JPH10341036A - 半導体基板、半導体素子及びそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の上に形成されている化合物半導体結晶
層に発生する貫通転位を大きく低減する。 【解決手段】 サファイア基板１０と、該サファイア基
板１０の上に形成されたアンドープＧａＮよりなるバッ
ファ層１１及びｎ型ＧａＮよりなる化合物半導体結晶層
１２とによって発光ダイオードの基板Ａが構成されてい
る。化合物半導体結晶層１２の上に順次形成された、ｎ
型ＧａＮよりなる第１のクラッド層１３、アンドープＩ
ｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる活性層１４及びｐ型ＧａＮより
なる第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。第２のクラッド層１５の上
にはｐ型電極１６が形成されており、第１のクラッド層
１３の上にはｎ型電極１７が形成されている。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
の厚さは第１のクラッド層１３の厚さと同程度以下であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【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４．７
６Å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Ｇ
ａＮ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、Ｇ
ａＮ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Ｇ
ａＮ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１０
１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１×１
０¹⁰ｃｍ^-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１
００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３
００μｍ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Ｇ
ａＮ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Ｇａ
Ｎ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Ｇ
ａＮよりなり２μｍの膜厚を有する第１のクラッド層１
３、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（５０
μｍ）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１
２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１
２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Ｇａ
Ｎ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、Ｓ
ｉＣ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１
６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１
２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、３００μ
ｍ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Ｇａ
Ｎ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、Ｍ
ＯＣＶＤ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１
５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１
５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Ｇ
ａＮよりなり２μｍの膜厚を有する第１のクラッド層２
３、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２
６が形成されている。

【００７１】第３の実施形態の特徴として、ｎ型ＧａＡ
ｓ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（５
０μｍ）は化合物半導体結晶層２２の厚さ（１００μ
ｍ）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２
０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２
２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Ｇ
ａＡｓ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１／３００
００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Ｇａ
Ｎ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Ｇ
ａＡｓ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、ＬｉＧａ
Ｏ₂ 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Ｇ
ａＡｓ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、３００μ
ｍ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Ｇａ
Ａｓ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ＶＰ
Ｅ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、Ｍ
ＯＣＶＤ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２
５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Ｇａ
Ａｓ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Ｇａ
Ａｓ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３
１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３
０、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Ｇ
ａＮよりなり２μｍの膜厚を有する第１のクラッド層３
３、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３
６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（１００μ
ｍ）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３
２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１／１００
００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３
６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３
０ａ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３
０ｂ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Ｇａ
Ｎ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２
５０μｍ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３０
ｃ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１
１（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３
２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、Ｍ
ＯＣＶＤ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３
５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３０
ｃ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４０
ａ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Ａ
ｌＧａＮ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Ａｌ
ＧａＮ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４
０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４０
ａ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４
０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４
０ａと、該基部４０ａの下面に一体化された両側部４０
ｂ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、ＭＯＣ
ＶＤ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４
２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、Ｍ
ＯＣＶＤ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Ｇ
ａＮ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Ｇ
ａＮよりなり２μｍの膜厚を有する第１のクラッド層６
３、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６
６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５
０μｍ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６
０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６
０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Ｇ
ａＮ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、Ｍ
ＯＣＶＤ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６
４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Ｖ
ＰＥ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６
００℃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、４
２に発生している貫通転位を、サファイア基板１０、６
０、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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 昌宏 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハ状の板状結晶と、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とを備えた半導体基板で
   あって、 前記板状結晶の下面に、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
   いることを特徴とする半導体基板。
2. 【請求項２】 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、 前記板状結晶の上側に、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形成する結晶層
   形成工程とを備え、 前記凹部形成工程は、前記凹部を、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
   を含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。
3. 【請求項３】 前記結晶層形成工程の後に、前記板状結
   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
   を特徴とする請求項２に記載の半導体基板の製造方法。
4. 【請求項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ていることを特徴とする半導体
   素子。
5. 【請求項５】 前記素子構造の上側に設けられた電圧印
   加用の電極をさらに備え、 前記凹部の底面は前記電極よりも大きいことを特徴とす
   る請求項４に記載の半導体素子。
6. 【請求項６】 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請求項４に記載の半導
   体素子。
7. 【請求項７】 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請求項４に記載の半導体
   素子。
8. 【請求項８】 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、 前記板状結晶の厚さは、前記化合物半導体結晶層の厚さ
   と同程度以下であることを特徴とする半導体素子。
9. 【請求項９】 前記板状結晶は、板状体と、前記板状体
   の上に形成され前記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を特徴とする請求項８に記載の半導
   体素子。
10. 【請求項１０】 前記化合物半導体結晶層は、Ａｌ_XＧ
    ａ_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を特徴とする請求項４又
    は８に記載の半導体素子。
11. 【請求項１１】 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
    断工程とを備えていることを特徴とする半導体素子の製
    造方法。
12. 【請求項１２】 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
    とする請求項１１に記載の半導体素子の製造方法。
13. 【請求項１３】 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
    する請求項１１に記載の半導体素子の製造方法。
14. 【請求項１４】 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請求項１１に記載の半
    導体素子の製造方法。
15. 【請求項１５】 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
    断工程とを備えていることを特徴とする半導体素子の製
    造方法。
16. 【請求項１６】 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請求項１５に記載の半
    導体素子の製造方法。