DE112014000595T5 - Verfahren zum Herstellen eines nanostrukturierten lichtemittierenden Halbleiterelements - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Nanostrukturhalbleitervorrichtung bereitgestellt, umfassend ein: Bilden einer Maske mit einer Mehrzahl von Öffnungen auf einer Basisschicht; Wachsen einer Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp auf freiliegenden Bereichen der Basisschicht, so dass die Mehrzahl von Öffnungen gefüllt werden, um eine Mehrzahl von Nanokernen zu bilden; teilweises Entfernen der Maske, so dass Seitenoberflächen der Mehrzahl von Nanokerne freigelegt werden; Wärmebehandeln der Mehrzahl von Nanokernen nach dem teilweisen Entfernen der Maske; sequenzielles Wachsen einer aktiven Schicht und einer Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp auf Oberflächen der Mehrzahl von Nanokernen, um nach der Wärmebehandlung eine Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen zu bilden; und ein Planarisieren oberer Teile der Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen, so dass obere Oberflächen der Nanokerne freigelegt werden.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Das vorliegende erfinderische Konzept betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Nanostruktur-Halbleitervorrichtung.
  • Hintergrund
  • Eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung, wie z. B. eine lichtemittierende Diode (LED), eine Vorrichtung mit Licht emittierenden Materialien, kann Energie erzeugt durch Rekombination von Elektronen und Elektronen-Löchern in einem Halbleiterübergang in Licht umwandeln, das davon zu emittieren ist. Lichtemittierende Dioden werden gemeinhin in Leuchtvorrichtungen und Anzeigevorrichtungen und als Lichtquellen verwendet und die Entwicklung davon wurde deshalb beschleunigt.
  • Offenbarung
  • Technisches Problem
  • Ein Aspekt des vorliegenden erfinderischen Konzepts stellt ein Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Nanostruktur-Halbleitervorrichtung mit einer stabilen Leuchteffizienz durch Verwendung von Vorteile bereit, die von Nanostrukturen bereitgestellt werden.
  • Technische Lösung
  • Gemäß einem Aspekt des vorliegenden erfinderischen Konzepts wird ein Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Nanostruktur-Halbleitervorrichtung bereitgestellt, umfassend: ein Bilden einer Maske mit einer Mehrzahl von Öffnungen auf einer Basisschicht; ein Wachsen einer ersten Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp auf freiliegenden Bereichen der Basisschicht, so dass die Mehrzahl von Öffnungen gefüllt werden, um eine Mehrzahl von Nanokernen zu bilden; ein teilweises Entfernen der Maske, so dass Seitenoberflächen der Mehrzahl von Nanokernen freigelegt werden; ein Wärmebehandeln der Mehrzahl von Nanokernen nach dem teilweise Entfernen der Maske; ein sequenzielles Wachsen einer aktiven Schicht und einer Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp auf Oberflächen der Mehrzahl von Nanokernen, um eine Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen nach der Wärmebehandlung zu bilden; und ein Planarisieren von oberen Bereichen der Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen, so dass obere Oberflächen der Nanokerne freigelegt werden.
  • Die Wärmebehandlung kann in einem Temperaturbereich von 600°C bis 1200°C durchgeführt werden.
  • Die Mehrzahl von Nanokerne kann vor der Wärmebehandlung eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt aufweisen und die Mehrzahl von Nanokerne kann nach der Wärmebehandlung eine im Wesentlichen hexagonale prismaförmige Gestalt aufweisen.
  • Die Bildung der Mehrzahl von Nanokerne kann eine Kristallstabilisierungsoperation unter Durchführung einer Wärmebehandlung nach einem Anhalten des Wachsens der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp während des Wachsens der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp umfassen.
  • Das Verfahren kann ferner umfassen: ein Bilden von Kontaktelektroden auf Oberflächen der Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen vor dem Planarisierungsprozess. Das Verfahren kann hier ferner umfassen: ein Bilden einer isolierenden Schicht zum Füllen von Räumen zwischen der Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen, nachdem die Kontaktelektrode gebildet wurde.
  • Das Verfahren kann ferner umfassen: ein teilweises Entfernen der Kontaktelektrode, so dass die Kontaktelektrode eine Höhe geringer als obere Oberflächen der lichtemittierenden Nanostrukturen aufweist.
  • Seitenoberflächen der Mehrzahl von Nanokerne können Kristallebenen aufweisen, die senkrecht zu einer oberen Oberfläche der Basisschicht sind. Die Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen und die Basisschicht können aus einem Nitrideinkristall sein und die Seitenoberflächen der Mehrzahl von Nanokernen können nichtpolare Oberflächen sein (m-Ebenen).
  • Die Maske kann eine erste Materialschicht, die auf der Basisschicht angeordnet ist, und eine zweite Materialschicht umfassen, die auf der ersten Materialschicht angeordnet ist und eine Ätzrate aufweist, die größer ist als die der ersten Materialschicht, und ein teilweises Entfernen der Maske kann ein Entfernen der zweiten Materialschicht umfassen, sodass lediglich die erste Materialschicht verbleibt.
  • Die Mehrzahl von Öffnungen kann als zu zwei oder mehr unterschiedlichen Gruppen gehörend klassifiziert werden, die sich voneinander bezüglich einem Durchmesser der Mehrzahl von Öffnungen und/oder einem Abstand zwischen der Mehrzahl von Öffnungen unterscheiden, wobei Öffnungen der unterschiedlichen Gruppen im Wesentlichen den gleichen Durchmesser und den gleichen Abstand dazwischen aufweise können, lichtemittierende Nanostrukturen, die in Öffnungen der unterschiedlichen Gruppen angeordnet sind, können Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen emittieren und lichtemittierende Nanostrukturen, die in Öffnungen der gleichen Gruppe angeordnet sind, können Licht mit im Wesentlichen der gleichen Wellenlänge emittieren.
  • Licht von unterschiedlichen Wellenlängen emittiert von den lichtemittierenden Nanostrukturen, die in den Öffnungen der unterschiedlichen Gruppen angeordnet sind, können zur Bildung von weißem Licht kombiniert werden.
  • Gemäß einem Aspekt des vorliegenden erfinderischen Konzepts wird auch ein Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Nanostruktur-Halbleitervorrichtung bereitgestellt, umfassend: ein Bilden einer Maske mit einer Mehrzahl von Öffnungen auf einer Basisschicht; ein Wachsen einer ersten Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp auf freiliegenden Bereichen der Basisschicht, so dass die Mehrzahl von Öffnungen gefüllt werden, um eine Mehrzahl von Nanokernen zu bilden; ein sequenzielles Wachsen einer aktiven Schicht und einer Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp auf Oberflächen der Mehrzahl von Nanokernen zur Bildung einer Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen; ein Bilden von Kontaktelektroden auf Oberflächen der Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen; ein Planarisieren oberer Bereiche der Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen, so dass obere Oberflächen der Nanokerne freigelegt werden; und ein teilweises Entfernen der Kontaktelektrode, so dass die Kontaktelektrode eine Höhe aufweist, die niedriger ist als obere Oberflächen der Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen.
  • Das Verfahren kann ferner umfassen: ein Bilden einer isolierenden Schicht, zwischen dem Bilden der Kontaktelektrode und dem Planarisieren, zum Füllen von Räumen zwischen der Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen.
  • Die Maske kann eine erste Materialschicht, die auf der Basisschicht angeordnet ist, und eine zweite Materialschicht umfassen, die auf der ersten Materialschicht angeordnet ist und eine Ätzrate aufweist, die größer ist als die der ersten Materialschicht, und das Verfahren kann ferner umfassen: ein Entfernen der zweiten Materialschicht zum Freilegen von Seitenoberflächen der Mehrzahl von Nanokerne, so dass nur die erste Materialschicht verbleibt, bevor die Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen gebildet wird.
  • Effekt der Erfindung
  • Eine aktive Schicht kann sogar in dem Fall auf den gleichen Kristallebenen vorgesehen werden, in dem eine 3D-Nanostruktur verwendet wird, so dass exzellente Leuchteigenschaften erhalten werden können.
  • Zusätzlich kann sogar in einem Fall, in dem sich während eines Wachstumsprozesses einer 3D-Kristallstruktur eine aufgewachsene Höhe einer Nanostruktur auf Grund eines Unterschieds in den Wachstumsgeschwindigkeiten entsprechend einem Durchmesser (oder Breite) oder einer Verteilung auf der 3D-Nanostruktur unterscheidet, ein Planarisierungsprozess angewendet werden, wobei die Nanostruktur mit einer gleichförmigen Höhe gebildet werden kann, wobei Vorteile für die Herstellung einer lichtemittierenden Vorrichtung bereitgestellt werden. Insbesondere kann ein solcher Prozess praktisch bei der Unterscheidung von Querschnittflächen (oder Durchmessern) von Nanostrukturen und/oder einem Abstand davon verwendet werden, um mehrere Wellenlängen von Licht, wie z. B. weißes Licht, zu implementieren.
  • Der obige und andere Aspekte, Merkmale und andere Vorteile gehen klarer aus der folgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den speziellen Ausführungsformen hervor.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • 1 zeigt eine Querschnittansicht einer lichtemittierenden Nanostruktur-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts;
  • 2 und 3 zeigen Ansichten, die entsprechende Beispiele eines Nanokerns darstellen, der in der Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts eingesetzt wird;
  • 4 bis 8 zeigen Querschnittansichten, die Hauptprozesse in einem Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Nanostruktur-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts darstellen;
  • 9 bis 13 zeigen Querschnittansichten, die entsprechende Hauptprozesse in einem Elektrodenbildungsprozess für ein sich ergebendes Produkt aus 8 darstellen;
  • 14 bis 22 zeigen Querschnittansichten, die Hauptprozesse in einem Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Nanostruktur-Halbleitervorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts darstellen;
  • 23 und 24 zeigen nachahmende Diagramme, die entsprechend Wärmebehandlungsprozesse zeigen, die in 17 und 18 angewendet werden;
  • 25 und 26 zeigen Seitenschnittansichten, die Gestalten von Öffnungen darstellen, die in einer Maske gebildet werden können, die in einer Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts eingesetzt wird;
  • 27 bis 30 zeigen Querschnittansichten, die sequenzielle Prozesse beim Erhalten von Nanokernen unter Verwendung der in 25 dargestellten Maske darstellen;
  • 31 ist ein Rasterelektronenmikroskop(REM)-Bild, das durch Abbildung einer Maske erhalten wird, die in einem experimentellen Beispiel eingesetzt wird;
  • 32(a) und 32(b) zeigen REM-Bilder, die durch Abbilden einer ebenen Anordnung von Nanokernen und einer seitlichen Querschnittstruktur gewachsen unter Verwendung einer Maske darstellen, die in einem experimentellen Beispiel eingesetzt wird;
  • 33(a) und 33(b) zeigen REM-Bilder, die durch Abbilden einer ebenen Anordnung aus Nanokernen und einer seitlichen Schnittstruktur erhalten werden, die in einem experimentellen Beispiel wärmebehandelt wurden;
  • 34 bis 40 zeigen Querschnittansichten, die Hauptprozesse in einem Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Nanostruktur-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts darstellen;
  • 41 und 42 zeigen Ansichten, die eine Rücklichteinheit darstellen, die in einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts eingesetzt wird;
  • 43 zeigt eine Ansicht, die ein Beispiel einer Leuchtvorrichtung zeigt, die in einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts eingesetzt wird; und
  • 44 zeigt eine Ansicht, die ein Beispiel einer Scheinwerferlampe darstellt, die eine lichtemittierenden Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts verwendet.
  • Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen im Detail mit Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben.
  • Die Ausführungsform kann jedoch in verschiedenen Formen ausgeführt sein und soll nicht als auf die beschriebenen Ausführungsformen begrenzt angesehen werden. Diese Ausführungsformen werden für eine vollständige und gründliche Offenbarung bereitgestellt und sollen den Rahmen des erfinderischen Konzepts dem Fachmann vollständig vermitteln.
  • In den Figuren können die Gestalten und Dimensionen der Elemente aus Klarheitsgründen übertrieben dargestellt sein und die gleichen Bezugszeichen werden durchgängig verwendet, um gleich oder ähnliche Elemente zu bezeichnen.
  • 1 ist eine Querschnittansicht einer lichtemittierenden Nanostruktur-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts.
  • Gemäß der Darstellung in 1 kann eine lichtemittierende Nanostruktur-Halbleitervorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Basisschicht 12, die auf einem Halbleitermaterial von einem ersten Leitfähigkeitstyp gebildet ist, und eine Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen 15 umfassen, die auf der Basisschicht 12 gebildet sind.
  • Die Basisschicht 12 kann auf einem Substrat 11 gebildet sein, kann eine Aufwachsoberfläche für die lichtemittierenden Nanostrukturen 15 bereitstellen und kann mit der Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen 15 elektrisch verbunden sein.
  • Das Substrat 11 kann ein isolierendes Substrat, ein leitfähiges Substrat oder ein Halbleitersubstrat sein. Das Substrat 11 kann z. B. aus Saphir, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2 oder GaN gebildet sein.
  • Das Substrat 11 kann eine obere Oberfläche aufweisen, auf der eine irreguläre Struktur S mit einer hemisphärischen (konvexen?) Gestalt gebildet ist. Eine Gestalt der irregulären Struktur S kann nicht auf die hemisphärische Gestalt begrenzt sein und kann verschiedentlich modifiziert sein. Die irreguläre Struktur S kann z. B. einen Querschnitt gemäß einer Dreiecksgestalt, einer Vierecksgestalt, oder einer trapezförmigen Gestalt aufweisen. Durch Einführung der irregulären Struktur S kann die Lichtextraktionseffizienz verbessert und die Defektdichte verringert werden.
  • Hinsichtlich eines solchen Effekts können Faktoren, wie z. B. eine Gestalt des Querschnitts, eine Größe und/oder Verteilung der irregulären Struktur S, verschiedentlich ausgewählt werden.
  • Die Basisschicht 12 kann ein Nitridhalbleiter sein, der AlxInyGa1-x-yN mit 0 ≤ x < 1, 0 ≤ y < 1 und 0 ≤ x + y < 1 erfüllt und insbesondere kann die Basisschicht 12 mit einer Verunreinigung vom n-Typ dotiert sein, wie z. B. Silizium (Si), um einen spezifischen Leitfähigkeitstyp aufzuweisen. Eine Dicke der Basisschicht 12, die zum Aufwachsen der Nanokerne 15a bereitgestellt wird, kann z. B. gleich oder größer als 1 μm sein. Hinsichtlich eines nachfolgenden Elektrodenbildungsprozesses oder dergleichen, kann die Dicke der Basisschicht 12 in einem Bereich von 3 μm bis 10 μm liegen. Die Basisschicht 12 kann GaN mit einer Verunreinigungskonzentration eines n-Typs von ×1018/cm3 oder mehr aufweisen. Vor Bildung der Basisschicht 12 kann zusätzlich eine Pufferschicht gebildet werden. In einem speziellen Beispiel kann das Substrat 11 ein Siliziumsubstrat sein und in diesem Fall kann AlyGa(1-y)N mit 0 ≤ y ≤ 1 als ein Material der Pufferschicht verwendet werden. Die Pufferschicht kann z. B. eine Struktur aufweisen, in der zwei oder mehr Schichten mit unterschiedlichen Zusammensetzungen wiederholt mehrmals gestapelt werden. Die Pufferschicht kann eine graduierte Struktur aufweisen, in der eine Zusammensetzung von Aluminium (Al) graduell abnimmt oder zunimmt.
  • Auf der Basisschicht 12 kann eine isolierende Schicht 13 mit Öffnungen H angeordnet sein und die Öffnungen H können zum Wachsen der lichtemittierenden Nanostrukturen 15 vorgesehen sein. Die Basisschicht 12 kann teilweise durch die Öffnungen H freigelegt sein und auf den freigelegten Bereichen der Basisschicht 12 können Nanokerne 15a gebildet werden. Die isolierende Schicht kann als eine Maske zum Wachsen der Nanokerne 15a verwendet werden. Die isolierende Schicht 13 kann z. B. aus einem isolierenden Material gebildet werden, das in einem Halbleiterherstellungsprozess verwendet wird, wie z. B. SiO2 oder SiNx.
  • Die lichtemittierenden Nanostrukturen 15 können die Nanokerne 15a umfassen, die aus einem Halbleiter von einem ersten Leitfähigkeitstyp und einer aktiven Schicht 15b und einer Halbleiterschicht 15c von einem zweiten Leitfähigkeitstyp gebildet sein, die sequenziell auf Oberflächen der Nanokerne 15a gebildet sind.
  • Die aktive Schicht 15b kann eine Multi-Quantentopf(MQW)-Struktur aufweisen, in der Quantentopf- und Quantenbarrierenschichten abwechselnd gestapelt sind. Falls die aktive Schicht 15b aus einem Nitridhalbleiter gebildet ist, kann z. B. ein GaN/InGaN-Struktur verwendet werden, jedoch kann auch eine Single-Quantentopf(SQW)-Struktur verwendet werden. Die Halbleiterschicht 15c vom zweiten Leitfähigkeitstyp kann ein Kristall sein, der AlxInyGa1-x-yN vom p-Typ mit 0 ≤ x < 1, 0 ≤ y < 1 und 0 ≤ y + x < 1 erfüllt. Die Halbleiterschicht 15c vom zweiten Leitfähigkeitstyp kann eine Elektronenblockierschicht (nicht dargestellt) in einem Bereich davon an der aktiven Schicht 15b aufweisen. Die Elektronenblockierschicht (nicht dargestellt) kann eine Multischichtstruktur aufweisen, in der eine Mehrzahl von Schichten mit unterschiedlichen Zusammensetzungen aus AlxInyGa1-x-yN mit 0 ≤ x < 1, 0 ≤ y < 1 und 0 ≤ x + y < 1 gestapelt sind, oder kann wenigstens eine Schicht aus AlyGa(1-y)N mit 0 ≤ y < 1 umfassen. Die Elektronenblockierschicht (nicht dargestellt) kann eine größere Bandlücke aufweisen als die aktive Schicht 15b, um zu verhindern, dass Elektronen in die Halbleiterschicht 15c vom zweiten Leitfähigkeitstyp (p-Typ) fließen.
  • Gemäß der Darstellung in 1 können obere Oberflächen der Nanokerne 15a als Bereiche von oberen Oberflächen (P) der lichtemittierenden Nanostrukturen 15 bereitgestellt werden und die oberen Oberflächen (P) der lichtemittierenden Nanostrukturen 15 können planare Oberflächen (z. B. auf einer c-Ebene) durch einen Polierprozess sein, falls erforderlich.
  • In der Struktur kann die aktive Schicht 15b lediglich auf Seitenoberflächen der Nanokerne 15a vorhanden sein und kann nicht auf der oberen Oberfläche des Nanokerns 15a vorhanden sein. Da der Nanokern 15a gemäß obiger Beschreibung aus einem Halbleiter von einem ersten Leitfähigkeitstyp gebildet sein kann und die Seitenoberflächen davon die gleichen Kristallebenen sein können, kann die aktive Schicht 15b auf den gleichen Kristallebenen gebildet sein. Folglich kann ein Defekt, in dem sich die Leuchteigenschaften der aktiven Schicht 15b abhängig von einer Kristallebene ändern, gelöst werden.
  • Eine Gestalt eines Nanokerns (vor der Planarisierung), die in dieser Ausführungsform eingesetzt werden kann, wird mit Bezug auf 2 und 3 ausführlicher beschrieben.
  • Gemäß der Darstellung in 2 kann ein Nanokern 15a' einen Hauptteil M mit Seitenoberflächen mit ersten Kristallebenen in einer Aufwachsrichtung und einen oberen Teil T umfassen, der eine Oberfläche mit zweiten Kristallebenen verschieden von den ersten Kristallebenen vorsieht.
  • In einem Fall, in dem der Nanokern 15a' eine Kristallstruktur mit einem hexagonalen System aufweist, wie z. B. ein Nitrideinkristall, können die ersten Kristallebenen nichtpolare Oberflächen (m-Ebenen) sein und die zweiten Kristallebenen können eine Mehrzahl von semi-polaren Oberflächen (r-Ebenen) sein. Der Nanokern 15a' kann als eine Stabstruktur aufweisend verstanden werden, in der der obere Teil T ein hexagonale pyramidenförmige Gestalt aufweist.
  • Sogar in dem Fall, in dem eine aktive Schicht auf der Oberfläche des Nanokerns 15a' unter Verwendung des gleichen Prozesses gewachsen wird, werden Zusammensetzungen der aktiven Schicht (insbesondere die Zusammensetzung von Indium wenn eine InGaN-Schicht gewachsen wird) auf Grund des Unterschieds zwischen den Eigenschaften der Kristallebenen variiert werden und es können sich eine Wellenlänge eines Lichts, das durch den aktiven Schichtbereich erzeugt wird, der auf den oberen Teil (r-Ebenen) des Nanokerns 15a' gewachsen wird, und eine Wellenlänge des Lichts, das durch die Seitenoberflächen (m-Ebenen) des Nanokerns 15a' erzeugt wird, unterscheiden. Es ergibt sich, dass eine halbe Breite der Wellenlänge des emittierten Lichts vergrößert werden kann, was es schwieriger macht, ein Licht mit einer gewünschten Wellenlänge genau umzusetzen. Auch da Halbleiterschichten (die aktive Schicht und die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp) in dem oberen Teil mit den semi-polaren Oberflächen relativ dünn gewachsen werden, kann ein Leckstrom konzentriert werden.
  • Zur Lösung dieses Problems können gemäß der Darstellung in 1 die aktive Schicht und die Bereiche der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die auf dem oberen Teil der Nanokerne 15a' angeordnet sind, zur Verringerung eines Leckstroms entfernt werden und es ergibt sich, dass die Leuchteffizienz verbessert werden kann. Da der aktive Schichtbereich, der auf dem oberen Teil der Nanokern 15a' angeordnet ist, nicht zur Lichtemission beiträgt, kann auch eine Wellenlänge des emittierten Lichts genau entworfen werden.
  • Neben dem Nanokern 15a' der in 2 dargestellt ist, kann das voran dargestellte Schema auch vorteilhaft auf einen beliebigen Nanokern mit verschiedenen Kristallstrukturen und -gestalten angewendet werden, in dem ein oberer Teil davon eine zu den Seitenoberflächen davon unterschiedliche Kristallebene aufweist. Gemäß der Darstellung in 3 kann z. B. das voran genannte Schema vereinfacht angewendet werden, sogar wenn die oberen Teile der Nanokerne nicht planare Oberflächen aufweisen.
  • Gemäß der Darstellung in 3 weist ein Nanokern 15a'' ähnlich dem Fall in 2 einen Hauptteil M, der Seitenoberflächen mit ersten Kristallebenen (m-Ebenen) bereitstellt, während der obere Teil T Kristallebenen c' aufweist, die von den ersten Kristallebenen (m-Ebenen) verschieden sind, wobei jedoch die Kristallebenen nicht komplett nichtpolare Oberflächen sind.
  • Sogar in dieser Konfiguration kann eine aktive Schicht unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen und Halbleiterwachstumsschichten weisen unterschiedliche Dicken auf Grund der Unterschiede in den Eigenschaften der Kristallebenen auf, was zu unterschiedlichen Wellenlängen in emittiertem Licht führt und Leckströme hervorruft. Gemäß der Beschreibung zu 1 können eine aktive Schicht und Halbleiterbereiche vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die auf dem oberen Teil T des Nanokerns 15a'' angeordnet sind, entfernt werden. Es ergibt sich, dass ein Problem hervorgerufen durch die Erzeugung eines Leckstroms und ein Unterschied in Wellenlängen von emittiertem Licht adressiert werden können, um ein sehr effizientes lichtemittierendes Nanostruktur-Halbleiter-Element bereitzustellen.
  • Auf diese Weise kann das Auftreten eines Unterschieds in den Leuchteigenschaften hervorgerufen durch einen Unterschied in den Kristallebenen verhindert werden, wie in 1 dargestellt ist, da die Seitenoberflächen des Nanokerns 15a die gleichen Kristallebenen bereitstellen können und die aktive Schicht 15b lediglich auf den Seitenoberflächen des Nanokerns 15a gebildet sein kann.
  • Die lichtemittierende Nanostruktur-Halbleitervorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform kann eine Kontaktelektrode 16 aufweisen, die in Räumen zwischen lichtemittierenden Nanostrukturen gebildet ist. Die Kontaktelektrode 16 kann durch Bildung einer Saatschicht (nicht dargestellt) auf einer Oberfläche der lichtemittierenden Nanostrukturen 15 und einem nachfolgenden Durchführen einer Galvanisierung darauf erhalten werden. Die Saatschicht (nicht dargestellt) kann aus einem geeigneten Material gebildet werden, das mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 15c einen Ohmschen Kontakt bildet.
  • Das Material für den Ohmschen Kontakt kann ZnO und/oder eine Graphenschicht und/oder Ag und/oder Ni und/oder Al und/oder Rh und/oder Pd und/oder Ir und/oder Ru und/oder Mg und/oder Zn und/oder Pt und/oder Au umfassen. Die Saatschicht kann eine einzige Schicht sein oder eine Mehrzahl von Schichten aufweisen. Beispielsweise kann Cu/Ni galvanisch abgeschieden werden, um die gewünschte Kontaktelektrode 16 zu bilden, nachdem Ag/Ni/Cr-Schichten als eine Saatschicht gebildet wurden.
  • Die Kontaktelektrode 16, die in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wurde, kann als eine reflektive Metallschicht sein, um Licht in einer Richtung zu dem Substrat zu richten. Das vorliegende erfinderische Konzept ist jedoch nicht darauf beschränkt und die Kontaktelektrode 16 kann auf einem transparenten Elektrodenmaterial gebildet werden, wie z. B. Indium-Zinnoxid (ITO), um Licht in eine Richtung zu den lichtemittierenden Nanostrukturen 15 zu extrahieren.
  • Gemäß der Darstellung in 1 kann die Kontaktelektrodenschicht 16 eine obere Oberfläche aufweisen, die im Wesentlichen koplanar zu den oberen Oberflächen P der lichtemittierenden Nanostrukturen 15 ist. In einem anderen Beispiel kann jedoch die Kontaktelektrodenschicht 16 eine Oberfläche unterhalb der oberen Oberflächen P der lichtemittierenden Nanostrukturen 15 aufweisen. Dies wird in einer folgenden Ausführungsform ausführlicher beschrieben.
  • Auf den oberen Oberflächen P der lichtemittierenden Nanostrukturen 15 kann eine Passivierungsschicht 17 gebildet werden. Die Passivierungsschicht 17 kann ein Freilegen der und unerwünschte elektrische Verbindungen der aktiven Schicht 15b verhindern.
  • Ein Bereich der Basisschicht 12, die auf einem Halbleiter von einem ersten Leitfähigkeitstyp gebildet ist, kann freigelegt werden und es kann eine erste Elektrode 19a auf dem freigelegten Bereich der Basisschicht 12 gebildet werden. Die Kontaktelektrode 16, die zwischen den lichtemittierenden Nanostrukturen gebildet ist, kann sich zu einer bestimmten Position über der Basisschicht 12 erstrecken und es kann eine zweite Elektrode 19b auf dem Erstreckungsbereich der Kontaktelektrode 16 gebildet sein.
  • Auf diese Weise kann die aktive Schicht 15b in der lichtemittierenden Nanostruktur-Halbleitervorrichtung aus 1 auf den gleichen Kristallebenen gebildet werden, da die Seitenoberflächen des Nanokerns 15a die gleichen Seitenoberflächen (beispielsweise m-Ebenen) aufweist und die aktive Schicht 15b auf den Seitenoberflächen des Nanokerns 15a gebildet ist. Solche Strukturen können durch Anwenden eines Planarisierungsprozesses erhalten werden, so dass die oberen Oberflächen P der lichtemittierenden Nanostrukturen 15 im Wesentlichen koplanar zu den oberen Oberflächen der Nanokerne 15a sind. Der Planarisierungsprozess kann durch einen Polierprozess und/oder einen Ätzprozess durchgeführt werden.
  • Auf diese Weise kann das Verfahren des Bereitstellens der aktiven Schicht auf den gleichen Kristallebenen des Nanokerns in einer beschränkten Weise unter Verwendung eines Planarisierungsprozesses durchgeführt werden. 4 bis 8 sind Querschnittansichten, die entsprechende Hauptprozesse in einem Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Nanostruktur-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts darstellen.
  • Gemäß der Darstellung in 4 kann eine isolierende Schicht 23 als eine Maske auf einer Basisschicht 22 gebildet werden, die aus einem Halbleiter vom ersten Leitfähigkeitstyp gebildet ist, und eine Mehrzahl von Nanokernen 25a kann auf freiliegenden Bereichen der Basisschicht 22 gebildet werden.
  • Die Basisschicht 22 kann auf einem Substrat 21 gebildet und mit den lichtemittierenden Nanostrukturen 25 elektrisch verbunden werden, als auch eine Kristallaufwachsoberfläche für wachsende Nanokerne 25a darauf bereitstellen. Folglich kann die Basisschicht 22 als ein Einkristallhalbleiter mit elektrischer Leitfähigkeit gebildet werden. In einem Fall, in dem die Basisschicht 22 direkt gewachsen wird, kann das Substrat 21 ein Kristallaufwachssubstrat sein.
  • Die Basisschicht 22 kann ein Nitridhalbleiter sein, der AlxInyGa1-x-yN mit 0 ≤ x < 1, 0 ≤ y < 1 und 0 ≤ x + y < 1 erfüllt und kann mit Verunreinigungen vom n-Typ dotiert sein, wie z. B. Silizium (Si). In diesem Fall kann das Substrat 21 aus Saphir, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2 oder GaN gebildet werden.
  • Die isolierende Schicht 23 kann eine Mehrzahl von Öffnungen H aufweisen, durch die Bereiche der Basisschicht 22 freigelegt werden können. Die isolierende Schicht 23 kann die Bereiche der Basisschicht 22 freilegen, durch die die Mehrzahl von Öffnungen H nach Abscheidung eines isolierenden Materials auf der Basisschicht 22 gebildet wurden. Die isolierende Schicht 23 kann aus einem isolierenden Material gebildet werden, wie z. B. SiO2 oder SiN.
  • Die Öffnungen H können eine Größe (Breite oder Durchmesser) aufweisen, die angesichts einer gewünschten Größe der lichtemittierenden Nanostrukturen gewählt wurden. Die Öffnungen H können z. B. gebildet werden, um eine Breite (Durchmesser) von 600 nm oder weniger aufzuweisen. Die Öffnungen H können ferner gebildet werden, um eine Breite (Durchmesser) im Bereich von 50 nm bis 500 nm aufweisen. Gestalten und Anordnungen der Öffnungen H inm Querschnitt können variabel gebildet werden und die Öffnungen H können z. B. verschiedene Querschnittgestalten aufweisen, wie z. B. eine polygonale Gestalt, eine viereckige Gestalt, eine elliptische Gestalt, eine kreisförmige Gestalt oder dergleichen.
  • Die Nanokerne 25a können durch selektives Wachsen eines Halbleiters vom ersten Leitfähigkeitstyp unter Verwendung der isolierenden Schicht 23 als einer Maske erhalten werden. Der Halbleiter vom ersten Leitfähigkeitstyp der Nanokerne 25a kann ein Nitridhalbleiter vom n-Typ sein und z. B. ein Kristall sein, der AlxInyGa1-x-yN vom n-Typ mit 0 ≤ x < 1, 0 ≤ y < 1 und 0 ≤ x + y < 1 sein. Der Halbleiter vom ersten Leitfähigkeitstyp, der die Nanokerne 25a bildet, kann identisch mit dem Halbleiter vom ersten Leitfähigkeitstyp der Basisschicht 22 sein. Die Basisschicht 22 und die Nanokerne 25a können z. B. ein GaN vom n-Typ umfassen.
  • Ein Nitrideinkristall, der die Nanokerne 25a bildet, kann unter Verwendung einer metallorganischen chemischen Gasphasenabscheidung (MOCVD) oder einer Molekularstrahlepitaxie (MBE) gebildet werden. Da der Kristall nur auf den Bereichen der Basisschicht 22 gewachsen werden kann, die durch die Öffnungen freigelegt werden, anstatt auf der isolierenden Schicht 23 gebildet zu werden, können gewünschte Nanokerne 25a bereitgestellt werden. Der obere Teil T der Nanokerne 25a kann Kristallebenen aufweisen, die sich von den Seitenoberflächen des Nanokerns unterscheiden. Die vorliegende Ausführungsform stellt beispielhaft den Nanokern mit einer stabförmigen Gestalt dar, ist jedoch nicht darauf begrenzt. Der Nanokern kann z. B. die Gestalt einer Polypyramide aufweisen, wie z. B. eine hexagonale pyramidenförmige Gestalt oder eine konische Gestalt. Die Gestalt des Nanokerns kann z. B. durch Anpassen von Wachstumsbedingungen, wie z. B. einer Wachstumstemperatur, eines Wachstumsdrucks und einer Flussmenge von Quellgas gesteuert werden.
  • Als Nächstes können gemäß Darstellung in 5 eine aktive Schicht 25b und eine Halbleiterschicht 25c vom zweiten Leitfähigkeitstyp sequenziell auf Oberflächen der Mehrzahl von Nanokernen 25a gewachsen werden.
  • Durch den oben beschriebenen Prozess können lichtemittierenden Nanostrukturen 25 eine Kern-Schalen-Struktur aufweisen, in der der Halbleiter vom ersten Leitfähigkeitstyp als die Nanokerne 25a vorgesehen sind und die aktive Schicht 25b und die Halbleiterschicht 25c vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die die entsprechenden Nanokerne 25a umgeben, als Schalenschichten bereitgestellt werden.
  • Die aktive Schicht 25b kann eine Multi-Quantentopf(MQW)-Struktur aufweisen, in der Quantentopfschichten und Quantenbarrierenschichten abwechselnd gestapelt sind, z. B. können diese im Falle eines Nitridhalbleiters eine GaN/InGaN-Struktur aufweisen. Die aktive Schicht 25b kann hier auch eine Single-Quantentopf(SQW)-Struktur aufweisen.
  • Die Halbleiterschicht 25c vom zweiten Leitfähigkeitstyp kann einen Kristall aufweisen, der AlxInyGa1-x-yN vom p-Typ mit 0 ≤ x < 1, 0 ≤ y < 1 und 0 ≤ x + y < 1 erfüllt. Die Halbleiterschicht 25c vom zweiten Leitfähigkeitstyp kann eine Elektronenblockierschicht (nicht dargestellt) in einem Bereich davon an der aktiven Schicht 25b umfassen. Die Elektronenblockierschicht (nicht dargestellt) kann eine Mehrschichtstruktur aufweisen, in der eine Mehrzahl von Schichten mit unterschiedlichen Zusammensetzungen von AlxInyGa1-x-yN mit 0 ≤ x < 1, 0 ≤ y < 1 und 0 ≤ x + y < 1 gestapelt sind oder kann wenigstens eine Schicht aufweisen, die gemäß AlyGa1-yN mit 0 ≤ y < N gebildet ist. Die Elektronenblockierschicht (nicht dargestellt) kann eine größere Bandlücke aufweisen als die der aktiven Schicht 25b, um folglich zu verhindern, dass Elektronen zu der Halbleiterschicht 25c vom zweiten Leitfähigkeitstyp (p-Typ) fließen.
  • Gemäß der Darstellung in 5 kann jeder der Mehrzahl von Nanokerne 25a einen Hauptteil, der Seitenoberflächen mit ersten Kristallebenen in einer Wachstumsrichtung bereitstellt, und einen oberen Teil umfassen, der eine obere Oberfläche mit zweiten Kristallebenen verschieden von den ersten Kristallebenen aufweist.
  • Ist die Basisschicht 22 ein Nitrideinkristall mit einer oberen Oberfläche, die eine c-Ebene aufweist, dann können die Seitenoberflächen des Hauptteils Kristallebenen senkrecht zu der Wachstumsoberfläche der Basisschicht 22 sein, d. h., nichtpolare m-Ebenen und die obere Oberfläche des oberen Teils können eine r-Ebene senkrecht zu den m-Ebenen aufweisen. Auf diese Weise können die Oberflächen des Nanokerns 15a eine Mehrzahl von unterschiedlichen Kristallebenen aufweisen.
  • Insbesondere Bereich II der aktiven Schicht 25b, der auf der Oberfläche (r-Ebene) des oberen Teils des Nanokerns 25a gewachsen ist, kann im Vergleich zu der Zusammensetzung eines Bereichs I der aktiven Schicht 25b, die auf den Seitenoberflächen (m-Ebenen) des Nanokerns 25a gewachsen sind, den niedrigeren Anteil an Indium aufweisen, obwohl die aktive Schicht 25b durch den gleichen Prozess gewachsen ist. Es ergibt sich, dass der Bereich II der aktiven Schicht 25b, der auf der Oberfläche (r-Ebene) des oberen Teils des Nanokerns 25a gewachsen ist, Licht mit einer Wellenlänge emittieren kann, die länger ist als ein beabsichtigter Wellenlängenbereich.
  • Auch kann der aktive Schichtbereich II, der in dem oberen Teil T des Nanokerns 25a angeordnet ist, dünner gewachsen werden als der aktive Schichtbereich I, der auf den Seitenoberflächen n-Ebene) des Nanokerns 25 angeordnet ist, sogar unter den gleichen Prozessbedingungen. Folglich kann ein Leckstrom, der in dem aktiven Schichtbereich II erzeugt wird, in dem oberen Teil T des Nanokerns 25a angeordnet sein.
  • Zur Verbesserung des Problems kann in dieser Ausführungsform ein Prozess des Entfernens des aktiven Schichtbereichs II, der auf der anderen Kristallebene vorhanden ist, emittiert werden kann, zusätzlich unternommen werden kann. Die Prozesse, wie vorangehend beschrieben, sind in den 6 und 8 dargestellt.
  • Als Erstes kann gemäß der Darstellung in 6 eine Kontaktelektrode 26 auf den lichtemittierenden Nanostrukturen 25 gebildet werden. Zusätzlich kann eine schützende isolierende Schicht 27 auf der Kontaktelektrode 26 gebildet werden. Gemäß der Darstellung in 6 kann die schützende isolierende Schicht 27 gebildet werden, um Räume zwischen den lichtemittierenden Nanostrukturen 25 zu füllen.
  • Die Kontaktelektrode 26 kann aus einem Material gebildet werden, das einen Ohmschen Kontakt mit dem Halbleitermaterial vom zweiten Leitfähigkeitstyp bildet. Die Kontaktelektrode 26 kann Ag und/oder Ni und/oder Al und/oder Rh und/oder Pd und/oder Ir und/oder Ru und/oder Mg und/oder Zn und/oder Pt und/oder Au umfassen und kann als eine Monoschicht oder eine Mehrzahl von Schichten vorgesehen sein.
  • Die schützende isolierende Schicht 27 kann aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet sein, das eine Passivierungsschicht durch einen Halbleiterprozess bereitstellt. Eine schützende isolierende Schicht, die aus SiO2 oder SiNx gebildet ist, kann als die schützende isolierende Schicht 27 verwendet werden. Im Detail kann die schützende isolierende Schicht 27 aus Tetraethylorthosilan (TEOS), Borphosphorsilikatglas (BPSG), CVD-SiO2, aufgeschleudertes Glas (SOG) oder einem aufgeschleuderten Dielektrikum(SOD)-Material gebildet werden, um die Räume zwischen den lichtemittierenden Strukturen 25 leicht zu füllen.
  • In dieser Ausführungsform ist es dargestellt, dass die Kontaktelektrode 26 als eine dünne Schicht entlang der Oberfläche der lichtemittierenden Strukturen 26 vorgesehen ist und die schützende isolierende Schicht 27 als eine Passivierungsschicht wirkt, die die Räume zwischen den lichtemittierenden Nanostrukturen 26 füllt. Jedoch kann alternativ wie die in 1 dargestellte Struktur die Kontaktelektrode auch als ein dicker Film gebildet sein, um die Räume zwischen den lichtemittierenden Nanostrukturen 25 zu füllen.
  • In einem solchen Beispiel kann die Kontaktschicht 26 unter Bildung einer Saatschicht, die einen Ohmschen Kontakt auf der Oberfläche der lichtemittierenden Nanostrukturen 25 bilden kann, und unter einer anschließenden Durchführung eine Galvanisierung darauf erhalten werden. Nach einem Sputtern einer Ag/Ni/Cr-Schicht als einer Saatschicht kann z. B. die beabsichtigte Kontaktelektrode 26 durch Galvanisierung Cu/Ni gebildet werden.
  • In dieser Ausführungsform kann die schützende isolierende Schicht 27 als eine Halterung für die lichtemittierenden Nanostrukturen während eines nachfolgenden Planarisierungsprozesses verwendet werden. Alternativ kann das füllende Elektrodenmaterial als eine Halterung während eines nachfolgenden Planarisierungsprozesses verwendet werden, in Fällen, in denen ein Elektrodenmaterial als ein Träger für die lichtemittierenden Nanostrukturen 25 verwendet wird (es wird auf die Struktur in 1 verwiesen).
  • Nachfolgend kann ein Prozess eines Durchführens einer Planarisierung auf ein Niveau L zum Entfernen des Bereichs der aktiven Schicht, die auf der anderen Kristallebene (oberen Oberfläche) des Nanokerns 25a gebildet ist, durchgeführt werden. Folglich kann der Bereich der aktiven Schicht, die auf der anderen Kristallebene (oberen Oberfläche) des Nanokerns 25a angeordnet ist, gemäß der Darstellung in 7 entfernt werden und die verbleibenden Bereiche der aktiven Schicht 25b können nur an den Seitenoberflächen des Nanokerns 25a gebildet werden. Da die Seitenoberflächen des Nanokerns 25a die gleichen Kristallebenen P darstellen können, können gewünschte Wellenlängeneigenschaften geeignet realisiert werden. Auch kann ein Leckstromproblem, das leicht in dem aktiven Schichtbereich auftreten kann, der in dem oberen Teil des Nanokerns 25a angeordnet ist, reduziert werden.
  • Da die Seitenoberflächen davon im Allgemeinen eine größere Fläche aufweisen als die der oberen Oberflächen davon, können Effekte in dem Nanokern 25a aufgrund einer Reduktion in einem lichtemittierenden Bereich nicht bedeutsam sein. Insbesondere in dem Fall, dass der Nanokern 25a ein großes Aspektverhältnis aufweist, können Verbesserungen in Leuchteigenschaften anstelle der Effekte aufgrund einer Verringerung in einer lichtemittierenden Fläche bedeutend sein.
  • Daraufhin kann ein oberer Bereich der Kontaktelektrode 26 gemäß der Darstellung in 8 selektiv geätzt werden.
  • Während des Ätzprozesses kann die Kontaktelektrode eine Ausnehmung R aufweisen, die niedriger ist als die planarisierten oberen Oberflächen P der lichtemittieren Nanostrukturen 25. Folglich kann demzufolge aufgrund eines Materials der Kontaktelektrode 26, das auf der planarisierten Oberfläche über den vorangegangenen Polierprozess oder aufgrund der Kontaktelektrode, die in dem oberen Teil während eines nachfolgenden Prozesses angeordnet ist, ein Leckstromproblem auftreten.
  • Der vorliegende Ätzprozess kann als Trocken- oder Nassätzprozess zum selektiven Entfernen der Kontaktelektrode 26 durchgeführt werden und es kann hier ein geeigneter Ätzprozess und ein Ätzmittel abhängig von einem Material auf der Kontaktelektrode 26 selektiv verwendet werden. In einem Fall, in dem die Kontaktelektrode 26 z. B. ITO und die lichtemittierenden Nanostrukturen 25 ein Nitrideinkristall sind, kann z. B. ein Plasmaätzprozess verwendet werden. Hier kann Cl2, BCl3, Ar oder eine Kombination davon als ein Plasmagas verwendet werden. Es kann auch eine Wahl (Art oder Mischungsverhältnis) des Ätzmittels und Prozessbedingungen angepasst werden.
  • In der lichtemittierenden Nanostrukturhalbleitervorrichtung aus 8 kann eine Elektrode gebildet werden, um verschiedene Strukturen aufzuweisen. 9 bis 13 zeigen Querschnittsansichten, die entsprechend der Hauptprozesse in einem Beispiel eines Elektrodenbildungsprozesses darstellen.
  • Gemäß Darstellung in 9 wird auf der lichtemittierenden Nanostruktur 25 eine erste Passivierungsschicht 28a gebildet.
  • Die erste Passivierungsschicht 28a kann zum Bedecken der planarisierten oberen Oberflächen der lichtemittierenden Nanostrukturen 25 und der schützenden isolierenden Schicht 27 gebildet werden. Die erste Passivierungsschicht 28a kann aus einem Material gebildet werden, das gleich oder ähnlich dem für die schützende isolierende Schicht 27 verwendeten Material ist.
  • Nachfolgend können die schützende isolierende Schicht 27 und die erste Passivierungsschicht 28 gemäß Darstellung in 10 selektiv entfernt werden, um einen Bereich O der Basisschicht 22 freizulegen.
  • Ein freigelegter Bereich e1 kann einen Bereich bereitstellen, in dem eine erste Elektrode zu bilden ist. Der vorliegende Entfernungsprozess kann unter Verwendung eines Fotolithografieprozesses durchgeführt werden. In einem speziellen Beispiel kann ein Bereich der lichtemittierenden Nanostrukturen 25, die in dem gewünschten freigelegten Bereich e1 angeordnet sind, entfernt werden, jedoch kann der Nanokern 25a in dem Bereich nicht gewachsen werden, in dem eine Elektrode zu bilden ist, so dass die lichtemittierende Nanostruktur 25, die während des vorliegenden Prozesses entfernt wird, nicht vorhanden ist (vgl. 15).
  • Gemäß Darstellung in 11 kann daraufhin ein Fotolack PR mit ersten und zweiten Öffnungen e1 und e2 gebildet werden. Die ersten und zweiten Öffnungen e1 und e2 können erste und zweite Elektrodenbildungsbereiche festlegen. Während des vorliegenden Prozesses kann die erste Öffnung e1 einen Bereich der Basisschicht 23 freilegen und die zweite Öffnung e2 kann einen Bereich der Kontaktelektrode 26 freilegen.
  • Daraufhin werden, wie in 12 dargestellt, erste und zweite Elektroden 29a und 29b entsprechend in den ersten und zweiten Öffnungen gebildet. Ein Elektrodenmaterial, das in dem vorliegenden Prozess verwendet wird, kann aus einem gemeinsamen Elektrodenmaterial der ersten und zweiten Elektroden 29a und 29b gebildet werden. Für die ersten und zweiten Elektroden 29a und 29b kann z. B. ein Material Au, Ag, Al, Ti, W, Cu, Sn, Ni, Pt, Cr, ZnO, ITO, Graphen, Sn, TiW, AuSn oder eutektische Metalle davon umfassen.
  • Anschließend kann, wie in 13 dargestellt ist, eine zusätzliche zweite Passivierungsschicht 28b gebildet werden. Die zweite Passivierungsschicht 28b kann eine schützende Schicht 28 zusammen mit der ersten Passivierungsschicht 28a bereitstellen. Die zweite Passivierungsschicht 28b kann die ersten und zweiten Elektroden 29a und 29b aufrechterhalten, sowie den freiliegenden Halbleiterbereich bedecken, um den freiliegenden Halbleiterbereich zu schützen.
  • Die zweite Passivierungsschicht 28b kann aus einem Material gebildet sein, das gleich oder ähnlich dem ersten Passivierungsschicht 28a ist.
  • Das Herstellungsverfahren gemäß der Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts kann verschiedentlich geändert werden. Beispielsweise kann ein Prozess des Füllens des Nanokerns unter Verwendung einer Maske als einer Formstruktur zum Wachsen des Nanokerns vorteilhaft verwendet werden. Die 14 bis 22 sind Querschnittansichten, die entsprechende Hauptprozesse in den Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Nanostrukturhalbleitervorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts darstellen.
  • Gemäß der Darstellung in 14 kann eine Basisschicht 52 durch Wachsen eines Halbleiters vom ersten Leitfähigkeitstyp auf einem Substrat 51 bereitgestellt werden.
  • Die Basisschicht 52 kann eine Kristallwachstumsoberfläche zum Wachsen von lichtemittierenden Nanostrukturen darauf bereitstellen und kann zur elektrischen Verbindung von lichtemittierenden Nanostrukturen 55 miteinander verwendet werden. Die Basisschicht 52 kann demzufolge einen Einkristallhalbleiter mit elektrischer Leitfähigkeit gebildet werden. In einem Fall, in dem die Basisschicht 52 direkt gewachsen wird, kann das Substrat 51 ein Kristallwachstumssubstrat sein.
  • Die Basisschicht 52 kann ein Nitridhalbleiter sein, der AlxInyGa1-x-yN mit 0 ≤ x < 1, 0 ≤ y < 1, 0 ≤ x + y < 1 erfüllt und kann mit Verunreinigungen vom n-Typ dotiert sein, wie z. B. Silizium (Si). In diesem Fall kann das Substrat 51 aus Saphir, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2 oder GaN gebildet sein.
  • In einem Fall, in dem das Substrat aus Silizium (Si) gebildet ist, kann das Substrat gestreckt oder aufgrund eines Unterschieds in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Gan und Silizium gestreckt oder gebrochen sein oder das Auftreten von Defekten kann möglicherweise aufgrund eines Unterschieds in den Gitterkonstanten mehr wahrscheinlich sein. Folglich kann eine Pufferschicht mit einer zusammengesetzten Struktur in diesem Fall verwendet werden, da Defekte unterdrückt sein soll, während eine Verspannungskontrolle zur Unterdrückung von Streckung bereitgestellt wird. Die Pufferschicht kann ein Kristall sein, der nicht Gallium (Ga) umfasst, um eine Reaktion zwischen dem Siliziumelement des Siliziumsubstrats und Gallium (Ga) zu verhindern. In einem Fall, in dem eine Mehrzahl von AlN-Schichten verwendet wird, kann auch eine AlGaN-Zwischenschicht dazwischen eingefügt werden, um Verspannung im Zentrum von GaN zu steuern.
  • Das Substrat 51 kann vollständig oder teilweise entfernt oder während eines Chipherstellungsprozesses strukturiert werden, um Lichtemissionen oder elektrische Eigenschaften auf einem LED-Chip zu verbessern, bevor oder nachdem eine LED-Struktur gewachsen wird.
  • Wenn das Substrat 51 z. B. ein Saphirsubstrat ist, kann das Substrat 51 unter Verwendung eines Laserablöse(LLO)-Prozesses getrennt werden. Wenn das Substrat 51 aus Silizium oder Siliziumkarbid gebildet wird, kann das Substrat 51 durch ein Verfahren entfernt werden, wie z. B. Polieren oder Ätzen.
  • In dem Fall, dass das Substrat 51 entfernt wird, kann ein anderes Trägersubstrat verwendet werden. In dem Trägersubstrat kann ein reflektives Metall an Übergangsschichten oder eine reflektierende Struktur kann zwischen Übergangsschichten eingesetzt werden, um eine Lichtextraktionseffizienz eines LED-Chips zu verbessern.
  • Wenn das Substrat strukturiert wird, kann eine Unebenheit oder eine geneigte Oberfläche auf Hauptoberflächen oder beiden Seitenoberflächen des Substrats gebildet werden, bevor oder nachdem ein Einkristall gewachsen wurde, um die Lichtextraktionseffizienz und Kristalleigenschaften zu verbessern. Die Größe einer Struktur kann aus einem Bereich von 5 nm bis 500 μm ausgewählt sein. Es kann eine beliebige Struktur verwendet werden, solange die Struktur eine verbesserte Lichtextraktionseffizienz unter Verwendung einer regulären oder irregulären Struktur verbessert. Die Struktur kann variabel gebildet sein, z. B. kann sie eine Säulengestalt, eine Spitze-und-Tal-Gestalt, eine Halbsphärengestalt oder dergleichen aufweisen.
  • Als Nächstes können gemäß Darstellung in 15 eine Maske 53 mit einer Mehrzahl von Öffnungen H und eine dazwischengelegte Ätzstoppschicht auf der Basisschicht 52 gebildet werden.
  • Die Maske 53 kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine erste Materialschicht 53a, die auf der Basisschicht 52 gebildet ist, und eine zweite Materialschicht 53b umfassen, die auf der ersten Materialschicht 53a gebildet ist und eine Ätzrate aufweist, die größer als diese ersten Materialschicht 53a.
  • Die erste Materialschicht 53a kann als die Ätzstoppschicht bereitgestellt werden. Das heißt, dass die erste Materialschicht 53a eine Ätzrate aufweisen kann, die kleiner ist als die der zweiten Materialschicht 53b unter Ätzbedingungen der zweiten Materialschicht 53b. Wenigstens die erste Materialschicht 53a kann aus einem Material gebildet sein, das elektrische Isolationseigenschaften aufweist, und die zweite Materialschicht 53b kann auch aus einem isolierenden Material gebildet sein, falls nötig.
  • Die ersten und zweiten Materialschichten 53a und 53b können aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein, um eine geforderte Differenz in den Ätzraten zu bilden. Die erste Materialschicht 53a kann z. B. eine SiN-Schicht sein und die zweite Materialschicht 53b kann eine SiO2-Schicht sein. Die zweite Material 53b oder beide von den ersten und zweiten Materialschichten 53a und 53b können aus einem Material mit einer porösen Struktur gebildet sein, um einen Unterschied in den Ätzraten unter Verwendung eines Unterschied in der Porosität sicherzustellen. In diesem Fall können die ersten und zweiten Materialschichten 53a und 53b aus dem gleichen Material gebildet sein.
  • Die totale Dicke der ersten und zweiten Materialschichten 53a und 53b können angesichts einer gewünschten Höhe einer Nanostruktur entworfen werden. Die erste Materialschicht 53a kann eine Dicke aufweisen, die kleiner ist als die der zweiten Materialschicht 53b. Ein Ätzstoppniveau durch die erste Materialschicht 53a kann ein Punkt sein, an dem eine Tiefe gleich oder kleiner ist als 1/3 der Gesamthöhe der Maske 53, d. h. dass die gesamte Dicke der ersten und zweiten Materialschichten 53a und 53b von der Oberfläche der Basisschicht 52. Mit anderen Worten, die Dicke der ersten Materialschicht 53b kann gleich oder kleiner als 1/3 der Gesamtdicke der ersten und zweiten Materialschichten 53a und 53b sein.
  • Die Gesamthöhe der Maske 53, d. h. die Gesamtdicke der ersten und zweiten Materialschichten 53a und 53b können 10 nm bis 100 μm betragen.
  • Nachdem die ersten und zweiten Materialschichten 53a und 53b sequenziell auf der Basisschicht 52 gebildet wurden, kann eine Mehrzahl von Öffnungen H in den ersten und zweiten Materialschichten gebildet werden, um Bereiche der Basisschicht 52 dahindurch freizulegen (1B). Die Größe von jeder Öffnung H, die die Oberfläche der Basisschicht 53 freilegt, kann angesichts einer gewünschten Größe der lichtemittierenden Nanostruktur entworfen werden. Die Öffnung H kann z. B. eine Breite (Durchmesser) von 600 nm oder weniger aufweisen, insbesondere in einem Bereich von 50 bis 500 nm.
  • Die Bereiche, in denen die Öffnungen H gebildet werden, sind Bereiche, in denen Nanokerne, d. h. lichtemittierende Nanostrukturen, wachsen sollen, und folglich sollen Bereiche E1 und E2, in denen Elektroden zu bilden sind, vorab festgelegt werden und die Öffnungen H können nicht in den Bereichen E1 und E2 gebildet werden. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, dass ein Prozess zum Entfernen von lichtemittierenden Nanostrukturen in nachfolgenden Elektrodenbildungsprozessen durchgeführt wird.
  • Die Öffnungen H der Maske 53 können durch einen Halbleiterprozess gebildet werden, z. B. einen Tiefätzprozess, um relativ hohes Aspektverhältnis aufzuweisen. Die Öffnungen H können gebildet werden, so dass sie ein Aspektverhältnis von 5:1 oder höher haben, insbesondere 10:1 oder höher. Im Allgemeinen können die Öffnung H in den ersten und zweiten Materialschichten 53a und 53b eine Breite aufweisen, die in einer Richtung zu der Basisschicht abnimmt (vgl. die experimentellen Beispiele und 31 unten), während sie abhängig von den Ätzbedingungen variiert werden.
  • Während des Tiefätzprozesses und im Allgemeinen können reaktive Ionen, die aus einem Plasma erzeugt sind, oder Ionenstrahlen, die in Hochvakuum erzeugt sind, verwendet werden. Der Tiefätzprozess ist ein Trockenätzen, das eine Präzisionsverarbeitung auf einer Mikrostruktur ohne geometrische Bedingungen im Vergleich zum Nassätzen ermöglicht. Es kann ein Gas auf Basis von CF zum Ätzen eines Oxidfilms der Maske 53 verwendet werden. Beispielsweise kann ein Ätzmittel, erhalten aus einer Kombination von O2 und/oder Ar mit einem Gas, wie z. B. CF4, C2F6, C3F8, C4F8 oder CHF3 verwendet werden.
  • Querschnittgestalten der Öffnung H und die Ausrichtung davon können verschiedentlich gebildet werden. Die Öffnung H kann z. B. verschiedene Querschnittgestalten aufweisen, wie z. B. eine polygonale Gestalt, eine viereckige Gestalt, eine elliptische Gestalt oder eine kreisförmige Gestalt. Obwohl der Fall, in dem die Öffnungen H, wie in 15 dargestellt ist, eine stabförmige Gestalt aufweisen, ist die Ausführungsform nicht darauf beschränkt. Die Öffnung H kann unter Verwendung eines geeigneten Ätzprozesses verschiedentlich gestaltet werden.
  • Als Nächstes wird ein Halbleiter von einem ersten Leitfähigkeitstyp auf den freiliegenden Bereichen der Basisschicht 52 gewachsen, wie in 16 dargestellt ist, so dass die Mehrzahl von Öffnungen H mit dem ersten Halbleiter vom ersten Leitfähigkeitstyp gefüllt werden, wodurch eine Mehrzahl von Nanokernen 55a gebildet wird.
  • Der Halbleiter vom ersten Leitfähigkeitstyp der Nanokerne 55a kann ein Nitridhalbleiter vom n-Typ sein, z. B. ein Kristall, der AlxInyGa1-x-yN mit 0 ≤ x < 1, 0 ≤ y < 1, 0 ≤ x + y < 1 erfüllt. Der Halbleiter vom ersten Leitfähigkeitstyp, der die Nanokerne bildet, kann aus demselben Material gebildet sein, wie der Halbleiter vom ersten Leitfähigkeitstyp der Basisschicht 52. Die Basisschicht 52 und die Nanokerne 55a können z. B. aus GaN vom n-Typ gebildet werden.
  • Ein Nitrideinkristall, der die Nanokerne 55a bildet, kann unter Verwendung einer metallorganischen chemischen Gasphasenabscheidung (MOCVD) oder einer Molekularstrahlepitaxie (MBE) gebildet werden. Die Maske 53 kann eine Form für einen gewachsenen Nitrideinkristall dienen, um die Nanokerne 55a mit Gestalten entsprechend denen der Öffnungen bereitzustellen. Das heißt, dass der Nitrideinkristall auf Bereichen der Basisschicht 52 selektiv gebildet werden kann, die darin unter Verwendung der Maske 53 zum Füllen der Öffnungen H zu den Öffnungen H freigelegt sind. Der Nitrideinkristall, der selektiv auf Bereichen der Basisschicht 52 gewachsen ist, die zu den Öffnungen H freigelegt sind, kann eine Form entsprechend der der Öffnungen H aufweisen.
  • Als Nächstes kann die Maske 53, wie in 17 dargestellt ist, teilweise unter Verwendung der ersten Materialschicht 53a als einer Ätzstoppschicht entfernt werden, so dass Seitenoberflächen der Mehrzahl von Nanokerne 55a freigelegt werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform kann ein Ätzprozess auf solch eine Art durchgeführt werden, dass nur die zweite Materialschicht 53b selektiv entfernt werden kann, während die erste Materialschicht 53a verbleibt. In dem vorliegenden Ätzprozess kann die erste Materialschicht 53a als Ätzstoppschicht verwendet werden und in einem nachfolgenden Prozess kann die erste Materialschicht 53a verhindern, dass eine aktive Schicht 55b und eine Halbleiterschicht 55c vom zweiten Leitfähigkeitstyp mit der Basisschicht 52 in Kontakt tritt.
  • Wie in der vorliegenden Ausführungsform kann weiterhin ein Wärmebehandlungsprozess vorgesehen sein, um kristalline Eigenschaften in dem Prozess der Herstellung lichtemittierender Nanostrukturen unter Verwendung einer Maske mit darin bereitgestellten Öffnungen als einer Form zu verbessern. 18 stellt einen Nanokern 55' dar, der wärmebehandelt wurde, um verbesserte kristalline Eigenschaften aufzuweisen.
  • Nach Entfernung der Maske kann eine Oberfläche des Nanokerns 55a einer Wärmebehandlung in einem vorbestimmten Zustand ausgesetzt sein, so dass eine Kristallebene des Nanokerns 55a in eine stabile Oberfläche geändert wird, die für Kristallwachstum geeignet ist, wie z. B. eine semipolare oder nichtpolare Kristallebene. Ein entsprechender Prozess kann mit Bezug auf die 23 und 24 erläutert werden.
  • 23 und 24 zeigen mimetische Diagramme, die entsprechend Wärmebehandlungsprozesse zeigen, die auf die 5D und 5E angewendet werden.
  • 23 kann Nanokerne 55a darstellen, die in dem Prozess aus 17 erhalten werden. Jeder der Nanokerne kann Kristallebenen aufweisen, die abhängig von einer Querschnittgestalt einer Öffnung bestimmt sind. Obwohl der erhaltene Nanokern 55a Kristallebenen aufweist, die abhängig von einer Querschnittgestalt der Öffnung H bestimmt sind, können die Kristallebenen der Nanokerne 55a, die wie oben beschrieben, bereitgestellt werden, relativ instabil sein, was ein Faktor zur Verschlechterung nachfolgender Kristallwachstumszustände sein kann.
  • Wie in der vorliegenden Ausführungsform kann eine Seitenoberfläche des Nanokerns 55a in einem Fall, in dem die Öffnung eine zylindrische Stabgestalt aufweist, eine gekrümmte Oberfläche anstelle einer speziellen Kristallebene aufweisen, wie in 23 dargestellt ist.
  • Wenn dieser Nanokern einer Wärmebehandlung ausgesetzt ist, können instabile Kristalle an der Oberfläche davon neu angeordnet sein, so dass eine stabile Kristallebene, wie in Semipolarität oder Nichtpolarität, gebildet werden kann, wie in 24 dargestellt ist. Die Wärmebehandlung kann bei einer Temperatur von 600°C oder höher durchgeführt werden oder bei einer Temperatur in einem Bereich von 800°C bis 1200°C in einem speziellen Beispiel, für ein Paar Sekunden bis einige zehn Minuten (1 Sekunde bis 60 Minuten), wodurch eine instabile Kristallebene in eine stabile Kristallebene umgewandelt wird.
  • Falls die Substrattemperatur kleiner ist als 600°C ist es in dem Wärmebehandlungsprozess schwierig, Kristalle der Nanokerne zu wachsen und neu anzuordnen, was es erschwert, einen Wärmebehandlungseffekt zu erhalten. Wenn die Substrattemperatur geringer ist als 1200°C wird Stickstoff (N) von den GaN-Kristallebenen verdampft, um die Kristallqualität zu verschlechtern. Auch ist es für eine Zeitperiode kürzer als 1 Sekunde schwierig, einen ausreichenden Wärmebehandlungseffekt zu erhalten, und für einige zehn Minuten, z. B. für eine Zeitperiode länger als 60 Minuten, ist es hinsichtlich eines Herstellungsprozesses und Herstellungskosten nicht erwünscht.
  • Wenn der Nanokern 55 unter Verwendung einer C(0001)-Ebene des Saphirsubstrats((111)-Ebene im Falle eines Siliziumsubstrats) gewachsen wird, kann z. B. ein Nanokern 55a mit einer zylindrischen Gestalt, wie in 23 dargestellt ist, in einem geeigneten Temperaturbereich gemäß vorangehender Erläuterung wärmebehandelt werden, um eine gekrümmte Oberfläche (Seitenoberfläche), eine instabile Kristallebene, in eine hexagonale Kristallspalte (55a' in 24) mit einer nichtplanaren Oberfläche (m-Ebene) als einer stabilen Kristallebene umzuwandeln. Die Stabilisierung der Kristallebene kann durch den Wärmebehandlungsprozess realisiert werden, der bei einer hohen Temperatur durchgeführt wird.
  • Obwohl es schwierig ist, ein solches Prinzip klar zu erläutern, kann verstanden werden, dass ein teilweises Wiederwachsen durchgeführt wird, um eine stabile Kristallebene durch Abscheidung des verbleibenden Quellgases zu haben, in einem Fall, in dem Kristalle auf der Oberfläche bei einer relativ hohen Temperatur wieder ausgerichtet werden oder ein Quellgas in einer Kammer verbleibt.
  • Insbesondere kann ein Wärmebehandlungsprozess angesichts eines Wiederaufwachsens in einer Atmosphäre durchgeführt werden, in der ein Quellgas in einer Kammer verbleibt, oder es kann eine Wärmebehandlung in einem Zustand durchgeführt werden, in dem absichtlich eine relativ geringe Menge an Quellgas zugeführt wird. In dem Fall einer MOCVD-Kammer, TMGa und NH3 verbleiben, wie in 23 dargestellt ist, wird z. B. die Wärmebehandlung durchgeführt, so dass das Quellgas mit einer Nanokernoberfläche reagiert, um demzufolge ein teilweises Wiederaufwachsen zu realisieren, so dass eine stabile Kristallebene erhalten wird. Aufgrund dieses Wiederaufwachsens können Breiten der wärmebehandelten Nanokerne 55a' gegenüber denen der Nanokerne 55a vor dem Wärmebehandlungsprozess (vgl. 23 und 24) leicht erhöht werden.
  • Auf diese Weise kann die Kristallisierung des Nanokerns durch Einführen des zusätzlichen Wärmebehandlungsprozesses verbessert werden. Durch den Wärmebehandlungsprozess können nämlich Ungleichförmigkeit (z. B. ein Defekt oder dergleichen), die auf den Oberflächen des Nanokerns nach Entfernung der Maske vorhanden ist, entfernt werden und die Stabilität der internen Kristalle kann stark durch die Neuanordnung verbessert werden. Der Wärmebehandlungsprozess kann unter Bedingungen durchgeführt werden, die ähnlich denen des Wachstumsprozesses der Nanokerne innerhalb einer Kammer sind, nachdem die Maske entfernt wurde. Der Wärmebehandlungsprozess kann z. B. bei einer Temperatur (z. B. einer Substrattemperatur) in einem Bereich von 800°C bis 1200°C durchgeführt werden, jedoch kann auch ein ähnlicher Effekt sogar mit einem Wärmebehandlungsprozess erreicht werden, der bei einer Temperatur gleich oder größer als 600°C durchgeführt wird.
  • Als Nächstes kann, wie in 19 dargestellt ist, die aktive Schicht 55b und die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 55c sequenziell auf Oberflächen der Mehrheit von Nanokernen 55a' gewachsen werden.
  • Durch den Prozess wie vorangehend beschrieben können lichtemittierende Nanostrukturen 55 eine Kern-Schalen-Struktur aufweisen, in der der Halbleiter vom ersten Leitfähigkeitstyp als die Nanokerne von 55a' bereitgestellt werden. Die aktive Schicht und die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 55c, die die entsprechenden Nanokerne 55a' umgeben, werden als Schalenschichten bereitgestellt.
  • Die aktive Schicht 55b kann eine Multi-Quantentopf(MQW)-Struktur aufweisen, in der Quantentopfschichten und Quantenbarrierenschichten alternativ gestapelt sind, z. B. kann sie eine GaN/InGaN- oder GaN/AlGaN-Struktur im Falle eines Nitridhalbleiters aufweisen. Hier kann die aktive Schicht 55b auch eine Single-Quantentopf(SQW)-Struktur haben.
  • Die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 55c kann ein Kristall sein, der AlxInyGa1-x-yN erfüllt, wobei 0 ≤ x < 1, 0 ≤ y < 1, 0 ≤ x + y < 1. Die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 55c kann eine Elektronenblockierschicht (nicht dargestellt) in einem Bereich davon an der aktiven Schicht 55b aufweisen. Die Elektronenblockierschicht (nicht dargestellt) kann eine Multischichtstruktur aufweisen, in der eine Mehrzahl von Schichten mit unterschiedlichen Zusammensetzungen von AlxInyGa1-x-yN mit 0 ≤ x < 1, 0 ≤ y < 1, 0 ≤ x + y < 1, gestapelt sind oder wenigstens eine Schicht aufweist, die aus AlyGa(1-y)N gebildet ist, wobei 0 ≤ y < 1. Die Elektronenblockierschicht (nicht dargestellt) kann eine größere Bandlücke aufweisen als die der aktiven Schicht 55b, um demzufolge zu verhindern, dass Elektronen zu der Halbleitschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp (p-Typ) 55c fließt.
  • Jeder der Nanokerne 55a' kann einen Hauptteil umfassen, der eine Seitenoberfläche mit einer ersten Kristallebene in einer Aufwachsrichtung bereitstellt und einen oberen Teil, der eine obere Oberfläche mit einer zweiten Kristallebene aufweist, die sich von der ersten Kristallebene unterscheidet.
  • Wenn die Basisschicht 52 ein Nitrideinkristall ist, der eine obere Oberfläche mit einer c-Ebene umfasst, kann die Seitenoberfläche des Hauptteils eine Kristallebene senkrecht zu der Wachstumsoberfläche der Basisschicht 52 aufweisen, d. h. eine nichtplanare n-Ebene, und die Oberfläche des oberen Teils kann eine semipolare r-Ebene aufweisen, die von der m-Ebene verschieden ist. Auf diese Weise können die Oberflächen des Nanokerns 55a eine Mehrzahl von verschiedenen Kristallebenen aufweisen.
  • Demzufolge, wie vorangehend beschrieben ist, kann eine Zusammensetzung (insbesondere der Anteil an Indium) der aktiven Schicht 55b gemäß der entsprechenden Kristallebenen verschieden sein, sogar in dem Fall, in dem die aktive Schicht 55b auf den Oberflächen des Nanokerns 55a' durch den gleichen Prozess gewachsen wird. Auch kann der aktive Schichtbereich, der in dem oberen Teil gebildet ist, relativ dünn sein. Um diesem Problem gerecht zu werden, kann demzufolge ein Prozess eines Entfernens der aktiven Schicht, die auf dem oberen Teil des Nanokerns 55a' gebildet ist, zusätzlich unternommen werden, wie in den 22 bis 22 dargestellt ist.
  • Als Erstes wird, wie in 20 dargestellt ist, eine Kontaktelektrode 56 auf den lichtemittierenden Nanostrukturen 55 gebildet. Zusätzlich kann eine schützende isolierende Schicht 57 auf der Kontaktelektrode 56 gebildet werden. Die schützende isolierende Schicht 57 kann zum Füllen von Räumen zwischen den lichtemittierenden Nanostrukturen 55 gebildet werden.
  • Die Kontaktelektrode 56 kann aus einem Material gebildet werden, das mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 55c einen Ohmschen Kontakt bildet. Die schützende isolierende Schicht 57 kann aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet werden, das eine Passivierungsstruktur durch einen Halbleiterprozess bereitstellt. Eine schützende isolierende Schicht, gebildet aus SiO2 oder SiNx, kann als die schützende isolierende Schicht 57 verwendet werden.
  • Dann kann ein Prozess zur Durchführung einer Planarisierung auf ein Niveau L durchgeführt werden, um einen Bereich der aktiven Schicht zu entfernen, die auf der oberen Oberfläche des Nanokerns 55a' gebildet ist. Als Ergebnis kann der Bereich der aktiven Schicht, die auf der anderen Kristallebene (oberen Oberfläche) des Nanokerns 55a' angeordnet ist, gemäß der Darstellung in 21 entfernt werden und die verbleibende aktive Schicht 55b kann nur auf den Seitenoberflächen des Nanokerns 55a' angeordnet sein. Da die Seitenoberflächen des Nanokerns 55a' gleiche Kristallebenen aufweisen, kann die verbleibende aktive Schicht 55b ermöglichen, dass gewünschte Wellenlängeneigenschaften erhalten werden. Es kann ein Leckstromproblem, das schon in dem aktiven Schichtbereich auftritt, der in dem oberen Teil des Nanokerns 55', angeordnet ist, verringert werden.
  • Daraufhin kann ein oberer Bereich der Kontaktelektrode 56, wie in 22 dargestellt, selektiv geätzt werden.
  • Während des Ätzprozesses kann die Kontaktelektrode 56 eine Ausnehmung R aufweisen, die niedriger angeordnet ist als die planarisierten oberen Oberflächen P der lichtemittierenden Nanostrukturen 55. Demzufolge kann ein Leckstromproblem aufgrund eines Materials der Kontaktelektrode 56 auftreten, das auf der planarisierten Oberfläche während des vorangehenden Polierprozesses verbleibt oder aufgrund der Kontaktelektrode 26, die in dem oberen Teil während eines nachfolgenden Prozesses angeordnet ist. Ein solches Leckstromproblem kann aufgrund der Kontaktelektrode durch den vorliegenden Ätzprozess verringert werden.
  • Der vorliegende Ätzprozess kann als ein Trocken- oder Nassätzprozess durchgeführt werden, um die Kontaktelektrode 56 selektiv zu entfernen. Hier kann ein geeigneter Ätzprozess und ein Ätzmittel abhängig von einem Material der Kontaktelektrode 56 selektiv verwendet werden. In einem Fall, in dem die Kontaktelektrode 56 aus ITO besteht und die lichtemittierenden Nanostrukturen 55 ein Nitrideinkristall sind, kann z. B. ein Plasmaätzprozess verwendet werden. Hier kann Cl2, BCl3, Ar oder beliebige Kombinationen davon als ein Plasmagas verwendet werden. Auch kann eine Auswahl (Typ oder Mischungsverhältnis) des Ätzmittels und von Prozessbedingungen eingestellt werden.
  • Die oben beschriebene vorliegende Ausführungsform stellt den Fall bereit, in dem die Maske auf der Basisschicht in der vorangehend genannten Ausführungsform aus zwei Materialschichten gebildet ist, jedoch ist die Ausführungsform nicht beschränkt. Dies bedeutet, dass drei oder mehr Materialschichten verwendet werden können.
  • Im Fall einer Maske mit ersten bis dritten Materialschichten, die sequenziell auf der Basisschicht gebildet sind, kann die zweite Materialschicht z. B. als eine Ätzstoppschicht bereitgestellt sein und kann aus einem Material gebildet sein, das sich von dem der ersten und dritten Materialschichten unterscheidet. Die ersten und dritten Materialschichten können aus dem gleichen Material gebildet sein, falls erforderlich.
  • Unter den Ätzbedingungen der dritten Materialschicht kann die zweite Materialschicht als eine Ätzstoppschicht wirken, da wenigstens die zweite Materialschicht eine Ätzrate aufweist, die kleiner ist als die der dritten Materialschicht. Wenigstens die dritte Materialschicht kann aus einem Material mit elektrischen Isoliereigenschaften gebildet sein und die zweite oder dritte Materialschicht oder kann aus einem isolierenden Material gebildet sein, falls erforderlich.
  • Es wird beschrieben, dass der Wärmebehandlungsprozess, der in der vorangehend genannten Ausführungsform eingeführt wurde, durchgeführt wird, nachdem die Maske 53 entfernt wurde. Der Wärmebehandlungsprozess kann jedoch auch nach Beendigung des Aufwachsens der Nanokerne angewendet werden, bevor die Maske 53 entfernt wird, um zur Verbesserung der Kristallisierung der lichtemittierenden Nanokerne, weiterhin der lichtemittierenden Nanostrukturen, beizutragen. Der Wärmebehandlungsprozess, der vor der Entfernung der Maske eingeführt wurde, kann unter Bedingungen durchgeführt werden, die ähnlich den der Aufwachstemperatur sind und kann einen ausreichenden Effekt erhalten, sogar bei einer Zeitperiode kürzer als der des Wärmebehandlungsprozesses, der vor der Entfernung der Maske durchgeführt wurde. Der vor der Entfernung der Maske durchgeführte Wärmebehandlungsprozess kann als Verbesserung der Kristallisierung der Nanokerne hinsichtlich einer Neuanordnung des Kristalls verstanden werden. Dies wird hinsichtlich der Ausführungsform unten in größerem Detail beschrieben.
  • In der vorangehenden genannten Ausführungsform ist dargestellt, dass Seitenoberflächen der lichtemittierenden Nanostrukturen im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche der Basisschicht sind, jedoch können die Seitenoberflächen davon auch einen vorbestimmten Neigungswinkel aufweisen.
  • Die lichtemittierenden Nanostrukturen mit geneigten Seitenoberflächen können auf verschiedenen Weisen hergestellt werden. In einem Verfahren, das eine Maske als eine Formstruktur verwendet, können z. B. Öffnungen der Maske eine Gestalt aufweisen, die eine geeignete geneigte Oberfläche bereitstellt. Es können Nanokerne mit geneigten Seitenoberflächen bereitgestellt werden.
  • Im Detail stellen die 25 und 26 Masken mit unterschiedlichen Gestalten dar. In 25 kann eine Maske 63 mit ersten und zweiten Materialschichten 63a und 63b Öffnungen H mit einer spaltenartigen Struktur aufweisen, die eine Querschnittsfläche aufweist, welche in einer Richtung zu einem oberen Bereich davon abnimmt. In 26 kann eine Maske 63' mit ersten und zweiten Materialschichten 63a' und 63b' Öffnungen H mit einer spaltenartigen Struktur aufweisen, welche eine Querschnittfläche umfasst, die in einer Richtung zu einem oberen Bereich davon zunimmt.
  • Die Öffnungen, die während eines Tefätzprozesses erhalten werden, können im Allgemeinen eine nach unten verengende Gestalt aufweisen, wenn Öffnungen mit einem großen Aspektverhältnis gebildet werden. Natürlich sind die Öffnungen nicht auf solche Strukturen beschränkt und Öffnungen mit verschiedenen Gestalten, die nicht gleichförmige Breiten in einer Dickenrichtung aufweisen, können in einem Ätzprozess verwendet werden.
  • Die 27 bis 30 sind Querschnittansichten, die sequenzielle Prozesse bei der Bildung lichtemittierender Nanostrukturen unter Verwendung der Maske 63 darstellen, die in 25 gezeigt ist;
    Gemäß Darstellung in 27A können Nanokerne 65a auf einer Basisschicht 62 unter Verwendung der Maske 63 gewachsen werden. Die Maske 63 weist Öffnungen mit einer Breite auf, die zu einem unteren Bereich davon abnehmen. Die Nanokerne 65a können gewachsen werden, so dass sie verschiedene Gestalten entsprechend denen der Öffnungen aufweisen.
  • Um weiterhin die Kristallqualität der Nanokerne 65a zu verbessern, kann ein Wärmebehandlungsprozess ein oder mehrere Male während des Aufwachsens der Nanokerne 65a durchgeführt werden. Insbesondere kann eine Oberfläche eines oberen Teils von jedem Nanokern 65a neu angeordnet werden, so dass er eine hexagonale pyramidenförmige Kristallebene aufweist, so dass eine stabile Kristallstruktur erhalten wird und eine große Qualität in einem Kristallwachstum in einem folgenden Prozess garantiert wird.
  • Der Wärmebehandlungsprozess kann unter den Temperaturbedingungen durchgeführt werden, wie vorangehend beschrieben. Der Wärmebehandlungsprozess kann z. B. zur Vereinfachung des Prozesses bei einer Temperatur gleich oder ähnlich der Aufwachstemperatur der Nanokerne 65a durchgeführt werden. Der Wärmebehandlungsprozess kann auch in einer Weise durchgeführt werden, dass eine Metallquelle, wie z. B. TMGa, gestoppt wird, während ein Druck und eine Temperatur gleich oder ähnlich dem Aufwachsdruck und der Aufwachstemperatur der Nanokerne 65a aufrechterhalten wird. Der Wärmebehandlungsprozess kann für ein paar Sekunden bis einige zehn Minuten (z. B. 5 Sekunden bis 30 Minuten) fortgeführt werden, jedoch kann ein ausreichender Effekt erhalten werden, sogar bei einer Zeitdauer in einem Bereich von ungefähr 10 Sekunden bis 60 Sekunden.
  • Der Wärmebehandlungsprozess, der während des Aufwachsprozesses der Nanokerne 65a eingeführt wurde, kann eine Verschlechterung der Kristallisierung hervorgerufen beim Aufwachsen der Nanokerne 65a unter einer schnelleren Geschwindigkeit verhindert werden und folglich kann ein schnelles Kristallwachstum und eine exzellente Kristallqualität erreicht werden.
  • Eine Zeit eines Wärmebehandlungsabschnitts und die Anzahl von Wärmebehandlungsprozessen für die Stabilisierung können gemäß einer Höhe und einem Durchmesser der finalen Nanokerne auf verschiedene Weisen modifiziert werden. In einem Fall, in dem eine Breite von jeder Öffnung in einem Bereich von 300 nm bis 400 nm liegt und eine Höhe von jeder Öffnung (Dicke der Maske) ungefähr 2 μm beträgt, kann z. B. eine Stabilisierungszeitdauer im Bereich von ungefähr 10 Sekunden bis 60 Sekunden an einem Mittelpunkt eingeführt werden, d. h. ungefähr 1,0 μm zum Aufwachsen von Kernen mit einer gewünschten hohen Qualität. Der Stabilisierungsprozess kann gemäß den Kernwachstumsbedingungen unterdrückt sein.
  • Anschließend, wie in 28 dargestellt ist, kann eine Strom-unterdrückende Zwischenschicht 64, eine hoch resistive Schicht, auf dem oberen Teil der Nanokerne 65a gebildet werden.
  • Nachdem die Nanokerne 65a mit einer gewünschten Höhe gebildet sind, kann die Stromunterdrückende Zwischenschicht 64 auf den Oberflächen der oberen Teile der Nanokerne 65a mit der Maske 63 gebildet werden, die gehaltert wird, wie sie ist. Folglich, da die Maske 63 verwendet wird, wie sie ist, kann die Strom-unterdrückende Zwischenschicht 64 leicht in den gewünschten Bereichen (die Oberfläche des oberen Teils) der Nanokerne 65a gebildet werden, ohne dass eine zusätzliche Maske gebildet wird.
  • Die Strom-unterdrückende Zwischenschicht 64 kann eine Halbleiterschicht sein, die absichtlich nicht dotiert ist, oder sie kann eine Halbleiterschicht sein, die mit Verunreinigungen eines zweiten Leitfähigkeitstyps entgegen dem der Nanokerne 65a dotiert ist. In einem Fall, in dem die Nanokerne 65a GaN vom n-Typ aufweisen, kann die Strom-unterdrückende Zwischenschicht 64 aus undotiertem GaN oder GaN dotiert mit Magnesium (Mg) als eine Verunreinigung vom p-Typ sein. In diesem Fall können die Nanokerne 65a und die Strom-unterdrückende Zwischenschicht 64 durch Wechseln des Typs einer Verunreinigung während des gleichen Aufwachsprozesses fortwährend gebildet werden. Im Falle des Unterbrechens des Dotierens von Silizium (Si) und Injizierens mit Magnesium (Mg) und Aufwachsens für ungefähr 1 Minute unter den gleichen Bedingungen, als die des Aufwachsens der GaN-Nanokerne vom p-Typ, kann z. B. die Strom-unterdrückende Zwischenschicht 64 eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 200 nm bis 300 nm gebildet werden. Solch eine Strom-unterdrückende Zwischenschicht 64 kann effektiv einen Leckstrom von ein paar μA oder mehr blockieren. Auf diese Weise kann die Strom-unterdrückende Zwischenschicht einfach während des Formprozesses in der vorliegenden Ausführungsform gebildet werden.
  • Anschließend, wie in 29 dargestellt ist, werden Bereiche der Maskenschicht 63 zum Erreichen der ersten Materialschicht 63a als eine Ätzstoppschicht zum Freilegen von seitlichen Oberflächen der Mehrzahl von Nanokernen 65a entfernt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform unter Anwendung des Ätzprozesses eines selektiven Entfernens der zweiten Materialschicht 63b kann nur die zweite Materialschicht 63b entfernt werden, während die erste Materialschicht 63a erhalten bleibt. Die verbleibende erste Materialschicht 63a kann dazu dienen, zu verhindern, dass die aktive Schicht und die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp mit der Basisschicht 62 in einem nachfolgenden Wachstumsprozess verbunden wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform kann ein zusätzlicher Wärmebehandlungsprozess während des Prozesses zum Bilden der lichtemittierenden Nanostrukturen unter Verwendung der Maske mit Öffnungen als einer Form zur Verbesserung der Kristallisierung eingeführt werden.
  • Nachdem die zweite Materialschicht 63b der Maske 63 entfernt wurde, können die Oberflächen der Nanokerne 65a unter vorbestimmten Bedingungen wärmebehandelt werden, um nichtstabile Kristallebenen der Nanokerne 65a in stabile Kristallebenen zu ändern (vgl. 23 und 24). Insbesondere in der vorliegenden Ausführungsform werden die Nanokerne 65a auf den Öffnungen mit geneigten Seitenwänden gewachsen, so dass sie geneigte Seitenwände entsprechend der Gestalt der Öffnungen aufweisen. Jedoch werden, nachdem der Wärmebehandlungsprozess durchgeführt wurde, die Kristalle neuangeordnet und wieder gewachsen, so dass die Nanokerne 65a' einen im Wesentlichen gleichförmigen Durchmesser (oder Breite) aufweisen. Die oberen Teile der Nanokerne 65a können auch eine unvollständige hexagonale pyramidenförmige Gestalt sofort aufweisen, nachdem sie aufgewachsen sind, jedoch können die Nanokerne 65a' nach dem Wärmebehandlungsprozess eine hexagonale pyramidenförmige Gestalt mit gleichförmigen Oberflächen aufweisen. Auf diese Weise können die Nanokerne mit ungleichförmiger Breite nach der Entfernung der Maske neu aufgewachsen (und wiederangeordnet) werden, so dass sie eine hexagonale pyramidenförmige spaltenartige Struktur mit gleichförmiger Breite über den Wärmebehandlungsprozess hinweg aufweisen.
  • Nachfolgend werden die Ergebnisse des Wiederaufwachsens (der Neuanordnung) der Nanokerne basierend auf dem Wärmebehandlungsprozess gemäß obiger Beschreibung anhand spezieller experimenteller Beispiele beschrieben.
  • Experimentelles Beispiel (Wärmebehandlungsprozess)
  • Zwei Schichten aus SiN/SiO2 wurden auf einer Basisschicht aus GaN vom n-Typ gebildet und es wurden Öffnungen gebildet. Hier wurde die SiN-Schicht (”a” in 9) gebildet, so dass sie eine Dicke von ungefähr 100 μm aufweist, und die SiO2-Schicht (”b” in 9) wurde mit einer Dicke von 2500 nm gebildet. Unter Durchführung eines Ätzens mit einem Plasma, erhalten durch eine Kombination von C4F8, O2 und Ar, für ungefähr 5 Minuten durch einen Fotolack(Schicht, die auf ”b” in 9 angeordnet ist)-Prozess wurden Öffnungen der Maske gebildet. 13 ist ein Rasterelektronenmikroskop(REM)-Bild, das durch Abbildung eines Querschnitts einer Öffnung erhalten wurde, die durch den Prozess erhalten wurde. Gemäß Darstellung in 31 weist die Öffnung in der Maske eine Breite auf, die zu einem unteren Bereich davon abnimmt.
  • Auf den Öffnungen der Maske wurden unter Verwendung eines MOCVD-Prozesses Nanokerne gebildet. Hier wurden TMGa und NH3 als Quellengase verwendet und es wurden Nanokerne für ungefähr 20 Minuten aufgewachsen, während die Temperatur eines Substrats bei ungefähr 1100°C gehalten wurde.
  • Zur Verbesserung der Kristallqualität der Nanokerne wurde zusätzlich während des Wachsens der Nanokerne ein Stabilisierungsprozess (Wärmebehandlungsprozess) durchgeführt. Beim Wachsen der Nanokerne 35a zum Erreichen einer Höhe von ungefähr 1,0 μm wurde nämlich an einem gewünschten Zwischenpunkt (ungefähr 10 Minuten) der Nanokerne die Zuführung einer TMGa-Quelle unterbrochen und es wurde eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur (ungefähr 1100°C) ähnlich der des Substrats während des Aufwachsens für ungefähr 30 Sekunden bis 50 Sekunden unter einer NH3-Atmosphäre durchgeführt.
  • Nachdem das Wachstum der gewünschten Nanokerne abgeschlossen wurde, wurde ein Oxidfilmbereich der Maske entfernt. Die Nanokerne, die der Gestalt der Öffnungen entsprechen, traten mit einer zylindrischen Gestalt auf, die geneigte Seitenwände aufwies (vgl. 32). Die Nanokerne mit der zylindrischen Struktur wurden mit einer Höhe von ungefähr 2467 nm und einem Durchmesser von ungefähr 350 nm bestimmt.
  • Nachdem die Maske entfernt wurde, wurde ein Wärmebehandlungsprozess angewendet. Der Wärmebehandlungsprozess wurde nämlich bei einer Substrattemperatur von ungefähr 1100°C (1000°C bis 1200°C) für ungefähr 20 Minuten (15 Minuten bis 25 Minuten) durchgeführt.
  • Nach dem Wärmebehandlungsprozess wurden Kristalle der Nanokerne neu gewachsen und neu angeordnet und es wurde bestätigt, dass der Durchmesser, der nicht in der Höhenrichtung gleichförmig war, sich in einen im Wesentlichen gleichförmigen Durchmesser in der Höhenrichtung geändert wurde und die nicht vollständige hexagonale pyramidenförmige Gestalt der oberen Teile der Nanokerne wurde in eine hexagonale pyramidenförmige Gestalt mit gleichförmigen Oberflächen nach dem Wärmebehandlungsprozess geändert (vgl. 33).
  • Im Detail betrug ein Durchmesser w1 von jedem Nanokern vor dem Wärmebehandlungsprozess 350 nm, jedoch betrug die Breite (w2: Grenzflächenintervall des Hexagons) nach dem Wärmebehandlungsprozess ungefähr 410 nm, ungefähr 60 nm oder mehr. Auch wurde bestätigt, dass eine Höhe von jedem Nanokern von 2467 nm auf 2470 nm geändert wurde, was eine Zunahme von ungefähr 3 nm darstellt, während ein Vergrößerungsgrad kleiner ist.
  • Es wurde bestätigt, dass wie in dem experimentellen Beispiel die Nanokerne mit einer ungleichen Breite nach Entfernung der Maske neu gewachsen (und neu angeordnet) wurden, so dass sie die hexagonale pyramidenförmige spaltenartige Struktur mit einer gleichförmigen Breite über den Wärmebehandlungsprozess hinweg aufwiesen.
  • Während des vorangegangenen Wärmebehandlungsprozesses kann eine Größe und eine Gestalt der Nanokerne nach dem Neuwachsen abhängig von einer Wärmebehandlungsprozesstemperatur (nämlich einer Substrattemperatur) und einer Wärmebehandlungsprozesszeit relativ geändert werden, ob ein Quellgas zugeführt wurde oder nicht, oder von einer Menge an zugeführtem Quellgas. Zum Beispiel kann eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 1000°C oder mehr für 5 oder mehr Minuten in einem Zustand durchgeführt werden, indem ein Zuführen eines Quellgases unterbrochen wurde, Kristalle können auf den Oberflächen der Nanokerne neu angeordnet werden, wobei eine Änderung in der Größe der Nanokerne aufgrund eines Ätzeffekts (nämlich N-Verdampfung) verringert wird. Die Änderung im Durchmesser der Nanokerne kann auf einem Niveau von 10% oder weniger angesichts einer Prozesszeit, Bedingung und Kosten aufrechterhalten werden. Gemäß der obigen Beschreibung kann eine Gleichförmigkeit des Durchmessers (oder Breite) der Nanokerne bei 95% oder mehr aufrechterhalten werden. In diesem Fall kann der Durchmesser von jedem Nanokern, der in einer Gruppe aufgewachsen wurde, in der Größen von Öffnungen der Maske gleich sind, im Wesentlichen gleich sein.
  • Die oben beschriebene Ausführungsform zeigt beispielhaft ein Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Nanostrukturhalbleitervorrichtung für das Aufwachsen von Nanokernen unter Verwendung einer Maske mit Öffnungen als einer Form. Das Verfahren gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform kann jedoch modifiziert oder in verschiedenen Ausführungsformen verbessert werden.
  • Wenigstens ein Bereich der Nanokerne aus der Mehrzahl von Nanokernen kann derart ausgebildet sein, so dass Querschnittsfläche (oder Durchmesser) und/oder Abstände zwischen wenigstens einem Bereich der Nanokerne von denen der verbleibenden Nanokerne verschieden sind.
  • Durch Ausbildung von einem Beliebigen von den Querschnittsflächen (oder Durchmesser) der lichtemittierenden Strukturen und den Abständen dazwischen, die zu unterscheiden sind, sogar wenn der gleiche Bildungsprozess der aktiven Schicht darauf angewendet wird, kann eine Mehrzahl von unterschiedlichen Wellenlängen von Licht emittiert werden. Gemäß der obigen Beschreibung kann weißes Licht in einer einzigen Vorrichtung erhalten werden, da eine Mehrzahl von unterschiedlichen Wellenlängen von Licht durch Unterscheidung der Ausbildung der Nanostrukturen emittiert werden kann. Die 34 bis 40 sind Querschnittansichten, die entsprechende Hauptprozesse in einem Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden weißen Nanostrukturhalbleitervorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform des erfinderischen Konzepts (eine Polierprozesseinführung) darstellen.
  • Als Erstes, wie in 34 dargestellt ist, wird eine Maske 123 mit einer Mehrzahl von Öffnungen H und eine Ätzstoppschicht, die dazwischen angeordnet ist, auf einer Basisschicht 122 gebildet, die auf einem Substrat 121 gebildet ist.
  • Die Maske 123 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine erste Materialschicht 123a, die auf der Basisschicht 122 gebildet ist, und eine zweite Materialschicht 123b, die auf der ersten Materialschicht 123a gebildet ist und eine Ätzrate größer als die der ersten Materialschicht 123a aufweist, umfassen.
  • Die Öffnungen H können als unterschiedliche Strukturen aufweisend gebildet werden. Im Detail, drei unterschiedliche Gruppen von Öffnungen können in der vorliegenden Ausführungsform gebildet werden. Öffnungen einer zweiten Gruppe A2 weisen einen Abstand d1 dazwischen auf, der gleich einem Abstand d2 zwischen Öffnungen einer ersten Gruppe A1 ist. Die zweite Gruppe kann eine Breite w2 größer als eine Breite w1 der Öffnungen der ersten Gruppe A1 aufweisen. Eine Öffnung einer dritten Gruppe A3 kann eine Breite w1 gleich der Breite w1 der Öffnungen der ersten Gruppe A1 aufweisen und die Öffnungen der dritten Gruppe A3 können einen Abstand w2 dazwischen aufweisen, der größer ist als der Abstand w1 zwischen den Öffnungen der ersten Gruppe A1. Im Wesentlichen bezeichnet die Zunahme in einem Abstand zwischen den Öffnungen eine relative Zunahme in einem Grad an Kontakt eines Quellgases bezüglich der gleichen Fläche und folglich kann eine Wachstumsgeschwindigkeit von Nanokernen 125a relativ schnell sein. Die Zunahme in einer Breite der Öffnung bezeichnet eine relative Abnahme in der Kontaktmenge eines Quellgases in der gleichen Fläche und folglich kann die Wachstumsgeschwindigkeit der Nanokerne 125a relativ langsam sein.
  • In dieser Ausführungsform wird die Konfiguration dargestellt, in der der Abstand d zwischen den Öffnungen und die Breite w der Öffnungen unterschieden wird, jedoch können auch zwei oder mehr Gruppen durch Differenzierung von lediglich dem Abstand d zwischen den Öffnungen oder der Breite w der Öffnungen gebildet werden. Wenn zwei oder mehr Gruppen mit unterschiedlichen Abständen d zwischen Öffnungen gebildet werden, kann z. B. die Breite w der Öffnungen gleich sein, während bei Bildung von zwei oder mehr Gruppen mit unterschiedlichen Breiten der Öffnungen die Abstände d zwischen den Öffnungen gleichförmig sein können.
  • Hier kann das von den zwei oder mehr Gruppen emittierte Licht einander komplementieren oder die zwei oder mehr Gruppen können ausgebildet sein, weißes Licht bei Kombination zu emittieren. In dem Fall zweier Gruppen können die zwei Gruppen derart gewünscht sein, dass wenn eine Gruppe blaues Licht emittiert, die andere Gruppe gelbes Licht emittiert. In dem Fall von drei Gruppen können die Abstände d zwischen den Öffnungen und/oder die Breiten w der Öffnungen unterschiedlich ausgebildet sein, um blaues, grünes und bzw. rotes Licht zu emittieren.
  • Mit zunehmendem Abstand d zwischen den Öffnungen nimmt die Wellenlänge des Lichts zu und folglich kann eine aktive Schicht, die blaues Licht emittiert, aus einer Gruppe erhalten werden, in der der Abstand d zwischen den Öffnungen relativ klein ist, und eine aktive Schicht, die rotes Licht emittiert, kann aus einer Gruppe erhalten werden, in der der Abstand d zwischen Öffnungen relativ groß ist. Mit zunehmendem Abstand d zwischen den Öffnungen tendieren die Dicken (laterale Richtung bezüglich dem Kern) der aktiven Schicht und/oder die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp dazu, sich zu vergrößern. Folglich kann ein Durchmesser einer lichtemittierenden Nanostruktur (ein Nanokern, eine aktive Schicht und eine Halbliterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die rotes Licht emittieren, im Allgemeinen größer sein als die lichtemittierenden Nanostrukturen, die blaues und grünes Licht emittieren. Der Durchmesser der lichtemittierenden Nanostruktur, die grünes Licht emittiert, kann größer sein als die der lichtemittierenden Nanostruktur, die grünes Licht emittiert.
  • Gemäß der obigen Beschreibung können die Nanokerne 125a für entsprechende Gruppen, beispielsweise drei Gruppen, da der Unterschied in einer Wachstumsgeschwindigkeit der Nanokerne 125a zwischen der Breite der Öffnung und dem Abstand zwischen den Öffnungen, wie in 35 gezeigt ist, unterschiedliche Höhen aufweisen. Zur Verbesserung der ungleichförmigen Höhe kann eine Planarisierung zur Bildung eines geeigneten Niveaus L1 in dem vorliegenden Prozess durchgeführt werden, wie in 36 dargestellt ist, wodurch eine gleichförmige Höhe der Nanokerne 125a pro entsprechender Gruppe erreicht wird.
  • Da die Maske 123 als eine Strukturunterstützung der Nanokerne 125a während des Planarisierungsprozesses gemäß der obigen Beschreibung verwendet wird, kann der Planarisierungsprozess leicht durchgeführt werden, ohne die Nanokerne 125a zu beschädigen. Der Planarisierungsprozess kann durchgeführt werden, nachdem eine Kern-Schale-Struktur und eine Kontaktelektrode gebildet wurden und in diesem Fall kann der Planarisierungsprozess in diesem Prozess gemäß den Vorrichtungsstrukturen unterdrückt sein.
  • Gemäß der Darstellung in 36 kann die Maske unter Verwendung der Ätzstoppschicht teilweise entfernt werden, um Seitenoberflächen der planarisierten Nanokerne freizulegen. Das heißt, dass im vorliegenden Prozess nur die zweite Materialschicht 123b entfernt werden kann, und die erste Materialschicht 123a verbleiben kann. Anschließend können eine aktive Schicht 125b und eine Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 125c sequenziell auf den Oberflächen der Mehrzahl von Nanokernen 125a gewachsen werden, wie in 37 dargestellt ist.
  • Durch den oben genannten Prozess kann die lichtemittierende Nanostruktur 125 eine Kern-Schale-Struktur aufweisen, in der der Halbleiter vom ersten Leitfähigkeitstyp als die Nanokerne 125a bereitgestellt werden und die aktive Schicht 125b und die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 125c, die die Nanokerne 125a umgibt, werden als Schalen-Schichten bereitgestellt.
  • Gemäß Darstellung in 38 wird eine Kontaktelektrode 126 auf den lichtemittierenden Nanostrukturen 125 gebildet und es kann eine schützende isolierende Schicht 127 zusätzlich auf der Kontaktelektrode 126 gebildet werden.
  • Die schützende isolierende Schicht 127 kann zum Füllen von Räumen zwischen den lichtemittierenden Nanostrukturen 125 gebildet werden. Die schützende isolierende Schicht 127 kann aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet werden, das eine Passivierungsstruktur über einen Halbleiterprozess bereitstellt. Im Detail kann die schützende isolierende Schicht 127 aus TEOS, BPSG, CVD-SiO2, SOG oder einem SOD-Material bereitgestellt werden, um die Räume zwischen den lichtemittierenden Nanostrukturen 125 leicht zu füllen.
  • Dann kann ein Prozess zum Durchführen einer Planarisierung auf ein Niveau L2 durchgeführt werden, um einen Bereich der auf der anderen Kristallebene (obere Oberfläche) des Nanokerns 125a gebildeten aktiven Schicht zu entfernen. Es ergibt sich, wie in 12F dargestellt ist, dass der Bereich der aktiven Schicht, die auf der anderen Kristallebene (obere Oberfläche) des Nanokerns 125a gebildet ist, entfernt werden kann und dass die verbleibenden Bereiche der aktiven Schicht 125b nur an den Seitenoberflächen des Nanokerns 125a gebildet werden können. Da die Seitenoberflächen des Nanokerns 125a die gleichen Kristallebenen aufweisen, können die verbleibenden Bereiche der aktiven Schicht 125b gewünschte Wellenlängeneigenschaften sehr genau vorweisen. Ein in dem aktiven Schichtbereich, der in dem oberen Teil der Nanokerne 125a angeordnet ist, auftretendes Leckstromproblem kann leicht verringert werden.
  • Daraufhin kann gemäß der Darstellung in 39 ein oberer Bereich der Kontaktelektrode 126 selektiv geätzt werden.
  • Während des Ätzprozesses kann die Kontaktelektrode 126 eine Ausnehmung R, die niedriger angeordnet ist als die planarisierten oberen Oberflächen P der lichtemittierenden Nanostrukturen 125, aufweisen. Folglich kann ein Leckstromproblem, das aufgrund des Materials der Kontaktelektrode 126 auftritt, das auf der planarisierten Oberfläche verbleiben kann, oder aufgrund der in dem oberen Teil während eines nachfolgenden Prozesses angeordneten Kontaktelektrode 126, verringert werden.
  • Der vorliegende Ätzprozess kann als ein Trocken- oder Nassätzprozess durchgeführt werden, um die Kontaktelektrode 126 selektiv zu entfernen. Hier kann ein geeigneter Ätzprozess und ein Ätzmittel abhängig von einem Material der Kontaktelektrode 126 selektiv verwendet werden. In einem Fall, in dem die Kontaktelektrode 126 ITO aufweist und die lichtemittierenden Nanostrukturen 125 aus einem Nitrideinkristall bestehen, kann beispielsweise ein Plasmaätzprozess verwendet werden. Hier können Cl2, BCl3, Ar oder eine beliebige Kombination davon als ein Plasmagas verwendet werden. Auch kann eine Auswahl (Art oder Mischverhältnis) des Ätzmittels und der Prozessbedingungen angepasst werden.
  • In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel, in dem der Planarisierungsprozess zweimal durchgeführt wird, beschrieben, jedoch kann der erste Planarisierungsprozess (35 und 36) unterdrückt werden und es kann lediglich der zweite Planarisierungsprozess (38 und 39) durchgeführt werden. In diesem Fall kann der aktive Schichtbereich, der in dem oberen Teil der Nanokerne 125a angeordnet ist, durch den zweiten Planarisierungsprozess entfernt werden und Höhen der lichtemittierenden Nanostrukturen von anderen Gruppen kann gleichförmig gesteuert werden.
  • Die 41 und 42 sind Ansichten, die eine Rücklichteinheit darstellen, welche eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts verwenden.
  • Es wird auf 41 Bezug genommen. Eine Rücklichteinheit 1000 umfasst Lichtquellen 1001, die an einem Substrat 1002 angebracht sind, und ein oder mehrere optische Lagen 1003, die über den Lichtquellen 1001 angeordnet sind. Die voran genannte lichtemittierende Halbleitervorrichtung oder eine Packung, die die lichtemittierende Halbleitervorrichtung verwendet, können als die Lichtquellen 1001 verwendet werden.
  • Entgegen der in 41 dargestellten Rücklichteinheit 1000, in der die Lichtquellen 1001 Licht zu einer Oberseite emittieren, auf der ein Flüssigkristalldisplay angeordnet ist, ist eine Rücklichteinheit 2000 gemäß einem anderen Beispiel, das in 42 dargestellt ist, so konfiguriert, dass die Lichtquellen 2001, die an einer Platte 2002 angebracht sind, Licht in einer lateralen Richtung emittieren. Das emittierte Licht kann auf eine Lichtführungsplatte 2003 einfallen, so dass es in eine Oberflächenlichtquelle umgewandelt wird. Das Licht, das durch die Lichtführungsplatte 2003 geführt wird, wird nach oben emittiert und es kann eine reflexive Schicht 2004 auf einer unteren Oberfläche der Lichtführungsplatte 2003 angeordnet sein, um eine Lichtextrahierungseffizienz zu verbessern.
  • 43 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Leuchtvorrichtung darstellt, welche eine lichtemittierende Halbleitervorrichtjung gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts verwendet.
  • Eine Leuchtvorrichtung 3000 ist z. B. als eine birnenartige Lampe in 43 dargestellt und umfasst ein leichtemittierendes Modul 3003, eine Betriebseinheit 3008 und eine äußere Verbindungseinheit 3010.
  • Die Leuchtvorrichtung 3000 kann auch externe Strukturen umfassen, wie z. B. externe und interne Gehäuse 3006 und 3009 und eine Abdeckeinheit 3007. Das lichtemittierende Modul 3003 kann eine Lichtquelle 3001 mit der voran genannten lichtemittierenden Halbleitervorrichtungspackungsstruktur oder einer Struktur ähnlich dazu und eine Schaltplatte 3002 mit darauf montierter Lichtquelle 3001 umfassen. Die ersten und zweiten Elektroden der vorangehend genannten lichtemittierenden Halbleitervorrichtung kann z. B. elektrisch mit einer Elektrodenstruktur der Schaltplatte 3002 verbunden sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist dargestellt, dass eine einzelne Lichtquelle 3001 an der Schaltplatte 3002 angebracht ist. Es kann jedoch auch eine Mehrzahl von Lichtquellen angebracht sein, falls dies erforderlich ist.
  • Das externe Gehäuse 3006 kann als eine Wärmeabführeinheit wirken und eine Wärmedissipationsplatte 3004 umfassen, die im direkten Kontakt mit dem lichtemittierenden Modul 3001 angeordnet ist, um eine Wärmedissipation zu verbessern, und wärmedissipierende Stege 3005 umfassen, die die Seitenoberflächen der Leuchtvorrichtung umgeben. Die Abdeckeinheit 3007 kann auch auf dem lichtemittierenden Modul 3003 installiert sein und eine Gestalt einer konvexen Linse aufweisen. Die Betriebseinheit 3008 ist in dem internen Gehäuse 3009 installiert und mit der externen Verbindungseinheit 3010 verbunden, die eine Sockelstruktur aufweist, um Leistung von einer äußeren Energiequelle aufzunehmen. Die Betriebseinheit 3008 kann auch zum Umwandeln von Leistung in eine geeignete Stromquelle zum Betrieb der lichtemittierenden Halbleitervorrichtung 3001 des lichtemittierenden Moduls 3003 dienen und das Gleiche bereitstellen. Die Betriebseinheit 3008 kann z. B. als ein AC-DC-Konverter oder eine Gleichrichtschaltungskomponente ausgebildet sein.
  • 44 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Kopflampe mit einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts darstellt.
  • Es wird auf 44 Bezug genommen. Eine Scheinwerferlampe 4000, die als eine Fahrzeuglampe oder dergleichen verwendet wird, kann eine Lichtquelle 4001, eine reflektive Einheit 4005 und eine Linsenabdeckeinheit 4004 umfassen. Die Linsenabdeckeinheit 4004 kann eine hohle Führung 4003 und eine Linse 4002 umfassen. Die Lichtquelle 4001 kann die vorangehend genannte lichtemittierende Halbleitervorrichtung oder eine Verpackung mit der lichtemittierenden Halbleitervorrichtung umfassen.
  • Die Frontlampe 4000 kann ferner eine Wärmedissipationseinheit 4012 umfassen, die Wärme erzeugt durch die Lichtquelle 4001 nach außen abführt. Zur effektiven Wärmeabführung kann die Wärmedissipationseinheit 4012 eine Wärmesenke 4010 und einen Kühlventilator 4011 umfassen. Die Scheinwerferlampe 4000 kann ferner ein Gehäuse 4009, das die Wärmedissipationseinheit 4012 und die reflektive Einheit 4005 fest haltert, umfassen und das Gehäuse 4009 kann eine zentrale Öffnung 4008, die in einer Oberfläche davon gebildet ist, aufweisen, in der die Wärmedissipationseinheit 4012 gekoppelt ist.
  • Das Gehäuse 4009 kann ein Vorderloch 4007, das in der anderen Oberfläche, die integral mit der anderen Oberfläche verbunden ist und in einem rechten Winkel gebeugt ist, aufweisen. Das Vorderloch 4007 kann ermöglichen, dass die reflektive Einheit 4005 fest über der Lichtquelle 4001 angeordnet ist. Entsprechend ist eine Vorderseite durch die reflektive Einheit 4005 geöffnet. Die reflektive Einheit 4005 ist an dem Gehäuse 4009 angebracht, so dass die offene Vorderseite dem Vorderloch 4007 entspricht und durch die reflektive Einheit 4005 reflektiertes Licht durch das Vorderloch 4007 durchgeführt wird, so dass es nach außen ausgegeben wird.
  • Während die vorliegende Erfindung dargestellt und in Verbindung mit den Ausführungsformen beschrieben wurde, ist dem Fachmann ersichtlich, dass Modifizierungen und Veränderungen gemacht werden können, ohne vom Geist und Rahmen des vorliegenden erfinderischen Konzepts abzugehen, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Nanostrukturhalbleitervorrichtung, wobei das Verfahren umfasst ein: Bilden einer Maske mit einer Mehrzahl von Öffnungen auf einer Basisschicht; Wachsen einer Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp auf freiliegenden Bereichen der Basisschicht, so dass die Mehrzahl von Öffnungen gefüllt wird, um eine Mehrzahl von Nanokerne zu bilden; teilweises Entfernen der Maske, so dass Seitenoberflächen der Mehrzahl von Nanokerne freiliegen; Wärmebehandeln der Mehrzahl von Nanokernen nach einem teilweisen Entfernen der Maske; sequenzielles Wachsen einer aktiven Schicht und einer Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp nach der Wärmebehandlung auf Oberflächen der Mehrzahl von Nanokernen, um eine Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen zu bilden; und Planarisieren oberer Teile der Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen, so dass obere Oberflächen der Nanokerne freiliegen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wärmebehandlung in einem Temperaturbereich von ca. 600°C bis ca. 1200°C durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Nanokerne vor der Wärmebehandlung eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt aufweisen und die Gestalt der Mehrzahl von Nanokerne in eine im Wesentlichen hexagonale prismische Gestalt durch die Wärmebehandlung umgewandelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bildung der Mehrzahl von Nanokerne eine Kristallstabilisierungsoperation unter Durchführung einer Wärmebehandlung nach einem zeitweisen Unterbrechen des Wachstums der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp während des Wachstums der Halbleiterschicht vom ersten Halbleitertyp umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Bilden von Kontaktelektroden auf Oberflächen der Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen vor dem Planarisierungsprozess.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend ein Bilden einer isolierenden Schicht zum Füllen von Räumen zwischen der Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen nach dem Bilden der Kontaktelektrode.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend ein teilweises Entfernen der Kontaktelektrode, so dass die Kontaktelektrode eine Höhe niedriger als obere Oberflächen der lichtemittierenden Nanostrukturen aufweist.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Seitenoberfläche der Mehrzahl von Nanokernen Kristallebenen aufweisen, die senkrecht zu einer oberen Oberfläche der Basisschicht sind.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen und die Basisschicht ein Nitrideinkristall sind und die Seitenoberflächen der Mehrzahl von Nanokerne nichtpolare Oberflächen darstellen.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Maske eine erste Materialschicht, die auf der Basisschicht angeordnet ist, und eine zweite Materialschicht, die auf der ersten Materialschicht angeordnet ist und eine Ätzrate größer als die der ersten Materialschicht aufweist, und ein teilweises Entfernen der Maske ein Entfernen der zweiten Materialschicht umfasst, so dass die erste Materialschicht verbleibt.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Öffnungen als zu zwei oder mehr unterschiedlichen Gruppen gehörend klassifiziert werden, die hinsichtlich eines Durchmessers der Mehrzahl von Öffnungen und/oder eines Abstands zwischen der Mehrzahl von Öffnungen unterschieden werden, wobei die Öffnungen unterschiedlicher Gruppen im Wesentlichen den gleichen Durchmesser und den gleichen Abstand dazwischen aufweisen, wobei lichtemittierende Nanostrukturen, die in Öffnungen der unterschiedlichen Gruppen angeordnet sind, Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen aussenden und Licht im Aussenden der Nanostrukturen, die in Öffnungen der gleichen Gruppe angeordnet sind, Licht im Wesentlichen der gleichen Wellenlänge aussenden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei Licht unterschiedlicher Wellenlängen, das von lichtemittierenden Nanostrukturen ausgesendet wird, die in den Öffnungen der unterschiedlichen Gruppen angeordnet sind, kombiniert werden, um weißes Licht zu bilden.
  13. Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Nanostrukturhalbleitervorrichtung, wobei das Verfahren umfasst ein: Bilden einer Maske mit einer Mehrzahl von Öffnungen auf einer Basisschicht; Wachsen einer Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp auf freiliegenden Bereichen der Basisschicht, so dass die Mehrzahl von Öffnungen gefüllt werden, um eine Mehrzahl von Nanokerne zu bilden; sequenzielles Wachsen einer aktiven Schicht und einer Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp auf Oberflächen der Mehrzahl von Nanokernen, um eine Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen zu bilden; Bilden von Kontaktelektroden auf Oberflächen der Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen; Planarisieren oberer Teile der Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen, so dass obere Oberflächen der Nanokerne freiliegen; und teilweises Entfernen der Kontaktelektrode, so dass die Kontaktelektrode eine Höhe aufweist, die niedriger ist als obere Oberflächen der Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend ein Bilden einer isolierenden Schicht zum Füllen von Räumen zwischen der Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen, zwischen dem Bilden der Kontaktelektrode und dem Planarisieren.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Maske eine erste Materialschicht, die auf der Basisschicht angeordnet ist, und eine zweite Materialschicht umfasst, die auf der ersten Materialschicht angeordnet ist und eine Ätzrate aufweist, die größer ist als die der ersten Materialschicht, und wobei das Verfahren ferner umfasst: ein Entfernen der zweiten Materialschicht zum Freilegen von Seitenoberflächen der Mehrzahl von Nanokernen, so dass die erste Materialschicht vor dem Bilden der Mehrzahl von lichtemittierenden Nanostrukturen verbleibt.
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