(57)【要約】【課題】サファイア基板の裏面形状に関する新しい成形技術により、半導体発光素子の外部量子効率や集光性や指向性等を向上させる。【解決手段】Ｓｉの種基板２００上に、クラスタイオンビーム蒸着成長法で成長温度約３５０℃でサファイア１０１をエピタキシャル成長させた場合、γ相のＡｌ２　Ｏ３　層が形成されるが、これを１０００℃以上の高温にさらすと、このγ相のＡｌ２　Ｏ３　層はその後α相のＡｌ２　Ｏ３　層に相転移する。このα相のサファイア１０１の上に、公知或いは任意の半導体発光素子を形成することができる。その後Ｓｉの種基板２００をエッチング処理により選択的に除去すれば、サファイアの光取り出し面が所望の形状に形成された半導体発光素子が得られる。この結果、半導体発光素子から出力される光の集光性や指向性を向上させることができると共に、半導体発光素子の外部量子効率を向上させることができる。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体の結晶成長基板として可用なサファイア基板の製造方法であって、
サファイア（Ａｌ２　Ｏ３　）よりもエッチングされ易い種基板のサファイア成長面に凹凸を設けて所望の形状に成形する種基板成形工程と、
前記種基板の前記サファイア成長面にサファイアを結晶成長させるサファイア基板成長工程と、
前記サファイア基板成長工程により形成されたサファイア基板から前記種基板を選択的に除去する種基板除去工程と
を有する
ことを特徴とする結晶成長基板の製造方法。
【請求項２】
前記種基板の材料として、シリコン（Ｓｉ）又は砒化ガリウム（ＧａＡｓ）を用いる
ことを特徴とする請求項１に記載の結晶成長基板の製造方法。
【請求項３】
前記種基板除去工程において、化学的なエッチング処理を実施する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の結晶成長基板の製造方法。
【請求項４】
前記サファイア基板成長工程により形成された前記サファイア基板を
約１０００℃以上で高温処理することにより、前記サファイア基板をγ相からα相に相転移させる相転移工程を有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の結晶成長基板の製造方法。
【請求項５】
前記種基板成形工程において、前記種基板の前記サファイア成長面に設ける前記凹凸の形状を略球形の一部分の形状を有する窪みを用いて形成する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の結晶成長基板の製造方法。
【請求項６】
前記種基板成形工程において、前記種基板の前記サファイア成長面に窪みを周期的に２次元配置して形成する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の結晶成長基板の製造方法。
【請求項７】
サファイア基板上に半導体を結晶成長により積層することにより形成される、面発光する半導体発光素子の製造方法であって、
請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の結晶成長基板の製造方法における、前記サファイア基板成長工程と前記種基板除去工程との間に、所望の半導体層を前記サファイア基板上に結晶成長させる半導体結晶成長工程を設けた
ことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記半導体結晶成長工程と前記種基板除去工程との間に、電極形成工程を設けた
ことを特徴とする請求項７に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
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より、前記半導体層を形成する
ことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】
サファイア基板上に半導体を結晶成長により積層することにより形成される、面発光する半導体発光素子であって、
請求項７乃至請求項９の何れか１項に記載の半導体発光素子の製造方法によって製造されることにより、
前記サファイア基板の裏面（光り取り出し面）が、前記種基板のサファイア成長面に設けられた前記凹凸の形状を鋳型とした逆形状に形成されている
ことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１１】
半導体の結晶成長基板として可用なサファイア基板であって、
請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の結晶成長基板の製造方法によって製造されることにより、
前記サファイア基板の裏面が、前記種基板のサファイア成長面に設けられた前記凹凸の形状を鋳型とした逆形状に形成されている
ことを特徴とするサファイア基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、結晶成長基板及び半導体発光素子の製造方法に関する。
本発明は、サファイア基板上に半導体を結晶成長により積層することにより形成される、面発光する半導体発光素子の製造に特に有用である。
【０００２】
【従来の技術】
サファイア基板上に形成された従来の半導体発光素子の結晶成長基板においては、基板上面、基板下面は、共に鏡面レベルの平坦度を有しており、かつ、外力や温度変化に対する耐久性を与えて製造工程を安定させるために、ある程度の厚さが必要とされる。現状では、厚さ１００μｍ以上のサファイア基板を用いて、結晶成長工程やそれ以降の工程が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体発光素子の結晶成長基板として、厚さ１００μｍ以上のサファイア基板を用いた場合、以下の様な問題が発生する。
（問題点１）サファイア基板を分離する分離工程の実施条件としては、サファイア基板の厚さは、１００μｍよりも十分に薄くなければならない。このため、サファイア基板を分離する分離工程の実施前に、サファイア基板を薄くする工程（研磨工程）を実施する必要があり、この研磨工程の介入に伴って、品質、歩留り、生産効率等が落ちることがある。
【０００４】
例えば、この研磨工程において、研磨状態が荒くなると、この研磨面における光損失が生じ、半導体発光素子の外部量子効率が低下する。また逆に、この研磨工程において、研磨状態を十分にきめ細かくするためには、生産コストが掛かる。
【０００５】
（問題点２）また、サファイア基板は非常に固く、研削等の加工処理が容易でないため、結晶成長面の裏側に位置する研磨面（裏面）への光取り出し効率（即ち、半導体発光素子の外部量子効率）や集光性や指向性等を向上させるための、裏面の形状加工は極めて難しい。
【０００６】
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、半導体の結晶成長基板（サファイア基板）の裏面形状に関する新しい成形技術により、半導体発光素子の外部量子効率や集光性や指向性等を向上させることである。
【０００７】
【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、半導体の結晶成長基板として可用なサファイア基板の製造工程において、サファイア（Ａｌ２　Ｏ３　）よりもエッチングされ易い種基板のサファイア成長面に凹凸を設けて所望の形状に成形する種基板成形工程と、種基板のサファイア成長面にサファイアを結晶成長させるサファイア基板成長工程と、サファイア基板成長工程により形成されたサファイア基板から種基板を選択的に除去する種基板除去工程とを設けることである。
【０００８】
サファイア（Ａｌ２　Ｏ３　）よりもエッチングされ易い上記の種基板は、表面加工が容易なので、任意の表面形状を実現できる。そこで、この様な種基板を鋳型とすれば、後からそこに結晶成長されたサファイア薄膜層も、この種基板とは凹凸が逆になるものの、同様に任意形状にできる。
【０００９】
したがって、例えば、サファイア基板の裏面にマイクロレンズ状の凸部を多数配列する等の成形処理が容易にできる。即ち、上記の方法に従えば、サファイア基板の裏面形状を好適或いは所望の形状に加工できるので、このサファイア基板を用いれば、半導体発光素子の外部量子効率や集光性や指向性等を向上させることができる。
【００１０】
また、本発明の第２の手段は、上記の第１の手段において、種基板の材料として、シリコン（Ｓｉ）又は砒化ガリウム（ＧａＡｓ）を用いることである。
これらの材料は、微細加工が比較的容易で、かつ、サファイア（Ａｌ２　Ｏ３　）よりもエッチングされ易い。したがって、容易に上記の製造工程を実施することができる。
【００１１】
また、本発明の第３の手段は、上記の第１又は第２の手段の種基板除去工程において、化学的なエッチング処理を実施することである。
この種基板除去工程のシリコン基板等の除去方法は任意で良く、例えば、結晶成長面における熱膨張係数の差異に基づく応力を利用して、上記の種基板２００を剥離させることにより除去しても良いが、窒化物半導体や電極などが殆ど侵食されない化学的なエッチング方法（選択エッチング）を採用することにより、より高精度の選択エッチングを実施できる。
【００１２】
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つの手段において、サファイア基板成長工程により形成されたサファイア基板を約１０００℃以上で高温処理することにより、サファイア基板をγ相からα相に相転移させる相転移工程を設けることである。
【００１３】
この様な手段により、種基板上に成長させるサファイア基板は、成長時にはγ相でも良くなる。このため、サファイア基板を結晶成長させる際に、幅広い結晶成長法の中から、都合の良い任意の結晶成長法を選択することが可能となる。
【００１４】
また、本発明の第５の手段は、上記の第１乃至第４の何れか１つの手段の種基板成形工程において、種基板のサファイア成長面に設ける凹凸の形状を、略球形の一部分の形状を有する窪みを用いて形成することである。
この様な手段により、サファイア基板の裏面（光り取りだし面）にマイクロレンズ状の凸部を設けることが可能となる。
【００１５】
また、本発明の第６の手段は、上記の第１乃至第５の何れか１つの手段の種基板成形工程において、種基板のサファイア成長面に窪みを周期的に２次元配置して形成することである。
【００１６】
この様な手段により、サファイア基板の裏面（光り取りだし面）にマイクロレンズ状の凸部を効率よく配置することができる。この配置方法は、正方形や正三角形等を基調とする配列方法に限らず、任意の配置方法を採用して良い。
【００１７】
また、本発明の第７の手段は、サファイア基板上に半導体を結晶成長により積層することにより形成される、面発光する半導体発光素子の製造工程において、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の結晶成長基板の製造方法における、サファイア基板成長工程と種基板除去工程との間に、所望の半導体層をサファイア基板上に結晶成長させる半導体結晶成長工程を設けることである。
【００１８】
この様な手段によれば、所望の半導体層をサファイア基板上に結晶成長させた状態で種基板除去工程が実施できるため、種基板除去工程の実施時にサファイア基板が割れにくくなる。したがって、サファイア基板をより薄く形成できるため、面発光する半導体発光素子の外部量子効率が向上する。
【００１９】
また、本発明の第８の手段は、上記の第７の手段において、半導体結晶成長工程と種基板除去工程との間に、電極形成工程を設けることである。
即ち、面発光する半導体発光素子の正電極や負電極は、種基板除去工程の前に形成しても、後から形成しても良い。
【００２０】
また、本発明の第９の手段は、上記の第７又は第８の手段において、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より、上記の半導体層を形成することである。
【００２１】
また、本発明の第１０の手段は、サファイア基板上に半導体を結晶成長により積層することにより形成される、面発光する半導体発光素子において、上記の第７乃至第９の何れか１つの手段を用いて、サファイア基板の裏面（光り取り出し面）を、種基板のサファイア成長面に設けられた凹凸の形状を鋳型とした逆形状に形成することである。
【００２２】
また、本発明の第１１の手段は、半導体の結晶成長基板として可用なサファイア基板において、上記の第１乃至第６の何れか１つの手段により、サファイア基板の裏面を、種基板のサファイア成長面に設けられた凹凸の形状を鋳型とした逆形状に形成することである。
【００２３】
尚、上記の半導体発光素子の半導体材料は、特段狭く限定されるものではないが、例えば、半導体発光素子をＩＩＩ　族窒化物半導体で構成した場合には、形成する各半導体層は、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で形成することができる。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。
【００２４】
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。
【００２５】
また、これらの半導体層を結晶成長させる方法としては、分子線気相成長法（ＭＢＥ）、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、ハライド気相成長法（ＨＤＶＰＥ）、液相成長法等が有効である。
【００２６】
また、光反射性の金属膜は、光の反射効率を高めるためにＡｌ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｗ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｎｉ又はこれらを１種類以上含んだ合金を用いることができる。
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〕
本実施例では、エッチングが容易な基板上に形成（結晶成長）されたサファイア１０１の上に窒化物系の化合物半導体を形成する手順を示す。図１は、結晶成長基板の下面（主面１）が所望の形状に加工された半導体発光素子１００の斜視図及び平面図である。この半導体発光素子１００はフリップチップ型の面発光のＬＥＤの主要部分を構成するものである。サファイア１０１の光り取り出し面（主面１）には、略半球上の凸部１０１ａが周期的に２次元配置されている。その反対側の面は、半導体結晶（半導体層Ａ）の結晶成長面となっており、その結晶成長面の上に複層の半導体層Ａが成長している。
【００２８】
以下、この下面（主面１）の形状加工の加工方法を中心に説明する。
エッチングが容易な基板としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板や、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板等を使用することができる。例えばシリコン（Ｓｉ）基板を用いる場合には、（１００）面や（１１０）面を結晶成長面として使用すれば良い。
【００２９】
シリコン基板２００の結晶成長面（（１００）面、又は（１１０）面）には、サファイア１０１を成長させる前に、上記の所望の形状を実現するための準備工程として、以下のエッチング処理を実施しておく。
【００３０】
即ち、例えば、図１に例示する様に、所望の素子サイズ（例：１００μｍ四方）を基調として、適当な曲率半径を有する窪み（凹部２００ａ）を周期的に形成しておく。最終的にこのシリコン基板２００は鋳型の作用を奏するので、この様な準備工程により、サファイア中間層の光取り出し面（図１の主面１）には、所望の素子サイズ単位に多数の凸レンズ（マイクロレンズ１０１ａ）をアレイ配置して形成することができる。
【００３１】
この加工されたシリコン基板（種基板２００）を用いて、シリコン基板２００上にサファイア（Ａｌ２　Ｏ３　）１０１をエピタキシャル成長させる。この成長方法は任意で良い。
図２に、サファイア（Ａｌ２　Ｏ３　）１０１をエピタキシャル成長させる手順（製造工程）を例示する。
例えば、クラスタイオンビーム蒸着成長法で成長温度約３５０℃でサファイア（Ａｌ２　Ｏ３　）１０１をエピタキシャル成長させた場合、γ相のＡｌ２　Ｏ３　層が形成されるが、これを１０００℃以上の高温にさらすことにより、このγ相のＡｌ２　Ｏ３　層は、その後α相のＡｌ２　Ｏ３　層に相転移する。
【００３２】
以上の工程で得られたα相のＡｌ２　Ｏ３　基板（サファイア１０１）の上に、公知或いは任意のエピタキシャル成長法により、公知或いは任意の形態の半導体発光素子（即ち、例えばフリップチップ型の面発光の半導体発光素子等）を形成することができる。
【００３３】
サファイヤ基板（即ち、α相のＡｌ２　Ｏ３　基板）の上に半導体発光素子を形成する公知の形態としては、例えば、公開特許公報「特開２０００−０３６６１９：ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子」や、「特開２０００−１８３４００：ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子」や、「特開平１１−２２０１６８：窒化ガリウム系化合物半導体素子及びその製造方法」や、「特開平１１−２２０１７１：窒化ガリウム系化合物半導体素子」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。
【００３４】
より具体的には、上記の半導体層Ａは例えば、サファイア基板の上に、ＡｌＮバッファ層、ｎ型のＧａＮ層、発光層、ｐ型のＡｌＧａＮ層、ｐ型のＧａＮ層等を順次結晶成長により積層することで得ることができる。発光層は、ＭＱＷ構造のものでもＳＱＷ構造のものでも良い。上記の複層の半導体層Ａは、任意の結晶成長法を用いて、公知或いは任意の構造に積層することができる。また、電極の形成形態に付いても同様に、公知或いは任意の構造に形成することができる。
【００３５】
即ち、上記の工程で得られたα相のＡｌ２　Ｏ３　基板（サファイア中間層）１０１の上には、例えばこれらの公知の、或いは任意の構造を有する半導体発光素子を形成することができる。ただし、フリップチップ型の面発光の半導体発光素子を形成する。
また、上記の工程で得られたα相のＡｌ２　Ｏ３　基板（サファイア中間層）１０１の上に形成するこれらの半導体発光素子は、ＬＥＤでも半導体レーザでも良い。
【００３６】
プロセスまでの全工程が終了した後、結晶成長の最初の種となったシリコン基板だけを除去する種基板除去工程を実施する。図３にこの種基板除去工程の概要を例示する。この種基板除去工程のシリコン基板の除去方法は任意で良いが、窒化物半導体や電極などが殆ど侵食されないエッチング方法（Ｓｉ選択エッチング）を採用する。或いは、また、結晶成長面における熱膨張係数の差異に基づく応力を利用して、上記の種基板２００を剥離させることにより除去しても良い。
以上の工程により、サファイア基板１０１の裏面（光取り出し面）が所望の形状に形成された半導体発光素子を得ることができる。
【００３７】
例えば、この様な手順により、光取り出し面（図１の主面１）から放出される光（面発光する光）の集光性や指向性を向上させることができると共に、半導体発光素子の外部量子効率を向上させることができる。
【００３８】
〔変形例〕
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく他に様々な変形が考えられる。例えば、　ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体として、ＧａＮ系の半導体層を用いたが、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。
【００３９】
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、サファイア基板との格子不整合を是正すべくバッファ層を形成することが好ましい。他の基板を使用する場合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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
例えば組成にインジウム（Ｉｎ）　、ヒ素（Ａｓ）を有しない　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。
【００４６】
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。
【００４７】
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型不純物としては、Ｚｎ，Ｍｇ，Ｂｅ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ等ＩＩ族元素又はＩＶ族元素を添加することができる。これらを複数或いはｎ型不純物とｐ型不純物を同一層にドープしても良い。
【００４８】
ホウ素を注入したＭｇドープのＧａＮ系半導体は、５．５×１０１６／ｃｍ３　のホール濃度から、１１００℃で６０秒の処理により、８．１×１０１９／ｃｍ３　のホール濃度に変化する。ホウ素の注入によりマグネシウムの活性化エネルギーは１７０ｍＶに低下する。これは、ホウ素がマグネシウムと水素の結合を解き、水素と結合するためと考えられる。よって、ｐ型層を得るためには、マグネシウムなどのアクセプタ不純物の他に、ホウ素が同時に注入されているのが望ましい。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を形成する方法としては、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ／ＭＯＶＰＥ）が好ましいが、その他にも例えば、分子線気相成長法（ＭＢＥ）、ハライド気相成長法（Ｈａｌｉｄｅ　ＶＰＥ）、液相成長法（ＬＰＥ）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】結晶成長基板の下面（主面１）が任意形状に加工された半導体発光素子１００の斜視図及び平面図。
【図２】半導体発光素子１００の製造工程を例示する状態遷移図（前半）。
【図３】半導体発光素子１００の製造工程を例示する状態遷移図（後半）。
【符号の説明】
１００　…　半導体発光素子
１０１　…　サファイア（Ａｌ２　Ｏ３　）
１０１ａ…　凸部（マイクロレンズ）
１　…　主面（光り取り出し面）
２００　…　種基板
２００ａ…　凹部
Ａ　…　複層の半導体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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