(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１０Å以下の表面窒化層厚を持つ基板の上に１０００〜１１８０℃の成長温度で膜厚が０．１〜１．５μｍの第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を形成し、該第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の上に第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を形成し、前記第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層がＡｌＮからなり、前記第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層がＧａＮからなる、ことを特徴とするＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長速度が１０〜２５０ｎｍ／分である、ことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長時の圧力が２５００〜４００００Ｐａである、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記基板はサファイアである、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
前記サファイア基板のａ面に前記第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層が形成される、ことを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法に関する。詳しくは、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によりＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子を製造するときのバッファ層の成膜方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、サファイア製の基板上にＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）からなるバッファ層を介してＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を積層した構造を有するＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子が知られている。
バッファ層の成膜方法として、例えば、特開昭６２−１１９１９６号公報には、１０００℃程度で熱処理したサファイア基板の上に９５０〜１１５０℃の成長温度でＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）バッファ層をＭＯＣＶＤ法により成長させることが記載されている。
一方、その後の研究により、１０００℃程度で熱処理したサファイア基板の上に４００℃程度の低温でバッファ層を成長させると、その上に成長させるＧａＮ系化合物半導体層の結晶性が向上することがわかった。特開平２−２２９４７６号公報等を参照されたい。現在実用化されている主なＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子（ＬＥＤ等）ではかかる低温成長バッファ層を利用している。
なお、ＭＯＣＶＤ法を実行するにあたり、成長温度とは加熱された基板の温度をいう。
【０００３】
しかしながら、バッファ層の上に成膜させる半導体層の成膜温度は一般的に１０００℃程度であるため、上記のような低温成長バッファ層を用いると、表面クリーニングのため１０００℃程度で熱処理された基板を４００℃程度にまで一旦冷却して、その後再度基板を１０００℃程度にまで昇温することとなる。このように基板温度条件を高温→低温→高温と変化させると、基板温度の調節自体に時間と手間がかかる。従って、低温成長バッファ層を介してＧａＮ系化合物半導体層を成長させもって半導体素子を製造する際に、かかる基板温度条件の大きな変化が製造効率向上の足かせとなっている。
【０００４】
かかる課題を解決するため、バッファ層を高温で形成することが特開平９−１４８６２６号公報、特開平７−３２１３７４号公報、特開平９−６４４７７号公報、特開昭５９−５７９９７号公報等に開示されている。
また、サファイア基板の表面を窒化することについて特開平５−４１５４１号公報を参照されたい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記各従来公報で提案されている高温バッファ層の上にＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を形成する際の、より好適な条件を提供することを一の目的とする。
本発明者らは、かかる目的を達成すべく下鋭意研究を重ねた結果、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を成長させるときの通常の温度、即ち高温においても、一定の条件下であって、その膜厚を所定のものとすることにより、サファイア基板の上に従来品と同等以上の結晶性の良いＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を直接成長させることができた。
【０００６】
この発明はかかる知見に基づいてなされたものである。即ち、
３００Å以下の表面窒化層厚を持つ基板の上に１０００〜１１８０℃の成長温度で膜厚が０．０１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を成長させるステップを含む、ことを特徴とするＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【０００７】
本発明の製造方法によれば、基板の熱処理からＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成膜までの一連の製造工程を大きな温度の変化を伴うことなく行うことができる。その結果、従来基板温度を調節するために要していた時間と手間を削減することができ、半導体素子の製造効率を向上することができる。
更に本発明者らの観察によれば、上記の条件で形成した第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の上に成長された第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はそのモホロジーが優れたものであった。従って、第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層は素子の機能部分を構成する第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層と基板との間に介在されるバッファ層として優れたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各構成要素について説明する。
基板の材質はＩＩＩ族窒化物系化合物半導体に適したものであれば特に限定されない。サファイア、スピネル、シリコン、炭化シリコン、酸化亜鉛、リン化ガリウム、ヒ化ガリウム、酸化マグネシウム、酸化マンガンなどを基板の材料として挙げることができる。
サファイア基板の上に結晶性の良いＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を形成するためにバッファ層が汎用される。このバッファ層として低温で成長されたＡｌｘＧａｘ−１Ｎ（０≦ｘ≦１）、特にＡｌＮが好適である。
この発明ではサファイア基板のａ面上にＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を成長させるようにすることが好ましい。
【０００９】
基板の表面には窒化層が形成されている。ＭＯＣＶＤ法を実行する際には、水素ガスなどの流通下、基板を昇温してその表面をクリーニングした後、基板の温度を保ったまま、水素ガスをキャリアガスとしてＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の窒素材料元となる第１のガス（アンモニア、ヒドラジン、有機アミンなど）を流通させることによりこの窒化層は形成される。本発明の１の局面では、かかる表面窒化層の厚さ（深さ）を１０〜３００Åとした。３００Åを超える厚さの表面窒化層も使用可能であるが、そうすると表面窒化層の形成に長時間を要することとなる。
例えば、水素ガス（１０リットル／分）とアンモニアガス（３リットル／分）との混合ガスを１１９０℃に加熱されたサファイア基板上に３０分間流通させたとき、約２００Åの厚さの表面窒化層が形成された。水素ガスとアンモニアガスとの混合ガスの流通時間を調整することにより、この表面窒化層の厚さを制御できる。更には、アンモニアガスの濃度及び／又は基板温度の調整によっても表面窒化層の厚さを制御できると考えられる。
【００１０】
この発明の第２の局面においては、表面窒化層の厚さが１０Å未満である。基板の表面クリーニング終了後、最初、アンモニアガスなどの窒素材料元ガスを流通させる。そして、その流通が安定した後、速やかに、ＴＭＡなどのＩＩＩ族金属元素材料ガスを流通させる。本発明者らの経験によれば、アンモニアガスを導入するバルブを開いてから３０秒〜９０秒後（通常は、３０〜６０秒未満）にはアンモニアガスの流通は安定する。これにより、１０Å未満の厚さの表面窒化層が形成される。この場合、短時間であるがアンモニアガスのみが基板表面へ供給されるので、当該基板表面が窒化されると考えられるが、その厚さは測定困難である。
第２の局面ではアンモニアガスの流通が安定した後、速やかにＩＩＩ族金属元素材料ガスを流通させるという製造ステップ自体が重要である。
【００１１】
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体は、一般式としてＡｌＸＧａＹＩｎ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋Ｙ≦１）で表され、ＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＮのいわゆる２元系、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ＡｌｘＩｎ１−ｘＮ及びＧａｘＩｎ１−ｘＮ（以上において０≦ｘ≦１）のいわゆる３元系を包含する。ＩＩＩ族元素の一部をボロン（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置換しても良く、また、窒素（Ｎ）の一部もリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で置換できる。発光素子の素子機能部分は上記２元系若しくは３元系のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体より構成することが好ましい。
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体は任意のドーパントを含むものであっても良い。ｎ型不純物として、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を用いることができる。ｐ型不純物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等を用いることができる。なお、かかるｐ型不純物をドープしたのみではＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を低抵抗のｐ型半導体とすることは困難であり、ｐ型不純物をドープした後にＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を電子線照射、プラズマ照射若しくは炉による加熱にさらすことが好ましい。
本発明において、基板の上に形成される第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の形成方法は有機金属化合物気相成長法（この明細書で、「ＭＯＣＶＤ法」という。）である。この第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体としては３元系のＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）とすることが好ましい。また、２元系のＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮとすることも好ましい。
【００１２】
当該第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の上に形成される第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の形成方法は特に限定されない。本願の効果が、第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層をＭＯＣＶＤ法で高温成長できることに鑑みれば、当該第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層とその成長温度が実質的に同じとなるＭＯＣＶＤ法で第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を形成することが、製造効率向上の点で好ましい。
この第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体は、周知の分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、液相成長法等によっても形成することができる。
【００１３】
以下、第１の局面について、すなわち１０〜３００Åの表面窒化層を持つ基板を用いた場合の第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層に要求される条件について詳細に説明する。
（第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長温度条件について）
本発明者らは厚さ２００Åの表面窒化層を有するサファイア基板のａ面の上にＡｌＮ層（膜厚：２．３μｍ）をＭＯＣＶＤ法により成長温度を変化させて形成した。更にＡｌＮ層の上にＧａＮ層（膜厚：２μｍ、成長温度：ＡｌＮ層と同じ）を同じくＭＯＣＶＤ法で形成した。当該ＧａＮ層の表面を光学顕微鏡で観察した結果を以下に示す。
【００１４】
0004465748.tif 000002
ここで、◎：鏡面
〇：ほぼ鏡面
△：鏡面ではないがこの上に第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を形成可能
×：モホロジーが悪くこの上に第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を形成不可能
【００１５】
表１の結果より、サファイア基板上にＭＯＣＶＤ法により形成されるＡｌＮ層の成長温度は１０００〜１１８０℃とすることが好ましい。更に好ましくは、１０５０〜１１７０℃であり、更に更に好ましくは１１００〜１１５０℃であり、更に更に更に好ましくは１１２０〜１１４０℃であり、最も好ましくは１１３０℃である。
以上より、基板上にＭＯＣＶＤ法により形成されるＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長温度は１０００〜１１８０℃とすることが好ましい。更に好ましくは、１０５０〜１１７０℃であり、更に更に好ましくは１１００〜１１５０℃であり、更に更に更に好ましくは１１２０〜１１４０℃であり、最も好ましくは１１３０℃である。
【００１６】
（第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の膜厚条件について）
本発明者らは厚さ２００Åの表面窒化層を有するサファイア基板のａ面の上にＡｌＮ層（成長温度：１１３０℃）をその膜厚を変化させてＭＯＣＶＤ法により形成した。更にＡｌＮ層の上にＧａＮ層（膜厚：２μｍ、成長温度：ＡｌＮ層と同じ）を同じくＭＯＣＶＤ法で形成した。当該ＧａＮ層の表面を光学顕微鏡で観察した結果を以下に示す。
【００１７】
0004465748.tif 000003
ここで、◎：鏡面
○：ほぼ鏡面
△：鏡面ではないがこの上に第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を形成可能
×：モホロジーが悪くこの上に第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を形成不可能
【００１８】
表２の結果より、サファイア基板上へＭＯＣＶＤ法により形成されるＡｌＮ層の膜厚は、１１３０℃の成長温度において、１．２〜３．２μｍとすることが好ましい。更に好ましくは、１．５〜３．０μｍであり、更に更に好ましくは２．０〜２．７μｍであり、最も好ましくは２．３μｍである。
以上より、基板上にＭＯＣＶＤ法により形成されるＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の膜厚は、既述の第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の成長温度条件において、１．２〜３．２μｍとすることが好ましい。更に好ましくは、１．５〜３．０μｍであり、更に更に好ましくは２．０〜２．７μｍであり、最も好ましくは２．３μｍである。
【００１９】
（第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長速度条件について）
量産の観点から、１μｍ以上のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を形成するためには、少なくともＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長速度として１０ｎｍ／分が必要である。一方、成長速度向上を図ってＩＩＩ族元素材料ガスの流量を増加してもＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長速度は単調には増加せず、原料利用率が低下する。従って、コスト面から、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長速度の上限を２５０ｎｍ／分とする。
【００２０】
（第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の圧力条件について）
ＩＩＩ族元素材料ガスであるＴＭＡは反応性が高いので、これをＭＯＣＶＤ装置のチャンバへ過剰に導入すると、気相中（キャリアガス中）でアンモニアガス等と反応してしまい基板まで到達することが困難になる。従って、ＴＭＡの流量を増大させることをもって第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長速度を上げることは困難である。気相中での反応を抑えるために減圧下で第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長を行ったところ、良好なモフォロジーをもった第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の形成が可能になった。
【００２１】
本発明者らの検討によれば、２００Åの表面窒化層を有するサファイア基板のａ面にＭＯＣＶＤ法を実行したときのＡｌＮ層の最高成長速度とチャンバ内の圧力との関係は次の通りであった。
0004465748.tif 000004
換言すれば、反応時圧力と成長速度とをそれぞれパラメータとしたとき、ＡｌＮ層の適正成長速度は上記の各値で囲まれた範囲である。
このことから、有意な成長速度を得るには、反応時の圧力を２５００〜４００００Ｐａとすることが好ましい。
かかる反応時圧力と成長速度との関係はＡｌＮ以外のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体にも当てはまる。
【００２２】
次に、第２の局面について、すなわち０〜１０Åの表面窒化層を持つ基板を用いた場合に第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層に要求される条件について説明する。
なお、成長温度条件、成長速度条件、成長時圧力条件については第１の局面と同じである。
【００２３】
（第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚条件について）
第２の局面では、第１の局面と比較して、第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層に要求される膜厚条件が異なる（比較的薄くなる）。
サファイア基板のａ面をクリーニングした後、基板温度を１１３０℃に維持してキャリアガスとしての水素ガス中へアンモニアガスを導入し、ほぼ１分後（その流通状態が安定したので）、ＴＭＡを更に導入し膜厚の異なるＡｌＮ層をＭＯＣＶＤ法により成長させた。更にＡｌＮ層の上にＧａＮ層（膜厚：２μｍ、成長温度：ＡｌＮ層と同じ）を同じくＭＯＣＶＤ法で形成した。当該ＧａＮ層の表面を光学顕微鏡で観察した結果を以下に示す。
【００２４】
0004465748.tif 000005
0004465748.tif 000006
ここで、◎：鏡面
○：ほぼ鏡面
△：鏡面ではないがこの上に第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を形成可能
×：モホロジーが悪くこの上に第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を形成不可能
【００２５】
表４の結果より、０〜１０Åの表面窒化層を有するサファイア基板上へＭＯＣＶＤ法により形成されるＡｌＮ層の膜厚は、１１３０℃の成長温度において、０．０１〜２．３μｍとすることが好ましい。ＡｌＮ層の膜厚が０．０１μｍ未満である場合にはその上に成長するＧａＮ層のモホロジーが悪化するという不具合がある。更に好ましくは、０．１〜１．５μｍであり、更に更に好ましくは０．２〜０．５μｍであり、最も好ましくはほぼ０．４５μｍである。
以上より、基板上にＭＯＣＶＤ法により形成されるＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の膜厚は、既述の第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の成長温度条件において、０．０１〜２．３μｍとすることが好ましい。更に好ましくは、０．１〜１．５μｍであり、更に更に好ましくは０．２〜０．５μｍであり、最も好ましくはほぼ０．４５μｍである。
【００２６】
次に、この発明の実施例の説明をする。
この実施例は発光ダイオード１０であり、その構成を図１に示す。
【００２７】
各層のスペックは次の通りである。
0004465748.tif 000007
【００２８】
ｎ型層１６は発光層１７側の低電子濃度ｎ−層とバッファ層１５側の高電子濃度ｎ＋層とからなる２層構造とすることができる。
発光層１７は超格子構造のものに限定されない。発光素子の構成としてはシングルヘテロ型、ダブルヘテロ型及びホモ接合型のものなどを用いることができる。その他、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合を用いて発光層を構成することもできる。
発光層１７とｐ型層１８との間にマグネシウム等のアクセプタをドープしたバンドギャップの広いＡｌＸＩｎＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（Ｘ＝０，Ｙ＝０，Ｘ＝Ｙ＝０を含む）層を介在させることができる。これは発光層１７中に注入された電子がｐ型層１８に拡散するのを防止するためである。
ｐ型層１８を発光層１７側の低ホール濃度ｐ−層と電極側の高ホール濃度ｐ＋層とからなる２層構造とすることができる。
また、ｎ型層、ｐ型層を上記のような２層構造（クラッド層、コンタクト層）とするとともに各層の機能を向上させるために、超格子構造としてもよい。
【００２９】
上記構成の発光ダイオードは次のようにして製造される。
まず、ＭＯＣＶＤ装置の反応装置内へ水素ガスを流通させながら当該サファイア基板を１０００℃まで昇温させて５分間維持する。そして、基板１１を１１３０℃まで昇温し、材料ガスとして先ずアンモニアガスのみを１５分間導入する。これにより、厚さ（深さ）１００Åの表面窒化層１３が形成される。
その後、基板温度を１１３０℃に維持しながらＴＭＡを導入してＡｌＮ製のバッファ層１５をＭＯＣＶＤ法で成長させ、更に基板温度を維持してｎ型層１６を形成し、それ以降の第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層１７、１８を常法（ＭＯＣＶＤ法）に従い形成する。この成長法においては、アンモニアガスとＩＩＩ族元素のアルキル化合物ガス、例えばトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）やトリメチルインジウム（ＴＭＩ）とを適当な温度に加熱された基板上に供給して熱分解反応させ、もって所望の結晶を基板の上に成長させる。
このようにして形成された本実施例の第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はそのモホロジー及び結晶性において好ましいものである。
【００３０】
透光性電極１９は金を含む薄膜であり、ｐ型層１８の上面の実質的な全面を覆って積層される。ｐ電極２０も金を含む材料で構成されており、蒸着により透光性電極１９の上に形成される。
ｎ電極２１はエッチングにより露出されたｎ−ＧａＮ層１６の面へ蒸着により形成される。
【００３１】
本発明が適用される素子は上記の発光ダイオードに限定されるものではなく、受光ダイオード、レーザダイオード、太陽電池等の光素子の他、整流器、サイリスタ及びトランジスタ等のバイポーラ素子、ＦＥＴ等のユニポーラ素子並びにマイクロウェーブ素子などの電子デバイスにも適用できる。
また、これらの素子の中間体としての積層体にも本発明は適用されるものである。
【００３２】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【００３３】
以下、次の事項を開示する。
（２１）  サファイア基板を１０００〜１１８０℃に維持して、
該基板上にＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の窒素材料元となる第１のガスを流通させて、前記基板表面に厚さが３００Å以下の表面窒化層を形成し、
続いて、前記第１のガスと共に前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体のＩＩＩ族元素材料元となる第２のガスを流通させて、膜厚が０．０１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を形成する、ことを特徴とするＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
（２２）  前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２〜３．２μｍである、ことを特徴とする（２１）に記載の製造方法。
（２３）  前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜２．３μｍである、ことを特徴とする（２１）に記載の製造方法。
（２４）  前記成長温度が１０５０〜１１８０℃である、ことを特徴とする請求項１〜１４、（２１）〜（２３）のいずれかに記載の製造方法。
（２５）  前記成長温度が１１１０〜１１５０℃である、ことを特徴とする請求項１〜１４、（２１）〜（２３）のいずれかに記載の製造方法。
（２６）  前記膜厚が１．５〜３．０μｍである、ことを特徴とする請求項２、１１及び（２２）のいずれかに記載の製造方法。
（２７）  前記膜厚が２．０〜２．７μｍである、ことを特徴とする請求項２、１１及び（２２）のいずれかに記載の製造方法。
（２８）  前記膜厚が０．０１〜１．７μｍである、ことを特徴とする請求項３、１２及び（２３）のいずれかに記載の製造方法。
（２９）  前記膜厚が０．３〜１．０μｍである、ことを特徴とする請求項３、１２及び（２３）のいずれかに記載の製造方法。
（３１）    ３００Å以下の表面窒化層厚を持つ基板の上に１０００〜１１８０℃の成長温度で形成され、膜厚が０．０１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を含む、ことを特徴とするＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子。
（３２）  前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２〜３．２μｍである、ことを特徴とする（３１）に記載の素子。
（３３）  前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜２．３μｍである、ことを特徴とする（３１）に記載の素子。
（３４）  前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長速度が１０〜２５０ｎｍ／分である、ことを特徴とする（３１）〜（３３）のいずれかに記載の素子。
（３５）  前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長時の圧力が２５００〜４００００Ｐａである、ことを特徴とする（３１）〜（３３）のいずれかに記載の素子。
（３６）  前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）からなる、ことを特徴とする（３１）〜（３５）のいずれかに記載の素子。
（３７）  前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はＡｌＮからなる、ことを特徴とする（３６）に記載の素子。
（３８）  前記基板はサファイアである、ことを特徴とする（３１）〜（３７）のいずれかに記載の素子。
（３９）  前記サファイア基板のａ面に前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層が形成される、ことを特徴とする（３８）に記載の素子。
（４０）  ３００Å以下の表面窒化層厚を持つサファイア基板の上に形成された膜厚が０．０１〜３．２μｍの第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層と、該第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の上に形成された第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を備えてなるＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子において、前記第一と第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層は実質的に同じ成長温度により、若しくは前者の成長温度を後者の成長温度より高くして、ＭＯＣＶＤ法で形成される、ことを特徴とするＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子。
（４１）  前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２〜３．２μｍである、ことを特徴とする（４０）に記載の素子。
（４２）  前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜２．３μｍである、ことを特徴とする（４０）に記載の素子。
（４３）  ３０〜９０秒間窒化処理されたサファイア基板と、
該窒化処理しされたサファイア基板の上に１０００〜１１８０℃で形成されたＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を含む、ことを特徴とするＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子。
（４４）  前記窒化処理の時間が３０秒以上６０秒未満である、ことを特徴とする（４３）に記載の素子。
（５１）  サファイア基板を１０００〜１１８０℃に維持して、
該基板上にＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の窒素材料元となる第１のガスを流通させて、前記基板表面に厚さが３００Å以下の表面窒化層を形成し、
続いて、前記第１のガスと共に前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体のＩＩＩ族元素材料元となる第２のガスを流通させて、膜厚が０．０１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を形成する、ことにより得られるＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子。
（５２）  前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２〜３．２μｍである、ことを特徴とする（５１）に記載の素子。
（５３）  前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜２．３μｍである、ことを特徴とする（５１）に記載の素子。
（５４）  前記成長温度が１０５０〜１１８０℃である、ことを特徴とする（３１）〜（５３）のいずれかに記載の素子。
（５５）  前記成長温度が１１１０〜１１５０℃である、ことを特徴とする（３１）（５３）のいずれかに記載の素子。
（５６）  前記膜厚が１．５〜３．０μｍである、ことを特徴とする（３２）、（４１）及び（５２）のいずれかに記載の素子。
（５７）  前記膜厚が２．０〜２．７μｍである、ことを特徴とする（３２）、（４１）及び（５２）のいずれかに記載の素子。
（５８）  前記膜厚が０．０１〜１．７μｍである、ことを特徴とする（３３）、（４４２）及び（５３）のいずれかに記載の素子。
（５９）  前記膜厚が０．３〜１．０μｍである、ことを特徴とする請求項（３３）、（４２）及び（５３）のいずれかに記載の素子。
（３７−１）  前記ＡｌＮ層の上にＧａＮ層が形成されている、ことを特徴とする（３７）に記載の素子。
（６１）  ３００Å以下の表面窒化層厚を持つ基板の上に１０００〜１１８０℃の成長温度で膜厚が０．０１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を成長させるステップを含む、ことを特徴とする積層体の製造方法。
（６２）  前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２〜３．２μｍである、ことを特徴とする（６１）に記載の製造方法。
（６３）  前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜２．３μｍである、ことを特徴とする（６１）に記載の製造方法。
（６４）  前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長速度が１０〜２５０ｎｍ／分である、ことを特徴とする（６１）〜（６３）のいずれかに記載の製造方法。
（６５）  前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長時の圧力が２５００〜４００００Ｐａである、ことを特徴とする（６１）〜（６３）のいずれかに記載の製造方法。
（６６）  前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）からなる、ことを特徴とする（６１）〜（６５）のいずれかに記載の製造方法。
（６７）  前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はＡｌＮからなる、ことを特徴とする（６６）に記載の製造方法。
（６８）  前記基板はサファイアである、ことを特徴とする（６１）〜（６７）のいずれかに記載の製造方法。
（６９）  前記サファイア基板のａ面に前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層が形成される、ことを特徴とする（６８）に記載の製造方法。
（７０）  ３００Å以下の表面窒化層厚を持つサファイア基板の上に膜厚が０．０１〜３．２μｍの第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を形成し、該第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の上に第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を形成するＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法において、前記第一と第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層は実質的に同じ成長温度により、若しくは前者の成長温度を後者の成長温度より高くして、ＭＯＣＶＤ法で形成される、ことを特徴とする積層体の製造方法。
（７１）  前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２〜３．２μｍである、ことを特徴とする（７０）に記載の製造方法。
（７２）  前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜２．３μｍである、ことを特徴とする（７０）に記載の製造方法。
（７３）  サファイア基板を３０〜９０秒間窒化処理する工程と、
該窒化処理したサファイア基板の上に１０００〜１１８０℃でＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を成長させる工程を含む、ことを特徴とする積層体の製造方法。
（７４）  前記窒化処理の時間が３０秒以上６０秒未満である、ことを特徴とする（７３）に記載の製造方法。
（８１）  サファイア基板を１０００〜１１８０℃に維持して、
該基板上にＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の窒素材料元となる第１のガスを流通させて、前記基板表面に厚さが３００Å以下の表面窒化層を形成し、
続いて、前記第１のガスと共に前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体のＩＩＩ族元素材料元となる第２のガスを流通させて、膜厚が０．０１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を形成する、ことを特徴とする積層体の製造方法。
（８２）  前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２〜３．２μｍである、ことを特徴とする（８１）に記載の製造方法。
（８３）  前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜２．３μｍである、ことを特徴とする（８１）に記載の製造方法。
（８４）  前記成長温度が１０５０〜１１８０℃である、ことを特徴とする（６１）〜（８３）のいずれかに記載の製造方法。
（８５）  前記成長温度が１１１０〜１１５０℃である、ことを特徴とする（６１）〜（８３）のいずれかに記載の製造方法。
（８６）  前記膜厚が１．５〜３．０μｍである、ことを特徴とする（６２）、（７１）及び（８２）のいずれかに記載の製造方法。
（８７）  前記膜厚が２．０〜２．７μｍである、ことを特徴とする（６２）、（７１）及び（８２）のいずれかに記載の製造方法。
（８８）  前記膜厚が０．０１〜１．７μｍである、ことを特徴とする（６３）、（７２）及び（８３）のいずれかに記載の製造方法。
（８９）  前記膜厚が０．３〜１．０μｍである、ことを特徴とする（６３）、（７２）及び（８３）のいずれかに記載の製造方法。
（９１）  ３００Å以下の表面窒化層厚を持つ基板の上に１０００〜１１８０℃の成長温度で形成され、膜厚が０．０１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を含む、ことを特徴とする積層体。
（９２）  前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２〜３．２μｍである、ことを特徴とする（９１）に記載の積層体。
（９３）  前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜２．３μｍである、ことを特徴とする（９１）に記載の積層体。
（９４）  前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長速度が１０〜２５０ｎｍ／分である、ことを特徴とする（９１）〜（９３）のいずれかに記載の積層体。
（９５）  前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の成長時の圧力が２５００〜４００００Ｐａである、ことを特徴とする（９１）〜（９３）のいずれかに記載の積層体。
（９６）  前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）からなる、ことを特徴とする（９１）〜（９５）のいずれかに記載の積層体。
（９７）  前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はＡｌＮからなる、ことを特徴とする（９６）に記載の積層体。
（９８）  前記基板はサファイアである、ことを特徴とする（９１）〜（９７）のいずれかに記載の積層体。
（９９）  前記サファイア基板のａ面に前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層が形成される、ことを特徴とする（９８）に記載の積層体。
（１００）  ３００Å以下の表面窒化層厚を持つサファイア基板の上に形成された膜厚が０．０１〜３．２μｍの第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層と、該第一のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層の上に形成された第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を備えてなる積層体において、前記第一と第二のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層は実質的に同じ成長温度により、若しくは前者の成長温度を後者の成長温度より高くして、ＭＯＣＶＤ法で形成される、ことを特徴とする積層体。
（１０１）  前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２〜３．２μｍである、ことを特徴とする（１００）に記載の積層体。
（１０２）  前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜２．３μｍである、ことを特徴とする（１００）に記載の積層体。
（１０３）  ３０〜９０秒間窒化処理されたサファイア基板と、
該窒化処理しされたサファイア基板の上に１０００〜１１８０℃で形成されたＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を含む、ことを特徴とする積層体。
（１０４）  前記窒化処理の時間が３０秒以上６０秒未満である、ことを特徴とする（１０３）に記載の積層体。
（１１１）  サファイア基板を１０００〜１１８０℃に維持して、
該基板上にＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の窒素材料元となる第１のガスを流通させて、前記基板表面に厚さが３００Å以下の表面窒化層を形成し、
続いて、前記第１のガスと共に前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体のＩＩＩ族元素材料元となる第２のガスを流通させて、膜厚が０．０１〜３．２μｍのＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を形成する、ことにより得られるＩＩＩ族窒化物系化合物半導体積層体。
（１１２）  前記表面窒化層の膜厚が１０〜３００Åであり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が１．２〜３．２μｍである、ことを特徴とする（１１１）に記載の積層体。
（１１３）  前記表面窒化層の膜厚が１０Å未満であり、前記ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の膜厚が０．０１〜２．３μｍである、ことを特徴とする（１１１）に記載の積層体。
（１１４）  前記成長温度が１０５０〜１１８０℃である、ことを特徴とする（９１）〜（１１３）のいずれかに記載の積層体。
（１１５）  前記成長温度が１１１０〜１１５０℃である、ことを特徴とする（９１）（１１３）のいずれかに記載の積層体。
（１１６）  前記膜厚が１．５〜３．０μｍである、ことを特徴とする（９２）、（１０１）及び（１１２）のいずれかに記載の積層体。
（１１７）  前記膜厚が２．０〜２．７μｍである、ことを特徴とする（９２）、（１０１）及び（１１２）のいずれかに記載の積層体。
（１１８）  前記膜厚が０．０１〜１．７μｍである、ことを特徴とする（９３）、（１０４２）及び（１１３）のいずれかに記載の積層体。
（１１９）  前記膜厚が０．３〜１．０μｍである、ことを特徴とする請求項（９３）、（１０２）及び（１１３）のいずれかに記載の積層体。
（９７−１）  前記ＡｌＮ層の上にＧａＮ層が形成されている、ことを特徴とする（９７）に記載の積層体。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の実施例の発光ダイオードを示す。
【符号の説明】
１０  発光ダイオード
１３  表面窒化層
１５  バッファ層
１６  ｎ型層
１７  発光層
１８  ｐ型層
【図１】
0004465748.tif 000008