(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電子デバイスを製造する方法であって、
基板を準備する工程、
前記基板上に層を成膜する工程、
該層上に絶縁ブロックを形成する工程、
該絶縁ブロックで覆われていない前記層の部分をエッチングして前記基板の表面に複数のパッドを、窒化アルミニウム、ホウ素、窒化ホウ素、チタン、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、ハフニウム、窒化ハフニウム、ニオブ、窒化ニオブ、ジルコニウム、ホウ化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、炭化珪素、タンタル炭窒化物、窒化マグネシウム、窒化ガリウムマグネシウム、タングステン、窒化タングステン、白金、窒化白金、又はこれら及びこれらの窒化化合物の組み合わせから形成する工程、
前記パッドの側部及び前記パッドで覆われていない前記基板の部分の酸化又は窒化によって、誘電性領域を画定する各パッドの少なくとも側部を覆う前記光電子デバイスの部分を形成する工程、
前記絶縁ブロックを除去する工程、及び
前記パッドに夫々載置される半導体要素を形成する工程
を連続的に有し、
前記誘電性領域は、前記側部での前記半導体要素の成長を防ぐ材料を含有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記基板を、珪素、ゲルマニウム、炭化珪素、III-V 族化合物、II-VI 族化合物及びこれらの化合物の組み合わせを含む群から選択された第１の半導体材料から形成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各半導体要素は、前記パッドの内の１つに接する第２の半導体材料を主に含有する少なくとも一部を有しており、
前記第２の半導体材料を、珪素、ゲルマニウム、炭化珪素、III-V 族化合物、II-VI 族化合物及びこれらの化合物の組み合わせを含む群から選択することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
各パッドの厚さは１nm〜100 nmの範囲内であり、
前記基板は各パッドと電気的に接していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
各半導体要素は、マイクロワイヤ、ナノワイヤ、円錐状要素又はテーパ状要素であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記光電子デバイスの部分は絶縁材料から形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
光電子デバイスを製造する方法であって、
基板を準備する工程、
前記基板上に層を成膜する工程、
該層上に絶縁ブロックを形成する工程、
該絶縁ブロックで覆われていない前記層の部分をエッチングして前記基板の表面に複数のパッドを、窒化アルミニウム、ホウ素、窒化ホウ素、チタン、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、ハフニウム、窒化ハフニウム、ニオブ、窒化ニオブ、ジルコニウム、ホウ化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、炭化珪素、タンタル炭窒化物、窒化マグネシウム、窒化ガリウムマグネシウム、タングステン、窒化タングステン、白金、窒化白金、又はこれら及びこれらの窒化化合物の組み合わせから形成する工程、
前記絶縁ブロックを除去する工程、
前記パッドと該パッド間の前記基板とを覆う誘電体層を成膜し、
該誘電体層を異方的にエッチングして前記基板と前記パッドの最上部とから前記誘電体層を除去し、前記パッドの側部に前記誘電体層の部分を残し、
前記パッドで覆われていない前記基板の部分を窒化する
ことにより、誘電性領域を画定する各パッドの少なくとも側部を覆う前記光電子デバイスの部分を形成する工程、及び
前記パッドに夫々載置される半導体要素を形成する工程
を連続的に有し
前記誘電性領域は、前記側部での前記半導体要素の成長を防ぐ材料を含有することを特徴とする方法。
【請求項８】
前記基板を、珪素、ゲルマニウム、炭化珪素、III-V 族化合物、II-VI 族化合物及びこれらの化合物の組み合わせを含む群から選択された第１の半導体材料から形成することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
各半導体要素は、前記パッドの内の１つに接する第２の半導体材料を主に含有する少なくとも一部を有しており、
前記第２の半導体材料を、珪素、ゲルマニウム、炭化珪素、III-V 族化合物、II-VI 族化合物及びこれらの化合物の組み合わせを含む群から選択することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
各パッドの厚さは１nm〜100 nmの範囲内であり、
前記基板は各パッドと電気的に接していることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
各半導体要素は、マイクロワイヤ、ナノワイヤ、円錐状要素又はテーパ状要素であることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記光電子デバイスの部分は絶縁材料から形成されていることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、半導体材料、半導体材料に基づくデバイス及び該デバイスの製造方法に関する。本発明はより具体的には、三次元要素、特には半導体のマイクロワイヤ又はナノワイヤを備えたデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
III 族元素及びV 族元素を主に含有している、以降III-V 族化合物と称される化合物（例えば窒化ガリウムGaN ）、若しくはII族元素及びVI族元素を主に含有している、以降II-VI 族化合物と称される化合物（例えば酸化亜鉛ZnO ）に基づくマイクロワイヤ又はナノワイヤが、半導体材料を含有するマイクロワイヤ又はナノワイヤの例である。このようなマイクロワイヤ又はナノワイヤによって光電子デバイスのような半導体デバイスを製造することが可能になる。「光電子デバイス」という用語は、電気信号を電磁放射又は他のものに変換することができるデバイス、特には電磁放射の検出、測定又は放出のためのデバイス、或いは光起電性の適用のためのデバイスを意味すべく使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第2009／072631号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体材料のマイクロワイヤ又はナノワイヤを製造する方法によって、夫々のマイクロワイヤ又はナノワイヤの幾何学的構造、位置及び結晶学的特性を正確且つ均一に制御してマイクロワイヤ又はナノワイヤを製造可能となるはずである。
【０００５】
米国特許第7829443 号明細書にはナノワイヤを製造する方法が記載されており、該方法では、基板の平面上に誘電材料の誘電材料層を成膜し、誘電材料層に開口部をエッチングして基板の一部を露出させ、ナノワイヤの成長を促す材料を開口部に充填し、開口部内のこの材料の上にナノワイヤを形成する。ナノワイヤが誘電材料上に直接成長しないように、誘電材料が選択される。
【０００６】
マイクロワイヤ又はナノワイヤでは、電気信号の電磁放射への変換特性又は電磁放射の電気信号への変換特性を最良にするために、マイクロワイヤ又はナノワイヤの各々が単結晶構造を実質的に有していることが望ましい。特に、マイクロワイヤ又はナノワイヤが、第１要素及び第２要素に基づく材料、例えばIII-V 族化合物又はII-VI 族化合物から主に形成されているとき、マイクロワイヤ又はナノワイヤの各々がマイクロワイヤ又はナノワイヤ全体に亘って一定の極性を略有していることが望ましい。
【０００７】
しかしながら、米国特許第7829443 号明細書に開示されている方法では、ナノワイヤの成長が阻害される場合があるため、夫々のナノワイヤが単結晶構造を有しない場合がある。特に、ナノワイヤが第１要素及び第２要素に基づく材料、例えばIII-V 族化合物又はII-VI 族化合物から主に形成されているとき、ナノワイヤの中心部分の極性に対して逆極性を有する周辺層がナノワイヤの側部に生じる場合がある。
【０００８】
このため、特に粒界で欠陥が生じて、電気信号の電磁放射又は別のものへの変換効率を変える場合がある。
【０００９】
従って、実施形態の目的は、特にマイクロワイヤ又はナノワイヤを備えた光電子デバイス、及び上述した製造方法の欠点の少なくとも一部を克服することである。
【００１０】
別の実施形態の目的は、三次元要素を形成しないことであり、特に誘電材料層に形成された開口部を介して半導体材料のマイクロワイヤ又はナノワイヤを形成しないことである。
【００１１】
別の実施形態の目的は、夫々の三次元要素、特に半導体材料から形成された夫々のマイクロワイヤ又はナノワイヤが単結晶構造を略有することである。
【００１２】
別の実施形態の目的は、夫々の三次元要素、特に半導体材料から形成された夫々のマイクロワイヤ又はナノワイヤの位置、幾何学的構造及び結晶学的特性を正確且つ均一に制御可能にすることである。
【００１３】
別の実施形態の目的は、三次元要素、特に半導体材料から形成されたマイクロワイヤ又はナノワイヤを工業規模で且つ低価格で形成可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
従って、実施形態は、
基板と、
該基板の表面に設けられている複数のパッドと、
該パッドの各々に載置されている半導体要素と、
各パッドの少なくとも側部を覆い、該側部での前記半導体要素の成長を防ぐ部分と
を備えていることを特徴とする光電子デバイスを提供する。
【００１５】
実施形態によれば、前記光電子デバイスは、前記表面から前記基板内に延びて前記パッドの対毎に該対のパッドの一方を該対のパッドの他方に接続する誘電性領域を更に備えている。
【００１６】
実施形態によれば、前記基板は、珪素、ゲルマニウム、炭化珪素、III-V 族化合物、II-VI 族化合物及びこれらの化合物の組み合わせを含む群から選択された第１の半導体材料から形成されている。
【００１７】
実施形態によれば、各半導体要素は、前記パッドの内の１つに接する第２の半導体材料を主に含有する少なくとも一部を有しており、前記第２の半導体材料は、珪素、ゲルマニウム、炭化珪素、III-V 族化合物、II-VI 族化合物及びこれらの化合物の組み合わせを含む群から選択されている。
【００１８】
実施形態によれば、各パッドの厚さは１nm〜100 nmの範囲内であり、前記基板は各パッドと電気的に接している。
【００１９】
実施形態によれば、各半導体要素は、マイクロワイヤ、ナノワイヤ、円錐状要素又はテーパ状要素である。
【００２０】
実施形態は、光電子デバイスを製造する方法であって、
基板を準備する工程、
該基板の表面に複数のパッドを形成する工程、
各パッドの少なくとも側部を覆う部分であって、該側部での半導体要素の成長を防ぐ材料を含有する前記部分を形成する工程、及び
前記パッドに夫々載置される前記半導体要素を形成する工程
を連続的に有することを特徴とする方法を更に提供する。
【００２１】
実施形態によれば、前記部分は絶縁材料から形成されている。
【００２２】
実施形態によれば、前記部分を形成する工程は、前記パッド間の前記表面に延びて前記側部と接する誘電性領域を形成する工程を有する。
【００２３】
実施形態によれば、前記誘電性領域を形成する工程は、
前記基板及び前記パッド上に第１の誘電材料の第１の誘電体層を成膜して、該第１の誘電体層により前記パッド上にバンプを形成する工程、
前記第１の誘電体層上に、前記第１の誘電材料とは異なる第２の誘電材料の第２の誘電体層を成膜する工程、
該第２の誘電体層を化学機械研磨によって除去して前記第１の誘電体層のバンプを露出させる工程、及び
前記第１の誘電体層及び前記第２の誘電体層の残り部分をエッチングして、前記パッドの最上部を露出させる工程
を有する。
【００２４】
実施形態によれば、前記方法は、前記表面から前記基板内に延びて前記パッドの対毎に該対のパッドの一方を該対のパッドの他方に接続する誘電性領域を形成する工程を更に有する。
【００２５】
実施形態によれば、前記誘電性領域を前記基板の酸化又は窒化によって形成する。
【００２６】
実施形態によれば、前記方法は、
前記基板上に層を成膜する工程、
該層上に絶縁ブロックを形成する工程、
該絶縁ブロックで覆われていない前記層の部分をエッチングして前記パッドを形成する工程、
前記パッドの側部及び前記パッドで覆われていない前記基板の部分を酸化する工程、及び
前記絶縁ブロックを除去する工程
を連続的に有する。
【００２７】
実施形態によれば、前記方法は、
前記基板上に層を成膜する工程、
該層上に絶縁ブロックを形成する工程、
前記絶縁ブロックで覆われていない前記層の部分をエッチングして前記パッドを形成する工程、
前記絶縁ブロックを除去する工程、
前記パッドと該パッド間の前記基板とを覆う誘電体層を成膜する工程、
該誘電体層を異方的にエッチングして前記基板と前記パッドの最上部とから前記誘電体層を除去し、前記側部に前記誘電体層の部分を残す工程、及び
前記パッドで覆われていない前記基板の部分、及び場合によっては前記パッドの最上部を窒化する工程
を連続的に有する。
【００２８】
前述及び他の特徴及び利点を、添付図面を参照して本発明を限定するものではない具体的な実施形態について以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１Ａ】マイクロワイヤ又はナノワイヤを備えた光電子デバイスを製造する公知の方法の連続的な工程で得られた構造を示す部分的な断面略図である。
【図１Ｂ】マイクロワイヤ又はナノワイヤを備えた光電子デバイスを製造する公知の方法の連続的な工程で得られた構造を示す部分的な断面略図である。
【図１Ｃ】マイクロワイヤ又はナノワイヤを備えた光電子デバイスを製造する公知の方法の連続的な工程で得られた構造を示す部分的な断面略図である。
【図２】図1A〜1Cに関して述べられている方法によって得られたマイクロワイヤ又はナノワイヤを示す部分的に詳細な断面略図である。
【図３】マイクロワイヤ又はナノワイヤを備えた光電子デバイスの実施形態を示す部分的な断面略図である。
【図４Ａ】図３の光電子デバイスを製造する方法の別の実施形態の連続的な工程で得られた構造を示す部分的な断面略図である。
【図４Ｂ】図３の光電子デバイスを製造する方法の別の実施形態の連続的な工程で得られた構造を示す部分的な断面略図である。
【図４Ｃ】図３の光電子デバイスを製造する方法の別の実施形態の連続的な工程で得られた構造を示す部分的な断面略図である。
【図４Ｄ】図３の光電子デバイスを製造する方法の別の実施形態の連続的な工程で得られた構造を示す部分的な断面略図である。
【図４Ｅ】図３の光電子デバイスを製造する方法の別の実施形態の連続的な工程で得られた構造を示す部分的な断面略図である。
【図４Ｆ】図３の光電子デバイスを製造する方法の別の実施形態の連続的な工程で得られた構造を示す部分的な断面略図である。
【図４Ｇ】図３の光電子デバイスを製造する方法の別の実施形態の連続的な工程で得られた構造を示す部分的な断面略図である。
【図４Ｈ】図３の光電子デバイスを製造する方法の別の実施形態の連続的な工程で得られた構造を示す部分的な断面略図である。
【図４Ｉ】図３の光電子デバイスを製造する方法の別の実施形態の連続的な工程で得られた構造を示す部分的な断面略図である。
【図５Ａ】図３の光電子デバイスを製造する方法の別の実施形態の連続的な工程で得られた構造を示す部分的な断面略図である。
【図５Ｂ】図３の光電子デバイスを製造する方法の別の実施形態の連続的な工程で得られた構造を示す部分的な断面略図である。
【図６】マイクロワイヤ又はナノワイヤを備えた光電子デバイスの別の実施形態を示す部分的な断面略図である。
【図７Ａ】図６の光電子デバイスを製造する方法の別の実施形態の連続的な工程で得られた構造を示す部分的な断面略図である。
【図７Ｂ】図６の光電子デバイスを製造する方法の別の実施形態の連続的な工程で得られた構造を示す部分的な断面略図である。
【図７Ｃ】図６の光電子デバイスを製造する方法の別の実施形態の連続的な工程で得られた構造を示す部分的な断面略図である。
【図７Ｄ】図６の光電子デバイスを製造する方法の別の実施形態の連続的な工程で得られた構造を示す部分的な断面略図である。
【図８】マイクロワイヤ又はナノワイヤを備えた光電子デバイスの別の実施形態を示す部分的な断面略図である。
【図９】ピラミッド状の三次元要素を備えた光電子デバイスの実施形態を示す部分的な断面略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
明瞭化のために、同一の要素は様々な図面において同一の参照番号で示されており、更に、電子回路の表示ではよくあるように、様々な図面は正しい縮尺で示されていない。更に、本明細書の理解に有用な要素のみが示され説明されている。特に、以降で説明される光電子デバイスの制御手段は、当業者の技能の範囲内であり、説明されていない。
【００３１】
以下の記載では、特に示されていない場合、「略」、「約」及び「の程度」という用語は「１０％の範囲内」を意味する。更に「材料から主に形成されている化合物」又は「材料に基づく化合物」という用語は、化合物が前記材料の95％以上の割合を有し、該割合が好ましくは99％より大きいことを意味する。
【００３２】
本発明は、三次元要素、例えばマイクロワイヤ、ナノワイヤ又はピラミッド状要素の製造に関する。以下の記載では、複数の実施形態はマイクロワイヤ又はナノワイヤの製造について述べられている。しかしながら、これらの実施形態は、マイクロワイヤ又はナノワイヤ以外の三次元要素を製造するため、例えばピラミッド状の三次元要素を製造するために行われてもよい。
【００３３】
「マイクロワイヤ」又は「ナノワイヤ」という用語は、所望の方向に細長い形状を有する三次元構造を意味し、三次元構造は、５nm〜２.5μm の範囲、好ましくは50nm〜２.5μm の範囲の副寸法と称される少なくとも２つの寸法と、副寸法の内の最大値に少なくとも等しく、好ましくは最大値の５倍に少なくとも等しく、更に好ましくは最大値の１０倍に少なくとも等しい主寸法と称される第３の寸法とを有する。ある実施形態では、副寸法は、約１μm 以下であってもよく、好ましくは100nm 〜１μm の範囲内であり、更に好ましくは100 nm〜300 nmの範囲内であってもよい。ある実施形態では、夫々のマイクロワイヤ又はナノワイヤの高さは500 nm以上であってもよく、好ましくは１μm 〜50μm の範囲内であってもよい。
【００３４】
以下の記載では、「ワイヤ」という用語は「マイクロワイヤ又はナノワイヤ」を意味すべく用いられている。好ましくは、ワイヤの所望の方向に垂直な面における断面の重心を通るワイヤの中線が略直線であり、以降ワイヤの「軸」と称される。
【００３５】
ワイヤの断面は異なる形状であってもよく、例えば、楕円状、環状又は多角形状であってもよく、特には三角形状、矩形状、正方形状又は六角形状であってもよい。ワイヤの断面又はこのワイヤ上に成膜された層の断面に関して述べられている「直径」という用語は、例えばワイヤの断面と同一の表面積を有する円盤の直径に相当する、この断面における対象の構造の表面積に関する量を意味すると理解すべきである。
【００３６】
ワイヤは少なくとも１つの半導体材料から少なくとも部分的に形成されてもよい。半導体材料は、珪素、ゲルマニウム、炭化珪素、III-V 族化合物、II-VI 族化合物、又はこれらの化合物の組み合わせであってもよい。
【００３７】
ワイヤは、III-V 族化合物、例えばIII-N 化合物を主に含有する半導体材料から少なくとも部分的に形成されてもよい。III 族元素の例として、ガリウム(Ga)、インジウム(In)又はアルミニウム(Al)が挙げられる。III-N 化合物の例として、GaN 、AlN 、InN 、InGaN 、AlGaN 又はAlInGaN が挙げられる。他のV 族元素、例えば燐又はヒ素が使用されてもよい。一般に、III-V 族化合物内の元素は異なるモル分率で組み合わせられてもよい。
【００３８】
ワイヤは、II-VI 族化合物を主に含有する半導体材料に基づいて少なくとも部分的に形成されてもよい。II族元素の例として、IIA 族元素、特にベリリウム(Be)及びマグネシウム(Mg)、並びにIIB 族元素、特に亜鉛(Zn)及びカドミウム(Cd)が挙げられる。VI族元素の例として、VIA 族元素、特に酸素(O) 及びテルル(Te)が挙げられる。II-VI 族化合物の例として、ZnO 、ZnMgO、CdZnO 又はCdZnMgO が挙げられる。一般に、II-VI 族化合物内の元素は異なるモル分率で組み合わせられてもよい。
【００３９】
ある実施形態では、ワイヤはドーパントを含有してもよい。例として、III-V 族化合物に関して、ドーパントは、例えばマグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)若しくは水銀(Hg)であるII族Ｐ型ドーパント、例えば炭素(C) であるIV族Ｐ型ドーパント、又は例えば珪素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、セレン(Se)、硫黄(S) 、テルビウム(Tb)若しくはスズ(Sn)であるIV族Ｎ型ドーパントを含む群から選択されてもよい。
【００４０】
ワイヤは基板上に形成されている。基板は一体の構造に相当してもよく、又は別の材料から形成された支持体を覆う層に相当してもよい。基板は、例えば珪素、ゲルマニウム、炭化珪素、GaN 若しくはGaAsのようなIII-V 族化合物から形成された基板、又はZnO 基板のような半導体基板である。基板は伝導性材料、例えば金属から形成されてもよく、又は絶縁材料、例えばサファイア、ガラス若しくはセラミックから形成されてもよい。
【００４１】
本発明の原理は、ワイヤの成長を促す材料の以降シードアイランドとも称されるパッド又はアイランドを基板の表面に形成し、その後、シードアイランドの側部及びシードアイランドで覆われていない基板の表面部分を保護するための処理を実行して、基板の最上部及び／又は内部に延びてパッドの対毎に対のパッドの一方を対のパッドの他方に接続する、ワイヤの成長に適さない保護領域、例えば誘電性領域をシードアイランドの側縁部に形成して、保護領域上にワイヤを成長させないことである。
【００４２】
少なくとも１つの第１の要素と第２の要素とに基づく化合物が第１の要素の極性及び第２の要素の極性を有するということは、材料が所望の方向に成長することを意味し、材料が所望の成長方向に垂直な面に切断されると、第１の要素の極性の場合には露出面が第１の要素の原子を本質的に有し、第２の要素の極性の場合には露出面が第２の要素の原子を本質的に有することを更に意味する。
【００４３】
シードアイランドを形成する材料は、同一の極性に応じてワイヤの成長を促すべく選択されている。例として、ワイヤがIII-V 族化合物を主に含有するとき、シードアイランドを形成する材料は、V 族元素の極性に応じてIII-V 族化合物の成長を促すべく選択されていることが好ましい。そのため、III-V 族化合物は、V 族元素の極性に応じてシードアイランド上で夫々のシードアイランドの最上部から成長し、シードアイランドの側部上にも基板の残部上にも成長しない。更に本発明者らは、夫々のワイヤがその後ワイヤ全体で略一定の極性に応じて成長することを示した。ワイヤがII-VI 族化合物を主に含有するとき、シードアイランドを形成する材料は、VI族元素の極性に応じてII-VI 族化合物の成長を促すべく選択されていることが好ましい。そのため、II-VI 族化合物は、VI族元素の極性に応じてシードアイランド上を夫々のシードアイランドの最上部から成長し、シードアイランドの側部上にも基板の残部上にも成長しない。
【００４４】
V 族元素が窒素であるIII-V 族化合物の場合、アイランドを形成する材料は、Ｎ極性に応じてワイヤの成長を促す材料であってもよい。例として、アイランドは、窒化アルミニウム(AlN )、ホウ素(B )、窒化ホウ素(BN)、チタン(Ti)、窒化チタン(TiN )、タンタル(Ta)、窒化タンタル(TaN )、ハフニウム(Hf)、窒化ハフニウム(HfN )、ニオブ(Nb)、窒化ニオブ(NbN )、ジルコニウム(Zr)、ホウ化ジルコニウム(ZrB2)、窒化ジルコニウム(ZrN )、炭化珪素(SiC )、タンタル炭窒化物(TaCN)、MgxNy の形の窒化マグネシウム（ここで、x は３に略等しく、y は２に略等しく、例えばMg3N2 の形の窒化マグネシウム）、窒化ガリウムマグネシウム(MgGaN )、タングステン(W )、窒化タングステン(WN)、白金(Pt)、窒化白金(PtN )、又はこれら及びこれらの窒化化合物の組み合わせから形成されてもよい。シードアイランドを形成する材料は窒化アルミニウムであることが好ましい。
【００４５】
ワイヤの成長方法は、化学蒸着法(CVD) 、又は有機金属気相エピタキシ(MOVPE) としても公知の有機金属化学蒸着法(MOCVD) のような方法であってもよい。しかしながら、分子線エピタキシ(MBE) 、ガスソースMBE (GSMBE) 、有機金属MBE (MOMBE) 、プラズマ支援MBE (PAMBE) 、原子層エピタキシ(ALE) 又はハイドライド気相エピタキシ(HVPE)のような方法が使用されてもよい。しかしながら、電気化学的な方法が使用されてもよく、例えば化学浴析出法(CBD) 、水熱法、液状のエアゾール熱分解法又は電着法が使用されてもよい。
【００４６】
例として、本方法では、III 族元素の前駆体及びV 族元素の前駆体を反応器に注入してもよい。III 族元素の前駆体の例として、トリメチルガリウム(TMGa)、トリエチルガリウム(TEGa)、トリメチルインジウム(TMIn)又はトリメチルアルミニウム(TMAl)が挙げられる。V 族元素の前駆体の例として、アンモニア(NH3) 、第三ブチルホスフィン(TBT) 、アルシン(AsH3)又は非対称ジメチルヒドラジン(UDMH)が挙げられる。
【００４７】
本発明の実施形態によれば、III-V 族化合物のワイヤの成長の第１段階で、III-V 族化合物の前駆体に加えて追加の元素の前駆体を過剰に追加する。追加の元素は珪素(Si)であってもよい。珪素の前駆体の一例がシラン(SiH4)である。
【００４８】
図1A〜1Cは、マイクロワイヤ又はナノワイヤを備えた光電子デバイスを製造する公知の方法の例の連続的な工程で得られた構造を示す。
【００４９】
(i) 誘電材料の誘電体層1 を基板2 上に成膜して、誘電体層1 に開口部4 をエッチングし、開口部4 から基板2 のある部分5 を露出させる（図1A）。
(ii)  開口部4 内でワイヤの成長を促す材料の部分6 を成長させる（図1B）。
(iii) 夫々の部分6 上にワイヤ7 を成長させる（図1C）。
【００５０】
図２は、図1Cに示されている複数のワイヤ7 の内の１つを示す詳細図である。
【００５１】
本発明者らは、図1A〜1Cに関して上述された方法が第１の要素及び第２の要素の化合物に基づく半導体材料のワイヤを形成するために実行されると、第２の要素の極性を有する単結晶の周辺層9 で囲まれた、第１の要素の極性を有する単結晶の中心部分8 を備えたワイヤ7 が形成されることを示した。このため、周辺層9 と中心部分8 との間の界面で欠陥が生じる場合がある。
【００５２】
誘電体層1 が存在することにより部分6 の形成が阻害されるため、ワイヤ7 が下にある部分6 から成長するときに周辺層9 が形成されるという説明がなされる。
【００５３】
図３は、上述したようなワイヤから形成されて電磁放射を発することができる光電子デバイス10の本発明に係る実施形態を示す部分的な断面略図である。
【００５４】
光電子デバイス10は、図３における下から上に、
第１のバイアス電極12と、
第１のバイアス電極12に接する表面15及び表面15に対向する表面16を有する基板（例えば半導体基板）14と、
ワイヤの成長を促して表面16に配置された複数のシードアイランド18であって、基板14の表面16に接する下面19、下面19から距離を隔てて下面19に対向する上面20、及び下面19を上面20に繋ぐ側面21、すなわち側部を夫々有する複数のシードアイランド18と、
基板14の深さの一部に亘って表面16から各対のアイランド18間に延びる基板14内の誘電性領域22であって、基板の変質によって生じる誘電体から形成され、そのため下にある基板を保護してワイヤの成長を防ぐ誘電性領域22と、
ワイヤの成長に適さない材料から形成されて側面21を覆い、各アイランド18を囲んでワイヤの成長を防ぐ保護部分23と、
複数のアイランド18の内の１つの上面20に夫々接する高さH1の複数のワイヤ24（３つのワイヤが図示されている）であって、アイランド18に接する高さH2の下側部分26及び下側部分26に接する高さH3の上側部分28を夫々有する複数のワイヤ24と、
夫々の下側部分26の周囲を覆うパッシベーション層29と、
夫々の上側部分28を覆う活性層30と、
夫々の活性層30を覆う一又は複数の半導体層32と、
少なくとも高さH2に沿って夫々のワイヤ24間の表面16及び各ワイヤ24を覆う絶縁部分34と、
ワイヤ24間の絶縁部分34を覆う反射部分36と、
半導体層32及び絶縁部分34を覆う第２の電極層38と
を備えている。
【００５５】
基板14は例えばシリコン基板のような半導体基板である。基板14は第１の導電型にドープされてもよく、例えばＮ型にドープされてもよい。表面15及び表面16は平面及び平行であってもよい。基板14の表面16は<100> 表面であってもよい。
【００５６】
第１のバイアス電極12は、基板14の表面15に延びる導電層に相当してもよい。第１のバイアス電極12を形成する材料は、例えばニッケルシリサイド(NiSi)、アルミニウム(Al)、アルミニウムシリサイド(AlSi)、チタン(Ti)又はチタニウムシリサイド(TiSi)である。第１のバイアス電極12の層は別の金属層で覆われてもよく、例えば半田付けの場合、金、銅又は共融混合物(Ti/Ni/Au又はSn/Ag/Cu)で覆われてもよい。
【００５７】
アイランド18の厚さは、例えば１〜100 nmの範囲内であり、好ましくは10〜60nmの範囲内である。アイランド18は、表面16から突出するように表面16に設けられている。従って、各アイランド18の最上部の上面20は表面16とは異なる面にある。各アイランド18は所望のテクスチャを有し、各アイランドを形成する材料が少なくとも２つの元素の合金を含むときには所望の極性を有する。所望のテクスチャとは、アイランド18を形成する結晶が全てのアイランド18に関して同一の所望の成長方向を有することを意味する。所望の極性とは、アイランド18が略全て同一の極性を有することを意味する。これは、夫々のアイランドを形成する材料が少なくとも２つの元素の合金を含む場合、材料が材料の所望の成長方向に垂直な面で切断されると、露出面がアイランド18毎に同一の元素の原子を本質的に含むことを意味する。各アイランド18は、アイランド18及び基板14間の界面抵抗を制限すべく基板14の導電型と同一の導電型を有してもよい。各アイランド18はあらゆるタイプの形状であってもよく、例えば、矩形状、多角形状、環状、正方形状又は楕円状であってもよい。好ましくは、シードアイランド18の平均直径が、シードアイランド18上で成長するためのワイヤ24の平均直径と同程度の大きさである。
【００５８】
保護部分23は、シードアイランド18の側部21に成膜された材料から形成されてもよい。材料は、例えばCVD によって共形的に成膜されてもよい。材料は、例えば酸化珪素(SiO2)、窒化珪素(SixNy 、ここでx が３に略等しく、y が４に略等しく、例えばSi3N4 )、酸化アルミニウム(Al2O3 )、酸化ハフニウム(HfO2)又はダイヤモンドである。保護部分23は更に、シードアイランド18を形成する材料の変質によって生じる誘電材料から形成されてもよい。そのため、保護部分23を形成する材料は、例として上述したシードアイランド18の材料の酸化物に相当してもよい。例として、絶縁部分である保護部分23の厚さは５nm〜100 nmの範囲内であり、例えば約30nmに等しい。
【００５９】
誘電性領域22はアイランド18の下に部分的に延びてもよい。誘電性領域22は、あるアイランド18の下又は夫々のアイランド18の下に部分的に延びてもよい。しかしながら、半導体基板14は各アイランド18と依然として電気的に接すべきである。従って、誘電性領域22の形成条件は、誘電性領域22が多くともワイヤの断面の最大の長さの半分より短い長さに沿って延びるように選択される。例として、各誘電性領域22の深さは５nm〜100 nmの範囲内であり、例えば10nmである。
【００６０】
２つの隣り合うアイランド18の中心は、０.5 μm 〜10μm 、好ましくは１.5μm 〜４μm 離れてもよい。例として、アイランド18は基板14上に規則的に分散され、誘電性領域22は各アイランド18を囲む格子を形成してもよい。例として、アイランド18は六角形状のネットワークに分散されてもよい。
【００６１】
各ワイヤ24は、表面16に略垂直な軸Dに沿った細長い半導体構造である。各ワイヤ24は、六角形状の基部を有する一般に細長い筒状であってもよい。各ワイヤ24の平均直径は50nm〜２.5μm の範囲内であってもよく、各ワイヤ24の高さH1は250 nm〜50μm の範囲内であってもよい。
【００６２】
各ワイヤ24の下側部分26は、第１の導電型、例えば珪素でドープされたIII-N 化合物、例えば窒化ガリウムから主に形成されている。下側部分26の周囲は、関連したアイランド18に接する下側部分26の端部から高さH2まで誘電体層29、例えばSiN で覆われている。高さH2は100 nm〜25μm の範囲内にあってもよい。誘電体層29の厚さは、１つの原子単層と100 nmとの間にあり、好ましくは１つの原子単層と10nmとの間にある。
【００６３】
各ワイヤ24の上側部分28は、III-N 化合物、例えばGaN から例えば少なくとも部分的に形成されている。上側部分28は、第１の導電型、例えばＮ型でドープされてもよく、又は意図的にドープされなくてもよい。上側部分28は、100 nm〜25μm の範囲内であってもよい高さH3まで延びている。
【００６４】
GaN から主に形成されているワイヤの場合、ワイヤの結晶構造はウルツ鉱型であって、ワイヤは軸Ｃに沿って延びてもよい。ワイヤの結晶構造は更に立方晶系であってもよい。
【００６５】
活性層30は、光電子デバイス10による電磁放射の大部分が発せられる層である。例によれば、活性層30は多重量子井戸のような閉込め手段を有してもよい。活性層30は、例えば交互に配置された、厚さが５〜20nm（例えば８nm）のGaN 層及び厚さが１〜10nm（例えば２.5nm）のInGaN 層から形成されている。GaN 層は、例えばＮ型又はＰ型にドープされてもよい。別の例によれば、活性層は、例えば厚さが10nmより大きい単一のInGaN 層を有してもよい。
【００６６】
半導体層32によって、活性層30及び／又は上側部分28とのＰ−Ｎ接合又はＰ−Ｉ−Ｎ接合を形成することができる。半導体層32によって、第２の電極層38を介して活性層30に正孔を注入することができる。
【００６７】
半導体層32の積層体は、三元合金、例えば窒化ガリウムアルミニウム(AlGaN) 又は窒化インジウムアルミニウム(AlInN) から形成されて活性層30に接する電子障壁層40と、第２の電極層38と活性層30とを電気的に適切に接触させるための、例えば窒化ガリウム(GaN) から形成されて電子障壁層40及び第２の電極層38に接する追加の半導体層42とを有してもよい。半導体層42は、上側部分28の導電型と反対の導電型にドープされており、例えばＰ型にドープされている。電子障壁層40は半導体層42と同一の導電型であってもよい。
【００６８】
絶縁部分34は、各ワイヤ24の下側部分26と第２の電極層38とが直接電気的に接することを防止することができる。絶縁部分34は、例えばCVD によって共形的に配置されてもよい。絶縁部分34は、誘電材料、例えば酸化珪素(SiO2)、窒化珪素(SixNy 、ここでx が３に略等しく、y が４に略等しく、例えばSi3N4 )、酸化アルミニウム(Al2O3 )、酸化ハフニウム(HfO2)又はダイヤモンドから形成されてもよい。
【００６９】
反射部分36は、例えばアルミニウム、銀又はルテニウムから形成されており、例えば100 nmより大きい厚さを有する。
【００７０】
第２の電極層38は、各ワイヤ24の活性層30にバイアスをかけること、及びワイヤ24によって発せられるか又は受ける電磁放射を通過させることの両方を行うことが可能である。第２の電極層38を形成する材料は、酸化インジウムスズ(ITO) 、酸化アルミニウム亜鉛又はグラフェンのような透明な伝導性材料であってもよい。
【００７１】
本実施形態では、ワイヤ24は、基板14上に分散された別個の要素であるアイランド18上に形成されている。ワイヤが基板14を覆う層上に形成される場合、基板14を覆う層及び基板14が異なる熱膨脹係数を有する異なる材料から形成されることにより、光電子デバイスの製造中に光電子デバイスに機械的応力が生じる。本実施形態によって有利には、アイランド18を形成する材料と基板14との熱膨脹係数の差により、アイランド18及び基板14に機械的応力が生じることが回避され得る。
【００７２】
シードアイランド18の側部21がワイヤの成長に適さない材料で覆われていない場合、側部21は専用の成長箇所になる。そのため、側部21が覆われていないことにより、寄生成長、例えば上面20上のワイヤに加えて側部21上の複数のワイヤの成長、又はシードアイランド18の上面20に垂直ではない軸を有するワイヤの成長が生じ得る。本実施形態では、シードアイランド18の側部21がワイヤの成長に適さない材料で覆われているので、ワイヤ24が各アイランド18の最上部20のみから成長する。従って、一又は複数のワイヤ24が上面20の法線とは異なる方向に同一のアイランド18から成長する危険性が低下する。
【００７３】
図4A〜4Iは、図３の光電子デバイス10を製造する方法の実施形態の連続的な工程で得られた構造を示す。
【００７４】
本発明に係る製造方法の実施形態は、以下の工程を有する。
【００７５】
(1) III-N 化合物の成長を促す材料の均一な層50を、例えばＮ極性に応じて基板14上に成膜する（図4A）。層50は窒化アルミニウムであってもよい。層50の厚さは例えば、１nm〜100 nmの範囲内であり、好ましくは10nm〜60nmの範囲内である。層50はMOCVD 法によって得られてもよい。しかしながら、CVD 、MBE 、GSMBE 、MOMBE 、ALE 、HVPE、ALD （原子層堆積）、蒸着又は反応性カソードスパッタリングのような方法、及びテクスチャ層を与えるあらゆる成膜型の方法が使用されてもよい。層50が窒化アルミニウムから形成されているとき、層50は実質的にテクスチャ加工され、所望の極性を有すべきである。層50のテクスチャは、層50の成膜後に行われる更なる処理によって得られてもよい。このような処理は、例えばアンモニア(NH3) の流れを用いたアニールである。
【００７６】
(2) 層50上に誘電材料の誘電体層51を成膜する（図4B）。誘電体層51は、層50を形成する材料の上で選択的にエッチングされてもよい誘電材料から形成されている。誘電材料は例えば窒化珪素（例えばSi3N4 ）である。誘電体層51の厚さは、例えば50〜300 nmの範囲内であり、例えば約100 nmである。
【００７７】
(3) 誘電体層51に開口部54をエッチングして誘電体層51の部分52又はブロックを形成し、層50の部分を露出させ、層50の露出した部分上で層50に開口部56をエッチングしてアイランド18を形成する（図4C）。開口部54のエッチングは、層50をエッチングしない選択的エッチング工程によって行われてもよい。開口部54のエッチングは、六フッ化硫黄プラズマ(SF6) を使用したエッチングであってもよい。開口部56のエッチングは、基板14の最上部／内部で停止するドライエッチング又はウェットエッチングに相当してもよい。変形例として、開口部56のエッチングは、反応性イオンエッチング、つまりRIE 、誘導結合プラズマエッチング、つまりICP エッチング、又はウェットエッチングであってもよい。
【００７８】
(4) 部分52を除去する（図4D）。誘電体層51の部分52の除去は、パッド18及び基板14をエッチングしない選択的エッチング工程によって行なわれてもよい。このようなエッチングは、六フッ化硫黄プラズマ(SF6) 若しくは塩素化プラズマを使用したエッチング、又は、フッ化アンモニウム(NH4F)及びフッ化水素酸(HF)の混合物を使用したBOE （緩衝性酸化物エッチング液）タイプのウェットエッチングであってもよい。
【００７９】
(5) ワイヤの成長に適さない材料、例えば誘電材料の層58をアイランド18及び基板14上に成膜する（図4E）。このような成膜は、共形的又は略共形的な成膜であることが好ましい。層58は、アイランド18を形成する材料及び基板14の上で選択的にエッチングされてもよい材料から形成される。層58は例えば、シードアイランド18を形成するための上述された材料の窒化珪素（例えばSi3N4 ）、酸化珪素（SiO2）又はシリサイドから形成される。層58の厚さは例えば、シードアイランド18の厚さの３分の１に少なくとも等しく、特には５nm〜200 nmの範囲内であり、例えば約100 nmに等しい。
【００８０】
(6) 層58を異方的にエッチングして基板14及びアイランド18の最上部20を覆う層58の部分を除去し、アイランド18の側部21を覆う層58の保護部分23を維持する（図4F）。このエッチングは、基板14を形成する材料及びシードアイランド18を形成する材料の上で選択的である。このようなエッチングは例えばイオンエッチング又は反応性イオンエッチングである。
【００８１】
(7) アイランド18で覆われていない基板14の露出領域を窒化する方法によって誘電性領域22を形成する（図4G）。誘電性領域22は、本質的に窒化珪素から形成される。得られた窒化珪素の深さは、基板14を形成する材料に対するIII 族元素、例えばガリウムのあらゆる腐食を防ぐのに十分であるべきである。誘電性領域22の深さは５nm〜100 nmの範囲内であってもよく、好ましくは10nm以上であってもよい。誘電性領域22はアイランド18の下に部分的に延びてもよい。しかしながら、基板14が各アイランド18と依然として電気的に接しているように、窒化条件が選択される。更に、誘電性領域22のレベルに過剰な厚さが設けられてもよい。窒化工程は、専用の炉又はエピタキシ反応器内でアンモニアを用いて行なわれてもよい。窒化温度は900 〜1,100 度の範囲内であってもよく、窒化時間は数分から１時間の範囲内であってもよい。ワイヤ24の下側部分26を後で成長させるのに適したアイランド18の最上部20の窒化が更に行われる。窒化方法は複数の工程で行われてもよい。例として、特にはアイランドが（場合によっては珪素でドープされた）アルミニウムから形成されているとき、窒化工程は、例えば400 〜750 度の範囲内の第１の温度で行われてもよい第１の窒化段階と、第１の窒化段階の後の、例えば800 〜1,100 度の範囲内の、第１の温度より完全に高い第２の温度で行われる第２の窒化段階とを有してもよい。第１の窒化段階は各アイランド18の最上部20の窒化を促す一方、第２の窒化段階はアイランド18で覆われていない基板14の部分の窒化を促す。
【００８２】
(8) 各ワイヤ24の不動態化された下側部分26を高さH2まで成長させる（図4H）。各ワイヤ24は、シードアイランド18の最上部で上面20から成長する。各ワイヤ24の下側部分26はMOCVD 法によって得られてもよい。しかしながら、CVD 、MBE 、GSMBE 、MOMBE 、PAMBE 、ALE 、HVPEのような方法又は電気化学的な方法が使用されてもよい。
【００８３】
例として、下側部分26が高濃度にドープされたＮ型のGaN から形成されている場合、MOCVD 法が、ガリウム前駆体ガス、例えばトリメチルガリウム(TMGa)及び窒素前駆体ガス、例えばアンモニア(NH3) をシャワーヘッド形のMOCVD 反応器に注入することにより実行されてもよい。例として、AIXTRON によって市販されているシャワーヘッド形の3x2"MOCVD 反応器が使用されてもよい。トリメチルガリウムとアンモニアとの分子流比が５〜200 の範囲内、好ましくは10〜100 の範囲内であることにより、ワイヤの成長を促すことが可能になる。例として、有機金属元素を反応器内まで確実に拡散するキャリアガスにより、有機金属元素がTMGaバブラ内に充填される。TMGaバブラは標準の動作条件に応じて調整される。60sccm（標準立方センチメートル毎分）の流れが例えばTMGaに選択される一方、300 sccmの流れがNH3 （標準NH3 ボトル）に使用される。約800 mbar（800hPa）の圧力が使用される。ガス状混合物はMOCVD 反応器に注入されるシランを更に有しており、この材料は珪素の前駆体である。シランは水素中で1,000ppmに希釈されてもよく、20sccmの流れが与えられる。反応器内の温度は、例えば950 度〜1,100 度の範囲内であり、好ましくは990 度〜1,060 度の範囲内である。バブラの出口から２つの反応器プリナムまで種を運ぶために、２つのプリナム間で分散されるキャリアガス、例えばN2の2,000 sccmの流れが使用される。上述したガスの流れは例示として与えられており、反応器のサイズ及び特性に応じて適合されるべきである。
【００８４】
前駆体ガス中にシランが存在することにより、GaN 化合物内に珪素が組み込まれる。更にこのため、下側部分26の成長中に、高さH2の下側部分26の周囲を最上部を除いて覆う窒化珪素のパッシベーション層29が形成される。
【００８５】
(9) 下側部分26の最上部上に各ワイヤ24の高さH3の上側部分28を成長させる（図4I）。上側部分28を成長させるために、上述したMOCVD 反応器の動作条件が、例として、反応器内のシランの流れが例えば10以上の倍率で低下するか又は止まる場合を除いて維持される。シランの流れが止まる場合でも、隣接する不動態化された部分から生じるドーパントの活性部分への拡散又はGaN の残留ドーピングにより、この活性部分がＮ型にドープされてもよい。
【００８６】
本方法は、以下の更なる工程を有する。
【００８７】
(10)  ワイヤ24毎に活性層30をエピタキシにより形成する。シードアイランド18の側部21にパッシベーション部分である保護部分23が設けられ、下側部分26の周囲を覆うパッシベーション部分29が設けられているため、活性層30の成膜がワイヤ24の上側部分28上でのみ生じる。
【００８８】
(11)  ワイヤ24毎に電子障壁層40及び半導体層42をエピタキシにより形成する。
【００８９】
(12)  絶縁部分34を形成する。絶縁部分34は、構造全体に亘って絶縁層を共形的に成膜してワイヤ24間に樹脂層を成膜し、樹脂層で覆われていない絶縁層をエッチングして半導体層42を露出させ、樹脂層を除去することにより形成されてもよい。
【００９０】
(13)  反射部分36を形成する。
【００９１】
(14)  第２の電極層38及び第１のバイアス電極12を形成する。
【００９２】
図5A及び5Bは、図３に示されている光電子デバイス10を製造する方法の別の実施形態の工程(4)'及び(5)'を示しており、図4D〜4Gに関して上述された工程(4) 〜(7) が置き換えられており、他の工程(1) 〜(3) 及び工程(8) 〜(14)は上述された工程と同一である。工程(4)'及び工程(5)'は以下の通りである。
【００９３】
(4)'  基板14及びシードアイランド18の露出領域を熱酸化法により保護部分23及び誘電性領域22を形成する（図5A）。保護部分23は、上述したシードアイランド18を形成する材料の酸化物から本質的に形成される。誘電性領域22は二酸化珪素（SiO2）から本質的に形成され、シードアイランド18が窒化アルミニウムから形成されるとき、保護部分23は酸化アルミニウムから本質的に形成される。得られた酸化珪素の誘電性領域22は、基板14を形成する材料に対するIII 族元素、例えばガリウムのあらゆる腐食を防ぐのに十分な深さを有すべきである。誘電性領域22の深さは５nm〜100 nmの範囲内であってもよく、好ましくは10nm以上であってもよい。保護部分23の厚さは、５nm〜100 nmの範囲内であり、例えば約10nmに等しい。
【００９４】
誘電性領域22及び誘電性の保護部分23は高温炉で形成されてもよい。酸化工程は酸素又は水蒸気で実行されてもよい。例として、酸化温度は、数分から１時間の範囲内の酸化時間に対して750 〜1,100 度の範囲内である。誘電性領域22及び保護部分23を形成する工程中、部分52が各アイランド18の最上部20を酸化処理から保護する。誘電性領域22はアイランド18の下に部分的に延びてもよい。しかしながら、基板14が各アイランド18と依然として電気的に接しているように酸化条件が選択される。更に、誘電性領域22のレベルに過剰な厚さが設けられてもよい。
【００９５】
(5)'  誘電体層51の部分52を除去する（図5B）。部分52を形成する材料は、シードアイランド18を形成する材料、誘電性領域22を形成する材料及び誘電性の保護部分23を形成する材料の上で選択的にエッチングされるべく選択されている。例として、部分52を形成する材料は窒化珪素である。部分52の除去は、パッド18、誘電性の保護部分23及び誘電性領域22をエッチングしない選択的エッチング工程によって行われてもよい。このようなエッチングは、六フッ化硫黄プラズマ(SF6) を使用したエッチングであってもよい。
【００９６】
図６は、上述したようなワイヤ24から形成されて電磁放射を発することができる光電子デバイス60の別の実施形態を示す部分的な断面略図である。光電子デバイス60は、基板14に延びる絶縁領域22及び光電子デバイス10のシードアイランド18の側部21に設けられた保護部分23が、基板14の表面16上に形成されてアイランド18間に延びアイランド18の側部21と接する絶縁領域62と置き換えられている点で光電子デバイス10とは異なる。絶縁領域62を形成する誘電材料は例えば窒化珪素（例えばSi3N4 ）である。絶縁領域62の高さは、例えばシードアイランド18の高さと略同一である。
【００９７】
図7A〜7Dは、光電子デバイス60を製造する方法の実施形態の工程(5)"、(6)"、(7)"及び(8)"を示しており、図4E〜4Gに関して上述した工程(5) 〜(7) が置き換えられており、他の工程(1) 〜(4) 及び工程(8) 〜(14)は上述された工程と同一である。工程(5)"、工程(6)"、工程(7)"及び工程(8)"は以下の通りである。
【００９８】
(5)"  基板14及びシードアイランド18上に第１の誘電材料の誘電体層64を成膜する（図7A）。誘電体層64は、シードアイランド18を形成する材料の上で選択的にエッチングされてもよい第１の誘電材料から形成されている。第１の誘電材料は例えば酸化珪素又は窒化珪素である。誘電体層64の厚さは好ましくは完全にシードアイランド18の厚さ以上であり、好ましくはシードアイランド18の厚さの少なくとも１.5倍以上である。例として、誘電体層64の厚さは、１nm〜100 nmの範囲内であり、例えば約60nmである。誘電体層64は例えば共形的に成膜される。従って、誘電体層64は各シードアイランド18上にバンプ65を形成する。
【００９９】
(6)"  誘電体層64上に第２の誘電材料の誘電体層66を成膜する（図7B）。第２の誘電材料は第１の誘電材料とは異なる。しかしながら、第１の誘電材料及び第２の誘電材料を略同一の速度で非選択的にエッチングし得るエッチング法が行われるように第２の誘電材料が選択される。第２の誘電材料は、例えば第１の誘電材料が窒化珪素であるときには酸化珪素であり、第１の誘電材料が酸化珪素であるときには窒化珪素である。誘電体層66の厚さは誘電体層64の厚さより完全に大きく、好ましくは誘電体層64の厚さの少なくとも１.5倍以上であり、より好ましくは誘電体層64の厚さの３倍以上である。例として、誘電体層66の厚さは、50〜200 nmの範囲内であり、例えば約100 nmである。誘電体層66は例えば共形的に成膜される。
【０１００】
(7)"  誘電体層66をエッチングして誘電体層64の一部を露出させる（図7C）。エッチングはCMP （化学機械的平坦化）であってもよい。第１の誘電材料及び第２の誘電材料が異なる場合、誘電体層64が光学検査によって視認され始め次第、エッチングが停止されてもよい。エッチングが終了すると、誘電体層66の部分68が誘電体層64のバンプ65間に残される。このエッチング工程後に得られた構造は略平坦な上面69を有している。
【０１０１】
(8)"  誘電体層66の残り部分68及び誘電体層64をエッチングしてシードアイランド18の最上部20を露出させる（図7D）。エッチングはシードアイランド18を形成する材料上で選択的である。エッチングはプラズマエッチング又はウェットエッチングであってもよい。シードアイランド18を形成する材料が第１の誘電材料とは異なる場合、シードアイランド18の最上部20が光学検査によって視認できると、エッチングが停止されてもよい。図7Dでは、エッチング工程が終了すると、誘電体層66の残り部分68が略消失している。しかしながら、変形例として、エッチングが終了すると、パッド18間に誘電体層66の残り部分68が残ったままであってもよい。
【０１０２】
図８は、電磁放射を発することができる光電子デバイス70の別の実施形態を示す部分的な断面略図である。光電子デバイス70は、特に各ワイヤ24の活性部分の形状によって光電子デバイス10とは異なる。実際、ワイヤ24毎に活性部分72がワイヤ24の最上部のみを覆う。活性部分72は、上述した活性層30の組成と同一の組成を有してもよい。更に、半導体層74の積層体が活性部分72を覆っている。半導体層74の積層体は、上述した半導体層32の積層体の組成と同一の組成を有してもよい。
【０１０３】
図９は、図4Gに示された工程の後に行われる製造工程でのピラミッド状の三次元要素を備えた光電子デバイス80の実施形態を示す部分的な断面略図である。三次元要素82、例えば多角形状の基部を有する円錐状又はテーパ状の三次元要素、特にはピラミッド状又は角錐台状の三次元要素が成長する。例として、三次元要素が主にIII-V 族化合物を含有しているとき、シードアイランド18を形成する材料は、III 族元素の極性に応じてIII-V 族化合物の成長を促すべく選択されることが好ましい。
【０１０４】
本発明の特定の実施形態が述べられている。様々な変更、調整及び改良が当業者に想起される。特に、第１の電極で覆われたワイヤが支持体の第１の表面に形成されている一方、第２の電極が第１の表面に対向する支持体の第２の表面に形成されている実施形態が図面に示されているが、第２の電極が第１の表面の側に設けられてもよいことは明らかなはずである。
【０１０５】
更に、上述した実施形態では、各ワイヤ24がシードアイランド18の最上部20に接するワイヤの基部に不動態化された下側部分26を有するが、不動態化された下側部分26が設けられなくてもよい。
【０１０６】
更に、光電子デバイスの上述した様々な実施形態では、光電子デバイスが電磁放射を発することができるが、このような光電子デバイスは、電磁放射を受けて電磁放射を電気信号に変換するように当業者によって容易に適合され得る。そのため、活性層30は、光電子デバイスによって受ける電磁放射の大部分が取り込まれる層である。このような適合は、各ワイヤ24の活性層30及び活性層72の両方を採用して、半導体構造に適したバイアスをかけることにより行われる。光電子デバイス10，70のこのような適合は、電磁放射を測定又は検出するための光電子デバイス、又は光起電性の適用のための光電子デバイスのいずれかを形成すべく行なわれてもよい。
【０１０７】
本特許出願は、参照によって本明細書に組み込まれる仏国特許出願第13／52794 号明細書及び仏国特許出願第12／60232 号明細書の優先権を主張している。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図４Ｉ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９】
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