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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】2024-09-02
(45)【発行日】2024-09-10
(54)【発明の名称】化合物半導体層積層体及びその形成方法、並びに、発光デバイス
(51)【国際特許分類】
H01L 33/22 20100101AFI20240903BHJP
H01L 33/32 20100101ALI20240903BHJP
【ＦＩ】
H01L33/22
H01L33/32
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2021514859
(86)(22)【出願日】2020-03-31
(86)【国際出願番号】 JP2020014796
(87)【国際公開番号】W WO2020213388
(87)【国際公開日】2020-10-22
【審査請求日】2023-03-13
(31)【優先権主張番号】P 2019079978
(32)【優先日】2019-04-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000002185
【氏名又は名称】ソニーグループ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001357
【氏名又は名称】弁理士法人つばさ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】田才 邦彦
(72)【発明者】
【氏名】中島 博
(72)【発明者】
【氏名】川西 秀和
(72)【発明者】
【氏名】簗嶋 克典
【審査官】小濱 健太
(56)【参考文献】
【文献】特開２００３－１５８２９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－２１９９０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０７４２７８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ３３／００－３３／６４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基体上に、島状のＡｌｘ１Ｉｎｙ１Ｇａ（１－ｘ１－ｙ１）Ｎから成る第１層を形成した後、前記第１層上に、Ａｌｘ２Ｉｎｙ２Ｇａ（１－ｘ２－ｙ２）Ｎから成る第２層を形成し、次いで、
前記第２層上を含む全面に、Ａｌｘ３Ｇａ（１－ｘ３）Ｎから成る第３層を形成する、
各工程を備えており、
前記第３層の頂面は平坦であり、
前記第１層には、Ｓｉ又はＭｇから成る不純物がドーピングされており、
ドーピング濃度は、１×１０ 19 ｃｍ -3 以上である
化合物半導体層積層体の形成方法。
但し、０≦ｘ１＜１，０≦ｘ２＜１，０≦ｘ３＜１，０≦ｙ１＜１，０＜ｙ２＜１である。
【請求項2】
順テーパーの斜面及び平坦な頂面を有する前記第１層を形成する請求項１に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
【請求項3】
少なくとも前記第１層の頂面上に前記第２層を形成する請求項２に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
【請求項4】
前記第１層の頂面及び斜面上に前記第２層を形成する請求項３に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
【請求項5】
前記第１層の頂面上に形成された前記第２層の部分の厚さをＴ2-t、前記第１層の斜面上に形成された前記第２層の部分の厚さをＴ2-sとしたとき、Ｔ2-t＞Ｔ2-s
を満足する請求項４に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
【請求項6】
基体上に形成された、島状のＡｌｘ１Ｉｎｙ１Ｇａ（１－ｘ１－ｙ１）Ｎから成る第１層、前記第１層上に形成された、Ａｌｘ２Ｉｎｙ２Ｇａ（１－ｘ２－ｙ２）Ｎから成る第２層、及び、
前記第２層上を含む全面に形成された、Ａｌｘ３Ｇａ（１－ｘ３）Ｎから成る第３層、
を備えており、
前記第３層の頂面は平坦であり、
前記第１層には、Ｓｉ又はＭｇから成る不純物がドーピングされており、
ドーピング濃度は、１×１０ 19 ｃｍ -3 以上である
化合物半導体層積層体。
但し、０≦ｘ１＜１，０≦ｘ２＜１，０≦ｘ３＜１，０≦ｙ１＜１，０＜ｙ２＜１である。
【請求項7】
前記第１層は、順テーパーの斜面及び平坦な頂面を有する請求項６に記載の化合物半導体層積層体。
【請求項8】
前記第２層は、少なくとも前記第１層の頂面上に形成されている請求項７に記載の化合物半導体層積層体。
【請求項9】
前記第１層の頂面及び斜面上に前記第２層を形成する請求項７に記載の化合物半導体層積層体。
【請求項10】
前記第１層の頂面上に形成された前記第２層の部分の厚さをＴ2-t、前記第１層の斜面上に形成された前記第２層の部分の厚さをＴ2-sとしたとき、Ｔ2-t＞Ｔ2-s
を満足する請求項９に記載の化合物半導体層積層体。
【請求項11】
前記第３層の上に、ＡｌＩｎＧａＮ層とＡｌＧａＮ層との多層構造が形成されている請求項６に記載の化合物半導体層積層体。
【請求項12】
前記基体はＩｎＧａＮ層から成る請求項６に記載の化合物半導体層積層体。
【請求項13】
前記ＩｎＧａＮ層におけるＩｎ原子の原子百分率は、０．５％以上、３０％以下である請求項１２に記載の化合物半導体層積層体。
【請求項14】
前記基体は表面に前記不純物が多い領域と少ない領域とが形成されている請求項６に記載の化合物半導体層積素体。
【請求項15】
基体上に形成された化合物半導体層積層体、前記化合物半導体層積層体上に形成された第１化合物半導体層、
前記第１化合物半導体層上に形成された活性層、
前記活性層上に形成された第２化合物半導体層、
前記第２化合物半導体層と電気的に接続された第２電極、及び、
前記第１化合物半導体層と電気的に接続された第１電極、
を備えており、
前記化合物半導体層積層体は、
前記基体上に形成された、島状のＡｌｘ１Ｉｎｙ１Ｇａ（１－ｘ１－ｙ１）Ｎから成る第１層、
前記第１層上に形成された、Ａｌｘ２Ｉｎｙ２Ｇａ（１－ｘ２－ｙ２）Ｎから成る第２層、及び、
前記第２層上を含む全面に形成された、Ａｌｘ３Ｇａ（１－ｘ３）Ｎから成る第３層、
を備えており、
前記第３層の頂面は平坦であり、
前記第１層には、Ｓｉ又はＭｇから成る不純物がドーピングされており、
ドーピング濃度は、１×１０ 19 ｃｍ -3 以上である
発光デバイス。
但し、０≦ｘ１＜１，０≦ｘ２＜１，０≦ｘ３＜１，０≦ｙ１＜１，０＜ｙ２＜１である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、化合物半導体層積層体及びその形成方法、並びに、発光デバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
ＧａＮ系化合物半導体を用いた発光デバイスや電子デバイスの開発が盛んに行われている。例えば、発光デバイスとして、赤色光を発光する発光ダイオードや半導体レーザ素子、緑色光を発光する発光ダイオードや半導体レーザ素子、青色光を発光する発光ダイオードや半導体レーザ素子を挙げることができる。また、電子デバイスとしてスイッチング素子や電力変換素子等の機能を有するパワー半導体を挙げることができるし、表示装置としてこれらの発光デバイスを用いた表示装置を挙げることができる。しかしながら、ＧａＮ系化合物半導体から成る化合物半導体層にあっては、ＧａＡｓ系化合物半導体やシリコン等の材料系に比べて、化合物半導体層に生成し、積層方向に貫通する転位（貫通転位）の密度が高い。貫通転位がデバイス内の機能層（例えば、発光デバイスにおける活性層、発光層）まで延びると、デバイスの特性を悪化させる。具体的には、電子デバイスにおいて、貫通転位はリーク電流発生の原因となる。また、発光デバイスにあっては、貫通転位は、リーク電流発生の原因となるばかりか、活性層内において非発光性結合中心となり、発光効率を低下させる。従って、結晶欠陥（貫通転位）の密度が高い場合、ＧａＮ系化合物半導体の物性が十分に生かされた発光デバイスや電子デバイスを得ることが困難である。
【0003】
貫通転位密度を低減する技術として、例えば、特開２００７－２１４３８０号公報には、異種基板上へ絶縁層マスクを用いてＧａＮ系化合物半導体層を成長させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００７－２１４３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、この特許公開公報に開示された技術にあっては、埋め込み層の上にデバイス機能部を形成するために埋め込み層の頂面を平坦にする必要がある。それ故、埋め込み層の形成に時間を要するだけでなく、転位密度の十分な低減が達成できないといった問題がある。
【0006】
従って、本開示の目的は、発光デバイスにおける基部を構成する化合物半導体層積層体及びその形成方法、並びに、係る化合物半導体層積層体を備えた発光デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の目的を達成するための本開示の化合物半導体層積層体の形成方法は、
基体上に、島状のＡｌｘ１Ｉｎｙ１Ｇａ（１－ｘ１－ｙ１）Ｎから成る第１層を形成した後、
第１層上に、Ａｌｘ２Ｉｎｙ２Ｇａ（１－ｘ２－ｙ２）Ｎから成る第２層を形成し、次いで、
第２層上を含む全面に、Ａｌｘ３Ｇａ（１－ｘ３）Ｎから成る第３層を形成する、
各工程を備えており、
第３層の頂面は平坦であり、
第１層には、Ｓｉ又はＭｇから成る不純物がドーピングされており、
ドーピング濃度は、１×１０ 19 ｃｍ -3 以上である。但し、０≦ｘ１＜１，０≦ｘ２＜１，０≦ｘ３＜１，０≦ｙ１＜１，０＜ｙ２＜１である。
基体上に、島状のＡｌｘ１Ｉｎｙ１Ｇａ（１－ｘ１－ｙ１）Ｎから成る第１層を形成した後、
第１層上に、Ａｌｘ２Ｉｎｙ２Ｇａ（１－ｘ２－ｙ２）Ｎから成る第２層を形成し、次いで、
第２層上を含む全面に、Ａｌｘ３Ｇａ（１－ｘ３）Ｎから成る第３層を形成する、
各工程を備えており、
第３層の頂面は平坦であり、
第１層には、Ｓｉ又はＭｇから成る不純物がドーピングされており、
ドーピング濃度は、１×１０ 19 ｃｍ -3 以上である。但し、０≦ｘ１＜１，０≦ｘ２＜１，０≦ｘ３＜１，０≦ｙ１＜１，０＜ｙ２＜１である。
【0008】
上記の目的を達成するための本開示の化合物半導体層積層体は、
基体上に形成された、島状のＡｌｘ１Ｉｎｙ１Ｇａ（１－ｘ１－ｙ１）Ｎから成る第１層、
第１層上に形成された、Ａｌｘ２Ｉｎｙ２Ｇａ（１－ｘ２－ｙ２）Ｎから成る第２層、及び、
第２層上を含む全面に形成された、Ａｌｘ３Ｇａ（１－ｘ３）Ｎから成る第３層、
を備えたものであり、
第３層の頂面は平坦であり、
前記第１層には、Ｓｉ又はＭｇから成る不純物がドーピングされており、
ドーピング濃度は、１×１０ 19 ｃｍ -3 以上である。但し、０≦ｘ１＜１，０≦ｘ２＜１，０≦ｘ３＜１，０≦ｙ１＜１，０＜ｙ２＜１である。
基体上に形成された、島状のＡｌｘ１Ｉｎｙ１Ｇａ（１－ｘ１－ｙ１）Ｎから成る第１層、
第１層上に形成された、Ａｌｘ２Ｉｎｙ２Ｇａ（１－ｘ２－ｙ２）Ｎから成る第２層、及び、
第２層上を含む全面に形成された、Ａｌｘ３Ｇａ（１－ｘ３）Ｎから成る第３層、
を備えたものであり、
第３層の頂面は平坦であり、
前記第１層には、Ｓｉ又はＭｇから成る不純物がドーピングされており、
ドーピング濃度は、１×１０ 19 ｃｍ -3 以上である。但し、０≦ｘ１＜１，０≦ｘ２＜１，０≦ｘ３＜１，０≦ｙ１＜１，０＜ｙ２＜１である。
【0009】
上記の目的を達成するための本開示の発光デバイスは、
基体上に形成された化合物半導体層積層体、
化合物半導体層積層体上に形成された第１化合物半導体層、
第１化合物半導体層上に形成された活性層、
活性層上に形成された第２化合物半導体層、
第２化合物半導体層と電気的に接続された第２電極、及び、
第１化合物半導体層と電気的に接続された第１電極、
を備えたものであり、
化合物半導体層積層体は、
基体上に形成された、島状のＡｌｘ１Ｉｎｙ１Ｇａ（１－ｘ１－ｙ１）Ｎから成る第１層、
第１層上に形成された、Ａｌｘ２Ｉｎｙ２Ｇａ（１－ｘ２－ｙ２）Ｎから成る第２層、及び、
第２層上を含む全面に形成された、Ａｌｘ３Ｇａ（１－ｘ３）Ｎから成る第３層、
を備えたものであり、
第３層の頂面は平坦であり、
第１層には、Ｓｉ又はＭｇから成る不純物がドーピングされており、
ドーピング濃度は、１×１０ 19 ｃｍ -3 以上である。但し、０≦ｘ１＜１，０≦ｘ２＜１，０≦ｘ３＜１，０≦ｙ１＜１，０＜ｙ２＜１である。
基体上に形成された化合物半導体層積層体、
化合物半導体層積層体上に形成された第１化合物半導体層、
第１化合物半導体層上に形成された活性層、
活性層上に形成された第２化合物半導体層、
第２化合物半導体層と電気的に接続された第２電極、及び、
第１化合物半導体層と電気的に接続された第１電極、
を備えたものであり、
化合物半導体層積層体は、
基体上に形成された、島状のＡｌｘ１Ｉｎｙ１Ｇａ（１－ｘ１－ｙ１）Ｎから成る第１層、
第１層上に形成された、Ａｌｘ２Ｉｎｙ２Ｇａ（１－ｘ２－ｙ２）Ｎから成る第２層、及び、
第２層上を含む全面に形成された、Ａｌｘ３Ｇａ（１－ｘ３）Ｎから成る第３層、
を備えたものであり、
第３層の頂面は平坦であり、
第１層には、Ｓｉ又はＭｇから成る不純物がドーピングされており、
ドーピング濃度は、１×１０ 19 ｃｍ -3 以上である。但し、０≦ｘ１＜１，０≦ｘ２＜１，０≦ｘ３＜１，０≦ｙ１＜１，０＜ｙ２＜１である。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示の化合物半導体層積層体及びその形成方法、並びに、発光デバイス、全般に関する説明
２．実施例１（化合物半導体層積層体及びその形成方法、並びに、発光デバイス）
３．実施例２（実施例１の変形）
４．実施例３（実施例１～実施例２の変形）
５．実施例４（実施例１～実施例３の変形）
６．その他
１．本開示の化合物半導体層積層体及びその形成方法、並びに、発光デバイス、全般に関する説明
２．実施例１（化合物半導体層積層体及びその形成方法、並びに、発光デバイス）
３．実施例２（実施例１の変形）
４．実施例３（実施例１～実施例２の変形）
５．実施例４（実施例１～実施例３の変形）
６．その他
【0012】
〈本開示の化合物半導体層積層体及びその形成方法、並びに、発光デバイス、全般に関する説明〉
本開示の化合物半導体層積層体あるいは本開示の発光デバイスを構成する本開示の化合物半導体層積層体（以下、これらの化合物半導体層積層体を総称して、『本開示の化合物半導体層積層体等』と呼ぶ場合がある）において、第１層は、順テーパーの斜面及び平坦な頂面を有する形態とすることができる。また、本開示の化合物半導体層積層体の形成方法において、順テーパーの斜面及び平坦な頂面を有する第１層を形成する形態とすることができる。そして、これらの場合、第２層は、少なくとも第１層の頂面上に形成されている形態とすることができ、あるいは又、少なくとも第１層の頂面上に第２層を形成する形態とすることができ、更には、第２層は、第１層の頂面及び斜面上に形成されている形態とすることができ、あるいは又、第１層の頂面及び斜面上に第２層を形成する形態とすることができ、更には、第１層の頂面上に形成された第２層の部分の厚さをＴ2-t、第１層の斜面上に形成された第２層の部分の厚さをＴ2-sとしたとき、
Ｔ2-t＞Ｔ2-s
を満足する形態とすることができる。順テーパーの斜面及び平坦な頂面を有する第１層においては、頂面の面指数と斜面の面指数とは異なる。それ故、第１層の頂面上における第２層の成長速度と第１層の斜面上における第２層の成長速度とが異なる結果、第１層の頂面上における第２層の部分の厚さＴ2-tと第１層の斜面上における第２層の部分の厚さＴ2-sが異なり、Ｔ2-t＞Ｔ2-sとなる。厚さＴ2-s≠０であるとき、厚さＴ2-t及び厚さＴ2-sの関係として、限定するものではないが、
０．０５≦Ｔ2-s／Ｔ2-t≦０．５０
を挙げることができる。順テーパーの斜面及び平坦な頂面を有する第１層の形成は、基本的に、例えばガリウム（Ｇａ）原子のマイグレーション長（基体表面等で例えばガリウム原子が動き得る距離）がより短くなる成長条件に基づく。
本開示の化合物半導体層積層体あるいは本開示の発光デバイスを構成する本開示の化合物半導体層積層体（以下、これらの化合物半導体層積層体を総称して、『本開示の化合物半導体層積層体等』と呼ぶ場合がある）において、第１層は、順テーパーの斜面及び平坦な頂面を有する形態とすることができる。また、本開示の化合物半導体層積層体の形成方法において、順テーパーの斜面及び平坦な頂面を有する第１層を形成する形態とすることができる。そして、これらの場合、第２層は、少なくとも第１層の頂面上に形成されている形態とすることができ、あるいは又、少なくとも第１層の頂面上に第２層を形成する形態とすることができ、更には、第２層は、第１層の頂面及び斜面上に形成されている形態とすることができ、あるいは又、第１層の頂面及び斜面上に第２層を形成する形態とすることができ、更には、第１層の頂面上に形成された第２層の部分の厚さをＴ2-t、第１層の斜面上に形成された第２層の部分の厚さをＴ2-sとしたとき、
Ｔ2-t＞Ｔ2-s
を満足する形態とすることができる。順テーパーの斜面及び平坦な頂面を有する第１層においては、頂面の面指数と斜面の面指数とは異なる。それ故、第１層の頂面上における第２層の成長速度と第１層の斜面上における第２層の成長速度とが異なる結果、第１層の頂面上における第２層の部分の厚さＴ2-tと第１層の斜面上における第２層の部分の厚さＴ2-sが異なり、Ｔ2-t＞Ｔ2-sとなる。厚さＴ2-s≠０であるとき、厚さＴ2-t及び厚さＴ2-sの関係として、限定するものではないが、
０．０５≦Ｔ2-s／Ｔ2-t≦０．５０
を挙げることができる。順テーパーの斜面及び平坦な頂面を有する第１層の形成は、基本的に、例えばガリウム（Ｇａ）原子のマイグレーション長（基体表面等で例えばガリウム原子が動き得る距離）がより短くなる成長条件に基づく。
【0013】
基体表面から第１層の頂面までの距離（第１層の厚さＴ1）として、限定するものではないが、５×１０-8ｍ乃至５×１０-7ｍ、好ましくは、５×１０-8ｍ乃至２×１０-7ｍを例示することができるし、厚さＴ2-tとして、限定するものではないが、１×１０-9ｍ乃至２×１０-7ｍ、好ましくは、１×１０-9ｍ乃至１×１０-7ｍを例示することができるし、厚さＴ2-sとして、限定するものではないが、１×１０-9ｍ乃至１×１０-7ｍ、好ましくは１×１０-9ｍ乃至５×１０-8ｍを例示することができるし、第１層の頂面の上方の第３層の厚さＴ3として、限定するものではないが、５×１０-8ｍ乃至５×１０-7ｍ、好ましくは、５×１０-8ｍ乃至２×１０-7ｍを例示することができる。
【0014】
以上に説明した好ましい形態を含む本開示の化合物半導体層積層体等において、基体上にはマスク層が形成されており、マスク層に覆われていない基体の部分の上に第１層が形成されている構成とすることができる。また、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の化合物半導体層積層体の形成方法にあっては、第１層を形成する前に、基体上にマスク層を形成し、マスク層に覆われていない基体の部分の上から第１層の形成を開始する構成とすることができる。これらの場合、マスク層は、ＳｉＮ、ＳｉＯ2及びＴｉＯ2から成る群から選択された１種類の材料から成る構成とすることができる。マスク層と第１層によって海・島構造（第１層が島に相当し、マスク層が海に相当する）を得ることができる。云い換えれば、基体上に開口部を有するマスク層が形成され、開口部の底部に基体が露出している。開口部の形成位置は本質的にランダムである。また、開口部の平面形状も本質的にランダムである。第１層の形成は、マスク層上からは開始されず、基体の露出面から開始される。そして、第１層はマスク層上に延在する。マスク層の基体被覆率として１０％乃至９９％を例示することができる。即ち、開口部は、基体表面の１％乃至９０％を占める構成とすることができる。そして、このように開口部から第１層が形成し始める結果、最終的に、順テーパーの斜面及び平坦な頂面を有する第１層を得ることができる。マスク層の厚さとして、限定するものではないが、０．１ｎｍ乃至５ｎｍを例示することができる。このように非常に薄いマスク層を基体上に成膜することで、開口部を有するマスク層を得ることができる。
【0015】
あるいは又、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の化合物半導体層積層体等において、第１層にはＳｉ又はＭｇから成る不純物がドーピングされており、ドーピング濃度は１×１０19ｃｍ-3以上である構成とすることができる。また、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の化合物半導体層積層体の形成方法にあっては、Ｓｉ又はＭｇから成る不純物がドーピングされた第１層を基体上に形成する構成とすることができ、この場合、ドーピング濃度は１×１０19ｃｍ-3以上である構成とすることができる。基体上に第１層が形成され始めるとき、基体表面において、Ｓｉから成る不純物が多い領域と少ない領域とが形成される。不純物が多い領域では、ＳｉＮのマスク層が形成されたと同様に、第１層が形成され難く、不純物が少ない領域から第１層の形成が開始される。また、Ｍｇから成る不純物がドーピングされた状態で第１層の形成が開始されると、微小ボイド（空孔）が第１層に生成し、微小ボイド（空孔）を起点として第１層が更に成長する。ドーピング濃度を１×１０19ｃｍ-3以上と規定することで、これらの現象を確実に生じさせることができる。そして、このような第１層の形成形態に起因して、マスク層を形成しなくとも、最終的に、順テーパーの斜面及び平坦な頂面を有する第１層を得ることができる。
【0016】
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の化合物半導体層積層体等において、第３層の上に、ＡｌＩｎＧａＮ層とＡｌＧａＮ層との多層構造（超格子構造）が形成されている構成とすることができる。ＡｌＩｎＧａＮ層の組成としてＡｌx2Ｉｎy2Ｇａ(1-x2-y2)Ｎを例示することができるし、ＡｌＧａＮ層の組成としてＡｌx3Ｇａ(1-x3)Ｎを例示することができるが、これらの組成に限定するものではない。ＡｌＩｎＧａＮ層の厚さとして１×１０-9ｍ乃至１×１０-7ｍ、ＡｌＧａＮ層の厚さとして１×１０-9ｍ乃至２×１０-7ｍを挙げることができる。
【0017】
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の化合物半導体層積層体等において、基体はＩｎＧａＮ層から成る構成とすることができ、この場合、ＩｎＧａＮ層におけるＩｎ原子の原子百分率は０．５％以上、３０％以下であることが好ましい。また、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の化合物半導体層積層体の形成方法において、第１層を形成する前に、基体上にＩｎＧａＮ層を形成する構成とすることができ、この場合、ＩｎＧａＮ層におけるＩｎ原子の原子百分率は、０．５％以上、３０％以下であることが好ましい。尚、基体はＩｎＧａＮ層から成るが、具体的には、サファイア基板やシリコン基板上に格子緩和させたＩｎＧａＮ層（基体に相当する）を積層したＩｎＧａＮテンプレート基板を用いることができるし、ＩｎＧａＮ基板を用いることもできる。
【0018】
本開示の化合物半導体層積層体及びその形成方法、並びに、発光デバイスにあっては、０≦ｙ１＜１，０＜ｙ２＜１と規定されている。即ち、第１層は、Ｉｎを含んでいてもよいし、Ｉｎを含んでいなくともよい。ｙ１＞０の場合、
ｙ１及びｙ２の関係として、例えば、
０．１≦ｙ１／ｙ２≦０．９
を例示することができる。第１層においてＩｎ成分が多すぎると、順テーパーの斜面及び平坦な頂面を有する第１層を得ることが困難である場合がある。第２層においては、Ｉｎ成分は高いことが好ましく、これによって、基体表面と平行な方向（便宜上、『横方向』と呼ぶ場合がある）における第３層の成長が促進される。第３層にはＩｎが含まれておらず、これによって、横方向における第３層の成長が促進される。そして、以上の結果として、第３層の厚さが薄くとも頂面が平坦な第３層を得ることができる。また、０≦ｘ１＜１，０≦ｘ２＜１，０≦ｘ３＜１，０≦ｙ１＜１，０＜ｙ２＜１と規定されているが、
０≦ｘ１≦０．２０
０≦ｘ２≦０．４０
０≦ｘ３≦０．４０
０≦ｙ１≦０．２０
０＜ｙ２≦０．２０
を満足することが好ましく、
０≦ｘ１≦０．１０
０≦ｘ２≦０．２０
０≦ｘ３≦０．４０
０≦ｙ１≦０．１０
０＜ｙ２≦０．１０
を満足することが一層好ましい。
ｙ１及びｙ２の関係として、例えば、
０．１≦ｙ１／ｙ２≦０．９
を例示することができる。第１層においてＩｎ成分が多すぎると、順テーパーの斜面及び平坦な頂面を有する第１層を得ることが困難である場合がある。第２層においては、Ｉｎ成分は高いことが好ましく、これによって、基体表面と平行な方向（便宜上、『横方向』と呼ぶ場合がある）における第３層の成長が促進される。第３層にはＩｎが含まれておらず、これによって、横方向における第３層の成長が促進される。そして、以上の結果として、第３層の厚さが薄くとも頂面が平坦な第３層を得ることができる。また、０≦ｘ１＜１，０≦ｘ２＜１，０≦ｘ３＜１，０≦ｙ１＜１，０＜ｙ２＜１と規定されているが、
０≦ｘ１≦０．２０
０≦ｘ２≦０．４０
０≦ｘ３≦０．４０
０≦ｙ１≦０．２０
０＜ｙ２≦０．２０
を満足することが好ましく、
０≦ｘ１≦０．１０
０≦ｘ２≦０．２０
０≦ｘ３≦０．４０
０≦ｙ１≦０．１０
０＜ｙ２≦０．１０
を満足することが一層好ましい。
【0019】
サファイア基板やシリコン基板上にＧａＮ低温バッファ層を介してＧａＮ層（基体に相当する）を数μｍ積層した構造を有するＧａＮテンプレート基板、サファイア基板やシリコン基板上にＡｌＮ低温バッファ層を介してＡｌＮ層（基体に相当する）を数μｍ積層した構造を有するＡｌＮテンプレート基板、前述したサファイア基板やシリコン基板上に格子緩和させたＩｎＧａＮ層（基体に相当する）を積層したＩｎＧａＮテンプレート基板を用いることができる。あるいは又、基体として、前述したＩｎＧａＮ基板だけでなく、ＧａＮ基板、ＡｌＮ基板を挙げることもできるし、ＧａＡｓ基板、ＳｉＣ基板、アルミナ基板、ＺｎＳ基板、ＺｎＯ基板、ＡｌＮ基板、ＬｉＭｇＯ基板、ＬｉＧａＯ2基板、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板、ＩｎＰ基板を挙げることもできる。
【0020】
ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体から成る基体の表面は、ＩＩＩ族原子から構成されていてもよいし、Ｖ族原子から構成されていてもよい。ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体（具体的には、ＧａＮ系化合物半導体）から成る基体の表面（主面）は、｛０００１｝面であるｃ面、｛１１－２０｝面であるａ面、｛１－１００｝面であるｍ面、｛１－１０２｝面、あるいは又、｛１１－２４｝面や｛１１－２２｝面を含む｛１１－２ｎ｝面、｛１０－１１｝面、｛１０－１２｝面、｛２０－２１｝面、｛１－１０１｝面、｛２－２０１｝面、｛１１－２１｝面から構成することができる。尚、六方晶系における例えば以下に例示する結晶面の表記、
を、便宜上、本明細書においては、｛ｈｋ－ｉｌ｝面、｛ｈ－ｋｉｌ｝面と表記する。
【0021】
窒化物半導体結晶における極性面、非極性面及び半極性面について、以下、図８の（ａ）～（ｅ）を参照して説明する。図８の（ａ）は、六方晶系窒化物半導体の結晶構造を示す模式図である。図８の（ｂ）は、非極性面であるｍ面、｛１－１００｝面を示す模式図であり、灰色の平面で示すｍ面は、ｍ軸方向に垂直な面である。図８の（ｃ）は、非極性面であるａ面、｛１１－２０｝面を示す模式図であり、灰色の平面で示すａ面は、ａ軸方向に垂直な面である。図８の（ｄ）は、半極性面である｛２０－２１｝面を示す模式図である。灰色の平面で示す｛２０－２１｝面に垂直な［２０－２１］方向は、ｃ軸からｍ軸方向に７５度、傾斜している。図８の（ｅ）は、半極性面である｛１１－２２｝面を示す模式図である。灰色の平面で示す｛１１－２２｝面に垂直な［１１－２２］方向は、ｃ軸からａ軸方向に５９度、傾斜している。各種結晶面の面方位とｃ軸との成す角度を、以下の表１に示す。｛１１－２１｝面や｛１１－２２｝面、｛１１－２４｝面といった｛１１－２ｎ｝面で表される面、｛１－１０１｝面、｛１－１０２｝面、｛１－１０３｝面は半極性面である。
【0022】
〈表１〉
【0023】
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光デバイスとして、端面発光型の半導体レーザ素子、端面発光型のスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）あるいは半導体光増幅器といった半導体光デバイスを挙げることができる。半導体光増幅器は、光信号を電気信号に変換せず、直接光の状態で増幅するものであり、共振器効果を極力排除したレーザ構造を有し、半導体光増幅器の光利得に基づき入射光を増幅する。半導体レーザ素子にあっては、第１端面（光出射端面）における光反射率と第２端面（光反射端面）における光反射率との最適化を図ることで、共振器が構成され、光は第１端面から出射される。あるいは、外部共振器を配置してもよい。一方、スーパールミネッセントダイオードにあっては、第１端面における光反射率を非常に低い値とし、第２端面における光反射率を非常に高い値とし、共振器を構成することなく、活性層（発光層）で生成した光が第２端面において反射され、第１端面から出射される。半導体レーザ素子及びスーパールミネッセントダイオードにおいて、第１端面には、無反射コート層（ＡＲ）あるいは低反射コート層が形成されているし、第２端面には、高反射コート層（ＨＲ）が形成されている。また、半導体光増幅器にあっては、第１端面及び第２端面における光反射率を非常に低い値とし、共振器を構成することなく、第２端面から入射した光を増幅して第１端面から出射する。本開示の発光デバイスの構造を、面発光レーザ素子（垂直共振器レーザ、ＶＣＳＥＬとも呼ばれる）や発光ダイオード（ＬＥＤ）といった発光デバイス（半導体光デバイス）に適用することもできる。また、本開示の発光デバイスの構成、構造を、ＭＯＳＦＥＴやＨＥＭＴ等のスイッチング素子、電流増幅素子、高周波発生素子等に適用することができる。
【0024】
第１化合物半導体層、活性層（発光層）、第２化合物半導体層を構成する化合物半導体として、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮといったＡｌＩｎＧａＮ系化合物半導体を挙げることができる。更には、これらの化合物半導体に、所望に応じて、ホウ素（Ｂ）原子やタリウム（Ｔｌ）原子、ヒ素（Ａｓ）原子、リン（Ｐ）原子、アンチモン（Ｓｂ）原子が含まれていてもよい。これらの層の形成方法（成膜方法）として、あるいは又、第１層、第２層、第３層の形成方法（成膜方法）として、有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ法、ＭＯＶＰＥ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、有機金属分子線エピタキシー法（ＭＯＭＢＥ法）、ハロゲンが輸送あるいは反応に寄与するハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）、プラズマアシステッド物理的気相成長法（ＰＰＤ法）、アトミック・レイヤー・デポジション法（ＡＬＤ法、原子層堆積法）、スパッタリング法を挙げることができる。ここで、ＭＯＣＶＤ法における有機ガリウム源ガスとして、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガスやトリエチルガリウム（ＴＥＧ）ガスを挙げることができるし、窒素源ガスとして、アンモニアガスやヒドラジンガスを挙げることができる。また、ＡｌＩｎＧａＮ系化合物半導体層の構成原子としてアルミニウム（Ａｌ）あるいはインジウム（Ｉｎ）が含まれる場合、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガスを用いればよいし、Ｉｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）ガスを用いればよい。更には、Ｓｉ源としてモノシランガス（ＳｉＨ4ガス）を用いればよいし、Ｍｇ源としてシクロペンタジエニルマグネシウムガスやメチルシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を用いればよい。第１化合物半導体層、活性層及び第２化合物半導体層から成る積層発光体構造体からストライプ構造を形成する場合、ストライプ構造を形成するために積層発光体構造体をエッチングする方法として、リソグラフィ技術とウェットエッチング技術の組合せ、リソグラフィ技術とドライエッチング技術の組合せを挙げることができる。積層発光体構造体は化合物半導体層積層体上に形成されており、化合物半導体層積層体側から、前述したとおり、第１化合物半導体層、活性層及び第２化合物半導体層が積層された構造を有する。
【0025】
活性層（発光層）は、量子井戸構造を有することが望ましい。具体的には、単一量子井戸構造（ＳＱＷ構造）を有していてもよいし、多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を有していてもよい。量子井戸構造を有する活性層は、井戸層及び障壁層が、少なくとも１層、積層された構造を有するが、（井戸層を構成する化合物半導体，障壁層を構成する化合物半導体）の組合せとして、（ＩｎＧａＮ，ＧａＮ）や（ＩｎＧａＮ，ＡｌＩｎＧａＮ）、（ＩｎＧａＮ，ＩｎＧａＮ）［但し、井戸層を構成するＩｎＧａＮの組成と障壁層を構成するＩｎＧａＮの組成とは異なる］を例示することができる。更には、障壁層は複数の組成を有する層群で構成されていてもよい。
【0026】
第１化合物半導体層にｎ型の導電型を付与し、第２化合物半導体層にｐ型の導電型を付与するためには、第１化合物半導体層、第２化合物半導体層のそれぞれに、不純物を導入すればよい。化合物半導体層に添加されるｎ型不純物として、例えば、ケイ素（Ｓｉ）、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、テルル（Ｔｅ）、錫（Ｓｎ）、炭素（Ｃ）、チタン（Ｔｉ）、酸素（Ｏ）、パラジウム（Ｐｄ）を挙げることができるし、ｐ型不純物として、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、炭素（Ｃ）、ベリリウム（Ｂｅ）、カドミウム（Ｃｄ）、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）を挙げることができる。
【0027】
第１化合物半導体層は電気的に第１電極に接続されており、第２化合物半導体層は電気的に第２電極に接続されている。第２電極は、例えば、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ロジウム（Ｒｈ）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属（合金を含む）を含む、単層構成又は多層構成（例えば、パラジウム層が第２化合物半導体層に接するパラジウム層／白金層の積層構造、又は、パラジウム層が第２化合物半導体層に接するパラジウム層／ニッケル層の積層構造）から成る形態とすることができるし、ＩＴＯ等の透明導電性材料から成る形態とすることができる。第１電極は、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、タングステン（Ｗ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、錫（Ｓｎ）及びインジウム（Ｉｎ）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属（合金を含む）を含む、単層構成又は多層構成を有することが望ましく、例えば、Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ／Ｐｔ、Ｎｉ／Ｐｔ、Ｐｄ／Ｐｔ、Ａｇ／Ｐｄを例示することができる。尚、多層構成における「／」の前の層ほど、より活性層側に位置する。以下の説明においても同様である。第１電極は第１化合物半導体層に電気的に接続されているが、第１電極が第１化合物半導体層上に形成された形態、第１電極が導電材料層や化合物半導体層積層体を介して第１化合物半導体層に接続された形態が包含される。第１電極や第２電極は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法等のＰＶＤ法にて成膜することができる。
【0028】
第１電極や第２電極上に、外部の電極あるいは回路と電気的に接続するために、パッド電極を設けてもよい。パッド電極は、Ｔｉ（チタン）、アルミニウム（Ａｌ）、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｄ（パラジウム）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属（合金を含む）を含む、単層構成又は多層構成を有することが望ましい。あるいは又、パッド電極を、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ／Ｃｒ／Ａｕの多層構成に例示される多層構成とすることもできる。
【0029】
また、第２電極をｐ型の導電型を有する第２化合物半導体層上にあるいは上方に形成する場合、第２電極と第２化合物半導体層との間に透明導電性材料層を形成してもよい。透明導電性材料層を構成する透明導電性材料として、インジウム－錫酸化物（ＩＴＯ，Indium Tin Oxide，ＳｎドープのＩｎ2Ｏ3、結晶性ＩＴＯ及びアモルファスＩＴＯを含む）、インジウム－亜鉛酸化物（ＩＺＯ，Indium Zinc Oxide）、ＩＦＯ（ＦドープのＩｎ2Ｏ3）、酸化錫（ＳｎＯ2）、ＡＴＯ（ＳｂドープのＳｎＯ2）、ＦＴＯ（ＦドープのＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ、ＡｌドープのＺｎＯやＢドープのＺｎＯを含む）、ＴＮＯ（ＮｂドープのＴｉＯ2）を例示することができる。
【0030】
本開示の発光デバイスは、例えば、表示装置に適用することができる。即ち、このような表示装置として、本開示の発光デバイスを光源として備えたプロジェクター装置や画像表示装置、モニター装置、本開示の発光デバイスを光源として備えたヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）やヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）、各種照明を挙げることができる。また、本開示の発光デバイスを顕微鏡の光源として用いることができる。但し、これらの分野に限定するものではない。
【実施例1】
【0031】
実施例１は、本開示の化合物半導体層積層体及びその形成方法、並びに、本開示の発光デバイスに関する。実施例１の化合物半導体層積層体及び発光デバイス（具体的には、発光素子あるいは半導体光デバイス、より具体的には、半導体レーザ素子）の模式的な一部断面図を図１に示す。
【0032】
実施例１の化合物半導体層積層体１０は、
基体１４上に形成された、島状のＡｌx1Ｉｎy1Ｇａ(1-x1-y1)Ｎから成る第１層１１、
第１層１１上に形成された、Ａｌx2Ｉｎy2Ｇａ(1-x2-y2)Ｎから成る第２層１２、及び、
第２層１２上を含む全面に形成された、Ａｌx3Ｇａ(1-x3)Ｎから成る第３層１３、
を備えており、
第３層１３の頂面１３Ａは平坦である。但し、０≦ｘ１＜１，０≦ｘ２＜１，０≦ｘ３＜１，０≦ｙ１＜１，０＜ｙ２＜１である。
基体１４上に形成された、島状のＡｌx1Ｉｎy1Ｇａ(1-x1-y1)Ｎから成る第１層１１、
第１層１１上に形成された、Ａｌx2Ｉｎy2Ｇａ(1-x2-y2)Ｎから成る第２層１２、及び、
第２層１２上を含む全面に形成された、Ａｌx3Ｇａ(1-x3)Ｎから成る第３層１３、
を備えており、
第３層１３の頂面１３Ａは平坦である。但し、０≦ｘ１＜１，０≦ｘ２＜１，０≦ｘ３＜１，０≦ｙ１＜１，０＜ｙ２＜１である。
【0033】
実施例１の発光デバイスは、例えば、端面発光型の半導体レーザ素子から成り、
基体１４上に形成された化合物半導体層積層体、
化合物半導体層積層体１０上に形成された第１化合物半導体層２１、
第１化合物半導体層２１上に形成された活性層２３、
活性層２３上に形成された第２化合物半導体層２２、
第２化合物半導体層２２と電気的に接続された第２電極２６、及び、
第１化合物半導体層２１と電気的に接続された第１電極２５、
を備えており、
化合物半導体層積層体は、実施例１の化合物半導体層積層体１０から成る。
基体１４上に形成された化合物半導体層積層体、
化合物半導体層積層体１０上に形成された第１化合物半導体層２１、
第１化合物半導体層２１上に形成された活性層２３、
活性層２３上に形成された第２化合物半導体層２２、
第２化合物半導体層２２と電気的に接続された第２電極２６、及び、
第１化合物半導体層２１と電気的に接続された第１電極２５、
を備えており、
化合物半導体層積層体は、実施例１の化合物半導体層積層体１０から成る。
【0034】
実施例１の半導体レーザ素子は、限定するものではないが、波長４４０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下、好ましくは、４９５ｎｍ以上、５７０ｎｍ以下の光を出射する。
【0035】
そして、第１層１１は、順テーパーの斜面１１Ｂ及び平坦な頂面１１Ａを有する。ここで、第２層１２は、少なくとも第１層１１の頂面１１Ａ上に形成されている。図示した例では、第２層１２は、第１層１１の頂面１１Ａ及び斜面１１Ｂ上に形成されているが、場合によっては、第２層１２は、第１層１１の頂面１１Ａのみの上に形成されている。第１層１１の頂面１１Ａ上に形成された第２層１２の部分の厚さをＴ2-t、第１層１１の斜面１１Ｂ上に形成された第２層１２の部分の厚さをＴ2-sとしたとき、
Ｔ2-t＞Ｔ2-s
を満足する。
Ｔ2-t＞Ｔ2-s
を満足する。
【0036】
第１層１１の頂面１１Ａは（０００１）面から構成されており、斜面１１Ｂは（１１－２２）面から構成されている。それ故、第１層１１の頂面１１Ａ上における第２層１２の成長速度と第１層１１の斜面１１Ｂ上における第２層１２の成長速度とが異なり、具体的には、第１層１１の頂面１１Ａ上における第２層１２の成長速度よりも第１層１１の斜面１１Ｂ上における第２層１２の成長速度が遅く、その結果、第１層１１の頂面１１Ａ上における第２層１２の部分の厚さＴ2-tと、第１層１１の斜面１１Ｂ上における第２層１２の部分の厚さＴ2-sが異なり、Ｔ2-t＞Ｔ2-sとなる。厚さＴ2-s≠０であるとき、厚さＴ2-t及び厚さＴ2-sの関係として、限定するものではないが、
０．０５≦Ｔ2-s／Ｔ2-t≦０．５０
を挙げることができる。
０．０５≦Ｔ2-s／Ｔ2-t≦０．５０
を挙げることができる。
【0037】
基体１４の表面から第１層１１の頂面１１Ａまでの距離（図２Ｂの第１層１１の厚さＴ1）として、限定するものではないが、５０ｎｍ乃至０．５μｍを挙げることができるし、厚さＴ2-t（図２Ｃ参照）として、限定するものではないが、１ｎｍ乃至０．２μｍを挙げることができるし、厚さＴ2-sとして、限定するものではないが、１ｎｍ乃至０．１μｍを挙げることができるし、第１層１１の頂面１１Ａの上方の第３層１３の厚さＴ3（図２Ｄ参照）として、限定するものではないが、５０ｎｍ乃至０．５μｍを挙げることができる。実施例１にあっては、具体的には、
Ｔ1 ＝１００ｎｍ
Ｔ2-t＝２０ｎｍ
Ｔ2-s＝２ｎｍ
Ｔ3 ＝２００ｎｍ
とした。
Ｔ1 ＝１００ｎｍ
Ｔ2-t＝２０ｎｍ
Ｔ2-s＝２ｎｍ
Ｔ3 ＝２００ｎｍ
とした。
【0038】
更には、実施例１において、基体１４上にはマスク層１６が形成されており、マスク層１６に覆われていない基体１４の部分の上に第１層１１が形成されている。マスク層１６は、例えば、ＳｉＮから成る。マスク層１６の厚さとして、限定するものではないが、０．１ｎｍ乃至５ｎｍを例示することができる。マスク層１６は開口部１７を有する。
【0039】
実施例１にあっては、
０．１≦ｙ１／ｙ２≦０．９
を満足する。具体的には、
ｘ１＝０
ｘ２＝０
ｘ３＝０
ｙ１＝０．０３
ｙ２＝０．０９
とした。
０．１≦ｙ１／ｙ２≦０．９
を満足する。具体的には、
ｘ１＝０
ｘ２＝０
ｘ３＝０
ｙ１＝０．０３
ｙ２＝０．０９
とした。
【0040】
サファイア基板やシリコン基板（図面では、これらを参照番号１４Ａで示す）上にＧａＮ低温バッファ層を介してＧａＮ層（図面では、これらを纏めて、参照番号１５で示す）を数μｍ積層した構造を有するＧａＮテンプレート基板を使用した。開口部１７に露出したＧａＮ層１５が基体１４に相当し、基体１４の表面（露出面）は（０００１）面から構成されている。場合によっては、基体１４として、ＧａＮ基板を用いることもできる。
【0041】
積層発光体構造体を構成する第１化合物半導体層２１、活性層（発光層）２３及び第２化合物半導体層２２を、以下の表２のとおりとした。
【0042】
〈表２〉
第２化合物半導体層２２
コンタクト層（Ｍｇドープ）
ｐ型ＧａＮから成る。
第２クラッド層（Ｍｇドープ）
厚さ０．２μｍ～０．４μｍのｐ型ＡｌＧａＮ
活性層２３（全体の厚さ：０．１μｍ～０．３μｍ）
第２光ガイド層
ノンドープＧａＩｎＮから成る。
量子井戸活性層
（井戸層：ＩｎＧａＮ／障壁層：ＩｎＧａＮ）
第１光ガイド層
ノンドープＧａＩｎＮから成る。
第１化合物半導体層２１
第１クラッド層（Ｓｉドープ）
厚さ０．５μｍ～１．５μｍのｎ型ＡｌＧａＮ
第２化合物半導体層２２
コンタクト層（Ｍｇドープ）
ｐ型ＧａＮから成る。
第２クラッド層（Ｍｇドープ）
厚さ０．２μｍ～０．４μｍのｐ型ＡｌＧａＮ
活性層２３（全体の厚さ：０．１μｍ～０．３μｍ）
第２光ガイド層
ノンドープＧａＩｎＮから成る。
量子井戸活性層
（井戸層：ＩｎＧａＮ／障壁層：ＩｎＧａＮ）
第１光ガイド層
ノンドープＧａＩｎＮから成る。
第１化合物半導体層２１
第１クラッド層（Ｓｉドープ）
厚さ０．５μｍ～１．５μｍのｎ型ＡｌＧａＮ
【0043】
【0044】
［工程－１００］
先ず、サファイア基板やシリコン基板１４Ａ上にＧａＮ低温バッファ層を介してＧａＮ層１５を数μｍ積層した構造を有するＧａＮテンプレート基板を準備する。そして、ＭＯＣＶＤ法に基づき、基体１４上にマスク層１６を形成する（図２Ａ参照）。具体的には、ＳｉＮから成るマスク層１６の成膜温度を９００゜Ｃ乃至１１００゜Ｃ程度とすればよく、Ｓｉの原料として例えばＳｉＨ4ガス、Ｎの原料としてＮＨ3を用いればよい。例えば、厚さ０．２６ｎｍのマスク層１６を形成することで、開口部１７が自然にランダムに形成される。即ち、開口部１７の形成位置はランダムである。また、開口部１７の平面形状もランダムである。
先ず、サファイア基板やシリコン基板１４Ａ上にＧａＮ低温バッファ層を介してＧａＮ層１５を数μｍ積層した構造を有するＧａＮテンプレート基板を準備する。そして、ＭＯＣＶＤ法に基づき、基体１４上にマスク層１６を形成する（図２Ａ参照）。具体的には、ＳｉＮから成るマスク層１６の成膜温度を９００゜Ｃ乃至１１００゜Ｃ程度とすればよく、Ｓｉの原料として例えばＳｉＨ4ガス、Ｎの原料としてＮＨ3を用いればよい。例えば、厚さ０．２６ｎｍのマスク層１６を形成することで、開口部１７が自然にランダムに形成される。即ち、開口部１７の形成位置はランダムである。また、開口部１７の平面形状もランダムである。
【0045】
［工程－１１０］
次に、ＭＯＣＶＤ法に基づき、基体１４上に島状のＡｌx1Ｉｎy1Ｇａ(1-x1-y1)Ｎから成る第１層１１を形成する。具体的には、順テーパーの斜面１１Ｂ及び平坦な頂面１１Ａを有する３次元構造の第１層１１を形成する。マスク層１６に覆われていない基体１４の部分の上に第１層１１を形成する。即ち、マスク層１６の開口部１７の底部に露出した基体１４の上から第１層１１の形成が開始される。第１層１１の形成が進むに従い、第１層１１はマスク層１６の上を延びていく。そして、最終的に、順テーパーの斜面１１Ｂ及び平坦な頂面１１Ａを有する３次元構造の第１層１１が形成される（図２Ｂ参照）。順テーパーの斜面１１Ｂ及び平坦な頂面１１Ａを有する第１層１１が形成されるように、適切な成長温度や成長圧力、第１層１１の成長に用いるＩＩＩ族原子を含むガス源とＶ族原子を含むガス源の組成比、成長速度を選択すればよい。第１層１１の成長温度として、７００゜Ｃ乃至１１００゜Ｃを挙げることができる。
次に、ＭＯＣＶＤ法に基づき、基体１４上に島状のＡｌx1Ｉｎy1Ｇａ(1-x1-y1)Ｎから成る第１層１１を形成する。具体的には、順テーパーの斜面１１Ｂ及び平坦な頂面１１Ａを有する３次元構造の第１層１１を形成する。マスク層１６に覆われていない基体１４の部分の上に第１層１１を形成する。即ち、マスク層１６の開口部１７の底部に露出した基体１４の上から第１層１１の形成が開始される。第１層１１の形成が進むに従い、第１層１１はマスク層１６の上を延びていく。そして、最終的に、順テーパーの斜面１１Ｂ及び平坦な頂面１１Ａを有する３次元構造の第１層１１が形成される（図２Ｂ参照）。順テーパーの斜面１１Ｂ及び平坦な頂面１１Ａを有する第１層１１が形成されるように、適切な成長温度や成長圧力、第１層１１の成長に用いるＩＩＩ族原子を含むガス源とＶ族原子を含むガス源の組成比、成長速度を選択すればよい。第１層１１の成長温度として、７００゜Ｃ乃至１１００゜Ｃを挙げることができる。
【0046】
［工程－１２０］
その後、ＭＯＣＶＤ法に基づき、少なくとも第１層１１上にＡｌx2Ｉｎy2Ｇａ(1-x2-y2)Ｎから成る第２層１２を形成する（図２Ｃ参照）。具体的には、第１層１１の頂面１１Ａ及び斜面１１Ｂ上に第２層１２を形成する。第１層１１の順テーパーの斜面１１Ｂ及び平坦な頂面１１Ａの面指数が異なるが故に、第１層１１の頂面１１Ａ上における第２層１２の成長速度が第１層１１の斜面１１Ｂ上における第２層１２の成長速度よりも早いので、Ｔ2-t＞Ｔ2-sを達成することができる。即ち、第１層１１の頂面１１Ａは（０００１）面から構成されており、斜面１１Ｂは｛１１－２ｎ｝面［但し、ｎは０乃至４の整数であり、具体的には、例えば（１１－２２）面］から構成されているので、斜面１１Ｂの上で成長する第２層１２にあっては、Ｉｎ原子の取り込みが悪く、第１層１１の斜面１１Ｂ上における第２層１２の成長速度は、第１層１１の頂面１１Ａ上における第２層１２の成長速度よりも遅い。第２層１２のエピタキシャル成長条件によっては、第１層１１の順テーパーの斜面１１Ｂ上に第２層１２が形成されない場合もある。第２層１２の成長温度として、７００゜Ｃ乃至９００゜Ｃを挙げることができる。
その後、ＭＯＣＶＤ法に基づき、少なくとも第１層１１上にＡｌx2Ｉｎy2Ｇａ(1-x2-y2)Ｎから成る第２層１２を形成する（図２Ｃ参照）。具体的には、第１層１１の頂面１１Ａ及び斜面１１Ｂ上に第２層１２を形成する。第１層１１の順テーパーの斜面１１Ｂ及び平坦な頂面１１Ａの面指数が異なるが故に、第１層１１の頂面１１Ａ上における第２層１２の成長速度が第１層１１の斜面１１Ｂ上における第２層１２の成長速度よりも早いので、Ｔ2-t＞Ｔ2-sを達成することができる。即ち、第１層１１の頂面１１Ａは（０００１）面から構成されており、斜面１１Ｂは｛１１－２ｎ｝面［但し、ｎは０乃至４の整数であり、具体的には、例えば（１１－２２）面］から構成されているので、斜面１１Ｂの上で成長する第２層１２にあっては、Ｉｎ原子の取り込みが悪く、第１層１１の斜面１１Ｂ上における第２層１２の成長速度は、第１層１１の頂面１１Ａ上における第２層１２の成長速度よりも遅い。第２層１２のエピタキシャル成長条件によっては、第１層１１の順テーパーの斜面１１Ｂ上に第２層１２が形成されない場合もある。第２層１２の成長温度として、７００゜Ｃ乃至９００゜Ｃを挙げることができる。
【0047】
［工程－１３０］
次いで、ＭＯＣＶＤ法に基づき、第２層１２上を含む全面にＡｌx3Ｇａ(1-x3)Ｎから成る第３層１３を形成する（図２Ｄ参照）。第３層１３のエピタキシャル成長にあっては、適切な成長温度や成長圧力、第３層１３の成長に用いるＩＩＩ族原子を含むガス源とＶ族原子を含むガス源の組成比、成長速度を選択し、しかも、Ｉｎ原子を含む第２層１２の上におけるＩｎ原子を含まない第３層１３の厚さ方向の成長速度が遅いことを利用し、第３層１３の横方向への成長を促進させることで、厚さが薄いにも拘わらず、頂面が平坦な第３層１３を得ることができる。加えて、転位の対消滅が促され、貫通転位密度の低減を図ることができる。具体的には、第１層１１よりも第３層１３の成長温度を高くし、成長圧力を低くすればよい。第３層１３の成長温度として、７００゜Ｃ乃至１１００゜Ｃを挙げることができる。
次いで、ＭＯＣＶＤ法に基づき、第２層１２上を含む全面にＡｌx3Ｇａ(1-x3)Ｎから成る第３層１３を形成する（図２Ｄ参照）。第３層１３のエピタキシャル成長にあっては、適切な成長温度や成長圧力、第３層１３の成長に用いるＩＩＩ族原子を含むガス源とＶ族原子を含むガス源の組成比、成長速度を選択し、しかも、Ｉｎ原子を含む第２層１２の上におけるＩｎ原子を含まない第３層１３の厚さ方向の成長速度が遅いことを利用し、第３層１３の横方向への成長を促進させることで、厚さが薄いにも拘わらず、頂面が平坦な第３層１３を得ることができる。加えて、転位の対消滅が促され、貫通転位密度の低減を図ることができる。具体的には、第１層１１よりも第３層１３の成長温度を高くし、成長圧力を低くすればよい。第３層１３の成長温度として、７００゜Ｃ乃至１１００゜Ｃを挙げることができる。
【0048】
例えば、第２層を形成せずに、ＡｌＧａＮから成る第１層、及び、第１層上に形成されたＧａＮから成る第３層を有する従来の構造では、原子ステップが得られるような平坦性を得るのに数μｍの厚膜の第３層を形成することが必要とされる。一方、実施例１にあっては、第３層１３の厚さＴ3が２００ｎｍ乃至３００ｎｍ程度であっても、第３層１３において、原子ステップが得られるような平坦性を得ることができるし、従来の構造よりも貫通転位密度を、１桁乃至２桁、低減させることが可能となる。
【0049】
［工程－１４０］
その後、ＭＯＣＶＤ法に基づき、第３層１３の上に、第１化合物半導体層２１、活性層２３及び第２化合物半導体層２２を、順次、形成する。次に、第２化合物半導体層２２の上にエッチング用マスクを形成し、このエッチング用マスクを用いて、例えばＲＩＥ法に基づき、第２化合物半導体層２２及び活性層２３を厚さ方向にエッチングし、更に、第１化合物半導体層２１を厚さ方向に一部分エッチングすることで、ストライプ構造２０を形成した後、エッチング用マスクを除去する。次いで、全面に絶縁層２４を形成し、第２化合物半導体層２２の頂面上に位置する絶縁層２４の部分を除去する。そして、露出した第２化合物半導体層２２の上に第２電極２６を形成する。また、第１化合物半導体層２１の一部を露出させ、この露出部に第１電極２５を形成する。更に、第１電極２５、第２電極２６の上にパッド電極２７，２８を形成する。
その後、ＭＯＣＶＤ法に基づき、第３層１３の上に、第１化合物半導体層２１、活性層２３及び第２化合物半導体層２２を、順次、形成する。次に、第２化合物半導体層２２の上にエッチング用マスクを形成し、このエッチング用マスクを用いて、例えばＲＩＥ法に基づき、第２化合物半導体層２２及び活性層２３を厚さ方向にエッチングし、更に、第１化合物半導体層２１を厚さ方向に一部分エッチングすることで、ストライプ構造２０を形成した後、エッチング用マスクを除去する。次いで、全面に絶縁層２４を形成し、第２化合物半導体層２２の頂面上に位置する絶縁層２４の部分を除去する。そして、露出した第２化合物半導体層２２の上に第２電極２６を形成する。また、第１化合物半導体層２１の一部を露出させ、この露出部に第１電極２５を形成する。更に、第１電極２５、第２電極２６の上にパッド電極２７，２８を形成する。
【0050】
［工程－１５０］
次いで、化合物半導体層積層体及び積層発光体構造体を劈開することで第１端面及び第２端面を形成する。そして、第１端面及び第２端面のコート層を形成する。その後、電極を外部の回路等に接続するために端子等を周知の方法に基づき形成し、パッケージや封止することで、実施例１の発光デバイスを完成させる。
次いで、化合物半導体層積層体及び積層発光体構造体を劈開することで第１端面及び第２端面を形成する。そして、第１端面及び第２端面のコート層を形成する。その後、電極を外部の回路等に接続するために端子等を周知の方法に基づき形成し、パッケージや封止することで、実施例１の発光デバイスを完成させる。
【0051】
以上に説明したとおり、実施例１の化合物半導体層積層体及びその形成方法、並びに、本開示の発光デバイス（電子デバイスを含む）にあっては、化合物半導体層積層体は、３次元構造の第１層、第１層上に形成され、第１層とは異なる組成を有する第２層、及び、第２層上に形成され、第２層とは異なる組成を有する第３層といった構造を有するので、厚さが薄いにも拘わらず頂面が平坦な第３層を得ることができる。従って、化合物半導体層積層体の形成時間を大幅に短縮することができる。また、従来の技術にあっては化合物半導体層上に格子定数の異なる化合物半導体層を形成すると貫通転位密度が高くなってしまうが、実施例１にあっては、第２層上における横方向への第３層の成長が促進される結果、転位の対消滅が生じ易くなり、貫通転位密度の低減を図ることができる。そして、その結果、発光デバイス（電子デバイスを含む）においてはリーク電流の低下や信頼性の向上を達成することができるし、発光素子においてはリーク電流の低下、信頼性向上に加え、発光効率の向上を達成することができる。
【実施例2】
【0052】
実施例２は、実施例１の変形である。実施例２の化合物半導体層積層体及び発光デバイスの模式的な一部断面図を図３に示すように、実施例２にあっては、第３層１３の上に、厚さ２０ｎｍ、層数１０のＡｌＩｎＧａＮ層１８Ａと厚さ２０ｎｍ、層数１０のＡｌＧａＮ層１８Ｂとの多層構造（超格子構造）１８が形成されている。このように第３層１３の上に多層構造（超格子構造）１８を形成することで、第３層１３の厚さを一層薄くすることができるし、Ｉｎ原子を含むＡｌＩｎＧａＮ層１８Ａが存在するが故に、その上に形成されるＩｎ原子を含まないＡｌＧａＮ層１８Ｂの厚さ方向の成長が遅いことを利用して、ＡｌＧａＮ層１８Ｂの横方向への成長を促進させることで、積層発光体構造体の下地として一層平坦な面を得ることができる。
【0053】
以上の点を除き、実施例２の化合物半導体層積層体及び発光デバイスの構成、構造は、実施例１の化合物半導体層積層体及び発光デバイスの構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【実施例3】
【0054】
実施例３は、実施例１～実施例２の変形である。実施例３の化合物半導体層積層体及び発光デバイスの模式的な一部断面図を図４に示すように、実施例３においてはマスク層１６は形成されておらず、第１層１１’にはＳｉ又はＭｇから成る不純物がドーピングされており、ドーピング濃度は１×１０19ｃｍ-3以上である。基体１４上に第１層１１’が形成され始めるとき、基体１４の表面において、Ｓｉから成る不純物が多い領域と少ない領域が形成される。そして、アンチサーファクタント効果によって、不純物が多い領域では第１層１１’が形成され難く、不純物が少ない領域から第１層１１’が形成される。また、Ｍｇから成る不純物がドーピングされた状態で第１層１１’の形成が開始されると、微小ボイド（空孔）が第１層１１’に生成し、微小ボイド（空孔）を起点として第１層１１’が更に成長する。ドーピング濃度を１×１０19ｃｍ-3以上と規定することで、これらの現象を確実に生じさせることができる。そして、このような第１層１１’の形成形態に起因して、マスク層を形成しなくとも、最終的に、順テーパーの斜面１１Ｂ及び平坦な頂面１１Ａを有する第１層１１’を得ることができる。
【0055】
以上の点を除き、実施例３の化合物半導体層積層体及び発光デバイスの構成、構造は、実施例１～実施例２の化合物半導体層積層体及び発光デバイスの構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【0056】
尚、適切な成長温度や成長圧力、第１層１１’の成長に用いるＩＩＩ族原子を含むガス源とＶ族原子を含むガス源の組成比、成長速度を選択することでも、順テーパーの斜面１１Ｂ及び平坦な頂面１１Ａを有する第１層１１’を得ることが可能である。具体的には、成長温度を１０００゜Ｃ以下の低い温度とし、成長圧力を高くすればよい。即ち、例えば、第１層１１’の成長温度を、先ず、７００゜Ｃ以下として第１層１１’を数ｎｍ乃至数十ｎｍ成長させてから、第１層１１’の成長温度を７００゜Ｃ以上とすることで、順テーパーの斜面１１Ｂ及び平坦な頂面１１Ａを有する第１層１１’を得ることが可能である。
【実施例4】
【0057】
実施例４は、実施例１～実施例３の変形である。実施例４の化合物半導体層積層体及び発光デバイスの模式的な一部断面図を図５、図６及び図７に示すように、実施例４にあっては、基体１４’はＩｎＧａＮ層から成る。具体的には、サファイア基板やシリコン基板１４Ａ上に格子緩和させたＩｎＧａＮ層（基体に相当する）を積層したＩｎＧａＮテンプレート基板を用いた。基体１４’に相当するＩｎＧａＮ層の厚さは、例えば、１μｍ以下である。そして、この場合、ＩｎＧａＮ層におけるＩｎ原子の原子百分率は０．５％以上、３０％以下であることが好ましく、具体的には、１０原子％とした。また、基体１４‘は、Ｉｎ組成の異なるＩｎＧａＮ層や、ＡｌＧａＮ層、ＧａＮ層等を含んだ多層構造から構成されていてもよい。尚、図５においては実施例１の変形例を図示し、図６においては実施例２の変形例を図示し、図７においては実施例３の変形例を図示した。尚、基体１４’としてＩｎＧａＮ基板を用いることもでき、このような構成も「基体はＩｎＧａＮ層から成る」構成に包含される。
【0058】
以上の点を除き、実施例４の化合物半導体層積層体及び発光デバイスの構成、構造は、実施例１～実施例３の化合物半導体層積層体及び発光デバイスの構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【0059】
以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明した化合物半導体層積層体、デバイスの構成、構造、化合物半導体層積層体の形成方法は例示であり、適宜、変更することができる。発光デバイスを専ら半導体レーザ素子として説明したが、発光デバイスを、その他、発光ダイオード（ＬＥＤ）、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）や半導体光増幅器とすることもできる。尚、ＳＬＤや半導体光増幅器の構成、構造は、光出射端面及び光反射端面における光反射率が異なる点を除き、実質的に、実施例１～実施例４において説明した発光デバイス（半導体光デバイス）と同じ構成、構造とすることができる。
【0060】
実施例にあっては、ストライプ構造２０は、直線状に延びている形状としたが、これに限定するものでもないし、一定幅で延びているだけでなく、テーパー状あるいはフレア状としてもよい。具体的には、例えば、光出射端面から光反射端面に向かって、単調に、テーパー状に緩やかに広げられる構成、光出射端面から光反射端面に向かって、先ず広げられ、最大幅を超えた後、狭められる構成とすることができる。
【0061】
尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
［Ａ０１］《化合物半導体層積層体の形成方法》
基体上に、島状のＡｌx1Ｉｎy1Ｇａ(1-x1-y1)Ｎから成る第１層を形成した後、
第１層上に、Ａｌx2Ｉｎy2Ｇａ(1-x2-y2)Ｎから成る第２層を形成し、次いで、
第２層上を含む全面に、Ａｌx3Ｇａ(1-x3)Ｎから成る第３層を形成する、
各工程を備えており、
第３層の頂面は平坦である化合物半導体層積層体の形成方法。
但し、０≦ｘ１＜１，０≦ｘ２＜１，０≦ｘ３＜１，０≦ｙ１＜１，０＜ｙ２＜１である。
［Ａ０２］順テーパーの斜面及び平坦な頂面を有する第１層を形成する［Ａ０１］に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
［Ａ０３］少なくとも第１層の頂面上に第２層を形成する［Ａ０２］に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
［Ａ０４］第１層の頂面及び斜面上に第２層を形成する［Ａ０３］に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
［Ａ０５］第１層の頂面上に形成された第２層の部分の厚さをＴ2-t、第１層の斜面上に形成された第２層の部分の厚さをＴ2-sとしたとき、
Ｔ2-t＞Ｔ2-s
を満足する［Ａ０４］に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
［Ａ０６］基体上にマスク層を形成し、
マスク層に覆われていない基体の部分の上から第１層の形成を開始する［Ａ０１］乃至［Ａ０５］のいずれか１項に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
［Ａ０７］マスク層は、ＳｉＮ、ＳｉＯ2及びＴｉＯ2から成る群から選択された１種類の材料から成る［Ａ０６］に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
［Ａ０８］Ｓｉ又はＭｇから成る不純物がドーピングされた第１層を形成し、
ドーピング濃度は、１×１０19ｃｍ-3以上である［Ａ０１］乃至［Ａ０５］のいずれか１項に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
［Ａ０９］第３層の上に、ＡｌＩｎＧａＮ層とＡｌＧａＮ層との多層構造を形成する［Ａ０１］乃至［Ａ０８］のいずれか１項に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
［Ａ１０］基体はＩｎＧａＮ層を形成し、ＩｎＧａＮ層上に第１層を形成する［Ａ０１］乃至［Ａ０９］のいずれか１項に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
［Ａ１１］ＩｎＧａＮ層におけるＩｎ原子の原子百分率は、０．５％以上、３０％以下である［Ａ１０］に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
［Ａ１２］基体上にＩｎＧａＮ層を形成し、
ＩｎＧａＮ層上にマスク層を形成し、
マスク層に覆われていない基体の部分の上から第１層の形成を開始する［Ａ０１］乃至［Ａ０９］のいずれか１項に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
［Ａ１３］ＩｎＧａＮ層におけるＩｎ原子の原子百分率は、０．５％以上、３０％以下である［Ａ１２］に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
［Ｂ０１］《化合物半導体層積層体》
基体上に形成された、島状のＡｌx1Ｉｎy1Ｇａ(1-x1-y1)Ｎから成る第１層、
第１層上に形成された、Ａｌx2Ｉｎy2Ｇａ(1-x2-y2)Ｎから成る第２層、及び、
第２層上を含む全面に形成された、Ａｌx3Ｇａ(1-x3)Ｎから成る第３層、
を備えており、
第３層の頂面は平坦である化合物半導体層積層体。
但し、０≦ｘ１＜１，０≦ｘ２＜１，０≦ｘ３＜１，０≦ｙ１＜１，０＜ｙ２＜１である。
［Ｂ０２］第１層は、順テーパーの斜面及び平坦な頂面を有する［Ｂ０１］に記載の化合物半導体層積層体。
［Ｂ０３］第２層は、少なくとも第１層の頂面上に形成されている［Ｂ０２］に記載の化合物半導体層積層体。
［Ｂ０４］第２層は、第１層の頂面及び斜面上に形成されている［Ｂ０３］に記載の化合物半導体層積層体。
［Ｂ０５］第１層の頂面上に形成された第２層の部分の厚さをＴ2-t、第１層の斜面上に形成された第２層の部分の厚さをＴ2-sとしたとき、
Ｔ2-t＞Ｔ2-s
を満足する［Ｂ０４］に記載の化合物半導体層積層体。
［Ｂ０６］基体上にはマスク層が形成されており、
マスク層に覆われていない基体の部分の上に第１層が形成されている［Ｂ０１］乃至［Ｂ０５］のいずれか１項に記載の化合物半導体層積層体。
［Ｂ０７］マスク層は、ＳｉＮ、ＳｉＯ2及びＴｉＯ2から成る群から選択された１種類の材料から成る［Ｂ０６］に記載の化合物半導体層積層体。
［Ｂ０８］第１層には、Ｓｉ又はＭｇから成る不純物がドーピングされており、
ドーピング濃度は、１×１０19ｃｍ-3以上である［Ｂ０１］乃至［Ｂ０５］のいずれか１項に記載の化合物半導体層積層体。
［Ｂ０９］第３層の上に、ＡｌＩｎＧａＮ層とＡｌＧａＮ層との多層構造が形成されている［Ｂ０１］乃至［Ｂ０８］のいずれか１項に記載の化合物半導体層積層体。
［Ｂ１０］基体はＩｎＧａＮ層から成る［Ｂ０１］乃至［Ｂ０９］のいずれか１項に記載の化合物半導体層積層体。
［Ｂ１１］ＩｎＧａＮ層におけるＩｎ原子の原子百分率は、０．５％以上、３０％以下である［Ｂ１０］に記載の化合物半導体層積層体。
［Ｃ０１］《発光デバイス》
基体上に形成された化合物半導体層積層体、
化合物半導体層積層体上に形成された第１化合物半導体層、
第１化合物半導体層上に形成された活性層、
活性層上に形成された第２化合物半導体層、
第２化合物半導体層と電気的に接続された第２電極、及び、
第１化合物半導体層と電気的に接続された第１電極、
を備えており、
化合物半導体層積層体は、
基体上に形成された、島状のＡｌx1Ｉｎy1Ｇａ(1-x1-y1)Ｎから成る第１層、
第１層上に形成された、Ａｌx2Ｉｎy2Ｇａ(1-x2-y2)Ｎから成る第２層、及び、
第２層上を含む全面に形成された、Ａｌx3Ｇａ(1-x3)Ｎから成る第３層、
を備えており、
第３層の頂面は平坦である発光デバイス。
但し、０≦ｘ１＜１，０≦ｘ２＜１，０≦ｘ３＜１，０≦ｙ１＜１，０＜ｙ２＜１である。
［Ｃ０２］第１層は、順テーパーの斜面及び平坦な頂面を有する［Ｃ０１］に記載の発光デバイス。
［Ｃ０３］第２層は、少なくとも第１層の頂面上に形成されている［Ｃ０２］に記載の発光デバイス。
［Ｃ０４］第２層は、第１層の頂面及び斜面上に形成されている［Ｃ０３］に記載の発光デバイス。
［Ｃ０５］第１層の頂面上に形成された第２層の部分の厚さをＴ2-t、第１層の斜面上に形成された第２層の部分の厚さをＴ2-sとしたとき、
Ｔ2-t＞Ｔ2-s
を満足する［Ｃ０４］に記載の発光デバイス。
［Ｃ０６］基体上にはマスク層が形成されており、
マスク層に覆われていない基体の部分の上に第１層が形成されている［Ｃ０１］乃至［Ｃ０５］のいずれか１項に記載の発光デバイス。
［Ｃ０７］マスク層は、ＳｉＮ、ＳｉＯ2及びＴｉＯ2から成る群から選択された１種類の材料から成る［Ｃ０６］に記載の発光デバイス。
［Ｃ０８］第１層には、Ｓｉ又はＭｇから成る不純物がドーピングされており、
ドーピング濃度は、１×１０19ｃｍ-3以上である［Ｃ０１］乃至［Ｃ０５］のいずれか１項に記載の発光デバイス。
［Ｃ０９］第３層の上に、ＡｌＩｎＧａＮ層とＡｌＧａＮ層との多層構造が形成されている［Ｃ０１］乃至［Ｃ０８］のいずれか１項に記載の発光デバイス。
［Ｃ１０］基体はＩｎＧａＮ層から成る［Ｃ０１］乃至［Ｃ０９］のいずれか１項に記載の発光デバイス。
［Ｃ１１］ＩｎＧａＮ層におけるＩｎ原子の原子百分率は、０．５％以上、３０％以下である［Ｃ０９］に記載の発光デバイス。
［Ａ０１］《化合物半導体層積層体の形成方法》
基体上に、島状のＡｌx1Ｉｎy1Ｇａ(1-x1-y1)Ｎから成る第１層を形成した後、
第１層上に、Ａｌx2Ｉｎy2Ｇａ(1-x2-y2)Ｎから成る第２層を形成し、次いで、
第２層上を含む全面に、Ａｌx3Ｇａ(1-x3)Ｎから成る第３層を形成する、
各工程を備えており、
第３層の頂面は平坦である化合物半導体層積層体の形成方法。
但し、０≦ｘ１＜１，０≦ｘ２＜１，０≦ｘ３＜１，０≦ｙ１＜１，０＜ｙ２＜１である。
［Ａ０２］順テーパーの斜面及び平坦な頂面を有する第１層を形成する［Ａ０１］に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
［Ａ０３］少なくとも第１層の頂面上に第２層を形成する［Ａ０２］に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
［Ａ０４］第１層の頂面及び斜面上に第２層を形成する［Ａ０３］に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
［Ａ０５］第１層の頂面上に形成された第２層の部分の厚さをＴ2-t、第１層の斜面上に形成された第２層の部分の厚さをＴ2-sとしたとき、
Ｔ2-t＞Ｔ2-s
を満足する［Ａ０４］に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
［Ａ０６］基体上にマスク層を形成し、
マスク層に覆われていない基体の部分の上から第１層の形成を開始する［Ａ０１］乃至［Ａ０５］のいずれか１項に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
［Ａ０７］マスク層は、ＳｉＮ、ＳｉＯ2及びＴｉＯ2から成る群から選択された１種類の材料から成る［Ａ０６］に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
［Ａ０８］Ｓｉ又はＭｇから成る不純物がドーピングされた第１層を形成し、
ドーピング濃度は、１×１０19ｃｍ-3以上である［Ａ０１］乃至［Ａ０５］のいずれか１項に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
［Ａ０９］第３層の上に、ＡｌＩｎＧａＮ層とＡｌＧａＮ層との多層構造を形成する［Ａ０１］乃至［Ａ０８］のいずれか１項に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
［Ａ１０］基体はＩｎＧａＮ層を形成し、ＩｎＧａＮ層上に第１層を形成する［Ａ０１］乃至［Ａ０９］のいずれか１項に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
［Ａ１１］ＩｎＧａＮ層におけるＩｎ原子の原子百分率は、０．５％以上、３０％以下である［Ａ１０］に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
［Ａ１２］基体上にＩｎＧａＮ層を形成し、
ＩｎＧａＮ層上にマスク層を形成し、
マスク層に覆われていない基体の部分の上から第１層の形成を開始する［Ａ０１］乃至［Ａ０９］のいずれか１項に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
［Ａ１３］ＩｎＧａＮ層におけるＩｎ原子の原子百分率は、０．５％以上、３０％以下である［Ａ１２］に記載の化合物半導体層積層体の形成方法。
［Ｂ０１］《化合物半導体層積層体》
基体上に形成された、島状のＡｌx1Ｉｎy1Ｇａ(1-x1-y1)Ｎから成る第１層、
第１層上に形成された、Ａｌx2Ｉｎy2Ｇａ(1-x2-y2)Ｎから成る第２層、及び、
第２層上を含む全面に形成された、Ａｌx3Ｇａ(1-x3)Ｎから成る第３層、
を備えており、
第３層の頂面は平坦である化合物半導体層積層体。
但し、０≦ｘ１＜１，０≦ｘ２＜１，０≦ｘ３＜１，０≦ｙ１＜１，０＜ｙ２＜１である。
［Ｂ０２］第１層は、順テーパーの斜面及び平坦な頂面を有する［Ｂ０１］に記載の化合物半導体層積層体。
［Ｂ０３］第２層は、少なくとも第１層の頂面上に形成されている［Ｂ０２］に記載の化合物半導体層積層体。
［Ｂ０４］第２層は、第１層の頂面及び斜面上に形成されている［Ｂ０３］に記載の化合物半導体層積層体。
［Ｂ０５］第１層の頂面上に形成された第２層の部分の厚さをＴ2-t、第１層の斜面上に形成された第２層の部分の厚さをＴ2-sとしたとき、
Ｔ2-t＞Ｔ2-s
を満足する［Ｂ０４］に記載の化合物半導体層積層体。
［Ｂ０６］基体上にはマスク層が形成されており、
マスク層に覆われていない基体の部分の上に第１層が形成されている［Ｂ０１］乃至［Ｂ０５］のいずれか１項に記載の化合物半導体層積層体。
［Ｂ０７］マスク層は、ＳｉＮ、ＳｉＯ2及びＴｉＯ2から成る群から選択された１種類の材料から成る［Ｂ０６］に記載の化合物半導体層積層体。
［Ｂ０８］第１層には、Ｓｉ又はＭｇから成る不純物がドーピングされており、
ドーピング濃度は、１×１０19ｃｍ-3以上である［Ｂ０１］乃至［Ｂ０５］のいずれか１項に記載の化合物半導体層積層体。
［Ｂ０９］第３層の上に、ＡｌＩｎＧａＮ層とＡｌＧａＮ層との多層構造が形成されている［Ｂ０１］乃至［Ｂ０８］のいずれか１項に記載の化合物半導体層積層体。
［Ｂ１０］基体はＩｎＧａＮ層から成る［Ｂ０１］乃至［Ｂ０９］のいずれか１項に記載の化合物半導体層積層体。
［Ｂ１１］ＩｎＧａＮ層におけるＩｎ原子の原子百分率は、０．５％以上、３０％以下である［Ｂ１０］に記載の化合物半導体層積層体。
［Ｃ０１］《発光デバイス》
基体上に形成された化合物半導体層積層体、
化合物半導体層積層体上に形成された第１化合物半導体層、
第１化合物半導体層上に形成された活性層、
活性層上に形成された第２化合物半導体層、
第２化合物半導体層と電気的に接続された第２電極、及び、
第１化合物半導体層と電気的に接続された第１電極、
を備えており、
化合物半導体層積層体は、
基体上に形成された、島状のＡｌx1Ｉｎy1Ｇａ(1-x1-y1)Ｎから成る第１層、
第１層上に形成された、Ａｌx2Ｉｎy2Ｇａ(1-x2-y2)Ｎから成る第２層、及び、
第２層上を含む全面に形成された、Ａｌx3Ｇａ(1-x3)Ｎから成る第３層、
を備えており、
第３層の頂面は平坦である発光デバイス。
但し、０≦ｘ１＜１，０≦ｘ２＜１，０≦ｘ３＜１，０≦ｙ１＜１，０＜ｙ２＜１である。
［Ｃ０２］第１層は、順テーパーの斜面及び平坦な頂面を有する［Ｃ０１］に記載の発光デバイス。
［Ｃ０３］第２層は、少なくとも第１層の頂面上に形成されている［Ｃ０２］に記載の発光デバイス。
［Ｃ０４］第２層は、第１層の頂面及び斜面上に形成されている［Ｃ０３］に記載の発光デバイス。
［Ｃ０５］第１層の頂面上に形成された第２層の部分の厚さをＴ2-t、第１層の斜面上に形成された第２層の部分の厚さをＴ2-sとしたとき、
Ｔ2-t＞Ｔ2-s
を満足する［Ｃ０４］に記載の発光デバイス。
［Ｃ０６］基体上にはマスク層が形成されており、
マスク層に覆われていない基体の部分の上に第１層が形成されている［Ｃ０１］乃至［Ｃ０５］のいずれか１項に記載の発光デバイス。
［Ｃ０７］マスク層は、ＳｉＮ、ＳｉＯ2及びＴｉＯ2から成る群から選択された１種類の材料から成る［Ｃ０６］に記載の発光デバイス。
［Ｃ０８］第１層には、Ｓｉ又はＭｇから成る不純物がドーピングされており、
ドーピング濃度は、１×１０19ｃｍ-3以上である［Ｃ０１］乃至［Ｃ０５］のいずれか１項に記載の発光デバイス。
［Ｃ０９］第３層の上に、ＡｌＩｎＧａＮ層とＡｌＧａＮ層との多層構造が形成されている［Ｃ０１］乃至［Ｃ０８］のいずれか１項に記載の発光デバイス。
［Ｃ１０］基体はＩｎＧａＮ層から成る［Ｃ０１］乃至［Ｃ０９］のいずれか１項に記載の発光デバイス。
［Ｃ１１］ＩｎＧａＮ層におけるＩｎ原子の原子百分率は、０．５％以上、３０％以下である［Ｃ０９］に記載の発光デバイス。
【符号の説明】
【0062】
１０・・・化合物半導体層積層体、１１，１１’・・・第１層、１１Ａ・・・第１層の頂面、１１Ｂ・・・第１層の斜面、１２・・・第２層、１３・・・第３層、１３Ａ・・・第３層の頂面、１４，１４’・・・基体、１４Ａ・・・サファイア基板やシリコン基板、１５・・・ＧａＮ低温バッファ層及びＧａＮ層、１６・・・マスク層、１７・・・マスク層の開口部、１８・・・多層構造（超格子構造）、１８Ａ・・・ＡｌＩｎＧａＮ層、１８Ｂ・・・ＡｌＧａＮ層、２０・・・リッジストライプ構造、２１・・・第１化合物半導体層、２２・・・第２化合物半導体層、２３・・・活性層（発光層）、２５・・・第１電極、２６・・・第２電極、２７，２８・・・パッド電極
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
