発光素子の製造方法及び発光素子
【課題】Ｇａ２Ｏ３基板を有する発光素子の製造時におけるバッファ層の剥離の発生を抑制することができる発光素子の製造方法及び発光素子を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ素子１を、ＭＯＣＶＤ装置２内でＧａ２Ｏ３基板１０上にバッファ層１１を形成し、その後、ＭＯＣＶＤ装置２内を窒素雰囲気とし、７００℃から１０３５℃の成長温度にてバッファ層１１上にＧａＮ層１２ａを形成して製造する。
【解決手段】ＬＥＤ素子１を、ＭＯＣＶＤ装置２内でＧａ２Ｏ３基板１０上にバッファ層１１を形成し、その後、ＭＯＣＶＤ装置２内を窒素雰囲気とし、７００℃から１０３５℃の成長温度にてバッファ層１１上にＧａＮ層１２ａを形成して製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体材料からなる発光素子及びその製造方法に関し、特にＧａ２Ｏ３（酸化ガリウム）基板にバッファ層を介して窒化物半導体層を形成した発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧａＮ系半導体を用いた青色や短波長領域の発光素子が知られている。このような発光素子の下地基板として、例えばサファイア基板やＳｉＣ基板が用いられてきたが、サファイア基板は導電性を有しないため、発光素子の電極構造が水平型となる構造上の制約を有しており、またＳｉＣ基板は単結晶ウエハの結晶性が悪く、単結晶の垂直方向に貫通するいわゆるマイクロパイプ欠陥が存在するため、マイクロパイプ欠陥を避けてｎ型層およびｐ型層を形成して切り出さなければならない等という問題がある。
【０００３】
そこで、III−Ｖ族系化合物半導体の発光領域の全波長範囲、特に紫外領域で光透過性を有し、ＧａＮに対する格子不整合が比較的小さく、また良質なバルク単結晶が得られるという特性から、青色や短波長領域の発光素子材料としてＧａ２Ｏ３基板を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１０７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の発光素子の製造方法では、Ｇａ２Ｏ３基板上にＡｌＮからなるバッファ層を形成し、このバッファ層の上にＧａＮ層を形成する。ＧａＮ層の形成の際には、ＭＯＣＶＤ装置内にＮ２を供給すると共に１０５０℃まで昇温して膜厚１μｍのｎ＋−ＧａＮ層を形成し、次にＭＯＣＶＤ装置内にＨ２を供給して膜厚２μｍのｎ＋−ＧａＮ層をさらに形成する。
【０００６】
しかし、この製造方法で発光素子を製造すると、その製造時において、Ｇａ２Ｏ３基板とバッファ層との間で剥離（ピーリング）が発生する場合があることが本発明者らによって確認されている。
【０００７】
従って、本発明の目的は、発光素子の製造時におけるバッファ層の剥離の発生を抑制することができる発光素子の製造方法及び発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明者らはこの剥離の原因と対策を鋭意研究し、発光素子の各層の構成や供給する原料ガス、成長温度等と剥離の発生率との関係を様々に調査した結果、剥離の発生を抑制することができる条件を見出し、本発明をなすに至った。すなわち、本発明は、以下の［１］〜［９］の発光素子の製造方法、及び発光素子を提供する。
【０００９】
［１］ＭＯＣＶＤ装置内でＧａ２Ｏ３基板にバッファ層を形成する第１のステップと、前記ＭＯＣＶＤ装置内を窒素雰囲気とし、７００℃から１０３５℃の成長温度にて前記バッファ層上に第１の窒化物半導体層を形成する第２のステップとを有する発光素子の製造方法。
【００１０】
［２］前記バッファ層は、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）層である前記［１］に記載の発光素子の製造方法。
【００１１】
［３］前記ＭＯＣＶＤ装置内を水素雰囲気とし、前記第１の窒化物半導体層上に第２の窒化物半導体層を形成する第３のステップをさらに有する前記［１］又は［２］に記載の発光素子の製造方法。
【００１２】
［４］前記第３のステップは、前記第２の窒化物半導体層の成長温度を１０２５℃以上とする前記［３］に記載の発光素子の製造方法。
【００１３】
［５］前記第３のステップは、前記第２の窒化物半導体層の成長温度を１０５０℃以上とする前記［３］に記載の発光素子の製造方法。
【００１４】
［６］前記第３のステップは、前記第２のステップにおける第１の窒化物半導体層の成長温度よりも高い成長温度で前記第２の窒化物半導体層を形成する前記［３］〜［５］のいずれかに記載の発光素子の製造方法。
【００１５】
［７］前記窒化物半導体層は、ＧａＮ半導体層である前記［１］〜［６］のいずれかに記載の発光素子の製造方法。
【００１６】
［８］ＭＯＣＶＤ装置内でＧａ２Ｏ３基板にバッファ層を形成する第１のステップと、７００℃から１０３５℃の成長温度にて、窒素をキャリアガスとして原料ガスを前記ＭＯＣＶＤ装置内に供給し、前記バッファ層上に第１の窒化物半導体層を形成する第２のステップと、１０５０℃以上の成長温度にて、水素をキャリアガスとして原料ガスを前記ＭＯＣＶＤ装置内に供給し、前記第１の窒化物半導体層上に第２の窒化物半導体層を形成する第３のステップとを有する発光素子の製造方法。
【００１７】
［９］ＭＯＣＶＤ装置内でＧａ２Ｏ３基板上に形成されたバッファ層と、
前記ＭＯＣＶＤ装置内を窒素雰囲気とし、７００℃から１０３５℃の成長温度にて前記バッファ層上に形成された窒化物半導体層とを有する発光素子。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、発光素子の製造時におけるバッファ層の剥離の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るＭＯＣＶＤ装置の概略の構成例を示す断面図。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係るＬＥＤ素子の製造プロセスを概略的に示す概略工程図である。
【図３】図３は、ＬＥＤ素子の製造工程の一例を概略的に示す概略工程図である。
【図４】図４は、第１のＧａＮ層の成長温度と歩留まり率との関係を示したグラフである。
【図５】図５（ａ）から（ｃ）は、ＬＥＤ素子の表面の顕微鏡写真及びその輪郭図である。
【図６】図６（ａ）から（ｄ）は、第２のＧａＮ層表面の顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（ＭＯＣＶＤ装置の構成）
図１は実施の形態に係るＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属化学気相堆積)装置の構成を例示する断面模式図である。
【００２１】
このＭＯＣＶＤ装置２は、ＭＯＣＶＤ法により、基板上に複数の層をエピタキシャル成長させる装置である。ＭＯＣＶＤ法とは、有機金属材料を加熱して発生させた原料ガスを反応室に供給し、基板結晶上で熱分解と化学反応をさせて薄膜結晶のエピタキシー成長を行う方法である。
【００２２】
ＭＯＣＶＤ装置２は、内部に反応室２０を形成する気密の反応容器２１と、β−Ｇａ２Ｏ３からなる基板（以下、「Ｇａ２Ｏ３基板」という）１０を保持する基板台（サセプタ）２２と、基板台２２を支持するシャフト２３と、基板台２２を加熱するヒータ２４と、ガス供給源３から供給される原料ガスをＧａ２Ｏ３基板１０に導く反応管２５と、基板台２２に対向して配置された冷却配管２６と、反応室２０内のガスを強制排気する真空ポンプ２７とを有している。
【００２３】
基板台２２は、シャフト２３に連結された図示しないモータの駆動力により回転可能である。また、基板台２２はヒータ２４によって温度制御可能である。基板台２２に保持されたＧａ２Ｏ３基板１０は、基板台２２からの熱伝導によって加熱される。
【００２４】
冷却配管２６は、冷却水供給源２６１により冷却された冷却水を循環させる配管であり、ヒータ２４による基板台２２の加熱に伴って温度が上昇する反応室２０における基板台２２の対向部を冷却する。
【００２５】
反応管２５は、第１の反応管２５ａ及び第２の反応管２５ｂからなる。第１の反応管２５ａには、反応容器２１の外部にて、ガス供給源３からのアンモニアガス、窒素ガス、及び水素ガスを流通させる第１の配管系３１が接続されている。また、第２の反応管２５ｂには、反応容器２１の外部にて、ガス供給源３からの各種原料ガスを流通させる第２の配管系３２が接続されている。
【００２６】
第１の配管系３１には、アンモニア（ＮＨ３）ガス供給源３１１、窒素（Ｎ２）ガス供給源３１２、及び水素（Ｈ２）ガス供給源３１３が接続されている。
【００２７】
第２の配管系３２には、窒素ガス供給源３１２及び水素ガス供給源３１３の他、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム；Ａｌ（ＣＨ３）３）ガス発生装置３２１、ＴＭＧ（トリメチルガリウム；Ｇａ（ＣＨ３）３）ガス発生装置３２２、ＴＭＩ（トリメチルインジウム；Ｉｎ（ＣＨ３）３）ガス発生装置３２３、Ｃｐ２Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）ガス発生装置３２４、及びシラン（ＳｉＨ４）ガス供給源３２５が接続されている。
【００２８】
ＴＭＡガス発生装置３２１、ＴＭＧガス発生装置３２２、ＴＭＩガス発生装置３２３、及びＣＰ２Ｍｇガス発生装置３２４には、バブリングを行うために、窒素ガス供給源３１２及び水素ガス供給源３１３がそれぞれ接続されている。
【００２９】
（ＬＥＤ素子の構成）
図２は、本発明の実施の形態に係るＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子の構成例を示す断面図である。
【００３０】
このＬＥＤ素子１は、Ｇａ２Ｏ３基板１０を有し、Ｇａ２Ｏ３基板１０上に形成したバッファ層１１と、窒化物半導体層であるＳｉドープのｎ＋−ＧａＮ層１２と、Ｓｉドープのｎ−ＡｌＧａＮ層１３と、ＩｎＧａＮ／ＧａＮの多重量子井戸構造を有するＭＱＷ（Multiple-Quantum Well）１４と、Ｍｇドープのｐ−ＡｌＧａＮ層１５と、Ｍｇドープのｐ＋−ＧａＮ層１６と、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)からなる電流拡散層１７とをＭＯＣＶＤ装置２を用いて順次積層して形成されている。
【００３１】
また、ＬＥＤ素子１は、電流拡散層１７の上面に設けられるｐ側電極１８と、電流拡散層１７からエッチングを施すことにより露出させたｎ＋−ＧａＮ層１２に設けられるｎ側電極１９とを有する。
【００３２】
バッファ層１１は、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される窒化物であり、例えばＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、又はＡｌＩｎＮからなる。バッファ層１１が例えばＡｌＮからなる場合には、キャリアガスとして水素を使用し、ＴＭＡとアンモニアを反応室２０内に供給することによりバッファ層１１を形成することができる。このバッファ層１１は、Ｇａ２Ｏ３基板１０とｎ＋−ＧａＮ層１２との格子定数差を緩衝する。
【００３３】
ｎ＋−ＧａＮ層１２は、バッファ層１１側に形成された第１の窒化物半導体層としての第１のＧａＮ層１２ａと、ｎ−ＡｌＧａＮ層１３側に形成された第２の窒化物半導体層としての第２のＧａＮ層１２ｂとから構成される。
【００３４】
第１のＧａＮ層１２ａは、キャリアガスとして窒素を使用し、窒素雰囲気中において７００℃から１０３５℃の成長温度でＴＭＧとアンモニアを反応室２０内に供給することにより、バッファ層１１上にエピタキシャル成長することで形成される。７００℃よりも低い温度では、電気抵抗が増大するため望ましくない。好ましくは、電気抵抗を低くするため、この第１のＧａＮ層１２ａの成長温度を９００℃以上とするとよい。また、成長温度を１０３５℃よりも高くすると、後述するようにバッファ層１１の剥離が発生しやすくなる。
【００３５】
第２のＧａＮ層１２ｂは、キャリアガスとして水素を使用し、水素雰囲気中において１０２５℃以上の成長温度でＴＭＧとアンモニアを反応室２０に供給することにより、第１のＧａＮ層１２ａ上にエピタキシャル成長することで形成される。成長温度が１０２５℃よりも低い場合には、層表面におけるピット（穴）の発生が多くなるため好ましくない。また、この第２のＧａＮ層１２ｂの成長温度は、１０５０℃以上とするとよい。
【００３６】
ｎ＋−ＧａＮ層１２（第１のＧａＮ層１２ａ及び第２のＧａＮ層１２ｂ）は、ｎ型の導電性を付与するためのドーパントとしてシラン（ＳｉＨ４）をＳｉ原料として使用する。
【００３７】
ｎ−ＡｌＧａＮ層１３は、ＴＭＡ、ＴＭＧ、及びアンモニアを反応室２０に供給することにより形成される。
【００３８】
ＭＱＷ１４は、キャリアガスとして水素を使用し、アンモニアの他にＴＭＩとＴＭＧを反応室２０内に供給することによって形成される。ＩｎＧａＮの形成時にはＴＭＩとＴＭＧが供給され、ＧａＮの形成時にはＴＭＧが供給される。
【００３９】
ｐ−ＡｌＧａＮ層１５は、ＴＭＡ、ＴＭＧ、及びアンモニアを反応室２０に供給することにより形成される。
【００４０】
ｐ＋−ＧａＮ層１６は、キャリアガスとして窒素を使用し、ＴＭＧとアンモニアを反応室２０内に供給することにより形成される。そして、ｐ型の導電性を付与するためのドーパントとしてＣｐ２ＭｇをＭｇ原料として使用する。
【００４１】
（ＬＥＤ素子１の製造工程）
図３は、ＬＥＤ素子１の製造工程の一例を概略的に示す概略工程図である。この図３では、横軸を時間、縦軸をＧａ２Ｏ３基板１０の温度（℃）とし、各時間帯において形成される膜及び反応室２０内の雰囲気と共に示している。以下、各工程について説明する。
【００４２】
（基板洗浄工程）
まず、本製造工程で使用するＧａ２Ｏ３基板１０に対し、アセトン、メタノールによる有機洗浄をそれぞれ行った後、硝酸（ＨＮＯ３）で酸洗浄を行い、その後純水中で５分の超音波洗浄を行うことにより基板洗浄を行う。そして、この洗浄後のＧａ２Ｏ３基板１０を反応室２０内の基板台２２に搭載する。
【００４３】
（基板表面の窒化処理）
次に、反応室２０内を窒素希釈したアンモニア雰囲気とし、ヒータ２４によってＧａ２Ｏ３基板１０を昇温する。Ｇａ２Ｏ３基板１０の温度が５５０℃となった時刻ｔ１において昇温を停止し、その温度を維持してＧａ２Ｏ３基板１０の表面を窒化する。なお、Ｇａ２Ｏ３基板１０の温度（以下、「基板温度」という）は、図示しない放射温度計によって測定可能である。
【００４４】
（バッファ層１１形成工程）
次に、時刻ｔ２において水素の供給を開始し、反応室２０内を水素雰囲気とする。そして、ヒータ２４による加熱を停止してＧａ２Ｏ３基板１０の温度が４５０℃となった時刻ｔ３においてＴＭＡとアンモニアを反応室２０内に供給し、４５０℃の基板温度を維持しながらＧａ２Ｏ３基板１０の窒素化処理を行った表面上にバッファ層１１を５０ｎｍ成長させる。
【００４５】
（ｎ＋−ＧａＮ層１２形成工程）
次に、時刻ｔ４において反応室２０への水素の供給を停止して窒素の供給を開始し、反応室２０内を窒素雰囲気とする。続いて時刻ｔ５よりＧａ２Ｏ３基板１０の昇温を開始し、９００℃となった時刻ｔ６において昇温を停止し、その温度を維持しながら反応室２０内に窒素をキャリアガスとしてＴＭＧとアンモニアを供給することによって、窒素雰囲気中でバッファ層１１上に膜厚１μｍの第１のＧａＮ層１２ａを形成する。
【００４６】
次に、時刻ｔ７において反応室２０への窒素の供給を停止して水素の供給を開始し、反応室２０内を水素雰囲気とする。続いて時刻ｔ８よりＧａ２Ｏ３基板１０の昇温を開始し、１０５０℃となった時刻ｔ９において昇温を停止し、その温度を維持しながらＴＭＧとアンモニアを反応室２０内に水素をキャリアガスとして供給することによって、水素雰囲気中で第１のＧａＮ層１２ａ上に第２のＧａＮ層１２ｂを形成する。この第２のＧａＮ層１２ｂの膜厚は、第１のＧａＮ層１２ａの膜厚よりも厚くし、例えば２μｍとする。
【００４７】
以降、ｎ−ＡｌＧａＮ層１３、ＭＱＷ１４、ｐ−ＡｌＧａＮ層１５、ｐ＋−ＧａＮ層１６、電流拡散層１７、ｐ側電極１８、およびｎ側電極１９を順次作成するが、これらについての製造工程については説明を省略する。
【００４８】
（バッファ層１１の剥離と第１のＧａＮ層１２ａの成長温度との関係）
図４は、第１のＧａＮ層１２ａの成長温度（第１のＧａＮ層１２ａ形成時における基板温度）とＬＥＤ素子１の歩留まり率との関係を示したグラフである。
【００４９】
上記の製造方法及び温度条件によってＬＥＤ素子１を製造した場合には、ＬＥＤ素子１の歩留まり率はほぼ１００％であったが、第１のＧａＮ層１２ａの成長温度を１０３５℃よりも高く設定すると、半分以上のＬＥＤ素子１でバッファ層１１がＧａ２Ｏ３基板１０から剥離することが確認された。この剥離の原因としては、第１のＧａＮ層１２ａの形成時における熱による応力が関係していることが可能性として考えられる。
【００５０】
図４に示すように、第１のＧａＮ層１２ａの成長温度を８５０℃、９７５℃、１０００℃、１０１０℃、及び１０２５℃とした場合にはバッファ層１１の剥離は確認されなかったが、この成長温度を１０２５℃よりも高くした場合にはバッファ層１１の剥離が確認された。１０３５℃では歩留まり率が６０％に抑えられているが、１０４０℃では２０％、１０５０℃では１０％となり、１０７５℃及び１１００℃では０％となった。
【００５１】
図５（ａ）及び（ｂ）は、ＬＥＤ素子１の表面の顕微鏡写真であり、（ａ）はバッファ層１１の剥離が発生しなかった場合の表面の写真、（ｂ）はバッファ層１１の剥離が発生した場合の表面の写真である。また、図５（ｃ）は、（ｂ）において剥離が発生した領域の輪郭を描き出した図である。
【００５２】
第１のＧａＮ層１２ａの成長温度を１０２５℃以下とした場合には、図５（ａ）に示すように、平坦な表面のＬＥＤ素子１が得られたのに対し、第１のＧａＮ層１２ａの成長温度を１０３５℃よりも高くしてＬＥＤ素子１を製造したケースでは、図５（ｃ）に示す剥離発生領域１ａでバッファ層１１の剥離が発生し、図５（ｂ）に示すように剥離発生領域１ａにおけるバッファ層１１から電流拡散層１７までの各層が消失している。
【００５３】
（第２のＧａＮ層１２ｂの成長温度とピットの関係）
図６は、第２のＧａＮ層１２ｂの成長温度を変化させた場合の第２のＧａＮ層１２ｂ表面の顕微鏡写真（５００倍）であり、（ａ）は第２のＧａＮ層１２ｂの成長温度を１０００℃とした場合、（ｂ）は同成長温度を１０２５℃とした場合、（ｃ）は同成長温度を１０４０℃とした場合、（ｄ）は同成長温度を１０５０℃とした場合の顕微鏡写真である。
【００５４】
図６（ａ）に示すように、第２のＧａＮ層１２ｂの成長温度を１０００℃とした場合には、第２のＧａＮ層１２ｂの表面に無数のピットが発生し、外観上は白濁した状態となる。
【００５５】
図６（ｂ）に示すように、第２のＧａＮ層１２ｂの成長温度を１０２５℃とした場合には、成長温度を１０００℃とした場合よりもピットの密度が低下しており、実用に供し得る水準となっている。ただし、なお多数のピット１ｂが観測されている。
【００５６】
図６（ｃ）に示すように、第２のＧａＮ層１２ｂの成長温度を１０４０℃とした場合には、成長温度を１０２５℃とした場合よりもさらにピット１ｂの密度が低下している。ただし、所々にピット１ｂの発生がみられる。
【００５７】
図６（ｄ）に示すように、第２のＧａＮ層１２ｂの成長温度を１０５０℃とした場合には、ピットが殆ど発生せず、良質な結晶が得られていることが分かる。なお、第２のＧａＮ層１２ｂの成長温度を１０７５℃及びそれ以上の温度とした場合でも、ピットの発生は殆どみられなかった。
【００５８】
（実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、バッファ層１１の剥離の発生を抑制することができる。また、ピットの発生を低減することができ、白濁によるＭＱＷ１４で発光した光の透過性の劣化を抑制できる。
【００５９】
（他の実施の形態）
以上、本発明の発光素子の製造方法、及び発光素子を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。例えば、窒化物半導体層はＧａＮに限らず、ＡｌＧａＮであってもよい。また、ＬＥＤ素子の構造は、水平型に限らず、Ｇａ２Ｏ３基板のバッファ層とは反対側の面に電極を有する垂直型の構造であってもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１…ＬＥＤ素子、１ａ…剥離発生領域、１ｂ…ピット、２…ＭＯＣＶＤ装置、３…ガス供給源、１０…Ｇａ２Ｏ３基板、１１…バッファ層、１２…ｎ＋−ＧａＮ層、１２ａ…第１のＧａＮ層、１２ｂ…第２のＧａＮ層、１３…ｎ−ＡｌＧａＮ層、１４…ＭＱＷ、１５…ｐ−ＡｌＧａＮ層、１６…ｐ＋−ＧａＮ層、１７…電流拡散層、１８…ｐ側電極、１９…ｎ側電極、２０…反応室、２１…反応容器、２２…基板台、２３…シャフト、２４…ヒータ、２５…反応管、２５ａ…第１の反応管、２５ｂ…第２の反応管、２６…冷却配管、２７…真空ポンプ、３１…第１の配管系、３２…第２の配管系、２６１…冷却水供給源、３１１…アンモニアガス供給源、３１２…窒素ガス供給源、３１３…水素ガス供給源、３２１…ＴＭＡガス発生装置、３２２…ＴＭＧガス発生装置、３２３…ＴＭＩガス発生装置、３２４…Ｃｐ２Ｍｇガス発生装置、３２５…シランガス供給源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体材料からなる発光素子及びその製造方法に関し、特にＧａ２Ｏ３（酸化ガリウム）基板にバッファ層を介して窒化物半導体層を形成した発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧａＮ系半導体を用いた青色や短波長領域の発光素子が知られている。このような発光素子の下地基板として、例えばサファイア基板やＳｉＣ基板が用いられてきたが、サファイア基板は導電性を有しないため、発光素子の電極構造が水平型となる構造上の制約を有しており、またＳｉＣ基板は単結晶ウエハの結晶性が悪く、単結晶の垂直方向に貫通するいわゆるマイクロパイプ欠陥が存在するため、マイクロパイプ欠陥を避けてｎ型層およびｐ型層を形成して切り出さなければならない等という問題がある。
【０００３】
そこで、III−Ｖ族系化合物半導体の発光領域の全波長範囲、特に紫外領域で光透過性を有し、ＧａＮに対する格子不整合が比較的小さく、また良質なバルク単結晶が得られるという特性から、青色や短波長領域の発光素子材料としてＧａ２Ｏ３基板を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１０７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の発光素子の製造方法では、Ｇａ２Ｏ３基板上にＡｌＮからなるバッファ層を形成し、このバッファ層の上にＧａＮ層を形成する。ＧａＮ層の形成の際には、ＭＯＣＶＤ装置内にＮ２を供給すると共に１０５０℃まで昇温して膜厚１μｍのｎ＋−ＧａＮ層を形成し、次にＭＯＣＶＤ装置内にＨ２を供給して膜厚２μｍのｎ＋−ＧａＮ層をさらに形成する。
【０００６】
しかし、この製造方法で発光素子を製造すると、その製造時において、Ｇａ２Ｏ３基板とバッファ層との間で剥離（ピーリング）が発生する場合があることが本発明者らによって確認されている。
【０００７】
従って、本発明の目的は、発光素子の製造時におけるバッファ層の剥離の発生を抑制することができる発光素子の製造方法及び発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明者らはこの剥離の原因と対策を鋭意研究し、発光素子の各層の構成や供給する原料ガス、成長温度等と剥離の発生率との関係を様々に調査した結果、剥離の発生を抑制することができる条件を見出し、本発明をなすに至った。すなわち、本発明は、以下の［１］〜［９］の発光素子の製造方法、及び発光素子を提供する。
【０００９】
［１］ＭＯＣＶＤ装置内でＧａ２Ｏ３基板にバッファ層を形成する第１のステップと、前記ＭＯＣＶＤ装置内を窒素雰囲気とし、７００℃から１０３５℃の成長温度にて前記バッファ層上に第１の窒化物半導体層を形成する第２のステップとを有する発光素子の製造方法。
【００１０】
［２］前記バッファ層は、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）層である前記［１］に記載の発光素子の製造方法。
【００１１】
［３］前記ＭＯＣＶＤ装置内を水素雰囲気とし、前記第１の窒化物半導体層上に第２の窒化物半導体層を形成する第３のステップをさらに有する前記［１］又は［２］に記載の発光素子の製造方法。
【００１２】
［４］前記第３のステップは、前記第２の窒化物半導体層の成長温度を１０２５℃以上とする前記［３］に記載の発光素子の製造方法。
【００１３】
［５］前記第３のステップは、前記第２の窒化物半導体層の成長温度を１０５０℃以上とする前記［３］に記載の発光素子の製造方法。
【００１４】
［６］前記第３のステップは、前記第２のステップにおける第１の窒化物半導体層の成長温度よりも高い成長温度で前記第２の窒化物半導体層を形成する前記［３］〜［５］のいずれかに記載の発光素子の製造方法。
【００１５】
［７］前記窒化物半導体層は、ＧａＮ半導体層である前記［１］〜［６］のいずれかに記載の発光素子の製造方法。
【００１６】
［８］ＭＯＣＶＤ装置内でＧａ２Ｏ３基板にバッファ層を形成する第１のステップと、７００℃から１０３５℃の成長温度にて、窒素をキャリアガスとして原料ガスを前記ＭＯＣＶＤ装置内に供給し、前記バッファ層上に第１の窒化物半導体層を形成する第２のステップと、１０５０℃以上の成長温度にて、水素をキャリアガスとして原料ガスを前記ＭＯＣＶＤ装置内に供給し、前記第１の窒化物半導体層上に第２の窒化物半導体層を形成する第３のステップとを有する発光素子の製造方法。
【００１７】
［９］ＭＯＣＶＤ装置内でＧａ２Ｏ３基板上に形成されたバッファ層と、
前記ＭＯＣＶＤ装置内を窒素雰囲気とし、７００℃から１０３５℃の成長温度にて前記バッファ層上に形成された窒化物半導体層とを有する発光素子。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、発光素子の製造時におけるバッファ層の剥離の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るＭＯＣＶＤ装置の概略の構成例を示す断面図。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係るＬＥＤ素子の製造プロセスを概略的に示す概略工程図である。
【図３】図３は、ＬＥＤ素子の製造工程の一例を概略的に示す概略工程図である。
【図４】図４は、第１のＧａＮ層の成長温度と歩留まり率との関係を示したグラフである。
【図５】図５（ａ）から（ｃ）は、ＬＥＤ素子の表面の顕微鏡写真及びその輪郭図である。
【図６】図６（ａ）から（ｄ）は、第２のＧａＮ層表面の顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（ＭＯＣＶＤ装置の構成）
図１は実施の形態に係るＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属化学気相堆積)装置の構成を例示する断面模式図である。
【００２１】
このＭＯＣＶＤ装置２は、ＭＯＣＶＤ法により、基板上に複数の層をエピタキシャル成長させる装置である。ＭＯＣＶＤ法とは、有機金属材料を加熱して発生させた原料ガスを反応室に供給し、基板結晶上で熱分解と化学反応をさせて薄膜結晶のエピタキシー成長を行う方法である。
【００２２】
ＭＯＣＶＤ装置２は、内部に反応室２０を形成する気密の反応容器２１と、β−Ｇａ２Ｏ３からなる基板（以下、「Ｇａ２Ｏ３基板」という）１０を保持する基板台（サセプタ）２２と、基板台２２を支持するシャフト２３と、基板台２２を加熱するヒータ２４と、ガス供給源３から供給される原料ガスをＧａ２Ｏ３基板１０に導く反応管２５と、基板台２２に対向して配置された冷却配管２６と、反応室２０内のガスを強制排気する真空ポンプ２７とを有している。
【００２３】
基板台２２は、シャフト２３に連結された図示しないモータの駆動力により回転可能である。また、基板台２２はヒータ２４によって温度制御可能である。基板台２２に保持されたＧａ２Ｏ３基板１０は、基板台２２からの熱伝導によって加熱される。
【００２４】
冷却配管２６は、冷却水供給源２６１により冷却された冷却水を循環させる配管であり、ヒータ２４による基板台２２の加熱に伴って温度が上昇する反応室２０における基板台２２の対向部を冷却する。
【００２５】
反応管２５は、第１の反応管２５ａ及び第２の反応管２５ｂからなる。第１の反応管２５ａには、反応容器２１の外部にて、ガス供給源３からのアンモニアガス、窒素ガス、及び水素ガスを流通させる第１の配管系３１が接続されている。また、第２の反応管２５ｂには、反応容器２１の外部にて、ガス供給源３からの各種原料ガスを流通させる第２の配管系３２が接続されている。
【００２６】
第１の配管系３１には、アンモニア（ＮＨ３）ガス供給源３１１、窒素（Ｎ２）ガス供給源３１２、及び水素（Ｈ２）ガス供給源３１３が接続されている。
【００２７】
第２の配管系３２には、窒素ガス供給源３１２及び水素ガス供給源３１３の他、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム；Ａｌ（ＣＨ３）３）ガス発生装置３２１、ＴＭＧ（トリメチルガリウム；Ｇａ（ＣＨ３）３）ガス発生装置３２２、ＴＭＩ（トリメチルインジウム；Ｉｎ（ＣＨ３）３）ガス発生装置３２３、Ｃｐ２Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）ガス発生装置３２４、及びシラン（ＳｉＨ４）ガス供給源３２５が接続されている。
【００２８】
ＴＭＡガス発生装置３２１、ＴＭＧガス発生装置３２２、ＴＭＩガス発生装置３２３、及びＣＰ２Ｍｇガス発生装置３２４には、バブリングを行うために、窒素ガス供給源３１２及び水素ガス供給源３１３がそれぞれ接続されている。
【００２９】
（ＬＥＤ素子の構成）
図２は、本発明の実施の形態に係るＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子の構成例を示す断面図である。
【００３０】
このＬＥＤ素子１は、Ｇａ２Ｏ３基板１０を有し、Ｇａ２Ｏ３基板１０上に形成したバッファ層１１と、窒化物半導体層であるＳｉドープのｎ＋−ＧａＮ層１２と、Ｓｉドープのｎ−ＡｌＧａＮ層１３と、ＩｎＧａＮ／ＧａＮの多重量子井戸構造を有するＭＱＷ（Multiple-Quantum Well）１４と、Ｍｇドープのｐ−ＡｌＧａＮ層１５と、Ｍｇドープのｐ＋−ＧａＮ層１６と、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)からなる電流拡散層１７とをＭＯＣＶＤ装置２を用いて順次積層して形成されている。
【００３１】
また、ＬＥＤ素子１は、電流拡散層１７の上面に設けられるｐ側電極１８と、電流拡散層１７からエッチングを施すことにより露出させたｎ＋−ＧａＮ層１２に設けられるｎ側電極１９とを有する。
【００３２】
バッファ層１１は、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される窒化物であり、例えばＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、又はＡｌＩｎＮからなる。バッファ層１１が例えばＡｌＮからなる場合には、キャリアガスとして水素を使用し、ＴＭＡとアンモニアを反応室２０内に供給することによりバッファ層１１を形成することができる。このバッファ層１１は、Ｇａ２Ｏ３基板１０とｎ＋−ＧａＮ層１２との格子定数差を緩衝する。
【００３３】
ｎ＋−ＧａＮ層１２は、バッファ層１１側に形成された第１の窒化物半導体層としての第１のＧａＮ層１２ａと、ｎ−ＡｌＧａＮ層１３側に形成された第２の窒化物半導体層としての第２のＧａＮ層１２ｂとから構成される。
【００３４】
第１のＧａＮ層１２ａは、キャリアガスとして窒素を使用し、窒素雰囲気中において７００℃から１０３５℃の成長温度でＴＭＧとアンモニアを反応室２０内に供給することにより、バッファ層１１上にエピタキシャル成長することで形成される。７００℃よりも低い温度では、電気抵抗が増大するため望ましくない。好ましくは、電気抵抗を低くするため、この第１のＧａＮ層１２ａの成長温度を９００℃以上とするとよい。また、成長温度を１０３５℃よりも高くすると、後述するようにバッファ層１１の剥離が発生しやすくなる。
【００３５】
第２のＧａＮ層１２ｂは、キャリアガスとして水素を使用し、水素雰囲気中において１０２５℃以上の成長温度でＴＭＧとアンモニアを反応室２０に供給することにより、第１のＧａＮ層１２ａ上にエピタキシャル成長することで形成される。成長温度が１０２５℃よりも低い場合には、層表面におけるピット（穴）の発生が多くなるため好ましくない。また、この第２のＧａＮ層１２ｂの成長温度は、１０５０℃以上とするとよい。
【００３６】
ｎ＋−ＧａＮ層１２（第１のＧａＮ層１２ａ及び第２のＧａＮ層１２ｂ）は、ｎ型の導電性を付与するためのドーパントとしてシラン（ＳｉＨ４）をＳｉ原料として使用する。
【００３７】
ｎ−ＡｌＧａＮ層１３は、ＴＭＡ、ＴＭＧ、及びアンモニアを反応室２０に供給することにより形成される。
【００３８】
ＭＱＷ１４は、キャリアガスとして水素を使用し、アンモニアの他にＴＭＩとＴＭＧを反応室２０内に供給することによって形成される。ＩｎＧａＮの形成時にはＴＭＩとＴＭＧが供給され、ＧａＮの形成時にはＴＭＧが供給される。
【００３９】
ｐ−ＡｌＧａＮ層１５は、ＴＭＡ、ＴＭＧ、及びアンモニアを反応室２０に供給することにより形成される。
【００４０】
ｐ＋−ＧａＮ層１６は、キャリアガスとして窒素を使用し、ＴＭＧとアンモニアを反応室２０内に供給することにより形成される。そして、ｐ型の導電性を付与するためのドーパントとしてＣｐ２ＭｇをＭｇ原料として使用する。
【００４１】
（ＬＥＤ素子１の製造工程）
図３は、ＬＥＤ素子１の製造工程の一例を概略的に示す概略工程図である。この図３では、横軸を時間、縦軸をＧａ２Ｏ３基板１０の温度（℃）とし、各時間帯において形成される膜及び反応室２０内の雰囲気と共に示している。以下、各工程について説明する。
【００４２】
（基板洗浄工程）
まず、本製造工程で使用するＧａ２Ｏ３基板１０に対し、アセトン、メタノールによる有機洗浄をそれぞれ行った後、硝酸（ＨＮＯ３）で酸洗浄を行い、その後純水中で５分の超音波洗浄を行うことにより基板洗浄を行う。そして、この洗浄後のＧａ２Ｏ３基板１０を反応室２０内の基板台２２に搭載する。
【００４３】
（基板表面の窒化処理）
次に、反応室２０内を窒素希釈したアンモニア雰囲気とし、ヒータ２４によってＧａ２Ｏ３基板１０を昇温する。Ｇａ２Ｏ３基板１０の温度が５５０℃となった時刻ｔ１において昇温を停止し、その温度を維持してＧａ２Ｏ３基板１０の表面を窒化する。なお、Ｇａ２Ｏ３基板１０の温度（以下、「基板温度」という）は、図示しない放射温度計によって測定可能である。
【００４４】
（バッファ層１１形成工程）
次に、時刻ｔ２において水素の供給を開始し、反応室２０内を水素雰囲気とする。そして、ヒータ２４による加熱を停止してＧａ２Ｏ３基板１０の温度が４５０℃となった時刻ｔ３においてＴＭＡとアンモニアを反応室２０内に供給し、４５０℃の基板温度を維持しながらＧａ２Ｏ３基板１０の窒素化処理を行った表面上にバッファ層１１を５０ｎｍ成長させる。
【００４５】
（ｎ＋−ＧａＮ層１２形成工程）
次に、時刻ｔ４において反応室２０への水素の供給を停止して窒素の供給を開始し、反応室２０内を窒素雰囲気とする。続いて時刻ｔ５よりＧａ２Ｏ３基板１０の昇温を開始し、９００℃となった時刻ｔ６において昇温を停止し、その温度を維持しながら反応室２０内に窒素をキャリアガスとしてＴＭＧとアンモニアを供給することによって、窒素雰囲気中でバッファ層１１上に膜厚１μｍの第１のＧａＮ層１２ａを形成する。
【００４６】
次に、時刻ｔ７において反応室２０への窒素の供給を停止して水素の供給を開始し、反応室２０内を水素雰囲気とする。続いて時刻ｔ８よりＧａ２Ｏ３基板１０の昇温を開始し、１０５０℃となった時刻ｔ９において昇温を停止し、その温度を維持しながらＴＭＧとアンモニアを反応室２０内に水素をキャリアガスとして供給することによって、水素雰囲気中で第１のＧａＮ層１２ａ上に第２のＧａＮ層１２ｂを形成する。この第２のＧａＮ層１２ｂの膜厚は、第１のＧａＮ層１２ａの膜厚よりも厚くし、例えば２μｍとする。
【００４７】
以降、ｎ−ＡｌＧａＮ層１３、ＭＱＷ１４、ｐ−ＡｌＧａＮ層１５、ｐ＋−ＧａＮ層１６、電流拡散層１７、ｐ側電極１８、およびｎ側電極１９を順次作成するが、これらについての製造工程については説明を省略する。
【００４８】
（バッファ層１１の剥離と第１のＧａＮ層１２ａの成長温度との関係）
図４は、第１のＧａＮ層１２ａの成長温度（第１のＧａＮ層１２ａ形成時における基板温度）とＬＥＤ素子１の歩留まり率との関係を示したグラフである。
【００４９】
上記の製造方法及び温度条件によってＬＥＤ素子１を製造した場合には、ＬＥＤ素子１の歩留まり率はほぼ１００％であったが、第１のＧａＮ層１２ａの成長温度を１０３５℃よりも高く設定すると、半分以上のＬＥＤ素子１でバッファ層１１がＧａ２Ｏ３基板１０から剥離することが確認された。この剥離の原因としては、第１のＧａＮ層１２ａの形成時における熱による応力が関係していることが可能性として考えられる。
【００５０】
図４に示すように、第１のＧａＮ層１２ａの成長温度を８５０℃、９７５℃、１０００℃、１０１０℃、及び１０２５℃とした場合にはバッファ層１１の剥離は確認されなかったが、この成長温度を１０２５℃よりも高くした場合にはバッファ層１１の剥離が確認された。１０３５℃では歩留まり率が６０％に抑えられているが、１０４０℃では２０％、１０５０℃では１０％となり、１０７５℃及び１１００℃では０％となった。
【００５１】
図５（ａ）及び（ｂ）は、ＬＥＤ素子１の表面の顕微鏡写真であり、（ａ）はバッファ層１１の剥離が発生しなかった場合の表面の写真、（ｂ）はバッファ層１１の剥離が発生した場合の表面の写真である。また、図５（ｃ）は、（ｂ）において剥離が発生した領域の輪郭を描き出した図である。
【００５２】
第１のＧａＮ層１２ａの成長温度を１０２５℃以下とした場合には、図５（ａ）に示すように、平坦な表面のＬＥＤ素子１が得られたのに対し、第１のＧａＮ層１２ａの成長温度を１０３５℃よりも高くしてＬＥＤ素子１を製造したケースでは、図５（ｃ）に示す剥離発生領域１ａでバッファ層１１の剥離が発生し、図５（ｂ）に示すように剥離発生領域１ａにおけるバッファ層１１から電流拡散層１７までの各層が消失している。
【００５３】
（第２のＧａＮ層１２ｂの成長温度とピットの関係）
図６は、第２のＧａＮ層１２ｂの成長温度を変化させた場合の第２のＧａＮ層１２ｂ表面の顕微鏡写真（５００倍）であり、（ａ）は第２のＧａＮ層１２ｂの成長温度を１０００℃とした場合、（ｂ）は同成長温度を１０２５℃とした場合、（ｃ）は同成長温度を１０４０℃とした場合、（ｄ）は同成長温度を１０５０℃とした場合の顕微鏡写真である。
【００５４】
図６（ａ）に示すように、第２のＧａＮ層１２ｂの成長温度を１０００℃とした場合には、第２のＧａＮ層１２ｂの表面に無数のピットが発生し、外観上は白濁した状態となる。
【００５５】
図６（ｂ）に示すように、第２のＧａＮ層１２ｂの成長温度を１０２５℃とした場合には、成長温度を１０００℃とした場合よりもピットの密度が低下しており、実用に供し得る水準となっている。ただし、なお多数のピット１ｂが観測されている。
【００５６】
図６（ｃ）に示すように、第２のＧａＮ層１２ｂの成長温度を１０４０℃とした場合には、成長温度を１０２５℃とした場合よりもさらにピット１ｂの密度が低下している。ただし、所々にピット１ｂの発生がみられる。
【００５７】
図６（ｄ）に示すように、第２のＧａＮ層１２ｂの成長温度を１０５０℃とした場合には、ピットが殆ど発生せず、良質な結晶が得られていることが分かる。なお、第２のＧａＮ層１２ｂの成長温度を１０７５℃及びそれ以上の温度とした場合でも、ピットの発生は殆どみられなかった。
【００５８】
（実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、バッファ層１１の剥離の発生を抑制することができる。また、ピットの発生を低減することができ、白濁によるＭＱＷ１４で発光した光の透過性の劣化を抑制できる。
【００５９】
（他の実施の形態）
以上、本発明の発光素子の製造方法、及び発光素子を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。例えば、窒化物半導体層はＧａＮに限らず、ＡｌＧａＮであってもよい。また、ＬＥＤ素子の構造は、水平型に限らず、Ｇａ２Ｏ３基板のバッファ層とは反対側の面に電極を有する垂直型の構造であってもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１…ＬＥＤ素子、１ａ…剥離発生領域、１ｂ…ピット、２…ＭＯＣＶＤ装置、３…ガス供給源、１０…Ｇａ２Ｏ３基板、１１…バッファ層、１２…ｎ＋−ＧａＮ層、１２ａ…第１のＧａＮ層、１２ｂ…第２のＧａＮ層、１３…ｎ−ＡｌＧａＮ層、１４…ＭＱＷ、１５…ｐ−ＡｌＧａＮ層、１６…ｐ＋−ＧａＮ層、１７…電流拡散層、１８…ｐ側電極、１９…ｎ側電極、２０…反応室、２１…反応容器、２２…基板台、２３…シャフト、２４…ヒータ、２５…反応管、２５ａ…第１の反応管、２５ｂ…第２の反応管、２６…冷却配管、２７…真空ポンプ、３１…第１の配管系、３２…第２の配管系、２６１…冷却水供給源、３１１…アンモニアガス供給源、３１２…窒素ガス供給源、３１３…水素ガス供給源、３２１…ＴＭＡガス発生装置、３２２…ＴＭＧガス発生装置、３２３…ＴＭＩガス発生装置、３２４…Ｃｐ２Ｍｇガス発生装置、３２５…シランガス供給源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＯＣＶＤ装置内でＧａ２Ｏ３基板にバッファ層を形成する第１のステップと、
前記ＭＯＣＶＤ装置内を窒素雰囲気とし、７００℃から１０３５℃の成長温度にて前記バッファ層上に第１の窒化物半導体層を形成する第２のステップとを有する発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記バッファ層は、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）層である請求項１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記ＭＯＣＶＤ装置内を水素雰囲気とし、前記第１の窒化物半導体層上に第２の窒化物半導体層を形成する第３のステップをさらに有する請求項１又は２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記第３のステップは、前記第２の窒化物半導体層の成長温度を１０２５℃以上とする請求項３に記載の発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記第３のステップは、前記第２の窒化物半導体層の成長温度を１０５０℃以上とする請求項３に記載の発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記第３のステップは、前記第２のステップにおける第１の窒化物半導体層の成長温度よりも高い成長温度で前記第２の窒化物半導体層を形成する請求項３乃至５のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記窒化物半導体層は、ＧａＮ半導体層である請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
【請求項８】
ＭＯＣＶＤ装置内でＧａ２Ｏ３基板にバッファ層を形成する第１のステップと、
７００℃から１０３５℃の成長温度にて、窒素をキャリアガスとして原料ガスを前記ＭＯＣＶＤ装置内に供給し、前記バッファ層上に第１の窒化物半導体層を形成する第２のステップと、
１０５０℃以上の成長温度にて、水素をキャリアガスとして原料ガスを前記ＭＯＣＶＤ装置内に供給し、前記第１の窒化物半導体層上に第２の窒化物半導体層を形成する第３のステップとを有する発光素子の製造方法。
【請求項９】
ＭＯＣＶＤ装置内でＧａ２Ｏ３基板上に形成されたバッファ層と、
前記ＭＯＣＶＤ装置内を窒素雰囲気とし、７００℃から１０３５℃の成長温度にて前記バッファ層上に形成された窒化物半導体層とを有する発光素子。
【請求項１】
ＭＯＣＶＤ装置内でＧａ２Ｏ３基板にバッファ層を形成する第１のステップと、
前記ＭＯＣＶＤ装置内を窒素雰囲気とし、７００℃から１０３５℃の成長温度にて前記バッファ層上に第１の窒化物半導体層を形成する第２のステップとを有する発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記バッファ層は、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）層である請求項１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記ＭＯＣＶＤ装置内を水素雰囲気とし、前記第１の窒化物半導体層上に第２の窒化物半導体層を形成する第３のステップをさらに有する請求項１又は２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記第３のステップは、前記第２の窒化物半導体層の成長温度を１０２５℃以上とする請求項３に記載の発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記第３のステップは、前記第２の窒化物半導体層の成長温度を１０５０℃以上とする請求項３に記載の発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記第３のステップは、前記第２のステップにおける第１の窒化物半導体層の成長温度よりも高い成長温度で前記第２の窒化物半導体層を形成する請求項３乃至５のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記窒化物半導体層は、ＧａＮ半導体層である請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
【請求項８】
ＭＯＣＶＤ装置内でＧａ２Ｏ３基板にバッファ層を形成する第１のステップと、
７００℃から１０３５℃の成長温度にて、窒素をキャリアガスとして原料ガスを前記ＭＯＣＶＤ装置内に供給し、前記バッファ層上に第１の窒化物半導体層を形成する第２のステップと、
１０５０℃以上の成長温度にて、水素をキャリアガスとして原料ガスを前記ＭＯＣＶＤ装置内に供給し、前記第１の窒化物半導体層上に第２の窒化物半導体層を形成する第３のステップとを有する発光素子の製造方法。
【請求項９】
ＭＯＣＶＤ装置内でＧａ２Ｏ３基板上に形成されたバッファ層と、
前記ＭＯＣＶＤ装置内を窒素雰囲気とし、７００℃から１０３５℃の成長温度にて前記バッファ層上に形成された窒化物半導体層とを有する発光素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１４２５１２（Ｐ２０１２−１４２５１２Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０７８（Ｐ２０１１−１０７８）
【出願日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【出願人】（３９０００５２２３）株式会社タムラ製作所 (526)
【出願人】（０００１５３２３６）株式会社光波 (98)
【出願人】（５１００３９４２６）エルジー イノテック カンパニー リミテッド (279)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【出願人】（３９０００５２２３）株式会社タムラ製作所 (526)
【出願人】（０００１５３２３６）株式会社光波 (98)
【出願人】（５１００３９４２６）エルジー イノテック カンパニー リミテッド (279)
【Ｆターム（参考）】
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