(57)【要約】【課題】高い輝度を示す発光素子として用いられる半導体積層基板を提供する。【解決手段】〔１〕金属窒化物を除く無機粒子を含有する半導体層を有してなることを特徴とする半導体積層基板。〔２〕無機粒子が酸化物、窒化物、炭化物、硼化物、硫化物、セレン化物及び金属からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む〔１〕に記載の半導体積層基板。〔３〕無機粒子が半導体層の成長におけるマスク材料を含む〔１〕又は〔２〕記載の半導体積層基板。〔４〕マスク材料がシリカ、ジルコニア、チタニア、窒化珪素、窒化硼素、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ａｕ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｐｔ、Ｖ、Ｈｆ及びＰｄからなる群より選ばれる少なくとも１つである〔３〕記載の半導体積層基板。〔５〕次の工程(a)及び(b)を含む半導体積層基板の製造方法。(a)  基板上に、金属窒化物を除く無機粒子を配置する工程、(b)  半導体層を成長させる工程。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属窒化物を除く無機粒子を含有する半導体層を有してなることを特徴とする半導体積層基板。
【請求項２】
半導体層が無機粒子以外の部分に、金属窒化物、高分子有機化合物又は低分子有機化合物を含む請求項１記載の半導体積層基板。
【請求項３】
半導体層が無機粒子以外の部分に、金属窒化物を含む請求項１又は２記載の半導体積層基板。
【請求項４】
無機粒子が酸化物、窒化物、炭化物、硼化物、硫化物、セレン化物及び金属からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む請求項１〜３のいずれかに記載の半導体積層基板。
【請求項５】
酸化物がシリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、セリア、マグネシア、酸化亜鉛、酸化スズ及びイットリウムアルミニウムガーネットからなる群より選ばれる少なくとも１つである請求項４記載の半導体積層基板。
【請求項６】
無機粒子が半導体層の成長におけるマスク材料を含む請求項１〜３のいずれかに記載の半導体積層基板。
【請求項７】
無機粒子がその表面にマスク材料を有する請求項６記載の半導体積層基板。
【請求項８】
マスク材料が無機粒子の表面の３０％以上を覆うように存在する請求項７記載の半導体積層基板。
【請求項９】
マスク材料がシリカ、ジルコニア、チタニア、窒化珪素、窒化硼素、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ａｕ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｐｔ、Ｖ、Ｈｆ及びＰｄからなる群より選ばれる少なくとも１つである請求項６〜８のいずれかに記載の半導体積層基板。
【請求項１０】
無機粒子は、形状が球状、板状、針状である、又は不定形である請求項１〜９のいずれかに記載の半導体積層基板。
【請求項１１】
無機粒子は、平均粒径が５ｎｍ以上５０μｍ以下である請求項１〜１０のいずれかに記載の半導体積層基板。
【請求項１２】
半導体積層基板は、さらに基板を含む請求項１〜１１のいずれかに記載の半導体積層基板。
【請求項１３】
次の工程(a)及び(b)を含む半導体積層基板の製造方法。
(a)  基板上に、金属窒化物を除く無機粒子を配置する工程、
(b)  半導体層を成長させる工程。
【請求項１４】
さらに、工程(b)後に工程(c)を含む請求項１３記載の製造方法。
(c)  半導体層を成長させて、表面を平坦化する工程。
【請求項１５】
次の工程(a1)、(a2)及び(b)を含む半導体積層基板の製造方法。
(a1)  基板上に、金属窒化物を除く無機粒子を配置する工程、
(a2)  低温バッファ層を成長させる工程、
(b)  半導体層を成長させる工程。
【請求項１６】
さらに、工程(b)後に工程(c)を含む請求項１５記載の製造方法。
(c)  半導体層を成長させて、表面を平坦化する工程。
【請求項１７】
工程(b)の成長温度が工程(a2)の成長温度と工程(c)の成長温度の間である請求項１６記載の製造方法。
【請求項１８】
半導体層はＸ線回折ロッキングカーブ測定における（３０２）面の回折ピーク半値幅が６５０ａｒｃｓｅｃ以下である請求項１３〜１７のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１９】
半導体層が金属窒化物を含む請求項１３〜１８のいずれかに記載の製造方法。
【請求項２０】
半導体層が有機金属気相成長、分子線エピタキシー及びハイドライド気相成長からなる群より選ばれる１つにより成長させられる請求項１３〜１９のいずれかに記載の製造方法。
【請求項２１】
半導体層がファセット構造を有し、式ＩｎxＧａyＡｌzＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表される請求項１３〜２０のいずれかに記載の製造方法。
【請求項２２】
半導体層がファセット構造を有し、式ＡｌdＧａ1-dＮ（０＜ｄ＜１）で表される請求項２１記載の製造方法。
【請求項２３】
無機粒子が基板の成長面の０．１％以上９０％以下を覆うように配置される請求項１３〜２２のいずれかに記載の製造方法。
【請求項２４】
配置は、スピンコートにより行われる請求項１３〜２３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項２５】
請求項１〜１２のいずれかに記載の半導体積層基板を含む発光素子。
【請求項２６】
発光素子は、さらに、電極を含む請求項２５記載の発光素子。
【請求項２７】
発光素子の発光波長をλとし、無機粒子の平均粒径をｄとした場合、ｄ／λが０．２以上３．０以下である請求項２５又は２６記載の発光素子。
【請求項２８】
請求項１３〜２４のいずれかに記載の製造方法により得られる半導体積層基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い輝度を示す半導体発光素子として使用される半導体積層基板、その製造方法及び発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体積層基板は、各種表示装置の部品である、窒化物半導体発光素子、高分子ＬＥＤ、低分子有機ＬＥＤのような半導体発光素子として用いられている。
例えば、式ＩｎxＧａyＡｌzＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で示される窒化物半導体層を有する窒化物半導体積層基板が、紫外、青色、緑色の発光ダイオード素子、又は紫外、青色、緑色のレーザダイオード素子のような半導体発光素子として用いられており、これらの半導体発光素子は、表示装置の性能向上の観点から、高い輝度が求められている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２６０６８２号公報
【特許文献２】特開平７−１５０４１号公報
【特許文献３】特開平９−６４４１９号公報
【特許文献４】特開平９−３６４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、高い輝度を示す発光素子として用いられる半導体積層基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、半導体積層基板について鋭意検討した結果、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、〔１〕金属窒化物を除く無機粒子を含有する半導体層を有してなることを特徴とする半導体積層基板に係るものである。
さらに、本発明は、〔２〕無機粒子が酸化物、窒化物、炭化物、硼化物、硫化物、セレン化物及び金属からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む〔１〕に記載の半導体積層基板、
〔３〕無機粒子が半導体層の成長におけるマスク材料を含む〔１〕又は〔２〕記載の半導体積層基板、
〔４〕マスク材料がシリカ、ジルコニア、チタニア、窒化珪素、窒化硼素、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ａｕ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｐｔ、Ｖ、Ｈｆ及びＰｄからなる群より選ばれる少なくとも１つである〔３〕記載の半導体積層基板に係るものである。
また、本発明は、〔５〕  次の工程(a)及び(b)を含む半導体積層基板の製造方法、
(a)  基板上に、金属窒化物を除く無機粒子を配置する工程、
(b)  半導体層を成長させる工程。
〔６〕次の工程(a1)、(a2)及び(b)を含む半導体積層基板の製造方法、
(a1)  基板上に、金属窒化物を除く無機粒子を配置する工程、
(a2)  低温バッファ層を成長させる工程、
(b)  半導体層を成長させる工程、
に係るものである。
また、本発明は、〔７〕前記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の半導体積層基板を含む発光素子に係るものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の半導体積層基板は、高い輝度を示す半導体発光素子を与え、該半導体発光素子は表示装置用に好適である。そして、本発明の製造方法によれば、高い輝度を示す半導体発光素子を与える半導体積層基板を製造することができるので、本発明は工業的に極めて重要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の半導体積層基板は、半導体層を含み、通常、基板、半導体層を含む。
半導体層は、例えば、金属窒化物、高分子有機化合物、低分子有機化合物である。半導体層が金属窒化物であるとき、半導体積層基板は、窒化物半導体発光素子として使用される。また、半導体層が高分子有機化合物、低分子有機化合物であるとき、半導体積層基板は、それぞれ、高分子有機ＬＥＤ、低分子有機ＬＥＤとして使用される。半導体層の組成は、半導体積層素子を切断し、断面をＳＥＭ−ＥＤＸにより分析することにより求めればよい。
【０００８】
半導体層は、好ましくは金属窒化物であり、例えば、ＩｎxＧａyＡｌzＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）である。半導体層は、例えば、ｎ型伝導層（ｎ型コンタクト層、ｎ型クラッド層等）、発光層、ｐ型伝導層（ｐ型コンタクト層、ｐ型クラッド層等）のような、窒化物半導体発光素子の動作に必要な層を含んでもよい。
【０００９】
また、半導体層は、例えば、窒化物半導体発光素子の動作に必要な層を高品質の結晶にするための、単層あるいは多層（厚膜層、超格子薄膜層等）、又は、バッファ層を含んでもよい。
【００１０】
半導体層は、金属窒化物以外の無機粒子を含有することを特徴とする。この半導体層は、発光層と基板の間に存在してもよく、また基板に対して発光層と対向する側に存在していてもよい。この半導体層は発光層と基板の間に存在することが好ましく、発光層と基板の間に存在し、かつ基板に接することがさらに好ましい。
【００１１】
また、半導体層は、Ｘ線回折ロッキングカーブ測定による（３０２）面の回折ピークの半値幅ＦＷＨＭが６５０ａｒｃｓｅｃ以下であることが好ましい。
【００１２】
無機粒子は、例えば、酸化物、窒化物、炭化物、硼化物、硫化物、セレン化物及び金属を含む。これらの含有量は、無機粒子に対して、通常５０重量％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上である。半導体層中の無機粒子の組成は、半導体積層素子を切断し、断面をＳＥＭ−ＥＤＸにより分析することにより求めればよい。
【００１３】
酸化物としては、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、セリア、酸化亜鉛、酸化スズ及びイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）が挙げられる。
窒化物としては、例えば、窒化珪素、窒化硼素が挙げられる。
炭化物としては、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）、炭化硼素、ダイヤモンド、グラファイト、フラーレン類が挙げられる。
硼化物としては、例えば、硼化ジルコニウム（ＺｒＢ2）、硼化クロム（ＣｒＢ2）が挙げられる。
硫化物としては、例えば硫化亜鉛、硫化カドミウム、硫化カルシウム、硫化ストロンチウムが挙げられる。
セレン化物としては、例えば,セレン化亜鉛、セレン化カドミウムが挙げられる。
酸化物、窒化物、炭化物、硼化物、硫化物、セレン化物は、それに含まれる元素が他元素で部分的に置換されていてもよく、これらの例として、付活剤としてセリウムやユーロピウムを含む、珪酸塩やアルミン酸塩の蛍光体が挙げられる。
【００１４】
金属としては、珪素（Ｓｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）が挙げられる。
【００１５】
無機粒子は、単独で用いてもよく、これらを組合せて用いてもよい。組合せの例としては、窒化物の粒子上に酸化物を有する無機粒子が挙げられる。
これらの中でも、無機粒子は好ましくは酸化物であり、より好ましくはシリカである。
【００１６】
無機粒子は、半導体層の成長におけるマスク材料を含むことが好ましく、その表面にマスク材料を有することがさらに好ましい。無機粒子の表面にマスク材料が存在する場合、マスク材料は、無機粒子の表面の３０％以上覆うことが好ましく、５０％以上を覆うことがより好ましい。
【００１７】
マスク材料は、例えば、シリカ、ジルコニア、チタニア、窒化珪素、窒化硼素、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、珪素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｕ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、バナジウム（Ｖ）、ハフニウム（Ｈｆ）、パラジウム（Ｐｄ）であり、好ましくはシリカである。これらは単独、又は組合せて用いてもよい。無機粒子のマスク材料の組成は、半導体積層素子を切断し、無機粒子について、断面をＳＥＭ−ＥＤＸにより分析することに求めればよい。
【００１８】
無機粒子は、形状が球状（例えば、断面が円、楕円であるもの）、板状（例えば、長さＬと厚さＴのアスペクト比Ｌ／Ｔが１．５〜１００であるもの。）、針状（例えば、幅Ｗと長さＬの比Ｌ／Ｗが１．５〜１００であるもの。）又は不定形（様々な形状の粒子を含み、全体として形状が不揃いのもの。）であってもよく、好ましくは球状である。
また、無機粒子は、平均粒径が通常５ｎｍ以上、好ましくは１０ｎｍ以上、さらに好ましくは０．１μｍ以上であり、また通常５０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下、さらに好ましくは１μｍ以下である。平均粒径が前記範囲である無機粒子を含むと、高輝度を示す発光素子となる半導体層積層基板が得られる。無機粒子の形状及び平均粒径は、半導体積層素子を切断し、無機粒子について、断面の電子顕微鏡写真から求めればよい。
また無機粒子は、半導体層積層基板を含む発光素子の発光波長をλ（ｎｍ）とし、無機粒子の平均粒径をｄ（ｎｍ）としたとき、ｄ／λが通常０．０１以上、好ましくは０．０２以上、より好ましくは０．２以上であり、また通常１００以下、好ましくは３０以下、より好ましくは３．０以下である。
【００１９】
半導体層が窒化物の場合、例えば、半導体積層基板が、特開平６−２６０６８２号公報、特開平７−１５０４１号公報、特開平９−６４４１９号公報、特開平９−３６４３０号公報記載のように、基板、バッファ層（ＧａＮ、ＡｌＮ等）、ｎ型伝導層（ｎ−ＧａＮ、ｎ−ＡｌＧａＮのような、ｎ型コンタクト層、ｎ型クラッド層）、発光層（ＩｎＧａＮ、ＧａＮ等）、ｐ型伝導層（ｐ−ＧａＮ、ｐ−ＡｌＧａＮのような、ｐ型コンタクト層、ｐ型クラッド層）が、この順で有するとき、無機粒子は、上記いずれの層に含まれてもよいが、基板の上に存在することが好ましい。
【００２０】
基板は、例えば、サファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＭｇＡｌ2Ｏ4、ＬｉＴａＯ3、ＺｒＢ2、ＣｒＢ2、窒化ガリウム、及びこの上に窒化物半導体を成長させた複合体である。
【００２１】
複合体は、例えば、基板と、その上に低温バッファ層を含む。低温バッファ層は、例えば、式：ＡｌaＧａ1-aＮ〔ａは通常０以上、１以下、好ましくは０．５以下である。〕で表される。
さらに、複合体は、低温バッファ層の上にＩｎＧａＡｌＮ層を含むものであってもよい。
【００２２】
サファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＭｇＡｌ2Ｏ4、ＬｉＴａＯ3、ＺｒＢ2、ＣｒＢ2、窒化ガリウムのような基板を含む半導体積層基板では、基板上に無機粒子が配置されていることから、基板と半導体層の接合面積が少なく、無機粒子が配置されていない半導体積層基板に比較して、半導体層から基板を剥離しやすい。剥離は、例えば、レーザーや超音波を用いて行われる。基板を剥離する場合、剥離前に、半導体層に導電性基板又は高熱伝導性基板を接着してもよい。また、半導体積層基板は、発光素子として機能させるため、適切な大きさに切断してから使用してもよい。
【００２３】
本発明の発光素子は、前記の半導体積層基板と電極を含む。電極は、発光層に電流を供給するものであり、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄのような金属、又はＩＴＯである。
【００２４】
半導体層が金属窒化物である発光素子では、ｎ型伝導層（ｎ型コンタクト層、ｎ型クラッド層等）、発光層、ｐ型伝導層（ｐ型コンタクト層、ｐ型クラッド層等）のような、窒化物半導体発光素子の動作に必要な層を含む。これらの層は、例えば、ＩｎxＧａyＡｌzＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）である。発光素子は、さらに、窒化物半導体発光素子の動作に必要な層を高品質の結晶にするための、単層あるいは多層（厚膜層、超格子薄膜層等）、又は、バッファ層を含んでもよい。このような半導体層が金属窒化物である発光素子は、例えば、Appl. Phys. Lett. Vol.60, p.1403, 1996記載の方法により製造すればよい。
【００２５】
半導体層が高分子有機化合物である発光素子では、半導体層は電子輸送層、正孔輸送層のいずれかとして使用される。発光素子は、半導体積層基板、電極及び発光層を含み、例えば、基板、陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極をこの順で含み、さらに電極を含む。
基板は、通常、ガラスである。陽極は、例えば、ＩＴＯである。正孔輸送層は、ポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミン化合物基を有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体である。発光層は、例えばポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリフルオレン（Jpn. J. Appl. Phys. Vol.30、L1941、1999）、ポリパラフェニレン誘導体（Adv Mater. Vol.4, p.36, 1992）、イリジウムを中心金属とする３重項発光錯体Ｉｒ（ｐｐｙ）3（Appl. Phys. Lett. Vol.75, p.4, 1999）である。電子輸送層は、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンもしくはその誘導体、ベンゾキノンもしくはその誘導体などである。陰極は、仕事関数の小さい材料が好ましく、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウムである。電極は、発光層に電流を供給するものであればよい。半導体層が高分子有機化合物である発光素子は、例えば、Nature Vol.347, p.539, 1990記載の方法により製造すればよい。
【００２６】
本発明の半導体積層基板の製造方法は、基板上、金属窒化物を除く無機粒子を配置する工程(a)を含む。
【００２７】
基板は、サファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＭｇＡｌ2Ｏ4、ＬｉＴａＯ3、ＺｒＢ2、ＣｒＢ2、窒化ガリウム、及びこの上に窒化物半導体を成長させた複合体である。
【００２８】
複合体は、例えば、基板の上に低温バッファ層を成長させたものである。低温バッファ層は、例えば、４００℃〜７００℃の温度範囲で成長させればよい。低温バッファ層を成長させる場合、低温バッファ層は、１層でも２層以上あってもよい。
さらに、複合体は、低温バッファ層の上にＩｎＧａＡｌＮ層を成長させたものであってもよい。
【００２９】
無機粒子は、例えば、酸化物、窒化物、炭化物、硼化物、硫化物、セレン化物及び金属を含む。これらの含有量は、無機粒子に対して、通常５０重量％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上である。無機粒子の組成は、化学分析、発光分析等により求められばよい。
【００３０】
酸化物としては、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、セリア、酸化亜鉛、酸化スズ及びイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）が挙げられる。
窒化物としては、例えば、窒化珪素、窒化硼素が挙げられる。
炭化物としては、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）、炭化硼素、ダイヤモンド、グラファイト、フラーレン類が挙げられる。
硼化物としては、例えば、硼化ジルコニウム（ＺｒＢ2）、硼化クロム（ＣｒＢ2）が挙げられる。
硫化物としては、例えば硫化亜鉛、硫化カドミウム、硫化カルシウム、硫化ストロンチウムが挙げられる。
セレン化物としては、例えば,セレン化亜鉛、セレン化カドミウムが挙げられる。
酸化物、窒化物、炭化物、硼化物、硫化物、セレン化物は、それに含まれる元素が他元素で部分的に置換されていてもよく、これらの例として、付活剤としてセリウムやユーロピウムを含む、珪酸塩やアルミン酸塩の蛍光体が挙げられる。
【００３１】
金属としては、珪素（Ｓｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）が挙げられる。
【００３２】
無機粒子は、加熱処理したとき、前記の酸化物、窒化物、炭化物、硼化物、硫化物、セレン化物、金属となる材料であってもよく、例えば、シリコーンであってもよい。シリコーンはＳｉ−Ｏ−Ｓｉの無機性結合を主骨格として持ち、Ｓｉに有機置換基を有する構造のポリマーであり、約５００℃に加熱処理すると、シリカとなる。
【００３３】
無機粒子は、単独で用いてもよく、これらを組合せて用いてもよい。組合せの例としては、窒化物の粒子上に酸化物を有する無機粒子が挙げられる。
これらの中でも、無機粒子は好ましくは酸化物であり、より好ましくはシリカである。
【００３４】
無機粒子は、半導体層の成長におけるマスク材料を含むことが好ましく、その表面にマスク材料を有することがさらに好ましい。無機粒子の表面にマスク材料が存在する場合、マスク材料は、無機粒子の表面の３０％以上覆うことが好ましく、５０％以上を覆うことがより好ましい。マスク材料は、例えば、シリカ、ジルコニア、チタニア、窒化珪素、窒化硼素、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、珪素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｕ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、バナジウム（Ｖ）、ハフニウム（Ｈｆ）、パラジウム（Ｐｄ）であり、好ましくはシリカである。これらは単独、又は組合せて用いてもよい。表面にマスク材料を有する無機粒子は、例えば、粒子表面にマスク材料を蒸着やスパッタにより覆ったり、粒子表面に化合物を加水分解させるなどの方法により調製すればよい。
【００３５】
無機粒子は、形状が球状（例えば、断面が円、楕円であるもの）、板状（長さＬと厚さＴのアスペクト比Ｌ／Ｔが１．５〜１００であるもの。）、針状（例えば、幅Ｗと長さＬの比Ｌ／Ｗが１．５〜１００であるもの。）又は不定形（様々な形状の粒子を含み、全体として形状が不揃いのもの。）であってもよく、好ましくは球状である。従って、無機粒子は球状シリカであることがより好ましい。
球状シリカとしては、単分散で、比較的粒径が揃ったものが容易に入手できる観点から、コロイダルシリカの使用が推奨される。コロイダルシリカは、シリカ粒子が溶媒（水等）にコロイド状に分散したものであり、珪酸ナトリウムをイオン交換する方法、テトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）のような有機珪素化合物を加水分解する方法により得られる。
【００３６】
また、無機粒子は、平均粒径が通常５ｎｍ以上、好ましくは１０ｎｍ以上、さらに好ましくは０．１μｍ以上であり、また通常５０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下、さらに好ましくは１μｍ以下である。平均粒径が前記範囲である無機粒子を含むと、高輝度を示す発光素子となる半導体層積層基板が得られる。
また無機粒子は、半導体層積層基板を含む発光素子の発光波長をλ（ｎｍ）とし、無機粒子の平均粒径をｄ（ｎｍ）としたとき、ｄ／λが通常０．０１以上、好ましくは０．０２以上、より好ましくは０．２以上であり、また通常１００以下、好ましくは３０以下、より好ましくは３．０以下である。
【００３７】
平均粒径は、遠心沈降法により測定した体積平均粒径である。平均粒径は、遠心沈降法以外の測定法、例えば、動的光散乱法、コールターカウンター法、レーザー回折法、電子顕微鏡により測定してもよいが、その場合には、較正して、遠心沈降法により測定した体積平均粒径に換算すればよい。例えば、標準となる粒子の平均粒径を、遠心沈降法及び他の粒度測定法で求め、これらの相関係数を算出する。相関係数は、粒径の異なる複数の標準粒子について、遠心沈降法により測定した体積平均粒径に対する相関係数を算出して較正曲線を作成することにより求めることが好ましい。較正曲線を使えば、遠心沈降法以外の測定法で得られた平均粒径から、体積平均粒径が求められる。
【００３８】
無機粒子の配置は、例えば、無機粒子と媒体を含むスラリー中へ基板を浸漬する方法、又は、スラリーを基板に塗布や噴霧した後、乾燥する方法で行えばよい。媒体は、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、エチレングリコール、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等であり、好ましくは水である。塗布は、スピンコートにより行うことが好ましく、この方法によれば、無機粒子の配置密度を均一にできる。乾燥は、スピナーを用いて行ってもよい。
【００３９】
無機粒子の基板に対する被覆率は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で無機粒子を配置した基板表面を上から観察したときの測定視野内（面積Ｓ）における粒子数Ｐと、粒子の平均粒径ｄにより、次式で求めればよい。
被覆率（％）＝（（ｄ／２）2×π・Ｐ・１００）／Ｓ
無機粒子の基板に対する被覆率は、通常０．１％以上、好ましく５％以上、さらに好ましくは３０％以上であり、通常９０％以下、好ましくは８０％以下、さらに好ましくは８０％以下である。
【００４０】
無機粒子は、基板上で２層以上に配置されていてもよいが、１層に配置されていること、例えば、無機粒子の９０％以上が１層に配置されることが好ましい。１層である場合、半導体層がエピタキシャル成長して、平坦化が進行する。図１の（ａ）に、基板上に無機粒子が配置された構造の断面図を示す。
【００４１】
本発明の製造方法は、さらに、工程(a)で得られたものの上に、半導体層を成長させる工程(b)を含む。
【００４２】
半導体層としては、例えば、金属窒化物が挙げられ、好ましくはＩｎxＧａyＡｌzＮ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で示される３−５族窒化物である。半導体層は、１層でも２層以上あってもよい。
【００４３】
また、半導体層は、ファセット構造を形成するもの、又は、形成しないものいずれでもよいが、無機粒子の被覆率が高い場合、ファセット構造を形成するものが好ましい。ファセット構造を形成する半導体層は、平坦化しやすい。
【００４４】
ファセット構造を形成しながら半導体層を成長させる場合において、３−５族窒化物半導体層の好ましい組成は、無機粒子の粒径、及び配置状態に依存するが、無機粒子の被覆率が高い場合、通常、高いＡｌ組成であることが好ましい。しかし、埋め込み層がＧａＮ層、又はファセット構造のＡｌ組成に比べて低いＡｌ組成を有するＡｌＧａＮ層である場合、３−５族窒化物半導体層のＡｌ組成があまり高くなると、埋め込み層とファセット構造の間に生じる格子不整合が大きくなり、基板にクラックや転位を生じることがある。
ファセット構造のＡｌ組成は、クラックのない結晶品質にすぐれた結晶を得る観点から、無機粒子の粒径、配置状態に応じて調整してもよく、例えば、無機粒子の被覆率が５０％以上の場合、式：ＡｌdＧａ1-dＮ〔０＜ｄ＜１〕で表されるファセット構造を成長させることが好ましく、ＡｌdＧａ1-dＮ〔０．０１≦ｄ≦０．５〕（ＡｌＮ混晶比が１．０％以上、５０％以下である。）で表されるファセット構造を成長させることがより好ましい。
【００４５】
ファセット成長温度は、通常７００℃以上、好ましくは７５０℃以上であり、また通常１０００℃以下、好ましくは９５０℃以下である。低温バッファ層が成長される場合、ファセット構造の成長温度は、低温バッファ層の成長温度と埋め込み層の成長温度の間であることが好ましい。ファセット層は、１層でも２層以上であってもよい。図２に、低温バッファ層を含む半導体積層基板の例として、基板２１、低温バッファ層２２、ファセット構造２４、半導体層２５を含み、かつ無機粒子２３は基板２１の上に存在する、半導体積層基板を示す。
【００４６】
低温バッファ層がある場合、半導体層（例えば、窒化物半導体層）の結晶核が形成されやすくなり、結晶品質の高い半導体層（例えば、Ｘ線回折ロッキングカーブ測定における（３０２）面の回折ピークの半値幅ＦＷＨＭが６５０ａｒｃｓｅｃ以下、好ましくは５５０ａｒｃｓｅｃ以下の半導体層。）が成長する。低温バッファ層は、例えば、式：ＡｌaＧａ1-aＮ〔ａは通常０以上、１以下、好ましくは０．５以下である。〕で表される。
【００４７】
Ｘ線回折ロッキングカーブ測定法は、膜の結晶配向性を評価する方法であり、試料の特定の結晶面が回折条件を満たすようにＸ線入射角と検出角を設定し、その状態で試料の角度を変化させたときの回折光強度の角度依存性を測定して、その広がりの程度から結晶方位のばらつきを評価する。一般的に、結晶方位のばらつきの程度はＸ線回折ロッキングカーブピークの半値幅で表される。サファイア基板Ｃ面上に成長する半導体では、一般的に六角柱状結晶が形成されやすく、その結晶の傾きは（００２）面、（００４）面等のＣ面と平行な結晶面の回折測定から評価すればよい。またＣ面内の結晶ねじれはＣ面から傾いた結晶面の回折測定から評価すればよく、例えば、（１０２）面、（３０２）面等の回折ピークを用いればよい。
【００４８】
成長は、例えば、ＭＯＶＰＥ、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、ハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）のようなエピタキシャル成長方法により行えばよい。
３−５族窒化物半導体層をＭＯＶＰＥにより成長させる場合、次の３族原料と５族原料をキャリアガスにより、反応炉の導入する方法で行えばよい。
【００４９】
３族原料は、例えば、
トリメチルガリウム［（ＣＨ3）3Ｇａ、以下ＴＭＧという。］、
トリエチルガリウム［（Ｃ2Ｈ5）3Ｇａ、以下ＴＥＧという。］のような式：
Ｒ1Ｒ2Ｒ3Ｇａ
〔Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3は、低級アルキル基を示す。〕で表されるトリアルキルガリウム；
トリメチルアルミニウム［（ＣＨ3）3Ａｌ、以下ＴＭＡという。］、
トリエチルアルミニウム［（Ｃ2Ｈ5）3Ａｌ、以下ＴＥＡとおい。］、
トリイソブチルアルミニウム［（ｉ−Ｃ4Ｈ9）3Ａｌ］のような式：
Ｒ1Ｒ2Ｒ3Ａｌ
〔Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3は、低級アルキル基を示す。〕で表されるトリアルキルアルミニウム；
トリメチルアミンアラン［（ＣＨ3）3Ｎ：ＡｌＨ3］；
トリメチルインジウム［（ＣＨ3）3Ｉｎ、以下ＴＭＩという。］、
トリエチルインジウム［（Ｃ2Ｈ5）3Ｉｎ］のような式：
Ｒ1Ｒ2Ｒ3Ｉｎ
〔Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3は、低級アルキル基を示す。〕で表されるトリアルキルインジウム；
ジエチルインジウムクロライド［（Ｃ2Ｈ5）2ＩｎＣｌ］のようなトリアルキルインジウムから１ないし２つのアルキル基をハロゲン原子に置換したもの；
インジウムクロライド［ＩｎＣｌ］のような式：
ＩｎＸ
〔Ｘはハロゲン原子〕で表されるハロゲン化インジウム等である。
これらは、単独で用いても組み合わせて用いてもよい。
３族原料のうち、ガリウム源としてＴＭＧ、アルミニウム源としてＴＭＡ、インジウム源としてＴＭＩが好ましい。
【００５０】
５族原料は、例えば、アンモニア、ヒドラジン、メチルヒドラジン、１，１−ジメチルヒドラジン、１，２−ジメチルヒドラジン、ｔ−ブチルアミン、エチレンジアミン等が挙げられる。これらは単独で又は組み合わせてもよい。５族原料のうち、アンモニア、ヒドラジンが好ましく、アンモニアがより好ましい。
【００５１】
成長時の雰囲気ガス及び原料のキャリアガスは、例えば、窒素、水素、アルゴン、ヘリウム、好ましくは水素、ヘリウムが挙げられる。これらは、単独で用いても組み合わせて用いてもよい。
【００５２】
反応炉は、例えば、反応炉、原料を保管容器から反応炉に供給する供給ライン、及び、サセプタを含む。サセプタは、基板を加熱する装置であり、反応炉内に置かれている。またサセプタは、半導体層を均一に成長させるため、通常、動力によって回転する構造となっている。サセプタは、その内部に赤外線ランプのような加熱装置がある。加熱装置により、供給ラインを通じて反応炉に供給される原料が基板上で熱分解し、基板上に半導体層を気相成長させる。反応炉に供給された原料のうち未反応原料は、通常、排気ラインより反応炉から外部に排出され、排ガス処理装置へ送られる。
【００５３】
３−５族窒化物半導体層をＨＶＰＥにより成長させる場合、次の３族原料と５族原料をキャリアガスにより、前記の反応炉の導入する方法で行えばよい。
３族原料は、例えば、ガリウム金属と塩化水素ガスを高温で反応させることにより生成する塩化ガリウムガス、インジウム金属と塩化水素ガスを高温で反応させることにより生成する塩化インジウムガスである。
５族原料は、例えば、アンモニアである。
キャリアガスは、例えば、窒素、水素、アルゴン、ヘリウム、好ましくは水素、ヘリウムである。これらは単独又は組み合わせて用いればよい。
【００５４】
また、３−５族窒化物半導体層をＭＢＥにより成長させる場合、半導体層の成長は、次の３族原料と５族原料をキャリアガスにより、前記の反応炉の導入する方法で行えばよい。
３族原料は、例えば、ガリウム、アルミニウム、インジウムのような金属である。
５族原料は、例えば、窒素やアンモニアのガスである。
キャリアガスは、例えば、窒素、水素、アルゴン、ヘリウム、好ましくは水素、ヘリウムである。これらは単独、又は組み合わせて用いればよい。
【００５５】
本発明の製造方法では、工程(a)及び(b)を繰り返し行ってもよく、また工程(a)、(b)及び(c)を繰り返し行ってもよい。繰り返し行うことにより、より高い輝度を示す発光素子として用いられる半導体積層基板が得られる。
【００５６】
工程(b)では、通常、半導体層は、無機粒子の存在しないところを成長領域として成長を開始し（図１（ａ）の符号１３参照）、次いで、ファセット構造が形成される（図１（ｂ）参照）
【００５７】
本発明の製造方法は、さらに、工程(b)後に、半導体層を成長させ、その表面を平坦化する工程(c)を含むことが好ましい。
工程(c)では、例えば、横方向成長を促進させることにより、ファセット構造を形成しながら半導体層を成長することで得られた基板のファセット構造を埋め込んで平坦化させる（図１（ｃ）参照）。半導体層をこのように成長させると、ファセットまで到達した転位は横方向に曲げられ、無機粒子は半導体層に埋没する。この結果、半導体層の結晶欠陥が減少する。
【００５８】
半導体層が高分子化合物である半導体積層基板についても、同様に、基板上に、無機粒子を配置する工程、その上に半導体層を形成する工程を含む方法により、製造すればよく、例えば、基板（例えば、ガラス基板）にスパッタ法により陽極（例えば、厚さ１００〜２００ｎｍのＩＴＯ層）を形成し、陽極上にスピンコートにより無機粒子含有ポリ(エチレンジオキシチオフェン)／ポリスチレンスルホン酸溶液（商品名” Ｂａｙｔｒｏｎ”バイエル社製）を塗布、乾燥して正孔輸送層（例えば、厚さ約５０ｎｍ）を形成した後、スピンコートにより高分子発光体のクロロホルム溶液を塗布し、減圧下約８０℃で乾燥して発光層（例えば、厚さ約７０ｎｍ）を形成し、次いで、蒸着により陰極バッファ層（例えば、厚さ０．４ｎｍのフッ化リチウム層）、陰極（例えば、厚さ２５ｎｍのカルシウム層）、次いでアルミニウム層（例えば、厚さ４０ｎｍ）を形成すればよい。
【実施例】
【００５９】
本発明を実施例により説明するが本発明はこれに限定されるものではない。
実施例１
基板として、Ｃ面を鏡面研磨したサファイアを用いた。無機粒子として、コロイダルシリカ（扶桑化学工業(株)製、ＰＬ−２０（商品名）、平均粒径３７０ｎｍ、粒子濃度２４重量％）を用いた。スピナーに基板をセットし、その上に１０重量％に希釈したコロイダルシリカを塗布し、スピンコーティングした。ＳＥＭで観察したところ、コロイダルシリカ粒子による基板表面の被覆率は３９％であった。
窒化物半導体層をエピタキシャル成長させ、コロイダルシリカ粒子を窒化物半導体層に埋没させた。エピタキシャル成長は、常圧ＭＯＶＰＥにより行った。１気圧で、サセプタの温度を４８５℃、キャリアガスを水素とし、キャリアガス、アンモニア及びＴＭＧを供給して、厚みが約５００ÅのＧａＮ低温バッファ層を成長させた。次に、サセプタの温度を９００℃にし、キャリアガス、アンモニア、ＴＭＧを供給して、ファセットを形成するためのアンドープＧａＮ層を形成した。次に、サセプタ温度１０４０℃にして炉圧力を１／４気圧に落とし、キャリアガス、アンモニア及びＴＭＧを供給して厚さ約５μｍのアンドープＧａＮ層を形成して、ＧａＮ結晶中にコロイダルシリカ粒子が層状に含有されている窒化物半導体積層基板を得た。窒化物半導体積層基板の断面の電子顕微鏡写真を図３に示す。また、窒化物半導体積層基板の断面透過型電子顕微鏡観察したところ、転位が折れ曲がっていた。
【００６０】
Ｘ線回折ロッキングカーブ測定における（３０２）面の回折ピークの半値幅は４９４ａｒｃｓｅｃであり、（００４）面の回折ピークの半値幅は２１５ａｒｃｓｅｃであった。
【００６１】
窒化物半導体積層基板に、ｎ型半導体層、ＩｎＧａＮ発光層（ＭＱＷ構造）、ｐ型半導体層を順に成長させ、ｎ型コンタクト層を露出させるためエッチング加工し、電極を形成し、次いで素子を分離して、発光波長４４０ｎｍの青色ＬＥＤを得た（ｄ／λ＝０．８）。青色ＬＥＤは、通電２０ｍＡでの光出力が８．５ｍＷであった。
【００６２】
実施例２
無機粒子として、コロイダルシリカ（日本触媒製、シーホスターＫＥ−Ｗ５０（商品名）、平均粒径５５０ｎｍ、粒子濃度２０重量％を１０重量％に希釈して使用。）を用いた以外、実施例１の〔無機粒子の配置〕、〔半導体層の成長〕及び〔発光素子の製造〕と同じ操作を行って、青色ＬＥＤを得た（ｄ／λ＝１．３）。コロイダルシリカ粒子による基板表面の被覆率は３６％であった。
【００６３】
Ｘ線回折ロッキングカーブ測定における（３０２）面の回折ピークの半値幅は４９３ａｒｃｓｅｃであり、（００４）面の回折ピークの半値幅は２２０ａｒｃｓｅｃであった。低温バッファ層のＡｌ組成と（３０２）面のピークの半値幅の関係を図４に示す。
また、青色ＬＥＤは、通電２０ｍＡでの光出力が９．９ｍＷであった。
【００６４】
実施例３
基板として、Ｃ面を鏡面研磨したサファイアの上にＧａＮ層を成長させたものを用いた以外、実施例１の〔無機粒子の配置〕、〔半導体層の成長〕及び〔発光素子の製造〕と同じ操作を行って、青色ＬＥＤを得た（ｄ／λ＝０．８）。コロイダルシリカ粒子による基板表面の被覆率は３２％であった。また、青色ＬＥＤは、通電２０ｍＡでの光出力が７．３ｍＷであった。
【００６５】
実施例４
無機粒子として、コロイダルシリカ（日産化学工業製、ＭＰ−１０４０（商品名）、平均粒径１００ｎｍ、粒子濃度４０重量％を１０重量％に希釈して使用。）を用いた以外、実施例１〔無機粒子の配置〕と同じ操作を行った。コロイダルシリカ粒子による基板表面の被覆率は５５％であった。
ファセットを形成を８００℃のアンドープＡｌＧａＮ層（ＡｌＮ組成１．７％）と９００℃のアンドープＧａＮ層の２層構造とした以外、実施例１の〔半導体層の成長〕及び〔発光素子の製造〕と同じ操作を行って、青色ＬＥＤを得た（ｄ／λ＝０．２）。
青色ＬＥＤは、通電２０ｍＡでの光出力は、シリカを含有しないものに比較して、２．４倍であった。
【００６６】
実施例５
無機粒子として、コロイダルシリカ（日産化学工業（株）製、ＭＰ−２０４０（商品名）、平均粒径２００ｎｍ、粒子濃度４０重量％を１０重量％に希釈して使用。）を用いた以外、実施例１の〔無機粒子の配置〕、〔半導体層の成長〕及び〔発光素子の製造〕と同じ操作を行って、青色ＬＥＤを得た（ｄ／λ＝０．５）。コロイダルシリカ粒子による基板表面の被覆率は４０％であった。青色ＬＥＤは、通電２０ｍＡでの光出力は、シリカを含有しないものに比較して、２．２倍であった。
【００６７】
実施例６
無機粒子として、コロイダルシリカ（日産化学工業（株）製、ＭＰ−２０４０（商品名）、平均粒径２００ｎｍ、粒子濃度４０重量％を２０重量％に希釈して使用。）を用いた以外、実施例１の〔無機粒子の配置〕と同じ操作を行って。コロイダルシリカ粒子による基板表面の被覆率は７６％であった。
次いで、実施例４の〔半導体層の成長及び発光素子の製造〕と同じ操作を行って、青色ＬＥＤを得た（ｄ／λ＝０．５）。
青色ＬＥＤは、通電２０ｍＡでの光出力は、シリカを含有しないものに比較して、２．７倍であった。
【００６８】
実施例７
無機粒子として、コロイダルシリカ（日産化学工業（株）製、ＭＰ−３０４０（商品名）、平均粒径３００ｎｍ、粒子濃度４０重量％を２０重量％に希釈して使用。）を用いた以外、実施例１の〔無機粒子の配置〕と同じ操作を行った。コロイダルシリカ粒子による基板表面の被覆率は３７％であった。
次いで、実施例４の〔半導体層の成長及び発光素子の製造〕と同じ操作を行って、青色ＬＥＤを得た（ｄ／λ＝０．７）。
青色ＬＥＤは、通電２０ｍＡでの光出力は、シリカを含有しないものに比較して、３．５倍であった。
【００６９】
実施例８
無機粒子として、コロイダルシリカ（日産化学工業（株）製、ＭＰ−３０４０（商品名）、平均粒径３００ｎｍ、粒子濃度４０重量％を３０重量％に希釈して使用。）を用いた以外、実施例１の〔無機粒子の配置〕と同じ操作を行った。コロイダルシリカ粒子による基板表面の被覆率は７１％であった。
次いで、実施例４の〔半導体層の成長及び発光素子の製造〕と同じ操作を行って、青色ＬＥＤを得た（ｄ／λ＝０．７）。
青色ＬＥＤは、通電２０ｍＡでの光出力は、シリカを含有しないものに比較して、３．３倍であった。
【００７０】
実施例９
無機粒子として、コロイダルシリカ（日産化学工業（株）製、ＭＰ−４５４０（商品名）、平均粒径４５０ｎｍ、粒子濃度４０重量％を２０重量％に希釈して使用。）を用いた以外、実施例１の〔無機粒子の配置〕と同じ操作を行った。コロイダルシリカ粒子による基板表面の被覆率は３０％であった。
次いで、実施例４の〔半導体層の成長及び発光素子の製造〕と同じ操作を行って、青色ＬＥＤを得た（ｄ／λ＝１．０）。
青色ＬＥＤは、通電２０ｍＡでの光出力は、シリカを含有しないものに比較して、３．０倍であった。
【００７１】
実施例１０
無機粒子として、コロイダルシリカ（日産化学工業（株）製、ＭＰ−４５４０（商品名）、平均粒径４５０ｎｍ、粒子濃度４０重量％を３０重量％に希釈して使用。）を用いた以外、実施例１の〔無機粒子の配置〕と同じ操作を行った。コロイダルシリカ粒子による基板表面の被覆率は４８％であった。
次いで、実施例４の〔半導体層の成長及び発光素子の製造〕と同じ操作を行って、青色ＬＥＤを得た（ｄ／λ＝１．０）。
青色ＬＥＤは、通電２０ｍＡでの光出力は、シリカを含有しないものに比較して、４．５倍であった。
【００７２】
実施例１１
無機粒子として、コロイダルシリカ（日産化学工業（株）製、ＭＰ−４５４０（商品名）、平均粒径４５０ｎｍ、粒子濃度４０重量％）を用いた以外、実施例１の〔無機粒子の配置〕と同じ操作を行った。コロイダルシリカ粒子による基板表面の被覆率は４８％であった。
次いで、実施例４の〔半導体層の成長及び発光素子の製造〕と同じ操作を行って、青色ＬＥＤを得た（ｄ／λ＝１．０）。
青色ＬＥＤは、通電２０ｍＡでの光出力は、シリカを含有しないものに比較して、３．０倍であった。
【００７３】
実施例１２
無機粒子として、コロイダルシリカ（日本触媒製、シーホスターＫＥ−Ｗ５０（商品名）、平均粒径５５０ｎｍ、粒子濃度２０重量％を１０重量％に希釈して使用。）を用いた以外、実施例１の〔無機粒子の配置〕と同じ操作を行った。
次いで、実施例４の〔半導体層の成長及び発光素子の製造〕と同じ操作を行って、青色ＬＥＤを得た（ｄ／λ＝１．３）。
青色ＬＥＤは、通電２０ｍＡでの光出力は、シリカを含有しないものに比較して、２．４倍であった。
【００７４】
実施例１３
無機粒子として、コロイダルシリカ（日本触媒製、シーホスターＫＥ−Ｗ５０（商品名）、平均粒径５５０ｎｍ、粒子濃度２０重量％。）を用いた以外、実施例１の〔無機粒子の配置〕と同じ操作を行った。コロイダルシリカ粒子による基板表面の被覆率は６０％であった。
次いで、実施例４の〔半導体層の成長及び発光素子の製造〕と同じ操作を行って、青色ＬＥＤを得た（ｄ／λ＝１．３）。
青色ＬＥＤは、通電２０ｍＡでの光出力は、シリカを含有しないものに比較して、２．９倍であった。
【００７５】
実施例１４
無機粒子として、シリカ（宇部日東化成製、ハイプレシカＵＦ（商品名）、平均粒径１．０μｍ、８重量％となるようにエタノールに分散させて使用。）を用いた以外、実施例１〔無機粒子の配置〕と同じ操作を行った。コロイダルシリカ粒子による基板表面の被覆率は５６％であった。
次いで、実施例４の〔半導体層の成長及び発光素子の製造〕と同じ操作を行って、青色ＬＥＤを得た（ｄ／λ＝２．３）。
青色ＬＥＤは、通電２０ｍＡでの光出力は、シリカを含有しないものに比較して、２．２倍であった。
【００７６】
比較例１
無機粒子は使用しなかったこと以外、実施例１の〔無機粒子の配置〕、〔半導体層の成長〕及び〔発光素子の製造〕と同じ操作を行って、青色ＬＥＤを得た。
青色ＬＥＤは、通電２０ｍＡでの光出力は５．０ｍＷであった。
【００７７】
比較例２
下地基板上にＳｉＯ2をスパッタ法により１００ｎｍ成膜し、通常のフォトリソグラフィ法を用いて、開口部５μｍ、パターン部５μｍの＜１−１００＞方向のストライプ状パターンを作製した。この基板を用いて、無機粒子を使用しなかったこと以外は実施例１と同様にして窒化物半導体積層基板、次いで窒化物半導体発光素子を得た。得られた窒化物半導体発光素子の通電２０ｍＡでの光出力を測定したところ、４．５ｍＷであった。
【００７８】
試験例１
無機粒子として、コロイダルシリカ（日本触媒製、シーホスターＫＥ−Ｗ５０（商品名）、平均粒径５５０ｎｍ、粒子濃度２０重量％を１０重量％に希釈して使用。）を用いたこと、及び（サセプタ温度４８５℃で成長する）低温バッファ層を成長させなかったこと以外、実施例１の〔無機粒子の配置〕、〔半導体層の成長〕と同じ操作を行った。
得られた半導体積層基板の表面は凹凸が大きく鏡面ではなかった。
【００７９】
試験例２
無機粒子として、コロイダルシリカ（日本触媒製、シーホスターＫＥ−Ｗ５０（商品名）、平均粒径５５０ｎｍ、粒子濃度２０重量％を１０重量％に希釈して使用。）を用いたこと、及び（サセプタ温度９００℃で成長する）ファセットを形成するためのアンドープＧａＮ層を成長させなかったこと以外、実施例１の〔無機粒子の配置〕、〔半導体層の成長〕と同じ操作を行った。
得られた半導体積層基板の表面は凹凸が大きく鏡面ではなかった。
【００８０】
試験例３
無機粒子として、コロイダルシリカ（日本触媒製、シーホスターＫＥ−Ｗ５０（商品名）、平均粒径５５０ｎｍ、粒子濃度２０重量％を１０重量％に希釈して使用。）を用いたこと、サセプタの温度が４８５℃で成長する低温バッファ層がＡｌ0.3Ｇａ0.7Ｎであること以外、実施例１の〔無機粒子の配置〕及び〔半導体層の成長〕と同じ操作を行って、窒化物半導体積層基板を得た。そのＸ線回折ロッキングカーブ半値幅は（００４）面に対して１９４ａｒｃｓｅｃであり（３０２）面に対して４７０ａｒｃｓｅｃであった。低温バッファ層のＡｌ組成と（３０２）面のピークの半値幅の関係を図４に示す。
【００８１】
試験例４
サセプタの温度が４８５℃で成長する低温バッファ層がＡｌ0.4Ｇａ0.6Ｎであること以外、試験例３と同じ操作を行って、窒化物半導体基板を得た。そのＸ線回折ロッキングカーブ半値幅は（００４）面に対して１９９ａｒｃｓｅｃであり（３０２）面に対して４４７ａｒｃｓｅｃであった。この結果を図４に示す。
【００８２】
試験例５
サセプタの温度が４８５℃で成長する低温バッファ層がＡｌＮであること以外、試験例３と同じ操作を行って、窒化物半導体基板を得た。そのＸ線回折ロッキングカーブ半値幅は（００４）面に対して２８３ａｒｃｓｅｃであり（３０２）面に対して５９６ａｒｃｓｅｃであった。この結果を図４に示す。
【００８３】
試験例６
サセプタの温度が４８５℃で成長する低温バッファ層を成長しないこと以外、試験例３と同じ操作を行って、窒化物半導体基板を得た。その結晶表面は凹凸が大きく鏡面が得られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、高い輝度を示す半導体発光素子として使用される半導体積層基板を提供する。また、本発明は、半導体積層基板の製造方法を提供する。さらに本発明は、半導体積層基板を含む発光素子を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】窒化物半導体積層基板の製造方法を説明する工程概略図。
【図２】低温バッファ層及びファセット形成層を含む半導体積層基板を示す図。
【図３】半導体積層基板の断面の電子顕微鏡写真。
【図４】低温バッファ層のＡｌ組成とＸ線回折ロッキングカーブ測定における（３０２）面のピークの半値幅の関係を示す図。
【符号の説明】
【００８６】
１１  基板
１２  無機粒子
１３  窒化物半導体を成長させる成長領域
１４  窒化物半導体のファセット構造
１５  エピタキシャル成長した窒化物半導体層
２１  基板
２２  低温バッファ層
２３  無機粒子
２４  ファセット構造
２５  半導体層
【図１】
2006179879.tif 000002
【図２】
2006179879.tif 000003
【図３】
2006179879.tif 000004
【図４】
2006179879.tif 000005