(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
III−Ｖ族窒化物系半導体からなる半導体素子を気相成長法を用いて製造する半導体素子の製造方法において、
基板上に、非単結晶成長温度でIII−Ｖ族窒化物系半導体からなる非単結晶のバッファ層を成長させる工程と、
前記バッファ層上に続いて、１０００〜１２００℃の単結晶成長温度でアンドープのＡｌＧａＮ層又はＧａＮ層である単結晶下地層を成長させる工程と、
前記単結晶下地層上に続いて、１０００〜１２００℃の単結晶成長温度で単結晶のｎ型ＡｌＧａＮ層又はｎ型ＧａＮ層であるｎ型コンタクト層を成長させる工程と、
前記ｎ型コンタクト層上に続いて、７００〜９５０℃の単結晶成長温度で単結晶のＩｎＧａＮ層である活性層を成長させる工程と、
前記活性層上に続いて、キャップ層を成長させる工程と、
前記キャップ層上に続いて、１０００〜１２００℃の単結晶成長温度で単結晶のｐ型ＡｌＧａＮ層であるｐ型クラッド層を成長させる工程と、
前記ｐ型クラッド層上に続いて、１０００〜１２００℃の単結晶成長温度で単結晶のｐ型ＧａＮであるｐ型コンタクト層を成長させる工程と、
前記ｐ型コンタクト層上に続いてｐ側電極を形成する工程と、
を含み、
前記活性層が量子井戸層と量子障壁層とからなることを特徴とする半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、又はＩｎＡｌＧａＮ等のIII−Ｖ族窒化物 系半導体からなる発光ダイオードや半導体レーザ等の発光素子は、直接遷移によって発光強度の大きい青色から紫外領域の発光、特に青色発光が可能なことから注目されている。
【０００３】
図４は従来のIII−Ｖ族窒化物系半導体発光ダイオードを示す模式断面図であ る。
【０００４】
図４中、１０１はサファイヤ基板、１０２はＧａＮバッファ層、１０３はｎ型クラッド層でもあるｎ型ＧａＮコンタクト層、１０４はＩｎＧａＮ活性層、１０５はｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、１０６はｐ型ＧａＮコンタクト層、１０７はｐ側電極、１０８はｎ側電極である。
【０００５】
斯る発光ダイオードの各層は以下のように形成される。
【０００６】
まず、サファイヤ基板１０１上に、６００℃の成長温度で非単結晶のＧａＮバッファ層１０２をＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）により形成する。
【０００７】
次に、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０３を成長するために温度１１５０℃まで昇温する。これによりＧａＮバッファ層１０２を単結晶化し、層１０２内に種単結晶を成長させる。その後、この種単結晶を有するＧａＮバッファ層１０２上に、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０３（成長温度：１１５０℃）、ＩｎＧａＮ活性層１０４（成長温度：８６０℃）、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０５（成長温度：１１５０℃）、及びｐ型ＧａＮコンタクト層１０６（成長温度：１１５０℃）をＭＯＣＶＤ法によりこの順序で成長する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ＧａＮバッファ層１０２にはピット（穴等）が多数発生し、表面性（表面モフォロジー）が悪く、このバッファ層１０２上に形成した成長層、即ちｎ型コンタクト層１０３、活性層１０４、ｐ型クラッド層１０５、及びｐ型コンタクト層１０６にピットが発生し、平坦性が著しく低下する。この結果、リーク電流が発生する他、特に、ＧａＮバッファ層１０２上に形成した層はアンドープ状態でｎ−キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3以上となり、ｐ型化することが困難であった。従って、殆ど発光しない等の特性劣化が生じ、製造歩留まりが非常に悪いという問題があった。
【０００９】
この様な問題は、バッファ層２として、ＧａＮ層に代えて非単結晶のＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層を用いても同様に生じる。
【００１０】
本発明は上述の問題点を鑑み成されたものであり、ピット数を低減し且つ平坦な成長層が得られる半導体素子の製造方法を提供することが目的である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による半導体素子の製造方法は、III−Ｖ族窒化物系半導体からなる半導体素子を気相成長法を用いて製造する半導体素子の製造方法において、基板上に、非単結晶成長温度でIII−Ｖ族窒化物系半導体からなる非単結晶のバッファ層を成長させる工程と、バッファ層上に続いて、１０００〜１２００℃の単結晶成長温度でアンドープのＡｌＧａＮ層又はＧａＮ層である単結晶下地層を成長させる工程と、単結晶下地層上に続いて、１０００〜１２００℃の単結晶成長温度で単結晶のｎ型ＡｌＧａＮ層又はｎ型ＧａＮ層であるｎ型コンタクト層を成長させる工程と、ｎ型コンタクト層上に続いて、７００〜９５０℃の単結晶成長温度で単結晶のＩｎＧａＮ層である活性層を成長させる工程と、活性層上に続いて、キャップ層を成長させる工程と、キャップ層上に続いて、１０００〜１２００℃の単結晶成長温度で単結晶のｐ型ＡｌＧａＮ層であるｐ型クラッド層を成長させる工程と、ｐ型クラッド層上に続いて、１０００〜１２００℃の単結晶成長温度で単結晶のｐ型ＧａＮであるｐ型コンタクト層を成長させる工程と、ｐ型コンタクト層上に続いてｐ側電極を形成する工程とを含み、活性層が量子井戸層と量子障壁層とからなることを特徴とする。本発明の半導体素子は、ウェハ、発光ダイオードや半導体レーザなどの発光素子、フォトダイオードなどの受光素子等を意味する。
【００１４】
更に、前記バッファ層はＡｌＮ層からなることを特徴とする。
【００１５】
更に、前記バッファ層はＡｌＧａＮ層からなることを特徴とする。
【００２２】
更に、前記単結晶下地層上に、III−Ｖ族窒化物系半導体からなる第１導電型 のクラッド層、III−Ｖ族窒化物系半導体からなる活性層、及びIII−Ｖ族窒化物系半導体からなる第２導電型のクラッド層をこの順序で気相成長法で形成して、発光ダイオードや半導体レーザ等の発光素子を形成してもよい。
【００２３】
上記第１、第２導電型のクラッド層は、ＡｌＧａＮ層又はＧａＮ層がよい。
【００２４】
上記バッファ層がＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）からなる場合、Ａｌ組成比ｘは０．４以上１以下がよく、更に好ましいのは、０．５以上０．６以下である。
【００２５】
また、上記ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）バッファ層の層厚は、８０Å以上１８０Å以下の範囲が非常に好ましく、９０Å以上１６０Å以下が更に好ましく、更に好ましいのは９０Å以上１４０Å以下である。
【００２６】
特に、バッファ層としては、層厚１００Å以上１３０Å以下、より好ましくは略１１０〜１２０ÅのＡｌxＧａ1-xＮ（ｘは略０．５）層がよい。
【００２７】
特に、前記活性層から構成元素が脱離するのを抑制するために、前記活性層上全面に密接してIII−Ｖ族窒化物系半導体からなるキャップ層を形成することが 好ましい。このキャップ層は気相成長法により形成するのが好ましい。
【００２９】
特に、前記キャップ層は前記活性層よりバンドギャップが大きいことが好ましい。このキャップ層のバンドギャップは、活性層と第２導電型のクラッド層のバンドギャップの中間の大きさであるのがより好ましい。
【００３０】
更に、前記キャップ層はアンドープ層であることが好ましい。
【００３１】
また、前記キャップ層は量子効果を略有しない層厚以上の層厚を有することが好ましい。
【００３２】
特に、前記キャップ層は、ＧａＮ層であることを特徴とする。
【００３３】
また、ＩｎＧａＮからなる活性層を有するIII−Ｖ族窒化物系半導体発光素子 を気相成長法を用いて製造する発光素子の製造方法において、前記活性層上に７００℃以上９５０℃以下の成長温度でＧａＮからなるキャップ層を気相成長法により形成してもよい。
【００３４】
更に、前記キャップ層の結晶成長温度は、活性層が単結晶成長可能な温度以下であるのがよく、好ましくは活性層の成長温度と略同じ温度である。
【００３５】
前記キャップ層は前記活性層の形成に連続して形成するのが、活性層から構成元素が脱離しえる時間が殆どなくなるので好ましい。
【００３６】
上記気相成長法としては、ＭＯＣＶＤ法が好ましい。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態であるIII−Ｖ族窒化物系半導体発光ダイオードを図１ を用いて詳細に説明する。
【００３８】
図１中、１はサファイヤ絶縁基板、２は基板１上に形成された層厚ｔÅのアンドープのＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）非単結晶バッファ層、３はバッファ層２上に形成された層厚０．２μｍのアンドープのＧａＮ単結晶下地層、４は下地層３上に形成された層厚１．４μｍのｎ型クラッド層を兼用するＳｉドープのｎ型ＧａＮコンタクト層、５はｎ型コンタクト層４上に形成された層厚０．２μｍのＺｎ及びＳｉがドープされたＩｎqＧａ1-qＮ（ｑ＝０．０５）活性層、６は活性層５上に形成されたＩｎＧａＮ活性層５の結晶劣化を防止する層厚２００ÅのアンドープのＧａＮキャップ層、７はキャツプ層６上に形成された層厚０．１５μｍのＭｇがドープされたｐ型ＡｌzＧａ1-zＮ（ｚ＝０．２）クラッド層、８はｐ型クラッド層７上に形成された層厚０．３μｍのＭｇがドープされたｐ型ＧａＮコンタクト層である。
【００３９】
９はｐ型コンタクト層８上の一部に形成されたＡｕからなるｐ側電極、１０はｐ型コンタクト層８からｎ型コンタクト層４の層中の所定位置に至って除去されｎ型コンタクト層４が露出したｎ側電極形成領域上に形成されたＡｌからなるｎ側電極である。
【００４０】
斯る発光ダイオードの製造方法を説明する。本実施形態では有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により各層が形成される。
【００４１】
まず、有機金属化学気相成長装置内に基板１を設置した後、非単結晶成長温度、例えば６００℃の成長温度（基板温度）に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ2、Ｎ2、原料ガスとしてアンモニア、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、又はトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を用い、基板１上に非単結晶のＡｌＧａＮ又はＡｌＮバッファ層２を成長させる。
【００４２】
その後、バッファ層２上に、単結晶成長温度、好ましくは１０００〜１２００℃、例えば１１５０℃の成長温度に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ2、Ｎ2、原料ガスとしてアンモニア、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を用い、単結晶のアンドープのＧａＮ下地層３を成長させる。
【００４３】
続いて、下地層３上に、単結晶成長温度、好ましくは１０００〜１２００℃、例えば１１５０℃の成長温度に保持した状態で、キャリアガスとしてＨ2、Ｎ2、原料ガスとしてアンモニア、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、ドーパントガスとしてＳｉＨ4を用い、単結晶のＳｉドープのｎ型ＧａＮコンタクト層４を成長さ せる。
【００４４】
次に、ｎ型コンタクト層４上に、単結晶成長温度、好ましくは７００〜９５０℃、例えば８６０℃の成長温度に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ2 、Ｎ2、原料ガスとしてアンモニア、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、トリメチ ルインジウム（ＴＭＩ）、ドーパントガスとしてＳｉＨ4、ジエチル亜鉛（ＤＥ Ｚ）を用いて、単結晶のＳｉ及びＺｎドープのＩｎＧａＮ活性層５を成長させる。
【００４５】
引き続いて、ＩｎＧａＮ活性層５上に、単結晶成長温度、好ましくは７００〜９５０℃、例えば８６０℃の活性層５と同じ成長温度に保持した状態で、キャリアガスとしてＨ2、Ｎ2、原料ガスとしてアンモニア、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を用い、活性層５の成長に連続して単結晶のアンドープのＧａＮキャップ層６を成長させる。
【００４６】
その後、ＧａＮキャップ層６上に、単結晶成長温度、好ましくは１０００〜１２００℃、例えば１１５０℃の成長温度に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ2、Ｎ2、原料ガスとしてアンモニア、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、ドーパントガスとしてＣｐ2Ｍｇ（シクロペ ンタジエニルマグネシウム）用い、単結晶のＭｇドープのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７を成長させる。
【００４７】
次に、ｐ型クラッド層７上に、単結晶成長温度、好ましくは１０００〜１２００℃、例えば１１５０℃の成長温度に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ2、Ｎ2、原料ガスとしてアンモニア、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、ドーパントガスとしてＣｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）用い、単結晶 のＭｇドープのｐ型ＧａＮコンタクト層８を成長させる。
【００４８】
上記結晶成長後、基板１を上記装置から取り出し、ｐ型コンタクト層８からｎ型コンタクト層４の層途中までを反応性イオンビームエッチング法（ＲＩＥ法）によりエッチング除去して、ｎ型コンタクト層４が露出したｎ側電極形成領域を作製する。
【００４９】
そして、ｐ型コンタクト層８及びｐ型クラッド層７のドーパントを活性化して高キャリア濃度にすると共に、ｎ型コンタクト層４のエッチングによる結晶劣化を回復するために、窒素雰囲気中、７００〜８００℃で３０〜６０分間熱処理を行う。
【００５０】
その後、ｐ型コンタクト層８上にＡｕからなるｐ側電極９を蒸着法等により形成すると共に、ｎ型コンタクト層４の上記ｎ側電極形成領域上にＡｌからなるｎ側電極１０を蒸着法等により形成した後、５００℃で熱処理してｐ側、ｎ側電極９、１０をそれぞれオーミック接触させて、図１に示す発光ダイオードを形成する。
【００５１】
図２は、上記発光ダイオード作製条件と同条件で、サファイヤ基板１上に、バッファ層２として層厚ｔのアンドープのＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜１）非単結晶層、及びアンドープのＧａＮ単結晶下地層３をこの順序で形成したウエハの下地層３上へＸ線照射して求めたＸ線ロッキングカーブのＦＷＨＭ（半値幅）の値を示し、図３は、上記同条件で、サファイヤ基板１上に、バッファ層２として層厚ｔのアンドープのＡｌＮ非単結晶層、及びアンドープのＧａＮ単結晶下地層３をこの順序で成したウエハの下地層３上へＸ線照射することにより求めたＸ線ロッキングカーブのＦＷＨＭの値を示す。
【００５２】
この図２及び図３から、バッファ層２がＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）からなる場合には、Ａｌ組成比ｘは０．４以上１以下がよく、更に好ましいのは、０．５以上０．６以下である。
【００５３】
また、上記ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）バッファ層２は、８０Å以上１８０Å以下の範囲で極小点を有するので、この範囲が非常に好ましく、９０Å以上１６０Å以下が更に好ましく、更に好ましいのは９０Å以上１４０Å以下である。
【００５４】
特に、バッファ層２としては、層厚１００Å以上１３０Å以下、より好ましくは略１１０〜１２０ÅのＡｌxＧａ1-xＮ（ｘは略０．５）層がよい。
【００５５】
上記ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）バッファ層２上の形成されたＧａＮ下地層３は、上述から判るようにＦＷＨＭがよく、しかもピットが低減され、平坦性及び表面モフォロジーが非常に良好であった。
【００５６】
例えば、バッファ層２として、層厚１１０ÅのアンドープのＡｌ0.5Ｇａ0.5Ｎ層を用いた発光ダイオードは、下地層３上に成長された各成長層にはピットがなく、平坦性、表面性に非常に優れており、ピットに起因したリーク電流による特性不良の発生がなく、しかも良好なｐ型層が得られ、製造歩留まりが非常によい。
【００５７】
更に、本実施形態の発光ダイオードでは高出力発光が実現できた。その理由は、良好な下地層３により活性層５の結晶性が良くななったためである。
【００５８】
加えて、本実施形態では、ＩｎＧａＮ活性層５に密接して形成されたアンドープのＧａＮキャップ層６を有する構成により、活性層５の形成中又は形成後に活性層５からＩｎ等が脱離するのが抑制され、活性層５の結晶欠陥の数が低減し、結晶性の劣化が抑制されるためであり、更には、上記活性層５は結晶欠陥が少ないので、この活性層５へ不所望な不純物が拡散するのが抑制されたためと考えられるからである。
【００５９】
更に、本実施形態のキャップ層６は、故意にドーパントを使用することなく形成される、所謂アンドープ層であるので、活性層５への不所望な不純物の拡散が十分に抑制され、更に活性層５を良好な状態にできるため、より高出力化が図れている。即ち、本実施形態の場合、活性層５からの構成元素の脱離が抑制されて活性層５の結晶欠陥数の低減したことによる活性層５への不純物の拡散抑制効果と、キャップ層６がアンドープ層であることによる活性層５への不純物の拡散抑制効果の両効果により、活性層５への不所望な不純物拡散が顕著に抑制されるので、より高出力化が実現できるのである。
【００６０】
このように、本実施形態の発光ダイオードは、発光波長のバラツキが小さく、不発光になる恐れも殆どなく、しかも、発光強度が顕著に大きく、製造歩留まりも非常によい。
【００６１】
一方、サファイヤ基板１上に層厚２００Å（最適値）のアンドープの非単結晶ＧａＮバッファ層及び層厚１．２μｍのアンドープの単結晶のＧａＮ下地層をＭＯＣＶＤ法で成長したウエハのＧａＮ下地層上へＸ線照射することにより求めたＸ線ロッキングカーブのＦＷＨＭは、約４１０ｓｅｃと非常に小さい値を得られたが、ピットが多数発生し、このウエハを用いた素子製造歩留まりは著しく悪かった。
【００６２】
また、下地層を用いずにアンドープのＧａＮ非単結晶バッファ層、アンドープのＡｌＧａＮ非単結晶バッファ層、又はアンドープのＡｌＮ非単結晶バッファ層を用いた場合も素子製造歩留まりは著しく悪かった。
【００６３】
上述の発光ダイオードの製造方法では、基板１上に非単結晶成長温度で非単結晶のバッファ層２を密接して形成した後、単結晶成長温度に昇温保持した状態でバッファ層２上にアンドープのＧａＮ単結晶下地層３を密着形成するので、ピット数を低減でき、結晶性、表面性、及び平坦性が非常に優れた単結晶下地層３を形成できる。この結果、この下地層３上に形成する各層の結晶性、平坦性、及び表面性が非常に良好になるので、歩留まりが向上する共に、良好なｐ型層も得られる。
【００６４】
特に、斯る発光ダイオードの製造は、ＩｎＧａＮ活性層５全面直上に、アンドープのＧａＮキャップ層６をＩｎＧａＮ活性層５の結晶成長可能な温度以下で成長するので、このキャップ層６を形成する際に、ＩｎＧａＮ活性層５の構成元素の脱離を抑制できると共に、キャップ層６を形成した後にＩｎＧａＮ活性層５からの構成元素の脱離を防止できるので、好ましい製造方法である。
【００６５】
特に、本実施形態では、活性層５とキャップ層６の成長温度を略同じとして連続的に成長するので、活性層５からの構成元素の脱離を十分に抑制できる。
【００６６】
なお、上述では、キャップ層６の層厚を２００Åとした時の発光強度が３４０（任意単位）であるのに対して、キャップ層６の層厚を１００Åとした時は、キャップ層６がない場合よりは大きいが、発光強度が３６（任意単位）と略１０分の１となった。また、キャップ層６の層厚を３００Åとした時は、層厚を２００Åとした時の１．４倍、層厚を４００Åとした時は、０．８倍であった。このことから、キャップ層６の層厚は、２００〜４００Åで好ましい効果があることが判り、キャップ層６の層厚は量子効果が略生じない層厚以上が好ましいと言える。
【００６７】
尚、アンドープの単結晶下地層３としては、ＧａＮ層のほか、ＡｌＧａＮ層でもよいが、ＡｌＮ層は好ましくない。
【００６８】
次に、本発明の第２の実施形態に係るIII−Ｖ族窒化物系半導体発光ダイオー オを説明する。
【００６９】
本実施形態が第１の形態と異なる点は、キャップ層６として、アンドープのＧａＮ層に代えて層厚２００ÅのアンドープのＡｌuＧａ1-uＮ層（ｕは略０．１、０．２）を用いた点である。このＡｌuＧａ1-uＮ層もＭＯＣＶＤ法により形成され、成長温度は、単結晶成長温度、好ましくは７００〜９５０℃、例えば８６０℃であり、キャリアガスはＨ2、Ｎ2、原料ガスはアンモニア、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）である。
【００７０】
この場合も、キャップ層６がない場合に比べて発光強度は顕著に大きくなり、製造歩留まりも向上した。
【００７１】
しかしながら、第１実施形態でアンドープのＧａＮキャップ層６が２００Åの時の発光強度が４５０（任意単位）であるとした時に比べて、ｕが約０．１であるアンドープのＡｌuＧａ1-uＮキャップ層６の場合の発光強度は、半分以下の１９０（任意単位）であった。
【００７２】
更に、ｕが約０．２であるアンドープのＡｌuＧａ1-uＮキャップ層６の場合の発光強度は、ｕが０．１の場合の３分の１であった。
【００７３】
上述のことから、キャップ層６のバンドギャップの大きさは活性層５とｐ型クラッド層７のバンドギャップの間にあるのが好ましく、しかもキャップ層６はＧａＮが最も好ましく、ＡｌuＧａ1-uＮ層を使用する場合にもｐ型クラッド層７のバンドギャップより小さくするのがよい。
【００７４】
また、上述では、ｎ型コンタクト層４直上に活性層５を形成しているが、上記ｎ型コンタクト層４と活性層５の間にｎ型ＡｌＧａＮクラッド層を介在させてもよい。
【００７５】
上記各実施形態では、活性層５として量子井戸構造でない、非量子井戸構造の活性層を用いたが、勿論、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造を用いてもよく、例えば、ＩｎsＧａ1-sＮ（１＞ｓ＞０）量子井戸層からなる単一量子井戸構造、ＩｎsＧａ1-sＮ（１＞ｓ＞０）量子井戸層とＩｎrＧａ1-rＮ（１＞ｓ＞ｒ≧０）量子障壁層をからなる多重量子井戸構造としてもよい。
【００７６】
上記各実施形態では、絶縁基板上に半導体層を備えた発光素子について述べたが、ＳｉＣ基板等の導電性基板上に半導体層を備え、この半導体層の最上層と基板の下面に電極を有する発光素子にしてもよい。
【００７７】
また、上述では、ｎ型クラッド層上に活性層、ｐ型クラッド層をこの順序で形成したが、ｐ型クラッド層上に活性層、ｎ型クラッド層をこの順序で形成するようにしてもよく、即ち上述とは逆導電型としてもよい。
【００７８】
また、上記各実施形態では、ダブルヘテロ構造の発光ダイオードについて述べたが、本発明は単純なｐｎ接合からなる発光ダイオードにも適用できる他、発光ダイオード以外の半導体レーザ等の発光素子、フォトダイオードなどの受光素子などの半導体素子にも応用できる。
【００７９】
尚、上述では下地層３として、０．２μｍの層厚を用いたが、数百Å〜数千Åの範囲で適宜変更可能である。
【００８０】
【発明の効果】
本発明により製造される半導体素子は、III−Ｖ族窒化物系半導体からなる半導体素子において、基板上に、III−Ｖ族窒化物系半導体からなるバッファ層及びアンドープのIII−Ｖ族窒化物系半導体からなる単結晶下地層をこの順序で備えるので、この単結晶下地層はピット数が低減し、結晶性、平坦性、及び表面性が良好になる。この結果、この単結晶上に形成されるIII−Ｖ族窒化物系半導体からなる成長層の結晶性、平坦性、及び表面性が良好となると共に、良好なｐ型層も得られる。
【００８１】
従って、半導体素子の製造歩留まりを大幅に向上できる。そして、半導体素子が発光素子の場合、高い光出力が可能である。
【００８２】
特に、前記単結晶下地層上に、III−Ｖ族窒化物系半導体からなる第１導電型 のクラッド層、III−Ｖ族窒化物系半導体からなる活性層、及びIII−Ｖ族窒化物系半導体からなる第２導電型のクラッド層をこの順序で備える場合、ピットに起因したリーク電流の発生をなくすことができ、製造歩留まりを大幅に向上できると共に、発光強度の大きい発光ダイオードや半導体レーザなどの発光素子を提供できる。
【００８３】
特に、前記バッファ層は非単結晶層からなる場合に、バッファ層として十分に機能するので、製造歩留まりを顕著に向上できる。
【００８４】
更に、前記バッファ層はＡｌＮ層からなる場合、製造歩留まりをより向上できる。
【００８５】
特に、前記バッファ層はＡｌＧａＮ層からなる場合、製造歩留まりをより好ましく向上できる。
【００８６】
更に、前記下地層はＧａＮ層である場合、製造歩留まりを好ましく向上できる。
【００８７】
また、前記下地層はＡｌＧａＮ層である場合、製造歩留まりを好ましく向上できる。
【００８８】
また、本発明の半導体素子の製造方法は、III−Ｖ族窒化物系半導体からなる 半導体素子を気相成長法を用いて製造する半導体素子の製造方法において、基板上に、III−Ｖ族窒化物系半導体からなるバッファ層及びアンドープのIII−Ｖ族窒化物系半導体からなる単結晶下地層をこの順序で成長するので、単結晶下地層の結晶性及び表面性を良好にできる。この結果、この単結晶下地層上に形成されるIII−Ｖ族窒化物系半導体からなる成長層の結晶性、平坦性、及び表面性が良 好となるので、半導体素子の製造歩留まりを向上できる。
【００８９】
特に、前記III−Ｖ族窒化物系半導体からなるバッファ層の成長温度が、非単 結晶成長温度である場合、好ましく半導体素子の製造歩留まりを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の発光ダイオードの模式断面図である。
【図２】基板上にアンドープのＡｌＧａＮバッファ層及びアンドープのＧａＮ下地層をこの順に被着形成したウエハにおいて、バッファ層の層厚とＸ線ロッキングカーブのＦＷＨＭの関係を示す図である。
【図３】基板上にアンドープのＡｌＮバッファ層及びアンドープのＧａＮ下地層をこの順に被着形成したウエハにおいて、バッファ層の層厚とＸ線ロッキングカーブのＦＷＨＭの関係を示す図である。
【図４】従来の発光ダイオードの模式断面図である。
【符号の説明】
１    基板
２    アンドープのＡｌＧａＮバッファ層
３    アンドープのＧａＮ単結晶下地層
４    ｎ型ＧａＮコンタクト層（ｎ型クラッド層）
５    ＩｎＧａＮ活性層
６    アンドープのＧａＮキャップ層
７    ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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