(57)【要約】【課題】表面が非常に平坦でかつ結晶性の良い III族窒化物系化合物半導体を得る。【解決手段】ＧａＮから成る半導体基板１の結晶成長面σでは、結晶欠陥の少ない平坦で結晶品質の良好な領域と、結晶欠陥集中領域とがａ軸方向において、略一定の周期Λ（≒４００μｍ）で繰り返し現れる。即ち、ストライプ状の特異領域Ｓは、結晶欠陥集中領域で構成されており、そのストライプ幅ｄは約５０μｍである。したがって、隣り合う各ストライプの間隔Ｌはおよそ３５０μｍ程度である。このストライプ状の特異領域Ｓの上には、窒化ガリウム（ＧａＮ）から形成する目的の成長層２が、非常に結晶成長し難い。  一方、各ストライプの間に位置する幅Ｌの結晶成長面では、良好なオフ角θ（：θ2 ＝θ1 2 ＋θ2 2 ）の設定によりステップフロー成長が順調進むため、良質かつ平坦な成長層２が得られる。オフ角は、「θ1 ＝０．０１°，θ2 ＝０．２４°」等とした。【選択図】図３
2005056979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
III族窒化物系化合物半導体から成る半導体基板の被研磨面に、 III族窒化物系化合物半導体を結晶成長させる方法であって、
前記被研磨面を、
前記半導体基板のａ面、ｃ面またはｍ面に対して、
０．１５°以上、０．６°以下の範囲のオフ角θを有する傾斜面とした
ことを特徴とする III族窒化物系化合物半導体の製造方法。
【請求項２】
前記被研磨面は、ｃ面を主面とし、
前記オフ角θは、０．２°以上、０．３５°以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の III族窒化物系化合物半導体の製造方法。
【請求項３】
前記半導体基板の前記被研磨面は、
III族窒化物系化合物半導体が表面に結晶成長し難い材料から構成されたストライプ状の特異領域を有し、
前記特異領域は、
前記オフ角θの設定に伴って前記被研磨面に原子層単位の高さで形成される段差部の長手方向に対して、前記特異領域の長手方向が交差する様に、
前記被研磨面に配置されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の III族窒化物系化合物半導体の製造方法。
【請求項４】
ストライプ状の前記特異領域は、非晶質のマスク材料から形成されている
ことを特徴とする請求項３に記載の III族窒化物系化合物半導体の製造方法。
【請求項５】
前記半導体基板の前記被研磨面は、
III族窒化物系化合物半導体が表面に結晶成長する速度が相対的に遅い構造部分から構成されたストライプ状の特異領域を有し、
前記特異領域は、
前記オフ角θの設定に伴って前記被研磨面に原子層単位の高さで形成される段差部の長手方向に対して、前記特異領域の長手方向が交差する様に、
前記被研磨面に配置されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の III族窒化物系化合物半導体の製造方法。
【請求項６】
ストライプ状の前記特異領域は、 III族窒化物系化合物半導体の結晶欠陥が局所的に高密度に集中した結晶欠陥集中領域から構成されている
ことを特徴とする請求項５に記載の III族窒化物系化合物半導体の製造方法。
【請求項７】
ストライプ状の前記特異領域が、前記被研磨面に複数本互いに略平行に形成されている
ことを特徴とする請求項３乃至請求項６の何れか１項に記載の III族窒化物系化合物半導体の製造方法。
【請求項８】
前記オフ角θの設定に伴って前記被研磨面に、原子層単位の高さで形成される段差部を有し、
前記段差部の長手方向と、ストライプ状の前記特異領域の長手方向とは略直交していることを特徴とする請求項３乃至請求項７の何れか１項に記載の III族窒化物系化合物半導体の製造方法。
【請求項９】
ストライプ状の前記特異領域の長手方向は、前記半導体基板のｍ軸方向に伸びている
ことを特徴とする請求項３乃至請求項８の何れか１項に記載の III族窒化物系化合物半導体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、 III族窒化物系化合物半導体の製造方法に関する。
【０００２】
この半導体の製造方法は、半導体発光素子、半導体受光素子、その他の各種の半導体デバイスの製造に大いに有用なものである。
【背景技術】
【０００３】
結晶成長基板の結晶成長面に所謂オフ角（ずれ角）を設けて良質な半導体結晶を成長させようとする従来技術としては、下記の特許文献１〜５や非特許文献１などに記載されているものが一般に広く知られている。
【０００４】
オフ角の設定によって誘起されるステップフロー成長に関する典型的或いは一般的な作用原理に付いては、例えば下記の非特許文献１などに参考となる記載がある。
【０００５】
また、下記の特許文献１及び特許文献２は、目的の成長層（ III族窒化物系化合物半導体）とは異質な例えばサファイア、ＺｎＯ、スピネル等の異種基板の上に、良質な III族窒化物系化合物半導体を成長させようとするものである。
【０００６】
また、下記の特許文献３〜５などでは、１°以上のオフ角が良いとされている。
【特許文献１】特開２０００−１７４３９５
【特許文献２】特開２０００−１５６３４８
【特許文献３】特開２００１−１６０５３９
【特許文献４】特開２００２−１６０００
【特許文献５】特開２００３−６０３１８
【特許文献６】特開２００１−１０２３０７
【非特許文献１】木本、松波、「多形を有する半導体ＳｉＣ単結晶のステップ制御エピタキシー」応用物理  第６４巻  第７号（１９９５）ｐ．６９１−６９４．
【非特許文献２】"Transmission Electron Microscopy Investigation of  Dislocations  in GaN Layer Grown by Facet-Controlled Epitaxial LateralOvergrowth" , JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS,Vol.40(2001)pp.L309-L312, Part2,No.4A,1 April 2001
【非特許文献３】水谷広光、外６名、「ＦＡＣＥＬＯ（ファセット制御ＥＬＯ）によるＧａＮの低転位化」，信学技報，社団法人電子情報通信学会，ED2000-22,CPM2000-7,SDM2000-22(2000-05),pp.35-40
【非特許文献４】"Preparation of Large Freestanding GaN Substrates by Hydride Vapor Phase Epitaxy Using GaAs as a Starting Substrate" , JAPANESE JOURNAL OFAPPLIED PHYSICS,Vol.40(2001)pp.L140-L143, Part2,No.2B,15 February 2001
【非特許文献５】"Growth and characterization of freestanding GaN substrates",Journal of Crystal Growth 237-239(2002)912-921.
【非特許文献６】"Extremely long Lifetime Blue-violet Laser Diodes Grown Homoepitaxially on GaN substrates",Extended Abstracts of the 2002 International Conference on Solid State Devices and Materials,Nagoya,2002,pp.832-833.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
異種基板上に III族窒化物系化合物半導体を成長させる場合、結晶成長面における格子定数差が問題となり、また、高品質の成長層（半導体結晶）を得るためにはバッファ層の成膜が必要不可欠となる。このため、異種基板を用いる方法は、目的の III族窒化物系化合物半導体の品質や製造工数の面で、必ずしも望ましい方法とは言えない。
【０００８】
また、オフ角を１°以上に設定した場合、例えば図５に例示する様な段差増幅の問題が生じる。図５は、従来技術の問題点を説明する半導体結晶の模式的な斜視図である。 III族窒化物系化合物半導体（例：ＧａＮ）からなる結晶成長基板１の例えばｃ面を研磨処理する際にオフ角を設けると、その被研磨面σには高さは１〜数十原子層程度の段差部ｙが形成される。そして、その被研磨面σの上に、 III族窒化物系化合物半導体（例：ＧａＮ）からなる成長層２を結晶成長させると、成長層２の上部では段差部ｙの高さが大幅に増幅された巨大段差Ｙが現れることがある。また、その場合、各テラスの幅（平行な各巨大段差Ｙの間隔）も、それらが原子レベルで形成されていた被研磨面σに比べて大幅に拡大されて現れる。
【０００９】
この様な巨大段差Ｙの高さは、結晶成長基板１のオフ角が大きい場合ほど大きくなる傾向が有り、また、この巨大段差Ｙの高さが大きくなり過ぎると、その時得られる成長層２（目的の III族窒化物系化合物半導体）の平坦度は非常に悪くなり、それを高品質の半導体デバイスの材料として用いると、駆動効率（電流、電圧）、寿命、発熱などの面で無視し難い障害となる。
【００１０】
また、結晶成長基板１のオフ角が小さ過ぎると、成長層２が全くステップフロー成長することなく形成されてしまうため、結晶性に優れかつ表面が十分に平坦な半導体結晶を得ることはできない。このことは、上記の非特許文献１に記載されているステップフロー成長の極めて一般的な作用原理からも理解することができる。
【００１１】
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、表面が非常に平坦でかつ結晶性の良い III族窒化物系化合物半導体を得ることである。
【００１２】
また、本発明の更なる目的は、 III族窒化物系化合物半導体を効率よく製造する方法を提供することである。
【００１３】
ただし、上記の個々の目的は、本発明の個々の手段の内の少なくとも何れか１つによって、個々に達成されれば十分なのであって、本願の個々の発明は、上記の全ての課題を同時に解決し得る手段が存在することを必ずしも保証するものではない。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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。
【００１５】
即ち、本発明の第１の手段は、 III族窒化物系化合物半導体から成る半導体基板の被研磨面に、 III族窒化物系化合物半導体を結晶成長させる製造工程において、上記の被研磨面を、半導体基板のａ面、ｃ面またはｍ面に対して、０．１５°以上、０．６°以下の範囲のオフ角θを有する傾斜面とすることである。
【００１６】
図１に、ｃ面成長の場合のこのオフ角θの一般的な定義を表す斜視図を示す。例えばｃ面を研磨して、研磨部ｇを取り除いて上記の範囲内のオフ角θを設ける場合、図１に角度を誇張して示す様に、 III族窒化物系化合物半導体から成る結晶成長基板１の被研磨面σの法線ベクトルは、ｃ軸から同じオフ角θだけずれた向きを指す。
【００１７】
このオフ角θが非常に小さい場合、次式（１）が成り立つ。
（オフ角θ）
θ2 ＝θ1 2 ＋θ2 2                                                 …（１）
θ1 ：ａ軸方向へのオフ角（被研磨面σのｃ面に対するｍ軸回りの回転角）
θ2 ：ｍ軸方向へのオフ角（被研磨面σのｃ面に対するａ軸回りの回転角）
本図１ではｃ面成長の場合に付いて具体的に例示したが、勿論、ａ面成長やｍ面成長の場合についても、その主旨は全く変わらない。
【００１８】
また、ここで言う「 III族窒化物系化合物半導体」一般には、２元、３元、又は４元の「Ａｌ1-x-y Ｇａy Ｉｎx Ｎ；０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦１−ｘ−ｙ≦１」成る一般式で表される任意の混晶比の半導体が含まれ、更に、ｐ型或いはｎ型の不純物が添加された半導体もまた、これらの「 III族窒化物系化合物半導体」の範疇である。
【００１９】
また、上記の III族元素（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）の内の少なくとも一部をボロン（Ｂ）やタリウム（Ｔｌ）等で置換したり、或いは、窒素（Ｎ）の少なくとも一部をリン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で置換したりした半導体等をもまた、これらの「 III族窒化物系化合物半導体」の範疇とする。
【００２０】
また、上記のｐ型の不純物（アクセプター）としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）や、或いはカルシウム（Ｃａ）等の公知のｐ型不純物を添加することができる。
【００２１】
また、上記のｎ型の不純物（ドナー）としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）や、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、或いはゲルマニウム（Ｇｅ）等の公知のｎ型不純物を添加することができる。
【００２２】
また、これらの不純物（アクセプター又はドナー）は、同時に２元素以上を添加しても良いし、同時に両型（ｐ型とｎ型）を添加しても良い。
【００２３】
尚、半導体基板上に結晶成長させる成長層（ III族窒化物系化合物半導体）の結晶成長方法としては、ＭＯＶＰＥ法、ＨＶＰＥ法、ＭＢＥ法、或いはの非特許文献４に記載されているＭＯＨＶＰＥ（metalorganic hydrogen chloride vapor phase epitaxy）法などを用いることができる。
【００２４】
また、本発明の第２の手段は、上記の第１の手段において、被研磨面の主面をｃ面とし、上記のオフ角θを０．２°以上、０．３５°以下にすることである。
【００２５】
また、本発明の第３の手段は、上記の第１又は第２の手段において、半導体基板の被研磨面が、 III族窒化物系化合物半導体が表面に結晶成長し難い材料から構成されたストライプ状の特異領域を有する場合に、オフ角θの設定に伴って被研磨面に原子層単位の高さで形成される段差部の長手方向に対して、特異領域の長手方向が交差する様に、その特異領域を被研磨面に配置することである。
【００２６】
ただし、上記のストライプ状の特異領域は、ストライプの長手方向の繋がりが、局所的に途切れた形状のものであっても良い。
【００２７】
また、本発明の第４の手段は、上記の第３の手段において、ストライプ状の特異領域を非晶質のマスク材料から形成することである。
【００２８】
この様なマスク材料としては、例えば周知のＥＬＯ法で用いられている材料を用いることができるが、 III族窒化物系化合物半導体が表面に結晶成長し難い材料から形成されていれば、その構成は任意である。例えば、上記の非特許文献２や非特許文献３などに記載されている所謂「ファセット制御ＥＬＯ」を実施する場合に、ストライプ状のＥＬＯマスクが有用となることは公知である。
【００２９】
また、本発明の第５の手段は、上記の第１または第２の手段において、半導体基板の被研磨面が、 III族窒化物系化合物半導体が表面に結晶成長する速度が相対的に遅い構造部分から構成されたストライプ状の特異領域を有する場合に、オフ角θの設定に伴って被研磨面に原子層単位の高さで形成される段差部の長手方向に対して、特異領域の長手方向が交差する様に、その特異領域を被研磨面に配置することである。
【００３０】
ただし、上記のストライプ状の特異領域は、ストライプの長手方向の繋がりが、局所的に途切れた形状のものであっても良い。
【００３１】
また、この様なストライプ状の特異領域は、半導体基板に局所的に形成された多結晶から成る領域や、他の主要領域（：特異領域以外の領域）とは異なる結晶面から成る領域などであっても良い。 III族窒化物系化合物半導体が表面に結晶成長する速度が相対的に遅い構造部分から形成されていれば、その構成は任意である。特に、以下の構成は、上記の非特許文献６に開示されている「Core regions」などと呼ばれるストライプ状の領域に対する処置として考えられたものである。
【００３２】
即ち、本発明の第６の手段は、上記の第５の手段において、ストライプ状の特異領域を、 III族窒化物系化合物半導体の結晶欠陥が局所的に高密度に集中した結晶欠陥集中領域から構成することである。
【００３３】
この様な結晶欠陥集中領域としては、例えば、上記の非特許文献６に開示されている「Core regions」などと呼ばれるストライプ状の領域が形成されている基板などが一般に公知であり、その様な基板の普及は一般にも見られる。また、この様な結晶欠陥集中領域は、上記の特許文献６、非特許文献４、或いは非特許文献５などに公開されている結晶成長技法を適当に組み合わせることにより形成されるものと考えられる。
【００３４】
また、本発明の第７の手段は、上記の第３乃至第６の何れか１つの手段において、ストライプ状の特異領域を、被研磨面に複数本互いに略平行に形成することである。
【００３５】
また、本発明の第８の手段は、上記の第３乃至第７の何れか１つの手段において、上記のオフ角θの設定により、上記の被研磨面に、原子層単位の高さで形成される段差部を設け、この段差部の長手方向と、ストライプ状の特異領域の長手方向とを略直交させることである。
【００３６】
また、本発明の第９の手段は、上記の第３乃至第８の何れか１つの手段において、ストライプ状の特異領域の長手方向を、半導体基板のｍ軸方向に設定することである。
【００３７】
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。
【発明の効果】
【００３８】
以上の本発明の手段によって得られる効果は以下の通りである。
【００３９】
即ち、本発明の第１の手段によれば、ステップフロー成長を誘起するのに必要かつ十分なオフ角で、半導体基板（ III族窒化物系化合物半導体）の上に成長層（ III族窒化物系化合物半導体）を結晶成長させることができる。この角度が小さ過ぎると十分にはステップフロー成長を誘起することができない。また、この角度が大き過ぎると前述の巨大段差（図５の符号Ｙ）の問題が表面化或いは顕在化する。したがって、結晶性が高く、かつ、表面が十分に平坦な成長層を得るためには、オフ角を上記の範囲に設定することが望ましい。
【００４０】
この様な構成に従えば、結晶性が高く、かつ、表面の平坦な成長層（ III族窒化物系化合物半導体）を得ることができるため、これを半導体デバイスの材料として用いれば、駆動効率、寿命、発熱などの面で非常に優れた半導体デバイスを製造することが可能または容易となる。例えば、半導体レーザの基板として、この様な成長層を用いれば、低閾値電流、低消費電力、高出力、長寿命の半導体レーザを製造することが可能または容易となる。
【００４１】
また、上記の構成に従えば、バッファ層を成膜しなくとも、良質な成長層（ III族窒化物系化合物半導体）を得ることができるので、製造工数の面でも有利である。
【００４２】
また、結晶成長装置の中には、材料としてアルミニウム（Ａｌ）を使用することができないものもあるが、本発明はその様な結晶成長装置においても十分に適用することが可能である。
【００４３】
また、特に、ｃ面を主面としたｃ面成長の場合に、本発明の第２の手段（０．２°≦θ≦０．３５°）を用いれば、更に品質の高い成長層が得られることが経験的に確認できている。即ち、このような設定に従えば、より確実に上記の作用・効果を得ることができる。
【００４４】
また、本発明の第３の手段によれば、結晶成長面に成り難いストライプ状の特異領域が、上記の段差部と交差する（即ち、平行でない）ので、段差部を出発点（核）とするステップフロー成長が、結晶成長中にストライプ状の特異領域によって完全に妨げられる状況（成長状態）が回避できる。
【００４５】
このため、本発明の第３の手段によれば、特異領域によってステップフロー成長が阻害され難いので、ステップフロー成長の成長モードが二次元核発生の成長モードに移行してしまう確率が小さくなり、その結果、ステップフロー成長の成長モードが良好に維持され易いので、結晶性が高くかつ平坦な結晶成長面を得ることができる。
【００４６】
また、本発明の第４の手段によれば、例えばＥＬＯマスクのマスキング技術等の公知の一般的な手法を用いて、上記の特異領域を非晶質のマスク材料から容易に構成（設計及び製造）することができる。
【００４７】
また、本発明の第５の手段によれば、結晶成長速度が相対的に遅いストライプ状の特異領域が、上記の段差部と交差する（即ち、平行でない）ので、段差部を出発点（核）とするステップフロー成長が、結晶成長中にストライプ状の特異領域によって完全に妨げられる状況（成長状態）が回避できる。
【００４８】
このため、本発明の第５の手段によれば、特異領域によってステップフロー成長が阻害され難いので、ステップフロー成長の成長モードが二次元核発生の成長モードに移行してしまう確率が小さくなり、その結果、結晶性が高くかつ平坦な結晶成長面を得ることができる。
【００４９】
この特異領域は、用意された基板上に後から故意に設けられたものでも良いし、転位等の欠陥を目的のデバイスの主要部分から排除するための手法によって形成されたものでも良い。
【００５０】
例えば、本発明の第６の手段によれば、上記の非特許文献６に記載されている結晶成長基板の様に、予め基板上に上記の特異領域、即ち、結晶欠陥集中領域が存在する場合にも、本発明を効果的に適用することができる。
【００５１】
また、本発明の第７の手段によれば、上記のストライプ状の特異領域が複数本ある場合にも、ステップフロー成長の成長モードが二次元核発生の成長モードに移行してしまう確率が小さくなるので、結晶性が高くかつ平坦な結晶成長面を得ることができる。
【００５２】
また、ストライプ状の特異領域と上記の段差部の長手方向とが交差していれば、理論的にはその角度の大小に関わらず、ステップフロー成長が継続される余地は残るが、ストライプ状の特異領域と上記の段差部の長手方向とは、略直交していることが望ましい（本発明の第８の手段）。この場合、ステップフロー成長の成長方向とストライプの長手方向とが略一致するので、段差部を出発点（核）とするステップフロー成長が、結晶成長中にストライプ状の特異領域によって妨げられることは無い。即ち、本発明の第８の手段によれば、ステップフロー成長の成長モードが安定して継続的に維持されるため、結晶性が高くかつ平坦な結晶成長面を得ることができる。
【００５３】
また、本発明の第９の手段によれば、特異領域のストライプが形成された向きと平行に、半導体レーザの共振器を配置することができる。
【００５４】
端面発光型の半導体レーザの共振器は、へき開によって鏡面を得ることが容易なｍ面を端面とするので、この構成によれば、ストライプ状の特異領域の上方を避けて共振器を配置することができる。
【００５５】
したがって、この構成によれば、形成される共振器が特異領域の悪影響を受けず、かつ、良質の端面を形成することができる。即ち、本発明の第９の手段によれば、共振器の結晶性や端面の平坦性を良質に確保することができる。
【００５６】
したがって、本発明の第９の手段によれば、端面発光型の半導体レーザに対しても有用な、用途の極めて広範な良質の成長層を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
【００５８】
ただし、本発明の実施形態は、以下に示す個々の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００５９】
図１の構成において、オフ角を、θ＝0.１１°（θ1 ＝0.０４°，θ2 ＝0.１０°）、及びθ＝0.２４°（θ1 ＝0.２４°，θ2 ＝0.０２°）とした時の、それぞれの結晶成長後の各成長層２の結晶成長面の顕微鏡写真を図２−Ａ，図２−Ｂに示す。この時の半導体基板１（図１）には、ＨＶＰＥ法により、窒化ガリウム（ＧａＮ）の半導体結晶を非常に良質に製造したものを用いた。また、研磨部ｇの研磨処理には、最終研磨処理段階で約１μｍのスラリーを用いた。
【００６０】
図２−Ａ，図２−Ｂの各成長層２は、同一の結晶成長条件下で製造した。以下に、その時の各成長層２の結晶成長手順を開示する。
【００６１】
まず、研磨処理後の各半導体基板１（θ＝0.１１°，0.２４°）を洗浄し、１１５０℃に予備加熱した。
【００６２】
次に、半導体基板１の温度を１１５０℃に維持したまま、この被研磨面σにＭＯＶＰＥ法により膜厚６μｍのＧａＮから成る成長層２を成膜した。このとき、原料にはトリメチルガリウム（Ga(CH3)3）、アンモニア（NH3）を用いた。この時、フローガスＨ2 を１０リットル／分、ＮＨ3 を１０リットル／分、ＴＭＧ（Ga(CH3)3）を２.0×１０-4モル／分で供給した。
【００６３】
図２−Ｂの成長層２の結晶成長面が平坦になったのは、オフ角θを0.２４°と適度にしたために、ステップフロー成長が順調に進展したためだと考えられる。一方、図２−Ｂの成長層２の結晶成長面が平坦にならなかったのは、オフ角θを0.１１°と小さくし過ぎたために、ステップフロー成長の成長モードが得られなかったためだと考えられる。
【実施例２】
【００６４】
図３は、半導体基板１の被研磨面σが、結晶欠陥集中領域から成るストライプ状の特異領域Ｓを有する場合の成長層２の模式的な斜視図である。この被研磨面σにおいては、結晶欠陥の少ない平坦で結晶品質の良好な領域と、結晶欠陥集中領域とがａ軸方向において、略一定の周期Λ（≒４００μｍ）で繰り返し現れる。即ち、ストライプ状の特異領域Ｓは、結晶欠陥集中領域で構成されており、そのストライプ幅ｄは約５０μｍである。したがって、隣り合う各ストライプの間隔Ｌはおよそ３５０μｍ程度である。
【００６５】
本実施例２の半導体基板１には、住友電気工業株式会社製のＧａＮ基板を用いた。
【００６６】
即ち、上記の様な結晶欠陥集中領域としては、例えば、上記の非特許文献６に開示されている「Core regions」などと呼ばれるストライプ状の領域が形成されている基板などが一般に公知であり、その様な基板の普及は一般にも見られる。また、この様な結晶欠陥集中領域は、上記の特許文献６、非特許文献４、或いは非特許文献５などに公開されている結晶成長技法を適当に組み合わせることにより形成されるものと考えられる。
【００６７】
このストライプ状の特異領域Ｓの上には、窒化ガリウム（ＧａＮ）から形成される目的の成長層２が、非常に結晶成長し難い。そのため、その特異領域Ｓの各ストライプの両脇では、特異領域Ｓの上方への結晶成長に使われずに余った材料ガスがよく供給されるので、上方への成長速度が局所的に大きくなり、その結果、成長層２の端には、脈部ｆが形成される。
【００６８】
符号ｙ′は、成長層２の結晶成長面に現れる段差部である。
【００６９】
図４−Ａ，Ｂ，Ｃにそれぞれ、ストライプ状の特異領域Ｓを形成した場合の成長層２のｃ面の顕微鏡写真を示す。これらは全て図３の構成に従って、前述の実施例１と同等の結晶成長手順（ＭＯＶＰＥ法）で結晶成長させたものであるが、オフ角に付いては、それぞれ条件が異なっている。
【００７０】
図４−Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれの、図１の定義によるオフ角の設定条件は、以下の通りである。
〔規範例：図４−Ａ〕
θ1 ＝０．０１°，
θ2 ＝０．２４°                                                    …（２）
〔比較例：図４−Ｂ〕
θ1 ＝０．２３°，
θ2 ＝０．０１°                                                    …（３）
〔比較例：図４−Ｃ〕
θ1 ＝０．０４°，
θ2 ＝０．０３°                                                    …（４）
上記のオフ角に付いては、規範例（図４−Ａ）の顕微鏡写真のものだけが、次式（５）を満たしている。
（望ましいオフ角の設定条件）
θ2 ≒θ2 2     （θ1 ≪θ2 ＜１°），
０．２°≦θ≦０．３５°                                            …（５）
即ち、本実施例２の規範例（図４−Ａ）に例示される結晶成長の条件は、本発明の請求項１〜請求項７までの条件をそれぞれ満たしており、その結果、非常に平坦で結晶性の良質な成長層２を得ることができたものと考えられる。このことは、本実施例２の規範例（図４−Ａ）において、本発明の請求項１〜請求項７までのそれぞれの作用・効果が全て具現されたものと考えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明によって得られる成長層（ III族窒化物系化合物半導体）は、半導体結晶材料として非常に優れたものとなる。このため、本発明によって得られる成長層は、例えば、発光ダイオード、半導体レーザなどの半導体発光素子、半導体受光素子、半導体圧力センサ等々、あらゆる半導体デバイスに大いに有用となり得る。特に、電子デバイスの結晶成長基板としての役割は広範に期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】オフ角θの定義を表す斜視図（ｃ面成長の場合）
【図２−Ａ】θ＝0.１１°とした時の成長層の結晶成長面の顕微鏡写真
【図２−Ｂ】θ＝0.２４°とした時の成長層の結晶成長面の顕微鏡写真
【図３】半導体基板１の被研磨面σが、結晶欠陥集中領域から成るストライプ状の特異領域Ｓを有する場合の成長層２の模式的な斜視図
【図４−Ａ】特異領域Ｓを形成した場合の成長層２のｃ面の顕微鏡写真
【図４−Ｂ】特異領域Ｓを形成した場合の成長層２のｃ面の顕微鏡写真
【図４−Ｃ】特異領域Ｓを形成した場合の成長層２のｃ面の顕微鏡写真
【図５】従来技術の問題点を説明する半導体結晶の模式的な斜視図
【符号の説明】
【００７３】
１  ：  結晶成長基板（ III族窒化物系化合物半導体）
２  ：  成長層（ III族窒化物系化合物半導体）
σ  ：  結晶成長基板１の被研磨面
θ  ：  オフ角（被研磨面σの法線ベクトルのずれ角）
θ1 ：  ａ軸方向へのオフ角（ｍ軸回りの回転角）
θ2 ：  ｍ軸方向へのオフ角（ａ軸回りの回転角）
ｙ′：  成長層２の結晶成長面に現れる段差部（高さは１〜数原子層分）
Ｓ  ：  被研磨面σに形成されたストライプ状の特異領域
ｆ  ：  脈部
Ｌ  ：  特異領域Ｓの間隔
ｄ  ：  特異領域Ｓのストライプ幅
Λ  ：  特異領域Ｓの設定周期
ｙ  ：  被研磨面σに形成された段差部（高さは１〜数原子層分）
Ｙ  ：  巨大段差
【図１】
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【図２−Ａ】
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【図２−Ｂ】
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【図３】
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【図４−Ａ】
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【図４−Ｂ】
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【図４−Ｃ】
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【図５】
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