複数の抽出器による高い光抽出効率の発光ダイオード（ＬＥＤ）
（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合発光ダイオード（ＬＥＤ）が、追加の光抽出方法としての機能を果たす第２の光抽出器と組み合わされる。この第２の光抽出方法は、ＺｎＯ構造によって抽出されなかった光、より具体的には、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層に捕捉される光を抽出することを目的とする。この第２の方法は、表面のパターニングまたはテクスチャリング、あるいは回折格子としての機能を果たすフォトニック結晶を使用し、薄膜からの抽出に適している。ＺｎＯ構造および第２の光抽出方法の両方の組み合わせは、ＬＥＤからの大部分の発光を抽出可能にする。本発明のより一般的な拡張において、追加の光抽出を達成するために、ＺｎＯ構造は別の材料によって置換され得る。別の拡張において、追加の光抽出を達成するために、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層は、他の材料の成分を含む構造によって置換され得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の参照）
本特許出願は、以下の同時係属中かつ同一人に譲渡された米国特許出願の、米国特許法第１１９条（ｅ）の下での利益を主張する。すなわち、
Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、およびＣｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈによる、米国仮特許出願第６０／８６６，０１４号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ）（ＬＥＤ）ＴＨＲＯＵＧＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＸＴＲＡＣＴＯＲＳ」（２００６年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．１９１−ＵＳ−Ｐ１（２００７−０４７−１））；および、
Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ａｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国仮特許出願第６０／８８３，９７７号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ）（ＬＥＤ）ＴＨＲＯＵＧＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＸＴＲＡＣＴＯＲＳ」（２００７年１月８日出願、代理人整理番号３０７９４．１９１−ＵＳ−Ｐ２（２００７−０４７−２））；
上記のこれらの出願は、本明細書において参考として援用される。
【０００２】
本特許出願は、以下の同時係属中かつ同一人に譲渡された特許出願と関連する。すなわち、
Ｔｅｔｓｕｏ Ｆｕｊｉｉ、Ｙａｎ Ｇａｏ、Ｅｖｅｌｙｎ．Ｌ．Ｈｕ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、米国特許出願第１０／５８１，９４０号、名称「ＨＩＧＨＬＹ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＢＡＳＥＤ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥＳ ＶＩＡ ＳＵＲＦＡＣＥ ＲＯＵＧＨＥＮＩＮＧ」（２００６年６月７日出願、代理人整理番号３０７９４．１０８−ＵＳ−ＷＯ（２００４−０６３））、該出願は、Ｔｅｔｓｕｏ Ｆｕｊｉｉ、Ｙａｎ Ｇａｏ、Ｅｖｅｌｙｎ Ｌ．Ｈｕ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、ＰＣＴ特許出願第ＵＳ２００３／０３９２１号、名称「ＨＩＧＨＬＹ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＢＡＳＥＤ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥＳ ＶＩＡ ＳＵＲＦＡＣＥ ＲＯＵＧＨＥＮＩＮＧ」（２００３年１２月９日出願、代理人整理番号３０７９４．１０８−ＵＳ−ＷＯ−０１（２００４−０６３））の米国特許法第３６５条（ｃ）の下での利益を主張する；
Ｒａｊａｔ Ｓｈａｒｍａ、Ｐ．Ｍｏｒｇａｎ Ｐａｔｔｉｓｏｎ、Ｊｏｈｎ Ｆ．Ｋａｅｄｉｎｇ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、米国特許出願第１１／０５４，２７１号、名称「ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ」（２００５年２月９日出願、代理人整理番号３０７９４．１１２−ＵＳ−０１（２００４−２０８））；
Ｃａｒｏｌｅ Ｓｃｈｗａｃｈ、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ Ｈｅｎｒｉ Ｂｅｎｉｓｔｙ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、米国特許出願第１０／９３８，７０４号、名称「ＷＨＩＴＥ，ＳＩＮＧＬＥ ＯＲ ＭＵＬＴＩＣＯＬＯＲ ＬＥＤ ＢＹ ＲＥＣＹＣＬＩＮＧ ＧＵＩＤＥＤ ＭＯＤＥＳ」（２００４年９月１０日出願、代理人整理番号３０７９４．１１５−ＵＳ−０１（２００４−０６４））；
Ａｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉ、Ｌｅｅ ＭｃＣａｒｔｈｙ、Ｕｍｅｓｈ Ｋ．Ｍｉｓｈｒａ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国特許出願第１１／１７５，７６１号、名称「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ ＡＮＤ Ｚｎ（Ｓ，Ｓｅ） ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ」（２００５年７月６日出願、代理人整理番号３０７９４．１１６−ＵＳ−Ｕ１（２００４−４５５））、該出願は、Ａｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉ、Ｌｅｅ ＭｃＣａｒｔｈｙ、Ｕｍｅｓｈ Ｋ．Ｍｉｓｈｒａ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国仮特許出願第６０／５８５，６７３号、名称「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ ａｎｄ Ｚｎ（Ｓ，Ｓｅ） ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ」（２００４年７月６日出願、代理人整理番号３０７９４．１１６−ＵＳ−Ｐ１（２００４−４５５−１））の、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国特許出願第１１／０６７，９５７号、名称「ＨＯＲＩＺＯＮＴＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＶＥＲＴＩＣＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＢＥＡＭ ＳＨＡＰＥＤ，ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ ＦＥＥＤＢＡＣＫ（ＤＦＢ） ＬＡＳＥＲＳ ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ Ａ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ」（２００５年２月２８日出願、代理人整理番号３０７９４．１２１−ＵＳ−０１（２００５−１４４−１））；
Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国特許出願第１１／０６７，９１０号、名称「ＳＩＮＧＬＥ ＯＲ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＲ ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ） ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ Ａ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ」（２００５年２月２８日出願、代理人整理番号３０７９４．１２２−ＵＳ−０１（２００５−１４５−１））；
Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国特許出願第１１／０６７，９５６号、名称「ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ） ＷＩＴＨ ＯＰＴＩＭＩＺＥＤ ＰＨＯＴＯＮＩＣ ＣＲＹＳＴＡＬ ＥＸＴＲＡＣＴＯＲ」（２００５年２月２８日出願、代理人整理番号３０７９４．１２６−ＵＳ−０１（２００５−１９８−１））；
Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、Ｔｒｏｙ Ｊ．Ｂａｋｅｒ、およびＢｅｎｊａｍｉｎ Ａ．Ｈａｓｋｅｌｌによる、米国特許出願第１１／４０３，６３４号、名称「ＷＡＦＥＲ ＳＥＰＡＲＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＦＲＥＥ−ＳＴＡＮＤＩＮＧ （ＡＬ，ＩＮ，ＧＡ）Ｎ ＷＡＦＥＲＳ」（２００６年４月１３日出願、代理人整理番号３０７９４．１３１−ＵＳ−Ｕ１（２００５−４８２−２））、該出願は、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、Ｔｒｏｙ Ｊ．Ｂａｋｅｒ、およびＢｅｎｊａｍｉｎ Ａ．Ｈａｓｋｅｌｌによる、米国仮特許出願第６０／６７０，８１０号、名称「ＷＡＦＥＲ ＳＥＰＡＲＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＦＲＥＥ−ＳＴＡＮＤＩＮＧ （ＡＬ，ＩＮ，ＧＡ）Ｎ ＷＡＦＥＲＳ」（２００５年４月１３日出願、代理人整理番号３０７９４．１３１−ＵＳ−Ｐ１（２００５−４８２−１））の、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、Ｂｅｎｊａｍｉｎ Ａ．Ｈａｓｋｅｌｌ、Ｐ．Ｍｏｒｇａｎ Ｐａｔｔｉｓｏｎ、およびＴｒｏｙ Ｊ．Ｂａｋｅｒによる、米国特許出願第１１／４０３，２８８号、名称「ＥＴＣＨＩＮＧ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＨＩＮ （ＡＬ，ＩＮ，ＧＡ）Ｎ ＬＡＹＥＲＳ」（２００６年４月１３日出願、代理人整理番号３０７９４．１３２−ＵＳ−Ｕ１（２００５−５０９−２））、該出願は、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、Ｂｅｎｊａｍｉｎ Ａ．Ｈａｓｋｅｌｌ、Ｐ．Ｍｏｒｇａｎ Ｐａｔｔｉｓｏｎ、およびＴｒｏｙ Ｊ．Ｂａｋｅｒによる、米国仮特許出願第６０／６７０，７９０号、名称「ＥＴＣＨＩＮＧ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＨＩＮ （ＡＬ，ＩＮ，ＧＡ）Ｎ ＬＡＹＥＲＳ」（２００５年４月１３日出願、代理人整理番号３０７９４．１３２−ＵＳ−Ｐ１（２００５−５０９−１））の、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ａｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉ、Ｃｈｒｉｓｔｉｎａ Ｙｅ Ｃｈｅｎ、Ｄａｎｉｅｌ Ｂ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ、Ｌｅｅ Ｓ．ＭｃＣａｒｔｈｙ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＵｍｅｓｈ Ｋ．Ｍｉｓｈｒａによる、米国特許出願第１１／４５４，６９１号、名称「（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ ＡＮＤ ＺｎＯ ＤＩＲＥＣＴ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＲＯＮＩＣ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ ＡＮＤ ＩＴＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ」（２００６年６月１６日出願、代理人整理番号３０７９４．１３４−ＵＳ−Ｕ１（２００５−５３６−４））、該出願は、Ａｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉ、Ｃｈｒｉｓｔｉｎａ Ｙｅ Ｃｈｅｎ、Ｌｅｅ Ｓ．ＭｃＣａｒｔｈｙ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＵｍｅｓｈ Ｋ．Ｍｉｓｈｒａによる、米国仮特許出願第６０／６９１，７１０号、名称「（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ ＡＮＤ ＺｎＯ ＤＩＲＥＣＴ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＲＯＮＩＣ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ，ＡＮＤ ＩＴＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ」（２００５年６月１７日出願、代理人整理番号３０７９４．１３４−ＵＳ−Ｐ１（２００５−５３６−１））と、Ａｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉ、Ｃｈｒｉｓｔｉｎａ Ｙｅ Ｃｈｅｎ、Ｄａｎｉｅｌ Ｂ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ、Ｌｅｅ Ｓ．ＭｃＣａｒｔｈｙ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＵｍｅｓｈ Ｋ．Ｍｉｓｈｒａによる、米国仮特許出願第６０／７３２，３１９号、名称「（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ ＡＮＤ ＺｎＯ ＤＩＲＥＣＴ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＲＯＮＩＣ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ，ＡＮＤ ＩＴＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ」（２００５年１１月１日出願、代理人整理番号３０７９４．１３４−ＵＳ−Ｐ２（２００５−５３６−２））と、Ａｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉ、Ｃｈｒｉｓｔｉｎａ Ｙｅ Ｃｈｅｎ、Ｄａｎｉｅｌ Ｂ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ、Ｌｅｅ Ｓ．ＭｃＣａｒｔｈｙ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＵｍｅｓｈ Ｋ．Ｍｉｓｈｒａによる、米国仮特許出願第６０／７６４，８８１号、名称「（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ ＡＮＤ ＺｎＯ ＤＩＲＥＣＴ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＲＯＮＩＣ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ ＡＮＤ ＩＴＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ」（２００６年２月３日出願、代理人整理番号３０７９４．１３４−ＵＳ−Ｐ３（２００５−５３６−３））との、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｆｒｅｄｅｒｉｃ Ｓ．Ｄｉａｎａ、Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｐｉｅｒｒｅ Ｍ．Ｐｅｔｒｏｆｆ、およびＣｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈによる、米国特許出願第１１／２５１，３６５号、名称「ＰＨＯＴＯＮＩＣ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ ＦＯＲ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＡＮＤ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ ＩＮ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＲ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥＳ」（２００５年１０月１４日出願、代理人整理番号３０７９４．１４２−ＵＳ−０１（２００５−５３４−１））；
Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、米国特許出願第１１／６４３，１４８号、名称「ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＨＯＲＩＺＯＮＴＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＶＥＲＴＩＣＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＢＥＡＭ ＳＨＡＰＥＤ，ＤＦＢ ＬＡＳＥＲＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＥＤ ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＷＩＴＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＯＶＥＲＧＲＯＷＴＨ」（２００６年１２月４日出願、代理人整理番号３０７９４．１４３−ＵＳ−Ｕ１（２００５−７２１−２））、該出願は、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、米国仮特許出願第６０／７４１，９３５号、名称「ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＨＯＲＩＺＯＮＴＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＶＥＲＴＩＣＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＢＥＡＭ ＳＨＡＰＥＤ，ＤＦＢ ＬＡＳＥＲＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＥＤ ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＷＩＴＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＯＶＥＲＧＲＯＷＴＨ」（２００５年１２月２日出願、代理人整理番号３０７９４．１４３−ＵＳ−Ｐ１（２００５−７２１−））の、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｈｉｓａｓｈｉ Ｍａｓｕｉ、Ｎａｔａｌｉｅ Ｎ．Ｆｅｌｌｏｗｓ、およびＡｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉによる、米国特許出願第１１／５９３，２６８号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ）」（２００６年１１月６日出願、代理人整理番号３０７９４．１６１−ＵＳ−Ｕ１（２００６−２７１−２））、該出願は、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｈｉｓａｓｈｉ Ｍａｓｕｉ、Ｎａｔａｌｉｅ Ｎ．Ｆｅｌｌｏｗｓ、およびＡｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉによる、米国仮特許出願第６０／７３４，０４０号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ）」（２００５年１１月４日出願、代理人整理番号３０７９４．１６１−ＵＳ−Ｐ１（２００６−２７１−１））の、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＪａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋによる、米国特許出願第１１／６０８，４３９号、名称「ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ）」（２００６年１２月８日出願、代理人整理番号３０７９４．１６４−ＵＳ−Ｕ１（２００６−３１８−３））、該出願は、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＪａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋによる、米国仮特許出願第６０／７６４，９７５号、名称「ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ）」（２００６年２月３日出願、代理人整理番号３０７９４．１６４−ＵＳ−Ｐ２（２００６−３１８−２））と、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＪａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋによる、米国仮特許出願第６０／７４８，４８０号、名称「ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ）」（２００５年１２月８日出願、代理人整理番号３０７９４．１６４−ＵＳ−Ｐ１（２００６−３１８−１））との、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｈｏｎｇ Ｚｈｏｎｇ、Ｊｏｈｎ Ｆ．Ｋａｅｄｉｎｇ、Ｒａｊａｔ Ｓｈａｒｍａ、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、米国特許出願第１１／６７６，９９９号、名称「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＤＥＶＩＣＥＳ」（２００７年２月２４日出願、代理人整理番号３０７９４．１７３−ＵＳ−Ｕ１（２００６−４２２−２））、該出願は、Ｈｏｎｇ Ｚｈｏｎｇ、Ｊｏｈｎ Ｆ．Ｋａｅｄｉｎｇ、Ｒａｊａｔ Ｓｈａｒｍａ、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、米国仮特許出願第６０／７７４，４６７号、名称「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ、Ｂ）Ｎ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＤＥＶＩＣＥＳ」（２００６年２月１７日出願、代理人整理番号３０７９４．１７３−ＵＳ−Ｐ１（２００６−４２２−１））の、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、名称「ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＷＨＩＴＥ，ＳＩＮＧＬＥ ＯＲ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＵＲ ＬＥＤ ＢＹ ＩＮＤＥＸ ＭＡＴＣＨＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ」（２００７年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．１９６−ＵＳ−Ｕ１（２００７−１１４−２））、該出願は、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国仮特許出願第６０／８６６，０２６号、名称「ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＷＨＩＴＥ，ＳＩＮＧＬＥ ＯＲ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＵＲ ＬＥＤ ＢＹ ＩＮＤＥＸ ＭＡＴＣＨＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ」（２００６年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．１９６−ＵＳ−Ｐ１（２００７−１１４−１））の、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、およびＳｔａｃｉａ Ｋｅｌｌｅｒによる、米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＥＤ ＷＩＴＨ ＥＭＩＴＴＥＲＳ ＷＩＴＨＩＮ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ」（２００７年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．１９７−ＵＳ−Ｕ１（２００７−１１３−２））、該出願は、Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、およびＳｔａｃｉａ Ｋｅｌｌｅｒによる、米国仮特許出願第６０／８６６，０１５号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＥＤ ＷＩＴＨ ＥＭＩＴＴＥＲＳ ＷＩＴＨＩＮ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ」（２００６年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．１９７−ＵＳ−Ｐ１（２００７−１１３−１））の、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｅｖｅｌｙｎ Ｌ．Ｈｕ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｙｏｎｇ Ｓｅｏｋ Ｃｈｏｉ、Ｒａｊａｔ Ｓｈａｒｍａ、およびＣｈｉｏｕ−Ｆｕ Ｗａｎｇによる、米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、名称「ＩＯＮ ＢＥＡＭ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ ＦＯＲ ＴＨＥ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＩＮＴＥＧＲＩＴＹ ＯＦ ＡＩＲ−ＧＡＰ ＩＩＩ−ＮＩＴＲＩＤＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＰＲＯＤＵＣＥＤ ＢＹ ＰＨＯＴＯＥＬＥＣＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ（ＰＥＣ） ＥＴＣＨＩＮＧ」（２００７年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０１−ＵＳ−Ｕ１（２００７−１６１−２））、該出願は、Ｅｖｅｌｙｎ Ｌ．Ｈｕ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｙｏｎｇ Ｓｅｏｋ Ｃｈｏｉ、Ｒａｊａｔ Ｓｈａｒｍａ、およびＣｈｉｏｕ−Ｆｕ Ｗａｎｇによる、米国仮特許出願第６０／８６６，０２７号、名称「ＩＯＮ ＢＥＡＭ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ ＦＯＲ ＴＨＥ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＩＮＴＥＧＲＩＴＹ ＯＦ ＡＩＲ−ＧＡＰ ＩＩＩ−ＮＩＴＲＩＤＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＰＲＯＤＵＣＥＤ ＢＹ ＰＨＯＴＯＥＬＥＣＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ（ＰＥＣ） ＥＴＣＨＩＮＧ」（２００６年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０１−ＵＳ−Ｐ１（２００７−１６１−１））の、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｎａｔａｌｉｅ Ｎ．Ｆｅｌｌｏｗｓ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、名称「ＴＥＸＴＵＲＥＤ ＰＨＯＳＰＨＯＲ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ ＬＡＹＥＲ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ」（２００７年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０３−ＵＳ−Ｕ１（２００７−２７０−２））、該出願は、Ｎａｔａｌｉｅ Ｎ．Ｆｅｌｌｏｗｓ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、米国仮特許出願第６０／８６６，０２４号、名称「ＴＥＸＴＵＲＥＤ ＰＨＯＳＰＨＯＲ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ ＬＡＹＥＲ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ」（２００６年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０３−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２７０−１））の、米国特許法 第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＨｉｓａｓｈｉ Ｍａｓｕｉによる、米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＳＰＨＥＲＥ ＬＥＤ」（２００７年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０４−ＵＳ−Ｕ１（２００７−２７１−２））、該出願は、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＨｉｓａｓｈｉ Ｍａｓｕｉによる、米国仮特許出願第６０／８６６，０２５号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＳＰＨＥＲＥ ＬＥＤ」（２００６年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０４−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２７１−１））の、米国特許法 第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、名称「ＳＴＡＮＤＩＮＧ ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＭＩＲＲＯＲ−ＬＥＳＳ（ＳＴＭＬ） ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ」（２００７年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０５−ＵＳ−Ｕ１（２００７−２７２−２））、該出願は、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国仮特許出願第６０／８６６，０１７号、名称「ＳＴＡＮＤＩＮＧ ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＭＩＲＲＯＲ−ＬＥＳＳ（ＳＴＭＬ） ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ」（２００６年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０５−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２７２−１））の、米国特許法 第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；および、
Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＪａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋによる、米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、名称「ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＭＩＲＲＯＲ−ＬＥＳＳ（ＴＭＬ） ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ」（２００７年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０６−ＵＳ−Ｕ１（２００７−２７３−２））、該出願は、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＪａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋによる、米国仮特許出願第６０／８６６，０２３号、名称「ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＭＩＲＲＯＲ−ＬＥＳＳ（ＴＭＬ） ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ」（２００６年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０６−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２７３−１））の、米国特許法 第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
上記のこれらの出願は、本明細書において参考として援用される。
【０００３】
（発明の背景）
（１．発明の分野）
本発明は、オプトエレクトロニクス応用のための発光ダイオード（ＬＥＤ）光抽出に関する。
【背景技術】
【０００４】
（２．関連技術の記載）
（注記：本出願は、例えば［ｘ］のような括弧内の１つ以上の参照番号によって明細書の中で示される、多数の異なる刊行物および特許を参照する。これらの参照番号に従って並べられたこれらの種々の刊行物および特許のリストは、後の（参考文献）の節において見ることができる。これらの刊行物および特許の各々は、本明細書において参考として援用される。）
多数の刊行物および特許が、発光半導体材料からの光抽出に関する問題を取り上げている。当業者は、角錐、アウトカップリングテーパ、またはテクスチャ化表面のような、幾何光学に依存する効果を使用し得る［８（非特許文献１）〜１４（非特許文献７）］。また、当業者は、マイクロキャビティ共鳴またはフォトニック結晶抽出のような、波動光学に依存する効果を使用し得る［１５〜１８］。ペンデオ成長またはカンチレバー成長［１９、２０］、ならびに、横方向エピタキシャル過成長［２１、２２］のような、特別な成長技術がまた、使用され得る。
【０００５】
ＬＥＤ抽出の分野における最近の進歩については、ほとんど公表されていないが、フォトニック結晶効果または酸化亜鉛（ＺｎＯ）角錐による光抽出の概念が、上記（関連出願の参照）に記載された特許の中で十分に説明されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｍ．Ｒ．Ｋｒａｍｅｓほか、「Ｈｉｇｈ−ｐｏｗｅｒ ｔｒｕｎｃａｔｅｄ−ｉｎｖｅｒｔｅｄ−ｐｙｒａｍｉｄ （ＡｌＸＧａ１−Ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ／ＧａＰ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｅｘｈｉｂｉｔｉｎｇ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ ５０％ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｑｕａｎｔｕｍ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ」、Ａｐｐｌｉｅｄ ｐｈｙｓｉｃｓ ｌｅｔｔｅｒｓ、１９９９年、ｖｏｌ．７５、ｐｐ．２３６５−２３６７
【非特許文献２】Ｗ．Ｓｃｈｍｉｄ、Ｊ．Ｒ．Ｅｂｅｒｈａｒｄ Ｆ．、Ｋｉｎｇ Ｒ．、Ｍｉｌｌｅｒ Ｍ．、Ｊｏｏｓ Ｍ． およびＫ．Ｊ．Ｅｂｅｌｉｎｇ、「４５％ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ−Ｄｉｏｄｅｓ ｗｉｔｈ Ｒａｄｉａｌ Ｏｕｔｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｔａｐｅｒ」、ＳＰＩＥにて発表、２０００年、Ｓａｎ Ｊｏｓｅ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ
【非特許文献３】Ｉ．Ｓｃｈｎｉｔｚｅｒほか、「３０％ Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｆｒｏｍ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｅｘｔｕｒｅｄ，Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ−Ｄｉｏｄｅｓ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、１９９３年、ｖｏｌ．６３、ｐｐ．２１７４−２１７６
【非特許文献４】Ｔ．Ｆｕｊｉｉほか、「Ｃｏｎｅ−ｓｈａｐｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ ＧａＮ−ｂａｓｅｄ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ」、Ｐｈｙｓｉｃａ Ｓｔａｔｕｓ Ｓｏｌｉｄｉ Ｃ、２００５年、ｎｏ．７、ｐｐ．２８３６−４０
【非特許文献５】Ｚ．Ｈ．Ｆｅｎｇ、およびＫ．Ｍ Ｌａｕ、「Ｅｎｈａｎｃｅｄ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｆｒｏｍ ＧａＮ−ｂａｓｅｄ ｂｌｕｅ ＬＥＤｓ ｇｒｏｗｎ ｏｎ ｇｒｏｏｖｅｄ ｓａｐｐｈｉｒｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」、ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００５年９月、ｖｏｌ．１７、ｎｏ．９、ｐｐ．１８１２−１４
【非特許文献６】Ｔ．Ｇｅｓｓｍａｎｎほか、「Ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔａｃｔｓ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＰＩＥ、２００４年、ｖｏｌ．５３６６、ｎｏ．１、ｐｐ．５３−６１
【非特許文献７】Ｒ．Ｗｉｎｄｉｓｃｈほか、「ＩｎＧａＡｌＰ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ＬＥＤｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｌｕｍｉｎｏｕｓ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＰＩＥ、２００４年、ｖｏｌ．５３６６、ｎｏ．１、ｐｐ．４３−５２
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の概要）
本発明は、追加の光抽出方法と組み合わされた、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合発光ダイオード（ＬＥＤ）について説明する。この追加の光抽出方法は、ＺｎＯ構造によって抽出されなかった光、より具体的には、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層に捕捉された光を、抽出することを目的とする。この追加の光抽出方法は、表面のパターニングまたはテクスチャリング、あるいは回折格子としての機能を果たすフォトニック結晶を使用し、薄膜からの抽出に適している。ＺｎＯ構造と追加の光抽出方法との両方の組み合わせは、大部分の放射光の抽出を可能にする。本発明のより一般的な拡張においては、ＺｎＯ構造は、追加の光抽出を達成するために、別の材料によって置換され得る。別の拡張においては、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層は、追加の光抽出を達成するために、他の材料の成分を含む構造によって置換され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１ａ】図１ａは、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の、概略断面図である。
【図１ｂ】図１ｂは、図１ａに示された（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造が、プラスチックレンズなどの成形された光抽出器に組み合わされた、またはそれに埋め込まれた状態の、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図である。
【図２】図２は、基板を除去した状態の、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図である。
【図３】図３は、抽出前の内部発光したＬＥＤ光の、計算された角度分布を示す。
【図４】図４は、本特許において開示される本発明の概略図であり、別の（第２の）抽出器と関連付けられるＺｎＯ角錐抽出器を示す。
【図５】図５は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層は、ＺｎＯ接合前にカスプを有するようにパターニングされている。
【図６】図６は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、基板は除去されており、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎは、いくらかのランダム粗面化または構造化を有する。
【図７】図７は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層は、ＺｎＯ接合前にフォトニック結晶としてパターニングされている。
【図８】図８は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層は、ＺｎＯ接合前にカスプを有するようにパターニングされており、カスプは、蛍光体材料によって充填されている。
【図９】図９は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の上部は、横方向エピタキシャル過成長（ＬＥＯ）によって得られる。
【図１０】図１０は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の上部は、ペンデオエピタキシーによって得られ、含有された空気が、パターニングされたマスク材料の上の層に埋め込まれている。
【図１１】図１１は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の上部は、エッチングされたパターンの上でペンデオエピタキシーによって得られ、含有された空気が（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層に埋め込まれている。
【図１２】図１２は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の上部は、損傷表面領域のパターン上にペンデオエピタキシーによって得られ、含有された空気が（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層に埋め込まれている。
【図１３】図１３は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の上部は、ランダムにパターニングされた領域上で成長している。
【図１４】図１４は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、ＺｎＯは、接合前にパターニングされている。
【図１５】図１５は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎは、パターニングされた基板上に成長している。
【図１６】図１６は、エポキシ環境の中に置かれ、最終的にＬＥＤを囲む成形された鏡面を組み込む、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の、概略断面図である。
【図１７ａ】図１７ａは、基板を除去した状態の、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎは、フォトニック結晶のようないくらかの粗面化または構造化を有し、電気接点が、局所的にまたは界面全体を覆う金属接触パッドによって、テクスチャ化された界面に確保される。
【図１７ｂ】図１７ｂは、基板を除去した状態の、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎは、いくらかの粗面化または構造化を有し、接点が、金属層によって、およびＳｉＯ２またはＡｌＧａＮのような低屈折率絶縁層または障壁層を介して、テクスチャ化された界面に対して確保される。
【図１７ｃ】図１７ｃは、基板を除去した状態の、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎは、いくらかの粗面化または構造化を有し、接点が、ＳｉＯ２またはＡｌＧａＮのような低屈折率絶縁層または障壁層を通してエッチングされたビアを貫通する金属層によって、テクスチャ化された界面に対して確保される。
【図１８】図１８は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、ＬＥＯまたはペンデオエピタキシーを使用して、または、フォトニック結晶またはランダムパターニングのような、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の底部における構造化の不規則性によって得られる含有物を含み、基板は除去されており、接点が、局所的または表面全体に、構造の底部における（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層に対して作られる。
【図１９】図１９は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、２つの接合されたＺｎＯ角錐のような、いくつかの抽出構造と、１つ、２つ、または３つの回折構造またはランダム化された構造とを備える。
【図２０】図２０は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、埋め込みフォトニック結晶は、所望の方向の発光を得るように調整される。
【図２１】図２１は、埋め込みフォトニック結晶を備える、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎは、パターニングされた基板上で成長している。
【図２２】図２２は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、ＺｎＯは、接合前にパターニングされており、ＡｌＧａＮのような低屈折率層が、表面導波（ｓｕｒｆａｃｅ ｇｕｉｄｅｄ）モードの存在を確実にするために層に組み込まれている。
【図２３】図２３は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層は、ＺｎＯ接合前にフォトニック結晶としてパターニングされており、金属鏡面が、基板の底部に作られている。
【図２４】図２４は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、ＺｎＯ材料は、複数の角錐のようなさらに複雑な形に構造化されている。
【図２５】図２５は、メガ円錐形ＬＥＤの構造を示し、ここでは、光学素子（ＺｎＯ）が、パターニングされたＩＩＩ族窒化物（ＧａＮ）メサ上に形成されている。
【図２６】図２６（Ａ）はパターニングされたＧａＮメサ（本例においては、三角形のパターンを有する）の上面図を示す顕微鏡写真であり、図２６（Ｂ）および図２６（Ｃ）は、製作の結果得られたＬＥＤの上面図を示す顕微鏡写真であり、図２６（Ｃ）は、電流注入下のＬＥＤを示す。
【図２７ａ】図２７ａは、基板を除去した状態の、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、ｎ−接点は（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層上に堆積され、ｐ−接点はＺｎＯ角錐の下側に堆積され、表面パターニングは、ＺｎＯ角錐との界面における（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層に存在する。
【図２７ｂ】図２７ｂは、図２７ａのＬＥＤ構造の背面図を示す顕微鏡写真であり、構造から放射される光を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（発明の詳細な説明）
好適な実施形態に関する以下の説明において、説明の一部を形成する添付の図面が参照され、これらの図面の中では、本発明が実践され得る特定の実施形態が、例示として示される。他の実施形態が使用され得、かつ、本発明の範囲を逸脱することなく構造的変更が加えられ得ることが、理解されるべきである。
【００１０】
（概要）
本発明の目的は、光抽出のための２つの方法を組み合わせることによって、発光ダイオード（ＬＥＤ）からの光抽出効率を高める手段を提供することである。
【００１１】
第１の方法は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ−ＺｎＯ構造の使用であり、ここで、ＺｎＯは、ＺｎＯの中を伝播する光の抽出を増加させるように成形される。
【００１２】
第２の方法は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ薄膜層の中に光が捕捉されたままであるために、第１の方法によって抽出されない光に対処する。この第２の方法は、表面のパターニングまたはテクスチャリング、あるいは回折格子としての機能を果たすフォトニック結晶を使用することによって、薄膜からの光抽出に適している。
【００１３】
さらなる拡張は、成形された高屈折率光抽出材料と、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ薄膜内に捕捉された光の抽出に適した第２の光抽出方法との、一般的な組み合わせである。
【００１４】
（技術的な説明）
本開示を通じて簡略化のために、「（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層または薄膜」は、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ）、または気相エピタキシー（ＶＰＥ）のような、任意の技術によって成長した層の集合を言う。集合は、通常、基板上に成長する緩衝層、活性層（量子井戸または量子ドット、障壁、および任意の他の発光半導体層）、電流阻止層、接続層、およびＬＥＤ用に成長しかつ最新技術により周知の他の層を備える。また、これらの層が、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ材料系以外の材料を使用して、種々の特定の実装に適合され得ること、特に、ＬＥＤから放射される所望の波長範囲ごとに適合され得ることは、周知である。
【００１５】
（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ ＬＥＤからの光抽出を向上するための効率的な方法は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ ＬＥＤに接合される成形されたＺｎＯ構造の使用を含む。ＺｎＯ構造は、特にその優れた電気的性質により、効率的な接点としての役割を果たし得る。さらに、ＺｎＯ構造が成形されるために、ＺｎＯ内部で伝播する光の抽出が強化される。
【００１６】
ＺｎＯ構造が角錐台に成形される、本方法を実装する代表的な構造が図１ａに示される。図１ａは、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯ直接ウエハ接合ＬＥＤ構造１０の概略断面図であり、基板１２、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層（単数または複数）１４、量子井戸１６のような、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層（単数または複数）１４内の活性領域または発光種（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｓｐｅｃｉｅｓ）、接点１８、ＺｎＯ角錐２０、および接点２２を含み、本図面において、矢印２４は導波モードの光放射を表し、矢印２６は抽出される光放射を表す。
【００１７】
本構造は、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｈｉｓａｓｈｉ Ｍａｓｕｉ、Ｎａｔａｌｉｅ Ｎ． Ｆｅｌｌｏｗｓ、およびＡｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉによる、米国特許出願第１１／５９３，２６８号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ）」（２００６年１１月６日出願、代理人整理番号３０７９４．１６１−ＵＳ−Ｕ１（２００６−２７１−２））の開示に記載されており、本出願は、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｈｉｓａｓｈｉ Ｍａｓｕｉ、Ｎａｔａｌｉｅ Ｎ． Ｆｅｌｌｏｗｓ、およびＡｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉによる、米国仮特許出願第６０／７３４，０４０号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ）」（２００５年１１月４日出願、代理人整理番号３０７９４．１６１−ＵＳ−Ｐ１（２００６−２７１−１））の、米国特許法 Ｓｅｃｔｉｏｎ１１９（ｅ）の下での利益を主張し、これら両出願は、本明細書において参考として援用される。
【００１８】
図１ａの方法に対する改善は、該構造を、テーパ状レンズのような光抽出構造と組み合わせる、またはその中に埋め込むステップを含み、その結果として、上述の米国特許出願および仮特許出願の記載ならびに図１ａの図示のように、レンズに入る大部分の光が臨界角内に存在して抽出され、この場合には、ＬＥＤ構造１０は、プラスチックレンズのような成形された光抽出器２８と組み合わされ、またはその中に埋め込まれる。
【００１９】
一部の場合には、図２に示すように、元の基板１２は除去され得る。
【００２０】
しかしながら、ＬＥＤによって放射される光の一部は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ薄膜に捕捉されたままとなり、ＺｎＯの中に伝播しないために、抽出されない。この光は、導波光２４として示される。この捕捉された光は、ＺｎＯの屈折率が、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ領域の屈折率よりも低いという事実から生じる。一般的には、ＬＥＤによって放射される全ての光の４０％から５０％までが、このように捕捉されたままとなる。
【００２１】
図３は、ＺｎＯとサファイアとの間に挟着される２ミクロン厚の（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層で作られる構造の、量子井戸によって放射される光を表す双極子放射を示す。図３において、黒色の太線の間に放射される光２４は、導波光２４に対応し、放射光全体の４５％にも達する。本発明は、小入射角で放射され、半導体−空気界面における内部全反射により導波される光を抽出することを目的とする。
【００２２】
また、導波光を抽出するために、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ−ＺｎＯ構造は、別の追加の光抽出器と組み合わされ、この追加の光抽出器は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ薄膜の中に局在するか、あるいは、それと隣接または近接して配置され、ここで、追加の光抽出器は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ薄膜の中に捕捉された光の抽出に有効である。
【００２３】
図４は、両方の光抽出方法を組み合わせたオプトエレクトロニクスデバイスに関する一般的な実施形態を表し、ここで、ＺｎＯ角錐は、成形された光学素子構造を備える第１の抽出器２０であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４から放射された光の少なくとも一部を抽出するために、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４に隣接して配置され、すなわち、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の上に成長または接合されており、また、黒色領域は第２の光抽出器３０を表しており、第１の光抽出器２０によって抽出されなかった導波光のような追加の光を、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４から抽出するために、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４および第１の光抽出器２０に近接して置かれる。
【００２４】
第２の光抽出器３０は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の上部または底部のいずれかの界面の改質、または（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の内部の改質を含み得、この改質は、光抽出を増加させる。この改質は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ薄膜１４の片面または両面の表面パターニングまたはテクスチャリングを含み得、ここで、パターニングまたはテクスチャリングは、規則的またはランダムであり得る。
【００２５】
図５は、表面のパターンニング３２が（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の前面（または上面）上に形成される、本発明の実施形態を表し、図６は、初期の基板１２が除去された後に、ランダムな表面テクスチャ３４が（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の後面（または底面）に形成される、別の実施形態である。図５および図６に示される両方の場合において、表面テクスチャリングは、導波光に対するさらなる軌道を提供し、導波光の抽出を増加させる。
【００２６】
図７に示されるさらに別の実施形態において、第２の光抽出器を含む改質は、回折格子として機能するフォトニック結晶３６のような、規則的な構造化であり得る。フォトニック結晶３６は、導波光を、構造から脱出可能な放射光に変えることから、光抽出を強化する。
【００２７】
一般的に、パターニング、テクスチャリング、またはフォトニック結晶を使用するかにかかわらず、表面改質によって形成された孔は、空気を含有し得るか、または、誘電材料、金属材料、または蛍光体のような別の発光材料のような、別の材料で充填され得る。図８は、規則的な表面パターニング３８が蛍光体で充填される、本発明の実施形態を表す。蛍光体によって捕獲される光は異なる波長で再放射され、したがって、構造化表面３８（第２の抽出方法）および角錐２０（第１の抽出方法）によって、高抽出効率の多色発光が得られる。多色発光は、最終的に白色光として出現し得る。
【００２８】
上述のように、第２の光抽出方法はまた、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４構造の、表面ではなく、その構造自体の改質を含み得る。例えば、第２の光抽出器は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の内部に埋め込まれ得る。例えば、第２の光抽出器は、図７の実施形態と同じ効果を有する、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の内部に埋め込まれるフォトニック結晶であり得る。したがって、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の構造内の発光種１６は、第２の光抽出器の下、内部、または上に配置され得る。
【００２９】
埋設されたフォトニック結晶のような、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４内部に埋め込まれた第２の光抽出器は、異なる方法で形成され得る。本発明の一実施形態において、フォトニック結晶４０は、横方向エピタキシャル過成長（ＬＥＯ）マスク上に、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ１４を過成長することによって形成される（ここで、ＬＥＯマスクは、例えば、二酸化ケイ素ＳｉＯ２である）。この場合には、ＬＥＯマスクはまた、図９に示され、かつ、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国特許出願第１１／０６７，９１０号、名称「ＳＩＮＧＬＥ ＯＲ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＲ ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ） ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ Ａ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ」（２００５年２月２８日出願、代理人整理番号３０７９４．１２２−ＵＳ−０１（２００５−１４５−１））に記載されるように、その屈折率が（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ材料と対照的であるために、フォトニック結晶４０としての役割を果たす。上記出願は、本明細書において参考として援用される。
【００３０】
図１０に示される別の実施形態において、再成長は、ＬＥＯマスク４２の全体に及ばず、ＬＥＯマスク４２の上に空気領域４４が存在する。この場合には、フォトニック結晶効果４６はまた、空気４４と（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ材料１４との間の対照的な屈折率に起因する。
【００３１】
第３の実施形態において、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の一部が成長し、フォトニック結晶４８が、例えば、ナノインプリントおよびドライエッチングによって、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の表面に形成される。次いで、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ１４が、フォトニック結晶４８構造の上に再成長し、その結果として、フォトニック結晶４８は、図１１に示されるように、最終的な（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ１４構造に埋め込まれる。
【００３２】
さらに別の実施形態において、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の一部が成長し、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の表面の一部が、例えば、イオン注入によって変化５０する。次いで、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ１４が、この構造５０の上に再成長するが、再成長は、表面の変化部分５０の上５２に発生しないために、図１２に示されるように、フォトニック結晶５４を形成する。
【００３３】
これらの実施形態の全てにおいて、活性層は、フォトニック結晶領域の下、上、または内部のいずれかに位置し得る。これらの実施形態はまた、例えば、熱アニーリングステップを使用して、フォトニック結晶領域の形成後に、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ材料の品質を強化または回復させるための製作ステップと組み合わされ得る。
【００３４】
別の実施形態において、埋め込みフォトニック結晶は、埋め込みパターン５６によって置換され得、ここで、図１３に示されるように、パターン５６は規則的またはランダムであり得、それ故に、導波光に対してさらなる軌道を提供し、導波光抽出を増加させる。繰り返すが、パターン５６は、ＬＥＯ、ＧａＮにエッチングされたフォトニック結晶上の再成長、または変化したＧａＮ表面上の再成長のような、多種多様の方法によって形成され得る。図１３は、ランダムなテクスチャ５６が（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の中に埋め込まれる、本発明の実施形態を表す。
【００３５】
図９〜図１３に記載の実施形態に関して、発光種を含む層は、第２の光抽出器を含む構造化された層の下、内部、または上に位置し得る。
【００３６】
第２の光抽出器はまた、第１の光抽出器２０の上部界面または底部界面のいずれかの改質、あるいは第１の光抽出器２０の内部の改質を含み得、ここで、改質は、パターン、テクスチャ、またはフォトニック結晶を含む。
【００３７】
例えば、第２の光抽出器５８は、図１４に示されるように、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４との界面に近い、ＺｎＯ構造２０に形成され得る。繰り返すが、第２の光抽出器５８は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４に接合されたＺｎＯ２０表面のパターニングまたはテクスチャリング（規則的またはランダムのいずれか）を含み得、あるいは、ＺｎＯ２０表面上での光回折格子の形成を含み得る。この場合には、導波光の抽出は、導波光がＺｎＯ２０領域において短いスケールで漏出するために発生し、それ故に、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４との界面に近いＺｎＯ２０の形状に敏感である。図１４は、フォトニック結晶５８が、接合された界面におけるＺｎＯ領域に（例えば、ＺｎＯ表面上に）形成される、本発明の実施形態を表す。
【００３８】
さらに、第２の光抽出器は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４を支持する基板１２の上部界面または底部界面のいずれかの改質、あるいは、基板１２内の改質を含み得、ここで、改質は、パターン、テクスチャ、またはフォトニック結晶を含む。
【００３９】
例えば、第２の光抽出器６０は、図１５に示されるように、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４との界面における基板１２内に形成され得る。本実施形態において、第２の光抽出器６０は、基板の表面上または基板１２内に形成される規則的なパターニングであり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４が、その後で、このパターニングの上に成長する。繰り返すが、第２の光抽出器６０は、基板のパターニングまたはテクスチャリング（規則的またはランダムのいずれか）を含み得、あるいは、基板１２表面上での光回折格子の形成を含み得る。この場合には、導波光の抽出は、導波光が基板１２領域において短いスケールで漏出するために発生し、それ故に、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４との界面に近い基板１２の形状に敏感である。
【００４０】
これら全ての実施形態において、ＺｎＯ２０内を伝播する光は、第１の抽出方法のＺｎＯ２０の成形によって効率的に抽出され、導波光は、第２の光抽出方法によって効率的に抽出され、その結果として、放射された光の大部分が抽出される。
【００４１】
（可能な修正）
素子構造全体は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層からさらなる光を抽出するために、光抽出構造、例えば、成形された高屈折率光抽出材料と組み合わされ、その中に埋め込まれ、または配置され得る。例えば、図１６は、エポキシドーム６２を備える環境内に配置された素子構造全体を示し、このエポキシドームは、ホルダ６４構造上に存在し、ロバスト性および光抽出増加を提供する。この環境は、最適な光抽出のために成形され得る。
【００４２】
さらに、環境および／またはＺｎＯ構造は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層によって放射される光に対して波長変換を実行する発光種を含有し得、これによって、例えば、全体として白色発光の達成に使用され得る、新しい放射波長を提供する。
【００４３】
ＺｎＯ構造は、類似の特徴、つまり、優れた透過性、効果的な光抽出のための高屈折率、および優れた電気的性質を有する、別の材料によって置換され得る。例えば、この材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）またはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）であり得る。
【００４４】
（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層が上に成長した元の基板は、例えば、レーザリフトオフ、ドライエッチング、または化学エッチングによって除去され得る。（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層が基板から分離された後に、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎはさらに修正され得る。（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎは薄くされて、第２の光抽出器領域が、新しい（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ表面の上に形成され得る。
【００４５】
図１７ａは、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４が上に存在する基板が除去され、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の、その結果として得られた露出した表面上に、フォトニック結晶６６が形成される、本発明の実施形態を表す。さらに、底部電気接点６８が、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の得られた露出した表面の一部または全部の上に形成され得る。
【００４６】
導波光の吸収を減少させるために、図１７ｂに示すように、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の得られた露出した表面と、金属接点７２との間に、低屈折率層７０（ＡｌＧａＮまたはＳｉＯ２のような）を置くことが、有利であると立証され得る。
【００４７】
図１７ｃは、金属接点７２（鏡面として機能する）と、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の得られた露出した表面との間の接触抵抗を減少させ、その一方で、導波路の光学的損失を低く維持する実施形態を示す。この実施形態において、低屈折率層７０は、ビア孔を有するようにパターニング、テクスチャリング、またはエッチングされ、ビア孔は次いで、金属で充填され得る。
【００４８】
さらに、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の得られた表面は、フォトニック結晶７６などの埋め込み構造化とともに、図１８に示されるように、基板として機能を果たす金属基板のような別の基板７８に接合され得る。
【００４９】
第２のＺｎＯ構造８０のような第２の光学素子が、図１９に示されるように、第２の光抽出器上に形成され得る。これは、ＬＥＤの両側に効率的な電流注入を提供し得る。第２のＺｎＯ構造８０は、前述のように、例えばランダムパターンまたはフォトニック結晶のような、１つ以上の埋め込み回折層８２、８４と結合され得、また、別の接点８６を含み得る。
【００５０】
光抽出方法は、特定の方向に方向性が増加する特定の遠視野パターンを得るために、組み合わされ得る。第２の光抽出方法がフォトニック結晶格子８６である場合には、図２０に示されるように、第２の光抽出器は、光抽出８８が特定の角度でまたはその角度の近傍で発生し、ＺｎＯ２０界面における反射が最小化されるように、設計され得る。
【００５１】
第２の光抽出器の形状、サイズ、および他のパラメータ（フォトニック結晶の場合には、結晶パラメータなどの）は、構造に応じて変化し得、配置に依存する光抽出挙動を提供する。
【００５２】
ランダムパターン、規則的パターン、およびフォトニック結晶の組み合わせのように、いくつかの第２の光抽出器が組み合わされ得る。図２１は、基板１２上に規則的パターン９０が形成され、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の一部が成長し、ＬＥＯマスク９２が形成され、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の残りが、ＬＥＯマスク９０上に成長する、本発明の実施形態を示す。
【００５３】
（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎエピタキシャル構造は、分布ブラッグ反射器（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ； ＤＢＲ）または光障壁のような、屈折率変調を提供する層を含み得、これは、Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国特許出願第１１／０６７，９５６号、名称「ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ） ＷＩＴＨ ＯＰＴＩＭＩＺＥＤ ＰＨＯＴＯＮＩＣ ＣＲＹＳＴＡＬ ＥＸＴＲＡＣＴＯＲ」（２００５年２月２８日出願、代理人整理番号３０７９４．１２６−ＵＳ−０１（２００５−１９８−１））に記載されており、該出願は、本明細書において参考として援用される。
【００５４】
これらの変調層は、構造の光抽出特性を修正し得、または、導波光の分布を修正し得、それ故に、第２の光抽出器を、導波光の抽出においてさらにより効果的にする。図２２は、このような構造の実装を示し、ここで、光閉じ込め層９４または光障壁（より低い屈折率の材料から作られる）は、ＺｎＯ構造２０に形成されるフォトニック結晶９８の近くに、いわゆる「表面」導波モード９６を生成する。次いで、このようなモード９６は、ＺｎＯ構造２０に形成されるフォトニック結晶９８によって、効率的に抽出される。
【００５５】
薄い金属層のような材料が、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層とＺｎＯ構造との間の界面に付加され得る。これは、電気接点の特性を強化するために使用され得る。
【００５６】
金属または誘電体の鏡面１００が、図２３に示されるように、構造の周囲、例えば、基板１２の下に、基板１２の代わりに、またはＺｎＯ構造２０の一部の側面に配置され、パターニング１０４によって抽出される光を含む光を、特定の方向に再指向し得る。
【００５７】
ＺｎＯ構造は、粗面化されたファセットを有する角錐、または角錐の集合体などの、複雑な表面を有し得る。図２４は、いくつかのＺｎＯ角錐２０が、フォトニック結晶１０８の上に存在する構造を示す。
【００５８】
ＺｎＯは、金属酸化物のような、任意の透明な高屈折率材料によって置換され得る。成形された透明な高屈折率材料（ＺｎＯなどの）は、例えば、ウエハ接合、粘着接合、スパッタリング、エピタキシャル成長、接着接合、または電子ビーム蒸着を使用して取り付けられ得る。
【００５９】
図２５は、本発明の一実施形態を示し、ここで、オプトエレクトロニクスデバイスは、メガ円錐形ＬＥＤ１１０を備え、メガ円錐形ＬＥＤ１１０において、高屈折率材料から成るＺｎＯ光学素子１１２は、パターニングされたＩＩＩ族窒化物（ＧａＮ）メサ１１４の上面に成長または接合され、パターニングされたＩＩＩ族窒化物（ＧａＮ）メサ１１４は、１つ以上のＩＩＩ族窒化物層から成り、かつ基板１１６上に形成される発光種を備える活性層を含む。この構造、特に、パターニングされたメサ１１４は、低入射角の光１１８が、より効率的にＺｎＯ光学素子１１２に入ることを可能にし、その結果として、より多くの光出力を得るために、大部分の光がＺｎＯ光学素子１１２に入ることが可能になる。これに対して、このようなＧａＮメサ１１４のパターニングが無い場合には、低入射角の光１１８は、ＧａＮ（ｎ＝２．４）とＺｎＯ（ｎ＝２．１）との間の光の屈折率の違いにより、効率的にＺｎＯ光学素子１１２に入ることができない。
【００６０】
図２６（Ａ）は、パターニングされたＧａＮメサ（本例においては、三角のパターンを有する）の上面図を示す顕微鏡写真であり、図２６（Ｂ）および図２６（Ｃ）は、その結果として製作されたＬＥＤの上面図を示す顕微鏡写真であり、図２６（Ｃ）は、電流注入下のＬＥＤを示す。
【００６１】
これらの構造は、以下の表に記載のように、改善された出力を提供する。
【００６２】
【表１】
図２７ａは、基板を除去した状態の、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、成形された光学素子は、ＺｎＯ角錐１２０であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１２２は、ＺｎＯ角錐１２０との界面においてパターニング１２４され、ｎ−接点１２６は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１２２上に堆積され、ｐ−接点１２８は、ＺｎＯ角錐１２０の下側に堆積される。この構造は、ｐ−接点１２８がＺｎＯ角錐１２０の上部からＺｎＯ角錐１２０の底部にまで移されていることから、光抽出を強化することがわかる。ＺｎＯ角錐の上部におけるｐ−接点は、光抽出を減少させると考えられる。
【００６３】
図２７ｂは、図２７ａのＬＥＤ構造の背面を示す顕微鏡写真であり、これは、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１２２、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１２２のＺｎＯ角錐１２０との界面のパターニング１２４、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１２２上に堆積されたｎ−接点１２６、およびＺｎＯ角錐１２０の下側に堆積されたｐ−接点１２８を示す。本顕微鏡写真はまた、構造から放射される光を示す。パターニング１２４が光を効率的に放射することがわかる。
【００６４】
（参考文献）
以下の参考文献は、本明細書において参考として援用される。
［１］ Ｄｕｇｇａｌほか、米国特許第６，５３８，３７１号、名称「ｗｈｉｔｅ Ｌｉｇｈｔ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ」、２００３年３月２５日発行。
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［３］ Ｈｅｒｅｍａｎｓほか、米国特許第６，５０４，１８０号、名称「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｅｘｔｕｒｅｄ Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｒａｄｉａｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｏｂｔａｉｎｅｄ Ｔｈｒｅｆｒｏｍ」、２００３年１月７日発行。
［４］ Ｃｈｅｎほか、米国特許第６，１６３，０３８号、名称「Ｗｈｉｔｅ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ」、２０００年１２月１９日発行。
［５］ Ｋｒａｍｅｓほか、米国特許第５，７７９，９２４号、名称「Ｏｒｄｅｒｅｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ Ｆｏｒ ａ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ」、１９９８年７月１４日発行。
［６］ Ｈｕｎｔほか、米国特許第５，３６２，９７７号、名称「Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｉｒｒｏｒ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅｓ ｗｉｔｈ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ」、１９９４年１１月８日発行。
［７］ Ｃｈｏほか、米国特許第５，２２６，０５３号、名称「Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ」、１９９３年７月６日発行。
［８］ Ｍ．Ｒ．Ｋｒａｍｅｓほか、「Ｈｉｇｈ−ｐｏｗｅｒ ｔｒｕｎｃａｔｅｄ−ｉｎｖｅｒｔｅｄ−ｐｙｒａｍｉｄ （ＡｌＸＧａ１−Ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ／ＧａＰ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｅｘｈｉｂｉｔｉｎｇ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ ５０％ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｑｕａｎｔｕｍ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ」、Ａｐｐｌｉｅｄ ｐｈｙｓｉｃｓ ｌｅｔｔｅｒｓ、１９９９年、ｖｏｌ．７５、ｐｐ．２３６５−２３６７。
［９］ Ｗ．Ｓｃｈｍｉｄ、Ｊ．Ｒ．Ｅｂｅｒｈａｒｄ Ｆ．、Ｋｉｎｇ Ｒ．、Ｍｉｌｌｅｒ Ｍ．、Ｊｏｏｓ Ｍ． およびＫ．Ｊ．Ｅｂｅｌｉｎｇ、「４５％ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ−Ｄｉｏｄｅｓ ｗｉｔｈ Ｒａｄｉａｌ Ｏｕｔｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｔａｐｅｒ」、ＳＰＩＥにて発表、２０００年、Ｓａｎ Ｊｏｓｅ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ。
［１０］ Ｉ．Ｓｃｈｎｉｔｚｅｒほか、「３０％ Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｆｒｏｍ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｅｘｔｕｒｅｄ，Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ−Ｄｉｏｄｅｓ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、１９９３年、ｖｏｌ．６３、ｐｐ．２１７４−２１７６。
［１１］ Ｔ．Ｆｕｊｉｉほか、「Ｃｏｎｅ−ｓｈａｐｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ ＧａＮ−ｂａｓｅｄ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ」、Ｐｈｙｓｉｃａ Ｓｔａｔｕｓ Ｓｏｌｉｄｉ Ｃ、２００５年、ｎｏ．７、ｐｐ．２８３６−４０。
［１２］ Ｚ．Ｈ．Ｆｅｎｇ、およびＫ．Ｍ Ｌａｕ、「Ｅｎｈａｎｃｅｄ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｆｒｏｍ ＧａＮ−ｂａｓｅｄ ｂｌｕｅ ＬＥＤｓ ｇｒｏｗｎ ｏｎ ｇｒｏｏｖｅｄ ｓａｐｐｈｉｒｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」、ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００５年９月、ｖｏｌ．１７、ｎｏ．９、ｐｐ．１８１２−１４。
［１３］ Ｔ．Ｇｅｓｓｍａｎｎほか、「Ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔａｃｔｓ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＰＩＥ、２００４年、ｖｏｌ．５３６６、ｎｏ．１、ｐｐ．５３−６１。
［１４］ Ｒ．Ｗｉｎｄｉｓｃｈほか、「ＩｎＧａＡｌＰ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ＬＥＤｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｌｕｍｉｎｏｕｓ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＰＩＥ、２００４年、ｖｏｌ．５３６６、ｎｏ．１、ｐｐ．４３−５２。
［１５］ Ｙ．Ｃ．Ｓｈｅｎほか、「Ｏｐｔｉｃａｌ ｃａｖｉｔｙ ｅｆｆｅｃｔｓ ｉｎ ＩｎＧａＮ／ＧａＮ ｑｕａｎｔｕｍ−ｗｅｌｌ−ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｌｉｐ−ｃｈｉｐ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ」、
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＰＩＥ、２００４年、ｖｏｌ．５３６６、ｎｏ．１、ｐｐ．２０−２５。
［１６］ Ｒ．Ｊｏｒａｙほか、「Ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｐｌａｎａｒ ＭＣＬＥＤｓ」、Ｐｈｙｓｉｃａ Ｓｔａｔｕｓ Ｓｏｌｉｄｉ Ｂ、２００５年、ｖｏｌ．２４２、ｐｐ．２３１５−２５。
［１７］ Ｃ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈほか、「Ｒｅｃｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｌａｔｅｓｔ ｖｉｅｗｓ ｏｎ ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ ＬＥＤｓ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＰＩＥ、２００４年、ｖｏｌ．５３６６、ｎｏ．１、ｐｐ．１−１９。
［１８］ Ａ．Ｄａｖｉｄほか、「Ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ ｌａｓｅｒ ｌｉｆｔ−ｏｆｆ ＧａＮ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００６年、ｖｏｌ．８８、ｐｐ．１３３５１４−１−３。
［１９］ Ｒ．Ｄａｖｉｓほか、「Ｐｅｎｄｅｏ−ｅｐｉｔａｘｙ−Ａ ｎｅｗ ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ｌａｔｅｒａｌ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｇａｌｌｉｕｍ ｎｉｔｒｉｄｅ ｆｉｌｍｓ」、ＭＲＳ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｊｏｕｒｎａｌ Ｎｉｔｒｉｄｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ６、２００１年、ｐ．１４。
［２０］ Ｔ．Ｍ．Ｋａｔｏｎａ、Ｊ．Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、およびＳ．Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、「Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ ｏｎ ｓｔｒｅｓｓ ｄｕｒｉｎｇ ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ ｅｐｉｔａｘｙ ｏｆ ＧａＮ ｏｎ Ｓｉ（１１１）」、Ｐｈｙｓｉｃａ Ｓｔａｔｕｓ Ｓｏｌｉｄｉ Ａ、２００２年、１９４、ｐｐ．５４１−５４４。
［２１］ Ｉｓａｏ Ｋｉｄｏｇｕｃｈｉ、Ａｋｉｈｉｋｏ Ｉｓｈｉｂａｓｈｉ、Ｇａｋｕ Ｓｕｇａｈａｒａ、およびＹｕｚａｂｕｒｏｈ Ｂａｎ、「Ａｉｒ−ｂｒｉｄｇｅｄ ｌａｔｅｒａｌ ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ＧａＮ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、２０００年、７６、ｐｐ．３７６８−３７７０。
［２２］ Ｂ．Ｂｅａｕｍｏｎｔ、Ｐ．Ｖｅｎｎｅｇｕｅｓ、およびＰ．Ｇｉｂａｒｔ、「Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ＧａＮ」、Ｐｈｙｓｉｃａ Ｓｔａｔｕｓ Ｓｏｌｉｄｉ（ｂ）、２００１年、２２７、ｐｐ．１−４３。
【００６５】
（結論）
本発明の好適な実施形態の説明は、ここで終了する。本発明の１つ以上の実施形態に関する上記の説明は、例示および説明の目的のために提示された。上記の説明は、網羅的であることも、本発明を開示された正確な形態に限定することも、意図されていない。上記の教示の観点から、多くの修正および変更が可能である。本発明の範囲は、発明を実施するための形態の記載内容によって限定されるのではなく、添付の請求項によって限定されることが意図される。
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の参照）
本特許出願は、以下の同時係属中かつ同一人に譲渡された米国特許出願の、米国特許法第１１９条（ｅ）の下での利益を主張する。すなわち、
Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、およびＣｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈによる、米国仮特許出願第６０／８６６，０１４号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ）（ＬＥＤ）ＴＨＲＯＵＧＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＸＴＲＡＣＴＯＲＳ」（２００６年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．１９１−ＵＳ−Ｐ１（２００７−０４７−１））；および、
Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ａｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国仮特許出願第６０／８８３，９７７号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ）（ＬＥＤ）ＴＨＲＯＵＧＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＸＴＲＡＣＴＯＲＳ」（２００７年１月８日出願、代理人整理番号３０７９４．１９１−ＵＳ−Ｐ２（２００７−０４７−２））；
上記のこれらの出願は、本明細書において参考として援用される。
【０００２】
本特許出願は、以下の同時係属中かつ同一人に譲渡された特許出願と関連する。すなわち、
Ｔｅｔｓｕｏ Ｆｕｊｉｉ、Ｙａｎ Ｇａｏ、Ｅｖｅｌｙｎ．Ｌ．Ｈｕ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、米国特許出願第１０／５８１，９４０号、名称「ＨＩＧＨＬＹ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＢＡＳＥＤ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥＳ ＶＩＡ ＳＵＲＦＡＣＥ ＲＯＵＧＨＥＮＩＮＧ」（２００６年６月７日出願、代理人整理番号３０７９４．１０８−ＵＳ−ＷＯ（２００４−０６３））、該出願は、Ｔｅｔｓｕｏ Ｆｕｊｉｉ、Ｙａｎ Ｇａｏ、Ｅｖｅｌｙｎ Ｌ．Ｈｕ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、ＰＣＴ特許出願第ＵＳ２００３／０３９２１号、名称「ＨＩＧＨＬＹ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＢＡＳＥＤ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥＳ ＶＩＡ ＳＵＲＦＡＣＥ ＲＯＵＧＨＥＮＩＮＧ」（２００３年１２月９日出願、代理人整理番号３０７９４．１０８−ＵＳ−ＷＯ−０１（２００４−０６３））の米国特許法第３６５条（ｃ）の下での利益を主張する；
Ｒａｊａｔ Ｓｈａｒｍａ、Ｐ．Ｍｏｒｇａｎ Ｐａｔｔｉｓｏｎ、Ｊｏｈｎ Ｆ．Ｋａｅｄｉｎｇ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、米国特許出願第１１／０５４，２７１号、名称「ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ」（２００５年２月９日出願、代理人整理番号３０７９４．１１２−ＵＳ−０１（２００４−２０８））；
Ｃａｒｏｌｅ Ｓｃｈｗａｃｈ、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ Ｈｅｎｒｉ Ｂｅｎｉｓｔｙ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、米国特許出願第１０／９３８，７０４号、名称「ＷＨＩＴＥ，ＳＩＮＧＬＥ ＯＲ ＭＵＬＴＩＣＯＬＯＲ ＬＥＤ ＢＹ ＲＥＣＹＣＬＩＮＧ ＧＵＩＤＥＤ ＭＯＤＥＳ」（２００４年９月１０日出願、代理人整理番号３０７９４．１１５−ＵＳ−０１（２００４−０６４））；
Ａｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉ、Ｌｅｅ ＭｃＣａｒｔｈｙ、Ｕｍｅｓｈ Ｋ．Ｍｉｓｈｒａ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国特許出願第１１／１７５，７６１号、名称「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ ＡＮＤ Ｚｎ（Ｓ，Ｓｅ） ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ」（２００５年７月６日出願、代理人整理番号３０７９４．１１６−ＵＳ−Ｕ１（２００４−４５５））、該出願は、Ａｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉ、Ｌｅｅ ＭｃＣａｒｔｈｙ、Ｕｍｅｓｈ Ｋ．Ｍｉｓｈｒａ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国仮特許出願第６０／５８５，６７３号、名称「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ ａｎｄ Ｚｎ（Ｓ，Ｓｅ） ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ」（２００４年７月６日出願、代理人整理番号３０７９４．１１６−ＵＳ−Ｐ１（２００４−４５５−１））の、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国特許出願第１１／０６７，９５７号、名称「ＨＯＲＩＺＯＮＴＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＶＥＲＴＩＣＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＢＥＡＭ ＳＨＡＰＥＤ，ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ ＦＥＥＤＢＡＣＫ（ＤＦＢ） ＬＡＳＥＲＳ ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ Ａ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ」（２００５年２月２８日出願、代理人整理番号３０７９４．１２１−ＵＳ−０１（２００５−１４４−１））；
Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国特許出願第１１／０６７，９１０号、名称「ＳＩＮＧＬＥ ＯＲ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＲ ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ） ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ Ａ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ」（２００５年２月２８日出願、代理人整理番号３０７９４．１２２−ＵＳ−０１（２００５−１４５−１））；
Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国特許出願第１１／０６７，９５６号、名称「ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ） ＷＩＴＨ ＯＰＴＩＭＩＺＥＤ ＰＨＯＴＯＮＩＣ ＣＲＹＳＴＡＬ ＥＸＴＲＡＣＴＯＲ」（２００５年２月２８日出願、代理人整理番号３０７９４．１２６−ＵＳ−０１（２００５−１９８−１））；
Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、Ｔｒｏｙ Ｊ．Ｂａｋｅｒ、およびＢｅｎｊａｍｉｎ Ａ．Ｈａｓｋｅｌｌによる、米国特許出願第１１／４０３，６３４号、名称「ＷＡＦＥＲ ＳＥＰＡＲＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＦＲＥＥ−ＳＴＡＮＤＩＮＧ （ＡＬ，ＩＮ，ＧＡ）Ｎ ＷＡＦＥＲＳ」（２００６年４月１３日出願、代理人整理番号３０７９４．１３１−ＵＳ−Ｕ１（２００５−４８２−２））、該出願は、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、Ｔｒｏｙ Ｊ．Ｂａｋｅｒ、およびＢｅｎｊａｍｉｎ Ａ．Ｈａｓｋｅｌｌによる、米国仮特許出願第６０／６７０，８１０号、名称「ＷＡＦＥＲ ＳＥＰＡＲＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＦＲＥＥ−ＳＴＡＮＤＩＮＧ （ＡＬ，ＩＮ，ＧＡ）Ｎ ＷＡＦＥＲＳ」（２００５年４月１３日出願、代理人整理番号３０７９４．１３１−ＵＳ−Ｐ１（２００５−４８２−１））の、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、Ｂｅｎｊａｍｉｎ Ａ．Ｈａｓｋｅｌｌ、Ｐ．Ｍｏｒｇａｎ Ｐａｔｔｉｓｏｎ、およびＴｒｏｙ Ｊ．Ｂａｋｅｒによる、米国特許出願第１１／４０３，２８８号、名称「ＥＴＣＨＩＮＧ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＨＩＮ （ＡＬ，ＩＮ，ＧＡ）Ｎ ＬＡＹＥＲＳ」（２００６年４月１３日出願、代理人整理番号３０７９４．１３２−ＵＳ−Ｕ１（２００５−５０９−２））、該出願は、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、Ｂｅｎｊａｍｉｎ Ａ．Ｈａｓｋｅｌｌ、Ｐ．Ｍｏｒｇａｎ Ｐａｔｔｉｓｏｎ、およびＴｒｏｙ Ｊ．Ｂａｋｅｒによる、米国仮特許出願第６０／６７０，７９０号、名称「ＥＴＣＨＩＮＧ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＨＩＮ （ＡＬ，ＩＮ，ＧＡ）Ｎ ＬＡＹＥＲＳ」（２００５年４月１３日出願、代理人整理番号３０７９４．１３２−ＵＳ−Ｐ１（２００５−５０９−１））の、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ａｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉ、Ｃｈｒｉｓｔｉｎａ Ｙｅ Ｃｈｅｎ、Ｄａｎｉｅｌ Ｂ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ、Ｌｅｅ Ｓ．ＭｃＣａｒｔｈｙ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＵｍｅｓｈ Ｋ．Ｍｉｓｈｒａによる、米国特許出願第１１／４５４，６９１号、名称「（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ ＡＮＤ ＺｎＯ ＤＩＲＥＣＴ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＲＯＮＩＣ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ ＡＮＤ ＩＴＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ」（２００６年６月１６日出願、代理人整理番号３０７９４．１３４−ＵＳ−Ｕ１（２００５−５３６−４））、該出願は、Ａｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉ、Ｃｈｒｉｓｔｉｎａ Ｙｅ Ｃｈｅｎ、Ｌｅｅ Ｓ．ＭｃＣａｒｔｈｙ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＵｍｅｓｈ Ｋ．Ｍｉｓｈｒａによる、米国仮特許出願第６０／６９１，７１０号、名称「（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ ＡＮＤ ＺｎＯ ＤＩＲＥＣＴ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＲＯＮＩＣ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ，ＡＮＤ ＩＴＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ」（２００５年６月１７日出願、代理人整理番号３０７９４．１３４−ＵＳ−Ｐ１（２００５−５３６−１））と、Ａｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉ、Ｃｈｒｉｓｔｉｎａ Ｙｅ Ｃｈｅｎ、Ｄａｎｉｅｌ Ｂ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ、Ｌｅｅ Ｓ．ＭｃＣａｒｔｈｙ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＵｍｅｓｈ Ｋ．Ｍｉｓｈｒａによる、米国仮特許出願第６０／７３２，３１９号、名称「（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ ＡＮＤ ＺｎＯ ＤＩＲＥＣＴ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＲＯＮＩＣ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ，ＡＮＤ ＩＴＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ」（２００５年１１月１日出願、代理人整理番号３０７９４．１３４−ＵＳ−Ｐ２（２００５−５３６−２））と、Ａｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉ、Ｃｈｒｉｓｔｉｎａ Ｙｅ Ｃｈｅｎ、Ｄａｎｉｅｌ Ｂ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ、Ｌｅｅ Ｓ．ＭｃＣａｒｔｈｙ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＵｍｅｓｈ Ｋ．Ｍｉｓｈｒａによる、米国仮特許出願第６０／７６４，８８１号、名称「（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ ＡＮＤ ＺｎＯ ＤＩＲＥＣＴ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＲＯＮＩＣ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ ＡＮＤ ＩＴＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ」（２００６年２月３日出願、代理人整理番号３０７９４．１３４−ＵＳ−Ｐ３（２００５−５３６−３））との、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｆｒｅｄｅｒｉｃ Ｓ．Ｄｉａｎａ、Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｐｉｅｒｒｅ Ｍ．Ｐｅｔｒｏｆｆ、およびＣｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈによる、米国特許出願第１１／２５１，３６５号、名称「ＰＨＯＴＯＮＩＣ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ ＦＯＲ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＡＮＤ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ ＩＮ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＲ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥＳ」（２００５年１０月１４日出願、代理人整理番号３０７９４．１４２−ＵＳ−０１（２００５−５３４−１））；
Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、米国特許出願第１１／６４３，１４８号、名称「ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＨＯＲＩＺＯＮＴＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＶＥＲＴＩＣＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＢＥＡＭ ＳＨＡＰＥＤ，ＤＦＢ ＬＡＳＥＲＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＥＤ ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＷＩＴＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＯＶＥＲＧＲＯＷＴＨ」（２００６年１２月４日出願、代理人整理番号３０７９４．１４３−ＵＳ−Ｕ１（２００５−７２１−２））、該出願は、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、米国仮特許出願第６０／７４１，９３５号、名称「ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＨＯＲＩＺＯＮＴＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＶＥＲＴＩＣＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＢＥＡＭ ＳＨＡＰＥＤ，ＤＦＢ ＬＡＳＥＲＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＥＤ ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＷＩＴＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＯＶＥＲＧＲＯＷＴＨ」（２００５年１２月２日出願、代理人整理番号３０７９４．１４３−ＵＳ−Ｐ１（２００５−７２１−））の、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｈｉｓａｓｈｉ Ｍａｓｕｉ、Ｎａｔａｌｉｅ Ｎ．Ｆｅｌｌｏｗｓ、およびＡｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉによる、米国特許出願第１１／５９３，２６８号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ）」（２００６年１１月６日出願、代理人整理番号３０７９４．１６１−ＵＳ−Ｕ１（２００６−２７１−２））、該出願は、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｈｉｓａｓｈｉ Ｍａｓｕｉ、Ｎａｔａｌｉｅ Ｎ．Ｆｅｌｌｏｗｓ、およびＡｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉによる、米国仮特許出願第６０／７３４，０４０号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ）」（２００５年１１月４日出願、代理人整理番号３０７９４．１６１−ＵＳ−Ｐ１（２００６−２７１−１））の、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＪａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋによる、米国特許出願第１１／６０８，４３９号、名称「ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ）」（２００６年１２月８日出願、代理人整理番号３０７９４．１６４−ＵＳ−Ｕ１（２００６−３１８−３））、該出願は、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＪａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋによる、米国仮特許出願第６０／７６４，９７５号、名称「ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ）」（２００６年２月３日出願、代理人整理番号３０７９４．１６４−ＵＳ−Ｐ２（２００６−３１８−２））と、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＪａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋによる、米国仮特許出願第６０／７４８，４８０号、名称「ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ）」（２００５年１２月８日出願、代理人整理番号３０７９４．１６４−ＵＳ−Ｐ１（２００６−３１８−１））との、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｈｏｎｇ Ｚｈｏｎｇ、Ｊｏｈｎ Ｆ．Ｋａｅｄｉｎｇ、Ｒａｊａｔ Ｓｈａｒｍａ、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、米国特許出願第１１／６７６，９９９号、名称「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＤＥＶＩＣＥＳ」（２００７年２月２４日出願、代理人整理番号３０７９４．１７３−ＵＳ−Ｕ１（２００６−４２２−２））、該出願は、Ｈｏｎｇ Ｚｈｏｎｇ、Ｊｏｈｎ Ｆ．Ｋａｅｄｉｎｇ、Ｒａｊａｔ Ｓｈａｒｍａ、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、米国仮特許出願第６０／７７４，４６７号、名称「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ、Ｂ）Ｎ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＤＥＶＩＣＥＳ」（２００６年２月１７日出願、代理人整理番号３０７９４．１７３−ＵＳ−Ｐ１（２００６−４２２−１））の、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、名称「ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＷＨＩＴＥ，ＳＩＮＧＬＥ ＯＲ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＵＲ ＬＥＤ ＢＹ ＩＮＤＥＸ ＭＡＴＣＨＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ」（２００７年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．１９６−ＵＳ−Ｕ１（２００７−１１４−２））、該出願は、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国仮特許出願第６０／８６６，０２６号、名称「ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＷＨＩＴＥ，ＳＩＮＧＬＥ ＯＲ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＵＲ ＬＥＤ ＢＹ ＩＮＤＥＸ ＭＡＴＣＨＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ」（２００６年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．１９６−ＵＳ−Ｐ１（２００７−１１４−１））の、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、およびＳｔａｃｉａ Ｋｅｌｌｅｒによる、米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＥＤ ＷＩＴＨ ＥＭＩＴＴＥＲＳ ＷＩＴＨＩＮ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ」（２００７年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．１９７−ＵＳ−Ｕ１（２００７−１１３−２））、該出願は、Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、およびＳｔａｃｉａ Ｋｅｌｌｅｒによる、米国仮特許出願第６０／８６６，０１５号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＥＤ ＷＩＴＨ ＥＭＩＴＴＥＲＳ ＷＩＴＨＩＮ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ」（２００６年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．１９７−ＵＳ−Ｐ１（２００７−１１３−１））の、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｅｖｅｌｙｎ Ｌ．Ｈｕ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｙｏｎｇ Ｓｅｏｋ Ｃｈｏｉ、Ｒａｊａｔ Ｓｈａｒｍａ、およびＣｈｉｏｕ−Ｆｕ Ｗａｎｇによる、米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、名称「ＩＯＮ ＢＥＡＭ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ ＦＯＲ ＴＨＥ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＩＮＴＥＧＲＩＴＹ ＯＦ ＡＩＲ−ＧＡＰ ＩＩＩ−ＮＩＴＲＩＤＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＰＲＯＤＵＣＥＤ ＢＹ ＰＨＯＴＯＥＬＥＣＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ（ＰＥＣ） ＥＴＣＨＩＮＧ」（２００７年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０１−ＵＳ−Ｕ１（２００７−１６１−２））、該出願は、Ｅｖｅｌｙｎ Ｌ．Ｈｕ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｙｏｎｇ Ｓｅｏｋ Ｃｈｏｉ、Ｒａｊａｔ Ｓｈａｒｍａ、およびＣｈｉｏｕ−Ｆｕ Ｗａｎｇによる、米国仮特許出願第６０／８６６，０２７号、名称「ＩＯＮ ＢＥＡＭ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ ＦＯＲ ＴＨＥ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＩＮＴＥＧＲＩＴＹ ＯＦ ＡＩＲ−ＧＡＰ ＩＩＩ−ＮＩＴＲＩＤＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＰＲＯＤＵＣＥＤ ＢＹ ＰＨＯＴＯＥＬＥＣＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ（ＰＥＣ） ＥＴＣＨＩＮＧ」（２００６年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０１−ＵＳ−Ｐ１（２００７−１６１−１））の、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｎａｔａｌｉｅ Ｎ．Ｆｅｌｌｏｗｓ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、名称「ＴＥＸＴＵＲＥＤ ＰＨＯＳＰＨＯＲ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ ＬＡＹＥＲ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ」（２００７年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０３−ＵＳ−Ｕ１（２００７−２７０−２））、該出願は、Ｎａｔａｌｉｅ Ｎ．Ｆｅｌｌｏｗｓ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、米国仮特許出願第６０／８６６，０２４号、名称「ＴＥＸＴＵＲＥＤ ＰＨＯＳＰＨＯＲ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ ＬＡＹＥＲ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ」（２００６年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０３−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２７０−１））の、米国特許法 第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＨｉｓａｓｈｉ Ｍａｓｕｉによる、米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＳＰＨＥＲＥ ＬＥＤ」（２００７年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０４−ＵＳ−Ｕ１（２００７−２７１−２））、該出願は、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＨｉｓａｓｈｉ Ｍａｓｕｉによる、米国仮特許出願第６０／８６６，０２５号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＳＰＨＥＲＥ ＬＥＤ」（２００６年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０４−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２７１−１））の、米国特許法 第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、名称「ＳＴＡＮＤＩＮＧ ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＭＩＲＲＯＲ−ＬＥＳＳ（ＳＴＭＬ） ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ」（２００７年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０５−ＵＳ−Ｕ１（２００７−２７２−２））、該出願は、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国仮特許出願第６０／８６６，０１７号、名称「ＳＴＡＮＤＩＮＧ ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＭＩＲＲＯＲ−ＬＥＳＳ（ＳＴＭＬ） ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ」（２００６年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０５−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２７２−１））の、米国特許法 第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；および、
Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＪａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋによる、米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、名称「ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＭＩＲＲＯＲ−ＬＥＳＳ（ＴＭＬ） ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ」（２００７年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０６−ＵＳ−Ｕ１（２００７−２７３−２））、該出願は、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＪａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋによる、米国仮特許出願第６０／８６６，０２３号、名称「ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＭＩＲＲＯＲ−ＬＥＳＳ（ＴＭＬ） ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ」（２００６年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０６−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２７３−１））の、米国特許法 第１１９条（ｅ）のもとでの利益を主張する；
上記のこれらの出願は、本明細書において参考として援用される。
【０００３】
（発明の背景）
（１．発明の分野）
本発明は、オプトエレクトロニクス応用のための発光ダイオード（ＬＥＤ）光抽出に関する。
【背景技術】
【０００４】
（２．関連技術の記載）
（注記：本出願は、例えば［ｘ］のような括弧内の１つ以上の参照番号によって明細書の中で示される、多数の異なる刊行物および特許を参照する。これらの参照番号に従って並べられたこれらの種々の刊行物および特許のリストは、後の（参考文献）の節において見ることができる。これらの刊行物および特許の各々は、本明細書において参考として援用される。）
多数の刊行物および特許が、発光半導体材料からの光抽出に関する問題を取り上げている。当業者は、角錐、アウトカップリングテーパ、またはテクスチャ化表面のような、幾何光学に依存する効果を使用し得る［８（非特許文献１）〜１４（非特許文献７）］。また、当業者は、マイクロキャビティ共鳴またはフォトニック結晶抽出のような、波動光学に依存する効果を使用し得る［１５〜１８］。ペンデオ成長またはカンチレバー成長［１９、２０］、ならびに、横方向エピタキシャル過成長［２１、２２］のような、特別な成長技術がまた、使用され得る。
【０００５】
ＬＥＤ抽出の分野における最近の進歩については、ほとんど公表されていないが、フォトニック結晶効果または酸化亜鉛（ＺｎＯ）角錐による光抽出の概念が、上記（関連出願の参照）に記載された特許の中で十分に説明されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｍ．Ｒ．Ｋｒａｍｅｓほか、「Ｈｉｇｈ−ｐｏｗｅｒ ｔｒｕｎｃａｔｅｄ−ｉｎｖｅｒｔｅｄ−ｐｙｒａｍｉｄ （ＡｌＸＧａ１−Ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ／ＧａＰ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｅｘｈｉｂｉｔｉｎｇ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ ５０％ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｑｕａｎｔｕｍ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ」、Ａｐｐｌｉｅｄ ｐｈｙｓｉｃｓ ｌｅｔｔｅｒｓ、１９９９年、ｖｏｌ．７５、ｐｐ．２３６５−２３６７
【非特許文献２】Ｗ．Ｓｃｈｍｉｄ、Ｊ．Ｒ．Ｅｂｅｒｈａｒｄ Ｆ．、Ｋｉｎｇ Ｒ．、Ｍｉｌｌｅｒ Ｍ．、Ｊｏｏｓ Ｍ． およびＫ．Ｊ．Ｅｂｅｌｉｎｇ、「４５％ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ−Ｄｉｏｄｅｓ ｗｉｔｈ Ｒａｄｉａｌ Ｏｕｔｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｔａｐｅｒ」、ＳＰＩＥにて発表、２０００年、Ｓａｎ Ｊｏｓｅ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ
【非特許文献３】Ｉ．Ｓｃｈｎｉｔｚｅｒほか、「３０％ Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｆｒｏｍ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｅｘｔｕｒｅｄ，Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ−Ｄｉｏｄｅｓ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、１９９３年、ｖｏｌ．６３、ｐｐ．２１７４−２１７６
【非特許文献４】Ｔ．Ｆｕｊｉｉほか、「Ｃｏｎｅ−ｓｈａｐｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ ＧａＮ−ｂａｓｅｄ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ」、Ｐｈｙｓｉｃａ Ｓｔａｔｕｓ Ｓｏｌｉｄｉ Ｃ、２００５年、ｎｏ．７、ｐｐ．２８３６−４０
【非特許文献５】Ｚ．Ｈ．Ｆｅｎｇ、およびＫ．Ｍ Ｌａｕ、「Ｅｎｈａｎｃｅｄ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｆｒｏｍ ＧａＮ−ｂａｓｅｄ ｂｌｕｅ ＬＥＤｓ ｇｒｏｗｎ ｏｎ ｇｒｏｏｖｅｄ ｓａｐｐｈｉｒｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」、ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００５年９月、ｖｏｌ．１７、ｎｏ．９、ｐｐ．１８１２−１４
【非特許文献６】Ｔ．Ｇｅｓｓｍａｎｎほか、「Ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔａｃｔｓ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＰＩＥ、２００４年、ｖｏｌ．５３６６、ｎｏ．１、ｐｐ．５３−６１
【非特許文献７】Ｒ．Ｗｉｎｄｉｓｃｈほか、「ＩｎＧａＡｌＰ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ＬＥＤｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｌｕｍｉｎｏｕｓ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＰＩＥ、２００４年、ｖｏｌ．５３６６、ｎｏ．１、ｐｐ．４３−５２
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の概要）
本発明は、追加の光抽出方法と組み合わされた、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合発光ダイオード（ＬＥＤ）について説明する。この追加の光抽出方法は、ＺｎＯ構造によって抽出されなかった光、より具体的には、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層に捕捉された光を、抽出することを目的とする。この追加の光抽出方法は、表面のパターニングまたはテクスチャリング、あるいは回折格子としての機能を果たすフォトニック結晶を使用し、薄膜からの抽出に適している。ＺｎＯ構造と追加の光抽出方法との両方の組み合わせは、大部分の放射光の抽出を可能にする。本発明のより一般的な拡張においては、ＺｎＯ構造は、追加の光抽出を達成するために、別の材料によって置換され得る。別の拡張においては、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層は、追加の光抽出を達成するために、他の材料の成分を含む構造によって置換され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１ａ】図１ａは、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の、概略断面図である。
【図１ｂ】図１ｂは、図１ａに示された（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造が、プラスチックレンズなどの成形された光抽出器に組み合わされた、またはそれに埋め込まれた状態の、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図である。
【図２】図２は、基板を除去した状態の、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図である。
【図３】図３は、抽出前の内部発光したＬＥＤ光の、計算された角度分布を示す。
【図４】図４は、本特許において開示される本発明の概略図であり、別の（第２の）抽出器と関連付けられるＺｎＯ角錐抽出器を示す。
【図５】図５は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層は、ＺｎＯ接合前にカスプを有するようにパターニングされている。
【図６】図６は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、基板は除去されており、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎは、いくらかのランダム粗面化または構造化を有する。
【図７】図７は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層は、ＺｎＯ接合前にフォトニック結晶としてパターニングされている。
【図８】図８は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層は、ＺｎＯ接合前にカスプを有するようにパターニングされており、カスプは、蛍光体材料によって充填されている。
【図９】図９は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の上部は、横方向エピタキシャル過成長（ＬＥＯ）によって得られる。
【図１０】図１０は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の上部は、ペンデオエピタキシーによって得られ、含有された空気が、パターニングされたマスク材料の上の層に埋め込まれている。
【図１１】図１１は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の上部は、エッチングされたパターンの上でペンデオエピタキシーによって得られ、含有された空気が（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層に埋め込まれている。
【図１２】図１２は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の上部は、損傷表面領域のパターン上にペンデオエピタキシーによって得られ、含有された空気が（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層に埋め込まれている。
【図１３】図１３は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の上部は、ランダムにパターニングされた領域上で成長している。
【図１４】図１４は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、ＺｎＯは、接合前にパターニングされている。
【図１５】図１５は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎは、パターニングされた基板上に成長している。
【図１６】図１６は、エポキシ環境の中に置かれ、最終的にＬＥＤを囲む成形された鏡面を組み込む、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の、概略断面図である。
【図１７ａ】図１７ａは、基板を除去した状態の、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎは、フォトニック結晶のようないくらかの粗面化または構造化を有し、電気接点が、局所的にまたは界面全体を覆う金属接触パッドによって、テクスチャ化された界面に確保される。
【図１７ｂ】図１７ｂは、基板を除去した状態の、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎは、いくらかの粗面化または構造化を有し、接点が、金属層によって、およびＳｉＯ２またはＡｌＧａＮのような低屈折率絶縁層または障壁層を介して、テクスチャ化された界面に対して確保される。
【図１７ｃ】図１７ｃは、基板を除去した状態の、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎは、いくらかの粗面化または構造化を有し、接点が、ＳｉＯ２またはＡｌＧａＮのような低屈折率絶縁層または障壁層を通してエッチングされたビアを貫通する金属層によって、テクスチャ化された界面に対して確保される。
【図１８】図１８は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、ＬＥＯまたはペンデオエピタキシーを使用して、または、フォトニック結晶またはランダムパターニングのような、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の底部における構造化の不規則性によって得られる含有物を含み、基板は除去されており、接点が、局所的または表面全体に、構造の底部における（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層に対して作られる。
【図１９】図１９は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、２つの接合されたＺｎＯ角錐のような、いくつかの抽出構造と、１つ、２つ、または３つの回折構造またはランダム化された構造とを備える。
【図２０】図２０は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、埋め込みフォトニック結晶は、所望の方向の発光を得るように調整される。
【図２１】図２１は、埋め込みフォトニック結晶を備える、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎは、パターニングされた基板上で成長している。
【図２２】図２２は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、ＺｎＯは、接合前にパターニングされており、ＡｌＧａＮのような低屈折率層が、表面導波（ｓｕｒｆａｃｅ ｇｕｉｄｅｄ）モードの存在を確実にするために層に組み込まれている。
【図２３】図２３は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層は、ＺｎＯ接合前にフォトニック結晶としてパターニングされており、金属鏡面が、基板の底部に作られている。
【図２４】図２４は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、ＺｎＯ材料は、複数の角錐のようなさらに複雑な形に構造化されている。
【図２５】図２５は、メガ円錐形ＬＥＤの構造を示し、ここでは、光学素子（ＺｎＯ）が、パターニングされたＩＩＩ族窒化物（ＧａＮ）メサ上に形成されている。
【図２６】図２６（Ａ）はパターニングされたＧａＮメサ（本例においては、三角形のパターンを有する）の上面図を示す顕微鏡写真であり、図２６（Ｂ）および図２６（Ｃ）は、製作の結果得られたＬＥＤの上面図を示す顕微鏡写真であり、図２６（Ｃ）は、電流注入下のＬＥＤを示す。
【図２７ａ】図２７ａは、基板を除去した状態の、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、ｎ−接点は（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層上に堆積され、ｐ−接点はＺｎＯ角錐の下側に堆積され、表面パターニングは、ＺｎＯ角錐との界面における（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層に存在する。
【図２７ｂ】図２７ｂは、図２７ａのＬＥＤ構造の背面図を示す顕微鏡写真であり、構造から放射される光を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（発明の詳細な説明）
好適な実施形態に関する以下の説明において、説明の一部を形成する添付の図面が参照され、これらの図面の中では、本発明が実践され得る特定の実施形態が、例示として示される。他の実施形態が使用され得、かつ、本発明の範囲を逸脱することなく構造的変更が加えられ得ることが、理解されるべきである。
【００１０】
（概要）
本発明の目的は、光抽出のための２つの方法を組み合わせることによって、発光ダイオード（ＬＥＤ）からの光抽出効率を高める手段を提供することである。
【００１１】
第１の方法は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ−ＺｎＯ構造の使用であり、ここで、ＺｎＯは、ＺｎＯの中を伝播する光の抽出を増加させるように成形される。
【００１２】
第２の方法は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ薄膜層の中に光が捕捉されたままであるために、第１の方法によって抽出されない光に対処する。この第２の方法は、表面のパターニングまたはテクスチャリング、あるいは回折格子としての機能を果たすフォトニック結晶を使用することによって、薄膜からの光抽出に適している。
【００１３】
さらなる拡張は、成形された高屈折率光抽出材料と、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ薄膜内に捕捉された光の抽出に適した第２の光抽出方法との、一般的な組み合わせである。
【００１４】
（技術的な説明）
本開示を通じて簡略化のために、「（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層または薄膜」は、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ）、または気相エピタキシー（ＶＰＥ）のような、任意の技術によって成長した層の集合を言う。集合は、通常、基板上に成長する緩衝層、活性層（量子井戸または量子ドット、障壁、および任意の他の発光半導体層）、電流阻止層、接続層、およびＬＥＤ用に成長しかつ最新技術により周知の他の層を備える。また、これらの層が、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ材料系以外の材料を使用して、種々の特定の実装に適合され得ること、特に、ＬＥＤから放射される所望の波長範囲ごとに適合され得ることは、周知である。
【００１５】
（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ ＬＥＤからの光抽出を向上するための効率的な方法は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ ＬＥＤに接合される成形されたＺｎＯ構造の使用を含む。ＺｎＯ構造は、特にその優れた電気的性質により、効率的な接点としての役割を果たし得る。さらに、ＺｎＯ構造が成形されるために、ＺｎＯ内部で伝播する光の抽出が強化される。
【００１６】
ＺｎＯ構造が角錐台に成形される、本方法を実装する代表的な構造が図１ａに示される。図１ａは、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯ直接ウエハ接合ＬＥＤ構造１０の概略断面図であり、基板１２、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層（単数または複数）１４、量子井戸１６のような、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層（単数または複数）１４内の活性領域または発光種（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｓｐｅｃｉｅｓ）、接点１８、ＺｎＯ角錐２０、および接点２２を含み、本図面において、矢印２４は導波モードの光放射を表し、矢印２６は抽出される光放射を表す。
【００１７】
本構造は、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｈｉｓａｓｈｉ Ｍａｓｕｉ、Ｎａｔａｌｉｅ Ｎ． Ｆｅｌｌｏｗｓ、およびＡｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉによる、米国特許出願第１１／５９３，２６８号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ）」（２００６年１１月６日出願、代理人整理番号３０７９４．１６１−ＵＳ−Ｕ１（２００６−２７１−２））の開示に記載されており、本出願は、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｈｉｓａｓｈｉ Ｍａｓｕｉ、Ｎａｔａｌｉｅ Ｎ． Ｆｅｌｌｏｗｓ、およびＡｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉによる、米国仮特許出願第６０／７３４，０４０号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ）」（２００５年１１月４日出願、代理人整理番号３０７９４．１６１−ＵＳ−Ｐ１（２００６−２７１−１））の、米国特許法 Ｓｅｃｔｉｏｎ１１９（ｅ）の下での利益を主張し、これら両出願は、本明細書において参考として援用される。
【００１８】
図１ａの方法に対する改善は、該構造を、テーパ状レンズのような光抽出構造と組み合わせる、またはその中に埋め込むステップを含み、その結果として、上述の米国特許出願および仮特許出願の記載ならびに図１ａの図示のように、レンズに入る大部分の光が臨界角内に存在して抽出され、この場合には、ＬＥＤ構造１０は、プラスチックレンズのような成形された光抽出器２８と組み合わされ、またはその中に埋め込まれる。
【００１９】
一部の場合には、図２に示すように、元の基板１２は除去され得る。
【００２０】
しかしながら、ＬＥＤによって放射される光の一部は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ薄膜に捕捉されたままとなり、ＺｎＯの中に伝播しないために、抽出されない。この光は、導波光２４として示される。この捕捉された光は、ＺｎＯの屈折率が、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ領域の屈折率よりも低いという事実から生じる。一般的には、ＬＥＤによって放射される全ての光の４０％から５０％までが、このように捕捉されたままとなる。
【００２１】
図３は、ＺｎＯとサファイアとの間に挟着される２ミクロン厚の（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層で作られる構造の、量子井戸によって放射される光を表す双極子放射を示す。図３において、黒色の太線の間に放射される光２４は、導波光２４に対応し、放射光全体の４５％にも達する。本発明は、小入射角で放射され、半導体−空気界面における内部全反射により導波される光を抽出することを目的とする。
【００２２】
また、導波光を抽出するために、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ−ＺｎＯ構造は、別の追加の光抽出器と組み合わされ、この追加の光抽出器は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ薄膜の中に局在するか、あるいは、それと隣接または近接して配置され、ここで、追加の光抽出器は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ薄膜の中に捕捉された光の抽出に有効である。
【００２３】
図４は、両方の光抽出方法を組み合わせたオプトエレクトロニクスデバイスに関する一般的な実施形態を表し、ここで、ＺｎＯ角錐は、成形された光学素子構造を備える第１の抽出器２０であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４から放射された光の少なくとも一部を抽出するために、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４に隣接して配置され、すなわち、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の上に成長または接合されており、また、黒色領域は第２の光抽出器３０を表しており、第１の光抽出器２０によって抽出されなかった導波光のような追加の光を、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４から抽出するために、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４および第１の光抽出器２０に近接して置かれる。
【００２４】
第２の光抽出器３０は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の上部または底部のいずれかの界面の改質、または（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の内部の改質を含み得、この改質は、光抽出を増加させる。この改質は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ薄膜１４の片面または両面の表面パターニングまたはテクスチャリングを含み得、ここで、パターニングまたはテクスチャリングは、規則的またはランダムであり得る。
【００２５】
図５は、表面のパターンニング３２が（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の前面（または上面）上に形成される、本発明の実施形態を表し、図６は、初期の基板１２が除去された後に、ランダムな表面テクスチャ３４が（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の後面（または底面）に形成される、別の実施形態である。図５および図６に示される両方の場合において、表面テクスチャリングは、導波光に対するさらなる軌道を提供し、導波光の抽出を増加させる。
【００２６】
図７に示されるさらに別の実施形態において、第２の光抽出器を含む改質は、回折格子として機能するフォトニック結晶３６のような、規則的な構造化であり得る。フォトニック結晶３６は、導波光を、構造から脱出可能な放射光に変えることから、光抽出を強化する。
【００２７】
一般的に、パターニング、テクスチャリング、またはフォトニック結晶を使用するかにかかわらず、表面改質によって形成された孔は、空気を含有し得るか、または、誘電材料、金属材料、または蛍光体のような別の発光材料のような、別の材料で充填され得る。図８は、規則的な表面パターニング３８が蛍光体で充填される、本発明の実施形態を表す。蛍光体によって捕獲される光は異なる波長で再放射され、したがって、構造化表面３８（第２の抽出方法）および角錐２０（第１の抽出方法）によって、高抽出効率の多色発光が得られる。多色発光は、最終的に白色光として出現し得る。
【００２８】
上述のように、第２の光抽出方法はまた、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４構造の、表面ではなく、その構造自体の改質を含み得る。例えば、第２の光抽出器は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の内部に埋め込まれ得る。例えば、第２の光抽出器は、図７の実施形態と同じ効果を有する、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の内部に埋め込まれるフォトニック結晶であり得る。したがって、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の構造内の発光種１６は、第２の光抽出器の下、内部、または上に配置され得る。
【００２９】
埋設されたフォトニック結晶のような、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４内部に埋め込まれた第２の光抽出器は、異なる方法で形成され得る。本発明の一実施形態において、フォトニック結晶４０は、横方向エピタキシャル過成長（ＬＥＯ）マスク上に、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ１４を過成長することによって形成される（ここで、ＬＥＯマスクは、例えば、二酸化ケイ素ＳｉＯ２である）。この場合には、ＬＥＯマスクはまた、図９に示され、かつ、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国特許出願第１１／０６７，９１０号、名称「ＳＩＮＧＬＥ ＯＲ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＲ ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ） ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ Ａ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ」（２００５年２月２８日出願、代理人整理番号３０７９４．１２２−ＵＳ−０１（２００５−１４５−１））に記載されるように、その屈折率が（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ材料と対照的であるために、フォトニック結晶４０としての役割を果たす。上記出願は、本明細書において参考として援用される。
【００３０】
図１０に示される別の実施形態において、再成長は、ＬＥＯマスク４２の全体に及ばず、ＬＥＯマスク４２の上に空気領域４４が存在する。この場合には、フォトニック結晶効果４６はまた、空気４４と（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ材料１４との間の対照的な屈折率に起因する。
【００３１】
第３の実施形態において、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の一部が成長し、フォトニック結晶４８が、例えば、ナノインプリントおよびドライエッチングによって、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の表面に形成される。次いで、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ１４が、フォトニック結晶４８構造の上に再成長し、その結果として、フォトニック結晶４８は、図１１に示されるように、最終的な（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ１４構造に埋め込まれる。
【００３２】
さらに別の実施形態において、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の一部が成長し、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の表面の一部が、例えば、イオン注入によって変化５０する。次いで、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ１４が、この構造５０の上に再成長するが、再成長は、表面の変化部分５０の上５２に発生しないために、図１２に示されるように、フォトニック結晶５４を形成する。
【００３３】
これらの実施形態の全てにおいて、活性層は、フォトニック結晶領域の下、上、または内部のいずれかに位置し得る。これらの実施形態はまた、例えば、熱アニーリングステップを使用して、フォトニック結晶領域の形成後に、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ材料の品質を強化または回復させるための製作ステップと組み合わされ得る。
【００３４】
別の実施形態において、埋め込みフォトニック結晶は、埋め込みパターン５６によって置換され得、ここで、図１３に示されるように、パターン５６は規則的またはランダムであり得、それ故に、導波光に対してさらなる軌道を提供し、導波光抽出を増加させる。繰り返すが、パターン５６は、ＬＥＯ、ＧａＮにエッチングされたフォトニック結晶上の再成長、または変化したＧａＮ表面上の再成長のような、多種多様の方法によって形成され得る。図１３は、ランダムなテクスチャ５６が（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の中に埋め込まれる、本発明の実施形態を表す。
【００３５】
図９〜図１３に記載の実施形態に関して、発光種を含む層は、第２の光抽出器を含む構造化された層の下、内部、または上に位置し得る。
【００３６】
第２の光抽出器はまた、第１の光抽出器２０の上部界面または底部界面のいずれかの改質、あるいは第１の光抽出器２０の内部の改質を含み得、ここで、改質は、パターン、テクスチャ、またはフォトニック結晶を含む。
【００３７】
例えば、第２の光抽出器５８は、図１４に示されるように、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４との界面に近い、ＺｎＯ構造２０に形成され得る。繰り返すが、第２の光抽出器５８は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４に接合されたＺｎＯ２０表面のパターニングまたはテクスチャリング（規則的またはランダムのいずれか）を含み得、あるいは、ＺｎＯ２０表面上での光回折格子の形成を含み得る。この場合には、導波光の抽出は、導波光がＺｎＯ２０領域において短いスケールで漏出するために発生し、それ故に、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４との界面に近いＺｎＯ２０の形状に敏感である。図１４は、フォトニック結晶５８が、接合された界面におけるＺｎＯ領域に（例えば、ＺｎＯ表面上に）形成される、本発明の実施形態を表す。
【００３８】
さらに、第２の光抽出器は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４を支持する基板１２の上部界面または底部界面のいずれかの改質、あるいは、基板１２内の改質を含み得、ここで、改質は、パターン、テクスチャ、またはフォトニック結晶を含む。
【００３９】
例えば、第２の光抽出器６０は、図１５に示されるように、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４との界面における基板１２内に形成され得る。本実施形態において、第２の光抽出器６０は、基板の表面上または基板１２内に形成される規則的なパターニングであり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４が、その後で、このパターニングの上に成長する。繰り返すが、第２の光抽出器６０は、基板のパターニングまたはテクスチャリング（規則的またはランダムのいずれか）を含み得、あるいは、基板１２表面上での光回折格子の形成を含み得る。この場合には、導波光の抽出は、導波光が基板１２領域において短いスケールで漏出するために発生し、それ故に、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４との界面に近い基板１２の形状に敏感である。
【００４０】
これら全ての実施形態において、ＺｎＯ２０内を伝播する光は、第１の抽出方法のＺｎＯ２０の成形によって効率的に抽出され、導波光は、第２の光抽出方法によって効率的に抽出され、その結果として、放射された光の大部分が抽出される。
【００４１】
（可能な修正）
素子構造全体は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層からさらなる光を抽出するために、光抽出構造、例えば、成形された高屈折率光抽出材料と組み合わされ、その中に埋め込まれ、または配置され得る。例えば、図１６は、エポキシドーム６２を備える環境内に配置された素子構造全体を示し、このエポキシドームは、ホルダ６４構造上に存在し、ロバスト性および光抽出増加を提供する。この環境は、最適な光抽出のために成形され得る。
【００４２】
さらに、環境および／またはＺｎＯ構造は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層によって放射される光に対して波長変換を実行する発光種を含有し得、これによって、例えば、全体として白色発光の達成に使用され得る、新しい放射波長を提供する。
【００４３】
ＺｎＯ構造は、類似の特徴、つまり、優れた透過性、効果的な光抽出のための高屈折率、および優れた電気的性質を有する、別の材料によって置換され得る。例えば、この材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）またはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）であり得る。
【００４４】
（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層が上に成長した元の基板は、例えば、レーザリフトオフ、ドライエッチング、または化学エッチングによって除去され得る。（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層が基板から分離された後に、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎはさらに修正され得る。（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎは薄くされて、第２の光抽出器領域が、新しい（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ表面の上に形成され得る。
【００４５】
図１７ａは、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４が上に存在する基板が除去され、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の、その結果として得られた露出した表面上に、フォトニック結晶６６が形成される、本発明の実施形態を表す。さらに、底部電気接点６８が、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の得られた露出した表面の一部または全部の上に形成され得る。
【００４６】
導波光の吸収を減少させるために、図１７ｂに示すように、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の得られた露出した表面と、金属接点７２との間に、低屈折率層７０（ＡｌＧａＮまたはＳｉＯ２のような）を置くことが、有利であると立証され得る。
【００４７】
図１７ｃは、金属接点７２（鏡面として機能する）と、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の得られた露出した表面との間の接触抵抗を減少させ、その一方で、導波路の光学的損失を低く維持する実施形態を示す。この実施形態において、低屈折率層７０は、ビア孔を有するようにパターニング、テクスチャリング、またはエッチングされ、ビア孔は次いで、金属で充填され得る。
【００４８】
さらに、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の得られた表面は、フォトニック結晶７６などの埋め込み構造化とともに、図１８に示されるように、基板として機能を果たす金属基板のような別の基板７８に接合され得る。
【００４９】
第２のＺｎＯ構造８０のような第２の光学素子が、図１９に示されるように、第２の光抽出器上に形成され得る。これは、ＬＥＤの両側に効率的な電流注入を提供し得る。第２のＺｎＯ構造８０は、前述のように、例えばランダムパターンまたはフォトニック結晶のような、１つ以上の埋め込み回折層８２、８４と結合され得、また、別の接点８６を含み得る。
【００５０】
光抽出方法は、特定の方向に方向性が増加する特定の遠視野パターンを得るために、組み合わされ得る。第２の光抽出方法がフォトニック結晶格子８６である場合には、図２０に示されるように、第２の光抽出器は、光抽出８８が特定の角度でまたはその角度の近傍で発生し、ＺｎＯ２０界面における反射が最小化されるように、設計され得る。
【００５１】
第２の光抽出器の形状、サイズ、および他のパラメータ（フォトニック結晶の場合には、結晶パラメータなどの）は、構造に応じて変化し得、配置に依存する光抽出挙動を提供する。
【００５２】
ランダムパターン、規則的パターン、およびフォトニック結晶の組み合わせのように、いくつかの第２の光抽出器が組み合わされ得る。図２１は、基板１２上に規則的パターン９０が形成され、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の一部が成長し、ＬＥＯマスク９２が形成され、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の残りが、ＬＥＯマスク９０上に成長する、本発明の実施形態を示す。
【００５３】
（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎエピタキシャル構造は、分布ブラッグ反射器（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ； ＤＢＲ）または光障壁のような、屈折率変調を提供する層を含み得、これは、Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国特許出願第１１／０６７，９５６号、名称「ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ （ＬＥＤ） ＷＩＴＨ ＯＰＴＩＭＩＺＥＤ ＰＨＯＴＯＮＩＣ ＣＲＹＳＴＡＬ ＥＸＴＲＡＣＴＯＲ」（２００５年２月２８日出願、代理人整理番号３０７９４．１２６−ＵＳ−０１（２００５−１９８−１））に記載されており、該出願は、本明細書において参考として援用される。
【００５４】
これらの変調層は、構造の光抽出特性を修正し得、または、導波光の分布を修正し得、それ故に、第２の光抽出器を、導波光の抽出においてさらにより効果的にする。図２２は、このような構造の実装を示し、ここで、光閉じ込め層９４または光障壁（より低い屈折率の材料から作られる）は、ＺｎＯ構造２０に形成されるフォトニック結晶９８の近くに、いわゆる「表面」導波モード９６を生成する。次いで、このようなモード９６は、ＺｎＯ構造２０に形成されるフォトニック結晶９８によって、効率的に抽出される。
【００５５】
薄い金属層のような材料が、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層とＺｎＯ構造との間の界面に付加され得る。これは、電気接点の特性を強化するために使用され得る。
【００５６】
金属または誘電体の鏡面１００が、図２３に示されるように、構造の周囲、例えば、基板１２の下に、基板１２の代わりに、またはＺｎＯ構造２０の一部の側面に配置され、パターニング１０４によって抽出される光を含む光を、特定の方向に再指向し得る。
【００５７】
ＺｎＯ構造は、粗面化されたファセットを有する角錐、または角錐の集合体などの、複雑な表面を有し得る。図２４は、いくつかのＺｎＯ角錐２０が、フォトニック結晶１０８の上に存在する構造を示す。
【００５８】
ＺｎＯは、金属酸化物のような、任意の透明な高屈折率材料によって置換され得る。成形された透明な高屈折率材料（ＺｎＯなどの）は、例えば、ウエハ接合、粘着接合、スパッタリング、エピタキシャル成長、接着接合、または電子ビーム蒸着を使用して取り付けられ得る。
【００５９】
図２５は、本発明の一実施形態を示し、ここで、オプトエレクトロニクスデバイスは、メガ円錐形ＬＥＤ１１０を備え、メガ円錐形ＬＥＤ１１０において、高屈折率材料から成るＺｎＯ光学素子１１２は、パターニングされたＩＩＩ族窒化物（ＧａＮ）メサ１１４の上面に成長または接合され、パターニングされたＩＩＩ族窒化物（ＧａＮ）メサ１１４は、１つ以上のＩＩＩ族窒化物層から成り、かつ基板１１６上に形成される発光種を備える活性層を含む。この構造、特に、パターニングされたメサ１１４は、低入射角の光１１８が、より効率的にＺｎＯ光学素子１１２に入ることを可能にし、その結果として、より多くの光出力を得るために、大部分の光がＺｎＯ光学素子１１２に入ることが可能になる。これに対して、このようなＧａＮメサ１１４のパターニングが無い場合には、低入射角の光１１８は、ＧａＮ（ｎ＝２．４）とＺｎＯ（ｎ＝２．１）との間の光の屈折率の違いにより、効率的にＺｎＯ光学素子１１２に入ることができない。
【００６０】
図２６（Ａ）は、パターニングされたＧａＮメサ（本例においては、三角のパターンを有する）の上面図を示す顕微鏡写真であり、図２６（Ｂ）および図２６（Ｃ）は、その結果として製作されたＬＥＤの上面図を示す顕微鏡写真であり、図２６（Ｃ）は、電流注入下のＬＥＤを示す。
【００６１】
これらの構造は、以下の表に記載のように、改善された出力を提供する。
【００６２】
【表１】
図２７ａは、基板を除去した状態の、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）ＮおよびＺｎＯの直接ウエハ接合ＬＥＤ構造の概略断面図であり、成形された光学素子は、ＺｎＯ角錐１２０であり、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１２２は、ＺｎＯ角錐１２０との界面においてパターニング１２４され、ｎ−接点１２６は、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１２２上に堆積され、ｐ−接点１２８は、ＺｎＯ角錐１２０の下側に堆積される。この構造は、ｐ−接点１２８がＺｎＯ角錐１２０の上部からＺｎＯ角錐１２０の底部にまで移されていることから、光抽出を強化することがわかる。ＺｎＯ角錐の上部におけるｐ−接点は、光抽出を減少させると考えられる。
【００６３】
図２７ｂは、図２７ａのＬＥＤ構造の背面を示す顕微鏡写真であり、これは、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１２２、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１２２のＺｎＯ角錐１２０との界面のパターニング１２４、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１２２上に堆積されたｎ−接点１２６、およびＺｎＯ角錐１２０の下側に堆積されたｐ−接点１２８を示す。本顕微鏡写真はまた、構造から放射される光を示す。パターニング１２４が光を効率的に放射することがわかる。
【００６４】
（参考文献）
以下の参考文献は、本明細書において参考として援用される。
［１］ Ｄｕｇｇａｌほか、米国特許第６，５３８，３７１号、名称「ｗｈｉｔｅ Ｌｉｇｈｔ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ」、２００３年３月２５日発行。
［２］ Ｙ−Ｃ．Ｃｈｉｎ、米国特許第６，５２５，４６４号、名称「Ｓｔａｃｋｅｄ Ｌｉｇｈｔ−Ｍｉｘｉｎｇ ＬＥＤ」、２００３年２月２５日発行。
［３］ Ｈｅｒｅｍａｎｓほか、米国特許第６，５０４，１８０号、名称「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｅｘｔｕｒｅｄ Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｒａｄｉａｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｏｂｔａｉｎｅｄ Ｔｈｒｅｆｒｏｍ」、２００３年１月７日発行。
［４］ Ｃｈｅｎほか、米国特許第６，１６３，０３８号、名称「Ｗｈｉｔｅ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ」、２０００年１２月１９日発行。
［５］ Ｋｒａｍｅｓほか、米国特許第５，７７９，９２４号、名称「Ｏｒｄｅｒｅｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ Ｆｏｒ ａ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ」、１９９８年７月１４日発行。
［６］ Ｈｕｎｔほか、米国特許第５，３６２，９７７号、名称「Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｉｒｒｏｒ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅｓ ｗｉｔｈ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ」、１９９４年１１月８日発行。
［７］ Ｃｈｏほか、米国特許第５，２２６，０５３号、名称「Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ」、１９９３年７月６日発行。
［８］ Ｍ．Ｒ．Ｋｒａｍｅｓほか、「Ｈｉｇｈ−ｐｏｗｅｒ ｔｒｕｎｃａｔｅｄ−ｉｎｖｅｒｔｅｄ−ｐｙｒａｍｉｄ （ＡｌＸＧａ１−Ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ／ＧａＰ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｅｘｈｉｂｉｔｉｎｇ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ ５０％ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｑｕａｎｔｕｍ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ」、Ａｐｐｌｉｅｄ ｐｈｙｓｉｃｓ ｌｅｔｔｅｒｓ、１９９９年、ｖｏｌ．７５、ｐｐ．２３６５−２３６７。
［９］ Ｗ．Ｓｃｈｍｉｄ、Ｊ．Ｒ．Ｅｂｅｒｈａｒｄ Ｆ．、Ｋｉｎｇ Ｒ．、Ｍｉｌｌｅｒ Ｍ．、Ｊｏｏｓ Ｍ． およびＫ．Ｊ．Ｅｂｅｌｉｎｇ、「４５％ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ−Ｄｉｏｄｅｓ ｗｉｔｈ Ｒａｄｉａｌ Ｏｕｔｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｔａｐｅｒ」、ＳＰＩＥにて発表、２０００年、Ｓａｎ Ｊｏｓｅ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ。
［１０］ Ｉ．Ｓｃｈｎｉｔｚｅｒほか、「３０％ Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｆｒｏｍ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｅｘｔｕｒｅｄ，Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ−Ｄｉｏｄｅｓ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、１９９３年、ｖｏｌ．６３、ｐｐ．２１７４−２１７６。
［１１］ Ｔ．Ｆｕｊｉｉほか、「Ｃｏｎｅ−ｓｈａｐｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ ＧａＮ−ｂａｓｅｄ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ」、Ｐｈｙｓｉｃａ Ｓｔａｔｕｓ Ｓｏｌｉｄｉ Ｃ、２００５年、ｎｏ．７、ｐｐ．２８３６−４０。
［１２］ Ｚ．Ｈ．Ｆｅｎｇ、およびＫ．Ｍ Ｌａｕ、「Ｅｎｈａｎｃｅｄ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｆｒｏｍ ＧａＮ−ｂａｓｅｄ ｂｌｕｅ ＬＥＤｓ ｇｒｏｗｎ ｏｎ ｇｒｏｏｖｅｄ ｓａｐｐｈｉｒｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」、ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００５年９月、ｖｏｌ．１７、ｎｏ．９、ｐｐ．１８１２−１４。
［１３］ Ｔ．Ｇｅｓｓｍａｎｎほか、「Ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔａｃｔｓ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＰＩＥ、２００４年、ｖｏｌ．５３６６、ｎｏ．１、ｐｐ．５３−６１。
［１４］ Ｒ．Ｗｉｎｄｉｓｃｈほか、「ＩｎＧａＡｌＰ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ＬＥＤｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｌｕｍｉｎｏｕｓ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＰＩＥ、２００４年、ｖｏｌ．５３６６、ｎｏ．１、ｐｐ．４３−５２。
［１５］ Ｙ．Ｃ．Ｓｈｅｎほか、「Ｏｐｔｉｃａｌ ｃａｖｉｔｙ ｅｆｆｅｃｔｓ ｉｎ ＩｎＧａＮ／ＧａＮ ｑｕａｎｔｕｍ−ｗｅｌｌ−ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｌｉｐ−ｃｈｉｐ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ」、
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＰＩＥ、２００４年、ｖｏｌ．５３６６、ｎｏ．１、ｐｐ．２０−２５。
［１６］ Ｒ．Ｊｏｒａｙほか、「Ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｐｌａｎａｒ ＭＣＬＥＤｓ」、Ｐｈｙｓｉｃａ Ｓｔａｔｕｓ Ｓｏｌｉｄｉ Ｂ、２００５年、ｖｏｌ．２４２、ｐｐ．２３１５−２５。
［１７］ Ｃ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈほか、「Ｒｅｃｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｌａｔｅｓｔ ｖｉｅｗｓ ｏｎ ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ ＬＥＤｓ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＰＩＥ、２００４年、ｖｏｌ．５３６６、ｎｏ．１、ｐｐ．１−１９。
［１８］ Ａ．Ｄａｖｉｄほか、「Ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ ｌａｓｅｒ ｌｉｆｔ−ｏｆｆ ＧａＮ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００６年、ｖｏｌ．８８、ｐｐ．１３３５１４−１−３。
［１９］ Ｒ．Ｄａｖｉｓほか、「Ｐｅｎｄｅｏ−ｅｐｉｔａｘｙ−Ａ ｎｅｗ ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ｌａｔｅｒａｌ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｇａｌｌｉｕｍ ｎｉｔｒｉｄｅ ｆｉｌｍｓ」、ＭＲＳ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｊｏｕｒｎａｌ Ｎｉｔｒｉｄｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ６、２００１年、ｐ．１４。
［２０］ Ｔ．Ｍ．Ｋａｔｏｎａ、Ｊ．Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、およびＳ．Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、「Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ ｏｎ ｓｔｒｅｓｓ ｄｕｒｉｎｇ ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ ｅｐｉｔａｘｙ ｏｆ ＧａＮ ｏｎ Ｓｉ（１１１）」、Ｐｈｙｓｉｃａ Ｓｔａｔｕｓ Ｓｏｌｉｄｉ Ａ、２００２年、１９４、ｐｐ．５４１−５４４。
［２１］ Ｉｓａｏ Ｋｉｄｏｇｕｃｈｉ、Ａｋｉｈｉｋｏ Ｉｓｈｉｂａｓｈｉ、Ｇａｋｕ Ｓｕｇａｈａｒａ、およびＹｕｚａｂｕｒｏｈ Ｂａｎ、「Ａｉｒ−ｂｒｉｄｇｅｄ ｌａｔｅｒａｌ ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ＧａＮ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、２０００年、７６、ｐｐ．３７６８−３７７０。
［２２］ Ｂ．Ｂｅａｕｍｏｎｔ、Ｐ．Ｖｅｎｎｅｇｕｅｓ、およびＰ．Ｇｉｂａｒｔ、「Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ＧａＮ」、Ｐｈｙｓｉｃａ Ｓｔａｔｕｓ Ｓｏｌｉｄｉ（ｂ）、２００１年、２２７、ｐｐ．１−４３。
【００６５】
（結論）
本発明の好適な実施形態の説明は、ここで終了する。本発明の１つ以上の実施形態に関する上記の説明は、例示および説明の目的のために提示された。上記の説明は、網羅的であることも、本発明を開示された正確な形態に限定することも、意図されていない。上記の教示の観点から、多くの修正および変更が可能である。本発明の範囲は、発明を実施するための形態の記載内容によって限定されるのではなく、添付の請求項によって限定されることが意図される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）基板と、
（ｂ）発光種を備える活性層と、
（ｃ）該活性層上に形成されたパターニングされたメサと、
（ｄ）該パターニングされたメサの上面に成長または接合された光学素子と、
を備える、オプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項２】
前記パターニングされたメサは、１つ以上のＩＩＩ族窒化物層から成る、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記パターニングされたメサは、さらなる光出力を得るために、低入射角の光が、より効率的に前記光学素子に入ることを可能にする、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記光学素子は、高屈折率材料を備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
（ａ）発光種を含む１つ以上の（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層と、
（ｂ）該（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層から放射される光の少なくとも一部分を抽出するための、該（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層に隣接する成形された光学素子を備える、第１の光抽出器と、
（ｃ）該第１の光抽出器によって抽出されなかった該（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層から追加の光を抽出するための、該（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層および該第１の光抽出器に近接した、第２の光抽出器と、
を備える、オプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項６】
前記第１の光抽出器は、前記（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層上に成長するか、またはそれに接合される、成形された構造を備える、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記第２の光抽出器は、前記（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の上部界面または底部界面のいずれかの改質、あるいは該（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層内の改質を含み、該改質は、パターン、テクスチャ、またはフォトニック結晶を含む、請求項５に記載のデバイス。
【請求項８】
前記改質によって形成された孔は、空気、誘電材料、金属材料、または発光材料を含有する、請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記発光種は、前記第２の光抽出器の下、内部、または上に配置される、請求項５に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記第２の光抽出器は、前記第１の光抽出器の上部界面または底部界面のいずれかの改質、あるいは該第１の光抽出器内の改質を含み、該改質は、パターン、テクスチャ、またはフォトニック結晶を含む、請求項５に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記第２の光抽出器は、前記（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層を支持する基板の上部界面または底部界面のいずれかの改質、あるいは該基板内の改質を含み、該改質は、パターン、テクスチャ、またはフォトニック結晶を含む、請求項５に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層からさらなる光を抽出するための、成形された高屈折率光抽出材料をさらに備える、請求項５に記載のデバイス。
【請求項１３】
光抽出構造において、前記デバイスを組み合わせることまたは埋め込むことをさらに備える、請求項５に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記光抽出構造は、前記（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層によって放射される前記光に対して波長変換を実行する発光種を含有する、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層がその上に存在する基板をさらに備える、請求項５に記載のデバイスであって、該基板は除去され、該（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の、その結果として得られる露出した表面上に、フォトニック結晶が形成される、デバイス。
【請求項１６】
前記（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の、前記結果として得られる露出した表面上に形成される電気接点をさらに備える、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項１７】
導波光の吸収を減少させるために、前記（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の前記結果として得られる露出した表面と、前記接点との間に配置される低屈折率層をさらに備える、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記接点と、前記（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の前記結果として得られる露出した表面との間の、接触抵抗を減少させ、その一方で、導波路の光学的損失を低く維持するために、前記低屈折率層は、孔を有するようにパターニング、テクスチャリング、またはエッチングされる、請求項１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の前記結果として得られる表面は、別の基板に接合される、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記第２の光抽出器の上に形成される第２の光学素子をさらに備える、請求項５に記載のデバイス。
【請求項２１】
オプトエレクトロニクスデバイスを製作する方法であって、
（ａ）基板を提供するステップと、
（ｂ）発光種を含む活性層を該基板上に形成するステップと、
（ｃ）該活性層上に形成されるパターニングされたメサを形成するステップと、
（ｄ）該パターニングされたメサの上面に光学素子を成長させるか、または接合するステップと、
を包含する、方法。
【請求項２２】
前記パターニングされたメサは、１つ以上のＩＩＩ族窒化物層から成る、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記パターニングされたメサは、さらなる光出力を得るために、低入射角の光が、より効率的に前記光学素子に入ることを可能にする、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記光学素子は、高屈折率材料を備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
オプトエレクトロニクスデバイスを製作する方法であって、
（ａ）発光種を含む１つ以上の（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層を形成するステップと、
（ｂ）該（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層から放射される光の少なくとも一部分を抽出するための、該（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層に隣接する成形された光学素子を備える、第１の光抽出器を作製するステップと、
（ｃ）該第１の光抽出器によって抽出されなかった該（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層からの追加の光を抽出するための、該（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層および該第１の光抽出器に近接した、第２の光抽出器を作製するステップと、
を包含する、方法。
【請求項１】
（ａ）基板と、
（ｂ）発光種を備える活性層と、
（ｃ）該活性層上に形成されたパターニングされたメサと、
（ｄ）該パターニングされたメサの上面に成長または接合された光学素子と、
を備える、オプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項２】
前記パターニングされたメサは、１つ以上のＩＩＩ族窒化物層から成る、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記パターニングされたメサは、さらなる光出力を得るために、低入射角の光が、より効率的に前記光学素子に入ることを可能にする、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記光学素子は、高屈折率材料を備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
（ａ）発光種を含む１つ以上の（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層と、
（ｂ）該（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層から放射される光の少なくとも一部分を抽出するための、該（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層に隣接する成形された光学素子を備える、第１の光抽出器と、
（ｃ）該第１の光抽出器によって抽出されなかった該（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層から追加の光を抽出するための、該（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層および該第１の光抽出器に近接した、第２の光抽出器と、
を備える、オプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項６】
前記第１の光抽出器は、前記（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層上に成長するか、またはそれに接合される、成形された構造を備える、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記第２の光抽出器は、前記（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の上部界面または底部界面のいずれかの改質、あるいは該（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層内の改質を含み、該改質は、パターン、テクスチャ、またはフォトニック結晶を含む、請求項５に記載のデバイス。
【請求項８】
前記改質によって形成された孔は、空気、誘電材料、金属材料、または発光材料を含有する、請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記発光種は、前記第２の光抽出器の下、内部、または上に配置される、請求項５に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記第２の光抽出器は、前記第１の光抽出器の上部界面または底部界面のいずれかの改質、あるいは該第１の光抽出器内の改質を含み、該改質は、パターン、テクスチャ、またはフォトニック結晶を含む、請求項５に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記第２の光抽出器は、前記（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層を支持する基板の上部界面または底部界面のいずれかの改質、あるいは該基板内の改質を含み、該改質は、パターン、テクスチャ、またはフォトニック結晶を含む、請求項５に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層からさらなる光を抽出するための、成形された高屈折率光抽出材料をさらに備える、請求項５に記載のデバイス。
【請求項１３】
光抽出構造において、前記デバイスを組み合わせることまたは埋め込むことをさらに備える、請求項５に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記光抽出構造は、前記（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層によって放射される前記光に対して波長変換を実行する発光種を含有する、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層がその上に存在する基板をさらに備える、請求項５に記載のデバイスであって、該基板は除去され、該（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の、その結果として得られる露出した表面上に、フォトニック結晶が形成される、デバイス。
【請求項１６】
前記（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の、前記結果として得られる露出した表面上に形成される電気接点をさらに備える、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項１７】
導波光の吸収を減少させるために、前記（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の前記結果として得られる露出した表面と、前記接点との間に配置される低屈折率層をさらに備える、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記接点と、前記（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層１４の前記結果として得られる露出した表面との間の、接触抵抗を減少させ、その一方で、導波路の光学的損失を低く維持するために、前記低屈折率層は、孔を有するようにパターニング、テクスチャリング、またはエッチングされる、請求項１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の前記結果として得られる表面は、別の基板に接合される、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記第２の光抽出器の上に形成される第２の光学素子をさらに備える、請求項５に記載のデバイス。
【請求項２１】
オプトエレクトロニクスデバイスを製作する方法であって、
（ａ）基板を提供するステップと、
（ｂ）発光種を含む活性層を該基板上に形成するステップと、
（ｃ）該活性層上に形成されるパターニングされたメサを形成するステップと、
（ｄ）該パターニングされたメサの上面に光学素子を成長させるか、または接合するステップと、
を包含する、方法。
【請求項２２】
前記パターニングされたメサは、１つ以上のＩＩＩ族窒化物層から成る、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記パターニングされたメサは、さらなる光出力を得るために、低入射角の光が、より効率的に前記光学素子に入ることを可能にする、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記光学素子は、高屈折率材料を備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
オプトエレクトロニクスデバイスを製作する方法であって、
（ａ）発光種を含む１つ以上の（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層を形成するステップと、
（ｂ）該（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層から放射される光の少なくとも一部分を抽出するための、該（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層に隣接する成形された光学素子を備える、第１の光抽出器を作製するステップと、
（ｃ）該第１の光抽出器によって抽出されなかった該（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層からの追加の光を抽出するための、該（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層および該第１の光抽出器に近接した、第２の光抽出器を作製するステップと、
を包含する、方法。
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７ａ】
【図１７ｂ】
【図１７ｃ】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７ａ】
【図２７ｂ】
【図１ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７ａ】
【図１７ｂ】
【図１７ｃ】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７ａ】
【図２７ｂ】
【公表番号】特表２０１０−５１０６６１（Ｐ２０１０−５１０６６１Ａ）
【公表日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５３７２０７（Ｐ２００９−５３７２０７）
【出願日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２３９９０
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０６０５９４
【国際公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【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
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２３９９０
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０６０５９４
【国際公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【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
【Ｆターム（参考）】
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