JP2023536363A - Ｌｅｄデバイス及びｌｅｄデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

ＬＥＤデバイスを製造する方法は、ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域の上にＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層を形成するステップと、ｎドープ接続層上に第１の電気絶縁マスク層を形成するステップと、第１のマスク層の一部を除去してｎドープ接続層の第１の露出領域を露出させるステップと、ｎドープ接続層の第１の露出領域上に、第１の発光波長で発光するように構成された第１のＬＥＤ構造を形成するステップと、第１のＬＥＤ構造及びｎドープ接続層の上に第２の電気絶縁マスク層を形成するステップと、第２のマスク層の一部を除去してｎドープ接続層の第２の露出領域を露出させるステップと、ｎドープ接続層の第２の露出領域上に、第１の発光波長とは異なる第２の発光波長で発光するように構成された第２のＬＥＤ構造を形成するステップと、を含む。ＬＥＤデバイス、ＬＥＤのアレイ、及び３色ＬＥＤデバイスも提供される。【選択図】 図４３

Description

本発明は、半導体デバイス及び半導体デバイスの製造方法に関し、特に、ＬＥＤデバイス、ＬＥＤデバイスのアレイ、及びＬＥＤデバイスの改良された製造方法に関する。

発光用の標準的な発光ダイオード（ＬＥＤ）は、通常、２００μｍ×２００μｍよりも大きい。マイクロＬＥＤは、横方向サイズが１００μｍ×１００μｍ未満に縮小した高密度の微小規模ＬＥＤのアレイである。このため、マイクロＬＥＤは、横方向の寸法（長さと幅）が１００μｍ×１００μｍよりも小さく、数十ナノメートル、更にはより小型になったＬＥＤ構造として定義される。

これまで、既知の技術を用いてマイクロＬＥＤを製造する試みが行われてきた。例えば、従来の試みは、通常のＬＥＤエピタキシ及びレーザリフトオフ、静電キャリー、及び転写用のエラストマスタンプを使用している。しかし、このアプローチをマイクロＬＥＤくらい小さいデバイスに応用することには問題がある。

これらの問題には以下が含まれる。
－３つの主要カラー（ＲＧＢ：赤色、緑色、青色）の全てをマイクロＬＥＤの同一チップ上に生成するには、通常のＬＥＤエピタキシでは難しい。
－緑色及び赤色のマイクロＬＥＤでは効率が低い。
－微小規模のＬＥＤメサを画定するには、常に乾式エッチングが必要である。ＬＥＤサイズが小さくなると、ＬＥＤ構造の側壁に対するプラズマ損傷がデバイスの発光効率と寿命に影響を及ぼす。
－レーザリフトオフは歩留まりが低く、コストが高い。
－以前から存在するひずみ／反りの問題に起因した転写の低い歩留り。

これらの問題のため、従来のＬＥＤ製造技術は、高品質のマイクロＬＥＤを生成する際に満足できるものではない。特に、従来のＬＥＤ製造技術は、同一基板上に複数の異なる色のＬＥＤを含む多色ＬＥＤデバイスを生産するには満足できるものではない。

本出願は、ＬＥＤデバイスの改良された製造方法、及びこの製造方法を用いて製造されたＬＥＤデバイスに関する。本発明は独立クレームにおいて規定され、独立クレームについてはここで言及するものとする。本発明の好適な又は有利な特徴は、従属するサブクレームに記載される。

ＬＥＤデバイスは、好ましくはＩＩＩ－Ｖ族半導体材料から形成され、特に好ましくはＩＩＩ族窒化物半導体材料から形成される。

「ＩＩＩ－Ｖ」族半導体は、Ｇａ、Ａｌ、及びＩｎのようなＩＩＩ族元素と、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、及びＳｂ）のようなＶ族元素の二元合金、三元合金、及び四元合金を含み、オプトエレクトロニクスを含む多数の応用分野において興味深い。

特に重要なのは、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含む「ＩＩＩ族窒化物」材料として知られる半導体材料クラスと、それらの三元合金及び四元合金である。ＩＩＩ族窒化物材料は、半導体照明及びパワーエレクトロニクスで商業的成功を収めているだけでなく、量子光源及び光と物質の相互作用において特別なアドバンテージを有する。

多様なＩＩＩ族窒化物材料が商業的な面で興味深いが、窒化ガリウム（ＧａＮ）は最も重要な新しい半導体材料の１つと広く認められ、多数の応用分野において特に重要である。

バルクＧａＮに気孔を導入すると、例えば屈折率のような材料特性に大きな影響を及ぼし得ることが知られている。したがって、ＧａＮの多孔度を変えることによってＧａＮの光学特性を調整できる可能性があるので、多孔質ＧａＮはオプトエレクトロニクスの応用分野おいて特に興味深い。

本発明はＧａＮを参照して記載されるが、代替的なＩＩＩ族窒化物材料にも有利に応用される。

ＩＩＩ－Ｖ族半導体材料の多孔質化に関する従来の刊行物には、国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ２０１７／０５２８９５号（ＷＯ２０１９／０６３９５７号として公開）及びＰＣＴ／ＧＢ２０１９／０５０２１３号（ＷＯ２０１９／１４５７２８号として公開）が含まれる。

発明者らは、本発明を用いて多色ＬＥＤデバイス及び多色ＬＥＤデバイスのアレイを有利に提供できることを見出した。

ＬＥＤデバイスの製造方法
本発明の第１の態様によれば、ＬＥＤデバイスの製造方法が提供される。この方法は、
ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域上にＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層を形成するステップと、
ｎドープ接続層上に第１の電気絶縁マスク層を形成するステップと、
第１のマスク層の一部を除去してｎドープ接続層の第１の露出領域を露出させるステップと、
ｎドープ接続層の第１の露出領域上に、第１の発光波長で発光するように構成された第１のＬＥＤ構造を形成するステップと、
第１のＬＥＤ構造及びｎドープ接続層の上に第２の電気絶縁マスク層を形成するステップと、
第２のマスク層の一部を除去してｎドープ接続層の第２の露出領域を露出させるステップと、
ｎドープ接続層の第２の露出領域上に、第１の発光波長とは異なる第２の発光波長で発光するように構成された第２のＬＥＤ構造を形成するステップと、
を含む。

第１の発光波長で発光するように構成された第１のＬＥＤ構造と、第２の発光波長で発光するように構成された第２のＬＥＤ構造を、ｎドープ接続層上に形成することにより、多色ＬＥＤデバイスが提供される。第１及び第２のＬＥＤ構造の双方は、同一の多孔質テンプレート上に提供されるが異なる波長で発光する。

第１のＬＥＤ構造及び第２のＬＥＤ構造は、多様な波長で発光するように構成される。例えば第１のＬＥＤ構造は、緑色発光ＬＥＤ構造、又は青色発光ＬＥＤ構造、又は赤色発光ＬＥＤ構造とすることができる。また、第２のＬＥＤ構造は、緑色発光ＬＥＤ構造、又は青色発光ＬＥＤ構造、又は赤色発光ＬＥＤ構造とすることができ、第１のＬＥＤ構造とは異なる色で発光するように構成される。

好適な実施形態において、第１のＬＥＤ構造は、電気バイアスのもとで５１５ｎｍ～５４０ｎｍ、好ましくは５３０ｎｍ前後の第１の発光波長で発光するように構成され、第２のＬＥＤ構造は、電気バイアスのもとで５７０ｎｍ～６３０ｎｍ、好ましくは６００ｎｍ超の第２の発光波長で発光するように構成される。

ＬＥＤデバイスは好ましくは、半導体材料の平坦層のスタックから形成された積層構造体である。構造体の各層又は各領域のエピタキシャル堆積中に、構造体の各層の厚さ、組成、及び電荷キャリア濃度を制御することができる。層の連続的な堆積によってデバイスが形成されるので、前の層の上に後の層が堆積され、形成された構造内では前の層の上方に後の層が位置決めされる。このようなデバイスは典型的に、平坦な基板上の極めて薄い層として堆積され、このため、これらの層の横幅は高さよりも著しく大きい。層が堆積される順序を制御すると共に、各層の横方向サイズと下層に対する位置とを制御することにより、デバイスコンポーネントの相対的な位置を制御することができる。特段の指示がある場合を除いて、ここで記載される層又は領域が、他の層の「上に（over）」又は「上方に（above）」形成されている又は位置決めされている場合、その層又は領域は、半導体構造内で他の層の垂直方向上方に位置し、かつ、構造内で下方にある他の層の少なくとも一部のエリアに対応するエリアの上で、横方向に延在する。

ｎ型接続層は、第１及び第２のＬＥＤ構造の双方に電流を提供するための、電流拡散層として有利に作用する。また、同一の導電性接続層と接触した複数のＬＥＤ構造とすれば、双方のＬＥＤ構造との電気的ｎ接点を極めて容易に作製できる。

電気絶縁（誘電）マスク層を形成し、次いでマスクの一部を除去してｎドープ接続層の露出領域を露出させることにより、ＬＥＤ構造を上に形成することができるテンプレート又は「フットプリント」が形成される。除去されるマスクの一部のサイズ及び形状を制御することによって、露出領域のサイズ及び形状を制御できる。次いで、第１及び第２の露出領域上に後続する半導体材料層を堆積して、第１及び第２のＬＥＤ構造をそれぞれ形成することができる。露出領域のサイズ及び形状を制御することにより、以降に形成されるＬＥＤ構造の横方向サイズ（長さと幅）及び形状を制御できる。このサイズ制御は、横方向の寸法が極めて小さいマイクロＬＥＤ構造を成長させるためには特に有利である。

従来技術によれば、大規模ＬＥＤ構造を成長させ、次いで溝をエッチングし、この構造を所望の横方向サイズの微小規模プラットフォーム又は「メサ」に切断することにより、マイクロＬＥＤに分割する。このような従来技術を用いて作製されたマイクロＬＥＤでは、ＬＥＤ構造の側壁に対するエッチング損傷が、マイクロＬＥＤにより形成される極めて小さい画素に著しい影響を与える。これは、マイクロＬＥＤの信頼性と輝度を害する可能性がある。

本発明の方法は、有利には、第１及び第２のＬＥＤ構造を、あらかじめ設定された露出領域に、任意にはマイクロＬＥＤを形成する上で正しいサイズと形状において、形成することができる。本発明における露出領域は、それぞれのＬＥＤ構造のフットプリントを制御するので、第１及び第２のＬＥＤ構造は、最初から適切なサイズに有利に形成され、このため、本発明のＬＥＤ構造をエッチングして横方向サイズを小さくする必要はない。したがって、得られるＬＥＤデバイスは、従来技術の方法で生じる乾式エッチング損傷を回避することができる。

ＬＥＤ構造のアクティブ層に対する乾式エッチング損傷を回避することで、従来技術を用いて調製されたマイクロＬＥＤに比べて著しい利益が得られ、本方法を用いて製造されたＬＥＤデバイスは、信頼性が高く、かつ輝度が高い。

本発明のもう１つの利益は、わずか数ミクロンのサイズの極めて小さいマイクロＬＥＤ構造であっても、ＬＥＤ構造のｎドープ部との電気的ｎ接点を容易に作製できることである。本発明では、単に電気絶縁マスク層の更なる部分を除去してｎドープ接続層上に第２の露出領域を露出させ、この第２の露出領域上に導電性接点を堆積することによって、ｎ接点を作製できる。

ＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層は、ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域上に形成される。好ましくは、ＬＥＤ構造のうち少なくとも１つはＩＩＩ族窒化物材料の接続層上に形成され、ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域の上に位置決めされる。

いくつかの好適な実施形態では、多孔質領域は基板を覆う連続的な領域で接続層全体の下にあるので、全てのＬＥＤ構造は、多孔質領域の上に形成される。好ましくは、第１のＬＥＤ構造と第２のＬＥＤ構造の双方を多孔質領域の上に位置決めすることができる。

他の実施形態では、ＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層は、同一の面内に配置されたＩＩＩ族窒化物材料の複数の多孔質領域の上、例えば異なる多孔度を有する複数の領域の上に形成される。異なる多孔質領域は基板上の異なる横方向位置を占めるので、異なる多孔質領域の上に異なるＬＥＤ構造を位置決めすることができる。例えば、第１の多孔度を有する第１の多孔質領域の上に第１のＬＥＤ構造を形成し、第２の多孔度を有する第２の多孔質領域の上に第２のＬＥＤ構造を形成する。

他の好適な実施形態では、ＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層は、ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域及びＩＩＩ族窒化物材料の非多孔質領域の上に形成される。多孔質領域及び非多孔質領域は、例えば、構造体の層が一部は多孔質ＩＩＩ族窒化物材料で構成し一部は非多孔質材料で構成されるように、基板上で同一の面内に配置される。このため、ｎドープ接続層の一部のみの下に多孔質領域があり、ｎドープ接続層の他の部分の下には非多孔質領域がある。この実施形態では、第１のＬＥＤ構造と第２のＬＥＤ構造のうち一方は多孔質領域の上に位置決めされ、他方は非多孔質領域の上に位置決めされることになる。

本発明者らは、ＩＩＩ族窒化物材料の電気化学的多孔質化が、ＩＩＩ族窒化物格子内のひずみを低減させ、ウェーハ全体の反り又は湾曲を低減させることを認識した。理論に束縛されることは望まないが、ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域を多孔質化するプロセスは、第１のＩＩＩ族窒化物材料層の上に層成長させる間に形成された貫通転位のような構造的欠陥を、エッチング除去すると考えられる。

多孔質化の間に多孔質領域の半導体材料から転位が除去されると、特に多孔質領域とその下層の材料の格子寸法とが一致しない場合に発生する多孔質領域内のひずみが、大幅に低減される。このため、多孔質領域の上方にＩＩＩ族窒化物材料層が堆積されると、半導体構造のエピタキシャル成長中に、多孔質材料はその上層の非多孔質層の格子と整合しやすくなる。この結果、多孔質領域の上方の層では、多孔質領域が存在しない場合に比べ、ひずみが著しく小さくなる。

組成引き込み効果：カワグチらは、インジウムの割合が成長の初期段階では小さいが成長厚の増大と共に大きくなる、いわゆるＩｎＧａＮ組成引き込み効果について報告した。この観察は、ある程度、下層のＧａＮ又はＡｌＧａＮとは独立していた。著者らは、この効果が界面の格子不整合で生じるひずみによって発生することを示唆した。著者らは、ＩｎＧａＮと下部エピタキシャル層との格子不整合が大きくなると、Ｉｎ含有量の変化が大きくなることを見出した。

イナトミらによる「Theoretical study of the composition pulling effect in InGaN metalorganic vapor-phase epitaxy growth」（Japanese Journal of Applied Physics, Volume 56, Number 7）では、圧縮ひずみがＩｎＮの取り込みを抑制し、他方で、引張ひずみは、緩和バルク成長の場合に比べてＩｎＮの取り込みを促進することが発見されたとしている。

発明者らは、半導体構造内で多孔質領域を使用すると、半導体構造層内のひずみを低減する「ひずみ緩和」が生じ、これが組成引き込み効果の観点からの改善につながる可能性があることを見出した。多孔質化はＩＩＩ族窒化物層内のひずみを低減し、半導体構造体のひずみが小さくなり、その結果、より多くのＩｎを取り込むための条件が利用可能となる。したがって本発明は、多孔質領域の上に成長させるＬＥＤ構造の層内への多くのインジウム取り込みを支援することができ、これは長波長の発光にとって極めて望ましい。

ＬＥＤにＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域を導入することによって、多孔質領域が存在しない場合に可能であるよりも小さいひずみで、多孔質領域の上にＬＥＤ構造の１つ以上を成長させることができる。したがって、このような積層半導体構造のひずみレベルの低減により、ＬＥＤの１又は複数の発光層内に多くのインジウムを取り込むことを支援でき、その結果、インジウム含有量の多い高品質ＩｎＧａＮ発光層を成長させることが可能となる。これにより、充分なインジウムをインジウムガリウム窒化物発光層内に取り込むことができるので、ＬＥＤは電気バイアスが印加された場合に６００～７５０ｎｍのピーク波長で発光する。

６００～７５０ｎｍで発光する赤色ＬＥＤには非常に大きな需要があるが、１又は複数の発光層内に充分なインジウムを取り込むことは技術的に困難なため、赤色ＩｎＧａＮのＬＥＤの達成は困難であった。しかし、より短い波長のＬＥＤ、例えば緑色（５００～５５０ｎｍ）及び黄色（５５０～６００ｎｍ）ＬＥＤは、赤色発光に必要であるよりもインジウム含有量が少ないＩｎＧａＮ発光領域を用いて作製できるので、はるかに容易に製造される。

発明者らは、ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域の上にＬＥＤ構造を成長させると、非多孔質基板上に同じＬＥＤ構造を成長させる場合に比べ、発光波長が長波長側へ大きくシフトすることを見出した。

発明者らは、これを実証するため、非多孔質ＧａＮウェーハ上に従来の緑色／黄色（５００～５５０ｎｍ又は５５０ｎｍ～６００ｎｍの発光）ＩｎＧａＮのＬＥＤ構造を成長させ、このＬＥＤが予想通り緑色／黄色光を発光することを確認した。次いで、多孔質領域を含むテンプレート上に同じ「緑色／黄色」ＩｎＧａＮのＬＥＤ構造を成長させ、このＬＥＤに電気バイアスを印加すると、ＬＥＤは６００～７５０ｎｍの赤色範囲で発光した。

好適な実施形態において、本発明は、多孔質領域の上方で接続層上に形成した第１のＬＥＤ構造である緑色／黄色（５００～５５０ｎｍ又は５５０ｎｍ～６００ｎｍで発光）ＩｎＧａＮのＬＥＤ構造と、非多孔質領域の上方で接続層上に形成した第２のＬＥＤ構造である緑色／黄色（５００～５５０ｎｍ又は５５０ｎｍ～６００ｎｍで発光）ＩｎＧａＮのＬＥＤ構造と、を含む。第１のＬＥＤ構造及び第２のＬＥＤ構造は同一の構造と組成を有する。それにもかかわらず、第１の多孔質領域上の第１のＬＥＤ構造の位置によって第１のＬＥＤ構造の発光波長はシフトするので、第１のＬＥＤ構造は第２のＬＥＤ構造とは異なる波長で発光する。第２のＬＥＤ構造は予想通り緑色／黄色波長（５００～５５０ｎｍ又は５５０ｎｍ～６００ｎｍの発光）で発光するが、第１のＬＥＤ構造はより長い６００～６５０ｎｍの波長で発光する。したがって、同一の従来のＬＥＤ構造を２度形成すること、すなわち一度は非多孔質領域の上に、一度は多孔質領域の上に形成することにより、複数の発光色を達成することができる。

第１及び第２のＬＥＤ構造を形成するステップは、当技術分野における従来の方法に従ってＬＥＤ構造を成長させることを含む。すなわち、ＬＥＤ構造は既知の半導体堆積技術を用いて成長させることができ、従来の様々なＬＥＤエピタキシャル層を有する。ここでは一例として典型的なＬＥＤ構造を記載するが、当技術分野では多様なＬＥＤ構造（層厚、材料、及びドーピングレベルの様々な組み合わせを含む）が既知であり、本発明において使用可能であることは当業者に理解されよう。しかし、本発明では、ｎドープ接続層の１又は複数の第１及び第２の露出領域上にのみ、それぞれ、第１及び第２のＬＥＤ構造を形成、成長、又は堆積する。

第１のＬＥＤ構造を形成するステップは、好ましくは、ｎドープ接続層の第１の露出領域上に、
第１のｎドープ部と、
第１のｐドープ部と、
第１のｎドープ部と第１のｐドープ部との間に配置された第１の発光領域と、
を形成することを含む。

第２のＬＥＤ構造を形成するステップは、ｎドープ接続層の第２の露出領域上に、
第２のｎドープ部と、
第２のｐドープ部と、
第２のｎドープ部と第２のｐドープ部との間に配置された第２の発光領域と、
を形成することを含む。

ＬＥＤデバイスの製造方法は、ＩＩＩ族窒化物材料層を電気化学的に多孔質化してＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域を形成する第１のステップを含む。これは、国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ２０１７／０５２８９５号（ＷＯ２０１９／０６３９５７号として公開）及びＰＣＴ／ＧＢ２０１９／０５０２１３号（ＷＯ２０１９／１４５７２８号として公開）に記載されている、ウェーハスケールの多孔質化プロセスを用いて達成される。このステップは、多孔質領域の上にＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層を形成する前に実行され、その結果、接続層は電気的に多孔質化されない。

その方法は好ましくは、ＩＩＩ族窒化物材料の非多孔質層を通した電気化学的多孔質化によってＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域を形成し、ＩＩＩ族窒化物材料の非多孔質層が非多孔質中間層を形成するステップを含む。前記中間層は多孔質領域とｎドープＩＩＩ族窒化物接続層との間に配置され、有利には、非多孔質中間層は接続層の成長のための平滑表面を提供する。

多孔質領域は、基板上のＩＩＩ族窒化物材料の１つ以上の層又は領域を多孔質化することによって形成される。ＩＩＩ族窒化物材料が多孔質化されるためには、多孔質化される材料がｎ型ドープされていること、及び１×１０^１７～１×１０^２０の範囲内のドーピング濃度を有することが必要である。

基板は、シリコン、サファイア、ＳｉＣ、β－Ｇａ_２Ｏ_３とすればよい。基板の結晶方位は、極性、半極性、又は非極性方位とすることができる。基板の厚さは、典型的に１００μｍ～１５００μｍの間で変動する。

多孔質領域は１つの多孔質層であり、このため方法は、ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質層の上にＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層を形成するステップを含む。好ましくは多孔質領域は、例えば多孔質ＩＩＩ族窒化物材料の連続的な層から形成されたように、均一に多孔質である多孔質層である。

多孔質領域は複数の多孔質層を含み、任意に複数の非多孔質層も含む。本発明の好適な実施形態において、多孔質領域は多孔質層と非多孔質層の交互層からなるスタックであり、スタックの上面が多孔質領域の上部を画定し、スタックの下面が多孔質領域の下部を画定する。ＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層は、ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質層のスタックを含む多孔質領域の上に形成することができる。

あるいは、多孔質領域は、１つ以上の多孔質領域を含むＩＩＩ族窒化物材料層とすることができ、例えば、ＩＩＩ族窒化物材料の非多孔質層内に１つ以上の多孔質領域が含まれる。

好適な実施形態において、多孔質領域又は多孔質層は、この多孔質層又は多孔質領域を上に成長させる基板と同等の横方向寸法（幅又は長さ）を有する。例えば、従来の基板ウェーハサイズは種々のサイズを有することができ、例えば１ｃｍ^２、又は直径２インチ、４インチ、６インチ、８インチ、１２インチ、又は１６インチである。しかし、１つ以上の層をパターニングすること、及び／又は同一の層内に電荷キャリア濃度の異なる領域を堆積することによって、基板全体までは及ばない小さい多孔質領域を形成することも可能である。したがって、多孔質層又は多孔質領域の横方向寸法は、１画素の約１０分の１（例えば０．１μｍ）から基板自体の横方向寸法まで変動する。

基板上に、ｎドープＩＩＩ族窒化物半導体材料の１つの層又は複数の層のスタックを成長させる。ＩＩＩ族窒化物層は、元素Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのうち１つ又はいくつかの組み合わせを含む（四元層、三元層）。ＩＩＩ族窒化物スタックの厚さは、好ましくは１０～４０００ｎｍである。多孔質化されるＩＩＩ族窒化物層は、１×１０^１７ｃｍ^－３～５×１０^２０ｃｍ^－３のドーピング濃度を有する。

好ましくは、ドープ材料を多孔質化する前に、ドープ材料の上に非ドープＩＩＩ族窒化物材料の中間層を堆積する。中間層の厚さは、好ましくは１ｎｍ～３０００ｎｍであり、好ましくは５ｎｍ～２０００ｎｍ、又は１０００ｎｍ～１５００ｎｍである。

当技術分野において既知のように、電気化学的多孔質化によってＩＩＩ族窒化物材料のｎ型ドープ領域から材料を除去し、半導体材料中に空の気孔を生成する。

好適な実施形態において、多孔質化の前のドープ領域は、高度ドープ層／低度ドープ層の順序で層が交互に配置されたスタックから成る。スタックは、高度／低度ドーピング層のペアで構成され、好ましくは２～５０ペアの層を含む。それぞれの高度ドープ層の厚さは、１０ｎｍ～２００ｎｍ、又は２０ｎｍ～１５０ｎｍ、又は５０ｎｍ～１００ｎｍの間で変動する。低度ドープ層は、５ｎｍ～１８０ｎｍ、又は２０ｎｍ～１５０ｎｍ、又は５０ｎｍ～１００ｎｍの厚さを有する。

多孔質層のスタックは好ましくは、多孔質層と非多孔質層の交互層からなるスタックである。好ましくは、スタックは、相互に積層された多孔質層と非多孔質層の２～５０のペアを含む。多孔質層は好ましくは、２ｎｍ～２００ｎｍ、又は１０ｎｍ～１５０ｎｍ、又は２０ｎｍ～１００ｎｍの厚さを有する。非多孔質層は好ましくは、２ｎｍ～１８０ｎｍ、又は１０ｎｍ～１５０ｎｍ、又は５０ｎｍ～１００ｎｍの厚さを有する。

好適な実施形態において、ＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層は、ＩＩＩ族窒化物材料の複数の多孔質層のスタックの上に形成される。このため多孔質領域は、ＩＩＩ族窒化物材料の単一の多孔質層でなく、少なくともいくつかの層が多孔質であるＩＩＩ族窒化物材料の複数の層のスタックである。

多孔質領域又は多孔質領域内のそれぞれの多孔質層は、１％～９９％の多孔度を有する。好ましくは、多孔質領域又はスタック中のそれぞれの多孔質層は、１０％～９０％多孔度、又は１０％～７０％多孔度である。

好ましくは非多孔質中間層上に堆積することによって、この領域の上にＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層を成長させる。

任意に、ＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層の成長前に、エッチングによって非多孔質中間層の厚さを低減させてもよい。

ＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層は、好ましくは２００ｎｍ～２０００ｎｍの厚さを有する。ＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層は、好ましくは１×１０^１７ｃｍ^－３～５×１０^２０ｃｍ^－３のｎ型電荷キャリア濃度を有し、好ましくは少なくとも１×１０^１８ｃｍ^－３の電荷キャリア濃度を有する。

第１のマスク層を第１のパッシベーション層と呼ぶ。第１のマスク層は好ましくは、ＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層の上に誘電材料層を堆積することによって形成される。好ましくは、第１のマスク層を、ＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層の全表面上に堆積し、接続層が完全に誘電材料で覆われるようにする。マスク層は、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、又は他の任意の適切な誘電材料から形成することができる。

第１のマスク層の厚さは、２０ｎｍ～１０００ｎｍ、好ましくは１００ｎｍ～８００ｎｍ、特に好ましくは２００ｎｍ～６００ｎｍである。

第１のマスク層の堆積は、プラズマ励起化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）、スパッタリング、原子層堆積（ＡＬＤ）、蒸着、又はインサイチュ有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）のような従来の堆積技術によって実行される。

標準的なリソグラフィ技術を用いて第１のマスク層の一部を除去し、下方のｎドープ接続層の第１の領域を露出する１つ以上の開口を、非導電性マスク層に生成する。第１のマスク層の一部を除去するステップは、フォトリソグラフィ、湿式エッチング又は乾式エッチング、例えば誘導結合乾式エッチング（ＩＣＰ－ＲＩＥ）を含む。

１又は複数の露出領域の横方向サイズ（マスク層の開口の長さと幅）及び形状によって、露出領域内に成長させるＬＥＤ構造の横方向サイズ及び形状を制御する。

接続層の１又は複数の露出領域は、任意の所望の形状に形成することができ、マスク層の一部をパターニングしてリソグラフィで除去することによって制御される。例えば露出領域は、円形、方形、矩形、六角形、又は三角形の形状とすればよい。

第１の露出領域のサイズは、０．２μｍ～１００μｍ、好ましくは１μｍ～３０μｍ、特に好ましくは２μｍ～１０μｍである。

特に好ましくは、露出領域のサイズはマイクロＬＥＤのサイズでなければならない。例えば、１又は複数の露出領域の幅及び／又は長さ（又は、露出領域が円形である場合は直径）は、０．０５μｍ～１００μｍ、好ましくは０．０５μｍ～３０μｍ、特に好ましくは１０μｍ未満、例えば０．１μｍ～１０μｍ又は０．５μｍ～１０μｍである。好適な実施形態において、露出領域の長さ、幅、又は直径は、５０μｍ未満、又は４０μｍ未満、又は３０μｍ未満、又は２０μｍ未満、又は１０μｍ未満である。特に好ましくは、露出領域は１０μｍ未満の幅又は直径を有するので、露出領域内に成長させたＬＥＤ構造は１０μｍ未満のサイズのマイクロＬＥＤ画素を形成する。

一旦誘電マスク層にｎドープ接続層の第１の露出領域が形成されると、第１のＬＥＤ構造を第１の露出領域内に成長させ、これにより第1のＬＥＤ構造はｎドープ接続層と接触する。

ｎドープ部、発光領域、及びｐドープ部を含む第１のＬＥＤ構造の横方向寸法は、好ましくは第１の露出領域と同じである。これは、第１のＬＥＤ構造が第１の露出領域内に成長して、第１の露出領域の横方向サイズを受け継ぐからである。このため、ＬＥＤ構造の横方向寸法を小さくするためのエッチングステップを必要とすることなく、第１のＬＥＤを適切なサイズで成長させることが可能である。

一旦第１のＬＥＤ構造を成長させたら、第１のＬＥＤ構造及びｎドープ接続層の上に第２の電気絶縁マスク層を形成する。第２の電気絶縁マスク層を第２のパッシベーション層と呼ぶ。第２のマスク層は、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、又はそれらの組み合わせで形成される。第２のマスク層は、ＰＥＣＶＤ、スパッタリング、ＡＬＤ、蒸着、インサイチュＭＯＣＶＤ、又は他の任意の従来技術によって堆積される。

第２のマスク層は、第１のＬＥＤ構造の表面及び側壁、並びに接続層を覆う。第２のマスク層は、例えば、原子層堆積によって堆積されたＡｌ_２Ｏ_３（層厚１０～１００ｎｍ）とすることができ、その後、スパッタ又はプラズマ励起化学気相堆積によってＳｉＯ_２、ＳｉＮ、又はＳｉＯＮ（層厚５０～３００ｎｍ）を堆積する。Ａｌ_２Ｏ_３は５０～１５０℃で堆積し、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、及びＳｉＯＮは２５０～３５０℃で堆積する。スパッタプロセスは室温で実行する。

第２のマスク層の厚さは２０～２０００ｎｍとすることができる。第２のマスク層の厚さは、２０ｎｍ～１８００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ～１５００ｎｍ、特に好ましくは５００ｎｍ～１０００ｎｍである。

第２のマスク層を堆積する前に第１のマスク層を除去する。第１のマスク層は、緩衝酸化物エッチング化学物質を用いた湿式エッチングによって除去する。

第２のマスク層の一部を除去してｎドープ接続層の第２の露出領域を露出させるステップは、フォトリソグラフィ、湿式エッチング又は乾式エッチング、例えば誘導結合乾式エッチング（ＩＣＰ－ＲＩＥ）を含む。

第２の露出領域のサイズは、０．２μｍ～１００μｍ、好ましくは１μｍ～５０μｍ、特に好ましくは２μｍ～１０μｍである。

特に好ましくは、第２の露出領域のサイズはマイクロＬＥＤのサイズでなければならない。例えば、１又は複数の第２の露出領域の幅及び／又は長さ（又は、露出領域が円形である場合は直径）は、０．０５μｍ～１００μｍ、好ましくは０．０５μｍ～３０μｍ、特に好ましくは１０μｍ未満、例えば０．１μｍ～１０μｍ又は０．５μｍ～１０μｍである。好適な実施形態において、露出領域の長さ、幅、又は直径は、５０μｍ未満、又は４０μｍ未満、又は３０μｍ未満、又は２０μｍ未満、又は１０μｍ未満である。特に好ましくは、露出領域は１０μｍ未満の幅又は直径を有するので、露出領域内に成長させた第２のＬＥＤ構造は１０μｍ未満のサイズのマイクロＬＥＤ画素を形成する。

一旦第２の誘電マスク層にｎドープ接続層の第２の露出領域が形成されると、第２のＬＥＤ構造を第２の露出領域内に成長させてｎドープ接続層と接触させる。

本発明の利益を享受しながら、露出領域内に様々な第１及び第２のＬＥＤ構造を成長させる。全てのそのようなＬＥＤ構造は通常、ｎドープ部、発光領域、及びｐドープ部を含み、任意に、ＬＥＤエピタキシにおいて典型的な他の半導体材料層を含む。

第１のＬＥＤ構造、第２のＬＥＤ構造、及び任意に第３のＬＥＤ構造は、任意の順序で形成される。

以下では、本発明の第１又は第２のＬＥＤ構造として用いるのに適した、例示的なＬＥＤ構造について記載する。以下の記載は、第１のＬＥＤ構造と第２のＬＥＤ構造の双方に適用できる。

好適な実施形態では、それぞれのＬＥＤ構造のｎドープ部を接続層の露出領域上に成長させ、ｎドープ接続層と直接接触させる。

ｎドープ部はＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ層を含む。ｎドープ層は、インジウムを含有するＩＩＩ族窒化物層、又は、インジウムを含有するか含有しない薄いＩＩＩ族窒化物層のスタック、又は、層内もしくはスタック内でインジウムの原子百分率が変動するＩＩＩ族窒化物のバルク層もしくはＩＩＩ族窒化物層のスタックを含む。例えばｎドープ領域は、ｎ－ＧａＮ層、又はｎ－ＩｎＧａＮ層、又は、ｎ－ＧａＮ／ｎ－ＩｎＧａＮ層の交互層からなるスタック、又は、異なる量のインジウムを有するｎ－ＩｎＧａＮ／ｎ－ＩｎＧａＮ層の交互層からなるスタックである。

ｎドープ部のインジウム原子百分率は０．５～２５％の間で変動する。ｎドープ部の合計厚は２ｎｍ～２００ｎｍの間、例えば１０ｎｍ～１５０ｎｍ、又は２０ｎｍ～１００ｎｍで変動する。ｎドープ部が層のスタックを含む場合、スタック内の個々の層の厚さは、好ましくは１ｎｍ～４０ｎｍ又は５ｎｍ～３０ｎｍの間で変動する。

ｎドープ部は、１×１０^１７ｃｍ^－３～５×１０^２０ｃｍ^－３のｎ型ドーピング濃度を有する。

前記露出領域にＬＥＤ構造のｎ型部を成長させた後、ｎ型部の上にＬＥＤの発光領域を成長させる。

第１及び／又は第２のＬＥＤ構造の発光領域は、好ましくはインジウムガリウム窒化物（ＩｎＧａＮ）発光層であるところの１つ以上のＩＩＩ族窒化物発光層を含む。単一の発光層又はそれぞれの発光層は好ましくは、量子井戸、又は、量子ドット、断片的な量子井戸、もしくは不連続的な量子井戸のような量子構造を含むナノ構造層を含む。

量子井戸及びバリアは、既知の技術を用いて、好ましくは６００～８００Ｃの温度範囲内で成長させる。第１の発光領域の成長の完了時に、ＱＷは第１のマスク層の高さの±２００ｎｍ内にある。

単一の発光層又はそれぞれの発光層は好ましくは、原子インジウム含有量が１０～４０％のＩＩＩ族窒化物材料を含む。発光層のインジウム含有量は、第１及び第２のＬＥＤ構造に望まれる発光波長に応じて異なるレベルで選択される。好適な実施形態において、発光層のインジウム含有量は１２～１８％であり、好ましくは１３％超であり、又は２０～３０％とすることができ、好ましくは２２％超であり、又は３０～４０％とすることができ、好ましくは３３％超である。

第１のＬＥＤ構造の第１の発光領域は、好ましくは、第２のＬＥＤ構造の第２の発光領域とは異なる原子インジウム含有量を含み、その結果、第１及び第２のＬＥＤ構造は異なる波長で発光する。

好適な実施形態において、第１のＬＥＤ構造における１つ以上の発光層は、組成Ｉｎ_ｘＧａ_１－ｘＮであり、０．１０≦ｘ≦０．４０であり、好ましくは０．１８≦ｘ≦０．３０であり、特に好ましくは０．２２≦ｘ≦０．３０である。いくつかの実施形態では、第２のＬＥＤ構造における１つ以上の発光層はこの組成を有する。

好適な実施形態において、電気バイアスのもとでの第１のＬＥＤ構造のターゲットのエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）発光波長は、５００ｎｍ～５６０ｎｍ、好ましくは５１５ｎｍ～５４０ｎｍ又は５２０ｎｍ～５４０ｎｍ、好ましくは５３０ｎｍである。

好適な実施形態において、第２のＬＥＤ構造における１つ以上の発光層は、組成Ｉｎ_ｙＧａ_１－ｙＮであり、０．２０≦ｙ≦０．４０であり、好ましくは０．２６≦ｙ≦０．４０であり、特に好ましくは０．３０≦ｙ≦０．４０である。いくつかの実施形態では、第１のＬＥＤ構造における１つ以上の発光層もこの組成を有する。

電気バイアスのもとで第２のＬＥＤ構造が発光するターゲットのＥＬ発光波長は、５６０ｎｍ～６５０ｎｍ、好ましくは６００ｎｍ～６５０ｎｍ、又は６００ｎｍ超である。
特定の実施形態において、第１及び第２のＬＥＤ構造は同じ構造を有し、同じ組成を有する発光領域を含む。

好適な実施形態において、それぞれの発光領域は、１つ以上のＩｎＧａＮ量子井戸、好ましくは１～７の量子井戸を含む。それぞれの量子井戸層の厚さは１．５～８ｎｍの間で変動する。

量子井戸は、薄い（０．５～３ｎｍ）ＩＩＩ族窒化物層で覆ってもよく、又は覆わなくてもよい。

ＩＩＩ族窒化物バリア層は、元素Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのうち１つ又はいくつかの組み合わせを含む（三元層又は四元層）。

発光領域の量子井戸及びバリアは、好ましくは６００～８００℃の温度範囲内で成長させる。

ＬＥＤ構造は、量子井戸とｐドープ部との間にＩＩＩ族窒化物材料のキャップ層を含み、好ましくは、キャップ層はドープされておらず、５ｎｍ～３０ｎｍの厚さを有する。

発光領域の上方に第１及び第２のＬＥＤ構造のｐドープ部を成長させる。ｐドープ部は、ｐドープＩＩＩ族窒化物層と、このｐドープＩＩＩ族窒化物層と発光領域との間に位置決めされたｐドープアルミニウムガリウム窒化物層と、を含む。ｐドープアルミニウムガリウム窒化物層は、キャップ層とｐ型層との間の電子ブロック層（ＥＢＬ）である。電子ブロック層は５～２５ａｔ％のアルミニウムを含有し、好ましくは、電子ブロック層の厚さは１０ｎｍ～１００ｎｍ又は２０ｎｍ～５０ｎｍである。

ｐドープＩＩＩ族窒化物層は、好ましくは５×１０^１８ｃｍ^－３～８×１０^２０ｃｍ^－３のｐ型ドーピング濃度を有する。ｐドープＩＩＩ族窒化物層はＩｎ及びＧａを含み、厚さは２０～２００ｎｍであり、好ましくは５０～１００ｎｍである。ドーピング濃度はこの層内で変動することがあり、層の最後の１０～３０ｎｍの部分にドーピングレベルのスパイクを有する。Ｍｇアクセプタを活性化するため、ＭＯＣＶＤ反応器内又はアニーリングオーブンにおいて構造体をアニーリングする。アニーリング温度は、Ｎ_２又はＮ_２／Ｏ_２雰囲気で７００～８５０℃の範囲である。

ＥＢＬ及びｐドープ層は双方ともｐ型ドープされているので、これらの層をｐドープ領域と呼ぶ。

その方法は、第２のＬＥＤ構造を形成した後、第２のマスクの一部を除去して第１のＬＥＤ構造の領域を露出させ、第１のＬＥＤ構造の露出領域に電気的接点を形成し、好ましくは第１のＬＥＤ構造のｐドープ部との電気的接続を形成する、更なるステップを含む。また、第２のＬＥＤ構造のｐドープ部との電気的接続も形成する。

パッシベーション層及び誘電マスク層の一部を、湿式エッチング、乾式エッチング、又はそれら双方の組み合わせによって除去することができる。湿式エッチングでは、緩衝酸化物エッチング、希釈フッ化水素酸、リン酸、又はこれらの混合物が使用され得る。

ｐドープ部電気的接続の形成は、第１及び第２のＬＥＤ構造のｐ型領域上に、透明導電性酸化物（例えば、ＩＴＯ、ＺｎＯ、他の互換性のある酸化物）又は金属層を堆積するステップを含む。このように覆うことは、単一のステップ又は複数のステップによって実行できる。金属は、ｐ型領域を完全に又は部分的に覆う。金属は、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等を含む。完全な金属スタックの厚さは、２００ｎｍ～２０００ｎｍ又は５００ｎｍ～１０００ｎｍである。

この構造化は、レジストコート、フォトリソグラフィ、及びリフトオフを含む標準的な半導体処理方法を用いて実行することができる。これを乾式又は湿式構造化と組み合わせることで、導電性金属層がｐドープ領域の上面を完全に又は部分的に覆う。

その方法は好ましくは、ｐドープ部との電気的接続を形成した後、ｎ型接続層の領域を露出させ、ｎ型接続層との電気的接点を形成するステップを含む。ｎ型接続層の領域は好ましくは、第２のマスク層の一部を除去することによって露出させる。標準的なフォトリソグラフィ技術を用いて第２のマスク層に開口を生成する。開口のサイズは２００ｎｍ～５００００ｎｍの間で変動する。開口間の距離は５００ｎｍ～３００００ｎｍである。開口は、ＬＥＤ構造を含まないデバイスのエリアにのみ生成される。乾式エッチングを使用し、フッ素系ガスを用いてパッシベーション層をエッチングする。

ｎドープ部電気的接続の形成は、好ましくは第２のマスク層に生成した開口内に金属を堆積することによって、ｎ型接続層の露出領域上に金属接点を堆積するステップを含む。このように覆うことは、単一のステップ又は複数のステップによって実行できる。金属は、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等を含む。金属スタック接点の厚さは、例えば２００ｎｍ～２０００ｎｍ、又は５００ｎｍ～１０００ｎｍである。

第３のＬＥＤ構造
本発明の方法を有利に用いて、ｎドープ接続層上に第３のＬＥＤ構造を形成することにより、３つの異なる発光波長を有するＬＥＤデバイスを提供することができる。

第３のＬＥＤ構造は、多孔質領域の上方に位置決めされるようにｎドープ接続層上に形成するか、あるいは、接続層の下にある非多孔質領域の上方に位置決めすることができる。

１つの好適な実施形態において、第３のＬＥＤ構造は、第１のＬＥＤ構造又は第２のＬＥＤのいずれかと同時に形成してもよい。このため、第３のＬＥＤ構造は、第１のＬＥＤ構造又は第２のＬＥＤ構造のいずれかと同じ構造を有する。

他の好適な実施形態では、接続層の第２の露出領域上に第２のＬＥＤ構造を形成した後、第２のＬＥＤ構造を誘電材料の第３のマスク層で覆うことによって不動態化することができる。次いで、第３のマスク層及びその下のマスク層の一部を除去して、ｎドープ接続層の第３の露出領域を露出させる。次いで、第１及び第２の波長とは異なる第３の波長で発光するように構成された第３のＬＥＤ構造を、第３の露出領域上に形成する。

次いで、３つ全てのＬＥＤ構造に対する電気接点を作製するステップを、上述したように実行すればよい。

第３のＬＥＤ構造は上述したようなＬＥＤ構造で、第１及び第２のＬＥＤ構造とは異なる波長で発光するように構成されている。特に好適な実施形態では、ＬＥＤデバイスは、１つの赤色発光ＬＥＤ構造、１つの緑色発光ＬＥＤ構造、及び１つの青色発光ＬＥＤ構造を含む。

好適な実施形態
好適な実施形態において、ＬＥＤを製造する本方法は以下のステップを含む。

ステップ１ 基板上に、ｎ型電荷キャリア密度が１×１０^１８ｃｍ^－３超であるＧａＮ層を堆積し、国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ２０１７／０５２８９５号に記載されている多孔質化技術を用いて、ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域を形成する。

ステップ２ 多孔質化ＤＢＲの上に、ｎ－（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮ（ｎ－ＧａＮ、ｎ－ＡｌＧａＮ、又はｎ－ＩｎＧａＮのような高度にドープされたｎ型（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮ）のｎ型接続層を成長させる。

ステップ３ ｎ－ＧａＮの上面に、例えばＳｉＯ_２のような誘電材料の第１のマスク層を堆積する。

ステップ４ リソグラフィ、又はナノインプリント、又は他の適切な技術によって誘電材料をパターニングし、次いで第１のマスク層の一部を湿式化学エッチング又は乾式エッチングプロセスによって除去する。誘電層の一部を除去すると、その下にあるｎ－ＧａＮの第１の露出領域が露出する。誘電体の除去エリアは、好ましくはマイクロＬＥＤの形状及びサイズであり、例えば１００μｍ×１００μｍ又はそれ以下である。

ステップ５ ｎ－（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮの露出部分に、ｎ－（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮのｎドープ領域を堆積し、次いで量子井戸（ＱＷ）アクティブ発光領域（複数の量子井戸を含み得る）を成長させることによって、第１の露出領域に第１のＬＥＤ構造を形成する。量子井戸は、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＮ、ＡｌＩｎＧａＮとすることができ、量子井戸層を取り囲む量子バリアは、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＮとすることができる。量子井戸、それらの構造、及びそれらの機能は、国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ２０１９／０５０２１３号に規定されている。ＱＷの横方向寸法は、ｎ－（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮの露出部分と同じである。これは、ＱＷ領域がマイクロＬＥＤに望ましいサイズであることを意味する。

ステップ６ 量子井戸領域の上に、ｐ－（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮ（高度にドープされたｐ型（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮ）の層を堆積する。ｐ－ＧａＮ層の横方向寸法はＱＷと同じであり、ｎ－ＧａＮの露出部とも同じである。したがって、ｐ－ＧａＮ、ＱＷ領域、及びｎドープ領域は、マイクロＬＥＤに望ましい横方向寸法を有する第１のＬＥＤ構造を形成する。

ステップ７ 誘電体の第１の層の上に、例えばＳｉＯ_２のような誘電材料の第２のマスク層を堆積して、誘電体の第２の層がＱＷ及びｐ－（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮ層のエッジ又は側壁を覆う。この誘電材料の第２の層は、第１のＬＥＤ構造のためのパッシベーション層である。

ステップ８ リソグラフィ、又はナノインプリント、又は他の適切な技術によって第２のマスク層をパターニングし、次いで第２のマスク層の一部を湿式化学エッチング又は乾式エッチングプロセスによって除去する。第２のマスク層の一部を除去すると、不動態化した第１のＬＥＤ構造を損傷することなく、下方のｎ－ＧａＮ接続層の第２の露出領域が露出する。誘電体の除去エリアは、好ましくはマイクロＬＥＤの形状及びサイズであり、例えば１００μｍ×１００μｍ以下である。第２の露出領域は、例えば第１のＬＥＤ構造に隣接して位置決めすることができる。

ステップ９ 第２のＬＥＤ構造を、ｎ－ＧａＮのｎドープ接続層の第２の露出領域上に成長させる。第２のＬＥＤ構造は、第１のＬＥＤ構造について上述したものと同様の層状構造を有するが、第２のＬＥＤ構造は第１のＬＥＤ構造の発光波長とは異なる波長で発光するように構成されている。

ステップ１０ 湿式化学エッチング又は乾式エッチングプロセスによって第２のマスク層の一部を除去して、第１のＬＥＤ構造のｐ－（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮ層を露出させる。

ステップ１０ 第１のＬＥＤ構造と第２のＬＥＤ構造の双方のｐ－（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮの露出部分上に電気的ｐ接点を堆積し、これにより、ｐ接点は、これらのＬＥＤ構造のｐ－（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮ層と電気的に接触する。

ステップ１１ ｎドープ接続層との電気的ｎ接点を形成するため、（第１及び第２のＬＥＤ構造によって占められていないウェーハのエリアから）第２のマスク層の１つ以上の領域を除去して、ｎドープ接続層の領域を露出させる。次いで、既知の技術に従って金属接点を堆積することにより、接続層との電気的ｎ接点を形成する。

この方法によれば、２つの異なる波長で発光するＬＥＤ構造が同一基板上に提供される。更に有利な点として、２つのＬＥＤ構造のアクティブＱＷ層とｐ－（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮ層は、製造プロセス中のいかなる時点でもエッチング損傷を受けない。また、小さいＬＥＤ構造に対するｎ接点は、ｎ型接続層上にそれらを位置決めすることによって極めて容易に形成できる。

マイクロＬＥＤのアクティブ層に対するドライエッチング損傷を回避することで、従来技術を用いて調製されたマイクロＬＥＤに比べて、著しい利益がもたらされる。従来技術によって作製されたマイクロＬＥＤでは、ｐ－ＧａＮ層及びＱＷ層の側壁に対するエッチング損傷が、マイクロＬＥＤにより形成される極めて小さい画素に著しい影響を及ぼす。これは、マイクロＬＥＤの信頼性と輝度を害する可能性がある。

本方法を用いて作製されたマイクロＬＥＤは、ＬＥＤスタックの側壁に対するプラズマエッチング損傷を受けないので、信頼性が高く輝度が高いというアドバンテージを有する。

所望であれば、半導体構造層を電気化学エッチングにより多孔質化することは、国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ２０１７／０５２８９５号（ＷＯ２０１９／０６３９５７号として公開）及びＰＣＴ／ＧＢ２０１９／０５０２１３号（ＷＯ２０１９／１４５７２８号として公開）に記載されている。

上述の方法は、ｐ側光射出ＬＥＤ構成に関する。

ｎ側光射出マイクロＬＥＤは、「フリップチップ」ステップを組み込み、マイクロＬＥＤをシリコンＣＭＯＳバックプレーンに接合することにより、同様の方法を用いて製造することができる。

ＳｉＯ_２はマスキング及びパッシベーションに適した誘電体の単なる一例であり、これらの代わりに他の誘電体を用いてもよい。

半導体材料層は、エピタキシャル成長によって堆積することができる。上述した層は、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）（有機金属気相エピタキシ（ＭＯＶＰＥ）としても知られる）、水素化物気相エピタキシ（ＨＶＰＥ）、アモノサーマルプロセス、又は、ＩＩＩ族窒化物材料の成長に適した他の従来のプロセスによって形成され得る。

マイクロＬＥＤのアレイの製造
本発明の第２の態様によれば、ＬＥＤのアレイを製造する方法が提供される。この方法は、
ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域の上にＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層を形成するステップと、
ｎドープＩＩＩ族窒化物層上に第１の電気絶縁マスク層を形成するステップと、
第１のマスクの一部を除去してｎドープ接続層の露出領域の第１のアレイを露出させるステップと、
ｎドープ接続層上の第１のアレイのそれぞれの露出領域上に、第１の発光波長で発光するように構成された第１のＬＥＤ構造を形成するステップと、
第１のＬＥＤ構造及びｎドープ接続層の上に第２の電気絶縁マスク層を形成するステップと、
第２のマスク層の一部を除去してｎドープ接続層の露出領域の第２のアレイを露出させるステップと、
ｎドープ接続層上の第２のアレイのそれぞれの露出領域上に、第１の発光波長とは異なる第２の発光波長で発光するように構成された第２のＬＥＤ構造を形成するステップと、
を含む。

ＬＥＤのアレイを製造する方法は、好ましくは第１の態様の方法を含み、ｎドープ接続層の複数の露出領域を形成し、これらの露出領域に複数のＬＥＤ構造を形成する。マスク層の一部を除去して露出領域のアレイを露出させることにより、ＬＥＤアレイのレイアウトは、ＬＥＤによって所望の寸法と密度の画素が形成されるように設計することができる。

好ましくは、ＬＥＤ構造はマイクロＬＥＤ構造である。

好ましくは、第１のＬＥＤ構造及び／又は第２のＬＥＤ構造は、多孔質領域の上に位置決めされる。いくつかの実施形態では、第１のＬＥＤ構造を多孔質領域の上に位置決めし、第２のＬＥＤ構造を非多孔質領域の上に位置決めするか、又はその逆とすることができる。

露出領域の第１のアレイ及び露出領域の第２のアレイは好ましくは、同一の露出領域の均一な配列又はパターンである。例えば第１及び／又は第２のアレイは、規則的に間隔をあけた露出領域の複数の行と列を含む。

その方法は、露出領域の第１のアレイのそれぞれの露出領域上に第１のＬＥＤ構造を形成することを含むので、これは、複数の第１のＬＥＤ構造を形成することを含む。露出領域の第２のアレイのそれぞれの露出領域上に第２のＬＥＤ構造を形成するステップは、複数の第２のＬＥＤ構造を形成することであるといえる。

露出領域の第１のアレイ及び露出領域の第２のアレイを露出させる場合、隣接する露出領域間の距離は、好ましくは５００ｎｍ～３００００ｎｍ、又は７５０ｎｍ～２００００ｎｍ、又は１０００ｎｍ～１５０００ｎｍである。

ＬＥＤのアレイは、有利には、単一の基板上に形成される。接続層のそれぞれの露出領域上に半導体材料層を同時に堆積する堆積ステップを用いて、複数の第１のＬＥＤ構造を同時に形成すると共に、複数の第２のＬＥＤ構造を同時に形成することができる。

その方法は、任意に、第１及び第２のＬＥＤ構造並びにｎドープ接続層の上に第３の電気絶縁マスク層を形成し、第３のマスク層の一部を除去してｎドープ接続層の露出領域の第３のアレイを露出させ、ｎドープ接続層上の第３のアレイのそれぞれの露出領域上に、第１及び第２の発光波長とは異なる第３の発光波長で発光するように構成された、第３のＬＥＤ構造を形成するステップを含む。

この方法を用いると、ＬＥＤ構造を個々の画素に望ましい横方向寸法に切断するエッチングステップを必要とすることなく、異なる色のＬＥＤ又はマイクロＬＥＤのアレイを同一のウェーハ上に形成することができる。したがって、アレイ内のマイクロＬＥＤは、ＬＥＤ構造の側壁に対するエッチング損傷を回避する。

第２の態様の方法は、本発明の第１の態様に関連して上述した特徴の全てを有利む。

３色ＬＥＤデバイスの製造方法
本発明の第３の態様によれば、３色ＬＥＤデバイスの製造方法が提供される。この方法は、
ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域及びこの多孔質領域と同じ面内のＩＩＩ族窒化物材料の非多孔質領域の上に、ＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層を形成するステップと、
ｎドープ接続層上に第１の電気絶縁マスク層を形成するステップと、
第１のマスク層の一部を除去して、多孔質領域の上の（上方の）ｎドープ接続層の第１の露出領域を露出させるステップと、
第１のマスク層の一部を除去して、非多孔質領域の上の（上方の）ｎドープ接続層の第２の露出領域を露出させるステップと、
ｎドープ接続層の第１の露出領域上に、第１の発光波長で発光するように構成された第１のＬＥＤ構造を形成するステップと、
ｎドープ接続層の第２の露出領域上に、第２の発光波長で発光するように構成された第２のＬＥＤ構造を形成するステップと、
第１のＬＥＤ構造、第２のＬＥＤ構造、及びｎドープ接続層の上に、第２の電気絶縁マスク層を形成するステップと、
第２のマスク層の一部を除去してｎドープ接続層の第３の露出領域を露出させるステップと、
ｎドープ接続層の第３の露出領域上に、第１の発光波長及び第２の発光波長とは異なる第３の発光波長で発光するように構成された、第３のＬＥＤ構造を形成するステップと、
を含む。

３つのＬＥＤ構造は、これらのＬＥＤ構造に印加された電気バイアスに応答して３つの異なる発光波長で発光するので、このデバイスは３色ＬＥＤデバイスである。

特に好適な実施形態において、第１、第２、及び第３の発光波長は、赤色、緑色、及び青色である。したがって、３色ＬＥＤデバイスは、赤緑青（ＲＧＢ）ＬＥＤデバイスである。

好適な実施形態において、第２のＬＥＤ構造は第１のＬＥＤ構造と同一とすることができ、第１及び第２のＬＥＤ構造は同時に形成される。この実施形態において、第１及び第２のＬＥＤ構造が異なる第１及び第２の発光波長を発生させるのは、第２のＬＥＤ構造にはなく第１のＬＥＤ構造の下にある多孔質領域によって引き起こされる波長シフトである。例えば、第１及び第２のＬＥＤ構造は双方とも、従来の緑色ＬＥＤ構造（すなわち、電気バイアス印加時に緑色光を発光することが既知であるＬＥＤ構造）である。しかし、本発明では多孔質領域が波長シフトをもたらすので、３色ＬＥＤデバイス内の第１のＬＥＤ構造は電気バイアス印加時に有利に赤色光を発光し、第２のＬＥＤ構造は予想通り緑色光を発光する。

ｎドープ接続層の第３の露出領域は、好ましくはＩＩＩ族窒化物材料の非多孔質領域の上方に形成される。このため、第３のＬＥＤ構造は好ましくは、多孔質領域の上でなく、テンプレートの非多孔質領域の上又は上方に成長させる。

第３のＬＥＤ構造は、電気バイアス印加時に既知の波長で発光するように構成された従来のＬＥＤ構造である。好ましくは、第３のＬＥＤ構造は青色ＬＥＤである。特に好ましくは、第３のＬＥＤ構造は、ＷＯ２０１９／１４５７２８号に記載されたプロセスによって形成された青色ＬＥＤである。例えば青色ＬＥＤは、成長させたままの第３のＬＥＤ構造内の発光量子井戸層を、電気化学的に多孔質化することによって形成される。ＷＯ２０１９／１４５７２８号に記載されているように、量子井戸層の多孔質化はＬＥＤ構造の発光スペクトルのブルーシフトをもたらす。

ＬＥＤデバイス
本発明の別の態様は、上述した方法によって作製されたＬＥＤデバイス又はマイクロＬＥＤデバイスであるＬＥＤデバイスに関する。

本発明の第４の態様によれば、ＬＥＤデバイスが提供される。このＬＥＤデバイスは、
ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域の上のＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層と、
ｎドープＩＩＩ族窒化物層上の電気絶縁マスク層と、
第１の発光波長で発光するように構成された第１のＬＥＤ構造と、
第１の発光波長とは異なる第２の発光波長で発光するように構成された第２のＬＥＤ構造と、
を備え、第１及び第２のＬＥＤ構造の少なくとも一部は、電気絶縁マスク層のギャップを通って伸びてｎドープ接続層と接触している。

ＬＥＤデバイスは好ましくは、本発明の第１の態様に関連して上述した方法を用いて作製されたＬＥＤデバイスである。ＬＥＤデバイスは、異なる波長で発光する２つのＬＥＤ構造を含むので、多色ＬＥＤ、多色ＬＥＤデバイス、又は多波長ＬＥＤデバイスと呼ぶことができる。

上述したように、ＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層は、ＩＩＩ族窒化物材料の連続的な多孔質領域の上に延在するか、又は、互いに同じ面内に配置されているＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域とＩＩＩ族窒化物材料の非多孔質領域の上に延在することができる。

好ましくは、第１のＬＥＤ構造及び第２のＬＥＤ構造のうち少なくとも一方は多孔質領域の上に位置決めされる。いくつかの実施形態では、第１のＬＥＤ構造及び第２のＬＥＤ構造は双方とも多孔質領域の上に位置決めされる。他の実施形態では、第１のＬＥＤ構造及び第２のＬＥＤ構造のうち一方は多孔質領域の上に位置決めされ、他方は非多孔質領域の上に位置決めされる。多孔質領域は多孔質層とすることができ、ＬＥＤデバイスはＩＩＩ族窒化物材料の多孔質層の上にＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層を含む。いくつかの実施形態において、多孔質領域は複数の多孔質層を含み、任意に複数の非多孔質層を含む。本発明の好適な実施形態において、多孔質領域は多孔質層と非多孔質層の交互層からなるスタックであり、スタックの上面が多孔質領域の上部を画定し、スタックの下面が多孔質領域の下部を画定する。ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質層のスタックを含む多孔質領域の上に、ＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層を形成する。

好適な実施形態において、ＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層は、ＩＩＩ族窒化物材料の複数の多孔質層からなるスタックの上に位置決めされる。このため、多孔質領域は、ＩＩＩ族窒化物材料の単一の多孔質層でなく、少なくともいくつかの層が多孔質であるＩＩＩ族窒化物材料の複数層のスタックである。

多孔質層のスタックは好ましくは、多孔質層と非多孔質層の交互層からなるスタックである。好ましくは、スタックは、相互に積層された多孔質層と非多孔質層の５～５０のペアを含む。多孔質層は好ましくは１０ｎｍ～２００ｎｍの厚さを有し、非多孔質層は好ましくは５ｎｍ～１８０ｎｍの厚さを有する。

好ましくは、多孔質領域又はスタック内のそれぞれの多孔質層は、１０％～９０％多孔度、又は２０％～７０％多孔度を有する。

ＬＥＤデバイスは好ましくは、多孔質領域とｎドープＩＩＩ族窒化物接続層との間にＩＩＩ族窒化物材料多孔質領域の非多孔質中間層を含む。好ましくは、多孔質領域は、ＩＩＩ族窒化物材料の非多孔質層を通した電気化学的多孔質化によって形成され、これは、ＰＣＴ／ＧＢ２０１７／０５２８９５号（ＷＯ２０１９／０６３９５７号として公開）及びＰＣＴ／ＧＢ２０１９／０５０２１３号（ＷＯ２０１９／１４５７２８号として公開）の方法を用いておこなわれ、ＩＩＩ族窒化物材料の非多孔質層は通常、多孔質領域の上に非多孔質中間層を形成する。非多孔質中間層は有利には、製造中に接続層の成長のための平滑表面を提供する。

特に好適な実施形態において、多孔質層スタックは多孔質分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）又は光学フィルタを含み、ＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層はＩＩＩ族窒化物材料の多孔質ＤＢＲ又は光学フィルタの上に位置決めされる。多孔質ＤＢＲ又は光学フィルタは、多孔質層／非多孔質層の交互層からなるスタックから形成され、隣接する層間の多孔度の相違が隣接する層間に屈折率の違いを創出し、これが透過及び反射率特性の違いをもたらす。

ＬＥＤデバイスは、多孔質領域と接続層との間に位置決めされた、非多孔質ＩＩＩ族窒化物材料の中間層を含む。中間層の厚さは、好ましくは１ｎｍ～３０００ｎｍであり、好ましくは２０ｎｍ～２０００ｎｍ、又は５０ｎｍ～１０００ｎｍである。

ＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層は、好ましくは１００ｎｍ～２０００ｎｍ又は２００ｎｍ～１０００ｎｍの厚さを有する。ＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層は、１×１０^１７ｃｍ^－３～５×１０^２０ｃｍ^－３のドーピング濃度を有し、好ましくは、少なくとも１×１０^１８ｃｍ^－３のｎ型電荷キャリア濃度を有する。

好ましくは、マスク層はＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層の全表面上に延在するので、第１及び第２のＬＥＤ構造を除いて、接続層は完全に誘電材料で覆われる。マスク層は、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＯ_ｘ、又は他の適切な誘電材料から形成することができる。

マスク層の厚さは、２０ｎｍ～２０００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ～１５００ｎｍ、特に好ましくは４００ｎｍ～１０００ｎｍである。

マスク層の一部をパターニングしてリソグラフィで除去することにより、製造中にＬＥＤ構造のフットプリントを制御できるので、ＬＥＤ構造は任意の所望の形状を有し得る。例えば、ＬＥＤ構造のフットプリント（平面視）は、円形、方形、矩形、六角形、又は三角形の形状とすることができる。

ＬＥＤ構造は、「マイクロＬＥＤ」に分類される横方向寸法を有する。例えば、ＬＥＤ構造の幅及び／又は長さ（又は、ＬＥＤが円形である場合は直径）は、０．０５μｍ～１００μｍ、好ましくは０．０５μｍ～３０μｍ、特に好ましくは１０μｍ未満、例えば０．１μｍ～１０μｍ又は０．５μｍ～１０μｍである。好適な実施形態において、ＬＥＤ構造の長さ、幅、又は直径は、５０μｍ未満、又は４０μｍ未満、又は３０μｍ未満、又は２０μｍ未満、又は１０μｍ未満である。特に好ましくは、ＬＥＤ構造は１０μｍ未満の幅又は直径を有するので、ＬＥＤ構造は１０μｍ未満のサイズのマイクロＬＥＤ画素を形成する。

第１のＬＥＤ構造は、
第１のｎドープ部と、
第１のｐドープ部と、
前第１のｎドープ部と第１のｐドープ部との間に配置された第１の発光領域と、
を含む。

第２のＬＥＤ構造は、
第２のｎドープ部と、
第２のｐドープ部と、
第２のｎドープ部と第２のｐドープ部との間に配置された第２の発光領域と、
を含む。

好ましくは、第１のＬＥＤ構造及び第２のＬＥＤ構造の少なくとも一部は電気絶縁誘電マスク層を貫通しているので、ＬＥＤ構造はそれぞれｎドープ接続層と電気的に接触している。

本発明の第１の態様に関連付けて上述したように、ＬＥＤ構造は、厚さ、組成、及び電荷キャリア濃度が異なる複数の層を有する多様な形態をとることができる。

本発明の第１の態様に関連付けて上述したＬＥＤ構造の特徴は、第３の態様のＬＥＤデバイスにも等しく適用される。

第１及び／又は第２のＬＥＤ構造は、量子井戸又は量子層（例えば、複数の３Ｄ量子構造を含む多孔質化量子井戸）とすることができるアクティブ層を含み得る。量子井戸は、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＮ、ＡｌＩｎＧａＮとすることができ、量子井戸層を取り囲む量子バリアは、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＮとすることができる。

ＬＥＤ構造は、横方向の寸法（長さと幅）が１００μｍ×１００μｍよりも小さく、数十ナノメートル、更にはより小さい場合がある。この文脈において、ＬＥＤの「高さ」は、意図された発光方向における寸法である。

第１の発光領域は好ましくは、組成Ｉｎ_ｘＧａ_１－ｘＮを有する１つ以上の発光層を含む。ここで、０．１０≦ｘ≦０．４０であり、好ましくは０．１８≦ｘ≦０．３０であり、特に好ましくは０．２２≦ｘ≦０．３０である。

第２の発光領域は好ましくは、組成Ｉｎ_ｙＧａ_１－ｙＮを有する１つ以上の発光層を含む。ここで、０．２０≦ｙ≦０．４０であり、好ましくは０．２６≦ｙ≦０．４０であり、特に好ましくは０．３０≦ｙ≦０．４０である。

第１及び第２の発光領域は、好ましくは異なる原子インジウム含有量を有し、したがって異なる発光波長を有する。

発光領域は、好ましくは１つ以上のＩｎＧａＮ量子井戸を含み、特に好ましくは１～７の量子井戸を含む。

ＬＥＤデバイスは任意に、第１及び第２の波長とは異なる波長で発光するように構成された更なるＬＥＤ構造を含む。例えば、ＬＥＤデバイスは更に第３のＬＥＤ構造を含む。第３のＬＥＤ構造の一部は、電気絶縁マスク層のギャップを通って伸びてｎドープ接続層と接触している。

ＬＥＤのアレイ
本発明の第５の態様によれば、ＬＥＤのアレイが提供される。ＬＥＤのアレイは、単一の半導体ウェーハのような共有の基板上に形成され、本発明の第４の態様に従ったＬＥＤデバイスを複数含む。

本発明は、ＬＥＤのアレイを提供する。このＬＥＤのアレイは、
ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域の上のＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層と、
ｎドープＩＩＩ族窒化物層上の電気絶縁マスク層と、
電気絶縁マスク層における複数のギャップと、
第１の発光波長で発光するように構成された複数の第１のＬＥＤ構造と、
第２の発光波長で発光するように構成された複数の第２のＬＥＤ構造と、
を備え、それぞれのＬＥＤ構造の少なくとも一部は、電気絶縁マスク層のギャップを通って伸びてｎドープ接続層と接触している。

ＬＥＤのアレイは、整然と並べられた一連のＬＥＤの配列であり、例えば、それぞれが複数のＬＥＤを含む複数の行と列が規則正しく配置されたものである。

ＬＥＤのアレイは、本発明の第２の態様の方法を用いて製造されたＬＥＤのアレイである。

好ましくは、アレイは、第１及び第２のＬＥＤ構造のそれぞれのアレイによって２つの異なる色の光を発するマイクロＬＥＤのアレイである。

ＬＥＤのアレイは更に、第１及び第２の発光波長とは異なる第３の発光波長で発光するように構成された複数の第３のＬＥＤ構造を含む。

３色ＬＥＤデバイス
本発明の第６の態様によれば、３色ＬＥＤ構造が提供される。この３色ＬＥＤ構造は、
ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域の上のＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層と、
ｎドープＩＩＩ族窒化物層上の電気絶縁マスク層と、
第１の発光波長で発光するように構成された第１のＬＥＤ構造と、
第１の発光波長とは異なる第２の発光波長で発光するように構成された第２のＬＥＤ構造と、
第１及び第２の発光波長とは異なる第３の発光波長で発光するように構成された第３のＬＥＤ構造と、
を備え、第１、第２、及びＬＥＤ構造の少なくとも一部はｎドープ接続層と接触している。

特に好ましくは、３色ＬＥＤデバイスは赤緑青（ＲＧＢ）ＬＥＤデバイスであり、第１、第２、及び第３のＬＥＤ構造は、電気バイアス印加時に赤色光、緑色光、及び青色光を発光するように構成されている。

上述したように、ＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層は、ＩＩＩ族窒化物材料の連続的な多孔質領域の上に延在するか、又は、同じ面内に配置されているＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域とＩＩＩ族窒化物材料の非多孔質領域の上に延在する。

好ましくは、第１のＬＥＤ構造、第２のＬＥＤ構造、及び第３のＬＥＤ構造のうち少なくとも１つは、多孔質領域の上に位置決めされる。いくつかの実施形態では、第１のＬＥＤ構造及び第２のＬＥＤ構造は双方とも多孔質領域の上に位置決めされる。他の実施形態では、第１のＬＥＤ構造及び第２のＬＥＤ構造のうち一方は多孔質領域の上に位置決めされ、他方は非多孔質領域の上に位置決めされる。

第１のＬＥＤ構造は、好ましくはＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域の上に位置決めされ、第２のＬＥＤ構造は、好ましくはＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域の上に位置決めされない。

いくつかの好適な実施形態において、第２のＬＥＤ構造は第１のＬＥＤ構造と同一であり、第１及び第２のＬＥＤ構造は、第１のＬＥＤ構造の下方にある多孔質領域に起因して異なる発光波長で発光する。

好適な実施形態において、第１のＬＥＤ構造は、このＬＥＤ構造に印加した電気バイアスのもとで５１５～５４０ｎｍのピーク波長で発光するＬＥＤ構造である。第１のＬＥＤ構造の下のＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域は、ＬＥＤ構造の第１の発光領域の発光波長を６００～６５０ｎｍにシフトさせる。このため、第１のＬＥＤ構造は赤色光を発光する。

好適な実施形態では、第２のＬＥＤ構造も、このＬＥＤ構造に印加した電気バイアスのもとで５１５～５４０ｎｍのピーク波長で発光するＬＥＤ構造である。好ましくは、第２のＬＥＤ構造は多孔質領域の上に位置決めされないので、電気バイアスのもとで５１５～５４０ｎｍの予想ピーク波長で発光する。このため、第１のＬＥＤ構造は緑色光を発光することができる。

第１のＬＥＤ構造及び第２のＬＥＤ構造における１つ以上の発光層は、組成Ｉｎ_ｘＧａ_１－ｘＮを有することができ、０．１０≦ｘ≦０．４０であり、好ましくは０．１８≦ｘ≦０．３０であり、特に好ましくは０．２２≦ｘ≦０．３０である。

好ましくは、第３のＬＥＤ構造はＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域の上に位置決めされない。

特に好適な実施形態において、第３のＬＥＤ構造は、電気バイアスのもとで、４１５～５００ｎｍ、好ましくは４３０～４７０ｎｍのピーク波長で発光するように構成される。

第３のＬＥＤ構造における１つ以上の発光層は、組成Ｉｎ_ｚＧａ_１－ｚＮを有することができ、０．１０≦ｚ≦０．３０であり、好ましくは０．１２≦ｚ≦０．２５であり、特に好ましくは０．１５≦ｚ≦０．２０である。

特に好ましくは、第３のＬＥＤ構造は１つ以上の多孔質発光層を含む。ＷＯ２０１９／１４５７２８号に記載されているように、発光層の多孔度によって追加の量子閉じ込めが有利に生成され、これは第３のＬＥＤ構造の発光波長のブルーシフトをもたらすので、第３のＬＥＤ構造は電気バイアスの印加時に青色光を発光する。

特に好適な実施形態において、第１、第２、及び第３のＬＥＤ構造は、
第１のＬＥＤ構造が電気バイアスのもとで、５６０ｎｍ～７５０ｎｍ、好ましくは６００～６５０ｎｍのピーク波長で発光し、
第２のＬＥＤ構造が電気バイアスのもとで、５００ｎｍ～５６０ｎｍ、好ましくは５１５～５５０ｎｍのピーク波長で発光し、
第３のＬＥＤ構造が電気バイアスのもとで、４００～５００ｎｍ、好ましくは４３０ｎｍ～４７０ｎｍのピーク波長で発光する、
ように構成されている。

本発明の第１、第２、第３、第４、第５、又は第６の態様のいずれかに関連して上述した特徴は全て、本発明の態様に等しく適用可能である。

これより図面を参照して本発明の特定の実施形態を記載する。

図１は、本発明に従ったＬＥＤデバイス又はマイクロＬＥＤのアレイに適した多孔質テンプレートを示す。
図２～図２２は、本発明の好適な実施形態に従って、５つのマイクロＬＥＤのアレイを製造するステップを示す概略側断面図である。
図２３～図４４は、本発明の好適な実施形態に従って、赤緑青ＬＥＤデバイスを製造するステップを示す概略側断面図である。
図４５は、非多孔質基板上のＩｎＧａＮのＬＥＤについて、様々な電流注入における正規化エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）強度対波長を示すグラフである。
図４６は、本発明の好適な実施形態に従って、多孔質領域上に成長させた図４５と同じＩｎＧａＮのＬＥＤについて、様々な電流注入における正規化エレクトロルミネセンス（ＥＬ）強度対波長を示すグラフである。
図４７と図４８は、本発明の好適な実施形態に従って、赤緑青ＬＥＤデバイスを調製する代替的なステップを示す。

図１は、本発明に従ったＬＥＤデバイスに適した多孔質テンプレートを示す。

多孔質テンプレートは基板上にＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域を含み、多孔質領域の上面上にＩＩＩ族窒化物材料の非多孔質層が配置されている。任意に、基板と多孔質領域との間にＩＩＩ族窒化物材料の更なる層も存在し得る。

上記で詳述されているように、ＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ領域を、次いでＩＩＩ族窒化物材料の非ドープ層をエピタキシャルに成長させ、多孔質化プロセスを用いてｎドープ領域を多孔質化することによって、多孔質領域を提供することができる。多孔質化プロセスについては、国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ２０１７／０５２８９５号（ＷＯ２０１９／０６３９５７号として公開）及びＰＣＴ／ＧＢ２０１９／０５０２１３号（ＷＯ２０１９／１４５７２８号として公開）に記載されている。

多孔質領域は、１つ以上のＩＩＩ族窒化物材料の１つ以上の層を含み、ある範囲の厚さを有する。好適な実施形態において、多孔質領域は例えばＧａＮ及び／又はＩｎＧａＮ及び／又はＡｌＧａＮを含む。

好適な実施形態において、本発明に従ったマイクロＬＥＤは以下の層を含むことができ、以下に記載される段階的なプロセスを用いて製造される。

マイクロＬＥＤのＬＥＤ構造の以下の説明は、下から順に記載されるトップエミッションアーキテクチャに関するが、本発明はボトムエミッションアーキテクチャにも等しく適用可能である。

図２ 基板及び多孔質化のためのＩＩＩ族窒化物層
エピタキシャル成長の開始表面として、互換性のある基板を用いる。基板は、シリコン、サファイア、ＳｉＣ、β－Ｇａ_２Ｏ_３、ＧａＮ、ガラス、又は金属である。基板の結晶方位は、極性、半極性、又は無極性方位とすることができる。基板サイズは、１ｃｍ^２から、直径２インチ、４インチ、６インチ、８インチ、１２インチ、１６インチ、及びそれ以上まで変動する。基板の厚さは１μｍより大きく、例えば１μｍ～１５０００μｍである。好ましくは、基板は半導体ウェーハである。本発明の利点は、フルサイズの半導体ウェーハ上にマイクロＬＥＤのアレイを同時に製造できることである。図示した例は、２つのマイクロＬＥＤを共有のテンプレート上に形成することを示すが、同じ方法を用いて多数のマイクロＬＥＤのアレイを同一ウェーハ上に製造することも可能である。

基板上に、ＩＩＩ族窒化物材料の１つの層又は複数の層のスタックをエピタキシャルに成長させる。ＩＩＩ族窒化物層は、元素Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのうち１つ又はいくつかの組み合わせを含み得る（二元層、三元層、又は四元層）。

多孔質化されるＩＩＩ族窒化物層の厚さＴは、好ましくは、少なくとも１ｎｍ、少なくとも５ｎｍ、少なくとも１０ｎｍ、又は少なくとも５０ｎｍ、又は少なくとも１００ｎｍ、例えば１０～１００００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ～４０００ｎｍである。

多孔質化されるＩＩＩ族窒化物層は、１×１０^１７ｃｍ^－３～５×１０^２０ｃｍ^－３のｎ型ドーピング濃度を有するドープ領域を含む。また、ＩＩＩ族窒化物層は、ドープ領域の上にＩＩＩ族窒化物材料の非ドープ層（図示せず）も含む。

ドープ領域はＩＩＩ族窒化物層の露出上面で終端する。その場合、この層の表面は電気化学エッチングの間に多孔質化される。

好ましくは、ＩＩＩ族窒化物材料のドープ領域はＩＩＩ族窒化物材料の非ドープ中間（又は「キャップ」）層で覆われており、そのためドープ領域は半導体構造の表面下にある。ドープ領域の表面下開始深さ（ｄ）は、例えば１ｎｍ～３０００ｎｍ又は５ｎｍ～２０００ｎｍである。

図２から図２２に示す例では、ＩＩＩ族窒化物層は、既知の電気化学的多孔質化技術によって多孔質化されて、ＩＩＩ族窒化物材料の単一の均一な多孔質層を形成する。

図３ 多孔質領域
ｎドープＩＩＩ族窒化物層は、基板上に堆積された後、国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ２０１７／０５２８９５号（ＷＯ２０１９／０６３９５７号として公開）及びＰＣＴ／ＧＢ２０１９／０５０２１３号（ＷＯ２０１９／１４５７２８号として公開）に記載されている、ウェーハスケール多孔質化プロセスによって多孔質化される。このプロセス中に、ｎドープＩＩＩ族窒化物材料は多孔質になり、ＩＩＩ族窒化物材料の非ドープ領域は多孔質にならない。多孔質層の多孔度は、電気化学エッチングプロセスによって制御され、好ましくは１０％～９０％、好ましくは２０％～７０％である。

多孔質化ステップの後、構造体は、多孔質層の上に重なった非多孔質中間層を含む。

図４ 接続層
図３で示されているように、多孔質化の後、ウェーハ上に接続層１を成長させる。接続層は、厚さが１００～２０００ｎｍのｎドープＩＩＩ族窒化物（好ましくはＧａＮ）層であり（図３の層１）、ｎ型電荷キャリア濃度は１×１０^１７ｃｍ^－３～５×１０^２０ｃｍ^－３であり、好ましくは１×１０^１８ｃｍ^－３より高い。

接続層１はＩＩＩ族窒化物材料で形成され、元素Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのうち１つ又はいくつかの組み合わせを含む（二元層、三元層、又は四元層）。接続層は、例えばＳｉ、Ｇｅ、Ｃ、Ｏ等の適切なｎ型ドーパント材料でドーピングされている。

図５ 第１のマスク層
次いで、接続層１を覆うように、ウェーハ表面上に電気絶縁第１マスク層２を堆積する。マスク層２の目的は、次のステップでマスクとしてウェーハの特定領域を保護することと、このテンプレートの上で選択的エリアのエピタキシを可能とすることである。

このマスク層２は、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＯ_ｘ、又は他の任意の適切な層である。この層の厚さは、２０ｎｍ～１０００ｎｍ、好ましくは約１００ｎｍ～７００ｎｍとすることができる。

この層を堆積するために用いられる方法として、ＰＥＣＶＤ、スパッタリング、ＡＬＤ、蒸着、又はインサイチュＭＯＣＶＤが可能である。

図６ 接続層の第１の露出領域
標準的なリソグラフィ又はフォトリソグラフィ技術を用いて、非導電性第１マスク層２に開口を生成し、接続層の表面上の第１の露出領域を露呈させる。開口は、湿式エッチング又は乾式エッチング法のいずれかを用いて生成する。

図面の概略図では、第１のマスク層２に２つの第１の露出領域が形成されている。好適な実施形態では、マスキングされた半導体ウェーハに複数の第１の露出領域の規則的なアレイが形成される。

特に好適な例では、誘導結合乾式エッチング（ＩＣＰ－ＲＩＥ）を用いて２つのエリアからＳｉＯ_２を除去し、これによって、接続層１の表面上に、第１のマスク層２で覆われていない２つの露出領域を生成する。

第１の露出領域のサイズは２００ｎｍ～５００００ｎｍであり、好ましくは５００ｎｍ～１００００ｎｍ又は１０００ｎｍ～８０００ｎｍである。

隣接する第１の露出領域間の距離は、好ましくは第１の露出領域の横方向幅より大きく、好ましくは第１の露出領域の横方向幅の少なくとも１．５倍又は少なくとも２倍である。隣接する第１の露出領域間の距離は、隣接する第１の露出領域間に更なるＬＥＤ構造を成長させる空間が存在するように選択する。

２つの第１の露出領域間の距離は、５００ｎｍ～３００００ｎｍとすることができ、例えば１０００ｎｍ～１００００ｎｍ又は５０００ｎｍ～８０００ｎｍである。

露出領域の形状は、円形、方形、矩形、六角形、三角形等である。露出エリア上に形成されるＬＥＤ構造がマイクロＬＥＤに分類されるように、開口の幅又は直径は１００μｍ未満であることが好ましい。露出領域は、好ましくは０．０５μｍ～３０μｍ、特に好ましくは１０μｍ以下の幅を有する。

この後、接続層１の第１の露出領域の全てに第１のＬＥＤ構造を成長させるので、これらの露出領域はマイクロＬＥＤ画素になる。

図７ 第１のＮドープ領域
接続層１の第１の露出領域を形成した後、第１の露出領域にＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ層３を堆積する。

図示されている特定の例では、ＭＯＣＶＤによってｎドープ層３を成長させる。この成長は、ｎドープ接続層１の表面上の第１の露出領域内でのみ行われる。Ｓｉがｎドープ層３のドーパントとして用いられ、ドーピング濃度は少なくとも１×１０^１９ｃｍ^－３より高い。

ｎドープ層３は、インジウムを含有するバルクＩＩＩ族窒化物層、又は、インジウムを含有するか含有しない薄いＩＩＩ族窒化物層のスタック、又は、バルク層もしくはスタック内でインジウムの原子百分率が変動するバルクＩＩＩ族窒化物層もしくはＩＩＩ族窒化物層のスタックである。インジウム原子百分率は０．５％～２５％まで変動する。ｎ型層３の合計厚は、２ｎｍ～２００ｎｍの間で、例えば５０ｎｍ～１００ｎｍの間で変動する。スタックを用いる場合、スタック内の個々の層の厚さは１～４０ｎｍの間で変動する。ｎドープ層３は、１×１０^１７ｃｍ^－３～５×１０^２０ｃｍ^－３のｎドーピング濃度を有する。

図８ 第１の発光領域
第１の露出領域に第１のｎ型層３を成長させた後、第１の発光領域４を成長させる。

第１の発光領域４は少なくとも１つの発光層を含む。それぞれの発光層は量子井戸（ＱＷ）とすることができ、好ましくはＩｎＧａＮ量子井戸（ＱＷ）である。好ましくは、発光領域は１～７の量子井戸を含む。隣接する量子井戸は、量子井戸とは異なる組成を有するＩＩＩ族窒化物材料のバリア層で分離される。

１又は複数の発光層は、本文書全体を通して「量子井戸」と呼ぶことができるが、種々の形態をとり得る。例えば発光層は、ＩｎＧａＮの連続的な層であるか、又は、連続的な層、断片的な層、断続的な層であるか、ギャップを含むか、もしくは、量子井戸が量子ドットとして振る舞う複数の３Ｄナノ構造を実質的に含むようにナノ構造化することができる。

量子井戸及びバリアは、６００～８００℃の温度範囲で成長させる。

それぞれの量子井戸は好ましくは、１８～３０％、好ましくは２２％超、好ましくは３０％未満の原子インジウム百分率を有するＩｎＧａＮ層から成る。

それぞれの量子井戸層の厚さは１．５～８ｎｍであり、好ましくは１．５ｎｍ～６ｎｍ又は１．５ｎｍ～４ｎｍである。

量子井戸は、薄い（０．５～３ｎｍ）ＩＩＩ族窒化物ＱＷキャッピング層で覆ってもよく、又は覆わなくてもよい。このキャッピング層は、元素Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのうち１つ又はいくつかの組み合わせを含む（四元層、三元層）。

ＱＷキャッピング層（存在する場合）は、ＱＷ成長の直後に追加される層であり、ＡｌＮ、Ａｌ％が０．０１～９９．９％のＡｌＧａＮ、ＧａＮ、Ｉｎ％が０．０１～３０％のＩｎＧａＮである。

ＩＩＩ族窒化物ＱＷバリアは発光層（量子井戸）を分離するが、元素Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのうち１つ又はいくつかの組み合わせを含む（四元層、三元層）。

１又は複数のＱＷキャッピング層及びＱＷバリアは発光領域４の一部を形成するので、これらの層は図面において個別の参照番号で示されていない。

成長の終了時、発光領域４の高さは、第１のマスク層２の高さの＋／－２００ｎｍ内にある。

発光領域４のターゲット発光波長は５１５ｎｍ～５４０ｎｍであり、好ましくは５３０ｎｍである。

図９ キャップ層及びＥＢＬ
量子井戸の成長後、非ドープキャップ層５を成長させる。非ドープキャップ層５は、完全な発光領域の成長後に、例えば、ＱＷ、ＱＷキャップ層、及びＱＷバリア層のスタックの成長後に形成されるので、発光領域キャップ層と呼ぶことができる。

キャップ層（発光領域キャップ層）５は、ＩＩＩ族窒化物ＬＥＤの成長スキームでは極めて良く知られている標準的な層である。

キャップ層の厚さは５～３０ｎｍとすることができ、好ましくは５～２５ｎｍ又は５～２０ｎｍである。

電子ブロック層（ＥＢＬ）
キャップ層５の後、アルミニウムを含有するＩＩＩ族窒化物電子ブロック層６（ＥＢＬ）を成長させる。ＥＢＬの厚さは典型的に１０～５０ｎｍとすることができる。Ａｌ％は例えば５～２５％であるが、より多いＡｌ含有量も可能である。

ＥＢＬには適切なｐ型ドーピング材料がドープされている。ドーピング濃度は５×１０^１８ｃｍ^－３～８×１０^２０ｃｍ^－３である。

図１０ 第１のｐドープ層
電子ブロック層（ＥＢＬ）６の上方に第１のｐドープ層７を成長させる。

ｐ型領域は、好ましくはＭｇがドープされており、ｐ型層のｐ型ドーピング濃度は、好ましくは５×１０^１８ｃｍ^－３～８×１０^２０ｃｍ^－３である。

ｐドープＩＩＩ族窒化物層はＩｎ及びＧａを含む。

ドーピング層は、好ましくは２０～２００ｎｍの厚さであり、特に好ましくは５０～１００ｎｍの厚さである。ドーピング濃度はｐ型層内で変動してもよく、より良好なｐ接点を可能とするため、この層のＬＥＤ表面に近い方の最後の１０～３０ｎｍの部分にドーピングレベルのスパイクを有する。

ｐドープ層内のＭｇアクセプタを活性化するため、ＭＯＣＶＤ反応器内又はアニーリングオーブンで構造体をアニーリングする。アニーリング温度は、Ｎ_２又はＮ_２／Ｏ_２雰囲気で７００～８５０℃の範囲とする。

ＥＢＬ及びｐドープ層の双方がｐ型ドープされているので、これらの層をｐドープ領域と呼ぶ。

図１１ 第１のマスク層の除去
次に、ウェーハを処理して接続層１の表面から第１のマスク層２を除去する。これは、緩衝酸化物エッチング化学物質を用いた湿式エッチングによって実行することができる。

図１２ 第２のマスク層
次のステップは、接続層１及び第１のＬＥＤ構造の層３～７の上に、第２のマスク層８又はパッシベーション層の組み合わせを堆積することである。第２のマスク層は、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、アルミニウム、タンタル、又はハフニウム含有酸化物、又はこれらの層の組み合わせから形成される。第２のマスク層８は、プラズマ励起化学気相堆積、スパッタリング、又は他の適切な技術（例えば原子層堆積）によって堆積される。第２のマスク層８の厚さは２０～２０００ｎｍの間で変動する。

図１３ パッシベーション層の開口
次のステップは、第２のマスク層８の一部を除去することによって、接続層１の複数の第２の露出領域を生成することである。これは、標準的なフォトリソグラフィ技術、湿式エッチング、又は乾式エッチングによって実行できる。湿式エッチングでは、緩衝酸化物エッチング、希釈フッ化水素酸、リン酸、又はこれらの混合物を使用することができる。

図１３は、接続層１の表面を露出させるように第２のマスク層８に生成された、３つの第２の露出領域を示す。

第２の露出領域のサイズは２００ｎｍ～５００００ｎｍであり、好ましくは５００ｎｍ～１００００ｎｍ、又は１０００ｎｍ～８０００ｎｍである。

隣接する第２の露出領域間の距離は、好ましくは第２の露出領域の横方向幅より大きく、好ましくは第２の露出領域の横方向幅の少なくとも１．５倍又は少なくとも２倍である。隣接する第２の露出領域間の距離は、隣接する第１の露出領域間に更なるＬＥＤ構造を成長させる空間が存在するように選択することができる。

隣接する第２の露出領域間の距離は、５００ｎｍ～３００００ｎｍであり、例えば１０００ｎｍ～１００００ｎｍ又は５０００ｎｍ～８０００ｎｍである。

露出領域の形状は、円形、方形、矩形、六角形、三角形等とすることができる。露出エリア上に形成されるＬＥＤ構造がマイクロＬＥＤに分類されるように、開口の幅又は直径は１００μｍ未満であることが好ましい。露出領域は、好ましくは０．０５μｍ～３０μｍ、特に好ましくは１０μｍ以下の幅を有する。

図１４ 第２のｎ型部
接続層１の第２の露出領域を形成した後、第２の露出領域にＩＩＩ族窒化物材料の第２のｎドープ層９を堆積する。

図示されている特定の例では、第２のｎドープ層９はＭＯＣＶＤによって成長させる。この成長は、ｎドープ接続層１の表面上の第２の露出領域内でのみ行われる。Ｓｉがｎドープ層９のドーパントとして用いられ、ドーピング濃度は少なくとも１×１０^１９ｃｍ^－３より高い。

第２のｎドープ層９は、インジウムを含有するバルクＩＩＩ族窒化物層、又は、インジウムを含有するか含有しない薄いＩＩＩ族窒化物層のスタック、又は、層内もしくはスタック内でインジウムの原子百分率が変動するＩＩＩ族窒化物バルク層もしくはＩＩＩ族窒化物層のスタックを含む。インジウム原子百分率は、０．５～２５％の間で変動する。ｎ型層９の合計厚は、２ｎｍ～２００ｎｍの間で、例えば５０ｎｍ～１００ｎｍの間で変動する。スタックが用いられる場合、スタック内の個々の層の厚さは１～４０ｎｍの間で変動する。第２のｎドープ層９は、１×１０^１７ｃｍ^－３～５×１０^２０ｃｍ^－３のｎドーピング濃度を有する。

図１５ 第２の発光領域
第２の露出領域に第２のｎ型層９を成長させた後、それぞれのｎ型層９の上に第２の発光領域１０を成長させる。

第２の発光領域１０は少なくとも１つの発光層を含む。それぞれの発光層は量子井戸（ＱＷ）であり、好ましくはＩｎＧａＮ量子井戸（ＱＷ）である。好ましくは、発光領域は１～７の量子井戸を含む。隣接する量子井戸は、量子井戸とは異なる組成を有するＩＩＩ族窒化物材料のバリア層で分離される。

１又は複数の発光層は、本文書全体を通して「量子井戸」と呼ぶが、種々の形態をとり得る。例えば、発光層はＩｎＧａＮの連続的な層であるか、又は、連続的な層、断片的な層、断続的な層であるか、ギャップを含むか、もしくは、量子井戸が量子ドットとして振る舞う複数の３Ｄナノ構造を実質的に含むようにナノ構造化することができる。

量子井戸及びバリアは、６００～８００℃の温度範囲で成長させる。

それぞれの量子井戸は、２０～４０％、好ましくは２６％超、好ましくは３０％超の原子インジウム百分率を有するＩｎＧａＮ層から成る。

それぞれの量子井戸層の厚さは、１．５～８ｎｍ、好ましくは１．５ｎｍ～６ｎｍ、又は１．５ｎｍ～４ｎｍである。

量子井戸を、薄い（０．５～３ｎｍ）ＩＩＩ族窒化物ＱＷキャッピング層で覆ってもよく、又は覆わなくてもよい。このキャッピング層は、元素Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのうち１つ又はいくつかの組み合わせを含む（四元層、三元層）。

ＱＷ成長の直後に追加される層であるＱＷキャッピング層（存在する場合）は、ＡｌＮ、Ａｌ％が０．０１～９９．９％のＡｌＧａＮ、ＧａＮ、Ｉｎ％が０．０１～３０％のＩｎＧａＮとすることができる。

発光層（量子井戸）を分離するＩＩＩ族窒化物ＱＷバリアは、元素Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのうち１つ又はいくつかの組み合わせを含む（四元層、三元層）。

１又は複数のＱＷキャッピング層及びＱＷバリアは、第２の発光領域１０の一部を形成するので、これの層は図面において個別の参照番号で示されていない。

成長の終了時、発光領域４の高さは、第１のマスク層２の高さの±２００ｎｍ内にある。

第２の発光領域１０のターゲットＰＬ発光波長は５７０ｎｍ～６３０ｎｍであり、好ましくは６００ｎｍ超である。このため、第２の発光領域１０は第１の発光領域４とは異なる発光波長を有する。

図１６ キャップ層及びＥＢＬ
量子井戸の成長後、非ドープキャップ層１１及び電子ブロックＩＩＩ族窒化物層１２（ＥＢＬ）を成長させる。これらの層は、上述したキャップ層５及びＥＢＬ６と類似又は同一である。

図１７ 第２のｐドープ層
電子ブロック層（ＥＢＬ）１２の上方に第２のｐドープ層１３を成長させる。第２のｐドープ層１３は、上述したｐドープ層７と類似又は同一である。

層９～１３を含む完成した第２のＬＥＤ構造は、好ましくは、５７０～６３０ｎｍのＰＬ発光波長及び６００～６６５ｎｍのＥＬ発光波長を有する。

図１８ 第１のｐドープ層の露出
次のステップでは、デバイス処理を開始する。第１のステップは、第１のＬＥＤ構造のｐドープ層７の上のみから第２のマスク層８を除去することである。

第２のマスク層の除去は、湿式又は乾式エッチング方法によって実行することができる。湿式エッチングの場合、緩衝酸化物エッチングがパッシベーション層を除去するために用いられる。

図１９ 透明導電層
次いで、露出した第１及び第２のｐ型層７、１３を、透明導電性酸化物（例えば、他の互換性のある酸化物上のＩＴＯ、ＺｎＯ）等の透明導電層１４又は金属層で覆う。このように覆うことは、単一のステップ又は複数のステップによって実行できる。金属は、画素を完全に又は部分的に覆う。金属は、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等を含む。完全な金属スタックの厚さは、２００～２０００ｎｍである。

この構造化は、レジストコート、フォトリソグラフィ、及びリフトオフを含む標準的な半導体処理方法を用いて実行する。

これを乾式又は湿式構造化と組み合わせることで、導電性金属層がｐドープ領域（領域１３及び７）の上面を完全に又は部分的にのみ覆うことを可能とする。

透明導電層は当技術分野では周知であり、任意の適切な材料及び厚さを用ることができる。

図２０ ｐ接点
デバイス製造における次のステップは、ｐドープ層７、１３上の透明導電層１４を、電気的ｐ接点１５として作用する金属層で覆うことである。このように覆うことは、単一のステップ又は複数のステップで実行できる。金属は、画素を完全に又は部分的に覆う。この例では、詳細を簡略化するため単一のステップを用いる。

金属は、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ａｕを含む。完全な金属スタックの厚さは２００～２０００ｎｍである。

図２１ 接続層の露出
標準的なフォトリソグラフィ技術を用いて、第２のマスク層８に開口を生成し、接続層１の複数の領域を露出させる。開口のサイズは２００ｎｍ～５００００ｎｍの間で変動する。開口間の距離は５００ｎｍ～３００００ｎｍである。開口は、第１又は第２のＬＥＤ構造によって占められていないウェーハの領域にのみ生成される。

乾式エッチングを使用し、フッ素系ガスを用いて第２のマスク層８をエッチングする。

図２２
デバイス製造における最後のステップは、ｎドープ接続層１と接触している電気的ｎ接点１６として作用する金属層で、酸化物の開口を覆うことである。このように覆うことは、単一のステップ又は複数のステップで実行できる。金属は、画素を完全に又は部分的に覆うことができる。この例では、詳細を簡略化するため単一のステップを用いる。

金属は、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ａｕを含む。完全な金属スタックの厚さは２００～２０００ｎｍである。

図２から図２２に示されているマイクロＬＥＤアレイは、２つの異なる発光波長、すなわち５１５～５４０ｎｍ及び５７０ｎｍ～６３０ｎｍで発光する２つのＬＥＤセットを有するように設計される。図示されているデバイスは、デバイスのｐ側（図示されているマイクロＬＥＤアレイの上側）から光を発するように構成されている。第１及び第２の発光領域の双方の発光波長は、望まれる色の組み合わせのＬＥＤを得るように調整することができる。また、第３のＬＥＤ構造の第３のアレイをウェーハに追加して、３つの個別の波長で発光するＬＥＤのアレイを提供することも可能である。

赤緑青（ＲＧＢ）ＬＥＤ
図２３から図４４は、本発明の好適な実施形態に従って３色赤緑青のＬＥＤデバイスを製造するステップを示す概略側断面図である。

図２３は、本発明において用いるのに適した半導体テンプレートを示す。図２３のテンプレートは図３のものと類似しているが、図２３のテンプレートでは、基板上でテンプレートの幅全体にわたって連続的で均一に多孔質である多孔質層が拡がっているのではなく、多孔質領域はテンプレートの特定の横方向部分に限定されている。多孔質領域は基板の幅の約３分の１に提供され、基板の横方向幅の残りの３分の２は、多孔質領域と同一面内の非多孔質領域で覆われている。電荷キャリア濃度が約１×１０^１７ｃｍ^－３より大きいｎドープ領域のみが電気化学エッチング中に多孔質化されるので、ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域と非多孔質領域のサイズ及び形状は、エピタキシャル成長中にこれらの領域の電荷キャリア濃度を制御することによって制御することができる。

図２３から図４４に示されているデバイスの番号を付けた領域（又は層）の詳細は、図１から図２２に関して上述したものと一致している。

図２３から図４４に示されている製造ステップは、図１から図２２に関して上述したものと同様である。

図２３のテンプレートが、一旦非多孔質中間層を通した多孔質領域の電気化学的多孔質化によって調製されたら、多孔質領域及び非多孔質領域の双方の上にｎドープ接続層１を形成する。次いで、接続層１の上に第１の電気絶縁マスク層２を堆積する。

次いで、マスク層２の一部を除去することによって、多孔質領域の上に第１の露出領域を形成し、非多孔質領域の上に第２の露出領域を形成する。

次いで、層３～７（図２から図２２に関連して上述した）から構成される２つの同一のＬＥＤ構造を成長させる。第１のＬＥＤ構造を多孔質領域上の第１の露出領域上に成長させ、第２のＬＥＤ構造を非多孔質領域上の第２の露出領域上に成長させる。発光領域４における量子井戸は、原子インジウム百分率が１８～３０％であり、好ましくは２２％超かつ３０％未満であるＩｎＧａＮのＩＩＩ族窒化物層である。

領域４のターゲットのエレクトロルミネッセンス発光波長は、電気バイアスのもとで５１５ｎｍ～５４０ｎｍ、好ましくは５３０ｎｍである。しかし、上述したように、第１のＬＥＤ構造をＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域の上に位置決めするので、第１のＬＥＤ構造の発光波長は、第２の同一のＬＥＤ構造に対してレッドシフトする。この結果、第２のＬＥＤ構造の発光領域は約５１５ｎｍ～５４０ｎｍのピークＥＬ波長で発光するが、波長シフトした第１のＬＥＤ構造は約５８０ｎｍ～６５０ｎｍのピークＥＬ波長で発光する。

一旦第１及び第２のＬＥＤ構造（３～７）を成長させたら、第１のマスク層２を除去し、第１及び第２のＬＥＤ構造並びに接続層２の上に第２のマスク層８を堆積する。次いで、第２のマスク層８の一部を除去することによって、非多孔質領域の上に接続層１の第３の露出領域を生成する。

次いで、層９～１３から構成される第３のＬＥＤ構造を、（上述したように）第３の露出領域上に成長させる。第３のＬＥＤ構造の発光領域１０における量子井戸は好ましくは、原子インジウム百分率が１０～３０％であり、好ましくは１２％超、好ましくは１５％超のインジウム、特に好ましくは２２％未満のインジウムを含むＩＩＩ族窒化物層から成る。領域１０のターゲット発光波長は、ＬＥＤ構造に電気バイアスを印加した時に４００ｎｍ～５００ｎｍであり、好ましくは４３０～４７０ｎｍ、好ましくは４５０ｎｍ超である。

一旦第３のＬＥＤ構造（９～１３）を形成したら、標準的なデバイス製造ステップを実行する。これらのステップは、３つ全てのＬＥＤ構造のｐドープ層７、１３を露出すること、ＬＥＤ構造間の接続層１に溝をエッチングすること、溝内に誘電マスク材料８を堆積することによりＬＥＤ構造を相互に電気的に絶縁すること、３つ全てのＬＥＤ構造に透明導電性酸化物１４及び金属ｐ接点１５を適用すること、次いで、第２のマスク層８に開口を生成してｎドープ接続層１を露出すること、及び、接続層１に対する金属ｎ接点１６を形成することを含む。

次いで、図４３で示されているように、デバイスから基板を除去する。デバイスの上側を、他のキャリアウェーハ／基板／バックプレーン１７に、又はマイクロドライバ回路基板に接合して、画素のアレイを形成する。デバイスの下側をカバーガラス又は透明材料１８に接合する。

図４４で示されているように、基板、並びに多孔質及び非多孔質領域を、デバイスから除去する。デバイスの上側を、他のキャリアウェーハ／基板／バックプレーン１７に、又はマイクロドライバ回路基板に接合し、画素のアレイを形成する。デバイスの下側は、カバーガラス又は透明材料１８に接合する。

図示されているように、完成した構造は、発光波長が５６０～６５０ｎｍ及び６５０～７５０ｎｍ、好ましくは６００～６５０ｎｍである第１のＬＥＤ構造を含む。したがって、第１のＬＥＤ構造は赤色ＬＥＤである。

また、完成した構造は、発光波長が５００～５６０ｎｍ、好ましくは５２０～５４０ｎｍである第２のＬＥＤ構造を含む。したがって、第２のＬＥＤ構造は緑色ＬＥＤである。

また、完成した構造は、発光波長が４００～５００ｎｍ、好ましくは４３０～４７０ｎｍである第３のＬＥＤ構造を含む。したがって、第３のＬＥＤ構造は青色ＬＥＤである。

これら３つのＬＥＤ構造の全てを同一基板上に製造した一体化デバイスを提供することで、赤緑青ＬＥＤデバイスが有利に提供される。これは、赤色、緑色、及び青色ＬＥＤ構造が発光のため色付き画素を形成するもので、特に、赤色、緑色、及び青色の画素は、従来の製造方法を用いて可能であるよりも近接して形成される。

個々のＬＥＤ構造の発光波長は、ＬＥＤ構造の組成及び層構造をＬＥＤ構築の既知の原理に従って変更することにより制御でき、このことは当業者には理解されよう。このため、本発明を用いて多様な多色ＬＥＤデバイスを提供することができ、当然ながら、赤色、緑色、及び青色以外の色の組み合わせを提供することも可能である。

レッドシフト
図４５及び図４６は、非多孔質基板上のＩｎＧａＮのＬＥＤの発光特性（図４５）と、ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質層を含むテンプレート上に成長させた同じＩｎＧａＮのＬＥＤの発光特性とを比較している。これら２つのグラフを比較すると、多孔質の下層によって長い発光波長へのシフトが生じたことを実証でき、これによれば、多孔質テンプレート上のＬＥＤの発光は、非多孔質テンプレート上の同じＬＥＤよりも一貫して２１ｎｍ～４５ｎｍ長い。したがって、第１のＬＥＤ構造を多孔質領域上で成長させ、第２の同一のＬＥＤ構造を非多孔質領域上で成長させた場合、第１のＬＥＤ構造は第２のＬＥＤ構造よりも長い波長で発光する。

代替的な実施形態
図４７及び図４８は、本発明の好適な実施形態に従って赤緑青ＬＥＤデバイスを調製する代替的な方法を示す。

半導体材料層内の３つの異なる横方向位置に、異なる多孔度を有する３つの多孔質領域が同一面内に位置決めされたテンプレートが提供される。ｎドープ接続層（図示せず）は、これら３つの多孔質領域を覆っている。

まず、多孔質領域１の上にマスクを堆積し、多孔質領域２及び３の上の接続層の露出領域はそのままにする。次いで、多孔質領域２及び３の上の接続層上に緑色ＬＥＤ構造を形成する。次いで、緑色ＬＥＤ構造を従来のエッチングプロセスによって２つに分割して、多孔質領域３の上方に位置決めされた第１のＬＥＤ構造と、多孔質領域２の上方に位置決めされた第２のＬＥＤ構造を残す。

他のマスク層を堆積して、第１のＬＥＤ構造及び第２のＬＥＤ構造を覆う。次いで、マスク層の一部を除去して、多孔質領域１の上方の接続層の領域を露出させる。次いで、青色ＬＥＤ構造を、多孔質領域１の上方の接続層の露出領域上に形成する。

次いで、３つ全てのＬＥＤ構造を上述した同じＬＥＤ処理ステップで処理して、デバイス構造を生成する。

この実施形態では、第１及び第２のＬＥＤ構造自体が同一であるにもかかわらず、多孔質領域１と多孔質領域２との多孔度の差によって、異なる第１及び第２の発光波長が生成される。例示されている実施形態では、多孔質領域１の多孔度が波長シフトをもたらすので、第１のＬＥＤ構造は電気バイアス印加時に赤色光を発する。このように、同一のエピタキシャル成長ステップを用いて、緑色ＬＥＤ及び赤色ＬＥＤを同時に形成することができる。

様々な実施形態では、多孔質領域１及び２の代わりに、ＩＩＩ族窒化物材料の非多孔質領域の上に第２及び／又は第３のＬＥＤ構造を形成してもよい。

Claims (53)

1. ＬＥＤデバイスの製造方法であって、
   ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域上にＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層を形成するステップと、
   前記ｎドープ接続層上に第１の電気絶縁マスク層を形成するステップと、
   前記第１のマスク層の一部を除去して前記ｎドープ接続層の第１の露出領域を露出させるステップと、
   前記ｎドープ接続層の前記第１の露出領域上に、第１の発光波長で発光するように構成された第１のＬＥＤ構造を形成するステップと、
   前記第１のＬＥＤ構造及び前記ｎドープ接続層の上に第２の電気絶縁マスク層を形成するステップと、
   前記第２のマスク層の一部を除去して前記ｎドープ接続層の第２の露出領域を露出させるステップと、
   前記ｎドープ接続層の前記第２の露出領域上に、前記第１の発光波長とは異なる第２の発光波長で発光するように構成された第２のＬＥＤ構造を形成するステップと、
   を含む方法。
2. 前記第１のＬＥＤ構造は、電気バイアスのもとで５１０ｎｍ～５６０ｎｍの第１の発光波長で発光するように構成され、前記第２のＬＥＤ構造は、６００ｎｍ～６５０ｎｍの第２の発光波長で発光するように構成されている、請求項１に記載の方法。
3. ＩＩＩ族窒化物材料の前記ｎドープ接続層は、ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域及びＩＩＩ族窒化物材料の非多孔質領域の上に形成され、前記多孔質領域及び前記非多孔質領域は基板上で同一面内に配置されている、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記第１のＬＥＤ構造及び前記第２のＬＥＤ構造のうち、一方は前記多孔質領域の上に位置決めされ、他方は前記非多孔質領域の上に位置決めされている、請求項３に記載の方法。
5. 前記第１のＬＥＤ構造及び前記第２のＬＥＤ構造は、双方とも前記多孔質領域の上に位置決めされている、請求項１、２、又は３に記載の方法。
6. 前記第１のＬＥＤ構造を形成する前記ステップは、前記ｎドープ接続層の前記第１の露出領域上に、
   第１のｎドープ部と、
   第１のｐドープ部と、
   前記第１のｎドープ部と前記第１のｐドープ部との間に配置された第１の発光領域と、
   を形成することを含む、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
7. 前記第２のＬＥＤ構造を形成する前記ステップは、前記ｎドープ接続層の前記第２の露出領域上に、
   第２のｎドープ部と、
   第２のｐドープ部と、
   前記第２のｎドープ部と前記第２のｐドープ部との間に配置された第２の発光領域と、
   を形成することを含む、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
8. ＩＩＩ族窒化物材料の前記多孔質領域を形成するため、ＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ領域を電気化学的に多孔質化する第１のステップを含む、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
9. ＩＩＩ族窒化物材料の非多孔質層を通した電気化学的多孔質化によってＩＩＩ族窒化物材料の前記多孔質領域を形成し、ＩＩＩ族窒化物材料の前記非多孔質層が前記多孔質領域の上の非多孔質中間層を形成し、その後に前記ｎドープＩＩＩ族窒化物接続層を形成するステップを含む、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
10. 前記非多孔質中間層の上にＩＩＩ族窒化物材料の前記ｎドープ接続層を形成するに先立って、前記非多孔質中間層をエッチングしてその厚さを低減するステップを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記非多孔質中間層の厚さは１ｎｍ～３０００ｎｍであり、好ましくは５ｎｍ～２０００ｎｍである、請求項９又は１０に記載の方法。
12. ＩＩＩ族窒化物材料の前記多孔質領域は、ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質層を含む、請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
13. ＩＩＩ族窒化物材料の前記多孔質領域は、ＩＩＩ族窒化物材料の複数の多孔質層のスタックを含む、請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
14. 多孔質層の前記スタックは、多孔質層と非多孔質層の交互層からなるスタックであり、好ましくは、前記スタックは多孔質層と非多孔質層の５～５０のペアを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記多孔質層の厚さは１０ｎｍ～２００ｎｍであり、前記非多孔質層の厚さは５ｎｍ～１８０ｎｍである、請求項１４に記載の方法。
16. 前記多孔質領域又はそれぞれの多孔質層は、１０％～９０％の多孔度を有する、請求項１から１５のいずれかに記載の方法。
17. ＩＩＩ族窒化物材料の前記ｎドープ接続層の厚さは、１００ｎｍ～２０００ｎｍであり、電荷キャリア濃度は１×１０^１７ｃｍ^－３より大きく、好ましくは１×１０^１８ｃｍ^－３より大きい、請求項１から１６のいずれかに記載の方法。
18. 前記第１のマスク層は、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮのうち１つから形成される、請求項１から１７のいずれかに記載の方法。
19. 前記マスク層の厚さは、２０ｎｍ～１０００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ～８００ｎｍ、特に好ましくは４００ｎｍ～６００ｎｍである、請求項１から１８のいずれかに記載の方法。
20. 前記第１及び／又は第２のマスク層は、ＰＥＣＶＤ、スパッタリング、ＡＬＤ、蒸着、又はインサイチュＭＯＣＶＤによって堆積される、請求項１から１９のいずれかに記載の方法。
21. 前記第１及び／又は第２のマスク層の一部を除去する前記ステップは、フォトリソグラフィ、湿式エッチング又は乾式エッチング、例えば誘導結合乾式エッチング（ＩＣＰ－ＲＩＥ）を含む、請求項１から２０のいずれかに記載の方法。
22. 前記接続層の前記第１及び／又は第２の露出領域は、円形、方形、矩形、六角形、又は三角形の形状である、請求項１から２１のいずれかに記載の方法。
23. 前記第１及び／又は第２の露出領域の幅は、０．０５μｍ～１００μｍ、好ましくは０．１μｍ～５０μｍ、又は０．２μｍ～３０μｍ、特に好ましくは１０μｍ未満、例えば０．１μｍ～１０μｍ又は０．５μｍ～１０μｍである、請求項１から２３のいずれかに記載の方法。
24. 前記第２のマスク層は、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、又はそれらの組み合わせのうち１つから形成される、請求項１から２３のいずれかに記載の方法。
25. 前記第２のＬＥＤ構造を形成した後に、前記第２のマスクの一部を除去して前記第１のＬＥＤ構造の領域を露出させ、
    前記第１のＬＥＤ構造の前記露出領域に電気接点を形成するステップ、
    を含む、請求項１から２４のいずれかに記載の方法。
26. 前記ｎドープ接続層の一部を露出させ、前記ｎドープ接続層の前記露出領域に電気接点を形成するステップを含む、請求項１から２５のいずれかに記載の方法。
27. ＬＥＤのアレイを製造する方法であって、
    ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域の上にＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層を形成するステップと、
    前記ｎドープＩＩＩ族窒化物層上に第１の電気絶縁マスク層を形成するステップと、
    前記第１のマスク層の一部を除去して前記ｎドープ接続層の露出領域の第１のアレイを露出させるステップと、
    前記ｎドープ接続層上の前記第１のアレイのそれぞれの露出領域上に第１のＬＥＤ構造を形成するステップと、
    前記第１のＬＥＤ構造及び前記ｎドープ接続層の上に第２の電気絶縁マスク層を形成するステップと、
    前記第２のマスク層の一部を除去して前記ｎドープ接続層の露出領域の第２のアレイを露出させるステップと、
    前記ｎドープ接続層上の前記第２のアレイのそれぞれの露出領域上に第２のＬＥＤ構造を形成するステップ、
    を含む方法。
28. ３色ＬＥＤデバイスを製造する方法であって、
    ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域及びＩＩＩ族窒化物材料の非多孔質領域の上にＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層を形成するステップと、
    前記ｎドープ接続層上に第１の電気絶縁マスク層を形成するステップと、
    前記第１のマスク層の一部を除去して前記多孔質領域上の前記ｎドープ接続層の第１の露出領域を露出させるステップと、
    前記第１のマスク層の一部を除去して前記非多孔質領域上の前記ｎドープ接続層の第２の露出領域を露出させるステップと、
    前記ｎドープ接続層の前記第１の露出領域上に、第１の発光波長で発光するように構成された第１のＬＥＤ構造を形成するステップと、
    前記ｎドープ接続層の前記第２の露出領域上に、第２の発光波長で発光するように構成された第２のＬＥＤ構造を形成するステップと、
    前記第１のＬＥＤ構造、前記第２のＬＥＤ構造、及び前記ｎドープ接続層の上に、第２の電気絶縁マスク層を形成するステップと、
    前記第２のマスク層の一部を除去して前記ｎドープ接続層の第３の露出領域を露出させるステップと、
    前記ｎドープ接続層の前記第３の露出領域上に、前記第１の発光波長及び前記第２の発光波長とは異なる第３の発光波長で発光するように構成された第３のＬＥＤ構造を形成するステップと、
    を含む方法。
29. 前記第２のＬＥＤ構造は前記第１のＬＥＤ構造と同一であり、前記第１及び第２のＬＥＤ構造は同時に形成される、請求項２８に記載の方法。
30. 前記ｎドープ接続層の前記第３の露出領域は、ＩＩＩ族窒化物材料の前記非多孔質領域の上方に形成される、請求項２８又は２９に記載の方法。
31. ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域上のＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層と、
    前記ｎドープＩＩＩ族窒化物層上の電気絶縁マスク層と、
    第１の発光波長で発光するように構成された第１のＬＥＤ構造と、
    前記第１の発光波長とは異なる第２の発光波長で発光するように構成された第２のＬＥＤ構造と、
    を備え、前記第１及び第２のＬＥＤ構造の少なくとも一部は、前記電気絶縁マスク層のギャップを通って伸びて前記ｎドープ接続層と接触している、ＬＥＤデバイス。
32. ＩＩＩ族窒化物材料の前記ｎドープ接続層は、ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域及びＩＩＩ族窒化物材料の非多孔質領域上に延在し、前記多孔質領域及び前記非多孔質領域は同一面内に配置されている、請求項３１に記載のＬＥＤデバイス。
33. 前記第１のＬＥＤ構造及び前記第２のＬＥＤ構造のうち、一方は前記多孔質領域の上に位置決めされ、他方は前記非多孔質領域の上に位置決めされている、請求項３２に記載のＬＥＤデバイス。
34. 前記第１のＬＥＤ構造及び前記第２のＬＥＤ構造は、双方とも前記多孔質領域の上に位置決めされている、請求項３１、３２、又は３３に記載のＬＥＤデバイス。
35. 前記多孔質領域と前記接続層との間に位置決めされた、ＩＩＩ族窒化物材料の非多孔質中間層を備える、請求項３１から３４のいずれかに記載のＬＥＤデバイス。
36. 前記第１のＬＥＤ構造は、
    第１のｎドープ部と、
    第１のｐドープ部と、
    前記第１のｎドープ部と前記第１のｐドープ部との間に配置された第１の発光領域と、
    を含み、前記第２のＬＥＤ構造は、
    第２のｎドープ部と、
    第２のｐドープ部と、
    前記第２のｎドープ部と前記第２のｐドープ部との間に配置された第２の発光領域と、
    を含む、請求項３１から３５のいずれかに記載のＬＥＤデバイス。
37. 前記第１及び／又は第２のｎドープ部はｎドープＩＩＩ族窒化物層を含み、好ましくは前記ｎドープ部は、ｎ－ＧａＮ、又はｎ－ＩｎＧａＮ、又はｎ－ＧａＮ／ｎ－ＩｎＧａＮ層の交互層からなるスタック、又は、異なる濃度のインジウムを含有するｎ－ＩｎＧａＮ／ｎ－ＩｎＧａＮ層の交互層からなるスタックを含む、請求項３６に記載のＬＥＤデバイス。
38. 前記第１及び／又は第２の発光領域は、１つ以上のＩＩＩ族窒化物発光層を含み、前記発光層又はそれぞれの発光層は、量子井戸、又は、量子ドット、断片的な量子井戸、もしくは不連続的な量子井戸のような量子構造を含むナノ構造層を含む、請求項３６又は３７に記載のＬＥＤデバイス。
39. 前記第１のＬＥＤ構造における前記１つ以上の発光層は組成Ｉｎ_ｘＧａ_１－ｘＮを有し、０．１０≦ｘ≦０．４０であり、好ましくは０．１８≦ｘ≦０．３０であり、特に好ましくは０．２２≦ｘ≦０．３０である、請求項３８に記載のＬＥＤデバイス。
40. 前記第２のＬＥＤ構造における前記１つ以上の発光層は組成Ｉｎ_ｙＧａ_１－ｙＮを有し、０．２０≦ｙ≦０．４０であり、好ましくは０．２６≦ｙ≦０．４０であり、特に好ましくは０．３０≦ｙ≦０．４０である、請求項３８又は３９に記載のＬＥＤデバイス。
41. 前記発光領域は１つ以上のＩｎＧａＮ量子井戸を含み、好ましくは１～７の量子井戸を含む、請求項３１から４０のいずれかに記載のＬＥＤデバイス。
42. 基板上に形成された、請求項３１から４１のいずれかに記載のＬＥＤデバイスを複数備えるＬＥＤのアレイ。
43. ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域上のＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層と、
    前記ｎドープＩＩＩ族窒化物層上の電気絶縁マスク層と、
    前記電気絶縁マスク層における複数のギャップと、
    第１の発光波長で発光するように構成された複数の第１のＬＥＤ構造と、
    第２の発光波長で発光するように構成された複数の第２のＬＥＤ構造と、
    を備え、それぞれのＬＥＤ構造の少なくとも一部は、前記電気絶縁マスク層のギャップを通って伸びて前記ｎドープ接続層と接触している、ＬＥＤのアレイ。
44. ＩＩＩ族窒化物材料の多孔質領域上のＩＩＩ族窒化物材料のｎドープ接続層と、
    前記ｎドープＩＩＩ族窒化物層上の電気絶縁マスク層と、
    第１の発光波長で発光するように構成された第１のＬＥＤ構造と、
    前記第１の発光波長とは異なる第２の発光波長で発光するように構成された第２のＬＥＤ構造と、
    前記第１及び第２の発光波長とは異なる第３の発光波長で発光するように構成された第３のＬＥＤ構造と、
    を備え、前記第１、第２、及びＬＥＤ構造の少なくとも一部は、前記ｎドープ接続層と接触している、３色ＬＥＤデバイス。
45. 前記デバイスは赤緑青（ＲＧＢ）ＬＥＤデバイスであり、前記第１、第２、及び第３のＬＥＤ構造は、電気バイアス印加時に赤色光、緑色光、及び青色光を発光するように構成されている、請求項４４に記載の３色ＬＥＤデバイス。
46. 前記第１のＬＥＤ構造はＩＩＩ族窒化物材料の前記多孔質領域の上に位置決めされ、前記第２のＬＥＤ構造はＩＩＩ族窒化物材料の前記多孔質領域の上に位置決めされない、請求項４４又は４５に記載の３色ＬＥＤデバイス。
47. 前記第２のＬＥＤ構造は前記第１のＬＥＤ構造と同一であり、前記第１及び第２のＬＥＤ構造は、前記第１のＬＥＤ構造の下方にある前記多孔質領域に起因して、異なる発光波長で発光する、請求項４６に記載の３色ＬＥＤデバイス。
48. 前記第１のＬＥＤ構造は５１５～５４０ｎｍのピーク波長で発光するＬＥＤ構造であり、前記第１のＬＥＤ構造の下のＩＩＩ族窒化物材料の前記多孔質領域は前記発光領域の前記発光波長を６００～６５０ｎｍにシフトさせる、請求項４７に記載の３色ＬＥＤデバイス。
49. 前記第１のＬＥＤ構造及び前記第２のＬＥＤ構造における１つ以上の発光層は、組成Ｉｎ_ｘＧａ_１－ｘＮを有し、０．１０≦ｘ≦０．４０であり、好ましくは０．１８≦ｘ≦０．３０であり、特に好ましくは０．２２≦ｘ≦０．３０である、請求項４７又は４８に記載の３色ＬＥＤデバイス。
50. 前記第３のＬＥＤ構造は、ＩＩＩ族窒化物材料の前記多孔質領域の上に位置決めされない、請求項４４から４９のいずれかに記載の３色ＬＥＤデバイス。
51. 前記第３のＬＥＤ構造は、電気バイアスのもとで４００～５００ｎｍ、好ましくは４３０ｎｍ～４７０ｎｍのピーク波長で発光するように構成されている、請求項４４から５０のいずれかに記載の３色ＬＥＤデバイス。
52. 前記第３のＬＥＤ構造における１つ以上の発光層は、組成Ｉｎ_ｚＧａ_１－ｚＮを有し、０．１０≦ｚ≦０．３０であり、好ましくは０．１２≦ｚ≦０．２５であり、特に好ましくは０．１５≦ｚ≦０．２０である、請求項４４から５１のいずれかに記載の３色ＬＥＤデバイス。
53. 前記第１、第２、及び第３のＬＥＤ構造は、
    前記第１のＬＥＤ構造が電気バイアスのもとで６００～６５０ｎｍのピーク波長で発光し、
    前記第２のＬＥＤ構造が電気バイアスのもとで５１５～５５０ｎｍのピーク波長で発光し、
    前記第３のＬＥＤ構造が電気バイアスのもとで４１５～５００ｎｍのピーク波長で発光する、
    ように構成されている、請求項４４から５２のいずれかに記載の３色ＬＥＤデバイス。

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