(57)【要約】  本発明による、高光抽出光素子を作製する方法の一実施形態は、基板の上にリフトオフ層を成長するステップと、リフトオフ層の上にエピタキシャル半導体デバイス構造を成長し、リフトオフ層がデバイス構造と基板との間に挟まれるステップとを含む。エピタキシャル半導体構造は、バイアスに応答して発光するように適合されたエミッタを備える。デバイス構造、リフトオフ層、および基板は、サブマウントにフリップチップ方式で取り付けられ、エピタキシャル半導体デバイス構造は、サブマウントとリフトオフ層との間に挟まれる。リフトオフ層が除去され、基板がデバイス構造から分離される。光化学エッチングやレーザ光によるリフトオフ層の照射による除去などの、様々な除去方法を用いることができる。
2007536732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高光抽出光素子の作製方法であって、
基板上にリフトオフ層を成長するステップと、
前記リフトオフ層の上にエピタキシャル半導体デバイス構造を成長して、前記リフトオフ層が前記デバイス構造と基板との間に挟まれるステップであって、前記エピタキシャル半導体構造は、バイアスに応答して発光するように適合されたエミッタを備えるステップと、
前記デバイス構造、リフトオフ層、および基板をフリップチップ方式でサブマウントの上に取り付け、前記エピタキシャル半導体デバイス構造が前記サブマウントと前記リフトオフ層との間に挟まれるステップと、
前記リフトオフ層を除去し、前記基板を前記デバイス構造から分離するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記リフトオフ層は、前記基板および前記エピタキシャル層よりも小さいバンドギャップを有する材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記リフトオフ層を除去するステップは、前記リフトオフ層を光化学エッチングにさらすことを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記リフトオフ層を除去するステップは、前記リフトオフ層を溶液にさらし、そして光源をあてることを含み、前記溶液と光源の組み合わせにより、周囲物質をエッチングすることなく前記リフトオフ層がエッチングされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記リフトオフ層は、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ、およびＡｌＩｎＧａＡｓの群からの材料を含み、前記溶液は、ＫＯＨおよび水を含み、前記光源は、ほぼ４００ナノメータ（ｎｍ）の波長を有することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記リフトオフ層を除去するステップは、前記基板およびエピタキシャル構造に対しては透明であるが前記リフトオフ層には吸収されるレーザ光源を前記デバイスにあてることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記基板はＳｉＣを含み、前記エピタキシャル構造はＧａＮを含み、前記リフトオフ層はＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ、およびＡｌＩｎＧａＡｓの群からの材料を含み、前記リフトオフ層を除去するステップは、ほぼ３９０〜４５０ｎｍの範囲の波長を有するレーザ光で前記デバイスを照射することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記レーザ光は、ほぼ４００ｎｍの波長を有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記エピタキシャル半導体構造は、ＩＩＩ族窒化物半導体材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記基板は、単結晶炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記エミッタの前記フリップチップ方式の取り付け前に、前記エピタキシャル半導体デバイス構造の上に、前記基板構造と対向する側に第１のミラー層を堆積するステップであって、前記フリップチップ方式の取り付けの後、前記ミラーは前記エピタキシャル半導体構造と前記サブマウントとの間に挟まれているステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のミラー層は、反射用金属を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１のミラー層は、誘電材料で構成された複数の交互積層対を備える分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を備えることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記層対のそれぞれは、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の層および二酸化チタンの層（ＴｉＯ２）、または二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の層および五酸化タンタルの層（Ｔａ２Ｏ５）を備え、前記層対の厚さは、ほぼ前記放射された光の波長の１／４であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記層対は、２から４回繰り返されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１のミラー層は、エピタキシャル材料で構成された複数の交互積層対を備えるエピタキシャルＤＢＲを備えることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記交互積層対のそれぞれは、窒化ガリウム（ＧａＮ）の層および窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の層、または窒化ガリウム（ＧａＮ）の層および窒化アルミニウム（ＡｌｚＸｙＮ）の合金の層を備え、前記交互積層対は、前記放射された光の波長の１／４とほぼ等しい厚さを有することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記層対は、８〜１２回繰り返されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記基板がエッチングされた後に前記エピタキシャル半導体構造の上に第２のミラー層を堆積するステップをさらに含み、前記第２のミラー層は、前記エピタキシャル半導体構造が前記サブマウントと前記第２のミラー層との間に挟まれるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２のミラー層は、反射用金属を含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第２のミラー層は、誘電材料で構成された複数の交互積層対を備える分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を備えることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記層対のそれぞれは、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の層および二酸化チタンの層（ＴｉＯ２）、または二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の層および五酸化タンタルの層（Ｔａ２Ｏ５）を備え、前記層対の厚さは、ほぼ前記放射された光の波長の１／４であることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記層対は、２から４回繰り返されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２のミラー層は、エピタキシャル材料で構成された複数の交互積層対を備えるエピタキシャルＤＢＲを備えることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記交互積層対のそれぞれは、窒化ガリウム（ＧａＮ）の層および窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の層、または窒化ガリウム（ＧａＮ）の層および窒化アルミニウム（ＡｌｚＸｙＮ）の合金の層を備え、前記交互積層対は、前記放射された光の波長の１／４とほぼ等しい厚さを有することを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記層対は、８〜１２回繰り返されることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
エピタキシャル半導体構造を成長するステップは、
前記基板の上に第１のエピタキシャル半導体層を成長するステップと、
前記第１のエピタキシャル半導体層の上に第２のエピタキシャル半導体層を成長し、前記第１の半導体層が前記リフトオフ層と前記第２の半導体層との間に挟まれるようにするステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
エピタキシャル半導体構造を成長するステップは、共振空洞発光ダイオード用途に適した薄いドープされた層を成長することを含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
高光抽出光素子を作製する方法であって、
基板の上にリフトオフ層を成長するステップと、
前記リフトオフ層の上にエピタキシャル半導体構造を成長し、前記リフトオフ層が前記エピタキシャル半導体構造と前記基板との間に挟まれるステップと、
前記エピタキシャル半導体構造の上に第１のミラー層を堆積し、前記エピタキシャル半導体構造が前記第１のミラー層と前記リフトオフ層との間に挟まれるステップと、
前記リフトオフ層を除去することにより、前記基板を前記エピタキシャル構造から分離するステップと、
前記エピタキシャル半導体構造の上に第２のミラー層を堆積し、前記エピタキシャル半導体構造が前記第１のミラー層と第２のミラー層との間に挟まれるステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３０】
前記リフトオフ層を除去するステップは、前記リフトオフ層に対して光化学エッチングを用いることを含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記リフトオフ層を除去するステップは、前記リフトオフ層に対して溶液および光源を用いることを含み、前記溶液および光源の組み合わせは、周囲材料をエッチングすることなく前記リフトオフ層のエッチングを生じさせることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記リフトオフ層は、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮおよびＡｌＩｎＧａＡｓの群からの材料を含み、前記溶液は、ＫＯＨおよび水を含み、前記光源はほぼ４００ナノメータ（ｎｍ）の波長を有することを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記リフトオフ層を除去するステップは、前記基板およびエピタキシャル構造に対しては透明であるが前記リフトオフ層によっては吸収されるレーザ光源を前記デバイスにあてることを含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
前記基板はＳｉＣを含み、前記エピタキシャル構造はＧａＮを含み、前記リフトオフ層はＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮおよびＡｌＩｎＧａＡｓの群からの材料を含み、前記リフトオフ層を除去するステップは、ほぼ３９０から４５０ｎｍの範囲の波長を有するレーザ光で前記デバイスを照射することを含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３５】
前記レーザ光は、ほぼ４００ｎｍの波長を有することを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記第１のミラー層または第２のミラー層のいずれかは、反射用金属を含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３７】
前記第１のミラー層または第２のミラー層のいずれかは、誘電材料で構成された交互積層対を有する分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を備えることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３８】
前記第１のミラー層または第２のミラー層のいずれかは、誘電材料で構成された交互積層対を有するエピタキシャルＤＢＲミラーを備えることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３９】
前記第１のミラー層を堆積した後に、前記第１のミラー層、エピタキシャル半導体構造、リフトオフ層、および基板の組み合わせを、サブマウントの上にフリップチップ方式で取り付け、前記第１のミラー層が前記サブマウントに隣接するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項４０】
共振空洞発光ダイオード（ＲＣＬＥＤ）であって、
薄膜エピタキシャル半導体構造と、
前記エピタキシャル半導体構造の１つの表面の上の第１のミラー層と、
前記エピタキシャル半導体構造の別の表面の上の第２のミラー層であって、前記エピタキシャル半導体構造が前記第１のミラーと第２のミラーとの間に挟まれ、前記第１のミラー層より反射率が低いミラー層と、
サブマウントであって、前記第１および第２のミラーを有する前記エピタキシャル半導体構造が取り付けられ、前記第１のミラー層が隣接し、前記第２のミラー層が主発光面であるサブマウントと
を備えるＲＣＬＥＤ。
【請求項４１】
前記エピタキシャル半導体デバイスは、光を放射し、前記光のための共振空洞を設けるための厚さを有することを特徴とする請求項４０に記載のＲＣＬＥＤ。
【請求項４２】
前記エピタキシャル半導体デバイスは、反対にドープされた半導体材料の２つの層を備えることを特徴とする請求項４０に記載のＲＣＬＥＤ。
【請求項４３】
前記エピタキシャル半導体デバイスは、２つの反対にドープされた層の間に挟まれた活性領域を備えることを特徴とする請求項４０に記載のＲＣＬＥＤ。
【請求項４４】
前記第１のミラー層または第２のミラー層の前記いずれかは、金属を含むことを特徴とする請求項４０に記載のＲＣＬＥＤ。
【請求項４５】
前記第１または第２のミラー層は、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を備えることを特徴とする請求項４０に記載のＲＣＬＥＤ。
【請求項４６】
ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル半導体材料から炭化ケイ素基板を除去する方法であって、
ＳｉＣ基板の上にＡｌＧａＮリフトオフ層を成長するステップであって、前記リフトオフ層は、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮおよびＡｌＩｎＧａＡｓの群からの材料を含むステップと、
前記リフトオフ層の上にＧａＮエピタキシャル半導体デバイスを成長し、前記リフトオフ層が前記デバイス構造と基板との間に挟まれるステップであって、前記エピタキシャル半導体構造は、バイアスに応じて発光するのに適合したエミッタを備えるステップと、
前記デバイス構造、リフトオフ層、および基板をフリップチップ方式でサブマウントに取り付け、前記エピタキシャル半導体デバイス構造が前記サブマウントと前記リフトオフ層との間に挟まれるステップと、
前記リフトオフ層を、光化学エッチングを用いて除去し、前記基板を前記デバイス構造から分離するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４７】
光化学エッチングは、ＫＯＨおよび水の溶液、ならびにほぼ４００ナノメータ（ｎｍ）の波長を有する光源を含むことを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
炭化ケイ素基板をＩＩＩ族窒化物エピタキシャル半導体材料から除去する方法であって、
ＳｉＣ基板の上にリフトオフ層を成長するステップであって、前記リフトオフ層は、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮおよびＡｌＩｎＧａＡｓの群からの材料を含むステップと、
前記リフトオフ層の上にＧａＮエピタキシャル半導体デバイス構造を成長し、前記リフトオフ層が前記デバイス構造と基板との間に挟まれるステップであって、前記エピタキシャル半導体デバイス構造はバイアスに応じて発光するのに適合したエミッタを備えるステップと、
前記デバイス構造、リフトオフ層、および基板をサブマウントの上にフリップチップ方式で取り付け、前記エピタキシャル半導体デバイス構造が前記サブマウントと前記リフトオフ層との間に挟まれるステップと、
前記リフトオフ層を、レーザ光で前記リフトオフ層を照射することにより除去し、前記基板を前記デバイス構造から分離するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４９】
前記レーザ光は、ほぼ３９０から４５０ｎｍの範囲の波長を有することを特徴とする請求項４８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体デバイスを作製する方法に関し、より詳細には、薄膜半導体デバイスを作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＩＩ族窒化物材料系の半導体材料の製造が改善し、高効率の青色、緑色、および紫外（ＵＶ）発光ダイオード（ＬＥＤ）などのＧａＮ／ＡｌＧａＮ光電子デバイスや、高出力マイクロ波トランジスタなどの電子デバイスの開発に関心が集まった。ＧａＮの利点のいくつかは、３．４ｅＶという広く直接遷移のバンドギャップ、高電子速度（２×１０７  ｃｍ／ｓ）、高い破壊電界（２×１０６Ｖ／ｃｍ）、およびヘテロ構造の利用可能性である。
【０００３】
一般的なＬＥＤは、ｐ型ドープ層とｎ型ドープ層との間に挟まれた活性領域を備えることができ、ドープ層の両端間にバイアスが加えられると電子およびホールが活性領域に注入される。電子とホールは活性層内で再結合して、光がＬＥＤ構造を構成している材料内においてすべての方向に放射される形で、「発光球（ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｐｈｅｒｅ）」内で全方向に光を発生する。一般的なＬＥＤは、活性領域から光を発生させることに関して効率的なのだが、発生された光は、ＬＥＤ材料と周囲物との間の屈折率の差のためにＬＥＤ材料から周囲への発光が困難である。一般的な厚さの層および領域を有するＬＥＤにおいては、表面方向に約２０度の広がりを持つ円錐内に生成されたフォトンのみがＬＥＤ構造から出ていく。残りの光はＬＥＤの構造内にトラップされ、最終的には半導体材料に吸収されることになる。ＬＥＤ材料に吸収される光は発光にとって損失であり、これはＬＥＤの総発光効率を減少させる。
【０００４】
一般的なＬＥＤの発光効率を改善するために種々の方法が開発されてきており、それらのいくつかには、非平面形状のＬＥＤを使用すること、およびＬＥＤの発光表面を粗面処理（ｒｏｕｇｈｅｎｉｎｇ）することが含まれる。これらのアプローチはいずれも、異なる角度を有するＬＥＤ表面を設け、それによりＬＥＤの活性領域からの光が表面に到達したときに光と表面との間の角度が様々になるようにすることで、発光効率を改善する。このことは、光が表面に到達したときに２０度の広がりを持つ円錐内に入り、そしてＬＥＤから放射される可能性を増加させる。２０度の範囲内でない場合、光は異なる角度で反射され、次に表面に到達するときに円錐内に入る見込みが大きくなる。
【０００５】
発光効率は、共振空洞（ｒｅｓｏｎａｎｔ  ｃａｖｉｔｙ）ＬＥＤ（ＲＣＬＥＤ）の共振空洞構造を利用することによっても向上させることができる。ＲＣＬＥＤは、非特許文献１に一般的に説明されている。ＲＣＬＥＤは一般に、２つの反対にドープされたエピタキシャル層と、これら反対にドープされた層の上のミラーとを備えており、反対にドープされた層はミラー間に挟まれている。一方のミラーは他方のミラーよりも低い反射率を有し、したがって、光は低い反射率を有するミラーを通じてＲＣＬＥＤから出ていく。他の実施形態では、エピタキシャル活性領域を、反対にドープされた層の間に備えることができる。
【０００６】
ＲＣＬＥＤは一般に、標準的ＬＥＤよりもだいぶ薄いエピタキシャル層を備え、共振空洞効果は、エピタキシャル層の厚さがエピタキシャル層により発生された光のほぼ一波長であるときに現れる。共振空洞内で発生された光は定常波を形成し、放射される光のすべては方向性を持って放射される。この方向性光放射は、ダイオード接合により形成された平面に対して実質的に垂直方向に、標準的ＬＥＤと比較してより強い強度でフォトンを放出する。標準的ＬＥＤと比較して、ＲＣＬＥＤの放射スペクトルはより高いスペクトル純度を有し、ＲＣＬＥＤの放射遠視野像（ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｆａｒ−ｆｉｅｌｄ  ｐａｔｔｅｒｎ）はより有向的（ｄｉｒｅｃｔｅｄ）である。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６０７１７９５号明細書
【特許文献２】米国特許第Ｒｅ３４８６１号明細書
【特許文献３】米国特許第４９４６５４７号明細書
【特許文献４】米国特許第５２０００２２号明細書
【非特許文献１】E. Fred Shubert, “Light Emitting Diodes,” Cambridge University Press, p. 198-211 (2003)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ある種の材料系のＲＣＬＥＤを作製するとき、２つのミラーをエピタキシャル層の対向する面に堆積することには困難が伴う。反対にドープされた層（および活性領域）は一般に、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）反応装置内でのエピタキシャル成長など、既知の作製方法およびデバイスを用いて基板上に形成される。これらの層が基板上に堆積されると、２つのミラーのうち最初のものを、最も新しく成長された（最上位の）エピタキシャル表面の上に堆積することができ、それは通常はｐ型ドープ層である。他方のドープされた、最初に成長された層の表面の上にミラーを載せることは、その表面が基板の成長表面と接しているのでそれほど易しいことではない。ＲＣＬＥＤの層は一般的に薄いので、第２のミラーを堆積できるようにエピタキシャル層を基板から分離することが困難である可能性がある。基板の上にミラーを堆積し、次いでエピタキシャル層を成長するということは、ミラー材料とエピタキシャル層との間の結晶格子不整合のため現実的でない。
【０００９】
エピタキシャル層の上に第２のミラーを堆積する１つの方法は、最初に基板を除去することである。エピタキシャル層から基板を除去する１つの技法が特許文献１に説明されている。ＧａＮの薄膜がサファイア基板上にエピタキシャル成長され、ついで基板が、ＧａＮは吸収するがサファイアに対しては透明である波長（例えば、２４８ｎｍ）の走査ビームで照射される。しかしながら、放射の強度は照射領域が分離しない程度に低い。分離プロセスは、この構造をガリウムの融点より構造を加熱することなどにより、レーザ照射の終了後に実行される。特許文献１の発明の別の実施形態が所望の膜と成長基板との間に犠牲材料を成長することとして説明されている。ついで任意選択のビームを、この任意選択のビームに対して透明である成長基板またはアクセプタ基板のいずれかの側面から照射する。
【００１０】
このアプローチに伴う困難は、サファイア基板の上に成長された半導体デバイスに特に適合されていることである。ＩＩＩ族窒化物デバイスは、しばしば炭化ケイ素基板の上に成長され、照射される任意選択のビームの波長が炭化ケイ素により吸収されない程度に大きい場合、その波長はＧａＮにより吸収されるのに大き過ぎる可能性がある。１つの代替策は、ＧａＮを励起するが炭化ケイ素に対しては透明である光の波長を見つけることである。しかしながら、ＧａＮと炭化ケイ素との間のバンドギャップは、ＧａＮにより吸収されつつ炭化ケイ素を信頼性高く透過することを可能にするためには狭すぎる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による、高光抽出光素子を作製する方法の１つの実施形態は、基板上にリフトオフ層を成長するステップと、リフトオフ層の上にエピタキシャル半導体デバイス構造を成長し、リフトオフ層をデバイス構造と基板との間に挟むステップとを含む。エピタキシャル半導体構造は、バイアスに応答して光を放射するように適合されたエミッタを備える。デバイス構造、リフトオフ層および基板はサブマウントにフリップチップ方式で取り付けられ、エピタキシャル半導体デバイス構造がサブマウントとリフトオフ層との間に挟まれる。リフトオフ層は除去され、基板をデバイス構造から分離する。
【００１２】
本発明による、高光抽出光素子を作製する方法の別の実施形態は、基板の上にリフトオフ層を成長するステップと、リフトオフ層の上にエピタキシャル半導体構造を成長し、リフトオフ層をエピタキシャル半導体構造と基板との間に挟むステップとを含む。第１のミラー層が、エピタキシャル半導体構造の上に堆積され、エピタキシャル半導体構造が、第１のミラー層とリフトオフ層との間に挟まれる。基板は、リフトオフ層を除去することによりエピタキシャル構造から分離される。第２のミラー層がエピタキシャル半導体構造の上に堆積され、エピタキシャル半導体構造が第１および第２のミラー層の間に挟まれる。
【００１３】
本発明による、共振空洞発光ダイオード（ＲＣＬＥＤ）の１つの実施形態は、薄膜エピタキシャル半導体構造を備え、第１のミラー層が、エピタキシャル半導体構造の１つの表面上にある。第２のミラー層が、エピタキシャル半導体構造の別の表面に備えられ、エピタキシャル半導体構造が第１および第２のミラー層の間に挟まれている。第２のミラー層は、第１のミラー層よりも低い反射率を有する。エピタキシャル半導体構造はサブマウントを備え、第１および第２のミラー層は、サブマウントの上に取り付けられている。第１のミラー層はサブマウントに隣接し、第２のミラー層は主発光表面である。
【００１４】
以下の詳細な説明を添付の図面と共に参照すれば、当業者には本発明のこれら及び他の特徴および利点が明らかになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明による、ＩＩＩ族窒化物半導体を作製する方法１０の１つの実施形態を示している。方法１０は、特に炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板の上に形成された薄膜ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの作製に適合されている。ステップ１２で、ＳｉＣが設けられる。ＳｉＣ基板は、例えばＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物材料と共に使用するのに適した材料である。ＳｉＣは、ＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物との結晶格子整合が近く、一般的に高品質なＩＩＩ族窒化物膜をもたらす。ＳｉＣはまた、高熱伝導率を有しているので、ＳｉＣ上のＩＩＩ族窒化物デバイスの総出力電力は、（サファイアの上に形成されたいくつかのデバイスではそうであるが）基板の熱散逸により制限されない。ＳｉＣ基板は、ノースカロライナ州ダラムのＣｒｅｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｉｎｃ．から入手可能であり、それらを製造する方法は、科学文献に記載されており、また特許文献２〜４に記載されている。
【００１６】
ステップ１４で、リフトオフ層がＳｉＣ基板基板の少なくとも１つの表面の上に成長される。好ましいリフトオフ層は、基板またはエピタキシャル層よりも小さいバンドギャップを有する材料を含んでおり、したがって、光化学エッチングにより選択的にエッチングすることができる。リフトオフ層は、これらに制限されないがＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ合金、およびＡｌＩｎＧａＡｓ合金、または後述するように光化学エッチングによりリーチ（ｒｅａｃｈ）する他の材料を含む、多くの異なる材料を含むことができる。リフトオフ層は、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）または有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）などの既知の半導体作製プロセスのうち任意のものを用いて成長することができる。
【００１７】
ステップ１６で、ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層が基板の上に成長され、ＩｎＧａＮのリフトオフ層がＳｉＣ基板とエピタキシャル層との間に挟まれる。エピタキシャル層も、ＭＢＥやＭＯＣＶＤなどの既知の半導体製造プロセスのうち任意のものを用いて成長することができ、方法１０により形成されたあるデバイスにおいては、エピタキシャル層は、ｐ型ＧａＮおよびｎ型ＧａＮの薄膜を備えることができる。
【００１８】
作製されるデバイスの種類に応じて、任意選択のステップ１８が含まれる。ステップ１８は、エピタキシャル層の基板と対向する表面上に第１のミラー層を堆積することを含む。後述する検討から理解されるように、発光ダイオード（ＬＥＤ）が作製されている場合、このミラーは、ＬＥＤの有用な光抽出の増加を助け、ＲＣＬＥＤが作製されている場合、このミラーは、共振空洞効果を生じるために必須である。様々なミラーを用いることができ、例えば、銀、金、ロジウム、プラチナ、パラジウム、金スズ（ｇｏｌｄ  ｔｉｎ）またはこれらの組み合わせなどの、例えばスパッタリングなどの従来の方法を用いて表面に堆積することができる材料でできた金属ミラーを用いることができる。あるいは、ミラーは、複数の対の、異なる屈折率を有する２つの材料を一般的に備える分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）とすることができる。屈折率の差の結果として、各界面においてフレネル反射が生じる。それぞれにおける反射は全反射ではないかもしれないが、界面の数および異なる層の厚さのため、反射された波は建設的に干渉し、それによりＤＢＲは優れた反射率をもたらす。ＤＢＲに用いられる材料の種類に応じて、エピタキシャル層の作製に使用されるのと同一の方法（通常はＭＢＥまたはＭＯＣＶＤ）を用いて上面にＤＢＲを堆積することができる。
【００１９】
ステップ２０で、エピタキシャル層（および第１のミラー層）を備えた基板が、サブマウントにフリップチップ方式で取り付けられ、エピタキシャル層、場合によってはミラーの上面が、サブマウントに隣接する。エピタキシャル層またはミラー層の表面は、多くの既知の材料を用いて基板に接着することができる。一例としては、銀とスズの共晶がある。サブマウントは、単一の構造のものとすることができ、または、シリコン、炭化ケイ素、サファイア、グラスまたは金属などの多数の異なる構造部材を備えることができる。サブマントは、電子部品も備え、エピタキシャル層を備えるデバイスを駆動することができる。
【００２０】
ステップ２２で、半導体デバイスまたはリフトオフ層が、エピタキシャル層を実質的にエッチングすることなくリフトオフ層をエッチングする光化学エッチング（ＰＥＣ）にさらされる。本発明による一実施形態では、ＰＥＣエッチングは、半導体デバイスを溶液に浸すステップと、溶液を光で照らすステップとを含み、溶液の組成および光の波長により、エピタキシャル層がエッチングされることなくリフトオフ層がエッチングされる。好ましい溶液は、（１：３）ＫＯＨおよび水を含み、これはそれ自体ではリフトオフ層またはＩＩＩ属窒化物エピタキシャル層を実質的にエッチングしない。しかしながら、溶液が光で照らされると、溶液は、リフトオフ層をエッチングすることができ、エピタキシャル層はエッチングしない。様々な光の波長を用いることができ、適切な波長は約４００ナノメータ（ｎｍ）である。４００ｎｍの光により、リフトオフ層内の材料が電子ホール対を形成し、Ｉｎ原子にあるホール位置が水酸化物イオンの結合を可能にする。これによりＩｎ２Ｏ３がＨ２ガス副生成物とともに形成されてＩｎの除去が始まり、リフトオフ層構造の分解が急速に進む。ＩｎＧａＮリフトオフ層のエッチングをさらに促進するために、１つのプローブを基板上に、そして別のプローブを溶液内に置くことによりＫＯＨおよび水の溶液にバイアスをかけることができる。リフトオフ層のＰＥＣエッチングの後、エピタキシャル層を備えたサブマントをＳｉＣ基板から分離することができる。
【００２１】
作製されているデバイスに応じて代替的ステップ２４を含むことができ、ステップ２４では、第２のミラーを、ＳｉＣ基板をエピタキシャル層から分離することにより露出されたエピタキシャル層の表面の上に、堆積することができる。このステップは通常、エピタキシャル層が第１および第２のミラー層の間に挟まれるように第１のミラー層を形成することと組み合わせて含まれる。この構成は、共振空洞ＬＥＤ（ＲＣＬＥＤ）、固体レーザ、または垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を作製するときに用いることができる。
【００２２】
方法１０は、多くの異なる厚さの多くの異なる材料でできたエピタキシャル層を有する多くの異なる半導体デバイスの作製に用いることができる。方法１０は、特に、ＲＣＬＥＤにおいて用いられる高品質薄膜ＩＩＩ族窒化物層を、薄膜の対向する面上のミラーとともに成長することに適合されている。ＩＩＩ族窒化物ＲＣＬＥＤを形成するとき、ＳｉＣ基板とエピタキシャル層との間の界面にミラーを設けることは、ミラーが認識しうる単結晶構造を有しないか又はエピタキシャル層により形成されている結晶格子と著しく異なる大きさの結晶格子を有する単結晶であるため、現実的でない。結果として、結晶構造の不一致のために、高品質薄膜ＩＩＩ族窒化物層をミラー表面の上に作製することは困難である。
【００２３】
一方、ＳｉＣ基板は、ＩＩＩ族窒化物と結晶格子が良好に整合し、このことは高品質な薄膜ＩＩＩ族窒化物層をもたらす。薄膜エピタキシャル層は、基板上の成長に続くプロセッシングステップの間に支持（ｓｕｐｐｏｒｔ）を要することがあり、方法１０は、基板が配置されており薄膜層を支持している間に、第１のミラーをエピタキシャル層の１つの表面の上に堆積することを可能にする。ついでデバイスは、第１のミラーがサブマウントと層との間にある状態で、フリップチップ方式でサブマウント上に取り付けられる。サブマウントは、基板がエッチングにより除去され、第２のミラーが堆積される間の付加的支持を提供する。この支持をプロセッシング中に提供することにより、高品質薄膜デバイスをＩＩＩ族窒化物材料系において作製することができる。
【００２４】
図２は、本発明による、ＩＩＩ族窒化物半導体を作製する方法３０という別の実施形態を示している。方法３０も特に、炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板上に形成された薄膜ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの作製に適合されている。方法３０は、方法１０と類似する多くのステップを含み、類似するステップに対しては同一の参照番号を使用する。ステップ１２で、ＳｉＣ基板が設けられ、ステップ１４で、基板の少なくとも１つの表面上にリフトオフ層が成長され、リフトオフ層は、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、または後述するようにレーザ照射と反応する他の材料を含む。
【００２５】
ステップ１６で、エピタキシャル層がリフトオフ層上に形成され、リフトオフ層が基板とエピタキシャル層との間に挟まれる。エピタキシャル層は好ましくはＧａＮで形成される。ステップ２０で、付加的な第１のミラー層を形成することができ、ステップ２２で、半導体デバイスが、フリップチップ方式でサブマウント上に取り付けられる。
【００２６】
方法３０において、デバイスがリフトオフ層をエッチングするためにＰＥＣエッチングエッチングにさらされることはなく、その代わりにステップ３２で、半導体デバイスがレーザにより照射される。レーザは、ＳｉＣ基板またはＧａＮエピタキシャル層によっては吸収されないが、ＩｎＧａＮリフトオフ層により吸収される波長の光を発生する必要がある。ＳｉＣは、約３９０ｎｍ以下の波長の光を吸収し、ＧａＮは、約３６０ｎｍ以下の波長の光を吸収し、ＩｎＧａＮは、約４５０ｎｍ以下の波長の光を吸収する。本発明によるレーザ照射は、約３９０から４５０ｎｍの間の波長を有する必要があり、適切な波長は４００ｎｍである。ＳｉＣ基板またはＧａＮ層は、この波長のレーザ照射に対して透明であり、照射がリフトオフ層に当たると光が吸収される。これによりリフトオフ層が加熱および消散（ｄｉｓｓｉｐａｔｅ）し、エピタキシャル層とサブマウントが分離することが可能になる。約３９０から４５０ｎｍの間の多くの他の波長のレーザ照射を用いることができることを理解されたい。
【００２７】
代替的ステップ２４で、第２のミラーを、ＳｉＣ基板をエピタキシャル層から分離することで露出されたエピタキシャル層の表面の上に堆積することができる。図１において上述したように、このステップは、ＲＣＬＥＤ、固体レーザ、またはＶＣＳＥＬの作製の際に通常含まれる。
【００２８】
図１および図２の方法１０、３０を用いて多くの様々なデバイスを作製することができる。図３は、本発明によるＬＥＤ４０というある実施形態を示している。ＬＥＤ４０は、方法１０、３０を用いて作製することができ、作製の中間ステップの１つの状態が示されている。ＬＥＤ４０は、エピタキシャル成長を支え、リフトオフ層４６が形成される第１の基板表面４４を有する炭化ケイ素基板４２を備える。リフトオフ層４６は、図１および図３にそれぞれ示された方法１０および３０において上述した材料を含むことができる。エピタキシャルデバイス層構造４８がついでリフトオフ層４６の上に作製され、リフトオフ層４６が基板４２とエピタキシャル構造４８との間に挟まれる。この実施形態において、エピタキシャルデバイス４８は、リフトオフ層４６の上に直接的に成長されたｎ型ＧａＮ層５０と、ｎ型層５０の上に成長されたｐ型ＧａＮ層５２とを備える。他の実施形態では、ｎ型層５０とｐ型層５２との間に活性領域を備えることができる。ｎ型層５０およびｐ型層５２は、作製されるデバイスに応じて多くの異なる厚さを有することができる。リフトオフ層４６も多くの異なる厚さを有することができ、適した厚さは、約１０００〜２０００Åの範囲である。図１のＰＥＣエッチングを使用するとき、リフトオフ層４６が厚さ１０００Åより下であると、除去プロセスがデバイスの中心に向かうにつれてメニスカス効果（ｍｅｎｉｓｃｕｓ  ｅｆｆｅｃｔ）によりリフトオフ層の除去が遅くなる。
【００２９】
図４は、接着層／材料５６により、エピタキシャル構造の上面がサブマウント５４に隣接する状態でフリップチップ方式によりサブマウント５４に取り付けられた後の、図３のＬＥＤ４０を示している。本発明による一実施形態において、接着層／材料５６は、銀とスズの共晶を含むエポキシ材料である。上述したように、サブマウント５４は、シリコン、炭化ケイ素、サファイア、グラスまたは金属などの多数の異なる構造部材の１つとすることができ、また、ドライブエレクトロニクス又は静電気放電保護要素も備えることができる。
【００３０】
サブマウント５４に取り付けられると、ＬＥＤ４０は、図１の方法１０のステップ２２のところで説明した種類のＰＥＣエッチング、または図２の方法３０のステップ３２において説明した種類のレーザ照射にさらされる。これにより、基板４２がエピタキシャル構造４６から分離される。図５は、基板が除去され、上面にコンタクト５８が堆積された後のＬＥＤ４０を示している。この実施形態において、サブマウント５４は、導電性であり、サブマウント５４とコンタクト５８との間を通じてエピタキシャル構造４８にバイアスをかけることができる。
【００３１】
図６は、本発明によるＬＥＤ６０というある実施形態を示している。ＬＥＤ６０は、方法１０、３０を用いて作製することができ、作製の中間ステップの１つにおける状態が示されている。ＬＥＤ６０は、図３〜５のＬＥＤ４０と類似する特徴を多く備えており、これらの類似する特徴に対しては同一の参照番号を使用する。ＬＥＤ６０は、ＳｉＣ基板４２、リフトオフ層４６、エピタキシャル構造４８を備え、これらのすべては接着層／材料５６によりサブマウント５４にフリップチップ方式で取り付けられている。しかしながら、ＬＥＤ６０においては、第１のミラー層６２をエピタキシャル構造４８とサブマウント５４との間に備えている。この配置を達成するために、第１のミラー層６２を、サブマウント５４の上、またはフリップチップ方式で取り付ける前のエピタキシャル構造４８の上のいずれかに形成することができる。示されている実施形態においては、接着層／材料が第１のミラー６２とサブマウント５４との間にあるように、ミラー層がフリップチップ方式による取り付けの前にエピタキシャル構造４８の上に形成される。
【００３２】
ＬＥＤ６０はついで、図１の方法１０のステップ２２のところで説明した種類のＰＥＣエッチング、または図２の方法３０のステップ３２において説明した種類のレーザ照射にさらされる。これにより、基板４２がエピタキシャル構造４８から分離される。図７は、基板がエピタキシャル構造４８から除去され、エピタキシャル構造４８の露出された表面にコンタクト６４が堆積された後のＬＥＤ６０を示している。コンタクト６４とサブマウント５４との間を通じてエピタキシャル構造４８にバイアスをかけ、エピタキシャル構造４８が全方向に発光するようにすることができる。第１のミラー６２に向けられた光は、エピタキシャル構造４８の上面に向かって反射されて、ＬＥＤ６０からの発光に寄与することができる。
【００３３】
異なる実施形態の共振空洞発光ダイオード（ＲＣＬＥＤ）を、図１および図２の方法１０および方法３０を使用して作製することができる。上述したように、ＲＣＬＥＤは一般に、一般的なＬＥＤよりもだいぶ薄いエピタキシャル層を備える。ＲＣＬＥＤは一般に、２つの反対にドープされたエピタキシャル層と、反対にドープされた層の上のミラーとを備え、反対にドープされた層はミラー間に挟まれている。１つのミラーは他方のミラーよりも低い反射率を有し、それにより、低い反射率を有するミラーから光がＲＣＬＥＤの外へ出ていく。共振空洞効果は、エピタキシャル層の厚さが、エピタキシャル層により発生された光のほぼ一波長であるときに現れる。方法１０および３０は、特に、ＲＣＬＥＤにとって適切な薄膜を有するエピタキシャル構造を形成することに適合されている。
【００３４】
図８は、方法１０および３０により作製されたＲＣＬＥＤ７０というある実施形態の、作製の中間ステップにおける状態を示している。ＲＣＬＥＤ７０は、ＳｉＣ基板７２、ＩｎＧａＮリフトオフ層７４、および薄膜エピタキシャル層を有するＧａＮエピタキシャル構造７６を備える。第１のミラー層７８が、エピタキシャル構造の上に備えられ、ＲＣＬＥＤ７０全体が、銀とスズの共晶を含むエポキシ材料などの接着層／材料８２によりサブマウント８０の上にフリップチップ方式で取り付けられる。上述したように、サブマウントは、シリコン、炭化ケイ素、サファイア、グラスまたは金属を含む多くの構造部材の１つとすることができ、また、ドライブ／保護エレクトロニクスを備えることができる。ＲＣＬＥＤ７０はついで、図１の方法１０のステップ２２のところで説明した種類のＰＥＣエッチング、または図２の方法３０のステップ３２において説明した種類のレーザ照射にさらされる。これにより、基板７２がエピタキシャル構造７６から分離される。
【００３５】
多くの異なる材料および構造を第１のミラー層７８として用いることができる。図８に示された実施形態において、第１のミラー層７８は、銀、金、ロジウム、プラチナ、パラジウム、金スズ（ｇｏｌｄ  ｔｉｎ）またはこれらの組み合わせなどで作製できるｐ型金属ミラー８４を備えることができる。
【００３６】
本発明による別の実施形態において、第１のミラー７８は、異なる厚さ及び異なる屈折率を有する多くの異なる層対（ｌａｙｅｒ  ｐａｉｒ）を有するＤＢＲを備えることができる。ある実施形態は、好ましくは厚さ１／４波長のｐ型二酸化ケイ素８８とｐ型酸化チタン９０で構成された交互積層（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ）誘電体層で構成された、誘電性ＤＢＲ第１ミラー８６を備える。本発明による別の実施形形態のＤＢＲ第１ミラー８６は、二酸化ケイ素と五酸化タンタルで構成された交互積層誘電層を備えることができる。ＧａＮで構成されたエピタキシャル構造７６と、ＤＢＲ第１ミラー８６を形成する層８８および９０との間の屈折率の対比は、ＤＢＲ第１ミラー８６が、２つから４つの交互積層対（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  ｌａｙｅｒ  ｐａｉｒ）によって光を有効に反射するのに十分なものである。交互積層対の適切な数は３である。より少ない又はより多い数の対を有するＤＢＲ第１ミラー８６を使用することができることも理解されたい。これらの層の厚さは、バイアスがかけられたときにエピタキシャルデバイス構造７６により発生される光の１／４波長に対応する。
【００３７】
別の実施形態は、エピタキシャル材料で構成された交互積層対を備えたエピタキシャルＤＢＲ第１ミラー９２を備える。多くの異なる交互積層対を使用することができ、ＤＢＲ第１ミラー９２は好ましくは、ｐ型ＧａＮ９４とｐ型窒化アルミニウム９６で構成された交互積層対を備える。エピタキシャルＤＢＲ第１ミラー９２の他の実施形態において、窒化アルミニウムの代わりに窒化アルミニウム合金を用いることができる。エピタキシャルデバイス構造７６とエピタキシャルＤＢＲ第１ミラー９２を構成する材料との間の屈折率の差は、ミラー９２が、約８から１２の、厚さがほぼ１／４波長である層対を必要とする程度である。層対の適切な数は１０である。より少ない又はより多い数の層対であってもＤＢＲは機能することを理解されたい。
【００３８】
図９は、図８のＲＣＬＥＤ７０の一実施形態を、基板が除去され、基板が除去された後にエピタキシャル構造の露出した表面の上に第２のミラー層１００がある状態で示している。第１のミラー層７８と同様に、第２のミラー層１００は、（図示されているような）ｎ型金属ミラー、ｎ型誘電性ＤＢＲ１０４、またはｎ型エピタキシャルＤＢＲ１０６などの多くの異なるミラーの種類とすることができる。ｎ型金属ミラーは、銀、金、ロジウム、プラチナ、パラジウム、金スズまたはこれらの組み合わせを含むことができる。ｎ型誘電性ＤＢＲ１０４は、多くの異なる交互積層対で構成することができるが、好ましくは、二酸化ケイ素層１０８と二酸化チタン１１０で構成された、ほぼ３つの交互積層対で構成されている。ｎ型エピタキシャルＤＢＲ１０６は、ｎ型ＧａＮ１１２とｎ型窒化アルミニウム１１４で構成された、ほぼ１０の対を備えることができる。
【００３９】
しかしながら、第２のミラー層１００は、第１のミラー７８よりも低い反射率を有し、したがって、光が第２のミラー層１００を通じてＲＣＬＥＤから出るべきである。第２のミラーｎ型層１００の露出した表面の上にメタライゼーション層（図示せず）を堆積することができ、接着のための金、銀、ロジウム、プラチナ、パラジウム、または金スズのいずれかとすることができる。
【００４０】
図１０および１１は、図８のＲＣＬＥＤ７０を備え、基板が除去され、エピタキシャル構造７６への電流の拡散を増加するための金属ミラーを有するＤＢＲ第２第１ミラーを組み込む第２のミラー層を有するＲＣＬＥＤ１２０を示している。第２のミラー１２２は、金属メッシュ１２６を有するＤＢＲ１２４を備え、コンタクトからの電流を拡散する。極めて反射的であるために十分な数の適切な厚さを有する層を備えたＤＢＲ１２４が、エピタキシャル構造７６の上に堆積される。ついでチャネルがＤＢＲ１２４内に通常はエッチングによって開けられ、それらは、エピタキシャル構造の表面にわたり延在し、相互接続される。これらのチャネルはついで金属ミラー材料により充填されて金属メッシュ１２６を形成する。ＤＢＲ１２４は金属１２６と比べて高い反射率を有するが金属メッシュ１２６とＤＢＲ１２４の組み合わせは、十分な反射率と良好な電流拡散を有する層を構成する。図１１は、ＲＣＬＥＤ１２０の平面図であり、ＤＢＲ１２４と金属メッシュ１２６の上面を示している。金属メッシュ１２６は、多くの異なるチャネル配置をとることができるが、直交し相互接続したチャネルとして図示してある。第１のミラー層７８もこのＤＢＲと金属メッシュの配置をとり、電流拡散を増加することができる。
【００４１】
図１２〜１５は、本発明による、図１および２の方法１０および３０を用いて作製することができるＬＥＤの異なる実施形態を示している。示されているＲＣＬＥＤのそれぞれにおいて、第１のミラー層は、金属ミラー堆積物、ｐ型ＤＢＲ、またはｐ型エピタキシャルＤＢＲのうち任意のものとすることができる。同様に、ＲＣＬＥＤのそれぞれにおいて、第２のミラー層は、ｎ型金属ミラー、ｎ型ＤＢＲ、またはｎ型エピタキシャルＤＢＲとすることができる。これらの図において、第２のミラー層の選択は、第１のミラー層の選択により制約を受けず、第１のミラー層の選択は、第２のミラー層の選択により制約を受けない。たとえば、ｐおよびｎ型層が逆転された（ｒｅｖｅｒｓｅｄ）実施形態において、第２のミラー層は、第１のミラー層がｐ型ＤＢＲである場合にｎ型金属ミラーとすることができる。
【００４２】
図１２は、本発明による、方法１０および３０を用いて作製することができるＲＣＬＥＤ１３０の一実施形態を示している。上述したように、ＲＣＬＥＤは、エピタキシャル構造１３２が薄く、構造１３２により放射される光のほぼ一波長の厚さを有することを要する。方法１０および３０は、特にＲＣＬＥＤに適合した、高品質ＩＩＩ族窒化物薄膜層の作製を可能にする。第１および第２のミラー層１３４、１３６は、上述したもののうちいずれでもよく、ＲＣＬＥＤ１３０は第２のミラー層１３６の上にコンタクト金属層１３８も備える。エピタキシャル構造１３２の低層はサブマウントを通じてコンタクトし、ＲＣＬＥＤ１３０がサブマウント１４０とコンタクト金属層１３８との間にかけられたバイアスに応答して発光するようにすることができる。
【００４３】
方法１０および３０は、ＲＣＬＥＤのエピタキシャル層よりも厚いエピタキシャル層を有するデバイスの作製にも用いることができる。図１３は、本発明による、方法１０および３０を用いて作製することができる標準的ＬＥＤ１５０の一実施形態を示している。エピタキシャル構造１５２は、ＲＣＬＥＤエピタキシャル構造よりも著しく大きな寸法である。ＬＥＤ１５０も、構造１５２の反対にドープされた層の１つに電流を供給するコンタクト１５４を有し、反対にドープされた層の他方はサブマウント１５６を通じてコンタクトされている。
【００４４】
方法１０は、光抽出を向上するための他の特徴を有するエピタキシャルデバイスの作製にも使用することができる。図１４は、成形された側面１６２を有し主発光面１６４が粗面処理されたＬＥＤ１６０の一実施形態を示している。ＬＥＤ１６０は一般に、基板除去方法１０および３０が終了した後に成形および粗面処理される。ＬＥＤ１６０を成形し粗面処理することは、表面に当たって逃げ出し、デバイスから発光する光の割合を増加させることにより、ＬＥＤ１６０の光抽出を増加する。
【００４５】
本明細書で説明されたデバイスのすべては、付加的な層および特徴とともに作製することができ、それらの１つは、デバイスを静電放電（ＥＳＤ）から保護する構造である。図１５は、図１４のＬＥＤ１６０と類似するが、サブマウント１７４と第１のミラー層１７６との間にツェナーダイオード１７２を備えている。スニア（ｓｎｅｅｒ）ダイオード１７２は、サブマウント１７４の作製中にサブマウント１７４に統合され、ＬＥＤを通じた電流の流れを一方向に制約する。図示されたＬＥＤも、傾斜した側面１７７および粗面処理された発光面１７８を有する。方法１０および３０を用いてＬＥＤ１７０を作製するとき、サブマウント１７４にツェナーダイオード構造１７２が設けられ、デバイスがサブマウントにフリップチップ方式で取り付けられるときにツェナーダイオード構造１７２がデバイスと一体となる。結果として得られる構造は、高光抽出効率および高ＥＳＤ評価（ｒａｔｉｎｇ）を提供する。ツェナーダイオード構造を、上述したＲＣＬＥＤの多様な実施形態ならびに垂直共振器面発光レーザおよびレーザダイオードを含む本発明による多くの異なるデバイスに備えることができることを理解されたい。
【００４６】
方法１０および３０は、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）などの他のデバイスを作製するのにも使用することができる。図１６は、本発明による、方法１０および３０により作製されたＶＣＳＥＬ１８０の一実施形態を示している。この実施形態において、第１および第２のミラー層表面１８２、１８４はＤＢＲである。エポキシエポキシ／メタライゼーション（ｅｐｏｘｙ  ｅｐｏｘｙ／ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）１８８によりサブマウント１８６に付着された第１のＤＢＲミラー１８２が示されている。本実施形態の量子井戸構造は、窒化アルミニウムインジウムガリウム（ＡｌＩｎＧａＮ）で作製することができる下端のクラッド層１９０を有する単一量子井戸である。量子井戸１９２が下端のクラッド層１９０の上に配置され、一例としては、量子井戸１９２は窒化インジウムガリウムで作製することができる。上端のクラッド層１９４が量子井戸１９２の上に配置され、量子井戸１９２が、上端および下端のクラッド層１９４、１９０の間に挟まれる。上端のクラッド層１９４は、窒化アルミニウムガリウムで作製することができる。
【００４７】
第２のＤＢＲミラー層１８４が、上端のクラッド層１９４の上に堆積される。この構造は、エッチングにより除去し、円形または長方形とすることができる分離された柱（ｃｏｌｕｍｎ）を形成することができる。これらの分離されたコラムはついで、分離エピタキシャル成長（ｉｓｏｌａｔｏｉｎ  ｅｐｉｔａｘｉａｌ  ｇｒｏｗｔｈ）１９６によりさらに分離することができる。一実施形態において、分離材料は、イオン注入することができる。注入は、セル間の結晶構造に損傷を与える可能性があり、そしてそれはアニーリングを必要とする場合がある。デバイスは、メタライゼーション１９８により覆われる（ｃａｐｐｅｄ  ｏｆｆ）。メタライゼーションは、分離構造を支持（ｓｕｐｐｏｒｔ）のために用いるが、分離構造は電気を通さないので、メタライゼーションは少なくとも部分的にミラー１８４と接触しなければならない。
【００４８】
本発明を特定の好ましい構成を参照して相当に詳細に説明してきたが、他の構成も可能である。本発明による方法は、多くの異なるデバイスを作製するために使用することができ、上述したデバイスは、多くの異なる層配置を有することができる。それゆえ、添付の特許請求の範囲の精神および範囲は、本明細書中の好ましい形態に限定すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による作製方法の一実施形態を示す流れ図である。
【図２】本発明による作製方法の別の実施形態を示す流れ図である。
【図３】本発明による半導体デバイスの一実施形態の断面図を、図１および２の方法の中間ステップの１つの状態で示した図である。
【図４】図３の半導体デバイスの断面図を、図１および２の方法の中間ステップの別の状態で示した図である。
【図５】図４の半導体デバイスの断面図を、図１および２の方法の中間ステップの別の状態で示した図である。
【図６】本発明による半導体デバイスの別の実施形態の断面図を、図１および２の方法の中間ステップの１つの状態で示した図である。
【図７】図６の半導体デバイスの断面図を、図１および２の方法の中間ステップの１つの状態で示した図である。
【図８】本発明による半導体デバイスの別の実施形態の断面図を、図１および２の方法の中間ステップの１つの状態で示した図である。
【図９】図１および２の方法により基板をエッチングして除去し第２のミラーを堆積した後の、図８の半導体デバイスの断面図である。
【図１０】ＤＢＲとワイヤメッシュ第２ミラーを有する、図９の半導体デバイスの断面図である。
【図１１】図１０の半導体デバイスの平面図である。
【図１２】図１および２の方法に従って作製された、本発明による半導体デバイスの別の実施形態の断面図である。
【図１３】図１および２の方法に従って作製された、本発明による半導体デバイスの別の実施形態の断面図である。
【図１４】図１および２の方法に従って作製された、本発明による半導体デバイスの別の実施形態の断面図である。
【図１５】図１および２の方法に従って作製された、本発明による半導体デバイスの別の実施形態の断面図である。
【図１６】図１および２の方法に従って作製された、本発明による半導体デバイスの別の実施形態の断面図である。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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