(57)【要約】【課題】所定の単結晶基板上において、高い結晶品質のＡｌ含有III族窒化物膜を形成する。【解決手段】所定の単結晶基板の主面上に、高さが０．５ｎｍ〜５ｎｍのＡｌＮからなる針状構造を形成する。次いで、前記単結晶基板の前記主面上において、前記針状構造を介してＡｌ含有III族窒化物膜を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともＡｌを含むIII族窒化物膜を製造する方法であって、
高さが０．５ｎｍ〜５ｎｍのＡｌＮからなる針状構造を主面に有する単結晶基板の、前記主面上において、前記III族窒化物膜を前記針状構造を介して形成することを特徴とする、III族窒化物膜の製造方法。
【請求項２】
前記針状構造の針状部の密度が１個／μｍ２以上であることを特徴とする、請求項１に記載のIII族窒化物膜の製造方法。
【請求項３】
前記III族窒化物膜は、Ａｌを全III族元素に対して５０原子％以上の割合で含有することを特徴とする、請求項１又は２に記載のIII族窒化物膜の製造方法。
【請求項４】
前記III族窒化物膜は、ＡｌＮから構成されることを特徴とする、請求項３に記載のIII族窒化物膜の製造方法。
【請求項５】
前記III族窒化物膜は、ＣＶＤ法を用いて１１００℃以上の温度で形成することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載のIII族窒化物膜の製造方法。
【請求項６】
前記III族窒化物膜は、１１００〜１２５０℃で形成することを特徴とする、請求項５に記載のIII族窒化物膜の製造方法。
【請求項７】
前記III族窒化物膜のＸ線ロッキングカーブにおける（００２）面の半値幅が１００秒以下であり、（１０２）面の半値幅が２０００秒以下であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載のIII族窒化物膜の製造方法。
【請求項８】
前記針状構造は、還元性の窒素元素を含む雰囲気で基板表面処理を加えることにより製造することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載のIII族窒化物膜の製造方法。
【請求項９】
前記還元性の窒素元素を含む雰囲気がアンモニアガス雰囲気であることを特徴とする、請求項８に記載のIII族窒化物膜の製造方法。
【請求項１０】
所定の単結晶基板と、この単結晶基板の主面上において高さが０．５ｎｍ〜５ｎｍのＡｌＮからなる針状構造とを具えることを特徴とする、エピタキシャル成長用基板。
【請求項１１】
前記針状構造の針状部の密度が１個／μｍ２以上であることを特徴とする、請求項１０に記載のエピタキシャル成長用基板。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載のエピタキシャル成長用基板上に形成されたIII族窒化物膜であって、
少なくともＡｌを含み、Ｘ線ロッキングカーブにおける（００２）面の半値幅が１００秒以下であり、（１０２）面の半値幅が２０００秒以下であることを特徴とする、III族窒化物膜。
【請求項１３】
前記III族窒化物膜は、Ａｌを全III族元素に対して５０原子％以上の割合で含有することを特徴とする、請求項１２に記載のIII族窒化物膜。
【請求項１４】
前記III族窒化物膜は、ＡｌＮから構成されることを特徴とする、請求項１３に記載のIII族窒化物膜。
【請求項１５】
請求項１２〜１４のいずれか一に記載のIII族窒化物膜を含むことを特徴とする、III族窒化物膜素子用エピタキシャル基板。
【請求項１６】
請求項１２〜１４のいずれか一に記載のIII族窒化物膜を含むことを特徴とする、III族窒化物素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III族窒化物膜の製造方法、エピタキシャル成長用基板、及びIII族窒化物膜に関し、詳しくは、各種半導体素子の半導体膜形成及び基板として好適に用いることのできる、III族窒化物膜の製造方法及びエピタキシャル成長用基板、並びに前記半導体素子の前記半導体膜として好適に用いることのできるIII族窒化物膜に関する。また、本発明は、前記III族窒化物膜を用いた半導体素子用エピタキシャル基板及びIII族窒化物素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ａｌを含むIII族窒化物膜は、半導体発光素子や半導体受光素子を構成する半導体膜として用いられており、近年においては、携帯電話などに用いられる高速ＩＣチップなどの電子デバイスを構成する半導体膜としても注目を浴びている。
【０００３】
上記半導体素子は、サファイア単結晶などからなる単結晶基板上に、必要に応じてIII族窒化物からなる緩衝膜を形成した後、この緩衝膜上に同じくＡｌ含有III族窒化物膜からなる下地膜を形成し、この下地膜上に目的とする機能を有する各種Ａｌ含有III族窒化物膜を形成することによって得る。また、通常においては、前記基板、前記緩衝膜、及び前記下地膜を一体と見なし、これをエピタキシャル成長用基板として呼んでいる。また、前記エピタキシャル成長用基板上に単層又は複数のIII族窒化物膜を形成してなる多層膜構造を半導体素子用エピタキシャル基板として呼んでいる。
【０００４】
前記緩衝膜は、前記基板と前記下地膜との格子定数差を補完して緩衝効果を発揮させるべく、その結晶性を無視して５００〜７００℃の低温において、ＭＯＣＶＤ法によって形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、緩衝膜は上述したような低温度で形成されるために結晶性が低く、前記緩衝膜上に形成した下地膜及び各種機能が付与されたＡｌ含有窒化物膜の結晶性を十分に高めることができないでいた。さらに、前記緩衝膜中には比較的多量の転位が存在するため、前記下地膜及び前記Ａｌ含有半導体膜にも前記転位に起因した多量の転位が生成されてしまうとともに、Ｘ線ロッキングカーブで評価することのできるモザイク性が大きくなってしまっていた。さらに緩衝膜形成とIII族窒化物膜形成との間の温度履歴により、Ａｌ含有III族窒化物膜の結晶性や転位密度などの結晶品質が大きくばらついてしまうという問題もあった。
【０００６】
この結果、各種機能が付与されたＡｌ含有III族窒化物膜の結晶性や転位密度などの結晶品質を十分に高めることができず、これらのＡｌ含有III族窒化物膜を含む半導体素子、例えば半導体発光素子などにおいては、その発光効率が劣化してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、所定の単結晶基板上において、高い結晶品質のＡｌ含有III族窒化物膜を形成することが可能な、新規なIII族窒化物膜の製造方法を提供するとともに、前記高結晶品質のＡｌ含有III族窒化物膜を形成することができる新規な構成のエピタキシャル成長用基板を提供することを目的とする。さらには、各種半導体素子を構成する半導体膜として好適に用いることのできる高結晶品質のIII族窒化物膜を提供することを目的とする。
【０００８】
さらには、前記III族窒化物膜を含む半導体素子並びに半導体素子用エピタキシャル基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成すべく、本発明は、少なくともＡｌを含むIII族窒化物膜を製造する方法であって、高さが０．５ｎｍ〜５ｎｍのＡｌＮからなる針状構造を主面に有する単結晶基板の、前記主面上において、前記III族窒化物膜を前記針状構造を介して形成することを特徴とする、III族窒化物膜の製造方法に関する。
【００１０】
また、本発明は、所定の単結晶基板と、この単結晶基板の主面上において高さが０．５ｎｍ〜５ｎｍのＡｌＮからなる針状構造とを具えることを特徴とする、エピタキシャル成長用基板に関する。
【００１１】
本発明者らは、単結晶基板上において結晶品質に優れたＡｌ含有III族窒化物膜を形成すべく鋭意検討を実施した。そして、単結晶基板の、前記Ａｌ含有窒化物膜を形成すべき主面の状態に着目した。その結果、前記単結晶基板の前記主面上に高さが０．５ｎｍ〜５ｎｍのＡｌＮからなる針状構造を設け、前記主面上において前記針状構造を介して所定のＡｌ含有III族窒化物膜を形成することにより、上述したような
【００１２】
すなわち、本発明の製造方法及びエピタキシャル成長用基板を用いることによって、高結晶品質のＡｌ含有III族窒化物膜を得ることができる。具体的には、本発明に従って、Ｘ線ロッキングカーブにおける（００２）面の半値幅が１００秒以下であり、（１０２）面の半値幅が２０００秒以下、さらには１５００秒以下であるＡｌ含有III族窒化物膜を得ることができる。また、転位密度は５×１０１０／ｃｍ２、さらには１×１０１０／ｃｍ２まで低減することができる。
【００１３】
また、前記Ａｌ含有III族窒化物膜上に追加のIII族窒化物膜を設けた場合、その膜中の転位密度を１×１０９／ｃｍ２以下、さらには１×１０８／ｃｍ２以下まで低減することができる。なお、この転位密度削減の効果は、前記追加のIII族窒化物膜の、前記Ａｌ含有III族窒化物膜に対するＡｌ組成差が０．５以上、さらには０．８以上と大きくなるに従って顕著になる。特には、前記追加のIII族窒化物膜がＡｌを含まない場合において、前記転位削減効果はより顕著となる。したがって、本発明のＡｌ含有III族窒化物を用いることによって、優れた特性の半導体素子を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、所定の単結晶基板上において、高い結晶品質のＡｌ含有III族窒化物膜を形成することが可能な、III族窒化物膜の製造方法を提供することができる。また、前記高結晶品質のＡｌ含有III族窒化物膜を形成することができるエピタキシャル成長用基板を提供することができる。さらには、各種半導体素子を構成する半導体膜として好適に用いることのできる高結晶品質のIII族窒化物膜を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を発明の実施の形態に即して詳細に説明する。図１は、本発明のエピタキシャル成長用基板の一部を概念的に示す平面図であり、図２は、エピタキシャル成長用基板の一部を概念的に示す断面図である。図１及び図２に示すように、本発明のエピタキシャル成長用基板５は、所定の単結晶基板１と、この単結晶基板１の主面１Ａ上においてＡｌＮからなる針状構造２とを具えている。
【００１６】
針状構造２の高さｈは、０．５ｎｍ以上であり、１ｎｍ以上であることが好ましい。これによって、前記Ａｌ含有III族窒化物膜の組成や厚さ、さらには形成条件などに依存することなく、高結晶品質のＡｌ含有III族窒化物膜を簡易に形成することができる。
【００１７】
また、針状構造２の高さの上限は、５ｎｍである。すなわち、針状構造２の高さｈが前記値を超えて増大しても、前記Ａｌ含有III族窒化物膜の結晶品質はほとんど向上しない。さらに、現状の技術では、上記値を超えた針状構造を作製することは極めて困難である。
【００１８】
針状構造２の密度は、本発明に従って高結晶品質のＡｌ含有III族窒化物膜を得ることができれば特には限定されない。しかしながら、１個／μｍ２以上であることが好ましく、さらには１０個／μｍ２以上であることが好ましい。これによって、前記Ａｌ含有III族窒化物膜において、特にＡｌ組成の多い領域において高結晶品質のＡｌ含有III族窒化物膜を簡易に形成することができる。
【００１９】
また、針状構造２の密度の上限についても特に限定されるものではないが、現状においては１０００個／μｍ２であることが好ましい。すなわち、針状構造２の密度が前記値を超えて増大しても、前記Ａｌ含有III族窒化物膜の結晶品質はほとんど向上しない。さらに、現状の技術では、上記値を超えた針状構造を作製することは極めて困難である。
【００２０】
針状構造２は、例えば、単結晶基板１に対して表面処理を施すことによって形成することができる。具体的には、単結晶基板１を還元性の窒素を含む雰囲気中に配置して加熱することによって形成することができる。また、塩素系やフッ素系のガスを用いた表面処理によっても形成することができる。表面処理条件は、使用する単結晶基板１の種類並びに針状構造２の高さ及び密度などに応じて適宜に選択する。
【００２１】
また、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）又はトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）などのＡｌ供給原料ガスと、アンモニア（ＮＨ３）などの窒素供給原料ガスとを用いたＣＶＤ法によっても形成することができる。この場合においても、使用する単結晶基板１の種類並びに針状構造２の高さ及び密度などに応じて前記ＣＶＤ法の諸条件を設定する。
【００２２】
さらには、針状の微結晶体を別個に作製し、単結晶基板１の主面１Ａ上に撒布することによっても形成することができる。
【００２３】
針状構造２内には、例えばＧａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｈ、Ｃ、及びＯなどの不純物を意図的に含ませることができる。また、配管内、反応管内、基板、及びサセプタ部品からの意図しない不純物を含むこともある。
【００２４】
なお、単結晶基板１は、サファイア単結晶、ＺｎＯ単結晶、ＬｉＡｌＯ２単結晶、ＬｉＧａＯ２単結晶、ＭｇＡｌ２Ｏ４単結晶、ＭｇＯ単結晶などの酸化物単結晶、Ｓｉ単結晶、ＳｉＣ単結晶などのIV族あるいはIV-IV族単結晶、ＧａＡｓ単結晶、ＡｌＮ単結晶、ＧａＮ単結晶、及びＡｌＧａＮ単結晶などのIII−Ｖ族単結晶、ＺｒＢ２などのホウ化物単結晶などの、公知の基板材料から構成することができる。
【００２５】
さらに、上述した単結晶からなる下地基材上に、ＺｎＯ単結晶、ＭｇＯ単結晶などの酸化物単結晶、Ｓｉ単結晶、ＳｉＣ単結晶などのIV族あるいはIV−IV族単結晶、ＧａＡｓ単結晶、ＩｎＰ単結晶などのIII−Ｖ族単結晶、あるいはこれらの混晶からなるエピタキシャル成長膜を具えることもできる。
【００２６】
本発明の製造方法は、図１及び図２に示すエピタキシャル成長用基板５上にＡｌ含有III族窒化物膜を形成する。すなわち、図１及び図２に示す単結晶基板１の主面１Ａ上に、針状構造２を介してＡｌ含有III族窒化物膜を形成する。このようにして得たＡｌ含有III族窒化物膜は、結晶性及び転位密度ともに改善され、優れた結晶品質を有するようになる。
【００２７】
具体的には、Ｘ線ロッキングカーブにおける（００２）面の半値幅で１００秒以下を確保した上で、（１０２）面の半値幅で２０００秒以下、さらには１５００秒以下となるまで結晶性が向上する。また、転位密度は５×１０１０／ｃｍ２、さらには１×１０１０／ｃｍ２以下にまで低減することができる。
【００２８】
前記Ａｌ含有III族窒化物膜は、例えば、ＣＶＤ法によって形成することができる。この場合は、図１及び図２に示すエピタキシャル成長用基板５を所定のＣＶＤ装置内に配置させた後に所定の温度に加熱し、Ａｌ供給原料ガスとしてのトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）又はトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）、及び窒素供給原料ガスとしてのアンモニア（ＮＨ３）を、所定のキャリアガスとともに前記ＣＶＤ装置内に導入するとともに、エピタキシャル成長用基板５上に供給する。
【００２９】
また、前記III族窒化物膜中にＡｌ以外のＧａ及び／又はＩｎを含める場合は、Ｇａ供給原料ガス及び／又はＩｎ供給原料ガスとして、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）及びトリメチルインジウム（ＴＭＩ）などを用い、これらのガスを前記Ａｌ供給原料ガスなどとともにエピタキシャル成長用基板５上に供給する。すると、これらの原料ガスがエピタキシャル成長用基板５上において互いに熱化学的に反応して、目的とするＡｌ含有III族窒化物膜を得ることができる。
【００３０】
上記のようにＣＶＤ法を用いてＡｌ含有III族窒化物膜を作製する際、エピタキシャル成長用基板５は１１００℃以上に加熱することが好ましく、さらには１１５０℃以上に加熱することが好ましい。これによって、前記Ａｌ含有III族窒化物自体の結晶性をさらに向上させることができる。ここでの温度は基板表面温度を意味する。
【００３１】
また、エピタキシャル成長用基板５は１２５０℃以下に設定することが好ましい。この温度を超えてエピタキシャル成長用基板５を加熱しても、前記Ａｌ含有III族窒化物膜の結晶性に向上には寄与しない。さらには、材料成分の拡散により前記Ａｌ含有III族窒化物膜の表面が荒れてしまい、結晶品質が劣化してしまう場合がある。
【００３２】
なお、Ａｌ含有III族窒化物膜の厚さは０．５μｍ以上であることが好ましく、さらには１μｍ〜３μｍであることが好ましい。これによってクラックの発生やエピタキシャル成長用基板５からの剥離を抑制した状態において、前記Ａｌ含有III族窒化物膜の結晶性をより効果的に高めることができる。
【００３３】
本発明に従って形成すべきIII族窒化物膜は、Ａｌを含むことが要求されるが、好ましくは全III族元素に対して５０原子％以上のＡｌを含むことが好ましい。特には前記III族窒化物膜がＡｌＮから構成される（１００原子％のＡｌ）ことが好ましい。本発明はＡｌを含む総てのIII族窒化物膜に適用することができるが、Ａｌ含有量が増大するにつれて本発明の作用効果を顕著に発現するようになる。
【００３４】
但し、エピタキシャル基板５上に針状構造２を介して前記Ａｌ含有III族窒化物膜を形成した場合、針状構造２は明確に観察されなくなる。むしろ、エピタキシャル基板５を構成する単結晶基板１と前記Ａｌ含有III族窒化物膜の界面を断面観察した場合に、前記界面が急峻となるようにして針状構造２を構成することが重要となる。界面の急峻性を保つことにより、格子ミスマッチから発生する転位が界面のみに規則正しく配列し、前記Ａｌ含有III族窒化物膜内での転位の発生を抑制することができる。
【００３５】
なお、上述したIII族窒化物膜はＡｌの他、Ｇａ及びＩｎなどを含むことができる。さらに、必要に応じてＧｅ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｐ、及びＢなどの添加元素を含有することもできる。さらに、意識的に添加した元素に限らず、成膜条件などに依存して必然的に取り込まれる微量元素、並びに原料、反応管材質に含まれる微量不純物を含むこともできる。
【００３６】
図３は、本発明のエピタキシャル成長用基板を用いて作製したいわゆるＰＩＮ型の半導体発光素子の一例を示す構成図である。
【００３７】
図３に示す半導体発光素子２０においては、基板１１上において、下地層１２、ｎ型導電層１３、発光層１４、p型クラッド層１５、ｐ型導電層１６がこの順に形成されている。ｎ型導電層１３の一部は露出しており、この露出した部分にＡｌ／Ｔｉなどのｎ型電極１７が形成されるとともに、ｐ型導電層１６上にはＡｕ／Ｎｉなどのｐ型電極１８が形成されている。
【００３８】
そして、ｎ型電極１７及びｐ型電極１８間に所定の電圧を印加することにより、発光層１４内でキャリアの再結合が生じ、所定の波長の光を発光する。なお、前記波長は、発光層の構造及び組成などによって決定される。
【００３９】
図３に示す半導体発光素子２０において、基板１１は図１及び図２に示すような本発明のエピタキシャル成長用基板から構成する。また、下地層１２は、上述したＡｌ含有III族窒化物膜から構成する。したがって、下地層１２は上述したような本発明の要件を満足することが要求される。
【００４０】
なお、下地層１２上に形成されたｎ型導電層１３からｐ型導電層１６までは、下地層１２に対してＡｌ組成差が０．５以上、さらには０．８以上となるIII族窒化物から構成することが好ましい。これによって、上述したように、ｎ型導電層１３中などにおける転位密度を効果的に削減することができる。なお、転位密度削減効果をより顕著ならしめるためには、ｎ型導電層１３などをＡｌを含まないIII族窒化物から構成することが好ましい。
【００４１】
図３に示す半導体発光素子２０は、基板１１を本発明のエピタキシャル成長用基板から構成し、下地層１２を本発明の高結晶品質のＡｌ含有III族窒化物膜から構成しているので、下地層１２上に形成されたｎ型導電層１３からｐ型導電層１６までの結晶品質も向上し、従来に比較して高い発光効率を呈するようになる。
【００４２】
なお、下地層１２からｐ型導電層１６は例えばＭＯＣＶＤ法を用いてエピタキシャル成長により形成することができる。
【実施例】
【００４３】
（実施例１〜３）
単結晶基板としてＣ面サファイア基板を用い、これを反応管内に設置されたサセプタ上に載置した後、吸引固定した。そして、水素ガスを１０ｓｌｍの流量で流しながら前記Ｃ面サファイア基板を１１５０℃まで加熱し、１０分間保持して表面をクリーニングした。次いで、アンモニアガス（ＮＨ３）１０００ｓｃｃｍを全ガス流量が５ｓｌｍ、圧力が２０Ｔｏｒｒとなるように導入し、０．５分、３分、及び５分間保持して、前記Ｃ面サファイア基板の主面に対して表面処理を施した。
【００４４】
このときの、前記Ｃ面サファイア基板の前記主面の状態をＡＦＭによって観察したところ、図４及び図５に示すような結果が得られた。図４及び図５は、それぞれ１μｍ角及び５μｍ角の領域を示す。また、図４（ａ）及び図５（ａ）が表面処理時間０．５分の場合のＡＦＭ像であり、図４（ｂ）及び図５（ｂ）が表面処理時間３分の場合のＡＦＭ像である。また、図４（ｃ）及び図５（ｃ）が表面処理時間５分の場合のＡＦＭ像である。なお、図４及び図５に示す写真において、白い斑点部分が針状構造に相当する。
【００４５】
図４及び図５から明らかなように、上述のような表面処理を行なうことにより、Ｃ面サファイア基板の主面上に針状構造が形成され、さらに、表面処理時間が長くなるにつれて針状構造の密度が増大していることが分かる。
【００４６】
次いで、ＴＭＡ及びＮＨ３を、全ガス流量が１０ｓｌｍ、圧力が１５Ｔｏｒｒ、流量比（ＮＨ３／ＴＭＡ）＝５００となるようにして導入し、図４及び図５に示すような針状構造を有するＣ面サファイア基板、すなわち、エピタキシャル成長用基板の主面上に、前記針状構造を介してＡｌＮ膜を厚さ２μｍに形成した。このようにして得たＡｌＮ膜中の結晶性を調べたところ、表１に示すような結果が得られた。
【００４７】
これらのサンプルに対して断面ＴＥＭ観察を行い、ＡｌＮ膜とサファイア基板との界面の原子像を観察したところ、１００ｎｍの範囲内で原子３ステップ以下に対応する界面の粗れしか観察されず、急峻な界面を有することが確認された。また、格子ミスマッチに起因する転位もＡｌＮの８原子層おきにほぼ等間隔に存在することが確認された。なお、ＴＥＭ像を図６に示す。
【００４８】
次いで、基板温度を１１２０℃に設定した後、圧力を常圧に設定し、ＴＭＡ、ＮＨ３及びＳｉＨ４を全ガス平均流速１ｍ／ｓｅｃで流して、ｎ型導電層としてのＳｉドープｎ−Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ層を厚さ３μｍに成長させた。原料供給量は成膜速度が３μｍ／ｈｒとなるように設定した。なお、ＳｉＨ４は、キャリア濃度が５×１０１７／ｃｍ３となるように供給した。
【００４９】
次いで、各原料ガスの供給を停止し、キャリアガスを窒素に変更した後、基板温度を７００℃とした。前記ｎ−Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ層上に、ＴＭＩ、ＴＭＧ、及びＮＨ３を全ガス流速１ｍ／ｓｅｃで流して、ｉ−ＩｎＧａＮ層からなるＭＱＷ構造の発光層を形成した。次いで、ＴＭＩをＴＭＡに切り替えるとともに、Ｃｐ２Ｍｇをキャリア濃度が２×１０１７／ｃｍ３となるようにして供給することにより、ｐ型クラッド層としてのｐ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層を厚さ２０ｎｍに成長させた。その後、ＴＭＡの供給を停止して基板温度を１１００℃に上昇させた後、ＴＭＧ、ＮＨ３及びＣｐ２Ｍｇを供給し、ｐ型導電層としてのＭｇドープｐ−Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ層を厚さ０．２μｍに形成した。
【００５０】
ｎ型導電層などを構成する前記ｎ−ＡｌＧａＮ層、前記ｉ−ＩｎＧａＮ層及び前記ｐ−ＡｌＧａＮ層（追加のIII族窒化物膜）の転位密度を断面ＴＥＭ観察によって調べたところ、表１に示すような結果が得られた。
【００５１】
（比較例）
ＮＨ３を用いた表面処理を行なわず、Ｃ面サファイア基板上にＡｌＮ膜を上記実施例と同様の条件で直接的に形成した。このようにして得たＡｌＮ膜の結晶性を調べたところ、表１に示すような結果が得られた。なお、サンプルによっては、（１０２）面からのＸ線回折ピークにおいてピーク分裂が観察された。
【００５２】
本サンプルについても断面ＴＥＭ観察を行い、ＡｌＮ膜とサファイア基板の界面の原子像を観察したところ、１００ｎｍの範囲内で原子５ステップに対応する界面の粗れが観察され、非常に粗い界面を有することが確認された。また、格子ミスマッチに起因する転位は明確に観察されなかった。なお、ＴＥＭ像を図７に示す。
【００５３】
【表１】
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【００５４】
表１から明らかなように、Ｃ面サファイア基板の主面上に針状構造を有するエピタキシャル成長用基板に作製したＡｌＮ膜は、針状構造を有しないＣ面サファイア基板上に直接的に作製したＡｌＮ膜と比較して、転位密度が低減されているとともに、結晶性が向上していることが分かる。具体的には、針状構造を有するエピタキシャル成長用基板上に形成した総てのＡｌＮ膜において、Ｘ線ロッキングカーブにおける（００２）面の半値幅が１００秒以下を確保した上で、（１０２）面の半値幅が２０００秒以下となっており、高い結晶性を示すことが分かる。
【００５５】
また、上記ＡｌＮ膜上に形成したｎ−ＡｌＧａＮ層からなるｎ型導電層などの転位密度も一様に向上していることが分かる。
【００５６】
以上、具体例を挙げながら、発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない範囲であらゆる変更や変形が可能である。例えば、単結晶基板上に、所定の緩衝層やひずみ超格子などの多層積層膜を挿入し、前記単結晶基板上に形成すべきＡｌ含有III族窒化物膜の結晶性をさらに向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明のエピタキシャル成長用基板の一部を概念的に示す平面図である。
【図２】本発明のエピタキシャル成長用基板の一部を概念的に示す断面図である。
【図３】本発明のエピタキシャル成長用基板を用いて作製した半導体発光素子の一例を示す構成図である。
【図４】本発明のエピタキシャル成長用基板の主面の状態を示すＡＦＭ像である。
【図５】本発明のエピタキシャル成長用基板の主面の状態を示すＡＦＭ像である。
【図６】本発明のエピタキシャル成長用基板の断面ＴＥＭ像である。
【図７】従来のエピタキシャル成長用基板の断面ＴＥＭ像である。
【符号の説明】
【００５８】
１  単結晶基板
１Ａ  単結晶基板の主面
２  針状構造
５  エピタキシャル成長用基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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