(57)【要約】【課題】  良好な表面状態を有し、しかも、転位密度が低減されて十分に大きい発光効率が得られる、広い有効発光波長範囲を有する発光デバイスを得ることができる半導体装置用基材およびその製造方法の提供。【解決手段】  半導体装置用基材は、基板と、この基板上に形成された超格子構造層と、この超格子構造層上に形成された、ＡｌＧａＮ半導体化合物よりなる機能素子形成用ベース層とを有し、前記超格子構造層は、機能素子形成用ベース層よりも低結晶性であるＡｌＧａＮ半導体化合物よりなる第１の低結晶性層と、Ａｌの組成比率が第１の低結晶性層よりも大きいＡｌＧａＮ半導体化合物よりなる第２の低結晶性層とからなる積層単位が３以上重ねられた周期構造を有するものであることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、この基板上に形成された超格子構造層と、この超格子構造層上に形成された、ＡｌＧａＮ半導体化合物よりなる機能素子形成用ベース層とを有し、
前記超格子構造層は、機能素子形成用ベース層よりも低結晶性であるＡｌＧａＮ半導体化合物よりなる第１の低結晶性層と、Ａｌの組成比率が第１の低結晶性層よりも大きいＡｌＧａＮ半導体化合物よりなる第２の低結晶性層とからなる積層単位が３以上重ねられた周期構造を有するものであることを特徴とする半導体装置用基材。
【請求項２】
機能素子形成用ベース層と、超格子構造層との間に、低結晶性ＡｌＧａＮ化合物層が介在していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置用基材。
【請求項３】
基板と、超格子構造層との間に、バッファ層が介在していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置用基材。
【請求項４】
基板の表面に溝部が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の半導体装置用基材。
【請求項５】
高結晶性ＡｌＧａＮ化合物層と、超格子構造層と、低結晶性ＡｌＧａＮ化合物層とよりなる積層単位が複数積層されていることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載の半導体装置用基材。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の半導体装置用基材の製造方法であって、
基板上に超格子構造層を形成させる超格子構造層形成工程と、超格子構造層上に機能素子形成用ベース層を形成させる工程とを有し、
超格子構造層形成工程は、機能素子形成用ベース層を形成させる温度よりも低温において、第１の低結晶性層および第２の低結晶性層を交互に３積層単位以上成長させる工程よりなることを特徴とする半導体装置用基材の製造方法。
【請求項７】
基板の表面に溝部を形成するエッチング工程を有することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置用基材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡｌＧａＮ半導体化合物よりなる半導体装置を得るための半導体装置用基材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、窒化ガリウム（ＧａＮ）などのIII −Ｖ族窒化物は、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）などの発光デバイスの半導体材料として用いられてきた。また近年、高周波デバイスやパワーデバイスなどの電子デバイスの半導体材料としても期待されている。特にＡｌを含有するIII −Ｖ族窒化物であるＡｌＧａＮ半導体化合物は、その広いバンドギャップから、紫外光発光デバイスヘの応用が期待されている。
【０００３】
しかしながら、ＡｌＧａＮ半導体化合物は、Ａｌの組成比率が大きい結晶ほど、その結晶中に転位などの結晶欠陥を多量に包含してその結晶性が低くなるという性質のものであるため、Ａｌを高い割合で含有しながら高い結晶品質が達成された半導体装置とすることが難しい、という問題がある。
【０００４】
このような問題を解決するために、エピタキシャル横方向成長法、いわゆるＥＬＯ（Epitaxial Lateral overgrowth）と呼ばれる結晶成長方法によるＡｌＧａＮ半導体化合物を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この結晶成長方法は、基板の表面または基板上に成長させた下地結晶層の表面に凹凸を形成させ、その凹凸を有する表面上に結晶を成長させることにより、転位密度が低減された結晶を得る方法である。
また、転位密度が低減された結晶を得るために、基板上または基板上に成長させた下地結晶層上に適宜の方法で形成させたマスクを介して結晶を成長させる方法も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
しかしながら、凹凸を有する表面上に形成された結晶や、マスクを介して形成された結晶は、その表面状態が平坦性の低いものとなったり、基板にクラックが発生したものとなることがあり、発光デバイスや電子デバイスとして好適に用いることができない、という問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１２４５００号公報
【特許文献２】特開平１１−２５１２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、良好な表面状態を有し、しかも、転位密度が低減されて十分に大きい発光効率が得られる、広い有効発光波長範囲を有する発光デバイスを得ることができる半導体装置用基材およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体装置用基材は、基板と、この基板上に形成された超格子構造層と、この超格子構造層上に形成された、ＡｌＧａＮ半導体化合物よりなる機能素子形成用ベース層とを有し、
前記超格子構造層は、機能素子形成用ベース層よりも低結晶性であるＡｌＧａＮ半導体化合物よりなる第１の低結晶性層と、Ａｌの組成比率が第１の低結晶性層よりも大きいＡｌＧａＮ半導体化合物よりなる第２の低結晶性層とからなる積層単位が３以上重ねられた周期構造を有するものであることを特徴とする。
【０００９】
本発明の半導体装置用基材においては、機能素子形成用ベース層と、超格子構造層との間に、低結晶性ＡｌＧａＮ化合物層が介在されていることが好ましい。
また、基板と、超格子構造層との間に、バッファ層が介在されていることが好ましい。
さらに、基板の表面に溝部が形成されていることが好ましい。
【００１０】
本発明の半導体装置用基材においては、高結晶性ＡｌＧａＮ化合物層と、超格子構造層と、低結晶性ＡｌＧａＮ化合物層とよりなる積層単位が複数積層されている構成とすることができる。
【００１１】
本発明の半導体装置用基材の製造方法は、上記の半導体装置用基材の製造方法であって、
基板上に超格子構造層を形成させる超格子構造層形成工程と、超格子構造層上に機能素子形成用ベース層を形成させる工程とを有し、
超格子構造層形成工程は、機能素子形成用ベース層を形成させる温度よりも低温において、第１の低結晶性層および第２の低結晶性層を交互に３積層単位以上成長させる工程よりなることを特徴とする。
【００１２】
本発明の半導体装置用基材の製造方法においては、基板の表面に溝部を形成するエッチング工程を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の半導体装置用基材によれば、基本的に発光デバイスをＡｌＧａＮ半導体化合物により構成することで十分に広い有効発光波長範囲が得られ、しかも、基板上に特定の周期構造を含有する超格子構造層を介して機能素子形成用ベース層が形成されており、この超格子構造層の周期構造により基板を構成する結晶面内の２軸応力が緩和されて当該基板においてクラックの発生が抑止されると共に、基板とＡｌＧａＮ半導体化合物よりなる層との間の格子定数の差に起因して不可避的に発生した転位が互いに会合して少なくともその一部を消失させることができるために、機能素子形成用ベース層が良好な表面状態を有すると共に転位密度の低減されたものとなり、この機能素子形成用ベース層上に形成されるべきＡｌＧａＮ半導体化合物よりなる発光デバイスを、良好な表面状態を有すると共に転位密度が低減された十分に大きな発光効率が得られるものとすることができる。
【００１４】
また、基板の表面に溝部が形成されてなる半導体装置用基材によれば、超格子構造層を構成するＡｌＧａＮ半導体化合物を成長させる際に、当該溝部を埋めるよう面方向への結晶成長が促進され、これにより、超格子構造層上に形成される機能素子形成用ベース層を転位密度の低減されたものとすることができ、結局、当該機能素子形成用ベース層上に形成される発光デバイスを、転位密度が著しく低減されたものとすることができて十分に大きな発光効率が得られるものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の半導体装置用基材について説明する。
【００１６】
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の半導体装置用基材の一例における構成を模式的に示す説明用断面図である。
この半導体装置用基材１０は、例えばサファイアなどよりなる平坦な基板（以下、「サファイア基板」ともいう。）１１の主面上に超格子構造層１５を介して、その層上に発光デバイスを成長させるための機能素子形成用ベース層１７が形成された構成とされている。
サファイア基板１１および超格子構造層１５の間には、必要に応じてバッファ層１２および高結晶性ＡｌＧａＮ化合物層１３が介挿されている。また、超格子構造層１５および機能素子形成用ベース層１７の間には、低結晶性ＡｌＧａＮ化合物層１６が介挿されていてもよい。
【００１７】
サファイア基板１１の主面は、例えば（０００１）面とされ、また、基板を構成する材料としては、サファイアに限定されず、Ｓｉ単結晶、ＳｉＣ単結晶、ＧａＮ単結晶、ＺｎＯ単結晶、ＬｉＡｌＯ2 単結晶、ＬｉＧａＯ2 単結晶、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 単結晶などの公知の単結晶を用いることができる。
【００１８】
バッファ層１２は、サファイア基板１１と超格子構造層１５との間に介在される緩衝領域層であって、当該超格子構造層１５の転位密度を低減させる効果を発揮するものである。
このバッファ層１２は、例えば、サファイア基板１１の基板温度が４００〜８００℃、好ましくは５００〜５５０℃の極低温の範囲とされた状態で結晶成長させることにより、形成することができる。
【００１９】
高結晶性ＡｌＧａＮ化合物層１３は、島状に堆積された結晶よりなるバッファ層１２上に当該高結晶性ＡｌＧａＮ化合物層１３を成長させることによって面方向への結晶成長を促進させ、これによりサファイア基板１１とバッファ層１２との界面において発生した転位を低減させる目的で形成されたものであって、この高結晶性ＡｌＧａＮ化合物層１３を構成するＡｌＧａＮ半導体化合物の組成比は、例えば機能素子形成用ベース層１７の組成比と同じとすることができる。
【００２０】
低結晶性ＡｌＧａＮ化合物層１６は、機能素子形成用ベース層１７を構成するＡｌＧａＮ半導体化合物の面方向への結晶成長を促進させるための層であって、この低結晶性ＡｌＧａＮ化合物層１６を構成するＡｌＧａＮ半導体化合物の組成比は、例えば機能素子形成用ベース層１７の組成比と同じとされている。
【００２１】
機能素子形成用ベース層１７は、その層上に発光デバイスが形成される、半導体装置用基材１０の最上層であって、高結晶性のＡｌx Ｇａ1-x Ｎ半導体化合物からなるものである。
この機能素子形成用ベース層１７を構成するＡｌx Ｇａ1-x Ｎ半導体化合物のＡｌの組成比率ｘは、この機能素子形成用ベース層１７上に形成されるべき発光デバイスのＡｌＧａＮ半導体化合物の組成比に従って適宜に選択することができる。
【００２２】
機能素子形成用ベース層１７を構成するＡｌx Ｇａ1-x Ｎ半導体化合物のＡｌの組成比率ｘは、機能素子形成用ベース層１７上に形成されるべき発光デバイスを構成するＡｌＧａＮ半導体化合物におけるＡｌの組成比率よりも大きいものとされることが好ましく、例えば０．０１〜０．２５とすることができ、好ましくは０．１〜０．２である。このＡｌの組成比率ｘが０．０１未満であると、紫外光の吸収が大きくなってしまうため、発光デバイスを作成した場合に発光効率が低いものとなってしまうおそれがある。一方、Ａｌの組成比率ｘが０．２５より大きいと、Ａｌの特性が強く顕れて転位が多数発生してしまい、得られる機能素子形成用ベース層１７が転位密度の高いものとなり、この機能素子形成用ベース層１７上に形成される発光デバイスが、十分に大きな発光効率を得ることができないおそれがある。
【００２３】
そして、超格子構造層１５は、機能素子形成用ベース層１７を構成するＡｌＧａＮ半導体化合物よりも低結晶性であるＡｌＧａＮ半導体化合物よりなる第１の低結晶性層と、前記機能素子形成用ベース層１７よりも低結晶性であると共にＡｌの組成比率が第１の低結晶性層よりも大きいＡｌＧａＮ半導体化合物よりなる第２の低結晶性層とからなる積層単位が３以上重ねられた周期構造を有するものである。第１の低結晶性層を構成するＡｌＧａＮ半導体化合物は、例えば機能素子形成用ベース層１７を構成するＡｌＧａＮ半導体化合物と同一の組成のものとすることができる。
【００２４】
超格子構造層１５の第２の低結晶性層を構成するＡｌy Ｇａ1-y Ｎ半導体化合物のＡｌの組成比率ｙは、第１の低結晶性層を構成するＡｌＧａＮ半導体化合物のＡｌの組成比率よりも大きく、例えば、このような第２の低結晶性層は、例えば組成比ｙが１．０であるＡｌＮ半導体化合物よりなるものとすることができる。第１の低結晶性層および第２の低結晶性層の格子定数の差が過小であると、転位密度の低減効果が十分に発揮されず、従って、得られる機能素子形成用ベース層を十分に転位密度の低減されたものとすることができないおそれがある。
【００２５】
第１の低結晶性層および第２の低結晶性層の厚みは、それぞれ例えば１〜５０ｎｍおよび１〜１０ｎｍとすることができる。
【００２６】
この周期構造の周期数は例えば３〜２０、好ましくは５〜１５、特に１０であることが好ましい。
この周期構造の周期数が過大である場合は、製造工程が煩雑なものとなって工業的に有利ではない。一方、この周期構造の周期数が過小である場合は、サファイア基板１１およびバッファ層１２の界面において発生した転位を十分に低減させることができない場合がある。
【００２７】
超格子構造層１５を構成する第１の低結晶性層および第２の低結晶性層の結晶成長に係る基板温度は９００〜９５０℃であることが好ましい。第１の低結晶性層および第２の低結晶性層の結晶成長に係る基板温度がこの範囲にあることにより、面方向への結晶成長が十分に促進されながら、実用に耐えうる良好な品質の結晶を得ることができる。
【００２８】
本発明において、「高結晶性」および「低結晶性」とは、結晶化度の高低を相対的に表しており、機能素子形成用ベース層１７や高結晶性ＡｌＧａＮ化合物層１３などの高結晶性の結晶層は、超格子構造層１５を構成する第１の低結晶性層や第２の低結晶性層、あるいは低結晶性ＡｌＧａＮ化合物層１６などの低結晶性の結晶層に比して高い結晶化度を有している。
【００２９】
これらの結晶層の結晶化度の高低は、低結晶性の結晶層においては高結晶性の結晶層に比して欠陥などが多く、キャリア密度が低く、高抵抗であることから、結晶の空乏層容量の電圧依存性によって、評価することができる。
【００３０】
この例の半導体装置用基材１０においては、高結晶性の結晶層は、サファイア基板１１の基板温度が１０３０〜１１００℃の高温の範囲とされた状態で結晶成長させることにより、得ることができる。また、低結晶性の結晶層は、サファイア基板１１の基板温度が９００〜９５０℃の低温の範囲とされた状態で結晶成長させることにより、得ることができる。
【００３１】
以上の半導体装置用基材１０は、例えば、サファイア基板１１は例えば１０〜１０００μｍの厚みのものとされ、バッファ層１２は例えば０．１〜５０ｎｍの厚みのものとされ、高結晶性ＡｌＧａＮ化合物層１３は例えば５０〜５００ｎｍの厚みのものとされ、超格子構造層１５が周期構造の全体として例えば５０〜１０００ｎｍの厚みのものとされ、低結晶性ＡｌＧａＮ化合物層１６が例えば５０〜１０００ｎｍの厚みのものとされ、機能素子形成用ベース層１７が例えば１〜３０μｍの厚みのものとされる。
【００３２】
この例の半導体装置用基材１０の表面における転位密度は、例えば１０7 〜１０9 ｃｍ-2の範囲とされる。
一般に、発光デバイスの転位密度が１０10ｃｍ-2以下であることにより、当該発光デバイスを良好な性状の発光デバイスや電子デバイスとして使用することができる。
【００３３】
以上の半導体装置用基材１０によれば、基本的に発光デバイスをＡｌＧａＮ半導体化合物により構成することで十分に広い有効発光波長範囲が得られ、しかも、サファイア基板１１上に特定の周期構造を含有する超格子構造層１５を介して機能素子形成用ベース層１７が形成されており、この超格子構造層１５が低結晶性の結晶層よりなるために結晶成長において面方向への成長が積極的に行われ、サファイア基板１１とバッファ層１２との間の格子定数の差に起因して不可避的に発生した転位が互いに会合して少なくともその一部を消失させることができて転位密度の低減効果を得ることができ、さらに、この超格子構造層１５の周期構造によりサファイア基板１１を構成する結晶面内の２軸応力が緩和されて、当該サファイア基板１１においてクラックの発生が抑止されると共に、前記サファイア基板１１上に形成される結晶層について結晶の一部分だけが大きく成長するような異常成長が抑制されて転位の発生が抑制されるために、機能素子形成用ベース層１７が良好な表面状態を有すると共に転位密度の低減されたものとなり、この機能素子形成用ベース層１７上に形成されるべきＡｌＧａＮ半導体化合物よりなる発光デバイスを、良好な表面状態を有すると共に転位密度が低減された十分に大きな発光効率が得られるものとすることができる。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明の実施の形態は上記の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、この半導体装置用基材１０のサファイア基板１１の主面には、例えばストライプ状に並んだ多数の溝よりなる溝部（図示せず）が形成されている。
【００３５】
サファイア基板１１に形成された溝部は、例えば個々の溝について、底部の幅が２μｍ、深さが１００ｎｍのものとすることができる。また例えば、底部の幅が５μｍ、深さが３００ｎｍのものや、底部の幅が７μｍ、深さが５００ｎｍのものなどとしてもよい。
個々の溝が形成される周期、すなわち隣接する２つの溝により形成される凸部の幅は、例えば０．１〜１０００μｍとすることができる。
【００３６】
サファイア基板１１の溝部は、例えば、当該サファイア基板１１の主面上に、フォトリソグラフィ法により、形成すべき溝部の形状に対応する形状のレジストパターンを形成し、当該レジストパターンをマスクとして、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法により、サファイア基板１１にエッチングを行なって溝部を形成し、その後、レジストパターンを除去することにより、得ることができる。
【００３７】
このような溝部が形成されていることによって、当該溝部の形状に沿って、機能素子形成用ベース層１７を構成するＡｌＧａＮ半導体化合物が面方向への成長が促進されて形成されるため、この機能素子形成用ベース層１７における転位が互いに会合して転位密度を低減させることができ、従って、その主面が平坦なサファイア基板上を用いて得た機能素子形成用ベース層に比して、転位密度がより低減された機能素子形成用ベース層を得ることができる。
【００３８】
また例えば、本発明の半導体装置用基材は、高結晶性ＡｌＧａＮ化合物層と、超格子構造層と、低結晶性ＡｌＧａＮ化合物層とよりなる積層単位が複数積層されている構成とすることもできる。
具体的には、例えば積層単位が２つ積層された構成である場合は、サファイア基板の主面上にバッファ層を介して第１の高結晶性ＡｌＧａＮ化合物層、第１の超格子構造層および第１の低結晶性ＡｌＧａＮ化合物層がこの順に積層され、この第１の低結晶性ＡｌＧａＮ化合物層上に第２の高結晶性ＡｌＧａＮ化合物層、第２の超格子構造層および第２の低結晶性ＡｌＧａＮ化合物層がこの順に積層され、この第２の低結晶性ＡｌＧａＮ化合物層上に、機能素子形成用ベース層が形成された構成とされている。
【００３９】
このように複数の結晶層よりなる積層単位を複数積層させた構成の半導体装置用基材によれば、転位密度の低減効果が重ねて発揮されるため、より良好な表面状態が得られると共に、転位密度をより低減させることができる。
【００４０】
〔半導体装置〕
以上のような半導体装置用基材の機能素子形成用ベース層上に、例えば量子井戸構造の発光デバイス構造を設けることにより、例えばＬＥＤやＬＤなどの半導体装置が作製される。
発光デバイス構造は、具体的には、Ｓｉがドープされたｎ型のＡｌＧａＮ半導体化合物よりなるｎ型半導体層、ＡｌＧａＩｎＮ半導体化合物よりなる層とＡｌＧａＮ半導体化合物よりなる層が交互に２層ずつ積層された活性層、および、Ｍｇがドープされたｐ型のＡｌＧａＮ半導体化合物よりなるｐ型半導体層よりなり、ｎ型半導体層およびｐ型半導体層にそれぞれｎ電極およびｐ電極が接続されて構成されている。そして、ｎ型半導体層が機能素子形成用ベース層上に形成されることで、機能素子形成用ベース層と活性層との間に当該ｎ型半導体層が介挿された状態とされている。この発光デバイス構造の上面に波長変換機能を有する蛍光体を積層することにより、白色発光ＬＥＤとすることもできる。
【実施例】
【００４１】
以下に、本発明の効果を確認するために行った実施例について説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００４２】
＜実施例１＞
このサファイア基板を、ＭＯＣＶＤ装置の中に設置し、キャリアガスとしてＨ2 を供給した状態でサファイア基板の基板温度を１１５０℃まで昇温させ、１０分間保持した。
まず、平坦に鏡面磨きされた（０００１）面を有するサファイア基板を、ＭＯＣＶＤ装置の中に設置し、キャリアガスとしてＨ2 を供給した状態でサファイア基板の基板温度を１１５０℃まで昇温させ、１０分間保持した。次いで、基板温度を５００℃まで降温し、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）およびＮＨ3 をそれぞれ１０ｓｃｃｍおよび５ｓｌｍで供給しながらサファイア基板の（０００１）面上にＧａＮ化合物よりなるバッファ層を厚さ２０ｎｍに成長させた。次いで、基板温度を９５０℃まで降温し、バッファ層上に、Ａｌ0.17Ｇａ0.83Ｎ化合物よりなる第１の低結晶性層を３０ｎｍに成長させ、続いて、ＡｌＮ化合物よりなる第２の低結晶性層を２ｎｍに成長させる操作を１０回繰り返してＡｌ0.17Ｇａ0.83Ｎ化合物／ＡｌＮ化合物の周期構造を形成し（以下、「超格子構造層の形成工程」という。）、その後、基板温度を再び１０５０℃まで昇温し、高結晶性のＡｌ0.17Ｇａ0.83Ｎ化合物よりなる機能素子形成用ベース層を厚さ４．５μｍに成長させ（以下、「機能素子形成用ベース層の形成工程」という。）、これにより、半導体装置用基材（１）を作製した。
【００４３】
この半導体装置用基材（１）における転位密度を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって測定したところ、４．０×１０9 ｃｍ-2であった。
また、機能素子形成用ベース層の表面にクラックが観察されることなく、さらに、異常成長が観察されることもなかった。
【００４４】
＜実施例２＞
まず、フォトリソグラフィ法により、サファイア基板の（０００１）面上に、幅５μｍで周期が５μｍのストライプ状のレジストパターンを厚さ２μｍに形成し、ＲＩＥ法により、当該レジストパターンをマスクとしてサファイア基板の（０００１）面に対してエッチング処理を行ない、個々の溝の底部の幅５μｍ、深さ３００ｎｍであり、溝が形成される周期が５μｍである溝部を形成させ、次いで、レジストパターンを除去することにより、ストライプ状の溝部が形成されたサファイア基板を得た。
このサファイア基板を、ＭＯＣＶＤ装置の中に設置し、キャリアガスとしてＨ2 を供給した状態でサファイア基板の基板温度を１１５０℃まで昇温させ、１０分間保持した。次いで、基板温度を５００℃まで降温し、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）およびＮＨ3 をそれぞれ１０ｓｃｃｍおよび５ｓｌｍで供給しながらサファイア基板の（０００１）面上にＧａＮ化合物よりなるバッファ層を厚さ２０ｎｍに成長させた。次いで、基板温度を１０５０℃まで昇温し、バッファ層上に、ＴＭＧ、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）およびＮＨ3 をそれぞれ２０ｓｃｃｍ、８ｓｃｃｍ、７ｓｌｍで供給し、高結晶性のＡｌ0.17Ｇａ0.83Ｎ化合物よりなる高結晶性ＡｌＧａＮ化合物層を厚さ１００ｎｍに成長させ（以下、「高結晶性ＡｌＧａＮ化合物層の形成工程」という。）、次いで、基板温度を９５０℃まで降温し、高結晶性ＡｌＧａＮ化合物層上に、Ａｌの組成比率ｘが０．１７であるＡｌ0.17Ｇａ0.83Ｎ化合物よりなる第１の低結晶性層を３０ｎｍに成長させ、続いて、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）およびＮＨ3 をそれぞれ８ｓｃｃｍ、７ｓｌｍで供給し、ＡｌＮ化合物よりなる第２の低結晶性層を２ｎｍに成長させる操作を１０回繰り返してＡｌ0.17Ｇａ0.83Ｎ化合物／ＡｌＮ化合物の周期構造よりなる超格子構造層を形成し（以下、「超格子構造層の形成工程」という。）、さらに、超格子構造層上に、ＴＭＧ、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）およびＮＨ3 をそれぞれ２０ｓｃｃｍ、８ｓｃｃｍ、７ｓｌｍで供給し、低結晶性のＡｌ0.17Ｇａ0.83Ｎ化合物よりなる低結晶性ＡｌＧａＮ化合物層を成長させ（以下、「低結晶性ＡｌＧａＮ化合物層の形成工程」という。）、その後、基板温度を再び１０５０℃まで昇温し、低結晶性ＡｌＧａＮ化合物層上に、高結晶性のＡｌ0.17Ｇａ0.83Ｎ化合物よりなる機能素子形成用ベース層を厚さ４．５μｍに成長させ（以下、「機能素子形成用ベース層の形成工程」という。）、これにより、半導体装置用基材（２）を作製した。
【００４５】
この半導体装置用基材（２）における転位密度を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって測定したところ、１．９×１０9 ｃｍ-2であった。
また、機能素子形成用ベース層の表面にクラックが観察されることなく、さらに、異常成長が観察されることもなかった。
【００４６】
＜実施例３＞
低結晶性ＡｌＧａＮ化合物層の形成工程を行った後、厚さを１．５μｍとしたことの他は実施例２と同じ条件で２回目の高結晶性ＡｌＧａＮ化合物層の形成工程を行って第２の高結晶性ＡｌＧａＮ化合物層を得、さらに、実施例２と同様にして２回目の超格子構造層の形成工程および２回目の低結晶性ＡｌＧａＮ化合物層の形成工程を行って第２の超格子構造層および第２の低結晶性ＡｌＧａＮ化合物層を得、その後、実施例２と同じ条件で機能素子形成用ベース層の形成工程を行ったことの他は実施例２と同様にして、高結晶性ＡｌＧａＮ化合物層、超格子構造層および低結晶性ＡｌＧａＮ化合物層よりなる積層単位を２つ有する半導体装置用基材（３）を作製した。
【００４７】
この半導体装置用基材（３）における転位密度を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって測定したところ、６．０×１０8 ｃｍ-2であった。
また、機能素子形成用ベース層の表面にクラックが観察されることなく、さらに、異常成長が観察されることもなかった。
【００４８】
＜比較例１＞
超格子構造層の形成工程を基板温度１０５０℃で行ったことの他は実施例２と同様にして比較用の半導体装置用基材を作製した。
【００４９】
この比較用の半導体装置用基材の転位密度を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって測定したところ、１．１×１０10ｃｍ-2であった。
また、機能素子形成用ベース層の表面にはクラックの発生が観察され、さらに、異常成長が観察された。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の半導体装置用基材の一例における構成を模式的に示す説明用図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  半導体装置用基材
１１  サファイア基板
１２  バッファ層
１３  高結晶性ＡｌＧａＮ化合物層
１５  超格子構造層
１６  低結晶性ＡｌＧａＮ化合物層
１７  機能素子形成用ベース層
【図１】
2007165576.tif 000003