(57)【要約】  半導体デバイスの製造方法は、III族の窒化物半導体のナノ構造の側壁の上に蒸着法によって第１の透明導電膜（ＴＣＦ）の接触層を堆積する工程と、前記第１のＴＣＦの接触層の上にスパッタリング法または化学気層成長法（ＣＶＤ）によって第２のＴＣＦの接触層を堆積する工程と、を有する。
2016518703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
III族の窒化物半導体のナノ構造の側壁の上に蒸着法によって第１の透明導電膜（ＴＣＦ）の接触層を堆積する工程と、
前記第１のＴＣＦの接触層の上にスパッタリング法または化学気層成長法（ＣＶＤ）によって第２のＴＣＦの接触層を堆積する工程と、を有する
ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記ＴＣＦは、透明導電酸化物を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記ナノ構造は、III族の窒化物半導体ナノワイヤコアを取り囲むIII族の窒化物半導体のシェルを含み、
前記第１の及び前記第２のＴＣＦの接触層は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）の層を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記第１の層は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を含み、
前記第２の層は、組成が異なる透明導電膜（ＴＣＦ）を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記第２の層は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を含み、
前記第１の層は、組成が異なる透明導電膜（ＴＣＦ）を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記第２の膜は、化学気相成長法によって堆積され、ドープされたＺｎＯまたはドープされたＳｎＯ２から成る
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記デバイスはＬＥＤデバイスのアレイを含み、
各ナノ構造はＬＥＤデバイスを含み、
前記III族の窒化物のシェルは、ｐ−ＧａＮシェルを含む
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記第１のＴＣＦの接触層は、前記第２のＴＣＦの接触層よりも薄い
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法により製造された
ことを特徴とする半導体デバイス。
【請求項１０】
基台の上に直立したIII族の窒化物の複数のナノ構造と、
前記基板から遠位に位置するナノ構造の端部の上の上部コンタクトと、を備え、
前記上部コンタクトは、
III族の窒化物のナノ構造上に蒸着された第１の透明導電膜（ＴＣＦ）の接触層と、
前記第１のＴＣＦの接触層の上にスパッタリングまたはＣＶＤ堆積された第２のＴＣＦの接触層と、
を含む
ことを特徴とする半導体デバイス。
【請求項１１】
前記第１の及び前記第２のＴＣＦの接触層は、透明導電酸化物（ＴＣＯ）の層を含む
ことを特徴とする請求項１０に記載の半導体デバイス。
【請求項１２】
前記ナノ構造は、III族の窒化物半導体ナノワイヤコアを取り囲むIII族の窒化物半導体のシェルを含み、
前記蒸着された第１のＴＣＦの接触層および前記スパッタリングまたはＣＶＤ堆積された第２のＴＣＦの接触層は、ＩＴＯ層を含む
ことを特徴とする請求項１１に記載の半導体デバイス。
【請求項１３】
前記ナノ構造は、III族の窒化物半導体ナノワイヤコアを取り囲むIII族の窒化物半導体のシェルを含み、
前記蒸着された第１のＴＣＦの接触層と、前記スパッタリングまたはＣＶＤ堆積された第２のＴＣＦの接触層とは、互いに異なる組成を有する
ことを特徴とする請求項１１に記載の半導体デバイス。
【請求項１４】
前記デバイスはＬＥＤデバイスのアレイを含み、
各ナノ構造はＬＥＤデバイスを含み、
前記III族の窒化物のシェルは、ｐ−ＧａＮシェルを含む
ことを特徴とする請求項１２に記載の半導体デバイス。
【請求項１５】
前記蒸着された第１のＴＣＦの接触層は、前記スパッタリングまたはＣＶＤ堆積された第２のＴＣＦの接触層よりも薄い
ことを特徴とする請求項１０に記載の半導体デバイス。
【請求項１６】
前記基台の上に直立したIII族の窒化物の複数のナノ構造は、
基台上に位置するｎ型の複数の半導体ナノワイヤコアと、
前記基台上に位置する絶縁性マスク層であって、前記ナノワイヤコアが、該絶縁性マスク層の開口を通って露出した前記基台の半導体表面の部分からエピタキシャルに延在する半導体ナノワイヤを含む絶縁性マスク層と、
ナノワイヤコアの個々の上および周辺に延在するｐ型ＧａＮの複数の半導体シェルと、
を含む
ことを特徴とする請求項１０に記載の半導体デバイス。
【請求項１７】
前記第１の及び前記第２のＴＣＦの接触層は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、ドープされた亜鉛酸化物、または、ドープされたスズ酸化物を含む
ことを特徴とする請求項１１に記載の半導体デバイス。
【請求項１８】
前記第１のＴＣＦの接触層は、蒸着されたＩＴＯを含み、
前記第２のＴＣＦの接触層は、スパッタリングされたＩＴＯを含む
ことを特徴とする請求項１１に記載の半導体デバイス。
【請求項１９】
前記第１のＴＣＦの接触層は、蒸着されたＩＴＯを含み、
前記第２のＴＣＦの接触層は、ＣＶＤ堆積されたスズ酸化物であってフッ素がドープされたスズ酸化物を含む
ことを特徴とする請求項１１に記載の半導体デバイス。
【請求項２０】
III族の窒化物半導体のナノ構造の側壁の上に第１の透明導電膜（ＴＣＦ）の接触層を堆積する工程と、
前記第１のＴＣＦの接触層の上に第２のＴＣＦの接触層を堆積する工程と、を有し、
前記第１のＴＣＦの接触層の密度は、前記第２の接触層の密度よりも低い
ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項２１】
前記第１のＴＣＦの接触層の厚さは、前記第２のＴＣＦの接触層の厚さよりも小さい
ことを特徴とする請求項２０に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項２２】
前記第１のＴＣＦの接触層の厚さは、前記第２のＴＣＦの接触層の厚さの０．１倍より小さい
ことを特徴とする請求項２１に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項２３】
基台の上に直立したIII族の窒化物の複数のナノ構造と、
前記基板から遠位に位置するナノ構造の端部の上の上部コンタクトと、を備え、
前記上部コンタクトは、
前記III族の窒化物のナノ構造上の第１の透明導電膜（ＴＣＦ）の接触層と、
前記第１のＴＣＦの接触層の上の第２のＴＣＦの接触層と、
を含み、
前記第１のＴＣＦの接触層の密度は、前記第２の接触層の密度よりも低い
ことを特徴とする半導体デバイス。
【請求項２４】
前記第１のＴＣＦの接触層の厚さは、前記第２のＴＣＦの接触層の厚さよりも小さい
ことを特徴とする請求項２３に記載の半導体デバイス。
【請求項２５】
前記第１のＴＣＦの接触層の厚さは、前記第２のＴＣＦの接触層の厚さの０．１倍より小さい
ことを特徴とする請求項２４に記載の半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連技術
本願は、２０１３年３月１５日に出願された米国仮出願第６１／７８７，２９９号に基づく優先権の利益を主張し、以下、当該出願の全ての記載内容は援用される。
【０００２】
分野
本発明の実施形態は、一般に、ナノワイヤ発光ダイオード（ＬＥＤ）のような半導体デバイス、特に、２ステップのインジウムスズ酸化物のオーミックコンタクトの堆積を伴うナノワイヤＬＥＤを対象にする。
【背景技術】
【０００３】
ナノワイヤ発光ダイオード（ＬＥＤ）は、プレーナ型ＬＥＤ（平面型ＬＥＤ）に代わる手段として注目を集めている。ナノワイヤＬＥＤは、従来のプレーナ技術で製造されたＬＥＤと比べると、ナノワイヤの１次元性に起因する独特の特性であって、より大きい基板上での処理のための格子整合の制限および機会の低減に起因する材料の組み合わせの柔軟性を向上させる特性を示す。
【発明の概要】
【０００４】
半導体デバイスの製造方法は、III族の窒化物半導体のナノ構造の側壁の上に蒸着法によって第１の透明導電膜（ＴＣＦ）の接触層を堆積する工程と、前記第１のＴＣＦの接触層の上にスパッタリング法または化学気層成長法（ＣＶＤ）によって第２のＴＣＦの接触層を堆積する工程と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本発明の実施形態にしたがうナノワイヤＬＥＤの土台（basis）の側面図を概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態にしたがうバッファ層の上のナノワイヤＬＥＤ構造の側面図を概略的に示す図である。
【図３Ａ】蒸着法のみによって形成されたインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のコンタクトを有するナノワイヤの側面図である。
【図３Ｂ】蒸着法に続いてスパッタリング法によって形成されたＩＴＯのコンタクトを有するナノワイヤの側面図である。
【図４Ａ】蒸着法のみによって形成されたＩＴＯのコンタクトを有するナノワイヤデバイスの電圧に対する電流のプロット図である。
【図４Ｂ】蒸着法に続いてスパッタリング法によって形成されたＩＴＯのコンタクトを有するナノワイヤデバイスの電圧に対する電流のプロット図である。
【図５】２つの基板であって各基板上で約５００のデバイスがテストされた２つの基板について、電流１ｍＡのときの電圧の見込みのプロットを示す図である。
【図６】蒸着法によって堆積されたＩＴＯから成る第１の透明膜と、化学気相で堆積されたＦＴＯから成る第２の透明膜とを有するナノワイヤの側面図である。
【図７】２つの基板であって各基板上で約５００のデバイスがテストされた２つの基板について、電流１０ｍＡのときの電圧の見込みのプロットを示す図である。一方の基板は、蒸着されたＩＴＯ（第１膜）及びＣＶＤのＦＴＯ（第２膜）から成るコンタクトを有し、他方の基板は、ＣＶＤのＦＴＯのみから成るコンタクトを有する。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
ナノテクノロジ分野において、ナノワイヤは、その縦方向の大きさに制限されずに、通常、ナノスケールまたはナノメートルサイズの横方向の大きさ（例えば、円筒形のナノワイヤにおける径、又は、ピラミッド型若しくは六角形のナノワイヤにおける幅）を有するナノ構造として解釈される。このようなナノ構造は、共通に、ナノウィスカ、１次元ナノ素子、ナノロッド、ナノチューブ等と称される。ナノワイヤは、約２ミクロンまでの径または幅を有しうる。ナノワイヤの小さいサイズは、物理、光学および電子のユニークな特性をもたらす。これらの特性は、例えば、量子力学的効果を利用するデバイス（例えば量子細線を使用する等）を形成するのに、又は、組成的に異なる材料であって大きな格子不整合によって一般に結合され得ない材料のヘテロ構造を形成するのに用いられうる。ナノワイヤという用語が示唆するように、１次元性が細長い形状に関連付けられうる。ナノワイヤは、多様な断面形状を有しうるため、径には、実効的な径が参照されるとよい。実効的な径は、断面構造の長径および短径の平均で示されうる。
【０００７】
上方（upper）、頂部（top）、下方（lower）、下側（downwards）等への全ての言及は、底部に位置する基板および該基板から上方向に向かって延在するナノワイヤを参照するのに用いられる。垂直方向は、基板により形成された平面に対して垂直な方向を示し、水平方向は、基板により形成された平面に平行な方向を示す。この命名は、理解を容易にするために為され、特定の組み立ての方向性等に限定されるべきではない。
【０００８】
よく知られている如何なる好適なナノワイヤＬＥＤ構造も本発明の方法において用いられうる。ナノワイヤＬＥＤは、典型的には、１以上のｐｎ接合またはｐｉｎ接合に基づく。ｐｎ接合とｐｉｎ接合との違いは、後者の方が広い活性領域を有することである。該広い活性領域は、ｉ領域（i-region）での再結合の可能性を高くする。各ナノワイヤは、第１導電型（例えばｎ型）のナノワイヤコアと、それを覆う第２導電型（例えばｐ型）のシェルであって動作時に光を発生するための活性領域を提供するｐｎ接合またはｐｉｎ接合を形成するシェルとを有する。第１導電型のコアは、ここではｎ型半導体コアとして描かれ、第２導電型のシェルは、ここではｐ型半導体シェルとして描かれているが、これらの導電型は逆でもよい。
【０００９】
図１は、本発明の実施形態に従って修正されうるナノワイヤＬＥＤ構造についての基礎（basis）の概略図である。原則として、ナノワイヤＬＥＤを形成するのに単一のナノワイヤは十分であるが、その小サイズ故、ナノワイヤは、数百、数千、数万又はそれ以上のナノワイヤが並んでＬＥＤ構造を形成するように配列されることが望ましい。図を見やすくするため、ここでは、個々のナノワイヤＬＥＤデバイスは、ｎ型ナノワイヤコア２と、ナノワイヤコア２および中間活性層４を少なくとも部分的に覆うｐ型シェル３とを有する複数のナノワイヤ１を備えるように描かれ得、ここで、中間活性層４は、真性もしくは低ドープされた（１０１６ｃｍ−３以下のドープレベルの）単層の半導体層、または、バンドギャップが異なる複数の半導体層を有する３〜１０の量子ウェル等、１以上の量子ウェル（quantum well）を含みうる。しかしながら、本発明の実施形態の目的において、ナノワイヤＬＥＤはこれに限られない。例えば、ナノワイヤコア２、活性層４およびｐ型シェル３は、複数の層またはセグメントから成りうる。他の実施形態では、コア２だけが２ミクロン以下の幅または径を有するナノ構造またはナノワイヤを有し得、一方、シェル３は１ミクロン以上の幅または径を有しうる。
【００１０】
III〜Ｖ族の半導体は、レーザーやＬＥＤのような高速かつ低電力の電子機器および光電気デバイスをもたらすそれらの特性により、特に興味深い。ナノワイヤは、いかなる半導体材料をも含み、ナノワイヤに好適な材料は、ＧａＡｓ（ｐ）、ＩｎＡｓ、Ｇｅ、ＺｎＯ、ＩｎＮ、ＧａＩｎＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＢＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓＰ、ＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＰ：Ｓｉ、ＩｎＧａＰ：Ｚｎ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＡｌＩｎＰ、ＧａＡｌＩｎＡｓＰ、ＧａＩｎＳｂ、ＩｎＳｂ、Ｓｉを含むが、これらに限られない。例えばＧａＰについて可能なドナードーパントは、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｓ等であり、また、同材料についてのアクセプタドーパントは、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃｄ等である。ナノワイヤ技術は、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮのような窒化物を用いることを可能にし、このことが、従来技術では容易に実現できなかった波長領域のＬＥＤ発光光の製造をもたらしたことに留意されたい。特定の商業的関心のある他の組み合わせは、ＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＧａＡｌＩｎＰ、ＧａＰ系を含むが、これらに限られない。典型的なドーピングレベルの範囲は、１０１８〜１０２０である。当業者は、これら及び他の材料を知っており、他の材料および材料の組み合わせが可能であることが分かる。
【００１１】
ナノワイヤＬＥＤに好適な材料は、III族の窒化物半導体（例えば、ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ等）、他の半導体（例えば、ＩｎＰ、ＧａＡｓ等）のようなIII〜Ｖ族の半導体である。ＬＥＤとして機能させるため、各ナノワイヤ１のｎ側およびｐ側は接触しており、本発明は、ＬＥＤ構造におけるナノワイヤのｎ側およびｐ側の接触に関連する方法および組成を提供する。
【００１２】
ナノワイヤの製造方法を示すものとして援用される米国特許第７，８２９，４４３号（Seifert et al.）に例示されているように、以下に例示される製造方法は、好適には、ナノワイヤコアを、コア−シェルナノワイヤを形成するように該コアの上に半導体シェル層を成長させるために活用するが、本発明はこれに限られるものではないことに留意されたい。例えば、他の実施形態では、コアだけがナノ構造（例えばナノワイヤ）を構成し、シェルは、付随的に、典型的なナノワイヤシェルよりも大きい径を有しうる。さらに、デバイスは、多数のファセットを含む形状をとり得、異なるタイプのファセット間の領域比率は制御されうる。このことは、“ピラミッド”ファセットおよび垂直な側壁のファセットにより、図中に例示されている。ＬＥＤは、主要なピラミッドファセットまたは側壁ファセットを伴うテンプレートの上に発光層が形成されるように、製造されうる。発光層の形状と独立した接触層についても同様である。
【００１３】
図２は、ナノワイヤの基台を提供する構造の例を示している。成長基板５上にナノワイヤを成長させ、ナノワイヤの位置を規定し及びその底部の境界領域を決定するための成長マスクまたは誘電性マスク層６（例えば、窒化シリコンの誘電性マスク層等の窒化層）を付随的に使用することにより、基板５は、少なくともプロセスの間においては、基板５から突き出たナノワイヤのための担体（carrier）として機能する。ナノワイヤの底部の境界領域は、誘電性マスク層６における各開口の内側にコア２の領域を有する。ここで援用されるスウェーデン特許出願第ＳＥ１０５０７００−２号（グロアーベーに譲渡）において論じられているように、基板５は、III〜Ｖ族またはII〜ＶI族の半導体、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、クオーツ、ガラス等、異なる材料を備えうる。基板についての他の好適な材料は、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＰ：Ｚｎ、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＧａＳｂ、ＺｎＯ、ＩｎＳｂ、ＳＯＩ（silicon-on-insulator）、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＴｅを含むが、これらに限られない。ある実施形態では、ナノワイヤコア２は、成長基板５の上に直接的に成長される。
【００１４】
好適には、基板５は、各ナノワイヤＬＥＤ１のｎ側に接続する電流輸送層（current transport layer）として機能するようにも適応される。このことは、図２に示されるように、ナノワイヤＬＥＤ１と向かい合う基板５の表面上に配されたバッファ層７であって、Ｓｉ基板５上のＧａＮ及び／又はＡｌＧａＮバッファ層７等、III族の窒化層を例とするバッファ層７を含む基板５を有することによって、達成されうる。バッファ層７は、一般に、所望のナノワイヤ材料にマッチし、よって、製造プロセスにおいて成長テンプレートとして機能する。ｎ型コア２について、好適にはバッファ層７もｎ型にドープされる。バッファ層７は、単層（例えばＧａＮ）、複数のサブ層（例えば、ＧａＮ及びＡｌＧａＮ）、又は、高Ａｌ含有のＡｌＧａＮから低Ａｌ含有のＡｌＧａＮ若しくはＧａＮまで段階付けられた傾斜層（graded layer）を含みうる。
【００１５】
インジウムスズ酸化物、フッ素がドープされたスズ酸化物またはアルミニウム亜鉛酸化物等の透明導電酸化物（ＴＣＯ）のような第１の透明電極（例えばｐ側電極）は、以下に示されるように、シェル３の上に形成される。第２の電極層（例えばｎ側電極）は、ｎ型のナノワイヤコア２を電気的に接続する。基板５が半導体（シリコンまたはＧａＮ等）または導電性の基板のときには、第２の電極は、基板５の底部の上に形成されうる。或いは、第２の電極は、ナノワイヤおよび第１の透明電極が除去された領域において、上側から、基板５上のｎ型の半導体バッファ層７を接続しうる。
【００１６】
ここで援用される米国特許第７，３９６，６９６号、第７，３３５，９０８号、第７，８２９，４４３号、並びに、ＷＯ２０１０１４０３２、ＷＯ２００８０４８７０４、及び、ＷＯ２００７１０２７８１に記載された方法を利用することにより、ナノワイヤの成長は達成されうる。
【００１７】
ナノワイヤＬＥＤ１は、いくつかの異なる材料（例えば、ＧａＮコア、ＧａＮ／ＩｎＧａＮの複数の量子ウェル活性層（multiple quantum well active region）、及び、ＩｎとＧａとの比率が該活性層とは異なるＡｌＧａＮシェル）を備えうることに留意されたい。ここで一般に、基板５及び／又はバッファ層７は、ナノワイヤのための基台または支持層として参照される。ある実施形態では、基板５及び／又はバッファ層７の代わりに又はそれに加えて、導電層（例えば、ミラー又は透明なコンタクト）が基台として用いられうる。よって、「支持層」または「基台」という用語は、これらの要素の１以上のいずれをも含みうる。
【００１８】
シーケンシャルな（例えばシェル）層の使用は、ピラミッド形状（即ち、頂部または先端では細く、底部では広い）と柱形状（例えば、先端およびベースでの幅が略等しい）との間のいずれの形状をも有しうる最終的な単一のデバイスであって、その長軸と垂直な方向において円形または六角形もしくは多角形の断面を有するデバイス（例えばｐｎまたはｐｉｎデバイス）をもたらしうる。よって、完成されたシェルを伴う該単一のデバイスは、多様なサイズを有しうる。例えば、該サイズは、例えば２ミクロン以下の１００ｎｍ等、１００ｎｍから数（例えば５）μｍの範囲内のベース幅、及び、数百ｎｍから数（例えば１０）μｍの範囲内の高さで変わりうる。
【００１９】
上述のＬＥＤ構造の実施形態の例の記載は、本発明の方法および組成の記載のための基礎（basis）を提供するだろう；しかしながら、いかなる好適なナノワイヤＬＥＤ構造または他の好適なナノワイヤ構造もが、当業者にとって自明であろう必要な修正と共に本発明を逸脱しない範囲で、該方法および組成において用いられうることが好まれる。
【００２０】
インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような透明導電酸化物は、ｐ型ＧａＮとの透明なオーミックコンタクトを形成するために用いられうる。慣例的に、ＩＴＯコンタクトは、蒸着法またはスパッタリング法のいずれかにより形成される。他の透明導電膜は、蒸着法、スパッタリング法または化学気相成長法により堆積されうる。ｐ型ＧａＮの上に、標準的なスパッタリング技術によって堆積されたＩＴＯまたはＣＶＤによって堆積されたＴＣＦは、不十分なコンタクトとなりうる。この不十分なコンタクトは、ＧａＮナノワイヤＬＥＤデバイスにおける動作電圧の増大や消費電力の増大をもたらす。
【００２１】
蒸着技術により堆積されたＩＴＯは、良いオーミックコンタクトを形成する。しかしながら、発明者らは、上述のナノワイヤＬＥＤのようなナノワイヤデバイスについては、蒸着法のみによって堆積されたＩＴＯは、製造工程において後に生じる２つの問題、即ち、機械的および電気的な安定性の課題、をもたらすことを見い出した。発明者らは、これら２つの問題に有効に対処する２ステップのＩＴＯ堆積プロセスを見い出した。該２ステップのプロセスの実施形態は、蒸着されたＩＴＯの薄膜の堆積の後に続く、スパッタリング法を用いてスパッタリングされたＩＴＯの厚膜の堆積を含む。
【００２２】
図３Ａは、ナノワイヤデバイスであって、ナノワイヤのベースにおいて絶縁膜２２（例えばスピンオングラス）を有するナノワイヤ１上に蒸着法によって形成された８００ｎｍのＩＴＯコンタクト１１を有するナノワイヤデバイスの側面図である。しかしながら、図３から分かるように、ナノワイヤデバイス間におけるＩＴＯ１１の密度と比べて、ナノワイヤデバイスの側壁は低密度のＩＴＯ１１を示す。
【００２３】
一方、図３Ｂは、ナノワイヤデバイスであって、ナノワイヤのベースにおいて絶縁膜２２（例えばスピンオングラス）を有するナノワイヤ１上に蒸着法に続いてスパッタリング法によって形成されたＩＴＯコンタクト１２を有するナノワイヤデバイスの側面図である。この実施形態では、第１のＩＴＯのサブ層（sublayer）が蒸着されて２００ｎｍ膜厚のコンタクトサブ層（即ち、シード層）を形成し、続いて、該第１のサブ層の上に、６００ｎｍ膜厚の第２のＩＴＯのサブ層（即ち、覆っているコンタクト層）がスパッタリングにより形成される。一般に、蒸着されたシード層は、１０〜３００ｎｍの厚さになり得、スパッタリングされたＩＴＯ層は、５０〜８００ｎｍの厚さになり得、該スパッタされたＩＴＯ層に対する該蒸着された層の厚さの比率は、１：３等、１：８０から６：１となり得、双方の層の厚さの合計は、４５０〜８００ｎｍとなりうる。
【００２４】
図３Ａに示された例とは違って、この実施形態のナノワイヤデバイス１の側壁は、図３Ａに示された蒸着法のみのＩＴＯコンタクト層１１と比べると、相対的に、高密度のＩＴＯ層１２を有する。ＩＴＯ層１２の密度は、ナノワイヤデバイスの側壁において、及び、ナノワイヤデバイス間の領域において、略等しい。
【００２５】
図４Ａ及び４Ｂは、それぞれ、蒸着法のみによって形成されたＩＴＯコンタクトを有するナノワイヤデバイス、及び、蒸着法に続いてスパッタリング法によって形成されたＩＴＯコンタクトを有するナノワイヤデバイスの電圧に対する電流のプロットである。蒸着法のみによって製造されたコンタクトを有する１１のデバイスのうち、５つのデバイスは不良（failed）となった。即ち、５つのデバイスでは、電圧を大きくしていくテストの際に突発短絡が生じた。一方、ＩＴＯコンタクトが蒸着法に続いてスパッタリング法で形成されたとき、１１つのデバイスの全てが同テスト条件をパス（pass）した。
【００２６】
図５は、２つの基板であって各基板上で約５００のデバイスがテストされた２つの基板について、電流１ｍＡのときの電圧（ＶＦ）の見込みのプロットを示す図である。ＩＴＯコンタクト（即ち電極）が蒸着法（１００ｎｍの厚さ）及びスパッタリング法（７００ｎｍの厚さ）の組み合わせで形成されたデバイスは、ＩＴＯコンタクト（８００ｎｍの厚さ）が蒸着法のみで形成されたデバイスに比べて、極めて強い（tighter）電圧分布かつ低い中央値電圧（median voltage）（Ｖｆ）分布を示す。強い分布および低Ｖｆの双方は、発光ダイオードの製造面において望ましい。一般に、蒸着されたＩＴＯは、ｐ型ＧａＮとの良いオーミックコンタクトを形成してきたが、スパッタリングされたＩＴＯまたは化学気相で堆積された他の透明導電膜は、しばしば、ｐ型ＧａＮとのオーミンクコンタクトを有しない。しかしながら、スパッタリングされ又は化学気相で堆積されたＴＣＦは、蒸着された膜に比べて、３次元特徴（3D features）を超えて、より良い段差被覆（step coverage）を伴って、より高密度の膜を形成しうる。
【００２７】
他の実施形態では、図６に示されるように、２００ｎｍの中間点ｔ１の厚さを有する蒸着されたＩＴＯ層１２Ａが、ナノワイヤの上に堆積され、続いて、層１２Ａの上に、４００ｎｍの中間点ｔ２の厚さを有するフッ素がドープされたスズ酸化物（ＦＴＯ）層１２Ｂが化学気相で堆積される。この組み合わせは、図３Ａに示された蒸着法のみのＩＴＯと比べて、良い密度を示す。他の実施形態では、第２の層１２Ｂは、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）であり、第１の層１２Ａは、組成が異なる透明導電膜（ＴＣＦ）である。
【００２８】
図６に示された他の実施形態では、透明導電膜（ＴＣＦ）は、側壁上の膜の厚さにおいて多様な密度を有しうる。この実施形態は、低コンタクト抵抗および低シート抵抗の最良の組み合わせを提供しうる。ＴＣＦの密度は、膜の厚さにおいて、最も低い密度を有するＧａＮナノワイヤ１の表面に最も近い材料、及び、最も高い密度を有するＧａＮナノワイヤの表面から最も離れた膜の自由表面の上の材料によって異なる。図６に示されるように、ナノワイヤ１の側壁上の合成膜１２Ａ＋１２Ｂの厚さはｔであり、ここで、ｔは、ナノワイヤの側壁の表面と垂直に測定され、そして、層１２Ａにおける材料の密度は、層１２Ｂにおける材料の密度よりも低い。仮に、ＴＣＦが理論上の（その結晶構造に基づく）最大密度ｘを有すると、ナノワイヤのための光学の（optical）ＴＣＦ膜は、層１２Ａについて０．５ｘ等、０．３ｘ〜０．６ｘの密度を有し得、また、層１２Ｂについて０．８ｘ等、０．６５ｘ〜０．９ｘの密度を有しうる。ある実施形態では、層１２Ａの厚さｔ１は、層１２Ｂの厚さｔ２より小さく、好適には、ｔ１＝０．０１〜０．９（ｔ２）等、ｔ１＜０．１（ｔ２）である。
【００２９】
図７は、ナノワイヤＬＥＤを備える約１０００のデバイスについての電流１０ｍＡのときの電圧の見込みのプロットを示す図であり、ここで、５００のデバイスは、２００ｎｍの蒸着されたＩＴＯ、プラス、４００ｎｍのＣＶＤのＦＴＯから成るｐ型コンタクトを有し、５００のデバイスは、ＣＶＤのＦＴＯ膜のみから成るｐ型コンタクトを有する。蒸着されたＩＴＯ、プラス、ＣＶＤのＦＴＯ膜の組み合わせのデバイスの中央値電圧は、ＣＶＤのＦＴＯ膜のみについてのそれに比べて、低い。
【００３０】
ｐ−ＧａＮシェル上のＩＴＯ電極について上に記載されたが、ＺｎＯ、ドープされたＺｎＯ（例えばＦＴＯ（フッ素がドープされたスズ酸化物））、アルミニウム酸化物、ドープされたアルミニウム酸化物（例えばＡＺＯ（アルミニウム亜鉛酸化物））、インジウム酸化物、スズ酸化物等の如何なる透明導電酸化物（ＴＣＯ）も、蒸着法に続いてスパッタリング法を行う２ステップを用いて形成されうることに留意されたい。更に、コンタクトについて、コア‐シェルナノワイヤデバイスのｐ−ＧａＮシェルの上に形成されるとして上に記載されたが、透明導電酸化物の層は、ナノ構造デバイスの如何なるｐ型またはｎ型のIII族の窒化物半導体の表面の上にも形成されうる。例えば、コンタクト層は、ｐ型またはｎ型のＡｌＧａＮまたはＩｎＧａＮ材料の上に形成されうる。更に、ナノ構造デバイスは、ナノワイヤまたはバルクシェル３を伴うナノワイヤコア２を有する放射状の（radial）ナノワイヤデバイス１に限られない。デバイスは、端から端まで互いに接触する細長い（elongated）半導体領域を有する縦方向の（longitudinal）ナノワイヤデバイス、又は、基台表面から延在するIII族の窒化物半導体のナノ構造（例えば、ナノベルト、即ち、典型的には、３０〜３００ｎｍの幅、１０〜３０ｎｍの厚さ、及び、ミリメートル領域の長さを有し、且つ、ナノワイヤに類する法則で基板の表面から突き出うるリボンのような構造；又は、ナノレール、即ち、その全長が基板の表面の上に横たわったナノ構造；又は、他のナノスケールの突起物）を有する如何なる他のナノ構造デバイスをも含みうる。ナノの突起物は、基台の表面上に成長され得、該基台の表面上に堆積され得、又は、該基台の表面に向かってエッチングされうる。
【００３１】
本発明はナノワイヤＬＥＤのコンタクト形成の観点で記載されたが、電界効果トランジスタ、ダイオード、及び、特に、光検出器、太陽電池、レーザー等、光吸収または光発生に関連するデバイス等の半導体デバイスに基づく他のナノワイヤが、いかなるナノワイヤ構造においても実施されうることを理解されたい。
【００３２】
本明細書で引用された全ての文献及び特許は、あたかも個々の文献または特許が具体的に且つ単独に援用されたかのようにここで援用され、関連して文献が引用された方法及び／又は材料を開示し記載するようにここで援用される。いずれの文献の引用も、出願日に先立つその開示を目的とするものであり、先行発明によって本発明がこのような文献に先行する権利がないとの容認と解釈されるべきではない。更に、記載された公開日は、個別に確認される必要がありうる実際の公開日と異なりうる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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