(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、  
前記Ｓｉ基板よりも、ｐ型不純物濃度が大きいＳｉ層若しくはＳｉ領域を有し、該Ｓｉ層若しくはＳｉ領域の上に接して、前記窒化物半導体層として、ｎ型窒化物半導体層を有し、該ｎ型窒化物半導体層のｎ型不純物濃度が２×１０１８ｃｍ−３以上１×１０２１ｃｍ−３以下であり、
前記Ｓｉ層若しくはＳｉ領域は、周期律表の第１３族元素を含み、前記第１３族元素の濃度が窒化物半導体層から離れるにつれて増加し、さらに離れるにつれて減少してなることを特徴とする窒化物系半導体素子。
【請求項２】
Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、  
前記Ｓｉ基板と前記窒化物半導体層との接合部及びその近傍領域に、該接合部近傍領域外側の前記基板側領域よりも高濃度のｐ型不純物を有するＳｉ層若しくはＳｉ領域と、該接合部近傍領域外側の窒化物半導体領域よりも高濃度のｎ型不純物を有するｎ型窒化物半導体層を有し、
前記Ｓｉ層若しくはＳｉ領域は、周期律表の第１３族元素を含み、前記第１３族元素の濃度が窒化物半導体層から離れるにつれて増加し、さらに離れるにつれて減少してなることを特徴とする窒化物系半導体素子。
【請求項３】
Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、  
ｎ型若しくはｐ型のＳｉ基板の上に、該基板よりもｐ型不純物濃度が大きいｐ＋型のＳｉ層若しくはＳｉ領域を有し、該Ｓｉ層若しくはＳｉ領域の上に、窒化物半導体層として、ｎ＋型窒化物半導体層、その上に該ｎ＋型窒化物半導体層よりもｎ型不純物濃度が小さいｎ型窒化物半導体層とを少なくとも含むｎ型導電層を有し、
前記Ｓｉ層若しくはＳｉ領域は、周期律表の第１３族元素を含み、前記第１３族元素の濃度が窒化物半導体層から離れるにつれて増加し、さらに離れるにつれて減少してなることを特徴とする窒化物系半導体素子。
【請求項４】
Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、  
ｎ型若しくはｐ型のＳｉ基板に、該基板よりもｐ型不純物濃度が大きいｐ＋型のＳｉ層若しくはＳｉ領域を基板表面側に有し、該Ｓｉ層若しくはＳｉ領域の上に、窒化物半導体層として、ｎ＋型窒化物半導体層、その上に該ｎ＋型窒化物半導体層よりもｎ型不純物濃度が小さいｎ型窒化物半導体層とを少なくとも含むｎ型導電層を有し、
前記Ｓｉ層若しくはＳｉ領域は、周期律表の第１３族元素を含み、前記第１３族元素の濃度が窒化物半導体層から離れるにつれて増加し、さらに離れるにつれて減少してなることを特徴とする窒化物系半導体素子。
【請求項５】
前記Ｓｉ層若しくはＳｉ領域の不純物濃度が、略１×１０１８ｃｍ−３〜略１×１０２２ｃｍ−３である請求項３又は請求項４に記載の窒化物系半導体素子。
【請求項６】
窒化物系半導体素子の能動領域に、前記窒化物半導体層と、前記Ｓｉ層若しくはＳｉ領域とを有する請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の窒化物系半導体素子。
【請求項７】
前記Ｓｉ基板と前記窒化物半導体層との間に緩衝領域を備え、前記Ｓｉ基板の表面に第１結晶領域と第２結晶領域とを備え、前記第１結晶領域は、ＡｌとＳｉとを含む第１結晶を有し、前記第２結晶領域は、Ｓｉを含むＧａＮ系半導体を含む第２結晶を有していることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の窒化物系半導体素子。
【請求項８】
前記Ｓｉ基板と前記窒化物半導体層との間に緩衝領域を備え、前記緩衝領域は、基板側の第１の領域と、前記第１の領域よりも前記Ｓｉ基板から離れた第２の領域を有し、前記第１の領域及び前記第２の領域は、窒化物半導体からなる第１の層と、前記第１の層よりも膜厚が小さくかつ前記第１の層と組成が異なる窒化物半導体からなる第２の層と、を交互に積層した多層膜構造をそれぞれ有し、前記第１の領域が有する第１の層の膜厚は、前記第２の領域が有する第１の層の膜厚よりも大きい、ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の窒化物系半導体素子。
【請求項９】
Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子の製造方法において、
Ｓｉ基板に、ｐ型不純物を拡散により添加して、ｐ型不純物添加のＳｉ層若しくはＳｉ領域を該Ｓｉ基板表面側に形成する第１工程と、
該Ｓｉ層若しくはＳｉ領域の上に、ｎ型不純物濃度が２×１０１８ｃｍ−３以上１×１０２１ｃｍ−３以下であるｎ型の窒化物半導体層を成長させる第２工程と、
を具備し、
前記Ｓｉ層若しくはＳｉ領域は、周期律表の第１３族元素を含み、前記第１３族元素の濃度が窒化物半導体層から離れるにつれて増加し、さらに離れるにつれて減少してなることを特徴とする窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１０】
前記第１工程が、Ｓｉ半導体のｐ型不純物を含有した膜でＳｉ基板表面を被覆して、該ｐ型不純物を基板内に拡散させて、前記Ｓｉ層若しくはＳｉ領域を形成する請求項９に記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１１】
前記第１工程が、熱処理下でＳｉ半導体のｐ型不純物源ガスを前記Ｓｉ基板表面に供給して、前記Ｓｉ層若しくはＳｉ領域を形成する請求項９記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１２】
前記Ｓｉ基板がｐ型不純物を有し、前記第１工程において、Ｓｉ層若しくはＳｉ領域が該Ｓｉ基板のｐ型不純物濃度より大きい請求項１０又は請求項１１に記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第１工程におけるｐ型不純物がＢ（ボロン）である請求項１２に記載の窒化物系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、半導体素子に関し、特に、窒化物系半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物系半導体素子においては、その基板にサファイアを用いることが多いが、サファイアは高価であるため、これを基板に用いると、窒化物系半導体素子のコストを削減することが困難になる。また、サファイアは絶縁体であるため、これを基板として用いる場合には、基板の裏面に電極を設けることに代えて、基板の上にある窒化物系半導体層の一部を露出させて、ここに電極を形成しなければならなくなる（このようにすると、窒化物系半導体素子の面積が大きくなって、コストの削減が困難となる）。そこで、従来、ｎ型Ｓｉ基板の上に、ｎ型窒化物半導体層、ｐ型窒化物半導体層（または、活性層およびｐ型窒化物半導体層）を順に積層した窒化物系半導体素子が提案されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。また特許文献３には、ｐ型のシリコン基板を用いる場合、窒化物結晶はｐ型およびｎ型の順に作製し、半導体発光素子を形成する必要があると記載されている。また、サファイアよりも高価なＳｉＣ基板に対しＳｉ基板は安価であることで、特許文献１や３にあるように、種々のＳｉ基板上に窒化物半導体層を積層した窒化物半導体素子が提案されている。また特許文献３は、ｎ型シリコン基板上に窒化物半導体をｎ型とｐ型の順で作製し、半導体発光素子を形成することが記載されている。
【０００３】
なお、Ｓｉ基板上にＧａＮ系発光素子を形成して、該Ｓｉ基板側にはＰＤ（特許文献４）などを設ける集積素子が提案されている。
【０００４】
また、発光素子構造中にトンネル接合を設ける構造について、特許文献５に提示がある。
【０００５】
さらに、ｐ−ＳｉＣ基板上に、ｐ−ＳｉＣ層を成長させて、更にその上にＩｎＧａＮ活性層、ＡｌＧａＮクラッド層を積層した発光素子構造が特許文献６で提案されている。
【０００６】
また、Ｓｉ基板上に、ＢＰ，  Ａｌ，  ＺｎＯなどを介在させて、ｎ−ＧａＮ／活性層／ｐ−ＧａＮの素子構造を積層する構造が特許文献７などに提案されている。
【０００７】
また特許文献８では、Ｓｉ基板を用いた化合物半導体の結晶成長方法として、Ｓｉ基板上にｐ型不純物ドーピング層を形成して、ｐ型不純物ドーピング層上にガリウム砒素などのｐ型エピタキシャル層を成長させている。
【０００８】
また、従来、クラックの発生を防止すべく、次のようなバッファーが提案された（特許文献９参照）。すなわち、６Ｈ−ＳｉＣ（０００１）よりなる基板上に、第１初期層としてＡｌＮの薄膜を成長し、この第１初期層たるＡｌＮ薄膜上に、第２初期層としてＡｌ０．１５Ｇａ０．７５Ｎを２００ｎｍの膜厚で成長したバッファーである（特許文献９の段落〔００３５〕や図１など参照）。この特許文献９には、基板として、Ｓｉを用いることができる旨記載されている。また、特許文献９には、Ｓｉ（シリコン）やＳｉＣ（炭化シリコン）、Ａｉ２Ｏ３（サファイア）などの基板の上に、第１の層と第２の層とを基板上に交互に所定数積層して超格子構造を形成する発明が提案されている。
【０００９】
Ｓｉ基板上にＧａＮ系発光素子を形成して、該Ｓｉ基板側には、ＭＯＳ（特許文献１０）やＰＤ（特許文献４）などを設ける集積素子が提案されている。
また、同一材料系の発光素子構造中にトンネル接合を設ける構造について、特許文献５に提示がある。
さらに、ｐ−ＳｉＣ基板上に、ｐ−ＳｉＣ層を成長させて、更にその上にＩｎＧａＮ活性層、ＡｌＧａＮクラッド層を積層した発光素子構造が特許文献６で提案されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００３−１７９２５８号公報
【特許文献２】
特開２００３−１４２７２９号公報
【特許文献３】
特開２００３−８０６１号公報
【特許文献４】
特開２０００−００４０４７号公報特許文献４の類似として特開２０００−２６９５４２号公報。
【特許文献５】
特開２００２−０５０７９０号公報特許文献５の類似として特開２００３−６０２３６号公報
【特許文献６】
特開平１１−２２４９５８号公報特許文献６の類似として、特開平１１−２４３２２８号公報、特開平１１−２５１６３５号公報。
【特許文献７】
特開２０００−０３１５３５号公報特許文献７の類似として、特開平１０−１０７３１７号公報、特開２０００−０３６６１７号公報、特開２０００−０８２８４２号公報、特開２００１−００７３９５号公報、特開２００１−００７３９６号公報、特開２００１−０５３３３８号公報、特開２００１−３０８３８１号公報
【特許文献８】
特開平８−２３６４５３号公報
【特許文献９】
特開２００２−１７０７７６号公報
【特許文献１０】
特開平７−３２１０５１号公報特許文献１の類似として、特開平６−３３４１６８号公報、特開２０００−１８３３２５号公報。
【特許文献１１】
特開平９−２１３９１８号公報特許文献５の類似として特開平９−１４８６２５号公報、特開平１０−２００１５９号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１〜３においては、Ｓｉ基板と窒化物半導体層とで、図２４に示すように、接合すると両者の間（界面）には高い電気障壁が存在すると考えられ、上記従来の窒化物系半導体素子には、順方向電圧（Ｖｆ）が非常に高いという問題があった。
【００１２】
また、特許文献４などにあるように、Ｓｉ基板に拡散層などで、ｐｎ接合を形成して受光素子などを形成し、その基板上に積層されたＬＥＤ素子を設ける方法があるが、Ｓｉ基板とＬＥＤ素子の化合物半導体との異種接合界面において、素子動作における好適な接合が実現できず、各素子（Ｓｉ基板、ＬＥＤ素子）を十分に駆動させることが困難であった。具体的には、異種接合界面において、その界面におけるバンドオフセットなど、さらにはバイアス時におけるバンドなど十分な適合を図ることが困難となる。また、異種材料面上へのＧａＮ系半導体の成長において、格子不整合、熱膨張係数差など結晶性悪化の問題発生があり、それによっても上記異種材料の接合部の問題が助長されて悪化する。加えて、ＧａＮ層との接合部のＳｉ基板表面が不純物拡散領域などであると、該領域が結晶性悪化され、その上にＧａＮ層を成長させることとなり、上記のような異種接合界面の問題をさらに深刻なものとする。
【００１３】
特許文献５などには、ＬＥＤ素子のｐ−ｎ接合において、ｐ側・ｎ側の一方の領域に逆導電型の層を介在させて、その接合でトンネリングさせて、ｐ側・ｎ側の電荷をそれぞれ供給、発光層への注入をさせる方法が提案されている。しかし、これは、同一導電型層にアノード・カソード電極を同一材料・工程などで形成することを目的としている。
【００１４】
特許文献６には、ＳｉＣ基板とその上のＳｉＣ層と、その上にＧａＮ系層とでＬＥＤ素子構造を形成するとするものであるが、異種材料界面でｐｎ接合をＬＥＤ構造内に設けるため、上述の異種材料界面におけるバンド間の障害が発生し、好適なＬＥＤ素子を得ることが困難である。また、発光素子において、ｐｎ接合部は、その性能を決定する上で最も重要な部分であり、その部分に異種接合界面を設けることでは、発光素子の性能低下が深刻なものとなる。
【００１５】
特許文献７には、Ｓｉ基板上に、ＧａＮ系半導体の発光素子構造を形成するために、それらの異種材料（ＢＰ，  ＺｎＯ，  ＳｉＯ２）を介在させることが提案されているが、Ｓｉ基板、ＧａＮ層、のそれぞれと異種接合界面を有するため、上述と同様な問題が起こる。
【００１６】
また、特許文献９のバッファーでは、Ｓｉ基板の上に形成される窒化物半導体層の結晶性が、十分に良好なものにはならなかった。また、特にＳｉ基板上に窒化物半導体層を形成する場合は、結晶性のよい窒化物半導体層が得られにくい傾向にある。このため、かかる特許文献９の超格子構造では、特にＳｉ基板を基板として窒化物半導体層を形成する場合において、依然結晶性のよい窒化物半導体層が得られないのが現状である。
【００１７】
上記集積素子において、例えば特許文献１０では、基板面内に、ＬＥＤ部分とＭＯＳ部分を配置するため、１つの素子当たりの面積が大きくなるため製造コストが高くなる。一方で、面内で集積された素子は、各素子部を配線する必要性があるため工数が多くなり、製造コストも増大する。また、発光素子部分の面内で占める面積比が低いため、発光装置などに実装した際に、素子の実装面積が大きさに比して発光部分が小さく、好適な光出力が得られがたい。さらに、面内で発光素子部分とＭＯＳ部分が配置されるため、素子面内におけるＬＥＤ、即ち光源の位置に制約が生まれ、発光装置などの実装において、点光源の位置調整が難しく、加えて発光装置における反射板などの光学設計が困難となり、好適な光出力の発光装置が得られがたい。
他方、上記集積素子の別の例として、特許文献４などにあるように、Ｓｉ基板に拡散層などで、ｐｎ接合を形成して受光素子などを形成し、その基板上に積層されたＬＥＤ素子を設ける方法があるが、Ｓｉ基板とＬＥＤ素子の化合物半導体との異種接合界面において、素子動作における好適な接合が実現できず、各素子（Ｓｉ基板、ＬＥＤ素子）を十分に駆動させることが困難であった。具体的には、異種接合界面において、その界面におけるバンドオフセットなど、さらにはバイアス時におけるバンドなど十分な適合を図ることが困難となる。本発明者らによる考察では、Ｓｉ基板と窒化物半導体層との接合では、図２５に示すように、接合すると両者の間（界面）には高い電気障壁が存在するため、上記従来のＳｉ基板を用いた窒化物系半導体素子には、順方向電圧（Ｖｆ）が非常に高いという問題があることを見出した。そこで、本発明の一態様では、基板にＳｉを用いる半導体素子において、このＳｉ／ＧａＮ異種接合で順方向電圧（Ｖｆ）が従来よりも低い半導体素子を提供することを目的とする。
また、特許文献１１には、基板上に同一材料系（ＧａＮ系化合物半導体）の半導体層（ｐ型、ｎ型）を積層して、面内で溝などにより分離、露出層（電極形成層）の組合せにより、一方をＬＥＤ、他方を保護・補償ダイオードとして用いることが開示されているが、基板上の同一材料を用いて保護素子、発光素子を積層、集積するものであり、同一材料系で形成するため、各素子、特に保護素子において十分な特性を出すことが困難な傾向にある。また、面内集積であるため、上記と同様に、光出力、発光装置における実装及び製造コストの問題がある。
特許文献５などには、ＬＥＤ素子のｐ−ｎ接合において、ｐ側・ｎ側の一方の領域に逆導電型の層を介在させて、その接合でトンネリングさせて、ｐ側・ｎ側の電荷をそれぞれ供給、発光層への注入をさせる方法が提案されている。しかし、これは、同一材料系の半導体発光素子構造において、同一導電型層にアノード・カソード電極を同一材料・工程などで形成することを目的としている。
特許文献６には、ＳｉＣ基板とその上のＳｉＣ層と、その上にＧａＮ系層とでＬＥＤ素子構造を形成するとするものであるが、異種材料界面をＬＥＤ構造内に設けるため、上述の異種材料界面におけるバンド間の障害が発生し、好適なＬＥＤ素子を得ることが困難である。
そこで、本発明は、基板にＳｉを用いる窒化物系半導体素子において、順方向電圧（Ｖｆ）が従来よりも低い窒化物系半導体素子を提供することを目的とする。
［００１８］
本発明者らによる考察では、Ｓｉ基板と窒化物半導体層との接合では、図２４に示すように、接合すると両者の間（界面）には高い電気障壁が存在すると考えられ、上記従来のＳｉ基板を用いた窒化物系半導体素子には、順方向電圧（Ｖｆ）が非常に高いという問題があることを見出した。そこで、本発明の一態様では、基板にＳｉを用いる半導体素子において、このＳｉ／ＧａＮ異種接合で順方向電圧（Ｖｆ）が従来よりも低い半導体素子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
［００１９］
本発明によれば、上記課題は、次の手段により解決される。
［００２０］
第１の発明は、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、正電極および負電極を有し、前記Ｓｉ基板の少なくとも一部と前記窒化物半導体層とを能動領域に含み、前記Ｓｉ基板における能動領域の導電型がｐ型であり、前記窒化物半導体層は、前記Ｓｉ基板側から、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層とを順に有し、前記ｎ型窒化物半導体層が前記Ｓｉ基板の能動領域に接しており、前記Ｓｉ基板の能動領域に接するｎ型窒化物半導体層のｎ型不純物濃度が、略１×１０１７ｃｍ−３以上略１×１０２２ｃｍ−３以下であり、前記正電極は、前記窒化物半導体層に含まれるｐ型窒化物半導体層に接し、前記負電極は、前記Ｓｉ基板に接している、ことを特徴とする窒化物系半導体素子である。
第１の発明は、Ｓｉ基板中の能動領域とされる部分の導電型をｐ型とするが、このようにすれば、基板にＳｉを用いる窒化物系半導体素子において、従来よりも小さな電圧で大きな電流を流すことが可能となり、順方向電圧（Ｖｆ）を従来よりも低くすることが可能となる。
また、第１の発明によれば、Ｓｉ基板の上に、ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層を、または、ｎ型窒化物半導体層、活性層およびｐ型窒化物半導体層）を順に有する窒化物系半導体素子とすることで、従来の窒化物系半導体素子よりも順方向電圧（Ｖｆ）を低くすることが可能となる。
また、第１の発明は、Ｓｉ基板の能動領域に接するｎ型窒化物半導体層の不純物濃度を略１×１０１７ｃｍ−３以上略１×１０２２ｃｍ−３以下とするが、このようにすれば、基板にＳｉを用いる窒化物系半導体素子において、順方向電圧（Ｖｆ）をより低くすることが可能となる。
また、第１の発明によれば、負電極がＳｉ基板に接しているため、負電極の形成位置を種々の位置とすることができ、正電極と反対の面や、正電極に対して垂直な面に負電極を形成するなど、需要に応じた形状の窒化物半導体素子とすることができる。
［００２１］
第２の発明は、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、正電極および負電極を有し、前記Ｓｉ基板の少なくとも一部と前記窒化物半導体層とを能動領域に含み、前記Ｓｉ基板における能動領域の多数キャリアがホールであり、前記窒化物半導体層は、前記Ｓｉ基板側から、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層とを順に有し、前記ｎ型窒化物半導体層が前記Ｓｉ基板の能動領域に接しており、前記Ｓｉ基板の能動領域に接するｎ型窒化物半導体層のｎ型不純物濃度が、略１×１０１７ｃｍ−３以上略１×１０２２ｃｍ−３以下であり、前記正電極は、前記窒化物半導体層に含まれるｐ型窒化物半導体層に接し、前記負電極は、前記Ｓｉ基板に接している、ことを特徴とする窒化物系半導体素子である。
第２の発明は、Ｓｉ基板中の能動領域とされる部分の多数キャリアをホールとするが、このようにすれば、基板にＳｉを用いる窒化物系半導体素子において、従来よりも小さな電圧で大きな電流を流すことが可能となり、順方向電圧（Ｖｆ）を従来よりも低くすることが可能となる。
また、第２の発明によれば、Ｓｉ基板の上に、ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層を、または、ｎ型窒化物半導体層、活性層およびｐ型窒化物半導体層）を順に有する窒化物系半導体素子とすることで、従来の窒化物系半導体素子よりも順方向電圧（Ｖｆ）を低くすることが可能となる。
また、第２の発明は、Ｓｉ基板の能動領域に接するｎ型窒化物半導体層の不純物濃度を略１×１０１７ｃｍ−３以上略１×１０２２ｃｍ−３以下とするが、このようにすれば、基板にＳｉを用いる窒化物系半導体素子において、順方向電圧（Ｖｆ）をより低くすることが可能となる。
また、第２の発明によれば、負電極がＳｉ基板に接しているため、負電極の形成位置を種々の位置とすることができ、正電極と反対の面や、正電極に対して垂直な面に負電極を形成するなど、需要に応じた形状の窒化物半導体素子とすることができる。
第３の発明は、前記正電極と前記負電極とは、対向する面に設けられている、ことを特徴とする第１の発明または第２の発明に係る窒化物系半導体素子である。
第３の発明によれば、正電極と負電極とを同一面側に設ける場合と比較して、窒化物系半導体素子を小型化することが可能となる。さらに正電極と同一面側に負電極を設ける場合は、電子は縦方向と横方向とにそれぞれ移動するが、それと比べて、電子は縦方向に移動するのみとなるので、同一面側に正電極と負電極とを設ける素子よりも効率がよい。
さらに負電極を正電極と同一面側のＳｉ基板に形成することもでき、この場合、従来のｎ型窒化物半導体層表面を露出させて負電極を設ける場合に比べて、露出するためにある程度の膜厚が必要であったｎ型窒化物半導体層の膜厚を薄くすることが可能となる。ｎ型窒化物半導体層の膜厚が小さくなることで、Ｖｆをさらに小さくすることができ、また製造コストを削減することも可能となる。
第４の発明は、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、正電極および負電極を有し、前記Ｓｉ基板の少なくとも一部と前記窒化物半導体層とを能動領域に含み、前記Ｓｉ基板における能動領域の導電型がｐ型であり、前記窒化物半導体層は、前記Ｓｉ基板側から、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層とを順に有し、前記ｎ型窒化物半導体層が前記Ｓｉ基板の能動領域に接しており、前記Ｓｉ基板の能動領域に接するｎ型窒化物半導体層のｎ型不純物濃度が、略１×１０１７ｃｍ−３以上略１×１０２２ｃｍ−３以下であり、前記正電極は、前記窒化物半導体層に含まれるｐ型窒化物半導体層に接し、前記負電極は、前記窒化物半導体層に含まれるｎ型窒化物半導体層に接している、ことを特徴とする窒化物系半導体素子である。
第４の発明は、Ｓｉ基板中の能動領域とされる部分の導電型をｐ型とするが、このようにすれば、基板にＳｉを用いる窒化物系半導体素子において、従来よりも小さな電圧で大きな電流を流すことが可能となり、順方向電圧（Ｖｆ）を従来よりも低くすることが可能となる。
また、第４の発明によれば、Ｓｉ基板の上に、ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層を、または、ｎ型窒化物半導体層、活性層およびｐ型窒化物半導体層）を順に有する窒化物系半導体素子とすることで、従来の窒化物系半導体素子よりも順方向電圧（Ｖｆ）を低くすることが可能となる。
また、第４の発明は、Ｓｉ基板の能動領域に接するｎ型窒化物半導体層の不純物濃度を略１×１０１７ｃｍ−３以上略１×１０２２ｃｍ−３以下とするが、このようにすれば、基板にＳｉを用いる窒化物系半導体素子において、順方向電圧（Ｖｆ）をより低くすることが可能となる。
また、第４の発明により、負電極を正電極と同一面側に設けた構造の窒化物半導体素子を得ることができる。また、同一面側に正電極と負電極を設ける場合は、負電極形成面を例えばｐ型窒化物半導体層側から反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により露出させるが、負電極形成面がｎ型窒化物半導体層にあるときは、ＲＩＥで用いるガスを変える必要がなく、製造効率が向上する。
第５の発明は、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、正電極および負電極を有し、前記Ｓｉ基板の少なくとも一部と前記窒化物半導体層とを能動領域に含み、前記Ｓｉ基板における能動領域の多数キャリアがホールであり、前記窒化物半導体層は、前記Ｓｉ基板側から、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層とを順に有し、前記ｎ型窒化物半導体層が前記Ｓｉ基板の能動領域に接しており、前記Ｓｉ基板の能動領域に接するｎ型窒化物半導体層のｎ型不純物濃度が、略１×１０１７ｃｍ−３以上略１×１０２２ｃｍ−３以下であり、前記正電極は、前記窒化物半導体層に含まれるｐ型窒化物半導体層に接し、前記負電極は、前記窒化物半導体層に含まれるｎ型窒化物半導体層に接している、ことを特徴とする窒化物系半導体素子である。
第５の発明は、Ｓｉ基板中の能動領域とされる部分の多数キャリアをホールとするが、このようにすれば、基板にＳｉを用いる窒化物系半導体素子において、従来よりも小さな電圧で大きな電流を流すことが可能となり、順方向電圧（Ｖｆ）を従来よりも低くすることが可能となる。
また、第５の発明によれば、Ｓｉ基板の上に、ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層を、または、ｎ型窒化物半導体層、活性層およびｐ型窒化物半導体層）を順に有する窒化物系半導体素子とすることで、従来の窒化物系半導体素子よりも順方向電圧（Ｖｆ）を低くすることが可能となる。
また、第５の発明は、Ｓｉ基板の能動領域に接するｎ型窒化物半導体層の不純物濃度を略１×１０１７ｃｍ−３以上略１×１０２２ｃｍ−３以下とするが、このようにすれば、基板にＳｉを用いる窒化物系半導体素子において、順方向電圧（Ｖｆ）をより低くすることが可能となる。
また、第５の発明により、負電極を正電極と同一面側に設けた構造の窒化物半導体素子を得ることができる。また、同一面側に正電極と負電極を設ける場合は、負電極形成面を例えばｐ型窒化物半導体層側から反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により露出させるが、負電極形成面がｎ型窒化物半導体層にあるときは、ＲＩＥで用いるガスを変える必要がなく、製造効率が向上する。
第６の発明は、前記正電極と前記負電極とは、同一面側に設けられている、ことを特徴とする第１の発明、第２の発明、第４の発明、または第５の発明に係る窒化物系半導体素子である。
第６の発明によれば、例えばサファイアなどの絶縁性基板上に窒化物半導体素子構造を形成した窒化物半導体素子は、正電極と同一面側に負電極を設けた素子が公用されているが、この素子を用いた発光装置などへの置き換えが容易となり、さらにサファイア基板を用いた場合よりも放熱性が向上し、また別途Ｓｉ基板に電気的効果が得られる機能を付加することなども可能となる。
［００２２］
第７の発明は、前記Ｓｉ基板における能動領域のホール濃度が、略１×１０１８ｃｍ−３以上略１×１０２１ｃｍ−３以下である、ことを特徴とする第１の発明〜第６の発明のいずれか１つに係る窒化物系半導体素子である。
第７の発明は、Ｓｉ基板で能動領域とされる部分のホール濃度を略１×１０１８ｃｍ−３以上略１×１０２１ｃｍ−３以下とするが、このようにすれば、基板にＳｉを用いる窒化物系半導体素子において、順方向電圧（Ｖｆ）をより低くすることが可能となる。
［００２３］
第８の発明は、前記Ｓｉ基板における能動領域の不純物濃度が、略１×１０１８ｃｍ−３以上略１×１０２２ｃｍ−３以下である、ことを特徴とする第１の発明〜第７の発明のいずれか１つに係る窒化物系半導体素子である。
第８の発明は、Ｓｉ基板で能動領域とされる部分の不純物濃度を略１×１０１８ｃｍ−３以上略１×１０２２ｃｍ−３以下とするが、このようにすれば、基板にＳｉを用いる窒化物系半導体素子において、順方向電圧（Ｖｆ）をより低くすることが可能となる。
［００２４］
第９の発明は、前記Ｓｉ基板における能動領域の抵抗率が、略０．０５Ωｃｍ以下である、ことを特徴とする第１の発明〜第８の発明のいずれか１つに係る窒化物系半導体素子である。
第９の発明によれば、Ｓｉ基板で能動領域とされる部分の全部または一部の抵抗率が、略０．０５Ωｃｍ以下であるため、基板にＳｉを用いる窒化物系半導体素子において、順方向電圧（Ｖｆ）をより低くすることが可能となる。
［００２５］
［００２６］
第１０の発明は、前記ｎ型窒化物半導体層は少なくとも前記Ｓｉ基板に最も近い側がｎ型ＧａＮ層であることを特徴とする第１の発明〜第９の発明のいずれか１つに係る窒化物系半導体素子である。
第１０の発明によれば、Ｓｉ基板に接するｎ型窒化物半導体層がｎ型ＧａＮ層を含むことで、順方向電圧（Ｖｆ）を従来よりも低い窒化物系半導体素子が得られる。
［００２７］
第１１の発明は、前記Ｓｉ基板の能動領域に接するｎ型窒化物半導体層の電子濃度が、略１×１０１７ｃｍ−３以上略１×１０２１ｃｍ−３以下である、ことを特徴とする第１の発明〜第１０の発明のいずれか１つに係る窒化物系半導体素子である。
第１１の発明は、Ｓｉ基板の能動領域に接するｎ型窒化物半導体層の電子濃度を略１×１０１７ｃｍ−３以上略１×１０２１ｃｍ−３以下とするが、このようにすれば、基板にＳｉを用いる窒化物系半導体素子において、順方向電圧（Ｖｆ）をより低くすることが可能となる。
［００２８］
［００２９］
第１２の発明は、前記Ｓｉ基板と前記窒化物半導体層との界面は、キャリアがトンネル効果により通過するように接していることを特徴とする第１の発明〜第１１の発明のいずれか１つに係る窒化物系半導体素子である。
第１３の発明は、前記Ｓｉ基板と前記窒化物半導体層とは、縮退してなることを特徴とする第１の発明〜第１２の発明のいずれか１つに係る窒化物系半導体素子である。
本発明を適用すれば、実験的に、順方向電圧（Ｖｆ）が従来よりも低くなることが確認されたが、その理論的な理由は明らかではない。しかしながら、以下では、本発明の理論的な説明の試みとして、仮説を述べる。仮説であるから、以下の説明が、本発明を限定するものではないことはいうまでもない。
本発明は、Ｓｉ基板における能動領域の導電型をｐ型とし、またキャリアの観点から、Ｓｉ基板における能動領域の多数キャリアをホールとする。このようにすれば、Ｓｉ基板の能動領域におけるフェルミ準位が価電子帯に近づく。これをＳｉ基板と窒化物半導体層との接合界面のエネルギーバンド図で示すと、図２のようになると考えられる。さらに高濃度ドーピングすることにより、図３に示すように、全部または一部が縮退してフェルミ準位が価電子帯中に存在することとなる。また、窒化物半導体層における能動領域に多くの電子が存在すると、窒化物半導体層の能動領域におけるフェルミ準位が伝導帯に近づく。これも同様に図２に示すようなエネルギーバンド図となると考えられ、さらに高濃度ドーピングすることにより、図４に示すように、縮退してフェルミ準位が伝導帯中に存在することとなる。そして、Ｓｉ基板側でフェルミ準位が価電子帯中に存在し、窒化物半導体層側でフェルミ準位が伝導帯中に存在すると、図５のようになる。本発明において、窒化物系半導体素子に順方向電圧（Ｖｆ）をかけると、Ｓｉ／窒化物半導体層接合面には逆バイアスがかかるため、Ｓｉ基板の能動領域における価電子帯が窒化物半導体層の能動領域における伝導帯よりも高くなり、かつ接合部に形成されていた空乏層がせまくなる。これを図で示すと図６のようになり、これによりＳｉ基板の価電子帯における多数の電子が狭い空乏層をトンネルして窒化物半導体層の伝導帯に注入されると考えられる。このため、本発明によれば、基板にＳｉを用いる窒化物系半導体素子において、従来よりも、小さな電圧で大きな電流を流すことが可能となるため、順方向電圧（Ｖｆ）を従来よりも低くすることが可能になったと考えられる。ここでエネルギーバンド図として用いた図２〜６は、ｎ型窒化物半導体層として、ｎ型ＧａＮ層を例に用いたが、これは最良の形態を示すものであり、Ｓｉ基板に最も近い側のｎ型窒化物半導体層は、これに限定されるものではなく、ｎ型のＡｌＩｎＧａＮ層を用いることができる。ただし、なかでも結晶性よく形成できる観点からｎ型ＡｌａＧａ１−ａＮ（０≦ａ≦０．５）層を用いることが好ましい。さらに最も好ましくは、２元混晶であるｎ型ＧａＮ層を用いることである。
本発明における能動領域とは、窒化物系半導体素子の基本構造を決定する領域であり、素子において正電極と負電極との間に電圧を印加したときに電流が通過する領域のことをいう。したがって、たとえば、負電荷が移動する領域（負電荷移動領域）は、能動領域に含まれる。
また、第７の発明や第８の発明においては、Ｓｉの価電子帯のエネルギー位置が相対的に高くなり、また電流投入時にＳｉ基板と窒化物半導体層との間における空乏層が薄くなる。そしてフェルミ準位が価電子帯中のより低いところに存在するようになり、より多数の電子がＳｉ基板から窒化物半導体層へ注入されることとなって、順方向電圧（Ｖｆ）をより低くすることが可能になっているものと考えられる。
また、本発明においては、窒化物半導体層の伝導帯のエネルギー位置が相対的に低くなり、また電流投入時にＳｉ基板と窒化物半導体層との間における空乏層が薄くなる。そしてフェルミ準位が伝導帯中のより高いところに存在することになり、より多数の電子がＳｉ基板から窒化物半導体層へ注入されることとなって、順方向電圧（Ｖｆ）をより低くすることが可能になっているものと考えられる。
［００３０］
第１４の発明は、前記Ｓｉ基板と前記窒化物半導体層との界面におけるＩ−Ｖ特性が、略線形となる、ことを特徴とする第１の発明〜第１３の発明のいずれか１つに係る窒化物系半導体素子である。
第１４の発明においては、Ｓｉ基板と窒化物半導体層との界面におけるＩ−Ｖ特性が略線形となって、オーミック特性が良好となるため、窒化物系半導体素子における順方向電圧（Ｖｆ）を低くすることが可能となる。
［００３１］
第１５の発明は、第１の発明〜第１４の発明のいずれか１つに係る窒化物系半導体素子において、前記窒化物半導体層に発光または受光し得る活性層が含まれることを特徴とする窒化物系半導体素子である。
第１５の発明によれば、ダブルヘテロ構造の窒化物系半導体素子において、順方向電圧（Ｖｆ）を従来よりも低くすることが可能となる。
［００３２］
［００３３］
［００３４］
［００３５］
第１６の発明は、前記Ｓｉ基板は、少なくとも能動領域にｐ型不純物を含み、そのｐ型不純物が、周期律表の第１３族元素であることが好ましく、さらに好ましくはホウ素またはアルミニウムの少なくとも一方である、ことを特徴とする第１の発明〜第１５の発明のいずれか１つに係る窒化物系半導体素子である。
第１の発明〜第１５の発明において、Ｓｉ基板の能動領域の全部または一部におけるｐ型不純物としては、周期律表の第１３族元素が好ましく用いることができる。特に、ホウ素またはアルミニウムの少なくとも一方を用いることが好ましく、これらを用いることで、窒化物半導体素子として負電極から好適に電子を送り込むことができる。
［００３６］
第１７の発明は、前記Ｓｉ基板は、その（１１１）面において、前記窒化物半導体層の（０００１）面と接している、ことを特徴とする第１の発明〜第１６の発明のいずれか１つに係る窒化物系半導体素子である。
第１７の発明によれば、Ｓｉ基板と窒化物半導体層との間において、格子定数差を小さくすることができ、格子定数の不一致による転位数を小さく抑えることができる。
［００３７］
第１の発明〜第１７の発明によれば、基板にＳｉを用いる窒化物系半導体素子において、順方向電圧（Ｖｆ）を従来よりも低くすることが可能となる。
［００３８］
第１８の発明は、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、前記Ｓｉ基板よりも、ｐ型不純物濃度が大きいＳｉ結晶層を有し、該Ｓｉ結晶層の上に接して、前記窒化物半導体層として、ｎ型窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子である。
なお、たとえば、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、前記Ｓｉ基板の少なくとも一部と前記窒化物半導体層とを能動領域に含み、前記Ｓｉ基板における能動領域の導電型がｐ型である場合には、前記Ｓｉ基板よりも、ｐ型不純物濃度が大きいＳｉ結晶層を有し、該Ｓｉ結晶層の上に接して、前記窒化物半導体層として、ｎ型窒化物半導体層を有することにより、前記Ｓｉ基板における能動領域の導電型をｐ型とすることができる。また、たとえば、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、前記Ｓｉ基板の少なくとも一部と前記窒化物半導体層とを能動領域に含み、前記Ｓｉ基板における能動領域の多数キャリアがホールである場合には、前記Ｓｉ基板よりも、ｐ型不純物濃度が大きいＳｉ結晶層を有し、該Ｓｉ結晶層の上に接して、前記窒化物半導体層として、ｎ型窒化物半導体層を有することにより、前記Ｓｉ基板における能動領域の多数キャリアがホールとすることができる。
［００３９］
第１９の発明は、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、前記Ｓｉ基板と前記窒化物半導体層との接合部及びその近傍領域に、該接合部近傍領域外側の前記基板側領域よりも高濃度のｐ型不純物を有するＳｉ層若しくはＳｉ領域と、該接合部近傍領域外側の窒化物半導体領域よりも高濃度のｎ型不純物を有するｎ型窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子である。
なお、たとえば、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、前記Ｓｉ基板の少なくとも一部と前記窒化物半導体層とを能動領域に含み、前記Ｓｉ基板における能動領域の導電型がｐ型である場合には、前記Ｓｉ基板と前記窒化物半導体層との接合部及びその近傍領域に、該接合部近傍領域外側の前記基板側領域よりも高濃度のｐ型不純物を有するＳｉ層若しくはＳｉ領域と、該接合部近傍領域外側の窒化物半導体領域よりも高濃度のｎ型不純物を有するｎ型窒化物半導体層を有することにより、前記Ｓｉ基板における能動領域の導電型をｐ型とすることができる。また、たとえば、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、前記Ｓｉ基板の少なくとも一部と前記窒化物半導体層とを能動領域に含み、前記Ｓｉ基板における能動領域の多数キャリアがホールである場合には、前記Ｓｉ基板と前記窒化物半導体層との接合部及びその近傍領域に、該接合部近傍領域外側の前記基板側領域よりも高濃度のｐ型不純物を有するＳｉ層若しくはＳｉ領域と、該接合部近傍領域外側の窒化物半導体領域よりも高濃度のｎ型不純物を有するｎ型窒化物半導体層を有することにより、前記Ｓｉ基板における能動領域の多数キャリアがホールとすることができる。
［００４０］
第２０の発明は、前記Ｓｉ層若しくはＳｉ領域と、前記ｎ型窒化物半導体層が、ｎ型導電領域に設けられている第１８の発明又は第１９の発明に係る窒化物系半導体素子である。
［００４１］
第２１の発明は、前記窒化物系半導体素子が、前記Ｓｉ層若しくはＳｉ領域と、前記ｎ型窒化物半導体層とを有するｎ型領域と、ｐ型窒化物半導体層を有するｐ型領域との間に窒化物半導体の活性層を有する発光素子構造である第１８の発明又は第１９の発明に係る窒化物系半導体素子である。
第２２の発明は、前記Ｓｉ層若しくはＳｉ領域の不純物濃度が、略１×１０１８ｃｍ−３〜略１×１０２２ｃｍ−３である第１８の発明〜第２１の発明のいずれか１つに係る窒化物系半導体素子である。
［００４２］
第２３の発明は、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を含む素子構造を有する窒化物系半導体素子において、前記素子構造の第１導電型領域が、前記Ｓｉ基板上のＳｉ層若しくはＳｉ基板表面側のＳｉ領域と、その上の窒化物半導体層と、を有し、前記第１導電型領域において、Ｓｉ層若しくはＳｉ基板表面側のＳｉ領域にｐ型不純物を有し、前記窒化物半導体層がｎ型不純物を有すると共に、該第１導電型領域がｎ型導電領域であり、前記Ｓｉ層若しくはＳｉ領域の不純物濃度が、略１×１０１８ｃｍ−３〜略１×１０２２ｃｍ−３である、窒化物系半導体素子である。
なお、たとえば、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、前記Ｓｉ基板の少なくとも一部と前記窒化物半導体層とを能動領域に含み、前記Ｓｉ基板における能動領域の導電型がｐ型である場合には、Ｓｉ基板の上の窒化物半導体層を含む素子構造の第１導電型領域が、前記Ｓｉ基板上のＳｉ層若しくはＳｉ基板表面側のＳｉ領域と、その上の窒化物半導体層と、を有するとすることが好ましい。また、たとえば、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、前記Ｓｉ基板の少なくとも一部と前記窒化物半導体層とを能動領域に含み、前記Ｓｉ基板における能動領域の多数キャリアがホールである場合には、Ｓｉ基板の上の窒化物半導体層を含む素子構造の第１導電型領域が、前記Ｓｉ基板上のＳｉ層若しくはＳｉ基板表面側のＳｉ領域と、その上の窒化物半導体層と、を有するとすることが好ましい。
［００４３］
［００４４］
第２４の発明は、前記素子構造が第１導電型と異なる導電型の第２導電型領域を有し、該第２導電型領域が第１導電型領域の上に設けられ、窒化物半導体層を有する発光素子構造である第２３の発明に係る窒化物系半導体素子である。
［００４５］
第２５の発明は、前記Ｓｉ基板上のＳｉ層若しくはＳｉ基板表面側のＳｉ領域が、該基板内部及び／又は基板裏面側よりもｐ型不純物濃度が大きいｐ＋であり、該Ｓｉ結晶層の上に、窒化物半導体層として、ｎ＋型窒化物半導体層、その上に該ｎ＋型層よりｎ型不純物濃度が小さいｎ型窒化物半導体層とを少なくとも含むｎ型導電層を有する第２３の発明または第２４の発明に係る窒化物系半導体素子である。
［００４６］
第２６の発明は、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、ｎ型若しくはｐ型のＳｉ基板の上に、該基板よりもｐ型不純物濃度が大きいｐ＋型のＳｉ結晶層を有し、該Ｓｉ結晶層の上に、窒化物半導体層として、ｎ＋型窒化物半導体層、その上に該ｎ＋型層よりもｎ型不純物濃度が小さいｎ型窒化物半導体層とを少なくとも含むｎ型導電層を有する窒化物系半導体素子である。
なお、たとえば、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、前記Ｓｉ基板の少なくとも一部と前記窒化物半導体層とを能動領域に含み、前記Ｓｉ基板における能動領域の導電型がｐ型である場合には、ｎ型若しくはｐ型のＳｉ基板の上に、該基板よりもｐ型不純物濃度が大きいｐ＋型のＳｉ結晶層を有し、該Ｓｉ結晶層の上に、窒化物半導体層として、ｎ＋型窒化物半導体層、その上に該ｎ＋型層よりもｎ型不純物濃度が小さいｎ型窒化物半導体層とを少なくとも含むｎ型導電層を有するとすることが好ましい。また、たとえば、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、前記Ｓｉ基板の少なくとも一部と前記窒化物半導体層とを能動領域に含み、前記Ｓｉ基板における能動領域の多数キャリアがホールである場合には、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、ｎ型若しくはｐ型のＳｉ基板の上に、該基板よりもｐ型不純物濃度が大きいｐ＋型のＳｉ結晶層を有し、該Ｓｉ結晶層の上に、窒化物半導体層として、ｎ＋型窒化物半導体層、その上に該ｎ＋型層よりもｎ型不純物濃度が小さいｎ型窒化物半導体層とを少なくとも含むｎ型導電層を有するとすることが好ましい。
［００４７］
第２７の発明は、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、ｎ型若しくはｐ型のＳｉ基板に、該基板よりもｐ型不純物濃度が大きいｐ＋型のＳｉ領域を基板表面側に有し、該Ｓｉ領域の上に、窒化物半導体層として、ｎ＋型窒化物半導体層、その上にｎ型窒化物半導体層とを少なくとも含むｎ型導電層を有する窒化物系半導体素子である。
なお、たとえば、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、前記Ｓｉ基板の少なくとも一部と前記窒化物半導体層とを能動領域に含み、前記Ｓｉ基板における能動領域の導電型がｐ型である場合には、ｎ型若しくはｐ型のＳｉ基板に、該基板よりもｐ型不純物濃度が大きいｐ＋型のＳｉ領域を基板表面側に有し、該Ｓｉ領域の上に、窒化物半導体層として、ｎ＋型窒化物半導体層、その上にｎ型窒化物半導体層とを少なくとも含むｎ型導電層を有するとすることが好ましい。また、たとえば、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、前記Ｓｉ基板の少なくとも一部と前記窒化物半導体層とを能動領域に含み、前記Ｓｉ基板における能動領域の多数キャリアがホールである場合には、ｎ型若しくはｐ型のＳｉ基板に、該基板よりもｐ型不純物濃度が大きいｐ＋型のＳｉ領域を基板表面側に有し、該Ｓｉ領域の上に、窒化物半導体層として、ｎ＋型窒化物半導体層、その上にｎ型窒化物半導体層とを少なくとも含むｎ型導電層を有するとすることが好ましい。
第２８の発明は、前記Ｓｉ層若しくはＳｉ領域の不純物濃度が、略１×１０１８ｃｍ−３〜略１×１０２２ｃｍ−３である第２６の発明又は第２７の発明に係る窒化物系半導体素子である。
［００４８］
第２９の発明は、前記Ｓｉ層もしくはＳｉ領域は、周期律表の第１３族元素を含み、前記第１３族元素の濃度が窒化物半導体層から離れるにつれて増加し、さらに離れるにつれて減少してなることを特徴とする第１８の発明〜第２３の発明、および第２５の発明〜第２７の発明のいずれか１つに係る窒化物系半導体素子である。
第２９の発明によれば、Ｓｉ基板から窒化物半導体素子構造に好適にキャリアとなる電子を供給することが可能となり、Ｖｆの低い窒化物半導体素子を得ることができる。
［００４９］
第３０の発明は、窒化物系半導体素子の能動領域に、前記窒化物半導体層と、前記Ｓｉ層若しくはＳｉ領域とを有する第１８の発明〜第２９の発明のいずれか１つに係る窒化物系半導体素子である。
［００５０］
第３１の発明は、前記ｎ型導電層の上に、ｐ型窒化物半導体層を有するｐ型導電層を有する発光素子構造である第２６の発明〜第３０の発明のいずれか１つに係る窒化物系半導体素子である。
［００５１］
［００５２］
以上説明した第１８の発明〜第３１の発明によれば、基板にＳｉを用いる窒化物系半導体素子において、順方向電圧（Ｖｆ）を従来よりも低くすることが可能となる。加えて、Ｓｉ基板上の窒化物半導体の素子構造、発光素子構造において、その素子特性を好適なものとできる。
また、第１８の発明〜第３１の発明のＳｉ層が、Ｓｉ基板上に成長されたホモエピタキシャル成長の結晶層であると、結晶性を維持して厚膜化が可能であり、量産性に優れる。また、基板表面に結晶損傷がある場合、例えば好適な導電性を付与するために不純物含有したことによる結晶性悪化の場合、Ｓｉ層成長により結晶性回復が図れる。厚膜化により、表面近傍、すなわち、ＧａＮとの異種接合界面近傍部に、他のＳｉ層領域（基板側）より好適に高濃度ドープが可能とできる。Ｓｉ領域においては、高濃度化において基板結晶性を維持するため、同様にＧａＮ結晶成長を好適なものとでき、優れた素子特性とできる。また、Ｓｉ領域のドーパント源ガスの熱拡散により形成するものとＳｉ層においては、次に続く窒化物半導体層を同一炉、装置、例えば有機金属気相成長装置（ＭＯＶＰＥ）を用いて連続して形成すると、基板を曝露しないため、ＧａＮの結晶成長を良好にでき、且つ成長結晶のばらつきが少なく、量産性、製造歩留りに優れる。
［００５３］
第１８の発明〜第３１の発明の一態様において、窒化物半導体の素子構造、例えばｎ型窒化物半導体、窒化物半導体の活性層、ｐ型窒化物半導体を積層した発光素子構造、における導電型領域の一方を、窒化物半導体、具体的にはｎ型窒化物半導体、と、Ｓｉ半導体と、を設けた構造する。即ち、素子構造中に、Ｓｉ／  ＧａＮ系半導体（以下、Ｓｉ／ＧａＮという）異種界面を設けるにあたって、素子構造中の一方の導電型領域内に配置することで、上述した従来の問題を解決する物である。具体的には、Ｓｉ基板上のＳｉ層若しくは基板表面側のＳｉ領域を、Ｓｉ基板上に設ける窒化物半導体の素子構造中に組み込んで、その一方の導電型層中にＳｉ／ＧａＮ異種界面を形成する。これにより、素子構造の一方の導電型層中においてその電荷、具体的には負電荷の移動において、上記Ｓｉ／ＧａＮの異種界面が基板表面、ｐｎ接合部などに設けられないことで異種接合界面の問題を低く抑えることができる。
［００５４］
他方、第１８の発明〜第３１の発明の一態様におけるＳｉ基板上のＳｉ層であれば、従来のＳｉ基板とＧａＮ層との異種材料間によるＧａＮ成長、両者と異なる材料の介在層を介したＧａＮ成長、導電性Ｓｉ基板における不純物添加され結晶性悪化されたＳｉ基板表面にＧａＮ成長させる時の問題が無く、Ｓｉ基板／Ｓｉ層と同種材料系のホモエピタキシャル成長のため、好適な結晶性のＳｉ層が形成され、その上のＧａＮ層の形成において優れた効果、すなわち結晶性良好な成長、を発揮する。更に、該Ｓｉ層の好適な結晶性は、Ｓｉ層を高ドープする場合に結晶性悪化を抑えることができ、加えて、結晶性良好なＳｉ層上のＧａＮにも高ドープ下で結晶性悪化を抑えることができ、後述するＳｉ／ＧａＮが異なる導電型間の異種材料接合界面を形成する場合において、好適に作用する。具体的には、表面側を高濃度として、Ｓｉ／ＧａＮ接合部に供し、表面側と基板との間を低濃度をすることで、結晶性を高めることができる。
［００５５］
第１８の発明〜第３１の発明の一態様においては、Ｓｉ基板上のＳｉ層若しくはＳｉ基板表面側のＳｉ領域がｐ型不純物高濃度で、Ｓｉ層上にｎ型不純物高濃度の窒化物半導体を設ける。これにより、Ｓｉ／ＧａＮの異種接合部において、後述するように電荷の移動が好適なものとなり、該界面の順方向電圧Ｖｆ低減が可能となる。また、上述した結晶性の向上効果により、半導体素子全体のシリーズ抵抗低減が可能となる。加えて、高濃度層が、Ｓｉ成長層であることで、Ｓｉウエハ表面の損傷・結晶性悪化などの存在及びその固体ばらつきにおいても、その上にホモエピタキシャル成長させた層によりその結晶性を回復でき、それにより、該結晶層に高濃度ドーピングが可能となり、また、層内における表面近傍部、すなわちＧａＮ系半導体との接合部近傍において部分的な高ドープとすることもできる。Ｓｉ領域にあっては、後述する拡散ドープによるｐ型不純物の高濃度ドーピングが可能となり、特に表面近傍部、即ちＧａＮ系半導体との接合部近傍において更に高い濃度のドーピングが可能となる。更に、高濃度のＳｉ領域形成と、次に続くＧａＮ系半導体成長が同一炉内で連続処理も可能なため、従来のＳｉ基板表面の結晶性悪化の問題も回避できる。
［００５６］
第１８の発明〜第３１の発明の一態様としては、Ｓｉ基板上へのＧａＮ系半導体の成長において、従来のＺｎＯの様な異種材料の介在層を設けるのではなく、Ｓｉ基板上へのホモエピタキシャル成長により、Ｓｉ基板表面におけるＧａＮ系半導体結晶を阻害する要因を排除、低減することにある。他方、Ｓｉ基板への不純物拡散においては、ドーパントの熱拡散により成されることで、Ｓｉ基板若しくは基板表面側の結晶性を保持して、高濃度ドープとでき、上記Ｓｉ／ＧａＮ異種界面の能動領域における電荷移動が円滑なものとできる。具体的には、Ｓｉ基板、引いてはＳｉインゴットの育成時に高濃度の不純物を添加するとＳｉインゴット、それから取り出されるＳｉ基板の結晶性が全体的に悪化して、高濃度化が実現されても、ＧａＮ系半導体の結晶成長を困難とする。しかし、この一態様で説明するように、Ｓｉ層形成、Ｓｉ領域形成では、元のＳｉ基板は、Ｓｉ層・領域のドーパントと同一導電型の不純物を低い濃度とでき、さらには、不純物無添加とでき、Ｓｉ基板の結晶性を良くして、且つその上のＳｉ層形成、その表面側のＳｉ領域形成においてその良好な結晶性を維持して不純物の高濃度化を実現し、Ｓｉ／ＧａＮ異種界面に供することができる。加えて、Ｓｉ基板に、上記Ｓｉ層・Ｓｉ領域とは逆の導電型の不純物を添加したものであっても、上記Ｓｉ層・Ｓｉ領域を所望の導電型、不純物濃度の制御が可能、すなわちそれを高い設計自由度で形成できるため、様々な素子への応用が可能となる。
［００５７］
第１８の発明〜第３１の発明の一態様として、上記Ｓｉ／ＧａＮ異種接合部において、Ｓｉ側をｐ型、多数キャリアをホールとする、若しくはｐ型不純物を含有する層・領域、ＧａＮ側をｎ型若しくはｎ型不純物を含有する層・領域、とすることで、更に好ましくは、高濃度で各導電型の不純物を含有し、具体的には接合部近傍以外の領域より高濃度となるようにすることである。実験的に、順方向電圧（Ｖｆ）が従来よりも低くなることが確認されたが、その理論的な理由は明らかではない。しかしながら、以下では、本発明の理論的な説明の試みとして、仮説を述べる。仮説であるから、以下の説明が、本発明を限定するものではないことはいうまでもない。
［００５８］
第１８の発明〜第３１の発明の一態様においては、上記Ｓｉ層、Ｓｉ領域における能動領域の導電型をｐ型とし、またキャリアの観点から、上記Ｓｉ層、Ｓｉ領域における能動領域の多数キャリアをホールとする。このようにすれば、上記Ｓｉ層、Ｓｉ領域の能動領域におけるフェルミ準位が価電子帯に近づく。これを上記Ｓｉ層、Ｓｉ領域と窒化物半導体層との接合界面のエネルギーバンド図で示すと、図１３Ａのようになると考えられる。さらに高濃度ドーピングすることにより、図１３Ｂに示すように、全部または一部が縮退してフェルミ準位が価電子帯中に存在することとなる。また、窒化物半導体層における能動領域に多くの電子が存在すると、窒化物半導体層の能動領域におけるフェルミ準位が伝導帯に近づく。これも同様に図１３Ａに示すようなエネルギーバンド図となると考えられ、さらに高濃度ドーピングすることにより、図１３Ｃに示すように、縮退してフェルミ準位が伝導帯中に存在することとなる。そして、上記Ｓｉ層、Ｓｉ領域側でフェルミ準位が価電子帯中に存在し、窒化物半導体層側でフェルミ準位が伝導帯中に存在すると、図１３Ｄのようになる。本発明において、窒化物系半導体素子に順方向電圧（Ｖｆ）をかけると、Ｓｉ／ＧａＮ異種接合面には逆バイアスがかかるため、上記Ｓｉ層、Ｓｉ領域の能動領域における価電子帯が窒化物半導体層の能動領域における伝導帯よりも高くなり、かつ接合部に形成されていた空乏層がせまくなる。これを図で示すと図１３Ｅのようになり、これにより上記Ｓｉ層、Ｓｉ領域の価電子帯における多数の電子が狭い空乏層をトンネルして窒化物半導体層の伝導帯に注入されると考えられる。このため、本発明によれば、基板にＳｉを用いる窒化物系半導体素子において、従来よりも、小さな電圧で大きな電流を流すことが可能となるため、順方向電圧（Ｖｆ）を従来よりも低くすることが可能になったと考えられる。ここでエネルギーバンド図として用いた図１３Ａ〜Ｅは、ｎ型窒化物半導体層として、ｎ型ＧａＮ層を例に用いたが、これは最良の形態を示すものであり、上記Ｓｉ層、Ｓｉ領域に最も近い側のｎ型窒化物半導体層は、これに限定されるものではなく、ｎ型のＡｌＩｎＧａＮ層を用いることができる。ただし、なかでも結晶性よく形成できる観点からｎ型ＡｌａＧａ１−ａＮ（０≦ａ≦０．５）層を用いることが好ましい。さらに最も好ましくは、２元混晶であるｎ型ＧａＮ層を用いることである。
［００５９］
第１８の発明〜第３１の発明の一態様においてにおける能動領域とは、窒化物系半導体素子の基本構造を決定する領域であり、素子において正電極と負電極との間に電圧を印加したときに電流が通過する領域のことをいう。したがって、たとえば、負電荷が移動する領域（負電荷移動領域）は、能動領域に含まれる。
［００６０］
また、第１８の発明〜第３１の発明の一態様において、上記Ｓｉ層、Ｓｉ領域のホール濃度を、略１×１０１８ｃｍ−３以上略１×１０２１ｃｍ−３以下にすること、又は不純物濃度が、略１×１０１８ｃｍ−３以上略１×１０２２ｃｍ−３以下にすることで、Ｓｉの価電子帯のエネルギー位置が相対的に高くなり、また電流投入時に上記Ｓｉ層、Ｓｉ領域と窒化物半導体層との間における空乏層が薄くなる。そしてフェルミ準位が価電子帯中のより低いところに存在するようになり、より多数の電子が上記Ｓｉ層、Ｓｉ領域から窒化物半導体層へ注入されることとなって、順方向電圧（Ｖｆ）をより低くすることが可能になっているものと考えられる。上記Ｓｉ層、Ｓｉ領域に接する窒化物半導体層の電子濃度がの電子濃度を、略１×１０１７ｃｍ−３以上略１×１０２１ｃｍ−３以下にすること、又は型不純物濃度が、略１×１０１７ｃｍ−３以上略１×１０２２ｃｍ−３以下で、窒化物半導体層の伝導帯のエネルギー位置が相対的に低くなり、また電流投入時に上記Ｓｉ層、Ｓｉ領域と窒化物半導体層との間における空乏層が薄くなる。そしてフェルミ準位が伝導帯中のより高いところに存在することになり、より多数の電子が上記Ｓｉ層、Ｓｉ領域から窒化物半導体層へ注入されることとなって、順方向電圧（Ｖｆ）をより低くすることが可能になっているものと考えられる。
［００６１］
第３２の発明は、前記Ｓｉ基板と前記窒化物半導体層との間に緩衝領域を備え、前記Ｓｉ基板の表面に第１結晶領域と第２結晶領域とを備え、前記第１結晶領域は、ＡｌとＳｉとを含む第１結晶を有し、前記第２結晶領域は、Ｓｉを含むＧａＮ系半導体を含む第２結晶を有していることを特徴とする第１の発明〜第３１の発明のいずれか１つに係る窒化物系半導体素子である。
ＡｌとＳｉとを含む第１結晶を有する第１結晶領域と、Ｓｉを含むＧａＮ系半導体を含む第２結晶領域と、をＳｉ基板の表面に分布させることにより、結晶性のよい窒化物半導体層をＳｉ基板の上に形成することができる。
［００６２］
第３３の発明は、前記Ｓｉ基板と前記窒化物半導体層との間に緩衝領域を備え、前記緩衝領域は、基板側の第１の領域と、前記第１の領域よりも前記Ｓｉ基板から離れた第２の領域を有し、前記第１の領域及び前記第２の領域は、窒化物半導体からなる第１の層と、前記第１の層よりも膜厚が小さくかつ前記第１の層と組成が異なる窒化物半導体からなる第２の層と、を交互に積層した多層膜構造をそれぞれ有し、前記第１の領域が有する第１の層の膜厚は、前記第２の領域が有する第１の層の膜厚よりも大きい、ことを特徴とする第１の発明〜第３２の発明のいずれか１つに係る窒化物系半導体素子である。
第３３の発明によれば、Ｓｉ基板との格子定数差が大きい層（第２の層）が、Ｓｉ基板との格子定数差が小さい層（第１の層）よりも薄膜で形成される。第１の層は、窒化物半導体であるため、Ｓｉ基板に対して格子定数が小さい。つまり、Ｓｉ基板に窒化物半導体層を形成すると、格子定数に差があるので、Ｓｉ基板と窒化物半導体層との界面にはそれぞれ圧縮応力と引張応力が働く。詳しくは、Ｓｉ基板に窒化物半導体からなる第１の層を形成すると、格子定数が大きいＳｉ基板には、圧縮応力が働くのに対し、格子定数の小さい第１の層には引張応力が働く。第１の層に引張応力が働くので、この第１の層を成長し続けると、その成長面において、クラックが発生してしまう。またこのクラックの発生は、さらに窒化物半導体層を成長することを困難にしてしまう。ここに、Ｓｉ基板に対する格子定数差が、第１の層よりも大きい窒化物半導体からなる第２の層を薄膜で形成すると、第１の層と第２の層との界面において、第２の層には引張応力が、第１の層には圧縮応力が働く。つまり、引張応力を持ち続ける第１の層の成長面に圧縮応力が働くことから、クラックの発生を抑えることができる。つまりクラックの発生を抑えながら第１の層を形成することができ、第１の層と第２の層とを交互に積層した多層膜構造とすることで、クラックを抑えた窒化物半導体からなる緩衝領域を得ることが可能となる。
さらに、Ｓｉ基板上に、第１の層と第２の層とのクラックの発生を抑えた第１の領域の上に、第１の層と第２の層とを交互に積層した第２の領域を形成することで、結晶性のよい窒化物半導体層を形成することが可能となる。ここで第３５の発明によれば、第１の領域が有する第１の層の膜厚は、第２の領域が有する第１の層の膜厚よりも大きい、つまり、第２の領域が有する第１の層の膜厚は第１の領域が有する第１の層の膜厚よりも薄い層とする。これにより、結晶性のよい窒化物半導体層を得ることができる。この第２の領域は、第１の領域の上にあることで、その機能を発揮する。例えば、同様の膜厚で第２の領域をＳｉ基板上に直接形成しても、結晶性のよい窒化物半導体層は得られない。つまり、第２の領域は、Ｓｉ基板上でかつ、クラックの発生を抑えた膜上に形成することで、その効果を発揮することができる。
以上から、第３３の発明により、結晶性のよい窒化物半導体層を得ることが可能となる。
なお、前記Ｓｉ基板と前記窒化物半導体層との間に緩衝領域を備え、前記Ｓｉ基板の表面に第１結晶領域と第２結晶領域とを備え、前記第１結晶領域が、ＡｌとＳｉとを含む第１結晶を有し、前記第２結晶領域が、Ｓｉを含むＧａＮ系半導体を含む第２結晶を有している場合には、前記緩衝領域が、基板側の第１の領域と、前記第１の領域よりも前記Ｓｉ基板から離れた第２の領域を有し、前記第１の領域及び前記第２の領域が、窒化物半導体からなる第１の層と、前記第１の層よりも膜厚が小さくかつ前記第１の層と組成が異なる窒化物半導体からなる第２の層と、を交互に積層した多層膜構造をそれぞれ有し、前記第１の領域が有する第１の層の膜厚は、前記第２の領域が有する第１の層の膜厚よりも大きくすることが好ましい。
［００６３］
第３４の発明は、Ｓｉ基板を有するＳｉ半導体の保護素子部と、該基板上に、窒化物半導体層が積層された発光素子構造部と、を有し、該保護素子部と発光素子構造部の接合部が、ｐ型Ｓｉ半導体とｎ型窒化物半導体層とで形成されている第１の発明〜第３３の発明のいずれか１つに係る窒化物系半導体素子である。
Ｓｉ基板上に積層された窒化物半導体の発光素子部と、Ｓｉの保護素子とが、ｎ型窒化物半導体とｐ−Ｓｉとで接合された半導体素子であることで、該ｎ−ＧａＮ／ｐ−Ｓｉ界面において、従来よりも小さな電圧にて電流を流すことができ、各素子、すなわち、ＬＥＤの駆動、保護素子の駆動が好適になされ、各素子の特性が向上する。
［００６４］
第３５の発明は、前記半導体素子が、三端子素子であり、該三端子が、前記発光構造部のｐ，ｎ電極と、前記基板の前記発光素子構造部が設けられた主面に対向する主面に設けられた保護素子部のｎ電極である第３４の発明に係る窒化物系半導体素子である。
［００６５］
第３６の発明は、前記半導体素子が、前記基板の前記発光素子構造部が設けられた主面に設けられたｎ電極と発光構造部のｐ電極とが接続されるように半導体素子に配線が設けられた内部回路を有する第３４の発明に係る窒化物系半導体素子である。
［００６６］
第３７の発明は、前記半導体素子が、二端子素子であり、該二端子が、前記発光構造部のｎ電極と、発光構造部が設けられた基板主面に対向する主面に設けられた保護素子部のｎ電極である第３４の発明に係る窒化物系半導体素子である。
［００６７］
［００６８］
第３８の発明は、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子の製造方法において、Ｓｉ基板に、ｐ型不純物を拡散により添加して、ｐ型不純物添加のＳｉ領域を該Ｓｉ基板表面側に形成する第１工程と、該Ｓｉ領域の上に、ｎ型の窒化物半導体層を成長させる第２工程と、を具備する窒化物系半導体素子の製造方法である。
なお、たとえば、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、前記Ｓｉ基板の少なくとも一部と前記窒化物半導体層とを能動領域に含み、前記Ｓｉ基板における能動領域の導電型がｐ型である場合には、前記Ｓｉ基板と前記窒化物半導体層との接合部及びその近傍領域に、該接合部近傍領域外側の前記基板側領域よりも高濃度のｐ型不純物を有するＳｉ層若しくはＳｉ領域と、該接合部近傍領域外側の窒化物半導体領域よりも高濃度のｎ型不純物を有するｎ型窒化物半導体層を有することにより、前記Ｓｉ基板における能動領域の導電型をｐ型とすることができる。また、たとえば、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を有する窒化物系半導体素子において、前記Ｓｉ基板の少なくとも一部と前記窒化物半導体層とを能動領域に含み、前記Ｓｉ基板における能動領域の多数キャリアがホールである場合には、前記Ｓｉ基板と前記窒化物半導体層との接合部及びその近傍領域に、該接合部近傍領域外側の前記基板側領域よりも高濃度のｐ型不純物を有するＳｉ層若しくはＳｉ領域と、該接合部近傍領域外側の窒化物半導体領域よりも高濃度のｎ型不純物を有するｎ型窒化物半導体層を有することにより、前記Ｓｉ基板における能動領域の多数キャリアがホールとすることができる。
［００６９］
第３９の発明は、前記窒化物半導体層の素子において、前記Ｓｉ層若しくはＳｉ領域を負電荷が移動する能動領域である第３８の発明に係る窒化物系半導体素子の製造方法である。
［００７０］
第４０の発明は、前記第２工程の後、少なくともｐ型窒化物半導体層を積層して発光素子の積層構造形成する工程を具備する第３８の発明または第３９の発明に係る窒化物系半導体素子の製造方法である。
［００７１］
第４１の発明は、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を含む素子構造を有する窒化物系半導体素子の製造方法において、前記素子構造の第１導電型領域の層として、Ｓｉ半導体層を前記Ｓｉ基板上に成長させるＳｉ成長工程と、前記第１導電型領域の層として、前記Ｓｉ層の上に、第１の窒化物半導体層を成長させる第１の窒化物半導体層成長工程と、前記素子構造の第２導電型領域の層として、第２の窒化物半導体層を成長させる第２の窒化物半導体層成長工程と、を具備する窒化物系半導体素子の製造方法である。
［００７２］
第４２の発明は、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を含む素子構造を有する窒化物系半導体素子の製造方法において、前記素子構造の第１導電型領域の層として、前記Ｓｉ基板の表面側に第１導電型領域と異なる第２導電型のＳｉ領域成長させるＳｉ成長工程と、前記第１導電型領域の層として、前記Ｓｉ領域の上に、第１の窒化物半導体層を成長させる第１の窒化物半導体層成長工程と、前記素子構造の第２導電型領域の層として、第２の窒化物半導体層を成長させる第２の窒化物半導体層成長工程と、を具備する窒化物系半導体素子の製造方法である。
［００７３］
第４３の発明は、前記第１の窒化物半導体層を成長する工程において、ｎ型不純物をドープして成長させ、前記第１導電型領域がｎ型領域である第４１の発明または第４２の発明に係る窒化物系半導体素子の製造方法である。
［００７４］
第４４の発明は、前記第１導電型領域が、ｎ型領域であり、前記第２導電型領域がｐ型領域であり、前記素子が発光素子構造である第４１の発明〜第４３の発明のいずれか１つに係る窒化物系半導体素子の製造方法である。
［００７５］
第４５の発明は、前記第１工程が、Ｓｉ半導体のｐ型不純物を含有した膜でＳｉ基板表面を被覆して、該ｐ型不純物を基板内に拡散させて、前記Ｓｉ領域を形成する第３８の発明又は第４２の発明に係る窒化物系半導体素子の製造方法である。
［００７６］
第４６の発明は、前記第１工程が、熱処理下でＳｉ半導体のｐ型不純物源ガスを前記Ｓｉ基板表面に供給して、前記Ｓｉ領域を形成する第３８の発明又は第４２の発明に係る窒化物系半導体素子の製造方法である。
［００７７］
第４７の発明は、前記Ｓｉ基板がｐ型不純物を有し、前記第１工程において、Ｓｉ層若しくはＳｉ領域が該Ｓｉ基板のｐ型不純物濃度より大きい第３９の発明〜第４６の発明のいずれか１つに係る窒化物系半導体素子の製造方法である。
［００７８］
第４８の発明は、前記前記第１工程におけるｐ型不純物がＢ（ボロン）である第４７の発明に係る窒化物系半導体素子の製造方法である。
【図面の簡単な説明】
［００７９］
［図１］本発明の実施の形態に係る窒化物系半導体素子の一部を示す図である。
［図２］本発明の実施の形態に係る窒化物系半導体素子の一部についてのエネルギーバンドを説明する図である。
［図３］本発明の実施の形態に係る窒化物系半導体素子の一部についてのエネルギーバンドを説明する図である。
［図４］本発明の実施の形態に係る窒化物系半導体素子の一部についてのエネルギーバンドを説明する図である。
［図５］本発明の実施の形態に係る窒化物系半導体素子の一部についてのエネルギーバンドを説明する図である。
［図６］本発明の実施の形態に係る窒化物系半導体素子の一部についてのエネルギーバンドを説明する図である。
［図７］本発明の実施の形態に係る窒化物系半導体素子の電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）を示す図である。
［図８］本発明の一実施形態に係る半導体素子の模式断面図。
［図９Ａ］本発明の一実施形態に係る半導体素子の模式断面図。
［図９Ｂ］本発明の一実施形態（図２Ａの別の形態）に係る半導体素子の模式断面図。
［図１０］本発明の一実施形態に係る半導体素子の製造工程を説明する模式断面図。
［図１１］本発明の一実施形態に係る半導体素子の製造工程を説明する模式断面図。
［図１２］本発明の一実施形態に係る半導体素子の模式断面図。
［図１３Ａ］本発明の一実施形態に係る半導体素子の一部について「Ｓｉ／ＧａＮ接合部近傍におけるＳｉ・窒化物ともに非縮退」のエネルギーバンド構造を示す模式図
［図１３Ｂ］本発明の一実施形態に係る半導体素子の一部について「Ｓｉ／ＧａＮ接合部近傍におけるＳｉのみ縮退」のエネルギーバンド構造を示す模式図
［図１３Ｃ］本発明の一実施形態に係る半導体素子の一部について「Ｓｉ／ＧａＮ接合部近傍における窒化物のみ縮退」のエネルギーバンド構造を示す模式図
【図１３Ｄ】本発明の一実施形態に係る半導体素子の一部について「Ｓｉ／ＧａＮ接合部近傍におけるＳｉ・窒化物ともに縮退」のエネルギーバンド構造を示す模式図
【図１３Ｅ】本発明の一実施形態に係る半導体素子の一部について「Ｓｉ／ＧａＮ接合部近傍における順方向印可（ＬＥＤ駆動）時」のエネルギーバンド構造を示す模式図
【図１４】本発明の一実施形態に係る実験例の電流−電圧特性を示す図。
【図１５】本発明に係るＳｉ／ＧａＮ異種接合部のエネルギーバンド構造を示す模式図。
【図１６】本発明の一実施形態に係る半導体素子の模式断面図及びそれにほぼ等価な回路図（右上挿入図）。
【図１７Ａ】本発明の一実施形態に係る半導体素子の模式断面図。
【図１７Ｂ】本発明の一実施形態（図２Ａの別の形態）に係る半導体素子の模式断面図。
【図１８Ａ】本発明の一実施形態に係る半導体素子の模式断面図。
【図１８Ｂ】本発明の一実施形態（図３Ａの別の形態）に係る半導体素子の模式断面図。
【図１９Ａ】本発明の一実施形態に係る半導体素子の模式断面図及びほぼ等価な回路図（右上挿入図）。
【図１９Ｂ】本発明の一実施形態に係る半導体素子（図４Ａ）の模式平面図。
【図２０】本発明の実施例１に係る窒化物系半導体素子を示す図である。
【図２１】本発明の実施例２に係る窒化物系半導体素子を示す図である。
【図２２】本発明の実施例３に係る窒化物系半導体素子を示す図である。
【図２３】本発明の実施例４に係る窒化物系半導体素子を示す図である。
【図２４】従来の窒化物系半導体素子におけるエネルギーバンド図を示す図である。
【図２５】本発明に係るＳｉ／ＧａＮ異種接合部のエネルギーバンド構造を示す模式図。
【符号の説明】
【００８０】
１００１…窒化物系半導体素子、１００１−１…窒化物系半導体素子、１００１−２…窒化物系半導体素子、１００１−３…窒化物系半導体素子、１００１−４…窒化物系半導体素子、１００２…Ｓｉ基板、１００３…窒化物半導体層、１００４…ｎ型窒化物半導体層、１００５…活性層、１００６…ｐ型窒化物半導体層、１００７…正電極、１００８…負電極、２０１０…Ｓｉ基板｛２０１０ａ…ｎ−Ｓｉ基板、２０１０ｂ…ｐ−Ｓｉ基板、２０１０ｃ…非導電性Ｓｉ基板｝、２０１１…ｐ−Ｓｉ層（領域）、２０１２…ｎ−Ｓｉ領域、２０１５…ｎ電極（Ｓｉ基板電極）、２０２０…異種接合部（Ｓｉ／ＧａＮ接合部）、２０２１…ｎ型層（ｎ型窒化物半導体層）、２０２２…活性層（ＧａＮ系半導体）、２０２３…ｐ型層（ｐ型窒化物半導体層）、２０２５…ｎ電極（２０２５ａ…Ｓｉ基板２０１０の積層構造２１４０側電極，２０２５ｂ…Ｓｉ層・領域２０１１の電極）、２０２６…ｐ電極、２０２７…ｐパッド電極（発光素子部）、２０３０…Ｓｉ基板（Ｓｉ層２０３１（２０１１）形成前、２０３０′素子形成後のＳｉ基板２０１０）、２０３１…Ｓｉ層（２０３１ａ基板側［低濃度］、２０３１ｂ半導体の積層構造２１４０側［高濃度］、２０３１′素子形成後のＳｉ層２０１１）、２０４０…Ｓｉ基板（Ｓｉ領域２０４２（２０１１）形成前）、２０４１…Ｓｉ拡散領域（裏面側２０４１ａ，  表面側２０４１ｂ）、２０４２…Ｓｉ拡散領域（Ｓｉ形成後［２０４２′…積層２１４０形成後））、２０４５…不純物源ガス、２０４６…堆積物、２０４７…拡散不純物（２０４７ａガス供給時、２０４７ｂガス停止時）、２０５０…Ｓｉ基板（Ｓｉ領域２０５３（２０１１）形成前、２０５０′Ｓｉ領域２０５３形成後、２０５０″積層構造２１４０形成後のＳｉ基板２０１０）、２０５１…不純物源被膜、２０５３…不純物拡散領域（裏面側２０５３ａ，  表面側２０５３ｂ，２０５３′積層２１４０形成後のＳｉ領域２０１１）、２０４５…不純物源ガス、２０４６…堆積物、２０４７…拡散不純物（２０４７ａガス供給時、２０４７ｂガス停止時）、２０６０（２０７０），  ２０６３（２０７３），  ２０６６…Ｓｉ領域・層形成時のｐ型不純物分布、２０６２（２０７２），  ２０６５  …Ｓｉ領域形成（拡散）途中のｐ型不純物分布，  ２０６１（２０７１），  ２０６４（２０７４），  ２０６７…積層構造２１４０形成後のｐ型不純物分布、２０８０，  ２０８１，  ２０８２…ｎ型不純物分布（積層構造２１４０形成後、ｎ型窒化物半導体層中）、２０９０−２０９６…ｎ型窒化物半導体層、２１００…発光素子、２１１０…第１導電型領域、２１２０…第２導電型領域、２１３０…発光素子の積層構造体、２１４０…窒化物半導体の積層構造、３１１０…保護素子部、３０２０…異種接合部、３０２５…電極、３０２６…電極、３０２７…パッド電極、３０４０…配線、３２００…配線
【発明を実施するための最良の形態】
【００８１】
以下に、添付した図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
【００８２】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る窒化物系半導体素子の一部を示す図である。
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る窒化物系半導体素子１００１は、Ｓｉ基板１００２の上に、窒化物半導体層１００３を有している。窒化物半導体層１００３には、ｎ型窒化物半導体層１００４と活性層１００５とｐ型窒化物半導体層１００６とが含まれており、このうちのｎ型窒化物半導体層１００４がＳｉ基板１００２に接している。図１に示すように、Ｓｉ基板１００２における能動領域は、その導電型がｐ型となっている。
なお、第１の実施の形態においては、本発明の理解を容易にするため、窒化物半導体層１００３が活性層１００５を有する場合について説明するが、本発明においては、窒化物半導体層１００２が活性層１００５を有しないとすることもでき、この場合は、ｎ型窒化物半導体層１００４とｐ型窒化物半導体層１００６との界面において、発光する発光領域となる。
第１の実施の形態に係る窒化物系半導体素子１０００においては、Ｓｉ基板１００２の能動領域をｎ型ではなくｐ型としているが、このようにすると、基板にＳｉを用いる窒化物系半導体素子において、順方向電圧（Ｖｆ）を従来のｎ型Ｓｉ基板よりも低くすることが可能となる。ここで、Ｓｉ基板１００２の能動領域のフェルミ準位が価電子帯中に存在するようになり、窒化物半導体層１００３の能動領域のフェルミ準位が伝導帯中に存在するようになれば、縮退状態になると考えられ、特に縮退状態になることが従来よりＶｆを下げることができたものと考えられる。この縮退状態は、Ｓｉ基板が完全に縮退していることが好ましく、Ｓｉ基板と窒化物半導体層の両方が縮退していることがさらに好ましい。また接合時にフェルミ準位がＳｉ基板側で価電子帯中に、窒化物半導体層側で伝導帯中に存在しない場合であっても、電界を加えることで縮退と同じようなエネルギーバンド構造になるものも、同様の効果があるものと推測される。このようにして、第１の実施の形態により、基板にＳｉを用いる窒化物系半導体素子において、従来よりも、小さな電圧で大きな電流を流すことが可能となり、順方向電圧（Ｖｆ）を従来よりも低くすることが可能となるものと考えられる。もっとも、本実施の形態による効果は実験的に確認されたものであり、ここでの理論的な説明は、仮説である。この仮説である理論は、本発明を何ら限定するものではない。
【００８３】
以下、本発明の第１の実施の形態に係る窒化物系半導体素子１００１をより詳細に説明する。
〔Ｓｉ基板１００２〕
Ｓｉ基板１００２は、その能動領域がｐ型または多数キャリアがホールである。
本発明は、Ｓｉ基板１００２の能動領域におけるホール濃度を限定するものではないが、このホール濃度は、略１×１０１８ｃｍ−３以上略１×１０２１ｃｍ−３以下とするのが好ましく、略１×１０１９ｃｍ−３以上略２×１０２０ｃｍ−３以下とすればより好ましい。
また、本発明は、Ｓｉ基板１００２の能動領域におけるｐ型不純物（ホウ素やアルミニウムなど）の濃度を限定するものではないが、このｐ型不純物（ホウ素やアルミニウムなど）の濃度は、略１×１０１８ｃｍ−３以上略１×１０２２ｃｍ−３以下とするのが好ましく、略１×１０１９ｃｍ−３以上略２×１０２１ｃｍ−３以下とすればより好ましい。
第１の実施の形態に係るＳｉ基板１００２によれば、その能動領域において多数の正孔（ホール）が発生し、Ｓｉ基板１００２の能動領域のフェルミ準位が価電子帯中のより電位の低いところに存在することとなり、Ｓｉ基板１００２の能動領域のフェルミ準位がｎ型窒化物半導体層１００４の能動領域のフェルミ準位に揃うようになる、と考えられる。また、Ｓｉ基板１００２の能動領域と窒化物半導体層１００３の能動領域との間における空乏層も薄くなると考えられる。このようにして、より多数の電子が、Ｓｉ基板の価電子帯からｎ型窒化物半導体層１００４の伝導帯に注入されることとなり、基板にＳｉを用いる窒化物系半導体素子１００１において、順方向電圧（Ｖｆ）をより低くすることが可能となっているものと考えられる。
また、本発明は、Ｓｉ基板１００２の能動領域における抵抗率を限定するものではないが、この抵抗率は、略０．０５Ωｃｍ以下とするのが好ましく、略０．０２Ωｃｍ以下とすればより好ましい。このようにすれば、窒化物系半導体素子１００１において、より小さな電圧でより大きな電流を流すことが可能となり、順方向電圧（Ｖｆ）をより低くすることが可能となる。
なお、後述するように、本発明においては、Ｓｉ基板１００２の全体を能動領域としてもよく、またＳｉ基板１００２の一部を能動領域としてもよく、これらは例えば負電極の形成位置により適宜選択される。また、上記したホール濃度、ｐ型不純物濃度、抵抗率は、Ｓｉ基板１００２における能動領域の少なくとも一部が上記した値をとっていればよく、Ｓｉ基板１００２における能動領域の全部が上記した値をとっている必要はない。したがって、本発明においては、次の（１）〜（４）のすべての場合が含まれる。
（１）Ｓｉ基板１００２の全部が能動領域であって、この能動領域の全部が上記したホール濃度、ｐ型不純物濃度、抵抗率となっている場合。
（２）Ｓｉ基板１００２の全部が能動領域であって、この能動領域の一部が上記したホール濃度、ｐ型不純物濃度、抵抗率となっている場合。
（３）Ｓｉ基板１００２の一部が能動領域であって、この能動領域の全部が上記したホール濃度、ｐ型不純物濃度、抵抗率となっている場合。
（４）Ｓｉ基板１００２の一部が能動領域であって、この能動領域の一部が上記したホール濃度、ｐ型不純物濃度、抵抗率となっている場合。
もっとも、上記の説明は、本発明の理解を容易にするため、本発明の効果がもっともよく奏される条件を列挙したものであり、ｐ型不純物の種類・濃度やホール濃度や抵抗率が上記と異なっていても、本発明に含まれ、本発明の効果を得ることができる。なお、上記では、ｐ型不純物の種類・濃度やホール濃度や抵抗率がとる数値を「略数値」としたが、これは、ｐ型不純物の種類・濃度やホール濃度や抵抗率が厳密に上記した数値をとる場合はもちろんのこと、厳密には上記した数値をとらない場合をも含む意味である。
なお、Ｓｉ基板１００２が、その（１１１）面において窒化物半導体層１００３の（０００１）面と接することとすれば、Ｓｉ基板２と窒化物半導体層１００３との間において、格子定数の不一致による転位を最小に抑えることができる。
なお、本発明は、不純物濃度の測定方法を限定するものでないが、不純物濃度は、たとえば二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ；Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）で測定することができる。
〔窒化物半導体層１００３〕
（ｎ型窒化物半導体層１００４）
ｎ型窒化物半導体層１００４は、たとえば、一般式ＩｎｅＡｌｆＧａ１−ｅ−ｆＮ（０≦ｅ、０≦ｆ、ｅ＋ｆ≦１）で表される材料で構成でき、単層でも複数の層でもよいが、結晶欠陥の少ない窒化物半導体層１００３を得るために、ＧａＮ又はｆ値０．２以下のＡｌｆＧａ１−ｆＮとすることが好ましい。また、ｎ型窒化物半導体層１００４の膜厚は、クラックの発生を防止しつつ、抵抗値を低くし窒化物系半導体素子１の順方向電圧（Ｖｆ）を低くするために、好ましくは０．１μｍ以上５μｍ以下とすることで、Ｖｆの低い窒化物半導体素子を得ることができる。また０．３μｍ以上１μｍ以下とすることがさらに好ましく、０．３μｍ以上とすることで、結晶性のよい窒化物半導体素子構造（少なくともｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層）が得られ、また１μｍ以下とすることで窒化物半導体素子構造にクラックが発生しにくくなり、歩留まりが向上する。またｎ型窒化物半導体層において、Ｓｉ基板に最も近い側の層は、膜厚は１０ｎｍ以上の層で設けることにより、Ｓｉ基板から電子が好適にｎ型窒化物半導体層に注入されるようになる。このましくは１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の層を設け、さらにその上にｎ側クラッド層などの別の層を設けることが、導電性および結晶性の点から好ましい。またこのＳｉ基板に最も近い側がｎ型ＧａＮ層であることが好ましく、Ｓｉ基板からｎ型窒化物半導体層に最も好適に電子が注入されるようになる。
また、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層との間に、活性層を設けるダブルへテロ接合の窒化物半導体素子構造を有する場合には、ｎ側クラッド層として、活性層よりもバンドギャップエネルギーの大きいｎ型窒化物半導体層を活性層側に有することが好ましく、機能的に説明するとｐ型窒化物半導体層側からのホールのオーバーフローを防ぎ、活性層での発光再結合の確率を高める層となる。
さらにまた、複数のｎ型窒化物半導体層を設ける場合、いずれかの位置に、好ましくはｎ側クラッド層よりもＳｉ基板側に、ＡｌＮとＡｌａＧａ１−ａＮ（０＜ａ＜１）とを繰り返し積層した多層膜や、ＡｌＮとＧａＮとを繰り返し積層した多層膜などを設けてもよく、この層により、応力を緩和することができ、その上の窒化物半導体層を結晶性よく得ることができる。
なお、説明の便宜のため省略するが、Ｓｉ基板１００２とｎ型窒化物半導体層１００４との間にはバッファ層（図示せず）を備えることで、結晶性のよい窒化物半導体素子構造が得られるので好ましい。バッファ層の材料としては、好ましくは、ＡｌａＧａ１−ａＮ（０≦ａ≦１）で表される窒化物半導体、より好ましくは、ＡｌＮを用いる。これらバッファ層が形成されることで、Ｓｉ基板１００２とｎ型窒化物半導体層１００４との格子不整合を緩和させることができる。このバッファ層の膜厚としては、少なくともｎ型窒化物半導体層の最もＳｉ基板に近い側の層よりも薄ければよく、好ましくは０．２５ｎｍ以上（１原子層以上）１０ｎｍ未満とする。０．２５ｎｍ以上とすることで、バッファ層として好適に機能し、１０ｎｍ未満とすることで、Ｓｉ基板とｎ型窒化物半導体層との間の電気的特性が、バッファ層を設けない場合と同等の電気的特性が得られる。つまり、このような膜厚の範囲でバッファ層を設けることにより、その上の窒化物半導体層の結晶性を良好にするとともに、バッファ層を設けない場合と同様の電気的特性が得られ、別の観点からはＳｉ基板がｎ型窒化物半導体層に実質的に電子が注入されるようになる。
本発明は、ｎ型窒化物半導体層１００４の電子濃度を限定するものではないが、ｎ型窒化物半導体層１００４は、その能動領域における電子濃度が略１×１０１７ｃｍ−３以上略１×１０２１ｃｍ−３以下とするのが好ましく、略２×１０１８ｃｍ−３以上略１×１０２０ｃｍ−３以下とすればより好ましい。また、本発明は、ｎ型窒化物半導体層１００４のｎ型不純物濃度を限定するものではないが、ｎ型窒化物半導体層１００４は、その能動領域におけるｎ型不純物濃度が略１×１０１７ｃｍ−３以上略１×１０２２ｃｍ−３以下とするのが好ましく、略２×１０１８ｃｍ−３以上略１×１０２１ｃｍ−３以下とすればより好ましい。このようにした場合、ｎ型窒化物半導体層１００４の能動領域において多数の電子が発生し、ｎ型窒化物半導体層１００４の能動領域のフェルミ準位が伝導帯中に存在するものと考えられる。また、Ｓｉ基板１００２の能動領域と窒化物半導体層１００３の能動領域との間における空乏層が薄くなるものと考えられる。その結果、より多数の電子が、Ｓｉ基板１００２の価電子帯からｎ型窒化物半導体層１００４の伝導帯に注入されることとなり、順方向電圧（Ｖｆ）をより低くすることが可能になるものと考えられる。
もっとも、上記の説明は、本発明の理解を容易にするため、本発明の効果がもっともよく奏される条件を列挙したものであり、ｎ型不純物の種類・濃度や電子濃度が上記と異なっていても、本発明に含まれ、本発明の効果を得ることができる。なお、上記では、ｎ型不純物の種類・濃度や電子濃度がとる数値を「略数値」としたが、これは、ｎ型不純物の種類・濃度や電子濃度が厳密に上記した数値をとる場合はもちろんのこと、厳密には上記した数値をとらない場合をも含む意味である。
（活性層１００５）
活性層５には、単一量子井戸構造や多重量子井戸構造を用いることができ、Ｉｎ及びＧａを含有する窒化物半導体、好ましくは、ＩｎａＧａ１−ａＮ（０≦ａ＜１）で形成される。多重量子井戸構造を用いる場合には、活性層５が障壁層および井戸層を有することとなるが、障壁層は例えばアンドープＧａＮとし、井戸層は例えばアンドープＩｎ０．３５Ｇａ０．６５Ｎとすることができる。また、活性層全体の膜厚はとくに限定されるものではなく、発光波長等を考慮して、障壁層及び井戸層の各積層数や積層順を調整し活性層の各膜厚を設定することができる。
（ｐ型窒化物半導体層１００６）
ｐ型窒化物半導体層１００６は、少なくともＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ＜１）を有し、単層でも複数の層でもよいが、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層との間に、活性層を設けるダブルへテロ接合の窒化物半導体素子構造を有する場合には、ｐ側クラッド層として、活性層よりもバンドギャップエネルギーの大きいｐ型窒化物半導体層が少なくともあればよく、機能的に説明するとｎ型窒化物半導体層側からの電子のオーバーフローを防ぎ、活性層での発光再結合の確率を高める層が少なくともあればよい。
また好ましくは、Ｓｉ基板１００２側から順に、ｐ型クラッド層（図示せず）と正電極が形成されるｐ型コンタクト層（図示せず）とを有する。
ｐ型クラッド層は、多層膜構造（超格子構造）または単一膜構造である。ｐ型クラッド層を超格子構造とすると、結晶性を良くでき、抵抗率を低くできるので、順方向電圧（Ｖｆ）を低くすることができる。ｐ型クラッド層にドープされるｐ型不純物としては、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｂｅ等の周期律表第ＩＩＡ族、ＩＩＢ族元素を選択し、好ましくはＭｇ、Ｃａ等をｐ型不純物とする。また、ｐ型不純物ドープのｐ型クラッド層が、ｐ型不純物を含むＡｌｔＧａ１−ｔＮ（０≦ｔ≦１）よりなる単一層からなる場合は、やや発光出力が低下するが、静電耐圧は超格子の場合とほぼ同等の良好なものにできる。
ｐ型コンタクト層は、一般式ＩｎｒＡｌｓＧａ１−ｒ−ｓＮ（０≦ｒ＜１、０≦ｓ＜１、ｒ＋ｓ＜１）で表される窒化物半導体を用いて形成することができるが、結晶性の良好な層を形成するために、好ましくは３元混晶の窒化物半導体、より好ましくはＩｎ、Ａｌを含まない二元混晶のＧａＮからなる窒化物半導体とする。更にｐ型コンタクト層をＩｎ、Ａｌを含まない２元混晶とすると、正電極とのオーミック接触をより良好にでき、発光効率を向上させることができる。ｐ型コンタクト層のｐ型不純物としては、ｐ型クラッド層と同様の種々のｐ型不純物を用いることができるが、好ましくはＭｇとする。ｐ型コンタクト層にドープするｐ型不純物をＭｇとすると、窒化物半導体層としてのｐ型特性が容易に得られ、またオーミック接触を容易に形成することができる。
【００８４】
図７は、本発明の第１の実施の形態に係る窒化物系半導体素子（ｐ型Ｓｉ基板）におけるＶｆと、従来の窒化物系半導体素子（ｎ型Ｓｉ基板）におけるＶｆと、を比較する図である。この実験でのＬＥＤチップサイズは、１００μｍ×１００μｍであり、現在一般的なＬＥＤの面積の約１０分の１のサイズとなっている。
電流を５ｍＡ（５０Ａ／ｃｍ２）として実験をし、Ｖｆを比較したところ、図７に示すように、従来の窒化物系半導体素子（ｎ型Ｓｉ基板）のＶｆが５．１Ｖであるのに対し、本発明の第１の実施の形態に係る窒化物系半導体素子（ｐ型Ｓｉ基板）のＶｆは、４．０Ｖとなった。したがって、本実験に限って言えば、本発明の第１の実施の形態により、Ｖｆが１．１Ｖ改善された。
また、図７に示すように、立ち上がり電圧は、本発明の第１の実施の形態に係る窒化物系半導体素子で３．２Ｖ、従来の窒化物系半導体素子で４．２Ｖ、となった。したがって、本実験に限って言えば、本発明の第１の実施の形態により、立ち上がり電圧が約１Ｖ改善された。  このように、第１の実施の形態によれば、従来よりＶｆの低い窒化物半導体素子が得られる。また、窒化物半導体層とＳｉ基板との接合部ではＩ−Ｖ特性が略線形となり、良好なオーミック特性が得られていると考えられる。なお、ここで「略線形」とは、Ｉ−Ｖ特性が厳密に線形である場合はもちろんのこと、厳密に線形でない場合も含むという意味である。
【００８５】
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る窒化物系半導体素子を示す図である。
【００８６】
図８に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る窒化物系半導体素子２１００は、Ｓｉ基板２０１０の上に、Ｓｉ層・Ｓｉ領域２０１１を介して窒化物半導体層（積層体）２１４０を有している。窒化物半導体層２１４０には、ｎ型窒化物半導体層２０２１と活性層２０２２とｐ型窒化物半導体層２０２３とが含まれており、このうちのｎ型窒化物半導体層２０２２がＳｉ層・Ｓｉ領域２０１１に接している。図８の例で、Ｓｉ基板２０１０ｂ、Ｓｉ層・Ｓｉ領域２０１１は、導電型がｐ型となっている。
【００８７】
なお、第２の実施の形態においては、本発明の理解を容易にするため、窒化物半導体層（積層体）２１４０が活性層２０２２を有する場合について説明するが、本発明の半導体素子の発光素子においては、窒化物半導体層２１４０が活性層２０２２を有しないとすることもでき、この場合は、ｎ型窒化物半導体層２０２１とｐ型窒化物半導体層２０２３との界面において、発光する発光領域となる。
【００８８】
第２の実施の形態に係る窒化物系半導体素子においては、Ｓｉ基板２０１０ｂ、Ｓｉ層・Ｓｉ領域２０１１をｎ型ではなくｐ型としているが、このようにすると、基板にＳｉを用いる窒化物系半導体素子、具体的にはＳｉ／ＧａＮ異種接合界面２０２０において、順方向電圧（Ｖｆ）を従来のｎ型Ｓｉ基板、若しくはＳｉ層・Ｓｉ領域よりも低くすることが可能となる。ここで、Ｓｉ基板２０１０ｂ、Ｓｉ層・Ｓｉ領域２０１１の能動領域のフェルミ準位が価電子帯中に存在するようになり、窒化物半導体層２１４０の能動領域のフェルミ準位が伝導帯中に存在するようになれば、縮退状態になると考えられ、特に縮退状態になることで従来よりＶｆを下げることができたものと考えられる。この縮退状態は、Ｓｉ基板が完全に縮退していることが好ましく、Ｓｉ基板と窒化物半導体層の両方が縮退していることがさらに好ましい。また接合時にフェルミ準位がＳｉ基板側で価電子帯中に、窒化物半導体層側で伝導帯中に存在しない場合であっても、電界を加えることで縮退と同じようなエネルギーバンド構造になるものも、同様の効果があるものと推測される。このようにして、第２の実施の形態により、基板にＳｉを用い、Ｓｉ／ＧａＮ異種接合界面を有する半導体素子において、従来よりも、小さな電圧で大きな電流を流すことが可能となり、順方向電圧（Ｖｆ）を従来よりも低くすることが可能となるものと考えられる。もっとも、第２の実施の形態による効果は実験的に確認されたものであり、ここでの理論的な説明は、仮説である。この仮説である理論は、本発明を何ら限定するものではない。
【００８９】
以下、本発明の第２の実施の形態に係る半導体素子２１００をより詳細に説明する。
【００９０】
〔Ｓｉ基板２０１０〕
Ｓｉ基板２０１０は、半導体素子の構造、例えば発光素子の例である図８，９に示すように、電極構造により、ｐ型基板２０１０ａ、ｎ型基板２０１０ｂ、非導電性基板２０１０ｃと様々な導電性、若しくは部分的な導電性を有する基板を用いることができる。
【００９１】
なお、Ｓｉ基板２０１０が、その（１１１）面において窒化物半導体層２１４０の（０００１）面と接することとすれば、Ｓｉ基板１０若しくはＳｉ層・Ｓｉ領域２０１１と窒化物半導体層２１４０との間において、格子定数の不一致による転位を最小に抑えることができる。
【００９２】
〔Ｓｉ層・Ｓｉ領域２０１１〕
本発明におけるＳｉ基板上のＳｉ層２０１１若しくはＳｉ領域２０１１、又は少なくともＳｉ／ＧａＮ異種接合界面近傍若しくは素子の第１導電型領域が、ｐ型または多数キャリアがホールである。このホール濃度を限定するものではないが、このホール濃度は、略１×１０１８ｃｍ−３以上略１×１０２１ｃｍ−３以下とするのが好ましく、略１×１０１９ｃｍ−３以上略２×１０２０ｃｍ−３以下とすればより好ましい。また、このｐ型不純物（ホウ素やアルミニウムなど）の濃度を限定するものではないが、このｐ型不純物（ホウ素やアルミニウムなど）の濃度は、略１×１０１８ｃｍ−３以上略１×１０２２ｃｍ−３以下とするのが好ましく、略１×１０１９ｃｍ−３以上略２×１０２１ｃｍ−３以下とすればより好ましい。
【００９３】
本発明において、Ｓｉ半導体、例えば図中の（Ｓｉ半導体）基板２０１０、例えばｎ型基板２０１０ａ、ｐ型基板２０１０ｂ、Ｓｉ（半導体）層・領域２０１１は、各導電型とするために、不純物がドープされ、ｎ型不純物としては、５Ｂ族、具体的にはＰ（燐），Ａｓ（砒素），Ｓｂ（アンチモン）が、ｐ型不純物としては、３Ｂ族、具体的にはＢ（硼素）、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉなどが挙げられ、好ましくはＢである。
【００９４】
〔Ｓｉ層２０１１の形成〕
以下、図１０〜１２を用いて、本発明におけるＳｉ層・領域２０１１の形成について説明するが、各図の（ｂ−２）、（ｃ−２）、（ｄ−２）はそれぞれ各層・領域の断面図（ｂ−１）、（ｃ−１）、（ｄ−１）に対応してｎ型（左側）、ｐ型（右側）不純物量を模式的に示すものであるが、一例を示すものであり、これら不純物分布は、断面図との対応関係に限定されず、様々な分布を取り得るものである。
【００９５】
本発明において、Ｓｉ基板２０１０上へのＳｉ半導体層の形成には、従来知られた方法、例えば有機金属気相成長方法（ＭＯＶＰＥ）、熱ＣＶＤなどを用いて形成することができる。以下、有機金属気相成長方法について述べるが、本発明はこれに限らず、スパッタなどの物理蒸着法、（熱）ＣＶＤ、ＭＢＥなどの化学蒸着法、など様々な方法により層形成できる。本発明の一態様であるＳｉ半導体層２０１１の形成は、上述したように、Ｓｉ基板上の同種材料の結晶成長、すなわちホモエピタキシャル成長にある。これにより、厚膜の層形成、結晶性の向上、向上された結晶性によってより高ドープ化が可能となる。
【００９６】
図１２を用いて具体的に説明すると、Ｓｉ基板２０３０上に、Ｓｉ半導体結晶を成長させて（図１２（ａ））、Ｓｉ層２０３１を形成し、その際に所望の不純物、具体的にはｐ型不純物をドープして、Ｓｉ層表面側を高濃度不純物の層として形成し（図１２（ｂ））、続いて窒化物半導体の積層構造２１４０として、第１導電型領域の窒化物半導体層２０９１、２０９２などを積層する（図１２（ｃ））。
【００９７】
Ｓｉ層成長時に、図１２（ｂ−２）の不純物分布に示すように、層２０３１内でほぼ均一な濃度とする分布（分布２０６０）であっても良く、図１２（ｂ−１）のように、層の途中で濃度を変化させて濃度の異なる２つの層２０３１ａ、２０３１ｂとして、表層側２０３１ｂを深層側２０３１ａよりも高濃度となる分布２０７０とすることもできる。すなわち、層成長時のドープ量を任意に変更することで、所望の不純物分布とできる。特に分布２０７０のように表面側２０３１ｂが基板の裏面側（窒化物半導体の積層構造２１４０が設けられる面に対向する面側）の領域２０３１ａよりも高濃度にドープされることで、成長成長の最初において、結晶性を向上させ、結晶成長の最後、すなわち表面近傍において、高濃度にドープしてＳｉ／ＧａＮ接合部の電荷の移動を円滑なものとすることができる。
【００９８】
このとき、Ｓｉ／ＧａＮ異種接合部近傍以外の領域、例えば領域２０３１ａ、のドープ量については、図９Ａに示すようにＳｉ層２０１１の表面側２０１１ｂが能動領域、すなわち第１導電型領域２１１０で、深層側２０１１ａが能動領域でないような場合には、素子構造の場合には、無添加での形成、逆導電型の不純物をドープすることもできる。この場合好ましくは、成長の最初の段階では、結晶回復、結晶性向上の役割を担うため、不純物量はできるだけ低いことが好ましくなり、無添加が最も好ましくなる。
【００９９】
また、窒化物半導体の積層構造２１４０を形成する際の熱により、Ｓｉ層形成時の分布２０６０（７０）（図１２（ｂ−２））から熱拡散により、積層構造２１４０形成後には、図１２（ｃ−２）に示すように、不純物が深層側、すなわち低濃度領域側へ拡散し、Ｓｉ層２０３１の表層側の濃度も低下することになる。このことから、上記表層側２０３１ｂ、深層側２０３１ａの間で、大きな不純物濃度差を設けると拡散性も高くなる傾向にあるため、Ｓｉ層の膜厚内の平均濃度を高く設定するか、高濃度表層領域の膜厚を有る程度の大きさにすることが良い。
【０１００】
Ｓｉ層の好ましい膜厚としては、全体の膜厚を０．１μｍ以上１０μｍ以下の範囲であり、０．１μｍ未満であると不純物拡散、特に積層構造２１４０形成後、の制御が困難となり、１０μｍを超えるとＳｉ層の結晶性が悪化する。好ましくは、０．２μｍ以上１μｍ以下の範囲で、適度な結晶性でもって不純物拡散を制御でき、良好な素子構造の形成、特に第１導電型領域の形成が可能となる。具体的には、有る程度の膜厚の表面側２０１１ｂ領域を形成することで、後に続く積層構造２１４０形成時の熱拡散を補償して、高濃度領域を深く設けることで、表面領域２０１１ｂの濃度勾配を低く抑えられるため、素子形成後も好適な高濃度のＳｉ層２０１１、特に表面側２０１１ａが保持される。特に、該膜厚範囲は、表面側Ｓｉ層２０１１ｂの高濃度層の形成において好適な膜厚範囲となる。また、後述するように、Ｓｉ基板及び／又はＳｉ層・領域のＳｉ半導体で別の素子構造（集積回路）を設けるような場合には、Ｓｉ層の膜厚を５μｍ以上１０μｍ以下の範囲とすることが、各導電型の区画、境界部のｐ，ｎ不純物（導電型）の急峻性に優れる傾向にある。
【０１０１】
また、Ｓｉ層の好ましい不純物濃度としては、１×１０１８／ｃｍ３以上１×１０２２／ｃｍ３以下の範囲で、更に好ましくは、１×１０１９／ｃｍ３以上２×１０２０の範囲であり、不純物濃度が高いと結晶性悪化が大きくなりＧａＮ系半導体成長が困難となり、低いと上述の通りＳｉ／ＧａＮ異種接合の電荷移動の障壁が大きくなる傾向にある。特に表層側１１ｂの濃度をこの範囲とすることが好ましい。
【０１０２】
以上の膜厚及び不純物濃度について、以下のＳｉ領域にも同様に適用できる傾向にある。
【０１０３】
〔Ｓｉ領域２０１１の形成〕
本発明において、元のＳｉ基板２０３０へのＳｉ領域形成は、Ｓｉ半導体技術において従来知られた方法を用いることができ、例えばイオン注入、不純物熱拡散（熱処理炉、電磁波照射，例えばレーザアニール、ランプアニール）があり、特に不純物拡散であって、以下に説明する気相拡散、固相拡散のいずれか、最も好ましくは気相拡散を用いることである。元基板２０３０へのＳｉ領域の形成は、Ｓｉ層に比して、部分的な領域形成が容易である点において有利である。具体的には、上述のＳｉ層２０３１を部分的に形成するには、部分的に被覆された領域の露出部から選択的に成長させるような選択成長法、若しくは成長後のエッチング・加工により、部分的なものとすることができるが、工数が増え、また、層の有無で表面凹凸ができ、次に続くＧａＮ系半導体結晶成長を困難にする要因となるため、好ましくない。一方で、Ｓｉ領域形成では、基板内に設けられ、基板面は元の状態をほぼ維持されるため、後に続くＧａＮ系半導体結晶成長を基板上への成長とほぼ同等とできる。すなわち、部分的なＳｉ領域の影響がＧａＮ系半導体結晶成長にほとんど及ぼされず、様々な素子構造を形成することができる。
【０１０４】
（気相不純物拡散）
本発明において、気相の不純物拡散としては、基本的な構成として、熱処理下で、気相の不純物源、具体的にはｐ型不純物源ガス、をＳｉ基板２０４０に供給して、Ｓｉ基板２０４０に所望のＳｉ領域２０４１を形成するものである。気相の不純物源の原料は特に問われず、不純物元素の金属、若しくはその化合物、例えばＢ（ボロン）にあっては、その水素化物、具体的には水素化ボロン化合物、若しくは有機金属などが、挙げられ、それを気相状態（上記ハロゲン化物、有機金属ガスなど）を用いるものである。好ましくは水素化物のＢ２Ｈ６が挙げられる。
【０１０５】
図１０を用いて具体的に説明すると、不純物源ガス２０４５がＳｉ基板２０４０表面に供給され、不純物が吸着され堆積物２０４６が形成されてその堆積物２０４６から拡散されるか、直接表面に拡散、例えば不純物吸着とほぼ同時に基板２０４０内部へ拡散されるか、いずれか、両方により基板内へ不純物が拡散して拡散領域２０４１などが形成される（図１０（ａ））。続いて、不純物源の供給を止めて、更に熱処理することで、堆積物２０４６から不純物拡散が起こり（図１０（ｂ））、Ｓｉ領域２０１１となる拡散領域２０４１が形成される（図１０（ｃ））。続いて、窒化物半導体の積層構造２１４０として、第１導電型領域２１１０の窒化物半導体、具体的にはｎ型窒化物半導体層２０９３，  ２０９４などを積層する（図１０（ｄ））。ここで、不純物源ガス供給、供給停止下の熱処理と分けて説明したが、上述した供給下における不純物拡散が十分であれば、供給停止下の熱処理を省くことができ、一方不純物源ガス供給下で十分な拡散が無い場合、例えば不純物源の供給時に拡散に十分な温度に満たないような場合、には供給停止下の熱処理が必要となるものであり、本発明において何れでも反応条件に適した方法を選択することができる。また、不純物源ガス供給、供給停止下の熱処理は、その工程の条件により、例えば堆積物２０４６の堆積速度が大きくなるような場合には、不純物源ガス供給と停止を繰り返して、いずれか、若しくは両方の工程における熱処理により、熱拡散させる方法を採ることもできる。
【０１０６】
以上において、堆積物は、不純物源ガスの材料、供給条件、特に温度に依存する傾向にあり、低温であれば堆積物を形成でき、高温であれば、堆積物が大きくなる前に、吸着・内部拡散が順次起こり、ガス供給時に堆積せず拡散領域を形成することができる。また、一方で堆積物を一旦設ける条件であると、基板表面側において高濃度ドープが期待できる。堆積物を形成する場合は、実施例で示すように有機金属化合物を、堆積物を形成しない場合には水素化物（Ｂ２Ｈ６など）を不純物源ガスに用いることが好ましい。
【０１０７】
上記において、堆積物２０４６の除去について説明を省いたが、堆積物を除去するために、気相反応雰囲気、例えば反応炉、から取り出して、適当な除去手段、例えば化学エッチング液など、により除去しても良く、上述したように、不純物源ガス供給時の雰囲気、供給停止下の熱処理雰囲気において、不純物源材料（堆積物２０４６）が不純物源若しくはキャリア・雰囲気ガスへの溶解・再吸着・化学反応など、雰囲気中へ放出される様な場合には、それにより不純物堆積時、拡散時、拡散後、に除去することができる。拡散後としては、エッチング性のガス、雰囲気下に代えて堆積物を除去することなどができる。
以下、本実施例でも説明するＭＯＶＰＥを例示して、本発明の気相熱拡散について詳述する。
【０１０８】
図１０（ａ）に示すように、不純物源ガス２０４５としてＴＥＢ（トリエチルボロン）と、キャリアガス（雰囲気ガス）として水素（Ｈ２）を反応炉内のＳｉ基板２０４０に供給して、硼素若しくは硼素の化合物などが表面に吸着され、一部は堆積物２０４６となり、一部は供給下で拡散領域２０４１として拡散される。また不純物源ガスの供給を停止して、反応炉内の熱処理により、熱拡散を起こさせて（図１０（ｂ−１））、最終的にＳｉ領域２０１１となる拡散領域２０４２を形成する。このとき、不純物源ガス供給時、停止時の反応時は、Ｓｉ基板２０４０のＳｉとの化学反応による表面部の変質層形成を回避するために、基板のＳｉが反応しない雰囲気が良く、Ａｒなどの単原子ガス雰囲気、水素などの還元雰囲気が好ましく、具体的には水素雰囲気が好ましい。供給停止時の熱処理雰囲気の制御は、堆積物は十分に表面を被覆されない場合が多く、多孔質状など表面が部分的に露出されている状態が懸念されるためであり、堆積物が十分に表面を緻密な膜として覆い、Ｓｉ基板が雰囲気に晒されない場合には、上記雰囲気に限らず、拡散性の良好な雰囲気下とすることができる。図１０（ｂ−２），  （ｃ−２）の分布２０６１−２０６２、２０７１−２０７２に例示するように、拡散領域２０４１（２０４２）は、表層側２０４１ｂ（２０４２ｂ）から拡散され、深層側２０４１ａ（２０４２ａ）は表層側からの拡散に依るため、すなわち表面側領域２０４１ｂ（２０４２ｂ）が深層側より高濃度で、表面近傍が最も高濃度の不純物領域として形成される。この分布はＳｉ／ＧａＮ異種接合部において好適に機能する。
【０１０９】
また、上記Ｓｉ層形成と同様に、窒化物半導体の積層構造２１４０の形成時に、Ｓｉ拡散領域２０４２は、熱拡散されて最終的なＳｉ領域２０４２′が形成されるため、その熱拡散を考慮してＳｉ拡散領域２０４２を形成する必要がある。
【０１１０】
本発明において気相拡散に用いられるｐ型不純物源ガスの材料としては、ＴＥＢの他、Ｂ２Ｈ６（ジボラン）、ＴＭＢ（トリメチルボロン）などが挙げられる。水素化物（例えばジボラン）の場合には、熱ＣＶＤが好適な気相拡散手段となる。
【０１１１】
（固相不純物拡散）
本発明における不純物拡散の第２の方法としては、図１１に示すように、不純物源となる部材をＳｉ基板２０５０表面に形成して、熱処理することで、基板２０５０内に不純物を拡散させて、基板２０５０に拡散領域２０５３を形成する。このとき、不純物源の部材２０５１は除去されて、次に続く窒化物半導体の積層構造２１４０の形成工程が実施される。
【０１１２】
このような固相不純物拡散は、Ｓｉ半導体技術として従来知られた方法を用いることができ、具体的には、ｐ型不純物が添加（ドープ）された材料、ｐ型不純物元素の化合物などの被覆膜５１を形成して、熱処理雰囲気下で、熱拡散される。熱処理温度、雰囲気は、上記気相不純物拡散と同様に、該材料、その膜質などに依存する。具体例としては、ボロンドープシリカガラス（ＢＳＧ）の場合では、酸化雰囲気下、［      ］℃｛温度例か温度範囲｝で、熱処理して熱拡散領域が形成される。不純物分布は、上記気相拡散と同様に表層側２０５３ｂが、深層側２０５３ａより高濃度となり、特に表面近傍で最大の濃度となり、また後に続く窒化物半導体の積層構造２１４０形成工程により、該不純物拡散領域２０５３は更に熱拡散されて最終的にＳｉ領域２０１１となる拡散領域５３′で形成される。
【０１１３】
本発明において固相拡散に用いられるｐ型不純物源の膜材料としては、硼素がドープされた材料、硼素の化合物などがあり、具体的には前者としてＢＳＧ、後者としてＨＢＯ２などが挙げられる。
【０１１４】
〔素子構造〕
（Ｓｉ／ＧａＮ異種接合部）
窒化物半導体層２０２１〜２０２３を成長させる表面を提供する異種接合部２０２０の表面におけるＳｉ層・領域（基板表面）２０１１は、窒化物半導体の成長に適した結晶表面を提供するようにすることが好ましい。
【０１１５】
図１４は、本発明の接合部２０２０を理解するために、Ｓｉ基板上にｎ型層、活性層、ｐ型層の窒化物系半導体発光素子を設けて、基板をｐ型Ｓｉ基板、ｎ型Ｓｉ基板として作製した素子のＶｆを測定する実験である。ｐ型Ｓｉ基板、すなわちｐ−Ｓｉ基板／ｎ型ＧａＮ系半導体層／活性層／ｐ型ＧａＮ系半導体層の積層構造、におけるＶｆと、従来の窒化物系半導体素子（ｎ型Ｓｉ基板、すなわちｎ−Ｓｉ基板／ｎ型ＧａＮ系半導体層／活性層／ｐ型ＧａＮ系半導体層の積層構造）におけるＶｆと、を比較する図である。この実験でのＬＥＤチップサイズは、１００μｍ×１００μｍであり、現在一般的なＬＥＤ（□３００μｍ）の面積の約１０分の１のサイズとなっている。
【０１１６】
電流を５ｍＡ（５０Ａ／ｃｍ２）として実験し、Ｖｆを比較したところ、図１３に示すように、従来の窒化物系半導体素子（ｎ型Ｓｉ基板）のＶｆが５．１Ｖであるのに対し、本発明の一態様に係る窒化物系半導体素子（ｐ型Ｓｉ基板）のＶｆは、４．０Ｖとなった。したがって、本実験に限れば、本発明の一態様のｐ型Ｓｉ基板においてＶｆが１．１Ｖ改善され、すなわち一部構成に係るｐ型Ｓｉ／ＧａＮの異種接合を有する素子において、異種接合部においてＶｆが低減することがわかる。
【０１１７】
また、図１４に示すように、立ち上がり電圧は、本発明の一態様に係るｐ型Ｓｉ基板の窒化物系半導体素子で３．２Ｖ、従来の窒化物系半導体素子で４．２Ｖ、となった。したがって、本実験に限って言えば、本発明の一態様のｐ型Ｓｉ基板においてＶｆが１Ｖ改善され、すなわち一部構成に係るｐ型Ｓｉ／ＧａＮの異種接合を有する素子において、異種接合部においてＶｆが低減することがわかる。
【０１１８】
このように、本実験によれば、従来よりＶｆの低い窒化物半導体素子が得られる。また、窒化物半導体層とＳｉ層・領域２０１１との接合部ではＩ−Ｖ特性が略線形となり、良好なオーミック特性が得られていると考えられる。なお、ここで「略線形」とは、Ｉ−Ｖ特性が厳密に線形である場合はもちろんのこと、厳密に線形でない場合も含むという意味である。
【０１１９】
（Ｓｉ側接合部２０２０近傍領域、第１導電型領域２１１０）
以上説明したように、本発明のＳｉ／ＧａＮ異種接合部２０２０においては、その接合部近傍において、Ｓｉ半導体側をｐ型不純物含有若しくはｐ型層・領域、窒化物半導体側をｎ型不純物含有若しくはｎ型窒化物半導体層（領域）とすることが、好ましい。
【０１２０】
本発明の素子構造の一実施形態においては、少なくとも、第１導電型領域を有することで、該第１導電型領域にＳｉ／ＧａＮ異種接合部を有する構造である。第１導電型領域の上に、それとは異なる導電型の第２導電型領域を附加的に有する素子構造とすることもできる。具体的には、図８，９に示すように、第１導電型領域２１１０（ｎ型窒化物半導体）とその上の第２導電型領域２１２０（ｐ型窒化物半導体）を有する構造である。別の観点では、異種接合部２０２０より上に窒化物半導体の積層構造２１４０が設けられ、異種接合部側の窒化物半導体２０２１が第１導電型領域の一部に割り当てられ、異種接合部側のＳｉ層・領域２０１１とで第１導電型領域が形成される。
【０１２１】
このように、異種接合部２０２０を有した第１導電型領域が素子構造に設けられる場合には、図１０〜１２の不純物分布図（ｃ−１）、（ｄ−１）に示すように、窒化物半導体のｎ型不純物の分布は、様々な形態を取りうるが、基本的な構成として、異種接合部２０２０に近い近傍領域で高濃度、それより離れた領域で低濃度の構造となっている。これは、上述した高濃度のｎ型窒化物半導体による異種接合部形成が、その異種接合界面の電荷移動が良好となる傾向に有る点と、他方、高濃度ドープと異種表面からのＧａＮ系半導体成長による結晶性悪化があるため、異種接合部の近傍領域より上の窒化物半導体の積層構造２１４０領域では、低濃度として、結晶性回復、向上をさせることが重要となる。特に、活性層、第２導電型領域など、素子構造の他の導電型領域、能動領域、特に発光素子にあっては発光再結合領域となる活性層の結晶性が、素子特性を決定する重要な要因となるためである。また、図１２（ｄ−２）のようなｎ型不純物分布２０８０の場合には、近傍部の高濃度領域と、それより低濃度領域を有して、該低濃度領域内で濃度分布がある例を示しているが、導電性、素子の順方向電圧の上昇などを考慮して、部分的に高い濃度でドープされる形態を示している。この場合は、少なくとも膜厚平均濃度より高濃度の近傍部を形成することが好ましい。
【０１２２】
（Ｓｉ半導体領域）
本発明の素子構造において、Ｓｉ層・領域１１は、図８，９に示すように、様々な機能、特に電荷の移動方向、で、用いることができる。分類すると、図８、９Ｂに示すように、Ｓｉ層・領域２０１１及びＳｉ基板２０１０若しくはＳｉ基板２０１０の一部領域、図９Ｂの点線部２１３０、２１４０で示すような領域、が共に能動領域、すなわち第１導電型領域内に設けられる形態と、図９Ａに示すように、Ｓｉ層・領域２０１１若しくはその一部領域、例えば窒化物半導体の積層構造２１４０側の表層側領域２０１１ａが、能動領域、すなわち第１導電型領域内に設けられる構造がある。
【０１２３】
後者の場合には、能動領域外の一部Ｓｉ層・領域２０１１ｂ（深層側）及び／又はＳｉ基板は、導電性又は導電型が特に問われず、例えば図９Ａの基板１０に示すように、ｐ型２０１０ａ、ｎ型２０１０ｂ、非導電性若しくはｉ型２０１０ｃのいずれも可能である。Ｓｉ半導体領域の具体的な濃度分布としては、図１０〜１２の分布図（ｂ−２）、（ｃ−２）、（ｄ−２）に示すように、Ｓｉ層・領域２０１１と同一導電型の基板の例２０６０、２０７０（図１２）、２０６２（図１２）の例で観るように、元のＳｉ基板２０３０、  ２０４０がｐ型不純物含有若しくはｐ型であると、Ｓｉ層・領域２０１１の形成時、形成後の熱拡散において、拡散する先が有る程度の濃度があるため、拡散性が低くなり、Ｓｉ層・領域２０１１を高濃度に保つことができる。すなわち、ｐ型Ｓｉ基板の高濃度化を実現して、良好なＳｉ／ＧａＮ異種接合部に大きく寄与することができる。
【０１２４】
他方、前者の導電性、例えば逆導電型、非導電性とする場合は、図１０〜１２の濃度分布２０７２（図１０、非導電性）、２０６５（図１１、逆導電型のｎ型基板）に観るように、基板の深さ方向に、Ｓｉ層・領域２０１１のｐ型不純物の分布が急激な変化を示す基板及びＳｉ層・領域２０１１が形成されることになる。このような急峻な濃度分布を利用する素子としては、基板裏面側と素子構造２１４０側との絶縁性を高めた素子、例えば実装面を、基板裏面側として、実装面と素子とを絶縁するような形態において有利となる。また、Ｓｉ層・領域２０１１において、図９Ａに示すように、横方向への電荷の移動領域となる素子構造の場合に、電荷移動領域、引いては能動領域の深さを好適に制御することができる。また、Ｓｉ基板２０１０とＳｉ層・領域２０１１のＳｉ半導体内でｐ型、ｎ型の領域が形成できるため、従来例に観られるように、Ｓｉ半導体の様々な素子でもって回路構造を形成することもできる。他方、非導電性、すなわち、Ｓｉ層・領域１１より（導電型を問わず、Ｓｉ中の不純物濃度として）低濃度、好ましくは無添加のＳｉ基板を用いると、その上のＳｉ層成長、Ｓｉ領域の形成において、基板の不純物量が小さいため、結晶性を高くすることができる。
【０１２５】
（第２導電型領域）
第２導電型領域としては、主に、第１導電型領域と異なる導電型の窒化物半導体で形成され、具体的にはｐ型領域として形成される。
【０１２６】
以上説明した第１導電型領域、第２導電型領域に限らず、積層構造２１４０内若しくは外部に附加的に、別の導電型領域、例えば従来例に観るようなトンネル接合部を窒化物半導体の積層構造２１４０内に設ける構造、などを設けることもできる。
【０１２７】
〔窒化物半導体積層構造２１４０〕
図８、９に示す発光素子構造を例に、以下各半導体層を具体的に説明する。
【０１２８】
（ｎ型窒化物半導体層２０２１）
ｎ型窒化物半導体層２０２１は、たとえば、単層でも複数の層でもよいが、結晶欠陥の少ない窒化物半導体層２０２１を得るために、ＧａＮ又は混晶比ｆが０．２以下のＡｌｆＧａ１−ｆＮとすることが好ましい。また、ｎ型窒化物半導体層２０２１の膜厚は、結晶性、特にＳｉ基板上への異種基板成長であるためクラック発生、抵抗値、素子の順方向電圧（Ｖｆ）を考慮して、好ましくは０．１μｍ以上５μｍ以下とすることで、Ｖｆの低い窒化物半導体素子を得ることができる。また０．３μｍ以上１μｍ以下とすることがさらに好ましく、０．３μｍ以上とすることで、ｎ型層２０２１の結晶性が良く、その上の活性層２０２２、ｐ型層２０２３が得られ、また１μｍ以下とすることで窒化物半導体素子構造にクラックが発生しにくくなり、歩留まりが向上する傾向にある。ｎ型層には、ｎ側クラッド層のキャリア閉込めなど様々な素子機能層などの層を設けることで発光素子特性が高くなり好ましいが、その層と基板若しくは層・領域２０１１との間に、バッファ層、下地層を設けることが好ましく、厚く結晶成長させて好適に結晶性を高めるＧａＮ層を一部、周期構造の一部として下地層を設けることが好ましく、Ｓｉ基板からｎ型窒化物半導体層に最も好適に電子が注入されるようになる。
【０１２９】
また、ｎ型層とｐ型層との間に、活性層を設けるダブルへテロ接合の窒化物半導体素子構造を有する場合には、ｎ側クラッド層として、活性層よりもバンドギャップエネルギーの大きい層をｎ型層２０２２中の活性層側に有することが好ましい。
【０１３０】
さらに好ましくはｎ側クラッド層よりもＳｉ基板側の下地層として、ＡｌＮとＡｌａＧａ１−ａＮ（０≦ａ＜１）とを繰り返し積層した多層膜やを設けると、ＳｉとＧａＮ系半導体との格子定数差、成長工程時の熱膨張係数差などによる応力を緩和することができ、その上の窒化物半導体層を結晶性よく得ることができる。
【０１３１】
なお、バッファ層（図示せず）をＳｉ層・領域２０１１表面、即ちＧａＮ系半導体の成長初期に備えることで、Ｓｉ／ＧａＮ異種間の格子不整合を緩和させて結晶性を良くすることができる。組成として好ましくは、ＡｌａＧａ１−ａＮ（０≦ａ≦１）、より好ましくはＡｌＮを用いる。膜厚としては、好ましくは０．２５ｎｍ以上（１原子層以上）１０ｎｍ未満とする。０．２５ｎｍ以上とすることで、バッファ層として好適に機能し、１０ｎｍ未満とすることで、Ｓｉ基板とｎ型窒化物半導体層との間の電気的特性がバッファ層無しの素子と同等に維持しできる。
【０１３２】
これらバッファ層、下地層は、ｐ型層が基板側に設けられる場合には、ｐ型層に設けられる。
【０１３３】
本発明におけるｎ型窒化物半導体層２０２１、特にｐ型Ｓｉ１１のＳｉ／ＧａＮ接合部２０２０近傍のｎ型層の電子濃度として好ましくは、略２×１０１８ｃｍ−３以上略１×１０２０ｃｍ−３以下とする。このとき、不純物濃度として、好ましくは略２×１０１８ｃｍ−３以上略１×１０２１ｃｍ−３以下とする。このようにした場合、ｎ型窒化物半導体層２０２１、特にｐ型Ｓｉ２０１１のＳｉ／ＧａＮ接合部２０２０近傍において多数の電子が発生し、ｎ型窒化物半導体層２０２１の能動領域のフェルミ準位が伝導帯中に存在するものと考えられる。また、Ｓｉ層・領域２０１１の能動領域と窒化物半導体層２０２１の能動領域との間における空乏層が薄くなるものと考えられる。その結果、より多数の電子が、Ｓｉ層・領域２０１１の価電子帯からｎ型窒化物半導体層２０２１の伝導帯に注入されることとなり、順方向電圧（Ｖｆ）をより低くすることが可能になるものと考えられる。
【０１３４】
（活性層２０２２）
活性層２０２２には、単一量子井戸構造や多重量子井戸構造を用いることができ、Ｉｎ及びＧａを含有する窒化物半導体、好ましくは、ＩｎａＧａ１−ａＮ（０≦ａ＜１）で形成される。多重量子井戸構造を用いる場合には、活性層５が障壁層および井戸層を有することとなるが、障壁層は例えばアンドープＧａＮとし、井戸層は例えばアンドープＩｎ０．３５Ｇａ０．６５Ｎとすることができる。また、活性層全体の膜厚はとくに限定されるものではなく、発光波長等を考慮して、障壁層及び井戸層の各積層数や積層順を調整し活性層の各膜厚を設定することができる。
【０１３５】
（ｐ型窒化物半導体層２０２３）
ｐ型窒化物半導体層２０２３は、単層でも複数の層でもよいが、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層との間に、活性層を設けるダブルへテロ接合の窒化物半導体素子構造を有する場合には、ｐ側クラッド層として、活性層よりもバンドギャップエネルギーの大きいｐ型層が少なくともあればよく、機能的に説明するとｎ型窒化物半導体層側からの電子のオーバーフローを防ぎ、活性層での発光再結合の確率を高める層が少なくともあればよい。
また好ましくは、Ｓｉ基板２０１０側から順に、ｐ型クラッド層（図示せず）と正電極が形成されるｐ型コンタクト層（図示せず）とを有する。
【０１３６】
ｐ型クラッド層は、多層膜構造（超格子構造）または単一膜構造である。ｐ型クラッド層を超格子構造とすると、結晶性を良くでき、抵抗率を低くできるので、順方向電圧（Ｖｆ）を低くすることができる。ｐ型クラッド層にドープされるｐ型不純物としては、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｂｅ等の周期律表第ＩＩＡ族、ＩＩＢ族元素を選択し、好ましくはＭｇ、Ｃａ等をｐ型不純物とする。また、ｐ型不純物ドープのｐ型クラッド層が、ｐ型不純物を含むＡｌｔＧａ１−ｔＮ（０≦ｔ≦１）よりなる単一層からなる場合は、やや発光出力が低下するが、静電耐圧は超格子の場合とほぼ同等の良好なものにできる。
【０１３７】
ｐ型コンタクト層は、組成として好ましくは３元混晶の窒化物半導体、より好ましくはＩｎ、Ａｌを含まない二元混晶のＧａＮからなる窒化物半導体とする。更にｐ型コンタクト層をＩｎ、Ａｌを含まない２元混晶とすると、正電極とのオーミック接触をより良好にでき、発光効率を向上させることができる。ｐ型コンタクト層のｐ型不純物としては、ｐ型クラッド層と同様の種々のｐ型不純物を用いることができるが、好ましくはＭｇとする。ｐ型コンタクト層にドープするｐ型不純物をＭｇとすると、窒化物半導体層としてのｐ型特性が容易に得られ、またオーミック接触を容易に形成することができる。
【０１３８】
なお、本発明の第３の実施の形態として、上記したＳｉ基板は、第１の領域において、前記第１３族元素の濃度が窒化物半導体層から離れるにつれて増加し、さらに離れるにつれて減少してなるようにすることができる。Ｓｉ基板はイオン注入により好適に窒化物半導体素子構造に電子を供給する窒化物半導体素子を得ているが、このイオン注入は、Ｓｉ基板の窒化物半導体と接する面（窒化物半導体素子構造との界面）ではなく、面から離れた位置を狙って注入することが好ましい。接する面を狙って注入し、接する面（界面）で周期律表の第１３族元素の濃度が最も高くなると、結晶性のよい窒化物半導体素子構造が形成できず、素子構造自体の特性が低下し、Ｖｆの低い窒化物半導体素子を得ることができない傾向にある。ここで面から離れた位置は、窒化物半導体を有する側のＳｉ基板の表面から深さ方向に１００ｎｍ以上であることが好ましい。
これに対し、窒化物半導体素子構造と接する面から離れた位置にイオン注入すると、注入する元素は広がりを持ってＳｉ基板に含まれるようになり、その濃度プロファイルの裾が窒化物半導体素子構造と接する面に位置するようになり、その面において、好ましいｐ型のＳｉとなると共に、窒化物半導体素子構造が結晶性よく得られ、Ｖｆの低い窒化物半導体素子が得られるようになる。つまりＳｉ基板は、前記第１３族元素の濃度が窒化物半導体層から離れるにつれて増加してなること、さらには第１３族元素の濃度が窒化物半導体層から離れるにつれて増加し、さらに離れるにつれて減少してなることが好ましい。
さらに、イオン注入後に加熱処理することが好ましく、加熱処理することで、注入された第１３族元素はＳｉ内で拡散し、濃度プロファイルで高い濃度から低い濃度へと移動するようになる。
またイオン注入を用いることで、Ａｌを容易にドーピングすることができるとともに、本実施の形態に示す濃度プロファイルが得られやすい傾向にある。
【０１３９】
また、本発明の第４の実施の形態として、前記Ｓｉ基板と前記窒化物半導体層との間に緩衝領域を備え、前記Ｓｉ基板の表面に第１結晶領域と第２結晶領域とを備え、前記第１結晶領域は、ＡｌとＳｉとを含む第１結晶を有し、前記第２結晶領域は、Ｓｉを含むＧａＮ系半導体を含む第２結晶を有している、とすることができる。ＡｌとＳｉとを含む第１結晶を有する第１結晶領域と、Ｓｉを含むＧａＮ系半導体を含む第２結晶領域と、をＳｉ基板の表面に分布させることにより、結晶性のよい窒化物半導体層をＳｉ基板の上に形成することができる。
ここで、前記第１結晶領域は、ＡｌおよびＳｉを含み、これらＡｌおよびＳｉの少なくとも一方の窒化物を含む第１結晶を有することが好ましく、より具体的には、第１結晶は、Ａｌ、Ｓｉを含んだ結晶体、Ｓｉを含んだＡｌＮからなる結晶体、Ａｌを含んだＳｉＮからなる結晶体、ＳｉＡｌＮからなる結晶体などを有するとすることができる。ＡｌおよびＳｉを含み、少なくとも一方の窒化物を含む第１結晶を有する第１結晶領域と、Ｓｉを含むＧａＮ系半導体を含む第２結晶を有している第２結晶領域と、をＳｉ基板の表面に分布させることにより、結晶性のよい窒化物半導体層をＳｉ基板の上に形成することができる。
また、前記Ｓｉ基板の表面の前記第１結晶を層状に有し、前記第１結晶の上に前記第２結晶を有することが好ましい。Ｓｉ基板の表面に、第１結晶領域を層状に形成し、この第１結晶領域の上に第２結晶領域を形成し、この第２結晶領域の上に窒化物半導体層を形成することができる。
また、前記Ｓｉ基板の表面において、前記第１結晶領域および前記第２結晶領域のうちの一方が島状であり、この島状である一方が他方に囲まれている、とすることが好ましい。Ｓｉ基板の表面に、第１結晶領域と第２結晶領域とが隣接して共存することになるため、Ｓｉ基板の上にある膜が、キャリアの注入・移動に適した結晶構造となり、Ｓｉ基板の上に窒化物半導体層を好適に形成できる。
また、前記第２結晶領域は、前記Ｓｉ基板の表面から形成された部分と前記第１結晶領域の表面から形成された部分とで第２結晶の結晶方位が異なることが好ましい。第２結晶の結晶方位を、Ｓｉ基板の表面から形成された部分と第１結晶の表面から形成された部分とで異ならしめることにより、Ｓｉ基板の上に結晶性のよい窒化物半導体層を形成することができる。
また、前記Ｓｉ基板の表面から形成された部分の第２結晶の結晶方位が（１１１）であり、前記第１結晶領域の表面から形成された部分の第２結晶の結晶方位が（０００１）である、ことが好ましい。第２結晶領域について、Ｓｉ基板の表面から形成された部分の第２結晶の結晶方位を（１１１）とし、第１結晶領域の表面から形成された部分の第２結晶の結晶方位を（０００１）とすることにより、Ｓｉ基板の上に結晶性のよい窒化物半導体層を形成することができる。
また、前記第１結晶領域が前記第２結晶領域に覆われている、ことが好ましい。Ｓｉ基板の上に形成される窒化物半導体層の結晶性を良好にすることができる。
また、第２結晶は、Ｓｉを含むＧａＮからなることが好ましい。
なお、Ｓｉ基板１の導電型を特に限定されないが、Ｓｉ基板１の少なくとも表面の導電型をｐ型とすれば、Ｓｉ基板１と窒化物半導体層との間でキャリアの注入をより良好に行うことができ、ｎ型のＳｉ基板よりも効率よく窒化物半導体層にキャリアが注入される。
このような窒化物系半導体素子の形成方法について説明する。
まず、Ｓｉ基板１の上に、Ａｌまたはその原料と、Ｓｉまたはその原料とを導入して、Ｓｉ基板の上に結晶（第１結晶）を形成する（第１工程）。この結晶（第１結晶）は、層状に形成したり、島状に形成したりできる。このようにすれば、Ｓｉ基板１の上に形成される窒化物半導体層の結晶性を向上させることができる。
次ぎに、層状に形成された結晶（第１結晶）の上に、または、島状に形成された結晶（第１結晶）を覆うように、ＧａＮ系窒化物半導体の結晶（第２結晶）を形成する（第２工程）。なお、第１結晶は、島状ではなく、上記した逆島状としてもよい。この場合は、第１結晶が、島を逆さまにしたような窪みを有する層状に形成され、第２結晶が、この窪みから形成されていくこととなる。なお、ＧａＮ系窒化物半導体の結晶（第２結晶）と第１結晶との間において、ＧａＮ系窒化物半導体の結晶が、Ａｌを含むＧａＮ系窒化物半導体である場合を含むが、この場合、第１結晶領域の方が第２結晶領域よりもＡｌ濃度が高いことが、窒化物半導体層の結晶性をより向上させることができ好ましい。
【０１４０】
また、第５の実施の形態として、前記Ｓｉ基板と前記窒化物半導体層との間に緩衝領域を備え、前記緩衝領域は、基板側の第１の領域と、前記第１の領域よりも前記Ｓｉ基板から離れた第２の領域を有し、前記第１の領域及び前記第２の領域は、窒化物半導体からなる第１の層と、前記第１の層よりも膜厚が小さくかつ前記第１の層と組成が異なる窒化物半導体からなる第２の層と、を交互に積層した多層膜構造をそれぞれ有し、前記第１の領域が有する第１の層の膜厚は、前記第２の領域が有する第１の層の膜厚よりも大きい、とすることができる。
Ｓｉ基板との格子定数差が大きい層（第２の層）が、Ｓｉ基板との格子定数差が小さい層（第１の層）よりも薄膜で形成される。第１の層は、窒化物半導体であるため、Ｓｉ基板に対して格子定数が小さい。つまり、Ｓｉ基板に窒化物半導体層を形成すると、格子定数に差があるので、Ｓｉ基板と窒化物半導体層との界面にはそれぞれ圧縮応力と引張応力が働く。詳しくは、Ｓｉ基板に窒化物半導体からなる第１の層を形成すると、格子定数が大きいＳｉ基板には、圧縮応力が働くのに対し、格子定数の小さい第１の層には引張応力が働く。第１の層に引張応力が働くので、この第１の層を成長し続けると、その成長面において、クラックが発生してしまう。またこのクラックの発生は、さらに窒化物半導体層を成長することを困難にしてしまう。ここに、Ｓｉ基板に対する格子定数差が、第１の層よりも大きい窒化物半導体からなる第２の層を薄膜で形成すると、第１の層と第２の層との界面において、第２の層には引張応力が、第１の層には圧縮応力が働く。つまり、引張応力を持ち続ける第１の層の成長面に圧縮応力が働くことから、クラックの発生を抑えることができる。つまりクラックの発生を抑えながら第１の層を形成することができ、第１の層と第２の層とを交互に積層した多層膜構造とすることで、クラックを抑えた窒化物半導体からなる緩衝領域を得ることが可能となる。
さらに、Ｓｉ基板上に、第１の層と第２の層とのクラックの発生を抑えた第１の領域の上に、第１の層と第２の層とを交互に積層した第２の領域を形成することで、結晶性のよい窒化物半導体層を形成することが可能となる。ここで第１２の発明によれば、第１の領域が有する第１の層の膜厚は、第２の領域が有する第１の層の膜厚よりも大きい、つまり、第２の領域が有する第１の層の膜厚は第１の領域が有する第１の層の膜厚よりも薄い層とする。これにより、結晶性のよい窒化物半導体層を得ることができる。この第２の領域は、第１の領域の上にあることで、その機能を発揮する。例えば、同様の膜厚で第２の領域をＳｉ基板上に直接形成しても、結晶性のよい窒化物半導体層は得られない。つまり、第２の領域は、Ｓｉ基板上でかつ、クラックの発生を抑えた膜上に形成することで、その効果を発揮することができる。
以上から、第５の実施の形態によれば、結晶性のよい窒化物半導体層を得ることが可能となる。
ここで、  前記緩衝領域における前記第２の層は膜厚が略同一であることが好ましい。第２の層の膜厚が略同一とされるため、多層膜の周期性や膜厚比変化などの設計が容易となる。
また、前記第１の層は、Ａｌを含み、前記第２の層よりもＡｌ混晶比が小さいことが好ましい。多層膜においては、これを構成する２種の層の組成比の差を大きく取らないと、各組成特有の結晶的性質、機械的性質の差が小さくなり、双方の組成の性質を引き出して結晶成長を果たす目的が達しにくいところ、上記のようにすれば、第１の層のＡｌ混晶比が第２の層よりも小さいとされるため、第１の層及び第２の層の双方の性質を引き出して、結晶成長を果たすことができる。
また、前記第１の層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦０．５）であり、前記第２の層は、ＡｌｙＧａ１−ｙＮ（０．５＜ｙ≦１）であり、（ｙ−ｘ）＞０．５である、とすることが好ましい。第１の層がＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦０．５）とされ、第２の層がＡｌｙＧａ１−ｙＮ（０．５＜ｙ≦１）とされ、さらに（ｙ−ｘ）＞０．５とされるため、この２種の層の組成比の差を大きくすることができ、クラックを抑える層として十分に機能を発揮する。
また、前記第１の層は窒化物半導体のｎ型不純物を含むことが好ましい。第１の層に窒化物半導体のｎ型不純物が含まれることで、緩衝領域を好適な電荷移動層とできる。また、Ｓｉ基板と多層膜との界面では、バンド構造の違いに起因するバンド不連続が生ずるため、その界面に電位障壁が形成される。そこで、緩衝領域の第１の層に窒化物半導体のｎ型不純物を含ませることで、電位障壁の厚みが薄くなり、Ｖｆの低減が図れる。特に第１の層がｎ型不純物を含むことで、Ｖｆの低減が効果的となる。
また、前記緩衝領域は、前記Ｓｉ基板側が前記窒化物半導体層側よりも窒化物半導体のｎ型不純物を多く含むことが好ましい。多層膜構造の第１の層がｎ型不純物を含むことで、Ｖｆが低減されるが、この効果は、Ｓｉ基板と多層膜との界面に生じる電位障壁によるものであることから、ｎ型不純物を含む層は、Ｓｉ基板側の第１の層であることが好ましく、逆にＳｉ基板側と反対の窒化物半導体層側では顕著な効果は得られにくい。また結晶性の観点からすると、ｎ型不純物を含むことは、多層膜構造上の窒化物半導体層の結晶性を低下させることになる。そこで、Ｓｉ基板側に対して、窒化物半導体層側のｎ型不純物を少なくすることで、Ｖｆの低減に加えて、結晶性のよい窒化物半導体層を得ることができる。さらには、Ｓｉ基板側に最も近い第１の層を、他の第１の層に対してｎ型不純物を多く含むことで、Ｓｉ基板と多層膜構造との間での電位障壁の厚みを薄くし、結晶性の低下をおさえ、好適な電荷移動層とできる。
上記のようにすれば、Ｓｉ基板の上に形成される窒化物半導体層の結晶性と導電性とをともに向上させることができる。
第５の実施の形態においては、引張応力を持ち続ける第１の層の成長面に圧縮応力が働くことから、クラックの発生を抑えることができる。つまりクラックの発生を抑えながら第１の層を形成することができ、第１の層と第２の層とを交互に積層した多層膜構造とすることで、クラックを抑えた窒化物半導体からなる緩衝領域を得ることが可能となる。
さらに、Ｓｉ基板上に、第１の層と第２の層とのクラックの発生を抑えた第１の領域の上に、第１の層と第２の層とを交互に積層した第２の領域を形成することで、結晶性のよい窒化物半導体層を形成することが可能となる。ここで第２の実施の形態によれば、第１の領域が有する第１の層の膜厚は、第２の領域が有する第１の層の膜厚よりも大きい、つまり、第２の領域が有する第１の層の膜厚は第１の領域が有する第１の層の膜厚よりも薄い層とする。これにより、結晶性のよい窒化物半導体層を得ることができる。この第２の領域は、第１の領域の上にあることで、その機能を発揮する。
また、これらの第５の実施の形態を実現する第１の層と第２の層の好ましい膜厚は次のとおりである。第１の層は、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下、さらに好ましくは１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下、第２の層は第１の層よりも薄くかつ、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、さらに好ましくは１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。
【０１４１】
また、本発明の第６の実施の形態として、窒化物系半導体素子において、Ｓｉ基板を有するＳｉ半導体の保護素子部と、該基板上に、窒化物半導体層が積層された発光素子構造部と、を有し、該保護素子部と発光素子構造部の接合部が、ｐ型Ｓｉ半導体とｎ型窒化物半導体層とで形成されていることが好ましい。
ここで、第６の実施の形態に係る窒化物系半導体素子においては、三端子素子であり、該三端子が、前記発光構造部のｐ，ｎ電極と、前記基板の前記発光素子構造部が設けられた主面に対向する主面に設けられた保護素子部のｎ電極であることが好ましい。
また、第６の実施の形態ににおいては、前記基板の前記発光素子構造部が設けられた主面に設けられたｎ電極と発光構造部のｐ電極とが接続されるように窒化物系半導体素子に配線が設けられた内部回路を有することが好ましい。
また、第６の実施の形態に係る窒化物系半導体素子は、二端子素子であり、該二端子が、前記発光構造部のｎ電極と、発光構造部が設けられた基板主面に対向する主面に設けられた保護素子部のｎ電極であることが好ましい。
第６の実施の形態の一態様としては、従来の面内で集積する回路構造ではなく、発光素子部と保護素子部とを縦型に積層し、重層された集積素子としている。このように発光素子部と保護素子部とを積層した素子とすることで、チップ面積に対する発光層の面積、引いては発光素子部の面積を大きく取ることができる。
例えば図１６〜１８に見るように、Ｓｉ基板上に積層された窒化物半導体の発光素子部と、Ｓｉの保護素子とが、ｎ型窒化物半導体とｐ−Ｓｉとで接合された半導体素子であることで、該ｎ−ＧａＮ／ｐ−Ｓｉ界面において、従来よりも小さな電圧にて電流を流すことができ、各素子、すなわち、ＬＥＤの駆動、保護素子の駆動が好適になされ、各素子の特性が向上する。
Ｓｉ基板側にＳｉ半導体の保護素子部を、さらにその基板上に窒化物半導体の発光素子部を重層した積層構造体とすることで、発光素子部の発光を遮らずに、発光特性を損なわずに、発光素子部の保護を可能とする半導体素子とできる。
また、保護素子部と発光素子部との接合部がｐ−Ｓｉとｎ型窒化物半導体であることで、その接合部におけるバンド障壁の問題を解決でき、電荷・電流が接合部を好適に移動することで、各素子の動作機能が向上する。
発光素子部の共通電極６０２５の形成位置は、図１６、図１７Ａ，Ｂに示すように、様々な形態が可能である。図１６では、発光素子部の一方の導電型領域（ここでは、ｎ型層）に共通電極を設けることで、異種接合部３０２０は該電極３０２５より基板側、すなわち保護素子部３１１０に設けられ、この接合部３０２０、すなわち保護素子部駆動時でトンネル接合となる。
第６の実施の形態に係る窒化物系半導体素子においては、保護素子部と発光素子部とを逆並列に接続する際に、その接続の一方を半導体素子構造中に設けた構造を有している。図１９に示すように、発光素子部の一方の電極（ここではｐ電極の上に設けられたパッド電極３０２７）と、基板の発光素子部側に露出され設けられた電極形成面の電極とを、図１９Ｂに示すように、配線３０４０により接続している。このように半導体素子構造内で、逆並列の一方の接続を担うことで、基板電極を実装面側とすれば、実装面での接続と、発光素子部の電極へのワイヤー接続により、駆動可能な半導体素子とでき、１本ワイヤーの実装・駆動が可能となり、ワイヤー本数を減らせ、半導体素子が搭載された発光装置において、封止部材の熱膨張などが原因で発生するワイヤー切断不良を減らすことができる。また、配線部で発光素子部が覆われることによる遮光作用で、光取り出し効率が減少することが考えられるが、他方発光素子部の電極へのワイヤー接続では、φ５０〜１００μｍのボンディング領域（パッド電極）を必要とし、これによる遮光がある。一方で実施形態４の例では、パッド電極３０２７（電極３０２６）は配線３０４０の接続であるので、ワイヤー接続の場合よりも、小さい面積で形成可能であり、光取り出し効率の大幅な減少にならない傾向にある。
図１６及び図１９Ａには、実施形態１，４の半導体素子構造をわかりやすく説明するための等価回路図が右上に挿入されているが、厳密な等価回路と限定されるものではない。この等価回路図からわかるように、図１６、引いては実施形態においては、逆並列接続回路の一方は半導体素子構造の外部で配線３２００が設けられる必要があるが、図１９の実施形態４では、発光素子構造でその配線３０４０が成された２端子素子となっている。もう一方の端子は、図からわかるように、発光素子部と保護素子部との間から取り出された上記共通電極３０２５であり、逆並列接続の他方が重層型の積層体、すなわち積層界面の異種接合部３０２０で接続された構造となっている。
【実施例１】
【０１４２】
図２０は、第１の実施の形態の一例である実施例１に係る窒化物系半導体素子１００１−１を示す図である。
実施例１では、窒化物系半導体素子１００１−１において、正電極１００７をｐ型窒化物半導体層１００６の反Ｓｉ基板側に設け、負電極１００８をＳｉ基板１００２の反窒化物半導体層側に設けた。正電極１００７と負電極１００８とが対向する面に設けられているため、正電極１００７と負電極１００８とを同一面側に設ける場合と比較して、窒化物系半導体素子１００１を小型化することが可能となる。なお、正電極１００７はｐ型窒化物半導体層１００６の側面にも設けることができ、負電極１００８はＳｉ基板２の側面にも設けることができ、このようにしても、窒化物系半導体素子１００１−１における順方向電圧（Ｖｆ）を低くすることができる。なお、正電極１００７および負電極１００８の材料や大きさは、本発明の構成上、特に限定されるものではないが、例えば正電極１００７としてはＮｉ／Ａｕ、ＩＴＯなどを用いることができ、負電極１００８としてはＷ／Ａｌを用いることができる。
図２０に示す実施例１においては、Ｓｉ基板１００２の全部が能動領域となっており、この能動領域の全部が、その導電型をｐ型とし、上記したホール濃度、ｐ型不純物濃度、抵抗率となっている。
【実施例２】
【０１４３】
図２１は、第１の実施の形態の一例である実施例２に係る窒化物系半導体素子１００１−２を示す図である。
実施例２では、窒化物系半導体素子１００１−２において、正電極１００７をｐ型窒化物半導体層１００６の表面に設け、負電極１００８をＳｉ基板１００２の正電極と対向する面に設けた。正電極１００７と負電極１００８とが対向する面に設けられているため、正電極１００７と負電極１００８とを同一面側に設ける場合と比較して、窒化物系半導体素子１００１−２を小型化することが可能となる。なお、正電極１００７はｐ型窒化物半導体層１００６の側面にも設けることができ、負電極１００８はＳｉ基板１００２の側面にも設けることができ、このようにしても、窒化物系半導体素子１００１−２における順方向電圧（Ｖｆ）を低くすることができる。なお、正電極１００７および負電極１００８の材料や大きさは、本発明の構成上、特に限定されるものではないが、例えば正電極１００７としてはＮｉ／Ａｕ、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）などを用いることができ、負電極１００８としてはＷ／Ａｌを用いることができる。
図２１に示す実施例２においては、Ｓｉ基板１００２の全部（領域♯１および領域♯２）が能動領域となっており、その導電型をｐ型としている。ただし、このうち、領域♯２（能動領域の一部として、ｎ型窒化物半導体層側の領域）は、上記したホール濃度、ｐ型不純物濃度、抵抗率をとっているものの、領域♯１（能動領域の一部として、ｎ型窒化物半導体層側と反対側の領域）は、上記したホール濃度、ｐ型不純物濃度、抵抗率をとっていない。しかし、このような場合であっても、本発明の効果を得ることができ、本発明に含まれる。この実施例２で例として示したように、Ｓｉ基板１００２の全部を能動領域として、この能動領域のうちのｎ型窒化物半導体層に接する領域の一部が上記したホール濃度、ｐ型不純物濃度、抵抗率をとり、能動領域のその他の領域が上記したホール濃度、ｐ型不純物濃度、抵抗率をとらない場合も本発明に含まれる。
【実施例３】
【０１４４】
図２２は、第１の実施の形態の一例である実施例３に係る窒化物系半導体素子１００１−３を示す図である。
実施例３では、窒化物系半導体素子１００１−３において、正電極１００７をｐ型窒化物半導体層１００６の反Ｓｉ基板側に設け、負電極１００８をＳｉ基板１００２の上に設けた。なお、正電極１００７はｐ型窒化物半導体層１００６の側面にも設けることができ、負電極１００８はＳｉ基板１００２の側面にも設けることができ、このようにしても、窒化物系半導体素子１００１−３における順方向電圧（Ｖｆ）を低くすることができる。なお、正電極１００７および負電極１００８の材料や大きさは、本発明の構成上、特に限定されるものではないが、例えば正電極１００７としてはＩＴＯ（酸化インジウムスズ）などを用いることができ、負電極１００８としてはＷ／Ａｌを用いることができる。
図２２に示す実施例３においては、Ｓｉ基板１００２において、領域♯２（Ｓｉ基板１００２の一部）が能動領域となっているが、領域♯１（Ｓｉ基板１００２の一部）は能動領域になっていない。領域♯２（Ｓｉ基板１００２の一部、能動領域）は、その全部について、導電型がｐ型であり、上記したホール濃度、ｐ型不純物濃度、抵抗率をとっている。実施例３では、領域♯１の導電型を特に限定しないが、このような場合であっても、本発明の効果を得ることができ、本発明に含まれる。この実施例３で示したように、Ｓｉ基板１００２の全部を能動領域として、この能動領域のうちのｎ型窒化物半導体層に接する領域の一部が上記したホール濃度、ｐ型不純物濃度、抵抗率をとり、能動領域のその他の領域が上記したホール濃度、ｐ型不純物濃度、抵抗率をとらない場合も本発明に含まれる。
【実施例４】
【０１４５】
図２３は、第１の実施の形態の一例である実施例４に係る窒化物系半導体素子１００１−４を示す図である。
実施例４では、窒化物系半導体素子１００１−４において、正電極１００７をｐ型窒化物半導体層１００６の表面に設け、負電極１００８を正電極１００７と同一面側のｎ型窒化物半導体層１００４の表面に設けた。正電極１００７と負電極１００８とが同一面側に設けられているため、Ｓｉ基板１００２の導電性を考慮する必要がない。なお、正電極１００７はｐ型窒化物半導体層１００６の側面にも設けることができ、負電極１００８はｎ型窒化物半導体層１００４の側面にも設けることができ、このようにしても、窒化物系半導体素子１００１−４における順方向電圧（Ｖｆ）を低くすることができる。なお、正電極１００７および負電極１００８の材料や大きさは、本発明の構成上、特に限定されるものではないが、例えば正電極１００７としてはＮｉ／Ａｕなどを用いることができ、負電極１００８としてはＴｉ／Ｐｔを用いることができる。
図２３に示す実施例４においては、Ｓｉ基板１００２において、領域♯２（Ｓｉ基板１００２の一部）が能動領域となっているが、領域♯１（Ｓｉ基板１００２の一部）は能動領域になっていない。領域♯２（Ｓｉ基板１００２の一部、能動領域）は、その全部について、導電型がｐ型であり、上記したホール濃度、ｐ型不純物濃度、抵抗率をとっている。実施例４では、領域♯１の導電型を特に限定しないが、このような場合であっても、本発明の効果を得ることができ、本発明に含まれる。この実施例４で示したように、Ｓｉ基板１００２の全部を能動領域として、この能動領域のうちのｎ型窒化物半導体層に接する領域の一部が上記したホール濃度、ｐ型不純物濃度、抵抗率をとり、能動領域のその他の領域が上記したホール濃度、ｐ型不純物濃度、抵抗率をとらない場合も本発明に含まれる。
【実施例５】
【０１４６】
実施例１〜実施例４に係る窒化物系半導体素子１００１−１、１００１−２、１００１−３、１００１−４は、たとえば次のようにして製造することができる。
まず、Ｓｉ基板１００２を反応容器内にセットし、水素を流しながら、Ｓｉ基板１００２の温度を上昇させ、Ｓｉ基板１００２のクリーニングを行う。
次に、所定の温度でｎ型窒化物半導体層１００４を成長させる。
次に、障壁＋井戸＋障壁＋井戸・・・・＋障壁の順で障壁層を５層、井戸層を４層、交互に積層して、多重量子井戸構造よりなる活性層５を成長させる。
次に、超格子構造の多層膜よりなるｐ型多層膜クラッド層を成長させる。
次に、ｐ型コンタクト層を成長させる。
次に、温度を室温まで下げ、さらに窒素雰囲気中、Ｓｉ基板１００２を反応容器内においてアニーリングを行い、ｐ型窒化物半導体層１００６をさらに低抵抗化する。
ここで、正電極１００７と負電極１００８を同一面側に設ける場合には、Ｓｉ基板１００２を反応容器から取り出し、最上層のｐ型コンタクト層において、正電極７を形成する位置に所定の形状のＳｉＯ２マスクを厚さ１μｍで形成し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置でｐ型コンタクト層側からエッチングを行う。そして、形成したＳｉＯ２マスクの上に更に一部を残してレジスト膜を形成し、ＲＩＥによってＳｉ基板１００２またはｎ型窒化物半導体層１００４における一部の表面を露出させる。
次ぎに、最上層にあるｐ型コンタクト層のほぼ全面に透光性電極として、膜厚３００ｎｍのＩＴＯからなる正電極１００７と、その正電極１００７の上にボンディング用のＡｕよりなるパッド電極（図示せず）を０．５μｍの膜厚で形成する。一方、正電極と同一面側のＳｉ基板１００２の表面に（またはエッチングにより露出させたＳｉ基板１００２ないしはｎ型窒化物半導体層１００４の表面）にはＷとＡｌを含む負電極１００８を形成する。
以上のようにして形成したＳｉ基板１００２を研磨してチップ化すれば、窒化物系半導体素子１００１−１、１００１−２、１００１−３、１００１−４を得ることができる。
このようにして得た窒化物半導体素子１００１−１、１００１−２、１００１−３、１００１−４を、リードフレーム（図示せず）などにマウントしてボンディングした後、封止部材（図示せず）で封止する。ここで、封止部材としては、所望の波長の光を透過させる透光性樹脂が用いられ、たとえば、エポキシ樹脂やＳｉ樹脂やアクリル樹脂などが適している。なお、封止部材には、光を拡散させる光拡散材や、窒化物系半導体素子１００１−１，１００１−２、１００１−３、１００１−４からの光によって励起されてその波長よりも長波長の光が発光可能な蛍光物質などを混入させてもよい。封止部材の形状は、任意に設計することができ、たとえば半円柱状や直線状などとすることができる。
【実施例６】
【０１４７】
本発明の第２の実施の形態の一例である実施例６について説明する。
２ｉｎｃｈφのｐ型Ｓｉ基板２０１０（キャリア濃度８×１０１８／ｃｍ３、Ｂ［ボロン］ドープ）を用意して、ＭＯＶＰＥ装置の炉内に搬送して、キャリアガスＨ２の水素雰囲気下でサーマルクリーニング処理（１１５０℃）した後、温度８００℃でｐ型不純物（ここでは硼素）源ガスのＴＥＢを供給して（２０ｓｃｃｍ，  ５分）、水素の還元雰囲気下で、硼素を堆積させた後、ＴＥＢの供給を停止して、水素雰囲気下で温度１０８０℃、５分間保持して熱拡散処理とする。ここではＴＥＢを用いたが熱ＣＶＤにより気相拡散させる手段も好適に用いることができる。
【０１４８】
このようにして得られるＳｉ基板は、その表面領域において、ｐ型不純物（ここでは硼素）濃度が２×１０２０／ｃｍ３程度まで上昇させることができる。
【０１４９】
熱拡散処理に続いて、同一炉内で連続させて、以下の窒化物半導体層を積層する反応処理を実施して、積層構造２１４０を形成する。
【０１５０】
ＳｉドープＧａＮのｎ型層２０２１（コンタクト層）、ＩｎＧａＮ／ＧａＮの複数ペア積層した多重量子井戸構造の活性層２０２２、ＭｇドープＧａＮのｐ型層２０２３（コンタクト層）などを積層する。ここで、ｎ型層とｐ型層の各コンタクト層と活性層の間（ｎ型層内、ｐ型層内）にクラッド層、介在層などを設けても良い。また、上述したように、Ｓｉ基板と窒化物半導体と、特に活性層と、の間で、下地層、介在層を設けることができる。
【０１５１】
このようにして、図８に示すように、Ｓｉ基板２０１０（ｐ型Ｓｉ基板２０１０ａ）に、その表面側にｐ＋領域２０１１を有する基板を、発光素子２１００の第１導電型領域２１１０の一部として設け、その基板表面に、ＧａＮ系半導体積層構造２１４０として発光素子２１００の第１導電型領域２１１０の一部となるｎ型層２０２１、活性層２０２２、ｐ型層２０２３（第２導電型領域２１２０）を積層した構造が形成された積層構造体２１３０が得られる。このとき、ｐ＋型領域２０１１のｐ型不純物濃度分布は、図１０（ｃ−２）に模式的に示すように、窒化物半導体の積層構造２１４０形成により更に拡散されることで、分布が変化してより深い領域の高濃度化がなされ、表面領域の濃度も３〜１０×１０１９／ｃｍ３程度に低下していると考えられる。
【０１５２】
続いて、ｐ型層２０２３表面に正電極２０２６（透光性電極、例えばＩＴＯ）、Ｓｉ基板１０の裏面に負電極２０１５（例えばＷ／Ａｌ）を形成して、半導体素子（発光素子）２１００が得られる。図示しないが正電極２０２６の上にワイヤーボンディング用のパッド電極（例えばＣｒ／Ａｕ）を設ける。
【０１５３】
ここで、ｐ型窒化物半導体層用の電極の材料としては、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ、Ｌａ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｙよりなる群から選択された少なくとも一種を含む金属、合金、積層構造、さらには、それらの化合物、例えば、導電性の酸化物などがあり、導電性の金属酸化物（酸化物半導体）としては、錫をドーピングした厚さ５ｎｍ〜１０μｍの酸化インジウム（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ  ；ＩＴＯ）、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、またはＳｎＯ２、若しくはそれらにＧａなどの窒化物半導体のＩＩＩ族元素などをドーピングしたものなどが挙げられ、透光性を有する電極として好適に用いられる。酸化物半導体材料の場合には、各導電型層２０２１，２０２３とその電極２０２５、２０２６（図９）との中間的な機能を有する形態となり、導電型層２０２１，２０２３と金属酸化物の導電性を同じとしてもよく、異なる導電型の酸化物半導体層を電極とする場合には、積層構造２１４０との間に何らかの介在層（逆導電型層、酸化物半導体、金属層）を更に介して使用してもよく、また電流拡散導体として機能することからも、第１導電型領域２０２１側の拡散導体として、このような半導体層、電極材料を用いても良い。また、後の実施例のようにｎ型層（第１導電型領域２１２０）２０２１に電極を設ける場合にも正電極と同様に透光性の電極材料を用いることができる。
【０１５４】
このようにして得られる発光素子の発光は、窒化物半導体の積層構造２１４０側を主要な光取り出し側として、積層構造２１４０側面からも発光するものとなる。また、発光素子のＶｆは、参考例１として示すｐ型Ｓｉ基板上に直接積層構造２１４０を設けたものに比して、０．２〜０．４Ｖ程度低下する傾向にあり、例えば約３．１Ｖのものが得られる。
【実施例７】
【０１５５】
本発明の第２の実施の形態の一例である実施例７について説明する。
実施例６と同じ２ｉｎｃｈφのｐ型Ｓｉ基板２０１０を用意して、熱ＣＶＤ装置に搬送して、Ｓｉ半導体層２０１１として、Ｈ２雰囲気下、１１００℃で、Ｓｉ源ガスのＳｉＨ４（若しくはＳｉＨ２Ｃｌ２）とｐ型不純物（ここでは硼素）源ガスのＢ２Ｈ６とを供給して、Ｓｉ層を３００ｎｍ形成し、深さ方向でほぼ均一なドープ量の層とする。
【０１５６】
続いて実施例１と同様に窒化物半導体の積層構造２１４０を形成し、電極を設けて発光素子を作製する。
【実施例８】
【０１５７】
本発明の第２の実施の形態の一例である実施例８について説明する。
実施例１と同じ２ｉｎｃｈφのｐ型Ｓｉ基板２０１０を用意して、表面にｐ型不純物（ここでは硼素）の拡散源の膜として、ＢＳＧを形成し、酸化炉に搬送し、熱処理して、基板表面にｐ＋領域２０１１を形成して、膜をＢＨＦなどで除去して、基板表面のｐ＋型領域２０１１を露出させる。
【０１５８】
続いて実施例１と同様に、ＭＯＶＰＥ装置に基板を搬送して、窒化物半導体の積層構造２１４０を形成し、電極を設けて発光素子を作製する。
【実施例９】
【０１５９】
本発明の第２の実施の形態の一例である実施例９について説明する。
非導電性のＳｉ基板２０１０ｃを用いて、実施例１と同様にＳｉ領域２０１１の形成後、積層構造２１４０形成し、図９Ａに示すように、Ｓｉ基板のＳｉ領域２０１１の一部が露出される深さでエッチングにより、電極形成面を露出させ、実施例１と同様の正電極２０２６と、露出させた基板表面のＳｉ領域２０１１に負電極２０２５（例えばＷ／Ｐｔ／Ａｕ）を形成して発光素子を作製する。図示していないが、窒化物半導体層２１４０表面側に、短絡防止（絶縁構造形成）、表面保護のために、透光性の絶縁膜、例えばＳｉＯ２、を電極から露出された領域に形成しても良い。
【０１６０】
得られる発光素子２１００は、ｎ型領域の第１導電型領域２１１０は、ｐ＋型Ｓｉ領域２０１１が含まれ、Ｓｉ基板２０１０ｃは非導電性のため、ほぼ電流が流れない領域となる。
【参考例１】
【０１６１】
本発明の第２の実施の形態における参考例１について説明する。
実施例７と同じ２ｉｎｃｈφのｐ型Ｓｉ基板２０１０を用意して、Ｓｉ領域２０１１を形成しない他は、実施例１と同様に、ｎ型窒化物半導体層、活性層、ｐ型窒化物半導体層の積層構造２１４０を形成して、電極などを形成し、発光素子を作製する。実施例７に比して、Ｓｉ領域２０１１を有さない、すなわち熱拡散工程を有していない他は同様にして作製され、この発光素子の発光特性は実施例７とほぼ同等とでき、またＶｆは良好なもので３．６Ｖ程度のものが得られる。
【産業上の利用可能性】
【０１６２】
本発明の窒化物半導体素子は、発光素子について説明したが、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層を少なくとも積層した受光素子などにも適用可能であり、また窒化物半導体を用いた電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などにも適用可能である。
【０１６３】
以上の説明は、すべて本発明の実施の形態に関するものであり、本発明を何ら限定するものではない。本発明には、本発明の要旨が変更されない限りにおいて、すべての窒化物系半導体素子及びその製造方法が含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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