【事件の表示】
　特許第３０３６４９５号「窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法」の請求項１ないし３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３０３６４９５号の請求項１ないし３に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続きの経緯
　本件特許第３０３６４９５号に係る出願は、平成９年１１月７日の出願であって、平成１２年２月２５日にその設定登録がなされ、その後、樽井玲子より特許異議の申立てがなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１３年３月１１日に訂正請求がなされたものである。
　
２．訂正の適否についての判断
（１）訂正の内容
　訂正の内容は、特許請求の範囲の請求項１、
「基板上に第１の窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ、その後、その第１の窒化ガリウム系化合物半導体を、前記基板の露出部が散在するように、点状、ストライプ状又は格子状等の島状態にエッチングし、その後、前記島状態の前記第１の窒化ガリウム系化合物半導体を核として成長するが、前記基板の露出部を核としてはエピタキシャル成長しない第２の窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ、前記基板の露出面上は横方向成長により形成することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法。」
を、
「基板上に第１の窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ、その後、前記第１の窒化ガリウム系化合物半導体上に形成されたマスクを用いたエッチングにより、その第１の窒化ガリウム系化合物半導体を、前記基板の露出部が散在するように、点状、ストライプ状又は格子状等の島状態に形成し、その後、前記島状態の前記第１の窒化ガリウム系化合物半導体を核として成長するが、前記基板の露出部を核としてはエピタキシャル成長せず且つ前記基板の露出部とは化学的に接合していない第２の窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ、前記基板の露出面上は横方向成長により形成することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法。」
と訂正し、請求項の訂正に整合するように発明の詳細な説明【０００５】の
「【課題を解決するための手段及び作用効果】
　上記の課題を解決するために、請求項１に記載の手段は、基板上に第１の窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ、その後、その第１の窒化ガリウム系化合物半導体を、基板の露出部が散在するように、点状、ストライプ状又は格子状等の島状態にエッチングし、その後、島状態の第１の窒化ガリウム系化合物半導体を核として成長するが、基板の露出部を核としてはエピタキシャル成長しない第２の窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ、基板の露出面上は横方向成長により形成することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法である。」
を、
「【課題を解決するための手段及び作用効果】
　上記の課題を解決するために、請求項１に記載の手段は、基板上に第１の窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ、その後、前記第１の窒化ガリウム系化合物半導体上に形成されたマスクを用いたエッチングにより、その第１の窒化ガリウム系化合物半導体を、前記基板の露出部が散在するように、点状、ストライプ状又は格子状等の島状態に形成し、その後、前記島状態の前記第１の窒化ガリウム系化合物半導体を核として成長するが、前記基板の露出部を核としてはエピタキシャル成長せず且つ前記基板の露出部とは化学的に接合していない第２の窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ、前記基板の露出面上は横方向成長により形成することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法である。」
と訂正し、
同【００２１】の
「但し、層２は、」
を、
「但し、層３は、」
と訂正するものである。
　
（２）訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　上記訂正のうち請求項１の訂正は、「エッチング」を、「第１の窒化ガリウム系化合物半導体上に形成されたマスクを用いたエッチング」と限定し、さらに、「第２の窒化ガリウム系化合物半導体」を、「基板の露出部とは化学的に接合していない」と限定したものであるから、特許請求の範囲の減縮に該当し、新規事項の追加には該当せず、また、実質的に特許請求の範囲を拡張・変更するものにも該当しない。
　また、発明の詳細な説明の訂正は、明りょうでない記載の釈明及び明らかな誤記の訂正に該当し、新規事項の追加や、実質的に特許請求の範囲を拡張・変更するものには該当しない。
　
（３）結論
　以上のとおりであるから、本件訂正は、特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項において準用する特許法第１２６条第２項及び第３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
３．特許異議申立について
（１）本件発明
　本件特許第３０３６４９５号の請求項１ないし請求項３に係る発明は、訂正された特許明細書及び図面の記載からみて、その特許請求の範囲の請求項１ないし請求項３に記載された事項により特定される次のとおりのものである。
「【請求項１】基板上に第１の窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ、その後、前記第１の窒化ガリウム系化合物半導体上に形成されたマスクを用いたエッチングにより、その第１の窒化ガリウム系化合物半導体を、前記基板の露出部が散在するように、点状、ストライプ状又は格子状等の島状態に形成し、その後、前記島状態の前記第１の窒化ガリウム系化合物半導体を核として成長するが、前記基板の露出部を核としてはエピタキシャル成長せず且つ前記基板の露出部とは化学的に接合していない第２の窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ、前記基板の露出面上は横方向成長により形成することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法。
【請求項２】前記基板は、サファイア、シリコン、又は、炭化珪素であることを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法。
【請求項３】前記基板はシリコンであり、前記島状態に形成される前記第１の窒化ガリウム系化合物半導体は、アルミニウムを含む窒化ガリウム系化合物半導体であり、前記第２の窒化ガリウム系化合物半導体はアルミニウムを含まない窒化ガリウム系化合物半導体であることを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法。」
　
（２）特許異議申立人の主張の概要
  特許異議申立人樽井玲子は、甲第１号証として特開平５−３４３７４１号公報、甲第２号証として特開平３−１３３１８２号公報、甲第３号証として特開昭５７−１１５８４９号公報、甲第４号証としてＡｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒ、７１（１８）、２６３８−２６４０頁、甲第５号証として本件出願に係る早期審査の事情説明書、甲第６号証として特開平４−１０６６５号公報、甲第７号証として特開平６−１９６７５７号公報を提示して、訂正前の請求項１ないし請求項３に係る発明は、甲第１号証に記載された発明と同一であるか、又は同号証の記載から当業者が容易に発明できたものであるから、特許法第２９条第１項又は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旨、主張している。
　
（３）引用例
　特許異議申立人の提示した甲第１号証には、
「シリコン（Ｓｉ）基板と、前記シリコン基板上に形成された少なくともアルミニウム（Ａｌ）及び窒素（Ｎ）を含む化合物からなる中間層と、前記中間層上に形成された（Ｇａ１−ｘＡｌｘ）１−ｙＩｎｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１，但しｘ＝１かつｙ＝０の場合は除く）の結晶層とからなることを特徴とする窒化ガリウム系半導体素子。」（特許請求の範囲、請求項１）、
「【００１９】
（ｉ）選択多結晶析出技術の利用
　図２の成長プロセスの概略に示すように、一部分ＳｉＯ２などで覆ったＳｉ基板１上にＡｌＮ中間層２を形成し（図２ａ）、一旦成長炉から取り出して、ＳｉＯ2を剥離する。これにより、Ｓｉ基板の表面はＡｌＮ層で覆われている部分とＳｉ基板の露出部分ができる（図２ｂ）。この場合、ＡｌＮ層の部分とＳｉ基板の露出部分は面積的に大体同程度にする。次にそれを基板として、ＧａＮの成長を行う。ＧａＮはＡｌＮ中間層２上には単結晶で成長し、Ｓｉ基板１上にはＧａＮ多結晶が析出する。・・・
【００２０】
（ii）選択横方向技術の利用
　図４の成長プロセスの概略に示すように、(1)の選択多結晶析出技術と同様の手段を用いて（図４ａ，図４ｂ）、Ｓｉ基板１表面にＡｌＮ中間層２の部分とＳｉ基板の露出部分とを形成する。ここでは、ＡｌＮ中間層部分を、Ｓｉ基板の露出部分より面積的にかなり大きくする。その上にＧａＮ単結晶を成長すると、最初はＡｌＮ中間層部分にのみＧａＮ単結晶が成長する（図４ｃ）。ＡｌＮ中間層上に成長したＧａＮ単結晶は横方向に成長し、隣接するＡｌＮ中間層上から成長したＧａＮ層とつながり、最終的にＳｉ基板全体で一つのＧａＮ単結晶が作製される（図４ｄ）。Ｓｉ基板とＧａＮ単結晶とは横方向に成長した部分で電気的に接続される。図５に選択横方向技術により形成した発光素子の概略構造図を示し、この発光素子は、順に積層されたＡｕ?Ｓｂ電極、Ｓｉ基板、ＡｌＮ中間層、ｎ型ＧａＮ単結晶層、ｐ型ＧａＮ単結晶層及びＡｕ電極からなる。
【００２１】
（iii）ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ｘ≠１）中間層の利用
図６の成長プロセスの概略に示すように、まず、Ｓｉ基板１上にＡｌＮ中間層のかわりにＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ｘ≠１）中間層２を一様に形成する（図６ａ）。ＡｌｘＧａ１−ｘＮは、ドナー不純物の添加により低抵抗化が可能であるため、Ｓｉ基板１と電気的に接続される。実際には、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ中でＳｉはドナーとして働き、また、成長中にＳｉは基板からオートドープされることから、故意に不純物を添加しなくても、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ中間層２は低抵抗ｎ型になり、好都合である。混晶組成に関してはｘが（０．１）以上が好ましく、これによりＡｌｘＧａ１−ｘＮ中間層２は上記のＡｌＮ中間層と同程度の効果を奏する。この中間層２上にＧａＮ単結晶が作製される（図６ｂ）。」（段落【００１９】〜【００２１】）、
「【００２６】
　本発明により作製したＡｌＮ中間層上のＧａＮ結晶の表面を顕微鏡を介し写真撮影したもの及び反射電子線回折像を図１０（ａ）及び図１０（ｂ）にそれぞれ示す。・・・図から明らかなように、本発明のようにＡｌＮ中間層を用いて作製したＧａＮの表面は極めて平坦であり（図１０（ａ））、また、反射電子回折像から、得られたＧａＮが単結晶であることがわかり、また菊池線や菊池帯が観測されるなど結晶性が極めて良いことが分る（（図１０（ｂ））。一方、比較例のＳｉ基板上に直接成長させた場合は、島状にしか成長せず（図１１（ａ））、また、反射電子線回折像も観測されないことから（（図１１（ｂ））、結晶性はきわめて悪い。」（段落【００２６】）と記載されている。
　よって、引用例１には、
「一部分をＳｉＯ２で覆ったシリコン基板上に、少なくともアルミニウム及び窒素を含む化合物からなる中間層を形成した後、ＳｉＯ２を剥離して、中間層部分とシリコン基板の露出部分を形成し、その上に（Ｇａ１−ｘＡｌｘ）１−ｙＩｎｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１，但しｘ＝１かつｙ＝０の場合は除く）の結晶層を、最初は中間層部分にのみ成長させ、単結晶が横方向に成長して隣接する中間層上から成長した結晶層とつながり、最終的にシリコン基板全体で一つの単結晶を作製する窒化ガリウム系半導体素子の製造方法」の発明（以下、引用発明という。）が記載されている。
　
　同じく甲第２号証ないし甲第４号証には、異議申立人の主張するとおり、「横方向成長技術」が、基板に対して横方向に結晶を成長させることにより転位密度を低減させる技術であることが記載されている。
　同じく甲第５号証には、
「ここで言う第１の窒化ガリウム系化合物半導体の役割は、上層の第２の窒化ガリウム系化合物半導体が、基板上では成長しないか又は極めて成長しにくく、第１の窒化ガリウム系化合物半導体上では容易に成長することを利用し、基板上方では横方向成長させることを狙ったものです。」（４頁２０行〜２３行）、
「本発明においては、横方向成長により格子欠陥の縦方向の成長の影響の受けない窒化ガリウム系化合物半導体の結晶部分下方には、空隙があるかないかはともかく、基板のみ存在することが特徴です。」（５頁２行〜４行）と記載されている。
　同じく甲第６号証及び甲第７号証には、異議申立人の主張するとおり、サファイア基板上にＡｌＮ層やＧａＮ層を成長させることが記載されている。
　
Ａ．本件の請求項１に係る発明について
（４）対比
　本件の請求項１に係る発明（以下、第１発明という。）と引用発明とを対比すると、本件明細書の段落番号【００１６】の記載によれば、ＡｌＮは第１の窒化ガリウム系化合物半導体、任意組成比の一般式ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）は第２の窒化ガリウム系化合物半導体に含まれるから、両者は、
「基板上に第１の窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ、その後、その第１の窒化ガリウム系化合物半導体を、前記基板の露出部が散在するように、点状、ストライプ状又は格子状等の島状態に形成し、その後、前記島状態の前記第１の窒化ガリウム系化合物半導体を核として成長するが、前記基板の露出部を核としてはエピタキシャル成長せずに第２の窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ、前記基板の露出面上は横方向成長により形成する窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法」
である点で一致しており、
ａ．第１の窒化ガリウム系化合物半導体を、基板の露出部が散在するように、点状、ストライプ状又は格子状等の島状態にする方法として、第１発明では、「第１の窒化ガリウム系化合物半導体上に形成されたマスクを用いたエッチングにより」行っているのに対し、引用発明では、予め基板の一部分をＳｉＯ２で覆っておき、第１の窒化ガリウム系化合物半導体を形成した後、ＳｉＯ２を剥離している点、
ｂ．第２の窒化ガリウム系化合物半導体が、第１発明では、「基板の露出部とは化学的に接合していない」のに対し、引用発明では、基板との化学的接合に関して記載されていない点、
で相違している。
　
（５）当審の判断
　上記各相違点について検討する。
　相違点ａについて
　基板上に形成した第１の層を島状とし、その上に第２の層を横方向成長させる際に、第１の層をエッチングして島状とすることは周知であり（必要ならば特開平３−１３３１８２号公報、特開昭５７−１１５８４９号公報参照）、引用発明のリフトオフに代えてエッチングを用いることに格別の困難性があるとは認められない。
　
　相違点ｂについて
　甲第１号証には、段落【００２０】の（ii）選択横方向技術の利用、中に、
「最終的にＳｉ基板全体で一つのＧａＮ単結晶が作製される（図４ｄ）。Ｓｉ基板とＧａＮ単結晶とは横方向に成長した部分で電気的に接続される。」と記載されており、引用発明においては、Ｓｉ基板とＧａＮ単結晶とを電気的に接続することを目的としているのであるから、Ｓｉ基板とＧａＮ単結晶とは化学的に接合される必要があるものと認められる。
　してみれば、引用発明において、相違点ｂの「第２の窒化ガリウム系化合物半導体が基板の露出部とは化学的に接合していない」構成を採用すると、基板と第２の窒化ガリウム系化合物半導体との電気的な接続が得られないこととなり、引用発明本来の目的に反することになるので、当業者といえども、引用発明に相違点ｂの構成を採用することは容易に想到し得ないことである。
　また、他にこの判断を覆すべき証拠もない。
　
（６）結論
　よって、第１発明は、引用発明と同一の発明でなく、また、引用発明及び公知・周知技術に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものでもない。
　
Ｂ．本件の請求項２に係る発明について　
　本件の請求項２に係る発明は、第１発明を引用し、さらに、基板をサファイア、シリコン、又は、炭化珪素である、と限定したものであるから、第１発明と同様に、引用発明と同一の発明でなく、また、引用発明及び公知・周知技術に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものでもない。
　
Ｃ．本件の請求項３に係る発明について
　本件の請求項３に係る発明は、第１発明を引用し、さらに、基板をシリコン、第１の窒化ガリウム系化合物半導体をアルミニウムを含む窒化ガリウム系化合物半導体、第２の窒化ガリウム系化合物半導体をアルミニウムを含まない窒化ガリウム系化合物半導体、と限定したものであるから、第１発明と同様に、引用発明と同一の発明でなく、また、引用発明及び公知・周知技術に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものでもない。
　
４．むすび
　以上のとおりであるから、特許異議の申立ての理由及び証拠によっては、本件の請求項１ないし請求項３に係る発明の特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件の請求項１ないし請求項３に係る発明の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１３年６月５日（２００１．６．５）
【訂正の要旨】
１．訂正事項１
　特許請求の範囲の請求項１、
「基板上に第１の窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ、その後、その第１の窒化ガリウム系化合物半導体を、前記基板の露出部が散在するように、点状、ストライプ状又は格子状等の島状態にエッチングし、その後、前記島状態の前記第１の窒化ガリウム系化合物半導体を核として成長するが、前記基板の露出部を核としてはエピタキシャル成長しない第２の窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ、前記基板の露出面上は横方向成長により形成することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法。」
を、
「基板上に第１の窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ、その後、前記第１の窒化ガリウム系化合物半導体上に形成されたマスクを用いたエッチングにより、その第１の窒化ガリウム系化合物半導体を、前記基板の露出部が散在するように、点状、ストライプ状又は格子状等の島状態に形成し、その後、前記島状態の前記第１の窒化ガリウム系化合物半導体を核として成長するが、前記基板の露出部を核としてはエピタキシャル成長せず且つ前記基板の露出部とは化学的に接合していない第２の窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ、前記基板の露出面上は横方向成長により形成することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法。」
と訂正する。
２．訂正事項２
　発明の詳細な説明【０００５】の
「【課題を解決するための手段及び作用効果】
　上記の課題を解決するために、請求項１に記載の手段は、基板上に第１の窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ、その後、その第１の窒化ガリウム系化合物半導体を、基板の露出部が散在するように、点状、ストライプ状又は格子状等の島状態にエッチングし、その後、島状態の第１の窒化ガリウム系化合物半導体を核として成長するが、基板の露出部を核としてはエピタキシャル成長しない第２の窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ、基板の露出面上は横方向成長により形成することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法である。」
を、
「【課題を解決するための手段及び作用効果】
　上記の課題を解決するために、請求項１に記載の手段は、基板上に第１の窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ、その後、前記第１の窒化ガリウム系化合物半導体上に形成されたマスクを用いたエッチングにより、その第１の窒化ガリウム系化合物半導体を、前記基板の露出部が散在するように、点状、ストライプ状又は格子状等の島状態に形成し、その後、前記島状態の前記第１の窒化ガリウム系化合物半導体を核として成長するが、前記基板の露出部を核としてはエピタキシャル成長せず且つ前記基板の露出部とは化学的に接合していない第２の窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ、前記基板の露出面上は横方向成長により形成することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法である。」と訂正する。
３．訂正事項３
　発明の詳細な説明【００２１】の
「但し、層２は、」
を、
「但し、層３は、」
と訂正する。
（５４）【発明の名称】
窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】基板上に第１の窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ、その後、
前記第１の窒化ガリウム系化合物半導体上に形成されたマスクを用いたエッチングにより、
形成し、
せず且つ前記基板の露出部とは化学的に接合していない
　【請求項２】前記基板は、サファイア、シリコン、又は、炭化珪素であることを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法。
　【請求項３】前記基板はシリコンであり、前記島状態に形成される前記第１の窒化ガリウム系化合物半導体は、アルミニウムを含む窒化ガリウム系化合物半導体であり、前記第２の窒化ガリウム系化合物半導体はアルミニウムを含まない窒化ガリウム系化合物半導体であることを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　本発明は、一般式Ａｌｘ　Ｇａｙ　Ｉｎ１−ｘ−ｙ　Ｎ（０　≦ｘ　≦１，０　≦ｙ　≦１，０　≦ｘ＋ｙ　≦１）の窒化ガリウム系化合物半導体とその製造方法に関する。特に、基板上に横方向エピタキシャル成長（ＥＬＯ）を用いた方法に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　窒化ガリウム系化合物半導体は、発光スペクトルが紫外から赤色の広範囲に渡る直接遷移型の半導体であり、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）等の発光素子に応用されている。この窒化ガリウム系化合物半導体では、通常、サファイア上に形成している。
　【０００３】
　【発明が解決しようとする課題】
　しかしながら、上記従来技術では、サファイア基板上に窒化ガリウム系化合物半導体を形成すると、サファイアと窒化ガリウム系化合物半導体との熱膨張係数差により、半導体層にクラック、そりが発生し、ミスフットにより転位が発生し、このため素子特性が良くないという問題がある。
　【０００４】
　従って、本発明の目的は、上記課題に鑑み、クラック、転位のない窒化ガリウム系半導体層を形成することで、素子特性を向上させると共に、効率のよい製造方法を実現することである。
　【０００５】
　【課題を解決するための手段及び作用効果】
　上記の課題を解決するために、請求項１に記載の手段は、基板上に第１の窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ、その後、
第１の窒化ガリウム系化合物半導体上に形成されたマスクを用いたエッチングにより、
形成し、
せず且つ基板の露出部とは化学的に接合していない
　【０００６】
　尚、ここでいう横方向とは、基板の面方向を意味する。これにより、第２の窒化ガリウム系化合物半導体は、基板の露出部には成長せず、第１の窒化ガリウム系化合物半導体上に３次元的、即、面方向にも成長し、基板の上方向では一様に成長される。この結果、基板と窒化ガリウム系化合物半導体との間のミスフィットに基づく転位は縦方向に成長し、横方向へは成長しない。よって、基板の露出部上の第２の窒化ガリウム系化合物半導体の縦方向の貫通転位はなくなり、第１の窒化ガリウム系化合物半導体の上の部分だけ縦方向の貫通転位が残る。この結果、第２の窒化ガリウム系化合物半導体の縦方向の貫通転位の面密度が極めて減少する。従って、第２の窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性が向上する。また、基板の露出部とその上の第２の窒化ガリウム系化合物半導体とは化学的に接合していないので、第２の窒化ガリウム系化合物半導体のそりが防止されると共に応力歪みがその半導体に入ることが抑制される。
　【０００７】
　請求項２の発明は、基板を、サファイア、シリコン、又は、炭化珪素としたことであり、そられの基板上で得られる第２の窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性を向上させることができる。
　【０００８】
　請求項３の発明は、基板をシリコン、島状態に形成される第１の窒化ガリウム系化合物半導体をアルミニウムを含む窒化ガリウム系化合物半導体、第２の窒化ガリウム系化合物半導体をアルミニウムを含まない窒化ガリウム系化合物半導体としたことを特徴とする。アルミニウムを含む窒化ガリウム系化合物半導体はシリコン上にエピタキシャル成長するが、アルミニウムを含まない窒化ガリウム系化合物半導体はシリコン上にエピタキシャル成長しない。よって、シリコン基板上に島状態の第１の窒化ガリウム系化合物半導体を形成し、その後、その第１の窒化ガリウム系化合物半導体上にはエピタキシャル成長するが、シリコン基板の露出部にはエピタキシャル成長しない第２の窒化ガリウム系化合物半導体を形成することができる。これにより、シリコン基板の露出部上は、第１の窒化ガリウム系化合物半導体を核として、第２の窒化ガリウム系化合物半導体が横方向にエピタキシャル成長することになり、結晶性の高い窒化ガリウム系化合物半導体を得ることができる。
　【０００９】
　【発明の実施の形態】
　以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
（第１実施例）
　図１は、本発明の第１実施例に係わる窒化ガリウム系化合物半導体の断面構成を示した模式図である。シリコン基板１の上には、膜厚約１０００ÅのＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層（第１の窒化ガリウム系化合物半導体）２がストライプ状（図１（ｂ））又は格子状（図１（ｃ））に形成されている。又、シリコン基板１上の層２を除いた露出領域Ａ及び層２の上面領域Ｂには膜厚約１０μｍのＧａＮ層（第２の窒化ガリウム系化合物半導体）３が形成されている。
　【００１０】
　次に、このＧａＮ系化合物半導体の製造方法について説明する。
　この半導体は、スパッタリング法及び有機金属気相成長法（以下「ＭＯＶＰＥ」と略す）により製造された。ＭＯＶＰＥで用いられたガスは、アンモニア（ＮＨ３）、キャリアガス（Ｈ２，Ｎ２）、トリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ３）３）（以下「ＴＭＧ」と記す）、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３）（以下「ＴＭＡ」と記す）である。
　【００１１】
　まず、フッ酸系溶液（ＨＦ：Ｈ２Ｏ＝１：１）を用いて洗浄した（１１１）面、（１００）面、又は、（１１０）面を主面としたｎ−シリコン基板１をＭＯＶＰＥ装置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次に、常圧でＨ２流速２　ｌｉｔｅｒ／分で約１０分間反応室に流しながら温度１１５０℃で基板１をべーキングした。
　【００１２】
　この後、基板１の温度を１１５０℃に保持し、Ｎ２又はＨ２を１０ｌｉｔｅｒ／分、ＮＨ３を１０ｌｉｔｅｒ／分、ＴＭＧ　を１．０×１０−４モル／分、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３）（以下「ＴＭＡ」と記す）を１．０×１０−５モル／分、Ｈ２ガスにより０．８６ｐｐｍに希釈されたシランを２０×１０−８モル／分で供給し、膜厚約１０００Å、Ｓｉ濃度１．０×１０１８／ｃｍ３のＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層２を形成した。
　【００１３】
　次に、この層２の上に、一様に、ＳｉＯ２層をスパッタリングにより膜厚約２０００Åに形成し、レジストを塗布して、フォトリソグラフィによりＳｉＯ２層を所定形状にエッチングした。次に、この所定形状のＳｉＯ２層をマスクとして、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層２をドライエッチングした。このようにして、層２の上部領域Ｂの幅ｂが約５μｍ、基板１の露出領域Ａの間隔ａが約５μｍのストライプ状（図１（ｂ））又は格子状（図１（ｃ））に形成した。
　【００１４】
　次に、ＭＯＶＰＥ法により基板１の温度を１１００℃にしてＮ２又はＨ２を２０ｌｉｔｅｒ／分、ＮＨ３を１０ｌｉｔｅｒ／分、ＴＭＧを１．０×１０−４モル／分、Ｈ２ガスにより０．８６ｐｐｍに希釈されたシランを２０×１０−８モル／分で供給して、膜厚約１０μｍのＧａＮ層３をエピタキシャル成長させた。このとき、ＧａＮは、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層２の上に、このＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎを核として、エピタキシャル成長する。しかし、シリコン基板１の露出領域Ａの上には、ＧａＮはエピタキシャル成長しない。そして、シリコン基板１の露出領域Ａでは、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層２上に成長したＧａＮを核として、ＧａＮが横方向、即ち、シリコン基板１の面方向に沿ってエピタキシャル成長する。このＧａＮ層３は、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層２の上部領域Ｂにだけ縦方向に転位が生じ、シリコン基板１の露出領域Ａでは、横方向のエピタキシャル成長であるために、転位は生じない。シリコン基板１の露出領域Ａの面積をＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層２の上部領域Ｂの面積に比べて大きくすることで、広い面積に渡って結晶性の良好なＧａＮ層３を形成することができる。また、シリコン基板１とその上のＧａＮは化学的に結合していないために、ＧａＮ層３のそり、応力歪みを極めて大きく減少させることができる。
　【００１５】
　尚、上記実施例において、ストライプ状又は格子状に形成されたシリコン基板１の露出領域Ａの幅ａを約５μｍとしたが、露出領域Ａの幅ａが１０μｍを超えると横方向の成長に長時間必要となり、シリコン基板１の露出領域Ａの幅ａが１μｍ未満になると、良好なＧａＮ膜の形成が困難となるので、望ましくは１〜１０μｍの範囲が良い。また、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層２の上部領域Ｂの幅ｂを５μｍとしたが、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層２の上部領域Ｂの幅ｂが１０μｍを超えると転位発生の確率が増大し、上部領域Ｂの幅ｂが１μｍ未満になると横方向の成長のための核形成が良好でできず、したがって、結品性の良い横方向のエピタキシャル成長が困難となる。よって、望ましくは１〜１０μｍの範囲が良い。また、層３の結晶性の観点から、シリコン基板１の露出領域Ａの幅ａのＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層２の上部領域Ｂの幅ｂに対する割合ａ／ｂは１〜１０が望ましい。
　【００１６】
　尚、上記実施例では、シリコン基板を用いたが、他の導電性基板、サファイア基板、炭化珪素等を用いることができる。導電性基板を用いた場合には、基板の裏面と基板上に形成された素子層の最上層とに電極を形成して、基板面に垂直に電流を流すことができ、発光ダイオード、レーザ等における電流供給効率が向上する。
　本実施例では、層２の組成をＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎとしたが、任意組成比の一般式Ａｌｘ　Ｇａｙ　Ｉｎ１−ｘ−ｙ　Ｎ（０　≦ｘ　≦１，０　≦ｙ　≦１，０　≦ｘ＋ｙ　≦１）の窒化ガリウム系化合物半導体を用いることができる。シリコン基板１上にエピタキシャル成長させるには、Ａｌｘ　Ｇａ１−ｘ　Ｎ（０　＜ｘ　≦１）（ＡｌＮを含む）が望ましい。また、層３は、任意組成比の一般式Ａｌｘ　Ｇａｙ　Ｉｎ１−ｘ−ｙ　Ｎ（０　≦ｘ　≦１，０　≦ｙ　≦１，０　≦ｘ＋ｙ　≦１）の窒化ガリウム系化合物半導体を用いることができ、層２と同一組成比であっても、異なる組成比であっても良いが、基板に対してエピタキシャル成長しない組成比とする必要がある。
　又、本実施例では、層２の膜厚を約１０００Åとしたが、層２は厚いとクラックが多くなり、薄いと層２を核として層３が成長しない。よって、層２の厚さは、５００Å〜２０００Åが望ましい。
　【００１７】
（第２実施例）
　上述の第１実施例では、第１の窒化ガリウム系化合物半導体として、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層２を１層だけ設けられている。本実施例では、第１の窒化ガリウム系化合物半導体として、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層２１とその上のＧａＮ層２２の２層で形成したことを特徴とする。
　【００１８】
　図２は、本発明の第２実施例に係わる窒化ガリウム系化合物半導体の断面構成を示した模式図である。シリコン基板１の上には膜厚約１０００ÅのＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層２１が形成され、この層２１上に、膜厚約１０００ÅのＧａＮ層２２が形成されている。層２１と層２２とで第１の窒化ガリウム系化合物半導体が構成される。これらの層２１と層２２層は、第１実施例と同様にストライプ状又は格子状に形成されている。層２２及びシリコン基板１の露出領域Ａ上には、膜厚約１０μｍのＧａＮ層３が形成されている。
　【００１９】
　この第２実施例の窒化ガリウム系化合物半導体は、第１実施例において、層２１、層２２をシリコン基板１上に一様に形成した後、所定パターンのＳｉＯ２層をマスクにして、層２１、層２２をドライエッチングで図１（ｂ）又は（ｃ）に示すように、ストライプ状又は格子状にする。その後のＧａＮ層３の形成は第１実施例と同一である。
　【００２０】
　膜厚約１０μｍのＧａＮ層３の成長過程は以下の通りである。ＧａＮは、ＧａＮ層２２の上部領域ＢのＧａＮを核として、面に垂直方向に成長する。そして、シリコン基板１の露出領域Ａでは、層２２の露出領域Ｂ上に成長したＧａＮを核として、ＧａＮが横方向にエピタキシャル成長する。このようにして、本実施例では、ＧａＮがＧａＮを核として縦方向にも横方向にもエピタキシャル成長するので、第１実施例よりも、さらに、結品性の高いＧａＮが得られる。
　【００２１】
　尚、本実施例において、層２２と層３とをＧａＮとしたが、層２２と層３とを同一組成比の一般式Ａｌｘ　Ｇａｙ　Ｉｎ１−ｘ−ｙ　Ｎ（０　≦ｘ　≦１，０　≦ｙ　≦１，０　≦ｘ＋ｙ　≦１）の窒化ガリウム系化合物半導体としても良い。但し、
層３
　【００２２】
　上記の全実施例において、シリコン基板１又は、シリコン基板１から層２又は層２２までの部分Ｃを研磨又はエッチングにより除去することにより、無転位のＧａＮ基板を得ることができる。上記の全実施例において、層３にＧａＮを用いたが、任意組成比のＩｎＧａＮを用いても良い。また、層３の上に、他の材料の半導体層を形成しても良い。特に、窒化ガリウム系化合物半導体をさらに成長させることで、発光ダイオード、レーザ等の特性の良好な素子を得ることができる。
　また、上記の全実施例において、基板１と層２、又は層２２の間に、任意組成比のＡｌＧａＮのバッファ層やＡｌＧａＩｎＮのバッファ層を設けても良い。このバッファ層は層２、層２２の単結晶成長温度よりも低温で形成されるアモルファス状又は微結晶の混在したアモルファス等の結晶構造をしたものである。
　【００２３】
　素子層としてＳＱＷ又はＭＱＷ等の量子構造を有した発光ダイオード、レーザを形成することができる。
　上記の全実施例において、ＭＯＶＰＥ法は常圧雰囲気中で行われたが、減圧成長下で行っても良い。また、常圧、減圧の組み合わせで行なって良い。
　本発明で得られたＧａＮ系化合物半導体は、ＬＥＤやＬＤの発光素子に利用可能であると共に受光素子及び電子ディバイスにも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　本発明の具体的な第１実施例に係わる窒化ガリウム系化合物半導体の構造を示した模式的断面図。
　【図２】
　本発明の具体的な第２実施例に係わる窒化ガリウム系化合物半導体の構造を示した模式的断面図。
　【符号の説明】
１　　　　シリコン基板
２　　　　Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層（第１の窒化ガリウム系化合物半導体）
３　　　　ＧａＮ層（第２の窒化ガリウム系化合物半導体）
２１　　　Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層（第１の窒化ガリウム系化合物半導体）
２２　　　ＧａＮ層（第１の窒化ガリウム系化合物半導体）