(57)【要約】【課題】半極性面上に作製され良好な発光特性の発光ダイオードを提供する。【解決手段】発光ダイオード１１ａの支持基体１３は、六方晶系ＧａＮからなる。支持基体１３は、半極性面の主面１３ａを有しており、この主面は、該六方晶系ＧａＮのｃ面から１０度〜４０度の範囲内のオフ角度で所定のオフ方向に傾斜している。窒化ガリウム系半導体積層１５ａは支持基体１３の主面１３ａ上に設けられている。窒化ガリウム系半導体積層１５ａは、第１の窒化ガリウム系半導体領域２１ａ、第２の窒化ガリウム系半導体領域２３ａ、及び活性層２５ａを含む。窒化ガリウム系半導体積層１５ａの表面Ｓ１５ａは、オフ方向に交差する方向に延びる複数の突起を有する。これらの突起は、支持基体１３上に成長された活性層の結晶品質を反映している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
六方晶系窒化ガリウム半導体からなり、該六方晶系窒化ガリウム半導体のｃ面から１０度〜４０度の範囲内のオフ角度で所定のオフ方向に傾斜した半極性面の主面を有する支持基体と、
前記支持基体の前記主面上に設けられた窒化ガリウム系半導体積層と、
前記窒化ガリウム系半導体積層上に設けられた電極と
を備え、
前記窒化ガリウム系半導体積層は、第１導電型窒化ガリウム系半導体層を含む第１の窒化ガリウム系半導体領域、第２導電型窒化ガリウム系半導体層を含む第２の窒化ガリウム系半導体領域、及び前記第１の窒化ガリウム系半導体領域と前記第２の窒化ガリウム系半導体領域との間に挟まれた活性層を有しており、
前記活性層は、４００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲内にピーク波長を有するように設けられており、
前記窒化ガリウム系半導体積層の表面モフォロジは、前記オフ方向に交差する方向に延びる複数の突起を有する、ことを特徴とするIII族窒化物発光素子。
【請求項２】
前記複数の突起の線密度は１マイクロメートル当たり１〜１０である、ことを特徴とする請求項１に記載されたIII族窒化物発光素子。
【請求項３】
前記複数の突起の間隔は０．１〜１マイクロメートルである、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたIII族窒化物発光素子。
【請求項４】
前記複数の突起の高さは２０ｎｍ以上である、ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載されたIII族窒化物発光素子。
【請求項５】
前記オフ方向は前記六方晶系窒化ガリウム半導体のａ軸の方向である、ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載されたIII族窒化物発光素子。
【請求項６】
前記オフ方向は前記六方晶系窒化ガリウム半導体のｍ軸の方向である、ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載されたIII族窒化物発光素子。
【請求項７】
前記オフ方向は、前記六方晶系窒化ガリウム半導体のａ軸及びｍ軸のいずれかの方向から−１５度〜＋１５度の範囲にある、ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載されたIII族窒化物発光素子。
【請求項８】
前記六方晶系窒化ガリウム半導体は、ｃ軸に垂直な平面において転位密度１×１０７ｃｍ−２以下の領域を有するｎ型ＧａＮである、ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載されたIII族窒化物発光素子。
【請求項９】
前記支持基体の酸素濃度は１×１０１８ｃｍ−３以上の領域を含む、ことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載されたIII族窒化物発光素子。
【請求項１０】
前記活性層はＩｎＧａＮ井戸層を含む、ことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載されたIII族窒化物発光素子。
【請求項１１】
III族窒化物発光素子のためのエピタキシャルウエハであって、
六方晶系窒化ガリウム半導体からなり、該六方晶系窒化ガリウム半導体のｃ面から１０度〜４０度の範囲内のオフ角度で所定のオフ方向に傾斜した半極性面の主面を有するウエハと、
前記ウエハの前記主面上に設けられた窒化ガリウム系半導体積層と
を備え、
前記窒化ガリウム系半導体積層は、第１導電型窒化ガリウム系半導体層を含む第１の窒化ガリウム系半導体領域、第２導電型窒化ガリウム系半導体層を含む第２の窒化ガリウム系半導体領域、及び前記第１の窒化ガリウム系半導体領域と前記第２の窒化ガリウム系半導体領域との間に挟まれた活性層を有しており、
前記活性層のフォトルミネッセンススペクトルにおけるピーク波長は、４００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲内にあり、
前記窒化ガリウム系半導体積層の表面モフォロジは、前記オフ方向に交差する方向に延びる複数の突起を有する、ことを特徴とするエピタキシャルウエハ。
【請求項１２】
前記複数の突起の線密度は１マイクロメートル当たり１〜１０本である、ことを特徴とする請求項１１に記載されたエピタキシャルウエハ。
【請求項１３】
前記複数の突起の間隔は０．１〜１マイクロメートルである、ことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載されたエピタキシャルウエハ。
【請求項１４】
前記複数の突起の高さは２０ｎｍ以上である、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１３のいずれか一項に記載されたエピタキシャルウエハ。
【請求項１５】
前記オフ方向は前記六方晶系窒化ガリウム半導体のａ軸の方向である、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１４のいずれか一項に記載されたエピタキシャルウエハ。
【請求項１６】
前記オフ方向は前記六方晶系窒化ガリウム半導体のｍ軸の方向である、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１４のいずれか一項に記載されたエピタキシャルウエハ。
【請求項１７】
前記オフ方向は、前記六方晶系窒化ガリウム半導体のａ軸及びｍ軸のいずれかの方向から−１５度〜＋１５度の範囲にある、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１６のいずれか一項に記載されたエピタキシャルウエハ。
【請求項１８】
前記ウエハのエッジ上の２点間の距離の最大値は４５ｍｍ以上である、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１６のいずれか一項に記載されたエピタキシャルウエハ。
【請求項１９】
前記オフ角度は、ｍ軸の方向への傾斜角θＭ及びａ軸の方向への傾斜角θＡを用いてｓｑｒｔ（θＭ２＋θＡ２）によって規定され、該ｓｑｒｔは平方根の演算を示す、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１８のいずれか一項に記載されたエピタキシャルウエハ。
【請求項２０】
前記ウエハは、ｃ軸に垂直な平面において転位密度１×１０７ｃｍ−２以下の領域を有するｎ型ＧａＮウエハである、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１９のいずれか一項に記載されたエピタキシャルウエハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III族窒化物発光素子及びエピタキシャルウエハに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、（０００１）面でなくて、（０００１）面からオフした結晶方位を有するオフ角のＧａＮ単結晶自立基板を作製することが記載されている。０．１゜〜２５゜のオフ角をもつＧａＮ結晶を製造することができる。
【０００３】
特許文献２には、III族窒化物半導体から作製された発光ダイオード素子、半導体レーザ素子、受光素子、トランジスタが記載されている。これらのIII族窒化物半導体では、大きなＡｌ組成及び高キャリア濃度を有するＡｌＧａＮ層が求められている。Ａｌ原子の表面拡散が小さいけれども、ＡｌＧａＮ層の成長においてはＡｌ原子の表面拡散が促進されている。結晶品質を損なうことなく、大きなＡｌ組成及び高キャリア濃度のＡｌＧａＮ層を１度から２０度のＧａＮ傾斜面の基板上に成長可能にしている。
【０００４】
特許文献３には、ＧａＮ基板上に形成される窒化物系半導体層の結晶性が良く、長寿命化に適した窒化物系半導体発光素子が記載されている。ＧａＮ基板上に窒化物系半導体発光層を形成してなる窒化物系半導体発光素子において、基板の表面のｃ面に対する傾斜角度が０．０３度以上、１０度以下である。
【０００５】
特許文献４には、オフ角を持つＧａＮ系化合物半導体エピタキシャルウエハが記されている。六方晶系窒化物半導体基板の主面上に成長により形成され、半導体素子を形成するための六方晶系窒化物半導体からなる素子層を形成する。六方晶系窒化物半導体基板の主面は（０００１）面から＜１−１００＞方向にオフ角を有し、素子層は、該オフ角の方向に対してほぼ平行に延びる縞状の表面を有している。
【特許文献１】特願２００４−７５６７４号公報
【特許文献２】特開２００２−１６０００号公報
【特許文献３】特開２０００−２２３７４３号公報
【特許文献４】特開２００３−６０３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＧａＮ半極性面は、優れた特性を示す発光素子を提供することが理論的に予測されているけれども、大口径のＧａＮウエハが供給されていない。これまで、上記の特許文献に記載されているオフ角の範囲に限られた成膜実験の結果が報告されている。
【０００７】
発明者の知見によれば、六方晶系窒化物半導体のｃ面からオフした基板の表面上への窒化ガリウム系半導体のエピタキシャル成長においては、当該膜および下地膜等のエピタキシャル膜の表面モフォロジは、成長条件に応じて変わる。これまでは、オフ方向と表面モフォロジの関係が明らかにされていないし、表面モフォロジと発光特性の関係も明らかになっていない。最近になり、オフ角を有する大口径ＧａＮウエハの製造方法が報告された。これらの基板を使用して、１０度〜４０度のオフ角範囲で実験を行った。その結果、表面モフォロジがある状態のときに、発光特性が良好となることがわかった。
【０００８】
本発明は、上記の事項を鑑みて為されたものであり、半極性面上に作製され良好な発光特性を有するIII族窒化物発光素子、及びこのIII族窒化物発光素子のためのエピタキシャルウエハを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面に係るIII族窒化物発光素子は、（ａ）六方晶系窒化ガリウム半導体からなり、該六方晶系窒化ガリウム半導体のｃ面から１０度〜４０度の範囲内のオフ角度で所定のオフ方向に傾斜した半極性面の主面を有する支持基体と、（ｂ）前記支持基体の前記主面上に設けられた窒化ガリウム系半導体積層と、（ｃ）前記窒化ガリウム系半導体積層上に設けられた電極とを備える。前記窒化ガリウム系半導体積層は、第１導電型窒化ガリウム系半導体層を含む第１の窒化ガリウム系半導体領域、第２導電型窒化ガリウム系半導体層を含む第２の窒化ガリウム系半導体領域、及び前記第１の窒化ガリウム系半導体領域と前記第２の窒化ガリウム系半導体領域との間に挟まれた活性層を有しており、前記活性層は、４００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲内にピーク波長を有するように設けられており、前記窒化ガリウム系半導体積層の表面モフォロジは、前記オフ方向に交差する方向に延びる複数の突起を有する。
【００１０】
このIII族窒化物発光素子では、支持基体の主面が半極性を示すので、窒化ガリウム系半導体積層の表面も半極性を示す。上記の突起が、４００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲内にピーク波長を有するように設けられた活性層を含む窒化ガリウム系半導体積層の表面に現れるとき、III族窒化物発光素子の発光特性が良好となる。
【００１１】
本発明の別の側面は、III族窒化物発光素子のためのエピタキシャルウエハである。このエピタキシャルウエハは、（ａ）六方晶系窒化ガリウム半導体からなり、該六方晶系窒化ガリウム半導体のｃ面から１０度〜４０度の範囲内のオフ角度で所定のオフ方向に傾斜した半極性面の主面を有するウエハと、（ｂ）前記ウエハの前記主面上に設けられた窒化ガリウム系半導体積層とを備える。前記窒化ガリウム系半導体積層は、第１導電型窒化ガリウム系半導体層を含む第１の窒化ガリウム系半導体領域、第２導電型窒化ガリウム系半導体層を含む第２の窒化ガリウム系半導体領域、及び前記第１の窒化ガリウム系半導体領域と前記第２の窒化ガリウム系半導体領域との間に挟まれた活性層を有しており、前記活性層のフォトルミネッセンススペクトルにおけるピーク波長は、４００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲内にあり、前記窒化ガリウム系半導体積層の表面モフォロジは、前記オフ方向に交差する方向に延びる複数の突起を有する。
【００１２】
このエピタキシャルウエハでは、ウエハの主面が半極性を示すので、窒化ガリウム系半導体積層の表面も半極性を示す。上記の突起が、窒化ガリウム系半導体積層の表面に現れるとき、エピタキシャルウエハは、４００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲内のピーク波長において良好な発光特性を示す活性層を含んでいる。
【００１３】
本発明では、前記オフ方向は前記六方晶系窒化ガリウム半導体のａ軸の方向であることが好ましい。この発明によれば、複数の突起は＜１１−２０＞方向に延びる。また、ｍ面における劈開に好適である。
【００１４】
本発明では、前記オフ方向は前記六方晶系窒化ガリウム半導体のｍ軸の方向であることが好ましい。このIII族窒化物発光素子によれば、複数の突起は＜１１００＞方向に延びる。
【００１５】
本発明では、前記オフ方向は、前記六方晶系窒化ガリウム半導体のａ軸及びｍ軸のいずれかの方向から−１５度〜＋１５度の範囲にあることができる。この発明によれば、上記の角度の範囲において、窒化ガリウム系半導体積層の表面における突起は、オフ方向に交差する方向に延びる。
【００１６】
本発明では、前記複数の突起の線密度は１マイクロメートル当たり１〜１０個であることができる。また、本発明では、前記複数の突起の間隔は０．１〜１マイクロメートルであることができる。さらに、本発明では、前記複数の突起の高さは２０ｎｍ以上であることができる。
【００１７】
本発明では、前記オフ角度は、ｍ軸の方向への傾斜角θＭ及びａ軸の方向への傾斜角θＡを用いて、ｓｑｒｔ（θＭ２＋θＡ２）によって規定され、該ｓｑｒｔは平方根の演算を示す。
【００１８】
本発明では、前記六方晶系窒化ガリウム半導体はＧａＮであることが好ましい。この発明によれば、半極性面はＧａＮからなる。本発明では、前記支持基体はｃ軸に垂直な平面において１×１０７ｃｍ−２以下の領域を有する。
【００１９】
本発明では、前記活性層はＩｎＧａＮ井戸層を含むことが好ましい。この発明では、４００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲内にピーク波長を有する活性層の作製に、ＩｎＧａＮ井戸層を用いることができる。
【００２０】
本発明に係るエピタキシャルウエハでは、前記ウエハのエッジ上の２点間の距離の最大値は４５ｍｍ以上であることができる。この発明によれば、大口径のウエハを用いて高品質の結晶成長が可能である。
【００２１】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、半極性面上に作製され良好な発光特性を有するIII族窒化物発光素子、及びIII族窒化物発光素子のためのエピタキシャルウエハが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明のIII族窒化物発光素子及びエピタキシャルウエハに係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００２４】
引き続き、本実施の形態に係るIII族窒化物発光素子を説明する。III族窒化物発光素子は、例えば発光ダイオード、半導体レーザ等である。
【００２５】
図１は、本実施の形態に係るIII族窒化物発光素子の構造を概略的に示す図面である。このIII族窒化物発光素子の構造は発光ダイオードに好適である。筆尽く説明では、発光ダイオードについて説明する。発光ダイオード１１ａは、支持基体１３と、窒化ガリウム系半導体積層１５ａと、電極１７ａとを備える。支持基体１３は、六方晶系窒化ガリウム半導体（以下、「ＧａＮ半導体」と記す）からなり、このＧａＮ半導体は、例えばｎ型を示す。支持基体１３は、半極性面の主面１３ａ及び裏面１３ｂを有しており、この主面は、該六方晶系窒化ガリウム半導体のｃ面から１０度〜４０度の範囲内のオフ角度で所定のオフ方向に傾斜している。図１に示された矢印Ｃは、支持基体１３のＧａＮ半導体のｃ軸方向を示す。
【００２６】
窒化ガリウム系半導体積層１５ａは支持基体１３の主面１３ａ上に設けられている。窒化ガリウム系半導体積層１５ａは、第１の窒化ガリウム系半導体領域２１ａ、第２の窒化ガリウム系半導体領域２３ａ、及び活性層２５ａを含む。第１の窒化ガリウム系半導体領域２１ａは、本実施例では、第１導電型窒化ガリウム系半導体層３１、３３、３５を含む。第２の窒化ガリウム系半導体領域２３ａは、本実施例では、第２導電型窒化ガリウム系半導体層３７、３９を含む。活性層２５ａは、第１の窒化ガリウム系半導体領域２１ａと第２の窒化ガリウム系半導体領域２３ａとの間に挟まれている。活性層２５ａは、４００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲内にピーク波長を有する。活性層２５ａは、例えば量子井戸構造を有することができる。量子井戸構造は、交互に配置された井戸層４１ａ及び障壁層４３ａを含むことができる。井戸層４１ａは、例えばＩｎＧａＮ等からなることができ、障壁層４３ａは、例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ等からなることができる。支持基体１３の裏面１３ｂには、電極４５ａが形成されている。
【００２７】
詳細には、活性層２５ａは、第１の窒化ガリウム系半導体領域２１ａの半導体表面Ｓ２１ａに接触しており、第２の窒化ガリウム系半導体領域２３ａの表面Ｓ２３ａに接触している。窒化ガリウム系半導体積層１５ａの表面Ｓ１５ａは、図１に示された破線内に模式的に描かれているように、オフ方向ＤＯＦＦに交差する方向に延びる複数の突起を有する表面モフォロジを示す。該突起の具体例は、後ほど説明された実施例においてより詳細に示される。これらの突起は、支持基体１３上に成長された活性層の結晶品質を反映していると考えられる。第２の窒化ガリウム系半導体領域２３ａは、良好な結晶品質の活性層２５ａ上に成長されるとき、上記の突起が、第２の窒化ガリウム系半導体領域２３ａの表面に現れる。
【００２８】
発光ダイオード１１ａの一例の構造は以下に示される。
支持基体１３：半極性ｎ型ＧａＮ
第１導電型窒化ガリウム系半導体層３１：Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＮバッファ層、５０ｎｍ
第１導電型窒化ガリウム系半導体層３３：Ｓｉドープｎ型ＧａＮ、２μｍ
第１導電型窒化ガリウム系半導体層３５：Ｓｉドープｎ型ＩｎＧａＮ緩衝層、５０ｎｍ
活性層２５ａ（井戸層／障壁層）：３つの量子井戸（３ＱＷ）、ＩｎＧａＮ（厚さ５ｎｍ）／ＧａＮ（厚さ１３ｎｍ）
第２導電型窒化ガリウム系半導体層３７：Ｍｇドープｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層、２０ｎｍ
第２導電型窒化ガリウム系半導体層３９：Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層、５０ｎｍ
電極１７ａ：アノード電極
電極４５ａ：カソード電極。
【００２９】
図２は、本実施の形態に係るIII族窒化物発光素子の別の構造を概略的に示す図面である。このIII族窒化物発光素子の構造は半導体レーザに好適である。半導体レーザ１１ｂは、支持基体１３と、窒化ガリウム系半導体積層１５ｂと、電極１７ｂとを備える。
【００３０】
窒化ガリウム系半導体積層１５ｂは支持基体１３の主面１３ａ上に設けられている。窒化ガリウム系半導体積層１５ｂは、第１の窒化ガリウム系半導体領域２１ｂ、第２の窒化ガリウム系半導体領域２３ｂ、及び活性層２５ｂを含む。第１の窒化ガリウム系半導体領域２１ｂは、本実施例では、第１導電型窒化ガリウム系半導体層４９、５１を含む。第２の窒化ガリウム系半導体領域２３ｂは、本実施例では、第２導電型窒化ガリウム系半導体層５３、５５、５７、５９を含む。活性層２５ｂは、第１の窒化ガリウム系半導体領域２１ｂと第２の窒化ガリウム系半導体領域２３ｂとの間に挟まれている。活性層２５ｂは、４００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲内に発振波長を有する。活性層２５ｂは、例えば量子井戸構造を有することができる。量子井戸構造は、交互に配置された井戸層４１ｂ及び障壁層４３ｂを含むことができる。井戸層４１ｂは、例えばＩｎＧａＮ等からなることができ、障壁層４３ｂは、例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ等からなることができる。詳細には、活性層２５ｂは、第１の窒化ガリウム系半導体領域２１ｂの半極性表面Ｓ２１ｂに接触しており、第２の窒化ガリウム系半導体領域２３ｂの表面Ｓ２３ｂに接触している。窒化ガリウム系半導体積層１５ｂの表面Ｓ１５ｂは、オフ方向に交差する方向に延びる複数の突起を有する。これらの突起は、支持基体１３上に成長された活性層の結晶品質を反映している。第２の窒化ガリウム系半導体領域２３ｂは、良好な結晶品質の活性層２５ｂ上に成長されるとき、上記の突起が、第２の窒化ガリウム系半導体領域２３ｂの表面モフォロジに現れる。
【００３１】
半導体レーザ１１ｂの一例の構造は以下に示される。
第１導電型窒化ガリウム系半導体層４９：Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、２μｍ
窒化ガリウム系半導体層５１：アンドープＩｎＧａＮ光ガイド層、１００ｎｍ
活性層２５ｂ（井戸層／障壁層）：３つの量子井戸、ＩｎＧａＮ（厚さ５ｎｍ）／ＧａＮ（厚さ１３ｎｍ）
窒化ガリウム系半導体層５３：アンドープＩｎＧａＮ光ガイド層、１００ｎｍ
第２導電型窒化ガリウム系半導体層５５：Ｍｇドープｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層、２０ｎｍ
第２導電型窒化ガリウム系半導体層５７：Ｍｇドープｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、４００ｎｍ
第２導電型窒化ガリウム系半導体層５９：Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層、１０ｎｍ。
【００３２】
III族窒化物発光素子１１ａ、１１ｂでは、支持基体１３の主面１３ａが半極性を示すので、窒化ガリウム系半導体積層１５ａ、１５ｂの表面にも半極性面が形成される。上記の突起が、活性層２５ａ、２５ｂを含む窒化ガリウム系半導体積層１５ａ、１５ｂの表面に現れるとき、４００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲内にピーク波長を有するIII族窒化物発光素子１１ａ、１１ｂの発光特性が良好となる。
【００３３】
支持基体１３におけるオフ方向ＤＯＦＦは六方晶系ＧａＮ半導体のａ軸の方向であることが好ましい。オフ方向ＤＯＦＦに交差する方向に延びる複数の突起は、主に＜１１−２０＞軸の方向に沿って延びる。また、ｍ面における劈開に好適である。半導体レーザに優れた特性の共振器を形成するために、オフ方向は、ｍ軸に対して−１度〜＋１度の範囲にあることが好ましい。或いは、支持基体１３におけるオフ方向は六方晶系ＧａＮ半導体のｍ軸の方向であることが好ましい。オフ方向ＤＯＦＦに交差する方向に延びる複数の突起は、主に＜１１００＞軸の方向に沿って延びる。また、オフ方向ＤＯＦＦは、ａ軸に対して−１度〜＋１度の範囲にあることが好ましい。
【００３４】
また、支持基体１３におけるオフ方向は、六方晶系ＧａＮ半導体のａ軸及びｍ軸のいずれかの方向から−１５度〜＋１５度の範囲にあることができる。この角度の範囲において、窒化ガリウム系半導体積層の表面モフォロジに、オフ方向ＤＯＦＦに交差する方向に延びる突起が現れる。
【００３５】
４００ｎｍ〜５５０ｎｍの波長範囲のピーク波長を有する光の生成を実現するためには、ＩｎＧａＮ井戸層を用いることが好適である。井戸層４３ａ、４３ｂのインジウム組成の範囲は、例えば７％以上であることが好ましく、また例えば３５％以下であることが好ましい。４００ｎｍ〜５５０ｎｍの波長範囲の発光を実現するためには、井戸層４３ａ、４３ｂの厚みの範囲は、例えば１．５ｎｍ以上であることが好ましく、また例えば１０ｎｍ以下であることが好ましい。支持基体１３のためのＧａＮはｃ軸に垂直な平面において１×１０７ｃｍ−２以下の低転位ＧａＮ領域を有することができる。
【００３６】
（実施例）
次いで、本実施の形態に係る実施例を説明する。有機金属気相成長法により発光ダイオードを作製した。原料にはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、アンモニア（ＮＨ３）、シラン（ＳｉＨ４）、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（ＣＰ２Ｍｇ）を用いた。
【００３７】
図３は、本実施の形態に係る発光ダイオードを作製する方法の主要な工程を示す図面である。発光ダイオードは、ＧａＮ半導体ウエハ上に作製可能である。工程フロー１００の工程Ｓ１０１では、発光ダイオードの作製に使用するＧａＮウエハａ１０、ａ１６、ａ２２、ａ２６、ａ３９、ｍ１０、ｍ１６、ｍ２２、ｍ２６、ｍ３９を準備した。これらのＧａＮウエハは半極性面の主面を有しており、またその主面は、ＧａＮ半導体のｃ面から１０度〜４０度の範囲内のオフ角度で所定のオフ方向に傾斜している。図４は、準備したＧａＮウエハのオフ角を示す。基板のオフ角度は（０００４）面のＸ線回折から以下の手順にて求めた：
（１）ａ軸方向からＸ線を入射してＸ線回折像を測定し、このＸ線回折像からオフ角θＡを決定する。
（２）ｍ軸方向からＸ線を入射してＸ線回折像を測定し、このＸ線回折像からオフ角θＭを決定する。
オフ角度は、ｍ軸の方向への傾斜角θＭ及びａ軸の方向への傾斜角θＡを用いてｓｑｒｔ（θＭ２＋θＡ２）によって規定され、シンボル「ｓｑｒｔ」は平方根の演算を示す。ウエハ面における５点の測定結果から、ウエハ面内のオフ角分布は−０．５度〜＋０．５度の範囲内であった。ＧａＮウエハは、例えば酸素ドープされており、またキャリア濃度は、例えば０．８×１０１８ｃｍ−３〜５×１０１７ｃｍ−３である。ＧａＮウエハのエッジ上の２点の間隔の最大値は４５ｍｍ以上（例えば２インチ）であるものを用いることが好ましい。
【００３８】
反応炉内のサセプタ上に、上記のＧａＮウエハを配置した。工程Ｓ１０２では、これらのＧａＮウエハに熱処理を行った。この熱処理は、クリーニングのために行われ、反応炉内にＮＨ３とＨ２を供給して摂氏１０５０度の基板温度で行われた。反応炉内の圧力は、例えば１０１ｋＰａにコントロールした。熱処理時間は、例えば１０分間であった。
【００３９】
工程Ｓ１０３では、一又は複数の第１導電型ＧａＮ系半導体層を含む第１のＧａＮ系半導体領域を成長した。本実施例では、第１のＧａＮ系半導体領域は、ｎ型ＡｌＧａＮバッファ層、ｎ型ＧａＮ層及びアンドープＩｎＧａＮ層からなる。熱処理の後に、摂氏１０５０度の基板温度で、ＴＭＡ、ＴＭＧ、ＮＨ３、ＳｉＨ４を反応炉に供給して、厚さ５０ｎｍのＡｌＧａＮバッファ層を成長した。続いて、摂氏１０５０度の基板温度で、ＴＭＡの供給を停止し、厚さ２０００ｎｍのＳｉドープＧａＮ層を成長した。ＴＭＧ、ＳｉＨ４の供給を停止した後、摂氏７００度近辺まで基板温度を下げた。この基板温度で、ＴＭＧ、ＴＭＩ、ＮＨ３、ＳｉＨ４を反応炉に供給して、厚さ５０ｎｍのＩｎＧａＮ層バッファ層を成長した。
【００４０】
工程Ｓ１０４では、活性層を成長した。活性層の成長では、量子井戸構造を作製した。工程Ｓ１０４−１では、摂氏８５０度の基板温度で、厚さ１５ｎｍのＧａＮ障壁層を成長した。工程Ｓ１０４−２では、摂氏６７０度の基板温度で、厚さ５ｎｍのＩｎＧａＮ井戸層を成長した。続けて、工程Ｓ１０４−１と同様にＧａＮ障壁層を成長した。この後に、必要な場合には、工程Ｓ１０４−３で、ＧａＮ障壁層及びＩｎＧａＮ井戸層の成長を繰り返すことができる。本実施例では、３周期の多重量子井戸構造からなる活性層を形成した。
【００４１】
工程Ｓ１０５では、一又は複数の第２導電型ＧａＮ系半導体層を含む第２のＧａＮ系半導体領域を成長した。本実施例では、第２のＧａＮ系半導体領域は、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層及びｐ型ＧａＮコンタクト層を含む。活性層を成長した後に、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層は、ＴＭＧとＴＭＩの供給を停止して、摂氏１０００度に基板温度を上昇した。反応炉に、ＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ３、ＣＰ２Ｍｇを導入して、厚さ２０ｎｍのＭｇドープｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層を成長した。この後に、ＴＭＡの供給を停止して、厚さ５０ｎｍのＭｇドープＧａＮコンタクト層を成長した。
【００４２】
その後、室温まで降温して、エピタキシャルウエハを反応炉から取り出した。これら一例の工程を図４に示されたＧａＮウエハに施して、エピタキシャルウエハを作製した。エピタキシャルウエハの特性の比較を容易にするために、エピタキシャルウエハの成長において、活性層のフォトルミネッセンススペクトル（以下、「ＰＬスペクトル」と記す）におけるピーク波長が４７０ｎｍ〜５１０ｎｍの範囲内になるように井戸層の成長温度が調整された。
【００４３】
図５は、代表的なエピタキシャルウエハを示す図面である。エピタキシャルウエハＥ１は、ＧａＮウエハ６１と、ＧａＮウエハ６１の主面６１ａ上に設けられた窒化ガリウム系半導体積層６３とを備える。窒化ガリウム系半導体積層６３は、第１の窒化ガリウム系半導体領域６５、第２の窒化ガリウム系半導体領域６７及び活性層６９を有する。ＧａＮウエハのエッジ上の２点の間隔の最大値は例えば４５ｍｍ以上（直径２インチ程度のウエハ）である。
【００４４】
各エピタキシャルウエハのＰＬスペクトルを室温で評価した。励起光には３２５ｎｍのＨｅ−Ｃｄレーザビームを用いた。励起光のレーザパワーは、エピタキシャルウエハの位置で１ｍＷであり、スポット径は約２００ｕｍであった。図６は、異なる成長条件で作製されたエピタキシャルウエハの代表的なＰＬスペクトルを示す図面である。２つのＰＬスペクトルＰＬ１、ＰＬ２が示されている。ＰＬスペクトルＰＬ１のピーク強度は、ＰＬスペクトルＰＬ２のピーク強度より大きい。このＰＬスペクトル強度に差は、引き続く説明により示されるように、エピタキシャルウエハの最表面の外観と関連している。
【００４５】
また、各エピタキシャルウエハの表面を走査型電子顕微鏡により観察した。電子線の加速電圧は５ｋＶであった。図７（ａ）〜図７（ｆ）は、エピタキシャルウエハの代表的な表面二次電子像を示す図面である。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、ｍ軸方向に１６度のオフ角を有するＧａＮウエハ上に成長された窒化ガリウム系半導体積層の表面の二次電子像を示す。図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照すると、これらのエピタキシャルウエハの表面に、オフ角の方向には関係のない大きな起伏が存在する。大きな起伏の形態には、オフ角の方向に関して規則性が見られず、起伏は、むしろランダムに生成されている。二次電子像から判断して、大きな起伏は十分に高い密度で分布している。このため、大きな起伏群の根元は二次電子像では明確に観察されない。
【００４６】
この成膜条件１は、井戸層成長時のＩｎ気相比（ＴＭＩ／（ＴＭＧ＋ＴＭＩ））を７０％まで高くした条件であったり、障壁層の成長温度を摂氏８００度（℃）以下で成長した条件であった。
【００４７】
図７（ｃ）及び図７（ｄ）は、ａ軸方向に１６度のオフ角を有するＧａＮウエハ上に成長された窒化ガリウム系半導体積層の表面の二次電子像を示している。これらのエピタキシャルウエハの表面に、オフ方向に、例えばほぼ垂直に、交差する方向に延びる突起が形成されている。突起の配列は、例えば縞模様状を成す。二次電子像から理解されるように、突起の配列は比較的まばらである。突起の密度は、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示された大きな起伏群の密度に比べて小さい。このため、突起の根元は二次電子像においても明確に観察される。図７（ｃ）及び図７（ｄ）では、突起は、平坦な面に離散して位置している。全体としても傾向としては、個々の突起において、その高さは、突起表面のエッジ上の２点の距離の最大値に比べて小さい。
【００４８】
図７（ｅ）及び図７（ｆ）は、ｍ軸方向に１６度のオフ角を有するＧａＮウエハ上に成長された窒化ガリウム系半導体積層の表面の二次電子像を示す。これらのエピタキシャルウエハの表面に、オフ方向に、例えばほぼ垂直に、交差する方向に延びる突起が存在する。突起の配列は、例えば縞模様状を成す。二次電子像から判断して、突起の配列は比較的まばらであり、突起の密度は、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示された大きな起伏群の密度に比べて小さい。このため、突起の根元は二次電子像においても明確に観察される。図７（ｅ）及び図７（ｆ）では、突起は、高さに比べて平坦な面に離散して位置している。全体としても傾向としては、個々の突起において、その高さは、突起表面のエッジ上の２点の距離の最大値に比べて小さい。
【００４９】
図７（ｃ）〜図７（ｆ）に示された外観を示すエピタキシャルウエハの成膜条件２は、井戸層成長時のＩｎ気相比（ＴＭＩ／（ＴＭＧ＋ＴＭＩ））を７０％以下に低下させるとともに、障壁層の成長温度を摂氏８００度（℃）以上で成長した条件であった。
【００５０】
発明者らの測定によれば、上記のオフ角方向に垂直な縞模様の線密度は、例えば１μｍ−１以上であり、また１０μｍ−１以下であった。縞模様の縞の間隔は例えば０．１μｍ以上であり、また１μｍ以下であった。これらの測定は、エピタキシャルウエハの表面における数１０点で測定した走査型電子顕微鏡像から求めた。また、縞模様において縞の幅の平均値は、例えば０．１μｍ以上であり、また０．６μｍ以下であった。
【００５１】
縞の高さを測定するために、エピタキシャルウエハの断面透過電子顕微鏡による評価を行った。図８（ａ）は、エピタキシャルウエハの代表的な断面透過電子顕微鏡像を示す図面である。電子線の入射方向はａ軸方向である。このエピタキシャルウエハは、ｍ方向にオフ角２６度のＧａＮウエハ上に成長された窒化ガリウム系半導体積層を含む。図８（ｂ）は、図８（ａ）と同じ縮尺になるように拡大された表面二次電子像を示す図面である。図８（ａ）を参照すると、エピタキシャルウエハの表面付近の観察結果から、表面の縞の高さは、例えば３５ｎｍ程度であった。同様に行われた多数の測定により、表面の縞の高さは、例えば約１０ｎｍ以上であり、約５０ｎｍ以下の範囲に主に分布していた。一方、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示された大きな起伏の高さは５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であった。
【００５２】
また、エピタキシャルウエハの表面の原子間力顕微鏡による評価を行った。図９は、原子間力顕微鏡の像を示す図面である。走査範囲は５μｍ×５μｍとした。図９を参照すると、５つの試料ａ１６、ａ２２、ａ２６、ｍ１６、ｍ２６を用いて実験結果が示されている。例えば、データ名「ａ１６」において、アルファベット「ａ」はｃ面がａ軸の方向に傾斜していることを示し、数字列「１６」はその傾斜角を示す。「ｍ」はｃ面がｍ軸の方向に傾斜していることを示す。図９に示したデータでは、オフ方位やオフ角度が全て異なるが、同様の表面形態であり、オフ方向に垂直方向に伸びる縞模様状であることがわかる。また、図１０は原子間力顕微鏡を用いた詳細な結果を示す図面である。図１０（ａ）を参照すると、図９（ｄ）に示されたデータ「ｍ２６」の微分像を示す。微分像により「縞状モフォロジ」が現れていることが示されている。図１０（ｂ）を参照すると、ＡＦＭ像の断面プロファイルが示されている。この断面プロファイルによれば、この断面における表面ラフネスの標準偏差は２．９０３である。突起の先端と溝の底との高低差（垂直距離）として、例えば１４．８ｎｍ、９．５ｎｍといった数値が得られた。「Ｓｐｅｃｔｒｕｍ」の欄を参照すると、例えば、縞の周期は１．６６マイクロメートルである。いくつかの試料のＡＦＭ像の解析結果として、縞状の表面モフォロジのエピタキシャルウエハの表面粗さ（ＲＭＳ）は、例えば２〜４ｎｍであった。
【００５３】
一方、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示されるような表面モフォロジ（オフ角の方向には関係のない大きな起伏状のモフォロジ）のエピタキシャルウエハの表面粗さ（ＲＭＳ）は、例えば５〜１０ｎｍであった。
【００５４】
ＧａＮウエハにおけるオフ方向は、ＧａＮ結晶の六方晶のａ軸方向から−１５度〜＋１５度の範囲にあることができる。発明者の知見によれば、この角度の範囲において、窒化ガリウム系半導体積層の表面に縞状突起が発現する。これらの縞状突起は、ａ軸方向から−１５度〜＋１５度の範囲にあるオフ方向に交差する方向に延びる。また、ＧａＮウエハにおけるオフ方向は、ＧａＮ結晶の六方晶のｍ軸方向から−１５度〜＋１５度の範囲にあることができる。この角度の範囲において、窒化ガリウム系半導体積層の表面に縞状突起が発現する。これらの縞状突起は、ｍ軸方向から−１５度〜＋１５度の範囲にあるオフ方向に交差する方向に延びる。
【００５５】
図１１は、異なるオフ角のＧａＮウエハと、このＧａＮウエハで作製されたエピタキシャルウエハのＰＬスペクトルとの関係を示す図面である。図１１（ａ）を参照すると、ａ軸の方向へのオフ角のＧａＮウエハと、このＧａＮウエハで作製されたエピタキシャルウエハのＰＬスペクトルとの関係を示す特性線ＰＬ１ａ、ＰＬ２ａが描かれている。図１１（ｂ）を参照すると、ｍ軸の方向へのオフ角のＧａＮウエハと、このＧａＮウエハで作製されたエピタキシャルウエハのＰＬスペクトルとの関係を示す特性線ＰＬ１ｍ、ＰＬ２ｍが描かれている。
【００５６】
特性線ＰＬ１ａ、ＰＬ１ｍは、オフ角方向にほぼ垂直な縞模様が形成されたエピタキシャルウエハのＰＬピーク強度を示す。特性線ＰＬ２ａ、ＰＬ２ｍは、オフ角と関係ない大きな起伏が形成されたエピタキシャルウエハのＰＬピーク強度を示す。発明者が着目した関係（ＰＬピーク強度と表面モフォロジとの関係）の調査結果から、図１１に示すとおり明確な相関関係が認められた。
【００５７】
オフ角方向に垂直な縞模様が形成されないエピタキシャルウエハでは、ＰＬピーク強度が低下した。この原因として、活性層の結晶品質が悪い場合に成長中の表面の起伏が大きくなる。活性層の表面モフォロジがｐ型窒化ガリウム系半導体領域にも引き継がれて、オフ角と関係のない起伏がｐ型窒化ガリウム系半導体領域の表面に現れたと考えられる。一方、オフ角方向に垂直な縞模様が形成されたエピタキシャルウエハは、優れたＰＬピーク強度を示した。活性層の結晶品質が良い場合には、基板のオフ角を関連した縞状モフォロジが、ｐ型窒化ガリウム系半導体領域の表面に現れたと考えられる。発明者の実験によれば、縞状モフォロジはｎ型ＧａＮの表面や活性層の表面では明確には観察されず、ｐ型窒化ガリウム系半導体領域の表面に明確に現れた。縞状モフォロジがＭｇ添加ＧａＮ層で発生したと考えられる。ｎ窒化ガリウム系半導体領域及び活性層からｐ型窒化ガリウム系半導体領域に良好な結晶品質が引き継がれて、ｐ型窒化ガリウム系半導体領域の表面に縞状モフォロジが現れたと考えられる。オフ角が大きくなるとＰＬ強度が低下する傾向が見られるが、このようなオフ角範囲においても、上記の相関関係が維持される。
【００５８】
再び図３を参照する。工程Ｓ１０６では、エピタキシャルウエハにアノード電極及びカソード電極を形成して、エピタキシャルウエハ上に発光ダイオードの配列を作製した。具体的には、デバイス評価を行うために、以下の順にデバイスプロセスを行った：半透明ｐ電極の形成、素子分離のためのメサの形成、ｎ電極の形成、電極アニール、ｐパッド電極の形成。電極材の堆積には、例えば蒸着法を用い、メサのパターン形成にはフォトリソグラフィー法を用い、メサの形成には反応性イオンエッチング法を用いた。チップにしたとき、発光デバイスのサイズは４００μｍ×４００μｍであるように、発光ダイオードがエピタキシャルウエハ上に配列されている。図１２は、電気的特性の測定のために作製された発光ダイオードの断面構造を示す。
【００５９】
オンウェハにおいて発光ダイオード（ＬＥＤ）の出力を測定した。図１３は、異なるオフ角のＧａＮウエハと、このＧａＮウエハで作製されたエピタキシャルウエハのエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）スペクトルとの関係を示す図面である。図１３（ａ）を参照すると、ａ軸の方向へのオフ角のＧａＮウエハを用いて作製された発光ダイオードのＥＬスペクトルとの関係を示す特性線ＥＬ１ａ、ＥＬ２ａが描かれている。図１３（ｂ）を参照すると、ｍ軸の方向へのオフ角のＧａＮウエハを用いて作製された発光ダイオードのＥＬスペクトルとの関係を示す特性線ＥＬ１ｍ、ＥＬ２ｍが描かれている。ＥＬスペクトルの強度は、２０ｍＡの電流の通電における値である。
【００６０】
ＰＬスペクトルにおける結果と同様に、オフ角方向に垂直な縞状モフォロジが見られるエピタキシャルウエハ上に作製された発光ダイオードにおける光出力が高くなった。また、オフ角方向に関係ないモフォロジを示すエピタキシャルウエハから作製された発光ダイオードにおける光出力の低下は著しいことがわかった。この発光ダイオードのｐ型半導体領域の表面の外観が荒れているので、ｐ型半導体の結晶品質が良好ではないこと、表面の荒れにより多数の欠陥が生成されていること等に起因して十分な通電経路が形成されていないことが理由と考えられる。
【００６１】
このエピタキシャルウエハでは、ＧａＮウエハの主面が半極性を示すので、窒化ガリウム系半導体積層の表面も半極性を示す。発明者らの様々な実験結果から、上記の縞状モフォロジが、活性層を含む窒化ガリウム系半導体積層の表面に観察されるとき、４００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲内にピーク波長を有するように設けられた活性層の発光特性が良好となる。
【００６２】
例えば、活性層の表面はＩｎＧａＮ、ＧａＮからなり、また活性層の下地のクラッドはｎ型ＧａＮまたはｎ型ＡｌＧａＮからなる。ｐ型ＧａＮに現れる縞状モフォロジは、優れた表面平坦性や良好な結晶品質を活性層が有するときでも、ｎ型ＧａＮや活性層の表面では観測されない。単純なステップフロー成長の結果が観察されているとは考えにくい。
【００６３】
しかしながら、活性層が良好な結晶品質、優れた表面平坦性を有するときには、ｐ型ＧａＮ層の表面に縞状モフォロジが現れる。具体的には、Ｍｇ添加のｐ型ＧａＮ層で縞状モフォロジが形成されたと考えられる。この縞状モフォロジは、活性層の結晶品質及び表面平坦性の良否と関連している。
【００６４】
縞状モフォロジは、以下の点でｃ面ＧａＮウエハを用いたエピタキシャル膜の表面モフォロジと異なる。ｃ面ＧａＮを用いたとき、エピタキシャル膜の最表面は、上記のような縞状モフォロジを示さない。発明者の詳細な観察では、うねったようなステップと表現できるようなモフォロジが観測される。エピタキシャル膜の表面の平坦性も約５ｎｍ以下と小さく、あまり特徴的なモフォロジではない。
【００６５】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１は、本実施の形態に係るIII族窒化物発光素子の構造を概略的に示す図面である。
【図２】図２は、本実施の形態に係るIII族窒化物発光素子の別の構造を概略的に示す図面である。
【図３】図３は、本実施の形態に係る発光ダイオードを作製する方法の主要な工程を示す図面である。
【図４】図４は、準備したＧａＮウエハのオフ角を示す図面である。
【図５】図５は、代表的なエピタキシャルウエハを示す図面である。
【図６】図６は、異なる成長条件で作製されたエピタキシャルウエハの代表的なフォトルミネッセンス（ＰＬ）スペクトルを示す図面である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｆ）は、エピタキシャルウエハの代表的な表面二次電子像を示す図面である。
【図８】図８（ａ）は、エピタキシャルウエハの代表的な断面透過電子顕微鏡像を示す図面である。図８（ｂ）は、図８（ａ）と同じ縮尺になるように拡大した表面二次電子像を示す図面である。
【図９】図９は、原子間力顕微鏡の像を示す図面である。
【図１０】図１０は原子間力顕微鏡を用いた詳細な結果を示す図面である。
【図１１】図１１は、異なるオフ角のＧａＮウエハと、このＧａＮウエハで作製されたエピタキシャルウエハのＰＬスペクトルとの関係を示す図面である。
【図１２】図１２は、電気的特性の測定のために作製された発光ダイオードの断面構造を示す図面である。。
【図１３】図１３は、異なるオフ角のＧａＮウエハと、このＧａＮウエハで作製されたエピタキシャルウエハのエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）強度との関係を示す図面である。
【符号の説明】
【００６７】
１１ａ…発光ダイオード、１１ｂ…半導体レーザ、１３…支持基体、１３ａ…支持基体主面、１３ｂ…支持基体裏面、１５ａ、１５ｂ…窒化ガリウム系半導体積層、１７ａ、１７ｂ…電極、２１ａ…第１の窒化ガリウム系半導体領域、２３ａ…第２の窒化ガリウム系半導体領域、２５ａ、２５ｂ…活性層、３１…第１導電型窒化ガリウム系半導体層、３３…第１導電型窒化ガリウム系半導体層、３５…第１導電型窒化ガリウム系半導体層、３７…第２導電型窒化ガリウム系半導体層、３９…第２導電型窒化ガリウム系半導体層、４１ａ、４１ｂ…井戸層、４３ａ、４３ｂ…障壁層、４５ａ、４５ｂ…電極、４９…第１導電型窒化ガリウム系半導体層、５１…窒化ガリウム系半導体層、５３…窒化ガリウム系半導体層、５５…第２導電型窒化ガリウム系半導体層、５７…第２導電型窒化ガリウム系半導体層、５９…第２導電型窒化ガリウム系半導体層、ＤＯＦＦ…オフ方向、ａ１０、ａ１６、ａ２２、ａ２６、ａ３９、ｍ１０、ｍ１６、ｍ２２、ｍ２６、ｍ３９…ＧａＮウエハ、θＭ…ｍ軸の方向への傾斜角、θＡ…ａ軸の方向への傾斜角、Ｅ１…エピタキシャルウエハ、６１…ＧａＮウエハ、６１ａ…ＧａＮウエハ主面、６３…窒化ガリウム系半導体積層、６５…第１の窒化ガリウム系半導体領域、６７…第２の窒化ガリウム系半導体領域、６９…活性層  
【図１】
2009253047.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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