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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-20
(45)【発行日】2024-05-28
(54)【発明の名称】ＩＩＩ族窒化物積層基板および半導体発光素子
(51)【国際特許分類】
H01L 21/205 20060101AFI20240521BHJP
H01L 33/32 20100101ALI20240521BHJP
【ＦＩ】
H01L21/205
H01L33/32
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2019211371
(22)【出願日】2019-11-22
(65)【公開番号】P2021082781
(43)【公開日】2021-05-27
【審査請求日】2022-09-07
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】000002093
【氏名又は名称】住友化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100145872
【弁理士】
【氏名又は名称】福岡 昌浩
(74)【代理人】
【識別番号】100187632
【弁理士】
【氏名又は名称】橘高 英郎
(72)【発明者】
【氏名】藤倉 序章
(72)【発明者】
【氏名】今野 泰一郎
(72)【発明者】
【氏名】木村 健司
【審査官】小▲高▼ 孔頌
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－２２２５３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１３６５４８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１１－１０３４７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１６４７４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－１４８５１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０５９５９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２４８０２１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／２０５
Ｈ０１Ｌ ３３／３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
サファイア基板と、前記サファイア基板上に形成され、窒化アルミニウムで構成され、全域がアルミニウム極性を有する上面を備えた第１層と、
前記第１層の前記上面上に形成され、窒化ガリウムで構成されｎ型不純物が添加されたｎ型層である第２層と、
前記第２層上に形成され、ＩＩＩ族窒化物で構成された発光層である第３層と、
前記第３層上に形成され、ＩＩＩ族窒化物で構成されｐ型不純物が添加されたｐ型層である第４層と、
を有し、
前記第２層は、厚さが０．８μｍ以上７μｍ以下であり、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（０００２）回折の半値幅が１００秒以下であり、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（１０－１２）回折の半値幅が２００秒以下である、
ＩＩＩ族窒化物積層基板。
【請求項2】
請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板が有する前記第２層を、ｎ型層として備える、半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ＩＩＩ族窒化物積層基板および半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【0002】
サファイア基板等の異種基板である下地基板上にＧａＮ層を形成したＩＩＩ族窒化物積層基板（以下、ウエハともいう）は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の半導体素子を製造するための材料として用いられている（例えば特許文献１参照）。ウエハの大径化および半導体素子の微細化の進展により、例えば、ウエハの反りに起因するリソグラフィー精度低下の影響が大きくなっている。
【0003】
液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイに代わる、より低消費電力、高画質なディスプレイとして、マイクロＬＥＤディスプレイが提案されている。照明等の用途に用いられる従来の半導体発光素子（ＬＥＤチップ）が、数１００μｍ角から数ｍｍ角のサイズであるのに対し、マイクロＬＥＤディスプレイ用途に用いられる半導体発光素子（ＬＥＤチップ）は、１００μｍ角以下の微細なサイズであることが求められる。以下、マイクロＬＥＤディスプレイ用途に用いられる半導体発光素子を、マイクロＬＥＤともいう。マイクロＬＥＤの形成においては、従来のＬＥＤの形成と比べて、より高いリソグラフィー精度が求められる。このため、ウエハの反りに起因するリソグラフィー精度の低下が抑制されることが望ましい。
【0004】
ウエハの反りを低減させるために、下地基板上に形成するＧａＮ層を薄くすることが考えられる。しかし、ＧａＮ層を薄くすることに起因して、結晶性等のＧａＮ層の品質が低下することが懸念される。薄くても高品質なＧａＮ層を形成できる技術が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１３-２２５６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の一目的は、サファイア基板上に形成され、半導体発光素子に用いられるＧａＮ層の品質を高めることができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様によれば、
サファイア基板と、
前記サファイア基板上に形成され、窒化アルミニウムで構成された第１層と、
前記第１層上に形成され、窒化ガリウムで構成されｎ型不純物が添加されたｎ型層である第２層と、
前記第２層上に形成され、ＩＩＩ族窒化物で構成された発光層である第３層と、
前記第３層上に形成され、ＩＩＩ族窒化物で構成されｐ型不純物が添加されたｐ型層である第４層と、
を有し、
前記第２層は、厚さが７μｍ以下であり、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（０００２）回折の半値幅が１００秒以下であり、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（１０－１２）回折の半値幅が２００秒以下である、
ＩＩＩ族窒化物積層基板
が提供される。
サファイア基板と、
前記サファイア基板上に形成され、窒化アルミニウムで構成された第１層と、
前記第１層上に形成され、窒化ガリウムで構成されｎ型不純物が添加されたｎ型層である第２層と、
前記第２層上に形成され、ＩＩＩ族窒化物で構成された発光層である第３層と、
前記第３層上に形成され、ＩＩＩ族窒化物で構成されｐ型不純物が添加されたｐ型層である第４層と、
を有し、
前記第２層は、厚さが７μｍ以下であり、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（０００２）回折の半値幅が１００秒以下であり、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（１０－１２）回折の半値幅が２００秒以下である、
ＩＩＩ族窒化物積層基板
が提供される。
【0008】
本発明の他の態様によれば、
上記の一態様によるＩＩＩ族窒化物積層基板が有する前記第２層を、ｎ型層として備える、半導体発光素子
が提供される。
上記の一態様によるＩＩＩ族窒化物積層基板が有する前記第２層を、ｎ型層として備える、半導体発光素子
が提供される。
【発明の効果】
【0009】
サファイア基板上に形成され、半導体発光素子に用いられるＧａＮ層の品質を高めることができる技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
＜一実施形態＞
本発明の一実施形態によるＩＩＩ族窒化物積層基板１５０（以下、ウエハ１５０ともいう）、および、ウエハ１５０を用いて製造される半導体発光素子２００（以下、発光素子２００ともいう）について説明する。ウエハ１５０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を構成する積層基板である。
本発明の一実施形態によるＩＩＩ族窒化物積層基板１５０（以下、ウエハ１５０ともいう）、および、ウエハ１５０を用いて製造される半導体発光素子２００（以下、発光素子２００ともいう）について説明する。ウエハ１５０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を構成する積層基板である。
【0012】
図１は、ウエハ１５０の例示的な概略断面図である。ウエハ１５０は、サファイア基板１０と、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で構成されたＡｌＮ層２０と、窒化ガリウム（ＧａＮ）で構成されｎ型不純物が添加されたｎ型層であるＧａＮ層３０と、ＩＩＩ族窒化物で構成された発光層４１と、ＩＩＩ族窒化物で構成されｐ型不純物が添加されたｐ型層４２と、を有する。本実施形態によるウエハ１５０は、以下詳しく説明するように、ＡｌＮ層２０の直上に成長されたＧａＮ層３０が、薄くても高い品質を有することを１つの特徴とする。
【0013】
サファイア基板１０としては、Ｃ面から０．１°以上０．６°以下の範囲でａ軸あるいはｍ軸方向に傾斜した表面である主面１１、を有するサファイア基板が、好ましく用いられる。なお、サファイア基板１０は、パターン化サファイア基板（ＰＳＳ）ではない、主面１１が平坦な平坦基板であってよい。
【0014】
ウエハ１５０を用いて発光素子２００を製造する際の生産性を向上させるために、サファイア基板１０としては、面内に多数の発光素子２００を形成可能な大面積のものが用いられることが好ましい。サファイア基板１０の直径は、２インチ（５０．８ｍｍ）以上であることが好ましく、４インチ（１００ｍｍ）以上であることがより好ましく、６インチ（１５０ｍｍ）以上であることがさらに好ましい。直径２インチのサファイア基板１０の厚さは、例えば、３００μｍ以上５００μｍ以下（典型的には４３０μｍ）であり、直径４インチのサファイア基板１０の厚さは、例えば、６００μｍ以上１０００μｍ（典型的には９００μｍ）であり、直径６インチのサファイア基板１０の厚さは、例えば、１０００μｍ以上１５００μｍ以下（典型的には１３００μｍ）である。
【0015】
ＡｌＮ層２０は、サファイア基板１０上に形成されており、より具体的には、サファイア基板１０の主面１１上に（主面１１と接して、主面１１の直上に、）ヘテロエピタキシャル成長されることで形成されている。ＡｌＮ層２０は、ＧａＮ層３０を成長させるための核生成層として機能する。
【0016】
ＡｌＮ層２０の厚さは、ＡｌＮ層２０の結晶性を高めるために、０．１μｍ以上であることが好ましい。また、ＡｌＮ層２０の厚さは、ＡｌＮ層２０に生じるクラックを抑制するとともに、ウエハ１５０の反りを低減させるために、１μｍ以下であることが好ましい。
【0017】
ＡｌＮ層２０は、具体的には、以下のような高い結晶性を有することが好ましい。ＡｌＮ層２０の（０００２）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅は、１００秒以下であることが好ましく、ＡｌＮ層２０の（１０－１２）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅は、３００秒以下であることが好ましい。ＡｌＮ層２０の表面２１は、Ａｌ極性であることが好ましい。なお、本明細書において、「半値幅」とは、半値全幅（ＦＷＨＭ）を意味する。
【0018】
ＧａＮ層３０は、ＡｌＮ層２０上に形成されており、より具体的には、ＡｌＮ層２０の表面２１上に（表面２１と接して、表面２１の直上に、）ヘテロエピタキシャル成長されることで形成されている。つまり、ＧａＮ層３０は、ＡｌＮ層２０を介して、サファイア基板１０上に形成されている。ＧａＮ層３０の特徴の詳細については、後述する。
【0019】
発光層４１は、ＧａＮ層３０上に形成されており、より具体的には、ＧａＮ層３０の表面３１上に（表面３１と接して、表面３１の直上に、）ヘテロエピタキシャル成長されることで形成されている。発光層４１は、ＩＩＩ族窒化物で構成され、発光層４１の、積層構造、組成等の構成は、発光素子２００から放出させたい光の波長に応じて適宜選択されてよい。発光層４１は、例えば、波長４４５ｎｍの光を放出させるように、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）井戸層とＧａＮバリア層とが交互に積層された多重量子井戸構造により、構成され、具体的には例えば、２～４ｎｍ厚のＩｎＧａＮ井戸層と、８～３０ｎｍ厚のＧａＮバリア層と、を交互に５～５０周期成長した構造を有する。
【0020】
ｐ型層４２は、発光層４１上に形成されている。ｐ型層４２は、ＩＩＩ族窒化物で構成され、ｐ型層４２の、積層構造、組成等の構成は、発光層４１の構成等に応じて適宜選択されてよい。ｐ型層４２は、例えば、１０～５０ｎｍ厚のｐ型窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）クラッド層と、２００～５００ｎｍ厚のｐ型ＧａＮコンタクト層と、の積層により構成される。
【0021】
発光層４１およびｐ型層４２を合わせた層を、ＩＩＩ族窒化物層４０とも称する。ＩＩＩ族窒化物層４０は、ＧａＮ層３０の表面３１上にヘテロエピタキシャル成長されたＩＩＩ族窒化物により形成されている。ＩＩＩ族窒化物層４０の厚さは、ウエハ１５０の反りを低減させるために、１μｍ以下であることが好ましく、５００ｎｍ以下であることがより好ましい。
【0022】
ＧａＮ層３０の特徴の詳細について説明する。本実施形態によるＧａＮ層３０は、以下に説明するような高い品質を有する。
【0023】
（ＧａＮ層の結晶性）
ＧａＮ層３０は、高い結晶性を有する。具体的には、ＧａＮ層３０は、厚さが７μｍ以下であり、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（０００２）面の半値幅が１００秒以下であり、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（１０－１２）面の半値幅が２００秒以下である。ＧａＮ層３０の厚さを７μｍ以下とすることは、後述の実施例で説明するように、発光素子２００の総合歩留を向上させるために好ましい。
ＧａＮ層３０は、高い結晶性を有する。具体的には、ＧａＮ層３０は、厚さが７μｍ以下であり、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（０００２）面の半値幅が１００秒以下であり、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（１０－１２）面の半値幅が２００秒以下である。ＧａＮ層３０の厚さを７μｍ以下とすることは、後述の実施例で説明するように、発光素子２００の総合歩留を向上させるために好ましい。
【0024】
従来、サファイア基板上に、ＡｌＮ層を介して、結晶性を向上させたＧａＮ層を形成する場合、例えば１０μｍ程度以上の厚いＧａＮ層を成長させることが行われている。これは、ＧａＮ層を厚く成長させるほど、当該ＧａＮ層の結晶性を高めることができるためである。しかし、一般的な方法でＧａＮ層を形成した場合、厚さ１０μｍの厚いＧａＮ層を形成しても、当該ＧａＮ層の（０００２）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅は２００秒程度までしか下がらず、また、当該ＧａＮ層の（１０－１２）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅は３００秒程度までしか下がらない（図１５参照）。
【0025】
これに対し、本実施形態によるＧａＮ層３０は、厚さが７μｍ以下であっても、（０００２）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が１００秒以下であり、（１０－１２）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が２００秒以下であるという、高い結晶性を有する（図５参照）。
【0026】
なお、ＧａＮ層３０の結晶性は、ＧａＮ層３０が薄くなるほど低下する傾向、つまり、ＧａＮ層３０が厚くなるほど向上する傾向を有する。ＧａＮ層３０の厚さを０．８μｍ以上とすることで、（０００２）面の半値幅を１００秒以下とし、（１０－１２）面の半値幅を２００秒以下とすることができる（図５参照）。また、ＧａＮ層３０の厚さを１μｍ以上とすることで、（０００２）面の半値幅を８０秒以下とし、（１０－１２）面の半値幅を１８０秒以下とすることができる。また、ＧａＮ層３０の厚さを１．５μｍ以上とすることで、（０００２）面の半値幅を７０秒以下とし、（１０－１２）面の半値幅を１７０秒以下とすることができる。
【0027】
（ＧａＮ層の表面平坦性）
ＧａＮ層３０は、高い表面平坦性を有する。具体的には、ＧａＮ層３０の表面３１は、５μｍ角領域の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）測定により求めた二乗平均平方根（ｒｍｓ）値として、好ましくは０．５ｎｍ以下の表面粗さを有し、より好ましくは０．４ｎｍ以下の表面粗さを有する（図６参照）。
ＧａＮ層３０は、高い表面平坦性を有する。具体的には、ＧａＮ層３０の表面３１は、５μｍ角領域の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）測定により求めた二乗平均平方根（ｒｍｓ）値として、好ましくは０．５ｎｍ以下の表面粗さを有し、より好ましくは０．４ｎｍ以下の表面粗さを有する（図６参照）。
【0028】
なお、ＧａＮ層３０の表面平坦性は、ＧａＮ層３０が過度に薄いと急激に悪化する傾向を有する。ＧａＮ層３０の厚さを０．８μｍ以上とすることで、上述のような高い表面平坦性を得ることができる（図６参照）。
【0029】
（ＧａＮ層の膜厚の面内均一性）
ＧａＮ層３０は、高い、膜厚の面内均一性を有する。具体的には、ＧａＮ層３０の厚さが７μｍ以下において、ＧａＮ層３０の厚さの面内ばらつきは、３．５％以下（より好ましくは３％以下）である（図７参照）。ＧａＮ層３０の厚さの面内ばらつきは、以下のように規定される。測定対象となるウエハの表面上に一定間隔（好ましくは、１ｍｍ以上２ｍｍ以下の間隔）の正方格子を設定し、その格子点毎にＧａＮ層３０の膜厚を測定する。各点におけるＧａＮ層３０の膜厚の測定方法としては、電子顕微鏡等での断面観察による方法、分光エリプソメトリー法、等を用いることが好ましい。なお、ウエハの端面付近では、ウエハ端のベベリング形状の影響、光の乱反射の影響、等に起因して、測定結果が正しく得られない場合が多い。そのような場合には、ウエハ端から１～３ｍｍ程度以内に配置された測定点で得られる測定データは、以下の計算から除外することが好ましい。本明細書では、格子点間隔を１ｍｍとし、ウエハ外周２ｍｍ以内の領域における測定データは除外した膜厚測定データについて、平均値と標準偏差とを求め、標準偏差を平均値で除した値（％）を、厚さの面内ばらつきとする。
ＧａＮ層３０は、高い、膜厚の面内均一性を有する。具体的には、ＧａＮ層３０の厚さが７μｍ以下において、ＧａＮ層３０の厚さの面内ばらつきは、３．５％以下（より好ましくは３％以下）である（図７参照）。ＧａＮ層３０の厚さの面内ばらつきは、以下のように規定される。測定対象となるウエハの表面上に一定間隔（好ましくは、１ｍｍ以上２ｍｍ以下の間隔）の正方格子を設定し、その格子点毎にＧａＮ層３０の膜厚を測定する。各点におけるＧａＮ層３０の膜厚の測定方法としては、電子顕微鏡等での断面観察による方法、分光エリプソメトリー法、等を用いることが好ましい。なお、ウエハの端面付近では、ウエハ端のベベリング形状の影響、光の乱反射の影響、等に起因して、測定結果が正しく得られない場合が多い。そのような場合には、ウエハ端から１～３ｍｍ程度以内に配置された測定点で得られる測定データは、以下の計算から除外することが好ましい。本明細書では、格子点間隔を１ｍｍとし、ウエハ外周２ｍｍ以内の領域における測定データは除外した膜厚測定データについて、平均値と標準偏差とを求め、標準偏差を平均値で除した値（％）を、厚さの面内ばらつきとする。
【0030】
（ＧａＮ層の不純物濃度の面内均一性）
ＧａＮ層３０は、高い、ｎ型不純物濃度の面内均一性を有する。具体的には、ＧａＮ層３０の厚さが７μｍ以下において、ＧａＮ層３０におけるｎ型不純物濃度の面内ばらつきは、３．５％以下（より好ましくは３％以下）である（図８参照）。これに対応し、ＧａＮ層３０におけるｎ型キャリア濃度の面内ばらつきを、３．５％以下（より好ましくは３％以下）とすることができる（図８参照）。以下、ＧａＮ層３０におけるｎ型不純物濃度を、単に、不純物濃度ともいい、ＧａＮ層３０におけるｎ型キャリア濃度を、単に、キャリア濃度ともいう。
ＧａＮ層３０は、高い、ｎ型不純物濃度の面内均一性を有する。具体的には、ＧａＮ層３０の厚さが７μｍ以下において、ＧａＮ層３０におけるｎ型不純物濃度の面内ばらつきは、３．５％以下（より好ましくは３％以下）である（図８参照）。これに対応し、ＧａＮ層３０におけるｎ型キャリア濃度の面内ばらつきを、３．５％以下（より好ましくは３％以下）とすることができる（図８参照）。以下、ＧａＮ層３０におけるｎ型不純物濃度を、単に、不純物濃度ともいい、ＧａＮ層３０におけるｎ型キャリア濃度を、単に、キャリア濃度ともいう。
【0031】
ＧａＮ層３０における不純物濃度の面内ばらつき、および、キャリア濃度の面内ばらつきは、それぞれ、以下のように規定される。不純物濃度の測定には、一般的に、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）が用いられる。また、キャリア濃度の測定には、一般的に、容量―電圧測定（ＣＶ測定）、ホール測定、等が用いられる。不純物濃度の測定、および、キャリア濃度の測定のそれぞれは、測定対象となるウエハの表面にウエハ中心を通る直交座標を設定し、この座標軸上で実施する。直交座標の一方の軸は、ウエハのオフ方向と一致させることが好ましい。本明細書では、この直交座標軸上において、１ｃｍ間隔で測定したＳＩＭＳ測定データについて、平均値と標準偏差とを求め、標準偏差を平均値で除した値（％）を、不純物濃度の面内ばらつきとする。また、この直交座標軸上において、１ｃｍ間隔で測定したＣＶ測定データあるいはホール測定データについて、平均値と標準偏差とを求め、標準偏差を平均値で除した値（％）を、キャリア濃度の面内ばらつきとする。不純物濃度およびキャリア濃度のそれぞれの測定においても、先の膜厚測定と同様に、測定点がウエハ外周２ｍｍ以内に配置される場合には、当該測定点で得られた測定データは、上記の計算から除外する。なお、不純物濃度およびキャリア濃度を、それぞれ直接的に測定することで、不純物濃度のばらつき、および、キャリア濃度のばらつきを、それぞれ求める方法を説明したが、キャリア濃度を制御する不純物（導電性の不純物）が添加されている場合について、不純物濃度のばらつきからキャリア濃度のばらつきを見積もってもよく、その逆に、キャリア濃度のばらつきから不純物濃度のばらつきを見積もってもよい。
【0032】
以上のように、本実施形態によるＧａＮ層３０は、高い結晶性、高い表面平坦性、高い膜厚の面内均一性、および、高い不純物濃度（キャリア濃度）の面内均一性（のうちの少なくとも１つ、好ましくはこれらのうちの２つ以上、より好ましくはこれらのうちの３つ以上、さらに好ましくはこれらのうちの４つすべて）を備えた、高い品質を有する。
【0033】
（ウエハの反り）
サファイア基板１０と、サファイア基板１０上に積層されたＧａＮ層３０等との熱膨張係数の差に起因して、ウエハ１５０には反りが生じる。ＧａＮ層３０が厚いほど、ウエハ１５０の反りは大きくなる。ウエハ１５０に多数の発光素子を製造する際、当該反りに起因するリソグラフィー精度低下等の不良を抑制するために、当該反りは、過大とならないことが好ましい。
サファイア基板１０と、サファイア基板１０上に積層されたＧａＮ層３０等との熱膨張係数の差に起因して、ウエハ１５０には反りが生じる。ＧａＮ層３０が厚いほど、ウエハ１５０の反りは大きくなる。ウエハ１５０に多数の発光素子を製造する際、当該反りに起因するリソグラフィー精度低下等の不良を抑制するために、当該反りは、過大とならないことが好ましい。
【0034】
本実施形態によるウエハ１５０は、ＧａＮ層３０の厚さが７μｍ以下であることにより、（そして、ＡｌＮ層２０およびＩＩＩ族窒化物層４０を過度に厚くしないことにより、）ウエハ１５０の反りを、例えば１１０μｍ以下とすることができる（図９参照）。このように反りが抑制されるように、サファイア基板１０の直径および厚さは適宜選択されることが好ましい。サファイア基板１０の直径および厚さとして、上述のような値が例示される。
【0035】
ウエハ１５０の反りは、以下のように規定される。測定対象となるウエハを平坦な定盤またはステージ上に設置し、ウエハの表面の、定盤またはステージの表面からの距離（高さ）を測定する。ウエハの表面にウエハ中心を通る直交座標を設定し、この座標軸上で測定を実施する。直交座標の一方の軸は、ウエハのオフ方向と一致させることが好ましい。本明細書では、この直交座標軸上において、１ｍｍ間隔で上記の高さ測定を行う。先の膜厚測定と同様に、測定点がウエハ外周２ｍｍ以内に配置される場合には、当該測定点で得られた測定データは、下記の計算から除外する。それぞれの軸上の最外周の２点を通る直線を新たな基準線として、当該軸上の測定点であってこの基準線から最も遠い測定点と、基準線と、の距離を、この軸に対する反りと規定する。この測定を直交する２軸のそれぞれに対して行い、得られた２つの反りを平均したものを、ウエハの反りとする。
【0036】
【0037】
ｎ型層であるＧａＮ層３０、発光層４１およびｐ型層４２は、ＬＥＤの、動作電流が流れる動作層６０を構成する。発光素子２００は、少なくとも、動作層６０と、電極５０と、を有する。電極５０は、ｎ型層であるＧａＮ層３０に電気的に接続されたｎ側電極５１と、ｐ型層４２に電気的に接続されたｐ側電極５２と、を有する。本例において、ｎ側電極５１は、ｐ型層４２および発光層４１の一部領域の全厚さを除去することで形成された凹部の底に露出したＧａＮ層３０の表面上に、形成されている。また、ｐ側電極５２は、ｐ型層４２の表面上に、形成されている。ｎ側電極５１およびｐ側電極５２の材料、配置構造等は、必要に応じて、適宜選択されてよい。
【0038】
図２に示す第１例の発光素子２００は、支持基板としてサファイア基板１０を有し、サファイア基板１０とＧａＮ層３０との間に、ＡｌＮ層２０を有する。図３に示す第２例の発光素子２００は、ｎ側電極５１およびｐ側電極５２が、それぞれ、バンプ２２０を介して回路基板２１０に接続されており、回路基板２１０が、支持基板として機能する。第２例の発光素子２００では、サファイア基板１０が除去されている。なお、サファイア基板１０の除去に伴って、ＡｌＮ層２０が除去されていてもよい。
【0039】
発光素子２００の平面視上の１つ分のサイズは、例えば、１０μｍ角以上３０００μｍ角（３ｍｍ角）以下であり、面積として考えると、例えば、１００μｍ２以上９００００００μｍ２（９ｍｍ２）以下である。マイクロＬＥＤ用途等において微細化が望まれる場合、発光素子２００の平面視上の１つ分のサイズは、好ましくは例えば、１００μｍ角以下であり、面積として考えると、例えば１００００μｍ２以下である。なお、発光素子２００の平面形状は、正方形に限定されず、必要に応じて適宜選択されてよい。
【0040】
本実施形態による発光素子２００が有するＧａＮ層３０は、ＧａＮ層３０が薄い（厚くても７μｍ以下）にも関わらず、高い品質を有する。これにより、例えば以下のような効果が得られる。
【0041】
ＧａＮ層３０は、ＧａＮ層３０が薄いにも関わらず、高い結晶性および高い表面平坦性を有する。これにより、ＧａＮ層３０が薄いにも関わらず、ＧａＮ層３０上に成長させたＩＩＩ族窒化物層４０の結晶性を高めることができるため、発光素子２００の性能を高めることができる。
【0042】
ＧａＮ層３０は、高い、膜厚の面内均一性を有する。これにより、ウエハ１５０に形成される多数の発光素子２００の間での性能のばらつきを抑制することができる。
【0043】
ＧａＮ層３０は、高い、不純物濃度の（キャリア濃度の）面内均一性を有する。これにより、ウエハ１５０に形成される多数の発光素子２００の間での性能のばらつきを抑制することができる。
【0044】
ＧａＮ層３０は、ｎ型不純物が（全厚さにわたって）添加されていても、高い品質を有するため、発光素子２００の動作層６０の少なくとも一部として、用いることができる。なお、第２例のようにサファイア基板１０（およびＡｌＮ層２０）が除去された態様であっても、発光素子２００は、動作層６０の少なくとも一部として、ＧａＮ層３０を備える。なお、必要に応じて、ＧａＮ層３０のうちの下層側（サファイア基板側）部分をアンドープとし、ＧａＮ層３０のうちの上層側（発光層側）部分にｎ型不純物を添加した積層構造を採用してもよい。
【0045】
ウエハ１５０に多数の発光素子２００が形成される際、ウエハ１５０の反りに起因するリソグラフィー精度低下等の不良を抑制するために、当該反りは、過大とならないことが好ましい。本実施形態の発光素子２００が有するＧａＮ層３０は、薄くても高い結晶性を有する。これにより、ＧａＮ層３０を薄くすることでウエハ１５０の反りを抑制できるため、当該反りに起因するリソグラフィー精度低下等の不良を抑制することができる。つまり、ウエハ１５０に形成される多数の発光素子２００の間での性能のばらつきを抑制することができる。
【0046】
具体的には、ＧａＮ層３０の厚さを７μｍ以下とすることで、ウエハ１５０の反りを１１０μｍ以下とすることができる。また、詳細は後述の実施例で説明するように、ＧａＮ層３０の厚さを５μｍ以下とすることで、ウエハ１５０の反りを８０μｍ以下とすることができ、ＧａＮ層３０の厚さを３μｍ以下とすることで、ウエハ１５０の反りを５０μｍ以下とすることができる。
【0047】
マイクロＬＥＤを製造する場合、上述の反りに起因するリソグラフィー精度低下を抑制することがより重要となり、ウエハ１５０の反りは、１００μｍ以下とすること（ＧａＮ層３０の厚さとしては、５μｍ以下とすること）が好ましく、５０μｍ以下とすること（ＧａＮ層３０の厚さとしては、３μｍ以下とすること）がより好ましい。
【0048】
本実施形態によれば、より具体的には、後述の実施例で評価される発光出力等の特性が、ウエハ１５０に形成される多数の発光素子２００の間で、ばらつくことを抑制できる。これらの特性の評価について、詳細は後述の実施例で説明する。
【0049】
次に、発光素子２００の製造方法について説明する。図４は、本実施形態による発光素子２００の製造方法の一例を示すフローチャートである。本例の製造方法は、基板準備工程Ｓ１０と、ＡｌＮ層形成工程Ｓ２０と、熱処理工程Ｓ３０と、ＧａＮ層形成工程Ｓ４０と、ＩＩＩ族窒化物層形成工程Ｓ５０と、電極形成工程Ｓ６０と、を有する。
【0050】
本例では、基板準備工程Ｓ１０、ＡｌＮ層形成工程Ｓ２０、および、熱処理工程Ｓ３０までを行うことで、最表面がＡｌＮ層２０であるＡｌＮテンプレートであるＩＩＩ族窒化物積層基板９０（以下、ウエハ９０ともいう）を製造する。そして、ウエハ（ＡｌＮテンプレート）９０を製造した後、ＧａＮ層形成工程Ｓ４０におけるＧａＮ層３０の形成、および、ＩＩＩ族窒化物層形成工程Ｓ５０におけるＩＩＩ族窒化物層４０の形成までを、一連の結晶成長（例えば、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法による結晶成長）として行うことで、ウエハ１５０を製造する。
【0051】
まず、基板準備工程Ｓ１０において、サファイア基板１０を準備する。次に、ＡｌＮ層形成工程Ｓ２０において、サファイア基板１０の主面１１上に、ＡｌＮを成長させることで、ＡｌＮ層２０を形成する。ＡｌＮ層２０の成長方法としては、例えばハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）が用いられる。アルミニウム（Ａｌ）原料ガスとしては、例えば一塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ）ガスが用いられ、また例えば三塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）ガスが用いられる。窒素（Ｎ）原料ガスとしては、例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスが用いられる。これらの原料ガスを、水素ガス（Ｈ２ガス）、窒素ガス（Ｎ２ガス）、またはこれらの混合ガスを用いたキャリアガスと混合して供給してもよい。
【0052】
ＡｌＮ層２０の成長条件としては、以下が例示される。なお、Ｖ／ＩＩＩ比とは、ＩＩＩ族（Ａｌ）原料ガスの供給量に対するＶ族（Ｎ）原料ガスの供給量の比である。
成長温度：９００～１３００℃
Ｖ／ＩＩＩ比：０．２～２００
成長速度：０．５～３０００ｎｍ／分
成長温度：９００～１３００℃
Ｖ／ＩＩＩ比：０．２～２００
成長速度：０．５～３０００ｎｍ／分
【0053】
ＨＶＰＥ装置の成長室内に各種ガスを導入するガス供給管のノズルへのＡｌＮの付着を防止するために、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを流してもよい。ＨＣｌガスの供給量としては、ＡｌＣｌガスまたはＡｌＣｌ３ガスに対して０．１～１００の比率となるような量が例示される。
【0054】
ＡｌＮ層形成工程Ｓ２０では、結晶成長条件の制御、アニール処理等により、上述のような高い結晶性を有するＡｌＮ層２０を得ることができる。具体的には、例えば、ＡｌＮ層２０の成長時の成長条件（温度、成長速度、原料供給量等）を適切に調整することにより、ＡｌＮ層２０の結晶性を高めることができる。また例えば、ＡｌＮ層２０を成長させた後、Ｎ２ガスを含む雰囲気において、１４００℃以上１７００℃以下の温度でアニール処理を行うことにより、ＡｌＮ層２０の結晶性を高めることができる。
【0055】
なお、このようにして、ＡｌＮ層２０の結晶性を高めることができるが、形成されたＡｌＮ層２０には、表面２１に平行な方向（例えばａ軸方向）に、サファイア基板１０との格子定数差および熱膨張係数差に起因する圧縮歪みが導入される傾向がある。
【0056】
次に、熱処理工程Ｓ３０において、ＡｌＮ層２０に対する熱処理を行う。熱処理工程Ｓ３０は、Ｈ２ガスを含む雰囲気（これを以下、水素を含む雰囲気という）で行う。Ｈ２ガスは、Ｎ２ガス、アルゴンガス（Ａｒガス）等の不活性ガスと混合して供給してもよい。当該熱処理は、ＨＶＰＥ装置の成長室内で行ってもよいし、別の熱処理装置内で行ってもよい。
【0057】
水素を含む雰囲気での当該熱処理を行うことで、ＡｌＮ層２０の表面２１に導入された圧縮歪みが緩和されるように、表面２１を改質することができる。圧縮歪み緩和のメカニズムは現状明らかではないが、熱処理工程Ｓ３０において、雰囲気内に水素ガスがあることで、ＡｌＮ結晶中の点欠陥の発生が促進されるメカニズムが考えられる。ＡｌＮ中の窒素原子が表面で水素と結合して、アンモニアとなって脱離することで、ＡｌＮ中に多量の窒素空孔が形成され、これが原子サイズのボイドとして働くため、ＡｌＮ層２０上に成長させるＧａＮ層３０の歪みを緩和できるものと考えられる。
【0058】
また、熱処理工程Ｓ３０は、アンモニアを実質的に含まない雰囲気で開始する。具体的には、例えば、ＮＨ３ガスを供給せずに行う。アンモニアを含む雰囲気で熱処理を行った場合には、上述した点欠陥（窒素空孔）の形成が抑制されるため、ＧａＮ層３０の歪みを緩和し難い。また、ＨＶＰＥ装置の成長室内で熱処理を行う場合には、ＡｌＮ層形成工程Ｓ２０にて導入したＮＨ３ガスが成長室内に残留している可能性があるため、熱処理を行う前に成長室内の気体をすべて排出（または置換）することが好ましい。なお、本明細書において、アンモニアを実質的に含まないとは、例えば、成長室内のＮＨ３ガス分圧が、全圧に対して１％未満であることを意味する。なお、上述したように熱処理工程Ｓ３０では、ＡｌＮ中の窒素原子が表面で水素と結合して、アンモニアとなって脱離するものと考えられるが、脱離によって生成するアンモニアはごく微量である。そのため、該アンモニアによって、成長室内のＮＨ３ガス分圧が全圧の１％以上になることはない。このように、熱処理工程Ｓ３０は、アンモニアを実質的に含まない雰囲気で行われる。
【0059】
熱処理工程Ｓ３０は、例えば、９００℃以上１３００℃以下の温度（以下、熱処理温度ともいう）で行うことが好ましい。熱処理温度が９００℃未満では、表面２１が改質され難い。これに対し、熱処理温度を９００℃以上とすることで、表面２１を改質しやすくすることができる。一方、熱処理温度が１３００℃を超えると、表面２１が分解されてしまう可能性がある。これに対し、熱処理温度を１３００℃以下にすることで、表面２１の分解を抑制することができる。
【0060】
熱処理工程Ｓ３０は、例えば、１０分以上１２０分以下の時間（以下、熱処理時間ともいう）で行うことが好ましい。熱処理時間が１０分未満では、表面２１が改質され難い。これに対し、熱処理時間を１０分以上とすることで、表面２１を改質しやすくすることができる。一方、熱処理時間が１２０分を超えると、表面２１の平坦性が低下してしまう可能性がある。これに対し、熱処理時間を１２０分以下にすることで、表面２１の平坦性の低下を抑制することができる。より好ましい熱処理時間は、例えば、３０分以上９０分以下である。
【0061】
基板準備工程Ｓ１０、ＡｌＮ層形成工程Ｓ２０、および、熱処理工程Ｓ３０を実施することで、ウエハ（ＡｌＮテンプレート）９０が製造される。
【0062】
次に、ＧａＮ層形成工程Ｓ４０において、ウエハ９０のＡｌＮ層２０上にＧａＮを成長させることで、ＧａＮ層３０を形成する。ＧａＮ層３０の成長方法としては、例えば、ＭＯＶＰＥ法が用いられる。ガリウム（Ｇａ）原料ガスとしては、例えばトリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ３）３、ＴＭＧ）ガスが用いられる。窒素（Ｎ）原料ガスとしては、例えばＮＨ３ガスが用いられる。ｎ型不純物としては、例えばシリコン（Ｓｉ）が用いられ、Ｓｉ原料ガスとしては、例えばシラン（ＳｉＨ４）ガスが用いられる。これらの原料ガスを、Ｈ２ガス、Ｎ２ガス、またはこれらの混合ガスを用いたキャリアガスと混合して供給してもよい。
【0063】
ＧａＮ層３０の成長条件としては、以下が例示される。
成長温度：９００～１０００℃
Ｖ／ＩＩＩ比：５００～８０００
成長速度：１０～１００ｎｍ／分
成長温度：９００～１０００℃
Ｖ／ＩＩＩ比：５００～８０００
成長速度：１０～１００ｎｍ／分
【0064】
ウエハ９０は、ＡｌＮ層２０が上述の高い結晶性を有するとともに、上述の熱処理が施されることでＡｌＮ層２０の表面２１が改質された積層基板である。これにより、ウエハ９０は、ＡｌＮ層２０上に上述のような高い品質のＧａＮ層３０を形成することができる、ＡｌＮテンプレートとして構成されている。ＧａＮ層形成工程Ｓ４０において、ウエハ９０が有するＡｌＮ層２０上にＧａＮ層３０を形成することにより、上述の高い品質を有するＧａＮ層３０を得ることができる。
【0065】
ＧａＮ層形成工程Ｓ４０において、１０００℃以下（好ましくは９５０℃以下）の低温でＧａＮ層３０を形成する。これにより、１０００℃超の高温でＧａＮ層３０を形成する場合と比べて、ＧａＮ層３０の成長時における面内方向の温度ばらつきを抑制することが容易になるため、ＧａＮ層３０の膜厚の面内均一性を高めることができる。なお、本実施形態において、ＧａＮ層３０の成長下地となるＡｌＮ層２０の結晶性が高いため、ＧａＮ層３０を１０００℃以下の低温で成長させても、上述の高い結晶性を有するＧａＮ層３０を得ることができる。
【0066】
また、ＧａＮ層３０の成長時における面内方向の温度ばらつきが抑制されることで、ＧａＮ層３０における不純物濃度の面内均一性を高めることができる。これにより、ＧａＮ層３０におけるキャリア濃度の面内均一性を高めることができる。
【0067】
ＧａＮ層３０の結晶性を高めるとともに、ＧａＮ層３０の表面平坦性を高めるために、ＧａＮ層３０の厚さは、０．８μｍ以上であることが好ましい。ＧａＮ層３０の厚さの上限は、発光素子２００を製造する際の総合歩留を向上させる観点から、７μｍ以下であることが好ましい。
【0068】
次に、ＩＩＩ族窒化物層形成工程Ｓ５０において、ＧａＮ層３０上にＩＩＩ族窒化物を成長させることで、ＩＩＩ族窒化物層４０を形成する。このようにして、ウエハ１５０が形成される。高い品質のＧａＮ層３０上にＩＩＩ族窒化物層４０を形成することで、ＩＩＩ族窒化物層４０の品質を高めることができ、発光素子２００の性能を高めることができる。
【0069】
ＩＩＩ族窒化物層４０として、発光層４１およびｐ型層４２を形成する。発光層４１としては、例えば、ＩｎＧａＮ井戸層とＧａＮバリア層とが交互に積層された多重量子井戸構造を形成する。ｐ型層４２としては、例えば、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層およびｐ型ＧａＮコンタクト層の積層を形成する。なお、発光層４１およびｐ型層４２の構成は、発光素子２００から放出させたい光の波長等に応じて、適宜選択されてよい。
【0070】
ＩＩＩ族窒化物層４０は、組成の異なるＩＩＩ族窒化物層の積層で構成される。ＩＩＩ族窒化物層４０を構成する各層は、必要とされる各層の組成に応じ、ＩＩＩ族元素として、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）およびインジウム（Ｉｎ）の少なくとも１つを含んでよい。
【0071】
ＩＩＩ族窒化物層４０の成長方法としては、例えば、ＭＯＶＰＥ法が用いられる。Ａｌ原料ガスとしては、例えばトリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３、ＴＭＡ）ガスが用いられる。Ｇａ原料ガスとしては、例えばトリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ３）３、ＴＭＧ）ガスが用いられる。Ｉｎ原料ガスとしては、例えばトリメチルインジウム（Ｉｎ（ＣＨ３）３、ＴＭＩ）ガスが用いられる。窒素（Ｎ）原料ガスとしては、例えばＮＨ３ガスが用いられる。ｐ型不純物としては、例えばマグネシウム（Ｍｇ）が用いられ、Ｍｇ原料ガスとしては、例えばシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）が用いられ、また例えばエチルシクロペンタジエニルマグネシウム（ＥｔＣｐ２Ｍｇ）ガスが用いられる。これらの原料ガスを、Ｈ２ガス、Ｎ２ガス、またはこれらの混合ガスを用いたキャリアガスと混合して供給してもよい。ＩＩＩ族窒化物層４０を構成する各層の組成、および、添加される不純物に応じて、原料ガスの供給量が適宜調整される。
【0072】
次に、電極形成工程Ｓ６０において、電極５０（ｎ側電極５１およびｐ側電極５２）を形成する。なお、電極形成工程Ｓ６０の一部として、ｎ側電極５１を配置するための凹部の形成が行われてよい。以上のようにして、発光素子２００が製造される。その後、ウエハ１５０に形成された多数の発光素子２００を、各発光素子２００に分割する。また、必要に応じて、サファイア基板１０（およびＡｌＮ層２０）の除去を行う。
【0073】
＜実施例＞
次に、本発明の実施例に係る実験の結果について説明する。上述の実施形態で説明した方法により、サファイア基板１０（以下単に、下地基板ともいう）、ＡｌＮ層２０（以下単に、ＡｌＮ層ともいう）およびＧａＮ層３０（以下単に、ＧａＮ層ともいう）を有する積層基板（これを以下、中間ウエハともいう）を作製した。また、上述の実施形態で説明した方法により、中間ウエハのＧａＮ層上に、さらに発光層４１（以下単に、発光層ともいう）およびｐ型層４２（以下単に、ｐ型層ともいう）を積層した積層基板１５０（これを以下、素子用ウエハともいう）を作製し、また電極を形成することで、発光素子を作製した。
次に、本発明の実施例に係る実験の結果について説明する。上述の実施形態で説明した方法により、サファイア基板１０（以下単に、下地基板ともいう）、ＡｌＮ層２０（以下単に、ＡｌＮ層ともいう）およびＧａＮ層３０（以下単に、ＧａＮ層ともいう）を有する積層基板（これを以下、中間ウエハともいう）を作製した。また、上述の実施形態で説明した方法により、中間ウエハのＧａＮ層上に、さらに発光層４１（以下単に、発光層ともいう）およびｐ型層４２（以下単に、ｐ型層ともいう）を積層した積層基板１５０（これを以下、素子用ウエハともいう）を作製し、また電極を形成することで、発光素子を作製した。
【0074】
中間ウエハに対し、ＧａＮ層の厚さを変化させることで、ＧａＮ層の結晶性、ＧａＮ層の表面平坦性、ＧａＮ層の膜厚の面内均一性、ＧａＮ層における不純物濃度の（キャリア濃度の）面内均一性、および、中間ウエハの反りが、それぞれ、どのように変化するか調べた。
【0075】
また、素子用ウエハに形成した発光素子に対し、ＧａＮ層の厚さを変化させることで、発光出力の面内均一性、発光波長の面内均一性、駆動電圧の面内均一性、逆方向リーク電流抑制効果の面内均一性、および、総合歩留が、それぞれ、どのように変化するか調べた。
【0076】
サファイア基板としては、直径４インチで厚さ９００μｍのＣ面サファイア基板を用いた。ＡｌＮ層の厚さは、０．３５μｍとした。ＧａＮ層には、（全厚さにわたり、）ｎ型不純物として、Ｓｉを３×１０１８ｃｍ－３の濃度で添加した。ＧａＮ層の厚さは、０．４μｍ、０．６μｍ、０．８μｍ、１μｍ、１．２μｍ、１．５μｍ、２μｍ、３μｍ、５μｍ、７μｍ、９μｍ、および、１０μｍと変化させた。
【0077】
発光層としては、設計値の発光波長（以下、基準となる発光波長ともいう）が４４５ｎｍとなるように、厚さ３ｎｍのＩｎＧａＮ井戸層と、厚さ１２ｎｍのＧａＮバリア層と、が６周期交互に積層された多重量子井戸構造を形成した。ｐ型層としては、厚さ３０ｎｍのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層および厚さ３００ｎｍのｐ型ＧａＮコンタクト層の積層を形成した。
【0078】
素子用ウエハの全面に多数の発光素子を形成し、各発光素子に分割することで、素子用ウエハから発光素子を取得した。１つ当たりの発光素子のサイズは、１００μｍ角とした。以下、発光素子を、単に、素子ともいう。各素子における、設計値の駆動電流（以下、基準となる駆動電流ともいう）は、２０ｍＡとし、設計値の駆動電圧（以下、基準となる駆動電圧ともいう）は、３．３Ｖとし、設計値の発光出力（以下、基準となる発光出力ともいう）は、１０ｍＷとした。
【0079】
各素子間は２０μｍの間隔をあけており、この部分で各素子を分離する。また、素子用ウエハの外周から２ｍｍ以内の領域は、成長の不均一性、リソグラフィープロセスの不均一性等の影響で、ＬＥＤ特性が仕様を満たさないため、評価から除外した。４インチウエハからは、約５０万個の素子を取得できる。１枚の素子用ウエハから取得した全てのＬＥＤに対して、以下のような測定を行った。
【0080】
各素子の特性として、発光出力、発光波長、駆動電圧、および、逆方向リーク電流を測定した。これらの特性のそれぞれについて、各素子が、所定の条件を満たすかどうか調べた。また、総合歩留として、各素子が、これらの特性のすべてについて所定の条件を満たすかどうか調べた。各素子用ウエハに対し、発光出力、発光波長、駆動電圧、逆方向リーク電流、および、総合歩留のそれぞれについて、所定の条件を満たす素子の個数の、当該素子用ウエハから取得される素子の全体の個数に対する比率を、面内均一性として評価した。
【0081】
また、比較例に係る実験も行った。比較例では、サファイア基板上に一般的な低温成長ＧａＮバッファ層を形成する方法を採用した。具体的には、サファイア基板をＭＯＶＰＥ装置に導入し、装置内を窒素ガスに置換後、基板温度を１１００℃として水素雰囲気中で１０分間の表面クリーニングを実施する。次に、基板温度を５５０℃の低温とし、装置内にＴＭＧとアンモニアを導入して、ＧａＮバッファ層を３０ｎｍ成長する。その後、アンモニアを流しつつ基板温度を１０５０℃とし、実施例と同様なＧａＮ層３０を成長した。比較例でのＧａＮ層３０の成長温度が実施例よりも高いのは、比較例の方法では、十分な品質のＧａＮ層３０を得難いためである。なお、比較例では、ＧａＮ層の厚さが１．５μｍ未満において、ＬＥＤとして十分に機能する素子を取得できなかった。
【0082】
以下、実験結果について、より詳しく説明する。後述のように、素子の総合歩留を高める観点から、ＧａＮ層の厚さは７μｍ以下が好ましい。このため、実施例について、ＧａＮ層の厚さが７μｍ以下の範囲に着目して説明する。
【0083】
（ＧａＮ層の結晶性）
図５は、実施例によるＧａＮ層の結晶性を示すグラフであり、図１５は、比較例によるＧａＮ層の結晶性を示すグラフである。結晶性として、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（０００２）回折の半値幅、および、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（１０－１２）回折の半値幅を測定した。図５および図１５において、横軸がＧａＮ層の厚さを示し、縦軸がＸ線回折の半値幅を示す。
図５は、実施例によるＧａＮ層の結晶性を示すグラフであり、図１５は、比較例によるＧａＮ層の結晶性を示すグラフである。結晶性として、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（０００２）回折の半値幅、および、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（１０－１２）回折の半値幅を測定した。図５および図１５において、横軸がＧａＮ層の厚さを示し、縦軸がＸ線回折の半値幅を示す。
【0084】
実施例および比較例のどちらとも、ＧａＮ層が厚くなるほどＸ線回折の半値幅が小さくなる傾向を有すること、つまり、ＧａＮ層が厚くなるほど結晶性が良くなる傾向を有することは、同様である、しかし、比較例（図１５）では、ＧａＮ層が１０μｍまで厚くなっても、（０００２）面の半値幅が１９０秒と２００秒程度までしか下がっておらず（１０－１２）面の半値幅が２９０秒と３００秒程度までしか下がっていない。
【0085】
これに対し、実施例（図５）では、ＧａＮ層の厚さが０．８μｍと薄くても、（０００２）面の半値幅が９５秒と１００秒以下となっており、（１０－１２）面の半値幅が１９０秒と２００秒以下となっている。実施例では、ＧａＮ層の厚さを０．８μｍ以上とすることで、ＧａＮ層の厚さが７μｍ以下であっても、（０００２）面の半値幅を１００秒以下とし、（１０－１２）面の半値幅を２００秒以下とすることができる。実施例では、さらに、ＧａＮ層が７μｍまで厚くなると、（０００２）面の半値幅が６３秒と６０秒程度まで下がっており、（１０－１２）面の半値幅が１１２秒と１１０秒程度まで下がっている。
【0086】
なお、実施例によるＧａＮ層の厚さが７μｍ以下の範囲内の測定値として、（０００２）面の半値幅の最小値は、ＧａＮ層の厚さ３μｍにおける５５秒であり、（１０－１２）面の半値幅の最小値は、ＧａＮ層の厚さ７μｍにおける１１２秒である。当該厚さ範囲内において、（０００２）面の半値幅の最小値の水準の目安として、例えば５０秒が挙げられる。また、（１０－１２）面の半値幅の最小値の水準の目安として、例えば１０５秒が挙げられる。
【0087】
実施例によるＧａＮ層の結晶性は、ＧａＮ層が１．５μｍ程度に厚くなるまでに大きく向上する傾向が見られる。ＧａＮ層の厚さが１μｍにおいて、（０００２）面の半値幅が７６秒と８０秒以下となっており、（１０－１２）面の半値幅が１７５秒と１８０秒以下となっている。ＧａＮ層の厚さを１μｍ以上とすることで、（０００２）面の半値幅を８０秒以下とし、（１０－１２）面の半値幅を１８０秒以下とすることができる。また、ＧａＮ層の厚さが１．５μｍにおいて、（０００２）面の半値幅が６８秒と７０秒以下となっており、（１０－１２）面の半値幅が１６０秒と１７０秒以下となっている。ＧａＮ層の厚さを１．５μｍ以上とすることで、（０００２）面の半値幅を７０秒以下とし、（１０－１２）面の半値幅を１７０秒以下とすることができる。
【0088】
実施例によるＧａＮ層は、不純物が添加されていても（不純物が、例えば全厚さにわたって、例えば１×１０１６ｃｍ－３以上、また例えば１×１０１７ｃｍ－３以上、また例えば１×１０１８ｃｍ－３以上の濃度で添加されていても）、上述のような高い結晶性を示す。このため、不純物が添加されていない場合は、これと同等かそれ以上の高い結晶性を示すものといえる。なお、結晶性の低下を抑制するために、ＧａＮ層に添加される不純物の濃度は、例えば１×１０１９ｃｍ－３以下とすることが好ましい。
【0089】
（ＧａＮ層の表面平坦性）
図６は、実施例によるＧａＮ層の表面平坦性を示すグラフであり、図１６は、比較例によるＧａＮ層の表面平坦性を示すグラフである。表面平坦性として、ＧａＮ層の表面の５μｍ角領域に対し、ＡＦＭ測定により表面粗さのｒｍｓ値（以下単に、ｒｍｓともいう）を求めた。図６および図１６において、横軸がＧａＮ層の厚さを示し、縦軸がｒｍｓを示す。
図６は、実施例によるＧａＮ層の表面平坦性を示すグラフであり、図１６は、比較例によるＧａＮ層の表面平坦性を示すグラフである。表面平坦性として、ＧａＮ層の表面の５μｍ角領域に対し、ＡＦＭ測定により表面粗さのｒｍｓ値（以下単に、ｒｍｓともいう）を求めた。図６および図１６において、横軸がＧａＮ層の厚さを示し、縦軸がｒｍｓを示す。
【0090】
実施例および比較例のどちらとも、ＧａＮ層がある程度の厚さになるまでに急激にｒｍｓが減少し、それ以上の厚さではｒｍｓがほぼ一定となる傾向が見られる。比較例（図１６）では、ＧａＮ層の厚さが２μｍ以上ではｒｍｓを０．５ｎｍ以下にできるものの、ＧａＮ層の厚さが１．５μｍではｒｍｓが３．１ｎｍであり、ＧａＮ層の厚さが０．８μｍではｒｍｓが９２ｎｍである。
【0091】
これに対し、実施例（図６）では、ＧａＮ層の厚さが０．８μｍではｒｍｓが０．３３ｎｍであり、ＧａＮ層の厚さを０．８μｍ以上とすることで、ｒｍｓを好ましくは０．５ｎｍ以下、より好ましくは０．４ｎｍ以下とすることができる。ＧａＮ層の厚さが０．６μｍではｒｍｓが３ｎｍであり、ＧａＮ層の厚さが０．４μｍではｒｍｓが１０ｎｍである。
【0092】
なお、実施例によるＧａＮ層の厚さが７μｍ以下の範囲内の測定値として、ｒｍｓの最小値は、ＧａＮ層の厚さ１．２μｍにおける０．２１ｎｍである。ｒｍｓの最小値の水準の目安として、例えば０．２ｎｍが挙げられる。
【0093】
以上のように、実施例によるＧａＮ層は、比較例によるＧａＮ層と比べて、高い結晶性および高い表面平坦性を有するため、ＩＩＩ族窒化物層を成長させるための下地層として好ましく用いることができる。
【0094】
（ＧａＮ層の膜厚の面内均一性）
図７は、実施例によるＧａＮ層の厚さの面内ばらつきを示すグラフである。図７において、横軸がＧａＮ層の厚さを示し、縦軸が厚さの面内ばらつきを示す。厚さの面内ばらつきは、ＧａＮ層が薄くなるほど小さくなる傾向を有する。ＧａＮ層の厚さを７μｍ以下とすることで、厚さの面内ばらつきを好ましくは３．５％以下、より好ましくは３％以下とすることができる。
図７は、実施例によるＧａＮ層の厚さの面内ばらつきを示すグラフである。図７において、横軸がＧａＮ層の厚さを示し、縦軸が厚さの面内ばらつきを示す。厚さの面内ばらつきは、ＧａＮ層が薄くなるほど小さくなる傾向を有する。ＧａＮ層の厚さを７μｍ以下とすることで、厚さの面内ばらつきを好ましくは３．５％以下、より好ましくは３％以下とすることができる。
【0095】
なお、実施例によるＧａＮ層の厚さが７μｍ以下の範囲内の測定値として、ＧａＮ層の厚さの面内ばらつきの最小値は、ＧａＮ層の厚さ１μｍにおける０．５％である。ＧａＮ層の厚さの面内ばらつきの最小値の水準の目安として、例えば０．５％が挙げられ、また例えば０．４％が挙げられる。
【0096】
（ＧａＮ層の不純物濃度の面内均一性）
図８は、実施例によるＧａＮ層における不純物濃度の（キャリア濃度の）面内ばらつきを示すグラフである。本実施例では、ＧａＮ層に不純物としてｎ型不純物を添加しており、ＧａＮ層におけるｎ型キャリア濃度の面内ばらつきを測定している。ＧａＮ層におけるｎ型キャリア濃度の面内ばらつきは、ＧａＮ層におけるｎ型不純物濃度の面内ばらつきと解釈することもできる。図８において、横軸がＧａＮ層の厚さを示し、縦軸がｎ型キャリア濃度のばらつき、つまり、ｎ型不純物濃度の面内ばらつきを示す。不純物濃度の（キャリア濃度の）面内ばらつきは、ＧａＮ層が薄くなるほど小さくなる傾向を有する。ＧａＮ層の厚さを７μｍ以下とすることで、不純物濃度の（キャリア濃度の）面内ばらつきを好ましくは３．５％以下、より好ましくは３％以下とすることができる。
図８は、実施例によるＧａＮ層における不純物濃度の（キャリア濃度の）面内ばらつきを示すグラフである。本実施例では、ＧａＮ層に不純物としてｎ型不純物を添加しており、ＧａＮ層におけるｎ型キャリア濃度の面内ばらつきを測定している。ＧａＮ層におけるｎ型キャリア濃度の面内ばらつきは、ＧａＮ層におけるｎ型不純物濃度の面内ばらつきと解釈することもできる。図８において、横軸がＧａＮ層の厚さを示し、縦軸がｎ型キャリア濃度のばらつき、つまり、ｎ型不純物濃度の面内ばらつきを示す。不純物濃度の（キャリア濃度の）面内ばらつきは、ＧａＮ層が薄くなるほど小さくなる傾向を有する。ＧａＮ層の厚さを７μｍ以下とすることで、不純物濃度の（キャリア濃度の）面内ばらつきを好ましくは３．５％以下、より好ましくは３％以下とすることができる。
【0097】
なお、実施例によるＧａＮ層の厚さが７μｍ以下の範囲内の測定値として、不純物濃度の（キャリア濃度の）面内ばらつきの最小値は、ＧａＮ層の厚さ１．２μｍにおける０．５４％である。ＧａＮ層における不純物濃度の（キャリア濃度の）面内ばらつきの最小値の水準の目安として、例えば０．５％が挙げられ、また例えば０．４％が挙げられる。
【0098】
（中間ウエハの反り）
図９は、実施例による中間ウエハの反りを示すグラフである。図９において、横軸がＧａＮ層の厚さを示し、縦軸が中間ウエハの反りを示す。中間ウエハの反りは、ＧａＮ層が薄くなるほど小さくなる傾向を有する。ＧａＮ層の厚さが７μｍにおいて、中間ウエハの反りは９８μｍであり、ＧａＮ層の厚さを７μｍ以下とすることで、中間ウエハの反りを、好ましくは１１０μｍ以下、より好ましくは１０５μｍ以下とすることができる。
図９は、実施例による中間ウエハの反りを示すグラフである。図９において、横軸がＧａＮ層の厚さを示し、縦軸が中間ウエハの反りを示す。中間ウエハの反りは、ＧａＮ層が薄くなるほど小さくなる傾向を有する。ＧａＮ層の厚さが７μｍにおいて、中間ウエハの反りは９８μｍであり、ＧａＮ層の厚さを７μｍ以下とすることで、中間ウエハの反りを、好ましくは１１０μｍ以下、より好ましくは１０５μｍ以下とすることができる。
【0099】
素子用ウエハは、中間ウエハに発光層およびｐ型層が積層されているため、中間ウエハよりも厚くなる。ただし、発光層およびｐ型層を合わせたＩＩＩ族窒化物層の厚さを十分に薄くすることで、発光層およびｐ型層に起因する反りの増大は、抑制することができる。ＧａＮ層の厚さを７μｍ以下とすることで、素子用ウエハの反りについても、好ましくは１１０μｍ以下、より好ましくは１０５μｍ以下とすることができる。
【0100】
なお、実施例によるＧａＮ層の厚さが７μｍ以下（および０．８μｍ以上）の範囲内の測定値として、中間ウエハの反りの最小値は、ＧａＮ層の厚さ０．８μｍにおける１２μｍである。中間ウエハ（または素子用ウエハ）の反りの最小値の水準の目安として、例えば１０μｍが挙げられる。
【0101】
実施例によるＧａＮ層、および、当該ＧａＮ層を有する中間ウエハ（または素子用ウエハ）は、さらに、以下のような特徴を有する。ＧａＮ層の結晶性は、ＧａＮ層が薄くなるほど低下する傾向があるが、一方で、ＧａＮ層の厚さの面内ばらつき、ＧａＮ層における不純物濃度の（キャリア濃度の）面内ばらつき、および、中間ウエハ（または素子用ウエハ）の反りは、それぞれ、ＧａＮ層を薄くするほど低下させることができる（図７～図９参照）。
【0102】
例えば、ＧａＮ層の厚さを５μｍ以下とすることで、ＧａＮ層の厚さの面内ばらつきを、好ましくは３％以下、より好ましくは２．５％以下とすることができ、ＧａＮ層における不純物濃度の（キャリア濃度の）面内ばらつきを、好ましくは３％以下、より好ましくは２．５％以下とすることができ、中間ウエハ（または素子用ウエハ）の反りを、好ましくは８０μｍ以下、より好ましくは７５μｍ以下とすることができる。なお、実施例によるＧａＮ層の厚さが５μｍ以下の範囲内の測定値として、（０００２）面の半値幅の最小値は、ＧａＮ層の厚さ３μｍにおける５５秒であり、（１０－１２）面の半値幅の最小値は、ＧａＮ層の厚さ５μｍにおける１２３秒である。当該厚さ範囲内において、（０００２）面の半値幅の最小値の水準の目安として、例えば５０秒が挙げられる。また、（１０－１２）面の半値幅の最小値の水準の目安として、例えば１１５秒が挙げられる。
【0103】
また例えば、ＧａＮ層の厚さを３μｍ以下とすることで、ＧａＮ層の厚さの面内ばらつきを、好ましくは２．５％以下、より好ましくは２％以下とすることができ、ＧａＮ層における不純物濃度の（キャリア濃度の）面内ばらつきを、好ましくは２．５％以下、より好ましくは２％以下とすることができ、中間ウエハ（または素子用ウエハ）の反りを、好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは４５μｍ以下とすることができる。なお、実施例によるＧａＮ層の厚さが３μｍ以下の範囲内の測定値として、（０００２）面の半値幅の最小値は、ＧａＮ層の厚さ３μｍにおける５５秒であり、（１０－１２）面の半値幅の最小値は、ＧａＮ層の厚さ２μｍにおける１４３秒である。当該厚さ範囲内において、（０００２）面の半値幅の最小値の水準の目安として、例えば５０秒が挙げられる。また、（１０－１２）面の半値幅の最小値の水準の目安として、例えば１３５秒が挙げられる。
【0104】
また例えば、ＧａＮ層の厚さを２μｍ以下とすることで、ＧａＮ層の厚さの面内ばらつきを、好ましくは２％以下、より好ましくは１．５％以下とすることができ、ＧａＮ層における不純物濃度の（キャリア濃度の）面内ばらつきを、好ましくは２％以下、より好ましくは１．５％以下とすることができ、中間ウエハ（または素子用ウエハ）の反りを、好ましくは４０μｍ以下、より好ましくは３５μｍ以下とすることができる。なお、実施例によるＧａＮ層の厚さが２μｍ以下の範囲内の測定値として、（０００２）面の半値幅の最小値は、ＧａＮ層の厚さ２μｍにおける６２秒であり、（１０－１２）面の半値幅の最小値は、ＧａＮ層の厚さ２μｍにおける１４３秒である。当該厚さ範囲内において、（０００２）面の半値幅の最小値の水準の目安として、例えば５５秒が挙げられる。また、（１０－１２）面の半値幅の最小値の水準の目安として、例えば１３５秒が挙げられる。
【0105】
また例えば、ＧａＮ層の厚さを１．５μｍ以下とすることで、ＧａＮ層の厚さの面内ばらつきを、好ましくは１．５％以下、より好ましくは１％以下とすることができ、ＧａＮ層における不純物濃度の（キャリア濃度の）面内ばらつきを、好ましくは１．５％以下、より好ましくは１％以下とすることができ、中間ウエハ（または素子用ウエハ）の反りを、好ましくは３５μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下とすることができる。なお、実施例によるＧａＮ層の厚さが１．５μｍ以下の範囲内の測定値として、（０００２）面の半値幅の最小値は、ＧａＮ層の厚さ１．５μｍにおける６８秒であり、（１０－１２）面の半値幅の最小値は、ＧａＮ層の厚さ１．５μｍにおける１６０秒である。当該厚さ範囲内において、（０００２）面の半値幅の最小値の水準の目安として、例えば６０秒が挙げられる。また、（１０－１２）面の半値幅の最小値の水準の目安として、例えば１５５秒が挙げられる。
【0106】
また例えば、ＧａＮ層の厚さを１．２μｍ以下とすることで、ＧａＮ層の厚さの面内ばらつきを、好ましくは１％以下、より好ましくは０．８％以下とすることができ、ＧａＮ層における不純物濃度の（キャリア濃度の）面内ばらつきを、好ましくは１％以下、より好ましくは０．８％以下とすることができ、中間ウエハ（または素子用ウエハ）の反りを、好ましくは３０μｍ以下、より好ましくは２５μｍ以下とすることができる。なお、実施例によるＧａＮ層の厚さが１．２μｍ以下の範囲内の測定値として、（０００２）面の半値幅の最小値は、ＧａＮ層の厚さ１．２μｍにおける７０秒であり、（１０－１２）面の半値幅の最小値は、ＧａＮ層の厚さ１．２μｍにおける１６６秒である。当該厚さ範囲内において、（０００２）面の半値幅の最小値の水準の目安として、例えば６５秒が挙げられる。また、（１０－１２）面の半値幅の最小値の水準の目安として、例えば１６０秒が挙げられる。
【0107】
なお、上述の説明で例示した、（０００２）面の半値幅の最小値の水準の目安、（１０－１２）面の半値幅の最小値の水準の目安、ｒｍｓの最小値の水準の目安、ＧａＮ層の厚さの面内ばらつきの最小値の水準の目安、ＧａＮ層における不純物濃度の（キャリア濃度の）面内ばらつきの最小値の水準の目安、および、中間ウエハ（または素子用ウエハ）の反りの最小値の水準の目安は、それぞれ、より小さくできる可能性はある。
【0108】
（発光出力の面内均一性）
図１０は、実施例による素子の発光出力の面内均一性を示すグラフであり、図１７は、比較例による素子の発光出力の面内均一性を示すグラフである。各素子に対し、基準となる駆動電流（本例では２０ｍＡ）を印加することで、基準となる発光出力（本例では１０ｍＷ）が得られるかどうか（つまり、１０ｍＷ以上の発光出力が得られるかどうか）調べた。そして、このような条件（発光出力の条件）を満たす素子の個数の、素子用ウエハから取得される素子の全体の個数に対する比率を、発光出力の面内均一性として評価した。
図１０は、実施例による素子の発光出力の面内均一性を示すグラフであり、図１７は、比較例による素子の発光出力の面内均一性を示すグラフである。各素子に対し、基準となる駆動電流（本例では２０ｍＡ）を印加することで、基準となる発光出力（本例では１０ｍＷ）が得られるかどうか（つまり、１０ｍＷ以上の発光出力が得られるかどうか）調べた。そして、このような条件（発光出力の条件）を満たす素子の個数の、素子用ウエハから取得される素子の全体の個数に対する比率を、発光出力の面内均一性として評価した。
【0109】
実施例および比較例のどちらの素子も、ＧａＮ層の厚さをある程度以上とすることで、発光出力について、９０％以上の高い面内均一性が得られている。しかし、このような高い面内均一性を得るために、比較例ではＧａＮ層の厚さが５μｍ以上必要であるのに対し、実施例ではＧａＮ層の厚さが０．８μｍ以上であればよい。実施例では、ＧａＮ層の厚さが０．８μｍにおいて、発光出力の面内均一性が９５％であり、ＧａＮ層の厚さを０．８μｍ以上とすることで、発光出力の面内均一性を好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上とすることができる。なお、実施例における発光出力の面内均一性は、ＧａＮ層の厚さ１．２μｍ、３μｍおよび５μｍにおいて、１００％に達している。
【0110】
（発光波長の面内均一性）
図１１は、実施例による素子の発光波長の面内均一性を示すグラフである。各素子に対し、発光ピーク波長が、基準となる発光波長（本例では４４５ｎｍ）に対し±５ｎｍの波長範囲内（本例では４４０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下）に含まれるかどうか調べた。そして、このような条件（発光波長の条件）を満たす素子の個数の、素子用ウエハから取得される素子の全体の個数に対する比率を、発光波長の面内均一性として評価した。
図１１は、実施例による素子の発光波長の面内均一性を示すグラフである。各素子に対し、発光ピーク波長が、基準となる発光波長（本例では４４５ｎｍ）に対し±５ｎｍの波長範囲内（本例では４４０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下）に含まれるかどうか調べた。そして、このような条件（発光波長の条件）を満たす素子の個数の、素子用ウエハから取得される素子の全体の個数に対する比率を、発光波長の面内均一性として評価した。
【0111】
実施例において、概ね、ＧａＮ層の厚さが薄いほど、発光波長の面内均一性が高くなる傾向が見られる。発光波長の面内均一性は、ＧａＮ層の厚さが０．８μｍにおいて、１００％に達しているが、ＧａＮ層の厚さが０．８μｍ未満において、低下する傾向が見られる。ＧａＮ層の厚さが７μｍにおいて、発光波長の面内均一性が６５％であり、ＧａＮ層の厚さを７μｍ以下（および０．８μｍ以上）とすることで、発光波長の面内均一性を６０％以上とすることができる。また、ＧａＮ層の厚さが５μｍにおいて、発光波長の面内均一性が７２％であり、ＧａＮ層の厚さを５μｍ以下（および０．８μｍ以上）とすることで、発光波長の面内均一性を７０％以上とすることができる。また、ＧａＮ層の厚さが３μｍにおいて、発光波長の面内均一性が８０％であり、ＧａＮ層の厚さを３μｍ以下（および０．８μｍ以上）とすることで、発光波長の面内均一性を８０％以上とすることができる。
【0112】
図１８は、比較例による素子の発光波長の面内均一性を示すグラフである。比較例においても、概ね、ＧａＮ層の厚さが薄いほど、発光波長の面内均一性が高くなる傾向が見られるが、発光波長の面内均一性の最大値は、９０％に達していない。なお、比較例では、ＧａＮ層の厚さが１．５μｍ未満の素子は作製できていない。
【0113】
（駆動電圧の面内均一性）
図１２は、実施例による素子の駆動電圧の面内均一性を示すグラフである。各素子に対し、基準となる駆動電流（本例では２０ｍＡ）を生じさせるための駆動電圧が、基準となる駆動電圧（本例では３．３Ｖ）に対し±０．１Ｖの電圧範囲内（本例では３．２Ｖ以上３．４Ｖ以下）に含まれるかどうか調べた。そして、このような条件（駆動電圧の条件）を満たす素子の個数の、素子用ウエハから取得される素子の全体の個数に対する比率を、駆動電圧の面内均一性として評価した。
図１２は、実施例による素子の駆動電圧の面内均一性を示すグラフである。各素子に対し、基準となる駆動電流（本例では２０ｍＡ）を生じさせるための駆動電圧が、基準となる駆動電圧（本例では３．３Ｖ）に対し±０．１Ｖの電圧範囲内（本例では３．２Ｖ以上３．４Ｖ以下）に含まれるかどうか調べた。そして、このような条件（駆動電圧の条件）を満たす素子の個数の、素子用ウエハから取得される素子の全体の個数に対する比率を、駆動電圧の面内均一性として評価した。
【0114】
実施例において、概ね、ＧａＮ層の厚さが薄いほど、駆動電圧の面内均一性が高くなる傾向が見られる。駆動電圧の面内均一性は、ＧａＮ層の厚さが０．８μｍにおいて、９９．４％とほぼ１００％に達しているが、ＧａＮ層の厚さが０．８μｍ未満において、低下する傾向が見られる。ＧａＮ層の厚さが３μｍにおいて、駆動電圧の面内均一性が６７％であり、ＧａＮ層の厚さを３μｍ以下（および０．８μｍ以上）とすることで、駆動電圧の面内均一性を６０％以上とすることができる。また、ＧａＮ層の厚さが２μｍにおいて、駆動電圧の面内均一性が７１％であり、ＧａＮ層の厚さを２μｍ以下（および０．８μｍ以上）とすることで、駆動電圧の面内均一性を７０％以上とすることができる。また、ＧａＮ層の厚さが１．５μｍにおいて、駆動電圧の面内均一性が８３％であり、ＧａＮ層の厚さを１．５μｍ以下（および０．８μｍ以上）とすることで、駆動電圧の面内均一性を８０％以上とすることができる。
【0115】
図１９は、比較例による素子の駆動電圧の面内均一性を示すグラフである。比較例においても、概ね、ＧａＮ層の厚さが薄いほど、駆動電圧の面内均一性が高くなる傾向が見られるが、発光波長の面内均一性の最大値は、７０％に達していない。なお、比較例では、ＧａＮ層の厚さが１．５μｍ未満の素子は作製できていない。
【0116】
（逆方向リーク電流抑制効果の面内均一性）
図１３は、実施例による素子の逆方向リーク電流抑制効果の面内均一性を示すグラフである。各素子に対し、ｎ型層であるＧａＮ層とｐ型層との間に２０Ｖの逆方向電圧を印加した場合のリーク電流が、１μＡ以下となるかどうか調べた。そして、このような条件（逆方向リーク電流の条件）を満たす素子の個数の、素子用ウエハから取得される素子の全体の個数に対する比率を、逆方向リーク電流抑制効果（以下、リーク抑制効果ともいう）の面内均一性として評価した。
図１３は、実施例による素子の逆方向リーク電流抑制効果の面内均一性を示すグラフである。各素子に対し、ｎ型層であるＧａＮ層とｐ型層との間に２０Ｖの逆方向電圧を印加した場合のリーク電流が、１μＡ以下となるかどうか調べた。そして、このような条件（逆方向リーク電流の条件）を満たす素子の個数の、素子用ウエハから取得される素子の全体の個数に対する比率を、逆方向リーク電流抑制効果（以下、リーク抑制効果ともいう）の面内均一性として評価した。
【0117】
実施例において、概ね、ＧａＮ層の厚さが薄いほど、リーク抑制効果の面内均一性が高くなる傾向が見られる。リーク抑制効果の面内均一性は、ＧａＮ層の厚さが１．２μｍおよび１μｍにおいて、１００％に達しており、ＧａＮ層の厚さが０．８μｍにおいても、９８％と高いが、ＧａＮ層の厚さが０．８μｍ未満において、顕著に低下する傾向が見られる。ＧａＮ層の厚さが５μｍにおいて、リーク抑制効果の面内均一性が６８％であり、ＧａＮ層の厚さを５μｍ以下（および０．８μｍ以上）とすることで、リーク抑制効果の面内均一性を６０％以上とすることができる。また、ＧａＮ層の厚さが３μｍにおいて、発光波長の面内均一性が８７％であり、ＧａＮ層の厚さを３μｍ以下（および０．８μｍ以上）とすることで、発光波長の面内均一性を好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上とすることができる。
【0118】
図２０は、比較例による素子のリーク抑制効果の面内均一性を示すグラフである。比較例でのリーク抑制効果は、ＧａＮ層の厚さが９μｍまたは１０μｍにおいてよりも、ＧａＮ層の厚さが７μｍ、５μｍまたは３μｍにおいて高い傾向を示すが、ＧａＮ層の厚さが３μｍ未満では低下する傾向が見られ、また、最大でも７０％程度である。なお、比較例では、ＧａＮ層の厚さが１．５μｍ未満の素子は作製できていない。
【0119】
（総合歩留）
図１４は、実施例による素子の総合歩留を示すグラフである。各素子に対し、上述のような、発光出力の条件、発光波長の条件、駆動電圧の条件、および、逆方向リーク電流の条件のすべてを満たしているかどうか調べた。そして、これらすべての条件（総合歩留の条件）を満たす素子の個数の、素子用ウエハから取得される素子の全体の個数に対する比率を、総合歩留として評価した。
図１４は、実施例による素子の総合歩留を示すグラフである。各素子に対し、上述のような、発光出力の条件、発光波長の条件、駆動電圧の条件、および、逆方向リーク電流の条件のすべてを満たしているかどうか調べた。そして、これらすべての条件（総合歩留の条件）を満たす素子の個数の、素子用ウエハから取得される素子の全体の個数に対する比率を、総合歩留として評価した。
【0120】
実施例において、概ね、ＧａＮ層の厚さが薄いほど、総合歩留が高くなる傾向が見られる。総合歩留は、ＧａＮ層の厚さが１μｍにおいて、９８％と１００％近くに達しており、ＧａＮ層の厚さが０．８μｍにおいても、９４％と高いが、ＧａＮ層の厚さが０．８μｍ未満において、顕著に低下する傾向が見られる。
【0121】
図２１は、比較例による素子の総合歩留を示すグラフである。比較例での総合歩留は、ＧａＮ層がどの厚さでも数％に留まっており、最大でも、ＧａＮ層の厚さが７μｍにおいて、８．２％と１０％未満である。なお、比較例では、ＧａＮ層の厚さが１．５μｍ未満の素子は作製できていない。
【0122】
これに対し、実施例では、ＧａＮ層の厚さが７μｍにおいて、総合歩留が１５％であり、ＧａＮ層の厚さを７μｍ以下（および０．８μｍ以上）とすることで、総合歩留を、比較例よりも高い１０％以上とすることができる。また、ＧａＮ層の厚さが５μｍにおいて、総合歩留が３２％であり、ＧａＮ層の厚さを５μｍ以下（および０．８μｍ以上）とすることで、総合歩留を３０％以上とすることができる。また、ＧａＮ層の厚さが３μｍにおいて、総合歩留が４８％と５０％近くまで高くでき、ＧａＮ層の厚さを３μｍ以下（および０．８μｍ以上）とすることで、総合歩留を４０％以上とすることができる。
【0123】
さらに、ＧａＮ層の厚さが２μｍにおいて、総合歩留が５６％と５０％を超え、ＧａＮ層の厚さを２μｍ以下（および０．８μｍ以上）とすることで、総合歩留を５０％以上とすることができる。また、ＧａＮ層の厚さが１．５μｍにおいて、総合歩留が７２％であり、ＧａＮ層の厚さを１．５μｍ以下（および０．８μｍ以上）とすることで、総合歩留を７０％以上とすることができる。また、ＧａＮ層の厚さが１．２μｍにおいて、総合歩留が９５％であり、ＧａＮ層の厚さを１．２μｍ以下（および０．８μｍ以上）とすることで、総合歩留を９０％以上とすることができる。なお、ＧａＮ層の厚さが２μｍ以下において、総合歩留が顕著に向上する傾向が見られることから、ＧａＮ層の厚さを２μｍ以下（および０．８μｍ以上）とすることが、総合歩留向上の観点からは、特に好ましいといえる。
【0124】
＜他の実施形態＞
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行ってもよい。また、種々の実施形態は、適宜組み合わせてよい。
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行ってもよい。また、種々の実施形態は、適宜組み合わせてよい。
【0125】
上述の実施形態では、ＡｌＮテンプレートであるウエハ９０を製造した後、ウエハ９０上にＧａＮ層３０およびＩＩＩ族窒化物層４０を形成することで、ウエハ１５０を形成する態様を例示した。ウエハ１５０を製造する態様は、これに限定されない。例えば、サファイア基板１０上にＡｌＮ層２０およびＧａＮ層３０までを形成したＧａＮテンプレートを製造し、当該ＧａＮテンプレート上にＩＩＩ族窒化物層４０を形成することで、ウエハ１５０を製造してもよい。また例えば、サファイア基板１０上に、ＡｌＮ層２０、ＧａＮ層３０およびＩＩＩ族窒化物層４０を、一連の結晶成長により形成することで、ウエハ１５０を製造してもよい。
【0126】
上述の実施形態によるウエハ１５０は、ＧａＮ層３０が高い品質を有する。ＧａＮ層３０の品質が高いことにより、ＩＩＩ族窒化物層４０を構成する発光層４１およびｐ型層４２が、様々な態様であっても、ウエハ１５０を用いて製造される発光素子２００の品質向上を図ることができる。より具体的には、例えば、直径２インチ以上のサファイア基板１０を用いて製造したウエハ１５０に、１０μｍ角以上３０００μｍ角（３ｍｍ角）以下のサイズの（または、１００μｍ２以上９００００００μｍ２（９ｍｍ２）以下の面積の）発光素子２００を多数形成する際の、各発光素子２００の性能向上を図ることができるとともに、発光素子２００の間の性能のばらつきを抑制することができる。
【0127】
１つ分の発光素子２００の好ましい特性の目安は、以下のようなものである。発光出力は、例えば１０ｍＷ以上であることが好ましい。このような条件（発光出力の条件）を満たす発光素子２００の個数の、ウエハ１５０から取得される素子の全体の個数に対する比率（発光出力の面内均一性）を、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上とするために、上述の実施形態によるウエハ１５０において、ＧａＮ層３０の厚さを、０．８μｍ以上とすることが好ましい。
【0128】
発光ピーク波長は、基準となる発光波長（設計値の発光波長）に対し±５ｎｍの波長範囲内に含まれることが好ましい。このような条件（発光波長の条件）を満たす発光素子２００の個数の、ウエハ１５０から取得される素子の全体の個数に対する比率（発光波長の面内均一性）を、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上、さらに好ましくは８０％以上とするために、上述の実施形態によるウエハ１５０において、ＧａＮ層３０の厚さを、（０．８μｍ以上であって、）７μｍ以下とすることが好ましく、５μｍ以下とすることがより好ましく、３μｍ以下とすることがさらに好ましい。
【0129】
基準となる発光波長は、発光層４１の構成により、適宜選択されてよい。基準となる発光波長は、例えば、３８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の近紫外の範囲内から選択され、また例えば、４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の青色の範囲内から選択され、また例えば、５２０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色の範囲内から選択されてよく、これらをまとめると、３８０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の範囲内から選択されてよい。
【0130】
基準となる駆動電流（設計値の駆動電流）を生じさせるための駆動電圧は、素子サイズや波長および各層の構成により変化するが、設計により規定される基準となる駆動電圧（設計値の駆動電圧）に対し±０．１Ｖの電圧範囲内に含まれることが好ましい。このような条件（駆動電圧の条件）を満たす発光素子２００の個数の、ウエハ１５０から取得される素子の全体の個数に対する比率（駆動電圧の面内均一性）を、例えば６０％以上、より好ましくは７０％以上、さらに好ましくは８０％以上とするために、上述の実施形態によるウエハ１５０において、ＧａＮ層３０の厚さを、（０．８μｍ以上であって、）３μｍ以下とすることが好ましく、２μｍ以下とすることがより好ましく、１．５μｍ以下とすることがさらに好ましい。
【0131】
基準となる駆動電流、および、基準となる駆動電圧は、それぞれ、発光素子２００の構成により、適宜選択されてよい。基準となる駆動電流は、好ましくは１５ｍＡ以上２５ｍＡ以下の範囲内から選択され、典型的には２０ｍＡであり、基準となる駆動電圧は、好ましくは３Ｖ以上３．５Ｖ以下の範囲内から選択され、典型的には３．３Ｖである。
【0132】
逆方向耐圧に係る特性として、例えば、ｎ型層であるＧａＮ層とｐ型層との間に２０Ｖの逆方向電圧を印加した場合のリーク電流は、１μＡ以下となることが好ましい。このような条件（逆方向リーク電流の条件）を満たす発光素子２００の個数の、ウエハ１５０から取得される素子の全体の個数に対する比率（逆方向リーク電流抑制効果の面内均一性）を、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上、さらに好ましくは８０％以上とするために、上述の実施形態によるウエハ１５０において、ＧａＮ層３０の厚さを、（０．８μｍ以上であって、）５μｍ以下とすることが好ましく、３μｍ以下とすることがより好ましい。
【0133】
発光出力の条件、発光波長の条件、駆動電圧の条件、および、逆方向リーク電流の条件のすべてを満たす発光素子２００の個数の、ウエハ１５０から取得される素子の全体の個数に対する比率を、好ましくは１０％以上、より好ましくは３０％以上、さらに好ましくは４０％以上、さらに好ましくは５０％以上、さらに好ましくは７０％以上、さらに好ましくは９０％以上とするために、上述の実施形態によるウエハ１５０において、ＧａＮ層３０の厚さを、（０．８μｍ以上であって、）７μｍ以下とすることが好ましく、５μｍ以下とすることがより好ましく、３μｍ以下とすることがさら好ましく、２μｍ以下とすることがさらに好ましく、１．５μｍ以下とすることがさらに好ましく、１．２μｍ以下とすることがさらに好ましい。
【0134】
＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
【0135】
（付記１）
（直径２インチ以上の）サファイア基板と、
前記サファイア基板上に形成され、窒化アルミニウムで構成された第１層と、
前記第１層上に形成され、窒化ガリウムで構成されｎ型不純物が添加されたｎ型層である第２層と、
前記第２層上に形成され、ＩＩＩ族窒化物で構成された発光層である第３層と、
前記第３層上に形成され、ＩＩＩ族窒化物で構成されｐ型不純物が添加されたｐ型層である第４層と、
を有し、
前記第２層は、厚さが７μｍ以下であり、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（０００２）回折の半値幅が１００秒以下であり、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（１０－１２）回折の半値幅が２００秒以下である、
ＩＩＩ族窒化物積層基板。
サファイア基板は、好ましくは、例えば、直径が２インチで厚さが３００μｍ以上５００μｍ以下であり、また例えば、直径が４インチで厚さが６００μｍ以上１０００μｍ以下であり、また例えば、直径が６インチで厚さが１０００μｍ以上１５００μｍ以下である。
（直径２インチ以上の）サファイア基板と、
前記サファイア基板上に形成され、窒化アルミニウムで構成された第１層と、
前記第１層上に形成され、窒化ガリウムで構成されｎ型不純物が添加されたｎ型層である第２層と、
前記第２層上に形成され、ＩＩＩ族窒化物で構成された発光層である第３層と、
前記第３層上に形成され、ＩＩＩ族窒化物で構成されｐ型不純物が添加されたｐ型層である第４層と、
を有し、
前記第２層は、厚さが７μｍ以下であり、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（０００２）回折の半値幅が１００秒以下であり、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（１０－１２）回折の半値幅が２００秒以下である、
ＩＩＩ族窒化物積層基板。
サファイア基板は、好ましくは、例えば、直径が２インチで厚さが３００μｍ以上５００μｍ以下であり、また例えば、直径が４インチで厚さが６００μｍ以上１０００μｍ以下であり、また例えば、直径が６インチで厚さが１０００μｍ以上１５００μｍ以下である。
【0136】
（付記２）
前記第２層は、厚さが０．８μｍ以上である、付記１に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記第２層は、厚さが０．８μｍ以上である、付記１に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0137】
（付記３）
前記第１層は、厚さが１μｍ以下である、付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記第１層は、厚さが１μｍ以下である、付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0138】
（付記４）
前記第３層および前記第４層を合わせた層は、厚さが１μｍ以下である、付記１～３のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記第３層および前記第４層を合わせた層は、厚さが１μｍ以下である、付記１～３のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0139】
（付記５）
前記第２層の厚さの面内ばらつきが、３．５％以下（より好ましくは３％以下）である、付記１～４のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記第２層の厚さの面内ばらつきが、３．５％以下（より好ましくは３％以下）である、付記１～４のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0140】
（付記６）
前記第２層におけるｎ型キャリア濃度の（ｎ型不純物濃度の）面内ばらつきが、３．５％以下（より好ましくは３％以下）である、付記１～５のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記第２層におけるｎ型キャリア濃度の（ｎ型不純物濃度の）面内ばらつきが、３．５％以下（より好ましくは３％以下）である、付記１～５のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0141】
（付記７）
前記ＩＩＩ族窒化物積層基板の反りが１１０μｍ以下（より好ましくは１０５μｍ以下）である、付記１～６のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記ＩＩＩ族窒化物積層基板の反りが１１０μｍ以下（より好ましくは１０５μｍ以下）である、付記１～６のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0142】
（付記８）
前記第２層は、厚さが５μｍ以下である、付記１～７のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記第２層は、厚さが５μｍ以下である、付記１～７のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0143】
（付記９）
前記第２層の厚さの面内ばらつきが、３％以下（より好ましくは２．５％以下）である、付記８に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記第２層の厚さの面内ばらつきが、３％以下（より好ましくは２．５％以下）である、付記８に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0144】
（付記１０）
前記第２層におけるｎ型キャリア濃度の（ｎ型不純物濃度の）面内ばらつきが、３％以下（より好ましくは２．５％以下）である、付記８または９に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記第２層におけるｎ型キャリア濃度の（ｎ型不純物濃度の）面内ばらつきが、３％以下（より好ましくは２．５％以下）である、付記８または９に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0145】
（付記１１）
前記ＩＩＩ族窒化物積層基板の反りが８０μｍ以下（より好ましくは７５μｍ以下）である、付記８～１０のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記ＩＩＩ族窒化物積層基板の反りが８０μｍ以下（より好ましくは７５μｍ以下）である、付記８～１０のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0146】
（付記１２）
前記第２層は、厚さが３μｍ以下である、付記１～１１のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記第２層は、厚さが３μｍ以下である、付記１～１１のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0147】
（付記１３）
前記第２層の厚さの面内ばらつきが、２．５％以下（より好ましくは２％以下）である、付記１２に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記第２層の厚さの面内ばらつきが、２．５％以下（より好ましくは２％以下）である、付記１２に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0148】
（付記１４）
前記第２層におけるｎ型キャリア濃度の（ｎ型不純物濃度の）面内ばらつきが、２．５％以下（より好ましくは２％以下）である、付記１２または１３に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記第２層におけるｎ型キャリア濃度の（ｎ型不純物濃度の）面内ばらつきが、２．５％以下（より好ましくは２％以下）である、付記１２または１３に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0149】
（付記１５）
前記ＩＩＩ族窒化物積層基板の反りが５０μｍ以下（より好ましくは４５μｍ以下）である、付記１２～１４のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記ＩＩＩ族窒化物積層基板の反りが５０μｍ以下（より好ましくは４５μｍ以下）である、付記１２～１４のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0150】
（付記１６）
前記第２層は、厚さが２μｍ以下である、付記１～１５のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記第２層は、厚さが２μｍ以下である、付記１～１５のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0151】
（付記１７）
前記第２層の厚さの面内ばらつきが、２％以下（より好ましくは１．５％以下）である、付記１６に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記第２層の厚さの面内ばらつきが、２％以下（より好ましくは１．５％以下）である、付記１６に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0152】
（付記１８）
前記第２層におけるｎ型キャリア濃度の（ｎ型不純物濃度の）面内ばらつきが、２％以下（より好ましくは１．５％以下）である、付記１６または１７に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記第２層におけるｎ型キャリア濃度の（ｎ型不純物濃度の）面内ばらつきが、２％以下（より好ましくは１．５％以下）である、付記１６または１７に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0153】
（付記１９）
前記ＩＩＩ族窒化物積層基板の反りが４０μｍ以下（より好ましくは３５μｍ以下）である、付記１６～１８のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記ＩＩＩ族窒化物積層基板の反りが４０μｍ以下（より好ましくは３５μｍ以下）である、付記１６～１８のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0154】
（付記２０）
前記第２層は、厚さが１．５μｍ以下である、付記１～１９のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記第２層は、厚さが１．５μｍ以下である、付記１～１９のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0155】
（付記２１）
前記第２層の厚さの面内ばらつきが、１．５％以下（より好ましくは１％以下）である、付記２０に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記第２層の厚さの面内ばらつきが、１．５％以下（より好ましくは１％以下）である、付記２０に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0156】
（付記２２）
前記第２層におけるｎ型キャリア濃度の（ｎ型不純物濃度の）面内ばらつきが、１．５％以下（より好ましくは１％以下）である、付記２０または２１に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記第２層におけるｎ型キャリア濃度の（ｎ型不純物濃度の）面内ばらつきが、１．５％以下（より好ましくは１％以下）である、付記２０または２１に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0157】
（付記２３）
前記ＩＩＩ族窒化物積層基板の反りが３５μｍ以下（より好ましくは３０μｍ以下）である、付記２０～２２のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記ＩＩＩ族窒化物積層基板の反りが３５μｍ以下（より好ましくは３０μｍ以下）である、付記２０～２２のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0158】
（付記２４）
前記第２層は、厚さが１．２μｍ以下である、付記１～２３のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記第２層は、厚さが１．２μｍ以下である、付記１～２３のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0159】
（付記２５）
前記第２層の厚さの面内ばらつきが、１％以下（より好ましくは０．８％以下）である、付記２４に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記第２層の厚さの面内ばらつきが、１％以下（より好ましくは０．８％以下）である、付記２４に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0160】
（付記２６）
前記第２層におけるｎ型キャリア濃度の（ｎ型不純物濃度の）面内ばらつきが、１％以下（より好ましくは０．８％以下）である、付記２４または２５に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記第２層におけるｎ型キャリア濃度の（ｎ型不純物濃度の）面内ばらつきが、１％以下（より好ましくは０．８％以下）である、付記２４または２５に記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0161】
（付記２７）
前記ＩＩＩ族窒化物積層基板の反りが３０μｍ以下（より好ましくは２５μｍ以下）である、付記２４～３６のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記ＩＩＩ族窒化物積層基板の反りが３０μｍ以下（より好ましくは２５μｍ以下）である、付記２４～３６のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0162】
（付記２８）
前記第２層の厚さが０．８μｍ以上であり、
前記ＩＩＩ族窒化物積層基板から取得される半導体発光素子の全体の個数のうち、１０ｍＷ以上の発光出力を得ることが可能な前記半導体発光素子の個数の比率が、９０％以上（より好ましくは９５％以上）となる、付記１～２７のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記第２層の厚さが０．８μｍ以上であり、
前記ＩＩＩ族窒化物積層基板から取得される半導体発光素子の全体の個数のうち、１０ｍＷ以上の発光出力を得ることが可能な前記半導体発光素子の個数の比率が、９０％以上（より好ましくは９５％以上）となる、付記１～２７のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0163】
（付記２９）
前記第２層の厚さが７μｍ以下（より好ましくは５μｍ以下、さらに好ましくは３μｍ以下）（および０．８μｍ以上）であり、
前記ＩＩＩ族窒化物積層基板から取得される半導体発光素子の全体の個数のうち、発光ピーク波長が、基準となる発光波長に対し±５ｎｍの波長範囲内に含まれる前記半導体発光素子の個数の比率が、６０％以上（より好ましくは７０％以上、さらに好ましくは８０％以上）となる、付記１～２８のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記基準となる発光波長は、好ましくは３８０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の範囲内から選択され、典型的には、例えば、３８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の近紫外の範囲内から選択され、また例えば、４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の青色の範囲内から選択され、また例えば、５２０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色の範囲内から選択される。
前記第２層の厚さが７μｍ以下（より好ましくは５μｍ以下、さらに好ましくは３μｍ以下）（および０．８μｍ以上）であり、
前記ＩＩＩ族窒化物積層基板から取得される半導体発光素子の全体の個数のうち、発光ピーク波長が、基準となる発光波長に対し±５ｎｍの波長範囲内に含まれる前記半導体発光素子の個数の比率が、６０％以上（より好ましくは７０％以上、さらに好ましくは８０％以上）となる、付記１～２８のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記基準となる発光波長は、好ましくは３８０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の範囲内から選択され、典型的には、例えば、３８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の近紫外の範囲内から選択され、また例えば、４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の青色の範囲内から選択され、また例えば、５２０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色の範囲内から選択される。
【0164】
（付記３０）
前記第２層の厚さが３μｍ以下（より好ましくは２μｍ以下、さらに好ましくは１．５μｍ以下）（および０．８μｍ以上）であり、
前記ＩＩＩ族窒化物積層基板から取得される半導体発光素子の全体の個数のうち、基準となる駆動電流を生じさせるための駆動電圧が、基準となる駆動電圧に対し±０．１Ｖの電圧範囲内に含まれる前記半導体発光素子の個数の比率が、６０％以上（より好ましくは７０％以上、さらに好ましくは８０％以上）となる、付記１～２９のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記基準となる駆動電流は、好ましくは１５ｍＡ以上２５ｍＡ以下の範囲内から選択され、典型的には２０ｍＡであり、前記基準となる駆動電圧は、好ましくは３Ｖ以上３．５Ｖ以下の範囲内から選択され、典型的には３．３Ｖである。
前記第２層の厚さが３μｍ以下（より好ましくは２μｍ以下、さらに好ましくは１．５μｍ以下）（および０．８μｍ以上）であり、
前記ＩＩＩ族窒化物積層基板から取得される半導体発光素子の全体の個数のうち、基準となる駆動電流を生じさせるための駆動電圧が、基準となる駆動電圧に対し±０．１Ｖの電圧範囲内に含まれる前記半導体発光素子の個数の比率が、６０％以上（より好ましくは７０％以上、さらに好ましくは８０％以上）となる、付記１～２９のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記基準となる駆動電流は、好ましくは１５ｍＡ以上２５ｍＡ以下の範囲内から選択され、典型的には２０ｍＡであり、前記基準となる駆動電圧は、好ましくは３Ｖ以上３．５Ｖ以下の範囲内から選択され、典型的には３．３Ｖである。
【0165】
（付記３１）
前記第２層の厚さが５μｍ以下（より好ましくは３μｍ以下）（および０．８μｍ以上）であり、
前記ＩＩＩ族窒化物積層基板から取得される半導体発光素子の全体の個数のうち、前記第２層と前記第４層との間に２０Ｖの逆方向電圧を印加した場合のリーク電流が、１μＡ以下となる前記半導体発光素子の個数の比率が、６０％以上（より好ましくは７０％以上、さらに好ましくは８０％以上）となる、付記１～３０のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記第２層の厚さが５μｍ以下（より好ましくは３μｍ以下）（および０．８μｍ以上）であり、
前記ＩＩＩ族窒化物積層基板から取得される半導体発光素子の全体の個数のうち、前記第２層と前記第４層との間に２０Ｖの逆方向電圧を印加した場合のリーク電流が、１μＡ以下となる前記半導体発光素子の個数の比率が、６０％以上（より好ましくは７０％以上、さらに好ましくは８０％以上）となる、付記１～３０のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0166】
（付記３２）
前記第２層の厚さが７μｍ以下（より好ましくは５μｍ以下、さらに好ましくは３μｍ以下、さらに好ましくは２μｍ以下、さらに好ましくは１．５μｍ以下、さらに好ましくは１．２μｍ以下）（および０．８μｍ以上）であり、
前記ＩＩＩ族窒化物積層基板から取得される半導体発光素子の全体の個数のうち、
１０ｍＷ以上の発光出力が得られ、かつ、
発光ピーク波長が、基準となる発光波長に対し±５ｎｍの波長範囲内に含まれ、かつ、
基準となる駆動電流を生じさせるための駆動電圧が、基準となる駆動電圧に対し±０．１Ｖの電圧範囲内に含まれ、かつ、
前記第２層と前記第４層との間に２０Ｖの逆方向電圧を印加した場合のリーク電流が、１μＡ以下となる、
前記半導体発光素子の個数の比率が、１０％以上（より好ましくは３０％以上、さらに好ましくは４０％以上、さらに好ましくは５０％以上、さらに好ましくは７０％以上、さらに好ましくは９０％以上）となる、付記１～３１のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記第２層の厚さが７μｍ以下（より好ましくは５μｍ以下、さらに好ましくは３μｍ以下、さらに好ましくは２μｍ以下、さらに好ましくは１．５μｍ以下、さらに好ましくは１．２μｍ以下）（および０．８μｍ以上）であり、
前記ＩＩＩ族窒化物積層基板から取得される半導体発光素子の全体の個数のうち、
１０ｍＷ以上の発光出力が得られ、かつ、
発光ピーク波長が、基準となる発光波長に対し±５ｎｍの波長範囲内に含まれ、かつ、
基準となる駆動電流を生じさせるための駆動電圧が、基準となる駆動電圧に対し±０．１Ｖの電圧範囲内に含まれ、かつ、
前記第２層と前記第４層との間に２０Ｖの逆方向電圧を印加した場合のリーク電流が、１μＡ以下となる、
前記半導体発光素子の個数の比率が、１０％以上（より好ましくは３０％以上、さらに好ましくは４０％以上、さらに好ましくは５０％以上、さらに好ましくは７０％以上、さらに好ましくは９０％以上）となる、付記１～３１のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0167】
（付記３３）
前記半導体発光素子の各々の平面視上のサイズは、１０μｍ角以上３０００μｍ角（３ｍｍ角）以下（好ましくは１００μｍ角以下）である、または、前記半導体発光素子の各々の平面視上の面積は、１００μｍ２以上９００００００μｍ２（９ｍｍ２）以下（好ましくは１００００μｍ２以下）である、付記１～３２のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
前記半導体発光素子の各々の平面視上のサイズは、１０μｍ角以上３０００μｍ角（３ｍｍ角）以下（好ましくは１００μｍ角以下）である、または、前記半導体発光素子の各々の平面視上の面積は、１００μｍ２以上９００００００μｍ２（９ｍｍ２）以下（好ましくは１００００μｍ２以下）である、付記１～３２のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板。
【0168】
（付記３４）
付記１～３３のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板が有する前記第２層を、ｎ型層として備える、半導体発光素子。
付記１～３３のいずれか１つに記載のＩＩＩ族窒化物積層基板が有する前記第２層を、ｎ型層として備える、半導体発光素子。
【0169】
（付記３５）
（直径２インチ以上の）サファイア基板と、
前記サファイア基板上に形成され、窒化アルミニウムで構成された第１層と、
を有し、
前記第１層は、窒化ガリウムで構成され、厚さが７μｍ以下であり、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（０００２）回折の半値幅が１００秒以下であり、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（１０－１２）回折の半値幅が２００秒以下である、第２層を成長させる下地として用いられる表面を有する、ＩＩＩ族窒化物積層基板。好ましくは、付記２～２６のいずれか１つに記載の第２層を成長させる下地として用いられる表面を有する。
（直径２インチ以上の）サファイア基板と、
前記サファイア基板上に形成され、窒化アルミニウムで構成された第１層と、
を有し、
前記第１層は、窒化ガリウムで構成され、厚さが７μｍ以下であり、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（０００２）回折の半値幅が１００秒以下であり、Ｘ線ロッキングカーブ測定による（１０－１２）回折の半値幅が２００秒以下である、第２層を成長させる下地として用いられる表面を有する、ＩＩＩ族窒化物積層基板。好ましくは、付記２～２６のいずれか１つに記載の第２層を成長させる下地として用いられる表面を有する。
【符号の説明】
【0170】
１０…下地基板、１１…（下地基板の）主面、２０…ＡｌＮ層、２１…（ＡｌＮ層の）表面、３０…ＧａＮ層、３１…（ＧａＮ層の）表面、４０…ＩＩＩ族窒化物層、４１…発光層、４２…ｐ型層、５０…電極、５１…ｎ側電極、５２…ｐ側電極、６０…動作層、９０…ＩＩＩ族窒化物積層基板、１００…ＩＩＩ族窒化物積層基板、１５０…ＩＩＩ族窒化物積層基板、２００…半導体発光素子、２１０…回路基板、２２０…バンプ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
