【事件の表示】
　特許第３４２７０４７号「窒化物系半導体素子、窒化物系半導体の形成方法および窒化物系半導体素子の製造方法」の請求項５〜１５、１７〜２１、２３、２４に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３４２７０４７号の請求項５〜１５、１７〜２３に係る特許を維持する。
【理　由】
【１】手続の経緯 
　特許３４２７０４７号に係る発明は、平成１２年９月２２日（優先権主張平成１１年９月２４日）に特許出願され、平成１５年５月９日に特許権の設定登録がなされ、その後、中島順より特許異議の申立てがなされ、平成１７年５月１０日付けで取消理由が通知され、その指定期間内である平成１７年７月１５日に訂正請求がなされたものである。 
　 
【２】平成１７年７月１５日の訂正請求に対する適否判断 
　 
［１］訂正事項 
　訂正事項ａ；特許請求の範囲の請求項６を、「半導体基板上に窒化物系半導体層を成長させる窒化物系半導体の形成方法において、前記半導体基板は、格子定数が前記窒化物系半導体層の格子定数と異なるＩＩＩ−Ｖ族半導体からなる半導体基板であり、前記半導体基板の表面に２次元的に分散配置された複数の凹部または凸部を有する凹凸パターンを形成し、前記凹凸パターン上の凸部上面、凹部底面および凹部側面に該凹凸パターンと同様のパターンを表面に有するバッファ層を成長させ、前記バッファ層上に前記窒化物系半導体層を成長させることを特徴とする窒化物系半導体の形成方法。」と訂正する。
　
　訂正事項ｂ；特許請求の範囲の請求項８を、「基板の表面に２次元的に分散配置された複数の凹部または凸部を有する凹凸パターンを形成し、前記凹凸パターン上の凸部上面、凹部底面および凹部側面に該凹凸バターンと同様のパターンを表面に有するバッファ層を成長させ、前記　バッファ層上に窒化物系半導体層を表面がほぼ平坦になるまで成長させることを特徴とする窒化物系半導体の形成方法。」と訂正する。
　
　訂正事項ｃ；特許請求の範囲の請求項９を、「前記凹凸パターンは、ストライプ状に延びる凹部および凸部を有することを特徴とする請求項５又は請求項７のいずれかに記載の窒化物系半導体の形成方法。」と訂正する。
　
　訂正事項ｄ；特許請求の範囲の請求項１０を、「前記凹凸パターンは２次元的に分散配置された複数の凹部または凸部を有することを特徴とする請求項５又は請求項７のいずれかに記載の窒化物系半導体の形成方法。」と訂正する。
　
　訂正事項ｅ；特許請求の範囲の請求項１８を、「半導体基板上に窒化物系半導体層が形成された窒化物系半導体素子において、前記半導体基板は、格子定数が前記窒化物系半導体層の格子定数と異なるＩＩＩ−Ｖ族半導体からなる半導体基板であり、前記半導体基板の表面に２次元的に分散配置された複数の凹部または凸部を有する凹凸パターンが形成され、前記凹凸パターンの凸部上面、凹部底面および凹部側面に該凹凸バターンと同様のパターンを表面に有するバッファ層が形成され、前記バッファ層上に素子領域を含む窒化物系半導体層が形成されたことを特徴とする窒化物系半導体素子。」と訂正する。
　
　訂正事項ｆ；特許請求の範囲の請求項２０を、「基板の表面に２次元的に分散配置された複数の凹部または凸部を有する凹凸パターンが形成され、前記凹凸パターンの凸部上面、凹部底面および凹部側面に該凹凸バターンと同様のパターンを表面に有するバッファ層が形成され、前記バッファ層上に少なくとも部分的にほぼ平坦な表面を有する第１の窒化物系半導体層が形成され、前記第１の窒化物系半導体層の前記平坦な表面に、素子領域を含む第２の窒化物系半導体層が形成されたことを特徴とする窒化物系半導体素子。」と訂正する。
　
　訂正事項ｇ：特許請求の範囲の請求項２４に記載されている「前記絶縁体基板基板上に」を「前記絶縁体基板上に」に訂正する。
　
　訂正事項ｈ：特許請求の範囲の請求項に付されている番号のうち、請求項２３を請求項２２，請求項２４を請求項２３に訂正する。
　
［２］請求の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存在
　
　上記訂正事項ａ，ｂは、特許請求の範囲の請求項６の従属項となっている請求項１０と、請求項８の従属項となっている請求項１０を各々独立項とし、訂正前の請求項６、８と置換えたものである。
　
　上記訂正事項ｃは、上記訂正事項ａ，ｂの訂正により特許請求の範囲の請求項６と請求項８が従属項から独立項への変更に伴い、特許請求の範囲の請求項９において引用する請求項のうち、請求項６、８に係る発明を削除したものである。
　
　上記訂正事項ｄは、特許請求の範囲の請求項１０において引用する請求項のうち、請求項６、８に係る発明を削除したものである。
　
　上記訂正事項ｅは、特許請求の範囲の請求項１８に記載された「凹凸パターン」をより下位概念である「２次元的に分散配置された複数の凹部または凸部を有する凹凸パターン」として発明特定事項を限定したものである。
　　
　上記訂正事項ｆは、特許請求の範囲の請求項２０に記載された「凹凸パターン」をより下位概念である「２次元的に分散配置された複数の凹部または凸部を有する凹凸パターン」として発明特定事項を限定したものである。
　
　上記訂正事項ｇは、「前記絶縁体基板基板上に」と、「基板」を繰り返してタイプミスしたものを訂正したものである。
　
　上記訂正事項ｈは、特許請求の範囲の請求項に付された番号のうち、２２が抜け落ちていたので、請求項２３、請求項２４の項数を繰り上げ、訂正前の請求項２３を請求項２２に、請求項２４を請求項２３に訂正したものである。
　
　ここで、上記訂正事項ａ〜ｆは、特許請求の範囲の減縮を目的とするものであり、上記訂正事項ｇ，ｈは、明りょうでない記載の釈明を目的とするものである。
　また、上記訂正事項ｅ，ｆにおいて、「２次元的に分散配置された複数の凹部または凸部を有する凹凸パターン」という当該発明特定事項は、明細書の特許請求の範囲の請求項１０の記載、発明の詳細な説明の段落【００３７】、【０１４０】〜【０１５０】、及び図　６（ｂ）の記載に基づくものであるから裏付けられている。
　よって、上記訂正事項ａ〜ｈは願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内の訂正であり、実質上特許請求の範囲を拡張し又は変更するものでもない。
　
［３］まとめ
　上述のとおりであるから、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項及び第３項において準用する同法第１２６条第２項ないし第４項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
【３】本件特許発明 
　本件については、上記【２】の［１］段落で示したとおりの訂正がなされ、かつその訂正が容認されるものであるから、本件の請求項５〜１５，１７〜２３に係る発明は、上記の平成１７年７月１５日付け訂正請求に係る訂正明細書の特許請求の範囲の請求項５〜１５，１７〜２３に記載される次のとおりのものである（以下、「訂正発明５〜１５，１７〜２３」といい、これに対応する訂正前の発明を「本件発明５〜１５，１７〜２３」という。）。
 
「【請求項５】  半導体基板上に窒化物系半導体層を成長させる窒化物系半導体の形成方法において、前記半導体基板は、IV族半導体、IV−IV族半導体またはII−VI族半導体からなる半導体基板であり、前記半導体基板の表面に凹凸パターンを形成し、前記凹凸パターン上の凸部上面、凹部底面および凹部側面に該凹凸パターンと同様のパターンを表面に有するバッファ層を成長させ、前記バッファ層上に前記窒化物系半導体層を成長させることを特徴とする窒化物系半導体の形成方法。
【請求項６】  半導体基板上に窒化物系半導体層を成長させる窒化物系半導体の形成方法において、前記半導体基板は、格子定数が前記窒化物系半導体層の格子定数と異なるIII −Ｖ族半導体からなる半導体基板であり、前記半導体基板の表面に２次元的に分散配置された複数の凹部または凸部を有する凹凸パターンを形成し、前記凹凸パターン上の凸部上面、凹部底面および凹部側面に該凹凸パターンと同様のパターンを表面に有するバッファ層を成長させ、前記バッファ層上に前記窒化物系半導体層を成長させることを特徴とする窒化物系半導体の形成方法。
【請求項７】  絶縁体基板上に窒化物系半導体層を成長させる窒化物系半導体の形成方法において、前記絶縁体基板の表面に凹凸パターンを形成し、前記凹凸パターン上の凸部上面、凹部底面および凹部側面に該凹凸パターンと同様のパターンを表面に有するバッファ層を成長させ、前記バッファ層上に前記窒化物系半導体層を成長させることを特徴とする窒化物系半導体の形成方法。
【請求項８】  基板の表面に２次元的に分散配置された複数の凹部または凸部を有する凹凸パターンを形成し、前記凹凸パターン上の凸部上面、凹部底面および凹部側面に該凹凸パターンと同様のパターンを表面に有するバッファ層を成長させ、前記バッファ層上に窒化物系半導体層を表面がほぼ平坦になるまで成長させることを特徴とする窒化物系半導体の形成方法。
【請求項９】  前記凹凸パターンは、ストライプ状に延びる凹部および凸部を有することを特徴とする請求項５又は請求項７のいずれかに記載の窒化物系半導体の形成方法。
【請求項１０】  前記凹凸パターンは、２次元的に分散配置された複数の凹部または凸部を有することを特徴とする請求項５又は請求項７のいずれかに記載の窒化物系半導体の形成方法。
【請求項１１】  半導体基板上に窒化物系半導体層を成長させ、該窒化物系半導体層上に素子領域を形成する窒化物系半導体素子の製造方法において、前記半導体基板は、IV族半導体、IV−IV族半導体、またはII−VI族半導体からなる半導体基板であり、前記半導体基板上にエッチングにより間隔Ｘで分散的に幅Ｙの複数のバッファ層を形成して該複数のバッファ層の間に前記半導体基板を露出させ、間隔Ｘ［μｍ］および幅Ｙ［μｍ］がＹ［μｍ］≦−Ｘ［μｍ］＋４０［μｍ］かつＹ［μｍ］≧１［μｍ］かつＸ［μｍ］≧１［μｍ］の関係を満足し、前記半導体基板の露出した領域上および前記複数のバッファ層上に窒化物系半導体層を形成し、前記窒化物系半導体層上の前記半導体基板の露出した領域上のうち中央部を除く領域に素子領域を形成することを特徴とする窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１２】  半導体基板上に窒化物系半導体層を成長させ、該窒化物系半導体層上に素子領域を形成する窒化物系半導体素子の製造方法において、前記半導体基板は、格子定数が前記窒化物系半導体層の格子定数と異なるIII −Ｖ族半導体からなる半導体基板であり、前記半導体基板上にエッチングにより間隔Ｘで分散的に幅Ｙの複数のバッファ層を形成して該複数のバッファ層の間に前記半導体基板を露出させ、間隔Ｘ［μｍ］および幅Ｙ［μｍ］がＹ［μｍ］≦−Ｘ［μｍ］＋４０［μｍ］かつＹ［μｍ］≧１［μｍ］かつＸ［μｍ］≧１［μｍ］の関係を満足し、前記半導体基板の露出した領域上および前記複数のバッファ層上に窒化物系半導体層を形成し、前記窒化物系半導体層上の前記半導体基板の露出した領域上のうち中央部を除く領域に素子領域を形成することを特徴とする窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１３】  絶縁体基板に窒化物系半導体層を成長させ、該窒化物系半導体層上に素子領域を形成する窒化物系半導体素子の製造方法において、前記絶縁体基板上にエッチングにより間隔Ｘで分散的に幅Ｙの複数のバッファ層を形成して該複数のバッファ層の間に前記絶縁体基板を露出させ、間隔Ｘ［μｍ］および幅Ｙ［μｍ］がＹ［μｍ］≦−Ｘ［μｍ］＋４０［μｍ］かつＹ［μｍ］≧１［μｍ］かつＸ［μｍ］≧１［μｍ］の関係を満足し、前記絶縁体基板の露出した領域上および前記複数のバッファ層上に窒化物系半導体層を形成し、前記窒化物系半導体層上の前記絶縁体基板の露出した領域上のうち中央部を除く領域に素子領域を形成することを特徴とする窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１４】  前記複数のバッファ層は、ストライプ状に配置されることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１５】  前記複数のバッファ層は、２次元的に分散配置されることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１７】  半導体基板上に窒化物系半導体層が形成された窒化物系半導体素子において、前記半導体基板は、IV族半導体、IV−IV族半導体またはII−IV族半導体からなる半導体基板であり、前記半導体基板の表面に凹凸パターンが形成され、前記凹凸パターンの凸部上面、凹部底面および凹部側面に該凹凸パターンと同様のパターンを表面に有するバッファ層が形成され、前記バッファ層上に素子領域を含む窒化物系半導体層が形成されたことを特徴とする窒化物系半導体素子。
【請求項１８】  半導体基板上に窒化物系半導体層が形成された窒化物系半導体素子において、前記半導体基板は、格子定数が前記窒化物系半導体層の格子定数と異なるIII −Ｖ族半導体からなる半導体基板であり、前記半導体基板の表面に２次元的に分散配置された複数の凹部または凸部を有する凹凸パターンが形成され、前記凹凸パターンの凸部上面、凹部底面および凹部側面に該凹凸パターンと同様のパターンを表面に有するバッファ層が形成され、前記バッファ層上に素子領域を含む窒化物系半導体層が形成されたことを特徴とする窒化物系半導体素子。
【請求項１９】  絶縁体基板上に窒化物系半導体層が形成された窒化物系半導体素子において、前記絶縁体基板の表面に凹凸パターンが形成され、前記凹凸パターンの凸部上面、凹部底面および凹部側面に該凹凸パターンと同様のパターンを表面に有するバッファ層が形成され、前記バッファ層上に素子領域を含む窒化物系半導体層が形成されたことを特徴とする窒化物系半導体素子。
【請求項２０】  基板の表面に２次元的に分散配置された複数の凹部または凸部を有する凹凸パターンが形成され、前記凹凸パターンの凸部上面、凹部底面および凹部側面に該凹凸パターンと同様のパターンを表面に有するバッファ層が形成され、前記バッファ層上に少なくとも部分的にほぼ平坦な表面を有する第１の窒化物系半導体層が形成され、前記第１の窒化物系半導体層の前記平坦な表面に、素子領域を含む第２の窒化物系半導体層が形成されたことを特徴とする窒化物系半導体素子。
【請求項２１】  半導体基板上に窒化物系半導体層が形成された窒化物系半導体素子において、前記半導体基板は、IV族半導体、IV−IV族半導体またはII−VI族半導体からなる半導体基板であり、前記半導体基板上に間隔Ｘで分散的に幅Ｙの複数のバッファ層が形成され、該複数のバッファ層の間で前記半導体基板が露出され、間隔Ｘ［μｍ］および幅Ｙ［μｍ］がＹ［μｍ］≦−Ｘ［μｍ］＋４０［μｍ］かつＹ［μｍ］≧１［μｍ］かつＸ［μｍ］≧１［μｍ］の関係を満足し、前記半導体基板の露出した領域上および前記複数のバッファ層上に窒化物系半導体層が形成され、前記窒化物系半導体層上の前記半導体基板の露出した領域上のうち中央部を除く領域に素子領域が形成されたことを特徴とする窒化物系半導体素子。
【請求項２２】  半導体基板上に窒化物系半導体層が形成された窒化物系半導体素子において、前記半導体基板は、格子定数が前記窒化物系半導体層の格子定数と異なるIII −Ｖ族半導体からなる半導体基板であり、前記半導体基板上に間隔Ｘで分散的に幅Ｙの複数のバッファ層が形成され、該複数のバッファ層の間で前記半導体基板が露出され、間隔Ｘ［μｍ］および幅Ｙ［μｍ］がＹ［μｍ］≦−Ｘ［μｍ］＋４０［μｍ］かつＹ［μｍ］≧１［μｍ］かつＸ［μｍ］≧１［μｍ］の関係を満足し、前記半導体基板の露出した領域上および前記複数のバッファ層上に窒化物系半導体層が形成され、前記窒化物系半導体層上の前記半導体基板の露出した領域上のうち中央部を除く領域に素子領域が形成されたことを特徴とする窒化物系半導体素子。
【請求項２３】  絶縁体基板上に窒化物系半導体層が形成された窒化物系半導体素子において、前記絶縁体基板上に間隔Ｘで分散的に幅Ｙのバッファ層が形成され、該複数のバッファ層の間で前記半導体基板が露出され、間隔Ｘ［μｍ］および幅Ｙ［μｍ］がＹ［μｍ］≦−Ｘ［μｍ］＋４０［μｍ］かつＹ［μｍ］≧１［μｍ］かつＸ［μｍ］≧１［μｍ］の関係を満足し、前記絶縁体基板の露出した領域上および前記複数のバッファ層上に窒化物系半導体層が形成され、前記窒化物系半導体層上の前記半導体基板の露出した領域上のうち中央部を除く領域に素子領域が形成されたことを特徴とする窒化物系半導体素子。」
　
【４】特許異議申立の理由の概要
　  特許異議申立人　中島順は、次の甲第１〜５号証及び添付資料１を提示し、本件の請求項５，７，１７，１９に係る発明は、甲第１，２号証から容易に発明し得たものであり、請求項６，８，９，１８，２０に係る発明は、甲第１号証に記載された発明であり、請求項１０に係る発明は、甲第１，３号証から容易に発明し得たものであり、請求項１１，２１に係る発明は、甲第２，４，５号証から容易に発明し得たものであり、請求項１２、１３，２３，２４に係る発明は、甲第４号証に記載されているか、もしくは甲第４，５号証から容易に発明し得たものであり、請求項１４，１５に係る発明は、甲第４号証に記載された発明、もしくは甲第５号証に記載された発明である。
　したがって、 本件の請求項５〜１５，１７〜２１，２３，２４に係る発明は、特許法第２９条第１項第３号及び同条第２項の規定に該当し、その発明に係る特許は同法第１１３条第１項第２号の規定により取り消されるべきものである、と主張している。
　甲第１号証；特開平８−２６４９０１号公報
　　　　　　　（以下、「刊行物1」という。）
　甲第２号証；特開平９−３２１３８１号公報
　　　　　　　（以下、「刊行物２」という。）
　甲第３号証；特開昭５６−６００７６号公報
　　　　　　　（以下、「刊行物３」という。）
　甲第４号証；特開平１１−２３８６８７号公報
　　　　　　　（以下、「刊行物４」という。）
　甲第５号証；特開平１１−２１９９１０号公報
　　　　　　　（以下、「刊行物５」という。）
　　添付資料；「半導体大事典」、株式会社工業調査会、
　　　　　　　１９９９年１２月２０日発行、第５５７頁
　　　　　　　（以下、「参考資料」という。）
　
【５】刊行物１〜５及び参考資料の記載内容
　
［１］刊行物１の記載内容 
（１−ａ）段落【０００１】には、
「この発明は、エピタキシャルウェハおよびそれを用いた半導体レーザ素子ならびにその製造方法に関するものであり、特に、導波路に設けた周期的な回折格子により導波光を反射する現象を利用した半導体レーザ素子およびそれに用いられるエピタキシャルウェハならびにその製造方法に関するものである。」
　と記載され、
（１−ｂ）段落【００２２】には、
「請求項１の発明によるエピタキシャルウェハは、その表面に回折格子が形成された、ＧａＡｓおよびＩｎＰからなる群から選ばれる化合物半導体基板と、基板上に形成された、厚さが１０ｎｍ〜８０ｎｍのＧａＮからなるバッファ層と、バッファ層上に形成された、ＧａＮを含むエピタキシャル層と、バッファ層とエピタキシャル層との界面に位置する不整合面とを含んでいる。」
　と記載され、
（１−ｃ）段落【００４８】には、
「この第１のバッファ層の厚さは、１０ｎｍ〜８０ｎｍである。１０ｎｍより薄いと、第２のバッファ層（ＧａＮエピタキシャル層）を形成するための昇温中に第１のバッファ層が部分的に途切れ、この上に形成された第２のバッファ層（ＧａＮエピタキシャル層）が剥がれてしまうからである。一方、８０ｎｍより厚いと、フラットな第１のバッファ層の低温成長に核成長が混ざり、この核を中心にピラミッド状に第２のバッファ層（ＧａＮエピタキシャル層）が成長してしまうからである。」
　と記載され、
（１−ｄ）段落【００５３】には、
「このＧａＮからなる第１のバッファ層を形成する際の温度は３００℃〜７００℃が好ましい。３００℃より低いと、ＧａＮからなる第１のバッファ層が成長しないからである。一方、７００℃より高いと、基板が熱ダメージを受けて、この上に形成されたエピタキシャル層が剥がれてしまうからである。」
　と記載され、
（１−ｄ）段落【００５８】には、
「まず、ＧａＡｓ（１００）面基板上に、０．１μｍ以下の厚みのポジ型レジストを塗布した後、干渉露光装置を用いて、０．５μｍピッチで回折格子パターンを形成した。格子パターンは＜０１１＞方向に平行となるように形成した。次に、これを、フッ酸と過酸化水素水と水とを混合したエッチング液によりエッチングして、（１００）面から５４．７°の傾斜を有する（１１１）Ｂ面が露出するような回折格子を形成した。」と記載され、
（１−ｅ）段落【００６１】〜【００６４】には、
「図２を参照して、まず、石英からなる反応チャンバ５４内に、上述のようにして回折格子を形成したｎ型ＧａＡｓ（１００）面基板１を設置した。
　次に、抵抗加熱ヒータ５５により外部からチャンバ内全体を加熱して、基板１を５００℃に保持した状態で、第１のガス導入口５１からＩＩＩ族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）および塩化水素（ＨＣｌ）、さらにｎ型ドーパントとしてシラン（ＳｉＨ4 ）ガスを導入し、一方、第２のガス導入口５２からはＶ族原料としてアンモニアガス（ＮＨ3 ）を導入した。なお、このときの原料ガスのＶ／ＩＩＩ比は２００であった。このような条件でエピタキシャル成長させ、厚さ３０ｎｍのＧａＮからなる第１のバッファ層２を形成した。
　次に、このようにＧａＮからなる第１のバッファ層２が形成された基板１の温度を、抵抗加熱ヒータ５５により８００℃まで昇温した後、ＴＭＧａ、ＨＣｌ、ＮＨ3 およびｎ型ドーパントとしてＳｉＨ4 を導入して、エピタキシャル成長させた。なお、このときの原料ガスのＶ／ＩＩＩ比は２００であった。
　その結果、ＧａＮからなる第１のバッファ層２上に、厚さ２μｍの非常に平坦な第２のバッファ層としてのＧａＮエピタキシャル層３が成長し、格子の段差は埋込まれた。」と記載され、
（１−ｆ）段落【００６８】には、
「その結果、非常に平坦なＧａＮエピタキシャル層が成長し、格子の段差は埋込まれた。また、エピタキシャル層のドメインは、０．５μｍピッチの回折格子状となり、ドメイン制御のできた膜がＩｎＰ基板上に形成できた。なお、ＧａＮからなるエピタキシャル層は、六方晶の結晶構造を有していた。」
　と記載され、
（１−ｇ）段落【００７１】には、
「その結果、非常に平坦なＧａＮエピタキシャル層が成長し、格子の格差は埋込まれた。また、エピタキシャル層のドメインは、０．５μｍピッチの回折格子状となり、ドメイン制御のできた膜がＧａＡｓ基板上に形成できた。なお、ＧａＮからなるエピタキシャル層は、立方晶の結晶構造を有していた。」
　と記載され、
（１−ｈ）段落【００７４】〜【００８５】には、
「その結果、非常に平坦なＧａＮエピタキシャル層が成長し、格子の格差は埋込まれた。また、エピタキシャル層のドメインは、０．５μｍピッチの回折格子状となり、ドメインの制御のできた膜がＩｎＰ基板上に形成できた。なお、ＧａＮからなるエピタキシャル層は、立方晶の結晶構造を有していた。
　（２）  半導体レーザ素子の作成・・・
  ＤＦＢ構造
図３は、本発明による半導体レーザ素子の一例の構造を示す断面図である。なお、この半導体レーザ素子は、キャビティの内部に屈折率分布を持たせるように周期的な回折格子を配し、これにより導波光を反射する現象を利用したＤＦＢ構造の半導体レーザ素子である。
　図３を参照して、この半導体レーザ素子は、その表面に回折格子９が形成されたｎ型ＧａＡｓ（１００）Ｂ面基板１と、基板１上に形成された厚さが３０ｎｍのＧａＮからなる第１のバッファ層２と、第１のバッファ２上に形成された厚さが１μｍのｎ型ＧａＮからなる第２のバッファ層３と、第２のバッファ層３上に形成された厚さが０．３μｍのｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ｎからなるｎ型クラッド層４と、ｎ型クラッド層４上に形成された厚さが０．１μｍのノンドープＧａＮからなる活性層５と、活性層５上に形成された厚さが０．３μｍのｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ｎからなるｐ型クラッド層６と、ｐ型クラッド層６上に形成されたｐ型ＧａＮからなるコンタクト層７とを含んでいる。
　また、第１のバッファ層２と第２のバッファ層３との界面には、不整合面８が位置していた。さらに、コンタクト層７上および基板１の裏面には、それぞれ電極が形成されている。
　次に、このように構成される半導体レーザ素子の製造方法について、以下に説明する。
　まず、ｎ型ＧａＡｓ（１００）面基板１上に、０．１μｍ以下の厚みのポジ型レジストを塗布したのち、干渉露光装置を用いて、０．５μｍピッチの回折格子パターンを形成した。次に、これを、フッ酸と過酸化水素水と水とを混合したエッチング液によりエッチングして、（１１１）Ｂ面が露出するような回折格子９を形成した。
　次に、このように表面に回折格子９が形成された基板１上に、第１のバッファ層２および第２のバッファ層３を、有機金属クロライド気相エピタキシ成長法を用いて形成した。各層の成長条件を以下に示す。〜次に、この第２のバッファ層３上に、第１のクラッド層４、活性層５、第２のクラッド層６およびコンタクト層７を、ＯＭＶＰＥ法を用いて形成した。各層の成長条件を以下に示す。〜このようにして各層を成長させた後、Ｎ2 雰囲気中６００℃で３０分間のアニール処理を行ない、ｐ型ドーパントのＭｇを活性化させて、半導体レーザ素子用エピタキシャル結晶を完成させた。
　このようにして作製されたエピタキシャル結晶を用いて、活性領域構造がＤＨ（ダブルヘテロ）型で、デバイス構造がストライプ型の半導体レーザ素子を、以下のように通常のデバイスプロセスにて作製した。
　まず、プラズマＣＶＤによってＳｉ3 Ｎ4 絶縁膜を形成し、通常のフォトリソグラフィと化学エッチングにより、１０μｍ幅のストライプを形成した。その上に、Ｎｉからなるｐ型上部電極を蒸着法にて形成した。
　つづいて、基板側にｎ型電極Ａｕ−Ｇｅ−Ｎｉを蒸着法にて形成した。このエピタキシャル結晶を、チップ化した。キャビティ長は１ｍｍとした。このようにしてできたチップを、熱伝導性の良いＣｕ−Ｗ合金からなるステムにマウントし、通電動作を試みた。このデバイスは、３５０ｎｍを中心とした単一モードであり、安定に室温で発振した。」
　と記載されている。
　
［２］刊行物２の記載内容 
（２−ａ）段落【０００１】には、
「本発明は、窒化物半導体（ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）よりなるレーザ素子に関する。」
　と記載され、
（２−ｂ）段落【００２１】、【００２２】には、
「サファイアのＡ面を主面とする基板１を用意し、この基板１をＭＯＶＰＥ装置の反応容器内に設置した後、原料ガスにＴＭＧ（トリメチルガリウム）と、アンモニアを用い、温度５００℃でサファイア基板１の表面にＧａＮよりなるバッファ層を２００オングストロームの膜厚で成長させる。バッファ層は、基板と窒化物半導体との格子不整合を緩和する作用があり、他にＡｌＮ、ＡｌＧａＮ等を成長させることも可能である。このバッファ層を成長させることにより、基板の上に成長させるｎ型窒化物半導体の結晶性が良くなることが知られているが、成長方法、基板の種類等によりバッファ層が成長されない場合もあるので、図１には特に図示していない。基板にはサファイアＡ面の他、Ｒ面、Ｃ面を主面とするサファイアも使用でき、またこの他、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4、１１１面）、ＳｉＣ、ＭｇＯ、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＧａＮ等の単結晶よりなる従来より知られている基板が用いられる。
　続いて温度を１０５０℃に上げ、原料ガスにＴＭＧ、アンモニア、ドナー不純物としてＳｉＨ4（シラン）ガスを用いて、ＳｉドープＧａＮよりなるｎ型コンタクト層２を４μｍの膜厚で成長させる。ｎ型コンタクト層２はＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ（０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）で構成することができ、特にＳｉをドープしたＧａＮで構成することにより、キャリア濃度の高いｎ型層が得られ、また負電極と好ましいオーミック接触が得られるので、レーザ素子のしきい値電流を低下させることができる。負電極の材料としてはＡｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ等の金属若しくは合金が好ましいオーミックが得られる。」
　と記載されている。
　
［３］刊行物３の記載内容 
（３−ａ）第１頁左欄５〜１４行には、
「（１）半導体または絶縁体の単結晶基板上に、導電性窒化ガリウム層、半絶縁性窒化ガリウム層を形成してなる窒化ガリウム発光素子において、前記単結晶基板表面の一部に設けられた凹凸領域と、この凹凸領域に対応し導電性及び半絶縁性窒化ガリウム層を貫通して表面に達する、導電性窒化ガリウム層と同導電型で高導電率を示す高導電性領域とを有し、前記半絶縁性窒化ガリウム層と高導電性領域に電極を設けたことを特徴とする窒化ガリウム発光素子」と記載され、
（３−ｂ）第２頁左下欄１２〜１９行には、
「また、強いｎ型導電性領域の形成は、サファイア基板１１に、スクライバ等におり凹凸領域を形成すれば良く、従来に比して簡単に形成でき、電極の取り出しが容易になる利点がある。
　上記の説明では、凹凸部９１をストライプ上に設けた例を掲げたが、凹凸部９１の形状がこれに限定されるものでないことはもちろんであり、必要ならば円形にすることもできる。」
　と記載されている。
　
［４］刊行物４の記載内容 
（４−ａ）段落【０００１】には、
「本発明は、ＧａＮ系化合物半導体から構成される半導体基板、および、ＤＶＤ用，ＣＤ用，プリンタ用の光源などに利用可能な半導体発光素子に関する。」
　と記載され、
（４−ｂ）段落【００１０】、【００１１】には、
「図２６は選択成長用のマスクパターンを示す図であり、図２７(ａ)乃至(ｅ)は、図２６のマスクパターンの作製方法を説明するための図である。なお、図２７(ａ)乃至(ｅ)は図２６のＡ−Ａ’線における断面で見たものである。
　図２７を参照すると、まず、図２７(ａ)の工程でサファイア基板１５１上に核発生層としてＧａＮ薄膜１５２を積層し、次いで、図２７(ｂ)の工程で核発生層１５２上に、７μｍピッチで１〜４μｍ幅のストライプパターンが開いたＳｉＯ2からなる選択成長用マスク１５３を形成する。このストライプパターンはＧａＮ薄膜１５２の〈１１−２０〉方向に沿って形成される(図２６を参照)。」
　と記載され、
（４−ｃ）段落【００２９】には、
「図１，図２，図３，図４，図５，図６を参照すると、この半導体基板は、図３，図４に示すように、サファイア，ＧａＡｓ等の単結晶基板１１の一主面上に、選択成長の核発生層となる結晶層１２が形成され、この結晶層(核発生層)１２上に、選択成長用マスク１３が形成されている。」
　と記載され、
（４−ｄ）段落【００３２】には、
「この半導体基板の最大の特徴は、選択成長用マスク１３のマスクパターンが、周期的に並んで(例えば格子状に)配置された円形パターンとなっていることにある。」と記載され、
（４−ｅ）段落【００３７】には、
「次に、図１〜図６の半導体基板の作製工程例を説明する。この作製工程例では、半導体基板としてφ２インチ，厚さ３００μｍの(０００１)面サファイア基板１１上に、選択成長の核発生層としてのＧａＮ層１２、選択成長用マスクとしてのＳｉＯ2層１３、ｎ−ＧａＮ単結晶層１５を順次に形成するようになっている。ここで、選択成長用マスクとしてのＳｉＯ2層１３には、直径３μｍの円形パターンの穴１４が、７μｍのピッチで格子状に開けられたものを用い、その円形パターンの穴１４を通して、ＧａＮ層１２の表面から、ｎ−ＧａＮ単結晶層１５を選択成長させ、厚さ２００μｍのＧａＮ単結晶層を形成するようにしている。」
　と記載され、
（４−ｆ）段落【００６０】には、
「また、上述の各例(図１〜図６の例，図７〜図１２の例，図１３〜図１８の例)では、円形パターンの穴１４が開けられた選択成長用マスク１３を結晶層(核発生層)１２を介して単結晶基板１１上に形成したが、選択成長用マスク１３を単結晶基板１１上に直接形成することもできる。この場合、円形パターンの穴１４から露出した単結晶基板１１の表面からＧａＮ系化合物半導体結晶１５を結晶成長させることができる。また、この場合、選択成長用マスク１３は、穴１４を通して単結晶基板１１に優先的にＧａＮ単結晶の結晶成長が生じる材料からなるのが良い。」
　と記載され、
（４−ｇ）段落【００７６】には、
「図２２は本発明に係る半導体発光素子の構成例を示す斜視図である。図２２の半導体発光素子は、例えば図１，図２、または、図７，図８の半導体基板５０(１１，１２，１３，１５)上に形成された少なくとも一つのｐ−ｎ接合を含むＧａＮ系化合物半導体積層構造からなる発光素子となっている。」　と記載されている。
　
［５］刊行物５の記載内容 
（５−ａ）段落【０００１】には、
「本発明は基板となり得るような結晶欠陥の少ない窒化物半導体（ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）の成長方法と、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、太陽電池、光センサー等の発光素子、受光素子、あるいはトランジスタ、パワーデバイス等の電子デバイスに使用される窒化物半導体素子に関する。」
　と記載され、
（５−ｂ）段落【００２９】〜【００３１】には、
「２インチφ、Ｃ面を主面とするサファイアよりなる異種基板１をＭＯＶＰＥ反応容器内にセットし、温度を５００℃にして、キャリアガスに水素、反応ガスにＴＭＧ（トリメチルガリウム（Ｇａ(ＣＨ3)3：ＴＭＧ）及びアンモニア（ＮＨ3）を用い、ＧａＮよりなるバッファ層（図示せず）を２００オングストロームの膜厚で成長させる。バッファ層成長後、温度を１０５０℃にして、同じくＧａＮよりなる第１の窒化物半導体層２を５μｍの膜厚で成長させる。第１の窒化物半導体層２はＡｌ混晶比X値が０．５以下のＡｌXＧａ1-XＮ（０≦X≦０．５）を成長させることが望ましい。０．５を超えると、結晶欠陥というよりも結晶自体にクラックが入りやすくなってしまうため、結晶成長自体が困難になる傾向にある。また膜厚はバッファ層よりも厚い膜厚で成長させて、１０μｍ以下の膜厚に調整することが望ましい。基板はサファイアの他、ＳｉＣ、ＺｎＯ、スピネル、ＧａＡｓ等、窒化物半導体を成長させるために知られている、窒化物半導体と異なる材料よりなる基板を用いることができる。
　第１の窒化物半導体層２成長後、ウェーハを反応容器から取り出し、この第１の窒化物半導体層２の表面に、ストライプ状のフォトマスクを形成し、ＣＶＤ装置によりストライプ幅１０μｍ、ストライプ間隔（窓部）２μｍのＳｉＯ2よりなる保護膜３を１μｍの膜厚で形成する。保護膜の形状としてはストライプ状、ドット状、碁盤目状等どのような形状でも良いが、窓部よりも保護膜の面積を大きくする方が、結晶欠陥の少ない第２の窒化物半導体層３が成長しやすい。保護膜の材料としては、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯX）、窒化ケイ素（ＳｉXＮY）、酸化チタン（ＴｉＯX）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯX）等の酸化物、窒化物、またこれらの多層膜の他、１２００℃以上の融点を有する金属等を用いることができる。これらの保護膜材料は、窒化物半導体の成長温度６００℃〜１１００℃の温度にも耐え、その表面に窒化物半導体が成長しないか、若しくは成長しにくい性質を有している。
　（第２の窒化物半導体層４）保護膜３形成後、ウェーハを再度ＭＯＶＰＥの反応容器内にセットし、温度を１０５０℃にして、アンモニアを０．２７mol／min、ＴＭＧを２２５μmol／min（Ｖ／III比＝１２００）でアンドープＧａＮよりなる第２の窒化物半導体層４を３０μｍの膜厚で成長させる。成長後、第２の窒化物半導体層を断面ＴＥＭにより観察すると、第１の窒化物半導体層の界面からおよそ５μｍ程度までの領域は結晶欠陥の数が多く（１０8個／cm2以上）、５μｍよりも上の領域では結晶欠陥が少なく（１０6個／cm2以下）、十分に窒化物半導体基板として使用できるものであった。また成長後の表面は、保護膜上部にはほとんど結晶欠陥が見られず、窓部上部（ストライプ中央部）にはやや結晶欠陥が表出する傾向があるが、従来の方法（Ｖ／III比が２０００より大）に比べて結晶欠陥の数は２桁以上少ない。」
　と記載され、
（５−ｃ）段落【００４３】には、
「アニーリング後、ウェーハを反応容器から取り出し、図７に示すように、ＲＩＥ装置により最上層のｐ側コンタクト層１８と、ｐ側クラッド層１７とをエッチングして、４μｍのストライプ幅を有するリッジ形状とする。重要なことはリッジストライプを形成する場合、図８に示すようにリッジストライプ位置を結晶欠陥がやや現れ易い傾向を有するストライプ状の窓部中央部を避ける位置とする。このように結晶欠陥がほとんどない位置にストライプを形成すると、結晶欠陥が活性層まで伸びてこなくなる傾向にあるため、素子の長寿命とすることができ、信頼性が向上する。」
　と記載されている。
　
［６］参考資料の記載内容
（６−ａ）第５５７頁右欄８〜２０行には
「バッファ層
　buffer　layer 
　良質な薄膜を得るためにに基板との間に設けバッファ（緩衝）となる層をいう。本来は基板（または薄膜）と薄膜の格子不整合性を緩和するために基板と薄膜のいずれにも格子整合性の良い材料による膜を間に挟み、その膜をバッファ層（緩衝層）と呼ぶ。最近では、もう少し広い範囲で使われるようになっている。たとえば基板と薄膜の応力緩和や相互拡散防止などに用いる中間層バッファ層と呼ぶ場合がある。」
　と記載されている。
　
【６】特許異議申立てに対する当審の判断
　 
［訂正発明５］
　特許異議申立人は、刊行物１に記載された発明において、基板材料として刊行物２に記載された基板材料を採用することで本件発明５とすることは、当業者であれば容易に想到し得たと主張する。
　以下、この主張について検討する。
　刊行物１に記載された発明は、ＧａＡｓやＩｎＰ等のIII −Ｖ化合物半導体基板を対象とするものであるのに対して、刊行物２に記載された発明はサファイア、スピネル、ＳｉＣ、ＭｇＯ、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＧａＮ等の異なる基板材料を対象としている。
　そして、結晶成長技術において、基板材料がその後に形成する半導体層に与える影響は、格子整合のミスマッチ等多大なものであり、特定の基板技術に用いられている技術を、単純に他の基板材料に置きかえて利用することは技術的に困難であることは当業者にとって技術常識である。
　したがって、訂正発明５は、刊行物１と刊行物２によって容易に想到し得た発明とはいえない。
　
［訂正発明６］　
　特許異議申立人は、本件発明６は、刊行物１に記載された発明であると主張する。　
　以下、この主張について検討する。
　訂正発明６の「２次元的に分散配置された複数の凹部または凸部を有する凹凸パターンを形成する」工程を有する点については、刊行物１には記載も示唆もない。
　そして、訂正発明６の窒化物系半導体の形成方法は、この点により、基板の表面に複数の凹部を分散配置した場合においては、基板の凹部上の窒化物系半導体層において、横方向成長を行うことができ、一方、基板の表面に複数の凸部を分散配置した場合においては、基板の凸部の間の領域上の窒化物系半導体層において、横方向成長を行うことができるという効果を奏する。
　したがって、訂正発明６は、刊行物１に記載された発明とはいえない。
　
［訂正発明７］
　特許異議申立人は、刊行物１に記載された発明において、基板材料として刊行物２に記載された基板材料を採用することで本件発明７とすることは、当業者であれば容易に想到し得たと主張する。
　以下、この主張について検討する。
　訂正発明５で述べた理由と同様に、半導体材料の結晶成長技術において、基板材料がその後に形成する半導体層に与える影響は、格子整合のミスマッチ等多大なものであり、特定の基板技術に用いられている技術を、単純に他の基板材料に置きかえて利用することは技術的に困難であることは当業者にとって技術常識である。
　したがって、訂正発明７は、刊行物１と刊行物２によって容易に想到し得た発明とはいえない。
　
［訂正発明８］
　特許異議申立人は、本件発明８は、刊行物１に記載された発明であると主張する。
　以下、この主張について検討する。　
　訂正発明８は、上記訂正発明６と同様に「２次元的に分散配置された複数の凹部または凸部を有する凹凸パターンを形成する」工程を有する点については、刊行物１には記載も示唆もない。
　したがって、訂正発明８は、刊行物１に記載された発明とはいえない。
　
［訂正発明９］
　特許異議申立人は、本件発明９は、刊行物１に記載された発明であると主張する。
　以下、この主張について検討する。
  訂正発明９は、訂正発明５又は訂正発明７を引用し、さらに凹凸パターンの構成について限定を加えたものである。
　また、訂正発明５及び訂正発明７は、上述のように訂正発明５及び訂正発明７は刊行物１に記載された発明でないことを前提に、刊行物１の記載と刊行物２の記載の組み合わせを検討している。
　したがって、訂正発明９は、刊行物１に記載された発明とはいえない。
　
［訂正発明１０］
　特許異議申立人は、本件発明１０は、刊行物３に刊行物１の記載を組み合わせることによって、当業者であれば容易に想到し得たと主張する。
　以下、この主張について検討する。
　刊行物１に記載された発明は、ＧａＡｓやＩｎＰ等のIII −Ｖ化合物半導体基板を対象とするものであるのに対して、刊行物３に記載された発明はサファイア、スピネル、ＳｉＣ等の異なる基板材料を対象としている。
　そして、結晶成長技術において、基板材料がその後に形成する半導体層に与える影響は、格子整合のミスマッチ等多大なものであり、特定の基板技術に用いられている技術を、単純に他の基板材料に置きかえて利用することは技術的に困難であることは当業者にとって技術常識である。
　したがって、訂正発明１０は、刊行物１と刊行物３によって容易に想到し得た発明とはいえない。
　
［訂正発明１１］
　特許異議申立人は、本件発明１１は、刊行物４に記載された発明で用いられる基板にかえて、刊行物２に記載された基板を用い、さらに、刊行物５に記載された窒化物半導体層における結晶欠陥の偏在に関する技術課題を考慮して、結晶欠陥が少ない特定の位置に素子領域を設定することは、当業者であれば容易に想到し得たと主張する。
　以下、この主張について検討する。
　特許異議申立人は、刊行物４におけるＳｉＯ２ からなる選択成長用のストライプパターンマスク層について、参考資料のバッファ層に関する記載を根拠に、当該マスク層もバッファ層に含まれるものと認定し、当該マスク層は訂正発明１１のバッファ層と差異が無いことを前提として議論を進めているが、ＳｉＯ２ からなる選択成長用のストライプパターンマスク層は、パターン形成時のマスクとして用いることを主目的としていることから、バッファ層とは異なり、当該認定は、相違点を看過している。
　また、当該相違点について、刊行物２及び刊行物５には、記載も示唆もない。
　そして、訂正発明１１は、当該マスク層を用いず、半導体基板上に間隔Ｘで分散的に幅Ｙの複数のバッファ層を、該複数のバッファ層の間で前記半導体基板が露出するように形成することから、次工程においてＧａＮの結晶成長を行う際、転位を低減することが可能となるという顕著な効果を奏する。
　したがって、訂正発明１１は、刊行物２，４，５によって容易に想到し得た発明とはいえない。
　
［訂正発明１２］
　特許異議申立人は、本件発明１２は、刊行物４に記載された発明、又は刊行物４に刊行物５の記載を組み合わせることによって、当業者であれば容易に想到し得たと主張する。
　以下、この主張について検討する。
　ここで、上述訂正発明１１のように、特許異議申立人は、刊行物４におけるＳｉＯ２ からなる選択成長用のストライプパターンマスク層について、参考資料のバッファ層に関する記載を根拠に、当該マスク層もバッファ層に含まれるものと認定し、当該マスク層は訂正発明１２のバッファ層と差異が無いことを前提として議論を進めているが、ＳｉＯ２ からなる選択成長用のストライプパターンマスク層は、パターン形成時のマスクとして用いることを主目的としていることから、バッファ層とは異なり、当該認定は、相違点を看過している。
　また、当該相違点について、刊行物５には、記載も示唆もない。
　そして、訂正発明１２は、当該マスク層を用いず、半導体基板上に間隔Ｘで分散的に幅Ｙの複数のバッファ層を、該複数のバッファ層の間で前記半導体基板が露出するように形成することから、次工程においてＧａＮの結晶成長を行う際、転位を低減することが可能となるという顕著な効果を奏する。
　したがって、訂正発明１２は、刊行物４に記載された発明、又は刊行物４及び刊行物５によって容易に想到し得た発明とはいえない。
　　
［訂正発明１３］
　特許異議申立人は、本件発明１３は、刊行物４に記載された発明、又は刊行物４に刊行物５の記載を組み合わせることによって当業者であれば容易に想到し得たと主張する。
　以下、この主張について検討する。
　ここで、上述訂正発明１１又は上述訂正発明１２のように、特許異議申立人は、刊行物４におけるＳｉＯ２ からなる選択成長用のストライプパターンマスク層について、参考資料のバッファ層に関する記載を根拠に、当該マスク層もバッファ層に含まれるものと認定し、当該マスク層は訂正発明１２のバッファ層と差異が無いことを前提として議論を進めているが、ＳｉＯ２ からなる選択成長用のストライプパターンマスク層は、パターン形成時のマスクとして用いることを主目的としていることから、バッファ層とは異なり、当該認定は、相違点を看過している。
　また、当該相違点について、刊行物５には、記載も示唆もない。
　そして、訂正発明１３は、当該マスク層を用いず、半導体基板上に間隔Ｘで分散的に幅Ｙの複数のバッファ層を、該複数のバッファ層の間で前記半導体基板が露出するように形成することから、次工程においてＧａＮの結晶成長を行う際、転位を低減することが可能となる、という顕著な効果を奏する。
　したがって、訂正発明１３は、刊行物４に記載された発明、又は刊行物４及び刊行物５によって、容易に想到し得た発明とはいえない。
　
［訂正発明１４］
　特許異議申立人は、本件発明１４は、刊行物４に記載された発明、又は刊行物５に記載された発明であると主張する。
　以下、この主張について検討する。
　訂正発明１４は、訂正発明１１〜１３を引用し、さらに複数のバッファ層の形状を限定するものである。
　ここで、訂正発明１１は、刊行物４に記載された発明でないことを前提に刊行物４の記載と刊行物２、５の記載の組み合わせを検討し、訂正発明１２及び訂正発明１３は、刊行物４に記載された発明でないことは上述の訂正発明１２及び訂正発明１３の説明のとおりである。
　したがって、訂正発明１４は、刊行物４に記載された発明ではない。
　また、刊行物５におけるＳｉＯ２ からなる保護膜をストライプパターンマスク層について、参考資料のバッファ層に関する記載を根拠に、当該マスク層もバッファ層に含まれるものと認定しているが、ＳｉＯ２ からなる選択成長用のストライプパターンマスク層は、パターン形成時のマスクとして用いることを主目的としていることから、バッファ層とは異なる層である。
　したがって、訂正発明１４は、刊行物５に記載された発明ではない。
　よって、訂正発明１４は、刊行物４に記載された発明又は刊行物５に記載された発明とはいえない。
　
［訂正発明１５］
　特許異議申立人は、本件発明１５は、刊行物４に記載された発明又は刊行物５に記載された発明であると主張する。
　以下、この主張について検討する。
　訂正発明１５は、訂正発明１１〜１３を引用し、さらに複数のバッファ層の形状を限定するものである。
　ここで、訂正発明１１は、刊行物４に記載された発明でないことを前提に刊行物４の記載と刊行物２、５の記載の組み合わせを検討し、訂正発明１２及び訂正発明１３は、刊行物４に記載された発明でないことは上述の訂正請求１２及び訂正発明１３の説明のとおりである。
　したがって、訂正発明１４は、刊行物４に記載された発明ではない。
　また、刊行物５におけるＳｉＯ２ からなる保護膜をストライプパターンマスク層について、参考資料のバッファ層に関する記載を根拠に、当該マスク層もバッファ層に含まれるものと認定しているが、ＳｉＯ２ からなる選択成長用のストライプパターンマスク層は、パターン形成時のマスクとして用いることを主目的としていることから、バッファ層とは異なる層である。
　したがって、訂正発明１５は、刊行物５に記載された発明ではない。
　よって、訂正発明１５は、刊行物４に記載された発明又は刊行物５に記載された発明とはいえない。
　
［訂正発明１７］
　特許異議申立人は、刊行物１に記載された発明において、基板材料として刊行物２に記載された基板材料を採用することで本件発明１７とすることは、当業者であれば容易に想到し得たと主張する。
　以下、この主張について検討する。
　訂正発明１７は、訂正発明５に記載された窒化物系半導体の形成方法により形成された半導体素子に関する発明である。
　したがって、訂正発明５と同様な理由により、訂正発明１７は刊行物１と刊行物２によって容易に想到し得た発明とはいえない。
　
［訂正発明１８］
　特許異議申立人は、本件発明１８は、刊行物１に記載された発明であるとの主張する。　
　以下、この主張について検討する。
　訂正発明１８は、訂正発明６に記載された窒化物系半導体の形成方法により形成された半導体素子に関する発明である。
　したがって、訂正発明６と同様な理由により、訂正発明１８は、刊行物１に記載された発明とはいえない。
　
［訂正発明１９］
　特許異議申立人は、刊行物１に記載された発明において、基板材料として刊行物２に記載された基板材料を採用することで本件発明１９とすることは、当業者であれば容易に想到し得たと主張する。
　以下、この主張について検討する。
　訂正発明１９は、訂正発明７に記載された窒化物系半導体の形成方法により形成された半導体素子に関する発明である。
　したがって、訂正発明７と同様な理由により、訂正発明１９は、刊行物１と刊行物２によって容易に想到し得た発明とはいえない。
　
［訂正発明２０］
　特許異議申立人は、本件発明２０は、刊行物１に記載された発明であるとの主張する。
　以下、この主張について検討する。
　訂正発明２０は、訂正発明８に記載された窒化物系半導体の形成方法により形成された半導体素子に関する発明である。
　したがって、訂正発明８と同様な理由により、訂正発明２０は、刊行物１に記載された発明とはいえない。
　
［訂正発明２１］
　特許異議申立人は、本件発明２１は、刊行物４に記載された発明で用いられる基板にかえて、刊行物２に記載された基板を用い、さらに、刊行物５に記載された窒化物半導体層における結晶欠陥の偏在に関する技術課題を考慮して、結晶欠陥が少ない特定の位置に素子領域を設定することは、当業者であれば容易に想到し得たと主張する。
　以下、この主張について検討する。
　訂正発明２１は、訂正発明１１に記載された窒化物系半導体の形成方法により形成された半導体素子に関する発明である。
　したがって、訂正発明１１と同様な理由により、訂正発明２１は、刊行物２，４，５によって容易に想到し得た発明とはいえない。
　
［訂正発明２２］
　特許異議申立人の請求項２３に係る特許に対する特許異議申立の主張は、訂正後の訂正発明２２に対するものと認められるので、以下、請求項２３に係る特許に対する特許異議申立の主張は、訂正発明２２に対する主張として検討する。
　特許異議申立人は、本件発明２２（訂正発明２２に対応）は、刊行物４に記載された発明、又は刊行物４に刊行物５の記載を組み合わせることによって、当業者であれば容易に想到し得たと主張する。
　以下、この主張について検討する。
　訂正発明２２は、訂正発明１２に記載された窒化物系半導体の形成方法により形成された半導体素子に関する発明である。
　したがって、訂正発明１２と同様な理由により、訂正発明２２は、刊行物４に記載された発明、又は刊行物４に刊行物５の記載を組み合わせることによって、当業者であれば容易に想到し得たとはいえない。
　
［訂正発明２３］
　特許異議申立人の請求項２４に係る特許に対する特許異議申立の主張は、訂正後の訂正発明２３に対するものと認められるので、以下、請求項２４に係る特許に対する特許異議申立の主張は、訂正発明２３に対する主張として検討する。
　特許異議申立人は、本件発明２３（訂正発明２３に対応）は、刊行物４に記載された発明、又は刊行物４に刊行物５の記載を組み合わせることによって当業者であれば容易に想到し得たと主張する。
　以下、この主張について検討する。
　訂正発明２３は、訂正発明１３に記載された窒化物系半導体の形成方法により形成された半導体素子に関する発明である。
　したがって、訂正発明１３と同様な理由により、訂正発明２３は、刊行物４に記載された発明である、又は刊行物４に刊行物５の記載を組み合わせることによって、当業者であれば容易に想到し得たと発明とはいえない。
　
　よって、特許異議申立の理由によって、訂正発明５〜１５，１７〜２３に係る特許は取り消すことはできない。
　
【７】当審における取消理由通知
　
［取消理由］
　本件発明６，８，１８，２０は、刊行物１に記載された発明、又は、刊行物１に記載された発明から、当業者が容易に発明をすることができたものと認められ、特許法第２９条第１項第３号又は第２９条第２項の規定により特許を受けることができないものであるから、その特許は取り消されるべきものである、というものである。
　
［取消理由についての判断］
　
（訂正発明６）
　訂正発明６において、「２次元的に分散配置された複数の凹部または凸部を有する凹凸パターンを形成する」工程を有する発明特定事項については、刊行物１には記載も示唆もない。　
　また、当該発明特定事項については、例えば、円形の凹凸パターンという形で、刊行物３の上記摘記事項（３−ｂ）にも記載されているように類似な構成として公知ではあるが、刊行物３において、基板上に２次元的に分散された凹凸パターンを形成する目的は、基板上に成長した結晶層を上部電極とする特定の形状を有する素子において、電極の取り出しを容易にするためであり、特段、素子の構造を限定していない訂正発明６において同様な目的を考慮する必然性は認められない。
　さらに、当該発明特定事項を有することにより、訂正発明６は、基板の表面に複数の凹部を分散配置した場合においては、基板の凹部上の窒化物系半導体層において横方向成長を行うことができ、一方、基板の表面に複数の凸部を分散配置した場合においては、基板の凸部の間の領域上の窒化物系半導体層において横方向成長を行うことができるとという効果を奏する。
　したがって、訂正発明６は、刊行物１に記載された発明に基づいて容易に発明されたものとは認められない。
　よって、訂正発明６は、刊行物１に記載された発明とは認められず、また刊行物１に基づいて容易に発明されたものとも認められない。
　
（訂正発明８）
　訂正発明８は、訂正発明６と同様の発明特定事項を有するので、訂正発明６と同様の理由により、訂正発明８は、刊行物１に記載された発明とは認められず、また刊行物１に基づいて容易に発明されたものとも認められない。
　
（訂正発明１８） 
　訂正発明１８は、訂正発明６の窒化物半導体の形成方法により作成された窒化物半導体素子に関する発明であるから、訂正発明６に示した理由と同様の理由により、訂正発明１８は、刊行物１に記載された発明とは認められず、また刊行物１に基づいて容易に発明されたものとも認められない。
　 
（訂正発明２０） 
　訂正発明２０は、訂正発明８の窒化物半導体の形成方法により作成された窒化物半導体素子に関する発明であるから、訂正発明８に記載された理由、すなわち訂正発明６に示した理由と同様の理由により、訂正発明２０は、刊行物１に記載された発明とは認められず、また刊行物１に基づいて容易に発明されたものとも認められない。 
　
［取消理由の結論］
　以上の通りであるから、訂正発明６，８，１８，２０は、刊行物１に記載された発明、又は刊行物１に記載された発明に基づいて当業者が容易に想到し得たものではない。
　
【８】むすび 
　以上のとおりであるから、特許異議申立ての理由及び特許取消理由によっては、訂正後の請求項５〜１５，１７〜２３に係る特許を取り消すことはできない。 
　また、他に訂正後の請求項５〜１５，１７〜２３に係る特許を取り消すべき理由を発見しない。 
　よって、結論のとおり決定する。 
【異議決定日】
平成１７年８月４日（２００５．８．４）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
窒化物系半導体素子、窒化物系半導体の形成方法および窒化物系半導体素子の製造方法
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】基板のＣ面上に第１の窒化物系半導体層を成長させ、前記第１の窒化物系半導体層の表面を研磨することにより前記第１の窒化物系半導体層においてＣ面から所定の方向に所定の角度傾斜した面を露出させ、前記第１の窒化物系半導体層の前記傾斜した面上に前記第１の窒化物系半導体層よりも単結晶に近い第２の窒化物系半導体層を成長させることを特徴とする窒化物系半導体の形成方法。
　【請求項２】基板のＣ面上に選択成長マスクを用いた選択横方向成長により第１の窒化物系半導体層を平坦化するまで成長させ、前記第１の窒化物系半導体層においてＣ面から所定の方向に所定の角度傾斜した面を露出させ、前記第１の窒化物系半導体層の前記傾斜した面上に前記第１の窒化物系半導体層よりも単結晶に近い第２の窒化物系半導体層を成長させることを特徴とする窒化物系半導体の形成方法。
　【請求項３】前記第１の窒化物系半導体層の表面を研磨することにより前記Ｃ面から所定の方向に所定の角度傾斜した面を露出させることを特徴とする請求項２記載の窒化物系半導体の形成方法。
　【請求項４】前記第１の窒化物系半導体層を成長させる過程で前記Ｃ面から所定の方向に所定の角度傾斜した面を露出させることを特徴とする請求項２記載の窒化物系半導体の形成方法。
　【請求項５】半導体基板上に窒化物系半導体層を成長させる窒化物系半導体の形成方法において、前記半導体基板は、ＩＶ族半導体、ＩＶ−ＩＶ族半導体またはＩＩ−ＶＩ族半導体からなる半導体基板であり、前記半導体基板の表面に凹凸パターンを形成し、前記凹凸パターン上の凸部上面、凹部底面および凹部側面に該凹凸パターンと同様のパターンを表面に有するバッファ層を成長させ、前記バッファ層上に前記窒化物系半導体層を成長させることを特徴とする窒化物系半導体の形成方法。
　【請求項６】半導体基板上に窒化物系半導体層を成長させる窒化物系半導体の形成方法において、前記半導体基板は、格子定数が前記窒化物系半導体層の格子定数と異なるＩＩＩ−Ｖ族半導体からなる半導体基板であり、前記半導体基板の表面に
２次元的に分散配置された複数の凹部または凸部を有する
　【請求項７】絶縁体基板上に窒化物系半導体層を成長させる窒化物系半導体の形成方法において、前記絶縁体基板の表面に凹凸パターンを形成し、前記凹凸パターン上の凸部上面、凹部底面および凹部側面に該凹凸パターンと同様のパターンを表面に有するバッファ層を成長させ、前記バッファ層上に前記窒化物系半導体層を成長させることを特徴とする窒化物系半導体の形成方法。
　【請求項８】基板の表面に
２次元的に分散配置された複数の凹部または凸部を有する
　【請求項９】前記凹凸パターンは、ストライプ状に延びる凹部および凸部を有することを特徴とする
請求項５又は請求項７
　【請求項１０】前記凹凸パターンは、２次元的に分散配置された複数の凹部または凸部を有することを特徴とする
請求項５又は請求項７
　【請求項１１】半導体基板上に窒化物系半導体層を成長させ、該窒化物系半導体層上に素子領域を形成する窒化物系半導体素子の製造方法において、前記半導体基板は、ＩＶ族半導体、ＩＶ−ＩＶ族半導体、またはＩＩ−ＶＩ族半導体からなる半導体基板であり、前記半導体基板上にエッチングにより間隔Ｘで分散的に幅Ｙの複数のバッファ層を形成して該複数のバッファ層の間に前記半導体基板を露出させ、間隔Ｘ［μｍ］および幅Ｙ［μｍ］がＹ［μｍ］≦−Ｘ［μｍ］＋４０［μｍ］かつＹ［μｍ］≧１［μｍ］かつＸ［μｍ］≧１［μｍ］の関係を満足し、前記半導体基板の露出した領域上および前記複数のバッファ層上に窒化物系半導体層を形成し、前記窒化物系半導体層上の前記半導体基板の露出した領域上のうち中央部を除く領域に素子領域を形成することを特徴とする窒化物系半導体素子の製造方法。
　【請求項１２】半導体基板上に窒化物系半導体層を成長させ、該窒化物系半導体層上に素子領域を形成する窒化物系半導体素子の製造方法において、前記半導体基板は、格子定数が前記窒化物系半導体層の格子定数と異なるＩＩＩ−Ｖ族半導体からなる半導体基板であり、前記半導体基板上にエッチングにより間隔Ｘで分散的に幅Ｙの複数のバッファ層を形成して該複数のバッファ層の間に前記半導体基板を露出させ、間隔Ｘ［μｍ］および幅Ｙ［μｍ］がＹ［μｍ］≦−Ｘ［μｍ］＋４０［μｍ］かつＹ［μｍ］≧１［μｍ］かつＸ［μｍ］≧１［μｍ］の関係を満足し、前記半導体基板の露出した領域上および前記複数のバッファ層上に窒化物系半導体層を形成し、前記窒化物系半導体層上の前記半導体基板の露出した領域上のうち中央部を除く領域に素子領域を形成することを特徴とする窒化物系半導体素子の製造方法。
　【請求項１３】絶縁体基板に窒化物系半導体層を成長させ、該窒化物系半導体層上に素子領域を形成する窒化物系半導体素子の製造方法において、前記絶縁体基板上にエッチングにより間隔Ｘで分散的に幅Ｙの複数のバッファ層を形成して該複数のバッファ層の間に前記絶縁体基板を露出させ、間隔Ｘ［μｍ］および幅Ｙ［μｍ］がＹ［μｍ］≦−Ｘ［μｍ］＋４０［μｍ］かつＹ［μｍ］≧１［μｍ］かつＸ［μｍ］≧１［μｍ］の関係を満足し、前記絶縁体基板の露出した領域上および前記複数のバッファ層上に窒化物系半導体層を形成し、前記窒化物系半導体層上の前記絶縁体基板の露出した領域上のうち中央部を除く領域に素子領域を形成することを特徴とする窒化物系半導体素子の製造方法。
　【請求項１４】前記複数のバッファ層は、ストライプ状に配置されることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
　【請求項１５】前記複数のバッファ層は、２次元的に分散配置されることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
　【請求項１６】基板のＣ面上に選択成長マスクを用いた横方向成長により第１の窒化物系半導体層が形成され、前記第１の窒化物系半導体層のＣ面から所定の方向に所定の角度傾斜した面上に、前記第１の窒化物系半導体層よりも単結晶に近い第２の窒化物系半導体層が形成され、前記第２の窒化物系半導体層上に、素子領域を含む窒化物系半導体層が形成されたことを特徴とする窒化物系半導体素子。
　【請求項１７】半導体基板上に窒化物系半導体層が形成された窒化物系半導体素子において、前記半導体基板は、ＩＶ族半導体、ＩＶ−ＩＶ族半導体またはＩＩ−ＩＶ族半導体からなる半導体基板であり、前記半導体基板の表面に凹凸パターンが形成され、前記凹凸パターンの凸部上面、凹部底面および凹部側面に該凹凸パターンと同様のパターンを表面に有するバッファ層が形成され、前記バッファ層上に素子領域を含む窒化物系半導体層が形成されたことを特徴とする窒化物系半導体素子。
　【請求項１８】半導体基板上に窒化物系半導体層が形成された窒化物系半導体素子において、前記半導体基板は、格子定数が前記窒化物系半導体層の格子定数と異なるＩＩＩ−Ｖ族半導体からなる半導体基板であり、前記半導体基板の表面に
２次元的に分散配置された複数の凹部または凸部を有する
　【請求項１９】絶縁体基板上に窒化物系半導体層が形成された窒化物系半導体素子において、前記絶縁体基板の表面に凹凸パターンが形成され、前記凹凸パターンの凸部上面、凹部底面および凹部側面に該凹凸パターンと同様のパターンを表面に有するバッファ層が形成され、前記バッファ層上に素子領域を含む窒化物系半導体層が形成されたことを特徴とする窒化物系半導体素子。
　【請求項２０】基板の表面に
２次元的に分散配置された複数の凹部または凸部を有する
　【請求項２１】半導体基板上に窒化物系半導体層が形成された窒化物系半導体素子において、前記半導体基板は、ＩＶ族半導体、ＩＶ−ＩＶ族半導体またはＩＩ−ＶＩ族半導体からなる半導体基板であり、前記半導体基板上に間隔Ｘで分散的に幅Ｙの複数のバッファ層が形成され、該複数のバッファ層の間で前記半導体基板が露出され、間隔Ｘ［μｍ］および幅Ｙ［μｍ］がＹ［μｍ］≦−Ｘ［μｍ］＋４０［μｍ］かつＹ［μｍ］≧１［μｍ］かつＸ［μｍ］≧１［μｍ］の関係を満足し、前記半導体基板の露出した領域上および前記複数のバッファ層上に窒化物系半導体層が形成され、前記窒化物系半導体層上の前記半導体基板の露出した領域上のうち中央部を除く領域に素子領域が形成されたことを特徴とする窒化物系半導体素子。
　
【請求項２２】
　
【請求項２３】
前記絶縁体基板上
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】本発明は、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＩｎＮ（窒化インジウム）、ＢＮ（窒化ホウ素）もしくはＴｌＮ（窒化タリウム）またはこれらの混晶等のＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体（以下、窒化物系半導体と呼ぶ）およびこれら混晶にＡｓ、ＰおよびＳｂのうち少なくとも１つの元素を含む混晶等のＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体からなる化合物半導体層を有する窒化物系半導体素子、窒化物系半導体の形成方法および窒化物系半導体素子の製造方法に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】今日、ＧａＮ系半導体を利用した半導体素子、例えば、発光ダイオード素子等の半導体発光素子、あるいはトランジスタ等の電子素子の開発が盛んに行われている。このようなＧａＮ系半導体素子の製造の際には、ＧａＮからなる基板の製造が困難であるため、サファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ等からなる基板上にＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長させている。
　【０００３】この場合、サファイア等の基板とＧａＮとでは格子定数が異なるため、サファイア等の基板上に成長させたＧａＮ系半導体層においては、基板から上下方向に延びる転位（格子欠陥）が存在しており、その転位密度は１０９ｃｍ−２程度である。このようなＧａＮ系半導体層における転位は、半導体素子の素子特性の劣化および信頼性の低下を招く。
　【０００４】上記のようなＧａＮ系半導体層における転位を低減する方法として、応用電子物性分科会誌第４巻（１９９８）の第５３頁〜第５８頁および第２１０頁〜第２１５頁等に選択横方向成長（ＥＬＯ：Ｅｐｉｔａｘｉａｌ　Ｌａｔｅｒａｌ　Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）が示されている。
　【０００５】図１３は従来の選択横方向成長を用いた窒化物系半導体の形成方法の例を示す模式的な工程断面図である。
　【０００６】図１３（ａ）に示すように、サファイア基板２０１のＣ（０００１）面上に、ＭＯＶＰＥ法（有機金属化学的気相成長法）により、膜厚約１μｍのＧａＮ層２０２を形成する。さらに、ＧａＮ層２０２上に、選択成長マスクとして複数のストライプ状ＳｉＯ２膜２１０を形成する。なお、ＧａＮ層２０２中にはｃ軸方向に伝播する転位が多数存在する。
　【０００７】図１３（ｂ）に示すように、ＳｉＯ２膜２１０の形成後、ＨＶＰＥ法（ハライド気相成長法）により、再成長ＧａＮ層２０３を成長させる。ここで、ＳｉＯ２膜２１０上においてはＧａＮが成長しにくいため、成長初期の再成長ＧａＮ層２０３は、ストライプ状ＳｉＯ２膜２１０の間で露出したＧａＮ層２０２上に選択的に成長する。この場合、ＧａＮ層２０２上において、再成長ＧａＮ層２０３は、図中の矢印Ｙの方向（ｃ軸方向）に成長する。このような成長においては、ＧａＮ層２０２からｃ軸方向に転位が伝播する。
　【０００８】以上のようにして、露出したＧａＮ層２０２上に、三角形のファセット構造を有する再成長ＧａＮ層２０３を成長させる。
　【０００９】図１３（ｃ）に示すように、上記のＧａＮ層２０２上における再成長ＧａＮ層２０３の成長が進むと、再成長ＧａＮ層２０３は、さらに図中の矢印Ｘの方向（横方向）にも成長する。このような再成長ＧａＮ層２０３の横方向成長により、ＳｉＯ２膜２１０上に再成長ＧａＮ層２０３が形成される。また、再成長ＧａＮ層２０３の表面のＣ面上の成長においては、ステップフローモードで成長が起こる。このため、再成長ＧａＮ層２０３の横方向成長に伴い、ＧａＮ層２０２からｃ軸方向に伝播した転位は、横方向すなわちサファイア基板２０１のＣ面と平行な方向に折れ曲がる。
　【００１０】それにより、再成長ＧａＮ層２０３において、ｃ軸方向に伝播する転位を低減することが可能となる。
　【００１１】図１３（ｄ）に示すように、さらに再成長ＧａＮ層２０３を横方向成長させると、ファセット構造の各再成長ＧａＮ層２０３が合体して連続膜となる。このようにして、平坦な再成長ＧａＮ層２０３が形成される。この場合、平坦化された再成長ＧａＮ層２０３の表面付近においては転位が低減されている。
　【００１２】以上のように、上記の窒化物系半導体の形成方法においては、再成長ＧａＮ層２０３の選択横方向成長を行うことにより、再成長ＧａＮ層２０３において転位の低減を図ることが可能となる。このような転位が低減された再成長ＧａＮ層２０３上に窒化物系半導体層を形成することにより、サファイア基板２０１上に良好な結晶性を有する窒化物系半導体層を形成することができる。
　【００１３】
　【発明が解決しようとする課題】上記の窒化物系半導体の形成方法においては、再成長ＧａＮ層２０３を横方向成長させるため、選択成長マスクとして複数のストライプ状ＳｉＯ２膜２１０を形成する。
　【００１４】ここで、ＳｉＯ２膜２１０とＧａＮとでは熱膨張係数が異なる。このため、再成長ＧａＮ層２０３中に複数のＳｉＯ２膜２１０を形成した場合、再成長ＧａＮ層２０３においてクラックが発生しやすくなる。なお、ＳｉＯ２膜２１０の代わりに、選択成長マスクとしてＴｉＯ２膜等の絶縁膜やＷ等の高融点金属の薄膜を用いた場合においても、ＳｉＯ２膜２１０を用いた場合と同様、選択成長マスクとＧａＮとの熱膨張係数の違いから、再成長ＧａＮ層２０３においてクラックが発生しやすくなる。
　【００１５】また、上記の窒化物系半導体の形成方法においては、図１３（ｄ）に示すように、横方向成長したファセット構造の各再成長ＧａＮ層２０３が合体する際、合体部においてボイド２１５が発生し、このようなボイド２１５により、再成長ＧａＮ層２０３においてクラックが発生しやすくなる場合もある。
　【００１６】以上のことから、上記の窒化物系半導体の形成方法により形成した再成長ＧａＮ層２０３上に、素子領域を含む窒化物系半導体層を形成して半導体素子を製造する場合、素子を分離する工程等においてクラックが発生しやすくなる。このようなクラックの発生は、半導体素子において、素子特性の劣化および信頼性の低下を招くとともに、歩留りの低下を招く。
　【００１７】また、より良好な素子特性および高い信頼性を有する半導体素子を実現するためには、窒化物系半導体においてさらなる格子欠陥の低減を図ることが望まれる。
　【００１８】本発明の目的は、選択成長マスクを用いることなく、より転位の低減を図ることが可能な窒化物系半導体の形成方法を提供することである。
　【００１９】本発明の他の目的は、選択成長マスクを用いることなく、より転位の低減が図られかつクラックの発生が防止された半導体素子を提供することである。
　【００２０】
　【課題を解決するための手段および発明の効果】（１）第１の発明
第１の発明に係る窒化物系半導体の形成方法は、基板のＣ面上に第１の窒化物系半導体層を成長させ、第１の窒化物系半導体層においてＣ面から所定の方向に所定の角度傾斜した面を露出させ、第１の窒化物系半導体層の傾斜した面上に第１の窒化物系半導体層よりも単結晶に近い第２の窒化物系半導体層を成長させるものである。ここで、第２の窒化物系半導体層は略単結晶である。
　【００２１】第１の発明に係る窒化物系半導体の形成方法において、第１の窒化物系半導体層の傾斜した面においては、原子オーダの段差が形成されている。
　【００２２】このような原子オーダの段差を有する第１の窒化物系半導体層の傾斜した面に第２の窒化物系半導体層を成長させると、主として、ステップフローモードで成長が起こる。このため、第１の窒化物系半導体層から縦方向に伝播した転位は、第２の窒化物系半導体層のステップフロー成長に伴って横方向に折れ曲がる。それにより、第２の窒化物系半導体層において縦方向に伝播する転位を低減することが可能となる。したがって、第２の窒化物系半導体層の表面において良好な結晶性が実現される。
　【００２３】また、上記の窒化物系半導体の形成方法によれば、選択成長マスクを用いることなく第２の窒化物系半導体層をステップフロー成長させることができる。このため、第２の窒化物系半導体層においては、選択成長マスクと窒化物系半導体との熱膨張係数の差によるクラックの発生が防止されるとともに、ボイドの発生が防止される。
　【００２４】第１の窒化物系半導体層の表面を研磨することによりＣ面から所定の方向に所定の角度傾斜した面を露出させてもよい。この場合、研磨により露出させた第１の窒化物系半導体層の傾斜した面においては、所定の方向にストライプ状に延びる微小な階段状の段差が形成される。
　【００２５】また、基板上に第１の窒化物系半導体層を成長させる過程でＣ面から所定の方向に所定の角度傾斜した面を露出させてもよい。この場合、例えば膜厚の不均一な第１の窒化物系半導体層を成長させることにより、Ｃ面から所定の方向に所定の角度傾斜した面を第１の窒化物系半導体層において露出させることができる。このようにして露出させた第１の窒化物系半導体層の表面においては、所定の方向にストライプ状に延びる微小な階段状の段差が形成されている。
　【００２６】（２）第２の発明
第２の発明の一局面に係る窒化物系半導体の形成方法は、半導体基板上に窒化物系半導体層を成長させる窒化物系半導体の形成方法において、半導体基板は、ＩＶ族半導体、ＩＶ−ＩＶ族半導体またはＩＩ−ＶＩ族半導体からなる半導体基板であり、半導体基板の表面に凹凸パターンを形成し、凹凸パターン上に窒化物系半導体層を成長させるものである。ここで、窒化物系半導体層は略単結晶である。
　【００２７】第２の発明の他の局面に係る窒化物系半導体の形成方法は、半導体基板上に窒化物系半導体層を成長させる窒化物系半導体の形成方法において、半導体基板は、格子定数が窒化物系半導体層の格子定数と異なるＩＩＩ−Ｖ族半導体からなる半導体基板であり、半導体基板の表面に凹凸パターンを形成し、凹凸パターン上に窒化物系半導体層を成長させるものである。ここで、窒化物系半導体層は略単結晶である。
　【００２８】第２の発明のさらに他の局面に係る窒化物系半導体の形成方法は、絶縁体基板上に窒化物系半導体層を成長させる窒化物系半導体の形成方法において、絶縁体基板の表面に凹凸パターンを形成し、凹凸パターン上に窒化物系半導体層を成長させるものである。ここで、窒化物系半導体層は略単結晶である。
　【００２９】第２の発明のさらに他の局面に係る窒化物系半導体の形成方法は、基板の表面に凹凸パターンを形成し、凹凸パターン上にバッファ層を成長させ、凹凸パターン上およびバッファ層上に窒化物系半導体層を表面がほぼ平坦になるまで成長させるものである。ここで、窒化物系半導体層は略単結晶であり、バッファ層は非単結晶である。
　【００３０】第２の発明に係る窒化物系半導体の形成方法においては、成長初期段階で、基板の段差を起源として、基板の段差の付近に窒化物系半導体層の段差が形成される。
　【００３１】さらに窒化物系半導体層の成長が進むと、段差側面の窒化物系半導体層における横方向の成長が支配的となる。それにより、窒化物系半導体層において凹部が徐々に埋められ、平坦な表面を有する窒化物系半導体層が形成される。なお、このような窒化物系半導体層の横方向成長においては、ボイドの発生を抑制することも可能である。
　【００３２】ここで、上記のように窒化物系半導体層が横方向に成長するため、基板付近で発生した縦方向に伝播する転位は、窒化物系半導体層の横方向成長に伴って横方向に折れ曲がる。それにより、窒化物系半導体層において、縦方向に伝播する転位を低減することが可能となる。したがって、窒化物系半導体層の表面において良好な結晶性が実現される。
　【００３３】また、上記の窒化物系半導体の形成方法によれば、選択成長マスクを用いることなく窒化物系半導体層を横方向成長させることができる。このため、窒化物系半導体層においては、選択成長マスクと窒化物系半導体との熱膨張係数の差によるクラックの発生が防止される。また、場合によってはボイドの発生を防止することも可能である。
　【００３４】さらに、上記の窒化物系半導体の形成方法によれば、１回の窒化物系半導体の成長により、転位が低減された窒化物系半導体層を容易に形成することができる。
　【００３５】特に、表面の加工が容易である基板を上記の窒化物系半導体の形成方法に用いた場合においては、基板の表面に容易に凹凸パターンを形成することができるため、転位が低減された窒化物系半導体層をさらに容易に形成することができる。
　【００３６】凹凸パターンは、ストライプ状に延びる凹部および凸部を有してもよい。この場合、基板に形成された凹部上の窒化物系半導体層において、横方向成長を行うことができる。
　【００３７】また、凹凸パターンは、２次元的に分散配置された複数の凹部または凸部を有してもよい。基板の表面に複数の凹部を分散配置した場合においては、基板の凹部上の窒化物系半導体層において、横方向成長を行うことができる。一方、基板の表面に複数の凸部を分散配置した場合においては、基板の凸部の間の領域上の窒化物系半導体層において、横方向成長を行うことができる。
　【００３８】
　【００３９】（３）第３の発明
第３の発明の一局面に係る窒化物系半導体の形成方法は、半導体基板上に窒化物系半導体層を成長させる窒化物系半導体の形成方法において、半導体基板は、ＩＶ族半導体、ＩＶ−ＩＶ族半導体、またはＩＩ−ＶＩ族半導体からなる半導体基板であり、半導体基板上にエッチングにより間隔Ｘで分散的に幅Ｙの複数のバッファ層を形成し、間隔Ｘ［μｍ］および幅Ｙ［μｍ］がＹ［μｍ］≦−Ｘ［μｍ］＋４０［μｍ］かつＹ［μｍ］≧１［μｍ］かつＸ［μｍ］≧１［μｍ］の関係を満足し、半導体基板上および複数のバッファ層上に窒化物系半導体層を成長させるものである。ここで、窒化物系半導体層は略単結晶である。
　【００４０】第３の発明の他の局面に係る窒化物系半導体の形成方法は、半導体基板上に窒化物系半導体層を成長させる窒化物系半導体の形成方法において、半導体基板は、格子定数が窒化物系半導体層の格子定数と異なるＩＩＩ−Ｖ族半導体からなる半導体基板であり、半導体基板上にエッチングにより間隔Ｘで分散的に幅Ｙの複数のバッファ層を形成し、間隔Ｘ［μｍ］および幅Ｙ［μｍ］がＹ［μｍ］≦−Ｘ［μｍ］＋４０［μｍ］かつＹ［μｍ］≧１［μｍ］かつＸ［μｍ］≧１［μｍ］の関係を満足し、半導体基板上および複数のバッファ層上に窒化物系半導体層を成長させるものである。ここで、窒化物系半導体層は略単結晶である。
　【００４１】第３の発明のさらに他の局面に係る窒化物系半導体の形成方法は、絶縁体基板上に窒化物系半導体層を成長させる窒化物系半導体の形成方法において、絶縁体基板上にエッチングにより間隔Ｘで分散的に幅Ｙの複数のバッファ層を形成し、間隔Ｘ［μｍ］および幅Ｙ［μｍ］がＹ［μｍ］≦−Ｘ［μｍ］＋４０［μｍ］かつＹ［μｍ］≧１［μｍ］かつＸ［μｍ］≧１［μｍ］の関係を満足し、絶縁体基板上および複数のバッファ層上に窒化物系半導体層を成長させるものである。ここで、窒化物系半導体層は略単結晶である。
　【００４２】第３の発明に係る窒化物系半導体の形成方法においては、基板と窒化物系半導体とでは格子定数が異なるため、バッファ層を介することなく窒化物系半導体層を基板上に成長させるのは困難である。このため、窒化物系半導体層は、成長初期において、複数のバッファ層上に選択的に成長する。この場合、窒化物系半導体層は、バッファ層上において縦方向に成長する。
　【００４３】上記の窒化物系半導体層の縦方向の成長が進むと、バッファ層上に成長した窒化物系半導体層はさらに横方向に成長する。それにより、複数のバッファ層の間で露出した基板上に、窒化物系半導体層が形成される。このような窒化物系半導体層の横方向成長により、平坦な表面を有する連続膜の窒化物系半導体層が形成される。なお、このような窒化物系半導体層の横方向成長においては、ボイドの発生を抑制することも可能である。
　【００４４】ここで、上記のように窒化物系半導体層が横方向に成長するため、基板付近で発生した縦方向に伝播する転位は、窒化物系半導体層の横方向成長に伴って横方向に折れ曲がる。それにより、窒化物系半導体層において、縦方向に伝播する転位を低減することが可能となる。したがって、窒化物系半導体層の表面において良好な結晶性が実現される。
　【００４５】また、上記の窒化物系半導体の形成方法によれば、選択成長マスクを用いることなく窒化物系半導体層を横方向成長させることができる。このため、窒化物系半導体層においては、選択成長マスクと窒化物系半導体との熱膨張係数の差によるクラックの発生が防止される。また、場合によってはボイドの発生を防止することも可能である。
　【００４６】さらに、上記の窒化物系半導体の形成方法によれば、１回の窒化物系半導体の成長により、転位の低減された窒化物系半導体層を容易に形成することができる。
　【００４７】また、非単結晶のバッファ層は加工が容易であることから、上記の窒化物系半導体の形成方法においては、複数のバッファ層を容易に形成することができる。したがって、転位の低減された窒化物系半導体層をさらに容易に形成することができる。
　【００４８】また、この場合、バッファ層の間隔Ｘおよび幅Ｙが上記の関係を満足するため、エッチングにより容易にバッファ層のパターニングを行うことができるとともに、バッファ層上に形成する窒化物系半導体層の平坦化を容易に行うことが可能となる。したがって、この場合においては、容易に窒化物系半導体層を形成することが可能となる。
　【００４９】複数のバッファ層は、ストライプ状に配置されてもよい。この場合、複数のストライプ状のバッファ層の間で露出した基板上の窒化物系半導体層において、横方向成長を行うことができる。
　【００５０】また、複数のバッファ層は、２次元的に分散配置されてもよい。この場合、２次元的に分散配置された複数のバッファ層の間で露出した基板上の窒化物系半導体層において、横方向成長を行うことができる。
　【００５１】（４）第４の発明
第４の発明に係る窒化物系半導体素子は、基板のＣ面上に第１の窒化物系半導体層が形成され、第１の窒化物系半導体層のＣ面から所定の方向に所定の角度傾斜した面上に、第１の窒化物系半導体層よりも単結晶に近い第２の窒化物系半導体層が形成され、第２の窒化物系半導体層上に、素子領域を含む窒化物系半導体層が形成されたものである。ここで、第２の窒化物系半導体層は略単結晶であり、素子領域を含む窒化物系半導体層は略単結晶である。
　【００５２】第４の発明に係る窒化物系半導体素子の第１の窒化物系半導体層の傾斜した面は、原子オーダの段差を有する。このような原子オーダの段差を有する第１の窒化物系半導体層の傾斜した面に第２の窒化物系半導体層を成長させると、主として、ステップフローモードで成長が起こる。このため、基板から縦方向に伝播した転位は、第２の窒化物系半導体層のステップフロー成長に伴って横方向に折れ曲がる。それにより、第２の窒化物系半導体層においては、縦方向に伝播する転位が低減される。したがって、第２の窒化物系半導体層の表面においては、良好な結晶性が実現される。
　【００５３】上記の窒化物系半導体素子においては、このように転位が低減された第２の窒化物系半導体層上に、素子領域を含む窒化物系半導体層が形成されている。このため、窒化物系半導体層においては、良好な結晶性が実現される。それにより、窒化物系半導体素子において、素子特性および信頼性の向上が図られる。
　【００５４】また、上記の窒化物系半導体素子の第２の窒化物系半導体層においては、選択成長マスクを用いることなくステップフロー成長が行われるため、選択成長マスクと窒化物系半導体との熱膨張係数の差によるクラックの発生が防止されるとともに、ボイドの発生が防止される。それにより、上記の窒化物系半導体素子においては、製造時の素子分離工程等におけるクラックの発生が防止され、高い歩留りが実現される。
　【００５５】（５）第５の発明
第５の発明の一局面に係る窒化物系半導体素子は、半導体基板上に窒化物系半導体層が形成された窒化物系半導体素子において、半導体基板は、ＩＶ族半導体、ＩＶ−ＩＶ族半導体またはＩＩ−ＩＶ族半導体からなる半導体基板であり、半導体基板の表面に凹凸パターンが形成され、凹凸パターン上に素子領域を含む窒化物系半導体層が形成されたものである。ここで、窒化物系半導体層は略単結晶である。
　【００５６】第５の発明の他の局面に係る窒化物系半導体素子は、半導体基板上に窒化物系半導体層が形成された窒化物系半導体素子において、半導体基板は、格子定数が窒化物系半導体層の格子定数と異なるＩＩＩ−Ｖ族半導体からなる半導体基板であり、半導体基板の表面に凹凸パターンが形成され、凹凸パターン上に素子領域を含む窒化物系半導体層が形成されたものである。ここで、窒化物系半導体層は略単結晶である。
　【００５７】第５の発明のさらに他の局面に係る窒化物系半導体素子は、絶縁体基板上に窒化物系半導体層が形成された窒化物系半導体素子において、絶縁体基板の表面に凹凸パターンが形成され、凹凸パターン上に素子領域を含む窒化物系半導体層が形成されたものである。ここで、窒化物系半導体層は略単結晶である。
　【００５８】第５の発明のさらに他の局面に係る窒化物系半導体素子は、基板の表面に凹凸パターンが形成され、凹凸パターン上にバッファ層が形成され、凹凸パターン上およびバッファ層上に少なくとも部分的にほぼ平坦な表面を有する第１の窒化物系半導体層が形成され、第１の窒化物系半導体層の平坦な表面に、素子領域を含む第２の窒化物系半導体層が形成されたものである。ここで、第１の窒化物系半導体層および第２の窒化物系半導体層は略単結晶であり、バッファ層は非単結晶である。
　【００５９】第５の発明に係る窒化物系半導体素子においては、成長初期段階で、基板の段差を起源として、基板の段差の付近に窒化物系半導体層の段差が形成される。
　【００６０】さらに窒化物系半導体層の成長が進むと、段差側面の窒化物系半導体層における横方向の成長が支配的となる。それにより、窒化物系半導体層において凹部が徐々に埋められ、平坦な表面を有する窒化物系半導体層が形成される。
　【００６１】ここで、上記のように窒化物系半導体層が横方向に成長するため、基板付近で発生した縦方向に伝播する転位は、窒化物系半導体層の横方向成長に伴って横方向に折れ曲がる。それにより、窒化物系半導体層においては、縦方向に伝播する転位が低減される。したがって、窒化物系半導体層の表面においては、良好な結晶性が実現される。
　【００６２】上記の窒化物系半導体素子においては、このように転位が低減された窒化物系半導体層上に、素子領域を含む窒化物系半導体層が形成されている。このため、窒化物系半導体層においては、良好な結晶性が実現される。それにより、窒化物系半導体素子において、素子特性および信頼性の向上が図られる。
　【００６３】また、上記の窒化物系半導体素子の窒化物系半導体層においては、選択成長マスクを用いることなく横方向成長が行われるため、選択成長マスクと窒化物系半導体との熱膨張係数の差によるクラックの発生が防止される。また、場合によってはボイドの発生を防止することが可能である。それにより、上記の窒化物系半導体素子においては、製造時の素子分離工程等におけるクラックの発生が防止され、高い歩留りが実現される。
　【００６４】さらに、上記の窒化物系半導体素子においては、１回の窒化物系半導体の成長により転位の低減された窒化物系半導体層が容易に形成される。したがって、このような窒化物系半導体素子は製造が容易である。
　【００６５】特に、表面の加工が容易である基板が用いられている場合においては、基板の表面に容易に凹凸パターンが形成されるため、窒化物系半導体素子の製造はさらに容易である。
　【００６６】また、凹凸パターンの凹部の中央を除く領域に素子領域を含む第２の窒化物系半導体層が形成されることが好ましい。この場合においては、素子領域を含む第２の窒化物系半導体層において、より良好な結晶性が実現できる。それにより、窒化物系半導体素子において、素子特性および信頼性の向上がさらに図られる。
　【００６７】（６）第６の発明
第６の発明の一局面に係る窒化物系半導体素子は、半導体基板上に窒化物系半導体層が形成された窒化物系半導体素子において、半導体基板は、ＩＶ族半導体、ＩＶ−ＩＶ族半導体またはＩＩ−ＶＩ族半導体からなる半導体基板であり、半導体基板上に間隔Ｘで分散的に幅Ｙの複数のバッファ層が形成され、間隔Ｘ［μｍ］および幅Ｙ［μｍ］がＹ［μｍ］≦−Ｘ［μｍ］＋４０［μｍ］かつＹ［μｍ］≧１［μｍ］かつＸ［μｍ］≧１［μｍ］の関係を満足し、半導体基板上および複数のバッファ層上に窒化物系半導体層が形成されたものである。ここで、窒化物系半導体層は略単結晶である。
　【００６８】第６の発明の他の局面に係る窒化物系半導体素子は、半導体基板上に窒化物系半導体層が形成された窒化物系半導体素子において、半導体基板は、格子定数が窒化物系半導体層の格子定数と異なるＩＩＩ−Ｖ族半導体からなる半導体基板であり、半導体基板上に間隔Ｘで分散的に幅Ｙのバッファ層が形成され、間隔Ｘ［μｍ］および幅Ｙ［μｍ］がＹ［μｍ］≦−Ｘ［μｍ］＋４０［μｍ］かつＹ［μｍ］≧１［μｍ］かつＸ［μｍ］≧１［μｍ］の関係を満足し、半導体基板上および複数のバッファ層上に窒化物系半導体層が形成されたものである。ここで、窒化物系半導体層は略単結晶である。
　【００６９】第６の発明のさらに他の局面に係る窒化物系半導体素子は、絶縁体基板上に窒化物系半導体層が形成された窒化物系半導体素子において、絶縁体基板上に間隔Ｘで分散的に幅Ｙのバッファ層が形成され、間隔Ｘ［μｍ］および幅Ｙ［μｍ］がＹ［μｍ］≦−Ｘ［μｍ］＋４０［μｍ］かつＹ［μｍ］≧１［μｍ］かつＸ［μｍ］≧１［μｍ］の関係を満足し、絶縁体基板上および複数のバッファ層上に窒化物系半導体層が形成されたものである。ここで、窒化物系半導体層は略単結晶である。
　【００７０】第６の発明に係る窒化物系半導体素子においては、基板上に複数のバッファ層が分散配置されている。ここで、基板と窒化物系半導体とでは格子定数が異なるため、バッファ層の間で露出した基板上に窒化物系半導体を成長させることは困難である。このため、成長初期の窒化物系半導体層は、複数のバッファ層上に選択的に成長する。この場合、窒化物系半導体層は、バッファ層上において縦方向に成長する。
　【００７１】上記の窒化物系半導体層の縦方向の成長が進むと、バッファ層上に成長した窒化物系半導体層は、さらに横方向に成長する。それにより、バッファ層の間で露出した基板上に窒化物系半導体層が形成される。このようにして、平坦な表面を有する連続膜の窒化物系半導体層が形成される。なお、このような窒化物系半導体層の横方向成長においては、ボイドの発生を抑制することも可能である。
　【００７２】ここで、上記のように窒化物系半導体層が横方向に成長するため、基板付近で発生した縦方向に伝播する転位は、窒化物系半導体層の横方向成長に伴って横方向に折れ曲がる。それにより、窒化物系半導体層において、縦方向に伝播する転位が低減される。したがって、窒化物系半導体層の表面においては、良好な結晶性が実現される。
　【００７３】上記の窒化物系半導体素子においては、このように転位が低減された窒化物系半導体層上に、素子領域を含む窒化物系半導体層が形成されている。このため、窒化物系半導体層においては、良好な結晶性が実現される。それにより、窒化物系半導体素子において、素子特性および信頼性の向上が図られる。
　【００７４】また、上記の窒化物系半導体素子の窒化物系半導体層においては、選択成長マスクを用いることなく横方向成長が行われるため、選択成長マスクと窒化物系半導体との熱膨張係数の差によるクラックの発生が防止される。また、場合によってはボイドの発生を防止することも可能である。
　【００７５】それにより、上記の窒化物系半導体素子においては、製造時の素子分離工程等におけるクラックの発生が防止され、高い歩留りが実現される。
　【００７６】さらに、上記の窒化物系半導体素子においては、１回の窒化物系半導体の成長により転位の低減された窒化物系半導体層が容易に形成される。また、低温で成長した結晶性の悪いバッファ層の加工が容易であることから、複数のバッファ層は容易に形成される。したがって、このような窒化物系半導体素子は、製造が容易である。
　【００７７】また、この場合においては、バッファ層の間隔Ｘおよび幅Ｙが上記の関係を満足するため、バッファ層のパターニングの際にエッチングを容易に行うことができるとともに、バッファ層上に形成される窒化物系半導体層を容易に平坦化することが可能となる。したがって、このような窒化物系半導体素子は製造が容易である。
　【００７８】
　【発明の実施の形態】図１および図２は、第１の発明の一実施例における窒化物系半導体の形成方法を示す模式的工程断面図である。
　【００７９】図１（ａ）に示すように、基板温度を６００℃に保った状態でＭＯＶＰＥ法（有機金属化学的気相成長法）により、直径５０．８ｍｍのサファイア基板１のＣ面上に、アンドープのＡｌＧａＮからなる膜厚約１５ｎｍのＡｌＧａＮ第１バッファ層２を形成する。さらに、基板温度を１１５０℃に保った状態でＭＯＶＰＥ法により、アンドープのＧａＮからなる膜厚約０．５μｍのＧａＮ第２バッファ層３を形成する。
　【００８０】続いて、図１（ｂ）に示すように、基板温度を１１５０℃に保った状態でＨＶＰＥ法（ハライド気相成長法）により、アンドープのＧａＮからなる膜厚約６００μｍの第１ＧａＮ層４を形成する。第１ＧａＮ層４の形成時においては、サファイア基板１を回転させながらアンドープのＧａＮを成長させる。それにより、全体にわたって均一な膜厚を有する第１ＧａＮ層４を形成することが可能となる。
　【００８１】上記のように第１ＧａＮ層４を成長させた後、図中のＡ−Ａ線上の第１ＧａＮ層４を研磨して除去する。それにより、第１ＧａＮ層４において、サファイア基板１のＣ面から所定の方向（以下、オフ方向と呼ぶ）に所定の角度（以下、オフ角度と呼ぶ）Ｂだけ傾斜した面（以下、オフ面と呼ぶ）を露出させる。
　【００８２】以上のようにして、図１（ｃ）に示すように、第１ＧａＮ層４にオフ面が形成されたＧａＮオフ基板２５を作製する。この場合、ＧａＮオフ基板２５の表面、すなわち第１ＧａＮ層４のオフ面は、原子オーダの段差が形成されている。なお、図１（ｃ）、図２（ｄ），（ｅ）は原子オーダの段差を高さ方向に誇張して描いた模式図である。また、ＧａＮ第２バッファ層３におけるサファイア基板１付近で発生した転位が、ＧａＮ第２バッファ層３と第１ＧａＮ層４をｃ軸方向に伝播している。
　【００８３】続いて、図２（ｄ）から（ｅ）に示すように、基板温度を１１５０℃に保った状態でＭＯＶＰＥ法により、第１ＧａＮ層４のオフ面に、アンドープのＧａＮからなる第２ＧａＮ層５を成長させる。この場合、主として、ステップフローモードで成長が起こる。このため、サファイア基板１からｃ軸方向に伝播した転位は、第２ＧａＮ層５のステップフロー成長に伴って、横方向（矢印Ｘの方向）すなわち第２ＧａＮ層５の（０００１）面に平行な方向に折れ曲がる。それにより、第２ＧａＮ層５において、ｃ軸方向に伝播する転位が低減される。
　【００８４】このようにして形成された第２ＧａＮ層５の表面においては、転位が低減されており、良好な結晶性が得られる。
　【００８５】以上のような窒化物系半導体の形成方法によれば、第１ＧａＮ層４のオフ面の原子オーダの段差を利用することにより、ＳｉＯ２膜等の選択成長マスクを用いることなく第２ＧａＮ層５を横方向成長させ、転位を低減することが可能となる。したがって、ＧａＮオフ基板２５上に、良好な結晶性を有する第２ＧａＮ層５を形成することができる。
　【００８６】上記の窒化物系半導体の形成方法においては、選択成長マスクを用いないため、選択成長マスクとＧａＮとの熱膨張係数の差によるクラックの発生を防止できる。また、第２ＧａＮ層５におけるボイドの発生を防止することができる。
　【００８７】以上のことから、第２ＧａＮ層５上に素子領域を含む窒化物系半導体層を形成して半導体素子を製造した場合、第２ＧａＮ層５上に形成した窒化物系半導体層において良好な結晶性が得られるとともに、素子の分離工程等におけるクラックの発生を防止することができる。それにより、良好な素子特性を有しかつ高い信頼性を有する半導体素子が得られる。
　【００８８】上記の窒化物系半導体の形成方法において、第１ＧａＮ層４のオフ面のオフ角度Ｂは、特に限定されるものではない。
　【００８９】ここで、例えば第１ＧａＮ層４のオフ面のオフ角度Ｂを、０．０２°、０．０５°、０．１°、０．２°、０．５°、１°、２°および５°とした場合の各第２ＧａＮ層５について、Ｘ線回折ロッキングカーブの半値幅等により結晶性を評価すると、第１ＧａＮ層４のオフ面のオフ角度Ｂが大きい程、オフ面に形成した第２ＧａＮ層５の結晶性が向上するという結果が示される。
　【００９０】また、第１ＧａＮ層４のオフ面の傾斜方向すなわちオフ方向は、特に限定されるものではない。
　【００９１】ここで、例えば第１ＧａＮ層４のオフ方向を、［１−１００］方向、［１−１００］方向から［１−２１０］方向側に１０°ずれた方向、［１−２１０］方向から［１−１００］方向側に１０°ずれた方向、および［１−２１０］方向とした場合の各第２ＧａＮ層５について、上記と同様の方法により結晶性を評価すると、第１ＧａＮ層４のオフ方向が［１−１００］方向に近い程、オフ面に形成した第２ＧａＮ層５の結晶性が向上するという結果が示される。
　【００９２】なお、上記においては、第１ＧａＮ層４の成長時に基板を回転させて均一な膜厚の第１ＧａＮ層４を形成した後、第１ＧａＮ層４を研磨してオフ面を形成しているが、成長時に基板を回転させずに第１ＧａＮ層４を成長させて膜厚の不均一な第１ＧａＮ層４を形成し、この膜厚の不均一な第１ＧａＮ層４の表面をオフ面としてもよい。
　【００９３】このようにして形成した第１ＧａＮ層４においては、最も厚い部分の膜厚が例えば約７００μｍとなり、最も薄い部分の膜厚が例えば約５００μｍとなる。したがって、このような第１ＧａＮ層４の表面は、第１ＧａＮ層４の（０００１）面に対して平均して約０．２°傾斜している。それにより、第１ＧａＮ層４において、表面を研磨することなくオフ面を形成することができる。
　【００９４】また、この第１ＧａＮ層４上に、基板を回転させて均一な膜厚の窒化物系半導体層を形成することができるので、成長を中断することなく、１回の窒化物系半導体層の成長により、転位が低減された窒化物系半導体層を容易に形成することができる。
　【００９５】さらに、上記においてはサファイア基板１を用いているが、スピネル等の絶縁体の基板を用いてもよい。あるいはＳｉ、Ｇｅ等のＩＶ族半導体、ＳｉＣ等のＩＶ−ＩＶ族半導体あるいはＺｎＳｅ等のＩＩ−ＶＩ族半導体からなる半導体基板や、半導体基板の格子定数が窒化物系半導体層の格子定数と異なる、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ等のＩＩＩ−Ｖ族半導体からなる半導体基板を用いてもよい。半導体基板としては、絶縁性、ｎ型、ｐ型のいずれの基板を用いてもよい。上記のように基板の格子定数が窒化物系半導体層の格子定数と異なる基板を用いた場合には、基板付近で窒化物系半導体層に転位が多数発生し、この転位を低減する本発明の効果は大きい。
　【００９６】さらに、上記の窒化物系半導体層の形成方法に、選択成長マスクを用いた従来の選択横方向成長を適用してもよい。この場合について以下に説明する。
　【００９７】図３は第１の発明の他の実施例における窒化物系半導体の形成方法を示す模式的工程断面図である。
　【００９８】この場合、図３（ａ）に示すように、図１および図２に示す窒化物系半導体の形成方法と同様の方法により、サファイア基板１のＣ面上に、膜厚１５ｎｍのＡｌＧａＮ第１バッファ層２および膜厚０．５μｍのＧａＮ第２バッファ層３を順に成長させる。
　【００９９】その後、ＧａＮ第２バッファ層３上の所定領域に、ＧａＮの［１１−２０］方向に延びる膜厚約０．５μｍのストライプ状ＳｉＯ２膜１５を選択成長マスクとして形成する。なお、この場合のＳｉＯ２膜１５の間隔は、後述するように、図１２に示す従来の選択横方向成長におけるＳｉＯ２膜２１０の間隔に比べて大きくしてもよい。したがって、ＧａＮ第２バッファ層３上に形成されるＳｉＯ２膜１５の数は、従来の選択横方向成長におけるＳｉＯ２膜２１０の数に比べて少なくしてもよい。
　【０１００】続いて、図３（ｂ）に示すように、基板温度を１１５０℃に保った状態でサファイア基板１を回転させながら、ＨＶＰＥ法により、ＧａＮ第２バッファ層３上およびＳｉＯ２膜１５上にアンドープのＧａＮからなる第１ＧａＮ層４を成長させる。
　【０１０１】ここで、ＳｉＯ２膜１５上においてはＧａＮが成長しにくいため、成長初期の第１ＧａＮ層４ａは、ＳｉＯ２膜間で露出したＧａＮ第２バッファ層３上に選択的に成長する。
このとき、第１ＧａＮ層４ａは、図中の矢印Ｙの方向（ｃ軸方向）に成長する。このような第１ＧａＮ層４ａの成長においては、ＧａＮ第２バッファ層３からｃ軸方向に転位が伝播する。
　【０１０２】上記のＧａＮ第２バッファ層３上における第１ＧａＮ層４ａの成長が進むにつれて、ＧａＮ第２バッファ層３上に形成した第１ＧａＮ層４ａは、さらに矢印Ｘの方向（横方向）にも成長する。それにより、ＳｉＯ２膜１５上に第１ＧａＮ層４ａが形成される。
　【０１０３】ここで、ＳｉＯ２膜１５上における第１ＧａＮ層４ａが横方向に成長するため、サファイア基板１付近で発生したｃ軸方向に伝播する転位は、第１ＧａＮ層４ａの横方向成長に伴い、横方向（矢印Ｘの方向）すなわち第１ＧａＮ層４ａの（０００１）面に平行な方向に折れ曲がる。それにより、第１ＧａＮ層４ａにおいて、ｃ軸方向に伝播する転位の低減が図られる。
　【０１０４】さらに、図３（ｃ）に示すように、平坦化するまで第１ＧａＮ層４ａを成長させ、膜厚６００μｍの第１ＧａＮ層４ａを形成する。その後、図１および図２の窒化物系半導体層の形成方法と同様の方法により、図中のＡ−Ａ線上の第１ＧａＮ層４ａを研磨して除去する。
　【０１０５】以上のようにして、図３（ｄ）に示すように、所定のオフ方向で所定のオフ角度Ｂを有するオフ面が第１ＧａＮ層４ａに形成されてなるＧａＮオフ基板２６を作製する。
　【０１０６】また、ＧａＮオフ基板２６においては、第１ＧａＮ層４ａが選択横方向成長により形成されている。このため、ＧａＮオフ基板２６の第１ＧａＮ層４ａは、ＧａＮオフ基板２５の第１ＧａＮ層４に比べて転位が低減されており、結晶性の向上が図られている。
　【０１０７】上記の第１ＧａＮ層４ａのオフ面に、ＧａＮオフ基板２５の場合と同様の方法により、アンドープのＧａＮからなる第２ＧａＮ層５ａを成長させる。この場合、ＧａＮオフ基板２５の第１ＧａＮ層４上における第２ＧａＮ層５の成長過程と同様の過程を経て、第１ＧａＮ層４ａ上に第２ＧａＮ層５ａが形成される。このようにして形成された第２ＧａＮ層５ａの表面においては、さらに転位が低減されており、良好な結晶性が得られる。
　【０１０８】以上のような窒化物系半導体の形成方法によれば、ＧａＮオフ基板２６のオフ面の原子オーダの段差を利用することにより、選択成長マスクを用いることなく第２ＧａＮ層５ａを横方向成長させ、転位を低減することが可能となる。したがって、ＧａＮオフ基板２６上に、さらに良好な結晶性を有する第２ＧａＮ層５ａを形成することができる。
　【０１０９】また、このようにして形成した第２ＧａＮ層５ａにおいては、選択成長マスクとＧａＮとの熱膨張係数の差によるクラックの発生が防止されるとともに、ボイドの発生が防止される。
　【０１１０】ここで、ＧａＮオフ基板２６においては、前述のようなＳｉＯ２膜１５を用いた選択横方向成長により、第１ＧａＮ層４ａの転位が低減されている。このため、このような第１ＧａＮ層４ａ上に形成した第２ＧａＮ層５ａにおいては、ＧａＮオフ基板２５の第１ＧａＮ層４上に形成した第２ＧａＮ層５に比べて、より転位が低減されており、より良好な結晶性が実現される。
　【０１１１】上記の窒化物系半導体の形成方法においては、ＳｉＯ２膜１５を用いた第１ＧａＮ層４ａの選択横方向成長、および第１ＧａＮ層４ａにおけるオフ面の形成の２段階により、第２ＧａＮ層５ａにおいて転位の低減が図られる。このため、上記の窒化物系半導体の形成方法においては、第１ＧａＮ層４ａの選択横方向成長による転位の低減効果が小さくてもよい。したがって、前述のように、本例においてはＳｉＯ２膜１５の数を、従来の選択横方向成長時に形成するＳｉＯ２膜の数よりも少なくすることが可能となる。それにより、第１ＧａＮ層４ａにおいて、ＳｉＯ２膜１５とＧａＮとの熱膨張係数の差によるクラックの発生を防止できるとともに、ＳｉＯ２膜１５上におけるボイドの発生を防止することができる。
　【０１１２】以上のことから、第２ＧａＮ層５ａ上に素子領域を含む窒化物系半導体層を形成して半導体素子を製造した場合、第２ＧａＮ層５ａ上に形成した窒化物系半導体層においてより良好な結晶性が得られるとともに、素子の分離工程等におけるクラックの発生を防止することができる。それにより、より良好な素子特性および高い信頼性を有する半導体素子が得られる。
　【０１１３】なお、上記においては、選択成長マスクとしてＳｉＯ２膜１５を用いているが、ＴｉＯ２膜等の絶縁膜、またはＷ等の高融点金属からなる薄膜を選択成長マスクとして用いてもよい。
　【０１１４】また、上記においては、ＧａＮオフ基板２６として選択成長により、転位を低減した基板を用いたが、転位の少ないバルクのＧａＮ基板を研磨等によりオフ基板とし、これを基板として用いた場合においても、さらなる結晶性の向上が図れる。
　【０１１５】加えて、第１の発明において、窒化物系半導体のオフ基板の裏面のサファイア等の基板は、オフ基板上に窒化物系半導体を形成する前に、除去してももちろんよく、同様の効果が得られる。
　【０１１６】図４および図５は、第２の発明の一実施例における窒化物系半導体の形成方法を示す模式的工程断面図である。
　【０１１７】まず、図４（ａ）に示すように、Ｃ面を基板表面とするサファイア基板１１の所定領域を、ＲＩＥ法（反応性イオンエッチング法）等によりエッチングする。このようにして、所定の方向に延びる複数のストライプ状の凹部が形成されたサファイア基板１１を作製する。
　【０１１８】この場合、凹部の幅ｗは、数μｍ〜数十μｍとするのが好ましく、凸部の幅ｂは数百ｎｍ〜数十μｍとするのが好ましく、凹部の深さｄは、数ｎｍ〜数μｍとするのが好ましい。例えば、本例においては凹部の幅ｗを約２９μｍとし、凸部の幅ｂを２μｍとし、凹部の深さｄを約１μｍとしている。
　【０１１９】また、サファイア基板１１のＣ面に対する凹部側面の角度は、特に限定されるものではない。例えば、本例においては凹部側面がサファイア基板１１のＣ面に対してほぼ垂直である。
　【０１２０】さらに、ストライプ状の凹部を形成する方向は、特に限定されるものではない。例えば、本例においては［１−１００］方向にストライプ状の凹部を形成する。なお、これ以外に、例えば［１１−２０］方向にストライプ状の凹部を形成してもよい。
　【０１２１】続いて、図４（ｂ）に示すように、基板温度を６００℃に保った状態でＭＯＶＰＥ法により、サファイア基板１１の凸部上面、凹部底面および凹部側面に、アンドープのＡｌＧａＮからなる膜厚約１５ｎｍのＡｌＧａＮバッファ層１２を成長させる。この場合、ＡｌＧａＮバッファ層１２は、サファイア基板１１の凸部上面、凹部底面および凹部側面において、図中の矢印Ｙの方向（ｃ軸方向）および矢印Ｘの方向（横方向）に成長する。このようにして形成されたＡｌＧａＮバッファ層１２の表面には、サファイア基板１１と同様の凹凸パターンが形成される。
　【０１２２】続いて、図５（ｃ）に示すように、基板温度を１１５０℃に保った状態でＭＯＶＰＥ法により、ＡｌＧａＮバッファ層１２上に、アンドープのＧａＮからなるＧａＮ層１３を成長させる。この場合、成長初期のＧａＮ層１３は、ＡｌＧａＮバッファ層１２の凸部上面、凹部底面および凹部側面において、図中の矢印Ｙの方向（ｃ軸方向）に成長し、その後矢印Ｘの方向（横方向）にも成長する。このような成長初期のＧａＮ層１３の表面には、ＡｌＧａＮバッファ層１２と同様の凹凸パターンが形成される。
　【０１２３】図５（ｄ）に示すように、矢印Ｙの方向におけるＧａＮ層１３の成長が進むにつれて、矢印Ｘの方向におけるＧａＮ層１３の成長が支配的となる。この場合、凹部底面のＧａＮ層１３上において、凸部上面および凹部側面のＧａＮ層１３がさらに横方向に成長する。それにより、ＧａＮ層１３の凹部が徐々に埋められていく。
　【０１２４】ここで、上記のようなＧａＮ層１３が横方向に成長するため、サファイア基板１１付近で発生したｃ軸方向に伝播した転位は、ＧａＮ層１３の横方向成長に伴って、横方向（矢印Ｘの方向）すなわちサファイア基板１１のＣ面に平行な方向に折れ曲がる。それにより、ＧａＮ層１３において、ｃ軸方向に伝播する転位が一様に低減される。さらに、中央部を除く凹部上に転位密度の特に低減された領域が形成される。なお、この場合においては、サファイア基板１１の凹部上に形成されたＧａＮ層１３の中央部の領域において、転位が集中する部分が線状に発生し、比較的転位密度の高い領域が形成される。
　【０１２５】図５（ｅ）に示すように、平坦化するまでＧａＮ層１３を成長させ、膜厚１０μｍのＧａＮ層１３を形成する。このようにして形成したＧａＮ層１３の表面においては、転位が低減されており、良好な結晶性が得られる。また、このようなＧａＮ層１３においてはボイドが発生しにくい。
　【０１２６】以上のような窒化物系半導体の形成方法によれば、ストライプ状の凹部が形成されたサファイア基板１１を用いることにより、選択成長マスクを用いることなくＧａＮ層１３を横方向成長させ、転位を低減することが可能となる。したがって、良好な結晶性を有するＧａＮ層１３を形成することができる。
　【０１２７】この場合、ＧａＮを成長させる工程は、ＧａＮ層１３を形成する際の１回のみである。このように、上記の窒化物系半導体の形成方法によれば、１回のＧａＮの成長により、転位が低減されたＧａＮ層１３が容易に得られる。
　【０１２８】上記の窒化物系半導体の形成方法においては、選択成長マスクを用いないため、ＧａＮ層１３において、選択成長マスクとＧａＮとの熱膨張係数の差によるクラックの発生を防止できる。また、ＧａＮ層１３におけるボイドの発生を防止することができる。なお、ボイドが残っていてもよい。
　【０１２９】以上のことから、ＧａＮ層１３上に素子領域を含む窒化物系半導体層を形成して半導体素子を製造した場合、ＧａＮ層１３上に形成した窒化物系半導体層において良好な結晶性が得られるとともに、素子の分離工程等におけるクラックの発生を防止することができる。それにより、良好な素子特性および高い信頼性を有する半導体素子が得られる。
　【０１３０】なお、前述のように、ＧａＮ層１３の転位は一様に低減されるが、サファイア基板１１の凹部上のＧａＮ層１３の中央部の領域において、比較的転位密度の高い領域が形成される。このため半導体素子の製造の際には、サファイア基板１１の凹部上の中央部を除く領域に素子領域を形成することが好ましい。さらに、中央部を除く凹部上に転位密度の特に低減された領域が形成されるため、サファイア基板１１の凹部上の中央部を除く凹部上の領域に素子領域を形成することがさらに好ましい。
　【０１３１】また、上記においてはサファイア基板１１を用いているが、スピネル等の絶縁体の基板を用いてもよい。あるいはＳｉ、Ｇｅ等のＩＶ族半導体、ＳｉＣ等のＩＶ−ＩＶ族半導体あるいはＺｎＳｅ等のＩＩ−ＶＩ族半導体からなる半導体基板や、半導体基板の格子定数が窒化物系半導体層の格子定数と異なる、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ等のＩＩＩ−Ｖ族半導体からなる半導体基板を用いてもよい。半導体基板としては、絶縁性、ｎ型、ｐ型のいずれの基板を用いてもよい。特に、Ｓｉ、ＧａＡｓまたはＳｉＣからなる基板は、ＧａＮに比べてエッチングが容易である。したがって、Ｓｉ、ＧａＡｓまたはＳｉＣからなる基板を用いた場合、エッチングにより基板に容易にストライプ状の凹部を形成することができる。それにより、転位が低減されたＧａＮ層１３を容易に形成することが可能となる。
　【０１３２】例えば、（０００１）面を基板表面とするｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基板の表面の所定領域をＲＩＥ法等によりエッチングし、幅が約１４μｍ、高さが約１μｍでありかつ［１１−２０］方向に延びるストライプ状の凹部を形成する。それにより、表面にストライプ状の凹部を有するｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基板を作製する。あるいは、（１１１）面を基板表面とするｎ型Ｓｉ基板の表面の所定領域をウエットエッチング等により除去し、幅が約２２μｍ、高さが約２μｍでありかつ［１−１０］方向に延びるストライプ状の凹部を形成する。この場合、凹部側面は、（１１０）面および（００１）面から構成される。それにより、表面にストライプ状凹部を有するｎ型Ｓｉ基板を作製する。
　【０１３３】さらに、上記においては基板上にストライプ状の凹凸パターンを形成しているが、基板上に形成する凹凸パターンは、ストライプ状以外であってもよい。
　【０１３４】上記のようなストライプ状の凹部を有するｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基板またはｎ型Ｓｉ基板上に、図４および図５に示す窒化物系半導体の形成方法によりＡｌＧａＮバッファ層１２およびＧａＮ層１３を形成する場合、まず、基板温度１１５０℃に保った状態でＭＯＶＰＥ法により、基板上にｎ−Ａｌ０．０９Ｇａ０．９１Ｎからなる膜厚約０．０５μｍの単結晶のＡｌＧａＮバッファ層１２を形成する。さらに、基板温度を１１５０℃に保った状態でＭＯＶＰＥ法により、ＡｌＧａＮバッファ層１２上にｎ−ＧａＮからなる膜厚約１０μｍのＧａＮ層１３を形成する。
　【０１３５】以上のように、図４および図５に示す窒化物系半導体の形成方法においてｎ型６Ｈ−Ｓｉ基板またはｎ型Ｓｉ基板を用いた場合、サファイア基板１１を用いた場合において前述した効果と同様の効果が得られる。
　【０１３６】なお、Ｓｉ、Ｇｅ等のＩＶ族半導体、ＳｉＣ等のＩＶ−ＩＶ族半導体あるいはＺｎＳｅ等のＩＩ−ＶＩ族半導体からなる半導体基板や、半導体基板の格子定数が窒化物系半導体層の格子定数と異なる、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ等のＩＩＩ−Ｖ族半導体からなる半導体基板の場合、上記のようにＡｌＧａＮバッファ層１２として単結晶のバッファ層を形成してもよいが、例えば、約６００℃で非単結晶のバッファ層を形成しても同様の効果がある。
　【０１３７】さらに、凹凸の形状は上記の形状に限られるものではない。図６（ａ）は、図４および図５に示す窒化物系半導体の形成方法に用いる基板の他の例を示す模式的断面図である。
　【０１３８】図６（ａ）に示すように、基板２１においては、表面に鋸歯状の凹凸パターンが形成されている。例えば、鋸歯状の凹凸パターンを有するサファイアからなる基板２１においては、凹部側面がＲ面すなわち（１−１０１）面と等価な面から構成される。
　【０１３９】このような基板２１を用いた場合においては、前述のストライプ状の凹凸パターンを有するサファイア基板１１を用いた場合と同様の効果が得られる。なお、この場合において、基板２１の凹部上に形成されたＧａＮ層１３の領域において、転位が集中する部分が線状に発生する。
　【０１４０】また、円形、六角形、三角形等の形状を有する複数の凹部または凸部が分散配置された基板であってもよい。この場合について、以下に説明する。
　【０１４１】図６（ｂ）は、図４および図５に示す窒化物系半導体の形成方法に用いる基板のさらに他の例を示す平面図である。
　【０１４２】図６（ｂ）に示すように、基板３１においては、表面に六角形の凹部または凸部が形成されている。
　【０１４３】このような基板３１を用いた場合においては、前述のストライプ状の凹凸パターンを有するサファイア基板１１を用いた場合と同様に、ＧａＮ層の転位が一様に低減されるという効果が得られる。
　【０１４４】さらに、六角形の凹部が形成された基板３１を用いた場合においては、中央部を除く凹部上に転位密度の特に低減された領域が形成される。なお、この場合においては、基板３１の六角形の凹部上に形成されたＧａＮ層の中央部において、転位が集中する部分が発生し、比較的転位密度の高い領域が形成される。
　【０１４５】一方、六角形の凸部が形成された基板３１を用いた場合においては、凸部間の凹部上の中央部を除いて、凹部上に転位密度の特に低減された領域が形成される。なお、この場合においては、基板３１の六角形の凸部の間の凹部上に形成されたＧａＮ層の中心部の領域において、転位が集中する部分が線状に発生し、比較的転位密度の高い領域が形成される。
　【０１４６】なお、前述のように、ＧａＮ層の転位は一様に低減されるが、基板３１の六角形の凹部上に形成されたＧａＮ層の中央部の領域または基板３１の六角形の凸部間の凹部上に形成されたＧａＮ層の中心部の領域において、比較的転位密度の高い領域が形成される。このため、半導体素子の製造の際には、基板３１の六角形の凹部上の中央部を除く領域または基板３１の六角形の凸部間の凹部上の中心部を除く領域に素子領域を形成することが好ましい。さらに、中央部を除く六角形の凹部上または六角形の凸部間の中心部を除く凹部上に転位密度の特に低減された領域が形成されるため、基板３１の六角形の凹部上の中央部を除く凹部上の領域または基板３１の六角形の凸部間の凹部上の中心部を除く凹部上の領域に素子領域を形成することがさらに好ましい。
　【０１４７】また、基板３１としては、サファイア基板を用いてもよいが、スピネル等の絶縁体の基板を用いてもよい。あるいはＳｉ、Ｇｅ等のＩＶ族半導体、ＳｉＣ等のＩＶ−ＩＶ族半導体あるいはＺｎＳｅ等のＩＩ−ＶＩ族半導体からなる半導体基板や、半導体基板の格子定数が窒化物系半導体層の格子定数と異なる、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ等のＩＩＩ−Ｖ族半導体からなる半導体基板を用いてもよい。半導体基板としては、絶縁性、ｎ型、ｐ型のいずれの基板を用いてもよい。特に、Ｓｉ、ＧａＡｓまたはＳｉＣからなる基板は、ＧａＮに比べてエッチングが容易である。したがって、Ｓｉ、ＧａＡｓまたはＳｉＣからなる基板を用いた場合、エッチングにより基板に容易にストライプ状の凹部を形成することができる。それにより、転位が低減されたＧａＮ層１３を容易に形成することが可能となる。
　【０１４８】なお、円形、三角形等の六角形以外の凹部または凸部が形成された基板を用いた場合においても、六角形の凹部または凸部を有する基板３１を用いた場合と同様に、転位の集中する部分がＧａＮ層において発生する。
　【０１４９】なお、図６（ｂ）に示すような六角形の凹凸パターンを有する基板３１を作製する場合、あるいは三角形の凹凸パターンを有する基板を作製する場合において、六角形または三角形の各辺を形成する方向は、基板のいかなる結晶方位と一致してもよい。
　【０１５０】なお、（０００１）面を基板表面とするサファイア基板またはＳｉＣ基板に六角形または三角形の凹凸パターンを形成する場合、各辺が［１−１００］方向または［１１−２０］方向と等価な方向に一致するように六角形または三角形の凹凸パターンを形成することが好ましい。一方、（１１１）面を基板表面とするＳｉ基板に六角形または三角形の凹凸パターンを形成する場合、各辺が［１−１０］方向または［１１−２］方向と等価な方向に一致するように六角形または三角形の凹凸パターンを形成することが好ましい。
　【０１５１】図７および図８は、第２の発明の参考例を示す窒化物系半導体の形成方法を示す模式的工程断面図である。
　【０１５２】図７（ａ）に示すように、サファイア基板４１のＣ面から所定の方向に所定の角度傾斜したオフ面を、ＲＩＥ法等によりエッチングする。それにより、サファイア基板４１のオフ面に所定の方向にストライプ状に延びる階段状の段差を形成する。この場合、サファイア基板４１の段差の底面においては、Ｃ面が露出している。
　【０１５３】エッチングにより形成された段差は、サファイア基板４１のオフ面に本来的に存在する原子オーダの段差に比べて大きなサイズを有する。サファイア基板４１において、段差の底面の幅は数μｍ〜数十μｍとすることが好ましく、段差の高さは数ｎｍ〜数μｍとすることが好ましい。例えば、本例においては段差の底面の幅を約２９μｍとし、段差の高さを約１μｍとする。
　【０１５４】また、段差を形成する方向は、特に限定されるものではない。例えば、本例においては、Ｃ面から［１１−２０］方向に２°傾斜したサファイア基板のオフ面をエッチングすることにより、［１−１００］方向にストライプ状に延びる階段状の段差を形成する。なお、これ以外に、例えば［１１−２０］方向にストライプ状に延びる階段状の段差を形成してもよい。
　【０１５５】図７（ｂ）に示すように、サファイア基板４１の段差の底面および側面に、基板温度を６００℃に保った状態でＭＯＶＰＥ法により、アンドープのＡｌＧａＮからなる膜厚１５ｎｍのＡｌＧａＮバッファ層４２を形成する。この場合、ＡｌＧａＮバッファ層４２は、サファイア基板４１の段差の底面および側面において、図中の矢印Ｙの方向（ｃ軸方向）および矢印Ｘの方向（横方向）に成長する。このようにして成長したＡｌＧａＮバッファ層４２の表面は、サファイア基板４１と同様のストライプ状に延びる階段状の段差を有する。
　【０１５６】続いて、図７（ｃ）に示すように、基板温度１１５０℃に保った状態でＭＯＶＰＥ法により、ＡｌＧａＮバッファ層４２の段差の底面および側面に、アンドープのＧａＮからなるＧａＮ層４３を成長させる。この場合、成長初期のＧａＮ層４３は、ＡｌＧａＮバッファ層４２の段差の底面および側面において、矢印Ｙの方向に成長し、その後矢印Ｘの方向にも成長する。このような成長初期のＧａＮ層４３の表面は、ＡｌＧａＮバッファ層４２と同様のストライプ状に延びる階段状の段差を有する。
　【０１５７】図８（ｄ）に示すように、図中の矢印Ｙの方向におけるＧａＮ層４３の成長が進むにつれて、矢印Ｘの方向におけるＧａＮ層４３の成長が支配的となる。この場合、段差の各段の底面のＧａＮ層４３上において、上段の底面および上段の側面のＧａＮ層４３が横方向成長する。それにより、ＧａＮ層４３の表面の段差は徐々に埋められていく。なお、このようなＧａＮ層４３の成長においては、ボイドが発生しにくい。なお、ボイドが残っていてもよい。
　【０１５８】ここで、上記のＧａＮ層４３が横方向に成長するため、サファイア基板４１付近で発生したｃ軸方向に伝播した転位は、ＧａＮ層４３の横方向成長に伴って、横方向（矢印Ｘの方向）すなわちＧａＮ層４３の（０００１）面に平行な方向に折れ曲がる。それにより、ＧａＮ層４３において、ｃ軸方向に伝播する転位が低減される。
　【０１５９】図８（ｅ）に示すように、さらにＧａＮ層４３の成長が進むと、ＧａＮ層４３の表面が平坦化される。このようにして形成されたＧａＮ層４３の表面においては、転位が低減され、良好な結晶性が得られる。
　【０１６０】以上のような窒化物系半導体の形成方法によれば、サファイア基板４１に形成した階段状の段差を利用することにより、選択成長マスクを用いることなくＧａＮ層４３を横方向成長させ、転位を低減することが可能となる。したがって、良好な結晶性を有するＧａＮ層４３を形成することができる。
　【０１６１】上記の窒化物系半導体の形成方法においては、選択成長マスクを用いないため、ＧａＮ層４３において、選択成長マスクとＧａＮとの熱膨張係数の差によるクラックの発生を防止することができる。また、場合によってはボイドの発生を防止することも可能である。
　【０１６２】以上のことから、ＧａＮ層４３上に素子領域を含む窒化物系半導体層を形成して半導体素子を製造した場合、ＧａＮ層４３上に形成した窒化物系半導体層において良好な結晶性が得られるとともに、素子の分離工程等におけるクラックの発生を防止することができる。それにより、良好な素子特性および高い信頼性を有する半導体素子が得られる。
　【０１６３】なお、上記においては、サファイア基板４１を用いているが、スピネル等の絶縁体の基板を用いてもよい。あるいはＳｉ、Ｇｅ等のＩＶ族半導体、ＳｉＣ等のＩＶ−ＩＶ族半導体あるいはＺｎＳｅ等のＩＩ−ＶＩ族半導体からなる半導体基板や、半導体基板の格子定数が窒化物系半導体層の格子定数と異なる、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ等のＩＩＩ−Ｖ族半導体からなる半導体基板を用いてもよい。半導体基板としては、絶縁性、ｎ型、ｐ型のいずれの基板を用いてもよい。特にＳｉ、ＧａＡｓ、ＳｉＣからなる基板は、ＧａＮに比べて容易にエッチングされる。したがって、上記のような階段状の段差を有する基板を容易に作製することができる。
　【０１６４】例えば、ｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基板の（０００１）面から［１−１００］方向に４°傾斜したオフ面をＲＩＥ法によりエッチングする。このようにして、ｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基板のオフ面に、底面の幅が約１４μｍであり段差の高さが約１μｍでありかつ［１１−２０］方向にストライプ状に延びる階段状の段差を形成してもよい。あるいは、［１１−００］方向にストライプ状に延びる階段状の段差をｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基板に形成してもよい。
　【０１６５】さらに、ｎ型Ｓｉ基板の（１１１）面から［１１−２］方向に５°傾斜したオフ面をウェットエッチングする。このようにして、ｎ型ＳｉＣ基板のオフ面に、底面の幅が約２２μｍであり段差の高さが約２μｍでありかつ［１−１０］方向にストライプ状に延びる階段状の段差を形成してもよい。あるいは、［１１−２］方向にストライプ状に延びる階段状の段差をｎ型Ｓｉ基板に形成してもよい。
　【０１６６】上記のようなストライプ状の凹部を有するｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基板またはｎ型Ｓｉ基板上に、図７および図８に示す窒化物系半導体の形成方法によりＡｌＧａＮバッファ層４２およびＧａＮ層４３を形成する場合、まず、基板温度１１５０℃に保った状態でＭＯＶＰＥ法により、基板上にｎ−Ａｌ０．０９Ｇａ０．９１Ｎからなる膜厚約０．０５μｍのＡｌＧａＮバッファ層４２を形成する。さらに、基板温度を１１５０℃に保った状態でＭＯＶＰＥ法により、ＡｌＧａＮバッファ層４２上にｎ−ＧａＮからなる膜厚約１０μｍのＧａＮ層４３を形成する。
　【０１６７】このようにｎ型６Ｈ−ＳｉＣ基板またはｎ型ＳｉＣ基板を図７および図８に示す窒化物系半導体の形成方法に用いた場合、サファイア基板４１を用いた場合において前述した効果と同様の効果が得られる。
　【０１６８】図９は第３の発明の一実施例における窒化物系半導体の形成方法を示す模式的工程断面図である。
　【０１６９】図９（ａ）に示すように、サファイア基板５１のＣ面上に、基板温度を６００℃に保った状態でＭＯＶＰＥ法により、アンドープのＡｌＧａＮからなる膜厚１５ｎｍのＡｌＧａＮバッファ層５２を形成する。
　【０１７０】続いて、図９（ｂ）に示すように、ＡｌＧａＮバッファ層５２の所定領域をＲＩＥ法等によりエッチングする。ＡｌＧａＮバッファ層５２をエッチングする幅ｗ［μｍ］は１〜４０μｍ程度が好ましく、エッチングをぜすに残すＡｌＧａＮバッファ層５２の幅ｂ［μｍ］は１〜４０μｍ程度が好ましい。例えば、本実施例においてはｗ［μｍ］＝８μｍ、ｂ［μｍ］＝４μｍとする。それにより、所定間隔で複数のストライプ状のＡｌＧａＮバッファ層５２ａを形成するとともに、ＡｌＧａＮバッファ層５２ａの間にサファイア基板５１を露出させる。
　【０１７１】ここで、特に図１０に示すように、エッチングするＡｌＧａＮバッファ層５２の幅ｗおよび残すＡｌＧａＮバッファ層５２の幅ｂ［μｍ］はｂ［μｍ］≦−ｗ［μｍ］＋４０［μｍ］とｂ［μｍ］≧１［μｍ］とｗ［μｍ］≧１［μｍ］とで囲まれた範囲内の値であることが好ましい。エッチングするＡｌＧａＮバッファ層５２の幅ｗ［μｍ］が１μｍより小さい場合および残すＡｌＧａＮバッファ層５２の幅ｂ［μｍ］が１μｍより小さい場合においては、エッチングによるＡｌＧａＮバッファ層５２のパターニングが困難となる。一方、エッチングするＡｌＧａＮバッファ層５２の幅ｗ［μｍ］および残すＡｌＧａＮバッファ層５２の幅ｂ［μｍ］がｂ［μｍ］＞−ｗ［μｍ］＋４０［μｍ］の関係を満足する場合においては、パターニングにより形成されたＡｌＧａＮバッファ層５２ａ上に成長させる後述のＧａＮ層５３の平坦化が困難となる傾向にある。
　【０１７２】上記のようにＡｌＧａＮバッファ層５２ａを形成した後、図９（ｃ）に示すように、基板温度を１１５０℃に保った状態でＭＯＶＰＥ法により、アンドープのＧａＮからなるＧａＮ層５３を成長させる。ここで、ＧａＮとサファイア基板５１とでは格子定数が異なるため、ＡｌＧａＮバッファ層５２ａを介さなければ、ＧａＮはサファイア基板５１上に成長しにくい。したがって、成長初期において、ＧａＮ層５３はＡｌＧａＮバッファ層５２ａ上に選択的に成長する。この場合、ＧａＮ層５３は図中の矢印Ｙの方向（ｃ軸方向）に成長し、ファセット構造となる。この部分には、サファイア基板５１の付近で発生した転位が多数存在する。
　【０１７３】図９（ｄ）に示すように、矢印Ｙの方向のＧａＮ層５３の成長が進むにつれて、ＡｌＧａＮバッファ層５２ａ上に成長したＧａＮ層５３は、矢印Ｘの方向（横方向）にも成長する。それにより、ＡｌＧａＮバッファ層５２ａの間で露出したサファイア基板５１上に、ＧａＮ層５３が形成される。
　【０１７４】ここで、上記のようなＧａＮ層５３が横方向に成長するため、図９（ｃ）のＡｌＧａＮバッファ層５２ａ上に発生したＧａＮ層５３中の転位は、ＧａＮ層５３の横方向に伴って、横方向（矢印Ｘの方向）すなわちＧａＮ層５３の（０００１）面に平行な方向に折れ曲がる。それにより、ＧａＮ層５３において、ｃ軸方向に伝播する転位が一様に低減される。さらに、露出したサファイア基板５１上に形成されたＧａＮ層５３の中央部を除く領域において転位密度の特に低減された領域が形成される。なお、この場合においては、露出したサファイア基板５１上に形成されたＧａＮ層５３の中央部の領域において、転位が集中する部分が線状に発生し、比較的転位密度の高い領域が形成される。
　【０１７５】図９（ｅ）に示すように、ＧａＮ層５３がさらに成長すると、ファセット構造の各ＧａＮ層５３が合体して連続膜となり、平坦化された膜厚約１０μｍのＧａＮ層５３が形成される。このようにして形成されたＧａＮ層５３の表面においては、転位が低減されており、良好な結晶性が得られる。また、この場合においては、横方向から成長してきたＧａＮ層５３の合体部においてボイドが発生しにくい。なお、ボイドが残っていてもよい。
　【０１７６】以上のような窒化物系半導体の形成方法によれば、サファイア基板５１上に形成した複数のストライプ状のＡｌＧａＮバッファ層５２ａを用いることにより、選択成長マスクを用いることなくＧａＮ層５３を横方向成長させ、転位を低減することが可能となる。したがって、良好な結晶性を有するＧａＮ層５３を形成することができる。
　【０１７７】この場合、ＡｌＧａＮバッファ層５２は低温で成長するため非単結晶である。したがって、ＡｌＧａＮバッファ層５２は、ＧａＮに比べて容易にエッチングできる。また、上記の窒化物系半導体の形成方法においては、ＧａＮを成長させる工程はＧａＮ層５３を形成する際の１回のみである。したがって、上記の窒化物系半導体の形成方法によれば、転位が低減されたＧａＮ層５３を容易に形成することができる。
　【０１７８】また、上記の窒化物系半導体の形成方法においては、選択成長マスクを用いないため、ＧａＮ層５３において、選択成長マスクとＧａＮとの熱膨張係数の差によるクラックの発生を防止することができるとともに、ボイドの発生を防止することができる。なお、ボイドが残っていてもよい。
　【０１７９】以上のことから、ＧａＮ層５３上に素子領域を含む窒化物系半導体層を形成して半導体素子を製造した場合、ＧａＮ層５３上に形成した窒化物系半導体層において良好な結晶性が得られるとともに、素子の分離工程等におけるクラックの発生を防止することができる。それにより、良好な素子特性および高い信頼性を有する半導体素子が得られる。
　【０１８０】なお、前述のように、ＧａＮ層５３の転位は一様に低減されるが、サファイア基板５１の露出した領域上のＧａＮ層５３の中央部の領域において、比較的転位密度の高い領域が形成される。このため半導体素子の製造の際には、サファイア基板５１の露出した領域上の中央部を除く領域に素子領域を形成することが好ましい。さらに、サファイア基板５１の露出した領域のうち中央部を除く領域上に転位密度の特に低減された領域が形成されるため、サファイア基板１１の露出した領域上の領域のうち中央部を除く領域に素子領域を形成することがさらに好ましい。
　【０１８１】また、上記においてはサファイア基板５１を用いているが、スピネル等の絶縁体の基板を用いてもよい。あるいはＳｉ、Ｇｅ等のＩＶ族半導体、ＳｉＣ等のＩＶ−ＩＶ族半導体あるいはＺｎＳｅ等のＩＩ−ＶＩ族半導体からなる半導体基板や、半導体基板の格子定数が窒化物系半導体層の格子定数と異なる、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ等のＩＩＩ−Ｖ族半導体からなる半導体基板を用いてもよい。半導体基板としては、絶縁性、ｎ型、ｐ型のいずれの基板を用いてもよい。
　【０１８２】例えば、ＳｉＣ基板またはＳｉ基板を図９に示す窒化物系半導体の形成方法に用いた場合、基板温度１１５０℃に保った状態でＭＯＶＰＥ法により、ＳｉＣ基板またはＳｉ基板上にｎ−Ａｌ０．０９Ｇａ０．９１Ｎからなる膜厚約０．０５μｍのＡｌＧａＮバッファ層５２を形成する。続いて、サファイア基板５１を用いた場合と同様の方法によりＡｌＧａＮバッファ層５２をエッチングし、複数のストライプ状のＡｌＧａＮバッファ層５２ａを形成する。そして、基板温度を１１５０℃に保った状態でＭＯＶＰＥ法により、ｎ−ＧａＮ層からなるＧａＮ層５３をＡｌＧａＮバッファ層５２ａ上に成長させるとともに、ＧａＮ層５３を横方向成長させて露出したＳｉＣ基板またはＳｉ基板上にＧａＮ層５３を成長させる。このようにして、平坦化された膜厚約１０μｍのＧａＮ層５３を形成する。
　【０１８３】このようにＳｉＣ基板またはＳｉ基板を図９に示す窒化物系半導体の形成方法に用いた場合、サファイア基板５１を用いた場合において前述した効果と同様の効果が得られる。
　【０１８４】なお、Ｓｉ、Ｇｅ等のＩＶ族半導体、ＳｉＣ等のＩＶ−ＩＶ族半導体あるいはＺｎＳｅ等のＩＩ−ＶＩ族半導体からなる半導体基板や、半導体基板の格子定数が窒化物系半導体層の格子定数と異なる、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ等のＩＩＩ−Ｖ族半導体からなる半導体基板の場合、上記のようにＡｌＧａＮバッファ層５２として単結晶のバッファ層を形成してもよいが、例えば、約６００℃で非単結晶のバッファ層を形成しても同様の効果がある。
　【０１８５】また、上記においては基板上に所定間隔で複数のストライプ状のＡｌＧａＮバッファ層５２ａを形成しているが、基板上に形成するＡｌＧａＮバッファ層５２ａのパターンは、ストライプ状に限定されるものではない。
　【０１８６】例えば、基板上に、円形、六角形、三角形等の形状を有する複数のＡｌＧａＮバッファ層５２ａを形成してもよい。それにより、ＧａＮ層５３において、ｃ軸方向に伝播する転位が一様に低減される。さらに、ＡｌＧａＮバッファ層５２ａ間の露出した基板上の中央部を除いて、露出した基板上に転位密度の特に低減された領域が形成される。なお、この場合、ＡｌＧａＮバッファ層５２ａ間の露出した基板上の中央部上に形成されたＧａＮ層５３の領域において、転位が集中する部分が線状に発生し、比較的転位密度の高い領域が形成される。
　【０１８７】なお、前述のように、ＧａＮ層５３の転位は一様に低減されるが、ＡｌＧａＮバッファ層５２ａ間の露出した基板上の中央部上に形成されたＧａＮ層５３の領域において、比較的転位密度の高い領域が形成される。このため、半導体素子製造の際には、ＡｌＧａＮバッファ層５２ａ間の露出した基板上の中央部を除く領域に素子領域を形成することが好ましい。さらに、ＡｌＧａＮバッファ層５２ａ間の露出した基板上の中央部を除いて、露出した基板上に転位密度の特に低減された領域が形成されるため、ＡｌＧａＮバッファ層５２ａ間の露出した基板上の中央部を除いた、露出した基板上の領域に素子領域を形成することが好ましい。
　【０１８８】あるいは、基板上に形成したＡｌＧａＮバッファ層５２において、円形、六角形、三角形等の形状を有する複数の領域をエッチングにより除去し、円形、六角形、三角形等の形状を有する複数の開口部をＡｌＧａＮバッファ層５２に形成してもよい。なお、この場合、円形、六角形、三角形等の形状を有する複数の開口部内で露出した基板の中央部上に形成したＧａＮ層５３の領域において、転位が集中する部分が発生し、比較的転位密度の高い領域が形成される。
　【０１８９】なお、前述のように、ＧａＮ層５３の転位は一様に低減されるが、基板の露出した領域上のＧａＮ層５３の中央部の領域において、比較的転位密度の高い領域が形成される。このため半導体素子の製造の際には、基板の露出した領域上の中央部を除く領域に素子領域を形成することが好ましい。
さらに、基板の露出した領域のうち中央部を除く領域上に転位密度の特に低減された領域が形成されるため、基板の露出した領域上の領域のうち中央部を除く領域に素子領域を形成することがさらに好ましい。
　【０１９０】また、基板としてサファイア基板を用いることができるが、スピネル等の絶縁体の基板を用いてもよい。あるいはＳｉ、Ｇｅ等のＩＶ族半導体、ＳｉＣ等のＩＶ−ＩＶ族半導体あるいはＺｎＳｅ等のＩＩ−ＶＩ族半導体からなる半導体基板や、半導体基板の格子定数が窒化物系半導体層の格子定数と異なる、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ等のＩＩＩ−Ｖ族半導体からなる半導体基板を用いてもよい。半導体基板としては、絶縁性、ｎ型、ｐ型のいずれの基板を用いてもよい。
　【０１９１】続いて、第１〜第３の発明に係る窒化物系半導体の形成方法を用いて製造した半導体素子について説明する。なお、この場合においては、半導体素子の例として半導体レーザ素子について説明する。
　【０１９２】第４の発明に係る半導体レーザ素子は、第１の発明に係る窒化物系半導体の形成方法を用いて製造した半導体レーザ素子である。
　【０１９３】図１１は第４の発明の一実施例における半導体レーザ素子を示す模式的斜視図である。
　【０１９４】図１１に示すように、半導体レーザ素子５００においては、図１および図２に示す窒化物系半導体の形成方法により、サファイア基板１上にＡｌＧａＮ第１バッファ層２、アンドープのＧａＮからなるＧａＮ第２バッファ層３、アンドープのＧａＮからなる第１ＧａＮ層４およびアンドープのＧａＮからなる第２ＧａＮ層５が順に形成されている。
　【０１９５】さらに、ＭＯＶＰＥ法、ＨＶＰＥ法、またはトリメチルアルミニウム、トリメチルガリウム、トリメチルインジウム、ＮＨ３、ＳｉＨ４（シランガス）、ＣｐＭｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を原料ガスとして用いるガスソースＭＢＥ法等により、第２ＧａＮ層５上に、ｎ−ＧａＮからなる膜厚４μｍのｎ−ＧａＮコンタクト層１０４、ｎ−ＡｌＧａＩｎＮからなる膜厚約０．１μｍのｎ−ＡｌＧａＩｎＮクラック防止層１０５、ｎ−ＡｌＧａＮからなる膜厚０．４５μｍのｎ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層１０６、ｎ−ＧａＮからなる膜厚約５０ｎｍのｎ−ＧａＮ第１クラッド層１０７、ＩｎＧａＮからなる多重量子井戸（ＭＱＷ）発光層１０８、ｐ−ＧａＮからなる膜厚約４０ｎｍのｐ−ＧａＮ第１クラッド層１０９が順に積層されている。ｐ−ＧａＮ第１クラッド層１０９上のストライプ状の領域にｐ−ＡｌＧａＮからなる膜厚０．４５μｍのｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層１１０が形成されている。それにより、ｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層１１０からなるリッジ部が形成されるとともに、ｐ−ＧａＮ第１クラッド層１０９からなる平坦部が形成される。
　【０１９６】なお、リッジの延伸する方向は、第１ＧａＮ層４のオフ方向と垂直方向に形成することが好ましい。
　【０１９７】なお、この場合のＭＱＷ発光層１０８は、膜厚約４ｎｍの５つのアンドープＧａＮ障壁層と膜厚約４ｎｍの４つの圧縮歪みのアンドープＩｎＧａＮ井戸層とが交互に積層された多重量子井戸構造を有する。
　【０１９８】ｐ−ＧａＮ第１クラッド層１０９上およびｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層１１０の側面に、ｎ−ＧａＮからなる膜厚約０．２μｍのｎ−ＧａＮ電流狭窄層１１１が形成されている。この場合、ｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層１１０の上面にｎ−ＧａＮ電流狭窄層１１１のストライプ状の開口部が形成されている。ｎ−ＧａＮ電流狭窄層１１１の上面および側面、ならびにｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層１１０上に、ｐ−ＧａＮからなる膜厚３〜５μｍのｐ−ＧａＮコンタクト層１１２が形成されている。
　【０１９９】ｐ−ＧａＮコンタクト層１１２からｎ−ＧａＮコンタクト層１０４までの一部領域がエッチングされ、ｎ−ＧａＮコンタクト層１０４の所定領域が露出している。この露出したｎ−ＧａＮコンタクト層４の所定領域上にｎ電極１１３が形成されている。また、ｐ−ＧａＮコンタクト層１１２上の所定領域にｐ電極１１４が形成されている。なお、露出したｐ−ＧａＮコンタクト層１１２からｎ−ＧａＮ第１コンタクト層１０４までの側面およびｎ−ＧａＮコンタクト層１０４の上面に、ＳｉＯ２膜１１５が形成されている。
　【０２００】上記の半導体レーザ素子５００においては、図１および図２に示す窒化物系半導体の形成方法により形成された第２ＧａＮ層５上に、各層１０４〜１１２が形成されている。ここで、図１および図２において前述したように、第２ＧａＮ層５の表面においては転位が低減されているため、第２ＧａＮ層５上に形成された各層１０４〜１１５においては、良好な結晶性が実現される。それにより、半導体レーザ素子５００は、良好な素子特性を有するとともに高い信頼性を有する。
　【０２０１】また、この場合においては、前述のように選択成長マスクを用いることなく第２ＧａＮ層５において転位の低減を図ることができるため、第２ＧａＮ層５において、選択成長マスクとＧａＮとの熱膨張係数の差によるクラックの発生が防止されるとともに、ボイドの発生が防止される。
　【０２０２】したがって、半導体レーザ素子５００の製造時において、素子の分離工程等におけるクラックの発生が防止される。それにより、高い歩留りが実現できる。
　【０２０３】なお、上記において、サファイア基板１の代わりに、サファイア以外の絶縁体からなる基板を用いてもよい。
　【０２０４】図１２は第４の発明の他の実施例における半導体レーザ素子を示す模式的斜視図である。
　【０２０５】図１２に示すように、半導体レーザ素子５０１は、以下の点を除いて、図１１の半導体レーザ素子５００と同様の構造を有する。
　【０２０６】この場合においては、サファイア基板１に代えて、ｎ−Ｓｉ基板１Ａ上に、図１および図２に示す窒化物系半導体の形成方法により、ｎ−ＡｌＧａＮからなるＡｌＧａＮ第１バッファ層２、ｎ−ＧａＮからなるＧａＮ第２バッファ層３、ｎ−ＧａＮからなる第１ＧａＮ層４およびｎ−ＧａＮからなる第２ＧａＮ層５が順に形成されている。
　【０２０７】また、この場合においては、ｐ−ＧａＮコンタクト層１１２がｎ−ＧａＮ電流狭窄層１１１およびｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層１１０上に形成されている。ｎ−Ｓｉ基板１Ａの裏面にｎ電極１１３が形成され、ｐ−ＧａＮコンタクト層１１２のリッジ部の上面にｐ電極１１４が形成されている。
　【０２０８】このような半導体レーザ素子５０１においては、図１および図２に示す窒化物系半導体の形成方法により形成された第２ＧａＮ層５において、転位の低減が図られるとともに、クラックの発生およびボイドの発生が防止される。このため、半導体レーザ素子５０１においては、半導体レーザ素子５００において前述した効果と同様の効果が得られる。
　【０２０９】なお、上記において、ｎ−Ｓｉ基板１Ａの代わりに、Ｓｉ以外の半導体からなる基板を用いてもよい。
　【０２１０】さらに、半導体レーザ素子５００，５０１においては、基板１，１Ａ上にｎ型半導体層およびｐ型半導体層が順に形成されているが、基板１，１Ａ上にｐ型半導体層およびｎ型半導体層を順に形成してもよい。
　【０２１１】さらに、半導体レーザ素子５００，５０１においては、図１および図２に示す窒化物系半導体の形成方法により基板１，１Ａ上に各層２〜５を形成しているが、図３に示す窒化物系半導体の形成方法により基板１，１Ａ上に各層２，３，４ａ，５ａを形成してもよい。この場合、製造された半導体レーザ素子においては、半導体レーザ素子５００，５０１において前述した効果と同様の効果が得られる。
　【０２１２】ここで、図３に示す窒化物系半導体の形成方法により形成された図３の第２ＧａＮ層５ａにおいては、ＳｉＯ２膜１５を用いた図３の第１ＧａＮ層４ａの選択横方向成長により、さらに転位の低減が図られている。したがって、このような図３の第２ＧａＮ層５ａ上に形成された図１１または図１２の各層１０４〜１１２においては、より結晶性の向上が図られる。それにより、この場合の半導体レーザ素子においては、さらに素子特性および信頼性の向上が図られる。
　【０２１３】第５の発明に係る半導体レーザ素子は、第２の発明に係る窒化物系半導体の形成方法を用いて製造された半導体レーザ素子である。この場合について以下に説明する。
　【０２１４】第５の発明の一実施例における半導体レーザ素子は、以下の点を除いて、図１１の半導体レーザ素子５００と同様の構造を有する。
　【０２１５】この場合、図４および図５に示す窒化物系半導体の形成方法により、図４および図５に示すように、サファイア基板１１上に、アンドープのＡｌＧａＮからなるＡｌＧａＮバッファ層１２およびアンドープのＧａＮからなるＧａＮ層１３が順に形成されている。このＧａＮ層１３上に、図１１の各層１０４〜１１２が形成されている。なお、サファイア基板１１の代わりに、サファイア以外の絶縁体からなる基板を用いてもよい。
　【０２１６】本例の半導体レーザ素子において、図４および図５に示す窒化物系半導体の形成方法により形成された図５のＧａＮ層１３は、転位の低減が図られておりかつクラックの発生およびボイドの発生が防止されている。このため、図５のＧａＮ層１３上に図１１の各層１０４〜１１２が形成された本例の半導体素子においては、半導体レーザ素子５００において前述した効果と同様の効果が得られる。なお、ボイドが残っていてもよい。
　【０２１７】ここで、本例においては、図４および図５に示すように、ＡｌＧａＮバッファ層１２上に１回ＧａＮを成長させることにより、転位の低減されたＧａＮ層１３が形成される。したがって、本例の半導体レーザ素子は製造が容易である。
　【０２１８】第５の発明の他の実施例における半導体レーザ素子は、以下の点を除いて、図１２の半導体レーザ素子５０１と同様の構造を有する。
　【０２１９】この場合、図４および図５に示す窒化物系半導体の形成方法により、ｎ−Ｓｉ基板上に、図４および図５に示すように、ｎ−ＡｌＧａＮからなるＡｌＧａＮバッファ層１２およびｎ−ＧａＮからなるＧａＮ層１３が形成されている。この図５のＧａＮ層１３上に図１２の各層１０５〜１１２が形成されている。なお、ｎ−Ｓｉ基板の代わりに、Ｓｉ以外の半導体からなる基板を用いてもよい。
　【０２２０】本例の半導体レーザ素子において、図４および図５に示す窒化物系半導体の形成方法により形成された図５のＧａＮ層１３は、転位の低減が図られておりかつクラックの発生およびボイドの発生が防止されている。このため、図５のＧａＮ層１３上に図１２の各層１０５〜１１２が形成された本例の半導体レーザ素子においては、半導体レーザ素子５０１において前述した効果と同様の効果が得られる。なお、ボイドが残っていてもよい。
　【０２２１】ここで、本例においては、図４および図５に示すように、ＡｌＧａＮバッファ層１２上に１回ＧａＮを成長させることにより、転位の低減されたＧａＮ層１３が形成される。したがって、本例の半導体レーザ素子は製造が容易である。
　【０２２２】特に、本例においては、エッチングの容易なｎ−Ｓｉ基板が用いられているため、図４に示すような凹部をエッチングにより容易に形成することができる。したがって、本例の半導体レーザ素子は、より製造が容易である。
　【０２２３】上記の第５の発明の２つの実施例における半導体レーザ素子においては、図４および図５で前述したように、転位が一様に低減されるので、基板上の窒化物系半導体層のいかなる部分に素子領域（発光部）を形成しても前述した効果が得られる。しかしながら、基板の凹部上の窒化物系半導体層の中央部の領域において、比較的転位密度の高い領域が形成される。このため、半導体レーザ素子において、基板の凹部上の中央部を除く領域に素子領域（発光部）を形成することが好ましい。さらに、中央部を除く凹部上に転位密度の特に低減された領域が形成されるため、基板の凹部上の中央部を除いた、凹部上の領域に素子領域（発光部）を形成することが好ましい。
　【０２２４】また、上記の第５の発明のさらに他の実施例における半導体レーザ素子として、図７および図８に示す窒化物系半導体の形成方法により、図７および図８に示すように基板上にＡｌＧａＮバッファ層４２およびＧａＮ層４３が順に形成され、この図８のＧａＮ層４３上に図１１または図１２の各層１０４〜１１２が形成された半導体レーザ素子であってもよい。このような半導体レーザ素子においても、図４および図５に示す窒化物系半導体の形成方法により図４および図５に示すＡｌＧａＮバッファ層１２およびＧａＮ層１３が形成された上記の２つの実施例の半導体レーザ素子において前述した効果と同様の効果が得られる。
　【０２２５】第６の発明に係る半導体レーザ素子は、第３の発明に係る窒化物系半導体の形成方法を用いて製造した半導体レーザ素子である。この場合について以下に説明する。
　【０２２６】第６の発明の一実施例における半導体レーザ素子は、以下の点を除いて、図１１の半導体レーザ素子５００と同様の構造を有する。
　【０２２７】この場合、図９に示す窒化物系半導体の形成方法により、図９に示すように、サファイア基板５１上に、アンドープのＡｌＧａＮからなる複数のストライプ状のＡｌＧａＮバッファ層５２ａが形成されている。さらに、ＡｌＧａＮバッファ層５２ａ上およびＡｌＧａＮバッファ層５２ａの間で露出したサファイア基板５１上に、アンドープのＧａＮからなるＧａＮ層５３が形成されている。この図９のＧａＮ層５３上に、図１０の各層１０４〜１１２が形成されている。なお、サファイア基板５１の代わりに、サファイア以外の絶縁体からなる基板を用いてもよい。
　【０２２８】本例の半導体レーザ素子において、図９に示す窒化物系半導体の形成方法により形成された図９のＧａＮ層５３は、転位の低減が図られるとともにクラックの発生およびボイドの発生が防止されている。このため、図９のＧａＮ層５３上に図１１の各層１０４〜１１２が形成された本例の半導体レーザ素子においては、半導体レーザ素子５００において前述した効果と同様の効果が得られる。なお、ボイドが残っていてもよい。
　【０２２９】ここで、本例においては、図９に示すように、ＡｌＧａＮバッファ層５２ａ上に１回ＧａＮを成長させることにより、転位の低減されたＧａＮ層５３が得られる。また、本例においては、低温で成長させたＡｌＧａＮバッファ層５２のエッチングが容易であることから、複数のストライプ状のＡｌＧａＮバッファ層５２ａを容易に形成することができる。したがって、本例の半導体レーザ素子は、製造が容易である。
　【０２３０】第６の発明の他の実施例における半導体レーザ素子は、以下の点を除いて、図１２の半導体レーザ素子５０１と同様の構造を有する。
　【０２３１】この場合、図９に示す窒化物系半導体の形成方法により、図９に示すように、ｎ−Ｓｉ基板上に、ｎ−ＡｌＧａＮからなる複数のストライプ状のＡｌＧａＮバッファ層５２ａが形成されている。さらに、ＡｌＧａＮバッファ層５２ａ上およびＡｌＧａＮバッファ層５２ａの間で露出したｎ−Ｓｉ基板上に、ｎ−ＧａＮからなるＧａＮ層５３が形成されている。この図９のＧａＮ層５３上に、図１２の各層１０５〜１１２が形成されている。なお、Ｓｉ基板の代わりに、Ｓｉ以外の半導体からなる基板を用いてもよい。
　【０２３２】本例の半導体レーザ素子において、図９に示す窒化物系半導体の形成方法により形成された図９のＧａＮ層５３は、転位の低減が図られるとともにクラックの発生およびボイドの発生が防止されている。このため、図９のＧａＮ層５３上に図１２の各層１０５〜１１２が形成された本例の半導体レーザ素子においては、半導体レーザ素子５０１において前述した効果と同様の効果が得られる。なお、ボイドが残っていてもよい。
　【０２３３】ここで、本例においては、図９に示すように、ＡｌＧａＮバッファ層５２ａ上に１回ＧａＮを成長させることにより、転位の低減されたＧａＮ層５３が得られる。また、本例においては、低温で成長させたＡｌＧａＮバッファ層５２のエッチングが容易であることから、複数のストライプ状のＡｌＧａＮバッファ層５２ａを容易に形成することができる。したがって、本例の半導体レーザ素子は、製造が容易である。
　【０２３４】上記の第６の発明の２つの実施例における半導体レーザ素子においては、図９で前述したように、転位は一様に低減されるので、基板上の窒化物系半導体層のいかなる部分に素子領域（発光部）を形成しても前述した効果が得られる。しかしながら、基板の露出した領域上の窒化物系半導体層の中央部の領域において、比較的転位密度の高い領域が形成される。このため、半導体レーザ素子において、基板の露出した領域上の中央部を除く領域に素子領域（発光部）を形成することが好ましい。さらに、中央部を除く基板の露出した領域上に転位密度の特に低減された領域が形成されるため、基板の露出した領域上の中央部を除いた、基板の露出した領域上の領域に素子領域（発光部）を形成することが好ましい。
　【０２３５】上記においては、第１〜第３の発明に係る窒化物系半導体の形成方法を用いて製造した半導体レーザ素子について説明したが、第１〜第３の発明に係る窒化物系半導体の形成方法は、半導体レーザ素子以外の半導体素子、例えば発光ダイオード等の半導体発素子、フォトダイオード等の受光素子、トランジスタ等の電子素子の製造に適用することも可能である。
　【０２３６】第１〜第６の発明において、各層は、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＩｎＮ（窒化インジウム）、ＢＮ（窒化ホウ素）もしくはＴｌＮ（窒化タリウム）またはこれらの混晶等のＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体およびこれら混晶にＡｓ、ＰおよびＳｂのうち少なくとも１つの元素を含む混晶等のＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体から構成されていればよい。
　【０２３７】また、第２、３、５および６の発明において、半導体の結晶構造はウルツ鉱型であってもよく、あるいは閃亜鉛鉱型であってもよい。
【図面の簡単な説明】
　【図１】第１の発明の一実施例における窒化物系半導体の形成方法を示す模式的工程断面図である。
　【図２】第１の発明の一実施例における窒化物系半導体の形成方法を示す模式的工程断面図である。
　【図３】第１の発明の他の実施例における窒化物系半導体の形成方法を示す模式的工程断面図である。
　【図４】第２の発明の一実施例における窒化物系半導体の形成方法を示す模式的工程断面図である。
　【図５】第２の発明の一実施例における窒化物系半導体の形成方法を示す模式的工程断面図である。
　【図６】図４および図５に示す窒化物系半導体の形成方法に用いる基板の他の例を示す図である。
　【図７】第２の発明の参考例における窒化物系半導体の形成方法を示す模式的工程断面図である。
　【図８】第２の発明の参考例における窒化物系半導体の形成方法を示す模式的工程断面図である。
　【図９】第３の発明の一実施例における窒化物系半導体の形成方法を示す模式的工程断面図である。
　【図１０】図９の実施例におけるエッチングするバッファ層の幅ｗと残すバッファ層の幅ｂとの好ましい範囲を示す図である。
　【図１１】第４の発明の一実施例における半導体レーザ素子を示す模式的斜視図である。
　【図１２】第４の発明の他の実施例における半導体レーザ素子を示す模式的斜視図である。
　【図１３】従来の選択横方向成長を用いた窒化物系半導体の形成方法を示す模式的工程断面図である。
　【符号の説明】
　１，１１，２１，３１，５１，２０１　サファイア基板
　２，１２，４２，５２，５２ａ　ＡｌＧａＮバッファ層
　４，４ａ　第１ＧａＮ層
　５，５ａ　第２ＧａＮ層
　１３，４３，５３　ＧａＮ層
　１０４　ｎ−ＧａＮコンタクト層
　１０５　ｎ−ＡｌＧａＩｎＮクラック防止層
　１０６　ｎ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層
　１０７　ｎ−ＧａＮ第１クラッド層
　１０８　ＭＱＷ発光層
　１０９　ｐ−ＧａＮ第１クラッド層
　１１０　ｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層
　１１１　ｎ−ＧａＮ電流狭窄層
　１１２　ｐ−ＧａＮコンタクト層
　５００，５０１　半導体レーザ素子