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JP2010512301A - 様々な基板上の（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）ＮのＭ面および半極性面の結晶成長 - Google Patents

様々な基板上の（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）ＮのＭ面および半極性面の結晶成長 Download PDF

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JP2010512301A
JP2010512301A JP2009541345A JP2009541345A JP2010512301A JP 2010512301 A JP2010512301 A JP 2010512301A JP 2009541345 A JP2009541345 A JP 2009541345A JP 2009541345 A JP2009541345 A JP 2009541345A JP 2010512301 A JP2010512301 A JP 2010512301A
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iii
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nitride layer
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JP2009541345A
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キム・クァン・シー
マシュー・シー・シュミット
ウー・フェン
朝子 平井
メルヴィン・ビー・マクローリン
スティーブン・ピー・デンバース
シュウジ・ナカムラ
ジェームス・エス・スペック
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University of California
Original Assignee
University of California
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Abstract

パターン化されたマスクを通じてエッチングされたテンプレート材料の側壁からの横方向エピタキシャル・オーバーグロス法を用いた、ａ−｛１１−２０｝面およびｍ−｛ｌ−１００｝面のような無極性または｛１０−ｌｎ｝面のような半極性ＩＩＩ族窒化物における貫通転位密度の低減方法が提供される。該方法は、無極性または半極性ＧａＮテンプレートのようなテンプレート材料上にパターン化されたマスクを成膜するステップと、該マスク内の開口を通して色々な深さまで該テンプレート材料をエッチングするステップと、該トレンチの底面から垂直に成長している材料が該側壁の上面に達する前に、該側壁の上面から横方向に会合することによって無極性または半極性ＩＩＩ族窒化物を成長するステップとを含む。該会合する特徴物は、該マスクの該開口を通して成長し、完全に会合した連続する薄膜が実現するまで、該誘電体マスク上を横方向に成長する。

Description

関連出願の相互参照関係
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて、本発明の譲受人に譲渡された以下の同時係属の米国特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６９，７０１号、出願日２００６年１２月１２日、発明者：キム クァン Ｃ（Ｋｗａｎｇ Ｃ Ｋｉｍ）ら、発明の名称「様々な基板上の（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）ＮのＭ面および半極性面の結晶成長（ＣＲＹＳＴＡＬ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ Ｍ−ＰＬＡＮＥ ＡＮＤ ＳＥＭＩ−ＰＯＬＡＲ ＰＬＡＮＥＳ ＯＦ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎ ＯＮ ＶＡＲＩＯＵＳ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．２１３−ＵＳ−Ｐ１（２００７−３１７−１）。
この出願は参照として本明細書中に組み込まれているものとする。
本出願は、本発明の譲受人に譲渡された以下の同時係属の特許出願に関係するものである。
米国実用特許出願第１０／５８１，９４０号、出願日２００６年６月７日、発明者：テツオ フジイ（Ｔｅｔｓｕｏ Ｆｕｊｉｉ）、ヤン ガオ（Ｙａｎ Ｇａｏ）、イーブリン Ｌ．フー（Ｅｖｅｌｙｎ Ｌ．Ｈｕ）、およびシュウジ ナカムラ（Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ)、発明の名称「表面粗化による高効率窒化ガリウム・ベースの発光ダイオード（ＨＩＧＨＬＹ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＢＡＳＥＤ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥＳ ＶＩＡ ＳＵＲＦＡＣＥ ＲＯＵＧＨＥＮＩＮＧ）」、代理人整理番号３０７９４．１０８−ＵＳ−ＷＯ（２００４−０６３）。この出願は米国特許法第３６５条（ｃ）に基づいて以下の特許出願の優先権を主張するものである。
ＰＣＴ国際特許出願第ＵＳ２００３／０３９２１号、出願日２００３年１２月９日、発明者：テツオ フジイ、ヤン ガオ、イーブリン Ｌ．フー、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「表面粗化による高効率窒化ガリウム・ベースの発光ダイオード（ＨＩＧＨＬＹ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＢＡＳＥＤ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥＳ ＶＩＡ ＳＵＲＦＡＣＥ ＲＯＵＧＨＥＮＩＮＧ）」、代理人整理番号３０７９４．１０８−ＷＯ−０１（２００４−０６３）。
米国実用特許出願第１１／０５４，２７１号、出願日２００５年２月９日、発明者：ラジャット シャーマ（Ｒａｊａｔ Ｓｈａｒｍａ）、Ｐ．モルガン パチソン（Ｐ．Ｍｏｒｇａｎ Ｐａｔｔｉｓｏｎ）、ジョン Ｆ．ケディング（Ｊｏｈｎ Ｆ．Ｋａｅｄｉｎｇ）、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「半導体発光デバイス（ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ）」、代理人整理番号３０７９４．１１２−ＵＳ−０１（２００４−２０８）。
米国実用特許出願第１１／１７５，７６１号、出願日２００５年７月６日、発明者：村井 章彦（Ａｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉ）、リー マッカーシー（Ｌｅｅ ＭｃＣａｒｔｈｙ）、ウメシュ Ｋ．ミシュラ（Ｕｍｅｓｈ Ｋ．Ｍｉｓｈｒａ）、およびスティーブン Ｐ．デンバース（Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ）、発明の名称「光電子応用のための（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎ（Ｓ，Ｓｅ）ウェーハ・ボンディング方法（ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ ａｎｄ Ｚｎ（Ｓ，Ｓｅ） ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１１６−ＵＳ−Ｕ１（２００４−４５５）。この出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／５８５，６７３号、出願日２００４年７月６日、発明者：村井 章彦、リー マッカーシー、ウメシュ Ｋ．ミシュラ、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「光電子応用への（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎ（Ｓ，Ｓｅ）のウェーハ・ボンディングの方法（ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ ａｎｄ Ｚｎ（Ｓ，Ｓｅ） ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１１６−ＵＳ−Ｐ１（２００４−４５５−１）。
米国実用特許出願第１１／６９７，４５７号、出願日２００７年４月６日、発明者：ベンジャミン Ａ．ハスケル（Ｂｅｎｊａｍｉｎ Ａ．Ｈａｓｋｅｌｌ）、メルヴィン Ｂ．マクローリン（Ｍｅｌｖｉｎ Ｂ．ＭｃＬａｕｒｉｎ）、スティーブン Ｐ．デンバース、ジェームス Ｓ．スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「ハイドライド気相成長法による平坦で低転位密度のｍ面窒化ガリウムの成長（ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＰＬＡＮＡＲ ＲＥＤＵＣＥＤ ＤＩＳＬＯＣＡＴＩＯＮ ＤＥＮＳＩＴＹ Ｍ−ＰＬＡＮＥ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＢＹ ＨＹＤＲＩＤＥ ＶＡＰＯＲ ＰＨＡＳＥ ＥＰＩＴＡＸＹ）」、代理人整理番号３０７９４．１１９−ＵＳ−Ｃ１（２００４−６３６−３）。この出願は以下の出願の継続出願である。
米国実用特許出願第１１／１４０，８９３号、出願日２００５年５月３１日、発明者：ベンジャミン Ａ．ハスケル、メルヴィン Ｂ．マクローリン、スティーブン Ｐ．デンバース、ジェームス Ｓ．スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「ハイドライド気相成長法による平坦で低転位密度のｍ面窒化ガリウムの成長（ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＰＬＡＮＡＲ ＲＥＤＵＣＥＤ ＤＩＳＬＯＣＡＴＩＯＮ ＤＥＮＳＩＴＹ Ｍ−ＰＬＡＮＥ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＢＹ ＨＹＤＲＩＤＥ ＶＡＰＯＲ ＰＨＡＳＥ ＥＰＩＴＡＸＹ）」、代理人整理番号３０７９４．１１９−ＵＳ−Ｕ１（２００４−６３６−２）。現在は米国特許第７，２０８，３９３号、発行日２００７年４月２４日。本出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて、以下の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／５７６，６８５号、出願日２００４年６月３日、発明者：ベンジャミン Ａ．ハスケル、メルヴィン Ｂ．マクローリン、スティーブン Ｐ．デンバース、ジェームス Ｓ．スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「ハイドライド気相成長法による平坦で低転位密度のｍ面窒化ガリウムの成長（ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＰＬＡＮＡＲ ＲＥＤＵＣＥＤ ＤＩＳＬＯＣＡＴＩＯＮ ＤＥＮＳＩＴＹ Ｍ−ＰＬＡＮＥ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＢＹ ＨＹＤＲＩＤＥ ＶＡＰＯＲ ＰＨＡＳＥ ＥＰＩＴＡＸＹ）」、代理人整理番号３０７９４．１１９−ＵＳ−Ｐ１（２００４−６３６−１）。
米国実用特許出願第１１／０６７，９５７号、出願日２００５年２月２８日、発明者：クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ（Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ）、オウレリエン Ｊ．Ｆ．デーヴィッド（Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ）、ジェームス Ｓ．スペック、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「パターン化された基板上の成長による、水平放出、垂直放出、ビーム成形、分布帰還型（ＤＦＢ）レーザ（ＨＯＲＩＺＯＮＴＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＶＥＲＩＴＣＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＢＥＡＭ ＳＨＡＰＥＤ，ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ ＦＥＥＤＢＡＣＫ （ＤＦＢ） ＬＡＳＥＲＳ ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ Ａ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ）」、代理人整理番号３０７９４．１２１−ＵＳ−０１（２００５−１４４−１）。
米国実用特許出願第１１／９２３，４１４号、出願日２００７年１０月２４日、発明者：クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、オウレリエン Ｊ．Ｆ．デーヴィッド、ジェームス Ｓ．スペック、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「パターン化された基板上の成長による、単色および多色高効率発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＳＩＮＧＬＥ ＯＲ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＲ ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ） ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ Ａ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ）」、代理人整理番号３０７９４．１２２−ＵＳ−Ｃ１（２００５−１４５−２）。この出願は以下の特許の継続出願である。
米国特許第７，２９１，８６４号、発行日２００７年１１月６日、発明者：クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、オウレリエン Ｊ．Ｆ．デーヴィッド、ジェームス Ｓ．スペック、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「パターン化された基板上の成長による、単色および多色高効率発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＳＩＮＧＬＥ ＯＲ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＲ ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ） ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ Ａ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ）」、代理人整理番号３０７９４．１２２−ＵＳ−０１（２００５−１４５−１）。
米国実用特許出願第１１／０６７，９５６号、出願日２００５年２月２８日、発明者：オウレリエン Ｊ．Ｆ．デーヴィッド、クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「最適化されたフォトニック結晶引き出し器を有する高効率発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ） ＷＩＴＨ ＯＰＴＩＭＩＺＥＤ ＰＨＯＴＯＮＩＣ ＣＲＹＳＴＡＬ ＥＸＴＲＡＣＴＯＲ）」、代理人整理番号３０７９４．１２６−ＵＳ−０１（２００５−１９８−１）。
米国実用特許出願第１１／６２１，４８２、出願日２００７年１月９日、発明者：トロイ Ｊ．ベーカー（Ｔｒｏｙ Ｊ．Ｂａｋｅｒ）、ベンジャミン Ａ．ハスケル、ポール Ｔ．フィニ（Ｐａｕl Ｔ．Ｆｉｎｉ）、スティーブン Ｐ．デンバース、ジェームス Ｓ．スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「平坦な半極性窒化ガリウムの成長技術（ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＰＬＡＮＡＲ ＳＥＭＩ−ＰＯＬＡＲ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ）」、代理人整理番号３０７９４．１２８−ＵＳ−Ｃ１（２００５−４７１−３）。この出願は次の特許出願の継続出願である。
米国実用特許出願第１１／３７２，９１４号、２００６年３月１０日出願、発明者：トロイ Ｊ．ベーカー、ベンジャミン Ａ．ハスケル、ポール Ｔ．フィニ、スティーブン Ｐ．デンバース、ジェームス Ｓ．スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「平坦な半極性窒化ガリウムの成長技術（ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＰＬＡＮＡＲ ＳＥＭＩ−ＰＯＬＡＲ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ）」、代理人整理番号３０７９４．１２８−ＵＳ−Ｕ１（２００５−４７１−２）。現在は米国特許第７，２２０，３２４号、発行日２００７年５月２２日。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて次の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／６６０，２８３号、２００５年３月１０日出願、発明者：トロイ Ｊ．ベーカー、ベンジャミン Ａ．ハスケル、ポール Ｔ．フィニ、スティーブン Ｐ．デンバース、ジェームス Ｓ．スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「平坦な半極性窒化ガリウムの成長技術（ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＰＬＡＮＡＲ ＳＥＭＩ−ＰＯＬＡＲ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ）」、代理人整理番号３０７９４．１２８−ＵＳ−Ｐ１（２００５−４７１−１）。
米国実用特許出願第１１／４０３，６２４号、出願日２００６年４月１３日、発明者：ジェームス Ｓ．スペック、トロイ Ｊ．ベーカー、およびベンジャミン Ａ．ハスケル、発明の名称「自立の（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎウェーハ製作のためのウェーハ分離技術（ＷＡＦＥＲ ＳＥＰＡＲＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＦＲＥＥ−ＳＴＡＮＤＩＮＧ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ ＷＡＦＥＲＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１３１−ＵＳ−Ｕ１（２００５−４８２−２）。この出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／６７０，８１０号、出願日２００５年４月１３日、発明者：ジェームス Ｓ．スペック、トロイ Ｊ．ベーカー、およびベンジャミン Ａ．ハスケル、発明の名称「自立（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎウェーハを製作のためのウェーハ分離技術（ＷＡＦＥＲ ＳＥＰＡＲＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＦＲＥＥ−ＳＴＡＮＤＩＮＧ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ ＷＡＦＥＲＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１３１−ＵＳ−Ｐ１（２００５−４８２−１）。
米国実用特許出願第１１／４０３，２８８号、出願日２００６年４月１３日、発明者：ジェームス Ｓ．スペック、ベンジャミン Ａ．ハスケル、Ｐ．モルガン パチソン、およびトロイ Ｊ．ベーカー、発明の名称「（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ薄層を作製するためのエッチング技術（ＥＴＣＨＩＮＧ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＨＩＮ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ ＬＡＹＥＲＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１３２−ＵＳ−Ｕ１（２００５−５０９−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／６７０，７９０号、出願日２００５年４月１３日、発明者：ジェームス Ｓ．スペック、ベンジャミン Ａ．ハスケル、Ｐ．モルガン パチソン、およびトロイ Ｊ．ベーカー、発明の名称「（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ薄層の製作のためのエッチング技術（ＥＴＣＨＩＮＧ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＨＩＮ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ ＬＡＹＥＲＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１３２−ＵＳ−Ｐ１（２００５−５０９−１）。
米国実用特許出願第１１／４５４，６９１号、出願日２００６年６月１６日、発明者：村井 章彦、クリスティーナ イェ チェン（Ｃｈｒｉｓｔｉｎａ Ｙｅ Ｃｈｅｎ）、ダニエル Ｂ．トンプソン（Ｄａｎｉｅｌ Ｂ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）、リー Ｓ．マッカーシー（Ｌｅｅ Ｓ．ＭｃＣａｒｔｈｙ）、スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、およびウメシュ Ｋ．ミシュラ、発明の名称「光電子応用のための（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）ＮとＺｎＯとの直接ウェーハ・ボンディング構造とその作製方法（（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ ＡＮＤ ＺｎＯ ＤＩＲＥＣＴ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ ＡＮＤ ＩＴＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ）」、代理人整理番号３０７９４．１３４−ＵＳ−Ｕ１（２００５−５３６−４）。この出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／６９１，７１０号、出願日２００５年６月１７日、発明者：村井 章彦、クリスティーナ イェ チェン、リー Ｓ．マッカーシー、スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、およびウメシュ Ｋ．ミシュラ、発明の名称「光電子応用のための（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）ＮとＺｎＯとの直接ウェーハ・ボンディング構造とその作製方法（（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ ＡＮＤ ＺｎＯ ＤＩＲＥＣＴ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ ＡＮＤ ＩＴＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ）」、代理人整理番号３０７９４．１３４−ＵＳ−Ｐ１（２００５−５３６−１）、米国特許仮出願第６０／７３２，３１９号、出願日２００５年１１月１日、発明者：村井 章彦、クリスティーナ イェ チェン、ダニエル Ｂ．トンプソン、リー Ｓ．マッカーシー、スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、およびウメシュ Ｋ．ミシュラ、発明の名称「光電子応用のための（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）ＮとＺｎＯとの直接ウェーハ・ボンディング構造とその作製方法（（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ ＡＮＤ ＺｎＯ ＤＩＲＥＣＴ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ ＡＮＤ ＩＴＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ）」、代理人整理番号３０７９４．１３４−ＵＳ−Ｐ２（２００５−５３６−２）、および、米国特許仮出願第６０／７６４，８８１号、出願日２００６年２月３日、発明者：村井 章彦、クリスティーナ イェ チェン、ダニエル Ｂ．トンプソン、リー Ｓ．マッカーシー、スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、およびウメシュ Ｋ．ミシュラ、発明の名称「光電子応用のための（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）ＮとＺｎＯとの直接ウェーハ・ボンディング構造とその作製方法（（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ ＡＮＤ ＺｎＯ ＤＩＲＥＣＴ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ ＡＮＤ ＩＴＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ）」、代理人整理番号３０７９４．１３４−ＵＳ−Ｐ３（２００５−５３６−３）。
米国実用特許出願第１１／４４４，０８４号、出願日２００６年５月３１日、発明者：ビルゲ Ｍ．イメル（Ｂｉｌｇｅ Ｍ．Ｉｍｅｒ）、ジェームス Ｓ．スペック、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「単一工程の側壁利用の選択横方向成長を用いた無極性窒化ガリウムの欠陥低減（ＤＥＦＥＣＴ ＲＥＤＵＣＴＩＯＮ ＯＦ ＮＯＮ−ＰＯＬＡＲ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥＳ ＷＩＴＨ ＳＩＮＧＬＥ−ＳＴＥＰ ＳＩＤＥＷＡＬＬ ＬＡＴＥＲＡＬ ＥＰＩＴＡＸＩＡＬ ＯＶＥＲＧＲＯＷＴＨ）」、代理人整理番号３０７９４．１３５−ＵＳ−Ｕ１（２００５−５６５−２）。上記出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて、次の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／６８５，９５２号、２００５年５月３１日出願、発明者：ビルゲ Ｍ．イメル、ジェームス Ｓ．スペック、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「単一工程の側壁利用の選択横方向成長を用いた無極性窒化ガリウムの欠陥低減（ＤＥＦＥＣＴ ＲＥＤＵＣＴＩＯＮ ＯＦ ＮＯＮ−ＰＯＬＡＲ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＷＩＴＨ ＳＩＮＧＬＥ−ＳＴＥＰ ＳＩＤＥＷＡＬＬ ＬＡＴＥＲＡＬ ＥＰＩＴＡＸＩＡＬ ＯＶＥＲＧＲＯＷＴＨ）」、代理人整理番号３０７９４．１３５−ＵＳ−Ｐ１（２００５−５６５−１）。
米国実用特許出願第１１／８７０，１１５号、出願日２００７年１０月１０日、発明者：ビルゲ Ｍ．イメル、ジェームス Ｓ．スペック、スティーブン Ｐ．デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）による平坦な無極性ｍ面ＩＩＩ族窒化物の成長（ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＰＬＡＮＡＲ ＮＯＮ−ＰＯＬＡＲ Ｍ−ＰＬＡＮＥ ＩＩＩ−ＮＩＴＲＩＤＥ ＵＳＩＮＧ ＭＥＴＡＬＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＶＡＰＯＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ （ＭＯＣＶＤ））」、代理人整理番号３０７９４．１３６−ＵＳ−Ｃ１（２００５−５６６−３）。この出願は次の出願の継続出願である。
米国実用特許出願第１１／４４４，９４６号、出願日２００６年５月３１日、発明者：ビルゲ Ｍ．イメル、ジェームス Ｓ．スペック、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）による平坦な無極性｛１−１００｝ｍ面窒化ガリウムの成長（ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＰＬＡＮＡＲ ＮＯＮ−ＰＯＬＡＲ ｛１−１００｝ Ｍ−ＰＬＡＮＥ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＷＩＴＨ ＭＥＴＡＬＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＶＡＰＯＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ （ＭＯＣＶＤ））」、代理人整理番号３０７９４．１３６−ＵＳ−Ｕ１（２００５−５６６−２）。この出願は１１９（ｅ）項に基づいて次の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／６８５，９０８号、出願日２００５年５月３１日、発明者：ビルゲ Ｍ．イメル、ジェームス Ｓ．スペック、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）による平坦な無極性｛１−１００｝ｍ面窒化ガリウムの成長（ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＰＬＡＮＡＲ ＮＯＮ−ＰＯＬＡＲ ｛１−１００｝ Ｍ−ＰＬＡＮＥ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＷＩＴＨ ＭＥＴＡＬＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＶＡＰＯＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ （ＭＯＣＶＤ））」、代理人整理番号３０７９４．１３６−ＵＳ−Ｐ１（２００５−５６６−１）。
米国実用特許出願第１１／４４４，９４６号、出願日２００６年６月１日、発明者：ロバート Ｍ．ファレル（Ｒｏｂｅｒｔ Ｍ．Ｆａｒｒｅｌｌ）、トロイ Ｊ．ベーカー、アーパン チャクラボーティ（Ａｒｐａｎ Ｃｈａｋｒａｂｏｒｔｙ）、ベンジャミン Ａ． ハスケル、Ｐ．モルガン パチソン、ラジャット シャーマ、ウメシュ Ｋ．ミシュラ、スティーブン Ｐ．デンバース、ジェームス Ｓ．スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「半極性（Ｇａ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｂ）Ｎ薄膜、ヘテロ構造およびデバイスの成長と製作のための技術（ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＧＲＯＷＴＨ ＡＮＤ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ （Ｇａ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｂ）Ｎ ＴＨＩＮ ＦＩＬＭＳ，ＨＥＴＥＲＯＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ，ＡＮＤ ＤＥＶＩＣＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１４０−ＵＳ−Ｕ１(２００５−６６８)。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて次の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／６８６，２４４号、出願日２００５年６月１日、発明者：ロバート Ｍ．ファレル、トロイ Ｊ．ベーカー、アーパン チャクラボーティ、ベンジャミン Ａ．ハスケル、Ｐ．モルガン パチソン、ラジャット シャーマ、ウメシュ Ｋ．ミシュラ、スティーブン Ｐ．デンバース、ジェームス Ｓ．スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「半極性（Ｇａ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｂ）Ｎ薄膜、ヘテロ構造およびデバイスの成長と作製のための技術（ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＧＲＯＷＴＨ ＡＮＤ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ （Ｇａ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｂ）Ｎ ＴＨＩＮ ＦＩＬＭＳ，ＨＥＴＥＲＯＳＹＲＵＣＴＵＲＥＳ，ＡＮＤ ＤＥＶＩＣＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１４０−ＵＳ−Ｐ１(２００５−６６８−１)。
米国実用特許出願第１１／２５１，３６５号、出願日２００５年１０月１４日、発明者：フレデリック Ｓ．ダイアナ（Ｆｒｅｄｅｒｉｃ Ｓ．Ｄｉａｎａ）、オウレリエン Ｊ．Ｆ．デーヴィッド、ピエール Ｍ．ペトロフ（Ｐｉｅｒｒｅ Ｍ．Ｐｅｔｒｏｆｆ）、およびクロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、発明の名称「多色発光デバイスの効率的な光取り出しと変換のためのフォトニック構造（ＰＨＯＴＯＮＩＣ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ ＦＯＲ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＡＮＤ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ ＩＮ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＲ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１４２−ＵＳ−０１（２００５−５３４−１）。
米国実用特許出願第１１／６３３，１４８号、出願日２００６年１２月４日、発明者：クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「多数回のオーバーグロス法でパターン化された基板上への成長により作製された改良型の水平放出、垂直放出、ビーム成型形、分布帰還（ＤＦＢ）レーザ（ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＨＯＲＩＺＯＮＴＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＶＥＲＴＩＣＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＢＥＡＭ ＳＨＡＰＥＤ，ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ ＦＥＥＤＢＡＣＫ （ＤＦＢ） ＬＡＳＥＲＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＥＤ ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ Ａ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＷＩＴＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＯＶＥＲＧＲＯＷＴＨ）」、代理人整理番号３０７９４．１４３−ＵＳ−Ｕ１（２００５−７２１−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／７４１，９３５号、出願日２００５年１２月２日、発明者：クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「多数回のオーバーグロス法でパターン化された基板上への成長により作製された改良型の水平放出、垂直放出、ビーム成型形、分布帰還（ＤＦＢ）レーザ（ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＨＯＲＩＺＯＮＴＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＶＥＲＴＩＣＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＢＥＡＭ ＳＨＡＰＥＤ，ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ ＦＥＥＤＢＡＣＫ （ＤＦＢ） ＬＡＳＥＲＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＥＤ ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ Ａ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＷＩＴＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＯＶＥＲＧＲＯＷＴＨ）」、代理人整理番号３０７９４．１４３−ＵＳ−Ｐ１（２００５−７２１−１）。
米国実用特許出願第１１／５１７，７９７号、出願日２００６年９月８日、発明者：マイケル イザ（Ｍｉｃｈａｅｌ Ｉｚａ）、トロイ Ｊ．ベーカー、ベンジャミン Ａ．ハスケル、スティーブン Ｐ．デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「有機金属化学気相成長法による半極性（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎの成長促進法（ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＥＮＨＡＮＣＩＮＧ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎ ＶＩＡ ＭＥＴＡＬＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＶＡＰＯＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ）」、代理人整理番号３０７９４．１４４−ＵＳ−Ｕ１（２００５−７２２−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて次の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／７１５，４９１号、出願日２００５年９月９日、発明者：マイケル イザ、トロイ Ｊ．ベーカー、ベンジャミン Ａ．ハスケル、スティーブン Ｐ．デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「有機金属化学気相成長法による半極性（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎの成長促進法（ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＥＮＨＡＮＣＩＮＧ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎ ＶＩＡ ＭＥＴＡＬＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＶＡＰＯＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ）」、代理人整理番号３０７９４．１４４−ＵＳ−Ｕ１（２００５−７２２−１）。
米国実用特許出願第１１／５９３，２６８号、出願日２００６年１１月６日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、増井 久志（Ｈｉｓａｓｈｉ Ｍａｓｕｉ）、ナタリー Ｎ．フェローズ（Ｎａｔａｌｉｅ Ｎ．Ｆｅｌｌｏｗｓ）、および村井 章彦、発明の名称「高光取り出し効率の発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ））」、代理人整理番号３０７９４．１６１−ＵＳ−Ｕ１（２００６−２７１−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／７３４，０４０号、出願日２００５年１１月４日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、増井 久志、ナタリー Ｎ．フェローズ、および村井 章彦、発明の名称 「高光取り出し効率の発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ））」、代理人整理番号３０７９４．１６１−ＵＳ−Ｐ１（２００６−２７１−１）。
米国実用特許出願第１１／６０８，４３９号、出願日２００６年１２月８日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス Ｓ．スペック、発明の名称「高効率の発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ））」、代理人整理番号３０７９４．１６４−ＵＳ−Ｕ１（２００６−３１８−３）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／７４８，４８０号、出願日２００５年１２月８日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス Ｓ．スペック、発明の名称「高効率の発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ））」、代理人整理番号３０７９４．１６４−ＵＳ−Ｐ１（２００６−３１８−１）、および、米国特許仮出願第６０／７６４，９７５号、出願日２００６年２月３日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス Ｓ．スペック、発明の名称「高効率の発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ））」、代理人整理番号３０７９４．１６４−ＵＳ−Ｐ２（２００６−３１８−２）。
米国実用特許出願第１１／６７６，９９９号、出願日２００７年２月２０日、発明者：ホン ゾーン（Ｈｏｎｇ Ｚｈｏｎｇ）、ジョン Ｆ．ケディング、ラジャット シャーマ、ジェームス Ｓ．スペック、スティーブン Ｐ．デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称 「半極性（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎ光電子デバイスの成長方法（ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＤＥＶＩＣＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１７３−ＵＳ−Ｕ１（２００６−４２２−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／７７４，４６７号、出願日２００６年２月１７日、発明者：ホン ゾーン、ジョン Ｆ．ケディング、ラジャット シャーマ、ジェームス Ｓ．スペック、スティーブン Ｐ．デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「半極性（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎ光電子デバイスの成長方法（ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＤＥＶＩＣＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１７３−ＵＳ−Ｐ１（２００６−４２２−１）。
米国実用特許出願第１１／８４０，０５７号、出願日２００７年８月１６日、発明者：マイケル イザ、佐藤 均（Ｈｉｔｏｓｈｉ Ｓａｔｏ）、スティーブン Ｐ．デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「マグネシウム・ドープ（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎを成膜する方法（ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ ＯＦ ＭＡＧＮＥＳＩＵＭ ＤＯＰＥＤ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ)Ｎ ＬＡＹＥＲＳ））、代理人整理番号３０７９４．１８７−ＵＳ−Ｕ１（２００６−６７８−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８２２，６００号、出願日２００６年８月１６日、発明者：マイケル イザ、佐藤 均、スティーブン Ｐ．デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「マグネシウム・ドープ（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ)Ｎを成膜する方法（ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ ＯＦ ＭＡＧＮＥＳＩＵＭ ＤＯＰＥＤ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ)Ｎ ＬＡＹＥＲＳ））、代理人整理番号３０７９４．１８７−ＵＳ−Ｐ１（２００６−６７８−１）。
米国実用特許出願第１１／９４０、８４８号、出願日２００７年１１月１５日、発明者：オウレリエン Ｊ．Ｆ．デーヴィッド、クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称 「複数の取り出し器を通した高光取り出し効率の発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ） ＴＨＲＯＵＧＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＸＴＲＡＣＴＯＲＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１９１−ＵＳ−Ｕ１（２００７−０４７−３）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６６，０１４号、出願日２００６年１１月１５日、発明者：オウレリエン Ｊ．Ｆ．デーヴィッド、クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「複数の取り出し器を通した高光取り出し効率の発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ） ＴＨＲＯＵＧＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＸＴＲＡＣＴＯＲＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１９１−ＵＳ−Ｐ１（２００７−０４７−１）、および、米国特許仮出願第６０／８８３，９７７号、出願日２００７年１月８日、発明者：オウレリエン Ｊ．Ｆ．デーヴィッド、クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「複数の取り出し器を通した高光取り出し効率の発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ） ＴＨＲＯＵＧＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＸＴＲＡＣＴＯＲＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１９１−ＵＳ−Ｐ２（２００７−０４７−２）。
米国実用特許出願第１１／９４０，８５３号、出願日２００７年１１月１５日、発明者：クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、ジェームス Ｓ．スペック、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「屈折率整合構造による高効率、白色、単色または多色発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＷＨＩＴＥ，ＳＩＮＧＬＥ ＯＲ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＵＲ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥＳ （ＬＥＤＳ） ＢＹ ＩＮＤＥＸ ＭＡＴＣＨＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１９６−ＵＳ−Ｕ１（２００７−１１４−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６６，０２６号、出願日２００６年１１月１５日、発明者：クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、ジェームス Ｓ．スペック、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「屈折率整合構造による高効率、白色、単色または多色ＬＥＤ（ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＷＨＩＴＥ，ＳＩＮＧＬＥ ＯＲ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＵＲ ＬＥＤ ＢＹ ＩＮＤＥＸ ＭＡＴＣＨＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１９６−ＵＳ−Ｐ１（２００７−１１４−１）。
米国実用特許出願第１１／９４０，８６６号、出願日２００７年１１月１５日、発明者：オウレリエン Ｊ．Ｆ．デーヴィッド、クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、スティーブン Ｐ．デンバース、およびステーシア ケラー（Ｓｔａｃｉａ Ｋｅｌｌｅｒ）、発明の名称「構造をもつ材料中に発光体を持つ高光取り出し効率の発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ） ＷＩＴＨ ＥＭＩＴＴＥＲＳ ＷＩＴＨＩＮ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１９７−ＵＳ−Ｕ１（２００７−１１３−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６６，０１５号、出願日２００７年１１月１５日、発明者：オウレリエン Ｊ．Ｆ．デーヴィッド、クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、スティーブン Ｐ．デンバース、およびステーシア ケラー、発明の名称「構造をもつ材料中に発光体を持つ高光取り出し効率のＬＥＤ（ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＥＤ ＷＩＴＨ ＥＭＩＴＴＥＲＳ ＷＩＴＨＩＮ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１９７−ＵＳ−Ｐ１（２００７−１１３−１）。
米国実用特許出願第１１／９４０，８７６号、出願日２００７年１１月１５日、発明者：イーブリン Ｌ．フー、シュウジ ナカムラ、ヨン ショク チョイ（Ｙｏｎｇ Ｓｅｏｋ Ｃｈｏｉ）、ラジャット シャーマ、およびチョーフー ワン（Ｃｈｉｏｕ−Ｆｕ Ｗａｎｇ）、発明の名称「光電気化学的（ＰＥＣ）エッチングにより製作された空気ギャップ付きＩＩＩ族窒化物デバイスの構造的完全性のためのイオンビーム処理（ＩＯＮ ＢＥＡＭ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ ＦＯＲ ＴＨＥ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＩＮＴＥＧＲＩＴＹ ＯＦ ＡＩＲ−ＧＡＰ ＩＩＩ−ＮＩＴＲＩＤＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＰＲＯＤＵＣＥＤ ＢＹ ＰＨＯＴＯＥＬＥＣＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ （ＰＥＣ） ＥＴＣＨＩＮＧ）」、代理人整理番号３０７９４．２０１−ＵＳ−Ｕ１（２００７−１６１−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６６，０２７号、出願日２００６年１１月１５日、発明者：イーブリン Ｌ．フー、シュウジ ナカムラ、ヨン ショク チョイ、ラジャット シャーマ、およびチョーフー ワン、発明の名称「光電気化学的（ＰＥＣ）エッチングにより製作された空気ギャップ付きＩＩＩ族窒化物デバイスの構造的完全性のためのイオンビーム処理（ＩＯＮ ＢＥＡＭ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ ＦＯＲ ＴＨＥ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＩＮＴＥＧＲＩＴＹ ＯＦ ＡＩＲ−ＧＡＰ ＩＩＩ−ＮＩＴＲＩＤＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＰＲＯＤＵＣＥＤ ＢＹ ＰＨＯＴＯＥＬＥＣＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ （ＰＥＣ） ＥＴＣＨＩＮＧ）」、代理人整理番号３０７９４．２０１−ＵＳ−Ｐ１（２００７−１６１−１）。
米国実用特許出願第１１／９４０，８８５号、出願日２００７年１１月１５日、発明者：ナタリエ Ｎ．フェローズ（Ｎａｔａｌｉｅ Ｎ．Ｆｅｌｌｏｗｓ）、スティーブン Ｐ．デンバース（Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ）、および中村修二（Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ)、発明の名称「繊維模様のついた蛍光剤変換層をもつ発光ダイオード（ＴＥＸＴＵＲＥＤ ＰＨＯＳＰＨＯＲ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ ＬＡＹＥＲ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ）」、代理人整理番号３０７９４．２０３−ＵＳ−Ｕ１（２００７−２７０−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６６，０２４号、出願日２００６年１１月１５日、発明者：ナタリー Ｎ．フェローズ、スティーブン Ｐ．デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「繊維模様のついた蛍光剤変換層をもつ発光ダイオード（ＴＥＸＴＵＲＥＤ ＰＨＯＳＰＨＯＲ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ ＬＡＹＥＲ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ）」、代理人整理番号３０７９４．２０３−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２７０−１）。
米国実用特許出願第１１／９４０，８７２号、出願日２００７年１１月１５日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラおよび増井 久志、発明の名称「高光取り出し効率の球形ＬＥＤ（ＨＩＧＨ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＳＰＨＥＲＥ ＬＥＤ）」、代理人整理番号３０７９４．２０４−ＵＳ−Ｕ１（２００７−２７１−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて、以下の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６６，０２５号、出願日２００６年１１月１５日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、および増井 久志、発明の名称「高光取り出し効率の球形ＬＥＤ（ＨＩＧＨ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＳＰＨＥＲＥ ＬＥＤ）」、代理人整理番号 ３０７９４．２０４−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２７１−１）。
米国実用特許出願第１１／９４０，８８３号、出願日２００７年１１月１５日、発明者：シュウジ ナカムラ、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「自立した、透明な、鏡なし（ＳＴＭＬ）の発光ダイオード(ＳＴＡＮＤＩＮＧ ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＭＩＲＲＯＲ−ＬＥＳＳ （ＳＴＭＬ） ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ)」、代理人整理番号３０７９４．２０５−ＵＳ−Ｕ１（２００７−２７２−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６６，０１７号、出願日２００６年１１月１５日、発明者：シュウジ ナカムラ、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「自立した、透明な、鏡なしの（ＳＴＭＬ）発光ダイオード(ＳＴＡＮＤＩＮＧ ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＭＩＲＲＯＲ−ＬＥＳＳ （ＳＴＭＬ） ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ)」、代理人整理番号３０７９４．２０５−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２７２−１）。
米国実用特許出願第１１／９４０，８９８号、出願日２００７年１１月１５日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス Ｓ．スペック、発明の名称「透明な、鏡なしの（ＴＭＬ）発光ダイオード(ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＭＩＲＲＯＲ−ＬＥＳＳ （ＴＭＬ） ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ)」、代理人整理番号３０７９４．２０６−ＵＳ−Ｕ１（２００７−２７３−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６６，０２３号、出願日２００６年１１月１５日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス Ｓ．スペック、発明の名称「透明な、鏡なしの（ＴＭＬ）発光ダイオード(ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＭＩＲＲＯＲ−ＬＥＳＳ （ＴＭＬ） ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ)」、 代理人整理番号３０７９４．２０６−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２７３−１）。
米国実用特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、出願日２００７年１２月１１日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「透明な、鏡なしの発光ダイオードのためのリード・フレーム（ＬＥＡＤ ＦＲＡＭＥ ＦＯＲ ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＭＩＲＲＯＲＬＥＳＳ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ）」、代理人整理番号３０７９４．２１０−ＵＳ−Ｕ１（２００７−２８１−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６９，４５４号、出願日２００６年１２月１１日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「ＴＭ−ＬＥＤのためのリード・フレーム（ＬＥＡＤ ＦＲＡＭＥ ＦＯＲ ＴＭ−ＬＥＤ）」、代理人整理番号３０７９４．２１０−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２８１−１）。
米国実用特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、出願日２００７年１２月１１日、発明者：シュウジ ナカムラ、スティーブン Ｐ．デンバース、およびヒロクニ アサミズ（Ｈｉｒｏｋｕｎｉ Ａｓａｍｉｚｕ）、発明の名称「透明な発光ダイオード（ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．２１１−ＵＳ−Ｕ１（２００７−２８２−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６９，４４７号、出願日２００６年１２月１１日、発明者：シュウジ ナカムラ、スティーブン Ｐ．デンバース、およびヒロクニ アサミズ、発明の名称「透明なＬＥＤ（ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＬＥＤＳ）」、代理人整理番号３０７９４．２１１−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２８２−１）。
米国実用特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、出願日２００７年１２月１１日、発明者：マシュー Ｃ．シュミット（Ｍａｔｈｅｗ Ｃ．Ｓｃｈｍｉｄｔ）、キム クァン チューン（Ｋｗａｎｇ−Ｃｈｏｏｎｇ Ｋｉｍ）、佐藤 均、スティーブン Ｐ．デンバース、ジェームス Ｓ．スペック、およびシュウジ 中村、発明の名称「高特性無極性ＩＩＩ族窒化物光デバイスの有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法による成長（ＭＥＴＡＬＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＶＡＰＯＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ （ＭＯＣＶＤ） ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＨＩＧＨ ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ ＮＯＮ−ＰＯＬＡＲ ＩＩＩ−ＮＩＴＲＩＤＥ ＯＰＴＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．２１２−ＵＳ−Ｐ１（２００７−３１６−１）。本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて、本発明の譲受人に譲渡された以下の同時係属の米国特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６９，５３５号、出願日２００６年１２月１１日、発明者：マシュー Ｃ．シュミット、キム クァン チューン、佐藤 均、スティーブン Ｐ．デンバース、ジェームス Ｓ．スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「高特性Ｍ面ＧａＮ光デバイスのＭＯＣＶＤ成長（ＭＯＣＶＤ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＨＩＧＨ ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ Ｍ−ＰＬＡＮＥ ＧＡＮ ＯＰＴＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．２１２−ＵＳ−Ｐ１（２００７−３１６−１）。
米国実用特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、出願日２００７年１２月１１日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、マシュー Ｃ．シュミット、キム クァン チューン、ジェームス Ｓ．スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「無極性（ｍ面）および半極性発光デバイス（ＮＯＮ−ＰＯＬＡＲ （Ｍ−ＰＬＡＮＥ） ＡＮＤ ＳＥＭＩ−ＰＯＬＡＲ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．２１３−ＵＳ−Ｕ１（２００７−３１７−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６９，５４０号、出願日２００６年１２月１１日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、マシュー Ｃ．シュミット、キム クァン チューン、ジェームス Ｓ．スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「無極性（ｍ面）および半極性発光デバイス（ＮＯＮ−ＰＯＬＡＲ （Ｍ−ＰＬＡＮＥ） ＡＮＤ ＳＥＭＩ−ＰＯＬＡＲ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．２１３−ＵＳ−Ｐ１（２００７−３１７−１）。
米国実用特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、出願日２００７年１２月１１日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、マシュー Ｃ．シュミット、キム クァン チューン、ジェームス Ｓ．スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「無極性（ｍ面）および半極性発光デバイス（ＮＯＮ−ＰＯＬＡＲ （Ｍ−ＰＬＡＮＥ） ＡＮＤ ＳＥＭＩ−ＰＯＬＡＲ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．２１３−ＵＳ−Ｕ１（２００７−３１７−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６９，５４０号、出願日２００６年１２月１１日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、マシュー Ｃ．シュミット、キム クァン チューン、ジェームス Ｓ．スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「無極性（ｍ面）および半極性発光デバイス（ＮＯＮ−ＰＯＬＡＲ （Ｍ−ＰＬＡＮＥ） ＡＮＤ ＳＥＭＩ−ＰＯＬＡＲ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．２１３−ＵＳ−Ｐ１（２００７−３１７−１）。
米国実用特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、出願日２００７年１２月１２日、発明者：キム クァン チューン、マシュー Ｃ．シュミット、フェン ウー（Ｆｅｎｇ Ｗｕ）、平井 朝子（Ａｓａｋｏ Ｈｉｒａｉ）、メルヴィン Ｂ．マクローリン、スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス Ｓ．スペック、発明の名称「各種基板上の（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎのｍ面および半極性面の結晶成長（ＣＲＹＳＴＡＬ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ Ｍ−ＰＬＡＮＥ ＡＮＤ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ ＰＬＡＮＥＳ ＯＦ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎ ＯＮ ＶＡＲＩＯＵＳ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．２１４−ＵＳ−Ｕ１（２００７−３３４−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の優先権を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６９，７０１号、出願日２００６年１２月１２日、発明者：キム クァン チューン、マシュー Ｃ．シュミット、フェン ウー、平井 朝子、メルヴィン Ｂ．マクローリン、スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス Ｓ．スペック、発明の名称「各種基板上の（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎのｍ面および半極性面の結晶成長（ＣＲＹＳＴＡＬ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ Ｍ−ＰＬＡＮＥ ＡＮＤ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ ＰＬＡＮＥＳ ＯＦ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎ ＯＮ ＶＡＲＩＯＵＳ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．２１４−ＵＳ−Ｐ１（２００７−３３４−１）。
上記出願は、すべて参照として本明細書中に組み込まれているものとする。
１．本発明の技術分野
本発明は、側壁横方向エピタキシャル・オーバーグロス（ＬＥＯ）法による無極性ｍ面の欠陥低減に関する。
２．関連技術の説明
可視光および紫外光の高出力、高動作特性の光電子デバイスでは、分子線ビーム・エピタキシ（ＭＢＥ）法、有機金属化学気相成膜（ＭＯＣＶＤ）法、またはハイドライド気相エピタキシ（ＨＶＰＥ）法を含む反応装置内のエピタキシャル成長技術が容易であるので、ｃ面窒化ガリウム（ＧａＮ）が従来から用いられている。
しかしながら、このｃ面ＧａＮは、量子井戸において、分極が誘起する静電界の存在のためにいくつかの制限がある。光電子デバイスの量子井戸内のＶ−ＩＩＩ窒化物半導体におけるこの大きな電子的分極電界は、電子と正孔の波動関数の分離を起こし、その結果、量子閉じ込めシュタルク効果を誘起する。この効果の結果は、順方向電流を増加させたときに、再結合効率の低減と発光波長のレッド・シフトを引き起こす。また、発光波長が５３０ｎｍより更に長くなると、外部量子効率が低下する。有極性方向に沿って成長される量子井戸内の内部電界効果を低下させるためには、ａ面（１１−２０）とｍ面（１−１００）のような無極性方位の有効性が示唆されてきた。その理由は、これらの面がＧａ原子とＮ原子を同数含むので電荷が中性であるためである。しかしながら、無極性面の中で、ａ面ＧａＮは、エピタキシャル成長するには比較的不安定であり、また、高出力、高性能の可視光および紫外光の光電子デバイスにとって重要なインジウムの取り込み割合が少ない。これに対して、ｍ面ＧａＮは、成長中の安定性が高く、量子井戸内へのインジウムの取り込み濃度は可視光デバイスを改良するのに十分な高さである。
他の制限は、ＧａＮと基板との間のヘテロエピタキシ、すなわちＧａＮと格子不整をもつ異種基板上の成長を用いる全ての面のＧａＮ薄膜にとってより重要である。ヘテロエピタキシ成長条件のゆえに、転位および積層欠陥のような欠陥は避けられず、これらの欠陥は、デバイス構造における性能の低下を引き起こす非発光再結合センタおよび散乱センタとなり得る。欠陥を低下するために、領域選択成長を用いる横方向エピタキシャル・オーバーグロス（ＬＥＯ）または、側壁横方向エピタキシャル・オーバーグロス（ＳＬＥＯ）技術が、他のいかなる方法よりも非常に効果的な方法として報告された。この方法の基本的な概念は、マスクを用いることと成長方向を変えることによって転位が成長方向に平行に伝播するのを阻止することである。
本発明は、ＳＬＥＯ法を用いて無極性ｍ面ＧａＮ上の欠陥密度と分極を最小化する。結果として、この構造は、高性能の光電子デバイスのために必要な、欠陥が少ない平坦なｍ面を示す。
本発明は、誘電体マスク材料を用いたエッチング工程によって形成された側壁上の横方向成長を促進することによって、欠陥が低減された無極性ｍ面ＧａＮを成長する方法を記述する。ｍ−ＳｉＣのような基板上に、核生成層を用いてテンプレートが成長される。このテンプレート上に成膜された誘電体材料は、フォトリソグラフィー法を用いてパターン化され、選択的に窓を開けるために下の基板のほうへエッチングされる。側壁上の横方向成長の開始と対角方向（横方向と垂直方向）の再成長に続いて、完全に会合したｍ面表面を得るための高速成長と更なる表面平坦化成長が起こる。
ヘテロエピタキシャルに成長した平坦な無極性ｍ−テンプレートは、〜１０９ｃｍ−２の転位密度と〜１０５ｃｍ−１の積層欠陥密度とを含む。この方法を用いることによって、転位密度は３×１０８ｃｍ−２、積層欠陥密度は４×１０４ｃｍ−１へ低減した。また、積層欠陥は、窓領域の端部に局在化した。本発明は、また、分極がないという利点を含む。無極性ｍ面ＧａＮを用いると、デバイスの発光再結合速度と出力パワー効率が向上する。更に、これらの効果に加えて偏光が作られ、この偏光は背面照明ユニットまたは特殊光源のような様々な応用に用いることが出来る。
本発明の一般的な目的は、誘電体マスクを通してエッチングされた窒化物材料の側壁からの横方向オーバーグロスを用いて、高品質の（欠陥密度が最小の）無極性ａ−｛ｌ１−２０｝面およびｍ−｛ｌ−１００｝面および半極性｛１０−ｌｎ｝面ＩＩＩ族窒化物材料を作成することである。該方法は、無極性または半極性ＩＩＩ族窒化物テンプレート上にパターン化されたマスクを成膜するステップと、マスク内の開口を通してテンプレート材料を下方にいろいろな深さまでエッチングするステップと、および、トレンチの底面から垂直に成長する材料が表面に達する前に、側壁の上面から横方向に会合することによって無極性または半極性エピタキシャル薄膜を再成長するステップとを含む。会合する特徴物は、マスクの開口を通って成長し、完全に会合した連続した薄膜が実現されるまで誘電体マスク上を横方向に成長する。
ｒ−Ａｌ２Ｏ３上面上のａ−ＧａＮのような、ヘテロエピタキシャルに成長したこのような平坦な無極性材料は、薄膜を通して（ｃ軸に垂直な方向に揃った）〜１０１０ｃｍ−２の転位密度および３．８×１０５ｃｍ−１の積層欠陥密度を含む。単一ステップの横方向エピタキシャル・オーバーグロスを用いると、転位密度は〜１０７〜１０９ｃｍ−２まで低減でき、積層欠陥は窒素面上だけに局在化される。本発明を用いると、側壁横方向エピタキシャル・オーバーグロスを用いて、オーバーグロスされた領域だけでなく窓領域においても欠陥を取り除くことにより、転位密度は、より低い値に低減できる。また、ガリウム（Ｇａ）面成長を促進し窒素（Ｎ）面成長を制限することによって、積層欠陥密度を数桁低くすることも出来る。
本発明は、ＩＩＩ族窒化物材料中の貫通転位密度を低減するための方法と、それを用いたデバイスを含む。このような方法は、基板上に核生成層を成長するステップと、該核生成層上に結晶方位を決めるテンプレート層を成長するステップと、該テンプレート層上に上表面を有するマスクを成膜するステップと、該マスク、該テンプレート層、および該核生成層をエッチングするステップであって、該結晶方位が該テンプレート層上に、該エッチングによって作られた複数の窓内に露出することを特徴とするステップと、該複数の窓内にＩＩＩ族窒化物層を成長するステップであって、ＩＩＩ族窒化物層の成長が上表面に達したとき、該ＩＩＩ族窒化物層は、上表面に沿って成長し、第１の窓内の成長が第２の窓内の成長と交差点で会合し、該ＩＩＩ族窒化物層のほぼ平坦な上表面を作ることを特徴とするステップと、および、該ＩＩＩ族窒化物層の貫通転位密度が減少するように、該ＩＩＩ族窒化物層の該ほぼ平坦な上表面を平坦にするステップとを備える。
このような方法は、更に任意で、該ＩＩＩ族窒化物層の該ほぼ平坦な上表面はｍ面であること、該ＩＩＩ族窒化物層は無極性材料であること、該ＩＩＩ族窒化物層は、該ＩＩＩ族窒化物材料が該窓から垂直に成長するのを妨げる該マスクの該上表面に沿って横方向に成長していること、該窓は、引き続く横方向成長ステップにおいて平坦な側壁を作るように軸合わせされていること、横方向と垂直方向の成長速度の競合を相殺するために、該テンプレート層は、該窓のサイズに応じて伸縮した厚さを有していること、該窓内で成長している該ＩＩＩ族窒化物材料が該側壁の該上面に完全に到達する前に、該上表面に沿って成長している該ＩＩＩ族窒化物層が会合するように、該エッチングは１つ以上のエッチング深さにまで行われること、会合の後で該ＩＩＩ族窒化物層の成長方法を変えること、該ＩＩＩ族窒化物層は、１０００〜１２５０℃の温度範囲と２０〜７６０Ｔｏｒｒの範囲の反応装置圧力で成長され、該ＩＩＩ族窒化物層は、該成長の様々な段階で１００〜３５００の範囲のＶ／ＩＩＩ比を持ち、横方向成長速度が垂直方向成長速度よりも大きいことを特徴として成長されること、該トレンチの該底面上に更なるマスクを成膜することにより該トレンチの該底面からの成長を防ぐことを特徴とする方法、および該方法によって作られるデバイスを含む。
本発明はまた、無極性ＩＩＩ族窒化物の方位が分極電界を取り除く方位であるという利点をもつ。その結果、本発明を用いて作られる材料を用いると、長寿命化、漏れ電流の低減、より有効なドーピング、及びより高い出力効率のようなデバイス特性の改良が可能である。更に、格子不整問題を解決するために必要な厚い無極性および半極性窒化物の自立基板を、この材料系でいろいろな方法を用いて作り出すことが出来る。
テンプレートの準備から最終的なＳＬＥＯ再成長までの概略図を含む流れ図である。 図２（ａ）、図２（ｂ）、および図２（ｃ）は、パターン化されたＳＬＥＯテンプレートから完全に会合したＳＬＥＯまでのＳＬＥＯの走査型電子顕微鏡断面像を示す図である。 図３（ａ）は、平坦なテンプレートの原子間力顕微鏡像、図３（ｂ）は、完全に会合したＳＬＥＯテンプレートの原子間力顕微鏡像を示す図である。 図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、および図４（ｄ）は、透過型電子顕微鏡像である。図４（ａ）は、完全に会合したＳＬＥＯテンプレートの断面像、図４（ｂ）は、局在化した積層欠陥を示すための、図４（ａ）における四角な領域からの拡大像であり、図４（ｃ）および図４（ｄ）の平面像は転位密度を示す。 平坦なテンプレートと完全に会合したＳＬＥＯテンプレートの軸上走査のＸ線回折半値全幅値を示す表である。 平坦なテンプレートと完全に会合したＳＬＥＯテンプレートのフォトルミネッセンス測定結果である。 図７（ａ）および図７（ｂ）は、表面平坦化工程を示すための光学顕微鏡像である。図７（ａ）は、ＭＯＣＶＤまたはＨＶＰＥによって会合が行われた直後の粗い表面の例である。図７（ｂ）は、表面が平坦化された後の表面である。
以下、図面を参照し、対応する部分には一貫して同じ参照番号を付与する。
以下の好ましい実施形態の記述では、本明細書の一部である添付の図面を参照する。図面には本発明を実施することができる実施形態を例示するために示す。本発明の範囲から逸脱することなしに他の実施形態を用いてもよく、構造的な変化がなされてもよいことは明らかである。
概要
ＧａＮ材料の従来の成長技術は、ＧａＮの成長方向が有極性のｃ方向であり、大きな欠陥密度をもたらすヘテロエピタキシを用いているため以下の２つの問題がある。
ｃ方向に沿ってのＧａＮの成長は比較的容易である。しかしながら、この［０００１］ｃ方向は、活性領域内で電子と正孔の電荷分離を引き起こす分極電界によって光デバイスの性能の低下を引き起こす。この影響を取り除くためには、無極性面上の成長が有利であると示唆される。ａ面とｍ面を比較すると、ｍ面は、可視光および紫外光の性能の高い光デバイスの成長中における安定性が高く、インジウム取り込み率が高いため、ｍ面のほうがが有望である。
高い欠陥密度は、無極性および有極性ＧａＮの両方の性能を低下させる主な原因である。大面積のｍ面バルク基板はまだ市販されていないので、無極性ｍ面ＧａＮの成長にはｍ面ＳｉＣのような異種基板が必要である。このヘテロエピタキシャル成長は、基板とｍ面ＧａＮとの間の格子不整による高い欠陥密度を引き起こす。この欠陥（転位および積層欠陥）密度は、誘電体マスク材料および選択成長を用いることによって大幅に低減出来る。単純な横方向エピタキシャル・オーバーグロス（ＬＥＯ）法は、翼の領域上で欠陥密度を低減させるために非常に効果的であるが、側壁横方向エピタキシャル・オーバーグロス（ＳＬＥＯ）法は、窓領域を含むすべての領域で欠陥低減を実現する。本発明は、従来のＳＬＥＯ法と同じ量の欠陥低減を実現する簡易ＳＬＥＯ法を示す。さらに、本発明は、会合の後で実際のデバイス構造を作るために表面平坦化成長技術を組み合わせている。
有極性［０００１］ｃ方向の（Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｂ）Ｎ材料の成長は、主な伝導の方向に沿って電荷分離を引き起こす分極電界によって光デバイスの性能の低下をもたらす。それ故に、そのような影響を取り除き、デバイス動作特性を大幅に改良するために、最近、これらの材料のａ−［１１−２０］およびｍ−[１−１００]方向に沿った無極性方向の成長についての研究が行われている。
有極性、半極性、および無極性ＩＩＩ族窒化物材料に共通するもう一つの問題は、欠陥密度が高いことであり、その最も共通的なものは、転位と積層欠陥である。転位は、ヘテロエピタキシャル成長において適当なＩＩＩ族窒化物基板がないことを原因とする格子不整の結果として起こる。積層欠陥は、例えば、ａ面ＧａＮ成長中の窒素面の側壁上において顕著な成長中の原子積層の不整によって形成される。本発明を用いてＧａ面成長を促進しＮ面成長を制限することにより、これらの積層欠陥を最小化できる。直接成長の（Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｂ）Ｎ材料内の転位密度は非常に高い。無極性材料を用いることに伴うこれらの欠陥を低減、または理想的には除去することにより、高性能デバイスを達成することができる。このような欠陥は、ここ数年に亘って、有極性および無極性ＧａＮにおいて、ＬＥＯ法を含む色々な方法によって低減されてきた。これらの工程の本質は、横方向成長を垂直方向成長よりも促進させることによって、転位が薄膜表面に垂直に伝播するのを妨げるか、または抑制することである。いかなるＬＥＯ方法も、表面上に成膜されたマスクを用いて欠陥を含む材料の成長を妨げるステップを含む。単一段階ＬＥＯ法は、マスク・パターン化と再成長ステップを１回しか行わないので処理と成長は簡単であるが、結果は欠陥低減に対して二段階ＬＥＯ法ほど効果的ではない。二段階ＬＥＯ法は、欠陥低減に対して効果的であるが、名前が意味するように、単一段階ＬＥＯ法に比べると処理と成長の手間が二倍かかる。その結果、これらの方法はいずれも十分な利便性と効果を同時に備えてはいなかった。本発明のＳＬＥＯ法を用いれば、単一段階ＬＥＯ法と同様に簡単な処理および成長方法を用いて、二段階ＬＥＯ法と同程度に効率よく無極性または半極性窒化物におけるこれらの欠陥を取り除くことが出来る。本発明は、無極性または半極性窒化物材料のエッチングされた支柱の側壁の上面に核生成し、その支柱の側壁から成長させ（トレンチの底面の）ヘテロエピタキシャル界面からの欠陥を含んだ材料が上面に到達する前に、隣接する支柱の側壁の上面と会合させる。
本発明は、（１）分極効果を取り除き、または低減するために、無極性材料であるａ−｛ｌ１−２０｝およびｍ−｛ｌ−１００｝面あるいは半極性｛１０−ｌｎ｝面ＩＩＩ族窒化物材料における自然な構造的利点を利用すること、および（２）再現性が高く、簡単で効率のよい特有の処理と成長の方法を用いながら欠陥を効率よく取り除くことの２つの様式により、材料のデバイス性能を改良する。
技術的記述
本発明は、誘電体マスクを通してエッチングされた窒化物材料の側壁からのＬＥＯ法を用いて、エッチングされたＧａＮの側壁上の成長開始と横方向エピタキシャル・オーバーグロスを促進することにより、無極性ｍ面および半極性窒化物内の貫通転位密度を低減する。前述のように、積層欠陥は、垂直に向いた面の一つであるＮ面上にある。本発明は、また、異方性因子を用いて、すなわちＧａ−（０００１）面上の大きな成長速度を促進しＮ−（０００−１）面の成長速度を制限することによって積層欠陥密度を低下させる。本発明は、様々な成長条件および処理方法を用いて、誘電体マスク上での側壁からの無極性ＧａＮの横方向成長と会合の実験を示す。
図１は、ＭＯＣＶＤ法を用いたＳＬＥＯ法を用いた無極性ｍ面ＧａＮの成長のステップを示すフローチャートである。本発明は実質的には単一の成長ステップであるが、以下に示すようにいくつかの段階に分けて記述される。
ステップ（ａ）では、基板１００が示されている。典型的には、基板１００はｍ面ＳｉＣ基板であるが、本発明の範囲から逸脱することなく他の基板材料を用いることができる。ステップ（ｂ）では、核生成層１０２が基板１００上に成長される。典型的には、核生成層１０２はＡｌＮであるが、本発明の範囲から逸脱することなく他の材料を用いることができる。テンプレート層１０４が核生成層１０２上に成長され、これは典型的には無極性ｍ面ＧａＮであるが、本発明の範囲から逸脱することなく他の材料を用いることができる。テンプレート層１０２は、後の成長ステップの結晶方位を定めるものである。
ステップ（ｃ）では、テンプレート層１０４上に誘電体マスク１０６が成膜される。典型的にはプラズマ増殖化学気相成膜法(ＰＥＣＶＤ)が用いられるが、本発明の範囲から逸脱することなく他の成膜方法を用いることができる。
ステップ（ｄ）では、フォトリソグラフィー法およびエッチング工程によって層１０６、１０４、および１０２がパターン化およびエッチングされる。ＧａＮの窓領域１０８および側壁１１０を作るために、エッチング工程により、誘電体マスク１０６、ｍ面ＧａＮテンプレート層１０４、およびＡｌＮ核生成層１０２を含む開口の中のすべての材料を取り除かなければならない。そしてＧａＮテンプレート層１０４の側壁１１０は、新材料の成長にとって望ましい結晶方位を持つことになる。
ステップ（ｅ）では、典型的には無極性ｍ面ＧａＮ材料である層１１２が、窓領域１０８内で側壁１１０上に成長する。層１１２は、誘電体マスク１０６の上表面１１４の上に成長を開始すると、上表面１１４に沿って横方向に成長し始め、遂には一つの横方向成長１１６がもう一つ横方向成長１１８と所定の交差点１２０でぶつかる。層１１２は、この点から垂直方向への成長を開始する。交差点１２０は、それぞれの横方向成長が互いに会合するところであり、層１１２のより速い成長工程を用いることが出来る。それゆえ、例えば、層１１２は最初はＭＯＣＶＤを用いて成長し、交差点１２０が会合したらＨＶＰＥを用いて成長することが出来る。
層１１２の成長は、典型的には窓領域１０８からの垂直成長が完了する前に交差点１２０に達するため、窓領域１０８は、層１１２で完全には満たされず、マスク１０６の上表面に沿って層１１２の下に空隙ができる。更に、層１１２の成長を水平方向および垂直方向の両方に望ましい方向に制御するために、窓領域１０８のサイズ、深さ、および窓領域１０８間の距離を選択することが出来る。例えば、これに限定されないが、横方向の成長速度が垂直方向の成長速度よりも速くなるように、あるいはその逆になるように層１１２の成長速度を制御するために、窓領域１０８を他の窓領域１０８とは異なる深さまでエッチングしたり、他の窓領域１０８から遠くに離れた位置に置いたりしてもよい。テンプレート層１０４も、層１１２の横方向対垂直方向の成長速度の比を相殺するためにサイズ、例えば厚さになどを選択することができる。
典型的に、層１１２の成長は１０００〜１２０℃の温度範囲と２０〜７６０Ｔｏｒｒの範囲の反応装置圧力で起こり、層１１２は、成長のさまざまな段階で１００〜３５００の範囲のＶ／ＩＩＩ比を有する。表面に沿った成長または窓領域１０８内の成長を制御するために、更なるマスク層１０６を用いることが出来る。
実験結果
例として、ｍ面ＳｉＣ基板上にＡｌＮ核生成層を用いて０．２〜２μｍの無極性ｍ面ＧａＮ薄膜をＭＯＣＶＤ法で成膜し、テンプレートを形成する。このテンプレートは、ＳＬＥＯ処理後に平坦な側壁を得るために十分に平坦でクラックがないものであるべきである。我々の経験から、厚いｍ面ＧａＮはストリエーションあるいはスレート形状であり、これは会合に影響を与える。しかしながら、薄いテンプレートは、成長開始場所または側壁上の横方向成長を乏しくさせる。最適な厚さのテンプレートとＳＬＥＯ法を用いるのが好ましい。代替として、このテンプレートをＭＢＥ法で成膜してもよい。このテンプレート上にプラズマ増殖化学気相成膜法（ＰＥＣＶＤ）で厚さ２００〜２０００ÅのＳｉＯ２薄膜が成膜される。＜１１−２０＞方向に沿っている平行なストライプのマスク・パターンが、従来のフォトリソグラフィー技術を用いてＳｉＯ２薄膜へ転写される。この実験では、２μｍ幅の開口で隔てられた８μｍ幅のストライプが用いられる。ＰＲマスクを用いて、開口領域内のＳｉＯ２、ＧａＮおよびＡｌＮが基板までドライ・エッチングされる。このエッチング工程は、ＨＣｌとＨＦを用いたウェット・エッチングに置き換えてもよい。マスクをパターン化したのち、試料はＰＲを取り除くために溶剤で洗浄され、ＭＯＣＶＤを用いた選択的エピタキシ再成長のための装置に装填される。
この横方向／垂直方向再成長（図１のステップ（ｅ））の間、高温（１１８０℃）、低圧力（７０ｔｏｒｒ）およびやや低めのＶ／ＩＩＩ比（３５４）が用いられる。この成長条件では、露出したＧａＮの側壁上で成長が開始され、横方向と垂直方向の成長が始まる。この成長方向の特徴により、ＧａＮがマスク材料と出合う窓領域の端部を除いて欠陥はすでに低減している。また、（０００１）ｃ面上のＧａ面のＧａＮは、（０００−１）ｃ面上のＮ面のＧａＮよりも成長速度が速いため、再成長ＧａＮに特有な形状が形成される。再成長ＧａＮの上側で完全に会合するためには、ＭＯＣＶＤ法またはＨＶＰＥ法による速い成長速度が好ましい。この実験では、ＭＯＣＶＤ法で部分会合させた後に、完全に会合させるために成長速度が速い（２倍の）ＨＶＰＥ法が用いられる。
図２（ａ）は、ＭＢＥ法によるテンプレート層成長と２／８マスクを用いたフォトリソグラフィー法で処理し、パターン化されたＳＬＥＯテンプレートの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。図２（ａ）は、図１のステップ（ｄ）に記述された基板と層とを示す。最初のテンプレートは、ＭＯＣＶＤ法またはＭＢＥ法のどちらの方法で成長してもよい。フォトリソグラフィー法処理の間、ＧａＮの平坦な側壁で基板までエッチングする必要がある。
図２（ｂ）は、図１のステップ（ｅ）のＳＥＭ像であり、層１１２（無極性ｍ面ＧａＮ材料）の横方向および垂直方向成長が存在し、図１のステップ（ｅ）に示すように、このステップ後にいくつかの領域はすでに会合している（交差点１２０に達している)ことを示す。図２（ｃ）は、ＭＯＣＶＤ法の成長速度のみを倍にすることによって完全に会合したオーバーグロス層の上面を示すＳＥＭ像である。この図は図１のステップ（ｆ）のＳＥＭ像である。
図３（ａ）および図３（ｂ）は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）像である。
図３（ａ）は平坦なテンプレートのＡＦＭ像を示し、ｍ面ＧａＮがｍ面ＳｉＣ基板上に直接成長していることを示す。平坦なテンプレートの自乗平均平方根（ＲＭＳ）の粗さ、例えば、ＧａＮ層の粗さは１３．８ｎｍである。図３（ｂ）は、ＳＬＥＯ法成長のテンプレートのＡＦＭ像を示し、ＲＭＳの粗さは、上表面（図１のステップ（ｆ）の層１１２の上面）では１．１５ｎｍに低下している。ＳＬＥＯ法成長ｍ面ＧａＮにおける粗さの低下は、ＳＬＥＯ法で成長した材料（層１１２）の欠陥低減のためであり、平坦に成長したＧａＮではスレート状、またはストリエーション形態がよく見られる。「翼」領域は表面１１４上の層１１２であり、一方、「窓」領域は窓１０８の中に成長した層１１２の部分である。 典型的には、層１１２が成長した後は、テンプレート層１０４とおよび層１１２の上表面は、１０９ｃｍ−２未満の転位密度と１０５ｃｍ−１未満の積層欠陥密度を示す。
図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、および図４（ｄ）は透過型電子顕微鏡像である。
図４（ａ）は完全に会合したＳＬＥＯ法成長のテンプレート（層１１２）の断面像であり、図４（ｂ）は局在化した積層欠陥を示すために図４（ａ）の長方形領域からの拡大図である。図４（ｃ）および図４（ｄ）は、転位密度を示すための平面像である。図４（ａ）および図４（ｂ）では、積層欠陥（暗い線）は窓１０８の端部を除いて消えている。図４（ｃ）および図４（ｄ）では、転位もまた、窓領域１０８の端部にのみ示されている。
図５は、平坦なテンプレートと完全に会合したＳＬＥＯ法成長のテンプレートに対して軸上走査したＸ線回折の半値全幅の値を示す表である。ＳＬＥＯ法成長の構造がｍ面ＧａＮに適用されたときに、全てのＦＷＨＭ値は低下している。このことは、欠陥が低減したために薄膜の品質が向上したことを意味する。
図６は、平坦なテンプレートと完全に会合したＳＬＥＯ法成長のテンプレートに対するフォトルミネッセンス（ＰＬ）測定結果である。ＳＬＥＯ法を用いると、欠陥が低減し、バンド端発光がより強くなるため、ＰＬ強度が１４倍増加する。線６００は、ｍ−ＧａＮテンプレート上に直接成長した多重量子井戸（ＭＱＷ）構造のフォトルミネッセンスを示し、線６０２は、本発明によるｍ面ＳＬＥＯ法による基板上に成長したＭＱＷ構造を示す。
図７（ａ）および図７（ｂ）は、表面平坦化の過程を示す光学顕微鏡像である。
図７（ａ）は、ＭＯＣＶＤ法またはＨＶＰＥ法で会合が達成された直後の粗い表面の例であり、図７（ｂ）は、層１１２上の表面平坦化が完成したときの例である。表面平坦化は、層１１２に対して前記した成長条件を用いて更なるＭＯＣＶＤ成長を行って達成される。表面平坦化は、ＭＯＣＶＤ法またはＨＶＰＥ法または他の成長技術で層１１２をさらに長い時間成長することによって起こる。層１１２をさらに長い時間成長することで、表面品質の改善とその結果、デバイス品質と歩留まりの改善が可能となる。
改良と変形の可能性
好ましい実施形態において、無極性ｍ面ＧａＮテンプレートのエッチングされた側壁からの横方向エピタキシャル・オーバーグロス工程を記述してきた。会合または表面平坦性は、基板のミスカット方位によって影響される。最初のテンプレートの成長または会合は、ＭＯＣＶＤ法、ＨＶＰＥ法、またはＭＢＥ法により発生させることができる。
好ましい実施形態において、無極性または半極性ＩＩＩ族窒化物テンプレートのエッチングされた側壁からのＬＥＯ成長工程を記述してきた。上に無極性または半極性ＩＩＩ族窒化物すなわちＧａＮのテンプレートが形成される代替の適当な基板材料は、ａ面およびｍ面ＳｉＣまたはｒ面Ａｌ２Ｏ３を含むがこれに限定されない。側壁成長工程のベースとして用いるべきテンプレート材料は、これらに限定されないが、様々な厚さと結晶学的方位のＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、およびＩｎＧａＮを含む任意の無極性または半極性ＩＩＩ族窒化物テンプレート材料であってよい。この材料は、ＭＯＣＶＤ法またはＨＶＰＥ法または任意の他の様々な方法を用いた任意の手段で形成することが出来る。このようなテンプレート材料を成長するためには、ＧａＮおよびＡｌＮを含む様々な核生成層が用いられる。誘電体を含む様々なマスク材料と色々な開口または窓間隔をもつ幾何学形状、色々なサイズおよび寸法を用いてもよい。本発明の実施において、様々な厚さのマスクの成膜方法および様々な方位をもつマスクのパターン化技術を用いてもよく、結果を著しく変えることはない。マスクおよび／またはテンプレート材料のエッチングにおいて、ウェット・エッチング技術およびドライ・エッチング技術を含むがこれらに限定はされない多くの代替のエッチング方法を用いてもよい。側壁から横方向に成長している材料が会合し、欠陥の多い材料がトレンチの底面から垂直方向に成長するのを阻止する限り、テンプレート材料のエッチングの深さを変えてもよい。確実に側壁からのみの成長を行うために、基板のエッチングを工程に含んでもよい。エッチングによって形成される１つ以上のトレンチは、Ｕ字形またはＶ字形の溝、穴、または窪みを含むさまざまな形状であってよい。
他の可能な変形は、上記のようにＩＩＩ族窒化物材料をエッチングした後に、側壁からのみ再成長が出来るようにトレンチの底面上に更なるマスクを成膜してもよい。側壁からの無極性または半極性ＩＩＩ族窒化物の横方向オーバーグロスに必要な成長パラメータは、反応装置ごとに変化し、そのような変形は、本発明の一般的な実施の過程を基本的に変えるものではない。マスク上で薄膜が最終的に会合することは望ましいが、本発明の実施における必要条件ではない。それ故に、本開示は側壁から横方向にオーバーグロスした無極性または半極性ＩＩＩ族窒化物薄膜の、会合済みの薄膜および未会合の薄膜の両方に適用される。
本明細書に記述した本発明およびその可能な変形の全ては、会合を達成した後、ＳＬＥＯ法成長の工程を一層一層繰り返すことによって複数回適用でき、そうすることによって欠陥密度を更にさらに低下させる多段階ＳＬＥＯ法成長の工程を作ることもできる。本発明は、ＳＬＥＯ成長工程と成長の色々な段階で、有機金属化学気相成膜（ＭＯＣＶＤ）法、およびハイドライド気相エピタキシ（ＨＶＰＥ）法、および分子線ビーム・エピタキシ（ＭＢＥ）法、またはこれらの成長方法の任意の組み合わせを含むがこれに限定されることはない任意の成長方法で実施できる。
利点と改良点
本発明は、ｍ面無極性ＧａＮのＳＬＥＯ法成長の成功を示す。これにより出来上がったデバイスにおける分極効果を阻止しながら無極性または半極性ＩＩＩ族窒化物材料において最も簡単な様式で最も効率よく転位の存在を低減することが出来る。
これまでのＭＯＣＶＤ法によるＧａＮの側壁横方向オーバーグロス（ＳＬＥＯ）法と同様の報告は、ペンデオ・エピタキシとして知られている。この技術は、有極性ｃ面ＧａＮ成長だけに対して実験された。また、処理と成長に関して基本的な相違点がある。例えば、比較的高価なＳｉＣである基板は、成長が選択的に側壁でだけ起こり基板上には起こらないという意味で擬似マスクとして用いられている。結果として、材料は基板までエッチングされねばならず、また、エッチング工程は基板の中のある深さまで続けられねばならない。したがって、成長は開いた窓を通して開始されるのではない。それ故に、トレンチの底面から垂直方向に成長した材料が側壁の上面に達する前に、開いた窓を通して側壁の上面を会合させるために成長中の変数となるものは含まれない。横方向成長は、エッチングされた側壁全体上の核生成と側壁全体からの成長を含む。研究の主な焦点は支柱全体の成長である。
他の同様の研究、すなわち、トレンチからの横方向オーバーグロス（ＬＯＦＴ）法は、支柱の上面と底面にＳｉＯ２マスクを成膜した後に、側壁を露出させるだけでトレンチからのＧａＮの成長を示唆した。これは有極性ｃ面ＧａＮでのみ実験的に示された。
現在のところ、ＧａＮ薄膜は、バルク結晶の入手困難性のためにヘテロエピタキシャルに成長しなければならない。この成長工程のために完全に格子整合した基板は存在しない。結果として、本発明は、また、究極的にはホモエピタキシャル成長とするための自立のＧａＮ基板の成長のためのベースとなる優れた材料を製造する。
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結論
これで本発明の好ましい実施形態に関する記述を終える。
本発明は、ＩＩＩ族窒化物材料における貫通転位密度を低減させるための方法とデバイスとを含む。このような方法は、基板上に核生成層を成長するステップと、該核生成層上に結晶方位を決めるテンプレート層を成長するステップと、該テンプレート層上に上表面を有するマスクを成膜するステップと、結晶方位が該テンプレート層上に、エッチングによって作られた複数の窓内に露出していることを特徴とする、該マスクと該テンプレート層とおよび該核生成層とをエッチングするステップと、ＩＩＩ族窒化物層の成長が該上表面に達すると、ＩＩＩ族窒化物層は該上表面に沿って成長し、第１の窓内の成長は、第２の窓内の成長と交差点で会合してＩＩＩ族窒化物層のほぼ平坦な上表面を作ることを特徴とする、複数の窓内にＩＩＩ族窒化物層を成長するステップと、および、ＩＩＩ族窒化物層の貫通転位密度が低減するように、ＩＩＩ族窒化物層のほぼ平坦な上表面を平坦化するステップを含む。
このような方法は、更に任意で、該ＩＩＩ族窒化物層の該ほぼ平坦な上表面がｍ面であること、該ＩＩＩ族窒化物層が無極性材料であること、該ＩＩＩ族窒化物層は該窓から垂直方向に成長している該ＩＩＩ族窒化物材料の成長を阻止する該マスクの該上表面に沿って横方向に成長していること、該窓が引き続く横方向成長ステップにおいて平坦な側壁を作るように軸合わせされていること、該テンプレート層が競合する横方向対垂直方向の成長速度の比を相殺するために該窓のサイズに比例して伸縮した厚さを有すること、該上表面に沿って成長している該ＩＩＩ族窒化物層が、該窓内で成長している該ＩＩＩ族窒化物材料が該側壁の上面に完全に達する前に会合するように、エッチングが１つ以上のエッチング深さまで行われること、会合の後は該ＩＩＩ族窒化物層の成長方法を変えること、該ＩＩＩ族窒化物層が１０００〜１２５０℃の温度範囲と２０〜７６０Ｔｏｒｒの範囲内の反応装置圧力下で成長されること、該ＩＩＩ族窒化物層が成長の様々な段階で１００〜３５００の範囲のＶ／ＩＩＩ比をもつことを含み、横方向の成長速度が垂直方向の成長速度より大きく、トレンチの底面上に更なるマスクを成膜することによってトレンチの底面からの成長を阻止することを特徴とし、および該方法で作られるデバイスを含む。
この方法は、更に任意で、該ＩＩＩ族窒化物層の該上表面の自乗平均平方根（ＲＭＳ）の粗さが１３．８ｎｍ未満で、該テンプレート層の全面積に亘って転位密度は１０９ｃｍ−２未満で積層欠陥密度は１０５ｃｍ−１未満であることを特徴とする方法を含む。該方法を用いて作られるデバイスは光電子デバイスであり、該ＩＩＩ族窒化物層は無極性ＩＩＩ族窒化物層または半極性ＩＩＩ族窒化物層のどちらでもよい。
本発明の一つ以上の実施形態のこれまでの記述は、例示と説明を目的として示された。開示の形態そのものによって本発明を包括または限定することを意図するものではない。上記の教示に照らして、本発明の範囲を逸脱することなく、本明細書に記載の工程を更に調節するなどの多くの改良と変形が可能である。本発明の範囲はこの詳細な説明によってではなく、添付の請求項によって限定される。

Claims (15)

  1. ＩＩＩ族窒化物材料において貫通転位密度を低減する方法であって、
    基板上に核生成層を成長するステップと、
    前記核生成層上にテンプレート層を成長するステップであって、前記テンプレート層が結晶方位を規定することを特徴とするステップと、
    前記テンプレート層上に上表面をもつマスクを成膜するステップと、
    前記マスク、前記テンプレート層、および前記核生成層をエッチングするステップであって、前記結晶方位が、前記テンプレート層上で前記エッチングによって作られる複数の窓内に露出することを特徴とするステップと、
    前記複数の窓内にＩＩＩ族窒化物層を成長するステップであって、前記ＩＩＩ族窒化物層の前記成長が、前記上表面に達すると、前記ＩＩＩ族窒化物層は前記上表面に沿って成長し、第１の窓内の成長が第２の窓の成長と交差点で会合して、前記ＩＩＩ族窒化物層のほぼ平坦な上表面を作ることを特徴とするステップと、
    前記ＩＩＩ族窒化物層の前記ほぼ平坦な上表面を、前記ＩＩＩ族窒化物層が低減した貫通転位密度を持つように平坦化するステップとを備えたことを特徴とする方法。
  2. 前記ＩＩＩ族窒化物層の前記ほぼ平坦な上表面は、ｍ面であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記ＩＩＩ族窒化物層は、無極性材料であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 前記マスクの前記上表面に沿って横方向に成長する前記ＩＩＩ族窒化物層は、前記窓から垂直に成長する前記ＩＩＩ族窒化物材料を遮断することを特徴とする請求項３に記載の方法。
  5. 前記窓は、引き続く横方向成長ステップにおいて平坦な側壁を作るように軸合わせされることを特徴とする請求項３に記載の方法。
  6. 前記テンプレート層は、競合する横方向と垂直方向の成長速度の比を相殺するために前記窓のサイズに応じて伸縮した厚さを持つことを特徴とする請求項３に記載の方法。
  7. 前記窓内に成長している前記ＩＩＩ族窒化物材料が、前記側壁の前記上面に完全に到達する以前に、前記上表面に沿って成長している前記ＩＩＩ族窒化物層が会合するために、前記エッチングするステップは、１つ以上のエッチング深さにて行われることを特徴とする請求項６に記載の方法。
  8. 会合の後に前記ＩＩＩ族窒化物層の成長方法を変えるステップを更に備えることを特徴とする請求項７に記載の方法。
  9. 前記ＩＩＩ族窒化物層は、１０００〜１２５０℃の温度範囲で、かつ、２０〜７６０Ｔｏｒｒの範囲の反応装置圧力で成長されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
  10. 前記ＩＩＩ族窒化物層は、成長の色々な段階で１００〜３５００の範囲のＶ／ＩＩＩ比を持ち、かつ、横方向成長速度は、垂直方向成長速度よりも大きいことを特徴とする請求項９に記載の方法。
  11. 前記トレンチの前記底面上に更なるマスクを成膜することにより、前記トレンチの前記底面からの成長を防ぐステップを更に備えることを特徴とする請求項３に記載の方法。
  12. 請求項１に記載の方法を用いて作られるデバイス。
  13. 前記ＩＩＩ族窒化物層の前記上表面の粗さの二乗平均平方根（ＲＭＳ）は１３．８ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  14. 前記テンプレート層は全面積に亘って、転位密度が１０９ｃｍ−２未満、積層欠陥密度が１０５ｃｍ−１未満であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  15. 前記ＩＩＩ族窒化物層は無極性材料であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
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