JP2001308010A - Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法 - Google Patents
Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 スパッタ法を用いてIII族窒化物系化合物半
導体層を基板上に形成する際の好適な条件を提案する。 【解決手段】 サファイア基板上へ第１のIII族窒化物
系化合物半導体層として、ＡｌＧａＮまたはＡｌＮ層を
スパッタ法により形成する際に、スパッタ装置の初期電
圧をスパッタ電圧の１１０％以下とする。第１のIII族
窒化物系化合物半導体層の上に、第２のIII族窒化物系
化合物半導体層をＭＯＣＶＤ法により形成する。
導体層を基板上に形成する際の好適な条件を提案する。 【解決手段】 サファイア基板上へ第１のIII族窒化物
系化合物半導体層として、ＡｌＧａＮまたはＡｌＮ層を
スパッタ法により形成する際に、スパッタ装置の初期電
圧をスパッタ電圧の１１０％以下とする。第１のIII族
窒化物系化合物半導体層の上に、第２のIII族窒化物系
化合物半導体層をＭＯＣＶＤ法により形成する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はIII族窒化物系化合物半
導体素子の製造方法に関する。
導体素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】青色発光素子などのIII族窒化物系化合
物半導体素子はサファイア基板の上にＡｌＸＧａ１−Ｘ
Ｎ（０≦Ｘ≦１）からなるバッファ層を有機金属気成長
相成長法（この明細書で「ＭＯＣＶＤ法」）で成長さ
せ、更にその上にIII族窒化物系化合物半導体層を同じ
くＭＯＣＶＤ法で成長させることにより得られていた。
ここでＭＯＣＶＤ法においては、アンモニアガスとIII
族アルキル化合物ガス、例えばトリメチルアルミニウム
（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチ
ルインジウム（ＴＭＩ）を適当な温度に加熱された基板
上に供給して熱分解させ、もって所望の結晶を基板上に
成膜させる。ここで、バッファ層の原材料ガスとなるＴ
ＭＡなどの有機金属は高価であり、III族窒化物系化合
物半導体素子の原価を押し上げる一因となっていた。
物半導体素子はサファイア基板の上にＡｌＸＧａ１−Ｘ
Ｎ（０≦Ｘ≦１）からなるバッファ層を有機金属気成長
相成長法（この明細書で「ＭＯＣＶＤ法」）で成長さ
せ、更にその上にIII族窒化物系化合物半導体層を同じ
くＭＯＣＶＤ法で成長させることにより得られていた。
ここでＭＯＣＶＤ法においては、アンモニアガスとIII
族アルキル化合物ガス、例えばトリメチルアルミニウム
（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチ
ルインジウム（ＴＭＩ）を適当な温度に加熱された基板
上に供給して熱分解させ、もって所望の結晶を基板上に
成膜させる。ここで、バッファ層の原材料ガスとなるＴ
ＭＡなどの有機金属は高価であり、III族窒化物系化合
物半導体素子の原価を押し上げる一因となっていた。
【０００３】ＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）からな
るバッファ層をＭＯＣＶＤ法以外の方法で形成すれば、
ＴＭＡやＴＭＧ等の有機金属の使用が避けられる。例え
ば、特公平５−５６６４６号公報ではバッファ層を高周
波スパッタ法で形成し、次に、アンモニアガスを含有す
る雰囲気（実施例によればアンモニアと窒素）で加熱
（８００〜１０００℃）した後III族の有機金属を供給
し、加熱された基板上にIII族の有機金属を分解させて
その窒化物膜を気相成長させて、バッファ層上に同一組
成のＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）を成長させるこ
とが提案されている。高周波スパッタ法でＡｌＸＧａ
１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）からなるバッファ層を形成する
際の原材料は高純度の金属アルミニウムと金属ガリウム
であり、これらをターゲットとしてアルゴンと窒素との
混合ガスをスパッタガスとする。この場合、全ての原材
料は安価である。従って、高価な有機金属を原材料とし
て用いるＭＯＣＶＤ法によりバッファ層を形成した場合
に比べて、素子の原価を低下させられる。
るバッファ層をＭＯＣＶＤ法以外の方法で形成すれば、
ＴＭＡやＴＭＧ等の有機金属の使用が避けられる。例え
ば、特公平５−５６６４６号公報ではバッファ層を高周
波スパッタ法で形成し、次に、アンモニアガスを含有す
る雰囲気（実施例によればアンモニアと窒素）で加熱
（８００〜１０００℃）した後III族の有機金属を供給
し、加熱された基板上にIII族の有機金属を分解させて
その窒化物膜を気相成長させて、バッファ層上に同一組
成のＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）を成長させるこ
とが提案されている。高周波スパッタ法でＡｌＸＧａ
１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）からなるバッファ層を形成する
際の原材料は高純度の金属アルミニウムと金属ガリウム
であり、これらをターゲットとしてアルゴンと窒素との
混合ガスをスパッタガスとする。この場合、全ての原材
料は安価である。従って、高価な有機金属を原材料とし
て用いるＭＯＣＶＤ法によりバッファ層を形成した場合
に比べて、素子の原価を低下させられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは特公平５
−５６６４６号公報に開示の方法を試行してみたとこ
ろ、高周波スパッタ法で形成されたＡｌＸＧａ１−ＸＮ
（０≦Ｘ≦１）からなるバッファ層の上にＭＯＣＶＤ法
で形成されたIII族窒化物系化合物半導体層の結晶性は
本発明者らの要求を満足するものではなかった。即ち、
ＭＯＣＶＤ法で形成したＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦
１）からなるバッファ層の上にＭＯＣＶＤ法で形成され
たIII族窒化物系化合物半導体層の結晶性に比べて当該
方法で得られたIII族窒化物系化合物半導体層は結晶性
において劣るものであった。
−５６６４６号公報に開示の方法を試行してみたとこ
ろ、高周波スパッタ法で形成されたＡｌＸＧａ１−ＸＮ
（０≦Ｘ≦１）からなるバッファ層の上にＭＯＣＶＤ法
で形成されたIII族窒化物系化合物半導体層の結晶性は
本発明者らの要求を満足するものではなかった。即ち、
ＭＯＣＶＤ法で形成したＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦
１）からなるバッファ層の上にＭＯＣＶＤ法で形成され
たIII族窒化物系化合物半導体層の結晶性に比べて当該
方法で得られたIII族窒化物系化合物半導体層は結晶性
において劣るものであった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らはスパッタ法
により得られるIII族窒化物系化合物半導体層の結晶性
を向上させるべく検討を重ねており、既に特願平１１−
１３０４７５号（出願人整理番号：980316、代理人整理
番号：P0127）や特願平１１−２６６４９９号（出願人
整理番号：990135、代理人整理番号：P0156）に記載の
発明を提案している。この発明は本発明者らによる更な
る検討結果により得られたものであり、スパッタ法を用
いてIII族窒化物系化合物半導体層を基板上に形成する
際の好適な条件を規定する。即ち、本願発明のIII族窒
化物系化合物半導体素子の製造方法は次のように規定さ
れる。基板上へ第１のIII族窒化物系化合物半導体層を
スパッタ法により形成する際に、スパッタ装置の初期電
圧をスパッタ電圧の１１０％以下とする、ことを特徴と
するIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
により得られるIII族窒化物系化合物半導体層の結晶性
を向上させるべく検討を重ねており、既に特願平１１−
１３０４７５号（出願人整理番号：980316、代理人整理
番号：P0127）や特願平１１−２６６４９９号（出願人
整理番号：990135、代理人整理番号：P0156）に記載の
発明を提案している。この発明は本発明者らによる更な
る検討結果により得られたものであり、スパッタ法を用
いてIII族窒化物系化合物半導体層を基板上に形成する
際の好適な条件を規定する。即ち、本願発明のIII族窒
化物系化合物半導体素子の製造方法は次のように規定さ
れる。基板上へ第１のIII族窒化物系化合物半導体層を
スパッタ法により形成する際に、スパッタ装置の初期電
圧をスパッタ電圧の１１０％以下とする、ことを特徴と
するIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【０００６】本願発明に係るIII族窒化物系化合物半導
体素子の製造方法によれば、基板上に第１のIII族窒化
物系化合物半導体層をスパッタ法で成長する際にその初
期電圧がスパッタ電圧の１１０％以下に抑制される。こ
れにより、成長の初期段階において第１のIII族窒化物
系化合物半導体の成長が安定し、第１のIII族窒化物系
化合物半導体層はその成長初期段階から単結晶若しくは
これに近いものとなると考えられる。その結果、第１の
III族窒化物系化合物半導体層が全体的に結晶性の良い
ものとなる。一方、初期段階の印加電圧が高いと初期段
階での成長速度が不安定なものとなるので、材質の異な
る基板上に成長する第１のIII族窒化物系化合物半導体
は単結晶となり難く、むしろ多結晶若しくはアモルファ
スになり易いと考えられる。この影響は第１のIII族窒
化物系化合物半導体層の全体に及び第１のIII族窒化物
系化合物半導体層の結晶性を低下させる。
体素子の製造方法によれば、基板上に第１のIII族窒化
物系化合物半導体層をスパッタ法で成長する際にその初
期電圧がスパッタ電圧の１１０％以下に抑制される。こ
れにより、成長の初期段階において第１のIII族窒化物
系化合物半導体の成長が安定し、第１のIII族窒化物系
化合物半導体層はその成長初期段階から単結晶若しくは
これに近いものとなると考えられる。その結果、第１の
III族窒化物系化合物半導体層が全体的に結晶性の良い
ものとなる。一方、初期段階の印加電圧が高いと初期段
階での成長速度が不安定なものとなるので、材質の異な
る基板上に成長する第１のIII族窒化物系化合物半導体
は単結晶となり難く、むしろ多結晶若しくはアモルファ
スになり易いと考えられる。この影響は第１のIII族窒
化物系化合物半導体層の全体に及び第１のIII族窒化物
系化合物半導体層の結晶性を低下させる。
【０００７】
【発明の実施の態様】以下、この発明の各要素について
詳細に説明する。 基板 基板の材質は、第１のIII族窒化物系化合物層を成長さ
せられるものであれば特に限定されないが、例えば、サ
ファイア、シリコン、炭化シリコン、酸化亜鉛、リン化
ガリウム、ヒ化ガリウム、酸化マグネシウム、酸化マン
ガン、III族窒化物系化合物半導体単結晶などを基板の
材料として挙げることができる。中でも、サファイア基
板を用いることが好ましく、サファイア基板のａ面を利
用することが更に好ましい。
詳細に説明する。 基板 基板の材質は、第１のIII族窒化物系化合物層を成長さ
せられるものであれば特に限定されないが、例えば、サ
ファイア、シリコン、炭化シリコン、酸化亜鉛、リン化
ガリウム、ヒ化ガリウム、酸化マグネシウム、酸化マン
ガン、III族窒化物系化合物半導体単結晶などを基板の
材料として挙げることができる。中でも、サファイア基
板を用いることが好ましく、サファイア基板のａ面を利
用することが更に好ましい。
【０００８】第１のIII族窒化物系化合物層 この明細書においてIII族窒化物系化合物半導体は、一
般式としてＡｌＸＧａ ＹＩｎ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ≦
１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋Ｙ≦１）で表され、ＡｌＮ、
ＧａＮ及びＩｎＮのいわゆる２元系、ＡｌｘＧａ１−ｘ
Ｎ、ＡｌｘＩｎ１ −ｘＮ及びＧａｘＩｎ１−ｘＮ（以上
において０≦ｘ≦１）のいわゆる３元系を包含する。II
I族元素の一部をボロン（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で
置換しても良く、また、窒素（Ｎ）の一部もリン
（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス
（Ｂｉ）等で置換できる。ｎ型不純物として、Ｓｉ、Ｇ
ｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を用いることができる。ｐ型不純
物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等を用
いることができる。この発明では、第１のIII族窒化物
系化合物半導体層としてＧａＮ層若しくはＡｌＮ層を採
用することが好ましい。更に好ましくはＡｌＮ層であ
る。第１のIII族窒化物系化合物半導体層の膜厚は特に
限定されるものではないが、５〜３００ｎｍとすること
が好ましく、更に好ましくは１０〜１００ｎｍである。
般式としてＡｌＸＧａ ＹＩｎ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ≦
１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋Ｙ≦１）で表され、ＡｌＮ、
ＧａＮ及びＩｎＮのいわゆる２元系、ＡｌｘＧａ１−ｘ
Ｎ、ＡｌｘＩｎ１ −ｘＮ及びＧａｘＩｎ１−ｘＮ（以上
において０≦ｘ≦１）のいわゆる３元系を包含する。II
I族元素の一部をボロン（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で
置換しても良く、また、窒素（Ｎ）の一部もリン
（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス
（Ｂｉ）等で置換できる。ｎ型不純物として、Ｓｉ、Ｇ
ｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を用いることができる。ｐ型不純
物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等を用
いることができる。この発明では、第１のIII族窒化物
系化合物半導体層としてＧａＮ層若しくはＡｌＮ層を採
用することが好ましい。更に好ましくはＡｌＮ層であ
る。第１のIII族窒化物系化合物半導体層の膜厚は特に
限定されるものではないが、５〜３００ｎｍとすること
が好ましく、更に好ましくは１０〜１００ｎｍである。
【０００９】スパッタ法にはリアクティブスパッタ法を
含む汎用的なものを採用できるが、特にＤＣスパッタ法
が好ましい。また、ＤＣマグネトロンスパッタ法はによ
ればパラメータによる膜質制御が容易になりかつプラズ
マによる基板側のダメージを抑制できる。スパッタ法に
よれば、第１のIII族窒化物系化合物層を形成する原材
料として金属アルミニウム、金属ガリウム、金属インジ
ウムと窒素ガス若しくはアンモニアガスが用いられる。
またIII族窒化物系化合物自体をターゲットしてそのま
ま用いる場合もある。いずれにしても有機金属を用いた
場合に比べてこれら原材料は安価である。スパッタを実
行する前において、アルゴン、窒素及び酸素を含むガス
によるプラズマ処理（含むエッチング）をすることが有
効な場合も有る。
含む汎用的なものを採用できるが、特にＤＣスパッタ法
が好ましい。また、ＤＣマグネトロンスパッタ法はによ
ればパラメータによる膜質制御が容易になりかつプラズ
マによる基板側のダメージを抑制できる。スパッタ法に
よれば、第１のIII族窒化物系化合物層を形成する原材
料として金属アルミニウム、金属ガリウム、金属インジ
ウムと窒素ガス若しくはアンモニアガスが用いられる。
またIII族窒化物系化合物自体をターゲットしてそのま
ま用いる場合もある。いずれにしても有機金属を用いた
場合に比べてこれら原材料は安価である。スパッタを実
行する前において、アルゴン、窒素及び酸素を含むガス
によるプラズマ処理（含むエッチング）をすることが有
効な場合も有る。
【００１０】スパッタ電圧とは、スパッタ装置において
基板とターゲットとの間に印加される電圧であって、基
板上にIII族窒化物系化合物半導体を成長させるとき
に、プラズマが発生した後、安定した後の電圧いい、こ
の電圧はIII族窒化物系化合物半導体を成長させられる
最低電圧である。また、初期電圧とはスパッタ開始時の
電圧をいい、開始から３〜１０秒間は当該初期電圧をス
パッタ電圧の１１０％以下に抑えておく必要がある（図
３参照）。
基板とターゲットとの間に印加される電圧であって、基
板上にIII族窒化物系化合物半導体を成長させるとき
に、プラズマが発生した後、安定した後の電圧いい、こ
の電圧はIII族窒化物系化合物半導体を成長させられる
最低電圧である。また、初期電圧とはスパッタ開始時の
電圧をいい、開始から３〜１０秒間は当該初期電圧をス
パッタ電圧の１１０％以下に抑えておく必要がある（図
３参照）。
【００１１】図１にスパッタ初期電圧と発光ダイオード
の発光出力との関係を示した。ここに発光ダイオードの
構成は図２に示す通りであり、各層の組成及び膜厚を以
下に示す。 層 ： 組成：ドーパント （膜厚） 透光性電極 １９ ｐ型クラッド層 １８ ： ｐ−ＧａＮ:Ｍｇ （0.3μm） 発光層 １７ ： 超格子構造 量子井戸層 ： Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ （3.5nm) バリア層 ： ＧａＮ （3.5nm） 量子井戸層とバリア層の繰り返し数：1〜10 ｎ型クラッド層 １６ ： ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ （4μm） スパッタ成長層 １５ ： ＡｌＮ （30nm） 基板 １１ ： サファイア（ａ面） （300μm） スパッタ成長層１５はＤＣスパッタ装置により形成し、
その初期電圧を変化させた。このときのスパッタ条件は
基板温度４５０℃、Ａｒ流量：１８ｓｃｃｍ、Ｎ２流
量：２２ｓｃｃｍ、投入電力と時間：初期電圧を調整す
るために変化させた（例：３ＫＷ、９５秒）、スパッタ
槽内圧力：０．５Ｐａであった。ｎ型クラッド層１６よ
り上のIII族窒化物系化合物半導体層はＭＯＣＶＤ法を
用い常法に従い形成した。図１の縦軸の発光出力は、発
光ダイオードに電流は２０ｍＡを印加したとき得られた
光をフォトディテクタにて測定した。得られた最高出力
（電圧比１００％のときのもの）を１としてこれに対す
る比率で表してある。
の発光出力との関係を示した。ここに発光ダイオードの
構成は図２に示す通りであり、各層の組成及び膜厚を以
下に示す。 層 ： 組成：ドーパント （膜厚） 透光性電極 １９ ｐ型クラッド層 １８ ： ｐ−ＧａＮ:Ｍｇ （0.3μm） 発光層 １７ ： 超格子構造 量子井戸層 ： Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ （3.5nm) バリア層 ： ＧａＮ （3.5nm） 量子井戸層とバリア層の繰り返し数：1〜10 ｎ型クラッド層 １６ ： ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ （4μm） スパッタ成長層 １５ ： ＡｌＮ （30nm） 基板 １１ ： サファイア（ａ面） （300μm） スパッタ成長層１５はＤＣスパッタ装置により形成し、
その初期電圧を変化させた。このときのスパッタ条件は
基板温度４５０℃、Ａｒ流量：１８ｓｃｃｍ、Ｎ２流
量：２２ｓｃｃｍ、投入電力と時間：初期電圧を調整す
るために変化させた（例：３ＫＷ、９５秒）、スパッタ
槽内圧力：０．５Ｐａであった。ｎ型クラッド層１６よ
り上のIII族窒化物系化合物半導体層はＭＯＣＶＤ法を
用い常法に従い形成した。図１の縦軸の発光出力は、発
光ダイオードに電流は２０ｍＡを印加したとき得られた
光をフォトディテクタにて測定した。得られた最高出力
（電圧比１００％のときのもの）を１としてこれに対す
る比率で表してある。
【００１２】図１から明らかなとおり、初期電圧がスパ
ッタ電圧（図１において横軸の１００％）に対して１１
０％を超えると、発光出力が０となり充分な発光出力が
得られない(発光が目視では観察できなかった。）。以
上より、スパッタ装置の初期電圧をスパッタ電圧の１１
０％以下にすると好ましいことがわかる。スパッタ開始
から数秒間の初期電圧をこのように低い電圧にすること
により、III族窒化物系化合物半導体層の成長が可及的
に安定する。結晶構造の異なる基板の上にスパッタされ
た場合には、その初期の結晶性がその上に成長される結
晶に大きく影響するため特に重要なものとなる。このた
め初期電圧をスパッタ電圧の１１０％以下とすることに
より、III族窒化物系化合物半導体材料は単結晶化する
か若しくは単結晶に非常に近くなる。したがって、初期
に形成された半導体層の上に更にスパッタにより形成さ
れる層も単結晶になりやすく、その結果第１のIII族窒
化物系化合物半導体層は全体的に結晶性の良い層とな
る。このようにスパッタ開始から数秒間は印加電圧を低
く制御する必要があるが、その後は印加電圧をあげても
かまわない。これにより、スパッタ層１５を効率よく形
成できる。図１は第１のIII族窒化物系化合物半導体層
としてＡｌＮ層を例に採った場合の結果であるが、他の
III族窒化物系化合物半導体材料を採用した場合も同様
の結果が得られると考えられる。
ッタ電圧（図１において横軸の１００％）に対して１１
０％を超えると、発光出力が０となり充分な発光出力が
得られない(発光が目視では観察できなかった。）。以
上より、スパッタ装置の初期電圧をスパッタ電圧の１１
０％以下にすると好ましいことがわかる。スパッタ開始
から数秒間の初期電圧をこのように低い電圧にすること
により、III族窒化物系化合物半導体層の成長が可及的
に安定する。結晶構造の異なる基板の上にスパッタされ
た場合には、その初期の結晶性がその上に成長される結
晶に大きく影響するため特に重要なものとなる。このた
め初期電圧をスパッタ電圧の１１０％以下とすることに
より、III族窒化物系化合物半導体材料は単結晶化する
か若しくは単結晶に非常に近くなる。したがって、初期
に形成された半導体層の上に更にスパッタにより形成さ
れる層も単結晶になりやすく、その結果第１のIII族窒
化物系化合物半導体層は全体的に結晶性の良い層とな
る。このようにスパッタ開始から数秒間は印加電圧を低
く制御する必要があるが、その後は印加電圧をあげても
かまわない。これにより、スパッタ層１５を効率よく形
成できる。図１は第１のIII族窒化物系化合物半導体層
としてＡｌＮ層を例に採った場合の結果であるが、他の
III族窒化物系化合物半導体材料を採用した場合も同様
の結果が得られると考えられる。
【００１３】以下、スパッタ初期電圧を低く抑制する方
法について説明する。一般的にいって、スパッタ開始直
後には大きな電圧が必要とされる。これは、ターゲット
表面が酸化膜などの絶縁層で被覆されており、この絶縁
膜を破壊するために大きな電圧を必要とするからであ
る。かかる見地から、ターゲットの表面に絶縁膜が形成
されるのを防止又はこれが形成されたとしてもより薄く
若しくはより粗くなるように、先のスパッタ後、次のス
パッタ開始前にスパッタ槽内を高い真空状態とする。当
該高真空状態は１０分以内であることが好ましい。これ
により、基板とターゲットとの間を通電するためにター
ゲット表面の絶縁破壊をする必要がなくなるか若しくは
極めて低い電圧で絶縁破壊が可能になる。
法について説明する。一般的にいって、スパッタ開始直
後には大きな電圧が必要とされる。これは、ターゲット
表面が酸化膜などの絶縁層で被覆されており、この絶縁
膜を破壊するために大きな電圧を必要とするからであ
る。かかる見地から、ターゲットの表面に絶縁膜が形成
されるのを防止又はこれが形成されたとしてもより薄く
若しくはより粗くなるように、先のスパッタ後、次のス
パッタ開始前にスパッタ槽内を高い真空状態とする。当
該高真空状態は１０分以内であることが好ましい。これ
により、基板とターゲットとの間を通電するためにター
ゲット表面の絶縁破壊をする必要がなくなるか若しくは
極めて低い電圧で絶縁破壊が可能になる。
【００１４】図３はスパッタ開始前のスパッタ槽内の残
留ガス圧（圧力）とスパッタ装置における印加電圧との
関係を示している。スパッタ条件は基板温度４５０℃、
Ａｒ流量：１８ｓｃｃｍ、Ｎ２流量：２２ｓｃｃｍ、投
入電力：３ｋＷ（９５秒）、スパッタ時の槽内圧力：
０．５Ｐａである。印加電圧は印加後ほぼ５秒で安定し
ており、この安定した電圧がスパッタ電圧である。図３
において（１）のデータはスパッタ前のスパッタ槽内圧
力を１．１０×１０−４Ｐａでかつ６００秒維持し、基
板をカーボントレーに置いた場合を示している。この場
合、スパッタ初期電圧がスパッタ電圧の約１２０％とな
った。このようにして得られたスパッタ層の上に第２の
III族窒化物系化合物半導体層をＭＯＣＶＤ法により形
成して図２に示す発光ダイオードを構成したときの発光
出力比（図１の縦軸に対応）は０であり、目視では発光
を観察できなかった。図３において（２）のデータはス
パッタ前のスパッタ槽内圧力を８．１０×１０−５Ｐａ
までを下げたことの他は既述の（１）のデータと同じ条
件である。（２）データではそのスパッタ初期電圧がス
パッタ電圧のほぼ１０４％であり、１１０％以内という
本願発明の要件を満足している。そしてこのときの発光
出力比（図１の縦軸に対応）は０．８５であった。以上
の結果から、スパッタ前のスパッタ槽内の圧力を１．０
×１０−４Ｐａより小さくすることが好ましい。このこ
とは、スパッタ層をＡｌＮ以外のIII族窒化物系化合物
半導体で形成した場合にも該当すると考えられる。
留ガス圧（圧力）とスパッタ装置における印加電圧との
関係を示している。スパッタ条件は基板温度４５０℃、
Ａｒ流量：１８ｓｃｃｍ、Ｎ２流量：２２ｓｃｃｍ、投
入電力：３ｋＷ（９５秒）、スパッタ時の槽内圧力：
０．５Ｐａである。印加電圧は印加後ほぼ５秒で安定し
ており、この安定した電圧がスパッタ電圧である。図３
において（１）のデータはスパッタ前のスパッタ槽内圧
力を１．１０×１０−４Ｐａでかつ６００秒維持し、基
板をカーボントレーに置いた場合を示している。この場
合、スパッタ初期電圧がスパッタ電圧の約１２０％とな
った。このようにして得られたスパッタ層の上に第２の
III族窒化物系化合物半導体層をＭＯＣＶＤ法により形
成して図２に示す発光ダイオードを構成したときの発光
出力比（図１の縦軸に対応）は０であり、目視では発光
を観察できなかった。図３において（２）のデータはス
パッタ前のスパッタ槽内圧力を８．１０×１０−５Ｐａ
までを下げたことの他は既述の（１）のデータと同じ条
件である。（２）データではそのスパッタ初期電圧がス
パッタ電圧のほぼ１０４％であり、１１０％以内という
本願発明の要件を満足している。そしてこのときの発光
出力比（図１の縦軸に対応）は０．８５であった。以上
の結果から、スパッタ前のスパッタ槽内の圧力を１．０
×１０−４Ｐａより小さくすることが好ましい。このこ
とは、スパッタ層をＡｌＮ以外のIII族窒化物系化合物
半導体で形成した場合にも該当すると考えられる。
【００１５】図３において（３）のデータはスパッタ前
のスパッタ槽内圧力を６．４０×１０−５Ｐａとして更
に基板のトレーをシリコン単結晶製としたことの他は既
述の（１）のデータと同じ条件である。（３）のデータ
ではそのスパッタ初期電圧がスパッタ電圧のほぼ１０２
％であり、１１０％以内という本願発明の要件を満足し
ている。そしてこのときの発光出力比（図１の縦軸に対
応）は１．００であった。この（３）のデータと（２）
のデータを比較すると、スパッタ前のスパッタ槽内圧力
には大差がないので、トレーの材質をカーボンからシリ
コン単結晶に変化させたことがスパッタ初期電圧の低下
ひいては発光出力の向上を発現させていると考えられ
る。一般に、シリコン単結晶に比べてカーボンはガス分
子を吸着・放出し易い。（２）のデータと（３）のデー
タの相違は、したがって、スパッタ槽内を同程度の真空
度としてもトレーの材料からガスが放出されこれがター
ゲット（Ａｌ）の表面と反応するためと考えられる。図
４には、カーボン製のトレーとＳｉウエハ製のトレーを
３分間大気にさらしたのち、スパッタ装置内に入れたと
きのスパッタ槽内の圧力変化を示した。図４から、カー
ボン製のトレーからより多くのガスが放出されることが
わかる。
のスパッタ槽内圧力を６．４０×１０−５Ｐａとして更
に基板のトレーをシリコン単結晶製としたことの他は既
述の（１）のデータと同じ条件である。（３）のデータ
ではそのスパッタ初期電圧がスパッタ電圧のほぼ１０２
％であり、１１０％以内という本願発明の要件を満足し
ている。そしてこのときの発光出力比（図１の縦軸に対
応）は１．００であった。この（３）のデータと（２）
のデータを比較すると、スパッタ前のスパッタ槽内圧力
には大差がないので、トレーの材質をカーボンからシリ
コン単結晶に変化させたことがスパッタ初期電圧の低下
ひいては発光出力の向上を発現させていると考えられ
る。一般に、シリコン単結晶に比べてカーボンはガス分
子を吸着・放出し易い。（２）のデータと（３）のデー
タの相違は、したがって、スパッタ槽内を同程度の真空
度としてもトレーの材料からガスが放出されこれがター
ゲット（Ａｌ）の表面と反応するためと考えられる。図
４には、カーボン製のトレーとＳｉウエハ製のトレーを
３分間大気にさらしたのち、スパッタ装置内に入れたと
きのスパッタ槽内の圧力変化を示した。図４から、カー
ボン製のトレーからより多くのガスが放出されることが
わかる。
【００１６】以上より、トレー（基板ホルダ）はガスを
吸放着し難い材料で形成することが好ましい。かかる材
料として金属、シリコン単結晶、ＴｉＮなどを挙げるこ
とができる。トレーの少なくとも表面がかかる材料で形
成されておればよい。同様な見地から、スパッタ槽の少
なくとも表面をかかる材料で形成（コーティング）する
ことが好ましい。なお、関連する文献として応用物理
Ｖｏｌ．６９Ｎｏ．１ ２０００．０１ ｐｐ２２−２
８を参照されたい。
吸放着し難い材料で形成することが好ましい。かかる材
料として金属、シリコン単結晶、ＴｉＮなどを挙げるこ
とができる。トレーの少なくとも表面がかかる材料で形
成されておればよい。同様な見地から、スパッタ槽の少
なくとも表面をかかる材料で形成（コーティング）する
ことが好ましい。なお、関連する文献として応用物理
Ｖｏｌ．６９Ｎｏ．１ ２０００．０１ ｐｐ２２−２
８を参照されたい。
【００１７】図５〜図１７に各種結晶についてＲＨＥＥ
Ｄを実行したときに得られた写真を示す。図５及び図６
はサファイアａ面のＲＨＥＥＤ写真である。図３のスパ
ッタ条件（基板温度４５０℃、Ａｒ流量：１８ｓｃｃ
ｍ、Ｎ２流量：２２ｓｃｃｍ、投入電力：３ｋＷ（９５
秒）、スパッタ時の槽内圧力：０．５Ｐａ）で初期電圧
がスパッタ電圧の１０２％の例（（３）のデータ）につ
いて、スパッタ５秒後のＡｌＮのＲＨＥＥＤ写真を図７
に、同３０度回転したときのＲＨＥＥＤ写真を図８に示
した。図９はスパッタを継続してＡｌＮを３０ｎｍの膜
厚まで成長させたときのＲＨＥＥＤ写真であり、図１０
は同３０度回転させたときのＲＨＥＥＤ写真である。図
１１は３０ｎｍの膜厚まで成長させたものを熱処理した
ときのＲＨＥＥＤ写真であり、図１２は同３０度回転さ
せたときのＲＨＥＥＤ写真である。以上より、初期電圧
がスパッタ電圧の１０２％の例（（３）のデータ）にお
いては各段階で良い結晶性の得られていることが確認で
きた。
Ｄを実行したときに得られた写真を示す。図５及び図６
はサファイアａ面のＲＨＥＥＤ写真である。図３のスパ
ッタ条件（基板温度４５０℃、Ａｒ流量：１８ｓｃｃ
ｍ、Ｎ２流量：２２ｓｃｃｍ、投入電力：３ｋＷ（９５
秒）、スパッタ時の槽内圧力：０．５Ｐａ）で初期電圧
がスパッタ電圧の１０２％の例（（３）のデータ）につ
いて、スパッタ５秒後のＡｌＮのＲＨＥＥＤ写真を図７
に、同３０度回転したときのＲＨＥＥＤ写真を図８に示
した。図９はスパッタを継続してＡｌＮを３０ｎｍの膜
厚まで成長させたときのＲＨＥＥＤ写真であり、図１０
は同３０度回転させたときのＲＨＥＥＤ写真である。図
１１は３０ｎｍの膜厚まで成長させたものを熱処理した
ときのＲＨＥＥＤ写真であり、図１２は同３０度回転さ
せたときのＲＨＥＥＤ写真である。以上より、初期電圧
がスパッタ電圧の１０２％の例（（３）のデータ）にお
いては各段階で良い結晶性の得られていることが確認で
きた。
【００１８】図１３は同じスパッタ条件において初期電
圧がスパッタ電圧の１２０％の例（（１）のデータ）の
ときのスパッタ５秒後のＲＨＥＥＤ写真である。図１４
はスパッタを継続してＡｌＮを３０ｎｍの膜厚まで成長
させたときのＲＨＥＥＤ写真であり、図１５は同３０度
回転させたときのＲＨＥＥＤ写真である。図１６は３０
ｎｍの膜厚まで成長させたものを熱処理したときのＲＨ
ＥＥＤ写真であり、図１７は同３０度回転させたときの
ＲＨＥＥＤ写真である。以上より、初期電圧がスパッタ
電圧の１２０％の例（（１）のデータ）では１０２％の
例（（３）のデータ）に比べて各段階で結晶性が劣るこ
とがわかる。
圧がスパッタ電圧の１２０％の例（（１）のデータ）の
ときのスパッタ５秒後のＲＨＥＥＤ写真である。図１４
はスパッタを継続してＡｌＮを３０ｎｍの膜厚まで成長
させたときのＲＨＥＥＤ写真であり、図１５は同３０度
回転させたときのＲＨＥＥＤ写真である。図１６は３０
ｎｍの膜厚まで成長させたものを熱処理したときのＲＨ
ＥＥＤ写真であり、図１７は同３０度回転させたときの
ＲＨＥＥＤ写真である。以上より、初期電圧がスパッタ
電圧の１２０％の例（（１）のデータ）では１０２％の
例（（３）のデータ）に比べて各段階で結晶性が劣るこ
とがわかる。
【００１９】通常、スパッタ装置３０は、図１８に示す
ように、基板３３とターゲット３１との間に印加する電
力を制御する構造である。したがって、基板３１とター
ゲット３３との間に流れる電流を多くすれば結果として
両者間の電圧を小さく維持できる。以下の検討は、かか
る見地によりスパッタ初期電圧を所望範囲に収めんとす
るものである。まず、基板３１とターゲット３３との間
に流れる電流を多くする方策として、スパッタ槽３６内
の防着板３７をアースする。これにより、ターゲット３
１（負にバイアス）から放出される電気力線が基板３３
（通常アース）だけではなくこの防着板３７にも向か
い、結果として基板３３に入る電気力線の密度、即ちそ
の部分の電界が小さくなってターゲットに対する電位差
が小さくなる。換言すれば、基板３３だけがアースされ
ていた場合に比べて、防着板３７をアースするとターゲ
ット３１から放出される電気力線の数が増えて電流が増
大し、ターゲット３１と基板３３との間の電位差が小さ
くなる。
ように、基板３３とターゲット３１との間に印加する電
力を制御する構造である。したがって、基板３１とター
ゲット３３との間に流れる電流を多くすれば結果として
両者間の電圧を小さく維持できる。以下の検討は、かか
る見地によりスパッタ初期電圧を所望範囲に収めんとす
るものである。まず、基板３１とターゲット３３との間
に流れる電流を多くする方策として、スパッタ槽３６内
の防着板３７をアースする。これにより、ターゲット３
１（負にバイアス）から放出される電気力線が基板３３
（通常アース）だけではなくこの防着板３７にも向か
い、結果として基板３３に入る電気力線の密度、即ちそ
の部分の電界が小さくなってターゲットに対する電位差
が小さくなる。換言すれば、基板３３だけがアースされ
ていた場合に比べて、防着板３７をアースするとターゲ
ット３１から放出される電気力線の数が増えて電流が増
大し、ターゲット３１と基板３３との間の電位差が小さ
くなる。
【００２０】同様な考え方から、基板３３の面積をより
小さくすることが好ましい。たとえば、基板３３の面積
をターゲット３１の面積の１００％以下とする。更に同
様な考え方から、トレー３４（基板ホルダ）表面及び／
又はスパッタ槽３６の表面を導電性の材料で形成（コー
ティング）する。かかる導電性の材料としては、ガスを
吸着・放出し難い導電性金属やＴｉＮなどを挙げること
ができる。
小さくすることが好ましい。たとえば、基板３３の面積
をターゲット３１の面積の１００％以下とする。更に同
様な考え方から、トレー３４（基板ホルダ）表面及び／
又はスパッタ槽３６の表面を導電性の材料で形成（コー
ティング）する。かかる導電性の材料としては、ガスを
吸着・放出し難い導電性金属やＴｉＮなどを挙げること
ができる。
【００２１】本発明者らの検討によれば、ＤＣスパッタ
法により第１のIII族窒化物系化合物半導体層を形成す
るときの好ましいスパッタ条件は次の通りであった。か
かる条件を満足することにより、スパッタ実行中に異常
放電が発生することを未然に防止できる。 好ましいＤＣスパッタ条件： ガス流速： ０．６７ｍ／ｓ以上 ガス圧 ： １．５Ｐａ以上 投入電力： ５．７ｗ／ｃｍ２以下 ガス比（Ｎ２／（Ａｒ＋Ｎ２））≧４３％ 温度：４００℃以上 図１９に異常放電によるアーク発生回数と各スパッタ条
件との関係表を示した。
法により第１のIII族窒化物系化合物半導体層を形成す
るときの好ましいスパッタ条件は次の通りであった。か
かる条件を満足することにより、スパッタ実行中に異常
放電が発生することを未然に防止できる。 好ましいＤＣスパッタ条件： ガス流速： ０．６７ｍ／ｓ以上 ガス圧 ： １．５Ｐａ以上 投入電力： ５．７ｗ／ｃｍ２以下 ガス比（Ｎ２／（Ａｒ＋Ｎ２））≧４３％ 温度：４００℃以上 図１９に異常放電によるアーク発生回数と各スパッタ条
件との関係表を示した。
【００２２】第２のIII族窒化物系化合物半導体層 第２のIII族窒化物系化合物半導体層は素子機能を構成
する。ここに素子には、 発光ダイオード、受光ダイオ
ード、レーザダイオード、太陽電池等の光素子の他、整
流器、サイリスタ及びトランジスタ等のバイポーラ素
子、ＦＥＴ等のユニポーラ素子並びにマイクロウェーブ
素子などの電子デバイスを挙げられる。また、これらの
素子の中間体としての積層体にも本発明は適用されるも
のである。なお、発光素子の構成としては、ＭＩＳ接
合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合を有したホモ構造、ヘテロ構
造若しくはダブルへテロ構造のものを用いることができ
る。発光層として量子井戸構造（単一量子井戸構造若し
くは多重量子井戸構造）を採用することもできる。第２
のIII族窒化物系化合物半導体層の形成材料は、上記で
説明した第１のIII族窒化物系化合物層のそれと同じも
のを用いることができる。第２のIII族窒化物系化合物
半導体は任意のドーパントを含むものであっても良い。
ｎ型不純物として、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を用
いることができる。ｐ型不純物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂ
ｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等を用いることができる。より良
い結晶性を得るには、第１のIII族窒化物系化合物層に
接する第２のIII族窒化物系化合物半導体層としてＧａ
Ｎ層若しくはＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）層を採
用することが好ましい。
する。ここに素子には、 発光ダイオード、受光ダイオ
ード、レーザダイオード、太陽電池等の光素子の他、整
流器、サイリスタ及びトランジスタ等のバイポーラ素
子、ＦＥＴ等のユニポーラ素子並びにマイクロウェーブ
素子などの電子デバイスを挙げられる。また、これらの
素子の中間体としての積層体にも本発明は適用されるも
のである。なお、発光素子の構成としては、ＭＩＳ接
合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合を有したホモ構造、ヘテロ構
造若しくはダブルへテロ構造のものを用いることができ
る。発光層として量子井戸構造（単一量子井戸構造若し
くは多重量子井戸構造）を採用することもできる。第２
のIII族窒化物系化合物半導体層の形成材料は、上記で
説明した第１のIII族窒化物系化合物層のそれと同じも
のを用いることができる。第２のIII族窒化物系化合物
半導体は任意のドーパントを含むものであっても良い。
ｎ型不純物として、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を用
いることができる。ｐ型不純物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂ
ｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等を用いることができる。より良
い結晶性を得るには、第１のIII族窒化物系化合物層に
接する第２のIII族窒化物系化合物半導体層としてＧａ
Ｎ層若しくはＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）層を採
用することが好ましい。
【００２３】第２のIII族窒化物系化合物半導体層の形
成方法は特に限定されないが、有機金属気相成長法（Ｍ
ＯＣＶＤ法）のほか、周知の分子線結晶成長法（ＭＢＥ
法）、ハライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ
法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等によっ
ても形成することができる。ＭＯＣＶＤ法を実行して第
２のIII族窒化物系化合物半導体層を形成するときの基
板温度の昇温にともない第１のIII族窒化物系化合物層
は熱処理される。ＭＯＣＶＤ法を実行するときのキャリ
アガスは水素又は窒素、あるいは両者を混合したものと
することが好ましい。換言すれば、第１のIII族窒化物
系化合物層は水素ガス又は窒素ガスと窒素材料ガス（ア
ンモニア、ヒドラジン等）との混合ガスの雰囲気下で熱
処理することが好ましい。このときの熱処理温度は１０
００〜１２５０℃とすることが好ましい。
成方法は特に限定されないが、有機金属気相成長法（Ｍ
ＯＣＶＤ法）のほか、周知の分子線結晶成長法（ＭＢＥ
法）、ハライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ
法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等によっ
ても形成することができる。ＭＯＣＶＤ法を実行して第
２のIII族窒化物系化合物半導体層を形成するときの基
板温度の昇温にともない第１のIII族窒化物系化合物層
は熱処理される。ＭＯＣＶＤ法を実行するときのキャリ
アガスは水素又は窒素、あるいは両者を混合したものと
することが好ましい。換言すれば、第１のIII族窒化物
系化合物層は水素ガス又は窒素ガスと窒素材料ガス（ア
ンモニア、ヒドラジン等）との混合ガスの雰囲気下で熱
処理することが好ましい。このときの熱処理温度は１０
００〜１２５０℃とすることが好ましい。
【００２４】なお、第１のIII族窒化物系化合物半導体
層の形成した後、当該第１のIII族窒化物系化合物半導
体層がアズグロウンの状態でその上にこの第２のIII族
窒化物系化合物半導体層を形成する。通常のＭＯＣＶＤ
を実行する場合には、前処理として下地層（本件の場合
では第１のIII族窒化物系化合物半導体層）を洗浄（超
音波洗浄、アセトン洗浄、酸洗浄等）を行うことが多
い。しかしながら本発明者らの検討によれば、かかる洗
浄を実行して得られた発光素子は不均一な発光をするも
のが多かった。一方、かかる洗浄を省略して、第１のII
I族窒化物系化合物半導体層をアズグロウンの状態に維
持してその上に第２のIII族窒化物系化合物半導体層を
成長させた場合、これから得られた発光素子からは均一
の発光が得られ、その発光が不均一となることは殆どな
くなった。
層の形成した後、当該第１のIII族窒化物系化合物半導
体層がアズグロウンの状態でその上にこの第２のIII族
窒化物系化合物半導体層を形成する。通常のＭＯＣＶＤ
を実行する場合には、前処理として下地層（本件の場合
では第１のIII族窒化物系化合物半導体層）を洗浄（超
音波洗浄、アセトン洗浄、酸洗浄等）を行うことが多
い。しかしながら本発明者らの検討によれば、かかる洗
浄を実行して得られた発光素子は不均一な発光をするも
のが多かった。一方、かかる洗浄を省略して、第１のII
I族窒化物系化合物半導体層をアズグロウンの状態に維
持してその上に第２のIII族窒化物系化合物半導体層を
成長させた場合、これから得られた発光素子からは均一
の発光が得られ、その発光が不均一となることは殆どな
くなった。
【００２５】
【実施例】次にこの発明の実施例について説明する。実
施例は発光ダイオード１０であり、その構成は図２に示
したものである。各層のスペックは次の通りである。 層 ： 組成：ドーパント （膜厚） 透光性電極１９ ｐ型クラッド層 １８ ： ｐ−ＧａＮ:Ｍｇ （0.3μm） 発光層 １７ ： 超格子構造 量子井戸層 ： Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ （3.5nm) バリア層 ： ＧａＮ （3.5nm） 量子井戸層とバリア層の繰り返し数：1〜10 ｎ型クラッド層 １６ ： ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ （4μm） スパッタ成長層 １５ ： ＡｌＮ （30nm） 基板 １１ ： サファイア（ａ面） （300μm）
施例は発光ダイオード１０であり、その構成は図２に示
したものである。各層のスペックは次の通りである。 層 ： 組成：ドーパント （膜厚） 透光性電極１９ ｐ型クラッド層 １８ ： ｐ−ＧａＮ:Ｍｇ （0.3μm） 発光層 １７ ： 超格子構造 量子井戸層 ： Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ （3.5nm) バリア層 ： ＧａＮ （3.5nm） 量子井戸層とバリア層の繰り返し数：1〜10 ｎ型クラッド層 １６ ： ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ （4μm） スパッタ成長層 １５ ： ＡｌＮ （30nm） 基板 １１ ： サファイア（ａ面） （300μm）
【００２６】ｎ型クラッド層１６は発光層１７側の低電
子濃度ｎ-層と下地層１５側の高電子濃度ｎ＋層とから
なる２層構造とすることができる。発光層１７は超格子
構造のものに限定されない。発光素子の構成としてはシ
ングルへテロ型、ダブルへテロ型及びホモ接合型のもの
などを用いることができる。発光層１７とｐ型クラッド
層１８との間にマグネシウム等のアクセプタをドープし
たバンドギャップの広いIII族窒化物系化合物半導体層
を介在させることができる。これは発光層１７中に注入
された電子がｐ型クラッド層１８に拡散するのを防止す
るためである。また、ｐ型クラッド層１８自体をｐ−Ａ
ｌＧａＮ：Ｍｇとしてもよい。ｐ型クラッド層１８を発
光層１７側の低ホール濃度ｐ−層と電極側の高ホール濃
度ｐ＋層とからなる２層構造とすることができる。
子濃度ｎ-層と下地層１５側の高電子濃度ｎ＋層とから
なる２層構造とすることができる。発光層１７は超格子
構造のものに限定されない。発光素子の構成としてはシ
ングルへテロ型、ダブルへテロ型及びホモ接合型のもの
などを用いることができる。発光層１７とｐ型クラッド
層１８との間にマグネシウム等のアクセプタをドープし
たバンドギャップの広いIII族窒化物系化合物半導体層
を介在させることができる。これは発光層１７中に注入
された電子がｐ型クラッド層１８に拡散するのを防止す
るためである。また、ｐ型クラッド層１８自体をｐ−Ａ
ｌＧａＮ：Ｍｇとしてもよい。ｐ型クラッド層１８を発
光層１７側の低ホール濃度ｐ−層と電極側の高ホール濃
度ｐ＋層とからなる２層構造とすることができる。
【００２７】上記構成の発光ダイオードは次のようにし
て製造される。まず、ＤＣスパッタ装置の槽内にサファ
イア基板（トレー：Ｓｉ製）をセットし、スパッタ層内
を６．４０×１０−５Ｐａまで真空引きして、先のスパ
ッタ終了より１０分以内に以降のスパッタを行い、以下
の条件でスパッタ成長層１５を形成する。 基板： サファイアａ面 基板温度： ４５０℃ ＡｌＮ層の膜厚：３０ｎｍ スパッタガス： Ａｒ（１８ｓｃｃｍ）／Ｎ２（２２ｓｃｃｍ） 槽内圧力： ０．５Ｐａ ＤＣパワー： ３ｋＷ（但し、電極面積約７００ｃｍ２）
て製造される。まず、ＤＣスパッタ装置の槽内にサファ
イア基板（トレー：Ｓｉ製）をセットし、スパッタ層内
を６．４０×１０−５Ｐａまで真空引きして、先のスパ
ッタ終了より１０分以内に以降のスパッタを行い、以下
の条件でスパッタ成長層１５を形成する。 基板： サファイアａ面 基板温度： ４５０℃ ＡｌＮ層の膜厚：３０ｎｍ スパッタガス： Ａｒ（１８ｓｃｃｍ）／Ｎ２（２２ｓｃｃｍ） 槽内圧力： ０．５Ｐａ ＤＣパワー： ３ｋＷ（但し、電極面積約７００ｃｍ２）
【００２８】次に、基板をＭＯＣＶＤ装置に移し、何ら
洗浄を施すことなく水素ガスをキャリアガスとして汎用
的な方法でｎ型クラッド層１６より上の第２のIII族窒
化物系化合物半導体層を形成する。なお、ｎ型クラッド
層１６形成時の基板温度は１１３０℃である。
洗浄を施すことなく水素ガスをキャリアガスとして汎用
的な方法でｎ型クラッド層１６より上の第２のIII族窒
化物系化合物半導体層を形成する。なお、ｎ型クラッド
層１６形成時の基板温度は１１３０℃である。
【００２９】次に、マスクを形成してｐ型クラッド層１
８、活性層１７及びｎ型クラッド層１６の一部を反応性
イオンエッチングにより除去し、ｎ電極パッド２１を形
成すべきｎ型クラッド層１６を表出させる。
８、活性層１７及びｎ型クラッド層１６の一部を反応性
イオンエッチングにより除去し、ｎ電極パッド２１を形
成すべきｎ型クラッド層１６を表出させる。
【００３０】半導体表面上にフォトレジストを一様に塗
布して、フォトリソグラフィにより、ｐ型クラッド層１
８の上の電極形成部分のフォトレジストを除去して、そ
の部分のｐ型クラッド層１８を露出させる。蒸着装置に
て、露出させたｐ型クラッド層１８の上に、Ａｕ−Ｃｏ
透光製電極層１９を形成する。次に、同様にしてｐ電極
パッド２０、ｎ電極パッド２１を蒸着する。
布して、フォトリソグラフィにより、ｐ型クラッド層１
８の上の電極形成部分のフォトレジストを除去して、そ
の部分のｐ型クラッド層１８を露出させる。蒸着装置に
て、露出させたｐ型クラッド層１８の上に、Ａｕ−Ｃｏ
透光製電極層１９を形成する。次に、同様にしてｐ電極
パッド２０、ｎ電極パッド２１を蒸着する。
【００３１】以上、明細書では発光素子を例に採り説明
してきたが、この発明は各種半導体素子に適用されるこ
とはもとより、その中間体である積層体にも適用される
ものである。この発明は、上記発明の実施の形態及び実
施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の
範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲
で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
してきたが、この発明は各種半導体素子に適用されるこ
とはもとより、その中間体である積層体にも適用される
ものである。この発明は、上記発明の実施の形態及び実
施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の
範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲
で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【００３２】以下、次の事項を開示する。 １３ 前記導電性材料は導電性金属若しくはＴｉＮを含
む、ことを特徴とする請求項９に記載のIII族窒化物系
化合物半導体素子の製造方法。 １４ 前記第１のIII族窒化物系化合物半導体層のアズ
グロウン状態は洗浄工程を含まない、ことを特徴とする
請求項１２に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の
製造方法。 １５ 前記スパッタ電圧は投入電力を一定としたときに
前記第１のIII族窒化物系化合物半導体層を成長させら
れる最低電圧である、ことを特徴とする請求項１に記載
のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。 １６ 第２のIII族窒化物系化合物半導体層により発光
素子構造若しくは受光素子構造を形成すること、を特徴
とする請求項１〜１２のいずれかに記載のIII族窒化物
系化合物半導体素子の製造方法。 ２１ 基板上へ第１のIII族窒化物系化合物半導体層を
スパッタ法により形成する際に、スパッタ装置の初期電
圧をスパッタ電圧の１１０％以下とする、ことを特徴と
するIII族窒化物系化合物半導体層の形成方法。 ２２ 前記基板はサファイアからなる、ことを特徴とす
る２１に記載のIII族窒化物系化合物半導体層の製造方
法。 ２３ 前記第１のIII族窒化物系化合物半導体層は前記
サファイアのａ面に形成される、ことを特徴とする２２
に記載のIII族窒化物系化合物半導体層の製造方法。 ２４ 前記第１のIII族窒化物系化合物半導体層はＡｌ
ｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなる、ことを特徴と
する２１〜２３のいずれかに記載のIII族窒化物系化合
物半導体層の製造方法。 ２５ 前記第１のIII族窒化物系化合物半導体層はＡｌ
Ｎからなる、ことを特徴とする２１〜２３のいずれかに
記載のIII族窒化物系化合物半導体層の製造方法。 ２６ 前記スパッタ法はＤＣスパッタ法である、ことを
特徴とする２１〜２５のいずれかに記載のIII族窒化物
系化合物半導体層の製造方法。 ２７ スパッタを開始するする前のスパッタ装置内の圧
力を１×１０−４Ｐａ以下にする、ことを特徴とする２
１〜２６のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導
体層の製造方法。 ２８ 前記スパッタ装置における基板ホルダを金属製、
石英ガラス製若しくはＳｉ製とする、ことを特徴とする
２１〜２７にいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半
導体層の製造方法。 ２９ 前記スパッタ装置の基板ホルダ及び／又はスパッ
タ槽内を導電性の材料で形成する、ことを特徴とする２
１〜２７のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導
体層の製造方法。 ３０ 前記スパッタ槽内の防着板がアースされている、
ことを特徴とする２１〜２９のいずれかに記載のIII族
窒化物系化合物半導体層の製造方法。 ３１ 前記基板の面積をターゲット面積の１００％以下
とする、ことを特徴とする２１〜３０のいずれかに記載
のIII族窒化物系化合物半導体層の製造方法。 ３２ スパッタにより形成された前記第１のIII族窒化
物系化合物半導体層をアズグロウンの状態に維持し、そ
の上に第２のIII族窒化物系化合物半導体層をＭＯＣＶ
Ｄ法により形成する、ことを特徴とす２１〜３１のいず
れかに記載のIII族窒化物系化合物半導体層の製造方
法。 ３３ 前記導電性材料は導電性金属若しくはＴｉＮを含
む、ことを特徴とする２９に記載のIII族窒化物系化合
物半導体層の製造方法。 ３４ 前記第１のIII族窒化物系化合物半導体層のアズ
グロウン状態は洗浄工程を含まない、ことを特徴とする
３２に記載のIII族窒化物系化合物半導体層の製造方
法。 ３５ 前記スパッタ電圧は投入電力を一定としたときに
前記第１のIII族窒化物系化合物半導体層を成長させら
れる最低電圧である、ことを特徴とする２１に記載のII
I族窒化物系化合物半導体層の製造方法。 ４１ 基板と該基板上に形成される第１のIII族窒化物
系化合物半導体層とを含むIII族窒化物系化合物半導体
素子であって、前記第１のIII族窒化物系化合物半導体
層がスパッタ装置の初期電圧をスパッタ電圧の１１０％
以下としてスパッタにより形成されたものである、こと
を特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子。 ４２ 前記基板はサファイアからなる、ことを特徴とす
る４１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 ４３ 前記第１のIII族窒化物系化合物半導体層は前記
サファイアのａ面に形成される、ことを特徴とする４２
に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 ４４ 前記第１のIII族窒化物系化合物半導体層はＡｌ
ｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなる、ことを特徴と
する４３のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導
体素子。 ４５ 前記第１のIII族窒化物系化合物半導体層はＡｌ
Ｎからなる、ことを特徴とする４１〜４３のいずれかに
記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 ４６ 前記スパッタ法はＤＣスパッタ法である、ことを
特徴とする４１〜４５のいずれかに記載のIII族窒化物
系化合物半導体素子。 ４７ スパッタを開始するする前のスパッタ装置内の圧
力を１×１０−４Ｐａ以下にする、ことを特徴とする４
１〜４６のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導
体素子。 ４８ 前記スパッタ装置における基板ホルダを金属製、
石英ガラス製若しくはＳｉ製とする、ことを特徴とする
４１〜４７にいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半
導体素子。 ４９ 前記スパッタ装置の基板ホルダ及び／又はスパッ
タ槽内を導電性の材料で形成する、ことを特徴とする４
１〜４７のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導
体素子。 ５０ 前記スパッタ槽内の防着板がアースされている、
ことを特徴とする４１〜４９のいずれかに記載のIII族
窒化物系化合物半導体素子。 ５１ 前記基板の面積をターゲット面積の１００％以下
とする、ことを特徴とする４１〜５０のいずれかに記載
のIII族窒化物系化合物半導体素子。 ５２ スパッタにより形成された前記第１のIII族窒化
物系化合物半導体層をアズグロウンの状態に維持し、そ
の上に第２のIII族窒化物系化合物半導体層をＭＯＣＶ
Ｄ法により形成する、ことを特徴とする４１〜５１のい
ずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 ５３ 前記導電性材料は導電性金属若しくはＴｉＮを含
む、ことを特徴とする４９に記載のIII族窒化物系化合
物半導体素子。 ５４ 前記第１のIII族窒化物系化合物半導体層のアズ
グロウン状態は洗浄工程を含まない、ことを特徴とする
５２に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 ５５ 前記スパッタ電圧は投入電力を一定としたときに
前記第１のIII族窒化物系化合物半導体層を成長させら
れる最低電圧である、ことを特徴とする４１に記載のII
I族窒化物系化合物半導体素子。 ５６ 第２のIII族窒化物系化合物半導体層により発光
素子構造若しくは受光素子構造を形成すること、を特徴
とする４１〜５２のいずれかに記載のIII族窒化物系化
合物半導体素子。 ７１ 基板上へ第１のIII族窒化物系化合物半導体層を
有機金属を原材料に用いない方法（リアクティブスパッ
タ法を含むスパッタ法（特にＤＣスパッタ法、ＤＣマグ
ネトロンスパッタ法）、蒸着法、イオンプレーティング
法、レーザアブレーション法及びＥＣＲ法など）により
形成する際に、形成開始直後の該第１のIII族窒化物系
化合物半導体層の成長速度を成長最低速度（第１のIII
族窒化物系化合物半導体層を成長可能な条件において最
も遅い成長速度）以内の成長速度とする、ことを特徴と
するIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
む、ことを特徴とする請求項９に記載のIII族窒化物系
化合物半導体素子の製造方法。 １４ 前記第１のIII族窒化物系化合物半導体層のアズ
グロウン状態は洗浄工程を含まない、ことを特徴とする
請求項１２に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の
製造方法。 １５ 前記スパッタ電圧は投入電力を一定としたときに
前記第１のIII族窒化物系化合物半導体層を成長させら
れる最低電圧である、ことを特徴とする請求項１に記載
のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。 １６ 第２のIII族窒化物系化合物半導体層により発光
素子構造若しくは受光素子構造を形成すること、を特徴
とする請求項１〜１２のいずれかに記載のIII族窒化物
系化合物半導体素子の製造方法。 ２１ 基板上へ第１のIII族窒化物系化合物半導体層を
スパッタ法により形成する際に、スパッタ装置の初期電
圧をスパッタ電圧の１１０％以下とする、ことを特徴と
するIII族窒化物系化合物半導体層の形成方法。 ２２ 前記基板はサファイアからなる、ことを特徴とす
る２１に記載のIII族窒化物系化合物半導体層の製造方
法。 ２３ 前記第１のIII族窒化物系化合物半導体層は前記
サファイアのａ面に形成される、ことを特徴とする２２
に記載のIII族窒化物系化合物半導体層の製造方法。 ２４ 前記第１のIII族窒化物系化合物半導体層はＡｌ
ｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなる、ことを特徴と
する２１〜２３のいずれかに記載のIII族窒化物系化合
物半導体層の製造方法。 ２５ 前記第１のIII族窒化物系化合物半導体層はＡｌ
Ｎからなる、ことを特徴とする２１〜２３のいずれかに
記載のIII族窒化物系化合物半導体層の製造方法。 ２６ 前記スパッタ法はＤＣスパッタ法である、ことを
特徴とする２１〜２５のいずれかに記載のIII族窒化物
系化合物半導体層の製造方法。 ２７ スパッタを開始するする前のスパッタ装置内の圧
力を１×１０−４Ｐａ以下にする、ことを特徴とする２
１〜２６のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導
体層の製造方法。 ２８ 前記スパッタ装置における基板ホルダを金属製、
石英ガラス製若しくはＳｉ製とする、ことを特徴とする
２１〜２７にいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半
導体層の製造方法。 ２９ 前記スパッタ装置の基板ホルダ及び／又はスパッ
タ槽内を導電性の材料で形成する、ことを特徴とする２
１〜２７のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導
体層の製造方法。 ３０ 前記スパッタ槽内の防着板がアースされている、
ことを特徴とする２１〜２９のいずれかに記載のIII族
窒化物系化合物半導体層の製造方法。 ３１ 前記基板の面積をターゲット面積の１００％以下
とする、ことを特徴とする２１〜３０のいずれかに記載
のIII族窒化物系化合物半導体層の製造方法。 ３２ スパッタにより形成された前記第１のIII族窒化
物系化合物半導体層をアズグロウンの状態に維持し、そ
の上に第２のIII族窒化物系化合物半導体層をＭＯＣＶ
Ｄ法により形成する、ことを特徴とす２１〜３１のいず
れかに記載のIII族窒化物系化合物半導体層の製造方
法。 ３３ 前記導電性材料は導電性金属若しくはＴｉＮを含
む、ことを特徴とする２９に記載のIII族窒化物系化合
物半導体層の製造方法。 ３４ 前記第１のIII族窒化物系化合物半導体層のアズ
グロウン状態は洗浄工程を含まない、ことを特徴とする
３２に記載のIII族窒化物系化合物半導体層の製造方
法。 ３５ 前記スパッタ電圧は投入電力を一定としたときに
前記第１のIII族窒化物系化合物半導体層を成長させら
れる最低電圧である、ことを特徴とする２１に記載のII
I族窒化物系化合物半導体層の製造方法。 ４１ 基板と該基板上に形成される第１のIII族窒化物
系化合物半導体層とを含むIII族窒化物系化合物半導体
素子であって、前記第１のIII族窒化物系化合物半導体
層がスパッタ装置の初期電圧をスパッタ電圧の１１０％
以下としてスパッタにより形成されたものである、こと
を特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子。 ４２ 前記基板はサファイアからなる、ことを特徴とす
る４１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 ４３ 前記第１のIII族窒化物系化合物半導体層は前記
サファイアのａ面に形成される、ことを特徴とする４２
に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 ４４ 前記第１のIII族窒化物系化合物半導体層はＡｌ
ｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなる、ことを特徴と
する４３のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導
体素子。 ４５ 前記第１のIII族窒化物系化合物半導体層はＡｌ
Ｎからなる、ことを特徴とする４１〜４３のいずれかに
記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 ４６ 前記スパッタ法はＤＣスパッタ法である、ことを
特徴とする４１〜４５のいずれかに記載のIII族窒化物
系化合物半導体素子。 ４７ スパッタを開始するする前のスパッタ装置内の圧
力を１×１０−４Ｐａ以下にする、ことを特徴とする４
１〜４６のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導
体素子。 ４８ 前記スパッタ装置における基板ホルダを金属製、
石英ガラス製若しくはＳｉ製とする、ことを特徴とする
４１〜４７にいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半
導体素子。 ４９ 前記スパッタ装置の基板ホルダ及び／又はスパッ
タ槽内を導電性の材料で形成する、ことを特徴とする４
１〜４７のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導
体素子。 ５０ 前記スパッタ槽内の防着板がアースされている、
ことを特徴とする４１〜４９のいずれかに記載のIII族
窒化物系化合物半導体素子。 ５１ 前記基板の面積をターゲット面積の１００％以下
とする、ことを特徴とする４１〜５０のいずれかに記載
のIII族窒化物系化合物半導体素子。 ５２ スパッタにより形成された前記第１のIII族窒化
物系化合物半導体層をアズグロウンの状態に維持し、そ
の上に第２のIII族窒化物系化合物半導体層をＭＯＣＶ
Ｄ法により形成する、ことを特徴とする４１〜５１のい
ずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 ５３ 前記導電性材料は導電性金属若しくはＴｉＮを含
む、ことを特徴とする４９に記載のIII族窒化物系化合
物半導体素子。 ５４ 前記第１のIII族窒化物系化合物半導体層のアズ
グロウン状態は洗浄工程を含まない、ことを特徴とする
５２に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。 ５５ 前記スパッタ電圧は投入電力を一定としたときに
前記第１のIII族窒化物系化合物半導体層を成長させら
れる最低電圧である、ことを特徴とする４１に記載のII
I族窒化物系化合物半導体素子。 ５６ 第２のIII族窒化物系化合物半導体層により発光
素子構造若しくは受光素子構造を形成すること、を特徴
とする４１〜５２のいずれかに記載のIII族窒化物系化
合物半導体素子。 ７１ 基板上へ第１のIII族窒化物系化合物半導体層を
有機金属を原材料に用いない方法（リアクティブスパッ
タ法を含むスパッタ法（特にＤＣスパッタ法、ＤＣマグ
ネトロンスパッタ法）、蒸着法、イオンプレーティング
法、レーザアブレーション法及びＥＣＲ法など）により
形成する際に、形成開始直後の該第１のIII族窒化物系
化合物半導体層の成長速度を成長最低速度（第１のIII
族窒化物系化合物半導体層を成長可能な条件において最
も遅い成長速度）以内の成長速度とする、ことを特徴と
するIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【図１】図１は初期電圧と発光出力との関係を示すグラ
フである。
フである。
【図２】図２はこの発明の実施例の発光ダイオードを示
す。
す。
【図３】図３は残留ガス圧（スパッタ槽内圧力）と印加
電圧との関係を示すグラフである。
電圧との関係を示すグラフである。
【図４】図４はトレーのアウトガス特性を示すグラフで
ある。
ある。
【図５】図５はサファイアａ面のＲＨＥＥＤ写真であ
る。
る。
【図６】図６はサファイアａ面のＲＨＥＥＤ写真であ
る。
る。
【図７】図７は初期電圧がスパッタ電圧の１０２％の例
（（３）のデータ）について、スパッタ５秒後のＡｌＮ
のＲＨＥＥＤ写真である。
（（３）のデータ）について、スパッタ５秒後のＡｌＮ
のＲＨＥＥＤ写真である。
【図８】図８は同３０度回転したときのＲＨＥＥＤ写真
である。
である。
【図９】図９はスパッタを継続してＡｌＮを３０ｎｍの
膜厚まで成長させたときのＲＨＥＥＤ写真である。
膜厚まで成長させたときのＲＨＥＥＤ写真である。
【図１０】図１０は同３０度回転させたときのＲＨＥＥ
Ｄ写真である。
Ｄ写真である。
【図１１】図１１は３０ｎｍの膜厚まで成長させたもの
を熱処理したときのＲＨＥＥＤ写真である。
を熱処理したときのＲＨＥＥＤ写真である。
【図１２】図１２は同３０度回転させたときのＲＨＥＥ
Ｄ写真である。
Ｄ写真である。
【図１３】図１３は初期電圧がスパッタ電圧の１２０％
の例（（１）のデータ）のときのスパッタ５秒後のＲＨ
ＥＥＤ写真である。
の例（（１）のデータ）のときのスパッタ５秒後のＲＨ
ＥＥＤ写真である。
【図１４】図１４はスパッタを継続してＡｌＮを３０ｎ
ｍの膜厚まで成長させたときのＲＨＥＥＤ写真である。
ｍの膜厚まで成長させたときのＲＨＥＥＤ写真である。
【図１５】図１５は同３０度回転させたときのＲＨＥＥ
Ｄ写真である。
Ｄ写真である。
【図１６】図１６は３０ｎｍの膜厚まで成長させたもの
を熱処理したときのＲＨＥＥＤ写真である。
を熱処理したときのＲＨＥＥＤ写真である。
【図１７】図１７は同３０度回転させたときのＲＨＥＥ
Ｄ写真である。
Ｄ写真である。
【図１８】図１８はＤＣスパッタ装置の概略構成を示す
図である。
図である。
【図１９】図１９はアーク回数とスパッタ条件との関係
を示す表図である。
を示す表図である。
１０ 発光ダイオード １５ スパッタ成長層 １６ ｎ型クラッド層 １７ 発光層 １８ ｐ型クラッド層 ３０ ＤＣスパッタ装置 ３１ ターゲット ３３ 基板 ３４ トレー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千代 敏明 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 柴田 直樹 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 浅見 静代 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA40 CA04 CA05 CA40 CA65 CA67 5F073 AA74 CA07 CB05 CB07 DA05 DA07 DA16 DA25 DA29 DA30 DA35 5F103 AA08 BB14 BB16 BB27 BB33 DD01 HH03 HH04 HH08 PP15 RR08
Claims (12)
- 【請求項１】 基板上へ第１のIII族窒化物系化合物半
導体層をスパッタ法により形成する際に、スパッタ装置
の初期電圧をスパッタ電圧の１１０％以下とする、こと
を特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方
法。 - 【請求項２】 前記基板はサファイアからなる、ことを
特徴とする請求項１に記載のIII族窒化物系化合物半導
体素子の製造方法。 - 【請求項３】 前記第１のIII族窒化物系化合物半導体
層は前記サファイアのａ面に形成される、ことを特徴と
する請求項２に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子
の製造方法。 - 【請求項４】 前記第１のIII族窒化物系化合物半導体
層はＡｌｘＧａ１− ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなる、こと
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のIII族窒
化物系化合物半導体素子の製造方法。 - 【請求項５】 前記第１のIII族窒化物系化合物半導体
層はＡｌＮからなる、ことを特徴とする請求項１〜３の
いずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製
造方法。 - 【請求項６】 前記スパッタ法はＤＣスパッタ法であ
る、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の
III族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。 - 【請求項７】 スパッタを開始するする前のスパッタ装
置内の圧力を１×１０−４Ｐａ以下にする、ことを特徴
とする請求項１〜６のいずれかに記載のIII族窒化物系
化合物半導体素子の製造方法。 - 【請求項８】 前記スパッタ装置における基板ホルダを
金属製、石英ガラス製若しくはＳｉ製とする、ことを特
徴とする請求項１〜７にいずれかに記載のIII族窒化物
系化合物半導体素子の製造方法。 - 【請求項９】 前記スパッタ装置の基板ホルダ及び／又
はスパッタ槽内を導電性の材料で形成する、ことを特徴
とする請求項１〜７のいずれかに記載のIII族窒化物系
化合物半導体素子の製造方法。 - 【請求項１０】 前記スパッタ槽内の防着板がアースさ
れている、ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに
記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。 - 【請求項１１】 前記基板の面積をターゲット面積の１
００％以下とする、ことを特徴とする請求項１〜１０の
いずれかに記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製
造方法。 - 【請求項１２】 スパッタにより形成された前記第１の
III族窒化物系化合物半導体層をアズグロウンの状態に
維持し、その上に第２のIII族窒化物系化合物半導体層
をＭＯＣＶＤ法により形成する、ことを特徴とする請求
項１〜１１のいずれかに記載のIII族窒化物系化合物半
導体素子の製造方法。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000121692A JP3994623B2 (ja) | 2000-04-21 | 2000-04-21 | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法 |
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