(57)【要約】【課題】Ｇａ２Ｏ３基板とＧａ２Ｏ３基板上の結晶品質の高い窒化物半導体層とを有する半導体積層構造体、及びその半導体積層構造体を含む半導体素子を提供する。【解決手段】一実施の形態において、（−２０１）面から［１０２］方向へ傾斜した面を主面２ａとするβ−Ｇａ２Ｏ３結晶からなるβ−Ｇａ２Ｏ３基板２と、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａ上にエピタキシャル結晶成長により形成されたＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶からなる窒化物半導体層４と、を有する半導体積層構造体１を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（−２０１）面から［１０２］方向へ傾斜した面を主面とするβ−Ｇａ２Ｏ３結晶からなる基板と、
前記基板の前記主面上にエピタキシャル結晶成長により形成されたＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶からなる窒化物半導体層と、
を有する半導体積層構造体。
【請求項２】
前記主面は、（−２０１）面から［１０２］方向へ０．５°〜２．５°、［０１０］方向へ−１．０°〜１．０°のオフ角で傾斜した面である、
請求項１に記載の半導体積層構造体。
【請求項３】
前記主面は、（−２０１）面から［１０２］方向へ１．０°〜２．０°、［０１０］方向へ−０．５°〜０．５°のオフ角で傾斜した面である、
請求項２に記載の半導体積層構造体。
【請求項４】
前記基板と前記窒化物半導体層の間にＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶からなるバッファ層を有する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体積層構造体。
【請求項５】
前記窒化物半導体層は、ＧａＮ結晶からなる、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体積層構造体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体積層構造体を含む、半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体積層構造体及び半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｇａ２Ｏ３基板と、Ｇａ２Ｏ３基板上に成長させたＧａＮ層とを有する光デバイス用基板が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１においては、（１００）面を主面とするＧａ２Ｏ３基板上にＧａＮ層を成長させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２７５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
Ｇａ２Ｏ３基板と、その上に成長させたＧａＮ層とを有する積層構造体において、ＧａＮ層上に形成したデバイスのリーク電流の低減及びデバイス特性の信頼性の向上を図るためには、Ｇａ２Ｏ３基板上に高品質のＧａＮ結晶を成長させることが重要である。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、Ｇａ２Ｏ３基板とＧａ２Ｏ３基板上の結晶品質の高い窒化物半導体層とを有する半導体積層構造体、及びその半導体積層構造体を含む半導体素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、［１］〜［５］の半導体積層構造体を提供する。
【０００７】
［１］（−２０１）面から［１０２］方向へ傾斜した面を主面とするβ−Ｇａ２Ｏ３結晶からなる基板と、前記基板の前記主面上にエピタキシャル結晶成長により形成されたＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶からなる窒化物半導体層と、を有する半導体積層構造体。
【０００８】
［２］前記主面は、（−２０１）面から［１０２］方向へ０．５°〜２．５°、［０１０］方向へ−１．０°〜１．０°のオフ角で傾斜した面である、前記［１］に記載の半導体積層構造体。
【０００９】
［３］前記主面は、（−２０１）面から［１０２］方向へ１．０°〜２．０°、［０１０］方向へ−０．５°〜０．５°のオフ角で傾斜した面である、前記［２］に記載の半導体積層構造体。
【００１０】
［４］前記基板と前記窒化物半導体層の間にＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶からなるバッファ層を有する、
前記［１］〜［３］のいずれか１つに記載の半導体積層構造体。
【００１１】
［５］前記窒化物半導体層は、ＧａＮ結晶からなる、前記［１］〜［４］のいずれか１つに記載の半導体積層構造体。
【００１２】
また、本発明の他の態様は、上記目的を達成するために、［６］の半導体素子を提供する。
【００１３】
［６］前記［１］〜［５］のいずれか１つに記載の半導体積層構造体を含む、半導体素子。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、Ｇａ２Ｏ３基板とＧａ２Ｏ３基板上の結晶品質の高い窒化物半導体層とを有する半導体積層構造体、及びその半導体積層構造体を含む半導体素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係る半導体積層構造体の垂直断面図である。
【図２】図２は、β−Ｇａ２Ｏ３結晶の単位格子と、β−Ｇａ２Ｏ３基板の主面との方位関係を示す概念図である。
【図３】図３（ａ）は、本実施の形態に係る窒化物半導体層の一例の表面写真である。図３（ｂ）は、比較例に係る窒化物半導体層の表面写真である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、β−Ｇａ２Ｏ３基板の主面のオフ角の大きさと、窒化物半導体層の表面ピットの密度との関係を表すグラフである。
【図５】図５は、第２の実施の形態に係るＬＥＤ素子の垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
〔第１の実施の形態〕
（半導体積層構造体の構造）
図１は、第１の実施の形態に係る半導体積層構造体１の垂直断面図である。半導体積層構造体１は、β−Ｇａ２Ｏ３基板２と、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａ上にエピタキシャル結晶成長により形成された窒化物半導体層４を有する。また、図１に示されるように、β−Ｇａ２Ｏ３基板２と窒化物半導体層４の格子不整合を緩和するために、β−Ｇａ２Ｏ３基板２と窒化物半導体層４との間にバッファ層３を設けることが好ましい。
【００１７】
β−Ｇａ２Ｏ３基板２は、β−Ｇａ２Ｏ３結晶からなる。β−Ｇａ２Ｏ３基板２は、Ｓｉ等の導電型不純物を含んでもよい。β−Ｇａ２Ｏ３基板２の厚さは、例えば、４００μｍである。
【００１８】
バッファ層３は、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶からなる。バッファ層３は、β−Ｇａ２Ｏ３基板２上にアイランド状に形成されてもよいし、膜状に形成されてもよい。バッファ層３は、Ｓｉ等の導電型不純物を含んでもよい。
【００１９】
また、バッファ層３は、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ結晶の中でも、特にＡｌＮ結晶（ｘ＝１、ｙ＝ｚ＝０）からなることが好ましい。バッファ層３がＡｌＮ結晶からなる場合、β−Ｇａ２Ｏ３基板２と窒化物半導体層４との密着性がより高まる。バッファ層３の厚さは、例えば、１〜５ｎｍである。
【００２０】
バッファ層３は、例えば、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａ上に３７０〜５００℃程度の成長温度でＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶をエピタキシャル成長させることにより、形成される。
【００２１】
窒化物半導体層４は、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶からなり、特に、高い品質の結晶が得られやすいＧａＮ結晶（ｙ＝１、ｘ＝ｚ＝０）からなることが好ましい。窒化物半導体層４の厚さは、例えば、５μｍである。窒化物半導体層４は、Ｓｉ等の導電型不純物を含んでもよい。
【００２２】
窒化物半導体層４は、例えば、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａ上にバッファ層３を介して、１０００°程度の成長温度でＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶をエピタキシャル成長させることにより、形成される。
【００２３】
β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａは、（−２０１）面から［１０２］方向に傾斜した面、すなわち法線ベクトルが（−２０１）面の法線ベクトルから［１０２］方向に傾斜した面である。
【００２４】
また、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａは、（−２０１）面から［１０２］方向に０．５°〜２．５°、［０１０］方向に−１．０°〜１．０°のオフ角で傾斜した面、すなわち法線ベクトルが（−２０１）面の法線ベクトルから［１０２］方向に０．５°〜２．５°、［０１０］方向に−１．０°〜１．０°傾斜した面、であることが好ましい。
【００２５】
さらに、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａは、（−２０１）面から［１０２］方向に１．０°〜２．０°、［０１０］方向に−０．５°〜０．５°のオフ角で傾斜した面、すなわち法線ベクトルが（−２０１）面の法線ベクトルから［１０２］方向に１．０°〜２．０°、［０１０］方向に−０．５°〜０．５°傾斜した面、であることがより好ましい。
【００２６】
この様な（−２０１）面から傾斜した面であるβ−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａ上にＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶をエピタキシャル成長させることにより、結晶品質の高い窒化物半導体層４を得ることができる。
【００２７】
図２は、β−Ｇａ２Ｏ３結晶の単位格子と、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａとの方位関係を示す概念図である。図２のθは、（−２０１）面からの［１０２］方向へのオフ角を表す。なお、図２においては、（−２０１）面からの［０１０］方向へのオフ角は０°であるとする。
【００２８】
図２中の単位格子２ｂがβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の単位格子である。β−Ｇａ２Ｏ３結晶は単斜晶系に属するβ-ガリア構造を有し、不純物を含まないβ−Ｇａ２Ｏ３結晶の典型的な格子定数はａ０＝１２．２３Å、ｂ０＝３．０４Å、ｃ０＝５．８０Å、α＝γ＝９０°、β＝１０３．７°である。ここで、ａ０、ｂ０、ｃ０は、それぞれ［１００］方向、［０１０］方向、［００１］方向の軸の長さを表す。
【００２９】
従来、（−２０１）面を主面とするβ−Ｇａ２Ｏ３基板上に窒化物半導体層を形成する場合に、窒化物半導体層の結晶品質を高めるβ−Ｇａ２Ｏ３基板のオフ方向及びオフ角は知られていない。
【００３０】
オフ角のない（−２０１）面上に窒化物半導体層を形成すると、窒化物半導体層のオフ角が大きくなり、表面に波状のモフォロジ（ステップバンチング）が顕著に表れ、結晶の表面ピット（表面に生じる孔）の発生密度が高くなる。その結果、窒化物半導体上に形成した構造、例えばｐ−ｎ接合を有する発光素子デバイス構造、におけるリーク電流が増加し、信頼性の低下を招く結果となる。
【００３１】
本発明者は、（−２０１）面を主面とするβ−Ｇａ２Ｏ３基板と、その主面上に成長したＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶との（−２０１）面からのオフ角の差が、［１０２］方向に約１．５°、［０１０］方向に約０°であることを突き止めた。そして、このオフ角の差が窒化物半導体層の低い結晶品質の原因であり、このオフ角の差に対応する大きさのオフ角をβ−Ｇａ２Ｏ３基板の主面に設けることにより、窒化物半導体層の結晶品質を改善できることを見出した。
【００３２】
図３（ａ）は、本実施の形態に係る窒化物半導体層４の一例の表面写真である。図３（ｂ）は、比較例に係る窒化物半導体層の表面写真である。
【００３３】
図３（ａ）に示される窒化物半導体層４は、厚さ６μｍのＳｉドープのＧａＮ結晶からなり、（−２０１）面から［１０２］方向に１．５°、［０１０］方向に０°のオフ角で傾斜した面を主面２ａとするβ−Ｇａ２Ｏ３基板２上に、成長温度４５０℃でＡｌＮ結晶を成長させてバッファ層３を形成し、その上に成長温度１０５０℃でＳｉドープのＧａＮ結晶を成長させることにより得られたものである。
【００３４】
図３（ｂ）に示される窒化物半導体層は、厚さ６μｍのＳｉドープのＧａＮ結晶からなり、オフ角のない（−２０１）面を主面とするβ−Ｇａ２Ｏ３基板上に、成長温度４５０℃でＡｌＮ結晶を成長させてバッファ層を形成し、その上に成長温度１０５０℃でＳｉドープのＧａＮ結晶を成長させることにより得られたものである。
【００３５】
図３（ａ）に示される窒化物半導体層４と図３（ｂ）に示される比較例の窒化物半導体層との製造条件の差は、β−Ｇａ２Ｏ３基板の主面のオフ角の有無だけであるが、図３（ａ）の窒化物半導体層４の表面のモフォロジにはステップバンチングが見られず、一方、図３（ｂ）の窒化物半導体層の表面のモフォロジにはステップバンチングが見られる。また、図３（ａ）の窒化物半導体層４の表面のピット密度は１．２５個／ｃｍ２であり、図３（ｂ）の窒化物半導体層の表面には、４２０個／ｃｍ２であった。
【００３６】
これらの結果は、図３（ａ）に示される本実施の形態の窒化物半導体層４は、図３（ｂ）に示される比較例の窒化物半導体層よりも結晶品質が高いことを示している。
【００３７】
図４（ａ）、（ｂ）は、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａのオフ角の大きさと、窒化物半導体層４の表面ピットの密度との関係を表すグラフである。図４（ａ）、（ｂ）の横軸は、それぞれ（−２０１）面からの［１０２］方向へのオフ角、（−２０１）面からの［０１０］方向へのオフ角を表す。図４（ａ）、（ｂ）の縦軸は、窒化物半導体層４の表面のピット密度を表す。
【００３８】
図４（ａ）、（ｂ）の測定に用いた窒化物半導体層４は、厚さ６μｍのＳｉドープのＧａＮ結晶からなり、β−Ｇａ２Ｏ３基板２上に、成長温度４５０℃でＡｌＮ結晶を成長させてバッファ層３を形成し、その上に成長温度１０５０℃でＳｉドープのＧａＮ結晶を成長させることにより得られたものである。
【００３９】
図４（ａ）は、（−２０１）面からの［０１０］方向へのオフ角を０°に固定し、［１０２］方向へのオフ角を０．０°から４．０°まで変化させたときの窒化物半導体層４の表面のピット密度の変化を表す。
【００４０】
図４（ａ）に示されるように、窒化物半導体層４の表面のピット密度は、（−２０１）面からの［１０２］方向へのオフ角が１．５°であるときに最小値をとる。
【００４１】
図４（ａ）は、（−２０１）面からの［１０２］方向へのオフ角が１．５±０．５°、すなわち１．０°〜２．０°のときにピット密度が特に小さくなることを示している。また、（−２０１）面からの［１０２］方向へのオフ角が１．５±１．０°、すなわち０．５°〜２．５°のときにピット密度がオフ角がない（０°）のときのおよそ半分以下となることを示している。
【００４２】
ここで、例えば、半導体積層構造体１を用いてＬＥＤチップを製造することを想定すると、（−２０１）面からの［１０２］方向へのオフ角が０．５°〜２．５°のときは、窒化物半導体層４のピット密度がおよそ２００個／ｃｍ２以下であり、３００μｍ角程度の小型のＬＥＤチップを製造するときに現実的な歩留まりで製造することができる。さらに、（−２０１）面からの［１０２］方向へのオフ角が１．０°〜２．０°のときは、窒化物半導体層４のピット密度がおよそ２０個／ｃｍ２以下であり、１ｍｍ角程度の大型のＬＥＤチップを製造するときに現実的な歩留まりで製造することができる。なお、ＬＥＤチップが大きいほど許容できるピット密度が小さくなるのは、ウエハ状態でのピット密度が同じであったとしても、チップサイズに切り出したときに、チップサイズが大きい方が、チップ内にピットが含まれる確率が高まるためである。
【００４３】
図４（ｂ）は、（−２０１）面からの［１０２］方向へのオフ角を１．５°に固定し、［０１０］方向へのオフ角を−２．０°から２．０°まで変化させたときの窒化物半導体層４の表面ピットの密度の変化を表す。
【００４４】
図４（ｂ）に示されるように、窒化物半導体層４の表面ピットの密度は、（−２０１）面からの［０１０］方向へのオフ角が０．０°であるときに最小値をとる。
【００４５】
図４（ｂ）は、（−２０１）面からの［０１０］方向へのオフ角が０．０±１．０°、すなわち−１．０°〜１．０°のときにピット密度が小さく、（−２０１）面からの［０１０］方向へのオフ角が０．０±０．５°、すなわち−０．５°〜０．５°のときにピット密度が特に小さくなることを示している。
【００４６】
図４（ａ）、（ｂ）から、β−Ｇａ２Ｏ３基板２の主面２ａは、結晶品質の高い窒化物半導体層４を得るために、（−２０１）面から［１０２］方向に０．５°〜２．５°、［０１０］方向に−１．０°〜１．０°のオフ角で傾斜した面であることが好ましく、（−２０１）面から［１０２］方向に１．０°〜２．０°、［０１０］方向に−０．５°〜０．５°のオフ角で傾斜した面であることがより好ましいといえる。また、窒化物半導体層４がＧａＮ結晶以外のＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶からなる場合も、図４（ａ）、（ｂ）に示したものと同様の結果が得られる。
【００４７】
〔第２の実施の形態〕
（半導体素子の構造）
第２の実施の形態は、第１の実施の形態の半導体積層構造体１を含む半導体素子についての形態である。以下に、その半導体素子の一例として、ＬＥＤ素子について説明する。
【００４８】
図５は、第２の実施の形態に係るＬＥＤ素子１０の垂直断面図である。ＬＥＤ素子１０は、β−Ｇａ２Ｏ３基板１１と、β−Ｇａ２Ｏ３基板１１上のバッファ層１２と、バッファ層１２上のｎ型クラッド層１３と、ｎ型クラッド層１３上の発光層１４と、発光層１４上のｐ型クラッド層１５と、ｐ型クラッド層１５上のコンタクト層１６と、コンタクト層１６上のｐ型電極１７と、β−Ｇａ２Ｏ３基板１１のバッファ層１２と反対側の面上のｎ型電極１８とを有する。
【００４９】
また、バッファ層１２、ｎ型クラッド層１３、発光層１４、ｐ型クラッド層１５、及びコンタクト層１６から構成される積層体の側面は、絶縁膜１９に覆われる。
【００５０】
ここで、β−Ｇａ２Ｏ３基板１１、バッファ層１２、及びｎ型クラッド層１３は、第１の実施の形態の半導体積層構造体１を構成するβ−Ｇａ２Ｏ３基板２、バッファ層３、及び窒化物半導体層４にそれぞれ相当する。β−Ｇａ２Ｏ３基板１１、バッファ層１２、及びｎ型クラッド層１３の厚さは、例えば、それぞれ４００μｍ、５ｎｍ、５μｍである。
【００５１】
発光層１４は、例えば、３層の多重量子井戸構造と、その上の厚さ１０ｎｍのＧａＮ結晶膜からなる。各多重量子井戸構造は、厚さ８ｎｍのＧａＮ結晶膜と厚さ２ｎｍのＩｎＧａＮ結晶膜からなる。発光層１４は、例えば、成長温度７５０℃で各結晶膜をｎ型クラッド層１３上にエピタキシャル成長させることにより形成される。
【００５２】
ｐ型クラッド層１５は、例えば、厚さ１５０ｎｍの、濃度５．０×１０１９／ｃｍ３のＭｇを含むＧａＮ結晶膜である。ｐ型クラッド層１５は、例えば、成長温度１０００℃でＭｇを含むＧａＮ結晶を発光層１４上にエピタキシャル成長させることにより形成される。
【００５３】
コンタクト層１６は、例えば、厚さ１０ｎｍの、濃度１．５×１０２０／ｃｍ３のＭｇを含むＧａＮ結晶膜である。コンタクト層１６は、例えば、成長温度１０００℃でＭｇを含むＧａＮ結晶をｐ型クラッド層１５上にエピタキシャル成長させることにより形成される。
【００５４】
バッファ層１２、ｎ型クラッド層１３、発光層１４、ｐ型クラッド層１５、及びコンタクト層１６の形成においては、Ｇａ原料としてＴＭＧ(トリメチルガリウム)ガス、Ｉｎ原料としてＴＭＩ(トリメチルインジウム)ガス、Ｓｉ原料として（Ｃ２Ｈ５）２ＳｉＨ２(ジエチルシラン)ガス、Ｍｇ原料としてＣｐ２Ｍｇ(ビスシクロペンタジエニルマグネシウム)ガス、Ｎ原料としてＮＨ３(アンモニア)ガスを用いることができる。
【００５５】
絶縁膜１９は、ＳｉＯ２等からなる絶縁材料からなり、例えば、スパッタリングにより形成される。
【００５６】
ｐ型電極１７及びｎ型電極１８は、それぞれコンタクト層１６及びβ−Ｇａ２Ｏ３基板１１にオーミック接合する電極であり、例えば、蒸着装置により形成される。
【００５７】
ＬＥＤ素子１０は、ウエハ状態のβ−Ｇａ２Ｏ３基板１１上に、バッファ層１２、ｎ型クラッド層１３、発光層１４、ｐ型クラッド層１５、コンタクト層１６、ｐ型電極１７、及びｎ型電極１８を形成した後、これらをダイシングによって、例えば、３００μｍ角のチップサイズに分離することにより得られる。
【００５８】
ＬＥＤ素子１０は、例えば、β−Ｇａ２Ｏ３基板１１側から光を取り出すＬＥＤチップであり、キャンタイプのステムにＡｇペーストを用いて実装される。
【００５９】
以下に、本実施の形態のＬＥＤ素子１０の特性について、オフ角のない（−２０１）面を主面とするβ−Ｇａ２Ｏ３基板を含むＬＥＤ素子を比較例として用いた実験結果を通して説明する。比較例としてのＬＥＤ素子のβ−Ｇａ２Ｏ３基板以外の構成は、本実施の形態のＬＥＤ素子１０と同じである。
【００６０】
まず、ＬＥＤ素子１０及び比較例のＬＥＤ素子をキャンタイプのステムにＡｇペーストを用いてそれぞれ実装し、電極間に２．０Ｖの順方向の電圧を印加したときの電流値（リーク電流の大きさ）を測定した。
【００６１】
その結果、比較例のＬＥＤ素子における電流値が１０．２０μＡであったのに対して、ＬＥＤ素子１０における電流値は０．０８μＡであった。この結果から、ＬＥＤ素子１０において、リーク電流の発生が抑えられていることが確認された。
【００６２】
次に、ＬＥＤ素子１０及び比較例のＬＥＤ素子に１００ｍＡの順方向の電流を流し、発光出力の変化を調べることにより信頼性の評価を行った。
【００６３】
その結果、ＬＥＤ素子１０の１０００時間後の初期状態に対する相対発光出力は１０２．３％であり、ほとんど変化がみられなかった。一方、比較例のＬＥＤ素子は、約１８時間後に不灯となってしまった。
【００６４】
これらの評価結果は、ＬＥＤ素子１０のｎ型クラッド層１３の結晶品質が比較例のＬＥＤ素子のｎ型クラッド層の結晶品質よりも高いことによると考えられる。
【００６５】
ＬＥＤ素子１０のｎ型クラッド層１３は、特別なオフ角で傾斜した面を主面とするβ−Ｇａ２Ｏ３基板１１上に形成されるため、第１の実施の形態に示されるように、優れた結晶品質を有する。また、優れた結晶品質を有するｎ型クラッド層１３上にエピタキシャル結晶成長により形成される発光層１４、ｐ型クラッド層１５、及びコンタクト層１６も優れた結晶品質を有する。このため、ＬＥＤ素子１０は、リーク特性及び信頼性に優れる。
【００６６】
（実施の形態の効果）
第１及び第２の実施の形態によれば、（−２０１）面から傾斜した面を主面とするβ−Ｇａ２Ｏ３基板上にＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶をエピタキシャル成長させることにより、結晶品質の高い窒化物半導体層を得ることができる。具体的には、例えば、窒化物半導体層のステップバンチングが抑制され、表面ピットの密度が大きく低減される。
【００６７】
また、このような結晶品質の高い窒化物半導体層を用いることにより、リーク特性及び信頼性に優れる半導体素子を形成することができる。
【００６８】
本発明は、上記の実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。例えば、第２の実施の形態においては、第１の実施の形態の半導体積層構造体を含む半導体素子として、ＬＥＤ素子を一例として挙げたが、半導体素子はこれに限定されるものではなく、トランジスタ等の他の素子であってもよい。
【００６９】
また、上記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００７０】
１…半導体積層構造体、  ２…β−Ｇａ２Ｏ３基板、  ３…バッファ層、  ４…窒化物半導体層、  １０…ＬＥＤ素子
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図３】
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