[发明专利]制造具有平坦表面的三维氮化镓结构的方法和使用具有平坦表面的三维氮化镓(GaN)柱状物结构的发光二极管(LED)

权利要求书

1.一种制造具有平坦表面的三维氮化镓“GaN”柱状物结构的方法，所述方法包括：

提供衬底；

在衬底的上表面上生长GaN膜；

在GaN膜的上表面中形成腔体；

在GaN膜上表面中湿法刻蚀腔体；以及

形成延伸至GaN膜中的平坦侧壁；

其中在GaN膜上表面中湿法刻蚀腔体包括：

去除响应于形成腔体而损坏的GaN材料；以及

响应于遇到GaN膜中的m-平面或a-平面而停止GaN材料的去除；

在所述湿法刻蚀中使用加热的稀释氢氧化四甲基铵“TMAH”，

所述GaN柱状物中，三个垂直面的族全部是(1100)且具有三角形状。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在GaN膜的上表面中形成腔体包括：使用从激光烧蚀、离子注入、喷砂和干法刻蚀组成的组中选择的工艺来形成腔体。

3.根据权利要求1所述的方法，其中在GaN膜的上表面中形成腔体包括：在c-平面上表面中形成腔体，并且

其中形成延伸至GaN膜中的平坦侧壁包括：在从m-平面和a-平面族组成的组中选择的平面中形成与c-平面垂直的侧壁。

4.根据权利要求1所述的方法，其中在GaN膜的上表面中形成腔体包括：在GaN膜中形成沿与c-平面晶带轴对准的方向延伸的腔体阵列；以及

其中形成延伸至GaN膜中的平坦侧壁包括：形成具有在从m-平面和a-平面族中选择的平面中的侧壁表面的多个GaN柱状物。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：

在GaN膜的上表面中形成腔体之前，形成掩模，所述掩模包括暴露出GaN膜的上表面的孔阵列；

其中在GaN膜的上表面中形成腔体包括：在由掩模暴露出的GaN上表面的区域中干法刻蚀腔体；

其中在GaN膜中湿法刻蚀腔体包括：将腔体沿所有方向各向异性地延伸到GaN膜中；

其中形成具有平坦侧壁的GaN柱状物包括：

当遇到从m-平面和a-平面族选择的第一平面时，湿法刻蚀工艺减慢；以及

形成具有三角形状的GaN柱状物，分别来自于第一平面中的多个相连接的侧壁。

6.根据权利要求3所述的方法，其中形成延伸到GaN膜中的平坦侧壁包括：响应于湿法刻蚀化学来选择GaN侧壁平面族。

7.根据权利要求4所述的方法，其中在GaN膜的上表面中形成腔体包括：将腔体的阵列激光烧蚀到GaN上表面中；

其中在GaN膜中湿法刻蚀腔体包括：将腔体沿所有方向各向异性地延伸到GaN膜中；

其中形成具有平坦侧壁的GaN柱状物包括：

当遇到从m-平面和a-平面族选择的第一平面时，湿法刻蚀工艺减慢；以及

形成具有三角形状的GaN柱状物，每一个均来自于第一平面中的多个相连接的侧壁。

8.根据权利要求1所述的方法，其中形成延伸到GaN膜中的平坦侧壁包括形成GaN柱状物；并且

所述方法还包括：

将GaN柱状物从衬底分离。

9.一种使用具有平坦表面的三维氮化镓“GaN”柱状物结构制造发光二极管“LED”的方法，所述方法包括：

形成多个GaN柱状物结构，每一个GaN柱状物结构如下形成：

形成具有第一端部、第二端部和与c-平面垂直的平坦侧壁的n型掺杂氮化镓“n-GaN”柱状物，所述端部的至少一个形成在c-平面中，并且所述平坦侧壁形成在从包括m-平面和a平面族的组中选择的平面中；

在n-GaN柱状物侧壁上形成多量子阱“MQW”层；

在MQW层上形成p型掺杂氮化镓“p-GaN”层；

在第一衬底上沉积多个GaN柱状物结构，其中n-GaN柱状物侧壁与第一衬底的上表面平行地对准；

将每一个GaN柱状物结构的第一端部与第一金属层相连以形成第一电极；

刻蚀每一个GaN柱状物结构的第二端部以暴露n-GaN柱状物的第二端部；以及

将每一个GaN柱状物结构的第二端部与第二金属层相连以形成第二电极。