(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向機能構造を有するナノワイヤ型半導体に基づく光電子デバイスを製造するための工程であって、
光ビームを放射可能であって、軸に沿って連続して配列されるｐ型ゾーン及びｎ型ゾーンを有する複数のナノワイヤ（２）が基板（１）上に形成されるステップと、
第１の電気的接触ゾーンが前記基板上に形成されるステップと、
第２の電気的接触ゾーンが前記ナノワイヤ上に形成されるステップと、
を備え、
前記第２の電気的接触ゾーンは、導電性材料の層を堆積することによって得られ、前記ナノワイヤ（２）の周囲且つ前記ナノワイヤと直接接触して、前記ナノワイヤの所定の高さ（ｈ）にわたって且つ前記基板とは反対側にある端部の近くに、及び前記ナノワイヤ間にも提供され、
前記ナノワイヤ（２）は、前記高さ（ｈ）にわたって、前記ナノワイヤの残りの部分に存在するキャリアとは反対の導電型のキャリアをドープされ、
前記ナノワイヤの上側表面（２０）は露出することを特徴とする、ナノワイヤ型半導体に基づく光電子デバイスを製造するための工程。
【請求項２】
前記複数のナノワイヤ（２）が形成された後に、前記ナノワイヤ間の隙間を満たすために、オプションで実質的に平坦化される材料の層（３）を堆積するステップと、を含む、請求項１に記載の工程。
【請求項３】
前記第２の電気的接触ゾーンが形成されるステップは、
前記ナノワイヤの上側端部を所定の高さ（ｈ）にわたって露出させるように、前記材料の層（３）をエッチングすることと、
前記ナノワイヤの前記高さ（ｈ）にわたって導電性材料の層（４）を堆積することと、
前記ナノワイヤ間の隙間を満たすために材料の別の層（５）を堆積し、その後、オプションで平坦化ステップを実施することと、
前記ナノワイヤの前記上側部分を露出させるために、前記別の材料の層（５）をエッチングすることと、
前記ナノワイヤの前記上側表面（２０）を露出させるために、前記導電性材料の層（４）をエッチングすることと、
前記ナノワイヤの前記上側表面（２０）上に存在する前記導電性材料を除去することと、最後に、
前記導電性材料上に依然として存在する前記他の材料の層（５１）を除去することと、を含む、請求項２に記載の工程。
【請求項４】
前記基板（１）と前記ナノワイヤ（２）との間の良好な導通状態を確保するために、前記ナノワイヤは適切なキャリアをドープされる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の工程。
【請求項５】
前記ナノワイヤと前記基板との間の接触は直接的又は間接的に行なわれる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の工程。
【請求項６】
前記電気的接触ゾーンのそれぞれに金属ワイヤ（６、７）が結合される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の工程。
【請求項７】
前記ナノワイヤの前記上側表面（２０）を覆うように、燐光体材料の最終層（８）が堆積される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の工程。
【請求項８】
軸方向機能構造を有し、各ナノワイヤが、導波路構造を有すると共に光ビームを放射することができ、各ナノワイヤの軸に沿って連続して配列されるｐ型ゾーン及びｎ型ゾーンを有する少なくとも１つのナノワイヤ型半導体と、
２つの電気的接触ゾーンと、を備え、
前記ゾーンのうちの一方は、導電性材料の層を堆積することによって得られ、前記少なくとも１つのナノワイヤ（２）の周囲において、所定の高さ（ｈ）にわたって前記少なくとも１つのナノワイヤと直接接触し、且つ前記ナノワイヤの端部のうちの一方の近くに配置され、
前記少なくとも１つのナノワイヤ（２）は、前記高さ（ｈ）にわたって、前記ナノワイヤの残りの部分に存在するキャリアと反対の導電型のキャリアをドープされ、
前記ナノワイヤの上側表面（２０）は、露出して、電気的接触に関与しない、光電子デバイス。
【請求項９】
前記少なくとも１つのナノワイヤの周囲に配置される前記電気的接触ゾーンは、前記ナノワイヤの前記上側表面（２０）を露出したままにする導電性材料の層（４）によって形成されている、請求項８に記載の光電子デバイス。
【請求項１０】
前記ナノワイヤから発する光を白色光に変換するために、前記少なくとも１つのナノワイヤ（２）の前記上側表面（２０）を覆う燐光材料の層（８）を含む、請求項８又は９に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はオプトエレクトロニクスの分野に関し、詳細には、半導体及び光受容体を用いる発光体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤ（発光ダイオード）タイプの発光デバイス、又はレーザのような光電子デバイスは、種々の半導体材料の連続したエピタキシャル成長によって得られる。
【０００３】
したがって、ＩＩＩ−Ｎ族材料（ＧａＮ、ＡｌＮ等）は、近紫外線から緑色までの範囲に及ぶ波長用の発光ダイオードを製造するための良好な物理的特性を有する。
【０００４】
しかしながら、これらの材料は大きな問題を抱える。
【０００５】
これは、格子パラメータ、欠陥密度及びサイズに関して適しており、良好な結晶品質を有する平坦な層を成長させることができる基板が存在しないためである。半導体の屈折率は高く、２〜３．５であるため、材料内に放射される光のかなりの部分が、その材料から出てくることができない。
【０００６】
従来、ダイオードの表面を粗面化することによって、これらの悪影響を緩和することができる。
【０００７】
しかしながら、最近になって、この問題を解決できるようにする新規の材料構造が現れた。これはナノワイヤに基づく構造であり、ナノワイヤはナノスケールサイズの横断寸法を有する半導体である。したがって、ナノワイヤの典型的な直径は数十ナノメートルから数百ナノメートルまでの範囲に及ぶが、その全高はミクロン単位である。
【０００８】
これらのナノワイヤは、その格子パラメータがナノワイヤとは大きく異なる基板上に作製することができ、さらには光抽出も改善することができる。
【０００９】
こうして、良好な構造的特性及び物理的特性を有するナノワイヤを作製することができる。
【００１０】
光抽出に関しては、各ナノワイヤは導波路と見なすことができる。概ね円柱形である形、そのサイズ、及びその屈折率（周囲の媒質よりも高い）のゆえに、その光は、ナノワイヤの成長軸に対して概ね平行に導光される。こうして、その光は、その軸に対して小さな角度で、すなわち全反射のための限界角未満の角度でナノワイヤの端部に達し、それにより、光抽出を容易にする。このような理由から、ナノワイヤを利用するＬＥＤ又はレーザダイオードのような光電子部品が既に製造されている。
【００１１】
ナノワイヤが、導光するのみでなく発光するように設計されるとき、それらのナノワイヤはｐ−ｎ接合を含む。
【００１２】
用いられる工程は、最初に基板上にナノワイヤを得ることを含む。これらの工程は従来技術において詳細に説明されている。詳細には、読者は、ＶＬＳ（気相−液相−固相）工程に言及する特許文献１を参照されたい。
【００１３】
それらのナノワイヤは、たとえば、シリコン基板上又はサファイア基板上のＩＩＩ−Ｎ族からの材料、ＧａＡｓ、ＺｎＯ又はＩｎＰに基づくことができる。
【００１４】
その後、その工程は、たとえば、ＳｉＯ２タイプの絶縁性誘電体の層を堆積することによって、ナノワイヤ間の隙間を満たすことを含み、その層厚はナノワイヤの高さよりも大きい。それゆえ、その材料は、それらの隙間を完全に満たさなければならない。
【００１５】
次のステップは、ナノワイヤの上側にある余分な誘電体を除去しながら、この層を平坦化することを含む。こうして平坦な表面が得られ、それらのナノワイヤの上側端部はその表面と同一平面を成す。
【００１６】
堆積した材料が平坦化材料である場合には、その平坦化ステップは省かれる。
【００１７】
その際、別のステップは、この平坦な表面上に、ナノワイヤの上側表面と接触する半透明導電層を堆積することを含む。従来、この層はＩＴＯ（酸化インジウムスズ）から成る。このＩＴＯ層がその表面全体にわたって堆積された後に、フォトリソグラフィタイプの従来のマイクロエレクトロニクス技法を用いて幾何学的機構が画定される。最後に、基板上に一方の電気的コンタクト、半透明導電層上に他方の電気的コンタクトが形成される。
【００１８】
読者は、特に論文「High-Brightness Light Emitting Diodes Using Dislocation-Free Indium Gallium Nitride/Gallium Nitride Multiquatum-Well Nanorod Array」（Nano Letters 2004, Vol. 4, No. 6, 1059-1062）を参照されたい。
【００１９】
この工程によれば、半透明層を通して発光が生じるＬＥＤ又はレーザダイオードタイプの部品を得ることができる。
【００２０】
しかしながら、この半透明層の存在は著しい短所を有する。
【００２１】
これは、そのような層ができる限り導電性でなければならないためである。しかしながら、良好な導電率を有する大部分の材料は光を吸収する。それに加えて、良好に光を抽出できるようにするために、この層は極めて透明でなければならない。
【００２２】
結果として、この層が備えていなければならない技術的特徴は相容れないので、妥協の結果として材料が選択される。したがって、たとえば、ＩＴＯ又はＺｎＯのような或る特定の酸化物から形成されるか、そうでない場合には、その厚みが５ｎｍ未満である薄膜として堆積される金属材料から形成される半透明半導体層を用いることが一般的な慣例である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】国際公開第２００４／０８８７５５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明の目的は、ナノワイヤの表面を覆う半透明導電層が存在するのを不要にするナノワイヤ型の半導体に基づく光電子デバイスを製造するための工程を提供することによって、これらの短所を緩和することである。
【００２５】
それゆえ、この工程によれば、放射される光をほとんど損失しない光電子デバイスを得ることができる。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
したがって、本発明は、ナノワイヤ型半導体に基づく光電子デバイスを製造するための工程であって、光ビームを放射可能な複数のナノワイヤが基板上に形成されるステップと、第１の電気的接触ゾーンが前記基板上に形成されるステップと、第２の電気的接触ゾーンが前記ナノワイヤ上に形成されるステップと、を備え、前記第２の電気的接触ゾーンは、前記ナノワイヤの周囲且つ前記ナノワイヤと直接接触して、前記ナノワイヤの所定の高さｈにわたって且つ前記基板とは反対側にある端部の近くに、及び前記ナノワイヤ間にも提供され、前記ナノワイヤの上側表面は露出することを特徴とする、ナノワイヤ型半導体に基づく光電子デバイスを製造するための工程に関する。
【００２７】
また、この工程は、第２の電気的接触ゾーンは、導電性材料の層を堆積することによって得られることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明は、ナノワイヤ型半導体に基づく光電子デバイスを製造するための別の工程にも関連する。
【００２９】
この工程は、ナノワイヤ型半導体に基づく光電子デバイスを製造するために工程であって、光ビームを放射可能な複数のナノワイヤを基板上に得るステップと、前記ナノワイヤ間の隙間を満たすために、オプションで実質的に平坦化される材料の層を堆積するステップと、を含み、前記ナノワイヤの周囲且つ前記ナノワイヤと直接接触して、前記ナノワイヤの所定の高さｈにわたって且つ前記基板とは反対側にある端部上に、及び前記ナノワイヤ間において、導電性材料の層を得るためのステップを含み、前記ナノワイヤの上側表面は露出することを特徴とする。
【００３０】
本発明の工程を実施する好ましい方法において、前記導電性材料の層を得るためのステップは、前記ナノワイヤの上側端部を所定の高さｈにわたって露出させるように、前記材料の層をエッチングすることと、前記ナノワイヤの前記高さｈにわたって導電性材料の層を堆積することと、前記ナノワイヤ間の隙間を満たすために材料の別の層を堆積し、その後、オプションで平坦化ステップを実施することと、前記ナノワイヤの前記上側部分を露出させるために、前記別の材料の層をエッチングすることと、前記ナノワイヤの前記上側表面を露出させるために、前記導電性材料の層をエッチングすることと、前記ナノワイヤの前記上側表面上に存在する前記導電性材料を除去することと、最後に、前記導電性材料上に依然として存在する前記他の材料の層を除去することと、を含む。
【００３１】
また、本工程は、以下の追加的特性によって特徴づけられる。
・基板とナノワイヤとの間の良好な導通状態を確保するために、ナノワイヤは適切なキャリアをドープされる；
・ナノワイヤは、高さｈにわたって、ナノワイヤの残りの部分に存在するキャリアとは反対の導電型のキャリアをドープされる；
・ナノワイヤと基板との間の接触は直接的又は間接的に行なわれる；
・電気的接触ゾーンのそれぞれに金属ワイヤが結合される；
・ナノワイヤの上側表面を覆うように、燐光体材料の最終層が堆積される。
【００３２】
本発明はまた、導波路構造を有すると共に光ビームを放射することができる少なくとも１つのナノワイヤ型半導体と、２つの電気的接触ゾーンと、を備え、前記ゾーンのうちの一方は、前記少なくとも１つのナノワイヤの周囲において、前記少なくとも１つのナノワイヤと直接接触し且つ前記ナノワイヤの端部のうちの一方の近くに配置され、前記ナノワイヤの上側表面は電気的接触に関与しない、光電子デバイスに関する。
【００３３】
また、このデバイスは、以下の追加的特性によって特徴づけられる。
・上記少なくとも１つのナノワイヤの周囲に配置される電気的接触ゾーンは、前記ナノワイヤの前記上側表面（２０）を露出したままにする導電性材料の層によって形成されている；
・上記少なくとも１つのナノワイヤは、該ナノワイヤの周囲に配置される電気的接触ゾーンにおいて、ナノワイヤの残りの部分に存在するキャリアと反対の導電型のキャリアをドープされる；
・上記ナノワイヤから発する光を白色光に変換するために、上記少なくとも１つのナノワイヤの上側表面を覆う燐光材料の層を含む。
【００３４】
添付の図面に関して与えられる以下の説明を読むと、本発明の理解がさらに進むことになり、本発明の他の目的、利点及び特徴が、さらに明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による、ナノワイヤ型半導体に基づく光電子デバイスを得るための工程のステップを示す図である。
【図２】本発明による、ナノワイヤ型半導体に基づく光電子デバイスを得るための工程のステップを示す図である。
【図３】本発明による、ナノワイヤ型半導体に基づく光電子デバイスを得るための工程のステップを示す図である。
【図４】本発明による、ナノワイヤ型半導体に基づく光電子デバイスを得るための工程のステップを示す図である。
【図５】本発明による、ナノワイヤ型半導体に基づく光電子デバイスを得るための工程のステップを示す図である。
【図６】本発明による、ナノワイヤ型半導体に基づく光電子デバイスを得るための工程のステップを示す図である。
【図７】本発明による、ナノワイヤ型半導体に基づく光電子デバイスを得るための工程のステップを示す図である。
【図８】本発明による、ナノワイヤ型半導体に基づく光電子デバイスを得るための工程のステップを示す図である。
【図９】本発明による、ナノワイヤ型半導体に基づく光電子デバイスを得るための工程のステップを示す図である。
【図１０】本発明による、ナノワイヤ型半導体に基づく光電子デバイスを得るための工程のステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
種々の図面に共通の構成要素は同じ参照符号によって表される。
【００３７】
当然、以下の説明は、単なる一例として与えられており、全く限定的なものではない。
【００３８】
これらの工程の第１のステップは、基板上にナノワイヤを形成することを含み、これらのナノワイヤは導波路構造を有する。
【００３９】
一例を与えるために、任意の適切な工程によって、ナノワイヤが、高濃度にｎ型にドープされた（１１１）シリコン基板１上に、それゆえ、良好な電気導体上に得られる場合がある。こうして、触媒を用いることなく、ＭＥＢ（分子ビームエピタキシ）によって、又はＭＯＣＶＤ（金属有機化学気相成長）によって、ＩＩＩ−Ｖ族材料のナノワイヤを得ることができる。
【００４０】
得られるナノワイヤの密度は約１０８ｃｍ−２であり、それらのナノワイヤは、約３００ｎｍの直径の場合に３μｍの高さを有する。
【００４１】
ナノワイヤの直径が十分に大きいとき、ナノワイヤによって放射される光ビームの光場は、ナノワイヤの中に概ね閉じ込められると考えることができる。したがって、ナノワイヤによって放射される光ビームの損失は非常に小さい。
【００４２】
この特性を得るために、ナノワイヤの直径は概ね、波長の大きさをナノワイヤの屈折率で除算した値になる必要がある。
【００４３】
本発明との関連で問題となっている波長は、２００ｎｍ〜数ミクロンにある。それゆえ、材料の光学指数を与えられたとすると、ナノワイヤは数百ナノメートルよりも大きな直径を有する必要がある。
【００４４】
これらのナノワイヤは、光ビームを生成し、放射するように設計される。それらのナノワイヤはＧａＮ材料から形成されるｐ−ｎ接合を含み、その中央部に３つのＩｎＧａＮ量子井戸が存在するであろう。フォトルミネセンス測定によって、これらの井戸は、４５０ｎｍ近くの波長において発光する。
【００４５】
この例では、基板とナノワイヤとの間の良好な導通状態を確保するために、ナノワイヤは基板においてｎ型にドープされる。
【００４６】
後に説明されるように、それらのナノワイヤは、基板の反対側にある上側端部においてｐ型キャリアをドープされる。このドーピングは所定の高さｈにわたって実行されることになり、その高さは、この説明の残りの部分において正確に示されるであろう。
【００４７】
最後に、それらのナノワイヤはシリコン基板と直接接触する場合があるか、又は間接的に接触する場合があり、その際、ｎ型キャリアをドープされたＡｌＮの薄い層が基板とナノワイヤとの間に挿入される。
【００４８】
次のステップは、ナノワイヤ間の隙間を満たすために、得られたウェーハ上に平坦化材料の層を堆積することを含む。
【００４９】
用いられる材料は、たとえば、ＢＣＢ又はポリイミドタイプから成る、マイクロエレクトロニクス分野において広く用いられる平坦化ポリマーとすることができる。
【００５０】
説明される特定の事例では、用いられるポリマーは、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ社から市販されるポリマーＡｃｃｕｆｌｏＴ２７である。
【００５１】
図１に示されるように、平坦化材料３は、ナノワイヤ２の上側に平滑で平坦な表面３０を形成しながら、ナノワイヤ２間の空間を完全に満たす。
【００５２】
図２に示される次のステップは、平坦化材料の層３をエッチングすることを含む。
【００５３】
既知のように、酸素を利用するＲＩＥ（反応性イオンエッチング）又はバレル型プラズマエッチング装置が用いられる。当然、採用されるパラメータは用いられる装置による。
【００５４】
採用されるエッチング速度は典型的には約５０ｎｍ／ｍｉｎである。
【００５５】
上記のエッチング装置では、生成される酸素プラズマによって、平坦化ポリマー層を均一にエッチングできるようになる。
【００５６】
当業者によく知られているように、エッチング速度を適切に較正することによって、ナノワイヤ２を越えて延在する層３の部分３１を除去するように層３をエッチングすることができる。その後、エッチングが続けられ、ナノワイヤの上側端部が所定の高さｈにわたって層３から突出するようにする。
【００５７】
たとえば、この高さｈは２００ｎｍ〜５００ｎｍとすることができる。ナノワイヤがｐ型キャリアを予めドープされるのは、この高さよりも上の部分である。
【００５８】
図１及び図２において示されるのとは反対に、エピタキシによって作製されるナノワイヤは可変の長さを有する場合があることが指摘されるべきである。
【００５９】
したがって、上記の従来技術の工程は、十分に長いナノワイヤの場合にのみ、半透明導電層を介してコンタクトを形成できるようにする。全てのナノワイヤ上にコンタクトを形成できるようにするためには、最も長いナノワイヤの長さを低減するために、従来の研磨ステップが必要とされる。
【００６０】
この説明の残りの部分において明らかになるように、本発明は、全てのナノワイヤを露出させるほど十分に平坦化材料の層がエッチングされる限り、ナノワイヤが異なるサイズから成る場合であっても、全てのナノワイヤと接触できるようにする。
【００６１】
次のステップは図３を参照しながら説明され、そのステップは、ナノワイヤ上に導電性材料の層４を堆積することを含む。この層は連続している。
【００６２】
この導電性材料の層は、たとえば、２層の形をとることができ、一方はニッケルの層、他方は金の層であり、これらの層は真空蒸着によって、それぞれ約２０ｎｍ及び約２００ｎｍの厚みまで堆積される。その蒸着は、たとえば、電子ビーム蒸着装置において従来の工程によって、又は陰極スパッタリングによって実行される場合がある。
【００６３】
これらの条件下で、ニッケル層及び金層は、真空中（約１０−７ｍｂａｒの圧力）において０．５ｎｍ／ｓの速度で堆積される。
【００６４】
特に「Silicon Processing for the VLSI Era, Vol. 1, Lattice Press」においてS. Wolf及びR. N. Tauberによって記述される従来の「リフトオフ」技法によって、その後、ウェーハのエッジが画定される。
【００６５】
次のステップは図４を参照しながら示され、そのステップは、導電性材料の層４上に平坦化材料の層５を堆積することを含む。
【００６６】
この層５は、図１を参照しながら説明された層３と同じようにして堆積される。
【００６７】
次のステップは図５において示され、そのステップは、平坦化材料の層５がエッチングされるステップである。
【００６８】
このエッチングは、酸素プラズマを用いて上記のエッチング装置を用いて実行される場合がある。
【００６９】
エッチングパラメータは、ナノワイヤの上側表面２０と直接接触している導電性材料の層４の部分４０が露出するように選択される。したがって、図５に示されるように、層４の部分４０は、残された層５１の表面５０をわずかに越えて延在する。
【００７０】
ここで、ナノワイヤの高さは可変とすることができることは理解されよう。必要とされるのは、部分４０が全て露出し、層５１が概ね一定の高さを保持するように、エッチングパラメータを適合させることだけである。
【００７１】
図６は別のエッチングステップを示しており、そのステップは、ナノワイヤの上側表面２０上に存在する導電性材料が除去されるように、導電性材料の層４をエッチングすることを含む。実際には、このステップによって、層４の部分４０が除去されるようになる。
【００７２】
層４が、一方が金層、他方がニッケル層の２つの層から形成される場合には、金層は、ヨウ化カリウム溶液を用いて実行されるウエットエッチングによってエッチングされ、一方、ニッケル層は、特に、それぞれ０．８ｍｏｌ／ｌ及び０．０９ｍｏｌ／ｌの割合で過酸化二硫酸アンモニウム（ammonium peroxide disulfate）及びＦｅＣｌ３を混合した溶液を用いてエッチングされる場合がある。
【００７３】
そのエッチングは５０℃において実行され、エッチング速度は、ニッケルの場合に約３０ｎｍ／ｓであるのに対して、金の場合には約２０ｎｍ／ｓであることが好ましい。
【００７４】
図７は次のステップを示しており、そのステップは、残っている平坦化材料の層５１を完全に除去することを含む。それは、酸素プラズマを用いるエッチングによって除去される。
【００７５】
図７は、得られる結果を示す。
【００７６】
したがって、本発明による光電子デバイスの製造のこの段階において、電気的接触ゾーンのうちの１つがナノワイヤの高さｈにわたって形成される。この接触ゾーンは、ナノワイヤの周囲に、且つナノワイヤと直接接触して形成される導電性材料の層の形をとる。これは、導電性材料のこの層とナノワイヤとの間に材料が一切設けられないことを意味する。導電性材料の層は、ナノワイヤの高さｈにわたって、且つナノワイヤそのものの間に存在する。図６に示されるステップにおいて実行されるエッチングに起因して、ナノワイヤ２の上側表面２０が露出する。
【００７７】
基板の空いている面１０上に他方の電気的接触ゾーンが形成されなければならない。基板１上の接触ゾーンは基準１１を支持し、それは図８において示される。上記で示されたように、例示される実施例において用いられる基板は、ｎ型キャリアをドープされたシリコン基板である。
【００７８】
それゆえ、基板は導電性であり、ナノワイヤ内に電流を均一に注入できるようにする。
【００７９】
例示される実施例では、基板とナノワイヤとの間に導通状態が存在する。
【００８０】
従来では、これが必要である場合には、得られたデバイスが鋸引きによって所望のサイズに切断される場合がある。
【００８１】
図９は、本発明による、光電子デバイスを完成させるための最後のステップを示す。
【００８２】
このステップは、金属ワイヤ６及び７を、一方の側において層４に、他方の側において接触ゾーン１１に結合することを含む。
【００８３】
使用時に、すなわち、デバイスに電流が加えられるとき、ナノワイヤのｐ−ｎ接合における再結合に起因して、それらのナノワイヤは発光する。
【００８４】
図１０は、本発明の工程を実施する代替の方法を示しており、その方法では、燐光材料、たとえばセリウムをドープされたＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）を含む付加的な層８がデバイスの表面上に堆積される。この燐光材料によって、ダイオードから発する準単色光を白色光、すなわち、広い波長スペクトルから構成される光に変換できるようになる。
【００８５】
本発明による光電子デバイスは軸方向機能構造を有し、すなわち、各ナノワイヤは、ナノワイヤの軸に沿って連続して配列されるｐ型ゾーン及びｎ型ゾーンを有することに留意されたい。この構造は、ｐ型ゾーン及びｎ型ゾーンがナノワイヤの周囲に設けられる径方向機能構造とは異なる。この場合、ｐ型ゾーン及びｎ型ゾーンは、ナノワイヤの軸に対して垂直な方向において連続して配置される。たとえば、米国特許出願公開第２００７／００５７２４８号明細書は、そのような径方向機能構造を記述する。
【００８６】
軸方向構造を用いるデバイスでは、光は量子井戸から放射される。これらの井戸からの光放射は異方性である。軸方向構造を有するデバイスでは、この放射は、ナノワイヤの導波モードとより良好に結合し、それにより光抽出を容易にする。径方向構造を有するデバイスの場合、光放射がナノワイヤの導波モードと結合するのは難しい。光はナノワイヤからそのまま現れて、ナノワイヤを包囲する平坦化材料に入るか、又は周囲の金属コンタクトによって吸収される。
【００８７】
上記の説明は、本発明による工程によれば、ナノワイヤの表面を覆う半透明導電層を有する必要なく、使用中に光ビームを放射するように設計されるナノワイヤ型の電子半導体に基づく光電子デバイスを得ることができることを示す。
【００８８】
ナノワイヤ上の電気的コンタクトは、ナノワイヤの周囲にあり、且つナノワイヤと直接接触している導電性材料の存在によって得られ、この材料は、基板とは反対側にある、ナノワイヤの端部に設けられる。さらに、ナノワイヤの上側表面は完全に露出する。これにより、ナノワイヤからの光放射を妨げることなく、基板とは反対側にコンタクトを作製できるようになる。
【００８９】
さらに、本発明による解決策によれば、コンタクト高ｈが半径の半分よりも大きいため、ナノワイヤの接触面積を増やすことができるようになる。これは、従来のデバイスの場合に、接触面積がπｒ２に等しいのに対して、本発明によるデバイスの場合には２πｒｈに等しいためである。
【００９０】
これは、２つの大きな利点に繋がる。
【００９１】
−第一に、コンタクト層ドーピングのための接触抵抗を下げることができる。したがって、それらのデバイスは低い電圧において動作することができるか、又は電圧が一定である場合には消費電力を少なくすることができる。
【００９２】
−第二に、接触抵抗が一定である場合に、導電性材料によって覆われることが意図される高さｈにわたるナノワイヤのドーピングを低減することができる。これは、自由キャリアによる光吸収も低減することができ、それゆえ、得られる光電子デバイスの光抽出効率を高めることもできる。
【００９３】
平坦化材料の層の堆積は、隙間を満たす材料の層の堆積と、それに続く平坦化ステップによって置き換えられる場合があることは、これまでの説明において理解されよう。
【００９４】
上記で言及されたように、本発明による工程によれば、ナノワイヤが異なる高さを有する場合であっても、全てのナノワイヤと接触できるようになり、それらのナノワイヤを予め研磨する必要はない。
【００９５】
最後に、本発明の工程によれば、ＬＥＤ、レーザダイオード又は光検出器タイプの光電子デバイスを得ることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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