JP2003017412A - Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 III族窒化物系化合物半導体素子の製造方法
において、製造過程における基板の反りを防止して結晶
性のよい素子層を形成する。 【解決手段】 III族窒化物系化合物半導体と異なる材
料からなる補助基板の両面に下地層を同時に形成し、続
いて片方の下地層上にIII族窒化物系化合物半導体から
なる素子層を形成する。

Description

【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、及びIII族窒化物系化合物半導体
素子用基板の製造方法に関する。また、III族窒化物系
化合物半導体素子、及びIII族窒化物系化合物半導体素
子用基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子の製造方法においては、一般
に、成長させる半導体と格子整合し、かつ熱膨張係数が
一致した基板を用いれば、成長する半導体の結晶欠陥が
少なくなり結晶性が向上することが知られている。しか
しながら、III族窒化物系化合物半導体を用いた素子に
関しては、成長させる半導体と同一の材料であるIII族
窒化物系化合物半導体からなる基板を入手することが現
実的でないこと、及びIII族窒化物系化合物半導体と格
子整合し、かつ熱膨張係数の一致した他の材料からなる
基板が見当たらないことから、成長させる半導体と格子
定数及び熱膨張係数が異なる基板、例えばサファイア、
スピネル、ＳｉＣからなる基板を用いているのが現状で
ある。ところが、このような基板の上に半導体を成長さ
せれば、基板と半導体との間における格子不整合や熱膨
張係数差に起因して半導体層に結晶欠陥、クラック等が
発生することとなる。即ち、高品質の半導体層を成長さ
せることが困難であり、その結果素子機能が低下する。
そこで、特開平９−３１２４１８号公報に開示されるII
I族窒化物系化合物半導体素子の製造方法では、まず基
板の裏面に半導体層を形成し、その後基板を反転させて
素子層を形成することにより、基板の両側にIII族窒化
物系化合物半導体層を設けることとし、素子層形成後の
降温による熱応力を基板裏面の半導体層により吸収、緩
和し、素子層における結晶欠陥、クラック等の低減を図
っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の製造方法で
は、素子層を形成するために基板を反転させる必要があ
ることから、基板裏面の半導体層（裏面半導体層）を形
成後、基板は一旦半導体層成長装置から取り出される。
従って、裏面半導体層を形成後に基板温度は一旦室温ま
で降下する。この基板温度の変化により、基板と裏面半
導体層との間には格子定数及び熱膨張係数の差に起因す
る熱応力が生じ、その結果基板は反り、裏面半導体層に
はクラック等が生ずる。よって、基板を反転させて素子
層を形成する際には、既に裏面半導体層にはクラック等
存在していることから、裏面半導体層による熱応力緩衝
効果はさほど望めない。このため、素子層には依然とし
て熱応力がかかり、それに伴う歪みや欠陥、クラック等
が生ずることとなる。即ち、素子層の結晶性は向上しな
い。そして、素子層を構成する半導体層内の結晶性が不
均一となり、素子機能の低下を引き起こすこととなる。
このように、従来の製造方法は、素子層の結晶性につい
て改善の余地があるものであった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は以上の課題に鑑
みなされたものであり、次の構成からなる。III族窒化
物系化合物半導体と異なる材料からなる補助基板の両面
に下地層を同時に形成する工程、前記下地層のいずれか
片方の上にIII族窒化物系化合物半導体からなる層を形
成する工程、を含むIII族窒化物系化合物半導体素子の
製造方法。

【０００５】このような構成によれば、補助基板の両面
に下地層が同時に形成され、補助基板が同一の熱膨張係
数を有する材料の層に挟まれた状態となる。従って、下
地層形成後、基板温度が降下した際には、下地層と補助
基板との間の熱膨張係数の差に起因する熱応力が補助基
板の上面と裏面において打ち消しあう方向に働くことと
なり補助基板の反りが防止される。これにより、下地層
におけるクラック等の発生も防止され、即ち下地層の結
晶性が向上する。従って、結晶性のよい下地層の上に素
子層を形成することができ、素子層の結晶性を向上する
ことができる。即ち、歪みが少なく、格子欠陥も少ない
高品質の素子層を形成することができ、素子機能の向上
が図られる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明では、第１の工程としてII
I族窒化物系化合物半導体と異なる材料からなる補助基
板の両面に下地層が同時に形成される。III族窒化物系
化合物半導体とは、一般式としてＡｌ_ＸＧａ_ＹＩｎ
_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（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、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ、Ａｌ_ｘＩｎ_１−ｘＮ及びＧ
ａ_ｘＩｎ_１−ｘＮ（以上において０＜ｘ＜１）のいわゆ
る３元系を包含する。III族元素の少なくとも一部をボ
ロン（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置換しても良く、ま
た、窒素（Ｎ）の少なくとも一部も リン（Ｐ）、ヒ素
（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で
置換できる。

【０００７】補助基板はIII族窒化物系化合物半導体と
異なる材料からなる。例えば、サファイア（a面、ｃ
面、ｒ面を含む）、スピネル、シリコン、炭化シリコン
（6H-SiC、4H-SiC、3C-SiCを含む）、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
ガン等からなる補助基板を用いることができる。ところ
で、従来のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法
では、一般に、製造過程における反りを防止するために
例えば数１００μｍ程度の厚い基板を用いていたとこ
ろ、本発明では補助基板の両面に形成される下地層によ
りこのような反りが防止されるため、より薄い補助基板
を用いることが可能となる。例えば、５０μｍ〜２００
μｍの範囲の厚さを有する補助基板を採用できる。薄い
補助基板を採用できることは、以下の点からも好まし
い。即ち、厚い基板を用いて素子を製造した場合には、
そのままの状態では素子の分離が困難であることから一
旦基板を所望の薄さまで削る必要があったが、本発明で
は、はじめから薄い基板（補助基板）を用いることがで
きるため、素子分離のための薄板化作業が不要となる。
即ち、素子分離の際の加工が容易となる。また、薄い基
板（補助基板）を用いれば、当然に基板材料が少なくて
済み、製造コストの面からも有利となる。

【０００８】補助基板の両面に形成される下地層の材料
は特に限定されないが、III族窒化物系化合物半導体と
格子定数が実質的に等しいか又は近い材料が好ましい。
このような構成とすることにより、その上に成長させる
素子層の結晶性を向上することができる。例えば、Ｚｎ
ＯなどのII-VI族化合物半導体、III族窒化物系化合物半
導体を下地層の材料として採用することができる。好ま
しくは、下地層をIII族窒化物系化合物半導体で形成す
る。下地層をIII族窒化物系化合物半導体とすることに
より、その上に形成される素子層との格子定数差が小さ
くなり、素子層を結晶性よく形成することができる。下
地層をIII族窒化物系化合物半導体で形成する場合に
は、ノンドープ又はｎ型不純物をドープしたものを用い
ることができる。ｎ型不純物をドープする場合のドープ
量は、下地層の結晶性を悪化させない範囲の量とするこ
とが好ましい。下地層の結晶性はその上に形成する素子
層の結晶性に影響するからである。即ち、下地層の結晶
性を一定以上に維持することにより、より高い結晶性の
素子層を形成することが可能となる。ここでの結晶性を
悪化させない範囲とは、例えば、下地層のＸ線ロッキン
グカーブを測定した場合に半値幅１５分以下となる範囲
をいう。

【０００９】下地層は補助基板の両面に同時に形成され
る。一般に、半導体素子の製造方法では、直接ホルダー
又はサセプタ上に載置した基板の上面に半導体材料を供
給して基板上面に所望の半導体層を成長させる。これに
対して本発明では、図１に示されるように補助基板の両
面が気相に接触した状態となるようなスペーサを用い
る。これにより、補助基板の両面に半導体材料を同時に
供給し、そして当該両面上に下地層を同時に形成するこ
とが可能となる。下地層の成長方法としては、周知の有
機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）、分子線結晶成長法
（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）等
を用いることができる。尚、サセプタ上での基板の配置
態様は、補助基板の両面に同時に半導体材料が供給され
る限り特に限定されない。補助基板の両面に実質的に同
一の構成からなる下地層を形成することが好ましい。こ
こでいう実質的に同一の構成とは、両下地層の組成及び
膜厚が実質的に等しいことをいう。従って、下地層を複
数層で構成する場合には、補助基板の上面及び裏面に、
それぞれ実質的に同一の組成及び膜厚からなる層が順に
積層されることとなる。例えば、図１の例のように、基
板の裏面側に十分なスペースを確保することで基板の両
面に同様に半導体材料を供給し、実質的に同一の構成か
らなる下地層を補助基板の両面に同時に形成することが
できる。

【００１０】下地層の膜厚については特に限定されない
が、好ましくは１μｍ以上とする。かかる膜厚とするこ
とにより、下地層により補助基板の反りを効果的に防止
できる。更に好ましくは２μｍ以上、更に更に好ましく
は３μｍ以上の膜厚を有する下地層を形成する。より効
果的に補助基板の反りを防止するためである。上限値に
ついては特に限定されないが、例えば２００μｍを膜厚
の上限とすることが好ましい。更に好ましくは、１００
μｍ以下、更に更に好ましくは５０μｍ以下の膜厚とす
ることが好ましく、例えば、膜厚が１μｍ〜２００μ
ｍ、２μｍ〜１００μｍ、又は３μｍ〜５０μｍの下地
層を採用できる。以上のような膜厚の下地層を採用する
ことは、製造効率、製造コスト等の観点から好ましい。

【００１１】下地層を、材料ないしは組成の異なる複数
の層（二層又は三層以上の層）で構成することができ
る。例えば、下地層を補助基板に接する第1下地層及び
該第１下地層上に形成される第２下地層から構成する。
この場合、第１下地層をバッファ層として機能させるこ
とができる。このような第１下地層は、AlN、AlGaN、Ga
N、又はInGaNで形成することが好ましい。中でも、第１
下地層をAlN又はGaNで形成することが特に好ましい。第
２下地層については、ノンドープ又はｎ型不純物をドー
プしたIII族窒化物系化合物半導体で形成することが好
ましい。第１下地層の膜厚については、０．１μｍ以下
であることが好ましく、例えば膜厚が３ｎｍ〜０．１μ
ｍの範囲にある第１下地層を採用できる。尚、このよう
な第１下地層を複数の層により構成してもよい。

【００１２】下地層を形成した後、下地層のいずれか片
方の上にIII族窒化物系化合物半導体層が形成される
（第２工程）。換言すれば、III族窒化物系化合物半導
体層を形成する基板として、下地層が両面に形成された
補助基板が用いられる。さらにいえば、上記第１工程に
よりIII族窒化物系化合物半導体素子用の基板が提供さ
れることとなる。片方の下地層上のみにIII族窒化物系
化合物半導体層を形成するためには、上記第１工程の
後、サセプタ上において試料の配置態様を換えるか、若
しくは試料を他の半導体層成長装置に移送する必要があ
る。いずれの方法を採るにしても試料は一旦降温するこ
ととなる。従って、補助基板と下地層との間には両者の
熱膨張係数の差に起因する熱応力が生ずることとなる
が、補助基板の上面と裏面において同様の熱応力が打ち
消しあう方向に働くため、補助基板の反りが防止され
る。このように、本発明の製造方法においては、補助基
板の両面に形成される下地層により効果的に補助基板の
反りを防止できる。その結果、下地層のクラック、歪み
等も防止され、下地層自体の結晶性も高くなり、その上
に形成される素子層の結晶性を更に高めることができ
る。従って、本発明を発光素子（受光素子）の製造に適
用すれば、発光効率（受光効率）の高い素子を製造する
ことが可能となる。

【００１３】下地層の上に形成されるIII族窒化物系化
合物半導体は、一般式としてＡｌ_ＸＧａ_ＹＩｎ
_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（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、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ、Ａｌ_ｘＩｎ_１−ｘＮ及びＧ
ａ_ｘＩｎ_１−ｘＮ（以上において０＜ｘ＜１）のいわゆ
る３元系を包含する。III族元素の少なくとも一部をボ
ロン（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置換しても良く、ま
た、窒素（Ｎ）の少なくとも一部も 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、Ｓ
ｒ、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電子線照
射、プラズマ照射若しくは炉による加熱にさらすことも
可能であるが必須ではない。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、周知の有機金属
気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）、分子線結晶成長法（ＭＢ
Ｅ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
って形成することができる。また、横方向成長法（ＥＬ
Ｏ法）等の選択成長法を採用することもできる。なお、
発光素子を構成する場合には、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。
さらに、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。下地層とIII
族窒化物系化合物半導体からなる結晶層の間にはバッフ
ァ層を設けることができる。バッファ層はその上に成長
されるIII族窒化物系化合物半導体の結晶性を向上する
目的で設けられる。バッファ層はＡｌＮ、ＩｎＮ、Ｇａ
Ｎ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等のIII
族窒化物系化合物半導体で形成することができる。

【００１４】下地層を形成する工程（第１工程）とIII
族窒化物系化合物半導体層を形成する工程（第２工程）
との間に、下地層の片方又は両方の上に素子層として機
能しない半導体層（例えば、III族窒化物系化合物半導
体層）を形成する工程を行ってもよい。例えば、III族
窒化物系化合物半導体層が形成される下地層の表面に下
地層と素子層との格子定数の差等を緩和すべく適当なバ
ッファ層を形成することができる。また、補助基板の上
面及び裏面に形成された両下地層の構成（膜厚など）が
異なる場合に、両下地層の構成を合わせる目的で当該半
導体層を設けることもできる。尚、ここでの半導体層を
複数層により構成することもできる。

【００１５】さらに、補助基板の両面に素子構成までを
同時に作製することもできる。この場合は、補助基板の
両面にエッチング可能で、かつIII族窒化物系化合物半
導体層が良好に形成される材料若しくはIII族窒化物系
化合物半導体層はその上には良好に形成されるが、補助
基板、III族窒化物系化合物半導体層とは熱膨張係数が
大きく異なる材料による層を形成した後、引き続き下地
層及び素子層を積層し、降温後に当該層をエッチング除
去若しくは降温時に熱膨張係数差を利用して補助基板か
らIII族窒化物系化合物半導体層を剥離させることによ
り、下地層を新たな基板とした素子を作製することがで
きる。

【００１６】本発明の製造方法は、各種半導体素子の製
造に適用される。素子としては、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の製造方法にも本発明
は適用されるものである。

【００１７】

【実施例】次に、本発明の実施例について図を参照しな
がら説明する。まず、補助基板として厚さ１００μｍの
サファイアを用意する。これを、ＭＯＣＶＤ装置のサセ
プタ上に設置されたスペーサにセットする。図１は、こ
の状態を模式的に示した図である。図１Ａ（側面図）及
び図１Ｂ（上面図）に示されるように、補助基板１はス
ペーサ６によってサセプタ７上に浮いた状態に保持され
る。これにより、補助基板１の上面１ａ及び裏面１ｂに
対して同様に材料ガスを供給することができる。この状
態で装置内へを水素ガスを流通させながら、約１１５０
℃まで昇温して補助基板１表面をクリーニングする。

【００１８】次に、その温度において装置内にＴＭＡ及
びＮＨ_３を導入してＡｌＮ製の第１下地層２、３を補助
基板１の上面及び裏面同時に約０．０５μｍ成長させ
る。続いて、原料ガスをＴＭＡからＴＭＧに換えて、Ｇ
ａＮ製の第２下地層４、５を上面、裏面同時に約５μｍ
成長させる。その後、ＭＯＣＶＤ装置から取り出す。こ
のようにして、図２に模式的に示される構造をの積層体
１０が得られる。かかる積層体１０は、III族窒化物系
化合物半導体素子用の基板として用いることができる。
即ち、下地層４又は５のいずれかを基板面として素子層
を積層し、III族窒化物系化合物半導体素子を製造する
ことができる。

【００１９】以下、上記で得られた積層体１０を用いて
III族窒化物系化合物半導体素子を製造する方法につい
て説明する。本実施例では、次の構成からなる発光素子
１５を製造する。発光素子１５の各層のスペックは次の
通りである。尚、図３に発光素子１５の構成を模式的に
示す。

【００２０】第２下地層４の上にはｎ型不純物してＳｉ
をドープしたＧａＮからなるｎ型層２０を形成した。こ
こでｎ型層２０はＧａＮで形成したが、ＡｌＧａＮ、Ｉ
ｎＧａＮ若しくはＡｌＩｎＧａＮを用いることができ
る。また、ｎ型層２０はｎ型不純物してＳｉをドープし
たが、このほかにｎ型不純物として、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔ
ｅ、Ｃ等を用いることもできる。ｎ型層２０は発光する
層を含む層３０側の低電子濃度ｎ-層と高電子濃度ｎ＋
層とからなる２層構造とすることができる。発光する層
を含む層３０は量子井戸構造（多重量子井戸構造、若し
くは単一量子井戸構造）を含んでいてもよく、また発光
素子の構造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でもよい。

【００２１】発光する層を含む層３０はｐ型層４０の側
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含むことも
できる。これは発光する層を含む層３０中に注入された
電子がｐ型層４０に拡散するのを効果的に防止するため
である。発光する層を含む層３０の上にｐ型不純物とし
てＭｇをドープしたＧａＮからなるｐ型層４０を形成し
た。このｐ型層４０はＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ又はＩｎ
ＡｌＧａＮとすることもできる、また、ｐ型不純物とし
てはＺｎ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａを用いることもでき
る。さらに、ｐ型層４０を発光する層を含む層３０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。上記構成の発光ダ
イオードにおいて、各III族窒化物系化合物半導体層は
一般的な条件でＭＯＣＶＤを実行して形成するか、分子
線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（Ｈ
ＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法、電
子シャワー法等の方法で形成することもできる。

【００２２】ｐ型層４０を形成した後、ｐ型層４０、発
光する層を含む層３０、ｎ型層２０のそれぞれ一部をエ
ッチングにより除去し、ｎ型層２０の一部を表出させ
る。続いて、金を含むｐ電極７０をｐ型層４０上に蒸着
により形成する。ｎ電極８０はＡｌを含み（例えばＡｌ
とＶの２層）、蒸着によりｎ型層２０上に形成される。
以上の工程の後、スクライバ等を用いてチップの分離工
程を行う。

【００２３】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。

【００２４】

【発明の効果】本発明により、III族窒化物系化合物半
導体素子の製造過程における基板の反りの問題が解消さ
れる。これにより、素子層の歪みや結晶欠陥が改善さ
れ、素子層の結晶性を向上できる。もって、素子特性の
優れた素子を製造することが可能となる。また、従来の
製造方法に比較して薄い基板（補助基板）を用いること
ができるため、基板材料としてサファイア等の硬質のも
のを採用した場合における、素子分離の際の加工が容易
となる。また、基板材料の無駄が少なくなり、製造コス
トの低減も図られる。

【００２５】以下、次の事項を開示する。 １１ 前記下地層の膜厚が１μｍ以上である、請求項１
〜４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。 １２ 前記下地層の膜厚が１μｍ〜２００μｍの範囲に
ある、１１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の
製造方法。 １３ 前記下地層の膜厚が２μｍ〜１００μｍの範囲に
ある、１１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の
製造方法。 １４ 前記下地層の膜厚が３μｍ〜５０μｍの範囲にあ
る、１１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製
造方法。 １５ 前記下地層が、ノンドープ又はｎ型不純物をドー
プしたIII族窒化物系化合物半導体からなる、請求項１
〜４、及び１１〜１４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。 １６ 前記下地層が、ノンドープ又はｎ型不純物をドー
プしたＧａＮからなる、１５に記載のIII族窒化物系化
合物半導体素子の製造方法。 １７ 前記第１下地層の膜厚が０．１μｍ以下である、
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。 １８ 前記第１下地層の膜厚が３ｎｍ〜０．１μｍの範
囲にある、１７に記載のIII族窒化物系化合物半導体素
子の製造方法。 １９ 前記第１下地層がAlN、AlGaN、GaN、又はInGaNか
らなる、請求項４、１７、及び１８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 前記第２下地層がノンドープ又はｎ型不純物をド
ープしたIII族窒化物系化合物半導体からなる、請求項
４、及び１７〜１９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。 ２１ 前記第２下地層が、ノンドープ又はｎ型不純物を
ドープしたＧａＮからなる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 前記補助基板が、サファイア、スピネル、Ｓｉ
Ｃ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、及びＳｉから
選択されるいずれかの材料からなる、請求項１〜４、及
び１１〜２１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。 ２３ 前記補助基板がサファイアからなる、２２に記載
のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。

【００２６】３１ III族窒化物系化合物半導体と異な
る材料からなる補助基板の両面に下地層を同時に形成す
る工程からなる、III族窒化物系化合物半導体素子用基
板の製造方法。 ３２ 前記下地層がIII族窒化物系化合物半導体からな
る、３１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子用基
板の製造方法。 ３３ 前記下地層が複数の層からなる、３１又は３２に
記載のIII族窒化物系化合物半導体素子用基板の製造方
法。 ３４ 前記下地層が、前記補助基板に接して形成される
第１下地層及び該第１下地層上に形成される第２下地層
からなる、３３に記載のIII族窒化物系化合物半導体素
子用基板の製造方法。 ４１ 前記下地層の膜厚が１μｍ以上である、３１〜３
４のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素子
用基板の製造方法。 ４２ 前記下地層の膜厚が１μｍ〜２００μｍの範囲に
ある、４１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子用
基板の製造方法。 ４３ 前記下地層の膜厚が２μｍ〜１００μｍの範囲に
ある、４１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子用
基板の製造方法。 ４４ 前記下地層の膜厚が３μｍ〜５０μｍの範囲にあ
る、４１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子用基
板の製造方法。 ４５ 前記下地層が、ノンドープ又はｎ型不純物をドー
プしたIII族窒化物系化合物半導体からなる、３１〜３
４、及び４１〜４４のいずれかに記載のIII族窒化物系
化合物半導体素子用基板の製造方法。 ４６ 前記下地層が、ノンドープ又はｎ型不純物をドー
プしたＧａＮからなる、４５に記載のIII族窒化物系化
合物半導体素子用基板の製造方法。 ４７ 前記第１下地層の膜厚が０．１μｍ以下である、
３４に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子用基板の
製造方法。 ４８ 前記第１下地層の膜厚が３ｎｍ〜０．１μｍの範
囲にある、４７に記載のIII族窒化物系化合物半導体素
子用基板の製造方法。 ４９ 前記第１下地層がAlN、AlGaN、GaN、又はInGaNか
らなる、３４、４７、及び４８のいずれかに記載のIII
族窒化物系化合物半導体素子用基板の製造方法。 ５０ 前記第２下地層がノンドープ又はｎ型不純物をド
ープしたIII族窒化物系化合物半導体からなる、３４、
及び４７〜４９のいずれかに記載のIII族窒化物系化合
物半導体素子用基板の製造方法。 ５１ 前記第２下地層が、ノンドープ又はｎ型不純物を
ドープしたＧａＮからなる５０に記載のIII族窒化物系
化合物半導体素子用基板の製造方法。 ５２ 前記補助基板が、サファイア、スピネル、Ｓｉ
Ｃ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、及びＳｉから
選択されるいずれかの材料からなる、３１〜３４、及び
４１〜５１のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半
導体素子用基板の製造方法。 ５３ 前記補助基板がサファイアからなる、５２に記載
のIII族窒化物系化合物半導体素子用基板の製造方法。

【００２７】６１ 前記上面下地層及び裏面下地層がII
I族窒化物系化合物半導体からなる、請求項５に記載のI
II族窒化物系化合物半導体素子。 ６２ 前記上面下地層及び裏面下地層が複数の層からな
る、請求項５又は６１に記載のIII族窒化物系化合物半
導体素子。 ６３ 前記上面下地層及び裏面下地層が、前記補助基板
に接して形成される第１下地層及び該第１下地層上に形
成される第２下地層からなる、６２に記載のIII族窒化
物系化合物半導体素子。 ７１ 前記下地層の膜厚が１μｍ以上である、請求項
５、及び６１〜６３のいずれかに記載のIII族窒化物系
化合物半導体素子。 ７２ 前記下地層の膜厚が１μｍ〜２００μｍの範囲に
ある、７１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 ７３ 前記下地層の膜厚が２μｍ〜１００μｍの範囲に
ある、７１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 ７４ 前記下地層の膜厚が３μｍ〜５０μｍの範囲にあ
る、７１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 ７５ 前記下地層が、ノンドープ又はｎ型不純物をドー
プしたIII族窒化物系化合物半導体からなる、請求項
５、６１〜６３、及び７１〜７４のいずれかに記載のII
I族窒化物系化合物半導体素子。 ７６ 前記下地層が、ノンドープ又はｎ型不純物をドー
プしたＧａＮからなる、７５に記載のIII族窒化物系化
合物半導体素子。 ７７ 前記第１下地層の膜厚が０．１μｍ以下である、
６３に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 ７８ 前記第１下地層の膜厚が３ｎｍ〜０．１μｍの範
囲にある、７７に記載のIII族窒化物系化合物半導体素
子。 ７９ 前記第１下地層がAlN、AlGaN、GaN、又はInGaNか
らなる、６３、７７、及び７８のいずれかに記載のIII
族窒化物系化合物半導体素子。 ８０ 前記第２下地層がノンドープ又はｎ型不純物をド
ープしたIII族窒化物系化合物半導体からなる、６３、
及び７７〜７９のいずれかに記載のIII族窒化物系化合
物半導体素子。 ８１ 前記第２下地層が、ノンドープ又はｎ型不純物を
ドープしたＧａＮからなる８０に記載のIII族窒化物系
化合物半導体素子。 ８２ 前記補助基板が、サファイア、スピネル、Ｓｉ
Ｃ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、及びＳｉから
選択されるいずれかの材料からなる、請求項５、６１〜
６３、及び７１〜８１のいずれかに記載のIII族窒化物
系化合物半導体素子。 ８３ 前記補助基板がサファイアからなる、８２に記載
のIII族窒化物系化合物半導体素子。

【００２８】９１ III族窒化物系化合物半導体と異な
る材料からなる補助基板と、前記補助基板の両面に形成
された上面下地層及び裏面下地層と、からなり、前記上
面下地層及び裏面下地層が実質的に同一の構成である、
ことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子用基
板。 ９２ 前記第上面下地層及び裏面下地層がIII族窒化物
系化合物半導体からなる、９１に記載のIII族窒化物系
化合物半導体用基板。 ９３ 前記上面下地層及び裏面下地層が複数の層からな
る、９１又は９２に記載のIII族窒化物系化合物半導体
素子用基板。 ９４ 前記上面下地層及び裏面下地層が、前記補助基板
に接して形成される第１下地層層及び該第１下地層上に
形成される第２下地層からなる、９３に記載のIII族窒
化物系化合物半導体素子用基板。 １０１ 前記下地層の膜厚が１μｍ以上である、９１〜
９４のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素
子用基板。 １０２ 前記下地層の膜厚が１μｍ〜２００μｍの範囲
にある、１０１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素
子用基板。 １０３ 前記下地層の膜厚が２μｍ〜１００μｍの範囲
にある、１０１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素
子用基板。 １０４ 前記下地層の膜厚が３μｍ〜５０μｍの範囲に
ある、１０１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子
用基板。 １０５ 前記下地層が、ノンドープ又はｎ型不純物をド
ープしたIII族窒化物系化合物半導体からなる、９１〜
９４、及び１０１〜１０４のいずれかに記載のIII族窒
化物系化合物半導体素子用基板。 １０６ 前記下地層が、ノンドープ又はｎ型不純物をド
ープしたＧａＮからなる、１０５に記載のIII族窒化物
系化合物半導体素子用基板。 １０７ 前記第１下地層の膜厚が０．１μｍ以下であ
る、９４に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子用基
板。 １０８ 前記第１下地層の膜厚が３ｎｍ〜０．１μｍの
範囲にある、１０７に記載のIII族窒化物系化合物半導
体素子用基板。 １０９ 前記第１下地層がAlN、AlGaN、GaN、又はInGaN
からなる、９４、１０７、及び１０８のいずれかに記載
のIII族窒化物系化合物半導体素子用基板。 １１０ 前記第２下地層がノンドープ又はｎ型不純物を
ドープしたIII族窒化物系化合物半導体からなる、９
４、及び１０７〜１０９のいずれかに記載のIII族窒化
物系化合物半導体素子用基板。 １１１ 前記第２下地層が、ノンドープ又はｎ型不純物
をドープしたＧａＮからなる１１０に記載のIII族窒化
物系化合物半導体素子用基板。 １１２ 前記補助基板が、サファイア、スピネル、Ｓｉ
Ｃ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、及びＳｉから
選択されるいずれかの材料からなる、９１〜９４、及び
１０１〜１１１のいずれかに記載のIII族窒化物系化合
物半導体素子用基板。 １１３ 前記補助基板がサファイアからなる、１１２に
記載のIII族窒化物系化合物半導体素子用基板。

【００２９】１２１ III族窒化物系化合物半導体と異
なる材料からなる補助基板の両面に下地層を同時に形成
する工程、 前記下地層のいずれか片方の上にIII族窒化物系化合物
半導体からなる層を形成する工程、を含む製造方法によ
り製造されるIII族窒化物系化合物半導体素子。 １２２ 前記下地層がIII族窒化物系化合物半導体から
なる、１２１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素
子。 １２３ 前記下地層が複数の層からなる、１２１又は１
２２に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 １２４ 前記下地層が、前記補助基板に接して形成され
る第１下地層及び該第１下地層上に形成される第２下地
層からなる、１２３に記載のIII族窒化物系化合物半導
体素子。 １３１ 前記下地層の膜厚が１μｍ以上である、１２１
〜１２４のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導
体素子。 １３２ 前記下地層の膜厚が１μｍ〜２００μｍの範囲
にある、１３１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素
子。 １３３ 前記下地層の膜厚が２μｍ〜１００μｍの範囲
にある、１３１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素
子。 １３４ 前記下地層の膜厚が３μｍ〜５０μｍの範囲に
ある、１３１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素
子。 １３５ 前記下地層が、ノンドープ又はｎ型不純物をド
ープしたIII族窒化物系化合物半導体からなる、１２１
〜１２４、及び１３１〜１３４のいずれかに記載のIII
族窒化物系化合物半導体素子。 １３６ 前記下地層が、ノンドープ又はｎ型不純物をド
ープしたＧａＮからなる、１３５に記載のIII族窒化物
系化合物半導体素子。 １３７ 前記第１下地層の膜厚が０．１μｍ以下であ
る、１２４に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 １３８ 前記第１下地層の膜厚が３ｎｍ〜０．１μｍの
範囲にある、１３７に記載のIII族窒化物系化合物半導
体素子。 １３９ 前記第１下地層がAlN、AlGaN、GaN、又はInGaN
からなる、１２４、１３７、及び１３８のいずれかに記
載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 １４０ 前記第２下地層がノンドープ又はｎ型不純物を
ドープしたIII族窒化物系化合物半導体からなる、１２
４、及び１３７〜１３９のいずれかに記載のIII族窒化
物系化合物半導体素子。 １４１ 前記第２下地層が、ノンドープ又はｎ型不純物
をドープしたＧａＮからなる１４０に記載のIII族窒化
物系化合物半導体素子。 １４２ 前記補助基板が、サファイア、スピネル、Ｓｉ
Ｃ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、及びＳｉから
選択されるいずれかの材料からなる、１２１〜１２４、
及び１３１〜１４１のいずれかに記載のIII族窒化物系
化合物半導体素子。 １４３ 前記補助基板がサファイアからなる、１４２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、半導体成長装置内における補助基板の
配置態様を示した図である。

【図２】図２は、実施例における積層体１０の構成を模
式的に示した図である。

【図３】図３は、実施例における発光素子１５の構成を
模式的に示した図である。

【符号の説明】

１ 補助基板、２ ３ 第１下地層、４ ５ 第２下地
層、６ スペーサ、７サセプタ、１５ 発光素子、２０
ｎ型層、３０ 発光する層を含む層、４０ｐ型層、７
０ ｐ電極、８０ ｎ電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F041 AA40 AA43 CA40 CA46 CA65 CA74 5F045 AA04 AB14 AB17 AB18 AC07 AC12 AF02 AF04 AF09 BB11 CA09 CA13 DA53

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 III族窒化物系化合物半導体と異なる材
   料からなる補助基板の両面に下地層を同時に形成する工
   程、 前記下地層のいずれか片方の上にIII族窒化物系化合物
   半導体からなる層を形成する工程、を含むIII族窒化物
   系化合物半導体素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記下地層がIII族窒化物系化合物半導
   体からなる、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。
3. 【請求項３】 前記下地層が複数の層からなる、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。
4. 【請求項４】 前記下地層が、前記補助基板に接して形
   成される第１下地層及び該第１下地層上に形成される第
   ２下地層からなる、請求項３に記載のIII族窒化物系化
   合物半導体素子の製造方法。
5. 【請求項５】 III族窒化物系化合物半導体と異なる材
   料からなる補助基板と、 前記補助基板の両面に形成された上面下地層及び裏面下
   地層と、 前記上面下地層の上に形成されたIII族窒化物系化合物
   半導体層と、を備え、 前記上面下地層及び裏面下地層が実質的に同一の構成で
   ある、ことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素
   子。