半導体素子の製造方法
【課題】広い範囲で制御された組成比を有し、結晶性に優れる化合物半導体の膜を用いた半導体素子を製造する方法を提供する。
【解決手段】基板１１０上にｎ型半導体およびｐ型半導体を含むように積層して構成された半導体素子の製造方法であって、異なるＩＩＩ族元素による少なくとも２つのターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）を、Ｖ族元素を含むガスによりスパッタリングして、基板１１０上にＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体の膜を形成する工程を含む。
【解決手段】基板１１０上にｎ型半導体およびｐ型半導体を含むように積層して構成された半導体素子の製造方法であって、異なるＩＩＩ族元素による少なくとも２つのターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）を、Ｖ族元素を含むガスによりスパッタリングして、基板１１０上にＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体の膜を形成する工程を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、なかでも、Ｖ族元素として窒素（Ｎ）を含有する窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）を用いた半導体素子は、青色発光の発光素子のみならず、高周波素子、大電流素子、受光素子、太陽電池などとしても研究が進められている。
とくに、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮの少なくとも二つを含む化合物半導体は、含まれるガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）などの濃度を変化させることにより、バンドギャップを広い範囲で制御できる。
【０００３】
このような化合物半導体の膜の成長は、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、分子線結晶成長（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ハイドライド系気相成長（ＨＶＰＥ：Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）法などの方法によって行われる。
しかし、ＭＯＣＶＤ法では、形成された膜の結晶性は、基板の格子定数と膜の格子定数との関係において決定されるため、格子定数のずれ（格子不整合）が小さいほど、結晶性に優れた膜となり、格子不整合が大きいほど、結晶性に劣る膜となる。よって、例えばガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）の濃度を任意に設定した窒化膜の形成ができにくかった。
さらに、ＭＯＣＶＤ法では、例えば１０００℃などの温度に基板を設定することが必要であるため、高温で析出しやすいＩｎの濃度を高くすることが困難であった。
【０００４】
これに対し、スパッタリング（スパッタ）法は、運動エネルギーを持った粒子（原子、分子）などを基板に衝突させる方法であるため、必ずしも基板の温度を高く設定することを要しない。
特許文献１には、光学研磨したサファイアＣ面基板または光学研磨したガラスに金属を蒸着した導電性基板を用い、金属アルミニウム、金属ガリウム、金属インジウムの少なくとも一つをターゲットとし、該ターゲットと前記基板との間に直流バイアスを印加し、窒素ガスを含有した雰囲気中で高周波スパッタリング法により、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体であるＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）またはＩｎＮをバッファ層として前記基板上に堆積させ、次に前記バッファ層上に該バッファ層と同一組成であるＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）またはＩｎＮをエピタキシャル成長させる化合物半導体の成長方法が記載されている。
特許文献２には、ＧａやＧａ−Ｉｎなどの低融点材料のターゲットを用い、反応性スパッタリングを行うに際して、ターゲット表面の温度を融点以上に上昇させ、溶融させることにより、形成すべき化合物膜の成長レートを向上させるとともに、膜中に含まれる窒素の量を増加させ、膜質を改善した化合物膜の製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−１７３８２９号公報
【特許文献２】特開２００５−２７２８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、基板上に結晶性に優れた任意の組成比の化合物半導体の膜を形成することができることが好ましい。特に、Ｉｎを含む化合物半導体の膜においては、高いＩｎ濃度を有する化合物半導体の膜が形成できることが好ましい。
しかし、特許文献１では、ＩｎＮの膜の形成が示されているのみであり、特許文献２では、Ｇａをターゲットに用いたＧａＮの膜およびＧａ−７５％Ｉｎのターゲットを用いたＩｎＧａＮの膜の形成が示されているのみである。
バンドギャップを広い範囲で制御するためには、Ｉｎの組成比がより広い範囲の膜が形成できることが好ましい。
本発明は、広い範囲で制御された組成比を有し、結晶性に優れる化合物半導体の膜を用いた半導体素子を製造する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的のもと、本発明が適用される半導体素子の製造方法は、基板上にｎ型半導体およびｐ型半導体を含むように積層して構成された半導体素子の製造方法であって、異なるＩＩＩ族元素による少なくとも２つのターゲットを、Ｖ族元素を含むガスによりスパッタリングして、ＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体の膜を、化合物半導体の組成比に対応させて基板の温度を設定し、基板上に形成する工程を含むことを特徴としている。なお、半導体素子には、半導体発光素子や半導体受光素子等が挙げられる。
この化合物半導体は、ＩＩＩ族元素の少なくとも２つのターゲットのそれぞれに供給されるスパッタリング電力により化合物半導体の組成比が設定されることを特徴とすることができる。
また、基板の温度は、Ｘ線回折において、少なくとも２つのターゲットのそれぞれ一方のターゲットをスパッタリングして形成されたそれぞれの化合物半導体の回折ピークが得られる回折角の範囲において、少なくとも２つのターゲットをスパッタリングして形成された化合物半導体から組成比により決まる回折ピークのみが得られる上限の温度より、予め定められた値だけ低く設定されることを特徴とすることができる。
さらに、ＩＩＩ族元素はインジウム（Ｉｎ）とガリウム（Ｇａ）とであって、Ｖ族元素は窒素（Ｎ）であって、化合物半導体はＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）であることを特徴とすることができる。
さらにまた、化合物半導体は、化合物半導体中のインジウム（Ｉｎ）の組成比ｘとインジウム（Ｉｎ）のスパッタリング電力Ｐ１およびガリウム（Ｇａ）のスパッタリング電力Ｐ２とから０．１５＜ｘ＜０．８５の範囲で実験的に得られた近似的な関係式から、好ましくはＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０．１５＜ｘ＜０．８５）であることを特徴とすることができる。
そして、予め定められた値は、１００℃以上且つ１５０℃以下であることを特徴とすることができる。
そしてまた、ＩｎｘＧａ１−ｘＮの膜の形成における基板の温度の上限値Ｔｕは、Ｔｕ（℃）＝５００×（１−ｘ）＋３００であることを特徴とすることができる。
さらに、ＩｎｘＧａ１−ｘＮの膜の形成における基板の温度の下限値Ｔｌは、Ｔｌ（℃）＝５００×（１−ｘ）＋１００であることを特徴とすることができる。
さらにまた、インジウム（Ｉｎ）のターゲットに供給されるスパッタリング電力Ｐ１およびガリウム（Ｇａ）のターゲットに供給されるスパッタリング電力Ｐ２は、化合物半導体のインジウム（Ｉｎ）の組成比ｘとインジウム（Ｉｎ）のターゲットに供給されるスパッタリング電力Ｐ１およびガリウム（Ｇａ）のターゲットに供給されるスパッタリング電力Ｐ２との間にある近似的な関係式から、設定されることを特徴とすることができる。
そして、半導体素子の基板は、少なくとも２つのターゲットのそれぞれに対向する位置に交互に設置されることにより、化合物半導体の膜が形成されることを特徴とすることができる。
そしてまた、基板は、サファイア、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、石英または非晶質固体（ガラス）のいずれかであることを特徴とすることができる。
さらに、異なるＩＩＩ族元素による少なくとも２つのターゲットの間に、少なくとも２つのターゲットのいずれかのターゲットから飛来する粒子が他のターゲットに付着するのを抑制する遮蔽部材を備えることを特徴とすることができる。
半導体素子は、半導体発光素子または半導体受光素子であることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、広い範囲で制御された組成比を有し、結晶性に優れる化合物半導体の膜を用いた半導体素子が製造できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態が適用される半導体素子の製造方法に用いられるスパッタリング（スパッタ）装置の一例の断面構成を示す図である。
【図２】図１に示すスパッタリング装置のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】スパッタリング装置における基板ホルダの表面図である。
【図４】スパッタリング装置を用いて製造される半導体素子の一例としての半導体発光素子の断面構造を示す図である。
【図５】基板上に下地層を形成する方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】スパッタリング装置を用いて形成した化合物半導体（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）の膜におけるＩｎの組成比（Ｉｎ濃度（ｘ））と、スパッタリング電力比Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ２）との関係を示す図である。
【図７】実施例１、２および比較例１〜６における各種製造条件と評価結果との関係を示す図である。
【図８】実施例１、２におけるＸ線回折データとＴＥＭ（断面像）による断面写真を示す図である。
【図９】比較例１、２におけるＸ線回折データとＴＥＭ（断面像）による断面写真を示す図である。
【図１０】比較例３、４におけるＸ線回折データとＴＥＭ（断面像）による断面写真を示す図である。
【図１１】比較例５、６におけるＸ線回折データとＴＥＭ（断面像）による断面写真を示す図である。
【図１２】実施例１、２および比較例１〜６について、Ｇａ濃度（１−ｘ）と基板の温度（基板温度Ｔｓ）との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本実施の形態が適用される半導体素子の製造方法に用いられるスパッタリング（スパッタ）装置１の一例の断面構成を示す図である。また、図２は、図１に示すスパッタリング装置１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
このスパッタリング装置１は、基板１１０と、基板１１０上に成膜される膜の原料となるターゲット（第１ターゲット２１、第２ターゲット２２）とが対向して配置された平行平板型の構成を有している。なお、本実施の形態では、ターゲットを２個設けたマルチターゲットとしたが、さらに多数のターゲットを備えていてもよい。また、スパッタリング装置１は、平行平板型に限らず、多角形筒型の基板ホルダを用い、垂直な回転軸の周りを回転しながら膜形成を行うカルーセル型であってもよい。
【００１１】
スパッタリング装置１は、内部が減圧状態に維持されてプラズマ放電が形成されるチャンバ１０と、チャンバ１０内に設置され、第１ターゲット２１および第２ターゲット２２を保持する第１カソード５１および第２カソード５２と、基板１１０を保持し基板１１０が第１ターゲット２１または第２ターゲット２２に対向するように基板１１０を回転させる基板ホルダ６０とを備えている。
これらのうち、チャンバ１０は、円筒状の形状を有し上方に向かう開口が形成されるとともにその内部に第１ターゲット２１、第２ターゲット２２を収容する収容部１１と、円板状の形状を有しこの収容部１１の上部に取り付けられ、基板ホルダ６０を保持する蓋部１２とを備えている。
【００１２】
ここで、収容部１１および蓋部１２は、ステンレス等の金属にて構成されている。また、蓋部１２は、収容部１１に対して開閉自在に取り付けられており、収容部１１に対して閉じられた場合には、収容部１１とともにチャンバ１０を形成する。なお収容部１１と蓋部１２とが対向する部位には、図示しないＯリング等のシール材が取り付けられている。
なお、収容部１１および蓋部１２は接地されて、電位の基準となっている。
【００１３】
また、蓋部１２の中央部には、基板ホルダ６０の回転軸６４を貫通させるための貫通孔が形成されている。そして、この貫通孔と基板ホルダ６０の回転軸６４との間には、基板ホルダ６０を、外気の流入なく回転自在に保持するためのＯリング等による軸シール６３が設けられている。基板ホルダ６０は回転軸６４を中心に矢印Ａで示す方向に回転するようになっている。
さらに、蓋部１２の中央部から偏倚した位置には、外部に設けられたガス供給部７０からチャンバ１０内部にガスを供給するための貫通孔が形成されている。
【００１４】
一方、収容部１１の底面には、チャンバ１０を排気するため、排気管１４が貫通形成されている。また、排気管１４には、排気速度を調節するため排気速度調整弁８１が設けられている。
そして、収容部１１の底面には、第１ターゲット２１および第２ターゲット２２を取り付けるための貫通孔が設けられている。第１ターゲット２１および第２ターゲット２２は、それぞれが第１カソード５１および第２カソード５２にそれぞれ設けられたターゲットホルダ（不図示）に固定されている。また、ターゲットホルダと収容部１１とは、電気的に絶縁されるとともに、減圧状態が維持できるようＯリング等によるシール材を介して固定されている。
また、収容部１１から延伸して第１ターゲット２１および第２ターゲット２２の周辺部を覆うシールド部材１５が設けられている。シールド部材１５は、収容部１１の電位に保持され、ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）の周辺部にプラズマ放電が生じ、ターゲット以外（収容部１１やターゲットホルダ）の構成材が膜に混入するのを抑制している。なお、シールド部材１５は、収容部１１と一体となっている必要はなく、別の部材から構成されていてもよい。
さらに、収容部１１の側面には、外部から反応室内部を観察するための貫通孔（図示せず）も形成されている。
【００１５】
基板ホルダ６０は、膜を形成する面が図１において下側になるように基板１１０を搭載できるようになっている。
【００１６】
第１カソード５１および第２カソード５２は、高周波（ＲＦ）スパッタリングの場合には、高周波電力がターゲットに効率よく供給されるように、ターゲットホルダに接続されたコイルおよび可変コンデンサ等からなるインピーダンスマッチング回路を備えている。そして、インピーダンスマッチング回路に電力が供給されるようになっている。一方、直流（ＤＣ）スパッタリングの場合には、第１カソード５１および第２カソード５２のターゲットホルダに直接電力が供給されるようになっている。
また、ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）の近傍に磁界を発生させることにより電子をマグネトロン運動させて高密度なプラズマ放電を形成するマグネトロン方式の場合には、第１カソード５１または／および第２カソード５２に永久磁石（マグネット）のモジュールが設けられていてもよい。
【００１７】
そして、スパッタリング装置１は、第１ターゲット２１および第２ターゲット２２のそれぞれに電力を供給する第１電源９１および第２電源９２を備えている。また、スパッタリング装置１は、基板ホルダ６０に電力を供給する第３電源９３を備えている。第３電源９３は、基板１１０表面にイオン衝撃を与える逆スパッタリング（逆スパッタ）を可能にする。
前述したように、高周波スパッタリングの場合には、これらの電源（第１電源９１、第２電源９２、第３電源９３）に高周波電源を用いることになる。一方、直流スパッタリングの場合には、これらの電源（第１電源９１、第２電源９２、第３電源９３）に直流電源を用いることになる。なお、第１電源９１を高周波電源とし、第２電源９２を直流電源とするように、高周波電源と直流電源とを混在して用いてもよい。これらは形成する膜に応じて選択すればよい。
前述したように、スパッタリング装置１の収容部１１および蓋部１２は接地されている。よって、収容部１１および蓋部１２と各電源（第１電源９１、第２電源９２、第３電源９３）との間に、高周波または直流の電圧が印加される。
【００１８】
また、スパッタリング装置１は、基板ホルダ６０を回転軸６４の周りで回転させるための基板ホルダ回転部６２を備えている。基板ホルダ回転部６２はモータ等で構成されており、回転速度を調整することができるようになっている。
さらに、スパッタリング装置１は、基板１１０の温度を制御する基板加熱／冷却部６１を備えている。基板加熱／冷却部６１は、中空状の基板ホルダ６０の内部に、水等の冷媒を循環させて基板１１０を冷却するようになっている。また、基板加熱／冷却部６１は、基板ホルダ６０と蓋部１２との間に設けられたハロゲンランプ等のヒータ６５により、基板ホルダ６０を加熱し、基板ホルダ６０を介して基板１１０を加熱するようになっている。
【００１９】
そして、スパッタリング装置１は、供給管１３からガスをチャンバ１０に供給するガス供給部７０を備えている。本実施の形態では、ガス供給部７０は、Ａｒ源７１から供給されるアルゴンと、Ｎ２源７２から供給されるＶ族元素の一例としての窒素との混合ガスを供給するようになっている。なお、アルゴンは不活性ガスであるため、ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）の材料とは化合物を生成しないが、窒素はターゲット（第１ターゲット２１および／または第２ターゲット２２）の材料と反応して窒化物を生成する。なお、窒化物はプラズマ内で生成し、窒化物が粒子として基板１１０の表面に飛来し、付着すると考えられる。
窒化物等の化合物を生成させるスパッタリングは反応性スパッタリング（リアクティブスパッタリング）と呼ばれる。
【００２０】
さらにまた、スパッタリング装置１は、第１ターゲット２１の表面を覆う位置（後述する図２のＢ）と覆わない位置（後述する図２のＣ）とに移動できるように設けられた第１シャッタ４１を備えている。同様に、第２ターゲット２２に対して第２シャッタ４２を備えている。
そして、スパッタリング装置１は、第１シャッタ駆動部４３および第２シャッタ駆動部４４を備えている。第１シャッタ駆動部４３および第２シャッタ駆動部４４は、それぞれ第１シャッタ４１および第２シャッタ４２を第１ターゲット２１および第２ターゲット２２の表面を覆う位置（Ｂ）から覆わない位置（Ｃ）へ、また覆わない位置（Ｃ）から覆う位置（Ｂ）へと移動させる。
また、スパッタリング装置１は、第１ターゲット２１と第２ターゲット２２との間に、遮蔽部材の一例としての遮蔽板４５を備えている。遮蔽板４５は、第１ターゲット２１に第２ターゲット２２からスパッタされた（飛び出した）粒子（原子、分子）が付着するのを抑制するようになっている。同様に、第２ターゲット２２に第１ターゲット２１からスパッタされた（飛び出した）粒子（原子、分子）が付着するのを抑制するようになっている。
なお、第１シャッタ４１または第２シャッタ４２を遮蔽部材として、第１ターゲット２１によりスパッタリングをしている間、第２シャッタ４２を閉じて第２ターゲット２２に第１ターゲット２１からスパッタされた粒子が付着するのを抑制し、第２ターゲット２２によりスパッタリングをしている間、第１シャッタ４１を閉じて第１ターゲット２１に第２ターゲット２２からスパッタされた粒子が付着するのを抑制してもよい。このときは、遮蔽板４５を設けなくともよい。
【００２１】
スパッタリング装置１は、第１ターゲット加熱／冷却部５３および第２ターゲット加熱／冷却部５４を備え、第１ターゲット２１および第２ターゲット２２の温度を、第１カソード５１および第２カソード５２内の水等の冷媒循環またはヒータ加熱により、個別に設定することができるようになっている。
そして、スパッタリング装置１は、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、オイル拡散ポンプなどの真空ポンプを有する排気部８０を備え、排気管１４を介してチャンバ１０の排気を行うことができるようになっている。
【００２２】
そして、スパッタリング装置１は、上述した第１シャッタ駆動部４３、第２シャッタ駆動部４４、第１ターゲット加熱／冷却部５３、第２ターゲット加熱／冷却部５４、基板加熱／冷却部６１、基板ホルダ回転部６２、ガス供給部７０、排気部８０、第１電源９１、第２電源９２および第３電源９３の動作を制御する制御部９５を備えている。
【００２３】
本実施の形態では、排気速度調整弁８１による排気部８０の排気速度の制御とガス供給部７０のガス供給量の制御とにより、チャンバ１０内が予め定められたガス圧に設定されるようになっている。
【００２４】
図２は、図１に示すスパッタリング装置１のＩＩ−ＩＩ断面図であって、ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）を取り付けた状態における収容部１１の底面を見た図である。そして、シャッタ（第１シャッタ４１および第２シャッタ４２）が、ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）の表面を覆わない位置Ｃ（シャッタ開の状態）に移動した状態を示している。シャッタ（第１シャッタ４１および第２シャッタ４２）はターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）の表面を覆う位置Ｂ（シャッタ閉の状態）から覆わない位置Ｃ（シャッタ開の状態）へ、また覆わない位置Ｃ（シャッタ開の状態）から覆う位置Ｂ（シャッタ閉の状態）へと軸Ｄを中心に矢印Ｅ方向に移動することができるようになっている。
なお、シャッタ（第１シャッタ４１および第２シャッタ４２）は、ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）部分に発生したプラズマ放電が安定するまで、基板１１０に膜が形成されないようにターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）と基板１１０とを隔てる役割を有している。
ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）の周囲は、収容部１１の底面に接続され、収容部１１の底面から設けられたシールド部材１５に覆われている。
【００２５】
図３は、図１に示すスパッタリング装置１の基板ホルダ６０の表面図である。図３では、基板ホルダ６０を、ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）から見上げた状態で示している。本実施の形態では、基板ホルダ６０は、円板状の形状を有し、その外周に近い位置に８枚の基板１１０を保持できるようになっている。しかし、保持する基板１１０の枚数や位置は適宜変更してよい。そして、基板ホルダ６０は、回転軸６４を中心にして、回転するようになっている。
基板１１０上に均一な膜を形成するためには、基板１１０の中心が、ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）の中心を通過するように、基板１１０とターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）との位置関係を設定することが好ましい。また、基板１１０上に均一な膜を形成するためには、ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）の直径が、基板１１０の直径より大きいことが好ましい。
なお、本実施の形態では、基板ホルダ６０は、矢印Ａの方向に回転する。さらに、基板１１０が自転する機構を設けて、基板１１０が遊星回転するようにしてもよい。
【００２６】
図４は、スパッタリング装置１を用いて製造される半導体素子の一例としての半導体発光素子ＬＣの断面構造を示す図である。この半導体発光素子ＬＣは化合物半導体を用いている。
なお、半導体発光素子ＬＣを構成する化合物半導体としては、特に限定されるものではなく、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体、ＩＶ−ＩＶ族化合物半導体等が挙げられる。本実施の形態では、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体が好ましく、中でも、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体が好ましい。そして、以下では、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体を有する半導体発光素子ＬＣを例として説明する。なお、例として図４に示す半導体発光素子ＬＣは、青色光を出力する半導体発光素子ＬＣである。
【００２７】
この半導体発光素子ＬＣは、基板１１０と、基板１１０上に形成された下地層１３０と、下地層１３０上に形成されたｎ型半導体層１４０と、ｎ型半導体層１４０上に形成された発光層１５０と、発光層１５０上に形成されたｐ型半導体層１６０とを備えている。
ここで、ｎ型半導体層１４０は、下地層１３０側に設けられるｎ型コンタクト層１４０ａと発光層１５０側に設けられるｎ型クラッド層１４０ｂとを有している。また、発光層１５０は、障壁層１５０ａと井戸層１５０ｂとが交互に積層され、２つの障壁層１５０ａによって１つの井戸層１５０ｂを挟み込んだ構造を有している。さらに、ｐ型半導体層１６０は、発光層１５０側に設けられるｐ型クラッド層１６０ａと最上層に設けられるｐ型コンタクト層１６０ｂとを有する。なお、以下の説明においては、ｎ型半導体層１４０、発光層１５０およびｐ型半導体層１６０を、まとめて積層半導体層１００と称する。
【００２８】
半導体発光素子ＬＣにおいては、ｐ型半導体層１６０のｐ型コンタクト層１６０ｂ上に透明正極１７０が積層され、さらにその上に正極ボンディングパッド１８０が形成されている。さらに、ｎ型半導体層１４０のｎ型コンタクト層１４０ａに形成された露出領域１４０ｃに負極ボンディングパッド１９０が積層されている。
【００２９】
（基板１１０）
基板１１０は、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体とは異なる材料から構成され、基板１１０上にＩＩＩ族窒化物化合物半導体結晶がエピタキシャル成長される。基板１１０を構成する材料としては、例えば、サファイア、炭化珪素（シリコンカーバイド：ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、シリコン、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化ジルコニウム、酸化マンガン亜鉛鉄、酸化マグネシウムアルミニウム、ホウ化ジルコニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化リチウムガリウム、酸化リチウムアルミニウム、酸化ネオジウムガリウム、酸化ランタンストロンチウムアルミニウムタンタル、酸化ストロンチウムチタン、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化タングステン、酸化モリブデン、溶融石英（石英）などの非晶質固体（ガラス）等が挙げられる。これらの中でも、サファイア、炭化珪素が好ましい。
【００３０】
（下地層１３０）
下地層１３０に用いる材料としては、Ｇａを含むＩＩＩ族窒化物（ＧａＮ系化合物半導体）が用いられ、特に、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）（ＩｎＧａＮ系化合物半導体）を好適に用いることができる。下地層１３０の膜厚は０．１μｍ以上、好ましくは０．５μｍ以上、さらに好ましくは１μｍ以上である。
【００３１】
（ｎ型半導体層１４０）
ｎ型半導体層１４０は、ｎ型コンタクト層１４０ａおよびｎ型クラッド層１４０ｂから構成される。
ここで、ｎ型コンタクト層１４０ａとしては、下地層１３０と同様にＩｎＧａＮ系化合物半導体が用いられる。また、下地層１３０およびｎ型コンタクト層１４０ａを構成するＩｎＧａＮ系化合物半導体は同一組成であることが好ましく、これらの合計の膜厚を０．１μｍ〜２０μｍ、好ましくは０．５μｍ〜１５μｍ、さらに好ましくは１μｍ〜１２μｍの範囲に設定することが好ましい。
【００３２】
一方、ｎ型クラッド層１４０ｂは、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ等によって形成することが可能である。また、これらの構造をヘテロ接合したものや複数回積層した超格子構造を採用してもよい。ｎ型クラッド層１４０ｂとしてＩｎＧａＮ系化合物半導体を採用した場合には、そのバンドギャップを、発光層１５０のＩｎＧａＮ系化合物半導体のバンドギャップよりも大きくすることが望ましい。ｎ型クラッド層１４０ｂの膜厚は、好ましくは５ｎｍ〜５００ｎｍ、より好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲である。
【００３３】
（発光層１５０）
発光層１５０は、ＧａＮ系化合物半導体からなる障壁層１５０ａと、ＩｎＧａＮ系化合物半導体からなる井戸層１５０ｂとが交互に繰り返して積層され、且つ、ｎ型半導体層１４０側及びｐ型半導体層１６０側にそれぞれ障壁層１５０ａが配される順で積層して形成される。本実施の形態において、発光層１５０は、６層の障壁層１５０ａと５層の井戸層１５０ｂとが交互に繰り返して積層され、発光層１５０の最上層及び最下層に障壁層１５０ａが配され、各障壁層１５０ａ間に井戸層１５０ｂが配される構成となっている。
【００３４】
井戸層１５０ｂには、ＩｎＧａＮ系化合物半導体として、例えば、ＩｎｙＧａ１−ｙＮ（０＜ｙ＜１）等を用いることができる。
また、障壁層１５０ａとしては、井戸層１５０ｂよりもバンドギャップエネルギーが大きいＡｌｃＧａ１−ｃＮ（０≦ｃ≦０．３）等のＧａＮ系化合物半導体を好適に用いることができる。
井戸層１５０ｂの膜厚としては、特に限定されないが、量子効果の得られる程度の膜厚であることが好ましい。
【００３５】
（ｐ型半導体層１６０）
ｐ型半導体層１６０は、ｐ型クラッド層１６０ａおよびｐ型コンタクト層１６０ｂから構成される。ｐ型クラッド層１６０ａとしては、好ましくは、ＡｌｄＧａ１−ｄＮ（０＜ｄ≦０．４）のものが挙げられる。ｐ型クラッド層１６０ａの膜厚は、好ましくは１ｎｍ〜４００ｎｍであり、より好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍである。
一方、ｐ型コンタクト層１６０ｂとしては、ＡｌｅＧａ１−ｅＮ（０≦ｅ＜０．５）を含んでなるＧａＮ系化合物半導体層が挙げられる。ｐ型コンタクト層１６０ｂの膜厚は、特に限定されないが、１０ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００３６】
（透明正極１７０）
透明正極１７０を構成する材料としては、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２）、ＡＺＯ（ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３）、ＩＺＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）、ＧＺＯ（ＺｎＯ−Ｇａ２Ｏ３）等の従来公知の材料が挙げられる。また、透明正極１７０の構造は特に限定されず、従来公知の構造を採用することができる。透明正極１７０は、ｐ型半導体層１６０上のほぼ全面を覆うように形成しても良く、格子状や樹形状に形成しても良い。
【００３７】
（正極ボンディングパッド１８０）
透明正極１７０上に形成される電極としての正極ボンディングパッド１８０は、例えば、従来公知のＡｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｃｕ等の材料から構成される。正極ボンディングパッド１８０の構造は特に限定されず、公知の構造を採用することができる。
正極ボンディングパッド１８０の厚さは、例えば１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内であり、好ましくは３００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内である。
【００３８】
（負極ボンディングパッド１９０）
負極ボンディングパッド１９０は、基板１１０上に成膜された下地層１３０の上にさらに成膜された積層半導体層１００（ｎ型半導体層１４０、発光層１５０およびｐ型半導体層１６０）において、ｎ型半導体層１４０のｎ型コンタクト層１４０ａに接するように形成される。このため、負極ボンディングパッド１９０を形成する際は、ｐ型半導体層１６０、発光層１５０およびｎ型半導体層１４０の一部を除去し、ｎ型コンタクト層１４０ａの露出領域１４０ｃを形成し、この上に負極ボンディングパッド１９０を形成する。
負極ボンディングパッド１９０の材料としては、正極ボンディングパッド１８０と同じ組成・構造でもよく、各種組成および構造の負極が周知であり、これら周知の負極を何ら制限無く用いることができ、この技術分野でよく知られた慣用の手段で設けることができる。
【００３９】
（半導体発光素子ＬＣの製造方法）
まず、予め定められた直径と厚さとを有するサファイア製の基板１１０を、図１に示すスパッタリング装置１にセットする。そして、スパッタリング装置１にて、基板１１０上に、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体からなる下地層１３０を形成する。
続いて、下地層１３０が形成された基板１１０上に、図示しないＭＯＣＶＤ装置により、ｎ型コンタクト層１４０ａを形成し、ｎ型コンタクト層１４０ａの上にｎ型クラッド層１４０ｂを形成する。さらに、ｎ型クラッド層１４０ｂの上に発光層１５０すなわち障壁層１５０ａと井戸層１５０ｂとを交互に形成し、発光層１５０の上にｐ型クラッド層１６０ａを形成し、ｐ型クラッド層１６０ａの上にｐ型コンタクト層１６０ｂを形成する。
さらに、ｐ型コンタクト層１６０ｂ上に透明正極１７０を積層し、その上に正極ボンディングパッド１８０を形成する。また、エッチング等を用いてｎ型コンタクト層１４０ａに露出領域１４０ｃを形成し、この露出領域１４０ｃに負極ボンディングパッド１９０を設ける。
その後、基板１１０の下地層１３０の形成面とは反対の面を、予め定められた厚さになるまで研削及び研磨する。
そして、基板１１０の厚さが調整されたウェハを、例えば３５０μｍ角の正方形に切断することにより、半導体発光素子ＬＣを得る。
なお、サファイア製の基板１１０を用いた半導体発光素子ＬＣにおいては、サファイア製の基板１１０と下地層１３０との間に、格子定数の違いを緩和するためにＡｌＮやＡｌＧａＮの中間層が設けられることがある。しかし、本実施の形態では、結晶性に優れた下地層１３０が基板１１０上に直接形成できることから、中間層を設けていない。
【００４０】
では、上述した半導体発光素子ＬＣの製造方法におけるスパッタリング装置１の動作について説明する。
（スパッタリング装置１の動作）
図５は、基板１１０上に下地層１３０を形成する方法を説明するためのフローチャートである。以下では、図１を参照しつつ、図５に示す基板１１０上に下地層１３０を形成するためのフローチャートを説明する。
まず、第１ターゲット２１として板状のＩＩＩ族元素の一例としての金属インジウム（Ｉｎ）が第１カソード５１のターゲットホルダに取り付けられ、第２ターゲット２２として板状のＩＩＩ族元素の一例としての金属ガリウム（Ｇａ）が第２カソード５２のターゲットホルダに取り付けられる。金属ガリウム（Ｇａ）は、融点が２９．８℃であるので、スパッタリング中の温度上昇により溶融しやすい。そこで、溶融による流出を抑制するため、銅（Ｃｕ）などで造られたシャーレ状の容器に入れて第２カソード５２のターゲットホルダに設置するのが好ましい。
【００４１】
そして、予め定められた直径と厚さとを有するサファイア製の８枚の基板１１０を、スパッタリング装置１の蓋部１２を開けて、基板ホルダ６０上に設置する（ステップ２０１）。このとき、下地層１３０を形成する面が基板ホルダ６０の外側を向くように設置する。なお、サファイア製の基板１１０としては、例えば、表面がサファイア結晶のＣ面に対して０．３５°のオフセット角を設けたものを使用しうる。
その後、蓋部１２を閉じて、収容部１１と蓋部１２とを密着させる。
そして、排気部８０により、スパッタリング装置１のチャンバ１０が予め定められた真空度になるまで排気される。
【００４２】
基板ホルダ回転部６２により基板ホルダ６０の回転が開始される。すると、基板ホルダ６０が図１に示す矢印Ａ方向に回転する。回転速度は、例えば５ｒｐｍ以上である。
第１ターゲット加熱／冷却部５３および第２ターゲット加熱／冷却部５４により、第１ターゲット２１および第２ターゲット２２がそれぞれ予め定められた温度に設定される（ステップ２０２）。第１ターゲット２１と第２ターゲット２２とは異なる温度に設定されてもよい。ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）の温度としては、例えば、２０℃、４０℃等が用いうる。金属ガリウム（Ｇａ）の第２ターゲット２２は、２０℃とすれば、固体状態が保たれるが、４０℃とすれば、液体状態になっている。
さらに、基板加熱／冷却部６１により、基板１１０の温度が予め定められた温度に設定される（ステップ２０３）。基板１１０の温度としては、形成されるＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）からなる化合物半導体の組成によって設定する。基板１１０の温度については後述する。
【００４３】
なお、ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）および基板１１０の温度は、ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）の近傍および基板ホルダ６０に取り付けられた熱電対などの温度計測手段によって計測され、それぞれの温度が第１ターゲット加熱／冷却部５３、第２ターゲット加熱／冷却部５４、基板加熱／冷却部６１によって、予め定められた温度範囲に制御される。
【００４４】
ガス供給部７０により、予め定められた流量の窒素がチャンバ１０に供給される。そして、排気速度調整弁８１により排気速度を調整して、チャンバ１０内が予め定められたガス圧に調整される。
次に、基板１１０表面の吸着ガスや汚れ等を除去するため、第３電源９３により基板ホルダ６０に高周波電力が供給され、予め定められた時間、基板ホルダ６０上の基板１１０の表面がスパッタリング（逆スパッタリング）される（ステップ２０４）。
なお、逆スパッタリングにおいては、基板１１０表面が荒れるのを抑制するため、質量の大きなアルゴンを混合せず、窒素のみで行うのが好ましい。
【００４５】
ついで、ガス供給部７０により、予め定められた流量のアルゴンと窒素とがチャンバ１０に供給される。そして、排気速度調整弁８１により排気速度を調整して、チャンバ１０内が予め定められたガス圧に調整される。例えば、アルゴンの流量を２ｓｃｃｍ、窒素の流量を５０ｓｃｃｍ〜１００ｓｃｃｍとすることができる。窒素の流量は上記の逆スパッタリングの時と同じでなくともよい。なお、窒素は、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体を形成するための反応ガスなので、０％とすることはできないが、１００％としてもよい。
そして、第１シャッタ４１および第２シャッタ４２を共にシャッタ閉の状態で、第１ターゲット２１および第２ターゲット２２のそれぞれに第１電源９１および第２電源９２から予め定められた高周波電力または直流電力を供給して、第１ターゲット２１および第２ターゲット２２の表面近傍にプラズマ放電を発生させる。
プラズマ放電が安定したところで、第１シャッタ４１および第２シャッタ４２をシャッタ開の位置に移動させて、基板１１０表面に下地層１３０を形成する（ステップ２０５）。
【００４６】
本実施の形態では、回転する基板ホルダ６０上の基板１１０は、第１ターゲット２１と第２ターゲット２２とに対向する位置を交互に通過する。したがって、第１ターゲット２１から飛来した粒子と第２ターゲット２２から飛来した粒子とが交互に積層されていき、これらの粒子が混合した膜が形成される。そして、第１ターゲット２１から飛来する粒子と第２ターゲット２２から飛来する粒子との割合はそれぞれのターゲットに供給される電力により調整することができるようになっている。すなわち、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体の膜の組成比（例えば、後述するＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）のＩｎ濃度（ｘ）およびＧａ濃度（１−ｘ））が、第１ターゲット２１に供給される第１スパッタリング電力Ｐ１（後述する図６参照）と第２ターゲット２２に供給される第２スパッタリング電力Ｐ２（後述する図６参照）とによって決められる。
【００４７】
そして、予め定められた膜厚の下地層１３０が形成されたら、第１シャッタ４１および第２シャッタ４２をそれぞれシャッタ閉の位置に移動させて、膜の形成を終了する。下地層１３０の膜厚は、予め行なった膜形成における膜厚と形成時間との関係から、膜形成時間（シャッタ開からシャッタ閉までの時間）により制御すればよい。
この後、プラズマ放電を停止するとともに、チャンバ１０からガスを排気する。次に、基板１１０の温度およびターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）の温度が、チャンバ１０内を大気圧に戻してよい状態になるまで待つ。そして、ガス供給部７０により窒素をチャンバ１０内に供給する等により大気圧に戻し、蓋部１２を開けて、下地層１３０が形成された基板１１０を取り出す。
以上のようにして、スパッタリング装置１により、基板１１０上にＩＩＩ族窒化物である下地層１３０が形成される。
そして、前述した半導体発光素子ＬＣの製造方法を経て、図４に示す半導体発光素子ＬＣが製造される。
【００４８】
なお、上述した半導体発光素子ＬＣの製造方法では、スパッタリング装置１を用いて基板１１０上に下地層１３０の形成を行っている。これに引き続く、ｎ型半導体層１４０、発光層１５０、ｐ型半導体層１６０についても、スパッタリング装置１を用いて、上述したと同様の手順により形成することができる。
一方、本発明では、前述したスパッタリング装置１を用いて製造される半導体素子の他の一例として、半導体受光素子（太陽電池（図示しない））を挙げることができる。そして、半導体受光素子では、一例として化合物半導体を用いることができる。
なお、半導体受光素子を構成する化合物半導体としては、特に限定されるものではなく、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体、ＩＶ−ＩＶ族化合物半導体等が挙げられる。本実施の形態では、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体が好ましく、中でも、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体が好ましい。そして、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体を有する半導体受光素子の例としては、特開２００８−２３５８７８号公報に記載された断面構造や平面図（例えば図１〜図４）を採用することができる。
また、半導体受光素子の製造方法でも、予め定められた直径と厚さとを有する基板１１０（例えば、サファイア）を、図１に示すスパッタリング装置１にセットする。そして、スパッタリング装置１にて、基板１１０上に、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体からなる膜を形成する。このようなＩＩＩ族窒化物化合物半導体からなる膜としては、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）であることを特徴とすることができる。
このように、半導体受光素子の製造方法においても、前述の半導体発光素子ＬＣの製造方法で述べた方法を好ましく採用することができる。
【００４９】
次に、スパッタリング装置１を用いて形成した化合物半導体（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）について説明する。
ここでは、第１ターゲット２１をＩｎのターゲット（Ｉｎターゲット）とし、第２ターゲット２２をＧａのターゲット（Ｇａターゲット）とした。そして、Ｉｎターゲット（第１ターゲット２１）に供給される第１スパッタリング電力Ｐ１とＧａターゲット（第２ターゲット２２）に供給される第２スパッタリング電力Ｐ２との比率を異ならせて膜の形成を行った。
図６は、スパッタリング装置１を用いて形成した化合物半導体（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）の膜におけるＩｎの組成比（Ｉｎ濃度（ｘ））と、スパッタリング電力比Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ２）（図６では、Ｐ１（Ｉｎ）／（Ｐ１（Ｉｎ）＋Ｐ２（Ｇａ））と表記する。）との関係を示す図である。図６の横軸がスパッタリング電力比Ｐ１（Ｉｎ）／（Ｐ１（Ｉｎ）＋Ｐ２（Ｇａ））、縦軸がＩｎ濃度（ｘ）である。
スパッタリング電力比Ｐ１（Ｉｎ）／（Ｐ１（Ｉｎ）＋Ｐ２（Ｇａ））は、Ｉｎターゲットに供給される第１スパッタリング電力Ｐ１およびＧａターゲットに供給される第２スパッタリング電力Ｐ２から求めた。
ＩｎｘＧａ１−ｘＮにおけるＩｎの組成比（Ｉｎ濃度（ｘ））は、Ｘ線回折における回折角（２θ）から求めた。なお、Ｉｎの組成比（Ｉｎ濃度（ｘ））をＩｎの組成比ｘと表記することがある。
図６から分かるように、Ｉｎの組成比（Ｉｎ濃度（ｘ））とスパッタリング電力比Ｐ１（Ｉｎ）／（Ｐ１（Ｉｎ）＋Ｐ２（Ｇａ））との関係は、０．１５＜ｘ＜０．８５の範囲において、一つの直線で近似できる。そして、この直線（関係式）は、
ｘ ＝ １．２１×Ｐ１（Ｉｎ）／（Ｐ１（Ｉｎ）＋Ｐ２（Ｇａ））
で表される。
【００５０】
このことから、化合物半導体（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）膜のＩｎの組成比（Ｉｎ濃度（ｘ））は、上記の式に基づいてＩｎターゲット（第１ターゲット２１）に供給される第１スパッタリング電力Ｐ１とＧａターゲット（第２ターゲット２２）に供給される第２スパッタリング電力Ｐ２とを調整することにより、任意に設定できる。
なお、スパッタリング装置１と異なる構成のスパッタリング装置であっても、上記のスパッタリング電力比が同じであれば、同様なＩｎの組成比（Ｉｎ濃度（ｘ））のＩｎｘＧａ１−ｘＮの膜が形成されうる。
【実施例】
【００５１】
では次に、本発明の実施例について説明を行うが、本発明は実施例に限定されない。
本発明者は、図１に示すスパッタリング装置１を用いて、図５に示すフローチャートによって、サファイア製の基板１１０上にＩＩＩ族窒化物化合物半導体の膜（下地層１３０）の形成を行った。そして、膜の結晶性および膜の平坦性について検討を行った。なお、膜の結晶性は、ＣｕのＫα線（ＣｕＫα）（波長０．１５４１８ｎｍ）を用いたＸ線回折（ＸＤ：Ｘ−ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）により評価し、膜の平坦性は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による断面観察（断面像）で評価した。また、膜の組成比（Ｉｎ濃度（ｘ）およびＧａ濃度（１−ｘ））は、Ｘ線回折による回折ピークが現れる位置（回折角（２θ））から求めた。
【００５２】
（実施例１、２、比較例１〜６）
図７は、実施例１、２および比較例１〜６における各種製造条件と評価結果との関係を示す図である。
サファイア製の基板１１０は直径２インチ（約５０ｍｍ）のものを、ＩｎターゲットおよびＧａターゲットはそれぞれ直径４インチ（約１００ｍｍ）のものを用いた。
【００５３】
ここで、図７には、製造条件として、金属インジウム（Ｉｎ）の第１ターゲット２１（Ｉｎターゲット）に供給される第１スパッタリング電力Ｐ１（Ｉｎ）（Ｗ）、金属ガリウム（Ｇａ）の第２ターゲット２２（Ｇａターゲット）に供給される第２スパッタリング電力Ｐ２（Ｇａ）（Ｗ）、基板１１０の温度（基板温度Ｔｓ（℃））、膜形成時間（分）を記載している。また、評価結果として、膜中の組成比を表すＧａ濃度（１−ｘ）およびＩｎ濃度（ｘ）、表面平坦性を示す表面凹凸の程度、そしてＸ線回折（ＸＤ）データにおける回折ピークの半値幅およびＩｎピークの有無を示している。
【００５４】
実施例１、２および比較例１〜４では、Ｉｎターゲット（第１ターゲット２１）に第１スパッタリング電力Ｐ１を供給するとともに、Ｇａターゲット（第２ターゲット２２）に第２スパッタリング電力Ｐ２を供給した。このため、基板１１０上にＩｎターゲット（第１ターゲット２１）から飛来する粒子と、Ｇａターゲット（第２ターゲット２２）から飛来する粒子とが堆積するように、基板ホルダ６０を５ｒｐｍで回転させた。
一方、比較例５では、Ｉｎターゲット（第１ターゲット２１）に第１スパッタリング電力Ｐ１を供給し、Ｇａターゲット（第２ターゲット２２）には電力を供給していない。このため、基板ホルダ６０を回転させないで、基板１１０がＩｎターゲット（第１ターゲット２１）に対向するようにし固定した。
同様に、比較例６では、Ｇａターゲット（第２ターゲット２２）に第２スパッタリング電力Ｐ２を供給し、Ｉｎターゲット（第１ターゲット２１）には電力を供給していない。このため、基板ホルダ６０を回転させないで、基板１１０がＧａターゲット（第２ターゲット２２）に対向するように固定した。
なお、膜の形成は、チャンバ１０内にＮ２を１００ｓｃｃｍおよびＡｒを２ｓｃｃｍ供給するとともに、ガス圧が２Ｐａになるように制御して行った。
【００５５】
基板温度Ｔｓは、実施例１では３００℃に、実施例２、比較例２〜４および比較例６では６００℃に設定した。そして、比較例１では５００℃に、比較例５では２００℃に設定した。
実施例１、２および比較例１〜４の膜形成時間は１０分または２０分とした。成膜された膜厚は、膜形成時間が１０分では約１０ｎｍ、２０分では約２０ｎｍである。一方、比較例５、６では基板ホルダ６０を回転させていないので、膜形成時間は５分とした。
なお、Ｇａターゲット（第２ターゲット２２）の温度（第２カソード５２の温度）は、実施例１および比較例１〜４、５では２０℃とし、実施例４では４０℃に設定した。Ｇａは融点が２９．８℃であるので、Ｇａターゲットは、温度が２０℃のときは固体状態を保っているが、４０℃のときは液体状態になっている。なお、Ｇａターゲット（第２ターゲット２２）を２０℃に設定しても、４０℃に設定しても、結果に差はなかった。
【００５６】
図７に示すように、実施例１、２および比較例１〜６では、Ｉｎターゲット（第１ターゲット２１）とＧａターゲット（第２ターゲット２２）とを用いる成膜するとともに、これらのターゲットに供給する電力の比（Ｐ１／Ｐ２）を異ならせてＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）の化合物半導体の膜を形成している。
一方、比較例５では、Ｉｎターゲット（第１ターゲット２１）のみで成膜しているので、ＩｎＮの膜が形成されている。同様に、比較例６では、Ｇａターゲット（第２ターゲット２２）のみで成膜しているので、ＧａＮの膜が形成されている。
膜の組成比（Ｇａ濃度（１−ｘ）およびＩｎ濃度（ｘ））、膜の表面の平坦性を示す表面凹凸および膜の結晶性を示すＸ線回折（ＸＤ）における回折ピークの半値幅、Ｉｎの回折ピーク（Ｉｎピーク）については、後述する図８〜図１１の説明において詳述する。
【００５７】
図８〜図１１は、実施例１、２および比較例１〜６の膜のＸ線回折データとＴＥＭによる膜の断面写真（断面像）を示している。図８は、実施例１、２、図９は比較例１、２、図１０は比較例３、４、図１１は比較例５、６のＸ線回折データとＴＥＭによる断面写真を示す図である。
比較例１を除いて、Ｘ線回折データを左に断面写真を右に、それぞれ組にして示している。比較例１ではＸ線回折データのみを示している。なお、Ｘ線回折データは、回折角（２θ）で２０°から４０°の範囲を示している。
【００５８】
ＩｎＮは六方晶系のウルツァイト構造（ａ＝０．５４８ｎｍ、ｃ＝０．５７６ｎｍ）を有している。六方晶系では、ｃ軸の中間にも格子面を有している。よって、ＩｎＮでは、Ｘ線回折において、（０００２）面から回折角（２θ）３１．２°の位置に回折ピークが現れる。
一方、ＩｎＮと同様のウルツァイト構造を有するＧａＮ結晶（ａ＝０．３１８６ｎｍ、ｃ＝０．５１７６ｎｍ）では、Ｘ線回折において、（０００２）面から回折角（２θ）が３４．５°の位置に回折ピークが現れる。
そして、組成が一様で結晶性が良いＩｎｘＧａ１−ｘＮの化合物半導体の膜では、３１．２°と３４．５°との間に、（０００２）面からの回折ピークを１つ有するＸ線回折データが得られる。一方、析出しやすいＩｎが析出すると、金属相のＩｎが混在して、ＩｎｘＧａ１−ｘＮからの回折ピークとＩｎからの回折ピーク（回折角（２θ）が３３°）とが現れる。
また、膜の結晶性が優れていると、回折ピークの半値幅は狭く、膜の結晶性が劣ると、回折ピークの半値幅が広くなる。さらに、膜がアモルファス状態であると、明瞭な回折ピークは得られない。
このように、Ｘ線回折データにより、膜の結晶性が判断できる。
【００５９】
一方、ＴＥＭにより膜の断面（断面像）を観察すれば、膜の表面の平坦性に関わる凹凸の程度が判断できる。
【００６０】
図８に示す実施例１、２について説明する。
図８（ａ）に示す実施例１の膜では、３２°に１つの回折ピークが見られる。この回折角から、実施例１の膜の組成比はＧａ濃度（１−ｘ）が０．２１、Ｉｎ濃度（ｘ）が０．７９であると算出される。
そして、３１．２°と３４．５°との間の回折ピークが１つであって、回折ピークの半値幅（半分のピーク強度における回折角の差）が０．２７°と小さいことから、結晶性に優れた膜が形成されていると判断できる。
さらに、ＴＥＭによる膜の断面像から、緻密で表面の凹凸が少なく、表面の平坦性に優れた膜となっていることが分かる。
【００６１】
同様に、図８（ｂ）に示す実施例２の膜では、３３．９°に１つの回折ピークが見られる。この回折角から、実施例２の膜の組成比はＧａ濃度（１−ｘ）が０．８０、Ｉｎ濃度（ｘ）が０．２０であると算出される。
そして、３１．２°と３４．５°との間の回折ピークが１つであって、回折ピークの半値幅が０．２７°と小さいことから、結晶性に優れた膜が形成されていると判断できる。
また、ＴＥＭによる膜の断面像から、緻密で表面の凹凸が少なく、表面の平坦性に優れた膜となっていることが分かる。
【００６２】
次に、図９に示す比較例１、２について説明する。
図９（ａ）に示す比較例１の膜では、３１．３°と３３°とに２つの回折ピークが見られる。３３°の回折ピークは、析出したＩｎからの回折ピークである。そして、３１．３°の回折角から、比較例１の膜の組成比は、Ｇａ濃度（１−ｘ）が０．１０、Ｉｎ濃度（ｘ）が０．９０であると算出できる。
析出した金属相のＩｎからの回折ピークが見られることから、比較例１では、ＩｎｘＧａ１−ｘＮの一様な膜が形成されているとは言えない。また、３１．３°の回折ピークの半値幅は、０．４５°であって、実施例１、２に比べて大きくなっている。
図９（ｂ）に示す比較例２の膜では、３２．２°に１つの回折ピークが見られる。この回折角から、比較例２の膜の組成比は、Ｇａ濃度（１−ｘ）が０．３５、Ｉｎ濃度（ｘ）が０．６５と算出される。そして、３１．２°と３４．５°との間の回折ピークが１つであることから、一見結晶性に優れた膜が形成されているように見える。しかし、回折ピークの半値幅は０．４３°と、実施例１、２に比べて大きくなっている。
そして、ＴＥＭによる膜の断面像を見ると、膜が柱状に成長し、その柱間に隙間が生じた状態（歯抜け状態）になっている。すなわち、比較例２の膜は、Ｘ線回折データからは結晶性に優れた膜のように見えるが、ＴＥＭによる膜の断面像から、表面に凹凸を有する膜であって表面の平坦性に劣ることが分かる。
膜の表面の平坦性が劣ると、その膜の上にさらに半導体層をエピタキシャル成長させて、半導体素子を形成することを困難にしてしまう。
【００６３】
次に、図１０に示す比較例３、４について説明する。
図１０（ａ）に示す比較例３の膜では、３２．７°に１つの回折ピークが見られる。この回折角から、比較例３の膜の組成比は、Ｇａ濃度（１−ｘ）が０．４５、Ｉｎ濃度（ｘ）が０．５５と算出される。そして、３１．２°と３４．５°との間の回折ピークが１つであることから、一見結晶性に優れた膜が形成されているように見える。しかし、回折ピークの半値幅は０．４０°と、実施例１、２に比べて大きくなっている。
そして、ＴＥＭによる膜の断面像を見ると、比較例３と同様に、膜が柱状に成長し、その柱間に隙間が生じた状態（歯抜け状態）になっている。すなわち、比較例３の膜は、Ｘ線回折データでは結晶性に優れた膜のように見えるが、ＴＥＭによる膜の断面像から、表面に凹凸を有する膜であって表面の平坦性に劣ることが分かる。
【００６４】
図１０（ｂ）に示す比較例４の膜では、３２．８°に１つの回折ピークが見られる。この回折角から、比較例４の膜の組成比は、Ｇａ濃度（１−ｘ）が０．５３、Ｉｎ濃度（ｘ）が０．４７と算出される。そして、３１．２°と３４．５°との間に回折ピークが１つであることから、一見結晶性に優れた膜が形成されているように見える。しかし、回折ピークの半値幅は０．４７°と、実施例１、２に比べて大きくなっている。
そして、ＴＥＭによる膜の断面像を見ると、比較例１、２と同様に、膜が柱状に成長し、その柱間に隙間が生じた状態（歯抜け状態）になっている。すなわち、比較例４の膜は、Ｘ線回折データでは結晶性に優れた膜のように見えるが、ＴＥＭによる膜の断面像からは、表面に凹凸を有する膜であって表面の平坦性に劣ることが分かる。
【００６５】
さらに、図１１に示す比較例５、６について説明する。
図１１（ａ）に示す比較例５の膜は、Ｉｎターゲット（第１ターゲット２１）のみで膜が形成されているので、ＩｎＮの膜である。
よって、回折角（２θ）３１．２°に１つの回折ピークを有している。また、半値幅は０．２７°である。
そして、ＴＥＭによる膜の断面像を見ると、実施例１、２と同様に、緻密で表面の凹凸が少なく、表面の平坦性に優れた膜となっていることが分かる。
同様に、図１１（ｂ）に示す比較例６の膜は、Ｇａターゲット（第２ターゲット２２）のみで膜が形成されているので、ＧａＮの膜である。
よって、回折角（２θ）３４．５°に１つの回折ピークを有している。また、半値幅は０．３３°である。
そして、ＴＥＭによる膜の断面像を見ると、実施例１、２と同様に、緻密で表面の凹凸が少なく、平坦性に優れた膜となっていることが分かる。
すなわち、ＩｎＮである比較例５の膜、ＧａＮである比較例６の膜は、結晶性に優れるとともに、緻密で表面の凹凸が少なく、表面の平坦性に優れた膜である。
なお、図７には、以上説明した実施例１、２および比較例１〜６のそれぞれの膜の平坦性を示す表面の凹凸（表面凹凸）およびＸ線回折データ（ＸＤ）における半値幅およびＩｎの回折ピーク（Ｉｎピーク）の有無についての評価結果を示している。
【００６６】
図１２は、実施例１、２および比較例１〜６について、Ｇａ濃度（１−ｘ）と基板１１０の温度（基板温度Ｔｓ）との関係を示す図である。
図１２では、Ｇａ濃度（１−ｘ）と基板１１０の温度（基板温度Ｔｓ）との関係において、５つの領域（α、β、γ、δ、ε）に分けている。
α領域は、境界線Ｉ（Ｔｓ（℃）＝５００×（１−ｘ）＋４２０）より基板温度Ｔｓが大きい領域である。β領域は、境界線Ｉと境界線ＩＩ（Ｔｓ（℃）＝５００×（１−ｘ）＋３００）とで挟まれた基板温度Ｔｓの領域である。γ領域は、境界線ＩＩと境界線ＩＩＩ（Ｔｓ（℃）＝５００×（１−ｘ）＋１００）とで挟まれた基板温度Ｔｓの領域である。δ領域は、境界線ＩＩＩと境界線ＩＶ（Ｔｓ（℃）＝１００〜１５０）とで挟まれた領域である。そして、ε領域は、境界線ＩＶよりも基板温度Ｔｓが低い領域である。
【００６７】
前述したように、Ｘ線回折データから判断される結晶性およびＴＥＭによる断面像による表面の平坦性が良好な実施例１、２および比較例５、６は、境界線ＩＩと境界線ＩＩＩとの間のγ領域にある。
これに対し、Ｘ線回折データからは結晶性が良好に見えるが、ＴＥＭによる断面像による表面の平坦性が劣る比較例２〜４は、境界線Ｉと境界線ＩＩとの間のβ領域にある。
そして、Ｘ線回折データにおいて、金属相のＩｎからの回折ピークが見られる比較例１は、境界線Ｉより上のα領域にある。
【００６８】
以上のことから、膜の結晶性および表面の平坦性は、基板温度Ｔｓおよび膜の組成比（Ｇａ濃度（１−ｘ）およびＩｎ濃度（ｘ））に依存して設定された、上記の５つの領域によって異なると考えられる。
すなわち、α領域では、金属相のＩｎが出現し、一様なＩｎｘＧａ１−ｘＮの膜が得られない領域である。一般に、金属相のＩｎの出現は、４００℃以上において見られるとされているが、図１２に示すように、金属相のＩｎが出現する温度の下限値は、膜の組成比によって変化し、Ｇａ濃度（１−ｘ）が高いほど、すなわちＩｎ濃度（ｘ）が低いほど、高くなっていく。
また、金属相のＩｎが出現するとともに、ＩｎｘＧａ１−ｘＮからの回折ピークの半値幅もγ領域の膜に比べ大きく（具体的には、半値幅≧０．４°）、ＩｎｘＧａ１−ｘＮの結晶性も劣っている。
【００６９】
次に、β領域では、結晶の成長する方向が基板１１０に垂直な方向であって、柱状に結晶が形成される。そして、柱間に隙間が生じた状態（歯抜け状態）になる。このため、膜の表面は凹凸が多く、この上に半導体層をエピタキシャル成長させる膜としては好ましくない。
なお、析出した金属相のＩｎによる回折ピークは見られないが、ＩｎｘＧａ１−ｘＮからの回折ピークの半値幅はγ領域の膜に比べ大きく（具体的には、半値幅≧０．４°）、ＩｎｘＧａ１−ｘＮの結晶性も劣っている。
【００７０】
そして、γ領域では、結晶の成長する方向が、基板１１０に垂直な方向および基板１１０に並行な方向であって、隙間がなく連続した緻密な結晶膜が得られる。このため、回折ピークの半値幅はもっとも小さくなる（具体的には、半値幅＜０．４°）。そして、金属相の析出物による回折ピークも見られない。
このため、γ領域の膜は、表面の凹凸も少なく、この上に半導体層をエピタキシャル成長させる膜として好ましい。
【００７１】
さらに、δ領域では、膜の表面は連続で平坦性がよいが、基板温度Ｔｓが低いために、基板１１０上でスパッタされた粒子の移動（マイグレーション）が小さく、結晶が大きく成長しにくい。よって、膜は、微細な結晶が集合した状態になる。よって、回折ピークの半値幅は、γ領域の膜に比べ大きく（具体的には、半値幅≧０．４°）なる。
このため、δ領域の膜は、この上に半導体層をエピタキシャル成長させる膜として好ましくない。
【００７２】
加えて、ε領域では、基板温度Ｔｓが低いために、基板１１０上でスパッタされた粒子のマイグレーションがさらに小さく、結晶が成長しにくい。このため、膜はアモルファス状態になる。すなわち、Ｘ線回折データにおいて、回折ピークはブロードか、明瞭な回折ピークを示さない。
このため、ε領域の膜は、この上に半導体層をエピタキシャル成長させる膜として好ましくない。
【００７３】
以上説明したように、Ｘ線回折データにおいて、いずれか一方のターゲットのみで形成した化合物半導体（ＩｎＮとＧａＮ）の膜からそれぞれ得られる回折ピークの回折角（２θ）の間において、β領域の膜のように、化合物半導体（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）の回折ピークのみが見られても、その膜が結晶性とともに表面の平坦性においても優れていると判断できない。
前述したように、β領域では、基板温度Ｔｓが高いために、結晶の成長する方向が基板１１０に対して垂直な方向となって、膜の表面に凹凸を生じてしまっている。
【００７４】
これに対して、β領域の上限の温度（境界線Ｉ）より、１２０℃低い基板温度Ｔｓを上限の温度（境界線ＩＩ）とするδ領域においては、結晶性および表面の平坦性に優れた膜が形成できている。
このことから、化合物半導体（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）の成膜において、化合物半導体（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）の回折ピークのみが見られる基板１１０の上限の温度より、１２０℃より低い温度を上限とすることが好ましい。
境界線Ｉと境界線ＩＩとの差を一例として１２０℃としたが、１００℃以上且つ１５０℃以下であればよい。
【００７５】
そして、窒化インジウム（ＩｎＮ）と窒化ガリウム（ＧａＮ）との化合物である化合物半導体（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）の性質は、それぞれの化合物の性質と組成比（Ｇａ濃度（１−ｘ）、Ｉｎ濃度（ｘ））とによって変化する。Ｉｎ濃度（ｘ）が高いとインジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）とが解離する温度が低く、Ｇａ濃度（１−ｘ）が高いとインジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）とが解離する温度が高くなる。インジウム（Ｉｎ）が解離すると金属相が出現し、金属相のインジウム（Ｉｎ）からの回折ピークがＸ線回折データで測定されるようになる。
インジウム（Ｉｎ）の金属相があるかないかの境界を境界線Ｉに示す。そして、金属相が混じっていない状態でも基板温度Ｔｓが高いと、比較的エネルギーの高い結晶面である（０００２）面が優先的に成長するため、横方向の成長が抑制され、表面が凹凸状態の膜が形成される。このような表面形状を呈するか呈しないかの境界が境界線ＩＩとなり、これより低い基板温度Ｔｓでは平滑な面を示し、インジウム（Ｉｎ）の金属相も示さない。境界線ＩＩＩより低い基板温度Ｔｓでは結晶性も悪くなり、さらに境界線ＩＶより基板温度Ｔｓが低いとアモルファス化が進み、半導体の材料としての特性を示すことがなくなる。
そして、この基板温度Ｔｓに対する境界線Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩは、Ｇａ濃度（１−ｘ）に対して、図１２に示したように、直線で近似できる。
【００７６】
よって、結晶性および表面の平坦性に優れたＩｎｘＧａ１−ｘＮの化合物半導体の膜を形成するには、境界線ＩＩと境界線ＩＩＩとの間の基板温度Ｔｓ（境界線ＩＩおよび境界線ＩＩＩの温度を含む。）を用いるのが好ましい。
すなわち、基板温度Ｔｓの上限値Ｔｕは、Ｔｕ（℃）＝５００×（１−ｘ）＋３００であって、基板温度Ｔｓの下限値Ｔｌは、Ｔｌ（℃）＝５００×（１−ｘ）＋１００である。
【００７７】
なお、ここでは、基板ホルダ６０を回転させて、第１ターゲット２１（Ｉｎターゲット）と第２ターゲット２２（Ｇａターゲット）とからの粒子を基板１１０上に交互に堆積した。しかし、第１ターゲット２１（Ｉｎターゲット）と第２ターゲット２２（Ｇａターゲット）とを基板１１０に近接して配置し、２つのターゲット（ＩｎターゲットおよびＧａターゲット）からの粒子を同時に基板１１０上に堆積（コスパッタリング）してもよい。
【００７８】
本実施の形態では、半導体素子の一例として、半導体発光素子ＬＣについて主に述べたが、特開２００８−２３５８７８号公報に記載のさまざまなＩｎ濃度（ｘ）（ＩｎｘＧａ１−ｘＮからなる化合物半導体膜において、０＜ｘ＜１の範囲）を有する半導体受光素子も製造することができる。特に、本実施の形態では、Ｉｎ濃度（ｘ）が０．７以上を含む範囲においても化合物半導体膜を任意の異種基板上に大面積かつ低コストで形成することができる。
さらに、本発明は電子デバイスに適用することも可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１…スパッタリング装置、１０…チャンバ、１１…収容部、１２…蓋部、１３…供給管、１４…排気管、２１…第１ターゲット、２２…第２ターゲット、４１…第１シャッタ、４２…第２シャッタ、４３…第１シャッタ駆動部、４４…第２シャッタ駆動部、５１…第１カソード、５２…第２カソード、５３…第１ターゲット加熱／冷却部、５４…第２ターゲット加熱／冷却部、６０…基板ホルダ、６１…基板加熱／冷却部、６２…基板ホルダ回転部、６４…回転軸、６５…ヒータ、７０…ガス供給部、７１…Ａｒ源、７２…Ｎ２源、８０…排気部、８１…排気速度調整弁、９１…第１電源、９２…第２電源、９３…第３電源、９５…制御部、１００…積層半導体層、１１０…基板、１３０…下地層、１４０…ｎ型半導体層、１５０…発光層、１６０…ｐ型半導体層、１７０…透明正極、１８０…正極ボンディングパッド、１９０…負極ボンディングパッド、ＬＣ…半導体発光素子、Ｐ１…第１スパッタリング電力、Ｐ２…第２スパッタリング電力
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、なかでも、Ｖ族元素として窒素（Ｎ）を含有する窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）を用いた半導体素子は、青色発光の発光素子のみならず、高周波素子、大電流素子、受光素子、太陽電池などとしても研究が進められている。
とくに、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮの少なくとも二つを含む化合物半導体は、含まれるガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）などの濃度を変化させることにより、バンドギャップを広い範囲で制御できる。
【０００３】
このような化合物半導体の膜の成長は、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、分子線結晶成長（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ハイドライド系気相成長（ＨＶＰＥ：Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）法などの方法によって行われる。
しかし、ＭＯＣＶＤ法では、形成された膜の結晶性は、基板の格子定数と膜の格子定数との関係において決定されるため、格子定数のずれ（格子不整合）が小さいほど、結晶性に優れた膜となり、格子不整合が大きいほど、結晶性に劣る膜となる。よって、例えばガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）の濃度を任意に設定した窒化膜の形成ができにくかった。
さらに、ＭＯＣＶＤ法では、例えば１０００℃などの温度に基板を設定することが必要であるため、高温で析出しやすいＩｎの濃度を高くすることが困難であった。
【０００４】
これに対し、スパッタリング（スパッタ）法は、運動エネルギーを持った粒子（原子、分子）などを基板に衝突させる方法であるため、必ずしも基板の温度を高く設定することを要しない。
特許文献１には、光学研磨したサファイアＣ面基板または光学研磨したガラスに金属を蒸着した導電性基板を用い、金属アルミニウム、金属ガリウム、金属インジウムの少なくとも一つをターゲットとし、該ターゲットと前記基板との間に直流バイアスを印加し、窒素ガスを含有した雰囲気中で高周波スパッタリング法により、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体であるＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）またはＩｎＮをバッファ層として前記基板上に堆積させ、次に前記バッファ層上に該バッファ層と同一組成であるＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）またはＩｎＮをエピタキシャル成長させる化合物半導体の成長方法が記載されている。
特許文献２には、ＧａやＧａ−Ｉｎなどの低融点材料のターゲットを用い、反応性スパッタリングを行うに際して、ターゲット表面の温度を融点以上に上昇させ、溶融させることにより、形成すべき化合物膜の成長レートを向上させるとともに、膜中に含まれる窒素の量を増加させ、膜質を改善した化合物膜の製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−１７３８２９号公報
【特許文献２】特開２００５−２７２８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、基板上に結晶性に優れた任意の組成比の化合物半導体の膜を形成することができることが好ましい。特に、Ｉｎを含む化合物半導体の膜においては、高いＩｎ濃度を有する化合物半導体の膜が形成できることが好ましい。
しかし、特許文献１では、ＩｎＮの膜の形成が示されているのみであり、特許文献２では、Ｇａをターゲットに用いたＧａＮの膜およびＧａ−７５％Ｉｎのターゲットを用いたＩｎＧａＮの膜の形成が示されているのみである。
バンドギャップを広い範囲で制御するためには、Ｉｎの組成比がより広い範囲の膜が形成できることが好ましい。
本発明は、広い範囲で制御された組成比を有し、結晶性に優れる化合物半導体の膜を用いた半導体素子を製造する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的のもと、本発明が適用される半導体素子の製造方法は、基板上にｎ型半導体およびｐ型半導体を含むように積層して構成された半導体素子の製造方法であって、異なるＩＩＩ族元素による少なくとも２つのターゲットを、Ｖ族元素を含むガスによりスパッタリングして、ＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体の膜を、化合物半導体の組成比に対応させて基板の温度を設定し、基板上に形成する工程を含むことを特徴としている。なお、半導体素子には、半導体発光素子や半導体受光素子等が挙げられる。
この化合物半導体は、ＩＩＩ族元素の少なくとも２つのターゲットのそれぞれに供給されるスパッタリング電力により化合物半導体の組成比が設定されることを特徴とすることができる。
また、基板の温度は、Ｘ線回折において、少なくとも２つのターゲットのそれぞれ一方のターゲットをスパッタリングして形成されたそれぞれの化合物半導体の回折ピークが得られる回折角の範囲において、少なくとも２つのターゲットをスパッタリングして形成された化合物半導体から組成比により決まる回折ピークのみが得られる上限の温度より、予め定められた値だけ低く設定されることを特徴とすることができる。
さらに、ＩＩＩ族元素はインジウム（Ｉｎ）とガリウム（Ｇａ）とであって、Ｖ族元素は窒素（Ｎ）であって、化合物半導体はＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）であることを特徴とすることができる。
さらにまた、化合物半導体は、化合物半導体中のインジウム（Ｉｎ）の組成比ｘとインジウム（Ｉｎ）のスパッタリング電力Ｐ１およびガリウム（Ｇａ）のスパッタリング電力Ｐ２とから０．１５＜ｘ＜０．８５の範囲で実験的に得られた近似的な関係式から、好ましくはＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０．１５＜ｘ＜０．８５）であることを特徴とすることができる。
そして、予め定められた値は、１００℃以上且つ１５０℃以下であることを特徴とすることができる。
そしてまた、ＩｎｘＧａ１−ｘＮの膜の形成における基板の温度の上限値Ｔｕは、Ｔｕ（℃）＝５００×（１−ｘ）＋３００であることを特徴とすることができる。
さらに、ＩｎｘＧａ１−ｘＮの膜の形成における基板の温度の下限値Ｔｌは、Ｔｌ（℃）＝５００×（１−ｘ）＋１００であることを特徴とすることができる。
さらにまた、インジウム（Ｉｎ）のターゲットに供給されるスパッタリング電力Ｐ１およびガリウム（Ｇａ）のターゲットに供給されるスパッタリング電力Ｐ２は、化合物半導体のインジウム（Ｉｎ）の組成比ｘとインジウム（Ｉｎ）のターゲットに供給されるスパッタリング電力Ｐ１およびガリウム（Ｇａ）のターゲットに供給されるスパッタリング電力Ｐ２との間にある近似的な関係式から、設定されることを特徴とすることができる。
そして、半導体素子の基板は、少なくとも２つのターゲットのそれぞれに対向する位置に交互に設置されることにより、化合物半導体の膜が形成されることを特徴とすることができる。
そしてまた、基板は、サファイア、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、石英または非晶質固体（ガラス）のいずれかであることを特徴とすることができる。
さらに、異なるＩＩＩ族元素による少なくとも２つのターゲットの間に、少なくとも２つのターゲットのいずれかのターゲットから飛来する粒子が他のターゲットに付着するのを抑制する遮蔽部材を備えることを特徴とすることができる。
半導体素子は、半導体発光素子または半導体受光素子であることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、広い範囲で制御された組成比を有し、結晶性に優れる化合物半導体の膜を用いた半導体素子が製造できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態が適用される半導体素子の製造方法に用いられるスパッタリング（スパッタ）装置の一例の断面構成を示す図である。
【図２】図１に示すスパッタリング装置のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】スパッタリング装置における基板ホルダの表面図である。
【図４】スパッタリング装置を用いて製造される半導体素子の一例としての半導体発光素子の断面構造を示す図である。
【図５】基板上に下地層を形成する方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】スパッタリング装置を用いて形成した化合物半導体（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）の膜におけるＩｎの組成比（Ｉｎ濃度（ｘ））と、スパッタリング電力比Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ２）との関係を示す図である。
【図７】実施例１、２および比較例１〜６における各種製造条件と評価結果との関係を示す図である。
【図８】実施例１、２におけるＸ線回折データとＴＥＭ（断面像）による断面写真を示す図である。
【図９】比較例１、２におけるＸ線回折データとＴＥＭ（断面像）による断面写真を示す図である。
【図１０】比較例３、４におけるＸ線回折データとＴＥＭ（断面像）による断面写真を示す図である。
【図１１】比較例５、６におけるＸ線回折データとＴＥＭ（断面像）による断面写真を示す図である。
【図１２】実施例１、２および比較例１〜６について、Ｇａ濃度（１−ｘ）と基板の温度（基板温度Ｔｓ）との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本実施の形態が適用される半導体素子の製造方法に用いられるスパッタリング（スパッタ）装置１の一例の断面構成を示す図である。また、図２は、図１に示すスパッタリング装置１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
このスパッタリング装置１は、基板１１０と、基板１１０上に成膜される膜の原料となるターゲット（第１ターゲット２１、第２ターゲット２２）とが対向して配置された平行平板型の構成を有している。なお、本実施の形態では、ターゲットを２個設けたマルチターゲットとしたが、さらに多数のターゲットを備えていてもよい。また、スパッタリング装置１は、平行平板型に限らず、多角形筒型の基板ホルダを用い、垂直な回転軸の周りを回転しながら膜形成を行うカルーセル型であってもよい。
【００１１】
スパッタリング装置１は、内部が減圧状態に維持されてプラズマ放電が形成されるチャンバ１０と、チャンバ１０内に設置され、第１ターゲット２１および第２ターゲット２２を保持する第１カソード５１および第２カソード５２と、基板１１０を保持し基板１１０が第１ターゲット２１または第２ターゲット２２に対向するように基板１１０を回転させる基板ホルダ６０とを備えている。
これらのうち、チャンバ１０は、円筒状の形状を有し上方に向かう開口が形成されるとともにその内部に第１ターゲット２１、第２ターゲット２２を収容する収容部１１と、円板状の形状を有しこの収容部１１の上部に取り付けられ、基板ホルダ６０を保持する蓋部１２とを備えている。
【００１２】
ここで、収容部１１および蓋部１２は、ステンレス等の金属にて構成されている。また、蓋部１２は、収容部１１に対して開閉自在に取り付けられており、収容部１１に対して閉じられた場合には、収容部１１とともにチャンバ１０を形成する。なお収容部１１と蓋部１２とが対向する部位には、図示しないＯリング等のシール材が取り付けられている。
なお、収容部１１および蓋部１２は接地されて、電位の基準となっている。
【００１３】
また、蓋部１２の中央部には、基板ホルダ６０の回転軸６４を貫通させるための貫通孔が形成されている。そして、この貫通孔と基板ホルダ６０の回転軸６４との間には、基板ホルダ６０を、外気の流入なく回転自在に保持するためのＯリング等による軸シール６３が設けられている。基板ホルダ６０は回転軸６４を中心に矢印Ａで示す方向に回転するようになっている。
さらに、蓋部１２の中央部から偏倚した位置には、外部に設けられたガス供給部７０からチャンバ１０内部にガスを供給するための貫通孔が形成されている。
【００１４】
一方、収容部１１の底面には、チャンバ１０を排気するため、排気管１４が貫通形成されている。また、排気管１４には、排気速度を調節するため排気速度調整弁８１が設けられている。
そして、収容部１１の底面には、第１ターゲット２１および第２ターゲット２２を取り付けるための貫通孔が設けられている。第１ターゲット２１および第２ターゲット２２は、それぞれが第１カソード５１および第２カソード５２にそれぞれ設けられたターゲットホルダ（不図示）に固定されている。また、ターゲットホルダと収容部１１とは、電気的に絶縁されるとともに、減圧状態が維持できるようＯリング等によるシール材を介して固定されている。
また、収容部１１から延伸して第１ターゲット２１および第２ターゲット２２の周辺部を覆うシールド部材１５が設けられている。シールド部材１５は、収容部１１の電位に保持され、ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）の周辺部にプラズマ放電が生じ、ターゲット以外（収容部１１やターゲットホルダ）の構成材が膜に混入するのを抑制している。なお、シールド部材１５は、収容部１１と一体となっている必要はなく、別の部材から構成されていてもよい。
さらに、収容部１１の側面には、外部から反応室内部を観察するための貫通孔（図示せず）も形成されている。
【００１５】
基板ホルダ６０は、膜を形成する面が図１において下側になるように基板１１０を搭載できるようになっている。
【００１６】
第１カソード５１および第２カソード５２は、高周波（ＲＦ）スパッタリングの場合には、高周波電力がターゲットに効率よく供給されるように、ターゲットホルダに接続されたコイルおよび可変コンデンサ等からなるインピーダンスマッチング回路を備えている。そして、インピーダンスマッチング回路に電力が供給されるようになっている。一方、直流（ＤＣ）スパッタリングの場合には、第１カソード５１および第２カソード５２のターゲットホルダに直接電力が供給されるようになっている。
また、ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）の近傍に磁界を発生させることにより電子をマグネトロン運動させて高密度なプラズマ放電を形成するマグネトロン方式の場合には、第１カソード５１または／および第２カソード５２に永久磁石（マグネット）のモジュールが設けられていてもよい。
【００１７】
そして、スパッタリング装置１は、第１ターゲット２１および第２ターゲット２２のそれぞれに電力を供給する第１電源９１および第２電源９２を備えている。また、スパッタリング装置１は、基板ホルダ６０に電力を供給する第３電源９３を備えている。第３電源９３は、基板１１０表面にイオン衝撃を与える逆スパッタリング（逆スパッタ）を可能にする。
前述したように、高周波スパッタリングの場合には、これらの電源（第１電源９１、第２電源９２、第３電源９３）に高周波電源を用いることになる。一方、直流スパッタリングの場合には、これらの電源（第１電源９１、第２電源９２、第３電源９３）に直流電源を用いることになる。なお、第１電源９１を高周波電源とし、第２電源９２を直流電源とするように、高周波電源と直流電源とを混在して用いてもよい。これらは形成する膜に応じて選択すればよい。
前述したように、スパッタリング装置１の収容部１１および蓋部１２は接地されている。よって、収容部１１および蓋部１２と各電源（第１電源９１、第２電源９２、第３電源９３）との間に、高周波または直流の電圧が印加される。
【００１８】
また、スパッタリング装置１は、基板ホルダ６０を回転軸６４の周りで回転させるための基板ホルダ回転部６２を備えている。基板ホルダ回転部６２はモータ等で構成されており、回転速度を調整することができるようになっている。
さらに、スパッタリング装置１は、基板１１０の温度を制御する基板加熱／冷却部６１を備えている。基板加熱／冷却部６１は、中空状の基板ホルダ６０の内部に、水等の冷媒を循環させて基板１１０を冷却するようになっている。また、基板加熱／冷却部６１は、基板ホルダ６０と蓋部１２との間に設けられたハロゲンランプ等のヒータ６５により、基板ホルダ６０を加熱し、基板ホルダ６０を介して基板１１０を加熱するようになっている。
【００１９】
そして、スパッタリング装置１は、供給管１３からガスをチャンバ１０に供給するガス供給部７０を備えている。本実施の形態では、ガス供給部７０は、Ａｒ源７１から供給されるアルゴンと、Ｎ２源７２から供給されるＶ族元素の一例としての窒素との混合ガスを供給するようになっている。なお、アルゴンは不活性ガスであるため、ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）の材料とは化合物を生成しないが、窒素はターゲット（第１ターゲット２１および／または第２ターゲット２２）の材料と反応して窒化物を生成する。なお、窒化物はプラズマ内で生成し、窒化物が粒子として基板１１０の表面に飛来し、付着すると考えられる。
窒化物等の化合物を生成させるスパッタリングは反応性スパッタリング（リアクティブスパッタリング）と呼ばれる。
【００２０】
さらにまた、スパッタリング装置１は、第１ターゲット２１の表面を覆う位置（後述する図２のＢ）と覆わない位置（後述する図２のＣ）とに移動できるように設けられた第１シャッタ４１を備えている。同様に、第２ターゲット２２に対して第２シャッタ４２を備えている。
そして、スパッタリング装置１は、第１シャッタ駆動部４３および第２シャッタ駆動部４４を備えている。第１シャッタ駆動部４３および第２シャッタ駆動部４４は、それぞれ第１シャッタ４１および第２シャッタ４２を第１ターゲット２１および第２ターゲット２２の表面を覆う位置（Ｂ）から覆わない位置（Ｃ）へ、また覆わない位置（Ｃ）から覆う位置（Ｂ）へと移動させる。
また、スパッタリング装置１は、第１ターゲット２１と第２ターゲット２２との間に、遮蔽部材の一例としての遮蔽板４５を備えている。遮蔽板４５は、第１ターゲット２１に第２ターゲット２２からスパッタされた（飛び出した）粒子（原子、分子）が付着するのを抑制するようになっている。同様に、第２ターゲット２２に第１ターゲット２１からスパッタされた（飛び出した）粒子（原子、分子）が付着するのを抑制するようになっている。
なお、第１シャッタ４１または第２シャッタ４２を遮蔽部材として、第１ターゲット２１によりスパッタリングをしている間、第２シャッタ４２を閉じて第２ターゲット２２に第１ターゲット２１からスパッタされた粒子が付着するのを抑制し、第２ターゲット２２によりスパッタリングをしている間、第１シャッタ４１を閉じて第１ターゲット２１に第２ターゲット２２からスパッタされた粒子が付着するのを抑制してもよい。このときは、遮蔽板４５を設けなくともよい。
【００２１】
スパッタリング装置１は、第１ターゲット加熱／冷却部５３および第２ターゲット加熱／冷却部５４を備え、第１ターゲット２１および第２ターゲット２２の温度を、第１カソード５１および第２カソード５２内の水等の冷媒循環またはヒータ加熱により、個別に設定することができるようになっている。
そして、スパッタリング装置１は、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、オイル拡散ポンプなどの真空ポンプを有する排気部８０を備え、排気管１４を介してチャンバ１０の排気を行うことができるようになっている。
【００２２】
そして、スパッタリング装置１は、上述した第１シャッタ駆動部４３、第２シャッタ駆動部４４、第１ターゲット加熱／冷却部５３、第２ターゲット加熱／冷却部５４、基板加熱／冷却部６１、基板ホルダ回転部６２、ガス供給部７０、排気部８０、第１電源９１、第２電源９２および第３電源９３の動作を制御する制御部９５を備えている。
【００２３】
本実施の形態では、排気速度調整弁８１による排気部８０の排気速度の制御とガス供給部７０のガス供給量の制御とにより、チャンバ１０内が予め定められたガス圧に設定されるようになっている。
【００２４】
図２は、図１に示すスパッタリング装置１のＩＩ−ＩＩ断面図であって、ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）を取り付けた状態における収容部１１の底面を見た図である。そして、シャッタ（第１シャッタ４１および第２シャッタ４２）が、ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）の表面を覆わない位置Ｃ（シャッタ開の状態）に移動した状態を示している。シャッタ（第１シャッタ４１および第２シャッタ４２）はターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）の表面を覆う位置Ｂ（シャッタ閉の状態）から覆わない位置Ｃ（シャッタ開の状態）へ、また覆わない位置Ｃ（シャッタ開の状態）から覆う位置Ｂ（シャッタ閉の状態）へと軸Ｄを中心に矢印Ｅ方向に移動することができるようになっている。
なお、シャッタ（第１シャッタ４１および第２シャッタ４２）は、ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）部分に発生したプラズマ放電が安定するまで、基板１１０に膜が形成されないようにターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）と基板１１０とを隔てる役割を有している。
ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）の周囲は、収容部１１の底面に接続され、収容部１１の底面から設けられたシールド部材１５に覆われている。
【００２５】
図３は、図１に示すスパッタリング装置１の基板ホルダ６０の表面図である。図３では、基板ホルダ６０を、ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）から見上げた状態で示している。本実施の形態では、基板ホルダ６０は、円板状の形状を有し、その外周に近い位置に８枚の基板１１０を保持できるようになっている。しかし、保持する基板１１０の枚数や位置は適宜変更してよい。そして、基板ホルダ６０は、回転軸６４を中心にして、回転するようになっている。
基板１１０上に均一な膜を形成するためには、基板１１０の中心が、ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）の中心を通過するように、基板１１０とターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）との位置関係を設定することが好ましい。また、基板１１０上に均一な膜を形成するためには、ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）の直径が、基板１１０の直径より大きいことが好ましい。
なお、本実施の形態では、基板ホルダ６０は、矢印Ａの方向に回転する。さらに、基板１１０が自転する機構を設けて、基板１１０が遊星回転するようにしてもよい。
【００２６】
図４は、スパッタリング装置１を用いて製造される半導体素子の一例としての半導体発光素子ＬＣの断面構造を示す図である。この半導体発光素子ＬＣは化合物半導体を用いている。
なお、半導体発光素子ＬＣを構成する化合物半導体としては、特に限定されるものではなく、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体、ＩＶ−ＩＶ族化合物半導体等が挙げられる。本実施の形態では、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体が好ましく、中でも、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体が好ましい。そして、以下では、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体を有する半導体発光素子ＬＣを例として説明する。なお、例として図４に示す半導体発光素子ＬＣは、青色光を出力する半導体発光素子ＬＣである。
【００２７】
この半導体発光素子ＬＣは、基板１１０と、基板１１０上に形成された下地層１３０と、下地層１３０上に形成されたｎ型半導体層１４０と、ｎ型半導体層１４０上に形成された発光層１５０と、発光層１５０上に形成されたｐ型半導体層１６０とを備えている。
ここで、ｎ型半導体層１４０は、下地層１３０側に設けられるｎ型コンタクト層１４０ａと発光層１５０側に設けられるｎ型クラッド層１４０ｂとを有している。また、発光層１５０は、障壁層１５０ａと井戸層１５０ｂとが交互に積層され、２つの障壁層１５０ａによって１つの井戸層１５０ｂを挟み込んだ構造を有している。さらに、ｐ型半導体層１６０は、発光層１５０側に設けられるｐ型クラッド層１６０ａと最上層に設けられるｐ型コンタクト層１６０ｂとを有する。なお、以下の説明においては、ｎ型半導体層１４０、発光層１５０およびｐ型半導体層１６０を、まとめて積層半導体層１００と称する。
【００２８】
半導体発光素子ＬＣにおいては、ｐ型半導体層１６０のｐ型コンタクト層１６０ｂ上に透明正極１７０が積層され、さらにその上に正極ボンディングパッド１８０が形成されている。さらに、ｎ型半導体層１４０のｎ型コンタクト層１４０ａに形成された露出領域１４０ｃに負極ボンディングパッド１９０が積層されている。
【００２９】
（基板１１０）
基板１１０は、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体とは異なる材料から構成され、基板１１０上にＩＩＩ族窒化物化合物半導体結晶がエピタキシャル成長される。基板１１０を構成する材料としては、例えば、サファイア、炭化珪素（シリコンカーバイド：ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、シリコン、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化ジルコニウム、酸化マンガン亜鉛鉄、酸化マグネシウムアルミニウム、ホウ化ジルコニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化リチウムガリウム、酸化リチウムアルミニウム、酸化ネオジウムガリウム、酸化ランタンストロンチウムアルミニウムタンタル、酸化ストロンチウムチタン、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化タングステン、酸化モリブデン、溶融石英（石英）などの非晶質固体（ガラス）等が挙げられる。これらの中でも、サファイア、炭化珪素が好ましい。
【００３０】
（下地層１３０）
下地層１３０に用いる材料としては、Ｇａを含むＩＩＩ族窒化物（ＧａＮ系化合物半導体）が用いられ、特に、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）（ＩｎＧａＮ系化合物半導体）を好適に用いることができる。下地層１３０の膜厚は０．１μｍ以上、好ましくは０．５μｍ以上、さらに好ましくは１μｍ以上である。
【００３１】
（ｎ型半導体層１４０）
ｎ型半導体層１４０は、ｎ型コンタクト層１４０ａおよびｎ型クラッド層１４０ｂから構成される。
ここで、ｎ型コンタクト層１４０ａとしては、下地層１３０と同様にＩｎＧａＮ系化合物半導体が用いられる。また、下地層１３０およびｎ型コンタクト層１４０ａを構成するＩｎＧａＮ系化合物半導体は同一組成であることが好ましく、これらの合計の膜厚を０．１μｍ〜２０μｍ、好ましくは０．５μｍ〜１５μｍ、さらに好ましくは１μｍ〜１２μｍの範囲に設定することが好ましい。
【００３２】
一方、ｎ型クラッド層１４０ｂは、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ等によって形成することが可能である。また、これらの構造をヘテロ接合したものや複数回積層した超格子構造を採用してもよい。ｎ型クラッド層１４０ｂとしてＩｎＧａＮ系化合物半導体を採用した場合には、そのバンドギャップを、発光層１５０のＩｎＧａＮ系化合物半導体のバンドギャップよりも大きくすることが望ましい。ｎ型クラッド層１４０ｂの膜厚は、好ましくは５ｎｍ〜５００ｎｍ、より好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲である。
【００３３】
（発光層１５０）
発光層１５０は、ＧａＮ系化合物半導体からなる障壁層１５０ａと、ＩｎＧａＮ系化合物半導体からなる井戸層１５０ｂとが交互に繰り返して積層され、且つ、ｎ型半導体層１４０側及びｐ型半導体層１６０側にそれぞれ障壁層１５０ａが配される順で積層して形成される。本実施の形態において、発光層１５０は、６層の障壁層１５０ａと５層の井戸層１５０ｂとが交互に繰り返して積層され、発光層１５０の最上層及び最下層に障壁層１５０ａが配され、各障壁層１５０ａ間に井戸層１５０ｂが配される構成となっている。
【００３４】
井戸層１５０ｂには、ＩｎＧａＮ系化合物半導体として、例えば、ＩｎｙＧａ１−ｙＮ（０＜ｙ＜１）等を用いることができる。
また、障壁層１５０ａとしては、井戸層１５０ｂよりもバンドギャップエネルギーが大きいＡｌｃＧａ１−ｃＮ（０≦ｃ≦０．３）等のＧａＮ系化合物半導体を好適に用いることができる。
井戸層１５０ｂの膜厚としては、特に限定されないが、量子効果の得られる程度の膜厚であることが好ましい。
【００３５】
（ｐ型半導体層１６０）
ｐ型半導体層１６０は、ｐ型クラッド層１６０ａおよびｐ型コンタクト層１６０ｂから構成される。ｐ型クラッド層１６０ａとしては、好ましくは、ＡｌｄＧａ１−ｄＮ（０＜ｄ≦０．４）のものが挙げられる。ｐ型クラッド層１６０ａの膜厚は、好ましくは１ｎｍ〜４００ｎｍであり、より好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍである。
一方、ｐ型コンタクト層１６０ｂとしては、ＡｌｅＧａ１−ｅＮ（０≦ｅ＜０．５）を含んでなるＧａＮ系化合物半導体層が挙げられる。ｐ型コンタクト層１６０ｂの膜厚は、特に限定されないが、１０ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００３６】
（透明正極１７０）
透明正極１７０を構成する材料としては、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２）、ＡＺＯ（ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３）、ＩＺＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）、ＧＺＯ（ＺｎＯ−Ｇａ２Ｏ３）等の従来公知の材料が挙げられる。また、透明正極１７０の構造は特に限定されず、従来公知の構造を採用することができる。透明正極１７０は、ｐ型半導体層１６０上のほぼ全面を覆うように形成しても良く、格子状や樹形状に形成しても良い。
【００３７】
（正極ボンディングパッド１８０）
透明正極１７０上に形成される電極としての正極ボンディングパッド１８０は、例えば、従来公知のＡｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｃｕ等の材料から構成される。正極ボンディングパッド１８０の構造は特に限定されず、公知の構造を採用することができる。
正極ボンディングパッド１８０の厚さは、例えば１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内であり、好ましくは３００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内である。
【００３８】
（負極ボンディングパッド１９０）
負極ボンディングパッド１９０は、基板１１０上に成膜された下地層１３０の上にさらに成膜された積層半導体層１００（ｎ型半導体層１４０、発光層１５０およびｐ型半導体層１６０）において、ｎ型半導体層１４０のｎ型コンタクト層１４０ａに接するように形成される。このため、負極ボンディングパッド１９０を形成する際は、ｐ型半導体層１６０、発光層１５０およびｎ型半導体層１４０の一部を除去し、ｎ型コンタクト層１４０ａの露出領域１４０ｃを形成し、この上に負極ボンディングパッド１９０を形成する。
負極ボンディングパッド１９０の材料としては、正極ボンディングパッド１８０と同じ組成・構造でもよく、各種組成および構造の負極が周知であり、これら周知の負極を何ら制限無く用いることができ、この技術分野でよく知られた慣用の手段で設けることができる。
【００３９】
（半導体発光素子ＬＣの製造方法）
まず、予め定められた直径と厚さとを有するサファイア製の基板１１０を、図１に示すスパッタリング装置１にセットする。そして、スパッタリング装置１にて、基板１１０上に、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体からなる下地層１３０を形成する。
続いて、下地層１３０が形成された基板１１０上に、図示しないＭＯＣＶＤ装置により、ｎ型コンタクト層１４０ａを形成し、ｎ型コンタクト層１４０ａの上にｎ型クラッド層１４０ｂを形成する。さらに、ｎ型クラッド層１４０ｂの上に発光層１５０すなわち障壁層１５０ａと井戸層１５０ｂとを交互に形成し、発光層１５０の上にｐ型クラッド層１６０ａを形成し、ｐ型クラッド層１６０ａの上にｐ型コンタクト層１６０ｂを形成する。
さらに、ｐ型コンタクト層１６０ｂ上に透明正極１７０を積層し、その上に正極ボンディングパッド１８０を形成する。また、エッチング等を用いてｎ型コンタクト層１４０ａに露出領域１４０ｃを形成し、この露出領域１４０ｃに負極ボンディングパッド１９０を設ける。
その後、基板１１０の下地層１３０の形成面とは反対の面を、予め定められた厚さになるまで研削及び研磨する。
そして、基板１１０の厚さが調整されたウェハを、例えば３５０μｍ角の正方形に切断することにより、半導体発光素子ＬＣを得る。
なお、サファイア製の基板１１０を用いた半導体発光素子ＬＣにおいては、サファイア製の基板１１０と下地層１３０との間に、格子定数の違いを緩和するためにＡｌＮやＡｌＧａＮの中間層が設けられることがある。しかし、本実施の形態では、結晶性に優れた下地層１３０が基板１１０上に直接形成できることから、中間層を設けていない。
【００４０】
では、上述した半導体発光素子ＬＣの製造方法におけるスパッタリング装置１の動作について説明する。
（スパッタリング装置１の動作）
図５は、基板１１０上に下地層１３０を形成する方法を説明するためのフローチャートである。以下では、図１を参照しつつ、図５に示す基板１１０上に下地層１３０を形成するためのフローチャートを説明する。
まず、第１ターゲット２１として板状のＩＩＩ族元素の一例としての金属インジウム（Ｉｎ）が第１カソード５１のターゲットホルダに取り付けられ、第２ターゲット２２として板状のＩＩＩ族元素の一例としての金属ガリウム（Ｇａ）が第２カソード５２のターゲットホルダに取り付けられる。金属ガリウム（Ｇａ）は、融点が２９．８℃であるので、スパッタリング中の温度上昇により溶融しやすい。そこで、溶融による流出を抑制するため、銅（Ｃｕ）などで造られたシャーレ状の容器に入れて第２カソード５２のターゲットホルダに設置するのが好ましい。
【００４１】
そして、予め定められた直径と厚さとを有するサファイア製の８枚の基板１１０を、スパッタリング装置１の蓋部１２を開けて、基板ホルダ６０上に設置する（ステップ２０１）。このとき、下地層１３０を形成する面が基板ホルダ６０の外側を向くように設置する。なお、サファイア製の基板１１０としては、例えば、表面がサファイア結晶のＣ面に対して０．３５°のオフセット角を設けたものを使用しうる。
その後、蓋部１２を閉じて、収容部１１と蓋部１２とを密着させる。
そして、排気部８０により、スパッタリング装置１のチャンバ１０が予め定められた真空度になるまで排気される。
【００４２】
基板ホルダ回転部６２により基板ホルダ６０の回転が開始される。すると、基板ホルダ６０が図１に示す矢印Ａ方向に回転する。回転速度は、例えば５ｒｐｍ以上である。
第１ターゲット加熱／冷却部５３および第２ターゲット加熱／冷却部５４により、第１ターゲット２１および第２ターゲット２２がそれぞれ予め定められた温度に設定される（ステップ２０２）。第１ターゲット２１と第２ターゲット２２とは異なる温度に設定されてもよい。ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）の温度としては、例えば、２０℃、４０℃等が用いうる。金属ガリウム（Ｇａ）の第２ターゲット２２は、２０℃とすれば、固体状態が保たれるが、４０℃とすれば、液体状態になっている。
さらに、基板加熱／冷却部６１により、基板１１０の温度が予め定められた温度に設定される（ステップ２０３）。基板１１０の温度としては、形成されるＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）からなる化合物半導体の組成によって設定する。基板１１０の温度については後述する。
【００４３】
なお、ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）および基板１１０の温度は、ターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）の近傍および基板ホルダ６０に取り付けられた熱電対などの温度計測手段によって計測され、それぞれの温度が第１ターゲット加熱／冷却部５３、第２ターゲット加熱／冷却部５４、基板加熱／冷却部６１によって、予め定められた温度範囲に制御される。
【００４４】
ガス供給部７０により、予め定められた流量の窒素がチャンバ１０に供給される。そして、排気速度調整弁８１により排気速度を調整して、チャンバ１０内が予め定められたガス圧に調整される。
次に、基板１１０表面の吸着ガスや汚れ等を除去するため、第３電源９３により基板ホルダ６０に高周波電力が供給され、予め定められた時間、基板ホルダ６０上の基板１１０の表面がスパッタリング（逆スパッタリング）される（ステップ２０４）。
なお、逆スパッタリングにおいては、基板１１０表面が荒れるのを抑制するため、質量の大きなアルゴンを混合せず、窒素のみで行うのが好ましい。
【００４５】
ついで、ガス供給部７０により、予め定められた流量のアルゴンと窒素とがチャンバ１０に供給される。そして、排気速度調整弁８１により排気速度を調整して、チャンバ１０内が予め定められたガス圧に調整される。例えば、アルゴンの流量を２ｓｃｃｍ、窒素の流量を５０ｓｃｃｍ〜１００ｓｃｃｍとすることができる。窒素の流量は上記の逆スパッタリングの時と同じでなくともよい。なお、窒素は、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体を形成するための反応ガスなので、０％とすることはできないが、１００％としてもよい。
そして、第１シャッタ４１および第２シャッタ４２を共にシャッタ閉の状態で、第１ターゲット２１および第２ターゲット２２のそれぞれに第１電源９１および第２電源９２から予め定められた高周波電力または直流電力を供給して、第１ターゲット２１および第２ターゲット２２の表面近傍にプラズマ放電を発生させる。
プラズマ放電が安定したところで、第１シャッタ４１および第２シャッタ４２をシャッタ開の位置に移動させて、基板１１０表面に下地層１３０を形成する（ステップ２０５）。
【００４６】
本実施の形態では、回転する基板ホルダ６０上の基板１１０は、第１ターゲット２１と第２ターゲット２２とに対向する位置を交互に通過する。したがって、第１ターゲット２１から飛来した粒子と第２ターゲット２２から飛来した粒子とが交互に積層されていき、これらの粒子が混合した膜が形成される。そして、第１ターゲット２１から飛来する粒子と第２ターゲット２２から飛来する粒子との割合はそれぞれのターゲットに供給される電力により調整することができるようになっている。すなわち、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体の膜の組成比（例えば、後述するＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）のＩｎ濃度（ｘ）およびＧａ濃度（１−ｘ））が、第１ターゲット２１に供給される第１スパッタリング電力Ｐ１（後述する図６参照）と第２ターゲット２２に供給される第２スパッタリング電力Ｐ２（後述する図６参照）とによって決められる。
【００４７】
そして、予め定められた膜厚の下地層１３０が形成されたら、第１シャッタ４１および第２シャッタ４２をそれぞれシャッタ閉の位置に移動させて、膜の形成を終了する。下地層１３０の膜厚は、予め行なった膜形成における膜厚と形成時間との関係から、膜形成時間（シャッタ開からシャッタ閉までの時間）により制御すればよい。
この後、プラズマ放電を停止するとともに、チャンバ１０からガスを排気する。次に、基板１１０の温度およびターゲット（第１ターゲット２１および第２ターゲット２２）の温度が、チャンバ１０内を大気圧に戻してよい状態になるまで待つ。そして、ガス供給部７０により窒素をチャンバ１０内に供給する等により大気圧に戻し、蓋部１２を開けて、下地層１３０が形成された基板１１０を取り出す。
以上のようにして、スパッタリング装置１により、基板１１０上にＩＩＩ族窒化物である下地層１３０が形成される。
そして、前述した半導体発光素子ＬＣの製造方法を経て、図４に示す半導体発光素子ＬＣが製造される。
【００４８】
なお、上述した半導体発光素子ＬＣの製造方法では、スパッタリング装置１を用いて基板１１０上に下地層１３０の形成を行っている。これに引き続く、ｎ型半導体層１４０、発光層１５０、ｐ型半導体層１６０についても、スパッタリング装置１を用いて、上述したと同様の手順により形成することができる。
一方、本発明では、前述したスパッタリング装置１を用いて製造される半導体素子の他の一例として、半導体受光素子（太陽電池（図示しない））を挙げることができる。そして、半導体受光素子では、一例として化合物半導体を用いることができる。
なお、半導体受光素子を構成する化合物半導体としては、特に限定されるものではなく、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体、ＩＶ−ＩＶ族化合物半導体等が挙げられる。本実施の形態では、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体が好ましく、中でも、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体が好ましい。そして、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体を有する半導体受光素子の例としては、特開２００８−２３５８７８号公報に記載された断面構造や平面図（例えば図１〜図４）を採用することができる。
また、半導体受光素子の製造方法でも、予め定められた直径と厚さとを有する基板１１０（例えば、サファイア）を、図１に示すスパッタリング装置１にセットする。そして、スパッタリング装置１にて、基板１１０上に、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体からなる膜を形成する。このようなＩＩＩ族窒化物化合物半導体からなる膜としては、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）であることを特徴とすることができる。
このように、半導体受光素子の製造方法においても、前述の半導体発光素子ＬＣの製造方法で述べた方法を好ましく採用することができる。
【００４９】
次に、スパッタリング装置１を用いて形成した化合物半導体（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）について説明する。
ここでは、第１ターゲット２１をＩｎのターゲット（Ｉｎターゲット）とし、第２ターゲット２２をＧａのターゲット（Ｇａターゲット）とした。そして、Ｉｎターゲット（第１ターゲット２１）に供給される第１スパッタリング電力Ｐ１とＧａターゲット（第２ターゲット２２）に供給される第２スパッタリング電力Ｐ２との比率を異ならせて膜の形成を行った。
図６は、スパッタリング装置１を用いて形成した化合物半導体（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）の膜におけるＩｎの組成比（Ｉｎ濃度（ｘ））と、スパッタリング電力比Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ２）（図６では、Ｐ１（Ｉｎ）／（Ｐ１（Ｉｎ）＋Ｐ２（Ｇａ））と表記する。）との関係を示す図である。図６の横軸がスパッタリング電力比Ｐ１（Ｉｎ）／（Ｐ１（Ｉｎ）＋Ｐ２（Ｇａ））、縦軸がＩｎ濃度（ｘ）である。
スパッタリング電力比Ｐ１（Ｉｎ）／（Ｐ１（Ｉｎ）＋Ｐ２（Ｇａ））は、Ｉｎターゲットに供給される第１スパッタリング電力Ｐ１およびＧａターゲットに供給される第２スパッタリング電力Ｐ２から求めた。
ＩｎｘＧａ１−ｘＮにおけるＩｎの組成比（Ｉｎ濃度（ｘ））は、Ｘ線回折における回折角（２θ）から求めた。なお、Ｉｎの組成比（Ｉｎ濃度（ｘ））をＩｎの組成比ｘと表記することがある。
図６から分かるように、Ｉｎの組成比（Ｉｎ濃度（ｘ））とスパッタリング電力比Ｐ１（Ｉｎ）／（Ｐ１（Ｉｎ）＋Ｐ２（Ｇａ））との関係は、０．１５＜ｘ＜０．８５の範囲において、一つの直線で近似できる。そして、この直線（関係式）は、
ｘ ＝ １．２１×Ｐ１（Ｉｎ）／（Ｐ１（Ｉｎ）＋Ｐ２（Ｇａ））
で表される。
【００５０】
このことから、化合物半導体（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）膜のＩｎの組成比（Ｉｎ濃度（ｘ））は、上記の式に基づいてＩｎターゲット（第１ターゲット２１）に供給される第１スパッタリング電力Ｐ１とＧａターゲット（第２ターゲット２２）に供給される第２スパッタリング電力Ｐ２とを調整することにより、任意に設定できる。
なお、スパッタリング装置１と異なる構成のスパッタリング装置であっても、上記のスパッタリング電力比が同じであれば、同様なＩｎの組成比（Ｉｎ濃度（ｘ））のＩｎｘＧａ１−ｘＮの膜が形成されうる。
【実施例】
【００５１】
では次に、本発明の実施例について説明を行うが、本発明は実施例に限定されない。
本発明者は、図１に示すスパッタリング装置１を用いて、図５に示すフローチャートによって、サファイア製の基板１１０上にＩＩＩ族窒化物化合物半導体の膜（下地層１３０）の形成を行った。そして、膜の結晶性および膜の平坦性について検討を行った。なお、膜の結晶性は、ＣｕのＫα線（ＣｕＫα）（波長０．１５４１８ｎｍ）を用いたＸ線回折（ＸＤ：Ｘ−ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）により評価し、膜の平坦性は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による断面観察（断面像）で評価した。また、膜の組成比（Ｉｎ濃度（ｘ）およびＧａ濃度（１−ｘ））は、Ｘ線回折による回折ピークが現れる位置（回折角（２θ））から求めた。
【００５２】
（実施例１、２、比較例１〜６）
図７は、実施例１、２および比較例１〜６における各種製造条件と評価結果との関係を示す図である。
サファイア製の基板１１０は直径２インチ（約５０ｍｍ）のものを、ＩｎターゲットおよびＧａターゲットはそれぞれ直径４インチ（約１００ｍｍ）のものを用いた。
【００５３】
ここで、図７には、製造条件として、金属インジウム（Ｉｎ）の第１ターゲット２１（Ｉｎターゲット）に供給される第１スパッタリング電力Ｐ１（Ｉｎ）（Ｗ）、金属ガリウム（Ｇａ）の第２ターゲット２２（Ｇａターゲット）に供給される第２スパッタリング電力Ｐ２（Ｇａ）（Ｗ）、基板１１０の温度（基板温度Ｔｓ（℃））、膜形成時間（分）を記載している。また、評価結果として、膜中の組成比を表すＧａ濃度（１−ｘ）およびＩｎ濃度（ｘ）、表面平坦性を示す表面凹凸の程度、そしてＸ線回折（ＸＤ）データにおける回折ピークの半値幅およびＩｎピークの有無を示している。
【００５４】
実施例１、２および比較例１〜４では、Ｉｎターゲット（第１ターゲット２１）に第１スパッタリング電力Ｐ１を供給するとともに、Ｇａターゲット（第２ターゲット２２）に第２スパッタリング電力Ｐ２を供給した。このため、基板１１０上にＩｎターゲット（第１ターゲット２１）から飛来する粒子と、Ｇａターゲット（第２ターゲット２２）から飛来する粒子とが堆積するように、基板ホルダ６０を５ｒｐｍで回転させた。
一方、比較例５では、Ｉｎターゲット（第１ターゲット２１）に第１スパッタリング電力Ｐ１を供給し、Ｇａターゲット（第２ターゲット２２）には電力を供給していない。このため、基板ホルダ６０を回転させないで、基板１１０がＩｎターゲット（第１ターゲット２１）に対向するようにし固定した。
同様に、比較例６では、Ｇａターゲット（第２ターゲット２２）に第２スパッタリング電力Ｐ２を供給し、Ｉｎターゲット（第１ターゲット２１）には電力を供給していない。このため、基板ホルダ６０を回転させないで、基板１１０がＧａターゲット（第２ターゲット２２）に対向するように固定した。
なお、膜の形成は、チャンバ１０内にＮ２を１００ｓｃｃｍおよびＡｒを２ｓｃｃｍ供給するとともに、ガス圧が２Ｐａになるように制御して行った。
【００５５】
基板温度Ｔｓは、実施例１では３００℃に、実施例２、比較例２〜４および比較例６では６００℃に設定した。そして、比較例１では５００℃に、比較例５では２００℃に設定した。
実施例１、２および比較例１〜４の膜形成時間は１０分または２０分とした。成膜された膜厚は、膜形成時間が１０分では約１０ｎｍ、２０分では約２０ｎｍである。一方、比較例５、６では基板ホルダ６０を回転させていないので、膜形成時間は５分とした。
なお、Ｇａターゲット（第２ターゲット２２）の温度（第２カソード５２の温度）は、実施例１および比較例１〜４、５では２０℃とし、実施例４では４０℃に設定した。Ｇａは融点が２９．８℃であるので、Ｇａターゲットは、温度が２０℃のときは固体状態を保っているが、４０℃のときは液体状態になっている。なお、Ｇａターゲット（第２ターゲット２２）を２０℃に設定しても、４０℃に設定しても、結果に差はなかった。
【００５６】
図７に示すように、実施例１、２および比較例１〜６では、Ｉｎターゲット（第１ターゲット２１）とＧａターゲット（第２ターゲット２２）とを用いる成膜するとともに、これらのターゲットに供給する電力の比（Ｐ１／Ｐ２）を異ならせてＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）の化合物半導体の膜を形成している。
一方、比較例５では、Ｉｎターゲット（第１ターゲット２１）のみで成膜しているので、ＩｎＮの膜が形成されている。同様に、比較例６では、Ｇａターゲット（第２ターゲット２２）のみで成膜しているので、ＧａＮの膜が形成されている。
膜の組成比（Ｇａ濃度（１−ｘ）およびＩｎ濃度（ｘ））、膜の表面の平坦性を示す表面凹凸および膜の結晶性を示すＸ線回折（ＸＤ）における回折ピークの半値幅、Ｉｎの回折ピーク（Ｉｎピーク）については、後述する図８〜図１１の説明において詳述する。
【００５７】
図８〜図１１は、実施例１、２および比較例１〜６の膜のＸ線回折データとＴＥＭによる膜の断面写真（断面像）を示している。図８は、実施例１、２、図９は比較例１、２、図１０は比較例３、４、図１１は比較例５、６のＸ線回折データとＴＥＭによる断面写真を示す図である。
比較例１を除いて、Ｘ線回折データを左に断面写真を右に、それぞれ組にして示している。比較例１ではＸ線回折データのみを示している。なお、Ｘ線回折データは、回折角（２θ）で２０°から４０°の範囲を示している。
【００５８】
ＩｎＮは六方晶系のウルツァイト構造（ａ＝０．５４８ｎｍ、ｃ＝０．５７６ｎｍ）を有している。六方晶系では、ｃ軸の中間にも格子面を有している。よって、ＩｎＮでは、Ｘ線回折において、（０００２）面から回折角（２θ）３１．２°の位置に回折ピークが現れる。
一方、ＩｎＮと同様のウルツァイト構造を有するＧａＮ結晶（ａ＝０．３１８６ｎｍ、ｃ＝０．５１７６ｎｍ）では、Ｘ線回折において、（０００２）面から回折角（２θ）が３４．５°の位置に回折ピークが現れる。
そして、組成が一様で結晶性が良いＩｎｘＧａ１−ｘＮの化合物半導体の膜では、３１．２°と３４．５°との間に、（０００２）面からの回折ピークを１つ有するＸ線回折データが得られる。一方、析出しやすいＩｎが析出すると、金属相のＩｎが混在して、ＩｎｘＧａ１−ｘＮからの回折ピークとＩｎからの回折ピーク（回折角（２θ）が３３°）とが現れる。
また、膜の結晶性が優れていると、回折ピークの半値幅は狭く、膜の結晶性が劣ると、回折ピークの半値幅が広くなる。さらに、膜がアモルファス状態であると、明瞭な回折ピークは得られない。
このように、Ｘ線回折データにより、膜の結晶性が判断できる。
【００５９】
一方、ＴＥＭにより膜の断面（断面像）を観察すれば、膜の表面の平坦性に関わる凹凸の程度が判断できる。
【００６０】
図８に示す実施例１、２について説明する。
図８（ａ）に示す実施例１の膜では、３２°に１つの回折ピークが見られる。この回折角から、実施例１の膜の組成比はＧａ濃度（１−ｘ）が０．２１、Ｉｎ濃度（ｘ）が０．７９であると算出される。
そして、３１．２°と３４．５°との間の回折ピークが１つであって、回折ピークの半値幅（半分のピーク強度における回折角の差）が０．２７°と小さいことから、結晶性に優れた膜が形成されていると判断できる。
さらに、ＴＥＭによる膜の断面像から、緻密で表面の凹凸が少なく、表面の平坦性に優れた膜となっていることが分かる。
【００６１】
同様に、図８（ｂ）に示す実施例２の膜では、３３．９°に１つの回折ピークが見られる。この回折角から、実施例２の膜の組成比はＧａ濃度（１−ｘ）が０．８０、Ｉｎ濃度（ｘ）が０．２０であると算出される。
そして、３１．２°と３４．５°との間の回折ピークが１つであって、回折ピークの半値幅が０．２７°と小さいことから、結晶性に優れた膜が形成されていると判断できる。
また、ＴＥＭによる膜の断面像から、緻密で表面の凹凸が少なく、表面の平坦性に優れた膜となっていることが分かる。
【００６２】
次に、図９に示す比較例１、２について説明する。
図９（ａ）に示す比較例１の膜では、３１．３°と３３°とに２つの回折ピークが見られる。３３°の回折ピークは、析出したＩｎからの回折ピークである。そして、３１．３°の回折角から、比較例１の膜の組成比は、Ｇａ濃度（１−ｘ）が０．１０、Ｉｎ濃度（ｘ）が０．９０であると算出できる。
析出した金属相のＩｎからの回折ピークが見られることから、比較例１では、ＩｎｘＧａ１−ｘＮの一様な膜が形成されているとは言えない。また、３１．３°の回折ピークの半値幅は、０．４５°であって、実施例１、２に比べて大きくなっている。
図９（ｂ）に示す比較例２の膜では、３２．２°に１つの回折ピークが見られる。この回折角から、比較例２の膜の組成比は、Ｇａ濃度（１−ｘ）が０．３５、Ｉｎ濃度（ｘ）が０．６５と算出される。そして、３１．２°と３４．５°との間の回折ピークが１つであることから、一見結晶性に優れた膜が形成されているように見える。しかし、回折ピークの半値幅は０．４３°と、実施例１、２に比べて大きくなっている。
そして、ＴＥＭによる膜の断面像を見ると、膜が柱状に成長し、その柱間に隙間が生じた状態（歯抜け状態）になっている。すなわち、比較例２の膜は、Ｘ線回折データからは結晶性に優れた膜のように見えるが、ＴＥＭによる膜の断面像から、表面に凹凸を有する膜であって表面の平坦性に劣ることが分かる。
膜の表面の平坦性が劣ると、その膜の上にさらに半導体層をエピタキシャル成長させて、半導体素子を形成することを困難にしてしまう。
【００６３】
次に、図１０に示す比較例３、４について説明する。
図１０（ａ）に示す比較例３の膜では、３２．７°に１つの回折ピークが見られる。この回折角から、比較例３の膜の組成比は、Ｇａ濃度（１−ｘ）が０．４５、Ｉｎ濃度（ｘ）が０．５５と算出される。そして、３１．２°と３４．５°との間の回折ピークが１つであることから、一見結晶性に優れた膜が形成されているように見える。しかし、回折ピークの半値幅は０．４０°と、実施例１、２に比べて大きくなっている。
そして、ＴＥＭによる膜の断面像を見ると、比較例３と同様に、膜が柱状に成長し、その柱間に隙間が生じた状態（歯抜け状態）になっている。すなわち、比較例３の膜は、Ｘ線回折データでは結晶性に優れた膜のように見えるが、ＴＥＭによる膜の断面像から、表面に凹凸を有する膜であって表面の平坦性に劣ることが分かる。
【００６４】
図１０（ｂ）に示す比較例４の膜では、３２．８°に１つの回折ピークが見られる。この回折角から、比較例４の膜の組成比は、Ｇａ濃度（１−ｘ）が０．５３、Ｉｎ濃度（ｘ）が０．４７と算出される。そして、３１．２°と３４．５°との間に回折ピークが１つであることから、一見結晶性に優れた膜が形成されているように見える。しかし、回折ピークの半値幅は０．４７°と、実施例１、２に比べて大きくなっている。
そして、ＴＥＭによる膜の断面像を見ると、比較例１、２と同様に、膜が柱状に成長し、その柱間に隙間が生じた状態（歯抜け状態）になっている。すなわち、比較例４の膜は、Ｘ線回折データでは結晶性に優れた膜のように見えるが、ＴＥＭによる膜の断面像からは、表面に凹凸を有する膜であって表面の平坦性に劣ることが分かる。
【００６５】
さらに、図１１に示す比較例５、６について説明する。
図１１（ａ）に示す比較例５の膜は、Ｉｎターゲット（第１ターゲット２１）のみで膜が形成されているので、ＩｎＮの膜である。
よって、回折角（２θ）３１．２°に１つの回折ピークを有している。また、半値幅は０．２７°である。
そして、ＴＥＭによる膜の断面像を見ると、実施例１、２と同様に、緻密で表面の凹凸が少なく、表面の平坦性に優れた膜となっていることが分かる。
同様に、図１１（ｂ）に示す比較例６の膜は、Ｇａターゲット（第２ターゲット２２）のみで膜が形成されているので、ＧａＮの膜である。
よって、回折角（２θ）３４．５°に１つの回折ピークを有している。また、半値幅は０．３３°である。
そして、ＴＥＭによる膜の断面像を見ると、実施例１、２と同様に、緻密で表面の凹凸が少なく、平坦性に優れた膜となっていることが分かる。
すなわち、ＩｎＮである比較例５の膜、ＧａＮである比較例６の膜は、結晶性に優れるとともに、緻密で表面の凹凸が少なく、表面の平坦性に優れた膜である。
なお、図７には、以上説明した実施例１、２および比較例１〜６のそれぞれの膜の平坦性を示す表面の凹凸（表面凹凸）およびＸ線回折データ（ＸＤ）における半値幅およびＩｎの回折ピーク（Ｉｎピーク）の有無についての評価結果を示している。
【００６６】
図１２は、実施例１、２および比較例１〜６について、Ｇａ濃度（１−ｘ）と基板１１０の温度（基板温度Ｔｓ）との関係を示す図である。
図１２では、Ｇａ濃度（１−ｘ）と基板１１０の温度（基板温度Ｔｓ）との関係において、５つの領域（α、β、γ、δ、ε）に分けている。
α領域は、境界線Ｉ（Ｔｓ（℃）＝５００×（１−ｘ）＋４２０）より基板温度Ｔｓが大きい領域である。β領域は、境界線Ｉと境界線ＩＩ（Ｔｓ（℃）＝５００×（１−ｘ）＋３００）とで挟まれた基板温度Ｔｓの領域である。γ領域は、境界線ＩＩと境界線ＩＩＩ（Ｔｓ（℃）＝５００×（１−ｘ）＋１００）とで挟まれた基板温度Ｔｓの領域である。δ領域は、境界線ＩＩＩと境界線ＩＶ（Ｔｓ（℃）＝１００〜１５０）とで挟まれた領域である。そして、ε領域は、境界線ＩＶよりも基板温度Ｔｓが低い領域である。
【００６７】
前述したように、Ｘ線回折データから判断される結晶性およびＴＥＭによる断面像による表面の平坦性が良好な実施例１、２および比較例５、６は、境界線ＩＩと境界線ＩＩＩとの間のγ領域にある。
これに対し、Ｘ線回折データからは結晶性が良好に見えるが、ＴＥＭによる断面像による表面の平坦性が劣る比較例２〜４は、境界線Ｉと境界線ＩＩとの間のβ領域にある。
そして、Ｘ線回折データにおいて、金属相のＩｎからの回折ピークが見られる比較例１は、境界線Ｉより上のα領域にある。
【００６８】
以上のことから、膜の結晶性および表面の平坦性は、基板温度Ｔｓおよび膜の組成比（Ｇａ濃度（１−ｘ）およびＩｎ濃度（ｘ））に依存して設定された、上記の５つの領域によって異なると考えられる。
すなわち、α領域では、金属相のＩｎが出現し、一様なＩｎｘＧａ１−ｘＮの膜が得られない領域である。一般に、金属相のＩｎの出現は、４００℃以上において見られるとされているが、図１２に示すように、金属相のＩｎが出現する温度の下限値は、膜の組成比によって変化し、Ｇａ濃度（１−ｘ）が高いほど、すなわちＩｎ濃度（ｘ）が低いほど、高くなっていく。
また、金属相のＩｎが出現するとともに、ＩｎｘＧａ１−ｘＮからの回折ピークの半値幅もγ領域の膜に比べ大きく（具体的には、半値幅≧０．４°）、ＩｎｘＧａ１−ｘＮの結晶性も劣っている。
【００６９】
次に、β領域では、結晶の成長する方向が基板１１０に垂直な方向であって、柱状に結晶が形成される。そして、柱間に隙間が生じた状態（歯抜け状態）になる。このため、膜の表面は凹凸が多く、この上に半導体層をエピタキシャル成長させる膜としては好ましくない。
なお、析出した金属相のＩｎによる回折ピークは見られないが、ＩｎｘＧａ１−ｘＮからの回折ピークの半値幅はγ領域の膜に比べ大きく（具体的には、半値幅≧０．４°）、ＩｎｘＧａ１−ｘＮの結晶性も劣っている。
【００７０】
そして、γ領域では、結晶の成長する方向が、基板１１０に垂直な方向および基板１１０に並行な方向であって、隙間がなく連続した緻密な結晶膜が得られる。このため、回折ピークの半値幅はもっとも小さくなる（具体的には、半値幅＜０．４°）。そして、金属相の析出物による回折ピークも見られない。
このため、γ領域の膜は、表面の凹凸も少なく、この上に半導体層をエピタキシャル成長させる膜として好ましい。
【００７１】
さらに、δ領域では、膜の表面は連続で平坦性がよいが、基板温度Ｔｓが低いために、基板１１０上でスパッタされた粒子の移動（マイグレーション）が小さく、結晶が大きく成長しにくい。よって、膜は、微細な結晶が集合した状態になる。よって、回折ピークの半値幅は、γ領域の膜に比べ大きく（具体的には、半値幅≧０．４°）なる。
このため、δ領域の膜は、この上に半導体層をエピタキシャル成長させる膜として好ましくない。
【００７２】
加えて、ε領域では、基板温度Ｔｓが低いために、基板１１０上でスパッタされた粒子のマイグレーションがさらに小さく、結晶が成長しにくい。このため、膜はアモルファス状態になる。すなわち、Ｘ線回折データにおいて、回折ピークはブロードか、明瞭な回折ピークを示さない。
このため、ε領域の膜は、この上に半導体層をエピタキシャル成長させる膜として好ましくない。
【００７３】
以上説明したように、Ｘ線回折データにおいて、いずれか一方のターゲットのみで形成した化合物半導体（ＩｎＮとＧａＮ）の膜からそれぞれ得られる回折ピークの回折角（２θ）の間において、β領域の膜のように、化合物半導体（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）の回折ピークのみが見られても、その膜が結晶性とともに表面の平坦性においても優れていると判断できない。
前述したように、β領域では、基板温度Ｔｓが高いために、結晶の成長する方向が基板１１０に対して垂直な方向となって、膜の表面に凹凸を生じてしまっている。
【００７４】
これに対して、β領域の上限の温度（境界線Ｉ）より、１２０℃低い基板温度Ｔｓを上限の温度（境界線ＩＩ）とするδ領域においては、結晶性および表面の平坦性に優れた膜が形成できている。
このことから、化合物半導体（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）の成膜において、化合物半導体（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）の回折ピークのみが見られる基板１１０の上限の温度より、１２０℃より低い温度を上限とすることが好ましい。
境界線Ｉと境界線ＩＩとの差を一例として１２０℃としたが、１００℃以上且つ１５０℃以下であればよい。
【００７５】
そして、窒化インジウム（ＩｎＮ）と窒化ガリウム（ＧａＮ）との化合物である化合物半導体（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）の性質は、それぞれの化合物の性質と組成比（Ｇａ濃度（１−ｘ）、Ｉｎ濃度（ｘ））とによって変化する。Ｉｎ濃度（ｘ）が高いとインジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）とが解離する温度が低く、Ｇａ濃度（１−ｘ）が高いとインジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）とが解離する温度が高くなる。インジウム（Ｉｎ）が解離すると金属相が出現し、金属相のインジウム（Ｉｎ）からの回折ピークがＸ線回折データで測定されるようになる。
インジウム（Ｉｎ）の金属相があるかないかの境界を境界線Ｉに示す。そして、金属相が混じっていない状態でも基板温度Ｔｓが高いと、比較的エネルギーの高い結晶面である（０００２）面が優先的に成長するため、横方向の成長が抑制され、表面が凹凸状態の膜が形成される。このような表面形状を呈するか呈しないかの境界が境界線ＩＩとなり、これより低い基板温度Ｔｓでは平滑な面を示し、インジウム（Ｉｎ）の金属相も示さない。境界線ＩＩＩより低い基板温度Ｔｓでは結晶性も悪くなり、さらに境界線ＩＶより基板温度Ｔｓが低いとアモルファス化が進み、半導体の材料としての特性を示すことがなくなる。
そして、この基板温度Ｔｓに対する境界線Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩは、Ｇａ濃度（１−ｘ）に対して、図１２に示したように、直線で近似できる。
【００７６】
よって、結晶性および表面の平坦性に優れたＩｎｘＧａ１−ｘＮの化合物半導体の膜を形成するには、境界線ＩＩと境界線ＩＩＩとの間の基板温度Ｔｓ（境界線ＩＩおよび境界線ＩＩＩの温度を含む。）を用いるのが好ましい。
すなわち、基板温度Ｔｓの上限値Ｔｕは、Ｔｕ（℃）＝５００×（１−ｘ）＋３００であって、基板温度Ｔｓの下限値Ｔｌは、Ｔｌ（℃）＝５００×（１−ｘ）＋１００である。
【００７７】
なお、ここでは、基板ホルダ６０を回転させて、第１ターゲット２１（Ｉｎターゲット）と第２ターゲット２２（Ｇａターゲット）とからの粒子を基板１１０上に交互に堆積した。しかし、第１ターゲット２１（Ｉｎターゲット）と第２ターゲット２２（Ｇａターゲット）とを基板１１０に近接して配置し、２つのターゲット（ＩｎターゲットおよびＧａターゲット）からの粒子を同時に基板１１０上に堆積（コスパッタリング）してもよい。
【００７８】
本実施の形態では、半導体素子の一例として、半導体発光素子ＬＣについて主に述べたが、特開２００８−２３５８７８号公報に記載のさまざまなＩｎ濃度（ｘ）（ＩｎｘＧａ１−ｘＮからなる化合物半導体膜において、０＜ｘ＜１の範囲）を有する半導体受光素子も製造することができる。特に、本実施の形態では、Ｉｎ濃度（ｘ）が０．７以上を含む範囲においても化合物半導体膜を任意の異種基板上に大面積かつ低コストで形成することができる。
さらに、本発明は電子デバイスに適用することも可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１…スパッタリング装置、１０…チャンバ、１１…収容部、１２…蓋部、１３…供給管、１４…排気管、２１…第１ターゲット、２２…第２ターゲット、４１…第１シャッタ、４２…第２シャッタ、４３…第１シャッタ駆動部、４４…第２シャッタ駆動部、５１…第１カソード、５２…第２カソード、５３…第１ターゲット加熱／冷却部、５４…第２ターゲット加熱／冷却部、６０…基板ホルダ、６１…基板加熱／冷却部、６２…基板ホルダ回転部、６４…回転軸、６５…ヒータ、７０…ガス供給部、７１…Ａｒ源、７２…Ｎ２源、８０…排気部、８１…排気速度調整弁、９１…第１電源、９２…第２電源、９３…第３電源、９５…制御部、１００…積層半導体層、１１０…基板、１３０…下地層、１４０…ｎ型半導体層、１５０…発光層、１６０…ｐ型半導体層、１７０…透明正極、１８０…正極ボンディングパッド、１９０…負極ボンディングパッド、ＬＣ…半導体発光素子、Ｐ１…第１スパッタリング電力、Ｐ２…第２スパッタリング電力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にｎ型半導体およびｐ型半導体を含むように積層して構成された半導体素子の製造方法であって、
異なるＩＩＩ族元素による少なくとも２つのターゲットを、Ｖ族元素を含むガスによりスパッタリングして、ＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体の膜を、当該化合物半導体の組成比に対応させて前記基板の温度を設定し、当該基板上に形成する工程を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記化合物半導体は、前記少なくとも２つのターゲットのそれぞれに供給されるスパッタリング電力により当該化合物半導体の組成比が設定されることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記基板の温度は、Ｘ線回折において、前記少なくとも２つのターゲットのそれぞれ一方のターゲットをスパッタリングして形成されたそれぞれの化合物半導体の回折ピークが得られる回折角の範囲において、当該少なくとも２つのターゲットをスパッタリングして形成された化合物半導体から組成比により決まる回折ピークのみが得られる上限の温度より、予め定められた値だけ低く設定されることを特徴とする請求項２に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記ＩＩＩ族元素はインジウム（Ｉｎ）とガリウム（Ｇａ）とであって、前記Ｖ族元素は窒素（Ｎ）であって、前記化合物半導体はＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記予め定められた値は、１００℃以上且つ１５０℃以下であることを特徴とする請求項４に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記ＩｎｘＧａ１−ｘＮの膜の形成における前記基板の温度の上限値Ｔｕは、
Ｔｕ（℃）＝５００×（１−ｘ）＋３００
であることを特徴とする請求項４または５に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項７】
前記ＩｎｘＧａ１−ｘＮの膜の形成における前記基板の温度の下限値Ｔｌは、
Ｔｌ（℃）＝５００×（１−ｘ）＋１００
であることを特徴とする請求項６に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項８】
所望のインジウム（Ｉｎ）の組成比ｘの前記化合物半導体を得るために、前記インジウム（Ｉｎ）のターゲットに供給されるスパッタリング電力Ｐ１および前記ガリウム（Ｇａ）のターゲットに供給されるスパッタリング電力Ｐ２は、当該化合物半導体の当該インジウム（Ｉｎ）の組成比ｘと当該インジウム（Ｉｎ）のターゲットに供給されるスパッタリング電力Ｐ１および当該ガリウム（Ｇａ）のターゲットに供給されるスパッタリング電力Ｐ２との間にある近似的な関係式から設定されることを特徴とする請求項４ないし７のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項９】
前記基板は、前記少なくとも２つのターゲットのそれぞれに対向する位置に交互に設置されることにより、前記化合物半導体の膜が形成されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１０】
前記基板は、サファイア、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、石英または非晶質固体（ガラス）のいずれかであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１１】
前記少なくとも２つのターゲットの間に、当該少なくとも２つのターゲットのいずれかのターゲットから飛来する粒子が他のターゲットに付着するのを抑制する遮蔽部材を備えることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１２】
前記半導体素子が、半導体発光素子または半導体受光素子であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１】
基板上にｎ型半導体およびｐ型半導体を含むように積層して構成された半導体素子の製造方法であって、
異なるＩＩＩ族元素による少なくとも２つのターゲットを、Ｖ族元素を含むガスによりスパッタリングして、ＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体の膜を、当該化合物半導体の組成比に対応させて前記基板の温度を設定し、当該基板上に形成する工程を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記化合物半導体は、前記少なくとも２つのターゲットのそれぞれに供給されるスパッタリング電力により当該化合物半導体の組成比が設定されることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記基板の温度は、Ｘ線回折において、前記少なくとも２つのターゲットのそれぞれ一方のターゲットをスパッタリングして形成されたそれぞれの化合物半導体の回折ピークが得られる回折角の範囲において、当該少なくとも２つのターゲットをスパッタリングして形成された化合物半導体から組成比により決まる回折ピークのみが得られる上限の温度より、予め定められた値だけ低く設定されることを特徴とする請求項２に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記ＩＩＩ族元素はインジウム（Ｉｎ）とガリウム（Ｇａ）とであって、前記Ｖ族元素は窒素（Ｎ）であって、前記化合物半導体はＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記予め定められた値は、１００℃以上且つ１５０℃以下であることを特徴とする請求項４に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記ＩｎｘＧａ１−ｘＮの膜の形成における前記基板の温度の上限値Ｔｕは、
Ｔｕ（℃）＝５００×（１−ｘ）＋３００
であることを特徴とする請求項４または５に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項７】
前記ＩｎｘＧａ１−ｘＮの膜の形成における前記基板の温度の下限値Ｔｌは、
Ｔｌ（℃）＝５００×（１−ｘ）＋１００
であることを特徴とする請求項６に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項８】
所望のインジウム（Ｉｎ）の組成比ｘの前記化合物半導体を得るために、前記インジウム（Ｉｎ）のターゲットに供給されるスパッタリング電力Ｐ１および前記ガリウム（Ｇａ）のターゲットに供給されるスパッタリング電力Ｐ２は、当該化合物半導体の当該インジウム（Ｉｎ）の組成比ｘと当該インジウム（Ｉｎ）のターゲットに供給されるスパッタリング電力Ｐ１および当該ガリウム（Ｇａ）のターゲットに供給されるスパッタリング電力Ｐ２との間にある近似的な関係式から設定されることを特徴とする請求項４ないし７のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項９】
前記基板は、前記少なくとも２つのターゲットのそれぞれに対向する位置に交互に設置されることにより、前記化合物半導体の膜が形成されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１０】
前記基板は、サファイア、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、石英または非晶質固体（ガラス）のいずれかであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１１】
前記少なくとも２つのターゲットの間に、当該少なくとも２つのターゲットのいずれかのターゲットから飛来する粒子が他のターゲットに付着するのを抑制する遮蔽部材を備えることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１２】
前記半導体素子が、半導体発光素子または半導体受光素子であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２１６７３４（Ｐ２０１２−２１６７３４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８２２８１（Ｐ２０１１−８２２８１）
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]