(57)【要約】【課題】Ｇａ２Ｏ３基板と、Ｇａ２Ｏ３基板からの剥離のおそれが少なく、結晶品質の高い窒化物半導体層とを有する半導体積層構造体、及びその半導体積層構造体を含む半導体素子を提供する。【解決手段】一実施の形態において、β−Ｇａ２Ｏ３系基板と、前記β−Ｇａ２Ｏ３系基板上に形成されたＧａＮ系バッファ層と、前記ＧａＮ系バッファ層上に形成された窒化物半導体層と、を含む半導体積層構造体であって、前記β−Ｇａ２Ｏ３系基板の主面の所定の基準方向に対するオフセット角をθｓとし、前記窒化物半導体層の主面の所定の基準面に対する傾斜角をθとしたとき、θ−θｓ＝Δθによって定まる角度差Δθの面内の最大値と最小値の差が、面内の中心を原点として−２２ｍｍ〜２２ｍｍの測定範囲において、０．２°以内である半導体積層構造体を提供する。【選択図】図５
2015017033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
β−Ｇａ２Ｏ３系基板と、
前記β−Ｇａ２Ｏ３系基板上に形成されたＧａＮ系バッファ層と、
前記ＧａＮ系バッファ層上に形成された窒化物半導体層と、
を含む半導体積層構造体であって、
前記β−Ｇａ２Ｏ３系基板の主面の所定の基準方向に対するオフセット角をθｓとし、前記窒化物半導体層の主面の所定の基準面に対する傾斜角をθとしたとき、θ−θｓ＝Δθによって定まる角度差Δθの面内の最大値と最小値の差が、面内の中心を原点として−２２ｍｍ〜２２ｍｍの測定範囲において、０．２°以内である半導体積層構造体。
【請求項２】
前記角度差Δθの面内の最大値と最小値の差が、０．０°より大である請求項１に記載の半導体積層構造体。
【請求項３】
前記ＧａＮ系バッファ層が、膜状あるいはアイランド状に形成されたＧａＮである請求項１あるいは２に記載の半導体積層構造体。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体積層構造体を含む、半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体積層構造体及び半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｇａ２Ｏ３基板と、Ｇａ２Ｏ３基板上にＧａＮバッファ層を介して形成されたＧａＮ層とを有する発光ダイオードが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１によれば、（１００）面から２度以上４度以下の角度で傾斜した面を主面とするＧａ２Ｏ３基板上に、ＧａＮバッファ層及びＧａＮ層を成長させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１８３０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
Ｇａ２Ｏ３結晶の（１００）面は劈開性の強い面であるので、（１００）面又は（１００）面から僅かに傾斜した面を主面とするＧａ２Ｏ３基板上に結晶層をエピタキシャル成長させると、結晶層がＧａ２Ｏ３基板から剥離するおそれがある。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、Ｇａ２Ｏ３基板と、Ｇａ２Ｏ３基板からの剥離のおそれが少なく、結晶品質の高い窒化物半導体層とを有する半導体積層構造体、及びその半導体積層構造体を含む半導体素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、［１］〜［３］の半導体積層構造体を提供する。
【０００７】
［１］β−Ｇａ２Ｏ３系基板と、前記β−Ｇａ２Ｏ３系基板上に形成されたＧａＮ系バッファ層と、前記ＧａＮ系バッファ層上に形成された窒化物半導体層と、を含む半導体積層構造体であって、前記β−Ｇａ２Ｏ３系基板の主面の所定の基準方向に対するオフセット角をθｓとし、前記窒化物半導体層の主面の所定の基準面に対する傾斜角をθとしたとき、θ−θｓ＝Δθによって定まる角度差Δθの面内の最大値と最小値の差が、面内の中心を原点として−２２ｍｍ〜２２ｍｍの測定範囲において、０．２°以内である半導体積層構造体。
【０００８】
［２］前記角度差Δθの面内の最大値と最小値の差が、０．０°より大である前記［１］に記載の半導体積層構造体。
【０００９】
［３］前記ＧａＮ系バッファ層が、膜状あるいはアイランド状に形成されたＧａＮである前記［１］あるいは［２］に記載の半導体積層構造体。
【００１０】
また、本発明の他の態様は、上記目的を達成するために、［４］の半導体素子を提供する。
【００１１】
［４］前記［１］〜［３］の何れか１項に記載の半導体積層構造体を含む、半導体素子。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、Ｇａ２Ｏ３基板と、Ｇａ２Ｏ３基板からの剥離のおそれが少なく、結晶品質の高い窒化物半導体層とを有する半導体積層構造体、及びその半導体積層構造体を含む半導体素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係る半導体積層構造体の垂直断面図である。
【図２】図２は、β−Ｇａ２Ｏ３結晶の単位格子と、β−Ｇａ２Ｏ３基板の主面との方位関係を示す概念図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、β−Ｇａ２Ｏ３基板の主面のオフセット角度θｓと窒化物半導体層の主面の傾斜角度θとの関係を表す模式図である。
【図４】図４は、β−Ｇａ２Ｏ３基板の（−２０１）面に直交し、［０１０］方向に平行な半導体積層構造体の断面の模式図である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は、β−Ｇａ２Ｏ３基板の主面のオフセット角度θｓと窒化物半導体層の主面の傾斜角度θとの差Δθの半導体積層構造体の面内の分布を表すグラフである。
【図６】図６は、半導体積層構造体ごとのΔθのばらつきを示すグラフである。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は、窒化物半導体層の結晶品質の半導体積層構造体ごとのばらつきを示すグラフである。
【図８】図８（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ窒化物半導体層の主面の傾斜角度θが０．１４°、０．２５°、０．４５°、０．６３°であるときの窒化物半導体層の主面の状態を写した写真である。
【図９】図９（ａ）は、ＧａＮからなるバッファ層を用いた場合の窒化物半導体層の主面の状態を写した写真であり、図９（ｂ）は、ＡｌＮからなるバッファ層を用いた場合の窒化物半導体層の主面の状態を写した写真である。
【図１０】図１０は、第２の実施の形態に係るＬＥＤ素子の垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔第１の実施の形態〕
（半導体積層構造体の構造）
図１は、第１の実施の形態に係る半導体積層構造体１の垂直断面図である。半導体積層構造体１は、β−Ｇａ２Ｏ３基板２と、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａ上に形成されたバッファ層３と、バッファ層３を介してβ−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａ上に形成された
窒化物半導体層４とを有する。
【００１５】
β−Ｇａ２Ｏ３基板２は、β−Ｇａ２Ｏ３結晶からなる。β−Ｇａ２Ｏ３基板２は、Ｓｉ等の導電型不純物を含んでもよい。β−Ｇａ２Ｏ３基板２の厚さは、例えば、４００μｍである。
【００１６】
β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａは、（−２０１）面を基準として［１０２］方向にオフセット角度θｓで傾斜した面、すなわち法線ベクトルが（−２０１）面の法線ベクトルを基準として［１０２］方向にオフセット角度θｓで傾斜した面である。
【００１７】
オフセット角度θｓは、−０．４°以上０．２°以下であることが好ましく、−０．２°以上０．０°以下であることがより好ましい。
【００１８】
図２は、β−Ｇａ２Ｏ３結晶の単位格子と、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａとの方位関係を示す概念図である。図２のθｓは、（−２０１）面からの［１０２］方向へのオフセット角度を表す。なお、図２においては、（−２０１）面からの［０１０］方向へのオフセット角度は０°であるとする。
【００１９】
図２中の単位格子２ｂがβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の単位格子である。β−Ｇａ２Ｏ３結晶は単斜晶系に属するβ−ガリア構造を有し、不純物を含まないβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の典型的な格子定数はａ０＝１２．２３Å、ｂ０＝３．０４Å、ｃ０＝５．８０Å、α＝γ＝９０°、β＝１０３．７°である。ここで、ａ０、ｂ０、ｃ０は、それぞれ［１００］方向、［０１０］方向、［００１］方向の軸の長さを表す。
【００２０】
バッファ層３は、ＧａＮ結晶からなる。バッファ層３は、β−Ｇａ２Ｏ３基板２上にアイランド状に形成されてもよいし、膜状に形成されてもよい。バッファ層３は、Ｓｉ等の導電型不純物を含んでもよい。バッファ層３の厚さは、例えば、４〜９６ｎｍ程度である。
【００２１】
バッファ層３は、例えば、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａ上に４５０〜５３０℃程度の成長温度でＧａＮ結晶をエピタキシャル成長させることにより、形成される。
【００２２】
窒化物半導体層４は、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶からなり、特に、高い品質の結晶が得られやすいＧａＮ結晶（ｙ＝１、ｘ＝ｚ＝０）からなることが好ましい。窒化物半導体層４の厚さは、例えば、５μｍである。窒化物半導体層４は、Ｓｉ等の導電型不純物を含んでもよい。
【００２３】
窒化物半導体層４は、例えば、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａ上にバッファ層３を介して、１０００°程度の成長温度でＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶をエピタキシャル成長させることにより、形成される。
【００２４】
窒化物半導体層４の主面４ａは、（００２）面を基準として傾斜角度θで傾斜した面である。この傾斜角度θの絶対値が小さいほど、窒化物半導体層４の主面４ａの表面粗さが小さくなる。
【００２５】
窒化物半導体層４の主面４ａの凹凸は、半導体積層構造体１を含む半導体素子におけるリークの原因となるため、窒化物半導体層４の主面４ａの表面粗さを低減することにより、リークを低減することができる。
【００２６】
図３（ａ）〜（ｃ）は、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａのオフセット角度θｓと窒化物半導体層４の主面４ａの傾斜角度θとの関係を表す模式図である。図３（ａ）〜（ｃ）の断面は、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の（−２０１）面に直交する、［１０２］方向に平行な面である。
【００２７】
図３（ａ）に示されるように、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａがオフセット角度θｓを有さない（θｓ＝０°）のときには、窒化物半導体層４の主面４ａが所定の傾斜角度θで（００２）面から傾斜する。
【００２８】
図３（ｂ）に示されるように、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａがオフセット角度θｓを有し、窒化物半導体層４の主面４ａの傾斜角度θが小さくなると、窒化物半導体層４の主面４ａの表面粗さが低減する。
【００２９】
図３（ｃ）に示されるように、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａに適切なオフセット角度θｓの傾きを設けることにより、窒化物半導体層４の主面４ａの傾斜角度θを０°に近づけることができる。これにより、窒化物半導体層４の主面４ａの表面粗さを効果的に低減することができる。
【００３０】
具体的には、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａのオフセット角度θｓが−０．４°以上０．２°以下であるときに窒化物半導体層４の主面４ａの傾斜角度θを０°に近い−０．４°以上０．４°以下という数値範囲に収めることができ、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａのオフセット角度θｓが−０．２°以上０．０°以下であるときに窒化物半導体層４の主面４ａの傾斜角度θをより０°に近い−０．２°以上０．２°以下という数値範囲に
収めることができる。
【００３１】
図４は、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の（−２０１）面に直交し、［０１０］方向に平行な半導体積層構造体１の断面の模式図である。ここで、［０１０］方向は、（−２０１）面内で［１０２］方向と直行する方向である。
【００３２】
図４に示される断面においては、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の（−２０１）面と窒化物半導体層４の（００２）面はほぼ平行である。このため、窒化物半導体層４の主面４ａを（００２）面に近づけて表面粗さを低減するためには、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａの（−２０１）面を基準とした［０１０］方向へのオフセット角度は、０°を中心とする−０．４°以上０．４°以下の範囲内であることが好ましく、−０．２°以上０．２°以下の範囲内であることがより好ましい。
【００３３】
（半導体積層構造体の評価）
以下に、半導体積層構造体１の評価結果を示す。この評価においては、ＧａＮ結晶からなる窒化物半導体層４を用いた。また、厚さ４８ｎｍのＧａＮ又はＡｌＮからなるバッファ層３を用いた。
【００３４】
図５（ａ）、（ｂ）は、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａのオフセット角度θｓと窒化物半導体層４の主面４ａの傾斜角度θとの差Δθの半導体積層構造体１の面内の分布を表すグラフである。図５（ａ）は、ＧａＮからなるバッファ層３を用いた場合のΔθの分布を表し、図５（ｂ）は、ＡｌＮからなるバッファ層３を用いた場合のΔθの分布を表す。
【００３５】
ここで、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の（−２０１）面と窒化物半導体層４の（００２）面とがなす角をΔθとすると、Δθ、θ、θｓの関係は、Δθ＝θ−θｓで表される。
【００３６】
図５（ａ）、（ｂ）の横軸は、半導体積層構造体１の面内のＸ方向又はＹ方向の位置を表す。ここで、図５（ａ）、（ｂ）にプロットされたマーク○は、半導体積層構造体１の面内の中心を通り、［０１０］方向に平行な線上における測定値を表し、マーク□は、半導体積層構造体１の面内の中心を通り、［１０２］方向に平行な線上における測定値を表す。それぞれ、半導体積層構造体１の面内の中心を測定位置の原点とする。
【００３７】
図５（ａ）、（ｂ）は、ＧａＮからなるバッファ層３を用いた場合、ＡｌＮからなるバッファ層３を用いた場合よりも、半導体積層構造体１の面内のΔθのばらつきが小さく、面内で均一なオフセット角度を有する窒化物半導体層４が形成されていることを示している。
【００３８】
図６は、半導体積層構造体１ごとのΔθのばらつきを示すグラフである。図６はΔθの累積相対度数分布を表す。図６にプロットされたマーク○は、ＧａＮからなるバッファ層３を用いた半導体積層構造体１におけるΔθの累積相対度数分布を表し、マーク□は、ＡｌＮからなるバッファ層３を用いた半導体積層構造体１におけるΔθの累積相対度数分布を表す。なお、各々の半導体積層構造体１のΔθの値は、面内の中心位置で測定されたものである。
【００３９】
図６は、ＧａＮからなるバッファ層３を用いた場合、ＡｌＮからなるバッファ層３を用いた場合よりも、半導体積層構造体１ごとのΔθのばらつきが小さくなることを示している。
【００４０】
図７（ａ）、（ｂ）は、窒化物半導体層４の結晶品質の半導体積層構造体１ごとのばらつきを示すグラフである。図７（ａ）は窒化物半導体層４の（００２）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅の累積相対度数分布を表し、図７（ｂ）は窒化物半導体層４の（１０１）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅の累積相対度数分布を表す。
【００４１】
図７（ａ）、（ｂ）にプロットされたマーク○は、ＧａＮからなるバッファ層３を用いた半導体積層構造体１におけるＸ線ロッキングカーブの半値幅の累積相対度数分布を表し、マーク□は、ＡｌＮからなるバッファ層３を用いた半導体積層構造体１におけるＸ線ロッキングカーブの半値幅の累積相対度数分布を表す。
【００４２】
図７（ａ）、（ｂ）は、ＧａＮからなるバッファ層３を用いた場合、ＡｌＮからなるバッファ層３を用いた場合よりも、窒化物半導体層４の結晶品質の半導体積層構造体１ごとのばらつきはあまり変化しないものの、窒化物半導体層４の結晶品質が向上することを示している。
【００４３】
図５（ａ）、図６より、ＧａＮからなるバッファ層３を用いた場合のΔθはおよそ０．０以上０．２°以下の範囲に分布することがわかる。そのため、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａのオフセット角度θｓを−０．４°以上０．２°以下とすることにより、窒化物半導体層４の主面４ａの傾斜角度θを−０．４°以上０．４°以下という数値範囲に収めることができる。また、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａのオフセット角度θｓを−０．２°以上０．０°以下とすることにより、窒化物半導体層４の主面４ａの傾斜角度θを−０．２°以上０．２°以下という数値範囲に収めることができる。
【００４４】
図８（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ窒化物半導体層４の主面４ａの傾斜角度θが０．１４°、０．２５°、０．４５°、０．６３°であるときの窒化物半導体層４の主面４ａの状態を写した写真である。
【００４５】
図８（ａ）〜（ｄ）は、傾斜角度θの増加に伴って窒化物半導体層４の主面４ａに現れるステップバンチングが大きくなることを示している。図８（ａ）、（ｂ）に示される窒化物半導体層４の主面４ａには、ステップバンチングがほとんど確認できないが、図８（ｃ）、（ｄ）に示される窒化物半導体層４の主面４ａには、ステップバンチングが明確に確認できる。
【００４６】
図８（ａ）〜（ｄ）から、傾斜角度θがおよそ０．４°よりも大きい（−０．４°よりも小さい）ときにステップバンチングが明確に確認できる大きさになると推測される。さらに、傾斜角度θがおよそ−０．２°以上０．２°以下であるときに、光学顕微鏡による観察が困難になるほどステップバンチングが小さくなり、平滑な表面が得られると推測される。
【００４７】
図９（ａ）は、ＧａＮからなるバッファ層３を用いた場合の窒化物半導体層４の主面４ａの状態を写した写真であり、図９（ｂ）は、ＡｌＮからなるバッファ層３を用いた場合の窒化物半導体層４の主面４ａの状態を写した写真である。
【００４８】
図９（ａ）、（ｂ）は、ＧａＮからなるバッファ層３を用いた場合、ＡｌＮからなるバッファ層３を用いた場合よりも、窒化物半導体層４の主面４ａ上に観察されるヒロック状の凸部が大きく低減されることを示している。
【００４９】
具体的には、窒化物半導体層４の主面４ａのヒロック密度は、ＧａＮからなるバッファ層３を用いた場合は１ｃｍ２当たり１個未満、ＡｌＮからなるバッファ層３を用いた場合は１ｃｍ２当たり１０２〜１０３個であった。
【００５０】
なお、ヒロックの発生は窒化物半導体層４の主面４ａの傾斜角度θの影響はほとんど受けないが、ＧａＮからなるバッファ層３を用いてヒロック密度を低減することにより、表面平坦性をより効果的に向上することができる。
【００５１】
〔第２の実施の形態〕
（半導体素子の構造）
第２の実施の形態は、第１の実施の形態の半導体積層構造体１を含む半導体素子についての形態である。以下に、その半導体素子の一例として、ＬＥＤ素子について説明する。
【００５２】
図１０は、第２の実施の形態に係るＬＥＤ素子１０の垂直断面図である。ＬＥＤ素子１０は、β−Ｇａ２Ｏ３基板１１と、β−Ｇａ２Ｏ３基板１１上のバッファ層１２と、バッファ層１２上のｎ型クラッド層１３と、ｎ型クラッド層１３上の発光層１４と、発光層１４上のｐ型クラッド層１５と、ｐ型クラッド層１５上のコンタクト層１６と、コンタクト層１６上のｐ側電極１７と、β−Ｇａ２Ｏ３基板１１のバッファ層１２と反対側の面上のｎ側電極１８とを有する。
【００５３】
また、バッファ層１２、ｎ型クラッド層１３、発光層１４、ｐ型クラッド層１５、及びコンタクト層１６から構成される積層体の側面は、絶縁膜１９に覆われる。
【００５４】
ここで、β−Ｇａ２Ｏ３基板１１、バッファ層１２、及びｎ型クラッド層１３は、第１の実施の形態の半導体積層構造体１を構成するβ−Ｇａ２Ｏ３基板２、バッファ層３、及び窒化物半導体層４にそれぞれ相当する。β−Ｇａ２Ｏ３基板１１、バッファ層１２、及びｎ型クラッド層１３の厚さは、例えば、それぞれ４００μｍ、４８ｎｍ、５μｍである。
【００５５】
発光層１４は、例えば、３層の多重量子井戸構造と、その上の厚さ１０ｎｍのＧａＮ結晶膜からなる。各多重量子井戸構造は、厚さ８ｎｍのＧａＮ結晶膜と厚さ２ｎｍのＩｎＧａＮ結晶膜からなる。発光層１４は、例えば、成長温度７５０℃で各結晶膜をｎ型クラッド層１３上にエピタキシャル成長させることにより形成される。
【００５６】
ｐ型クラッド層１５は、例えば、厚さ１５０ｎｍの、濃度５．０×１０１９／ｃｍ３のＭｇを含むＧａＮ結晶膜である。ｐ型クラッド層１５は、例えば、成長温度１０００℃でＭｇを含むＧａＮ結晶を発光層１４上にエピタキシャル成長させることにより形成される。
【００５７】
コンタクト層１６は、例えば、厚さ１０ｎｍの、濃度１．５×１０２０／ｃｍ３のＭｇを含むＧａＮ結晶膜である。コンタクト層１６は、例えば、成長温度１０００℃でＭｇを含むＧａＮ結晶をｐ型クラッド層１５上にエピタキシャル成長させることにより形成される。
【００５８】
バッファ層１２、ｎ型クラッド層１３、発光層１４、ｐ型クラッド層１５、及びコンタクト層１６の形成においては、Ｇａ原料としてＴＭＧ(トリメチルガリウム)ガス、Ｉｎ原料としてＴＭＩ(トリメチルインジウム)ガス、Ｓｉ原料として（Ｃ２Ｈ５）２ＳｉＨ２(ジエチルシラン)ガス、Ｍｇ原料としてＣｐ２Ｍｇ(ビスシクロペンタジエニルマグネシウム)ガス、Ｎ原料としてＮＨ３(アンモニア)ガスを用いることができる。
【００５９】
絶縁膜１９は、ＳｉＯ２等からなる絶縁材料からなり、例えば、スパッタリングにより形成される。
【００６０】
ｐ側電極１７及びｎ側電極１８は、それぞれコンタクト層１６及びβ−Ｇａ２Ｏ３基板１１にオーミック接合する電極であり、例えば、蒸着装置により形成される。
【００６１】
ＬＥＤ素子１０は、ウエハ状態のβ−Ｇａ２Ｏ３基板１１上に、バッファ層１２、ｎ型クラッド層１３、発光層１４、ｐ型クラッド層１５、コンタクト層１６、ｐ側電極１７、及びｎ側電極１８を形成した後、これらをダイシングによって、例えば、３００μｍ角のチップサイズに分離することにより得られる。
【００６２】
ＬＥＤ素子１０は、例えば、β−Ｇａ２Ｏ３基板１１側から光を取り出すＬＥＤチップであり、キャンタイプのステムにＡｇペーストを用いて実装される。
【００６３】
ＬＥＤ素子１０のｎ型クラッド層１３は、特別なオフセット角度で傾斜した面を主面とするβ−Ｇａ２Ｏ３基板１１上に形成されるため、第１の実施の形態に示されるように、表面粗さが小さく、かつ優れた結晶品質を有する。また、優れた結晶品質を有するｎ型クラッド層１３上にエピタキシャル結晶成長により形成される発光層１４、ｐ型クラッド層１５、及びコンタクト層１６も優れた結晶品質を有する。このため、ＬＥＤ素子１０は、リーク特性及び信頼性に優れる。
【００６４】
（実施の形態の効果）
第１及び第２の実施の形態によれば、（−２０１）面から傾斜した面を主面とするβ−Ｇａ２Ｏ３基板上にＧａＮからなるバッファ層を介してＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶をエピタキシャル成長させることにより、主面の表面粗さが小さく、かつ結晶品質の高い窒化物半導体層を得ることができる。
【００６５】
また、このような窒化物半導体層を用いることにより、リーク電流の発生を抑え、信頼性に優れる半導体素子を形成することができる。
【００６６】
本発明は、上記の実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。例えば、第２の実施の形態においては、第１の実施の形態の半導体積層構造体を含む半導体素子として、ＬＥＤ素子を一例として挙げたが、半導体素子はこれに限定されるものではなく、トランジスタ等の他の素子であってもよい。
【００６７】
また、上記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００６８】
１…半導体積層構造体、  ２…β−Ｇａ２Ｏ３基板、  ３…バッファ層、  ４…窒化物半導体層、  １０…ＬＥＤ素子
【図１】
2015017033.tif 000003
【図２】
2015017033.tif 000004
【図３】
2015017033.tif 000005
【図４】
2015017033.tif 000006
【図５】
2015017033.tif 000007
【図６】
2015017033.tif 000008
【図７】
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【図１０】
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【図８】
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【図９】
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