(57)【要約】  本発明の具体例に開示された無極性または半極性iii族窒化物層は、各種電子素子の基板用途として使用できるが、従来の極性iii族窒化物基板の問題点を緩和又は解消することができるうえ、化学リフトオフ方式によって製造することができる。
2013544739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）無極性または半極性エピタキシー層の成長表面を提供する基板上に第１のiii族窒化物層を形成する段階と、
ｂ）１つまたは２つ以上のキャビティが内部に形成された第２のiii族窒化物層を横方向成長（ｌａｔｅｒａｌ  ｇｒｏｗｔｈ）方式によって前記第１のiii族窒化物層上に形成する段階と、
ｃ）前記第２のiii族窒化物層上に第３のiii族窒化物層を形成する段階と、
ｄ）前記第２のiii族窒化物層の少なくとも一部の厚さに対する化学的エッチングを行い、分離された第３のiii族窒化物層を得る段階とを含んでなり、
前記キャビティ内面の少なくとも一領域がＮ極性を示すことを特徴とする、iii族窒化物基板の製造方法。
【請求項２】
前記無極性または半極性エピタキシー層の成長表面を提供する基板はｍ面のサファイア基板であることを特徴とする、請求項１に記載のiii族窒化物基板の製造方法。
【請求項３】
前記第１のiii族窒化物層は（１１−２２）方向の半極性層であることを特徴とする、請求項１に記載のiii族窒化物基板の製造方法。
【請求項４】
前記横方向成長方式はＥＬＯＧ（ｅｐｉｔａｘｉａｌ  ｌａｔｅｒａｌ  ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）方式であることを特徴とする、請求項１に記載のiii族窒化物基板の製造方法。
【請求項５】
前記段階ｂ）は、
（i）前記第１のiii族窒化物層上にパターン化されたマスク層を形成する段階と、
（ii）前記パターン化されたマスク層が形成された第１のiii族窒化物層上にiii族窒化物層を横方向成長させる段階とを含むことを特徴とする、請求項１に記載のiii族窒化物基板の製造方法。
【請求項６】
前記マスク層は（１−１００）方向にパターン化されたことを特徴とする、請求項５に記載のiii族窒化物基板の製造方法。
【請求項７】
前記マスク層はＳｉＯ２またはＳｉＮｘ材質であることを特徴とする、請求項５に記載のiii族窒化物基板の製造方法。
【請求項８】
前記マスク層はストライプパターン状に形成され、
前記ストライプの幅及びストライプの間隔はそれぞれ２〜５０μｍ及び２〜２０μｍの範囲であることを特徴とする、請求項５に記載のiii族窒化物基板の製造方法。
【請求項９】
前記第３のiii族窒化物層はＨＶＰＥによって形成されることを特徴とする、請求項１に記載のiii族窒化物基板の製造方法。
【請求項１０】
前記第３のiii族窒化物層の厚さは少なくとも２００μｍであることを特徴とする、請求項１に記載のiii族窒化物基板の製造方法。
【請求項１１】
前記化学的エッチングは溶融アルカリ塩内で行われることを特徴とする、請求項１に記載のiii族窒化物基板の製造方法。
【請求項１２】
前記化学的エッチングは４００〜６００℃の温度条件下で０．５〜２０分間行われることを特徴とする、請求項１１に記載のiii族窒化物基板の製造方法。
【請求項１３】
ａ）シリコン（Ｓｉ）基板上に無極性又は半極性エピタキシー層の成長表面を提供するように異方性エッチング（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ｅｔｃｈｉｎｇ）を行う段階と、
ｂ）前記エッチングされたシリコン基板上に１つ又は２つ以上のキャビティを形成しながらiii族窒化物層を成長させる段階と、
ｃ）前記段階ｂ）で成長したiii族窒化物上にiii族窒化物層を形成する段階と、
ｄ）前記段階ｂ）で成長したiii族窒化物層の少なくとも一部の厚さに対する化学的エッチングを行うことにより、前記段階ｃ）で形成されたiii族窒化物層を分離する段階とを含んでなり、
前記無極性又は半極性エピタキシー層の成長表面が（１１１）ファセット（ｆａｃｅｔ）を有し、前記キャビティ内面の少なくとも一領域がＮ極性を示すことを特徴とする、iii族窒化物基板の製造方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項によって製造されたiii族窒化物基板。
【請求項１５】
請求項１４によるiii族窒化物基板を含む電子素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、iii族窒化物基板を製造する方法に係り、より具体的には、化学リフトオフ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｌｉｆｔ  ｏｆｆ：ＣＬＯ）方法を用いて無極性（ｎｏｎ−ｐｏｌａｒ）又は半極性（ｓｅｍｉ−ｐｏｌａｒ）のiii族窒化物基板を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子として、化合物半導体の特性を用いてバックライト光源や表示光源、一般光源、フルカラーディスプレイなどに応用されるＬＥＤが広く脚光を浴びている。このようなＬＥＤの材料として、代表的にＧａＮ（Ｇａｌｌｉｕｍ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＡｌＮ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＩｎＮ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）などのiii−v族窒化物半導体が知られている。前記材料は、直接遷移型の大きいエネルギーバンドギャップ（ｂａｎｄ  ｇａｐ）を持っており、窒化物の組成に応じて殆ど全波長領域の光が得られるなど光電子デバイスに適した特性を保有している。故に、これを用いた発光素子は平面ディスプレイ装置、光通信などの多様な分野に応用されている。
【０００３】
このようなデバイスは、通常、基板上に分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、ＭＯＣＶＤ（ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＨＶＰＥ（ｈｙｄｒｉｄｅ  ｖａｐｏｒ  ｐｈａｓｅ  ｅｐｉｔａｘｙ）などの成長方式によって薄膜状に成長する。
【０００４】
ところが、ＧａＮで代表されるiii族窒化物をベースとする半導体は、通常、ｃ面基板（ｃ−ｐｌａｎｅ）（例えば、サファイア基板）を用いて（０００１）面上に素子構造を製作するが、この場合、成長方向（０００１）に自発分極（ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）が形成される。特に、代表的なＩｎＧａＮ／ＧａＮの量子井戸構造を有するＬＥＤは、（０００１）面に構造を成長させる場合、格子不整合などに起因する内部ひずみ（ｓｔｒａｉｎ）が量子井戸構造に発生し、これによる圧電場（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｅｌｄｓ）によって量子閉じ込めシュタルク効果（ｑｕａｎｔｕｍ  ｃｏｎｆｉｎｅｄ  Ｓｔａｒｋ  ｅｆｆｅｃｔ：ＱＣＳＥ）が引き起こされるので、内部量子効率の向上には限界がある。
【０００５】
このような現像を具体的に説明すると、iii族窒化物、特にＧａＮ及びその合金（例えば、ＩｎＮ及び／またはＡｌＮとの合金）は六方晶系ウルツ鉱型構造（ｈｅｘａｇｏｎａｌ  ｗｕｒｔｚｉｔｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）において最も安定的であるが、前記結晶構造は結晶が互いに対して１２０°回転し、ｃ軸に対して全て垂直な２または３個の均等な基底面軸（ｂａｓａｌ  ｐｌａｎｅ  ａｘｉｓ）で表示される。
【０００６】
前記ウルツ鉱型結晶構造内のiii族元素及び窒素原子の位置によってｃ軸と垂直に置かれている任意の面は、只一つのタイプの原子のみを含有する。ｃ軸に沿って進むにつれて、それぞれの面は一つのタイプの原子（iii族元素又は窒素）のみを含有することができる。この際、電荷中性を保つために、例えば、ＧａＮ結晶は窒素原子のみを含有するＮ面（Ｎ−ｆａｃｅ）、そしてＧａ原子のみを含有するＧａ面（Ｇａ−ｆａｃｅ）がそれぞれの末端に位置する。その結果、iii族窒化物結晶はｃ軸に沿って極性を示す。このような自発分極はバルク物性であって、結晶の構造及び組成に依存する。上述した特性により、大部分のＧａＮ系デバイスは極性ｃ軸に平行な方向に成長する。また、異種接合構造を形成するときに、iii族窒化物間の大きい格子定数の差、同じｃ軸配向性を有する特性による応力が発生し、圧電分極（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）現象も共に引き起こされる。
【０００７】
このように、iii族窒化物系光電子及び電子素子内の通常のｃ面量子井戸構造は、圧電分極及び自発分極現象により誘発された静電界（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ）は、量子井戸構造のエネルギーバンド構造を変化させてこれによる電子と正孔の分布を歪ませる。このような電界による電子と正孔の空間的分離を量子閉じ込めシュタルク効果といい、内部量子効率を低下させ、発光スペクトルのレッドシフト（ｒｅｄ  ｓｈｉｆｔ）現象などを誘発する。
【０００８】
上述した問題点を緩和するために、例えば無極性又は半極性iii族窒化物を成長させる方案が提示されている。こうして得られた無極性又は半極性面は、同数のiii族原子及び窒素原子を含有するので電荷中性を示すが、その結果、全体結晶は成長方向に分極が発生しない。ところが、異種基板上で成長する非極性iii族窒化物結晶は、高い欠陥密度を示して量子効率を減少させる問題点を生じさせる。
【０００９】
一方、最近は、ホモエピタキシー特性を実現するために、iii族窒化物基板を製作しようとする試みが行われているが、サファイア基板などの異種基板に厚膜のiii族窒化物層を成長させた後、レーザーリフトオフ（ｌａｓｅｒ  ｌｉｆｔ  ｏｆｆ：ＬＬＯ）方法によって、異種基板から成長したiii族窒化物層を分離して基板として用いる。
【００１０】
このようにレーザーリフトオフ方式が使用される理由は、ｃ軸方向に成長した通常の窒化物層がＧａ極性の表面を有するので、実質的にウェットエッチングを達成し難いためである。ところが、レーザーリフトオフ方式は、高価の費用がかかるうえ、複雑であるため、化学リフトオフ方式がより好ましいことがある。
【００１１】
しかも、仮に無極性又は半極性基板用iii族窒化物層を製造することができるとしても、これを化学リフトオフ方式によって分離することは容易でない。これは化学的エッチング過程において基板として用いられるiii族窒化物層にも損傷を引き起こすおそれがあるためである。特に、商用化に適した直径２インチ以上の基板の分離に適用する過程において、このような問題点はさらに浮き彫りになるおそれがある。
【００１２】
したがって、化学リフトオフ方法を利用しながらも、極性による問題点が緩和できる無極性又は半極性iii族窒化物基板、特に半極性iii族窒化物基板を製造する技術が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、本発明の目的は、極性窒化物の使用から引き起こされる問題点を緩和することができるうえ、欠陥が減少した高品質の無極性又は半極性iii族窒化物基板を製造する方法を提供することにある。
【００１４】
特に、本発明は、化学リフトオフ方式によって無極性又は半極性iii族窒化物基板を製造する方法を提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１観点（ａｓｐｅｃｔ）によれば、
ａ）無極性または半極性エピタキシー層の成長表面を提供する基板上に第１のiii族窒化物層を形成する段階と、
ｂ）１つまたは２つ以上のキャビティが内部に形成された第２のiii族窒化物層を横方向成長（ｌａｔｅｒａｌ  ｇｒｏｗｔｈ）方式によって前記第１のiii族窒化物層上に形成する段階と、
ｃ）前記第２のiii族窒化物層上に第３のiii族窒化物層を形成する段階と、
ｄ）前記第２のiii族窒化物層の少なくとも一部の厚さに対する化学的エッチングを行い、分離された第３のiii族窒化物層を得る段階とを含んでなり、
前記キャビティ内面の少なくとも一領域がＮ極性を示すことを特徴とする、iii族窒化物基板の製造方法が提供される。
【００１６】
本発明の第２観点によれば、
ａ）シリコン（Ｓｉ）基板上に無極性又は半極性エピタキシー層の成長表面を提供するように異方性エッチング（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ｅｔｃｈｉｎｇ）を行う段階と、
ｂ）前記エッチングされたシリコン基板上に１つ又は２つ以上のキャビティを形成しながらiii族窒化物層を成長させる段階と、
ｃ）前記段階ｂ）で成長したiii族窒化物層上にiii族窒化物層を形成する段階と、
ｄ）前記段階ｂ）で成長したiii族窒化物層の少なくとも一部の厚さに対する化学的エッチングを行うことにより、前記段階ｃ）で形成されたiii族窒化物層を分離する段階とを含んでなり、
前記無極性又は半極性エピタキシー層の成長表面が（１１１）ファセット（ｆａｃｅｔ）を有し、前記キャビティ内面の少なくとも一領域がＮ極性を示すことを特徴とする、iii族窒化物基板の製造方法が提供される。
【００１７】
また、本発明の第３観点によれば、
上述した２つの方法のいずれか一方によって製造された基板、及びこれを用いた電子（または光電子）素子が提供される。この際、前記電子素子は発光素子（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）、トランジスタなどが例示される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の具体例によって製造されるiii族窒化物基板は、無極性又は半極性基板であって、極性窒化物が有する技術的限界を緩和することができ、特に化学リフトオフ方式で製造することができるという利点を持つ。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１ａ】ＧａＮの結晶構造の無極性面（ａ面（ａ−ｐｌａｎｅ）及びｍ面（ｍ−ｐｌａｎｅ））を示す図である。
【図１ｂ】ＧａＮの結晶構造における半極性面（ｓｅｍｉ−ｐｏｌａｒ  ｐｌａｎｅ）を示す図である。
【図２】本発明に係る一具体例において基板上に第１のiii族窒化物層（鋳型）が形成されたことを示す断面図である。
【図３】本発明に係る一具体例において第１のiii族窒化物層上にマスクパターン（ストライプパターン）を形成する過程を示す断面図である。
【図４】本発明に係る一具体例において、第１のiii族窒化物層上に横方向成長（又はオーバー成長）方式によって再成長した第２のiii族窒化物層が形成されたことを示す断面図である。
【図５】本発明に係る一具体例において第２のiii族窒化物層上に第３のiii族窒化物層が形成された断面を示す図である。
【図６】本発明の一具体例において、下側に位置する第２のiii族窒化物層を化学的にエッチングして第３のiii族窒化物層（基板用途）を分離する過程を概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の他の具体例によって、シリコン基板上にキャビティが形成されながら無極性又は半極性iii族窒化物層が形成され、これを鋳型として上側に厚膜の無極性又は半極性iii族窒化物層が形成された状態を概略的に示す断面図である。
【図８】本発明の一具体例によって得られた第３のiii族窒化物層を分離してＬＥＤ素子の基板として適用した例を示す図である。
【図９】本発明の実施例１において、横方向成長した第２ＧａＮ層（サンプル１）の断面を示すＳＥＭ写真である。
【図１０】本発明の実施例１において、横方向成長した第２ＧａＮ層（サンプル２）の断面を示すＳＥＭ写真である。
【図１１】本発明の実施例１において、第１ＧａＮ層上にマスクパターンなしで再成長した第２ＧａＮ層（サンプル３）の断面を示すＳＥＭ写真である。
【図１２】本発明の実施例１において、横方向成長した第２ＧａＮ層（サンプル４）の断面を示すＳＥＭ写真である。
【図１３】本発明の実施例１において、サンプル２上にＨＶＰＥによって厚膜形成された第３ＧａＮ層の断面を示すＳＥＭ写真である。
【図１４ａ】本発明の実施例１において、エッチング液である溶融ＫＯＨの温度を５５０℃に維持しながら６０秒にわたっての化学的エッチング時の時間経過に伴う第２ＧａＮ層の変化を示すＳＥＭ写真である。
【図１４ｂ】本発明の実施例１において、エッチング液である溶融ＫＯＨの温度を５５０℃に維持しながら６０秒にわたっての化学的エッチング時の時間経過に伴う第２ＧａＮ層の変化を示すＳＥＭ写真である。
【図１４ｃ】本発明の実施例１において、エッチング液である溶融ＫＯＨの温度を５５０℃に維持しながら６０秒にわたっての化学的エッチング時の時間経過に伴う第２ＧａＮ層の変化を示すＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は下記の説明によってすべて達成できる。下記の説明は本発明の好適な具体例を記述するものと理解されるべきである。本発明はこれに限定されるものではない。
【００２１】
また、添付図面は理解のために、実際層の厚さ（または高さ）または他の層との比率に比べて多少誇張して表現されていることもあり、これは後述する関連記載の具体的趣旨によって適切に理解できる。
【００２２】
本明細書において、「上に」および「の上に」という表現は、相対的な位置概念を掲げるために使用されるものであって、掲げられた層に他の構成要素又は層が直接存在する場合だけでなく、それらの間に他の層（中間層）または構成要素が介在又は存在しうるものと理解できる。これと同様に、「下側に」、「下部に」、「の下に」及び「間に」という表現も位置についての相対的概念と把握できる。
【００２３】
本明細書において、「iii族窒化物」は、周期律表上のiii族元素と窒素によって形成された半導体化合物を意味することができる。このようなiii族元素の例として、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジルム（Ｉｎ）などを例示することができ、これらの単独または２以上の組み合わせを含むことができる。よって、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＮなどを含む概念で理解することができる。これを一般化すると、前記iii族窒化物は例示的に下記一般式１で表示可能である。
【００２４】
［一般式１］
ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ
式中、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｘ＋ｙ≦１である。
【００２５】
本明細書において、「横方向成長」または「横方向オーバー成長」という用語は、横方向エピタキシーオーバー成長（ＬＥＯ、ＥＬＯまたはＥＬＯＧ）、ＰＥＮＤＥＯエピタキシーなどを含む概念であり、縦方向成長よりは横方向成長をさらに容易にすることにより、欠陥又は転位（ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ）が層の表面に垂直な方向に伝播されることを抑制することができるようにする工程である。このような工程は、通常、ＭＯＣＶＤなどによるｃ面ＧａＮ成長の際に欠陥または転位を減少させるための目的で当業界に知られている。
【００２６】
「無極性」という用語は、ｃ軸に対して垂直な結晶方向（例えば、ａ面及びｍ面）を有することを意味するので、iii族窒化物結晶構造の無極性面は図１（ａ）のように示すことができる。
【００２７】
「半極性」という用語は、（０００１）または（０００−１）に対して０〜９０°の間の結晶方向を有することを意味する。この際、「半極性面」は六方単位（ｈｅｘａｇｏｎａｌ  ｕｎｉｔ）セルを対角線方向（ｄｉａｇｏｎａｌｌｙ）に横切って延長され、ｃ軸とは９０°以外の角を形成する。特に、極性（０００１）層と比較すると、極性ベクターが成長方向に対して傾いているため、極性による影響が減少する。iii族窒化物内で一般に観察される半極性面として（１１−２２）、（１−１０１）、（１０−１１）、（１０−１３）、（１０−１２）、（２０−２１）、（１０−１４）などを例示することができ、但し、本発明が前記具体的な値に限定されるものではない。このような半極性面は図１（ｂ）のように示すことができるので、例えば（１１−２２）方向の半極性ＧａＮの場合、（０００２）面に対して約５８°傾いて存在する。
【００２８】
図２は本発明に係る一具体例において基板上に第１のiii族窒化物層（鋳型）が形成されたことを示す図である。
【００２９】
前記具体例において、第１、第２及び第３のiii族窒化物はそれぞれ無極性又は半極性層、好ましくは半極性層を意味することができる。
【００３０】
図２によれば、まず、基板（１０１）上に第１のiii族窒化物のエピタキシー層（１０２）を成長させる。この際、基板（１０１）として無極性または半極性iii族窒化物層の成長に適した基板であれば、特別な制限なく使用することができる。このような基板は、広義的にはａ面（ａ−ｐｌａｎｅ）、ｒ面（ｒ−ｐｌａｎｅ）またはｍ面（ｍ−ｐｌａｎｅ）などの対称的に同等な（ｓｙｍｍｅｔｒｙ−ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ）面を含むことができる。
【００３１】
また、無極性iii族窒化物層の製造のためにはｒ面基板を、iii族窒化物層の製造のためには半極性ｍ面基板（例えば、（１−１００）の面方向（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）は有する）をそれぞれ使用することが好ましい。
【００３２】
これに関連して、基板の材質として、サファイア、シリコンカバイド（ＳｉＣ）、リチウムアルミネート、スピネルなどを例示することができ、場合によってはiii族窒化物またはその合金材質（例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）など）を使用することもできる。
【００３３】
本発明の例示的な具体例によれば、基板として、半極性を実現するためにｍ面サファイア基板を使用することが好ましい。このような基板（１０１）上に窒化物層を形成するに先立って、選択的に反応領域内の残余酸素を除去し、水素及び／または窒素を用いて反応領域をアニーリングまたは熱処理（高温、例えば成長温度まで）する段階などを行うことができる。また、例えばサファイア基板などの場合、無水アンモニアなどを用いて基板の表面を窒化（ｎｉｔｒｉｄａｔｉｏｎ）する段階も含むことができる。
【００３４】
本発明の変形例において、前記基板（１０１）上に第１のiii族窒化物層（１０２）を成長させるに先立って、中間層又はバッファ層（図示せず）を形成することができる。このような中間層は、より良好なiii族窒化物層（１０２）の物性を得るために選択的に導入されるものであって、その材質としては、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮなどのiii−v族化合物だけでなく、非極性、特に半極性iii族窒化物層の成長促進に適した他の材質などが例示できる。この際、ＭＯＣＶＤやＨＶＰＥなどのように、当業界で知られている蒸着（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）又は層成長（エピタキシャル成長（ｅｐｉｔａｘｉａｌ  ｇｒｏｗｔｈ））技術が活用可能である。
【００３５】
このように選択的に導入される中間層の寸法は、特に限定されないが、少なくとも約１０〜５０ｎｍの範囲である。また、前記中間層形成のために、例えば常圧条件で約５５０〜７５０℃に工程条件を調節することができる。この数値範囲は例示的な意味で理解されるべきであり、本発明を限定するものではないのは明白である。
【００３６】
前記具体例において、通常の層成長技術、例えばＭＯＣＶＤ、ＨＶＰＥ、ＭＢＥなどを用いて基板（又は基板上の中間層）に無極性または半極性iii族窒化物層を形成することができるが、一例ではより良好な品質の鋳型（ｔｅｍｐｌａｔｅ）を確保するためにＭＯＣＶＤを用いることが好ましい。
【００３７】
本発明の特定具体例において、前記第１のiii族窒化物層（１０２）は、具体的に約１〜１０μｍ、より具体的に約２〜５μｍの厚さに形成できる。このように第１のiii族窒化物層（１０２）を形成するために、例えば約８００〜１１００℃の温度及び約２００〜５００ｔｏｒｒの圧力条件の下で約６０〜３００分間成長反応を行うことができる。前記具体的な成長条件は例示的目的で記載されたものであり、基板などのサイズなどによって変更できるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３８】
また、本具体例において、前記第１のiii族窒化物層（１０２）は、半極性方向特性を有することが好ましく、具体的に（１１−２２）方向を有するように基板特性及び成長条件を調節することができる。
【００３９】
図３及び図４は第１のiii族窒化物層１０２上に横方向成長又はオーバー成長方式によって再成長した第２のiii族窒化物層１０４の内部にキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）１０５が下部の特定パターン（図面ではストライプパターン）のマスクに沿って連続的に形成されて一種のトンネルを構成する過程を示す図である。
【００４０】
図示した具体例において、横方向成長方式は、例えばアモノサーマル成長（ａｍｍｏｎｏｔｈｅｒｍａｌ  ｇｒｏｗｔｈ）条件の下で行ってもよく、前述した多様な横方向成長法の中でも例示的にＥＬＯＧ方式を用いてもよい。この際、通常の成長方法、例えばＭＯＣＶＤ、ＨＶＰＥなどが利用できるので、後述の如くキャビティ形成が容易であるようにＭＯＣＶＤを用いることが好ましい。その理由は、後述の如く横方向成長過程で逆梯形状に成長する傾向を示してキャビティ、特に三角形状のキャビティを実現することが容易であるためである。
【００４１】
前記ＥＬＯＧ方式は、選択的結晶成長技術を変形させたもので、既に成長したiii族窒化物層上に部分的に薄膜の絶縁層をパターニングし、初期成長段階で発生する転位の垂直伝播を防止するために用いられている。以下ではＥＬＯＧ方式を中心に記述する。
【００４２】
前記図面を参考すると、まず、第１半極性iii族窒化物層１０２上に、ストライプ状にパターン化されたマスク層１０３’を形成する。この際、ストライプパターンのマスクは典型的に絶縁性（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）材質であってもよく、その代表的にはＳｉＯ２、ＳｉＮｘ（例えば、Ｓｉ３Ｎ４）などを例示することができる。
【００４３】
前記マスクパターンを形成するために、まず、例えばＰＥＣＶＤ（ｐｌａｓｍａ  ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって絶縁性層１０３を形成する。その後、通常のフォトリソグラフィー法（前記方法において、エッチングのために、例えばＩＣＰ−ＲＩＥなどの通常の方式を採用することができる）を用いて第１のiii族窒化物層１０２上に１セットの平行なストライプパターン１０３’が残るようにする。この際、ストライプパターンのマスク間の領域を「ウィンドウ（ｗｉｎｄｏｗ）領域」と呼ぶことができる。
【００４４】
前記マスクの幅は例えば約２〜５０μｍ（具体的には約２〜１０μｍ）、前記ウィンドウの幅は約２〜２０μｍ（より具体的には約２〜１０μｍ）の範囲に設定することができる。
【００４５】
また、前記マスクは、厚さが約５００〜２０００Åの範囲であれば適当である。また、本具体例によれば、前記マスクは、平面上に置かれる方向のいずれに設定してパターンが形成できるが、好ましくは（１−１００）方向に設定する。このようにマスクパターンの方向を考慮する理由は、（オーバー）成長するiii族窒化物層のファセット（ｆａｃｅｔ）形成などの特性に影響を及ぼすためである。
【００４６】
通常、iii族窒化物、特にＧａＮの場合、ｃ面方向への成長速度が他の面に比べて著しく速い特徴を持つ。上述したように、マスク（例を挙げると、ＳｉＯ２材質）パターンを用いてｃ面方向への成長速度を減少させて均一な速度で成長をさせる場合、全体的な成長層の品質も向上するのはもとより、平らで滑らかな表面を得ることができる。特に、マスクパターンを（１−１００）方向に形成する場合、より滑らかな表面を形成することができる。但し、マスクを（−１−１２３）方向にパターン形成する場合、マイクロ単位の凸凹表面が形成できる。よって、本具体例が特定方向のマスクパターンに必ず限定されるものではないにも拘らず、マスクパターンを（１−１００）方向に設定することがより好ましい。
【００４７】
その後、iii族窒化物の再成長過程を行うが、このような再成長過程はウィンドウ領域で開始し、この際、下部の第１のiii族窒化物層（１０２）の微細構造が再現されるものの、マスク領域上には成長が発生しなくなる。時間が経過するにつれて、ウィンドウ領域で成長する結晶は漸次マスク上に横方向成長（オーバー成長）する。このように、iii族窒化物の成長層は縦方向及び横方向に延長されるが、この際、横方向に成長する領域を「ウィング（ｗｉｎｇ）領域」とし、該領域では欠陥が顕著に減少した高品質の結晶が得られる。
【００４８】
また、縦方向（垂直方向）と横方向（水平方向）との延長比率は成長条件によるが、時間経過に伴ってウィンドウから横方向（例えば、右方向）に延長された窒化物オーバー成長層は、隣り合うウィンドウから横方向（例えば、左方向）に延長された窒化物オーバー成長層に出会って合わせられる。その結果、合わせられる境界（ｂｏｕｎｄａｒｙ）の下側にキャビティ１０５が設けられるが、このようなキャビティはマスクパターンによって連続的に形成されて１種のトンネル構造を形成する。前記キャビティ１０５は工程条件などによって三角形、正方形、長方形、円形などの多様な形状をすることができるが、図示の如く三角形の形状が好ましい。
【００４９】
前記具体例ではキャビティが連続的に連結されてトンネルを形成する場合を示しているが、これは望ましい趣旨で提示されたものであって、一部の区間で意図的又は非意図的に閉鎖される場合も本発明の範囲に含まれ得る。
【００５０】
本具体例では第２のiii族窒化物層内にキャビティが連続的に連結されて１種のトンネルを形成するにあたって主に半極性iii族窒化物が適合であるが、本発明はこれに限定されず、適切な工程条件によって上述のキャビティ形成が可能であれば、無極性iii族窒化物でも構わない。
【００５１】
第２のiii族窒化物層１０４の厚さは例えば約３〜１０μｍの範囲であり、前記キャビティのサイズ（直径または高さ）は約２〜５０μｍ、より具体的には約２〜１０μｍの範囲でありうる。このような数値範囲は例示的なものであって、工程条件などの変更によって調節できる。
【００５２】
例えば、三角形状のキャビティのサイズは、パターンマスクのサイズによって異なるが、パターンのマスク幅が約７μｍの場合、三角形状のキャビティの直径は約６μｍ程度の幅を有する。もしマスクの幅が大きくなると、三角形状のキャビティの直径もこれに比例して大きくなり、成長時間もマスクの幅が大きくなるにつれて増加する。
【００５３】
図示した具体例に係る第２のiii族窒化物層１０４は、多様なパラメータの組み合わせによって形成（成長）できる。例えば、成長温度は約７００〜１１００℃（より具体的には約８００〜１０００℃）、圧力は約２００〜４００ｍＴｏｒｒの範囲であってもよい。例えば、マスクパターンが（１−１００）方向の場合、約８００〜１１００℃で約２４０〜６００分にわたって行うことができる。この際、供給されるＧａソース（例えば、トリメチルガリウム、トリエチルガリウムなど）の流速は約１０〜３０ｓｃｃｍの範囲であってもよい。
【００５４】
前記第２のiii族窒化物層１０４は、ウィンドウから逆梯形の形状に成長しながら漸次三角形状のキャビティ１０５を形成する。
【００５５】
上述したように得られた横方向成長層は、ｘ線回折（ＸＲＤ）分析によってその特性を示すことができる。無極性及び半極性層の場合、通常、角度（方向角）によって異方性（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）を示す。これに関連して、本具体例において、横方向成長によって得られる半極性iii族窒化物の場合、例えば約３００〜５００ａｒｃｓｅｃ（ＦＷＨＭ値をａｒｃｓｅｃで示した値（ｄｅｇｒｅｅ×３６００）である）の範囲を示すことが好ましい。
【００５６】
図５は本発明の具体例において第２のiii族窒化物層１０４上に第３のiii族窒化物層１０６が形成された断面を示す図である。
【００５７】
前記第３のiii族窒化物層１０６は、後続のリフトオフ工程によって下側の基板と分離され、ＬＥＤ、ＬＤ、トランジスタなどの電子（または光電子）素子を製造するための基板（例えば、ホモエピタキシー成長用基板）として使用できる。
【００５８】
この際、当業界における公知の通常の成長技術が利用できる。ＭＯＣＶＤ又はＭＢＥは高品質のエピタキシー層を成長させるには有利であるが、相対的に高費用がかかるうえ、成長速度も遅い。これに対し、ＨＶＰＥは相対的に成長費用が相対的に低く、特に成長速度が速いため、厚膜の成長層を製造するのに適する。本具体例が特定の成長技術に限定されるのではないが、上述した点を勘案すると、ＨＶＰＥを用いることが好ましい。ＨＶＰＥ方式を実現する一例は下記のとおり説明できる：
通常、２段温度勾配を有する水平型反応器内で約７００〜９００℃の温度領域にＧａを置き、先立って得られたターゲット（基板上に第１及び第２のiii族窒化物層が形成された構造物）を成長領域（例えば、約９００〜１１００℃）内に位置させる。石英容器に置かれたＧａ及びＨＣｌガスを反応させ、合成されたＧａＣｌをキャリアガスと共にターゲットに供給し、別途の石英板を経てアンモニアガスを前記ターゲットの位置する領域に供給する。その結果、ＧａＣｌ＋ＮＨ３→ＧａＮ＋ＨＣｌ＋Ｈ２（ＧａＮ成長の場合）の反応式によってiii族窒化物がターゲット上に成長する。
【００５９】
この際、成長用基板用途に適するように、前記第３のiii族窒化物層１０６の厚さは少なくとも約２００μｍであり、より典型的には約３００〜５００μｍの範囲である。前記第３のiii族窒化物層１０６は鋳型に該当する下側の半極性又は無極性の第２のiii族窒化物層と同一の結晶特性、すなわち半極性または無極性を示しうる。
【００６０】
追って基板として使用可能な第３のiii族窒化物層１０６が形成された後には、下部の第２のiii族窒化物層の少なくとも一部の厚さ部位を除去する化学的エッチング段階を行うことができる。これに関連して、図６は本発明の一具体例において第２のiii族窒化物層１０４に対して化学的エッチングを行って第３のiii族窒化物層を独立基板として適用することができるように分離する過程を概略的に示す図である。図示の如く、特にトンネル状のキャビティを中心に水平方向又は垂直／水平方向にエッチングが行われる。
【００６１】
前記具体例において化学的エッチングが可能な理由を下記のとおり説明することができるが、本発明はこれに限定されない：
代表的なiii族窒化物であるＧａＮ結晶は、２種の相異なる面、すなわちＧａ面（Ｇａ−ｆａｃｅ）及びＮ面（Ｎ−ｆａｃｅ）を有する。この際、Ｇａ面は末端がガリウム原子で終結するが、Ｎ面は末端が窒素原子で終結する。Ｇａ面の場合は化学的に安定しているものの、Ｎ面の場合は化学的に不安定であって反応性が高い（ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ  ａｃｔｉｖｅ）。
【００６２】
通常、ｃ面基板上で成長した極性窒化物層（（０００１）面））の場合、表面の末端がＧａ面であるため、化学的に非常に安定して化学的エッチングが困難である。ところが、被エッチング物、特に第２のiii族窒化物層１０４の場合、Ｎ極性を有する面がキャビティの内面（例えば、キャビティ内面の少なくとも一領域）に存在する。具体的に説明すると、−ｃ面、及び（ｎ−またはｒ−）面がそれぞれ三角形状のキャビティの両面に存在する一方、キャビティの底面はＳｉＯ２で形成される。図示した具体例によって、トンネル内の底面を除いた上側の２つの面に、Ｎ極性を示す−ｃ面が存在し、またＮ−極性を部分的に示す（ｎ−又はｒ−）面が存在する。
【００６３】
通常、Ｎ極性面に対して化学的エッチングが可能であるとするとき、Ｎ極性を示す面のみエッチングされるのではなく、ＧａＮの一つの粒子においてＧａとＮの結合エネルギーがさらに大きいため、ＧａＮ粒子一つがエッチングされる。よって、Ｎ極性が露出すると、露出した面から全てエッチングが可能である。
【００６４】
上述したように、トンネル内面からの化学的エッチングが行われると同時に、無極性又は半極性を有する第１及び第２のiii族絶縁層の表面においても化学的エッチングが行われ得る。
【００６５】
このように、第１及び第２のiii族窒化物層、特に第２のiii族窒化物層の少なくとも一部の厚さ部位が除去されることにより、第３のiii族窒化合物層は下部の構造物から分離できる。
【００６６】
本具体例によれば、大面積（例えば、２インチ以上）の第３のiii族窒化物層を効果的に分離することができる。前述したように、無極性又は半極性iii族窒化物に対して化学的（ウェット）エッチングが可能であっても、第２のiii族窒化物層を横切るようにキャビティトンネルが形成されない場合には、エッチング過程中に第３のiii族窒化物層の外面も一定の程度エッチングされる現象を回避することができない。ところが、前記具体例では、キャビティトンネルが数〜数十μｍの間隔をおいて存在するため、キャビティトンネル間の間隔のみエッチングされると、第３のiii族窒化物層を分離することができる。
【００６７】
化学リフトオフを実現するために、多様なウェットエッチング方式を用いることができる。この際、強酸（例えば、Ｈ３ＰＯ４）または加熱された（溶融した）強塩基（例えば、ＮａＯＨ、ＫＯＨなどのアルカリ塩又はその混合物）を用いてなるべく迅速に第３のiii族窒化物１０６を分離した方が、エッチングによる損傷を最大限抑制することができて好ましい。この際、溶融アルカリ塩を使用する場合、典型的に少なくとも約３００℃、より典型的に約４００〜６００℃の温度条件の下で約０．５〜２０分間行われるようにエッチング条件を設定することができる。本発明が前記条件に限定されるものではなく、被エッチング物内の結晶特性、パターンマスクのサイズによるキャビティの直径サイズなどによって変更可能である。例えば、キャビティの直径が大きければ、エッチング速度はさらに速くなりうる。
【００６８】
一方、本発明の他の具体例によれば、シリコン（Ｓｉ）基板を用いて無極性または半極性のiii族窒化物基板を製造する方法が提供される。
【００６９】
図７は本発明の他の具体例によって、シリコン基板上にキャビティが形成されながら無極性又は半極性iii族窒化物層が形成され、これを鋳型として上側に厚膜の無極性又は半極性iii族窒化物層（例えば、少なくとも約２００μｍの厚さ）が形成された状態を概略的に示す断面図である。
【００７０】
図示した具体例において、シリコン基板１１１の上面に例えば（１１１）ファセット（ｆａｃｅｔ）が形成されている。この際、シリコン基板は例えば（３１１）又は（００１）シリコン基板であってもよい。図示の如く、（１１１）ファセットを形成するためにパターン化段階、具体的に異方性（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ）エッチングによるパターン化過程が行われてもよい。このようにシリコン基板上に形成された（１１１）ファセットによってiii族窒化物を選択的に成長（形成）させることができる（すなわち、選択的成長（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｇｒｏｗｔｈ））。すなわち、前記iii族窒化物層１１４はシリコン基板上に形成された（１１１）ファセットによって、例えば三角形状のキャビティ１１５を形成しながら成長（形成）できる。
【００７１】
前記具体例において、キャビティ１１５が形成されながら成長したiii族窒化物層１１４は、半極性（例えば、（１−１０１）または（１１−２２））または無極性（例えば、（１１−２０））を示すことができる。よって、前記iii族窒化物層１１４は１種の鋳型として作用し、その上に形成されるiii族窒化物層１１６も同様に半極性または無極性特性を示すことができる。
【００７２】
前記iii族窒化物層１１６を、例えば少なくとも約２００μｍの厚さに形成（成長）させ、前述したように下側にキャビティが形成されたiii族窒化物層１１４を化学的にエッチングして分離させることにより、自立型（ｆｒｅｅｓｔａｎｄｉｎｇ）iii族窒化物基板として使用することができる。
【００７３】
一方、本具体例によれば、パターンマスク層（例えば、ＳｉＯ２マスク）を用いることもできる。
【００７４】
例示的な具体例によれば、まず、（３１１）シリコン基板上にＳｉＯ２マスク（例えば、約７０ｎｍの厚さ、約１μｍ以下のマスク幅、約１〜３μｍのパターン間隔）をフォトリソグラフィーテクニックなどを用いてパターン（例えば、ストライプパターン）を形成し、エッチング液（例えば、ＫＯＨ溶液）を用いて約３０〜５０℃でエッチングした後、例えば、ＨＦ（例えば、希釈したＨＦ）、バッファ酸化エッチング（ｂｕｆｆｅｒｅｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｅｔｃｈａｎｔ、ＨＦ＋ＮＨ４Ｆ混合物、ＢＯＥ）などを用いて前記マスク層を除去することができる。前記エッチング処理によってシリコン基板上に（１１１）ファセットが形成される。
【００７５】
その後、ＭＯＣＶＤなどの（再）成長によってシリコン基板上に一定の厚さのiii族窒化物層１１４を形成する。前記成長過程において、前述した中間層又はバッファ層（図示せず）が選択的に形成されることも可能である。
【００７６】
上述したiii族窒化物の成長は、例えば約９００〜１１００℃で行われ得る。後続的に形成される厚膜のiii族窒化物層１１６の成長、そして化学的エッチングの原理及び詳細工程は、前述と同様なので省略する。
【００７７】
前述した具体例によって製造されたiii族窒化物基板は、現在広く使用されている異種基板（例えば、サファイア）を使用する場合に引き起こされるヘテロエピタキシーによるミスマッチ（ｍｉｓｍａｔｃｈ）現象を抑制してホモエピタキシー成長による電子（又は光電子）素子の基板として適用することができる。このような電子素子への適用例として、代表的にＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）、ＬＤ（ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ）、トランジスタ（例えば、ＨＥＭＴ）などを例示することができる。
【００７８】
図８は前述した具体例によって得られた第３のiii族窒化物層（１０６、１１６）を分離してＬＥＤ素子の基板として適用した例を示す図である。
【００７９】
図８によれば、ＬＥＤ素子は、下側からiii族窒化物基板２０１、ｎ型（またはｐ型）半導体層２０２、活性層２０３及びｐ型（またはｎ型）半導体層２０４の順に構成される。また、前記ｐ型半導体層２０４の上部にはｐ電極２０５が形成されており、ｎ型半導体層２０２の露出面上にｎ電極２０６が形成されている。図示した層構成は、例示目的で提供されるもので、様々に変形できる。
【００８０】
これに関連して、前記基板２０１上に形成される半導体層２０２、２０４及び活性層２０３の材質は、特に限定されず、当業界でＬＥＤ製造用として知られている様々な半導体物質（iii−v、ii−viなど）、例えばＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＳ、ＧａＡｓ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＯ、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ、ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ、ＺｎｘＣｄ１−ｘＳなどを使用することができ、これらを単独でまたは組み合わせて使用することができる（ここで、０＜ｘ＜１）。但し、ホモエピタキシー特性を効果的に具現するために、iii族窒化物を使用することが好ましい。
【００８１】
また、活性層２０３は、例示的にＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮなどから選択される少なくとも２種の材質からなってもよい。これらの中でも、エネルギーバンドギャップの小さい物質を量子井戸（ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｅｌｌ）とし、エネルギーバンドギャップの大きい物質を量子障壁（ｑｕａｎｔｕｍ  ｂａｒｒｉｅｒ）とすることができる。単一または多重量子井戸構造のいずれも可能である。
【００８２】
この他にも、電気的印加のための電極２０５、２０６の場合、例えば白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、ニッケル／金（Ｎｉ／Ａｕ）などを単独で又は組み合わせて使用することができる。このような電極パターン形成のために、当業界における公知の方式、例えばフォトレジストパターン化−エッチングなどの通常の方式が行われ得る。
【実施例】
【００８３】
本発明は下記の実施例によってより明確に理解でき、下記の実施例は本発明の例示目的に過ぎず、発明の領域を限定するものではない。
【００８４】
実施例１
第１ＧａＮ層の成長
ｍ−サファイア基板（クリスタルオン社：Ｍ面２”サファイアウエハー、厚さ４３０μｍ）上にＭＯＣＶＤ装備（Ｖｅｅｃｏ社）を用いて下記表１の条件の下で平面（ｐｌａｎａｒ）半極性ＧａＮ層を形成した。この際、ガリウムソース及び窒素ソースとしてそれぞれトリメチルガリウム及びアンモニアを使用した。
【００８５】
【表１】
2013544739.tif 000003
ＨＲ−ＸＲＤで分析した結果、約２μｍの厚さ及び（１１−２２）の方向を有する半極性ＧａＮ層が形成されたことを確認した。
第２ＧａＮ層の成長
一定の間隔を置いて配列されたストライプパターンのマスクを用いて前記第１ＧａＮ層上にＥＬＯＧを行った（サンプル１及び２）。この際、マスクとして、まずＰＥＣＶＤによってＳｉＯ２層を１００ｎｍの厚さに蒸着し、その後、標準フォトリソグラフィー法を用いたＩＣＰ−ＲＩＥエッチングによってストライプの幅（マスク領域）及びストライプの間隔（ウィンドウ領域）をそれぞれ７μｍ及び４μｍに調節した。この際、マスクパターンは（１−１００）方向に形成した。
【００８６】
その後、ＧａＮ層をＭＯＣＶＤを用いて８８０℃及び３００ｍＴｏｒｒで再成長させた（ＥＬＯＧ）。この際、サンプル１の厚さは約２μｍであり、サンプル２の厚さは約４μｍであった。
【００８７】
これとは別に、工程条件を変化させて第１ＧａＮ層上に第２ＧａＮ層を再成長させてサンプル３及びサンプル４を得た。これらの中でも、サンプル３はマスクパターンなしで再成長させたものであり（厚さ：約１．２μｍ）、サンプル４はマスクパターンの方向が（−１−１２３）であった（厚さ：約２μｍ）。
【００８８】
サンプル１〜４に対する工程条件を下記表２に示す。
【００８９】
【表２】
2013544739.tif 000004
前記サンプル１及び２それぞれに対して横方向成長した第２ＧａＮ層の断面に対するＳＥＭ写真を図９及び図１０に示す。
【００９０】
図示の如く、ウィンドウ領域から再成長したＧａＮ層は、時間経過に伴って漸次マスク領域上にオーバー成長しながら漸次横方向に延長されており、横方向成長が行われ続けるにつれてウィング領域上で左右から延長した横方向成長層が互いに合わせられた結果、三角形状のキャビティがマスクパターンによって連続的に連結されてトンネルを形成していることを確認することができる。
【００９１】
また、マスクパターン形成なしで再成長した場合（サンプル３）、及び（−１−１２３）方向のマスクパターンを用いて再成長した場合（サンプル４）それぞれにおいて、得られた第２ＧａＮ層の断面に対するＳＥＭ写真を図１１及び図１２に示す。
【００９２】
サンプル３の場合、図１１に示すように平面の再成長層が形成された。また、サンプル４の場合、第１ＧａＮ層上にマスクパターンによって三角シリンダー形状の第２ＧａＮ層が導出形成されていることが分かる。
【００９３】
一方、ＸＲＤ分析装置（ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ社、製品名：Ｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｘ−Ｒａｙ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）を用いて、サンプル１〜４それぞれに対して方位角（ａｚｉｍｕｔｈａｌ  ａｎｇｌｅ）によるＦＷＨＭ（ｆｕｌｌ  ｗｉｄｔｈ  ａｔ  ｈａｌｆ  ｍａｘｉｍｕｍ、単位：ａｒｃｓｅｃ）値の変化を測定した。その結果、サンプル１〜４のＦＷＨＭ値はそれぞれ７３３、４６８、５１７及び８４０ａｒｃｓｅｃであった。上記結果より、サンプル２が他のサンプルに比べて、相対的に優れた半極性特性を示し、低い異方性を示すことを確認することができる。
第３ＧａＮ層の成長
前記実施例においてキャビティトンネルが形成されているサンプル２上にＨＶＰＥによって第３ＧａＮ層を成長させた（厚さ：３００μｍ）。
【００９４】
前記ＨＶＰＥ工程条件を下記表３に示す。
【００９５】
【表３】
2013544739.tif 000005
前記条件の下で成長した第３ＧａＮ層のＳＥＭ写真を図１３に示した。
【００９６】
図１３によれば、下側の第２ＧａＮ層（すなわち、（１１−２２）ＧａＮ層）と同様に厚膜の第３ＧａＮ層（すなわち、（１１−２２）ＧａＮ層）が形成されていることが分かる。
第３ＧａＮ層の分離
ビーカー内に、前述した方法によって得られた構造（基板上に第１、第２および第３ＧａＮ層が形成される）が十分込める程度の高さに溶融（ｍｏｌｔｅｎ）ＫＯＨを入れ、これをホットプレート（ｈｏｔ  ｐｌａｔｅ）上にのせた。５５０℃に昇温させ、ＫＯＨが十分に溶融して液相を維持するようにした後、上記構造を投入した。ＳＥＭ写真より、エッチングによる第２ＧａＮ層の変化を確認した。２０秒、４０秒及び６０秒経過後の第２ＧａＮ層の変化を図１４ａ〜図１４ｃにそれぞれ示した。
【００９７】
図示の如く、２０秒経過後にキャビティの内面からエッチングが開始したことを確認することができ、４０秒経過後にはエッチングが行われるにつれてキャビティと隣り合うキャビティが連結された。６０秒経過後には第２ＧａＮ層が殆ど全部エッチングされて下側の第１ＧａＮ層と上側の第３ＧａＮ層が互いに分離されていることを確認した。
実施例２
（３１１）基板上に厚さ７０ｎｍのＳｉＯ２マスク層をスパッタリング蒸着し、フォトリソグラフィー方法を用いてストライプパターンを形成した（１μｍのマスク幅、２μｍのパターン間隔）。その後、前記シリコン基板をＫＯＨ溶液（２５％）を用いて４０℃でエッチングさせた。その結果、シリコン基板の表面に（１１１）ファセットが形成され、このファセットは希釈したＨＦ溶液を用いて除去された。
【００９８】
その後、ＭＯＣＶＤ装置内でトリメチルガリウム（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ  ｇａｌｌｉｕｍ：ＴＭＧ）及びアンモニアをソースとして用いてＧａＮを成長させた。この際、ＴＭＧ及びアンモニアの流速はそれぞれ１５．０μｍｏｌ／ｍｉｎ及び０．５ｓｌｍであり、成長温度は１０５０℃であり、成長時間は６０分であった。ＳＥＭで観察した結果、シリコン基板上にiii族窒化物層が形成されながらキャビティトンネルが形成されていることを確認した。このように形成されたiii族窒化物層に実施例１と同様に厚膜のＧａＮ層を形成した後、化学的エッチングを行う場合、前記厚膜のＧａＮ層の分離による自立型ＧａＮ基板の製作可能性を確認した。
【００９９】
本発明の単純な変形または変更は当該分野における通常の知識を有する者によって容易に利用でき、これらの変形または変更はいずれも本発明の領域に含まれるものと見られる。
【符号の説明】
【０１００】
１０１    基板
１０２    第１のiii族窒化物層
１０３    マスク用絶縁体層
１０３’  マスクパターン層
１０４    第２のiii族窒化物層
１０５、１１５    キャビティ
１０６    第３のiii族窒化物層
１１１    （１１１）ファセットが形成されたシリコン基板
１１４、１１６    iii族窒化物層
２００    ＬＥＤ素子
２１０    無極性又は半極性iii族窒化物基板
２０２    ｎ型（またはｐ型）半導体層
２０３    活性層
２０４    ｐ型（又はｎ型）半導体層
２０５    ｐ電極
２０６    ｎ電極
【図１ａ】
2013544739.tif 000006
【図１ｂ】
2013544739.tif 000007
【図２】
2013544739.tif 000008
【図３】
2013544739.tif 000009
【図４】
2013544739.tif 000010
【図５】
2013544739.tif 000011
【図６】
2013544739.tif 000012
【図７】
2013544739.tif 000013
【図８】
2013544739.tif 000014
【図９】
2013544739.tif 000015
【図１０】
2013544739.tif 000016
【図１１】
2013544739.tif 000017
【図１２】
2013544739.tif 000018
【図１３】
2013544739.tif 000019
【図１４ａ】
2013544739.tif 000020
【図１４ｂ】
2013544739.tif 000021
【図１４ｃ】
2013544739.tif 000022
【国際調査報告】
2013544739.tif 000023
2013544739.tif 000024
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