(57)【要約】  本発明は、窒化物系化合物半導体素子を製造する方法であって、前記方法は、シリコン表面を有する成長基板（１）を準備するステップと、前記シリコン表面の上にＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮを有するバッファ層（２）を成長させるステップであって、但し、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，及びｘ＋ｙ≦１である、ステップと、前記バッファ層の上に半導体積層体（３）を成長させるステップと、を含み、前記バッファ層は、該バッファ層の横方向の格子定数が、第１領域（２ａ）では階段的又は連続的に増加するように、かつ成長方向に前記第１領域（２ａ）に後続する第２領域（２ｂ）では階段的又は連続的に減少するように変化する材料組成を有し、前記バッファ層は、前記半導体積層体との界面において、前記半導体積層体の、前記バッファ層に相接する半導体層（４）よりも小さい横方向の格子定数を有することを特徴とする、方法を提供する。
2016530700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物系化合物半導体素子を製造する方法であって、
前記方法は、
・シリコン表面を有する成長基板（１）を準備するステップと、
・前記シリコン表面の上にＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮを有するバッファ層（２）を成長させるステップであって、但し、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，及びｘ＋ｙ≦１である、ステップと、
・前記バッファ層（２）の上に半導体積層体（３）を成長させるステップと、
を含み、
・前記バッファ層（２）は、該バッファ層（２）の横方向の格子定数が、第１領域（２ａ）では階段的又は連続的に増加するように、かつ成長方向に前記第１領域に後続する第２領域（２ｂ）では階段的又は連続的に減少するように変化する材料組成を有し、
・前記バッファ層（２）は、前記半導体積層体（３）との界面において、前記半導体積層体（３）の、前記バッファ層（２）に相接する半導体層（４）よりも小さい横方向の格子定数を有する
ことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記バッファ層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮを有し、但し、０≦ｘ≦１である
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記バッファ層のアルミニウム含有割合ｘは、前記成長基板（１）から出発して前記第１領域（２ａ）では減少し、前記第２領域（２ｂ）では増加する
請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記バッファ層（２）は、前記成長基板（１）との界面において、ｘ≧０．８のアルミニウム含有割合ｘを有する
請求項１から３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記バッファ層（２）は、前記成長基板（１）との界面において、ｘ≧０．９のアルミニウム含有割合ｘを有する
請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記バッファ層（２）におけるアルミニウム含有割合ｘは、ｘ≦０．６である最小値を有する
請求項１から５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記バッファ層（２）におけるアルミニウム含有割合ｘは、ｘ≦０．２である最小値を有する
請求項１から６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記バッファ層（２）は、前記半導体積層体（３）との界面において、ｘ≧０．６のアルミニウム含有割合ｘを有する
請求項１から７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記バッファ層（２）は、前記半導体積層体（３）との界面において、ｘ≧０．８のアルミニウム含有割合ｘを有する
請求項１から８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記半導体積層体（３）の、前記バッファ層（２）に相接する半導体層（４）は、ＡｌｍＩｎｎＧａ１−ｍ−ｎＮを有し、但し、ｍ≦０．５である
請求項１から９のいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記半導体積層体（３）の、前記バッファ層（２）に相接する半導体層（４）は、ＡｌｍＩｎｎＧａ１−ｍ−ｎＮを有し、但し、ｍ≦０．２である
請求項１から１０のいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記シリコン表面は、（１１１）面である
請求項１から１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記成長基板（１）を、前記半導体積層体（３）の成長後に剥離する
請求項１から１２のいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記半導体積層体（３）の、前記成長基板（１）とは反対側の面を、支持体基板に接続させる
請求項１から１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記窒化物系化合物半導体素子は、オプトエレクトロニクス素子であり、前記半導体積層体（３）は、活性層（５）を有する
請求項１から１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
前記半導体積層体（３）は、発光ダイオード積層体である
請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン表面を有する基板の上に窒化物系化合物半導体素子を製造する方法に関する。
【０００２】
本特許出願は、独国特許出願公開第１０２０１３１０６０４４号明細書の優先権を主張するものであり、同明細書の開示内容は、参照によって本願に組み込まれる。
【０００３】
窒化物系化合物半導体は、一般的に青色のスペクトル領域で放射するＬＥＤ又はレーザダイオードに使用されることが多い。半導体材料の組成に応じて、例えば紫外線又は緑色のスペクトル領域の放射も可能である。発光材料を用いたルミネセンス変換によれば、短波長の放射をより長い波長に変換することができる。このようにして混合色光、とりわけ白色光を形成することが可能である。従って、窒化物系化合物半導体をベースにしたＬＥＤは、ＬＥＤ照明システムにとって極めて重要である。
【０００４】
オプトエレクトロニクス素子の製造においては、窒化物系化合物半導体層は、基本的に成長基板の上でエピタキシャル成長され、この成長基板は、窒化物系化合物半導体材料の格子定数及び結晶構造に適合されている。適切な基板材料は、とりわけサファイヤ、ＧａＮ、又はＳｉＣである。しかしながら、これらの基板材料は比較的高価である。
【０００５】
比較的安価なシリコン基板の上に窒化物系化合物半導体を成長させることは、シリコンの熱膨張係数と窒化物系化合物半導体材料の熱膨張係数との差が比較的大きいことによって困難になっている。とりわけ、窒化物系化合物半導体の成長のために使用される約１０００℃の成長温度から室温へと積層体を冷却する際には、ＧａＮ中に大きな引張応力が形成される。
【０００６】
独国特許出願公開第１０２００６００８９２９号明細書及び国際公開第２０１１／０３９１８１号には、シリコン基板の上に窒化物系化合物半導体素子を製造する方法がそれぞれ記載されている。これらの文献からは、冷却時にシリコンによって形成される引張応力を相殺する圧縮応力を形成するための層構造を、成長基板のシリコン表面と、オプトエレクトロニクス素子の機能積層体との間に挿入することが公知である。
【０００７】
国際公開第２０１３／０４５３５５号は、シリコン基板の上に窒化物系化合物半導体素子を製造する方法を記載しており、この方法では、シリコン基板と、オプトエレクトロニクス素子の機能積層体との間に、窒化シリコン含有材料からなるマスク層が埋め込まれた層構造が配置されている。マスク層を埋め込むことによって転位密度が小さくなる。しかしながら、例えば窒化シリコンのような、残りの半導体層の材料系に属さない材料からなる層を埋め込むことは、製造コストの増加に結びついている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の基礎となる課題は、シリコン表面を有する基板の上に窒化物系化合物半導体素子を製造する方法をさらに改良して、半導体積層体中の欠陥密度が特に小さく、かつ製造コストが比較的低いことに優れた方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、請求項１に係る窒化物系化合物半導体素子を製造する方法によって解決される。本発明の有利な実施形態及び発展形態は、従属請求項の対象である。
【００１０】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、最初に、シリコン表面を有する成長基板が準備される。成長基板は、とりわけシリコン基板とすることができる。これに代えて、成長基板をＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板とすることも可能である。
【００１１】
少なくとも１つの実施形態によれば、本方法において、シリコン表面の上にＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮを有するバッファ層が成長され、但し、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及びｘ＋ｙ≦１である。バッファ層は、好ましくはＡｌｘＧａ１−ｘＮを有し、但し、０≦ｘ≦１である。
【００１２】
さらなる方法ステップでは、バッファ層の上に、窒化物系化合物半導体素子の半導体積層体が成長される。半導体積層体は、窒化物系化合物半導体をベースにしている。“窒化物系化合物半導体をベースに”とは、本明細書の関連においては、半導体積層体又は半導体積層体の少なくとも１つの層が、ＩＩＩ族の窒化物系化合物半導体材料、好ましくはＡｌｍＩｎｎＧａ１−ｍ−ｎＮを含み、但し、０≦ｍ≦１、０≦ｎ≦１、及びｍ＋ｎ≦１であることを意味する。なお、この材料は、必ずしも上記の式に数学的に正確に即した組成を有していなくてもよい。むしろこの材料は、ＡｌｍＩｎｎＧａ１−ｍ−ｎＮの特徴的な物理的特性を実質的に変化させない１つ又は複数のドーパント材料や付加的な成分を含むことが可能である。しかしながら簡単にするために、上記の式は、たとえこの式が部分的に別の少量の材料によって置換可能である場合であっても、結晶格子の本質的な成分（Ａｌ，Ｉｎ、Ｇａ，Ｎ）だけを含むこととする。
【００１３】
少なくとも１つの実施形態によれば、窒化物系化合物半導体素子は、オプトエレクトロニクス素子である。半導体積層体は、とりわけオプトエレクトロニクス素子の活性層を含む。この実施形態では、半導体積層体は、例えば発光ダイオード積層体である。とりわけ活性層は、素子の動作時に放射を放出する層であり、この層は、例えばｐｎ接合部、二重ヘテロ構造、単一量子井戸構造、又は多重量子井戸構造として構成することができる。発光ダイオード積層体は、活性層に加えて、例えばこの活性層を取り囲むｎ型半導体領域とｐ型半導体領域とを有することができる。
【００１４】
本方法では、バッファ層は、成長方向に変化する材料組成を有するように成長される。バッファ層は、有利には該バッファ層の横方向の格子定数が、第１領域では階段的又は連続的に増加するように、かつ成長方向に第１領域に後続する第２領域では階段的又は連続的に減少するように変化する材料組成を有する。横方向の格子定数とは、本明細書において以下では、成長方向に対して垂直に延在する方向における格子定数であると理解すべきである。バッファ層は、もっぱら第１領域及び第２領域のみからなることが好ましい。すなわちバッファ層は、第１領域と、成長方向に第１領域に後続する第２領域との他にさらなる別の層は有さない。
【００１５】
バッファ層は、半導体積層体との界面において、半導体積層体の、バッファ層に相接する半導体層よりも小さい横方向の格子定数を有する。
【００１６】
このように変化する格子定数を有するバッファ層を用いることにより、半導体積層体中の欠陥密度を特に小さくすることができることが判明している。このことはとりわけ、後続する半導体積層体との界面におけるバッファ層の横方向の格子定数が、半導体積層体の、バッファ層に相接する半導体層における格子定数よりも小さくなるように、第２領域におけるバッファ層の横方向の格子定数を階段的又は連続的に減少させることによって実現される。従って、バッファ層と半導体積層体との間の界面には、格子定数の跳躍が生じる。この格子定数の跳躍的な変化によって、格子欠陥を減少させることができる。なぜなら、半導体積層体との界面において格子欠陥が屈曲するからである。とりわけバッファ層中の格子欠陥は、実質的に半導体積層体との界面を越えては広がらず、界面の領域で終端する。
【００１７】
バッファ層の横方向の格子定数が、半導体積層体の、バッファ層に相接する半導体層の横方向の格子定数よりも小さいことにより、半導体積層体は、圧縮応力が加わった状態で成長される。有利には、圧縮応力を発生させるために、圧縮応力を発生させるための追加的な中間層をバッファ層に挿入する必要がなくなる。半導体積層体中に発生した圧縮応力は、積層体が成長温度から室温まで冷却される際に成長基板によって形成される引張応力を相殺するという利点を有する。
【００１８】
成長方向におけるバッファ層の格子定数の空間的な変化は、材料組成が成長中に階段的又は連続的に変化されることによって実現される。好ましくは、バッファ層の材料であるＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮのアルミニウム含有割合ｘを、第１領域では減少させ、第２領域では再び増加させることによって、このことを実現することが好ましい。この材料系における格子定数は、アルミニウム含有割合が増加するにつれて減少するので、このようにすると格子定数は、第１領域では増加し、第２領域では減少することとなる。バッファ層は、とりわけＡｌｘＧａ１−ｘＮを有し、但し、０≦ｘ≦１であり、この場合にアルミニウム含有割合ｘが、成長方向に変化される。
【００１９】
バッファ層は、成長基板との界面において有利にはｘ≧０．８、好ましくはｘ≧０．９のアルミニウム含有割合ｘを有する。とりわけ、成長基板との界面におけるアルミニウム含有割合をｘ＝１とすることさえ可能である。この場合には、成長基板との界面におけるバッファ層は、ＡｌＮを有することとなる。
【００２０】
バッファ層におけるアルミニウム含有割合ｘは、有利にはｘ≦０．６、好ましくはｘ≦０．２、特に好ましくはｘ≦０．１である最小値を有する。換言すると、アルミニウム含有割合ｘは、第１領域ではｘ≦０．６の値まで、好ましくはｘ≦０．２の値まで、又はとりわけｘ≦０．１の値まで階段的又は連続的に減少され、かつ、後続する第２領域では再び階段的又は連続的に増加される。すなわち、アルミニウム含有割合ｘの最小値は、第１領域と第２領域との間の境界において到達される。
【００２１】
バッファ層は、半導体積層体との界面において有利にはｘ≧０．６、好ましくはｘ≧０．８、又はとりわけｘ≧０．９のアルミニウム含有割合ｘを有する。
【００２２】
とりわけ半導体積層体との界面におけるアルミニウム含有割合を、ｘ＝１とすることが可能である。この場合には、半導体積層体との界面におけるバッファ層は、ＡｌＮを有することとなる。
【００２３】
半導体積層体の、バッファ層に相接する半導体層は、好ましくはＡｌｍＩｎｎＧａ１−ｍ−ｎＮを有し、但し、ｍ≦０．５である。好ましくはｍ≦０．２、又はとりわけｍ≦０．１である。すなわち半導体積層体の、バッファ層に相接する半導体層は、有利には、半導体積層体との界面におけるバッファ層よりも格段に小さいアルミニウム含有割合を有する。
【００２４】
好ましい実施形態では、成長基板のシリコン表面は、（１１１）面である。シリコン結晶の（１１１）面は、その略六方晶構造に基づき、六方晶の窒化物系化合物半導体材料の成長のために特に良好に適している。
【００２５】
本方法の好ましい実施形態では、成長基板は、半導体積層体の成長後に剥離される。この実施形態では、半導体積層体の、成長基板とは反対側の表面が、有利には支持体基板に接続されている。この支持体基板は、窒化物系化合物半導体材料の成長のために適当なものでなくてもよいので、有利には他の基準に基づいて、とりわけ良好な熱伝導性及び／又は電気伝導性に基づいて選択することができる。窒化物系化合物半導体素子が、オプトエレクトロニクス窒化物系化合物半導体素子である場合には、半導体積層体を支持体基板に接続させる前に、半導体積層体の上にミラー層を堆積させることができ、これによって、オプトエレクトロニクス窒化物系化合物半導体素子の動作時に支持体基板の方向に放出された放射が、支持体基板とは反対側の放射出射面へと反射されるようになる。
【００２６】
成長基板を剥離した後、例えばエッチング方法によってバッファ層を少なくとも部分的に除去することができる。この場合には、オプトエレクトロニクス素子に残留しているバッファ層の残りの部分は、オプトエレクトロニクス素子の放射出射面に配置されている。
【００２７】
以下では本発明を、図１〜４に関連した各実施例に基づいて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】窒化物系化合物半導体素子を製造する方法の１つの実施例における、シリコン基板の上に堆積された積層体を示す図である。
【図２】窒化物系化合物半導体素子を製造する方法の別の１つの実施例における、シリコン基板の上に堆積された積層体を示す図である。
【図３】本発明ではない比較例における、シリコン基板の上に堆積された積層体を示す図である。
【図４】図３の比較例における積層体と比較して、図１の実施例に基づく積層体のＸ線回折反射の測定された半値幅を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
各図面において、同一の要素又は同一の機能を有する要素には、それぞれ同一の参照符号が付されている。図示された要素、及び各要素間の相互寸法比は、縮尺通りであるとみなすべきではない。
【００３０】
図１に図示された方法では、シリコン表面を有する成長基板１が準備される。成長基板１は、例えばシリコンウェハとすることができる。これに代えて、成長基板１をＳＯＩ基板とすることも可能である。成長基板１のシリコン表面は、好ましくは（１１１）結晶面である。（１１１）結晶面は、その六方対称性に基づき、窒化物系化合物半導体の成長のために特に良好に適している。シリコン表面を有する成長基板１は、窒化物系化合物半導体材料の成長のために一般的に使用されるサファイヤ、ＧａＮ、又はＳｉＣからなる基板と比較して、比較的安価であるという利点を有する。
【００３１】
本方法において、成長基板１のシリコン表面の上にまずＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮからなるバッファ層２が成長され、但し、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及びｘ＋ｙ≦１である。この実施例では、インジウム含有割合ｙ＝０であり、すなわちバッファ層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮを有し、但し、０≦ｘ≦１である。図示された実施例では、バッファ層２の材料組成は、バッファ層２の横方向の格子定数が第１領域２ａでは連続的に増加するように、かつ成長方向に後続する第２領域２ｂでは連続的に減少するように、成長中に変化された。
【００３２】
このことは、バッファ層２の窒化物系化合物半導体材料のアルミニウム含有割合ｘを成長中に変化させることによって実現される。バッファ層２におけるアルミニウム含有割合ｘの推移と、バッファ層２の上に成長された半導体積層体３の、バッファ層２に相接する半導体層４におけるアルミニウム含有割合ｘの推移とが、図１に概略的に図示されている。なお、半導体積層体３は、この実施例では発光ダイオード積層体である。
【００３３】
バッファ層２のアルミニウム含有割合ｘは、成長基板１とバッファ層２との間の界面では、有利にはｘ≧０．８、好ましくはｘ≧０．９であり、とりわけ図示された実施例のようにｘ＝１である。
【００３４】
成長基板１から出発して、第１領域２ａにおけるアルミニウム含有割合ｘは、まず連続的に減少する。この結果、窒化物系化合物半導体材料の横方向の格子定数は、連続的に増加する。第１領域２ａと第２領域２ｂとの間において、アルミニウム含有割合ｘは最小値に到達し、これに応じて窒化物系化合物半導体材料の格子定数は最大値に到達する。アルミニウム含有割合ｘは、第１領域２ａと第２領域２ｂとの間において、有利にはｘ≦０．６、好ましくはｘ≦０．２、又はとりわけｘ≦０．１である最小値を有する。
【００３５】
成長方向に第１領域２ａに後続する、バッファ層２の第２領域２ｂでは、バッファ層２のアルミニウム含有割合ｘは、再び連続的に増加する。バッファ層２と、発光ダイオード積層体３の、バッファ層２に相接する半導体層４との間の界面では、アルミニウム含有割合ｘは、有利にはｘ≧０．６、好ましくはｘ≧０．８、又はとりわけ図示された実施例のようにｘ＝１の値に到達する。
【００３６】
次の方法ステップでは、既に成長されたバッファ層２の上に半導体積層体３が成長される。この実施例では、半導体積層体３は、オプトエレクトロニクス素子の発光ダイオード積層体である。発光ダイオード積層体３は、窒化物系化合物半導体をベースにしている。
【００３７】
発光ダイオード積層体３は、とりわけ放射を放出するために適した活性層５を含む。活性層５は、例えばｐｎ接合部として、又はダブルヘテロ構造として、又は単一量子井戸構造として、又は多重量子井戸構造として構成することができる。本明細書における量子井戸構造という用語には、電荷担体が閉じ込め（confinement）によってそのエネルギ状態が量子化されるあらゆる構造が含まれる。とりわけ量子井戸構造という用語には、量子化の次元性に関する規定は含まれない。従って、量子井戸構造という用語には、とりわけ量子箱、量子細線、及び量子ドット、並びにこれらの構造の任意の組み合わせも包まれる。
【００３８】
発光ダイオード積層体３はさらに、少なくとも１つの第１導電型の半導体層４と、少なくとも１つの第２導電型の半導体層６とを含む。少なくとも１つの半導体層４は、例えばｎ型ドーピングされており、少なくとも１つの半導体層６は、例えばｐ型ドーピングされている。
【００３９】
バッファ層２のアルミニウム含有割合は、好ましくは第２領域２ｂにおいて、発光ダイオード積層体３との界面におけるアルミニウム含有割合が、半導体積層体３の、バッファ層２に相接する半導体層４のアルミニウム含有割合よりも高くなるように連続的に増加される。発光ダイオード積層体３に相接する半導体層４は、有利にはＡｌｍＩｎｎＧａ１−ｍ−ｎＮを有し、但し、ｍ≦０．５である。とりわけｍ≦０．２、又はとりわけｍ≦０．１とすることができる。バッファ層２に相接する半導体層４のアルミニウム含有割合が、発光ダイオード積層体３との界面におけるバッファ層２のアルミニウム含有割合よりも低いことにより、バッファ層２に相接する半導体層４が、圧縮応力と共に成長されることとなる。このことは、積層体が成長温度から室温まで冷却される際に発生しうる引張応力が相殺されるという利点を有する。
【００４０】
図２には、窒化物系化合物半導体素子を製造する方法のさらなる実施例における積層体が図示されている。この積層体は、バッファ層２におけるアルミニウム含有割合ｘが連続的にではなく階段的に変化するという点で、図１の実施例とは異なっている。バッファ層２におけるアルミニウム含有割合ｘは、成長基板１に面した第１領域２ａでは階段的に減少し、発光ダイオード積層体３に面した第２領域２ｂでは再び階段的に増加する。換言すると、バッファ層２は、第１領域２ａにおいて複数の部分層を有し、１つの部分層から１つの部分層へとアルミニウム含有割合ｘがステップ状に減少する。バッファ層２はさらに、第２領域２ｂにおいて複数の部分層を有し、１つの部分層から１つの部分層へとアルミニウム含有割合ｘが階段状に増加する。
【００４１】
第２実施例の利点及びさらなる有利な実施形態は、既に説明した第１実施例に即している。
【００４２】
図３には、オプトエレクトロニクス窒化物系化合物半導体素子を製造するための、本発明ではない比較例におけるシリコン製の成長基板１の上の積層体が、比較のために図示されている。この比較例では、アルミニウム含有割合を、半導体積層体３の、バッファ層２に相接する半導体層４のアルミニウム含有割合に適合させるために、バッファ層２のアルミニウム含有割合ｘが、成長基板１から出発して従来通り成長方向へと連続的に減少される。この方法では、発光ダイオード積層体３との界面におけるバッファ層２は、発光ダイオード積層体３の、バッファ層２に相接する半導体層４と実質的に同じ格子定数を有する。従って、既に説明した図１及び図２の実施例とは異なり、バッファ層２と発光ダイオード積層体３との間の界面では、窒化物系化合物半導体材料の格子定数の跳躍的な変化は生じない。
【００４３】
図４には、図１の実施例の積層体（Ｓ１）と、図３の比較例の積層体（Ｓ３）とに関して、（００２）結晶面，（１０２）結晶面，及び（２０１）結晶面のＸ線回折反射の半値全幅（FWHM - Full Width at Half Maximum）が示されている。この比較からは、本明細書で説明した方法に基づいて製造された積層体Ｓ１において測定されたＸ線回折反射の半値全幅が、本発明ではない比較例に基づいて製造された積層体Ｓ３において測定されたＸ線回折反射の半値全幅よりも小さくなっていることが分かる。Ｘ線回折を用いた検査における反射の半値幅がより小さいということは、本発明に係る実施例の場合における積層体の欠陥密度がより小さいということを示唆している。
【００４４】
本発明に係る方法に基づいて製造された積層体の透過型電子顕微鏡写真（図示せず）では、バッファ層と半導体積層体との間の界面における横方向の格子定数の跳躍的変化に基づいて、とりわけ転位が屈曲することが確認された。さらには対消滅に基づいて、バッファ層と、バッファ層の上に堆積された半導体積層体との間の界面において転位の減少が生じる。
【００４５】
本発明は、実施例に基づく記載によって制限されてない。むしろ本発明には、とりわけ特許請求の範囲に記載された特徴の任意の組み合わせを含む、新しい特徴及び特徴の任意の組み合わせが、たとえこの特徴又はこの組み合わせそのものが特許請求の範囲又は実施例に明示的に示されていない場合であっても含まれる。
【図１】
2016530700.tif 000003
【図２】
2016530700.tif 000004
【図３】
2016530700.tif 000005
【図４】
2016530700.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成28年2月10日(2016.2.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物系化合物半導体素子を製造する方法であって、
前記方法は、
・シリコン表面を有する成長基板（１）を準備するステップと、
・前記シリコン表面の上にＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮを有するバッファ層（２）を成長させるステップであって、但し、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，及びｘ＋ｙ≦１である、ステップと、
・前記バッファ層（２）の上に半導体積層体（３）を成長させるステップと、
を含み、
・前記バッファ層（２）は、該バッファ層（２）の横方向の格子定数が、第１領域（２ａ）では階段的又は連続的に増加するように、かつ成長方向に前記第１領域に後続する第２領域（２ｂ）では階段的又は連続的に減少するように変化する材料組成を有し、
・前記バッファ層（２）は、前記半導体積層体（３）との界面において、前記半導体積層体（３）の、前記バッファ層（２）に相接する半導体層（４）よりも小さい横方向の格子定数を有する
ことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記窒化物系化合物半導体素子は、オプトエレクトロニクス素子であり、前記半導体積層体（３）は、活性層（５）を有する
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記半導体積層体（３）は、発光ダイオード積層体である
請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記バッファ層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮを有し、但し、０≦ｘ≦１である
請求項１から３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記バッファ層のアルミニウム含有割合ｘは、前記成長基板（１）から出発して前記第１領域（２ａ）では減少し、前記第２領域（２ｂ）では増加する
請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記バッファ層（２）は、前記成長基板（１）との界面において、ｘ≧０．８のアルミニウム含有割合ｘを有する
請求項１から５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記バッファ層（２）は、前記成長基板（１）との界面において、ｘ≧０．９のアルミニウム含有割合ｘを有する
請求項１から６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記バッファ層（２）におけるアルミニウム含有割合ｘは、ｘ≦０．６である最小値を有する
請求項１から７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記バッファ層（２）におけるアルミニウム含有割合ｘは、ｘ≦０．２である最小値を有する
請求項１から８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記バッファ層（２）は、前記半導体積層体（３）との界面において、ｘ≧０．６のアルミニウム含有割合ｘを有する
請求項１から９のいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記バッファ層（２）は、前記半導体積層体（３）との界面において、ｘ≧０．８のアルミニウム含有割合ｘを有する
請求項１から１０のいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記半導体積層体（３）の、前記バッファ層（２）に相接する半導体層（４）は、ＡｌｍＩｎｎＧａ１−ｍ−ｎＮを有し、但し、ｍ≦０．５である
請求項１から１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記半導体積層体（３）の、前記バッファ層（２）に相接する半導体層（４）は、ＡｌｍＩｎｎＧａ１−ｍ−ｎＮを有し、但し、ｍ≦０．２である
請求項１から１２のいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記シリコン表面は、（１１１）面である
請求項１から１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記成長基板（１）を、前記半導体積層体（３）の成長後に剥離する
請求項１から１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
前記成長基板（１）を剥離した後、前記バッファ層（２）を少なくとも部分的に除去する
請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記半導体積層体（３）の、前記成長基板（１）とは反対側の面を、支持体基板に接続させる
請求項１から１６のいずれか１項記載の方法。
【国際調査報告】
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