(57)【要約】【課題】下地基板から独立した高品質な半導体結晶（単結晶）を得る。【解決手段】結晶分離工程で用いる光は、例えばＱスイッチドＮｄ：ＹＡＧレーザ装置からの出力光等が有用で、照射条件は、例えば、発光波長：３５５ｎｍ、照射強度：４００〜６００ｍＪ／ｃｍ２　、下地基板の温度：１１５０℃〜６００℃で行う。この様なレーザ光は、下地基板との界面近傍において、深さ方向に局所的に浅く数μｍ程度の薄さで半導体結晶を液化或いは気化させるエネルギーとして作用するため、　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体等から形成される所望の半導体結晶の成長温度近辺において、下地基板と半導体結晶とを良好に剥離させることができる。これにより、熱膨張係数差と降温効果に基づいて所望の半導体結晶に作用する応力の発生を効果的に抑止することができ、欠陥やクラックの無い厚膜で高品質な半導体結晶を得ることができる。【選択図】　図１
2004091278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体の結晶成長に用いる基板とその基板の上に結晶成長させた半導体結晶とを分離することにより、独立した半導体結晶を得るための半導体結晶の製造方法であって、
前記半導体結晶を前記基板の上に結晶成長させる結晶成長工程と、
前記基板と前記半導体結晶との界面近傍に光を照射することにより、前記基板と前記半導体結晶とを分離する結晶分離工程と
を有し、
前記結晶分離工程において、
前記結晶成長工程における前記半導体結晶の結晶成長温度と略同温又はその周辺温度に前記基板の温度を保持して、
前記半導体結晶か或いは前記基板の何れか一方の、相対的にバンドギャップの大きな層側から、
前記半導体結晶のバンドギャップと前記基板のバンドギャップとの間のバンドギャップに対応する波長の光を照射する
ことを特徴とする半導体結晶の製造方法。
【請求項２】
前記基板と前記半導体結晶との界面に、前記基板と前記半導体結晶との格子定数差を緩和するバッファ層を積層するバッファ層積層工程を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体結晶の製造方法。
【請求項３】
前記結晶成長工程において、前記半導体結晶として、不純物が添加されているか又は無添加の、主成分が「Ａｌｘ　Ｇａｙ　Ｉｎ１−ｘ−ｙ　Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）」である　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を結晶成長させる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体結晶の製造方法。
【請求項４】
前記結晶分離工程において、前記光を前記基板側から照射する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の半導体結晶の製造方法。
【請求項５】
前記結晶分離工程において、前記光を前記半導体結晶側から照射する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の半導体結晶の製造方法。
【請求項６】
前記基板の材料としてシリコン（Ｓｉ）又は砒化ガリウム（ＧａＡｓ）を用いた
ことを特徴とする請求項５に記載の半導体結晶の製造方法。
【請求項７】
前記結晶成長工程において、
横方向成長法（ＥＬＯ成長法）を利用して前記半導体結晶を結晶成長させることにより、前記半導体結晶と前記基板の界面近傍に、横方向に分散させて局所的或いは周期的に空洞を形成する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の半導体結晶の製造方法。
【請求項８】
前記結晶分離工程において、前記結晶成長工程を実行した結晶成長装置と同一装置内で前記光を照射する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の半導体結晶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体の結晶成長に用いる基板とその基板の上に結晶成長させた半導体結晶とを分離することにより、独立した半導体結晶を得るための半導体結晶の製造方法に関する。本発明に基づいて得られるこの様な独立した半導体結晶は、半導体素子の基板材料等に有用である。
【０００２】
【従来の技術】
結晶成長基板等に有用な　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体等の単結晶を得るための従来技術としては、例えば、サファイア等の下地基板の上に厚い　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を形成し、この半導体を結晶成長装置から取り出した後に、以下のＡ〜Ｃの何れか一つの工程を実施する方法が知られている。
【０００３】
（Ａ）下地基板と所望の半導体結晶との間の一部に予め形成若しくは配置しておいたエッチング除去可能な物質（例：酸化亜鉛）を利用する。即ち、この様な物質を基点として、エッチングにより剥離させる。
この様な従来技法としては、例えば、　ＩＩＩ族窒化物半導体の製造方法に係わる下記の特許文献１に記載されているもの等が一般にも広く知られている。
【０００４】
（Ｂ）下地基板を研磨処理により除去する。
（Ｃ）レーザ光を下地基板と所望の半導体結晶との間の界面付近に照射して剥離させる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２０２２６５
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の何れの従来技術においても、所望の半導体結晶を結晶成長装置から取り出した後に、分離処理又は除去処理を実施しているため、下地基板や半導体結晶の温度は、結晶成長完了直後に比べて大幅に降下してしまう。
この結果、上記のＡ〜Ｃの何れか一つの工程を開始する時には、例えば図４に例示する様に、既に所望の半導体結晶に反りやクラック或いは欠陥が発生しているか、或いは、上記のＡ〜Ｃの何れか一つの工程を実施している最中に、所望の半導体結晶に反りやクラック或いは欠陥が発生してしまう。
【０００７】
上記の反りやクラック或いは欠陥が発生してしまう原因は、下地基板と半導体結晶との間の比較的大きな熱膨張係数差であるが、上記のＡ〜Ｃの何れか一つの工程を実施可能で、かつ、これらの両者の熱膨張係数差を解消し得る下地基板としては、例えば、同種或いは類似の半導体結晶等を用いることも不可能では無いが、工業的に見合ったコスト範囲内では、その様な下地基板の材料となり得る物質は未だに見つかっていない。このため、上記の従来技術に基づいて、十分に高品質な半導体結晶を得ることは、今のところ工業的に困難である。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、熱膨張係数の異なる異種材料を下地基板（最初の結晶成長基板）として、その下地基板から独立した高品質な半導体結晶を得ることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段、並びに、作用及び発明の効果】
上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、本発明の第１の手段は、半導体の結晶成長に用いる基板とその基板の上に結晶成長させた半導体結晶とを分離することにより、独立した半導体結晶を得るための半導体結晶の製造工程において、半導体結晶を基板の上に結晶成長させる結晶成長工程と、基板と半導体結晶との界面近傍に光を照射することにより、基板と半導体結晶とを分離する結晶分離工程とを設け、この結晶分離工程において、結晶成長工程における半導体結晶の結晶成長温度と略同温又はその周辺温度に基板の温度を保持して、半導体結晶か或いは基板の何れか一方の、相対的にバンドギャップの大きな層側から、半導体結晶のバンドギャップと基板のバンドギャップとの間のバンドギャップに対応する波長の光を照射することである。
【００１０】
図１は、本発明の結晶分離工程の作用を表す、　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体（所望の半導体結晶）の状態遷移図である。上記の用途で照射される本図１における光としては、例えばＱスイッチドＮｄ：ＹＡＧレーザ装置からの出力光等が使用可能である。それらの１例としては、例えば、次のような条件のレーザ光が有用である。
（１）発光波長：３５５ｎｍ
（２）ビーム径：７ｍｍ
（３）照射強度：４００〜６００ｍＪ／ｃｍ２　
（４）照射方向：下地基板側から半導体結晶との界面に対して略垂直
（５）照射方法：スキャンニング
（６）下地基板の温度：１１５０℃〜６００℃（レーザ照射直前の温度）
【００１１】
この様なレーザ光は、下地基板と半導体結晶との界面近傍において、深さ方向に局所的に浅く数μｍ程度の薄さで半導体結晶を液化或いは気化させるエネルギーとして作用する。この様なレーザ光の半導体結晶に対する物理的な作用原理は、以下の通りである。
【００１２】
即ち、入射側の材料のバンドギャップは、入射される１つ１つの光子が持つエネルギーよりも大きいため、入射側の材料には、レーザ光の光子エネルギーが吸収されることは基本的にない。このため、レーザ光は、入射側（上記の場合、下地基板側）の材料を透過する。しかし、下地基板側と半導体結晶との界面に到達した光は、そこで、光子が持つエネルギーよりも小さなバンドギャップを持つ材料に入射されるので、その光の光子エネルギーはその材料によって即座に吸収される。
【００１３】
したがって、上記の本発明の第１の手段に従えば、　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体等から形成される所望の半導体結晶の成長温度近辺において、下地基板と半導体結晶とを剥離させることができるため、熱膨張係数差と降温効果に基づいて所望の半導体結晶に作用する応力の発生を効果的に抑止することができ、よってこの作用により、例えば図１に例示される様に、欠陥やクラックの無い厚膜で高品質な半導体結晶を得ることができる。
【００１４】
また、本発明の手段によれば、高温時に光が照射されるため、従来よりも低い照射強度のレーザ光でも、従来よりも大幅に高品質の半導体結晶を下地基板から分離させることが可能である。
尚、例えば、独立した窒化ガリウム（ＧａＮ）の単結晶を製造する場合、結晶成長温度から６００℃程度にまで降温しても、従来よりも明らかに高品質の単結晶を得られる場合がある。言い換えれば、本発明の結晶成長工程における上記の半導体結晶の結晶成長温度の周辺温度とは、この程度の温度までをも含むものである。
【００１５】
また、本発明の第２の手段は、上記の第１の手段において、基板と半導体結晶との界面に、基板と半導体結晶との格子定数差を緩和するバッファ層を積層するバッファ層積層工程を設けることである。
この手段によれば、基板と半導体結晶との格子定数差が効果的に緩和されるため、これにより、品質のよい半導体結晶を得ることができる。
【００１６】
また、本発明の第３の手段は、上記の第１又は第２の手段の結晶成長工程において、半導体結晶として、不純物が添加されているか又は無添加の、主成分が「Ａｌｘ　Ｇａｙ　Ｉｎ１−ｘ−ｙ　Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）」である　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を結晶成長させることである。
【００１７】
上記の半導体材料は、特段狭く限定されるものではない。しかしながら、例えば、半導体基板或いは半導体発光素子を　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体で構成したい場合に適用できる、良好に積層可能な半導体としては、少なくともＡｌｘ　Ｇａｙ　Ｉｎ１−ｘ−ｙ　Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）にて表される２元系、３元系若しくは４元系の半導体から成る　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体等を挙げることができる。また、これらの　ＩＩＩ族元素の一部は、ホウ素（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置き換えても良く、また、窒素（Ｎ）の一部をリン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で置き換えても良い。
【００１８】
更に、これらの半導体を用いてｎ型の　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を形成する場合には、ｎ型不純物として、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｃ等を添加することができる。また、ｐ型不純物としては、Ｚｎ，Ｍｇ，Ｂｅ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ等を添加することができる。また、これらの不純物は、ｐ型とｎ型の両方の型のものを混在させて添加しても良い。これらの半導体生成元素を用いることにより、所望の高品質の半導体結晶を得ることができる。
【００１９】
また、本発明の第４の手段は、上記の第１乃至第３の何れか１つの手段の結晶分離工程において、光を基板側から照射することである。
例えば、下地基板の材料をサファイアとし、半導体結晶の材料として窒化ガリウム（ＧａＮ）を選択した場合、下地基板の方がバンドギャップが大きくなるため、光を基板側から照射することにより、下地基板と半導体結晶との界面付近に位置する半導体結晶に効果的にレーザ光を吸収させることができる。
【００２０】
また、本発明の第５の手段は、上記の第１乃至第３の何れか１つの手段の結晶分離工程において、光を半導体結晶側から照射することである。
この方法は上記の手段とは逆に、下地基板の方がバンドギャップが小さい場合に有効となる。
【００２１】
その様な比較的バンドギャップの小さな下地基板の材料としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）や砒化ガリウム（ＧａＡｓ）等を挙げることができる。
即ち、本発明の第６の手段は、上記の第５の手段において、基板の材料としてシリコン（Ｓｉ）又は砒化ガリウム（ＧａＡｓ）を用いることである。
【００２２】
また、本発明の第７の手段は、上記の第１乃至第６の何れか１つの手段の結晶成長工程において、横方向成長法（ＥＬＯ成長法）を利用して半導体結晶を結晶成長させることにより、半導体結晶と基板の界面近傍に、横方向に分散させて局所的或いは周期的に空洞を形成することである。
【００２３】
この方法によれば、空洞の形成により、半導体結晶と基板の両者の接合面積が小さくなり、格子定数差等に伴って作用する応力は両者の接合部に集中する。この時、所望の半導体結晶側には、逆に応力が作用しにくくなり、かつ同時に、両者の接合面に対する光の照射効率は、接合面積の減少に伴って向上するため、これらの相乗作用により、効率よく下地基板と半導体結晶とを剥離させることができると同時に、高品質の半導体結晶を得ることができる。
【００２４】
また、本発明の第８の手段は、上記の第１乃至第７の何れか１つの手段の結晶分離工程において、結晶成長工程を実行した結晶成長装置と同一装置内で光を照射することである。
【００２５】
この様な手段によれば、光を照射する前に半導体結晶を一旦、結晶成長装置の外に取り出す必要が無くなるため、半導体結晶の温度を結晶成長完了直後の温度に容易に維持することができる。即ち、上記の手段によれば、本発明の結晶分離工程において基板の温度を、結晶成長工程における半導体結晶の結晶成長温度と略同温又はその周辺温度に保持することが可能或いは容易となる。
【００２６】
尚、これらの半導体層を結晶成長させる方法としては、ハライド気相成長法（ＨＶＰＥ）、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）等が有効である。
以上の本発明の手段により、前記の課題を効果的、或いは合理的に解決することができる。
【００２７】
【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。ただし、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。
〔実施例〕
（１）結晶成長工程
（ａ）バッファ層積層工程
サファイア基板上にＭＯＶＰＥ法により、ＡｌＮ低温堆積バッファ層を約０．０３μｍ、約４００℃で形成する。
（ｂ）次に、そのＡｌＮ低温堆積バッファ層の上にＭＯＶＰＥ法で、ＧａＮを約２μｍ、約１１５０℃で成長させる。
（ｃ）更にこの１層目のＧａＮ層の上に、ＨＶＰＥ法でＧａＮ（所望の半導体結晶）を約２５０μｍ、約１０００℃で成長させる。
【００２８】
（２）結晶分離工程
その後、上記の所望の半導体結晶の成長温度に保持したまま、レーザ光を成長室（反応管）内に導入して、下地基板（サファイア基板）と半導体結晶（ＧａＮ単結晶）とを分離する。
【００２９】
図２は、本結晶分離工程を実施するために開発された結晶成長装置２００の断面図である。本結晶成長装置２００には、レーザ光取り込み窓２１０が設けられており、この窓からサンプル（目的対象物）に対してレーザ光を照射できる様に設計されている点が大きな特徴と成っている。
【００３０】
照射光は、下地基板を効率よく透過し、かつ、所望の半導体結晶に効率よく吸収される様にその波長を好適或いは最適に調整することができる。例えば、所望の半導体結晶のバンドギャップ（代表値）をＥ１　とし、下地基板のバンドギャップ（代表値）をＥ２　とする時、次式（１）を満たす波長λを有するレーザ光を用意すれば良い。
【数１】
λ＝ｃｈ／Ｅ，
Ｅ＝（Ｅ１　＋Ｅ２　）／２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１）
【００３１】
ただし、ここで、ｃは光速、ｈはプランク定数である。また、上記の各バンドギャップ（代表値）は、レーザ光の照射処理実行時の温度条件下における値を用いるべきであることは言うまでもない。また、照射処理実行時の下地基板や半導体結晶の温度条件は、照射処理実行中にも経時的に変化し得ることを考慮した方がより望ましい。
【００３２】
実際に照射するレーザ光としては、例えばＱスイッチドＮｄ：ＹＡＧレーザ装置からの出力光等が使用可能である。より具体的には、例えば、次のような条件のレーザ光が有用である。
（１）発光波長：３５５ｎｍ
（２）ビーム径：７ｍｍ
（３）照射強度：４００〜６００ｍＪ／ｃｍ２　
（４）照射方向：下地基板側から半導体結晶との界面に対して略垂直に
（５）照射方法：スキャンニング
【００３３】
例えば、以上の様な製造工程を順次実施することにより、欠陥やクラックの殆ど無い厚膜で高品質な半導体結晶（ＧａＮ単結晶）を得ることができる。
【００３４】
〔変形例１〕
尚、上記の第１実施例では、サファイア基板を下地基板として用いたが、例えばシリコン（Ｓｉ）や砒化ガリウム（ＧａＡｓ）等の、　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体よりもバンドギャップの小さな材料を、下地基板として用いることも可能である。この様な場合には、　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の結晶成長工程完了後、下地基板を結晶成長温度近辺に保持したまま、所望の半導体結晶の側から（即ち、　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体側から）光を照射すれば良い。照射光は所望の半導体結晶を効率よく透過し、かつ、下地基板に効率よく吸収される様にその波長を好適或いは最適に調整することができるので、例えばこの様にして、照射光を下地基板側に吸収させることによっても、下地基板と半導体結晶とを良好に分離することが可能である。
【００３５】
〔変形例２〕
以下、本発明の結晶成長工程において、横方向成長法（ＥＬＯ成長法）を利用して半導体結晶を結晶成長させることにより、半導体結晶と基板の界面における両者の接合面積を小さくすることを特徴とする半導体結晶の製造方法について説明する。
【００３６】
横方向成長法（ＥＬＯ成長法）を利用して半導体結晶を結晶成長させる技法としては、例えば、公開特許公報「特開平１１−１４５５１６」、「特開２００１−３１３２５９」、「特開２００１−１６０６２７」、「特開２０００−０９１２５２」、或いは、公開特許公報「特開２０００−０９１２５３」等に記載されているものなどが一般にも広く知られている。
【００３７】
これらの諸技法では、横方向成長により、良質の半導体結晶を成長させることができると同時に、下地基板と半導体結晶との界面付近に、横方向に分散して局所的或いは周期的に空洞が生じ、その結果、半導体結晶と基板との界面における両者の接合面積が小さくなる場合がある等の特徴がある。
【００３８】
したがって、これらの諸技法に従って、横方向成長法（ＥＬＯ成長法）を利用して半導体結晶を結晶成長させれば、半導体結晶と基板の界面における両者の接合面積を小さくできるため、接合部に応力が集中して、所望の半導体結晶に応力が作用し難くなる。また、それと同時に、両者の接合面積が小さくなることにより、両者の接合面に対する光の照射効率が向上するため、これらの作用の相乗効果により、効率よく下地基板と半導体結晶とを剥離させることができ、同時に、高品質の半導体結晶を得ることができる。
【００３９】
図３は、本実施例に係わる半導体結晶の模式的な断面図であり、上記の様に、第１実施例の手法と組み合わせて利用することができる横方向成長法の実施手順（即ち、所望の半導体結晶の製造工程）を例示している。
以下、各製造工程を実施順序に従って説明する。
【００４０】
１．シード積層工程
本実施例では、シード層第１層（ＡｌＮバッファ層３０２）とシード層第２層（ＧａＮ層３０３）より成るシード層（　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体）を、有機金属化合物気相成長法（以下「ＭＯＶＰＥ」と示す）による気相成長により成膜した。そこで用いられたガスは、アンモニア（ＮＨ３　）とキャリアガス（Ｈ２　又はＮ２　）とトリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ３）３，以下「ＴＭＧ」と記す）とトリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３，以下「ＴＭＡ」と記す）である。
【００４１】
まず最初に、１インチ四方で厚さ約２５０μｍのサファイア基板３０１（下地基板）を有機洗浄及び熱処理（ベーキング）によりクリーニングした。そして、この単結晶の下地基板３０１のａ面を結晶成長面として、Ｈ２　を１０リットル／分、ＮＨ３　を５リットル／分、ＴＭＡを２０μｍｏｌ／分で供給し、ＡｌＮバッファ層３０２（シード層第１層）を約２００ｎｍの厚さにまで結晶成長させた。尚、この時の結晶成長温度は、約４００℃とした。
【００４２】
更に、サファイア基板３０１の温度を１０００℃に昇温し、Ｈ２　を２０リットル／分、ＮＨ３　を１０リットル／分、ＴＭＧを３００μｍｏｌ／分で導入し、膜厚約１．５μｍのＧａＮ層３０３（シード層第２層）を成膜した（図３（ａ））。
【００４３】
２．侵食残骸部形成工程
次に、ハードベークレジストマスクを使用して、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いた選択ドライエッチングにより、配置周期Ｌ≒２０μｍのストライプ状の侵食残骸部を形成した（図３（ｂ））。
【００４４】
即ち、ストライプ幅（シード幅Ｓ）≒５μｍ、ウイング幅Ｗ≒１５μｍで、基板が約０．１μｍエッチングされるまでストライプ状にエッチングすることにより、断面形状が略矩形の侵食残骸部を形成した。また、上記のレジストマスクは、ストライプ状に残留した侵食残骸部の側壁が、ＧａＮ層３０３（シード層第２層）の｛１１−２０｝面と成る様に形成した。
本エッチングにより、ＧａＮ層３０３（シード層第２層）とＡｌＮバッファ層３０２（シード層第１層）とから成るシード層を平頂部に有するストライプ状の侵食残骸部が略周期的に形成され、ウイングの谷部にサファイア基板３０１の一部が露出した。
【００４５】
３．結晶成長工程
次に、ストライプ状に残留した侵食残骸部の露出面を最初の結晶成長面としてＧａＮ単結晶から成る目的の半導体結晶ＡをＨＶＰＥ法により形成した。
【００４６】
最終的に目的の半導体結晶Ａは２５０μｍ程度まで結晶成長させる。このとき成長初期はＧａＮが横方向と縦方向に成長し、一旦各部が連結されて一連の略平面状に平坦化された後は、ＧａＮ結晶は縦方向に成長する。
このＨＶＰＥ法においては、Ｖ族原料にはアンモニア（ＮＨ３）を、　ＩＩＩ族原料にはＧａとＨＣｌとを反応させて得られたＧａＣｌを用いた。
【００４７】
こうして主に、横方向エピタキシャル成長によりシード層の側方が埋められ、その後は、縦方向成長により、目的の膜厚の半導体結晶Ａ（ＧａＮ単結晶）が得られた（図３（ｃ））。尚、図中の符号Ｒは「空洞」を示している。
この様にして得られるＧａＮ単結晶を、本発明の手段に基づいて、降温することなく下地基板３０１と分離することにより、高い品質の半導体結晶を得ることができる。
【００４８】
〔変形例３〕
また、上記の第１実施例では、ビーム径約７ｍｍのレーザ装置を用いて、スキャンニングにより、下地基板と半導体結晶との界面全面にレーザ光を照射する方法を例示したが、照射光の照射形態は面照射でも良い。
言い換えれば、本発明の実施のために使用するレーザ光の照射形態については、４００〜６００ｍＪ／ｃｍ２　程度の照射強度が確保できる照射形態であれば、特段その照射方法は問わない。
【００４９】
〔変形例４〕
尚、分離する部位は、下地基板とその直ぐ上に積層された半導体結晶との界面付近に必ずしも限定されるものではない。例えば、両者よりも更にバンドギャップの小さな材料を任意の位置に積層或いは配置しておくことにより、その材料に光を吸収させて、その場所で分離することも可能である。この様なバンドギャップの小さな材料としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、或いは酸化亜鉛（ＺｎＯ）等が可用である。
【００５０】
〔その他の変形例〕
本発明は、上記実施例や変形例に限定されるものではなく、その他にも様々な実施形態（技法の変形や組み合わせ）が考えられる。例えば、　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体としては、勿論Ｇａｘ　Ｉｎ１−ｘ　Ｎ（例：Ｇａ０．０８Ｉｎ０．９２Ｎ）等から成る層、その他、任意の混晶比の３元乃至４元系のＡｌＧａＩｎＮとしても良い。より具体的には、「Ａｌｘ　Ｇａｙ　Ｉｎ１−ｘ−ｙ　Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）」成る一般式で表される３元（ＧａＩｎＮ，ＡｌＩｎＮ，ＡｌＧａＮ）或いは４元（ＡｌＧａＩｎＮ）の　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体等を用いることもできる。また、そられの化合物の窒素（Ｎ）の一部をＰ、Ａｓ等のＶ族元素で置換しても良い。
【００５１】
また、例えば、サファイア基板上に　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体積層する際、結晶性良く形成させるため、例えば第１実施例に例示した様に、サファイア基板との格子不整合を是正するバッファ層を形成することが好ましいが、その他の基板を使用する場合でもバッファ層を設けることが望ましい。バッファ層としては、低温で形成させた　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体Ａｌｘ　Ｇａｙ　Ｉｎ１−ｘ−ｙ　Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）、より好ましくはＡｌｘ　Ｇａ１−ｘ　Ｎ（０≦ｘ≦１）が用いられる。
【００５２】
このバッファ層は単層でも良く、組成等の異なる多重層としても良い。バッファ層の形成方法は、３００〜５００℃の低温で形成するものでも良く、或いは、１０００〜１１００℃の範囲でＭＯＣＶＤ法で形成しても良い。
【００５３】
また、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、高純度金属アルミニウムと窒素ガスを原材料として、リアクティブスパッタリング法によりＡｌＮから成るバッファ層を形成することもできる。同様に一般式Ａｌｘ　Ｇａｙ　Ｉｎ１−ｘ−ｙ　Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１、組成比は任意）のバッファ層を形成することができる。更には蒸着法、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法、ＥＣＲ法を用いることができる。物理蒸着法によるバッファ層は、２００〜６００℃で行うのが望ましい。
【００５４】
更に、望ましくは３００〜６００℃であり、さらに望ましくは３５０〜４５０℃である。これらのスパッタリング法等の物理蒸着法を用いた場合には、バッファ層の厚さは、１００〜３０００Åが望ましい。さらに望ましくは、１００〜４００Åが望ましく、最も望ましくは、１００〜３００Åである。多重層としては、例えばＡｌｘ　Ｇａ１−ｘ　Ｎ（０≦ｘ≦１）から成る層とＧａＮ層とを交互に形成するなどの方法がある。
【００５５】
勿論、これらを組み合わせても良く、多重層は３種以上の　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体Ａｌｘ　Ｇａｙ　Ｉｎ１−ｘ−ｙ　Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）を積層しても良い。一般的にはバッファ層は非晶質であり、その上の　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層は単結晶である。バッファ層とこの単結晶の　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を１周期として複数周期形成しても良く、繰り返しは任意周期で良い。
また、低温バッファ層の上に高温バッファ層を形成して、その上に本体の　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を形成しても良い。
【００５６】
バッファ層及び上層の　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層は、　ＩＩＩ族元素の組成の一部は、ホウ素（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）　で置き換えても、また、窒素（Ｎ）の組成一部をリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で置き換えても本発明を実質的に適用できる。また、これら元素を組成に表示できない程度のドープをしたものでも良い。
【００５７】
例えば　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体であるＡｌｘ　Ｇａ１−ｘ　Ｎ（０≦ｘ≦１）に、アルミニウム（Ａｌ）　、ガリウム（Ｇａ）　よりも原子半径の大きなインジウム（Ｉｎ）　、又は窒素（Ｎ）よりも原子半径の大きなヒ素（Ａｓ）をドープすることで、窒素原子の抜けによる結晶の拡張歪みを圧縮歪みで補償し結晶性を良くしても良い。この場合はアクセプタ不純物が　ＩＩＩ族原子の位置に容易に入るため、ｐ型結晶をアズグローンで得ることもできる。
【００５８】
バッファ層と　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層とが２周期以上で形成されている場合、各　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層に主たる構成元素よりも原子半径の大きな元素をドープすると更に良い。なお、発光素子として構成する場合は、本来、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の２元系、若しくは３元系を用いることが望ましい。
【００５９】
ｎ型の　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を形成する場合には、ｎ型不純物として、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｃ等ＩＶ族元素又はＶＩ族元素を添加することができる。また、ｐ型層を得るためには、例えばマグネシウムなどのアクセプタ不純物をドープしても良い。その他にもｐ型不純物としては、例えばＺｎ，Ｂｅ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ等のＩＩ族元素又はＩＶ族元素を添加することができる。これらは、複数種類を同時にドープしても良いし、例えば、ｎ型不純物とｐ型不純物とを同一層にドープしても良い。
【００６０】
各層の構成は、横方向エピタキシャル成長を用いて　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の転位を減じることも任意である。この際、マスクを用いるもの、段差を形成して、凹部の上に横方向成長層を形成するマスクを用いない方法が採用できる。段差を用いる方法は、基板にスポットやストライプ状の凹部を形成し、この上に　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を成長させて、凹部の上に横方向成長させる方法を採用することができる。
【００６１】
また、横方向成長層とその下の層や基板との間に空隙があっても良い。空隙がある場合には、応力歪みが入ることが防止されるので、より結晶性を向上させることができる。横方向成長させる条件は、温度を高くする方法、　ＩＩＩ族元素ガスの供給量を増加させること、マグネシウム（Ｍｇ）を添加する方法がある。
【００６２】
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を形成する方法としては、ハライド気相成長法（Ｈａｌｉｄｅ　ＶＰＥ）が好ましいが、その他にも例えば、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）等を用いても良く、各層を各々異なる成長方法で形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の結晶分離工程の作用を表す、　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体（所望の半導体結晶）の状態遷移図。
【図２】本発明を実施するために開発された結晶成長装置の断面図。
【図３】本発明の実施例（変形例２）に係わる半導体結晶の製造工程を例示する、半導体結晶の模式的な断面図。
【図４】従来技術による分離前の　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体（所望の半導体結晶）の断面図。
【符号の説明】
１０１　…　下地基板
１２０　…　　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体（所望の半導体結晶）
２００　…　結晶成長装置
２１０　…　レーザ光取り込み窓
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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