DE112012002182B4 - Dünnschicht-Halbleiterstruktur und Verfahren zum Bilden derselben - Google Patents
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Abstract
Dünnschicht-Halbleiterstruktur, die Folgendes aufweist:ein Saphir-Substrat (10; 10a; 10b);eine anorganische dünne Schicht (30; 30a; 30b) aus Aluminiumoxid, welche auf dem Substrat (10; 10a; 10b) ausgebildet ist, um eine Mehrzahl von Kavitäten (C) direkt auf dem Substrat (10; 10a; 10b) zu definieren derart, dass die Mehrzahl von Kavitäten (C), welche voneinander getrennt sind, eine gesteuerte Form, Größe und zweidimensionale Anordnung haben, wobei die anorganische dünne Schicht (30; 30a; 30b) kontinuierlich ist, und die anorganische dünne Schicht (30; 30a; 30b) zu einer einheitlichen Dicke entlang Topologien des Substrates und der Kavitäten (C) gebildet ist; undeine dünne Nitridhalbleiterschicht (50; 50a, 50b), welche auf dem Substrat (10; 10a; 10b) ausgebildet ist, wobei die dünne Nitridhalbleiterschicht (50; 50a, 50b) von dem Substrat (10; 10a; 10b) um die Kavitäten (C) herum nach oben aufgewachsen ist, um auf den Kavitäten (C) kombiniert zu sein,wobei wenigstens eines von einer Form, Größe und zweidimensionaler Anordnung der Kavitäten (C) angepasst ist, um wenigstens eines von einer auf die dünne Nitridhalbleiterschicht (50; 50a; 50b) ausgeübten Verspannung, einer Lichtauskopplungsmenge aus der dünnen Nitridhalbleiterschicht (50; 50a; 50b) und einem Emissionsmuster anzupassen, undwobei Abschnitte der anorganischen dünnen Schicht (30; 30a; 30b) direkt mit dem Substrat (10; 10a; 10b) in Kontakt gebracht sind, und die Abschnitte der anorganischen dünnen Schicht (30; 30a; 30b), welche direkt mit dem Substrat (10; 10a; 10b) in Kontakt gebracht sind, entlang einer Kristallrichtung des Substrats (10; 10a; 10b) kristallisiert sind
Description
- HINTERGRUND
- 1. Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiterschicht, welche aus Galliumnitrid (GaN) oder einem Nitrid ausgebildet ist, welches mit anderen Metallen als Gallium (Ga) gemischt ist, und ein Verfahren zum Bilden desselben. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektronische oder optoelektronische Vorrichtung, welche die Halbleiterschicht aufweist, und ein Verfahren zum Bilden derselben. Ein technisches Gebiet der vorliegenden Erfindung kann breit definiert werden als eine Dünnschicht-Halbleiterstruktur zum Bilden einer hochqualitativen dünnen Nitridhalbleiterschicht auf einem Substrat und ein Verfahren zum Bilden derselben.
- 2. Diskussion des Standes der Technik
- Nitridhalbleiter, von Gruppe III- bis Gruppe V-Elementen des Periodensystems besetzen bereits einen wichtigen Platz in dem Gebiet der elektronischen oder optoelektronischen Vorrichtungen, welche in der Zukunft wichtiger werden werden. Ein Anwendungsgebiet von Nitridhalbleitern umfasst aktuell einen weiten Bereich von Laserdioden bis zu Transistoren, welche in der Lage sind, bei einer hohen Temperatur und einer hohen Frequenz zu arbeiten. Ebenso weist das Anwendungsgebiet einen Ultraviolett-Photodetektor, eine elastische Oberflächenwellenvorrichtung und eine Leuchtdiode (LED = Light Emitting Diode) auf.
- Beispielsweise ist Galliumnitrid (GaN) weithin bekannt als ein Material, welches für eine Anwendung auf blauen LEDs oder Hochtemperatur-Transistoren geeignet ist, jedoch nicht darauf beschränkt ist. GaN wird weit verbreitet für mikroelektronische Vorrichtungen studiert. Ebenso kann, wie hierin unten beschrieben werden wird, GaN weit verbreitet verwendet werden, wenn es in GaN-Legierungen enthalten ist, wie beispielsweise Aluminium-Galliumnitrid (AlGaN), Indium-Galliumnitrid (InGaN) und Aluminium-Indium-Galliumnitrid (AlInGaN).
- In Vorrichtungen, welche den Nitridhalbleiter wie beispielsweise das GaN verwenden, ist ein Substrat, welches häufig zum Aufwachsen einer dünnen Nitridhalbleiterschicht verwendet wird, ein Hetero-Substrat, wie beispielsweise Saphir, Siliziumkarbid (SiC) oder Silizium. Da jedoch das Hetero-Substrat eine Gitterkonstante hat, die fehlangepasst ist an, und einen Koeffizienten der thermischen Ausdehnung hat, der unterschiedlich ist von einem Nitrid, hat die dünne Nitridhalbleiterschicht, welche auf dem Hetero-Substrat gewachsen ist, eine Anzahl von Versetzungen und zeigt dadurch Probleme wie beispielsweise eine Rissbildung und eine Verwölbung.
- Eine Haupttechnik, welche beim Herstellen eines photoelektrischen GaN-Elements und der mikroelektronischen Vorrichtung verwendet wird, ist es, eine dünne GaN-Schicht, welche eine geringe Defektdichte hat, aufzuwachsen. Für dies wird hauptsächlich „ein Zweistufen-Wachstumsverfahren“ verwendet, welches ein Bilden einer GaN-Pufferschicht bei einer niedrigen Temperatur und ein Bilden einer epitaktischen GaN-Schicht bei einer hohen Temperatur aufweist, um eine fehlangepasste Gitterkonstante zwischen einem Saphir-Substrat und dem GaN zu überwinden, und um einen hochqualitativen GaN-Kristall aufzuwachsen. In diesem Fall kann die Niedertemperatur-GaN-Pufferschicht die Anzahl von Schraubenversetzungen, welche aufgrund der nichtangepassten Gitterkonstante erzeugt werden, auf ein Maß von 109/cm2 verringern. Verspannungen und Verwölbungen aufgrund der Differenz des Koeffizienten der thermischen Ausdehnung zwischen der epitaktischen GaN-Schicht und dem Saphir-Substrat verbleiben jedoch nach wie vor als Probleme.
- In letzter Zeit wurde GaN aktiv in Anwendungen für eine weiße LED für eine Darstellung studiert. Ein Preis eines weißen LED-Chips muss signifikant erniedrigt werden, so dass die weiße LED für eine Beleuchtung den LED-Markt wirklich erschließt. Ein Wettbewerb für ein Hochskalieren der weißen LED hat um die gesamte Welt begonnen. Das Hochskalieren der weißen LED kann auch realisiert werden durch ein Vergrößern einer Produktionsskala einer LED unter Verwendung eines Saphir-Substrats mit einem großen Durchmesser. Wenn jedoch ein Durchmesser des Saphir-Substrats größer und größer wird, muss eine Dicke des Saphir-Substrats verdickt werden, um zu verhindern, dass das Saphir-Substrat in nachfolgenden Vorgängen gebogen wird. Ein Verwölbungs-Phänomen des Saphir-Substrats, wie es oben beschrieben ist, kann durch die Differenz des Koeffizienten der thermischen Ausdehnung zwischen GaN und dem Hetero-Substrat verursacht werden. Wenn die Dicke des Saphir-Substrats größer und größer wird, wird das Saphir-Substrat weniger und weniger gebogen. Wie gegenwärtig erwartet wird, ist es für das Saphir-Substrat notwendig, eine Dicke von ungefähr 1 mm bis ungefähr 1,3 mm hinsichtlich eines Durchmessers von 6 Zoll zu haben.
- Da das Saphir-Substrat einen Koeffizienten der thermischen Ausdehnung besitzt, der größer als derjenige von GaN ist, kann die epitaktische GaN-Schicht eine Druckspannung darin aufweisen, wenn das GaN bei einer hohen Temperatur aufgewachsen wird und dann auf eine niedrige Temperatur abgekühlt wird. Da das Silizium-Substrat einen Koeffizienten der thermischen Ausdehnung hat, der geringer ist als derjenige von GaN, kann die epitaktische GaN-Schicht eine Zugspannung darin haben, wenn das GaN bei einer hohen Temperatur aufgewachsen wird und dann auf eine niedrige Temperatur abgekühlt wird. Wenn die Verspannungen ordnungsgemäß verringert werden, kann auch eine Verwölbung des Substrats verringert werden. Das heißt, wenn Verspannungen, welche auf die GaN-Schicht ausgeübt werden, abgebaut werden, kann eine Dicke des Substrats hinsichtlich desselben Durchmessers des Substrats verringert werden. Beispielsweise kann ein Saphir-Substrat, welches eine Dicke von ungefähr 500 µm hat, anstelle von ungefähr 1 mm verwendet werden hinsichtlich des Durchmessers von 6 Zoll. Nach dem Herstellen der LED kann, um die LED-Chips zu trennen unter Berücksichtigung dessen, dass das Substrat zu einem Ausmaß einer Dicke von 100 µm belassen wird, und die verbleibende Dicke des Substrats entfernt wird, wenn das Substrat dünner und dünner wird, das gedünnte Substrat einen großen Vorteil für einen produktiven Aspekt der LED vorsehen.
- Aus der
US 2009 / 0 140 274 A1 ist eine Halbleiterstruktur bekannt, die eine lichtemittierenden III-Nitrid-Schicht umfasst, die zwischen einem n-Typ-Bereich und einem p-Typ-Bereich angeordnet ist, und über einem porösen III-Nitrid-Bereich aufgewachsen wurde. Zwischen der lichtemittierenden Schicht und dem porösen III-Nitridbereich ist eine InN-haltige III-Nitridschicht angeordnet. Da die InN-haltige III-Nitridschicht auf dem porösen Bereich aufgewachsen wurde, kann die InN-haltige III-Nitridschicht zumindest teilweise relaxiert sein. - Aus der
WO 2010 / 027 230 A3 ist eine Halbleiterdünnschichtstruktur bekannt, mit: einem Nicht-Nitrid-Substrat; einer Mehrzahl von auf das Substrat aufgebrachten hohlen Partikeln; und einer über dem Substrat ausgebildeten dünnen Nitridschicht, wobei die Nitridschicht gebildet ist durch Wachsen über dem in einer Umgebung der hohlen Partikel freiliegenden Substrat derart, dass sie sich über den hohlen Partikeln vereint, wobei der thermische Expansionskoeffizient des Substrates größer ist als der der dünnen Nitridschicht, und die Durchbiegung des Substrates verhindert ist durch Komprimierung der hohlen Partikel durch die Nitridschicht während des Abkühlens nach dem Wachsen der dünnen Nitridschicht. - Aus der Veröffentlichung STREUBEL, K. [et al.]: Fabrication of InP/air-gap distributed Bragg reflectors and micro-cavities. In: Materials Science and Engineering B, Vol. 44, 1997, S. 364 - 367 sind hochreflektierende Bragg-Reflektoren auf Basis von suspendierten InP-Schichten bekannt, die durch selektives Nassätzen hergestellt wurden.
- Aus der
US 2010 / 0 140 643 A1 ist eine lichtemittierende Vorrichtung und ein entsprechendes Herstellungsverfahren bekannt. Die lichtemittierende Vorrichtung enthält eine zweite Elektrodenschicht; eine Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf der zweiten Elektrodenschicht ausgebildet ist; eine aktive Schicht, die auf der Halbleiterschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps ausgebildet ist; eine Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, die mit einem ersten photonischen Kristall ausgebildet ist, der eine Maskenschicht und einen auf der aktiven Schicht gebildeten Luftspalt enthält; und eine erste Elektrodenschicht, die auf der Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps ausgebildet ist. - Aus der
US 2002 / 0 081 787 A1 ist ein Verfahren zum Bilden von Luftspalten innerhalb von Halbleiterstrukturen zum Reduzieren einer kapazitiven Kopplung zwischen elektrischen Elementen wie etwa Metallleitungen bekannt, wobei ein in ein geschlossenes Innenvolumen einer Halbleiterstruktur gebrachtes Opfermaterial dazu gebracht wird, sich in gasförmige Zersetzungsprodukte zu zersetzen. Die Zersetzung des Opfermaterials hinterlässt Luftspalte an dem geschlossenen Innenvolumen. Die Luftspalte können zwischen elektrischen Leitungen angeordnet sein, um eine kapazitive Kopplung dazwischen zu minimieren. - Aus der
US 2008 / 0 272 396 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer epitaxierten Struktur bekannt, wobei durch epitaxales Säulenwachstum ein Material auf einer kristallinen Vorderseite eines Substrats abgeschieden wird und die Abscheidung solange fortgesetzt wird, bis die Säulen zusammenwachsen und eine kontinuierliche Schicht bilden, und auf der Vorderseite des Substrats ein periodisches Gitter von Erhebungen im nanometrischen Maßstab erzeugt wird. - Aus der
WO 2010 / 123 165 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Substrates, auf dem Muster ausgebildet sind, bekannt, wobei das Verfahren aufweist: Bilden von ersten Haftmittelmustern mit selektiver Haftkraft an einer Stelle, an der Oxidkügelchen-Muster gebildet werden sollen, auf einem Substrat; Aufbringen eines zweiten Haftmittels, das stärker an dem ersten Haftmittel haftet als an dem Substrat, auf eine Mehrzahl von Oxidkügelchen; Aufbringen des Oxidkügelchen, auf die das zweite Haftmittel aufgebracht ist, auf das Substrat und Bilden der Oxidkügelchen, auf die das zweite Haftmittel aufgebracht ist, auf den ersten Haftmittelmustern; und thermisches Bearbeiten des Substrates. - KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
- Wie oben beschrieben ist, ist die vorliegende Erfindung auf eine Dünnschicht-Halbleiterstruktur gerichtet, welche in der Lage ist, Verspannungen, welche auf eine dünne Nitridhalbleiterschicht während des Wachsens der dünnen Nitridhalbleiterschicht ausgeübt werden, zu verringern, und die Anzahl von Versetzungen zu verringern, um eine hochqualitative dünne Nitridhalbleiterschicht zu bilden, und ein Verfahren zum Bilden desselben.
- Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zum Bilden einer dünnen Halbleiterschicht gerichtet, bei dem eine Opferschicht auf einem Substrat gebildet wird, eine anorganische dünne Schicht auf der Opferschicht gebildet wird, und dann die Opferschicht selektiv entfernt wird, um eine Kavität zu bilden, welche durch das Substrat und die anorganische dünne Schicht auf dem Substrat definiert bzw. begrenzt ist, um das Auftreten von Verspannungen aufgrund einer Gitterkonstante und eines Koeffizienten der thermischen Ausdehnung zwischen dem Substrat und einer dünnen Nitridhalbleiterschicht und eine Verwölbung des Substrats aufgrund der Verspannung zu steuern, und auf eine Dünnschicht-Halbleiterstruktur, welche unter Verwendung desselben gebildet ist.
- Eine erfindungsgemäße Dünnschicht-Halbleiterstruktur ist durch den unabhängigen Patentanspruch 1 definiert, ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bilden einer Dünnschicht-Halbleiterstruktur ist durch den nebengeordneten Patentanspruch 6 definiert, und eine erfindungsgemäße Halbleitervorrichtung ist durch den nebengeordneten Patentanspruch 18 definiert. Weiterentwicklungen der erfindungsgemäßen Dünnschicht-Halbleiterstruktur bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Durch ein Verwenden der Dünnschicht-Halbleiterstruktur der vorliegenden Erfindung können Ultraviolett-Photodetektoren akustische Oberwellenflächen-Vorrichtung, LEDs, LDs, mikroelektronische Vorrichtungen und ein Modul oder System, welches dieselben aufweist, hergestellt werden.
- Figurenliste
- Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für Fachleute deutlicher werden durch ein Beschreiben der beispielhaften Ausführungsformen davon im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in welchen:
-
1 eine Querschnittsansicht ist, welche eine Dünnschicht-Halbleiterstruktur und ein Verfahren zum Bilden derselben gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; -
2 bis4 Querschnittsansichten sind, welche verschiedene Verfahren veranschaulichen, welche in der Lage sind, Opferschicht-Strukturen in einem Verfahren zum Bilden einer Dünnschicht-Halbleiterstruktur gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu bilden; -
5 eine Querschnittsansicht ist, welche eine Dünnschicht-Halbleiterstruktur und ein Verfahren zum Bilden derselben gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; -
6 eine Draufsicht ist, welche verschiedene zweidimensionale Anordnungen von Opferschicht-Strukturen in einer Dünnschicht-Halbleiterstruktur und ein Verfahren zum Bilden derselben gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt; -
7 eine Querschnittsansicht ist, welche eine Dünnschicht-Halbleiterstruktur und ein Verfahren zum Bilden derselben gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; -
8 eine Querschnittsansicht ist, welche eine Dünnschicht-Halbleiterstruktur und ein Verfahren zum Bilden derselben gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; -
9 eine Querschnittsansicht ist, welche eine Dünnschicht-Halbleiterstruktur und ein Verfahren zum Bilden derselben gemäß einer fünften beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und -
10 eine Querschnittsansicht ist, welche eine Dünnschicht-Halbleiterstruktur und ein Verfahren zum Bilden derselben gemäß einer sechsten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Die vorliegende Erfindung wird nun vollständiger unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in welchen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind. In den Zeichnungen sind die Dicken von Schichten und Bereichen zur Klarheit überhöht. Es wird auch verstanden werden, dass wenn auf eine Schicht Bezug genommen wird als „auf” einer anderen Schicht oder einem anderen Substrat, sie direkt auf der anderen Schicht oder dem anderen Substrat sein kann, oder auch dazwischen liegende Schichten vorhanden sein können. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich durchgehend auf gleiche Elemente.
-
1 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Dünnschicht-Halbleiterstruktur und ein Verfahren zum Bilden derselben gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. - Bezug nehmend auf
1 (a) können Opferschicht-Strukturen bzw. Opferschicht-Muster 20 zuerst auf einem Substrat 10 gebildet werden. Eine Dicke d jeder der Opferschicht-Strukturen 20 ist in einem Bereich von ungefähr 0,01 µm bis ungefähr 10 µm und eine Breite w jeder der Opferschicht-Strukturen 20 ist in einem Bereich von ungefähr 0,01 µm bis ungefähr 10 µm. Die Dicke d und die Breite w jeder der Opferschicht-Strukturen 20 kann unter Berücksichtigung einer Kavität, welche eventuell zu bilden ist, angepasst werden. Wie in1 (a) gezeigt ist, können die Opferschicht-Strukturen 20 über das gesamte Substrat 10 gebildet sein. Die Opferschicht-Strukturen 20 können jedoch ebenso als unterschiedliche Strukturen lokal auf dem Substrat 10, wie in6 gezeigt ist, gebildet werden. - Die Opferschicht-Strukturen 20 können gemäß verschiedenen Verfahren gebildet werden. Eines der Verfahren kann durchgeführt werden unter Verwendung eines Photo-Lithographie-Verfahrens.
- Beispielsweise kann eine Photo-Lackschicht PR auf dem Substrat 10 gebildet werden, wie in
2 (a) gezeigt ist. Die Photo-Lackschicht PR kann auf das Substrat 10 durch ein beliebiges ausgewählt aus der Gruppe, welche aus einem Spin-Beschichtungsverfahren, einem Tauch-Beschichtungsverfahren, einem Sprüh-Beschichtungsverfahren, einem Absenk-Verfahren und einem Verteil-Verfahren besteht, aufgebracht werden. Es ist vorzuziehen, dass das Aufbringen der Photo-Lackschicht PR unter Verwendung des Spin-Beschichtungsverfahrens durchgeführt wird, um die Photo-Lackschicht PR gleichförmig aufrechtzuerhalten. Dann kann die Photo-Lackschicht PR Licht E unter Verwendung einer Photomaske 12, welche geeignete opake Strukturen 11 hat, wie in2 (b) gezeigt ist, ausgesetzt werden. - Das Licht E kann durch transparente Bereiche zwischen den opaken Mustern 11 auf der Photomaske 12 durchtreten, um die Photo-Lackschicht PR zu belichten, und kann belichtete Teile EA in der Photo-Lackschicht PR bilden. Dann können die belichteten Teile EA entwickelt werden, so dass sie von der Photo-Lackschicht PR entfernt werden, und demnach können Photo-Lackschicht-Strukturen PR' auf dem Substrat 10, wie in
2 (c) gezeigt, verbleiben. - Die opaken Strukturen 11 können gesteuert werden und in regelmäßigen Formen, Größen und Intervallen bzw. Abständen auf der Photomaske 12 gemäß einer Design-Technik für einen Halbleiter-Herstellungsvorgang gebildet und gesteuert werden, um die Form, Größe und zweidimensionale Anordnung der Photo-Lackschicht-Strukturen PR' auf dem Substrat 10 anzupassen. Die Photo-Lackschicht-Strukturen PR' können als die Opferschicht-Strukturen 20 verwendet werden. Falls notwendig, können die Photo-Lackschicht-Muster PR' weiterhin rückgeflossen werden, wie in
2 (d) gezeigt ist, und dann können scharfe und/oder winkelartige bzw. spitze Ecken der Photo-Lackschicht-Strukturen PR' in weiche und/oder abgerundete Ecken geändert werden. Die rückgeflossenen Photo-Lackschicht-Strukturen PR' können auch als die Opferschicht-Strukturen 20 verwendet werden. - Im Gegensatz hierzu können die Opferschicht-Strukturen 20 von der Verwendung eines Nano-Prägeverfahrens gebildet werden. Ein Harz R für eine Nano-Prägung kann auf das Substrat 10 aufgebracht bzw. beschichtet werden, wie in
3 (a) gezeigt ist. Das Harz R kann auf dem Substrat 10 durch ein beliebiges ausgewählt aus der Gruppe, welche aus einem Spin-Beschichtungsverfahren, einem Tauch-Beschichtungsverfahren, einem Sprüh-Beschichtungsverfahren, einem Tropf-Beschichtungsverfahren und einem Verteil-Verfahren besteht, aufgetragen werden. Ein Nano-Prägestempel 14, welcher geeignete konkave-konvexe Strukturen 13 hat, kann vorbereitet werden. Der Nano-Prägestempel 14 kann eine Master-Form sein, welche normalerweise hergestellt wird unter Verwendung von Silizium oder Quarz, oder kann auch eine organische Form sein, welche von der Master-Form reproduziert ist. - Als nächstes kann das Harz R durch den Nano-Prägestempel 14, wie in
3 (b) gezeigt ist, unter Druck gesetzt werden. In diesem Fall kann das Harz R zwischen die konkav-konvexen Muster 13 gefüllt werden. Wenn das Harz R erwärmt wird oder durch ultraviolette Strahlen bestrahlt wird, zusammen mit dem Druck des Nano-Prägestempels 14, oder wenn das Harz R erwärmt und gleichzeitig mit ultravioletten Strahlen bestrahlt wird, kann das Harz R für die Nano-Prägung gehärtet werden. Dann kann der Nano-Prägestempel 14 von dem Harz R getrennt werden. Als solches verbleibt das gehärtete Harz R' auf dem Substrat 10, wie in3 (c) gezeigt ist, so dass es als die Opferschicht-Struktur 20 verwendet wird. - Die konkav-konvexen Muster 13 können in gleichmäßigen Formen, Größen und Abständen auf dem Nano-Prägestempel 14 gemäß einem Design bzw. einer Ausbildung des Nano-Prägeverfahrens gesteuert und gebildet werden, um die Form, Größe und die zweidimensionale Anordnung des gehärteten Harzes R' anzupassen, welches durch den Nano-Prägestempel 14 auf dem Substrat 10 gebildet wird. Wenn notwendig, kann eine Form des gehärteten Harzes R' auch durch ein weiteres Erwärmen oder Einstrahlen von ultravioletten Strahlen etc. geändert werden.
- Andererseits können die Opferschicht-Strukturen 20 unter Verwendung von organischen Nano-Partikeln gebildet werden. Beispielsweise können organische Nano-Partikel B, wie beispielsweise Polystyren oder Polyimid an dem Substrat 10 befestigt bzw. angebracht werden, um als die Opferschicht-Strukturen 20 verwendet zu werden, wie in
4 (a) gezeigt ist. Zu dieser Zeit können die organischen Nano-Partikel B einheitliche Größen und Formen haben. Es ist zu bevorzugen, dass Abschnitte des Substrats 10, an welchen die organischen Nano-Partikel B befestigt sind, vorbehandelt werden, um eine reguläre zweidimensionale Anordnung der organischen Nano-Partikel B zu haben. Beispielsweise können, wenn das Substrat 10 hydrophob ist (oder mit einer hydrophoben Schicht beschichtet ist) nur die Abschnitte des Substrats 10, an welchem die Nano-Partikel B angebracht sind, durch eine Bildung einer hydrophilen Schicht etc. vorbehandelt werden. Ebenso kann ein hydrophiles Material an einen Stempel angehaftet werden, auf welchem zweidimensionale Anordnungsstrukturen vorbereitet sind und dann kann der Stempel auf das Substrat 10 gestempelt werden. Als nächstes können die organischen Nano-Partikel B, welche eine hydrophile Eigenschaft haben, die organischen Nano-Partikel B, welche mit der hydrophilen Schicht beschichtet sind oder die organischen Nano-Partikel B, welche mit einem hydrophilen Lösungsmittel gemischt sind, auf das Substrat 10 angewandt werden. Als solches können die organischen Nano-Partikel B an nur dem Abschnitt des Substrats 10 angebracht werden, an welchem eine hydrophile Behandlung durchgeführt wird. Außer den obigen Verfahren kann, so dass die organischen Nano-Partikel B eine reguläre zweidimensionale Anordnung auf dem Substrat 10 haben, ein Verfahren zum Anbringen der organischen Nano-Partikel B an dem Substrat 10 durch verschiedene Modifikationen wie beispielsweise eine Verwendung von elektrostatischer Kraft, ausgeführt werden. - Zu dieser Zeit kann, wie in
4 (b) gezeigt ist, ein zusätzlicher Schritt ebenso für das Transformieren einer Form der organischen Nano-Partikel B durch eine weitere thermische Behandlung durchgeführt werden, um einen Kontaktbereich der transformierten organischen Nano-Partikel B' mit dem Substrat 10 zu erhöhen, und um zu verhindern, dass die organischen Nano-Partikel B' von dem Substrat 10 abgelöst werden. - Das Substrat 10, auf welchem die Opferschicht-Strukturen 20 unter Verwendung der obigen verschiedenen Verfahren gebildet sind, kann alle Hetero-Substrate, welche zum Züchten einer hetero-epitaktischen dünnen Schicht eines Halbleitermaterials verwendet werden, wie beispielsweise ein Saphir-Substrat, ein Silizium-Substrat, ein SiC-Substrat, ein GaAs-Substrat etc. aufweisen. Wenn das Substrat 10 das Silizium-Substrat ist, kann das Substrat 10 verwendet werden, nachdem eine AlN-Pufferschicht auf dem Substrat 10 gezüchtet bzw. aufgewachsen ist. Nach der Bildung der Opferschicht-Strukturen 20 kann eine organische dünne Schicht 30 auf den Opferschicht-Strukturen 20 gebildet werden, wie in
1 (b) gezeigt ist. Die anorganische dünne Schicht 30 kann verwendet werden, um nachfolgend eine Mehrzahl von Kavitäten an dem Substrat 10 zu definieren. Es ist zu bevorzugen, dass die anorganische dünne Schicht 30 in einem Temperaturbereich gebildet wird, in welchem die Opferschicht-Strukturen 20 nicht transformiert bzw. umgewandelt werden. Die Bildung der anorganischen dünnen Schicht 30 kann durchgeführt werden unter Verwendung verschiedener Verfahren wie beispielsweise einem Atomschicht-Abscheide (ALD = Atomic Layer Deposition)-Verfahren, einem Nass-SyntheseVerfahren, einem Oxidationsverfahren nach dem Bilden einer metallischen dünnen Schicht etc. Um zu ermöglichen, dass strukturell stabilisierte Kavitäten auf dem Substrat 10 sind, wenn die anorganische dünne Schicht 30 gebildet wird, ist es zu bevorzugen, dass Abschnitte der anorganischen dünnen Schicht 30 direkt mit dem Substrat 10 in Kontakt gebracht werden. Die anorganische dünne Schicht 30 kann wenigstens eine von Siliziumoxid (SiO2), Aluminiumoxid (Al2O3), Titanoxid (TiO2), Zirkonoxid (ZrO2), Yttriumoxid (Y2O3)-Zirkonoxid, Kupferoxid (CuO, Cu2O) und Tantaloxid (Ta2O5) aufweisen. Wenn wenigstens eines von Zusammensetzung, Stärke und Dicke der anorganischen dünnen Schicht 30 angepasst ist, kann eine Verspannung, welche auf eine dünne Nitridhalbleiterschicht ausgeübt wird, welche nachfolgend auf einer Dünnschicht-Halbleiterstruktur unter Verwendung der anorganischen dünnen Schicht gebildet wird, angepasst werden. Die anorganische dünne Schicht 30 kann auf dem gesamten Substrat 10 gebildet werden, um die Opferschicht-Strukturen 20 zu bedecken, oder die anorganische dünne Schicht 30 kann gebildet werden, um nur die Opferschicht-Strukturen 20 gemäß Verfahren davon zu bedecken, welche im Detail in der folgenden vierten und fünften beispielhaften Ausführungsform beschrieben werden. - Nach dem Bilden der anorganischen dünnen Schicht 30 können die Opferschicht-Strukturen 20 selektiv von dem Substrat 10 entfernt werden, wie in
1 (c) gezeigt ist. Die Opferschicht-Strukturen 20 können, wie in den2-4 beschrieben ist, erwärmt werden und leicht von dem Substrat 10 entfernt werden, da die Opferschicht-Strukturen 20 aus einem Polymer wie beispielsweise dem Photo-Lackfilm, dem Harz für die Nano-Prägung oder den organischen Nano-Partikeln gebildet ist. Um weiterhin leicht die Opferschicht-Strukturen 20 durch ein Oxidationsverfahren zu verbrennen und zu entfernen, kann eine chemische Reaktion mit einem Gas, welches Sauerstoff aufweist, hinzugefügt werden. In einigen Fällen kann eine chemische Reaktion mit einem bestimmten Lösungsmittel verwendet werden, um die Opferschicht-Strukturen von dem Substrat 10 zu entfernen. Nach dem Entfernen der Opferschicht-Strukturen 20 kann, wie in1 (c) gezeigt ist, eine Dünnschicht-Halbleiterstruktur 10 erhalten werden, welche die Mehrzahl von Kavitäten C hat, welche voneinander getrennt sind, welche durch das Substrat 10 und die anorganische dünne Schicht 30 definiert sind. - Die anorganische dünne Schicht 30 kann allgemein amorph oder polykristallin mit feinen Körnern sein. Demnach kann die Bildung der dünnen Halbleiterschicht 10 über einen Zweischritt-Vorgang durchgeführt werden, welcher zuerst ein thermisches Behandeln der Opferschicht-Strukturen 20 bei einer Zersetzungstemperatur T1 davon in einer Oxidationsumgebung zum Entfernen der Opferschicht-Strukturen 20 von dem Substrat 10, und ein Erwärmen der amorphen anorganischen dünnen Schicht 30 bis zu einer höheren Temperatur T2 als der Temperatur T1 aufweist, um die amorphe anorganische dünne Schicht 30 zu verdichten.
- Die Dünnschicht-Halbleiterstruktur 100, welche über die oben beschriebenen Verfahren, wie in
1 (c) gezeigt ist, gebildet wird, kann das Substrat 10 und die anorganische dünne Schicht 30 aufweisen. Die Mehrzahl von Kavitäten C, welche voneinander zwischen dem Substrat 10 und der anorganischen dünnen Schicht 30 getrennt sind, können so definiert sein, dass sie eine gesteuerte Form, Größe und zweidimensionale Anordnung haben. Die Kavitäten C können Bereiche sein, von welchen die Opferschicht-Strukturen 20 entfernt sind. Demnach können die Kavitäten C gemäß der Form, Größe und zweidimensionalen Anordnung der Opferschicht-Strukturen 20 gebildet sein. Demnach können, um die Kavitäten C zu veranlassen, die gesteuerte Form, Größe und zweidimensionale Anordnung zu haben, die Form, Größe und zweidimensionale Anordnung der Opferschicht-Strukturen 20 vorbestimmt sein. In der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Kavitäten C definiert sein, so dass sie einheitlich dasselbe Muster über das gesamte Substrat 10 gemäß einem Design für die Opferschicht-Strukturen 20 haben. Die Kavitäten C können jedoch lokal als unterschiedliche Muster auf dem Substrat 10 definiert sein, basierend auf dem Design für die Opferschicht-Strukturen 20 in anderen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. - Die Dünnschicht-Halbleiterstruktur kann beim Bilden einer dünnen Nitridhalbleiterschicht darauf unter Verwendung verschiedener Verfahren gemäß einem Design für eine erwünschte Vorrichtung verwendet werden. Die dünne Nitridhalbleiterschicht kann all die Nitridhalbleitermaterialien wie beispielsweise GaN, InN, AlN oder GaxAlyInzN (0<x, y, z<1) oder eine Kombination davon aufweisen. Da die Kavitäten C auf dem Substrat 10 sind, kann, wenn das Substrat 10 und die dünne Nitridhalbleiterschicht (nicht gezeigt) darauf einen Unterschied in einem Koeffizienten der thermischen Ausdehnung haben, Verspannungsenergie durch eine lokale Transformation aufgrund der Dehnung oder Kompression der Kavitäten C abgebaut werden. Demzufolge kann eine thermische Verspannung, welche auf die dünne Nitridhalbleiterschicht ausgeübt wird, verringert werden, und dadurch die Verwölbung des Substrats 10 verringert werden. Dies wird im Detail durch die folgende beispielhafte Ausführungsform beschrieben werden.
-
5 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Dünnschicht-Halbleiterstruktur und ein Verfahren zum Bilden derselben gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. - In der ersten beispielhaften Ausführungsform, welche unter Bezugnahme auf
1 beschrieben ist, können, wenn die anorganische dünne Schicht 30 dasselbe Material in der Zusammensetzung wie das Substrat 10 (beispielsweise weist das Substrat 10 Saphir auf und weist die anorganische dünne Schicht 30 Al2O3 auf) aufweist, Abschnitte der anorganischen dünnen Schicht 30, welche direkt mit dem Substrat 10 in Kontakt stehen, entlang einer Kristallrichtung des Substrats 10 durch eine Festphasen-Epitaxie kristallisiert sein. Die kristallisierten Abschnitte können als Keime agieren, wenn eine Nitridhalbleiter-Epitaxieschicht nachfolgend aufgewachsen wird. - Wie unter Bezugnahme auf die
1 (a) und1 (b) erklärt ist, können Opferschicht-Strukturen 20a auf einem Substrat 10a gebildet werden, und eine anorganische dünne Schicht 30a kann auf den Opferschicht-Strukturen 20a in5 (a) gebildet werden. Zu dieser Zeit kann das Substrat 10a ein Saphir-Substrat sein, die Opferschicht-Strukturen 20a können aus einem Photo-Lack unter Verwendung eines Photo-Lithographie-Verfahrens gebildet werden, und die anorganische dünne Schicht 30a kann Aluminiumoxid (Al2O3) aufweisen. - Das Aluminiumoxid kann zu einer einheitlichen Dicke entlang Topologien des Substrats 10a und der Opferschicht-Strukturen 20a unter Verwendung eines Abscheidungsverfahrens wie beispielsweise eines ALD-Verfahrens, gebildet sein. Das Abscheidungsverfahren kann auch für ein Nass-Syntheseverfahren, welches eine nasse bzw. feuchte Lösung verwendet, substituiert werden. Nachdem die feuchte Lösung einheitlich entlang der Topologien des Substrats 10a und der Opferschicht-Strukturen 20a aufgebracht ist, kann das Aluminiumoxid durch Erwärmen, Trocknen oder eine chemische Reaktion synthetisiert werden. Beispielsweise kann, nachdem ein Aluminium-Vorläuferpulver wie beispielsweise Aluminiumchlorid (AlCl3) mit einem Lösungsmittel wie beispielsweise Tetrachloroethylen (C2Cl4) gemischt ist, wenn die Mischung auf das Substrat 10a und die Opferschicht-Strukturen 20a angewandt und aufgebracht wird, und dann das Substrat 10a, die Opferschicht-Strukturen 20a und die Mischung erwärmt und in einer Sauerstoff-Atmosphäre reagiert werden, das Aluminiumoxid auf das Substrat 10a und die Opferschicht-Strukturen 20a aufgebracht werden. Ebenso kann, nachdem ein metallischer dünner Al-Film auf dem Substrat 10a und den Opferschicht-Strukturen 20a unter Verwendung eines Sputter-Verfahrens usw. abgeschieden ist, das Aluminiumoxid auf dem Substrat 10a und den Opferschicht-Strukturen 20a durch einen Oxidationsvorgang gebildet werden. Das Aluminiumoxid kann gebildet werden, so dass es amorph oder polykristallin mit feinen Körner ist.
- Als nächstes können, wie unter Bezugnahme auf
1 (c) erklärt ist, die Opferschicht-Strukturen 20a entfernt werden, um eine Mehrzahl von Kavitäten C auf dem Substrat 10a in5 (b) zu bilden. In der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden, da die Opferschicht-Strukturen 20a auch aus der Photo-Lackschicht gebildet sind, die Opferschicht-Strukturen 20a zu einer hohen Temperatur T1 in einer Sauerstoff-Atmosphäre erwärmt und unter Verwendung eines Pyrolyse-Vorgangs, welcher als Veraschen bekannt ist, entfernt. - Als nächstes kann das Substrat 10a zu einer Temperatur T2 erwärmt werden, welche höher ist als die Temperatur T1. Beispielsweise kann, wenn das Substrat 10a und die anorganische dünne Schicht 30a zu nahezu 1000 °C erwärmt werden, eine Festphasen-Epitaxie von einer Grenzfläche des Substrats 10a und der anorganischen dünnen Schicht 30a, welche aus Aluminiumoxid ausgebildet ist, entlang einer Kristallrichtung des Substrats 10a gestartet werden. Zu dieser Zeit kann das Aluminiumoxid von amorph in polykristallin geändert werden, oder eine Größe von feinen Körnern in dem polykristallinen Aluminiumoxid kann vergrößert werden, am meisten bevorzugt kann das Aluminiumoxid in denselben Einkristall wie das Substrat 10a geändert werden.
- Demnach kann die Grenzfläche (angezeigt durch einige gepunktete Linien in
5 (c) ) des Substrats 10a und einer anorganischen dünnen Schicht 30b entfernt werden, wie in5 (c) gezeigt ist. Als nächstes kann eine dünne Nitridhalbleiterschicht 50 weiterhin auf einer Dünnschicht-Halbleiterstruktur gebildet werden, wie in5 (d) gezeigt ist. Als erstes kann ein Niedertemperatur-Puffer 41, wie beispielsweise Aluminim-Galliumnitrid (AlxGa1-xN) gebildet werden.5 (d) zeigt den Niedertemperatur-Puffer 41, welcher auf dem Substrat 10a zwischen den Kavitäten C aufgewachsen ist, der Niedertemperatur-Puffer 41 kann jedoch auch so aufgewachsen werden, dass er die anorganische dünne Schicht 30b bedeckt. Eine epitaktische Nitridhalbleiterschicht 46, welche eine undotierte epitaktische Schicht 42, wie beispielsweise ein undotiertes Galliumnitrid (GaN) oder ein undotiertes Aluminim-Galliumnitrid (AlxGa1-xN) aufweist, kann bei einer hohen Temperatur gebildet werden. Um eine lichtemittierende Vorrichtung wie beispielsweise eine LED herzustellen, sollte die epitaktische Nitridhalbleiterschicht 46 gebildet werden, so dass sie eine dünne n-Typ Nitridhalbleiterschicht 43, eine aktive Schicht 44 mit einer MQW-Struktur etc. sowie eine dünne p-Typ Nitridhalbleiterschicht 45 aufweist. Eine dünne Nitridhalbleiterschicht 50 kann gebildet werden unter Verwendung eines Abschnitts des Substrats 10a, welcher die Kavitäten C als einen Keim durch ein ELO-Verfahren nicht hat. Da die dünne Nitridhalbleiterschicht 50 von dem Substrat 10 um die Kavitäten C herum nach oben aufgewachsen wird, um auf den Kavitäten C kombiniert zu werden, kann die dünne Nitridhalbleiterschicht 50 gebildet werden, so dass sie eine hohe Qualität hat. Eine Nitridhalbleitervorrichtung kann unter Verwendung der vorangehenden Struktur hergestellt werden, und eine Bandlücke der dünnen Nitridhalbleiterschicht 50 kann gemäß Materialien in der dünnen Nitridhalbleiterschicht 50 angepasst werden, um Licht eines ultravioletten Bereichs, eines sichtbaren Bereichs und eines infraroten Bereichs durchzulassen. - Beispielsweise kann der Niedertemperatur-Puffer 41, wie beispielsweise Galliumnitrid (GaN), mit einer ausreichenden Dicke gebildet werden, d.h. in einem weiten Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 100 nm für ein vollständiges Erzeugen eines Gitter-Relaxation. Ein Temperaturbereich eines Oberflächenreaktions-kontrollierten Bereiches bei einem allgemeinen CVD-Verfahren kann angewandt werden, um den Niedertemperatur-Puffer 41 zu bilden. Wenn die GaN-Schicht auf einem Saphir-Substrat gebildet wird, kann ein Temperaturbereich von ungefähr 400 °C bis 700 °C bei der Bildung des Niedertemperatur-Puffers 41 verwendet werden. Der Niedertemperatur-Puffer 41, welcher aus Aluminiumnitrid (AlN) gebildet wird, kann in einem Temperaturbereich höher als der Temperaturbereich des GaN-Films gebildet werden. Der Niedertemperatur-Puffer 41 kann gebildet werden unter Verwendung aller Arten von Abscheidungstechniken (Elektronstrahl-Verdampfern, Sublimationsquellen, Knudsen-Zellen), einem Ionenstrahl-Abscheideverfahren und einem Gasphasen-Epitaxie-Verfahren (ALE, CVD, APCVD, PECVD, RTCVD, UHVCVD, LPCVD, MOCVD, GSMBE, etc.).
- Um den Niedertemperatur-Puffer 41 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform zu bilden, kann zuerst das Substrat 10a in einen Reaktor verbracht werden. Als nächstes können ein Druck, eine Temperatur und ein Verhältnis einer Gruppe-V-Vorstufe zu einer Gruppe-III-Vorstufe in dem Reaktor konstant aufrechterhalten werden. Der Reaktor kann in einem Druckbereich von ungefähr 10 Torr bis ungefähr 1000 Torr, in einem Temperaturbereich von ungefähr 300 °C bis 1200 °C und in einem Verhältnisbereich von ungefähr 1-1000000:1 sein. Wenn der Reaktor stabilisiert ist, können der Gruppe-V-Vorläufer und der Gruppe-III-Vorläufer unter einer konstanten Geschwindigkeit in den Reaktor injiziert werden, um eine Nitrid-Schicht auf dem Substrat 10a aufzuwachsen und um den Niedertemperatur-Puffer 41 zu erhalten. Bis der Niedertemperatur-Puffer 41 eine vorbestimmte Dicke hat, können die Injektion der Gruppe-V-Vorstufe und der Gruppe-III-Vorstufe kontinuierlich durchgeführt werden.
- Als nächstes kann die dünne Nitridhalbleiterschicht 50 direkt auf dem Niedertemperatur-Puffer 41 aufgewachsen werden. Eine dünne Nitridhalbleiterschicht wie beispielsweise eine epitaktische Hochtemperatur-Galliumnitrid (GaN)-Schicht kann in einem Temperaturbereich eines Massentransport-gesteuerten Bereichs aufgewachsen werden. Die GaN-Schicht kann auf dem Saphir-Substrat in einem Temperaturbereich von ungefähr 700 °C bis ungefähr 1200 °C aufgewachsen werden, was gleich zu oder höher als die Wachstumstemperatur des Niedertemperatur-Puffers 41 ist.
- Die Bildung des Niedertemperatur-Puffers 41 und die Bildung der dünnen Nitridhalbleiterschicht 50 können ohne eine Vakuum-Unterbrechung (oder in situ) durchgeführt werden in einer Kammer oder in zwei Prozess-Kammern in dem Reaktor, welche durch eine Transfer-Kammer verbunden sind.
- Da ein Koeffizient der thermischen Ausdehnung des Substrats 10a wie des Saphir-Substrats größer ist als der der dünnen Nitridhalbleiterschicht 50, können nach der Bildung der dünnen Nitridhalbleiterschicht 50 während die dünne Nitridhalbleiterschicht 50 abgekühlt wird, die Kavitäten C entlang einer Oberflächenrichtung zusammengedrückt werden, und demnach kann eine Druckspannung, welche auf die dünne Nitridhalbleiterschicht 50 ausgeübt wird, entspannt werden und eine Verwölbung des Substrats 10a kann verringert werden.
- Wenn eine Elektrode (nicht gezeigt) weiterhin in der resultierenden Struktur gebildet wird (wie in
5 (d) gezeigt ist), können eine Halbleitervorrichtung und ein Modul oder ein System, welches dieselbe aufweist, hergestellt werden. Beispielsweise kann eine n-Typ Elektrode auf einer Oberfläche der dünnen n-Typ Halbleiterschicht 43 gebildet werden, welche durch Mesa-Ätzen freigelegt ist, und die p-Elektrode kann auf einer dünnen p-Typ Nitridhalbleiterschicht 45 gebildet werden. Wie oben dargestellt ist, kann die Halbleitervorrichtung gebildet werden unter Verwendung einer Dünnschicht-Halbleiterstruktur, selbstverständlich zusammen mit einem angemessenen Strukturieren der Dünnschicht-Halbleiterstruktur. Es können so viele von unterschiedlichen Vorrichtungen und ein Modul und ein System, welches die unterschiedlichen Vorrichtungen verwendet, wie ein Fachmann wünscht, hergestellt werden. - Besonders wenn wenigstens die Form, Größe oder die zweidimensionale Anordnung der Kavitäten C durch die Opferschicht-Strukturen 20a angepasst wird, kann eine Verspannung, welche auf die dünne Nitridhalbleiterschicht 50 ausgeübt wird, und eine Lichtauskopplungsmenge von der dünnen Nitridhalbleiterschicht 50 angepasst werden. Ebenso kann ein LED-Emissionsmuster durch einen photonischen Kristalleffekt aufgrund einer regelmäßigen Variation eines Brechungsindex angepasst werden.
-
6 ist eine Draufsicht, welche verschiedene zweidimensionale Anordnungen von Opferschicht-Strukturen 20a und einen Abschnitt eines Substrats, welcher einen Chip konfiguriert, zeigt. - Zuerst können die Opferschicht-Strukturen 20a, welche auf einem Substrat 10a wie in
6 (a) oder6 (b) gezeigt gebildet werden, in einer Linie und einem Raumtyp gebildet werden und entlang einer y-Achsen-Richtung oder einer x-Achsen-Richtung erstreckt werden. Wenn angenommen wird, dass ein Abstand ungefähr 500 nm ist, können die Opferschicht-Strukturen 20a zu ungefähr 1000 ea bzw. jeweils in einem 1x1-mm-Typ gebildet werden. Wenn die Opferschicht-Strukturen 20a entlang der obigen einen Richtung erstreckt sind, können optische Charakteristiken einer LED, welche die Opferschicht-Strukturen 20a hat, in der Lage sein, entlang einer bestimmten einen Richtung gesteuert zu werden, beispielsweise kann die Polarisations-Richtungs-Charakteristik in der Lage sein, gesteuert zu werden. - In den
6 (c) und6 (d) ist gezeigt, dass die Opferschicht-Strukturen 20a als konzentrische Quadrate bzw. Vierecke oder Kreise gebildet sind. Eine LED, welche aus den Opferschicht-Strukturen 20a gebildet ist, kann eine Lichtausgabe-Charakteristik entlang eines Strahlungswinkels steuern. - Zusätzlich können die Opferschicht-Strukturen 20a verschiedentlich in eine Anordnungsform transformiert bzw. umgewandelt werden, so dass sie auf dem Substrat 10a angeordnet sind. Optische Eigenschaften der Opferschicht-Strukturen 20a können gemäß den verschiedentlich transformierten Anordnungsformen gesteuert werden. Anstelle des vorangehenden Linien- oder Raumtyps können die Opferschicht-Strukturen 20a auch beispielsweise als ein Inseltyp gebildet werden, wie in
6 (e) gezeigt ist. Obwohl die Opferschicht-Strukturen 20a als ein regelmäßiges Muster über das gesamte Substrat 10a gebildet sind, können die Opferschicht-Strukturen 20a auch wiederholt gebildet werden, so dass sie unterschiedliche Strukturen lokal auf dem Substrat 10a haben, wie in6 (f) gezeigt ist. Als solches können die unregelmäßigen Strukturen über das gesamte Substrat 10a oder die lokal unterschiedlichen Strukturen auf dem Substrat 10a verursachen, dass ein Ausmaß der Verspannungs-Relaxation unterschiedlich entlang jedem Bereich oder Position des Substrats 10a ist. -
7 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Dünnschicht-Halbleiterstruktur und ein Verfahren zum Bilden derselben gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. - Wie unter Bezugnahme auf
5 erklärt ist, kann, nach der Bildung einer dünnen Nitridhalbleiterschicht auf einer Dünnschicht-Halbleiterstruktur, um die anorganische dünne Schicht 30b zu veranlassen, die Kavitäten C auf dem Substrat 10a zu definieren, eine weitere dünne anorganischer Schicht 30c zusätzlich gebildet werden, um weiterhin andere Kavitäten C' zu definieren. Eine weitere dünne Nitridhalbleiterschicht 50b kann auf der anderen anorganischen dünnen Schicht 30c gebildet werden. Wie obenstehend veranschaulicht ist, kann eine Dünnschicht-Halbleiterstruktur gemäß der beispielhaften Ausführungsform wenigstens zweischichtige dünne Nitridhalbleiterschichten 50a und 50b auf dem Substrat 10a aufweisen und die Kavitäten C' zwischen den dünnen Nitridhalbleiterschichten 50a und 50b definieren. -
8 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Dünnschicht-Halbleiterstruktur und ein Verfahren zum Bilden derselben gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. - Die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche sich auf
5 bezieht, kann den Fall einschließen, in welchem das Substrat 10a und die dünne anorganische Schicht 30a Saphir bzw. Aluminiumoxid ist, welche dasselbe Material sind. Wenn eine anorganische dünne Schicht ein anderes Material als ein Substrat hat (beispielsweise weist das Substrat Saphir auf und die anorganische dünne Schicht weist Siliziumoxid (SiO2) auf), kann, da die anorganische dünne Schicht während der thermischen Behandlung bei einer hohen Temperatur T2 verdichtet wird und nicht als ein Keim agiert, die anorganische dünne Schicht weiterhin geätzt werden, um das Substrat zwischen den Kavitäten C freizulegen. - Wie durch eine Bezugnahme auf die
1 (a) und1 (b) veranschaulicht ist, kann in8 (a) eine Opferschicht-Struktur 20a auf einem Substrat 10a gebildet werden und dann kann eine anorganische dünne Schicht 30a' auf dem Substrat 10a und der Opferschicht-Struktur 20a gebildet werden. Zu dieser Zeit kann das Substrat 10a ein Saphir-Substrat sein, und die Opferschicht-Struktur 20a kann gebildet werden unter Verwendung einer Photo-Lackschicht durch ein Photo-Lithographie-Verfahren. Die anorganische dünne Schicht 30a' kann ein anderes Material als Saphir haben, beispielsweise Siliziumoxid. - Wie unter Bezugnahme auf
1 (c) veranschaulicht ist, kann in8 (b) die Opferschicht-Struktur 20a entfernt werden, um Kavitäten C auf dem Substrat 10a zu bilden. Da die Opferschicht-Struktur 20a unter Verwendung der Photo-Lackschicht gebildet ist, kann die Opferschicht-Struktur 20a erwärmt und bei einer hohen Temperatur entfernt werden. - Als nächstes kann, wie in
8 (c) gezeigt ist, um das Substrat 10a zwischen den Kavitäten C freizulegen, die anorganische dünne Schicht 30a' unter Verwendung eines Photo-Lithographie-Verfahrens strukturiert werden. Die strukturierte anorganische dünne Schicht 30a" kann teilweise Abschnitte des Substrats 10a freilegen, in welchen die Kavitäten C nicht vorhanden sind. - Und dann kann, wie in
8 (d) gezeigt ist, eine dünne Nitridhalbleiterschicht 50 weiter auf der Dünnschicht-Halbleiterstruktur gebildet werden. Da die dünne Nitridhalbleiterschicht 50 unter Verwendung der teilweise freiliegenden Abschnitte des Substrats 10a aufgewachsen wird, in welchen die Kavitäten nicht als ein Keim durch ein ELO-Verfahren vorhanden sind, kann die dünne Nitridhalbleiterschicht 50 als eine hochqualitative dünne Schicht gebildet werden, welche wenige Kristalldefekte darin hat. - Indes ist es in der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, dass die anorganische dünne Schicht 30a' strukturiert wird, nachdem die Kavitäten C zuerst auf dem Substrat 10a gebildet wurden, das Strukturieren der anorganischen dünnen Schicht 30a' kann aber auch vor der Bildung der Kavitäten C erfolgen.
-
9 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Dünnschicht-Halbleiterstruktur und ein Verfahren zum Bilden derselben gemäß einer fünften beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. - Wie unter Bezugnahme auf die
1 (a) und1 (b) erklärt ist, können in9 (a) Opferschicht-Strukturen 20a auf dem Substrat 10a gebildet werden, und dann können anorganische dünne Schichten 30a' auf den Opferschicht-Strukturen 20a gebildet werden. Zu dieser Zeit kann das Substrat 10a ein Saphir-Substrat sein, die Opferschicht-Strukturen 20a können durch ein Anbringen von organischen Nano-Partikeln wie beispielsweise Polystyren-Kügelchen an dem Substrat 10a gebildet werden, und die anorganischen dünnen Schichten 30a' können Siliziumoxid aufweisen. - Wenn ein Nass-Syntheseverfahren verwendet wird, können, wie in
9 (a) gezeigt ist, die anorganischen dünnen Schichten 30a' gebildet werden, so dass sie nur die Opferschicht-Strukturen 20a bedecken. Das heißt, dass die anorganischen dünnen Schichten 30a' gebildet werden können, so dass sie das Substrat 10a zwischen den Opferschicht-Strukturen 20a nicht bedecken. Beispielsweise kann, nachdem ein Aluminium-Vorgängerpulver wie beispielsweise Aluminiumchlorid (AlCl3) mit einem Lösungsmittel wie beispielsweise Tetrachlorethylen (C2Cl4) gemischt wird, wenn die Mischung auf das Substrat 10a angewandt wird und auf dieses aufgebracht wird, auf welchem die Opferschicht-Strukturen 20a gebildet sind, welche aus organischen Nano-Partikeln wie beispielsweise den Polystyren-Kügelchen gebildet sind, eine Aluminium-Vorläuferpulver-Lösung überwiegend auf den Opferschicht-Strukturen 20a abgeschieden werden als auf dem Substrat 10a. - Als nächstes können, wie unter Bezugnahme auf die
1 (c) erklärt ist, in9 (b) die Opferschicht-Strukturen 20a entfernt werden, um Kavitäten C auf dem Substrat 10a zu bilden. Beispielsweise können die Opferschicht-Strukturen 20a auf eine Temperatur T1 erwärmt werden, um von dem Substrat 10a entfernt zu werden. - Dann kann das Substrat 10a, welches die Opferschicht-Strukturen 20a nicht hat, von der Temperatur T1 auf eine Temperatur T2 erwärmt werden, welche höher ist als die Temperatur T1. Beispielsweise kann, wenn das Substrat 10a, welches die Opferschicht-Strukturen 20a nicht hat, auf nahezu 1000 °C erwärmt wird, eine Festphasen-Epitaxie entlang einer Kristallrichtung des Substrats 10a von einer Grenzfläche des Substrats 10a und der anorganischen Schicht 30a' gestartet werden. Zu dieser Zeit kann das Siliziumoxid von amorph zu polykristallin geändert werden, oder eine Größe eines feinen Korns in dem polykristallinen Siliziumoxid kann vergrößert werden, so dass die anorganische dünne Schicht 30a' in eine anorganische dünne Schicht 30b' geändert werden kann.
- Als nächstes kann, wie in
9 (d) gezeigt ist, eine dünne Nitridhalbleiterschicht 50 weiterhin auf der Dünnschicht-Halbleiterstruktur gebildet werden. Da die dünne Nitridhalbleiterschicht 50 unter Verwendung von Abschnitten des Substrats 10a, in welchen die Kavitäten C nicht zwischen den Kavitäten C als Keim durch ein ELO-Verfahren vorhanden sind, aufgewachsen wird, kann die dünne Nitridhalbleiterschicht 50 als eine hochqualitative dünne Schicht gebildet werden, welche wenige Kristalldefekte darin hat. -
10 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Dünnschicht-Halbleiterstruktur und ein Verfahren zum Bilden derselben gemäß einer sechsten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. - Zuerst kann unter Bezugnahme auf
10 (a) eine Pufferschicht 15 wie beispielsweise AlN auf einem Substrat 10b gebildet werden. Zu dieser Zeit kann das Substrat 10b ein Silizium-Substrat sein, und der Puffer 15 kann durch ein Sputtern des AlN zu einer Dicke von weniger als ungefähr 100 Å (wobei 10 Å = 1 nm) gebildet werden. - Als nächstes können, wie unter Bezugnahme auf die
1 (a) und1 (b) erklärt ist, in10 (b) Opferschicht-Strukturen 20a auf dem Substrat 10b gebildet werden, und dann kann eine anorganische dünne Schicht 30a auf die Pufferschicht 15 und den Opferschicht-Strukturen 20a gebildet werden. Die anorganische dünne Schicht 30a kann aus Aluminiumoxid oder AlN gebildet werden. - Und dann können, wie unter Bezugnahme auf
1 (c) erklärt ist, ebenso in10 (c) die Opferschicht-Strukturen 20a entfernt werden, um Kavitäten C auf dem Substrat 10b zu bilden. Ein nachfolgender Schritt kann derselbe sein wie die zweite beispielhafte Ausführungsform. Da die Opferschicht-Strukturen 20a unter Verwendung der Photo-Lackschicht gebildet sind, können, wenn die Opferschicht-Strukturen 20a zu einer hohen Temperatur erwärmt werden, die Opferschicht-Strukturen 20a pyrolysiert werden, um von dem Substrat 10b entfernt zu werden. Beispielsweise können die Opferschicht-Strukturen 20a bis zu einer Temperatur T1 erwärmt werden, um von dem Substrat 10b entfernt zu werden. - Dann kann das Substrat 10b, welches die Opferschicht-Strukturen 20a nicht hat, von der Temperatur T1 zu einer Temperatur T2 erwärmt werden, welche höher ist als die Temperatur T1. Beispielsweise kann, wenn das Substrat 10b auf nahezu 1000 °C erwärmt wird, eine Festphasen-Epitaxie gemäß einer Kristallrichtung des Substrats 10b erzeugt werden, und als solches kann eine Grenzfläche (angezeigt durch eine gepunktete Linie in
10 (c) ) des Substrats 10b und der Pufferschicht 15 sowie der anorganischen dünnen Schicht 30b verschwinden. In einem nachfolgenden Schritt kann eine hochqualitative dünne Nitridhalbleiterschicht unter Verwendung des Substrats 10b zwischen den Kavitäten C als ein Keim über ein ELO-Verfahren gebildet werden. - Da das Substrat 10b, wie beispielsweise das Siliziumsubstrat, einen Koeffizienten der thermischen Ausdehnung hat, der kleiner als derjenige der dünnen Nitridhalbleiterschicht ist, können die Kavitäten C in Richtung einer Oberflächenrichtung verspannt werden, während die dünne Nitridhalbleiterschicht nach der Bildung der dünnen Nitridhalbleiterschicht auf der Dünnschicht-Halbleiterstruktur der
10 (c) gekühlt wird. Als solches kann eine Zugspannung, welche auf die dünne Nitridhalbleiterschicht ausgeübt wird, entspannt werden, wodurch die Verwölbung des Substrats 10b verringert wird. - Wie oben beschrieben ist, kann gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, da Kavitäten auf einem Substrat definiert sind, um eine dünne Nitridhalbleiterschicht von dem freiliegenden Substrat zwischen den Kavitäten aufzuwachsen, ein Effekt von ELO erhalten werden. Demzufolge kann die dünne Nitridhalbleiterschicht, welche wenige Defekte in der Dichte hat, gebildet werden, und eine interne Quanteneffizienz kann aufgrund der Verringerung in der Defekt-Dichte der dünnen Nitridhalbleiterschicht erhöht werden.
- Die Kavitäten können eine Effektivität beim Anpassen eines Brechungsindex innerhalb einer Dünnschicht-Struktur haben. Die Kavitäten können einen Unterschied des Brechungsindex hinsichtlich des Substrats erhöhen, um es erzeugten Photonen zu ermöglichen, effektiver auszutreten, und um einen Licht-Auskopplungseffekt durch eine Lichtstreuung zu verbessern. Als solches kann, wenn eine Dünnschicht-Halbleiterstruktur gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, um eine lichtemittierende Vorrichtung wie beispielsweise eine LED herzustellen, eine externe Quanteneffizienz der LED stark verbessert werden.
- Zusätzlich werden, wenn ein Koeffizient der thermischen Ausdehnung des Substrats größer ist als derjenige der dünnen Nitridhalbleiterschicht die Kavitäten in der dünnen Nitridhalbleiterschicht in Richtung einer Oberflächenrichtung zusammengedrückt, um die Gesamtverspannung, welche auf die dünne Nitridhalbleiterschicht ausgeübt wird, zu verringern. Ebenso werden, wenn der Koeffizient der thermischen Ausdehnung des Substrats geringer ist als derjenige der dünnen Nitridhalbleiterschicht, die Kavitäten in der dünnen Nitridhalbleiterschicht in Richtung der Oberflächenrichtung verspannt, um die Gesamtverspannung, welche auf die dünne Nitridhalbleiterschicht ausgeübt wird, zu verringern.
- Demzufolge können, wenn Verspannung auf die dünne Nitridhalbleiterschicht ausgeübt wird, die Kavitäten eingedrückt werden, um lokal die Verspannung zu entspannen, wodurch eine Verwölbung des Substrats verringert wird. Als solches kann ein Substrat, welches eine große Fläche hat, eine relativ dünne Dicke haben. Besonders kann, da die Kavitäten durch ein Anpassen einer Form, Größe, zweidimensionalen Anordnung etc. von Opferschicht-Strukturen gesteuert werden, eine optische Eigenschaft, beispielsweise ein Emissionsmuster der LED, welche unter Verwendung der Dünnschicht-Halbleiterstruktur hergestellt wird, angepasst werden.
- Da die Opferschicht-Strukturen unter Verwendung eines gesteuerten Vorgangs wie beispielsweise eines Photo-Lithographie-Verfahrens oder eines Nano-Prägeverfahrens gebildet werden, und die Kavitäten nicht unregelmäßig oder zufällig gebildet werden, und unter Verwendung des obenstehend gesteuerten Vorgangs gebildet werden können, können die Kavitäten gut reproduzierbar sein, und eine Vorrichtungs-Uniformität kann herausragend sein.
- Als ein Ergebnis kann, da eine epitaktische Nitridhalbleiterschicht mit herausragenden Materialeigenschaften aufgewachsen wird, eine optoelektronische Vorrichtung mit einer hohen Effizienz und hohen Zuverlässigkeit realisiert werden. Ebenso kann eine Hochleistungs-LD und -LED entsprechend einer Verbesserung der Lichtauskopplungseffizienz realisiert werden.
Claims (18)
- Dünnschicht-Halbleiterstruktur, die Folgendes aufweist: ein Saphir-Substrat (10; 10a; 10b); eine anorganische dünne Schicht (30; 30a; 30b) aus Aluminiumoxid, welche auf dem Substrat (10; 10a; 10b) ausgebildet ist, um eine Mehrzahl von Kavitäten (C) direkt auf dem Substrat (10; 10a; 10b) zu definieren derart, dass die Mehrzahl von Kavitäten (C), welche voneinander getrennt sind, eine gesteuerte Form, Größe und zweidimensionale Anordnung haben, wobei die anorganische dünne Schicht (30; 30a; 30b) kontinuierlich ist, und die anorganische dünne Schicht (30; 30a; 30b) zu einer einheitlichen Dicke entlang Topologien des Substrates und der Kavitäten (C) gebildet ist; und eine dünne Nitridhalbleiterschicht (50; 50a, 50b), welche auf dem Substrat (10; 10a; 10b) ausgebildet ist, wobei die dünne Nitridhalbleiterschicht (50; 50a, 50b) von dem Substrat (10; 10a; 10b) um die Kavitäten (C) herum nach oben aufgewachsen ist, um auf den Kavitäten (C) kombiniert zu sein, wobei wenigstens eines von einer Form, Größe und zweidimensionaler Anordnung der Kavitäten (C) angepasst ist, um wenigstens eines von einer auf die dünne Nitridhalbleiterschicht (50; 50a; 50b) ausgeübten Verspannung, einer Lichtauskopplungsmenge aus der dünnen Nitridhalbleiterschicht (50; 50a; 50b) und einem Emissionsmuster anzupassen, und wobei Abschnitte der anorganischen dünnen Schicht (30; 30a; 30b) direkt mit dem Substrat (10; 10a; 10b) in Kontakt gebracht sind, und die Abschnitte der anorganischen dünnen Schicht (30; 30a; 30b), welche direkt mit dem Substrat (10; 10a; 10b) in Kontakt gebracht sind, entlang einer Kristallrichtung des Substrats (10; 10a; 10b) kristallisiert sind
- Dünnschicht-Halbleiterstruktur nach
Anspruch 1 , wobei die dünne Nitridhalbleiterschicht (50a, 50b) eine Struktur aus wenigstens zwei geschichteten Schichten hat. - Dünnschicht-Halbleiterstruktur nach
Anspruch 2 , weiterhin aufweisend eine andere anorganische dünne Schicht (30c), welche zwischen den wenigstens zwei geschichteten Schichten ausgebildet ist, um eine Mehrzahl von anderen Kavitäten (C') zwischen den wenigstens zwei geschichteten Schichten zu bilden derart, dass die Mehrzahl von anderen Kavitäten (C'), welche voneinander getrennt sind, eine gesteuerte Form, Größe und zweidimensionale Anordnung haben. - Dünnschicht-Halbleiterstruktur nach
Anspruch 1 , wobei die Mehrzahl von Kavitäten (C) einheitlich über das Substrat (50; 50a, 50b) hinweg als das gleiche Muster definiert sind. - Dünnschicht-Halbleiterstruktur nach
Anspruch 1 , wobei die Mehrzahl von Kavitäten (C) als unterschiedliche Muster lokal auf dem Substrat (10; 10a; 10b) definiert sind. - Verfahren zum Bilden einer Dünnschicht-Halbleiterstruktur, das Folgendes aufweist: ein Bilden von Opferschicht-Strukturen (20; 20a) auf einem Saphir-Substrat (10; 10a; 10b), ein Bilden einer anorganischen dünnen Schicht (30; 30a; 30b) aus Aluminiumoxid auf den Opferschicht-Strukturen (20; 20a), wobei die anorganische dünne Schicht (30; 30a; 30b) zu einer einheitlichen Dicke entlang Topologien des Substrates (10; 10a; 10b) und der Opferschicht-Strukturen (20; 20a) gebildet wird; ein Entfernen der Opferschicht-Strukturen (20; 20a) von dem Substrat (10; 10a; 10b), welches die anorganische dünne Schicht (30; 30a; 30b) darauf ausgebildet hat, um eine Mehrzahl von Kavitäten (C) zu bilden, welche direkt auf dem Substrat (10; 10a; 10b) definiert sind und voneinander getrennt sind, wobei die anorganische dünne Schicht (30; 30a; 30b) kontinuierlich ist; ein Erwärmen des Substrats (10; 10a; 10b), so dass eine Festphasen-Epitaxie von einer Grenzfläche des Substrats (10; 10a; 10b) und der anorganischen dünnen Schicht (30; 30a; 30b) entlang einer Kristallrichtung des Substrats (10; 10a; 10b) gestartet wird; und ein Bilden einer dünnen Nitridhalbleiterschicht (50; 50a, 50b), wobei die dünne Nitridhalbleiterschicht (50; 50a, 50b) gebildet wird, indem ein Abschnitt des Substrats (10; 10a; 10b), welcher nicht die Kavitäten (C) aufweist, als ein Keim durch ein epitaktisch laterales Überwachs (ELO)-Verfahren verwendet wird, und von dem Substrat (10; 10a; 10b) um die Kavitäten (C) herum nach oben aufgewachsen wird, um auf den Kavitäten (C) kombiniert zu werden, wobei eine zweidimensionale Anordnung der Mehrzahl von Kavitäten (C) angepasst wird, um wenigstens eines von einer Lichtauskopplungsmenge aus der dünnen Nitridhalbleiterschicht (50; 50a, 50b) und einem Emissionsmuster anzupassen, wobei eine Form, Größe und zweidimensionale Anordnung der Opferschicht-Strukturen (20; 20a) vorbestimmt werden, um die Mehrzahl von Kavitäten so zu definieren, dass sie eine gesteuerte Form, Größe und zweidimensionale Anordnung aufweisen, wobei Abschnitte der anorganische dünnen Schicht (30; 30a; 30b) direkt mit dem Substrat (10; 10a; 10b) in Kontakt gebracht werden, und die Abschnitte der anorganischen dünnen Schicht (30; 30a; 30b), welche direkt mit dem Substrat (10; 10a; 10b) in Kontakt gebracht werden, entlang einer Kristallrichtung des Substrats (10; 10a; 10b) kristallisiert werden, und wobei die Kavitäten (C) Räume sind, von welchen die Opferschicht-Strukturen (20; 20a) entfernt werden, und die Opferschicht-Strukturen (20; 20a) werden aus einem Polymer gebildet.
- Verfahren nach
Anspruch 6 , wobei das Bilden der Opferschicht-Strukturen (20) ein Aufbringen einer Photo-Lackschicht (PR) auf das Substrat (10) und ein Durchführen eines Photo-Lithographie-Verfahrens an der Photo-Lackschicht (PR) aufweist. - Verfahren nach
Anspruch 6 , wobei das Bilden der Opferschicht-Strukturen (20) ein Aufbringen eines Harzes (R) für eine Nano-Prägung auf dem Substrat (10) und ein Durchführen eines Nano-Prägeverfahrens an dem Harz (R) aufweist. - Verfahren nach
Anspruch 6 , wobei das Bilden der Opferschicht-Strukturen (20) ein Bilden der Opferschicht-Strukturen (20) durch ein Anbringen von organischen Nano-Partikeln (B) an das Substrat (10) aufweist. - Verfahren nach
Anspruch 6 , wobei eine Dicke jeder der Opferschicht-Strukturen (20; 20a) in einem Bereich von ungefähr 0,01 µm bis 10 µm ist, und eine Breite jeder der Opferschicht-Strukturen (20; 20a) in einem Bereich von 0,01 µm bis 10 µm ist. - Verfahren nach
Anspruch 6 , wobei das Bilden der anorganischen dünnen Schicht (30; 30a; 30b) in einem Temperaturbereich durchgeführt wird, in welchem eine Form der Opferschicht-Strukturen (20; 20a) nicht geändert wird. - Verfahren nach
Anspruch 6 , wobei wenigstens eine Zusammensetzung, eine Stärke oder eine Dicke der anorganischen dünnen Schicht (30; 30a; 30b) angepasst wird, um eine Verspannung welche auf die dünne Nitridhalbleiterschicht (50; 50a, 50b) ausgeübt wird, anzupassen. - Verfahren nach
Anspruch 6 , wobei eine Form der Opferschicht-Strukturen (20; 20a) angepasst wird, um eine Form der Mehrzahl von Kavitäten (C) anzupassen. - Verfahren nach
Anspruch 6 , weiterhin aufweisend ein Rückfließen der Opferschicht-Strukturen (20; 20a), um eine Form der Opferschicht-Strukturen (20; 20a) zu ändern. - Verfahren nach
Anspruch 6 , wobei die Opferschicht-Strukturen (20; 20a) einheitlich in demselben Muster über das gesamte Substrat (10; 10a; 10b) gebildet werden. - Verfahren nach
Anspruch 6 , wobei die Opferschicht-Strukturen (20; 20a) in unterschiedlichen Mustern lokal auf dem Substrat (10; 10a; 10b) gebildet werden. - Verfahren nach
Anspruch 6 , wobei ein Entfernen der Opferschicht-Strukturen (20; 20a) unter Verwendung von wenigstens einem Erwärmen, einer chemischen Reaktion mit Gas einschließlich Sauerstoff, oder einer chemischen Reaktion mit einem Lösungsmittel durchgeführt wird. - Halbleitervorrichtung, welche eine Dünnschicht-Halbleiterstruktur aufweist, die Folgendes aufweist: ein Saphir-Substrat (10; 10a; 10b); eine anorganische dünne Schicht (30; 30a; 30b) aus Aluminiumoxid, welche auf dem Substrat (10; 10a; 10b) ausgebildet ist, um eine Mehrzahl von Kavitäten (C) direkt auf dem Substrat (10; 10a; 10b) zu definieren derart, dass die Mehrzahl von Kavitäten (C), welche voneinander getrennt sind, eine gesteuerte Form, Größe und zweidimensionale Anordnung haben, wobei die anorganische dünne Schicht (30; 30a; 30b) kontinuierlich ist, und die anorganische dünne Schicht (30; 30a; 30b) zu einer einheitlichen Dicke entlang Topologien des Substrates (10; 10a; 10b) und der Kavitäten (C) gebildet ist; und eine dünne Nitridhalbleiterschicht (50; 50a, 50b), welche auf dem Substrat (10; 10a; 10b) ausgebildet ist, wobei die dünne Nitridhalbleiterschicht (50; 50a, 50b) von dem Substrat (10; 10a; 10b) um die Kavitäten (C) herum nach oben aufgewachsen ist, um auf den Kavitäten (C) kombiniert zu sein, wobei wenigstens eines von einer Form, Größe und zweidimensionaler Anordnung der Kavitäten (C) angepasst ist, um wenigstens eines von einer auf die dünne Nitridhalbleiterschicht (10; 10a; 10b) ausgeübten Verspannung, einer Lichtauskopplungsmenge aus der dünnen Nitridhalbleiterschicht (10; 10a; 10b) und einem Emissionsmuster anzupassen, und wobei Abschnitte der anorganischen dünnen Schicht (30; 30a; 30b) direkt mit dem Substrat (10; 10a; 10b) in Kontakt gebracht sind, und die Abschnitte der anorganischen dünnen Schicht (30; 30a; 30b), welche direkt mit dem Substrat (10; 10a; 10b) in Kontakt gebracht sind, entlang einer Kristallrichtung des Substrats (10; 10a; 10b) kristallisiert sind
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