JP2004193619A - 光散乱を強化した発光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 基板、基板の上に重なるテクスチャ加工層、テクスチャ加工層の上に重なる少なくとも1つのIII族窒化物層、及び、実質的に平面の発光領域を含む発光素子。散乱層を組み込んだ素子は、幾つかの異なる方法によって形成することができる。第1の方法では、エピタキシアル層が堆積され、次にエッチングしてテクスチャ加工層を形成する。第2の方法では、フォトマスクを堆積させ、フォトマスクに開口部を生成するためにパターン化する。次に、フォトマスクに形成した開口内にテクスチャ加工層が選択的に堆積される。第3の方法では、テクスチャ加工層は、三次元の成長に有利な条件下で堆積され、次に任意選択的に焼き鈍しされる。
【選択図】 図2A
Description
テクスチャ加工層を組み込んだ素子は、幾つかの異なる方法によって形成することができる。第1の方法では、エピタキシアル層が堆積され、次にエッチングしてテクスチャ加工層を形成する。第2の方法では、マスクを堆積させ、マスクに開口部を生成するためにパターン化する。次に、マスクに形成した開口内にテクスチャ加工層が選択的に堆積される。第3の方法では、テクスチャ加工層は、三次元の成長に有利な条件下で堆積され、次に任意選択的に焼き鈍しされる。
テクスチャ加工層37は、図2Aから図2Cに示されているように活性領域31のn型側か、又は図2Dに示されているように活性領域31のp型側に配置されてもよい。一般的に、活性領域31は平面である。
図2Dは、テクスチャ加工層37が活性領域31のp型側に配置された構造を示している。テクスチャ加工層37は、活性領域31上に直接形成しても良いし、又は、p型領域34の一部分34A又はp型領域34とは別の追加層によって活性領域31から分離されても良い。図2Dに示されている構造の一例では、層34Aは、p型ドープ処理したAlGaN層、テクスチャ加工層37は、AlGaN層、及び、平坦化層39及びp型層24Bは、p型GaN層とすることができる。
三次元及び横方向に成長させる技術は、本明細書において引用により組み込まれる、J・ハン他著「GaN有機金属化学蒸着時の形態進化に対するH2の影響」、応用物理学レター、71(21)、3114〜3116ページ(1997年、11月24日)において更に詳細に検討されている。
当業者には、上述の説明及び添付の図面から、本発明に対する様々な変形が明らかになるであろう。従って、本発明は、特許請求の範囲によってのみ限定されるものとする。
32 基板
33 n型領域
34 p型領域
37 テクスチャ加工層
101 n接点
102 p接点
Claims (32)
- 基板と、
該基板の上に重なるテクスチャ加工層と、
該テクスチャ加工層の上に重なる少なくとも1つのIII族窒化物層と、
実質的に平面の発光領域と、
を含むことを特徴とする発光素子。 - 前記テクスチャ加工層は、前記基板と前記発光領域との間に配置されることを特徴とする請求項1に記載の素子。
- 前記テクスチャ加工層は、前記発光領域の上に重なることを特徴とする請求項1に記載の素子。
- 前記基板は、約2.4よりも小さい屈折率を有することを特徴とする請求項1に記載の素子。
- 前記基板は、サファイアであることを特徴とする請求項1に記載の素子。
- 前記テクスチャ加工層は、光学的に透明であることを特徴とする請求項1に記載の素子。
- 前記少なくとも1つのIII族窒化物層は、前記テクスチャ加工層のテクスチャ加工された表面に隣接し、
該テクスチャ加工層及び該少なくとも1つのIII族窒化物層は、異なる屈折率を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の素子。 - 前記テクスチャ加工層の屈折率は、前記少なくとも1つのIII族窒化物層の屈折率よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の素子。
- 前記テクスチャ加工層は、AlGaNであることを特徴とする請求項1に記載の素子。
- 前記テクスチャ加工層は、約50%から約100%のAl組成を有するAlGaNであることを特徴とする請求項1に記載の素子。
- 前記テクスチャ加工層は、AlNであることを特徴とする請求項1に記載の素子。
- 前記テクスチャ加工層は、アイランドを含む断面を有することを特徴とする請求項1に記載の素子。
- 前記アイランドは、高さが約0.06ミクロンから約10ミクロンであることを特徴とする請求項12に記載の素子。
- 前記アイランドは、高さが約0.06ミクロンから約1ミクロンであることを特徴とする請求項13に記載の素子。
- 前記アイランドは、幅が約0.06ミクロンから約10ミクロンであることを特徴とする請求項13に記載の素子。
- 前記アイランドは、幅が約0.06ミクロンから約1ミクロンであることを特徴とする請求項13に記載の素子。
- 前記テクスチャ加工層は、前記基板に隣接することを特徴とする請求項1に記載の素子。
- 前記テクスチャ加工層の上に重なる共形層を更に含み、
該共形層は、下に重なる該テクスチャ加工層と実質的に共形である、
ことを特徴とする請求項1に記載の素子。 - 前記基板と前記テクスチャ加工層との間に配置されたIII族窒化物層を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の素子。
- 前記テクスチャ加工層は、λnを該テクスチャ加工層の前記発光領域によって放射された光の波長とすると、約λn/4に等しいか又はそれ以上の寸法を有する三次元形態を含むことを特徴とする請求項1に記載の素子。
- 前記テクスチャ加工層の上に重なる前記少なくとも1つのIII族窒化物層は、該テクスチャ加工層に隣接する平坦でない表面、及び該テクスチャ加工層の反対側の平面を含むことを特徴とする請求項1に記載の素子。
- n型領域と、
該n型領域とp型領域との間に前記発光領域が配置されるようなp型領域と、
該n型領域上に形成されたn接点と、
該p型領域上に形成されたp接点と、
該n接点及びp接点と電気的に接続されたリードと、
前記発光領域の反対側の前記基板の側面に配置された覆いと、
を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の素子。 - 基板の上に重なるテクスチャ加工層を形成する段階と、
該基板の上に重なる実質的に平面の発光領域を形成する段階と、
該テクスチャ加工層の上に重なる少なくとも1つのIII族窒化物層を形成する段階と、
を含むことを特徴とする、発光素子を形成する方法。 - 前記テクスチャ加工層は、III族窒化物材料であることを特徴とする請求項23に記載の方法。
- テクスチャ加工層を形成する段階は、
エピタキシアル材料の層を堆積させる段階と、
三次元表面を形成するために、該エピタキシアル材料の一部分をエッチングで取り除く段階と、
を含むことを特徴とする請求項24に記載の方法。 - 前記エピタキシアル材料の一部分をエッチングで取り除く段階は、H2、N2、NH3、HCl、及びそれらの混合物から成るグループから選択されたエッチャントを用いてエッチングする段階を含むことを特徴とする請求項25に記載の方法。
- テクスチャ加工層を形成する段階は、
III族窒化物材料の層を堆積させる段階と、
該III族窒化物材料の層を焼き鈍しする段階と、
を含むことを特徴とする請求項24に記載の方法。 - 前記III族窒化物材料の一部分をエッチングで取り除く段階を更に含むことを特徴とする請求項27に記載の方法。
- テクスチャ加工層を形成する段階は、
基板の上にマスク層を堆積させる段階と、
該マスク層に複数の開口部を作り出す段階と、
該マスク層の該開口部に前記テクスチャ加工層の少なくとも一部分を堆積させる段階と、
を含むことを特徴とする請求項24に記載の方法。 - 前記マスク層は、二酸化珪素、窒化珪素、及びオキシナイトライド珪素のうちの1つであることを特徴とする請求項29に記載の方法。
- 前記基板は、サファイアであることを特徴とする請求項24に記載の方法。
- テクスチャ加工層を形成する段階は、エピタキシアル材料の三次元層を堆積させる段階を含むことを特徴とする請求項24に記載の方法。
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