DE112006000411T5

DE112006000411T5 - Halbleiter-lichtemittierende-Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE112006000411T5
Application number: DE112006000411T
Authority: DE
Inventors: Kenji Tsukuba Kasahara; Kazumasa Tsuchiura Ueda
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2005-02-18
Filing date: 2006-02-16
Publication date: 2008-02-28
Also published as: US7811839B2; KR20070104421A; GB0718102D0; WO2006088228A1; GB2439665A; US20080149952A1; CN101120451A; TW200637037A

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlichtemittierenden-Vorrichtung, das die folgenden Stufen umfasst:
(a) Züchten einer Halbleiterschicht auf einem Substrat,
(b) Ausbilden einer Region auf der Halbleiterschicht, die Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,01 bis 10 μm aufweist, mit einer Oberflächendichte von 2 × 10⁶ bis 2 × 10¹⁰ cm^–2 und
(c) Trockenätzen der Halbleiterschicht zur Bildung konvexer Bereiche in einer Form, die aus einem Kegel und einem Kegelstumpf ausgewählt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiter-lichtemittierende-Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Als Halbleiter-lichtemittierende-Vorrichtungen, die als Leuchtdioden, die ultraviolettes, blaues oder grünes Licht emittieren, und Laserdioden, die ultraviolettes, blaues oder grünes Licht emittieren, verwendet werden, sind beispielsweise Halbleiter-lichtemittierende-Vorrichtungen bekannt, die eine Verbindungshalbleiterschicht auf Nitridbasis der Formel In_xGa_yAl_zN (x + y + z = 1, 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und 0 ≤ z ≤ 1) umfassen. Die Halbleiter-lichtemittierenden-Vorrichtungen umfassen ein Substrat, eine Halbleiterschicht und Elektroden und sie werden durch ein Verfahren hergestellt, das die Stufen des Stapelns der Halbleiterschicht auf dem Substrat mittels epitaxialem Aufwachsen und dann der Ausbildung der Elektroden umfasst.
Im Hinblick auf ein Erhöhen der Leuchtstärke der Halbleiter-lichtemittierenden-Vorrichtungen wurde eine Untersuchung von Verbesserungen in Verfahren zur Herstellung der Halbleiter-lichtemittierenden-Vorrichtungen durchgeführt. Beispielsweise wurde ein Verfahren vorgeschlagen, das die Stufen des Applizierens eines Blockcopolymers, das aus Polystyrol und Polymethylmethacrylat besteht, auf eine Halbleiterschicht, die als die Lichtaustrittsoberfläche einer Nitridhalbleiter-lichtemittierenden-Vorrichtung fungiert, des Erhitzens der Copolymerschicht zur Phasentrennung von Polystyrol (PS) und Polymethylmethacrylat (PMMA) aus dem Copolymer, des Entfernens von PMMA mittels RIE (reaktives Ionenätzen) durch die Verwendung eines Unterschieds der Rate von RIE zwischen PS und PMMA, des Ätzens der Lichtaustrittsoberfläche der Halbleiter-lichtemittierenden-Vorrichtung durch RIE und PS als Maske, des Entfernens von PS zur Bildung konischer konvexer Bereiche in der Lichtaustrittsoberfläche und dann des Bildens von Elektroden umfasst (siehe JP 2003-218383 ). Jedoch ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleiterlichtemittierenden-Vorrichtung mit höherer Leuchtstärke erforderlich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Halbleiter-lichtemittierenden-Vorrichtung mit hoher Leuchtstärke und eines Verfahrens zur Herstellung der Vorrichtung.
Zur Lösung des Problems führten die Erfinder der vorliegenden Erfindung ausführliche Untersuchungen an einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-lichtemittierenden-Vorrichtung durch; infolgedessen wurde die vorliegende Erfindung erhalten.
Das heißt, durch die vorliegende Erfindung erfolgt die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleiter-lichtemittierenden-Vorrichtung, das die folgenden Stufen umfasst:

(a) Züchten einer Halbleiterschicht auf einem Substrat,
(b) Ausbilden einer Region auf der Halbleiterschicht, die Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,01 bis 10 μm aufweist, mit einer Oberflächendichte von 2 × 10⁶ bis 2 × 10¹⁰ cm^–2 und
(c) Trockenätzen der Halbleiterschicht zur Bildung konvexer Bereiche in einer Form, die aus einem Kegel und einem Kegelstumpf ausgewählt ist.

Darüber hinaus erfolgt durch die Erfindung die Bereitstellung einer Halbleiter-lichtemittierenden-Vorrichtung, die

(i) eine Halbleiterschicht mit konvexen Bereichen in einer Form, die aus einem Kegel und einem Kegelstumpf ausgewählt ist, und
(ii) Elektroden umfasst, wobei im Falle der konvexen Bereiche mit der Form eines Kegelstumpfs die konvexen Bereiche eine Höhe von 0,05 bis 5,0 μm und einen Durchmesser der unteren Basis von 0,05 bis 2,0 μm aufweisen; im Falle der konvexen Bereiche mit der Form eines Kegels die konvexen Bereiche eine Höhe von 0,05 bis 5,0 μm und einen Basisdurchmesser von 0,05 bis 2,0 μm aufweisen.

1 zeigt die Schichtstruktur des Halbleiters in Stufen.
2 zeigt die Halbleiterschicht (300 μm × 300 μm) mit der Region (grauer Bereich, Breite: 50 μm), in der Teilchen enthalten sind.
3 zeigt die Begriffserläuterung (perspektivische Darstellung) der in Stufe (c) gebildeten konvexen Bereiche.
4 zeigt die in Stufe (c) ausgebildeten konvexen Bereiche.
5 zeigt die Schichtstruktur der in Beispiel 1 erhaltenen Nitridhalbleiterschicht.
6 zeigt Elektronenmikroskopphotographien der Oberfläche der Halbleiterschicht vor, während und nach Trockenätzen (Beobachtung in einem Winkel von 45°).

1: Teilchen
2: Substrat
3: n-Kontaktschicht
4: lichtemittierende Schicht
5: p-Kontaktschicht
6: Resist
7: negative Elektrode
8: positive Elektrode
9: Niedertemperaturpufferschicht
10: Verbindungshalbleiterschicht auf Nitridbasis des n-Typs
11: AlGaN-Schicht

Ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-lichtemittierenden-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Stufe (a) des Züchtens einer Halbleiterschicht auf einem Substrat.
Das Substrat besteht beispielsweise aus Saphir, SiC, Si, MgAl₂O₄, LiTaO₃, ZrB₂, CrB₂ oder Galliumnitrid.
Die Halbleiterschicht besteht beispielsweise aus einem Metallnitrid, vorzugsweise einem Nitrid der Gruppe III der Formel In_xGa_yAl_zN (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ z ≤ 1 und x + y + z = 1). Die Halbleiterschicht umfasst eine n-Kontaktschicht, eine lichtemittierende Schicht und eine p-Kontaktschicht. Wenn ein Halbleiter eines Nitrids der Gruppe III auf dem Saphirsubstrat gezüchtet wird, umfasst die Halbleiterschicht beispielsweise eine Niedertemperaturpufferschicht, eine n-Kontaktschicht, eine lichtemittierende Schicht und eine p-Kontaktschicht. Die lichtemittierende Schicht kann eine Einzelquantentopfstruktur oder Mehrfachquantentopfstruktur aufweisen.
Das Züchten wird mittels beispielsweise metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOVPE), Molekularstrahlepitaxie (MBE) oder Hydridgasphasenepitaxie (HVPE) und vorzugsweise MOVPE oder MBE durchgeführt.
Wenn der Halbleiter eines Nitrids der Gruppe III auf dem Saphirsubstrat durch MOVPE gezüchtet wird, beträgt die Züchtungstemperatur für die Niedertemperaturpufferschicht üblicherweise 400°C bis 600°C, die Züchtungstemperatur für die n-Kontaktschicht üblicherweise 800°C bis 1200°C, die Züchtungstemperatur für die lichtemittierende Schicht üblicherweise 600°C bis 800°C und die Züchtungstemperatur für die p-Kontaktschicht üblicherweise 800°C bis 1200°C. Die Züchtung kann durch ein Verfahren des Eintragens eines Materials der Gruppe III (Trimethylgallium (TMG), Triethylgallium (TEG), Trimethylaluminium (TMA), Triethylaluminium (TEA), Triisobutylaluminium oder dgl.) oder eines Materials der Gruppe V (Ammoniak, Hydrazin oder dgl.) in einen Reaktor unter Verwendung eines Trägergases (Wasserstoffgas, Stickstoffgas oder dgl.) durchgeführt werden. Falls nötig, kann ein n-Dotierungsmaterial (Silan, Disilan, German, Tetramethylgermanium oder dgl.) oder ein p-Dotierungsmaterial (Bis(cyclopentadienyl)magnesium [(C₅H₅)₂Mg], Bis (methylcyclopentadienyl) magnesium [(C₅H₄CH₃)₂Mg], Bis (ethylcyclopentadienyl)magnesium [(C₅H₄C₂H₅)₂Mg] oder dgl.) zusammen mit dem Material der Gruppe III oder V dazu eingetragen werden.
In der Stufe (a) kann, wie in 1(a) gezeigt ist, die Halbleiterschicht auf dem Saphir-Einkristallsubstrat 2 gezüchtet werden. Die Halbleiterschicht umfasst die (nicht gezeigte) Niedertemperaturpufferschicht, die n-Kontaktschicht 3, die lichtemittierende Schicht 4 und die p-Kontaktschicht 5.
Das Verfahren gemäß der Erfindung umfasst die Stufe (b) des Platzierens von Teilchen auf der in Stufe (a) erhaltenen Halbleiterschicht.
Die Teilchen können eine Substanz sein, die als Maske im im folgenden beschriebenen Trockenätzen verwendet wird. Die Teilchen bestehen aus einer organischen Substanz oder einer anorganischen Substanz, vorzugsweise einer anorganischen Substanz. Die organische Substanz ist beispielsweise Polystyrol. Die anorganische Substanz ist beispielsweise ein Oxid, Nitrid, Carbid, Bond, Sulfid oder ein Metall.
Beispiele für das Oxid umfassen Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Zirconiumdioxid, Titandioxid, Ceroxid, Magnesiumoxid, Zinkoxid, Zinnoxid und Yttriumaluminiumgranat (YAG). Ein Teil der Elemente (außer Sauerstoff), die die einzelnen Bestandteile dieser Oxide bilden, kann durch ein anderes Element ersetzt sein.
Beispiele für das Nitrid umfassen Siliciumnitrid, Aluminiumnitrid und Bornitrid. Ein Teil der Elemente (außer Stickstoff), die die einzelnen Bestandteile dieser Nitride bilden, kann durch ein anderes Element ersetzt sein. Beispiele für eine substituierte Verbindung umfassen Sialon mit einer Struktur, die aus Silicium, Aluminium, Sauerstoff und Stickstoff besteht.
Beispiele für das Carbid umfassen SiC, Borcarbid, Diamant, Graphit und Fulleren. Ein Teil der Elemente (außer Kohlenstoff), die die einzelnen Bestandteile dieser Carbide bilden, kann durch ein anderes Element ersetzt sein.
Beispiele für das Bond umfassen ZrB₂ und CrB₂. Ein Teil der Elemente (außer Bor), die die einzelnen Bestandteile dieser Boride bilden, kann durch ein anderes Element ersetzt sein.
Beispiele für das Sulfid umfassen Zinksulfid, Calciumsulfid und Strontiumsulfid. Ein Teil der Elemente (außer Schwefel), die die einzelnen Bestandteile dieser Sulfide bilden, kann durch ein anderes Element ersetzt sein.
Beispiele für das Metall umfassen Si, Ni, W, Ta, Cr, Ti, Mg, Ca, Al, Au, Ag und Zn.
Die Teilchen können aus der obigen Substanz allein oder einer Kombination derselben bestehen. Beispiele für die Teilchen umfassen Oxidteilchen und ein Gemisch von Oxidteilchen und Nitridteilchen. Ferner können die Teilchen mit anderen Teilchen bedeckt sein. Beispiele für derartige Teilchen umfassen Nitridteilchen, die mit Oxidteilchen bedeckt sind.
Die Teilchen bestehen aus vorzugsweise Oxiden, noch günstiger Siliciumdioxid, noch besser Siliciumdioxid, das in kolloidem Siliciumdioxid enthalten ist.
Die Teilchen weisen einen mittleren Teilchendurchmesser von nicht weniger als 0,01 μm, vorzugsweise nicht weniger als 0,05 μm, noch günstiger nicht weniger als 0,1 μm und nicht mehr als 10 μm, vorzugsweise nicht mehr als 2,0 μm, noch günstiger nicht mehr als 1,0 μm auf. Der mittlere Teilchendurchmesser kann aus einer Elektronenmikroskopphotographie der Teilchen bestimmt werden.
Das Ausbilden wird derart durchgeführt, dass eine Region erhalten wird, die die oben beschriebenen Teilchen und eine Teilchenoberflächendichte von nicht weniger als 2 × 10⁶ cm^–2, vorzugsweise 2 × 10⁷ cm^–2 und nicht mehr als 2 × 10¹⁰ cm^–2, vorzugsweise nicht mehr als 2 × 10⁹ cm^–2 aufweist. Die Fläche und die Form der Region können willkürlich bestimmt werden. Die Oberflächendichte ist die Zahl der Teilchen pro Flächeneinheit. Beispielsweise beträgt, wie in 2 gezeigt ist, wenn eine Halbleitervorrichtung eine Quadratfläche von 300 μm × 300 μm und 5000 Teilchen in der 50 μm breiten Region am Ende der Halbleiterschicht aufweist, die Oberflächendichte 2 × 10⁷ cm^–2 [= 5000/[300 μm × 300 μm – 250 μm × 250 μm] × 10^–8 cm²/μm²]. Die Zahl der Teilchen kann aus einer Rasterelektronenmikroskopphotographie der auf der Halbleiterschicht gebildeten Region bestimmt werden. Die Oberflächendichte kann üblicherweise aus der Fläche eines beliebigen gegebenen Abschnitts (beispielsweise eines Abschnitts, in dem nicht weniger als 100 Teilchen platziert sind) der auf der Halbleiterschicht bereitgestellten Region und der aus der Elektronenmikroskopphotographie bestimmten Zahl der Teilchen bestimmt werden.
Die Ausbildung kann durch beispielsweise ein Verfahren des Dispergierens der Teilchen in einem Lösemittel (wie Wasser) zur Bildung einer Aufschlämmung, des Tauchens des Substrats, auf dem die Halbleiterschicht gezüchtet wurde, in die Aufschlämmung oder des Applizierens oder Sprühens der Aufschlämmung auf das Substrat und des Trocknens des Substrats durchgeführt werden. Die Ausbildung kann vorzugsweise durch ein Verfahren des Applizierens der Aufschlämmung auf das Substrat mittels Schleuderbeschichtung und dann des Trocknens der Aufschlämmung durchgeführt werden. Unter Verwendung von Schleuderbeschichtung können die Teilchen gleichförmiger platziert werden. Bei dem Verfahren des Applizierens oder Aufsprühens der Aufschlämmung kann die Oberflächendichte durch beispielsweise Einstellen der Konzentration der Aufschlämmung, der Menge der zu applizierenden Aufschlämmung oder der Menge der aufzusprühenden Aufschlämmung gesteuert werden. Wenn die Oberflächendichte durch Einstellen der Aufschlämmungskonzentration gesteuert wird, kann die Konzentration der Aufschlämmung in dem Löse mittel (Wasser) in einem Bereich von nicht weniger als 0,1 Gew.-%, vorzugsweise nicht weniger als 1 Gew.-%, noch besser nicht weniger als 10 Gew.-% und nicht mehr als 30 Gew.- %, vorzugsweise nicht mehr als 20 Gew.-% eingestellt werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung umfasst ferner die Stufe (c) des Trockenätzens der Halbleiterschicht zur Bildung konvexer Bereiche mit einer Form, die aus einem konischen und zugespitzten Feststoff und konischen und abgestumpften Feststoff ausgewählt ist. Beispiele für den konischen und zugespitzten Feststoff umfassen einen Kegel und eine Pyramide, vorzugsweise einen Kegel. Beispiele für den konischen und abgestumpften Feststoff umfassen einen Kegelstumpf und einen Pyramidenstumpf, vorzugsweise einen Kegelstumpf.
Das Trockenätzen kann durch ECR-Trockenätzen oder ICP-Trockenätzen durchgeführt werden. Die Trockenätzstufe umfasst die Teilstufe des Ätzens der Halbleiterschicht durch Verwendung der in der in der Stufe (b) ausgebildeten Region platzierten Teilchen als Maske.
Das Trockenätzen wird vorzugsweise unter der Bedingung, dass der maximale Durchmesser (im folgenden als "D_MAX" abgekürzt) der Teilchen während des Ätzens der Halbleiterschicht in einer zur Oberfläche des Substrats parallelen Richtung verringert wird, durchgeführt. Beispielsweise wird das Trockenätzen derart durchgeführt, dass D nach der Ätzstufe vorzugsweise nicht mehr als 80 % des mittleren Teilchendurchmessers der Teilchen vor der Ätzstufe und noch besser nicht mehr als 50 % beträgt.
Das Trockenätzen wird derart durchgeführt, dass die konvexen Bereiche vorzugsweise die Form von (i) einem Kegel oder (ii) einem Kegelstumpf, in dem die Fläche der oberen Basis nicht mehr als 25 % der unteren Basis desselben (auf der Substratseite der konvexen Bereiche) beträgt, aufweisen und noch besser die Form von (i) dem Kegel aufweisen.
Wenn die konvexen Bereiche die Form des Kegels aufweisen, weisen die konvexen Bereiche eine Höhe von üblicherweise nicht weniger als 0,05 μm und nicht mehr als 5,0 μm und einen Durchmesser der Basis von üblicherweise nicht weniger als 0,05 μm und nicht mehr als 2,0 μm auf.
Wenn die konvexen Bereiche die Form des Kegelstumpfs aufweisen, weisen die konvexen Bereiche eine Höhe von üblicherweise nicht weniger als 0,05 μm und nicht mehr als 5,0 μm und einen Durchmesser der unteren Basis von üblicherweise nicht weniger als 0,05 μm und nicht mehr als 2,0 μm auf.
Beispielsweise wird, wenn das Trockenätzen 7,5 min unter der im folgenden angegebenen Bedingung A durchgeführt wird, die Halbleiter(GaN)schicht etwa 0,6 μm in einer zur Substratoberfläche senkrechten Richtung geätzt.
Bedingung A:

Halbleiterschicht: GaN,
Teilchen (Maske): kugelförmiges Siliciumdioxid mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,37 μm,
Substratbiasleistung: 100 W,
ICP-Leistung: 200 W,
Druck: 0,8 Pa,
Chlorgas: 20 sccm,
Dichlormethan: 10 sccm und
Argon: 40 sccm.

D_MAX des Siliciumdioxids wird auf etwa 0,18 μm im Mittel verringert und er erreicht daher etwa 50 % des mittleren Teilchendurchmessers vor dem Trockenätzen. Unter dieser Bedingung werden konvexe Bereiche in der Form eines Kegelstumpfs unter dem Siliciumdioxid, wie in 3(a) gezeigt, ausgebildet. Die konvexen Bereiche sind aus GaN gebildet. Wenn die Trockenätzbedingungen geändert werden, wird das Siliciumdioxid geätzt, bis es fast vollständig nichtexistent wird, wie in 3(b) gezeigt ist, wodurch konvexe Bereiche in der Form eines Kegels ausgebildet werden.
Wenn das Trockenätzen unter der im folgenden angegebenen Bedingung B durchgeführt wird, wird die Halbleiter(GaN)schicht kaum geätzt, sondern nur Siliciumdioxid geätzt.
Bedingung B:

Halbleiterschicht: GaN,
Teilchen (Maske): kugelförmiges Siliciumdioxid mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,37 μm,
Substratbiasleistung: 100 W,
ICP-Leistung: 200 W,
Druck: 0,8 Pa und
CHF₃: 100 sccm.

Wenn das Trockenätzen unter der oben beschriebenen Bedingung A durchgeführt wird, werden sowohl die Halbleiter(GaN)schicht als auch Siliciumdioxid geätzt. Wenn die Trockenätzstufen unter der Bedingung A und der Bedingung B abwechselnd in passenden Zeitintervallen wiederholt werden, wird der Neigungswinkel der Seitenwand ausgebildeter konvexer Bereiche geringer als der der Seitenwand der konvexen Bereiche, die durch Durchführen der Ätzstufe unter der Bedingung A ausgebildet wurden.
Wenn das Trockenätzen unter der im folgenden angegebenen Bedingung C (die identisch mit der Bedingung A ist, wobei jedoch die Argonmenge verringert ist) durchgeführt wird, ist das Verhältnis der Ätzrate für das Siliciumdioxid zur Halbleiter(GaN)schicht klein. Der Neigungswinkel der Seitenwand von konvexen Bereichen, die durch Durchführen der Ätzstufe unter der Bedingung C ausgebildet wurden, ist größer als der der Seitenwand der konvexen Bereiche, die durch Durchführen der Ätzstufe unter der Bedingung A ausgebildet wurden.
Bedingung C:

Substratbiasleistung: 100 W,
ICP-Leistung: 200 W,
Druck: 0,8 Pa,
Chlorgas: 20 sccm,
Dichlormethan: 10 sccm und
Argon: 0 sccm.

Nach dem Trockenätzen können die Teilchen auf den Spitzen der konvexen Bereiche verbleiben. Wenn die Oberflächen der konvexen Bereiche mit einem Elektrodenfilm bedeckt werden, ist es günstig, die verbliebenen Teilchen vor der Ausbildung des Elektrodenfilms zu entfernen. Das Entfernen kann beispielsweise durch Lösen der Teilchen (beispielsweise Siliciumdioxidteilchen) in Flusssäure durchgeführt werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann die Stufe (d) des Ausbildens einer Elektrode umfassen.
Wenn die Elektrode eine positive Elektrode ist, wird die positive Elektrode aus einem Metall wie Au, Pt, Pd und NiAu oder ITO hergestellt. Wenn die Halbleiterschicht (die p-Kontaktschicht) aus einem Nitrid der Gruppe III hergestellt ist, wird die positive Elektrode vorzugsweise aus NiAu oder ITO hergestellt. Wenn die Elektrode eine negative Elektrode ist, wird die negative Elektrode aus einer Legierung oder einer Verbindung, die mindestens eine Komponente, die aus der Gruppe von Al, Ti und V ausgewählt ist, als Hauptkomponente(n) enthält, und vorzugsweise aus Al, TiAl oder VAl hergestellt. Beispielsweise wird ein Resist durch Photolithographie bemustert, ein Elektrodenmaterial durch Vakuumabscheidung abgeschieden und dann die Elektrode durch Abheben ausgebildet.
Eine Wärmebehandlung kann nach der Elektrodenbildung durchgeführt werden. Gemäß der Wärmebehandlung wird ein ohmscher Kontakt zwischen der Elektrode und der Kontaktschicht hergestellt. Wenn die Elektrode aus Ti besteht, wird eine Wärmebehandlung üblicherweise durchgeführt. Bei der Bildung der positiven Elektrode hängen die Bedingungen für die Wärmebehandlung von der Art des Elektrodenmaterials und der Konzentration von Löchern in der p-Kontaktschicht ab und beispielsweise kann die Wärmebehandlung in einer Atmosphäre eines Gemischs von Stickstoff und Sauerstoff bei einer Temperatur von 400°C bis 800°C über einen Zeitraum von 0,1 bis 60 min durchgeführt werden. Bei der Bildung der negativen Elektrode hängen die Bedingungen für die Wärmebehandlung von der Art des Elektrodenmaterials und der Konzentration von Elektronen in der n-Kontaktschicht ab und die Wärmebehandlung kann beispielsweise in einer Stickstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 500°C bis 800°C über einen Zeitraum von 0,1 bis 60 min durchgeführt werden.
Nach der Stufe (b) (siehe 1(d)) kann das Verfahren gemäß der Erfindung die Stufe (e) der Ausbildung eines Resistfilms auf der Halbleiterschicht und der Bemusterung des Resistfilms zu einer vorgegebenen Form durch Photolithographie umfassen (siehe 1(e)) und die Durchführung der Stufe (c) und dann ein Entfernen des Resists von dem mit dem Resistfilm bedeckten Bereich (der Bereich, in dem kein konvexer Bereich ausgebildet wird) umfassen. Gemäß der Stufe (e) wird in der Halbleiterschicht unter der Elektrode kein konvexer Bereich ausgebildet, was die Bildung einer Halbleiter-lichtemittierenden-Vorrichtung, in der der Kontaktwiderstand zwischen der Elektrode und der Halbleiterschicht verringert ist, ermöglicht. In 4(a) ist in der Halbleiterschicht A unter einer negativen Elektrode 7 und in der Halbleiterschicht C unter einer positiven Elektrode 8 kein konvexer Bereich ausgebildet. In 4(b) ist kein konvexer Bereich in der Halbleiterschicht C unter der positiven Elektrode 8 ausgebildet. In 4(c) ist kein konvexer Bereich in der Halbleiterschicht A unter der negativen Elektrode 7 ausgebildet. 4(d) zeigt eine Ausführungsform, in der die konvexen Bereiche in der Halbleiterschicht A unter der negativen Elektrode 7 und in der Halbleiterschicht C unter der positiven Elektrode 8 ausgebildet sind (eine Ausführungsform der Ausbildung der konvexen Bereiche, die willkürlich, ungeachtet der Innenseite oder der Außenseite der Elektrodenregion, ausgebildet sind).
Darüber hinaus kann das Verfahren gemäß der Erfindung die Stufe (f) des Bedeckens eines konvexen Bereichs mit einem transparenten Elektrodenfilm umfassen. Gemäß Stufe (f) wird beispielsweise die Resistbemusterung auf der p-Kontaktschicht 5 durch Photolithographie durchgeführt, ein Elektrodenmaterial durch Gasphasenabscheidung abgeschieden und dann die transparente positive Elektrode durch Abheben ausgebildet.
Ferner kann das Verfahren gemäß der Erfindung die Stufe des Ausbildens eines mesaförmigen Bereichs durch Trockenätzen unter Verwendung einer ICP-Trockenätzvorrichtung, bis die n-Kontaktschicht 3 freigelegt ist, umfassen. In der Stufe des Ausbildens des mesaförmigen Bereichs wird ein Resist 6 durch Photolithographie bemustert (siehe 1(b)) und die Halbleiterschicht unter Verwendung des Resists 6 als Maske trockengeätzt (siehe 1(c)).
Bei der Ausbildung des mesaförmigen Bereichs umfassen Beispiele für die Reihenfolge der Stufen (i) Ausbilden des mesaförmigen Bereichs, (ii) Ausbilden der konvexen Bereiche, (iii) Ausbilden der positiven Elektrode und (iv) Ausbilden der negativen Elektrode die Stufen (iii)→(ii)→(i)→(iv) und die Stufen (i)→(iii)→(ii)→(iv).
Gemäß dem obigen Verfahren werden die konvexen Mikrobereiche, deren Seitenwand nicht senkrecht zur Substratoberfläche ist und deren Form der Kegelstumpf oder der Kegel ist, an mindestens einer der Halbleiterschichten ausgebildet.
Beispielsweise kann eine Halbleitervorrichtung, die (i) eine Halbleiterschicht mit konvexen Bereichen in einer Form, die aus einem Kegel und einem Kegelstumpf ausgewählt ist, und (ii) Elektroden aufweist, und wobei im Falle konvexer Bereiche mit der Form eines Kegelstumpfs die konvexen Bereiche eine Höhe von 0,05 bis 5,0 μm und einen Durchmesser von deren unterer Basis von 0,05 bis 2,0 μm aufweisen; im Falle konvexer Bereiche mit der Form eines Kegels die konvexen Bereiche eine Höhe von 0,05 bis 5,0 μm und einen Durchmesser von deren Basis von 0,05 bis 2,0 μm aufweisen, durch ein Verfahren erhalten werden, das die oben beschriebenen Stufen (a), (b) und (c) und die optionalen Stufen (d), (e) und (f) umfasst.
Wenn die Spitze der individuellen konvexen Bereiche der Halbleiterschicht in einer zur Lichtaustrittsoberfläche senkrechten Richtung geteilt wird, ist es günstig, wenn eine Linie, die den äußeren Rand des Querschnitts der konvexen Bereiche angibt, mindestens zwei gekrümmte Bereiche aufweist und der Krümmungsradius der gekrümmten Bereiche auf der Basisseite der konvexen Bereiche größer als der des gekrümmten Bereichs auf der Spitzenseite ist. Beispielsweise wird die Form eines Stalagmits oder dgl. vorzugsweise als deren Querschnitt ausgebildet. Beispiele für die Halbleiterschicht mit den konvexen Bereichen umfassen eine Niedertemperaturpufferschicht, n-Kontaktschicht, lichtemittierende Schicht und p-Kontaktschicht, vorzugsweise eine p-Kontaktschicht.
Die im folgenden angegebenen Beispiele erläutern die vorliegende Erfindung detaillierter, beschränken jedoch den Umfang der Erfindung nicht.
Beispiel 1
Züchtung einer Halbleiterschicht unter Verwendung von MOVPE Eine GaN-Pufferschicht 9 mit einer Dicke von 50 nm wurde auf dem Saphirsubstrat 2 bei einer Züchtungstemperatur von 530°C gezüchtet. Eine n-GaN-Kontaktschicht 3 mit einer Dicke von 4 μm und einer n-Dotierungsstoffkonzentration von 2 × 10¹⁸ cm^–3 wurde auf der GaN-Pufferschicht 9 bei einer Züchtungstemperatur von 1110°C unter Verwendung von Disilan als Dotierungsmaterial und Einstellung der Strömungsrate des Disilans gezüchtet.
Eine n-GaN-Schicht 10 mit einer Dicke von 100 nm und einer n-Trägerkonzentration von 5 × 10¹⁷ cm^–3 wurde auf der n-Kontaktschicht 3 bei einer Züchtungstemperatur von 1120°C gezüchtet.
Eine lichtemittierende Schicht 4 mit einer Mehrfachquantentopfstruktur mit GaN-Barriereschichten 4A bis 4F mit einer Dicke von 15 nm und In_0,12Ga_0,88N-Topfschichten 4G bis 4K mit einer Dicke von 3 nm wurde auf der n-GaN-Schicht 10 gezüchtet.
Eine magnesiumdotierte AlGaN-Schicht 11 mit einer Dicke von 30 nm wurde auf der lichtemittierenden Schicht 4 unter den Bedingungen, dass Biscyclopentadienylmagnesium [(C₅H₅)₂Mg] als p-Dotierungsmaterial verwendet wird und die Züchtungstemperatur 940°C beträgt, gezüchtet.
Eine p-GaN-Schicht 5 mit einer Dicke von 200 nm wurde auf der magnesiumdotierten AlGaN-Schicht 11 unter den Bedingungen, dass Biscyclopentadienylmagnesium als p-Dotierungsmaterial verwendet wird und die Züchtungstemperatur 1010°C beträgt, gezüchtet und dann in einer Stickstoffatmosphäre bei 700°C 20 min wärmebehandelt, wobei eine Schicht eines Verbindungshalbleiters auf Nitridbasis mit der in 5 angegebenen Struktur gezüchtet wurde.
Eine (nicht gezeigte) transparente positive Elektrode 8 wurde auf der p-Kontaktschicht 5 ausgebildet. Um die Oberfläche der p-Kontaktschicht zu waschen, wurde die Schicht 10 min in heißes Königswasser getaucht.
Ein Resist wurde durch Photolithographie bemustert. Eine Ni-Schicht mit einer Dicke von 15 nm und eine Au-Schicht mit einer Dicke von 28 nm wurden durch Vakuumabscheidung ausgebildet und eine positive Elektrode wurde durch Abheben ausgebildet und dann wurde eine Wärmebehandlung in einer Atmosphäre eines Gemischs von Stickstoff und Sauerstoff bei 500°C 10 min durchgeführt.
Bildung einer Teilchen enthaltenden Region
Eine Siliciumdioxidteilchen enthaltende Region wurde auf der p-Kontaktschicht durch Applizieren einer kolloiden Siliciumdioxidaufschlämmung (Siliciumdioxidkonzentration: 10 Gew.-%) auf die freigelegte Oberfläche (auf der keine Elektrode ausgebildet ist) der p-Kontaktschicht durch Schleuderbeschichtung ausgebildet. Als die Teilchen wurden Siliciumdioxidteilchen, die in der kolloiden Siliciumdioxidaufschlämmung (Handelsbezeichnung "PL-20", hergestellt von Fuso Chemical Co., Ltd., mittlerer Teilchendurchmesser: 370 nm, der mittlere Teilchendurchmesser wurde aus einem REM-Photo bestimmt) enthalten waren, verwendet. Die Teilchendichte wurde aus dem REM-Photo der auf der p-Kontaktschicht ausgebildeten Region bestimmt. Das Ergebnis war eine Teilchendichte von 3 × 10⁸ cm^–2.
Trockenätzen
Die Nitridhalbleiterschicht wurde unter Verwendung einer ICP-Trockenätzvorrichtung und von Siliciumdioxid als Maske unter den im folgenden angegebenen Bedingungen zur Bildung konvexer Bereiche trockengeätzt, wobei eine Halbleiterlichtemittierende-Vorrichtung erhalten wurde.
Bedingungen:

Substratbiasleistung: 100 W,
ICP-Leistung: 200 W,
Druck: 0,8 Pa,
Chlorgas: 20 sccm,
Dichlormethan: 10 sccm,
Argon: 40 sccm und
Zeit: 7,5 min.

Gemäß dem Trockenätzen wurde die Nitridhalbleiterschicht 0,6 μm in einer zur Substratoberfläche senkrechten Richtung geätzt. Nach dem Trockenätzen wiesen die Siliciumdioxidteilchen eine D_MAX von 0,18 μm auf, was etwa 50 % des Durchmessers der Siliciumdioxidteilchen vor dem Trockenätzen ist. REM-Photos der Nitridhalbleiterschicht, die vor, während und nach dem Trockenätzen aufgenommen wurden, sind in 6(a), 6(b) bzw. 6(c) angegeben.
Die konvexen Bereiche wiesen die Form eines Kegelstumpfs auf und deren Spitzen waren mit dem Siliciumdioxid bedeckt. Der Durchmesser der unteren Basis des Kegelstumpfs betrug 0,4 um. Die Fläche der oberen Basis des Kegelstumpfs betrug 4 % bis 16 % der Fläche der unteren Basis.
Ein Resist wurde auf der p-Kontaktschicht 5 durch Photolithographie bemustert. Die Halbleiterschichten wurden 1,7 μm durch ICP-Trockenätzen geätzt, wodurch die n-Kontaktschicht 3 freigelegt wurde und mesaförmige Bereiche ausgebildet wurden. Der Resist wurde entfernt.
Ein Resist wurde auf der n-Kontaktschicht 3 durch Photolithographie bemustert, wonach eine Al-Metallschicht mit einer Dicke von 100 nm durch Vakuumabscheidung ausgebildet wurde. Danach wurde eine negative Elektrode 7 durch Abheben des Resists ausgebildet, wobei eine Halbleiter-lichtemittierende-Vorrichtung erhalten wurde.
Beurteilung der Lichtleistung von Halbleiter-lichtemittierender-Vorrichtung
Ein Durchlassstrom von 20 mA wurde der Halbleiter-lichtemittierenden-Vorrichtung mit Diodenstruktur zur Emission von Licht zugeführt. Die Halbleiter-lichtemittierende-Vorrichtung wies eine lichtemittierende Region in der Form eines Kreises mit einem Durchmesser von 200 μm und konkaven Bereichen rings um den Umfang der Region auf. Eine Photodiode mit einem Lichtempfangsbereich von 78,5 mm² war in einer Höhe von 51,5 mm direkt über der lichtemittierenden Vorrichtung zur Messung der Lichtleistung angebracht. Die Hauptbedingungen der Herstellung sind in Tabelle 1 angegeben. Die Beurteilungsergebnisse der Halbleiter-lichtemittierenden-Vorrichtungen sind in Tabelle 2 angegeben.
Beispiel 2
Die Operation gemäß dem Abschnitt "Züchtung von Halbleiterschicht unter Verwendung von MOVPE" von Beispiel 1 wurde durchgeführt. Mit Ausnahme davon, dass eine kolloide Siliciumdioxidaufschlämmung, die durch Einstellen der Siliciumdioxidkonzentration einer kolloiden Siliciumdioxidaufschlämmung (Handelsbezeichnung "PL-5", hergestellt von Fuso Chemical Co., Ltd., mittlerer Teilchendurchmesser der Siliciumdioxidteilchen: 100 nm) auf 2 Gew.-% hergestellt wurde, verwendet wurde, wurde die Operation gemäß dem Abschnitt "Ausbildung von Region, in der Teilchen enthalten sind" von Beispiel 1 durchgeführt. Die Dichte der Teilchen in diesem Beispiel betrug 6 × 10⁹ cm^–2.
Die erhaltene Nitridhalbleiterschicht wurde unter Verwendung einer ICP-Trockenätzvorrichtung und von Siliciumdioxid als Maske unter den im folgenden angegebenen Bedingungen zur Bildung konvexer Bereiche trockengeätzt.
Bedingungen:

Substratbiasleistung: 100 W,
ICP-Leistung: 200 W,
Druck: 0,8 Pa,
Chlorgas: 20 sccm,
Dichlormethan: 10 sccm,
Argon: 40 sccm und
Zeit: 2,5 min.

Die Nitridhalbleiterschicht wurde 0,2 μm in einer zur Substratoberfläche senkrechten Richtung trockengeätzt. Gemäß dem Trockenätzen wiesen die Siliciumdioxidteilchen eine D von 0,05 μm auf, was etwa 50 % des Durchmessers der Siliciumdioxidteilchen vor dem Trockenätzen ist.
Die Siliciumdioxidteilchen wurden durch Nassätzen unter Verwendung einer gepufferten Flusssäure entfernt. In diesem Beispiel wurden konvexe Bereiche in der Form eines Kegelstumpfs und konvexe Bereiche in der Form eines Kegels zusammen ausgebildet.
Ein Resist wurde auf der p-Kontaktschicht 5 durch Photolithographie bemustert. Die Halbleiterschicht wurde 1,7 μm durch ICP-Trockenätzen geätzt, wodurch die n-Kontaktschicht 3 freigelegt wurde und mesaförmige Bereiche ausgebildet wurden. Der Resist wurde entfernt.
Ein Resist wurde auf der n-Kontaktschicht 3 durch Photolithographie bemustert, wonach eine Al-Metallschicht mit einer Dicke von 100 nm durch Vakuumabscheidung ausgebildet wurde. Die negative Elektrode 7 wurde durch Abheben des Resists ausgebildet, wobei eine Halbleiter-lichtemittierende-Vorrichtung erhalten wurde. Die Halbleiter-lichtemittierende-Vorrichtung wurde bezüglich deren Eigenschaften unter den Bedingungen gemäß Beispiel 1 beurteilt. Die Hauptbedingungen der Herstellung sind in Tabelle 1 angegeben. Die Beurteilungsergebnisse der Halbleiter-lichtemittierenden-Vorrichtung sind in Tabelle 2 angegeben.
Vergleichsbeispiel 1

Mit Ausnahme davon, dass eine Siliciumdioxidteilchen enthaltende Region nicht ausgebildet wurde und kein konvexer Bereich ausgebildet wurde, wurde die Operation gemäß Beispiel 1 durchgeführt, wobei eine Halbleiter-lichtemittierende-Vorrichtung erhalten wurde. Die Halbleiter-lichtemittierende-Vorrichtung wurde unter den Bedingungen gemäß Beispiel 1 beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben. TABELLE 1: HERSTELLUNGSBEDINGUNGEN

	Teilchen			Konkaver Bereich
	Komponente	Mittlerer Teilchendurchmesser (μm)	Oberflächendichte (cm^–2)	Form	Höhe (μm)	Mittlerer Durchmesser der unteren Basis (μm)
Beispiel 1	SiliciumdiOxid	0,37	3 × 10⁸	Kegelstumpf	0,6	0,4
Beispiel 2	SiliciumdiOxid	0,11	6 × 10⁹	Kegelstumpf	0,2	0,1

TABELLE 2: PRODUKTEIGENSCHAFTEN

	Lichtleistung (mW)
Beispiel 1	8,0
Beispiel 2	8,0
Vergleichsbeispiel 1	3,4

* In den Beispielen 1 und 2 und in Vergleichsbeispiel 1 wurde das Halbleitersubstrat, das durch das Verfahren gemäß der Beschreibung im Abschnitt "Züchtung einer Halbleiterschicht unter Verwendung von MOVPE" erhalten wurde, zur Fertigung von Vorrichtungen geteilt, um deren Eigenschaften zu vergleichen.

Beispiel 3
Die Operation gemäß dem Abschnitt "Züchtung einer Halbleiterschicht unter Verwendung von MOVPE" von Beispiel 1 wurde durchgeführt. Mit Ausnahme davon, dass eine kolloide Siliciumdioxidaufschlämmung, die durch Einstellung der Siliciumdioxidkonzentration der kolloiden Siliciumdioxidauf schlämmung (Handelsbezeichnung "PL-20", hergestellt von Fuso Chemical Co., Ltd., mittlerer Teilchendurchmesser der Siliciumdioxidteilchen: 370 nm) auf 15 Gew.-% hergestellt wurde, verwendet wurde, wurde die Operation gemäß den Abschnitten "Ausbildung einer Region, in der Teilchen enthalten sind" und "Trockenätzen" von Beispiel 1 durchgeführt. In diesem Beispiel betrug die Teilchendichte 9 × 10⁸ cm^–2.
Die erhaltene Halbleiter-lichtemittierende-Vorrichtung wurde unter den Bedingungen gemäß dem Abschnitt "Beurteilung der Lichtleistung von Halbleiter-lichtemittierender-Vorrichtung" von Beispiel 1 beurteilt. Die Hauptherstellungsbedingungen sind in Tabelle 3 angegeben. Die Beurteilungsergebnisse der Halbleiter-lichtemittierenden-Vorrichtung sind in Tabelle 4 angegeben.
Beispiel 4
Die Operation gemäß dem Abschnitt "Züchtung einer Halbleiterschicht unter Verwendung von MOVPE" von Beispiel 1 wurde durchgeführt.
Eine kolloide Siliciumdioxidaufschlämmung (Siliciumdioxidkonzentration: 10 Gew.-%) wurde auf die erhaltene p-Kontaktschicht durch Schleuderbeschichtung zur Ausbildung einer Region, die Siliciumdioxidteilchen enthielt, auf der p-Kontaktschicht appliziert. Als die Teilchen wurden Siliciumdioxidteilchen in einer kolloiden Siliciumdioxidaufschlämmung (Handelsbezeichnung "KE-W50", hergestellt von Nippon Shokubai Co., Ltd., mittlerer Teilchendurchmesser der Siliciumdioxidteilchen: 550 nm) verwendet. In diesem Beispiel betrug die Teilchendichte 2 × 10⁸ cm^–2.
Mit Ausnahme davon, dass die Trockenätzzeit auf 10 min geändert wurde, wurde die Operation gemäß dem Abschnitt "Tro ckenätzen" von Beispiel 1 durchgeführt, wobei eine Halbleiter-lichtemittierende-Vorrichtung erhalten wurde. In diesem Beispiel wurde die Nitridhalbleiterschicht 0,9 μm in einer zur Substratoberfläche senkrechten Richtung trockengeätzt. Die Siliciumdioxidteilchen wiesen eine D_MAX von 0,3 μm auf, was etwa 55 % des Durchmessers der Siliciumdioxidteilchen vor dem Trockenätzen war.
Die erhaltene Halbleiter-lichtemittierende-Vorrichtung wurde unter den Bedingungen gemäß dem Abschnitt "Beurteilung der Lichtleistung von Halbleiter-lichtemittierender-Vorrichtung" von Beispiel 1 beurteilt. Die Hauptherstellungsbedingungen sind in Tabelle 3 angegeben. Die Beurteilungsergebnisse der Halbleiter-lichtemittierenden-Vorrichtung sind in Tabelle 4 angegeben.
Vergleichsbeispiel 2

Mit Ausnahme davon, dass eine Siliciumdioxidteilchen enthaltende Region nicht ausgebildet wurde und kein konvexer Bereich ausgebildet wurde, wurde die Operation gemäß Beispiel 3 durchgeführt, wobei eine Halbleiter-lichtemittierende-Vorrichtung erhalten wurde. Die Halbleiter-lichtemittierende-Vorrichtung wurde unter den Bedingungen gemäß Beispiel 1 beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 angegeben. TABELLE 3: HERSTELLUNGSBEDINGUNGEN

	Teilchen			Konkaver Bereich
	Komponente	Mittlerer Teilchendurchmesser (μm)	Oberflächendichte (cm^–2)	Form	Höhe (μm)	Mittlerer Durchmesser der unteren Basis (μm)
Beispiel 3	SiliciumdiOxid	0,37	9 × 10⁸	Kegelstumpf	0,6	0,4
Beispiel 4	SiliciumdiOxid	0,55	2 × 10⁸	Kegelstumpf	0,9	0,6

TABELLE 4: PRODUKTEIGENSCHAFTEN

	Lichtleistung (mW)
Beispiel 3	12,7
Beispiel 4	10,1
Vergleichsbeispiel 2	5,5

* In den Beispielen 3 und 4 und in Vergleichsbeispiel 2 wurde das Halbleitersubstrat, das durch das Verfahren gemäß der Beschreibung im Abschnitt "Züchtung einer Halbleiterschicht unter Verwendung von MOVPE" erhalten wurde, zur Fertigung von Vorrichtungen geteilt, um deren Eigenschaften zu vergleichen.

Gemäß dem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-lichtemittierenden-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Halbleiter-lichtemittierende-Vorrichtung hoher Leuchtstärke bereitgestellt. Die Halbleiter-lichtemittierende-Vorrichtung kann günstigerweise als Leuchtdiodenvorrichtung, die ultraviolettes, blaues oder grünes Licht emittiert, oder Laserdiodenvorrichtung, die ultraviolettes, blaues oder grünes Licht emittiert, verwendet werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Halbleiter-lichtemittierende Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselben. Die Halbleitervorrichtung umfasst (i) eine Halbleiterschicht mit konvexen Bereichen in einer Form, die aus einem Kegel und einem Kegelstumpf ausgewählt ist, und (ii) Elektroden, wobei im Falle der konvexen Bereiche mit der Form eines Kegelstumpfs die konvexen Bereiche eine Höhe von 0,05 bis 5,0 μm und einen Durchmesser der unteren Basis von 0,05 bis 2,0 μm aufweisen; im Falle der konvexen Bereich mit der Form eines Kegels die konvexen Bereiche eine Höhe von 0,05 bis 5,0 μm und einen Basisdurchmesser von 0,05 bis 2,0 μm aufweisen. Ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-lichtemittierenden-Vorrichtung umfasst die Stufen (a) Züchten einer Halbleiterschicht auf einem Substrat, (b) Ausbilden einer Region auf der Halbleiterschicht, die Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,01 bis 10 μm aufweist, mit einer Oberflächendichte von 2 ^{x 106} bis 2 × 10¹⁰ cm^–2 aufweist, und und (c) Trockenätzen der Halbleiterschicht zur Bildung konvexer Bereiche in einer Form, die aus einem Kegel und einem Kegelstumpf ausgewählt ist.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlichtemittierenden-Vorrichtung, das die folgenden Stufen umfasst: (a) Züchten einer Halbleiterschicht auf einem Substrat, (b) Ausbilden einer Region auf der Halbleiterschicht, die Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,01 bis 10 μm aufweist, mit einer Oberflächendichte von 2 × 10⁶ bis 2 × 10¹⁰ cm^–2 und (c) Trockenätzen der Halbleiterschicht zur Bildung konvexer Bereiche in einer Form, die aus einem Kegel und einem Kegelstumpf ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner die Stufe (d) der Ausbildung von Elektroden umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Substrat aus mindestens einer Komponente, die aus der Gruppe von Saphir, SiC, Si, MgAl₂O₄, LiTaO₃, ZrB₂, CrB₂ und Galliumnitrid ausgewählt ist, besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterschicht aus einem Metallnitrid besteht.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Halbleiterschicht aus einem Nitrid der Gruppe III besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Züchtung durch metallorganische Gasphasenepitaxie, Molekularstrahlepitaxie oder Hydridgasphasenepitaxie durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Teilchen aus ei ner organischen Substanz oder einer anorganischen Substanz bestehen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die anorganische Substanz mindestens eine ist, die aus der Gruppe von einem Oxid, Nitrid, Carbid, Bond, Sulfid und einem Metall ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Oxid mindestens eines ist, das aus der Gruppe von Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Zirconiumdioxid, Titandioxid, Ceroxid, Magnesiumoxid, Zinkoxid, Zinnoxid und Yttriumaluminiumgranat ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Oxid Siliciumdi-Oxid ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Metall mindestens eines ist, das aus der Gruppe von Si, Ni, W, Ta, Cr, Ti, Mg, Ca, Al, Au, Ag und Zn ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausbilden der Stufe (b) durch Tauchen des Substrats in eine Aufschlämmung, in der die Teilchen dispergiert sind, Applizieren einer Aufschlämmung auf das Substrat oder Sprühen einer Aufschlämmung auf das Substrat durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Trockenätzen durchgeführt wird, bis der maximale Durchmesser der Teilchen nicht mehr als 80 % des mittleren Teilchendurchmessers der Teichen vor dem Trockenätzen in einer zur Oberfläche des Substrats parallelen Richtung beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die obere Basisfläche der in der Stufe (c) gebildeten Kegelstümpfe nicht mehr als 25 % der unteren Basisfläche der Kegelstümpfe beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die in der Stufe (c) gebildeten Kegelstümpfe eine Höhe von 0,05 bis 5,0 μm und einen Durchmesser der unteren Basis der Kegelstümpfe von 0,05 bis 2,0 μm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die in der Stufe (c) gebildeten Kegel eine Höhe von 0,05 bis 5,0 μm und einen Basisdurchmesser der Kegel von 0,05 bis 2,0 μm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner die Stufe (e) der Ausbildung eines Resistfilms auf der Halbleiterschicht und der Bemusterung des Resistfilms zu einer vorgegebenen Form durch Photolithographie nach der Stufe (b) und das Entfernen des Resists von dem mit dem Resistfilm bedeckten Bereich nach der Stufe (c) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner die Stufe (f) der Bedeckung der konvexen Bereiche mit einem transparenten Elektrodenfilm nach der Stufe (c) umfasst.
Halbleitervorrichtung, die (i) eine Halbleiterschicht mit konvexen Bereichen in einer Form, die aus einem Kegel und einem Kegelstumpf ausgewählt ist, und (ii) Elektroden umfasst, wobei im Falle der konvexen Bereiche mit der Form eines Kegelstumpfs die konvexen Bereiche eine Höhe von 0,05 bis 5,0 μm und einen Durchmesser der unteren Ba sis von 0,05 bis 2,0 μm aufweisen; im Falle der konvexen Bereiche mit der Form eines Kegels die konvexen Bereiche eine Höhe von 0,05 bis 5,0 μm und einen Basisdurchmesser von 0,05 bis 2,0 μm aufweisen.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 19, wobei es, wenn die Spitze der individuellen konvexen Bereiche der Halbleiterschicht in einer zur Lichtaustrittsoberfläche senkrechten Richtung geteilt wird, bevorzugt ist, wenn eine Linie, die den Außenrand des Querschnitts der konvexen Bereiche zeigt, mindestens zwei gekrümmte Bereiche aufweist und der Krümmungsradius der gekrümmten Bereiche auf der Basisseite der konvexen Bereiche größer als der des gekrümmten Bereichs an deren Spitzenseite ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Halbleiterschicht aus der Gruppe von einer Niedertemperaturpufferschicht, n-Kontaktschicht, lichtemittierenden Schicht und p-Kontaktschicht ausgewählt ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Halbleiterschicht die p-Kontaktschicht ist.