)結(jié)晶生長(zhǎng)方向的平均組成y為0勺<x的 低含A1層(A^Gai-yN)與前述高含A1層時(shí)，優(yōu)選的是：將從A1N緩沖層216側(cè)數(shù)由第1層至第 (n-2)層的前述低含A1層厚度設(shè)為第1厚度、將第(n-1)層的前述低含A1層厚度設(shè)為比前述 第1厚度更厚的第2厚度、將第η層的前述低含A1層厚度設(shè)為前述第2厚度W上的第3厚度。
[0088] 作為本發(fā)明中的各層的外延生長(zhǎng)方法，可W使用M0CV的去、Μ邸法等已知的方法。作 為形成AlGaN時(shí)的原料氣體，可列舉出ΤΜΑ(Ξ甲基侶）、TMG(Ξ甲基嫁）、氨，膜中的Α1組成的 控制可W通過(guò)將TMA與TMG的混合比根據(jù)各層的生長(zhǎng)階段進(jìn)行控制來(lái)進(jìn)行。
[0089] 目P，各層中，將作為組成矩形層的A1組成設(shè)為一定的情況下，如圖5所示，通過(guò)使 TMA與TMG的混合比根據(jù)各層的生長(zhǎng)階段進(jìn)行經(jīng)時(shí)變化，能夠控制A1組成。另外，只要控制外 延生長(zhǎng)時(shí)間，就能夠任意地控制各層的膜厚。
[0090] 另外，形成組成傾斜層的情況下，通過(guò)使TMG和TMA的混合比根據(jù)各層的外延生長(zhǎng) 時(shí)間進(jìn)行經(jīng)時(shí)變化，可W形成組成傾斜層。使用圖6,說(shuō)明將低含A1層的A1組成向結(jié)晶生長(zhǎng) 方向由1連續(xù)地減少至0.02時(shí)的實(shí)施方式。
[00川首先，不流通TMG氣體并將TMA的比率設(shè)為100 %，形成A1N層（高含A1層）。之后，不 變化TMA氣體流量，開(kāi)始流通TMG氣體，將TMG氣體的流量從Osccm在一定時(shí)間內(nèi)使流量連續(xù) 地增加至理論上A1組成為0.02(Ga組成為0.98)的TMG流量，由此形成使A1組成向結(jié)晶生長(zhǎng) 方向由1連續(xù)地減少至0.02的AlGaN組成傾斜層(低含A1層KA1的平均組成為0.51)。此處， "理論上A1組成為0.02的TMG流量"，在使用的裝置的結(jié)晶生長(zhǎng)條件下，通過(guò)流通特定的TMA 流量和TMG流量而變?yōu)樘囟ǖ腁1組成，是實(shí)驗(yàn)上預(yù)先確定的流量。此時(shí)，形成可W利用SIMS 進(jìn)行A1組成定量分析的充分厚度的層、確認(rèn)TMA流量和TMG流量即可。需要說(shuō)明的是，形成組 成傾斜層時(shí)，TMA氣體流量不必為一定的，配合目標(biāo)A1組成使其變化也無(wú)妨。重復(fù)該操作，作 為第1層疊體221，形成高含A1層與低含A1層交替層疊而成的層疊體(5層的A1N層和4層的 AlGaN組成傾斜層）。此處，低含A1層厚度(第1厚度)在外延生長(zhǎng)時(shí)間相等時(shí)全部相等。接著， 進(jìn)行作為第2層疊體222的AlGaN組成傾斜層和A1N層的形成。比第1層疊體時(shí)，降低TMG流量 的單位時(shí)間的流量增加率，與此相對(duì)增加 TMG流量的單位時(shí)間的流量增加率、并且將A1組成 降低至0.02,由此形成比第1層疊體更厚的AlGaN組成傾斜層(低含A1層）。之后，將TMG流量 設(shè)為0，形成A1N層(高含A1層）。例如，在第2層疊體222的形成時(shí)，將使TMG流量增加期間的外 延生長(zhǎng)時(shí)間設(shè)為第1層疊體的2倍的情況下，第2層疊體222中的低含A1層222B的膜厚(第2厚 度)為第1層疊體221中的低含A1層221B的膜厚(第1厚度）的2倍。進(jìn)而，作為第3層疊體223， 比第2層疊體時(shí)，進(jìn)一步降低TMG流量的單位時(shí)間的流量增加率、與此相對(duì)使TMG流量的單位 時(shí)間的流量增加率增加、并且將A1組成降低至0.02,由此形成比第2層疊體更厚的AlGaN組 成傾斜層(低含A1層）。之后，將TMG流量設(shè)為0，形成A1N層(高含A1層）。例如，將使第3層疊體 223中的TMG流量增加期間的外延生長(zhǎng)時(shí)間設(shè)為第1層疊體221的3倍的情況下，第3層疊體 223中的低含A1層223B的膜厚（第3厚度）為第1層疊體221中的低含A1層21B的膜厚（第1厚 度）的3倍。需要說(shuō)明的是，使用圖5和圖6說(shuō)明的組成矩形層和組成傾斜層的形成時(shí)，相對(duì)于 TMA和TMG的氨的V/III比適宜地確定即可。
[0092] 需要說(shuō)明的是，外延生長(zhǎng)后的A1組成、膜厚的評(píng)價(jià)可W使用光學(xué)反射率法、TEM-邸S、光致發(fā)光等已知的方法。需要說(shuō)明的是，針對(duì)超晶格結(jié)構(gòu)的數(shù)nm~數(shù)十nm的膜厚，使用 根據(jù)??Μ測(cè)定結(jié)果的值。需要說(shuō)明的是，TEM與SIMS分析依賴EAG化vans Analytical Group)。
[0093] W下，使用實(shí)施例將本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明，但本發(fā)明不被W下的實(shí)施例任何 限定。
[0094] 實(shí)施例
[00巧](試行例1)
[0096] 準(zhǔn)備在藍(lán)寶石基板(厚度:430皿)上形成非滲雜的A1N層(厚度:600皿、根據(jù)XRC(X 射線搖擺曲線;X-ray Rocking Curve)的A1N( 102)面的半值寬度:242秒）的A1N模板基板。 在該A1N模板基板上使用M0CVD法，在壓力lOkPa、溫度1150°C下流通TMA:11.5sccm、畑3: 575sccm形成厚度21.6nm的非滲雜的A1N層后，流通TMA:11.5sccm、ra3:575sccm、SiH4: SOsccm，形成雜質(zhì)濃度2.0 X l〇i9/cm3的Si滲雜了的厚度5.4皿的Si滲雜的A1N緩沖層。即，在 A1N模板基板上形成非滲雜的A1N層和Si滲雜的A1N緩沖層。即，A1N模板基板上的非滲雜的 A1N層和Si滲雜的A1N緩沖層的層厚之和為27nm時(shí)、Si滲雜的厚度為5.4nm。接著，在Si滲雜 的A1N緩沖層上使構(gòu)成超晶格層疊體的第1層疊體、第2層疊體W及第3層疊體依次外延生 長(zhǎng)。
[0097] 第1層疊體中，使用作為高含A1層(AlxGai-xN)的膜厚8nm的組成一定的A1N層(平均 組成x= 1)。該高含A1 層(AlxGai-xN)的形成時(shí)，將TMA: 11.5sccm、NH3:575sccm流動(dòng)300秒。另 夕h作為低含A1層(A^Gai-yN)，使用膜厚Inm、平均組成y = 0.51的組成傾斜層。該低含A1層 (AlyGai-yN)的形成時(shí)，邊流通了]^:11.53(3畑1、畑3:5753(3畑1，邊將了]\16的流量在10秒的外延生 長(zhǎng)時(shí)間期間從OsccmW-定比率增加至45sccm?？蒞認(rèn)為低含A1層在理論上沿結(jié)晶生長(zhǎng)方 向A1組成連續(xù)地減少至1~0.02。第1層疊體中，在A1N緩沖層上由高含A1層起形成，之后，交 替層疊4組低含A1層和高含A1層。將最初的高含A1層作為0.5組則數(shù)為4.5組。在第1層疊體 接著形成第2層疊體時(shí)，除了將TMG的流量在20秒的外延生長(zhǎng)時(shí)間期間從OsccmW-定比率 增加至45sccmW外，與第1層疊體同樣地，依次形成低含A1層(膜厚2nm，平均組成y = 0.51的 組成傾斜層)和高含A1層(膜厚8nm，平均組成x=l)。進(jìn)而，作為在第2層疊體接著的第3層疊 體，除了將TMG的流量在30秒的外延生長(zhǎng)時(shí)間期間從OsccmW-定比率增加至45sccmW外， 與第1層疊體同樣地，依次形成低含A1層(膜厚3nm，平均組成y = 0.51的組成傾斜層)和高含 A1層(膜厚8nm，平均組成x=l)。即，本試行例中第1層疊體為4.5組、第2層疊體為1組、第3層 疊體為1組，超晶格層疊體的層疊組數(shù)總計(jì)為6.5組，n = 6。
[0098] 之后，在超晶格層疊體上進(jìn)一步使作為連接層的非滲雜的AlGaN層(A1含有率： 0.7、厚度:2400皿)和作為η型接觸層的η型AlGaN層(A1含有率:0.6、厚度：1200皿)依次外延 生長(zhǎng)，制作實(shí)施例1所述的第HI族氮化物半導(dǎo)體外延基板。
[0099] 對(duì)該第ΙΠ 族氮化物半導(dǎo)體外延基板，使作為η型包層的η型AlGaN層(A1含有率： 61 %、膜厚：1200nm、滲雜物：Si )、活性層(AlGaN系MQW層、膜厚：74nm、阱層的A1含有率： 41 % )、作為P型包層的P型AlGaN層(A1含有率:75%、膜厚：20nm、滲雜物:Mg)、p型GaN接觸層 (膜厚:35nm、滲雜物:Mg)依次外延生長(zhǎng)，制作使用了試行例1的第III族氮化物外延基板的 倒裝忍片型結(jié)構(gòu)的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。如上制作實(shí)施例1所述的第III族氮化 物半導(dǎo)體發(fā)光元件。需要說(shuō)明的是，制作該第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件時(shí)，利用干蝕刻 法使η型接觸層的一部份露出，在該露出的η型接觸層和P型接觸層上分別配置η側(cè)電極和P 側(cè)電極。
[0100] 需要說(shuō)明的是，作為上述各層的生長(zhǎng)方法，使用作為原料使用了 ΤΜΑ(Ξ甲基侶）、 TMG(S甲基嫁）、氨的M0CVD法。作為載氣，使用氮?dú)?氨氣。另外，Si滲雜時(shí)使用SiH4(單娃 燒）。各層的生長(zhǎng)條件均設(shè)為壓力lOkPa、溫度1150°C。另外，通過(guò)將TMA和TMG的供給比率使 用圖5和圖6如上所述地控制，控制每層的A1組成比。
[0101] W下的試行例2~7中，A1N模板基板上的非滲雜的A1N層與Si滲雜的A1N緩沖層的 層厚之和為27nm，進(jìn)行將該層厚之和設(shè)為一定、且使Si滲雜的A1N層的厚度和Si濃度變化的 試驗(yàn)。
[0102] (試行例2)
[0103] 除了將Si滲雜A1N緩沖層的Si濃度變?yōu)?.0Xl〇i9/cm3W外，通過(guò)與試行例1同樣的 方法，制作實(shí)施例2所述的第III族氮化物半導(dǎo)體外延基板和第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元 件。
[0104] (試行例3)
[0105] 除了將Si滲雜A1N緩沖層的Si濃度變?yōu)?.2Xl〇i9/cm3W外，通過(guò)與試行例1同樣的 方法，制作比較例1所述的第III族氮化物半導(dǎo)體外延基板和第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元 件。
[0106] (試行例4)
[0107] 除了將非滲雜的A1N層設(shè)為18.9nm、將Si滲雜A1N緩沖層的膜厚變?yōu)?.1皿W外，通 過(guò)與試行例2同樣的方法，制作實(shí)施例3所述的第III族氮化物半導(dǎo)體外延基板和第ΙΠ 族氮 化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。
[010引（試行例5)
[0109] 除了將非滲雜的A1N層設(shè)為14.3nm、將Si滲雜A1N緩沖層的膜厚變?yōu)?.7nmW外，通 過(guò)與試行例2同樣的方法，制作比較例2所述的第III族氮化物半導(dǎo)體外延基板和第ΙΠ 族氮 化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。
[0110] (試行例6)
[0111] 除了不形成非滲雜的A1N層、將Si滲雜A1N緩沖層的膜厚變?yōu)?7nmW外，通過(guò)與試 行例1同樣的方法，制作比較例3所述的第ΙΠ 族氮化物半導(dǎo)體外延基板。
[0112] (試行例7)
[0113] 除了不形成非滲雜的A1N層、將Si滲雜A1N緩沖層的膜厚變?yōu)?7皿W外，通過(guò)與試 行例3同樣的方法，制作比較例4所述的第III族氮化物半導(dǎo)體外延基板和第ΙΠ 族氮化物半 導(dǎo)體發(fā)光元件。
[0114] 將W上的試行例1~7所述的第HI族氮化物半導(dǎo)體外延基板的基板形成條件總結(jié) 記入表1。
[0115] [表 1]
[0116]
[0117] (評(píng)價(jià)1:表面平坦性）
[0118] 針對(duì)各試行例的第III族氮化物半導(dǎo)體外延基板，使用金屬顯微鏡裝置(Nikon Corporat i on制），取得η型接觸層表面的表面圖像，判定表面凹凸的有無(wú)。沒(méi)有表面凹凸時(shí)， 表示第ΠΙ族氮化物半導(dǎo)體外延基板的表面平坦性優(yōu)異。將結(jié)果示于表1。需要說(shuō)明的是，表 1中，有表面凹凸的記作X、沒(méi)有表面凹凸的評(píng)價(jià)為〇。
[0119] (評(píng)價(jià)2:基板的翅曲的測(cè)定）
[0120] 針對(duì)各試行例的第III族氮化物半導(dǎo)體外延基板，使用利用光學(xué)干渉方式的翅曲 測(cè)定裝置(Nidek Co.Ltd.制、FT-900)，將超晶格層疊體上的中間層和η型接觸層的形成后 的基板的翅曲量按照SEMI標(biāo)準(zhǔn)來(lái)測(cè)定。將結(jié)果示于表1。本發(fā)明中的"翅曲量"是按照SEMI MI-0302測(cè)定的。即，在非強(qiáng)制狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)定