電解質に対する半導体構造の局部的な電気化学的ポテンシャルの改変による光電気化学（ＰＥＣ）的エッチングの制御
【課題】選択性が高い光誘導性のエッチングを達成するために、電解質に対する半導体構造の局部的電気化学的ポテンシャルを戦略的に改変することを含む、ＩＩＩ−窒化物半導体構造を製造するための方法を提供すること。
【解決手段】上記方法は、電気的抵抗層または半導体構造の中の電子のフローを妨げる層の適切な配置によって、および／またはＰＥＣエッチングの間に、半導体構造の特定の層と接触するカソードを配置することによって、半導体構造または半導体デバイスの電気的ポテンシャルを局部的に制御し、水平方向および／または垂直方向の光電気化学（ＰＥＣ）的エッチング速度を局部的に制御する。
【解決手段】上記方法は、電気的抵抗層または半導体構造の中の電子のフローを妨げる層の適切な配置によって、および／またはＰＥＣエッチングの間に、半導体構造の特定の層と接触するカソードを配置することによって、半導体構造または半導体デバイスの電気的ポテンシャルを局部的に制御し、水平方向および／または垂直方向の光電気化学（ＰＥＣ）的エッチング速度を局部的に制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本出願は以下の同時係属および同一出願人による米国特許出願に関して合衆国法典第３５巻１１９（ｅ）条に基づき利益を主張し、これらの出願は本明細書において参照として援用される：
Ｅｖｅｌｙｎ．Ｌ．Ｈｕ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｅｌａｉｎｅ Ｄ．Ｈａｂｅｒｅｒ、およびＲａｊａｔ Ｓｈａｒｍａ、「ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＰＨＯＴＯＥＬＥＣＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ（ＰＥＣ）ＥＴＣＨＩＮＧ ＢＹ ＭＯＤＩＦＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＨＥ ＬＯＣＡＬ ＥＬＥＣＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ ＰＯＴＥＮＴＩＡＬ
ＯＦ ＴＨＥ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＲＥＬＡＴＩＶＥ
ＴＯ ＴＨＥ ＥＬＥＣＴＲＯＬＹＴＥ」と題される米国特許仮出願第６０／６２４，３０８号（２００４年１１月２日出願）、代理人整理番号第３０７９４．１２４−ＵＳ−Ｐ１と、
Ｅｖｅｌｙｎ．Ｌ．Ｈｕ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｅｌａｉｎｅ Ｄ．Ｈａｂｅｒｅｒ、およびＲａｊａｔ Ｓｈａｒｍａ、「ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＰＨＯＴＯＥＬＥＣＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ（ＰＥＣ）ＥＴＣＨＩＮＧ ＢＹ ＭＯＤＩＦＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＨＥ ＬＯＣＡＬ ＥＬＥＣＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ ＰＯＴＥＮＴＩＡＬ
ＯＦ ＴＨＥ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＲＥＬＡＴＩＶＥ
ＴＯ ＴＨＥ ＥＬＥＣＴＲＯＬＹＴＥ」と題される米国特許出願第１１／−−−，−−−号（２００５年１０月３１日出願）、代理人整理番号第３０７９４．１２４−ＵＳ−Ｕ１。
【０００２】
（１．本発明の技術分野）
本発明は、電解質に対する半導体構造の局部的電気化学的ポテンシャルの改変による光電気化学（ＰＥＣ）的エッチングの制御に関連する。
【背景技術】
【０００３】
（２．背景技術の記述）
（メモ：本出願は、ブラケットに囲まれる参照番号（例えば［ｘ］）によって本明細書において示されるように様々な出版物を参照する。これらの参照番号によって順序付けられるこれらの出版物のリストは、「参考文献」と題される以下の部分に見つけ出され得る。これらの出版物のそれぞれが本明細書において参照として援用される。）
ＰＥＣエッチングは、ＩＩＩ−窒化物をエッチングするのに必要とされるキャリア（特に正孔）を生成するために、上部のバンドギャップ照度を使用する。電解質に対する半導体材料の表面の電気化学的ポテンシャルは、ｎ型（非意図的にドープされた、またはドープされた）の材料における半導体と電解質とのインターフェイスへ向けて正孔を生じさせ、正孔が材料の除去に必要な電気化学的反応に関与することを可能にする。エッチングのメカニズムは、投射光の吸収および電解質に対する半導体材料の電気化学的ポテンシャルに非常に依存するので、ＰＥＣエッチングは、欠陥選択的、ドーパント選択的、およびバンドギャップ選択的であり得る。
【０００４】
ＰＥＣエッチングの適用のほとんどは、材料の表面への直接的な照射またはマスキング層を介した照射のどちらかによる材料の垂直方向へのエッチングに関係する。水平方向のＰＥＣエッチングに関するレポートもまた存在する。しかしながら、エッチングの電気化学的コンポーネントの改変によるエッチングの処理の局部的な制御についての詳細な記述は提示されていない。すでに公開され特許を与えられた、ＩＩＩ−窒化物ＰＥＣエッチングを適用する技術［１〜１０］は、特定の限界があり、以下で示されるように、考えられる特定のアプリケーションに依存して、別々にまたは同時にそのような限界に直面し得る。
【０００５】
半導体の多層構造のＰＥＣエッチングにおいて、可変性は、（ａ）サンプルの不統一な照射（例えば、投射光の吸収による）、（ｂ）電解質の有効性に対する配置に依存する限界（２つの非常に近接する間隔の材料層の間の電解質の湿潤を特徴づけ得るような）、および（ｃ）構造の中のキャリアの配置および位置によって非常に変化するキャリアの拡散およびキャリアの再結合のダイナミクス、から生じ得る。限界（ａ）および限界（ｂ）は重要であるが、（ａ）照射の方向および照射の状況を変化させ、（ｂ）電解質の濃度および電解質のフローの状況を変化させる、という比較的容易な解決策が、さらに容易にインプリメントされると考えられる。本発明はエッチングされる材料の局部的な電気化学的ポテンシャルの戦略的な調整によって上記の限界に対処する。
【０００６】
好ましい実施形態において詳細に示され得るように、半導体構造の中への適切な層の配置は、特定の層のエッチングを防止するために使用され得る。さらに、必要に応じ半導体層の特定の層（または複数の層）と接触するカソードの配置が、特定の層（または複数の層）のエッチングを促進するために使用され得る。必要に応じこれら２つのアプローチの組み合わせが、特定のアプリケーションに対して使用され得る。
【０００７】
特に、本発明に先立って、以下の半導体構造を製造する効果的な方法が存在しなかった。
【０００８】
１）高品質の窒化物ベースのマイクロディスク共振器、および
２）高品質の垂直方向に指向した窒化物ベースのエアギャップ分散型のＢｒａｇｇ反射器（ＤＢＲ）構造、である。
【０００９】
本発明はまた、以下の窒化物ベースのアプリケーションにおいて、既存の方法に対して顕著な改善を可能にする。
【００１０】
１）窒化物ベースの電子的デバイスおよび光電子的デバイスにおける電気的開口部および光学的開口部。現在使用される方法は、一般的には、臨界層に不要な損傷を引き起こし得るなんらかの形態のイオンのインプランテーションを使用し［１１］、または複雑で扱いにくい処理である、後に再成長が続くドライエッチングを使用する［１２］。近年、ＰＥＣエッチングは、電気的デバイスにおいて電流の開口部を形成するために使用されている［１］。しかしながら、エッチングの制御が欠如しているために、アンダーカット層の材料構成は、非常に限定されている。これらの配置のためのデバイスの考えられる設計は限定される。
【００１１】
２）基板の除去および空洞の壁厚減少。現在、広く使用される方法は、レーザー補助のデボンディング［１３、１４］、および誘導的に結合されたプラズマ（ＩＣＰ）エッチング［１５〜１７］、または誘導的に結合されたプラズマポリッシングのそれぞれを含む。これらの方法は扱いにくく、一般的には材料の厚みが比較的に不正確になる。
【００１２】
３）半導体膜および半導体カンチレバー。現在、ＰＥＣエッチングは窒化物材料システムにおいて膜およびカンチレバーのようなアンダーカット構造を形成するために使用される［３、５、７、１８］。しかしながら、エッチングの制御が欠如しているために、アンダーカット層の材料構成は非常に限定される［１８］（非特許文献１）。したがって、極小電気機械システム（ＭＥＭＳ）および光クリスタルのようなアンダーカットデバイスのための考えられる設計は、非常に限定される。
【非特許文献１】Ａ．Ｒ．Ｓｔｏｎａｓ、「Ｇａｌｌｉｕｍ Ｎｉｔｒｉｄｅ−Ｂａｓｅｄ Ｍｉｃｒｏ−Ｏｐｔｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ」、Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ．Ｓａｎｔａ Ｂａｒｂａｒａ、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ、Ｓａｎｔａ Ｂａｒｂａｒａ、２００３年、ｐｐ．１３２
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（本発明の概要）
本発明は、ＩＩＩ−窒化物半導体構造を製造するためのスキームを記述し、選択性の高い光誘導エッチングが、電解質に対する半導体構造の局部的な電気化学的ポテンシャルの戦略的な改変によって達成される。これは、以下によって達成される：
１）半導体構造において電気的抵抗（非意図的にドープされた、ドープまたは合金化された）層、または電子ブロッキング層の適切な配置。
２）ＰＥＣエッチングにおけるカソードの選択的な配置。カソードが接触する半導体層からの光生成された電子の制御された収集のための「チャネル」としてカソードが機能する。
３）投射光のエネルギーよりも低いバンドギャップのエネルギーを有する層において、電子および正孔の光生成を可能にする、ＰＥＣエッチングの間の適切な光源の使用。エッチングは、光誘導キャリアなしでは開始され得ず、光源は、レーザー、またはフィルタを有する／有さない広域スペクトル源であり得る。
４）電解質の濃度およびタイプがエッチング速度およびエッチング選択比を決定する、ＰＥＣエッチングの間の適切な電解質溶液の使用。
【００１４】
ＰＥＣエッチングは、光生成キャリアを含んでいる層だけがエッチング可能であり得る光誘導性のエッチング処理である。光電気化学的な処理によって誘導されるエッチングに関する複数のレポートが存在するが、エッチングの電気化学的なコンポーネントの改変によるエッチング処理の局部的制御の明確な記述は提供されていない。概して、ＰＥＣエッチングの処理の制御は、波長の変化、持続期間の変化、および投射照度の強度の変化、電解質の構成および電解質の濃度、電解質に対する構造の電気的ポテンシャルの戦略的な改変によって達成され得る。本発明は、電気的抵抗層または半導体構造の中の電子のフローを妨げる層の適切な配置によって、および／またはＰＥＣエッチングの間に半導体構造の特定の層と接触するカソードを配置することによって、構造またはデバイスの電気的ポテンシャルを局部的に制御し、水平方向および／または垂直方向のＰＥＣエッチング速度を局部的に制御する方法を示す。本発明は、基板の除去を含むが、それらには限定はされない関与の特定の技術だけではなく、マイクロディスク共振器、エアギャップＤＢＲ、半導体膜、および電気的開口部および光学的開口部を含むが、それらには限定されない関与のいくつかの構造を製造するために有益に使用され得る。
例えば、本発明は以下を提供する。
（項目１）
選択性が高い光誘導性のエッチングを達成するために、電解質に対する半導体構造の局部的な電気化学的ポテンシャルを戦略的に改変するステップを含む、ＩＩＩ−窒化物半導体構造を製造するための方法。
（項目２）
前記戦略的に改変するステップは、前記半導体構造において電気的抵抗（非意図的にドープされた、ドープまたは合金化された）層、または電子ブロッキング層の適切な配置を行うことを含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記戦略的に改変するステップは、光電気化学（ＰＥＣ）的エッチングのためにカソードを選択的に配置することを含み、該カソードは、該カソードが接触する半導体層からの光生成された電子の制御された収集のためのチャネルとして機能する、項目１に記載の方法。
（項目４）
前記戦略的に改変するステップは、光電気化学（ＰＥＣ）的エッチングの間に、適切な光源を使用することを含み、該適切な光源を使用することは、投射光のエネルギーよりも低いバンドギャップのエネルギーを有する層において、電子および正孔を光生成することを可能にする、項目１に記載の方法。
（項目５）
前記戦略的に改変するステップは、光電気化学（ＰＥＣ）的エッチングの間に、適切な電解質の溶液を使用することを含み、該電解質の濃度およびタイプが、エッチング速度およびエッチング選択比を決定する、項目１に記載の方法。
（項目６）
項目１に記載の方法を使用して製造された、高品質の窒化物ベースのマイクロディスク共振器。
（項目７）
項目１に記載の方法を使用して製造された、高品質の垂直方向に指向した窒化物ベースのエアギャップ分散型のＢｒａｇｇ反射器（ＤＢＲ）構造。
（項目８）
電気的抵抗層または半導体構造の中の電子のフローを妨げる層の適切な配置によって、および／またはＰＥＣエッチングの間に該半導体構造の特定の層と接触するカソードを配置することによって、該半導体構造または半導体デバイスの電気的ポテンシャルを局部的に制御し、水平方向および／または垂直方向の光電気化学（ＰＥＣ）的エッチング速度を局部的に制御する方法。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
図面への参照がなされ、複数の図面を通し、同じ参照番号が同じ部分に対応する。
【図１】図１は、複数の例示的な構造およびその結果として起こるエッチングの特徴を断面概略図に示す。
【図２】図２は、複数の例示的な構造およびその結果として起こるエッチングの特徴を断面概略図に示す。
【図３】図３は、複数の例示的な構造およびその結果として起こるエッチングの特徴を断面概略図に示す。
【図４】図４は、複数の例示的な構造およびその結果として起こるエッチングの特徴を断面概略図に示す。
【図５】図５は、複数の例示的な構造およびその結果として起こるエッチングの特徴を断面概略図に示す。
【図６】図６は、複数の例示的な構造およびその結果として起こるエッチングの特徴を断面概略図に示す。
【図７】図７は、複数の例示的な構造およびその結果として起こるエッチングの特徴を断面概略図に示す。
【図８】図８は、複数の例示的な構造およびその結果として起こるエッチングの特徴を断面概略図に示す。
【図９】図９は、ＰＥＣエッチングのセットアップの概略図であり、ＰＥＣエッチングの概略的な原理（ドーピング選択的およびバンドギャップ選択的）を示す２つのバンド図を含む。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｅ）は、マイクロディスクを作成するために使用される各製造ステップの断面概略図である。
【図１１】図１１は、最終的なマイクロディスク構造の走査型電子顕微鏡写真である。
【図１２】図１２は、処理されない材料および直径３．５ミクロンのマイクロディスクのフォトルミネッセンスのスペクトルを含む。
【図１３】図１３（ａ）〜（ｅ）は、垂直方向に指向したＤＢＲを作成するために使用される各製造ステップの断面概略図である。
【図１４】図１４は、最終的なＤＢＲ構造の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）のイメージである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
好ましい実施形態に関する以下の記述において、本明細書の一部を形成する添付の図面への参照が行われ、本発明が実施され得る特定の実施形態が示される。本発明の範囲を逸脱することなく、他の実施形態が利用され得、かつ構造的な変更が行われ得ることが理解されなければならない。
【００１７】
（概略的な目的）
ＰＥＣエッチングは、ＩＩＩ−窒化物材料システムにおいて特定の配置を生成するための適切な方法であり、気相エッチング処理または標準的な湿式化学エッチングを用いて生成するのが非常に困難であり得る３次元構造を形成する。制御された３次元のエッチング処理の存在は、複数の有益なデバイスの配置をもたらす。特に、アンダーカット配置は、マイクロディスクの共振器、エアギャップＤＢＲ、半導体膜、カンチレバー、電気的開口部および光学的開口部を含むが、それらに限定されない複数のアプリケーション、および基板の除去において所望される。
【００１８】
マイクロディスク共振器は一般的に、高品質の光学モード、および低減された光学的レージングおよび電気的レージングの閾値を示す。本明細書に示される本発明は、高品質の「マッシュルーム型」のマイクロディスク共振器を窒化物半導体システムにおいて製造するための方法を提供する。
【００１９】
エアギャップＤＢＲは、一般的なエピタキシャルＤＢＲまたは誘電性のＤＢＲに対して、広いストップバンド、ＤＢＲの期間ごとの高い反射率の値、長さがより短い効果的な正孔を含む複数の利点を有する。エアギャップＤＢＲは、垂直方向にキャビティの表面が発するレーザー（ＶＣＳＥＬ）および共振キャビティ発光ダイオード（ＬＥＤ）における高反射ミラーとして使用され得る。本発明は、窒化物半導体システムにおいて高品質のエアギャップＤＢＲ構造の製造を促進する。
【００２０】
半導体膜は、ＭＥＭＳおよび光クリスタルを含む様々なアプリケーションで頻繁に使用される。窒化物はこれらのアプリケーションに非常に適した固有の光学的材料特性および電気的材料特性を提供する。本発明は、窒化物材料システムにおける膜デバイスの製造を可能にする。
【００２１】
開口部は、複数の光電子的デバイスおよび複数の電子的デバイスにおいて、電流の拡散を低減し、より効果的な光学的閉じ込め（ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ）を達成するために広く使用される。
【００２２】
ハイパワーＬＥＤのような特定のアプリケーションは改良された熱抽出（ｈｅａｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）のために基板の除去を必要とする。本発明は基板の除去を可能にするだけでなく、マイクロキャビティＬＥＤにおいてのようなサブマウントされた構造の正確な厚みの制御をも可能にする。
【００２３】
本発明は事実上全ての窒化物ベースの電子的デバイスおよび光学的デバイスにおけるアプリケーションが見出され得る。
【００２４】
（技術的な記載）
本開示は、層に対する選択的なカソードの配置により層の中の光誘導のキャリアダイナミクスを操作することによって、および／または半導体多層構造に高抵抗の層または電子ブロッキング層を組み入れることによって、エッチング速度を局部的に制御し、半導体層のエッチングを可能にする方法を示す。上記のエッチング選択比は、以下の設計要素を適切に選択することによって達成される。考えられる状況において、ＰＥＣエッチングが厳密に光誘導性の処理であることは、暗黙の了解である。光が存在しない場合には、どのような層においても、エッチングは生じない。
【００２５】
１）光源。光源は、フィルタされたまたはフィルタされない任意の光源（干渉性または非干渉性）であり得、光源は、考えられる状況において、「ＰＥＣエッチングされた」層または「エッチング可能」な層のバンドギャップのエネルギーよりも大きなエネルギーを有する光子を発する。
【００２６】
２）ＰＥＣエッチングされた層。ＰＥＣエッチングされた層は、投射光のエネルギーよりも小さいバンドギャップを有する材料層であり、ｎ型か非意図的にドープされたかのどちらかであり、ＰＥＣエッチングされた層はまた、光生成された電子が光生成された正孔と再結合し、この層においてＰＥＣエッチングが、考えられる状況において進行することが可能になる前に、収集され得るように電子のための伝導性の経路へのアクセスを有する。
【００２７】
３）エッチング可能な層。エッチング可能な層は、考えられる状況においてエッチングされないような、投射光のエネルギーよりも小さいバンドギャップを有する材料層であり、ｎ型または非意図的にドープされるが、エッチングが、考えられる状況において起こり得る前に、光生成電子および光生成正孔が再結合するように、電子のための伝導性の経路へのアクセスを有さない。
【００２８】
４）エッチング耐性層。エッチング耐性層は、考えられる状況においてエッチングされないように、投射光のエネルギーよりも大きなバンドギャップを有するかｐ型であるかのどちらかである伝導性の材料層である。
【００２９】
５）高抵抗／電子ブロック層。高抵抗／電子ブロック層は、考えられる状況においてエッチングされないように、投射光のエネルギーよりも大きなバンドギャップを有するかｐ型であるかのどちらかである電気的抵抗材料層である。そのような層は、「エッチング可能」な層からの電子の抽出を妨げ、考えられる状況においてエッチングを妨げるように、「エッチング可能」な層におけるキャリアダイナミクスを変更する。
【００３０】
６）カソード。カソードは、考えられる状況において、電子が直ちに電解質と相互作用することを可能にするために使用され得る高伝導性の材料である。
【００３１】
７）電解質。電解質は適切な化学的性質および適切な濃度である酸性または塩基性の水溶液であり、電解質は、エッチングをするのに必要な適切な反応が「ＰＥＣエッチングされた」層のみにおいて生じることを可能にするが、考えられる状況においてこのタイプの層におけるエッチングを低減または阻止するために、光生成電子と光生成正孔の再結合が「エッチング可能」な層において優位になることを可能にするような、充分に遅い反応速度を有する。
【００３２】
半導体層の堆積のための基板は、開発中の技術と互換性のある任意の材料であり得る。半導体材料は、「エッチング可能」な層、「エッチング耐性」層、「ＰＥＣエッチングされた」層または「高抵抗／電子ブロッキング」層の任意の充分に設計された組み合わせを含み得る。半導体材料は、必要に応じ、「ＰＥＣエッチングされた」層または複数の「ＰＥＣエッチングされた」層を露出するためにエッチングを使用して処理をする。カソード材料は、「ＰＥＣエッチングされた」層、または複数の「ＰＥＣエッチングされた」層のみの選択的除去を可能にするために、適切な層と接触する材料の表面において堆積され、パターン付けされる。
【００３３】
本発明の基本的な原理を示すために、複数の例示的な構造および結果として起こるエッチングの特性が、図１〜図８の断面概略図に示されている。これらの例は、多種多様な層の構成をカバーし、上記構成は、様々なカソードの配置と共に、「高抵抗／電子ブロッキング層」を有する構造、および「高抵抗／電子ブロッキング層」を有さない構造を含む。エッチング選択比は、光生成電子のための適切な伝導性の経路だけでなく、光生成キャリアに依存する。電子の非効率な除去は、光生成電子正孔対が電解質と相互作用し得るよりも早く再結合する層におけるエッチングを、遅くするか、または妨げる。
【００３４】
本発明に示される選択性の高いエッチングは、（高抵抗／電子ブロッキング層の使用を介して）エッチング処理の電気化学的コンポーネントの局部的制御と共に、ＰＥＣエッチングの使用によって正確に制御され、バンドギャップ選択的なＰＥＣエッチングのみによって達成され得ない。
【００３５】
（好ましい実施形態）
好ましい実施形態における例はバンドギャップ選択的な水平方向のエッチングに限定される。しかしながら、本発明はまた、ドーパント選択的および／または欠陥選択的な、垂直方向および／または水平方向のＰＥＣエッチングに適用され得る。
【００３６】
ＰＥＣエッチング（ドーピング選択的およびバンドギャップ選択的）の概略的な原理を示すＰＥＣエッチングのセットアップの概略図および２つのバンドグラフが、図９に示される。
【００３７】
エッチング制御を生じ、かつ本開示で選択的に提案される２つの一般的な製造過程が以下に示される。
【００３８】
（マイクロディスクの製造）
図１０（ａ）〜図１０（ｅ）の断面概略図はマイクロディスクを作成するために使用される各製造ステップを示す。
【００３９】
１）材料構造が図１０（ａ）に示される。各層は層のタイプだけでなく材料構成およびドーピングで分類されている。材料構造はサファイア基板における金属有機化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）によって成長される。
【００４０】
２）図１０（ｂ）に示されるように、材料はフォトレジストによってマスクされる。
【００４１】
３）塩素ベースの反応性のイオンエッチング（ＲＩＥ）ステップは、フォトレジストパターンを下にある材料へ移動させるために使用される。エッチングの深度は、ポスト領域の全ての深さが露出するように約４４０ｎｍである。エッチングに続き、ドライエッチングのマスクが除去される。マスクの除去に続くドライエッチングされた構造が図１０（ｃ）に示される。
【００４２】
４）エッチングされた柱（ｐｉｌｌａｒ）は直径２０ミクロンの同心円のフォトレジストでマスクされ、一方、Ｐｔが配置される領域が露出される。
【００４３】
５）３０ｎｍのＰｔが、電子ビームの蒸発を使用してカソードとして配置される。離昇ステップが、Ｐｔのみを場（ｆｉｅｌｄ）に残して、柱の上面および柱の周りの金属を除去するために行われる。カソードの配置および離昇に続く構造が図１０（ｄ）に示される。
【００４４】
６）柱が、ＰＥＣエッチングを使用してアンダーカットされる。構造は１０００Ｗ Ｘｅランプのもとで０．００４Ｍ ＨＣＬ電解質溶液の中に配置される。ランプからの光が、３８０ｎｍにおける出力密度が３．５ｍＷ／ｃｍ２であるように、非意図的にドープされたＧａＮフィルタを使用してフィルタされる。電解質溶液はエッチングの間に、かき混ぜられる。２５ｎｍ／ｍｉｎ〜３５ｎｍ／ｍｉｎの水平方向のエッチング率がこれらの状況で達成される。完全にアンダーカットされたデバイスが図１０（ｅ）に示される。
【００４５】
最終的なマイクロディスク構造の走査型電子顕微鏡写真が図１１に示される。Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層（または「高抵抗／電子ブロック」層）の存在ために、ポスト層（またはＰＥＣエッチングされた層）を選択的に除去することが可能になり、一方、低いバンドギャップの量子井戸層（または「エッチング可能」な層）がエッチングされずに残ることに留意されたい。
【００４６】
処理されてない材料および直径３．５ミクロンのマイクロディスクのフォトルミネッセンスのスペクトルが図１２に示される。エッチング技術を使用して形成されたマイクロディスクのキャビティはいまだに明確に量子井戸の活動領域を含む。発生ピークのＦＷＨＭ（半波高全幅値）は０．１ｎｍであり、かつ中心波長は４１４ｎｍであり、その結果として約４６００の線質係数が達成される。この線質係数は、既にレポートされた窒化物ベースのマイクロディスクの測定値よりも非常に高い。さらに、１２．１Ｗ／ｃｍ２よりも大きい光ポンプパワー密度におけるレージングを有することを示す。
【００４７】
（分散型Ｂｒａｇｇ（ＤＢＲ）反射器の製造）
図１３（ａ）〜図１３（ｅ）の断面概略図は垂直方向に指向したＤＢＲを作成するために使用される各製造ステップを示す。
【００４８】
１）材料構造が図１３（ａ）に示される。各層は層のタイプだけでなく材料構成およびドーピングで分類される。材料構造はサファイア基板におけるＭＯＣＶＤによって成長させる。
【００４９】
２）図１３（ｂ）に示されるように、材料はフォトレジストによってマスクされる。
【００５０】
３）塩素ベースのＲＩＥステップはフォトレジストパターンを下にある材料へ移動させるために使用される。エッチングの深度はポスト領域の全ての深さが露出するように約６６０ｎｍとする。エッチングに続き、ドライエッチングのマスクが除去される。マスクの除去に続くドライエッチングされた構造が図１３（ｃ）に示される。
【００５１】
４）柱は、フォトレジストにおける開口部が柱の中央に並べられるように、縞模様のフォトレジストパターンを用いてマスクされる。
【００５２】
５）カソードの層が、角度のある回転する電子ビームの蒸発を使用して配置される。カソードは、１０ｎｍ Ｔｉおよび３００ｎｍ Ａｕから成る金属の２重層である。離昇ステップは、カソード材料が縁の全域および各柱の側壁の全域に接触したままで行われる。カソードの堆積および離昇に続く構造が図１３（ｄ）に示される。
【００５３】
６）構造は、１０００Ｗ Ｘｅランプのもとで０．００４Ｍ ＨＣＬ電解質溶液の中に配置される。ランプからの光が、３８０ｎｍにおける出力密度が３．５ｍＷ／ｃｍ２であるように、非意図的にドープされたＧａＮを使用してフィルタされる。電解質溶液はエッチングの間にかき混ぜられる。２５ｎｍ／ｍｉｎ〜３５ｎｍ／ｍｉｎの水平方向のエッチング率がこれらの状況で達成される。完全にアンダーカットされたデバイスが図１３（ｅ）に示される。
【００５４】
最終的なＤＢＲ構造の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真が図１４に示される。カソードが「ＰＥＣエッチングされた」層または「エッチング耐性」層のそれぞれと直接的に接触しているので、これらの層のそれぞれがほとんど同じ程度にエッチングされる。
【００５５】
（考えられる改変および変更）
上記において、本発明の特定の２つの実施形態を示してきた。本発明の不可欠な要素を含む複数の改変および変更が以下で概略される。さらに、複数の代わりの材料、状況および技術が、以下で列挙されうるように、本発明の実施において使用され得る。
【００５６】
１）ｒ面サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ｃ面シリコン炭化物（ＳｉＣ）、ａ面ＳｉＣ、独立したｃ面ＧａＮ、独立したａ面ＧａＮ、サファイアおよびＳｉＣ上で水平方向に肥大したエピタキシャル（ＥＬＯＧ）ＧａＮを含むが、それらに限定されない代わりの基板材料が使用され得る。
【００５７】
２）分子ビームエピタクシー（ＭＢＥ）および水酸化物蒸気位相エピタクシー（ＨＶＰＥ）を含むが、それらに限定されない代わりのエピタキシャル成長技術が使用され得る。また、様々な異なる成長状況（前駆物質源、気体、温度および圧力）が所定の成長技術に対して使用され得る。さらに、広い範囲の構成、ドーパントのタイプおよびドーパントの濃度が、半導体構造において所望のタイプの層を形成するために使用され得る。
【００５８】
３）イオンの注入、熱の拡散およびイオンの損傷を含むが、それらに限定されない代わりの技術が、半導体構造において所望のタイプの層（エッチング可能、エッチング耐性、または高抵抗／電子ブロッキング）を形成するために使用され得る。
【００５９】
４）ＩＣＰエッチング、ＰＥＣエッチングおよびフォーカスされたイオンビームエッチングを含むが、それらには限定されない代わりのエッチング技術が垂直方向のエッチングを行うために使用され得る。
【００６０】
５）代わりの金属およびそれらの組み合わせ（合金、または層になった構造）、金属酸化物、および縮退（ｄｅｇｅｎｅｒａｔｅ）するようにドープされた層が、バンドギャップ選択的な水平方向のＰＥＣエッチングの間、カソードとなるように使用され得る。
【００６１】
６）任意の他の酸化した削減した物質だけでなく、代わりの電解質（酸性または塩基性）およびそれらの濃度が、バンドギャップ選択的な水平方向のＰＥＣエッチングを実行するために使用され得る。
【００６２】
７）様々な広範囲のスペクトル源（フィルタを用いるまたはフィルタを用いない）およびレーザーが、バンドギャップ選択的な水平方向のＰＥＣエッチングを実行するために使用され得る。
【００６３】
（既存の方法を超える利点および改善点）
既存の方法を超える利点および改善点、および新規であると考えられる特性は、以下のものを含む。
【００６４】
１）本発明は、ＰＥＣエッチングのみでは達成し得ない選択性が高いエッチングを達成するために、ＰＥＣエッチングの電気化学的コンポーネントの局部的な制御を使用する初めての発明であると考えられる。
【００６５】
２）本発明は、光生成キャリアの制御された収集によって、半導体構造において特定の層（「ＰＥＣエッチングされた」層）の均一なエッチングを可能にし、一方、同じ構造内の他の特定の層（「エッチング可能」な層）が、ＰＥＣエッチングの間に光生成されたキャリアを含み得る場合であっても、エッチングされないままで残る。
【００６６】
３）本発明は、窒化物材料システムにおいてこれまで報告されたものよりも高い線質係数の次数を有する非常に高品質な「マッシュルーム型」のマイクロディスク共振器の製造を可能にする。
【００６７】
４）本発明は、高品質の垂直方向に指向したエアギャップＤＢＲ構造の製造を可能にするものであり、エアギャップＤＢＲ構造は、窒化物材料システムにおいてこれまでにレポートされていない。
【００６８】
５）本発明はまた、電気的開口部および化学的開口部の製造、半導体膜、カンチレバー、および光クリスタルを含む複数の他のアプリケーションにおいて使用され得、窒化物材料システムにおける基板の除去のために使用され得る。
【００６９】
（参考文献）
以下の参考文献は本明細書において参照として援用される。
【００７０】
［１］Ｙ．Ｇａｏ、Ａ．Ｒ．Ｓｔｏｎａｓ、Ｉ．Ｂｅｎ−Ｙａａｃｏｖ、Ｕ．Ｍｉｓｈｒａ、Ｓ．Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、およびＥ．Ｌ．Ｈｕ、「ＡｌＧａＮ／ＧａＮ ｃｕｒｒｅｎｔ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｗｅｔ ｅｔｃｈｉｎｇ」、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ．３９、２００３年、ｐｐ．１４８〜１４９
［２］Ａ．Ｒ．Ｓｔｏｎａｓ、Ｐ．Ｋｏｚｏｄｏｙ、Ｈ．Ｍａｒｃｈａｎｄ、Ｐ．Ｆｉｎｉ、Ｓ．Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｕ．Ｋ．Ｍｉｓｈｒａ、およびＥ．Ｌ．Ｈｕ、「Ｂａｃｋｓｉｄｅ−ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｔｃｈｉｎｇ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｅｅｐｌｙ ｕｎｄｅｒｃｕｔ ＧａＮ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ．７７、２０００年、ｐｐ．２６１０〜２６１２
［３］Ａ．Ｒ．Ｓｔｏｎａｓ、Ｎ．Ｃ．ＭａｃＤｏｎａｌｄ、Ｋ．Ｌ．Ｔｕｒｎｅｒ、Ｓ．Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、およびＥ．Ｌ．Ｈｕ、「Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｕｎｄｅｒｃｕｔ ｅｔｃｈｉｎｇ ｆｏｒ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ
ＧａＮ ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ」、ＡＩＰ
ｆｏｒ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｏｃ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢ、ｖｏｌ．１９、２００１年、ｐｐ．２８３８〜２８４１
［４］Ａ．Ｒ．Ｓｔｏｎａｓ、Ｔ．Ｍａｒｇａｌｉｔｈ、Ｓ．Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｌ．Ａ．Ｃｏｌｄｒｅｎ、およびＥ．Ｌ．Ｈｕ、「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｌａｔｅｒａｌ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｔｃｈｉｎｇ ｏｆ ＩｎＧａＮ／ＧａＮ ｆｏｒ ｌｉｆｔ−ｏｆｆ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ．７８、２００１年、ｐｐ．１９４５〜１９４７
［５］Ｒ．Ｐ．Ｓｔｒｉｔｔｍａｔｔｅｒ、Ｒ．Ａ．Ｂｅａｃｈ、およびＴ．Ｃ．ＭｃＧｉｌｌ、「Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＧａＮ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ．７８、２００１年、ｐｐ．３２２６〜３２２８
［６］Ｅ．Ｌ．Ｈｕ、およびＭ．Ｓ．Ｍｉｎｓｋｙ、「Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｗｅｔ ｅｔｃｈｉｎｇ ｏｆ ｇｒｏｕｐ ＩＩＩ ｎｉｔｒｉｄｅｓ」、米国、Ｔｈｅ Ｒｅｇｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ、１９９６年
［７］Ｅ．Ｌ．Ｈｕ、およびＡ．Ｒ．Ｓｔｏｎａｓ、「Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｕｎｄｅｒｃｕｔ ｅｔｃｈｉｎｇ ｏｆ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
ｍａｔｅｒｉａｌ」、米国、２００２年
［８］Ｊ．Ｂａｒｄｗｅｌｌ、「Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｅｔｃｈｉｎｇ ｇａｌｌｉｕｍ ｎｉｔｒｉｄｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｂａｓｅｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ」、米国、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｕｎｃｉｌ ｏｆ Ｃａｎａｄａ、２００３年
［９］Ｌ．−Ｈ．Ｐｅｎｇ、Ｃ．−Ｗ．Ｃｈｕａｎｇ、Ｊ．−Ｋ．Ｈｏ、およびＣｈｉｎ−Ｙｕａｎ、「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｅｔｃｈｉｎｇ ｎｉｔｒｉｄｅ」、米国、Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ、１９９９年
［１０］Ｃ．Ｙｏｕｔｓｅｙ、Ｇ．Ｂｕｌｍａｎ、およびＩ．Ａｄｅｓｉｄａ、「Ｄｏｐａｎｔ−ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｐｈｏｔｏｅｎｈａｎｃｅｄ ｗｅｔ ｅｔｃｈｉｎｇ
ｏｆ ＧａＮ」、ＴＭＳ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、ｖｏｌ．２７、１９９８年、ｐｐ．２８２〜２８７
［１１］Ｔ．Ｍａｒｇａｌｉｔｈ、Ｌ．Ａ．Ｃｏｌｄｅｎ、およびＳ．Ｎａｋａｍｕｒａ、「Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ ｉｎ ｎｉｔｒｉｄｅ−ｂａｓｅｄ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」、米国、２００２年
［１２］Ｉ．Ｂｅｎ−Ｙａａｃｏｖ、Ｙ．Ｋ．Ｓｅｃｋ、Ｓ．Ｈｅｉｋｍａｎ、Ｓ．Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、およびＵ．Ｋ．Ｍｉｓｈｒａ、「ＡｌＧａＮ／ＧａＮ ｃｕｒｒｅｎｔ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ」、Ｄｅｖｉｃｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（Ｃａｔ．Ｎｏ．０２ＴＨ８６０６）、ＩＥＥＥ、２００２年、ｐｐ．３１〜３２
［１３］Ｗ．Ｓ．Ｗｏｎｇ、Ｙ．Ｃｈｏ、Ｅ．Ｒ．Ｗｅｂｅｒ、Ｔ．Ｓａｎｄｓ、Ｋ．Ｍ．Ｙｕ、Ｊ．Ｋｒｕｇｅｒ、Ａ．Ｂ．Ｗｅｎｇｒｏｗ、およびＮ．Ｗ．Ｃｈｅｕｎｇ、「Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ＧａＮ／ｍｅｔａｌ／Ｓｉ ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ ｅｘｃｉｍｅｒ ｌａｓｅｒ ｌｉｆｔ−ｏｆｆ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ．７５、１９９９年、ｐｐ．１８８７〜１８８９
［１４］Ｗ．Ｓ．Ｗｏｎｇ、Ｔ．Ｓａｎｄｓ、およびＮ．Ｗ．Ｃｈｅｕｎｇ、「Ｄａｍａｇｅ−ｆｒｅｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＧａＮ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ ｆｒｏｍ ｓａｐｐｈｉｒｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ．７２、１９９８年、ｐｐ．５９９〜６０１
［１５］Ｐ．Ｒ．Ｅｄｗａｒｄｓ、Ｒ．Ｗ．Ｍａｒｔｉｎ、Ｈ．Ｓ．Ｋｉｍ、Ｋ．Ｓ．Ｋｉｍ、Ｙ．Ｃｈｏ、Ｉ．Ｍ．Ｗａｔｓｏｎ、Ｔ．Ｓａｎｄｓ、Ｎ．Ｗ．Ｃｈｅｕｎｇ、およびＭ．Ｄ．Ｄａｗｓｏｎ、「ＩｎＧａＮ／ＧａＮ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｉｅｓ ｆｏｒｍｅｄ ｂｙ ｌａｓｅｒ ｌｉｆｔ−ｏｆｆ ａｎｄ
ｐｌａｓｍａ ｅｔｃｈｉｎｇ」、Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ．Ｐｈｙｓｉｃｉａ Ｓｔａｔｕｓ Ｓｏｌｉｄｉ Ｂ−Ｂａｓｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、ｖｏｌ．２２８、２００１年、ｐｐ．９１〜９４
［１６］Ｒ．Ｗ．Ｍａｒｔｉｎ、Ｐ．Ｒ．Ｅｄｗａｒｄｓ、Ｈ．Ｓ．Ｋｉｍ、Ｋ．Ｓ．Ｋｉｍ、Ｔ．Ｋｉｍ、Ｉ．Ｍ．Ｗａｔｓｏｎ、Ｍ．Ｄ．Ｄａｗｓｏｎ、Ｙ．Ｃｈｏ、Ｔ．Ｓａｎｄｓ、およびＮ．Ｗ．Ｃｈｅｕｎｇ、「Ｏｐｔｉｃａｌ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｏｆ ＧａＮ ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｉｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓｅｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｕｓｉｎｇ ａ ｐｌａｓｍａ ｅｔｃｈｂａｃｋ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ．７９、２００１年、ｐｐ．３０２９〜３０３１
［１７］Ｒ．Ｗ．Ｍａｒｔｉｎ、Ｈ．Ｓ．Ｋｉｍ、Ｙ．Ｃｈｏ、Ｐ．Ｒ．Ｅｄｗａｒｄｓ、Ｉ．Ｍ．Ｗａｔｓｏｎ、Ｔ．Ｓａｎｄｓ、Ｎ．Ｗ．Ｃｈｅｕｎｇ、およびＭ．Ｄ．Ｄａｗｓｏｎ、「ＧａＮ ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｉｅｓ ｆｏｒｍｅｄ ｂｙ ｌａｓｅｒ
ｌｉｆｔ−ｏｆｆ ａｎｄ ｐｌａｓｍａ ｅｔｃｈｉｎｇ」、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｂ−Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ｖｏｌ．Ｂ９３、２００２年、ｐｐ．９８〜１０１
［１８］Ａ．Ｒ．Ｓｔｏｎａｓ、「Ｇａｌｌｉｕｍ Ｎｉｔｒｉｄｅ−Ｂａｓｅｄ Ｍｉｃｒｏ−Ｏｐｔｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ」、Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ．Ｓａｎｔａ Ｂａｒｂａｒａ、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ、Ｓａｎｔａ Ｂａｒｂａｒａ、２００３年、ｐｐ．１３２
（補遺）
本発明に関する更なる情報は、上記の「関連出願の引用」に述べられた米国特許仮親出願第６０／６２４，３０８号明細書に添付された補遺において見出され得る。
【００７１】
補遺Ａ−要旨およびプレゼンテーションのスライド。Ｅ．Ｄ．Ｈａｂｅｒｅｒ、Ｒ．Ｓｈａｒｍａ、Ｃ．Ｍｅｉｅｒ、Ａ．Ｒ．Ｓｔｏｎａｓ、Ｓ．Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓ．Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＥ．Ｌ．Ｈｕ、「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｏｄｅｓ ｉｎ Ｍｕｓｈｒｏｏｍ−Ｓｈａｐｅｄ ＧａＮ／ＩｎＧａＮ Ｍｉｃｒｏｄｉｓｋ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ Ｕｓｉｎｇ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｔｃｈｉｎｇ」、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＥＭＣ）、Ｎｏｔｒｅ Ｄａｍｅ、Ｉｎｄｉａｎａ、２００４年６月による。
【００７２】
補遺Ｂ−要旨、報告集およびプレゼンテーションのスライド。Ｅ．Ｄ．Ｈａｒｂｅｒｅｒ、Ｃ．Ｍｅｉｒｅ、Ｒ．Ｓｈａｒｍａ、Ａ．Ｒ．Ｓｔｏｎａｓ、Ｓ．Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓ．Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＥ．Ｌ．Ｈｕ、「Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ Ｑ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｍｏｄｅｓ ｉｎ ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｐｕｍｐｅｄ ＧａＮ／ＩｎＧａＮ ｍｉｃｒｏｄｉｓｋｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｔｃｈｉｎｇ」Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｏｎ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ Ｎｉｔｒｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ（ＩＷＮＳ）、Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ、Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ、２００４年７月による。
【００７３】
補遺Ｃ−草稿。Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ（２００４年６月）における発表のために提出された、Ｅ．Ｄ．Ｈａｂｅｒｅｒ、Ｒ．Ｓｈａｒｍａ、Ｃ．Ｍｅｉｅｒ、Ａ．Ｒ．Ｓｔｏｎａｓ、Ｓ．Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｓ．Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、およびＥ．Ｌ．Ｈｕ、「Ｆｒｅｅ−ｓｔａｎｄｉｎｇ，ｏｐｔｉｃａｌｌｙ−ｐｕｍｐｅｄ，ＧａＮ／ＩｎＧａＮ ｍｉｃｒｏｄｉｓｋ ｌａｓｅｒｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｔｃｈｉｎｇ」による。
【００７４】
（結論）
これで本発明の好ましい実施形態の記述を終える。本発明の１つ以上の好ましい実施形態の上記の記述は、図示および説明の目的として示されている。網羅的であること、または本発明を開示された明確な形態に限定することは意図していない。多くの改変および変更が上記の教示の観点から考えられる。本発明の範囲は、この発明を実施するための最良の形態で限定されるのではなく、特許請求の範囲によって限定されることが意図される。
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本出願は以下の同時係属および同一出願人による米国特許出願に関して合衆国法典第３５巻１１９（ｅ）条に基づき利益を主張し、これらの出願は本明細書において参照として援用される：
Ｅｖｅｌｙｎ．Ｌ．Ｈｕ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｅｌａｉｎｅ Ｄ．Ｈａｂｅｒｅｒ、およびＲａｊａｔ Ｓｈａｒｍａ、「ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＰＨＯＴＯＥＬＥＣＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ（ＰＥＣ）ＥＴＣＨＩＮＧ ＢＹ ＭＯＤＩＦＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＨＥ ＬＯＣＡＬ ＥＬＥＣＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ ＰＯＴＥＮＴＩＡＬ
ＯＦ ＴＨＥ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＲＥＬＡＴＩＶＥ
ＴＯ ＴＨＥ ＥＬＥＣＴＲＯＬＹＴＥ」と題される米国特許仮出願第６０／６２４，３０８号（２００４年１１月２日出願）、代理人整理番号第３０７９４．１２４−ＵＳ−Ｐ１と、
Ｅｖｅｌｙｎ．Ｌ．Ｈｕ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｅｌａｉｎｅ Ｄ．Ｈａｂｅｒｅｒ、およびＲａｊａｔ Ｓｈａｒｍａ、「ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＰＨＯＴＯＥＬＥＣＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ（ＰＥＣ）ＥＴＣＨＩＮＧ ＢＹ ＭＯＤＩＦＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＨＥ ＬＯＣＡＬ ＥＬＥＣＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ ＰＯＴＥＮＴＩＡＬ
ＯＦ ＴＨＥ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＲＥＬＡＴＩＶＥ
ＴＯ ＴＨＥ ＥＬＥＣＴＲＯＬＹＴＥ」と題される米国特許出願第１１／−−−，−−−号（２００５年１０月３１日出願）、代理人整理番号第３０７９４．１２４−ＵＳ−Ｕ１。
【０００２】
（１．本発明の技術分野）
本発明は、電解質に対する半導体構造の局部的電気化学的ポテンシャルの改変による光電気化学（ＰＥＣ）的エッチングの制御に関連する。
【背景技術】
【０００３】
（２．背景技術の記述）
（メモ：本出願は、ブラケットに囲まれる参照番号（例えば［ｘ］）によって本明細書において示されるように様々な出版物を参照する。これらの参照番号によって順序付けられるこれらの出版物のリストは、「参考文献」と題される以下の部分に見つけ出され得る。これらの出版物のそれぞれが本明細書において参照として援用される。）
ＰＥＣエッチングは、ＩＩＩ−窒化物をエッチングするのに必要とされるキャリア（特に正孔）を生成するために、上部のバンドギャップ照度を使用する。電解質に対する半導体材料の表面の電気化学的ポテンシャルは、ｎ型（非意図的にドープされた、またはドープされた）の材料における半導体と電解質とのインターフェイスへ向けて正孔を生じさせ、正孔が材料の除去に必要な電気化学的反応に関与することを可能にする。エッチングのメカニズムは、投射光の吸収および電解質に対する半導体材料の電気化学的ポテンシャルに非常に依存するので、ＰＥＣエッチングは、欠陥選択的、ドーパント選択的、およびバンドギャップ選択的であり得る。
【０００４】
ＰＥＣエッチングの適用のほとんどは、材料の表面への直接的な照射またはマスキング層を介した照射のどちらかによる材料の垂直方向へのエッチングに関係する。水平方向のＰＥＣエッチングに関するレポートもまた存在する。しかしながら、エッチングの電気化学的コンポーネントの改変によるエッチングの処理の局部的な制御についての詳細な記述は提示されていない。すでに公開され特許を与えられた、ＩＩＩ−窒化物ＰＥＣエッチングを適用する技術［１〜１０］は、特定の限界があり、以下で示されるように、考えられる特定のアプリケーションに依存して、別々にまたは同時にそのような限界に直面し得る。
【０００５】
半導体の多層構造のＰＥＣエッチングにおいて、可変性は、（ａ）サンプルの不統一な照射（例えば、投射光の吸収による）、（ｂ）電解質の有効性に対する配置に依存する限界（２つの非常に近接する間隔の材料層の間の電解質の湿潤を特徴づけ得るような）、および（ｃ）構造の中のキャリアの配置および位置によって非常に変化するキャリアの拡散およびキャリアの再結合のダイナミクス、から生じ得る。限界（ａ）および限界（ｂ）は重要であるが、（ａ）照射の方向および照射の状況を変化させ、（ｂ）電解質の濃度および電解質のフローの状況を変化させる、という比較的容易な解決策が、さらに容易にインプリメントされると考えられる。本発明はエッチングされる材料の局部的な電気化学的ポテンシャルの戦略的な調整によって上記の限界に対処する。
【０００６】
好ましい実施形態において詳細に示され得るように、半導体構造の中への適切な層の配置は、特定の層のエッチングを防止するために使用され得る。さらに、必要に応じ半導体層の特定の層（または複数の層）と接触するカソードの配置が、特定の層（または複数の層）のエッチングを促進するために使用され得る。必要に応じこれら２つのアプローチの組み合わせが、特定のアプリケーションに対して使用され得る。
【０００７】
特に、本発明に先立って、以下の半導体構造を製造する効果的な方法が存在しなかった。
【０００８】
１）高品質の窒化物ベースのマイクロディスク共振器、および
２）高品質の垂直方向に指向した窒化物ベースのエアギャップ分散型のＢｒａｇｇ反射器（ＤＢＲ）構造、である。
【０００９】
本発明はまた、以下の窒化物ベースのアプリケーションにおいて、既存の方法に対して顕著な改善を可能にする。
【００１０】
１）窒化物ベースの電子的デバイスおよび光電子的デバイスにおける電気的開口部および光学的開口部。現在使用される方法は、一般的には、臨界層に不要な損傷を引き起こし得るなんらかの形態のイオンのインプランテーションを使用し［１１］、または複雑で扱いにくい処理である、後に再成長が続くドライエッチングを使用する［１２］。近年、ＰＥＣエッチングは、電気的デバイスにおいて電流の開口部を形成するために使用されている［１］。しかしながら、エッチングの制御が欠如しているために、アンダーカット層の材料構成は、非常に限定されている。これらの配置のためのデバイスの考えられる設計は限定される。
【００１１】
２）基板の除去および空洞の壁厚減少。現在、広く使用される方法は、レーザー補助のデボンディング［１３、１４］、および誘導的に結合されたプラズマ（ＩＣＰ）エッチング［１５〜１７］、または誘導的に結合されたプラズマポリッシングのそれぞれを含む。これらの方法は扱いにくく、一般的には材料の厚みが比較的に不正確になる。
【００１２】
３）半導体膜および半導体カンチレバー。現在、ＰＥＣエッチングは窒化物材料システムにおいて膜およびカンチレバーのようなアンダーカット構造を形成するために使用される［３、５、７、１８］。しかしながら、エッチングの制御が欠如しているために、アンダーカット層の材料構成は非常に限定される［１８］（非特許文献１）。したがって、極小電気機械システム（ＭＥＭＳ）および光クリスタルのようなアンダーカットデバイスのための考えられる設計は、非常に限定される。
【非特許文献１】Ａ．Ｒ．Ｓｔｏｎａｓ、「Ｇａｌｌｉｕｍ Ｎｉｔｒｉｄｅ−Ｂａｓｅｄ Ｍｉｃｒｏ−Ｏｐｔｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ」、Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ．Ｓａｎｔａ Ｂａｒｂａｒａ、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ、Ｓａｎｔａ Ｂａｒｂａｒａ、２００３年、ｐｐ．１３２
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（本発明の概要）
本発明は、ＩＩＩ−窒化物半導体構造を製造するためのスキームを記述し、選択性の高い光誘導エッチングが、電解質に対する半導体構造の局部的な電気化学的ポテンシャルの戦略的な改変によって達成される。これは、以下によって達成される：
１）半導体構造において電気的抵抗（非意図的にドープされた、ドープまたは合金化された）層、または電子ブロッキング層の適切な配置。
２）ＰＥＣエッチングにおけるカソードの選択的な配置。カソードが接触する半導体層からの光生成された電子の制御された収集のための「チャネル」としてカソードが機能する。
３）投射光のエネルギーよりも低いバンドギャップのエネルギーを有する層において、電子および正孔の光生成を可能にする、ＰＥＣエッチングの間の適切な光源の使用。エッチングは、光誘導キャリアなしでは開始され得ず、光源は、レーザー、またはフィルタを有する／有さない広域スペクトル源であり得る。
４）電解質の濃度およびタイプがエッチング速度およびエッチング選択比を決定する、ＰＥＣエッチングの間の適切な電解質溶液の使用。
【００１４】
ＰＥＣエッチングは、光生成キャリアを含んでいる層だけがエッチング可能であり得る光誘導性のエッチング処理である。光電気化学的な処理によって誘導されるエッチングに関する複数のレポートが存在するが、エッチングの電気化学的なコンポーネントの改変によるエッチング処理の局部的制御の明確な記述は提供されていない。概して、ＰＥＣエッチングの処理の制御は、波長の変化、持続期間の変化、および投射照度の強度の変化、電解質の構成および電解質の濃度、電解質に対する構造の電気的ポテンシャルの戦略的な改変によって達成され得る。本発明は、電気的抵抗層または半導体構造の中の電子のフローを妨げる層の適切な配置によって、および／またはＰＥＣエッチングの間に半導体構造の特定の層と接触するカソードを配置することによって、構造またはデバイスの電気的ポテンシャルを局部的に制御し、水平方向および／または垂直方向のＰＥＣエッチング速度を局部的に制御する方法を示す。本発明は、基板の除去を含むが、それらには限定はされない関与の特定の技術だけではなく、マイクロディスク共振器、エアギャップＤＢＲ、半導体膜、および電気的開口部および光学的開口部を含むが、それらには限定されない関与のいくつかの構造を製造するために有益に使用され得る。
例えば、本発明は以下を提供する。
（項目１）
選択性が高い光誘導性のエッチングを達成するために、電解質に対する半導体構造の局部的な電気化学的ポテンシャルを戦略的に改変するステップを含む、ＩＩＩ−窒化物半導体構造を製造するための方法。
（項目２）
前記戦略的に改変するステップは、前記半導体構造において電気的抵抗（非意図的にドープされた、ドープまたは合金化された）層、または電子ブロッキング層の適切な配置を行うことを含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記戦略的に改変するステップは、光電気化学（ＰＥＣ）的エッチングのためにカソードを選択的に配置することを含み、該カソードは、該カソードが接触する半導体層からの光生成された電子の制御された収集のためのチャネルとして機能する、項目１に記載の方法。
（項目４）
前記戦略的に改変するステップは、光電気化学（ＰＥＣ）的エッチングの間に、適切な光源を使用することを含み、該適切な光源を使用することは、投射光のエネルギーよりも低いバンドギャップのエネルギーを有する層において、電子および正孔を光生成することを可能にする、項目１に記載の方法。
（項目５）
前記戦略的に改変するステップは、光電気化学（ＰＥＣ）的エッチングの間に、適切な電解質の溶液を使用することを含み、該電解質の濃度およびタイプが、エッチング速度およびエッチング選択比を決定する、項目１に記載の方法。
（項目６）
項目１に記載の方法を使用して製造された、高品質の窒化物ベースのマイクロディスク共振器。
（項目７）
項目１に記載の方法を使用して製造された、高品質の垂直方向に指向した窒化物ベースのエアギャップ分散型のＢｒａｇｇ反射器（ＤＢＲ）構造。
（項目８）
電気的抵抗層または半導体構造の中の電子のフローを妨げる層の適切な配置によって、および／またはＰＥＣエッチングの間に該半導体構造の特定の層と接触するカソードを配置することによって、該半導体構造または半導体デバイスの電気的ポテンシャルを局部的に制御し、水平方向および／または垂直方向の光電気化学（ＰＥＣ）的エッチング速度を局部的に制御する方法。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
図面への参照がなされ、複数の図面を通し、同じ参照番号が同じ部分に対応する。
【図１】図１は、複数の例示的な構造およびその結果として起こるエッチングの特徴を断面概略図に示す。
【図２】図２は、複数の例示的な構造およびその結果として起こるエッチングの特徴を断面概略図に示す。
【図３】図３は、複数の例示的な構造およびその結果として起こるエッチングの特徴を断面概略図に示す。
【図４】図４は、複数の例示的な構造およびその結果として起こるエッチングの特徴を断面概略図に示す。
【図５】図５は、複数の例示的な構造およびその結果として起こるエッチングの特徴を断面概略図に示す。
【図６】図６は、複数の例示的な構造およびその結果として起こるエッチングの特徴を断面概略図に示す。
【図７】図７は、複数の例示的な構造およびその結果として起こるエッチングの特徴を断面概略図に示す。
【図８】図８は、複数の例示的な構造およびその結果として起こるエッチングの特徴を断面概略図に示す。
【図９】図９は、ＰＥＣエッチングのセットアップの概略図であり、ＰＥＣエッチングの概略的な原理（ドーピング選択的およびバンドギャップ選択的）を示す２つのバンド図を含む。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｅ）は、マイクロディスクを作成するために使用される各製造ステップの断面概略図である。
【図１１】図１１は、最終的なマイクロディスク構造の走査型電子顕微鏡写真である。
【図１２】図１２は、処理されない材料および直径３．５ミクロンのマイクロディスクのフォトルミネッセンスのスペクトルを含む。
【図１３】図１３（ａ）〜（ｅ）は、垂直方向に指向したＤＢＲを作成するために使用される各製造ステップの断面概略図である。
【図１４】図１４は、最終的なＤＢＲ構造の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）のイメージである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
好ましい実施形態に関する以下の記述において、本明細書の一部を形成する添付の図面への参照が行われ、本発明が実施され得る特定の実施形態が示される。本発明の範囲を逸脱することなく、他の実施形態が利用され得、かつ構造的な変更が行われ得ることが理解されなければならない。
【００１７】
（概略的な目的）
ＰＥＣエッチングは、ＩＩＩ−窒化物材料システムにおいて特定の配置を生成するための適切な方法であり、気相エッチング処理または標準的な湿式化学エッチングを用いて生成するのが非常に困難であり得る３次元構造を形成する。制御された３次元のエッチング処理の存在は、複数の有益なデバイスの配置をもたらす。特に、アンダーカット配置は、マイクロディスクの共振器、エアギャップＤＢＲ、半導体膜、カンチレバー、電気的開口部および光学的開口部を含むが、それらに限定されない複数のアプリケーション、および基板の除去において所望される。
【００１８】
マイクロディスク共振器は一般的に、高品質の光学モード、および低減された光学的レージングおよび電気的レージングの閾値を示す。本明細書に示される本発明は、高品質の「マッシュルーム型」のマイクロディスク共振器を窒化物半導体システムにおいて製造するための方法を提供する。
【００１９】
エアギャップＤＢＲは、一般的なエピタキシャルＤＢＲまたは誘電性のＤＢＲに対して、広いストップバンド、ＤＢＲの期間ごとの高い反射率の値、長さがより短い効果的な正孔を含む複数の利点を有する。エアギャップＤＢＲは、垂直方向にキャビティの表面が発するレーザー（ＶＣＳＥＬ）および共振キャビティ発光ダイオード（ＬＥＤ）における高反射ミラーとして使用され得る。本発明は、窒化物半導体システムにおいて高品質のエアギャップＤＢＲ構造の製造を促進する。
【００２０】
半導体膜は、ＭＥＭＳおよび光クリスタルを含む様々なアプリケーションで頻繁に使用される。窒化物はこれらのアプリケーションに非常に適した固有の光学的材料特性および電気的材料特性を提供する。本発明は、窒化物材料システムにおける膜デバイスの製造を可能にする。
【００２１】
開口部は、複数の光電子的デバイスおよび複数の電子的デバイスにおいて、電流の拡散を低減し、より効果的な光学的閉じ込め（ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ）を達成するために広く使用される。
【００２２】
ハイパワーＬＥＤのような特定のアプリケーションは改良された熱抽出（ｈｅａｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）のために基板の除去を必要とする。本発明は基板の除去を可能にするだけでなく、マイクロキャビティＬＥＤにおいてのようなサブマウントされた構造の正確な厚みの制御をも可能にする。
【００２３】
本発明は事実上全ての窒化物ベースの電子的デバイスおよび光学的デバイスにおけるアプリケーションが見出され得る。
【００２４】
（技術的な記載）
本開示は、層に対する選択的なカソードの配置により層の中の光誘導のキャリアダイナミクスを操作することによって、および／または半導体多層構造に高抵抗の層または電子ブロッキング層を組み入れることによって、エッチング速度を局部的に制御し、半導体層のエッチングを可能にする方法を示す。上記のエッチング選択比は、以下の設計要素を適切に選択することによって達成される。考えられる状況において、ＰＥＣエッチングが厳密に光誘導性の処理であることは、暗黙の了解である。光が存在しない場合には、どのような層においても、エッチングは生じない。
【００２５】
１）光源。光源は、フィルタされたまたはフィルタされない任意の光源（干渉性または非干渉性）であり得、光源は、考えられる状況において、「ＰＥＣエッチングされた」層または「エッチング可能」な層のバンドギャップのエネルギーよりも大きなエネルギーを有する光子を発する。
【００２６】
２）ＰＥＣエッチングされた層。ＰＥＣエッチングされた層は、投射光のエネルギーよりも小さいバンドギャップを有する材料層であり、ｎ型か非意図的にドープされたかのどちらかであり、ＰＥＣエッチングされた層はまた、光生成された電子が光生成された正孔と再結合し、この層においてＰＥＣエッチングが、考えられる状況において進行することが可能になる前に、収集され得るように電子のための伝導性の経路へのアクセスを有する。
【００２７】
３）エッチング可能な層。エッチング可能な層は、考えられる状況においてエッチングされないような、投射光のエネルギーよりも小さいバンドギャップを有する材料層であり、ｎ型または非意図的にドープされるが、エッチングが、考えられる状況において起こり得る前に、光生成電子および光生成正孔が再結合するように、電子のための伝導性の経路へのアクセスを有さない。
【００２８】
４）エッチング耐性層。エッチング耐性層は、考えられる状況においてエッチングされないように、投射光のエネルギーよりも大きなバンドギャップを有するかｐ型であるかのどちらかである伝導性の材料層である。
【００２９】
５）高抵抗／電子ブロック層。高抵抗／電子ブロック層は、考えられる状況においてエッチングされないように、投射光のエネルギーよりも大きなバンドギャップを有するかｐ型であるかのどちらかである電気的抵抗材料層である。そのような層は、「エッチング可能」な層からの電子の抽出を妨げ、考えられる状況においてエッチングを妨げるように、「エッチング可能」な層におけるキャリアダイナミクスを変更する。
【００３０】
６）カソード。カソードは、考えられる状況において、電子が直ちに電解質と相互作用することを可能にするために使用され得る高伝導性の材料である。
【００３１】
７）電解質。電解質は適切な化学的性質および適切な濃度である酸性または塩基性の水溶液であり、電解質は、エッチングをするのに必要な適切な反応が「ＰＥＣエッチングされた」層のみにおいて生じることを可能にするが、考えられる状況においてこのタイプの層におけるエッチングを低減または阻止するために、光生成電子と光生成正孔の再結合が「エッチング可能」な層において優位になることを可能にするような、充分に遅い反応速度を有する。
【００３２】
半導体層の堆積のための基板は、開発中の技術と互換性のある任意の材料であり得る。半導体材料は、「エッチング可能」な層、「エッチング耐性」層、「ＰＥＣエッチングされた」層または「高抵抗／電子ブロッキング」層の任意の充分に設計された組み合わせを含み得る。半導体材料は、必要に応じ、「ＰＥＣエッチングされた」層または複数の「ＰＥＣエッチングされた」層を露出するためにエッチングを使用して処理をする。カソード材料は、「ＰＥＣエッチングされた」層、または複数の「ＰＥＣエッチングされた」層のみの選択的除去を可能にするために、適切な層と接触する材料の表面において堆積され、パターン付けされる。
【００３３】
本発明の基本的な原理を示すために、複数の例示的な構造および結果として起こるエッチングの特性が、図１〜図８の断面概略図に示されている。これらの例は、多種多様な層の構成をカバーし、上記構成は、様々なカソードの配置と共に、「高抵抗／電子ブロッキング層」を有する構造、および「高抵抗／電子ブロッキング層」を有さない構造を含む。エッチング選択比は、光生成電子のための適切な伝導性の経路だけでなく、光生成キャリアに依存する。電子の非効率な除去は、光生成電子正孔対が電解質と相互作用し得るよりも早く再結合する層におけるエッチングを、遅くするか、または妨げる。
【００３４】
本発明に示される選択性の高いエッチングは、（高抵抗／電子ブロッキング層の使用を介して）エッチング処理の電気化学的コンポーネントの局部的制御と共に、ＰＥＣエッチングの使用によって正確に制御され、バンドギャップ選択的なＰＥＣエッチングのみによって達成され得ない。
【００３５】
（好ましい実施形態）
好ましい実施形態における例はバンドギャップ選択的な水平方向のエッチングに限定される。しかしながら、本発明はまた、ドーパント選択的および／または欠陥選択的な、垂直方向および／または水平方向のＰＥＣエッチングに適用され得る。
【００３６】
ＰＥＣエッチング（ドーピング選択的およびバンドギャップ選択的）の概略的な原理を示すＰＥＣエッチングのセットアップの概略図および２つのバンドグラフが、図９に示される。
【００３７】
エッチング制御を生じ、かつ本開示で選択的に提案される２つの一般的な製造過程が以下に示される。
【００３８】
（マイクロディスクの製造）
図１０（ａ）〜図１０（ｅ）の断面概略図はマイクロディスクを作成するために使用される各製造ステップを示す。
【００３９】
１）材料構造が図１０（ａ）に示される。各層は層のタイプだけでなく材料構成およびドーピングで分類されている。材料構造はサファイア基板における金属有機化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）によって成長される。
【００４０】
２）図１０（ｂ）に示されるように、材料はフォトレジストによってマスクされる。
【００４１】
３）塩素ベースの反応性のイオンエッチング（ＲＩＥ）ステップは、フォトレジストパターンを下にある材料へ移動させるために使用される。エッチングの深度は、ポスト領域の全ての深さが露出するように約４４０ｎｍである。エッチングに続き、ドライエッチングのマスクが除去される。マスクの除去に続くドライエッチングされた構造が図１０（ｃ）に示される。
【００４２】
４）エッチングされた柱（ｐｉｌｌａｒ）は直径２０ミクロンの同心円のフォトレジストでマスクされ、一方、Ｐｔが配置される領域が露出される。
【００４３】
５）３０ｎｍのＰｔが、電子ビームの蒸発を使用してカソードとして配置される。離昇ステップが、Ｐｔのみを場（ｆｉｅｌｄ）に残して、柱の上面および柱の周りの金属を除去するために行われる。カソードの配置および離昇に続く構造が図１０（ｄ）に示される。
【００４４】
６）柱が、ＰＥＣエッチングを使用してアンダーカットされる。構造は１０００Ｗ Ｘｅランプのもとで０．００４Ｍ ＨＣＬ電解質溶液の中に配置される。ランプからの光が、３８０ｎｍにおける出力密度が３．５ｍＷ／ｃｍ２であるように、非意図的にドープされたＧａＮフィルタを使用してフィルタされる。電解質溶液はエッチングの間に、かき混ぜられる。２５ｎｍ／ｍｉｎ〜３５ｎｍ／ｍｉｎの水平方向のエッチング率がこれらの状況で達成される。完全にアンダーカットされたデバイスが図１０（ｅ）に示される。
【００４５】
最終的なマイクロディスク構造の走査型電子顕微鏡写真が図１１に示される。Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層（または「高抵抗／電子ブロック」層）の存在ために、ポスト層（またはＰＥＣエッチングされた層）を選択的に除去することが可能になり、一方、低いバンドギャップの量子井戸層（または「エッチング可能」な層）がエッチングされずに残ることに留意されたい。
【００４６】
処理されてない材料および直径３．５ミクロンのマイクロディスクのフォトルミネッセンスのスペクトルが図１２に示される。エッチング技術を使用して形成されたマイクロディスクのキャビティはいまだに明確に量子井戸の活動領域を含む。発生ピークのＦＷＨＭ（半波高全幅値）は０．１ｎｍであり、かつ中心波長は４１４ｎｍであり、その結果として約４６００の線質係数が達成される。この線質係数は、既にレポートされた窒化物ベースのマイクロディスクの測定値よりも非常に高い。さらに、１２．１Ｗ／ｃｍ２よりも大きい光ポンプパワー密度におけるレージングを有することを示す。
【００４７】
（分散型Ｂｒａｇｇ（ＤＢＲ）反射器の製造）
図１３（ａ）〜図１３（ｅ）の断面概略図は垂直方向に指向したＤＢＲを作成するために使用される各製造ステップを示す。
【００４８】
１）材料構造が図１３（ａ）に示される。各層は層のタイプだけでなく材料構成およびドーピングで分類される。材料構造はサファイア基板におけるＭＯＣＶＤによって成長させる。
【００４９】
２）図１３（ｂ）に示されるように、材料はフォトレジストによってマスクされる。
【００５０】
３）塩素ベースのＲＩＥステップはフォトレジストパターンを下にある材料へ移動させるために使用される。エッチングの深度はポスト領域の全ての深さが露出するように約６６０ｎｍとする。エッチングに続き、ドライエッチングのマスクが除去される。マスクの除去に続くドライエッチングされた構造が図１３（ｃ）に示される。
【００５１】
４）柱は、フォトレジストにおける開口部が柱の中央に並べられるように、縞模様のフォトレジストパターンを用いてマスクされる。
【００５２】
５）カソードの層が、角度のある回転する電子ビームの蒸発を使用して配置される。カソードは、１０ｎｍ Ｔｉおよび３００ｎｍ Ａｕから成る金属の２重層である。離昇ステップは、カソード材料が縁の全域および各柱の側壁の全域に接触したままで行われる。カソードの堆積および離昇に続く構造が図１３（ｄ）に示される。
【００５３】
６）構造は、１０００Ｗ Ｘｅランプのもとで０．００４Ｍ ＨＣＬ電解質溶液の中に配置される。ランプからの光が、３８０ｎｍにおける出力密度が３．５ｍＷ／ｃｍ２であるように、非意図的にドープされたＧａＮを使用してフィルタされる。電解質溶液はエッチングの間にかき混ぜられる。２５ｎｍ／ｍｉｎ〜３５ｎｍ／ｍｉｎの水平方向のエッチング率がこれらの状況で達成される。完全にアンダーカットされたデバイスが図１３（ｅ）に示される。
【００５４】
最終的なＤＢＲ構造の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真が図１４に示される。カソードが「ＰＥＣエッチングされた」層または「エッチング耐性」層のそれぞれと直接的に接触しているので、これらの層のそれぞれがほとんど同じ程度にエッチングされる。
【００５５】
（考えられる改変および変更）
上記において、本発明の特定の２つの実施形態を示してきた。本発明の不可欠な要素を含む複数の改変および変更が以下で概略される。さらに、複数の代わりの材料、状況および技術が、以下で列挙されうるように、本発明の実施において使用され得る。
【００５６】
１）ｒ面サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ｃ面シリコン炭化物（ＳｉＣ）、ａ面ＳｉＣ、独立したｃ面ＧａＮ、独立したａ面ＧａＮ、サファイアおよびＳｉＣ上で水平方向に肥大したエピタキシャル（ＥＬＯＧ）ＧａＮを含むが、それらに限定されない代わりの基板材料が使用され得る。
【００５７】
２）分子ビームエピタクシー（ＭＢＥ）および水酸化物蒸気位相エピタクシー（ＨＶＰＥ）を含むが、それらに限定されない代わりのエピタキシャル成長技術が使用され得る。また、様々な異なる成長状況（前駆物質源、気体、温度および圧力）が所定の成長技術に対して使用され得る。さらに、広い範囲の構成、ドーパントのタイプおよびドーパントの濃度が、半導体構造において所望のタイプの層を形成するために使用され得る。
【００５８】
３）イオンの注入、熱の拡散およびイオンの損傷を含むが、それらに限定されない代わりの技術が、半導体構造において所望のタイプの層（エッチング可能、エッチング耐性、または高抵抗／電子ブロッキング）を形成するために使用され得る。
【００５９】
４）ＩＣＰエッチング、ＰＥＣエッチングおよびフォーカスされたイオンビームエッチングを含むが、それらには限定されない代わりのエッチング技術が垂直方向のエッチングを行うために使用され得る。
【００６０】
５）代わりの金属およびそれらの組み合わせ（合金、または層になった構造）、金属酸化物、および縮退（ｄｅｇｅｎｅｒａｔｅ）するようにドープされた層が、バンドギャップ選択的な水平方向のＰＥＣエッチングの間、カソードとなるように使用され得る。
【００６１】
６）任意の他の酸化した削減した物質だけでなく、代わりの電解質（酸性または塩基性）およびそれらの濃度が、バンドギャップ選択的な水平方向のＰＥＣエッチングを実行するために使用され得る。
【００６２】
７）様々な広範囲のスペクトル源（フィルタを用いるまたはフィルタを用いない）およびレーザーが、バンドギャップ選択的な水平方向のＰＥＣエッチングを実行するために使用され得る。
【００６３】
（既存の方法を超える利点および改善点）
既存の方法を超える利点および改善点、および新規であると考えられる特性は、以下のものを含む。
【００６４】
１）本発明は、ＰＥＣエッチングのみでは達成し得ない選択性が高いエッチングを達成するために、ＰＥＣエッチングの電気化学的コンポーネントの局部的な制御を使用する初めての発明であると考えられる。
【００６５】
２）本発明は、光生成キャリアの制御された収集によって、半導体構造において特定の層（「ＰＥＣエッチングされた」層）の均一なエッチングを可能にし、一方、同じ構造内の他の特定の層（「エッチング可能」な層）が、ＰＥＣエッチングの間に光生成されたキャリアを含み得る場合であっても、エッチングされないままで残る。
【００６６】
３）本発明は、窒化物材料システムにおいてこれまで報告されたものよりも高い線質係数の次数を有する非常に高品質な「マッシュルーム型」のマイクロディスク共振器の製造を可能にする。
【００６７】
４）本発明は、高品質の垂直方向に指向したエアギャップＤＢＲ構造の製造を可能にするものであり、エアギャップＤＢＲ構造は、窒化物材料システムにおいてこれまでにレポートされていない。
【００６８】
５）本発明はまた、電気的開口部および化学的開口部の製造、半導体膜、カンチレバー、および光クリスタルを含む複数の他のアプリケーションにおいて使用され得、窒化物材料システムにおける基板の除去のために使用され得る。
【００６９】
（参考文献）
以下の参考文献は本明細書において参照として援用される。
【００７０】
［１］Ｙ．Ｇａｏ、Ａ．Ｒ．Ｓｔｏｎａｓ、Ｉ．Ｂｅｎ−Ｙａａｃｏｖ、Ｕ．Ｍｉｓｈｒａ、Ｓ．Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、およびＥ．Ｌ．Ｈｕ、「ＡｌＧａＮ／ＧａＮ ｃｕｒｒｅｎｔ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｗｅｔ ｅｔｃｈｉｎｇ」、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ．３９、２００３年、ｐｐ．１４８〜１４９
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ｏｆ ＧａＮ」、ＴＭＳ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、ｖｏｌ．２７、１９９８年、ｐｐ．２８２〜２８７
［１１］Ｔ．Ｍａｒｇａｌｉｔｈ、Ｌ．Ａ．Ｃｏｌｄｅｎ、およびＳ．Ｎａｋａｍｕｒａ、「Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ ｉｎ ｎｉｔｒｉｄｅ−ｂａｓｅｄ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」、米国、２００２年
［１２］Ｉ．Ｂｅｎ−Ｙａａｃｏｖ、Ｙ．Ｋ．Ｓｅｃｋ、Ｓ．Ｈｅｉｋｍａｎ、Ｓ．Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、およびＵ．Ｋ．Ｍｉｓｈｒａ、「ＡｌＧａＮ／ＧａＮ ｃｕｒｒｅｎｔ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ」、Ｄｅｖｉｃｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（Ｃａｔ．Ｎｏ．０２ＴＨ８６０６）、ＩＥＥＥ、２００２年、ｐｐ．３１〜３２
［１３］Ｗ．Ｓ．Ｗｏｎｇ、Ｙ．Ｃｈｏ、Ｅ．Ｒ．Ｗｅｂｅｒ、Ｔ．Ｓａｎｄｓ、Ｋ．Ｍ．Ｙｕ、Ｊ．Ｋｒｕｇｅｒ、Ａ．Ｂ．Ｗｅｎｇｒｏｗ、およびＮ．Ｗ．Ｃｈｅｕｎｇ、「Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ＧａＮ／ｍｅｔａｌ／Ｓｉ ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ ｅｘｃｉｍｅｒ ｌａｓｅｒ ｌｉｆｔ−ｏｆｆ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ．７５、１９９９年、ｐｐ．１８８７〜１８８９
［１４］Ｗ．Ｓ．Ｗｏｎｇ、Ｔ．Ｓａｎｄｓ、およびＮ．Ｗ．Ｃｈｅｕｎｇ、「Ｄａｍａｇｅ−ｆｒｅｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＧａＮ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ ｆｒｏｍ ｓａｐｐｈｉｒｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ．７２、１９９８年、ｐｐ．５９９〜６０１
［１５］Ｐ．Ｒ．Ｅｄｗａｒｄｓ、Ｒ．Ｗ．Ｍａｒｔｉｎ、Ｈ．Ｓ．Ｋｉｍ、Ｋ．Ｓ．Ｋｉｍ、Ｙ．Ｃｈｏ、Ｉ．Ｍ．Ｗａｔｓｏｎ、Ｔ．Ｓａｎｄｓ、Ｎ．Ｗ．Ｃｈｅｕｎｇ、およびＭ．Ｄ．Ｄａｗｓｏｎ、「ＩｎＧａＮ／ＧａＮ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｉｅｓ ｆｏｒｍｅｄ ｂｙ ｌａｓｅｒ ｌｉｆｔ−ｏｆｆ ａｎｄ
ｐｌａｓｍａ ｅｔｃｈｉｎｇ」、Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ．Ｐｈｙｓｉｃｉａ Ｓｔａｔｕｓ Ｓｏｌｉｄｉ Ｂ−Ｂａｓｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、ｖｏｌ．２２８、２００１年、ｐｐ．９１〜９４
［１６］Ｒ．Ｗ．Ｍａｒｔｉｎ、Ｐ．Ｒ．Ｅｄｗａｒｄｓ、Ｈ．Ｓ．Ｋｉｍ、Ｋ．Ｓ．Ｋｉｍ、Ｔ．Ｋｉｍ、Ｉ．Ｍ．Ｗａｔｓｏｎ、Ｍ．Ｄ．Ｄａｗｓｏｎ、Ｙ．Ｃｈｏ、Ｔ．Ｓａｎｄｓ、およびＮ．Ｗ．Ｃｈｅｕｎｇ、「Ｏｐｔｉｃａｌ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｏｆ ＧａＮ ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｉｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓｅｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｕｓｉｎｇ ａ ｐｌａｓｍａ ｅｔｃｈｂａｃｋ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ．７９、２００１年、ｐｐ．３０２９〜３０３１
［１７］Ｒ．Ｗ．Ｍａｒｔｉｎ、Ｈ．Ｓ．Ｋｉｍ、Ｙ．Ｃｈｏ、Ｐ．Ｒ．Ｅｄｗａｒｄｓ、Ｉ．Ｍ．Ｗａｔｓｏｎ、Ｔ．Ｓａｎｄｓ、Ｎ．Ｗ．Ｃｈｅｕｎｇ、およびＭ．Ｄ．Ｄａｗｓｏｎ、「ＧａＮ ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｉｅｓ ｆｏｒｍｅｄ ｂｙ ｌａｓｅｒ
ｌｉｆｔ−ｏｆｆ ａｎｄ ｐｌａｓｍａ ｅｔｃｈｉｎｇ」、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｂ−Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ｖｏｌ．Ｂ９３、２００２年、ｐｐ．９８〜１０１
［１８］Ａ．Ｒ．Ｓｔｏｎａｓ、「Ｇａｌｌｉｕｍ Ｎｉｔｒｉｄｅ−Ｂａｓｅｄ Ｍｉｃｒｏ−Ｏｐｔｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ」、Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ．Ｓａｎｔａ Ｂａｒｂａｒａ、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ、Ｓａｎｔａ Ｂａｒｂａｒａ、２００３年、ｐｐ．１３２
（補遺）
本発明に関する更なる情報は、上記の「関連出願の引用」に述べられた米国特許仮親出願第６０／６２４，３０８号明細書に添付された補遺において見出され得る。
【００７１】
補遺Ａ−要旨およびプレゼンテーションのスライド。Ｅ．Ｄ．Ｈａｂｅｒｅｒ、Ｒ．Ｓｈａｒｍａ、Ｃ．Ｍｅｉｅｒ、Ａ．Ｒ．Ｓｔｏｎａｓ、Ｓ．Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓ．Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＥ．Ｌ．Ｈｕ、「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｏｄｅｓ ｉｎ Ｍｕｓｈｒｏｏｍ−Ｓｈａｐｅｄ ＧａＮ／ＩｎＧａＮ Ｍｉｃｒｏｄｉｓｋ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ Ｕｓｉｎｇ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｔｃｈｉｎｇ」、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＥＭＣ）、Ｎｏｔｒｅ Ｄａｍｅ、Ｉｎｄｉａｎａ、２００４年６月による。
【００７２】
補遺Ｂ−要旨、報告集およびプレゼンテーションのスライド。Ｅ．Ｄ．Ｈａｒｂｅｒｅｒ、Ｃ．Ｍｅｉｒｅ、Ｒ．Ｓｈａｒｍａ、Ａ．Ｒ．Ｓｔｏｎａｓ、Ｓ．Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓ．Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＥ．Ｌ．Ｈｕ、「Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ Ｑ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｍｏｄｅｓ ｉｎ ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｐｕｍｐｅｄ ＧａＮ／ＩｎＧａＮ ｍｉｃｒｏｄｉｓｋｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｔｃｈｉｎｇ」Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｏｎ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ Ｎｉｔｒｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ（ＩＷＮＳ）、Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ、Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ、２００４年７月による。
【００７３】
補遺Ｃ−草稿。Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ（２００４年６月）における発表のために提出された、Ｅ．Ｄ．Ｈａｂｅｒｅｒ、Ｒ．Ｓｈａｒｍａ、Ｃ．Ｍｅｉｅｒ、Ａ．Ｒ．Ｓｔｏｎａｓ、Ｓ．Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｓ．Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、およびＥ．Ｌ．Ｈｕ、「Ｆｒｅｅ−ｓｔａｎｄｉｎｇ，ｏｐｔｉｃａｌｌｙ−ｐｕｍｐｅｄ，ＧａＮ／ＩｎＧａＮ ｍｉｃｒｏｄｉｓｋ ｌａｓｅｒｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｔｃｈｉｎｇ」による。
【００７４】
（結論）
これで本発明の好ましい実施形態の記述を終える。本発明の１つ以上の好ましい実施形態の上記の記述は、図示および説明の目的として示されている。網羅的であること、または本発明を開示された明確な形態に限定することは意図していない。多くの改変および変更が上記の教示の観点から考えられる。本発明の範囲は、この発明を実施するための最良の形態で限定されるのではなく、特許請求の範囲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】
ＩＩＩ−窒化物半導体構造を製造する方法であって、
前記方法は、電解質に対する前記半導体構造内の材料の電気化学的ポテンシャルを改変することにより、前記材料の選択的な光誘導性エッチングを実行することを含み、
前記材料の選択的な光誘導性エッチングは、
（１）前記材料からの光生成電子の抽出を妨げることによって、前記材料のエッチングを妨げるか、または、
（２）前記材料からの光生成電子を収集することによって、前記材料のエッチングを促進するか
によって実行される、方法。
【請求項２】
前記改変するステップは、前記半導体構造において１つ以上の電気的抵抗（非意図的にドープされた、ドープまたは合金化された）層または電子ブロッキング層の適切な配置を行うことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記改変するステップは、前記光誘導性エッチングのためにカソードを選択的に配置することをさらに含み、前記カソードは、前記カソードが接触する半導体層からの光生成電子の制御された収集のためのチャネルである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記改変するステップは、前記光誘導性エッチングの間に適切な光源を使用することをさらに含み、このことは、前記光生成電子を生成するために、投射光のエネルギーよりも低いバンドギャップのエネルギーを有する層において電子および正孔を光生成することを可能にする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記改変するステップは、前記光誘導性エッチングの間に適切な電解質の溶液を使用することをさらに含み、前記電解質の濃度およびタイプが、エッチング速度およびエッチング選択比を決定する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記半導体構造は、窒化物ベースのマイクロディスク共振器を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記半導体構造は、垂直方向に指向した窒化物ベースのエアギャップ分散型のＢｒａｇｇ反射器（ＤＢＲ）構造を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
（１）半導体構造または半導体デバイス内の１つ以上のエッチング可能な層からの電子のフローを妨げることにより、前記エッチング可能な層のエッチングを妨げる１つ以上の電気的抵抗層または層と、
（２）光電気化学（ＰＥＣ）エッチングの間に前記半導体構造または半導体デバイスのエッチングされる１つ以上の層と接触するカソードであって、前記カソードは、前記層からの光生成電子の制御された収集のためのチャネルであり、それにより、前記層のエッチングを促進する、カソードと
のうちの一方または両方の適切な配置により、半導体構造または半導体デバイスの電気的ポテンシャルを局所的に制御し、それにより、水平方向、垂直方向、または、水平方向および垂直方向の両方の組み合わせのＰＥＣエッチング速度を局所的に制御する方法。
【請求項１】
ＩＩＩ−窒化物半導体構造を製造する方法であって、
前記方法は、電解質に対する前記半導体構造内の材料の電気化学的ポテンシャルを改変することにより、前記材料の選択的な光誘導性エッチングを実行することを含み、
前記材料の選択的な光誘導性エッチングは、
（１）前記材料からの光生成電子の抽出を妨げることによって、前記材料のエッチングを妨げるか、または、
（２）前記材料からの光生成電子を収集することによって、前記材料のエッチングを促進するか
によって実行される、方法。
【請求項２】
前記改変するステップは、前記半導体構造において１つ以上の電気的抵抗（非意図的にドープされた、ドープまたは合金化された）層または電子ブロッキング層の適切な配置を行うことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記改変するステップは、前記光誘導性エッチングのためにカソードを選択的に配置することをさらに含み、前記カソードは、前記カソードが接触する半導体層からの光生成電子の制御された収集のためのチャネルである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記改変するステップは、前記光誘導性エッチングの間に適切な光源を使用することをさらに含み、このことは、前記光生成電子を生成するために、投射光のエネルギーよりも低いバンドギャップのエネルギーを有する層において電子および正孔を光生成することを可能にする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記改変するステップは、前記光誘導性エッチングの間に適切な電解質の溶液を使用することをさらに含み、前記電解質の濃度およびタイプが、エッチング速度およびエッチング選択比を決定する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記半導体構造は、窒化物ベースのマイクロディスク共振器を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記半導体構造は、垂直方向に指向した窒化物ベースのエアギャップ分散型のＢｒａｇｇ反射器（ＤＢＲ）構造を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
（１）半導体構造または半導体デバイス内の１つ以上のエッチング可能な層からの電子のフローを妨げることにより、前記エッチング可能な層のエッチングを妨げる１つ以上の電気的抵抗層または層と、
（２）光電気化学（ＰＥＣ）エッチングの間に前記半導体構造または半導体デバイスのエッチングされる１つ以上の層と接触するカソードであって、前記カソードは、前記層からの光生成電子の制御された収集のためのチャネルであり、それにより、前記層のエッチングを促進する、カソードと
のうちの一方または両方の適切な配置により、半導体構造または半導体デバイスの電気的ポテンシャルを局所的に制御し、それにより、水平方向、垂直方向、または、水平方向および垂直方向の両方の組み合わせのＰＥＣエッチング速度を局所的に制御する方法。
【図１】
【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】
【公開番号】特開２０１０−２１２７１８（Ｐ２０１０−２１２７１８Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０５９７８（Ｐ２０１０−１０５９７８）
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【分割の表示】特願２００７−５３９３４３（Ｐ２００７−５３９３４３）の分割
【原出願日】平成１７年１１月２日（２００５．１１．２）
【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）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【分割の表示】特願２００７−５３９３４３（Ｐ２００７−５３９３４３）の分割
【原出願日】平成１７年１１月２日（２００５．１１．２）
【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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