(57)【要約】【課題】劣化のない良好なＧａＮ層を形成できるＡｌＮＯバッファ層を高スループットに形成する。【解決手段】次工程でその上に形成される窒化物半導体下地層３の結晶（００４）面のＸ線半値幅［ａｒｃｓｅｃ］が結晶性の基準値（本実施形態１では３５ａｒｃｓｅｃ）よりも小さくなるように、基板１の表面に、窒素および酸素を用いた反応性スパッタ法により、成膜条件として、窒素および酸素の合計流量のうちの、成膜速度に応じた所定の酸素流量比にしてＡｌＮＯバッファ層２を形成する窒化物半導体バッファ層形成工程を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムと窒素と酸素とを少なくとも含有するＡｌＮＯバッファ層の製造方法において、
成膜条件として、該窒素および該酸素の合計流量に対する酸素流量比を、該ＡｌＮＯバッファ層の成膜速度に応じた所定の酸素流量比とし、
基板の表面に、該アルミウムをターゲットとした反応性スパッタ法により該ＡｌＮＯバッファ層を形成するＡｌＮＯバッファ層形成工程を有するＡｌＮＯバッファ層の製造方法。
【請求項２】
前記成膜速度に応じた所定の酸素流量比における、前記ＡｌＮＯバッファ層上に形成される窒化物半導体層の結晶性の所定基準領域は、前記成膜条件の成膜速度Ｘ（ｎｍ／ｓｅｃ）として、下側の酸素流量比Ｙ＝０．２Ｘ−０．００５の直線式と、上側の酸素流量比Ｙ＝０．２Ｘ＋０．００１の直線式とで上下で挟まれた領域内である請求項１に記載のＡｌＮＯバッファ層の製造方法。
【請求項３】
前記成膜速度に応じた所定の酸素流量比における、前記ＡｌＮＯバッファ層上に形成される窒化物半導体層の結晶性の所定基準領域は、前記成膜条件の成膜速度Ｘ（ｎｍ／ｓｅｃ）として該酸素流量比Ｙ＝ａＸ＋ｂとし、該ａ＝０．２、該ｂは＋０．００１〜−０．００５の範囲である請求項１または２に記載のＡｌＮＯバッファ層の製造方法。
【請求項４】
前記所定の酸素流量比は、前記ＡｌＮＯバッファ層上に形成される窒化物半導体層の結晶（００４）面のＸ線半値幅［ａｒｃｓｅｃ］が結晶性の所定基準値以下になるように設定され、
該結晶性の所定基準値の範囲は、６０［ａｒｃｓｅｃ］または３５［ａｒｃｓｅｃ］以下である請求項１〜３のいずれかに記載のＡｌＮＯバッファ層の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のＡｌＮＯバッファ層の製造方法を用いて製造された該ＡｌＮＯバッファ層上に、前記窒化物半導体層を積層した後にその上に所定の素子構造の各窒化物半導体層を順次形成する素子構造形成工程を有する窒化物半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の基板上に窒化物半導体バッファ層を形成する窒化物半導体バッファ層としてのＡｌＮＯバッファ層の製造方法、そのＡｌＮＯバッファ層上に窒化物半導体層を積層して所定の素子構造を形成する発光素子や受光素子などの窒化物半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の窒化物半導体素子の製造には、サイズやコストの関係から、窒化物半導体との格子定数差および熱膨張係数差が大きいサファイア基板や炭化珪素（ＳｉＣ）基板などが用いられている。この場合、基板とIII族窒化物半導体との間に、基板とIII族窒化物半導体との間の格子定数差を解消させるための所謂バッファ層を形成することが一般的に行われている。例えば特許文献１として、サファイア基板上に酸窒化アルミニウムのＡｌＮＯバッファ層を反応性スパッタ法によって形成した後に、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法によってＡｌxＧａ1-xＮからなるIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させる方法が記載されている。
【０００３】
図１１は、特許文献１において、ＡｌＮＯバッファ層の各種の成膜条件に応じたＡｌＮＯバッファ層およびその上のＧａＮ層の特性を示す図である。
【０００４】
図１１に示すように、基板上に形成されるＡｌＮＯバッファ層の成膜条件の欄に示される様々な条件でサンプル１〜６のＡｌＮＯバッファ層の形成を行い、サンプル１〜６のＡｌＮＯバッファ層のＸ線半値幅［ａｒｃｓｅｃ］、酸素濃度［原子パーセント］および屈折率をそれぞれ測定すると共に、サンプル１〜６のＡｌＮＯバッファ層上にそれぞれ形成されるＧａＮ層のＸ線半値幅［ａｒｃｓｅｃ］をそれぞれ測定している。
【０００５】
Ｘ線半値幅［ａｒｃｓｅｃ］は、Ｘ線回折測定によって検出されるロッキングカーブについてＡｌＮ結晶の（００２）面、ＧａＮ結晶の（００４）面およびＧａＮ結晶の（１０２）面をそれぞれ反射面としたときに対応するピークの半値幅を測定することにより算出している。半値幅の値が小さいほど転位の少ない良好な結晶であると考えられるため、この数値を、結晶性を評価する尺度としている。
【０００６】
なお、酸素濃度［原子パーセント］は、ＸＰＳ（X-ray photoelectron spectroscopy）により測定し、屈折率は、波長４５０ｎｍの光に対する屈折率を、分光エリプソメータにより測定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１０８４２２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１では、ＡｌＮＯバッファ層を形成する工程において、酸素ガスがない場合（サンプル１）はＧａＮバッファ層の結晶性が良好ではなく、逆に酸素ガスを導入し過ぎた場合（サンプル６）にもＧａＮバッファ層の結晶性が良好ではなくなる。酸素ガスの適切な流量比としては、ＡｌＮＯバッファ層は、窒素ガスと酸素ガスとを連続的に導入して排気する雰囲気中においてアルミニウムをターゲットとした反応性スパッタ法で形成され、窒素ガスの流量と酸素ガスの流量の合計に対する酸素ガスの流量の比が０．５パーセント以下である。
【０００９】
ところが、基板上に形成されるＡｌＮＯバッファ層の成膜速度が例えば０．０２５ｎｍ／ｓｅｃの場合にＡｌＮＯバッファ層が所定の膜厚に達するのに所定時間かかっていたが、ＡｌＮＯバッファ層の製造効率（処理能力）を上げるために、酸素流量を変えずに、単純にＡｌＮＯバッファ層の成膜速度を上げると、その上に積層されるＧａＮ層の転位が増えて結晶面が不連続になりＧａＮ特性が劣化するという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、劣化のない良好な窒化物半導体層を形成できるバッファ層を高スループットに形成することができる窒化物半導体バッファ層としてのＡｌＮＯバッファ層の製造方法および、これを用いて窒化物半導体素子を製造する窒化物半導体素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のＡｌＮＯバッファ層の製造方法は、アルミニウムと窒素と酸素とを少なくとも含有するＡｌＮＯバッファ層の製造方法において、成膜条件として、該窒素および該酸素の合計流量に対する酸素流量比を、該ＡｌＮＯバッファ層の成膜速度に応じた所定の酸素流量比とし、基板の表面に、該アルミウムをターゲットとした反応性スパッタ法により該ＡｌＮＯバッファ層を形成するＡｌＮＯバッファ層形成工程を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１２】
また、好ましくは、本発明のＡｌＮＯバッファ層の製造方法において、前記成膜速度に応じた所定の酸素流量比における、前記ＡｌＮＯバッファ層上に形成される窒化物半導体層の結晶性の所定基準領域は、前記成膜条件の成膜速度Ｘ（ｎｍ／ｓｅｃ）として、下側の酸素流量比Ｙ＝０．２Ｘ−０．００５の直線式と、上側の酸素流量比Ｙ＝０．２Ｘ＋０．００１の直線式とで上下で挟まれた領域内である。
【００１３】
さらに、好ましくは、本発明のＡｌＮＯバッファ層の製造方法において、前記成膜速度に応じた所定の酸素流量比における、前記ＡｌＮＯバッファ層上に形成される窒化物半導体層の結晶性の所定基準領域は、前記成膜条件の成膜速度Ｘ（ｎｍ／ｓｅｃ）として該酸素流量比Ｙ＝ａＸ＋ｂとし、該ａ＝０．２、該ｂは＋０．００１〜−０．００５の範囲である。
【００１４】
さらに、好ましくは、本発明のＡｌＮＯバッファ層の製造方法において、前記所定の酸素流量比は、前記ＡｌＮＯバッファ層上に形成される窒化物半導体層の結晶（００４）面のＸ線半値幅［ａｒｃｓｅｃ］が結晶性の所定基準値以下になるように設定され、該結晶性の所定基準値の範囲は、６０［ａｒｃｓｅｃ］または３５［ａｒｃｓｅｃ］以下である。
【００１５】
本発明の窒化物半導体素子の製造方法は、本発明の上記ＡｌＮＯバッファ層の製造方法を用いて製造された該ＡｌＮＯバッファ層上に、前記窒化物半導体層を積層した後にその上に所定の素子構造の各窒化物半導体層を順次形成する素子構造形成工程を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１６】
本発明の窒化物半導体バッファ層の製造方法は、後工程でその上に形成される窒化物半導体層の結晶（００４）面のＸ線半値幅［ａｒｃｓｅｃ］が結晶性の所定基準値以下になるように、基板の表面に、窒素および酸素を用いた反応性スパッタ法により、成膜条件として、窒素および酸素の合計流量のうちの、成膜速度に応じた所定の酸素流量比にして窒化物半導体バッファ層を形成する窒化物半導体バッファ層形成工程を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１７】
また、好ましくは、本発明の窒化物半導体バッファ層の製造方法において、前記成膜速度に応じた所定の酸素流量比における前記窒化物半導体層の結晶性の所定基準領域は、前記窒化物半導体バッファ層の成膜条件を成膜速度Ｘ（ｎｍ／ｓｅｃ）として、下側の酸素流量比Ｙ＝０．２Ｘ−０．００５の直線式と、上側の酸素流量比Ｙ＝０．２Ｘ＋０．００１の直線式とで上下で挟まれた領域内である。
【００１８】
さらに、好ましくは、本発明の窒化物半導体バッファ層の製造方法において、前記成膜速度に応じた所定の酸素流量比における前記窒化物半導体層の結晶性の所定基準領域は、前記窒化物半導体バッファ層の成膜条件を成膜速度Ｘ（ｎｍ／ｓｅｃ）として、窒素流量と酸素流量との合計流量に対する酸素流量比Ｙ＝ａＸ＋ｂとし、該ａ＝０．２、該ｂは＋０．００１〜−０．００５の範囲である。
【００１９】
さらに、好ましくは、本発明の窒化物半導体バッファ層の製造方法における結晶性の所定基準値は、窒化物半導体層の結晶（００４）面のＸ線半値幅［ａｒｃｓｅｃ］が６０［ａｒｃｓｅｃ］または３５［ａｒｃｓｅｃ］以下である。
【００２０】
さらに、好ましくは、本発明の窒化物半導体バッファ層の製造方法における窒化物半導体バッファ層の膜厚は５ｎｍ以上１００ｎｍ以下とする。
【００２１】
さらに、好ましくは、本発明の窒化物半導体バッファ層の製造方法における窒化物半導体バッファ層の成膜速度は、０．０１ｎｍ／ｓｅｃ以上１ｎｍ／ｓｅｃ以下とする。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の窒化物半導体バッファ層の製造方法における基板の温度が、摂氏３００度以上摂氏１０００度以下で前記窒化物半導体バッファ層が形成される。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の窒化物半導体バッファ層の製造方法における窒化物半導体バッファ層を形成する反応性スパッタ装置のチャンバの内部圧力は、０．２Ｐａ以上２Ｐａ以下の雰囲気下で該窒化物半導体バッファ層が形成される。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の窒化物半導体バッファ層の製造方法における窒化物半導体バッファ層を形成する反応性スパッタ装置のチャンバ内に前記基板が収容されて、該基板の成長面をターゲットの表面に向かい合うように所定の距離ｄを開けて配置され、該距離ｄは、該ターゲットの表面の中心と、該基板の成長面との間の最短距離が１００ｍｍ以上２５０ｍｍ以下である。
【００２５】
本発明の窒化物半導体素子の製造方法は、本発明の上記窒化物半導体バッファ層の製造方法を用いて製造された該窒化物半導体バッファ層上に、前記窒化物半導体層を積層した後にその上に所定の素子構造の各窒化物半導体層を順次形成する素子構造形成工程を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２６】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００２７】
本発明においては、後工程でその上に形成される窒化物半導体層の結晶（００４）面のＸ線半値幅［ａｒｃｓｅｃ］が結晶性の所定基準値以下になるように、基板の表面に、窒素および酸素を用いた反応性スパッタ法により、成膜条件として、窒素および酸素の合計流量のうちの、成膜速度に応じた所定の酸素流量比にして窒化物半導体バッファ層を形成する窒化物半導体バッファ層形成工程を有している。
【００２８】
これによって、劣化のない良好な窒化物半導体層を形成できるバッファ層を高スループットに形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
以上により、本発明によれば、後工程でその上に形成される窒化物半導体層の結晶（００４）面のＸ線半値幅［ａｒｃｓｅｃ］が結晶性の所定基準値以下になるように、基板の表面に、窒素および酸素を用いた反応性スパッタ法により、成膜条件として、窒素および酸素の合計流量のうちの、成膜速度に応じた所定の酸素流量比にして窒化物半導体バッファ層を形成するため、劣化のない良好な窒化物半導体層を形成できるバッファ層を高スループットに形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態１における窒化物半導体バッファ層の製造方法を説明するためのバッファ層を含む積層構成例を示す縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のバッファ層上に窒化物半導体層が形成された積層構成例を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）は、図１（ａ）の基板の表面上にＡｌＮＯバッファ層を積層するのに用いられるＤＣマグネトロンスパッタ装置の一構成例を示す模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のＤＣマグネトロンスパッタ装置における基板の成長面に対してＡｌターゲットを傾けて配置した場合の一構成例を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態２における窒化物半導体バッファ層の製造方法において、ＡｌＮＯバッファ層の各種の成膜条件に応じたＡｌＮＯバッファ層およびその上のＧａＮ層の特性を示す図である。
【図４】図３のＸＲＣ強度比（パーセント）を説明するための積層断面図である。
【図５】Ｘ線の結晶面との為す角度ωに対するＸＲＣ強度を示す図である。
【図６】図３の成膜速度に対するＡｌＮＯバッファ層の酸素流量比の関係を示す図である。
【図７】本発明の実施形態３の窒化物半導体発光ダイオード素子の製造方法における窒化物半導体層積層工程の一例を模式的に示す縦断面図である。
【図８】本発明の実施形態３の窒化物半導体発光ダイオード素子の製造方法における電極の形成工程の一例を模式的に示す縦断面図である。
【図９】本発明の実施形態３の窒化物半導体発光ダイオード素子の製造方法の別の一例を模式的に示す縦断面図である。
【図１０】本発明の実施形態３の窒化物半導体発光ダイオード素子を用いた発光装置の一構成例を模式的に示す縦断面図である。
【図１１】特許文献１において、ＡｌＮＯバッファ層の各種の成膜条件に応じたＡｌＮＯバッファ層およびその上のＧａＮ層の特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に、本発明の窒化物半導体バッファ層の製造方法をＡｌＮＯバッファ層の製造方法に適用した場合の実施形態１、２および、このＡｌＮＯバッファ層の製造方法の実施形態１、２を窒化物半導体素子の製造方法の実施形態３に適用させた場合について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。
【００３２】
（実施形態１）
図１（ａ）は、本発明の実施形態１における窒化物半導体バッファ層の製造方法を説明するためのバッファ層を含む積層構成例を示す縦断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のバッファ層上に窒化物半導体層が形成された積層構成例を示す縦断面図である。
【００３３】
図１（ａ）に示すように、本実施形態１の窒化物半導体バッファ層の製造方法としてのＡｌＮＯバッファ層の製造方法は、基板１の表面に、成膜速度に応じた所定の酸素流量比にして酸素およびアルミニウムを含有する窒化物半導体（以下「酸窒化アルミニウム」または「ＡｌＮＯ」という。）バッファ層２を形成する窒化物半導体バッファ層形成工程を有している。次に、図１（ｂ）に示すように、本実施形態１の窒化物半導体素子の製造方法は、ＡｌＮＯバッファ層２上に窒化物半導体層として窒化物半導体下地層３を積層した後に、後述するが、その上に各種の窒化物半導体層を積層して発光素子や受光素子などの所定の素子構造を形成する素子構造形成工程を有している。
【００３４】
ＡｌＮＯバッファ層２の成膜条件は、成膜速度が増えれば酸素流量比を増加させればよい。例えば後述する図３に示すように、成膜速度が０．０２６ｎｍ／ｓｅｃで窒素ガスと酸素ガスの合計ガス流量のうちの酸素流量比が０．３２パーセントのところ、成膜速度が０．０３３ｎｍ／ｓｅｃに増えれば窒素ガスと酸素ガスの合計ガス流量のうちの酸素流量比が０．５０パーセントに増やし、成膜速度が０．０４１ｎｍ／ｓｅｃに増えれば窒素ガスと酸素ガスの合計ガス流量のうちの酸素流量比が０．６２パーセントに増やし、さらに成膜速度が０．０５５ｎｍ／ｓｅｃに増えれば窒素ガスと酸素ガスの合計ガス流量のうちの酸素流量比が０．９４パーセントに増やすと、劣化のない良好な窒化物半導体層としての窒化物半導体下地層３（ＧａＮ層）を形成できるＡｌＮＯバッファ層２を高スループットに形成することができる。
【００３５】
よって、本実施形態１の窒化物半導体バッファ層の製造方法は、後工程でその上に形成される窒化物半導体層の結晶（００４）面としてのＧａＮ結晶（００４）面のＸ線半値幅［ａｒｃｓｅｃ］が３５ａｒｃｓｅｃ以下になるように、窒素ガスおよび酸素ガスを用いた反応性スパッタ法により、基板１の表面に、成膜条件として、窒素ガスおよび酸素ガスの合計ガス流量のうちの、成膜速度（ｎｍ／ｓｅｃ）に応じた所定の酸素流量比（パーセント）にして窒素および酸素を含有する窒化物半導体バッファ層としてのＡｌＮＯバッファ層２を形成する窒化物半導体バッファ層形成工程を有している。
【００３６】
基板１は、例えば、ａ面、ｃ面、ｍ面またはｒ面などの露出面を有するサファイア（Ａｌ2Ｏ3）単結晶、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）単結晶、ＺｎＯ単結晶、ＬｉＡｌＯ2単結晶、ＬｉＧａＯ2単結晶、ＭｇＯ単結晶、Ｓｉ単結晶、ＳｉＣ単結晶、ＧａＡｓ単結晶、ＡｌＮ単結晶、ＧａＮ単結晶またはＺｒＢ2などのホウ化物単結晶などからなる基板を用いることができる。なお、基板１の成長面の面方位は特に限定されるものではなく、ジャスト基板やオフ角を付与した基板などを適宜用いることができるが、なかでも、基板１としてサファイア単結晶からなるサファイア基板を用い、サファイア基板のｃ面（六角柱結晶を水平に切った平面）上に後述するＡｌＮＯバッファ層２を形成した場合には、結晶粒の揃った柱状結晶の集合体からなる良好な結晶性のＡｌＮＯバッファ層２を積層することができる傾向が大きくなる点で好ましい。
【００３７】
ＡｌＮＯバッファ層２は、基板１とターゲット（アルミニウム）との間にＤＣ−ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ方式により電圧を印加して行なわれるＤＣマグネトロンスパッタ法によって形成される。なお、ＡｌＮＯバッファ層２の形成方法は、ＤＣ−ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ方式により電圧を印加して行なわれるＤＣマグネトロンスパッタ法に限定されず、例えば、ＲＦスパッタ法、ＥＣＲスパッタ法またはその他の反応性スパッタ法を用いることができる。ＤＣ−ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ放電は、パルス放電に対する直流放電である。
【００３８】
ＡｌＮＯバッファ層２は、酸素と窒素とアルミニウムとを含有するものであればよく、例えば、Ａｌx0Ｇａ1-x0Ｎy0Ｏ1-y0（０＜ｘ０≦１、０＜ｙ０＜１）の式で表わされる窒化物半導体からなる窒化物半導体層を積層することができる。なかでも、基板１の表面（成長面；ｃ面）法線方向に伸長する結晶粒の揃った柱状結晶の集合体からなる良好な結晶性のＡｌＮＯバッファ層２を得る観点からは、ＡｌＮy0Ｏ1-y0（０＜ｙ０＜１）の式で表わされる窒化物半導体からなる窒化物半導体層をＡｌＮＯバッファ層２として積層することが好ましい。
【００３９】
ここで、窒化物半導体バッファ層の製造方法を実行するためのＤＣマグネトロンスパッタ装置について図２（ａ）および図２（ｂ）を用いて説明する。
【００４０】
図２（ａ）は、図１（ａ）の基板１の表面上にＡｌＮＯバッファ層２を積層するのに用いられるＤＣマグネトロンスパッタ装置の一構成例を示す模式図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＤＣマグネトロンスパッタ装置における基板１の成長面に対してＡｌターゲットを傾けて配置した場合の一構成例を示す模式図である。
【００４１】
図２（ａ）に示すように、ＤＣマグネトロンスパッタ装置２０は、結晶成長面を上にして基板１を内部に設置可能とする箱体のチャンバ２１と、チャンバ２１の内部の下方側に設置されその平坦面上に基板１が載置されるヒータ部２２と、ヒータ部２２と向かい合うように上側に配設されたカソード部２３と、チャンバ２１の内部のガスをチャンバ２１の外部に放出するための排気口２４とを備えている。
【００４２】
チャンバ２１には、チャンバ２１の内部にアルゴンガスを供給するためのマスフローコントローラ２５と、チャンバ２１の内部に窒素ガスを供給するためのマスフローコントローラ２６と、チャンバ２１の内部に酸素ガスを供給するためのマスフローコントローラ２７とが接続されている。
【００４３】
ヒータ部２２はヒータ支持材２２１によって支持されている。また、カソード部２３は、アルミニウムからなるＡｌターゲット２３１と、マグネット支持材２３２に支持されたマグネット２３３とを有している。
【００４４】
上記構成により、以下、その動作について説明する。
【００４５】
まず、図２（ａ）に示すように、ＤＣマグネトロンスパッタ装置２０のチャンバ２１内部におけるヒータ部２２上に基板１を設置する。基板１は、基板１の成長面（上面）をＡｌターゲット２３１の表面に向かい合うように所定の距離ｄを開けて配置される。距離ｄは、Ａｌターゲット２３１の表面の中心と、基板１の成長面との間の最短距離（例えばターゲット基板間距離１００ｍｍ以上２５０ｍｍ以下など）を意味する。
【００４６】
次に、図２（ｂ）に示すように、ＡｌＮＯバッファ層２の成膜工程を基板１の成長面に対してＡｌターゲット２３１を傾けて行う場合について説明する。
【００４７】
この場合、Ａｌターゲット２３１は、基板１の成長面の法線方向に対して所定角度θだけ傾けて配置されている。ここで、結晶性に優れたＡｌＮＯバッファ層２を積層する観点からは、所定角度θは１０°以上４５°以下であることが好ましい。
【００４８】
このように、基板１とＡｌターゲット２３１との間に所定間隔ｄを開けて基板１の成長面に対してＡｌターゲット２３１を所定角度θだけ傾けて配置した状態で、基板１とＡｌターゲット２３１との間にＤＣ−ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ方式により電圧を印加してＤＣマグネトロンスパッタ法によって基板１上にＡｌＮＯバッファ層２を積層する。即ち、基板１とＡｌターゲット２３１との間にＤＣ−ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ方式により直流電圧を印加することによって基板１とＡｌターゲット２３１との間に、窒素ガスと酸素ガスとの混合ガスのプラズマを発生させる。
【００４９】
これにより、Ａｌターゲット２３１のスパッタが行われ、後工程でその上に形成される窒化物半導体下地層３におけるＧａＮ結晶（００４）面のＸ線半値幅［ａｒｃｓｅｃ］が３５ａｒｃｓｅｃ以下になるように、基板１の表面に、成膜条件として、窒素および酸素の合計流量のうちの、成膜速度（ｎｍ／ｓｅｃ）に応じた所定の酸素流量比（パーセント）にしてアルミニウムと窒素と酸素との化合物からなるＡｌＮＯバッファ層２を積層することができる。
【００５０】
このように、基板１の成長面に対してＡｌターゲット２３１を所定角度θだけ傾けて配置した場合に、ＡｌＮＯバッファ層２の積層時に基板１に供給される高エネルギの反応種による基板１の成長面へのダメージを低減することができる。このため、結晶性に優れたＡｌＮＯバッファ層２を積層することができる。さらに、ＡｌＮＯバッファ層２の結晶性および層厚を基板１の面内で均一にすることができる。
【００５１】
よって、基板１上に、結晶性に優れたＡｌＮＯバッファ層２を所定膜厚で積層することができる。
【００５２】
（ＡｌＮＯバッファ層２の膜厚）
基板１の成長面上に積層されるＡｌＮＯバッファ層２の膜厚は５ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることが好ましい。さらに、ＡｌＮＯバッファ層２の膜厚は、３０ｎｍ±１０ｎｍとすることがより好ましい。ＡｌＮＯバッファ層２の膜厚が５ｎｍ未満である場合には、ＡｌＮＯバッファ層２がバッファ層としての機能を十分に発揮しない虞がある。また、ＡｌＮＯバッファ層２の厚さが１００ｎｍを超える場合にはバッファ層としての機能が向上することなく、ＡｌＮＯバッファ層２の形成時間だけが長くなる虞がある。また、ＡｌＮＯバッファ層２のバッファ層としての機能を面内において均一に発揮させる観点からは、ＡｌＮＯバッファ層２の厚さを１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることがより好ましい。
【００５３】
（Ｘ線半値幅［ａｒｃｓｅｃ］）
ＡｌＮＯバッファ層２のＡｌＮ結晶（００２）面のＸ線半値幅［ａｒｃｓｅｃ］は、図３の説明で詳細に後述するが、２９０以上３３０［ａｒｃｓｅｃ］以下である。また、ＡｌＮＯバッファ層２上に形成される窒化物半導体下地層３のＧａＮ結晶（００４）面のＸ線半値幅［ａｒｃｓｅｃ］は、図３の説明で詳細に後述するが、６０［ａｒｃｓｅｃ］以下であり、より好ましくは、３５［ａｒｃｓｅｃ］以下である。これらのＸ線半値幅［ａｒｃｓｅｃ］は、Ｘ線回折測定によって検出されるロッキングカーブについてＡｌＮ結晶の（００２）面、ＧａＮ結晶の（００４）面およびＧａＮ結晶の（１０２）面をそれぞれ反射面としたときに対応するピーク値の半値幅を測定することにより算出している。Ｘ線半値幅の値が小さいほど転位の少ない良好な結晶であると考えられるため、この数値を、結晶性を評価する尺度としている。因みに、３６００［ａｒｃｓｅｃ］が１°に対応している。
【００５４】
（成膜速度）
ＡｌＮＯバッファ層２の成膜速度は、０．０１ｎｍ／ｓｅｃ以上１ｎｍ／ｓｅｃ以下とする。また、その成膜速度は、０．０２ｎｍ／ｓｅｃ以上０．０６ｎｍ／ｓｅｃ以下がより好ましく、さらに、その成膜速度は、０．０２６ｎｍ／ｓｅｃ以上０．０５５ｎｍ／ｓｅｃ以下がより好ましい。ＡｌＮＯバッファ層２の形成速度が０．０１ｎｍ／ｓｅｃ未満である場合にはＡｌＮＯバッファ層２が基板１の成長面上に均一に広がって成長せずに島状に成長して基板１の成長面を均一にＡｌＮＯバッファ層２が覆うことができず、基板１の成長面がＡｌＮＯバッファ層２から露出する虞がある。また、ＡｌＮＯバッファ層２の形成速度が１ｎｍ／秒を超える場合には、ＡｌＮＯバッファ層２が非晶質となって、ＡｌＮＯバッファ層２上に転位密度が小さく優れた結晶性を有する窒化物半導体層を成長させることができなくなる虞がある。
【００５５】
（基板温度）
ＡｌＮＯバッファ層２は、基板１の温度が、摂氏３００度以上摂氏１０００度以下で形成される。また、ＡｌＮＯバッファ層２は、基板１の温度が、摂氏４００度以上摂氏５５０度以下で形成される方が結晶性の観点からより好ましい。基板１の温度が摂氏３００度未満であれば、ＡｌＮＯバッファ層２が基板１の成長面を十分に覆うことができず、基板１の成長面がＡｌＮＯバッファ層２から多く露出する虞がある。また、基板１の温度が摂氏１０００度を超えれば、基板１の成長面での原料のマイグレーションが活発になり過ぎて、柱状結晶の集合体というよりはむしろ単結晶の膜に近いＡｌＮＯバッファ層２が形成されてしまい、ＡｌＮＯバッファ層２のバッファ層としての機能が低下する虞がある。
【００５６】
（チャンバ圧力）
ＡｌＮＯバッファ層２は、チャンバ２１の内部圧力が、０．２Ｐａ以上２Ｐａ以下の雰囲気下で形成される。チャンバ２１の内部圧力が０．２Ｐａ未満であれば、チャンバ２１の内部における窒素量が少なくなって、Ａｌターゲット２３１からスパッタされたアルミニウム材料が窒化物とならない状態で基板１の成長面上に付着する虞がある。また、チャンバ２１の内部圧力の上限は特に限定されず、チャンバ２１の内部にプラズマを発生させることができる程度の圧力であればよいが、内部圧力が高過ぎると放電異常が発生する虞がある。
【００５７】
以上により、本実施形態１によれば、後工程でその上に形成される窒化物半導体下地層３の結晶（００４）面のＸ線半値幅［ａｒｃｓｅｃ］が結晶性の基準値（本実施形態１では３５ａｒｃｓｅｃ）以下になるように、基板１の表面に、窒素および酸素を用いた反応性スパッタ法により、成膜条件として、窒素および酸素の合計流量のうちの、成膜速度に応じた所定の酸素流量比にしてＡｌＮＯバッファ層２を形成する窒化物半導体バッファ層形成工程を有している。
【００５８】
これによって、劣化のない良好な半導体層を形成できるバッファ層を高スループット形成することができる。
【００５９】
なお、本実施形態１では、窒化物半導体バッファ層としてのＡｌＮＯバッファ層２の製造方法として、基板１の表面に、成膜速度に応じて酸素流量比を変化させた所定の酸素流量比にして窒素、酸素およびアルミニウムを含有するＡｌＮＯバッファ層２を形成する窒化物半導体バッファ層形成工程について説明したが、次の実施形態２では、成膜速度に応じた所定の酸素流量比についてその具体例を更に詳細に説明する。
【００６０】
（実施形態２）
図３は、本発明の実施形態２における窒化物半導体バッファ層の製造方法において、ＡｌＮＯバッファ層２の各種の成膜条件に応じたＡｌＮＯバッファ層２およびその上の窒化物半導体層（ＧａＮ層）の特性を示す図である。
【００６１】
図３に示すように、基板１上に形成されるＡｌＮＯバッファ層２の成膜条件の欄に示される全ガス流量（窒素ガスと酸素ガス）に対する酸素ガス流量（パーセント）および成膜速度（ｎｍ／ｓｅｃ）の様々な条件でサンプル１〜１４のＡｌＮＯバッファ層２の形成を行い、サンプル１〜１４のＡｌＮＯバッファ層２のＸ線半値幅［ａｒｃｓｅｃ］およびＸＲＣ強度比（パーセント）をそれぞれ測定すると共に、サンプル１〜１４のＡｌＮＯバッファ層２上にそれぞれ形成される窒化物半導体下地層３（ＧａＮ層）のＸ線半値幅［ａｒｃｓｅｃ］をそれぞれ測定している。
【００６２】
Ｘ線半値幅［ａｒｃｓｅｃ］は、Ｘ線回折測定によって検出されるロッキングカーブについてＡｌＮ結晶の（００２）面、ＧａＮ結晶の（００４）面およびＧａＮ結晶の（１０２）面をそれぞれ反射面としたときに対応するピークの半値幅を測定することにより算出している。半値幅の値が小さいほど転位の少ない良好な結晶であると考えられるため、この数値を、結晶性を評価する尺度としている。
【００６３】
窒化物半導体下地層３（ＧａＮ層）のＧａＮ結晶（００４）面のＸ線半値幅［ａｒｃｓｅｃ］Ａについて、このＸ線半値幅［ａｒｃｓｅｃ］Ａが３５ａｒｃｓｅｃ以下のときに窒化物半導体下地層３（ＧａＮ層）が良好な結晶性を有するものとし、３５ａｒｃｓｅｃよりも大きく、かつ６０ａｒｃｓｅｃ以下のときに窒化物半導体下地層３（ＧａＮ層）がやや良好な結晶性を有するものとし、のＸ線半値幅［ａｒｃｓｅｃ］Ａが６０ａｒｃｓｅｃよりも大きいときに窒化物半導体下地層３（ＧａＮ層）の結晶性を不良とする。
【００６４】
ＡｌＮＯバッファ層２の成膜条件として、例えば、窒素ガスと酸素ガスのうちの酸素流量比が０．３２パーセントで成膜速度０．０２６ｎｍ／ｓｅｃ、酸素流量比が０．５０パーセント（または０．４５パーセントまたは０．５５パーセント）で成膜速度０．０３３ｎｍ／ｓｅｃ、酸素流量比が０．６２パーセントで成膜速度０．０４１ｎｍ／ｓｅｃ、酸素流量比が０．９４パーセントで成膜速度０．０５５ｎｍ／ｓｅｃの各関係のときに、良好な結晶性（○；Ｘ線半値幅が３５ａｒｃｓｅｃ以下の窒化物半導体下地層３（ＧａＮ層）を形成可能とするＡｌＮＯバッファ層２を高スループットに形成することができる。
【００６５】
また、ＡｌＮＯバッファ層２の成膜条件として、例えば、窒素ガスと酸素ガスのうちの酸素流量比が０．３２パーセントで成膜速度０．０４３ｎｍ／ｓｅｃ、酸素流量比が０．６２パーセントで成膜速度０．０２５ｎｍ／ｓｅｃ、酸素流量比が０．７４でパーセントで成膜速度０．０３０ｎｍ／ｓｅｃ、酸素流量比が１．０１パーセントで成膜速度０．０４０ｎｍ／ｓｅｃのときに、やや良好な結晶性（△；Ｘ線半値幅が３５ａｒｃｓｅｃよりも大きく、かつ６０ａｒｃｓｅｃ以下）の窒化物半導体下地層３（ＧａＮ層）を形成可能とするＡｌＮＯバッファ層２となる。
【００６６】
さらに、ＡｌＮＯバッファ層２の成膜条件として、例えば、窒素ガスと酸素ガスのうちの酸素流量比が０．２０パーセントで成膜速度０．０４０ｎｍ／ｓｅｃ、酸素流量比が０．７４パーセントで成膜速度０．０２５ｎｍ／ｓｅｃ、酸素流量比が１．１１でパーセントで成膜速度０．０４１ｎｍ／ｓｅｃ、酸素流量比が０．０５０パーセントで成膜速度０．０５６ｎｍ／ｓｅｃのときに、結晶性が不良（×；Ｘ線半値幅が６０ａｒｃｓｅｃよりも大）の窒化物半導体下地層３（ＧａＮ層）が形成されるＡｌＮＯバッファ層２となってしまう。
【００６７】
次に、このＸＲＣ強度比（パーセント）について図４〜図６を用いて説明する。
【００６８】
図４は、図３のＸＲＣ強度比（パーセント）を説明するための積層断面図である。図５は、Ｘ線の結晶面との為す角度ωに対するＸＲＣ強度を示す図である。
【００６９】
図４に示すように、基板１では結晶面が斜め方向に形成されており、ここでは点線で１原子層の結晶面を示している。基板１上にはＡｌＮＯバッファ層２が所定膜厚で形成されている。このとき、実線で基板表面１ａ、さらにその上に基板表面１ａに平行なＡｌＮＯバッファ層表面２ａが示されている。Ｘ線をＡｌＮＯバッファ層２の結晶面との為す角度ωで入射させてその反射光のＸ線回折強度を測定する。
【００７０】
図５に示すように、結晶面に対して対称に反射したＸ線強度のピーク値が高く出てくるほどＡｌＮＯバッファ層２の結晶性はよいが、元々、ＡｌＮＯバッファ層２は窒化物半導体下地層３（ＧａＮ層）との間の格子定数が異なることから、ＡｌＮＯバッファ層２の結晶性が良過ぎると、ＡｌＮＯバッファ層２はその格子定数に沿った格子定数になってしまうため、その上に形成される窒化物半導体下地層３（ＧａＮ層）の格子定数と差が出てその結晶性が劣化する。
【００７１】
Ｘ線の結晶面との為す角度ωを変化させると、Ｘ線回折強度がピーク値ａを有し、ＸＲＣ強度比（パーセント）としては、そのピーク値のすそ野のＸＲＣ強度ｂ、ｃを加算した値を、ピーク値ａを２倍した値で割った値である。即ち、ＸＲＣ強度比＝（ｂ＋ｃ）／２×ａである。このＸＲＣ強度比（パーセント）が低いほど結晶性が良好で、ＸＲＣ強度比が高くなると結晶性が悪くなる。図３の窒化物半導体下地層３（ＧａＮ層）の良好な結晶性（○；Ｘ線半値幅が３５ａｒｃｓｅｃ以下）のものは、ＸＲＣ強度比（パーセント）が７〜９パーセント程度である。また、図３の窒化物半導体下地層３（ＧａＮ層）の結晶性が不良（×；Ｘ線半値幅が６０ａｒｃｓｅｃよりも大）のものは、ＸＲＣ強度比（パーセント）が６パーセントまたは１０〜１２パーセントである。このＸＲＣ強度比（パーセント）が６パーセントと低過ぎても、１０〜１２パーセントと高過ぎても結晶性は劣化している。
【００７２】
なお、ＡｌＮＯバッファ層２の成膜速度は、０．０１ｎｍ／ｓｅｃ以上１ｎｍ／ｓｅｃ以下の範囲であり、好ましくは、成膜速度は、０．０２ｎｍ／ｓｅｃ以上０．０６０ｎｍ／ｓｅｃ以下の範囲である。
【００７３】
図６は、図３の成膜速度に対する酸素流量比（パーセント）の関係を示す図である。
【００７４】
図６に示すように、窒化物半導体下地層３（ＧａＮ層）の良好な結晶性（○；Ｘ線半値幅が３５ａｒｃｓｅｃ以下）を示す領域は、やや良好な結晶性（△；Ｘ線半値幅が３５ａｒｃｓｅｃよりも大きく、かつ６０ａｒｃｓｅｃ以下）の上側と下側の点線に挟まれた領域である。やや良好な結晶性（△；Ｘ線半値幅が３５ａｒｃｓｅｃよりも大きく、かつ６０ａｒｃｓｅｃ以下範囲）の上側の点線よりも更に上側領域と下側の点線よりも更に下側領域に、結晶性が不良（×；Ｘ線半値幅が６０ａｒｃｓｅｃよりも大）の領域が存在している。
【００７５】
窒化物半導体下地層３（ＧａＮ層）の良好な結晶性（○；Ｘ線半値幅が３５ａｒｃｓｅｃ以下）を示す領域は、ＡｌＮＯバッファ層２の成膜条件の成膜速度Ｘ（ｎｍ／ｓｅｃ）として、下側の点線で示す酸素流量比Ｙ＝０．２Ｘ−０．００５の直線と、上側の点線で示す酸素流量比Ｙ＝０．２Ｘ＋０．００１の直線とで囲まれたその中間領域である。
【００７６】
一方、本実施形態２の窒化物半導体バッファ層の製造方法は、窒素ガスと酸素ガスを用いた反応性スパッタによって基板１上にＡｌＮＯバッファ層２を形成する窒化物半導体バッファ層形成工程を有し、ＡｌＮＯバッファ層２の成膜条件の成膜速度Ｘ（ｎｍ／ｓｅｃ）、として、窒素流量と酸素流量との合計流量に対する酸素流量比Ｙ＝０．２Ｘ＋ｂとする。ここで、ｂは＋０．００１〜−０．００５である。酸素流量比Ｙ＝０．２Ｘ＋ｂ（ｂ；＋０．００１〜−０．００５）の範囲内において、成膜速度（ｎｍ／ｓｅｃ）に対する酸素流量比（パーセント）の関係が成立すれば、窒化物半導体下地層３（ＧａＮ層）の良好な結晶性（○；Ｘ線半値幅が３５ａｒｃｓｅｃ以下）を得ることができる。この範囲内の成膜速度Ｘ（ｎｍ／ｓｅｃ）と酸素流量比Ｙ（パーセント）との関係を満足すること、即ち、成膜速度Ｘ（ｎｍ／ｓｅｃ）を上げたときに、この範囲内の酸素流量比Ｙ（パーセント）を選択すれば、劣化のない良好な窒化物半導体下地層３（ＧａＮ層）を形成できるＡｌＮＯバッファ層２を高スループットに形成することができる。
【００７７】
窒化物半導体下地層３（ＧａＮ層）の良好な結晶性（○；Ｘ線半値幅が３５ａｒｃｓｅｃ以下）を示す領域において、下側の点線で示す酸素流量比Ｙ＝０．２Ｘ−０．００５と、上側の点線で示す酸素流量比Ｙ＝０．２Ｘ＋０．００１との中心を通る式は、実線で示す酸素流量比Ｙ＝０．２Ｘ−０．００２であり、これを中心とした良好な結晶性を得る領域は、酸素流量比Ｙ＝０．２Ｘ−０．００２±０．００３である。
【００７８】
その直線の傾きの範囲について説明すると、例えばＸ軸（Ｘ軸を含まない）の０．０１０付近から所定傾きで直線（または直線式）が立ち上がるとして、上側の２点鎖線で示すように直線（または直線式）の傾きを０．３（Ｘの範囲は０．０１０〜０．０５０）に設定してもよいし、下側の２点鎖線で示すように直線（または直線式）の傾きを０．１６（Ｘの範囲は０．０１０〜０．０６０）に設定してもよく、その結晶性の良好な基準領域内であれば、その直線式の傾きは種々に選択可能である。要するに、窒化物半導体下地層３（ＧａＮ層）の良好な結晶性（○；Ｘ線半値幅が３５ａｒｃｓｅｃ以下）を示す結晶性の基準領域内であれば、成膜速度Ｘ（ｎｍ／ｓｅｃ）を上げたときに酸素流量比Ｙ（パーセント）も上げればよいが、これに限らず、成膜速度（ｎｍ／ｓｅｃ）を上げたときに酸素流量比（パーセント）を下げてもよい。
【００７９】
以上により、本実施形態２によれば、成膜速度Ｘ（ｎｍ／ｓｅｃ）に応じた所定の酸素流量比Ｙ（パーセント）における窒化物半導体下地層３（ＧａＮ層）の結晶性の良好な所定基準領域は、成膜条件の成膜速度Ｘ（ｎｍ／ｓｅｃ）として、下側の酸素流量比Ｙ＝０．２Ｘ−０．００５の直線式と、上側の酸素流量比Ｙ＝０．２Ｘ＋０．００１の直線式とで上下で挟まれた領域内であるかまたは、成膜速度Ｘ（ｎｍ／ｓｅｃ）に応じた所定の酸素流量比Ｙ（パーセント）における窒化物半導体下地層３（ＧａＮ層）の結晶性の良好な所定基準領域は、その成膜条件の成膜速度Ｘ（ｎｍ／ｓｅｃ）として該酸素流量比Ｙ＝ａＸ＋ｂとし、ａ＝０．２±例えば０．１、ｂとしては＋０．００１〜−０．００５の範囲である。
【００８０】
これによって、劣化のない良好な半導体層を形成できるバッファ層を高スループット形成することができる。
【００８１】
なお、本実施形態２では、窒化物半導体バッファ層の製造方法において、窒化物半導体下地層３（ＧａＮ層）の良好な結晶性（○；Ｘ線半値幅が３５ａｒｃｓｅｃ以下）を示す領域は、下側の点線で示す酸素流量比Ｙ＝０．２Ｘ−０．００５と、上側の点線で示す酸素流量比Ｙ＝０．２Ｘ＋０．００１とに囲まれた領域内であり、その中心を通る式を中心して、酸素流量比Ｙ＝０．２Ｘ−０．００２±０．００３であるときに、基板１の表面に、成膜速度Ｘに応じて酸素流量比を変化させた所定の酸素流量比Ｙにして窒素、酸素およびアルミニウムを含有するＡｌＮＯバッファ層２を形成する窒化物半導体バッファ層形成工程について具体的に説明したが、次の実施形態３では、基板１上のＡｌＮＯバッファ層２上に窒化物半導体層を積層した後に所定の素子構造の各窒化物半導体層を順次形成する場合について詳細に説明する。
【００８２】
なお、本実施形態２では、結晶性の所定基準値（Ｘ線半値幅）は、６０［ａｒｃｓｅｃ］または３５［ａｒｃｓｅｃ］としたが、これに限らず、結晶性の所定基準値は、０を含まず６０［ａｒｃｓｅｃ］または３５［ａｒｃｓｅｃ］以下である。
【００８３】
（実施形態３）
図７は、本発明の実施形態３の窒化物半導体発光ダイオード素子の製造方法における素子構造の窒化物半導体層積層工程の一例を模式的に示す縦断面図である。
【００８４】
図７に示すように、窒化物半導体発光ダイオード素子の製造方法は、ＭＯＣＶＤ法によって、ＡｌＮＯバッファ層２上の窒化物半導体下地層３上に、ｎ型窒化物半導体コンタクト層４、ｎ型窒化物半導体クラッド層５、窒化物半導体活性層６、ｐ型窒化物半導体クラッド層７およびｐ型窒化物半導体コンタクト層８をこの順に窒化物半導体層を積層する素子構造の窒化物半導体層積層工程を有する。
【００８５】
図８は、本発明の実施形態３の窒化物半導体発光ダイオード素子の製造方法における電極の形成工程の一例を模式的に示す縦断面図である。
【００８６】
図８に示すように、窒化物半導体発光ダイオード素子の製造方法は、ｐ型窒化物半導体コンタクト層８の表面上にたとえばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＺｎＯまたはＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）からなる透光性電極層９を形成した後に、透光性電極層９の表面上にｐ側電極１０を形成する。その後、ｐ側電極１０の形成後の積層体の一部をエッチングにより除去することによって、ｎ型窒化物半導体コンタクト層４の表面の一部を露出させる。
【００８７】
その後、ｎ型窒化物半導体コンタクト層４の露出した表面上にｎ側電極１１を形成することによって、本実施形態３の窒化物半導体発光ダイオード素子１２を作製することができる。
【００８８】
図９は、本発明の実施形態３の窒化物半導体発光ダイオード素子の製造方法の別の一例を模式的に示す縦断面図である。なお、図７および図８と同一の作用効果を奏する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８９】
図９に示すように、窒化物半導体発光ダイオード素子１Ａの製造方法は、表面が凹凸状に加工されたサファイア基板１Ａ上に、上記ＡｌＮＯバッファ層２Ａが形成され、さらに、そのＡｌＮＯバッファ層２Ａ上に窒化物半導体下地層３Ａが形成され、その上に各窒化物半導体層を順次積層して所定の素子構造を形成する。
【００９０】
これによって、他の本実施形態３の窒化物半導体発光ダイオード素子１２Ａを作製することができる。
【００９１】
サファイア基板１には窒化物半導体下地層３の結晶品質の向上および界面における光散乱を目的として凹凸形状が形成されている。この凹凸形状の深さは、ＡｌＮＯバッファ層２の厚さよりも十分深いことが好ましい。また、窒化物半導体下地層３も凹凸形状に沿って形成されることが好ましいため、凹凸の深さは０．３μｍ以上３μｍ以下であることが好ましい。また、凸部と凸部の間隔は０．２μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。凸部の断面形状は三角形状であってもよいが、凸部の上部が丸みを帯びた形状であってもよい。
これによって、凹凸のある場合、光の取り出し効率が良く、結晶欠陥が表面に現れにくい、という利点がある。
【００９２】
以上により、本実施形態３によれば、基板１または１Ａ上のＡｌＮＯバッファ層２または２Ａの表面上に積層された窒化物半導体下地層３または３Ａ（ＧａＮ層）については転位密度が低くなり優れた結晶性を有しているため、このような優れた結晶性を有するＧａＮ層から形成された窒化物半導体発光ダイオード素子１２または１２Ａは、動作電圧が低く、発光出力の高い素子とすることができる。
【００９３】
図１０は、本実施形態３の窒化物半導体発光ダイオード素子１２（または１２Ａ）を用いた発光装置の一構成例を模式的に示す縦断面図である。
【００９４】
図１０において、本実施形態３の発光装置１３は、窒化物半導体発光ダイオード素子１２（または１２Ａ）を第１のリードフレーム１３１上に設置し、窒化物半導体発光ダイオード素子１２（または１２Ａ）のｐ側電極１０と第１のリードフレーム１３１とが第１のワイヤ１３４で電気的に接続され、かつそのｎ側電極１１と第２のリードフレーム１３２とが第２のワイヤ１３５で電気的に接続されている。さらに、透明なモールド樹脂１３３で窒化物半導体発光ダイオード素子１２（または１２Ａ）がモールドされて発光装置１３が形状とされている。
【００９５】
したがって、本実施形態３の窒化物半導体発光ダイオード素子１２（または１２Ａ）を用いていることから、動作電圧が低く、発光出力の高い発光装置とすることができる。
【００９６】
なお、上記実施形態１，２では、チャンバ２１の内部に窒素ガスと酸素ガスとを供給する場合について説明したが、これに限らず、たとえば窒素ガスの少なくとも一部をアルゴンガス（Ａｒ）置き換えてもよく、それにより反応性スパッタ時に発生する放電状態を調整することができる。
【００９７】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜３を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜３に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜３の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、所定の基板上に窒化物半導体バッファ層を形成する窒化物半導体バッファ層の製造方法としてのＡｌＮＯバッファ層の製造方法、そのＡｌＮＯバッファ層上にIII族窒化物半導体層を積層して所定の素子構造を形成する発光素子や受光素子などの窒化物半導体素子の製造方法の分野において、劣化のない良好なＧａＮ層を形成できるＡｌＮＯバッファ層を高スループットに形成することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１、１Ａ  基板
１ａ  基板表面
２、２Ａ  ＡｌＮＯバッファ層（窒化物半導体バッファ層）
２ａ  ＡｌＮＯバッファ層表面
３、３Ａ  窒化物半導体下地層（窒化物半導体層）
４  ｎ型窒化物半導体コンタクト層
５  ｎ型窒化物半導体クラッド層
６  窒化物半導体活性層
７  ｐ型窒化物半導体クラッド層
８  ｐ型窒化物半導体コンタクト層
９  透光性電極層
１０  ｐ側電極
１１  ｎ側電極
１２、１２Ａ  窒化物半導体発光ダイオード素子
１３  発光装置
１３１  第１のリードフレーム
１３２  第２のリードフレーム
１３３  モールド樹脂
１３４  第１のワイヤ
１３５  第２のワイヤ
２０  ＤＣマグネトロンスパッタ装置
２１  チャンバ
２２  ヒータ部
２３  カソード部
２４  排気口
２５  アルゴン用のマスフローコントローラ
２６  窒素用のマスフローコントローラ
２７  酸素用のマスフローコントローラ
【図１】
2015160995.tif 000003
【図２】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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