JP2022522750A - エピタキシャル側方成長層上の表面を平らにする方法 - Google Patents

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Abstract

島状ＩＩＩ族窒化物半導体層を伴う平滑な表面を取得することをもたらすエピタキシャル側方成長（ＥＬＯ）層上の表面を平らにする方法。島状ＩＩＩ族窒化物半導体層は、ＥＬＯ層が互いに合体する前、それらの成長を停止させることによって形成される。次いで、成長制限マスクが、少なくともいくつかのＩＩＩ族窒化物素子層が成長させられる前に除去される。マスクを除去することは、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層の側面ファセットへの過剰なガス供給を減少させ、それは、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層上で平滑な表面を取得することに役立ち得る。この方法は、シリコンおよび酸素原子等のマスクからの分解されたｎ型ドーパントによるｐ型層の補償も回避する。

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、以下の同時係属中かつ本発明の譲受人に譲渡された出願の３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ． Ｓｅｃｔｉｏｎ １１９（ｅ）（米国特許法第１１９条（ｅ））下の利益を主張する：
Ｔａｋｅｓｈｉ ＫａｍｉｋａｗａおよびＳｒｉｎｉｖａｓ Ｇａｎｄｒｏｔｈｕｌａによる「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＦＬＡＴＴＥＮＩＮＧ Ａ ＳＵＲＦＡＣＥ ＯＮ ＡＮ ＥＰＩＴＡＸＩＡＬ ＬＡＴＥＲＡＬ ＧＲＯＷＴＨ ＬＡＹＥＲ」と題され、２０１９年３月１日に出願された米国仮出願第６２／８１２，４５３号（弁理士整理番号第Ｇ＆Ｃ ３０７９４．０７２０ＵＳＰ１（ＵＣ ２０１９－４０９－１）号）。
上記出願は、参照することによって本明細書に組み込まれる。本願は、以下の同時係属中かつ本発明の譲受人に譲渡された出願に関する：
Ｔａｋｅｓｈｉ Ｋａｍｉｋａｗａ、Ｓｒｉｎｉｖａｓ Ｇａｎｄｒｏｔｈｕｌａ、 Ｈｏｎｇｊｉａｎ Ｌｉ、およびＤａｎｉｅｌ Ａ． Ｃｏｈｅｎによる「ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＲＥＭＯＶＩＮＧ Ａ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ」と題され、２０１９年１０月２４日に出願された米国実用特許出願第１６／６０８，０７１号（弁理士整理番号第３０７９４．０６５３ＷＯＵ１（ＵＣ ２０１７－６２１－１）号）、上記出願は、Ｔａｋｅｓｈｉ Ｋａｍｉｋａｗａ、Ｓｒｉｎｉｖａｓ Ｇａｎｄｒｏｔｈｕｌａ、 Ｈｏｎｇｊｉａｎ Ｌｉ、およびＤａｎｉｅｌ Ａ． Ｃｏｈｅｎによる「ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＲＥＭＯＶＩＮＧ Ａ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ」と題され、２０１８年５月７日に出願された同時係属中かつ本発明の譲受人に譲渡されたＰＣＴ国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ１８／３１３９３号（弁理士整理番号第３０７９４．０６５３ＷＯＵ１（ＵＣ ２０１７－６２１－２）号）の３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ． Ｓｅｃｔｉｏｎ ３６５（ｃ）（米国特許法第３６５条（ｃ））下の利益を主張し、上記出願は、Ｔａｋｅｓｈｉ Ｋａｍｉｋａｗａ、Ｓｒｉｎｉｖａｓ Ｇａｎｄｒｏｔｈｕｌａ、Ｈｏｎｇｊｉａｎ Ｌｉ、およびＤａｎｉｅｌ Ａ． Ｃｏｈｅｎによる「ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＲＥＭＯＶＩＮＧ Ａ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ」と題され、２０１７年５月５日に出願された同時係属中かつ本発明の譲受人に譲渡された米国仮特許出願第６２／５０２，２０５号（弁理士整理番号第３０７９４．０６５３ＵＳＰ１（ＵＣ ２０１７－６２１－１）号）の３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ． Ｓｅｃｔｉｏｎ １１９（ｅ）（米国特許法第１１９条（ｅ））下の利益を主張する。
Ｔａｋｅｓｈｉ Ｋａｍｉｋａｗａ、Ｓｒｉｎｉｖａｓ Ｇａｎｄｒｏｔｈｕｌａ、およびＨｏｎｇｊｉａｎ Ｌｉによる「ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＲＥＭＯＶＩＮＧ Ａ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＷＩＴＨ Ａ ＣＬＥＡＶＩＮＧ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ」と題され、２０１８年９月１７日に出願されたＰＣＴ国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ１８／５１３７５号（弁理士整理番号第３０７９４．０６５９ＷＯＵ１（ＵＣ ２０１８－０８６－２）号）、上記出願は、Ｔａｋｅｓｈｉ Ｋａｍｉｋａｗａ、Ｓｒｉｎｉｖａｓ Ｇａｎｄｒｏｔｈｕｌａ、およびＨｏｎｇｊｉａｎ Ｌｉによる「ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＲＥＭＯＶＩＮＧ Ａ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＷＩＴＨ Ａ ＣＬＥＡＶＩＮＧ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ」と題され、２０１７年９月１５日に出願された同時係属中かつ本発明の譲受人に譲渡された米国仮特許出願第６２／５５９，３７８号（弁理士整理番号第３０７９４．０６５９ＵＳＰ１（ＵＣ ２０１８－０８６－１）号）の３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ． Ｓｅｃｔｉｏｎ １１９（ｅ）（米国特許法第１１９条（ｅ））下の利益を主張する。
Ｔａｋｅｓｈｉ Ｋａｍｉｋａｗａ、Ｓｒｉｎｉｖａｓ Ｇａｎｄｒｏｔｈｕｌａ、およびＨｏｎｇｊｉａｎ Ｌｉによる「ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＮＧ ＮＯＮＰＯＬＡＲ ＡＮＤ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ ＤＥＶＩＣＥＳ ＵＳＩＮＧ ＥＰＩＴＡＸＩＡＬ ＬＡＴＥＲＡＬ ＯＶＥＲＧＲＯＷＴＨ」と題され、２０１９年４月１日に出願されたＰＣＴ国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ１９／２５１８７号（弁理士整理番号第３０７９４．０６８０ＷＯＵ１（ＵＣ ２０１８－４２７－２）号）、上記出願は、Ｔａｋｅｓｈｉ Ｋａｍｉｋａｗａ、Ｓｒｉｎｉｖａｓ Ｇａｎｄｒｏｔｈｕｌａ、およびＨｏｎｇｊｉａｎ Ｌｉによる「ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＮＧ ＮＯＮＰＯＬＡＲ ＡＮＤ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ ＤＥＶＩＣＥＳ ＢＹ ＵＳＩＮＧ ＬＡＴＥＲＡＬ ＯＶＥＲＧＲＯＷＴＨ」と題され、２０１８年３月３０日に出願された同時係属中かつ本発明の譲受人に譲渡された米国仮特許出願第６２／６５０，４８７号（弁理士整理番号第Ｇ＆Ｃ ３０７９４．０６８０ＵＳＰ１（ＵＣ ２０１８－４２７－１）号）の３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ． Ｓｅｃｔｉｏｎ １１９（ｅ）（米国特許法第１１９条（ｅ））下の利益を主張する。
Ｔａｋｅｓｈｉ ＫａｍｉｋａｗａおよびＳｒｉｎｉｖａｓ Ｇａｎｄｒｏｔｈｕｌａによる「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＤＩＶＩＤＩＮＧ Ａ ＢＡＲ ＯＦ ＯＮＥ ＯＲ ＭＯＲＥ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題され、２０１９年５月１７日に出願されたＰＣＴ国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ１９／３２９３６号（弁理士整理番号第３０７９４．０６８１ＷＯＵ１（ＵＣ ２０１８－６０５－２）号）、上記出願は、Ｔａｋｅｓｈｉ ＫａｍｉｋａｗａおよびＳｒｉｎｉｖａｓ Ｇａｎｄｒｏｔｈｕｌａによる「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＤＩＶＩＤＩＮＧ Ａ ＢＡＲ ＯＦ ＯＮＥ ＯＲ ＭＯＲＥ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題され、２０１８年５月１７日に出願された同時係属中かつ本発明の譲受人に譲渡された米国仮出願第６２／６７２，９１３号（弁理士整理番号第Ｇ＆Ｃ ３０７９４．０６８１ＵＳＰ１（ＵＣ ２０１８－６０５－１）号）の３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ． Ｓｅｃｔｉｏｎ １１９（ｅ）（米国特許法第１１９条（ｅ））下の利益を主張する。
Ｓｒｉｎｉｖａｓ ＧａｎｄｒｏｔｈｕｌａおよびＴａｋｅｓｈｉ Ｋａｍｉｋａｗａによる「ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＲＥＭＯＶＩＮＧ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＩＮＧ ＬＡＹＥＲＳ ＦＲＯＭ Ａ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＩＮＧ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ」と題され、２０１９年５月３０日に出願されたＰＣＴ国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ１９／３４６８６号（弁理士整理番号第３０７９４．０６８２ＷＯＵ１（ＵＣ ２０１８－６１４－２）号）、上記出願は、Ｓｒｉｎｉｖａｓ ＧａｎｄｒｏｔｈｕｌａおよびＴａｋｅｓｈｉ Ｋａｍｉｋａｗａによる「ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＲＥＭＯＶＩＮＧ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＩＮＧ ＬＡＹＥＲＳ ＦＲＯＭ Ａ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＩＮＧ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ」と題され、２０１８年５月３０日に出願された同時係属中かつ本発明の譲受人に譲渡された米国仮出願第６２／６７７，８３３号（弁理士整理番号第Ｇ＆Ｃ ３０７９４．０６８２ＵＳＰ１（ＵＣ ２０１８－６１４－１）号）の３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ． Ｓｅｃｔｉｏｎ １１９（ｅ）（米国特許法第１１９条（ｅ））下の利益を主張する。
Ｔａｋｅｓｈｉ ＫａｍｉｋａｗａおよびＳｒｉｎｉｖａｓ Ｇａｎｄｒｏｔｈｕｌａによる「ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＯＢＴＡＩＮＩＮＧ Ａ ＳＭＯＯＴＨ ＳＵＲＦＡＣＥ ＷＩＴＨ ＥＰＩＴＡＸＩＡＬ ＬＡＴＥＲＡＬ ＯＶＥＲＧＲＯＷＴＨ」と題され、２０１９年１０月３１日に出願されたＰＣＴ国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ１９／５９０８６号（弁理士整理番号第３０７９４．０６９３ＷＯＵ１（ＵＣ ２０１９－１６６－２）号）、上記出願は、Ｔａｋｅｓｈｉ ＫａｍｉｋａｗａおよびＳｒｉｎｉｖａｓ Ｇａｎｄｒｏｔｈｕｌａによる「ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＯＢＴＡＩＮＩＮＧ Ａ ＳＭＯＯＴＨ ＳＵＲＦＡＣＥ ＷＩＴＨ ＥＰＩＴＡＸＩＡＬ ＬＡＴＥＲＡＬ ＯＶＥＲＧＲＯＷＴＨ」と題され、２０１８年１０月３１日に出願された同時係属中かつ本発明の譲受人に譲渡された米国仮出願第６２／７５３，２２５号（弁理士整理番号第Ｇ＆Ｃ ３０７９４．０６９３ＵＳＰ１（ＵＣ ２０１９－１６６－１）号）の３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ． Ｓｅｃｔｉｏｎ １１９（ｅ）（米国特許法第１１９条（ｅ））下の利益を主張する。
Ｔａｋｅｓｈｉ Ｋａｍｉｋａｗａ、Ｓｒｉｎｉｖａｓ Ｇａｎｄｒｏｔｈｕｌａ、およびＭａｓａｈｉｒｏ Ａｒａｋｉによる「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＲＥＭＯＶＡＬ ＯＦ ＤＥＶＩＣＥＳ ＵＳＩＮＧ Ａ ＴＲＥＮＣＨ」と題され、２０２０年１月１６日に出願されたＰＣＴ国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０／１３９３４号（弁理士整理番号第３０７９４．０７１３ＷＯＵ１（ＵＣ ２０１９－３９８－２）号）、上記出願は、Ｔａｋｅｓｈｉ Ｋａｍｉｋａｗａ、Ｓｒｉｎｉｖａｓ Ｇａｎｄｒｏｔｈｕｌａ、およびＭａｓａｈｉｒｏ Ａｒａｋｉによる「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＲＥＭＯＶＡＬ ＯＦ ＤＥＶＩＣＥＳ ＵＳＩＮＧ Ａ ＴＲＥＮＣＨ」と題され、２０１９年１月１６日に出願された同時係属中かつ本発明の譲受人に譲渡された米国仮出願第６２／７９３，２５３号（弁理士整理番号第Ｇ＆Ｃ ３０７９４．０７１３ＵＳＰ１（ＵＣ ２０１９－３９８－１）号）の３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ． Ｓｅｃｔｉｏｎ １１９（ｅ）（米国特許法第１１９条（ｅ））下の利益を主張する。
それらの出願の全てが、参照することによって本明細書に組み込まれる。
（発明の分野）
本発明は、エピタキシャル側方成長層上の表面を平らにする方法に関する。
（関連技術の説明）
現在、一部の素子製造業者は、ＧａＮまたはＡｌＮ基板等のＩＩＩ族窒化物系基板を使用し、照明、光学記憶等のためのレーザダイオード（ＬＤ）および発光ダイオード（ＬＥＤ）を生産する。しかしながら、ＩＩＩ族窒化物系基板が非常に高価であることは周知である。
以前の試行が、ＩＩＩ族窒化物系基板からＩＩＩ族窒化物系半導体層を除去し、基板を再生利用するために行われてきた。一例では、ＩＩＩ族窒化物層が、最初に、成長制限マスクとエピタキシャル側方成長（ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｌａｔｅｒａｌ ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ：ＥＬＯ）を使用して、基板上に成長させられる。ＩＩＩ族窒化物層の成長は、ＩＩＩ族窒化物層が互いに合体する前に停止させられる。これは、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層上に***構造を作製する素子プロセスが実施された後、結果として生じる島状ＩＩＩ族窒化物半導体層を除去することを容易にする。
この方法を使用することは、金属有機化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）を使用して、別々のＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層上にＩＩＩ族窒化物素子層を成長させることを可能にする。ＭＯＣＶＤを使用する従来のエピタキシャル成長では、成長は、平坦な基板またはテンプレート層を伴う平坦な基板上で実施されることができる。しかしながら、ＩＩＩ族窒化物素子層は、別々のエピ層上で成長させられ、そのような成長は、別々のＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層を伴う基板上での平坦面エピ層を取得しない。
表面粗度を悪化させることは、各層が厚さの面内分布を有することを意味する。素子の特性を改良するために、各層の厚さの面内分布は、減少する必要がある。例えば、厚さの面内分布が、ｐ層におけるものである場合、光学閉じ込め因子は、各素子で異なる。表面粗度を改良することは、厚さの面内分布を減少させる。
別の側面において、成長制限マスクは、典型的に、ＳｉＯ２、ＳｉＮ等である。これらの場合、ＳｉおよびＯは、ＧａＮ層のためのｎ型ドーパントである。成長制限マスクが露出されている場合、また何らかによって覆われていない場合、ｐ型層が成長している間にｎ型層を補償することが可能であり得る。
本発明の目的は、ＩＩＩ族窒化物素子層の成長後に平滑な表面を取得することである。
上で説明される従来技術における限界を克服し、本明細書の熟読および理解に応じて明白となるであろう他の限界を克服するために、本発明は、別々のＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層を伴う平滑な表面を取得する方法を開示する。さらに、本発明は、別々のＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層上のＩＩＩ族窒化物素子層の表面粗度を改良することに成功している。
別の側面において、それらの上側を下に向けて素子を搭載するために、素子のバーの縁における縁成長を抑制することが重要である。材料ガスからの原子の非一様な供給が、この現象を引き起こす。本発明は、縁成長を抑制することに成功している。
具体的に、本発明は、以下のステップを実施する：ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層が、ＭＯＣＶＤまたは他の方法を介して、成長制限マスクを使用して基板上に成長させられる；ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層は、互いに別個であり、別々のままである；基板が、成長制限マスクを除去するためにＭＯＣＶＤリアクタから除去される；、成長制限マスクが、ウェットまたはドライエッチングによって除去される；ＩＩＩ族窒化物素子層が、成長制限マスクの除去後にＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層および基板上で成長させられ、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層をもたらす；、素子が、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層を使用して製作される；および、素子のバーが、基板から除去され、素子のバーが、劈開方法を使用してチップまたは個々の素子に分割される。
ＩＩＩ族窒化物素子層を成長させた後、それらの表面を平らにすることは困難である。これは、特に、三元および四元化合物ＩＩＩ族窒化物半導体層を含むＩＩＩ族窒化物半導体層に当てはまる。
研究は、成長の不均一が、ガスの非一様な供給によって引き起こされ、それが、表面の平坦性に影響を及ぼし、活性層に関して非一様な放出パターンをもたらすことを開示している。さらに、成長の不均一は、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層の縁の近傍の部分において発生し、それは、各部分における供給原子の量の差異によって引き起こされる。
本発明では、この成長の不均一の問題は、縁の数を増加させる分離されているＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層によって向上される。さらに、平坦な表面領域の幅が、共通ウエハを使用する従来の成長と比較して狭いので、成長の不均一が、より生じやすい。さらに、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層を成長させた後、および、ｐ型層等のＩＩＩ族窒化物素子層を成長させる前の成長制限マスクの除去は、成長の不均一をより起こりやすくする。
別の側面において、ＩＩＩ族窒化物層は、７００℃を上回る温度において成長させられ得、ある場合、成長温度は、結晶品質を改良するために１，０００℃超である。この高成長温度は、ＳｉＯ２成長制限マスクを成長雰囲気の中に解放されるＳｉ原子およびＯ原子に分解させる。この条件では、ｐ型層の成長中の分解されたＳｉ原子およびＯ原子は、ｎ型ドーパントとしてのＳｉおよびＯによるｐ型層の補償を引き起こす。残念ながら、この補償は、ｐ型層の直列抵抗の増加を引き起こす。本発明は、ｐ型層の成長の前に成長制限マスクを除去することによって、ｐ型層のこの補償を回避する。
概して、放出素子では、ＩＩＩ族窒化物素子層は、ｎ型層、活性層、電子遮断層（ＥＢＬ）、およびｐ型層の順で成長させられる。好ましくは、成長制限マスクは、ｐ型層を成長させる前に除去される。より好ましくは、成長制限マスクは、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層を成長させた後に除去される。こうすることによって、平滑な表面が、ＩＩＩ族窒化物素子層を成長させた後に島状ＩＩＩ族窒化物半導体層のために取得されることができる。
したがって、素子プロセスの前に成長制限マスクを除去することに２つの利点が存在する。１つの利点は、平滑な表面を取得することである。別の利点は、成長制限マスクの分解に起因するｐ型層の補償を回避することである。本発明を採用することは、両方の問題を解決することができる。
ここで、同様の参照番号が、全体を通して対応する部分を表す、図面を参照する。
図１（ａ）および１（ｂ）は、本発明の実施形態による、基板、成長制限マスク、およびエピタキシャル層の概略図である。 図１（ａ）および１（ｂ）は、本発明の実施形態による、基板、成長制限マスク、およびエピタキシャル層の概略図である。
図２（ａ）、２（ｂ）、２（ｃ）、２（ｄ）、２（ｅ）、２（ｆ）、２（ｇ）、２（ｈ）、および２（ｉ）は、本発明の実施形態による、成長制限マスク有りで取得された結果と成長制限マスク無しで取得された結果とを比較する概略図および走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。 図２（ａ）、２（ｂ）、２（ｃ）、２（ｄ）、２（ｅ）、２（ｆ）、２（ｇ）、２（ｈ）、および２（ｉ）は、本発明の実施形態による、成長制限マスク有りで取得された結果と成長制限マスク無しで取得された結果とを比較する概略図および走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。 図２（ａ）、２（ｂ）、２（ｃ）、２（ｄ）、２（ｅ）、２（ｆ）、２（ｇ）、２（ｈ）、および２（ｉ）は、本発明の実施形態による、成長制限マスク有りで取得された結果と成長制限マスク無しで取得された結果とを比較する概略図および走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。 図２（ａ）、２（ｂ）、２（ｃ）、２（ｄ）、２（ｅ）、２（ｆ）、２（ｇ）、２（ｈ）、および２（ｉ）は、本発明の実施形態による、成長制限マスク有りで取得された結果と成長制限マスク無しで取得された結果とを比較する概略図および走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。 図２（ａ）、２（ｂ）、２（ｃ）、２（ｄ）、２（ｅ）、２（ｆ）、２（ｇ）、２（ｈ）、および２（ｉ）は、本発明の実施形態による、成長制限マスク有りで取得された結果と成長制限マスク無しで取得された結果とを比較する概略図および走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。 図２（ａ）、２（ｂ）、２（ｃ）、２（ｄ）、２（ｅ）、２（ｆ）、２（ｇ）、２（ｈ）、および２（ｉ）は、本発明の実施形態による、成長制限マスク有りで取得された結果と成長制限マスク無しで取得された結果とを比較する概略図および走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。 図２（ａ）、２（ｂ）、２（ｃ）、２（ｄ）、２（ｅ）、２（ｆ）、２（ｇ）、２（ｈ）、および２（ｉ）は、本発明の実施形態による、成長制限マスク有りで取得された結果と成長制限マスク無しで取得された結果とを比較する概略図および走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。 図２（ａ）、２（ｂ）、２（ｃ）、２（ｄ）、２（ｅ）、２（ｆ）、２（ｇ）、２（ｈ）、および２（ｉ）は、本発明の実施形態による、成長制限マスク有りで取得された結果と成長制限マスク無しで取得された結果とを比較する概略図および走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。 図２（ａ）、２（ｂ）、２（ｃ）、２（ｄ）、２（ｅ）、２（ｆ）、２（ｇ）、２（ｈ）、および２（ｉ）は、本発明の実施形態による、成長制限マスク有りで取得された結果と成長制限マスク無しで取得された結果とを比較する概略図および走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。
図３（ａ）、３（ｂ）、３（ｃ）、３（ｄ）、３（ｅ）、および３（ｆ）は、本発明の一実施形態による、島状ＩＩＩ族窒化物系半導体層の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。 図３（ａ）、３（ｂ）、３（ｃ）、３（ｄ）、３（ｅ）、および３（ｆ）は、本発明の一実施形態による、島状ＩＩＩ族窒化物系半導体層の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。 図３（ａ）、３（ｂ）、３（ｃ）、３（ｄ）、３（ｅ）、および３（ｆ）は、本発明の一実施形態による、島状ＩＩＩ族窒化物系半導体層の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。 図３（ａ）、３（ｂ）、３（ｃ）、３（ｄ）、３（ｅ）、および３（ｆ）は、本発明の一実施形態による、島状ＩＩＩ族窒化物系半導体層の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。 図３（ａ）、３（ｂ）、３（ｃ）、３（ｄ）、３（ｅ）、および３（ｆ）は、本発明の一実施形態による、島状ＩＩＩ族窒化物系半導体層の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。 図３（ａ）、３（ｂ）、３（ｃ）、３（ｄ）、３（ｅ）、および３（ｆ）は、本発明の一実施形態による、島状ＩＩＩ族窒化物系半導体層の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。
図４は、本発明の一実施形態による、島状ＩＩＩ族窒化物系半導体層から形成されたレーザダイオード素子の断面図である。
図５（ａ）、５（ｂ）、５（ｃ）、および５（ｄ）は、本発明の一実施形態による、分割支援領域が素子のバーに沿って周期的な長さにおいて形成される様子を図示する。 図５（ａ）、５（ｂ）、５（ｃ）、および５（ｄ）は、本発明の一実施形態による、分割支援領域が素子のバーに沿って周期的な長さにおいて形成される様子を図示する。 図５（ａ）、５（ｂ）、５（ｃ）、および５（ｄ）は、本発明の一実施形態による、分割支援領域が素子のバーに沿って周期的な長さにおいて形成される様子を図示する。 図５（ａ）、５（ｂ）、５（ｃ）、および５（ｄ）は、本発明の一実施形態による、分割支援領域が素子のバーに沿って周期的な長さにおいて形成される様子を図示する。
図６（ａ）および６（ｂ）も、本発明の一実施形態による、分割支援領域が素子のバーに沿って周期的な長さにおいて形成される様子を図示する。
図７（ａ）および７（ｂ）は、それぞれ、（１－１００）ジャスト、（２０－２１）、および（２０－２－１）面に関して、除去された後の素子のバーの裏側、および素子のバーを除去した後の基板の表面のＳＥＭ画像を示す。
図８（ａ）、８（ｂ）、８（ｃ）、８（ｄ）、８（ｅ）、８（ｆ）、および８（ｇ）は、本発明の一実施形態による、素子のバーを除去するための手順を図示する。 図８（ａ）、８（ｂ）、８（ｃ）、８（ｄ）、８（ｅ）、８（ｆ）、および８（ｇ）は、本発明の一実施形態による、素子のバーを除去するための手順を図示する。 図８（ａ）、８（ｂ）、８（ｃ）、８（ｄ）、８（ｅ）、８（ｆ）、および８（ｇ）は、本発明の一実施形態による、素子のバーを除去するための手順を図示する。 図８（ａ）、８（ｂ）、８（ｃ）、８（ｄ）、８（ｅ）、８（ｆ）、および８（ｇ）は、本発明の一実施形態による、素子のバーを除去するための手順を図示する。
図９（ａ）および９（ｂ）は、異なる基板面からの素子のバーのＳＥＭ画像である。
図１０（ａ）、１０（ｂ）、１０（ｃ）、１０（ｄ）、および１０（ｅ）は、ｃ面（０００１）基板面からの素子のバーのＳＥＭ画像である。
図１１（ａ）および１１（ｂ）は、本発明の一実施形態による、複数の素子の複数のバーのために使用される成長制限マスクを図示する。
図１２（ａ）および１２（ｂ）は、素子のバーが除去された後のミスカット配向を伴わない（１－１００）面のための非常に平滑な表面のＳＥＭ画像である。
図１３（ａ）および１３（ｂ）は、ｍ面に向かって０．７度のミスカット配向を伴う（０００１）面のための素子のバーを除去した後の基板の表面のＳＥＭ画像である。
図１４は、素子のバーを除去した後の（２０－２１）自立ＧａＮ基板の表面に関するＳＥＭ画像および材料特性を示す。
図１５（ａ）、１５（ｂ）、１５（ｃ）、１５（ｄ）、１５（ｅ）、および１５（ｆ）は、本発明の一実施形態による、バーがポリマーテープを使用して基板から除去された後に素子のバーを分割するための手順を図示する。 図１５（ａ）、１５（ｂ）、１５（ｃ）、１５（ｄ）、１５（ｅ）、および１５（ｆ）は、本発明の一実施形態による、バーがポリマーテープを使用して基板から除去された後に素子のバーを分割するための手順を図示する。 図１５（ａ）、１５（ｂ）、１５（ｃ）、１５（ｄ）、１５（ｅ）、および１５（ｆ）は、本発明の一実施形態による、バーがポリマーテープを使用して基板から除去された後に素子のバーを分割するための手順を図示する。 図１５（ａ）、１５（ｂ）、１５（ｃ）、１５（ｄ）、１５（ｅ）、および１５（ｆ）は、本発明の一実施形態による、バーがポリマーテープを使用して基板から除去された後に素子のバーを分割するための手順を図示する。 図１５（ａ）、１５（ｂ）、１５（ｃ）、１５（ｄ）、１５（ｅ）、および１５（ｆ）は、本発明の一実施形態による、バーがポリマーテープを使用して基板から除去された後に素子のバーを分割するための手順を図示する。 図１５（ａ）、１５（ｂ）、１５（ｃ）、１５（ｄ）、１５（ｅ）、および１５（ｆ）は、本発明の一実施形態による、バーがポリマーテープを使用して基板から除去された後に素子のバーを分割するための手順を図示する。
図１６は、本発明の一実施形態による、素子のファセットのためのコーティングプロセスを図示する。
図１７（ａ）、１７（ｂ）、および１７（ｃ）は、本発明の一実施形態による、ワイヤボンドが素子に取り付けられ、ヒートシンクプレートが溝において分割される様子を図示する。 図１７（ａ）、１７（ｂ）、および１７（ｃ）は、本発明の一実施形態による、ワイヤボンドが素子に取り付けられ、ヒートシンクプレートが溝において分割される様子を図示する。
図１８（ａ）および１８（ｂ）は、本発明の一実施形態による、ヒートシンクプレートが別個の素子に分割される様子を図示する。
図１９（ａ）および１９（ｂ）は、本発明の一実施形態による、素子のための試験装置を図示する。
図２０は、本発明の一実施形態による、レーザダイオード素子のためのＴＯ－ｃａｎパッケージを図示する。
図２１は、本発明の一実施形態による、ヒートシンクプレートを含む素子のためのパッケージを図示する。
図２２（ａ）および２２（ｂ）は、本発明の一実施形態による、層屈曲領域内の層のエッチングを図示する。 図２２（ａ）および２２（ｂ）は、本発明の一実施形態による、層屈曲領域内の層のエッチングを図示する。
図２３（ａ）および２３（ｂ）は、本発明の一実施形態による、ポリマー膜の構造を図示する。
図２４（ａ）、２４（ｂ）、および２４（ｃ）は、本発明の実施形態による、成長制限マスク有無別の成長を図示する概略図である。 図２４（ａ）、２４（ｂ）、および２４（ｃ）は、本発明の実施形態による、成長制限マスク有無別の成長を図示する概略図である。 図２４（ａ）、２４（ｂ）、および２４（ｃ）は、本発明の実施形態による、成長制限マスク有無別の成長を図示する概略図である。
図２５（ａ）、２５（ｂ）、２５（ｃ）、および２５（ｄ）は、本発明の実施形態による、成長制限マスク有無別の成長を図示する概略図である。 図２５（ａ）、２５（ｂ）、２５（ｃ）、および２５（ｄ）は、本発明の実施形態による、成長制限マスク有無別の成長を図示する概略図である。 図２５（ａ）、２５（ｂ）、２５（ｃ）、および２５（ｄ）は、本発明の実施形態による、成長制限マスク有無別の成長を図示する概略図である。 図２５（ａ）、２５（ｂ）、２５（ｃ）、および２５（ｄ）は、本発明の実施形態による、成長制限マスク有無別の成長を図示する概略図である。
図２６（ａ）および２６（ｂ）は、本発明の実施形態による、成長制限マスク有無別の成長を図示する概略図である。
図２６（ａ）および２６（ｂ）は、本発明の実施形態による、成長制限マスク有無別の成長を図示する概略図である。 図２７（ａ）および２７（ｂ）は、発明の実施形態による、成長制限マスクの有無別のＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層およびＩＩＩ族窒化物素子層を成長させた後の残りの空間の形状を図示するＳＥＭ画像および概略図である。
図２８は、発明の実施形態による、それらの上側を下に向けてヒートシンクプレートに搭載された素子を図示する。
図２９（ａ）および２９（ｂ）は、発明の実施形態による、ＩＩＩ族窒化物素子層の表面を図示するＳＥＭ画像である。
図３０（ａ）および３０（ｂ）は、発明の実施形態による、成長制限マスクの除去後のＩＩＩ族窒化物素子層の接続を図示するＳＥＭ画像である。 図３１は、１つ以上の素子のバーを分割する方法を図示するフローチャートである。
以下の好ましい実施形態の説明では、本発明が実践され得る具体的実施形態が、参照される。他の実施形態も、利用され得、構造的変更が、本発明の範囲から逸脱することなく成され得ることを理解されたい。
（素子構造）
図１（ａ）および１（ｂ）は、本発明の一実施形態に従って製作される素子構造を図示する断面図である。
図１（ａ）の実施形態では、バルクＧａＮ基板１０１等のＩＩＩ族窒化物系基板１０１が、提供され、成長制限マスク１０２が、基板１０１の上または上方に形成される。縞状開放エリア１０３が、成長制限マスク１０２内に画定される。
非成長領域１０４は、成長制限マスク１０２内の隣接した開放エリア１０３から成長させられるＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５が成長制限マスク１０２の上で合体しないように作製されるとき、生じる。好ましくは、成長条件は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５がそのウィング領域上に２０μｍの横幅を有するように、最適化される。
追加のＩＩＩ族窒化物素子層１０６が、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の上または上方に堆積させられ、活性領域１０６ａ、電子遮断層（ＥＢＬ）１０６ｂ、およびクラッディング層１０６ｃ、および他の層を含み得る。
ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の厚さは、それが１つ以上の平坦な表面領域１０７、および非成長領域１０４に隣接したそれらの縁における層屈曲領域１０８の幅を決定するので、重要である。平坦な表面領域１０７の幅は、好ましくは、少なくとも５μｍであり、より好ましくは、１０μｍ以上であり、最も好ましくは、２０μｍ以上である。
ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５および追加のＩＩＩ族窒化物素子層１０６は、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９と称され、隣接した島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９は、非成長領域１０４によって分離されている。
非成長領域１０４の幅は、成長制限マスク１０２の分解の量を制御することができる。非成長領域１０４の幅が狭くなるほど、成長制限マスク１０２の分解の量が少なくなる。分解の量を低減させることは、成長制限マスク１０２の分解によるＩＩＩ族窒化物素子層１０６のｐ型層の補償を軽減し得る。
互いに隣接した島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の間の距離は、非成長領域１０４の幅であり、それは、概して、２０μｍ以下、好ましくは、５μｍ以下であるが、これらの値に限定されない。島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の各々は、別個の素子１１０に処理され得る。ＬＥＤ、ＬＤ、ショットキー障壁ダイオード、または金属酸化膜半導体電界効果トランジスタであり得る素子１１０は、平坦な表面領域１０７および／または開放エリア１０３上で処理される。さらに、素子１１０の形状は、概して、バーを備えている。
本発明では、基板１０１とＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５との間の接合強度は、成長制限マスク１０２によって弱められる。この場合、基板１０１とＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５との間の接合エリアは、開放エリア１０３である。開放エリア１０３の幅は、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の幅より狭い。成長制限マスク１０２と島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９との間の接合の強度は、弱い。さらに、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９は、概して、開放エリア１０３のみにおいて基板１０１に接合する。その結果として、接合エリアは、この方法が島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９を除去するために好ましいように、成長制限マスク１０２によって縮小される。
最後に、底層１１１が、存在し得、底層１１１は、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９間の非成長領域１０４内に生じ得る。島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９が底層１１１に接続された場合、基板１０１から島状半導体層１０９を除去することは困難であり得る。
（素子製作）
本発明を使用して素子１１０を製作するために使用されるステップが、下で説明される。
ステップ１：複数の開放エリア１０３を伴う成長制限マスク１０２を直接または間接的に基板１０１上に形成し、基板１０１は、ＩＩＩ族窒化物基板またはヘテロ基板である。
ステップ２：成長制限マスク１０２を使用して、成長が成長制限マスク１０２の縞状開放エリア１０３と平行な方向に延びているように、基板１０１上にＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５を成長させ、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５は、合体しない。
ステップ３：ＭＯＣＶＤリアクタからＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５を伴う基板１０１を除去する。成長制限マスク１０２は、フッ化水素（ＨＦ）または緩衝ＨＦ（ＢＨＦ）等のエッチング液を用いたウェットエッチング方法によって、基板１０１から除去される。
ステップ４：成長制限マスク１０２が除去された後、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６を成長させる。ＩＩＩ族窒化物素子層１０６は、成長制限マスク１０２の除去に起因して、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の上または上方に、およびＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５間の基板１０１表面の上または上方に成長させられる。
ステップ５：従来の方法を使用して、平坦な表面領域１０７において素子１１０を製作し、***構造、ｐ電極、パッド電極等が、所定の位置において島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９上に配置される。
ステップ６：素子１１０のバーの側面ファセットおよび平坦な表面領域１０７における劈開のための支援構造を形成する。
ステップ７：基板１０１から素子１１０のバーを除去する。
ステップ７．１：ポリマー膜を素子１１０のバーに取り付ける。
ステップ７．２：圧力をポリマー膜および基板１０１に加える。
ステップ７．３：圧力が加えられている間、膜および基板１０１の温度を低下させる。
ステップ７．４：素子１１０のバーを除去するために、ポリマー膜と基板１０１の材料との間の熱係数の差異を利用する。
ステップ８：素子１１０の別個のエリアにおいてｎ電極を製作する。
ステップ９：バーを別個の素子１１０またはチップに切断する。
ステップ１０：ヒートシンクプレート上に素子１１０を搭載する。
ステップ１１：レーザダイオード素子１１０のファセットをコーティングする。
ステップ１２：ヒートシンクプレートを別個の素子１１０に分割する。
ステップ１３：素子１１０をスクリーニングする。
ステップ１４：素子１１０をパッケージの上または中に搭載する。
これらのステップは、下でより詳細に解説される。
（ステップ１：成長制限マスクを形成する）
パターン化されたＳｉＯ２から成る成長制限マスク１０２が、ｍ面ＧａＮ基板１０１等の基板１０１上に堆積させられる。一実施形態では、成長制限マスク１０２は、開放エリア１０３によって分離された縞から成り、縞は、５０μｍの幅と、５０μｍの間隔とを有し、＜０００１＞軸に沿って向けられる。開放エリア１０３は、約２μｍ～１８０μｍ、より好ましくは、４μｍ～５０μｍの幅を伴って設計される。
図１（ｂ）は、代替実施形態を図示し、これらの技法が、ヘテロ基板１０１と２～１０μｍのＧａＮ中間層または下層等のテンプレート層１１２と共に使用され、層１１２は、ヘテロ基板１０１上に成長させられる。しかしながら、ヘテロ基板１０１上にテンプレート層１１２を成長させることは必要ではなく、代わりに、成長制限マスク１０２のＳｉＯ２が、ヘテロ基板１０１上に形成されることができ、次いで、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５が、ヘテロ基板１０１上に形成された成長制限マスク１０２上に直接成長させられることができる。
（ステップ２：基板上でＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層を成長させる）
図１（ａ）および１（ｂ）に示されるように、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５は、成長制限マスク１０２上に成長させられる。好ましくは、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５は、成長制限マスク１０２の上で合体しない。
一実施形態では、ＭＯＣＶＤが、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５のエピタキシャル成長のために使用される。ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５は、好ましくは、平滑な表面を取得するために、ＧａＮまたはＡｌＧａＮ層である。トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）および／またはトリエチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）が、ＩＩＩ族元素源として使用され、アンモニア（ＮＨ３）が、窒素を供給するために生ガスとして使用され、水素（Ｈ２）および窒素（Ｎ２）が、ＩＩＩ族元素源のキャリアガスとして使用される。エピ層のための平滑な表面を取得するために、キャリアガスに水素を含むことが重要である。ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の厚さは、約３μｍ～１００μｍである。
（ステップ３：ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層を伴う基板がＭＯＣＶＤリアクタから除去される）
ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５が成長させられた後、成長制限マスク１０２を除去するために、基板１０１が、ＭＯＣＶＤリアクタから除去される。成長制限マスク１０２は、ＨＦまたはＢＨＦ等を用いたウェットエッチングによって除去される。こうすることによって、成長制限マスク１０２によって覆われたエリアが、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６を成長させるために使用されることができる。これは、成長制限マスク１０２を除去する前と比較して、基板１０１上の成長エリアを増加させる。
（ステップ４：複数のＩＩＩ族窒化物素子層を成長させる）
成長制限マスク１０２の除去後、基板１０１は、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６のエピタキシャル成長のために、ＭＯＣＶＤリアクタの中に戻るように装填される。
トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、およびトリエチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）が、ＩＩＩ族元素源として使用され、アンモニア（ＮＨ３）が、窒素を供給するために生ガスとして使用され、水素（Ｈ２）および窒素（Ｎ２）が、ＩＩＩ族元素源のキャリアガスとして使用される。エピ層のための平滑な表面を取得するために、キャリアガスに水素を含むことが重要である。
生理食塩水およびビス（シクロペンタジエニル）マグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）が、ｎ型およびｐ型ドーパントとして使用される。圧力設定は、典型的に、５０～７６０トルである。ＩＩＩ族窒化物素子層１０６は、概して、７００℃～１，２５０℃の温度範囲において成長させられる。
例えば、成長パラメータは、以下を含む：ＴＭＧは、１２ｓｃｃｍであり、ＮＨ３は、８ｓｌｍであり、キャリアガスは、３ｓｌｍであり、ＳｉＨ４は、１．０ｓｃｃｍであり、Ｖ／ＩＩＩ比は、約７，７００である。これらの成長条件は、一例であり、条件は、層の各々のために変更および最適化されることができる。
（成長制限マスクの有する結果と成長制限マスクを有しない結果とを比較する）
成長制限マスク１０２を有して取得された、および有しないで取得されたＩＩＩ族窒化物素子層１０６が、図２（ａ）、２（ｂ）、２（ｃ）、２（ｄ）、２（ｅ）、２（ｆ）、２（ｇ）、２（ｈ）、および２（ｉ）に図示される。具体的に、これらの図は、成長制限マスク１０２の少なくとも一部を除去することによって取得された結果を図示する。
図２（ａ）に示されるように、成長制限マスク１０２が、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６が成長させられるときに定位置に留まる場合、ＴＭＧａ、ＴＥＧａ、ＴＭＩｎ、ＴＭＡｌ、ＮＨ３等の供給ガスは、成長制限マスク１０２の露出エリア２０１において消費されない。代わりに、大量の供給ガス２０２が、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の縁の近傍で見出される。これは、供給ガス２０２の非一様性をもたらす。
図２（ｂ）に示されるように、成長制限マスク１０２の除去後、供給ガス２０２は、成長制限マスク１０２が除去されたエリア２０３内で消費される。成長制限マスク１０２の除去は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の縁の近傍の供給ガス２０２の量を減少させる。これは、供給ガス２０２のさらなる一様性をもたらす。
上記の機構を確認するために、２つのサンプルが、調製された。２つのサンプルのＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５が、同時に調製された。両方のサンプルは、平滑な表面を有した。第１のサンプルは、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６を成長させる前、成長制限マスク１０２を除去しなかったが、第２のサンプルは、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６を成長させる前、成長制限マスク１０２を除去した。２つのサンプルは、ＭＯＣＶＤチャンバの中に同時装填された。
成長制限マスク１０２が除去されなかった場合、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の縁における過剰な供給ガス２０２は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の表面において成長の非一様性を引き起こした。図２（ｃ）の画像（１）に示されるように、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５上の縁の領域は、時として、層の中心より厚くなった。これは、粗面形態をもたらした。
成長制限マスク１０２が除去された場合、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の縁における過剰な供給ガス２０２は、成長制限マスク１０２を排除することによって低減させられた。成長制限マスク１０２の除去後のエリア２０３内の供給ガス２０２の消費は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の縁における過剰な供給ガス２０２を軽減し得る。これは、図２（ｃ）の画像（２）に示されるような平滑な表面を取得することをもたらす。
さらに、フォトルミネセンス（ＰＬ）測定も、２つのサンプルに対して行われた。図２（ｄ）に示されるように、表面形態が、ＰＬ画像に影響を及ぼした。図２（ｄ）の画像（１）に示される成長制限マスク１０２を伴うサンプルは、ＰＬ画像に強い変動を有した。他方で、図２（ｄ）の画像（２）に示される成長制限マスク１０２を伴わないサンプルは、ＰＬ画像に著しく低減させられた変動を有した。これは、この技法が素子１１０のために改良された特性をもたらし得ることを示す。
上記のように、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６は、種々のタイプの層を含むことができる。１つのタイプは、低温成長層または活性層等のＩｎ含有層である。別のタイプは、ＡｌＧａＮクラッディング層および／またはＥＢＬ層等のＡｌ含有層である。さらに別のタイプは、ｐ－ＧａＮ層、ｐ－ＩｎＧａＮ接触層等のｐ型層である。これらの層は、供給ガスの非一様性による影響を受けやすい。これらの層を成長させるとき、本発明は、非常に効果的である。
（限定されたエリアエピタキシ（ＬＡＥ））
米国特許出願公開第ＵＳ２０１７／００９２８１０Ａ１号によると、いくつかの錐体ヒロックが、エピ層を成長させた後のｍ面膜の表面上に観察された。さらに、波形表面および陥没部分が、成長表面上に出現し、それは、表面粗度を悪化させた。これは、ＬＤ構造が表面上に製作されるとき、非常に深刻な問題である。その理由により、無極性および半極性基板上にエピタキシャル層を成長させる方が良いが、それは、困難であることが周知である。
例えば、いくつかの論文によると、平滑な表面が、基板の成長表面のオフ角度（＞１度）を制御することによって取得されることができ、Ｎ２キャリアガス条件を使用することによっても取得されることができる。しかしながら、これらは、高い生産コストにより、大量生産のための非常に限定的な条件である。さらに、ＧａＮ基板は、それらの製作方法から、起源に対してオフ角度の大きな変動を有する。例えば、基板がオフ角度の広い面内分布を有する場合、基板は、ウエハにおいて、これらの点において異なる表面形態を有する。この場合、収率が、オフ角度の広い面内分布によって低減させられる。したがって、この技法がオフ角度面内分布に依存しないことが必要である。
本発明は、これらの問題を下に記載されるように解決する。
１．成長エリアは、基板の縁から、成長制限マスクエリアによって限定される。
２．パターン化された基板は、ｍ面からｃ面に向かって－１６度～＋３０度に及ぶオフ角度配向を有する、無極性または半極性基板である。加えて、ＩＩＩ族窒化物系半導体層を伴うヘテロ基板は、ｍ面からｃ面に向かって＋１６度～－３０度に及ぶオフ角度配向を有する。
３．島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９は、ＩＩＩ族窒化物系半導体結晶のａ軸と垂直である長辺を有する。
４．ＭＯＣＶＤ成長中、水素雰囲気が、使用されることができる。
５．島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９は、互いに合体しない。
少なくとも上記の＃１、＃２、および＃３を使用して、平滑な表面を伴うバーが、取得される。＃１、＃２、＃３、＃４、および＃５のあらゆるものが行われることが、より好ましい。
図３（ａ）、３（ｂ）、３（ｃ）、３（ｄ）、３（ｅ）、および３（ｆ）に示されるように、本発明は、種々の面および種々のオフ角度を伴って、錐体ヒロックおよび陥没部分を伴わない平滑な上面を有する島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９を取得することができる。結果は、以下のように解説される。
図３（ａ）は、ｃ軸に向かって－１．０度ミスカットを伴うｍ面（１－１００）上の島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の画像を示す。
図３（ｂ）は、（１）０度、（２）－０．４５度、（３）－０．６度、および（４）－１．０度を含むｍ面（１－１００）の異なるミスカット配向を伴う島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の画像を示す。
図３（ｃ）は、＋ｃ面に向かうｍ面（１－１００）からの異なるオフ角度（（１）０度における（１０－１０）面、（２）＋１０度における（３０－３１）面、および（３）＋１５度における（２０－２１）面を含む）を伴う島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の画像を示す。
図３（ｄ）は、－ｃ面（０００１）に向かうｍ面（１－１００）からの異なるオフ角度（（１）０度における（１０－１０）面、（２）－１５度における（２０－２－１）面、および（３）－２８度における（１０－１－１）面を含む）を伴う島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の画像を示す。
図３（ｅ）は、ｍ面（１－１００）に向かうｃ面（０００１）からの異なるミスカット配向（（１）０．２度ミスカットおよび（２）０．８度ミスカットを含む）を伴う島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の画像を示す。
図３（ｆ）は、ＡｌＧａＮ層のＡｌ組成が３％～５％である（１－１００）、（２０－２１）、（２０－２－１）、（１－１００）、（２０－２１）、および（２０－２－１）を含む種々の面上にＡｌＧａＮ層を伴う島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の画像を示す。図３（ｆ）に示されるように、ＡｌＧａＮ層を使用して、平滑な表面が、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９のために取得されることができる。
それらの結果は、以下の成長条件によって取得された。
一実施形態では、成長圧力は、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９のために広い幅を取得するために、６０～７６０トルに及ぶが、成長圧力は、好ましくは、１００～３００トルに及び；成長温度は、９００℃～１，２００℃に及び；Ｖ／ＩＩＩ比は、１，０００～３０，０００、より好ましくは、３，０００～１０，０００に及び；ＴＭＧは、２～２０ｓｃｃｍであり；ＮＨ３は、３～１０ｓｌｍに及び；キャリアガスは、水素ガスのみ、または水素および窒素ガスの両方である。平滑な表面を取得するために、各面の成長条件は、従来の方法によって最適化される必要がある。
約２～８時間にわたって成長した後、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５は、約８～５０μｍの厚さと、約２０～１５０μｍのバー幅とを有し、バー幅は、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の幅を備えている。
この方法は、種々の半極性および無極性面基板１０１、および極性ｃ面基板１０１を使用して、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５のために平滑な表面を取得することができる。したがって、本発明は、基板１０１のオフ角度に依存しない種々の面を採用することができる。
（ＩＩＩ族窒化物素子層）
図４は、光学共振器と垂直な方向に沿って製作されたＩＩＩ族窒化物半導体レーザダイオード素子１１０の断面側面図である。
素子１１０は、従来の方法によって平坦な表面領域１０７上に製作され、***構造、ｐ電極、ｎ電極、パッド等が、所定の位置において島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９上に配置される。（図は、屈曲領域１０８を説明しない。）
レーザダイオード素子１１０は、成長制限マスク１０２の上に堆積させられたＥＬＯ ＧａＮ系層１０５の上に成長させられた、述べられた順に互いに重なり合って置かれた以下のＩＩＩ族窒化物素子層１０６から成る：ｎ－Ａｌ０．０６ＧａＮクラッディング層４０１、ｎ－ＧａＮ導波管層４０２、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層４０３、ＡｌＧａＮ ＥＢＬ層４０４、ｐ－ＧａＮ導波管層４０５、ＩＴＯクラッディング層４０６、ＳｉＯ２電流制限層４０７、およびｐ電極４０８。
ＭＯＣＶＤは、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６のエピタキシャル成長のために使用される。トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、およびトリエチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）が、ＩＩＩ族元素源として使用され、アンモニア（ＮＨ３）が、窒素を供給するために生ガスとして使用され、水素（Ｈ２）および窒素（Ｎ２）が、ＩＩＩ族元素源のキャリアガスとして使用される。生理食塩水およびビス（シクロペンタジエニル）マグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）が、それぞれ、ｎ型およびｐ型ドーパントとして使用される。圧力設定は、典型的に、５０～７６０トルである。ＩＩＩ族窒化物素子層１０６は、概して、７００℃～１，２５０℃の温度範囲において成長させられる。他の成長パラメータは、以下を含む：ＴＭＧは、１２ｓｃｃｍであり、ＮＨ３は、８ｓｌｍであり、キャリアガスは、３ｓｌｍであり、ＳｉＨ４は、１．０ｓｃｃｍであり、Ｖ／ＩＩＩ比は、約７，７００である。これらの成長条件は、一例にすぎず、条件は、上で説明される層の各々のために変更および最適化されることができる。
光学共振器は、***縞構造から成り、***縞構造は、ＩＴＯクラッディング層４０６、ＳｉＯ２電流制限層４０７、およびｐ電極４０８から成る。光学共振器は、水平方向に光閉じ込めを提供する。***縞構造の幅は、約１．０～３０μｍであり、典型的に、１０μｍである。
フォトリソグラフィおよびドライエッチング等の従来の方法が、***縞構造を製作するために使用されることができる。（表面から***底部までの）***深度は、ｐ－ＧａＮ導波管層４０５内にある。***深度は、シミュレーションまたは前の実験データに基づいて、ドライエッチングが実施される前に事前決定される。
一実施形態では、ｐ電極４０８は、以下の材料のうちの１つ以上のものから成り得る：Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｇ、Ａｕ等。例えば、ｐ電極４０８は、Ｐｄ－Ｎｉ－Ａｕ（３－３０－３００ｎｍの厚さを伴う）から成り得る。これらの材料は、電子ビーム蒸着、スパッタ、熱蒸着等によって堆積させられ得る。加えて、ｐ電極４０８は、典型的に、ＩＴＯクラッディング層４０６上に堆積させられる。
（成長制限マスクおよびＩＩＩ族窒化物素子層）
成長制限マスク１０２がＩＩＩ族窒化物素子層１０６の成長の前に除去される場合、懸念が存在する。懸念は、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９が底層１１１と接続するときに生じる。２つの層１０９、１１１が、互いに接続する場合、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９を除去することは困難である。しかしながら、図２（ｆ）および２（ｇ）は、２つの層１０９、１１１が互いに接続していない状況を図示し、図２（ｆ）は、底部エリア２０４によって底層１１１から分離された島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９を図示し、図２（ｇ）は、底部エリア２０４ａおよび２０４ｂによって底層１１１から分離された島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９を示す。両方の事例において、底層１１１は、成長制限マスク１０２の縁において成長しないか、または、非常に遅い成長率を有する。この結果は、成長制限マスク１０２の縁が島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の成長で使用される供給ガス２０２から底部エリア２０４を遮蔽するので生じる。
（ステップ５：素子プロセス）
ステップ４の後、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９は、互いに分離される。本発明は、成長制限マスク１０２を通してＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の成長を可能にする限り、ＩＩＩ族窒化物基板１０１またはサファイア、ＳｉＣ、ＬｉＡｌＯ２、Ｓｉ等のヘテロ基板１０１のいずれかを使用することができる。ＩＩＩ族窒化物基板１０１を使用する場合、本発明は、高品質ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５を取得し、ホモエピタキシャル成長に起因するエピタキシャル成長中の基板１０１の曲がりまたは湾曲を回避することができる。結果として、本発明は、転位およびスタッキング障害等の低減させられた欠陥密度を伴う素子１１０を容易に取得することもできる。
（ステップ６：平坦な表面領域および側面ファセットにおける劈開のための構造を形成する）
図５（ａ）、５（ｂ）、５（ｃ）、および５（ｄ）に示されるように、このステップの目標は、素子１１０のバー５０１が基板１０１から除去される前、素子１１０のバー５０１を分割する準備をすることである。分割支援領域５０２が、周期的な長さにおいて形成され、各周期は、素子１１０の長さによって決定される。例えば、レーザダイオード素子１１０の場合、１つの周期は、３００～１，２００μｍであるように設定される。
各分割支援領域５０２は、図５（ａ）に示されるように、ダイヤモンド先端付きスクライバまたはレーザスクライバによって彫られる線、または図５（ｂ）に示されるように、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）またはＩＣＰ（誘導結合プラズマ）等のドライエッチングによって形成される溝であるが、それらの方法に限定されない。分割支援領域５０２は、バー５０１の両側に、またはバー５０１の片側に形成され得る。分割支援領域５０２の深度は、好ましくは、１μｍ以上である。
分割支援領域５０２が、任意の他の部分より弱いので、両方の場合が、バー５０１を分割支援領域５０２において別個の素子１１０に分割することができる。分割支援領域５０２は、素子１１０の長さを精密に決定し得るように、意図的ではない位置でバー５０１を切断することを回避する。
分割支援領域５０２は、***構造内にある電流注入領域５０３、ｐ電極４０８、および層屈曲領域１０８を回避する様式で、平坦な表面領域１０７に生成されるが、ＳｉＯ２電流制限層４０７の少なくとも一部を包含し得る。
図５（ａ）および５（ｂ）に示されるように、分割支援領域５０２は、第１のファセット５０４、随意に、第２のファセット５０５に形成され、それらは、平らにされたエリアであるので処理することが容易である。第３のファセット５０６は、回避され得る。
図５（ｃ）に示されるように、分割支援領域５０２は、第２のファセット５０５のみに形成されることが好ましくあり得、その場合、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の小さい幅を使用しなければならない。この場合、それは、素子１１０のバー５０１を精密に分割することができる。
さらに、図５（ｄ）に示されるように、ｐ電極４０８、誘電体層４０７、およびワイヤ接合のためのｐパッド等が、分割支援領域５０２を回避することができる。こうすることによって、図６（ａ）は、図６（ｂ）のように変更される。
図７（ａ）のＳＥＭ画像に示されるように、バー５０１の裏側は、除去された後、２つの異なる部分を有し、１つは、２本の白色鎖線の間にある別個のエリアであり、もう１つは、別個のエリアの外側にあるウィング領域である。２つの異なる部分は、異なる表面形態を有し、それは、劈開線が真っ直ぐ進むことを防止する機会であり得る。それ以外に、マスクと島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の裏側表面との間の相互作用に起因して、ウィング領域内にいくつかの変動が存在する。図７（ｂ）は、バー５０１が除去された後の基板１０１の表面のＳＥＭ画像を示す。
したがって、分割支援領域５０２が、図５（ａ）、５（ｂ）、５（ｃ）、および５（ｄ）に示されるように、第１のファセット５０４および／または第２のファセット５０５上に形成されることが好ましい。こうすることによって、分割支援領域５０２の形状は、一様に形成される。バー５０１を切断するためのブレードがバー５０１の裏側に接触することが、非常に好ましい。こうすることによって、劈開は、バー５０１の上面において分割支援領域５０２から開始する。
（ステップ７：基板から素子のバーを除去する）
バー５０１を除去するこのステップは、図８（ａ）、８（ｂ）、８（ｃ）、８（ｄ）、８（ｅ）、８（ｆ）、および８（ｇ）を使用して解説される。
ステップ７．１は、図８（ａ）に示されるように、ポリマー膜８０１を素子１１０のバー５０１に取り付けることを含む。本実施形態では、ポリマー膜８０１は、基膜８０２と、接着剤８０３と、バッキング膜８０４とから成る。
ステップ７．２は、図８（ｂ）に示されるように、プレート８０６を使用して、圧力８０５をポリマー膜８０１および基板１０１に加えることを含む。圧力８０５を加えることの目標は、素子１１０のバー５０１の間にポリマー膜８０１を置くことである。ポリマー膜８０１は、素子１１０のバー５０１より軟質であるので、ポリマー層８０１は、素子１１０のバー５０１を容易に包囲することができる。好ましくは、ポリマー膜８０１は、それを軟化させるために加熱され、それは、ポリマー膜８０１が素子１１０のバー５０１を被覆することを容易にする。
ステップ７．３は、加えられた圧力８０５を維持しながら、ポリマー膜８０１および基板１０１の温度を低下させることを含む。温度の変化中、圧力８０５を加えることは必要ではない。
ステップ７．４は、素子１１０のバー５０１を除去するために、ポリマー膜８０１と基板１０１との間の熱係数の差異を利用することを含む。
図８（ｃ）に示されるように、ポリマー膜８０１は、温度が低下するにつれて収縮する。結果として、ポリマー膜８０１の底部は、図８（ｄ）に示されるように、素子１１０のバー５０１の上部より低い。
図８（ｃ）に示されるように、ポリマー膜８０１は、素子１１０のバー５０１の側面ファセットにおいて水平方向に圧力８０５を加え、劈開点８０７を露出させ、素子１１０のバー５０１を下向きに斜めに８０８傾けることができる。側面ファセットから加えられるこの圧力８０５は、素子１１０のバー５０１が基板１０１から効果的に除去されることを可能にする。低温中、ポリマー膜８０１は、ポリマー膜８０１の上部から素子１１０のバー５０１まで加えられた圧力８０５を維持する。
種々の方法が、温度を低下させるために使用され得る。例えば、基板１０１およびポリマー膜８０１は、圧力８０５を加えながら、同時に（例えば、７７°Ｋにおける）液体Ｎ２の中に入れられることができる。基板１０１およびポリマー膜８０１の温度も、圧電トランスデューサを用いて制御されることができる。さらに、圧力８０５をポリマー膜８０１に加えるプレート８０６は、ポリマー膜８０１との接触の前および／または接触中に低温に冷やされることができる。こうすることによって、ポリマー膜８０１は、冷やされ、大きい熱膨張係数に起因して圧力８０５を素子１１０のバー５０１に加えることができる。
温度を低下させるとき、基板１０１およびポリマー膜８０１は、大気中水分によって湿らされ得る。この場合、温度低下は、乾燥空気雰囲気または乾燥Ｎ２雰囲気内で行われることができ、それは、基板１０１およびポリマー膜８０１が湿らせることを回避する。
その後、温度は、例えば、室温まで上昇し、圧力８０５は、もはやポリマー膜８０１に加えられなくなる。その時点で、素子１１０のバー５０１は、基板１０１からすでに除去されており、ポリマー膜８０１は、次いで、基板１０１から分離される。図８（ｅ）に示されるように、ポリマー膜８０１、特に、接着剤８０３を有するポリマー膜８０１を使用するとき、素子１１０のバー５０１は、容易かつ迅速な様式でポリマー膜８０１を使用して除去されることができる。
図８（ｆ）に示されるように、成長条件に応じて、素子１１０のバー５０１の間で異なる高さｔを有する機会が存在し得る。この場合、ポリマー膜８０１を用いた除去方法は、図８（ｇ）に示されるように、これらの膜８０１が可撓性かつ軟質であるので、素子１１０の異なる高さのバー５０１を除去することに長けている。
（バーを除去する方法）
ポリマー膜８０１と素子１１０の半導体材料との間の異なる熱膨張係数を利用して、水平方向の圧力が、基板１０１全体に一様に加えられる。素子１１０のバー５０１は、素子１１０のバー５０１を切断することなく、基板１０１から除去されることができる。これは、バー５０１を除去することにおいて達成される高い収率によって証明されている。
図９（ａ）、９（ｂ）、１０（ａ）、１０（ｂ）、１０（ｃ）、１０（ｄ）、および１０（ｅ）のＳＥＭ画像に示されるように、この方法は、（１－１００）ジャスト、（２０－２１）、（２０－２－１）、および（０００１）等の多くの異なる基板１０１面から素子１１０のバー５０１を除去することができる。これらの例では、バー５０１の長さは、約１．２ｍｍである。さらに、（２０－２１）および（２０－２－１）面が、バルクＧａＮ基板１０１の劈開ファセットではないにしても、この方法は、容易な様式でバー５０１を切断することなくバー５０１を除去することができる。換言すると、この方法の利点は、この方法が基板１０１面に依存しないので、バー５０１が同じ方法を用いて異なる基板１０１面から除去され得ることである。より好ましくは、それは、バー５０１を除去するとき、ＧａＮ結晶上のｍ面の劈開を利用することができる。基板１０１が、（２０－２１）、（２０－２－１）、または（０００１）等のｍ面基板１０１ではない場合、除去後の別個のエリアの表面は、その表面の一部としてｍ面を含み、バー５０１は、より少ない圧力によって除去されることができる。
素子１１０のバー５０１は、図１１（ａ）および１１（ｂ）に示されるように、長辺および短辺を伴う長方形である。圧力が、図８（ｃ）に示されるように、垂直方向からバー５０１の長辺に対して水平方向にそのような形状を有する素子１１０のバー５０１に加えられる。こうすることによって、効果的な衝撃が、劈開点８０７に与えられることができ、それは、基板１０１から素子１１０のバー５０１を除去する。成長制限マスク１０２は、好ましくは、ポリマー膜８０１を素子１１０のバー５０１に取り付ける前、ウェットエッチング等によって基板１０１から排除される。成長制限マスク１０２を排除することは、素子１１０のバー５０１の下の劈開点８０７において圧力を加えるための空間を作製し、それは、図８（ｃ）に示されるように、素子１１０のバー５０１斜めに下向きに８０８傾けることができる。
ポリマー膜８０１を使用するこの方法は、広いエリアにわたり一様に、適切な量で、圧力８０５を素子１１０のバー５０１に加えることができる。ポリマー膜８０１の種類および／または温度と、温度の上昇および／または下降率とを選択することは、素子１１０のバー５０１に加えられる圧力８０５の量を制御することができる。加えて、本発明は、温度の上昇および／または下降率によって限定されず、熱硬化性樹脂膜が、温度を上昇させるときに素子１１０のバー５０１を除去するために使用され得る。再度、それは、バー５０１を除去するための高い収率をもたらす。
大量生産では、場合によっては、基板１０１上の素子１１０の全てのバー５０１、特に、広いエリアを伴うものを除去することは困難である。時として、素子１１０のいくつかのバー５０１が、素子１１０の１つ以上のバー５０１の除去後に基板１０１上に留まる機会が存在する。上で説明される従来技術の方法では、ウエハと支持金属との間の金属接合プロセスに起因して、除去プロセスを繰り返すことは困難である。
他方で、ポリマー膜８０１とＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５を伴う基板１０１とを使用するこの除去方法は、何回も繰り返されることができる。素子１１０のいくつかのバー５０１が、基板１０１上に留まるとき、この方法を繰り返すことは、素子１１０の残りのバーが５０１完全に基板１０１から除去されることを可能にする。
この除去方法が、金属接合等の壊滅的なプロセスを含まないので、それは、繰り返し可能なプロセスであり得る。この除去方法を繰り返すことによって、素子１１０のバー５０１の殆ど全てが、２インチ、４インチ、または他のウエハサイズ等の基板１０１を含む基板１０１から除去されることができる。
（ｍ面の別個のエリアにおける劈開）
ｍ面ファセットを利用する劈開方法が、ここで解説される。図７（ａ）および７（ｂ）は、それぞれ、（１－１００）ジャスト、（２０－２１）、および（２０－２－１）面に関して、除去された後の素子１１０のバーの裏側、および素子１１０のバー５０１を除去した後の基板１０１の表面のＳＥＭ画像を示す。（１－１００）ジャストの面のためのバー５０１の裏側は、他の面と比較して、図７（ｂ）に示されるような（１－１００）面のためのバー５０１を除去した後の基板１０１の表面のように、図７（ａ）に示されるような比較的に平滑な表面であることが分かり得る。
図１２（ａ）の画像および図１２（ｂ）のその拡大に示されるように、素子１１０のバー５０１が除去された後のミスカット配向を伴わない（１－１００）面に関して、非常に平滑な表面を取得することが可能であり、表面は、ＶＣＳＥＬのためのファセットとして使用されるために十分に平滑である。図１３（ａ）の画像および図１３（ｂ）のその拡大に示されるように、素子１１０のバー５０１を除去した後の基板１０１の表面は、ｍ面に向かって０．７度のミスカット配向を伴う（０００１）面に関して、くぼみがある。
図７（ｂ）に示されるように、半極性（２０－２１）および（２０－２－１）面のための素子１１０のバー５０１の裏側は、周期的な凹面および凸面を有した。これらの結果では、劈開点における界面は、ｍ面ファセットであった。劈開界面は、レーザ走査型共焦点顕微鏡（ＬＳＣＭ）を使用して測定された。
ＬＳＣＭによる測定を含む図１４の画像は、素子１１０のバー５０１を除去した後の（２０－２１）自立ＧａＮ基板１０１の表面を示す。陥没領域の表面は、（２０－２１）基板１０１の表面から１５度傾転され、（２０－２１）基板１０１の表面は、ｍ面から１５度傾転される。したがって、陥没領域の表面は、ｍ面である。バルクＧａＮのｍ面は、高い劈開を伴うファセットとして周知であり、バー５０１を除去するためにｍ面の劈開を利用することは、非常に重要かつ有用である。バー５０１を除去する方法は、半極性（２０－２１）基板１０１が主要な表面としてｍ面を有していないとしても、ｍ面の劈開を効果的に利用することができる。
図１４に示されるように、半極性ＩＩＩ族窒化物系半導体層を備えているバー５０１は、基板１０１から除去された後に周期的な凹面および凸面形状を有することが好ましい。このように分離されることによって、バー５０１は、過剰かつ非一様な圧力を回避することができる。その結果として、バー５０１は、短いサイズに切断されることなく、基板１０１から分割されることができる。半極性ＩＩＩ族窒化物系半導体層から成るバー５０１の裏側は、少なくとも裏面の一部としてｍ面を有することが、非常に好ましい。この方法は、同じ方法で異なる半極性面のために適用され得、それは、産業的に重要である。
（ｃ面の別個のエリアにおける劈開）
本発明は、図１０（ａ）に示されるように、ｃ面ＧａＮ基板１０１にもこの除去方法を試行した。
図１０（ｂ）および１０（ｃ）に示されるように、成長制限マスク１０２および開放エリア１０３は、分離する領域を伴わずに、図１１に示されるように設計される。開放エリア１０３の長辺の長さは、１５ｍｍであるように設定される。
図１０（ｅ）で拡大される図１０（ｄ）の画像は、素子１１０のバー５０１を除去した後の基板１０１の表面を示す。ｃ面は、バルクＧａＮにおける劈開面のうちの１つであるので、バー５０１の裏側の別個のエリアは、非常に平滑であった。これは、この除去方法が、ｃ面ＧａＮ基板１０１と共にも使用され得ることを示す。
（底層と島状半導体層との接続を回避する）
本発明では、成長制限マスク１０２は、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６を成長させる前に除去される。ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の厚さは、少なくとも４μｍ超である。ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の高さは、底層１１１が成長することを防止する。加えて、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の側面ファセットは、図２（ｅ）の画像（１）、（２）、および（３）に示されるように、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９と底部エリア２０４における底層１１１との間に間隙を作製する。このエリア２０４は、供給ガスの低減に起因して、非常に低い成長率を有する。図２（ｆ）、２（ｇ）、および２（ｈ）は、底部エリア２０４ａ、２０４ｂの幅がＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の側面ファセットの形状に依存することを図示する。ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の側面ファセットの種々の形状が、図２（ｉ）に示される。
しかしながら、図２（ｇ）および２（ｈ）に示されるように、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６は、概して、２０４ａおよび２０４ｂによって図示される側面ファセットに関して、２つのタイプの形状を有する。
一例では、２０４ａによって図示されるように、側面ファセットの縁は、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６の底縁の外側に位置する。底縁と側面ファセットの縁との間の距離は、底部エリア２０４ａである。
別の例では、２０４ｂによって図示されるように、側面ファセットの縁は、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６の底縁に対して位置する。底縁と側面ファセットの縁との間の距離は、底部エリア２０４ｂである。
追加の距離が、底層１１１と島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９との間の接続が回避される可能性を高くするので、第１の例が好ましくあり得る。
（ステップ８：素子の別個のエリアにおいてｎ電極を製作する）
ステップ８、９、１０、および１１が、図１５（ａ）、１５（ｂ）、１５（ｃ）、１５（ｄ）、１５（ｅ）、１５（ｆ）、および１６によって図示される。
基板１０１からバー５０１を除去した後、バー５０１は、ポリマー膜８０１に取り付けられたままであり、それは、図１５（ａ）に示されるように、膜８０１上に上下逆の様式で位置付けられたバー５０１を伴って示される。
図１５（ｂ）は、概略図およびＳＥＭ画像の両方として、バー５０１の裏側を示し、それは、分割支援領域５０２間に別個のエリア１５０１を有する。別個のエリア１５０１は、基板１０１または下層に直接接触するが、成長制限マスク１０２の上にはない。劈開ブレード１５０２が、分割支援領域５０２において使用される。
次いで、図１５（ｃ）に示されるように、金属マスク１５０３が、素子１１０の裏側にｎ電極１５０４を配置するために使用されることができる。
基板１０１からバー５０１を除去した後、バー５０１の裏側のｎ電極１５０４を形成する場合、ｎ電極１５０４は、好ましくは、別個のエリア１５０１上に形成される。この別個のエリア１５０１は、ｎ電極１５０４が低い接触抵抗率を取得するための良好な表面条件で保たれる。本発明は、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９を除去するまで、このエリア１５０１を清浄に保つ。
ｎ電極１５０４は、ｐ電極４０８のために作製される同じ表面である、バー５０１の上面上に配置されることもできる。
典型的に、ｎ電極１５０４は、以下の材料から成る：Ｔｉ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｕ。例えば、ｎ電極は、Ｔｉ－Ａｌ－Ｐｔ－Ａｕ（３０－１００－３０－５００ｎｍの厚さを伴う）から成り得るが、それらの材料に限定されない。これらの材料の堆積は、電子ビーム蒸着、スパッタ、熱蒸着等によって実施され得る。
（ステップ９：バーを別個の素子に切断する）
ステップ８においてｎ電極１５０４を配置した後、各バー５０１が、図１５（ｄ）に示されるように、複数の素子１１０に分割される。分割支援領域５０２は、図１５（ｂ）に示されるように、バー５０１を素子１１０に分割することに役立つ。切断方法が使用されることができ、他の従来の方法も使用されることができるが、これらの方法に限定されない。劈開ブレード１５０２は、分割支援領域５０２の位置において、分割支援領域５０２によって形成されていないバー５０１の側面に接触することが好ましい。
図１５（ｄ）に示されるように、側方に配置される複数のバー５０１が、分割支援領域５０２において別個の素子１１０に劈開されることおよび切断されることの両方が、可能である。さらに、側方および縦方向の両方に配置された複数のバー５０１が、分割支援領域５０２において劈開されることも、可能である。さらに、分割支援領域５０２は、バー５０１の両側または片側に配置され得る。
（ステップ１０：ヒートシンクプレート上に素子を搭載する）
ステップ９の後、分割されたバー５０１は、依然として、ポリマー膜８０１の上にある。一実施形態では、ポリマー膜８０１は、紫外線（ＵＶ）光感受性ダイシングテープであり、図１５（ｅ）に示されるように、それは、膜８０１の接着強度を低減させ得る紫外線光にさらされる。これは、膜８０１から素子１１０を除去することを容易にする。
このステップでは、ＡｌＮから成るヒートシンクプレート１５０５が、調製される。Ａｕ－Ｓｎはんだ１５０６が、ヒートシンクプレート１５０５上に配置され、ヒートシンクプレート１５０５は、はんだ１５０６の融解温度を超えて加熱され、ポリマー膜８０１上の素子１１０は、Ａｕ－Ｓｎはんだ１５０６を使用してヒートシンクプレート１５０５に接合される。素子１１０は、２つの方法で、ヒートシンクプレート１５０５上に搭載されることができる：（１）ｎ電極１５０４側を下にして、または、（２）ｐ電極４０８側を下にして。図１５（ｆ）は、ｎ電極１５０４側を下にしたはんだ１５０６を使用して、ヒートシンクプレート１５０５に搭載された素子１１０を示す。ヒートシンクプレート１５０５内の溝１５０７が、素子１１０を分離し、溝１５０７は、下記により詳細に説明されるように、ヒートシンクプレート１５０５を分割するために使用される。
（ステップ１１：素子のファセットをコーティングする）
ステップ１１は、素子１１０のファセット５０４をコーティングすることを含む。レーザダイオード素子１１０が、レーザ発振している間、素子１１０の外側まで素子１１０のファセット５０４を貫通する素子１１０内の光は、ファセット５０４における非放射性再結合中心によって吸収され、それによって、ファセット温度が、連続的に上昇する。その結果として、温度上昇は、ファセット５０４の壊滅的な光学損傷（ＣＯＤ）につながり得る。
ファセット５０４コーティングは、非放射性再結合中心を低減させ得る。ＣＯＤを防止するとき、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５等の誘電体層を使用して、ファセットをコーティングすることが必要である。概して、コーティング膜は、上記の材料から成る多層構造である。層の構造および厚さは、所定の反射率によって決定される。
本発明では、素子１１０のバー５０１は、複数の素子１１０のための劈開されたファセット５０４を取得するために、ステップ９で分割されていることもある。結果として、ファセット５０４をコーティングする方法は、容易な様式で、同時に複数の素子１１０上で実施される必要がある。一実施形態では、素子１１０は、図１５（ｆ）に示されるように、ヒートシンクプレート１５０５上に水平にオフセットされた様式で搭載される（例えば、ヒートシンクプレート１５０５の片側に向かって）。次いで、図１６に示されるように、素子１１０およびヒートシンクプレート１５０５は、スペーサプレート１６０１上に設置され、複数のスペーサプレート１６０１が、コーティングホルダ１６０２内に格納される。
常にスペーサプレート１６０１を使用することが必要であるわけではなく、ヒートシンクプレート１５０５が単独で使用され得ることに留意されたい。代替として、ヒートシンクプレート１５０５は、別のバーまたはプレート上に搭載され得、それは、次いで、スペーサプレート１６０１上に設置される。
こうすることによって、いくつかの素子１１０のファセット５０４が、同時にコーティングされることができる。一実施形態では、ファセット５０４コーティングは、少なくとも２回行われる：素子１１０の前ファセット５０４に１回、素子１１０の後ファセット５０４に１回。ヒートシンクプレート１５０５の長さは、ほぼレーザダイオード素子１１０の空洞の長さであるように寸法を決定され得、それは、ファセット５０４コーティングを２回実施することを迅速かつ容易にする。
スペーサプレート１６０１が、コーティングホルダ１６０２内に設定されると、素子１１０の両方のファセット５０４が、コーティングホルダ１６０２内にスペーサプレート１６０１を再び設定することなく、コーティングされることができる。一実施形態では、第１のコーティングが、レーザ光を放出する前ファセット５０４に実施され、第２のコーティングが、レーザ光を反射する後ファセット５０４に実施される。コーティングホルダ１６０２は、第２のコーティングの前にコーティング膜を堆積させる設備内で逆転される。これは、プロセスのリードタイムを実質的に短縮する。
（ステップ１２：ヒートシンクプレートを分割する）
このステップでは、図１７（ａ）に示されるように、ワイヤボンド１７０１および１７０２が、素子１１０に取り付けられ、次いで、ヒートシンクプレート１５０５が、例えば、素子１１０のうちの１つ以上のものの間の溝１５０７において分割される。図１７（ｂ）は、素子１１０、溝１５０７、およびボンド１７０１、１７０２の相対設置および位置を示す図１７（ａ）の上面図である。図１７（ｃ）は、素子１１０との別個のプローブ１７０３およびワイヤボンド１７０４の使用を示す。
図１８（ａ）および１８（ｂ）は、素子１１０を分離するためにヒートシンクプレート１５０５が分割される方法をさらに示し、それは、ワイヤボンド１７０１、１７０２の取り付けの前または後に生じ得る。こうすることによって、コーティングプロセスが完了した後、素子１１０を分離することが容易である。
（ステップ１３：素子をスクリーニングする）
このステップは、欠陥のある素子と欠陥のない素子１１０とを区別する。最初に、出力電力、電圧、電流、抵抗率、ＦＦＰ（遠距離場パターン）、傾斜効率等の素子１１０の種々の特性が、所与の条件下でチェックされる。この時点で、素子１１０は、すでにヒートシンクプレート１５０５上に搭載されているので、これらの特性をチェックすることは容易である。
試験装置１９０１が、図１９（ａ）および１９（ｂ）に示され、ｐ電極４０８およびはんだ１５０６（それらは、ｎ電極１５０４への電気的導通を有する）は、プローブ１９０２、１９０３によって接触される。次いで、欠陥のない素子１１０が、老化試験（寿命試験）によって選択およびスクリーニングされることができる。
一実施形態では、老化試験が乾燥空気または窒素雰囲気内にシールされる素子１１０を用いて行われ得るように、試験装置１９０１が、ボックスまたは他のコンテナを備えていることが好ましい。さらに、熱ステージ１９０４が、スクリーニング試験中の素子１１０の温度、例えば、６０度、８０度等を維持するために使用され得る。光検出器１９０５が、光出力電力１９０６を測定するために使用され得、光出力電力１９０６は、一定の出力電力を有する欠陥のない素子１１０を識別するか、または、それは、欠陥のある素子１１０を識別する。
特に、ＩＩＩ族窒化物系半導体レーザダイオード素子１１０の場合、レーザダイオードが湿気を含む雰囲気内で発振させられると、劣化することが公知である。この劣化が空気中の湿気およびシロキサンによって引き起こされるので、ＩＩＩ族窒化物系半導体レーザダイオード素子１１０は、老化試験中に乾燥空気内でシールされる必要がある。
その結果として、図２０に示されるように、ＩＩＩ族窒化物レーザダイオード素子２０００が製造業者から出荷されるとき、チップ２００１自体が、ステム２００２上に搭載され、ＴＯ－ｃａｎパッケージ２００３を使用して、乾燥空気雰囲気内にシールされ、パッケージ２００３は、発光のための窓２００４を含む。
一般的に言えば、スクリーニングまたは老化試験は、欠陥のある素子１１０を排除するために、出荷前に行われる。例えば、スクリーニング条件は、高温および高電力等のレーザダイオード素子１１０の仕様に従って行われる。
さらに、老化試験は、素子１１０がパッケージ２０００の上／中に搭載され、パッケージ２０００がスクリーニングの前に乾燥空気および／または乾燥窒素内にシールされた状態で、行われ得る。この事実は、レーザ素子のパッケージ化および搭載の柔軟性を制限的にする。
従来技術では、欠陥のある生産が起こった場合、欠陥のある製品は、ＴＯ－ＣＡＮパッケージ２０００全体で廃棄され、それは、生産に関して大きな損失である。これは、レーザダイオード素子１１０の生産コストを削減することを困難にする。初期のステップにおいて欠陥のある素子１１０を検出する必要性が存在する。
本発明では、低い水平位置で複数の素子１１０が搭載され得るヒートシンクプレート１５０５を使用して、素子１１０のファセット５０４をコーティングし、次いで、コーティングプロセスの後、溝１５０７を使用して、ヒートシンクプレート１５０５および素子１１０を分割することは、素子１１０が、ヒートシンクプレート１５０５のサブマウントを伴って、乾燥空気または窒素雰囲気内のスクリーニング試験においてチェックされることを可能にする。
スクリーニング試験を行うとき、素子１１０は、すでに２つの接点を有している。すなわち、ｐ電極４０８とヒートシンクプレート１５０５上のはんだ１５０６とを有しているか、または、フリップチップ接合の場合、ｎ電極１５０４とヒートシンクプレート１５０５上のはんだ１５０６とを有している。さらに、本発明は、素子１１０がチップおよびサブマウントのみから成ると、スクリーニング試験を使用して、欠陥のある製品を選択することができる。したがって、欠陥のある製品を破棄する場合、本発明は、従来技術よりさらに損失を低減させることができ、それは、大きな価値がある。
高電力レーザダイオード素子１１０のスクリーニングの場合、ヒートシンクプレート１５０５が、電気的導通なしで配置されたはんだ１５０６の２つの部分を有することが好ましくあり得る。はんだ１５０６の１つの部分は、ワイヤ（図示せず）を用いてｐ電極４０８に接続され、はんだ１５０６の別の部分は、ワイヤ（図示せず）を用いてｎ電極１５０４に接続される。さらに、ｐ電極４０８およびｎ電極１５０４は、例えば、２つ以上のワイヤ１７０４によってはんだ１５０６に接続されるｐ電極４０８を示す図１７（ｃ）に示されるように、２つ以上のワイヤによってはんだ部分１５０６に接続されることが、好ましくあり得る。このように、電流を素子１１０に加えるためのプローブ１７０３は、ｐ電極８０８（またはｎ電極１５０４）に直接接触することを回避することができ、それは、高電力レーザダイオード素子１１０のスクリーニングの場合、重要である。具体的に、プローブ１７０３は、特に、高電流密度を加える場合、接触された部分を破損し得る。
（ステップ１４：素子をパッケージの上／中に搭載する）
このステップでは、図２１に示されるように、素子１１０（ヒートシンクプレート１５０５を含む）は、パッケージ２１０１の底部において素子１１０を接合するように、はんだまたは別の金属を使用して、パッケージ２１０１内に搭載され得る。パッケージ２１０１のピン２１０２が、ワイヤ２１０３によって素子１１０に接続される。こうすることによって、外部電力供給源からの電流が、素子１１０に印加されることができる。
これは、Ａｕ－Ａｕ、Ａｕ－Ｉｎ等の金属を使用するパッケージ２１０１とヒートシンクプレート１５０５との間の接合より好ましい。この方法は、パッケージ２１０１の表面およびヒートシンクプレート１５０５の裏側における平坦性を要求する。しかしながら、はんだなしに、この構成は、高い熱伝導率および低温接合を遂行し、それらは、素子プロセスのための大きな利点である。
その後、蓋２１０４が、パッケージ２１０１を封入し得る。さらに、蛍光体２１０５が、パッケージ２１０１の外側および／または内側に設定されることができ、窓２１０６が、発光がパッケージ２１０１から出射することを可能にする。こうすることによって、パッケージ２１０１は、電球または自動車のヘッドライトとして使用されることができる。
本明細書に記載されるように、これらのプロセスは、レーザダイオード素子１１０を取得するための改良された方法を提供する。加えて、素子１１０が基板１０１から除去されると、基板１０１は、数回、再生利用されることができる。これは、環境に優しい生産および低コストのモジュールという目標を遂行する。これらの素子１１０は、電球等の照明器具、データ記憶機器、Ｌｉ－Ｆｉ等の光学通信機器等として利用され得る。
１つのパッケージ２１０１内に複数の異なるタイプのレーザ素子１１０を伴ってパッケージ化することは、困難である。しかしながら、この方法は、パッケージ化することなく老化試験を実施することが可能であることに起因して、この問題を克服することができる。したがって、１つのパッケージ２１０１内に異なるタイプの素子１１０を搭載することは容易である。
（ＬＥＤ素子を製作する）
ＬＥＤ素子を製作する場合、ステップ５まで、同じプロセスが使用され得る。この議論は、２つのタイプのＬＥＤを作製する方法を簡潔に解説する。１型ＬＥＤは、チップの片側に２つの電極（ｐ電極およびｎ電極）を有する一方、２型ＬＥＤは、チップの反対側に電極を有する。
第１に、１型ＬＥＤの場合、ｐ電極およびｎ電極が、ステップ５において素子の上面上に形成される。次いで、ステップ６－１０は、同じプロセスであり、ステップ１１－１３は、省略される。ステップ１４では、除去されたチップが、パッケージおよびヒートシンクプレート上に搭載される。チップの裏側表面、パッケージ、およびヒートシンクプレートが、Ａｇペーストを使用して接合される。
第２に、２型ＬＥＤの場合、殆ど同じプロセスが、ステップ５まで使用され、ＩＴＯ電極が、ｐ－ＧａＮ接触層上に形成される。この場合、バーを分割する方法は、同じである。さらに、層屈曲領域が排除されることが好ましい。
（用語の定義）
（ＩＩＩ族窒化物系基板）
ＩＩＩ族窒化物系基板１０１は、ＩＩＩ族窒化物系基板１０１が、成長制限マスク１０２を通してＩＩＩ族窒化物半導体層１０５、１０６、１０９の成長を可能にする限り、任意のタイプのＩＩＩ族窒化物系基板を備え得、｛０００１｝、｛１１－２２｝、｛１－１００｝、｛２０－２１｝、｛２０－２－１｝、｛１０－１１｝、｛１０－１－１｝面等または他の面上で、バルクＧａＮおよびＡｌＮ結晶からスライスされた任意のＧａＮ基板１０１が、使用されることができる。
（ヘテロ基板）
さらに、本発明は、ヘテロ基板１０１を使用することもできる。例えば、ＧａＮテンプレート１１２または他のＩＩＩ族窒化物系半導体層１１２が、成長制限マスク１０２に先立って、サファイア、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＳｉＣ等のヘテロ基板１０１上に成長させられ得る。ＧａＮテンプレート１１２または他のＩＩＩ族窒化物系半導体層１１２は、典型的に、約２～６μｍの厚さまでヘテロ基板１０１上に成長させられ、次いで、成長制限マスク１０２が、ＧａＮテンプレート１１２または他のＩＩＩ族窒化物系半導体層１１２上に配置される。
（成長制限マスク）
成長制限マスク１０２は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ＭｇＦ、ＺｒＯ２等の誘電体層、またはＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｐｔ等の耐熱金属または貴金属を備えている。成長制限マスクは、上記の材料から選択される積層構造であり得る。それは、上記の材料から選定される多重スタッキング層構造でもあり得る。
一実施形態では、成長制限マスクの厚さは、約０．０５～３μｍである。マスクの幅は、好ましくは、２０μｍより大きく、より好ましくは、幅は、４０μｍより大きい。成長制限マスクは、スパッタ、電子ビーム蒸着、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、イオンビーム蒸着（ＩＢＤ）等によって堆積させられるが、それらの方法に限定されない。
ｍ面自立ＧａＮ基板１０１上で、図１１（ａ）および１１（ｂ）に示される成長制限マスク１０２は、基板１０１の１１－２０方向と平行な第１の方向および基板１０１の０００１方向と平行な第２の方向に配置された複数の開放エリア１０３を備え、複数の開放エリア１０３は、それぞれ、間隔ｐ１およびｐ２において周期的であり、第２の方向に延びている。開放エリア１０３の長さａは、例えば、２００～３５，０００μｍであり、幅ｂは、例えば、２～１８０μｍであり、開放エリア１０２の間隔ｐ１は、例えば、２０～１８０μｍであり、間隔ｐ２は、例えば、２００～３５，０００μｍである。開放エリア１０３の幅ｂは、典型的に、第２の方向に一定であるが、必要に応じて、第２の方向に変更され得る。
ｃ面自立ＧａＮ基板１０１上で、開放エリア１０３は、基板１０１の１１－２０方向と平行な第１の方向および基板１０１の１－１００方向と平行な第２の方向に配置される。
半極性（２０－２１）または（２０－２－１）ＧａＮ基板１０１上で、開放エリア１０３は、それぞれ、［－１０１４］および［１０－１４］と平行な方向に配置される。
代替として、ヘテロ基板１０１が、使用されることができる。ｃ面ＧａＮテンプレート１１２が、ｃ面サファイア基板１０１上に成長させられるとき、開放エリア１０３は、ｃ面自立ＧａＮ基板と同じ方向にあり、ｍ面ＧａＮテンプレート１１２が、ｍ面サファイア基板１０１上に成長させられるとき、開放エリア１０３は、ｍ面自立ＧａＮ基板１０１と同じ方向にある。こうすることによって、ｍ面劈開面が、ｃ面ＧａＮテンプレート１１２を伴う素子１１０のバー５０１を分割するために使用されることができ、ｃ面劈開面が、ｍ面ＧａＮテンプレート１１２を伴う素子１１０のバー５０１を分割するために使用されることができ、それは、非常に好ましい。
（ＩＩＩ族窒化物系半導体層）
ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６、および島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９は、Ｉｎ、Ａｌ、および／またはＢ、およびＭｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｏ、Ｃ、Ｈ等の他の不純物を含むことができる。
ＩＩＩ族窒化物素子層１０６は、概して、３つ以上の層を備え、それらは、ｎ型層、ドープされていない層、およびｐ型層の中からの少なくとも１つの層を含む。ＩＩＩ族窒化物素子層１０６は、具体的に、ＧａＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＡｌＧａＩｎＮ層、ＩｎＧａＮ層等を備えている。素子が複数のＩＩＩ族窒化物半導体層を有する場合、互いに隣接した島状ＩＩＩ族窒化物系半導体層１０９の間の距離は、概して、３０μｍ以下、好ましくは、１０μｍ以下であるが、これらの数字に限定されない。半導体素子では、半導体素子のタイプによる、いくつかの電極が、所定の位置に配置される。
（エピタキシャル側方成長の利点）
成長制限マスク１０２の縞状開放エリア１０３から成長制限マスク１０２上でエピタキシャル側方成長（ＥＬＯ）を使用して成長させられる島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の結晶化度は、非常に高い。
さらに、２つの利点が、ＩＩＩ族窒化物基板１０１を使用して、取得され得る。１つの利点は、高品質島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９が、サファイア基板１０１を使用することと比較して、非常に低い欠陥密度等を伴って取得され得ることである。
エピ層１０５、１０６、１０９、および基板１０１の両方に類似した材料または同じ材料を使用することにおける別の利点は、それがエピ層１０５、１０６、１０９内の歪みを低減させ得ることである。類似した熱膨張または同じ熱膨張により、この方法は、エピタキシャル成長中の基板１０１の曲がりの量を低減させ得る。効果は、上記のように、生産収率が、温度の一様性を改良するために高くあり得ることである。
エピ層１０５、１０６、１０９の成長のためのサファイア（ｍ面、ｃ面）、ＬｉＡｌＯ２、ＳｉＣ、Ｓｉ等のヘテロ基板１０１の使用は、これらの基板１０１が低コスト基板であることである。これは、大量生産のために重要な利点である。
素子１１０の品質に関して言えば、自立ＩＩＩ族窒化物系基板１０１の使用が、上記の理由に起因して、より好ましい。他方で、ヘテロ基板１０１の使用は、劈開点８０７におけるより弱い接合強度に起因して、ＩＩＩ族窒化物系半導体層１０５、１０６、１０９を除去することを容易にする。
複数の島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９が成長させられるとき、これらの層１０９は、互いに分離している（すなわち、孤立して形成される）ので、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の各々において発生させられる引張応力または圧縮応力も、層１０９内に限定され、引張応力または圧縮応力の効果は、他のＩＩＩ族窒化物系半導体層に影響を及ぼさない。
成長制限マスク１０２およびＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５が、化学的に接合されないので、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５内の応力は、成長制限マスク１０２とＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５との間の界面において引き起こされるスライドによって緩和されることもできる。
非成長領域１０４によって示される各島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の間の間隙の存在は、複数の島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の行を有する基板１０１をもたらし、それは、可撓性を提供し、基板１０１は、外部力が加えられると容易に変形され、曲げられることができる。
したがって、基板１０１内にわずかな反り、湾曲、または変形が発生する場合でさえも、それは、小さい外部力によって容易に補正されることができ、亀裂の発生を回避する。結果として、真空チャックによる基板１０１の取り扱いが、可能であり、それは、半導体素子１１０の製造プロセスをより容易に実行されるようにする。
解説されるように、高品質半導体結晶から作製される島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９は、基板１０１の湾曲を抑制することによって成長させられることができ、さらに、ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５、１０６、１０９が、非常に厚いときでさえも、亀裂等の発生は、抑制されることができ、それによって、大面積半導体素子１１０が、容易に実現されることができる。
（平坦な表面領域）
平坦な表面領域１０７は、層屈曲領域１０８の間にある。さらに、平坦な表面領域１０７は、成長制限マスク１０２領域上にある。
半導体素子の製作は、主に、平坦な表面領域１０７上で実施される。平坦な表面領域１０７の幅は、好ましくは、少なくとも５μｍであり、より好ましくは、１０μｍ以上である。平坦な表面領域１０７は、平坦な表面領域１０７内の半導体層の各々のために厚さの高い一様性を有する。
半導体素子の製作が部分的に層屈曲領域１０８上で形成される場合、問題ではない。より好ましくは、屈曲層領域１０８における層が、エッチングによって除去される。例えば、層屈曲領域１０８内の活性層の少なくとも一部が、ドライエッチングまたはウェットエッチング等のエッチングプロセスを使用して除去されることが、より良好である。
半導体素子が島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９から成る場合、互いに隣接した島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の間の距離は、概して、２０μｍ以下、好ましくは、５μｍ以下であるが、これらの値に限定されない。島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の間の距離は、非成長領域１０４の幅である。
（層屈曲領域）
図２２（ａ）および２２（ｂ）は、屈曲された活性領域２２０１が素子１１０内に留まり得る様子を図示する。層屈曲領域１０８の定義は、屈曲された活性領域２２０１を含む屈曲された活性領域２２０１の外側の領域である。
無極性または半極性基板が使用される場合、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９は、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の片側に２つまたは３つのファセットを有する。第１のファセットが、***構造を形成するための主要なエリアである一方、第２および第３のファセットは、層屈曲領域１０８を含む。
活性層を含む層屈曲領域１０８が、ＬＥＤチップ内に留まる場合、活性層からの放出された光の一部が、再吸収される。結果として、エッチングによって、層屈曲領域１０８内の活性層の少なくとも一部を除去することが好ましい。
活性層を含む層屈曲領域１０８が、ＬＤチップ内に留まる場合、レーザモードが、低い屈折率（例えば、ＩｎＧａＮ層）に起因して、層屈曲領域１０８による影響を受け得る。結果として、エッチングによって、層屈曲領域１０８内の活性層の少なくとも一部を除去することが好ましい。２つのエッチングが、実施され得、基板１０１からエピ層を除去する前、第１のエッチングが、第２のファセット領域内の活性層を除去し、基板１０１からエピ層を除去した後、第２のエッチングが、第３のファセット領域内の活性層を除去する。
放出領域は、電流注入領域である。レーザダイオードの場合、放出領域は、***構造である。ＬＥＤの場合、放出領域は、ｐ接触電極を形成するための領域である。
ＬＤおよびＬＥＤの両方に関して、放出領域の縁は、層屈曲領域の縁から少なくとも１μｍ以上、より好ましくは、５μｍであるべきである。
別の視点から、開放エリア１０３を除く平坦な表面１０７のエピタキシャル層は、開放エリア１０３のエピタキシャル層より少ない欠陥密度を有する。したがって、***縞構造が、ウィング領域上を含む平坦な表面領域１０７内に形成されるべきことが、より好ましい。
（半導体素子）
半導体素子１１０は、例えば、発光ダイオード、レーザダイオード、ショットキーダイオード、フォトダイオード、トランジスタであるが、これらの素子に限定されない。本発明は、端面発光レーザおよび垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）等のマイクロＬＥＤおよびレーザダイオードのために特に有用である。本発明は、特に、劈開されたファセットを有する半導体レーザのために有用である。
（ポリマー膜）
ポリマー膜８０１は、ＩＩＩ族窒化物系基板１０１またはヘテロ基板１０１と共に使用されるＧａＮテンプレート１１２から島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９を除去するために使用される。本発明では、市販されているＵＶ感受性ダイシングテープを含むダイシングテープが、ポリマー膜８０１として使用されることができる。例えば、ポリマー膜８０１の構造は、図２３（ａ）および２３（ｂ）に示されるように、三重層８０２、８０３、８０４または二重層８０３、８０４を備え得るが、それらの例に限定されない。例えば、約８０μｍの厚さを有する基膜８０２材料は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）から作製され得る。例えば、約３８μｍの厚さを有するバッキング膜８０４材料は、ポリエチレンテレフタレート（Ｐ．Ｅ．Ｔ．）から作製され得る。例えば、約１５μｍの厚さを有する接着剤層８０３は、アクリルＵＶ感受性接着剤から作製され得る。
ポリマー膜８０１が、ＵＶ感受性ダイシングテープであり、ＵＶ光にさらされると、膜８０１の粘着性は、著しく低減させられる。基板１０１から島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９を除去した後、ポリマー膜８０１は、ＵＶ光によって暴露され、それは、それを除去しやすくする。
（ヒートシンクプレート）
上記のように、除去されたバー５０１は、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ、Ｃｕ、ＣｕＷ等であり得るヒートシンクプレート１５０５に移され得る。図１５（ｅ）に示されるように、Ａｕ－Ｓｎ、Ｓｕ－Ａｇ－Ｃｕ、Ａｇペースト等であり得る接合のためのはんだ１５０６は、ヒートシンクプレート１５０５上に配置される。次いで、ｎ電極１５０４またはｐ電極４０８が、はんだ１５０６に接合される。素子１１０は、ヒートシンクプレート１５０５に接合されるフリップチップでもあり得る。
ＬＥＤ素子１１０をヒートシンクプレート１５０５に接合する場合、ヒートシンクプレート１５０５のサイズは、問題にならず、所望に応じて設計されることができる。
レーザダイオード素子１１０をヒートシンクプレート１５０５に接合する場合、ヒートシンクプレート１５０５の長さが、ファセット５０４コーティングプロセスのためにレーザダイオード素子１１０の長さと同じであるか、またはそれより短いことが好ましく、レーザダイオード素子１１０の長さは、レーザキャビティの長さとほぼ同じである。こうすることによって、レーザキャビティの両方のファセット５０４をコーティングすることは容易である。ヒートシンクプレート１５０５の長さが、レーザキャビティより長い場合、ヒートシンクプレート１５０５は、レーザファセット５０４の一様なコーティングを妨げ得る。
（長い幅のヒートシンクプレート）
ヒートシンクプレート１５０５のための長い幅が、レーザ素子１１０を製作するプロセスをより生産的にする。図１６に示されるように、ヒートシンクプレート１５０５は、スペーサプレート１６０１上に設置され、次いで、両方は、同時に複数の素子１１０をコーティングするためにコーティングホルダ１６０２内の他のヒートシンクプレート１５０５およびスペーサプレート１６０１とスタックされる。その結果として、単一のコーティングプロセスが、多数の素子１１０をコーティングすることができる。
（溝を伴うヒートシンクプレート）
ヒートシンクプレート１５０５は、図１５（ｅ）および１５（ｆ）に示されるように、素子１１０を分割するための溝１５０７を有することが好ましい。この構造は、ファセット５０４コーティングプロセス後に有用であり、ヒートシンクプレート１５０５は、１つ以上の素子１１０、例えば、単一素子１１０または素子１１０のアレイに分割される。ヒートシンクプレート１５０５を分割した後、素子１１０は、照明モジュール等のパッケージまたはモジュールに製作されることができる。ヒートシンクプレート１５０５内の溝１５０７は、素子１１０への分割を誘導する。溝１５０７は、ウェットエッチング方法によって形成され、素子１１０がヒートシンクプレート１５０５上に搭載される前に機械的に処理されることができる。例えば、ヒートシンクプレート１５０５が、シリコンから作製される場合、ウェットエッチングが、溝１５０７を形成するために使用されることができる。このように溝１５０７を使用することは、プロセスのリードタイムを短縮する。
（はんだを伴うヒートシンクプレート）
はんだ１５０６の長さは、図１５（ｆ）に示されるように、ヒートシンクプレート１５０５上の素子１１０長さより短いことが好ましい。これは、素子１１０特性の劣化を引き起こし得るファセット５０４へのはんだ１５０６の任意の巻きつきを防止する。特に、巻きつきは、フリップチップ搭載のために回避されるべきである。
図１７（ｂ）に示されるように、コーティングプロセス後、ヒートシンクプレート１５０５は、鎖線によって包囲されるエリアである、巻きつきエリアを有する。巻きつきエリアは、約１０～２０μｍの幅Ｗを有する。コーティング膜は、コーティングされたこれらの面積を有するであろう。コーティング膜ではんだ１５０６をコーティングすることを回避することも困難である。概して、コーティング膜は、１つ以上の誘電体材料から選択され、それは、このエリアが伝導性を有していない理由である。これは、ワイヤ１７０２がはんだ１５０６に接合されるとき、伝導性および接着性の両方に関して問題である。したがって、ワイヤ１７０２が巻きつきエリアを回避するように設置されることが好ましい。少なくとも、ワイヤボンド１７０２の場所は、ヒートシンクプレート１５０５の縁から約２５μｍ離れているべきである。
（代替実施形態）
（第１の実施形態）
第１の実施形態による、ＩＩＩ族窒化物系半導体素子およびその製造のための方法が、図２４（ａ）、２４（ｂ）、および２４（ｃ）に図示される。
第１の実施形態では、ベース基板１０１が、最初に提供され、複数の縞状開放エリア１０３を有する成長制限マスク１０２が、基板１０１上に形成される。本実施形態では、ベース基板１０１は、ＩＩＩ族窒化物系半導体から作製されるｍ面基板であり、ｍ面基板は、－１．０度を伴うｃ軸に向かったミスカット配向を有する。
ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５は、基板１０１および成長制限マスク１０２の上または上方に成長させられる。図３（ａ）および図３（ｂ）の画像（４）に示されるように、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５は、非常に平滑な表面を伴って大部分が一様である。
ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の成長後、層１０５を伴う基板１０１は、成長制限マスク１０２を除去するためにＭＯＣＶＤリアクタから除去される。成長制限マスク１０２は、図２４（ｂ）に示されるように、ＨＦ、ＢＨＦ等のエッチング液を使用して、ウェットエッチングによって除去される。
次いで、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６が、図２４（ｃ）に示されるように、基板１０１上に成長させられる。本時点で、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５と、基板１０１の露出された部分との両方の上に成長させられ、基板１０１の露出された部分において、成長制限マスク１０２が除去されており、底層１１１をもたらす。
ＩＩＩ族窒化物素子層１０６が成長させられた後、時として、図２（ｃ）の画像（１）に示されるように、表面形態の劣化が存在する。概して、最適化された成長条件からの逸脱が、表面粗度の劣化を引き起こすことが考えられた。ＩＩＩ族窒化物素子層１０６は、活性層または導波管層である多くの層から成り、成長条件を制御することが、困難である。着目すべきこととして、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の側面ファセットへの過剰な供給ガスは、最適化された条件からのこの逸脱を悪化させる。表面粗度の劣化を回避する成長条件の最適化は、側面ファセットからのガスに起因して困難である。
したがって、本発明では、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の側面ファセットにおけるガスの影響を減少させるために、成長制限マスク１０２は、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６を成長させる前、少なくとも活性層の前に除去される。こうすることによって、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の側面ファセットにおけるガスは、成長制限マスク１０２がＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の側面ファセットに到達する前に除去されている場合、基板１０１の露出されたエリアにおいて消費され、それは、過剰なガスを側面ファセットに供給することを回避する。
こうすることによって、ｐ型層厚さの観点からの面内分布が、改善し、それは、大量生産の収率を増加させ得る。例えば、ｐ型層の変動は、結果として生じるレーザダイオードの特性に影響を及ぼす。概して、レーザダイオードの***構造を形成するとき、ｐ型層の一部は、ドライエッチング方法によって活性層の上方までエッチングされる。ｐ型層の厚さに変動が存在する場合、ドライエッチング後の残りのｐ型層の厚さも、変動を有する。これは、レーザダイオードの特性に影響を及ぼす。ｐ型層の厚さの変動を低減させることは、大量生産における収率を改良するために非常に重要である。
さらに、少なくともｐ型層の成長を終了するまで、成長制限マスク１０２を除去することも、成長制限マスク１０２からのシリコンおよび酸素等の分解された原子の取り込み（それは、ｐ型層のドーパントを補償する）を回避するという点で好ましい。
その後、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９は、レーザダイオード素子を取得するために、上記に記載されるようなステップ１－１４のうちの残りのものによって処理されることができる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、成長制限マスク１０２のエッチングを除き、第１の実施形態とほぼ同じである。第１の実施形態では、成長制限マスク１０２は、図２４（ａ）および２４（ｂ）に示されるように、完全に除去される。しかしながら、成長制限マスク１０２は、図２５（ａ）、２５（ｂ）、２５（ｃ）、および２５（ｄ）、および図２６（ａ）および２６（ｂ）に示されるように、少なくとも部分的に除去されることもできる。両方の場合、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の表面は、実質的に平らにされる。
図２５（ａ）、２５（ｂ）、および２５（ｃ）に示されるように、成長制限マスク１０２の少なくとも一部は、ウェットエッチングによって除去される。好ましくは、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９によって覆われていない成長制限マスク１０２の一部が、除去される一方、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９によって覆われた成長制限マスク１０２の一部は、残っている。第１の実施形態のように、成長制限マスク１０２の除去は、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の側面ファセットへの過剰なガス供給を減少させる。さらに、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の下に残っている成長制限マスク１０２の一部は、基板１０１から島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９を除去するときに有用である。図２５（ｄ）に示されるように、成長制限マスク１０２の残りの部分は、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６の成長後にウェットエッチングによって除去され得る。
図２６（ａ）および２６（ｂ）は、成長制限マスク１０２の少なくとも一部がウェットエッチングによって除去される代替実施形態を示す。しかしながら、これらの例では、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９によって覆われていない成長制限マスク１０２の追加の部分が、エッチング後に残っている。図２５（ａ）、２５（ｂ）、２５（ｃ）、および２５（ｄ）と同様、成長制限マスク１０２の除去は、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の側面ファセットへの過剰なガス供給を減少させる。さらに、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の下に残っている成長制限マスク１０２の一部は、基板１０１から島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９を除去するときに有用である。
成長制限マスク１０２の除去の前、成長制限マスク１０２の縁における形状は、鋭い。したがって、マスク１０２の除去後の残りの空間は、同じ形状である。ＩＩＩ族窒化物素子層１０６が成長させられるとき、残りの空間の形状は、図２７（ａ）および２７（ｂ）に示されるように、ＭＯＣＶＤにおいて成長するときの高温条件に起因して、鋭いものから丸く変換される。変換が生じた場合でさえも、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９を除去することが可能である。より好ましくは、残りの空間の形状は、切断点を精密に決定するために、および除去することが容易であるように鋭い。
成長制限マスク１０２が、残っている場合、成長制限マスク１０２は、縁における形状が変換することを防止する。図２５（ｃ）に示されるように、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６が成長させられるとき、成長制限マスク１０２の一部は、依然として、基板１０１上に残っている。しかしながら、マスク１０１がＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の下にのみ残っているので、マスク１０２の分解は、極めて減少させられ、それは、ｐ型層を補償する可能性を低減させる。ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の下にある残っているマスク１０２は、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の除去の前に除去される。
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、ＧａＮ層が、種々のオフ角度基板１０１上でＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５として成長させられる。図３（ｃ）および３（ｄ）の各々は、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９と共に使用される種々のオフ角度基板１０１を伴う３つのＳＥＭ画像を含む。オフ角度配向は、ｍ面からｃ面に向かって、図３（ｃ）では０～＋１５度、図３（ｄ）では０～－２８度に及ぶ。本発明は、図９（ａ）および９（ｂ）に示されるように、バーを切断することなく、種々のオフ角度基板１０１からバーを除去することができる。
半極性基板１０１を使用するとき、それは、第１の実施形態と同じ効果を取得することができる。
（第４の実施形態）
第４の実施形態では、ＧａＮ層が、２つの異なるミスカット配向を伴うｃ面基板１０１上でＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５として成長させられる。図３（ｅ）は、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９に関する２つの異なるミスカット配向基板１０１のＳＥＭ画像を示す。島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９は、図８（ａ）－８（ｅ）に示される方法を使用して除去されている。
図５（ａ）－５（ｄ）に示されるように、半極性基板１０１を使用するとき、それは、第１の実施形態と同じ効果を取得することができる。
（第５の実施形態）
第５の実施形態では、サファイア基板が、ヘテロ基板１０１として使用される。図１（ｂ）は、基板１０１上の島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の構造を示す。この構造は、サファイア基板１０１および緩衝層１１２を使用することを除き、第１の実施形態構造とほぼ同じである。緩衝層１１２は、概して、サファイア基板１０１上に成長させられるＩＩＩ族窒化物系半導体層と共に使用される。本実施形態では、緩衝層１１２は、核形成層およびｎ－ＧａＮ層の両方、またはドープされていないＧａＮ層を含む。緩衝層１１２は、約５００～７００℃の低温において成長させられる。ｎ－ＧａＮ層またはドープされていないＧａＮ層は、約９００～１，２００℃のより高い温度において成長させられる。全体厚さは、約１～３μｍである。次いで、成長制限マスク１０２は、ｎ－ＧａＮ層またはドープされていないＧａＮ層上に配置される。素子を完成させるためのプロセスの残りは、第１の実施形態と同じである。
他方で、緩衝層１１２を使用することは必要ではない。例えば、成長制限マスク１０２は、ヘテロ基板１０１上に直接配置されることができる。その後、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５および／またはＩＩＩ族窒化物素子層１０６が、成長させられることができる。この場合、ヘテロ基板１０１表面とＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の底面との間の界面は、多くの欠陥を含むヘテロ界面に起因して、容易に分かれる。
（第６の実施形態）
本実施形態は、図２８に示されるように、それらの上側を下に向けて素子をヒートシンクプレート１５０５に搭載する。本実施形態は、図２（ｈ）のバーに示されるような縁成長を伴わないバー５０１を取得することができる。
図２（ｄ）の画像（１）は、高さを有する縁成長を伴うバーを示す。好ましくは、高さは、０．３μｍ以下である。本発明では、縁成長が、以下に定義され、それは、バーの縁に位置し、０．３μｍより多き高さｈを有する。高さは、バー５０１の中心とバー５０１の縁との間の高さの差によって定義される。こうすることによって、バー５０１の上部は、平らにされることができる。図２８に示されるようなジャンクションダウン搭載の場合、縁成長を有するバー５０１と比較して、ヒートシンクプレート１５０５に対するより広い接触面積が存在し得る。
これは、熱伝導率を改良し得る。さらに、縁成長を抑制することがｐ型層厚さを一様にし得ることが、非常に好ましい。
（第７の実施形態）
本実施形態では、マスク１０２エリアの幅が、変更される。図２９（ａ）に示される画像では、開放エリア１０３の幅は、５０μｍであり、マスク１０２エリアの幅は、１００μｍである。他方で、図２９（ｂ）に示される画像では、開放エリア１０３の幅は、５０μｍであり、マスク１０２エリアの幅は、５０μｍである。
図２９（ａ）の画像では、このコントラストは、殆ど消滅する。バーの表面に対するコントラストは、縁成長である縞であることが分かり得る。
マスク１０２エリアのより広い幅は、バーの側面ファセットへのガスの供給を増加させ、それは、縁成長を向上させる。図２９（ｂ）の画像は、この縁成長の証拠である。
したがって、縁成長は、マスク１０２エリアの幅を設計することによって制御されることができる。マスク１０２エリアの幅は、１００μｍ以下であることが、非常に好ましい。本発明を使用して、それは、縁成長の高さを低減させ得る。
（第８の実施形態）
本実施形態の目標は、成長制限マスク１０２を除去した後、基板１０１とバー５０１の縁における島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９との間の接続を回避することである。ＩＩＩ族窒化物素子層１０６の全体厚さが、より厚い、または成長制限層１０２の厚さが、より薄いとき、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６の一部が、図２９（ａ）および２９（ｂ）に示されるように、基板１０１上で接続されることができる。ｐ型ドーパントとしてのＭｇでドープされるｐ層は、バー上に側面ファセットを成長させる傾向がある。
両方の部分が接続しているかどうかは、成長制限マスク１０２の除去後のＩＩＩ族窒化物素子層１０６の厚さに依存する。したがって、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６の成長は、図３０（ａ）の画像および図３０（ｂ）のその拡大に示されるように、２つの部分を接続する前に停止させられることができる。このようにバー５０１を除去することが、より好ましい。ｐ型層の厚さは、好ましくは、１μｍ未満である。
（プロセスステップ）
図３１は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５上の表面を平らにし、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９を伴う平滑な表面を取得することをもたらすための方法を図示するフローチャートである。島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５が互いに合体する前にＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の成長を停止させ、次いで、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０６の上または上方に１つ以上のＩＩＩ族窒化物素子層１０６を成長させることによって、形成される。成長制限マスク１０２は、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の側面ファセットへの過剰なガス供給を減少させるために、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６のうちの少なくともいくつかを成長させる前に除去される。この方法は、成長制限マスク１０２からの分解されたｎ型ドーパントによるＩＩＩ族窒化物素子層１０６のｐ型層の補償を防止することをさらに含む。この方法のステップは、下記により詳細に説明される。
ブロック３１０１は、ベース基板１０１を提供することを表す。一実施形態では、ベース基板１０１は、ＧａＮ系基板１０１等のＩＩＩ族窒化物系基板１０１、またはサファイア基板１０１等のヘテロ基板１０１である。このステップは、基板１０１の上または上方にテンプレート層１１２を堆積させる随意のステップも含み得、テンプレート層１１は、緩衝層またはＧａＮ下層等の中間層を備え得る。
ブロック３１０２は、基板１０１の上または上方に、すなわち、基板１０１自体の上またはテンプレート層１１２の上に、成長制限マスク１０２を形成することを表す。成長制限マスク１０２は、パターン化され、複数の縞状開放エリア１０３を含む。
ブロック３１０３は、エピタキシャル側方成長（ＥＬＯ）を使用して、成長制限マスク１０２の上または上方に１つ以上のＩＩＩ族窒化物系層１０５を成長させることを表す。このステップは、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５のうちの隣接したものが互いに合体する前、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の成長を停止させることを含む。
ブロック３１０４は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の上または上方に１つ以上の追加のＩＩＩ族窒化物素子層１０６を成長させ、それによって、バー５０１を形成することを表す。これらの追加のＩＩＩ族窒化物素子層１０６は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５とともに、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９のうちの１つ以上のものを生成する。好ましくは、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６は、縁成長を有していない。
このステップは、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６のための平滑な表面を取得するために、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５を成長させた後、およびＩＩＩ族窒化物素子層１０６のうちの少なくともいくつかを成長させる前、成長制限マスク１０２の少なくとも一部を除去することを含み得る。
ＩＩＩ族窒化物素子層１０６は、低温成長層、インジウム含有層、アルミニウム含有層、および／またはｐ型層を含み得、成長制限マスク１０２は、低温成長層、インジウム含有層、アルミニウム含有層、および／またはｐ型層を成長させる前に除去され得る。成長制限マスク１０２は、成長制限マスク１０２の分解に起因するｐ型層の補償を回避するために、ｐ型層を成長させる前に除去され得る。成長制限マスク１０２は、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６の少なくとも活性層を成長させる前にも除去され得る。
成長制限マスク１０２は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の縁の近傍の供給ガスの量を減少させることによって、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の縁の近傍の供給ガスの非一様性を回避するように、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６を成長させる前に除去され得る。
成長制限マスク１０２は、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６を成長させる前に除去され得、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６の成長は、成長制限マスク１０２が除去されている場合、底層１１１の成長をもたらす。好ましくは、底層１１１は、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９に接続しない。底層１１１は、成長制限マスク１０２の縁のエリアにおいて成長しないか、または遅い成長率を有する。何故なら、成長制限マスク１０２の縁が、そのエリアを供給ガスから遮蔽するからである。加えて、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５は、底層１１１が成長することを防止する高さ、または底層１１１の成長を遅らせる高さを有し得る。
ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の側面ファセットが、底層１１１への供給ガスを低減させる空間を底部エリアに作製し得、底部エリアの幅は、側面ファセットの形状に依存する。側面ファセットの縁は、側面ファセットの縁が供給ガスを低減させるように、底縁線の外側に位置し、それは、底部エリアの幅をより長くする。代替として、側面ファセットは、底縁線の外側に位置する縁を有しておらず、それは、底部エリアの幅をより短くする。側面ファセットにおける供給ガスは、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９の側面ファセットに到達する前に成長エリアにおいて消費され、それは、過剰なガスを側面ファセットに供給することを回避する。
ブロック３１０５は、バー５０１に沿って１つ以上の分割支援領域５０２を形成することを表す。分割支援領域５０２は、バー５０１の第１のファセット５０５および／または第２のファセット５０６上に形成され得る。加えて、分割支援領域５０２は、バー５０１の片側または両側に形成され得る。分割支援領域５０２は、周期的な長さにおいて形成され、各周期は、素子の長さによって決定され、分割支援領域５０２の各々は、スクライブ線を備えている。加えて、分割支援領域５０２は、電流注入領域５０３を回避する様式で平坦な表面領域１０７に生成される。
ブロック３１０６は、基板１０１から素子１１０を除去することを表す。このステップは、ポリマー膜８０１をバー５０１に適用し、基板１０１の表面上で劈開技法を使用して、基板１０１からバー５０１を除去することを含み得、それは、基板１０１から島状ＩＩＩ族窒化物半導体層１０９を機械的分離または剥離することを含む。ポリマー膜８０１は、プレート８０６を使用して、圧力を膜８０１および基板１０１に加えることによって、バー５０１に適用される。この方法は、圧力が加えられている間、膜８０１および基板１０１の温度を変化させ、それによって、基板１０１からバー５０１を除去するために膜８０１と基板１０１との間の熱係数の差異を利用することも含み得る。このステップは、バー５０１に沿って形成される分割支援領域５０２において劈開することによって、バー５０１を１つ以上の素子１１０に分割することを含み得る。このステップは、レーザダイオード素子１１０の各々の上の１つ以上のファセット５０４の生成も含み得る。
ブロック３１０７は、劈開によって生成された素子１１０のファセット５０４のうちの１つ以上のものをコーティングするために、ヒートシンクプレート１５０５上に素子１１０の各々を搭載することを表す。このステップは、ヒートシンクプレート１５０５内の溝１５０７においてヒートシンクプレート１５０５を分割することによって、素子１１０を分離することも含む。ヒートシンクプレート１５０５は、ワイヤボンド１７０１、１７０２が素子１１０に取り付けられる前または後に分割され得る。
ブロック３１０８は、この方法の結果として生じる製品、すなわち、この方法に従って製作される１つ以上のＩＩＩ族窒化物系半導体素子１１０、および素子１１０から除去されており、再生利用および再使用のために利用可能である基板１０１を表す。
素子１１０は、基板１０１上の成長制限マスク１０２の上または上方に成長させられた１つ以上のＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５を備え得、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５の成長は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５のうちの隣接したものが互いに合体する前に停止させられる。素子１１０は、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５および基板１０１の上または上方に成長させられた１つ以上のＩＩＩ族窒化物素子層１０６をさらに備え得、成長制限マスク１０２の少なくとも一部は、ＩＩＩ族窒化物素子層１０６のための平滑な表面を取得するために、ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層１０５が成長させられた後、およびＩＩＩ族窒化物素子層１０６のうちの少なくともいくつかが成長させられる前に除去される。
（修正および代替物）
いくつかの修正および代替案が、本発明の範囲から逸脱することなく、成されることができる。
例えば、本発明は、ｃ面（０００１）、基礎無極性ｍ面｛１０－１０｝族、および｛２０－２－１｝面等の少なくとも２つのゼロではないｈ、ｉ、またはｋミラー指数と、ゼロではないｌミラー指数とを有する半極性面族を含む種々の配向のＩＩＩ族窒化物基板と共に使用され得る。（２０－２－１）の半極性基板は、平らにされたＥＬＯ成長の広いエリアにより、特に有用である。
別の例では、本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、ショットキー障壁ダイオード（ＳＢＤ）、または金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）等の異なる光電子素子構造を製作するために使用されるものとして説明される。本発明は、マイクロＬＥＤ、垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、端面発光レーザダイオード（ＥＥＬＤ）、および太陽電池等の他の光電子素子を製作するためにも使用され得る。
（結論）
ここで、本発明の好ましい実施形態の説明を結論付ける。本発明の１つ以上の実施形態の前述の説明は、例証および説明の目的のために提示されている。包括的である、または本発明を開示される精密な形態に限定することは、意図されていない。多くの修正および変形例が、上記の教示に照らして可能である。本発明の範囲は、本発明を実施するための形態によってではなく、むしろ、本明細書に添付される請求項によって限定されることが意図される。

Claims (14)

  1. 方法であって、前記方法は、
    基板上の成長制限マスクの上または上方に１つ以上のエピタキシャル側方成長（ＥＬＯ）ＩＩＩ族窒化物層を成長させることと、
    前記ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層のうちの隣接したものが互いに合体する前に前記ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層の成長を停止させることと、
    前記成長制限マスクの少なくとも一部を除去することと、
    前記ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層および前記基板の上または上方に１つ以上のＩＩＩ族窒化物素子層を成長させることと
    を含み、
    前記成長制限マスクは、前記ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層を成長させた後、かつ前記ＩＩＩ族窒化物素子層のうちの少なくともいくつかを成長させる前に除去される、方法。
  2. 前記ＩＩＩ族窒化物素子層は、ｐ型層を含む、請求項１に記載の方法。
  3. 除去される前記成長制限マスクの前記少なくとも一部は、前記ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層によって覆われていない前記成長制限マスクの少なくとも一部を含む、請求項１に記載の方法。
  4. 前記ＩＩＩ族窒化物素子層は、低温成長層、インジウム含有層、アルミニウム含有層、および／またはｐ型層を含み、前記成長制限マスクは、前記低温成長層、インジウム含有層、アルミニウム含有層、および／またはｐ型層を成長させる前に除去される、請求項１に記載の方法。
  5. 前記成長制限マスクは、前記ｐ型層を成長させる前に除去されることによって、前記成長制限マスクの分解に起因する前記ｐ型層の補償を回避する、請求項４に記載の方法。
  6. 前記成長制限マスクは、前記ＩＩＩ族窒化物素子層の少なくとも活性層を成長させる前に除去される、請求項１に記載の方法。
  7. 前記成長制限マスクは、前記ＩＩＩ族窒化物素子層を成長させる前に除去され、前記ＩＩＩ族窒化物素子層の成長は、前記成長制限マスクが除去された底層の成長をもたらす、請求項１に記載の方法。
  8. 前記ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層と前記ＩＩＩ族窒化物素子層とは、一緒に、島状ＩＩＩ族窒化物半導体層を備え、前記底層は、前記島状ＩＩＩ族窒化物半導体層に接続していない、請求項７に記載の方法。
  9. 前記ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層は、前記底層が成長することを防止する高さ、または前記底層の成長を遅らせる高さを有する、請求項７に記載の方法。
  10. 前記底層の幅は、前記ＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層および前記ＩＩＩ族窒化物素子層の側面ファセットの形状に依存する、請求項７に記載の方法。
  11. 前記側面ファセットの縁は、底縁線の外側に位置し、それによって、前記側面ファセットの前記縁は、成長中、ガスの供給を低減させ、それは、前記底層の幅をより長くする、請求項１０に記載の方法。
  12. 請求項１に記載の方法によって製作される素子。
  13. 素子であって、前記素子は、
    １つ以上のエピタキシャル側方成長（ＥＬＯ）ＩＩＩ族窒化物層上に成長させられた１つ以上のＩＩＩ族窒化物素子層を備え、前記１つ以上のＥＬＯ ＩＩＩ族窒化物層は、前記素子の底部エリアを備え、前記１つ以上のＩＩＩ族窒化物素子層は、縁成長を有していない、素子。
  14. 前記素子の側面ファセットは、底縁線の外側に位置している縁を有しておらず、それは、前記底部エリアの縁をより短くする、請求項１３に記載の素子。
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