(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にエピタキシャル成長した半導体薄膜を形成するにあたり、少なくとも該半導体薄膜の一部に数モノレイヤーのＡｌを含み、前記半導体薄膜の一部が単結晶または前記基板に対して優先配向した多結晶の構造をもつことを特徴とする半導体薄膜の形成方法。
【請求項２】
基板上にエピタキシャル成長した半導体薄膜を形成するにあたり、少なくとも該半導体薄膜の一部にＡｌと同様に面心立方結晶構造を有する金属元素を数モノレイヤー含み、前記半導体薄膜の一部が単結晶または前記基板に対して優先配向した多結晶の構造をもつことを特徴とする半導体薄膜の形成方法。
【請求項３】
前記半導体薄膜が、Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎなどの３族元素の窒化物（３族窒化物）またはＺｎ，Ｃｄ，Ｍｇなどの２族元素とＯ，Ｓ，Ｓｅなどの６族元素との化合物（２−６族化合物）から構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体薄膜の形成方法。
【請求項４】
前記半導体薄膜が、前記金属元素の数モノレイヤー又は前記Ａｌの数モノレイヤーを内部に含んでおり、前記金属元素の数モノレイヤー又は前記Ａｌの数モノレイヤーの上下で、その半導体薄膜表面の極性が負（ａｎｉｏｎ）から正（ｃａｔｉｏｎ）に変化し、その正極性が前記エピタキシャル成長薄膜表面まで維持されていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体薄膜の形成方法。
【請求項５】
前記基板をサファイア基板で構成し、該サファイア基板のエピタキシャル成長面をＣ面とし、このＣ面の垂直方向に、前記半導体薄膜をエピタキシャル成長させることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体薄膜の形成方法。
【請求項６】
前記基板の前記エピタキシャル成長面を、成長前に１１００℃で、Ｈ２雰囲気にさらした後、アンモニアガスを表面にフローさせることにより、前記基板表面をＮ化し、Ｎ終端させたことを特徴とする請求項５記載の半導体薄膜の形成方法。
【請求項７】
前記半導体薄膜が、ＧａまたはＺｎをその構成元素として含むことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体薄膜の形成方法。
【請求項８】
前記半導体薄膜が、ＧａＮまたはＺｎＯであることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体薄膜の形成方法。
【請求項９】
前記半導体薄膜が、ＧａＮまたはＺｎＯをベースとした多元混晶化合物であることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体薄膜の形成方法。
【請求項１０】
前記半導体薄膜が、ＧａＮまたはＺｎＯのように、その結晶構造が六方晶系でであるなど、極性を有する化合物であることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体薄膜の形成方法。
【請求項１１】
前記半導体薄膜が、２モノレイヤーのＡｌまたは２モノレイヤーの金属元素を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体薄膜の形成方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか一項記載の方法を用いて製造された半導体薄膜付き基板。
【請求項１３】
請求項１２記載の半導体薄膜付き基板を用いることを特徴とする半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に、半導体薄膜を形成する方法およびこの方法により製造した半導体薄膜を有する基板およびその半導体薄膜を有する基板を用いた半導体デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
窒化ガリウム（ＧａＮ）は、青色半導体発光デバイスや青色半導体レーザーのベース材料として、広く研究されている。
【０００３】
しかし、ＧａＮは発光に供せられるような単結晶ウエハーを製造することができないため、一般には基板材料としてサファイアが用いられている。
【０００４】
通常はこのサファイア基板上にＧａＮのバッファ層を形成し、その上にＧａＮの層が形成されている。そしてこのＧａＮ層の電気的、光学的特性は、サファイア基板上での初期成長条件に強く影響されることがわかっており、またバッファ層を形成する前に、サファイア基板の表面を窒化処理することにより、非優先方位成長核の除去を行い、結晶性の良い薄いＧａＮバッファ層の形成促すことが知られている。
【０００５】
また、エピタキシャル成長したＧａＮの成長面は、通常Ｇａ元素が最表面に位置するＧａ極性（ｃａｔｉｏｎ）面の場合、非常にスムースな面を形成し、Ｎ元素が最表面に位置するＮ極性（ａｎｉｏｎ）面の場合、６角形のピラミッド形状の突起が多数形成された表面モフォロジー（表面形態）を示すことが知られている。
【０００６】
通常サファイア基板上にＭＯＶＰＥ法などでＧａＮ膜をエピタキシャル成長させた場合、サファイア面を窒化させない場合は、成長ＧａＮの表面はスムースであるが、ＧａＮ膜の結晶性を改善するためにサファイア基板を窒化させた場合、成長ＧａＮの表面はＮ極性のため、Ｎ終端され、六角形のファセットを持つａｎｉｏｎ表面となる。
【０００７】
さらに、ＧａＮや酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）などのように極性を有する物質をスパッタリングや真空蒸着などで非結晶性基板上に堆積すると、多結晶であってもその結晶の極性軸（この場合はＣ軸）を基板表面に垂直にそろえることが可能であるが、多くの場合にａｎｉｏｎが表面にくる−極性の薄膜となり、耐食性や表面安定性がｃａｔｉｏｎが表面にくる＋極性の場合に比べてきわめて不十分である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の製造法で結晶性を改善するために窒化したサファイア基板上に作製したＧａＮ膜の表面は、ａｎｉｏｎ表面であり、その表面は多数のファセットが形成された凹凸の激しい表面となる。
【０００９】
このため、この表面にさらに、他のエピタキシャル膜を形成したり、電極配線を形成することを大変困難にさせる。たとえばナノ量子ドットや、微細な多層配線を利用した電子デバイス、光学デバイスを作製する場合、その表面状態は大きな障害となる。
【００１０】
また、エピタキシャル半導体膜が、透光性電極や発光素子、レーザー用半導体として応用されようとしているＺｎＯの場合には、その透光性電極表面の耐食性、表面での反射・屈折特性などが、その電子デバイス、発光デバイスの特性を大きく損なわしめる。
【００１１】
また、多結晶のＧａＮやＺｎＯなどの場合であっても、透明電極や蛍光体などとして使われる際に、その表面が−極性でａｎｉｏｎ面となると、上記の単結晶の場合と同様に、プラズマプロセスなどへの耐食性や、真空デバイスでの表面安定性の特性を大きく損なわしめる。
【００１２】
本発明は、前述のＧａＮやＺｎＯなどの３−５族または２−６族半導体表面の極性を従来のａｎｉｏｎ表面から、よりスムースで不活性なｃａｔｉｏｎ表面に転換させることにより、その表面が電気的、光学的特性に大きな影響を与えるデバイスの特性向上を図る方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された半導体薄膜の形成方法は、基板上にエピタキシャル成長した半導体薄膜を形成するにあたり、少なくとも該半導体薄膜の一部に数モノレイヤーのＡｌを含み、前記半導体薄膜の一部が単結晶または前記基板に対して優先配向した多結晶の構造をもつことを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載された半導体薄層の形成方法は、基板上にエピタキシャル成長した半導体薄膜を形成するにあたり、少なくとも該半導体薄膜の一部にＡｌと同様に面心立方結晶構造を有する金属元素を数モノレイヤー含み、前記半導体薄膜の一部が単結晶または前記基板に対して優先配向した多結晶の構造をもつことを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載された半導体薄膜の形成方法は、請求項１又は２記載の半導体薄膜の形成方法において、
前記半導体薄膜が、Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎなどの３族元素の窒化物（３族窒化物）またはＺｎ，Ｃｄ，Ｍｇなどの２族元素とＯ，Ｓ，Ｓｅなどの６族元素との化合物（２−６族化合物）から構成されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項４に記載された半導体薄膜の形成方法は、請求項１又は２記載の半導体薄膜の形成方法において、
前記半導体薄膜が、前記金属元素の数モノレイヤー又は前記Ａｌの数モノレイヤーを内部に含んでおり、前記金属元素の数モノレイヤー又は前記Ａｌの数モノレイヤーの上下で、その半導体薄膜表面の極性が負（ａｎｉｏｎ）から正（ｃａｔｉｏｎ）に変化し、その正極性が前記エピタキシャル成長薄膜表面まで維持されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項５に記載された半導体薄膜の形成方法は、請求項１又は２記載の半導体薄膜の形成方法において、
前記基板をサファイア基板で構成し、該サファイア基板のエピタキシャル成長面をＣ面とし、このＣ面の垂直方向に、前記半導体薄膜をエピタキシャル成長させることを特徴としている。
【００１８】
請求項６に記載された半導体薄膜の形成方法は、請求項５記載の半導体薄膜の形成方法において、
前記基板の前記エピタキシャル成長面を、成長前に１１００℃で、Ｈ２雰囲気にさらした後、アンモニアガスを表面にフローさせることにより、前記基板表面をＮ化し、Ｎ終端させたことを特徴としている。
【００１９】
請求項７に記載された半導体薄膜の形成方法は、請求項１又は２記載の半導体薄膜の形成方法において、
前記半導体薄膜が、ＧａまたはＺｎをその構成元素として含むことを特徴としている。
【００２０】
請求項８に記載された半導体薄膜の形成方法は、請求項１又は２記載の半導体薄膜の形成方法において、
前記半導体薄膜が、ＧａＮまたはＺｎＯであることを特徴としている。
【００２１】
請求項９に記載された半導体薄膜の形成方法は、請求項１又は２記載の半導体薄膜の形成方法において、
前記半導体薄膜が、ＧａＮまたはＺｎＯをベースとした多元混晶化合物であることを特徴としている。
【００２２】
請求項１０に記載された半導体薄膜の形成方法は、請求項１又は２記載の半導体薄膜の形成方法において、
前記半導体薄膜が、ＧａＮまたはＺｎＯのように、その結晶構造が六方晶系でであるなど、極性を有する化合物であることを特徴としている。
【００２３】
請求項１１に記載された半導体薄膜の形成方法は、請求項１又は２記載の半導体薄膜の形成方法において、
前記半導体薄膜が、２モノレイヤーのＡｌまたは２モノレイヤーの金属元素を含むことを特徴としている。
【００２４】
請求項１２に記載された半導体薄膜付き基板は、請求項１乃至１１の何れか一項記載の方法を用いて製造されたことを特徴としている。
【００２５】
請求項１３に記載された半導体デバイスは、請求項１１記載の半導体薄膜付き基板を用いることを特徴としている。
ここで、半導体デバイスとは、例えば、ＥＬ（エレクトロルミネセンス素子），ＶＦＤ（蛍光表示管），ＦＥＤ（電界放出型表示装置）などの蛍光体を用いた表示デバイス、新規の多結晶構造大型平面発光表示デバイス，透明電極を用いたデバイスなどを意味している。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明は、絶縁性基板（絶縁性の単結晶基板等を含む）上にエピタキシャル成長した３−５族または２−６族半導体薄膜（Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎなどの３族元素の窒化物（３族窒化物）又はＺｎ，Ｃｄ，Ｍｇなどの２族元素とＯ，Ｓ，Ｓｅなどの６族元素との化合物（２−６族化合物））の内部に、Ａｌなどの金属の数モノレイヤー程度の厚さの膜を形成することにより、その上下で、半導体表面の極性を従来の負（ａｎｉｏｎ）から正（ｃａｔｉｏｎ）に転換、その正極性を前記エピタキシャル成長薄膜や優先配向性の多結晶薄膜などに形成することを特徴とする。
ここでは、窒化したサファイア（０００１）面に、ＬＰ−ＭＯＶＰＥ法により成長させた窒化ガリウム膜の極性を制御する方法を例として示す。
【００２７】
図１は、本発明の半導体薄膜の形成方法により製造されたＧａＮ薄膜の構造を示す。
図１に示すように、本発明の半導体薄膜の形成方法を使用して製造された半導体薄膜付き基板は、基板であるサファイア基板１と、数モノレイヤーのＡｌであるサファイア基板１上に形成されたＡｌモノレイヤー（２層）２と、その上に形成されたＧａＮバッファ層３と、さらにその上に形成された基板上にエピタキシャル成長した半導体薄膜であるＧａＮエピタキシャル層４から構成される。
【００２８】
サファイア基板１は、まず、１１００℃、１０分間Ｈ２雰囲気中で加熱洗浄し、続いて同温度で、アンモニアガスを１５００ｓｃｃｍ、９０秒フローさせて、サファイア基板１表面の窒化を行う。そこで、ＧａＮバッファ層３の形成の前に、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）を５５０℃で、２秒から３０秒、５μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＭＡｌのフローに曝す事により、Ａｌのモノレイヤー２を２層形成する（２層以上必要であるが、最低限２層存在すれば本発明の目的を達成可能なため、２層が最適である）。これが、本発明のＫｅｙ構造である。
【００２９】
そのあと、２００Ｔｏｒｒのガス圧力下、５５０℃で２０ｎｍ厚のＧａＮバッファ層３、１０８０℃で２．５μｍ厚のＧａＮエピタキシャル層４を形成する。トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、ＴＭＡｌ、ＮＨ３が、それぞれＧａ、Ａｌ、Ｎのソース（有機金属化合物ガスソース及び原料ガス）として用いられる。
【００３０】
作製されたＧａＮ薄膜の表面モフォロジー（表面形態）はＮｏｒｍａｒｓｋｉ干渉顕微鏡を用いて観察した。また結晶性は、高解像度４結晶Ｘ線回折装置（ＨＲＸＲＤ，Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｘ’ｐｅｒｔ  ＭＲＤ）を用いて、ＧａＮエピタキシャル膜４の対称（００２）面と非対称（１０２）面からの反射をωスキャン、またはロッキングカーブすることによって評価した。
【００３１】
図２のＧａＮエピタキシャル膜４の結晶性は、Ｘ線回折における（００２）と（１０２）面の半値幅がそれぞれ約３００と５４０ａｒｃｓｅｃを示すことから、良い結晶性を示していることがわかる。またＶａｎ  ｄｅｒ  Ｐａｕｗ法測定によるホール移動度とキャリヤ濃度は、それぞれ２３０ｃｍ２／Ｖ・ｓと３．３×１０１７ｃｍ−３であり、電気特性も良い値を示している。
【００３２】
尚、サファイア基板上に成長したＧａＮ薄膜の特性としては、この両結晶面のＸ線ロッキングカーブを測定評価することが一般的に行われる。ここでは、一般的に論文などで報告される値と比較（Ｘ線回折の半値幅は、結晶が悪いと数値が大きくなり、そのときの電気的特性は、移動度は小さくなり、キャリア濃度は大きくなる。）している。
【００３３】
しかし、そのＧａＮの表面モフォロジーは図２（ａ）に示すように、窒化処理の時間を変えても、６角形のピラミッド形状の突起を示す。これは、前述したように、窒化処理したＧａＮ（０００１）表面は、Ｎ極性（ここでは、窒素（Ｎ）極性または負極性を意味している）を示すため、スムースな表面を持つＧａ極性（ここでは、ガリウム（Ｇａ）極性または正極性を意味している）のＧａＮを成長させることが困難であるためである。
【００３４】
そこで、鏡面状のフラットなＧａ極性のＧａＮ薄膜（ＧａＮ薄膜の下地として、２層のＡｌモノレイヤー２およびＧａＮバッファ層３がある）を得るために、Ａｌのモノレイヤー２を、窒化処理した基板の上に挿入させることにより、極性をａｎｉｏｎ面から、ｃａｔｉｏｎ面に転換させた。
【００３５】
まず窒化サファイア基板１の上にＧａＮバッファ層３を形成する前にＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）をフローさせる時間を２，５，１０，２０および３０ｓｅｃと変化させて成長させた。この実験に先だち、原子層エピタキシー法により、５μｍｏｌ／ｍｉｎのフロー量２．５秒で、Ａｌのモノレイヤーが１層形成されることを確認している。
【００３６】
図２には、異なったＴＭＡｌのフロー時間（図２（ａ）：０秒，図２（ｂ）：２秒，図２（ｃ）：５秒，図２（ｄ）：３０秒）によるＮｏｒｍａｒｓｋｉ干渉顕微鏡写真を示す。ＴＭＡｌフローが２秒の場合は、まだフロー無しの図２（ａ）と同様な６角形のピラミッド形状の突起を示す（図２（ｂ））。しかし、ＴＭＡｌフロー時間が５秒を越えると、ＧａＮの表面モフォロジーは大きく変化し、図２（ｃ）や図２（ｄ）のようにスムースな表面となる。これらの結果はＧａＮ薄膜の極性がＴＭＡｌフローによって変わったことを示している。
【００３７】
また作製したＧａＮ薄膜の極性はＣＡＩＣＩＳＳ（同軸型直衝突イオン散乱スペクトロスコピー）分析装置（（株）島津製作所製、ＴＡＬＩＳ−９７００）によって決定された。極性の決定は、理論からのシミュレーション結果、および既報告の解析データを基にして行った。
【００３８】
図３に異なったＴＭＡｌフロー時間によるＧａＮの極性変化の模様を示す。すなわち、ＧａＮ薄膜の［１１２０］面方位での２ｋｅＶのＨｅ＋イオンの入射角に対するＧａの信号強度依存性を測定した。入射角に対するＧａ信号強度依存性は、ｓｈａｄｏｗｉｎｇ（シャドーイング）効果や集束効果を考慮することにより、説明できる。
【００３９】
更に説明を加えると、最表面原子の直下にある第２層目の原子は、表面から見たときに、見る角度によって最表面原子の陰になる状態が変化するために（つまり、シャドーイング効果）、Ｈｅイオンの入射角を変えるとＣＡＩＣＩＳＳのスペクトル形状が変化する。このスペクトルを、実験値とシミュレーション値で比較することにより、極性を判定できる。
【００４０】
図３（ａ）および図３（ｃ）でわかるように、Ｇａ信号の角度依存性は窒化処理したサファイア基板１へＴＭＡｌフロー無しおよびＴＭＡｌフロー５秒処理した試料とは大変異なったプロファイルを示す。すなわち、窒化処理したサファイア基板１へＴＭＡｌフロー無しおよびＴＭＡｌフロー５秒処理の窒化ガリウム表面はＮ極性（ａｎｉｏｎ面）をもち、ＴＭＡｌフロー５秒以上の膜はＧａ極性（ｃａｔｉｏｎ面）を持つ。
【００４１】
また図３（ａ）、図３（ｃ）のＮとＧａの極性は、既報告のデータ、およびシミュレーション結果との比較検討により確認された。しかし、ＴＭＡｌフロー２秒の試料（図３（ｂ））の極性は十分には、Ｇａ極性に変わっていない。このサンプルは、Ｎ極性が大部分で、数％のＧａ極性との混合したＧａＮ薄膜と考えられる。
【００４２】
以上の図３の結果から、ＧａＮ薄膜は、ＴＭＡｌフローの２秒以下と５秒以上で、その極性がａｎｉｏｎとｃａｔｉｏｎに分かれることがわかる。この原因機構を図４のモデル（２層のＡｌモノレイヤー２の挿入によって構成されるＧａＮ構造のＧａ面の図形表示）で説明する。
【００４３】
図４は、図１のＧａＮ薄膜の内、窒化処理（Ｎｉｔｒｉｄａｔｉｏｎ）されたサファイア基板１（ｓａｐｐｈｉｒｅ）と、該サファイア基板１上に形成されたＡｌモノレイヤー２（Ｔｗｏ  ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ  ｏｆ  Ａｌ）と、その上に形成されたＧａＮバッファ層３（Ｉｎｉｔｉａｌ  ｓｔａｇｅ  ｏｆ  ＧａＮｂｕｆｆｅｒ  ｌａｙｅｒ）のみを図示している。
ここで、ＧａＮバッファ層３の上に形成されたＧａＮエピタキシャル層４は、図４中では省略してある。
【００４４】
ＧａＮバッファ層３の成長初期では、サファイア基板１表面の窒化処理有り無しにかかわらず、Ｎ原子はＡｌと結合していることが知られている。サファイア基板１が窒化処理されたとき、Ｎ原子は３個のＡｌ原子結合し、Ｎ面を反映して、サファイア基板１表面に対して垂直方向に１本の結合手を持っている。
【００４５】
しかし、数層のＡｌモノレイヤーが窒化処理基板とＧａＮバッファ層３の間に挿入されると、ＧａＮエピタキシャル層４の表面は、Ｎ極性からＧａ極性に変化するものと考えられる。
【００４６】
Ａｌモノレイヤーを１層挿入の場合には、図２（ｂ）や図３（ｂ）に示すように、ＧａＮエピタキシャル層４は、Ｎ極性からＧａ極性へは変わらない。１層のＡｌモノレイヤーの挿入の場合、３個のＡｌ原子と結合したバッファ層３の第１Ｎ原子は、１本の結合手のみ上方向に向いている。
【００４７】
しかし、２層のＡｌモノレイヤー２を挿入した場合、ＧａＮエピタキシャル層４は、図２（ｃ）および図３（ｃ）に示すように、Ｇａ面に変わることができる。なぜなら、２層のＡｌモノレイヤー２を挿入した場合、バッファ層３の第１Ｎ原子は第２層のＡｌモノレイヤーのＡｌ原子と結合し、３本の結合手が上方向を向く。
【００４８】
ＴＭＡｌフローが１０秒以上の場合のＧａＮ薄膜の極性変化を考えなければならない。最密六方結晶構造（ＨＣＰ）と面心立方結晶構造（ＦＣＣ）との間のヘテロエピタキシャル方位には、(０００１)ＨＣＰ／／（１１１）ＦＣＣの関係がある。そしてＦＣＣの＜１１１＞に沿っての積み重ね順序は、原子配列順序が、（ＡＢＣ）（ＡＢＣ）（ＡＢＣ）である。
【００４９】
Ａｌモノレイヤーが２層挿入されると、最上のＡｌ原子は上向きの１つの結合手をもち、ＧａＮ薄膜の極性は変化する。前述の例としては、サファイア基板１上でのＧａＮ単結晶膜について述べたが、同様の効果は多結晶の場合にもおこる。
【００５０】
多結晶の例としては、ＺｎＯとＧａＮがあげられる。
ＺｎＯについては極性制御（ｃａｔｉｏｎ面方向にして、表面をＺｎにする）を行う場合の効果としては、以下の点が挙げられる。
すなわち一般に、スパッター等でガラスなどの非結晶性基板上に作製した多結晶膜はｃ軸が上に向いているが、その極性はａｎｉｏｎ面で揃っていると思われる。そこで、本発明の手法を用いることにより、以下の効果が期待できる。
【００５１】
１．ａｎｉｏｎ面は、逆のｃａｔｉｏｎ面に比べて、物理的・化学的に極めて安定・不活性であるため、透明電極や蛍光体材料としての耐食性を大幅に改善できる。例えば、プラズマプロセスに対する耐力が増す。また、吸着特性、すなわち真空内での表面の安定性を大幅に改善できる。
【００５２】
２．極性を制御すると、ピエゾ電界の方向を制御できる。結晶の極性が反転すると、ピエゾ電界の方向も反転するため、弾性表面波素子では、上記の１．以外に、弾性表面波の位相制御が可能になり、弾性表面波を使った信号プロセシングが可能となる。
【００５３】
３．電子源としては、上記の１．と同様である。
【００５４】
４．ｃａｔｉｏｎ表面は、その化学的安定性を反映して、表面での吸着原子の表面泳動が起こりやすく、薄膜表面が平坦化しやすい傾向にあるため、全てに共通として、結晶の品質が大幅に改善される。
【００５５】
ＧａＮの場合、多結晶でもｐｎ制御が可能となれば、平面ディスプレイや低コストの発光素子作製が期待できる。
又、ＮＥＡ（負電子親和力）を期待しての電界放出電子源や蛍光体としての応用があり、極性制御ができる事により、前述のＺｎＯと同じ効果が期待できる。
さらに、窒化物系の発光素子（特に半導体レーザ素子）では、ピエゾ電界による量子シュタルク効果により発光特性に影響があり、レーザ素子でなくてもピエゾ電界の方向制御を通して様々な効果を、この技術により応用・制御できる。
【００５６】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明により、絶縁性基板上にエピタキシャル成長した３−５族または２−６族半導体膜の内部に、Ａｌモノレイヤー膜を形成することにより、その上下で、半導体表面の極性を従来の負（ａｎｉｏｎ）から正（ｃａｔｉｏｎ）に転換し、前記エピタキシャル成長薄膜表面を正極性膜として形成することにより、電気的、光学的特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の形成方法により製造されたＧａＮ薄膜の構造を示す図である。
【図２】異なるＴＭＡｌフロー時間のＧａＮ薄膜について、ＧａＮ薄膜の表面モフォロジーの違いを示す図である。
【図３】異なるＴＭＡｌフロー時間のＧａＮ薄膜について、ＧａＮ薄膜の［１１２０］面方位での２ｋｅＶのＨｅ＋イオンの入射角に対するＧａの信号強度依存性を測定した結果（ＣＡＩＣＩＳＳ分析結果）を示す図である。
【図４】２層のＡｌモノレイヤー挿入によって構成されるＧａＮ構造のＧａ面の模式図である。
【符号の説明】
１…サファイア基板、
２…Ａｌモノレイヤー（２層）、
３…ＧａＮバッファ層、
４…ＧａＮエピタキシャル層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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