JP2001230447A - 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】 【目的】 基板とｎコンタクト層との間の格子不整合を
緩和し、III族窒化物系化合物半導体層の結晶性を向上
する。 【構成】 基板とｎコンタクト層との間に、ＭＯＣＶＤ
法により１０００℃〜１１８０℃の成長温度でＡｌ_ｘＧ
ａ_ｙＩｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦
ｘ＋ｙ≦１）からなる第１の半導体層をその格子定数を
変化させながら成長させる。

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に関する。詳しくは、有機金属気相
成長法（ＭＯＣＶＤ法）によりIII族窒化物系化合物半
導体素子を製造するときのバッファ層の成膜方法の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、III族窒化物系化合物半導体を用
いた半導体素子の構造として発光素子の場合を例にとれ
ば、サファイア基板の上にＡｌ_ＸＧａ_１−ＸＮ（０≦Ｘ
≦１）からなるバッファ層を設け、その上にｎコンタク
ト層、発光層等を形成した構造が知られている。バッフ
ァ層は発光層等の結晶性を向上させる目的で設けられ
る。バッファ層の成長方法として、例えば、特開昭６２
−１１９１９６号公報には、９５０℃〜１１５０℃の成
長温度Ａｌ_ＸＧａ_１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）バッファ層を
ＭＯＣＶＤ法により成長させている。また、その後の研
究によれば４００℃程度の成長温度でバッファ層を成長
することにより、その上に成長させるIII族窒化物系化
合物半導体層の結晶性が向上することがわかっている
（特開平２−２２９４７６号公報等）。一方、特開平５
−２９６１８号公報には、基板上に組成傾斜をもたした
バッファ層（Ｇａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＮ（０≦Ｘ≦
１、０≦Ｙ≦１））を形成する方法が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】III族窒化物系化合物
半導体発光素子には、更なる発光出力の向上が求められ
ている。そのためには、ｎコンタクト層、ｎクラッド
層、発光層等の各III族窒化物系化合物半導体層の結晶
性を向上させることが不可欠である。本発明者らは、か
かる課題に鑑みIII族窒化物系化合物半導体層の下地と
なるバッファ層に注目してその成長方法を検討した。そ
の結果、所定の条件下、高温でバッファ層を成長する
と、その上に成長されるIII族窒化物系化合物半導体層
の結晶性が向上するという知見を得た（特願平１１−２
２２８８２、出願人整理番号：980341、代理人整理番
号：P0129、参照）。本発明者らの観察によれば、従来
より高温で成長されたバッファ層は単結晶の状態になっ
ており、かかる結晶性の良い下地層の上にIII族窒化物
系化合物半導体層が成長されるためIII族窒化物系化合
物半導体の結晶性が向上するものと考えられる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は以上の知見に基
づきなされたものであり、新規なIII族窒化物系化合物
半導体層の下地層（バッファ層）の成長方法を提供する
ことを目的とし、当該III族窒化物系化合物半導体層の
結晶性の更なる向上を図ろうとするものである。その構
成は次の通りである。即ち、基板上にＭＯＣＶＤ法によ
り１０００℃〜１１８０℃の成長温度でＡｌ_ｘＧａ _ｙＩ
ｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ
≦１）からなる第１の半導体層をその格子定数を段階的
及び／又は連続的に変化させながら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、である。

【０００５】本発明の製造方法によれば、結晶性の良い
第１の半導体層（下地層）が形成され、この結晶性の良
い下地層の上にIII族窒化物系化合物半導体層を成長さ
せることができる。その結果、III族窒化物系化合物半
導体層の結晶性が向上される。また、第１の半導体層
（下地層）はその格子定数が徐々に変化するように形成
されるので、基板とIII族窒化物系化合物半導体層との
間の格子不整合が下地層において効果的に緩和される。
換言すれば、基板とIII族窒化物系化合物半導体層との
間の大きな格子定数の差が、下地層において段階的又は
連続的に緩和され、即ち急激な格子定数の変化を伴うこ
となくIII族窒化物系化合物半導体層を成長させること
ができる。もって、III族窒化物系化合物半導体層の結
晶性は更に向上し、半導体素子の特性の向上が図られ
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各構成要素につい
て説明する。基板の材質はIII族窒化物系化合物半導体
に適したものであれば特に限定されない。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
ガンなどを基板の材料として挙げることができる。本発
明ではサファイア基板のａ面にIII族窒化物系化合物半
導体を成長させるようにすることが好ましい。

【０００７】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Ｇａ_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、Ｂ
ａ等を用いることができる。なお、かかるｐ型不純物を
ドープしたのみではIII族窒化物系化合物半導体を低抵
抗のｐ型半導体とすることは困難であり、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。

【０００８】基板上には、Ａｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_{１−ｘ−ｙ}
Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）からな
る第１の半導体層が形成される。第１の半導体層は有機
金属化合物気相成長法（この明細書中で「ＭＯＣＶＤ
法」という。）により形成される。第１の半導体層の成
長は１０００℃〜１１８０℃の温度条件下で行われる。
かかる温度条件で第１の半導体層を成長させることによ
り、単結晶からなる半導体層が成長される。好ましく
は、１０５０℃〜１１８０℃で行う。さらに好ましくは
１１１０℃〜１１５０℃である。上記温度条件の範囲内
において、第１の半導体層の成長に伴って成長温度を変
化させることができる。なお、基板上にかかる高温で結
晶性のよいIII族窒化物系化合物半導体層をＭＯＣＶＤ
法により形成するには、さらに次の条件を満足すること
が好ましい（既述の特願平１１−２２２８８２号参
照）。即ち、３０ｎｍ以下の表面窒化層厚を持ち、基板
の上に形成される第１層の膜厚が０．０１〜３．２μｍ
であること。更に好ましくは、表面窒化層の膜厚が１〜
３０ｎｍであり、第１層の膜厚が１．２〜３．２μｍで
ある。一方、表面窒化層の膜厚を１ｎｍ未満とし、第１
層の膜厚が０．０１〜２．３μｍとすることもできる。
基板の表面には窒化層が形成されている。ＭＯＣＶＤ法
を実行する際には、水素ガスなどの流通下、基板を昇温
してその表面をクリーニングした後、基板の温度を保っ
たまま、水素ガスをキャリアガスとしてIII族窒化物系
化合物半導体の窒素材料元となる第１のガス（アンモニ
ア、ヒドラジン、有機アミンなど）を流通させることに
よりこの窒化層は形成される。本発明の１の局面では、
かかる表面窒化層の厚さ（深さ）を１０〜３００Åとし
た。３００Åを超える厚さの表面窒化層も使用可能であ
るが、そうすると表面窒化層の形成に長時間を要するこ
ととなる。例えば、水素ガス（１０リットル／分）とア
ンモニアガス（３リットル／分）との混合ガスを１１９
０℃に加熱されたサファイア基板上に３０分間流通させ
たとき、約２００Åの厚さの表面窒化層が形成された。
水素ガスとアンモニアガスとの混合ガスの流通時間を調
整することにより、この表面窒化層の厚さを制御でき
る。更には、アンモニアガスの濃度及び／又は基板温度
の調整によっても表面窒化層の厚さを制御できると考え
られる。また、表面窒化層の厚さを１０Å未満とする。
基板の表面クリーニング終了後、最初、アンモニアガス
などの窒素材料元ガスを流通させる。そして、その流通
が安定した後、速やかに、ＴＭＡなどのIII族金属元素
材料ガスを流通させる。本発明者らの経験によれば、ア
ンモニアガスを導入するバルブを開いてから３０秒〜９
０秒後（通常は、３０〜６０秒未満）にはアンモニアガ
スの流通は安定する。これにより、１０Å未満の厚さの
表面窒化層が形成される。この場合、短時間であるがア
ンモニアガスのみが基板表面へ供給されるので、当該基
板表面が窒化されると考えられるが、その厚さは測定困
難である。ここにおいては、アンモニアガスの流通が安
定した後、速やかにIII族金属元素材料ガスを流通させ
るという製造ステップ自体が重要である。

【０００９】第１の半導体層はその格子定数が基板側か
ら段階的又は連続的に変化する様に成長される。換言す
れば、段階的又は連続的に格子定数が変化する様にその
組成を変化させながら第１の半導体層を成長させる。ま
た、段階的な変化及び連続的な変化を任意に組み合わせ
て第１の半導体層を成長させることもできる。第１の半
導体層の格子定数を段階的又は連続的に変化させるに
は、ＭＯＣＶＤ法において、第１の半導体層を成長させ
るにしたがって原料ガスの組成比を段階的又は連続的に
変化させればよい。第１の半導体層をその格子定数が段
階的に変化するように成長させる場合には、組成の異な
る複数の半導体層が積層されて第１の半導体層を構成す
ることとなる。この場合、第１の半導体層を構成する各
層の膜厚は２００ｎｍ〜４０００ｎｍであることが好ま
しい。さらに好ましくは各層の膜厚を５００ｎｍ〜２０
００ｎｍの範囲とする。最も好ましくは各層の膜厚はお
よそ１０００ｎｍである。勿論、各層の膜厚が全て同じ
である必要はなく、膜厚の異なる層を積層して第１の半
導体層とすることもできる。この場合には、各層の膜厚
を基板側から段階的に変化させることが好ましい。ま
た、第１の半導体層の最上層を成長させるときにＳｉ、
Ｇｅ、Ｃ、Ｓｎ等の不純物をドープすることにより、最
上層をｎコンタクト層とすることもできる。

【００１０】第１の半導体層はその上に形成されるIII
族窒化物系化合物半導体層（この明細書で、「第２の半
導体層」という。）側で当該第２の半導体層の格子定数
と実質的に同じか若しくはこれに近い格子定数を有する
ことが好ましい。かかる構成によれば、より格子整合し
た下地層の上に第２の半導体層を成長させることとな
り、当該第２の半導体層の結晶性の向上が図れるからで
ある。更には、基板側においても当該基板と実質的に同
じか若しくはこれに近い格子定数を有することが好まし
い。

【００１１】基板としてサファイアを用いる場合には、
第１の半導体層の基板と接する面の組成はＡｌＮである
ことが好ましい。サファイアの組成はＡｌ_２Ｏ_３であ
り、その表面において酸素でターミネートしていると考
えられる。したがって、第１の半導体層の基板と接する
組成をＡｌＮとすると、そのＡｌがサファイア基板の酸
素原子と相性よく結合する。そして、成長させる第１の
半導体層中のＡｌ原子の割合を順次変化させていけば、
結晶構造に無理が生じない。なお、サファイア基板の表
面酸素原子には当初水素原子が結合しているので、サフ
ァイア基板を昇温してアンモニアを流通させて当該水素
原子を奪い去り、当該表面酸素原子を表出させる必要が
ある。

【００１２】第１の半導体層の膜厚は、４００ｎｍから
１００μｍであることが好ましい。４００ｎｍより薄い
場合には歪み緩衝層としての機能が十分に発揮できない
からであり、１００μｍよりも厚いと成長に時間がかか
り製造効率上好ましくないからである。更に好ましくは
１０００ｎｍから５０μｍの膜厚とする。尚、数十μｍ
と厚く形成した場合は、サファイア基板を除去し導電性
の半導体素子の基板として機能させることもできる。

【００１３】第２の半導体層は、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（Ｍ
ＢＥ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。

【００１４】

【実施例】以下、実施例により本発明の構成を更に詳細
に説明する。 （第１実施例）図１は本発明の製造方法により製造され
る発光ダイオード１である。各層のスペックは次の通り
である。 層 ： 組成：ドーパント （膜厚） 透光性電極１５ ｐコンタクト層１４ ： ｐ−ＧａＮ：Ｍｇ （0.3μm） 発光層１３ ： 超格子構造 量子井戸層 ： Ｉｎ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎ （3. 5nm） バリア層 ： ＧａＮ （3.5nm） 量子井戸層とバリア層の繰り返し数：１〜１０ ｎコンタクト層 １２ ： ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ （4μm） 第１の半導体層 １１ ： Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０≦ｘ≦１） （10μｍ ） 基板１０ ： サファイア （300μm）

【００１５】第１の半導体層は、図２に示されるように
基板１０側からｎコンタクト層１２側に向かってその組
成が段階的に変化する複数層が積層して構成される。即
ち、第１の半導体層の組成は、基板１０に接する面にお
いてはＡｌＮであり、ｎコンタクト層１２に接する面に
おいてはｎコンタクト層と同じＧａＮである。本実施例
では、第１の半導体層の組成を１０段階に変化させた
が、勿論、１０段階の変化に限定されるわけではない。
また、組成の変化の度合いも実施例のものに限定はされ
ない。本実施例では、第１の半導体層を構成する各層の
膜厚はすべて１０００ｎｍとしたが、膜厚はこれに限定
されるものではなく、また、各層毎にその膜厚を変える
こともできる。

【００１６】ｎコンタクト層１２は発光層１３側の低電
子濃度ｎ⁻層と第１の半導体層１１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。発光層１３
は超格子構造のものに限定されない。発光素子の構成と
しては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合を有したホ
モ構造、シングルヘテロ構造若しくはダブルヘテロ構造
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。発光層１３とｐコンタクト層１４
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
ドキャップの広いＡｌ_ＸＧａ_ＹＩｎ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（０≦
Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、Ｘ＋Ｙ≦１）層を介在させること
ができる。これは発光層１３の中に注入された電子がｐ
コンタクト層１４に拡散するのを防止するためである。
ｐコンタクト層１４を発光層１３側の低ホール濃度ｐ⁻
層とｐ電極１６側の高ホール濃度ｐ^＋側とからなる２層
構造とすることができる。

【００１７】上記構成の発光ダイオード１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当該サファイア基板を１００
０℃まで昇温させて５分間維持する。そして、基板１１
を１１３０℃まで昇温し、材料ガスとして先ずアンモニ
アガスのみを１５分間導入する。その後、基板温度を１
１３０℃に維持しながら第１の半導体層を形成する。第
１の半導体層の形成は、アンモニアガスとIII族元素の
アルキル化合物ガスであるトリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ)、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を原料ガスと
したＭＯＣＶＤ法によって行われる。まず、ＴＭＧの供
給量をゼロとして、ＡｌＮ層が形成される。その後、Ｔ
ＭＧの供給量を段階的に増加させることにより、Ａｌ
_０．９Ｇａ_０．１Ｎ〜ＧａＮまでＡｌとＧａの組成比が
段階的に変化する層が形成される。ｎコンタクト層１
２、発光層１３、及びｐコンタクト層１４は常法（ＭＯ
ＣＶＤ法）に従い形成される。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）とを基板上に供給し
て熱分解反応させ、もって所望の結晶を成長させる。

【００１８】透光性電極１５は金を含む薄膜であり、ｐ
コンタクト層１４の上面の実質的な全面を覆って積層さ
れる。ｐ電極１６も金を含む材料で構成されており、蒸
着により透光性電極１５の上に形成される。ｎ電極１７
はエッチングにより露出されたｎコンタクト層１２の面
へ蒸着により形成される。

【００１９】（第２実施例）図３に本発明の他の実施例
である発光ダイオード２の要部拡大図を示す。なお、第
１実施例の発光ダイオード１と同一の部材には同一の符
号を付してその説明を省略する。発光ダイオード２では
第１の半導体層２１の組成が基板１０からｎコンタクト
層１２に向かってＡｌＮ〜ＧａＮへと連続的に変化して
いる。この組成が連続的に変化する第１の半導体層２１
は、ＭＯＣＶＤ法を行うときに原料ガスの組成比を連続
的に変化させることにより形成される。尚、第１の半導
体層２１の膜厚は５０μｍである。

【００２０】（第３実施例）図４に本発明の他の実施例
である発光ダイオード３の要部拡大図を示す。なお、第
１実施例の発光ダイオード１と同一の部材には同一の符
号を付してその説明を省略する。

【００２１】発光ダイオード３では第１の半導体層３１
の組成が基板１０からｎコンタクト層に向かってＡｌＮ
〜Ａｌ_０．１Ｇａ_０．７２Ｉｎ_０．１８Ｎへと９段階に
変化している。また、ｎコンタクト層３２の組成はＧａ
_０．８Ｉｎ_０．２Ｎ（Ｓｉドープ）である。このよう
に、発光ダイオード３では第１の半導体層３１からｎコ
ンタクト層３２まで、段階的に組成が変化する層が積層
されて構成される。このような第１の半導体層３１及び
ｎコンタクト層３２は、ＭＯＣＶＤ法を行うとき、原料
ガスの組成比を段階的に変化させることにより、連続的
に形成される。第１の半導体層３１における組成の変化
の度合い、及び回数は実施例のものに限定はされない。

【００２２】本発明が適用される素子は上記の発光ダイ
オードに限定されるものではなく、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
電子デバイスにも適用できる。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。

【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】以下、次の事項を開示する。 （１０） 前記基板はサファイアである、ことを特徴と
する請求項１〜７のいずれかに記載の製造方法。 （１１） 前記第１の半導体層の前記基板に接する面に
おける組成はＡｌＮである、ことを特徴とする（１０）
に記載の製造方法。 （２０） 前記第１の半導体層の膜厚は、４００ｎｍ〜
１００μｍであることを特徴とする請求項１〜８、（１
０）、及び（１１）のいずれかに記載の製造方法。 （２１） 前記第１の半導体層の膜厚は、１０００ｎｍ
〜５０μｍであることを特徴とする（２０）に記載の製
造方法。 （３０） 前記第１の半導体層の成長温度が１０５０℃
〜１１８０℃である、ことを特徴とする請求項１〜８、
（１０）、（１１）、（２０）、及び（２１）のいずれ
かに記載の製造方法。 （３１） 前記第１の半導体層の成長温度が１１１０℃
〜１１５０℃である、ことを特徴とする請求項１〜８、
（１０）、（１１）、（２０）、及び（２１）のいずれ
かに記載の製造方法。 （４０） 基板の上にＡｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ
（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）からなる
単結晶の層が複数積層されてなる第１の半導体層をＭＯ
ＣＶＤ法により成長させるステップであって、前記単結
晶の各層の格子定数が段階的及び／又は連続的に変化す
るように該各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。 （４１） 最上面に位置する前記単結晶の層の格子定数
はその上に形成されるIII族窒化物系化合物半導体層の
格子定数と実質的に同一である、ことを特徴とする（４
０）に記載の製造方法。 （４２） 前記単結晶の各層の格子定数が段階的に変化
するように該各層を成長させ、かつ該各層の膜厚は２０
０ｎｍ〜４０００ｎｍである、ことを特徴とする（４
０）又は（４１）に記載の製造方法。 （４３） 前記各層の前記膜厚は５００ｎｍ〜２０００
ｎｍである、ことを特徴とする（４２）に記載の製造方
法。 （４４） 前記各層の前記膜厚はおよそ１０００ｎｍで
ある、ことを特徴とする（４２）に記載の製造方法。 （４５） 前記各層の前記膜厚は該各層間で異なる、こ
とを特徴とする（４２）又は（４３）に記載の製造方
法。 （４６） 前記各層の前記膜厚が段階的に変化するよう
に前記第１の半導体層を成長させる、ことを特徴とする
（４５）に記載の製造方法。 （５０） 前記III族窒化物系化合物半導体素子は発光
素子である、ことを特徴とする請求項１〜８、（１
０）、（１１）、（２０）、（２１）、（３０）、（３
１）、及び（４０）〜（４６）のいずれかに記載の製造
方法。 （６０） 基板上にＭＯＣＶＤ法により１０００℃〜１
１８０℃の成長温度でその格子定数を段階的及び／又は
連続的に変化させながら成長させるＡｌ_ｘＧａ _ｙＩｎ
_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦
１）からなる半導体層を含む、ことを特徴とするIII族
窒化物系化合物半導体素子。 （６１） 基板と、前記基板上にＭＯＣＶＤ法により１
０００℃〜１１８０℃の成長温度でその格子定数を段階
的及び／又は連続的に変化させながら成長させるＡｌ_ｘ
Ｇａ_ｙＩｎ _{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０
≦ｘ＋ｙ≦１）からなる第１の半導体層と、前記第１の
半導体層の上に形成させるIII族窒化物系化合物半導体
からなる第２の半導体層と、を含んでなるIII族窒化物
系化合物半導体素子。 （６２） 前記第１の半導体層は前記第２の半導体層側
で該第２の半導体層の格子定数と実質的に同一の格子定
数を有する、ことを特徴とする（６１）に記載の素子。 （６３） 前記第１の半導体層の格子定数が段階的に変
化するように該第１の半導体層を成長させ、かつ各格子
定数における各層の膜厚は２００ｎｍ〜４０００ｎｍで
ある、ことを特徴とする（６０）〜（６２）に記載の素
子。 （６４） 前記各層の前記膜厚は５００ｎｍ〜２０００
ｎｍである、ことを特徴とする（６３）に記載の素子。 （６５） 前記各層の前記膜厚はおよそ１０００ｎｍで
ある、ことを特徴とする（６３）に記載の素子。 （６６） 前記各層の前記膜厚は該各層間で異なる、こ
とを特徴とする（６３）又は（６４）に記載の素子。 （６７） 前記各層の前記膜厚は段階的に変化する、こ
とを特徴とする（６６）に記載の素子。 （６８） 前記基板はサファイアである、ことを特徴と
する（６０）〜（６７）のいずれかに記載の素子。 （６９） 前記第１の半導体層の前記基板に接する面に
おける組成はＡｌＮである、ことを特徴とする（６８）
に記載の素子。 （７０） 前記第１の半導体層の膜厚は、４００ｎｍ〜
１００μｍであることを特徴とする（１０）〜（６９）
のいずれかに記載の素子。 （７１） 前記第１の半導体層の膜厚は、１０００ｎｍ
〜５０μｍであることを特徴とする（７０）に記載の素
子。 （７２） 基板と、前記基板上に形成され、Ａｌ_ｘＧａ
_ｙＩｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ
＋ｙ≦１）からなる単結晶の層が複数積層されてなる第
１の半導体層と、を含んでなるIII族窒化物系化合物半
導体素子であって、前記単結晶の各層の格子定数が段階
的及び／又は連続的に変化する、ことを特徴とするIII
族窒化物系化合物半導体素子。 （７３） 前記III族窒化物系化合物半導体素子は発光
素子である、ことを特徴とする（６０）〜（７２）のい
ずれかに記載の素子。 （８０） 基板と、前記基板上にＭＯＣＶＤ法により１
０００℃〜１１８０℃の成長温度でその格子定数を段階
的及び／又は連続的に変化させながら成長させるＡｌ_ｘ
Ｇａ_ｙＩｎ _{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０
≦ｘ＋ｙ≦１）からなる第１の半導体層と、前記第１の
半導体層の上に形成させるIII族窒化物系化合物半導体
からなる第２の半導体層と、からなる積層体。 （８１） 前記第１の半導体層は前記第２の半導体層側
で該第２の半導体層の格子定数と実質的に同一の格子定
数を有する、ことを特徴とする（８０）に記載の積層
体。 （８２） 前記第１の半導体層の格子定数が段階的に変
化するように該第１の半導体層を成長させ、かつ各格子
定数における各層の膜厚は２００ｎｍ〜４０００ｎｍで
ある、ことを特徴とする（８１）又は（８２）に記載の
積層体。 （８３） 前記各層の前記膜厚は５００ｎｍ〜２０００
ｎｍである、ことを特徴とする（８２）に記載の積層
体。 （８４） 前記各層の前記膜厚はおよそ１０００ｎｍで
ある、ことを特徴とする（８２）に記載の積層体。 （８５） 前記各層の前記膜厚は該各層間で異なる、こ
とを特徴とする（８２）又は（８３）に記載の積層体。 （８６） 前記各層の前記膜厚は段階的に変化する、こ
とを特徴とする（８５）に記載の積層体。 （８７） 前記基板はサファイアである、ことを特徴と
する（８０）〜（８６）のいずれかに記載の積層体。 （８８） 前記第１の半導体層の前記基板に接する面に
おける組成はＡｌＮである、ことを特徴とする（８７）
に記載の積層体。 （８９） 前記第１の半導体層の膜厚は、４００ｎｍ〜
１００μｍであることを特徴とする（８０）〜（８８）
のいずれかに記載の積層体。 （９０） 前記第１の半導体層の膜厚は、１０００ｎｍ
〜５０μｍであることを特徴とする（８９）に記載の積
層体。 （９１） 基板と、前記基板上に形成され、Ａｌ_ｘＧａ
_ｙＩｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ
＋ｙ≦１）からなる単結晶の層が複数積層されてなる第
１の半導体層であて、前記単結晶の各層の格子定数が段
階的及び／又は連続的に変化する第１の半導体層と、II
I族窒化物系化合物半導体からなる第２の半導体層と、
からなる積層体。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一の実施例である発光ダイオード１の
構成を示す図である。

【図２】同じく発光ダイオード１の部分拡大図である。

【図３】本発明の他の実施例である発光ダイオード２の
部分拡大図である。

【図４】本発明の他の実施例である発光ダイオード３の
部分拡大図である。

【符号の説明】

１ ２ ３ 発光ダイオード １０ 基板 １１ ２１ ３１ 第１の半導体層 １２ ３２ ｎコンタクト層 １３ 発光層 １４ ｐコンタクト層 １５ 透光性電極 １６ ｐ電極 １７ ｎ電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F041 AA40 CA05 CA34 CA40 CA46 CA65 CA88 5F045 AA04 AB09 AB14 AB17 AB18 AB40 AC08 AC12 AD14 AD15 AF02 AF03 AF04 AF06 AF09 AF13 BB12 CA10 DA58 EB15 EE12 EE17 5F073 AA74 CA07 CB05 CB07 DA05 DA35 EA29

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上にＭＯＣＶＤ法により１０００℃
   〜１１８０℃の成長温度でＡｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_{１−ｘ−ｙ}
   Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）からな
   る第１の半導体層をその格子定数を段階的及び／又は連
   続的に変化させながら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。
2. 【請求項２】 前記第１の半導体層上にはIII族窒化物
   系化合物半導体からなる第２の半導体層が形成され、前
   記第１の半導体層は前記第２の半導体層側で該第２の半
   導体層の格子定数と実質的に同一若しくはこれに近い格
   子定数を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の製
   造方法。
3. 【請求項３】 前記第１の半導体層は前記基板側で該基
   板の格子定数と実質的に同一若しくはこれに近い格子定
   数を有する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の
   製造方法。
4. 【請求項４】 前記第１の半導体層をその格子定数を段
   階的に変化させながら成長させ、各格子定数における各
   層の膜厚は２００ｎｍ〜４０００ｎｍである、ことを特
   徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
5. 【請求項５】 前記各層の前記膜厚は５００ｎｍ〜２０
   ００ｎｍである、ことを特徴とする請求項４に記載の製
   造方法。
6. 【請求項６】 前記各層の前記膜厚はおよそ１０００ｎ
   ｍである、ことを特徴とする請求項４に記載の製造方
   法。
7. 【請求項７】 前記各層の前記膜厚は該各層間で異な
   る、ことを特徴とする請求項４又は５に記載の製造方
   法。
8. 【請求項８】 前記各層の前記膜厚が段階的に変化する
   ように前記第１の半導体層を成長させる、ことを特徴と
   する請求項７に記載の製造方法。