氮化物半导体结构、氮化物半导体发光元件、氮化物半导体晶体管元件、氮化物半导体结构的制造方法以及氮化物半导体元件的制造方法

摘要

本发明提供一种氮化物半导体结构、氮化物半导体发光元件、氮化物半导体晶体管元件、氮化物半导体结构的制造方法以及氮化物半导体元件的制造方法，是在表面上具有凹部（1b）和设置在凹部（1b）之间的凸部（1a）的基板（1）上设置第一氮化物半导体基础层（4）、第一氮化物半导体基础层（4）在凸部（1a）的外侧具有环绕凸部（1a）的至少六个第一小斜面（4r）、第二氮化物半导体基础层（5）填埋第一小斜面（4r）而形成的氮化物半导体结构、氮化物半导体发光元件（100，200，500）、氮化物半导体晶体管元件（300，400，600）、氮化物半导体结构的制造方法以及氮化物半导体元件（100，200，300，400，500，600）的制造方法。

说明书

技术领域

本发明涉及氮化物半导体结构、氮化物半导体发光元件、氮化物半导体 晶体管元件、氮化物半导体结构的制造方法以及氮化物半导体元件的制造方 法。

背景技术

因为含氮的III-V族化合物半导体（III族氮化物半导体）具有相当于具 有从红外线到紫外线区域波长光能的带隙，所以，作为发出为具有从红外线 到紫外线区域波长的光的发光元件和接受具有该区域波长的光的受光元件的 材料是有用的。

而且，III族氮化物半导体因为构成III族氮化物半导体的原子间的键合 强，绝缘击穿电压高，饱和电子速度大，所以作为耐高温、高输出、高频晶 体管等电子器件的材料也是有用的。

进而，III族氮化物半导体几乎不会危害环境，所以作为便于处理的材料 也备受瞩目。

为了使用如上所述的良好材料即III族氮化物半导体制作实用的氮化物 半导体元件，需要在规定的基板上层积由III族氮化物半导体的薄膜形成的III 族氮化物半导体层，从而形成规定的元件结构。

在此，作为基板，使用由具有能够在基板上使III族氮化物半导体直接生 长的晶格系数及热膨胀系数的III族氮化物半导体形成的基板是最合适的，作 为由III族氮化物半导体形成的基板，例如优选使用氮化镓（GaN）基板等。

然而，GaN基板在现有状况下，其尺寸较小，直径为2英寸以下，而且 价格昂贵，所以是不实用的。

因此，在现有状况下，作为用于制作氮化物半导体元件的基板，可以使 用与III族氮化物半导体的晶格系数差及热膨胀系数差大的蓝宝石基板、碳化 硅（SiC）基板等。

在蓝宝石基板与典型的III族氮化物半导体即GaN之间存在大约16%左 右的晶格系数差。而且，在SiC基板与GaN之间存在大约6%左右的晶格系 数差。在基板和在该基板上生长的III族氮化物半导体之间存在这样大的晶格 系数差的情况下，通常在基板上难以使由III族氮化物半导体形成的晶体外延 生长。例如，在蓝宝石基板上使GaN晶体直接外延生长的情况下，无法避免 GaN晶体在三维上的生长，存在不能得到具有平坦表面的GaN晶体的问题。

因此，在基板与III族氮化物半导体之间，一般都形成用来消除基板与III 族氮化物半导体之间的晶格系数差的、被称为所谓缓冲层的层。

例如，在专利文献1（日本专利第3026087号公报）中记述一种方法， 即在蓝宝石基板上通过MOVPE法形成AlN的缓冲层后，使由Al_xGa_1-xN形成 的III族氮化物半导体生长。

然而，在专利文献1中所述的方法中，也难以再现性良好地得到具有平 坦表面的AlN的缓冲层。这可以认为是因为在通过MOVPE法形成AlN的缓 冲层的情况下，作为原料气体所使用的三甲基铝（TMA）气体和氨气（NH₃） 容易在气相中发生反应。

因此，在专利文献1所述的方法中，难以在AlN的缓冲层上使由表面平 坦、且缺陷密度小的高品质Al_xGa_1-xN形成的III族氮化物半导体再现性良好 地生长。

而且，例如在专利文献2（日本特公平5-86646号公报）中公开了在蓝宝 石基板上通过施加直流偏压的高频溅射法形成Al_xGa_1-xN（0＜x≦1）缓冲层 的方法。

然而，利用专利文献2所述的方法在Al_xGa_1-xN（0＜x≦1）缓冲层上所 形成的III族氮化物半导体如专利文献3的段落[0004]及专利文献4的段落 [0004]所述，不具有良好的结晶度。

因此，在专利文献3（日本专利第3440873号公报）中提出在氢气和氨 气的混合气体环境下对由DC磁控溅射法所形成的III族氮化物半导体形成的 缓冲层进行热处理的方法，而且在专利文献4（日本专利第3700492号公报） 中提出在升温至400℃以上的蓝宝石基板上通过DC磁控溅射法形成膜厚为 50埃以上、3000埃以下的、由III族氮化物半导体形成的缓冲层的方法。

此外，在专利文献5（日本特开2008-34444号公报）中提出了在加热至 750℃的蓝宝石基板上、通过高频溅射法形成由AlN的柱状晶体形成的缓冲层 的方法。

而且，在专利文献6（日本专利第3950471号公报）中记述，为了使晶 体缺陷较少的III族氮化物半导体生长，在基板表面上设置凹凸结构，并且在 其上使III族氮化物半导体横向生长。

进而，在专利文献7（日本特开2006-352084号公报）的段落[0043]及[0044] 中记述了由下述步骤形成的两个阶段的生长，即在设有凹凸结构的基板上， “为使GaN层形成为在斜面上具有与蓝宝石基板11的主表面倾斜的小平面 的等腰三角形的剖面形状，而使GaN层12生长”的步骤；以及“接着，将 生长条件设定为横向生长为主导的条件，继续生长…使GaN层12横向生长， 直至其表面成为与蓝宝石基板11的主表面平行的平坦面”的步骤。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：（日本）特许第3026087号公报

专利文献2：（日本）特公平5-86646号公报

专利文献3：（日本）特许第3440873号公报

专利文献4：（日本）特许第3700492号公报

专利文献5：（日本）特开2008-34444号公报

专利文献6：（日本）特许第3950471号公报

专利文献7：（日本）特开2006-352084号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，利用上述专利文献3～5所述的方法，形成由III族氮化物半导体形 成的缓冲层，即使在该缓冲层上已形成III族氮化物半导体层的情况下，也不 能够再现性良好地形成具有良好结晶度的III族氮化物半导体层，其结果为， 不能够再现性良好地制作出具有良好特性的氮化物半导体元件。

而且，利用上述专利文献6所述的方法，在凹凸基板上利用上述专利文 献5所述的方法形成由III氮化物半导体形成的缓冲层，即使在该缓冲层上进 而利用上述专利文献7所述的横向生长、形成III族氮化物半导体层的情况下， 也不能再现性良好地形成作为目标的、具有良好结晶度的III族氮化物半导体 层。

进而，基板尺寸越从2英寸增大为3英寸、4英寸、6英寸及8英寸，就 越难以在基板面内形成均匀的、具有良好结晶度的III族氮化物半导体层。

本发明是鉴于上述问题而提出的，目的在于提供在其上方能够再现性良 好地形成具有良好结晶度的氮化物层的氮化物半导体结构、氮化物半导体发 光元件、氮化物半导体晶体管元件、氮化物半导体结构的制造方法以及氮化 物半导体元件的制造方法。

解决问题的技术方案

根据本发明的第一方面，能够提供一种氮化物半导体结构，其具有：在 表面具有凹部和设置于凹部之间的凸部的基板、设置在基板上的氮化物半导 体中间层、设置在氮化物半导体中间层的第一氮化物半导体基础层、以及设 置在第一氮化物半导体基础层上的第二氮化物半导体基础层，基板由三方晶 刚玉或六方晶的晶体形成，第一氮化物半导体基础层具有在凸部的外侧环绕 凸部的至少六个第一小斜面，第二氮化物半导体基础层的下表面与第一氮化 物半导体基础层的第一小斜面相接，第二氮化物半导体基础层的上表面平坦。

在此，在本发明的第一方面的氮化物半导体结构中，第一小斜面优选相 对于形成六方晶结构的氮化物半导体的m轴倾斜。

而且，在本发明的第一方面的氮化物半导体结构中，凸部优选沿基板的 〈11-20〉方向排列。

此外，在本发明的第一方面的氮化物半导体结构中，在通过基板表面俯 视时的凸部中心的剖视中，凸部优选为具有前端部的形状。

而且，在本发明的第一方面的氮化物半导体结构中，氮化物半导体中间 层优选由式AlN或Al_xGa_1-xN（0.5＜x≦1）所表示的氮化物半导体形成。

此外，在本发明的第一方面的氮化物半导体结构中，基板优选为蓝宝石 基板。

另外，根据本发明的第一方面，能够提供一种氮化物半导体发光元件， 其具有：上述任一种氮化物半导体结构、设置在氮化物半导体结构上的第一 导电型氮化物半导体层、设置在第一导电型氮化物半导体层上的氮化物半导 体活性层、设置在氮化物半导体活性层上的第二导电型氮化物半导体层，与 第一导电型氮化物半导体层相接的第一电极、与第二导电型氮化物半导体层 相接的第二电极。

而且，根据本发明的第一方面，能够提供一种氮化物半导体晶体管元件， 其具有：上述任一种氮化物半导体结构、设置在氮化物半导体结构上的第一 导电型氮化物半导体电子传输层、设置在第一导电型氮化物半导体电子传输 层上的第一导电型氮化物半导体电子供给层、以及设置在第一导电型氮化物 半导体电子供给层上的电极。

此外，根据本发明的第一方面，能够提供一种氮化物半导体结构，其具 有：在c面或与c面倾斜5°以内范围内的表面上具有凹部和设置于凹部之间 的凸部的蓝宝石基板、设置在蓝宝石基板上的氮化物半导体中间层、经由氮 化物半导体中间层设置在凹部上的第一氮化物半导体基础层、设置在第一氮 化物半导体基础层上的第二氮化物半导体基础层，凸部沿蓝宝石基板的 〈11-20〉方向排列，第一氮化物半导体基础层具有在凸部的外侧环绕凸部的第 一小斜面，第二氮化物半导体基础层的下表面与第一氮化物半导体基础层的 第一小斜面相接，第二氮化物半导体基础层的上表面平坦。

另外，根据本发明的第一方面，能够提供一种氮化物半导体结构的制造 方法，其包括：准备由三方晶刚玉或六方晶的晶体形成且具有c面或与c面 倾斜5°以内范围内的表面的基板的工序；在基板的表面形成凹部和设置于凹 部之间的凸部的工序；在形成有凹部和凸部的基板的表面上形成氮化物半导 体中间层的工序；在氮化物半导体中间层上形成具有以凸部为中心、在凸部 的外侧环绕凸部的至少六个第一小斜面的第一氮化物半导体基础层的工序； 在第一氮化物半导体基础层上形成上表面平坦的第二氮化物半导体基础层的 工序。

在此，在本发明的第一方面的氮化物半导体结构的制造方法中，形成第 一氮化物半导体基础层的工序及形成第二氮化物半导体基础层的工序分别为 利用MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：金属有机物化学气 相沉积）法的生长工序，优选为满足从下述的（i-1）、（ii-1）及（iii-1）中所 选择的至少一个条件而进行：

（i-1）使第一氮化物半导体基础层生长时的生长温度低于第二氮化物半导 体基础层生长时的生长温度。

（ii-1）使第一氮化物半导体基础层生长时的压力高于第二氮化物半导体 基础层生长时的压力。

（iii-1）使第一氮化物半导体基础层生长时所供给的气体的V/III比高于第 二氮化物半导体基础层生长时所供给的气体的V/III比。

而且，在本发明的第一方面的氮化物半导体结构的制造方法中，氮化物 半导体中间层优选通过溅射法形成。

此外，在本发明的第一方面的氮化物半导体结构的制造方法中，第一小 斜面优选为相对于形成六方晶结构的氮化物半导体的m轴倾斜的面。

另外，在本发明的第一方面的氮化物半导体结构的制造方法中，凸部优 选沿基板的〈11-20〉方向排列。

而且，在本发明的第一方面的氮化物半导体结构的制造方法中，在通过 基板表面俯视时的凸部中心的剖视中，凸部优选为具有前端部的形状。

进而，根据本发明的第一方面，能够提供一种氮化物半导体元件的制造 方法，其包括：准备由三方晶刚玉或六方晶的晶体形成且具有c面或与c面 倾斜5°以内范围内的表面的基板的工序；在基板的表面形成凹部和设置于凹 部之间的凸部的工序；在形成有凹部和凸部的基板的表面上形成氮化物半导 体中间层的工序；在氮化物半导体中间层上形成具有以凸部为中心、在凸部 的外侧环绕凸部的至少六个第一小斜面的第一氮化物半导体基础层的工序； 在第一氮化物半导体基础层上形成上表面平坦的第二氮化物半导体基础层的 工序；在第二氮化物半导体基础层上形成至少一层的氮化物半导体层的工序。

根据本发明的第二方面，能够提供一种氮化物半导体结构，其具有：在 表面具有凹部和设置于凹部之间的凸部的基板、设置在基板上的氮化物半导 体中间层、至少设置在凹部的氮化物半导体中间层上的第三氮化物半导体基 础层、至少设置在第三氮化物半导体基础层上的第一氮化物半导体基础层、 至少设置在第一氮化物半导体基础层上的第二氮化物半导体基础层，基板由 三方晶刚玉或六方晶的晶体形成，第三氮化物半导体基础层的表面具有第三 小斜面和第三平坦区域，第三氮化物半导体基础层表面的第三小斜面的面积 比例小于第三平坦区域的面积比例，第一氮化物半导体基础层具有环绕凸部 的第一小斜面，第二氮化物半导体基础层的下表面与第一小斜面相接，第二 氮化物半导体基础层的上表面平坦。

在此，在本发明的第二方面的氮化物半导体结构中，第一小斜面优选具 有相对于形成六方晶结构的氮化物半导体的m轴倾斜的面。

而且，在本发明的第二方面的氮化物半导体结构中，凸部优选沿基板的 〈11-20〉方向排列。

此外，在本发明的第二方面的氮化物半导体结构中，在通过基板表面俯 视时的凸部中心的剖视中，凸部优选为具有前端部的形状。

而且，在本发明的第二方面的氮化物半导体结构中，氮化物半导体中间 层优选由通过式AlN或Al_xGa_1-xN（0.5＜x≦1）所表示的氮化物半导体形成。

此外，在本发明的第二方面的氮化物半导体结构中，基板优选为蓝宝石 基板。

另外，根据本发明的第二方面，能够提供一种氮化物半导体结构，其具 有：在c面或与c面倾斜5°以内范围内的表面上具有凹部和设置于凹部之间 的凸部的蓝宝石基板、设置在蓝宝石基板上的氮化物半导体中间层、至少设 置在凹部的氮化物半导体中间层上的第三氮化物半导体基础层、至少设置在 第三氮化物半导体基础层上的第一氮化物半导体基础层、至少设置在第一氮 化物半导体基础层上的第二氮化物半导体基础层，凸部沿蓝宝石基板的 〈11-20〉方向排列，第三氮化物半导体基础层的表面具有第三小斜面和第三平 坦区域，第三氮化物半导体基础层表面的第三小斜面的面积比例小于第三平 坦区域的面积比例，第一氮化物半导体基础层具有环绕凸部的第一小斜面和 第一平坦区域，第一氮化物半导体基础层俯视时的第一小斜面的面积比例大 于第一平坦区域的面积比例，第二氮化物半导体基础层的下表面与第一小斜 面相接，第二氮化物半导体基础层的上表面平坦。

而且，根据本发明的第二方面，能够提供一种氮化物半导体发光元件， 其具有：上述所述的任一种氮化物半导体结构、设置在氮化物半导体结构上 的第一导电型氮化物半导体层、设置在第一导电型氮化物半导体层上的氮化 物半导体发光层、设置在氮化物半导体发光层上的第二导电型氮化物半导体 层、与第一导电型氮化物半导体层相接的第一电极、与第二导电型氮化物半 导体层相接的第二电极。

此外，根据本发明的第二方面，能够提供一种氮化物半导体晶体管元件， 其具有：上述所述的任一种氮化物半导体结构、设置在氮化物半导体结构上 的第一导电型氮化物半导体电子传输层、设置在第一导电型氮化物半导体电 子传输层上的第一导电型氮化物半导体电子供给层、设置在第一导电型氮化 物半导体电子供给层上的电极。

另外，根据本发明的第二方面，能够提供一种氮化物半导体结构的制造 方法，其包括：准备由三方晶刚玉或六方晶的晶体形成且具有c面或与c面 倾斜5°以内范围内的表面的基板的工序；在基板的表面形成凹部和设置于凹 部之间的凸部的工序；在形成有凹部和凸部的基板的表面上形成氮化物半导 体中间层的工序；至少在凹部的氮化物半导体中间层上形成第三氮化物半导 体基础层的工序；至少在第三氮化物半导体基础层上形成第一氮化物半导体 基础层的工序；至少在第一氮化物半导体基础层上形成第二氮化物半导体基 础层的工序。形成第三氮化物半导体基础层的工序是在第三氮化物半导体基 础层的表面具有第三小斜面和第三平坦区域、并且第三氮化物半导体基础层 表面的第三小斜面的面积比例小于第三平坦区域的面积比例的条件下进行 的。形成第一氮化物半导体基础层的工序是在形成环绕凸部的第一小斜面的 条件下进行的。形成第二氮化物半导体基础层的工序是在第二氮化物半导体 基础层的下表面与第一小斜面相接、并且第二氮化物半导体基础层的上表面 平坦的条件下进行的。

在此，在本发明的第二方面的氮化物半导体结构的制造方法中，形成第 三氮化物半导体基础层的工序优选在第三氮化物半导体基础层表面的粗糙面 区域的面积比例为5%以下的条件下进行。

而且，在本发明的第二方面的氮化物半导体结构的制造方法中，形成第 三氮化物半导体基础层及第一氮化物半导体基础层的工序优选为满足从（i-2） 使第三氮化物半导体基础层生长时的生长温度高于第一氮化物半导体基础层 生长时的生长温度、（ii-2）使第三氮化物半导体基础层生长时的压力低于第 一氮化物半导体基础层生长时的压力、以及（iii-2）使第三氮化物半导体基础 层生长时供给的气体的V/III比低于第一氮化物半导体基础层生长时供给的气 体的V/III比的（i-2）、（ii-2）、以及（iii-2）所选择的至少一个条件而进行。

此外，在本发明的第二方面的氮化物半导体结构的制造方法中，形成第 三氮化物半导体基础层、第一氮化物半导体基础层及第二氮化物半导体基础 层的工序优选为满足从（I-3）使第二氮化物半导体基础层生长时的生长温度 高于第三氮化物半导体基础层生长时的生长温度、（II-3）使第二氮化物半导 体基础层生长时的压力低于第三氮化物半导体基础层生长时的压力、以及 （III-3）使第二氮化物半导体基础层生长时供给的气体的V/III比低于第三氮 化物半导体基础层生长时供给的气体的V/III比的（I-3）、（II-3）、以及（III-3） 中所选择的至少一个条件而进行，并且为满足从（a-3）使第二氮化物半导体 基础层生长时的生长温度高于第一氮化物半导体基础层生长时的生长温度、 （b-3）使第二氮化物半导体基础层生长时的压力低于第一氮化物半导体基础 层生长时的压力、以及（c-3）使第二氮化物半导体基础层生长时供给的气体 的V/III比低于第一氮化物半导体基础层生长时供给的气体的V/III比的（a-3）、 （b-3）、以及（c-3）中所选择的至少一个条件而进行。

另外，在本发明的第二方面的氮化物半导体结构的制造方法中，氮化物 半导体中间层优选通过溅射法形成。

而且，在本发明的第二方面的氮化物半导体结构的制造方法中，第一小 斜面优选具有相对于形成六方晶结构的氮化物半导体的m轴倾斜的面。

此外，在本发明的第二方面的氮化物半导体结构的制造方法中，凸部优 选沿基板的〈11-20〉方向排列。

另外，在本发明的第二方面的氮化物半导体结构的制造方法中，在通过 基板表面俯视时的凸部中心的剖视中，凸部优选为具有前端部的形状。

进而，根据本发明的第二方面，能够提供一种氮化物半导体元件的制造 方法，其包括：形成上述所述的任一种氮化物半导体结构的工序、在氮化物 半导体结构上形成至少一层的氮化物半导体层的工序。

而且，根据本发明的第三方面，能够提供一种氮化物半导体结构的制造 方法，其包括：准备在表面具有凹部和设置于凹部之间的凸部的基板的工序； 在基板上形成氮化物半导体中间层的工序；在氮化物半导体中间层上形成具 有以凸部为中心、在凸部的外侧环绕凸部的至少六个第一小斜面的第一氮化 物半导体基础层的工序。形成第一氮化物半导体基础层的工序包括使基板旋 转、并通过基于使用含有氢气的载气的立式MOCVD装置的MOCVD法使第 一氮化物半导体基础层生长的工序，基板单位时间的旋转数为400RPM以上、 1000RPM以下，氢气相对于载气的整体体积的体积比为0.7以上、1以下。

在此，本发明的第三方面的氮化物半导体结构的制造方法还包括在第一 氮化物半导体基础层上形成第二氮化物半导体基础层的工序，形成第一氮化 物半导体基础层的工序及形成第二氮化物半导体基础层的工序分别为使基板 旋转、并且通过使用含有氢气的载气的MOCVD法使第一氮化物半导体基础 层及第二氮化物半导体基础层生长的工序，优选为满足从下述（i-3）、（ii-3）、 （iii-3）、（iv-3）以及（v-3）中所选择的至少一个条件而进行。

（i-3）使第一氮化物半导体基础层生长时的生长温度低于第二氮化物半导 体基础层生长时的生长温度；

（ii-3）使第一氮化物半导体基础层生长时的压力高于第二氮化物半导体 基础层生长时的压力；

（iii-3）使第一氮化物半导体基础层生长时供给的原料气体的V/III比高于 第二氮化物半导体基础层生长时供给的原料气体的V/III比；

（iv-3）使第一氮化物半导体基础层生长时基板单位时间的旋转数小于第 二氮化物半导体基础层生长时基板单位时间的旋转数；

（v-3）使第一氮化物半导体基础层生长时氢气相对于载气的整体体积的 体积比为第二氮化物半导体基础层生长时氢气相对于载气的整体体积的体积 比以上。

而且，在本发明的第三方面的氮化物半导体结构的制造方法中，准备基 板的工序优选包括在基板的c面或与c面倾斜5°以内范围内的表面上形成凸 部及凹部的工序。

此外，在本发明的第三方面的氮化物半导体结构的制造方法中，基板优 选由三方晶刚玉或六方晶的晶体形成。

而且，在本发明的第三方面的氮化物半导体结构的制造方法中，凸部优 选沿基板的〈11-20〉方向排列。

此外，在本发明的第三方面的氮化物半导体结构的制造方法中，在通过 基板表面俯视时的凸部中心的剖视中，凸部优选为具有前端部的形状。

另外，在本发明的第三方面的氮化物半导体结构的制造方法中，形成氮 化物半导体中间层的工序优选包括通过溅射法形成氮化物半导体中间层的工 序。

而且，在本发明的第三方面的氮化物半导体结构的制造方法中，氮化物 半导体中间层优选由通过式AlN或Al_xGa_1-xN（0.5＜x≦1）所表示的氮化物半 导体形成。

进而，根据本发明的第三方面，能够提供一种氮化物半导体元件的制造 方法，其包括在利用上述氮化物半导体结构的制造方法所制造的第二氮化物 半导体基础层的表面上形成氮化物半导体层的工序。

发明的效果

根据本发明，能够提供在其上方能够再现性良好地形成具有良好结晶度 的氮化物层的氮化物半导体结构、氮化物半导体发光元件、氮化物半导体晶 体管元件、氮化物半导体结构的制造方法以及氮化物半导体元件的制造方法。

附图说明

图1是实施方式的氮化物半导体发光二极管元件的剖面示意图；

图2是针对实施方式氮化物半导体发光二极管元件制造方法的一例的工 序的一部分进行图解的剖面示意图；

图3是图2所示的基板表面的一例的俯视放大示意图；

图4是沿通过图3所示的凸部中心的B-B线的剖面放大示意图；

图5是针对实施方式氮化物半导体发光二极管元件制造方法的一例的工 序的其他部分进行图解的剖面示意图；

图6是针对实施方式氮化物半导体发光二极管元件制造方法的一例的工 序的其他部分进行图解的剖面示意图；

图7是针对实施方式氮化物半导体发光二极管元件制造方法的一例的工 序的其他部件进行图解的剖面示意图；

图8是图6所示的第一氮化物半导体基础层表面的一例的俯视放大示意 图；

图9是图6所示的第一氮化物半导体基础层表面的另一例的俯视放大示 意图；

图10是图6所示的第一氮化物半导体基础层表面的另一例的俯视放大示 意图；

图11是图6所示的第一氮化物半导体基础层表面的另一例的俯视放大示 意图；

图12是针对实施方式氮化物半导体发光二极管元件制造方法的一例的工 序的其他部分进行图解的剖面示意图；

图13是针对实施方式氮化物半导体发光二极管元件制造方法的一例的工 序的其他部分进行图解的剖面示意图；

图14是针对实施方式氮化物半导体发光二极管元件制造方法的一例的工 序的其他部分进行图解的剖面示意图；

图15是针对实施方式氮化物半导体发光二极管元件制造方法的一例的工 序的其他部分进行图解的剖面示意图；

图16是针对实施方式氮化物半导体发光二极管元件制造方法的一例的工 序的其他部分进行图解的剖面示意图；

图17是针对实施方式氮化物半导体发光二极管元件制造方法的一例的工 序的其他部分进行图解的剖面示意图；

图18是针对实施方式氮化物半导体发光二极管元件制造方法的一例的工 序的其他部分进行图解的剖面示意图；

图19是针对实施方式氮化物半导体发光二极管元件制造方法的一例的工 序的其他部分进行图解的剖面示意图；

图20是使用实施方式的氮化物半导体发光二极管元件的发光装置的一例 的剖面示意图；

图21是实施方式的氮化物半导体晶体管元件的剖面示意图；

图22是实施方式的氮化物半导体发光二极管元件的剖面示意图；

图23是针对实施方式氮化物半导体发光二极管元件制造方法的一例的制 造工序的其他部分进行图解的剖面示意图；

图24是针对实施方式氮化物半导体发光二极管元件制造方法的一例的制 造工序的其他部分进行图解的剖面示意图；

图25是针对实施方式氮化物半导体发光二极管元件制造方法的一例的制 造工序的其他部分进行图解的剖面示意图；

图26是针对实施方式氮化物半导体发光二极管元件制造方法的一例的制 造工序的其他部分进行图解的剖面示意图；

图27是形成实施方式的氮化物半导体基础层各层后的晶片一例的剖面示 意图；

图28是形成实施方式的氮化物半导体基础层各层后的晶片一例的剖面示 意图；

图29是第三氮化物半导体基础层表面的一例的俯视放大示意图；

图30是第三氮化物半导体基础层表面的另一例的俯视放大示意图；

图31是沿图30的B-B的剖面示意图；

图32是第三氮化物半导体基础层表面的另一例的俯视放大示意图；

图33是形成第三氮化物半导体基础层后生长的第一氮化物半导体基础层 表面的一例的俯视放大示意图；

图34是沿图33的B-B的剖面示意图；

图35是形成第三氮化物半导体基础层后生长的第一氮化物半导体基础层 表面的另一例的俯视放大示意图；

图36是使用实施方式的氮化物半导体发光二极管元件的发光装置一例的 剖面示意图；

图37是实施方式的氮化物半导体晶体管元件的剖面示意图；

图38是针对实施方式的氮化物半导体结构制造方法的制造工序的一部分 进行图解的剖面示意图；

图39是针对实施方式的氮化物半导体结构制造方法的制造工序的其他部 分进行图解的剖面示意图；

图40是实施方式的氮化物半导体发光二极管元件的剖面示意图；

图41是实施方式的发光装置的剖面示意图；

图42是实施方式的氮化物半导体晶体管元件的剖面示意图；

图43是生长在第一样品的晶片表面上的第三氮化物半导体基础层表面的 SEM像；

图44是生长在第二样品的晶片表面上的第三氮化物半导体基础层表面的 SEM像；

图45是生长在第三样品的晶片表面上的第三氮化物半导体基础层表面的 SEM像；

图46是生长在第四样品的晶片表面上的第三氮化物半导体基础层表面的 SEM像；

图47是生长在第五样品的晶片表面上的第三氮化物半导体基础层表面的 SEM像；

图48是生长在第六样品的晶片表面上的第三氮化物半导体基础层表面的 SEM像；

图49是表示第三氮化物半导体基础层的生长温度T₁与第二氮化物半导 体基础层上表面GaN（004）面上XRC的半峰宽度（arcsec）的关系的示意图；

图50是表示第三氮化物半导体基础层的生长温度T₁（℃）与第二氮化物 半导体基础层生长时晶片的翘曲（μm）的关系的示意图；

图51是第一实施例生长初期的第一氮化物半导体基础层表面的SEM像；

图52是第一实施例生长后的第一氮化物半导体基础层表面的SEM像；

图53是第一比较例生长初期的第一氮化物半导体基础层表面的SEM像；

图54是第一比较例生长后的第一氮化物半导体基础层表面的SEM像；

图55是第二比较例生长后的第一氮化物半导体基础层表面的SEM像。

具体实施方式

下面说明本发明的实施方式。另外，需要说明的是，在本发明的附图中， 相同的附图标记表示相同的部分或相应的部分。

〈蓝宝石基板及氮化物半导体晶体的晶体取向〉

（AlGaIn）N类的氮化物半导体晶体的结晶类是普通的六方晶，而且蓝 宝石的结晶类虽然为三方晶刚玉，但可以用六方晶的表示法进行表示。因此， 在蓝宝石基板及氮化物半导体晶体中都将c轴向表示为[0001]，将a1轴向表 示为[-2110]，将a2轴向表示为[1-210]，将a3轴向表示为[11-20]，将a1轴向、 a2轴向及a3轴向这三个方向合并表示为a轴向或〈11-20〉方向。而且，将 与c轴向及〈11-20〉方向垂直且等价的三个方向表示为m轴向（最典型的为 〈1-100〉方向）。

另外，需要说明的是，在表示结晶面及方向时，本来是应该在必要的数 字上面附加横线来表现的，但由于受到表现方法的限制，在本说明书中，在 必要的数字前面附加“-”取代在必要的数字上面附加横线来进行表现。例如， 在根据结晶学的符号记法将1的反向记为在1的上面附加横线的地方，为方 便起见表示为“-1”。

基板的结晶方向与基板上的氮化物半导体层的结晶方向不同，所以需要 注意基板的结晶轴与氮化物半导体层的结晶轴的关系。在本说明书中，对基 板的结晶方向附注“sub”，对氮化物半导体层的结晶方向附注“layer”。例 如，在基板为蓝宝石单晶的情况下，基板的a（sub）轴向与氮化物半导体层 的m（layer）轴向一致，基板的m（sub）轴向与氮化物半导体层的a（layer） 轴向一致。另一方面，在基板为AlN单晶或GaN单晶的情况下，基板的a（sub） 轴向与氮化物半导体层的a（layer）轴向一致，基板的m（sub）轴向与氮化 物半导体层的m（layer）轴向一致。

〈晶片〉

在本说明书中，“晶片”是指分割前的基板或在分割前的基板上形成氮 化物半导体各层、电极或其他氮化物半导体元件所需要的单元而形成的部件。

〈翘曲〉

接着，定义本说明书中晶片的“翘曲”。晶片的“翘曲”主要因基板与 氮化物半导体各层的热膨胀率之差引起的应力而产生。在此，将形成氮化物 半导体层的一侧的面作为晶片的上表面，将未形成氮化物半导体层的一侧的 面作为晶片的下表面，考虑晶片翘曲凸向上面侧的情况、以及晶片翘曲凸向 下面侧的情况。

在晶片翘曲凸向上面侧的情况下，通过使晶片的上表面为上方并在平坦 面设置晶片的下表面时的平坦面垂直的方向上，晶片的下表面与设置面的间 隔（高低差）的最大值来表示晶片的翘曲量，其符号为正。

另一方面，在晶片翘曲凸向下面侧的情况下，通过使使晶片的上表面为 上并在平坦面设置晶片下表面时的平坦面垂直的方向上、与晶片上表面周缘 相接的虚拟平面与晶片上表面的间隔（高低差）的最大值来表示晶片的翘曲 量，其符号为负。

另外，晶片翘曲的大小也依赖于晶片口径，晶片口径越大，晶片的翘曲 越大。特别在晶片口径大约为4英寸以上的大口径晶片中，晶片因晶片的翘 曲而易于产生开裂，所以晶片不开裂也是至关重要的。而且，优选裂纹不进 入使氮化物半导体各层生长在基板上之后的晶片的表面。

进而，晶片翘曲的大小也依赖于基板的厚度。例如，4英寸口径的蓝宝石 基板的厚度为0.9mm，6英寸口径的蓝宝石基板的厚度为1.3mm。

优选形成有氮化物半导体层的晶片的翘曲量小到能够顺利进行光刻工序 或研磨/抛光工序等的程度。

〈评估方法〉

氮化物半导体层的结晶度能够通过X射线摇摆曲线的半值宽度、例如 GaN（004）面（等同于六方晶标记的（0004）面）的X射线摇摆曲线的半值 宽度等进行评估。X射线摇摆曲线的半值宽度小的结晶度接近于单晶，因而 优选之。在本说明书中，在没有特殊说明的情况下，X射线摇摆曲线的半值 宽度表示为在晶片中心部所测量的值。

而且，氮化物半导体层的晶体缺陷能够通过阴极发光（Cathode  Luminescence：CL）法或腐蚀坑密度（Etch Pit Density：EPD）等进行评估。 晶体缺陷密度较低的氮化物半导体层的结晶度良好，因而优选之。

〈实施方式1-1〉

图1表示本发明的氮化物半导体元件的一例即实施方式1-1的氮化物半 导体发光二极管元件的剖面示意图。

实施方式1-1的氮化物半导体发光二极管元件100具有：基板1、与基板 1的表面相接设置的氮化物半导体中间层2、与氮化物半导体中间层2的表面 相接设置的第一氮化物半导体基础层4、分别与氮化物半导体中间层2及第一 氮化物半导体基础层4的表面相接设置的第二氮化物半导体基础层5、与第二 氮化物半导体基础层5的表面相接设置的n型氮化物半导体接触层7、与n 型氮化物半导体接触层7的表面相接设置的n型氮化物半导体包覆层9、与n 型氮化物半导体包覆层9的表面相接设置的氮化物半导体活性层11、与氮化 物半导体活性层11的表面相接设置的p型氮化物半导体包覆层13、与p型氮 化物半导体包覆层13的表面相接设置的p型氮化物半导体接触层15、与p 型氮化物半导体接触层15的表面相接设置的透光性电极层19。

氮化物半导体发光二极管元件100具有：与n型氮化物半导体接触层7 的露出表面相接设置的n侧电极20、与透光性电极层19的表面相接设置的p 侧电极21。

由SiO₂等绝缘保护膜23覆盖透光性电极层19的表面、以及p型氮化物 半导体接触层15、p型氮化物半导体包覆层13、氮化物半导体活性层11、n 型氮化物半导体包覆层9及n型氮化物半导体接触7的各个露出端面。

基板1由三方晶刚玉或六方晶的晶体形成，在表面具有凹部1b、以及设 置在凹部1b之间的凸部1a。

第一氮化物半导体基础层4在基板1的凸部1a的外侧至少具有六个环绕 凸部1a的第一小斜面4r，并且具有上表面4c。

第二氮化物半导体基础层5的下表面5b与第一氮化物半导体基础层4的 第一小斜面4r相接，第二氮化物半导体基础层5的上表面5a平坦。在本说明 书中，“平坦”的概念不仅包括第二氮化物半导体基础层5的上表面5a是完 全平坦的情况，也包括第二氮化物半导体基础层5的上表面5a实质上是平坦 的情况。例如，平坦的第二氮化物半导体基础层5的上表面5a的表面粗糙程 度Ra（日本JIS B0601：2001）为0.1μm以下。

下面针对实施方式1-1的氮化物半导体发光二极管元件100的制造方法 的一例进行说明。

首先，准备由三方晶刚玉或六方晶的晶体形成的基板1。作为由三方晶刚 玉或六方晶的晶体形成的基板1，例如可以使用由蓝宝石（Al₂O₃）单晶、AlN 单晶或GaN单晶等形成的基板。

而且，基板1的主表面（形成凸部1a及凹部1b前的表面）可以为c面 或与c面具有5°以内倾斜的表面，倾斜的方向例如可以只是m（sub）轴 （〈1-100〉）方向、只是a（sub）轴（〈11-20〉）方向、或上述两方向合成的方 向。更具体地说，作为基板1，可以准备基板1的主表面（形成凸部1a及凹 部1b前的表面）从c面（法线为c轴的面）向基板的m（sub）轴〈1-100〉 方向倾斜0.15°～0.35°的基板等。

此外，虽然没有特别限定基板1的口径，但例如可以为150mm（约6英 寸）。作为基板1，以前通常使用50.8mm（2英寸）左右口径的基板，但为了 提高生产性，优选使用大口径的基板。然而，在使用大口径基板1的情况下， 因为在基板1上形成氮化物半导体层后积累形变，所以易于使基板1开裂或 在氮化物半导体层的表面产生裂纹。本发明如后所述，在使用100mm（约4 英寸）以上大口径的基板1的情况下，也能够抑制基板1开裂及在氮化物半 导体层的表面上产生裂纹。

接着，如图2的剖面示意图所示，在基板1的表面形成凹部1b以及设置 在凹部1b之间的凸部1a。例如能够通过形成规定基板1上凸部1a的平面配 置的掩模的构图工序、以及利用通过该构图工序而形成的掩模、对基板1的 表面进行蚀刻而形成凹部1b的工序来形成上述基板1表面的凸部1a及凹部 1b。在此，构图工序能够通过普通的光刻工序进行，蚀刻工序例如能够通过 干式蚀刻法或湿式蚀刻法进行。然而，为了使凸部1a的形状为后述的具有前 端部的形状，优选通过易于控制凸部1a形状的干式蚀刻法来进行。

图3表示图2所示的基板1表面的一例的俯视放大示意图。在图3所示 的基板1的表面的俯视中，平面形状为圆形的凸部1a例如分别位于虚拟三角 形1t的顶点，排列在虚拟三角形1t三边的各个边的方向上。在本例中，凸部 1a排列在基板1表面的a（sub）轴向（〈11-20〉方向）上，并且分别排列在 与基板1表面的a（sub）轴向形成+60°倾斜的方向及与基板1表面的a（sub） 轴向形成－60°倾斜的方向上。另外，在本说明书中，在基板1的表面的俯 视中，分别将与a（sub）轴向形成+60°倾斜的方向及与a（sub）轴向形成－ 60°倾斜的方向称为u方向。

另外，凸部1a的平面形状即圆形圆的中心不必与三角形1t的顶点完全一 致，实质上最好为一致。具体地说，在圆中心偏离其圆半径以下的情况下， 第一氮化物半导体基础层4具有在比凸部1a的区域更稳定的凹部1b区域上 开始生长的倾向。而且，如果第一氮化物半导体基础层4进一步生长，则第 一氮化物半导体基础层4具有能够形成以凸部1a为中心、在凸部1a的外侧 环绕凸部1a的至少六个第一小斜面4r的倾向。

凸部1a底面的平面形状不限于圆形，例如也可以是六角形及/或三角形等 的多角形。

而且，在基板1表面的俯视中，在顶点配置有凸部1a的虚拟三角形1t 各内角的角度优选为50°以上、70°以下。在该情况下，第一氮化物半导体 基础层4具有在比凸部1a的区域更稳定的凹部1b的区域上开始生长的倾向。 而且，如果第一氮化物半导体基础层4进一步生长，则第一氮化物半导体基 础层4具有能够形成以凸部1a为中心、在凸部1a的外侧环绕凸部1a的至少 六个第一小斜面4r的倾向。

此外，在基板1的表面的俯视中，相邻的凸部1a的间隔优选为0.2μm 以上、7μm以下，更优选为1μm以上、3μm以下。在相邻的凸部1a的间 隔为0.2μm以上、7μm以下的情况下，具有减少工序上的问题的倾向。作 为工序上的问题，例如可以举出用来增加凸部1a高度的干式蚀刻时间增长、 使第二氮化物半导体基础层5的上表面5a至完全平坦所需要的生长时间过长 等问题。另外，在本说明书中，相邻的凸部1a的间隔表示相邻的凸部1a之 间的最短距离。

而且，在基板1的表面的俯视中，凸部1a的圆形圆的直径优选为相邻凸 部1a的间隔的1/2以上、3/4以下。例如，在相邻的凸部1a的间隔为2μm 的情况下，凸部1a的圆形圆的直径进而优选为1.2μm左右。在凸部1a的圆 形圆的直径为相邻凸部1a的间隔的1/2以上、3/4以下的情况下，特别是在为 1.2μm左右的情况下，第一氮化物半导体基础层4具有在比凸部1a的区域更 稳定的凹部1b的区域上开始生长的倾向。而且，如果第一氮化物半导体基础 层4进一步生长，则第一氮化物半导体基础层4具有能够形成以凸部1a为中 心、在凸部1a的外侧环绕凸部1a的至少六个小斜面4r的倾向。

此外，凸部1a的高度优选为凸部1a的圆形圆直径的1/4以上、1以下。 例如，在凸部1a的圆形圆直径为1.2μm的情况下，凸部1a的高度进而优选 为0.6μm左右。在该情况下，第一氮化物半导体基础层4具有在比凸部1a 的区域更稳定的凹部1b的区域上开始生长的倾向。而且，如果第一氮化物半 导体基础层4进一步生长，则第一氮化物半导体基础层4具有能够形成以凸 部1a为中心、在凸部1a的外侧环绕凸部1a的至少六个第一小斜面4r的倾向。

图4表示沿通过图3所示的凸部中心的B-B线的剖面放大示意图。如图 4所示，在通过基板1表面俯视时的凸部1a中心的剖视中，凸部1a优选为具 有前端部1c的形状。另外，在本说明书中，所谓的凸部1a为具有前端部1c 的形状，表示在通过基板1表面俯视时的凸部1a中心的剖视中，凸部1a的 上表面为不平坦的形状。在凸部1a的上表面平坦的情况下，后述的第一氮化 物半导体基础层4不仅在凹部1b上生长，也在凸部1a的平坦上表面上生长。 另一方面，在凸部1a为具有前端部1c的形状的情况下，第一氮化物半导体 基础层4从凹部1b开始生长，在凸部1a的前端部1c的上方与紧接着生长的 第二氮化物半导体基础层5会合，所以可以认为能够限制产生晶体缺陷的区 域，减少整体的缺陷数量。

在形成氮化物半导体中间层2之前也能够进行基板1表面的前处理。作 为基板1表面的前处理的一例，例如能够举出通过进行RCA清洗（依次进行 稀释的氢氟酸溶液（HF）处理、氨（NH₄OH）+过氧化氢（H₂O₂）处理、盐 酸（HCl）+过氧化氢（H₂O₂）处理、超纯水清洗的清洗）、使基板1的表面 氢终端化（水素終端化）的处理。由此，具有能够在基板1的表面上再现性 良好地层积具有良好结晶度的氮化物半导体中间层2的倾向。

而且，作为基板1表面的前处理的另一例，可以举出将基板1的表面暴 露于氮气的等离子体中的处理。由此，具有能够除去附着于基板1表面的有 机物、氧化物等异物、整理基板1的表面状态的倾向。特别是在基板1为蓝 宝石基板的情况下，通过将基板1的表面暴露于氮气的等离子体中，氮化基 板1的表面，从而具有容易在面内均匀地形成层积于基板1的表面上的氮化 物半导体中间层2的倾向。

接着，如图5的剖面示意图所示，在基板1的表面上形成氮化物半导体 中间层2。在此，例如能够在N₂与Ar的混合环境中通过溅射Al靶材的反应 性溅射法形成氮化物半导体中间层2。

作为氮化物半导体中间层2，例如可以层积由式Al_x0Ga_y0N（0≦x0　1、0 ≦y0≦1、x0+y0≠0）所表示的氮化物半导体形成的层。其中，作为氮化物半 导体中间层2，优选层积由式AlN（氮化铝）或Al_x1Ga_1-x1N（0.5＜x1≦1）所 表示的氮化物半导体（氮化铝镓）形成的层。在该情况下，具有能够获得在 基板1表面的法线方向上延伸的、由晶粒整齐的柱状晶体集合体形成的、具 有良好结晶度的氮化物半导体中间层2的倾向。氮化物半导体中间层2也可 以含有微量的氧。

氮化物半导体中间层2的厚度优选为5nm以上、100nm以下。在氮化物 半导体中间层2的厚度为5nm以上的情况下，氮化物半导体中间层2具有充 分发挥作为缓冲层的作用的倾向。在氮化物半导体中间层2的厚度为100nm 以下的情况下，具有提高作为缓冲层的作用、并且缩短氮化物半导体中间层2 的形成时间的倾向。而且，氮化物半导体中间层2的厚度更优选为10nm以上、 50nm以下。在该情况下，具有能够在面内均匀地发挥氮化物半导体中间层2 作为缓冲层的作用的倾向。作为氮化物半导体中间层2的一例，能够以约25nm 的厚度形成含有少量氧的AlN膜。

形成氮化物半导体中间层2时的基板1的温度优选为300℃以上、1000 ℃以下。在形成氮化物半导体中间层2时的基板1的温度为300℃以上的情况 下，氮化物半导体中间层2具有覆盖基板1的整个表面的倾向。而且，在层 积氮化物半导体中间层2时的基板1的温度为1000℃以下的情况下，原料在 基板1的表面的迁移变得不太活跃，形成由柱状晶体的集合体形成的氮化物 半导体中间层2，从而具有提高氮化物半导体中间层2作为缓冲层的作用。

接着，如图6的剖面示意图所示，在氮化物半导体中间层2的表面上形 成第一氮化物半导体基础层4，如图7的剖面示意图所示，在第一氮化物半导 体基础层4的表面上形成第二氮化物半导体基础层5。

在此，第一氮化物半导体基础层4及第二氮化物半导体基础层5能够分 别通过例如MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：金属有机物 化学气相沉积）法，依次形成于氮化物半导体中间层2的表面上。第一氮化 物半导体基础层4在形成有第一小斜面4r的小面生长模式下生长，第二氮化 物半导体基础层5在填埋第一小斜面4r、形成平坦上表面5a的填埋生长模式 下生长。由此，能够形成具有晶体缺陷少且结晶度高的平坦上表面5a的第二 氮化物半导体基础层5。另外，图6所示的参照标记4c表示第一氮化物半导 体基础层4的上表面。

图8表示图6所示的第一氮化物半导体基础层4表面的一例的俯视放大 示意图。如图8所示，第一氮化物半导体基础层4在凸部1a的外侧具有环绕 凸部1a的六个第一小斜面4r。在图8所示的俯视中，在a（sub）轴向上出现 两个第一小斜面4r，在与a（sub）轴向倾斜+60°角度的方向及与a（sub） 轴向倾斜－60°角度的方向（都为u方向）上分别两个两个地出现第一小斜 面4r（该情况为事例1-1）。而且，出现在沿图8的B-B线的剖面上的第一 小斜面4r是在第一小斜面4r存在的范围内、即使在该剖面的内侧方向上也同 样出现的面。

而且，通过第一氮化物半导体基础层4的上表面4c连接环绕一个凸部1a 的第一小斜面4r和环绕另一个凸部1a的第一小斜面4r。

第一氮化物半导体基础层4的第一小斜面4r从第一氮化物半导体基础层 4的上表面4c向基板1的凸部1a倾斜下降。在此，在六个第一小斜面4r中， 在第一氮化物半导体基础层4表面的俯视中，出现在a（sub）轴向上的两个 第一小斜面4r相对于a（sub）轴向（〈11-20〉方向）向斜上方倾斜，小面在 其倾斜方向上伸展。而且，同样地，在第一氮化物半导体基础层4表面的俯 视中，分别两个两个地出现在与a（sub）轴向倾斜+60°角度的方向及与a（sub） 轴向倾斜－60°角度的方向上的第一小斜面4r也分别相对于与a（sub）轴向 倾斜+60°角度的方向及与a（sub）轴向倾斜－60°角度的方向，向斜上方倾 斜，小面在该倾斜方向上伸展。

此外，第一氮化物半导体基础层4的第一小斜面4r在氮化物半导体中间 层2上，形成为以凸部1a为中心、在凸部1a的外侧环绕凸部1a的六个小面。

而且，在第一氮化物半导体基础层4的表面的俯视中，优选几乎不出现 除了在a（sub）轴向及u方向上出现的第一小斜面4r以外的其他小面。更具 体地说，优选通过下述式（1）所表示的第一小斜面4r的面积比率为80%以 上，更优选为90%以上。在第一小斜面4r的面积比率为80%以上的情况下， 特别是在90%以上的情况下，在层积于第二氮化物半导体基础层5上表面5a 上的氮化物半导体层的生长中以及之后的处理中，具有能够抑制晶片开裂及 产生裂纹的倾向。而且，也具有能够提高由X射线摇摆曲线的半值宽度等表 示的氮化物半导体层结晶度的倾向。进而，也具有减少能够通过阴极发光 （Cathode Luminescence：CL）法或腐蚀坑密度（Etch Pit Dendity：EPD）等进 行评估的缺陷密度的倾向。具体地说，GaN基础层的（004）面的X射线摇 摆曲线的半值宽度（arcsec）为30～40arcsec，进而，通过CL法得到的暗斑密 度（Dark Spot Density）为2×10⁸cm^-3以下。

100×（在第一氮化物半导体基础层4表面的俯视中第一小斜面4r所占 第一氮化物半导体基础层4的表面的面积）/（在第一氮化物半导体基础层4 表面的俯视中除第一小斜面4r及上表面4c以外其他的区域所占第一氮化物半 导体基础层4的表面的面积）…（1）

而且，随着第一氮化物半导体基础层4的生长增厚，第一小斜面4r也增 大，所以上表面4c的面积所占第一氮化物半导体基础层4表面的整个面积的 比例减少。上表面4c的面积所占第一氮化物半导体基础层4表面的整个面积 的比例优选为20%以下，进而优选为10%以下。在上述的上表面4c的面积比 例为20%以下的情况下，特别是在10%以下的情况下，在层积于第二氮化物 半导体基础层5上表面5a上的氮化物半导体层的生长中以及之后的处理中， 具有能够抑制晶片开裂及产生裂纹的倾向。而且，也能够提高由X射线摇摆 曲线的半值宽度等表示的氮化物半导体层的结晶度。进而，也具有减少可通 过CL法或EPD法等进行评估的缺陷密度的倾向。但是，不需要连续地进行 小面生长模式直至第一氮化物半导体基础层4的上表面4c完全消失。

出现上述第一小斜面4r的第一氮化物半导体基础层4的小面生长模式能 够通过满足从下述的（i-1）、（iii-1）以及（iii-1）所选择的至少一个条件来 实现。

（i-1）使第一氮化物半导体基础层4生长时的生长温度低于第二氮化物半 导体基础层5生长时的生长温度。

（ii-1）使第一氮化物半导体基础层4生长时的压力高于第二氮化物半导 体基础层5生长时的压力。

（iii-1）使第一氮化物半导体基础层4生长时所供给的气体的V/III比（在 供给的气体中V族元素相对于III族元素的摩尔比）高于第二氮化物半导体基 础层5生长时所供给的气体的V/III比。

上述的（i-1）、（ii-1）以及（iii-1）的各自的具体条件例如如下所述。

（i-1）相对于第一氮化物半导体基础层4生长时的基板1的1000℃温度， 第二氮化物半导体基础层5生长时的基板1的温度为1080℃。

（ii-1）相对于第一氮化物半导体基础层4生长时的环境压力66.6kPa，第 二氮化物半导体基础层5生长时的环境压力为17.3kPa。

（iii-1）相对于第一氮化物半导体基础层4生长时所供给的气体的V/III 比1165，第二氮化物半导体基础层5生长时所供给的气体的V/III比为676。

通过满足从上述的（i-1）、（ii-1）以及（iii-1）所选择的至少一个条件， 能够使晶片内大量形成的半导体发光元件的静电耐压测试（ESD（Electrostatic  Discharge：静电放电）测试）的成功率为80%以上。另外，ESD测试是在反 向电压为1kV的HBM（人体模型）条件下进行的。

另外，第一氮化物半导体基础层4及第二氮化物半导体基础层5的厚度 在上述基板1表面的俯视时，分别优选为相邻凸部1a的间隔的0.7倍以上、4 倍以下。在第一氮化物半导体基础层4及第二氮化物半导体基础层5的厚度 分别为相邻凸部1a的间隔的0.7倍以上的情况下，具有能够填埋凸部1a的倾 向，在第一氮化物半导体基础层4及第二氮化物半导体基础层5的厚度分别 为相邻凸部1a的间隔的4倍以下的情况下，第一氮化物半导体基础层4及第 二氮化物半导体基础层5具有分别形成晶体缺陷少且具有良好结晶度的膜的 倾向。

而且，第一氮化物半导体基础层4的厚度在上述基板1的表面的俯视中， 优选为相邻凸部1a的间隔的0.5倍以上、2倍以下。在第一氮化物半导体基 础层4的厚度为相邻凸部1a的间隔的0.5倍以上、2倍以下的情况，第一氮 化物半导体基础层4及第二氮化物半导体基础层5具有分别形成晶体缺陷少 且具有良好结晶度的膜的倾向。

另一方面，第二氮化物半导体基础层5的厚度在上述基板1表面的俯视 中，优选为相邻凸部1a的间隔的1倍以上、4倍以下。在第二氮化物半导体 基础层5的厚度为相邻凸部1a的间隔的1倍以上的情况下，第二氮化物半导 体基础层5具有填埋凸部1a、使第二氮化物半导体基础层5的上表面5a平坦 的倾向。在第二氮化物半导体基础层5的厚度厚于相邻凸部1a的间隔的4倍 的情况下，因为第二氮化物半导体基础层5的上表面5a已经平坦，所以具有 只单纯延长第二氮化物半导体基础层5的生长时间的倾向。

图9表示图6所示的第一氮化物半导体基础层4表面的另一例的俯视放 大示意图。在图9中，表示了在基板1表面的凸部1a分别排列在与a（sub） 轴向倾斜+30°的方向及与a（sub）轴向倾斜－30°的方向上的情况下（事例 1-2）的氮化物半导体基础层4的第一小斜面4r与上表面4c的位置关系。

在形成了六个第一小斜面4r的小面模式下使第一氮化物半导体基础层4 生长的情况下，氮化物半导体基础层4的第一小斜面4r及上表面4c分别易于 受到凸部1a的排列的影响。

在事例1-2中，在第一氮化物半导体基础层4表面的俯视中，第一氮化 物半导体基础层4的上表面4c的形状为与三角形连接的形状，在改变为第二 氮化物半导体基础层5的生长模式即填埋生长模式后，在上表面4c上形成第 二氮化物半导体基础层5。上表面4c有时会延续其基础的晶体缺陷，所以， 在事例1-2情况下，凸部1a的配置上的生长一方在形成于其上的氮化物半导 体膜中具有晶体缺陷增多若干的倾向。

在事例1-2中，在晶片内大量形成的半导体发光元件的ESD测试的成功 率约为20%，但是ESD测试是在反向电压为1kV的HBM条件下进行的。

图10表示图6所示的第一氮化物半导体基础层4表面的另一例的俯视放 大示意图。在图10中，基板1的凸部1a的排列与上述事例1-1的情况相同， 表示在与事例1-1的情况不同的小面生长模式下使第一氮化物半导体基础层4 生长情况（事例1-3）的第一氮化物半导体基础层4的表面。

事例1-3的第一氮化物半导体基础层4的生长条件例如为使第一氮化物 半导体基础层4生长时的基板1的温度1000℃升高至与第二氮化物半导体基 础层5生长时的基板1的温度相同的1080℃这一点上。

事例1-3的第一氮化物半导体基础层4在图10所示的第一氮化物半导体 基础层4表面的俯视时，除了分别出现于a（sub）轴向及u方向上的六个第 一小斜面4r以外，还形成分别出现于与a（sub）轴向倾斜+30℃的方向、与a （sub）轴向倾斜－30℃的方向、以及m（sub）轴向上的六个第一小斜面4n 的12面小面。

在事例1-3中，在晶片内大量形成的半导体发光元件的ESD测试的成功 率约为70%，但是ESD测试是在反向电压为1kV的HBM条件下进行的。

另外，在事例1-3中，在MOCVD生长中以及之后的处理中，通过由温 度变化引起的晶片整体的翘曲发生变化，四枚晶片中三枚开裂，不能进行测 量。可知在上述第一小斜面4r和第一小斜面4n都出现的情况下，晶片易于 开裂。作为相对于该现象的假设，在第一小斜面4r上生长的膜与在第一小斜 面4n上生长的面的结晶配向发生微妙的偏离，所以在上述两者的界面上产生 线缺陷，沿连接该线彼此之间的线、膜裂开的结果为，在该部分集中伴随着 膜与基板1的热膨胀差而产生的形变，可以认为晶片是开裂的。

图11表示图6所示的第一氮化物半导体基础层4表面的另一例的俯视放 大示意图。在图11中，表示了在凸部1a的排列与事例1-2相同、并且生长条 件与事例1-3相同时，使第一氮化物半导体基础层4生长的情况（事例1-4） 下的氮化物半导体基础层4的表面。

事例1-4的第一氮化物半导体基础层4在图11所示的第一氮化物半导体 基础层4表面的俯视中，除了分别出现于a（sub）轴向及u方向上六个的第 一小斜面4r以外，还形成分别出现于与a（sub）轴向倾斜±30°的方向、以 及m（sub）轴向上的六个第一小斜面4n的12面的小面。

在事例1-4中，晶片内大量形成的半导体发光元件的ESD测试的成功率 约为30%，但是，ESD测试是在反向电压为1kV的HBM条件下进行的。

另外，在事例1-4中，也与事例1-3相同，在MOCVD生长中以及之后 的处理中，四枚晶片中三枚开裂。

通过上述结果，推导出下述的（a-1）～（c-1）事项。

（a-1）控制性地出现第一氮化物半导体基础层4的第一小斜面4r、且难 以出现第一小斜面4n的小面生长模式能够减少晶片开裂，且能够在ESD测 试中获得高的成功率，因而是适合的。

（b-1）在第一氮化物半导体基础层4表面的俯视中，减小第一氮化物半 导体基础层4的上表面4c的面积在ESD测试中能够获得高的成功率这一点 上是适合的。

（c-1）可以认为在第一氮化物半导体基础层4的上表面4c上大量存在从 第一氮化物半导体基础层4的下表面向上方延伸的线缺陷，并且可以认为在 生长于小面4c上的第二氮化物半导体基础层5上也延续该缺陷。

另外，作为第一氮化物半导体基础层4，例如能够使由式Al_x2Ga_y2In_z2N （0≦x2≦1、0≦y2≦1、0≦z2≦1、x2+y2+z2≠0）所表示的III族氮化物半导 体形成的层生长。而且，作为第二氮化物半导体基础层5，例如能够使由式 Al_x3Ga_y3In_z3N（0≦x3≦1、0≦y3≦1、0≦z3≦1、x3+y3+z3≠0）所表示的III 族氮化物半导体形成的层生长。

作为第一氮化物半导体基础层4及第二氮化物半导体基础层5，为了不分 别延续由柱状晶体的集合体形成的氮化物半导体中间层2中的位错等晶体缺 陷，优选使用含有作为III族元素的Ga的氮化物半导体层。

虽然为了不延续氮化物半导体中间层2中的位错而需要在与氮化物半导 体中间层2的界面附近使位错成环，但在第一氮化物半导体基础层4由含有 Ga的III族氮化物半导体形成的情况下，位错容易成环。因此，通过分别使 用由含有Ga的III族氮化物半导体形成的第一氮化物半导体基础层4以及含 有Ga的第二氮化物半导体基础层5，在与氮化物半导体中间层2的界面附近 使位错成环而闭锁，从而具有能够抑制位错从氮化物半导体中间层2向第一 氮化物半导体基础层4延续的倾向。

例如，在第一氮化物半导体基础层4由式Al_x2Ga_y2N（0≦x2＜1、0＜y2 ＜1）所表示的III族氮化物半导体形成、第二氮化物半导体基础层5由式 Al_x3Ga_y3N（0≦x3＜1、0＜y3＜1）所表示的III族氮化物半导体形成的情况下， 特别是在第一氮化物半导体层4以及第二氮化物半导体基础层5分别由GaN 形成的情况下，在与氮化物半导体中间层2的界面附近能够使位错成环而闭 锁，所以具有能够获得位错密度小、且具有良好结晶度的第一氮化物半导体 基础层4及第二氮化物半导体基础层5的倾向。

而且，可以在刚刚形成第一氮化物半导体基础层4之前对氮化物半导体 中间层2的表面进行热处理。通过该热处理，具有能够提高氮化物半导体中 间层2的表面清洁度和结晶度的倾向。该热处理例如可以在使用MOCVD法 的MOCVD装置内进行，作为进行热处理时的环境气体，例如可以使用氢气、 氮气等。

此外，为了防止在进行上述热处理时氮化物半导体中间层2分解，也可 以在进行热处理时的环境气体中混入氨气。另外，上述热处理例如可以在900 ℃以上、1250℃以下的温度下进行例如1分钟以上、60分钟以下的时间。

虽然也可以在第一氮化物半导体基础层4及第二氮化物半导体基础层5 中例如在1×10¹⁷cm^-3以上、1×10¹⁹cm^-3以下的范围内掺杂n型掺杂剂，但从 维持良好结晶度的观点出发，第一氮化物半导体基础层4及第二氮化物半导 体基础层5分别优选为无掺杂。

作为掺杂在第一氮化物半导体基础层4及第二氮化物半导体基础层5中 的n型掺杂剂，例如可以使用从硅、锗及锡中所选择的至少一种等，其中优 选使用硅。在n型掺杂剂中使用硅的情况下，作为n型掺杂气体，优选使用 硅烷或乙硅烷。

第一氮化物半导体基础层4及第二氮化物半导体基础层5各自生长时的 基板1的温度优选为800℃以上、1250℃以下，更优选为900℃以上、1150℃ 以下。在第一氮化物半导体基础层4及第二氮化物半导体基础层5各自生长 时的基板1的温度为800℃以上、1250℃以下的情况下，特别是在900℃以上、 1150℃以下的情况下，具有能够使晶体缺陷少、且结晶度良好的第一氮化物 半导体基础层4及第二氮化物半导体基础层5生长的倾向。

接着，如图12的剖面示意图所示，例如通过MOCVD法，在第二氮化物 半导体基础层5的表面上形成n型氮化物半导体接触层7。

作为n型氮化物半导体接触层7，例如可以形成在由式Al_x4Ga_y4In_z4N（0 ≦x4≦1、0≦y4≦1、0≦z4≦1、x4+y4+z4≠0）所表示的III族氮化物半导体 形成的层中掺杂了n型掺杂剂的层等。

其中，作为n型氮化物半导体接触层7，虽然是在由式Al_x4Ga_1-x4N（0≦ x4≦1、优选为0≦x4≦0.5、更优选为0≦x4≦0.1）所表示的III族氮化物半 导体中掺杂有作为n型掺杂剂的硅的氮化物半导体层，但因为不处理易挥发 的In而能够使生长温度升高，因而优选之。

n型掺杂剂向n型氮化物半导体接触层7中掺杂的浓度优选为5×10¹⁷cm^-3以上、5×10¹⁹cm^-3以下。在该情况下，具有能够维持n型氮化物半导体接触 层7与n侧电极20的良好的欧姆接触、抑制n型氮化物半导体接触层7中产 生裂纹以及维持n型氮化物半导体接触层7的良好结晶度的倾向。

第一氮化物半导体基础层4、第二氮化物半导体基础层5、以及n型氮化 物半导体接触层7的厚度总和优选为4μm以上、20μm以下，更优选为4μ m以上、15μm以下，进而优选为6μm以上、15μm以下。在第一氮化物 半导体基础层4、第二氮化物半导体基础层5、以及n型氮化物半导体接触层 7的厚度总和不足4μm的情况下，可能将使这些层的结晶度恶化，或者在这 些层的表面产生凹坑（pit）。另一方面，在第一氮化物半导体基础层4、第二 氮化物半导体基础层5、以及n型氮化物半导体接触层7的厚度总和超过15 μm的情况下，可能基板1的翘曲增大，导致元件的产量降低。而且，在第 一氮化物半导体基础层4、第二氮化物半导体基础层5、以及n型氮化物半导 体接触层7的厚度总和为4μm以上、15μm以下的情况下，特别是在6μm 以上、15μm以下的情况下，具有能够使这些层的结晶度良好、并且能够有 效地防止因基板1的翘曲增大而导致元件产量降低的倾向。另外，在这些层 的厚度总和中n型氮化物半导体接触层7的厚度的上限未特别限定。

接着，如图13的剖面示意图所示，例如通过MOCVD法，在n型氮化物 半导体接触层7的表面上形成n型氮化物半导体包覆层9。

作为n型氮化物半导体包覆层9，例如可以形成在由式Al_x5Ga_y5In_z5N（0 ≦x5≦1、0≦y5≦1、0≦z5≦1、x5+y5+z5≠0）所表示的III族氮化物半导体 形成的层中掺杂n型掺杂剂的层等。而且，n型氮化物半导体包覆层9也可以 是由III族氮化物半导体形成的多个氮化物半导体层的异质结结构或超晶格结 构。

虽然未特别限定n型氮化物半导体包覆层9的厚度，但优选为0.005μm 以上、0.5μm以下，更优选为0.005μm以上、0.1μm以下。

至于n型掺杂剂向n型氮化物半导体包覆层9中掺杂的浓度，优选为1 ×10¹⁷cm^-3以上、1×10²⁰cm^-3以下，更优选为1×10¹⁸cm^-3以上、1×10¹⁹cm^-3以下。在该情况下，具有能够维持n型氮化物半导体包覆层9的良好结晶度、 且降低元件的动作电压的倾向。

接着，如图14的剖面示意图所示，例如通过MOCVD法，在n型氮化物 半导体包覆层9的表面上形成氮化物半导体活性层11。

在氮化物半导体活性层11例如具有单一量子阱（SQW）结构的情况下， 作为氮化物半导体活性层11，例如可以使用由式Ga_1-z6In_z6N（0＜z6＜0.4）所 表示的III族氮化物半导体形成的层作为量子阱层。

虽然未特别限定氮化物半导体活性层11的厚度，但优选为1nm以上、 10nm以下，更优选为1nm以上、6nm以下。在氮化物半导体活性层11的厚 度为1nm以上、10nm以下的情况下，特别是在1nm以上、6nm以下的情况 下，具有能够提高氮化物半导体发光二极管元件100的发光输出的倾向。

在氮化物半导体活性层11例如具有由式Ga_1-z6In_z6N（0＜z6＜0.4）所表 示的III族氮化物半导体形成的层作为量子阱层的单一量子阱（SQW）结构的 情况下，能够为使氮化物半导体发光二极管元件100的发光波长为所希望的 发光波长而控制氮化物半导体活性层11的In组成及厚度。

然而，如果形成氮化物半导体活性层11时的基板1的温度低，则可能会 使结晶度恶化，而另一方面，如果形成氮化物半导体活性层11时的基板1的 温度高，则InN的升华显著，In向固相中的吸收效率降低，可能会使In组成 变化。因此，在由式Ga_1-z6In_z6N（0＜z6＜0.4）所表示的III族氮化物半导体 形成的层作为量子阱层的、形成由单一量子阱（SQW）结构形成的氮化物半 导体活性层11时的基板1的温度优选为700℃以上、900℃以下，更优选为 750℃以上、850℃以下。

而且，作为氮化物半导体活性层11，例如也可以使用具有多层量子阱 （MQW）结构的层，该多层量子阱结构是将由式Ga_1-z6In_z6N（0＜z6＜0.4）所 表示的III族氮化物半导体形成的量子阱层、以及带隙大于该量子阱层的、由 式Al_x7Ga_y7In_z7N（0≦x7≦1、0≦y7≦1、0≦z7≦1、x7+y7+z7≠0）所表示的 III氮化物半导体形成的量子势垒层逐层交替层积而形成的。另外，也可以在 上述量子阱层及/或量子势垒层中掺杂n型或p型掺杂剂。

接着，如图15的剖面示意图所示，例如通过MOCVD法，在氮化物半导 体活性层11的表面上形成p型氮化物半导体包覆层13。

作为p型氮化物半导体包覆层13，例如可以层积在由式Al_x8Ga_y8In_z8N（0 ≦x8≦1、0≦y8≦1、0≦z8≦1、x8+y8+z8≠0）所表示的III族氮化物半导体 中掺杂p型掺杂剂的层等。其中，作为p型氮化物半导体包覆层13，优选层 积在由式Al_x8Ga_1-x8N（0＜x8≦0.4、优选为0.1≦x8≦0.3）所表示的III族氮 化物半导体中掺杂p型掺杂剂的层。另外，作为p型掺杂剂，例如可以使用 镁等。

从对氮化物半导体活性层11进行光封闭的观点出发，p型氮化物半导体 包覆层13的带隙优选大于氮化物半导体活性层11的带隙。

虽然未特别限定p型氮化物半导体包覆层13的厚度，但优选为0.01μm 以上、0.4μm以下，更优选为0.02μm以上、0.1μm以下。

p型掺杂剂向p型氮化物半导体包覆层13中掺杂的浓度优选为1× 10¹⁸cm^-3以上、1×10²¹cm^-3以下，更优选为1×10¹⁹cm^-3以上、1×10²⁰cm^-3以 下。在p型掺杂剂向p型氮化物半导体包覆层13中掺杂的浓度为1×10¹⁸cm^-3以上、1×10²¹cm^-3以下的情况下，特别是在1×10¹⁹cm^-3以上、1×10²⁰cm^-3以 下的情况下，具有能够获得良好结晶度的p型氮化物半导体包覆层13的倾向。

接着，如图16的剖面示意图，例如通过MOCVD法，在p型氮化物半导 体包覆层13的表面上形成p型氮化物半导体接触层15。

作为p型氮化物半导体接触层15，例如可以层积在由式Al_x9Ga_y9In_z9N（0 ≦x9≦1、0≦y9≦1、0≦z9≦1、x9+y9+z9≠0）所表示的III族氮化物半导体 中掺杂p型掺杂剂的层等。其中，作为p型氮化物半导体接触层15，优选使 用向GaN层掺杂p型掺杂剂的层。在该情况下，具有能够维持p型氮化物半 导体接触层15的良好结晶度、且获得与透光性电极层19良好的欧姆接触的 倾向。

p型掺杂剂向p型氮化物半导体接触层15中掺杂的浓度优选为1× 10¹⁸cm^-3以上、1×10²¹cm^-3以下，更优选为5×10¹⁹cm^-3以上、5×10²⁰cm^-3以 下。在p型掺杂剂向p型氮化物半导体接触层15中掺杂的浓度为1×10¹⁸cm^-3 以上、1×10²¹cm^-3以下的情况下，特别是在5×10¹⁹cm^-3以上、5×10²⁰cm^-3以 下的情况下，具有能够维持与透光性电极层19的良好的欧姆接触、抑制p型 氮化物半导体接触层15产生裂纹、以及维持p型氮化物半导体接触层15的 良好结晶度的倾向。

虽然未特别限定p型氮化物半导体接触层15的厚度，但优选为0.01μm 以上、0.5μm以下，更优选为0.05μm以上、0.2μm以下。在p型氮化物半 导体接触层15的厚度为0.01μm以上、0.5μm以下的情况下，特别是在0.05 μm以上、0.2μm以下的情况下，具有能够提高氮化物半导体发光二极管元 件100的发光输出的倾向。

另外，在分别由III族氮化物半导体构成n型氮化物半导体接触层7、n 型氮化物半导体包覆层9、氮化物半导体活性层11、p型氮化物半导体包覆层 13及p型氮化物半导体接触层15的情况下，能够分别通过例如使用下述气体 的MOCVD法来层积上述这些层。

即向MOCVD装置的反应炉内部提供例如从三甲基镓（TMG）、三甲基 铝（TMA）及三甲基铟（TMI）中所选择的至少一种III族元素的有机金属原 料气体、以及例如氨等氮原料气体，对这些气体进行热分解，使之反应，由 此能够分别层积上述这些层。

而且，在掺杂n型掺杂剂即硅的情况下，除了作为掺杂气体的上述原料 气体以外，还向MOCVD装置的反应炉内部提供例如硅烷（SiH₄）或乙硅烷 （Si₂H₆），由此能够掺杂硅。

此外，在掺杂p型掺杂剂即镁的情况下，除了作为掺杂气体的上述原料 气体以外，还向MOCVD装置的反应炉内部提供例如二茂镁（ビスシクロペン タジエニルマグネシウム）（CP2Mg），由此能够掺杂镁。

接着，如图17的剖面示意图所示，在p型氮化物半导体接触层15的表 面上形成例如由ITO（Indium Tin Oxide：氧化铟锡）形成的透光性电极层19 后，在透光性电极层19的表面上形成p侧电极21。作为p侧电极21，例如 能够形成镍层、铝层、钛层及金层的层积膜。

接着，如图18的剖面示意图所示，通过蚀刻除去p侧电极21形成后的 层积体的一部分，由此露出n型氮化物半导体接触层7的表面的一部分。

接着，如图19的剖面示意图所示，在n型氮化物半导体接触层7露出的 表面上形成n侧电极20。作为n侧电极20，例如能够形成镍层、铝层、钛层 及金层的层积膜。

之后，在n侧电极20形成后的层积体的整个表面形成SiO₂等绝缘保护膜 23，为使p侧电极21及n侧电极20露出而在绝缘保护膜23设有开口部，并 且将形成了多个氮化物半导体发光二极管元件100的晶片分割成单个的元件， 由此能够制作出实施方式1-1的氮化物半导体发光二极管元件100。

在此，例如对在基板1上形成上述结构的晶片的背面进行研磨及抛光而 形成镜状面后，将晶片分割成280μm×550μm的长方形状的芯片，由此能 够对晶片进行分割。

在按照上述方法制作的实施方式1-1的氮化物半导体发光二极管元件100 中，在伸展于基板1表面的法线方向（垂直方向）上的、由晶粒整齐的柱状 晶体集合体形成的、具有良好结晶度的氮化物半导体中间层2的表面上依次 层积第一氮化物半导体基础层4、第二氮化物半导体基础层5、n型氮化物半 导体接触层7、n型氮化物半导体包覆层9、氮化物半导体活性层11、p型氮 化物半导体包覆层13及p型氮化物半导体接触层15。

因此，对于层积在晶体缺陷少且结晶度高的平坦的第二氮化物半导体基 础层5上表面5a上的n型氮化物半导体接触层7、n型氮化物半导体包覆层9、 氮化物半导体活性层11、p型氮化物半导体包覆层13及p型氮化物半导体接 触层15来说，位错密度降低，具有良好的结晶度。

因此，由具有这样的良好结晶度的氮化物半导体层所形成的实施方式1-1 的氮化物半导体发光二极管元件100是动作电压低、发光输出高的元件。

另外，将在事例1-1的条件下制成的氮化物半导体发光二极管元件100 作为用来评估裸芯片（未进行后述的树脂密封）的元件，在10个元件中通过 30mA电流时，确认能够得到平均光输出为39mW、动作电压为3.0V及发光 波长为455nm的动作电压低且发光输出高的元件。

图20表示使用了实施方式1-1氮化物半导体发光二极管元件100的发光 装置的一例的剖面示意图。

在此，发光装置110具有将实施方式1-1的氮化物半导体发光二极管元 件100设置在第二引线框架31上的结构。而且，通过第一金属线33电连接 氮化物半导体发光二极管元件100的p侧电极21与第一引线框架30，并且通 过第二金属线34电连接氮化物半导体发光二极管元件100的n侧电极20与 第二引线框架31。进而，通过透明成型树脂35模制氮化物半导体发光二极管 元件100，由此，发光装置110形成为炮弹状。

图20所示结构的发光装置110使用了实施方式1-1的氮化物半导体发光 二极管元件100，所以能够成为动作电压低、发光输出高的发光装置。

〈实施方式1-2〉

实施方式1-2的特征为，是使用实施方式1-1的氮化物半导体结构（基板 1、氮化物半导体中间层2、第一氮化物半导体基础层4及第二氮化物半导体 基础层5的层积结构）的电子器件即氮化物半导体晶体管元件。

图21表示实施方式1-2的氮化物半导体晶体管元件300的剖面示意图。 氮化物半导体晶体管元件300具有氮化物半导体结构，该氮化物半导体结构 的构成为：由将在等价的三个a（sub）轴向上配置凸部1a的c面作为主表面 的蓝宝石基板形成的基板1、在基板1的表面上依次层积的由AlN等形成的 氮化物半导体中间层2、由无掺杂GaN等形成的第一氮化物半导体基础层4、 由无掺杂GaN等形成的第二氮化物半导体基础层5。

而且，在晶体缺陷少且具有良好结晶度的第二氮化物半导体基础层5的 平坦表面上层积由无掺杂GaN等形成的氮化物半导体电子传输层71，在氮化 物半导体电子传输层71的表面上层积由n型AlGaN等形成的n型氮化物半 导体电子供给层73。

在n型氮化物半导体电子供给层73的表面上设置栅极77，在栅极77的 两侧设置由n型GaN等形成的源极接触层75S和漏极接触层75D。而且，在 源极接触层75S上设置源极78S，在漏极接触层75D上设置漏极78D。

下面针对实施方式1-2的氮化物半导体晶体管元件300的制造方法的一 例进行说明。首先，与实施方式1-1相同，在具有凸部1a及凹部1b的基板1 的表面上通过反应性溅射法形成由AlN形成的氮化物半导体中间层2。

接着，通过MOCVD法，在氮化物半导体中间层2的表面上使由无掺杂 GaN形成的第一氮化物半导体基础层4生长。在此，在第一氮化物半导体基 础层4的表面的俯视中，在出现于a（sub）轴向上的两个第一小斜面4r、以 及两个两个分别出现于与a（sub）轴向倾斜＋60°角度的方向及与a（sub） 轴向倾斜－60°角度的方向上的第一小斜面4r都出现的条件（例如事例1-1 的条件）下，使第一氮化物半导体基础层4生长。

然后，通过MOCVD法，在第一氮化物半导体基础层4的表面上使由无 掺杂GaN形成的第二氮化物半导体基础层5生长。在此，在填埋第一氮化物 半导体基础层4的第一小斜面4r而出现大致为平坦的上表面5a的条件下，使 第二氮化物半导体基础层5生长。

接着，通过MOCVD法，在第二氮化物半导体基础层5的大致平坦的上 表面5a上层积由n型Al_xGa_1-xN形成的氮化物半导体电子传输层71，在氮化 物半导体电子传输层71的表面上层积n型氮化物半导体电子供给层73。

之后，如图21所示，在n型氮化物半导体电子供给层73的表面上形成 源极接触层75S及漏极接触层75D后，分别形成源极78S、漏极78D及栅极 77。由此，能够制作出实施方式1-2的氮化物半导体晶体管元件300。

在实施方式1-2的氮化物半导体晶体管元件300中，也与实施方式1-1相 同，在第一氮化物半导体基础层4的表面的俯视中，在出现于a（sub）轴向 上的两个第一小斜面4r、以及两个两个分别出现于与a（sub）轴向倾斜＋60 °角度的方向及与a（sub）轴向倾斜－60°角度的方向上的第一小斜面4r都 出现的条件下，使第一氮化物半导体基础层4生长。由此，因为能够特别减 少氮化物半导体电子传输层71最上面的二维电子传输区域的晶体缺陷，所以 能够提高电子的移动度。

因此，在实施方式1-2的氮化物半导体晶体管元件300中，也能够使层 积于氮化物半导体中间层2的表面上的各层为位错密度低、结晶度良好的层， 所以能够成为提高电子移动度等特性的元件。

如上所述，根据本实施方式，控制层积在具有凸部1a及凹部1b的基板1 表面上的第一氮化物半导体基础层4及第二氮化物半导体基础层5的形状， 由此，在层积在第二氮化物半导体基础层5上表面5a上的氮化物半导体层通 过MOCVD法的生长中以及之后的处理中，能够抑制晶片开裂及产生裂纹， 同时能够提高由氮化物半导体层的X射线半值宽度等所表示的结晶度，并且 能够降低由CL法或EPD等所表示的缺陷密度，所以，能够提供提高由发光 效率及电子移动度等所表示的器件特性的氮化物半导体元件及成为氮化物半 导体元件基础的氮化物半导体结构。

〈实施方式2-1〉

图22表示本发明氮化物半导体元件的另一例即实施方式2-1的氮化物半 导体发光二极管元件的剖面示意图。

实施方式2-1的氮化物半导体发光二极管元件200的特征在于，具有： 主要与凹部1b的氮化物半导体中间层2的表面相接而设置的第三氮化物半导 体基础层3、至少与第三氮化物半导体基础层3相接而设置的第一氮化物半导 体基础层4、至少与第一氮化物半导体基础层4的表面相接而设置的第二氮化 物半导体基础层5（由下层5A及上层5B形成）、设置在n型氮化物半导体 接触层7的表面上的n型氮化物半导体超晶格层92。

第三氮化物半导体基础层3设置在基板1的凹部1b上，在基板1的凸部 1a的外侧具有环绕凸部1a的第三小斜面3f和连接第三小斜面3f的第三平坦 区域3c。

而且，在第三氮化物半导体基础层3的表面上，第三小斜面3f的面积比 例小于第三平坦区域3c的面积比例。

第一氮化物半导体基础层4在基板1的凸部1a的外侧至少具有六个环绕 凸部1a的第一小斜面4r，并且具有连接第一小斜面4r的第一平坦区域4c。 第一小斜面4r具有与采用六方晶结构的氮化物半导体层的m（layer）轴向倾 斜的面，第一平坦区域4c为与采用六方晶结构的氮化物半导体层的m（layer） 轴向垂直的面。另外，可以设置第一氮化物半导体基础层4，使其至少一部分 与第三氮化物半导体基础层3相接。

第二氮化物半导体基础层5的下表面（下层5A的下表面）5L与第一氮 化物半导体基础层4的第一小斜面4r相接，第二氮化物半导体基础层5的上 表面（上层5B的上表面）5U平坦。而且，第二氮化物半导体基础层5的下 层5A的上表面（上层5B的下表面）5M也平坦。另外，可以设置第二氮化 物半导体基础层5，使其至少一部分与第一氮化物半导体基础层4的表面相 接。

例如，第二氮化物半导体基础层5的下层5A的上表面5M、以及第二氮 化物半导体基础层5的上表面5U的表面粗糙度Ra（日本JIS B0601：2001） 分别为0.1μm以下。

下面针对实施方式2-1的氮化物半导体发光二极管元件200的制造方法 的一例进行说明。

首先，准备由三方晶刚玉或六方晶的晶体形成的基板1。作为由三方晶刚 玉或六方晶的晶体形成的基板1，例如可以使用由蓝宝石（Al₂O₃）单晶、AlN 单晶或GaN单晶等形成的基板。

而且，虽然未特别限定基板1的口径，但例如可以为150mm（约6英寸）。 作为基板1，以往通常使用50.8mm（2英寸）左右的、较小口径的基板，但 为了提高生产性，优选使用大口径的基板。然而，在使用大口径的基板1的 情况下，主要起因于基板1与氮化物半导体层的热膨胀率差的应力所导致的 翘曲进一步增大，其结果为存在基板1容易开裂或容易在氮化物半导体层的 表面上产生裂纹的问题。本发明如后所述，即使在使用100mm（约4英寸） 以上大口径的基板1的情况下，也能够抑制基板1开裂或在氮化物半导体层 的表面上产生裂纹。

接着，如图2的剖面示意图所示，在基板1的表面形成凹部1b和设置在 凹部1b之间的凸部1a。

图3表示图2所示的基板1表面的一例的俯视放大示意图。在此，在基 板1的表面的俯视中，在顶点配置凸部1a的虚拟三角形1t各内角的角度优选 为50°以上、70°以下。在该情况下，第三氮化物半导体基础层3具有在凹 部1b的区域更稳定、并开始生长的倾向。而且，如果形成于第三氮化物半导 体基础层3上的第一氮化物半导体基础层4进一步生长，则第一氮化物半导 体基础层4具有能够形成以凸部1a为中心、在凸部1a的外侧环绕凸部1a的 至少六个第一小斜面4r的倾向。

而且，在基板1的表面的俯视中，相邻凸部1a的间隔优选为0.2μm以 上、7μm以下，更优选为1μm以上、3μm以下，进而优选为2μm左右。 在相邻凸部1a的间隔为0.2μm以上、7μm以下的情况下，具有工序上的问 题减少的倾向。作为工序上的问题，例如可举出用来增加凸部1a的高度的干 式蚀刻时间增长、直至第二氮化物半导体基础层5的上表面5U完全平坦所需 要的生长时间过长等问题。另外，在本说明书中，相邻凸部1a的间隔表示相 邻凸部1a之间的最短距离。

此外，在基板1的表面的俯视中，凸部1a的圆形圆的直径优选为相邻凸 部1a的间隔的1/2以上、3/4以下。例如，在相邻凸部1a的间隔为2μm的 情况下，凸部1a的圆形圆的直径更优选为1.2μm左右。在凸部1a的圆形圆 的直径为相邻凸部1a的间隔的1/2以上、3/4以下的情况下，特别是在1.2μ m左右的情况，第三氮化物半导体基础层3具有在凹部1b的区域比在凸部1a 的区域更稳定、并开始生长的倾向。

此外，凸部1a的高度优选在基板1的表面俯视中为凸部1a的圆形圆的 直径的1/4以上、1以下。例如在凸部1a的圆形圆的直径为1.2μm的情况下， 凸部1a的高度更优选为0.6μm左右。在该情况下，第三氮化物半导体基础 层3具有在凹部1b的区域上比在凸部1a的区域更稳定、并开始生长的倾向。

另外，例如如沿通过图3所示的凸部中心的B-B线的剖面放大示意图即 图4所示，凸部1a的形状优选为具有前端部1c的形状。在凸部1a的上表面 平坦的情况下，后述的第三氮化物半导体基础层3不仅只在凹部1b上生长， 在凸部1a的平坦上表面上也生长。另一方面，在凸部1a为具有前端部1c的 形状的情况下，第三氮化物半导体基础层3及第一氮化物半导体基础层4从 凹部1b选择性地生长，与延续生长的第二氮化物半导体基础层5在凸部1a 的前端部1c的上方会合，所以可以认为能够限制产生晶体缺陷的区域，减少 在整体上缺陷的数量。

接着，如图5的剖面示意图所示，在基板1的表面上形成氮化物半导体 中间层2。在此，氮化物半导体中间层2例如能够向腔中导入N₂和Ar，在 N₂与Ar的混合环境中通过溅射Al靶材的反应性溅射法而形成。Ar也可以不 导入腔。而且，作为导入气体，也可以添加微量的O₂，通过使用含有微量O₂的导入气体，能够获得质量比含有来源于腔内残留水分的氧的氮化物半导体 中间层2好的膜。

接着，如图23的剖面示意图所示，在氮化物半导体中间层2的表面上形 成第三氮化物半导体基础层3，如图24的剖面示意图所示，在第三氮化物半 导体基础层3的表面上形成第一氮化物半导体基础层4。而且，如图25的剖 面示意图所示，在第一氮化物半导体基础层4的表面上形成第二氮化物半导 体基础层5的下层5A，如图26的剖面示意图所示，在第二氮化物半导体基 础层5的下层5A的表面上形成第二氮化物半导体基础层5的上层5B。

在此，分别通过例如MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition： 金属有机物化学气相沉积）法，能够在氮化物半导体中间层2的表面上依次 形成第三氮化物半导体基础层3、第一氮化物半导体基础层4、以及第二氮化 物半导体基础层5（下层5A及上层5B）。

更具体地说，如图27的剖面示意图所示，首先，主要在凹部1b的氮化 物半导体中间层2的表面上形成第三氮化物半导体基础层3（例如厚度 t₃=300nm），然后，至少在第三氮化物半导体基础层3的表面上形成第一氮 化物半导体基础层4（例如厚度t₄=1400nm），之后，至少在第一氮化物半导 体基础层4的表面上形成第二氮化物半导体基础层5。在此，第二氮化物半导 体基础层5由未掺杂的下层5A（例如厚度t_5A=4000nm）和n型掺杂的上层 5B（例如厚度t_5B=3000nm）的层积体形成。

接着，参照图28的剖面示意图，针对晶体缺陷少且具有平坦上表面5U 的第二氮化物半导体基础层5的制造方法、特别是生长模式进行说明。

[氮化物半导体基础层的生长模式]

首先，第三氮化物半导体基础层3、第一氮化物半导体基础层4及第二氮 化物半导体基础层5（以下称为“氮化物半导体基础层各层”）分别选择适合 的生长模式生长。下面，在本说明中，如下所示方便地定义生长模式。

二维生长模式：易于获得平坦表面的生长模式

三维生长模式：易于形成小斜面的生长模式

二维半生长模式：介于二维生长模式和三维生长模式的中间生长模式

[氮化物半导体基础层生长模式与生长参数的关系]

接着，通过适当地选择（A-2）生长温度、（B-2）生长压力、以及（C-2） V/III比这三个生长参数，能够分别对氮化物半导体基础层各层的生长所使用 的生长模式进行切换。

具体地说，能够通过下面的（A-2）、（B-2）及（C-2）的至少一个生长 参数或组合来实现各生长模式的切换。在此，本发明的发明者们专心研究的 结果为，能够得知这三个生长参数分别与氮化物半导体基础层的生长模式的 关系。

（A-2）生长温度

生长温度越高，则越容易成为二维生长模式，生长温度越低，则越容易 成为三维生长模式。

（B-2）生长压力

生长压力越低则越容易成为二维生长模式，生长压力越高则越容易为三 维生长模式。

（C-2）V/III比

V/III比越小则越容易成为二维生长模式，V/III比越大则越容易成为三维 生长模式。另外，V/III比是氮化物半导体基础层生长时单位时间所提供的V 族原料气体的摩尔量与单位时间所提供的III族原料气体的摩尔量之比。

因此，为了形成晶体缺陷少、结晶度高且具有平坦上表面50的第二氮化 物半导体基础层5，首先，使第三氮化物半导体基础层3在介于能获得平坦表 面的“二维生长模式”与小斜面的晶体面优先出现的“三维生长模式”之间 的中间生长模式即“二维半生长模式”下生长。

由此，第三氮化物半导体基础层3的表面具有第三小斜面3f和第三平坦 区域3c。而且，各个第三氮化物半导体基础层3表面上的第三小斜面3f的面 积比例小于第三平坦区域3c的面积比例。

第一氮化物半导体基础层4在“三维生长模式”下生长，以形成第一小 斜面4r。

由此，第一氮化物半导体基础层4的表面具有第一小斜面4r和第一平坦 区域4c。而且，在各个第一氮化物半导体基础层4的表面的俯视中，第一小 斜面4r的面积比例大于第一平坦区域4c的面积比例。

进而，第二氮化物半导体基础层5为了填埋第一小斜面4r、形成平坦上 表面5U而在“二维生长模式”下生长。

由此，能够形成晶体缺陷少、结晶度良好且具有平坦上表面5U的第二氮 化物半导体基础层5。

即通过在第三氮化物半导体基础层3的表面设置第三小斜面3f，将在氮 化物半导体层的c（layer）轴向上延伸的位错向第三小斜面3f的方向翘曲， 由此减少位错的数量。

而且，通过设置第一氮化物半导体基础层4表面的俯视中面积比例大于 第一平坦区域4c的第一小斜面4r，将在氮化物半导体层的c（layer）轴向上 延伸的位错向第一小斜面4r的方向弯曲，从而进一步减少位错的数量。

像这样在减少了于氮化物半导体层的c（layer）轴向上延伸的位错数量的 第一氮化物半导体基础层4的表面上，在促进具有平坦表面的氮化物半导体 层生长的二维生长模式下使第二氮化物半导体基础层5生长，由此能够形成 晶体缺陷少、结晶度良好且具有平坦上表面5U的第二氮化物半导体基础层5。

另外，虽然第二氮化物半导体基础层5由下层5A与上层5B的层积体形 成，但下层5A为未掺杂层，上层5B能够通过在保持与下层5A基本相同的 生长不变条件下进行n型掺杂而生长。

总结上述结果，那么形成第三氮化物半导体基础层3及第一氮化物半导 体基础层4的工序优选为满足从下面的（i-2）、（ii-2）及（iii-2）中所选择 的至少一个条件而进行。由此，具有能够得到难以生成裂纹、X射线摇摆曲 线的半值宽度狭窄的氮化物半导体基础层的倾向。

（i-2）使第三氮化物半导体基础层3生长时的生长温度高于第一氮化物 半导体基础层4生长时的生长温度。

（ii-2）使第三氮化物半导体基础层3生长时的压力低于第一氮化物半导 体基础层4生长时的压力。

（iii-2）使第三氮化物半导体基础层3生长时所供给的气体的V/III比低于 第一氮化物半导体基础层4生长时所供给的气体的V/III比。

而且，形成第三氮化物半导体基础层3、第一氮化物半导体基础层4及第 二氮化物半导体基础层5的工序优选为满足从下面的（I-2）、（II-2）及（III-3） 中所选择的至少一个条件而进行，并且优选为满足从下面的（a-2）、（b-2） 及（c-2）中所选择的至少一个条件而进行。由此，具有能够得到难以产生裂 纹、X射线摇摆曲线的半值宽度狭窄的氮化物半导体基础层的倾向。

（I-2）使第二氮化物半导体基础层5生长时的生长温度高于第三氮化物 半导体基础层3生长时的生长温度。

（II-2）使第二氮化物半导体基础层5生长时的压力低于第三氮化物半导 体基础层3生长时的压力。

（III-2）使第二氮化物半导体基础层5生长时所供给的气体的V/III比低 于第三氮化物半导体基础层3生长时所供给的气体的V/III比。

（a-2）使第二氮化物半导体基础层5生长时的生长温度高于第一氮化物 半导体基础层4生长时的生长温度。

（b-2）使第二氮化物半导体基础层5生长时的压力低于第一氮化物半导 体基础层4生长时的压力。

（c-2）使第二氮化物半导体基础层5生长时所供给的气体的V/III比低于 第一氮化物半导体基础层4生长时所供给的气体的V/III比。

图29表示第三氮化物半导体基础层3的表面的一例的俯视放大示意图。 如图29所示，第三氮化物半导体基础层3在凸部1a的外侧具有环绕凸部1a 的第三小斜面3f。

而且，环绕一个凸部1a的第三小斜面3f与环绕另一个凸部1a的第三小 斜面3f通过第三氮化物半导体基础层3的第三平坦区域3c连接。

第三氮化物半导体基础层3的第三小斜面3f从第三氮化物半导体基础层 3的第三平坦区域3c向基板1的凸部1a倾斜下降。

图30表示第三氮化物半导体基础层3的表面的另一例的俯视放大示意 图。在图30所示的实例中，其特征为，由第三氮化物半导体基础层3的第三 平坦区域3c均匀地覆盖基板1凹部1b的几乎整个面，在凸部1a的周围略微 形成第三小斜面3f。

即在图30所示的实例中，与图29所示的实例相比，在第三氮化物半导 体基础层3的表面上，第三平坦区域3c所占的面积比例大于第三小斜面3f 所占的面积比例。

图31表示沿图30的B-B的剖面示意图。第三氮化物半导体基础层3从 基板1的凹部1b的上方区域选择性地进行生长。而且，随着第三氮化物半导 体基础层3的生长的进行，由第三氮化物半导体基础层3的第三平坦区域3c 均匀地覆盖基板1的凹部1b上方区域的几乎整个面，在基板1的凸部1a的 周围略微形成第三小斜面3f。

图32表示第三氮化物半导体基础层3的表面的另一例的俯视放大示意 图。在图32所示的实例中，其特征为，在第三氮化物半导体基础层3的表面 形成粗糙面区域3d。在此，即使在第三氮化物半导体基础层3具有60nm以 上的层厚的情况下，在凹部上方区域的第三氮化物半导体基础层3的表面上 也混合存在第三平坦区域3c、以及比第三平坦区域3c粗糙的粗糙面区域3d。 在该情况下，如果在该粗糙面区域3d的表面上生长第一氮化物半导体基础层 4，则第一氮化物半导体基础层4的表面容易形成更大的粗糙面，进而出现在 其上方生长的第二氮化物半导体基础层5的表面难以平坦的问题。

第三氮化物半导体基础层3优选在粗糙面区域3d占第三氮化物半导体基 础层3的表面的面积比例为5%以下的条件下生长。在该情况下，生长于第三 氮化物半导体基础层3的表面上的第一氮化物半导体基础层4及第二氮化物 半导体基础层5分别具有形成晶体缺陷少且结晶度良好的膜的倾向。

图33表示形成第三氮化物半导体基础层3后所生长的第一氮化物半导体 基础层4表面的一例的俯视放大示意图。第一氮化物半导体基础层4在基板1 的凸部1a的外侧具有环绕凸部1a的六个第一小斜面4r。

在图33所示的俯视中，第一小斜面4r在a（sub）轴向上出现两个，在 与a（sub）轴向倾斜＋60°角度的方向及与a（sub）轴向倾斜－60°角度的 方向（都是u方向）上分别两个两个地出现（将该情况作为“事例2-1”）。

更具体地说，在六个第一小斜面4r中，在图33所示的第一氮化物半导 体基础层4的表面的俯视中，出现在a（sub）轴向上的两个第一小斜面4r相 对a（sub）轴向（〈11-20〉方向）向斜上方倾斜，第一小斜面4r在其倾斜方 向上伸展。

而且同样地，在第一氮化物半导体基础层4的表面的俯视中，两个两个 分别出现在与a（sub）轴向倾斜＋60°角度的方向及与a（sub）轴向倾斜－ 60°角度的方向（都是u方向）上的第一小斜面4r也相对于与a（sub）轴向 倾斜＋60°角度的方向及与a（sub）轴向倾斜－60°角度的方向分别向斜上 方倾斜，第一小斜面4r在其倾斜方向上伸展。

图34表示沿图33的B-B的剖面示意图。出现在图34中的第一小斜面 4r是在第一小斜面4r所存在的范围内、在其剖面的内侧方向上也同样出现的 面。

而且，环绕一个凸部1a的第一小斜面4r与环绕另一个凸部1a的第一小 斜面4r通过第一氮化物半导体基础层4的上表面4c连接。

在此，环绕凸部1a外周的六个第一小斜面4r分别通过从凸部1a向斜上 方伸展而倾斜。

图35表示第三氮化物半导体基础层3形成后所生长的第一氮化物半导体 基础层4表面的另一例的俯视放大示意图。在图35所示的实例中，表示在基 板1表面的凸部1a分别排列在与a（sub）轴向倾斜＋30°的方向及与a（sub） 轴向倾斜－30°的方向上的情况下、第一氮化物半导体基础层4的第一小斜 面4r与第一平坦区域4c的位置关系（将该情况作为“事例2-2”）。

在形成六个第一小斜面4r的三维生长模式下使第一氮化物半导体基础层 4生长的情况下，第一氮化物半导体基础层4的第一小斜面4r及第一平坦区 域4c分别容易受到基板1凸部1a的排列的影响。

在事例2-2中，在第一氮化物半导体基础层4表面的俯视中，第一氮化 物半导体基础层4的第一平坦区域4c的形状为连接的三角形形状，在切换为 第二氮化物半导体基础层5的生长模式即二维生长模式后，在第一平坦区域 4c上形成第二氮化物半导体基础层5。由于第一氮化物半导体基础层4的第 一平坦区域4c的晶体缺陷具有向第二氮化物半导体基础层5延续传播的倾 向，所以，第一平坦区域4c所占第一氮化物半导体基础层4的表面的面积较 小的事例2-1的情况与事例2-2的情况相比，事例2-1具有在第二氮化物半导 体基础层5上形成晶体缺陷少且结晶度良好的膜的倾向。

图27所示的第三氮化物半导体基础层3的厚度t₃优选为60nm以上、凸 部1a的高度以下（例如凸部1a的高度为0.6μm的情况下为600nm以下）。 在厚度t₃为60nm以上的情况下，第三氮化物半导体基础层3覆盖凹部1b的 氮化物半导体中间层2的整体区域，所以其结果为，第一氮化物半导体基础 层4及第二氮化物半导体基础层5具有分别形成晶体缺陷少且结晶度良好的 膜的倾向。在厚度t₃为凸部1a的高度以下的情况下，在第一氮化物半导体基 础层4生长时易于形成第一小斜面4r，所以，第一氮化物半导体基础层4及 第二氮化物半导体基础层5分别具有易于形成晶体缺陷少且具有良好结晶度 的膜的倾向。

而且，将图27所示的第三氮化物半导体基础层3与第一氮化物半导体基 础层4合并的膜的最厚部分的厚度t₃₄优选为在基板1表面的俯视中相邻凸部 1a的间隔的0.5倍以上、2倍以下。例如在基板1的表面的俯视中相邻凸部 1a的间隔为2μm的情况下，厚度t₃₄优选为1μm以上、4μm以下。在厚度 t₃₄在基板1的表面的俯视中为相邻凸部1a的间隔的0.5倍以上的情况下，因 为第一小斜面4r在第一氮化物半导体基础层4的表面的面积比例进一步大于 第一平坦区域4c的面积比例，所以第一氮化物半导体基础层4及第二氮化物 半导体基础层5分别具有易于形成晶体缺陷少且具有良好结晶度的膜的倾向。 而且，在厚度t₃₄在基板1的表面的俯视中为相邻凸部1a的间隔的2倍以下的 情况下，因为在形成有第一小斜面4r的状态下填埋凸部1a的倾向减小，所以 具有在凸部1a的上方难以留下晶体缺陷的倾向。

第二氮化物半导体基础层5的厚度（下层5A的厚度t_5A与上层5B的厚 度t_5B的厚度总和）优选为凸部1a高度的2倍以上，例如在凸部1a的高度为 0.6μm的情况下，优先为1.2μm以上。在第二氮化物半导体基础层5的厚度 为凸部1a高度的2倍以上的情况下，能够在第二氮化物半导体基础层5的下 层5A填埋凸部1a的倾向增大，所以第二氮化物半导体基础层5下层5A的 上表面5M平坦的倾向增大。

另外，作为第三氮化物半导体基础层3，例如能够使用由式 Al_x10Ga_y10In_z10N（0≦x10≦1、0≦y10≦1、0≦z10≦1、x10+y10+z10≠0）所 表示的III族氮化物半导体形成的层。而且，第三氮化物半导体基础层3、第 一氮化物半导体基础层4及第二氮化物半导体基础层5作为材料为相同组成， 优选只改变生长条件。

在从第三氮化物半导体基础层3生长时的生长模式切换为第一氮化物半 导体基础层4生长时的生长模式、并且从第一氮化物半导体基础层4生长时 的生长模式切换为第二氮化物半导体基础层5生长时的生长模式时，虽然优 选分别设置例如2秒～60秒左右的生长中断时间，并且在其间改变生长条件， 但也可以连续地改变条件。

作为第三氮化物半导体基础层3、第一氮化物半导体基础层4、第二氮化 物半导体基础层5，为了不延续由柱状晶体的集合体形成的氮化物半导体中间 层2中的位错等晶体缺陷，分别优选使用含有作为III族元素的Ga的氮化物 半导体层。

虽然为了不延续氮化物半导体中间层2中的位错而需要在与氮化物半导 体中间层2的界面附近使位错成环，但在第三氮化物半导体基础层3由含有 Ga的III族氮化物半导体形成的情况下，位错容易成环。因此，通过分别使 用由含有Ga的III族氮化物半导体形成的第三氮化物半导体基础层3、第一 氮化物半导体基础层4、以及第二氮化物半导体基础层5，在与氮化物半导体 中间层2的界面附近使位错成环而闭锁，从而具有能够抑制位错从氮化物半 导体中间层2向第一氮化物半导体基础层4延续的倾向。

而且，可以对形成第三氮化物半导体基础层3之前的氮化物半导体中间 层2的表面进行热处理，通过该热处理，具有能够谋求氮化物半导体中间层2 表面的清洁化与结晶度的提高的倾向。该热处理例如能够在MOCVD法所使 用的MOCVD装置内进行，作为进行热处理时的环境气体，例如可以使用氢 气或氮气等。

此外，为了防止在上述热处理时氮化物半导体中间层2分解，也可以在 进行热处理时的环境气体中混入氨气。而且，上述热处理例如可以在900℃以 上、1250℃以下的温度下进行例如1分钟以上、60分钟以下的时间。

虽然优选第三氮化物半导体基础层3、第一氮化物半导体基础层4、以及 第二氮化物半导体基础层5的下层5A分别为无掺杂，在第二氮化物半导体基 础层5的上层5B为n型掺杂，但第三氮化物半导体基础层3、第一氮化物半 导体基础层4及第二氮化物半导体基础层5的下层5A也可以分别为n型掺杂。 在为n型掺杂的情况下，n型掺杂剂可以在1×10¹⁷cm^-3以上、1×10¹⁹cm^-3以 下的范围内掺杂。

作为n型掺杂剂，例如可以使用从硅、锗及锡中所选择的至少一种元素 等，其中优选使用硅。在n型掺杂剂中使用硅的情况下，作为n型掺杂气体， 优选使用硅烷气或乙硅烷气。

第三氮化物半导体基础层3、第一氮化物半导体基础层4及第二氮化物半 导体基础层5分别生长时的基板1的温度优选为800℃以上、1250℃以下，更 优选为900℃以上、1150℃以下。在第三氮化物半导体基础层3、第一氮化物 半导体基础层4及第二氮化物半导体基础层5分别生长时的基板1的温度为 800℃以上、1250℃以下的情况，特别是在900℃以上、1150℃以下的情况下， 具有能够使晶体缺陷少且结晶度良好的第三氮化物半导体基础层3、第一氮化 物半导体基础层4及第二氮化物半导体基础层5生长的倾向。

接着，例如通过MOCVD法，在第二氮化物半导体基础层5的表面上形 成n型氮化物半导体接触层7。另外，可以设置n型氮化物半导体接触层7， 使其至少一部分与第二氮化物半导体基础层5的表面相接。

第三氮化物半导体基础层3、第一氮化物半导体基础层4、第二氮化物半 导体基础层5、以及n型氮化物半导体接触层7的厚度总和优选为4μm以上、 20μm以下，更优选为4μm以上、15μm以下。在第三氮化物半导体基础 层3、第一氮化物半导体基础层4、第二氮化物半导体基础层5、以及n型氮 化物半导体接触层7的厚度总和为4μm以上的情况下，具有这些层的结晶度 良好、在这些层的表面上难以产生凹坑（pit）的倾向。另一方面，在第三氮 化物半导体基础层3、第一氮化物半导体基础层4、第二氮化物半导体基础层 5、以及n型氮化物半导体接触层7的厚度总和为15μm以下的情况下，具有 基板1的翘曲不会增大、晶片难以开裂或在晶片的光刻加工时难以出现曝光 不均、元件的产量增高的倾向。而且，在第三氮化物半导体基础层3、第一氮 化物半导体基础层4、第二氮化物半导体基础层5、以及n型氮化物半导体接 触层7的厚度总和特别为4μm以上、15μm以下的情况下，能够使这些层的 结晶度良好、并且能够抑制基板1产生翘曲、能够有效防止元件的产量降低 的倾向进一步增大。另外，在这些层的厚度总和中，未特别限定n型氮化物 半导体接触层7的厚度上限。

接着，例如通过MOCVD法，在n型氮化物半导体接触层7的表面上形 成n型氮化物半导体超晶格层92。n型氮化物半导体超晶格层92的主要作用 为，利用构成n型氮化物半导体超晶格层92的超晶格的各层间的界面，抑制 从n型氮化物半导体接触层7的下方向上方延伸的晶体缺陷延伸至氮化物半 导体活性层11。

作为n型氮化物半导体超晶格层92，例如能够使用将由厚度为2.5nm的 In_x11Ga_1-x11N（0＜x11≦1，例如x11=0.02）形成的低带隙层、以及例如由厚度 为2.5nm的GaN形成的高带隙层交替层积十对而形成的超晶格结构，但低带 隙层与高带隙层的组成不限于此。低带隙层在组成中含有挥发性In，所以对 于n型氮化物半导体超晶格层92整体或者至少低带隙层来说，优选使生长温 度低于n型氮化物半导体接触层7。虽然生长温度可以固定，但也可以例如在 低带隙层中以低温生长，在高带隙中以高温生长。另外，也可以省略n型氮 化物半导体超晶格层92，在n型氮化物半导体接触层7上形成氮化物半导体 活性层11。在该情况下，因为元件结构简单，所以具有减少特性差异的倾向。

在n型氮化物半导体超晶格层92中的低带隙层、高带隙层的任意一层或 两层中优选进行n型掺杂，至于n型掺杂剂的掺杂浓度，优选为1×10¹⁷cm^-3以上、1×10²⁰cm^-3以下，更优选为1×10¹⁸cm^-3以上、1×10¹⁹cm^-3以下，进而 优选为2×10¹⁸cm^-3以上、4×10¹⁸cm^-3以下。在该情况下，具有能够维持n型 氮化物半导体超晶格层92的良好结晶度、并且能够降低元件的动作电压的倾 向。

接着，例如通过MOCVD法，在n型氮化物半导体超晶格层92的表面上 依次形成氮化物半导体活性层11、p型氮化物半导体包覆层13、以及p型氮 化物半导体接触层15。

然后，在p型氮化物半导体接触层15的表面上形成例如由ITO（Indium  Tin Oxide：氧化铟锡）形成的透光性电极层19。

接着，通过蚀刻除去p侧电极21形成后的层积体的一部分，由此露出n 型氮化物半导体接触层7的表面的一部分。

然后，在透光性电极19的表面上和在n型氮化物半导体接触层7露出的 表面上分别同时形成p侧电极21和n侧电极20。作为p侧电极21及n侧电 极20，例如能够形成镍层、铝层、钛层及金层的层积膜。

另外，也可以不同时形成p侧电极21及n侧电极20，而以其他方式形成， 在该情况下，改变两电极的材料，由此能够选择最适合的材料分别作为p侧 电极21及n侧电极20。

之后，在n侧电极20形成后的层积体的整个表面形成SiO₂等绝缘保护膜 23，为露出p侧电极21及n侧电极20而在绝缘保护膜23设有开口部，将形 成了多个氮化物半导体发光二极管元件200的晶片分割成单个的元件，由此 能够制作出实施方式2-1的氮化物半导体发光二极管元件200。

在按照上述方法制作的实施方式2-1的氮化物半导体发光二极管元件200 中，在设置于基板1的表面的氮化物半导体中间层2的表面上以二维半生长 模式使第三氮化物半导体基础层3生长，以三维生长模式使第一氮化物半导 体基础层4生长，以二维生长模式使第二氮化物半导体基础层5生长。在由 此而得到的X射线摇摆曲线半值宽度狭小的、具有良好结晶度且平坦的第二 氮化物半导体基础层5的上表面5U上依次层积n型氮化物半导体接触层7、 n型氮化物半导体超晶格层92、氮化物半导体活性层11、p型氮化物半导体 包覆层13及p型氮化物半导体接触层15。因此，氮化物半导体活性层11等 的氮化物半导体基础层上的各层的位错密度降低，具有良好的结晶度。

因此，由具有这样良好结晶度的氮化物半导体层所形成的实施方式2-1 的氮化物半导体发光二极管元件200是动作电压低、发光输出高的元件。

将实施方式2-1的氮化物半导体发光二极管元件200作为用来评估裸芯 片（未进行后述的树脂密封）的元件，在10个元件中通过30mA电流时，确 认能够得到平均光输出为41mW、动作电压为3.0V及发光波长为445nm的动 作电压低且发光输出高的元件。

图36表示使用实施方式2-1氮化物半导体发光二极管元件200的发光装 置210的一例的剖面示意图。

在此，发光装置210具有将实施方式2-1的氮化物半导体发光二极管元 件200设置在第二引线框架31上的结构。而且，通过第一金属线33电连接 氮化物半导体发光二极管元件200的p侧电极21和第一引线框架30，并且通 过第二金属线34电连接氮化物半导体发光二极管元件200的n侧电极20和 第二引线框架31。进而，通过透明成型树脂35模制氮化物半导体发光二极管 元件200，由此，发光装置210成为炮弹状的形状。

图36所示结构的发光装置210使用了实施方式2-1的氮化物半导体发光 二极管元件200，所以能够成为动作电压低且发光输出高的发光装置。

〈实施方式2-2〉

第二实施方式的特征为，是使用了第一实施方式的氮化物半导体结构（基 板1、氮化物半导体中间层2、第三氮化物半导体基础层3、第一氮化物半导 体基础层4以及第二氮化物半导体基础层5的层积结构）的电子器件即氮化 物半导体晶体管元件。

图37表示实施方式2-2的氮化物半导体晶体管元件400的剖面示意图。 氮化物半导体晶体管元件400具有氮化物半导体结构，该氮化物半导体结构 为，由将在等价的三个a（sub）轴向上配置凸部1a的c面作为主表面的蓝宝 石基板形成的基板1、在基板1的表面上依次层积的由AlN等形成的氮化物 半导体中间层2、由无掺杂GaN等形成的第三氮化物半导体基础层3、由无 掺杂GaN等形成的第一氮化物半导体基础层4、由无掺杂GaN等形成的第二 氮化物半导体基础层5。

而且，在晶体缺陷少且具有良好结晶度的第二氮化物半导体基础层5的 平坦表面5U上层积由无掺杂GaN等形成的氮化物半导体电子传输层71，在 氮化物半导体电子传输层71的表面上层积由n型AlGaN等形成的n型氮化 物半导体电子供给层73。

在n型氮化物半导体电子供给层73的表面上设置栅极77，在栅极77的 两侧设置由n型GaN等形成的源极接触层75S和漏极接触层75D。而且，在 源极接触层75S上设置源极78S，在漏极接触层75D上设置漏极78D。

下面针对实施方式2-2的氮化物半导体晶体管元件400的制造方法的一 例进行说明。首先，与实施方式2-1相同，在具有凸部1a及凹部1b的基板1 的表面上通过反应性溅射法形成由AlN形成的氮化物半导体中间层2。

接着，通过MOCVD法，在氮化物半导体中间层2的表面上，在出现第 三小斜面3f和第三平坦区域3c的二维半生长模式下使由无掺杂GaN形成的 第三氮化物半导体基础层3生长，在三维生长模式下使由无掺杂GaN形成的 第一氮化物半导体基础层4生长。

在此，在第一氮化物半导体基础层4的表面的俯视中，在出现于a（sub） 轴向上的两个第一小斜面4r、以及两个两个分别出现于与a（sub）轴向倾斜 ＋60°角度的方向及与a（sub）轴向倾斜－60°角度的方向上的第一小斜面 4r都出现的条件下，使第一氮化物半导体基础层4生长。

然后，通过MOCVD法，在第一氮化物半导体基础层4的表面上以二维 生长模式使由无掺杂GaN形成的第二氮化物半导体基础层5生长。在此，在 填埋第一氮化物半导体基础层4的第一小斜面4r且出现平坦上表面5U的条 件下，使第二氮化物半导体基础层5生长。

接着，通过MOCVD法，在第二氮化物半导体基础层5的平坦上表面5U 上层积由n型Al_xGa_1-xN形成的氮化物半导体电子传输层71，在氮化物半导 体电子传输层71的表面上层积n型氮化物半导体电子供给层73。

之后，如图37所示，在n型氮化物半导体电子供给层73的表面上形成 源极接触层75S及漏极接触层75D后，分别形成源极78S、漏极78D及栅极 77。由此，能够制作出实施方式2-2的氮化物半导体晶体管元件400。

在实施方式2-2的氮化物半导体晶体管元件400中，在第一氮化物半导 体基础层4的表面的俯视中，在出现于a（sub）轴向上的两个第一小斜面4r、 以及两个两个分别出现于与a（sub）轴向倾斜＋60°角度的方向及与a（sub） 轴向倾斜－60°角度的方向上的第一小斜面4r都出现的条件下，使第一氮化 物半导体基础层4生长。由此，因为能够特别减少氮化物半导体电子传输层 71最上面的二维电子传输区域的晶体缺陷，所以能够提高电子的移动度。

因此，在实施方式2-2的氮化物半导体晶体管元件400中，因为层积于 氮化物半导体中间层2的表面上的各层是位错密度低、结晶度良好的层，所 以能够成为提高电子移动度等特性的元件。

如上所述，根据本实施方式，在具有凸部1a及凹部1b的基板1的表面 上，首先在二维半生长模式下使第三氮化物半导体基础层3生长，然后，在 三维生长模式下使第一氮化物半导体基础层4生长，之后，在二维生长模式 下使第二氮化物半导体基础层5生长，使第二氮化物半导体基础层5成为位 错密度低且结晶度良好的基础层。

由此，在层积于第二氮化物半导体基础层5上表面5U上的氮化物半导体 层通过MOCVD法的生长中以及之后的工序中，能够抑制晶片开裂及产生裂 纹，并且能够提高由氮化物半导体层的X射线摇摆曲线的半值宽度所表示的 结晶度，同时，因为能够降低由CL法、EPD等所表示的缺陷密度，所以能 够提供提高了由发光效率及电子移动度等所表示的器件特性的氮化物半导体 元件以及成为氮化物半导体元件的基础的氮化物半导体结构。

另外，虽然只记述了通过溅射法而形成氮化物半导体中间层2，但该方法 不限于此，例如也可以为使用MOCVD法、在低温下形成的所谓低温缓冲层。 而且，作为基板1，在使用GaN基板的情况下也可以省略氮化物半导体中间 层2。

另外，实施方式2-1及2-2除了上述以外的说明，其他方面与实施方式 1-1及1-2相同，因此省略其说明。

〈实施方式3-1〉

下面，针对实施方式3-1的氮化物半导体结构的制造方法进行说明。实 施方式3-1的氮化物半导体结构的制造方法的特征在于，旋转基板的同时，通 过基于使用含有氢气的载气的立式MOCVD装置的MOCVD法，使第一氮化 物半导体基础层生长，限制基板单位时间的旋转数以及氢气相对于载气的整 个体积的体积比。而且，在本实施方式的氮化物半导体结构的制造方法中， 当然也可以在后述的各工序之间包括其他的工序。

首先，如图38所示的剖面示意图，进行准备基板1的工序。在此，作为 基板1，例如可以准备由三方晶刚玉或六方晶的晶体形成的基板1。作为由三 方晶刚玉或六方晶的晶体形成的基板1，例如可以使用由蓝宝石（Al₂O₃）单 晶、AlN单晶或GaN单晶等形成的基板。

而且，基板1的表面40可以为c面或与c面具有5°以内倾斜的表面， 倾斜的方向例如可以只是m（sub）轴（〈1-100〉）方向、只是a（sub）轴（〈11-20〉） 方向、或上述两方向合成的方向。更具体地说，作为基板1，可以准备基板1 的表面40从c面（法线为c轴的面）向基板的m（sub）轴〈1-100〉方向倾 斜0.15°～0.35°的基板等。

然后，如图39的剖面示意图所示，在基板1的表面40形成凹部1b和设 置在凹部1b之间的凸部1a。例如，能够通过包含在基板1的表面40上形成 规定凸部1a的平面配置的掩模的构图工序和利用通过该构图工序而形成的掩 模、对基板1的表面40进行蚀刻而形成凹部1b的工序，来形成上述基板1 表面的凸部1a及凹部1b。在此，构图工序能够通过普通的光刻工序进行，蚀 刻工序例如能够通过干式蚀刻法或湿式蚀刻法进行。然而，为了使凸部1a的 形状为具有后述的前端部的形状，优选通过易于控制凸部1a形状的干式蚀刻 法来进行。

接着，如图5的剖面示意图所示，在基板1的表面上形成氮化物半导体 中间层2。

然后，如图6的剖面示意图所示，在氮化物半导体中间层2的表面上形 成第一氮化物半导体基础层4，如图7的剖面示意图所示，在第一氮化物半导 体基础层4的表面上形成第二氮化物半导体基础层5。

在此，例如旋转形成氮化物半导体中间层2后的基板1的同时，供给含有 氢气的载气、以及含有III族原料气体和V族原料气体的原料气体，使用立式 MOCVD装置的MOCVD法，由此能够在氮化物半导体中间层2的表面上分 别依次形成第一氮化物半导体基础层4及第二氮化物半导体基础层5。

第一氮化物半导体基础层4在形成有第一小斜面4r的小面生长模式下生 长，第二氮化物半导体基础层5在为使第一小斜面4r与下表面5b相接而填 埋第一小斜面4r并形成平坦上表面5a的填埋生长模式下生长。由此，能够形 成晶体缺陷少、结晶度高且具有平坦上表面5a的第二氮化物半导体基础层5。

图8表示图6所示的第一氮化物半导体基础层4表面的一例的俯视放大 示意图。如图8所示，第一氮化物半导体基础层4在凸部1a的外侧具有环绕 凸部1a的六个第一小斜面4r。在图8所示的俯视中，在a（sub）轴向上出现 两个第一小斜面4r，在与a（sub）轴向倾斜+60°角度的方向及与a（sub） 轴向倾斜－60°角度的方向（都为u方向）上分别两个两个地出现第一小斜 面4r（该情况为事例3-1）。而且，在沿图8的B-B线的剖面上出现的第一 小斜面4r是在第一小斜面4r存在的范围内、在该剖面的内侧方向上也同样出 现的面。

而且，通过第一氮化物半导体基础层4的上表面4c连接环绕一个凸部1a 的第一小斜面4r和环绕另一个凸部1a的第一小斜面4r。

第一氮化物半导体基础层4的第一小斜面4r从第一氮化物半导体基础层 4的上表面4c向基板1的凸部1a倾斜下降。在此，在六个第一小斜面4r中， 在第一氮化物半导体基础层4表面的俯视中，出现在a（sub）轴向上的两个 第一小斜面4r相对于a（sub）轴向（〈11-20〉方向）向斜上方倾斜，小面在 该倾斜方向上伸展。而且同样地，在第一氮化物半导体基础层4表面的俯视 中，分别两个两个地出现在与a（sub）轴向倾斜+60°角度的方向及与a（sub） 轴向倾斜－60°角度的方向上的第一小斜面4r也分别相对于与a（sub）轴向 倾斜+60°角度的方向及与a（sub）轴向倾斜－60°角度的方向向斜上方倾斜， 小面在该倾斜方向上伸展。

此外，在氮化物半导体中间层2上，第一氮化物半导体基础层4的第一 小斜面4r为以凸部1a为中心、在凸部1a的外侧成为环绕凸部1a的六个小面。

而且，在第一氮化物半导体基础层4的表面的俯视中，优选除了在a（sub） 轴向及u方向上出现的第一小斜面4r以外，其他小面几乎不出现。更具体地 说，优选由上述公式（1）所表示的第一小斜面4r的面积比率为80%以上， 更优选为90%以上。在第一小斜面4r的面积比率为80%以上的情况下，特别 是在90%以上的情况下，在层积于第二氮化物半导体基础层5的上表面5a上 的氮化物半导体层的生长中以及之后的工序中，具有能够抑制晶片开裂及产 生裂纹的倾向。而且，也具有能够提高由X射线摇摆曲线的半值宽度等所表 示的氮化物半导体层的结晶度的倾向。进而，也具有减少能够通过阴极发光 法或腐蚀坑密度等进行评估的缺陷密度的倾向。具体地说，GaN基础层的 （004）面的X射线摇摆曲线的半值宽度（arcsec）可以为30～40arcsec，而且 通过CL法而得到的暗斑密度为2×10⁸cm^-3以下。

使第一氮化物半导体基础层4通过使用立式MOCVD装置的MOCVD法 生长时的基板1单位时间的旋转数为400RPM以上、1000RPM以下，并且使 第一氮化物半导体基础层4通过MOCVD法生长时所供给的氢气相对于载气 整体体积的体积比为0.7以上、1以下，由此能够实现上述第一小斜面4r出 现的第一氮化物半导体基础层4的小面生长模式。

这是通过本发明的发明者专心研究的结果得出的结论，研究结果为，在 形成于具有凸部和凹部的基板1的表面上的氮化物半导体中间层2上、通过 使用立式MOCVD装置的MOCVD法、使第一氮化物半导体基础层4生长时， 使基板1单位时间的旋转数为400RPM以上、1000RPM以下，并且使第一氮 化物半导体基础层4生长时所供给的氢气相对于载气的整体体积的体积比为 0.7以上、1以下，由此，能够使第一氮化物半导体基础层4形成均匀性较高 的、表面相连的连接膜。

在上述连接膜即第一氮化物半导体基础层4的表面上通过MOCVD法使 第二氮化物半导体基础层5生长的情况下，能够得到晶体缺陷少、具有高结 晶度且具有高平坦性的第二氮化物半导体基础层5的上表面5a。因此，在本 实施方式中，在具有上述高结晶度及高平坦性的第二氮化物半导体基础层5 的上表面5a上能够再现性良好地形成具有良好结晶度的氮化物层。

另外，“RPM”为“Rotation Per Minute”的缩略语，是基板1一分钟范 围内的旋转数。而且“立式MOCVD装置”是在实质上与基板面垂直的方向 上供给原料气体的反应炉。

出现上述第一小斜面4r的第一氮化物半导体基础层4的小面生长模式、 以及填埋第一小斜面4r且形成平坦性较高的上表面5a的第二氮化物半导体基 础层5的填埋生长模式优选分别为满足从下述的（i-3）、（ii-3）、（iii-3）、 （iv-3）及（v-3）中所选择的至少一个条件而进行，进而优选为满足下述的 （i-3）、（ii-3）、（iii-3）、（iv-3）及（v-3）的所有条件而进行。在第一 氮化物半导体基础层4的小面生长模式及第二氮化物半导体基础层5的填埋 生长模式在满足下述的（i-3）～（v-3）的至少一个条件下进行的情况下，特 别是在满足（i-3）～（v-3）的所有条件下进行的情况下，因为能够得到具有 更高结晶度及平坦性的第二氮化物半导体基础层5的上表面5a，所以，在其 上方具有能够进一步再现性良好地形成具有更良好结晶度的氮化物层的倾 向。

（i-3）使第一氮化物半导体基础层4生长时的生长温度低于第二氮化物 半导体基础层5生长时的生长温度。

（ii-3）使第一氮化物半导体基础层4生长时的压力高于第二氮化物半导 体基础层5生长时的压力。

（iii-3）使第一氮化物半导体基础层4生长时所供给的原料气体的V/III 比（原料气体中V族元素相对于III族元素的摩尔比）高于第二氮化物半导体 基础层5生长时所供给的原料气体的V/III比。

（iv-3）使第一氮化物半导体基础层4生长时的基板1单位时间的旋转数 小于第二氮化物半导体基础层5生长时的基板1单位时间的旋转数。

（v-3）使第一氮化物半导体基础层4生长时氢气相对于载气的整体体积 的体积比为第二氮化物半导体基础层5生长时氢气相对于载气的整体体积的 体积比以上。

上述（i-3）、（ii-3）、（iii-3）、（iv-3）及（v-3）的各自的具体条件 例如如下所示。

（i-3）相对于第一氮化物半导体基础层4生长时基板1的温度1000℃， 第二氮化物半导体基础层5生长时基板1的温度为1080℃。

（ii-3）相对于第一氮化物半导体基础层4生长时的环境压力66.6kPa， 第二氮化物半导体基础层5生长时的环境压力为17.3kPa。

（iii-3）相对于第一氮化物半导体基础层4生长时所供给的原料气体的 V/III比1165，第二氮化物半导体基础层5生长时所供给的原料气体的V/III 比为676。

（iv-3）相对于第一氮化物半导体基础层4生长时基板1单位时间的旋转 数600RPM，第二氮化物半导体基础层5生长时基板1单位时间的旋转数为 1200RPM。

（v-3）相对于第一氮化物半导体基础层4生长时氢气相对于载气的整体 体积的体积比（（氢气的体积）/（载气的整体体积））1，第二氮化物半导体 基础层5生长时氢气相对于载气的整体体积的体积比为0.7以上、1以下。

在此，在使第一氮化物半导体基础层4通过使用立式MOCVD装置的 MOCVD法生长时的基板1单位时间的旋转数为400RPM以上、1000RPM以 下、且使第一氮化物半导体基础层4生长时所供给的氢气相对于载气的整体 体积的体积比为0.7以上、1以下、并且满足从由（i-3）、（ii-3）、（iii-3）、 （iv-3）及（v-3）中所选择的至少一个条件的情况下，具有能够进一步提高 第一氮化物半导体基础层4的静电耐压测试（ESD测试）的成功率的倾向。 另外，ESD测试是在反向电压为1kV的HBM（人体模型）条件下进行的测 试。

下面，参照图12～图18，针对实施方式3-1的氮化物半导体元件的制造 方法进行说明。另外，在下面的说明中，在后述的工序之间当然也可以包括 其他的工序。

首先，如图12所示，例如通过MOCVD法，在按照上述方法制作的第二 氮化物半导体基础层5的上表面5a上形成n型氮化物半导体接触层7。

然后，如图13所示，例如通过MOCVD法，在n型氮化物半导体接触层 7的表面上形成n型氮化物半导体包覆层9。

接着，如图14所示，例如通过MOCVD法，在n型氮化物半导体包覆层 9的表面上形成氮化物半导体活性层11。

然后，如图15所示，例如通过MOCVD法，在氮化物半导体活性层11 的表面上形成p型氮化物半导体包覆层13。

另外，作为p型氮化物半导体包覆层13，如上所述，例如可以使用在由 式Al_x8Ga_y8In_z8N（0≦x8≦1、0≦y8≦1、0≦z8≦1、x8+y8+z8≠0）所表示的 III族氮化物半导体中掺杂p型掺杂剂的层等，但也可以使用具有将由式 Al_x8aGa_1-x8aN（0＜x8a≦0.4、优选为0.1≦x8a≦0.3）所表示的III族氮化物半 导体形成的层（A层）、以及由带隙小于A层的、式Al_x8bGa_y8bIn_z8bN（0≦x8b ≦1、0≦y8b≦1、0≦z8b≦1、x8b+y8b+z8b≠0）所表示的III族氮化物半导 体形成的层（B层）交替逐层层积的超晶格结构的层。另外，在该超晶格结 构中，可以分别在A层及B层掺杂p型掺杂剂，也可以只在A层或B层掺杂 p型掺杂剂。

接着，如图16所示，例如通过MOCVD法，在p型氮化物半导体包覆层 13的表面上形成p型氮化物半导体接触层15。

然后，如图17所示，在p型氮化物半导体接触层15的表面上形成例如 由ITO（Indium Tin Oxide：氧化铟锡）形成的透光性电极层19后，在透光性 电极层19的表面上形成p侧电极21。

接着，如图18所示，通过蚀刻除去p侧电极21形成后的层积体的一部 分，由此露出n型氮化物半导体接触层7的表面的一部分。

接着，如图19所示，在n型氮化物半导体接触层7露出的表面上形成n 侧电极20。

之后，如图40的剖面示意图所示，在n侧电极20形成后的层积体的整 个表面形成SiO₂等绝缘保护膜23，为使p侧电极21及n侧电极20露出而在 绝缘保护膜23设有开口部，将形成了多个氮化物半导体发光二极管元件500 的晶片分割成单个的元件，由此能够制作出图40所示的实施方式3-1的氮化 物半导体发光二极管元件500。

在按照上述方法制作的实施方式3-1的氮化物半导体发光二极管元件500 中，在均匀性高的表面相连的连接膜即第一氮化物半导体基础层4表面上的、 具有高结晶度及高平坦性的第二氮化物半导体基础层5的上表面5a上，依次 层积n型氮化物半导体接触层7、n型氮化物半导体包覆层9、氮化物半导体 活性层11、p型氮化物半导体包覆层13及p型氮化物半导体接触层15。

因此，对于层积在晶体缺陷少且结晶度高的平坦的第二氮化物半导体基 础层5的上表面5a上的n型氮化物半导体接触层7、n型氮化物半导体包覆 层9、氮化物半导体活性层11、p型氮化物半导体包覆层13及p型氮化物半 导体接触层15来说，位错密度降低，并且具有良好的结晶度。

因此，由具有上述良好结晶度的氮化物半导体层形成的实施方式3-1的 氮化物半导体发光二极管元件500为动作电压低、发光输出高的元件。

另外，将在事例3-1的条件下制成的氮化物半导体发光二极管元件500 作为用来评估裸芯片（未进行后述的树脂密封）的元件，在10个元件中通过 30mA电流时，确认能够得到平均光输出为39mW、动作电压为3.0V及发光 波长为455nm的动作电压低且发光输出高的元件。

此外，也可以使用实施方式3-1的氮化物半导体发光二极管元件500，制 造图41所示结构的实施方式3-1的发光装置510。

在此，实施方式3-1的发光装置510例如将实施方式3-1的氮化物半导体 发光二极管元件500设置在第二引线框架31上，通过第一金属线33电连接 氮化物半导体发光二极管元件500的p侧电极21和第一引线框架30，并且通 过第二金属线34电连接氮化物半导体发光二极管元件500的n侧电极20和 第二引线框架31。然后，通过透明成型树脂35模制氮化物半导体发光二极管 元件500，由此，发光装置510成为炮弹状的形状。

图41所示结构的实施方式3-1的发光装置510使用实施方式3-1的氮化 物半导体发光二极管元件500，所以能够形成为动作电压低且发光输出高的发 光装置。

〈实施方式3-2〉

实施方式3-2的特征在于，是使用了按照实施方式3-1所制造的氮化物半 导体结构（基板1、氮化物半导体中间层2、第一氮化物半导体基础层4及第 二氮化物半导体基础层5的层积结构）的电子器件即氮化物半导体晶体管元 件。

图42表示实施方式3-2的氮化物半导体晶体管元件600的剖面示意图。 氮化物半导体晶体管元件600具有氮化物半导体结构，该氮化物半导体结构 的构成为：由将在等价的三个a（sub）轴向上配置凸部1a的c面作为主表面 的蓝宝石基板形成的基板1、依次层积在基板1的表面上的由AlN等形成的 氮化物半导体中间层2、由无掺杂GaN等形成的第一氮化物半导体基础层4、 由无掺杂GaN等形成的第二氮化物半导体基础层5。

而且，在晶体缺陷少且具有良好结晶度的第二氮化物半导体基础层5的 平坦上表面5a上层积由无掺杂GaN等形成的氮化物半导体电子传输层71， 在氮化物半导体电子传输层71的表面上层积由n型AlGaN等形成的n型氮 化物半导体电子供给层73。

在n型氮化物半导体电子供给层73的表面上设置栅极77，在栅极77的 两侧设置由n型GaN等形成的源极接触层75S和漏极接触层75D。而且，在 源极接触层75S上设置源极78S，在漏极接触层75D上设置漏极78D。

下面针对实施方式3-2的氮化物半导体晶体管元件600的制造方法的一 例进行说明。首先，与实施方式3-1相同，在具有凸部1a及凹部1b的基板1 的表面上通过反应性溅射法形成由AlN形成的氮化物半导体中间层2。

然后，通过与实施方式3-1相同条件的MOCVD法，在氮化物半导体中 间层2的表面上使由无掺杂GaN形成的第一氮化物半导体基础层4生长。在 此，在第一氮化物半导体基础层4的表面的俯视中，在出现于a（sub）轴向 上的两个第一小斜面4r、以及两个两个分别出现于与a（sub）轴向倾斜＋60 °角度的方向及与a（sub）轴向倾斜－60°角度的方向上的第一小斜面4r都 出现的条件（例如事例3-1的条件）下，使第一氮化物半导体基础层4生长。

接着，通过与第一实施方式相同条件的MOCVD法，在第一氮化物半导 体基础层4的表面上使由无掺杂GaN形成的第二氮化物半导体基础层5生长。 在此，在填埋第一氮化物半导体基础层4的第一小斜面4r且出现大致为平坦 的上表面5a的条件下使第二氮化物半导体基础层5生长。

接着，通过MOCVD法，在第二氮化物半导体基础层5的大致平坦的上 表面5a上层积由n型Al_xGa_1-xN形成的氮化物半导体电子传输层71，在氮化 物半导体电子传输层71的表面上层积n型氮化物半导体电子供给层73。

之后，如图42所示，在n型氮化物半导体电子供给层73的表面上形成 源极接触层75S及漏极接触层75D后，分别形成源极78S、漏极78D及栅极 77。由此，能够制作出实施方式3-2的氮化物半导体晶体管元件600。

在实施方式3-2的氮化物半导体晶体管元件600中，也与实施方式3-1相 同，在均匀性较高的表面相连的连接膜即第一氮化物半导体基础层4表面上 的、具有高结晶度及高平坦性的第二氮化物半导体基础层5的上表面5a上层 积氮化物半导体电子传输层71及n型氮化物半导体电子供给层73等的氮化 物半导体层。由此，因为能够特别减少氮化物半导体电子传输层71最上面的 二维电子传输区域的晶体缺陷，所以能够提高电子的移动度。

因此，在实施方式3-2的氮化物半导体晶体管元件600中，因为层积于 氮化物半导体中间层2的表面上的各层可以为位错密度低且结晶度良好的层， 所以可以为提高电子移动度等特性的元件。

如上所述，根据本实施方式，通过在具有凸部1a及凹部1b的基板1上 形成均匀性较高的表面相连的连续膜即第一氮化物半导体基础层4的表面， 得到具有高结晶度及高平坦性的第二氮化物半导体基础层5的上表面5a。在 层积在上述第二氮化物半导体基础层5上表面5a上的氮化物半导体层通过 MOCVD法的生长中以及之后的工序中，能够抑制晶片开裂及产生裂纹，同 时能够提高由氮化物半导体层的X射线半值宽度等所表示的结晶度，并且能 够降低由CL法或EPD等所表示的缺陷密度，所以，能够提供使由发光效率 及电子移动度等表示的器件特性提高的氮化物半导体元件及成为氮化物半导 体半导体元件的基础的氮化物半导体结构。

另外，实施方式3-1及3-2除上述以外的其他说明都与实施方式1-1、1-2、 2-1及2-2相同，所以省略其说明。

实施例

[第一实施例]

首先，准备由口径为4英寸、厚度为0.9mm的蓝宝石单晶形成的基板。 然后，在该基板上形成规定图3所示的凸部的平面配置的掩模，利用该掩模 干式蚀刻基板的表面，从而在图3所示的平面配置上形成凹部。

由此，基板表面的凸部排列在基板表面的a（sub）轴向（〈11-20〉方向） 上，并且分别排列在与基板表面的a（sub）轴向形成+60°倾斜的方向及与基 板表面的a（sub）轴向形成－60°倾斜的方向（都为u方向）上。在此，在 基板的表面的俯视中，凸部分别位于图3所示的虚拟三角形1t的顶点，周期 性地排列在虚拟三角形的三边的各边方向上。进而，凸部底面的平面形状为 圆形。而且，在基板的表面的俯视中，相邻凸部的间隔为2μm，凸部底面的 平面形状即圆形圆的直径为1.2μm左右，凸部的高度为0.6μm左右。进而， 基板表面的凸部及凹部分别具有图4所示的剖面，凸部具有前端部。

接着，对形成凸部及凹部后的基板表面进行RCA清洗，然后，在腔中设 置上述RCA清洗后的基板，导入N₂和Ar，将基板加热至650℃，在N₂和 Ar的混合环境中，通过溅射Al靶材的反应性溅射法，在具有凸部及凹部的基 板的表面上形成基板表面的法线方向上伸展的、通过由晶粒整齐的柱状晶体 集合体形成的AlN晶体而形成的厚度为25nm的氮化物半导体中间层。

准备六个按照上述方式形成至氮化物半导体中间层的晶片，分别作为第 一～第六样品。然后，分别将第一～第六样品的晶片设置在MOCVD装置内， 向MOCVD装置内供给氨气作为V族原料气体，并且供给TMG（三甲基镓） 作为III族原料气体，在下面的表1所示的生长温度（生长时的基板温度）、 生长时间、生长压力（生长时MOCVD装置内的压力）以及V/III比（单位时 间内所供给的V族原料气体的摩尔数/单位时间内所供给的III族原料气体的 摩尔数）的条件下，通过MOCVD法，使由未掺杂GaN晶体形成的、厚度为 300nm的第三氮化物半导体基础层生长。在此，向MOCVD装置内供给TMG， 使第三氮化物半导体基础层的生长速度大约为2～3μm/h。

然后，分别通过SEM（Scanning Electron Microscope：扫描式电子显微镜） 观察生长在第一～第二样品的晶片表面上的第三氮化物半导体基础层的表面。 图43～图48分别表示第一～第六样品的晶片表面上的第三氮化物半导体基础 层的SEM像。

控制第三氮化物半导体基础层的生长模式的生长参数可以举出生长温 度、生长压力及V/III比等，但其中可以认为主要控制生长模式的生长参数为 生长温度。因此，在下面针对改变第三氮化物半导体基础层的生长温度时的 第三氮化物半导体基础层的生长模式的变化进行更详细的说明。

表1

  生长温度（℃） 生长时间（分钟） 生长压力（KPa） V/III比 SEM像 第一样品 960 1 66.7 1165 图43 第二样品 960 5 66.7 1165 图44 第三样品 1050 1 66.7 1165 图45 第四样品 1050 5 66.7 1165 图46 第五样品 1100 1 66.7 1165 图47 第六样品 1100 5 667 1165 图48

（1）生长温度为960℃的情况

最初，针对生长温度为960℃的情况下的第三氮化物半导体基础层的生长 模式进行研究。

首先，通过比较图43、图45以及图47可知，在生长时间为一分钟的情 况下，在基板表面的凹部上方的区域上易于形成均匀的第三氮化物半导体基 础层是在生长温度最低为960℃的情况。

然后，通过图44可知，在生长时间为五分钟的情况下，形成第三氮化物 半导体基础层的第三小斜面，以环绕基板凸部的外周。

如图43及图44所示，能够确认基板的凹部被第三氮化物半导体基础层 的第三平坦区域和第三氮化物半导体基础层的第三小斜面覆盖，第三氮化物 半导体基础层表面的第三平坦区域的面积比例大于第一小斜面的面积比例。 而且，如图43及图44所示，也能够确认在基板的凸部几乎未形成第三氮化 物半导体基础层。

由此，能够确认第一及第二样品的晶片表面上的第三氮化物半导体基础 层的生长模式为三维生长模式。

之后，在分别如图43及图44所示的第三氮化物半导体基础层的表面上， 在三维生长模式下使由未掺杂GaN晶体形成的、厚度为1400nm的第一氮化 物半导体基础层生长后，在第一氮化物半导体基础层的表面上，在二维生长 模式下使通过由未掺杂GaN晶体形成的厚度为4000nm的下层、以及由Si掺 杂n型GaN晶体形成的厚度为3000nm的上层形成的第二氮化物半导体基础 层生长。另外，作为上层生长时所使用的n型掺杂剂气体，使用了硅烷气体。

另外，第三氮化物半导体基础层、第一氮化物半导体基础层及第二氮化 物半导体基础层各自生长时的生长温度、生长压力以及V/III比的关系如下所 述。

生长温度：第二氮化物半导体基础层＞第三氮化物半导体基础层＞第一 氮化物半导体基础层

生长压力：第二氮化物半导体基础层＜第三氮化物半导体基础层＜第一 氮化物半导体基础层

V/III比：第二氮化物半导体基础层＜第三氮化物半导体基础层＜第一氮 化物半导体基础层

通过测量X射线摇摆曲线（XRC）的半值宽度评估按照上述方法而生长 的第二氮化物半导体基础层上表面的结晶度。具体地说，第二氮化物半导体 基础层上表面的GaN（004）面的XRC的半值宽度（arcsec）为30～40arcsec， GaN（102）面的XRC的半值宽度为110～120arcsec，能够确认结晶度比以往 有所提高。

而且，通过CL法或EPD法等评估第二氮化物半导体基础层上表面的晶 体缺陷密度，能够确认缺陷密度比以往有所降低。具体地说，通过表示第二 氮化物半导体基础层上表面的晶体缺陷密度的CL法而得到的暗斑密度为2× 10⁸cm^-3以下。

（2）生长温度为1050℃的情况

接着，针对生长温度为1050℃的情况下的第三氮化物半导体基础层的生 长模式进行探讨。

首先，如图45所示，可知在生长时间为一分钟的情况下，在基板表面的 凹部上方区域的第三氮化物半导体基础层的表面混合存在第三平坦区域和凹 坑较多的粗糙面（粗糙面区域）。

然后，如图46所示，可知在生长时间为五分钟的情况下，由第三氮化物 半导体基础层的第三平坦区域均匀地覆盖基板凹部的几乎整个面，在基板凸 部的周围略微形成第三小斜面。

在此，可知第三氮化物半导体基础层从基板的凹部开始选择性地进行生 长，在第三氮化物半导体基础层从开始生长至经过5分钟的时刻，第三氮化 物半导体基础层的第三平坦区域均匀地覆盖基板凹部上方的几乎整个区域， 仅在基板凸部的周围略微形成第三小斜面。

通过测量XRC的半值宽度对按照上述方法生长的第二氮化物半导体基础 层上表面的结晶度进行评估。具体地说，第二氮化物半导体基础层上表面的 GaN（004）面的XRC的半值宽度（arcsec）为30～40arcsec，GaN（102）面 的XRC的半值宽度为110～120arcsec，能够确认结晶度比目前有所提高。

而且，通过CL法或EPD等评估第二氮化物半导体基础层上表面的晶体 缺陷密度，能够确认缺陷密度也比目前有所降低。具体地说，通过表示第二 氮化物半导体基础层上表面的晶体缺陷密度的CL法而得到的暗斑密度为2× 10⁸cm^-3以下。

进而，形成第三氮化物半导体基础层后的晶片的翘曲约为100～110μm， 直至第二氮化物半导体基础层5都未在晶片表面产生裂纹。

（3）生长温度为1100℃的情况

进而，针对生长温度为1100℃情况下的第三氮化物半导体基础层的生长 模式进行研讨。

首先，如图47所示，可知在生长时间为一分钟的情况下，在基板表面的 凹部上方区域的第三氮化物半导体基础层的表面上混合存在第三平坦区域和 凹坑较多的粗糙面（粗糙面区域）。

接着，如图48所示，可知生长时间为五分钟的情况也与生长时间为一分 钟的图47一样，在基板表面的凹部上方区域的第三氮化物半导体基础层的表 面上混合存在第三平坦区域和凹坑较多的粗糙面（粗糙面区域）。

通过测量XRC的半值宽度对按照上述方法生长的第二氮化物半导体基础 层上表面的结晶度进行评估。具体地说，第二氮化物半导体基础层上表面的 GaN（004）面的XRC的半值宽度（arcsec）为40～50arcsec，GaN（102）面 的XRC的半值宽度为110～120arcsec。

而且，通过CL法或EPD等评估第二氮化物半导体基础层上表面的晶体 缺陷密度，能够确认缺陷密度也比目前有所降低。具体地说，通过表示第二 氮化物半导体基础层上表面的晶体缺陷密度的CL法而得到的暗斑密度为3× 10⁸cm^-3以下。

进而，形成第三氮化物半导体基础层后的晶片的翘曲约为120μm。

（4）第二氮化物半导体基础层

在图46所示的第一氮化物半导体基础层的表面上，以三维生长模式使第 二氮化物半导体基础层生长。

观察第一氮化物半导体基础层的表面，第一氮化物半导体基础层在基板 凸部的外侧具有环绕凸部的六个第一小斜面。在此，如图33所示的俯视，在 a（sub）轴向上出现两个第一小斜面，在与a（sub）轴向倾斜+60°角度的方 向以及与a（sub）轴向倾斜－60°角度的方向（都为u方向）上分别两个两 个地出现第一小斜面。

而且，第一小斜面具有图34所示的截面，是在第一小斜面所存在的范围 内、在图34所示的截面的内侧方向也同样出现的面。此外，通过第一氮化物 半导体基础层的第一平坦区域连接环绕一个凸部的第一小斜面和环绕另一个 凸部的第一小斜面。

在此，在凸部的外周，环绕凸部的六个第一小斜面的倾斜方向分别从凸 部的外周面向斜上方伸展。

具体地说，在六个第一小斜面中，在第一氮化物半导体基础层表面的俯 视中，出现在a（sub）轴向的两个第一小斜面相对于a（sub）轴向（〈11-20〉 方向）向斜上方倾斜，小面在该倾斜方向上伸展。

而且同样地，在第一氮化物半导体基础层表面的俯视中，分别两个两个 地出现在与a（sub）轴向倾斜+60°角度的方向以及与a（sub）轴向倾斜－60 °角度的方向上的第一小斜面也分别相对于与a（sub）轴向倾斜+60°角度的 方向以及与a（sub）轴向倾斜－60°角度的方向向斜上方倾斜，小面在该倾 斜方向上伸展。

（5）第三氮化物半导体基础层

进而，在上述第一氮化物半导体基础层的表面上以二维生长模式使第二 氮化物半导体基础层生长，该第二氮化物半导体基础层通过由无掺杂GaN晶 体形成的、厚度为4000nm的下层以及由Si掺杂n型GaN晶体形成的、厚度 为3000nm的上层形成。另外，作为上层生长时所使用的n型掺杂剂气体，使 用了硅烷气体。

然后，使第三氮化物半导体基础层的生长温度为T₁，调查与第二氮化物 半导体基础层的特性的关系。

图49表示T₁与第二氮化物半导体基础层上表面的GaN（004）面中XRC 的半值宽度（arcsec）的关系，图49的横轴表示T₁（℃），图49的纵轴表示 第二氮化物半导体基础层上表面的GaN（004）面的XRC的半值宽度（arcsec）。

图50表示T₁（℃）与第二氮化物半导体基础层生长时的晶片的翘曲（μ m）的关系。在此，生长时的晶片翘曲是指第二氮化物半导体基础层生长刚刚 完成之前的晶片的翘曲。图50的横轴表示T₁（℃），图50的纵轴表示晶片 的翘曲（μm）。

如图49及图50所示，在T₁低为940℃的情况下，裂纹进入晶片表面的 膜，记载图49及图50的“裂纹”的数据相当于此。另一方面，在T₁高为1100 ℃的情况下，在生长中、或生长完成后，晶片会开裂，记载图49及图50的 “开裂”的数据相当于此。

而且，如图49所示，能够确认如果T₁降低则XRC的半值宽度减小，具 有能够得到晶体缺陷少且具有良好表面的第二氮化物半导体基础层的倾向。

此外，如图50所示，如果T₁过低，则第二氮化物半导体基础层生长时 的翘曲增大。这可以推测为裂纹进入第二氮化物半导体基础层的原因。另一 方面，如果T₁过高，则如图15所示，在凹部上方区域的第三氮化物半导体 基础层3的表面上易于混合存在第三平坦区域3c、以及比第三平坦区域3c粗 糙的粗糙面区域3d。因此，如果在该粗糙面区域3d的表面上生长第一氮化物 半导体基础层4，则第一氮化物半导体基础层4的表面易于形成更大的粗糙 面，进而具有在其上方生长的第二氮化物半导体基础层5在基板面内难以得 到质地均匀的膜质、进而难以使其表面平坦的倾向。这可以推测为第三氮化 物半导体基础层在生长中及生长后易于开裂的原因。

因此，通过将T₁设定为裂纹不会进入晶片的程度，第二氮化物半导体基 础层能够得到由XRC的半值宽度所表示的、结晶度良好的良质膜。

将T₁设定为例如1050℃左右适当的值、将第一氮化物半导体基础层的生 长温度T₂设定为例如1000℃左右适当的值，相当于将第一氮化物半导体基础 层的生长模式由上述第三氮化物半导体基础层的生长模式即“二维半生长模 式”切换为“三维生长模式”。因此，可以认为通过改变生长温度以外的参 数即生长压力及V/III比也能够得到相同的效果。

下面表示第三氮化物半导体基础层、第一氮化物半导体基础层及第二氮 化物半导体基础层各自生长时的（α）生长温度、（β）生长压力以及（γ） V/III比的各自生长参数的一例，而且，表2表示生长参数的设定值与氮化物 半导体基础层的生长模式的关系。

（α）生长温度：使第三氮化物半导体基础层在平坦表面即第三平坦区 域和第三小斜面同时出现的二维半生长模式、例如1050℃的生长温度下生长。 然后，使第一氮化物半导体基础层在主要出现第一小斜面的三维生长模式、 例如生长温度降低为960℃下生长。进而，第二氮化物半导体基础层填埋第一 小斜面，在出现平坦上表面的二维生长模式、例如生长温度升高为1080℃下 生长。

（β）生长压力：在平坦的表面即第三平坦区域和第三小斜面同时出现 的二维半生长模式、例如350Torr（46.7kPa）的生长压力下使第三氮化物半导 体基础层生长。然后，在主要出现第一小斜面的三维生长模式、例如提高生 长压力为压力500Torr（66.7kPa）下使第一氮化物半导体基础层生长。进而， 在第二氮化物半导体基础层填埋第一小斜面且出现平坦上表面的二维生长模 式、例如降低生长压力为压力200Torr（26.7kPa）下使第二氮化物半导体基础 层生长。

（γ）V/III比：在平坦表面即第三平坦区域和第三小斜面同时出现的二 维半生长模式、例如920的V/III比下使第三氮化物半导体基础层生长。然后， 在主要出现第一小斜面的三维生长模式、例如提高V/III比为1165下使第一 氮化物半导体基础层生长。进而，在第二氮化物半导体基础层填埋第一小斜 面且出现平坦上表面的二维生长模式、例如降低V/III比为676下使第二氮化 物半导体基础层生长。

[表2]

生长参数 第三氮化物半导体基础层 第一氮化物半导体基础层 第二氮化物半导体基础层 生长温度[℃] 1050 960 1080 生长压力[kPa] 46.7 66.7 26.7 V/III比 920 1165 676 生长模式 二维半生长模式 三维生长模式 二维生长模式

上述生长参数与生长模式的关系只是一例，根据各种条件的组合以及装 置依赖性，生长模式有所不同。

[第二实验例]

〈第一实施例〉

首先，准备口径为4英寸的、由厚度为0.9mm蓝宝石单晶形成的基板。 然后，在该基板上形成规定图3所示的凸部的平面配置的掩模，利用该掩模 对基板的表面进行干式蚀刻，在图3所示的平面配置上形成凹部。

由此，在基板表面的a（sub）轴向（〈11-20〉方向）上排列基板表面的 凸部，并且在与基板表面的a（sub）轴向形成+60°倾斜的方向以及与基板表 面的a（sub）轴向形成－60°倾斜的方向（都为u方向）上分别排列基板表 面的凸部。在此，在基板表面的俯视中，凸部分别位于图3所示的虚拟三角 形1t的顶点，周期性地排列在虚拟三角形三边的各边方向上。进而，凸部底 面的平面形状为圆形。而且，在基板表面的俯视中，相邻凸部的间隔为2μm， 凸部底面的平面形状即圆形圆的直径为1.2μm左右，凸部的高度为0.6μm 左右。进而，基板表面的凸部及凹部分别具有图4所示的截面，凸部具有前 端部。

接着，对形成凸部及凹部后的基板表面进行RCA清洗，然后在腔中设置 上述RCA清洗后的基板，导入N₂与Ar，将基板加热至650℃，通过在N2与 Ar的混合环境中溅射Al靶材的反应性溅射法，在具有凸部及凹部的基板的表 面上形成在基板表面的法线方向上伸展的、通过由晶粒整齐的柱状晶体集合 体形成的AlN晶体形成的、厚度为25nm的氮化物半导体中间层。

将按照上述方法形成至氮化物半导体中间层的晶片设置在立式MOCVD 装置内，将晶片基板的温度加热至1000℃，同时在以转速为600RPM下旋转 晶片基板、使立式MOCVD装置内的环境压力为66.6kPa的状态下，向立式 MOCVD装置内供给V族原料气体即氨气和III族原料气体即TMG（三甲基 镓）的混合气体作为原料气体，并且只供给氢气（流量：129slm）作为载气， 由此，通过MOCVD法，使无掺杂GaN晶体生长二十五分钟，形成厚度为 60nm的、第一实施例的第一氮化物半导体基础层。

在此，以原料气体的V/III比为1165来供给原料气体。另外，因为只供 给氢气作为载气，所以可以明确第一氮化物半导体基础层生长时的氢气相对 载气的整体体积的体积比为1。

然后，通过SEM（Scanning Electron Microscope：扫描式电子显微镜）观 察第一实施例的第一氮化物半导体基础层的表面。图51表示厚度为60nm的 第一实施例的第一氮化物半导体基础层表面的SEM像。

之后，继续以与上述相同的条件，使无掺杂GaN晶体进一步生长，形成 厚度为300nm的第一实施例的第一氮化物半导体基础层。

然后，通过SEM观察第一实施例的第二氮化物半导体基础层的表面，图 52表示厚度为300nm的第一实施例的第二氮化物半导体基础层表面的SEM 像。

〈第二实施例〉

除了向立式MOCVD装置内供给氢气（流量：129slm）和氮气（流量： 27slm）的混合气体作为载气以外，其他情况都与第一实施例相同，使厚度为 60nm的第二实施例的第一氮化物半导体基础层生长。在此，第二实施例的第 一氮化物半导体基础层生长时的氢气相对于载气的整体体积的体积比为 0.83。

然后，通过SEM观察厚度为60nm的第二实施例的第一氮化物半导体基 础层表面。其结果为，在厚度为60nm的第二实施例的第一氮化物半导体基础 层的表面，也能够得到与图51所示的厚度为60nm的第一实施例的第一氮化 物半导体基础层表面的SEM像相同的SEM像。

之后，继续以与上述相同的条件，使无掺杂GaN晶体进一步生长，形成 厚度为300nm的第二实施例的第一氮化物半导体基础层。

然后，通过SEM观察厚度为300nm的第二实施例的第一氮化物半导体 基础层表面。其结果为，在厚度为300nm的第二实施例的第一氮化物半导体 基础层的表面，也能够得到与图52所示的厚度为300nm的第一实施例的第一 氮化物半导体基础层表面的SEM像相同的SEM像。

〈第三实施例〉

除了向立式MOCVD装置内供给氢气（流量：129slm）和氮气（流量： 54slm）的混合气体作为载气以外，其他情况都与第一实施例相同，使厚度为 60nm的第三实施例的第一氮化物半导体基础层生长。在此，第三实施例的第 一氮化物半导体基础层生长时的氢气相对于载气的整体体积的体积比为0.7。

然后，通过SEM观察厚度为60nm的第三实施例的第一氮化物半导体基 础层表面。其结果为，在厚度为60nm的第三实施例的第一氮化物半导体基础 层的表面，也能够得到与图51所示的、厚度为60nm的第三实施例的第一氮 化物半导体基础层表面的SEM像相同的SEM像。

之后，继续以与上述相同的条件，使无掺杂GaN晶体进一步生长，形成 厚度为300nm的第三实施例的第一氮化物半导体基础层。

然后，通过SEM观察厚度为300nm的第三实施例的第一氮化物半导体 基础层表面。其结果为，在厚度为300nm的第三实施例的第一氮化物半导体 基础层的表面，也能够得到与图52所示的、厚度为300nm的第一实施例的第 一氮化物半导体基础层表面的SEM像相同的SEM像。

〈第四实施例〉

除了基板的转速为400RPM以外，其他情况都与第一实施例相同，使厚 度为60nm的第四实施例的第一氮化物半导体基础层生长。

然后，通过SEM观察厚度为60nm的第四实施例的第一氮化物半导体基 础层表面。其结果为，在厚度为60nm的第四实施例的第一氮化物半导体基础 层的表面，也能够得到与图51所示的、厚度为60nm的第一实施例的第一氮 化物半导体基础层表面的SEM像相同的SEM像。

之后，继续以与上述相同的条件，使无掺杂GaN晶体进一步生长，形成 厚度为300nm的第四实施例的第一氮化物半导体基础层。

然后，通过SEM观察厚度为300nm的第四实施例的第一氮化物半导体 基础层表面。其结果为，在厚度为300nm的第四实施例的第一氮化物半导体 基础层的表面，也能够得到与图52所示的、厚度为300nm的第一实施例的第 一氮化物半导体基础层表面的SEM像相同的SEM像。

〈第五实施例〉

除了基板的转速为1000RPM以外，其他情况都与第一实施例相同，使厚 度为60nm的第五实施例的第一氮化物半导体基础层生长。

然后，通过SEM观察厚度为60nm的第五实施例的第一氮化物半导体基 础层表面。其结果为，在厚度为60nm的第五实施例的第一氮化物半导体基础 层的表面，也能够得到与图51所示的、厚度为60nm的第一实施例的第一氮 化物半导体基础层表面的SEM像相同的SEM像。

之后，继续以与上述相同的条件，使无掺杂GaN晶体进一步生长，形成 厚度为300nm的第五实施例的第一氮化物半导体基础层。

然后，通过SEM观察厚度为300nm的第五实施例的第一氮化物半导体 基础层表面。其结果为，在厚度为300nm的第五实施例的第一氮化物半导体 基础层的表面，也能够得到与图52所示的、厚度为300nm的第一实施例的第 一氮化物半导体基础层表面的SEM像相同的SEM像。

〈第一比较例〉

除了向立式MOCVD装置内供给氢气（流量：129slm）和氮气（流量： 78slm）的混合气体作为载气以外，其他情况都与第一实施例相同，使厚度为 60nm的第一比较例的第一氮化物半导体基础层生长。在此，厚度为60nm的 第一比较例的第一氮化物半导体基础层生长时氢气相对于载气的整体体积的 体积比为0.62。

然后，通过SEM观察厚度为60nm的第一比较例的第一氮化物半导体基 础层表面，图53表示厚度为60nm的第一比较例的第一氮化物半导体基础层 表面的SEM像。

之后，继续以与上述相同的条件，使无掺杂GaN晶体进一步生长，形成 厚度为300nm的第一比较例的第一氮化物半导体基础层。

然后，通过SEM观察厚度为300nm的第一比较例的第一氮化物半导体 基础层表面，图54表示厚度为300nm的第一比较例的第一氮化物半导体基础 层表面的SEM像。

〈第二比较例〉

除了基板的转速为1200RPM以外，其他情况都与第一实施例相同，使厚 度为300nm的第二比较例的第一氮化物半导体基础层生长。

然后，通过SEM观察厚度为300nm的第二比较例的第一氮化物半导体 基础层表面，图55表示厚度为300nm的第二比较例的第一氮化物半导体基础 层表面的SEM像。

〈评估〉

（生长初期）

（1）第一小斜面

如图51及图52所示，在第一～第五实施例及第一比较例中，在第一氮化 物半导体基础层的生长初期（厚度为60nm），只由r面的第一小斜面形成第 一氮化物半导体基础层的表面。

另外，例如如图8所示，r面为在a（sub）轴向上出现两个、在与a（sub） 轴向倾斜+60°角度的方向以及与a（sub）轴向倾斜－60°角度的方向上分别 两个两个出现的第一小斜面。

（2）表面状态

如图51所示，能够确认第一～第五实施例的厚度为60nm的第一氮化物 半导体基础层为均匀性较高的表面相连的连续膜。另一方面，如图53所示， 能够确认第一比较例的厚度为60nm的第一氮化物半导体基础层为具有不均 匀表面的不连续膜。

（3）ESD成功率

进而，对第一～第五实施例及第一比较例的厚度为60nm的第一氮化物半 导体基础层进行ESD测试。其结果为，第一～第五实施例的第一氮化物半导 体基础层ESD测试的成功率为90%以上，另一方面，第一比较例的第一氮化 物半导体基础层ESD测试的成功率为20%。另外，ESD测试是在反向电压为 1kV的HBM条件下进行的。

这样，作为第一比较例的ESD测试的成功率降低的原因可以认为为以下 原因，即在第一比较例生长初期的第一氮化物半导体基础层为不连续膜的情 况下，在之后的GaN晶体的生长中，在膜不连续的位置上产生晶体缺陷。能 够确认在驱动氮化物半导体发光二极管元件时该晶体缺陷为电流泄漏的根 源。其结果为，可以认为在ESD测试中，在该晶体缺陷附近电流集中，从而 成为使ESD成功率降低的原因。这样的晶体缺陷可以认为是垂直地传播于称 为微管的GaN晶体生长面上的晶体缺陷。

（生长后）

（1）第一小斜面

如图52及图54所示，在第一～第五实施例及第一比较例中，只由r面形 成第一氮化物半导体基础层生长后（厚度为300nm）的第一小斜面。另一方 面，如图55所示，在第二比较例中，在第一氮化物半导体基础层生长后（厚 度为300nm）的第一小斜面上混合存在r面、n面以及c面。

另外，n面是在与a（sub）轴向倾斜+30°的方向、与a（sub）轴向倾斜 －30°的方向、以及m（sub）轴向上分别两个两个出现的第一小斜面。而且， c面是第一氮化物半导体基础层4的上表面。

（2）基板的开裂

在第一～第五实施例及第一比较例中，在厚度为300nm的第一氮化物半 导体基础层生长后，基板未开裂。另一方面，在第二比较例中，在厚度为300nm 的第一氮化物半导体基础层生长后，基板发生了开裂。

在第二比较例的第一氮化物半导体基础层的生长初期（厚度为60nm）， 在第一小斜面上除了r面外，还混合存在n面和c面。这样，可知在r面和n 面的第一小斜面都出现的情况下，在生长后（厚度为300nm），基板易于开 裂。

作为与上述现象相对的假设，因为生长于第一小斜面即r面上的膜与生 长于第一小斜面即n面上的膜的结晶配向发生微妙的错位，所以在上述这些 膜的界面上产生线缺陷。而且，沿连接其线缺陷的线而膜开裂的结果为，伴 随着膜与基板的热膨胀差而出现的形变集中在该部分上，可以认为基板发生 了开裂。

（3）XRC的半值宽度

通过测量X射线摇摆曲线（XRC）的半值宽度，对第一～第五实施例的 厚度为300nm的第一氮化物半导体基础层的结晶度进行评估。其结果为，具 体地说，能够确认第一～第五实施例的厚度为300nm的第一氮化物半导体基 础层表面的GaN（004）面及GaN（102）面各自的XRC半值宽度变窄，具 有较高的结晶度。

由此，能够确认第一～第五实施例的厚度为300nm的第一氮化物半导体 基础层的结晶度高于第一比较例的厚度为300nm的第一氮化物半导体基础层 的结晶度。

（4）ESD成功率

进而，对第一～第五实施例及第一比较例的厚度为300nm的第一氮化物 半导体基础层进行ESD测试，其结果为，第一～第五实施例的第一氮化物半 导体基础层ESD测试的成功率为90%以上，另一方面，第一比较例的厚度为 300nm的第一氮化物半导体基础层ESD测试的成功率为20%。另外，ESD测 试是在反向电压为1kV的HBM条件下进行的。

〈结论〉

根据上述结果，在基板以400RPM以上、1000RPM以下的单位时间的旋 转数进行旋转的同时，通过使用含有氢气相对载气整体体积的体积比为0.7以 上、1以下氢气的载气的立式MOCVD装置的MOCVD法使第一氮化物半导 体基础层生长的情况下，如第一～第五实施例所示，为具有均匀表面的连续膜， 并且能够得到只由第一小斜面即r面形成的第一氮化物半导体基础层的表面。

因此，可以认为通过填埋生长模式，能够在第一～第五实施例的质地良好 的第一氮化物半导体基础层的表面上使具有高结晶度和高平坦性上表面的第 二氮化物半导体基础层生长，在这样的第二氮化物半导体基础层的上表面上， 能够在其上方再现性良好地形成具有良好结晶度的氮化物层。

其结果为，可以认为具有第一～第五实施例的第一氮化物半导体基础层的 氮化物半导体发光二极管元件、氮化物半导体激光元件以及氮化物半导体晶 体管元件等氮化物半导体元件具有良好的特性。

本次所公开的实施方式及实施例在所有方面都是例示而不应该认为是限 制。本发明的范围不是上述的说明而是由权利要求范围来表示，目的在于包 括与权利要求范围等同的含义和范围内的所有变更。

工业实用性

本发明能够应用在氮化物半导体结构、氮化物半导体发光元件、氮化物 半导体晶体管元件、氮化物半导体结构的制造方法以及氮化物半导体元件的 制造方法中。

特别是本发明能够适当地应用在照明、液晶背光及显示等中所使用的氮 化物半导体发光二极管元件、光盘及投影仪等中所使用的氮化物半导体激光 元件、以及手机、超高速光通信及电力控制等中所使用的氮化物半导体晶体 管元件等中。

附图标记说明

1基板；1a凸部；1b凹部；1c前端部；1t三角形；2氮化物半 导体中间层；3第三氮化物半导体基础层；3c第三平坦区域；3f第三小 斜面；4第一氮化物半导体基础层；4c上表面；4n，4r第一小斜面；5第 二氮化物半导体基础层；5A下层；5B上层；5L下表面；5M，5U上 表面；5a上表面；5b下表面；7n型氮化物半导体接触层；9n型氮化 物半导体包覆层；11氮化物半导体活性层；13p型氮化物半导体包覆层； 15p型氮化物半导体接触层；19透光性电极层；20n侧电极；21p侧 电极；23绝缘保护膜；30第一引线框架；31第二引线框架；33第一 金属线；34第二金属线；35成型树脂；40表面；71氮化物半导体电 子传输层；73n型氮化物半导体电子供给层；75S源极接触层；75D漏 极接触层；77栅极；78S源极；78D漏极；92n型氮化物半导体超晶 格层；100，200，500氮化物半导体发光二极管元件；110，210，510发 光装置；300，400，600氮化物半导体晶体管元件。