(57)【要約】【課題】新規な垂直光電子構造の製造方法、及び、垂直共振器型面発光レーザを提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、垂直光電子構造の製造方法であって、ａ）第１の基板と、第１の基板に形成されたＩｎＧａＮシード層との積層体を提供するステップと、ｂ）基板上ＩｎＧａＮ構造を得るために、ＩｎＧａＮシード層上にＩｎＧａＮ層を成長させるステップと、ｃ）ＩｎＧａＮ層の表面上にわたって第１のミラー層を形成するステップと、ｄ）第１の基板を剥離するステップと、ｅ）ＩｎＧａＮの反対の表面上にわたって第２のミラー層を形成するステップとをさらに含む垂直光電子構造の製造方法に関する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）第１の基板（１）と、前記第１の基板（１）上に形成されたＩｎＧａＮシード層（３）との積層体を準備するステップと、
ｂ）基板上ＩｎＧａＮ構造を得るために、前記ＩｎＧａＮシード層（３）上にＩｎＧａＮ層（４）を成長させるステップと、
ｃ）前記ＩｎＧａＮ層（４）の表面上にわたって第１のミラー層（６）を形成するステップと、
ｄ）前記第１の基板（１）を剥離するステップと、
ｅ）前記ＩｎＧａＮ（４）の反対の表面上にわたって第２のミラー層（７）を形成するステップと、
を含む、垂直光電子構造の製造方法。
【請求項２】
上部に第１のミラー層（６）が形成された第２の基板（５）を準備するステップと、
前記第２の基板（５）上に形成された前記第１のミラー層（６）に基板上ＩｎＧａＮ構造を接合するステップと、
ＩｎＧａＮ層（４）の前記反対の表面を露出するために、前記ＩｎＧａＮシード層（３）を除去するステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＩｎＧａＮ層（４）上に前記第１のミラー層（６）を形成するステップと、
前記第１のミラー層（６）に第２の基板（５）を接合するステップと、
前記ＩｎＧａＮ層（４）の前記対向する表面を露出するために前記ＩｎＧａＮシード層（３）を除去するステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ＩｎＧａＮ層（４）上に前記第１のミラー層（６）を形成するステップと、
前記第１のミラー層（６）に第２の基板（５）を接合するステップと、
前記ＩｎＧａＮシード層（３）の表面を露出するステップと、
前記ＩｎＧａＮシード層（３）の露出表面上に前記第２のミラー層を形成するステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記準備された積層体が、前記第１の基板（１）と前記ＩｎＧａＮシード層（３）との間に誘電体層（２）を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記積層体が、以下のステップ、すなわち、
第３の基板上に前記ＩｎＧａＮシード層（３）を成長させるステップと、
接合層、特に、ホウ素リン含有ケイ酸塩ガラス層やホウ素やリンを含むＳｉＯ２化合物層を含むか、または前記層からなる接合層によって、前記成長されたＩｎＧａＮシード層（３）を第４の基板に接合するステップと、
前記第３の基板の除去前または後に、熱処理によって前記ＩｎＧａＮシード層（３）を応力除去するステップと、
前記応力除去されたＩｎＧａＮシード層（３）を第１の基板（１）に転写するステップと、
によって形成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記積層体が、以下のステップ、すなわち、
第３の基板上に前記ＩｎＧａＮシード層（３）を成長させるステップと、
接合層、特に、ホウ素リン含有ケイ酸塩ガラス層やホウ素やリンを含むＳｉＯ２化合物層を含むか、または前記層からなる接合層によって、前記成長されたＩｎＧａＮシード層（３）を第４の基板に接合するステップと、
前記第３の基板の除去前または後に、熱処理によって前記ＩｎＧａＮシード層（３）を応力除去するステップと、
前記誘電体層（２）を用いて、前記応力除去されたＩｎＧａＮシード層（３）を第１の基板（１）に転写するステップと、
によって形成される、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記第３の基板が、ＧａＮ基板、特に、５×１０８ｃｍ−２未満の転位密度を有するＧａＮ基板である、請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記ＩｎＧａＮ層（４）が、１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の厚さまで成長され、及び／又は、前記ＩｎＧａＮシード層（３）が、５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内の厚さまで成長される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＩｎＧａＮシード層（３）が、エッチングまたは研磨によって除去される、請求項３に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法のステップを含む、垂直光電子構造、特に、垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
【請求項１２】
前記第１のミラー層（６）および前記第２のミラー層（７）が、全酸化物分布ブラッグ反射器またはＩＩＩ属窒化物分布ブラッグ反射器を備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の基板（１）上の前記ＩｎＧａＮシード（３）の厚さが、イオン注入で作られた弱化領域によって規定される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
２つのミラー層（６、７）、特に、全酸化物分布ブラッグ反射器から形成され、ＩｎＧａＮシード層（３）と、前記ＩｎＧａＮシード層（３）上に成長された活性ＩｎＧａＮ層（４）とを挟み、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法によって得られる２つのミラー層（６、７）を備える、垂直共振器型面発光レーザ。
【請求項１５】
基板（５）と、
第１のミラー層（６）、特に、分布ブラッグ反射器から形成された第１のミラー層（６）と、
ＩｎＧａＮシード層（３）と、
前記ＩｎＧａＮシード層（３）上に成長された活性ＩｎＧａＮ層（４）と、
第２のミラー層（７）、特に、分布ブラッグ反射器から形成された第２のミラー層（７）と、
をこの順に含む積層体を備える、垂直共振器型面発光レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリア基板上にＩｎＧａＮ層を含む半導体デバイスの製造に関し、特に、活性層としてＩｎＧａＮ層を含む垂直光電子構造の製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
高品質の薄いＩＩＩ族窒化物層の形成は、例えば、トランジスタデバイスや光電子デバイス、特に、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）のようなレーザデバイスなどの最新の高性能半導体デバイスとの関連で要求の厳しい問題を引き起こす。
【０００３】
従来、高品質の薄いＩＩＩ窒化物層は、分子ビームエピタキシ、有機金属気相エピタキシ、またはハイブリッド気相エピタキシによって、シード基板、例えば、サファイア基板上にエピタキシャル成長させることで形成されている。シード基板上でエピタキシャル成長を行う際、高品質の薄いＩＩＩ族窒化物層を成長させる前に、ＩＩＩ族窒化物材料の品質向上を促す、一般にバッファと呼ばれる厚いＩＩＩ族窒化物層を成長させる。
【０００４】
引き続き、成長層は、当分野で既知の何らかのウェハ転写方法、例えば、接合やレーザリフトオフ、またはＳＭＡＲＴ  ＣＵＴ（商標）プロセスによってターゲットウェハに転写され得る。高品質の薄いＩＩＩ族窒化物層を製造するために、ウェハ転写後に厚いバッファ層を除去することによってＩＩＩ族窒化物層が薄化され得る。このような薄化プロセスは、例えば、研削、研磨、またはプラズマエッチングによって達成され得る。バッファ層に厚みがあるため、ＩＩＩ族窒化物材料を制御しながら均一に薄化することは複雑であり、この複雑性が高品質な薄いＩＩＩ族窒化物層の厚さの均一性に影響を及ぼし得る。
【０００５】
転写されたＩＩＩ族窒化物層の欠陥密度は、最終的に完成した半導体デバイスの性能特性にとって極めて重要である。欠陥の主な原因は、異なる結晶構造、すなわち、ＩＩＩ族窒化物層の結晶格子定数と、このＩＩＩ族窒化物層がエピタキシャル成長されるシード層の結晶格子とが一致しない層上で成長することにより、ＩＩＩ族窒化物層に歪みが誘引されることであり得る。
【０００６】
加えて、転写されたＩＩＩ族窒化物層の歪み状態および極性は、最終的に完成した半導体デバイスの性能特性にとって極めて重要であり得る。このような特性は、例えば、キャリア再結合効率を含んでもよい。転写されたＩＩＩ族窒化物層と後続の活性層との間の歪みは、半導体デバイス内の内部圧電場に影響し得る。さらに、転写されたＩＩＩ族窒化物層の極性は、半導体構造内の圧電場に影響を及ぼす可能性もあり、内部電場への歪みの影響を軽減するために、極性の選択が利用されてもよい。
【０００７】
薄いＩＩＩ族窒化物層は、最新の小型化された光電子デバイス、特に、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）のようなレーザデバイスの主要要素である。米国特許第６，３２０，２０６（Ｂ１）号明細書には、ウェハを接合したガリウムインジウム窒化物構造体とミラー積層体とを有するＶＣＳＥＬの製造方法が開示されている。米国特許第６，３２０，２０６（Ｂ１）号明細書の教示によれば、ｐドープおよびｎドープされたＩｎＡｌＧａＮ層が、サファイア基板上に成長され、引き続き、ターゲット基板に転写される。結果的に得られる構造において、ＩｎＡｌＧａＮ層は、ＶＣＳＥＬを得るためにミラー層によって挟まれる。
【０００８】
しかしながら、最近の技術進歩にかかわらず、一般に、均一性を高め欠陥密度を低下させたＩＩＩ族窒化物層、特に、ＩＩＩ族窒化物層ベースの改良されたＶＣＳＥＬが依然として必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、新規な垂直光電子構造の製造方法、及び、垂直共振器型面発光レーザを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前述した需要に対応するものであり、したがって、
ａ）第１の基板と、第１の基板上に形成されたＩｎＧａＮシード層、特に、応力除去されたＩｎＧａＮシード層との積層体を提供するステップと、
ｂ）基板上ＩｎＧａＮ構造を得るために、ＩｎＧａＮシード層上にＩｎＧａＮ層を成長させるステップと、を含む製造方法を提供する。
【００１１】
薄いＩｎＧａＮシード層、特に、応力除去されたＩｎＧａＮシード層、さらに詳細には、応力除去された極性、応力除去された半極性、または応力除去された非極性のＩｎＧａＮシード層上にＩｎＧａＮ層を成長させることによって、後続する処理ステップ中にＩｎＧａＮ層を成長させる厚い層を除去することなく、半導体デバイスをさらに製造するために使用され得る基板上ＩｎＧａＮ構造を得ることができる。これにより、均一性の高いＩｎＧａＮ層を成長させることができる。
【００１２】
この方法は、
ｃ）ＩｎＧａＮ層の表面上にわたって第１のミラー層を形成するステップと、
ｄ）第１の基板を剥離するステップと、
ｅ）ＩｎＧａＮの反対の表面（第１のミラー層が覆う表面とは反対の表面）上にわたって第２のミラー層を形成するステップと、をさらに含む。
【００１３】
本発明の一例による方法は、
上部に、第１のミラー層、特に、分布ブラッグ反射器から形成された第１のミラー層が形成された第２の基板を準備するステップと、
基板上ＩｎＧａＮ構造を第２の基板上に形成された第１のミラー層に接合させるステップと、
ＩｎＧａＮ層の表面を露出するために、第１の基板を剥離し、ＩｎＧａＮシード層を除去するステップと、
ＩｎＧａＮ層の露出表面上に、特に、分布ブラッグ反射器から形成された第２のミラー層を形成するステップと、をさらに含む。
【００１４】
あるいは、ミラー層を備える構造は、
ＩｎＧａＮ層上に第１のミラー層を形成するステップと、
特に、分布ブラッグ反射器から形成された第１のミラー層に第２の基板を接合させるステップと、
ＩｎＧａＮ層の表面を露出するために、第１の基板を剥離し、ＩｎＧＡＮシード層を除去するステップと、
ＩｎＧａＮ層の露出表面上に、特に、分布ブラッグ反射器から形成された第２のミラー層を形成するステップによって得られてもよい。
【００１５】
これらの両方の態様において、ＩｎＧａＮシード層の除去は、エッチングまたは研磨によって達成されてもよい。本発明の他の実施形態において、ＩｎＧａＮシード層の除去は、熱酸化／還元プロセス、または光電気化学（ＰＥＣ）エッチングプロセスによって達成されてもよい。ＩｎＧａＮシード層が、比較的薄い層として与えられるため、下地ＩｎＧａＮの表面を露出するために、この層の完全な除去を容易に実行することができる。
【００１６】
別の方法によれば、本発明の方法は、
ＩｎＧａＮ層上に、特に、分布ブラッグ反射器から形成された第１のミラー層を形成するステップと、
第２の基板を第１のミラー層に接合させるステップと、
第１の基板を剥離し、ＩｎＧａＮシード層の表面を露出するステップと、
ＩｎＧａＮシード層の露出表面上に、特に、分布ブラッグ反射器から形成された第２のミラー層を形成するステップと、を含む。ＩｎＧａＮシード層が高品質な薄層として提供されるため、この層を除去するステップを省力して、手順全体を単純化することが好ましい場合もある。
【００１７】
別のプロセスによれば、ミラー層を備える垂直光電子構造が製造され得る。例えば、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）であってもよい垂直光電子構造において、ＩｎＧａＮ層は活性層の役割を担う。本発明の方法により、何らかの厚い中間基板、例えば、中間ＧａＮ基板やＧａＮ緩衝層よりも、ＩｎＧａＮシード層、特に、応力除去されたＩｎＧａＮシード層上に、高均一性および低転位密度の活性ＩｎＧａＮ層が得られる。このように、ミラー間に形成された共振器を薄化するための集中的なプロセスが不要になるため、従来より共振器領域の品質が向上する。加えて、応力除去されたＩｎＧａＮシード層が、前記シード層とその上に成長させた活性ＩｎＧａＮ層との間の歪みを低減させ得る。このように歪みが低減されると、ＶＣＳＥＬ構造の内部電場および動作特性が高まり、例えば、キャリア再結合効率が高まる。応力除去された半極性または非極性ＩｎＧａＮシードを利用すると、ＶＣＳＥＬ動作特性の向上がさらに達成され得る。さらに、上述した実施形態において、第１の基板がサファイア基板であってもよく、第２の基板が、基板、例えば、シリコン基板を含むシリコンであってもよいことに留意されたい。
【００１８】
上述した提供された積層体は、第１の基板とＩｎＧａＮシード層との間に誘電体層を備えてもよく、すなわち、ＩｎＧａＮシード層は、第１の基板の表面上に直接設けられるのではなく、第１の基板の表面上に予め形成された誘電体層の表面上に設けられる。この誘電体は、応力除去されたＩｎＧａＮシード層を第１の基板に転写しやすくするために設けられてもよい。誘電体層の適切な例は、ＳｉＯｘまたはＳｉｘＮｙ層である。誘電体層は、第２の基板へウェハを転写しやすくするために使用されてもよい。本発明のある実施携帯において、誘電体層は、レーザリフトオフプロセスを行いやすくするための電磁吸収層を含んでもよい。第１の基板の除去後、例えば、エッチングや研削によって、ＩｎＧａＮシード層の表面から誘電体層の残りの材料が除去される。
【００１９】
より詳細には、本発明により、積層体は、
第３の基板上にＩｎＧａＮシード層を成長させるステップと、
接合層、特に、ホウ素リン含有ケイ酸塩ガラス層や、ホウ素やリンを含むＳｉＯ２化合物層を含むか、またはこれらの層からなる接合層によって、成長されたＩｎＧａＮシード層を第４の基板に接合させるステップと、
第３の基板の除去前または後に、熱処理によってＩｎＧａＮシード層を応力除去するステップと、
応力除去されたＩｎＧａＮシード層を第１の基板に転写するステップとによって形成されてもよい。
【００２０】
あるいは、積層体は、
第３の基板上にＩｎＧａＮシード層を成長させるステップと、
接合層、特に、ホウ素リン含有ケイ酸塩ガラス層や、ホウ素やリンを含むＳｉＯ２化合物層を含むか、またはこれらの層からなる接合層によって、成長されたＩｎＧａＮシード層を第４の基板に接合させるステップと、
第３の基板の除去前または後に、熱処理によってＩｎＧａＮシード層を応力除去するステップと、
誘電体層によって、応力除去されたＩｎＧａＮシード層を第１の基板に転写するステップとによって形成される。
【００２１】
両方の態様によれば、ＩｎＧａＮ層が成長される第３の基板は、ＧａＮ基板であってもよい。有益には、ＧａＮ基板の転位密度は、５×１０８ｃｍ−２、または１０７ｃｍ−２未満である。この低転位密度は、成長されたＩｎＧａＮシード層が受け継ぐため、ＩｎＧａＮシード層上に成長された高品質の（活性）ＩｎＧａＮ層を得ることができる。ＩｎＧａＮ層は、１００ｎｍ〜２０００ｎｍ、特に、５００〜１５００ｎｍの範囲内の厚さまで成長することができる。本発明の方法によれば、ＩｎＧａＮシード層は、１０７ｃｍ−２未満の転位密度を有するＧａＮ基板上において、比較的薄い厚さで成長される。ＩｎＧａＮシード層の厚さは、５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であってもよい。ＩｎＧａＮシード層の組成は、１〜３０％インジウム、すなわち、Ｉｎ０．０１Ｇａ０．０９Ｎ〜Ｉｎ０．３Ｇａ０．７Ｎの範囲であってもよい。（活性）ＩｎＧａＮ層を成長させるために使用されるＩｎＧａＮシード層が薄いため、本発明により形成されるＶＣＳＥＬデバイスの共振器の厚さが従来より低減されることで、デバイスの動作に必要なしきい値電流を改善（低減）し得る。
【００２２】
前述したように、本発明の方法の上記例のすべては、垂直光電子構造、特に、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を製造することに使用でき、共振器／活性層の均質性、しきい値電流、活性層の複数の量子ウェルに対する腹部の位置合わせなどの点で、従来にない品質のデバイスを得ることができる。特に、ａ）活性ＩｎＧａＮ層またはｂ）活性ＩｎＧａＮ層と、ＩｎＧａＮシード層とを挟む２つのミラー層、特に、分布ブラッグ反射器から形成された２つのミラー層を備え、上述した実施形態の１つによる方法によって獲得可能な垂直共振器型面発光レーザが提供される。
【００２３】
さらに、垂直共振器型面発光レーザであって、以下の層、すなわち、
基板と、
第１のミラー層、特に、分布ブラッグ反射器から形成された第１のミラー層と、
活性ＩｎＧａＮ層と、
第２のミラー層、特に、分布ブラッグ反射器から形成された第２のミラー層と、
をこの順序で含む積層体を備える垂直共振器型面発光レーザが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明によるＩｎＧａＮ活性層を含むＶＣＳＥＬの製造方法の実施形態を示す。
【図２】本発明によるＩｎＧａＮ活性層を含むＶＣＳＥＬの製造方法の別の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図面を参照しながら、本発明の追加の特徴および利点について記載する。本発明の記載において、本発明の好ましい実施形態を説明するための添付の図面が参照される。このような実施形態は、本発明の全範囲を表すものではないことを理解されたい。
【００２６】
図１は、本明細書に開示されたＩｎＧａＮ層を含むターゲットウェハの製造方法の実施形態を示す。図１は、ＩｎＧａＮｏＳ（基板上ＩｎＧａＮ）加工基板上でのＩｎＧａＮ層の成長を示す。この実施形態によれば、ＩｎＧａＮｏＳ構造は、サファイア基板１と、誘電体接合層２と、極性応力除去、半極性応力除去、または非極性応力除去ＩｎＧａＮ層であり得る応力除去されたＩｎＧａＮシード層３とを備える。
【００２７】
サファイア基板１上の応力除去されたＩｎＧａＮシード層３は、以下のプロセスによって得られてもよい。極性、半極性、または非極性を呈し得るＧａＮテンプレート（自立型基板）が設けられ、その上に成長されるＩｎＧａＮ層が極性を受け継ぐことになる。ＧａＮテンプレートは、低転位密度（例えば、１０７ｃｍ−２未満）を有することが有益であり、この低転位密度もＧａＮテンプレート上に成長されるＩｎＧａＮ層が受け継ぐ。ＩｎＧａＮ層は、ＧａＮテンプレート上に成長された後、弱化領域を形成して別の基板への転写を行いやすくするために、イオン注入を受けてもよい。イオン注入プロセスは、ＩｎＧａＮシード層の厚さおよび厚さの均一性を規定するために利用され得る。例えば、注入ドーズは、ＩｎＧａＮ層内に所望の厚さで弱化領域を形成するように選択され得ることで、シード層の厚さを規定する。加えて、注入ドーズおよび分割パラメータは、ＩｎＧａＮシード層に所望の厚さの均一性をもたらすように選択され得る。
【００２８】
例えば、ＩｎＧａＮシード層３は、ガラス質のリフロー可能な接合層、例えば、ホウ素リン含有ケイ酸塩ガラス（ＢＰＳＧ）や、Ｂ（ＢＳＧ）やＰ（ＰＳＧ）を含むＳｉＯ２化合物に接合されてもよい。ホウ素リン含有ケイ酸塩ガラスは、約８００℃〜８５０℃（ガラスの実際の組成による）を超える温度でリフロー特性を示すことで、ＩｎＧａＮシード層３に誘発された歪みを除去することができる。あるいは、ＩｎＧａＮシード層３上に１つのリフロー可能な接合層が形成され、基板の表面上に別のものが形成され、これらの２つの接合層が互いに接合される。ある実施形態において、ＩｎＧａＮシード層３は、ガラス質のリフロー可能な接合層上にわたってブランケット層を備えてもよく、あるいは、ＩｎＧａＮシード層３は、当分野で既知のように、円形、矩形などを含むが、これらに限定されるものではない形状の１つ以上のＩｎＧａＮシード層にパターン化およびエッチングされてもよい。
【００２９】
ＧａＮテンプレートの除去前または除去後、ＩｎＧａＮシード層３の応力を除去するために、構造体に熱処理を施す。応力除去後、応力除去されたＩｎＧａＮシード層３は、さらなる処理のために応力除去されたＩｎＧａＮシード層３として機能するために、サファイア基板１に転写されてもよい。応力除去されたＩｎＧａＮシード層３をサファイ基板１へ転写しやすいようにするために、サファイア基板１の表面上に直接、誘電体層２、例えば、ＳｉＯｘまたはＳｉｘＮｙを形成することが好ましい場合もある。いずれにせよ、ＩｎＧａＮシード層３は、欠陥密度に対して高品質のドナー材料上で成長させて得られ（上述したＧａＮテンプレート）、ひいては、応力除去されたＩｎＧａＮシード層３の厚さは、材料の品質に影響を与えることなく、非常に薄い（例えば、５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の）ものであり得る。ＩｎＧａＮ層４は、引き続き、サファイア基板１上に設けられた応力除去されたＩｎＧａＮシード層３上にエピタキシャル成長され得る。ＩｎＧａＮの厚さは、２００ｎｍ〜２０００ｎｍ、特に、５００〜１５００ｎｍの範囲内のものである。
【００３０】
図１に示すように、結果的に得られた構造は、キャリア基板５上に形成されたミラー層６に接合される。ミラー層５は、当分野で既知のように、高反射率（約９９％）の分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）から作製されてもよい。接合プロセスの後、サファイア基板１は、化学エッチング、研削、研磨によって除去される。本発明のある実施形態において、サファイア基板１が、レーザリフトオフプロセスによって除去される。レーザリフトオフの実施形態において、誘電体接合層２は、例えば、サファイア基板１を通した誘電体接合層２のレーザ照射によって、電磁放射を吸収しやすいように電磁吸収を含んでもよい。電磁吸収層を含む誘電体接合層をこのように照射することで、サファイア基板１の除去が容易になる。誘電体接合層２の残りの材料は、エッチング、研削、および／または研磨によってＩｎＧａＮシード層３から除去され得る。
【００３１】
引き続き、ＩｎＧａＮシード層３は、図１に示すように、ＩｎＧａＮ層４を露出するように除去される。応力除去されたＩｎＧａＮシード層３が比較的薄いため、エッチングや研磨によって正確かつ均一に除去され得る。本発明の他の実施形態において、応力除去されたＩｎＧａＮシード層３の除去は、熱酸化／還元プロセス、または光電気化学（ＰＥＣ）エッチングプロセスによって達成されてもよい。次のステップにおいて、高反射率（約９９％）の分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）から作製されてもよい第２のミラー層７が、結果的に得られるＶＣＳＥＬ構造の活性層になるＩｎＧａＮ層４の露出表面上に形成される。当分野で既知のように、ＶＣＳＥＬデバイスを完成させるために、接触ステップを含むさらなる処理ステップが続く。
【００３２】
従来とは対照的に、本発明によれば、応力除去されたＩｎＧａＮシード層３は、ほとんど残留物を残すことなくほぼ完全に除去され得る。比較的厚い活性層のエッチバックが不要である。これによって、（残留物なしに）ＩｎＧａＮ層４によってのみ規定された活性ＩｎＧａＮ領域の複数の量子ウェルと、光学モードの腹部との完全な位置合わせが可能になる。この位置合わせにより、従来よりもＶＣＳＥＬのレーザ場と共振器とをが良好に結合される。
【００３３】
図２は、図１に示すものとは別の本発明の実施形態を示す。この実施形態によれば、図１を参照しながら記載するように、ＩｎＧａＮｏＳ構造が形成される。誘電体接合層２は、その後の剥離を促すために電磁吸収層８を含んでもよい。さらに、後で活性層の役割を担うことになるＩｎＧａＮ層４上に、ミラー層（ＤＢＲ）６が形成される。結果的に得られる構造は、キャリア基板５に接合される。サファイア基板１の剥離は、サファイア基板１のレーザリフトオフ除去を行いやすいように電磁吸収層８の照射が介在する。誘電体層２の残りの材料が、ＩｎＧａＮシード層３から除去されるのに対して、この実施形態によれば、ＩｎＧａＮシード層３は、ＩｎＧａＮ層４の上部に維持される。ＩｎＧａＮシード層３を除去するよりも、第２のミラー（ＤＢＲ）層７を成長させるためのシード層として使用される。これは、応力除去されたＩｎＧａＮシード層３の厚さが薄く均一であることにより可能である。ＩｎＧａＮシード層３を使用することで、その上に成長されるミラー層７の接着性を高め得る。
【００３４】
図１および図２に示す上述した両方の実施形態において、ミラー層６および７は、例えば、低損失の積層対からなり得る。ミラーは、全酸化物分布ブラッグ反射器、あるいは、ＩＩＩ族窒化物ベースのブラッグ反射器を備えてもよい。原則的に、ＩＩＩ族窒化物ベースのブラッグ反射器に対して、ＡｌｘＧａ１−ｘＮとＧａＮの対層が選択されてもよい。さらなる実施形態において、ミラー層６および７は、金属性材料を含んでもよい。さらに、適切であれば、それぞれのミラー層と活性ＩｎＧａＮ層４との間に、中間接合層が設けられてもよい。
【００３５】
前述した実施形態はすべて、限定的なものとして意図したものではなく、本発明の特徴および利点を示す例である。上述した特徴の一部またはすべてが、異なる方法で組み合わせられることを理解されたい。
【符号の説明】
【００３６】
１…サファイア基板、２…誘電体層、３…ＩｎＧａＮシード層、４…ＩｎＧａＮ層、５…キャリア基板、６，７…ミラー層。
【図１】
2011119656.tif 000003
【図２】
2011119656.tif 000004
【外国語明細書】
2011119656000001.pdf