(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１窒化物単結晶層を成長させる段階と、
前記第１窒化物単結晶層上に前記第１窒化物単結晶層上面中一部を露出させたオープン領域を備える誘電体パターンを形成する段階と、
前記オープン領域を通して前記第１窒化物単結晶層上に第２窒化物単結晶層を前記誘電体パターンの高さより低いか同じ高さに成長させる段階と、を含み、
前記第２窒化物単結晶層の成長過程において、前記第２窒化物単結晶層内部の転位が側方向に進行して前記誘電体パターンの側壁にぶつかって消滅するよう前記誘電体パターンの高さは前記オープン領域の幅より大きい値を有し、
前記誘電体パターンの高さは、前記オープン領域の幅の２倍以上であり、
前記第２窒化物単結晶層を成長させる段階は、
前記第２窒化物単結晶層の水平成長より垂直成長が優勢な垂直成長段階と、
前記垂直成長段階の後、前記第２窒化物単結晶層内部の転位が前記誘電体パターンの側壁にぶつかって消滅するよう垂直成長より水平成長が優勢な水平成長段階と、を備える
ことを特徴とする窒化物単結晶の成長方法。
【請求項２】
前記オープン領域の幅と前記誘電体パターンの高さは、１：２〜１：３の比率を有することを特徴とする請求項１に記載の窒化物単結晶の成長方法。
【請求項３】
前記第２窒化物単結晶層を成長させる段階の後、前記第２窒化物単結晶層上に第３窒化物単結晶層を成長し続ける段階をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の窒化物単結晶の成長方法。
【請求項４】
前記第３窒化物単結晶層を成長させる段階は、前記第３窒化物単結晶層を前記誘電体パターンの高さより低いか同じ高さに成長させる段階であることを特徴とする請求項３に記載の窒化物単結晶の成長方法。
【請求項５】
前記第３窒化物単結晶層を成長させる段階は、前記第３窒化物単結晶層が前記誘電体パターンを超えて隣接したものと合体するよう行われることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の窒化物単結晶の成長方法。
【請求項６】
前記誘電体パターンは、その側壁の下部から延長され前記第１窒化物単結晶層を覆うよう形成された下部パターンをさらに備え、前記下部パターンにより前記第１窒化物単結晶層の露出領域の幅が狭くなることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の窒化物単結晶の成長方法。
【請求項７】
前記水平成長段階の後、前記第２窒化物単結晶層上に第３窒化物単結晶層を成長させる段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の窒化物単結晶の成長方法。
【請求項８】
前記誘電体パターンを形成する段階は、ドライ蝕刻により行われることを特徴とする請求項６に記載の窒化物単結晶の成長方法。
【請求項９】
前記下部パターンは、均一な高さを有することを特徴とする請求項８に記載の窒化物単結晶の成長方法。
【請求項１０】
前記誘電体パターンを形成する段階は、ウェット蝕刻により行われることを特徴とする請求項６に記載の窒化物単結晶の成長方法。
【請求項１１】
前記下部パターンはその外部面が曲面で、上部から下部にいくほど向かい合う側壁間の距離が狭くなるよう形成されたことを特徴とする請求項１０に記載の窒化物単結晶の成長方法。
【請求項１２】
前記第２窒化物単結晶層を成長させる段階は、ＭＯＣＶＤ方法により行われることを特徴とする請求項１から請求項１１の何れかに記載の窒化物単結晶の成長方法。
【請求項１３】
基板上に第１窒化物単結晶層を成長させる段階と、
前記第１窒化物単結晶層上に前記第１窒化物単結晶層上面中一部を露出させたオープン領域を備える誘電体パターンを形成する段階と、
前記オープン領域を通して前記第１窒化物単結晶層上に第２窒化物単結晶層を前記誘電体  パターンの高さより低いか同じ高さに成長させる段階と、
前記第２窒化物単結晶層上に第１導電型窒化物半導体層、活性層、第２導電型窒化物半導体層を成長させ発光構造物を形成する段階と、を含み、
前記第２窒化物単結晶層の成長過程において、前記第２窒化物単結晶層内部の転位が側方向に進行して前記誘電体パターンの側壁にぶつかって消滅するよう前記誘電体パターンの高さは前記オープン領域の幅より大きい値を有し、
前記誘電体パターンの高さは、前記オープン領域の幅の２倍以上であり、
前記第２窒化物単結晶層を成長させる段階は、
前記第２窒化物単結晶層の水平成長より垂直成長が優勢な垂直成長段階と、
前記垂直成長段階の後、前記第２窒化物単結晶層内部の転位が前記誘電体パターンの側壁にぶつかって消滅するよう垂直成長より水平成長が優勢な水平成長段階と、を備える
ことを特徴とする窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
基板上に第１窒化物単結晶層を成長させる段階と、
前記第１窒化物単結晶層上に前記第１窒化物単結晶層上面中一部を露出させたオープン領域を備える誘電体パターンを形成する段階と、
前記オープン領域を通して前記第１窒化物単結晶層上に第２窒化物単結晶層を前記誘電体パターンの高さより低いか同じ高さに成長させる段階と、
前記第２窒化物単結晶層上に誘電体パターンを超えて隣接したものと合体するよう第３窒化物単結晶層を成長させる段階と、
前記第３窒化物単結晶層上に第１導電型窒化物半導体層、活性層、第２導電型窒化物半導体層を成長させ発光構造物を形成する段階と、を含み、
前記第２窒化物単結晶層の成長過程において、前記第２窒化物単結晶層内部の転位が側方向に進行して前記誘電体パターンの側壁にぶつかって消滅するよう前記誘電体パターンの高さは前記オープン領域の幅より大きい値を有し、
前記誘電体パターンの高さは、前記オープン領域の幅の２倍以上であり、
前記第２窒化物単結晶層を成長させる段階は、
前記第２窒化物単結晶層の水平成長より垂直成長が優勢な垂直成長段階と、
前記垂直成長段階の後、前記第２窒化物単結晶層内部の転位が前記誘電体パターンの側壁にぶつかって消滅するよう垂直成長より水平成長が優勢な水平成長段階と、を備える
ことを特徴とする窒化物半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物単結晶の成長方法及び窒化物半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ＩＩＩ族窒化物半導体は、可視光の全体領域だけでなく、紫外線領域に及ぶ広い範囲の光を発することが出来るという特性のため、発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザーダイオード（ＬＤ）形態の可視光及び紫外線ＬＥＤと青緑色光素子を製造する物質として脚光を浴びている。このような窒化物半導体を含む光素子を製造するためには、ＩＩＩ族窒化物半導体を高品位の単結晶薄膜に成長させる技術が必須として求められる。しかし、ＩＩＩ族窒化物半導体は、その格子定数及び熱膨張係数に適した基板が普遍化していないため、単結晶薄膜の成長方法は非常に制限されている。
【０００３】
従来に主に使用されるＩＩＩ族窒化物半導体の成長方法としては、異種基板のサファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板上に有機金属化学気相蒸着法（ＭＯＣＶＤ）及び分子ビームエピタキシ法（ＭＢＥ）などを利用したヘテロ−エピタキシ（ｈｅｔｅｒｏｅｐｉｔａｘｙ）法により成長する方法があるが、サファイア基板と窒化物層の格子定数及び熱膨張係数の差により低温の核生成層を導入しても窒化物単結晶は約１０９〜約１０１０ｃｍ−２の結晶欠陥を有すると知られている。
【０００４】
最近は、このようなＩＩＩ族窒化物半導体の結晶欠陥を低めるための方案として、側方向エピタキシャル過成長法（ｌａｔｅｒａｌ  ｅｐｉｔａｘｉａｌ  ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ：ＬＥＯ）が活用されている。このようなＬＥＤを利用した窒化物半導体単結晶の成長方法は図１（ａ）から図１（ｄ）に例示されている。
【０００５】
先ず、図１（ａ）のようにサファイア基板１１上に低温成長ＧａＮバッファ層１３を成長させ、その上にストライプパターンを有する誘電体マスク１５を形成する。このような誘電体マスク１５はＳｉＯ２またはＳｉＮｘのような誘電体物質を蒸着し、次にフォトリソグラフィー工程を利用して一定な間隔を有する反復的なストライプにパターニングすることにより形成される。
【０００６】
次に、上記誘電体マスク１５が形成された低温成長ＧａＮバッファ層１３上にＬＥＯを利用して窒化物単結晶成長工程を始めると、図１（ｂ）のように誘電体マスク１５の間の窓領域ａに限って窒化物単結晶１７'が成長される。上記窒化物単結晶１７'の高さが誘電体マスク１５の高さを超えると、図１（ｃ）のように上記窒化物単結晶１７''は誘電体マスク１５上への側方向成長が進行する。このような側方向成長によって図１（ｄ）のように上記誘電体マスク１５の上まで窒化物単結晶１７が形成される。
【０００７】
上述のＬＥＯ成長法では、バッファ層１３上に発生した転位（Ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ）は成長方向に沿って進行してから、側方向に、すなわち初期転位伝播方向とは異なる方向の水平方向に成長する単結晶１７ｂにより、殆どの転位を遮断させ優れた結晶性を有する窒化物半導体層を形成することが出来る。例えば、上記誘電体マスク１５上の単結晶部分１７ｂで転位密度を１０６ｃｍ−２まで減少させることが出来る。しかし、このような低転位密度領域は、上記誘電体マスク１５の上部領域１７ｂに限られ、誘電体のマスク１５が形成されない領域の転位密度は相対的に高い。このように、従来のＬＥＯ成長法を利用する場合、一部の低転位密度を有しても全体的に転位密度が均一ではないという問題がある。従って、当技術分野では均一かつ広い面積の低転位密度領域を有する窒化物単結晶の成長方法の開発が求められてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記のような問題点を解決するためのもので、本発明の一目的は、均一かつ広い面積の低転位密度領域を有する窒化物単結晶の成長方法を提供することにある。本発明の他の目的は、低転位密度領域を有する窒化物半導体層を備えることにより、発光効率が向上できる窒化物半導体発光素子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】
【０００９】
上記の目的を達成すべく、本発明の実施形態は、基板上に第１窒化物単結晶層を成長させる段階と、上記第１窒化物単結晶層上に上記第１窒化物単結晶層上面中一部を露出させたオープン領域を備える誘電体パターンを形成する段階と、上記オープン領域を通して上記第１窒化物単結晶層上に第２窒化物単結晶層を上記誘電体パターンの高さより低いか同じ高さに成長させる段階とを含み、上記第２窒化物単結晶層の成長過程において、上記第２窒化物単結晶層内部の転位が側方向に進行して上記誘電体パターンの側壁にぶつかって消滅するよう上記誘電体パターンの高さは上記オープン領域の幅より大きい値を有することを特徴とする窒化物単結晶の成長方法を提供する。
【００１０】
転位消滅の効果をさらに向上させるための側面で、上記誘電体パターンの高さは、上記オープン領域の幅の２倍以上であることが好ましい。この場合、さらに好ましくは、上記オープン領域の幅と上記誘電体パターンの高さは１：２〜１：３の比率を有することが出来る。
【００１１】
また、上記第２窒化物単結晶層を成長させる段階の後、上記第２窒化物単結晶層上に第３窒化物単結晶層を成長し続ける段階をさらに含むことが出来る。この場合、上記第３窒化物単結晶層を成長させる段階は、上記第３窒化物単結晶層を上記誘電体パターンの高さより低いか同じ高さに成長させる段階であることが出来る。これとは異なって、上記第３窒化物単結晶層を成長させる段階は、上記第３窒化物単結晶層が上記誘電体パターンを超えて隣接したものと合体するよう行われることができ、その後、窒化物単結晶基板として使用される。
【００１２】
好ましい場合として、上記誘電体パターンはその側壁の下部から延長され上記第１窒化物単結晶層を覆うよう形成された下部パターンをさらに備え、上記下部パターンにより上記第１窒化物単結晶層の露出領域の幅が狭くなることが出来る。
【００１３】
この場合、上記第２窒化物単結晶層を成長させる段階は、上記第２窒化物単結晶層の水平成長より垂直成長が優勢な垂直成長段階及び上記垂直成長段階の後、上記第２窒化物単結晶層内部の転位が上記誘電体パターンの側壁にぶつかって消滅するよう垂直成長より水平成長が優勢な水平成長段階を備えて構成されることが出来る。さらに、上記水平成長段階の後、上記第２窒化物単結晶層上に第３窒化物単結晶層を成長させる段階をさらに含むことが出来る。
【００１４】
一方、上記誘電体パターンを形成する段階はドライ蝕刻により行われることができ、これによって、上記下部パターンは均一な高さを有することが出来る。
【００１５】
これとは異なって、上記誘電体パターンを形成する段階はウェット蝕刻により行われることもでき、これによって、上記下部パターンはその外部面が曲面で、上部から下部にいくほど向かい合う側壁間の距離が狭くなるよう形成されることが出来る。
【００１６】
一方、上記第２窒化物単結晶層を成長させる段階はＭＯＣＶＤ方法により行われることが出来る。
【００１７】
本発明の他の側面は、基板上に第１窒化物単結晶層を成長させる段階と、上記第１窒化物単結晶層上に上記第１窒化物単結晶層上面中一部を露出させたオープン領域を備える誘電体パターンを形成する段階と、上記オープン領域を通して上記第１窒化物単結晶層上に第２窒化物単結晶層を上記誘電体パターンの高さより低いか同じ高さに成長させる段階と、上記第２窒化物単結晶層上に第１導電型窒化物半導体層、活性層、第２導電型窒化物半導体層を成長させ発光構造物を形成する段階とを含み、上記第２窒化物単結晶層の成長過程において、上記第２窒化物単結晶層内部の転位が側方向に進行して上記誘電体パターンの側壁にぶつかって消滅するよう上記誘電体パターンの高さは上記オープン領域の幅より大きい値を有することを特徴とする窒化物半導体発光素子の製造方法を提供する。
【００１８】
本発明のさらに他の側面は、基板上に第１窒化物単結晶層を成長させる段階と、上記第１窒化物単結晶層上に上記第１窒化物単結晶層上面中一部を露出させたオープン領域を備える誘電体パターンを形成する段階と、上記オープン領域を通して上記第１窒化物単結晶層上に第２窒化物単結晶層を上記誘電体パターンの高さより低いか同じ高さに成長させる段階と、上記第２窒化物単結晶層上に誘電体パターンを超えて隣接したものと合体するよう第３窒化物単結晶層を成長させる段階と、上記第３窒化物単結晶層上に第１導電型窒化物半導体層、活性層、第２導電型窒化物半導体層を成長させ発光構造物を形成する段階とを含み、上記第２窒化物単結晶層の成長過程において、上記第２窒化物単結晶層内部の転位が側方向に進行して上記誘電体パターンの側壁にぶつかって消滅するよう上記誘電体パターンの高さは上記オープン領域の幅より大きい値を有することを特徴とする窒化物半導体発光素子の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、均一かつ広い面積の低転位密度領域を有する窒化物単結晶の成長方法を得ることが出来る。さらに、本発明によると、低転位密度領域を有する窒化物半導体層を備えることにより、発光効率が向上できる窒化物半導体発光素子の製造方法を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付の図面を参照に本発明の好ましい実施形態を説明する。但し、本発明の実施形態は様々な形態に変形されることができ、本発明の範囲が以下で説明する実施形態により限定されるものではない。また、本発明の実施形態は当業界で平均的な知識を有している者に本発明をより完全に説明するため提供される。従って、図面における要素の形状及び大きさなどは、より明確な説明のため誇張されることがあり、図面上の同じ符号で表される要素は同じ要素である。
【００２１】
図２ａ乃至２ｅは、本発明の一実施形態による窒化物単結晶の成長方法を表した工程別断面図である。先ず、図２ａに図示された通り、サファイア基板１００を備え、そのＣ面上に第１窒化物単結晶層１０１を形成する。公知の種々の工程中一つを利用することが出来るが、本実施形態では有機金属気相蒸着（ＭＯＣＶＤ）工程を利用することが好ましい。
【００２２】
上記サファイア基板１００は、六角−ロンボ型（Ｈｅｘａ−Ｒｈｏｍｂｏ  Ｒ３ｃ）対称性を有する結晶体であって、ｃ軸方向の格子定数が１３．００１Å、ａ軸方向には４．７６５Åの格子間の距離を有し、Ｃ（０００１）面、Ａ（１１２０）面、Ｒ（１１０２）面などを有する。この場合、上記サファイア基板１００のＣ面は比較的に窒化物薄膜の成長が容易で、高温で安定するため窒化物単結晶成長用の基板として主に使用される。但し、本発明はこれに制限されず、実施形態によって、ＳｉＣ、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＭｇＯ、ＬｉＡｌＯ２、ＬｉＧａＯ２などからなる基板も使用可能である。
【００２３】
上記第１窒化物単結晶層１０１は、誘電体パターン形成の後に続く成長工程で窒化物単結晶層を再成長させるためのもので、その採用目的と機能はＬＥＯなどの基本工程と類似なものと理解できる。従って、上記第１窒化物単結晶層１０１は低温成長ＧａＮ層に採用することが出来る。
【００２４】
次に、図２ｂに図示された通り、上記第１窒化物単結晶層１０１の上面にオープン領域を備える誘電体パターン１０２を形成する。上記誘電体パターン１０２はＳｉＯ２、ＳｉＮｘなどのような絶縁パターンであって、当技術分野において公知のフォトリソグラフィー工程などを利用して形成することが出来る。特に、上記誘電体パターン１０２は、その高さＨがオープン領域の幅Ｔより大きいよう形成され、これによって、後述の通り、窒化物単結晶層を上記誘電体パターン１０２より高く成長させることなく、転位を消滅させることが出来る。具体的に、上記誘電体パターン１０２は、その高さＨがオープン領域の幅Ｔに比べて２倍以上になるよう形成されることが好ましい。この場合、例えば、上記オープン領域の幅Ｔが１μｍであると３μｍ以上の高さに誘電体パターン１０２を形成することは非常に難しいため、上記オープン領域の幅Ｔと上記高さＨの比率は１：２〜１：３程度になるようにする。
【００２５】
次に、図２ｃに図示された通り、上記オープン領域を通して上記第１窒化物単結晶層１０１の露出した上面に第２窒化物単結晶層１０３を成長し続ける。上記第２窒化物単結晶層１０３はＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎ組成式（ここで、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１である）を有する。特に、本実施形態の場合、従来とは異なって、第２窒化物単結晶層１０３を上記誘電体パターン１０２の高さより低く成長させ、具体的に、上記第２窒化物単結晶層１０３内部の転位が側方向に伝播され上記誘電体パターン１０２の側壁にぶつかって消滅するまで成長されるだけで構わない。これを図３を参照してより具体的に説明する。
【００２６】
図３は、図２ｃに図示された状態で転位の伝播様相を具体化して図示したものである。図３を参照すると、第２窒化物単結晶層１０３の中央領域に存在する転位Ｄは成長が進行することによって垂直方向のみに進行せず、側方向に曲がるようになる。この場合、誘電体パターン１０２の高さとオープン領域の幅を適切に設定することにより、曲がって進行していた転位Ｄの相当部分が誘電体パターン１０２に遮られ進行できず消滅する。このために、上述の通り、オープン領域の幅と誘電体パターン１０２の高さの比率が１：２〜１：３程度になるようにしたのである。但し、上記比率が１：１〜１：２になる場合でも、ある程度の転位の減少効果が期待できる。
【００２７】
このように、本実施形態によって成長された上記第２窒化物単結晶層１０３は、転位が相当部分消滅した低欠陥領域を有することができ、さらに、図２ｄのように、その上に第３窒化物単結晶層１０４を成長し続け、より優れた品質の単結晶を得ることも出来る。この場合、誘電体パターン１０２が相対的に高く形成される本実施形態の特徴により、上記第３窒化物単結晶層１０４を上記誘電体パターン１０２より低い高さまで成長させるだけでも、従来と類似な水準の転位密度（１０６ｃｍ−２）を得ることができ、転位密度の分布も全体的に均一になる。このように得られた第３窒化物単結晶層１０４は、相互異なる物質でドープされた半導体層の積層構造を成して、ＬＥＤ、ＬＤなどの半導体発光素子として使用できる。また、図２ｅのように、上記誘電体パターン１０２の上に成長を進行し続け、大面積の窒化物単結晶基板１０５として使用することも出来る。
【００２８】
図４ａ乃至４ｄは、本発明の他の実施形態による窒化物単結晶の成長方法を表した工程別断面図である。サファイア基板３００上に第１窒化物単結晶層３０１を成長させることは以前の実施形態と同一で、続いて、図４ａのような構造の誘電体パターン３０２を形成する。上記誘電体パターン３０２は以前の実施形態と類似であるが、上記第１窒化物単結晶層３０１の上面の露出領域が減るよう、その下部から延長された下部パターンをさらに備える。これによって、窒化物単結晶の成長領域は上記誘電体パターン３０２の側壁から離隔された中央領域に限られる。一方、上記誘電体パターン３０２はＩＣＰ−ＲＩＥ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ−Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）などのようなドライ蝕刻により形成されることができ、下部パターンの高さは均一に形成される。
【００２９】
次に、図４ｂに図示された通り、第２窒化物単結晶層３０３を成長させる。本段階は以前の実施形態とは異なって、水平成長より垂直成長を優勢にする、いわゆる、垂直成長段階に該当し、垂直成長を先に行うことは、後続する水平成長の段階で十分な量の転位が側方向に伝達されるようにするためである。
【００３０】
本垂直成長段階により、上記第２窒化物単結晶層３０３は上部面に該当するＣ面の他に、（１１−２ｘ）面が外部面Ｐに露出する。ここで、（１１−２ｘ）中の［−２］は［２］の上にバー（ｂａｒ）が付いたことを表し、本明細書中において、ミラー指数はこれと同様に表記する。この場合、（１１−２ｘ）は（１１−２２）または（１１−２３）面に該当する。水平成長を優勢にするため、窒化物単結晶の成長条件、例えば、温度、圧力、ＩＩＩ／Ｖ族比率の変化などを適切に調節することが出来る。
【００３１】
次に、図４ｃに図示された通り、第２窒化物単結晶層３０３の成長を進行し続けるが、水平方向成長を優勢にして、転位Ｄが側方向に進行するようにする。本実施形態の場合、垂直成長段階の後に水平成長をするため、さらに多い転位Ｄが側方向に進行して消滅することが出来る。これによって、上記第２窒化物単結晶層３０３の上部領域は転位密度が非常に低い領域（Ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｆｒｅｅ  Ｚｏｎｅ、ＤＦＺ）となる。その後、図４ｄに図示された通り、成長を続けて第３窒化物単結晶層３０４を得ることができ、上記第３窒化物単結晶層３０４は全体的に均一な低欠陥領域を備えることとなる。一方、上述の垂直及び水平方向成長段階は、当技術分野で公知の工程条件を適切に採用することにより調節することができ、例えば、水平方向成長は成長温度を上昇させ、圧力を低くすることで行われることが出来る。
【００３２】
図５ａ乃至５ｄは、本発明の他の実施形態による窒化物単結晶の成長方法を表した工程別断面図である。サファイア基板４００上に第１窒化物単結晶層４０１を成長させることは以前の実施形態と同一で、続いて、図４ａのような構造の誘電体パターン４０２を形成する。上記誘電体パターン４０２が図３に図示された誘電体パターン３０２と異なる点は、下部パターンが曲面を有し、下部にいくほど誘電体パターン４０２で向かい合う側壁間の距離が短くなるよう形成されたことである。上記誘電体パターン４０２のような形状はウェット蝕刻により得られる。
【００３３】
次に、図５ｂに図示された通り、第２窒化物単結晶層４０３を成長させる。以前の実施形態と同様に、垂直成長段階が先に行われ、これによって、（１１−２ｘ）面のみ外部面Ｐに露出することが出来る。
【００３４】
続いて、図５ｃに図示された通り、第２窒化物単結晶層４０３の成長を進行し続けて、水平方向成長を優勢にして、転位Ｄが側方向に進行するようにする。以後には、図４の実施形態と同様に、図５ｄに図示された通り、成長を続けて第３窒化物単結晶層４０４を得ることができ、上記第３窒化物単結晶層４０４は全体的に均一な低欠陥領域を備えることとなる。
【００３５】
一方、上述の方法を利用して窒化物単結晶基板の製造において、さらに上記窒化物単結晶基板上に発光構造物を形成することにより、窒化物半導体発光素子を製造することが出来る。図６及び図７は、それぞれ本発明の他の側面によって製造された窒化物半導体発光素子を表した断面図である。
【００３６】
先ず、図６を参照すると、図２で説明した方法により窒化物単結晶基板１０５を製造した後、上記窒化物単結晶基板１０５上にｎ型窒化物半導体層６０１、活性層６０２及びｐ型窒化物半導体層６０３をＭＯＣＶＤ工程などで成長させることにより、窒化物半導体発光素子を得ることが出来る。この場合、図６に図示された構造物に電極を形成して発光素子として使用することができ、これとは異なって、上記ｎ型窒化物半導体層６０１と上記窒化物単結晶基板１０５を機械的または化学的方法で適切に分離して使用することも出来る。また、窒化物単結晶基板１０５上にｎ型窒化物半導体層６０１を先に成長させることを説明したが、実施形態によってはｐ型窒化物半導体層を先に成長させることもでき、図２による方法ではなく図４及び図５で説明した方法により製造された窒化物単結晶基板上にも窒化物半導体発光素子を形成することが出来る。
【００３７】
次に、図７を参照すると、本実施形態の場合、図２で説明した方法と類似であるが、第３窒化物単結晶層１０４上に発光構造物を形成し、上記発光構造物は誘電体パターン１０２の高さを超えない範囲で形成される。この場合、上記発光構造物は図６の場合と同様にｎ型窒化物半導体層７０１、活性層７０２及びｐ型窒化物半導体層７０３を備えて構成され、図示していない電極構造をさらに含むことが出来る。
【００３８】
図６及び図７で説明した方法により製造された窒化物半導体発光素子は、欠陥密度が相対的に低い窒化物単結晶層（または窒化物単結晶基板ともいう）上に形成されるため、これに含まれた窒化物半導体層の品質も非常に優れ、これによって、発光効率の向上を期待することが出来る。
【００３９】
本発明は上述の実施形態及び添付の図面により限定されるものではなく、添付の請求範囲により限定しようとする。従って、請求範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で当技術分野の通常の知識を有している者により多様な形態の置換、変形及び変更が可能で、これもまた本発明の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】従来の技術による窒化物単結晶の成長方法を表した工程別断面図である。
【図２ａ】本発明の一実施形態による窒化物単結晶の成長方法を表した工程別断面図である。
【図２ｂ】本発明の一実施形態による窒化物単結晶の成長方法を表した工程別断面図である。
【図２ｃ】本発明の一実施形態による窒化物単結晶の成長方法を表した工程別断面図である。
【図２ｄ】本発明の一実施形態による窒化物単結晶の成長方法を表した工程別断面図である。
【図２ｅ】本発明の一実施形態による窒化物単結晶の成長方法を表した工程別断面図である。
【図３】図２ｃに図示された状態で転位の伝播様相を具体化して図示したものである。
【図４ａ】本発明の他の実施形態による窒化物単結晶の成長方法を表した工程別断面図である。
【図４ｂ】本発明の他の実施形態による窒化物単結晶の成長方法を表した工程別断面図である。
【図４ｃ】本発明の他の実施形態による窒化物単結晶の成長方法を表した工程別断面図である。
【図４ｄ】本発明の他の実施形態による窒化物単結晶の成長方法を表した工程別断面図である。
【図５ａ】本発明のさらに他の実施形態による窒化物単結晶の成長方法を表した工程別断面図である。
【図５ｂ】本発明のさらに他の実施形態による窒化物単結晶の成長方法を表した工程別断面図である。
【図５ｃ】本発明のさらに他の実施形態による窒化物単結晶の成長方法を表した工程別断面図である。
【図５ｄ】本発明のさらに他の実施形態による窒化物単結晶の成長方法を表した工程別断面図である。
【図６】それぞれ本発明の他の側面によって製造された窒化物半導体発光素子を表した断面図である。
【図７】それぞれ本発明の他の側面によって製造された窒化物半導体発光素子を表した断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１００  サファイア基板
１０１  第１窒化物単結晶層
１０２  誘電体パターン
１０３  第２窒化物単結晶層
１０４  第３窒化物単結晶層
１０５  窒化物単結晶基板
Ｄ  転位
【図１】
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【図２ａ】
0004979674.tif 000003
【図２ｂ】
0004979674.tif 000004
【図２ｃ】
0004979674.tif 000005
【図２ｄ】
0004979674.tif 000006
【図２ｅ】
0004979674.tif 000007
【図３】
0004979674.tif 000008
【図４ａ】
0004979674.tif 000009
【図４ｂ】
0004979674.tif 000010
【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
0004979674.tif 000015
【図５ｄ】
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【図６】
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【図７】
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