(57)【要約】  III族窒化物半導体材料の発光層を含むウエハ構造を提供し、発光層の露出面を残すように発光層の少なくとも一部を貫通してウエハをドライエッチングし、発光層の露出面をプラズマで処理することを特徴とする発光装置の製造方法。処理は、熱硝酸又は水素プラズマを用いてもよい。
2013533634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
III族窒化物半導体材料の発光層を含むウエハ構造を提供し、
該発光層の露出面を残すように該発光層の少なくとも一部を貫通して該ウエハをドライエッチングし、
該発光層の該露出面を少なくとも１００℃の温度で硝酸を用いて処理することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項２】
該発光層は、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡＩＧａＮ及びＧａＮの少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
該発光層は、ＩｎＧａＮ及びＧａＮの隣接層又はＡＩＧａＮ及びＧａＮの隣接層を有することを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
該温度は、少なくとも２００℃であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項５】
該温度は、少なくとも２５０℃であることを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
該硝酸は、少なくとも５０％の濃度であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項７】
該露出面は、少なくとも１分間処理されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項８】
該露出面は、少なくとも３分間処理されることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
III族窒化物半導体材料の発光層を含むウエハ構造を提供し、
該発光層の露出面を残すように該発光層の少なくとも一部を貫通して該ウエハをドライエッチングし、
該発光層の該露出面をプラズマで処理することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１０】
該プラズマは、水素プラズマであることを特徴とする請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
該プラズマは、５から１００ｍＴｏｒｒまでの圧力で、好ましくは少なくとも２０ｍＴｏｒｒの圧力であり且つ好ましくは５０ｍＴｏｒｒ以下の圧力であることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１２】
該プラズマは、ガスをチャンバに導入し、少なくとも一つの電極を介して高周波信号をチャンバに印加し生成されることを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１３】
III族窒化物半導体材料の発光層を含むウエハ構造を提供し、
露出面を有する複数のピラーを残すように該ウエハをドライエッチングし、
該装置の光学特性を強化するように該露出面を修正する表面修正工程を行うことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１４】
該表面修正は、該材料の表面領域のフェルミエネルギを変化させることを含むことを特徴とする請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１５】
該表面修正は、該材料の表面状態を減少する又は排除することを含むことを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の製造方法。
【請求項１６】
該表面修正は、該表面領域の該フェルミ準位を、該ピラー本体の該フェルミ準位に近づけるように変化させるように構成されていることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）に関し、特にナノロッドアレイから形成されるＬＥＤの量子効率を向上させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ２０１０／０５０９９２で記載されているように、ナノロッドアレイを含むＬＥＤは、高い性能を示す。III族窒化物ナノロッドアレイは、この使用によく適している。ナノロッドアレイＬＥＤは、電子線描画後のドライエッチング、ナノインプリント後のドライエッチング、任意の自己組織化マスク後のドライエッチングといった多数の方法で製造されている。一般に、ドライエッチングは、ウエハにイオンを衝突させるが、例えば塩化ケイ素は、III族窒化物に重大なダメージを引き起こし、半導体材料の表面領域に表面状態を発生させ、光学効率に深刻な劣化を引き起こす。
【０００３】
また、ＩｎＧａＮ／ＧａＮナノロッドが空気又は酸素を含む外気に触れると、酸化が生じる。酸化は、表面状態を発生させるため、ナノロッドアレイ構造による光学効率のエンハンスメントが低減される。酸化プロセスは、外気温に敏感に依存する。具体的には、温度が高くなると、酸化はより深刻になる。最悪の場合、酸化は発光を完全に消失させる。ＩｎＧａＮ／ＧａＮナノロッドベースエミッタを製作するときに多数のアニーリング処理が存在する。いくつかの工程で、アニーリングは酸素雰囲気中で行われる必要がある。この場合、問題はより深刻であり、光学効率の非常に弱い又は負のエンハンスメントにつながる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、III族窒化物半導体材料の発光層を含むウエハ構造を提供し、発光層の露出面を残すように発光層の少なくとも一部を貫通してウエハをドライエッチングし、発光層の露出面を少なくとも１００℃の温度で硝酸を用いて処理することを特徴とする発光装置の製造方法を提供する。
【０００５】
ドライエッチングは、複数の列を残すように行われ、複数の列は、列の表面である露出面を持つ。主として、列は、ナノスケールである。
【０００６】
実際、本発明は、III族窒化物半導体材料の発光層を含むウエハ構造を提供し、露出面を有する複数の列を形成するためにウエハの少なくとも一部を貫通してドライエッチングし、列の露出面を少なくとも１００℃の温度で硝酸を用いて処理することを特徴とする発光装置の製造方法を提供する。
【０００７】
硝酸の温度は、少なくとも２００℃としてもよく、少なくとも２５０℃であることが好ましい。硝酸は、少なくとも３０％の濃度であることが好ましく、より好ましくは少なくとも５０％であり、さらに好ましくは少なくとも６５％である。濃度は、水中での重量、水中でのモル濃度又は水中での体積によるものでもよい。露出面は、少なくとも１分間処理されてもよく、又は、より好ましくは少なくとも３分間処理されてもよい。
【０００８】
本発明は、さらに、III族窒化物半導体材料の発光層を含むウエハ構造を提供し、発光層の露出面を残すように発光層の少なくとも一部を貫通してウエハをドライエッチングし又はウエハにナノピラーを形成し、発光層の露出面をプラズマで処理することを特徴とする発光装置の製造方法を提供する。
【０００９】
本発明は、さらに、III族窒化物半導体材料の発光層を含むウエハ構造を提供し、複数の列を形成するためにウエハをドライエッチングし又はシェーピングし、列の露出面をプラズマで処理することを特徴とする発光装置の製造方法を提供する。
【００１０】
プラズマは、水素プラズマであってもよく、他の適したガス又はガスの混合物のプラズマであって、少なくとも水素を成分に含むことが好ましい。
【００１１】
プラズマ処理は、少なくともプラズマの一つの成分を、例えば、誘導結合プラズマチャンバ内で、半導体材料に向けて加速させることを含めてもよい。ガスが水素である場合は、一般に、半導体材料に向けてプロトンを加速させることが含まれる。故に、本発明は、プロトンを半導体材料に向ける他の方法を使用しても効果が期待される。
【００１２】
本発明は、故に、さらに、III族窒化物半導体材料の発光層を含むウエハ構造を提供し、複数の列を形成するためにウエハをドライエッチングし又はシェーピングし、プロトンを列の露出面に向けることを特徴とする発光装置の製造方法を提供する。
【００１３】
発光層は、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡＩＧａＮ及びＧａＮの少なくともいずれか１つを含む。すなわち、発光層は、ＩｎxＧａ1-xＮ又はＡＩｙＧａ1-ｙＮ（但しｘは０から１までの数且つｙは０から１までの数）を含む。例えば、発光層は、ＩｎＧａＮ（又はＩｎxＧａ1-xＮ）及びＧａＮの隣接層又はＡＩＧａＮ（又はＡＩｙＧａ1-ｙＮ）及びＧａＮの隣接層を有してもよい。発光層は、少なくとも一つの量子井戸層を有してもよく、好ましくは、複数の量子井戸層を有する。単一の量子井戸層又は複数の量子井戸層は、ＩｎＧａＮ（又はＩｎxＧａ1-xＮ）又はＡＩＧａＮ（又はＡＩｙＧａ1-ｙＮ）を有してもよい。単一の量子井戸層又は複数の量子井戸層は、異なる半導体材料の層の間にあってもよく、半導体材料は、III族窒化物であってもよく、ＧａＮであってもよい。
【００１４】
プラズマは、５から１００ｍＴｏｒｒまでの圧力で、好ましくは少なくとも２０ｍＴｏｒｒの圧力であり且つ好ましくは５０ｍＴｏｒｒ以下の圧力であることが好ましい。
【００１５】
プラズマは、ガスをチャンバに導入し、少なくとも一つの電極又はコイルを介して高周波信号をチャンバに印加し生成されてもよい。例えば、チャンバは、誘導結合プラズマチャンバであってもよい。
【００１６】
ドライエッチされたウエハは、プラズマ処理を行うために信号を印加するテーブルに支持されてもよい。テーブルは、円形であって且つ３４０ｍｍ以下の直径を有してもよく、好ましくは２５０ｍｍ以下の直径であってもよい。
【００１７】
プラズマ処理は、少なくとも３０秒間続いてもよく、より好ましくは、少なくとも１分間である。
【００１８】
本発明は、III族窒化物半導体材料の発光層を含むウエハ構造を提供し、露出面を有する複数のピラーを残すようにウエハをドライエッチングし、装置の光学特性を強化するように露出面を修正する表面修正工程を行うことを特徴とする発光装置の製造方法を提供する。
【００１９】
表面修正は、ピラーの表面、特に、活性層の表面で、表面状態の発生を減少又は排除するようにしてもよい。表面状態は、上述の通り、一般に、III族窒化物において非発光再結合プロセスをエンハンスし、故に、装置の発光効率の低下を招く。例えば、材料の表面状態は、フェルミ準位を有してもよいが、ピラーの主要バルク内のフェルミ準位とは異なる。
【００２０】
表面修正は、故に、材料の表面領域のフェルミ準位を変化させることを含んでもよい。
【００２１】
表面修正は、故に、表面領域のフェルミ準位を、ピラー本体又はピラーの活性層本体のフェルミ準位に近づけるよう変化させるように構成してもよい。
【００２２】
表面状態又は複数の状態は、真性又は外因性であってもよく、真性及び外因性の表面状態の組み合わせであってもよい。表面処理は、真性若しくは外因性のいずれか一方又は両方の発生を減少させるようにしてもよい。
【００２３】
クリーンで整列した表面から生じる表面状態は、一般に、真性と称される。これらの状態は、再構成された表面から生じる状態を含み、二次元並進対称は、表面のｋ空間において、バンド構造を生じさせる。外因性の表面状態は、一般に、上述のような表面の欠陥及び酸化の影響など、クリーンで整列した表面から生じない状態として定義される。
外因性の部類に該当する表面は、
１．表面に欠陥があり、表面の並進対称が崩壊している。
２．表面に吸着物質がある。
３．半導体―酸化物界面又は半導体―金属界面のように、２つの材料の間に界面がある。
４．固相と液相の間に界面がある。
【００２４】
任意の一以上のこれらの部類に属する状態は、本発明の処理によって減少され得る。一般に、外因性の表面状態は、化学的、物理的又は構造的な性質の観点から、特徴付けることは容易ではない。
【００２５】
表面修正は、熱硝酸、又は少なくとも水素を成分に含むプラズマ、又はプロトンを用いて表面を処理する工程を有しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施の形態による発光装置の断面図である。
【図２】図１の装置の製造中に作製されたナノピラーアレイの一例を示す。
【図３】本発明の実施の形態による方法で図１の装置の作製中に酸に浸漬されている図２のナノピラーアレイを示す。
【図４】本発明による多数の装置のフォトルミネッセンス強度を示すグラフである。
【図５】本発明のさらなる実施の形態による方法で装置の作製中に水素プラズマによって処理されているナノピラーアレイの概略図である。
【図６】ＩＣＰチャンバ内での製作中に水素プラズマによって処理されているナノピラーアレイを示す。
【図７】図５の方法によって作られた装置を含む多数の装置のフォトルミネッセンス強度を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して一例として記載する。
【００２８】
図１を参照すると、本発明の実施の形態による発光装置は、その上に形成された半導体ダイオードシステム１２を備えた基板１０からなる。基板１０は、本実施の形態では、サファイアの層を含む。ダイオードシステム１２は、下部層１４と、上部層１６とを有し、その間には発光層１８が設けられている。下部層１４は、本実施の形態ではｎドープガリウム窒化物（ｎ−ＧａＮ）から形成されたｎタイプ層であり、上部層１６は、本実施の形態ではｐドープガリウム窒化物（ｐ−ＧａＮ）から形成されたｐタイプ層である。本実施の形態での発光層は、ＩｎxＧａ1-xＮ量子井戸（ＱＷ）層を形成するＩｎxＧａ1-xＮと、バリア層を形成するＩｎyＧａ1-yＮとから形成される（但しｘ＞ｙ、ｘ又はｙは０から１までの数）。故に、発光層１８内に多数の量子井戸が形成される。他の実施の形態では、単一の発光層を形成する単一のＩｎzＧａ1-zＮ層（但しｚは０から１までの数）が存在する。
【００２９】
電流が半導体ダイオードシステム１２を流れるとき、注入された電子と正孔とは、発光層１８（活性層と称することもある）内で再結合し、フォトンの形でエネルギを解放し、故に発光する。ｐタイプ層１６及びｎタイプ層１４は、それぞれ発光層よりも大きなバンドギャップを有する。
【００３０】
構造的には、半導体ダイオードシステム１２は、ナノピラー構造を有し、ナノピラー構造は、複数のナノピラー２２が突出する連続したベース層２０を持つ。ｎタイプ層１４は、ベース層とナノピラーの下方部２４とを構成し、ｐタイプ層１６は、ナノピラーの上方部２６を構成し、発光層１８は、ナノピラー２２の中間層を構成する。故に、ｐタイプ層１６と、発光層１８と、ｎタイプ層の一部とは、すべて不連続であり、ベース層２０は、ギャップ３０の底端部で閉じている。ナノピラー２２は、直径が数百ナノメートルのオーダ、すなわち１００から１０００ｎｍの間である。
【００３１】
本実施の形態において、不連続層の中のギャップ３０は、ナノピラー２２の間にあり、波長変換材料３２（絶縁性の透明材料又は準絶縁性の透明材料からなる）とメタル粒子３４との混合物３１で充填されている。このようにして、波長変換材料は、ギャップ３０の内部のメタル粒子３４を支持する支持材料として機能する。この混合物３１は、ギャップ３０を充填し、ベース層２０からナノピラー２２の頂部までの層を形成する。本実施の形態において、ギャップ３０は、実際には、一緒に結合されて、すべてのナノピラー２２を包囲する１つの相互に連結した空間を形成する。もし、ナノピラー２２が、隣接するナノピラー２２間の最大距離が、例えば２００ｎｍになるように形成されている場合、任意の１つのメタル粒子３４から１つのナノピラー２２の表面までの最大距離は、１００ｎｍである。いずれの場合においても、発光層１８と同一平面上にあるメタル粒子３４は、表面プラズモンカップリングを許容する位置に存在する。さらに、メタル粒子３４は、波長変換材料３２の内部に分散され、波長変換材料３２全体に亘ってランダムに分布している。故に、この場合、大抵の粒子３４は、１つのナノピラー２２の表面から１００ｎｍ以内（そして、粒子によっては事実上ゼロｎｍ）に位置している。
【００３２】
この場合の波長変換材料３２は、ポリマ材料であるが、蛍光物質でもよく、さらに、硫化カドミウムを使っても良い。しかし、適したタイプの波長変換材料３２の多くは、当業者には明らかである。
【００３３】
メタル粒子３４は、銀である。メタル材料３４のサイズは、ピラーのサイズに部分的に依存して、数ｎｍから約１μｍであり、波長変換材料３２の中の粒子濃度は、０．０００１％ｗ／ｗから１０％ｗ／ｗである。他の実施の形態では、メタル粒子３４は、例えば、金、ニッケル、又はアルミニウムである。材料の選択は、発光層１８からの光の波長、すなわち周波数に依存している。例えば、銀は、青色ＬＥＤに対しては好ましいが、アルミニウムは、紫外線ＬＥＤに対して好ましい。
【００３４】
他の実施の形態において、同一のナノピラー構造が使用されるが、波長変換材料３２及びメタル粒子は存在しない。さらなる実施の形態において、波長変換材料３２は存在するが、メタル粒子は存在しない。
【００３５】
透明ｐコンタクト層４０は、ナノピラー２２の頂部を覆うように延在して、ナノピラー２２と電気的に接触し、ギャップ３０の頂部を覆うようにも延在してギャップ３０の端部を閉塞する。ｐコンタクトパッド４２は、ｐコンタクト層４０の上に形成される。ベース領域１４の一部４４は、ナノピラー２２を超えて延在し、ｎコンタクト４８が形成される平坦な上面４６を有する。
【００３６】
図１の装置は、最初にナノピラー構造体２０、２２を形成することによって製造される。これは、サファイア基板１０の上にｎタイプ層１４を形成し、ｎタイプ層１４の上に量子井戸層などの発光層１８を形成し、発光層１８を覆うようにｐタイプ層１６を形成し、次に、層１４、１６、１８を貫通するようにエッチングして、ナノピラー２２を残すように、ギャップ３０を形成することによって行われる。エッチングを制御するために、マスクが、周知の方法によって、最初にｐタイプ層１６を覆うようにＳｉＯ２の薄膜層を形成することによってｐタイプ層１６の上に形成され、次に、５から５０ｎｍの範囲の厚みを有するニッケル層の形成が続く。続いて、サンプルは、６００−９００度で１−１０分間Ｎ２を流しながらアニールされる。係る条件下では、シンニッケル層が、ＳｉＯ２の表面に数百ｎｍのスケールのニッケルの自己組織化アイランドとして発現する。次に、自己組織化ニッケルアイランドは、マスクとして機能して、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によって、下層の酸化物をｐ−ＧａＮ表面のＳｉＯ２ナノロッドへとエッチングする。最終的には、ＳｉＯ２ナノロッドは、第２のマスクとして機能し、次に、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）エッチングを使用して、ｐ−ＧａＮ層は、ｐタイプ層１６、発光層１８、及びｎタイプ層１４の一部を貫通して、図１の構造体になるまでドライエッチングされる。エッチングは、例えば６５０ｎｍのレーザを使用して、所望の深さに到達するまでモニタされる。これによって、ナノピラー構造体２０、２２が残される。
【００３７】
ｎタイプコンタクトが形成される平坦な上面４６を有するベース層の領域４４を残すために、標準的なフォトリゾグラフィーが行われる。
【００３８】
ナノピラー構造２０、２２が形成されると直ぐに、ｎタイプ下方部２４の側壁、発光層１８の側壁、及びｐタイプ上方部２６の側壁を含むナノピラーの露出面は、露出面の光学特性を強化するように硬化され又は処理される。本実施の形態では、ナノピラーは、露出面を例えば５分間２６０℃で水中の体積濃度が７０％の硝酸と接触させて処理される。図３を参照すると、これは、ウエハ構造２０、２２の全体を硝酸１０２のバス１００に浸漬することによって行われる。これは、後述する光学効率の観点から光学特性を強化する発光層１８の表面を硬化させる。これは、同様に、ナノピラーの下方部２４と上方部２６の表面を硬化させる。
【００３９】
本実施の形態において、ナノピラー２２で発光層の表面が硬化すると直ぐに、波長変換材料３２及びメタル粒子３４の混合物３１が、スピンコーティングによってギャップ３０へと挿入される。
【００４０】
透明ｐコンタクト層４０は、ナノピラー２２の頂部を覆うように形成され、ギャップ３０の端部を閉塞し、ナノピラー２２の頂部と電気的に接触する。ｐコンタクトパッド４２は、ｐコンタクト層４０の上に形成され、ｎコンタクト４８は、平坦な上面４６に形成される。
【００４１】
ナノピラーは、キュアリング工程の利益を享受する多数の異なる方法によって形成される。例えば、ナノピラーの位置を決めるマスクは、電子線描画後のナノピラーのドライエッチングによって得られる。又は、マスクは、ナノインプリント後のナノピラーのドライエッチングによって形成される。又は、任意の自己組織化マスクは、ナノピラーのドライエッチングとともに使用される。ドライエッチングは、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）エッチング又は反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）である。ドライエッチングは、ｐタイプ層１６及び発光層１８を貫通し、及びｎタイプ層１４の一部を貫通して、図１の構造体になるまで行われる。又は、ドライエッチングは、発光層１８を一部まで貫通して、ｎタイプ層１４に到達しないようにもできる。
【００４２】
発光層１８のキュアリング効果をテストするために、ウエハにおけるナノピラーの形成に先立ち、キュアリングせずにナノピラーを形成した後、塩酸でナノピラーを処理した後、及び、硝酸でナノピラーを処理した後の発光強度を波長の関数として測定した。それぞれの場合では、波長変換材料又はメタル粒子を、ウエハに用いなかった。図４に結果を示す。この図から分かるように、ナノピラーの形成は、発光強度を上げる。塩酸を用いたナノピラーの処理は、実際、装置の発光を減らすのに対して、硝酸を用いたナノピラーの処理は、より一層発光を増やす。
【００４３】
上述の通り、活性層の光学特性に影響を与える物理的機構は、ドライエッチングのプロセス、又は、酸素雰囲気中におけるアニーリングといった任意の他のプロセス工程の間に、ナノピラーの表面上で表面効果が発生するためであると考えられている。これは、ナノピラーの活性層の表面層又は表面領域の表面で、半導体材料のフェルミ準位の変化をもたらす。このフェルミ準位の変化は、活性層において非発光再結合プロセスの発生を高めるため、電流が活性層を流れるとき、発光効率が減少する。このフェルミ準位の変化は、半導体格子構造内部の欠陥の結果として誘発され、これは、ナノピラーを形成するドライエッチングが原因で引き起こされる。又は、特定の活性層において、ドライエッチングプロセス中に発生するナノピラーの表面の酸化の結果として誘発される。硝酸を用いた処理は、欠陥若しくは酸化又はこれらの両方を化学的に減少又は除去し、表面状態は減少又は排除される。故に、この処理は、ナノロッドアレイ構造への作製の結果として現されるべき光学効率を回復する。
【００４４】
この処理は、ナノピラーの活性層の表面において、真性及び外因性の両方の表面状態の発生を減少又は排除するように構成されている。
【００４５】
故に、表面状態はドライエッチングや酸化によって発生することから、本発明のいくつかの実施の形態では、ナノピラーは、表面処理工程が実施される前のドライエッチング及びドライエッチング後に酸化を受ける以外の方法を使用して形成される。
【００４６】
他の実施の形態において、ＬＥＤは、約５２５ｎｍの波長で発光する緑色ＬＥＤである。ナノ粒子は、銀、白金、ニッケル又は金であり、そして粒子のサイズは、発光の波長を決めるために選択できることが理解される。
【００４７】
図５を参照すると、さらなる実施の形態において、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）チャンバ２００内で行われる硝酸を用いた処理が、水素（Ｈ２）プラズマを用いた処理で置き換えられる以外は、第１の実施の形態の工程と同一である。ＩＣＰチャンバ２００は、従来通りである。サンプルは、２つの電極２０２、２０４を有するチャンバ内に配置され、一方の電極に高周波（ＲＦ）信号が印加される。水素は、チャンバに導入され、ＲＦ領域の影響下でプラズマを形成し、プラズマの正イオン（プロトン）は、サンプル２０１に衝突する。この例で、水素は、毎分（ｓｃｃｍ）流量２０標準立方センチメートルで３５ｍＴｏｒｒの圧力であり、サンプルは、１００ＷのＲＦ電力で2分間、室温で処理される。
【００４８】
水素流量と圧力、ＲＦ電力及び露光時間は、任意の特定のナノピラー構造用に最適化できることが理解される。
【００４９】
図６を参照すると、さらなる実施の形態において、プロセスは再び、水素ガス処理を用いる以外は第１の実施の形態と同一である。この場合、ＩＣＰチャンバは、既知の構成であり、円形の頂璧の中央に管状のガス注入口３０２を有する環状のチャンバ３００を含む。円形サンプルテーブル３０４は、チャンバ３００と同軸に回転可能に取り付けられている。コイル３０５は、ガス注入口３０２の周囲に位置し、ＲＦサプライ３０６に接続されている。ＲＦサプライは、ＲＦ信号をコイル３０５に印加するように配置され、コイル３０５は、ガス注入口３０２で水素をプラズマに変換する。別のＲＦサプライが、テーブル３０４に接続され、ＲＦ信号をテーブル３０４に印加するように配置され、ＲＦサプライの電源は、サンプルテーブル上のサンプルにプラズマが衝撃を与えるエネルギを決定する。
【００５０】
本実施の形態において、ＩＣＰチャンバは、オックスフォード・インストゥルメンツ株式会社が製造したＩＣＰ３８０−１００である。チャンバの直径は３８０ｍｍであり、テーブルの直径は２４０ｍｍである。流量は２０ｓｃｃｍが好ましいが、１０から３０ｓｃｃｍともなり得る。コイル３０５に対するＲＦサプライ３０６は、１０００Ｗに設定され、テーブルに対するＲＦサプライは、１００Ｗに設定される。サンプルは、再び、２分間室温で処理される。チャンバ内の水素プラズマの圧力は３５ｍＴｏｒｒである。他の実施の形態において、ＩＣＰチャンバは、オックスフォード・インストゥルメンツ株式会社が製造したＩＣＰ３８０−１３３であり、テーブルの直径は３３０ｍｍ、チャンバの直径は３８０ｍｍである。他の実施の形態において、ＩＣＰチャンバは、オックスフォード・インストゥルメンツ株式会社が製造したＩＣＰ６５で、テーブルの直径は２４０ｍｍであり、中央の直径５０ｍｍの面積にわたって均一なプラズマを有する。
【００５１】
図７を参照すると、上述の通り形成され水素プラズマによって処理されたＬＥＤ装置のフォトルミネッセンス強度は、上述の通り形成され硝酸によって処理された装置、及び、ウエハが成長されているがナノピラーが形成されていない装置と比較される。この図から分かるように、硝酸によって処理されたナノピラーは、成長装置の約５倍のフォトルミネッセンス強度を有し、水素プラズマによって処理されるナノピラーは、成長装置の約９倍のフォトルミネッセンス強度を有する。
【００５２】
水素プラズマ処理は、表面状態の発生を減少若しくは排除し、又は、半導体デバイスの表面領域のフェルミ準位を変更すると考えられ、硝酸処理と同様の方法である。これには、真性及び外因性の両方の表面状態の存在の減少又は排除が含まれる。
【図１】
2013533634.tif 000003
【図２】
2013533634.tif 000004
【図３】
2013533634.tif 000005
【図４】
2013533634.tif 000006
【図５】
2013533634.tif 000007
【図６】
2013533634.tif 000008
【図７】
2013533634.tif 000009
【国際調査報告】
2013533634.tif 000010
2013533634.tif 000011
2013533634.tif 000012
2013533634.tif 000013
2013533634.tif 000014