JPH10312971A - ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体膜とその成長方法、ＧａＮ系半導体膜とその形成方法、ＧａＮ系半導体積層構造とその形成方法、ＧａＮ系半導体素子とその製造方法 - Google Patents

ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体膜とその成長方法、ＧａＮ系半導体膜とその形成方法、ＧａＮ系半導体積層構造とその形成方法、ＧａＮ系半導体素子とその製造方法

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JPH10312971A JP6276098A JP6276098A JPH10312971A JP H10312971 A JPH10312971 A JP H10312971A JP 6276098 A JP6276098 A JP 6276098A JP 6276098 A JP6276098 A JP 6276098A JP H10312971 A JPH10312971 A JP H10312971A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 成長するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層と基板
結晶の熱膨張係数差、および格子定数差によって生じる
クラックを抑え、欠陥の導入を抑制する。 【解決手段】 マスク１４により成長領域１３を制限し
た基板を用いて、エピタキシャル成長によりＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体膜１５のファセット構造を形成し
（ｂ）、マスク１４を覆うまでファセット構造を発達さ
せる（ｃ）。さらに、ファセット構造を完全に埋め込む
（ｄ）。最終的に平坦な表面を有するＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体成長層を形成する（ｅ）。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体結晶のエピ
タキシャル成長方法に関し、格子定数や、熱膨張係数の
異なる基板上にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶膜をエピ
タキシャル成長させる方法及びこの成長方法これによっ
て得られるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体膜に関する。特に
結晶欠陥の少ない半導体膜の形成が困難なＧａＮ系半導
体のエピタキシャル成長方法の適用に有効である。
【０００２】さらにＧａＮ系半導体素子及びその製造方
法に関し、結晶欠陥の少ないＧａＮ半導体膜上に形成さ
れたＧａＮ系半導体素子及びその製造方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体で、例えば窒
化ガリウム（ＧａＮ）は、禁制帯幅が３．４ｅＶと大き
く、かつ直接遷移型であることから青色発光素子材料と
して注目されている。
【０００４】この材料を用いた発光デバイスを作製する
ための基板材料としては、成長させるエピタキシャル層
と同じ物質のバルク結晶を用いることが望ましい。しか
しながら、ＧａＮのような結晶では、窒素の解離圧が高
いことによりバルク結晶の作製が非常に困難であった。
したがってバルク結晶の作製が非常に困難な材料を用い
てデバイスを作製する場合は、例えばサファイア（Ａｌ
2 Ｏ3 ）基板などのような格子定数、熱膨張係数など
の物理的性質や、化学的性質も全く異なる基板が用いら
れてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このようなヘテロ基板
上にエピタキシャル成長を行うと、基板や、エピタキシ
ャル層に歪みや、欠陥が発生し、特に厚い膜を成長した
場合には、クラックが発生することが報告されている
「ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライドフィジ
ックス第３２巻（１９９３）第１５２８−１５３３頁」
（Jpn.J. Appl.Phys.Vol 32(1993) pp.1528-153
3）。このような場合には、デバイスとしての性能が極
端に悪くなるばかりではなく、成長層が粉々に破壊され
るという結果をしばしば招いた。
【０００６】また格子不整合系のエピタキシャル成長に
おいて、転位密度が少ない高品質のエピタキシャル成長
層を得るために、最初の結晶成長で１μｍのＳｉＯ2
膜でストライプを形成したサファイア基板上にＧａＮ膜
の選択成長を行い、格子欠陥や転位を特定の領域に集中
させることが特開平８−６４７９１号公報に記載されて
いる。しかし特開平８−６４７９１号公報の例ではＳｉ
Ｏ2 膜部分で成長が起こらないために全面に平坦な成
長層を得ることができず、素子形成箇所に制約が生じて
いた。
【０００７】本発明の目的は、格子定数や熱膨張係数が
異なるヘテロ基板を用いてエピタキシャル成長を行って
も、基板やエピタキシャル成長層への歪みや欠陥の発生
が少なく、また厚い膜を成長してもクラックが入りにく
いエピタキシャル成長層を得るための成長方法を提供す
ることにある。
【０００８】さらに本発明の他の目的は、上記エピタキ
シャル成長をＧａＮ系半導体の成長に利用し結晶欠陥の
少ないＧａＮ系半導体膜を提供することにある。
【０００９】また本発明の他の目的は、上記エピタキシ
ャル成長により形成されたＧａＮ系半導体膜上にＧａＮ
系半導体素子構造（例えばＧａＮ系半導体発光素子構
造）を作製することにより、優れた素子特性の得られる
ＧａＮ系半導体素子（例えばＧａＮ系半導体発光素子）
を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するため手段】本発明のＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体の成長方法は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のエ
ピタキシャル成長において、基板表面にパターニングさ
れたマスク材料により成長領域を形成する工程と、前記
成長領域に前記基板と格子定数や熱膨張係数が異なるＩ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長する工程と、前記成長領
域で前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体をファセット構造を
形成しながら成長させ、隣接する成長領域のＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体とともに前記マスク材料を覆い、さらに
前記ファセット構造を埋め込んで表面を平坦化する工程
を有することを特徴する。
【００１１】また本発明のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の
成長方法は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のエピタキシャ
ル成長において、基板表面にパターニングされたマスク
材料により成長領域を形成する工程と、前記成長領域に
前記基板と格子定数や熱膨張係数が異なるＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体を成長する工程と、前記成長領域で前記Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体をファセット構造を形成しなが
ら成長させ、隣接する成長領域のＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体とともに前記マスク材料を覆い、さらに前記ファセ
ット構造を埋め込んで表面を平坦化する工程と、前記平
坦化された表面に前記各工程を繰り返すことを特徴とす
る。
【００１２】さらに本発明のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
の成長方法は、前記基板表面に、前記成長領域に成長す
るＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体と同じ材料か、あるいは格
子定数や熱膨張係数の似た性質を有するＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体を形成した後に、前記パターニングされたマ
スク材料により形成された成長領域を形成することを特
徴とする。また前記マスク材料を用いて形成する成長領
域がストライプ形状、矩形状、丸状、又は三角形状であ
ることを特徴とする。
【００１３】本発明のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体膜は、
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体と格子定数や熱膨張係数が異
なる基板と、前記基板表面に成長領域を形成するパター
ニングされたマスク材料と、前記成長領域でファセット
構造を形成しながら成長したＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
が隣接する成長領域のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の成長
とともに前記マスク材料を覆い、前記ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体の成長により前記ファセット構造が埋め込まれ
て形成されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体膜を有すること
を特徴とする。さらに、前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
膜から少なくとも前記基板、マスク材料が除去されてい
ることを特徴とする特徴とする。
【００１４】また、前記マスク材料形成前の基板表面に
前記成長領域に成長するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体と同
じ材料か、あるいは格子定数や熱膨張係数の似た性質を
有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体が形成されていること
を特徴とする。
【００１５】本発明のＧａＮ系半導体膜の形成方法は、
ＧａＮ系半導体と格子定数や熱膨張係数が異なる基板表
面、あるいは前記基板上に形成されたＧａＮ系半導体表
面にパターニングされたマスク材料により成長領域を形
成する工程と、前記成長領域にＧａＮ系半導体がファセ
ット構造を形成するように成長させ、隣接する成長領域
のＧａＮ系半導体とともに前記マスク材料を覆い、さら
に前記ファセット構造を埋め込んで表面を平坦化する工
程を有することを特徴とする。またＧａＮ系半導体膜の
形成の後、前記ＧａＮ系半導体膜から少なくとも前記基
板、マスク材料を除去する工程とを有することを特徴と
する。
【００１６】本発明のＧａＮ系半導体積層構造の形成方
法は、ＧａＮ系半導体膜の形成の後に、前記ＧａＮ系半
導体膜上にＧａＮ系半導体素子の積層構造を形成する工
程を有することを特徴とする。また前記ＧａＮ系半導体
膜から少なくとも前記基板、マスク材料を除去する工程
と有することを特徴とする。
【００１７】本発明のＧａＮ系半導体素子の製造方法
は、ＧａＮ系半導体膜の形成の後に、前記ＧａＮ系半導
体膜上にＧａＮ系半導体素子を形成する工程を有するこ
とを特徴とする。さらにＧａＮ系半導体膜の形成の後
に、前記ＧａＮ系半導体膜上にＧａＮ系半導体素子を形
成する工程と、前記ＧａＮ系半導体膜から少なくとも前
記基板、マスク材料を除去する工程とを有することを特
徴とする。また前記ＧａＮ系半導体素子は、ダブルへテ
ロ構造を含むＧａＮ系半導体発光素子であること、さら
に前記ＧａＮ系発光素子がＧａＮ系半導体レーザである
ことを特徴とする。
【００１８】本発明のＧａＮ系半導体膜は、ＧａＮ系半
導体と格子定数や熱膨張係数が異なる基板と、前記基板
表面、あるいは前記基板上に形成されたＧａＮ系半導体
表面にパターニングされたマスク材料により形成された
成長領域と、前記成長領域でファセット構造を形成しな
がら成長したＧａＮ系半導体が隣接する成長領域のＧａ
Ｎ系半導体の成長とともに前記マスク材料を覆い、さら
に前記ＧａＮ系半導体の成長により前記ファセット構造
が埋め込まれていることを特徴とする。また前記ＧａＮ
系半導体膜から少なくとも前記基板、マスク材料が除去
されていることを特徴とする。
【００１９】本発明のＧａＮ系半導体積層構造は、前述
のＧａＮ系半導体膜上にＧａＮ系半導体素子の積層構造
が形成されていることを特徴とする。さらに前記ＧａＮ
系半導体膜から少なくとも前記基板、マスク材料が除去
されていることを特徴とする。
【００２０】本発明のＧａＮ系半導体素子は、ＧａＮ系
半導体膜上にＧａＮ系半導体素子が形成されていること
を特徴とする。また前記ＧａＮ系半導体膜上にＧａＮ系
半導体素子が形成され、前記ＧａＮ系半導体膜から少な
くとも前記基板、マスク材料が除去されていることを特
徴とする。
【００２１】さらに前記ＧａＮ系半導体素子は、ダブル
へテロ構造を含むＧａＮ系半導体発光素子であることを
特徴とする。前記ＧａＮ系発光素子がＧａＮ系半導体レ
ーザであることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
面を用いて以下に説明する。
【００２３】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態について、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のエピタキ
シャル成長を例に図１を参照して説明する。
【００２４】初めに、基板材料とは性質を異にし、その
次の工程で成長する材料と同じか、あるいはその材料と
格子定数や熱膨張係数の似た性質を有するＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体１２を基板上に成長し、その表面上にフォ
トリソグラフィー法とウエットエッチング法を用いて基
板上の成長領域を制限するマスク１４を形成する。マス
クの形状はストライプとし、このときマスク１４の厚さ
は１０ｎｍから２μｍ程度であり、成長領域１３および
マスク１４のストライプ幅は、通常０．１μｍから１０
μｍ程度とした。（図１（ａ））。
【００２５】次に、成長領域に対しＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体膜のエピタキシャル成長を行う。マスク１４の付
いた基板をエピタキシャル装置の反応管に挿入して、水
素ガス、窒素ガス、または、水素と窒素の混合ガスとＶ
族原料ガスを供給しながら基板１１を所定の成長温度ま
で昇温する。温度が安定してからＩＩＩ族原料を供給し
て、成長領域１３にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１５を成
長する。結晶成長方法は、好ましくはＩＩＩ族原料に塩
化物を用いる塩化物輸送法による気相成長（ＶＰＥ：Va
por Phase Epitaxy ）で行うが、ＩＩＩ族原料に有
機金属を用いる有機金属化合物気相成長（ＭＯＣＶＤ：
Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）を用いても
よい。
【００２６】ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１５は、初期段
階ではマスク１４上に成長せず、成長領域１３のみで結
晶成長が起こり、成長領域上のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体１５にはファセット構造が形成される。このときのＩ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体１５の成長条件はファセット構
造が形成されるよう６５０℃から１１００℃の成長温
度、ＩＩＩ族原料の供給量に対し等倍から２０００００
倍を供給するＶ族原料の供給量の範囲で行う。（図１
（ｂ））。
【００２７】さらにエピタキシャル成長を続けると、Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体１５は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、成長領域だけでなく
マスク１４を覆うようになる。そして隣接する成長領域
のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１５のファセット構造と接
触する（図１（ｃ））。
【００２８】さらにエピタキシャル成長を続けると、フ
ァセット構造が埋め込まれ（図１（ｄ））、最終的に
は、平坦な表面を有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体膜１
５を得ることができる（図１（ｅ））。
【００２９】通常、基板上に格子定数や熱膨張率の異な
るＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶成長を行うと、基板
との界面で発生した結晶欠陥にともなう転位は、界面と
垂直方向に伸びるために、たとえエピタキシャル膜を厚
くしても、転位の低減は見られない。
【００３０】本実施の形態による方法では、選択成長に
より成長領域にファセット構造を形成している。このフ
ァセットは成長速度が他の面より遅いために現れる。フ
ァセットの出現により転位がファセットに向かって進
み、基板と垂直に伸びていた転位が垂直な方向へ伸びる
ことができなくなる。結晶欠陥はファセットの成長とと
もに横方向に曲げられ、エピタキシャル膜の膜厚増加に
伴い、成長領域では結晶欠陥が減少していき、結晶の端
に出てしまうか、閉ループを形成することがわかった。
これにより、エピタキシャル膜内の欠陥の低減が計られ
る。このようにファセット構造を形成して成長すること
で、結晶欠陥を大幅に減らせる。
【００３１】特にＩＩＩ族原料に塩化物を用いる塩化物
輸送法による気相成長では、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
１５の成長が速いため、ファセット構造のうち基板面と
同じ面が消えるのがはやい。したがって基板と垂直に伸
びる転位は、はやくからファセット構造のうち基板面と
異なる面の方向に伸びることになりＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体１５における垂直に伸びる転位を大幅に減らすこ
とができる。
【００３２】なお、ＩＩＩ族原料に有機金属を用いる有
機金属化合物気相成長は塩化物輸送法による気相成長と
比べて成長速度が遅くなるが、上述のようにのＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体１５のファセット構造のうち基板面と
同じ面がはやく消えるようにすればよい。例えば成長領
域に対するマスクの面積を大きくすればマスク上からの
成長種の供給量が増えるため成長領域におけるＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体１５の成長をはやめることができる。
【００３３】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態について、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のエピタキ
シャル成長を例に図５を参照して説明する。
【００３４】図５（ａ）〜（ｂ）までは第１の実施の形
態の図１（ａ）から（ｅ）と同様な工程で作製している
ため説明を省略する。第２の実施の形態では、ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体のエピタキシャル成長を行い成長層を
平坦化した後に、第２のマスクを設け（図５（ｃ））、
第１の実施の形態と同様にファセット構造を形成し、平
坦化を行っている（図５（ｄ））。
【００３５】第２の実施の形態では、図１（ａ）から
（ｅ）の作製工程を繰り返すことにより形成したＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体膜の欠陥密度をさらに低減すること
ができる。
【００３６】第１の実施の形態あるいは第２の実施の形
態は、基板と格子定数や熱膨張係数の異なる材料を結晶
成長する場合に有効であり、Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｓｉ，Ｓｉ
Ｃ，ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ，ＬｉＧａＯ2 ，ＺｎＯ等の基板
への、ＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、Ｇａ
Ａｓ又はＧａＰ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の成長に
適用できる。
【００３７】また図１あるいは図５では基板にその次の
工程で成長する物質と同じ、あるいはその物質と格子定
数や熱膨張係数の似た性質を有するＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体膜表面にマスクを形成した例を示したが、基板１
１表面に直接マスクを形成して図１（ｂ）〜（ｅ）ある
いは図５（ｂ）〜（ｄ）のプロセスを行っても同様な効
果が得られる。
【００３８】さらに本実施の形態ではマスク１４として
ストライプ状のパターンを用いた成長領域について説明
を行ったが、これに限られるものではなく、ファセット
構造が現れるものであれば、成長領域の形状が矩形状、
丸状、又は三角状となるマスクでもよい。
【００３９】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態について説明する。第３の実施の形態は、
第１の実施の形態あるいは第２の実施の形態で説明した
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のエピタキシャル成長をＧａ
Ｎ系半導体の成長に利用しＧａＮ系半導体膜を形成する
ものである。
【００４０】第３の実施の形態は、第１の実施の形態あ
るいは第２の実施の形態で説明したエピタキシャル成長
をＧａＮ系半導体に利用したものであり、共通する箇所
については説明を簡略化する。
【００４１】はじめに、ＧａＮ系半導体と熱膨張係数や
格子定数の異なる基板材料上に、フォトリソグラフィー
法とウエットエッチング法を用いて基板上の成長領域を
制限するマスクを形成する。
【００４２】次に成長領域に対しＧａＮ系半導体のエピ
タキシャル成長を行う。成長領域に成長するＧａＮ系半
導体の結晶成長方法は、ＩＩＩ族原料にガリウム（Ｇ
ａ）と塩化水素（ＨＣｌ）の反応生成物である塩化ガリ
ウム（ＧａＣｌ）とＶ族原料にアンモニア（ＮＨ3 ）ガ
スを用いる塩化物輸送法による気相成長（ＶＰＥ：Vapo
r Phase Epitaxy ）であるハイドライドＶＰＥ法
や、Ｇａ原料に有機金属を用いる有機金属化合物気相成
長（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Vapor PhaseEpitax
y）を用いる。成長温度は６５０℃から１１００℃で行
い、Ｖ族原料の供給量はＩＩＩ族原料の供給量に対し等
倍から２０００００倍を供給すればよい。
【００４３】ＧａＮ系半導体層のエピタキシャル成長
は、第１の実施の形態と同様に、ＧａＮ系半導体が初期
段階ではマスク上に成長せず成長領域のみで結晶成長が
起こり、成長領域上のＧａＮ系半導体膜には基板の面方
位とは異なる面方位のファセット構造が形成される。
【００４４】エピタキシャル成長を続けると、ＧａＮ系
半導体は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、成長領域だけでなくマスクを覆うようにな
る。そして隣接する成長領域のＧａＮ系半導体のファセ
ット構造と接触する。さらにエピタキシャル成長を続け
ると、ＧａＮ系半導体によりファセット構造が埋め込ま
れ、最終的には、平坦な表面を有するＧａＮ系半導体膜
を得ることができる。
【００４５】ＧａＮはバルク結晶の作製が困難なため、
従来のＧａＮ系半導体の結晶成長では基板としてサファ
イア基板、ＳｉＣ基板等を用いてきたが、これらの基板
はＧａＮ系半導体とは格子定数や熱膨張率が異なってい
る。このためＧａＮ系半導体のエピタキシャル成長を行
うと、基板との界面で発生した結晶欠陥にともなう転位
が界面と垂直方向に伸び、たとえエピタキシャル膜を厚
くしても転位の低減は見られなかった。
【００４６】本実施の形態によるエピタキシャル成長方
法では、ＧａＮ系半導体と熱膨張係数や格子定数の異な
る基板材料上のマスク材料により選択的に形成された成
長領域に、基板面方位とは異なる面方位のファセット構
造を有するＧａＮ系半導体をエピタキシャル成長してい
る。このファセットは成長速度が他の面より遅いために
現れ、ファセットの出現により、基板とＧａＮ系半導体
の界面付近から発生した転位がファセットに向かって進
むようになり、基板と垂直に伸びていた転位が垂直な方
向へ伸びることができなくなる。
【００４７】したがってＧａＮ系半導体の結晶欠陥はフ
ァセットの成長とともに横方向に曲げられ、ＧａＮ系半
導体のエピタキシャル成長による膜厚の増加に伴い、成
長領域では結晶欠陥が減少していき、結晶の端に出てし
まうか、閉ループを形成する。これにより、エピタキシ
ャル膜内の欠陥の低減が計られる。
【００４８】このように基板上にマスクにより選択的に
形成された成長領域にファセット構造を有するＧａＮ系
半導体膜を成長することで、ＧａＮ系半導体膜の結晶欠
陥を大幅に減らすことが可能となる。
【００４９】さらに、第３の実施の形態で得られるＧａ
Ｎ系半導体膜は膜厚を所望の厚さに成長してから基板
（サファイア基板等）とマスクとＧａＮ系半導体の一部
を除去することで、結晶欠陥の少ないＧａＮ系半導体膜
の基板として用いることができる。このようなＧａＮ系
半導体膜上にＧａＮ系半導体素子を作製することで、Ｇ
ａＮ系半導体素子の積層構造の結晶性を改善することが
できる。
【００５０】またＧａＮ系半導体素子がＧａＮ系半導体
発光素子の場合は、サファイア基板等で問題となってい
たＧａＮ系半導体発光素子における基板裏面への電極形
成が可能になる。
【００５１】さらにＧａＮ系半導体発光素子がＧａＮ系
半導体レーザの場合は、ＧａＮ系半導体とへき開面が異
なるヘテロ基板上にレーザ構造を形成しても、へき開に
よる共振器ミラーの作製が可能になる。
【００５２】なお、第３の実施の形態におけるＧａＮ系
半導体膜の形成は説明上第１の実施の形態のエピタキシ
ャル成長を用いた記載としたが、第２の実施の形態でも
適用可能である。
【００５３】第３の実施の形態の説明では、ＧａＮ系半
導体と格子定数や熱膨張係数の異なる基板表面に直接マ
スクを形成する例を示したが、基板上にＧａＮ系半導体
を成長した後に、該ＧａＮ系半導体表面にマスクを形成
しても同様な効果が得られる。
【００５４】さらに本実施の形態に用いるマスクとして
は第１の実施の形態あるいは第２の実施の形態と同様な
材料、寸法、形状を適用することができる。また本実施
の形態におけるＧａＮ系半導体膜としてはＧａＮ、Ａｌ
ＧａＮ、ＩｎＧａＮ等があげられるがＧａＮが最も好ま
しい。
【００５５】またＧａＮ系半導体素子としては、ＧａＮ
系半導体レーザやＧａＮ系ＬＥＤ等のＧａＮ系半導体発
光素子の他にＦＥＴやＨＢＴなどのデバイスにも適用可
能である。
【００５６】（第４の実施の形態）本発明の第４の実施
の形態について、図６を参照して説明する。
【００５７】第４の実施の形態は、ＧａＮ系半導体と熱
膨張係数や格子定数が異なる基板上に、第１の実施の形
態のエピタキシャル成長を利用してＧａＮ系半導体厚膜
を成長し、さらにこのＧａＮ系半導体厚膜上にＧａＮ系
半導体素子を作製するものである。
【００５８】第４の実施の形態ではＧａＮ系半導体膜上
のＧａＮ系半導体素子としてＧａＮ系半導体発光素子を
用いた場合について説明する。
【００５９】はじめに、基板表面にマスクを形成し、フ
ォトリソグラフィー法とウエットエッチングでマスクと
成長領域に分離する。基板には、ＧａＮ系半導体と熱膨
張係数や格子定数の異なる基板材料上にＧａＮ系半導体
が形成された基板を用いる。
【００６０】マスク及び成長領域の形状としては、第１
の実施の形態の説明のように成長領域のＧａＮ系半導体
にファセットが出現する形状とする。
【００６１】次に成長領域に対しＧａＮ系半導体のエピ
タキシャル成長を行う。ＧａＮ系半導体の成長法は、Ｉ
ＩＩ族原料にガリウム（Ｇａ）と塩化水素（ＨＣｌ）の
反応生成物である塩化ガリウム（ＧａＣｌ）とＶ族原料
にアンモニア（ＮＨ3 ）ガスを用いるハイドライドＶＰ
Ｅ法が好ましいが、有機金属化学気相成長法（ＭＯＶＰ
Ｅ）を用いてもよい。
【００６２】ＧａＮ系半導体のエピタキシャル成長は、
第１の実施の形態と同様に、ＧａＮ系半導体が初期段階
ではマスク上に成長せず成長領域のみで結晶成長が起こ
り、成長領域上のＧａＮ系半導体には基板の面方位とは
異なる面方位のファセット構造が形成される。
【００６３】エピタキシャル成長を続けると、ＧａＮ系
半導体は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、成長領域だけでなくマスクを覆うようにな
る。そして隣接する成長領域のＧａＮ系半導体膜のファ
セット構造と接触する。さらにエピタキシャル成長を続
けると、ＧａＮ系半導体によりファセット構造が埋め込
まれ、最終的には、平坦な表面を有するＧａＮ系半導体
膜を得ることができる。
【００６４】次にＧａＮ系半導体膜上にＧａＮ系半導体
発光素子の素子構造を作製する。ＧａＮ系半導体膜を形
成した後、ＧａＮ系半導体膜が形成された基板をＭＯＣ
ＶＤ装置にセットし、所定の温度、ガス流量、Ｖ／ＩＩ
Ｉ比で、ｎ型ＧａＮ層、ｎ型ＡｌＧａＮクラット層、ｎ
型ＧａＮ光ガイド層、アンドープＩｎＧａＮ量子井戸層
とアンドープＩｎＧａＮ障壁層からなる多重量子井戸構
造活性層、ｐ型ＡｌＧａＮ層、ｐ型ＧａＮ光ガイド層、
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、ｐ型ＧａＮコンタクト層を
順次形成しレーザー構造を作製する。
【００６５】次に、レーザー構造を形成した基板を研磨
器にセットし、基板、ＳｉＯ2 マスク、およびＧａＮ系
半導体膜の一部を研磨してＧａＮ系半導体膜を露出させ
る。露出したＧａＮ系半導体膜の面、すなわちＧａＮ系
半導体発光素子裏面側にｎ型電極を形成し表面側にｐ型
電極を形成する。
【００６６】第４の実施の形態により以下の効果が得ら
れる。
【００６７】第１の実施の形態のエピタキシャル成長で
得られたＧａＮ系半導体膜上にＧａＮ系半導体素子構造
を成長することにより、従来のサファイア基板を用いた
成長で問題となっていたＧａＮ系半導体素子構造におけ
るエピタキシャル成長膜の結晶性が改善でき、ＧａＮ系
半導体素子特性を向上させることができる。
【００６８】さらにＧａＮ系半導体素子がＧａＮ系半導
体発光素子の場合においては、裏面に電極を形成するこ
とができるため、従来のようにドライエッチング等複雑
な作製工程で電極をＧａＮ系半導体膜の表面に形成する
ことなく素子を作製でき電極作製工程が簡略化できる。
【００６９】またＧａＮ系半導体発光素子がＧａＮ系半
導体レーザの場合は、結晶欠陥が少ないＧａＮ系半導体
厚膜を形成した後に基板、マスクを除去することで、へ
き開によりＧａＮ系半導体レーザ構造の共振器ミラー面
を形成できる。このため従来のドライエッチング等によ
る複雑な工程で共振器ミラー面を形成したものに比べ大
幅に簡略化でき歩留まりも大幅に向上できる。
【００７０】なお、第４の実施の形態は上記の説明に限
定されるものではなく、必要に応じて他の構成、成長法
を採ることが可能である。
【００７１】例えば、ＧａＮ系半導体膜のエピタキシャ
ル成長は第１の実施の形態だけでなく、第２の実施の形
態の適用もできる。
【００７２】さらにＧａＮ系半導体膜上にＧａＮ系半導
体素子の積層構造を作製した後に基板、マスクを除去し
たが、ＧａＮ系半導体膜形成後に基板、マスクとＧａＮ
系半導体膜の一部を除去した後にＧａＮ系半導体素子の
積層構造を作製してもよい。
【００７３】なお、ＧａＮ系半導体膜から基板、マスク
を除去した例を説明したが、ＧａＮ系半導体膜上に形成
されたＧａＮ系半導体素子の結晶性の効果だけ得たいの
であれば、基板、マスクの除去を行わず、ＧａＮ系半導
体素子表面側に電極を形成する構成としてもよい。
【００７４】さらに本実施の形態に用いるマスクとして
は第１の実施の形態あるいは第２の実施の形態と同様な
材料、寸法、形状を適用することができる。また本実施
の形態におけるＧａＮ系半導体膜としてはＧａＮ、Ａｌ
ＧａＮ、ＩｎＧａＮ等があげられるがＧａＮが最も好ま
しい。
【００７５】またＧａＮ系半導体素子としては、ＧａＮ
系半導体レーザやＧａＮ系ＬＥＤ等のＧａＮ系半導体発
光素子の他にＦＥＴやＨＢＴなどのデバイスにも適用可
能である。
【００７６】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
【００７７】（第１の実施例）本発明の実施例につい
て、図１を参照して説明する。本実施例では、基板とし
て、（０００１）面サファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ）基板１
１上に１μｍ程度の膜厚のＧａＮ膜１２をあらかじめ形
成した基板を用いた。このＧａＮ膜１２表面にＳｉＯ2
膜を形成し、フォトリソグラフィー法とウエットエッ
チングでマスク１４と成長領域１３に分離した。成長領
域１３およびマスク１４は、それぞれ５μｍおよび２μ
ｍの幅のストライプ状である。ストライプ方向は＜１１
−２０＞方向とした（（図１（ａ））。
【００７８】成長領域１３に成長するＧａＮ膜１５は、
ＩＩＩ族原料にガリウム（Ｇａ）と塩化水素（ＨＣｌ）
の反応生成物である塩化ガリウム（ＧａＣｌ）とＶ族原
料にアンモニア（ＮＨ3 ）ガスを用いるハイドライド
ＶＰＥ法を用いた。基板１１をハイドライドの成長装置
にセットし、水素雰囲気で成長温度１０００℃に昇温す
る。成長温度が安定してから、ＨＣｌ流量を２０ｃｃ／
毎分で供給し、ＮＨ3流量１０００ｃｃ／毎分で５分程
度供給することで、成長領域１３にＧａＮ膜１５の｛１
−１０１｝面からなるファセット構造を成長させた（図
１（ｂ））。さらに、２０分間程度エピタキシャル成長
を続け、マスク１４を覆うまでファセット構造１６を発
達させた（図１（ｃ））。
【００７９】エピタキシャル成長を続けることによりフ
ァセット構造を埋め込み（図１（ｄ））、最終的には、
５時間の成長で２００μｍ程度の平坦な表面を有するＧ
ａＮ膜を形成させた（図１（ｅ））。ＧａＮ膜１５を形
成後、アンモニアガスを供給しながら、常温まで冷却し
成長装置より取り出した。
【００８０】第１の実施例では成長領域を制限する選択
成長により、側壁が｛１−１０１｝面からなるファセッ
トを形成して結晶成長を行っている。このファセットは
成長速度が他の面より遅いために現れてくる。ファセッ
トが現れる前は、基板と垂直に伸びていた転位が、ファ
セットの出現でこの方向へ伸びることができなくなる。
【００８１】本発明により成長した結晶を詳細に調べる
と、ファセットの出現で、横方向に曲げられ、エピタキ
シャル膜の膜厚増加に伴い、結晶の端に出ることがわか
った。これにより、エピタキシャル膜内の欠陥の低減が
計られる。
【００８２】第１の実施例によって形成されたＧａＮ膜
１５には、サファイア基板１１と格子定数や熱膨張係数
が違うにもかかわらずクラックが入っていないことが確
認された。しかも、厚膜成長を行ったＧａＮ膜には、欠
陥が非常に少なく、欠陥密度は１０6 ｃｍ2 程度であ
った。
【００８３】本実施例で成長したＧａＮ膜は欠陥が非常
に少なく、この上にレーザ、ＦＥＴ、およびＨＢＴなど
の高品質なデバイス構造を成長することで、デバイス特
性を向上させることが可能となる。
【００８４】さらにサファイア基板１１を研磨等によっ
て除去することで、ＧａＮ膜１５を基板材料として用い
ることもできる。
【００８５】第１の実施例では、ＧａＮ膜のエピタキシ
ャル成長にハイドライドＶＰＥ法を用いて形成したが、
有機金属化合物気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を用いても同
様な効果が得られる。またＡｌ2 Ｏ3 基板１１を用いた
が、Ｓｉ基板、ＺｎＯ基板、ＳｉＣ基板、ＬｉＧａＯ2
基板、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 基板等を用いても同様な効果
が得られる。さらにＡｌ2 Ｏ3 基板１１上にＧａＮ膜
１２をあらかじめ形成したが、基板１１上に直接マスク
を形成してもよい。
【００８６】またマスク１４としてＳｉＯ2 を用いた
がこれに限られるものではなく、ＳｉＮx 等の絶縁体
膜でもよい。この実施例ではマスク１４の幅を２μｍと
したが、マスクを埋め込むことのできる幅であれば同様
な効果が得られる。さらにストライプを＜１１−２０＞
方向に形成したが、ファセットが形成されれば、これと
垂直の方向＜１−１００＞でもよく、これらの方向から
傾けた角度であっても結晶成長の条件により、成長領域
にファセット構造を形成することができる。なおファセ
ット構造が形成される結晶成長の条件は材料によってそ
れぞれ異なる。
【００８７】またＧａＮのエピタキシャル成長について
述べたが、ＩｎＧａＮ膜、ＡｌＧａＮ膜、ＩｎＮ膜、Ｇ
ａＰ膜あるいはＧａＡｓ膜をエピタキシャル成長しても
同様な効果が得られる。さらに成長するＩＩＩ−Ｖ族化
合物に不純物の添加しても同様な効果が得られる。
【００８８】（第２の実施例）本発明の第２の実施例に
ついて、第１の実施例と同じく図１を参照して説明す
る。
【００８９】第２の実施例では、基板として、（０００
１）面ＳｉＣ基板１１上に１μｍ程度の膜厚のＡｌ0.1
Ｇａ0.9 Ｎ膜１２をあらかじめ形成した結晶を用い
た。このＡｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ膜１２表面にＳｉＯ2
膜を形成し、フォトリソグラフィー法とウエットエッチ
ングでマスク１４と成長領域１３に分離した。成長領域
１３、およびマスク１４は、それぞれ２μｍ、および１
０μｍの幅のストライプ状である。ストライプ方向は＜
１−１００＞方向とした（（図１（ａ））。
【００９０】成長領域１３に成長するＧａＮ膜１５は、
ＩＩＩ族原料にガリウム（Ｇａ）と塩化水素（ＨＣｌ）
の反応生成物である塩化ガリウム（ＧａＣｌ）とＶ族原
料にアンモニア（ＮＨ3 ）ガスを用いるハイドライド
ＶＰＥ法を用いた。基板１１をハイドライドの成長装置
にセットし、水素雰囲気で成長温度１０００℃に昇温す
る。成長温度が安定してから、ＨＣｌ流量を２０ｃｃ／
毎分で供給し、ＮＨ3流量２０００ｃｃ／毎分で５分程
度供給することで、成長領域１３にＧａＮ膜１５の｛１
−１０１｝面からなるファセット構造を成長させた（図
１（ｂ））。
【００９１】さらに、２０分間程度エピタキシャル成長
を続け、マスク１４を覆うまでＧａＮのファセット構造
１５を発達させた（図１（ｃ））。
【００９２】エピタキシャル成長を続けることによりフ
ァセット構造を埋め込み（図１（ｄ））、最終的には、
５時間の成長で２００μｍ程度の平坦な表面を有するＧ
ａＮ膜を形成させた（図１（ｅ））。ＧａＮ膜１５の形
成後、ＮＨ3 ガスを供給しながら常温なで冷却し、成
長装置より取り出す。
【００９３】第２の実施例によって形成されたＧａＮ膜
１５には、ＳｉＣ基板１１との格子定数や熱膨張係数が
違うにもかかわらずクラックが入っていないことが確認
された。しかも、厚膜成長を行ったＧａＮ膜には、欠陥
が非常に少なく欠陥密度は１０6 ｃｍ2 程度であっ
た。
【００９４】本実施例で成長したＧａＮ膜は欠陥が非常
に少なく、この上にレーザ、ＦＥＴ、およびＨＢＴなど
の高品質なデバイス構造を成長することで、デバイス特
性を向上させることが可能となる。
【００９５】また、ＳｉＣ基板１１を研磨等によって除
去することで、ＧａＮ膜１５を基板材料として用いるこ
ともできる。
【００９６】第２の実施例では、ＧａＮ膜のエピタキシ
ャル成長にハイドライドＶＰＥ法を用いて形成したが、
有機金属化合物気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を用いても同
様な効果が得られる。また本実施例では、ＳｉＣ基板１
１を用いたが、Ｓｉ基板、ＺｎＯ基板、Ａｌ2 Ｏ3 基
板基板、ＬｉＧａＯ2 基板、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 基板等
を用いても同様な効果が得られる。さらにＳｉＣ基板１
１上に膜厚のＧａＮ膜１２をあらかじめ形成したが、基
板１１上に直接マスクを形成してもよい。
【００９７】またマスク１４としてＳｉＯ2 を用いた
がこれに限られるものではなく、ＳｉＮx 等の絶縁体
膜でもよい。この実施例ではマスク１４の幅を１０μｍ
としたが、マスクを埋め込むことのできる幅であれば同
様な効果が得られる。さらにストライプを＜１−１００
＞方向に形成したが、ファセットが形成されれば、これ
と垂直の方向＜１−１２０＞でもよく、これらの方向か
ら傾けた角度であっても結晶成長の条件により、成長領
域にファセット構造を形成することができる。なおファ
セット構造が形成される結晶成長の条件は材料によって
それぞれ異なる。
【００９８】またさらに基板１１上の膜としてＡｌ組成
０．１のＡｌＧａＮを用いたが、この組成は任意のもの
でよく、この膜としてその他にＡｌＮ、ＩｎＧａＮなど
を用いても同様な効果が得られる。さらにＧａＮのエピ
タキシャル成長について述べたが、ＩｎＧａＮ膜、Ａｌ
ＧａＮ膜、ＩｎＮ膜、ＧａＰ膜あるいはＧａＡｓ膜をエ
ピタキシャル成長しても同様な効果が得られる。また成
長するＩＩＩ−Ｖ族化合物に不純物の添加しても同様な
効果が得られる。
【００９９】（第３の実施例）本発明の第３の実施例に
ついて、図２を参照して説明する。
【０１００】第３の実施例では、基板として、（１１
１）面のＭｇＡｌ2 Ｏ4 基板２１を用いた。この基板
２１表面にＳｉＯ2 膜２３を形成し、フォトリソグラ
フィー法とウエットエッチングでマスク２３と成長領域
２２に分離した。成長領域２２、およびマスク２３は、
それぞれ４μｍ、および３μｍの幅のストライプ状であ
る。ストライプ方向は＜１１−２０＞方向とした（（図
２（ａ））。
【０１０１】ＧａＮ膜の成長は、マスク２３上に多結晶
のＧａＮが付着を抑制するのに適したハイドライドＶＰ
Ｅ法を用いた。この手法では、ＩＩＩ族原料にガリウム
（Ｇａ）と塩化水素（ＨＣｌ）の反応生成物である塩化
ガリウム（ＧａＣｌ）と、Ｖ族原料にアンモニア（ＮＨ
3 ）ガスを用いる。
【０１０２】まず、基板２１を成長装置にセットし、水
素ガスを供給しながら１０００℃程度の高温で熱処理し
た後、５００℃に降温させ、ＨＣｌ流量を０．５ｃｃ／
毎分で供給し、ＮＨ3 流量１０００ｃｃ／毎分で５分
程度供給することで、結晶成長領域２３に約２０ｎｍの
膜厚のＧａＮバッファ層２４を形成する（図２
（ｂ））。
【０１０３】この状態で、ＮＨ3 ガスを供給しながら１
０００℃に昇温する。成長温度が安定してから、ＨＣｌ
流量を２０ｃｃ／毎分で供給し、ＮＨ3 流量１５００
ｃｃ／毎分で５分程度供給することで、成長領域２２の
ＧａＮバッファー層２４上にＧａＮの｛１−１０１｝面
からなるファセット構造２５を成長させた（図２
（ｃ））。
【０１０４】さらに、エピタキシャル成長を続け、マス
ク２３を覆うまでＧａＮ膜２５のファセット構造を発達
させた後、ファセット構造を埋め込みながら成長を続
け、最終的には、５時間の成長で２００μｍ程度の平坦
な表面を有するＧａＮ膜２５を形成させた（図２
（ｄ））。ＧａＮ膜２５の形成後、ＮＨ3 ガスを供給
しながら常温まで冷却し成長装置より取り出す。
【０１０５】第３の実施例によって形成されたＧａＮ膜
２５には、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 基板２１との格子定数や熱
膨張係数が違うにもかかわらずクラックが入っていない
ことが確認された。しかも、厚膜成長を行ったＧａＮ膜
には、欠陥が非常に少なく、１０6 ｃｍ2 程度であっ
た。
【０１０６】本実施例で成長したＧａＮ膜は欠陥が非常
に少なく、この上にレーザ、ＦＥＴ、およびＨＢＴなど
の高品質なデバイス構造を成長することで、デバイス特
性を向上させることが可能となる。またＭｇＡｌ2 Ｏ4
基板２１を研磨等によって除去することで、ＧａＮ膜
２５を基板材料として用いることもできる。
【０１０７】第３の実施例では、ＧａＮ膜のエピタキシ
ャル成長にハイドライドＶＰＥ法を用いて形成したが、
有機金属化合物気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を用いても同
様な効果が得られる。また実施例では、ＭｇＡｌ2 Ｏ4
基板２１を用いたが、Ｓｉ基板、ＺｎＯ基板、ＳｉＣ
基板、ＬｉＧａＯ2 基板、Ａｌ2 Ｏ3 基板等を用いて
も同様な効果が得られる。さらにＭｇＡｌ2 Ｏ4 ２１
上に直接マスクを形成したが、基板２１上にＧａＮ膜を
あらかじめ形成してもよい。
【０１０８】またマスク１４としてＳｉＯ2 を用いた
がこれに限られるものではなく、ＳｉＮx 等の絶縁体
膜でもよい。さらにマスク２４の幅を１０μｍとした
が、マスクを埋め込むことのできる幅であれば同様な効
果が得られる。本実施例では、ストライプを＜１１−２
０＞方向に形成したが、ファセットが形成されれば、こ
れと垂直の方向＜１−１００＞でもよく、これらの方向
から傾けた角度でも結晶成長の条件により、成長領域に
ファセット構造を形成することができる。なお、ファセ
ット構造が形成される結晶成長の条件は材料によってそ
れぞれ異なる。
【０１０９】また本実施例では基板上に低温バッファ層
を設けた後にＧａＮ膜の成長を行っているため、結晶欠
陥をより少なくすることが可能となる。
【０１１０】さらに、実施例では、ＧａＮのエピタキシ
ャル成長について述べたが、ＩｎＧａＮ膜、ＡｌＧａＮ
膜、ＩｎＮ膜、ＧａＰ膜、ＧａＡｓ膜をエピタキシャル
成長しても同様な効果が得られる。さらに成長するＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物に不純物の添加しても同様な効果が得ら
れる。
【０１１１】（第４の実施例）本発明の第４の実施例に
ついて、図３、図４を参照して説明する。図３は選択的
にエピタキシャル成長する成長領域の形状を丸形状、三
角形状及び矩形状とした概略図である。
【０１１２】本実施例では、基板として（０００１）面
のＡｌ2 Ｏ3 基板４１上に１μｍ程度の膜厚のＧａＮ
膜４２をあらかじめ形成した結晶基板を用いた。
【０１１３】このＧａＮ膜４２表面にＳｉＯ2 膜を形
成し、フォトリソグラフィー法とウエットエッチングで
マスク４３と成長領域４４に分離した。成長領域４４
は、４μｍの直径の丸状（図３（ａ））、一辺が３μｍ
の三角形状（図３（ｂ））、および５μｍ角の矩形状
（図３（ｃ））の３種類となるマスクをそれぞれ用い
た。
【０１１４】形成した成長領域４４に成長するＧａＮ膜
４５は、ＩＩＩ族原料にトリメチルガリウム（ＴＭＧ
ａ）及びトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）とＶ族原
料にアンモニア（ＮＨ3 ）ガスを用いる有機金属化合
物気相成長法を用いた。
【０１１５】図４は図３の成長領域を形成した基板上に
気相成長法を用いてＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体膜を形成
する工程の概略図である。基板４１を有機金属化合物気
相成長装置にセットし、水素ガスとＮＨ3 ガスを供給
しながら１０５０℃の成長温度に昇温する。成長温度が
安定してから、トリメチルガリウム流量を５ｃｃ／毎分
で供給し、ＮＨ3 流量５０００ｃｃ／毎分で１０分程
度供給することで、成長領域４４にＧａＮ膜４５の｛１
−１０１｝面からなるファセット構造を成長させた（図
４（ａ））。
【０１１６】さらに、３０分間程度エピタキシャル成長
を続け、マスク４３を覆うまでＧａＮ層４５のファセッ
ト構造を発達させた（図４（ｂ））。
【０１１７】エピタキシャル成長を続けることによりＧ
ａＮ層４５のファセット構造を埋め込み（図４
（ｃ））、最終的には、１２時間の成長で１００μｍ程
度の平坦な表面を有するＧａＮ膜４５を形成させた（図
４（ｄ））。
【０１１８】３種類の形状の成長領域に形成したＧａＮ
膜４５は、成長領域の形状によらず平坦な表面が得ら
れ、サファイア基板４１にクラックが入っていないこと
が確認された。また、本実施例では成長領域の形状を丸
状、三角形状、および矩形状の３種類としたが、マスク
領域を埋め込むことのできる形状であれは多角形の形
状、大きさによらず同様の効果がある。
【０１１９】本実施例で成長したＧａＮ膜は欠陥が非常
に少なく、この上にレーザ、ＦＥＴ、およびＨＢＴなど
の高品質なデバイス構造を成長することで、デバイス特
性を向上させることが可能となる。
【０１２０】さらにサファイア基板４１を研磨等によっ
て除去することで、ＧａＮ膜４５を基板材料として用い
ることもできる。
【０１２１】第４の実施例では、ＧａＮ膜のエピタキシ
ャル成長にハイドライドＶＰＥ法を用いて形成したが、
有機金属化合物気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を用いても同
様な効果が得られる。またＡｌ2 Ｏ3 基板４１を用い
たが、Ｓｉ基板、ＺｎＯ基板、ＳｉＣ基板、ＬｉＧａＯ
2 基板、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 基板等を用いても同様な効
果が得られる。さらにＡｌ2 Ｏ3 基板４１上に膜厚の
ＧａＮ膜４２をあらかじめ形成したが、基板４１上に直
接マスクを形成してもよい。
【０１２２】またマスク４３としてＳｉＯ2 を用いた
がこれに限られるものではなく、ＳｉＮx 等の絶縁体
膜でもよい。
【０１２３】またＧａＮのエピタキシャル成長について
述べたが、ＩｎＧａＮ膜、ＡｌＧａＮ膜、ＩｎＮ膜、Ｇ
ａＰ膜あるいはＧａＡｓ膜をエピタキシャル成長しても
同様な効果が得られる。さらに成長するＩＩＩ−Ｖ族化
合物に不純物の添加しても同様な効果が得られる。
【０１２４】（第５の実施例）本発明の第５の実施例に
ついて、図５を参照して説明する。
【０１２５】基板５１には、１μｍの膜厚のＧａＮ膜５
２が形成された（０００１）面のサファイア基板５１を
用いた。
【０１２６】この基板５１表面にＳｉＯ2 膜を形成
し、フォトリソグラフィー法とウエットエッチングで第
１のマスク５３と第１の成長領域５４に分離した。第１
の成長領域５４、および第１のマスク５３は、それぞれ
２μｍ、および５μｍのストライプ状とした。ストライ
プ方向は、＜１１−２０＞とした（図５（ａ））。
【０１２７】第１の成長領域５４に成長する第１のＧａ
Ｎ膜５５は、上記の実施例１と同様にＩＩＩ族原料にガ
リウム（Ｇａ）と塩化水素（ＨＣｌ）の反応生成物であ
る塩化ガリウム（ＧａＣｌ）とＶ族原料にアンモニア
（ＮＨ3 ）ガスを用いるハイドライドＶＰＥ法を用い
た。基板５１をハイドライドの成長装置にセットし、水
素雰囲気で成長温度１０００℃に昇温する。６５０℃の
温度から基板５１をＮＨ3 ガス雰囲気にする。成長温
度が安定してから、ＨＣｌ流量を１０ｃｃ／毎分で供給
し、ＮＨ3 流量４０００ｃｃ／毎分で６０分間の成長
で、第１の実施例で説明した図１の（ａ）から（ｅ）の
成長工程を経て、第１のマスク５３を埋め込んだ第１の
ＧａＮ膜５５を形成する（図５（ｂ））。第１のＧａＮ
膜５５を形成後、ＮＨ3 ガス雰囲気で常温まで冷却し、
成長装置より取り出す。
【０１２８】次に、ＧａＮ膜５５上に再びＳｉＯ2 膜
を形成し、第２の成長領域５６と第２のマスク５７を形
成する。それぞれのストライプ幅は、２μｍ、および５
μｍであり、ストライプ方向は＜１１−２０＞とした
（図５（ｃ））。この基板５１上に、再び、第１の実施
例で説明した図１の（ａ）から（ｅ）の成長工程を経
て、第２のマスク５７を埋め込み、およそ１５０μｍの
第２のＧａＮ層５８を成長させ平坦化した表面を得た
（図５（ｄ））。
【０１２９】成長した第２のＧａＮ膜５８の欠陥を断面
透過電子顕微鏡で調べた結果、欠陥が１０5 ｃｍ2 以
下と極めて少ないものであった。ここでは、２段階の選
択成長について述べたが、上記工程を繰り返すことでさ
らに欠陥密度を減少させることができる。
【０１３０】第５の実施例では、ＧａＮ膜のエピタキシ
ャル成長にハイドライドＶＰＥ法を用いて形成したが、
有機金属化合物気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を用いても同
様な効果が得られる。またＡｌ2 Ｏ3 基板５１を用い
たが、Ｓｉ基板、ＺｎＯ基板、ＳｉＣ基板、ＬｉＧａＯ
2 基板、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 基板等を用いても同様な効
果が得られる。さらにＡｌ2 Ｏ3 基板５１上にＧａＮ
膜５２を成長した後にマスクを形成したが、これに限ら
ず、基板上にＧａＮ膜５２を成長せず、直接第１のマス
ク５３を成長してもよい。
【０１３１】またマスク５３としてＳｉＯ2 を用いた
がこれに限られるものではなく、ＳｉＮx 等の絶縁体
膜でもよい。さらに成長領域がストライプとなるように
パターニングされたマスクを用いたが、これに限らず、
丸形状、矩形状、三角形状でもよい。またＧａＮのエピ
タキシャル成長について述べたが、ＩｎＧａＮ膜、Ａｌ
ＧａＮ膜、ＩｎＮ膜、ＧａＰ膜あるいはＧａＡｓ膜をエ
ピタキシャル成長しても同様な効果が得られる。さらに
成長するＩＩＩ−Ｖ族化合物に不純物の添加しても同様
な効果が得られる。
【０１３２】本発明の各実施例ではＧａＮ系のＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体を用いた例について述べたが、これに
限られるものではなく、基板と格子定数あるいは熱膨張
係数が異なるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の成長に適用可
能であることはいうまでもない。
【０１３３】（第６の実施例）本発明の第６の実施例に
ついて、図６を参照して説明する。図６は本発明のエピ
タキシャル成長をＧａＮ膜の成長に用い、さらにこのＧ
ａＮ膜上にＧａＮ系半導体レーザを製造する工程を説明
するための概略図である。
【０１３４】図６に示す基板６１には、１μｍの膜厚の
ＧａＮ膜６２が形成された（０００１）面のサファイア
基板６１を用いた。この基板６１表面にＳｉＯ2 膜を形
成し、第１から第４の実施例と同様にフォトリソグラフ
ィー法とウエットエッチングで第１のマスク６３と第１
の成長領域６４に分離した。第１の成長領域６４、およ
び第１のマスク６３は、それぞれ５μｍ、および２μｍ
のストライプ状とした。ストライプ方向は、＜１１−２
０＞方向から１０度傾けて形成した（図６（ａ））。
【０１３５】第１の成長領域６４に成長する第１のＧａ
Ｎ膜６５は、上記の実施例１と同様にＩＩＩ族原料にガ
リウム（Ｇａ）と塩化水素（ＨＣｌ）の反応生成物であ
る塩化ガリウム（ＧａＣｌ）とＶ族原料にアンモニア
（ＮＨ3 ）ガスを用いるハイドライドＶＰＥ法を用い
た。基板６１をハイドライドの成長装置にセットし、水
素雰囲気で成長温度１０００℃に昇温する。６５０℃の
温度から基板５１をＮＨ3ガス雰囲気にする。成長温度
が安定してから、ＨＣｌ流量を４０ｃｃ／毎分で供給
し、ＮＨ3 流量１０００ｃｃ／毎分、およびシラン
（ＳｉＨ4 ）流量０．０１ｃｃ／毎分で１５０分間の
成長で、第１の実施例で説明した図１の（ａ）から
（ｅ）の成長工程を経て、第１のマスク６３を埋め込ん
だ膜厚２００μｍの第１のＧａＮ膜６５を形成する（図
５（ｂ））。第１のＧａＮ膜６５を形成後、ＮＨ3 ガ
ス雰囲気で常温まで冷却し、成長装置より取り出す。Ｇ
ａＮ膜６５は、ｎ型で、１×１０18ｃｍ-3以上のキャリ
ア濃度であった。
【０１３６】次に、ＧａＮ系半導体レーザ構造の作製に
は、有機金属化学気相成長法（ＭＯＶＰＥ）を用いて作
製した。ＧａＮ膜６５を形成後、ＭＯＣＶＤ装置にセッ
トし、水素雰囲気で成長温度１０５０℃に昇温する。６
５０℃の温度からＮＨ3 ガス雰囲気にする。Ｓｉを添
加した１μｍの厚さのｎ型ＧａＮ層６６、Ｓｉを添加し
た０．４μｍの厚さのｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラット
層６７、Ｓｉを添加した０．１μｍの厚さのｎ型ＧａＮ
光ガイド層６８、２．５ｎｍの厚さのアンドープＩｎ
0.2Ｇａ0.8Ｎ量子井戸層と５ｎｍの厚さのアンドープＩ
ｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなる１０周期の多重量子井
戸構造活性層６９、マグネシウム（Ｍｇ）を添加した２
０ｎｍの厚さのｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層７０、Ｍｇを添
加した０．１μｍの厚さのｐ型ＧａＮ光ガイド層７１、
Ｍｇを添加した０．４μｍの厚さのｐ型Ａｌ0.15Ｇａ
0.85Ｎクラッド層７２、Ｍｇを添加した０．５μｍの厚
さのｐ型ＧａＮコンタクト層７３を順次形成しレーザー
構造を作製した。ｐ型のＧａＮコンタクト層７３を形成
した後は、ＨＮ3 ガス雰囲気で常温まで冷却し、成長
装置より取り出す（図６（ｃ））。２．５ｎｍの厚さの
アンドープＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ量子井戸層と５ｎｍの厚さ
のアンドープＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなる多重量
子井戸構造活性層６９は、７８０℃の温度で形成した。
【０１３７】次に、レーザー構造を形成したサファイア
基板６１を研磨器にセットし、サファイア基板６１、Ｇ
ａＮ層６２、ＳｉＯ2 マスク６３、およびＧａＮ膜６
５の５０μｍ研磨してＧａＮ膜６５を露出させる。露出
したＧａＮ層６５面には、チタン（Ｔｉ）−アルミ（Ａ
ｌ）のｎ型電極７４を形成し、ｐ型のＧａＮ層７３上に
はニッケル（Ｎｉ）−金（Ａｕ）のｐ型電極７５を形成
する（図６（ｄ））。
【０１３８】図６に示すレーザ構造では、裏面にｎ型電
極が形成されており、従来のようにドライエッチング等
複雑な作製工程でｎ型の電極を窒化物表面に形成するこ
となく素子を形成できるため電極作製工程が簡略化でき
る。
【０１３９】また、サファイアとＧａＮ系半導体とは結
晶のへき開面が異なるため、従来サファイア基板上に作
製したレーザ構造の共振器ミラーはへき開により形成す
ることが困難であった。
【０１４０】これに対し、本実施例では結晶欠陥が少な
いＧａＮ層６５を厚く成長することができるため、サフ
ァイア基板やマスク材料を除去してもＧａＮ６５上に形
成したＧａＮ系半導体のレーザ構造には影響はなく、ま
たＧａＮ層６５上のレーザ構造はへき開により共振器ミ
ラー面を形成できる利点を持っているため、従来のドラ
イエッチング等による複雑な工程で共振器ミラー面を形
成したものに比べ大幅に簡略化でき歩留まりも大幅に向
上した。
【０１４１】本実施例では、ＧａＮ層６５上にレーザー
構造形成してから、サファイア基板５１、ＧａＮ膜６
２、ＳｉＯ2 マスク６３を研磨したが、レーザー構造を
作製する前にサファイア基板６１、ＧａＮ膜６２、Ｓｉ
Ｏ2 マスク６３を研磨しても同様な効果が得られる。
【０１４２】また、本実施例では、サファイア基板６
１、ＧａＮ層６２、ＳｉＯ2 マスク６３の研磨、およ
びＧａＮ膜６５の一部を研磨して、ｎ型の電極を形成し
たが、研磨を行わずにドライエッチングによりｎ型のＧ
ａＮ層６６または６５まで除去しｎ型電極を形成し、共
振器ミラー面を形成することで従来の構造を作製するこ
ともできる。
【０１４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体の成長方法は、初期成長段階で、
マスクにより基板上の成長領域を制限し、ファセット成
長を促すことで、成長するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
と基板結晶の熱膨張係数差、および格子定数差によって
生じるクラックを抑え、欠陥の導入を抑制して、高品質
のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を形成することができ
る。従って、本発明による結晶を用いれば、この上に高
品質の半導体素子、例えばレーザ構造や、トランジスタ
構造を作製することができ、その特性が飛躍的に向上す
ることが期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の形成方法
を説明する工程概略図である。
【図２】ＡｌＧａＮ膜が形成されたＭｇＡｌ2 Ｏ4 基
板上にハイドライドＶＰＥ法を用いて、ＧａＮ膜を形成
する工程の概略図である。
【図３】選択的にエピタキシャル成長する成長領域の形
状を丸形状、三角形状、及び矩形状に形成した概略図で
ある。
【図４】図３の丸形状、三角形状、及び矩形状の成長領
域を形成した基板上に気相成長法を用いてＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体膜を形成する工程の概略図である。
【図５】本発明の成長方法を２回繰り返して形成したＧ
ａＮ膜の概略図である。
【図６】本発明の成長方法を用いて形成したＧａＮ膜上
にＧａＮ系半導体レーザー構造を形成する工程の概略図
である。
【符号の説明】
１１ 基板 １２ 基板に形成されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体膜 １３ ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長させる成長領域 １４ マスク １５ エピタキシャル成長したＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体膜 １６ ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のファセット構造 ２１ （０００１）面のサファイア基板 ２２ ＧａＮ膜 ２３ マスク ２５ エピタキシャル成長したＧａＮ膜 ３１ （１１１）面のＭｇＡｌ2 Ｏ4 基板 ３２ １μｍのＧａＮ膜、またはＡｌＧａＮ膜 ３２ 基板上に形成された成長領域 ３３ 基板上に形成したＳｉＯ2 膜のマスク ３４ エピタキシャル成長したＧａＮバッファ層 ３５ ハイドライドＶＰＥ法で成長したＧａＮ膜 ４３ マスク ４４ 成長領域 ５１ （０００１）面のサファイア基板 ５３ 第１のマスク ５４ 第１の成長領域 ５５ 第１のＧａＮ層 ５６ 第２の成長領域 ５７ 第２のマスク ５８ 第２のＧａＮ層 ６５ ｎ型ＧａＮ膜 ６６ ｎ型ＧａＮ層 ６７ ｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラット層 ６８ ｎ型ＧａＮ光ガイド層 ６９ １０周期の多重量子井戸構造活性層 ７０ ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層 ７１ ｐ型ＧａＮ光ガイド層 ７２ ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラット層 ７３ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ７４ Ｔｉ-Ａｌのｎ型電極 ７５ Ｎｉ-Ａｕのｐ型電極

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のエピタキシャ
    ル成長において、基板表面にパターニングされたマスク
    材料により成長領域を形成する工程と、前記成長領域に
    前記基板と格子定数や熱膨張係数が異なるＩＩＩ−Ｖ族
    化合物半導体を成長する工程と、前記成長領域で前記Ｉ
    ＩＩ−Ｖ族化合物半導体をファセット構造を形成しなが
    ら成長させ、隣接する成長領域のＩＩＩ−Ｖ族化合物半
    導体とともに前記マスク材料を覆い、さらに前記ファセ
    ット構造を埋め込んで表面を平坦化する工程を有するこ
    とを特徴するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の成長方法。
  2. 【請求項２】ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のエピタキシャ
    ル成長において、基板表面にパターニングされたマスク
    材料により成長領域を形成する工程と、前記成長領域に
    前記基板と格子定数や熱膨張係数が異なるＩＩＩ−Ｖ族
    化合物半導体を成長する工程と、前記成長領域で前記Ｉ
    ＩＩ−Ｖ族化合物半導体をファセット構造を形成しなが
    ら成長させ、隣接する成長領域のＩＩＩ−Ｖ族化合物半
    導体とともに前記マスク材料を覆い、さらに前記ファセ
    ット構造を埋め込んで表面を平坦化する工程と、前記平
    坦化された表面に前記各工程を繰り返すことを特徴とす
    るＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の成長方法。
  3. 【請求項３】前記基板表面に、前記成長領域に成長する
    ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体と同じ材料か、あるいは格子
    定数や熱膨張係数の似た性質を有するＩＩＩ−Ｖ族化合
    物半導体を形成した後に、前記パターニングされたマス
    ク材料により形成された成長領域を形成することを特徴
    とする請求項１又は２記載のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
    の成長方法。
  4. 【請求項４】前記マスク材料を用いて形成する成長領域
    がストライプ形状、矩形状、丸状、又は三角形状である
    ことを特徴とする請求項１、２又は３記載のＩＩＩ−Ｖ
    族化合物半導体の成長方法。
  5. 【請求項５】前記マスクの形状がストライプ形状であっ
    て、前記ファセット構造の側壁が｛１−１０１｝面であ
    ることを特徴とする請求項４記載のＩＩＩ−Ｖ族化合物
    半導体の成長方法。
  6. 【請求項６】前記マスクの形状がストライプ形状であっ
    て、ストライプ方向が＜１１−２０＞方向または＜１−
    １００＞方向であることを特徴とする請求項４記載のＩ
    ＩＩ−Ｖ族化合物半導体の成長方法。
  7. 【請求項７】前記基板は、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 基板、Ｓｉ
    基板、ＺｎＯ基板、ＳｉＣ基板、ＬｉＧａＯ2 基板、
    Ａｌ2 Ｏ3 基板のいずれか１つから選択され、前記Ｉ
    ＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、ＧａＮ膜、ＩｎＧａＮ膜、
    ＡｌＧａＮ膜、ＩｎＮ膜、ＧａＰ膜、ＧａＡｓ膜のいず
    れか１つから選択されることを特徴とする請求項１又は
    ２又は３又は４記載のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の成長
    方法。
  8. 【請求項８】前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体がＧａＮ系
    半導体であって、異なる組成の半導体層がＧａＮ、Ｉｎ
    ＧａＮ，およびＡｌＧａＮのうち少なくとも２つの材料
    から構成されていることを特徴とする請求項１又は２又
    は３又は４記載のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の成長方
    法。
  9. 【請求項９】ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体と格子定数や熱
    膨張係数が異なる基板と、前記基板表面に成長領域を形
    成するパターニングされたマスク材料と、前記成長領域
    でファセット構造を形成しながら成長したＩＩＩ−Ｖ族
    化合物半導体が隣接する成長領域のＩＩＩ−Ｖ族化合物
    半導体の成長とともに前記マスク材料を覆い、さらに前
    記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の成長により前記ファセッ
    ト構造が埋め込まれて形成されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半
    導体とを有することを特徴とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半
    導体膜。
  10. 【請求項１０】ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体と格子定数や
    熱膨張係数が異なる基板と、前記基板表面に成長領域を
    形成するパターニングされたマスク材料と、前記成長領
    域でファセット構造を形成しながら成長したＩＩＩ−Ｖ
    族化合物半導体が隣接する成長領域のＩＩＩ−Ｖ族化合
    物半導体の成長とともに前記マスク材料を覆い、前記Ｉ
    ＩＩ−Ｖ族化合物半導体の成長により前記ファセット構
    造が埋め込まれて形成されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
    とを有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体膜であって、前記
    ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体膜から少なくとも前記基板、
    マスク材料が除去されていることを特徴とする特徴とす
    るＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体膜。
  11. 【請求項１１】前記基板表面に、前記成長領域に成長す
    るＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体と同じ材料か、あるいは格
    子定数や熱膨張係数の似た性質を有するＩＩＩ−Ｖ族化
    合物半導体が形成され、前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
    表面上にマスク材料による成長領域が形成されてること
    を特徴とする請求項９あるいは請求項１０記載のＩＩＩ
    −Ｖ族化合物半導体膜。
  12. 【請求項１２】ＧａＮ系半導体と格子定数や熱膨張係数
    が異なる基板表面、あるいは前記基板上に形成されたＧ
    ａＮ系半導体表面にパターニングされたマスク材料によ
    り成長領域を形成する工程と、前記成長領域にＧａＮ系
    半導体がファセット構造を形成するように成長させ、隣
    接する成長領域のＧａＮ系半導体とともに前記マスク材
    料を覆い、さらに前記ファセット構造を埋め込んで表面
    を平坦化する工程を有することを特徴とするＧａＮ系半
    導体膜の形成方法。
  13. 【請求項１３】請求項１２に記載されたＧａＮ系半導体
    膜の形成の後、前記ＧａＮ系半導体膜から少なくとも前
    記基板、マスク材料を除去する工程とを有することを特
    徴とするＧａＮ系半導体膜の形成方法。
  14. 【請求項１４】ＧａＮ系半導体と格子定数や熱膨張係数
    が異なる基板と、前記基板表面、あるいは前記基板上に
    形成されたＧａＮ系半導体表面に成長領域を形成するパ
    ターニングされたマスク材料と、前記成長領域でファセ
    ット構造を形成しながら成長したＧａＮ系半導体が隣接
    する成長領域のＧａＮ系半導体の成長とともに前記マス
    ク材料を覆い、さらに前記ＧａＮ系半導体の成長により
    前記ファセット構造が埋め込まれて形成されたＧａＮ系
    半導体を有することを特徴とするＧａＮ系半導体膜。
  15. 【請求項１５】請求項１４記載の前記ＧａＮ系半導体膜
    から少なくとも前記基板、マスク材料が除去されている
    ことを特徴とするＧａＮ系半導体膜。
  16. 【請求項１６】請求項１２あるいは請求項１３に記載の
    ＧａＮ系半導体膜の形成の後に、前記ＧａＮ系半導体膜
    上にＧａＮ系半導体素子の積層構造を形成する工程を有
    することを特徴とするＧａＮ系半導体積層構造の形成方
    法。
  17. 【請求項１７】請求項１２に記載のＧａＮ系半導体膜の
    形成の後に、前記ＧａＮ系半導体膜上にＧａＮ系半導体
    素子の積層構造を形成する工程と、前記ＧａＮ系半導体
    膜から少なくとも前記基板、マスク材料を除去する工程
    とを有することを特徴とするＧａＮ系半導体積層構造の
    形成方法。
  18. 【請求項１８】前記ＧａＮ系半導体素子は、ダブルへテ
    ロ構造を含むＧａＮ系半導体発光素子であることを特徴
    とする請求項１６、あるいは請求項１７記載のＧａＮ系
    半導体積層構造の形成方法。
  19. 【請求項１９】前記ＧａＮ系発光素子がＧａＮ系半導体
    レーザであることを特徴とする請求項１８記載のＧａＮ
    系半導体積層構造の形成方法。
  20. 【請求項２０】請求項１４あるいは請求項１５に記載の
    ＧａＮ系半導体膜上にＧａＮ系半導体素子の積層構造が
    形成されていることを特徴とするＧａＮ系半導体積層構
    造。
  21. 【請求項２１】請求項１４あるいは請求項１５記載のＧ
    ａＮ系半導体膜上にＧａＮ系半導体素子の積層構造が形
    成され、前記ＧａＮ系半導体膜から少なくとも前記基
    板、マスク材料が除去されていることを特徴とするＧａ
    Ｎ系半導体積層構造。
  22. 【請求項２２】前記ＧａＮ系半導体素子は、ダブルへテ
    ロ構造を含むＧａＮ系半導体発光素子であることを特徴
    とする請求項２０あるいは請求項２１記載のＧａＮ系半
    導体積層構造。
  23. 【請求項２３】前記ＧａＮ系発光素子がＧａＮ系半導体
    レーザであることを特徴とする請求項２２記載のＧａＮ
    系半導体積層構造。
  24. 【請求項２４】請求項１２あるいは請求項１３記載のＧ
    ａＮ系半導体膜の形成の後に、前記ＧａＮ系半導体膜上
    にＧａＮ系半導体素子を形成する工程を有することを特
    徴とするＧａＮ系半導体素子の製造方法。
  25. 【請求項２５】請求項１２に記載のＧａＮ系半導体膜の
    形成の後に、前記ＧａＮ系半導体膜上にＧａＮ系半導体
    素子を形成する工程と、前記ＧａＮ系半導体膜から少な
    くとも前記基板、マスク材料を除去する工程とを有する
    ことを特徴とするＧａＮ系半導体素子の製造方法。
  26. 【請求項２６】前記ＧａＮ系半導体素子は、ダブルへテ
    ロ構造を含むＧａＮ系半導体発光素子であることを特徴
    とする請求項２４あるいは請求項２５記載のＧａＮ系半
    導体素子の製造方法。
  27. 【請求項２７】前記ＧａＮ系発光素子がＧａＮ系半導体
    レーザであることを特徴とする請求項２６記載のＧａＮ
    系半導体素子の製造方法。
  28. 【請求項２８】請求項１４あるいは請求項１５に記載の
    前記ＧａＮ系半導体膜上にＧａＮ系半導体素子が形成さ
    れていることを特徴とするＧａＮ系半導体素子。
  29. 【請求項２９】請求項１４に記載の前記ＧａＮ系半導体
    膜上にＧａＮ系半導体素子が形成され、前記ＧａＮ系半
    導体膜から少なくとも前記基板、マスク材料が除去され
    ていることを特徴とするＧａＮ系半導体素子。
  30. 【請求項３０】前記ＧａＮ系半導体素子は、ダブルへテ
    ロ構造を含むＧａＮ系半導体発光素子であることを特徴
    とする請求項２８あるいは請求項２９記載のＧａＮ系半
    導体素子。
  31. 【請求項３１】前記ＧａＮ系発光素子がＧａＮ系半導体
    レーザであることを特徴とする請求項３０記載のＧａＮ
    系半導体素子。
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