JP2010512660A - 無極性および半極性の発光デバイス - Google Patents

無極性および半極性の発光デバイス Download PDF

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Abstract

無極性または半極性ＩＩＩ族窒化物結晶方位上にデバイスを作製することにより、高い光発生効率が実現される発光ダイオード（ＬＥＤ）のような（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ発光デバイスが提供される。無極性および半極性発光デバイスがもつ圧電効果は、ｃ面発光デバイスよりもかなり低いので、より高い電流密度で効率の高い発光デバイスを実現することができる。

Description

関連出願の相互参照関係
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて、本発明の譲受人に譲渡された以下の同時係属の米国特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６９，５４０号、出願日２００６年１２月１１日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース（Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ）、マシュー Ｃ．シュミット（Ｍａｔｈｅｗ Ｃ．Ｓｃｈｍｉｄｔ）、キム クァン チューン（Ｋｗａｎｇ−Ｃｈｏｏｎｇ Ｋｉｍ）、ジェームス Ｓ．スペック（Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ）、およびシュウジ ナカムラ（Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ）、発明の名称「無極性（ｍ面）および半極性発光デバイス（ＮＯＮ−ＰＯＬＡＲ （Ｍ−ＰＬＡＮＥ） ＡＮＤ ＳＥＭＩ−ＰＯＬＡＲ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．２１３−ＵＳ−Ｐ１（２００７−３１７−１）。
この出願は参照として本明細書中に組み込まれているものとする。
本出願は、本発明の譲受人に譲渡された以下の同時係属の特許出願に関係するものである。
米国実用特許出願第１０／５８１，９４０号、出願日２００６年６月７日、発明者：テツオ フジイ（Ｔｅｔｓｕｏ Ｆｕｊｉｉ）、ヤン ガオ（Ｙａｎ Ｇａｏ）、イーブリン Ｌ．フー（Ｅｖｅｌｙｎ Ｌ．Ｈｕ）、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「表面粗面化による高効率窒化ガリウムベースの発光ダイオード（ＨＩＧＨＬＹ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＢＡＳＥＤ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥＳ ＶＩＡ ＳＵＲＦＡＣＥ ＲＯＵＧＨＥＮＩＮＧ）」、代理人整理番号３０７９４．１０８−ＵＳ−ＷＯ（２００４−０６３）。この出願は米国特許法第３６５条（ｃ）に基づいて以下の特許の利益を主張するものである。
ＰＣＴ国際特許出願第ＵＳ２００３／０３９２１号、出願日２００３年１２月９日、発明者：テツオ フジイ、ヤン ガオ、イーブリン Ｌ．フー、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「表面粗面化による高効率窒化ガリウムベースの発光ダイオード（ＨＩＧＨＬＹ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＢＡＳＥＤ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥＳ ＶＩＡ ＳＵＲＦＡＣＥ ＲＯＵＧＨＥＮＩＮＧ）」、代理人整理番号３０７９４．１０８−ＷＯ−０１（２００４−０６３）。
米国実用特許出願第１１／０５４，２７１号、出願日２００５年２月９日、発明者：ラジャット シャーマ（Ｒａｊａｔ Ｓｈａｒｍａ）、Ｐ．モルガン パチソン（Ｐ．Ｍｏｒｇａｎ Ｐａｔｔｉｓｏｎ）、ジョン Ｆ．ケディング（Ｊｏｈｎ Ｆ．Ｋａｅｄｉｎｇ）、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「半導体発光デバイス（ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ）」、代理人整理番号３０７９４．１１２−ＵＳ−０１（２００４−２０８）。
米国実用特許出願第１１／１７５，７６１号、出願日２００５年７月６日、発明者：村井 章彦（Ａｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉ）、リー マッカーシー（Ｌｅｅ ＭｃＣａｒｔｈｙ）、ウメシュ Ｋ．ミシュラ（Ｕｍｅｓｈ Ｋ．Ｍｉｓｈｒａ）、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「オプトエレクトロニクス応用のための（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎ（Ｓ，Ｓｅ）ウェハボンディング方法（ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ ａｎｄ Ｚｎ（Ｓ，Ｓｅ） ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１１６−ＵＳ−Ｕ１（２００４−４５５）。この出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０/５８５，６７３号、出願日２００４年７月６日、発明者：村井 章彦、リー マッカーシー、ウメッシュ Ｋ．ミシュラ、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「オプトエレクトロニクス応用のための（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎ（Ｓ，Ｓｅ）のウェハボンディング方法（ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ ａｎｄ Ｚｎ（Ｓ，Ｓｅ） ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１１６−ＵＳ−Ｐ１（２００４−４５５−１）。
米国実用特許出願第１１／６９７，４５７号、出願日２００７年４月６日、発明者：ベンジャミン Ａ．ハスケル（Ｂｅｎｊａｍｉｎ Ａ．Ｈａｓｋｅｌｌ）、メルヴィン Ｂ．マクローリン（Ｍｅｌｖｉｎ Ｂ．ＭｃＬａｕｒｉｎ）、スティーブン Ｐ．デンバース、ジェームス Ｓ．スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「ハイドライド気相成長法による平坦で低転位密度のｍ面窒化ガリウムの成長（ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＰＬＡＮＡＲ ＲＥＤＵＣＥＤ ＤＩＳＬＯＣＡＴＩＯＮ ＤＥＮＳＩＴＹ Ｍ−ＰＬＡＮＥ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＢＹ ＨＹＤＲＩＤＥ ＶＡＰＯＲ ＰＨＡＳＥ ＥＰＩＴＡＸＹ）」、代理人整理番号３０７９４．１１９−ＵＳ−Ｃ１（２００４−６３６−３）。この出願は以下の出願の継続出願である。
米国実用特許出願第１１／１４０，８９３号、出願日２００５年５月３１日、発明者：ベンジャミン Ａ．ハスケル、メルヴィン Ｂ．マクローリン、スティーブン Ｐ．デンバース、ジェームス Ｓ．スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「ハイドライド気相成長法による平坦で低転位密度のｍ面窒化ガリウムの成長（ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＰＬＡＮＡＲ ＲＥＤＵＣＥＤ ＤＩＳＬＯＣＡＴＩＯＮ ＤＥＮＳＩＴＹ Ｍ−ＰＬＡＮＥ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＢＹ ＨＹＤＲＩＤＥ ＶＡＰＯＲ ＰＨＡＳＥ ＥＰＩＴＡＸＹ）」、代理人整理番号３０７９４．１１９−ＵＳ−Ｕ１（２００４−６３６−２）。現在は米国特許第７，２０８，３９３号、発効日２００７年４月２４日。本出願は米国特許法第１１９条（e）に基づいて、以下の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／５７６，６８５号、出願日２００４年６月３日、発明者：ベンジャミン Ａ．ハスケル、メルヴィン Ｂ．マクローリン、スティーブン Ｐ．デンバース、ジェームス Ｓ．スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「ハイドライド気相成長法による平坦で低転位密度のｍ面窒化ガリウムの成長（ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＰＬＡＮＡＲ ＲＥＤＵＣＥＤ ＤＩＳＬＯＣＡＴＩＯＮ ＤＥＮＳＩＴＹ Ｍ−ＰＬＡＮＥ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＢＹ ＨＹＤＲＩＤＥ ＶＡＰＯＲ ＰＨＡＳＥ ＥＰＩＴＡＸＹ）」、代理人整理番号３０７９４．１１９−ＵＳ−Ｐ１（２００４−６３６−１）。
米国実用特許出願第１１／０６７，９５７号、出願日２００５年２月２８日、発明者：クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ（Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ）、オウレリエン Ｊ．Ｆ．デーヴィッド（Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ）、ジェームス Ｓ．スペック、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「パターン化された基板上の成長による、水平放出、垂直放出、ビーム成形、分布帰還型（ＤＦＢ）レーザ（ＨＯＲＩＺＯＮＴＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＶＥＲＩＴＣＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＢＥＡＭ ＳＨＡＰＥＤ，ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ ＦＥＥＤＢＡＣＫ（ＤＦＢ） ＬＡＳＥＲＳ ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ Ａ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ）」、代理人整理番号３０７９４．１２１−ＵＳ−０１（２００５−１４４−１）。
米国実用特許出願第１１／９２３，４１４号、出願日２００７年１０月２４日、発明者：クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、オウレリエン Ｊ．Ｆ．デーヴィッド、ジェームス Ｓ．スペック、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「パターン化された基板上の成長による、単色または多色高効率発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＳＩＮＧＬＥ ＯＲ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＲ ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ） ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ Ａ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ）」、代理人整理番号３０７９４．１２２−ＵＳ−Ｃ１（２００５−１４５−２）。この出願は以下の特許の継続出願である。
米国特許第７，２９１，８６４号、発効日２００７年１１月６日、発明者：クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、オウレリエン Ｊ．Ｆ．デーヴィッド、ジェームス Ｓ．スペック、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「パターン化された基板上の成長による、単色または多色高効率発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＳＩＮＧＬＥ ＯＲ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＲ ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ） ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ Ａ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ）」、代理人整理番号３０７９４．１２２−ＵＳ−０１（２００５−１４５−１）
米国実用特許出願第１１／０６７，９５６号、出願日２００５年２月２８日、発明者：オウレリエン Ｊ．Ｆ．デーヴィッド、クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「最適化されたフォトニック結晶取出し器を有する高効率発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ） ＷＩＴＨ ＯＰＴＩＭＩＺＥＤ ＰＨＯＴＯＮＩＣ ＣＲＹＳＴＡＬ ＥＸＴＲＡＣＴＯＲ）」、代理人整理番号３０７９４．１２６−ＵＳ−０１（２００５−１９８−１）。
米国実用特許出願第１１／６２１，４８２、出願日２００７年１月９日、発明者：トロイ Ｊ．ベーカー（Ｔｒｏｙ Ｊ． Ｂａｋｅｒ）、ベンジャミン Ａ．ハスケル、ポール Ｔ．フィニ（Ｐａｕl Ｔ．Ｆｉｎｉ）、スティーブン Ｐ．デンバース、ジェームス Ｓ．スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「平坦な半極性窒化ガリウムの成長技術（ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＰＬＡＮＡＲ ＳＥＭＩ−ＰＯＬＡＲ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ）」、代理人整理番号３０７９４．１２８−ＵＳ−Ｃ１（２００５−４７１−３）。この出願は次の特許出願の継続出願である。
米国実用特許出願第１１／３７２，９１４号、２００６年３月１０日出願、発明者：トロイ Ｊ．ベーカー、ベンジャミン Ａ．ハスケル、ポール Ｔ．フィニ、スティーブン Ｐ．デンバース、ジェームス Ｓ．スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「平坦な半極性窒化ガリウムの成長技術（ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＰＬＡＮＡＲ ＳＥＭＩ−ＰＯＬＡＲ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ）」、代理人整理番号３０７９４．１２８−ＵＳ−Ｕ１（２００５−４７１−２）。現在は、米国特許第７，２２０，３２４号、発効日２００７年５月２２日。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて次の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／６６０,２８３号、２００５年３月１０日出願、発明者：トロイ Ｊ．ベーカー、ベンジャミン Ａ．ハスケル、ポール Ｔ．フィニ、スティーブン Ｐ．デンバース、ジェームス Ｓ．スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「平坦な半極性窒化ガリウムの成長技術（ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＰＬＡＮＡＲ ＳＥＭＩ−ＰＯＬＡＲ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ）」、代理人整理番号３０７９４．１２８−ＵＳ−Ｐ１（２００５−４７１−１）。
米国実用特許出願第１１／４０３，６２４号、出願日２００６年４月１３日、発明者：ジェームス Ｓ．スペック、トロイ Ｊ．ベーカー、およびベンジャミン Ａ．ハスケル、発明の名称「自立（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎウェーハ製作のためのウェーハ分離技術（ＷＡＦＥＲ ＳＥＰＡＲＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＦＲＥＥ−ＳＴＡＮＤＩＮＧ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ ＷＡＦＥＲＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１３１−ＵＳ−Ｕ１（２００５−４８２−２）。この出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／６７０，８１０号、出願日２００５年４月１３日、発明者：ジェームス Ｓ．スペック、トロイ Ｊ．ベーカー、およびベンジャミン Ａ．ハスケル、発明の名称「自立（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎウェーハ製作のためのウェーハ分離技術（ＷＡＦＥＲ ＳＥＰＡＲＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＦＲＥＥ−ＳＴＡＮＤＩＮＧ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ ＷＡＦＥＲＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１３１−ＵＳ−Ｐ１（２００５−４８２−１）。
米国実用特許出願第１１／４０３，２８８号、出願日２００６年４月１３日、発明者ジェームス Ｓ．スペック、ベンジャミン Ａ．ハスケル、Ｐ．モルガン パチソン、およびトロイ Ｊ．ベーカー、発明の名称「（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ薄層を作製するためのエッチング技術（ＥＴＣＨＩＮＧ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＨＩＮ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ ＬＡＹＥＲＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１３２−ＵＳ−Ｕ１（２００５−５０９−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／６７０、７９０号、出願日２００５年４月１３日、発明者：ジェームス Ｓ．スペック、ベンジャミン Ａ．ハスケル、Ｐ．モルガン パチソン、およびトロイ Ｊ．ベーカー、発明の名称「（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ薄層を作製するためのエッチング技術（ＥＴＣＨＩＮＧ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＨＩＮ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ ＬＡＹＥＲＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１３２−ＵＳ−Ｐ１（２００５−５０９−１）
米国実用特許出願第１１／４５４，６９１号、出願日２００６年６月１６日、発明者：村井 章彦、クリスティーナ イェ チェン（Ｃｈｒｉｓｔｉｎａ Ｙｅ Ｃｈｅｎ）、ダニエル Ｂ．トンプソン（Ｄａｎｉｅｌ Ｂ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）、リー Ｓ．マッカーシー（Ｌｅｅ Ｓ．ＭｃＣａｒｔｈｙ）、スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、およびウメシュ Ｋ．ミシュラ、発明の名称「光電子応用のための（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）ＮとＺｎＯとの直接ウェーハ・ボンディング構造とその作製方法（（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ ＡＮＤ ＺｎＯ ＤＩＲＥＣＴ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ ＡＮＤ ＩＴＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ）」、代理人整理番号３０７９４．１３４−ＵＳ−Ｕ１（２００５−５３６−４）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／６９１，７１０号、出願日２００５年６月１７日、発明者：村井 章彦、クリスティーナ イェ チェン、リー Ｓ．マッカーシー、スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、およびウメシュ Ｋ．ミシュラ、発明の名称「光電子応用のための（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）ＮとＺｎＯとの直接ウェーハ・ボンディング構造とその作製方法（（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ ＡＮＤ ＺｎＯ ＤＩＲＥＣＴ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ ＡＮＤ ＩＴＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ）」、代理人整理番号３０７９４．１３４−ＵＳ−Ｐ１（２００５−５３６−１）、
米国特許仮出願第６０／７３２，３１９号、出願日２００５年１１月１日、発明者：村井 章彦、クリスティーナ イェ チェン、ダニエル Ｂ．トンプソン、リー Ｓ．マッカーシー、スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、およびウメシュ Ｋ．ミシュラ、発明の名称「光電子応用のための（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）ＮとＺｎＯとの直接ウェーハ・ボンディング構造とその作製方法（（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ ＡＮＤ ＺｎＯ ＤＩＲＥＣＴ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ ＡＮＤ ＩＴＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ）」、代理人整理番号３０７９４．１３４−ＵＳ−Ｐ２（２００５−５３６−２）、および、米国特許仮出願第６０／７６４，８８１号、出願日２００６年２月３日、発明者：村井 章彦、クリスティーナ イェ チェン、ダニエル Ｂ．トンプソン、リー Ｓ．マッカーシー、スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、およびウメシュ Ｋ．ミシュラ、発明の名称「光電子応用のための（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）ＮとＺｎＯとの直接ウェーハ・ボンディング構造とその作製方法（（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ ＡＮＤ ＺｎＯ ＤＩＲＥＣＴ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ ＡＮＤ ＩＴＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ）」、代理人整理番号３０７９４．１３４−ＵＳ−Ｐ３（２００５−５３６−３）。
米国実用特許出願第１１／４４４，０８４号、出願日２００６年５月３１日、発明者：ビルゲ Ｍ．イメル（Ｂｉｌｇｅ Ｍ.Ｉｍｅｒ）、ジェームス Ｓ．スペック、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「単一工程の側壁を用いた選択横方向成長による無極性窒化ガリウムの欠陥低減（ＤＥＦＥＣＴ ＲＥＤＵＣＴＩＯＮ ＯＦ ＮＯＮ−ＰＯＬＡＲ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥＳ ＷＩＴＨ ＳＩＮＧＬＥ−ＳＴＥＰ ＳＩＤＥＷＡＬＬ ＬＡＴＥＲＡＬ ＥＰＩＴＡＸＩＡＬ ＯＶＥＲＧＲＯＷＴＨ）」、代理人整理番号３０７９４．１３５−ＵＳ−Ｕ１（２００５−５６５−２）。上記出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて、次の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／６８５，９５２号、出願日２００５年５月３１日、発明者：ビルゲ Ｍ．イメル、ジェームス Ｓ．スペック、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「単一工程の側壁を利用した選択横方向成長による無極性窒化ガリウムの欠陥低減（ＤＥＦＥＣＴ ＲＥＤＵＣＴＩＯＮ ＯＦ ＮＯＮ−ＰＯＬＡＲ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＷＩＴＨ ＳＩＮＧＬＥ−ＳＴＥＰ ＳＩＤＥＷＡＬＬ ＬＡＴＥＲＡＬ ＥＰＩＴＡＸＩＡＬ ＯＶＥＲＧＲＯＷＴＨ）」、代理人整理番号３０７９４．１３５−ＵＳ−Ｐ１（２００５−５６５−１）。
米国実用特許出願第１１／８７０、１１５号、出願日２００７年１０月１０日、発明者：ビルゲ Ｍ．イメル、ジェームス Ｓ．スペック、スティーブン Ｐ．デンバースおよびシュウジ ナカムラ、発明の名称「有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）による平坦な無極性ｍ面ＩＩＩ族窒化物の成長（ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＰＬＡＮＡＲ ＮＯＮ−ＰＯＬＡＲ Ｍ‐ＰＬＡＮＥ ＩＩＩ−ＮＩＴＲＩＤＥ ＵＳＩＢＧ ＭＥＴＡＬＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＶＡＰＯＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ （ＭＯＣＶＤ））」、代理人整理番号３０７９４．１３６−ＵＳ−Ｃ１（２００５−５６６−３）、この出願は次の出願の継続出願である。
米国実用特許出願第１１／４４４，９４６号、出願日２００６年５月３１日、発明者：ビルゲ Ｍ．イメル、ジェームス Ｓ．スペック、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）による平坦な無極性｛１−１００｝ｍ面窒化ガリウムの成長（ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＰＬＡＮＡＲ ＮＯＮ−ＰＯＬＡＲ ｛１−１００｝ Ｍ−ＰＬＡＮＥ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＷＩＴＨ ＭＥＴＡＬＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＶＡＰＯＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ （ＭＯＣＶＤ））」、代理人整理番号３０７９４．１３６−ＵＳ−Ｕ１（２００５−５６６−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて次の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／６８５，９０８号、出願日２００５年５月３１日、発明者：ビルゲ Ｍ．イメル、ジェームス Ｓ．スペック、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）による平坦な無極性｛１−１００｝ｍ面窒化ガリウムの成長（ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＰＬＡＮＡＲ ＮＯＮ−ＰＯＬＡＲ ｛１−１００｝ Ｍ−ＰＬＡＮＥ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＷＩＴＨ ＭＥＴＡＬＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＶＡＰＯＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ（ＭＯＣＶＤ））」、代理人整理番号３０７９４．１３６−ＵＳ−Ｐ１（２００５−５６６−１）。
米国実用特許出願第１１／４４４，９４６号、出願日２００６年６月１日、発明者：ロバート Ｍ．ファレル（Ｒｏｂｅｒｔ Ｍ．Ｆａｒｒｅｌｌ）、トロイ Ｊ．ベーカー、アーパン チャクラボーティ（Ａｒｐａｎ Ｃｈａｋｒａｂｏｒｔｙ）、ベンジャミン Ａ．ハスケル、Ｐ．モルガン パチソン、ラジャット シャーマ、ウメシュ Ｋ．ミシュラ、スティーブン Ｐ．デンバース、ジェームス Ｓ．スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「半極性（Ｇａ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｂ）Ｎ薄膜、ヘテロ構造およびデバイスの成長と製作のための技術（ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＧＲＯＷＴＨ ＡＮＤ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ （Ｇａ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｂ）Ｎ ＴＨＩＮ ＦＩＬＭＳ，ＨＥＴＥＲＯＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ，ＡＮＤ ＤＥＶＩＣＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１４０−ＵＳ−Ｕ１(２００５−６６８−２)。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて次の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／６８６，２４４号、２００５年６月１日出願、発明者：ロバート Ｍ．ファレル、トロイ Ｊ．ベーカー、アーパン チャクラボーティ、ベンジャミン Ａ．ハスケル、Ｐ．モルガン パチソン、ラジャット シャーマ、ウメシュ Ｋ．ミシュラ、スティーブン Ｐ．デンバース、ジェームス Ｓ．スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「半極性（Ｇａ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｂ）Ｎ薄膜、ヘテロ構造およびデバイスの成長と製作のための技術（ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＧＲＯＷＴＨ ＡＮＤ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ （Ｇａ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｂ）Ｎ ＴＨＩＮ ＦＩＬＭＳ，ＨＥＴＥＲＯＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ，ＡＮＤ ＤＥＶＩＣＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１４０−ＵＳ−Ｐ１(２００５−６６８−１)。
米国実用特許出願第１１／２５１，３６５号、出願日２００５年１０月１４日、発明者：フレデリック Ｓ．ダイアナ（Ｆｒｅｄｅｒｉｃ Ｓ． Ｄｉａｎａ）、オウレリエン Ｊ．Ｆ．デーヴィッド、ピエール Ｍ．ペトロフ（Ｐｉｅｒｒｅ Ｍ．Ｐｅｔｒｏｆｆ）、およびクロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、発明の名称「多色発光デバイスの効率的な光取り出しと変換のためのフォトニック構造（ＰＨＯＴＯＮＩＣ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ ＦＯＲ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＡＮＤ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ ＩＮ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＲ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１４２−ＵＳ−０１（２００５−５３４−１）
米国実用特許出願第１１／６３３，１４８号、出願日２００６年１２月４日、発明者：クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「多数回のオーバーグロス法でパターン化された基板上への成長により作製された改良型の水平放出、垂直放出、ビーム成型形、分布帰還（ＤＦＢ）レーザ（ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＨＯＲＩＺＯＮＴＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＶＥＲＴＩＣＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＢＥＡＭ ＳＨＡＰＥＤ，ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ ＦＥＥＤＢＡＣＫ（ＤＦＢ） ＬＡＳＥＲＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＥＤ ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ Ａ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＷＩＴＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＯＶＥＲＧＲＯＷＴＨ）」、代理人整理番号３０７９４．１４３−ＵＳ−Ｕ１（２００５−７２１−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／７４１，９３５号、出願日２００５年１２月２日、発明者：クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「多数回のオーバーグロス法でパターン化された基板上への成長により作製された改良型の水平放出、垂直放出、ビーム成型形、分布帰還（ＤＦＢ）レーザ（ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＨＯＲＩＺＯＮＴＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＶＥＲＴＩＣＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＢＥＡＭ ＳＨＡＰＥＤ，ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ ＦＥＥＤＢＡＣＫ（ＤＦＢ） ＬＡＳＥＲＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＥＤ ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ Ａ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＷＩＴＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＯＶＥＲＧＲＯＷＴＨ）」、代理人整理番号３０７９４．１４３−ＵＳ−Ｐ１（２００５−７２１−１）
米国実用特許出願第１１／５１７，７９７号、２００６年９月８日出願、発明者：マイケル イザ（Ｍｉｃｈａｅｌ Ｉｚａ）、トロイ Ｊ．ベーカー、ベンジャミン Ａ．ハスケル、スティーブン Ｐ．デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「有機金属化学気相成長法による半極性（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎの成長促進法（ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＥＮＨＡＮＣＩＮＧ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎ ＶＩＡ ＭＥＴＡＬＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＶＡＰＯＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ）」、代理人整理番号３０７９４．１４４−ＵＳ−Ｕ１（２００５−７２２−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて次の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／７１５，４９１号、２００５年９月９日出願、発明者：マイケル イザ、トロイ Ｊ．ベーカー、ベンジャミン Ａ．ハスケル、スティーブン Ｐ．デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「有機金属化学気相成長法による半極性（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎの成長促進法（ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＥＮＨＡＮＣＩＮＧ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎ ＶＩＡ ＭＥＴＡＬＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＶＡＰＯＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ）」、代理人整理番号３０７９４．１４４−ＵＳ−Ｕ１（２００５−７２２−１）。
米国実用特許出願第１１／５９３，２６８号、出願日２００６年１１月６日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、増井 久志（Ｈｉｓａｓｈｉ Ｍａｓｕｉ）、ナタリー Ｎ．フェローズ（Ｎａｔａｌｉｅ Ｎ．Ｆｅｌｌｏｗｓ）、および村井 章彦、発明の名称「高光取り出し効率の発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ））」、代理人整理番号３０７９４．１６１−ＵＳ−Ｕ１（２００６−２７１−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／７３４，０４０号、出願日２００５年１１月４日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、増井 久志、ナタリー Ｎ．フェローズ、および村井 章彦、発明の名称 「高光取り出し効率の発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ））」、代理人整理番号３０７９４．１６１−ＵＳ−Ｐ１（２００６−２７１−１）
米国実用特許出願第１１／６０８，４３９号、出願日２００６年１２月８日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス Ｓ．スペック、発明の名称「高効率の発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ））」、代理人整理番号３０７９４．１６４−ＵＳ−Ｕ１（２００６−３１８−３）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／７４８，４８０号、出願日２００５年１２月８日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス Ｓ．スペック、発明の名称「高効率の発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ））」、代理人整理番号３０７９４．１６４−ＵＳ−Ｐ１（２００６−３１８−１）、および米国特許仮出願第６０／７６４，９７５号、出願日２００６年２月３日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス Ｓ．スペック、発明の名称「高効率の発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ））」、代理人整理番号３０７９４．１６４−ＵＳ−Ｐ２（２００６−３１８−２）
米国実用特許出願第１１／６７６，９９９号、出願日２００７年２月２０日、発明者：ホン ゾーン（Ｈｏｎｇ Ｚｈｏｎｇ）、ジョン Ｆ．ケディング、ラジャット シャーマ、ジェームス Ｓ．スペック、スティーブン Ｐ．デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称 「半極性（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎ光電子デバイスの成長方法（ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＤＥＶＩＣＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１７３−ＵＳ−Ｕ１（２００６−４２２−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／７７４，４６７号、出願日２００６年２月１７日、発明者：ホン ゾーン、ジョン Ｆ．ケディング、ラジャット シャーマ、ジェームス Ｓ．スペック、スティーブン Ｐ．デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「半極性（Ａｌ，ｌｎ，Ｇａ,Ｂ）Ｎ光電子デバイスの成長方法（ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＤＥＶＩＣＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１７３−ＵＳ−Ｐ１（２００６−４２２−１）。
米国実用特許出願第１１／８４０，０５７号、出願日２００７年８月１６日、発明者：マイケル イザ、佐藤 均（Ｈｉｔｏｓｈｉ Ｓａｔｏ）、スティーブン Ｐ．デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「マグネシウム・ドープ（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎ層を成膜する方法（ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ ＯＦ ＭＡＧＮＥＳＩＵＭ ＤＯＰＥＤ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ)Ｎ ＬＡＹＥＲＳ））、代理人整理番号３０７９４．１８７−ＵＳ−Ｕ１（２００６−６７８−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８２２，６００号、出願日２００６年８月１６日、発明者：マイケル イザ、佐藤 均、スティーブン Ｐ．デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「マグネシウム・ドープ（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ)Ｎ層を成膜する方法（ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ ＯＦ ＭＡＧＮＥＳＩＵＭ ＤＯＰＥＤ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ)Ｎ ＬＡＹＥＲＳ））、代理人整理番号３０７９４．１８７−ＵＳ−Ｐ１（２００６−６７８−１）。
米国実用特許出願第１１／９４０，８４８号、出願日２００７年１１月１５日、発明者：オウレリエン Ｊ．Ｆ．デーヴィッド、クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称 「複数の取出し器を通した高光取出し効率の発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ） ＴＨＲＯＵＧＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＸＴＲＡＣＴＯＲＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１９１−ＵＳ−Ｕ１（２００７−０４７−３）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６６，０１４号、出願日２００６年１１月１５日、発明者：オウレリエン Ｊ．Ｆ．デーヴィッド、クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「複数の取出し器を通した高光取出し効率の発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ） ＴＨＲＯＵＧＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＸＴＲＡＣＴＯＲＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１９１−ＵＳ−Ｐ１（２００７−０４７−１）、および米国特許仮出願第６０／８８３，９７７号、出願日２００７年１月８日、発明者：オウレリエン Ｊ．Ｆ．デーヴィッド、クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「複数の取り出し器を通した高光取り出し効率の発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ） ＴＨＲＯＵＧＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＸＴＲＡＣＴＯＲＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１９１−ＵＳ−Ｐ２（２００７−０４７−２）。
米国実用特許出願第１１／９４０，８５３号、出願日２００７年１１月１５日、発明者：クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、ジェームス Ｓ．スペック、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「屈折率整合構造による高効率、白色、単色または多色発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＷＨＩＴＥ，ＳＩＮＧＬＥ ＯＲ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＵＲ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥＳ （ＬＥＤＳ） ＢＹ ＩＮＤＥＸ ＭＡＴＣＨＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１９６−ＵＳ−Ｕ１（２００７−１１４−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６６，０２６号、出願日２００６年１１月１５日、発明者：クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、ジェームス Ｓ．スペック、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「屈折率整合構造による高効率、白色、単色または多色ＬＥＤ（ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＷＨＩＴＥ，ＳＩＮＧＬＥ ＯＲ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＵＲ ＬＥＤ ＢＹ ＩＮＤＥＸ ＭＡＴＣＨＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１９６−ＵＳ−Ｐ１（２００７−１１４−１）。
米国実用特許出願第１１／９４０，８６６号、出願日２００７年１１月１５日、発明者：オウレリエン Ｊ．Ｆ．デーヴィッド、クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、スティーブン Ｐ．デンバース、およびステーシア ケラー（Ｓｔａｃｉａ Ｋｅｌｌｅｒ）、発明の名称「構造をもつ材料中に発光体を持つ高光取り出し効率の発光ダイオード（ＬＥＤ）（ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ） ＷＩＴＨ ＥＭＩＴＴＥＲＳ ＷＩＴＨＩＮ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１９７−ＵＳ−Ｕ１（２００７−１１３−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６６，０１５号、出願日２００６年１１月１５日、発明者：オウレリエン Ｊ．Ｆ．デーヴィッド、クロード Ｃ．Ａ．ワイズバッシュ、スティーブン Ｐ．デンバース、およびステーシア ケラー、発明の名称「構造をもつ材料中に発光体を持つ高光取り出し効率のＬＥＤ（ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＥＤ ＷＩＴＨ ＥＭＩＴＴＥＲＳ ＷＩＴＨＩＮ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１９７−ＵＳ−Ｐ１（２００７−１１３−１）。
米国実用特許出願第１１／９４０，８７６号、出願日２００７年１１月１５日、発明者：イーブリン Ｌ．フー、シュウジ ナカムラ、ヨン ショク チョイ（Ｙｏｎｇ Ｓｅｏｋ Ｃｈｏｉ）、ラジャット シャーマ、およびチョーフー ワン（Ｃｈｉｏｕ−Ｆｕ Ｗａｎｇ）、発明の名称「光電気化学的（ＰＥＣ）エッチングにより製作された空気ギャップ付きＩＩＩ族窒化物デバイスの構造的完全性のためのイオンビーム処理（ＩＯＮ ＢＥＡＭ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ ＦＯＲ ＴＨＥ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＩＮＴＥＧＲＩＴＹ ＯＦ ＡＩＲ−ＧＡＰ ＩＩＩ−ＮＩＴＲＩＤＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＰＲＯＤＵＣＥＤ ＢＹ ＰＨＯＴＯＥＬＥＣＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ （ＰＥＣ） ＥＴＣＨＩＮＧ）」、代理人整理番号３０７９４．２０１−ＵＳ−Ｕ１（２００７−１６１−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６６，０２７号、出願日２００６年１１月１５日、発明者：イーブリン Ｌ．フー、シュウジ ナカムラ、ヨン ショク チョイ、ラジャット シャーマ、およびチョーフー ワン、発明の名称「光電気化学的（ＰＥＣ）エッチングにより製作された空気ギャップ付きＩＩＩ族窒化物デバイスの構造的完全性のためのイオンビーム処理（ＩＯＮ ＢＥＡＭ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ ＦＯＲ ＴＨＥ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＩＮＴＥＧＲＩＴＹ ＯＦ ＡＩＲ−ＧＡＰ ＩＩＩ−ＮＩＴＲＩＤＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＰＲＯＤＵＣＥＤ ＢＹ ＰＨＯＴＯＥＬＥＣＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ （ＰＥＣ） ＥＴＣＨＩＮＧ）」、代理人整理番号３０７９４．２０１−ＵＳ−Ｐ１（２００７−１６１−１）。
米国実用特許出願第１１／９４０、８８５号、出願日２００７年１１月１５日、発明者：ナタリー Ｎ．フェローズ、スティーブン Ｐ．デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「繊維模様のついた蛍光剤変換層をもつ発光ダイオード（ＴＥＸＴＵＲＥＤ ＰＨＯＳＰＨＯＲ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ ＬＡＹＥＲ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ）」、代理人整理番号３０７９４．２０３−ＵＳ−Ｕ１（２００７−２７０−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６６，０２４号、出願日２００６年１１月１５日、発明者：ナタリー Ｎ．フェローズ、スティーブン Ｐ．デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「繊維模様のついた蛍光剤変換層をもつ発光ダイオード（ＴＥＸＴＵＲＥＤ ＰＨＯＳＰＨＯＲ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ ＬＡＹＥＲ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ）」、代理人整理番号３０７９４．２０３−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２７０−１）。
米国実用特許出願第１１／９４０，８７２号、出願日２００７年１１月１５日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、および増井 久志、発明の名称「高光取り出し効率の球形ＬＥＤ（ＨＩＧＨ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＳＰＨＥＲＥ ＬＥＤ）」、代理人整理番号３０７９４．２０４−ＵＳ−Ｕ１（２００７−２７１−２）、この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて、以下の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６６，０２５号、出願日２００６年１１月１５日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、および増井 久志、発明の名称「高光取り出し効率の球形ＬＥＤ（ＨＩＧＨ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＳＰＨＥＲＥ ＬＥＤ）」、代理人整理番号 ３０７９４．２０４−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２７１−１）。
米国実用特許出願第１１／９４０，８８３号、出願日２００７年１１月１５日、発明者：シュウジ ナカムラ、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「自立した、透明な、鏡なし（ＳＴＭＬ）の発光ダイオード(ＳＴＡＮＤＩＮＧ ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＭＩＲＲＯＲ−ＬＥＳＳ（ＳＴＭＬ） ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ)」、代理人整理番号３０７９４．２０５−ＵＳ−Ｕ１（２００７−２７２−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６６，０１７号、出願日２００６年１１月１５日、発明者：シュウジ ナカムラ、およびスティーブン Ｐ．デンバース、発明の名称「自立した、透明な、鏡なしの（ＳＴＭＬ）発光ダイオード(ＳＴＡＮＤＩＮＧ ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＭＩＲＲＯＲ−ＬＥＳＳ（ＳＴＭＬ） ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ)」、代理人整理番号３０７９４．２０５−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２７２−１）。
米国実用特許出願第１１／９４０，８９８号、出願日２００７年１１月１５日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス Ｓ．スペック、発明の名称「透明な、鏡なしの（ＴＭＬ）発光ダイオード(ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＭＩＲＲＯＲ−ＬＥＳＳ （ＴＭＬ） ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ)」、代理人整理番号３０７９４．２０６−ＵＳ−Ｕ１（２００７−２７３−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６６，０２３号、出願日２００６年１１月１５日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス Ｓ．スペック、発明の名称「透明な、鏡なしの（ＴＭＬ）発光ダイオード(ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＭＩＲＲＯＲ−ＬＥＳＳ（ＴＭＬ） ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ)」、代理人整理番号３０７９４．２０６−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２７３−１）。
米国実用特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、出願日２００７年１２月１１日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「透明な、鏡なしの発光ダイオードのためのリード・フレーム（ＬＥＡＤ ＦＲＡＭＥ ＦＯＲ ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＭＩＲＲＯＲＬＥＳＳ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ）」、代理人整理番号３０７９４．２１０−ＵＳ−Ｕｌ（２００７−２８１−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６９，４５４号、出願日２００６年１２月１１日、発明者：スティーブン Ｐ．デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「ＴＭ−ＬＥＤのためのリード・フレーム（ＬＥＡＤ ＦＲＡＭＥ ＦＯＲ ＴＭ−ＬＥＤ）」、代理人整理番号３０７９４．２１０−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２８１−１）。
米国実用特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、出願日２００７年１２月１１日、発明者：シュウジ ナカムラ、スティーブン Ｐ．デンバース、およびヒロクニ アサミズ（Ｈｉｒｏｋｕｎｉ Ａｓａｍｉｚｕ）、発明の名称「透明な発光ダイオード（ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．２１１−ＵＳ−Ｕ１（２００７−２８２−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６９，４４７号、出願日２００６年１２月１１日、発明者：シュウジ ナカムラ、スティーブン Ｐ．デンバース、およびヒロクニ アサミズ、発明の名称「透明なＬＥＤ（ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＬＥＤＳ）」、代理人整理番号３０７９４．２１１−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２８２−１）。
米国実用特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ、ｘｘｘ、出願日２００７年１２月１１日、発明者：マシュー Ｃ．シュミット、キム クァン チューン、佐藤 均、スティーブン Ｐ．デンバース、ジェームス Ｓ．スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「高特性無極性面ＩＩＩ族窒化物光デバイスの有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法（ＭＥＴＡＬＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＶＡＰＯＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ （ＭＯＣＶＤ） ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＨＩＧＨ ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ ＮＯＮ−ＰＯＬＡＲ ＩＩＩ−ＮＩＴＲＩＤＥ ＯＰＴＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．２１２−ＵＳ−Ｕ１（２００７−３１６−２）。
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて、本発明の譲受人に譲渡された以下の同時係属の米国特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６９，５３５、出願日２００６年１２月１１日、発明者：マシュー Ｃ．シュミット、キム クァン チューン、佐藤 均、スティーブン Ｐ．デンバース、ジェームス Ｓ．スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「高特性Ｍ面ＧａＮ光デバイスのＭＯＣＶＤ成長（ＭＯＣＶＤ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＨＩＧＨ ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ Ｍ−ＰＬＡＮＥ ＧＡＮ ＯＰＴＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．２１２−ＵＳ−Ｐ１（２００７−３１６−１）。
米国実用特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、出願日２００７年１２月１１日、発明者：キム クァン チューン、マシュー Ｃ．シュミット、フェン ウー、平井 朝子（Ａｓａｋｏ Ｈｉｒａｉ）、メルヴィン Ｂ．マクローリン、スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス Ｓ．スペック、発明の名称「各種基板上の（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎのｍ面および半極性面の結晶成長（ＣＲＹＳＴＡＬ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ Ｍ−ＰＬＡＮＥ ＡＮＤ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ ＰＬＡＮＥＳ ＯＦ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎ ＯＮ ＶＡＲＩＯＵＳ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．２１４−ＵＳ−Ｕ１（２００７−３３４−２）。この出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第６０／８６９，７０１号、出願日２００６年１２月１２日、発明者：キム クァン チューン、マシュー Ｃ．シュミット、フェン ウー、平井 朝子、メルヴィン Ｂ．マクローリン、スティーブン Ｐ．デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス Ｓ．スペック、発明の名称「各種基板上の（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎのｍ面および半極性面の結晶成長（ＣＲＹＳＴＡＬ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ Ｍ−ＰＬＡＮＥ ＡＮＤ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ ＰＬＡＮＥＳ ＯＦ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎ ＯＮ ＶＡＲＩＯＵＳ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．２１４−ＵＳ−Ｐ１（２００７−３３４−１）。
これら全ての出願は参照として本明細書中に組み込まれているものとする。
１．本発明の技術分野
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）およびレーザ・ダイオード（ＬＤ）のような、高効率無極性および半極性発光デバイスに関する。
２．関連技術の説明
（注：この出願は、本明細書を通して示されている、多くの異なる刊行物を参照する。更に、これらの刊行物は、以下に「参考文献」と記されたセクションに見出すことが出来る。これらの刊行物のそれぞれは、参照として本明細書中に組み込まれているものとする。）
現在、大抵の市販の窒化ガリウム（ＧａＮ）ベースの発光デバイスは、ｃ軸方位の結晶上に構成されている。その結果、強い圧電電界が発光効率を制御している。従来のＬＥＤおよびＬＤの構造では、量子井戸（ＱＷ）の厚さは僅か２〜５ｎｍ前後である。ＱＷ層の厚さが５ｎｍより厚くなると、ＱＷ層の伝導帯エネルギー・バンドと価電子帯エネルギー・バンドは強い圧電電界によって傾き、発光再結合効率は小さくなり、そのためＬＥＤおよびＬＤの発光効率は小さくなる。
しかしながら、無極性または半極性ＧａＮの場合、圧電分極は最小化される。そのため、ＱＷにおけるエネルギー・バンドの傾きは小さく、ＬＥＤとＬＤの発光効率を改良するためにＱＷの厚さを厚くすることが出来る。最近、本発明の発明者らは、無極性および半極性ＬＥＤおよびＬＤの場合には、発光効率を向上させるためにＱＷの厚さを１０ｎｍまで厚くするとよいことを発見した。
従来のＬＥＤの場合は、ＬＥＤの前面からの光出力パワーを増加させるために、放射された光は基板の裏側上に置かれた鏡によって反射される。サファイヤ基板の裏側上に鏡がない場合でも、接着材料が発光波長で透明であれば、リード・フレーム上の鏡被覆膜によって反射される。しかしながら、光子のエネルギーがＡｌＩｎＧａＮ多重量子井戸（ＭＱＷ）のような発光種のバンドギャップ・エネルギーとほぼ同じなので、この反射された光は、発光層（活性層）によって再吸収される。ＬＥＤ光の発光層によるこの再吸収によって、ＬＥＤの効率または出力パワーは減少する。例えば、以下により詳しく記述される図１、２および３、また［非特許文献６］および［非特許文献７］参照。
この分野で必要とされることは、青色、緑色、琥珀色、および赤色領域にある光をより効率よく発生し、光をより効率よく取り出すようなＬＥＤおよびＬＤ構造である。本発明はこのニーズを満たすものである。
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５６，７３７−３９（１９９０） Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６４，２８３９−４１（１９９４） Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８１，３１５２−５４（２００２） Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．４３，Ｌ１２７５−７７（２００４） Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．４５，Ｌ１０８４−Ｌ１０８６（２００６） Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３４，Ｌ７９７−９９（１９９５） Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．４３，Ｌ１８０−８２（２００４） Ｆｕｊｉｉ Ｔ．，Ｇａｏ Ｙ．，Ｓｈａｒｍａ Ｒ．，Ｈｕ Ｅ．Ｌ．，ＤｅｎＢａａｒｓ Ｓ．Ｐ．，Ｎａｋａｍｕｒａ Ｓ．，"Ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ＧａＮ−ｂａｓｅｄ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｖｉａ ｓｕｒｆａｃｅ ｒｏｕｇｈｅｎｉｎｇ"，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．８４，ｎｏ．６，９Ｆｅｂ．２００４，ｐｐ．８５５−７
本発明は、新しい無極性または半極性ＧａＮ結晶方位をもつデバイスを作製することにより高い光発生効率を実現する（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ発光デバイスについて記述する。無極性および半極性デバイスの圧電効果は、有極性デバイスに比べてかなり低いので、より効率の高いＬＥＤおよびＬＤが実現できる。
本発明のデバイスのＱＷ層の厚さは、より厚くすることができる。すなわち、４ｎｍより厚く、好ましくは約８〜１２ｎｍ、より好ましくは、約１０ｎｍの厚さにすることができる。無極性および半極性ＬＥＤにおいて、より厚い量子井戸を用いることによって、より大きな電流密度でより高い効率が達成される。ＬＤにとっては、より厚いＱＷ層を用いると、モード利得が増加し、閾値電流密度が低減する。他の例では、より高電圧となる弊害を受けることなく、効率を上げるためにＱＷ層の数を大きくすることが出来る。
透明な接触層を持つ無極性および半極性ＬＥＤを作製することにより、電流密度が大きいという条件でもほぼ理想的な光取り出しが実現される。
他の利点は、無極性および半極性ＬＥＤは、ｃ面デバイスよりもはるかに効率よく偏光を発生することである。０．８３という高い偏光発生比が観測されたことから、無極性および半極性ＬＥＤがＬＣＤ背面照明、信号、保護付きディスプレイ、および照明のような多くの応用分野で有用であることがわかる。
本発明は、また、ＬＥＤの発光層または活性層による光の再吸収を最小化するために、鏡および／または鏡面を取り除くことによりＬＥＤ内での内部反射を最小化する。内部反射の最小化を助けるために、ＩＴＯまたはＺｎＯのような透明電極を用いてもよい。
例えば、異方性エッチング（すなわち円錐形状表面の生成）などによる表面の粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化は、内部の反射の最小化とともに光の取り出しを助ける。ダイの形状化も高い光取り出し効率を実現する。
窒化ガリウムの六方晶ウルツ鉱型結晶構造の概略図である。 窒化ガリウム結晶構造の他の概略図である。 図３Ａ、３Ｂ、３Ｃおよび３Ｄは、デバイス構造と成長に無極性の窒化ガリウム面を用いる動機を示す図である。 本発明によるデバイス構造の概略図である。 図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃは、いろいろな有極性および無極性窒化ガリウム・デバイスにおける、外部量子効率 (ＥＱＥ)対ピーク波長（ｎｍ）の関係を示す図である。 本発明により製造されたデバイスに関する、出力パワーおよび外部量子効率（ＥＱＥ）対電流（ｍＡ）の関係を示す図である。 無極性（または半極性）および有極性の発光ダイオードの偏光に関する強度（任意単位）対偏光子角度（度）の関係を示す図である。 図８は、本発明に関する更なるデバイス構造および更なる利点を示す。 図９Ａおよび９Ｂは、通常のｃ軸に沿って成長したｃ面発光ダイオードの構造を示す図である。 本発明による側面発光のｍ面発光ダイオードを示す概略図である。 本発明による垂直上面発光のｍ面発光ダイオードを示す概略図である。 本発明による側面発光のｍ面発光ダイオードの上面図を示す概略図である。 本発明による側面発光の、ｍ面発光ダイオードを示す概略図である。 本発明による形状付き、ｍ面発光ダイオードを示す概略図である。 本発明による白色光を放出する、多重発光層をもつ無極性発光ダイオードを示す概略図である。 本発明の無極性発光ダイオードの外部量子効率（ＥＱＥ）百分率測定結果対電流（ｍＡ）の関係を示すグラフである。 本発明の無極性発光ダイオードの簡易測定パワー（ｍＶ）対電流（ｍＡ）を示すグラフである。
以下、図面を参照し、対応する部分には一貫して同じ参照番号を付与する。
以下の好ましい実施形態の記述では、本明細書の一部である添付の図面を参照する。図面は本発明を実施することができる実施形態を例示するために示す。本発明の範囲から逸脱することなしに他の実施形態を用いてもよく、構造的な変化がなされてもよいことは明らかである。
概要
ＧａＮおよびその合金は、すべてが唯一のｃ軸に垂直であり、お互いに対して１２０度回転している２（または３）本の等価な基底面軸（ａ軸）を用いて記述される六方晶ウルツ鉱型結晶構造において最も安定である。
図１は、ＧａＮの六方晶ウルツ鉱型結晶構造１００の概略図であり、目的とする主要な面、すなわちａ面｛１１−２０｝１０２、ｍ面｛１−１００｝１０４、ｒ面｛１０−１２｝１０６およびｃ面｛０００１｝１０８が、そこに示されたｃ軸１１６、ａｌ軸[１０００]１１０、ａ２軸[０１００]１１２およびａ３軸［００１０］とともに示されている。ここで、塗りつぶされたパターンは、目的とする面１０２、１０４および１０６を示すことを意図しており、構造１００の材料を表すものではない。
図２は、ＧａＮ結晶構造２００の概略図であり、Ｇａ原子２０２およびＮ原子２０４の位置と、結晶構造において影をつけた面として示されている半極性面（１０−１１）２０６を示している。ＩＩＩ族原子２０２および窒素原子２０４は、結晶２００のｃ軸に沿ってｃ面を交互に占有する。ウルツ鉱型構造２００に含まれる対称要素により、ＩＩＩ族窒化物がこのｃ軸に沿ってバルクの自発分極を有することになる。更に、ウルツ鉱型結晶構造２００は中心対称ではないため、ウルツ鉱型窒化物もまたｃ軸にそって圧電分極を示し得る。
電子デバイスおよび光電子デバイスのための現行の窒化物技術は、極性のあるｃ方向に沿って成長される窒化物薄膜を用いている。しかしながら、ＩＩＩ族窒化物ベースの光電子デバイスおよび電子デバイスにおける従来のｃ面の量子井戸構造は、強い圧電分極および自発分極が存在するため、望ましくない量子閉じ込めシュタルク効果（ＱＣＳＥ）を受けてしまう。ｃ方向に沿った強い内蔵電界は、電子と正孔の空間的分離を引き起こし、それが今度は、キャリアの再結合効率を制限し、振動子強度を低減させ、また、発光のレッド・シフトを引き起こす。
図３Ａ、Ｂ、ＣおよびＤは、デバイス構造と成長に無極性のＧａＮ面を用いる動機を示す。
図３Ｃは、無極性（ａ面）構造では自発分極（Ｐｓｐ）および圧電分極（ＰＰＥ）の影響がないことを示す。図３Ｄは、図３Ｃに対応して価電子帯（Ｅｖ）および伝導帯（Ｅｃ）のエネルギー・バンド図を示す。
ＧａＮ構造のある面を用いると、分極および圧電分極はバンドの曲がりと電荷分離を引き起こす。これは、発光のレッド・シフト、再結合効率の低下、および閾値電流の増加に繋がり、これら全てにより、出来上がったデバイスに問題が生じる。これは特にｃ面（Ｇａ面）において顕著であり、ＥｖおよびＥｃのバンドの大きな「飛び」として示されている。
図４は、ｍ面またはａ面のＩＩＩ族窒化物層を含む無極性ＩＩＩ族窒化物層を用いる動機を更に示すための、本発明によるデバイス構造の概略図である。この図において、無極性ＩＩＩ族窒化物発光デバイスは、Ｔｉ−Ａｌ接触層４０２、ａ面のｎ−ＧａＮ層４０４、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層４０６、ｎ−ＧａＮガイド層４０８、ＧａＮ活性層４１０、ｐ−ＧａＮガイド層４１２、ＧａＮ活性層４１４、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層４１６、ｐ−ＧａＮ層４１８、およびＮｉ−Ａｕ接触層４２０を含むレーザ・ダイオード（ＬＤ）構造４００を備える。ａ面およびｍ面成長が実現されると、転位密度の低減が実現される。更に、量子井戸内で分極電界が誘起する電荷分離は起こらず、これらの層の移動度はより大きくなる。この結果、出来上がったデバイスの閾値電流の低減と、信頼性の向上が達成される。
図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃは、いろいろな有極性および無極性ＧａＮのデバイスにおける、外部量子効率 (ＥＱＥ)対ピーク波長（ｎｍ）の関係を示す。上述の量子井戸領域内の分極電界が、可視光スペクトルの緑領域および紫外領域に発光のギャップを作る。有極性ｃ面デバイスではなく無極性（ｍ面またはａ面）デバイスを用いることにより、または半極性デバイス構造を用いることにより、量子井戸領域内の分極電界は低減されるかまたは除去され、これにより発光ギャップ問題を解決することが出来る。
図６は、本発明により製造されたデバイスにおける、出力パワーおよび外部量子効率（ＥＱＥ）対電流（ｍＡ）の関係を示す。ＥＱＥは、これらデバイスの性能指数である。更に、入力電流が２０ミリアンペア（ｍＡ）で２５ミリワット（ｍＷ）出力が得られるデバイスが示されている。この結果は、今日までの無極性ＬＥＤデバイスの全ての結果を遥かに上回る。
図７は、無極性（または半極性）および有極性ＬＥＤの偏光に関する、強度（任意単位）対偏光子角度（度）の関係を示す。更に、本発明により作られる無極性および半極性ＬＥＤは、偏光を直接放出する。これは、偏光を必要とする液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の背面照明のような多くの応用分野で役に立つ。本発明のデバイスを用いれば、放出される光はすでに偏光しているため、光源とＬＣＤ表示板との間に偏光フィルタが必要なくなる。
図８は、本発明に関する更なるデバイス構造および更なる利点を示す。例えば、本発明により製造した無極性または半極性デバイスは、内蔵分極電界を低減または除去することが出来るので、ＬＣＤの背面照明として用いることが出来る。ＬＣＤの背面照明の構造は、光源８００、偏光子８０２、配向膜８０４、液晶８０６、配向膜８０８、および偏光子８１０を含み、ＡＣ電圧源８１２で駆動されると光出力８１４が生じる。更に、デバイスは、ｐ型濃度が約７×１０１８ｃｍ−３であり、これは電流に対するＬＥＤのピーク波長シフトを最小にする。更に、図７に関して論じたように、無極性（たとえばｍ面またはａ面）または半極性ＬＥＤは、偏光を直接放出するので、より多くの光８１４をＬＣＤ表示板から取り出すことが可能である。典型的には、より多くの割合の光８１４を得ることが可能であり、約４０〜７０％程度も多い光を得ることが出来ることが観測されている。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなしに、より多くの、またはより少ない割合の光も実現可能である。
図９ＡおよびＢは、通常はｃ軸に沿って成長するｃ面ＬＥＤの構造を示す。図９Ａにおいて、ｃ面ＬＥＤ９００は、基板９０２と、ｐ型層９０４と、活性層９０６と、ｎ型層９０８と、電極９１０と、ボンディング・パッド９１２、および電極９１４を含む。 図９Ｂは、このようなデバイスからの光生成効率を増大させるために、通常は、粗面化９１８または他の方法で処理することが可能な窒素面（Ｎ面）上に発光面があることを特徴とする類似のｃ面ＬＥＤ９１６を示す。
図１０は、本発明による１つ以上のｐ型層、活性領域、および１つ以上のｎ型層を備える複数の無極性ＩＩＩ族窒化物層を有する、無極性ＩＩＩ族窒化物発光デバイスを示す概略図である。この実施形態では、デバイスは、側面発光のｍ面ＬＥＤ１０００であり、金属リード・フレーム１００２、光１００６を放出するｐ−ＧａＮ／ＧａＮ／ｎ−ＧａＮ層の集合体１００４、透明電極層１００８および１０１０、およびｐ電極１０１２を含む。デバイス１０００の１つ以上の発光面は、光の取り出しを促進するために粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されている表面１０１２であってよい（例えば、デバイス１０００の発光面は、円錐形状表面であってもよい）。更に、デバイス１０００は、図示されているように、電極１０１２と金属フレーム１００２を適当に配置した側面発光デバイスを含んでもよい。
図１１は、本発明による１つ以上のｐ型層、活性領域および１つ以上のｎ型層を備える複数の無極性ＩＩＩ族窒化物層を有する、他の無極性ＩＩＩ族窒化物発光デバイスを示す概略図である。この実施形態では、デバイスは、垂直上面発光のｍ面ＬＥＤ１１００であり、基板１１０２と、光を放出するｐ−ＧａＮ／ＧａＮ／ｎ−ＧａＮ層の集合体１１０４と、上部透明層１００６と、およびｐ電極１００８とｎ電極１０１０を含む。この実施形態では、集合体１１０４は４ｎｍより厚い、好ましくは約８〜１２ｎｍ、さらに好ましくは、約１０ｎｍの厚さのＱＷ層を１つ以上備える活性領域１１１２を含む。
図１２は、本発明による１つ以上のｐ型層、活性領域および１つ以上のｎ型層を備える複数の無極性ＩＩＩ族窒化物層を有する、他の無極性ＩＩＩ族窒化物発光デバイスを示す概略図である。この実施形態では、デバイスは、側面発光のｍ面ＬＥＤ１２００であり、その上面図を示していて、該デバイスは、ｐ型電極層１２０２と、金属ｐ型ボンディング・パッド１２０４と、光１２０８の取り出しを促進するために粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されている表面１２０６とを含む。
ｐ型電極層１２０２は、粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されていてもよいことを特徴とする透明の導電層である。ｐ型電極層１２０２は通常ＩＴＯまたはＺｎＯ層であるが、目的とする波長でほぼ透明、または完全に透明な他の透明な金属酸化物または他の導電性材料であってもよい。ｐ型電極層１２０２は、無極性ＩＩＩ族窒化物層の集合体の近傍に形成され、ダイの上面のほぼ全体を覆う。ｐ型電極層１２０２の前に電流拡散層が成膜されてもよい。金属ボンディング・パッド１２０４が、ｐ型電極層１２０２上に成膜され、ｐ型電極層１２０２の小さな一部分を占める。ｐ型電極層１２０２を通しても出て行く発光もあるが、発光１２０８の大部分はデバイス１２００の側面から放出する。
図１３は、本発明による１つ以上のｐ型層、活性領域および１つ以上のｎ型層を備える複数の無極性ＩＩＩ族窒化物層を有する、他の無極性ＩＩＩ族窒化物発光デバイスを示す概略図である。この実施形態では、デバイスは側面発光のｍ面ＬＥＤ１３００であり、透明な導電性マウント１３０２と、発光するｐ−ＧａＮ／ＧａＮ／ｎ−ＧａＮ層の集合体１３０４、透明電極層１３０６および１３０８、およびｐ電極１３１０を含む。このデバイス１３００も、光１３１４の取り出しを促進するために粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されている表面１３１２を含む。更に、デバイス１３００は、電極１３０６および１３０８を適当に配置した側面発光デバイスを含む。デバイス１３００は、目的とする波長でほぼ透明、または完全に透明なガラス、エポキシ、プラスチック、あるいはその他の透明な材料を含む透明なマウント構造１３０２上に置かれてもよい。
図１４は、本発明による１つ以上のｐ型層、活性領域および１つ以上のｎ型層を備える複数の無極性ＩＩＩ族窒化物層を有する、他の無極性ＩＩＩ族窒化物発光デバイスを示す概略図である。この実施形態では、デバイスは形状付きｍ面ＬＥＤ１４００であり、透明なリード・フレーム（図示なし）、発光するｐ−ＧａＮ／ＧａＮ／ｎ−ＧａＮ層の集合体１４０２、透明電極層１４０４およびｐ電極１４０６を含む。更に（表面１４０８からの光取り出しだけが図１４には示されているが）、デバイス１４００の２つ以上の発光面１４０８、１４１０、および１４１２は、デバイス１４００の複数の面からの光１４１４の取り出しを促進するために粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されている。
図１５は、本発明による１つ以上のｐ型層、活性領域、１つ以上のｎ型層を備える複数の無極性ＩＩＩ族窒化物層を有する、他の無極性ＩＩＩ族窒化物発光デバイスを示す概略図である。この実施形態では、デバイスは、白色光を放出する多重発光層を有する無極性ＬＥＤ１５００である。無極性ＬＥＤ１５００は、発光するｐ−ＧａＮ／ＧａＮ／ｎ−ＧａＮ層の集合体１５０２、透明層１５０４および１５０６、およびｐ電極１５０８を含む。この実施形態では、集合体１５０２は、所望の場合は２つ以上の波長で発光する多重発光層を含むＱＷ井戸層であってもよいことを特徴とする活性領域１５１０を含む。例えば、活性領域１５１０は、結合すると白色光（または他の任意の色の光）を作り出すような赤色、緑色、および青色の波長で発光するのが好ましい。これは、ｃ面デバイスには存在していた電界誘起の電荷分離による妨害がなくなったため可能となる。
図１６は、本発明の無極性ＬＥＤの外部量子効率百分率測定結果対電流（ｍＡ）の関係を示すグラフである。見てわかるように、順方向電流が閾値に到達すると、本発明の無極性ＬＥＤは、平坦な外部量子効率を示す。
図１７は、本発明の無極性ＬＥＤの簡易測定出力（ｍＶ）対電流（ｍＡ）を示すグラフである。本発明のｍ面ＬＥＤでは、出力パワーは入力電流に対して直線的であることが示されている。
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結論
主にｍ面窒化ガリウムに関して論じられたが、本発明は窒化ガリウムおよび他の関係する材料系の他の無極性および半極性形状にとって利点がある。更に、本発明は、レーザ・ダイオード（ＬＤ）、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、太陽電池、トランジスタ、ダイオード、他の発光デバイス、および半導体処理技術を用いて作製される他のデバイスのような他の電子デバイスまたは同様の電子デバイスのために用いられる他の材料にとっても利点がある。
これで本発明の好ましい実施形態の説明を終える。これまでの記述は、本発明の一つ以上の実施形態を例示および説明するために示された。開示の形態そのものによって本発明を包括または限定することを意図するものではない。上記の教示に照らして、本発明の範囲を逸脱することなく多くの変更および変形が可能である。

Claims (26)

  1. １つ以上のｐ型層、活性領域、および１つ以上のｎ型層を備える複数の無極性または半極性ＩＩＩ族窒化物層を備え、前記活性領域が４ナノメートルより厚い１つ以上の量子井戸を含むことを特徴とする無極性または半極性ＩＩＩ族窒化物発光デバイス。
  2. 前記量子井戸は、厚さが約８〜１２ナノメートルであることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
  3. 前記量子井戸は、厚さが約１０ナノメートルであることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
  4. 前記無極性ＩＩＩ族窒化物層は、ｍ面またはａ面ＩＩＩ族窒化物層を備えることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
  5. 前記デバイスの１つ以上の発光面は、粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されていることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
  6. 前記デバイスの２つ以上の発光面が、粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されていることを特徴とする請求項５に記載のデバイス。
  7. 前記デバイスの前記発光面は円錐形状表面であることを特徴とする請求項５に記載のデバイス。
  8. 前記活性領域は、２つ以上の波長で発光する多重発光層を備えることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
  9. 前記無極性または半極性ＩＩＩ族窒化物層の近傍に形成された透明電極層を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
  10. 前記透明電極層は、導電性接触層であることを特徴とする請求項９に記載のデバイス。
  11. 透明層の表面は、粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されていることを特徴とする請求項９に記載のデバイス。
  12. 前記透明電極層の前に電流拡散層が成膜されることを特徴とする請求項９に記載のデバイス。
  13. 前記デバイスは、透明なマウント構造上に設置されることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
  14. １つ以上のｐ型層、活性領域、および１つ以上のｎ型層を備え、前記活性領域は４ナノメートルより厚い１つ以上の量子井戸を含むことを特徴とする、複数の無極性または半極性ＩＩＩ族窒化物層を形成するステップを備えることを特徴とする、無極性または半極性ＩＩＩ族窒化物発光デバイスを作製する方法。
  15. 前記量子井戸は、厚さが約８〜１２ナノメートルであることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
  16. 前記量子井戸は、厚さが約１０ナノメートルであることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
  17. 前記無極性ＩＩＩ族窒化物層は、ｍ面またはａ面ＩＩＩ族窒化物層を備えることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
  18. 前記デバイスの１つ以上の発光面は、粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されていることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
  19. 前記デバイスの２つ以上の発光面は、粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されていることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
  20. 前記デバイスの前記発光面は、円錐形状表面であることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
  21. 前記活性領域は、２つ以上の波長で発光する多重発光層を備えることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
  22. 前記無極性または半極性ＩＩＩ族窒化物層の近傍に透明電極層を形成するステップを更に備えることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
  23. 前記透明電極層は、導電性接触層であることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
  24. 前記透明層の表面は、粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されていることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
  25. 前記透明電極層の前に、電流拡散層が成膜されることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
  26. 前記デバイスは、透明なマウント構造上に設置されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
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