br>[0044] 104:第二虹族氮化物层
[0045] 105、115:空穴
[0046] 106:第=虹族氮化物层
[0047] 111:形成有（111)小平面的娃基板 [004引114、116:虹族氮化物层
[0049] 200: LED 元件
[0050] 210:非极性或半极性虹族氮化物基板
[0化1] 202:n-型（或P-型）半导体层
[0化2] 203:活性层
[0化3] 204:p-型（或n-型）半导体层
[0化4] 205: P-电极
[0055] 206:n-电极
【具体实施方式】
[0056] 本发明通过下述说明均可实现。要将下述说明理解成对本发明优选具体例的叙 述，本发明并不限定于此。
[0057] 此外，与实际层的厚度(或高度)或其它层之间的比例相比，会多少放大地表示附 图W帮助理解，其含义可W根据后述相关记载的具体要点适当地理解。
[0058] 本说明书中的"在上面"的表述用于设及相对的位置的概念，可W理解为在所设及 的层中直接存在其它构成要素或层的情况，或在其间能够插入或存在其它层（中间层)或构 成要素。与此类似地，"在下侧"、"在下部"、"在下面"及"之间"的表述同样可W理解成对位 置的相对概念。
[0059] 在本说明书中，"虹族氮化物"可W指通过周期表上的m族元素和氮形成的半导体 化合物。对于运种m族元素可W例举如，侣(A1)、嫁(Ga)、铜（In)等，可W包括其中的单独或 两种W上的组合。由此，可W理解为包括GaN、AlN、InN、AlGaN、AlInN、GaInN、AlInGaN等。将 其一般化，可W将上述m族氮化物例示地表示成下述通式1。
[0060] [通式U
[0061 ] AlxInyGai-x-yN
[0062] 上述通式中，0<x<l，0<y< 1 及0 < x+y < 1。
[0063] 在本说明书中，术语"横向生长"或"侧面过生长"的概念包括侧面外延过生长 (Xeo、ELO或ElLOG(横向外延过生长，邱itaxial lateral overgrowth))及阳NDEO悬挂式外 延等，由于横向生长比垂直生长更加容易，因此是一种对缺陷或转位(dislocation)在层表 面上沿垂直方向传播进行抑制的工艺。对于运种工艺，本领域已知其在用于C-面GaN生长 时，减少因MOCVD等引起的缺陷或转位。
[0064] 术语"非极性"是指对于C-轴具有垂直的结晶方向（例如，a-面及m-面），m族氮化 物结晶结构的非极性面(plane)如图1(a)所示。
[0065] 术语"半极性"是指对于OOOl或000-1具有0~90°的结晶方向。此时，"半极性面"从 对角线方向（diagonally)横穿过六角单位化exagonal unit)单元，并延长，与C-轴形成90° W外的角。特别是，与极性OOOl层相比，由于极性向量对于生长方向弯曲，因此会减小极性 产生的影响。在虹族氮化物内通常观察到的半极性面(plane)可W例举出11-22、1-101、10-11、10-13、10-12、20-21、10-14等，但本发明并不限定在上述具体的值中。运种半极性面如 图1 (b)中所示，例如在11-22方向的半极性GaN的情况下，与0002面约呈58°倾斜。
[0066] 图2是表示在本发明的一个具体例中，在基板上形成第一虹族氮化物层(铸型）的 图。
[0067] 在上述具体例中，第一、第二及第=虹族氮化物可W分别表示非极性或半极性层， 优选表示半极性层。
[0068] 根据上述附图，首先在基板101上生长第一虹族氮化物的外延生长层102。此时，对 于基板101，只要是适合于非极性或半极性m族氮化物层的生长的基板，在使用上没有限 审Ijo运种基板广义地可W包括a-面(a-plane)、!-面(r-plane)或m-面(m-plane)等对称相等 的（symmetry-equivalent)面。
[0069] 此外，可W优选使用r-面基板用于制备非极性虹族氮化物层，并且使用半极性m-面基板(例如，具有1-100的面取向（orien化tion))用于制备虹族氮化物层。
[0070] 与此相关地，作为基板的材质可W例举蓝宝石、碳化娃(SiC)、侣酸裡、尖晶石等， 根据情况也可W使用m族氮化物或其合金(alloy)材质（例如，氮化嫁(GaN)、氮化侣(AlN) 等)。
[0071] 根据本发明例示的具体例，可W优选使用m-面蓝宝石基板用于实现半极性基板。 在运种基板101上形成氮化物层之前，可W选择性地实施去除反应区域内的残余氧气、利用 氨气和/或氮气对反应区域进行退火或热处理(高溫，例如至生长溫度）的步骤等。此外，在 蓝宝石基板等情况下，还可W包括利用无水氨等来氮化(nitridation)基板表面的步骤。
[0072] 在本发明的变形例中，在上述基板101上生长第一虹族氮化物层102之前，可W形 成中间层或缓冲层(未图示）。运种中间层用于获得较为良好的虹族氮化物层102的物性而 选择性地导入，使用的材质不仅可W是AlN、AlGaN等III-V族化合物，还可W是非极性、特别 是适合于促进半极性虹族氮化物层生长的其它材质。此时，可W使用M0CVD、HVPE等业界周 知的沉积(deposition)或外延生长(epi1:axial growth)技术。
[0073] 如上所述的选择性地导入的中间层，对其尺寸并无特别的限定，但至少可W是10 ~50nm的范围。此外，为了形成上述中间层，例如可W在常压条件下，将工序条件调节至约 550~750°C，应将其理解为仅用于举例说明，本发明并不限定在上述数值范围内。
[0074] 在上述具体例中，利用通常的层生长技术，例如，利用M0CVD、HV阳及M邸等，可W在 基板(或基板上的中间层)上形成非极性或半极性m族氮化物，为了确保铸型的良好品质， 在一个具体例中为优选使用MOCVD。
[0075] 在本发明的特定具体例中，上述第一虹族氮化物层102具体地可W形成约I~IOii m，更具体地可W形成约2~扣m范围的厚度。如此地，为了形成第一虹族氮化物层102,例如 在约800~1100°C的溫度及约200~5(K)torr的压力条件下，可W实施约60~300分钟左右的 生长反应。上述具体生长条件的目的在于例示本发明，可W根据基板等的尺寸等进行改变， 因此本发明并不限定于此。
[0076] 此外，在本具体例中，上述第一m族氮化物层102优选具有半极性方向的特性，具 体地可W调苄基板特性及生长条件，使之具有11-22方向。
[0077] 图3和图4是表示W下过程的图，即，在第一虹族氮化物层102上，W横向生长或过 生长方式再生长的第二虹族氮化物层104的内部中，空穴(cavity; 105)沿着下部特定的图 案(在附图中为条纹图案)的屏蔽连续地形成，从而构成一种通道。
[007引在图示的具体例中，横向生长方式，例如可W在氨热法生长（ammonothermal growth)条件下实施，在之前设及的多种横向生长法中可W例示地使用化OG法。此时，例如 可W使用MOCVD、HVPE等常规生长方法。如W下所述，为了容易地形成空穴，优选使用MOCVD 法。其原因在于，在横向生长过程中，表现出生长为反梯形形状的倾向，尤其是容易实现= 角形形状的空穴。
[0079] 上述化OG方法为结晶生长技术的选择性改变，在已生长的一部分虹族氮化物层上 将薄膜的绝缘层进行图案化(patterning)，用于防止在初期生长步骤中所产生的转位的垂 直传播。下面，对ELOG法进行重点说明
[0080] 参照上述附图，首先在第一半极性m族氮化物层102上，形成W条纹状进行图案化 的屏蔽层103'。此时，条纹图案的屏蔽典型地可W为绝缘性(dielectric)材质，代表性地可 W 例举出 Si〇2、SiNx(例如，Si3N4)等。
[0081 ]为了形成上述屏蔽图案，首先，例如通过阳CVD(化学气相沉积，plasma enhanced chemical vapor deposition)形成绝缘层103。其次，使用通常的光刻法(在上述方法中，例 如可W采用ICP-RIE等通常的方式用于蚀刻），使得在第一虹族氮化物层102上留下一套平 行的条纹图案103'。此时，可W将条纹图案的屏蔽之间的区域称为"窗口（window)区域"。 [0082] 上述屏蔽的宽度可W设定为约2~50皿(具体地约为2~lOwii)，而且上述窗口的宽 度可W设定为约2~20皿(更具体地约为2~10皿)的范围。
[00削此外，上述屏蔽适宜在约500~2:，说)(化的厚度范围内。此外，根据本具体例，上述 屏蔽可W设定为能够放置在平面上的任何方向，W形成图案，优选可W是1-100的方向。考 虑屏蔽图案的方向的原因在于，屏蔽图案的方向会影响(过)生长的m族氮化物层的小平面 形成等特性。
[0084] 通常，虹族氮化物，特别是GaN的情况下，具有向C-面(plane)方向的生长速度与其 它面相比明显快的特征。如上所述，利用屏蔽(例如Si化材质）图案，减小向C-面方向的生长 速度，使之W均匀的速度生长时，不仅整体的生长层的品质会得到提高，还可W获得平滑的 表面。特别是将屏蔽图案向1-100方向形成图案的情况下，可W形成更为光滑的表面。但是， 将屏蔽向-1-123方向形成图案的情况下，屏蔽会形成单位的凹凸表面。因此，本具体例尽管 并不一定需要限定为特定方向的屏蔽，但优选将屏蔽图案设定为1-100方向。
[0085] 其次，将实施虹族氮化物的再生长过程，运种再生长过程始于窗口区域，此时，下 部的第一 m族氮化物层102的微结构得到重现，但与此相反，在屏蔽区域上不会引发生长。 随着时间的经过，生长在窗口区域的结晶逐渐向屏蔽上方横向生长(过生长）。如此地，虹族 氮化物的生长层将向垂直及侧面延长，此时，将向侧面方向生长的区域称为"翼(wing)区 域"，从上述区域中能够得到缺陷明显减少的高品质的结晶。
[0086] 此外，垂直及侧面(水平)之间延长的比例依赖于生长条件，随着时间的经过，从窗 口向侧面(例如，右侧方向）延长的氮化物过生长层将与从相邻的窗口向侧面(例如，左侧方 向）延长的氮化物过生长层相遇汇合。其结果，在汇合的边界(bound