(57)【要約】【課題】  垂直構造を有する発光装置を提供する。【解決手段】  マスクを有するベース・ユニットによって多層外方延出構造を形成し、且つそのベースと前記多層外方延出構造とがマスクにおいて分けられ、その多層外方延出構造が形成された後、それには金属反射物が配置され、次に、その金属反射物には導電ベースが接合され、その次に、その多層外方延出構造の上面部にｐ−電極が配置されると共に、前記導電ベースのボトム・サイドにｎ―電極が配置され、それらのプロセスによって垂直発光装置を形成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サファイア・ベースに緩衝層を形成するステップ（ａ）と、
前記緩衝層に複数のマスクを形成し、且つ前記ベースと前記緩衝層と前記複数のマスクとがベース・ユニットを形成するように結合されるステップ（ｂ）と、
前記複数のマスクに多層外方延出構造を形成し、その多層外方延出構造には活性層を有し、当該活性層が前記多層外方延出構造より抽出されることによって形成されるステップ（ｃ）と、
抽出加工後に、前記多層外方延出構造のボトム・サイドとボンディングされる前記保持されるマスクを除去するステップ（ｄ）と、
前記多層外方延出構造のボトム・サイドに金属反射物を塗布するステップ（ｅ）と、
前記金属反射物に導電ベースをボンディングするステップ（ｆ）と、
前記多層外方延出構造上面部にｐ−タイプ電極を配置すると共に、前記導電ベースのボトム・サイドにｎ−タイプ電極を配置するステップ（ｇ）とを有することを特徴とする垂直発光装置構造形成方法。
【請求項２】
前記ステップ（ｄ）について、前記多層外方延出構造と前記ベース・ユニットに力を加えることによって実行されることを特徴とする請求項１に記載の垂直発光装置構造形成方法。
【請求項３】
前記力としてせん断力を適用することを特徴とする請求項２に記載の垂直発光装置構造形成方法。
【請求項４】
前記ステップ（ｄ）について、
前記ベース・ユニットと前記多層外方延出構造を定着物に配置するステップ（ｄ１）と、
前記多層外方延出構造の上面部を前記定着物における上部固定板によって固着すると共に、前記ベースのボトム・サイドを前記定着物の下部固定板によって固着するステップ（ｄ２）と、
前記上部と下部の固定板によって前記ベース・ユニットと前記多層外方延出構造に対し前記力を出すステップ（ｄ３）と、によって実行されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の垂直発光装置構造形成方法。
【請求項５】
前記活性層にはマルチ量子井戸活性層を有することを特徴とする請求項１に記載の垂直発光装置構造形成方法。
【請求項６】
前記複数のマスク同士としてＳｉＯ２やＳｉＮやＳｉＮｘなどによって製造されるものを使用することを特徴とする請求項１に記載の垂直発光装置構造形成方法。
【請求項７】
前記ステップ（ｃ）とステップ（ｄ）との間に、前記複数のマスクの一部の部分をエッチングするステップ（ｃ’）を加入することを特徴とする請求項１に記載の垂直発光装置構造形成方法。
【請求項８】
前記エッチング方法としてＨＦ溶解法を採用し、当該方法は緩衝酸化エッチング液または他の適するエッチング液を使用することを特徴とする請求項７に記載の垂直発光装置構造形成方法。
【請求項９】
前記導電ベースの上面部に金属薄膜が配置され、且つそれが前記金属反射物と、加熱または加圧の方式によってボンディング結合されることを特徴とする請求項１に記載の垂直発光装置構造形成方法。
【請求項１０】
前記金属薄膜の構成材料として前記金属反射物と同様にし、または異なるようにしてもよいが、その材料が前記金属反射物と加熱または加圧の方式によってボンディング結合できるように要求することを特徴とする請求項９に記載の垂直発光装置構造形成方法。
【請求項１１】
サファイア・ベースに緩衝層を形成するステップ（ａ）と、
前記緩衝層に複数のマスクを形成し、且つ前記ベースと前記緩衝層と前記複数のマスクとでベース・ユニットを形成するように結合するステップ（ｂ）と、
前記複数のマスクに多層外方延出構造を形成し、且つ前記多層外方延出構造にはマルチ量子井戸活性層を含有させるようにするステップ（ｃ）と、
前記多層外方延出構造と前記ベース・ユニットとを定着物に配置すると共に、それらの多層外方延出構造とベース・ユニットとを分離させるようにするステップ（ｄ）と、
抽出後に、前記多層外方延出構造のボトム・サイドとボンディングされる保持されるマスクを除去するステップ（ｅ）と、
前記多層外方延出構造のボトム・サイドに金属反射物を塗布するステップ（ｆ）と、
前記金属反射物に導電ベースをボンディングするステップ（ｇ）と、
前記多層外方延出構造の上面部にｐ−タイプ電極を配置し、且つ前記導電ベースのボトム・サイドにｎ−タイプ電極を配置するステップ（ｈ）とを有することを特徴とする発光装置の垂直装置構造形成方法。
【請求項１２】
前記分離ステップが前記多層外方延出構造と前記ベース・ユニットにせん断力を付与することよって実行されることを特徴とする請求項１１に記載の発光装置の垂直装置構造形成方法。
【請求項１３】
前記定着物における上部固定板によって前記多層外方延出構造の上面部を固定し、且つ前記定着物の下部固定板によって前記ベースのボトム・サイドを固定するステップ（ｄ１）と、
前記ベース・ユニットと前記多層外方延出構造に対し、前記上部と下部の固定板を介して前記せん断力を付与するステップ（ｄ２）とによって、前記の配置と分離のステップを実行することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の発光装置の垂直装置構造形成方法。
【請求項１４】
前記複数のマスクがＳｉＯ２やＳｉＮやＳｉＮｘなどによって製造される物品を使用することを特徴とする請求項１１に記載の発光装置の垂直装置構造形成方法。
【請求項１５】
前記ステップ（ｃ）とステップ（ｄ）との間に前記複数のマスクの一部をエッチングするステップ（ｃ’）を加入することを特徴とする請求項１１に記載の発光装置の垂直装置構造形成方法。
【請求項１６】
前記エッチングがＨＦ溶解法を使用すると共に、当該方法において緩衝酸化エッチング液または他の適するエッチング液を使用することを特徴とする請求項１５に記載の発光装置の垂直装置構造形成方法。
【請求項１７】
前記導電ベースの上部に金属薄膜が配置され、当該金属薄膜が加熱または加圧によって前記金属反射物とボンディング結合され、且つ前記金属薄膜として前記金属反射物と同様または異なる材料を採用するが、前記金属反射物と加熱または加圧の方式によってボンディング結合できることを特徴とする請求項１１に記載の発光装置の垂直装置構造形成方法。
【請求項１８】
多層外方延出構造を有し、当該多層外方延出構造には、
ｎ―ＧａＮ層と、
前記ｎ−ＧａＮ層に形成されるマルチ量子井戸活性層と、
前記マルチ量子井戸活性層に形成される、ｐ−ＧａＮ層からなる接触層と、
前記マルチ量子井戸活性層より出射する光線を反射するための金属反射物と、
前記金属反射物のボトム・サイドにボンディングされる導電ベースと、
前記多層外方延出構造の上面部に配置されるｐ−タイプ金属電極と、
前記導電ベースのボトム・サイドに配置されるｎ−タイプ金属電極とからなることを特徴とする垂直ＧａＮ基礎の発光装置構造。
【請求項１９】
前記金属反射物には、Ａｇ／Ａｌ物質と、Ａｇまたは任意の金属物質と、を有し、且つ９０％以上の反射率を有し、且つボトム層に前記Ａｇ／Ａｌ物質はＡｇを含有し、且つ前記Ａｇ層にＡｌを有するように設定することを特徴とする請求項１８に記載の垂直ＧａＮ基礎の発光装置構造。
【請求項２０】
前記導電ベースにはＳｉ−ｎやＧａＡｓ−ｎやＧａＰなどのタイプの物質を含有し、また、ＰやＡｓやグループ−Ｖの物質を混合してもよいことを特徴とする請求項１８に記載の垂直ＧａＮ基礎の発光装置構造。
【請求項２１】
前記ｐ−ＧａＮ基礎の接触層にはｐ＋−ＧａＮ基礎の半導体を含有することを特徴とする請求項１８に記載の垂直ＧａＮ基礎の発光装置構造。
【請求項２２】
前記ｐ−ＧａＮ基礎層には、ｐ−ＧａＮとｐ−ＩｎＧａＮとｐ−ＡｌＩｎＧａＮとの外方延出構造を含有することを特徴とする請求項１８に記載の垂直ＧａＮ基礎の発光装置構造。
【請求項２３】
前記金属反射物が電気メッキ方法やスパッタリング方法によって形成されることを特徴とする請求項１８に記載の垂直ＧａＮ基礎の発光装置構造。
【請求項２４】
多層外方延出構造を有し、
当該多層外方延出構造には、
ｎ―ＧａＮ基礎層と、
前記ｎ−ＧａＮ基礎層に形成されるマルチ量子井戸活性層と、
ｐ−タイプ配分ブラッグ反射物、即ちｐ−ＤＢＲと、
前記マルチ量子井戸活性層に形成される、ｐ−ＧａＮ基礎層からなる接触層と、
前記マルチ量子井戸活性層より出射する光線を反射し、且つ前記ｐ−ＤＢＲと共振空胴を形成する金属反射物と、
前記金属反射物のボトム・サイドにボンディングされる導電ベースと、
前記多層外方延出構造の上面部に配置されるｐ−タイプ金属電極と、
前記導電ベースのボトム・サイドに配置されるｎ−タイプ金属電極とを有することを特徴とする垂直ＧａＮ基礎の発光装置構造。
【請求項２５】
前記金属反射物にはＡｇ／Ａｌ材料やＡｇまたは他の金属材料を含有し、且つ９０％以上の反射率を有し、且つ前記Ａｇ／Ａｌ材料はボトム層にＡｇを有すると共に、当該Ａｇ層にＡｌを有することを特徴とする請求項２４に記載の垂直ＧａＮ基礎の発光装置構造。
【請求項２６】
前記導電ベースには、Ｓｉ−ｎとＧａＡｓ−ｎとＩｎＰとＧａＰとのタイプの基材を有し、且つＰ，Ａｓ，グループ−Ｖ元素を添加してもよいことを特徴とする請求項２４に記載の垂直ＧａＮ基礎の発光装置構造。
【請求項２７】
前記ｐ−ＧａＮ基礎の接触層にはｐ＋−ＧａＮ半導体を有することを特徴とする請求項２４に記載の垂直ＧａＮ基礎の発光装置構造。
【請求項２８】
前記ｐ−ＧａＮ基礎層にはｐ−ＧａＮとｐ−ＩｎＧａＮとｐ−ＡｌＩｎＧａＮとの外方延出構造とを有することを特徴とする請求項２４に記載の垂直ＧａＮ基礎の発光装置構造。
【請求項２９】
前記金属反射物が電気メッキまたはスパッタリングによって形成されることを特徴とする請求項２４に記載の垂直ＧａＮ基礎の発光装置構造。
【請求項３０】
前記ｐ−ＤＢＲが５０−８０％の反射率を有することを特徴とする請求項２４に記載の垂直ＧａＮ基礎の発光装置構造。
【請求項３１】
多層外方延出構造を有し、
当該多層外方延出構造には、
ｎ−ＧａＮ基礎層と、
前記ｎ−ＧａＮ基礎層に形成される第二のマルチ量子井戸活性層と、
第二のｎ−ＧａＮ基礎層と、
第一のマルチ量子井戸層と、
ｐ−タイプ配分ブラッグ反射物、即ちｐ−ＤＢＲと、
前記ｐ−ＤＢＲに形成される、ｐ−ＧａＮ基礎層からなる接触層と、
前記マルチ量子井戸活性層より発射する光線を反射するための、前記ｐ−ＤＢＲと共振空胴を形成する金属反射物と、
前記金属反射物のボトム・サイドにボンディングされる導電ベースと、
前記多層外方延出構造の上面部に配置されるｐ−タイプ金属電極と、
前記導電ベースのボトム・サイドに配置されるｎ−タイプ金属電極とを備え、
その中、前記第二マルチ量子井戸層にはある物質を含有し、刺激されると、前記マルチ量子井戸層が第二波長を有する第二光線を出射でき、且つ前記第一マルチ量子井戸層にはある物質を含有し、電気が流されると、その第一マルチ量子井戸層が第一波長を有する第一光線を出射し、且つ前記第二波長が前記第一波長より長く形成されることを特徴とする垂直ＧａＮ基礎の発光装置構造。
【請求項３２】
前記金属反射物にはＡｇ／Ａｌ材料やＡｇまたは他の金属材料を含有し、且つ９０％以上の反射率を有し、且つ前記Ａｇ／Ａｌ材料はボトム層にＡｇを有すると共に、当該Ａｇ層にＡｌを有することを特徴とする請求項３１に記載の垂直ＧａＮ基礎の発光装置構造。
【請求項３３】
前記導電ベースにはＳｉ−ｎとＧａＡｓ−ｎとＩｎＰ−ｎとＧａＰとのタイプのベースを有しつつ、それらにはＰ，Ａｓ,グループ−Ｖの元素を添加してもよいことを特徴とする請求項３１に記載の垂直ＧａＮ基礎の発光装置構造。
【請求項３４】
前記ｐ−ＧａＮ基礎接触層にはｐ＋−ＧａＮ基礎半導体を含有することを特徴とする請求項３１に記載の垂直ＧａＮ基礎の発光装置構造。
【請求項３５】
前記ｐ−ＧａＮ基礎層にはｐ−ＧａＮとｐ−ＩｎＧａＮとｐ−ＡｌＩｎＧａＮ外方延出構造を有することを特徴とする請求項３１に記載の垂直ＧａＮ基礎の発光装置構造。
【請求項３６】
前記ｐ−ＤＢＲが５０−８０％の反射率を有することを特徴とする請求項３１に記載の垂直ＧａＮ基礎の発光装置構造。
【請求項３７】
前記金属反射物が電気メッキまたはスパッタリングによって形成されることを特徴とする請求項３１に記載の垂直ＧａＮ基礎の発光装置構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置構造とその製造方法に係わり、特に垂直ｇＡｎ基礎の発光装置構造とその製造方法に関するものである。また、さらに垂直発光装置構造が完全に垂直に形成される構造であり、且つ大きいほうの照明エリアを有し、且つその対応する製造方法が簡素化されることができることを特徴とする方法である。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は広範的に公知される有効な発光設備であり、且つ最も重要的で効率的な手段となるように期待されてきた。われわれの知るように、それらがある重要な応用場面において有用的であると認められ、例えば、コミュニケーションと他の分野の場面で、また、例えば携帯電話や他の関連製品にも適用されている。最近では、ＬＥＤが人間基本の生活使途、例えば大きいパネルや交通信号や発光施設や他の遠景の分野まで好適に導入される趨勢がある。そのため、ＬＥＤがわれわれの生活において重要な役割を担当してゆき、多数業者が努力を注いでいる。
【０００３】
しかしながら、明るさがいつもこの分野での大きい課題となっており、人間の生活のそれぞれの使途において既に各種のチャレンジを受けており、近年来、ＬＥＤの明るさを向上することに既に多くの努力が投入されており、しかしながら、それらの努力の結果がまだＬＥＤ基礎の照明装置の要求を満足できていない。その原因の一つが、光線が装置より出射する場合に、ｎ−電極が光線を生成する経路に位置することが討論されている。それを解明するために、図１５に示す従来のＧａＮ基礎のＬＥＤ発光装置を参照に説明する。図１５において、発光装置にはベース９０を有し、大部分の場合ではそれとしてサファイアを応用する。そのベース９０において、緩衝層９１と、ｎ−ＧａＮ基礎層９２と、マルチ量子井戸層９３と、ｐ−ＧａＮ層９４が順次に形成している。その後、エッチング法を使用してｎ−ＧａＮ基礎層９２に露出区域９２ａを形成する。最後に、所要のエリア（図１に示す）に、それぞれｎ−電極９６とｐ−電極９５を形成する。ｎ−電極より観察する場合、発光装置構造が完全に純粋な垂直構造ではなく、それが発光装置の発光表面の面積を減少する原因となる。
【０００４】
また、同時に、ＬＥＤがバイアス供給と対応する励起によって仕事する必要があるので、発光装置におけるｎ−電極が省略されてはならず、そのため、ｎ−とｐ−電極とがすべて不可欠的である。しかしながら、ｎ−電極が発光エリアを制限する原因となることが前記の説明において既に説明した。ｎ−電極がＬＥＤにおける発光エリアを妨害するため、丁度前記に説明したように、且つ図１５から解明するようであり、それがＬＥＤの発光効率を制限する要素の一つとなる。そのため、ＬＥＤの生成する光線が従来よりその制限発光エリアに阻害されることがもう長い間の課題となっている。
【０００５】
その長い間存在する課題を解消するために、効率的な手段を要し、新たなＬＥＤ構造を提供することによって不可欠なｎ−電極の発光効率を影響する能力を低減する手段を要する。そのため、本発明が有効的なＬＥＤ構造を提供し、そのような有用な構造を作るために、特別な製造方法を要し、それも本発明によって提供できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、発光エリアがそのｎ−電極に局限されず、大きい光線と照度を生成できる発光エリアを有する新しい発光装置構造を提供することをその主要な解決しようとする課題とする。
【０００７】
また、本発明は新しい発光装置を製造する方法を提供することをその次の解決しようとする課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の方法と対応する装置において、弱いスポットを有するベース・ユニットが多層外方延出構造に形成されると共に、そのベース・ユニットと前記多層外方延出構造が前記ベース・ユニットにおいて分離されるように設定される。その次、前記多層外方延出構造が抽出され、且つその下方に金属反射物が配置され、且つその金属反射物には導電ベースがボンディングされ、その次、前記多層構造の上面部にｐ−電極が配置されると共に、前記導電ベースのボトム・サイドにｎ−電極が配置され、それらによってＬＥＤ垂直構造が形成されるようになる。
【０００９】
また、本発明は他の好適な作用を示しており、その第一、外方延出構造を形成するためのベース材料がサファイアであり、しかしながら他の材料を使用してもよい。サファイアを使用しない場合、カットに好適であり、その第二、本発明はエッチング・ステップに属しなく、そのため、簡素化される製造プロセスを有する。その次、大きいほうの発光エリアを有する装置を取得でき、発光装置を小さいものによって取り替えられ、所定の明るさを入手できる。また、コストダウンも図れ、且つワイヤ・ボンディング作業が単に一度実行すればよく、且つパッケージングのコストと不良品を減少できる。その次、本発明の装置構造において導電ベースが珪素によって構成でき、また、珪素が高い熱的導電効率を有し、サファイアの六倍にも及び、そのため、珪素からなる垂直装置がその材料が高効率の装置の利用に該当する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の主要なコンセプトが完全に垂直に形成される発光装置構造によるものであり、それが従来の関連する装置のように、その発光装置の生成する光線がその自体におけるｎ−電極に局限されることなく、その装置構造のボトム・サイドより供給される透明のｎ−電極が好適な配置区域に形成される。それを実現するには、その基材が大体ｎ−ＧａＮ基礎層より提供され、それは、従来の装置においてｎ−電極とｎ−ＧａＮ基礎層との間では表現できず、また、従来では、ｎ−電極の提供する電子がｎ−ＧａＮ基礎層に進入できなく、且つｐ−とｎ−構造が成立されない。それらの課題を解決するために、本発明は完全に垂直に形成される装置構造を提供し、且つそれを形成するための製造方法を提供する。垂直配置を有する新しい構造とその構造の製造方法は本発明の大切なコンセプトである。
【００１１】
本発明について下記の詳細な説明に描写するようである。この詳細な描写を閲覧するために、添付図面を参照する必要があると共に、それらの図面も本発明の説明の一部となっている。
【００１２】
図１ないし図３に示すのは本発明の製造方法を示すフローチャートである。次の説明において、発明される装置構造に付される参考符号が本発明の製造方法のステップにおいても使用される。
【００１３】
ステップ１：緩衝層を形成する。特に、サファイア製のベース１０の上面部１０ａに緩衝層１１を形成する。格子構造は問題がなければ、他のベース基材を使用してもよい。ステップ２：前記緩衝層に複数のマスクを形成する。特に、緩衝層１１に複数のマスク１２を形成することによってベース・ユニット１を形成し、その中、マスク１２の構成材料としてＳｉＯ２やＳｉＮやＳｉＮｘなどを採用でき、且つ形成方法はいずれの適当な技術を採用できる。ステップ３：複数のマスク１２に多層外方延出構造を形成する。特に、活性層を有する多層外方延出構造２を形成し、その中、前記活性層が一般にステップ２を進行する時に生成されるマルチ量子井戸（ｍｕｌｔｉ−ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｅｌｌ（ＭＱＷ））である。
【００１４】
ステップ４：多層外方延出構造を抽出する。特に、ベース・ユニット１と多層外方延出構造２を定着物８０に配置し、且つ外方延出構造２の上面部２０をその定着物８０の上部固定板８１に固定し、且つベース１０の下面部を定着物８０の下部固定板８２に固定する。それらにはマスク１２と多層構造２との間にボンディング力が存在しないため、ベース・ユニット１と多層外方延出構造２との間にアレンジされるマスク１２がその一時構造に構造性の弱いスポットを形成する。二枚の固定板８１，８２が同時に力を施せば、例えばベース・ユニット１と多層外方延出構造２に対しせん断力を施せば、余剰物質が順調にベース・ユニット１より取り除かれ、また、多層外方延出構造２が分離的に抽出されることができ、図２に示すようである。成功に力を施すと共に、二つのユニット１と２を分離するために、それらのユニット１と２がまず上部固定板８１と下部固定板８２を有する定着物８０に配置され、丁度図２に示すようである。その次、ユニット１が下部固定板８２に固定され、それに対してユニット２が上部固定板８１に固定される。ある力、たとえばせん断力が関連的に固定板８１，８２より施され、二つのユニット１，２に施され、構成的な弱いスポット、つまりマスク１２が、二つのユニット１，２の間に存在するのが、破壊され、図３に示すようであり、それで分離の目的が達成される。
【００１５】
ステップ５：多層外方延出構造２に金属反射物を形成する。特に、多層外方延出構造２のボトム・サイド２ａにおいて、電気メッキまたはスパッタリングなどの手段によって金属反射物３１を付着する。その金属反射物３１を形成する前に、保持されるマスク同士１２がエッチング操作を受け、その保持されるマスク１２を取り除き、その時、その多層外方延出構造２のボトム・サイド２ａを研磨することによって鏡面表面を形成し、それからそこに金属反射物３１を付着する。ステップ６：金属反射物３１に導電ベースを配置する。選択的に、導電ベース３３の上面部に金属薄膜３２を塗布してもよい。加熱と加圧の方式によって導電ベース３３の金属薄膜３２が金属反射物３１と一体になるようにボンディングしてもよい。その場合では、導電ベース３３が固定され、丁度図３に示すようである。ステップ７：前記装置構造の最も上の部分と最も下の部分の表面にｐ−電極とｎ−電極を配置する。特に、多層外方延出構造２の上面部２０を加熱（または液体を溶解）することによって、構造２を上部固定板８１より分離させることができる。また、ベース・ユニット１が同様な操作によって下部固定板８２と分離することもできる。それらの作法によって、ｐ−電極とｎ−電極とをそれぞれ多層外方延出構造２の上面部２０と導電ベース３３のボトム・サイド３３ａに配置することができる。前記の説明したステップによる好適な実施の形態によって垂直ＧａＮ基礎のＬＥＤが作製されることができる。
【００１６】
本発明による方法の場合では、選択的にあるステップを導入することができ、例えばステップ３とステップ４との間にステップ４ａを導入し、そのステップによってマスクの一部をエッチングしてもよい。特に、ＳｉＯ２マスク１２におけるベース・ユニット１と多層外方延出構造２に対しＨＦエッチング液やＢ．Ｏ．Ｅ．（緩衝酸化エッチング液）や他の好適なエッチング液などを加え、マスク１２の一部を取り除き、それによってベース・ユニット１と多層外方延出構造２との間の箇所の一時構造をさらに弱くすることができる。このステップが実行される場合、一時構造より外方延出構造２を分離または抽出することに利するようになる。
【００１７】
また、金属薄膜３２が加熱または加圧の方式によって導電ベース３３と金属反射物３１との間にボンディングされることができ、それによる場合、金属薄膜３２と金属反射物３１とが同様または異なる材料によって構成でき、単に金属薄膜３２と金属反射物３１とが適当に一体になるように加熱または加圧の方式によってボンディングできればよい。
【００１８】
また、金属反射物３１にはＡｇ／Ａｌ物質を含有しており、且つそのＡｇ層が先にコーティングされ、それからＡｌ層がコーティングされ、そのため、Ａｇ層またはＡｇ材料または他の金属材料が露出されることはなくなる。
【００１９】
さらに、金属反射層３１が前記好適な方法のステップ５において充分に薄く形成される場合（少なくとも１μｍ）、金属薄膜３２を不要にすることができる。その原因は、金属反射物３１と導電ベース３３とが加熱と加圧によって一体になるように直接的にボンディングされることができるためである。この作法は金属反射物３１と導電ベース３３とをボンディングする他の実施の形態として採用できる。
【００２０】
図４に示すのは、本発明の好適な装置構造を示す実施の形態である。この実施の形態において、ベース・ユニット１には、ベース１０と、緩衝層１１と、複数のマスク同士１２とを備える。ベース１０として厚さが３００−５００μｍのサファイアによって形成でき、そのようなベース１０の厚さが多層外方延出構造２を好適に成長させることができる。また、緩衝層１１にはＧａＮ基礎層を有し、且つベース１０の上面部１０ａに形成される。また、マスク同士１２が緩衝層１２に形成され、ＳｉＯ２やＳｉＮやＳｉＮｘなどを使用することによって弱いスポットを形成することができる。
【００２１】
再度図４を参照する。多層外方延出構造２には、ｎ−ＧａＮ基礎層２１と、マルチ量子井戸活性層２２と、接触層２７とが順次的に形成される。そのｎ−ＧａＮ基礎層２１には混合されるｎ−ＧａＮ基礎層を含有し、電気伝導のためにＳｉを添加しており、且つその厚さが２−６μｍである。また、マルチ量子井戸活性層２２にはＩｎＧａＮ／ＧａＮマルチ量子井戸活性層を包括しており、電気エネルギーがｎ−ＧａＮ基礎層２１と接触層２７との間に流され、そのマルチ量子井戸活性層２２が励起されて光線を発生する。その生成する光線はその波長範囲が３８０−６００ｎｍであり、また、接触層２７がｐ＋−ＧａＮ基礎層、例えばｐ＋−ＧａＮ基礎層やｐ＋−ＧａＮやｐ＋ＩｎＧａＮやｐ＋ＡｌＩｎＧａＮ層などからなり、且つその厚さが０．２−０．５μｍであり、その大量に添加されるｐ＋−ＧａＮ基礎層によって好ましいオーム接触品質を提供できる。
【００２２】
図５に示すのは、好適な垂直装置の実施の形態であり、それには多層外方延出構造２と、金属反射物３１と、導電ベース３３と、ｐ−電極４０と、ｎ−電極５０を備えている。その中、多層外方延出構造２にはｎ−ＧａＮ基礎の半導体層２１と、ＩｎＧａＮ／ＧａＮマルチ量子井戸活性層２２と、ｐ＋−ＧａＮ基礎の半導体層２７とが順次に配置される。また、金属反射物３１が半導体層２１のボトム・サイドにコーティングされ、それによって導電ベース３３と結合し、且つ９０％以上の反射率を有する。また、導電ベース３３としてＳｉ−ｎタイプ・ベースやグループ−Ｖ元素添加ベース、例えばＰとＡｓなど、またはＧａＡｓ−ｎタイプのベースや、ＩｎＰ−ｎタイプのベースや、ＧａＰ−ｎタイプのベースなどを使用でき、その厚さが１００−３００μｍに設定される。また、ｐ−電極４０が多層外方延出構造２の上面部２０に配置され、特にｐ＋−ＧａＮ基礎半導体層２７に配置されることがさらに好ましくなる。また、ｎ−電極５０が導電ベース３３のボトム・サイド３３ａに配置される。また、金属反射物３１が装置構造に加えられて多層外方延出構造２の生成する光線を反射し、Ｓｉ−ｎタイプのベースによる光線を吸収及び減少することを防止できる。この作法による場合、垂直ＧａＮ基礎発光装置が出来上がっている。
【００２３】
図６に示すのは、本発明の第二の実施の形態であり、それは多層外方延出構造２のｐ＋−ＧａＮ基礎半導体層２７に好適に混合金属酸化物層２８を形成するものであり、それが装置構造より出射する光線を透過させるものであり、且つ好適な厚さを有するため、出射する光線が容易に透過でき、窓層のように作用を発揮している。その混合金属酸化物層２８には、ＺｎＯと、ＺｎＯ，ＩｎｘＺｎ１−ｘＯ，ＳｎｘＺｎ１−ｘＯ，ＩｎｘＳｎｙＺｎ１−ｘ−ｙなどを混合した金属酸化物とを添加しており、且つ０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋Ｙ≦１。混合金属酸化物層２８に添加される添加物としてグループ−Ｖ元素を使用でき、例えばＡｌを使用できる。他に、屈折率が少なくとも１．５となる混合金属酸化物と、ｎ−タイプ金属酸化物と、ｐ−タイプ金属酸化物、または希土類元素添加金属酸化物なども選択可能な材料である。実際に使用される物質は、ＺｎＯ添加物質である場合に、その混合金属酸化物の厚さが５０Åないし５０μｍに設定される。ｐ−電極４０が混合金属酸化物２８に配置される場合、好適な実施の形態の装置構造と比較すると、より優れるようになる。
【００２４】
図７に示すのは、本発明の第三の実施の形態であり、その好適な実施の形態において、構造２において、ＩｎＧａＮ／ＧａＮマルチ量子井戸活性層２２とｐ＋−ＧａＮ基礎半導体層２７との間にさらにｐ−タイプ配分ブラッグ反射物（ｐ−ＤＢＲ）を形成すればさらに好適になり、また、それには５０−８０％の反射率を有するｐ−ＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＤＢＲを有すればさらに好ましくなる。このケースの場合では、金属反射物３１とｐ−タイプＤＢＲ２６との間に共振空胴が形成され、且つその生成する光線がマルチ量子井戸活性層２２を励起することによってその印加されるバイオス電圧を増加することができる。
【００２５】
図８に示すのは、本発明の第四の実施の形態であり、ｐ＋−ＧａＮ基礎半導体層２７には金属酸化物２８が形成され、その金属酸化物２８が好適な厚さと光線透過性を有し、窓層になるように利用される。その金属酸化物２８について既に第二の実施の形態において説明したので、以下では説明を省略する。ｐ−電極４０が最終に多層外方延出構造２の金属酸化物２８の上面部２０に配置される。
【００２６】
図９に示すのは、本発明の垂直装置構造の第五の実施の形態であり、それには、多層外方延出構造２と、金属反射物３１と、導電ベース３３と、ｐ−電極４０と、ｎ−電極５０とを有する。多層外方延出構造２には、ｎ−ＧａＮ基礎の半導体層２１と、第二マルチ量子井戸活性層２３と、第二ｎ−ＧａＮ基礎層２４と、第一マルチ量子井戸活性層２５と、ｐ−ＤＢＲ２６と、接触層２７とを順次に形成している。ｎ−ＧａＮ基礎層２１として他の材料を添加したｎ−ＧａＮであり、例えば、Ｓｉを添加することによって導電率を向上し、そして厚さが２−６μｍである。また、第二のマルチ量子井戸活性層２３としてＩｎＧａＮ／ＧａＮを採用する。また、第二のｎ−ＧａＮ層２４として他の材料を添加したｎ−ＧａＮであり、例えばＳｉを添加することによってその導電率を向上し、且つ厚さが２−６μｍである。また、第一のマルチ量子井戸活性層２５としてＩｎＧａＮ／ＧａＮを採用できる。また、ｐ−ＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＤＢＲは５０−８０％の反射率を有する。また、接触層２７がｐ−ＧａＮ基礎の半導体層であり、例えばｐ−ＧａＮとｐ−ＩｎＧａＮとＡｌＩｎＧａＮ半導体層であると共に、厚さが０．２−０．５μｍである。金属反射物３１が半導体層２１のボトム・サイドにコーティングされ、例えば電気メッキまたはスパッタリング方法を使用し、それによって導電ベース３３と一体になるように接合し、且つ９０％以上の反射率を有する。導電ベース３３としてＳｉ−ｎタイプベースを使用でき、且つグループ−Ｖ元素を添加してもよく、例えばＰ，Ａｓ，ＧａＡｓ−ｎタイプ基材や、Ｇｅ−ｎタイプ基材や、ＧａＡｓ−ｎタイプ基材またはＧａＰ−ｎタイプ基材など、且つ厚さが１００−３００μｍである。ｐ−電極４０が多層外方延出構造２の上面部２０に配置され、且つ特にｐ＋−ＧａＮ基礎半導体層２７に配置したほうがよい。二層のマルチ量子井戸活性層２５，２３の詳しいことについて、それらは材料の考量で選択されるものであり、その第一のマルチ量子井戸活性層２５が第一波長の４５０−５１０ｎｍを有する第一光線を出射し、且つその第二のマルチ量子井戸活性層２３が第二波長の５５０−６５０ｎｍの第二光線を出射し、その第二光線が第一のマルチ量子井戸活性層２５の出射する光線によって励起されて出射するものであり、且つその第一のマルチ量子井戸活性層２５の出射する光線が、その第一のマルチ量子井戸活性層２５が電気に励起されて生成する光線である。それらの構造による場合、単なる垂直ＧａＮ基礎ＬＥＤを生成するだけではなく、さらに二つの波長の光線が混合する共振空胴を有する発光装置を入手できる。その特別な例として、その第一の波長が４５０−５１０ｎｍであり、且つその第二の波長として５５０−６５０ｎｍである。このケースの場合では、その装置構造における混合される出射光線が白色光線である。それが第五の実施の形態の特徴と見なしてもよい。
【００２７】
図１０に示すのは、本発明の第六の実施の形態であり、それには、ｐ＋−ＧａＮ基礎半導体層２７にはさらに混合金属酸化物２８が形成され、その混合金属酸化物２８が好適な厚さと光線透過性を有し、且つ窓層として使用されている。その混合金属酸化物２８の詳しい説明について本発明の第二の実施の形態を参照することで分かるため、ここでは省略する。あるｐ−電極４０が多層外方延出構造２の混合金属酸化物２８の上面部２０に配置される。
【００２８】
本発明においてその混合金属酸化物の露出側が表面処理を受けることによって特別な手触りまたは粗末な表面を取得し、しかしながら、その処理される部分がｐ−電極４０との接触区域にしか限らない。
【００２９】
また、本発明における外方延出構造は、スパッタリングや物理蒸着やイオンメッキやパルス・レーザー蒸発化学蒸着や分子線エピタキシや他の好適な技術などによってセルフ表面処理により形成されることができる。
【００３０】
図１１ないし図１４に示すように、構造的に弱いスポットを形成する複数のマスクを有する前記ベース・ユニットの実施がそれらの図面に開示されている。
【００３１】
図１１に示すように、ベース１０、例えばサファイアには、ＧａＮ緩衝層１１が形成しており、且つそのＧａＮ緩衝層１１において、ＧａＮ層１１における結晶軸方向＜１１０＞に沿って形成されるＳｉＯ２層１０２が例えばＰＥＣＶＤ法によって形成される。そのＳｉＯ２層１０２の厚さが３−５μｍである。そのＳｉＯ２層１０２においてフォトレジスト（ＰＲ）２１がつけられている。
【００３２】
図１２に示すように、緩衝層１１としてＬＴ−ＧａＮ／ＨＴ−ＧａＮ層を形成し、その中、ＬＴ−ＧａＮ層が緩衝層として表現し、低温下でさきにベース１０に形成され、且つ厚さが３０−５００Åであり、また、ＨＴ−ＧａＮ層が緩衝層として表現し、高温下で前記ＬＴ−ＧａＮ層に形成され、且つ厚さが０．５−６μｍである。
【００３３】
図１３に示すように、ＰＲ層１２１がフォトマスクによって構成される複数の不露出マスク１２３からなる。そのＰＲ層１２１の露出部分が蝕刻剤によってクリアできる。また、ＳｉＯ２層１２０のマスク１２３に保護されない部分が蝕刻剤によって除去できる。複数のマスク１２がベース・ユニット１の一部を形成している。
【００３４】
図１４に示すように、それらのマスク１２３がクリアされると、本発明の最終のベース・ユニット１が形成される。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明による場合、好適な垂直構造装置を提供できる。
【００３６】
前記の例と好適な実施の形態によって説明される本発明について、了解されることがそれらが本発明を制限するものではなく、同様な効果を有する手段を採用して、他の改造と相似するアレンジと製造プロセスとを有する可能性があり、添付される請求の範囲が広義的に解釈されるべきであり、それによってすべての相同効果を有する改良や相似のアレンジや相似の製造プロセスなどを含有させるべきことは言うまでもないことである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の好適な方法の実施の形態のプロセスを説明するフローチャートである。
【図２】本発明の好適な方法の実施の形態によって実施される二つのステージを説明するフローチャートである。
【図３】本発明の好適な方法の実施の形態によって実施される二つのステージを説明するフローチャートである。
【図４】本発明の外方延出構造の成長状態を示す説明図である。
【図５】本発明の好適な実施の形態の構造を示す断面図である。
【図６】本発明の第二の実施の形態の構造を示す断面図である。
【図７】本発明の第三の実施の形態の構造を示す断面図である。
【図８】本発明の第四の実施の形態の構造を示す断面図である。
【図９】本発明の第五の実施の形態の構造を示す断面図である。
【図１０】本発明の第六の実施の形態の構造を示す断面図である。
【図１１】本発明のベース・ユニットの形成状況を示す説明図である。
【図１２】本発明のベース・ユニットの形成状況を示す説明図である。
【図１３】本発明のベース・ユニットの形成状況を示す説明図である。
【図１４】本発明のベース・ユニットの形成状況を示す説明図である。
【図１５】従来のＧａＮ基礎発光装置を示す正面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１      ベースユニット
２      外方延出構造
２ａ、３３ａ  ボトムサイド
１０、９０  ベース
１０ａ、２０  上面部
１１    ＧａＮ緩衝層
１２    ＳｉＯ２マスク
２１    ｎ−ＧａＮ基礎層
２２、２３  マルチ量子井戸活性層
２４    第二ｎ−ＧａＮ基礎層
２５    第一マルチ量子井戸活性層
２６    ｐ−ＤＢＲ
２７    ｐ+−ＧａＮ基礎半導体層
２８    混合金属酸化物
３１    金属反射物
３２    金属薄板
３３    導電ベース
４０    ｐ−電極
５０    ｎ−電極
８１    上部固定板
８２    下部固定板
９１    緩衝層
９２    ｎ−ＧａＮ基礎層
９２ａ  露出区域
９３    マルチ量子井戸層
９４    ｐ−ＧａＮ層
９５    ｐ−電極
１０２、１２０  ＳｉＯ２層
１２１  ＰＲ層
【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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