無極性および半極性の発光デバイス
無極性または半極性III族窒化物結晶方位上にデバイスを作製することにより、高い光発生効率が実現される発光ダイオード(LED)のような(Al,Ga,In)N発光デバイスが提供される。無極性および半極性発光デバイスがもつ圧電効果は、c面発光デバイスよりもかなり低いので、より高い電流密度で効率の高い発光デバイスを実現することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照関係
本出願は、米国特許法第119条(e)に基づいて、本発明の譲受人に譲渡された以下の同時係属の米国特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第60/869,540号、出願日2006年12月11日、発明者:スティーブン P.デンバース(Steven P.DenBaars)、マシュー C.シュミット(Mathew C.Schmidt)、キム クァン チューン(Kwang−Choong Kim)、ジェームス S.スペック(James S.Speck)、およびシュウジ ナカムラ(Shuji Nakamura)、発明の名称「無極性(m面)および半極性発光デバイス(NON−POLAR (M−PLANE) AND SEMI−POLAR EMITTING DEVICES)」、代理人整理番号30794.213−US−P1(2007−317−1)。
この出願は参照として本明細書中に組み込まれているものとする。
【0002】
本出願は、本発明の譲受人に譲渡された以下の同時係属の特許出願に関係するものである。
米国実用特許出願第10/581,940号、出願日2006年6月7日、発明者:テツオ フジイ(Tetsuo Fujii)、ヤン ガオ(Yan Gao)、イーブリン L.フー(Evelyn L.Hu)、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「表面粗面化による高効率窒化ガリウムベースの発光ダイオード(HIGHLY EFFICIENT GALLIUM NITRIDE BASED LIGHT EMITTING DIODES VIA SURFACE ROUGHENING)」、代理人整理番号30794.108−US−WO(2004−063)。この出願は米国特許法第365条(c)に基づいて以下の特許の利益を主張するものである。
【0003】
PCT国際特許出願第US2003/03921号、出願日2003年12月9日、発明者:テツオ フジイ、ヤン ガオ、イーブリン L.フー、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「表面粗面化による高効率窒化ガリウムベースの発光ダイオード(HIGHLY EFFICIENT GALLIUM NITRIDE BASED LIGHT EMITTING DIODES VIA SURFACE ROUGHENING)」、代理人整理番号30794.108−WO−01(2004−063)。
【0004】
米国実用特許出願第11/054,271号、出願日2005年2月9日、発明者:ラジャット シャーマ(Rajat Sharma)、P.モルガン パチソン(P.Morgan Pattison)、ジョン F.ケディング(John F.Kaeding)、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「半導体発光デバイス(SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE)」、代理人整理番号30794.112−US−01(2004−208)。
【0005】
米国実用特許出願第11/175,761号、出願日2005年7月6日、発明者:村井 章彦(Akihiko Murai)、リー マッカーシー(Lee McCarthy)、ウメシュ K.ミシュラ(Umesh K.Mishra)、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「オプトエレクトロニクス応用のための(Al,In,Ga)NおよびZn(S,Se)ウェハボンディング方法(METHOD FOR WAFER BONDING (Al,In,Ga)N and Zn(S,Se) FOR OPTOELECTRONICS APPLICATIONS)」、代理人整理番号30794.116−US−U1(2004−455)。この出願は、米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0006】
米国特許仮出願第60/585,673号、出願日2004年7月6日、発明者:村井 章彦、リー マッカーシー、ウメッシュ K.ミシュラ、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「オプトエレクトロニクス応用のための(Al,In,Ga)NおよびZn(S,Se)のウェハボンディング方法(METHOD FOR WAFER BONDING (Al,In,Ga)N and Zn(S,Se) FOR OPTOELECTRONICS APPLICATIONS)」、代理人整理番号30794.116−US−P1(2004−455−1)。
【0007】
米国実用特許出願第11/697,457号、出願日2007年4月6日、発明者:ベンジャミン A.ハスケル(Benjamin A.Haskell)、メルヴィン B.マクローリン(Melvin B.McLaurin)、スティーブン P.デンバース、ジェームス S.スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「ハイドライド気相成長法による平坦で低転位密度のm面窒化ガリウムの成長( GROWTH OF PLANAR REDUCED DISLOCATION DENSITY M−PLANE GALLIUM NITRIDE BY HYDRIDE VAPOR PHASE EPITAXY)」、代理人整理番号30794.119−US−C1(2004−636−3)。この出願は以下の出願の継続出願である。
【0008】
米国実用特許出願第11/140,893号、出願日2005年5月31日、発明者:ベンジャミン A.ハスケル、メルヴィン B.マクローリン、スティーブン P.デンバース、ジェームス S.スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「ハイドライド気相成長法による平坦で低転位密度のm面窒化ガリウムの成長(GROWTH OF PLANAR REDUCED DISLOCATION DENSITY M−PLANE GALLIUM NITRIDE BY HYDRIDE VAPOR PHASE EPITAXY)」、代理人整理番号30794.119−US−U1(2004−636−2)。現在は米国特許第7,208,393号、発効日2007年4月24日。本出願は米国特許法第119条(e)に基づいて、以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0009】
米国特許仮出願第60/576,685号、出願日2004年6月3日、発明者:ベンジャミン A.ハスケル、メルヴィン B.マクローリン、スティーブン P.デンバース、ジェームス S.スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「ハイドライド気相成長法による平坦で低転位密度のm面窒化ガリウムの成長(GROWTH OF PLANAR REDUCED DISLOCATION DENSITY M−PLANE GALLIUM NITRIDE BY HYDRIDE VAPOR PHASE EPITAXY)」、代理人整理番号30794.119−US−P1(2004−636−1)。
【0010】
米国実用特許出願第11/067,957号、出願日2005年2月28日、発明者:クロード C.A.ワイズバッシュ(Claude C.A.Weisbuch)、オウレリエン J.F.デーヴィッド(Aurelien J.F.David)、ジェームス S.スペック、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「パターン化された基板上の成長による、水平放出、垂直放出、ビーム成形、分布帰還型(DFB)レーザ(HORIZONTAL EMITTING,VERITCAL EMITTING,BEAM SHAPED,DISTRIBUTED FEEDBACK(DFB) LASERS BY GROWTH OVER A PATTERNED SUBSTRATE)」、代理人整理番号30794.121−US−01(2005−144−1)。
【0011】
米国実用特許出願第11/923,414号、出願日2007年10月24日、発明者:クロード C.A.ワイズバッシュ、オウレリエン J.F.デーヴィッド、ジェームス S.スペック、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「パターン化された基板上の成長による、単色または多色高効率発光ダイオード(LED)(SINGLE OR MULTI−COLOR HIGH EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE (LED) BY GROWTH OVER A PATTERNED SUBSTRATE)」、代理人整理番号30794.122−US−C1(2005−145−2)。この出願は以下の特許の継続出願である。
【0012】
米国特許第7,291,864号、発効日2007年11月6日、発明者:クロード C.A.ワイズバッシュ、オウレリエン J.F.デーヴィッド、ジェームス S.スペック、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「パターン化された基板上の成長による、単色または多色高効率発光ダイオード(LED)(SINGLE OR MULTI−COLOR HIGH EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE (LED) BY GROWTH OVER A PATTERNED SUBSTRATE)」、代理人整理番号30794.122−US−01(2005−145−1)
米国実用特許出願第11/067,956号、出願日2005年2月28日、発明者:オウレリエン J.F.デーヴィッド、クロード C.A.ワイズバッシュ、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「最適化されたフォトニック結晶取出し器を有する高効率発光ダイオード(LED)(HIGH EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE (LED) WITH OPTIMIZED PHOTONIC CRYSTAL EXTRACTOR)」、代理人整理番号30794.126−US−01(2005−198−1)。
【0013】
米国実用特許出願第11/621,482、出願日2007年1月9日、発明者:トロイ J.ベーカー(Troy J. Baker)、ベンジャミン A.ハスケル、ポール T.フィニ(Paul T.Fini)、スティーブン P.デンバース、ジェームス S.スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「平坦な半極性窒化ガリウムの成長技術(TECHNIQUE FOR THE GROWTH OF PLANAR SEMI−POLAR GALLIUM NITRIDE)」、代理人整理番号30794.128−US−C1(2005−471−3)。この出願は次の特許出願の継続出願である。
【0014】
米国実用特許出願第11/372,914号、2006年3月10日出願、発明者:トロイ J.ベーカー、ベンジャミン A.ハスケル、ポール T.フィニ、スティーブン P.デンバース、ジェームス S.スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「平坦な半極性窒化ガリウムの成長技術(TECHNIQUE FOR THE GROWTH OF PLANAR SEMI−POLAR GALLIUM NITRIDE)」、代理人整理番号30794.128−US−U1(2005−471−2)。現在は、米国特許第7,220,324号、発効日2007年5月22日。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて次の特許出願の利益を主張するものである。
【0015】
米国特許仮出願第60/660,283号、2005年3月10日出願、発明者:トロイ J.ベーカー、ベンジャミン A.ハスケル、ポール T.フィニ、スティーブン P.デンバース、ジェームス S.スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「平坦な半極性窒化ガリウムの成長技術(TECHNIQUE FOR THE GROWTH OF PLANAR SEMI−POLAR GALLIUM NITRIDE)」、代理人整理番号30794.128−US−P1(2005−471−1)。
【0016】
米国実用特許出願第11/403,624号、出願日2006年4月13日、発明者:ジェームス S.スペック、トロイ J.ベーカー、およびベンジャミン A.ハスケル、発明の名称「自立(Al,In,Ga)Nウェーハ製作のためのウェーハ分離技術(WAFER SEPARATION TECHNIQUE FOR THE FABRICATION OF FREE−STANDING (Al,In,Ga)N WAFERS)」、代理人整理番号30794.131−US−U1(2005−482−2)。この出願は、米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0017】
米国特許仮出願第60/670,810号、出願日2005年4月13日、発明者:ジェームス S.スペック、トロイ J.ベーカー、およびベンジャミン A.ハスケル、発明の名称「自立(Al,In,Ga)Nウェーハ製作のためのウェーハ分離技術(WAFER SEPARATION TECHNIQUE FOR THE FABRICATION OF FREE−STANDING (Al,In,Ga)N WAFERS)」、代理人整理番号30794.131−US−P1(2005−482−1)。
【0018】
米国実用特許出願第11/403,288号、出願日2006年4月13日、発明者ジェームス S.スペック、ベンジャミン A.ハスケル、P.モルガン パチソン、およびトロイ J.ベーカー、発明の名称「(Al,In,Ga)N薄層を作製するためのエッチング技術(ETCHING TECHNIQUE FOR THE FABRICATION OF THIN (Al,In,Ga)N LAYERS)」、代理人整理番号30794.132−US−U1(2005−509−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0019】
米国特許仮出願第60/670、790号、出願日2005年4月13日、発明者:ジェームス S.スペック、ベンジャミン A.ハスケル、P.モルガン パチソン、およびトロイ J.ベーカー、発明の名称「(Al,In,Ga)N薄層を作製するためのエッチング技術(ETCHING TECHNIQUE FOR THE FABRICATION OF THIN (Al,In,Ga)N LAYERS)」、代理人整理番号30794.132−US−P1(2005−509−1)
米国実用特許出願第11/454,691号、出願日2006年6月16日、発明者:村井 章彦、クリスティーナ イェ チェン(Christina Ye Chen)、ダニエル B.トンプソン(Daniel B.Thompson)、リー S.マッカーシー(Lee S.McCarthy)、スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、およびウメシュ K.ミシュラ、発明の名称「光電子応用のための(Al,Ga,In)NとZnOとの直接ウェーハ・ボンディング構造とその作製方法((Al,Ga,In)N AND ZnO DIRECT WAFER BONDING STRUCTURE FOR OPTOELECTRONIC APPLICATIONS AND ITS FABRICATION METHOD)」、代理人整理番号30794.134−US−U1(2005−536−4)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0020】
米国特許仮出願第60/691,710号、出願日2005年6月17日、発明者:村井 章彦、クリスティーナ イェ チェン、リー S.マッカーシー、スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、およびウメシュ K.ミシュラ、発明の名称「光電子応用のための(Al,Ga,In)NとZnOとの直接ウェーハ・ボンディング構造とその作製方法((Al,Ga,In)N AND ZnO DIRECT WAFER BONDING STRUCTURE FOR OPTOELECTRONIC APPLICATIONS AND ITS FABRICATION METHOD)」、代理人整理番号30794.134−US−P1(2005−536−1)、
米国特許仮出願第60/732,319号、出願日2005年11月1日、発明者:村井 章彦、クリスティーナ イェ チェン、ダニエル B.トンプソン、リー S.マッカーシー、スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、およびウメシュ K.ミシュラ、発明の名称「光電子応用のための(Al,Ga,In)NとZnOとの直接ウェーハ・ボンディング構造とその作製方法((Al,Ga,In)N AND ZnO DIRECT WAFER BONDING STRUCTURE FOR OPTOELECTRONIC APPLICATIONS AND ITS FABRICATION METHOD)」、代理人整理番号30794.134−US−P2(2005−536−2)、および、米国特許仮出願第60/764,881号、出願日2006年2月3日、発明者:村井 章彦、クリスティーナ イェ チェン、ダニエル B.トンプソン、リー S.マッカーシー、スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、およびウメシュ K.ミシュラ、発明の名称「光電子応用のための(Al,Ga,In)NとZnOとの直接ウェーハ・ボンディング構造とその作製方法((Al,Ga,In)N AND ZnO DIRECT WAFER BONDING STRUCTURE FOR OPTOELECTRONIC APPLICATIONS AND ITS FABRICATION METHOD)」、代理人整理番号30794.134−US−P3(2005−536−3)。
【0021】
米国実用特許出願第11/444,084号、出願日2006年5月31日、発明者:ビルゲ M.イメル(Bilge M.Imer)、ジェームス S.スペック、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「単一工程の側壁を用いた選択横方向成長による無極性窒化ガリウムの欠陥低減(DEFECT REDUCTION OF NON−POLAR GALLIUM NITRIDES WITH SINGLE−STEP SIDEWALL LATERAL EPITAXIAL OVERGROWTH)」、代理人整理番号30794.135−US−U1(2005−565−2)。上記出願は米国特許法第119条(e)に基づいて、次の特許出願の利益を主張するものである。
【0022】
米国特許仮出願第60/685,952号、出願日2005年5月31日、発明者:ビルゲ M.イメル、ジェームス S.スペック、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「単一工程の側壁を利用した選択横方向成長による無極性窒化ガリウムの欠陥低減(DEFECT REDUCTION OF NON−POLAR GALLIUM NITRIDE WITH SINGLE−STEP SIDEWALL LATERAL EPITAXIAL OVERGROWTH)」、代理人整理番号30794.135−US−P1(2005−565−1)。
【0023】
米国実用特許出願第11/870、115号、出願日2007年10月10日、発明者:ビルゲ M.イメル、ジェームス S.スペック、スティーブン P.デンバースおよびシュウジ ナカムラ、発明の名称「有機金属化学気相成長法(MOCVD)による平坦な無極性m面III族窒化物の成長(GROWTH OF PLANAR NON−POLAR M‐PLANE III−NITRIDE USIBG METALORGANIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION (MOCVD))」、代理人整理番号30794.136−US−C1(2005−566−3)、この出願は次の出願の継続出願である。
【0024】
米国実用特許出願第11/444,946号、出願日2006年5月31日、発明者:ビルゲ M.イメル、ジェームス S.スペック、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「有機金属化学気相成長法(MOCVD)による平坦な無極性{1−100}m面窒化ガリウムの成長(GROWTH OF PLANAR NON−POLAR {1−100} M−PLANE GALLIUM NITRIDE WITH METALORGANIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION (MOCVD))」、代理人整理番号30794.136−US−U1(2005−566−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて次の特許出願の利益を主張するものである。
【0025】
米国特許仮出願第60/685,908号、出願日2005年5月31日、発明者:ビルゲ M.イメル、ジェームス S.スペック、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「有機金属化学気相成長法(MOCVD)による平坦な無極性{1−100}m面窒化ガリウムの成長(GROWTH OF PLANAR NON−POLAR {1−100} M−PLANE GALLIUM NITRIDE WITH METALORGANIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION(MOCVD))」、代理人整理番号30794.136−US−P1(2005−566−1)。
【0026】
米国実用特許出願第11/444,946号、出願日2006年6月1日、発明者:ロバート M.ファレル(Robert M.Farrell)、トロイ J.ベーカー、アーパン チャクラボーティ(Arpan Chakraborty)、ベンジャミン A.ハスケル、P.モルガン パチソン、ラジャット シャーマ、ウメシュ K.ミシュラ、スティーブン P.デンバース、ジェームス S.スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「半極性(Ga,Al,In,B)N薄膜、ヘテロ構造およびデバイスの成長と製作のための技術(TECHNIQUE FOR THE GROWTH AND FABRICATION OF SEMIPOLAR (Ga,Al,In,B)N THIN FILMS,HETEROSTRUCTURES,AND DEVICES)」、代理人整理番号30794.140−US−U1(2005−668−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて次の特許出願の利益を主張するものである。
【0027】
米国特許仮出願第60/686,244号、2005年6月1日出願、発明者:ロバート M.ファレル、トロイ J.ベーカー、アーパン チャクラボーティ、ベンジャミン A.ハスケル、P.モルガン パチソン、ラジャット シャーマ、ウメシュ K.ミシュラ、スティーブン P.デンバース、ジェームス S.スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「半極性(Ga,Al,In,B)N薄膜、ヘテロ構造およびデバイスの成長と製作のための技術(TECHNIQUE FOR THE GROWTH AND FABRICATION OF SEMIPOLAR (Ga,Al,In,B)N THIN FILMS,HETEROSTRUCTURES,AND DEVICES)」、代理人整理番号30794.140−US−P1(2005−668−1)。
【0028】
米国実用特許出願第11/251,365号、出願日2005年10月14日、発明者:フレデリック S.ダイアナ(Frederic S. Diana)、オウレリエン J.F.デーヴィッド、ピエール M.ペトロフ(Pierre M.Petroff)、およびクロード C.A.ワイズバッシュ、発明の名称「多色発光デバイスの効率的な光取り出しと変換のためのフォトニック構造(PHOTONIC STRUCTURES FOR EFFICIENT LIGHT EXTRACTION AND CONVERSION IN MULTI−COLOR LIGHT EMITTING DEVICES)」、代理人整理番号30794.142−US−01(2005−534−1)
米国実用特許出願第11/633,148号、出願日2006年12月4日、発明者:クロード C.A.ワイズバッシュ、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「多数回のオーバーグロス法でパターン化された基板上への成長により作製された改良型の水平放出、垂直放出、ビーム成型形、分布帰還(DFB)レーザ(IMPROVED HORIZONTAL EMITTING,VERTICAL EMITTING,BEAM SHAPED,DISTRIBUTED FEEDBACK(DFB) LASERS FABRICATED BY GROWTH OVER A PATTERNED SUBSTRATE WITH MULTIPLE OVERGROWTH)」、代理人整理番号30794.143−US−U1(2005−721−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0029】
米国特許仮出願第60/741,935号、出願日2005年12月2日、発明者:クロード C.A.ワイズバッシュ、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「多数回のオーバーグロス法でパターン化された基板上への成長により作製された改良型の水平放出、垂直放出、ビーム成型形、分布帰還(DFB)レーザ(IMPROVED HORIZONTAL EMITTING,VERTICAL EMITTING,BEAM SHAPED,DISTRIBUTED FEEDBACK(DFB) LASERS FABRICATED BY GROWTH OVER A PATTERNED SUBSTRATE WITH MULTIPLE OVERGROWTH)」、代理人整理番号30794.143−US−P1(2005−721−1)
米国実用特許出願第11/517,797号、2006年9月8日出願、発明者:マイケル イザ(Michael Iza)、トロイ J.ベーカー、ベンジャミン A.ハスケル、スティーブン P.デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「有機金属化学気相成長法による半極性(Al,In,Ga,B)Nの成長促進法(METHOD FOR ENHANCING GROWTH OF SEMIPOLAR (Al,In,Ga,B)N VIA METALORGANIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION)」、代理人整理番号30794.144−US−U1(2005−722−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて次の特許出願の利益を主張するものである。
【0030】
米国特許仮出願第60/715,491号、2005年9月9日出願、発明者:マイケル イザ、トロイ J.ベーカー、ベンジャミン A.ハスケル、スティーブン P.デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「有機金属化学気相成長法による半極性(Al,In,Ga,B)Nの成長促進法(METHOD FOR ENHANCING GROWTH OF SEMIPOLAR (Al,In,Ga,B)N VIA METALORGANIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION)」、代理人整理番号30794.144−US−U1(2005−722−1)。
【0031】
米国実用特許出願第11/593,268号、出願日2006年11月6日、発明者:スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、増井 久志(Hisashi Masui)、ナタリー N.フェローズ(Natalie N.Fellows)、および村井 章彦、発明の名称「高光取り出し効率の発光ダイオード(LED)(HIGH LIGHT EXTRACTION EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE(LED))」、代理人整理番号30794.161−US−U1(2006−271−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0032】
米国特許仮出願第60/734,040号、出願日2005年11月4日、発明者:スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、増井 久志、ナタリー N.フェローズ、および村井 章彦、発明の名称 「高光取り出し効率の発光ダイオード(LED)(HIGH LIGHT EXTRACTION EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE(LED))」、代理人整理番号30794.161−US−P1(2006−271−1)
米国実用特許出願第11/608,439号、出願日2006年12月8日、発明者:スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス S.スペック、発明の名称「高効率の発光ダイオード(LED)(HIGH EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE(LED))」、代理人整理番号30794.164−US−U1(2006−318−3)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0033】
米国特許仮出願第60/748,480号、出願日2005年12月8日、発明者:スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス S.スペック、発明の名称「高効率の発光ダイオード(LED)(HIGH EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE(LED))」、代理人整理番号30794.164−US−P1(2006−318−1)、および米国特許仮出願第60/764,975号、出願日2006年2月3日、発明者:スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス S.スペック、発明の名称「高効率の発光ダイオード(LED)(HIGH EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE (LED))」、代理人整理番号30794.164−US−P2(2006−318−2)
米国実用特許出願第11/676,999号、出願日2007年2月20日、発明者:ホン ゾーン(Hong Zhong)、ジョン F.ケディング、ラジャット シャーマ、ジェームス S.スペック、スティーブン P.デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称 「半極性(Al,In,Ga,B)N光電子デバイスの成長方法(METHOD FOR GROWTH OF SEMIPOLAR (Al,In,Ga,B)N OPTOELECTRONIC DEVICES)」、代理人整理番号30794.173−US−U1(2006−422−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0034】
米国特許仮出願第60/774,467号、出願日2006年2月17日、発明者:ホン ゾーン、ジョン F.ケディング、ラジャット シャーマ、ジェームス S.スペック、スティーブン P.デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「半極性(Al,ln,Ga,B)N光電子デバイスの成長方法(METHOD FOR GROWTH OF SEMIPOLAR (Al,In,Ga,B)N OPTOELECTRONICS DEVICES)」、代理人整理番号30794.173−US−P1(2006−422−1)。
【0035】
米国実用特許出願第11/840,057号、出願日2007年8月16日、発明者:マイケル イザ、佐藤 均(Hitoshi Sato)、スティーブン P.デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「マグネシウム・ドープ(Al,In,Ga,B)N層を成膜する方法(METHOD FOR DEPOSITION OF MAGNESIUM DOPED (Al,In,Ga,B)N LAYERS))、代理人整理番号30794.187−US−U1(2006−678−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0036】
米国特許仮出願第60/822,600号、出願日2006年8月16日、発明者:マイケル イザ、佐藤 均、スティーブン P.デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「マグネシウム・ドープ(Al,In,Ga,B)N層を成膜する方法(METHOD FOR DEPOSITION OF MAGNESIUM DOPED (Al,In,Ga,B)N LAYERS))、代理人整理番号30794.187−US−P1(2006−678−1)。
【0037】
米国実用特許出願第11/940,848号、出願日2007年11月15日、発明者:オウレリエン J.F.デーヴィッド、クロード C.A.ワイズバッシュ、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称 「複数の取出し器を通した高光取出し効率の発光ダイオード(LED)(HIGH LIGHT EXTRACTION EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE (LED) THROUGH MULTIPLE EXTRACTORS)」、代理人整理番号30794.191−US−U1(2007−047−3)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0038】
米国特許仮出願第60/866,014号、出願日2006年11月15日、発明者:オウレリエン J.F.デーヴィッド、クロード C.A.ワイズバッシュ、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「複数の取出し器を通した高光取出し効率の発光ダイオード(LED)(HIGH LIGHT EXTRACTION EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE (LED) THROUGH MULTIPLE EXTRACTORS)」、代理人整理番号30794.191−US−P1(2007−047−1)、および米国特許仮出願第60/883,977号、出願日2007年1月8日、発明者:オウレリエン J.F.デーヴィッド、クロード C.A.ワイズバッシュ、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「複数の取り出し器を通した高光取り出し効率の発光ダイオード(LED)(HIGH LIGHT EXTRACTION EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE(LED) THROUGH MULTIPLE EXTRACTORS)」、代理人整理番号30794.191−US−P2(2007−047−2)。
【0039】
米国実用特許出願第11/940,853号、出願日2007年11月15日、発明者:クロード C.A.ワイズバッシュ、ジェームス S.スペック、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「屈折率整合構造による高効率、白色、単色または多色発光ダイオード(LED)(HIGH EFFICIENCY WHITE,SINGLE OR MULTI−COLOUR LIGHT EMITTING DIODES (LEDS) BY INDEX MATCHING STRUCTURES)」、代理人整理番号30794.196−US−U1(2007−114−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0040】
米国特許仮出願第60/866,026号、出願日2006年11月15日、発明者:クロード C.A.ワイズバッシュ、ジェームス S.スペック、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「屈折率整合構造による高効率、白色、単色または多色LED(HIGH EFFICIENCY WHITE,SINGLE OR MULTI−COLOUR LED BY INDEX MATCHING STRUCTURES)」、代理人整理番号30794.196−US−P1(2007−114−1)。
【0041】
米国実用特許出願第11/940,866号、出願日2007年11月15日、発明者:オウレリエン J.F.デーヴィッド、クロード C.A.ワイズバッシュ、スティーブン P.デンバース、およびステーシア ケラー(Stacia Keller)、発明の名称「構造をもつ材料中に発光体を持つ高光取り出し効率の発光ダイオード(LED)(HIGH LIGHT EXTRACTION EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE (LED) WITH EMITTERS WITHIN STRUCTURED MATERIALS)」、代理人整理番号30794.197−US−U1(2007−113−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0042】
米国特許仮出願第60/866,015号、出願日2006年11月15日、発明者:オウレリエン J.F.デーヴィッド、クロード C.A.ワイズバッシュ、スティーブン P.デンバース、およびステーシア ケラー、発明の名称「構造をもつ材料中に発光体を持つ高光取り出し効率のLED(HIGH LIGHT EXTRACTION EFFICIENCY LED WITH EMITTERS WITHIN STRUCTURED MATERIALS)」、代理人整理番号30794.197−US−P1(2007−113−1)。
【0043】
米国実用特許出願第11/940,876号、出願日2007年11月15日、発明者:イーブリン L.フー、シュウジ ナカムラ、ヨン ショク チョイ(Yong Seok Choi)、ラジャット シャーマ、およびチョーフー ワン(Chiou−Fu Wang)、発明の名称「光電気化学的(PEC)エッチングにより製作された空気ギャップ付きIII族窒化物デバイスの構造的完全性のためのイオンビーム処理(ION BEAM TREATMENT FOR THE STRUCTURAL INTEGRITY OF AIR−GAP III−NITRIDE DEVICES PRODUCED BY PHOTOELECTROCHEMICAL (PEC) ETCHING)」、代理人整理番号30794.201−US−U1(2007−161−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0044】
米国特許仮出願第60/866,027号、出願日2006年11月15日、発明者:イーブリン L.フー、シュウジ ナカムラ、ヨン ショク チョイ、ラジャット シャーマ、およびチョーフー ワン、発明の名称「光電気化学的(PEC)エッチングにより製作された空気ギャップ付きIII族窒化物デバイスの構造的完全性のためのイオンビーム処理(ION BEAM TREATMENT FOR THE STRUCTURAL INTEGRITY OF AIR−GAP III−NITRIDE DEVICES PRODUCED BY PHOTOELECTROCHEMICAL (PEC) ETCHING)」、代理人整理番号30794.201−US−P1(2007−161−1)。
【0045】
米国実用特許出願第11/940、885号、出願日2007年11月15日、発明者:ナタリー N.フェローズ、スティーブン P.デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「繊維模様のついた蛍光剤変換層をもつ発光ダイオード(TEXTURED PHOSPHOR CONVERSION LAYER LIGHT EMITTING DIODE)」、代理人整理番号30794.203−US−U1(2007−270−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0046】
米国特許仮出願第60/866,024号、出願日2006年11月15日、発明者:ナタリー N.フェローズ、スティーブン P.デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「繊維模様のついた蛍光剤変換層をもつ発光ダイオード(TEXTURED PHOSPHOR CONVERSION LAYER LIGHT EMITTING DIODE)」、代理人整理番号30794.203−US−P1(2007−270−1)。
【0047】
米国実用特許出願第11/940,872号、出願日2007年11月15日、発明者:スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、および増井 久志、発明の名称「高光取り出し効率の球形LED(HIGH EXTRACTION EFFICIENCY SPHERE LED)」、代理人整理番号30794.204−US−U1(2007−271−2)、この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて、以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0048】
米国特許仮出願第60/866,025号、出願日2006年11月15日、発明者:スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、および増井 久志、発明の名称「高光取り出し効率の球形LED(HIGH EXTRACTION EFFICIENCY SPHERE LED)」、代理人整理番号 30794.204−US−P1(2007−271−1)。
【0049】
米国実用特許出願第11/940,883号、出願日2007年11月15日、発明者:シュウジ ナカムラ、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「自立した、透明な、鏡なし(STML)の発光ダイオード(STANDING TRANSPARENT MIRROR−LESS(STML) LIGHT EMITTING DIODE)」、代理人整理番号30794.205−US−U1(2007−272−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0050】
米国特許仮出願第60/866,017号、出願日2006年11月15日、発明者:シュウジ ナカムラ、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「自立した、透明な、鏡なしの(STML)発光ダイオード(STANDING TRANSPARENT MIRROR−LESS(STML) LIGHT EMITTING DIODE)」、代理人整理番号30794.205−US−P1(2007−272−1)。
【0051】
米国実用特許出願第11/940,898号、出願日2007年11月15日、発明者:スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス S.スペック、発明の名称「透明な、鏡なしの(TML)発光ダイオード(TRANSPARENT MIRROR−LESS (TML) LIGHT EMITTING DIODE)」、代理人整理番号30794.206−US−U1(2007−273−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0052】
米国特許仮出願第60/866,023号、出願日2006年11月15日、発明者:スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス S.スペック、発明の名称「透明な、鏡なしの(TML)発光ダイオード(TRANSPARENT MIRROR−LESS(TML) LIGHT EMITTING DIODE)」、代理人整理番号30794.206−US−P1(2007−273−1)。
【0053】
米国実用特許出願第xx/xxx,xxx号、出願日2007年12月11日、発明者:スティーブン P.デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「透明な、鏡なしの発光ダイオードのためのリード・フレーム(LEAD FRAME FOR TRANSPARENT MIRRORLESS LIGHT EMITTING DIODE)」、代理人整理番号30794.210−US−Ul(2007−281−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0054】
米国特許仮出願第60/869,454号、出願日2006年12月11日、発明者:スティーブン P.デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「TM−LEDのためのリード・フレーム(LEAD FRAME FOR TM−LED)」、代理人整理番号30794.210−US−P1(2007−281−1)。
米国実用特許出願第xx/xxx,xxx号、出願日2007年12月11日、発明者:シュウジ ナカムラ、スティーブン P.デンバース、およびヒロクニ アサミズ(Hirokuni Asamizu)、発明の名称「透明な発光ダイオード(TRANSPARENT LIGHT EMITTING DIODES)」、代理人整理番号30794.211−US−U1(2007−282−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0055】
米国特許仮出願第60/869,447号、出願日2006年12月11日、発明者:シュウジ ナカムラ、スティーブン P.デンバース、およびヒロクニ アサミズ、発明の名称「透明なLED(TRANSPARENT LEDS)」、代理人整理番号30794.211−US−P1(2007−282−1)。
米国実用特許出願第xx/xxx、xxx、出願日2007年12月11日、発明者:マシュー C.シュミット、キム クァン チューン、佐藤 均、スティーブン P.デンバース、ジェームス S.スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「高特性無極性面III族窒化物光デバイスの有機金属化学気相成長(MOCVD)法(METALORGANIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION (MOCVD) GROWTH OF HIGH PERFORMANCE NON−POLAR III−NITRIDE OPTICAL DEVICES)」、代理人整理番号30794.212−US−U1(2007−316−2)。
本出願は、米国特許法第119条(e)に基づいて、本発明の譲受人に譲渡された以下の同時係属の米国特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第60/869,535、出願日2006年12月11日、発明者:マシュー C.シュミット、キム クァン チューン、佐藤 均、スティーブン P.デンバース、ジェームス S.スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「高特性M面GaN光デバイスのMOCVD成長(MOCVD GROWTH OF HIGH PERFORMANCE M−PLANE GAN OPTICAL DEVICES)」、代理人整理番号30794.212−US−P1(2007−316−1)。
【0056】
米国実用特許出願第xx/xxx,xxx号、出願日2007年12月11日、発明者:キム クァン チューン、マシュー C.シュミット、フェン ウー、平井 朝子(Asako Hirai)、メルヴィン B.マクローリン、スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス S.スペック、発明の名称「各種基板上の(Al,In,Ga,B)Nのm面および半極性面の結晶成長(CRYSTAL GROWTH OF M−PLANE AND SEMIPOLAR PLANES OF (Al,In,Ga,B)N ON VARIOUS SUBSTRATES)」、代理人整理番号30794.214−US−U1(2007−334−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第60/869,701号、出願日2006年12月12日、発明者:キム クァン チューン、マシュー C.シュミット、フェン ウー、平井 朝子、メルヴィン B.マクローリン、スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス S.スペック、発明の名称「各種基板上の(Al,In,Ga,B)Nのm面および半極性面の結晶成長(CRYSTAL GROWTH OF M−PLANE AND SEMIPOLAR PLANES OF (Al,In,Ga,B)N ON VARIOUS SUBSTRATES)」、代理人整理番号30794.214−US−P1(2007−334−1)。
【0057】
これら全ての出願は参照として本明細書中に組み込まれているものとする。
【背景技術】
【0058】
1.本発明の技術分野
本発明は、発光ダイオード(LED)およびレーザ・ダイオード(LD)のような、高効率無極性および半極性発光デバイスに関する。
2.関連技術の説明
(注:この出願は、本明細書を通して示されている、多くの異なる刊行物を参照する。更に、これらの刊行物は、以下に「参考文献」と記されたセクションに見出すことが出来る。これらの刊行物のそれぞれは、参照として本明細書中に組み込まれているものとする。)
現在、大抵の市販の窒化ガリウム(GaN)ベースの発光デバイスは、c軸方位の結晶上に構成されている。その結果、強い圧電電界が発光効率を制御している。従来のLEDおよびLDの構造では、量子井戸(QW)の厚さは僅か2〜5nm前後である。QW層の厚さが5nmより厚くなると、QW層の伝導帯エネルギー・バンドと価電子帯エネルギー・バンドは強い圧電電界によって傾き、発光再結合効率は小さくなり、そのためLEDおよびLDの発光効率は小さくなる。
【0059】
しかしながら、無極性または半極性GaNの場合、圧電分極は最小化される。そのため、QWにおけるエネルギー・バンドの傾きは小さく、LEDとLDの発光効率を改良するためにQWの厚さを厚くすることが出来る。最近、本発明の発明者らは、無極性および半極性LEDおよびLDの場合には、発光効率を向上させるためにQWの厚さを10nmまで厚くするとよいことを発見した。
【0060】
従来のLEDの場合は、LEDの前面からの光出力パワーを増加させるために、放射された光は基板の裏側上に置かれた鏡によって反射される。サファイヤ基板の裏側上に鏡がない場合でも、接着材料が発光波長で透明であれば、リード・フレーム上の鏡被覆膜によって反射される。しかしながら、光子のエネルギーがAlInGaN多重量子井戸(MQW)のような発光種のバンドギャップ・エネルギーとほぼ同じなので、この反射された光は、発光層(活性層)によって再吸収される。LED光の発光層によるこの再吸収によって、LEDの効率または出力パワーは減少する。例えば、以下により詳しく記述される図1、2および3、また[非特許文献6]および[非特許文献7]参照。
【0061】
この分野で必要とされることは、青色、緑色、琥珀色、および赤色領域にある光をより効率よく発生し、光をより効率よく取り出すようなLEDおよびLD構造である。本発明はこのニーズを満たすものである。
【非特許文献1】Appl.Phys.Lett.56,737−39(1990)
【非特許文献2】Appl.Phys.Lett.64,2839−41(1994)
【非特許文献3】Appl.Phys.Lett.81,3152−54(2002)
【非特許文献4】Jpn.J.Appl.Phys.43,L1275−77(2004)
【非特許文献5】Jpn.J.Appl.Phys.45,L1084−L1086(2006)
【非特許文献6】Jpn.J.Appl.Phys.34,L797−99(1995)
【非特許文献7】Jpn.J.Appl.Phys.43,L180−82(2004)
【非特許文献8】Fujii T.,Gao Y.,Sharma R.,Hu E.L.,DenBaars S.P.,Nakamura S.,“Increase in the extraction efficiency of GaN−based light−emitting diodes via surface roughening”,Appl.Phys.Lett.,vol.84,no.6,9Feb.2004,pp.855−7
【発明の概要】
【0062】
本発明は、新しい無極性または半極性GaN結晶方位をもつデバイスを作製することにより高い光発生効率を実現する(Al,Ga,In)N発光デバイスについて記述する。無極性および半極性デバイスの圧電効果は、有極性デバイスに比べてかなり低いので、より効率の高いLEDおよびLDが実現できる。
本発明のデバイスのQW層の厚さは、より厚くすることができる。すなわち、4nmより厚く、好ましくは約8〜12nm、より好ましくは、約10nmの厚さにすることができる。無極性および半極性LEDにおいて、より厚い量子井戸を用いることによって、より大きな電流密度でより高い効率が達成される。LDにとっては、より厚いQW層を用いると、モード利得が増加し、閾値電流密度が低減する。他の例では、より高電圧となる弊害を受けることなく、効率を上げるためにQW層の数を大きくすることが出来る。
【0063】
透明な接触層を持つ無極性および半極性LEDを作製することにより、電流密度が大きいという条件でもほぼ理想的な光取り出しが実現される。
他の利点は、無極性および半極性LEDは、c面デバイスよりもはるかに効率よく偏光を発生することである。0.83という高い偏光発生比が観測されたことから、無極性および半極性LEDがLCD背面照明、信号、保護付きディスプレイ、および照明のような多くの応用分野で有用であることがわかる。
【0064】
本発明は、また、LEDの発光層または活性層による光の再吸収を最小化するために、鏡および/または鏡面を取り除くことによりLED内での内部反射を最小化する。内部反射の最小化を助けるために、ITOまたはZnOのような透明電極を用いてもよい。
例えば、異方性エッチング(すなわち円錐形状表面の生成)などによる表面の粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化は、内部の反射の最小化とともに光の取り出しを助ける。ダイの形状化も高い光取り出し効率を実現する。
【図面の簡単な説明】
【0065】
【図1】窒化ガリウムの六方晶ウルツ鉱型結晶構造の概略図である。
【図2】窒化ガリウム結晶構造の他の概略図である。
【図3】図3A、3B、3Cおよび3Dは、デバイス構造と成長に無極性の窒化ガリウム面を用いる動機を示す図である。
【図4】本発明によるデバイス構造の概略図である。
【図5】図5A、5Bおよび5Cは、いろいろな有極性および無極性窒化ガリウム・デバイスにおける、外部量子効率 (EQE)対ピーク波長(nm)の関係を示す図である。
【図6】本発明により製造されたデバイスに関する、出力パワーおよび外部量子効率(EQE)対電流(mA)の関係を示す図である。
【図7】無極性(または半極性)および有極性の発光ダイオードの偏光に関する強度(任意単位)対偏光子角度(度)の関係を示す図である。
【図8】図8は、本発明に関する更なるデバイス構造および更なる利点を示す。
【図9】図9Aおよび9Bは、通常のc軸に沿って成長したc面発光ダイオードの構造を示す図である。
【図10】本発明による側面発光のm面発光ダイオードを示す概略図である。
【図11】本発明による垂直上面発光のm面発光ダイオードを示す概略図である。
【図12】本発明による側面発光のm面発光ダイオードの上面図を示す概略図である。
【図13】本発明による側面発光の、m面発光ダイオードを示す概略図である。
【図14】本発明による形状付き、m面発光ダイオードを示す概略図である。
【図15】本発明による白色光を放出する、多重発光層をもつ無極性発光ダイオードを示す概略図である。
【図16】本発明の無極性発光ダイオードの外部量子効率(EQE)百分率測定結果対電流(mA)の関係を示すグラフである。
【図17】本発明の無極性発光ダイオードの簡易測定パワー(mV)対電流(mA)を示すグラフである。
【0066】
以下、図面を参照し、対応する部分には一貫して同じ参照番号を付与する。
【発明を実施するための形態】
【0067】
以下の好ましい実施形態の記述では、本明細書の一部である添付の図面を参照する。図面は本発明を実施することができる実施形態を例示するために示す。本発明の範囲から逸脱することなしに他の実施形態を用いてもよく、構造的な変化がなされてもよいことは明らかである。
概要
GaNおよびその合金は、すべてが唯一のc軸に垂直であり、お互いに対して120度回転している2(または3)本の等価な基底面軸(a軸)を用いて記述される六方晶ウルツ鉱型結晶構造において最も安定である。
【0068】
図1は、GaNの六方晶ウルツ鉱型結晶構造100の概略図であり、目的とする主要な面、すなわちa面{11−20}102、m面{1−100}104、r面{10−12}106およびc面{0001}108が、そこに示されたc軸116、al軸[1000]110、a2軸[0100]112およびa3軸[0010]とともに示されている。ここで、塗りつぶされたパターンは、目的とする面102、104および106を示すことを意図しており、構造100の材料を表すものではない。
【0069】
図2は、GaN結晶構造200の概略図であり、Ga原子202およびN原子204の位置と、結晶構造において影をつけた面として示されている半極性面(10−11)206を示している。III族原子202および窒素原子204は、結晶200のc軸に沿ってc面を交互に占有する。ウルツ鉱型構造200に含まれる対称要素により、III族窒化物がこのc軸に沿ってバルクの自発分極を有することになる。更に、ウルツ鉱型結晶構造200は中心対称ではないため、ウルツ鉱型窒化物もまたc軸にそって圧電分極を示し得る。
【0070】
電子デバイスおよび光電子デバイスのための現行の窒化物技術は、極性のあるc方向に沿って成長される窒化物薄膜を用いている。しかしながら、III族窒化物ベースの光電子デバイスおよび電子デバイスにおける従来のc面の量子井戸構造は、強い圧電分極および自発分極が存在するため、望ましくない量子閉じ込めシュタルク効果(QCSE)を受けてしまう。c方向に沿った強い内蔵電界は、電子と正孔の空間的分離を引き起こし、それが今度は、キャリアの再結合効率を制限し、振動子強度を低減させ、また、発光のレッド・シフトを引き起こす。
【0071】
図3A、B、CおよびDは、デバイス構造と成長に無極性のGaN面を用いる動機を示す。
図3Cは、無極性(a面)構造では自発分極(Psp)および圧電分極(PPE)の影響がないことを示す。図3Dは、図3Cに対応して価電子帯(Ev)および伝導帯(Ec)のエネルギー・バンド図を示す。
【0072】
GaN構造のある面を用いると、分極および圧電分極はバンドの曲がりと電荷分離を引き起こす。これは、発光のレッド・シフト、再結合効率の低下、および閾値電流の増加に繋がり、これら全てにより、出来上がったデバイスに問題が生じる。これは特にc面(Ga面)において顕著であり、EvおよびEcのバンドの大きな「飛び」として示されている。
【0073】
図4は、m面またはa面のIII族窒化物層を含む無極性III族窒化物層を用いる動機を更に示すための、本発明によるデバイス構造の概略図である。この図において、無極性III族窒化物発光デバイスは、Ti−Al接触層402、a面のn−GaN層404、n−AlGaNクラッド層406、n−GaNガイド層408、GaN活性層410、p−GaNガイド層412、GaN活性層414、p−AlGaNクラッド層416、p−GaN層418、およびNi−Au接触層420を含むレーザ・ダイオード(LD)構造400を備える。a面およびm面成長が実現されると、転位密度の低減が実現される。更に、量子井戸内で分極電界が誘起する電荷分離は起こらず、これらの層の移動度はより大きくなる。この結果、出来上がったデバイスの閾値電流の低減と、信頼性の向上が達成される。
【0074】
図5A、5Bおよび5Cは、いろいろな有極性および無極性GaNのデバイスにおける、外部量子効率 (EQE)対ピーク波長(nm)の関係を示す。上述の量子井戸領域内の分極電界が、可視光スペクトルの緑領域および紫外領域に発光のギャップを作る。有極性c面デバイスではなく無極性(m面またはa面)デバイスを用いることにより、または半極性デバイス構造を用いることにより、量子井戸領域内の分極電界は低減されるかまたは除去され、これにより発光ギャップ問題を解決することが出来る。
【0075】
図6は、本発明により製造されたデバイスにおける、出力パワーおよび外部量子効率(EQE)対電流(mA)の関係を示す。EQEは、これらデバイスの性能指数である。更に、入力電流が20ミリアンペア(mA)で25ミリワット(mW)出力が得られるデバイスが示されている。この結果は、今日までの無極性LEDデバイスの全ての結果を遥かに上回る。
【0076】
図7は、無極性(または半極性)および有極性LEDの偏光に関する、強度(任意単位)対偏光子角度(度)の関係を示す。更に、本発明により作られる無極性および半極性LEDは、偏光を直接放出する。これは、偏光を必要とする液晶ディスプレイ(LCD)の背面照明のような多くの応用分野で役に立つ。本発明のデバイスを用いれば、放出される光はすでに偏光しているため、光源とLCD表示板との間に偏光フィルタが必要なくなる。
【0077】
図8は、本発明に関する更なるデバイス構造および更なる利点を示す。例えば、本発明により製造した無極性または半極性デバイスは、内蔵分極電界を低減または除去することが出来るので、LCDの背面照明として用いることが出来る。LCDの背面照明の構造は、光源800、偏光子802、配向膜804、液晶806、配向膜808、および偏光子810を含み、AC電圧源812で駆動されると光出力814が生じる。更に、デバイスは、p型濃度が約7×1018cm−3であり、これは電流に対するLEDのピーク波長シフトを最小にする。更に、図7に関して論じたように、無極性(たとえばm面またはa面)または半極性LEDは、偏光を直接放出するので、より多くの光814をLCD表示板から取り出すことが可能である。典型的には、より多くの割合の光814を得ることが可能であり、約40〜70%程度も多い光を得ることが出来ることが観測されている。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなしに、より多くの、またはより少ない割合の光も実現可能である。
【0078】
図9AおよびBは、通常はc軸に沿って成長するc面LEDの構造を示す。図9Aにおいて、c面LED900は、基板902と、p型層904と、活性層906と、n型層908と、電極910と、ボンディング・パッド912、および電極914を含む。 図9Bは、このようなデバイスからの光生成効率を増大させるために、通常は、粗面化918または他の方法で処理することが可能な窒素面(N面)上に発光面があることを特徴とする類似のc面LED916を示す。
【0079】
図10は、本発明による1つ以上のp型層、活性領域、および1つ以上のn型層を備える複数の無極性III族窒化物層を有する、無極性III族窒化物発光デバイスを示す概略図である。この実施形態では、デバイスは、側面発光のm面LED1000であり、金属リード・フレーム1002、光1006を放出するp−GaN/GaN/n−GaN層の集合体1004、透明電極層1008および1010、およびp電極1012を含む。デバイス1000の1つ以上の発光面は、光の取り出しを促進するために粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されている表面1012であってよい(例えば、デバイス1000の発光面は、円錐形状表面であってもよい)。更に、デバイス1000は、図示されているように、電極1012と金属フレーム1002を適当に配置した側面発光デバイスを含んでもよい。
【0080】
図11は、本発明による1つ以上のp型層、活性領域および1つ以上のn型層を備える複数の無極性III族窒化物層を有する、他の無極性III族窒化物発光デバイスを示す概略図である。この実施形態では、デバイスは、垂直上面発光のm面LED1100であり、基板1102と、光を放出するp−GaN/GaN/n−GaN層の集合体1104と、上部透明層1006と、およびp電極1008とn電極1010を含む。この実施形態では、集合体1104は4nmより厚い、好ましくは約8〜12nm、さらに好ましくは、約10nmの厚さのQW層を1つ以上備える活性領域1112を含む。
【0081】
図12は、本発明による1つ以上のp型層、活性領域および1つ以上のn型層を備える複数の無極性III族窒化物層を有する、他の無極性III族窒化物発光デバイスを示す概略図である。この実施形態では、デバイスは、側面発光のm面LED1200であり、その上面図を示していて、該デバイスは、p型電極層1202と、金属p型ボンディング・パッド1204と、光1208の取り出しを促進するために粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されている表面1206とを含む。
【0082】
p型電極層1202は、粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されていてもよいことを特徴とする透明の導電層である。p型電極層1202は通常ITOまたはZnO層であるが、目的とする波長でほぼ透明、または完全に透明な他の透明な金属酸化物または他の導電性材料であってもよい。p型電極層1202は、無極性III族窒化物層の集合体の近傍に形成され、ダイの上面のほぼ全体を覆う。p型電極層1202の前に電流拡散層が成膜されてもよい。金属ボンディング・パッド1204が、p型電極層1202上に成膜され、p型電極層1202の小さな一部分を占める。p型電極層1202を通しても出て行く発光もあるが、発光1208の大部分はデバイス1200の側面から放出する。
【0083】
図13は、本発明による1つ以上のp型層、活性領域および1つ以上のn型層を備える複数の無極性III族窒化物層を有する、他の無極性III族窒化物発光デバイスを示す概略図である。この実施形態では、デバイスは側面発光のm面LED1300であり、透明な導電性マウント1302と、発光するp−GaN/GaN/n−GaN層の集合体1304、透明電極層1306および1308、およびp電極1310を含む。このデバイス1300も、光1314の取り出しを促進するために粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されている表面1312を含む。更に、デバイス1300は、電極1306および1308を適当に配置した側面発光デバイスを含む。デバイス1300は、目的とする波長でほぼ透明、または完全に透明なガラス、エポキシ、プラスチック、あるいはその他の透明な材料を含む透明なマウント構造1302上に置かれてもよい。
【0084】
図14は、本発明による1つ以上のp型層、活性領域および1つ以上のn型層を備える複数の無極性III族窒化物層を有する、他の無極性III族窒化物発光デバイスを示す概略図である。この実施形態では、デバイスは形状付きm面LED1400であり、透明なリード・フレーム(図示なし)、発光するp−GaN/GaN/n−GaN層の集合体1402、透明電極層1404およびp電極1406を含む。更に(表面1408からの光取り出しだけが図14には示されているが)、デバイス1400の2つ以上の発光面1408、1410、および1412は、デバイス1400の複数の面からの光1414の取り出しを促進するために粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されている。
【0085】
図15は、本発明による1つ以上のp型層、活性領域、1つ以上のn型層を備える複数の無極性III族窒化物層を有する、他の無極性III族窒化物発光デバイスを示す概略図である。この実施形態では、デバイスは、白色光を放出する多重発光層を有する無極性LED1500である。無極性LED1500は、発光するp−GaN/GaN/n−GaN層の集合体1502、透明層1504および1506、およびp電極1508を含む。この実施形態では、集合体1502は、所望の場合は2つ以上の波長で発光する多重発光層を含むQW井戸層であってもよいことを特徴とする活性領域1510を含む。例えば、活性領域1510は、結合すると白色光(または他の任意の色の光)を作り出すような赤色、緑色、および青色の波長で発光するのが好ましい。これは、c面デバイスには存在していた電界誘起の電荷分離による妨害がなくなったため可能となる。
【0086】
図16は、本発明の無極性LEDの外部量子効率百分率測定結果対電流(mA)の関係を示すグラフである。見てわかるように、順方向電流が閾値に到達すると、本発明の無極性LEDは、平坦な外部量子効率を示す。
図17は、本発明の無極性LEDの簡易測定出力(mV)対電流(mA)を示すグラフである。本発明のm面LEDでは、出力パワーは入力電流に対して直線的であることが示されている。
参考文献
以下の参考文献は、参照として本明細書中に組み込まれているものとする。
1.Appl.Phys.Lett.56,737−39(1990)
2.Appl.Phys.Lett.64,2839−41(1994)
3.Appl.Phys.Lett.81,3152−54(2002)
4.Jpn.J.Appl.Phys.43,L1275−77(2004)
5.Jpn.J.Appl.Phys.45,L1084−L1086(2006)
6.Jpn.J.Appl.Phys.34,L797−99(1995)
7.Jpn.J.Appl.Phys.43,L180−82(2004)
8.Fujii T.,Gao Y.,Sharma R.,Hu E.L.,DenBaars S.P.,Nakamura S.,“Increase in the extraction efficiency of GaN−based light−emitting diodes via surface roughening”,Appl.Phys.Lett.,vol.84,no.6,9Feb.2004,pp.855−7
結論
主にm面窒化ガリウムに関して論じられたが、本発明は窒化ガリウムおよび他の関係する材料系の他の無極性および半極性形状にとって利点がある。更に、本発明は、レーザ・ダイオード(LD)、高電子移動度トランジスタ(HEMT)、垂直共振器面発光レーザ(VCSEL)、太陽電池、トランジスタ、ダイオード、他の発光デバイス、および半導体処理技術を用いて作製される他のデバイスのような他の電子デバイスまたは同様の電子デバイスのために用いられる他の材料にとっても利点がある。
【0087】
これで本発明の好ましい実施形態の説明を終える。これまでの記述は、本発明の一つ以上の実施形態を例示および説明するために示された。開示の形態そのものによって本発明を包括または限定することを意図するものではない。上記の教示に照らして、本発明の範囲を逸脱することなく多くの変更および変形が可能である。
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照関係
本出願は、米国特許法第119条(e)に基づいて、本発明の譲受人に譲渡された以下の同時係属の米国特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第60/869,540号、出願日2006年12月11日、発明者:スティーブン P.デンバース(Steven P.DenBaars)、マシュー C.シュミット(Mathew C.Schmidt)、キム クァン チューン(Kwang−Choong Kim)、ジェームス S.スペック(James S.Speck)、およびシュウジ ナカムラ(Shuji Nakamura)、発明の名称「無極性(m面)および半極性発光デバイス(NON−POLAR (M−PLANE) AND SEMI−POLAR EMITTING DEVICES)」、代理人整理番号30794.213−US−P1(2007−317−1)。
この出願は参照として本明細書中に組み込まれているものとする。
【0002】
本出願は、本発明の譲受人に譲渡された以下の同時係属の特許出願に関係するものである。
米国実用特許出願第10/581,940号、出願日2006年6月7日、発明者:テツオ フジイ(Tetsuo Fujii)、ヤン ガオ(Yan Gao)、イーブリン L.フー(Evelyn L.Hu)、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「表面粗面化による高効率窒化ガリウムベースの発光ダイオード(HIGHLY EFFICIENT GALLIUM NITRIDE BASED LIGHT EMITTING DIODES VIA SURFACE ROUGHENING)」、代理人整理番号30794.108−US−WO(2004−063)。この出願は米国特許法第365条(c)に基づいて以下の特許の利益を主張するものである。
【0003】
PCT国際特許出願第US2003/03921号、出願日2003年12月9日、発明者:テツオ フジイ、ヤン ガオ、イーブリン L.フー、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「表面粗面化による高効率窒化ガリウムベースの発光ダイオード(HIGHLY EFFICIENT GALLIUM NITRIDE BASED LIGHT EMITTING DIODES VIA SURFACE ROUGHENING)」、代理人整理番号30794.108−WO−01(2004−063)。
【0004】
米国実用特許出願第11/054,271号、出願日2005年2月9日、発明者:ラジャット シャーマ(Rajat Sharma)、P.モルガン パチソン(P.Morgan Pattison)、ジョン F.ケディング(John F.Kaeding)、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「半導体発光デバイス(SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE)」、代理人整理番号30794.112−US−01(2004−208)。
【0005】
米国実用特許出願第11/175,761号、出願日2005年7月6日、発明者:村井 章彦(Akihiko Murai)、リー マッカーシー(Lee McCarthy)、ウメシュ K.ミシュラ(Umesh K.Mishra)、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「オプトエレクトロニクス応用のための(Al,In,Ga)NおよびZn(S,Se)ウェハボンディング方法(METHOD FOR WAFER BONDING (Al,In,Ga)N and Zn(S,Se) FOR OPTOELECTRONICS APPLICATIONS)」、代理人整理番号30794.116−US−U1(2004−455)。この出願は、米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0006】
米国特許仮出願第60/585,673号、出願日2004年7月6日、発明者:村井 章彦、リー マッカーシー、ウメッシュ K.ミシュラ、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「オプトエレクトロニクス応用のための(Al,In,Ga)NおよびZn(S,Se)のウェハボンディング方法(METHOD FOR WAFER BONDING (Al,In,Ga)N and Zn(S,Se) FOR OPTOELECTRONICS APPLICATIONS)」、代理人整理番号30794.116−US−P1(2004−455−1)。
【0007】
米国実用特許出願第11/697,457号、出願日2007年4月6日、発明者:ベンジャミン A.ハスケル(Benjamin A.Haskell)、メルヴィン B.マクローリン(Melvin B.McLaurin)、スティーブン P.デンバース、ジェームス S.スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「ハイドライド気相成長法による平坦で低転位密度のm面窒化ガリウムの成長( GROWTH OF PLANAR REDUCED DISLOCATION DENSITY M−PLANE GALLIUM NITRIDE BY HYDRIDE VAPOR PHASE EPITAXY)」、代理人整理番号30794.119−US−C1(2004−636−3)。この出願は以下の出願の継続出願である。
【0008】
米国実用特許出願第11/140,893号、出願日2005年5月31日、発明者:ベンジャミン A.ハスケル、メルヴィン B.マクローリン、スティーブン P.デンバース、ジェームス S.スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「ハイドライド気相成長法による平坦で低転位密度のm面窒化ガリウムの成長(GROWTH OF PLANAR REDUCED DISLOCATION DENSITY M−PLANE GALLIUM NITRIDE BY HYDRIDE VAPOR PHASE EPITAXY)」、代理人整理番号30794.119−US−U1(2004−636−2)。現在は米国特許第7,208,393号、発効日2007年4月24日。本出願は米国特許法第119条(e)に基づいて、以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0009】
米国特許仮出願第60/576,685号、出願日2004年6月3日、発明者:ベンジャミン A.ハスケル、メルヴィン B.マクローリン、スティーブン P.デンバース、ジェームス S.スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「ハイドライド気相成長法による平坦で低転位密度のm面窒化ガリウムの成長(GROWTH OF PLANAR REDUCED DISLOCATION DENSITY M−PLANE GALLIUM NITRIDE BY HYDRIDE VAPOR PHASE EPITAXY)」、代理人整理番号30794.119−US−P1(2004−636−1)。
【0010】
米国実用特許出願第11/067,957号、出願日2005年2月28日、発明者:クロード C.A.ワイズバッシュ(Claude C.A.Weisbuch)、オウレリエン J.F.デーヴィッド(Aurelien J.F.David)、ジェームス S.スペック、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「パターン化された基板上の成長による、水平放出、垂直放出、ビーム成形、分布帰還型(DFB)レーザ(HORIZONTAL EMITTING,VERITCAL EMITTING,BEAM SHAPED,DISTRIBUTED FEEDBACK(DFB) LASERS BY GROWTH OVER A PATTERNED SUBSTRATE)」、代理人整理番号30794.121−US−01(2005−144−1)。
【0011】
米国実用特許出願第11/923,414号、出願日2007年10月24日、発明者:クロード C.A.ワイズバッシュ、オウレリエン J.F.デーヴィッド、ジェームス S.スペック、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「パターン化された基板上の成長による、単色または多色高効率発光ダイオード(LED)(SINGLE OR MULTI−COLOR HIGH EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE (LED) BY GROWTH OVER A PATTERNED SUBSTRATE)」、代理人整理番号30794.122−US−C1(2005−145−2)。この出願は以下の特許の継続出願である。
【0012】
米国特許第7,291,864号、発効日2007年11月6日、発明者:クロード C.A.ワイズバッシュ、オウレリエン J.F.デーヴィッド、ジェームス S.スペック、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「パターン化された基板上の成長による、単色または多色高効率発光ダイオード(LED)(SINGLE OR MULTI−COLOR HIGH EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE (LED) BY GROWTH OVER A PATTERNED SUBSTRATE)」、代理人整理番号30794.122−US−01(2005−145−1)
米国実用特許出願第11/067,956号、出願日2005年2月28日、発明者:オウレリエン J.F.デーヴィッド、クロード C.A.ワイズバッシュ、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「最適化されたフォトニック結晶取出し器を有する高効率発光ダイオード(LED)(HIGH EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE (LED) WITH OPTIMIZED PHOTONIC CRYSTAL EXTRACTOR)」、代理人整理番号30794.126−US−01(2005−198−1)。
【0013】
米国実用特許出願第11/621,482、出願日2007年1月9日、発明者:トロイ J.ベーカー(Troy J. Baker)、ベンジャミン A.ハスケル、ポール T.フィニ(Paul T.Fini)、スティーブン P.デンバース、ジェームス S.スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「平坦な半極性窒化ガリウムの成長技術(TECHNIQUE FOR THE GROWTH OF PLANAR SEMI−POLAR GALLIUM NITRIDE)」、代理人整理番号30794.128−US−C1(2005−471−3)。この出願は次の特許出願の継続出願である。
【0014】
米国実用特許出願第11/372,914号、2006年3月10日出願、発明者:トロイ J.ベーカー、ベンジャミン A.ハスケル、ポール T.フィニ、スティーブン P.デンバース、ジェームス S.スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「平坦な半極性窒化ガリウムの成長技術(TECHNIQUE FOR THE GROWTH OF PLANAR SEMI−POLAR GALLIUM NITRIDE)」、代理人整理番号30794.128−US−U1(2005−471−2)。現在は、米国特許第7,220,324号、発効日2007年5月22日。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて次の特許出願の利益を主張するものである。
【0015】
米国特許仮出願第60/660,283号、2005年3月10日出願、発明者:トロイ J.ベーカー、ベンジャミン A.ハスケル、ポール T.フィニ、スティーブン P.デンバース、ジェームス S.スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「平坦な半極性窒化ガリウムの成長技術(TECHNIQUE FOR THE GROWTH OF PLANAR SEMI−POLAR GALLIUM NITRIDE)」、代理人整理番号30794.128−US−P1(2005−471−1)。
【0016】
米国実用特許出願第11/403,624号、出願日2006年4月13日、発明者:ジェームス S.スペック、トロイ J.ベーカー、およびベンジャミン A.ハスケル、発明の名称「自立(Al,In,Ga)Nウェーハ製作のためのウェーハ分離技術(WAFER SEPARATION TECHNIQUE FOR THE FABRICATION OF FREE−STANDING (Al,In,Ga)N WAFERS)」、代理人整理番号30794.131−US−U1(2005−482−2)。この出願は、米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0017】
米国特許仮出願第60/670,810号、出願日2005年4月13日、発明者:ジェームス S.スペック、トロイ J.ベーカー、およびベンジャミン A.ハスケル、発明の名称「自立(Al,In,Ga)Nウェーハ製作のためのウェーハ分離技術(WAFER SEPARATION TECHNIQUE FOR THE FABRICATION OF FREE−STANDING (Al,In,Ga)N WAFERS)」、代理人整理番号30794.131−US−P1(2005−482−1)。
【0018】
米国実用特許出願第11/403,288号、出願日2006年4月13日、発明者ジェームス S.スペック、ベンジャミン A.ハスケル、P.モルガン パチソン、およびトロイ J.ベーカー、発明の名称「(Al,In,Ga)N薄層を作製するためのエッチング技術(ETCHING TECHNIQUE FOR THE FABRICATION OF THIN (Al,In,Ga)N LAYERS)」、代理人整理番号30794.132−US−U1(2005−509−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0019】
米国特許仮出願第60/670、790号、出願日2005年4月13日、発明者:ジェームス S.スペック、ベンジャミン A.ハスケル、P.モルガン パチソン、およびトロイ J.ベーカー、発明の名称「(Al,In,Ga)N薄層を作製するためのエッチング技術(ETCHING TECHNIQUE FOR THE FABRICATION OF THIN (Al,In,Ga)N LAYERS)」、代理人整理番号30794.132−US−P1(2005−509−1)
米国実用特許出願第11/454,691号、出願日2006年6月16日、発明者:村井 章彦、クリスティーナ イェ チェン(Christina Ye Chen)、ダニエル B.トンプソン(Daniel B.Thompson)、リー S.マッカーシー(Lee S.McCarthy)、スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、およびウメシュ K.ミシュラ、発明の名称「光電子応用のための(Al,Ga,In)NとZnOとの直接ウェーハ・ボンディング構造とその作製方法((Al,Ga,In)N AND ZnO DIRECT WAFER BONDING STRUCTURE FOR OPTOELECTRONIC APPLICATIONS AND ITS FABRICATION METHOD)」、代理人整理番号30794.134−US−U1(2005−536−4)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0020】
米国特許仮出願第60/691,710号、出願日2005年6月17日、発明者:村井 章彦、クリスティーナ イェ チェン、リー S.マッカーシー、スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、およびウメシュ K.ミシュラ、発明の名称「光電子応用のための(Al,Ga,In)NとZnOとの直接ウェーハ・ボンディング構造とその作製方法((Al,Ga,In)N AND ZnO DIRECT WAFER BONDING STRUCTURE FOR OPTOELECTRONIC APPLICATIONS AND ITS FABRICATION METHOD)」、代理人整理番号30794.134−US−P1(2005−536−1)、
米国特許仮出願第60/732,319号、出願日2005年11月1日、発明者:村井 章彦、クリスティーナ イェ チェン、ダニエル B.トンプソン、リー S.マッカーシー、スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、およびウメシュ K.ミシュラ、発明の名称「光電子応用のための(Al,Ga,In)NとZnOとの直接ウェーハ・ボンディング構造とその作製方法((Al,Ga,In)N AND ZnO DIRECT WAFER BONDING STRUCTURE FOR OPTOELECTRONIC APPLICATIONS AND ITS FABRICATION METHOD)」、代理人整理番号30794.134−US−P2(2005−536−2)、および、米国特許仮出願第60/764,881号、出願日2006年2月3日、発明者:村井 章彦、クリスティーナ イェ チェン、ダニエル B.トンプソン、リー S.マッカーシー、スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、およびウメシュ K.ミシュラ、発明の名称「光電子応用のための(Al,Ga,In)NとZnOとの直接ウェーハ・ボンディング構造とその作製方法((Al,Ga,In)N AND ZnO DIRECT WAFER BONDING STRUCTURE FOR OPTOELECTRONIC APPLICATIONS AND ITS FABRICATION METHOD)」、代理人整理番号30794.134−US−P3(2005−536−3)。
【0021】
米国実用特許出願第11/444,084号、出願日2006年5月31日、発明者:ビルゲ M.イメル(Bilge M.Imer)、ジェームス S.スペック、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「単一工程の側壁を用いた選択横方向成長による無極性窒化ガリウムの欠陥低減(DEFECT REDUCTION OF NON−POLAR GALLIUM NITRIDES WITH SINGLE−STEP SIDEWALL LATERAL EPITAXIAL OVERGROWTH)」、代理人整理番号30794.135−US−U1(2005−565−2)。上記出願は米国特許法第119条(e)に基づいて、次の特許出願の利益を主張するものである。
【0022】
米国特許仮出願第60/685,952号、出願日2005年5月31日、発明者:ビルゲ M.イメル、ジェームス S.スペック、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「単一工程の側壁を利用した選択横方向成長による無極性窒化ガリウムの欠陥低減(DEFECT REDUCTION OF NON−POLAR GALLIUM NITRIDE WITH SINGLE−STEP SIDEWALL LATERAL EPITAXIAL OVERGROWTH)」、代理人整理番号30794.135−US−P1(2005−565−1)。
【0023】
米国実用特許出願第11/870、115号、出願日2007年10月10日、発明者:ビルゲ M.イメル、ジェームス S.スペック、スティーブン P.デンバースおよびシュウジ ナカムラ、発明の名称「有機金属化学気相成長法(MOCVD)による平坦な無極性m面III族窒化物の成長(GROWTH OF PLANAR NON−POLAR M‐PLANE III−NITRIDE USIBG METALORGANIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION (MOCVD))」、代理人整理番号30794.136−US−C1(2005−566−3)、この出願は次の出願の継続出願である。
【0024】
米国実用特許出願第11/444,946号、出願日2006年5月31日、発明者:ビルゲ M.イメル、ジェームス S.スペック、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「有機金属化学気相成長法(MOCVD)による平坦な無極性{1−100}m面窒化ガリウムの成長(GROWTH OF PLANAR NON−POLAR {1−100} M−PLANE GALLIUM NITRIDE WITH METALORGANIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION (MOCVD))」、代理人整理番号30794.136−US−U1(2005−566−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて次の特許出願の利益を主張するものである。
【0025】
米国特許仮出願第60/685,908号、出願日2005年5月31日、発明者:ビルゲ M.イメル、ジェームス S.スペック、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「有機金属化学気相成長法(MOCVD)による平坦な無極性{1−100}m面窒化ガリウムの成長(GROWTH OF PLANAR NON−POLAR {1−100} M−PLANE GALLIUM NITRIDE WITH METALORGANIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION(MOCVD))」、代理人整理番号30794.136−US−P1(2005−566−1)。
【0026】
米国実用特許出願第11/444,946号、出願日2006年6月1日、発明者:ロバート M.ファレル(Robert M.Farrell)、トロイ J.ベーカー、アーパン チャクラボーティ(Arpan Chakraborty)、ベンジャミン A.ハスケル、P.モルガン パチソン、ラジャット シャーマ、ウメシュ K.ミシュラ、スティーブン P.デンバース、ジェームス S.スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「半極性(Ga,Al,In,B)N薄膜、ヘテロ構造およびデバイスの成長と製作のための技術(TECHNIQUE FOR THE GROWTH AND FABRICATION OF SEMIPOLAR (Ga,Al,In,B)N THIN FILMS,HETEROSTRUCTURES,AND DEVICES)」、代理人整理番号30794.140−US−U1(2005−668−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて次の特許出願の利益を主張するものである。
【0027】
米国特許仮出願第60/686,244号、2005年6月1日出願、発明者:ロバート M.ファレル、トロイ J.ベーカー、アーパン チャクラボーティ、ベンジャミン A.ハスケル、P.モルガン パチソン、ラジャット シャーマ、ウメシュ K.ミシュラ、スティーブン P.デンバース、ジェームス S.スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「半極性(Ga,Al,In,B)N薄膜、ヘテロ構造およびデバイスの成長と製作のための技術(TECHNIQUE FOR THE GROWTH AND FABRICATION OF SEMIPOLAR (Ga,Al,In,B)N THIN FILMS,HETEROSTRUCTURES,AND DEVICES)」、代理人整理番号30794.140−US−P1(2005−668−1)。
【0028】
米国実用特許出願第11/251,365号、出願日2005年10月14日、発明者:フレデリック S.ダイアナ(Frederic S. Diana)、オウレリエン J.F.デーヴィッド、ピエール M.ペトロフ(Pierre M.Petroff)、およびクロード C.A.ワイズバッシュ、発明の名称「多色発光デバイスの効率的な光取り出しと変換のためのフォトニック構造(PHOTONIC STRUCTURES FOR EFFICIENT LIGHT EXTRACTION AND CONVERSION IN MULTI−COLOR LIGHT EMITTING DEVICES)」、代理人整理番号30794.142−US−01(2005−534−1)
米国実用特許出願第11/633,148号、出願日2006年12月4日、発明者:クロード C.A.ワイズバッシュ、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「多数回のオーバーグロス法でパターン化された基板上への成長により作製された改良型の水平放出、垂直放出、ビーム成型形、分布帰還(DFB)レーザ(IMPROVED HORIZONTAL EMITTING,VERTICAL EMITTING,BEAM SHAPED,DISTRIBUTED FEEDBACK(DFB) LASERS FABRICATED BY GROWTH OVER A PATTERNED SUBSTRATE WITH MULTIPLE OVERGROWTH)」、代理人整理番号30794.143−US−U1(2005−721−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0029】
米国特許仮出願第60/741,935号、出願日2005年12月2日、発明者:クロード C.A.ワイズバッシュ、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「多数回のオーバーグロス法でパターン化された基板上への成長により作製された改良型の水平放出、垂直放出、ビーム成型形、分布帰還(DFB)レーザ(IMPROVED HORIZONTAL EMITTING,VERTICAL EMITTING,BEAM SHAPED,DISTRIBUTED FEEDBACK(DFB) LASERS FABRICATED BY GROWTH OVER A PATTERNED SUBSTRATE WITH MULTIPLE OVERGROWTH)」、代理人整理番号30794.143−US−P1(2005−721−1)
米国実用特許出願第11/517,797号、2006年9月8日出願、発明者:マイケル イザ(Michael Iza)、トロイ J.ベーカー、ベンジャミン A.ハスケル、スティーブン P.デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「有機金属化学気相成長法による半極性(Al,In,Ga,B)Nの成長促進法(METHOD FOR ENHANCING GROWTH OF SEMIPOLAR (Al,In,Ga,B)N VIA METALORGANIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION)」、代理人整理番号30794.144−US−U1(2005−722−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて次の特許出願の利益を主張するものである。
【0030】
米国特許仮出願第60/715,491号、2005年9月9日出願、発明者:マイケル イザ、トロイ J.ベーカー、ベンジャミン A.ハスケル、スティーブン P.デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「有機金属化学気相成長法による半極性(Al,In,Ga,B)Nの成長促進法(METHOD FOR ENHANCING GROWTH OF SEMIPOLAR (Al,In,Ga,B)N VIA METALORGANIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION)」、代理人整理番号30794.144−US−U1(2005−722−1)。
【0031】
米国実用特許出願第11/593,268号、出願日2006年11月6日、発明者:スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、増井 久志(Hisashi Masui)、ナタリー N.フェローズ(Natalie N.Fellows)、および村井 章彦、発明の名称「高光取り出し効率の発光ダイオード(LED)(HIGH LIGHT EXTRACTION EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE(LED))」、代理人整理番号30794.161−US−U1(2006−271−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0032】
米国特許仮出願第60/734,040号、出願日2005年11月4日、発明者:スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、増井 久志、ナタリー N.フェローズ、および村井 章彦、発明の名称 「高光取り出し効率の発光ダイオード(LED)(HIGH LIGHT EXTRACTION EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE(LED))」、代理人整理番号30794.161−US−P1(2006−271−1)
米国実用特許出願第11/608,439号、出願日2006年12月8日、発明者:スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス S.スペック、発明の名称「高効率の発光ダイオード(LED)(HIGH EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE(LED))」、代理人整理番号30794.164−US−U1(2006−318−3)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0033】
米国特許仮出願第60/748,480号、出願日2005年12月8日、発明者:スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス S.スペック、発明の名称「高効率の発光ダイオード(LED)(HIGH EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE(LED))」、代理人整理番号30794.164−US−P1(2006−318−1)、および米国特許仮出願第60/764,975号、出願日2006年2月3日、発明者:スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス S.スペック、発明の名称「高効率の発光ダイオード(LED)(HIGH EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE (LED))」、代理人整理番号30794.164−US−P2(2006−318−2)
米国実用特許出願第11/676,999号、出願日2007年2月20日、発明者:ホン ゾーン(Hong Zhong)、ジョン F.ケディング、ラジャット シャーマ、ジェームス S.スペック、スティーブン P.デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称 「半極性(Al,In,Ga,B)N光電子デバイスの成長方法(METHOD FOR GROWTH OF SEMIPOLAR (Al,In,Ga,B)N OPTOELECTRONIC DEVICES)」、代理人整理番号30794.173−US−U1(2006−422−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0034】
米国特許仮出願第60/774,467号、出願日2006年2月17日、発明者:ホン ゾーン、ジョン F.ケディング、ラジャット シャーマ、ジェームス S.スペック、スティーブン P.デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「半極性(Al,ln,Ga,B)N光電子デバイスの成長方法(METHOD FOR GROWTH OF SEMIPOLAR (Al,In,Ga,B)N OPTOELECTRONICS DEVICES)」、代理人整理番号30794.173−US−P1(2006−422−1)。
【0035】
米国実用特許出願第11/840,057号、出願日2007年8月16日、発明者:マイケル イザ、佐藤 均(Hitoshi Sato)、スティーブン P.デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「マグネシウム・ドープ(Al,In,Ga,B)N層を成膜する方法(METHOD FOR DEPOSITION OF MAGNESIUM DOPED (Al,In,Ga,B)N LAYERS))、代理人整理番号30794.187−US−U1(2006−678−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0036】
米国特許仮出願第60/822,600号、出願日2006年8月16日、発明者:マイケル イザ、佐藤 均、スティーブン P.デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「マグネシウム・ドープ(Al,In,Ga,B)N層を成膜する方法(METHOD FOR DEPOSITION OF MAGNESIUM DOPED (Al,In,Ga,B)N LAYERS))、代理人整理番号30794.187−US−P1(2006−678−1)。
【0037】
米国実用特許出願第11/940,848号、出願日2007年11月15日、発明者:オウレリエン J.F.デーヴィッド、クロード C.A.ワイズバッシュ、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称 「複数の取出し器を通した高光取出し効率の発光ダイオード(LED)(HIGH LIGHT EXTRACTION EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE (LED) THROUGH MULTIPLE EXTRACTORS)」、代理人整理番号30794.191−US−U1(2007−047−3)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0038】
米国特許仮出願第60/866,014号、出願日2006年11月15日、発明者:オウレリエン J.F.デーヴィッド、クロード C.A.ワイズバッシュ、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「複数の取出し器を通した高光取出し効率の発光ダイオード(LED)(HIGH LIGHT EXTRACTION EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE (LED) THROUGH MULTIPLE EXTRACTORS)」、代理人整理番号30794.191−US−P1(2007−047−1)、および米国特許仮出願第60/883,977号、出願日2007年1月8日、発明者:オウレリエン J.F.デーヴィッド、クロード C.A.ワイズバッシュ、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「複数の取り出し器を通した高光取り出し効率の発光ダイオード(LED)(HIGH LIGHT EXTRACTION EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE(LED) THROUGH MULTIPLE EXTRACTORS)」、代理人整理番号30794.191−US−P2(2007−047−2)。
【0039】
米国実用特許出願第11/940,853号、出願日2007年11月15日、発明者:クロード C.A.ワイズバッシュ、ジェームス S.スペック、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「屈折率整合構造による高効率、白色、単色または多色発光ダイオード(LED)(HIGH EFFICIENCY WHITE,SINGLE OR MULTI−COLOUR LIGHT EMITTING DIODES (LEDS) BY INDEX MATCHING STRUCTURES)」、代理人整理番号30794.196−US−U1(2007−114−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0040】
米国特許仮出願第60/866,026号、出願日2006年11月15日、発明者:クロード C.A.ワイズバッシュ、ジェームス S.スペック、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「屈折率整合構造による高効率、白色、単色または多色LED(HIGH EFFICIENCY WHITE,SINGLE OR MULTI−COLOUR LED BY INDEX MATCHING STRUCTURES)」、代理人整理番号30794.196−US−P1(2007−114−1)。
【0041】
米国実用特許出願第11/940,866号、出願日2007年11月15日、発明者:オウレリエン J.F.デーヴィッド、クロード C.A.ワイズバッシュ、スティーブン P.デンバース、およびステーシア ケラー(Stacia Keller)、発明の名称「構造をもつ材料中に発光体を持つ高光取り出し効率の発光ダイオード(LED)(HIGH LIGHT EXTRACTION EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE (LED) WITH EMITTERS WITHIN STRUCTURED MATERIALS)」、代理人整理番号30794.197−US−U1(2007−113−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0042】
米国特許仮出願第60/866,015号、出願日2006年11月15日、発明者:オウレリエン J.F.デーヴィッド、クロード C.A.ワイズバッシュ、スティーブン P.デンバース、およびステーシア ケラー、発明の名称「構造をもつ材料中に発光体を持つ高光取り出し効率のLED(HIGH LIGHT EXTRACTION EFFICIENCY LED WITH EMITTERS WITHIN STRUCTURED MATERIALS)」、代理人整理番号30794.197−US−P1(2007−113−1)。
【0043】
米国実用特許出願第11/940,876号、出願日2007年11月15日、発明者:イーブリン L.フー、シュウジ ナカムラ、ヨン ショク チョイ(Yong Seok Choi)、ラジャット シャーマ、およびチョーフー ワン(Chiou−Fu Wang)、発明の名称「光電気化学的(PEC)エッチングにより製作された空気ギャップ付きIII族窒化物デバイスの構造的完全性のためのイオンビーム処理(ION BEAM TREATMENT FOR THE STRUCTURAL INTEGRITY OF AIR−GAP III−NITRIDE DEVICES PRODUCED BY PHOTOELECTROCHEMICAL (PEC) ETCHING)」、代理人整理番号30794.201−US−U1(2007−161−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0044】
米国特許仮出願第60/866,027号、出願日2006年11月15日、発明者:イーブリン L.フー、シュウジ ナカムラ、ヨン ショク チョイ、ラジャット シャーマ、およびチョーフー ワン、発明の名称「光電気化学的(PEC)エッチングにより製作された空気ギャップ付きIII族窒化物デバイスの構造的完全性のためのイオンビーム処理(ION BEAM TREATMENT FOR THE STRUCTURAL INTEGRITY OF AIR−GAP III−NITRIDE DEVICES PRODUCED BY PHOTOELECTROCHEMICAL (PEC) ETCHING)」、代理人整理番号30794.201−US−P1(2007−161−1)。
【0045】
米国実用特許出願第11/940、885号、出願日2007年11月15日、発明者:ナタリー N.フェローズ、スティーブン P.デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「繊維模様のついた蛍光剤変換層をもつ発光ダイオード(TEXTURED PHOSPHOR CONVERSION LAYER LIGHT EMITTING DIODE)」、代理人整理番号30794.203−US−U1(2007−270−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0046】
米国特許仮出願第60/866,024号、出願日2006年11月15日、発明者:ナタリー N.フェローズ、スティーブン P.デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「繊維模様のついた蛍光剤変換層をもつ発光ダイオード(TEXTURED PHOSPHOR CONVERSION LAYER LIGHT EMITTING DIODE)」、代理人整理番号30794.203−US−P1(2007−270−1)。
【0047】
米国実用特許出願第11/940,872号、出願日2007年11月15日、発明者:スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、および増井 久志、発明の名称「高光取り出し効率の球形LED(HIGH EXTRACTION EFFICIENCY SPHERE LED)」、代理人整理番号30794.204−US−U1(2007−271−2)、この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて、以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0048】
米国特許仮出願第60/866,025号、出願日2006年11月15日、発明者:スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、および増井 久志、発明の名称「高光取り出し効率の球形LED(HIGH EXTRACTION EFFICIENCY SPHERE LED)」、代理人整理番号 30794.204−US−P1(2007−271−1)。
【0049】
米国実用特許出願第11/940,883号、出願日2007年11月15日、発明者:シュウジ ナカムラ、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「自立した、透明な、鏡なし(STML)の発光ダイオード(STANDING TRANSPARENT MIRROR−LESS(STML) LIGHT EMITTING DIODE)」、代理人整理番号30794.205−US−U1(2007−272−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0050】
米国特許仮出願第60/866,017号、出願日2006年11月15日、発明者:シュウジ ナカムラ、およびスティーブン P.デンバース、発明の名称「自立した、透明な、鏡なしの(STML)発光ダイオード(STANDING TRANSPARENT MIRROR−LESS(STML) LIGHT EMITTING DIODE)」、代理人整理番号30794.205−US−P1(2007−272−1)。
【0051】
米国実用特許出願第11/940,898号、出願日2007年11月15日、発明者:スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス S.スペック、発明の名称「透明な、鏡なしの(TML)発光ダイオード(TRANSPARENT MIRROR−LESS (TML) LIGHT EMITTING DIODE)」、代理人整理番号30794.206−US−U1(2007−273−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0052】
米国特許仮出願第60/866,023号、出願日2006年11月15日、発明者:スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス S.スペック、発明の名称「透明な、鏡なしの(TML)発光ダイオード(TRANSPARENT MIRROR−LESS(TML) LIGHT EMITTING DIODE)」、代理人整理番号30794.206−US−P1(2007−273−1)。
【0053】
米国実用特許出願第xx/xxx,xxx号、出願日2007年12月11日、発明者:スティーブン P.デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「透明な、鏡なしの発光ダイオードのためのリード・フレーム(LEAD FRAME FOR TRANSPARENT MIRRORLESS LIGHT EMITTING DIODE)」、代理人整理番号30794.210−US−Ul(2007−281−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0054】
米国特許仮出願第60/869,454号、出願日2006年12月11日、発明者:スティーブン P.デンバース、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「TM−LEDのためのリード・フレーム(LEAD FRAME FOR TM−LED)」、代理人整理番号30794.210−US−P1(2007−281−1)。
米国実用特許出願第xx/xxx,xxx号、出願日2007年12月11日、発明者:シュウジ ナカムラ、スティーブン P.デンバース、およびヒロクニ アサミズ(Hirokuni Asamizu)、発明の名称「透明な発光ダイオード(TRANSPARENT LIGHT EMITTING DIODES)」、代理人整理番号30794.211−US−U1(2007−282−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
【0055】
米国特許仮出願第60/869,447号、出願日2006年12月11日、発明者:シュウジ ナカムラ、スティーブン P.デンバース、およびヒロクニ アサミズ、発明の名称「透明なLED(TRANSPARENT LEDS)」、代理人整理番号30794.211−US−P1(2007−282−1)。
米国実用特許出願第xx/xxx、xxx、出願日2007年12月11日、発明者:マシュー C.シュミット、キム クァン チューン、佐藤 均、スティーブン P.デンバース、ジェームス S.スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「高特性無極性面III族窒化物光デバイスの有機金属化学気相成長(MOCVD)法(METALORGANIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION (MOCVD) GROWTH OF HIGH PERFORMANCE NON−POLAR III−NITRIDE OPTICAL DEVICES)」、代理人整理番号30794.212−US−U1(2007−316−2)。
本出願は、米国特許法第119条(e)に基づいて、本発明の譲受人に譲渡された以下の同時係属の米国特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第60/869,535、出願日2006年12月11日、発明者:マシュー C.シュミット、キム クァン チューン、佐藤 均、スティーブン P.デンバース、ジェームス S.スペック、およびシュウジ ナカムラ、発明の名称「高特性M面GaN光デバイスのMOCVD成長(MOCVD GROWTH OF HIGH PERFORMANCE M−PLANE GAN OPTICAL DEVICES)」、代理人整理番号30794.212−US−P1(2007−316−1)。
【0056】
米国実用特許出願第xx/xxx,xxx号、出願日2007年12月11日、発明者:キム クァン チューン、マシュー C.シュミット、フェン ウー、平井 朝子(Asako Hirai)、メルヴィン B.マクローリン、スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス S.スペック、発明の名称「各種基板上の(Al,In,Ga,B)Nのm面および半極性面の結晶成長(CRYSTAL GROWTH OF M−PLANE AND SEMIPOLAR PLANES OF (Al,In,Ga,B)N ON VARIOUS SUBSTRATES)」、代理人整理番号30794.214−US−U1(2007−334−2)。この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて以下の特許出願の利益を主張するものである。
米国特許仮出願第60/869,701号、出願日2006年12月12日、発明者:キム クァン チューン、マシュー C.シュミット、フェン ウー、平井 朝子、メルヴィン B.マクローリン、スティーブン P.デンバース、シュウジ ナカムラ、およびジェームス S.スペック、発明の名称「各種基板上の(Al,In,Ga,B)Nのm面および半極性面の結晶成長(CRYSTAL GROWTH OF M−PLANE AND SEMIPOLAR PLANES OF (Al,In,Ga,B)N ON VARIOUS SUBSTRATES)」、代理人整理番号30794.214−US−P1(2007−334−1)。
【0057】
これら全ての出願は参照として本明細書中に組み込まれているものとする。
【背景技術】
【0058】
1.本発明の技術分野
本発明は、発光ダイオード(LED)およびレーザ・ダイオード(LD)のような、高効率無極性および半極性発光デバイスに関する。
2.関連技術の説明
(注:この出願は、本明細書を通して示されている、多くの異なる刊行物を参照する。更に、これらの刊行物は、以下に「参考文献」と記されたセクションに見出すことが出来る。これらの刊行物のそれぞれは、参照として本明細書中に組み込まれているものとする。)
現在、大抵の市販の窒化ガリウム(GaN)ベースの発光デバイスは、c軸方位の結晶上に構成されている。その結果、強い圧電電界が発光効率を制御している。従来のLEDおよびLDの構造では、量子井戸(QW)の厚さは僅か2〜5nm前後である。QW層の厚さが5nmより厚くなると、QW層の伝導帯エネルギー・バンドと価電子帯エネルギー・バンドは強い圧電電界によって傾き、発光再結合効率は小さくなり、そのためLEDおよびLDの発光効率は小さくなる。
【0059】
しかしながら、無極性または半極性GaNの場合、圧電分極は最小化される。そのため、QWにおけるエネルギー・バンドの傾きは小さく、LEDとLDの発光効率を改良するためにQWの厚さを厚くすることが出来る。最近、本発明の発明者らは、無極性および半極性LEDおよびLDの場合には、発光効率を向上させるためにQWの厚さを10nmまで厚くするとよいことを発見した。
【0060】
従来のLEDの場合は、LEDの前面からの光出力パワーを増加させるために、放射された光は基板の裏側上に置かれた鏡によって反射される。サファイヤ基板の裏側上に鏡がない場合でも、接着材料が発光波長で透明であれば、リード・フレーム上の鏡被覆膜によって反射される。しかしながら、光子のエネルギーがAlInGaN多重量子井戸(MQW)のような発光種のバンドギャップ・エネルギーとほぼ同じなので、この反射された光は、発光層(活性層)によって再吸収される。LED光の発光層によるこの再吸収によって、LEDの効率または出力パワーは減少する。例えば、以下により詳しく記述される図1、2および3、また[非特許文献6]および[非特許文献7]参照。
【0061】
この分野で必要とされることは、青色、緑色、琥珀色、および赤色領域にある光をより効率よく発生し、光をより効率よく取り出すようなLEDおよびLD構造である。本発明はこのニーズを満たすものである。
【非特許文献1】Appl.Phys.Lett.56,737−39(1990)
【非特許文献2】Appl.Phys.Lett.64,2839−41(1994)
【非特許文献3】Appl.Phys.Lett.81,3152−54(2002)
【非特許文献4】Jpn.J.Appl.Phys.43,L1275−77(2004)
【非特許文献5】Jpn.J.Appl.Phys.45,L1084−L1086(2006)
【非特許文献6】Jpn.J.Appl.Phys.34,L797−99(1995)
【非特許文献7】Jpn.J.Appl.Phys.43,L180−82(2004)
【非特許文献8】Fujii T.,Gao Y.,Sharma R.,Hu E.L.,DenBaars S.P.,Nakamura S.,“Increase in the extraction efficiency of GaN−based light−emitting diodes via surface roughening”,Appl.Phys.Lett.,vol.84,no.6,9Feb.2004,pp.855−7
【発明の概要】
【0062】
本発明は、新しい無極性または半極性GaN結晶方位をもつデバイスを作製することにより高い光発生効率を実現する(Al,Ga,In)N発光デバイスについて記述する。無極性および半極性デバイスの圧電効果は、有極性デバイスに比べてかなり低いので、より効率の高いLEDおよびLDが実現できる。
本発明のデバイスのQW層の厚さは、より厚くすることができる。すなわち、4nmより厚く、好ましくは約8〜12nm、より好ましくは、約10nmの厚さにすることができる。無極性および半極性LEDにおいて、より厚い量子井戸を用いることによって、より大きな電流密度でより高い効率が達成される。LDにとっては、より厚いQW層を用いると、モード利得が増加し、閾値電流密度が低減する。他の例では、より高電圧となる弊害を受けることなく、効率を上げるためにQW層の数を大きくすることが出来る。
【0063】
透明な接触層を持つ無極性および半極性LEDを作製することにより、電流密度が大きいという条件でもほぼ理想的な光取り出しが実現される。
他の利点は、無極性および半極性LEDは、c面デバイスよりもはるかに効率よく偏光を発生することである。0.83という高い偏光発生比が観測されたことから、無極性および半極性LEDがLCD背面照明、信号、保護付きディスプレイ、および照明のような多くの応用分野で有用であることがわかる。
【0064】
本発明は、また、LEDの発光層または活性層による光の再吸収を最小化するために、鏡および/または鏡面を取り除くことによりLED内での内部反射を最小化する。内部反射の最小化を助けるために、ITOまたはZnOのような透明電極を用いてもよい。
例えば、異方性エッチング(すなわち円錐形状表面の生成)などによる表面の粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化は、内部の反射の最小化とともに光の取り出しを助ける。ダイの形状化も高い光取り出し効率を実現する。
【図面の簡単な説明】
【0065】
【図1】窒化ガリウムの六方晶ウルツ鉱型結晶構造の概略図である。
【図2】窒化ガリウム結晶構造の他の概略図である。
【図3】図3A、3B、3Cおよび3Dは、デバイス構造と成長に無極性の窒化ガリウム面を用いる動機を示す図である。
【図4】本発明によるデバイス構造の概略図である。
【図5】図5A、5Bおよび5Cは、いろいろな有極性および無極性窒化ガリウム・デバイスにおける、外部量子効率 (EQE)対ピーク波長(nm)の関係を示す図である。
【図6】本発明により製造されたデバイスに関する、出力パワーおよび外部量子効率(EQE)対電流(mA)の関係を示す図である。
【図7】無極性(または半極性)および有極性の発光ダイオードの偏光に関する強度(任意単位)対偏光子角度(度)の関係を示す図である。
【図8】図8は、本発明に関する更なるデバイス構造および更なる利点を示す。
【図9】図9Aおよび9Bは、通常のc軸に沿って成長したc面発光ダイオードの構造を示す図である。
【図10】本発明による側面発光のm面発光ダイオードを示す概略図である。
【図11】本発明による垂直上面発光のm面発光ダイオードを示す概略図である。
【図12】本発明による側面発光のm面発光ダイオードの上面図を示す概略図である。
【図13】本発明による側面発光の、m面発光ダイオードを示す概略図である。
【図14】本発明による形状付き、m面発光ダイオードを示す概略図である。
【図15】本発明による白色光を放出する、多重発光層をもつ無極性発光ダイオードを示す概略図である。
【図16】本発明の無極性発光ダイオードの外部量子効率(EQE)百分率測定結果対電流(mA)の関係を示すグラフである。
【図17】本発明の無極性発光ダイオードの簡易測定パワー(mV)対電流(mA)を示すグラフである。
【0066】
以下、図面を参照し、対応する部分には一貫して同じ参照番号を付与する。
【発明を実施するための形態】
【0067】
以下の好ましい実施形態の記述では、本明細書の一部である添付の図面を参照する。図面は本発明を実施することができる実施形態を例示するために示す。本発明の範囲から逸脱することなしに他の実施形態を用いてもよく、構造的な変化がなされてもよいことは明らかである。
概要
GaNおよびその合金は、すべてが唯一のc軸に垂直であり、お互いに対して120度回転している2(または3)本の等価な基底面軸(a軸)を用いて記述される六方晶ウルツ鉱型結晶構造において最も安定である。
【0068】
図1は、GaNの六方晶ウルツ鉱型結晶構造100の概略図であり、目的とする主要な面、すなわちa面{11−20}102、m面{1−100}104、r面{10−12}106およびc面{0001}108が、そこに示されたc軸116、al軸[1000]110、a2軸[0100]112およびa3軸[0010]とともに示されている。ここで、塗りつぶされたパターンは、目的とする面102、104および106を示すことを意図しており、構造100の材料を表すものではない。
【0069】
図2は、GaN結晶構造200の概略図であり、Ga原子202およびN原子204の位置と、結晶構造において影をつけた面として示されている半極性面(10−11)206を示している。III族原子202および窒素原子204は、結晶200のc軸に沿ってc面を交互に占有する。ウルツ鉱型構造200に含まれる対称要素により、III族窒化物がこのc軸に沿ってバルクの自発分極を有することになる。更に、ウルツ鉱型結晶構造200は中心対称ではないため、ウルツ鉱型窒化物もまたc軸にそって圧電分極を示し得る。
【0070】
電子デバイスおよび光電子デバイスのための現行の窒化物技術は、極性のあるc方向に沿って成長される窒化物薄膜を用いている。しかしながら、III族窒化物ベースの光電子デバイスおよび電子デバイスにおける従来のc面の量子井戸構造は、強い圧電分極および自発分極が存在するため、望ましくない量子閉じ込めシュタルク効果(QCSE)を受けてしまう。c方向に沿った強い内蔵電界は、電子と正孔の空間的分離を引き起こし、それが今度は、キャリアの再結合効率を制限し、振動子強度を低減させ、また、発光のレッド・シフトを引き起こす。
【0071】
図3A、B、CおよびDは、デバイス構造と成長に無極性のGaN面を用いる動機を示す。
図3Cは、無極性(a面)構造では自発分極(Psp)および圧電分極(PPE)の影響がないことを示す。図3Dは、図3Cに対応して価電子帯(Ev)および伝導帯(Ec)のエネルギー・バンド図を示す。
【0072】
GaN構造のある面を用いると、分極および圧電分極はバンドの曲がりと電荷分離を引き起こす。これは、発光のレッド・シフト、再結合効率の低下、および閾値電流の増加に繋がり、これら全てにより、出来上がったデバイスに問題が生じる。これは特にc面(Ga面)において顕著であり、EvおよびEcのバンドの大きな「飛び」として示されている。
【0073】
図4は、m面またはa面のIII族窒化物層を含む無極性III族窒化物層を用いる動機を更に示すための、本発明によるデバイス構造の概略図である。この図において、無極性III族窒化物発光デバイスは、Ti−Al接触層402、a面のn−GaN層404、n−AlGaNクラッド層406、n−GaNガイド層408、GaN活性層410、p−GaNガイド層412、GaN活性層414、p−AlGaNクラッド層416、p−GaN層418、およびNi−Au接触層420を含むレーザ・ダイオード(LD)構造400を備える。a面およびm面成長が実現されると、転位密度の低減が実現される。更に、量子井戸内で分極電界が誘起する電荷分離は起こらず、これらの層の移動度はより大きくなる。この結果、出来上がったデバイスの閾値電流の低減と、信頼性の向上が達成される。
【0074】
図5A、5Bおよび5Cは、いろいろな有極性および無極性GaNのデバイスにおける、外部量子効率 (EQE)対ピーク波長(nm)の関係を示す。上述の量子井戸領域内の分極電界が、可視光スペクトルの緑領域および紫外領域に発光のギャップを作る。有極性c面デバイスではなく無極性(m面またはa面)デバイスを用いることにより、または半極性デバイス構造を用いることにより、量子井戸領域内の分極電界は低減されるかまたは除去され、これにより発光ギャップ問題を解決することが出来る。
【0075】
図6は、本発明により製造されたデバイスにおける、出力パワーおよび外部量子効率(EQE)対電流(mA)の関係を示す。EQEは、これらデバイスの性能指数である。更に、入力電流が20ミリアンペア(mA)で25ミリワット(mW)出力が得られるデバイスが示されている。この結果は、今日までの無極性LEDデバイスの全ての結果を遥かに上回る。
【0076】
図7は、無極性(または半極性)および有極性LEDの偏光に関する、強度(任意単位)対偏光子角度(度)の関係を示す。更に、本発明により作られる無極性および半極性LEDは、偏光を直接放出する。これは、偏光を必要とする液晶ディスプレイ(LCD)の背面照明のような多くの応用分野で役に立つ。本発明のデバイスを用いれば、放出される光はすでに偏光しているため、光源とLCD表示板との間に偏光フィルタが必要なくなる。
【0077】
図8は、本発明に関する更なるデバイス構造および更なる利点を示す。例えば、本発明により製造した無極性または半極性デバイスは、内蔵分極電界を低減または除去することが出来るので、LCDの背面照明として用いることが出来る。LCDの背面照明の構造は、光源800、偏光子802、配向膜804、液晶806、配向膜808、および偏光子810を含み、AC電圧源812で駆動されると光出力814が生じる。更に、デバイスは、p型濃度が約7×1018cm−3であり、これは電流に対するLEDのピーク波長シフトを最小にする。更に、図7に関して論じたように、無極性(たとえばm面またはa面)または半極性LEDは、偏光を直接放出するので、より多くの光814をLCD表示板から取り出すことが可能である。典型的には、より多くの割合の光814を得ることが可能であり、約40〜70%程度も多い光を得ることが出来ることが観測されている。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなしに、より多くの、またはより少ない割合の光も実現可能である。
【0078】
図9AおよびBは、通常はc軸に沿って成長するc面LEDの構造を示す。図9Aにおいて、c面LED900は、基板902と、p型層904と、活性層906と、n型層908と、電極910と、ボンディング・パッド912、および電極914を含む。 図9Bは、このようなデバイスからの光生成効率を増大させるために、通常は、粗面化918または他の方法で処理することが可能な窒素面(N面)上に発光面があることを特徴とする類似のc面LED916を示す。
【0079】
図10は、本発明による1つ以上のp型層、活性領域、および1つ以上のn型層を備える複数の無極性III族窒化物層を有する、無極性III族窒化物発光デバイスを示す概略図である。この実施形態では、デバイスは、側面発光のm面LED1000であり、金属リード・フレーム1002、光1006を放出するp−GaN/GaN/n−GaN層の集合体1004、透明電極層1008および1010、およびp電極1012を含む。デバイス1000の1つ以上の発光面は、光の取り出しを促進するために粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されている表面1012であってよい(例えば、デバイス1000の発光面は、円錐形状表面であってもよい)。更に、デバイス1000は、図示されているように、電極1012と金属フレーム1002を適当に配置した側面発光デバイスを含んでもよい。
【0080】
図11は、本発明による1つ以上のp型層、活性領域および1つ以上のn型層を備える複数の無極性III族窒化物層を有する、他の無極性III族窒化物発光デバイスを示す概略図である。この実施形態では、デバイスは、垂直上面発光のm面LED1100であり、基板1102と、光を放出するp−GaN/GaN/n−GaN層の集合体1104と、上部透明層1006と、およびp電極1008とn電極1010を含む。この実施形態では、集合体1104は4nmより厚い、好ましくは約8〜12nm、さらに好ましくは、約10nmの厚さのQW層を1つ以上備える活性領域1112を含む。
【0081】
図12は、本発明による1つ以上のp型層、活性領域および1つ以上のn型層を備える複数の無極性III族窒化物層を有する、他の無極性III族窒化物発光デバイスを示す概略図である。この実施形態では、デバイスは、側面発光のm面LED1200であり、その上面図を示していて、該デバイスは、p型電極層1202と、金属p型ボンディング・パッド1204と、光1208の取り出しを促進するために粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されている表面1206とを含む。
【0082】
p型電極層1202は、粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されていてもよいことを特徴とする透明の導電層である。p型電極層1202は通常ITOまたはZnO層であるが、目的とする波長でほぼ透明、または完全に透明な他の透明な金属酸化物または他の導電性材料であってもよい。p型電極層1202は、無極性III族窒化物層の集合体の近傍に形成され、ダイの上面のほぼ全体を覆う。p型電極層1202の前に電流拡散層が成膜されてもよい。金属ボンディング・パッド1204が、p型電極層1202上に成膜され、p型電極層1202の小さな一部分を占める。p型電極層1202を通しても出て行く発光もあるが、発光1208の大部分はデバイス1200の側面から放出する。
【0083】
図13は、本発明による1つ以上のp型層、活性領域および1つ以上のn型層を備える複数の無極性III族窒化物層を有する、他の無極性III族窒化物発光デバイスを示す概略図である。この実施形態では、デバイスは側面発光のm面LED1300であり、透明な導電性マウント1302と、発光するp−GaN/GaN/n−GaN層の集合体1304、透明電極層1306および1308、およびp電極1310を含む。このデバイス1300も、光1314の取り出しを促進するために粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されている表面1312を含む。更に、デバイス1300は、電極1306および1308を適当に配置した側面発光デバイスを含む。デバイス1300は、目的とする波長でほぼ透明、または完全に透明なガラス、エポキシ、プラスチック、あるいはその他の透明な材料を含む透明なマウント構造1302上に置かれてもよい。
【0084】
図14は、本発明による1つ以上のp型層、活性領域および1つ以上のn型層を備える複数の無極性III族窒化物層を有する、他の無極性III族窒化物発光デバイスを示す概略図である。この実施形態では、デバイスは形状付きm面LED1400であり、透明なリード・フレーム(図示なし)、発光するp−GaN/GaN/n−GaN層の集合体1402、透明電極層1404およびp電極1406を含む。更に(表面1408からの光取り出しだけが図14には示されているが)、デバイス1400の2つ以上の発光面1408、1410、および1412は、デバイス1400の複数の面からの光1414の取り出しを促進するために粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されている。
【0085】
図15は、本発明による1つ以上のp型層、活性領域、1つ以上のn型層を備える複数の無極性III族窒化物層を有する、他の無極性III族窒化物発光デバイスを示す概略図である。この実施形態では、デバイスは、白色光を放出する多重発光層を有する無極性LED1500である。無極性LED1500は、発光するp−GaN/GaN/n−GaN層の集合体1502、透明層1504および1506、およびp電極1508を含む。この実施形態では、集合体1502は、所望の場合は2つ以上の波長で発光する多重発光層を含むQW井戸層であってもよいことを特徴とする活性領域1510を含む。例えば、活性領域1510は、結合すると白色光(または他の任意の色の光)を作り出すような赤色、緑色、および青色の波長で発光するのが好ましい。これは、c面デバイスには存在していた電界誘起の電荷分離による妨害がなくなったため可能となる。
【0086】
図16は、本発明の無極性LEDの外部量子効率百分率測定結果対電流(mA)の関係を示すグラフである。見てわかるように、順方向電流が閾値に到達すると、本発明の無極性LEDは、平坦な外部量子効率を示す。
図17は、本発明の無極性LEDの簡易測定出力(mV)対電流(mA)を示すグラフである。本発明のm面LEDでは、出力パワーは入力電流に対して直線的であることが示されている。
参考文献
以下の参考文献は、参照として本明細書中に組み込まれているものとする。
1.Appl.Phys.Lett.56,737−39(1990)
2.Appl.Phys.Lett.64,2839−41(1994)
3.Appl.Phys.Lett.81,3152−54(2002)
4.Jpn.J.Appl.Phys.43,L1275−77(2004)
5.Jpn.J.Appl.Phys.45,L1084−L1086(2006)
6.Jpn.J.Appl.Phys.34,L797−99(1995)
7.Jpn.J.Appl.Phys.43,L180−82(2004)
8.Fujii T.,Gao Y.,Sharma R.,Hu E.L.,DenBaars S.P.,Nakamura S.,“Increase in the extraction efficiency of GaN−based light−emitting diodes via surface roughening”,Appl.Phys.Lett.,vol.84,no.6,9Feb.2004,pp.855−7
結論
主にm面窒化ガリウムに関して論じられたが、本発明は窒化ガリウムおよび他の関係する材料系の他の無極性および半極性形状にとって利点がある。更に、本発明は、レーザ・ダイオード(LD)、高電子移動度トランジスタ(HEMT)、垂直共振器面発光レーザ(VCSEL)、太陽電池、トランジスタ、ダイオード、他の発光デバイス、および半導体処理技術を用いて作製される他のデバイスのような他の電子デバイスまたは同様の電子デバイスのために用いられる他の材料にとっても利点がある。
【0087】
これで本発明の好ましい実施形態の説明を終える。これまでの記述は、本発明の一つ以上の実施形態を例示および説明するために示された。開示の形態そのものによって本発明を包括または限定することを意図するものではない。上記の教示に照らして、本発明の範囲を逸脱することなく多くの変更および変形が可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
1つ以上のp型層、活性領域、および1つ以上のn型層を備える複数の無極性または半極性III族窒化物層を備え、前記活性領域が4ナノメートルより厚い1つ以上の量子井戸を含むことを特徴とする無極性または半極性III族窒化物発光デバイス。
【請求項2】
前記量子井戸は、厚さが約8〜12ナノメートルであることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
【請求項3】
前記量子井戸は、厚さが約10ナノメートルであることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
【請求項4】
前記無極性III族窒化物層は、m面またはa面III族窒化物層を備えることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
【請求項5】
前記デバイスの1つ以上の発光面は、粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されていることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
【請求項6】
前記デバイスの2つ以上の発光面が、粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されていることを特徴とする請求項5に記載のデバイス。
【請求項7】
前記デバイスの前記発光面は円錐形状表面であることを特徴とする請求項5に記載のデバイス。
【請求項8】
前記活性領域は、2つ以上の波長で発光する多重発光層を備えることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
【請求項9】
前記無極性または半極性III族窒化物層の近傍に形成された透明電極層を更に備えることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
【請求項10】
前記透明電極層は、導電性接触層であることを特徴とする請求項9に記載のデバイス。
【請求項11】
透明層の表面は、粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されていることを特徴とする請求項9に記載のデバイス。
【請求項12】
前記透明電極層の前に電流拡散層が成膜されることを特徴とする請求項9に記載のデバイス。
【請求項13】
前記デバイスは、透明なマウント構造上に設置されることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
【請求項14】
1つ以上のp型層、活性領域、および1つ以上のn型層を備え、前記活性領域は4ナノメートルより厚い1つ以上の量子井戸を含むことを特徴とする、複数の無極性または半極性III族窒化物層を形成するステップを備えることを特徴とする、無極性または半極性III族窒化物発光デバイスを作製する方法。
【請求項15】
前記量子井戸は、厚さが約8〜12ナノメートルであることを特徴とする請求項14に記載の方法。
【請求項16】
前記量子井戸は、厚さが約10ナノメートルであることを特徴とする請求項14に記載の方法。
【請求項17】
前記無極性III族窒化物層は、m面またはa面III族窒化物層を備えることを特徴とする請求項14に記載の方法。
【請求項18】
前記デバイスの1つ以上の発光面は、粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されていることを特徴とする請求項14に記載の方法。
【請求項19】
前記デバイスの2つ以上の発光面は、粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されていることを特徴とする請求項18に記載の方法。
【請求項20】
前記デバイスの前記発光面は、円錐形状表面であることを特徴とする請求項18に記載の方法。
【請求項21】
前記活性領域は、2つ以上の波長で発光する多重発光層を備えることを特徴とする請求項14に記載の方法。
【請求項22】
前記無極性または半極性III族窒化物層の近傍に透明電極層を形成するステップを更に備えることを特徴とする請求項14に記載の方法。
【請求項23】
前記透明電極層は、導電性接触層であることを特徴とする請求項22に記載の方法。
【請求項24】
前記透明層の表面は、粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されていることを特徴とする請求項22に記載の方法。
【請求項25】
前記透明電極層の前に、電流拡散層が成膜されることを特徴とする請求項22に記載の方法。
【請求項26】
前記デバイスは、透明なマウント構造上に設置されることを特徴とする請求項14に記載の方法。
【請求項1】
1つ以上のp型層、活性領域、および1つ以上のn型層を備える複数の無極性または半極性III族窒化物層を備え、前記活性領域が4ナノメートルより厚い1つ以上の量子井戸を含むことを特徴とする無極性または半極性III族窒化物発光デバイス。
【請求項2】
前記量子井戸は、厚さが約8〜12ナノメートルであることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
【請求項3】
前記量子井戸は、厚さが約10ナノメートルであることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
【請求項4】
前記無極性III族窒化物層は、m面またはa面III族窒化物層を備えることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
【請求項5】
前記デバイスの1つ以上の発光面は、粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されていることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
【請求項6】
前記デバイスの2つ以上の発光面が、粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されていることを特徴とする請求項5に記載のデバイス。
【請求項7】
前記デバイスの前記発光面は円錐形状表面であることを特徴とする請求項5に記載のデバイス。
【請求項8】
前記活性領域は、2つ以上の波長で発光する多重発光層を備えることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
【請求項9】
前記無極性または半極性III族窒化物層の近傍に形成された透明電極層を更に備えることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
【請求項10】
前記透明電極層は、導電性接触層であることを特徴とする請求項9に記載のデバイス。
【請求項11】
透明層の表面は、粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されていることを特徴とする請求項9に記載のデバイス。
【請求項12】
前記透明電極層の前に電流拡散層が成膜されることを特徴とする請求項9に記載のデバイス。
【請求項13】
前記デバイスは、透明なマウント構造上に設置されることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
【請求項14】
1つ以上のp型層、活性領域、および1つ以上のn型層を備え、前記活性領域は4ナノメートルより厚い1つ以上の量子井戸を含むことを特徴とする、複数の無極性または半極性III族窒化物層を形成するステップを備えることを特徴とする、無極性または半極性III族窒化物発光デバイスを作製する方法。
【請求項15】
前記量子井戸は、厚さが約8〜12ナノメートルであることを特徴とする請求項14に記載の方法。
【請求項16】
前記量子井戸は、厚さが約10ナノメートルであることを特徴とする請求項14に記載の方法。
【請求項17】
前記無極性III族窒化物層は、m面またはa面III族窒化物層を備えることを特徴とする請求項14に記載の方法。
【請求項18】
前記デバイスの1つ以上の発光面は、粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されていることを特徴とする請求項14に記載の方法。
【請求項19】
前記デバイスの2つ以上の発光面は、粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されていることを特徴とする請求項18に記載の方法。
【請求項20】
前記デバイスの前記発光面は、円錐形状表面であることを特徴とする請求項18に記載の方法。
【請求項21】
前記活性領域は、2つ以上の波長で発光する多重発光層を備えることを特徴とする請求項14に記載の方法。
【請求項22】
前記無極性または半極性III族窒化物層の近傍に透明電極層を形成するステップを更に備えることを特徴とする請求項14に記載の方法。
【請求項23】
前記透明電極層は、導電性接触層であることを特徴とする請求項22に記載の方法。
【請求項24】
前記透明層の表面は、粗面化、繊維構造化、パターン化、または形状化されていることを特徴とする請求項22に記載の方法。
【請求項25】
前記透明電極層の前に、電流拡散層が成膜されることを特徴とする請求項22に記載の方法。
【請求項26】
前記デバイスは、透明なマウント構造上に設置されることを特徴とする請求項14に記載の方法。
【図1】
【図3】
【図4】
【図6】
【図15】
【図16】
【図17】
【図2】
【図5】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図3】
【図4】
【図6】
【図15】
【図16】
【図17】
【図2】
【図5】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公表番号】特表2010−512660(P2010−512660A)
【公表日】平成22年4月22日(2010.4.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−541330(P2009−541330)
【出願日】平成19年12月11日(2007.12.11)
【国際出願番号】PCT/US2007/025248
【国際公開番号】WO2008/073384
【国際公開日】平成20年6月19日(2008.6.19)
【出願人】(592130699)ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア (364)
【氏名又は名称原語表記】The Regents of The University of California
【出願人】(503360115)独立行政法人科学技術振興機構 (1,734)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成22年4月22日(2010.4.22)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年12月11日(2007.12.11)
【国際出願番号】PCT/US2007/025248
【国際公開番号】WO2008/073384
【国際公開日】平成20年6月19日(2008.6.19)
【出願人】(592130699)ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア (364)
【氏名又は名称原語表記】The Regents of The University of California
【出願人】(503360115)独立行政法人科学技術振興機構 (1,734)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]