JPH11191657A - 窒化物半導体の成長方法及び窒化物半導体素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板となる窒化物半導体の成長方法と、窒化
物半導体基板を有する新規な構造の素子を提供する。 【構成】 窒化物半導体と異なる材料よりなる異種基板
１あるいは異種基板１上に成長された窒化物半導体層２
の表面に、第１の保護膜１１を部分的に形成し、その保
護膜を介して第１の窒化物半導体３を成長させる。第１
の窒化物半導体３は保護膜上に最初は選択成長される
が、成長を続けるに従って、保護膜上で隣接する窒化物
半導体がつながる。第１の保護膜１１上の第１の窒化物
半導体３は格子欠陥が少ないので、保護膜を介して窒化
物半導体を厚膜で成長させると、非常に結晶性の良い窒
化物半導体基板が得られる。窒化物半導体基板を特定膜
厚で成長させ、この上に素子構造を形成すると、特性の
向上した良好な素子が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は窒化物半導体（Ｉｎ_XＡ
ｌ_YＧａ_1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）の成長方法
に係り、特に窒化物半導体よりなる基板の成長方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に半導体を基板上に成長させる際、
成長させる半導体と格子整合した基板を用いると半導体
の結晶欠陥が少なくなって結晶性が向上することが知ら
れている。しかし、窒化物半導体は格子整合する基板が
現在世の中に存在しないことから、一般にサファイア、
スピネル、炭化ケイ素のような窒化物半導体と格子整合
しない異種基板の上に成長されている。

【０００３】一方、窒化物半導体と格子整合するＧａＮ
バルク結晶を作製する試みは、様々な研究機関において
成されているが、未だに数ミリ程度のものしか得られた
という報告しかされておらず、実用化には程遠い状態で
ある。

【０００４】ＧａＮ基板を作製する技術として、例えば
特開平７−２０２２６５号公報、特開平７−１６５４９
８号に、サファイア基板の上にＺｎＯよりなるバッファ
層を形成して、そのバッファ層の上に窒化物半導体を成
長させた後、バッファ層を溶解除去する技術が記載され
ている。しかしながらサファイア基板の上に成長される
ＺｎＯバッファ層の結晶性は悪く、そのバッファ層の上
に窒化物半導体を成長させても良質の窒化物半導体結晶
を得ることは難しい。さらに、薄膜のＺｎＯよりなるバ
ッファ層の上に、基板となるような厚膜の窒化物半導体
を連続して成長させることも難しい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ＬＥＤ素子、ＬＤ素
子、受光素子等の数々の電子デバイスに使用される窒化
物半導体素子を作製する際、窒化物半導体よりなる基板
を作製することができれば、その基板の上に新たな窒化
物半導体を成長させて、格子欠陥が少ない窒化物半導体
が成長できるので、それら素子の結晶性が飛躍的に良く
なり、従来実現されていなかった素子が実現できるよう
になる。従って本発明の目的とするところは、結晶性の
良い窒化物半導体の成長方法を提供することにあり、具
体的には基板となる窒化物半導体の成長方法と、窒化物
半導体基板を有する新規な構造の素子を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は下記
（１）〜（２２）の構成により本発明の目的を達成する
ことができる。 （１） 窒化物半導体と異なる材料よりなる異種基板上
に成長された窒化物半導体の上に、第１の保護膜を部分
的に形成する第１の工程と、第１の工程後、第１の窒化
物半導体を、前記窒化物半導体の上に成長させると共
に、第１の保護膜の上にまで成長させる第２の工程とを
含むことを特徴とする窒化物半導体の成長方法。 （２） 前記第１の保護膜が、第１の保護膜の形成され
ていない部分の表面積よりも大きい表面積を有して形成
されることを特徴とする前記（１）に記載の窒化物半導
体の成長方法。 （３） 窒化物半導体と異なる材料よりなる異種基板の
上に、第１の保護膜を、第１の保護膜の形成されていな
い部分の表面積よりも大きい表面積を有して部分的に形
成する第１の工程と、第１の工程後、第１の窒化物半導
体を、前記異種基板の上に成長させると共に、第１の保
護膜の上にまで成長させる第２の工程とを含むことを特
徴とする窒化物半導体の成長方法。 （４） 前記第１の保護膜が、ストライプ状であり、更
に隣接するストライプ状の第１の保護膜の形成されてい
ない部分（窓部）の幅が５μｍ以下として形成されてい
ることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１項
に記載の窒化物半導体の成長方法。 （５） 前記窓部の幅（Ｗｗ）とストライプ状の第１の
保護膜の幅（Ｗｓ）の比Ｗｓ／Ｗｗが、１〜２０である
ことを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれか１項に
記載の窒化物半導体の成長方法。

【０００７】（６） 前記異種基板はその基板の主面か
らオフアングルした主面を有することを特徴とする前記
（１）〜（５）のいずれか１項に記載の窒化物半導体の
成長方法。 （７） 前記異種基板はステップ状にオフアングルして
いることを特徴とする前記（６）に記載の窒化物半導体
の成長方法。 （８） 前記異種基板が（０００１）面＝（Ｃ面）を主
面とするサファイアであり、前記第１の保護膜はそのサ
ファイアの（１１２−０）面＝（Ａ面）に対して垂直な
ストライプ形状を有することを特徴とする前記（１）〜
（７）のいずれか１項に記載の窒化物半導体の成長方
法。 （９） 前記異種基板が（１１２−０）面＝（Ａ面）を
主面とするサファイアであり、前記第１の保護膜はその
サファイアの（１１−０２）面＝（Ｒ面）に対して垂直
なストライプ形状を有することを特徴とする前記（１）
〜（７）のいずれか１項に記載の窒化物半導体の成長方
法。 （１０） 前記異種基板が（１１１）面を主面とするス
ピネルであり、前記第１の保護膜は、そのスピネルの
（１１０）面に対して垂直なストライプ形状を有するこ
とを特徴とする前記（１）〜（７）のいずれか１項に記
載の窒化物半導体の成長方法。

【０００８】（１１） 前記第２の工程後、第１の窒化
物半導体の上に第２の保護膜を部分的に形成する第３の
工程と、第３の工程後、第２の窒化物半導体を前記第１
の窒化物半導体の上に成長させると共に、第２の保護膜
の上にまで成長させる第４の工程とを含むことを特徴と
する前記（１）〜（１０）のいずれ１項に記載の窒化物
半導体の成長方法。 （１２） 前記第２の保護膜は、第１の窒化物半導体の
表面に現れた結晶欠陥上に形成されることを特徴とする
前記（１１）に記載の窒化物半導体の成長方法。 （１３） 前記第２の保護膜は、前記第１の保護膜と平
行なストライプ形状を有することを特徴とする前記（１
１）または（１２）に記載の窒化物半導体の成長方法。

【０００９】（１４） 窒化物半導体と異なる材料より
なる異種基板上に成長された窒化物半導体の上に、第１
の保護膜が部分的に形成されており、その第１の保護膜
の上に第１の窒化物半導体が成長され、その第１の窒化
物半導体の上に素子構造となる窒化物半導体が積層され
てなることを特徴とする窒化物半導体素子。 （１５） 前記第１の保護膜が、第１の保護膜の形成さ
れていない部分の表面積よりも大きい表面積を有して形
成されることを特徴とする前記（１４）に記載の窒化物
半導体素子。 （１６） 窒化物半導体と異なる材料よりなる異種基板
の上に、第１の保護膜が、第１の保護膜の形成されてい
ない部分の表面積よりも大きい表面積を有して部分的に
形成されており、その第１の保護膜の上に第１の窒化物
半導体が成長され、その第１の窒化物半導体の上に素子
構造となる窒化物半導体が積層されてなることを特徴と
する窒化物半導体素子。 （１７） 前記第１の窒化物半導体が、総膜厚１μｍ以
上、５０μｍ以下の膜厚を有し、前記異種基板を有して
いることを特徴とする前記（１４）〜（１６）のいずれ
か１項に記載の窒化物半導体素子。 （１８） 前記第１の窒化物半導体が、総膜厚７０μｍ
以上の膜厚を有し、前記異種基板が除去されてなること
を特徴とする前記（１４）〜（１６）のいずれか１項に
記載の窒化物半導体素子。 （１９） 前記第１の窒化物半導体が、窓部の幅が５μ
ｍ以下のストライプ状の形状の第１の保護膜を形成した
上に成長されたものであることを特徴とする前記（１
４）〜（１８）のいずれか１項に記載の窒化物半導体素
子。 （２０） 上記素子構造となる窒化物半導体が、超格子
構造を有するｎ側窒化物半導体を有していることを特徴
とする前記（１４）〜（１９）のいずれか１項に記載の
窒化物半導体素子。 （２１） 前記超格子構造を有するｎ側窒化物半導体に
ｎ電極が形成されていることを特徴とする前記（１４）
〜（２０）のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子。 （２２） 前記窓部の幅（Ｗｗ）と保護膜の幅（Ｗｓ）
の比Ｗｓ／Ｗｗが、１〜２０であることを特徴とする前
記（１４）〜（２１）のいずれか１項に記載の窒化物半
導体素子。

【００１０】つまり、本発明の成長方法は、異種基板上
に成長された窒化物半導体の上に第１の保護膜を形成し
（第１の形態の方法）、第１の窒化物半導体を成長させ
ることにより、結晶欠陥の少ない結晶性の良好な窒化物
半導体を得ることができる。更に、本発明の第１の形態
において、窒化物半導体の上に成長される第１の保護膜
が、第１の保護膜が形成されていない部分（窓部）の表
面積より大きいの表面積を有して形成されることによ
り、より結晶欠陥が少なくなり、さらに第１の窒化物半
導体が成長し易くなり好ましい。また、本発明のその他
の成長方法は、異種基板の上に、第１の保護膜を形成し
（第２の形態の方法）、且つ第１の保護膜の表面積が保
護膜が形成されていない窓部の表面積より大きい表面積
を有し、この第１の保護膜上に第１の窒化物半導体を成
長させることにより、結晶欠陥の少ない結晶性の良好な
窒化物半導体を得ることができる。第２の形態の成長方
法において、異種基板上に直接第１の保護膜を形成し、
露出している異種基板面（保護膜の形成されていない窓
部）から第１の窒化物半導体層を成長させると比較的多
くの結晶欠陥が発生するが、第１の保護膜の表面積と窓
部の表面積とを調整することにより結晶欠陥の少ない第
１の窒化物半導体層を得ることができる。更に表面積を
調整すると第１の窒化物半導体が良好に窓部に選択成長
を始める。

【００１１】更に、本発明の第１及び第２の形態の方法
において、異種基板が、その異種基板の主面からオフア
ングル（傾斜）した主面を有することにより、結晶欠陥
の数の少ない窒化物半導体が得られやすくなり、更にオ
フアングルが連続的に形成されているよりも、ステップ
状に形成されているほうが結晶欠陥が少なくなり好まし
い。

【００１２】更に、本発明の第１及び第２の形態の方法
において、異種基板の面方位及び／又は第１の保護膜の
形状などを特定して行うことにより、結晶欠陥の数をよ
り減少させることができ好ましい。

【００１３】更に、本発明の第１及び第２の形態の方法
において、第１の保護膜が、窓部の幅（保護膜と保護膜
との距離）が５μｍ以下のストライプ状として形成され
ていると、異種基板と窒化物半導体との界面で発生する
結晶欠陥が第１の窒化物半導体の表面方向に転位しにく
くなり、第１の窒化物半導体の表面に現れる結晶欠陥が
少なくなり好ましい。更に窓部の幅（Ｗｗ）と保護膜の
幅（Ｗｓ）の比Ｗｓ／Ｗｗを、１〜２０となるように調
整することにより、結晶欠陥の転位がさらに減少する傾
向が見られ、第１の窒化物半導体の表面に現れる結晶欠
陥がより減少し好ましい。

【００１４】また本発明の第１及び第２の形態の方法に
おいて、好ましくは、前記第２の工程後、第１の窒化物
半導体の上に第２の保護膜を部分的に形成し、この上に
第２の窒化物半導体を第２の保護膜の上にまで成長させ
ることにより、結晶欠陥の転位を更に良好に抑えられ、
第２の窒化物半導体の表面に現れる結晶欠陥がより一層
減少し好ましい。更に、第２の保護膜が、第１の窒化物
半導体の表面に現れた結晶欠陥上に、結晶欠陥を覆うよ
うに形成されると、結晶欠陥の転位をさらに良好に防止
でき好ましい。

【００１５】さらにまた、第２の保護膜が、第１の保護
膜と平行なストライプ形状を有して形成されていると、
本発明の効果を得るのに好ましい。これは、例えば第１
の保護膜をサファイアＡ面に対して垂直な方向に設けた
場合、サファイアＲ面に対して垂直な方向で設けた場
合、及びスピネル（１１０）面に対して垂直な方向で設
けた場合、第１の保護膜のストライプと、第２の保護膜
のストライプとが、同じ平行方向で設けられていること
を意味する。

【００１６】本発明の窒化物半導体素子は、前記本発明
の第１の形態の方法により得られる結晶欠陥の少ない第
１の窒化物半導体上に素子構造となる窒化物半導体を積
層することにより形成（第１の形態の窒化物半導体素
子）されているので、素子構造の結晶性が向上し良好な
性能を有する窒化物半導体素子となる。更に、本発明の
第１の形態の窒化物半導体素子において、第１の保護膜
が、第１の保護膜の形成されていない部分の表面積より
も大きい表面積を有して形成された第１の窒化物半導体
上に素子構造を積層されたものであると、第１の窒化物
半導体の表面に現れている結晶欠陥が少ないので更に良
好な性能を有する窒化物半導体素子を得ることができ好
ましい。

【００１７】本発明のその他の窒化物半導体素子は、前
記本発明の第２の形態の方法により得られる結晶欠陥の
少ない第１の窒化物半導体上に素子構造となる窒化物半
導体を積層することにより形成（第２の形態の窒化物半
導体素子）されているので、結晶性が向上し良好な性能
を有する窒化物半導体素子となる。

【００１８】更に、本発明の第１及び第２の形態の窒化
物半導体素子において、第１の保護膜が、窓部の幅が５
μｍ以下のストライプ状であると、第１の窒化物半導体
の結晶欠陥がより少なくなり、素子性能が更に向上し好
ましい。また、素子構造となる窒化物半導体として、超
格子構造を有するｎ側窒化物半導体が形成され、またこ
の超格子構造のｎ側窒化物半導体にｎ電極が形成され、
また窓部の幅（Ｗｗ）と保護膜の幅（Ｗｓ）の比Ｗｓ／
Ｗｗが１〜２０であると本発明の効果をより良好に得ら
れ易くなる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の第１の形態の成長
方法の一形態の具体的な模式図を例にとって、本発明の
成長方法について更に詳細に説明する。本発明の第１の
形態の成長方法と、第２の形態の成長方法とは、第１の
工程で第１の保護膜の形成面が、異種基板上に窒化物半
導体層（例えばバッファ層、ＧａＮ層等）を成長させた
面（第１の形態）であるか、異種基板面（第２の形態）
であるかが異なり、更に、第２の形態で異種基板面に保
護膜を形成する場合には第１の窒化物半導体層が成長し
易いように、予め第１の保護膜の表面積と窓部の表面積
の大きさを調整して行う点が相違するが、他はほぼ同様
である。第１の形態においても、第１の保護膜の表面積
と窓部の幅を調整して行うとより良好に第１の窒化物半
導体が成長できる。まず、本発明の第１の形態の成長方
法について説明し、次に本発明の第２の形態の成長方法
について説明する。

【００２０】図１乃至図６は、本発明の第１の形態の成
長方法の各工程において得られる窒化物半導体ウェーハ
の構造を示す模式的な断面図である。なお図において、
１は異種基板、２は窒化物半導体層、３は第１の窒化物
半導体層、４は第２の窒化物半導体層、１１は第１の保
護膜、１２は第２の保護膜を示す。

【００２１】本発明の第１の形態の成長方法では、第１
の工程において、図１に示すように異種基板１上に成長
させたバッファ層の上に、窒化物半導体層２を成長さ
せ、この窒化物半導体層２上に第１の保護膜１１を部分
的に形成する。本発明で用いることのできる異種基板１
としては、窒化物半導体と異なる材料よりなる基板であ
ればどのようなものでも良く、例えば、サファイアＣ面
の他、Ｒ面、Ａ面を主面とするサファイア、スピネル
（ＭｇＡ１₂Ｏ₄）のような絶縁性基板、ＳｉＣ（６Ｈ、
４Ｈ、３Ｃを含む）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓ
ｉ、及び窒化物半導体と格子整合する酸化物基板等、従
来知られている窒化物半導体と異なる基板材料を用いる
ことができる。さらに前記基板材料の主面をオフアング
ルさせた基板、さらに好ましくはステップ状にオフアン
グルさせた基板を用いることもできる。このように異種
基板の主面がオフアングルされていると結晶欠陥がより
少なくなり好ましい。

【００２２】図１に示される異種基板１上に形成されて
いるバッファ層２としては、例えばＡｌＮ、ＧａＮ、Ａ
ｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ等を９００℃以下の温度で、膜厚
数十オングストローム〜数百オングストロームで成長さ
せてなるものである。このバッファ層は、異種基板１と
窒化物半導体層２との格子定数不正を緩和するために形
成されるが、窒化物半導体の成長方法、基板の種類等に
よっては省略することも可能である。またバッファ層
は、異種基板と窒化物半導体層２との格子定数不正を緩
和し結晶欠陥の発生を防止するのに好ましい。

【００２３】本発明の第１の形態の成長方法において、
第１の工程後に成長される窒化物半導体層２としては、
アンドープ（不純物をドープしない状態、ｕｎｄｏｐ
ｅ）のＧａＮ、ｎ型不純物をドープしたＧａＮ、またＳ
ｉをドープしたＧａＮを用いることができる。また窒化
物半導体２は、高温、具体的には９００℃〜１１００
℃、好ましくは１０５０℃で異種基板上に成長され、膜
厚は特に限定されないが、例えば１〜２０μｍ、好まし
くは２〜１０μｍである。窒化物半導体層２の膜厚が上
記範囲であると窒化物半導体層２と第１の窒化物半導体
の総膜厚が抑えられウエハの反り（異種基板を有する状
態での反り）が防止でき好ましい。

【００２４】第１の保護膜１１の材料としては、保護膜
表面に窒化物半導体が成長しないか、若しくは成長しに
くい性質を有する材料を好ましく選択し、例えば酸化ケ
イ素（ＳｉＯ_X）、窒化ケイ素（Ｓｉ_XＮ_Y）、酸化チタ
ン（ＴｉＯ_X）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_X）等の酸化
物、窒化物、またこれらの多層膜の他、１２００℃以上
の融点を有する金属等を用いることができる。これらの
保護膜材料は、窒化物半導体の成長温度６００℃〜１１
００℃の温度にも耐え、その表面に窒化物半導体が成長
しないか、成長しにくい性質を有している。保護膜材料
を窒化物半導体表面に形成するには、例えば蒸着、スパ
ッタ、ＣＶＤ等の気相製膜技術を用いることができる。
また、部分的（選択的）に形成するためには、フォトリ
ソグラフィー技術を用いて、所定の形状を有するフォト
マスクを作製し、そのフォトマスクを介して、前記材料
を気相製膜することにより、所定の形状を有する第１の
保護膜１１を形成できる。第１の保護膜１１の形状は特
に問うものではなく、例えばドット、ストライプ、碁盤
面状の形状で形成できるが、後に述べるように、ストラ
イプ状の形状で特定の面方位に形成することが望まし
い。また第１の保護膜１１の表面積は窓部の表面積より
も大きくした方が格子欠陥の少ない第１の窒化物半導体
３が得られ易くなり好ましい。

【００２５】第１の保護膜の表面積が、第１の保護膜が
形成されていない部分（窓部）の表面積より大きくなる
ように、第１の保護膜１１が形成されることが好まし
い。このように第１の保護膜の表面積を大きくすると、
異種基板と窒化物半導体の界面で生じる結晶欠陥の転位
が第１の保護膜により抑制され、更に窓部から転位した
結晶欠陥が途中で転位を中断しやすくなり好ましい。第
１の保護膜の表面積及び窓部の表面積の調整は、保護膜
の形状によっても異なるが、例えば保護膜がストライプ
状の形状の場合、保護膜のストライプの幅と窓部の幅を
調整することにより行うことができる。第１の保護膜１
１の大きさは特に限定しないが、例えばストライプで形
成した場合、好ましいストライプ幅は０．５〜１００μ
ｍ、さらに好ましくは１μｍ〜５０μｍ程度の幅で形成
することが望ましく、またストライプピッチは、ストラ
イプ幅よりも狭くすることが望ましい。つまり保護膜の
表面積を窓よりも大きくする方が、結晶欠陥の少ない窒
化物半導体層が得られる。

【００２６】更に、保護膜と窓部の表面積を調整する好
ましい形態としては、第１の保護膜１１をストライプ状
とし、窓部の幅を５μｍ以下に調整することが好まし
く、さらに好ましくは窓部の幅（Ｗｗ）とストライプ状
の第１の保護膜の幅（Ｗｓ）の比、Ｗｓ／Ｗｗを１〜２
０となるように調整して行う。このように第１の保護膜
１１と窓部の幅やＷｓ／Ｗｗを調整して第１の窒化物半
導体を成長させると、非常に結晶欠陥の少ない結晶性の
良好な窒化物半導体を得ることができる。窓部の幅の好
ましい値は、３μｍ以下であり、より好ましくは、１μ
ｍ以下であり、下限値は０．１μｍ以上である。このよ
うに窓部の幅を調整すると、より結晶欠陥の少ない窒化
物半導体層が得られる。ストライプ状の保護膜の幅は、
上記範囲があげられるが特に窓部の幅を５μｍ以下とす
る場合は、２〜３０μｍであり、好ましくは５〜２０μ
ｍであり、より好ましくは５〜１５μｍである。この範
囲であると結晶欠陥の少ない窒化物半導体層が得られ好
ましい。また、ストライプ状の保護膜の膜厚は、特に限
定されないが、例えば０．０１〜５μｍであり、好まし
くは０．１〜３μｍであり、より好ましくは０．１〜２
μｍである。この範囲であると効果を得るのに好まし
い。また、窓部の幅（Ｗｗ）と保護膜の幅（Ｗｓ）の比
Ｗｓ／Ｗｗは、１〜２０であり、好ましくは１〜１０で
ある。１以下であると窓部と保護膜上に結晶欠陥が発生
し易くなり、２０以上であると保護膜上に成長する第１
の窒化物半導体が完全にくっつかず保護膜上に空洞部が
でき易くなる。

【００２７】次に、第２の工程では、図２に示すよう
に、第１の保護膜１１を形成した窒化物半導体層２上に
第１の窒化物半導体３を成長させる。窒化物半導体層２
の上に成長させる第１の窒化物半導体３としては、特に
限定されないが、好ましくはアンドープ（不純物をドー
プしない状態、undope）のＧａＮ、若しくはｎ型不純物
をドープしたＧａＮが挙げられる。

【００２８】図２に示すように、第１の保護膜１１を形
成した窒化物半導体層２の上に第１の窒化物半導体層３
を成長させると、第１の保護膜１１の上には第１の窒化
物半導体層３が成長せず、露出した窒化物半導体層２上
に、第１の窒化物半導体層３が選択成長される。さらに
成長を続けると、第１の窒化物半導体層３が第１の保護
膜１１の上で横方向に成長し、隣接した第１の窒化物半
導体層３同士でつながって、図３に示すように、あたか
も第１の保護膜１１の上に第１の窒化物半導体層３が成
長したかのような状態となる。

【００２９】このように成長した第１の窒化物半導体層
３の表面に現れる結晶欠陥（貫通転位）は、従来のもの
に比べ非常に少なくなる。しかし、第１の窒化物半導体
層３の成長初期における窓部の上部と第１の保護膜１１
の上部のそれぞれの結晶欠陥の数は著しく異なる。つま
り、異種基板１上部の第１の保護膜１１が形成されてい
ない部分（窓部）に成長されている成長初期の第１の窒
化物半導体層３には、異種基板１と窒化物半導体層（例
えば図２の場合はバッファ層）との界面から結晶欠陥が
発生し縦方向に転位し易い傾向があるが、第１の保護膜
１１の上部に成長されている成長初期の第１の窒化物半
導体層３には、縦方向へ転位している結晶欠陥はほとん
どない。

【００３０】例えば、図３に示すウエハの窒化物半導体
結晶の結晶欠陥による貫通転位の模式的な図のように、
異種基板１から第１の窒化物半導体層３の表面方向に向
かう複数の細線により示されるような結晶欠陥が発生、
転位していると考えられる。図３に示される窓部の結晶
欠陥は、異種基板１と窒化物半導体との格子定数のミス
マッチにより、異種基板１と窒化物半導体との界面に、
非常に多く発生する。そして、この窓部の結晶欠陥のほ
とんどは、第１の窒化物半導体層３を成長中、異種基板
１と窒化物半導体との界面から表面方向に向かって転位
をする。しかし、この窓部から発生した結晶欠陥は、図
３に示すように、第１の窒化物半導体層３の成長初期に
は転位し続けているが、第１の窒化物半導体層３が成長
を続けるうちに、途中で表面方向に転位する結晶欠陥の
数が激減する傾向にあり、第１の窒化物半導体層３の表
面まで転位する結晶欠陥が非常に少なくなる。また、第
１の保護膜１１上部に形成された第１の窒化物半導体層
３は、異種基板１から成長したものではなく隣接する第
１の窒化物半導体層３が成長中につながったものである
ため、基板から成長した窒化物半導体層２上部に成長し
た第１の窒化物半導体層３の部分に比べて、成長のはじ
めから結晶欠陥が非常に少ない。この結果、成長終了後
の第１の窒化物半導体層３の表面（保護膜上部及び窓部
上部）には、転位した結晶欠陥が非常に少なく、あるい
は透過型電子顕微鏡観察によると保護膜上部にはほとん
ど見られなくなる。この結晶欠陥の非常に少ない第１の
窒化物半導体層３を、素子構造となる窒化物半導体の成
長基板に用いることにより、従来よりも結晶性に優れた
窒化物半導体素子を実現できる。また、上記のような本
発明のＧａＮの成長による結晶欠陥の発生や、転位の傾
向が見られることから、窓部の表面積を保護膜の表面積
に比較して小さくすることが好ましい。

【００３１】また、第１の窒化物半導体層３の表面の窓
部及び保護膜の上部共に結晶欠陥が少なくなるが、成長
初期に結晶欠陥が多かった窓部の上部に成長した第１の
窒化物半導体層３の表面には、保護膜上部に成長したも
のに比べやや結晶欠陥が多い傾向がある。このことは、
恐らく第１の窒化物半導体層３の成長の途中で、多くの
結晶欠陥の転位が止まったものの、わずかに転位を続け
る結晶欠陥が窓部のほぼ直上部に転位し易い傾向がある
のではないかと考えられる。

【００３２】このような結晶欠陥の転位の違いによる結
晶欠陥の数を断面ＴＥＭにより観察すると、窓部上部の
みに転位が観測され保護膜上部にはほとんど欠陥が見ら
れなくなる。好ましい形態においては、窓部上部の結晶
欠陥密度が、ほぼ１０⁶個／ｃｍ²以下、好ましい条件に
おいては１０⁵個／ｃｍ²以下であり、保護膜上部では、
ほぼ１０⁵個／ｃｍ²以下、好ましい条件においては１０
⁴個／ｃｍ²以下である。結晶欠陥は、例えば窒化物半導
体をドライエッチングした際、そのエッチング面に表出
するエッチピットの数を計測することにより測定でき
る。

【００３３】第１の窒化物半導体層３の膜厚としては、
先に形成した第１の保護膜の膜厚、大きさによっても異
なるが、保護膜の表面を覆うように第１の窒化物半導体
層を成長させるために、保護膜の膜厚に対して少なくと
も１０倍以上、さらに好ましくは５０倍以上の膜厚で成
長させることが望ましい。更に、第１の窒化物半導体の
膜厚は、前記したように結晶欠陥の転位が第１の窒化物
半導体の成長の途中で激減する傾向があるので、結晶欠
陥の転位が減少し易い膜厚以上に調整することが好まし
い。また更に、第１の窒化物半導体は、この上に素子構
造となる窒化物半導体を成長させるための基板となる
が、素子構造を形成するには異種基板や保護膜等を予め
除去して第１の窒化物半導体のみとしてから行う場合
と、異種基板等を残して行う場合がある。また異種基板
などの除去は素子構造を形成した後に除去してもよい。
第１の窒化物半導体上に素子構造を形成する際に、異種
基板の有無により第１の窒化物半導体の膜厚が素子構造
の形成のし易さに影響を与えることから、第１の窒化物
半導体の膜厚は、第１の保護膜を覆い、結晶欠陥の転位
を減らすことに、さらに異種基板等を除去してまたは除
去せずに素子構造を形成する等の製造工程の違い等を加
味して調整されることが望ましい。

【００３４】異種基板や保護膜等を除去する場合、第１
の窒化物半導体の膜厚は５０μｍより厚く１ｍｍ以下程
度の膜厚に成長され、例えば、好ましくは７０〜５００
μｍ、より好ましくは１００〜３００μｍ、更に好まし
くは１００〜２５０μｍである。この範囲であると素子
構造となる窒化物半導体の成長の点で好ましく、また研
磨して下地層及び保護膜を除去しても、第１の窒化物半
導体にクラックが入りにくくハンドリングが容易となり
好ましい。また、異種基板を除去すると、素子構造を形
成する際に窒化物半導体基板に反りがなくなり、結晶性
の良好な素子構造が得られ易くなり好ましい。また異種
基板や保護膜等を残して行う場合、第１の窒化物半導体
の膜厚は１〜５０μｍ、好ましくは２〜４０μｍ、より
好ましくは５〜３０μｍ、もっとも好ましくは１０〜２
０μｍである。この範囲であると異種基板と窒化物半導
体の熱膨張係数差によるウエハの反りが防止でき、更に
素子基板となる第１の窒化物半導体の上に素子構造とな
る窒化物半導体を良好に成長させることができる。

【００３５】異種基板上に窒化物半導体を成長させる
と、異種基板の種類によっても異なるが、異種基板との
熱膨張係数差により、成長後にウェーハ全体が反り易く
なり、その反りは窒化物半導体を厚膜で成長させるほど
大きくなる傾向にある。異種基板を有するウェーハの窒
化物半導体層に数々の加工を施して、動作する構造とす
る際に、ウェーハが反ってしまった状態では、窒化物半
導体を加工するのは難しい傾向にある。従って、異種基
板を有する窒化物半導体素子とする場合、第１の窒化物
半導体層の膜厚は、ウェーハが反り返っても異種基板を
つけたままで加工し易い膜厚、即ち５０μｍ以下の膜厚
が望ましい。なお、１μｍは保護膜の上に窒化物半導体
が成長できる限界値を示している。異種基板をそのまま
残して素子構造を形成してなる窒化物半導体素子の場
合、保護膜上に成長させる第１の窒化物半導体層は１×
１０¹⁶／cm³〜５×１０¹⁹／cm³の範囲でｎ型不純物をド
ープしたＧａＮとすることが最も好ましい。

【００３６】異種基板を除去してなる窒化物半導体素子
の場合、異種基板の除去の際の第１の窒化物半導体への
割れや欠け等の発生の防止、及びデバイス工程でのハン
ドリング性の向上のために、第１の窒化物半導体層の膜
厚は、５０μｍより大きい膜厚であることが好ましい。
このような膜厚を第１の窒化物半導体が有していると、
上記したようにウエハの反りが大きくなる傾向がより強
くなるので、異種基板を除去してから第１の窒化物半導
体層上に素子構造を形成することが好ましい。このよう
に異種基板を除去すると、素子構造を形成するための基
板となる第１の窒化物半導体の反りがなくなり、素子構
造となる窒化物半導体を良好に形成し易くなる。また、
第１の窒化物半導体層の膜厚の上限は、特に限定されな
いが、あまりにも厚過ぎると、成長時間がかかり過ぎる
等の点から１ｍｍ以下の膜厚が好ましい。異種基板等を
除去してなる窒化物半導体素子において、異種基板の除
去は、第１の窒化物半導体上に素子構造を形成する前で
も形成した後でもよく、好ましくは、異種基板を除去し
て第１の窒化物半導体層を窒化物半導体基板（ＧａＮ基
板）として素子構造を形成する。異種基板を除去する方
法としては、研磨、エッチング等が用いられる。また、
第２の保護膜を形成する場合には、異種基板を除去する
際に第２の保護膜までを除去して第２の窒化物半導体の
みとしてこの第２の窒化物半導体上に素子構造を形成し
てもよく、また第２の保護膜を除去せずに、第１の窒化
物半導体及び第２の窒化物半導体をＧａＮ基板として素
子構造を形成してもよい。また、異種基板等を除去され
た窒化物半導体基板に素子構造となる窒化物半導体を成
長させる際に、異種基板などを除去して露出された面と
は反対側の面に素子構造を成長させることが結晶性のよ
い素子を得ることができ好ましい。

【００３７】また、本発明において、第１の窒化物半導
体層の膜厚は、図６や図８に示す第１の窒化物半導体層
３単独層の膜厚、若しくは第１の窒化物半導体層３及び
第２の窒化物半導体層４の総膜厚を指す。即ち、基板上
部に最初に成長された第１の保護膜１１上に成長されて
いる窒化物半導体層の膜厚を指すものとする。

【００３８】次に、好ましい工程として、第２の工程後
に、第３の工程及び第４の工程を行うことにより素子構
造の窒化物半導体基板を結晶性よく得ることができる。
まず、本発明の第３の工程において、図４に示すよう
に、第１の窒化物半導体層３の表面に結晶欠陥が現れ易
いと思われる部分、例えば窓部の上部に、また表面に現
れた結晶欠陥を覆うように、新たな保護膜（第２の保護
膜１２）を設ける。本発明において、第２の保護膜１２
の形成位置は特に限定されず、第１の窒化物半導体層３
の表面に部分的に、好ましくは第１の窒化物半導体層３
の表面に現れている結晶欠陥を覆うように形成され、更
に好ましくは第１の窒化物半導体層３の成長初期に結晶
欠陥が存在する窓部の上部である。このように第２の保
護膜１２を設けると、第１の窒化物半導体層３の表面ま
で転位した結晶欠陥の更なる転位が防止でき、更に素子
構造を形成した後で窓部上部の転位を中断した結晶欠陥
がレーザ素子等を作動中に活性層等へ再転位する恐れが
考えられるがこれを防止でき好ましい。

【００３９】なお、図４では図３で成長させた第１の窒
化物半導体層３表面の凹凸を少なくするため、研磨して
フラットな面としているが、特に研磨せず、そのまま第
１の窒化物半導体層３の表面に第２の保護膜１２を形成
しても良い。

【００４０】好ましくは第２の保護膜１２の表面積は特
に問われないが、第２の保護膜で第１の窒化物半導体の
表面に現れている結晶欠陥を覆うように形成されている
ことが望ましい。例えば第１の保護膜１１がストライプ
状のとき、窓部の幅より大きい幅のストライプ状の第２
の保護膜１２を窓部上部に形成する。第２の保護膜１２
の材料としては、第１の保護膜と同様のものを用いるこ
とができる。

【００４１】次に、本発明の第４の工程において、第２
の保護膜１２が形成された第１の窒化物半導体層３上に
第２の窒化物半導体層４を成長させる。図５に示すよう
に、最初は第１の窒化物半導体層３の場合と同様に、第
２の保護膜１２の上には第２の窒化物半導体層４は成長
せず、第１の窒化物半導体層３の上にのみ選択成長す
る。そして、第１の窒化物半導体層３の上に成長させる
第２の窒化物半導体層４は、同じ窒化物半導体であり、
しかも結晶欠陥の少ない第１の窒化物半導体層３の上に
成長させているので、格子定数のミスマッチによる結晶
欠陥が発生しにくい。さらに、第２の窒化物半導体層４
の下地層となる第１の窒化物半導体層３には結晶欠陥が
少ないため、第２の窒化物半導体層４の成長初期におい
て転位する結晶欠陥も少なくなる。

【００４２】さらに成長を続けていくと、図６に示すよ
うに、隣接する第２の窒化物半導体層４同士が第２の保
護膜１２の上部でつながり、第２の保護膜１２を覆うよ
うに成長する。このように成長する第２の窒化物半導体
層４は、結晶欠陥の少ない第１の窒化物半導体層３を下
地層として成長するので、結晶欠陥の非常に少ない窒化
物半導体となる。この第２の窒化物半導体４を素子構造
となる窒化物半導体の成長基板に用いることにより、非
常に結晶性に優れた窒化物半導体素子を実現できる。第
２の保護膜１２は、第１の窒化物半導体３の表面に現れ
た結晶欠陥を覆うように形成されているので結晶欠陥の
転位を抑えることができる。また、仮にわずかな結晶欠
陥が第２の窒化物半導体４の成長の初期に転位を続けた
としても、第１の窒化物半導体３の成長の場合と同様
に、第２の窒化物半導体４の成長を続けるうちに結晶欠
陥の転位が止まる傾向があり、第２の窒化物半導体４の
表面に現れる結晶欠陥が少なくなる。このようにして得
られた第２の窒化物半導体層４は第１の窒化物半導体層
３より結晶欠陥が少なくなるので、第２の窒化物半導体
層４上に素子構造を形成すると結晶性の良い素子がより
得られやすくなる。

【００４３】次に、本発明の第２の形態の成長方法につ
いて説明する。図７、図８は本発明の第２の形態の成長
方法の一形態による一部の工程のウェーハの構造を示す
模式的な断面図である。

【００４４】本発明の第２の形態の成長方法は、図７に
示すように、第１の工程で、異種基板１上に、第１の保
護膜１１を、第１の保護膜１１の形成されていない部分
（窓部）の表面積よりも大きい表面積を有して部分的に
形成し、続いて第２の工程で、窓部の露出している異種
基板１上にバッファ層を形成し、この上から図８に示す
ように第１の窒化物半導体層３を成長させる。第２の形
態の成長方法において、バッファ層は場合によっては省
略してもよい。第２の形態の成長方法において、第１の
窒化物半導体層３は、前記第１の形態の成長方法と同様
に、窓部から成長を選択的にはじめ、第１の保護膜１１
上を覆っていき、図８に示すように第１の窒化物半導体
層３が形成される。また、図８に示すように、異種基板
１と窒化物半導体（上記第２の形態の成長方法において
はバッファ層）との界面で発生した結晶欠陥は、前記第
１の形態の成長方法と同様に、窓部から転位するが、第
１の窒化物半導体層３の成長を続けるうちに転位が激減
し、更に第１の保護膜１１上部にはほとんど結晶欠陥が
発生せず、成長された第１の窒化物半導体層３の表面に
は結晶欠陥が少なくなる。更に第２の形態の成長方法に
おいて、第１の形態の成長方法の場合と同様に、保護膜
の幅と窓部の幅の調整や異種基板の面方位などを特定す
ると、より良好な第１の窒化物半導体が得られる。第２
の形態の成長方法で用いられる異種基板、保護膜、バッ
ファ層、第１の窒化物半導体層３は、前記第１の形態の
成長方法で用いられるものと同様のものが挙げられる。

【００４５】なお、本発明の第２の形態の成長方法にお
いては、バッファ層、及びバッファ層の上に成長させる
第１の窒化物半導体層３も、第１の窒化物半導体層とい
う。つまり、請求項３の第２の工程において、異種基板
１の表面と連続して、若しくは異種基板の上に成長させ
た窒化物半導体と連続して成長させて、第１の保護膜１
１上部にまで成長させる窒化物半導体は全て第１の窒化
物半導体層３と定義する。

【００４６】更に、本発明の第２の形態の成長方法にお
いて、好ましくは、前記第１の形態の成長方法の場合と
同様に、第３の工程として、第１の窒化物半導体層３の
表面に現れた結晶欠陥を覆うように、結晶欠陥が現れや
すい部分に、また第１の窒化物半導体層３の成長の初期
に結晶欠陥が転位している窓部の上部等に、第２の保護
膜１２を形成し、続いて第４の工程として、第２の保護
膜１２を形成した第１の窒化物半導体層３の上に第２の
窒化物半導体層４を成長させる。このように第２の保護
膜１２を形成すると、第１の形態の成長方法と同様に、
第１の窒化物半導体層３の表面に現れている結晶欠陥の
更なる転位の抑制、転位の中断した結晶欠陥の再転位の
防止等が可能となり、結晶性の良好な信頼性の高い素子
を形成できる窒化物半導体基板として、第２の窒化物半
導体４を得ることができる。例えば、図８に示すよう
に、第１の窒化物半導体層３の成長初期に結晶欠陥が転
位している窓部上部に第２の保護膜を形成すると、転位
の中断した結晶欠陥の再転位が生じても第２の保護膜１
２で第２の窒化物半導体層４への転位が防止できる。

【００４７】なお、本発明の第１の形態、及び第２の形
態の成長方法において、第３の工程と、第４の工程とは
繰り返して行うこともできる。即ち、結晶欠陥の表出し
ている窒化物半導体層の部分に、さらに新たな保護膜を
形成し、その保護膜の上に、新たな窒化物半導体を成長
させることが好ましい。

【００４８】次に、本発明で用いられる異種基板の好ま
しい形態について説明する。図９は窒化物半導体の結晶
構造を示すユニットセル図である。窒化物半導体は正確
には菱面体構造であるが、このように六方晶系で近似で
きる。本発明の方法では、好ましくはＣ面＝（０００
１）面を主面とするサファイアを用い、第１の保護膜は
サファイアＡ面＝（１１２−０）面に対して垂直なスト
ライプ形状とする。例えば、図１０は主面側のサファイ
ア基板の平面図である。この図はサファイアＣ面を主面
とし、オリエンテーションフラット（オリフラ）面をＡ
面としている。この図に示すように第１の保護膜のスト
ライプをＡ面に対して垂直方向で、互いに平行なストラ
イプを形成する。図１０に示すように、サファイアＣ面
上に窒化物半導体を選択成長させた場合、窒化物半導体
は面内ではＡ面に対して平行な方向で成長しやすく、垂
直な方向では成長しにくい傾向にある。従ってＡ面に対
して垂直な方向でストライプを設けると、ストライプと
ストライプの間の窒化物半導体がつながって成長しやす
くなり、図２〜図８等に示したような結晶成長が容易に
可能となる。

【００４９】同様に、Ａ面を主面とするサファイア基板
を用いた場合についても、例えばオリフラ面をＲ面＝
（１１−０２）面とすると、Ｒ面に垂直方向に対して、
互いに平行なストライプを形成することにより、ストラ
イプ幅方向に対して窒化物半導体が成長しやすい傾向に
あるため、結晶欠陥の少ない窒化物半導体層を成長させ
ることができる。

【００５０】またスピネル（ＭｇＡｌ₂Ｏ₄）に対して
も、窒化物半導体の成長は異方性がああり、窒化物半導
体の成長面を（１１１）面とし、オリフラ面を（１１
０）面とすると、窒化物半導体は（１１０）面に対して
平行方向に成長しやすい傾向があある。従って（１１
０）面に対して垂直は方向にストライプを形成すると窒
化物半導体層と隣接する窒化物半導体同士が保護膜の上
部でつながって、結晶欠陥の少ない結晶を成長できる。
上記説明は第１の保護膜についてであるが、第２の保護
膜を形成する場合も同様に、第１の保護膜と平行方向の
ストライプを第２の窒化物半導体層表面に形成すること
が望ましい。なおスピネルは四方晶であるため特に図示
していない。

【００５１】次に、異種基板の主面からオフアングルし
た主面を有する異種基板について図１５を用いて説明す
る。図１５はこのサファイア基板の断面を拡大して示す
模式図である。図１５に示すステップ状にオフアングル
した基板は、ほぼ水平なテラス部分Ａと、段差部分Ｂと
を有している。テラス部分Ａの表面凹凸は平均でおよそ
０．５オングストローム、最大でおよそ２オングストロ
ーム程度に調整され、ほぼ規則正しく形成されている。
一方、段差部分の高さはおよそ１５オングストローム程
度に調整されている。なおオフ角θは誇張して示してい
るが、成長面の水平面に対して、０．１３゜しか傾斜し
ていない。このようなオフ角を有するステップ状部分
は、基板全体に渡って連続して形成されていることが望
ましいが、特に部分的に形成されていても良い。オフ角
θとは、図１５に示すように、複数の段差の底部を結ん
だ直線と、最上層のステップの水平面との角度を指すも
のとする。ステップ段差は３０オングストローム以下、
さらに好ましくは２５オングストローム以下、最も好ま
しくは２０オングストローム以下にする。下限は２オン
グストローム以上が望ましい。特に基板にサファイアＣ
面を用いた場合、Ｃ面からのオフ角θは１度以内、好ま
しくは０．８度以下、さらに好ましくは０．６度以下に
調整する。なお本実施例ではステップ状のオフ基板を用
いたが、特にステップ状でなくても、通常のオフ基板で
も良い。適当にオフアングルした異種基板を用いること
により、窒化物半導体と異種基板との原子間距離が接近
して、さらに結晶欠陥の少ないＧａＮ基板が得られる。

【００５２】次に、本発明の窒化物半導体素子について
説明する。本発明の第１の形態の窒化物半導体素子は、
前記第１の形態の成長方法により得られる素子構造の基
板となる第１の窒化物半導体の上に積層成長されてい
る。また、本発明の第２の形態の窒化物半導体素子は、
前記第２の形態の成長方法により得られる素子構造の基
板となる第１の窒化物半導体の上に積層成長されてい
る。上記本発明の第１及び第２の形態の窒化物半導体素
子は、異種基板を除去しても、除去せずそのまま残して
おいてもよい。異種基板が残されている場合、第１の窒
化物半導体の総膜厚は、１μｍ以上、５０μｍ以下であ
る。また異種基板が除去される場合、第１の窒化物半導
体の総膜厚は、７０μｍ以上である。

【００５３】また、本発明の窒化物半導体素子の素子構
造は、層構成、形状、電極等、特に限定されず、いずれ
のものを組み合わせて用いてもよい。素子構造のｎ側窒
化物半導体として超格子構造を有するｎ側窒化物半導体
が形成されていることが好ましい。このように超格子層
とすると、素子性能を向上させることができ好ましい。
また、ｎ電極を超格子層に形成することが好ましく、ｎ
電極との接触抵抗を低下させるために超格子層にｎ型不
純物をドープしても、超格子層とすると結晶性がよくな
る等の点で好ましい。更に、窒化物半導体素子を構成す
る素子の好ましい層構成として、例えばＩｎを含む量子
井戸構造の活性層、バンドギャップエネルギーの異なる
クラッド層に挟まれた活性層を有することが発光効率、
寿命特性など素子の性能を向上させる点で好ましい。こ
のような層構成を有する素子構造を、本発明の成長方法
により得られる結晶欠陥の少ない第１の窒化物半導体上
に形成すると素子性能がより向上し好ましい。本発明の
第１及び第２の形態の窒化物半導体素子の一実施の形態
としては、実施例に具体的に示してある。しかし本発明
はこれに限定されない。また、本発明において、窒化物
半導体を成長させる方法は、特に限定されないがＭＯＶ
ＰＥ（有機金属気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハライド気相
成長法）、ＭＢＥ（分子線気相成長法）等、窒化物半導
体を成長させるのに知られている全ての方法を適用でき
る。好ましい成長方法は、ＭＯＶＰＥ法であり、結晶を
きれいに成長させることができる。しかし、ＭＯＶＰＥ
法は時間がかかるため、膜厚が厚い場合には時間の短い
方法で行うことが好ましい。

【００５４】

【実施例】［実施例１］（第１の形態の成長方法） 本実施例はＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）について
示すものであるが、本発明の方法は、ＭＯＶＰＥ法に限
るものではなく、例えばＨＶＰＥ（ハライド気相成長
法）、ＭＢＥ（分子線気相成長法）等、窒化物半導体を
成長させるのに知られている全ての方法を適用できる。

【００５５】図１〜６は第１の形態を示す各工程のウェ
ーハの模式断面図である。Ｃ面を主面とし、オリフラ面
をＡ面とするサファイア基板１を反応容器内にセット
し、温度を５１０℃にして、キャリアガスに水素、原料
ガスにアンモニアとＴＭＧ（トリメチルガリウム）とを
用い、サファイア基板１上にＧａＮよりなるバッファ層
を２００オングストロームの膜厚で成長させる。バッフ
ァ層成長後、ＴＭＧのみ止めて、温度を１０５０℃まで
上昇させ、１０５０℃になったら、原料ガスにＴＭＧ、
アンモニア、シランガスを用い、アンドープＧａＮ層２
を５μｍの膜厚で成長させる。バッファ層とＧａＮ層２
とを積層したウェーハの、そのＧａＮ層２の上にストラ
イプ状のフォトマスクを形成し、ＣＶＤ装置によりスト
ライプ幅１０μｍ、窓部８μｍのＳｉＯ₂よりなる第１
の保護膜１１を０．１μｍの膜厚で形成する（図１）。
なお、第１の保護膜１１のストライプ方向はサファイア
Ａ面に対して垂直な方向とする。

【００５６】第１の保護膜１１形成後、ウェーハを反応
容器に移し、１０５０℃にて、原料ガスにＴＭＧ、アン
モニアを用い、アンドープＧａＮよりなる第１の窒化物
半導体層を１００μｍの膜厚で成長させる（図２、図
３）。

【００５７】次に、ウェーハを反応容器から取り出し、
第１の窒化物半導体層３の表面をラッピングして鏡面状
とし、第１の保護膜１１の形成と同様にして、第１の窒
化物半導体層３の表面に、ストライプ幅１２μｍ、間隔
６μｍのＳｉ₃Ｎ₄よりなる第２の保護膜１２を０．１μ
ｍの膜厚で、結晶欠陥を覆うように形成する（図４）。

【００５８】第２の保護膜１２形成後、再度ウェーハを
反応容器に戻し、原料ガスにＴＭＧ、アンモニアを用
い、アンドープのＧａＮよりなる第２の窒化物半導体層
４を１５０μｍの膜厚で成長させる。第２の窒化物半導
体層４成長後、ウエハを反応容器から取り出し、表面を
鏡面研磨した。

【００５９】（比較例）一方、比較のため、Ｃ面を主面
としＡ面をオリフラ面とするサファイア基板上に、第１
の保護膜１１を形成せず、直接２００オングストローム
のＧａＮバッファ層を成長させ、その上にＳｉを１×１
０¹⁸／cm³ドープしたＧａＮを１００μｍ成長させる。

【００６０】上記実施例１で得られた第２の窒化物半導
体層４と、比較例で得られたＧａＮ層の単位面積当たり
の格子欠陥の数を断面ＴＥＭにより観察し比較すると、
本発明の窒化物半導体は比較例のものと比べて１／２０
０以下に減少していた。また、第２の保護膜１２及び第
２の窒化物半導体層４を成長させない状態で、第１の窒
化物半導体層３の表面を鏡面研磨して結晶欠陥の数を観
測したところ、第１の窒化物半導体層３の結晶欠陥の数
は、比較例のＧａＮ層の結晶欠陥の数に対して１／１０
０以下に減少していた。

【００６１】［実施例２］（第２の形態の成長方法） ２インチφ、Ｃ面を主面とし、オリフラ面をＡ面とする
サファイア基板１上にストライプ状のフォトマスクを形
成し、ＣＶＤ装置によりストライプ幅１０μｍ、ストラ
イプ間隔（窓部）６μｍのＳｉＯ₂よりなる第１の保護
膜１１を０．１μｍの膜厚で形成する（図７）。なお、
ストライプ方向は図１０に示すように、オリフラ面に対
して垂直な方向で形成する。

【００６２】保護膜形成後、基板を反応容器内にセット
し、温度を５１０℃にして、キャリアガスに水素、原料
ガスにアンモニアとＴＭＧ（トリメチルガリウム）とを
用い、第１の保護膜１１を形成した基板１上にＧａＮよ
りなるバッファ層を約２００オングストロームの膜厚で
成長させる。（図７）

【００６３】バッファ層成長後、ＴＭＧのみ止めて、温
度を１０５０℃まで上昇させる。１０５０℃になった
ら、原料ガスにＴＭＧ、アンモニア、シランガスを用
い、Ｓｉを１×１０¹⁸／cm³ドープしたＧａＮよりなる
第１の窒化物半導体層３を１００μｍの膜厚で成長させ
る（図８参照）。

【００６４】第１の窒化物半導体層３成長後、ウェーハ
を反応容器から取り出し、第１の窒化物半導体層３の表
面をラッピングして鏡面状とし、ＳｉドープＧａＮより
なる窒化物半導体基板を得る。

【００６５】実施例２で得られたＧａＮ層と、前記実施
例１で示した比較例で得られたＧａＮ層の単位面積当た
りの格子欠陥の数を断面ＴＥＭにより観察、比較する
と、本発明の窒化物半導体層は比較例のものと比べて１
／１０以下に減少していた。

【００６６】［実施例３］実施例２で得られた第１の窒
化物半導体層３の表面に、ストライプ状のマスクを形成
し、ＣＶＤ装置によりストライプ幅１０μｍ、窓部６μ
ｍのＳｉ₃Ｎ₄よりなる第２の保護膜１２を０．１μｍの
膜厚で形成する（図８）。なお、第２の保護膜１２の位
置は、図８に示すように、結晶欠陥を覆うように結晶欠
陥上に、第２の保護膜１２の１０μｍのストライプがく
るようにマスク合わせをしていると共に、第１の保護膜
１１と平行なストライプを形成している。第２の保護膜
１２形成後、再度ウェーハを反応容器に戻し、原料ガス
にＴＭＧ、アンモニア、シランガスを用い、Ｓｉを１×
１０¹⁸／cm³ドープしたＧａＮよりなる第２の窒化物半
導体層４を１５０μｍの膜厚で成長させる（図８）。第
２の窒化物半導体層４成長後、ウェーハを反応容器から
取り出し、実施例２と同様にして、表面を鏡面研磨し
て、単位面積あたりの格子欠陥の数を、前記比較例のＧ
ａＮ層と比較したところ、本発明のものは１／１００以
下に減少していた。

【００６７】［実施例４］実施例２において、基板１に
Ａ面を主面とし、オリフラ面をＲ面とするサファイアを
用いる。このサファイア基板１の上に実施例２と同一の
第１の保護膜１１を形成する。なお、第１の保護膜１１
の形状はＲ面に対して垂直なストライプとする。後は実
施例２と同様にしてＳｉドープＧａＮよりなる第１の窒
化物半導体層３を１００μｍの膜厚で成長させたとこ
ろ、実施例２とほぼ同等の結晶欠陥を有する窒化物半導
体層が成長できた。

【００６８】［実施例５］実施例５はＨＶＰＥ法により
第１の窒化物半導体層３を成長させる。まず、（１１
１）面を主面とし、オリフラ面を（１１０）面とする、
１インチφのスピネルよりなる基板１を用意する。この
スピネル基板１の表面に実施例２と同様にして、フォト
マスクを形成し、ＳｉＯ₂よりなる第１の保護膜１１
を、オリフラ面に対して垂直なストライプ形状で形成す
る。なおストライプ幅は１２μｍ、ストライプ間隔は６
μｍとする。

【００６９】ＨＶＰＥ装置では、石英よりなる反応容器
管の内部にＧａメタルを入れた石英ボートを設置する。
さらに石英ボートから離れた位置に、斜めに傾けた前述
の基板１を設置する。なお、反応容器内のＧａメタルに
接近した位置にはハロゲンガス供給管が設けられ、ハロ
ゲンガス供給管とは別に、基板に接近した位置にはＮ源
供給管が設けられている。

【００７０】ハロゲンガス管より窒素キャリアガスと主
に、ＨＣｌガスを導入する。この際Ｇａメタルのボート
は９００℃に加熱し、スピネル基板側は１０５０℃に加
熱してある。そして、ＨＣｌガスとＧａを反応させてＧ
ａＣｌ₃を生成させ、スピネル基板側に接近したＮ源供
給管からはアンモニアガスを同じく窒素キャリアガスと
主に供給し、さらに、ハロゲンガスと共にシランガスを
供給し、成長速度５０μｍ／hrで３時間成長を行い、厚
さ１５０μｍのＳｉを１×１０¹⁸／cm³ドープしたＧａ
Ｎを成長させる。

【００７１】成長後、ウェーハを反応容器から取り出
し、ＧａＮ層をラッピングして表面の凹凸を除去し、格
子欠陥を測定したところ、実施例２のものとほぼ同等の
窒化物半導体層が得られた。

【００７２】［実施例６］実施例２において、サファイ
ア基板１上にストライプ幅１０μｍ、ストライプ間隔
（窓部）５μｍのＳｉＯ₂よりなる保護膜１１を１μｍ
の膜厚で形成する他は同様にして、Ｓｉを１×１０¹⁸／
cm³ドープしたＧａＮよりなる第１の窒化物半導体層３
を１００μｍの膜厚で成長させる。第１の窒化物半導体
層３成長後、ウェーハを反応容器から取り出し、第１の
窒化物半導体層３の表面をラッピングして鏡面状とし、
ＳｉドープＧａＮよりなる窒化物半導体基板を得る。

【００７３】実施例６で得られたＧａＮ層と、前記実施
例１で示した比較例で得られたＧａＮ層のウエハ上に１
０×１５μｍの範囲を任意に９箇所選び、単位面積あた
りの結晶欠陥の数を断面ＴＥＭにより観察し、結晶欠陥
の数を測定した。なお、結晶欠陥の測定方法は、まず上
記ＧａＮ基板をドライエッチングにより約１μｍエッチ
ングし、その後断面ＴＥＭにより観察を行い結晶欠陥を
数える。その結果、本発明は、結晶欠陥の数が約１．３
×１０⁶個／ｃｍ²であり、前記比較例は約２．４×１０
⁷個／ｃｍ²であり、本発明のものは比較例に比べ１／１
０以下に減少していた。また、実施例２と比較すると結
晶欠陥の数がさらに減少した。

【００７４】［実施例７］実施例１において、アンドー
プＧａＮ層２上にストライプ幅１０μｍ、窓部３μｍの
ＳｉＯ₂よりなる保護膜１１を１μｍの膜厚で形成する
他は同様にして第１の窒化物半導体層３を１００μｍの
膜厚で成長させる。第１の窒化物半導体層３成長後、ウ
ェーハを反応容器から取り出し、第１の窒化物半導体層
３の裏面をラッピングしてサファイア基板を除去して鏡
面状とし、ＳｉドープＧａＮよりなる窒化物半導体基板
を得る。実施例６と同様に単位面積当たりの結晶欠陥の
数を測定したところ、実施例６よりすくなく１×１０³
個／ｃｍ²であり、結晶欠陥のほとんどない非常に良好
な結晶性を有する素子基板となる窒化物半導体基板を得
ることができた。また、本実施例７は、実施例１の第１
の窒化物半導体層３と比較しても、結晶欠陥の数がさら
に減少していた。

【００７５】［実施例８］実施例６において、基板１に
Ａ面を主面とし、オリフラ面をＲ面とするサファイアを
用いる他は同様にして、サファイア基板１の上に第１の
保護膜１１を形成し、続いて、ＳｉドープＧａＮよりな
る第１の窒化物半導体層３を１００μｍの膜厚で成長さ
せる。なお、第１の保護膜１１の形状はＲ面に対して垂
直なストライプとする。この結果、実施例６とほぼ同等
の結晶欠陥の非常に少ない窒化物半導体層が成長でき
た。

【００７６】［実施例９］実施例５において、ＳｉＯ₂
よりなる第１の保護膜１１を、ストライプ幅を１０μ
ｍ、窓部を３μｍ、厚みを１μｍとして形成する他は同
様にして、厚さ１５０μｍのＳｉを１×１０¹⁸／cm³ド
ープしたＧａＮを成長させる。成長後、ウェーハを反応
容器から取り出し、スピネル基板をラッピングして除去
し、結晶欠陥の数を測定したところ、実施例５のものと
ほぼ同等あるいはそれ以上の結晶欠陥の非常に少ない窒
化物半導体層が得られた。

【００７７】［実施例１０］図１１は本発明の成長方法
により得られた窒化物半導体層を基板とする一ＬＥＤ素
子の構造を示す模式断面図である。以下、図１１を元に
実施例１０について説明する。

【００７８】実施例２で得られたウエハのサファイア基
板１、バッファ層、第１の保護膜１１、一部の第１の窒
化物半導体層３を研磨、除去し、第１の窒化物半導体層
３の表面を露出させ第１の窒化物半導体層３のみにす
る。第１の窒化物半導体層３（ＳｉドープＧａＮ）を主
面とするウェーハをＭＯＶＰＥ装置の反応容器内にセッ
トし、１０５０℃でこの第１の窒化物半導体層３の異種
基板１等を除去して露出した面とは反対の面上に、Ｓｉ
を１×１０¹⁸／cm³ドープしたＧａＮよりなる第２のバ
ッファ層３１を成長させる。この第２のバッファ層３１
は通常９００℃以上の高温で成長させる窒化物半導体単
結晶層であり、先の基板との格子不整合を緩和するため
の低温で成長させるバッファ層２とは区別される。

【００７９】さらに、第２のバッファ層３１の上に膜厚
２０オングストローム、単一量子井戸構造のＩｎ_0.4Ｇ
ａ_0.6Ｎよりなる活性層３２、膜厚０．３μｍのＭｇド
ープＡｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなるｐ側クラッド層３３、膜
厚０．５μｍのＭｇドープＧａＮよりなるｐ側コンタク
ト層３４を順に成長させる。

【００８０】素子構造となる第２のバッファ層３１〜ｐ
側コンタクト層３４成長後、ウェーハを反応容器から取
出し、窒素雰囲気中で６００℃アニーリングして、ｐ側
クラッド層３３、ｐ側コンタクト層３４を低抵抗にす
る。その後、ｐ側コンタクト層３４側からエッチングを
行い、第１の窒化物半導体層３の表面を露出させる。こ
のように、活性層から下の窒化物半導体層をエッチング
により露出させ、チップ切断時の「切りしろ」を設ける
ことにより、切断時にｐ−ｎ接合面に衝撃を与えにくく
なるため、歩留も向上し、信頼性の高い素子が得られ
る。

【００８１】エッチング後、ｐ側コンタクト層３４の表
面のほぼ全面にＮｉ／Ａｕよりなる透光性のｐ電極３５
を２００オングストロームの膜厚で形成し、そのｐ電極
３５の上に、ボンディング用のパッド電極３６を０．５
μｍの膜厚で形成する。ｐ電極形成後のチップの平面図
（パッド電極３６側から見た図）を図１２に示す。

【００８２】ｐ側の電極形成後、サファイア基板１等を
除去して露出した第１の窒化物半導体層３層の表面全面
に、ｎ電極３７を０．５μｍの膜厚で形成する。

【００８３】その後、ｎ電極側からスクライブし、第１
の窒化物半導体層３のＭ面（１０１−０）と、そのＭ面
に垂直な面で劈開し、３００μｍ角のＬＥＤチップを得
る。このＬＥＤは２０ｍＡにおいて、５２０ｎｍの緑色
発光を示し、出力は従来のサファイア基板上に窒化物半
導体素子構造を成長されたものに比較して２倍以上、静
電耐圧も２倍以上と、非常に優れた特性を示した。

【００８４】［実施例１１］図１３は本発明の成長方法
により得られた窒化物半導体層を基板とする一レーザ素
子の構造を示す模式断面図である。以下、図１３を元に
実施例１１について説明する。

【００８５】実施例３で得られたウエハのサファイア基
板１、バッファ層、第１の保護膜１１、第１の窒化物半
導体層３、第２の保護膜１２、第２の窒化物半導体層４
の一部を研磨除去し、第２の窒化物半導体層４（Ｓｉド
ープＧａＮ）を主面とするウェーハをＭＯＶＰＥ装置の
反応容器内にセットし、１０５０℃でこの第２の窒化物
半導体層のサファイア基板１等を除去して露出した面と
は反対の面上に、Ｓｉを１×１０¹⁸／cm³ドープしたＧ
ａＮよりなる第３のバッファ層４１を成長させる。第３
のバッファ層４１は実施例１０と同じく、９００℃以上
の高温で成長させる窒化物半導体単結晶層であり、従来
より成長される基板と窒化物半導体との格子不整合を緩
和するための低温で成長させるバッファ層とは区別され
る。レーザ素子を作製する場合、この第３のバッファ層
４１は膜厚１００オングストローム以下、さらに好まし
くは７０オングストローム以下、最も好ましくは５０オ
ングストローム以下の互いに組成が異なる窒化物半導体
を積層してなる歪超格子層とすることが好ましい。歪超
格子層とすると、単一窒化物半導体層の結晶性が良くな
るため、高出力なレーザ素子が実現できる。またＬＥＤ
素子のクラッド層に歪超格子層を適用しても良い。

【００８６】（クラック防止層４２）次にＳｉを５×１
０¹⁸／cm³ドープしたＩｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎよりなるクラッ
ク防止層４２を５００オングストロームの膜厚で成長さ
せる。このクラック防止層４２はＩｎを含むｎ型の窒化
物半導体、好ましくはＩｎＧａＮで成長させることによ
り、Ａｌを含む窒化物半導体層中にクラックが入るのを
防止することができる。クラック防止層は１００オング
ストローム以上、０．５μｍ以下の膜厚で成長させるこ
とが好ましい。１００オングストロームよりも薄いと前
記のようにクラック防止として作用しにくく、０．５μ
ｍよりも厚いと、結晶自体が黒変する傾向にある。な
お、このクラック防止層４２は省略することもできる。

【００８７】（ｎ側クラッド層４３）次に、Ｓｉを５×
１０¹⁸／cm³ドープしたｎ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる
第１の層、２０オングストロームと、アンドープ（undo
pe）のＧａＮよりなる第２の層、２０オングストローム
とを交互に１００層積層してなる総膜厚０．４μｍの超
格子構造とする。ｎ側クラッド層４３はキャリア閉じ込
め層、及び光閉じ込め層として作用し、Ａｌを含む窒化
物半導体、好ましくはＡｌＧａＮを含む超格子層とする
ことが望ましく、超格子層全体の膜厚を１００オングス
トローム以上、２μｍ以下、さらに好ましくは５００オ
ングストローム以上、１μｍ以下で成長させることが望
ましい。超格子層にするとクラックのない結晶性の良い
キャリア閉じ込め層が形成できる。

【００８８】（ｎ側光ガイド層４４）続いて、Ｓｉを５
×１０¹⁸／cm³ドープしたｎ型ＧａＮよりなるｎ型光ガ
イド層４４を０．１μｍの膜厚で成長させる。このｎ側
光ガイド層４４は、活性層の光ガイド層として作用し、
ＧａＮ、ＩｎＧａＮを成長させることが望ましく、通常
１００オングストローム〜５μｍ、さらに好ましくは２
００オングストローム〜１μｍの膜厚で成長させること
が望ましい。このｎ側光ガイド層４４は通常はＳｉ、Ｇ
ｅ等のｎ型不純物をドープしてｎ型の導電型とするが、
特にアンドープにすることもできる。超格子とする場合
には第１の層及び第２の層の少なくとも一方にｎ型不純
物をドープしてもよいし、またアンドープでも良い。

【００８９】（活性層４５）次に、アンドープのＩｎ
_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる井戸層、２５オングストローム
と、アンドープＩｎ_0.01Ｇａ_0.95Ｎよりなる障壁層、５
０オングストロームを交互に積層してなる総膜厚１７５
オングストロームの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性
層４５を成長させる。また、井戸層及び／または障壁層
にＳｉをドープしてもよく、Ｓｉをドープするとしきい
値が低下し好ましい。

【００９０】（ｐ側キャップ層４６）次に、バンドギャ
ップエネルギーがｐ側光ガイド層４７よりも大きく、か
つ活性層４５よりも大きい、Ｍｇを１×１０²⁰／cm³ド
ープしたｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.9Ｎよりなるｐ側キャップ層
４６を３００オングストロームの膜厚で成長させる。こ
のｐ側キャップ層４６はｐ型としたが、膜厚が薄いた
め、ｎ型不純物をドープしてキャリアが補償されたｉ
型、若しくはアンドープとしても良く、最も好ましくは
ｐ型不純物をドープした層とする。ｐ側キャップ層１７
の膜厚は０．１μｍ以下、さらに好ましくは５００オン
グストローム以下、最も好ましくは３００オングストロ
ーム以下に調整する。０．１μｍより厚い膜厚で成長さ
せると、ｐ型キャップ層４６中にクラックが入りやすく
なり、結晶性の良い窒化物半導体層が成長しにくいから
である。Ａｌの組成比が大きいＡｌＧａＮ程薄く形成す
るとＬＤ素子は発振しやすくなる。例えば、Y値が０．
２以上のＡｌ_YＧａ_1-YＮであれば５００オングストロー
ム以下に調整することが望ましい。ｐ側キャップ層４６
の膜厚の下限は特に限定しないが、１０オングストロー
ム以上の膜厚で形成することが望ましい。

【００９１】（ｐ側光ガイド層４７）次に、バンドギャ
ップエネルギーがｐ側キャップ層４６より小さい、Ｍｇ
を１×１０²⁰／cm³ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側
光ガイド層４７を０．１μｍの膜厚で成長させる。この
層は、活性層の光ガイド層として作用し、ｎ側光ガイド
層４４と同じくＧａＮ、ＩｎＧａＮで成長させることが
望ましい。また、この層はｐ側クラッド層４８を成長さ
せる際のバッファ層としても作用し、１００オングスト
ローム〜５μｍ、さらに好ましくは２００オングストロ
ーム〜１μｍの膜厚で成長させることにより、好ましい
光ガイド層として作用する。このｐ側光ガイド層は通常
はＭｇ等のｐ型不純物をドープしてｐ型の導電型とする
が、特に不純物をドープしなくても良い。なお、このｐ
型光ガイド層を超格子層とすることもできる。超格子層
とする場合には第１の層及び第２の層の少なくとも一方
にｐ型不純物をドープしてもよいし、またアンドープで
も良い。

【００９２】（ｐ側クラッド層４８）次に、Ｍｇを１×
１０²⁰／cm³ドープしたｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる
第１の層、２０オングストロームと、Ｍｇを１×１０²⁰
／cm³ドープしたｐ型ＧａＮよりなる第２の層、２０オ
ングストロームとを交互に積層してなる総膜厚０．４μ
ｍの超格子層よりなるｐ側クラッド層４８を形成する。
この層はｎ側クラッド層４３と同じくキャリア閉じ込め
層として作用し、超格子構造とすることによりｐ型層側
の抵抗率を低下させるための層として作用する。このｐ
側クラッド層４８の膜厚も特に限定しないが、１００オ
ングストローム以上、２μｍ以下、さらに好ましくは５
００オングストローム以上、１μｍ以下で成長させるこ
とが望ましい。なお本実施例では超格子層をｎ側クラッ
ド層側にも設けたが、ｎ側クラッド層側よりもｐ側層側
に超格子層を設けた方が、ｐ層の抵抗値が減少する傾向
にあるため、Ｖｆを低下させる上で好ましい。

【００９３】量子構造の井戸層を有する活性層４５を有
するダブルへテロ構造の窒化物半導体素子の場合、活性
層４５に接して、活性層４５よりもバンドギャップエネ
ルギーが大きい膜厚０．１μｍ以下のＡｌを含む窒化物
半導体よりなるキャップ層４６を設け、そのキャップ層
４６よりも活性層から離れた位置に、キャップ層４６よ
りもバッドギャップエネルギーが小さいｐ側光ガイド層
４７を設け、そのｐ側光ガイド層４７よりも活性層から
離れた位置に、ｐ側光ガイド層４７よりもバンドギャッ
プが大きいＡｌを含む窒化物半導体を含む超格子層より
なるｐ側クラッド層４８を設けることは非常に好まし
い。しかもｐ側キャップ層４６のバンドギャップエネル
ギーが大きくしてある、ｎ層から注入された電子がこの
キャップ層４６で阻止されるため、電子が活性層をオー
バーフローしないために、素子のリーク電流が少なくな
る。

【００９４】（ｐ側コンタクト層４９）最後に、Ｍｇを
２×１０²⁰／cm³ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側コ
ンタクト層４９を１５０オングストロームの膜厚で成長
させる。ｐ側コンタクト層は５００オングストローム以
下、さらに好ましくは４００オングストローム以下、２
０オングストローム以上に膜厚を調整する。

【００９５】反応終了後、反応容器内において、ウェー
ハを窒素雰囲気中、７００℃でアニーリングを行い、ｐ
型層をさらに低抵抗化する。アニーリング後、ウェーハ
を反応容器から取り出し、図１３に示すように、ＲＩＥ
装置により最上層のｐ型コンタクト層２０と、ｐ型クラ
ッド層１９とをエッチングして、４μｍのストライプ幅
を有するリッジ形状とし、リッジ表面の全面にＮｉ／Ａ
ｕよりなるｐ電極５１を形成する。次に、図１３に示す
ようにｐ電極５１を除くｐ側クラッド層４８、コンタク
ト層４９の表面にＳｉＯ₂よりなる絶縁膜５０を形成
し、この絶縁膜５０を介してｐ電極５１と電気的に接続
したｐパッド電極５２を形成する。

【００９６】ｐ側電極形成後、ウェーハのサファイア基
板１等を研磨、除去し露出された素子構造を有していな
い第２の窒化物半導体層４の表面全面に、Ｔｉ／Ａｌよ
りなるｎ電極５３を０．５μｍの膜厚で形成し、その上
にヒートシンクとのメタライゼーション用にＡｕ／Ｓｎ
よりなる薄膜を形成する。

【００９７】その後、ｎ電極側５３からスクライブし、
第２の窒化物半導体層４のＭ面（１１−００、図９の六
角柱の側面に相当する面）で第２の窒化物半導体層４を
劈開し、共振面を作製する。共振面にＳｉＯ₂とＴｉＯ₂
よりなる誘電体多層膜を形成し、最後にｐ電極に平行な
方向で、バーを切断してレーザチップとした。次にチッ
プをフェースアップ（基板とヒートシンクとが対向した
状態）でヒートシンクに設置し、ｐパッド電極５２をワ
イヤーボンディングして、室温でレーザ発振を試みたと
ころ、室温において、閾値電流密度２．０ｋＡ／cm²、
閾値電圧４．０Ｖで、発振波長４０５ｎｍの連続発振が
確認され、１０００時間以上の寿命を示した。

【００９８】［実施例１２］図１４は本発明の成長方法
により得られた窒化物半導体層を基板とする一ＬＥＤ素
子の構造を示す模式断面図であり、第２の窒化物半導体
層４よりなる基板より上の素子構造としては、実施例１
０のＬＥＤ素子と同様の構造を有する。また、実施例１
２のＬＥＤ素子の窒化物半導体基板としては、実施例３
においてＳｉをドープしたＧａＮよりなる第１の窒化物
半導体層３の膜厚を２５μｍ、第２の窒化物半導体層４
をアンドープのＧａＮとしての膜厚を２５μｍとした他
は同様にして形成されたものを用いる。このようにして
得られたアンドープＧａＮよりなる第２の窒化物半導体
層４の上に、Ｓｉを１×１０¹⁸／cm³ドープしたＧａＮ
よりなる第２のバッファ層３１、膜厚２０オングストロ
ーム、単一量子井戸構造のＩｎ_0.4Ｇａ_0.6Ｎよりなる活
性層３２、膜厚０．３μｍのＭｇドープＡｌ_0.2Ｇａ_0.8
Ｎよりなるｐ側クラッド層３３、膜厚０．５μｍのＭｇ
ドープＧａＮよりなるｐ側コンタクト層３４が順に積層
された構造を有しており、ｐ側コンタクト層３４のほぼ
全面には透光性のｐ電極３５と、そのｐ電極３５の上
に、ボンディング用のパッド電極３６が形成されてい
る。なお、基板１、バッファ層２、第１の窒化物半導体
層３、第１の保護膜１１、第２の保護膜１２の全て、及
び第２の窒化物半導体層４の一部は実施例１０と同様に
して除去して、本実施例のように同一面側にｎ電極とｐ
電極とを設けた構造とすることもできる。

【００９９】この素子が実施例１０の素子と異なる点
は、実施例１０で窒化物半導体基板として用いられる第
１の窒化物半導体層３よりも結晶性の良い第２の窒化物
半導体層４の上に素子構造が形成されており、さらに同
一面側にｐ電極３５と負電極３７とを設けていることで
ある。アンドープのＧａＮよりなる第２の窒化物半導体
層４の上に、ｎ型不純物をドープした窒化物半導体層
（第２のバッファ層３１）を積層した構造の窒化物半導
体素子においてｎ型層側にｎ電極を設ける場合、ｎ型不
純物をドープした窒化物半導体層の方にｎ電極を設ける
方が、Ｖｆが低く、発光効率の高いＬＥＤ素子が得られ
やすい傾向にある。なお、このＬＥＤ素子は実施例１０
のＬＥＤ素子に比較して、出力は約１．５倍、静電耐圧
も約１．５倍に向上した。

【０１００】［実施例１３］実施例１と同様に、サファ
イアＣ面を主面として、オリフラ面をＡ面とするサファ
イア基板上にＧａＮよりなるバッファ層を２００オング
ストロームと、アンドープＧａＮ層２を４μｍ成長させ
たウェーハを用意し、ＣＶＤ装置を用いて、このアンド
ープＧａＮ層２の上にストライプ幅２０μｍ、窓部５μ
ｍのＳｉＯ₂よりなる第１の保護膜を０．１μｍの膜厚
で形成してなるウェーハを、ＭＯＶＰＥ装置に移送し、
アンドープＧａＮ層２及び第１の保護膜の上に、Ｓｉを
１×１０¹⁹／cm³ドープしたＧａＮよりなる第１の窒化
物半導体層を１５μｍの膜厚で成長させ、素子構造を成
長させるための窒化物半導体基板を形成する。

【０１０１】後は実施例１２と同様にして、第１の窒化
物半導体層の上に、Ｓｉを１×１０ ¹⁸／cm³ドープした
ＧａＮよりなる第２のバッファ層、膜厚２０オングスト
ローム、単一量子井戸構造のＩｎ_0.4Ｇａ_0.6Ｎよりなる
活性層、膜厚０．３μｍのＭｇドープＡｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ
よりなるｐ側クラッド層、膜厚０．５μｍのＭｇドープ
ＧａＮよりなるｐ側コンタクト層を順に積層する。そし
てｐ層側からエッチングを行い不純物濃度の大きい第１
の窒化物半導体層３の表面を露出させてｎ電極を形成
し、一方ｐ側コンタクト層のほぼ全面には透光性のｐ電
極と、そのｐ電極の上に、ボンディング用のパッド電極
を形成し、図１４に示すような同一面側からｎ電極とｐ
電極とを設けた構造とする。最後にサファイア基板の厚
さを５０μｍ程度まで研磨して薄くした後、研磨面側を
スクライブして３５０μｍ角の素子とする。このＬＥＤ
素子は、第１の保護膜がＧａＮ層上に形成され、更に第
１の保護膜の窓部を５μｍとして第１の窒化物半導体層
が形成されており、異種基板上に第１の保護膜を形成し
て窓部を６μｍとして第１の窒化物半導体層を形成して
行った実施例１０のＬＥＤ素子に比べ、より良好な特性
を示した。

【０１０２】［実施例１４］Ｃ面からのオフアングル角
θ＝０．１３゜、ステップ段差およそ１５オングストロ
ーム、テラス幅Ｗおよそ５６オングストロームのステッ
プを有し、オリフラ面をＡ面とする２インチφのサファ
イア基板を用意する。図１５はこのサファイア基板の断
面を拡大して示す模式図である。図１５に示すステップ
状にオフアングルした基板は、ほぼ水平なテラス部分Ａ
と、段差部分Ｂとを有している。テラス部分Ａの表面凹
凸は平均でおよそ０．５オングストローム、最大でおよ
そ２オングストローム程度に調整され、ほぼ規則正しく
形成されている。一方、段差部分の高さはおよそ１５オ
ングストローム程度に調整されている。なおオフ角θは
誇張して示しているが、成長面の水平面に対して、０．
１３゜しか傾斜していない。このようなオフ角を有する
ステップ状部分は、基板全体に渡って連続して形成され
ていることが望ましいが、特に部分的に形成されていて
も良い。オフ角θとは、図１５に示すように、複数の段
差の底部を結んだ直線と、最上層のステップの水平面と
の角度を指すものとする。ステップ段差は３０オングス
トローム以下、さらに好ましくは２５オングストローム
以下、最も好ましくは２０オングストローム以下にす
る。下限は２オングストローム以上が望ましい。特に基
板にサファイアＣ面を用いた場合、Ｃ面からのオフ角θ
は１度以内、好ましくは０．８度以下、さらに好ましく
は０．６度以下に調整する。なお本実施例ではステップ
状のオフ基板を用いたが、特にステップ状でなくても、
通常のオフ基板でも良い。適当にオフアングルした異種
基板を用いることにより、窒化物半導体と異種基板との
原子間距離が接近し、ステップ成長が可能となり、より
一層結晶欠陥の少ないＧａＮ基板が得られる。

【０１０３】前記サファイア基板のオフアングル面に実
施例１３と同様に、ＧａＮよりなるバッファ層を２００
オングストロームと、アンドープＧａＮ層を４μｍ成長
させた後、ＣＶＤ装置を用いて、このアンドープＧａＮ
層の上にストライプ幅２５μｍ、窓部５μｍのＳｉＯ₂
よりなる第１の保護膜を０．１μｍの膜厚で形成する。
同様に第１の保護膜のストライプ方向はＡ面に対して垂
直とする。

【０１０４】次に、このウェーハをＭＯＶＰＥ装置に移
送し、アンドープＧａＮ層及び第１の保護膜の上に、Ｓ
ｉを１×１０¹⁹／cm³ドープしたＧａＮよりなる第１の
窒化物半導体層を１０μｍの膜厚で成長させ、その第１
の窒化物半導体層の上に、Ｓｉを１×１０¹⁸／cm³ドー
プしたＧａＮよりなる第２のバッファ層、膜厚２０オン
グストローム、単一量子井戸構造のＩｎ_0.4Ｇａ_0.6Ｎよ
りなる活性層、膜厚０．３μｍのＭｇドープＡｌ_0.2Ｇ
ａ_0.8Ｎよりなるｐ側クラッド層、膜厚０．５μｍのＭ
ｇドープＧａＮよりなるｐ側コンタクト層を順に積層す
る。後は実施例１３と同様にして、エッチングにより第
１の窒化物半導体層の表面を露出させて、図１４に示す
ような同一面側からｎ電極とｐ電極とを設けた構造とす
る。そして、サファイア基板の厚さを５０μｍ程度まで
研磨して薄くした後、３５０μｍ角の素子とする。この
ＬＥＤ素子は実施例１３のＬＥＤ素子と比較して、出力
でおよそ５％向上した。

【０１０５】［実施例１５］実施例１３において、Ｓｉ
を１×１０¹⁹／cm³ドープしたＧａＮよりなる第１の窒
化物半導体層１０μｍ成長後、ウェーハを反応容器から
取り出し、その第１の保護膜の窓部に相当する位置に、
ストライプ幅１５μｍの第２の保護膜を０．１μｍの厚
さで形成する。そして再度ウェーハをＭＯＶＰＥ装置に
移送し、第１の窒化物半導体層と、第２の保護膜の上
に、Ｓｉを１×１０¹⁹／cm³ドープしたＧａＮよりなる
第２の窒化物半導体層を１５μｍの膜厚で成長させる。

【０１０６】後は実施例１３と同様にして、第２の窒化
物半導体層の上に、Ｓｉを１×１０ ¹⁸／cm³ドープした
ＧａＮよりなる第２のバッファ層、膜厚２０オングスト
ローム、単一量子井戸構造のＩｎ_0.4Ｇａ_0.6Ｎよりなる
活性層、膜厚０．３μｍのＭｇドープＡｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ
よりなるｐ側クラッド層、膜厚０．５μｍのＭｇドープ
ＧａＮよりなるｐ側コンタクト層を順に積層し、第２の
窒化物半導体層の表面を露出させてｎ電極を形成し、ｐ
側コンタクト層のほぼ全面には透光性のｐ電極、パッド
電極を形成し、同一面側からｎ電極とｐ電極とを設けた
構造とする。最後にサファイア基板の厚さを５０μｍ程
度まで研磨して薄くした後、研磨面側をスクライブして
３５０μｍ角の素子とする。このＬＥＤ素子は実施例１
２のＬＥＤ素子より良好の特性を示した。

【０１０７】［実施例１６］実施例１０において、素子
構造を形成する窒化物半導体基板を、実施例６と同様に
して第１の窒化物半導体層３を成長させ、このウェーハ
のサファイア基板１、バッファ層、保護膜１１等を研
磨、除去し、第１の窒化物半導体層３の表面を露出さ
せ、第１の窒化物半導体層３のみにして窒化物半導体基
板とする他は同様にしてＬＥＤチップを得る。このＬＥ
Ｄは、実施例１０と同様に非常に優れた特性を示した
が、本発明の実施例１０と比較すると実施例１６のほう
がより良好であった。

【０１０８】［実施例１７］以下、図１６を元に実施例
１７について説明する。図１６は本発明の成長方法によ
り得られた窒化物半導体層を基板とする一レーザ素子の
構造を示す模式断面図である。

【０１０９】実施例６で得られたウェーハのサファイア
基板１、バッファ層２、保護膜１１を研磨、除去し、第
１の窒化物半導体層３の表面を露出させ、第１の窒化物
半導体層３のみにする。

【０１１０】次に、第１の窒化物半導体層３（Ｓｉドー
プＧａＮ）を主面とするウェーハをＭＯＶＰＥ装置の反
応容器内にセットし、この第１の窒化物半導体層３の異
種基板等を除去して露出された面とは反対の面上に下記
各層を形成する。

【０１１１】（ｎ側クラッド層４３）次に、Ｓｉを１×
１０¹⁹／cm³ドープしたｎ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる
第１の層、２０オングストロームと、アンドープ（undo
pe）のＧａＮよりなる第２の層、２０オングストローム
とを交互に１００層積層してなる総膜厚０．４μｍの超
格子構造とする。

【０１１２】（ｎ側光ガイド層４４）続いて、Ｓｉを１
×１０¹⁷／cm³ドープしたｎ型ＧａＮよりなるｎ型光ガ
イド層４４を０．１μｍの膜厚で成長させる。

【０１１３】（活性層４５）次に、Ｓｉを１×１０¹⁷／
cm³ドープのＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる井戸層、２５オ
ングストロームと、Ｓｉを１×１０¹⁷／cm³ドープのＩ
ｎ_0.01Ｇａ_0.95Ｎよりなる障壁層、５０オングストロー
ムを交互に積層してなる総膜厚１７５オングストローム
の多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層４５を成長させ
る。

【０１１４】（ｐ側キャップ層４６）次に、バンドギャ
ップエネルギーがｐ側光ガイド層４７よりも大きく、か
つ活性層４５よりも大きい、Ｍｇを１×１０²⁰／cm³ド
ープしたｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.9Ｎよりなるｐ側キャップ層
４６を３００オングストロームの膜厚で成長させる。

【０１１５】（ｐ側光ガイド層４７）次に、バンドギャ
ップエネルギーがｐ側キャップ層４６より小さい、Ｍｇ
を１×１０¹⁸／cm³ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側
光ガイド層４７を０．１μｍの膜厚で成長させる。

【０１１６】（ｐ側クラッド層４８）次に、Ｍｇを１×
１０²⁰／cm³ドープしたｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる
第１の層、２０オングストロームと、Ｍｇを１×１０²⁰
／cm³ドープしたｐ型ＧａＮよりなる第２の層、２０オ
ングストロームとを交互に積層してなる総膜厚０．４μ
ｍの超格子層よりなるｐ側クラッド層４８を形成する。

【０１１７】（ｐ側コンタクト層４９）最後に、Ｍｇを
２×１０²⁰／cm³ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側コ
ンタクト層４９を１５０オングストロームの膜厚で成長
させる。

【０１１８】反応終了後、反応容器内において、ウェー
ハを窒素雰囲気中、７００℃でアニーリングを行い、ｐ
型層をさらに低抵抗化する。アニーリング後、ウェーハ
を反応容器から取り出し、図１６に示すように、ＲＩＥ
装置により最上層のｐ型コンタクト層２０と、ｐ型クラ
ッド層１９とをエッチングして、４μｍのストライプ幅
を有するリッジ形状とし、リッジ表面の全面にＮｉ／Ａ
ｕよりなるｐ電極５１を形成する。次に、図１６に示す
ようにｐ電極５１を除くｐ側クラッド層４８、コンタク
ト層４９の表面にＳｉＯ₂よりなる絶縁膜５０を形成
し、この絶縁膜５０を介してｐ電極５１と電気的に接続
したｐパッド電極５２を形成する。

【０１１９】ｐ側電極形成後、第１の窒化物半導体層３
の素子構造が形成されていない表面全面に、Ｔｉ／Ａｌ
よりなるｎ電極５３を０．５μｍの膜厚で形成し、その
上にヒートシンクとのメタライゼーション用にＡｕ／Ｓ
ｎよりなる薄膜を形成する。

【０１２０】その後、ｎ電極側５３からスクライブし、
第１の窒化物半導体層３のＭ面（１１−００、図９の六
角柱の側面に相当する面）で第１の窒化物半導体層３を
劈開し、共振面を作製する。共振面の両方あるいはどち
らか一方にＳｉＯ₂とＴｉＯ₂よりなる誘電体多層膜を形
成し、最後にｐ電極に平行な方向で、バーを切断してレ
ーザチップとした。次にチップをフェースアップ（基板
とヒートシンクとが対向した状態）でヒートシンクに設
置し、ｐパッド電極５２をワイヤーボンディングして、
室温でレーザ発振を試みたところ、室温において、閾値
電流密度２．０ｋＡ／cm²、閾値電圧４．０Ｖで、発振
波長４０５ｎｍの連続発振が確認され、１０００時間以
上の寿命を示した。

【０１２１】［実施例１８］図１７は本発明の成長方法
により得られた窒化物半導体層を基板とする一ＬＥＤ素
子の構造を示す模式断面図である。活性層３２から上の
素子構造としては、実施例１６のＬＥＤ素子と同様の構
造を有する。また実施例１８のＬＥＤ素子の窒化物半導
体基板としては、実施例７と同様にしてアンドープのＧ
ａＮよりなる第１の窒化物半導体層３成長させ、このウ
エハのサファイア基板１、バッファ層、窒化物半導体層
２、第１の保護膜１１等を除去して第１の窒化物半導体
層３のみにしたものを用いる。この第１の窒化物半導体
層３のサファイア基板１や第１の保護膜１１を除去して
露出された面とは反対側の面上に、下記の超格子層を有
するｎ側クラッド層５１を成長させる。 （ｎ側クラッド層５１）Ｓｉを１×１０¹⁹／cm³ドープ
したｎ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる第１の層、２０オン
グストロームと、アンドープ（undope）のＧａＮよりな
る第２の層、２０オングストロームとを交互に１００層
積層してなる総膜厚０．４μｍの超格子構造とする。超
格子層にするとクラックのない結晶性の良いキャリア閉
じ込めのクラッド層が形成できる。

【０１２２】次に、形成されたクラッド層５１上に、実
施例１６と同様の、活性層３２、ｐ側クラッド層３３、
ｐ側コンタクト層３４が順に積層された構造を有する。
そしてｐ層側からエッチングを行い不純物濃度の大きい
ｎ側クラッド層５１の表面を露出させてｎ電極を形成
し、一方ｐ側コンタクト層のほぼ全面には透光性のｐ電
極と、そのｐ電極の上に、ボンディング用のパッド電極
を形成し、図１７に示すような同一面側からｎ電極とｐ
電極とを設けた構造とする。最後にサファイア基板の厚
さを５０μｍ程度まで研磨して薄くした後、研磨面側を
スクライブして３５０μｍ角の素子とする。

【０１２３】得られたＬＥＤ素子は、良好な特性を示
し、更に実施例１６のＬＥＤ素子に比較して、出力が約
１．５倍、静電耐圧も約１．５倍に向上した。

【０１２４】［実施例１９］実施例７において、アンド
ープのＧａＮよりなる第１の窒化物半導体層３の膜厚を
１５μｍとする他は同様にして窒化物半導体基板となる
第１の窒化物半導体層３を成長させる。この第１の窒化
物半導体層３の上に、実施例１８と同様にして素子構造
を形成し、ＬＥＤ素子を得る。得られたＬＥＤ素子は、
実施例１８のＬＥＤ素子と同様に、良好な特性を示し
た。

【０１２５】［実施例２０］実施例１９において、異種
基板として、実施例１４と同様にステップ状にオフアン
グルしているサファイア基板を用いる他は同様にしてＬ
ＥＤ素子を得る。このＬＥＤ素子は実施例１９のＬＥＤ
素子と比較して、出力でおよそ５％向上した。

【０１２６】［実施例２１］実施例７において窓部の幅
を５μｍ、３μｍ、１μｍにして行った他は同様にして
３種類の窒化物半導体基板を形成し、実施例７と同様に
して結晶欠陥の数を測定し相対的にその数を比較した結
果、窓部の幅が５μｍである場合に比べ、３μｍ、及び
１μｍである場合のほうが結晶欠陥の数が約２割り減少
した。

【０１２７】

【発明の効果】窒化物半導体は理想の半導体として現在
評価されているにもかかわらず、窒化物半導体基板が存
在しないために、異種基板の上に成長された格子欠陥の
多い窒化物半導体デバイスで実用化されている。そのた
めレーザ素子のような結晶欠陥が即寿命に影響するデバ
イスを実現すると、数十時間で素子がダメになってい
た。ところが、本発明の成長方法によると、従来成長で
きなかった窒化物半導体基板が得られるため、この窒化
物半導体基板の上に、素子構造となる窒化物半導体層を
積層すると、格子欠陥の非常に少ない窒化物半導体デバ
イスが実現できる。例えば本発明の基板を用いてレーザ
素子を作製すると、ほぼ実用化レベルまで達した素子が
できる。このように従来できなかった窒化物半導体基板
が本発明により得られることは、非常に産業上の利用価
値が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の方法の各工程において得られる窒化
物半導体ウェーハの構造を示す模式的断面図。

【図２】 本発明の方法の各工程において得られる窒化
物半導体ウェーハの構造を示す模式的断面図。

【図３】 本発明の方法の各工程において得られる窒化
物半導体ウェーハの構造を示す模式的断面図。

【図４】 本発明の方法の各工程において得られる窒化
物半導体ウェーハの構造を示す模式的断面図。

【図５】 本発明の方法の各工程において得られる窒化
物半導体ウェーハの構造を示す模式的断面図。

【図６】 本発明の方法の各工程において得られる窒化
物半導体ウェーハの構造を示す模式的断面図。

【図７】 本発明の方法の各工程において得られる窒化
物半導体ウェーハの構造を示す模式的断面図。

【図８】 本発明の方法の各工程において得られる窒化
物半導体ウェーハの構造を示す模式的断面図。

【図９】 サファイアの面方位を示すユニットセル図。

【図１０】 保護膜のストライプ方向を説明するための
基板主面側の平面図。

【図１１】 本発明の方法による基板を用いた窒化物半
導体ＬＥＤ素子の一構造を示す模式断面図。

【図１２】 図１１の素子をｐ電極側から見た平面図。

【図１３】 本発明の方法による基板を用いた窒化物半
導体ＬＤ素子の一構造を示す模式断面図。

【図１４】 本発明の方法による基板を用いた窒化物半
導体ＬＥＤ素子の一構造を示す模式断面図。

【図１５】 オフアングルした一異種基板の部分的な形
状を示す模式断面図。

【図１６】 本発明の方法による基板を用いた窒化物半
導体ＬＤ素子の一構造を示す模式断面図である。

【図１７】 本発明の方法による基板を用いた窒化物半
導体ＬＥＤ素子の一構造を示す模式断面図である。

【符号の説明】

１・・・・基板 ２・・・・バッファ層 ３・・・・第１の窒化物半導体層 ４・・・・第２の窒化物半導体層 １１・・・・第１の保護膜 １２・・・・第２の保護膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平9−201477 (32)優先日 平９(1997)７月28日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平9−290097 (32)優先日 平９(1997)10月22日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 中村 修二 徳島県阿南市上中町岡491番地100 日亜化 学工業株式会社内

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 窒化物半導体と異なる材料よりなる異種
   基板上に成長された窒化物半導体の上に、第１の保護膜
   を部分的に形成する第１の工程と、 第１の工程後、第１の窒化物半導体を、前記窒化物半導
   体の上に成長させると共に、第１の保護膜の上にまで成
   長させる第２の工程とを含むことを特徴とする窒化物半
   導体の成長方法。
2. 【請求項２】 前記第１の保護膜が、第１の保護膜の形
   成されていない部分の表面積よりも大きい表面積を有し
   て形成されることを特徴とする請求項１に記載の窒化物
   半導体の成長方法。
3. 【請求項３】 窒化物半導体と異なる材料よりなる異種
   基板の上に、第１の保護膜を、第１の保護膜の形成され
   ていない部分の表面積よりも大きい表面積を有して部分
   的に形成する第１の工程と、 第１の工程後、第１の窒化物半導体を、前記異種基板の
   上に成長させると共に、第１の保護膜の上にまで成長さ
   せる第２の工程とを含むことを特徴とする窒化物半導体
   の成長方法。
4. 【請求項４】 前記第１の保護膜が、ストライプ状であ
   り、更に隣接するストライプ状の第１の保護膜の形成さ
   れていない部分（窓部）の幅が５μｍ以下として形成さ
   れていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項
   に記載の窒化物半導体の成長方法。
5. 【請求項５】 前記窓部の幅（Ｗｗ）とストライプ状の
   第１の保護膜の幅（Ｗｓ）の比Ｗｓ／Ｗｗが、１〜２０
   であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に
   記載の窒化物半導体の成長方法。
6. 【請求項６】 前記異種基板はその基板の主面からオフ
   アングルした主面を有することを特徴とする請求項１〜
   ５のいずれか１項に記載の窒化物半導体の成長方法。
7. 【請求項７】 前記異種基板はステップ状にオフアング
   ルしていることを特徴とする請求項６に記載の窒化物半
   導体の成長方法。
8. 【請求項８】 前記異種基板が（０００１）面を主面と
   するサファイアであり、前記第１の保護膜はそのサファ
   イアの（１１２−０）面に対して垂直なストライプ形状
   を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項
   に記載の窒化物半導体の成長方法。
9. 【請求項９】 前記異種基板が（１１２−０）面を主面
   とするサファイアであり、前記第１の保護膜はそのサフ
   ァイアの（１１−０２）面に対して垂直なストライプ形
   状を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１
   項に記載の窒化物半導体の成長方法。
10. 【請求項１０】 前記異種基板が（１１１）面を主面と
    するスピネルであり、前記第１の保護膜は、そのスピネ
    ルの（１１０）面に対して垂直なストライプ形状を有す
    ることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載
    の窒化物半導体の成長方法。
11. 【請求項１１】 前記第２の工程後、第１の窒化物半導
    体の上に第２の保護膜を部分的に形成する第３の工程
    と、 第３の工程後、第２の窒化物半導体を前記第１の窒化物
    半導体の上に成長させると共に、第２の保護膜の上にま
    で成長させる第４の工程とを含むことを特徴とする請求
    項１〜１０のいずれ１項に記載の窒化物半導体の成長方
    法。
12. 【請求項１２】 前記第２の保護膜は、第１の窒化物半
    導体の表面に現れた結晶欠陥上に形成されることを特徴
    とする請求項１１に記載の窒化物半導体の成長方法。
13. 【請求項１３】 前記第２の保護膜は、前記第１の保護
    膜と平行なストライプ形状を有することを特徴とする請
    求項１１または１２に記載の窒化物半導体の成長方法。
14. 【請求項１４】 窒化物半導体と異なる材料よりなる異
    種基板上に成長された窒化物半導体の上に、第１の保護
    膜が部分的に形成されており、その第１の保護膜の上に
    第１の窒化物半導体が成長され、その第１の窒化物半導
    体の上に素子構造となる窒化物半導体が積層されてなる
    ことを特徴とする窒化物半導体素子。
15. 【請求項１５】 前記第１の保護膜が、第１の保護膜の
    形成されていない部分の表面積よりも大きい表面積を有
    して形成されることを特徴とする請求項１４に記載の窒
    化物半導体素子。
16. 【請求項１６】 窒化物半導体と異なる材料よりなる異
    種基板の上に、第１の保護膜が、第１の保護膜の形成さ
    れていない部分の表面積よりも大きい表面積を有して部
    分的に形成されており、その第１の保護膜の上に第１の
    窒化物半導体が成長され、その第１の窒化物半導体の上
    に素子構造となる窒化物半導体が積層されてなることを
    特徴とする窒化物半導体素子。
17. 【請求項１７】 前記第１の窒化物半導体が、総膜厚１
    μｍ以上、５０μｍ以下の膜厚を有し、前記異種基板を
    有していることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれ
    か１項に記載の窒化物半導体素子。
18. 【請求項１８】 前記第１の窒化物半導体が、総膜厚７
    ０μｍ以上の膜厚を有し、前記異種基板が除去されてな
    ることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に
    記載の窒化物半導体素子。
19. 【請求項１９】 前記第１の窒化物半導体が、窓部の幅
    が５μｍ以下のストライプ状の形状の第１の保護膜を形
    成した上に成長されたものであることを特徴とする請求
    項１４〜１８のいずれか１項に記載の窒化物半導体素
    子。
20. 【請求項２０】 上記素子構造となる窒化物半導体が、
    超格子構造を有するｎ側窒化物半導体を有していること
    を特徴とする請求項１４〜１９のいずれか１項に記載の
    窒化物半導体素子。
21. 【請求項２１】 前記超格子構造を有するｎ側窒化物半
    導体にｎ電極が形成されていることを特徴とする請求項
    １４〜２０のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子。
22. 【請求項２２】 前記窓部の幅（Ｗｗ）と保護膜の幅
    （Ｗｓ）の比Ｗｓ／Ｗｗが、１〜２０であることを特徴
    とする請求項１４〜２１のいずれか１項に記載の窒化物
    半導体素子。