の形成を阻害し
ない置換量範囲内においてである。Ｍｇにより形成され
るホール濃度を超えるｎ型ドーパントを加えることによ
り、下地層をｎ型にすることができる。シリコン（１１
１）基板などの導電性基板を用いるときには下地層にも
導電性を帯びさせることが好ましい。
（Ｇａ）の一部をアルミニウム（Ａｌ）、インジウム
（Ｉｎ）、ボロン（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置換し
ても良く、また、窒素（Ｎ）の一部もリン（Ｐ）、ヒ素
（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で
置換できる。ただし、六角錐台形の凸部の形成を阻害し
ない置換量範囲内においてである。Ｍｇにより形成され
るホール濃度を超えるｎ型ドーパントを加えることによ
り、下地層をｎ型にすることができる。シリコン（１１
１）基板などの導電性基板を用いるときには下地層にも
導電性を帯びさせることが好ましい。
【００１９】下地層の成長温度は特に限定されないが、
III族窒化物系化合物半導体層の成長温度と実質同一と
することが製造条件管理を容易にする見地から好まし
い。下地層を成長させるときの容器内圧力は素子機能を
有するIII族窒化物系化合物半導体層と実質同一であ
る。発光素子を例にとれば下地層の上にＧａＮからなる
ｎ型コンタクト層が形成されることとなるが、実施例に
おいては下地層とｎ型コンタクト層とが同一のＧａＮ材
料製となるので、下地層形成時の容器内圧力はｎ型コン
タクト層形成時においてもそのまま維持される。この場
合、基板温度も同様に維持される。六角錐台形状の凸部
を有する下地層の上にIII族窒化物系化合物半導体層を
成長させた場合、III族窒化物系化合物半導体には横方
向の成長速度が充分確保されているので（特開平１０−
３１２９７１号公報参照）、III族窒化物系化合物半導
体層（好ましくは、下地層上の第１層目の層）に１〜２
μｍの厚さがあれば、その表面はフラットになる。
III族窒化物系化合物半導体層の成長温度と実質同一と
することが製造条件管理を容易にする見地から好まし
い。下地層を成長させるときの容器内圧力は素子機能を
有するIII族窒化物系化合物半導体層と実質同一であ
る。発光素子を例にとれば下地層の上にＧａＮからなる
ｎ型コンタクト層が形成されることとなるが、実施例に
おいては下地層とｎ型コンタクト層とが同一のＧａＮ材
料製となるので、下地層形成時の容器内圧力はｎ型コン
タクト層形成時においてもそのまま維持される。この場
合、基板温度も同様に維持される。六角錐台形状の凸部
を有する下地層の上にIII族窒化物系化合物半導体層を
成長させた場合、III族窒化物系化合物半導体には横方
向の成長速度が充分確保されているので（特開平１０−
３１２９７１号公報参照）、III族窒化物系化合物半導
体層（好ましくは、下地層上の第１層目の層）に１〜２
μｍの厚さがあれば、その表面はフラットになる。
【００２０】基板と下地層との間に堆積層を形成するこ
とが好ましい。下地層がIII族窒化物系化合物半導体か
らなる場合、堆積層も同じくIII族窒化物系化合物半導
体で形成するか或いは金属窒化物系化合物半導体で形成
することが好ましい。堆積層はIII族窒化物系化合物半
導体のなかでもＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）から
なるものとすることが好ましく、更に好ましくはＡｌＮ
である。金属窒化物系化合物半導体のなかでは窒化チタ
ン、窒化ハフニウム、窒化ジルコニウム及び窒化タンタ
ルから選ばれる１種又は２種以上からなるものとするこ
とが好ましい。更に好ましくは窒化チタンである。この
とき基板はサファイア製とすることが好ましく、更に好
ましくはサファイア基板のａ面に堆積層を形成する。か
かる堆積層の形成方法として周知のIII族窒化物系化合
物半導体及び金属窒化物系化合物半導体の形成方法（Ｍ
ＯＣＶＤ法やスパッタ法等）が採用できる。堆積層の膜
厚はとくに限定されるものではないが、数〜数１００ｎ
ｍ（数１０〜数１０００Å）とする。本発明者らの検討
によれば、基板と下地層（歪緩和層）との間に堆積層を
介在させることにより、下地層表面の形状を制御し易く
なる。即ち、所望の構造の六角錐台表面を形成するため
の条件の幅が広くなり、当該所望の構造の表面の形成が
容易になる。これにより、かかる下地層を有する素子を
歩留りよく製造できる。
とが好ましい。下地層がIII族窒化物系化合物半導体か
らなる場合、堆積層も同じくIII族窒化物系化合物半導
体で形成するか或いは金属窒化物系化合物半導体で形成
することが好ましい。堆積層はIII族窒化物系化合物半
導体のなかでもＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）から
なるものとすることが好ましく、更に好ましくはＡｌＮ
である。金属窒化物系化合物半導体のなかでは窒化チタ
ン、窒化ハフニウム、窒化ジルコニウム及び窒化タンタ
ルから選ばれる１種又は２種以上からなるものとするこ
とが好ましい。更に好ましくは窒化チタンである。この
とき基板はサファイア製とすることが好ましく、更に好
ましくはサファイア基板のａ面に堆積層を形成する。か
かる堆積層の形成方法として周知のIII族窒化物系化合
物半導体及び金属窒化物系化合物半導体の形成方法（Ｍ
ＯＣＶＤ法やスパッタ法等）が採用できる。堆積層の膜
厚はとくに限定されるものではないが、数〜数１００ｎ
ｍ（数１０〜数１０００Å）とする。本発明者らの検討
によれば、基板と下地層（歪緩和層）との間に堆積層を
介在させることにより、下地層表面の形状を制御し易く
なる。即ち、所望の構造の六角錐台表面を形成するため
の条件の幅が広くなり、当該所望の構造の表面の形成が
容易になる。これにより、かかる下地層を有する素子を
歩留りよく製造できる。
【００２１】堆積層はこれを二層以上設けることができ
る。基板の上に接して形成される第１の堆積層の上にII
I族窒化物系化合物半導体、好ましくはＡｌＮ又はＧａ
Ｎからなる中間層を形成し、この中間層の上に第２の堆
積層を形成し（これを繰返すことも可能）、この第２の
堆積層の上に下地層を形成する。第１の堆積層と第２の
堆積層とは同一の組成であっても、異なる組成であって
もよい。中間層の厚さも特に限定されるものではない。
複数の堆積層が形成される例として、特開平７−２６７
７９６号公報及び特開平９−１９９７５９号公報を参照
されたい。
る。基板の上に接して形成される第１の堆積層の上にII
I族窒化物系化合物半導体、好ましくはＡｌＮ又はＧａ
Ｎからなる中間層を形成し、この中間層の上に第２の堆
積層を形成し（これを繰返すことも可能）、この第２の
堆積層の上に下地層を形成する。第１の堆積層と第２の
堆積層とは同一の組成であっても、異なる組成であって
もよい。中間層の厚さも特に限定されるものではない。
複数の堆積層が形成される例として、特開平７−２６７
７９６号公報及び特開平９−１９９７５９号公報を参照
されたい。
【００２２】下地層のIII族窒化物系化合物半導体層と
の間に反射層を形成することもできる。この反射層の形
成材料には窒化チタン、窒化ハフニウム、窒化ジルコニ
ウム若しくは窒化タンタルの１種又は２種以上が選ばれ
る。中でも窒化チタンが好ましい。これらの金属窒化物
の成長方法は特に限定されないが、プラズマＣＶＤ、熱
ＣＶＤ、光ＣＶＤ等のＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａ
ｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッタ、リアク
ティブスパッタ、レーザアブレーション、イオンプレー
ティング、蒸着、ＥＣＲ法等の（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖ
ａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の方法を利用で
きる。反射層の膜厚は０．１〜５．０μｍとすることが
好ましい。反射層の膜厚が上限値を超えると、下地層の
表面の凹凸が埋められて、反射層の表面がフラットにな
る惧れがあり、そうすると反射面とIII族窒化物系化合
物半導体層とのヘテロ界面における応力緩和が期待でき
なくなる。他方、下限値を下回る膜厚では光の反射が不
充分となる。反射層の更に好ましい膜厚は０．１〜１．
０μｍであり、更に更に好ましくは０．２〜０．５μｍ
である。
の間に反射層を形成することもできる。この反射層の形
成材料には窒化チタン、窒化ハフニウム、窒化ジルコニ
ウム若しくは窒化タンタルの１種又は２種以上が選ばれ
る。中でも窒化チタンが好ましい。これらの金属窒化物
の成長方法は特に限定されないが、プラズマＣＶＤ、熱
ＣＶＤ、光ＣＶＤ等のＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａ
ｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッタ、リアク
ティブスパッタ、レーザアブレーション、イオンプレー
ティング、蒸着、ＥＣＲ法等の（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖ
ａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の方法を利用で
きる。反射層の膜厚は０．１〜５．０μｍとすることが
好ましい。反射層の膜厚が上限値を超えると、下地層の
表面の凹凸が埋められて、反射層の表面がフラットにな
る惧れがあり、そうすると反射面とIII族窒化物系化合
物半導体層とのヘテロ界面における応力緩和が期待でき
なくなる。他方、下限値を下回る膜厚では光の反射が不
充分となる。反射層の更に好ましい膜厚は０．１〜１．
０μｍであり、更に更に好ましくは０．２〜０．５μｍ
である。
【００２３】以上説明した例では、六角錐台形状の凸部
をもつ下地層の上にIII族窒化物系化合物半導体層を成
長させ、このIII族窒化物系化合物半導体層をそのまま
素子機能層とする場合を想定して説明してきた。なお、
このIII族窒化物系化合物半導体層を中間層としてさら
にその表面に歪緩和のために同様な凸部を有する第２の
下地層を形成することも可能である（さらにこれを繰返
すことも可能である）。これにより、素子機能を有する
III族窒化物系化合物半導体層の歪が更に緩和され、そ
の結晶性が向上する。この中間層は、下地層の表面構造
が反映された凸部のある表面を有するものであっても、
フラットな表面を有するものであってもよい。
をもつ下地層の上にIII族窒化物系化合物半導体層を成
長させ、このIII族窒化物系化合物半導体層をそのまま
素子機能層とする場合を想定して説明してきた。なお、
このIII族窒化物系化合物半導体層を中間層としてさら
にその表面に歪緩和のために同様な凸部を有する第２の
下地層を形成することも可能である（さらにこれを繰返
すことも可能である）。これにより、素子機能を有する
III族窒化物系化合物半導体層の歪が更に緩和され、そ
の結晶性が向上する。この中間層は、下地層の表面構造
が反映された凸部のある表面を有するものであっても、
フラットな表面を有するものであってもよい。
【００２４】
【実施例】次にこの発明の実施例について説明する。実
施例は発光ダイオード１０であり、その構成を図１に示
す。各層のスペックは次の通りである。 層 ： 組成：ドーパント （膜厚） 透光性電極１９ ｐ型クラッド層（兼コンタクト層）１８： ｐ−ＧａＮ:Ｍｇ （0.3μm） 発光層 １７ ： 多重量子井戸構造 量子井戸層 ： Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ （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型クラッド層（兼コンタクト層）１６： ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ （4μm） 下地層 １５ ： ＧａＮ：Ｍｇ （1.5μm） 基板 １１ ： サファイア（ａ面） （350μm）
施例は発光ダイオード１０であり、その構成を図１に示
す。各層のスペックは次の通りである。 層 ： 組成：ドーパント （膜厚） 透光性電極１９ ｐ型クラッド層（兼コンタクト層）１８： ｐ−ＧａＮ:Ｍｇ （0.3μm） 発光層 １７ ： 多重量子井戸構造 量子井戸層 ： Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ （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型クラッド層（兼コンタクト層）１６： ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ （4μm） 下地層 １５ ： ＧａＮ：Ｍｇ （1.5μm） 基板 １１ ： サファイア（ａ面） （350μm）
【００２５】ｎ型クラッド層１６は発光層１７側の低電
子濃度ｎ-層と下地層１５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。後者はｎコンタクト
層と呼ばれる。発光層１７は多重量子構造のものに限定
されない。発光素子の構成としてはシングルへテロ型、
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。発光層として単一量子井戸構造のものを用い
ることもできる。発光層１７とｐ型クラッド層１８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III族窒化物系化合物半導体層を介在させ
ることができる。これは発光層１７中に注入された電子
がｐ型クラッド層１８に拡散するのを防止するためであ
る。ｐ型クラッド層１８を発光層１７側の低ホール濃度
ｐ−層と電極側の高ホール濃度ｐ＋層とからなる２層構
造とすることができる。後者はｐコンタクト層と呼ばれ
る。量子井戸層はＩｎＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＩｎ
ＡｌＮを含むＩｎＧａＡｌＮであれば良く、バリア層は
量子井戸層よりエネルギーギャップが大きいＧａＮ、Ｉ
ｎＧａＮ、ＩｎＡｌＮ、ＡｌＧａＮを含むＩｎＧａＡｌ
Ｎであればよい。
子濃度ｎ-層と下地層１５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。後者はｎコンタクト
層と呼ばれる。発光層１７は多重量子構造のものに限定
されない。発光素子の構成としてはシングルへテロ型、
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。発光層として単一量子井戸構造のものを用い
ることもできる。発光層１７とｐ型クラッド層１８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III族窒化物系化合物半導体層を介在させ
ることができる。これは発光層１７中に注入された電子
がｐ型クラッド層１８に拡散するのを防止するためであ
る。ｐ型クラッド層１８を発光層１７側の低ホール濃度
ｐ−層と電極側の高ホール濃度ｐ＋層とからなる２層構
造とすることができる。後者はｐコンタクト層と呼ばれ
る。量子井戸層はＩｎＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＩｎ
ＡｌＮを含むＩｎＧａＡｌＮであれば良く、バリア層は
量子井戸層よりエネルギーギャップが大きいＧａＮ、Ｉ
ｎＧａＮ、ＩｎＡｌＮ、ＡｌＧａＮを含むＩｎＧａＡｌ
Ｎであればよい。
【００２６】上記構成の発光ダイオードは次のようにし
て製造される。まず、ＭＯＣＶＤ装置の反応装置内へ水
素ガスを流通させながら当該サファイア基板を１１３０
℃まで昇温して表面をクリーニングする。その後、その
基板温度においてＴＭＧ及びＮＨ３並びＣＰ２Ｍｇを導
入してＭｇ：ＧａＮ製の下地層１５をＭＯＣＶＤ法で成
長させる。このとき、ＴＭＧ：４７μｍｏｌ／分、ＮＨ
３：１０ＳＬＭ、Ｃｐ２Ｍｇ＞３μｍｏｌ／分、反応器
内圧力：大気圧の条件で流し、所定の膜厚を成長させる
ことでＧａＮ下地層１５の表面は六角錐台形の凸部を有
するものとなる（図２参照）。六角錐台形状の凸部が形
成される理由は、Ｍｇが多量に入ることによってＭｇが
成長の核となってそこを起点に六角形にＧａＮ結晶が成
長することによると考えられる。
て製造される。まず、ＭＯＣＶＤ装置の反応装置内へ水
素ガスを流通させながら当該サファイア基板を１１３０
℃まで昇温して表面をクリーニングする。その後、その
基板温度においてＴＭＧ及びＮＨ３並びＣＰ２Ｍｇを導
入してＭｇ：ＧａＮ製の下地層１５をＭＯＣＶＤ法で成
長させる。このとき、ＴＭＧ：４７μｍｏｌ／分、ＮＨ
３：１０ＳＬＭ、Ｃｐ２Ｍｇ＞３μｍｏｌ／分、反応器
内圧力：大気圧の条件で流し、所定の膜厚を成長させる
ことでＧａＮ下地層１５の表面は六角錐台形の凸部を有
するものとなる（図２参照）。六角錐台形状の凸部が形
成される理由は、Ｍｇが多量に入ることによってＭｇが
成長の核となってそこを起点に六角形にＧａＮ結晶が成
長することによると考えられる。
【００２７】次に、基板温度及び反応容器内圧力を維持
したままｎ型クラッド層１６を形成し、それ以降のIII
族窒化物系化合物半導体層１７、１８を常法（ＭＯＣＶ
Ｄ法）に従い形成する。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
（ＴＭＡ）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。
したままｎ型クラッド層１６を形成し、それ以降のIII
族窒化物系化合物半導体層１７、１８を常法（ＭＯＣＶ
Ｄ法）に従い形成する。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
（ＴＭＡ）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。
【００２８】次に、Ｔｉ／Ｎｉをマスクとしてｐ型クラ
ッド層１８、活性層１７及びｎ型クラッド層１６の一部
を反応性イオンエッチングにより除去し、ｎ電極パッド
２１を形成すべきｎ型クラッド層１６を表出させる。
ッド層１８、活性層１７及びｎ型クラッド層１６の一部
を反応性イオンエッチングにより除去し、ｎ電極パッド
２１を形成すべきｎ型クラッド層１６を表出させる。
【００２９】半導体表面上にフォトレジストを一様に塗
布して、フォトリソグラフィにより、ｐ型クラッド層１
８の上の電極形成部分のフォトレジストを除去して、そ
の部分のｐ型クラッド層１８を露出させる。蒸着装置に
て、露出させたｐ型クラッド層１８の上に、Ａｕ−Ｃｏ
透光性電極層１９を形成する。次に、同様にしてｐ電極
パッド２０、ｎ電極パッド２１を蒸着する。
布して、フォトリソグラフィにより、ｐ型クラッド層１
８の上の電極形成部分のフォトレジストを除去して、そ
の部分のｐ型クラッド層１８を露出させる。蒸着装置に
て、露出させたｐ型クラッド層１８の上に、Ａｕ−Ｃｏ
透光性電極層１９を形成する。次に、同様にしてｐ電極
パッド２０、ｎ電極パッド２１を蒸着する。
【００３０】図３に他の実施例の発光ダイオード３０を
示す。図１の例と同一の要素には同一の符号を付してそ
の説明を省略する。この実施例の発光ダイオード３０で
は、サファイア基板１１と下地層１５との間にＡｌＮ製
の堆積層３１が介在されている。各層のスペックは次の
通りである。 層 ： 組成：ドーパント （膜厚） 透光性電極１９ ｐ型クラッド層（兼コンタクト層）１８：ｐ−ＧａＮ:Ｍｇ （0.3μm） 発光層 １７： 多重量子井戸構造 量子井戸層 ： Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ （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型クラッド層（兼コンタクト層）１６：ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ （4μm） 下地層 ３５： ＧａＮ：Ｍｇ （0.2μm） 堆積層３１： ＡｌＮ （15nm） 基板 １１： サファイア（ａ面） （350μm）
示す。図１の例と同一の要素には同一の符号を付してそ
の説明を省略する。この実施例の発光ダイオード３０で
は、サファイア基板１１と下地層１５との間にＡｌＮ製
の堆積層３１が介在されている。各層のスペックは次の
通りである。 層 ： 組成：ドーパント （膜厚） 透光性電極１９ ｐ型クラッド層（兼コンタクト層）１８：ｐ−ＧａＮ:Ｍｇ （0.3μm） 発光層 １７： 多重量子井戸構造 量子井戸層 ： Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ （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型クラッド層（兼コンタクト層）１６：ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ （4μm） 下地層 ３５： ＧａＮ：Ｍｇ （0.2μm） 堆積層３１： ＡｌＮ （15nm） 基板 １１： サファイア（ａ面） （350μm）
【００３１】上記構成の発光ダイオード３０は次のよう
にして製造される。まず、アルゴンガスのスパッタ装置
によりサファイア基板温度３００〜５００℃で窒素ガス
導入のアルミニウムターゲットによる反応性スパッタを
行う。このようにしてＡｌＮを堆積させたサファイア基
板をＭＯＣＶＤ装置へセットし、水素ガス、アンモニア
ガスを流通させながら当該基板を１１３０℃まで昇温す
る。下地層３５以降の層の形成方法は図１のものと同様
である。
にして製造される。まず、アルゴンガスのスパッタ装置
によりサファイア基板温度３００〜５００℃で窒素ガス
導入のアルミニウムターゲットによる反応性スパッタを
行う。このようにしてＡｌＮを堆積させたサファイア基
板をＭＯＣＶＤ装置へセットし、水素ガス、アンモニア
ガスを流通させながら当該基板を１１３０℃まで昇温す
る。下地層３５以降の層の形成方法は図１のものと同様
である。
【００３２】この発明は、上記発明の実施の形態及び実
施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の
範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲
で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の
範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲
で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【００３３】以下、次の事項を開示する。 １１ 表面に六角錐台形の凸部を有する下地層を基板の
上に形成し、該下地層の上に素子機能を有するIII族窒
化物系化合物半導体層を形成する、ことを特徴とするII
I族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。 １２ 前記下地層はマグネシウムがドープされたＧａＮ
からなる、ことを特徴とする１１に記載のIII族窒化物
系化合物半導体素子の製造方法。 １３ 前記下地層にけるマグネシウムの濃度は１０２０
／ｃｍ３以上である、ことを特徴とする１２に記載のII
I族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。 １４ 前記下地層はｎ型ドーパントがドープされてお
り、全体としてｎ型である、ことを特徴とする１２又は
１３に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方
法。 １５ 前記基板はサファイア製若しくはシリコン単結晶
製である、ことを特徴とする１１〜１４のいずれかに記
載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。 １６ 前記下地層と前記基板との間に堆積層が介在され
る、ことを特徴とする１１〜１５のいずれかに記載のII
I族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。 １７ 前記III族窒化物系化合物半導体層は発光素子又
は受光素子の機能を有する、ことを特徴とする１１〜１
６のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素子
の製造方法。 １８ 前記下地層と前記III族窒化物系化合物半導体層
とはＭＯＣＶＤ法により実質的に同一の圧力の下で形成
される、ことを特徴とする１１〜１７のいずれかに記載
のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。 ２１ 基板と、該基板の上に形成され、表面が六角錐台
形の凸部を有する下地層と、該下地層の上に形成され、
III族窒化物系化合物半導体層と、を備えてなる積層
体。 ２２ 前記下地層はマグネシウムがドープされたＧａＮ
からなる、ことを特徴とする２１に記載の積層体。 ２３ 前記下地層にけるマグネシウムの濃度は１０２０
／ｃｍ３以上である、ことを特徴とする２２に記載の積
層体。 ２４ 前記下地層はｎ型ドーパントがドープされてお
り、全体としてｎ型である、ことを特徴とする２２又は
２３に記載の積層体。 ２５ 前記基板はサファイア製若しくはシリコン単結晶
製である、ことを特徴とする２１〜２４のいずれかに記
載の積層体。 ２６ 前記下地層と前記基板との間に堆積層が介在され
る、ことを特徴とする２１〜２５のいずれかに記載の積
層体。 ２７ 前記III族窒化物系化合物半導体層は発光素子又
は受光素子の機能を有する、ことを特徴とする２１〜２
６のいずれかに記載の積層体。 ３１ 表面が六角錐台形の凸部を有する下地層を基板の
上に形成し、該下地層の上にIII族窒化物系化合物半導
体層を形成する、ことを特徴とする積層体の製造方法。 ３２ 前記下地層はマグネシウムがドープされたＧａＮ
からなる、ことを特徴とする３１に記載の積層体の製造
方法。 ３３ 前記下地層にけるマグネシウムの濃度は１０２０
／ｃｍ３以上である、ことを特徴とする３２に記載の積
層体の製造方法。 ３４ 前記下地層はｎ型ドーパントがドープされてお
り、全体としてｎ型である、ことを特徴とする３２又は
３３に記載の積層体の製造方法。 ３５ 前記基板はサファイア製若しくはシリコン単結晶
製である、ことを特徴とする３１〜３４のいずれかに記
載の積層体の製造方法。 ３６ 前記下地層と前記基板との間に堆積層が介在され
る、ことを特徴とする３１〜３５のいずれかに記載の積
層体の製造方法。 ３７ 前記III族窒化物系化合物半導体層は発光素子又
は受光素子の機能を有する、ことを特徴とする３１〜３
６のいずれかに記載の積層体の製造方法。 ４１ 基板と素子機能を有するIII族窒化物系化合物半
導体層との間に下地層を有するIII族窒化物系化合物半
導体素子であって、前記下地層はその表面に六角錐台形
の凸部が形成されるように成長されたものである、こと
を特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子。 ４２ 前記下地層はマグネシウムがドープされたＧａＮ
からなる、ことを特徴とする４１に記載のIII族窒化物
系化合物半導体素子。 ４３ 前記下地層にけるマグネシウムの濃度は１０２０
／ｃｍ３以上である、ことを特徴とする４２に記載のII
I族窒化物系化合物半導体素子。 ４４ 前記下地層はｎ型ドーパントがドープされてお
り、全体としてｎ型である、ことを特徴とする４２又は
４３に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 ４５ 前記基板はサファイア製若しくはシリコン単結晶
製である、ことを特徴とする４１〜４４のいずれかに記
載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 ４６ 前記下地層と前記基板との間に堆積層が介在され
る、ことを特徴とする４１〜４５のいずれかに記載のII
I族窒化物系化合物半導体素子。 ４７ 前記III族窒化物系化合物半導体層は発光素子又
は受光素子の機能を有する、ことを特徴とする４１〜４
６のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素
子。
上に形成し、該下地層の上に素子機能を有するIII族窒
化物系化合物半導体層を形成する、ことを特徴とするII
I族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。 １２ 前記下地層はマグネシウムがドープされたＧａＮ
からなる、ことを特徴とする１１に記載のIII族窒化物
系化合物半導体素子の製造方法。 １３ 前記下地層にけるマグネシウムの濃度は１０２０
／ｃｍ３以上である、ことを特徴とする１２に記載のII
I族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。 １４ 前記下地層はｎ型ドーパントがドープされてお
り、全体としてｎ型である、ことを特徴とする１２又は
１３に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方
法。 １５ 前記基板はサファイア製若しくはシリコン単結晶
製である、ことを特徴とする１１〜１４のいずれかに記
載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。 １６ 前記下地層と前記基板との間に堆積層が介在され
る、ことを特徴とする１１〜１５のいずれかに記載のII
I族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。 １７ 前記III族窒化物系化合物半導体層は発光素子又
は受光素子の機能を有する、ことを特徴とする１１〜１
６のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素子
の製造方法。 １８ 前記下地層と前記III族窒化物系化合物半導体層
とはＭＯＣＶＤ法により実質的に同一の圧力の下で形成
される、ことを特徴とする１１〜１７のいずれかに記載
のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。 ２１ 基板と、該基板の上に形成され、表面が六角錐台
形の凸部を有する下地層と、該下地層の上に形成され、
III族窒化物系化合物半導体層と、を備えてなる積層
体。 ２２ 前記下地層はマグネシウムがドープされたＧａＮ
からなる、ことを特徴とする２１に記載の積層体。 ２３ 前記下地層にけるマグネシウムの濃度は１０２０
／ｃｍ３以上である、ことを特徴とする２２に記載の積
層体。 ２４ 前記下地層はｎ型ドーパントがドープされてお
り、全体としてｎ型である、ことを特徴とする２２又は
２３に記載の積層体。 ２５ 前記基板はサファイア製若しくはシリコン単結晶
製である、ことを特徴とする２１〜２４のいずれかに記
載の積層体。 ２６ 前記下地層と前記基板との間に堆積層が介在され
る、ことを特徴とする２１〜２５のいずれかに記載の積
層体。 ２７ 前記III族窒化物系化合物半導体層は発光素子又
は受光素子の機能を有する、ことを特徴とする２１〜２
６のいずれかに記載の積層体。 ３１ 表面が六角錐台形の凸部を有する下地層を基板の
上に形成し、該下地層の上にIII族窒化物系化合物半導
体層を形成する、ことを特徴とする積層体の製造方法。 ３２ 前記下地層はマグネシウムがドープされたＧａＮ
からなる、ことを特徴とする３１に記載の積層体の製造
方法。 ３３ 前記下地層にけるマグネシウムの濃度は１０２０
／ｃｍ３以上である、ことを特徴とする３２に記載の積
層体の製造方法。 ３４ 前記下地層はｎ型ドーパントがドープされてお
り、全体としてｎ型である、ことを特徴とする３２又は
３３に記載の積層体の製造方法。 ３５ 前記基板はサファイア製若しくはシリコン単結晶
製である、ことを特徴とする３１〜３４のいずれかに記
載の積層体の製造方法。 ３６ 前記下地層と前記基板との間に堆積層が介在され
る、ことを特徴とする３１〜３５のいずれかに記載の積
層体の製造方法。 ３７ 前記III族窒化物系化合物半導体層は発光素子又
は受光素子の機能を有する、ことを特徴とする３１〜３
６のいずれかに記載の積層体の製造方法。 ４１ 基板と素子機能を有するIII族窒化物系化合物半
導体層との間に下地層を有するIII族窒化物系化合物半
導体素子であって、前記下地層はその表面に六角錐台形
の凸部が形成されるように成長されたものである、こと
を特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子。 ４２ 前記下地層はマグネシウムがドープされたＧａＮ
からなる、ことを特徴とする４１に記載のIII族窒化物
系化合物半導体素子。 ４３ 前記下地層にけるマグネシウムの濃度は１０２０
／ｃｍ３以上である、ことを特徴とする４２に記載のII
I族窒化物系化合物半導体素子。 ４４ 前記下地層はｎ型ドーパントがドープされてお
り、全体としてｎ型である、ことを特徴とする４２又は
４３に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 ４５ 前記基板はサファイア製若しくはシリコン単結晶
製である、ことを特徴とする４１〜４４のいずれかに記
載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 ４６ 前記下地層と前記基板との間に堆積層が介在され
る、ことを特徴とする４１〜４５のいずれかに記載のII
I族窒化物系化合物半導体素子。 ４７ 前記III族窒化物系化合物半導体層は発光素子又
は受光素子の機能を有する、ことを特徴とする４１〜４
６のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素
子。
【図１】図１はこの発明の実施例の発光ダイオードを示
す。
す。
【図２】図２は六角錐台形の下地層を示す部分拡大図で
ある。
ある。
【図３】図３はこの発明の他の実施例の発光ダイオード
を示す。
を示す。
１０、３０ 発光ダイオード １５、３５ 下地層 １６ ｎ型クラッド層 １７ 発光層 １８ ｐ型クラッド層 ２５ 反射層
フロントページの続き (72)発明者 千田 昌伸 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 伊藤 潤 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 渡邉 大志 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 浅見 慎也 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 浅見 静代 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA44 CA04 CA05 CA33 CA34 CA40 CA46 CA48 CA57 CA58 CA65 CA77 5F049 MB07 NA20 PA04 SS01 SS03 SS04 SS07 SS08 WA03 5F073 AA74 CA07 CB05 CB07 CB19 DA05 DA21
Claims (7)
- 【請求項１】 基板と、 該基板の上に形成され、表面に六角錐台形の凸部を有す
る下地層と、 該下地層の上に形成され、素子機能を有するIII族窒化
物系化合物半導体層と、 を備えてなるIII族窒化物系化合物半導体素子。 - 【請求項２】 前記下地層はマグネシウムがドープされ
たＧａＮからなる、ことを特徴とする請求項１に記載の
III族窒化物系化合物半導体素子。 - 【請求項３】 前記下地層にけるマグネシウムの濃度は
１０２０／ｃｍ３以上である、ことを特徴とする請求項
２に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 - 【請求項４】 前記下地層はｎ型ドーパントがドープさ
れており、全体としてｎ型である、ことを特徴とする請
求項２又は３に記載のIII族窒化物系化合物半導体素
子。 - 【請求項５】 前記基板はサファイア製若しくはシリコ
ン単結晶製である、ことを特徴とする請求項１〜４のい
ずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 - 【請求項６】 前記下地層と前記基板との間に堆積層が
介在される、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか
に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 - 【請求項７】 前記III族窒化物系化合物半導体層は発
光素子又は受光素子の機能を有する、ことを特徴とする
請求項１〜６のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物
半導体素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000191780A JP4576674B2 (ja) | 2000-06-26 | 2000-06-26 | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子 |
| US09/885,046 US6841808B2 (en) | 2000-06-23 | 2001-06-21 | Group III nitride compound semiconductor device and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000191780A JP4576674B2 (ja) | 2000-06-26 | 2000-06-26 | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002009341A true JP2002009341A (ja) | 2002-01-11 |
| JP2002009341A5 JP2002009341A5 (ja) | 2007-05-31 |
| JP4576674B2 JP4576674B2 (ja) | 2010-11-10 |
Family
ID=18691023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000191780A Expired - Fee Related JP4576674B2 (ja) | 2000-06-23 | 2000-06-26 | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4576674B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7229499B2 (en) | 2003-08-22 | 2007-06-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Manufacturing method for semiconductor device, semiconductor device and semiconductor wafer |
| KR100859069B1 (ko) | 2006-03-02 | 2008-09-17 | 내셔날 충싱 유니버시티 | 발광 소자 |
| WO2011074534A1 (ja) * | 2009-12-17 | 2011-06-23 | 昭和電工株式会社 | 基板、テンプレート基板、半導体発光素子、半導体発光素子の製造方法、半導体発光素子を用いた照明装置および電子機器 |
| WO2011115171A1 (ja) * | 2010-03-18 | 2011-09-22 | 国立大学法人京都工芸繊維大学 | 光吸収材料およびそれを用いた光電変換素子 |
| KR200472973Y1 (ko) | 2011-06-02 | 2014-06-02 | 시노-아메리칸 실리콘 프로덕츠 인코포레이티드. | 발광 다이오드 기판 및 발광 다이오드 |
| JP2016184718A (ja) * | 2015-03-24 | 2016-10-20 | 日亜化学工業株式会社 | 発光素子の製造方法 |
| US9873170B2 (en) | 2015-03-24 | 2018-01-23 | Nichia Corporation | Method of manufacturing light emitting element |
| JP2019197857A (ja) * | 2018-05-11 | 2019-11-14 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 発光ダイオード素子、及び発光ダイオード素子の製造方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999020816A1 (fr) * | 1997-10-20 | 1999-04-29 | Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) | Procede de realisation d'une couche epitaxiale de nitrure de gallium |
| JPH11266034A (ja) * | 1998-03-18 | 1999-09-28 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体基板および窒化物半導体素子 |
| JP2000031539A (ja) * | 1998-06-05 | 2000-01-28 | Hewlett Packard Co <Hp> | 発光ダイオ―ドおよびその製造方法 |
| JP2000124500A (ja) * | 1998-10-15 | 2000-04-28 | Toshiba Corp | 窒化ガリウム系半導体装置 |
-
2000
- 2000-06-26 JP JP2000191780A patent/JP4576674B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999020816A1 (fr) * | 1997-10-20 | 1999-04-29 | Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) | Procede de realisation d'une couche epitaxiale de nitrure de gallium |
| JPH11266034A (ja) * | 1998-03-18 | 1999-09-28 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体基板および窒化物半導体素子 |
| JP2000031539A (ja) * | 1998-06-05 | 2000-01-28 | Hewlett Packard Co <Hp> | 発光ダイオ―ドおよびその製造方法 |
| JP2000124500A (ja) * | 1998-10-15 | 2000-04-28 | Toshiba Corp | 窒化ガリウム系半導体装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Z. LILIENTAL-WEBER ET AL.: "Mg-doped GaN: Similar defects in bulk crystals and layers grownon Al2O3 by metal-organic chemical-va", APPLIED PHYSICS LETTERS, vol. VOLUME 75, NUMBER 26, JPN6009052845, 27 November 1999 (1999-11-27), US, pages 4159 - 4161, ISSN: 0001678542 * |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7229499B2 (en) | 2003-08-22 | 2007-06-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Manufacturing method for semiconductor device, semiconductor device and semiconductor wafer |
| US7655490B2 (en) | 2003-08-22 | 2010-02-02 | Panasonic Corporation | Manufacturing method for semiconductor device, semiconductor device and semiconductor wafer |
| KR100859069B1 (ko) | 2006-03-02 | 2008-09-17 | 내셔날 충싱 유니버시티 | 발광 소자 |
| WO2011074534A1 (ja) * | 2009-12-17 | 2011-06-23 | 昭和電工株式会社 | 基板、テンプレート基板、半導体発光素子、半導体発光素子の製造方法、半導体発光素子を用いた照明装置および電子機器 |
| US9024331B2 (en) | 2009-12-17 | 2015-05-05 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Substrate, template substrate, semiconductor light emitting element, semiconductor light emitting element producing method, illumination device using semiconductor light emitting element and electronic device |
| KR101360113B1 (ko) | 2010-03-18 | 2014-02-07 | 고쿠리츠 다이가쿠 호우진 교토 코우게이 센이 다이가쿠 | 광흡수 재료 및 그것을 이용한 광전 변환 소자 |
| JPWO2011115171A1 (ja) * | 2010-03-18 | 2013-07-04 | 国立大学法人京都工芸繊維大学 | 光吸収材料およびそれを用いた光電変換素子 |
| WO2011115171A1 (ja) * | 2010-03-18 | 2011-09-22 | 国立大学法人京都工芸繊維大学 | 光吸収材料およびそれを用いた光電変換素子 |
| JP5734276B2 (ja) * | 2010-03-18 | 2015-06-17 | 国立大学法人京都工芸繊維大学 | 光吸収材料およびそれを用いた光電変換素子 |
| KR200472973Y1 (ko) | 2011-06-02 | 2014-06-02 | 시노-아메리칸 실리콘 프로덕츠 인코포레이티드. | 발광 다이오드 기판 및 발광 다이오드 |
| JP2016184718A (ja) * | 2015-03-24 | 2016-10-20 | 日亜化学工業株式会社 | 発光素子の製造方法 |
| US9873170B2 (en) | 2015-03-24 | 2018-01-23 | Nichia Corporation | Method of manufacturing light emitting element |
| JP2019197857A (ja) * | 2018-05-11 | 2019-11-14 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 発光ダイオード素子、及び発光ダイオード素子の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4576674B2 (ja) | 2010-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6841808B2 (en) | Group III nitride compound semiconductor device and method for producing the same | |
| US6531719B2 (en) | Group III nitride compound semiconductor device | |
| US8486807B2 (en) | Realizing N-face III-nitride semiconductors by nitridation treatment | |
| JP3812368B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子及びその製造方法 | |
| KR100568298B1 (ko) | 외부양자효율이 개선된 질화물 반도체 및 그 제조방법 | |
| US7629619B2 (en) | Group III nitride-based compound semiconductor light-emitting device and method for producing the same | |
| JP3633447B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子 | |
| JP2001185493A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体の製造方法及びｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子 | |
| WO2014178248A1 (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| JP2003037289A (ja) | 低駆動電圧のｉｉｉ族窒化物発光素子 | |
| US20110210312A1 (en) | Iii-nitride semiconductor light-emitting device and manufacturing method thereof | |
| JP2002043617A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子 | |
| JP2003124128A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体の製造方法 | |
| JP2006332258A (ja) | 窒化物半導体装置及びその製造方法 | |
| JP2008021986A (ja) | 窒化物系半導体発光素子およびその製造方法 | |
| JP5060055B2 (ja) | 窒化化合物半導体基板及び半導体デバイス | |
| KR100785374B1 (ko) | 발광 다이오드 및 이의 제조 방법 | |
| US7253451B2 (en) | III-nitride semiconductor light emitting device | |
| JP4576674B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子 | |
| JP2002008998A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法 | |
| JP3753948B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体の製造方法及びｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子 | |
| JP4698053B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体の製造方法 | |
| EP1246264A2 (en) | Nitride semiconductor device | |
| US11955581B2 (en) | Group III nitride semiconductor device and production method therefor | |
| JP2001345282A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体の製造方法及びｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070323 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070329 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070323 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091006 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091014 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091127 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091127 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100727 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100809 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130903 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |