含有铝的氮化物中间层的制造方法、 氮化物层的制造方法 和氮化物半导体元件的制造方法 技术领域 本发明涉及含有铝的氮化物中间层的制造方法、氮化物层的制造方法和氮化物 半导体元件的制造方法。
背景技术 由于含有氮的 III-V 族化合物半导体 (III 族氮化物半导体 ) 具有与从红外到紫外 区域波长的光能量相当的禁带宽度，所以作为发出具有从红外到紫外区域波长的光的发 光元件或具有接受该区域波长的光的受光元件的材料是有用的。
III 族氮化物半导体由于构成 III 族氮化物半导体的原子之间的结合强、绝缘破坏 电压高、饱和电子速度大，所以作为耐高温、高输出、高频的晶体管等电子器件的材料 也是有用的。
且 III 族氮化物半导体作为几乎对于环境无害，且容易处理的材料也被关注。
如上所述，为了使用良好的材料即 III 族氮化物半导体来制作实用的氮化物半导 体元件，就需要在规定的基板上层积由 III 族氮化物半导体的薄膜构成的 III 族氮化物半导 体层来形成规定的元件结构。
在此，作为基板，最合适的是使用具有能够在基板上使 III 族氮化物半导体直接 生长的晶格常数和热膨胀系数的由 III 族氮化物半导体构成的基板，作为由 III 族氮化物半 导体构成的基板例如优选使用氮化镓 (GaN) 基板等。
但现状是 GaN 基板其尺寸小到直径 2 英寸以下，且价格非常高，所以不实用。
因此，现状是作为氮化物半导体元件制作用的基板而使用与 III 族氮化物半导体 晶格常数差和热膨胀系数差大的蓝宝石基板和炭化硅 (SiC) 基板等。
在蓝宝石基板与代表性的 III 族氮化物半导体即 GaN 之间存在有约 16％左右的晶 格常数差。 SiC 基板与 GaN 之间存在有约 6％左右的晶格常数差。 在基板与在其上生长 的 III 族氮化物半导体之间存在有这样大的晶格常数差的情况下，一般难于使由 III 族氮化 物半导体构成的晶体在基板上外延生长。 例如直接使 GaN 晶体在蓝宝石基板上外延生长 时， GaN 晶体的立体生长不可避免，有不能得到具有平坦表面的 GaN 晶体的问题。
于是，为了消除基板与 III 族氮化物半导体之间的晶格常数差而一般进行在基板 与 III 族氮化物半导体之间形成被称为所谓缓冲层的层。
例如在特开平 02-229476 号公报 ( 专利文献 1) 中就记载有 ：在蓝宝石基板上把 A1N 的缓冲层利用 MOVPE 法形成后，使由 AlxGa1-xN 构成的 III 族氮化物半导体生长的方 法。
但即使是专利文献 1 记载的方法，也难于再现性良好地得到具有平坦表面的 A1N 缓冲层。 这认为是在利用 MOVPE 法形成 AlN 的缓冲层时，作为原料气体而使用的 三甲基铝 (TMA) 气体和氨气 (NH3) 在气相中容易反应的缘故。
因此，在专利文献 1 记载的方法中，难于使表面平坦且缺陷密度小的高质量
的、由 AlxGa1-xN 构成的 III 族氮化物半导体在 AlN 缓冲层上再现性良好地生长。
例如被日本特开昭 60-173829 号公报 ( 专利文献 2) 公开有 ：在蓝宝石基板上利 用施加直流偏压的高频溅射法来形成 AlxGa1-xN(0 ＜ x≤1) 缓冲层的方法。
的、由 AlxGa1-xN 构成的 III 族氮化物半导体在 AlN 缓冲层上再现性良好地生长。
例如被日本特开昭 60-173829 号公报 ( 专利文献 2) 公开有 ：在蓝宝石基板上利 用施加直流偏压的高频溅射法来形成 AlxGa1-xN(0 ＜ x≤1) 缓冲层的方法。
但通过专利文献 2 记载的方法在 AlxGa1-xN(0 ＜ x≤1 ＝缓冲层上形成的 III 族氮 化物半导体，如日本特开 2000-286202 号公报 ( 专利文献 3) 的段落
和日本特开 2001-094150 号公报 ( 专利文献 4) 的段落
所记载的那样，不具有良好的结晶性。
于是，在专利文献 3 中提出有 ：把利用 DC 磁控溅射法形成的由 III 族氮化物 半导体构成的缓冲层在氢气和氨气的混合气体环境下进行热处理的方法，在专利文献 4 中提出有 ：在被升温到 400℃以上的蓝宝石基板上利用 DC 磁控溅射法来形成 50 埃以上 3000 埃以下膜厚度的、由 III 族氮化物半导体构成的缓冲层的方法。
在日本特开 2008-034444 号公报 ( 专利文献 5) 提出有 ：在被加热到 750 ℃的蓝 宝石基板上利用高频溅射法来形成由 AlN 柱状晶构成的缓冲层的方法。
但利用上述专利文献 3 ～ 5 记载的方法，形成由 III 族氮化物半导体构成的缓冲 层，在该缓冲层上形成 III 族氮化物半导体层时也不能再现性良好地形成具有良好结晶性 的 III 族氮化物半导体层，其结果是不能再现性良好地制作具有良好特性的氮化物半导体 元件。 发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种能够使具有良好结晶性的氮化物层 再现性良好地形成在其上方的含有铝的氮化物中间层的制造方法、该氮化物层的制造方 法和使用该氮化物层的氮化物半导体元件的制造方法。
本发明的第一形态能够提供含有铝的氮化物中间层的制造方法，包括 ：把基板 和含有铝的靶电极隔开 100mm 以上 250mm 以下的距离来配置的工序、通过在基板与靶电 极之间利用以连续 DC 方式施加电压而进行的 DC 磁控溅射法而在基板表面上形成含有铝 的氮化物中间层的工序。
在此，在本发明第一形态的含有铝的氮化物中间层的制造方法中，优选在基板 和靶电极的配置工序与形成含有铝的氮化物中间层的工序之间，还包括有向基板与靶电 极之间导入氮气的工序。
在本发明第一形态的含有铝的氮化物中间层制造方法中，优选在基板和靶电极 的配置工序中把靶电极相对基板倾斜地来配置基板和靶电极。
本发明的第二形态能够提供含有铝的氮化物中间层的制造方法，包括 ：把基板 和含有铝的靶电极隔开间隔配置的工序、向基板与靶电极之间导入氮气的工序、通过在 基板与靶电极之间利用以连续 DC 方式施加电压而进行的 DC 磁控溅射法而在基板表面上 形成含有铝的氮化物中间层的工序。
在此，在本发明第二形态的含有铝的氮化物中间层的制造方法中，优选在基板 和靶电极的配置工序中把靶电极相对基板倾斜地来配置基板和靶电极。
本发明的第三形态能够提供含有铝的氮化物中间层的制造方法，包括 ：把基板 和含有铝的靶电极隔开间隔而使靶电极相对基板倾斜配置的工序、通过在基板与靶电极 之间利用以连续 DC 方式施加电压而进行的 DC 磁控溅 射法而在基板表面上形成含有铝的氮化物中间层的工序。
本发明的第四形态能够提供氮化物层的制造方法，包括 ：把基板和含有铝的靶 电极隔开 100mm 以上 250mm 以下的距离来配置的工序、通过在基板与靶电极之间利用以 连续 DC 方式施加电压而进行的 DC 磁控溅射法而在基板表面上形成含有铝的氮化物中间 层的工序、在含有铝的氮化物中间层上形成氮化物层的工序。
在此，本发明第四形态的氮化物层的制造方法，优选在基板和靶电极的配置工 序与形成含有铝的氮化物中间层的工序之间，还包括有向基板与靶电极之间导入氮气的 工序。
在本发明第四形态的氮化物层的制造方法中，优选在基板和靶电极的配置工序 中把靶电极相对基板倾斜地来配置基板和靶电极。
本发明的第五形态能够提供氮化物层的制造方法，包括 ：把基板和含有铝的靶 电极隔开间隔配置的工序、向基板与靶电极之间导入氮气的工序、通过在基板与靶电极 之间利用以连续 DC 方式施加电压而进行的 DC 磁控溅射法而在基板表面上形成含有铝的 氮化物中间层的工序、在含有铝的氮化物中间层上形成氮化物层的工序。
在此，在本发明第五形态的氮化物层的制造方法中，优选在基板和靶电极的配 置工序中把靶电极相对基板倾斜地来配置基板和靶电极。 本发明的第六形态能够提供氮化物层的制造方法，包括 ：把基板和含有铝的靶 电极隔开间隔而使靶电极相对基板倾斜配置的工序、通过在基板与靶电极之间利用以连 续 DC 方式施加电压而进行的 DC 磁控溅射法而在基板表面上形成含有铝的氮化物中间层 的工序、在含有铝的氮化物中间层上形成氮化物层的工序。
本发明的第七形态能够提供氮化物半导体元件的制造方法，包括 ：把基板和含 有铝的靶电极隔开 100mm 以上 250mm 以下的距离来配置的工序、通过在基板与靶电极之 间利用以连续 DC 方式施加电压而进行的 DC 磁控溅射法而在基板表面上形成含有铝的氮 化物中间层的工序、在含有铝的氮化物中间层上形成氮化物半导体层的工序。
在此，本发明第七形态的氮化物半导体元件的制造方法，优选在基板和靶电极 的配置工序与形成含有铝的氮化物中间层的工序之间，还包括有向基板与靶电极之间导 入氮气的工序。
在本发明第七形态的氮化物半导体元件的制造方法中，优选在基板和靶电极的 配置工序中把靶电极相对基板倾斜地来配置基板和靶电极。
本发明的第八形态能够提供氮化物半导体元件的制造方法，包括 ：把基板和含 有铝的靶电极隔开间隔配置的工序、向基板与靶电极之间导入氮气的工序、通过在基板 与靶电极之间利用以连续 DC 方式施加电压而进行的 DC 磁控溅射法而在基板表面上形 成含有铝的氮化物中间层的工序、在含有铝的氮化物中间层上形成氮化物半导体层的工 序。
在此，在本发明第八形态的氮化物半导体元件的制造方法中，优选在基板和靶 电极的配置工序中把靶电极相对基板倾斜地来配置基板和靶电极。
本发明的第九形态能够提供氮化物半导体元件的制造方法，包括 ：把基板和含 有铝的靶电极隔开间隔而使靶电极相对基板倾斜配置的工序、通过在基板与靶电极之间 利用以连续 DC 方式施加电压而进行的 DC 磁控溅射法而在基板表面上形成含有铝的氮化
物中间层的工序、在含有铝的氮化物中间层上形成氮化物半导体层的工序。
根据本发明，能够提供一种含有铝的氮化物中间层的制造方法、该氮化物层的 制造方法和使用该氮化物层的氮化物半导体元件的制造方法，可使具有良好结晶性的氮 化物层再现性良好地形成在该含有铝的氮化物中间层的上方。
本发明的上述和其他的目的、特点、方面和优点从附图和下面的关于本发明的 相关详细说明就能够明了。 附图说明
图 1 是本发明的氮化物半导体元件的一例即实施例 1 的氮化物半导体发光二极管 元件的示意性剖视图 ；
图 2 是把实施例 1 的氮化物半导体发光二极管元件制造方法一例的制造工序一部 分图解的示意性剖视图 ；
图 3 是用于在基板表面上层积含有铝的氮化物中间层的 DC 磁控溅射装置一例的 示意性结构图 ；
图 4 是用于在基板表面上层积含有铝的氮化物中间层的 DC 磁控溅射装置其他一 例的示意性结构图 ； 图 5 是用于在基板表面上层积含有铝的氮化物中间层的 DC 磁控溅射装置又其他 一例的示意性结构图 ；
图 6 是把实施例 1 的氮化物半导体发光二极管元件制造方法一例的制造工序一部 分图解的示意性剖视图 ；
图 7 是把实施例 1 的氮化物半导体发光二极管元件制造方法一例的制造工序一部 分图解的示意性剖视图 ；
图 8 是把实施例 1 的氮化物半导体发光二极管元件制造方法一例的制造工序一部 分图解的示意性剖视图 ；
图 9 是使用实施例 1 的氮化物半导体发光二极管元件的发光装置一例的示意性剖 视图 ；
图 10 是本发明氮化物半导体元件的其他一例即实施例 2 的氮化物半导体激光元 件的示意性剖视图 ；
图 11 是把实施例 2 的氮化物半导体激光元件制造方法一例的制造工序一部分图 解的示意性剖视图 ；
图 12 是把实施例 2 的氮化物半导体激光元件制造方法一例的制造工序一部分图 解的示意性剖视图 ；
图 13 是本发明氮化物半导体元件的其他一例即实施例 3 的氮化物半导体晶体管 元件的示意性剖视图 ；
图 14 是把实施例 3 的氮化物半导体晶体管元件制造方法一例的制造工序一部分 图解的示意性剖视图 ；
图 15 是把实验例 1 ～ 15 的氮化物半导体发光二极管元件制造方法的制造工序一 部分图解的示意性剖视图 ；
图 16 是在实验例 1 ～ 8 和 13 ～ 15 的形成 AlN 缓冲层所使用的 DC 磁控溅射装
置的示意性结构图 ；
图 17 是把实验例 1 ～ 15 的氮化物半导体发光二极管元件制造方法的制造工序一 部分图解的示意性剖视图 ；
图 18 是把实验例 1 ～ 15 的氮化物半导体发光二极管元件制造方法的制造工序一 部分图解的示意性剖视图 ；
图 19 是把实验例 1 ～ 15 的氮化物半导体发光二极管元件制造方法的制造工序一 部分图解的示意性剖视图 ；
图 20 是把实验例 1 ～ 15 的氮化物半导体发光二极管元件制造方法的制 造工序一 部分图解的示意性剖视图 ；
图 21 是把实验例 1 ～ 15 的氮化物半导体发光二极管元件制造方法的制造工序一 部分图解的示意性剖视图 ；
图 22 是在实验例 9 ～ 12 的形成 AlN 缓冲层所使用的 DC 磁控溅射装置的示意性 结构图 ；
图 23 是表示实验例 1 ～ 8 的 GaN 基底层的 (004) 面中 X 射线摇摆曲线的半幅值 (arcsec)、与 Al 靶电极表面中心和蓝宝石基板 c 面的最短距离 d(mm) 之间关系的图。 具体实施方式 以下说明本发明的实施例。 在本发明的附图中，同一参照符号表示同一部分或 相当的部分。
< 实施例 1>
图 1 表示本发明的氮化物半导体元件的一例即实施例 1 的氮化物半导体发光二极 管元件的示意性剖视图。
在此，实施例 1 的氮化物半导体发光二极管元件 100 具备 ：基板 1、与基板 1 的 表面相接设置的含有铝的氮化物中间层 2、与含有铝的氮化物中间层 2 的表面相接设置的 氮化物半导体基底层 3、与氮化物半导体基底层 3 的表面相接设置的 n 型氮化物半导体接 触层 4、与 n 型氮化物半导体接触层 4 的表面相接设置的 n 型氮化物半导体包层 5、与 n 型氮化物半导体包层 5 的表面相接设置的氮化物半导体活性层 6、与氮化物半导体活性层 6 的表面相接设置的 p 型氮化物半导体包层 7、与 p 型氮化物半导体包层 7 的表面相接设 置的 p 型氮化物半导体接触层 8、与 p 型氮化物半导体接触层 8 的表面相接设置的透光性 电极层 9。 且与 n 型氮化物半导体接触层 4 的露出表面相接地设置有 n 侧电极 11，与透 光性电极层 9 的表面相接地设置有 p 侧电极 10。
以下，说明实施例 1 的氮化物半导体发光二极管元件 100 的制造方法的一例。
首先如图 2 的示意性剖视图所示，在基板 1 的表面上层积含有铝的氮化物中间层 2。 在此，含有铝的氮化物中间层 2 是通过在基板 1 与靶电极之间利用以连续 DC 方式施 加电压而进行的 DC 磁控溅射法而形成。
图 3 表示用于在基板 1 表面上层积含有铝的氮化物中间层 2 的 DC 磁 控溅射装置 一例的示意性结构。
在此， DC 磁控溅射装置具备 ：反应室 21、设置在反应室 21 内部下方的加热器 23、与加热器 23 相对设置的阴极 28、把反应室 21 内部的气体向反应室 21 外部释放的排
气口 25。
加热器 23 被加热器支撑体 24 所支撑。 阴极 28 具有由铝构成的 Al 靶电极 26 和 被磁铁支撑体 29 支撑的磁铁 27。 反应室 21 上连接有用于向反应室 21 内部供给氩气的 Ar 气供给管 30 和用于向反应室 21 内部供给氮气的 N2 气供给管 31。
在向基板 1 的表面上层积含有铝的氮化物中间层 2 时，首先在以上结构的 DC 磁 控溅射装置内部的加热器 23 上设置基板 1。 把基板 1 配置成使基板 1 的生长面 ( 含有铝 的氮化物中间层 2 生长的面 ) 与 Al 靶电极 26 的表面相对且隔开规定距离 d。
作为基板 1 例如能够使用由具有 a 面、 c 面、 m 面或 r 面等露出面的蓝宝石 (Al2O3) 单晶、尖晶石 (MgAl2O4) 单晶、ZnO 单晶、LiAlO2 单晶、LiGaO2 单晶、MgO 单 晶、 Si 单晶、 SiC 单晶、 GaAs 单晶、 AlN 单晶、 GaN 单晶或 ZrB2 等硼化物单晶等构成 的基板。 基板 1 生长面的面方位没有特别的限定，能够恰当地使用正基板 ( ジヤスト基 板 ) 或被付与了偏斜角的基板等，特别是作为基板 1 而使用由蓝宝石单晶构成的蓝宝石基 板，在蓝宝石基板的 c 面上形成后述的含有铝的氮化物中间层 2 时，由于能够层积由晶粒 整齐排列的柱状晶集合体构成的、结晶性良好的含有铝的氮化物中间层 2 的倾向变大， 因此优选。
上述的距离 d 是指 Al 靶电极 26 表面的中心与基板 1 的生长面之间的最短距离， 该距离 d 优选是 100mm 以上 250mm 以下，更优选是 120mm 以上 210mm 以下，最优选是 150mm 以上 180mm 以下。 这是由于利用 DC 磁控溅射法在层积含有铝的氮化物中间层 2 时要向基板 1 供给高能量的反应籽晶，把上述距离 d 设定成 100mm 以上时，能够缩小 上述反应籽晶给予基板 1 生长面的损伤，把上述距离 d 设定成 250mm 以下时，容易产生 等离子放电，而且含有铝的氮化物中间层 2 的形成速度也变快，因此，具有如下倾向， 即，能够层积由向基板 1 生长面的法线方向 ( 垂直方向 ) 伸长的晶粒整齐排列的柱状晶集 合体构成的、结晶性良好的含有铝的氮化物中间层 2。因此，通过使氮化物层在这种结晶 性良好的含有铝的氮化物中间层 2 表 面上生长而能够再现性良好地得到位错密度低的结 晶性良好的氮化物层 ( 本实施例的氮化物半导体基底层 3)，进而能够再现性良好地制作 具有良好特性的氮化物半导体元件。
由于在把上述距离 d 设定成 120mm 以上 210mm 以下时，特别是设定成 150mm 以上 180mm 以下时，由于能够层积结晶性更好的含有铝的氮化物中间层 2，所以在这种 含有铝的氮化物中间层 2 的表面上能够再现性良好地使位错密度低且结晶性更良好的氮 化物层生长的倾向大，进而能够再现性良好地制作具有更良好特性的氮化物半导体元件 的倾向大。
接着，向反应室 21 内部从 Ar 气供给管 30 供给氩气，且从 N2 气供给管 31 供给 氮气，由此，向基板 1 与 Al 靶电极 26 之间导入氩气和氮气。 且通过在基板 1 与 Al 靶电 极 26 之间利用连续 DC 方式 (DC-continuous 方式 ) 施加电压而在基板 1 与 Al 靶电极 26 之间产生氩气和氮气的等离子。 由此，通过进行 Al 靶电极 26 的溅射而在基板 1 的表面 上层积由铝和氮的化合物构成的含有铝的氮化物中间层 2。 连续 DC 方式是在 Al 靶电极 26 的溅射中把规定大小的直流电压 ( 方向不随时间变化的电压 ) 向基板 1 与 Al 靶电极 26 之间连续施加的方式。
在此，向反应室 21 内部供给的气体中优选氮气所占的体积比率 ( 氮比率 ： ％ )是 50 ％以上，更优选是 75 ％以上，最优选是 100 ％ ( 仅供给氮气 )。 在上述氮比率是 50％以上的情况下，特别是 75％以上的情况下，由于能够抑制向含有铝的氮化物中间层 2 中进入的杂质的量，所以能够提高含有铝的氮化物中间层 2 的结晶性。 在上述氮比率是 100％的情况下，由于向反应室 21 内部仅供给氮气，所以能够使含有铝的氮化物中间层 2 的结晶性更加提高。 在这种结晶性良好的含有铝的氮化物中间层 2 的表面上使氮化物层 生长时，有能够再现性良好地得到位错密度低且结晶性良好的氮化物层的倾向，进而能 够再现性良好地制作具有良好特性的氮化物半导体元件的倾向变大。
上面说明了向反应室 21 内部供给氩气和氮气的情况，但并不限定于此，例如也 可以把氮气的至少一部分置换成氨气，也可以把氩气的至少一部分置换成氢气。
图 4 表示用于在基板 1 表面上层积含有铝的氮化物中间层 2 的 DC 磁控溅射装置 其他一例的示意性结构。 图 4 所示结构的 DC 磁控溅射装置的特 点是在基板 1 与 Al 靶电 极 26 之间隔开间隔地把 Al 靶电极 26 相对基板 1 的生长面倾斜而配置。
在此，把 Al 靶电极 26 配置成相对基板 1 生长面的法线方向仅倾斜角度 θ。 在 此，从层积结晶性良好的含有铝的氮化物中间层 2 的观点出发，优选角度 θ 是 10°以上 45°以下，更优选是 20°以上 45°以下。 在这样使基板 1 与 Al 靶电极 26 之间隔开间隔而把 Al 靶电极 26 相对基板 1 的生 长面倾斜配置的状态下，通过在基板 1 与 Al 靶电极 26 之间利用连续 DC 方式施加电压的 DC 磁控溅射法来层积含有铝的氮化物中间层 2 时，能够减少在层积含有铝的氮化物中间 层 2 时向基板 1 供给的高能量反应籽晶对基板 1 生长面的损伤，因此，有能够层积结晶性 良好的含有铝的氮化物中间层 2 的倾向。
通过把 Al 靶电极 26 相对基板 1 的生长面倾斜配置，使基板 1 生长面内的含有铝 的氮化物中间层 2 的厚度均匀性和结晶性的均匀性提高，因此，使基板 1 生长面内的氮化 物半导体元件特性的均匀性提高，有提高氮化物半导体元件合格品率的倾向。
特别是基板 1 生长面的口径以 100mm(4 英寸 )、125mm(5 英寸 )、150mm(6 英 寸 ) 的方式依次增大时，则有上述提高均匀性的效果就越发显著的倾向。
在图 4 所示结构的 DC 磁控溅射装置中， Al 靶电极 26 表面的中心与基板 1 生长 面之间的最短距离 d 也是优选 100mm 以上 250mm 以下，更优选是 120mm 以上 210mm 以 下，最优选是 150mm 以上 180mm 以下。 通过在图 4 所示结构的 DC 磁控溅射装置中， 也把上述最短距离 d 如上述那样设定，由于上述的理由而更有能够层积结晶性良好的含 有铝的氮化物中间层 2 的倾向。
在图 4 所示结构的 DC 磁控溅射装置中，向反应室 21 内部供给的气体中优选氮气 所占的体积比率 ( 氮比率 ： ％ ) 是 50％以上，更优选是 75％以上，最优选是 100％ ( 仅 供给氮气 )。 通过在图 4 所示结构的 DC 磁控溅射装置中，也把向反应室 21 内部供给的 气体的氮比率如上述那样设定，由于上述的理由而更有能够层积结晶性良好的含有铝的 氮化物中间层 2 的倾向。
图 5 表示用于在基板 1 表面上层积含有铝的氮化物中间层 2 的 DC 磁控溅射装置 其他一例的示意性结构。 图 5 所示结构的 DC 磁控溅射装置的特 征在于，具备 ：与基板 1 隔开间隔且相对基板 1 的生长面倾斜配置的具有第一 Al 靶电极 26a 的第一阴极 28a 和 与基板 1 隔开间隔且相对基板 1 的生长面倾斜配置的具有第二 Al 靶电极 26b 的第二阴极
28b。 在此，第一阴极 28a 具有 ：第一 Al 靶电极 26a、被第一磁铁支撑体 29a 支撑的第 一磁铁 27a。 第二阴极 28b 具有 ：第二 Al 靶电极 26b、被第二磁铁支撑体 29b 支撑的第 二磁铁 27b。
把第一 Al 靶电极 26a 配置成相对基板 1 生长面的法线方向倾斜角度 θ1。 在 此，从层积结晶性良好的含有铝的氮化物中间层 2 的观点出发，优选角度 θ1 是 10°以上 45°以下，更优选是 20°以上 45°以下。
把第二 Al 靶电极 26b 配置成相对基板 1 的生长面的法线方向倾斜角度 θ2。 在 此，从层积结晶性良好的含有铝的氮化物中间层 2 的观点出发，优选角度 θ2 是 10°以上 45°以下，更优选是 20°以上 45°以下。
从层积结晶性良好的含有铝的氮化物中间层 2 的观点出发，优选把上述角度 θ1 或 θ2 中的任一个设定为上述范围，更优选把 θ1 和 θ2 这双方设定为上述范围。
图 5 说明了设置两个相对基板的生长面倾斜配置的 Al 靶电极的 DC 磁控溅射装 置，但从提高含有铝的氮化物中间层 2 的成膜速度的观点出发，把相对基板的生长面倾 斜配置的 Al 靶电极例如可以增设到三个、四个、五个等。
在图 5 所示结构的 DC 磁控溅射装置中，第一 Al 靶电极 26a 表面的中心与基板 1 生长面之间的最短距离 d1 优选是 100mm 以上 250mm 以下，更优选是 120mm 以上 210mm 以下，最优选是 150mm 以上 180mm 以下。 通过在图 5 所示结构的 DC 磁控溅射装置中， 把上述最短距离 d1 如上述那样设定，由于上述的理由而具有能够层积结晶性更良好的含 有铝的氮化物中间层 2 的倾向。
在图 5 所示结构的 DC 磁控溅射装置中，第二 Al 靶电极 26b 表面的中心与基板 1 的生长面之间的最短距离 d2 优选是 100mm 以上 250mm 以下，更优选是 120mm 以上 210mm 以下，最优选是 150mm 以上 180mm 以下。 通过在图 5 所示结构的 DC 磁控溅射 装置中，把上述最短距离 d2 如上述那样设定，由于上述的理由而具有能够层积结晶性更 良好的含有铝的氮化物中间层 2 的倾向。
从层积结晶性良好的含有铝的氮化物中间层 2 的观点出发，优选把上述最短距 离 d1 或 d2 中的任一个设定为上述范围，更优选把 d1 和 d2 这双方设定为上述范围。
在图 5 所示结构的 DC 磁控溅射装置中，向反应室 21 内部供给的气体中优选氮气 所占的体积比率 ( 氮比率 ： ％ ) 是 50％以上，更优选是 75％以上，最优选是 100％ ( 仅 供给氮气 )。 通过在图 5 所示结构的 DC 磁控溅射装置中，也如上述那样设定向反应室 21 内部供给的气体的氮比率，由于上述的理由而具有能够层积结晶性更良好的含有铝的 氮化物中间层 2 的倾向。
如上所述，本实施例中在基板与靶电极之间通过利用连续 DC 方式施加电压的 DC 磁控溅射法来层积含有铝的氮化物中间层时，通过采用以下 (a) ～ (c) 的至少一个条 件，就能够在基板的生长面上层积由向基板生长面的法线方向 ( 垂直方向 ) 伸长的晶粒整 齐排列的柱状晶集合体构成的良好结晶性的含有铝的氮化物中间层。 通过使氮化物层在 这种结晶性良好的含有铝的氮化物中间层表面上生长而能够再现性良好地得到位错密度 低且结晶性良好的氮化物层，进而能够再现性良好地制作具有良好特性的氮化物半导体 元件。
(a) 把靶电极表面的中心与基板生长面之间的最短距离设定成 100mm 以上 250mm 以下，更优选设定成 120mm 以上 210mm 以下，最优选设定成 150mm 以上 180mm 以下。
(b) 把向 DC 磁控溅射装置供给的气体中氮气所占的体积比率 ( 氮比率 ：％ ) 设 定成 50％以上，更优选设定成 75％以上，最优选设定成 100％ ( 仅供给氮气 )。
(c) 把靶电极相对基板的生长面倾斜配置。
为了在基板的生长面上层积结晶性良好的含有铝的氮化物中间层，只要采用上 述条件 (a) ～ (c) 中的任一个条件即可，但为了得到结晶性更良好的含有铝的氮化物中间 层，则优选采用上述条件 (a) ～ (c) 中的任两个条件，最优选采用上述条件 (a) ～ (c) 中 的所有条件。
含有铝的氮化物中间层 2 优选把基板 1 的生长面无间隙地覆盖。 在基板 1 的生 长面从含有铝的氮化物中间层 2 露出的情况下，有可能在含有铝的氮化物中间层 2 上形成 的氮化物层中产生小突起 (hillock) 或凹坑 (pit)。
作为含有铝的氮化物中间层 2 例如能够层积由 Alx0Gay0N 表示的氮化物 半导体构 成的氮化物半导体层 (0≤x0≤1、0≤y0≤1、x0+y0 ≠ 1)，特别是从得到由向基板 1 生长面的 法线方向伸长的晶粒整齐排列的柱状晶集合体构成的结晶性良好的含有铝的氮化物中间 层 2 的观点出发，优选层积由 AlN 表示的氮化物半导体 ( 氮化铝 ) 构成的氮化物半导体 层。 优选把在基板 1 的生长面上层积的含有铝的氮化物中间层 2 的厚度设定在 5nm 以 上 100nm 以下。 在含有铝的氮化物中间层 2 的厚度不到 5nm 的情况下，有可能含有铝的 氮化物中间层 2 作为缓冲层的功能不能充分发挥。 在含有铝的氮化物中间层 2 的厚度超 过 100nm 的情况下，有可能作为缓冲层的功能没有提高而仅仅形成含有铝的氮化物中间 层 2 的时间变长。 从使含有铝的氮化物中间层 2 在面内均匀发挥作为缓冲层的功能的观 点出发，优选把含有铝的氮化物中间层 2 的厚度设定在 10nm 以上 50nm 以下。
优选把层积含有铝的氮化物中间层 2 时的基板 1 的温度设定在 300℃以上 1000℃ 以下。 在层积含有铝的氮化物中间层 2 时的基板 1 的温度不到 300℃的情况下，含有铝 的氮化物中间层 2 不能把基板 1 生长面的整个面覆盖，基板 1 生长面的一部分有可能从 含有铝的氮化物中间层 2 露出。 在层积含有铝的氮化物中间层 2 时的基板 1 的温度超过 1000℃的情况下，在基板 1 的生长面原料的迁移过于活跃，形成的含有铝的氮化物中间 层 2 与其说是柱状晶的集合体还不如说是接近单晶体的膜，含有铝的氮化物中间层 2 的作 为缓冲层的功能有可能降低。
在层积含有铝的氮化物中间层 2 时优选反应室 21 内部的压力是 0.2Pa 以上。 在 层积含有铝的氮化物中间层 2 时反应室 21 内部的压力不到 0.2Pa 的情况下，反应室 21 内 部的氮量变少，从 Al 靶电极 26 溅射的铝有可能以不成为氮化物的状态向基板 1 的生长面 附着。 在层积含有铝的氮化物中间层 2 时，反应室 21 内部的压力上限没有特别的限定， 只要使在反应室 21 内部能够产生等离子程度的压力就可。
由于在层积含有铝的氮化物中间层 2 时希望在反应室 21 的内部不存在杂质，所 以从得到具有良好结晶性的含有铝的氮化物中间层 2 的观点出发，优选溅射前的反应室 21 内部的压力是 1×10-3Pa 以下。
含有铝的氮化物中间层 2 的形成速度优选是 0.01nm/ 秒以上 1nm/ 秒以下。 在含 有铝的氮化物中间层 2 的形成速度不到 0.01nm/ 秒的情况下，则不能使含有铝的氮化物中 间层 2 在基板 1 的生长面上均匀扩展生长而是 生长成岛状，含有铝的氮化物中间层 2 不能 均匀覆盖基板 1 的生长面，基板 1 的生长面有可能从含有铝的氮化物中间层 2 露出。 在 含有铝的氮化物中间层 2 的形成速度超过 1nm/ 秒的情况下，含有铝的氮化物中间层 2 成 为非晶体，有可能在含有铝的氮化物中间层 2 上不能生长位错密度小且具有良好结晶性 的氮化物层。
对于含有铝的氮化物中间层 2 层积前的基板 1 的生长面也可以进行前处理。 在 此，作为基板 1 的生长面的前处理的一例，能够举出通过进行与对硅基板经常进行的同 样的 RCA 洗净处理来对基板 1 的生长面进行氢终端化的处理。 由此，有在基板 1 的生长 面上能够再现性良好地层积结晶性良好的含有铝的氮化物中间层 2 的倾向。
作为基板 1 生长面的前处理的其他一例，能够举出把基板 1 的生长面暴露在氮气 等离子中的处理。 由此，把附着在基板 1 生长面的有机物或氧化物等异物除去，有能够 调整基板 1 生长面状态的倾向。 特别是在基板 1 是蓝宝石基板的情况下，通过把基板 1 的生长面暴露在氮气等离子中而使基板 1 的生长面被氮化，有使在基板 1 的生长面上层积 的含有铝的氮化物中间层 2 容易在面内均匀形成的倾向。
接着如图 6 的示意性剖视图所示，利用 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 法在含有铝的氮化物中间层 2 的表面上层积氮化物半导体基底层 3。
在此，作为氮化物半导体基底层 3 例如能够层积由以 Alx1Gay1Inz1N 表示的 III 族 氮化物半导体构成的氮化物半导体层 (0≤x1≤1、0≤y1≤1、0≤z1≤1、 x1+y1+z1 ≠ 0)，为了 不使由柱状晶集合体构成的含有铝的氮化物中间层 2 中的位错等晶体缺陷继续，作为 III 族元素而优选包含 Ga 的。 为了不使含有铝的氮化物中间层 2 中的位错继续而需要在与含 有铝的氮化物中间层 2 的界面附近使位错形成位错环，在把氮化物半导体基底层 3 由包含 Ga 的 III 族氮化物半导体构成的情况下，容易产生位错环。 因此，通过使用由包含 Ga 的 III 族氮化物半导体构成的氮化物半导体基底层 3，在与含有铝的氮化物中间层 2 的界面附 近形成位错环而封闭，能够抑制位错从含有铝的氮化物中间层 2 向氮化物半导体基底层 3 继续。 特别是在氮化物半导体基底层 3 是由以 Alx1Gay1N(0 ＜ x1 ＜ 1、0 ＜ y1 ＜ 1 表示 的 III 族氮化物半导体构成的情况下，特别是由 GaN 构成的情况下，由于能够在与含有铝 的氮化 物中间层 2 的界面附近形成位错环而封闭，所以有能够得到位错密度小且具有良 好结晶性的氮化物半导体基底层 3 的倾向。
也可以在层积氮化物半导体基底层 3 前对含有铝的氮化物中间层 2 的表面进行热 处理。 通过该热处理，有能够谋求提高含有铝的氮化物中间层 2 表面的清洁化和结晶性 的倾向。 该热处理例如能够在使用 MOCVD 法的 MOCVD 装置内进行，作为热处理时的 环境气体例如能够使用氢气、氮气等。 为了防止在上述热处理时含有铝的氮化物中间层 2 的分解，也可以向热处理时的环境气体混合氨气。 上述热处理例如能够在 900℃以上 1250℃以下的温度例如进行 1 分钟以上 60 分钟以下的时间。
氮化物半导体基底层 3 中也可以以 1×1017cm-3 以上 1×1019cm-3 以下的范围掺杂 n 型掺杂剂，但从维持良好结晶性的观点出发，优选氮化物半导体基底层 3 不掺杂。 作为 n 型掺杂剂例如能够使用硅、锗和锡等，特别优选使用硅和 / 或锗。层积氮化物半导体基底层 3 时的基板 1 的温度优选 800℃以上 1250℃以下，更优 选 1000℃以上 1250℃以下。 在层积氮化物半导体基底层 3 时的基板 1 的温度是 800℃以 上 1250℃以下时，特别是在 1000℃以上 1250℃以下时，有能够使结晶性良好的氮化物半 导体基底层 3 生长的倾向。
如图 7 的示意性剖视图所示，通过 MOCVD 法在氮化物半导体基底层 3 的表面上 把 n 型氮化物半导体接触层 4、n 型氮化物半导体包层 5、氮化物半导体活性层 6、p 型氮 化物半导体包层 7 和 p 型氮化物半导体接触层 8 按照该顺序层积而形成层积层。
在此，作为 n 型氮化物半导体接触层 4，例如能够层积由 Alx2Gay2Inz2N 表示的 III 族氮化物半导体构成的氮化物半导体层 (0≤x2≤1、0≤y2≤1、0≤z2≤1、x2+y2+z2 ≠ 0) 中掺 杂有 n 型掺杂剂的层等。
特 别 是 n 型 氮 化 物 半 导 体 接 触 层 4 优 选 是 在 由 Alx2Ga1-x2N(0≤x2≤1、 优 选 0≤x2≤0.5、更优选 0≤x2≤0.1) 表示的 III 族氮化物半导体中、作为 n 型掺杂剂而掺杂硅的氮 化物半导体层。
n 型掺杂剂向 n 型氮化物半导体接触层 4 掺杂的浓度，从维持与 n 侧电极 11 良 好的欧姆接触、抑制在 n 型氮化物半导体接触层 4 中产生裂纹和维持良好结晶性的观点出 发，优选是 5×1017cm-3 以上 5×1019cm-3 以下的范围。
氮化物半导体基底层 3 和 n 型氮化物半导体接触层 4 的合计厚度，从 维持这些 层良好结晶性的观点出发，优选是 4μm 以上 20μm 以下，更优选是 4μm 以上 15μm 以 下，最优选是 6μm 以上 15μm 以下。 在氮化物半导体基底层 3 和 n 型氮化物半导体接 触层 4 的合计厚度不到 4μm 的情况下，有可能这些层的结晶性恶化，或在这些层的表面 产生凹坑 (pit)。 另一方面，在氮化物半导体基底层 3 和 n 型氮化物半导体接触层 4 的合 计厚度超过 15μm 的情况下，有可能基板 1 的翘曲变大而招致元件的成品率降低。 在氮 化物半导体基底层 3 和 n 型氮化物半导体接触层 4 的合计厚度是 4μm 以上 15μm 以下 时，特别是在 6μm 以上 15μm 以下的情况时，能够使这些层的结晶性良好，而且有能够 有效防止基板 1 的翘曲变大而元件收获率降低的倾向。 这些层的合计厚度中， n 型氮化 物半导体接触层 4 的厚度上限没有特别的限定。
作为 n 型氮化物半导体包层 5，例如能够层积由 Alx3Gay3Inz3N 表示的 III 族氮化 物半导体构成的氮化物半导体层 (0≤x3≤1、0≤y3≤1、0≤z3≤1、 x3+y3+z3 ≠ 0) 中掺杂有 n 型掺杂剂的层等。 n 型氮化物半导体包层 5 也可以是使由 III 族氮化物半导体构成的多个 氮化物半导体层构成异质结结构或超晶格结构。 n 型氮化物半导体包层 5 的厚度没有特 别的限定。 优选是 0.005μm 以上 0.5μm 以下，更优选是 0.005μm 以上 0.1μm 以下。 关于 n 型掺杂剂向 n 型氮化物半导体包层 5 掺杂的浓度，从维持良好结晶性和降低元件动 作电压的观点出发，优选是 1×1017cm-3 以上 1×1020cm-3 以下，更优选是 1×1018cm-3 以上 1×1019cm-3 以下。
在氮化物半导体活性层 6 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 6 例如能够使用由 Ga1-z4Inz4N 表示的 III 族氮化物半导体构成的氮化物半导 体层 (0 ＜ z4 ＜ 0.4 ＝作为量子阱层。 氮化物半导体活性层 6 的厚度没有特别的限定，从 提高发光输出的观点出发，优选是 1nm 以上 10nm 以下，更优选是 1nm 以上 6nm 以下。
在氮化物半导体活性层 6 例如由单一量子阱 (SQW) 结构构成的情况下，该单一量子阱中把 Ga1-z4Inz4N 表示的 III 族氮化物半导体构成的氮化物半导体层 (0 ＜ z4 ＜ 0.4 ＝ 设定成是量子阱层，为了成为希望的发光波长而要控制氮化物半导体活性层 6 的 In 组成 和厚度。 但一方面在形成氮化物半导体活性层 6 时若基板 1 的温度低，则有可能结晶性恶 化，而另一方面在形成氮化物半导体活性层 6 时，若基板 1 的温度高，则有可能 InN 的升 华变 显著，In 向固相中的进入效率降低而 In 组成变动。因此，在形成单一量子阱 (SQW) 结构构成的氮化物半导体活性层 6 时，其中把 Ga1-z4Inz4N 表示的 III 族氮化物半导体构成 的氮化物半导体层 (0 ＜ z4 ＜ 0.4) 设定成阱层，优选基板 1 的温度是 700℃以上 900℃以 下，更优选是 750℃以上 850℃以下。
作为氮化物半导体活性层 6，例如也可以把 Ga1-z4Inz4N 表示的 III 族氮化物半导 体构成的氮化物半导体层 (0 ＜ z4 ＜ 0.4 ＝设定成量子阱层，把比该阱层禁带宽度大的 由 Alx5Gay5Inz5N 表示的氮化物半导体构成的氮化物半导体层 (0≤x5≤1、0≤y5≤1、0≤z5≤1、 x5+y5+z5 ≠ 0) 作为量子势垒层而逐层交替层积，从而构成多重量子阱 (MQW)。 也可以 向上述量子阱层和 / 或量子势垒层掺杂 n 型或 p 型的掺杂剂。
作为 p 型氮化物半导体包层 7，例如能够层积向由 Alx6Gay6Inz6N 表示的 III 族氮化 物半导体构成的氮化物半导体层 (0≤x6≤1、0≤y6≤1、0≤z6≤1、x6+y6+z6 ≠ 0) 掺杂有 p 型 掺杂剂的层等。 特别优选层积向由 Alx6Ga1-x6N 表示的 III 族氮化物半导体构成的氮化物半 导体层 (0 ＜ x6≤0.4、优选 0.1≤x6≤0.3 ＝掺杂 p 型掺杂剂的层。 作为 p 型掺杂剂例如能够 使用镁等。
p 型氮化物半导体包层 7 的禁带宽度，从向氮化物半导体活性层 6 封闭光的观点 出发，优选比氮化物半导体活性层 6 的禁带宽度大。 p 型氮化物半导体包层 7 的厚度没有 特别的限定。 优选是 0.01μm 以上 0.4μm 以下，更优选是 0.02μm 以上 0.1μm 以下。 从得到结晶性良好的 p 型氮化物半导体包层 7 的观点出发，向 p 型氮化物半导体包层 7 掺 杂的 p 型掺杂剂的浓度，优选是 1×1018cm-3 以上 1×1021cm-3 以下，更优选是 1×1019cm-3 以上 1×1020cm-3 以下。
作为 p 型氮化物半导体接触层 8，例如能够层积向由 Alx7Gay7Inz7N 表示的 III 族氮 化物半导体构成的氮化物半导体层 (0≤x7≤1、0≤y7≤1、0≤z7≤1、x7+y7+z7 ≠ 0) 掺杂 p 型 掺杂剂的层等，特别是从维持良好结晶性和得到良好欧姆接触的观点出发，优选使用向 GaN 层掺杂有 p 型掺杂剂的层。
p 型掺杂剂向 p 型氮化物半导体接触层 8 掺杂的浓度，从维持良好的欧姆接 触、抑制在 p 型氮化物半导体接触层 8 产生裂纹和维持良好结晶性的观点出发，优选是 1×1018cm-3 以上 1×1021cm-3 以下的范围，更优选是 5× 1019cm-3 以上 5×1020cm-3 以下的 范围。 p 型氮化物半导体接触层 8 的厚度没有特别的限定，从提高氮化物半导体发光二极 管元件 100 发光输出的观点出发，优选是 0.01μm 以上 0.5μm 以下，更优选是 0.05μm 以上 0.2μm 以下。
在上述 n 型氮化物半导体接触层 4、 n 型氮化物半导体包层 5、氮化物半导体活 性层 6、p 型氮化物半导体包层 7 和 p 型氮化物半导体接触层 8 分别由 III 族氮化物半导体 构成的情况下，能够把这些层例如如下地通过 MOCVD 法来层积。
即向 MOCVD 装置的反应炉内部供给例如从由三甲基镓 (TMG)、三甲基铝 (TMA) 和三甲基铟 (TMI) 构成的群中选择的至少一个 III 族元素的有机金属原料气体和例如氨等的氮原料气体，通过使它们热分解并反应而能够进行层积。
在把 n 型掺杂剂即硅进行掺杂时，向 MOCVD 装置的反应炉内部例如把硅烷 (SiH4) 作为掺杂气体而加入上述原料气体供给，则能够把硅进行掺杂。
在把 p 型掺杂剂即镁进行掺杂时，向 MOCVD 装置的反应炉内部例如把二茂镁 (CP2Mg) 作为掺杂气体而加入上述原料气体来供给，则能够把镁进行掺杂。
接着如图 8 的示意性剖视图所示，在 p 型氮化物半导体接触层 8 的表面上例如形 成由 ITO(Indium Tin Oxide) 构成的透光性电极层 9 后，在透光性电极层 9 的表面上形成 p 侧电极 10。 然后，把形成 p 侧电极 10 后的层积体的一部分通过腐蚀除去，使 n 型氮化 物半导体接触层 4 表面的一部分露出。
然后如图 1 所示，在 n 型氮化物半导体接触层 4 露出的表面上形成 n 侧电极 11， 由此能够制作实施例 1 的氮化物半导体发光二极管元件 100。
如上所述，在以上制作的实施例 1 的氮化物半导体发光二极管元件 100 中，由于 在由向基板 1 生长面的法线方向 ( 垂直方向 ) 伸长的晶粒整齐排列的柱状晶集合体构成的 结晶性良好的含有铝的氮化物中间层 2 表面上，按照顺序层积氮化物半导体基底层 3、 n 型氮化物半导体接触层 4、n 型氮化物半导体包层 5、氮化物半导体活性层 6、p 型氮化物 半导体包层 7 和 p 型氮化物半导体接触层 8，所以在含有铝的氮化物中间层 2 的表面上层 积的 这些层位错密度低且具有良好的结晶性。 因此，由这种具有良好结晶性的层形成的 实施例 1 的氮化物半导体发光二极管元件 100 动作电压低，成为发光输出高的元件。 图 9 表示使用实施例 1 的氮化物半导体发光二极管元件 100 的发光装置一例的示 意性剖视图。 在此，图 9 所示结构的发光装置 200 具有把实施例 1 的氮化物半导体发光 二极管元件 100 设置在第一引线框 41 上的结构。 把氮化物半导体发光二极管元件 100 的 p 侧电极 10 和第一引线框 41 由第一金属线 45 电连接，且把氮化物半导体发光二极管元件 100 的 n 侧电极 11 和第二引线框 42 由第二金属线 44 电连接。 进而用透明的封固树脂 43 把氮化物半导体发光二极管元件 100 封固，发光装置 200 被设定成炮弹型的形状。
图 9 所示结构的发光装置由于使用了实施例 1 的氮化物半导体发光二极管元件 100，所以能够制作动作电压低且发光输出高的发光装置。
< 实施例 2>
本实施例的特点是 ：不是制作氮化物半导体发光二极管元件，而是制作氮化物 半导体激光元件。
图 10 表示本发明的氮化物半导体元件的其他一例即实施例 2 的氮化物半导体激 光元件的示意性剖视图。
实施例 2 的氮化物半导体激光元件中，在基板 1 的表面上按照顺序层积含有铝的 氮化物中间层 2、氮化物半导体基底层 3、 n 型氮化物半导体包层 54、 n 型氮化物半导体 光引导层 55、氮化物半导体活性层 56、氮化物半导体保护层 57、 p 型氮化物半导体光引 导层 58、 p 型氮化物半导体包层 59 和 p 型氮化物半导体接触层 60。 把 p 型氮化物半导 体包层 59 的上面和 p 型氮化物半导体接触层 60 的侧面分别覆盖地形成有绝缘膜 61。 与 n 型氮化物半导体包层 54 的露出表面相接地设置有 n 侧电极 11，与 p 型氮化物半导体接 触层 60 的露出表面相接地设置有 p 侧电极 10。
以下，说明实施例 2 的氮化物半导体激光元件制造方法的一例。 首先，如图 11
的示意性剖视图所示，与实施例 1 同样地在基板 1 的生长面上按照顺序层积含有铝的氮化 物中间层 2 和氮化物半导体基底层 3 后，利用 MOCVD 法按顺序层积 n 型氮化物半导体 包层 54、 n 型氮化物半导体光引导层 55、氮化物半导体活性层 56、氮化物半导体保护层 57、 p 型氮化物半导 体光引导层 58、 p 型氮化物半导体包层 59 和 p 型氮化物半导体接触 层 60 而形成层积体。
在此，作为 n 型氮化物半导体包层 54，例如能够层积向由 Alx8Gay8Inz8N 表示的 III 族氮化物半导体构成的氮化物半导体层 (0≤x8≤1、0≤y8≤1、0≤z8≤1、x8+y8+z8 ≠ 0) 掺杂 n 型掺杂剂的层等。
作为 n 型氮化物半导体光引导层 55，例如能够层积向由 Alx9Gay9Inz9N 表示的 III 族氮化物半导体构成的氮化物半导体层 (0≤x9≤1、0≤y9≤1、0≤z9≤1、x9+y9+z9 ≠ 0) 掺杂 n 型掺杂剂的层等。
作为氮化物半导体活性层 56，例如能够把组成彼此不同的、由 Alx10Gay10Inz10N 表 示 的 III 族 氮 化 物 半 导 体 构 成 的 氮 化 物 半 导 体 层 (0≤x10≤1、0≤y10≤1、0≤z10≤1、 x10+y10+z10 ≠ 0) 和由 Alx11Gay11Inz11N 表示的 III 族氮化物半导体构成的氮化物半导体层 (0≤x11≤1、0≤y11≤1、0≤z11≤1、 x11+y11+z11 ≠ 0) 逐层交替层积的层等进行层积。
作为氮化物半导体保护层 57，例如能够层积由 Alx12Gay12Inz12N 表示的 III 族氮化 物半导体构成的氮化物半导体层 (0≤x12≤1、0≤y12≤1、0≤z12≤1、x12+y12+z12 ≠ 0) 等。
作 为 p 型 氮 化 物 半 导 体 光 引 导 层 58， 例 如 能 够 层 积 向 由 Alx13Gay13Inz13N 表 示 的 III 族 氮 化 物 半 导 体 构 成 的 氮 化 物 半 导 体 层 (0≤x13≤1、0≤y13≤1、0≤z13≤1、 x13+y13+z13 ≠ 0) 掺杂有 p 型掺杂剂的层等。
作为 p 型氮化物半导体包层 59 例如能够层积向由 Alx14Gay14Inz14N 表示的 III 族氮 化物半导体构成的氮化物半导体层 (0≤x14≤1、0≤y14≤1、0≤z14≤1、x14+y14+z14 ≠ 0) 掺 杂有 p 型掺杂剂的层等。
作为 p 型氮化物半导体接触层 60 例如能够层积向由 Alx15Gay15Inz15N 表示的 III 族 氮化物半导体构成的氮化物半导体层 (0≤x15≤1、0≤y15≤1、0≤z15≤1、 x15+y15+z15 ≠ 0) 掺杂有 p 型掺杂剂的层等。
接着如图 12 的示意性剖视图所示，把图 11 所示层积体的 p 型氮化物半导体包层 59 和 p 型氮化物半导体接触层 60 的各自一部分通过腐蚀等除去，使 p 型氮化物半导体包 层 59 表面的一部分露出，而且通过把图 11 所示层积体的一部分利用腐蚀等除去而使 n 型 氮化物半导体包层 54 表面的一部分露出。
然后如图 10 所示，使 p 型氮化物半导体接触层 60 的表面露出而把 p 型氮化物半 导体包层 59 的露出表面覆盖地形成例如由氧化硅构成的绝缘膜 61。 且在 n 型氮化物半导 体包层 54 的露出表面上形成 n 侧电极 11，在绝缘膜 61 上形成与 p 型氮化物半导体接触层 60 相接的 p 侧电极 10，由此，能够制作实施例 2 的氮化物半导体激光元件。
在此，在实施例 2 的氮化物半导体激光元件中也与实施例 1 同样地通过在基板与 靶电极之间利用连续 DC 方式施加电压的 DC 磁控溅射法来层积含有铝的氮化物中间层 2 时，通过采用上述 (a) ～ (c) 的至少一个条件，而把由向基板 1 生长面的法线方向伸长的 晶粒整齐排列的柱状晶集合体构成的结晶性良好的含有铝的氮化物中间层 2 在基板 1 的生 长面上层积。 且在这种具有良好结晶性的含有铝的氮化物中间层 2 表面上使氮化物半导体基底层 3、n 型氮化物半导体包层 54、n 型氮化物半导体光引导层 55、氮化物半导体活 性层 56、氮化物半导体保护层 57、 p 型氮化物半导体光引导层 58、 p 型氮化物半导体包 层 59 和 p 型氮化物半导体接触层 60 按照该顺序生长。
因此，实施例 2 的氮化物半导体激光元件，由于也能够把在含有铝的氮化物中 间层 2 表面上层积的各个层变成位错密度低且具有高结晶性的层，所以能够制作动作电 压低而发光输出高的元件。
< 实施例 3>
本实施例的特点是 ：不是制作氮化物半导体发光二极管元件或氮化物半导体激 光元件等发光器件，而是制作电子器件的一例即氮化物半导体晶体管元件。
图 13 表示本发明的氮化物半导体元件的其他一例即实施例 3 的氮化物半导体晶 体管元件的示意性剖视图。
在此，实施例 3 的氮化物半导体晶体管元件中，在基板 1 的生长面上按顺序层积 含有铝的氮化物中间层 2 和氮化物半导体基底层 3，在氮化物半导体基底层 3 的表面上层 积由非掺杂 GaN 等构成的氮化物半导体电子移动层 71，在氮化物半导体电子移动层 71 的 表面上层积由 n 型 AlGaN 等构成的 n 型氮化物半导体电子供给层 72。 且在 n 型氮化物半 导体电子供给层 72 的表面上形成源极电极 74、漏极电极 75 和栅极电极 73。
以下，说明实施例 3 的氮化物半导体晶体管元件制造方法的一例。 首先与实施 例 1 同样地，在基板 1 的生长面上按顺序层积含有铝的氮化物中 间层 2 和氮化物半导体基 底层 3。
接着，如图 14 的示意性剖视图所示，利用 MOCVD 法在氮化物半导体基底层 3 的表面上层积氮化物半导体电子移动层 71，在氮化物半导体电子移动层 71 的表面上层积 n 型氮化物半导体电子供给层 72。
然后如图 13 所示，在 n 型氮化物半导体电子供给层 72 的表面上分别形成源极电 极 74、漏极电极 75 和栅极电极 73，由此，能够制作实施例 3 的氮化物半导体晶体管元 件。
在此，在实施例 3 的氮化物半导体晶体管元件中也与实施例 1 同样地通过在基 板与靶电极之间利用连续 DC 方式施加电压的 DC 磁控溅射法来层积含有铝的氮化物中间 层 2 时，通过采用上述 (a) ～ (c) 的至少一个条件，而把由向基板 1 生长面的法线方向伸 长的晶粒整齐排列的柱状晶集合体构成的结晶性良好的含有铝的氮化物中间层 2 在基板 1 的生长面上层积。 且在这种具有良好结晶性的含有铝的氮化物中间层 2 表面上按顺序生 长氮化物半导体基底层 3、氮化物半导体电子移动层 71 和 n 型氮化物半导体电子供给层 72。
因此，实施例 3 的氮化物半导体晶体管元件，由于也能够将在含有铝的氮化物 中间层 2 表面上层积的各个层变成位错密度低且结晶性良好的层，所以能够制作电子移 动度等特性提高的元件。
< 实验例 1>
首先，把图 15 的示意性剖视图所示的蓝宝石基板 101 设置在图 16 所示的利用连 续 DC 方式进行施加电压的 DC 磁控溅射装置的反应室 21 内部的加热器 23 上。
在此，使蓝宝石基板 101 的 c 面与 Al 靶电极 26 的表面相对，且使 Al 靶电极 26的表面中心与蓝宝石基板 101 的 c 面的最短距离 d 成为 50mm 来设置蓝宝石基板 101。 然 后，通过加热器 23 把蓝宝石基板 101 加热到 500℃的温度。
然后，向 DC 磁控溅射装置的反应室 21 内部以 20sccm 的流量仅供给氮气后，把 蓝宝石基板 101 的温度维持在 500℃。
在蓝宝石基板 101 与 Al 靶电极 26 之间利用连续 DC 方式施加 3000W 的偏压以 生成氮等离子。 接着，把反应室 21 内部的压力保持在 0.5Pa，通过向反应室 21 内部以 20sccm 的流量供给氮气 ( 相对全部气体氮气的体积 比率是 100％ )，通过利用连续 DC 方 式进行施加电压的 DC 磁控溅射法的反应性溅射，如图 17 的示意性剖视图所示，在蓝宝 石基板 101 的 c 面上层积由氮化铝 (AlN) 的柱状晶集合体构成的厚度 25nm 的 AlN 缓冲层 102。 这时的 AlN 缓冲层 102 的形成速度是 0.04nm/ 秒。
图 16 所示的 DC 磁控溅射装置的阴极 28 中的磁铁 27 在蓝宝石基板 101 的 c 面 的氮化过程中和 AlN 缓冲层 102 的层积过程中的所有情况下都在摇动。 AlN 缓冲层 102 的层积按照预先测定的 AlN 缓冲层 102 的成膜速度而仅进行规定时间，在 AlN 缓冲层 102 的厚度成为 25nm 时，则停止氮等离子而把蓝宝石基板 101 的温度降低。 将进行溅射的反 应室 21 的内部压力是 1×10-4pa 以下。
接着，把层积 AlN 缓冲层 102 后的蓝宝石基板 101 从 DC 磁控溅射装置的反应 室 21 取出，设置在 MOCVD 装置的反应炉内部。 在此，为了以高频感应加热式加热器 进行加热而把层积 AlN 缓冲层 102 后的蓝宝石基板 101 设置在石墨制的基座上。 在把层 积 AlN 缓冲层 102 后的蓝宝石基板 101 以电阻加热式加热器进行加热的情况下，则把层积 AlN 缓冲层 102 后的蓝宝石基板 101 设置在石墨制基座上设置的石英制托盘上。
然后，在向反应炉内部一边供给氨气一边作为载体气体而供给氮气和氢气的状 态下，把蓝宝石基板 101 的温度以约 15 分钟上升到 1125℃。 在此，把反应炉内部的压 力设定为常压，把载体气体即氢气和氮气的流量比 ( 氢气的流量 / 氮气的流量 ) 设定为 50/50。 在确认蓝宝石基板 101 的温度稳定在 1125℃后，开始把 TMG 气体向反应炉内部 供给，如图 18 的示意性剖视图所示，在 AlN 缓冲层 102 的表面上利用 MOCVD 法来层积 厚度 5μm 的由非掺杂 GaN 构成的 GaN 基底层 103。 向反应炉内部供给氨气，以使 V 族 元素相对 III 族元素的摩尔比 (V 族元素的摩尔数 /III 族元素的摩尔数 ) 成为 1500。
然后，把层积了 GaN 基底层 103 之后的蓝宝石基板 101 从反应炉取出。 使用薄 膜 X 射线衍射法来测定 GaN 基底层 103 的 X 射线摇摆曲线 (X ロツキングカ一ブ )， 且从该 X 射线摇摆曲线来计算 GaN 基底层 103 的 (004) 面中 X 射线摇摆曲线的半幅值 (arcsec)。 把该结果表示在表 1。 如表 1 所示，实验例 1 的 GaN 基底层 103 的 (004) 面 中 X 射线摇摆曲线的半幅值是 382(arcsec)。
接着，把蓝宝石基板 101 的温度设定成 1125℃，把硅烷气体向反应炉内部供给 并使 Si 的掺杂浓度成为 1×1019cm-3，如图 19 的示意性剖视图所示，在 GaN 基底层 103 的 表面上利用 MOCVD 法层积了厚度 3μm 的 Si 掺杂 n 型 GaN 接触层 104。
接着，在停止向反应炉内部供给 TMG 气体和氢气后，把蓝宝石基板 101 的温度 降低到 800℃。 且在确认反应炉内部的状态稳定后，作为原料气体而向反应炉内部供给 TMG 气体、 TMI 气体和氨气，进而把硅烷气体向反应炉内部供给并使 Si 的掺杂浓度成 为 1×1018cm-3，如图 19 的示意性剖视图所示，在 n 型 GaN 接触层 104 的表面上层积厚度8nm 的 Si 掺杂 n 型 In0.01Ga 0.99N 势垒层 105。
接 着， 在 停 止 硅 烷 气 体 的 供 给 后， 通 过 供 给 TMG 气 体 和 TMI 气 体 而 把 由 In0.1Ga0.9N 构成的量子阱层层积 3nm 的厚度。
反复以上的量子势垒层和量子阱层的形成工序，如图 19 所示，把七层由 n 型 GaN 构成的量子势垒层和六层由 In0.1Ga0.9N 构成的量子阱层逐层交替层积，把这样的多重 量子阱层结构的 MQW 活性层 106 在 n 型 In0.01Ga0.99N 势垒层 105 的表面上层积。
接着，把蓝宝石基板 101 的温度上升到 1100 ℃，把载体气体从氮气变更成氢 气。 向反应炉内部供给 TMG 气体、TMA 气体和 CP2Mg 气体，在之后持续两分钟的供给 后，停止 TMG 气体和 TMA 气体的供给。 由此，如图 19 所示，在 MQW 活性层 106 的 表面上层积厚度为 20nm 的 Mg 掺杂 p 型 Al0.2Ga0.8N 包层 107。
接着，把蓝宝石基板 101 的温度保持在 1100℃，且一边向反应炉内部供给氨气 一边停止 TMA 气体的供给。 然后，变更向反应炉内部的 TMG 气体和 CP2Mg 气体的供 给量，如图 19 所示，在 p 型 Al0.2Ga0.8N 包层 107 的表面上层积厚度为 0.2μm 的 Mg 掺杂 p 型 GaN 接触层 108。
在层积 p 型 GaN 接触层 108 后马上停止向加热器通电，且把向反应炉内部供给 的载体气体从氢气变更成氮气。 且在确认蓝宝石基板 101 的温度在 300℃以下后，把层积 有上述层的蓝宝石基板 101 从反应炉取出。
接着，如图 19 所示，在 p 型 GaN 接触层 108 的表面上形成 ITO 层 109 后，在 ITO 层 109 的表面上按顺序层积钛层、铝层和金层，形成 p 侧焊盘电极 110。
接着，如图 20 的示意性剖视图所示，把形成 p 侧焊盘电极 110 后的层积体的一 部分通过干蚀刻除去，使 n 型 GaN 接触层 104 的表面的一部分露出。
然后，如图 21 的示意性剖视图所示，在 n 型 GaN 接触层 104 的露出的表面上按 顺序层积镍层、铝层、钛层和金层，形成 n 侧焊盘电极 111。
然后，把蓝宝石基板 101 的背面进行磨削和研磨使之成为镜面状后，把蓝宝石 基板 101 分割成 350μm 见方的正方形芯片，制作实验例 1 的氮化物半导体发光二极管元 件。
当使以上制作的实验例 1 的氮化物半导体发光二极管元件的 p 侧焊盘电极 110 和 n 侧焊盘电极 111 之间有 20mA 的顺向电流流动时，则 20mA 顺向电流的顺向电压是 3.3V。 该顺向电压与氮化物半导体发光二极管元件的动作电压相当。 通过 ITO 层 109 观 察实验例 1 的氮化物半导体发光二极管元件的发光，结果是其发光波长是 445nm，发光输 出是 22.3mW。 把这些结果表示在表 1。
< 实验例 2 ～ 8>
实验例 2 ～ 8 中，除了把 Al 靶电极 26 的表面中心和蓝宝石基板 101 的 c 面的最短 距离 d 分别设定为 75mm( 实验例 2)、100mm( 实验例 3)、150mm( 实验例 4)、180mm( 实 验例 5)、210mm( 实验例 6)、250mm( 实验例 7) 和 280mm( 实验例 8) 以外，与实验例 1 同样地形成 AlN 缓冲层 102 和 GaN 基底层 103，计算 GaN 基底层 103 的 (004) 面中 X 射 线摇摆曲线的半幅值 (arcsec)。 把其结果表示在表 1。 如表 1 所示，实验例 2 ～ 8 中的 GaN 基底层 103 的 (004) 面中 X 射线摇摆曲线的半幅值 (arcsec) 分别是 273( 实验例 2)、 42( 实验例 3)、40( 实验例 4)、34( 实验例 5)、40( 实验例 6)、50( 实验例 7) 和 242( 实验例 8)。
实验例 2 ～ 8 中，除了上述变更以外则与实验例 1 同样地分别制作氮化物半导体 发光二极管元件 ( 实验例 2 ～ 8 的氮化物半导体发光二极管元件 )。 对于实验例 2 ～ 8 的 各个氮化物半导体发光二极管元件测定了顺向电流为 20mA 情况下的顺向电压、发光波 长和发光输出。 把其结果表示在表 1。
如表 1 所示，实验例 2 ～ 8 的氮化物半导体发光二极管元件的顺向电流为 20mA 情况下的顺向电压分别是 3.2V( 实验例 2)、3.0V( 实验例 3)、2.9V( 实验例 4)、2.9V( 实 验例 5)、3.0V( 实验例 6)、3.0V( 实验例 7)、3.2V ( 实验例 8)。
如表 1 所示，实验例 2 ～ 8 的氮化物半导体发光二极管元件的发光波长分别是 447nm( 实验例 2)、448nm( 实验例 3)、445nm( 实验例 4)、448nm( 实验例 5)、447nm( 实 验例 6)、448nm( 实验例 7)、450nm( 实验例 8)。
如表 1 所示，实验例 2 ～ 8 的氮化物半导体发光二极管元件的发光输出分别是 23.8mW( 实验例 2)、25.0mW( 实验例 3)、25.8mW( 实验例 4)、25.5mW( 实验例 5)、 25.1mW( 实验例 6)、24.8mW( 实验例 7)、23.1mW( 实验例 8)。
< 实验例 9 ～ 12>
实验例 9 ～ 12 中，除了使用图 22 所示结构的利用连续 DC 方式进行施加电压的 DC 磁控溅射装置把 Al 靶电极相对蓝宝石基板 101 的 c 面法线方向的倾斜角度分别设定成 10° ( 实验例 9)、20° ( 实验例 10)、45° ( 实验例 11) 和 50° ( 实验例 12) 以外，与实 验例 1 同样地形成 AlN 缓冲层 102 和 GaN 基底层 103，计算 GaN 基底层 103 的 (004) 面 中 X 射线摇摆曲线的半幅值 (arcsec)。 把其结果表示在表 1。 如表 1 所示，实验例 9 ～ 12 中的 GaN 基底层 103 的 (004) 面中 X 射线摇摆曲线的半幅值 (arcsec) 分别是 40( 实验 例 9)、33( 实验例 10)、35( 实验例 11) 和 180( 实验例 12)。
实验例 9 ～ 12 中，除了上述变更以外则与实验例 1 同样地分别制作氮化物半导 体发光二极管元件 ( 实验例 9 ～ 12 的氮化物半导体发光二极管元件 )。 对于实验例 9 ～ 12 的各个氮化物半导体发光二极管元件测定了 20mA 顺向电流的顺向电压、发光波长和 发光输出。 把其结果表示在表 1。
如表 1 所示，实验例 9 ～ 12 的氮化物半导体发光二极管元件的 20mA 顺向电流 的顺向电压分别是 3.0V( 实验例 9)、2.9V( 实验例 10)、3.0V( 实验例 11)、3.2V( 实验例 12)。
如表 1 所示，实验例 9 ～ 12 的氮化物半导体发光二极管元件的发光波长分别是 449nm( 实验例 9)、451nm( 实验例 10)、448nm( 实验例 11)、447nm( 实验例 12)。
如表 1 所示，实验例 9 ～ 12 的氮化物半导体发光二极管元件的发光输出分别是 25.0mW( 实验例 9)、25.6mW( 实验例 10)、24.8mW( 实验例 11)、22.2mW( 实验例 12)。
< 实验例 13 ～ 15>
实验例 13 ～ 15 中，除了把向图 16 所示的反应室 21 内部供给的气体设定为氮气 和氩气和混合气体以外，与实验例 1 同样地形成 AlN 缓冲层 102 和 GaN 基底层 103，计 算 GaN 基底层 103 的 (004) 面中 X 射线摇摆曲线的半幅值 (arcsec)。 把其结果表示在表 1。 实验例 13 ～ 15 中，向反应室 21 内部供给的气体中氮气所占的体积比率 ( 氮比率 ) 分别是 75 ％ ( 实验例 13)、50 ％ ( 实验例 14)、25 ％ ( 实验例 15)。 如表 1 所示，实验例 13 ～ 15 中的 GaN 基底层 103 的 (004) 面中 X 射线摇摆曲线的半幅值 (arcsec) 分别是 77( 实验例 13)、222( 实验例 14) 和 422( 实验例 15)。
实验例 13 ～ 15 中，除了上述变更以外则与实验例 1 同样地分别制作氮化物半 导体发光二极管元件 ( 实验例 13 ～ 15 的氮化物半导体发光二极管元件 )。 对于实验例 13 ～ 15 的各个氮化物半导体发光二极管元件测定了 20mA 顺向电流的顺向电压、发光波 长和发光输出。 把其结果表示在表 1。
如表 1 所示，实验例 13 ～ 15 的氮化物半导体发光二极管元件的 20mA 顺向电流 的顺向电压分别是 3.1V( 实验例 13)、3.2V( 实验例 14)、3.3V( 实验例 15)。
如表 1 所示，实验例 13 ～ 15 的氮化物半导体发光二极管元件的发光波长分别是 447nm( 实验例 13)、448nm( 实验例 14)、449nm( 实验例 15)。
如表 1 所示，实验例 13 ～ 15 的氮化物半导体发光二极管元件的发光输出分别是 24.3mW( 实验例 13)、22.1mW( 实验例 14)、21.5mW( 实验例 15)。
[ 表 1]
( 评价 )
如表 1 所示，实验例 3 ～ 7 中， Al 靶电极 26 表面的中心与蓝宝石基板 101 的 c 面的最短距离 d(mm) 处于 100mm 以上 250mm 以下的范围，与最短距离 d 处于该范围以 外的实验例 1、2 和 8 相比，由于 GaN 基底层 103 的 (004) 面中 X 射线摇摆曲线的半幅值 (arcsec) 极端狭窄，所以能够得到结晶性良好的 GaN 基底层 103，能够得到顺向电压低且 发光输出高的良好的特性的氮化物半导体发光二极管元件。
如表 1 所示，实验例 4 ～ 6 中，上述最短距离 d(mm) 处于 150mm 以上 210mm 以下的范围，与最短距离 d 处于该范围以外的实验例 3 和 7 相比，由于 GaN 基底层 103 的 (004) 面中 X 射线摇摆曲线的半幅值 (arcsec) 狭窄，所以能够得到结晶性良好的 GaN 基 底层 103，能够得到顺向电压低且发光输出高的良好的特性的氮化物半导体发光二极管元 件。
如表 1 所示，实验例 4 ～ 5 中，上述最短距离 d(mm) 处于 150mm 以上 180mm 以 下的范围，与最短距离 d 处于该范围以外的实验例 6 相比，由于 GaN 基底层 103 的 (004) 面中 X 射线摇摆曲线的半幅值 (arcsec) 狭窄，所以能够得到结晶性良好的 GaN 基底层 103，能够得到顺向电压低且发光输出高的良好的特性的氮化物半导体发光二极管元件。
图 23 表示实验例 1 ～ 8 中 GaN 基底层 103 的 (004) 面中 X 射线摇摆曲线的半幅 值 (arcsec) 与 Al 靶电极 26 表面中心和蓝宝石基板 c 面的最短距离 d(mm) 之间的关系。 图 23 中，纵轴表示 GaN 基底层 103 的 (004) 面中 X 射线摇摆曲线的半幅值 (arcsec)，横 轴表示 Al 靶电极 26 表面的中心与蓝宝石基板 c 面的最短距离 d(mm)。
如图 23 所示，在 Al 靶电极 26 表面的中心与蓝宝石基板 101 的 c 面的最短距离 d 是 100mm 以上 250mm 以下的范围时， GaN 基底层 103 的 (004) 面中 X 射线摇摆曲线的 半幅值 (arcsec) 极端狭窄， GaN 基底层 103 的结晶性大为良好的。
如图 23 所示，从使 GaN 基底层 103 的结晶性更加良好的观点出发，为了 GaN 基 底层 103 的 (004) 面中 X 射线摇摆曲线的半幅值 (arcsec) 更狭窄，优选把上述最短距离 d 设定在 150mm 以上 210mm 以下的范围内，特别优选设定在 150mm 以上 180mm 以下的范 围内。
如表 1 所示， Al 靶电极相对蓝宝石基板 101 的 c 面法线方向的倾斜角度 θ 处于 10°以上 45°以下范围的实验例 9 ～ 11，与该倾斜角度 θ 是 50°的实验例 12 相比，由 于 GaN 基底层 103 的 (004) 面中 X 射线摇摆曲线的半幅值 (arcsec) 极端狭窄，所以能够 得到结晶性良好的 GaN 基底层 103，能够得到顺向电压低且发光输出高的良好的特性的 氮化物半导体发光二极管元件。
如表 1 所示， Al 靶电极相对蓝宝石基板 101 的 c 面法线方向的倾斜角度 θ 处于 20°以上 45°以下范围的实验例 10 ～ 11，与该倾斜角度 θ 是 10°的实验例 9 相比，由 于 GaN 基底层 103 的 (004) 面中 X 射线摇摆曲线的半幅值 (arcsec) 狭窄，所以能够得到 结晶性良好的 GaN 基底层 103，能够得到顺向电压低且发光输出高的良好的特性的氮化 物半导体发光二极管元件。
如表 1 所示，实验例 4 和 13 ～ 14 中，向反应室 21 内部供给的气体的氮比率是 50％以上的范围，与氮比率不在该范围的实验例 15 相比，由于 GaN 基底层 103 的 (004) 面中 X 射线摇摆曲线的半幅值 (arcsec) 狭窄，所以 能够得到结晶性良好的 GaN 基底层 103，能够得到顺向电压低且发光输出高的良好的特性的氮化物半导体发光二极管元件。
如表 1 所示，实验例 4 和 13 中，向反应室 21 内部供给的气体的氮比率是 75％以 上的范围，与氮比率不在该范围的实验例 14 相比，由于 GaN 基底层 103 的 (004) 面中 X 射线摇摆曲线的半幅值 (arcsec) 狭窄，所以能够得到结晶性良好的 GaN 基底层 103，能够 得到顺向电压低且发光输出高的良好的特性的氮化物半导体发光二极管元件。
如表 1 所示，实验例 4 中，向反应室 21 内部供给的气体的氮比率是 100％以上的 范围，与氮比率不是 100％的实验例 13 相比，由于 GaN 基底层 103 的 (004) 面中 X 射线 摇摆曲线的半幅值 (arcsec) 狭窄，所以能够得到结晶性良好的 GaN 基底层 103，能够得到 顺向电压低且发光输出高的良好的特性的氮化物半导体发光二极管元件。
详细说明了本发明，但这仅是为了例示，不是限定，要明确地理解发明范围由 权利要求范围来解释。
本发明能够用于含有铝的氮化物中间层的制造方法、氮化物层的制造方法和氮 化物半导体元件的制造方法。 特别是本发明有可能恰当地用于 III 族氮化物半导体的氮 化物半导体发光二极管元件、氮化物半导体激光元件和氮化物半导体晶体管元件等的制 作。