刻的步骤，使得表面的蚀刻是更多光驱动并且 更少化学驱动的。例如，控制步骤可W包括将入射光强度与用于PEC蚀刻的电解质浓度的 平衡。控制步骤可W包括通过用于PEC蚀刻的入射光方向确定表面的蚀刻剖面（etched prof ile)，其中蚀刻仅在被用于阳C蚀刻的入射光照射的区域中进行。进一步地，平衡步骤 可W包括选择入射光强度与用于PEC蚀刻的电解质浓度之间的平衡W实现更快和更深的 蚀刻。
[0040] 蚀刻过程的最终结果是具有成形的、形成图案的或粗趟化的至少一个表面的 {20-2-1}半极性III-氮化物半导体104,导致圆锥形特征，用于提高发光器件的一个或多 个活化层的光提取和用于增强发光器件的一个或多个活化层的外部效率，该发光器件形成 在{20-2-1}半极性III-氮化物半导体上或上方。
[004。 连輪结果
[0042] 在{20-2-1}半极性III-氮化物半导体的摩尔浓度系列测量一一即（20-2-1)半 极性GaN的阳C蚀刻一一中，使用各种摩尔浓度或浓度的K0H研究了蚀刻速率和粗趟度二 者。
[0043] 图3是示出了 W埃每秒（A/S )的蚀刻速率和W纳米（nm)的均方根（RM巧粗趟 度作为K0H浓度（M)的函数的图。蚀刻溶剂浓度经过30分钟周期。
[0044] 选择范围从大约0. 001M到大约1M的K0H浓度作为用于光电化学蚀刻的电解质， W获得范围从大约2 A/S到大约8 A/S的暴露的表面的蚀刻速率。具体地，选择导致下列：
[0045] ?对于选择的大约0. 001M的K0H浓度，暴露的表面的蚀刻速率是大约2 A/s，
[0046] ?对于选择的大约0. 01M的K0H浓度，暴露的表面的蚀刻速率是大约4 A/s，
[0047] ?对于选择的大约0. 1M的K0H浓度，暴露的表面的蚀刻速率是大约5 A/S，和
[0048] ?对于选择的大约1M的K0H浓度，暴露的表面的蚀刻速率是大约8 A/S。
[0049] 选择范围从大约0. 001M到大约1M的K0H浓度作为用于光电化学蚀刻的电解质， W获得范围从大约20nm到大约150nm的暴露的表面的均方根（RM巧粗趟度。具体地，选择 导致下列：
[0化日]?对于选择的大约0. 001M的K0H浓度，暴露的表面的RMS粗趟度是大约20皿， [0化^ ?对于选择的大约0. 01M的K0H浓度，暴露的表面的RMS粗趟度是大约150皿，
[0化2] ?对于选择的大约0. 1M的K0H浓度，暴露的表面的RMS粗趟度是大约lOOnm，和
[0化3] ?对于选择的大约1M的K0H浓度，暴露的表面的RMS粗趟度是大约120nm。
[0化4] 图4示出了在阳C蚀刻30分钟周期后（20-2-1)半极性GaN的一系列扫描电子显 微镜（SEM)图像，K0H的各种摩尔浓度标记在每一个沈M图像的左上角。
[0化5] 图5示出了在阳C蚀刻30分钟周期后（20-2-1)半极性GaN的一系列原子力显微 镜（AFM)图像，K0H的各种摩尔浓度标记在每一个AFM图像的左上角。
[00%] 命名法
[0057] 如本文所用术语"III族氮化物"或"III-氮化物"或"氮化物"指的是设及具有式 B/1脚ylrizN的炬、A1、Ga、In)N半导体的任何组合物或材料，其中0《W《1、0《X《1、 0《y《l、0《z《l和w+x+y+z = 1。如本文所用该些术语旨在广义地解释为包括单一种 类B、Al、Ga和In的各自的氮化物，化及该种III族金属种类二元、S元和四元组合物。因 此，该些术语包括但不限于，化合物A1N、GaN、InN、AlGaN、AlInN、InGaN和AlGaInN。当两 个或多个炬、Al、Ga、In)N组分种类存在时，所有可能的组合物，包括化学计量比W及非化 学计量比（关于存在于组合物中的炬、Al、Ga、In)N组分种类中每一个的相对摩尔分数）， 可在本发明的宽范围内使用。进一步地，在本发明的范围内的组合物和材料可W进一步包 括大量渗杂物和/或其他杂质材料和/或夹杂物材料。
[0化引本发明也覆盖III族氮化物的具体晶体取向、定向、终端和极性的选择。当使用米 勒指数识别晶体取向、定向、终端和极性时，大括号W的使用表示一组对称性相等的面，其 由使用圆括号0代表。方括号□的使用表示方向，同时尖括号 <〉的使用表示一组对称性 相等的方向。
[0化9] 由于强压电和自发极化的存在，许多III族氮化物器件沿着两极方向生长，即晶 体的C-面{0001}，尽管该导致不期望的量子束缚斯塔克效应（QCS巧。减小III族氮化物 器件中的极化效应的一个方法是沿着晶体的非极性或半极性方向生长器件。
[0060] 术语"非极性"包括统称为a-面的{11-20}面，和统称为m-面的{10-10}面。该 种面的每个面含有相等数量的III族和氮原子并且是电中性的。随后的非极性层彼此等 同，所W大块晶体将不会沿着生长方向极化。
[0061] 术语"半极性"可用于指不能被分类为C-面、a-面或m-面的任何面。在晶体学术 语中，半极性面将是具有至少两个非零K i或k米勒指数和非零1米勒指数的任何面。随 后的半极性层彼此等同，所W沿着生长方向晶体将具有减小的极化。
[0062] 参考义献
[0063] 下列参考文献通过引用并入本文：
[0064] [1] S. Yamamoto, Y.化3〇, C. C. Pan, R. B. Qumg, K. F'ujito, J. Sonoda, S. P. DenBaars 和 S. P'Jakamura, Appl. Phys. Express 3122102 (2010)。
[0065] [2] Y. Enya, Y. Yoshizumi, T. Kyono, K. Akita, M. Ueno, M. Adachi, T. Sumitomo, S. Tokuyama, T. Ikegami, K. Katayama 和 T. Nakamura, Appl. Phys. Express 2082101 (2009)。
[0066] [3] Y. Yoshizumi, M. Adachi, Y. Enya, T. Kyono, S. Tokuyama, T. Sumitomo, K. Akita, T. Ikegami, M. Ueno, K. Katayama 和 T. Nakamura, Appl. Phys. Express 2092101(2009)。
[0067] [4]Y.化ao, S. Tanaka, C. C.化n, K. F'ujito, D. Feezell, J. S. Speck, S. P. DenBaars 和 S. P'Jakamura, Appl. Phys. Express 4082104(2011)。
[0068] [5]C. Y. Huang, M. T. Hardy, K. F'ujito, D. F. Feezell, J. S. Speck, S. P. DenBaars 和 S. P'Jakamura, Appl. Phys. Lett. 99, 241115 (2011)。
[0069] [6] Y. Kawaguchi, C. Y. Huang, Y. R. Wu, Q. Yan, C. C. Pan, Y. Zhao, S. Tanaka, K. Fujito'D. F.Feezell'C.G.V. de Walle'S.P. DenBaars 和 S. Nakamura, Appl. Phys. Lett. 100, 231110(2012)。
[0070] 结论
[0071] 在此总结了本发明的优选实施方式的描述。为了图解和描述的目的已经呈现了本 发明的一个或多个实施方式的前述说明。其不意欲是详尽的或将本发明限于公开的精确形 式。根据W上教导许多改变和变化是可能的。意图是本发明的范围不由详述限定，而是由 权利要求书限定。
【主权项】
1. 制造发光器件的方法，包括： 在半极性{20-2-1UII-氮化物半导体的暴露的表面上进行光电化学（PEC)蚀刻，用于 提高来自在半极性{20-2-1} III-氮化物半导体上或上方形成的一个或多个活化层的光提 取和用于增强在半极性{20-2-1} III-氮化物半导体上或上方形成的一个或多个活化层的 外部效率。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中进行所述光电化学蚀刻以将所述半极性{20-2-1} III-氮化物半导体的所述暴露的表面成形、形成图像或粗糙化。
3. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括选择范围从大约0.0 OlM到大约IM的KOH 浓度作为用于所述光电化学蚀刻的电解质，以获得范围从大约2 A/s到大约8 A/s的所述 暴露的表面的蚀刻速率。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中对于选择的大约0.0 OlM的KOH浓度，所述暴露的 表面的所述蚀刻速率是大约2 A/s。
5. 根据权利要求3所述的方法，其中对于选择的大约0.0 lM的KOH浓度，所述暴露的表 面的所述蚀刻速率是大约4 A/S。
6. 根据权利要求3所述的方法，其中对于选择的大约0.1 M的KOH浓度，所述暴露的表 面的所述蚀刻速率是大约5人/S。
7. 根据权利要求3所述的方法，其中对于选择的大约IM的KOH浓度，所述暴露的表面 的所述蚀刻速率是大约8人/S。
8. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括选择范围从大约0.0 OlM到大约IM的KOH 浓度作为用于所述光电化学蚀刻的电解质，以获得范围从大约20nm到大约150nm的所述暴 露的表面的均方根（RMS)粗糙度。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中对于选择的大约0.0 OlM的KOH浓度，所述暴露的 表面的所述RMS粗糙度是大约20nm。
10. 根据权利要求8所述的方法，其中对于选择的大约0.0 lM的KOH浓度，所述暴露的 表面的所述RMS粗糙度是大约150nm。
11. 根据权利要求8所述的方法，其中对于选择的大约0.1 M的KOH浓度，所述暴露的表 面的所述RMS粗糙度是大约100nm。
12. 根据权利要求8所述的方法，其中对于选择的大约IM的KOH浓度，所述暴露的表面 的所述RMS粗糙度是大约120nm〇
13. 根据权利要求1所述的方法，其中所述半极性{20-2-1} III-氮化物半导体包含生 长在（20-2-1)半极性GaN衬底上的一个或多个外延氮化镓（GaN)层。
14. 通过权利要求1所述的方法蚀刻的半极性{20-2-1} III-氮化物半导体。
15. 发光装置，包括： 具有暴露的表面的半极性{20-2-1} III-氮化物半导体，所述暴露的表面是光电化学 (PEC)蚀刻的表面；以及 在所述半极性{20-2-1} III-氮化物半导体上或上方形成的一个或多个活化层； 其中所述光电化学蚀刻的表面提高了来自所述活化层的光提取和增强所述活化层的 外部效率。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述半极性{20-2-1} III-氮化物半导体包含生 长在（20-2-1)半极性GaN衬底上的一个或多个外延氮化镓（GaN)层。
【专利摘要】在半极性{20-2-1}III-氮化物半导体的暴露的表面上进行光电化学(PEC)蚀刻的方法，用于提高来自在半极性{20-2-1}III-氮化物半导体上或上方形成的一个或多个活化层的光提取和用于增强在半极性{20-2-1}III-氮化物半导体上或上方形成的一个或多个活化层的外部效率。
【IPC分类】H01L33-32, H01L33-16
【公开号】CN104662678
【申请号】CN201380045358
【发明人】C-T·许, C-y·黄, Y·赵, S-C·黄, D·F·费泽尔, S·P·丹巴瑞斯, S·纳卡姆拉, J·S·斯派克
【申请人】加利福尼亚大学董事会
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年8月30日
【公告号】EP2891191A1, US20140167059, WO2014036400A1