(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に、その表面がテクスチャー構造、断面台形形状若しくはピット状である下地層を、前記基板平行方向の成長を不均一にして形成するステップ、
前記下地層の上に、成長抑止材料層を該下地層が一部露出するように形成する成長抑止材料層形成ステップであって、前記下地層を液状の成長抑止材料で塗布して、前記下地層の谷状領域に前記成長抑止材料を残し、前記下地層の山状領域を露出させる成長抑止材料層形成ステップ、及び、
横方向成長法を実行して前記下地層及び前記成長抑止材料層の上にIII族窒化物系化合物半導体層を成長させるステップ、を含むことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記下地層を形成するステップは１０００℃〜１２００℃の条件下で行われる、ことを特徴とする請求項１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記成長抑止材料層は、Fe、Co、Ni、Cr、Mo、W、Ag、Rh及びこれらの酸化物並びにSiOX、SiNXから選ばれる少なくとも１種の材料からなる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記下地層は、III族窒化物系化合物半導体からなる、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記基板はサファイア製であり、前記下地層はAlNからなる、ことを特徴とする請求項４に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【請求項６】
基板の上に、その表面がテクスチャー構造、断面台形形状若しくはピット状である下地層を形成するステップ、
前記下地層を液状の成長抑止材料で塗布して、前記下地層の谷状領域に前記成長抑止材料を残し、前記下地層の山状領域を露出させるステップ、及び、
横方向成長法を実行して前記下地層及び前記成長抑止材料の上にIII族窒化物系化合物半導体層を成長させるステップ、を含むことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法に関する。詳しくは、III族窒化物系化合物半導体膜の成長方法として、横方向成長（Epitaxial Lateral Overgrowth）法を用いた製造方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
III族窒化物系化合物半導体層の成長方法として、いわゆる横方向成長法が知られている。例えば、特開平１０−３１２９７１号に紹介されるように、横方向成長法では、まず下地にフォトリソグラフィ法とウエットエッチング法を用いてSiO2などの成長抑止材料からなるマスク層をパターニングしておき、マスクの窓、即ち下地が露出されている部分にIII族窒化物系化合物半導体層をファセット構造を形成しながら成長させて、結晶欠陥の少ないIII族窒化物系化合物半導体層を有機金属気相成長法によりエピタキシャル成長させる。下地としては、例えば、基板上に低温堆積層を介して形成されたIII族窒化物系化合物半導体層が用いられる。低温堆積層は、基板とIII族窒化物系化合物半導体との熱膨張係数及び格子定数の相違による歪みを緩和し、下地層の上に形成されるIII族窒化物系化合物半導体層の結晶欠陥を少なくする目的で設けられるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、低温堆積層の形成、下地層としてのIII族窒化物系化合物半導体層の形成、及び横方向成長法によるIII族窒化物系化合物半導体層の形成を順次行う方法によれば、確かにIII族窒化物系化合物半導体層を結晶性良く成長させることができる。
しかしながら、一般的な有機金属気相成長法（以下、「ＭＯＣＶＤ法」という）によりIII族窒化物系化合物半導体層を成長させる温度は１０００℃以上であり、低温堆積層の成長温度は４００℃〜５００℃程度であることから、基板のクリーニングから下地層（III族窒化物系化合物半導体層）の形成までの基板温度の変化をみると、高温（１０００℃：基板クリーニング）−低温（５００℃：低温堆積層の形成）−高温（１０００℃：下地層の形成）となり、大幅な基板温度の昇降を繰り返す必要がある。このため、製造時間がかかることはもちろんのこと、各工程において基板温度の調節が必要となり、さらには熱効率的にも好ましくない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討を重ねた結果、以下の構成からなる本発明に想到した。
基板の上に、その表面がテクスチャー構造である下地層を形成するステップ、前記下地層の上に、成長抑止材料層を該下地層が一部露出するように形成するステップ、及び、
横方向成長法を実行して前記下地層及び前記成長抑止材料層の上にIII族窒化物系化合物半導体層を成長させるステップ、を含むことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【０００５】
上記構成の製造方法では、従来のように低温堆積層を形成するのではなく、表面にテクスチャー構造を有する下地層を形成し、この上にIII族窒化物系化合物半導体層の成長が行われる。従って、従来のように基板のクリーニング後に低温堆積層の成長をさせるために基板温度を降下させることなく、次のステップであるIII族窒化物系化合物半導体層の成長を行うことができる。換言すれば、基板のクリーニングから素子機能を有するIII族窒化物系化合物半導体層の成長までの工程において、基板温度の昇降回数を減少することができ、製造時間の短縮化が図られる。また、温度調節のために要していた手間を削減することができる。
【０００６】
以下、本発明の要素について詳細に説明する。
基板はその上に後述の下地層を形成させることができるものであれば特に限定されない。例えば、サファイア、スピネル、シリコン、炭化シリコン、酸化亜鉛、リン化ガリウム、ヒ化ガリウム、酸化マグネシウム、酸化マンガン、III族窒化物系化合物半導体単結晶などを基板の材料として挙げることができる。
後述の下地層としてIII族窒化物系化合物半導体を用いる場合には、サファイア製の基板を用いることが好ましい。
【０００７】
基板の上には、その表面がテクスチャー構造である下地層が形成される。ここにテクスチャー構造とは、任意の断面をみたとき下地層表面がノコギリ歯状に、即ち傾斜面を介して谷と山とが繰返している構造を指す。この山部は、独立した多角錐形（円錐形も含む）の場合と山脈状に連なっている場合の両方を含む。また、この明細書において、断面台形状とは山部頂上における平坦領域が多くなったものを指し、更に平坦領域が多くなったものをピット状と呼ぶ。詳しくは、斜面領域の占める割合が平面投影面上で７０〜１００％をテクスチャー構造、３０〜７０％を断面台形状、５〜３０％をピット状と呼ぶ。
下地層としては、その上にIII族窒化物系化合物半導体を成長させられるものであれば、特に限定されない。好ましくは、下地層をIII族窒化物系化合物半導体により形成する。特に、ＡｌＮからなる下地層を採用することが好ましい。
下地層としてIII族窒化物系化合物半導体からなるものを用いる場合には、ＡｌＸＧａＹＩｎ１−Ｘ−ＹＮ（０＜Ｘ＜１、０＜Ｙ＜１、０＜Ｘ＋Ｙ＜１）で表現される四元系の化合物半導体、ＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ＜１）で表現される三元系の化合物半導体、並びにＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＮが含まれる。サファイア基板の上には特にＡｌＮが好適に用いられる。
【０００８】
下地層の表面には傾斜面が形成されている。このとき、傾斜面を作るもとの構造は、三角錐、四角錐などの多角錐の集合体の場合も、山脈状に山部と谷部とが帯状の傾斜面で交互につながっている場合も含む。この斜面は下地層の全面に形成されており、１つ１つの傾斜面は細かいものであって、その幅は平面投影面において２μｍ未満である。この傾斜面（見方によっては、凹部である）の占める面積割合は、平面投影面上で、５〜１００％とすることが好ましい。更に好ましくは３０〜１００％であり、更に更に好ましくは７０〜１００％である。
この傾斜面の占める面積割合が平面投影面上で７０〜１００％であると、図１及び２に示すように、下地層の表面はテクスチャー構造となり、その断面形状は山形となる。１００％のものがノコギリ歯状に谷と山とを繰り返す構造となる。
この傾斜面の占める面積割合が平面投影面上で３０〜７０％であると、図３に示すように、下地層の表面は島の部分と山の部分が混在し、その断面形状は台形となる。
この傾斜面の占める面積割合が平面投影面上で５〜３０％であると、図４に示すようにピット状となり、平坦な表面に孔があいた構成である。
ここで、平面投影面とは、下地層の表面をこれに平行な面へ平行投影して得られる投影面である。
【０００９】
このように表面に凹凸を備えた下地層の製造方法は特に限定されるものではないが、後述の実施例においては、下地層の上に形成される素子機能を有するIII族窒化物系化合物半導体層と実質的に同じ温度である高温（１１５０℃程度）において、通常の成長条件よりもアンモニアを多く流してＭＯＣＶＤ法を実行することにより形成される。
平坦面の下地層を成長させておいてその平坦面をエッチングなどの方法で処理することにより、下地層の表面をテクスチャー構造、断面台形状、ピット状とすることも可能である。また、断面台形状の一態様である六角錐台形の凸部を有する下地層は次のように形成される。即ち、  下地層の材料をＧａＮとしてそこに高濃度にマグネシウム（Ｍｇ）をドープすると、ＭＯＣＶＤ法により六角錐台形状の凸部を有する下地層が形成される。Ｍｇのドープ量は１０２０／ｃｍ３以上とすることが好ましい。この範囲未満であると、ＧａＮを成長させたときに六角錐台形状の凸部が生じないか、生じるにしてもそのためには厳しい条件制御が要求される。更に好ましいＭｇのドープ量は、５×１０２０／ｃｍ３であり、更に更に好ましくは、１０２１／ｃｍ３であり、最も好ましくは、５×１０２１／ｃｍ３である。
【００１０】
本発明者らは、先の特許出願（特願２０００−０４１２２２）において、サファイア基板の上に下地層として表面テクスチャー構造のＡｌＮを形成した場合の効果についての試験を行っている。その中で、高温（１１３０℃）、膜厚１．５μｍの表面テクスチャー構造のＡｌＮをサファイア基板に成長させた積層体では、基板のそりが従来例（サファイア基板の上に４００℃の低温でＡｌＮ層を成長させた場合）と同じ程度であるとの結果を得ている。更にはその反りのバラツキも小さくなるとの知見を得ている。
また、表面テクスチャー構造を有するＡｌＮ層の上に素子機能を有するのに十分な結晶性を有するIII族窒化物系化合物半導体層を成長できることが確認されている。
【００１１】
基板と下地層との間に堆積層を形成することが好ましい。
下地層がIII族窒化物系化合物半導体からなる場合、堆積層も同じくIII族窒化物系化合物半導体で形成するか或いは金属窒化物系化合物半導体で形成することが好ましい。堆積層はIII族窒化物系化合物半導体のなかでもＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなるものとすることが好ましく、更に好ましくはＡｌＮである。金属窒化物系化合物半導体のなかでは窒化チタン、窒化ハフニウム、窒化ジルコニウム及び窒化タンタルから選ばれる１種又は２種以上からなるものとすることが好ましい。更に好ましくは窒化チタンである。このとき基板はサファイア製とすることが好ましく、更に好ましくはサファイア基板のａ面に堆積層を形成する。
かかる堆積層の形成方法として周知のIII族窒化物系化合物半導体及び金属窒化物系化合物半導体の形成方法（ＭＯＣＶＤ法やスパッタ法等）が採用できる。
堆積層の膜厚はとくに限定されるものではないが、数〜数１００ｎｍとすることが好ましい。
本発明者らの検討によれば、基板と下地層（歪緩和層）との間に堆積層を介在させることにより、下地層表面の傾斜を制御し易くなる。即ち、所望の構造の（テクスチャー構造、断面台形状、ピット構造）表面を形成するための条件の幅が広くなり、当該所望の表面構造の形成が容易になる。これにより、かかる下地層を有する素子を歩留りよく製造できる。
【００１２】
堆積層はこれを二層以上設けることができる。
また、基板の上に接して形成される第１の堆積層の上にIII族窒化物系化合物半導体、好ましくはＡｌＮ又はＧａＮからなる中間層を形成し、この中間層の上に第２の堆積層を形成し（これを繰返すことも可能）、この第２の堆積層の上に下地層を形成することもできる。
第１の堆積層と第２の堆積層とは同一の組成であっても、異なる組成であってもよい。
中間層の厚さも特に限定されるものではない。
複数の堆積層が形成される例として、特開平７−２６７７９６号公報及び特開平９−１９９７５９号公報を参照されたい。
【００１３】
下地層の上には、当該下地層の一部が露出するように成長抑止材料層が形成される。即ち、下地層表面の一部を覆って成長抑止材料層が形成される。好ましくは、下地層表面の隣接する傾斜面により形成される谷状領域（凹状領域）に成長抑止材料層を形成する。この場合、下地層表面の山状領域（凸状領域）が露出することとなる。
成長抑止材料とは、その上にIII族窒化物系化合物半導体が基板上又はバッファ層上に比較してエピタキシャル成長し難い材料をいう。成長抑止材料としては、金属としてのＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｇ及びＲｈ、金属酸化物としてのＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｇ及びＲｈの酸化物、酸化物としてのＳｉＯｘ、並びに窒化物としてのＳｉＮｘから選ばれる少なくとも１種の材料を挙げることができる。特開平１０−３１２９７１号公報ではかかる成長抑止材料として、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘが挙げられている。また、第６０回応用物理学会学術講演会  講演予稿集（1999.9）２Ｐ−Ｗ−５によれば、タングステン（Ｗ）を成長抑止材として利用できることが記載されている。発光ダイオードの基板にこのような金属材料を成長抑止材として使用するとこれが反射層の役目をし、発光層で発光した光を有効に利用できるようになる。
【００１４】
下地層の一部が露出するような成長抑止材料層は、例えば、液状のレジスト系材料（例えば、ＳｉＯ２）を用いた下記の方法により形成することができる。
まず、成長抑止材料として液状のレジスト系材料を用い、これを塗布等することにより凹凸を有する下地層表面全体に成長抑止材料層を形成する。液状のレジスト系材料は、その表面張力により、下地層の谷状領域（凹状領域）表面では厚く、山状領域（凸状領域）表面では薄い層（成長抑止材料層）を形成する。液状の成長抑止材料層を固化し、続いて、成長抑止材料層をその表面からエッチングする。このエッチング工程により、成長抑止材料層はその表面から一様に除去されていき、まず下地層の山状領域が露出する。この状態でエッチング工程を終了させれば、下地層の谷状領域にのみ成長抑止材料層を残すことができる。このようにして、下地層の谷状領域のみに成長抑止材料層を形成することができる。
また、液状のレジスト系材料を一様に塗布後、ウエハを回転させてその遠心力により谷状領域以外のレジスト系材料を除去することもできる。更には、下地層表面の単位面積当りに塗布されるレジスト系材料の量を制御することにより、下地層の谷状領域へ選択的にレジスト層を形成することもできる。
【００１５】
上記のようにして下地層表面の一部に成長抑止材料層を形成した後、III族窒化物系化合物半導体層を成長させる。
ここにIII族窒化物系化合物半導体とは一般式としてＡｌＸＧａＹＩｎ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋Ｙ≦１）で表され、ＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＮのいわゆる２元系、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ＡｌｘＩｎ１−ｘＮ及びＧａｘＩｎ１−ｘＮ（以上において０≦ｘ≦１）のいわゆる３元系を包含する。III族元素の一部をボロン（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置換しても良く、また、窒素（Ｎ）の一部もリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で置換できる。
III族窒化物系化合物半導体層は任意のドーパントを含むものであっても良い。ｎ型不純物として、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を用いることができる。ｐ型不純物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等を用いることができる。なお、ｐ型不純物をドープした後にIII族窒化物系化合物半導体を更に低抵抗化するために電子線照射、プラズマ照射若しくは炉による加熱をすることも可能である。
III族窒化物系化合物半導体層の形成方法は特に限定されないが、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）のほか、周知の分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等によっても形成することができる。
【００１６】
下地層表面の一部に成長抑止材料層を形成した後、上記方法を実行してIII族窒化物系化合物半導体をエピタキシャル成長させると、III族窒化物系化合物半導体層は初期段階では成長抑止材料の上の成長はないか、あっても遅く、露出した下地層部分（成長領域）上で急速な結晶成長が生じ、ここにファセット構造が形成される。更にエピタキシャル成長を続けると、ファセット構造の面に対して垂直な方向に成長が進むため、成長抑止材料層の上をIII族窒化物系化合物半導体が覆うことになる。そして、隣接する成長領域から成長したIII族窒化物系化合物半導体と接触する。更にエピタキシャル成長を進めると、ファセット構造が埋め込まれて最終的に平坦な表面のIII族窒化物系化合物半導体層が得られる。
かかる横方向成長法を実行すると、基板との界面で発生したIII族窒化物系化合物半導体の格子欠陥に起因する転位がファセット構造により横方向に曲げられ、その結果、III族窒化物系化合物半導体層表面の格子欠陥が大幅に低減される。
このように本発明によれば、横方向成長法（ＥＬＯ法）による効果が得られる。
【００１７】
【実施例】
次に、本発明の実施例について説明する。
実施例は発光ダイオード１０であり、その構成を図５に示す。
【００１８】
0003841146.tif 000002
【００１９】
ｎ型クラッド層１４は発光層１５側の低電子濃度ｎ-層と下地層１２側の高電子濃度ｎ＋層とからなる２層構造とすることができる。後者はｎコンタクト層と呼ばれる。
発光層１５は多重量子構造のものに限定されない。発光素子の構成としてはシングルへテロ型、ダブルへテロ型及びホモ接合型のものなどを用いることができる。
発光層１５とｐ型クラッド層１６との間にマグネシウム等のアクセプタをドープしたバンドギャップの広いIII族窒化物系化合物半導体層を介在させることもできる。これは発光層１５中に注入された電子がｐ型クラッド層１６に拡散するのを防止するためである。
ｐ型クラッド層１６を発光層１５側の低ホール濃度ｐ−層と電極側の高ホール濃度ｐ＋層とからなる２層構造とすることができる。後者はｐコンタクト層と呼ばれる。
量子井戸層はＩｎＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＩｎＡｌＮを含むＩｎＧａＡｌＮであれば良く、バリア層は量子井戸層よりエネルギーギャップが大きいＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＮ、ＡｌＧａＮを含むＩｎＧａＡｌＮであればよい。
【００２０】
上記構成の発光ダイオード１０は次のようにして製造される。
まず、ＭＯＣＶＤ装置の反応装置内へ水素ガスを流通させながらサファイア基板１１を１１５０℃まで昇温して表面をクリーニングする。
その後、その基板温度においてＴＭＡ及びＮＨ３を導入してＡｌＮ製の下地層１２をＭＯＣＶＤ法で成長させる。このとき、ＴＭＡ：３０μｍｏｌ／分、ＮＨ３：３ＳＬＭの条件で流し、所定の膜厚を成長させることでＡｌＮ下地層１２の表面は図１及び図２に示したテクスチャー構造となる。
同様に、上記条件においてＮＨ３の流量を１／２〜１／３とすることにより、下地層１２の表面は図３に示した断面台形状となる。
同様に、上記条件においてＮＨ３の流量を１／４〜１／９とすることにより、下地層１２の表面は図４に示したピット状となる。
【００２１】
サファイア上に平坦なＡｌＮを成膜する条件においては、特にＡｌＮの成膜初期においてＡｌＮがｃ軸方向（基板垂直方向）に成長する速度とｃ軸と垂直方向（基板平行方向）に成長する速度とを比較すると、後者の速度が十分大きい。従って、ＡｌＮは基板平行方向に二次元的に成長をした後、基板垂直方向へ三次元的に成長する。即ち、成長表面ではＡｌ原子とＮ原子とがマイグレーションして均一な成長サイトを形成するのに十分な時間がある。
この条件に対してＮ量を増加させると特にＡｌ原子が適切なマイグレーションをする前に成長表面の原子と結合してしまい、基板垂直方向の成長速度が大きくなる。その結果、基板平行方向の成長が不均一となってテクスチャー構造を作り出すことができる。テクスチャー構造を形成する途中過程が断面台形状であり、ピット状であるといえる。
なお、更にＮ量を増加させるとグレイン成長となり、単結晶化しない。
【００２２】
サファイア基板１１上に表面テクスチャー構造の下地層１２を形成したところで、一旦ＭＯＣＶＤ装置から取り出し、成長抑止材料層１３の形成を以下のように行う（図６を参照）。
まず、シリコーン油を下地層１２表面に一様に塗布した後、酸素雰囲気で加熱してＳｉＯ２膜を作製する（図６（ａ））。続いて、フッ酸によりエッチングを行う（図６（ｂ））。
【００２３】
以上のようにして下地層１２表面の谷状領域にＳｉＯ２からなる成長抑止材料層１３を形成した後、基板１１／下地層１２／成長抑止材料層１３からなる積層体をＭＯＣＶＤ装置に戻して、III族窒化物系化合物半導体層の成長を行う。
まず、基板温度を１１３０℃まで昇温して、常法（ＭＯＣＶＤ法）に従いｎ型クラッド層１４を形成する。即ち、アンモニアガスとIII族元素のアルキル化合物ガス、例えばトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）やトリメチルインジウム（ＴＭＩ）とを供給して熱分解反応させることにより、ｎ型ＧａＮをエピタキシャル成長させる。このようにして、ｎ型ＧａＮをエピタキシャル成長させると、ｎ型ＧａＮ層（ｎ型クラッド層１４）は初期段階では成長抑止材料層１３の上に成長しないか、成長してもそのスピードは遅く、露出した下地層１２部分（成長領域）上で急速な結晶成長が生じ、ファセット構造が形成される（図６（ｃ））。更にエピタキシャル成長を続けると、ファセット構造の面に対して垂直な方向に成長が進むため、成長抑止材料層１３の上をｎ型ＧａＮが覆い、隣接する成長領域から成長したｎ型ＧａＮと接触する（図６（ｄ））。その後、更にエピタキシャル成長を進めることにより、ファセット構造が埋め込まれて最終的に平坦な表面のｎ型クラッド層１４が得られる（図６（ｅ））。
続いて、発光層１５及びｐ型クラッド層１６を常法（ＭＯＣＶＤ法）に従い形成する。
【００２４】
次に、Ｔｉ／Ｎｉをマスクとしてｐ型クラッド層１６、発光層１５及びｎ型クラッド層１４の一部を反応性イオンエッチングにより除去し、ｎ電極パッド１９を形成すべきｎ型クラッド層１４を表出させる。
【００２５】
半導体表面上にフォトレジストを一様に塗布して、フォトリソグラフィにより、ｐ型クラッド層１６の上の電極形成部分のフォトレジストを除去して、その部分のｐ型クラッド層１６を露出させる。蒸着装置にて、露出させたｐ型クラッド層１６の上に、Ａｕ−Ｃｏ透光性電極層１７を形成する。
次に、同様にしてｐ電極パッド１８、ｎ電極パッド１９を蒸着する。
【００２６】
以上、明細書では発光素子を例に採り説明してきたが、この発明は各種半導体素子に適用される。ここに素子には、発光ダイオード、受光ダイオード、レーザダイオード、太陽電池等の光素子の他、整流器、サイリスタ及びトランジスタ等のバイポーラ素子、ＦＥＴ等のユニポーラ素子並びにマイクロウェーブ素子などの電子デバイスを挙げられる。また、これらの素子の中間体としての積層体にも本発明は適用されるものである。
なお、発光素子の構成としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合を有したものや、ホモ構造、ヘテロ構造若しくはダブルへテロ構造のものを用いることができる。発光層として量子井戸構造（単一量子井戸構造若しくは多重量子井戸構造）を採用することもできる。
【００２７】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【００２８】
以下、次の事項を開示する。
（１０）  前記AlN層の膜厚は0.2〜3.0μmである、ことを特徴とする請求項７に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
（１１）  前記AlN層の膜厚は0.5〜1.5μmである、ことを特徴とする請求項７に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
（１２）  前記下地層を形成するステップの前に堆積層を形成するステップを行う、ことを特徴とする請求項１〜７及び（１０）〜（１１）のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
（２０）  基板の上に、その表面に複数の傾斜面を有する下地層を形成するステップ、
隣接する前記傾斜面により形成される谷状領域に成長抑止材料層を形成するステップ、及び
横方向成長法を実行して前記下地層及び前記成長抑止材料層の上にIII族窒化物系化合物半導体層を成長させるステップ、を含むことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
（２１）  前記下地層の表面はテクスチャー構造である、ことを特徴とする（２０）に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
（２２）  前記下地層の表面は断面台形状である、ことを特徴とする（２０）に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
（２３）  前記下地層の表面はピット状である、ことを特徴とする（２０）に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
（２４）  前記下地層の表面において前記傾斜面の占める面積割合が、平面投影面上で５〜１００％である、ことを特徴とする（２０）に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
（２５）  前記下地層の表面において前記傾斜面の占める面積割合が、平面投影面上で３０〜１００％である、ことを特徴とする（２０）に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
（２６）  前記下地層の表面において前記傾斜面の占める面積割合が、平面投影面上で７０〜１００％である、ことを特徴とする（２０）に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
（２７）  前記下地層を形成するステップは１０００℃〜１２００℃の条件下で行われる、ことを特徴とする（２０）〜（２６）のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
（２８）  前記成長抑止材料層は、Fe、Co、Ni、Cr、Mo、W、Ag、Rh及びこれらの酸化物並びにSiOX、SiNXから選ばれる少なくとも１種の材料からなる、ことを特徴とする（２０）〜（２７）のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
（２９）  前記下地層は、III族窒化物系化合物半導体からなる、ことを特徴とする（２０）〜（２８）のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
（３０）  前記基板はサファイア製であり、前記下地層はAlNからなる、ことを特徴とする（２９）に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
（３１）  前記AlN層の膜厚は0.2〜3.0μmである、ことを特徴とする（３０）に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
（３２）  前記AlN層の膜厚は0.5〜1.5μmである、ことを特徴とする（３０）に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
（３３）  前記下地層を形成するステップの前に堆積層を形成するステップを行う、ことを特徴とする（２０）〜（３２）のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
（４０）  基板と、
前記基板の上に形成され、その表面がテクスチャー構造である下地層と、
前記下地層表面の一部が露出するように該下地層表面に形成される成長抑止材料層と、及び
前記露出した下地層表面及び前記成長抑止材料層の上に形成されるIII族窒化物系化合物半導体層とを備える、ことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子。
（４１）  基板と、
前記基板上に形成され、その表面が断面台形状である下地層と、
前記下地層表面の一部が露出するように該下地層表面に形成される成長抑止材料層と、及び
前記露出した下地層表面及び前記成長抑止材料層の上に形成されるIII族窒化物系化合物半導体層とを備える、ことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子。
（４２）  基板と、
前記基板上に形成され、その表面がピット状である下地層と、
前記下地層表面の一部が露出するように該下地層表面に形成される成長抑止材料層と、及び
前記露出した下地層表面及び前記成長抑止材料層の上に形成されるIII族窒化物系化合物半導体層とを備える、ことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子。
（４３）  前記成長抑止材料層は、Fe、Co、Ni、Cr、Mo、W、Ag、Rh及びこれらの酸化物並びにSiOX、SiNXから選ばれる少なくとも１種の材料からなる、ことを特徴とする（４０）〜（４２）のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
（４４）  前記下地層は、III族窒化物系化合物半導体からなる、ことを特徴とする（４０）〜（４３）のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
（４５）  前記基板はサファイア製であり、前記下地層はAlNからなる、ことを特徴とする（４４）に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
（４６）  前記AlN層の膜厚は0.2〜3.0μmである、ことを特徴とする（４５）に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
（４７）  前記AlN層の膜厚は0.5〜1.5μmである、ことを特徴とする（４５）に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
（４８）  前記基板と前記下地層との間に堆積層を備える、ことを特徴とする（４０）〜（４７）のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
（５０）  基板と、
基板上に形成され、その表面に複数の傾斜面を有する下地層と、
隣接する前記傾斜面により形成される谷状領域に形成される成長抑止材料層と、及び
前記成長抑止材料層が形成されない前記下地層表面、及び前記成長抑止材料層の上に形成されるIII族窒化物系化合物半導体層とを備える、ことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子。
（５１）  前記下地層の表面はテクスチャー構造である、ことを特徴とする（５０）に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
（５２）  前記下地層の表面は断面台形状である、ことを特徴とする（５０）に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
（５３）  前記下地層の表面はピット状である、ことを特徴とする（５０）に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
（５４）  前記下地層の表面において前記傾斜面の占める面積割合が、平面投影面上で５〜１００％である、ことを特徴とする（５０）に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
（５５）  前記下地層の表面において前記傾斜面の占める面積割合が、平面投影面上で３０〜１００％である、ことを特徴とする（５０）に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
（５６）  前記下地層の表面において前記傾斜面の占める面積割合が、平面投影面上で７０〜１００％である、ことを特徴とする（５０）に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
（５７）  前記成長抑止材料層は、Fe、Co、Ni、Cr、Mo、W、Ag、Rh及びこれらの酸化物並びにSiOX、SiNXから選ばれる少なくとも１種の材料からなる、ことを特徴とする（５０）〜（５６）のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
（５８）  前記下地層は、III族窒化物系化合物半導体からなる、ことを特徴とする（５０）〜（５７）のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
（５９）  前記基板はサファイア製であり、前記下地層はAlNからなる、ことを特徴とする（５８）に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
（６０）  前記AlN層の膜厚は0.2〜3.0μmである、ことを特徴とする（５９）に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
（６１）  前記AlN層の膜厚は0.5〜1.5μmである、ことを特徴とする（５９）に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
（６２）  前記基板と前記下地層との間に堆積層を備える、ことを特徴とする（５０）〜（６１）のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
（７０）  基板の上に、その表面がテクスチャー構造である下地層を形成するステップ、
前記下地層の上に、成長抑止材料層を該下地層が一部露出するように形成するステップ、及び、
横方向成長法を実行して前記下地層及び前記成長抑止材料層の上にIII族窒化物系化合物半導体層を成長させるステップ、を含むことを特徴とする積層体の製造方法。
（７１）  基板の上に、その表面が断面台形状である下地層を形成するステップ、
前記下地層の上に、成長抑止材料層を該下地層が一部露出するように形成するステップ、及び、
横方向成長法を実行して前記下地層及び前記成長抑止材料層の上にIII族窒化物系化合物半導体層を成長させるステップ、を含むことを特徴とする積層体の製造方法。
（７２）  基板上に、その表面がピット状である下地層を形成するステップ、及び
前記下地層の上に、成長抑止材料層を該下地層が一部露出するように形成するステップ、及び、
横方向成長法を実行して前記下地層及び前記成長抑止材料層の上にIII族窒化物系化合物半導体層を成長させるステップ、を含むことを特徴とする積層体の製造方法。
（７３）  前記下地層を形成するステップは１０００℃〜１２００℃の条件下で行われる、ことを特徴とする（７０）〜（７２）のいずれかに記載の積層体の製造方法。
（７４）  前記成長抑止材料層は、Fe、Co、Ni、Cr、Mo、W、Ag、Rh及びこれらの酸化物並びにSiOX、SiNXから選ばれる少なくとも１種の材料からなる、ことを特徴とする（７０）〜（７３）のいずれかに記載の積層体の製造方法。
（７５）  前記下地層は、III族窒化物系化合物半導体からなる、ことを特徴とする（７０）〜（７４）のいずれかに記載の積層体の製造方法。
（７６）  前記基板はサファイア製であり、前記下地層はAlNからなる、ことを特徴とする（７５）に記載の積層体の製造方法。
（７７）  前記AlN層の膜厚は0.2〜3.0μmである、ことを特徴とする（７６）に記載の積層体の製造方法。
（７８）  前記AlN層の膜厚は0.5〜1.5μmである、ことを特徴とする（７６）に記載の積層体の製造方法。
（７９）  前記下地層を形成するステップの前に堆積層を形成するステップを行う、ことを特徴とする（７０）〜（７８）のいずれかに記載の積層体の製造方法。
（８０）  基板の上に、その表面に複数の傾斜面を有する下地層を形成するステップ、
隣接する前記傾斜面により形成される谷状領域に成長抑止材料層を形成するステップ、及び
横方向成長法を実行して前記下地層及び前記成長抑止材料層の上にIII族窒化物系化合物半導体層を成長させるステップ、を含むことを特徴とする積層体の製造方法。
（８１）  前記下地層の表面はテクスチャー構造である、ことを特徴とする（８０）に記載の積層体の製造方法。
（８２）  前記下地層の表面は断面台形状である、ことを特徴とする（８０）に記載の積層体の製造方法。
（８３）  前記下地層の表面はピット状である、ことを特徴とする（８０）に記載の積層体の製造方法。
（８４）  前記下地層の表面において前記傾斜面の占める面積割合が、平面投影面上で５〜１００％である、ことを特徴とする（８０）に記載の積層体の製造方法。
（８５）  前記下地層の表面において前記傾斜面の占める面積割合が、平面投影面上で３０〜１００％である、ことを特徴とする（８０）に記載の積層体の製造方法。
（８６）  前記下地層の表面において前記傾斜面の占める面積割合が、平面投影面上で７０〜１００％である、ことを特徴とする（８０）に記載の積層体の製造方法。
（８７）  前記下地層を形成するステップは１０００℃〜１２００℃の条件下で行われる、ことを特徴とする（８０）〜（８６）のいずれかに記載の積層体の製造方法。
（８８）  前記成長抑止材料層は、Fe、Co、Ni、Cr、Mo、W、Ag、Rh及びこれらの酸化物並びにSiOX、SiNXから選ばれる少なくとも１種の材料からなる、ことを特徴とする（８０）〜（８７）のいずれかに記載の積層体の製造方法。
（８９）  前記下地層は、III族窒化物系化合物半導体からなる、ことを特徴とする（８０）〜（８８）のいずれかに記載の積層体の製造方法。
（９０）  前記基板はサファイア製であり、前記下地層はAlNからなる、ことを特徴とする（８９）に記載の積層体の製造方法。
（９１）  前記AlN層の膜厚は0.2〜3.0μmである、ことを特徴とする（９０）に記載の積層体の製造方法。
（９２）  前記AlN層の膜厚は0.5〜1.5μmである、ことを特徴とする（９０）に記載の積層体の製造方法。
（９３）  前記下地層を形成するステップの前に堆積層を形成するステップを行う、ことを特徴とする（８０）〜（９２）のいずれかに記載の積層体の製造方法。
（１００）  基板と、
前記基板上に形成され、その表面がテクスチャー構造である下地層と、
前記下地層の上に形成され、該下地層表面の一部が露出するように形成される成長抑止材料層と、及び
前記露出した下地層表面と前記成長抑止材料層の上に形成されるIII族窒化物系化合物半導体層とを備えてなる積層体
（１０１）  基板と、
前記基板上に形成され、その表面が断面台形状である下地層と、
前記下地層表面の一部が露出するように該下地層表面に形成される成長抑止材料層と、及び
前記露出した下地層表面及び前記成長抑止材料層の上に形成されるIII族窒化物系化合物半導体層とを備えてなる積層体。
（１０２）  基板と、
前記基板上に形成され、その表面がピット状である下地層と、
前記下地層表面の一部が露出するように該下地層表面に形成される成長抑止材料層と、及び
前記露出した下地層表面及び前記成長抑止材料層の上に形成されるIII族窒化物系化合物半導体層とを備えてなる積層体。
（１０３）  前記成長抑止材料層は、Fe、Co、Ni、Cr、Mo、W、Ag、Rh及びこれらの酸化物並びにSiOX、SiNXから選ばれる少なくとも１種の材料からなる、ことを特徴とする（１００）〜（１０２）のいずれかに記載の積層体。
（１０４）  前記下地層は、III族窒化物系化合物半導体からなる、ことを特徴とする（１００）〜（１０３）のいずれかに記載の積層体。
（１０５）  前記基板はサファイア製であり、前記下地層はAlNからなる、ことを特徴とする（１０４）に記載の積層体。
（１０６）  前記AlN層の膜厚は0.2〜3.0μmである、ことを特徴とする（１０５）に記載の積層体。
（１０７）  前記AlN層の膜厚は0.5〜1.5μmである、ことを特徴とする（１０５）に記載の積層体。
（１０８）  前記基板と前記下地層との間に堆積層を備える、ことを特徴とする（１００）〜（１０７）のいずれかに記載の積層体。
（１１０）  基板と、
基板上に形成され、その表面に複数の傾斜面を有する下地層と、
隣接する前記傾斜面により形成される谷状領域に形成される成長抑止材料層と、及び
前記成長抑止材料層が形成されない前記下地層表面、及び前記成長抑止材料層の上に形成されるIII族窒化物系化合物半導体層とを備える、ことを特徴とする積層体。
（１１１）  前記下地層の表面はテクスチャー構造である、ことを特徴とする（１１０）に記載の積層体。
（１１２）  前記下地層の表面は断面台形状である、ことを特徴とする（１１０）に記載の積層体。
（１１３）  前記下地層の表面はピット状である、ことを特徴とする（１１０）に記載の積層体。
（１１４）  前記下地層の表面において前記傾斜面の占める面積割合が、平面投影面上で５〜１００％である、ことを特徴とする（１１０）に記載の積層体。
（１１５）  前記下地層の表面において前記傾斜面の占める面積割合が、平面投影面上で３０〜１００％である、ことを特徴とする（１１０）に記載の積層体。
（１１６）  前記下地層の表面において前記傾斜面の占める面積割合が、平面投影面上で７０〜１００％である、ことを特徴とする（１１０）に記載の積層体。
（１１７）  前記成長抑止材料層は、Fe、Co、Ni、Cr、Mo、W、Ag、Rh及びこれらの酸化物並びにSiOX、SiNXから選ばれる少なくとも１種の材料からなる、ことを特徴とする（１１０）〜（１１６）のいずれかに記載の積層体。
（１１８）  前記下地層は、III族窒化物系化合物半導体からなる、ことを特徴とする（１１０）〜（１１７）のいずれかに記載積層体。
（１１９）  前記基板はサファイア製であり、前記下地層はAlNからなる、ことを特徴とする（１１８）に記載の積層体。
（１２０）  前記AlN層の膜厚は0.2〜3.0μmである、ことを特徴とする（１１９）に記載の積層体。
（１２１）  前記AlN層の膜厚は0.5〜1.5μmである、ことを特徴とする（１１９）に記載の積層体。
（１２２）  前記基板と前記下地層との間に堆積層を備える、ことを特徴とする（１１０）〜（１２１）のいずれかに記載の積層体。
（１３０）  基板と素子機能を有するIII族窒化物系化合物半導体層とを備えるIII族窒化物系化合物半導体素子であって、前記III族窒化物系化合物半導体層は、基板上に形成されたその表面がテクスチャー構造である下地層の上に横方向成長法を実行することにより形成されたものである、ことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子。
（１３１）  基板と素子機能を有するIII族窒化物系化合物半導体層とを備えるIII族窒化物系化合物半導体素子であって、前記III族窒化物系化合物半導体層は、基板上に形成されたその表面が断面台形状である下地層の上に横方向成長法を実行することにより形成されたものである、ことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子。
（１３２）  基板と素子機能を有するIII族窒化物系化合物半導体層とを備えるIII族窒化物系化合物半導体素子であって、前記III族窒化物系化合物半導体層は、基板上に形成されたその表面がピット状である下地層の上に横方向成長法を実行することにより形成されたものである、ことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子。
（１３３）  前記下地層は１０００℃〜１２００℃の条件下で形成される、ことを特徴とする（１３０）〜（１３２）のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
（１３４）  前記下地層は、III族窒化物系化合物半導体からなる、ことを特徴とする（１３０）〜（１３３）のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
（１３５）  前記基板はサファイア製であり、前記下地層はAlNからなる、ことを特徴とする（１３４）に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
（１３６）  前記AlN層の膜厚は0.2〜3.0μmである、ことを特徴とする（１３５）に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
（１３７）  前記AlN層の膜厚は0.5〜1.5μmである、ことを特徴とする（１３５）に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、テクスチャー構造の下地層を示す断面図である。
【図２】図２は、テクスチャー構造の下地層を示すＳＥＭ写真である。
【図３】図３は、断面台形状の下地層を示すＳＥＭ写真である。
【図４】図４は、ピット状の下地層を示すＳＥＭ写真である。
【図５】図５は、本発明の実施例である発光ダイオード１０示す図である。
【図６】図６は、同じく発光ダイオード１０の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
１０  発光ダイオード
１１  サファイア基板
１２  ＡｌＮ下地層
１３  成長抑止材料層
１４  ｎ型クラッド層
１５  発光層
１６  ｐ型クラッド層
【図１】
0003841146.tif 000003
【図２】
0003841146.tif 000004
【図３】
0003841146.tif 000005
【図４】
0003841146.tif 000006
【図５】
0003841146.tif 000007
【図６】
0003841146.tif 000008