(57)【要約】      （修正有）【課題】無極性面での窒化物系半導体の気相成長において、成長中の窒化物系半導体層に発生するピットを抑制し、かつ、高性能な半導体装置を作製する上で、窒化物系半導体層の自乗根平均の表面粗さを５ｎｍ以下となる窒化物系半導体の気相成長方法を提供する。【解決手段】無極性面を主面とする窒化物系半導体を半導体成長用基板上へ気相成長させる窒化物系半導体の気相成長方法であって、前記気相成長時における雰囲気の圧力を１〜１０ｋＰａとし、かつ、前記半導体成長用基板の温度を９００℃以上１１００℃未満とすること。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
無極性面を主面とする窒化物系半導体を半導体成長用基板上へ気相成長させる窒化物系半導体の気相成長方法であって、前記気相成長時における雰囲気の圧力を１〜１０ｋＰａとし、かつ、前記半導体成長用基板の温度を９００℃以上１１００℃未満とすることを特徴とする窒化物系半導体の気相成長方法。
【請求項２】
前記窒化物系半導体がＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、または、それらの混晶（ＡｌｘＧａ１−ｘ−ｙＩｎｙＮ）であることを特徴とする請求項１記載の窒化物系半導体の気相成長方法。
【請求項３】
前記無極性面がａ面またはｍ面であることを特徴とする請求項１または２に記載の窒化物系半導体の気相成長方法。
【請求項４】
有機金属化合物気相成長法を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の窒化物系半導体の気相成長方法。
【請求項５】
前記半導体成長用基板がｒ面を主面とするサファイア基板であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の窒化物系半導体の気相成長方法。
【請求項６】
前記半導体成長用基板が炭化珪素、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、窒化硼素、酸化亜鉛、珪素、ゲルマニウム、アルミン酸リチウム、ニオブ酸リチウムのいずれかの単結晶であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の窒化物系半導体の気相成長方法。
【請求項７】
前記半導体成長用基板上に緩衝層、窒化物系半導体とをこの順に形成する窒化物系半導体の気相成長方法であって、前記緩衝層の形成時の基板温度を９００〜１２００℃、膜厚を１００ｎｍ〜２μmに制御することを特徴とする請求項５または６に記載の窒化物系半導体の気相成長方法。
【請求項８】
前記緩衝層が、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウムのいずれかであることを特徴とする請求項７記載の窒化物系半導体の気相成長方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の窒化物系半導体の気相成長方法を用いたことを特徴とするエピタキシャル基板。
【請求項１０】
算術平均表面粗さ、または自乗根平均のＲＭＳ表面粗さが５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項９に記載のエピタキシャル基板。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載のエピタキシャル基板を用いることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無極性面を主面とする窒化物系半導体層の気相成方法、及び、それを用いるエピタキシャル基板と半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
窒化アルミニウム（以下、ＡｌＮという。）、窒化ガリウム（以下、ＧａＮという。）、窒化インジウム（以下、ＩｎＮという。）、あるいは、それらの混晶である窒化アルミニウムガリウムインジウム（以下、ＡｌｘＧａ１−ｘ−ｙＩｎｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）という。）などの窒化物系半導体は受発光素子や電子走行素子に用いることができるため、近年、その結晶成長や半導体装置への応用について、幅広く研究がなされており、発光ダイオード、レーザダイオードに関しては、既に実用化されている。
【０００３】
窒化物系半導体は大型のバルク単結晶が成長できないため、一般的には、（０００１）サファイア（以下ｃ面サファイアという）、（１１−２０）サファイア、もしくは、（０００１）４Ｈ−ＳｉＣ、（０００１）６Ｈ−ＳｉＣなどの基板を用いてヘテロエピタキシャル成長させている。
【０００４】
エピタキシャル成長の方法としては、有機金属気相成長(ＭＯＶＰＥ) 法、分子線エピタキシー(ＭＢＥ)法、ハライド気相成長（ＨＶＰＥ）法などがあるが、実用化の面で最も一般的なのはＭＯＶＰＥ法である。
【０００５】
前記のように、既に実用化されている半導体装置に用いられている窒化物系半導体は、結晶構造が、反転対象性を持たない六方晶系のウルツ鉱構造であることに起因し、大きな圧電性を有している。また、図７は、異なる材料からなる２層（第１層７１、及び、第２７２）が積層された窒化物系半導体のヘテロ接合を示しているが、結晶成長方位は全てへテロ接合界面７１ａがｃ軸７３と直交しており、これをｃ軸配向と呼ぶ。従って、格子定数の異なる２層を積層してなるヘテロ接合を作製した場合、結晶内に歪によって大きなピエゾ電界を生じる。
【０００６】
このピエゾ電界は半導体装置の特性に大きな影響を与えている。まず、発光ダイオードやレーザダイオードなどの発光装置ついて述べる。
【０００７】
例えば、特許文献１では、図８のようにｃ面サファイア基板８１上にＧａＮ層８２を形成し、それを基板に用いて、ｎ型バッファ層８３、ｎ型クラッド層８４、ｎ型ガイド層８５、量子井戸構造活性層８６、ｐ型キャップ層８７、ｐ型ガイド層８８、ｐ型クラッド層８９、ｐ側コンタクト層９０を順次積層している。さらに、ドライエッチングを用いて、ｎ型クラッド層１０４、及び、ｐ型クラッド層１０９をそれぞれ露出させ、絶縁層９１、ｐ側電極９２、及び、ｎ側電極９３を形成してレーザダイオード８を構成している。このように、通常、活性層８６には量子井戸構造を用いるが、大きなピエゾ電界によりバンド構造が変化し、それにより特性向上における問題を生じていた。
【０００８】
また、砒化アルミニウムガリウムなど、他の化合物を用いたレーザダイオードでは、量子井戸構造に意図的に歪を発生させ、半導体のバンド構造を変化させてレーザの閾値電流を低減するなど、特性を向上させている。しかしながら、現状の窒化物系半導体においては、意図的に歪みを生じさせてもレーザの閾値電流の低減は殆どない。その原因は、窒化物系半導体が成長方向に対して結晶がｃ軸配向しているため、バンド構造が効果的には変化しないためである。
【０００９】
発光ダイオードの場合も、活性層に生じているピエゾ電界がキャリアの再結合確率を低減し、輝度向上を妨げている。
【００１０】
次に、電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴという）などの電子走行装置に応用する場合について述べる。通常、ＧａＮと窒化アルミニウムガリウム（以下、ＡｌＧａＮという。）のヘテロ接合を用いることにより、その界面で２次元電子ガスを形成している。
【００１１】
例えば、特許文献２では、図９のように、ＦＥＴを形成している。まず、ｃ面サファイア基板８１上に、厚みが３０ｎｍの低温バッファ層９４を介して厚みが２μｍのアンドープＧａＮ層９５を成長させ、その後、３０ｎｍのアンドープＡｌ０．３Ｇａ０．７Ｎ層９６、１０ｎｍのアンドープＧａＮ層９７、１０ｎｍのアンドープＡｌ０．３Ｇａ０．７Ｎスペーサ層９８、１０ｎｍのｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ｎ電子供給層９９、１５ｎｍの傾斜組成アンドープＡｌｘＧａ１−ｘＮ障壁層１００、６ｎｍのｎ型Ａｌ０．０６Ｇａ０．９４Ｎコンタクト層１０１を順次積層している。さらにソース電極１０２、ドレイン電極１０３、ゲート電極１０４をそれぞれ形成して、ＦＥＴ９が得られている。
【００１２】
このように、ｃ面サファイア基板１０１を用いて窒化物系半導体を成長した場合、ｃ軸配向した窒化物系半導体が成長し、その材料に特有なピエゾ電界の影響を受けてヘテロ接合の界面付近に反転層が形成されるので、不純物を添加しないで作製しても界面には１０１３ｃｍ−２程度の２次元電子ガスが発生する。従って、これを用いて製造したＦＥＴ９は、ゲートバイアスがゼロの状態で既にドレイン電流が流れ得る、所謂デプレッション型のＦＥＴである。
【００１３】
しかしながら、実際には、前記のデプレッション型ＦＥＴだけでなく、ゲートバイアスがゼロの状態ではドレイン電流が流れ得ず、ゲートバイアスを印加することでドレイン電流が流れる所謂、エンハンスメント型ＦＥＴも必要である。特に、ハイパワーのインバーターへの応用を検討する場合は必須である。
【００１４】
ところが、窒化物系半導体を用いたＦＥＴには、現状ではエンハンスメント型がなく、回路設計に制約が多く、その応用が限られていたため、窒化物系半導体を用いたエンハンスメント型のＦＥＴが強く望まれていた。
【００１５】
エンハンスメント型のＦＥＴを製造するには、半導体積層構造における反転層形成の制御が必要である。
【００１６】
例えば、砒化物系半導体を用いたＦＥＴでは、砒化アルミニウムガリウムからなる障壁層の膜厚を数１０ｎｍ程度の範囲で調節することで反転層の形成を制御することが可能で、デプレッション型とエンハンスメント型を区別して製造することができる。
【００１７】
回路設計上、デプレッション型ＦＥＴでなければならないこともあるが、その反面、動作させるためにはプラスとマイナスの２種類の電源が必要であり、消費電力が多いことや、それを用いる電子回路の部品点数が多くなる問題があった。
【００１８】
以上のように、窒化物系半導体におけるピエゾ電界の問題は、半導体装置の特性に大きな影響を与えるが、このピエゾ電界による問題が存在しない結晶成長方法として、（１１−２０）配向（以下、ａ軸配向という。）または、（１−１００）配向（以下、ｍ軸配向という。）させることは有効な手段である。
【００１９】
無極性面での窒化物系半導体の気相成長において、成長中の窒化物系半導体層に発生するピットを抑制し、かつ、その自乗根平均の表面粗さを５ｎｍ以下であることが、ｃ軸配向の場合に比べて困難であり、再現性良く平坦な表面を得ることが課題となっていた。特許文献３では、種々の条件を規定し、表面平坦性に優れた結晶成長が可能であると述べられている。図１を用いて、特許文献３のエピタキシャル成長工程の構成を説明する。まず、ｒ平面基板１１をアニールし、その後、窒化物ベースの核生成層１２を、該基板上に堆積させ、さらに、無極性のａ平面窒化ガリウム薄膜１３を、該核形成層上で成長させている。４００〜９００℃の低温で堆積させる核生成層を用いて成長こと、無極性のａ平面窒化ガリウム薄膜１３の成長時は０．２ａｔｍ（約２０．３ｋＰａ）以下の成長圧力で成長することなどが記述されているものの、その根拠については十分に説明されていない。表面粗さの大きな窒化物系半導体層は、その上に積層する半導体素子構造の特性向上を阻害するので相応しくない。
【特許文献１】特開平１１−１７７１７５号公報
【特許文献２】特開平１０−３３５６３７号公報
【特許文献３】特表２００５−５２２８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
無極性面での窒化物系半導体の気相成長において、成長中の窒化物系半導体層に発生するピットを抑制し、かつ、高性能な半導体装置を作製する上で、窒化物系半導体層の自乗根平均の表面粗さを５ｎｍ以下であることが必要であった。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、半導体成長用基板上への、無極性面を主面とする窒化物系半導体の気相成長方法であって、成長圧力を１ｋＰａ以上１０ｋＰａ以下とし、かつ、基板温度を９００℃より高く、１１００℃未満とすることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、窒化物系半導体がＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、または、それらの混晶（ＡｌｘＧａ１−ｘ−ｙＩｎｙＮ）であることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、前記無極性面が、ａ面、または、ｍ面であることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明は、有機金属化合物気相成長法を用いることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明は、前記半導体成長用基板が、ｒ面サファイア基板であることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明は、前記半導体成長用基板が、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化硼素（ＢＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、珪素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ２）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）のいずれかの単結晶であることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明は、半導体成長用基板と窒化物系半導体との間に、基板温度900℃以上1200℃以下で成長させた、膜厚が１００ｎｍ以上２μm以下の緩衝層を挿入することを特徴とする。
【００２８】
また、本発明は、前記緩衝層が、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、または、窒化アルミニウムガリウムのいずれかからなることであることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明のエピタキシャル基板は、前記のいずれかに記載の気相成長方法を用いて成長させたことを特徴とする。
【００３０】
また、本発明のエピタキシャル基板は、自乗根平均のＲＭＳ表面粗さが５nm以下であることを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の半導体装置は、前記のエピタキシャル基板を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の気相成長方法を用いると、表面平坦性に優れた無極性窒化物系半導体を得ることができる。また、そのエピタキシャル基板を用いることで、ピエゾ電界による悪影響を受けない高性能な半導体装置が製造可能である。特に、窒化物系半導体層の成長圧力を１０ｋＰａ以下とすることで、ＲＭＳ表面粗さを５ｎｍ以下となる。また、９００℃以上の高温で緩衝層を成長させることで、結晶性に優れた窒化物系半導体層を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００３４】
図1は、本発明を用いて作製するエピタキシャル基板１の構造を示す一例である。
【００３５】
半導体成長用基板１１上に、緩衝層１２を介して窒化物系半導体層１３を成長させている。窒化物系半導体層１３は、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、及び、それらの混晶（ＡｌｘＧａ１−ｘ−ｙＩｎｙＮ）である。基板材料や面方位を検討して、前記窒化物系半導体層１３が無極性面となるようにすることが、半導体装置の特性がピエゾ電界による悪影響を受けないために重要である。ここで、無極性面とは、結晶が分極して発生する電界が生じることのない面方位のことを言う。これは、ｃ軸方向にはピエゾ電界が生じ得るものの、ｃ軸に垂直な方向、例えば、ａ軸方向やｍ軸の方向には生じないことによる。従って、例えば、ａ面やｍ面を主面とするエピタキシャル基板の作製によって、半導体装置におけるピエゾ電界による悪影響が生じなくすることができる。窒化物系半導体層の面方位については、Ｘ線回折を用いて確認することができる。
【００３６】
半導体成長用基板としては、炭化珪素、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、窒化硼素、酸化亜鉛、珪素、ゲルマニウム、アルミン酸リチウム、ニオブ酸リチウムのいずれかの単結晶を用いることができ、それぞれ適切な条件を用いて、窒化物系半導体の成長を行うことができる。
【００３７】
窒化物系半導体層１３の面方位は、半導体成長用基板の面方位によって一意的に決まり、例えば、ｒ面サファイア基板を用いると、その上に成長させる窒化物系半導体層１３はａ面が主面となる。また、ＳｉＣ基板のａ面を用いると、ａ面の窒化物系半導体層１３が得られ、ｍ面を用いるとｍ面の窒化物系半導体層が得られる。このように、前記半導体成長用基板も、適宜面方位を選べばそれぞれに対応した面方位の窒化物系半導体層１３を得ることができる。
【００３８】
本発明の結晶成長の方法としては、ＭＯＶＰＥ法を用いるのが良く、下記に示すような条件を用いて表面平坦性に優れた無極性面窒化物系半導体を得ることができる。しかし、本発明はこの方法に限られるものではなく、ＭＢＥ法、ＨＶＰＥ法など、その他の気相成長法であっても構わない。
【００３９】
GaN層１３の成長条件は、エピタキシャル基板表面のピットの抑制において重要であり、本発明によると、成長圧力は１ｋＰａ以上、１０ｋＰａ以下とするのがよい。ピットのサイズや密度は成長圧力と相関があり、１００ｂｍａｒより高い成長圧力下で窒化物系半導体層１３の成長を行うと、ピットが完全には抑制できず、そのようなエピタキシャル基板１は半導体装置の製造には適さない。一方、１ｋＰａ未満に使用とすると、真空ポンプの容量や排気のコンダクタンスなど、設備的な問題が大きくなるので、適さない。また、基板温度は９００℃より高く、１１００℃未満とするのがよい。これは、９００℃以下でも、１１００℃以上でも、窒化物系半導体層１３のＲＭＳ表面粗さが大きくなり、半導体装置の製造に適さないからである。
【００４０】
また、半導体成長用基板１１と窒化物系半導体層１３との間に、緩衝層１２を挿入することもピットを抑制する有効な手段であり、窒化物系半導体層１３の成長条件と同様に最適化する必要がある。緩衝層１２の材料としては、ＡｌＮを用いることができる。一般的なｃ軸配向成長の場合は、半導体成長用基板上に４００〜６００℃程度の低温で数１０ｎｍ程度の層を堆積するが、ａ軸配向など、無極性面での成長の場合は必ずしもその限りではない。しかし、ＩＩＩ族供給源として用いるトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）の分解・基板上への堆積を促進するため、基板温度は温度９００℃以上１２００℃以下の高温にするのが良い。また、９００℃未満で緩衝層１２を成長した場合、その上に成長させる窒化物系半導体層１３の結晶品質が悪化する。１２００℃より高い基板温度とすることは、一般的に、ヒーターや電源など、の加熱装置の問題上難しい。また、ＧａＮ、やＡｌＧａＮを緩衝層１２として用いることで、同様の表面平坦性の向上が可能である。緩衝層１２の膜厚は、１００ｎｍ以上２μm以下であるのが良く、この範囲を外れると窒化物系半導体層１３のＲＭＳ表面粗さが大きくなる弊害がある。
【００４１】
また、緩衝層１２は、単一の層を積層するだけでなく、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮからなる層を組み合わせて順次積層して構成しても良い。
【００４２】
この気相成長方法を用いて製造した窒化物系半導体のエピタキシャル基板１は、表面平坦性に優れ、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で測定したＲＭＳ表面粗さは、１０ｎｍ未満とすることができる。この値は、半導体装置を製造するにあたって十分なＲＭＳ表面粗さである。従って、このエピタキシャル基板１を用いた場合、ピエゾ電界に起因する悪影響を受けない、優れた特性を有する半導体装置とすることができる。
【００４３】
また、本発明で用いるｒ面サファイア基板１１の主面２１のオフ・アングルについては、望ましくは、図２のようにｃ軸２２をR軸２３に近づける方向に０．５°程度傾けたものを用いると結晶成長が容易になるので良いが、あらゆる方向のオフ角が５度以下であれば、成長条件を調節することで、本発明の効果を発揮させることが可能であり、本発明においては重要な点とは言えない。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００４５】
（第１の実施例）
成長方法にはＭＯＶＰＥ法を用い、図１のように、半導体成長用基板１１としてｒ面サファイア基板１１を使用した。
【００４６】
まず、基板温度１１００℃でＡｌＮからなる緩衝層１２を８００ｎｍ成長させ、その後、ＧａＮからなる窒化物系半導体層１３を２μm成長させた。窒化物系半導体層１３の成長条件としては、基板温度を１０００℃とし、成長圧力を８ｋＰａとした。その結果、基板全面に渡って鏡面のエピタキシャル基板１が得られ、Ｘ線回折によりａ面の窒化物系半導体層が積層されていることが確認された。また、ＡＦＭで評価したＲＭＳ表面粗さが１ｎｍであった。
【００４７】
さらに、各成長条件による、窒化物系半導体層１３の表面平坦性に対する影響をするため、以下に示す実験を行った。
【００４８】
まず、図３に成長圧力と窒化物系半導体層１３のＲＭＳ表面粗さの関係を示す。なお、前記と同様の条件を用い、成長圧力のみを変化させた。１０ｋＰａ以下のときのＲＭＳ表面粗さが得られ、表面平坦性が向上していた。特に、８ｋＰａ以下では、ＲＭＳ表面粗さが１ｎｍ程度となっており、より好ましい。１ｋＰａ未満でも表面平坦性に優れたエピタキシャル基板が得られると推測されるが、装置的な問題により実験を実施できなかった。一方、約１０ｋＰａより大きな成長圧力では、ピットが生じたため、１０ｎｍを超えるＲＭＳ面粗さとなり、半導体装置を製造するには適さなかった。
【００４９】
次に、図４に基板温度と窒化物系半導体層１３のＲＭＳ表面粗さの関係を示す。９００℃より高く、１０５０℃未満の温度で成長を行ったところ、ＲＭＳ表面粗さが１０ｎｍ未満となった。１０００℃のときが最も平坦性が良く、ＲＭＳ表面粗さは１ｎｍであった。９００℃以下、１１００℃以上の基板温度ではモフォロジーが悪化しＲＭＳ表面粗さが増大していた。
【００５０】
（実施例２）
緩衝層１２に関する実験を行った。
【００５１】
まず、比較例１として、緩衝層１２を挿入せず直接ｒ面サファイア基板１１上にＧａＮからなる窒化物系半導体層１３を成長させた。そうしたところ、Ｘ線回折によりａ面の窒化物系半導体層が積層されていることが確認された。そのときの窒化物形半導体層１３の成長条件は、８ｋＰａ、１０００℃で一定にし、２μm成長させた。その結果、表面にピットが発生し、ＲＭＳ表面粗さが１００ｎｍと大きくなったため好ましくない。
【００５２】
次に、緩衝層１２としてＡｌＮを用いて実験した。そのとき緩衝層１２の基板温度は１１００℃で一定とした。窒化物系半導体層１３の成長条件は前記のままとした。図４に緩衝層１２の膜厚と窒化物系半導体層１３のＲＭＳ表面粗さの関係を示す。１００ｎm以上、２μm以下の膜厚では、１０ｎｍ以下のＲＭＳ表面粗さが得られた。２μmより大きな膜厚になるとピットが発生し、また、１００ｎｍより薄いと筋状のモフォロジーのため、共にＲＭＳ表面粗さが増大していた。
【００５３】
次に、緩衝層１２成長時の基板温度を変更する実験を行った。緩衝層１２の膜厚は８００ｎｍで一定とした。その結果、いずれのサンプルにおいても表面平坦性に優れ、１０ｎｍ未満のＲＭＳ表面粗さとなっていた。しかし、窒化物系半導体層１３の結晶性には、変化が表れた。図５に緩衝層１３成長時の基板温度とＸ線ロッキングカーブの半値幅の関係を示す。Ｘ線ロッキングカーブは、ＧａＮの対称反射（１１−２０）を用い、サンプルを窒化物系半導体層１３のｃ軸に沿ってロッキングさせた。９００℃以上、１２００℃以下の時は、８５０ａｒｃｓｅｃ以下の良好な半値幅を示していたが、９００℃未満では、１０００℃以上となっており、結晶性の劣化が認められた。また、基板温度を１２００℃より高い温度にすることは装置上難しく、実験を行うことができなかった。
【００５４】
（実施例３）
緩衝層１２の材料について検討を行った。まず、ｒ面サファイア基板上に１１００℃でＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮからなる緩衝層１３をそれぞれ８００ｎｍ成長させた。そして、ＧａＮからなる窒化物系半導体層１３を２μm成長させた。窒化物系半導体層１３の成長条件としては、基板温度を１０００℃とし、成長圧力を８ｋＰａとした。その結果、Ｘ線回折によりａ面の窒化物系半導体層が積層されていることが確認された。目立った変化は現れず、いずれの材料でも使用可能であることを確認した。ＲＭＳ表面粗さは１０ｎｍ未満であり、結晶性も良好であった。
【００５５】
（実施例４）
ａ面、ｍ面の無極性面を主面とする、多様なＳｉＣ基板１１を用い、実験を行った。比較として、ｃ面のＳｉＣ基板１１も用意し、同様の実験を行った。それぞれのＳｉＣ基板１１上に成長させる緩衝層１２、及び、窒化物系半導体層１３の成長条件は同一とした。
【００５６】
その結果、ＳｉＣ基板の主面がｃ面、ａ面、ｍ面のとき、それぞれ、ｃ面、ａ面、ｍ面の窒化物系半導体層１３が得られていることが、Ｘ線回折により確認した。つまり、ＳｉＣ基板１１の場合、基板の面方位は、窒化物系半導体層１３の面方位と一致していた。いずれの場合も、窒化物系半導体層１３のＲＭＳ表面粗さは１０ｎｍ未満であり、良好な結晶性を示した。
【００５７】
（実施例５）
実施例１〜４において製造したエピタキシャル基板を用い、半導体装置として、発光ダイオード、及び、電界効果トランジスタを作製した。その結果、ピエゾ電界による悪影響を受けない、高性能な半導体装置を製造することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明のエピタキシャル基板を説明する断面図である。
【図２】本発明で用いるｒ面サファイア基板の結晶方位について説明する模式図である。
【図３】本発明の実施例において作製したエピタキシャル基板の実験結果を表すグラフである。
【図４】本発明の実施例において作製したエピタキシャル基板の実験結果を表すグラフである。
【図５】本発明の実施例において作製したエピタキシャル基板の実験結果を表すグラフである。
【図６】本発明の実施例において作製したエピタキシャル基板の実験結果を表すグラフである。
【図７】ｃ軸配向した窒化物系半導体のヘテロ接合を説明する模式図である。
【図８】従来のレーザダイオードを示す断面図である。
【図９】従来の半導体装置（電界効果トランジスタ）を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１     エピタキシャル基板
１１   半導体成長用基板
１２   緩衝層
１３   第１の層
１３   窒化物系半導体層
２１   サファイアの単位胞
２２   ｒ面サファイア基板の主面
２３   ｃ軸
２４   ｒ軸
７１   層
７１ａ ヘテロ接合界面
７２   層
７３   ｃ軸
８     従来の半導体装置（レーザダイオード）
８１  ｃ面サファイア基板
８２   ＧａＮ層
８３  ｎ型バッファ層
８４   ｎ型クラッド層
８５   ｎ型ガイド層
８６   量子井戸構造活性層
８７   ｐ型キャップ層
８８   ｐ型ガイド層
８９   ｐ型クラッド層
９０   ｐ側コンタクト層
９１   絶縁層
９２   ｐ側電極
９３   ｎ側電極
９     従来の半導体装置（電界効果トランジスタ）
９４   低温バッファ層
９５   アンドープＧａＮ層
９６   アンドープＡｌ０．３Ｇａ０．７Ｎ層
９７   アンドープＧａＮ層
９８   アンドープＡｌ０．３Ｇａ０．７Ｎスペーサ層
９９   ｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ｎ電子供給層
１００ 傾斜組成アンドープＡｌxＧａ１-xＮ障壁層
１０１ ｎ型Ａｌ０．０６Ｇａ０．９４Ｎコンタクト層
１０２ ソース電極
１０３ ドレイン電極
１０４ ゲート電極
【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９】
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