(57)【要約】【課題】  単結晶基板上のＳｉＣ緩衝層を用いてその上に結晶欠陥の少ない結晶性に優れるIII族窒化物半導体層を形成することができ、発光特性や高周波特性を向上させることができるようにする。【解決手段】  本発明は、単結晶からなる基板１０１と、その単結晶基板１０１の表面に設けられた炭化珪素層１０２と、その炭化珪素層１０２の表面に設けられたIII族窒化物半導体からなる介在層１０３とを備えた半導体素子１０において、炭化珪素層１０２は、化学量論的に珪素を富裕に含む立方晶からなり、表面が（３×３）構造の再配列構造を有するものである。【選択図】  図１
2007087992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶からなる基板と、その単結晶基板の表面に設けられた炭化珪素層と、その炭化珪素層の表面に設けられたIII族窒化物半導体からなる介在層とを備えた半導体素子において、
上記炭化珪素層は、化学量論的に珪素を富裕に含む立方晶からなり、表面が（３×３）構造の再配列構造を有する、
ことを特徴とする半導体素子。
【請求項２】
上記基板は珪素単結晶からなる、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項３】
上記基板は｛１１１｝結晶面を表面とする｛１１１｝珪素単結晶からなる、請求項１または２に記載の半導体素子。
【請求項４】
上記基板は表面が（７×７）再配列構造を有する、請求項３に記載の半導体素子。
【請求項５】
上記介在層はIII族元素としてアルミニウムを含む、請求項１から４の何れか１項に記載の半導体素子。
【請求項６】
上記介在層は六方晶のウルツ鉱結晶型窒化アルミニウム・ガリウム（組成式ＡｌXＧａ1-XＮ：０≦Ｘ≦１）からなる層である、請求項５に記載の半導体素子。
【請求項７】
上記介在層上にIII族窒化物半導体層が設けられている、請求項１から６の何れか１項に記載の半導体素子。
【請求項８】
単結晶からなる基板と、その単結晶基板の表面に設けられた炭化珪素層と、その炭化珪素層の表面に設けられたIII族窒化物半導体からなる介在層とを備えた半導体素子を製造する半導体素子製造方法において、
上記基板の表面に炭化水素ガスを吹き付けて炭化水素を吸着させる第１の工程と、
上記炭化水素を吸着させた基板の表面に電子を照射しつつ、炭化水素を吸着させた温度以上の温度に基板を加熱して、化学量論的に珪素を富裕に含む立方晶からなり表面が（３×３）再配列構造を有する炭化珪素層を形成する第２の工程と、
上記炭化珪素層の表面に、窒素を含む気体原料と、第III族元素を含む気体原料とを供給して、III族窒化物半導体からなる上記介在層を形成する第３の工程とを含む、
ことを特徴とする半導体素子製造方法。
【請求項９】
上記第３の工程において、第III族元素を含む気体原料を、窒素を含む気体原料よりも時間的に先に供給して上記介在層を形成する、請求項８に記載の半導体素子製造方法。
【請求項１０】
上記第３の工程において、アルミニウムを含む気体原料を時間的に最初に供給し、次にアルミニウム以外のIII族元素を含む気体原料を供給し、その次に窒素を含む気体原料を供給して、アルミニウムを含むIII族窒化物半導体層からなる上記介在層を形成する、請求項８に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１１】
上記第１の工程において、上記基板の表面に炭化水素ガスを吹き付けるとともに電子を照射しつつ、基板の表面に炭化水素を吸着させる、請求項８から１０の何れか１項に記載の半導体素子製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶からなる基板と、その単結晶基板の表面に設けられた炭化珪素層と、その炭化珪素層の表面に設けられたIII族窒化物半導体からなる介在層とを備えた半導体素子および半導体素子製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などのIII−Ｖ族化合物は、従来から、III族窒化物半導体として知られている。これらのIII族窒化物半導体材料は、青色或いは緑色等の短波長の可視光を発する発光ダイオード（英略称：ＬＥＤ）やレーザーダイオード（英略称：ＬＤ）等の半導体発光素子を構成するために利用されている（下記の特許文献１参照）。また、高周波帯域で動作するショットキー接合型電界効果トランジスタ（英略称：ＭＥＳＦＥＴ）等の電子デバイスを構成するために利用されている（下記の非特許文献１参照）。
【特許文献１】特公昭５４−３８３４号公報
【非特許文献１】エム・エー・カーン（Ｍ．Ａ．Ｋｈａｎ）他、アプライド  フィジクス  レターズ（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．）、（アメリカ合衆国）、１９９３年、第６２巻、１７８６頁。
【０００３】
この様なIII族窒化物半導体材料からなる半導体素子は、サファイア（α−Ａｌ2Ｏ3）バルク単結晶（下記の特許文献３参照）或いは立方晶(ｃｕｂｉｃ)の炭化珪素（ＳｉＣ）バルク（ｂｕｌｋ）単結晶を基板として構成されている（下記の特許文献４参照）。例えば、サファイア基板上にIII族窒化物半導体材料からなるクラッド（ｃｌａｄ）層及び発光層等を備えた積層構造体を利用して短波長可視ＬＥＤが製造されるに至っている（下記の特許文献５参照）。
【特許文献３】特開平６−１５１９６３号公報
【特許文献４】特開平６−３２６４１６号公報
【特許文献５】特開平６−１５１９６６号公報
【０００４】
しかしながら、III族窒化物半導体素子用の基板として常用されるサファイアは、ＧａＮなどのIII族窒化物半導体材料との格子上の整合性が充分に良好ではない。このため、サファイアを基板としても、転位等の結晶欠陥の少ない結晶性に優れるIII族窒化物半導体層を安定して得られない問題がある。また、熱伝導性に優れる炭化珪素バルク単結晶を基板とすれば、例えば、静電気等に対して耐電圧性に優れるＬＥＤや放熱性に優れるＭＥＳＦＥＴを構成するのに利便となる。しかし、基板として利用するために適度に大きな口径の炭化珪素バルク単結晶は高価であり、低価格な汎用III族窒化物半導体素子を製造する際に不利となっている。
【０００５】
一方、珪素単結晶（シリコン）は、元来、熱伝導性に優れる上に、良導性の大口径単結晶が既に量産されるに至っている。従って、良導性で大口径のシリコンを基板として利用すれば、例えば、静電気等に対して耐電圧性が高い、廉価な汎用ＬＥＤを実用化できると期待される。また、高抵抗でありながら、熱伝導率の高いシリコンを基板とすれば、低損失の高周波帯域通信用ＭＥＳＦＥＴを実現できると期待される。しかしながら、珪素単結晶の格子定数（ａ）は０．５４３ｎｍであり、III族窒化物半導体、例えば、六方晶ＧａＮ（ａ軸格子定数＝０．３１９ｎｍ）とには大きな格子ミスマッチ（ｌａｔｔｉｃｅ  ｍｉｓｍａｔｃｈ）がある。また、立方晶のＧａＮ（ａ＝０．４５１ｎｍ）に対しても、シリコンとのミスマッチは大きい。このため、シリコン基板上には、結晶欠陥の少ない良質なIII族窒化物半導体層を安定して形成するのが難しい欠点があった。
【０００６】
この欠点を克服すべく、格子ミスマッチの大きな単結晶基板上に、III族窒化物半導体層を設ける際に、双方の格子のミスマッチを緩和するための緩衝（ｂｕｆｆｅｒ）層を設けるのが従来からの一般的な手段となっている。シリコン基板上に、III族窒化物半導体層を形成するのに際しては、立方晶３Ｃ型の炭化珪素（３Ｃ−ＳｉＣ）の薄膜層を介して、III族窒化物半導体層を形成する従来技術が知られている（下記の非特許文献２参照）。しかしながら、３Ｃ−ＳｉＣ薄膜層の性質によって、その上層のIII族窒化物半導体層の結晶性などが顕著に変化するため、良質のIII族窒化物半導体層を安定して形成できない難点がある。また、ＳｉＣから成る緩衝層を用いても、その上に形成したIII族窒化物半導体層は、必ずしも表面の平坦性に優れるものとはなり難い問題があった。
【非特許文献２】ティー・キクチ（Ｔ．Ｋｉｋｕｃｈｉ）他、ジャーナルオブ  クリスタル  グロース（Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ）、（オランダ）、２００５年、第２７５巻、第１−２号、ｅ１２１５頁〜ｅ１２２１頁。
【０００７】
導電性及び放熱性に優れしかも大口径の単結晶が既に量産されている、シリコンを基板とした光学的及び電気的特性に優れる半導体素子を得るには、シリコン基板との格子ミスマッチを好適に緩和して、良質のIII族窒化物半導体層をもたらせる構成から成る緩衝層が必要である。縦しんば、シリコン基板上にIII族窒化物半導体層を形成するのに際し、立方晶のＳｉＣ層を緩衝層として用いる場合にあっても、双方の材料間の格子ミスマッチを好適に緩和して、結晶欠陥の密度が小さく結晶性に優れ、尚且つ、表面の平坦性等に優れるIII族窒化物半導体層を上層としてもたらすことを可能とする構成からなるＳｉＣ緩衝層が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点を克服すべくなされたもので、単結晶基板上のＳｉＣ緩衝層を用いてその上に結晶欠陥の少ない結晶性に優れるIII族窒化物半導体層を形成することができ、発光特性や高周波特性を向上させることができる半導体素子および半導体素子製造方法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】
【０００９】
１）上記目的を達成するために、第１の発明は、単結晶からなる基板と、その単結晶基板の表面に設けられた炭化珪素層と、その炭化珪素層の表面に設けられたIII族窒化物半導体からなる介在層とを備えた半導体素子において、上記炭化珪素層は、化学量論的に珪素を富裕に含む立方晶からなり、表面が（３×３）構造の再配列構造を有するものである。
【００１０】
２）第２の発明は、上記した１）項に記載の発明の構成において、上記基板は珪素単結晶からなるものである。
【００１１】
３）第３の発明は、上記した１）項または２）項に記載の発明の構成において、上記基板は｛１１１｝結晶面を表面とする｛１１１｝珪素単結晶からなるものである。
【００１２】
４）第４の発明は、上記した１）項から３）項の何れか１項に記載の発明の構成において、上記基板は表面が（７×７）再配列構造を有するものである。
【００１３】
５）第５の発明は、上記した１）項から４）項の何れか１項に記載の発明の構成において、上記介在層はIII族元素としてアルミニウムを含むものである。
【００１４】
６）第６の発明は、上記した５）項に記載の発明の構成において、上記介在層を六方晶のウルツ鉱結晶型窒化アルミニウム・ガリウム（組成式ＡｌXＧａ1-XＮ：０≦Ｘ≦１）からなる層とするものである。
【００１５】
７）第７の発明は、上記した１）項から６）項の何れか１項に記載の発明の構成において、上記介在層上にIII族窒化物半導体層が設けられているものである。
【００１６】
８）第８の発明は、単結晶からなる基板と、その単結晶基板の表面に設けられた炭化珪素層と、その炭化珪素層の表面に設けられたIII族窒化物半導体からなる介在層とを備えた半導体素子を製造する半導体素子製造方法において、上記基板の表面に炭化水素ガスを吹き付けて炭化水素を吸着させる第１の工程と、上記炭化水素を吸着させた基板の表面に電子を照射しつつ、炭化水素を吸着させた温度以上の温度に基板を加熱して、化学量論的に珪素を富裕に含む立方晶からなり表面が（３×３）再配列構造を有する炭化珪素層を形成する第２の工程と、上記炭化珪素層の表面に、窒素を含む気体原料と、第III族元素を含む気体原料とを供給して、III族窒化物半導体からなる上記介在層を形成する第３の工程とを含むものである。
【００１７】
９）第９の発明は、上記した８）項に記載の発明の構成において、上記第３の工程において、第III族元素を含む気体原料を、窒素を含む気体原料よりも時間的に先に供給して上記介在層を形成するものである。
【００１８】
１０）第１０の発明は、上記した８）項に記載の発明の構成において、上記第３の工程において、アルミニウムを含む気体原料を時間的に最初に供給し、次にアルミニウム以外のIII族元素を含む気体原料を供給し、その次に窒素を含む気体原料を供給して、アルミニウムを含むIII族窒化物半導体層からなる上記介在層を形成するものである。
【００１９】
１１）第１１の発明は、上記した８）項から１０）項の何れか１項に記載の発明の構成において、上記第１の工程において、上記基板の表面に炭化水素ガスを吹き付けるとともに電子を照射しつつ、基板の表面に炭化水素を吸着させるものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、単結晶からなる基板と、その単結晶基板の表面に設けられた炭化珪素層と、その炭化珪素層の表面に設けられたIII族窒化物半導体からなる介在層とを備えた半導体素子において、炭化珪素層が、化学量論的に珪素を富裕に含む立方晶からなり、表面が（３×３）構造の再配列構造を有するようにしたので、その炭化珪素層上に結晶欠陥の少ない結晶性に優れるIII族窒化物半導体からなる介在層を形成することができ、従って、その良質な介在層を利用して、半導体素子としての発光特性や高周波特性を向上させることができる。
【００２１】
本発明によれば、基板を｛１１１｝結晶面を表面とする｛１１１｝珪素単結晶から構成し、その上に炭化珪素層とIII族窒化物半導体からなる介在層を設けたので、双晶粒界の少ない、特に結晶性に優れる良質な介在層をもたらすことができる。
【００２２】
本発明によれば、基板の表面を（７×７）再配列構造としたので、その上に（３×３）再配列構造を有する立方晶の炭化珪素層を効率的に安定して形成することができる。
【００２３】
本発明によれば、介在層を構成するIII族窒化物半導体にIII族元素としてのアルミニウムを含むようにしたので、炭化珪素層による、基板とIII族窒化物半導体との格子ミスマッチの緩衝作用と相俟って、結晶欠陥の少ない結晶性に優れるIII族窒化物半導体からなる介在層を形成することができ、従って、その良質な介在層を利用して、光学的、電気的特性に優れるＬＥＤなどの半導体素子をもたらすのに効果を上げられる。
【００２４】
本発明によれば、介在層を構成するIII族窒化物半導体を、特に六方晶のウルツ鉱結晶型の窒化アルミニウム・ガリウム（組成式ＡｌXＧａ1-XＮ：０≦Ｘ≦１）層から構成することとしたので、介在層を炭化珪素上に双晶粒界の少ない結晶性に優れる良質なものとすることができる。
【００２５】
本発明によれば、介在層上にIII族窒化物半導体層を設けるようにしたので、そのIII族窒化物半導体層をも結晶欠陥の少ない結晶性に優れたものとすることができ、その良質なIII族窒化物半導体層を利用して、高輝度でしかも逆方向電圧等の電気的特性に優れる化合物半導体発光素子を提供できる。またその六方晶のIII族窒化物半導体層を電子走行層（チャネル層）として利用すれば、ショットキー（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ）接合型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を構成でき、高い電子移動度を発現できるため、高周波特性に優れるＦＥＴを得ることができる。
【００２６】
本発明によれば、単結晶からなる基板と、その単結晶基板の表面に設けられた炭化珪素層と、その炭化珪素層の表面に設けられたIII族窒化物半導体からなる介在層とを備えた半導体素子を製造する半導体素子製造方法において、基板の表面に炭化水素ガスを吹き付けて炭化水素を吸着させる第１の工程と、その炭化水素を吸着させた基板の表面に電子を照射しつつ、炭化水素を吸着させた温度以上の温度に基板を加熱して、化学量論的に珪素を富裕に含む立方晶からなり表面が（３×３）再配列構造を有する炭化珪素層を形成する第２の工程と、その炭化珪素層の表面に、窒素を含む気体原料と、第III族元素を含む気体原料とを供給して、III族窒化物半導体からなる介在層を形成する第３の工程とを含むようにしたので、（３×３）再配列構造の表面を有する立方晶の炭化珪素層を簡便に安定して形成することができ、その炭化珪素層上に結晶欠陥の少ない結晶性に優れるIII族窒化物半導体からなる介在層を形成することができ、従って、その良質な介在層を利用して、半導体素子としての発光特性や高周波特性を向上させることができる。
【００２７】
本発明によれば、第３の工程において介在層を形成する際に、第III族元素を含む気体原料を、窒素を含む気体原料よりも時間的に先に供給して介在層を形成することとしたので、炭化珪素層の表面に形成された（３×３）構造の再配列構造を消滅させることなく、結晶性に優れるIII族窒化物半導体からなる介在層を形成するのに効果を奏する。
【００２８】
本発明によれば、第３の工程において介在層を形成する際に、アルミニウムを含む気体原料を時間的に最初に供給し、次にアルミニウム以外のIII族元素を含む気体原料を供給し、その次に窒素を含む気体原料を供給して、アルミニウムを含むIII族窒化物半導体層からなる介在層を形成するようにしたので、炭化珪素層の表面に形成された（３×３）構造の再配列構造を消滅させることなく、結晶性に優れるアルミニウムを含むIII族窒化物半導体からなる介在層を形成することができる。
【００２９】
本発明によれば、第１の工程において、基板の表面に炭化水素ガスを吹き付けるとともに電子を照射しつつ、基板の表面に炭化水素を吸着させることとしたので、単結晶基板の表面に炭化水素を万遍に均一に吸着させることができ、従って、単結晶基板の表面に、均質な（３×３）構造の再配列構造を有する、化学量論的に珪素を富裕に含む炭化珪素層を均一に形成するのに貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明は、単結晶からなる基板と、その単結晶基板の表面に設けられた炭化珪素層と、その炭化珪素層の表面に設けられたIII族窒化物半導体からなる介在層とを備えた半導体素子において、炭化珪素層が、化学量論的に珪素を富裕に含む立方晶からなり、その表面を（３×３）構造の再配列構造を有するようにしたものである。
【００３１】
本発明に係る、（３×３）構造の再配列構造の表面を有する、化学量論的に珪素を富裕に含む炭化珪素層を形成するために用いる基板としては、｛１１１｝結晶面を表面とする｛１１１｝シリコン単結晶が好適である。｛１１１｝結晶面から角度にして数度傾斜した結晶面を表面とするシリコンも基板として充分に利用できる。基板として用いるシリコンの伝導形は不問である。ｐ形或いはｎ形の何れの伝導形であっても基板として利用できる。特に、抵抗率（比抵抗）の小さい良導性のシリコンは、ＬＥＤやＬＤ等の半導体発光素子を作製するのに好適な基板として利用できる。また、高抵抗のシリコンは、素子を動作させるための電流（素子動作電流）の基板側への漏洩（ｌｅａｋ）を低減する必要があるＭＥＳＦＥＴ等の電子デバイスを作製するための基板として好適に利用できる。
【００３２】
（３×３）構造の再配列構造の表面を有する、化学量論的に珪素を富裕に含む炭化珪素層は、３Ｃ型の結晶構造（日本学術振興会高温セラミック材料第１２４委員会編著、「ＳｉＣ系セラミック新材料―最近の展開―」、２００１年２月２８日、（株）内田老鶴圃発行、第１版、１３〜１６頁参照）を有する立方晶の結晶層であるのが好ましい。３Ｃ型の炭化珪素（３Ｃ−ＳｉＣ）層は、例えば、シリコン基板の表面に吸着させた炭化水素分子を利用して形成する。３Ｃ−ＳｉＣ層を形成するために吸着させる炭化水素分子としては、メタン（分子式ＣＨ3）、エタン（分子式Ｃ2Ｈ6）及びプロパン（分子式Ｃ3Ｈ8）等の飽和脂肪族炭化水素の分子や、アセチレン（分子式Ｃ2Ｈ2）等の不飽和炭化水素の分子を例示できる。その他、芳香族炭化水素類または脂環式炭化水素類の分子もあるが、分解して珪素（Ｓｉ）と反応し易いアセチレンが最も好ましく利用できる。
【００３３】
例えば、｛１１１｝シリコンの表面をなす｛１１１｝結晶面に、アセチレン分子を吸着させる温度は４００℃〜６００℃とするのが好ましい。シリコン基板の表面をなす結晶面に炭化水素を吸着させた後、シリコン基板を加熱することにより、吸着させた炭化水素とシリコン基板結晶をなす珪素（Ｓｉ）原子とを反応させ、３Ｃ−ＳｉＣ層を形成する。この際、５００℃〜７００℃にシリコン基板を加熱すると、化学量論的に珪素を富裕に含む３Ｃ−ＳｉＣ層を形成するのに好都合となる。炭化水素を吸着させたシリコン基板を加熱する温度を高温とする程、短時間で、化学量論的に珪素をより富裕に含む３Ｃ−ＳｉＣ層を形成できる。
【００３４】
非化学量論的な組成の３Ｃ−ＳｉＣ層にあって、珪素（Ｓｉ）を炭素（Ｃ）に比べ富裕に含む度合いは、３Ｃ−ＳｉＣ層の格子定数に反映される。非化学量論的な組成の３Ｃ−ＳｉＣでは、珪素の組成が富裕になるに従い、格子定数は大きくなる。化学当量的な組成の３Ｃ−ＳｉＣの格子定数が０．４３６ｎｍであるのに対し（上記の「ＳｉＣ系セラミック新材料―最近の展開―」、３４０頁、表５．１．１．参照）、本発明では、格子定数を０．４３６ｎｍを超え、例えば、０．４５０ｎｍとする３Ｃ−ＳｉＣ層を用いる。用いるＳｉＣ層が３Ｃ型の結晶であることの確認、及びその格子定数の確認は、例えば、電子回折分析を利用して行うことができる。
【００３５】
上記の様な珪素を富裕に含む非化学量論的な組成を有しつつ、尚且つ、表面に（３×３）の再配列構造を有する３Ｃ−ＳｉＣ層は、シリコン基板の表面に、珪素原子の再配列構造を創出した後、アセチレン等の炭化水素分子を吸着させる手段によると簡便に形成できる。例えば、｛１１１｝シリコン基板の｛１１１｝結晶面からなる表面に、（７×７）再配列構造を出現させた後、炭化水素分子を吸着させると簡便に（３×３）再配列構造を有する３Ｃ−ＳｉＣ層を形成できる。
【００３６】
シリコンの（７×７）再配列構造は、例えば、｛１１１｝シリコン基板の表面をなす｛１１１｝結晶面を、１０-6パスカル（圧力単位：Ｐａ）程度の高真空環境下、例えば、分子線エピタキシャル（英略称：ＭＢＥ）成長用チャンバー（ｃｈａｍｂｅｒ）内で７５０℃〜８５０℃で熱処理を施すと形成できる。シリコンの（７×７）再配列構造の出現は、高速反射電子回折（英略称：ＲＨＥＥＤ）などの電子回折分析手段により確認できる。
【００３７】
シリコン基板の表面に炭化珪素層を形成するのに際し、基板の表面に、電子を照射しつつ、炭化水素分子を吹き付けると、炭化水素をシリコン基板の表面に均一に吸着させられる。照射する電子は、例えば、真空中において電熱された金属から放出される熱電子を利用する。単結晶基板の表面に炭化水素分子を均一に吸着させるのには、電子を基板の表面の均等な密度で照射するのが好ましい。電子は、単結晶基板の表面に対し、炭化水素分子を吹き付ける角度より低角度で照射するのが好ましい。電子を低角度で入射させることにより、単結晶基板の表面近傍の領域に在る単結晶を構成する原子にとって炭化水素分子を捕獲し易い様に活性化し、併せて、単結晶基板の表面からその内部へ電子が深く進入するのを防ぎ、単結晶基板の深部での結晶欠陥の発生を抑止するためである。例えば、単結晶基板の表面の略垂直方向から、炭化水素分子を吹き付けるのに対し、電子はそれよりも低角度である、基板表面を基準とした仰角で例えば、３０°の方向から照射する。
【００３８】
電子の照射密度としては、１×１０12〜５×１０13ｃｍ-2が適する。照射する電子の加速エネルギーが約１００エレクトロンボルト（単位：ｅＶ）未満であると、炭化水素分子を単結晶基板の表面に均一に吸着させるのに至らず、不都合である。５００ｅＶを超える加速エネルギーの電子を照射させると、却って、炭化水素分子の分解や脱着が促進され、基板の表面に炭化水素分子を一様に吸着させるに至らず不都合である。従って、電子発生源、例えば、タングステン（Ｗ）フィラメントと被照射体である単結晶基板との間の電位差は、１００ボルト（Ｖ）以上で５００Ｖ以下とするのが好ましい。
【００３９】
また、表面に炭化水素を吸着させたシリコン基板を加熱して、その基板の表面に３Ｃ−ＳｉＣ層を形成する際にも、基板の表面に向けて電子を照射すると、（３×３）の再配列構造を有する３Ｃ−ＳｉＣ層を安定して形成できる。それは照射する電子がその再配列構造を誘起するに好都合なエネルギーをシリコン基板の表面をなす珪素原子に与えるためと考えられる。電子の照射密度としては、１×１０12〜５×１０13ｃｍ-2が適する。また、照射する電子の加速エネルギーは、１００ｅＶ〜５００ｅＶが適する。この様な好適な条件下での電子の照射により、双晶や積層欠陥等の結晶欠陥密度の小さい結晶性に優れる３Ｃ−ＳｉＣ層を形成できる。
【００４０】
非化学量論的な組成の３Ｃ−ＳｉＣ層の（３×３）再配列構造を有する表面には、III族窒化物半導体からなる介在層を設ける。このIII族窒化物半導体としては、例えばＡｌXＧａYＩｎZＮ1-αＭα（０≦Ｘ，Ｙ，Ｚ≦１，Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１。記号Ｍは窒素（Ｎ）以外の第Ｖ族元素を表し、０≦α＜１である。）である。この介在層をなすＡｌXＧａYＩｎZＮ1-αＭαは、例えば、窒化アルミニウム・ガリウム（ＡｌXＧａYＮ：０≦Ｘ，Ｙ≦１，Ｘ＋Ｙ＝１），窒化ガリウム・インジウム（ＧａYＩｎZＮ：０≦Ｙ，Ｚ≦１，Ｙ＋Ｚ＝１）、窒化リン化アルミニウム（ＡｌＮ1-αＰα：０≦α＜１）から構成できる。
【００４１】
特に、介在層は、３Ｃ−ＳｉＣ層との格子ミスマッチ度が少ないIII族窒化物半導体材料から構成するのが好適である。例えば、格子定数を０．４５１ｎｍとする非化学量論的な組成の３Ｃ−ＳｉＣ層には、立方晶で閃亜鉛鉱結晶型のＧａＮ（格子定数＝０．４５１ｎｍ）からなる層を接合させて設けるのが好適である。また、例えば、格子定数を０．４３８ｎｍとする非化学量論的な組成の３Ｃ−ＳｉＣ層には、立方晶で閃亜鉛鉱結晶型のＡｌＮ（格子定数＝０．４３８ｎｍ）からなる層を接合させて設けるのが好適である。
【００４２】
また、非化学量論的な組成の３Ｃ−ＳｉＣ層の（１１０）結晶面の間隔に合致するａ軸格子定数を有するウルツ鉱結晶型の六方晶のIII族窒化物半導体からなる層を介在層として設けるのが好都合である。例えば、（１１０）結晶面の間隔を０．３０８ｎｍ〜０．３２５ｎｍの範囲とする非化学量論的な組成の３Ｃ−ＳｉＣ層には、その範囲にあるａ軸格子定数を有する六方晶ウルツ鉱結晶型のＡｌＮ（ａ＝０．３１１ｎｍ）やＧａＮ（ａ＝０．３１９ｎｍ）を好適に接合させて設けることができる。
【００４３】
非化学量論的な組成の３Ｃ−ＳｉＣ層の格子定数は、その層を形成するために単結晶基板の表面に炭化水素分子を吸着させる際の温度によっても変化させられる。炭化水素分子を吸着させる際の温度をより高温とするほど、珪素（Ｓｉ）をより富裕に含む３Ｃ−ＳｉＣ層とすることができ、従って、格子定数のより大きな３Ｃ−ＳｉＣ層を形成できる。また、単結晶基板に炭化水素分子を吸着させた後、単結晶基板を加熱する際に、珪素（Ｓｉ）を含む気体を供給しつつ、加熱すると珪素（Ｓｉ）を富裕に含む３Ｃ−ＳｉＣ層を形成することができる。上記の立方晶或いは六方晶のIII族窒化物半導体からなる介在層を形成するのに好適に利用できるのは、格子定数を０．４３６ｎｍを超え、０．４６０ｎｍ以下とする珪素（Ｓｉ）を富裕に含む非化学量論的な組成の３Ｃ−ＳｉＣ層である。
【００４４】
III族窒化物半導体からなる介在層を、非化学量論的な組成の３Ｃ−ＳｉＣ層上に形成するのに際しては、その介在層を構成するＶ族構成元素の原料を供給する以前に、III族構成元素の原料を供給する手法によれば、配向（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）が画一的に揃った介在層を効率的に形成できる。例えば、（３×３）再配列構造を有する３Ｃ−ＳｉＣ層の｛１１１｝結晶面からなる表面に六方晶のＧａＮ層を介在層として形成するのに際し、ガリウム（Ｇａ）の原料を窒素の原料よりも時間的に先に供給すれば、配向関係を＜１１０＞−３Ｃ−ＳｉＣ‖ａ軸―ＧａＮと画一的にするIII族窒化物半導体層を形成できる。なお、ここで記号“‖”は双方の結晶面が互いに平行であることを意味している。
【００４５】
また、非化学量論的な組成の３Ｃ−ＳｉＣ層に、アルミニウム（Ａｌ）を含むIII族窒化物半導体材料からなる介在層を設ける場合にあっては、時間的に先ず、アルミニウム（Ａｌ）の原料を供給し始め、次に、Ａｌ以外のIII族構成元素の原料を供給し、その次に、窒素等のＶ族構成元素の原料を供給して形成するのが好ましい。Ａｌの原料を時間的に最初に供給することにより、配向関係共々、結晶系が画一的に統一された介在層を形成できる。
【００４６】
III族窒化物半導体からなる介在層は、例えば、有機金属化学的気相堆積法（英略称：ＭＯＣＶＤ）、ハロゲン（ｈｏｌｏｇｅｎ）またはハイドライド（ｈｙｄｒｉｄｅ）化学的気相堆積（ＣＶＤ）法、ＭＢＥ法、ケミカルビーム成長法（英略称：ＣＢＥ）などの成長手段を利用して形成できる。この様な成長手段にあって、（ａ）シリコン基板の表面を清浄化して（７×７）再配列構造を出現させる、（ｂ）その清浄化されたシリコン基板の表面へ炭化水素分子を吸着させる、（ｃ）吸着させた炭化水素分子を利用して３Ｃ−ＳｉＣ層を形成する、及び、（ｄ）３Ｃ−ＳｉＣ層上へ介在層を形成する各工程を、列記したこの順序で、一貫して同一の手段で実施すると、簡易に半導体素子を製造する上で得策となる。
【００４７】
ＭＢＥ法やＣＢＥ法等の高真空な環境下で成長を行う手段によれば、（１１１）シリコン基板の（１１１）結晶面からなる表面に（７×７）再配列構造を簡易に出現させられ、その再配列構造を保持するのに好都合な高真空環境を保持しつつシリコン基板の表面へ炭化水素分子を吸着させられ、その吸着させた炭化水素分子を利用して３Ｃ−ＳｉＣ層を形成した後、３Ｃ−ＳｉＣ層の（３×３）再配列構造を有する表面上へIII族窒化物半導体からなる介在層を形成する工程を一貫して、連続して実施することができ、簡易に半導体素子を製造できる。
【００４８】
また、高真空な環境を利用して成長を行う手段を利用すれば、炭化水素分子をシリコン基板の表面に吸着させる際に、シリコン基板の表面に向けて、電子を照射することも容易に行える。また、吸着させた炭化水素分子を利用して（３×３）再配列構造を有する３Ｃ−ＳｉＣ層を形成する際に、シリコン基板の表面に向けて電子を照射することも、高真空な環境を利用する成長手段であるが故に簡易に行える利点がある。
【００４９】
（３×３）再配列構造を有する３Ｃ−ＳｉＣ層の表面に接合させて設けたIII族窒化物半導体からなる介在層は、表面の平坦性に優れる成長層となる。また、この表面を平坦とする介在層を下地として形成した例えば、III族窒化物半導体層も、下地の表面の平坦性を受け継ぎ表面の平坦性に優れものとなる。従って、その様な平坦性に優れるIII族窒化物半導体層或いはそれを下地として形成した成長層を活性層（能動層）として利用すれば、光学的或いは電気的特性に優れる半導体素子を構成できる。
【００５０】
３Ｃ−ＳｉＣの（３×３）再配列構造の表面に形成された、表面が平坦な六方晶のIII族窒化物半導体からなる介在層、または、その介在層を下地として形成された表面が平坦な高純度のIII族窒化物半導体層を、例えば、電子走行層（チャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）層）や電子供給層として利用すれば、２次元電子の高速な走行、移動に優位に作用する平坦なヘテロ接合界面を形成でき、高移動度III族窒化物半導体ＦＥＴを作製するのに優位となる。即ち、六方晶のIII族窒化物半導体材料によるピエゾ（ｐｉｅｚｏ）効果の発現と相俟って、高移動度の２次元電子を効率的に蓄積できる平坦な接合界面を備えた高速動作が可能なＭＥＳＦＥＴを安定して作製できる。
【００５１】
また、３Ｃ−ＳｉＣの（３×３）最配列構造の表面に形成された、表面が平坦な六方晶のIII族窒化物半導体からなる介在層、または、それを下地として形成された表面が平坦な高純度のIII族窒化物半導体層を、例えば、発光素子用途のクラッド(ｃｌａｄ)層等の障壁層や発光層として利用すれば、高輝度のＬＥＤ等の発光素子を形成できる。特に、（３×３）最配列構造を有する３Ｃ−ＳｉＣの表面上には、画一的な配向（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）を有するIII族窒化物半導体層を形成でき、この様な画一的な配向を有するIII族窒化物半導体層は、配向の違いに因る結晶粒界の密度が少ないため、高強度の発光をもたらすための発光層として有用である。
【００５２】
（実施例１）  本実施例１では、（１１１）結晶面を表面とする（１１１）シリコン基板に設けた非化学量論的な組成の立方晶の炭化珪素層を介して形成した六方晶のIII族窒化物半導体からなる介在層を備えた積層構造体からIII族窒化物半導体ＬＥＤを作製する場合を例にして、本発明を具体的に説明する。
【００５３】
本実施例１で作製したＬＥＤ１０の縦断面構造を図１に模式的に示す。また、図２には、図１に示したＬＥＤ１０の平面構造を模式的に示す。
【００５４】
ＬＥＤ１０の作製には、（１１１）結晶面を表面とする、硼素（元素記号：Ｂ）を添加したｐ形のシリコンを基板１０１として用いた。先ず、基板１０１を、ＭＢＥ成長用の成長チャンバー内に搬送した後、約５×１０-7パスカル（Ｐａ）の高真空中で、基板１０１を８５０℃に加熱した。シリコン基板１０１を加熱する際には、併せて、基板１０１の表面に向けて電子を照射した。照射する電子の密度は、１×１０12ｃｍ-2とし、加速電圧は１００Ｖとした。ＲＨＥＥＤパターンを監視しつつ、基板１０１の表面をなす（１１１）結晶面に（７×７）再配列構造が出現する迄、同温度で継続して電子を照射しつつ、加熱した。
【００５５】
（７×７）再配列構造が出現したのをＲＨＥＥＤパターン上で確認した後、基板１０１をＭＢＥ成長チャンバー内に収納したままで、６００℃に降温した。次に、基板１０１の表面に、電子を照射するのに併せて、アセチレンガスを吹き付け、アセチレン分子をその表面に吸着させた。照射する電子の密度は、１×１０13ｃｍ-2とし、加速電圧は３００Ｖとした。アセチレンガスは、ＲＨＥＥＤパターン上で、基板１０１の表面の（７×７）再配列構造に起因する電子回折斑点（ｓｐｏｔ）が略消滅する迄、継続して吹き付けた。（７×７）再配列構造が出現した時点で、高真空中でのアセチレンガスの吹き付けを終了するのに合わせて、電子のシリコン基板１０１へ向けての照射も停止した。
【００５６】
基板１０１の表面へのアセチレンガスの吹き付け及び電子の照射を停止した後、基板１０１を７００℃に昇温した。改めて、アセチレン分子を吸着させたシリコン基板１０１の表面へ向けて、電子の照射を開始した。照射する電子の密度は、５×１０13ｃｍ-2とし、加速電圧は３５０Ｖとした。ＲＨＥＥＤパターンに、ストリーク（光条）が現れ、吸着したアセチレン分子とシリコン基板１０１の表面近傍の珪素（Ｓｉ）原子との反応により、立方晶３Ｃ型の炭化珪素（３Ｃ−ＳｉＣ）層１０２が形成されたと認められる迄、７００℃にシリコン基板１０１を保持しつつ、電子の照射を継続した。
【００５７】
シリコン基板１０１の表面に３Ｃ−ＳｉＣ層１０２を形成した温度における（１１１）シリコンの格子定数を基にして、３Ｃ−ＳｉＣ層１０２の格子定数は、０．４５０ｎｍと計算された。この３Ｃ−ＳｉＣ層１０２の格子定数は、シリコン基板１０１の影響を受けた歪に因るものではなく、珪素を化学当量的に富裕に含むことに因るものと判断された。また、表面は（１１１）結晶面であった。しかも、その表面には（３×３）再配列構造が出現しているのがＲＨＥＥＤパターンから確かであった。
【００５８】
ＲＨＥＥＤパターンを得るために３Ｃ−ＳｉＣ層１０２の表面に入射させる電子ビームの入射位置を変更させても、３Ｃ−ＳｉＣ層１０２の表面からは、一様に（３×３）再配列構造の形成を示すＲＨＥＥＤパターンが取得された。このことから、電子を照射しつつ、３Ｃ−ＳｉＣ層を形成することとすれば、シリコン基板１０１の全面に一様に（３×３）再配列構造を形成するのに効果を上げられることが示された。３Ｃ−ＳｉＣ層１０２の層厚は、シリコン基板１０１の略全面において、約２ｎｍであった。
【００５９】
珪素を富裕に含む非化学量論的な組成の３Ｃ−ＳｉＣ層１０２の（３×３）再配列構造を有する表面には、窒素プラズマを窒素源とする高周波プラズマＭＢＥ法により、ウルツ鉱結晶型の六方晶窒化アルミニウム・ガリウム混晶（Ａｌ0.75Ｇａ0.25Ｎ）層１０３を、III族窒化物半導体からなる介在層として形成した。Ａｌ0.75Ｇａ0.25Ｎ層１０３は、シリコン基板１０１の温度を７２０℃として形成した。
【００６０】
Ａｌ0.75Ｇａ0.25Ｎ層１０３を形成する際には、上記の窒素源より、時間的に先に、アルミニウム（Ａｌ）のビーム（ｂｅａｍ）を、３Ｃ−ＳｉＣ層１０２の（３×３）再配列構造の表面に照射した。窒素源は、アルミニウムのビームの照射を開始してから、遅れること５秒後に、（３×３）再配列構造の表面に照射し始めた。
【００６１】
ｎ形Ａｌ0.75Ｇａ0.25Ｎ層１０３の層厚は約５０ｎｍであり、表面は、{０００１}結晶面であった。また、Ａｌ0.75Ｇａ0.25Ｎ層１０３は、一様に形成された（３×３）再配列構造の３Ｃ−ＳｉＣ層１０２を下地として形成したために、特に、配向性に優れた層となった。電子回折パターンより求められた配向関係は、＜１１０＞−３Ｃ−ＳｉＣ‖＜１．−２．１．０．＞（ａ軸）−Ａｌ0.75Ｇａ0.25Ｎであった。また、一般的な原子間力顕微鏡（英略称：ＡＦＭ）を使用した表面の観察によれば、Ａｌ0.75Ｇａ0.25Ｎ層１０３の表面の高低差は、最大で約１ｎｍであり、平坦性に優れるものであるのが示された。
【００６２】
六方晶（ｈｅｘａｇｏｎａｌ）のウルツ鉱結晶型のＡｌ0.75Ｇａ0.25Ｎ層１０３上には、上記と同じく高周波プラズマＭＢＥ法により、７２０℃で、六方晶のｎ形窒化ガリウム（ＧａＮ）層１０４を形成した。ｎ形ＧａＮ層１０４の層厚は、約３２００ｎｍとした。ｎ形ＧａＮ層１０４を成長させる際には、ガリウム（Ｇａ）のビームと窒素源とを、Ａｌ0.75Ｇａ0.25Ｎ層１０３の表面に向けて時期的に同時に照射して形成した。
【００６３】
ｎ形ＧａＮ層１０４は、画一的な配向性のＡｌ0.75Ｇａ0.25Ｎ層１０３を下地として形成したために、配向性の揃った、結晶性に優れる単結晶層となったため、このＧａＮ層１０４を下部クラッド層として利用した。
【００６４】
下部クラッド層１０４上には、上記と同一の高周波ＭＢＥ法により、ｎ形ＧａＮからなる障壁層と、ｎ形窒化ガリウム・インジウム混晶（Ｇａ0.85Ｉｎ0.15Ｎ）からなる井戸層とを１周期としそれを５周期に亘り積層させて構成した多重量子井戸（英略称：ＭＱＷ）構造の発光層１０５を形成した。発光層１０５には、ｐ形Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｎ（層厚約４５ｎｍ）からなる上部クラッド層１０６を形成した。これより、ｎ形クラッド層１０４と、ｎ形発光層１０５と、及びｐ形上部クラッド層１０６とからｐｎ接合型ダブルヘテロ（ＤＨ）接合構造の発光部を構成した。発光部をなすｐ形上部クラッド層１０６上には、更に、ｐ形ＧａＮ（層厚約９０ｎｍ）からなるコンタクト層１０７を設けて、ＬＥＤ１０用途の積層構造体１００を形成した。
【００６５】
積層構造体１００の最表層をなすｐ形コンタクト層１０７の表面には、金（Ａｕ）とニッケル（Ｎｉ）酸化物とからなるｐ形のオーミック（Ｏｈｍｉｃ）電極１０８を形成した。一方のｎ形オーミック電極１０９は、その電極１０９を設ける領域にある下部クラッド層１０４、発光層１０５、上部クラッド層１０６、及びコンタクト層１０７を一般的なドライエッチング手段で除去して露出させたｎ形Ａｌ0.75Ｇａ0.25Ｎ層１０３の表面上に設けた。ｎ形オーミック電極１０９は、一般的な電子ビーム蒸着法で形成したチタン（Ｔｉ）膜から構成した。
【００６６】
上記の如く作製したＬＥＤチップ１０のｐ形及びｎ形オーミック電極１０８，１０９間に素子動作電流を通流し、光学的及び電気的特性を調査した。ＬＥＤ１０に順方向に電流を通流したところ、主波長を４６０ｎｍとする青色光が出射された。順方向電流を２０ｍＡとした際の発光出力は、約２．３ミリワット（ｍＷ）の高値となった。順方向に２０ｍＡの電流を通流した際の順方向電圧（Ｖｆ）は、約３．６Ｖであった。
【００６７】
また、珪素（Ｓｉ）を炭素（Ｃ）に比較して、富裕に含む非化学量論的な組成の３Ｃ−ＳｉＣ層１０２の（３×３）再配列構造の表面上には、画一的な配向を有し、結晶性に優れるIII族窒化物半導体からなる介在層を介して形成した結晶性に優れるIII族窒化物半導体層から発光部を構成できたため、逆方向電流を１０μＡとした際の逆方向電圧は、１５Ｖとなった。また、局所的な耐圧不良（ｌｏｃａｌ  ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）の殆どない逆方向の耐電圧性に優れるＬＥＤをもたらせた。
【００６８】
（実施例２）  本実施例２では、（１１１）結晶面を表面とする（１１１）シリコン基板に設けた非化学量論的な組成の立方晶の炭化珪素層を介して形成した六方晶のIII族窒化物半導体からなる介在層を備えた積層構造体からIII族窒化物半導体ＭＥＳＦＥＴを作製する場合を例にして、本発明を具体的に説明する。
【００６９】
本実施例２に係るＭＥＳＦＥＴ２０の縦断面構造を図３に模式的に示す。
【００７０】
ＭＥＳＦＥＴ２０の作製には、（１１１）結晶面を表面とする、燐（元素記号：Ｐ）を添加した高抵抗のシリコンを基板２０１として用いた。シリコン基板２０１を、ＭＢＥ成長用の成長チャンバー内に搬送した後、約５×１０-7パスカル（Ｐａ）の高真空中で、基板２０１を８００℃に加熱した。ＲＨＥＥＤパターンを監視しつつ、シリコン基板２０１の表面をなす（１１１）結晶面に（７×７）再配列構造が出現する迄、同温度で継続して加熱した。
【００７１】
（７×７）再配列構造が出現したのを確認した後、ＭＢＥ成長チャンバー内に、シリコン基板２０１を収納したままで、４００℃に降温した。次に、シリコン基板２０１の表面にアセチレンガスを吹き付けて、アセチレン分子をその表面に吸着させた。アセチレンガスは、ＲＨＥＥＤパターン上で、基板２０１の表面の（７×７）再配列構造に由来する電子回折斑点が略消滅する迄、継続して供給した。
【００７２】
その後、シリコン基板２０１を５００℃に昇温した。基板２０１の温度が５００℃に安定した時点で、シリコン基板２０１の表面に向けて、電子を照射し始めた。電子は、高真空に保たれた成長チャンバー内に配置したタングステン（元素記号：Ｗ）フィラメントを通電加熱して発生させた。電子を照射する際の加速電圧は、５００Ｖとし、照射密度は５×１０13ｃｍ-2とした。ＲＨＥＥＤパターンに３Ｃ−ＳｉＣの（３×３）再配列構造に起因するストリークが出現する迄、基板２０１の表面に電子を照射し続けた。
【００７３】
５００℃において、（１１１）シリコンのＲＨＥＥＤパターンから求めたシリコンの格子定数を基にして、形成した３Ｃ−ＳｉＣ層２０２の格子定数を計算した。３Ｃ−ＳｉＣ層２０２の格子定数は、０．４３８ｎｍと計算された。上記の実施例１に記載した３Ｃ−ＳｉＣ層１０２より、格子定数が小さいのは、アセチレン分子を吸着させた後に、シリコン基板を加熱する温度を上記の実施例１の場合に比べて低温としたためと解釈された。また、３Ｃ−ＳｉＣ層２０２のＲＨＥＥＤパターンには、双晶及び積層欠陥に起因する異常回折は認められなかった。また、３Ｃ−ＳｉＣ層２０２の層厚は約２ｎｍであった。
【００７４】
珪素を炭素に比べ富裕に含む非化学量論的な組成の３Ｃ−ＳｉＣ層２０２上には、窒素プラズマを窒素源とするＭＢＥ法により、六方晶ウルツ鉱結晶型の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層２０３を、介在層として形成した。介在層をなすアンドープ（ｕｎｄｏｐｅ）のＡｌＮ層２０３は、ＭＢＥ成長チャンバー内の圧力を約１×１０-6Ｐａの高真空に保持しつつ、シリコン基板２０１の温度を７８０℃として形成した。窒素プラズマは、高純度窒素ガスに、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波と磁界とを印加する電子サイクトロトロン共鳴（ＥＣＲ）型装置を用いて発生させた。
【００７５】
介在層をなすＡｌＮ層２０３を成長させる際には、アルミニウム（Ａｌ）のビームを、３Ｃ−ＳｉＣ層２０２の（３×３）再配列構造の表面へ、時間的に先に供給した。窒素プラズマは、そのアルミニウムのビームを照射し始めた時点から、３秒後に、３Ｃ−ＳｉＣ層２０２の表面に向けて照射した。
【００７６】
ＡｌＮ層２０３は、（３×３）再配列構造を有する３Ｃ−ＳｉＣ層２０２の表面に接合させて設けたため、画一的な配向を有する単結晶層となった。電子回折パターンより求められた配向関係は、＜１１０＞−３Ｃ−ＳｉＣ‖＜１．−２．１．０．＞（ａ軸）−ＡｌＮであった。ＡｌＮ層２０３は高抵抗層であり、その層厚は約８ｎｍであった。また、一般的な原子間力顕微鏡を使用した表面の観察により、ＡｌＮ層２０３の表面は、最大の高低差を約１ｎｍとする平坦性に優れたものであるのが示された。
【００７７】
ＡｌＮ層２０３の表面の｛０．０．０．１．｝結晶面上には、上記したのと同一のＭＢＥ法により、７５０℃で、アンドープでｎ形の窒化ガリウム（ＧａＮ）層を電子走行層２０４として形成した。電子走行層２０４をなすｎ形ＧａＮ層２０４のキャリア濃度は１×１０17ｃｍ-3であり、また、層厚は約２５ｎｍであった。電子走行層２０４上には、キャリア濃度を１×１０18ｃｍ-3とし、層厚を約２５ｎｍとするｎ形の六方晶Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ｎ混晶からなる電子供給層２０５を形成した。電子供給層２０５上には、更に、キャリア濃度を３×１０18ｃｍ-3とし、層厚を約５０ｎｍとする六方晶でｎ形のＧａＮからなるコンタクト層２０６で設けて、ＭＥＳＦＥＴ２０用途の積層構造体２００を形成した。
【００７８】
電子走行層２０４をなすｎ形ＧａＮ層は、上記の様に、（３×３）再配列構造を有する３Ｃ−ＳｉＣ層２０２の表面上に形成したIII族窒化物半導体からなる介在層（ＡｌＮ層２０３）を介して設けたために、表面の平坦性に優れた層となった。このため、電子供給層２０５とで、平坦な接合界面を有するヘテロ接合が形成されていることが、高分解能透過型電子顕微鏡（英略称：ＨＲＴＥＭ）を使用した格子像の観察から確かめられた。
【００７９】
また、電子走行層２０４と電子供給層２０５とで、平坦性に優れるヘテロ接合界面が形成されたため、本発明の構成からなる積層構造体２００では、室温で約１５００ｃｍ2／Ｖ・ｓの高いホール（Ｈａｌｌ）移動度が顕現された。この高い電子移動度を利用して高い相互コンダクタンス（ｇｍ）を発現できるＭＥＳＦＥＴ２０を作製した。
【００８０】
ＭＥＳＦＥＴ２０を作製するにあたり、ショットキー（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ）接触性のゲート（ｇａｔｅ）電極２０７を設ける領域およびその近傍に在るコンタクト層２０６を、一般的なドライエッチング法で除去した。次に、そのエッチングにより形成されたリセス（ｒｅｃｅｓｓ）領域に露出した電子供給層２０５の表面に、金属ゲート電極２０７を形成した。リセス領域の両側に対向させて残存させたコンタクト層２０６の表面には、ソース電極２０８及びドレイン（ｄｒａｉｎ）電極２０９を設けることにより、高いｇｍを発現できるＭＥＳＦＥＴ２０を構成した。
【００８１】
また、ＭＥＳＦＥＴ２０は、電子走行層２０４の下地として、（３×３）再配列構造の３Ｃ−ＳｉＣ層２０２に接合させて設けた、配向性と結晶性とに優れるIII族窒化物半導体層（高抵抗ＡｌＮ層）２０３を配置して構成したので、ソース−ドレイン電流（所謂、Ｉｄｓ）のピンチオフ（ｐｉｎｃｈ  ｏｆｆ）特性に優れるものとなった。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施例１に記載のＬＥＤの縦断面模式図である。
【図２】図１に記載したＬＥＤの平面模式図である。
【図３】本発明の実施例２に記載のＭＥＳＦＥＴの縦断面模式図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０  ＬＥＤ
１００  ＬＥＤ用途積層構造体
１０１  （１１１）シリコン基板
１０２  非化学量論的な組成の立方晶３Ｃ型炭化珪素層
１０３  介在層（ｎ形ＡｌＧａＮ層）
１０４  III族窒化物半導体下部クラッド層
１０５  III族窒化物半導体発光層
１０６  III族窒化物半導体上部クラッド層
１０７  III族窒化物半導体ｐ形コンタクト層
１０８  ｐ形オーミック電極
１０９  ｎ形オーミック電極
２０  ＭＥＳＦＥＴ
２００  ＭＥＳＦＥＴ用途積層構造体
２０１  （１１１）シリコン基板
２０２  非化学量論的な組成の立方晶３Ｃ型炭化珪素層
２０３  介在層（高抵抗ＡｌＮ層）
２０４  III族窒化物半導体電子走行層
２０５  III族窒化物半導体電子供給層
２０６  III族窒化物半導体ｎ形コンタクト層
２０７  ゲート電極
２０８  ソース電極
２０９  ドレイン電極
【図１】
2007087992.tif 000003
【図２】
2007087992.tif 000004
【図３】
2007087992.tif 000005