KR20090008182A - Gan 나노선의 펄스 성장 및 ⅲ 족 질화물 반도체 기판 물질과 디바이스에서의 어플리케이션 - Google Patents

Gan 나노선의 펄스 성장 및 ⅲ 족 질화물 반도체 기판 물질과 디바이스에서의 어플리케이션 Download PDF

Info

Publication number
KR20090008182A
KR20090008182A KR1020087021861A KR20087021861A KR20090008182A KR 20090008182 A KR20090008182 A KR 20090008182A KR 1020087021861 A KR1020087021861 A KR 1020087021861A KR 20087021861 A KR20087021861 A KR 20087021861A KR 20090008182 A KR20090008182 A KR 20090008182A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nanowire
nanowires
growth
group iii
gan
Prior art date
Application number
KR1020087021861A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101019941B1 (ko
Inventor
스테펜 엠 허시
신 왕
신위 쑨
Original Assignee
에스티씨. 유엔엠
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스티씨. 유엔엠 filed Critical 에스티씨. 유엔엠
Publication of KR20090008182A publication Critical patent/KR20090008182A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101019941B1 publication Critical patent/KR101019941B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/413Nanosized electrodes, e.g. nanowire electrodes comprising one or a plurality of nanowires
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/60Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape characterised by shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367Substrates
    • H01L21/0237Materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439Materials
    • H01L21/02455Group 13/15 materials
    • H01L21/02458Nitrides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02538Group 13/15 materials
    • H01L21/0254Nitrides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/0257Doping during depositing
    • H01L21/02573Conductivity type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02587Structure
    • H01L21/0259Microstructure
    • H01L21/02603Nanowires
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02609Crystal orientation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/0262Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/02636Selective deposition, e.g. simultaneous growth of mono- and non-monocrystalline semiconductor materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/02636Selective deposition, e.g. simultaneous growth of mono- and non-monocrystalline semiconductor materials
    • H01L21/02639Preparation of substrate for selective deposition
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/02636Selective deposition, e.g. simultaneous growth of mono- and non-monocrystalline semiconductor materials
    • H01L21/02639Preparation of substrate for selective deposition
    • H01L21/02642Mask materials other than SiO2 or SiN
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/04Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their crystalline structure, e.g. polycrystalline, cubic or particular orientation of crystalline planes
    • H01L29/045Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their crystalline structure, e.g. polycrystalline, cubic or particular orientation of crystalline planes by their particular orientation of crystalline planes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0657Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body
    • H01L29/0665Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body the shape of the body defining a nanostructure
    • H01L29/0669Nanowires or nanotubes
    • H01L29/0676Nanowires or nanotubes oriented perpendicular or at an angle to a substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/20Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
    • H01L29/2003Nitride compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/775Field effect transistors with one dimensional charge carrier gas channel, e.g. quantum wire FET
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/184Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1042Optical microcavities, e.g. cavity dimensions comparable to the wavelength
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2221/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
    • H01L2221/10Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device
    • H01L2221/1068Formation and after-treatment of conductors
    • H01L2221/1094Conducting structures comprising nanotubes or nanowires
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264Inorganic materials
    • H01L31/0304Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035236Superlattices; Multiple quantum well structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/16Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular crystal structure or orientation, e.g. polycrystalline, amorphous or porous
    • H01L33/18Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular crystal structure or orientation, e.g. polycrystalline, amorphous or porous within the light emitting region
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/20Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H01L33/24Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate of the light emitting region, e.g. non-planar junction
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18344Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] characterized by the mesa, e.g. dimensions or shape of the mesa
    • H01S5/1835Non-circular mesa
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18361Structure of the reflectors, e.g. hybrid mirrors
    • H01S5/18369Structure of the reflectors, e.g. hybrid mirrors based on dielectric materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/3428Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers layer orientation perpendicular to the substrate
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/544Solar cells from Group III-V materials
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00Nanotechnology
    • Y10S977/70Nanostructure
    • Y10S977/762Nanowire or quantum wire, i.e. axially elongated structure having two dimensions of 100 nm or less
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00Nanotechnology
    • Y10S977/70Nanostructure
    • Y10S977/813Of specified inorganic semiconductor composition, e.g. periodic table group IV-VI compositions
    • Y10S977/815Group III-V based compounds, e.g. AlaGabIncNxPyAsz
    • Y10S977/816III-N based compounds, e.g. AlxGayInzN
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24479Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness
    • Y10T428/24612Composite web or sheet

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

예시적인 실시형태는 고품질 (즉, 결함이 없는) Ⅲ 족-N 나노선 및 균일한 나노선 어레이를 포함하는 반도체 디바이스뿐만 아니라 이를 제조하는 스케일러블 프로세스를 제공하고, 여기서, 각각의 나노선의 위치, 배향, 단면 피쳐, 길이 및 결정성은 정밀하게 제어될 수 있다. 펄스 성장 모드는 약 10 내지 1000㎚ 의 예시적인 직경을 포함하는 일정한 단면 피쳐를 가지는 약 10㎚ 내지 약 1000 미크론의 균일한 길이를 제공하는 개시된 Ⅲ 족-N나노선 및/또는 나노선 어레이를 제조하는데 이용될 수 있다. 또한, 고품질 GaN 기판 구조는 복수의 GaN 나노선 및/또는 나노선 어레이를 합체시킴으로써 형성되어 가시 LED 및 레이저의 제조를 용이하게 할 수 있다. 또한, 코어-쉘 나노선/MQW 활성 구조가 각각의 나노선의 무극성 사이드월에서 코어-쉘 성장에 의해 형성될 수 있다.
나노선, 나노선 어레이, 비-펄스 성장 모드, 펄스 성장 모드, 성장 모드 전환

Description

GAN 나노선의 펄스 성장 및 Ⅲ 족 질화물 반도체 기판 물질과 디바이스에서의 어플리케이션{PULSED GROWTH OF GAN NANOWIRES AND APPLICATIONS IN GROUP Ⅲ NITRIDE SEMICONDUCTOR SUBSTRATE MATERIALS AND DEVICES}
정부 권리
본 발명은, 미국 국방부 고등 연구 계획국/미국 육군 연구소 (the Defense Advanced Research Projects Agency/Army Research Office) 에 의해 수여된 협약 HR0011-05-1-0006, 및 미국 공군 과학연구소 (the Air Force Office of Scientific Research) 에 의해 수여된 협약 F49620-03-1-0013 및 협약 FA9550-06-1-0001 하에서 정부 지원에 의해 개발되었다. 정부는 본 발명의 일정한 권리를 가질 수도 있다.
관련 출원
본 출원은, 2006년 3월 10일 출원된 미국 특허 가출원 일련번호 제60/780,833호, 2006년 5월 8일 출원된 일련번호 제60/798,337호, 2006년 5월 25일 출원된 일련번호 제60/808,153호, 및 2007년 2월 12일 출원된 일련번호 제60/889,363호에 대해 우선권 주장하며, 그 전체가 본 명세서에 참조로서 원용된다.
본 발명의 분야
본 발명은 일반적으로 반도체 물질, 디바이스, 및 그 제조 방법에 관한 것이 고, 더욱 상세하게는, 반도체 나노선 및 반도체 나노선 활성 디바이스에 관한 것이다.
본 발명의 배경
Ⅲ 족-N 합금 (예를 들어, GaN) 으로 구성된 나노선은 나노스케일 광전자 디바이스와 같은 새로운 반도체 디바이스 구성에 대한 잠재력을 제공한다. 예를 들어, GaN 나노선은, 부식 또는 고온 환경하에서 동작하는 디바이스에 유용한 화학적 안정성, 큰 밴드갭 (bandgap) 및 높은 녹는점을 제공할 수 있다. 또한, GaN 및 관련 합금의 더 큰 밴드갭은 디스플레이 및 조명 용도에 유용한 가시 범위에서 광원의 제조를 허용한다. 또한, 각각의 나노선의 고유한 기하학적 형상은 포토닉스 (photonics) 및 이송 디바이스에서 새로운 디바이스 패러다임을 경험할 잠재력을 제안한다. 이러한 잠재력을 완전하게 실현하기 위해, 각각의 나노선의 기하학적 형상, 위치 및 결정성의 정밀하고 균일한 제어를 통해 고품질 Ⅲ 족-N 나노선 및/또는 나노선 어레이를 제조하기 위한 스케일러블 프로세스 (scalable process) 가 요구된다.
종래의 나노선 제조는 VLS (vapor-liquid-solid) 성장법 (growth mechanism) 에 기초하고, Au, Ni, Fe, 또는 In 과 같은 촉매의 이용을 수반한다. 그러나, 이 종래의 촉매 프로세스들은 그 결과로 형성된 나노선의 위치와 균일성을 제어할 수 없기 때문에 문제를 발생시킨다. 종래의 촉매 프로세스가 가지는 추가적인 문제는, 이 촉매가 불가피하게 나노선으로 도입된다는 것이다. 이는, 그 결과로 형성된 나노구조의 결정 품질을 저하시키고, 그 응용을 제한한다.
따라서, 종래의 이러한 문제 및 다른 문제들을 극복하고 그리고 고품질의 나노선 및/또는 나노선 어레이, 및 이들을 제조하는 스케일러블 방법을 제공하기 위한 필요성이 있다. 또한, 고품질 나노선 및/또는 나노선 어레이에 기초하여 나노선 광전자 디바이스 및 그 제조방법을 제공하는 것이 바람직하다.
발명의 개요
다양한 실시형태에 따르면, 본 발명의 교시는 나노선을 제조하는 방법을 포함한다. 이 방법에서, 선택적 성장 마스크 (selective growth mask) 가 기판 위에 형성될 수 있다. 선택적 성장 마스크는, 기판의 복수의 부분을 노출하는 복수의 패터닝된 개구 (aperture) 를 포함할 수 있다. 그후, 반도체 물질은 선택적 비-펄스 성장 모드를 이용하여 패터닝된 개구들의 각각에 노출된 기판의 복수의 부분들 중 각각에서 성장될 수 있다. 이 성장 모드는 비-펄스 성장 모드에서 펄스 성장 모드로 전환될 수 있다. 반도체 물질의 펄스 성장 모드를 계속 실행시킴으로써, 복수의 반도체 나노선이 형성될 수 있다.
다양한 실시형태에 따르면, 본 발명의 교시는 또한 Ⅲ 족-N 나노선 어레이를 포함하고, 이는, 기판위에 배치된 선택적 성장 마스크를 포함할 수 있다. 선택적 성장 마스크는, 기판의 복수의 부분을 노출하는 복수의 패터닝된 개구를 포함할 수 있다. Ⅲ 족-N 나노선은 기판의 복수의 노출된 부분에 연결되고 이 부분으로부터 연장하며 선택적 성장 마스크의 위로 연장할 수 있다. Ⅲ 족-N 나노선은 단일 방향을 따라서 배향될 수 있고, 복수의 선택된 표면 영역들 중 하나의 단면 피쳐 (cross-sectional feature) 를 유지할 수 있다.
다양한 실시형태에 따르면, 본 발명의 교시는 GaN 기판 구조물을 더 포함한다. GaN 기판 구조물은 복수의 GaN 나노선으로부터 합체된, 결함이 없는 GaN 필름일 수 있다. GaN 필름은 약 107cm-2 이하의 결함 밀도를 가질 수 있다.
본 발명의 추가적인 목적 및 이점은 후술하는 상세한 설명에서 부분적으로 설명될 것이며, 이 상세한 설명으로부터 부분적으로 명확해질 것이며, 또는, 본 발명의 실시에 의해 알 수도 있다. 본 발명의 목적 및 이점은 첨부된 청구항에서 특별히 나타내진 엘리먼트 및 조합의 수단에 의해 실현 및 획득될 것이다.
전술한 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명 모두는 청구된 바와 같이 단지 예시적이고 설명적이며 본 발명을 제한하지 않는다는 것을 이해해야만 한다.
도면의 간단한 설명
본 명세서에 통합되고 그 일부를 구성하는 첨부된 도면은 본 발명의 몇몇 실시형태를 그 설명과 함께 도시하고, 본 발명의 원리를 설명하도록 기능한다.
도 1a 내지 도 1c 는 본 교시에 따른 제조의 다양한 단계에서 예시적인 반도체 나노선 디바이스의 단면도를 도시한다.
도 2 는 본 교시에 따른 제 2 예시적인 반도체 나노선 디바이스를 도시한다.
도 3 은 본 교시에 따른 2-상 (two-phase) 성장 모드를 이용하여 복수의 나노선 및/또는 복수의 나노선 어레이를 형성하기 위한 예시적인 프로세스를 도시한다.
도 4a 내지 도 4c 는 본 교시에 따른 제 3 예시적인 반도체 나노선 디바이스 를 도시한다.
도 5 는 본 교시에 따른 제 4 예시적인 반도체 나노선 디바이스를 도시한다.
도 6 의 A 내지 D 는 본 교시에 따라서 촉매를 이용하지 않고 2-상 성장 모드에 의해 성장된 복수의 순서화된 GaN 나노선 어레이에 대한 예시적인 결과를 도시한다.
도 7a 내지 도 7d 는 본 교시에 따라서 도 1 내지 도 6 에 도시된 복수의 나노선 및/또는 복수의 나노선 어레이로 형성된 GaN 기판 구조를 포함하는 반도체 디바이스의 4 개의 예시적인 변형물을 도시한다.
도 8 은 본 교시에 따른 예시적인 코어-쉘 나노선/MQW (multiple quantum well) 활성 구조 디바이스를 도시한다.
도 9 는 본 교시에 따른 다른 예시적인 코어-쉘 나노선/MQW 활성 구조 디바이스를 도시한다.
도 10a 내지 도 10c 는 본 교시에 따라서 도 8 및 도 9 에 도시된 코어-쉘 나노선/MQW 활성 구조를 이용하여 형성된 예시적인 나노선 LED 디바이스를 도시한다.
도 11 은 본 교시에 따라서 도 8 및 도 9 에 도시된 코어-쉘 나노선/MQW 활성 구조를 이용하는 예시적인 나노선 레이저 디바이스를 도시한다.
도 12 는 본 교시에 따라서 도 8 및 도 9 에 도시된 코어-쉘 나노선/MQW 활성 구조를 이용하는 다른 예시적인 나노선 레이저 디바이스를 도시한다.
실시형태의 설명
이하, 본 발명의 예시적인 실시형태에 대해 참조가 상세하게 이루어질 것이며, 그 예가 첨부 도면에 도시된다. 동일한 참조 번호가 동일한 또는 유사한 부분에 대해 지칭하도록 도면 전체에 이용될 것이다. 이하 설명에서, 그 부분을 형성하는 첨부 도면에 대해 참조가 이루어지고, 여기서 본 발명이 실행될 수도 있는 구체적인 특정 예시적 실시형태의 방법으로 나타난다. 이들 실시형태들은 당업자들로 하여금 본 발명을 실행하도록 하기 위해 충분한 세부사항을 통해 설명되고, 다른 실시형태들이 활용될 수도 있으며 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 범위에서 그 변화가 이루어진다는 것을 이해해야만 한다. 따라서, 이하의 설명은 단지 예시적이다.
본 발명이 하나 이상의 구현에 대해 설명되지만, 첨부된 특허청구범위의 취지 및 범위에서 벗어나지 않고 설명된 예시에 대한 변형 및/또는 변경이 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명의 특별한 특징이 수개의 구현들 중 단지 하나에 대해서만 개시될 수도 있지만, 이러한 특징은 임의의 소정의 또는 특별한 기능에 대해 바람직할 수도 있고 이점을 가질 수도 있는 것과 같이 다른 구현의 하나 이상의 다른 특징과 결합될 수도 있다. 또한, 용어 "포함하는 (including)", "포함하다 (include)", "가지는 (having)", "가지다 (has)", "갖는 (with)", 또는 그 변형은 상세한 설명과 특허청구범위 둘 중 하나에 이용되고, 이러한 용어는 용어 "구비하는 (comprising)" 과 유사한 방식으로 포괄하는 것으로 의도된다. 용어 "중 적어도 하나 (at least one of)" 는, 열거된 항목들 중 하나 이상이 선택될 수 있는 것을 의미하도록 이용된다.
본 발명의 방대한 범위를 설명하는 수치적인 범위 및 파라미터는 근사값임에도 불구하고, 특정 예에서 설명된 수치값은 가능한 한 정밀하게 보고된다. 그러나, 임의의 수치값은 각각의 테스팅 측정에서 발견된 표준 편차로부터 필수적으로 초래되는 소정 에러를 본질적으로 포함한다. 또한, 그 공개된 모든 범위는 그에 포함된 임의의 및 모든 서브-범위를 포함하는 것으로 이해된다. 예를 들어, "10 미만" 의 범위는 0 의 최소값과 10 의 최대값 사이 (및 그것을 포함하는 것) 의 임의의 그리고 모든 서브-범위, 즉, 0 과 동일하거나 0 보다 큰 최소값과 10 과 동일하거나 10 보다 작은 최대값을 가지는 임의의 그리고 모든 서브-범위, 예를 들어, 1 내지 5 를 포함할 수 있다.
예시적인 실시형태는 고품질 (즉, 결함이 없는) Ⅲ 족-N 나노선 및 균일한 Ⅲ 족-N 나노선 어레이를 포함하는 반도체 디바이스 뿐만 아니라 그 스케일러블 제조 프로세스를 제공하고, 여기서, 각각의 나노선의 위치, 배향, 단면 피쳐, 길이 및/또는 결정성이 정밀하게 제어될 수 있다. 구체적으로, 복수의 나노선 및/또는 나노선 어레이는, 선택적 성장 모드를 이용하여 그리고 그것에 후속하여 선택적 성장 모드에서 펄스 성장 모드로의 성장 모드-전환을 이용하여 형성될 수 있다. 선택적 성장 모드로부터 획득된 각각의 나노선의 단면 피쳐, 예를 들어, 단면 치수 (예를 들어, 직경 또는 폭), 및 단면 형상은 펄스 성장 모드를 이용하여 성장을 계속함으로써 유지될 수 있다. 이 방법에서, 높은 애스펙트비를 가지는 나노선이 형성될 수 있다. 일 예시적인 실시형태에서, 각각의 나노선의 길이는 예를 들어 약 10㎚ 내지 약 1000 미크론, 예를 들어, 약 10㎚ 내지 약 100 미크론일 수 있다.
또한, 고품질 Ⅲ 족-N 필름, 예를 들어, 고품질 GaN 필름은 복수의 나노선 및/또는 나노선 어레이를 종결시키고 그리고 합체시킴으로써 형성될 수 있다. 이러한 GaN 필름은, 부상하는 (emerging) 고체상 조명 및 UV 센서 산업을 위한 가시 LED 및 레이저와 같은 GaN-계 디바이스의 제조를 용이하게 하기 위해 GaN 기판 구조로서 이용될 수 있다.
또한, 펄스-성장된 나노선 및/또는 나노선 어레이의 각각이 무극성 사이드월 (nonpolar sidewall) 을 제공할 수 있기 때문에, 각각의 나노선의 사이드월 상에 MQW 활성 쉘 구조를 구축하기 위해 코어-쉘 성장을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 코어-쉘 나노선/MQW 활성 구조는 고효율성을 가지는 나노스케일 광전자 디바이스, 예를 들어, 나노선 LED 및/또는 나노선 레이저에 이용될 수 있다.
본 명세서에 이용된 바와 같이, 용어" 나노선" 은 일반적으로 약 1000㎚ 이하의 적어도 하나의 작은 치수, 예를 들어, 폭 또는 직경과 같은 단면 치수 중 하나를 포함하는 임의의 기다란 도전성 또는 반도전성 물질을 지칭한다. 다양한 실시형태에서, 작은 치수는 약 100㎚ 미만일 수 있다. 다양한 다른 실시형태에서, 작은 치수는 약 10㎚ 미만일 수 있다. 나노선은 약 100 이상의 애스펙트비 (예를 들어, 길이:폭 및/또는 큰 치수:작은 치수) 를 가질 수 있다. 다양한 실시형태에서, 애스펙트 비는 약 200 이상일 수 있다. 다양한 다른 실시형태에서, 애스펙트 비는 약 2000 이상일 수 있다. 일 예시적인 실시형태에서, 일 방향에서의 단면 치수는 1000㎚ 보다 훨씬 작을 수 있고, 수직 방향에서 그 치수는 1000㎚ 보다 실질적으로 클 수 있도록, 나노선의 단면은 매우 비대칭적일 수 있다.
또한, 용어 "나노선" 은 나노샤프트 (nanoshaft), 나노필라 (nanopillar), 나노니들 (nanoneedle), 나노로드, 및 나노튜브 (예를 들어, 단일 월 나노튜브, 또는 복수 월 나노튜브) 를 포함하지만 이에 제한되지 않는 유사한 치수의 다른 기다란 구조, 및 그것으로부터 다양하게 기능화되고 파생된 근모 (fibril) 형태, 예를 들어, 실(thread), 단사 (yarn), 직물 (fabric) 형태의 나노섬유 (nanofiber) 를 포함하도록 의도된다.
나노선은 다양한 단면 형상, 예를 들어, 직사각형, 다각형, 정사각형, 타원형, 또는 원형 형상을 가질 수 있다. 따라서, 나노선은 원통형 및/또는 콘형 3 차원 (3-D) 형상을 가질 수 있다. 다양한 실시형태에서, 복수의 나노선은 예를 들어 서로에 대해 실질적으로 병렬형 (parallel), 아치형 (arcuate), 정현형 (sinusoidal) 등일 수 있다.
나노선은, 그 나노선이 연결되고 연장할 수 있는 (예를 들어, 성장될 수 있는) 선택된 표면 영역을 포함할 수 있는 지지체 상에/지지체로부터 형성될 수 있다. 나노선의 지지체는 Si, SiC, 사파이어 (sapphire), Ⅲ-V 반도체 화합물, 예를 들어, GaN 또는 GaAs, 금속, 세라믹스 또는 글래스를 포함하는 다양한 물질로부터 형성된 기판을 포함할 수 있다. 나노선의 지지체는 또한 기판상에 형성된 선택적 성장 마스크를 포함할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 나노선의 지지체는 선택적 성장 마스크와 기판 사이에 개재된 버퍼층을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 나노선 활성 디바이스, 예를 들어, 나노선 LED 또는 나노선 레이저는 나노선 및/또는 나노선 어레이를 이용하여 형성될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 나노선 및/또는 나노선 어레이 그리고 나노선 활성 디바이스는 Ⅲ-V 화합물 반도체 물질 시스템, 예를 들어, Ⅲ 족-N 화합물 물질 시스템을 이용하여 형성될 수 있다. Ⅲ 족 엘리먼트의 예는 예시적인 Ⅲ 족 전구체, 예를 들어, 트리메틸갈륨 (TMGa) 또는 트리에틸갈륨 (TEGa), 트리메틸인듐 (TMIn) 또는 트리메틸알루미늄 (TMAl) 으로부터 형성될 수 있는 Ga, In, 또는 Al 을 포함할 수 있다. 예시적인 N 전구체는, 예를 들어, 암모니아 (NH3) 일 수 있다. 다른 V 족 엘리먼트는, 예시적인 V 족 전구체, 예를 들어, TBP (tertiarybutylphoshine), 또는 AsH3 (arsine) 에 의한 예를 들어 P 또는 As 가 이용될 수 있다.
이하의 설명에서, Ⅲ 족-N 반도체 합금 조성물은, 예를 들어, GaN, AlN, InN, InGaN, AlGaN, 또는 AlInGaN 과 같은 Ⅲ 족-N 엘리먼트의 조합에 의해 설명될 수 있다. 일반적으로, 조성물에서의 엘리먼트는 다양한 몰분율 (molar fraction) 로 조합될 수 있다. 예를 들어, 반도체 합금 조성물 InGaN 은 InXGa1 - XN 을 나타낼 수 있고, 여기서 몰분율 x 는 1.00 미만의 임의의 수일 수 있다. 또한, 몰분율 값에 기초하여 다양한 활성 디바이스가 유사한 조성물에 의해 제작될 수 있다. 예를 들어, In0 .3Ga0 .7N (여기서 x 는 약 0.3 이다) 는 청색광 방출 동안의 LED 의 MQW 활성 범위에서 이용될 수 있고, In0 .43Ga0 .57N (여기서 x 는 약 0.43 이다) 은 녹색광 방출 동안 LED 의 MQW 활성 범위에서 이용될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 나노선, 나노선 어레이 및/또는 나노선 활성 디바이스는: 주기율표의 Ⅱ 족, 예를 들어, Mg, Zn, Cd 및 Hg 로부터의 p-형 도펀트; 주기율표의 Ⅳ 족, 예를 들어, C 로부터의 p-형 도펀트; 또는 Si, Ge, Sn, S, Se 및 Te 로 이루어진 그룹으로부터 선택된 n-형 도펀트로 이루어진 그룹으로부터의 도펀트를 포함할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 나노선 및/또는 나노선 어레이뿐만 아니라 나노선 활성 디바이스는 고품질의 혼성 구조를 가질 수 있고, (유기금속 기상 에피택시 (OMVPE) 로서 또한 공지된) 금속-유기 화학 기상 증착 (MOCVD), 분자-빔 애피택시 (MBE), 가스 소스 MBE (GSMBE), 금속-유기 MBE (MOMBE), 원자층 애피택시 (ALE), 또는 수소화물 기상 애피택시 (HVPE) 를 포함하지만 이에 한정하지 않는 다양한 결정 성장 기술에 의해 형성될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 다중-상 성장 모드, 예를 들어, 2-상 성장 모드는 나노선 및/또는 나노선 어레이뿐만 아니라 나노선 활성 디바이스의 고품질 결정 성장에 이용될 수 있다. 예를 들어, 나노선 및/또는 나노선 어레이의 성장 선택도 및 결정핵생성 (nucleation) 을 위한 조건을 제공하기 위해 선택적 성장 모드와 같은 제 1 상 성장 모드가 이용될 수 있다. 선택적 성장 모드에서, 표준 결정 성장 방법, 예를 들어, 표준 MOCVD 는 예를 들어, 약 10㎚ 이상의 원하는 두께를 가지는 나노선의 성장의 결정핵을 생성하도록 이용될 수 있다.
제 2 상 성장 모드는 각각의 나노선의 성장을 계속하고, 제 1 성장 모드로부 터 단면 피쳐를 유지시키는 프로세스를 생성할 수 있으며, 또한, 임의의 원하는 길이를 제공할 수 있다. 제 2 상 성장 모드는, 제 1 상 성장 모드를 종결할 수 있는 성장 모드-전환에 의해 제공될 수 있다. 제 2 상 성장 모드에서, 펄스 성장 모드, 예를 들어, 펄스 MOCVD 성장이 이용될 수 있다.
본 명세서에 이용된 바와 같이, 용어 "펄스 성장 모드" 는, Ⅲ 족 및 Ⅴ 족 전구체 가스가 설계 시퀀스로 결정 성장 반응기에 교대로 도입되는 프로세스를 지칭한다. 예를 들어, TMGa 및 NH3 는 GaN 나노선 및/또는 나노선 어레이 및/또는 GaN 나노선 활성 디바이스의 예시적인 형태에 대한 전구체로서 이용될 수 있다. 펄스 성장 모드에서, 일정한 시간 주기 (예를 들어, 약 20 초) 동안 지정 유속 (예를 들어, 약 10sccm) 으로 TMGa 를 도입하고, 그후, 시간 주기 (예를 들어, 약 30 초) 동안 지정 유속 (예를 들어, 약 1500sccm) 으로 NH3 를 도입하는 시퀀스로 TMGa 및 NH3 가 교대로 도입될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 하나 이상의 시퀀스 루프가 각각의 나노선의 설계 길이에 대해 수행될 수 있다 (예를 들어, 반복될 수 있다). 다양한 실시형태에서, 각각의 나노선의 성장 레이트는 배향 종속적일 수 있다.
다양한 실시형태에서, 개시된 나노선, 나노선 어레이, 및/또는 나노선 활성 디바이스의 형성에 유전체 물질이 수반될 수 있다. 예를 들어, 선택적 성장 마스크는 복수의 나노선 및/또는 나노선 어레이의 형성 도중에 유전체 물질로 이루어질 수 있다. 다른 예에서, 유전체 물질은 나노선 LED 및/또는 나노선 레이저와 같은 활성 디바이스용 전기 절연에 이용될 수 있다. 여기 이용된 바와 같이, 유전체 물질은, 실리콘 이산화물 (SiO2), 실리콘 질화물 (Si3N4), 실리콘 산질화물 (SiON), 불소화된 실리콘 이산화물 (SiOF), 실리콘 옥시카바이드 (SiOC), 하프늄 산화물 (HfO2), 하프늄-실리케이트 (HfSiO), 나이트라이드 하프늄-실리케이트 (HfSiON), 지르코늄 산화물 (ZrO2), 알루미늄 산화물 (Al2O3), 바륨 스트론튬 티타네이트 (BST), 리드 지르코네이트 티타네이트 (PZT), 지르코늄 실리케이트 (ZrSiO2), 탄탈 산화물 (TaO2) 또는 다른 절연 물질을 포함할 수 있지만 이에 한정하지 않는다. 다양한 다른 실시형태에 따라서, 예를 들어, 텅스텐과 같은 도전성 금속 성장 마스크는 개시된 나노선의 선택적 성장에 이용될 수 있다.
나노선 및/또는 나노선 어레이의 반도체 디바이스 및 그 스케일러블 성장 프로세스에 대한 예시적인 실시형태가 도 1a 내지 도 1c, 도 2 내지 도 3, 도 4a 내지 도 4c, 도 5, 및 도 6 의 A 내지 D 에 도시된다.
도 1a 내지 도 1c 는 본 교시에 따른 제조의 여러 단계에서 예시적인 반도체 나노선 디바이스 (100) 의 단면도를 도시한다. 도 1a 내지 도 1c 에 도시된 나노선 디바이스 (100) 는 일반적인 간략화된 도면을 나타내고, 다른 층/나노선이 첨가될 수도 있고 또는 기존의 층/나노선이 제거되거나 변형될 수도 있다는 것이 당업자에게는 명백하다.
도 1a 에 도시된 바와 같이, 나노선 디바이스 (100) 는 기판 (110), 선택적 성장 마스크 (135), 및 복수의 패터닝된 개구 (138) 를 포함할 수 있다. 선택 적 성장 마스크 (135) 및 복수의 패터닝된 개구 (138) 는 기판 (110) 상에 배치될 수 있고, 여기서 복수의 패터닝된 개구 (138) 는 선택적 성장 마스크 (135) 를 사이사이에 산재될 수 있다.
기판 (110) 은, Ⅲ 족-N 물질이 성장될 수 있는 임의의 기판일 수 있다. 다양한 실시형태에서, 기판 (110) 은 사파이어, 실리콘 카바이드, 실리콘, 실리콘-온-유전체 (SOI), GaN 또는 GaAs 와 같은 Ⅲ-V 반도체 화합물, 금속, 세라믹 또는 글래스를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
선택적 성장 마스크 (135) 는 기판 (110) 위에 형성된 유전체층 (미도시) 을 패터닝하고 에칭함으로써 형성될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 유전체층은 임의의 유전체 물질로 형성될 수 있고, 당업자에게 알려진 기술을 이용하여 형성될 수 있다. 다음으로, 유전체층은 침지 간섭 리소그래피 및 비선형 간섭 리소그래피를 포함하는 간섭 리소그래피 (IL; interferometric lithography), 나노임프린트 리소그래피 (NL), 및 e-빔 리소그래피 중 하나 이상을 이용하여 패터닝될 수 있고, 넓은 거시적인 면적에 걸쳐 나노구조 또는 나노구조의 패턴을 생성할 수 있다. 패터닝 이후에, 에칭 프로세스, 예를 들어, 반응성 이온 에칭이 복수의 패터닝된 개구 (138) 를 형성하기 위해 이용될 수 있다. 에칭 프로세스는 하부층, 즉, 기판 (110) 의 표면에서 종료되어 기판 (110) 의 복수의 표면 부분 (139) 을 노출시킬 수 있다. 다양한 실시형태에서, 선택적 성장 마스크 (135) 는, 펄스 나노선 성장에 대해 요구되는 선택적 성장을 제공하기 위한 예를 들어, 텅스텐으로 이루어진 도전성 금속 성장 마스크일 수 있다.
복수의 패터닝된 개구 (138) 는 선택적 성장 마스크 (135) 와 동일한 두께, 예를 들어, 약 30㎚ 이하의 두께, 및 약 10㎚ 내지 약 1000㎚ 의 직경과 같은 단면 치수를 가질 수 있다. 추가적인 예로서, 직경은 약 10㎚ 내지 약 100㎚ 일 수 있다. 예시적인 실시형태에서, 복수의 패터닝된 개구 (138) 는 약 50㎚ 내지 약 10㎛ 의 범위의 피치 (즉, 임의의 2 개의 인접하는 패터닝된 개구들 사이에서 이격된 중심-대-중심) 를 가지는 육각형 어레이를 가질 수 있다. 다양한 실시형태에서, 복수의 패터닝된 개구 (138) 의 어레이가 형성될 수 있다. 이후, 복수의 패터닝된 개구 (138) 의 나노스케일 피쳐는 나노선 및/또는 나노선 어레이의 형성을 위해 후속 프로세스로 이동될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 나노선 및/또는 나노선 어레이의 후속 성장 이전에 도 1a 에 도시된 디바이스 (100) 에서 다양한 세정 절차가 수행될 수 있다. 예를 들어, 세정 프로세스는 엑스-시츄 (ex-situ) 세정 (즉, 성장 반응기 외부에서 수행되는 세정) 이후에 인-시츄 (in-situ) 세정 (즉, 성장 반응기 내부에서 수행되는 세정) 을 후속하여 포함할 수 있다. 선택적 성장 마스크 (135) 에 이용된 물질에 기초하여, 다양한 세정 방법이 이용될 수 있다. 예시적인 실시형태에서, 실리콘 질화물 선택적 성정 마스크는, 표준 엑스-시츄 세정에 후속하여 디바이스 (100) 를 예시적인 MOVCD 반응기로 로딩하고 흐르는 수소하에서 대략 3 분 동안 약 950℃ 로 그 디바이스 (100) 를 가열함으로써의 인-시츄 세정에 의해 세정될 수 있다. 이 수소-환원-분위기는 디바이스 (100) 의 표면상에서 바람직하지 않은 자연 산화물을 제거할 수 있다. 기판 (110) 및 선택적인 성장 마스크 (135) 의 물질 조합에 기초하여, 다른 세정 절차가 이용될 수 있다는 것을 당업자는 이해한다.
도 1b 에서, 복수의 나노구조 핵 (140) 이, 복수의 패터닝된 개구 (138) 의 각각을 충진시키기 위해 기판 (110) 의 노출된 복수의 표면 부분 (139) 으로부터 선택적으로 성장될 수 있고, 이는, 선택적 성장 마스크 (135) 에 의해 정의될 수 있다. 선택적 성장 마스크 (135) 는 선택적인 성장 몰드로서 기능하여 복수의 패터닝된 개구 (138) 에서 복수의 나노구조 핵 (140) 으로 그 나노패턴들을 음각으로 복제할 수 있다. 이 방법에서, 복수의 나노구조 핵 (140) 각각의 위치 및 단면 피쳐, 예를 들어, 형상 및 치수는 복수의 패터닝된 개구 (138) 의 각각의 패터닝된 개구의 각각의 위치 및 단면 피쳐에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 복수의 패터닝된 개구 (138) 는 약 250㎚ 의 치수를 가지는 육각형의 어레이를 포함할 수 있다. 다음으로, 육각형 어레이는 약 250㎚ 이하와 유사한 또는 그보다 작은 치수를 가지는 복수의 나노구조 핵 (140) 의 성장으로 전환될 수 있다. 다른 예에서, 복수의 패터닝된 개구 (138) 의 하나 이상의 개구가 약 100㎚ 의 예시적인 직경을 가지는 대략적인 원형인 경우, 복수의 나노구조 핵 (140) 의 하나 이상의 핵은 약 100㎚ 이하의 유사 직경을 가지는 원형 개구로 성장될 수 있다. 따라서, 복수의 나노구조 핵 (140) 은 명확한 위치로 포지셔닝되고 선택적 성장 마스크 (135) 로 정의된 복수의 패터닝된 개구 (138) 에 상응하여 형상화된다. 다양한 실시형태에서, 복수의 나노구조 핵 (140) 은, 예를 들어, 표준 MOCVD 프로세스에 의해 형성될 수 있다.
이 방법에서, 도 1b 에 도시된 디바이스 (100) 는 나노선 및/또는 나노선 어레이용 지지체로서 이용될 수 있고, 이는 복수의 선택된 표면 영역 (즉, 복수의 나노구조 핵 (140) 의 각 표면) 을 포함할 수 있다. 복수의 나노선 및/또는 나노선 어레이는 복수의 선택된 표면 영역으로부터 성장할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 선택적 성장 마스크 (135) 는 적절한 에칭 프로세스에 의해 제거되어 복수의 나노선의 형성 이후에 복수의 나노구조 핵 (140) 을 노출시킬 수 있다.
도 1c 에서, 복수의 나노선 (145) 은, 복수의 나노구조 핵 (140) 이 선택적 성장 마스크 (135) 의 상부로부터 돌출하기 전에, 예를 들어, 선택적 성장 모드를 종료하고 펄스 성장 모드를 적용함으로써 복수의 나노구조 핵 (140) 의 성장을 계속적으로 실행함으로써 형성될 수 있다. 복수의 나노선 (145) 은 동일한 물질의 나노구조 핵 (140), 예를 들어, GaN, AlN, InN, InGaN, AlInGaN, 또는 AlGaN 으로 형성될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 복수의 나노선 (145) 의 각각으로부터 헤테로구조가 형성될 수 있다. 다양한 실시형태에서, n-형 및/또는 p-형 도펀트가 원하는 용도에 따라 복수의 나노선 (145) 으로 통합될 수 있다.
선택적 성장 마스크 (135) 의 상부로부터 복수의 나노구조 핵 (140) 의 성장이 돌출하기 전에 펄스 성장 모드로 전환시킴으로써, 복수의 나노선 (145) 각각의 단면 형상 및 치수와 같은 피쳐가 원하는 길이에 도달할 때까지 보존될 수 있다. 즉, 나노선 (145) 의 단면 피쳐, 예를 들어, 형상 및/또는 치수는 실질적으로 일정하게, 개구 (138) 의 피쳐와 동일하거나 또는 유사하게 유지할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 각각의 나노선의 길이는 마이크로미터의 정도로, 예를 들어, 약 20㎛ 이상일 수 있다.
다양한 실시형태에서, 나노선 디바이스에 버퍼층이 형성될 수 있다. 도 2 는 본 교시에 따라서 버퍼층을 포함하는 제 2 예시적인 반도체 나노선 디바이스 (200) 를 도시한다. 도시된 바와 같이, 나노선 디바이스 (200) 는 기판 (110) 과 같은 기판과 선택적 성장 마스크 (135) (도 1a 내지 도 1c 참조) 와 같은 선택적 성장 마스크 사이에 개재된 버퍼층 (220) 을 포함할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 버퍼층 (220) 은 표준 MOCVD 에 의해, 예를 들어, GaN, AlN, InN, InGaN, AlInGaN 또는 AlGaN 으로 형성된 평면 반도체 필름일 수 있다. 다양한 실시형태에서, 버퍼층 (220) 의 두께는, 예를 들어, 약 100㎚ 내지 10㎛ 일 수 있다. 다양한 실시형태에서, 버퍼층 (220) 은 복수의 나노선 (145) 의 각각의 나노선의 하부 말단에 전기적 접속을 제공하기 위해 n-형 또는 p-형 도펀트 중 임의의 하나로 도핑될 수 있다. 당업자에게 알려진 다양한 도펀트가 이용될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 복수의 나노구조 핵 (140) 의 배향은 단일 방향을 따라서 제어될 수 있고, 이는, 단일 결정 방향을 따라서 복수의 패터닝된 개구 (138) 를 의도적으로 배향시킴으로써 차례로 제어될 수 있다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 복수의 패터닝된 개구 (138) 가 버퍼층 (220) 의 단일 방향을 따라서 의도적으로 배향될 수 있다. 예시적인 실시형태에서, IL 패터닝 도중에, 선택적 성장 마스크 (135) 내의 기판들은 GaN 버퍼층의 <1100> 방향을 따라서 의도적으로 배향될 수 있다. GaN 버퍼층이 사파이어 기판상에 성장될 때의 다른 예 시적인 실시형태에서, GaN 버퍼층과 사파이어 유닛 셀 사이의 c 축 주위에서 30°회전이 있을 수 있다.
도 3 은 본 교시에 따라서 2-상 성장 모드를 이용하여 복수의 나노선 및/또는 나노선 어레이를 형성하기 위한 예시적인 프로세스를 도시한다. 구체적으로, 도 3 은, 예를 들어, 도 1 및 도 2 에 도시된 복수의 나노선 (145) 의 형성을 위한 선택적 성장 (310) 및 후속 펄스 성장 (320) 동안의 (제 1 가스 흐름 커브 (302) 및 제 2 가스 흐름 커브 (306) 를 포함하는) 전구체 가스 흐름 커브를 도시한다. 도시된 바와 같이, 전환 시간 t1 에서 펄스 성장 (320) 을 시작함으로써 선택적 성장 (310) 이 종료될 수 있다 (즉, 성장 모드-전환). 펄스 성장 (320) 은 많은 펄스 시퀀스, 예를 들어, 제 1 시퀀스 루프 (324), 제 2 시퀀스 루프 (328) 및/또는 추가적인 시퀀스 루프들을 더 포함할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 제 1 시퀀스 루프 (324) 는 제 2 시퀀스 루프 (328) 로서 반복될 수 있다.
GaN 나노선 및/또는 나노선 어레이의 형성을 위한 예시적인 실시형태에서, 제 1 가스 흐름 커브 (302) 는 트리메틸갈륨 (TMGa) 과 같은 제 1 전구체 가스에 대해 플로팅 (plot) 될 수 있고, 제 2 가스 흐름 커브 (306) 는 암모니아 (NH3) 와 같은 제 2 전구체 가스에 대해 플로팅될 수 있다. 선택적 성장 (310) 도중에, 약 10sccm 의 일정한 유속을 가지는 제 1 전구체 가스 TMGa, 및 약 1500sccm 의 일정한 유속을 가지는 제 2 전구체 가스 NH3 를 포함하여 MOCVD 반응기에서 예시적인 GaN 나노선 및/또는 나노선 어레이가 형성될 수 있다. 이는, 선택적 성장 (310) 도중에, 전구체 가스 (즉, TMGa 및 NH3) 가 연속적으로 흐를 수 있고, 펄스화되지 않을 수 있다 (즉, Ⅲ족 및 Ⅴ족 전구체 가스 모두가 연속적인, 비-펄스 성장 모드에서 함께 기판에 제공된다). 또한, Ⅴ족 전구체 가스 (예를 들어, TMGa) 및 Ⅲ 족 전구체 가스 (예를 들어, NH3) 가 동시에 도입될 수 있고, Ⅴ족/Ⅲ 족 비율은, 예를 들어, 약 100 내지 약 500 으로 유지될 수 있다. 예시적인 실시형태에서, Ⅴ족/Ⅲ족 비율은 약 150 으로 유지될 수 있다. 또한, 선택적 성장 (310) 을 위한 다른 반응기 조건은, 예를 들어, 약 1015℃ 내지 약 1060℃ 의 초기 반응 온도, 약 100Torr 의 반응기 압력, 및 약 4000sccm 의 층류 (laminar flow) 를 가지는 수소/질소 캐리어 가스 혼합물을 포함할 수 있다. 기판이 증착 도중에 고속으로 회전되는 Veeco TurboDisk model P75 MOCVD 반응기와 같은, 임의의 적절한 MOCVD 반응기가 이용될 수도 있다.
펄스 성장 (320) 도중에, TMGa 와 같은 제 1 전구체 가스 및 NH3 와 같은 제 2 전구체 가스는, 예를 들어, 제 1 시퀀스 루프 (324) 로 도시된 설계 시퀀스로 성장 반응기로 교대로 도입될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 펄스 시퀀스내에서의 각각의 교대 단계 기간은 나노선 및/또는 나노선 어레이의 성장에 영향을 줄 수 있고, 이는, 특정 반응기 기하학적 형상에 대해 더 최적화될 수 있다. 예를 들어, 제 1 펄스 시퀀스 루프 (324) 에서, 약 20 초와 같은 일정한 시간의 주기 동안 약 10sccm 의 유속으로 도입된 후 (미도시), 어떠한 전구체 가스도 도입되지 않는 동안 예를 들어 10 초 캐리어-가스 퍼지 (예를 들어, 수소/질소의 혼합물) 가 도입 되고, 후속하여, 약 30 초와 같은 시간 주기 동안 약 1500sccm 의 유속으로 NH3 를 도입한 후 (미도시) 어떠한 전구체 가스도 수반하지 않고 예를 들어 10 초 캐리어-가스 퍼지 (예를 들어, 수소/질소의 혼합물) 를 도입할 수 있다. 예를 들어, Ⅲ 족 반응물에 대해 15초 내지 40초, Ⅴ족 반응물에 대해 15초 내지 40초 그리고 각각의 반응물 도입 단계 사이의 퍼지 가스에 대해 5초 내지 15초와 같이, 다른 펄스 지속기간이 반응기 구성에 기초하여 이용될 수도 있다. 다양한 실시형태에서, 제 1 시퀀스 루프 (324) 와 같은 펄스 시퀀스는 소정 길이의 GaN 나노선이 도달할 때까지 반복될 수 있다. 예를 들어, 시퀀스 루프 (324) 는 제 2 시퀀스 루프 (328), 제 3 시퀀스 루프 (미도시) 등으로서 반복될 수 있다. 각각의 시퀀스 루프에서, V 족 전구체 가스 (예를 들어, TMGa) 및 Ⅲ 족 전구체 가스 (예를 들어, NH3) 는, 예를 들어, 약 60 내지 약 300 의 범위의 효율적인 V/Ⅲ 비율을 가질 수 있다. 다양한 실시형태에서, 펄스 성장 (320) 에 대한 온도, 반응기 압력, 및 캐리어 가스 흐름은 선택적 성장 (310) 에 대해서와 동일한 설정으로 유지될 수 있다. 당업자는, 개시된 성장 파라미터가 예시적이고 이용되는 특정 반응기에 따라 변화할 수 있다는 것을 이해한다.
다양한 실시형태에서, 전환 시간 (t1) 은 선택적 성장 (310) 의 지속기간에 의해 결정될 수 있다. 전환 시간 (t1) 은 각각의 기판, 예를 들어, 도 1 내지 도 2 에 도시된 복수의 패터닝된 개구 (138) 의 각각의 내부에서의 성장 레이트에 기초할 수 있다. 각 개수 내에서의 성장 레이트는 각각의 전구체 가스의 (예를 들어, 가스 흐름 커브 (302 및 304) 로서 도시된) 가스 흐름 및 복수의 패터닝된 개구 (138) 의 각각의 개구의 기하학적 형상에 차례로 기초할 수 있다. 이 기하학적 형상에 대한 의존성은, 예를 들어, TMGa 및/또는 NH3 로부터의 성장 자양물 (growth nutrient) 이 선택적 성장 마스크 상부 및 개방 기판 내부 둘 다에서 증착될 수 있기 때문에 발생할 수 있다. 선택적 성장 (310) 도중에, 선택적 성장 마스크상에 증착하는 그 자양물은 높은 표면 이동성을 가질 수 있고, 마스크 표면에서 박리되거나, 또는 개방 개구에 충분히 가까운 경우 그 개구로 확산하여 그 기판 내의 성장 레이트에 기여할 수 있다. 따라서, 추가적인 성장 레이트 기여는 기판들 사이의 거리 및 기판들의 크기에 기초하여 변화할 수 있다. 복수의 GaN 나노선 및/또는 나노선 어레이를 형성하기 위한 예시적인 실시형태에서, 성장 모드-전환은 선택적 성장의 1 분 지속기간 (즉, t1=1 분) 이후에 발생할 수 있고, 패터닝된 개구 내부에서 GaN 성장 레이트에 의해 실험적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, GaN 성장 레이트는 약 0.6㎛/hr 일 수 있고, 패터닝된 개구는 약 200㎚ 의 직경 및 약 1㎛ 의 피치를 가지는 육각형 어레이의 형태일 수 있다.
다양한 실시형태에서, 복수의 나노선 및/또는 나노선 어레이의 성장은, 성장 모드-전환이 가해질 때 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 성장 모드-전환은, 복수의 나노구조 핵 (140) 의 성장이 (도 1 및 도 2 에서 관찰된 135 과 같은) 선택적 성장 마스크의 위로 돌출한 후에 이루어질 수 있다. 다양한 실시형태에서, 나노선 핵이 선택적 성장 마스크의 위로 돌출하도록 성장되기 "전" (예를 들 어, 도 1 내지 도 2 에 도시된 바와 같이) 에 성장 모드-전환이 이루어지는지 또는 그 "후" 에 성장 모드-전환이 이루어지는지의 여부에 기초하여, 나노선 및/또는 나노선 어레이에 대한 상이한 구성/치수가 획득될 수 있다.
도 4a 내지 도 4c 는, 나노선 핵이 선택적 성장 마스크의 위로 돌출하도록 성장된 "후" 에 성장 모드-전환을 행함으로써 형성된 제 3 예시적인 반도체 나노선 디바이스 (400) 를 도시한다. 도 4a 내지 도 4c 에 도시된 나노선 디바이스 (400) 는 일반화된 간략한 도면을 나타낸다는 것이 당업자에게는 명백하고, 다른 층/나노선이 추가될 수 있고 또는 기존의 층/나노선이 제거되거나 또는 변형될 수 있다는 것이 당업자에게는 명백하다.
도 4a 에서, 디바이스 (400) 는 디바이스 (100) 에 대해 도 1c 에 도시된 것과 유사한 구조를 포함할 수 있고 유사한 제조 프로세스에 의해 형성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 디바이스 (400) 는 기판 (410), 선택적 성장 마스크 (435) 및 복수의 나노구조 핵 (440) 을 포함할 수 있다. 선택적 성장 마스크 (435) 및 복수의 나노구조 핵 (440) 은 기판 (410) 상에 형성될 수 있고, 여기서, 복수의 나노구조 핵 (440) 은 선택적 성장 마스크 (435) 사이사이에 산재될 수 있다.
기판 (410) 은, Ⅲ 족-N 물질이 성장될 수 있는 디바이스 (100) 의 기판 (110) 과 유사한 임의의 기판일 수 있다. 기판 (410) 은, 예를 들어, 사파이어, 실리콘 카바이드, 또는 실리콘일 수 있다. 마찬가지로, 복수의 나노구조 핵 (440) 은 도 1b 에 도시된 디바이스 (100) 의 복수의 나노구조 핵 (140) 과 유사하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 나노구조 핵 (440) 은 기판 (410) 상의 선택적 성장 마스크 (435) 에 의해 정의된 복수의 패터닝된 개구 (미도시) 를 먼저 형성함으로써 형성될 수 있다. 그후, 복수의 패터닝된 개구 각각이, 예를 들어, 표준 MOCVD 를 이용하여 그 내부에 반도체 물질 (예를 들어, GaN) 을 성장시킴으로써 충진될 수 있다. 복수의 나노구조 핵 (440) 은, 예를 들어, 약 30㎚ 의 선택적 성장 마스크 (435) 의 두께, 및, 예를 들어, 약 10㎚ 내지 약 200㎚ 의 폭 또는 직경과 같은 단면 치수를 가질 수 있다. 추가적인 예로서, 단면 치수의 폭 또는 직경은 약 10㎚ 내지 약 100㎚ 일 수 있다.
도 4b 에서, 복수의 나노구조 핵 (440) 이 선택적 성장 마스크 (435) 의 위로 돌출된 "후" 에 성장 모드-전환이 발생하는 경우, 디바이스 (400) 는 복수의 나노구조 핵 (440) 으로부터 횡방향뿐만 아니라 수직으로 성장된 복수의 나노구조 (442) 를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 나노구조 (442) 각각은 횡방향으로 성장하여 선택적 성장 마스크 (435) 의 표면상에 부분적으로 옆으로 성장될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 복수의 나노구조 (442) 는 상부 결정 패싯 (top crystal facet) 을 제공하는 피라미드-형상 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 GaN 피라미드-형상 나노구조는 (0001) 상부 패싯을 포함할 수 있고, 이 상부 패싯의 치수는 각각의 나노구조의 성장의 정도에 따라 제어될 수 있다. 구체적으로, 앞선 단계의 성장에서, 복수의 나노구조 (442) 가 횡방향으로 성장하여 선택적 성장 마스크 (435) 의 표면상에 부분적으로 성장될 때, 상부 패싯 치수는 증가될 수 있고 복수의 나노구조 핵 (440) 의 단면 치수보다 넓게 될 수 있다. 성장이 계속되는 경우, 상부 패싯 치수는, 상부 패싯 치수의 포인트가 복수의 나노구조 핵 (440) 의 포인트보다 작게 되도록 감소될 수 있다. 따라서, 각각의 피라미드 상부 패싯의 치수는, 예를 들어, 선택적 성장 모드를 종결함으로써 (즉, 성장 모드-전환을 제공하여) 제어되어 복수의 피라미드-형상 나노구조의 성장을 종료할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 예시적인 피라미드-형상 상부 패싯은 절단될 수 있고, 그후 각각의 절단된 상부 패싯의 치수는 펄스 성장 모드를 이용한 나노선 및/또는 나노선 어레이의 후속 성장을 위해 유지될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 복수의 나노구조 (442) 각각의 절단된 상부 패싯 직경은 나노구조 핵 (440) 의 각각의 직경보다 작게 되도록 제어될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 복수의 나노구조 (442) 각각의 상부 패싯은, 예를 들어, 정사각형, 다각형, 직사각형, 타원형, 및 원형의 예시적인 단면 형상을 가질 수 있다.
도 4b 에 도시된 디바이스 (400) 는 나노선 및/또는 나노선 어레이의 지지체로서 이용될 수 있고, 이 지지체는 복수의 선택된 표면 영역 (즉, 복수의 나노구조 (442) 의 각각의 상부 패싯의 표면) 을 포함할 수 있다. 그후, 복수의 나노선 및/또는 나노선 어레이는 복수의 선택된 표면 영역으로부터 성장될 수 있고, 복수의 선택된 표면 영역 각각의 단면 피쳐 (예를 들어, 치수 및 형상) 를 유지할 수 있다.
도 4c 는 복수의 나노선 (445) 은 펄스 성장 모드를 이용하여 디바이스 (400) 의 복수의 선택된 표면 영역으로부터 (즉, 복수의 나노구조 (442) 의 각각의 상부 패싯으로부터) 반도체 물질 (예를 들어, GaN) 의 성장을 계속적으로 실행함으로써 형성될 수 있다. 그 결과, 복수의 나노선 (445) 은 규칙적으로 이격될 수 있고, 약 20 내지 약 500㎚ 의 범위의 예시적인 직경을 가질 수 있으며, 예시적인 단면 형상, 예를 들어, 정사각형, 다각형, 직사각형, 타원형, 및 원형을 가질 수 있다.
반도체 물질이 선택적 성장 마스크 (435) 의 위로 돌출하도록 성장된 "후" 에 펄스 성장 모드를 이용함으로써, 복수의 나노선 (445) 은 복수의 나노구조 (442) 의 예시적인 피라미드-형상 구조의 상부 패싯상에 형성될 수 있다. 복수의 나노선 (445) 각각의 단면 형상 및 치수와 같은 피쳐는 원하는 길이에 도달될 때까지 절단된 상부 패싯의 피쳐로 일정하게 유지될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 각각의 나노선 길이는, 마이크로미터 정도로, 예를 들어, 약 20㎛ 이상으로 제어될 수 있다.
도 5 는 본 교시에 따른 버퍼층을 포함하는 다른 예시적인 반도체 나노선 디바이스 (500) 를 도시한다. 도시된 바와 같이, 나노선 디바이스 (500) 는 기판, 예를 들어, 기판 (410) 과 선택적 성장 마스크, 예를 들어, 선택적 성장 마스크 (435) 사이에 개재된 버퍼층 (520) 을 포함할 수 있다. 버퍼층 (520) 은 도 2 에 도시된 버퍼층 (220) 과 유사한 층일 수 있다. 버퍼층 (520) 은, 표준 MOCVD 를 이용하여, 예를 들어, GaN, AlN, InN 또는 AlGaN 로 형성된 평면 필름일 수 있다. 다양한 실시형태에서, 버퍼층 (520) 의 두께는 약 100㎚ 내지 약 10㎛ 일 수 있다. 다양한 실시형태에서, 버퍼층 (520) 은 각각의 나노선의 하부 말단에 전기적 접속을 제공하기 위해 n-형 또는 p-형 도펀트 중 임의의 하나로 도핑될 수 있다.
도 6 의 A 내지 D 는 본 교시에 따라서 촉매를 이용하지 않고 다중-상 성장 모드에 의해 성장된 복수의 순서화된 GaN 나노선 및/또는 나노선 어레이에 대한 예시적인 결과 (나노구조 핵 (140, 440), 및 나노선 (145, 445) 모두는 기판상에 증착된 금속 촉매를 이용하지 않고 성장된다) 를 도시한다. 도 6 의 A 내지 D 에 도시된 바와 같이, 복수의 GaN 나노선 (610) 은 위치, 배향, 길이, 단면 피쳐 (예를 들어, 치수 및/또는 형상), 및 결정성의 큰 스케일 균일성을 가지고 성장할 수 있다. 본 명세서에 개시된 바와 같이, 몇몇 실시형태에서, 각각의 나노선의 위치 및 치수는 도 1 내지 도 2 에 도시된 복수의 패터닝된 개구 (138) 의 각각의 기판에 대한 위치 및 치수에 해당할 수 있다. 다른 실시형태에서, 각각의 나노선의 위치 및 치수는 도 4 내지 도 5 에 도시된 복수의 나노구조 (442) 의 각각의 상부 패싯에 대한 위치 및 치수에 해당할 수 있다.
도 6 의 A 는 예시적인 GaN 나노선 (610) 에 대한 클로즈-업 주사 전자 현미경 (SEM) 결과를 도시하고, 도 6 의 B 는 GaN 나노선 (610) 에 대한 넓은 영역 오더 (long-range order) 를 통해 SEM 결과를 나타낸다. 다양한 실시형태에서, 각각의 GaN 나노선은 단일 결정 특성을 가질 수 있다.
도 6 의 C 는, GaN 나노선 (610) 의 배향이 단일 결정 방향, 예를 들어, 예시적인 GaN 나노선 (610) 의 (0001) 결정 방향을 따를 수도 있다는 것을 나타낸다. 추가적으로, 각각의 나노선의 작은 중심 (0001) 상부 패싯은 각각의 나노선 상부에 경사진 {1102} 패싯에 의해 바운딩될 수 있다.
도 6 의 D 는 각각의 GaN 나노선의 사이드월 패싯의 육각형 대칭을 나타내는 예시적인 GaN 나노선 (610) 의 평면도이다. 사이드월 패싯은 {1100} 패밀리의 사이드월 패싯을 가지는 선택적인 성장 마스크 (620) 의 방향에 대해 수직할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 예시적인 GaN 나노선 (610) 의 직경은 약 1000㎚ 이하일 수 있다.
도 6 의 A 내지 D 에 도시된 측면 나노선 기하학적 형상 (예를 들어, 단면 피쳐) 의 불변성은 수직 방향, 즉, (0001) 및 {1102) 상부 패싯에서 GaN 성장 레이트만이 발생될 수 있다는 것을 나타낸다. 예를 들어, 펄스 성장의 복수의 GaN 나노선 (610) 에 대한 수직 성장 레이트는, 예를 들어, 약 2㎛/hr 이상일 수 있다. 한편, {1100} 사이드월 패싯 (즉, 측면 방향) 상에서의 GaN 성장 레이트는 훨씬 큰 면적에도 본질적으로 사소할 수 있다. 예시적인 실시형태에서, 30㎚ 선택적 성장 마스크가 이용되는 경우, GaN 나노선 (610) 은 약 20㎛ 이상의 균일한 길이를 가지고 성장되고, 약 250㎚ 이하의 균일한 직경을 유지할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 캐리어 가스 혼합물에서의 수소의 존재는 나노선 기하학적 형상을 제어하는데 이용될 수 있다.
또한, 도 6 의 A 내지 D 에 도시된 예시적인 균일한 GaN 나노선 (610) 은 고품질, 즉, 필수적으로 어떠한 스레딩 전위 (threading dislocation) 도 가지지 않을 수 있다. 예를 들어, 스레딩 전위가 선택적 성장 마스크 (135 및/또는 435) 하부에 놓인 GaN 버퍼층 (220 및/또는 520) 에서 관찰된다고 할지라도, 이러한 전위는 나노선으로부터 구부러지고, 성장 마스크 아래의 표면에서 종료된다고 믿어지기 때문에, 도 2 및 도 5 에 도시된 GaN 나노선 (145 및/또는 445) 에서 관찰된 어 떠한 스레딩 전위도 있을 수 없다. 또한, 결함이 없는 GaN 나노선 (610) 이 다양한 기판, 예를 들어, 사파이어, 6H-SiC 와 같은 실리콘 카바이드, 또는 Si (111) 과 같은 실리콘상에 성장될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 균일하고 고품질의 GaN 나노선 및/또는 나노선 어레이가 고품질의 GaN 기판 구조의 제조에 이용될 수 있다. GaN 기판은 부상하는 고체상 조명 및 UV 센서 산업을 위한 가시 LED 및 레이저의 제조를 매우 용이하게 할 수 있기 때문에, 시판중인 GaN 기판이 바람직하다. 또한, GaN 기판은 다른 관련 어플리케이션, 예를 들어, 하이-파워 (hi-power) RF 회로 및 디바이스에 이용될 수 있다.
다양한 실시형태에서, GaN 기판 구조는, 나노헤테로에피택시 (nanoheteroepitaxy) 와 같은 기술을 이용하여, 예를 들어, 도 1 내지 도 6 에 설명된 것과 같은 복수의 GaN 나노선을 종결시키고 합체함으로써 형성될 수 있다. 도 7a 내지 도 7d 는 디바이스 (100) (도 1c 참조), 디바이스 (200) (도 2 참조), 디바이스 (400) (도 4c 참조), 및 디바이스 (500) (도 5 참조) 의 복수의 GaN 나노선으로 형성된 GaN 기판 구조 (712, 714, 715, 및 717) 를 포함하는 4 개의 예시적인 반도체 디바이스를 각각 도시한다.
예를 들어, 복수의 나노선들이 적절한 높이로 성장된 후, GaN 성장 조건은 형성된 복수의 나노선 (예를 들어, 145 또는 445) 의 합체를 허용하고 그후 GaN 기판 구조 (예를 들어, 기판 (712, 714, 715 또는 717)) 의 형성을 허용하도록 변경될 수 있다. GaN 기판 구조는 연속적이고, 에피택셜하며, 완전하게 합체된 평 면 필름일 수 있다. "적절한 높이" 는 각각의 나노선 (예를 들어, GaN) 및 기판 (예를 들어, SiC 또는 Si) 결합체에 대해 결정될 수 있고, 상부의 합체된 GaN 필름 (예를 들어, GaN 기판 구조) 의 결함 밀도에서의 현저한 감소를 허용하게 하는 높이일 수 있다. 또한, "적절한 높이" 는, 예를 들어, 도 7a 내지 도 7d 에 도시된 것과 같이, 그 결과로 형성된 반도체 디바이스에 대한 기계적으로-튼튼한 구조를 유지할 수 있는 높이일 수 있다. 다양한 실시형태에서, 스레딩 결함이 복수의 GaN 나노선 (예를 들어, 145 또는 445) 에 존재하지 않기 때문에, 이러한 복수의 나노선의 상부에서 GaN 기판 구조의 합체 (예를 들어, 기판 (712, 714, 715 또는 717)) 가 발생할 수 있고 극히 낮은 결함 밀도, 예를 들어, 약 107cm-2 이하를 포함하는 GaN 기판 구조를 제공할 수 있다.
나노선 형성 프로세스의 다양한 실시형태에 따르면, 프로세스 단계 (예를 들어, 증착, 선택적 성장 마스크의 패터닝 및 에칭, 나노선 핵의 선택적 성장, 나노선의 펄스 성장, 및 예시적인 GaN 기판 구조의 형성) 가 큰 기판 면적에 대해 스케일러블일 수 있다. 이들은 자동 웨이퍼 처리를 포함하는 제조 요건으로 용이하게 확대될 수 있고, 가시 및 근자외선 LED 로부터의 광자 추출에 대한 광 결정의 유효성을 확립하기 위한 더 큰 사이즈의 웨이퍼로 확대될 수 있다.
도 8 내지 도 12 는 나노선 LED 및 나노선 레이저를 포함하는 나노선 활성 디바이스, 및 그 스케일러블 제조 프로세스를 위한 예시적인 실시형태를 도시한다. 다양한 실시형태에서, 개시된 Ⅲ 족-N 나노선 및 나노선 어레이, 예를 들어, GaN 나노선 및/또는 나노선 어레이는 고유한 특성을 가지는 활성 디바이스를 제공할 수 있다. 이는, 각각의 펄스-성장된 GaN 나노선이 {1100} 패밀리의 사이드월을 가질 수 있고, 이러한 사이드 평면들의 각각에 대한 법선이 Ⅲ 족-N 물질에 대한 무극성 방향일 수 있기 때문이다. 따라서, 고품질 양자의 Ⅲ 족-N 뿐만 아니라 양자의 InGaN/GaN 웰, 양자의 AlGaN/GaN 웰 또는 다른 양자의 Ⅲ-N 웰이 각각의 GaN 나노선의 이들 사이드 패싯에서 형성될 수 있다.
예를 들어, 트리메틸알루미늄 (Al) 또는 트리메틸인듐 (In) 과 같은 다른 전구체 가스들이 펄스 성장 모드 도중에 예시적인 MOCVD 기상에 첨가될 때, 나노선 성장 거동이 현저하게 변화될 수 있다. 이 경우, GaN 나노선 및/또는 나노선 어레이에 첨가된 작은 몰분률 (예를 들어, 약 1%) 의 Al 또는 In 조차도 각각의 GaN 나노선으로 하여금 시간이 지남에 따라서 증가하는 단면 치수 (예를 들어, 폭 또는 직경) 로 측면으로 성장하게 하는 결과를 초래할 수 있다. 측면 성장 거동은 코어-쉘 헤테로구조의 생성을 허용할 수 있고, 즉, InGaN 및 AlGaN 합금과 같은 예시적인 물질을 포함하는 양자 웰이 각각의 GaN 나노선 코어를 감쌀 수 있고 그 상부에서 성장할 수 있다. 그 결과, 코어-쉘 성장은 발광 디바이스용 코어-쉘 나노선/MQW 활성 구조를 생성할 수 있다.
다양한 실시형태에서, GaN 나노선이 개시된 2-상 성장 모드를 이용하여 성장된 후, 예시적인 InGaN 및 AlGaN 합금의 코어-쉘을 성장시키기 위한 추가적인 제 3 성장 조건이 확립될 수 있다. 제 3 성장 모드는, 예를 들어, 도 3 의 310 에 도시된 바와 같이, 선택적 성장 모드에 이용되는 것과 유사한 연속적인 성장일 수 있다. 다양한 다른 실시형태에서, 펄스 성장 모드가 제 3 성장 조건에 이용될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 코어-쉘 나노선/MQW 활성 구조가 이용되어 고효율성의 나노스케일 광전자 디바이스, 예를 들어, 나노선 LED 및/또는 나노선 레이저를 제공할 수 있다. 예를 들어, 그 결과로 형성된 (즉, 각각의 나노선 코어의 사이드월상에 MQW 활성 쉘을 가지는) 코어-쉘 나노선/MQW 활성 구조는, 압전 전계 (piezoelectric field) 로부터 자유롭고, 각각의 나노선 코어가 무극성 사이드월을 가지기 때문에 관련 양자-한정 스탁 효과 (QCSE; quantum-confined Stark effect) 로부터 자유로울 수 있다. QCSE 의 제거는 활성 영역에서 방사 재결합 효율을 증가시켜 LED 및 레이저의 성능을 개선시킬 수 있다. 또한, QCSE 의 부재는 이용될 더 넓은 양자 웰을 허용할 수 있고, 이는, 나노선 기반 레이저의 중첩 적분 (overlap integral) 및 캐비티 이득을 개선시킬 수 있다. 코어-쉘 나노선/MQW 활성 구조를 이용하는 것의 그 이상의 예시적 효율적인 이점은, 활성 영역 면적이 고유한 코어-쉘 구조로 인해 현저하게 증가될 수 있다는 것이다.
도 8 은 본 교시에 따라서 예시적인 코어-쉘 나노선/MQW 활성 구조 디바이스 (800) 의 단면 적층 구조를 도시한다. 도 8 에 도시된 디바이스 (800) 가 일반적인 간략화된 도면을 나타내며, 다른 물질/층/쉘이 추가될 수 있고, 또는, 기존의 물질/층/쉘이 제거되거나 변형될 수도 있다는 것이 당업자에게는 명백하다.
도시된 바와 같이, 디바이스 (800) 는 기판 (810), 도핑된 버퍼층 (820), 선택적 성장 마스크 (825), 도핑된 나노선 코어 (830), 그리고, 제 1 도핑된 쉘 (840), MQW 쉘 구조 (850), 제 2 도핑된 쉘 (860), 및 제 3 도핑된 쉘 (870) 을 포함하는 쉘 구조 (835) 를 포함할 수 있다.
선택적 성장 마스크 (825) 는 기판 (810) 상의 도핑된 버퍼층 (820) 위에 형성될 수 있다. 도핑된 나노선 코어 (830) 는 선택적 성장 마스크 (825) 를 통해서 도핑된 버퍼층 (820) 에 접속되고 도핑된 버퍼층 (820) 으로부터 연장할 수 있으며, 도핑된 나노선 코어 (830) 는 선택적 성장 마스크 (825) 에 의해 고립될 수 있다. 쉘 구조 (835) 는 코어-쉘 활성 구조를 가지는 도핑된 나노선 코어 (830) 를 "쉘화" 하도록 형성될 수 있고, 또한 쉘 구조 (835) 는 선택적 성장 마스크 (825) 상에 위치될 수 있다. 또한, 쉘 구조 (835) 는 제 1 도핑된 쉘 (840) 위의 MQW 쉘 구조 (850) 위에 형성될 수 있는 제 2 도핑된 쉘 (860) 위의 제 3 도핑된 쉘 (870) 을 증착함으로써 형성될 수 있다.
기판 (810) 은 사파이어, 실리콘 카바이드, 실리콘 및 GaAs 또는 GaN 과 같은 Ⅲ-Ⅴ족 기판을 포함하지만 이에 제한하지 않는 기판 (110 및 410) 과 유사한 기판일 수 있다 (도 1 내지 도 2 및 도 4 내지 도 5 참조).
도핑된 버퍼층 (820) 은 기판 (810) 상에 형성될 수 있다. 도핑된 버퍼층 (820) 은 버퍼층 (220 및/또는 520) (도 2 및 도 5 참조) 과 유사할 수도 있다. 도핑된 버퍼층 (820) 은 당업자에게 알려진 다양한 결정 성장 방법에 의해, 예를 들어, GaN, AlN, InN, AlGaN, InGaN 또는 AlInGaN 으로 형성될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 도핑된 버퍼층 (820) 은 도핑된 나노선 코어 (830) 와 유사한 도전형으로 도핑될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 도핑된 버퍼층 (820) 은 디 바이스 (800) 에서 제거될 수 있다.
선택적 성장 마스크 (825) 는 버퍼층 (820) 상에 형성된 선택적 성장 마스크 (135 및/또는 435) (도 1 내지 도 2 및 도 4 내지 도 5 참조) 와 유사한 선택적 성장 마스크일 수 있다. 다양한 실시형태에서, 선택적 성장 마스크 (825) 는 기판 (810) 상에 직접적으로 형성될 수 있다. 선택적 성장 마스크 (825) 는 복수의 나노선 및/또는 나노선 어레이의 선택적인 성장을 정의할 수 있다. 선택적 성장 마스크 (825) 는 임의의 유전체 물질, 또는 당업자에게 알려진 다른 성장 마스크 물질로 형성될 수 있다.
도핑된 나노선 코어 (830) 는 2-상 성장 모드를 이용하여 형성된 도 1 내지 도 2 및 도 4 내지 도 7 에 도시된 복수의 나노선 중 임의의 나노선을 이용할 수 있다. 도핑된 나노선 코어 (830) 는 다양한 불순물, 예를 들어, 실리콘, 게르마늄, 셀레늄, 황 및 텔루르로 도핑시킴으로써 n-형을 이룰 수 있는, 예를 들어, GaN, AlN, InN, AlGaN, InGaN 또는 AlInGaN 으로 형성될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 도핑된 나노선 코어 (830) 는 베릴륨, 스트론튬, 바륨, 아연, 또는 마그네슘을 도입함으로써 p-형을 이룰 수 있다. 당업자에게 알려진 다른 도펀트가 이용될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 도핑된 나노선 코어 (830) 의 높이는 활성 구조 디바이스 (800) 의 적절한 높이를 정의할 수 있다. 예를 들어, 도핑된 나노선 코어 (830) 는 약 1㎛ 내지 약 1000㎛ 의 높이를 가질 수 있다.
도핑된 나노선 코어 (830) 는, 물질 GaN 이 도핑된 나노선 코어 (830) 에 이용될 경우, {1100} 패밀리 (즉, "m"-평면 패싯) 의 무극성 사이드월 패싯을 가질 수 있다. MQW 쉘 구조 (850) 를 포함하는 쉘 구조 (835) 는 이들 패싯상에서 코어-쉘 성장에 의해 성장될 수 있고, 따라서, 디바이스 (800) 는 압전 전계로부터 자유로울 수 있고, 관련 양자-한정 스탁 효과 (QCSE) 로부터 자유로울 수 있다.
제 1 도핑된 쉘 (840) 은, 펄스 성장 모드가 이용될 경우, 예시적인 코어-쉘 성장에 의해 도핑된 나노선 코어 (830) 의 무극성 사이드월 패싯으로부터 형성되고 그 위에 코팅될 수 있다. 예를 들어, 제 1 도핑된 쉘 (840) 은 코어-쉘 헤테로구조를 형성하는 도핑된 나노선 코어 (830) 의 펄스 성장 동안 소량의 Al 을 첨가함으로써 형성될 수 있다. 제 1 도핑된 쉘 (840) 의 도전형 및 도핑된 나노선 코어 (830) 의 도전형은 유사하게, 예를 들어, n-형으로 이루어질 수 있다. 다양한 실시형태에서, 제 1 도핑된 쉘 (840) 은 AlxGa1 - xN 의 물질을 포함할 수 있고, 여기서 x 는 1.00 미만의 임의의 수, 예를 들어, 0.05 또는 0.10 일 수 있다.
MQW 쉘 구조 (850) 는, 펄스 성장 모드가 이용될 경우, 예시적인 코어-쉘 성장에 의해 제 1 도핑된 쉘 (840) 상에 형성될 수 있다. 구체적으로, MQW 쉘 구조 (850) 는 제 1 도핑된 쉘 (840) 의 펄스 성장 도중에 소량의 Al 및/또는 In 을 첨가함으로써 형성되어 코어-쉘 헤테로구조의 형성을 계속 실행할 수 있다. 다양한 실시형태에서, MQW 쉘 구조 (850) 는, 예를 들어, AlxGa1 - xN 및 GaN 의 교대층을 포함할 수 있고, 여기서 x 는, 예를 들어, 0.05 또는 1.00 미만의 임의의 다른 수일 수 있다. MQW 쉘 구조 (850) 는, 예를 들어, InxGa1 - xN 및 GaN 의 교대층을 포함할 수 있고, 여기서 x 는 1.00 미만의 임의의 수, 예를 들어, 약 0.20 내지 약 0.45 의 범위에 있는 임의의 수일 수 있다.
제 2 도핑된 쉘 (860) 은 MQW 쉘 구조 (850) 상에 형성될 수 있다. 제 2 도핑된 쉘 (860) 은 충분한 두께, 예를 들어, 약 500㎚ 내지 약 2000㎚ 를 가지는 MQW 쉘 구조 (850) 에 대한 배리어 층으로서 이용될 수 있다. 제 2 도핑된 쉘 (860) 은, 예를 들어, AlxGa1 - xN 로 형성될 수 있고, 여기서 x 는 1.00 미만의 임의의 수, 예를 들어, 0.20 또는 0.30 일 수 있다. 제 2 도핑된 쉘 (860) 은 제 3 도핑된 쉘 (870) 과 유사한 도전형으로 도핑될 수 있다.
제 3 도핑된 쉘 (870) 은 활성 구조 디바이스 (800) 를 덮어 씌우기 위해 제 2 도핑된 쉘 (860) 로부터 코어-쉘 성장을 계속 실행함으로써 형성될 수 있다. 제 3 도핑된 쉘 (870) 은, 예를 들어, GaN 으로 형성될 수 있고, n-형 또는 p-형이 되도록 도핑될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 제 1 도핑된 쉘 (830) 이 n-형 쉘인 경우, 제 2 도핑된 쉘 (860) 및/또는 제 3 도핑된 쉘 (870) 은 p-형 쉘일 수 있고 그 반대일 수 있다. 다양한 실시형태에서, 제 3 도핑된 쉘 (870) 은 약 50 내지 약 500㎚ 의 두께를 가질 수 있다.
다양한 실시형태에서, 도 8 에 도시된 코어-쉘 활성 구조 디바이스 (800) 는, 디바이스 (800) 의 수가 큰 영역, 예를 들어, 웨이퍼에 포함되는 경우, 서로에 대해 전기적으로 절연될 수 있다. 도 9 는 본 교시에 따라서 도 8 에 도시된 각각의 코어-쉘 나노선/MQW 활성 구조를 절연시키도록 증착된 유전체 물질 (910) 을 포함하는 활성 구조 디바이스 (900) 를 도시한다.
도 9 에 도시된 바와 같이, 유전체 물질 (910) 은 선택적 성장 마스크 (825) 상에 증착될 수 있고, 쉘 구조의 사이드월, 보다 구체적으로는, 제 3 도핑된 쉘 (870) 의 사이드월과 측면으로 접속될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 유전체 물질 (910) 은 전기 절연을 위한 임의의 유전체 물질, 예를 들어, 실리콘 이산화물 (SiO2), 실리콘 질화물 (Si3N4), 실리콘 산질화물 (SiON), 또는 다른 절연 물질일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 유전체 물질 (910) 은 경화성 유전체일 수 있다. 유전체 물질 (910) 은 원하는 높이 또는 두께로, 예를 들어, 화학적 기상 증착 (CVD) 또는 스핀-온 기술에 의해 형성될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 유전체 물질 (910) 의 높이/두께는, 예를 들어, 당업자에게 알려진 에칭 또는 리프트-오프 절차를 이용하여 증착된 유전체 물질의 상부로부터 유전체 물질의 일부를 제거함으로써 더 조절될 수 있다. 유전체 물질 (910) 의 두께는, 코어-쉘 나노선/MQW 활성 구조가 이용되는 특정 어플리케이션에 기초하여 조절될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 다양한 나노선 LED 및 나노선 레이저가, MQW 활성 쉘 구조가 펄스-성장 나노선의 무극성 사이드월 상에서 생성될 수 있기 때문에, 도 8 내지 도 9 에 도시된 코어-쉘 성장에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 나노선이 λ/2 와 동일한 피치를 가지는 육각형 어레이로 배열되는 경우, 여기서, λ 는 예시적인 LED 또는 레이저의 방출 파장이고, 나노선의 어레이는 발광 작용을 자극하도록 광학적 피드백을 제공할 수 있다. 도 10 내지 도 12 는 본 교시에 따라서 도 8 및 도 9 에 도시된 구조에 기초하여 형성된 예시적인 나노스케일 활성 디 바이스를 도시한다.
도 10a 내지 도 10c 는 본 교시에 따라서 도 8 내지 도 9 에 도시된 코어-쉘 나노선/MQW 활성 구조를 이용하는 예시적인 나노선 LED 디바이스 (1000) 를 도시한다.
다양한 실시형태에서, 나노선 LED 디바이스 (1000) 는, 예를 들어, 디바이스 (900) 상에 형성된 전기적 콘택트를 포함하여 제조될 수 있다. 전기적 콘택트는, 당업자에게 알려진 기술을 이용하여, 다수의 다층 결합체, 예를 들어, Al/Ti/Pt/Au, Ni/Au, Ti/Al, Ti/Au, Ti/Al/Ti/Au, Ti/Al/Au, Al 또는 Au 에서, 예를 들어, 티타늄 (Ti), 알루미늄 (Al), 백금 (Pt), 니켈 (Ni) 또는 금 (Au) 과 같은 금속으로 형성된 도전성 구조를 포함할 수 있다.
도 10a 에서, 디바이스 (1000) 는 디바이스 (900) 의 표면, 즉, 쉘 구조 (835) 의 제 3 도핑된 쉘 (870) 및 유전체 물질 (910) 의 각각의 표면상에 형성된 도전성 구조 (1040) 를 포함할 수 있다. 도전성 구조 (1040) 는 순차적으로 제조된 LED 디바이스 (1000) 의 p-전극에 이용된 투명층일 수 있다. 예시적인 실시형태에서, 도전성 구조 (1040) (또는, p-전극) 는, 예를 들어, Ti/Au 의 적층된 금속 결합체일 수 있다.
다양한 실시형태에서, 디바이스 (1000) 는 조절된 두께 (또는 높이) 를 가지는 유전체층 (1010) 을 더 포함할 수 있다. 유전체층 (1010) 의 두께를 조절함으로써, 쉘 구조 (835) 의 사이드월상에 그리고 사이드월에 따라서 형성된 쉘 구조 (1040) (또는 p-전극) 의 범위 (예를 들어, 두께 또는 높이) 는 나노선 활성 디바 이스의 소정의 어플리케이션에 따라서 조절될 수 있다. 예를 들어, 유전체층 (1010) 의 두꺼운 층은 예를 들어, 나노선 LED 및/또는 나노선 레이저에 대해, 도전성 구조 (1040) (또는 p-전극) 를 코어-쉘 구조 활성 디바이스의 상부에 한정할 수 있다. 이와 다르게, 조절된 얇은 절연층 (1010) 은 도전성 구조 (1040) (또는 p-전극) 로 하여금 더 큰 두께 또는 높이 (즉, 증가된 범위) 를 가지게 하고, 이는, 활성 디바이스의 저항성을 감소시킬 수 있다. 그러나, 다양한 실시형태에서, 도전성 구조 (1040) (또는 p-전극) 의 더 큰 두께는 레이저 캐비티와 같은 활성 디바이스에 대한 손실에 기여하도록 기대될 수 있다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 도전성 구조 (1040) (또는 p-전극) 의 최적의 성능은 활성 디바이스의 저항성의 감소를 예상 캐비티 손실로 균형을 맞춤으로써 달성될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 예시적인 LED 디바이스 (1000) 의 쉘 구조 (835) 의 사이드월에 따른 도전성 구조 (1040) (또는 p-전극) 의 두께는 고효율 성능을 위해 약 1㎛ 내지 약 9㎛ 의 범위에 있을 수 있다. 다양한 실시형태에서, LED 디바이스 (1000) 는, 예를 들어, 약 10㎛ 의 전체 높이를 가질 수 있다.
도 10b 에서, 디바이스 (1000) 는, p-전극 (1045), 유전체 (1015), 및 선택적 성장 마스크 (825) (도 10a 참조) 로 에칭된 트렌치 (1035) 를 가지는 선택적 콘택트 마스크 (1025) 를 더 포함할 수 있다.
p-전극 (1045) 및 하부 유전체 (1015) 는 도전성 구조 (1040) 및 유전체층 (1010) (도 10a 참조) 을 패터닝하고 에칭함으로써 형성될 수 있다. 그 결과, 선택적 성장 마스크 (825) 의 표면 부분 (미도시) 이 노출될 수 있고 각각의 코어- 쉘 구조의 양 측면에 유전체 (1015) 에 의해 분리될 수 있다. 패터닝 및 에칭 프로세스 이후에, 선택적 콘택트 마스크 (1025) 는 선택적 성장 마스크 (825) 의 표면의 노출된 부분을 통해서 트렌치 (1035) 를 형성함으로써 형성될 수 있고, 여기서, 코어-쉘 활성 구조의 각각의 측면은 적어도 하나의 트렌치 (1035) 를 포함할 수 있다. 그 결과, 하부 버퍼층 (820) 의 표면 부분은 트렌치 (1035) 의 바닥으로서 이용될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 선택적 콘택트 마스크 (1025) 의 두께는 LED 디바이스 (1000) 의 성능에 대해 아주 중요할 수 있다. 예를 들어, 30㎚ 의 두께를 가지는 실리콘 질화물 선택적 성장 마스크는 LED 디바이스 (1000) 의 브레이크 다운 이전에 약 20 볼트 이상의 전압을 지원하도록 충분히 두꺼울 수 있다. 다양한 실시형태에서, 선택적 콘택트 마스크 (1025) 는 약 30 이하의 두께를 가질 수 있다. 그러나, 더 두꺼운 선택적 성장 마스크는 나노선 및 나노선 활성 디바이스 프로세스에 용이하게 수용될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
도 10c 에서, 디바이스 (1000) 는, n-측 콘택트와 도핑된 버퍼층 (820) 및 나노선 코어 (830) 를 포함하는 중심 도전성 영역 사이에서 도전성을 확보하기 위해 형성된 n-전극 (1080) 을 포함할 수 있다. 중심 도전성 영역은, 예를 들어, 고농도 도핑된 n+ GaN 영역일 수 있다. 다양한 실시형태에서, n-전극 (1080) 은 선택적 콘택트 마스크 (1025) 의 각각의 표면과 트렌치 (1035) 의 바닥으로 전극 물질을 증착함으로써 형성된 도전성 구조를 포함할 수 있다. 예시적인 실시형 태에서, n-전극 (1080) 은, 예를 들어, Al/Ti/Pt/Au 와 같은 적층된 금속 결합체로 형성될 수 있다.
1099 에서, 도 10c 의 나노선 LED 디바이스 (1000) 의 결과 광이 기판 (820) 을 통해서 추출될 수 있고, 이는, 녹색 및 청색 파장에서 투명할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 나노선 LED 디바이스 (1000) 가 충분한 회절울 위해 충분히 작을 수 있기 때문에, 더 많은 확산 광 출력이 디바이스 (1000) 의 상부 측면에서 발생할 수 있다. 이 확산 광 출력은 몇몇 고체-상 조명 어플리케이션에서 유리할 수 있다.
이 방법으로, 개시된 나노선 LED 디바이스 (1000) 는 통상적인 LED 디바이스와 비교하여 고유한 특성을 제공할 수 있다. 첫째, 이는, 예를 들어, 종래의 평면 LED 구조와 비교하여 대략 10 배의 인수만큼 코어-쉘 성장 활성 영역 면적 (즉, MQW 활성 쉘 면적) 이 증가될 수 있기 때문에, 더 높은 휘도를 가질 수 있다. 둘째, 광 추출이 개선되어 LED 의 출력 효율을 증가시킬 수 있다. 이는, LED 디바이스의 기하학적 형상이 웨이퍼 표면, 즉, 기판 표면에 대해 법선으로 배향된 활성 영역 면적의 대부분을 이룰 수 있기 때문이다. MQW 활성 영역의 양측의 한정 영역은 수직 방향으로 LED 광을 유도하는 경향이 있을 수 있다. 셋째, 복수의 나노선 및/또는 나노선 어레이의 각각의 위치 및 직경의 고정밀도로 인해, LED 디바이스 (1000) 의 결과 어레이는 광자 결정으로서 구성될 수 있고, 이는, 광 출력 커플링 효율성을 더 개선시킬 수 있다. 넷째, 나노선 LED 저항은, 예를 들어, p-전극 (1045) 의 콘택트 면적과 같은 전기적 콘택트 면적의 증가로 인 해 현저하게 감소될 수 있다. 마지막으로, LED 디바이스 (1000) 는 보다 높은 휘도를 가지는 특정 광 전력을 제공할 수 있기 때문에, 더 많은 디바이스가 소정의 웨이퍼상에서 처리될 수 있고, 이는, 제조 비용을 저감시킬 수 있으며 또한 제조 효율성을 증대시킬 수 있다. 예를 들어, 금속 콘택트를 허용하기 위해, LED 디바이스 (1000) 는, 예를 들어, 약 100㎛ 의 피치 공간 (즉, 임의의 2 개의 인접한 나노선 디바이스들 사이에 이격되는 중심-대-중심) 을 포함할 수 있다. 따라서, 4 인치 웨이퍼는, 동시에 제조될 수 있는, 수많은 나노선 LED 디바이스 (1000), 예를 들어, 약 780000 개 이상의 디바이스를 포함할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 피치 공간은 단일 4 인치 웨이퍼로 하여금, 예를 들어, 100 만개 초과의 LED 디바이스 (1000) 를 포함하게 하도록 더 감소될 수 있다.
도 11 내지 도 12 는 본 교시에 따라서 도 8 내지 도 10 에 도시된 코어-쉘 성장 나노선/MQW 활성 구조를 이용하는 예시적인 나노선 레이저 디바이스를 도시한다. 나노선 및/또는 나노선 어레이의 사이드월 패싯이 원자 단층의 스케일상에 평평함을 가지는 정확한 {1100} 패싯이기 때문에, 레이저 디바이스에 대한 고품질 MQW 활성 영역이 외평면 (superior flat) "사이드월 기판" 에 형성될 수 있다. 또한, 사이드월 패싯의 수직 배향은, 및 나노선의 균일한 주기성 및 길이는 패싯들을 에칭하거나 또는 클리빙 (cleaving) 하는 고-쓰루풋 방법을 제공하여 광학 캐비티를 형성할 수 있다. 고유한 주기성은 직선으로 확립되는 광결정 광학 캐비티를 허용할 수 있다.
도 11 에 도시된 바와 같이, 나노선 레이저 디바이스 (1100) 는 레이저 활성 구조로서 코어-쉘 성장 나노선/MQW 활성 구조를 이용하여 도 8 내지 도 10 에 설명된 프로세스로부터 제조될 수 있다. 나노선 레이저 디바이스 (1100) 는 연마된 쉘 구조 (1135), 연마된 p-전극 (1145), 및 패시베이션 층 (1195) 을 포함할 수 있고, 패시베이션 층은 연마된 쉘 구조 (1135) 및 연마된 p-전극 (1145) 의 각각의 표면상에 형성되어 레이저 활성 구조를 캡 (cap) 할 수 있다.
연마된 쉘 구조 (1135) 및 연마된 p-전극 (1145) 은 도 10c 에 도시된 바와 같이 코어-쉘 나노선/MQW 활성 구조 (즉, 레이저 활성 구조) 의 (바닥 말단으로서 기판 (810) 에 대해) 상부 말단 상에서 연마함으로써 (즉, 제거함으로써) 형성될 수 있다. 다양한 연마 프로세스, 기계적 지지체로서 에칭된 유전체 (1015) 를 이용하는 예를 들어, 화학적-기계적 연마가 이용될 수 있다.
연마 단계는 나노선 레이서 디바이스 (1100) 의 제조력을 축소시키지 않고 동시에 수많은 레이저 패싯을 연마하도록 이용될 수 있다. 예를 들어, 약 780000 개 이상의 수많은 나노선 레이저 디바이스 (1100) 는 높은 제조 효율성으로 4 인치 웨이퍼상에 형성될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 피치 공간은 단일 4 인치 웨이퍼로 하여금, 예를 들어, 100 만개 초과의 레이저 디바이스 (1100) 를 포함하도록 더 허용하도록 감소될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 연마된 쉘 구조 (1135) 의 사이드월을 따라서 형성된 연마된 p-전극 (1145) 의 범위 (예를 들어, 두께 또는 높이) 는 레이저 디바이스 (1100) 에 대한 최적의 성능으로 하부 에칭된 유전체 (1015) 의 두께를 조절함으로써 조절될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 도 11 에 도시된 연마된 쉘 구조 (1135) 의 사이드월을 따라서 연마된 p-전극 (1145) 의 두께는, 전반적인 높이가 약 10㎛ 인 경우, 약 1㎛ 내지 약 5㎛ 의 범위일 수 있다.
패시베이션 층 (1195) 은, 각각의 레이저 활성 구조의 연마된 상부 말단에서, 즉, 연마된 p-전극 (1145) 및 연마된 쉘 구조 (1135) 의 각각의 표면상에서 형성될 수 있다. 패시베이션 층 (1195) 은 나노선 레이저 디바이스 (1000) 의 불필요한 비방사선 재결합 또는 접합 누설을 회피하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 패시베이션 층 (1195) 은, 예를 들어, 약 10 내지 약 100㎚ 의 두께를 가지는 당업자에게 알려진 임의의 유전체 물질로 형성될 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 나노선 캐비티 (즉, 나노선 코어 (830)) 를 둘러싸는 연마된 쉘 구조 (1135) 에 이용된 물질의 조성률 및 굴절률은 1199 에서 광학 레이징 프로세스 (optical lasing process) 에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 나노선이 약 200㎚ 의 예시적인 직경을 가지는 경우, 몇몇 광학 레이징 모드는 캐비티의 외부에서 존재할 수 있다. 따라서, 이 레이저는, 캐비티를 둘러싸는 물질, 즉, 연마된 쉘 구조 (1135) 의 각각의 층에 이용된 물질의 조성률 및 굴절률에 대해 더욱 민감할 수 있다.
다른 실시형태에서, 레이저 광학 캐비티 (즉, 나노선 코어 (830)) 상의 어떠한 물리적으로 낮은 패싯도 존재하지 않기 때문에, 선택적 성장 마스크 (1025) 의 주변에 효율적인 굴절률의 변화가 있을 수 있다. 이 굴절률 변화는, 광학 레이징 모드가 캐비티의 외부에서 존재할 수 있다는 사실에 의해 도움을 받을 수 있다 (즉, 더 크게될 수 있다). 예시적인 실시형태에서, 나노선 레이저 디바이스 (1100) (도 11 참조) 는 최대 반사율에 대한 선택적 콘택트 마스크 (1025) 의 두께를 조절함으로써 적절하게 조절될 수 있다. 예를 들어, 레이저 디바이스 (1100) 에 대한 선택적 콘택트 마스크 (1025) 의 광 두께는, 디바이스가 450㎚ 에서 청색 광을 방출하기 때문에, 약 220㎚ 내지 약 230㎚ 의 범위에 있을 수 있다.
도 12 는 다른 예시적인 레이저 디바이스 (1200) 를 도시하고, 여기서, DBR (distributed Bragg reflector) 미러 스택 (1220) 은 기판 (810) 과 선택적 성장 마스크 (1025) 의 층들 사이에 배치될 수 있고, 이와는 반대로, 도핑된 버퍼층 (820) 은 도 11 에 도시된 레이저 디바이스 (1100) 의 이 2 개의 층들 사이에 배치된다.
DBR 미러 스택 (1220) 은 에피택셜 DBR 미러 스택일 수 있다. DBR 미러 스택 (1220) 은, 예를 들어, GaN 및 AlGaN 의 1/4 파장 교대층을 포함할 수 있다. 다양한 실시형태에서, DBR 미러 스택 (1220) 은 반사율을 개선시키고 레이저 (1299) 의 캐비티 Q 를 증가시키도록 조율될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 도 10 내지 도 12 에 도시된 모든 나노선 활성 디바이스는, 헤테로구조의 더 큰 저항성 p-전극 (예를 들어, p-전극 (1045 및/또는 1145)) 이 각각의 코어-쉘 나노선/MQW 활성 구조의 외부 주변인 더 넓은 면적에 위치될 수 있기 때문에, 낮은 디바이스 저항을 제공할 수 있다. 예를 들어, (도 10 에 도시된) LED 디바이스 (1000) 에 대해, p-전극 (1045) 은 디바이스 저항을 더욱 감소시키기 위해 디바이스 (1000) 의 상부를 완전하게 커버할 수 있도록 해터닝될 수 있다.
단일 나노선이 설명의 목적으로 도 8 내지 도 12 에 도시되지만, 나노스케일 활성 디바이스에 대한 (예를 들어, 도 1 내지 도 6 에 도시된) 복수의 나노선 및/또는 나노선 어레이의 각각의 나노선에 코어-쉘 성장 프로세스가 넓은 면적 (예를 들어, 전체 웨이퍼) 에서 동시에 수행될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
본 발명의 다른 실시형태는 본 명세서에 개시된 본 발명의 상세한 설명 및 실행을 고려하는 경우 당업자에게 명백하다. 이하의 청구범위에 나타난 본 발명의 진정한 범위 및 취지를 통해서, 상세한 설명 및 예시는 단지 예시적으로서 고찰되도록 의도된다.

Claims (25)

  1. 기판 위에 선택적 성장 마스크를 형성하는 단계로서, 상기 선택적 성장 마스크는 상기 기판의 복수의 부분들을 노출하는 복수의 패터닝된 개구 (aperture) 들을 포함하는, 상기 선택적 성장 마스크를 형성하는 단계;
    선택적 비-펄스 성장 모드를 이용하여, 상기 패터닝된 개구들의 각각에 노출된 상기 기판의 상기 복수의 부분들의 각각에 반도체 물질을 성장시키는 단계;
    상기 비-펄스 성장 모드에서 펄스 성장 모드로 성장 모드 전환을 수행하는 단계; 및
    상기 반도체 물질의 상기 펄스 성장 모드를 계속함으로써 복수의 반도체 나노선들을 형성하는 단계를 포함하는, 나노선 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 지지 기판 표면위에 버퍼층을 포함하고,
    상기 반도체 물질은 상기 버퍼층 상의 상기 복수의 패터닝된 개구들을 통해서 선택적으로 성장되는, 나노선 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판은 Si, SiC, 사파이어 (sapphire), GaN 및 GaAs 로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질들을 포함하는, 나노선 제조 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 반도체 물질의 상기 선택적 비-펄스 성장 이전에 하나 이상의 세정 프로세스들을 더 포함하는, 나노선 제조 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 패터닝된 개구들은 약 10㎚ 내지 약 1000㎚ 의 직경 및 약 50㎚ 내지 약 10㎛ 의 피치를 가지는 육각형 어레이를 형성하는, 나노선 제조 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 반도체 나노선들의 각각 및 상기 복수의 패터닝된 개구들의 각각의 단면 피쳐는 실질적으로 유사한, 나노선 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 단면 피쳐는 다각형, 직사각형, 정사각형, 타원형, 및 원형으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 형상인, 나노선 제조 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 비-펄스 성장 모드에서 펄스 성장 모드로 성장 모드 전환을 수행하는 단계는, 상기 반도체 물질의 성장이 상기 선택적 성장 마스크의 위로 돌출하기 전 에 수행되는, 나노선 제조 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 반도체 나노선들에 대한 상기 반도체 물질은 GaN, AlN, InN, InGaN, AlInGaN 및 AlGaN 으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질들을 포함하는, 나노선 제조 방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 선택적 비-펄스 성장은 약 100 내지 약 500 의 범위의 Ⅲ 족/Ⅴ 족 비율을 가지는 Ⅲ 족 및 Ⅴ 족 전구체 가스들을 포함하는, 나노선 제조 방법.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 펄스 성장은 하나 이상의 시퀀스 루프들을 통해서 상기 반도체 물질의 Ⅲ 족 및 Ⅴ 족 전구체 가스들을 교대로 성장 반응기에 도입하는 단계를 포함하고,
    상기 전구체 가스들은 약 60 내지 약 300 의 범위의 Ⅲ 족/Ⅴ 족 비율을 포함하는, 나노선 제조 방법.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 펄스 성장은 약 2㎛/hr 이상의 수직 성장 레이트를 포함하는, 나노선 제조 방법.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 반도체 나노선들의 각각은 약 10㎚ 내지 약 100㎛ 의 길이를 가지는, 나노선 제조 방법.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 비-펄스 성장 모드에서 펄스 성장 모드로 성장 모드 전환을 수행하는 단계는, 상기 반도체 물질의 성장이 상기 선택적 성장 마스크의 위로 돌출하여 상기 선택적 성장 마스크의 표면상에 부분적으로 배치된 복수의 절단된 피라미드-형상 나노구조들을 형성한 후에 수행되고; 그리고
    상기 복수의 반도체 나노선들을 형성하는 단계는, 반도체 나노선의 단면 피쳐와 상기 복수의 절단된 피라미드-형상 나노구조들의 각각의 상부 패싯 (top facet) 이 실질적으로 유사하도록, 상기 반도체 물질의 상기 펄스 성장 모드를 계속함으로써 상기 복수의 절단된 피라미드-형상 나노구조들의 각각상에 상기 반도체 나노선을 형성하는 단계를 포함하는, 나노선 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 반도체 나노선은 상기 복수의 패터닝된 개구들의 각각의 단면 치수보다 더 작은 단면 치수를 포함하는, 나노선 제조 방법.
  16. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 나노선 제조 방법에 의해 형성된 Ⅲ 족-N 나노선 어레이로서,
    복수의 선택된 표면 영역들을 포함하는 지지체; 및
    상기 지지체의 상기 복수의 선택된 표면 영역들의 각각에 연결되고 상기 복수의 선택된 표면 영역들의 각각으로부터 연장하는 Ⅲ 족-N 나노선으로서, 상기 Ⅲ 족-N 나노선은 단일 방향을 따라서 배향되고 상기 복수의 선택된 표면 영역들 중 하나의 단면 피쳐를 유지하는, 상기 Ⅲ 족-N 나노선을 포함하는, Ⅲ 족-N 나노선 어레이.
  17. 제 16 항에 있어서,
    (0001) 결정 방향을 따라서 배향된 GaN 나노선을 더 포함하는, Ⅲ 족-N 나노선 어레이.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 Ⅲ 족-N 나노선은 GaN, AlN, InN, InGaN, AlGaN, 및 AlInGaN 으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질들을 포함하는, Ⅲ 족-N 나노선 어레이.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 Ⅲ 족-N 나노선은 다각형, 직사각형, 정사각형, 타원형, 및 원형으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 단면 형상들을 포함하는, Ⅲ 족-N 나노선 어레이.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 Ⅲ 족-N 나노선은 약 100 이상의 애스펙트비 및 약 250㎚ 이하의 단면 치수를 포함하는, Ⅲ 족-N 나노선 어레이.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 지지체는 기판상에 배치된 선택적 성장 마스크를 통해서 상기 기판의 복수의 부분들의 각각에 배치된 Ⅲ 족-N 나노선 핵 (group Ⅲ-N nanowire nucleus) 을 포함하고,
    상기 Ⅲ 족-N 나노선 핵의 표면은 상기 지지체의 상기 복수의 선택된 표면 영역들 중 하나를 포함하는, Ⅲ 족-N 나노선 어레이.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 지지체는, 상기 Ⅲ 족-N 나노선 핵으로부터 형성되고 상기 선택적 성장 마스크상에 부분적으로 배치된 피라미드-형상 Ⅲ 족-N 나노구조를 더 포함하고,
    상기 피라미드 형상 Ⅲ 족-N 나노구조의 상부 패싯은 상기 지지체의 상기 복수의 선택된 표면 영역들 중 하나를 포함하는, Ⅲ 족-N 나노선 어레이.
  23. 기판;
    상기 기판위의 선택적 성장 마스크로서, 상기 선택적 성장 마스크는 상기 기판의 복수의 부분들을 노출하는 복수의 패터닝된 개구들을 포함하는, 상기 선택적 성장 마스크; 및
    상기 기판의 상기 복수의 부분들의 각각에 연결되고 상기 복수의 부분들의 각각으로부터 연장하는 Ⅲ 족-N 나노선으로서, 상기 Ⅲ 족-N 나노선은 단일 방향을 따라서 배향되고 복수의 선택된 표면 영역들 중 하나의 단면 피쳐를 유지하고, 상기 Ⅲ 족-N 나노선은 상기 선택적 성장 마스크의 상부위로 연장하는, 상기 Ⅲ 족-N 나노선을 포함하는, Ⅲ 족-N 나노선 어레이.
  24. 복수의 GaN 나노선들을 포함하는 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 나노선 제조 방법에 의해 형성된 나노선 어레이로서, 상기 복수의 GaN 나노선들의 각각은 결함이 없는, 상기 나노선 어레이; 및
    상기 복수의 GaN 나노선들로부터 합체된 (coalesced) GaN 필름으로서, 상기 GaN 필름은 약 107cm-2 이하의 결함 밀도를 가지는, 상기 GaN 필름을 포함하는, GaN 기판 구조물.
  25. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 나노선 제조 방법에 의해 형성된 복수의 나노선들을 포함하는, 기판.
KR1020087021861A 2006-03-10 2007-03-09 Gan 나노선의 펄스 성장 및 ⅲ 족 질화물 반도체 기판 물질과 디바이스에서의 어플리케이션 KR101019941B1 (ko)

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US78083306P 2006-03-10 2006-03-10
US60/780,833 2006-03-10
US79833706P 2006-05-08 2006-05-08
US60/798,337 2006-05-08
US80815306P 2006-05-25 2006-05-25
US60/808,153 2006-05-25
US88936307P 2007-02-12 2007-02-12
US60/889,363 2007-02-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090008182A true KR20090008182A (ko) 2009-01-21
KR101019941B1 KR101019941B1 (ko) 2011-03-09

Family

ID=39314695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087021861A KR101019941B1 (ko) 2006-03-10 2007-03-09 Gan 나노선의 펄스 성장 및 ⅲ 족 질화물 반도체 기판 물질과 디바이스에서의 어플리케이션

Country Status (12)

Country Link
US (4) US7521274B2 (ko)
EP (1) EP1994552B1 (ko)
JP (1) JP5592610B2 (ko)
KR (1) KR101019941B1 (ko)
AU (1) AU2007313096B2 (ko)
CA (1) CA2643439C (ko)
IL (1) IL193824A (ko)
MX (1) MX2008011275A (ko)
MY (1) MY149865A (ko)
NZ (1) NZ570678A (ko)
SG (1) SG170094A1 (ko)
WO (1) WO2008048704A2 (ko)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120028103A (ko) * 2010-09-14 2012-03-22 삼성엘이디 주식회사 Ⅲ족 질화물 나노로드 발광 소자 제조방법
KR20120067157A (ko) * 2010-12-15 2012-06-25 삼성엘이디 주식회사 발광소자 및 그 제조방법
KR20130095782A (ko) * 2010-11-04 2013-08-28 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 결정학적으로 이완된 구조에 기초한 고체 상태 발광 디바이스
KR101356701B1 (ko) * 2012-03-22 2014-02-04 삼성전자주식회사 발광소자 및 그 제조방법
KR20140058012A (ko) * 2012-11-05 2014-05-14 삼성전자주식회사 나노구조 발광 소자
KR20140067076A (ko) * 2011-09-26 2014-06-03 글로 에이비 나노와이어 크기의 광-전기 구조 및 이를 제조하는 방법
KR20140070572A (ko) * 2011-09-26 2014-06-10 글로 에이비 틈새 보이드들을 가진 합체된 나노와이어 구조들 및 이를 제조하는 방법
KR20150043152A (ko) * 2013-10-14 2015-04-22 삼성전자주식회사 나노구조 반도체 발광소자
KR20150056557A (ko) * 2012-09-18 2015-05-26 글로 에이비 나노피라미드 크기의 광전자 구조 및 이를 제조하는 방법
KR20150083329A (ko) * 2014-01-09 2015-07-17 삼성전자주식회사 반도체 발광소자
US9099329B2 (en) 2012-11-20 2015-08-04 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. In nanowire, device using the same and method of manufacturing in nanowire
US9257605B2 (en) 2013-10-31 2016-02-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Nano-structure semiconductor light emitting device
KR20190094143A (ko) * 2016-06-28 2019-08-12 꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈 3차원 반도체 소자의 에피택셜 성장에 적합한 핵형성 구조물
KR20200053860A (ko) * 2018-11-09 2020-05-19 전남대학교산학협력단 미세기둥으로 연결된 GaN 계열 박막층을 가진 반도체 기판 및 이의 제조 방법

Families Citing this family (307)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7713352B2 (en) * 2001-06-29 2010-05-11 University Of Louisville Research Foundation, Inc. Synthesis of fibers of inorganic materials using low-melting metals
US7638346B2 (en) * 2001-12-24 2009-12-29 Crystal Is, Inc. Nitride semiconductor heterostructures and related methods
US8545629B2 (en) 2001-12-24 2013-10-01 Crystal Is, Inc. Method and apparatus for producing large, single-crystals of aluminum nitride
US20060005763A1 (en) * 2001-12-24 2006-01-12 Crystal Is, Inc. Method and apparatus for producing large, single-crystals of aluminum nitride
US7192849B2 (en) * 2003-05-07 2007-03-20 Sensor Electronic Technology, Inc. Methods of growing nitride-based film using varying pulses
US8029186B2 (en) * 2004-11-05 2011-10-04 International Business Machines Corporation Method for thermal characterization under non-uniform heat load
EP2410582B1 (en) * 2005-05-24 2019-09-04 LG Electronics Inc. Nano rod type light emitting diode and method for fabricating a nano rod type light emitting diode
US7641735B2 (en) * 2005-12-02 2010-01-05 Crystal Is, Inc. Doped aluminum nitride crystals and methods of making them
US7871912B2 (en) * 2005-12-13 2011-01-18 Versatilis Llc Methods of making semiconductor-based electronic devices by forming freestanding semiconductor structures
US7638416B2 (en) * 2005-12-13 2009-12-29 Versatilis Llc Methods of making semiconductor-based electronic devices on a wire and articles that can be made using such devices
US7700471B2 (en) * 2005-12-13 2010-04-20 Versatilis Methods of making semiconductor-based electronic devices on a wire and articles that can be made thereby
JP5483887B2 (ja) * 2006-03-08 2014-05-07 クナノ アーベー Si上のエピタキシャルな半導体ナノワイヤの金属無しでの合成方法
US7968359B2 (en) * 2006-03-10 2011-06-28 Stc.Unm Thin-walled structures
WO2008048704A2 (en) 2006-03-10 2008-04-24 Stc.Unm Pulsed growth of gan nanowires and applications in group iii nitride semiconductor substrate materials and devices
GB2436398B (en) * 2006-03-23 2011-08-24 Univ Bath Growth method using nanostructure compliant layers and HVPE for producing high quality compound semiconductor materials
US9034103B2 (en) * 2006-03-30 2015-05-19 Crystal Is, Inc. Aluminum nitride bulk crystals having high transparency to ultraviolet light and methods of forming them
EP2007933B1 (en) * 2006-03-30 2017-05-10 Crystal Is, Inc. Methods for controllable doping of aluminum nitride bulk crystals
US7741647B2 (en) 2006-05-22 2010-06-22 Hewlett-Packard Development Company Utilizing nanowire for different applications
US8483820B2 (en) * 2006-10-05 2013-07-09 Bioness Inc. System and method for percutaneous delivery of electrical stimulation to a target body tissue
US8227817B2 (en) * 2006-12-22 2012-07-24 Qunano Ab Elevated LED
US8183587B2 (en) * 2006-12-22 2012-05-22 Qunano Ab LED with upstanding nanowire structure and method of producing such
KR20090096704A (ko) * 2006-12-22 2009-09-14 큐나노 에이비 직립 나노와이어 구조를 갖는 led 및 이를 제조하는 방법
US8049203B2 (en) 2006-12-22 2011-11-01 Qunano Ab Nanoelectronic structure and method of producing such
KR101549270B1 (ko) * 2007-01-12 2015-09-01 큐나노 에이비 질화물 나노와이어 및 이의 제조 방법
CN107059116B (zh) 2007-01-17 2019-12-31 晶体公司 引晶的氮化铝晶体生长中的缺陷减少
US9771666B2 (en) 2007-01-17 2017-09-26 Crystal Is, Inc. Defect reduction in seeded aluminum nitride crystal growth
GB0701069D0 (en) * 2007-01-19 2007-02-28 Univ Bath Nanostructure template and production of semiconductors using the template
JP5730484B2 (ja) * 2007-01-26 2015-06-10 クリスタル アイエス インコーポレイテッド 厚みのある擬似格子整合型の窒化物エピタキシャル層
US8080833B2 (en) * 2007-01-26 2011-12-20 Crystal Is, Inc. Thick pseudomorphic nitride epitaxial layers
WO2008115600A1 (en) * 2007-03-21 2008-09-25 Olambda, Inc. Multi-material hard mask or prepatterned layer for use with multi-patterning photolithography
US8237151B2 (en) * 2009-01-09 2012-08-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Diode-based devices and methods for making the same
US8964020B2 (en) 2007-04-25 2015-02-24 Stc.Unm Solid-state microscope for selectively imaging a sample
US9106056B1 (en) * 2007-04-25 2015-08-11 Stc.Unm Phase-coupled arrays of nanowire laser devices and method of controlling an array of such devices
US7759689B2 (en) * 2007-05-07 2010-07-20 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Photonic crystal structures and methods of making and using photonic crystal structures
US8088220B2 (en) 2007-05-24 2012-01-03 Crystal Is, Inc. Deep-eutectic melt growth of nitride crystals
KR100904588B1 (ko) * 2007-07-05 2009-06-25 삼성전자주식회사 코어/쉘 형태의 나노와이어를 제조하는 방법, 그에 의해제조된 나노와이어 및 이를 포함하는 나노와이어 소자
EP2202329B1 (en) * 2007-09-03 2016-05-04 Sophia School Corporation Iii nitride structure and method for manufacturing iii nitride semiconductor fine columnar crystal
KR100972842B1 (ko) * 2007-09-11 2010-07-28 포항공과대학교 산학협력단 나노막대를 포함하는 나노디바이스 및 그 제조 방법
JP5015705B2 (ja) * 2007-09-18 2012-08-29 ルネサスエレクトロニクス株式会社 層間絶縁膜形成方法、層間絶縁膜、半導体デバイス、および半導体製造装置
US8652947B2 (en) 2007-09-26 2014-02-18 Wang Nang Wang Non-polar III-V nitride semiconductor and growth method
CN101910050B (zh) * 2007-10-26 2013-09-25 昆南诺股份有限公司 相异材料上的纳米线生长
DE102007052071A1 (de) 2007-10-30 2009-05-07 Stada Arzneimittel Ag Stabilisiertes Atorvastatin
US20090200539A1 (en) * 2008-02-08 2009-08-13 Pengfei Qi Composite Nanorod-Based Structures for Generating Electricity
GB2458442A (en) * 2008-02-29 2009-09-23 Univ Dublin City Wide band gap nanostructured devices
DE102008015333B4 (de) * 2008-03-20 2021-05-12 Gsi Helmholtzzentrum Für Schwerionenforschung Gmbh Nanodraht-Strukturelement, Verfahren zu dessen Herstellung, Mikroreaktorsystem und Katalysatorsystem
WO2009137556A2 (en) * 2008-05-06 2009-11-12 Kyma Technologies, Inc. Group iii nitride templates and related heterostructures, devices, and methods for making them
US8390005B2 (en) * 2008-06-30 2013-03-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Apparatus and method for nanowire optical emission
US8669574B2 (en) * 2008-07-07 2014-03-11 Glo Ab Nanostructured LED
US8138493B2 (en) * 2008-07-09 2012-03-20 Qunano Ab Optoelectronic semiconductor device
SE533090C2 (sv) * 2008-07-09 2010-06-22 Qunano Ab Nanostrukturerad ljusdiod
KR100956499B1 (ko) * 2008-08-01 2010-05-07 주식회사 실트론 금속층을 가지는 화합물 반도체 기판, 그 제조 방법 및이를 이용한 화합물 반도체 소자
US8058627B2 (en) * 2008-08-13 2011-11-15 Wisys Technology Foundation Addressable transmission electron microscope grid
US20110140072A1 (en) * 2008-08-21 2011-06-16 Nanocrystal Corporation Defect-free group iii - nitride nanostructures and devices using pulsed and non-pulsed growth techniques
JP5655228B2 (ja) * 2008-09-01 2015-01-21 国立大学法人北海道大学 半導体構造物の製造方法
JP5547076B2 (ja) * 2008-09-01 2014-07-09 学校法人上智学院 半導体光素子アレイおよびその製造方法
US8421052B2 (en) * 2008-09-02 2013-04-16 Georgia Tech Research Corporation Transverse force, pressure and vibration sensors using piezoelectric nanostructures
US9000353B2 (en) 2010-06-22 2015-04-07 President And Fellows Of Harvard College Light absorption and filtering properties of vertically oriented semiconductor nano wires
US8890271B2 (en) * 2010-06-30 2014-11-18 Zena Technologies, Inc. Silicon nitride light pipes for image sensors
US8735797B2 (en) 2009-12-08 2014-05-27 Zena Technologies, Inc. Nanowire photo-detector grown on a back-side illuminated image sensor
US8546742B2 (en) 2009-06-04 2013-10-01 Zena Technologies, Inc. Array of nanowires in a single cavity with anti-reflective coating on substrate
US9478685B2 (en) 2014-06-23 2016-10-25 Zena Technologies, Inc. Vertical pillar structured infrared detector and fabrication method for the same
US8384007B2 (en) 2009-10-07 2013-02-26 Zena Technologies, Inc. Nano wire based passive pixel image sensor
US8748799B2 (en) 2010-12-14 2014-06-10 Zena Technologies, Inc. Full color single pixel including doublet or quadruplet si nanowires for image sensors
US8889455B2 (en) * 2009-12-08 2014-11-18 Zena Technologies, Inc. Manufacturing nanowire photo-detector grown on a back-side illuminated image sensor
US9343490B2 (en) 2013-08-09 2016-05-17 Zena Technologies, Inc. Nanowire structured color filter arrays and fabrication method of the same
US8274039B2 (en) 2008-11-13 2012-09-25 Zena Technologies, Inc. Vertical waveguides with various functionality on integrated circuits
US8835831B2 (en) 2010-06-22 2014-09-16 Zena Technologies, Inc. Polarized light detecting device and fabrication methods of the same
US9406709B2 (en) 2010-06-22 2016-08-02 President And Fellows Of Harvard College Methods for fabricating and using nanowires
US8269985B2 (en) 2009-05-26 2012-09-18 Zena Technologies, Inc. Determination of optimal diameters for nanowires
US9299866B2 (en) 2010-12-30 2016-03-29 Zena Technologies, Inc. Nanowire array based solar energy harvesting device
US8299472B2 (en) 2009-12-08 2012-10-30 Young-June Yu Active pixel sensor with nanowire structured photodetectors
US8507840B2 (en) 2010-12-21 2013-08-13 Zena Technologies, Inc. Vertically structured passive pixel arrays and methods for fabricating the same
US8866065B2 (en) 2010-12-13 2014-10-21 Zena Technologies, Inc. Nanowire arrays comprising fluorescent nanowires
US9082673B2 (en) 2009-10-05 2015-07-14 Zena Technologies, Inc. Passivated upstanding nanostructures and methods of making the same
US8519379B2 (en) * 2009-12-08 2013-08-27 Zena Technologies, Inc. Nanowire structured photodiode with a surrounding epitaxially grown P or N layer
US8229255B2 (en) 2008-09-04 2012-07-24 Zena Technologies, Inc. Optical waveguides in image sensors
US20110115041A1 (en) * 2009-11-19 2011-05-19 Zena Technologies, Inc. Nanowire core-shell light pipes
US9515218B2 (en) * 2008-09-04 2016-12-06 Zena Technologies, Inc. Vertical pillar structured photovoltaic devices with mirrors and optical claddings
US20100304061A1 (en) * 2009-05-26 2010-12-02 Zena Technologies, Inc. Fabrication of high aspect ratio features in a glass layer by etching
US8791470B2 (en) * 2009-10-05 2014-07-29 Zena Technologies, Inc. Nano structured LEDs
US20100148221A1 (en) * 2008-11-13 2010-06-17 Zena Technologies, Inc. Vertical photogate (vpg) pixel structure with nanowires
KR101515100B1 (ko) * 2008-10-21 2015-04-24 삼성전자주식회사 발광 다이오드 및 그 제조 방법
US8932940B2 (en) 2008-10-28 2015-01-13 The Regents Of The University Of California Vertical group III-V nanowires on si, heterostructures, flexible arrays and fabrication
JP2010135185A (ja) * 2008-12-04 2010-06-17 Japan Science & Technology Agency 電子放出素子の製造方法及び電子放出素子
CN102308669A (zh) 2008-12-04 2012-01-04 加利福尼亚大学董事会 电子注入纳米结构半导体材料阳极电致发光的方法和装置
SE533531C2 (sv) * 2008-12-19 2010-10-19 Glo Ab Nanostrukturerad anordning
KR20100073757A (ko) * 2008-12-23 2010-07-01 삼성전자주식회사 마이크로 로드를 이용한 발광소자 및 그 제조방법
KR101563686B1 (ko) * 2009-01-15 2015-10-27 삼성전자주식회사 반도체 발광소자의 제조방법
CA2653581A1 (en) 2009-02-11 2010-08-11 Kenneth Scott Alexander Butcher Migration and plasma enhanced chemical vapour deposition
WO2010099216A2 (en) 2009-02-25 2010-09-02 California Institute Of Technology Methods for fabrication of high aspect ratio micropillars and nanopillars
JP4658233B2 (ja) * 2009-03-03 2011-03-23 パナソニック株式会社 窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法、および半導体発光素子の製造方法
US20100240167A1 (en) * 2009-03-23 2010-09-23 Neil Dasgupta Quantum confinement solar cell fabricated by atomic layer deposition
CN102449772A (zh) * 2009-03-25 2012-05-09 格罗有限公司 肖特基器件
KR101562060B1 (ko) 2009-04-06 2015-10-21 삼성전자주식회사 전기 에너지 발생 장치 및 그 제조 방법
WO2010118321A2 (en) * 2009-04-10 2010-10-14 Clean Cell International Inc. Composite nanorod-based structures for generating electricity
KR101603777B1 (ko) * 2009-04-16 2016-03-15 삼성전자주식회사 백색 발광 다이오드
US8299341B2 (en) * 2009-05-13 2012-10-30 The California Institute Of Technology Fabrication of vertically aligned metallic nanopillars
KR101061150B1 (ko) * 2009-05-22 2011-08-31 서울대학교산학협력단 발광 디바이스와 이의 제조 방법
US20100314551A1 (en) * 2009-06-11 2010-12-16 Bettles Timothy J In-line Fluid Treatment by UV Radiation
KR20120092091A (ko) * 2009-06-26 2012-08-20 캘리포니아 인스티튜트 오브 테크놀로지 페시베이팅된 실리콘 나노와이어들을 제조하기 위한 방법들 및 그에 따라 획득된 디바이스들
TWM386591U (en) * 2009-07-30 2010-08-11 Sino American Silicon Prod Inc Nano patterned substrate and epitaxial structure
US20110068368A1 (en) * 2009-09-18 2011-03-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device comprising a honeycomb heteroepitaxy
CN102714240A (zh) * 2009-10-02 2012-10-03 南达科他州大学 半导体纳米颗粒/纳米纤维复合电极
JP5094824B2 (ja) * 2009-10-19 2012-12-12 シャープ株式会社 棒状構造発光素子、バックライト、照明装置および表示装置
US8872214B2 (en) 2009-10-19 2014-10-28 Sharp Kabushiki Kaisha Rod-like light-emitting device, method of manufacturing rod-like light-emitting device, backlight, illuminating device, and display device
JP4912454B2 (ja) * 2009-12-07 2012-04-11 シャープ株式会社 棒状構造発光素子の製造方法、棒状構造発光素子、バックライト、照明装置および表示装置
KR101134840B1 (ko) 2009-10-26 2012-04-13 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 및 그 제조방법
WO2011063163A2 (en) * 2009-11-19 2011-05-26 California Institute Of Technology Methods for fabricating self-aligning arrangements on semiconductors
US9018684B2 (en) 2009-11-23 2015-04-28 California Institute Of Technology Chemical sensing and/or measuring devices and methods
JP2011135058A (ja) * 2009-11-30 2011-07-07 Honda Motor Co Ltd 太陽電池素子、カラーセンサ、ならびに発光素子及び受光素子の製造方法
US9112085B2 (en) 2009-11-30 2015-08-18 The Royal Institution For The Advancement Of Learning/Mcgill University High efficiency broadband semiconductor nanowire devices
US9306099B2 (en) 2009-12-01 2016-04-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Material including graphene and an inorganic material and method of manufacturing the material
JP5943339B2 (ja) * 2009-12-01 2016-07-05 国立大学法人北海道大学 発光素子およびその製造方法
JP2011119617A (ja) * 2009-12-07 2011-06-16 Sharp Corp 棒状構造発光素子の製造方法
JP5378184B2 (ja) * 2009-12-07 2013-12-25 シャープ株式会社 棒状構造発光素子、バックライト、照明装置および表示装置
US20110140071A1 (en) * 2009-12-14 2011-06-16 Olga Kryliouk Nano-spherical group iii-nitride materials
US20110175126A1 (en) * 2010-01-15 2011-07-21 Hung-Chih Yang Light-emitting diode structure
TWI479688B (zh) * 2010-01-15 2015-04-01 Epistar Corp 發光二極體裝置
WO2011156042A2 (en) 2010-03-23 2011-12-15 California Institute Of Technology Heterojunction wire array solar cells
EP2583317A4 (en) * 2010-06-18 2016-06-15 Glo Ab NANODRAHT LED STRUCTURE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
US9947829B2 (en) 2010-06-24 2018-04-17 Glo Ab Substrate with buffer layer for oriented nanowire growth
EP2588651B1 (en) 2010-06-30 2020-01-08 Crystal Is, Inc. Growth of large aluminum nitride single crystals with thermal-gradient control
KR101650720B1 (ko) * 2010-08-04 2016-09-06 삼성전자주식회사 나노로드 기반의 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법
CN101922015B (zh) * 2010-08-25 2012-07-04 中国科学院半导体研究所 一种InGaN半导体光电极的制作方法
JP4927223B2 (ja) * 2010-09-01 2012-05-09 シャープ株式会社 発光素子およびその製造方法、発光装置の製造方法、照明装置、バックライト並びに表示装置
KR20130093115A (ko) 2010-09-01 2013-08-21 샤프 가부시키가이샤 발광 소자 및 그 제조 방법, 발광 장치의 제조 방법, 조명 장치, 백라이트, 표시 장치 및 다이오드
KR101636915B1 (ko) * 2010-09-03 2016-07-07 삼성전자주식회사 그래핀 또는 탄소나노튜브를 이용한 반도체 화합물 구조체 및 그 제조방법과, 반도체 화합물 구조체를 포함하는 반도체 소자
FR2975532B1 (fr) 2011-05-18 2013-05-10 Commissariat Energie Atomique Connexion electrique en serie de nanofils emetteurs de lumiere
KR101710159B1 (ko) 2010-09-14 2017-03-08 삼성전자주식회사 Ⅲ족 질화물 나노로드 발광소자 및 그 제조 방법
WO2012035243A1 (fr) * 2010-09-14 2012-03-22 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Dispositif optoelectronique a base de nanofils pour l'émission de lumière
EP2636060A4 (en) 2010-10-28 2014-09-03 Univ Utah Res Found METHODS OF ENHANCING P-TYPE DOPING OF III-V SEMICONDUCTOR FILMS
KR101762176B1 (ko) 2010-11-23 2017-07-27 삼성전자 주식회사 나노로드 발광소자
TWI459460B (zh) * 2010-11-24 2014-11-01 Univ Nat Taiwan 半導體微奈米柱的製作方法與應用
WO2012075461A1 (en) * 2010-12-02 2012-06-07 Nanocrystal Corporation Defect-free group iii - nitride nanostructures and devices based on repetitive multiple step growth-etch sequence
EP2571065A4 (en) * 2010-12-08 2016-03-23 El Seed Corp GROUP III NITRIDE SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF
GB201021112D0 (en) 2010-12-13 2011-01-26 Ntnu Technology Transfer As Nanowires
TWI540754B (zh) * 2010-12-27 2016-07-01 鴻海精密工業股份有限公司 發光二極體及其形成方法
CN102593273B (zh) * 2011-01-17 2015-09-30 晶元光电股份有限公司 发光二极管装置及基板结构的形成方法
US8143147B1 (en) 2011-02-10 2012-03-27 Intermolecular, Inc. Methods and systems for forming thin films
US20120217474A1 (en) * 2011-02-25 2012-08-30 Agency For Science, Technology And Research Photonic device and method of making the same
FR2973936B1 (fr) 2011-04-05 2014-01-31 Commissariat Energie Atomique Procede de croissance selective sur une structure semiconductrice
JP2012222274A (ja) * 2011-04-13 2012-11-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ナノピラーの作製方法
TW201246599A (en) * 2011-05-06 2012-11-16 Nanocrystal Asia Inc Taiwan Semiconductor substrate and fabricating method thereof
WO2013130027A1 (en) * 2011-05-20 2013-09-06 Zena Technologies, Inc. Light absorption and filtering properties of vertically oriented semiconductor nano wires
CN102263171B (zh) * 2011-06-24 2013-10-09 清华大学 外延衬底、外延衬底的制备方法及外延衬底作为生长外延层的应用
US8895104B2 (en) * 2011-07-01 2014-11-25 International Business Machines Corporation Thin film composite membranes embedded with molecular cage compounds
US8962359B2 (en) 2011-07-19 2015-02-24 Crystal Is, Inc. Photon extraction from nitride ultraviolet light-emitting devices
CN102916095A (zh) * 2011-07-31 2013-02-06 华新丽华股份有限公司 发光二极管
US9178446B2 (en) * 2011-08-30 2015-11-03 Georgia Tech Research Corporation Triboelectric generator
US9035278B2 (en) 2011-09-26 2015-05-19 Glo Ab Coalesced nanowire structures with interstitial voids and method for manufacturing the same
JP5813448B2 (ja) * 2011-10-07 2015-11-17 シャープ株式会社 窒化物半導体素子の製造方法
TWI474507B (zh) * 2011-10-18 2015-02-21 Lextar Electronics Corp 固態發光元件之製作方法
JP5929115B2 (ja) * 2011-11-17 2016-06-01 富士通株式会社 半導体ナノデバイス
KR101279073B1 (ko) * 2011-11-21 2013-06-26 포항공과대학교 산학협력단 발광 다이오드 및 그 제조방법
FR2983639B1 (fr) 2011-12-01 2014-07-18 Commissariat Energie Atomique Dispositif optoelectronique comprenant des nanofils de structure coeur/coquille
US8937297B2 (en) 2011-12-02 2015-01-20 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Optoelectronic device including nanowires with a core/shell structure
DE102011056140A1 (de) 2011-12-07 2013-06-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip
FR2984599B1 (fr) * 2011-12-20 2014-01-17 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'un micro- ou nano- fil semiconducteur, structure semiconductrice comportant un tel micro- ou nano- fil et procede de fabrication d'une structure semiconductrice
CN106847805B (zh) * 2011-12-23 2020-08-21 英特尔公司 具有包含不同材料取向或组成的纳米线或半导体主体的共衬底半导体器件
US8648328B2 (en) 2011-12-27 2014-02-11 Sharp Laboratories Of America, Inc. Light emitting diode (LED) using three-dimensional gallium nitride (GaN) pillar structures with planar surfaces
US8785905B1 (en) * 2012-01-19 2014-07-22 Sandia Corporation Amber light-emitting diode comprising a group III-nitride nanowire active region
US9653286B2 (en) 2012-02-14 2017-05-16 Hexagem Ab Gallium nitride nanowire based electronics
KR101326056B1 (ko) * 2012-02-15 2013-11-07 주식회사 칩테크놀러지 반도체 발광 다이오드 및 그의 제조 방법
KR101326058B1 (ko) * 2012-02-15 2013-11-07 주식회사 칩테크놀러지 반도체 발광 다이오드 및 그의 제조 방법
WO2013126432A1 (en) * 2012-02-21 2013-08-29 California Institute Of Technology Axially-integrated epitaxially-grown tandem wire arrays
JP5862757B2 (ja) 2012-02-27 2016-02-16 富士通株式会社 半導体レーザ
DE102012101718A1 (de) * 2012-03-01 2013-09-05 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip
FR2988904B1 (fr) * 2012-04-02 2015-01-16 Commissariat Energie Atomique Structure semiconductrice optoelectronique a nanofils et procede de fabrication d'une telle structure
WO2013152132A1 (en) 2012-04-03 2013-10-10 The California Institute Of Technology Semiconductor structures for fuel generation
TW201344749A (zh) * 2012-04-23 2013-11-01 Nanocrystal Asia Inc 以塡膠燒結方式製造選擇性成長遮罩之方法
TW201411692A (zh) * 2012-04-23 2014-03-16 Nanocrystal Asia Inc 以壓印方式製造選擇性成長遮罩之方法
JP5946333B2 (ja) * 2012-06-07 2016-07-06 エルシード株式会社 Iii族窒化物半導体デバイス及びその製造方法
US10937649B2 (en) 2012-06-18 2021-03-02 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Epitaxial growth of cubic and hexagonal InN films and their alloys with AlN and GaN
JP2015525484A (ja) * 2012-06-18 2015-09-03 アメリカ合衆国 低温における、立方晶系及び六方晶系InN並びにAlNを伴うその合金のプラズマ支援原子層エピタキシー法
GB201211038D0 (en) 2012-06-21 2012-08-01 Norwegian Univ Sci & Tech Ntnu Solar cells
US9142400B1 (en) 2012-07-17 2015-09-22 Stc.Unm Method of making a heteroepitaxial layer on a seed area
JP5886709B2 (ja) * 2012-07-27 2016-03-16 日本電信電話株式会社 フォトニック結晶共振器の作製方法およびフォトニック結晶共振器
TWI476953B (zh) * 2012-08-10 2015-03-11 Univ Nat Taiwan 半導體發光元件及其製作方法
CN203787451U (zh) * 2012-08-28 2014-08-20 璨圆光电股份有限公司 一种化合物半导体元件
DE102012109460B4 (de) 2012-10-04 2024-03-07 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Herstellung eines Leuchtdioden-Displays und Leuchtdioden-Display
DE102012109594A1 (de) 2012-10-09 2014-04-10 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils und optoelektronisches Halbleiterbauteil
JP6353845B2 (ja) 2012-10-26 2018-07-04 グロ アーベーGlo Ab ナノワイヤled構造の製造方法
FR2997558B1 (fr) * 2012-10-26 2015-12-18 Aledia Dispositif opto-electrique et son procede de fabrication
FR2997420B1 (fr) * 2012-10-26 2017-02-24 Commissariat Energie Atomique Procede de croissance d'au moins un nanofil a partir d'une couche d'un metal de transition nitrure obtenue en deux etapes
FR2997551B1 (fr) 2012-10-26 2015-12-25 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'une structure semiconductrice et composant semiconducteur comportant une telle structure
WO2014066379A1 (en) 2012-10-26 2014-05-01 Glo Ab Nanowire sized opto-electronic structure and method for modifying selected portions of same
JP6322197B2 (ja) 2012-10-26 2018-05-09 グロ アーベーGlo Ab ナノワイヤサイズの光電構造及びその選択された部分を改質させる方法。
FR2997557B1 (fr) 2012-10-26 2016-01-01 Commissariat Energie Atomique Dispositif electronique a nanofil(s) muni d'une couche tampon en metal de transition, procede de croissance d'au moins un nanofil, et procede de fabrication d'un dispositif
KR101938010B1 (ko) * 2012-11-22 2019-01-14 전북대학교산학협력단 다이오드의 제조방법
US8896101B2 (en) * 2012-12-21 2014-11-25 Intel Corporation Nonplanar III-N transistors with compositionally graded semiconductor channels
DE102013100291B4 (de) * 2013-01-11 2021-08-05 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronischer Halbleiterchip
KR101916274B1 (ko) * 2013-01-24 2018-11-07 삼성전자주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
US9553223B2 (en) 2013-01-24 2017-01-24 California Institute Of Technology Method for alignment of microwires
KR101554032B1 (ko) * 2013-01-29 2015-09-18 삼성전자주식회사 나노구조 반도체 발광소자
KR102022266B1 (ko) * 2013-01-29 2019-09-18 삼성전자주식회사 나노구조 반도체 발광소자 제조방법
JP6205747B2 (ja) * 2013-02-21 2017-10-04 富士通株式会社 光半導体素子及びその製造方法
CN105283946A (zh) * 2013-03-14 2016-01-27 阿卜杜拉国王科技大学 无缺陷单晶薄层
JP2016519421A (ja) * 2013-03-15 2016-06-30 グロ アーベーGlo Ab ナノワイヤledの抽出効率を向上させる高誘電体膜
EP2973756B1 (en) 2013-03-15 2018-06-27 Glo Ab Nanowire led structure with decreased leakage and method of making same
JP6275817B2 (ja) 2013-03-15 2018-02-07 クリスタル アイエス, インコーポレーテッドCrystal Is, Inc. 仮像電子及び光学電子装置に対する平面コンタクト
DE102013104273A1 (de) * 2013-04-26 2014-10-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Anordnung mit säulenartiger Struktur und einer aktiven Zone
US9196787B2 (en) 2013-06-07 2015-11-24 Glo Ab Nanowire LED structure with decreased leakage and method of making same
CN103779400A (zh) * 2013-06-09 2014-05-07 国家纳米科学中心 一种复合电极及其制备方法
WO2014204906A1 (en) 2013-06-18 2014-12-24 Glo-Usa, Inc. Insulating layer for planarization and definition of the active region of a nanowire device
DE102013211707B4 (de) * 2013-06-20 2024-03-28 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Anordnung mit einem Träger, Array mit mehreren Anordnungen und Verfahren zum Herstellen einer Anordnung
GB201311101D0 (en) 2013-06-21 2013-08-07 Norwegian Univ Sci & Tech Ntnu Semiconducting Films
JP6232611B2 (ja) * 2013-07-02 2017-11-22 国立大学法人北海道大学 発光素子およびその製造方法
US9574135B2 (en) * 2013-08-22 2017-02-21 Nanoco Technologies Ltd. Gas phase enhancement of emission color quality in solid state LEDs
US8999737B2 (en) 2013-08-27 2015-04-07 Glo Ab Method of making molded LED package
US9142745B2 (en) 2013-08-27 2015-09-22 Glo Ab Packaged LED device with castellations
TW201517323A (zh) 2013-08-27 2015-05-01 Glo Ab 模製發光二極體封裝及其製造方法
CN104465657B (zh) * 2013-09-22 2017-10-20 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 互补tfet 及其制造方法
FR3011381B1 (fr) * 2013-09-30 2017-12-08 Aledia Dispositif optoelectronique a diodes electroluminescentes
FR3011383B1 (fr) * 2013-09-30 2017-05-26 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication de dispositifs optoelectroniques a diodes electroluminescentes
DE112014004806B4 (de) 2013-10-21 2022-10-20 Sensor Electronic Technology Inc. Heterostruktur, optoelektronische Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Vorrichtung
US9720163B2 (en) 2013-12-09 2017-08-01 Glo Ab Optical display system
TWI636952B (zh) 2013-12-13 2018-10-01 瑞典商Glo公司 使用介電膜以減少奈米線發光二極體中之透明導電氧化物之電阻率
FR3016082B1 (fr) 2013-12-30 2017-05-05 Aledia Dispositif optoelectronique a elements semiconducteurs et son procede de fabrication
KR102285786B1 (ko) 2014-01-20 2021-08-04 삼성전자 주식회사 반도체 발광 소자
CN103943754A (zh) * 2014-03-06 2014-07-23 京东方科技集团股份有限公司 一种电致发光器件及其制备方法和显示装置
KR102188497B1 (ko) * 2014-03-27 2020-12-09 삼성전자주식회사 나노구조 반도체 발광소자
JP6187394B2 (ja) * 2014-06-18 2017-08-30 富士通株式会社 半導体ナノワイヤの製造方法及び半導体ナノワイヤ素子の製造方法
KR102203461B1 (ko) 2014-07-10 2021-01-18 삼성전자주식회사 나노 구조 반도체 발광 소자
KR102198694B1 (ko) * 2014-07-11 2021-01-06 삼성전자주식회사 반도체 발광소자 및 반도체 발광소자 제조방법
US9773889B2 (en) 2014-07-18 2017-09-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Method of semiconductor arrangement formation
US9921678B2 (en) 2014-08-05 2018-03-20 Georgia Tech Research Corporation Self-powered, ultra-sensitive, flexible tactile sensors based on contact electrification
WO2016022824A1 (en) 2014-08-08 2016-02-11 Glo Ab Pixilated display device based upon nanowire leds and method for making the same
KR102227771B1 (ko) 2014-08-25 2021-03-16 삼성전자주식회사 나노구조 반도체 발광소자
KR102295966B1 (ko) 2014-08-27 2021-09-01 삼성전자주식회사 나노와이어를 이용한 반도체 소자 형성 방법
KR102227770B1 (ko) 2014-08-29 2021-03-16 삼성전자주식회사 나노구조 반도체 발광소자
US9343529B2 (en) 2014-09-05 2016-05-17 International Business Machines Corporation Method of formation of germanium nanowires on bulk substrates
JP2017533574A (ja) 2014-09-18 2017-11-09 インテル・コーポレーション シリコンcmos互換性半導体装置における欠陥伝播制御のための傾斜側壁カット面を有するウルツ鉱ヘテロエピタキシャル構造物
CN106796952B (zh) 2014-09-25 2020-11-06 英特尔公司 独立式硅台面上的ⅲ-n族外延器件结构
WO2016049507A1 (en) 2014-09-26 2016-03-31 Glo Ab Monolithic image chip for near-to-eye display
KR102244218B1 (ko) 2014-10-01 2021-04-27 삼성전자주식회사 나노구조 반도체 발광소자 제조방법
US9917226B1 (en) 2016-09-15 2018-03-13 Sharp Kabushiki Kaisha Substrate features for enhanced fluidic assembly of electronic devices
US9892944B2 (en) 2016-06-23 2018-02-13 Sharp Kabushiki Kaisha Diodes offering asymmetric stability during fluidic assembly
US10249599B2 (en) 2016-06-29 2019-04-02 eLux, Inc. Laminated printed color conversion phosphor sheets
US9985190B2 (en) 2016-05-18 2018-05-29 eLux Inc. Formation and structure of post enhanced diodes for orientation control
US9755110B1 (en) 2016-07-27 2017-09-05 Sharp Laboratories Of America, Inc. Substrate with topological features for steering fluidic assembly LED disks
KR102212557B1 (ko) 2014-11-03 2021-02-08 삼성전자주식회사 나노구조 반도체 발광소자
KR102252993B1 (ko) 2014-11-03 2021-05-20 삼성전자주식회사 반도체 발광소자 및 반도체 발광소자의 제조방법
KR102333752B1 (ko) 2014-11-18 2021-12-01 인텔 코포레이션 n-채널 및 p-채널 갈륨 질화물 트랜지스터들을 사용하는 CMOS 회로들
DE102014117995A1 (de) * 2014-12-05 2016-06-09 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterschichtenfolge zur Erzeugung von sichtbarem Licht und Leuchtdiode
EP3235008A4 (en) * 2014-12-17 2018-07-25 Intel Corporation Integrated circuit die having reduced defect group iii-nitride structures and methods associated therewith
EP3235005A4 (en) 2014-12-18 2018-09-12 Intel Corporation N-channel gallium nitride transistors
US9460921B2 (en) 2015-04-06 2016-10-04 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Commerce Nanowire article and processes for making and using same
CN107949914B (zh) 2015-05-19 2022-01-18 英特尔公司 具有凸起掺杂晶体结构的半导体器件
US10425018B2 (en) 2015-05-19 2019-09-24 Georgia Tech Research Corporation Triboelectric nanogenerator for harvesting broadband kinetic impact energy
CN104916713B (zh) * 2015-05-28 2017-04-05 东南大学 一种以光子晶体作为入射窗的氮化镓基紫外探测器
US9590157B2 (en) 2015-06-04 2017-03-07 The Silanna Group Pty Ltd Efficient dual metal contact formation for a semiconductor device
FR3037341A1 (fr) 2015-06-10 2016-12-16 Centre Nat Rech Scient Procede de fabrication d'au moins un type de nanostructures et structures comprenant une pluralite de telles nanostructures
WO2016209283A1 (en) * 2015-06-26 2016-12-29 Intel Corporation Heteroepitaxial structures with high temperature stable substrate interface material
KR20180055803A (ko) * 2015-07-13 2018-05-25 크래요나노 에이에스 나노와이어/나노피라미드 형상 발광 다이오드 및 광검출기
AU2016292850B2 (en) 2015-07-13 2019-05-16 Crayonano As Nanowires or nanopyramids grown on graphitic substrate
CA2993884A1 (en) * 2015-07-31 2017-02-09 Crayonano As Process for growing nanowires or nanopyramids on graphitic substrates
EP3127747A1 (fr) * 2015-08-07 2017-02-08 Valeo Vision Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation pour véhicule automobile
EP3145038A1 (en) 2015-09-15 2017-03-22 Technische Universität München Nanowire laser structure and fabrication method
EP3144957A1 (en) * 2015-09-15 2017-03-22 Technische Universität München A method for fabricating a nanostructure
FR3044469B1 (fr) * 2015-11-30 2018-03-09 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Dispositif optoelectronique comportant des structures semiconductrices tridimensionnelles a portion monocristalline elargie
DE102015121554B4 (de) 2015-12-10 2022-01-13 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterchips und optoelektronischer Halbleiterchip
US11322652B2 (en) 2015-12-14 2022-05-03 Ostendo Technologies, Inc. Methods for producing composite GaN nanocolumns and light emitting structures made from the methods
US10658471B2 (en) 2015-12-24 2020-05-19 Intel Corporation Transition metal dichalcogenides (TMDCS) over III-nitride heteroepitaxial layers
DE102016102876A1 (de) * 2016-02-18 2017-08-24 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements
EP3446330A4 (en) 2016-04-22 2019-12-18 Glo Ab SMALL STEP DIRECT DISPLAY SCREEN AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
CN105957801A (zh) * 2016-05-31 2016-09-21 中国科学院半导体研究所 氮化镓纳米锥和氮化镓纳米柱混合阵列的制作方法
FR3052915A1 (fr) * 2016-06-17 2017-12-22 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'une diode electroluminescente au nitrure de gallium
US9627437B1 (en) 2016-06-30 2017-04-18 Sharp Laboratories Of America, Inc. Patterned phosphors in through hole via (THV) glass
CN106206212A (zh) * 2016-07-25 2016-12-07 六盘水师范学院 一种生长可控AlN有序纳米阵列的方法
US10243097B2 (en) 2016-09-09 2019-03-26 eLux Inc. Fluidic assembly using tunable suspension flow
EP3529826A1 (en) 2016-10-19 2019-08-28 Hexagem AB Forming a planar surface of a iii-nitride material
US9837390B1 (en) 2016-11-07 2017-12-05 Corning Incorporated Systems and methods for creating fluidic assembly structures on a substrate
FR3061605B1 (fr) * 2016-12-29 2019-05-31 Aledia Dispositif optoélectronique à diodes électroluminescentes
US10998465B2 (en) * 2017-01-09 2021-05-04 Glo Ab Light emitting diodes with integrated reflector for a direct view display and method of making thereof
EP3352228B1 (en) * 2017-01-24 2019-09-25 OSRAM Opto Semiconductors GmbH Optoelectronic semiconductor component and method for producing an optoelectronic semiconductor component
KR102587958B1 (ko) * 2017-02-03 2023-10-11 삼성전자주식회사 메타 광학 소자 및 그 제조 방법
GB201701829D0 (en) * 2017-02-03 2017-03-22 Norwegian Univ Of Science And Tech (Ntnu) Device
GB201705755D0 (en) 2017-04-10 2017-05-24 Norwegian Univ Of Science And Tech (Ntnu) Nanostructure
CN106981506B (zh) * 2017-04-19 2023-09-29 华南理工大学 纳米线GaN高电子迁移率晶体管
US10418499B2 (en) 2017-06-01 2019-09-17 Glo Ab Self-aligned nanowire-based light emitting diode subpixels for a direct view display and method of making thereof
WO2019055271A1 (en) 2017-09-15 2019-03-21 Glo Ab OPTICAL EXTENSION IMPROVEMENT OF LIGHT-EMITTING DIODE SUB-PIXELS
ES2808992T3 (es) 2017-09-20 2021-03-02 Instytut Tech Materialow Elektronicznych Un procedimiento para producir estructuras de columna UV que emiten luz y las estructuras producidas usando este procedimiento
US11233053B2 (en) 2017-09-29 2022-01-25 Intel Corporation Group III-nitride (III-N) devices with reduced contact resistance and their methods of fabrication
JP7053209B2 (ja) * 2017-10-02 2022-04-12 株式会社小糸製作所 半導体成長用基板、半導体素子、半導体発光素子及び半導体成長用基板の製造方法
CN108206130B (zh) * 2018-01-11 2023-10-10 华南理工大学 生长在铝箔衬底上的氮化铟纳米柱外延片及其制备方法
KR20240046921A (ko) * 2018-04-22 2024-04-11 에피노바테크 에이비 강화 박막 필름 장치
GB2575311B (en) * 2018-07-06 2021-03-03 Plessey Semiconductors Ltd Monolithic LED array and a precursor thereto
JP7188690B2 (ja) * 2018-08-22 2022-12-13 セイコーエプソン株式会社 プロジェクター
CN109148654B (zh) * 2018-08-30 2020-04-07 芜湖德豪润达光电科技有限公司 非极性面ⅲ族氮化物外延结构及其制备方法
US11758716B2 (en) 2018-09-05 2023-09-12 Micron Technology, Inc. Electronic devices including vertical memory cells and related methods
JP6891870B2 (ja) * 2018-12-28 2021-06-18 セイコーエプソン株式会社 プロジェクター
CN109979957B (zh) * 2019-03-15 2024-05-17 广东省半导体产业技术研究院 半导体发光器件及其制作方法
JP6935657B2 (ja) * 2019-03-26 2021-09-15 セイコーエプソン株式会社 発光装置およびプロジェクター
CN110190086B (zh) * 2019-06-05 2021-07-27 广东省半导体产业技术研究院 高压直流led或交流led及其制造方法
CN110085714B (zh) * 2019-06-05 2024-03-22 广东省半导体产业技术研究院 直流发光器件及其制作方法
JP7392426B2 (ja) * 2019-11-28 2023-12-06 セイコーエプソン株式会社 発光装置およびプロジェクター
WO2021108772A1 (en) * 2019-11-29 2021-06-03 Unm Rainforest Innovations Devices comprising distributed bragg reflectors and methods of making the devices
EP3836227A1 (en) 2019-12-11 2021-06-16 Epinovatech AB Semiconductor layer structure
CN111416044B (zh) * 2020-01-20 2023-06-09 重庆科技学院 一种平铺式壳芯结构钙钛矿纳米线的芯层及其太阳能电池制作方法
US11695100B2 (en) 2020-01-21 2023-07-04 Nanosys, Inc. Light emitting diode containing a grating and methods of making the same
EP3866189B1 (en) 2020-02-14 2022-09-28 Epinovatech AB A mmic front-end module
EP3879706A1 (en) 2020-03-13 2021-09-15 Epinovatech AB Field-programmable gate array device
GB202007350D0 (en) 2020-05-18 2020-07-01 Univ Cork Semiconductor heterostructure
CN111969056A (zh) * 2020-08-31 2020-11-20 华南师范大学 一种核壳结构AlGaN/GaN异质结纳米线基晶体管及其制备方法
CN112614775A (zh) * 2020-12-16 2021-04-06 上海华力微电子有限公司 半导体器件及其制造方法
EP4101945B1 (en) 2021-06-09 2024-05-15 Epinovatech AB A device for performing electrolysis of water, and a system thereof
DE102021207298A1 (de) 2021-07-09 2023-01-12 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur herstellung eines strahlungsemittierenden halbleiterchips und strahlungsemittierender halbleiterchip

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030073680A1 (en) * 1995-09-20 2003-04-17 The Regents Of The University Of Michigan Amino ceramide-like compounds and therapeutic methods of use
RU2099808C1 (ru) * 1996-04-01 1997-12-20 Евгений Инвиевич Гиваргизов Способ выращивания ориентированных систем нитевидных кристаллов и устройство для его осуществления (варианты)
US5976957A (en) * 1996-10-28 1999-11-02 Sony Corporation Method of making silicon quantum wires on a substrate
CA2311132C (en) * 1997-10-30 2004-12-07 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Gan single crystalline substrate and method of producing the same
US6596377B1 (en) * 2000-03-27 2003-07-22 Science & Technology Corporation @ Unm Thin film product and method of forming
MXPA03008935A (es) * 2001-03-30 2004-06-30 Univ California Metodos de fabricacion de nanoestructuras y nanocables y dispositivos fabricados a partir de ellos.
US7229498B2 (en) * 2002-10-29 2007-06-12 Midwest Research Institute Nanostructures produced by phase-separation during growth of (III-V)1-x(IV2)x alloys
US7355216B2 (en) * 2002-12-09 2008-04-08 The Regents Of The University Of California Fluidic nanotubes and devices
JP4428921B2 (ja) * 2002-12-13 2010-03-10 キヤノン株式会社 ナノ構造体、電子デバイス、及びその製造方法
US7445742B2 (en) * 2003-08-15 2008-11-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Imprinting nanoscale patterns for catalysis and fuel cells
US7306631B2 (en) * 2004-03-30 2007-12-11 The Procter & Gamble Company Keratin dyeing compounds, keratin dyeing compositions containing them, and use thereof
KR100624419B1 (ko) 2004-04-07 2006-09-19 삼성전자주식회사 나노와이어 발광소자 및 그 제조방법
US7107940B2 (en) 2004-07-29 2006-09-19 Abinanti T Michael Animal restraining apparatus
US7407872B2 (en) * 2004-08-20 2008-08-05 Yale University Epitaxial growth of aligned AlGalnN nanowires by metal-organic chemical vapor deposition
TWI500072B (zh) 2004-08-31 2015-09-11 Sophia School Corp 發光元件之製造方法
CN101065831B (zh) * 2004-08-31 2011-05-04 新加坡科技研究局 纳米结构及其制造方法
US7345296B2 (en) * 2004-09-16 2008-03-18 Atomate Corporation Nanotube transistor and rectifying devices
US7303631B2 (en) * 2004-10-29 2007-12-04 Sharp Laboratories Of America, Inc. Selective growth of ZnO nanostructure using a patterned ALD ZnO seed layer
WO2006060599A2 (en) * 2004-12-02 2006-06-08 The Regents Of The University Of California Semiconductor devices based on coalesced nano-rod arrays
US7309621B2 (en) * 2005-04-26 2007-12-18 Sharp Laboratories Of America, Inc. Method to fabricate a nanowire CHEMFET sensor device using selective nanowire deposition
US8163575B2 (en) 2005-06-17 2012-04-24 Philips Lumileds Lighting Company Llc Grown photonic crystals in semiconductor light emitting devices
US20070257264A1 (en) * 2005-11-10 2007-11-08 Hersee Stephen D CATALYST-FREE GROWTH OF GaN NANOSCALE NEEDLES AND APPLICATION IN InGaN/GaN VISIBLE LEDS
US7349613B2 (en) * 2006-01-24 2008-03-25 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Photonic crystal devices including gain material and methods for using the same
US20080073743A1 (en) * 2006-02-17 2008-03-27 Lockheed Martin Corporation Templated growth of semiconductor nanostructures, related devices and methods
WO2008048704A2 (en) * 2006-03-10 2008-04-24 Stc.Unm Pulsed growth of gan nanowires and applications in group iii nitride semiconductor substrate materials and devices
DE102006013245A1 (de) * 2006-03-22 2007-10-04 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Ausbildung von Öffnungen in einer Matrizenschicht und zur Herstellung von Kondensatoren

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120028103A (ko) * 2010-09-14 2012-03-22 삼성엘이디 주식회사 Ⅲ족 질화물 나노로드 발광 소자 제조방법
KR20130095782A (ko) * 2010-11-04 2013-08-28 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 결정학적으로 이완된 구조에 기초한 고체 상태 발광 디바이스
KR20120067157A (ko) * 2010-12-15 2012-06-25 삼성엘이디 주식회사 발광소자 및 그 제조방법
KR20140067076A (ko) * 2011-09-26 2014-06-03 글로 에이비 나노와이어 크기의 광-전기 구조 및 이를 제조하는 방법
KR20140070572A (ko) * 2011-09-26 2014-06-10 글로 에이비 틈새 보이드들을 가진 합체된 나노와이어 구조들 및 이를 제조하는 방법
KR101356701B1 (ko) * 2012-03-22 2014-02-04 삼성전자주식회사 발광소자 및 그 제조방법
KR20150056557A (ko) * 2012-09-18 2015-05-26 글로 에이비 나노피라미드 크기의 광전자 구조 및 이를 제조하는 방법
KR20140058012A (ko) * 2012-11-05 2014-05-14 삼성전자주식회사 나노구조 발광 소자
US9099329B2 (en) 2012-11-20 2015-08-04 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. In nanowire, device using the same and method of manufacturing in nanowire
KR20150043152A (ko) * 2013-10-14 2015-04-22 삼성전자주식회사 나노구조 반도체 발광소자
US9257605B2 (en) 2013-10-31 2016-02-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Nano-structure semiconductor light emitting device
KR20150083329A (ko) * 2014-01-09 2015-07-17 삼성전자주식회사 반도체 발광소자
KR20190094143A (ko) * 2016-06-28 2019-08-12 꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈 3차원 반도체 소자의 에피택셜 성장에 적합한 핵형성 구조물
KR20200053860A (ko) * 2018-11-09 2020-05-19 전남대학교산학협력단 미세기둥으로 연결된 GaN 계열 박막층을 가진 반도체 기판 및 이의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
IL193824A (en) 2013-08-29
US20090169828A1 (en) 2009-07-02
EP1994552B1 (en) 2020-12-30
CA2643439A1 (en) 2008-04-24
US20130175501A1 (en) 2013-07-11
KR101019941B1 (ko) 2011-03-09
US8410496B2 (en) 2013-04-02
US8039854B2 (en) 2011-10-18
US7521274B2 (en) 2009-04-21
AU2007313096B2 (en) 2011-11-10
AU2007313096A1 (en) 2008-04-24
US20120001153A1 (en) 2012-01-05
WO2008048704A3 (en) 2008-07-03
US20080036038A1 (en) 2008-02-14
NZ570678A (en) 2010-10-29
MX2008011275A (es) 2008-11-25
SG170094A1 (en) 2011-04-29
EP1994552A2 (en) 2008-11-26
MY149865A (en) 2013-10-31
JP2009542560A (ja) 2009-12-03
WO2008048704A2 (en) 2008-04-24
EP1994552A4 (en) 2013-11-20
US8716045B2 (en) 2014-05-06
JP5592610B2 (ja) 2014-09-17
CA2643439C (en) 2015-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101019941B1 (ko) Gan 나노선의 펄스 성장 및 ⅲ 족 질화물 반도체 기판 물질과 디바이스에서의 어플리케이션
US7968359B2 (en) Thin-walled structures
US20110140072A1 (en) Defect-free group iii - nitride nanostructures and devices using pulsed and non-pulsed growth techniques
CN101443887B (zh) Gan纳米线的脉冲式生长及在族ⅲ氮化物半导体衬底材料中的应用和器件
KR100831843B1 (ko) 금속층 위에 성장된 화합물 반도체 기판, 그 제조 방법 및이를 이용한 화합물 반도체 소자
US20070257264A1 (en) CATALYST-FREE GROWTH OF GaN NANOSCALE NEEDLES AND APPLICATION IN InGaN/GaN VISIBLE LEDS
US8030108B1 (en) Epitaxial growth of in-plane nanowires and nanowire devices
KR101549270B1 (ko) 질화물 나노와이어 및 이의 제조 방법
WO2012075461A1 (en) Defect-free group iii - nitride nanostructures and devices based on repetitive multiple step growth-etch sequence
WO2009009612A2 (en) Growth of self-assembled gan nanowires and application in nitride semiconductor bulk material
US8895337B1 (en) Method of fabricating vertically aligned group III-V nanowires
KR20180053652A (ko) 그라파이트 기판 상에 나노와이어 또는 나노피라미드를 성장시키는 방법
KR100994643B1 (ko) 구형 볼을 이용한 화합물 반도체 기판의 제조 방법과 이를 이용한 화합물 반도체 기판 및 화합물 반도체 소자
CN115244717A (zh) 半导体结构和制造方法
RU2437180C2 (ru) Способ изготовления нанопроволок, матрица нанопроволок из нитридов элементов iii группы периодической таблицы (варианты) и подложка (варианты)
JP6232611B2 (ja) 発光素子およびその製造方法
BRPI0708752A2 (pt) crescimento pulsado de nanofio de gan e aplicações em materiais e dispositivos de substrato semicondutor de nitreto do grupo iii

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140225

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150217

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170203

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180209

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190305

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200219

Year of fee payment: 10