型的半導(dǎo)體的材料相同的材料形成。例如，基層52和納米芯55a可由η型GaN形成。
[0126]可利用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)或分子束外延(MBE)形成構(gòu)成納米芯55a的氮化物單晶體。掩模53可用作用于生長(zhǎng)的氮化物單晶體的模具，以提供具有與開口的形狀相對(duì)應(yīng)的形狀的納米芯55a。也就是說，氮化物單晶體可在基層52的通過利用掩模53暴露于開口 H的區(qū)域上選擇性地生長(zhǎng)，以填充開口 H。在基層52的暴露于開口 H的區(qū)域上選擇性地生長(zhǎng)的氮化物單晶體可具有與開口 H的形狀相對(duì)應(yīng)的形狀。
[0127]接著，如圖17所示，可利用第一材料層53a作為蝕刻停止層部分地去除掩模53，以暴露出多個(gè)納米芯55a的側(cè)表面。
[0128]在本實(shí)施例中，可按照僅可選擇性地去除第二材料層53b同時(shí)保留第一材料層53a的方式執(zhí)行蝕刻工藝。在本蝕刻工藝中，第一材料層53a可用作蝕刻停止層，而在后續(xù)工藝中，第一材料層53a可防止有源層55b和第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層55c接觸基層52。
[0129]如在本實(shí)施例中，在通過利用設(shè)有開口的掩模作為模具制造發(fā)光納米結(jié)構(gòu)的工藝中，還可包括熱處理工藝以提高結(jié)晶性。圖18示出了經(jīng)熱處理以具有改進(jìn)的結(jié)晶性的納米芯 55，。
[0130]在去除掩模之后，納米芯55a的表面可在預(yù)定條件下受到熱處理，以使得納米芯55a的晶面可改變?yōu)檫m于晶體生長(zhǎng)的穩(wěn)定表面，諸如半極性或非極性晶面?？蓞⒄?qǐng)D23和圖24解釋這種工藝。
[0131]圖23和圖24是分別示出可應(yīng)用于圖17的工藝的熱處理工藝的模擬圖。
[0132]圖23可示出在圖17的工藝中獲得的納米芯55a。納米芯中的每一個(gè)可具有根據(jù)開口的截面形狀確定的晶面。雖然獲得的納米芯55a具有根據(jù)開口 H的截面形狀確定的晶面，但是如上述設(shè)置的納米芯55a的晶面可能相對(duì)不穩(wěn)定，這可能是使后續(xù)晶體生長(zhǎng)條件劣化的因素。
[0133]如在本實(shí)施例中，在開口具有圓柱形桿形的情況下，納米芯55a的側(cè)表面可具有彎曲表面而非如圖23所示的特定晶面。
[0134]當(dāng)該納米芯受到熱處理時(shí)，其表面上的不穩(wěn)定晶體可再對(duì)齊，從而可形成諸如半極性或非極性的穩(wěn)定晶面，如圖24所示?？稍?00°C或更高的溫度下執(zhí)行熱處理，或者在特定示例中在800°C至1200°C的范圍內(nèi)的溫度下執(zhí)行幾秒至幾十分鐘(I秒至60分鐘)的熱處理，從而將不穩(wěn)定的晶面轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定晶面。
[0135]在熱處理工藝中，如果襯底溫度低于600°C，則難以生長(zhǎng)和再排列納米芯的晶體，從而難以獲得熱處理效果，并且如果襯底溫度高于1200°C，則氮(N)從GaN晶面蒸發(fā)，降低了晶體質(zhì)量。另外，對(duì)于比I秒更短的時(shí)間段，難以獲得足夠的熱處理效果，并且對(duì)于比幾十分鐘(例如，60分鐘)更長(zhǎng)的時(shí)間段的熱處理，就制造工藝和制造成本而言并非理想的。
[0136]例如，當(dāng)納米芯55利用藍(lán)寶石襯底的C(OOOl)面(在硅襯底的情況下為(111)面)生長(zhǎng)時(shí)，可在如上所述的合適的溫度范圍對(duì)圖23所示的具有圓柱形形狀的納米芯55a進(jìn)行熱處理，以將彎曲表面(側(cè)表面)、不穩(wěn)定晶面轉(zhuǎn)換為具有作為穩(wěn)定晶面的非極性面(m面)的六方晶柱(圖24中的55a’)?？赏ㄟ^高溫下執(zhí)行的熱處理工藝來實(shí)現(xiàn)晶面的穩(wěn)定化。
[0137]雖然難以明確解釋這種原理，但是在相對(duì)高溫下位于表面上的晶體再對(duì)齊或源氣體殘留在腔室中的情況下，可以理解，通過殘留源氣體的沉積執(zhí)行部分再生長(zhǎng)以具有穩(wěn)定晶面。
[0138]具體地說，鑒于再生長(zhǎng)，可在源氣體殘留在腔室中的氣氛下執(zhí)行熱處理工藝，或者可在有意地供應(yīng)相對(duì)少量的源氣體的條件下執(zhí)行熱處理。例如，如圖23所示，就MOCVD腔室而言，TMGa和NH3殘留，并且在該殘余氣氛中，執(zhí)行熱處理以使得源氣體與納米芯表面反應(yīng)，因此實(shí)現(xiàn)部分再生長(zhǎng)，以具有穩(wěn)定晶面。由于該再生長(zhǎng)，相對(duì)于在熱處理工藝之前的納米芯55a的寬度，經(jīng)熱處理的納米芯55a’的寬度可稍微增大(請(qǐng)參見圖23和圖24)。
[0139]按照這種方式，可通過引入額外熱處理工藝提高納米芯的結(jié)晶度。也就是說，通過熱處理工藝，可去除在去除掩模之后存在于納米芯的表面上的非均勻性(例如，缺陷等)，并且內(nèi)部晶體的穩(wěn)定性可通過再排列極大地提高。在去除掩模之后，可在與腔室內(nèi)的納米芯的生長(zhǎng)工藝的條件相似的條件下執(zhí)行熱處理工藝。例如，可在800°C至1200°C的范圍內(nèi)的溫度(例如，襯底溫度)下執(zhí)行熱處理工藝，但是通過在等于或高于600°C的溫度下執(zhí)行的熱處理工藝也可獲得相似效果。
[0140]接著，如圖19所示，有源層55b和第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層55c可依次生長(zhǎng)在多個(gè)納米芯55a’的表面上。
[0141]通過上述工藝，發(fā)光納米結(jié)構(gòu)55可具有芯-殼結(jié)構(gòu)，其中第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體設(shè)為納米芯55a’，以及包圍各個(gè)納米芯55a’的有源層55b和第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層55c設(shè)為殼層。
[0142]有源層55b可具有其中量子阱層和量子勢(shì)皇層交替地堆疊的多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)，例如，就氮化物半導(dǎo)體而言，可具有GaN/InGaN或GaN/AlGaN結(jié)構(gòu)。這里，有源層55b還可具有單量子阱(SQW)結(jié)構(gòu)。
[0143]第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層55c可為滿足P型AlxInyGa1 xyN的晶體，其中OSx< UO ^ y < I和OS x+y < I。第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層55c在其鄰近于有源層55b的部分中可包括電子阻擋層(未示出)。電子阻擋層(未示出)可具有其中具有不同組成的AlxInyGalxyN(其中O彡X < 1、0彡y < UO ^ x+y < I)的多個(gè)層堆疊的多層結(jié)構(gòu)，或者可具有由AlyGau y)N構(gòu)成的至少一層，其中OSy < I。電子阻擋層(未示出)可具有比有源層55b的帶隙更大的帶隙，因此防止電子流動(dòng)至第二導(dǎo)電類型的(P型)半導(dǎo)體層55c。
[0144]納米芯55a’中的每一個(gè)沿著生長(zhǎng)方向可包括提供具有第一晶面的側(cè)表面的主體部分和提供具有與第一晶面不同的第二晶面的上表面的上部分。
[0145]當(dāng)基層52是包括具有c面的上表面的氮化物單晶體時(shí)，主體部分的側(cè)表面可具有垂直于基層52的生長(zhǎng)表面的晶面，即，非極性m面，并且上部分的表面可具有與m面不同的半極性r面。按照這種方式，納米芯55a的表面可具有多個(gè)不同的晶面。
[0146]因此，如上所述，即使在有源層55b通過相同工藝生長(zhǎng)在納米芯55a’的表面上的情況下，有源層55b的組成(具體地說，銦的含量)可根據(jù)各個(gè)晶面而不同。另外，形成在上部分中的有源層部分可相對(duì)薄。因此，為了解決該問題，可額外進(jìn)行去除形成在納米芯55a’的上部分上的有源層的工藝，如圖20至圖22所示。
[0147]首先，如圖20所示，接觸電極56形成在發(fā)光納米結(jié)構(gòu)55上。另外，保護(hù)性絕緣層57可形成在接觸電極56上。保護(hù)性絕緣層57可形成為填充發(fā)光納米結(jié)構(gòu)55之間的空間。
[0148]接觸電極56可由與第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層55c形成歐姆接觸的材料形成。保護(hù)性絕緣層57可由能夠通過半導(dǎo)體工藝提供鈍化結(jié)構(gòu)的電絕緣材料形成。由S12S SiNx形成的保護(hù)性絕緣層可用作保護(hù)性絕緣層57。
[0149]然后，可執(zhí)行以下工藝，即執(zhí)行研磨至一個(gè)水平L，以去除形成在納米芯55a’的上表面上的有源層部分。結(jié)果，如圖21所示，可去除位于納米芯55a’的另一晶面(上表面)上的有源層部分，并且其余有源層55b可僅位于納米芯55a’的側(cè)表面上。由于納米芯55a’的側(cè)表面具有相同晶面，因此其余有源層55b可允許獲得期望的波長(zhǎng)特征。可減少在位于納米芯55’的上部分中的有源層部分中容易發(fā)生的漏電流問題。
[0150]然后，如圖22所示，可選擇性地蝕刻接觸電極56的上部。
[0151]在本蝕刻工藝中，接觸電極56可具有布置為比發(fā)光納米結(jié)構(gòu)55的平坦化的上表面P更低的凹陷R。由于通過先前的研磨工藝產(chǎn)生的接觸電極56的材料殘留在平坦化的表面上或者由于在后續(xù)工藝中位于上部的接觸電極26，會(huì)引起漏電流問題。可通過本蝕刻工藝減小由于接觸電極導(dǎo)致的這種漏電流問題。
[0152]本蝕刻工藝可作為干蝕刻工藝或濕蝕刻工藝執(zhí)行，以選擇性地去除接觸電極56，這里，可根據(jù)接觸電極56的材料選擇性地使用合適的蝕刻工藝和蝕刻劑。例如，在接觸電極56是ITO并且發(fā)光納米結(jié)構(gòu)55是氮化物單晶體的情況下，可使用等離子體蝕刻工藝，這里，Cl2、BCl3、Ar或它們的任何組合可用作等離子體氣體。另外，可調(diào)整蝕刻劑(類型或混合比)的選擇和工藝條件。
[0153]上述的本實(shí)施例提供了在前述實(shí)施例中采用的基層上的掩模由兩個(gè)材料層構(gòu)成的情況，但是實(shí)施例不限于此。也就是說，可采用三個(gè)或更多個(gè)材料層。
[0154]例如，就包括依次形成在基層上的第一材料層至第三材料層的掩模而言，第二材料層可設(shè)為蝕刻停止層，并且可由與第一材料層和第三材料層的材料不同的材料形成。第一材料層和第三材料層可根據(jù)需要由相同材料形成。
[0155]在第三材料層的蝕刻條件下，由于至少第二材料層的蝕刻率低于第三材料層的蝕刻率，因此第二材料層可用作蝕刻停止層。至少第一材料層可由具有電絕緣特性的材料形成，并且第二材料層或第三材料層可根據(jù)需要由絕緣材料形成。
[0156]已經(jīng)描述了在去除掩模53之后執(zhí)行在前述實(shí)施例中引入的熱處理工藝。然而，也可在完成納米芯的生長(zhǎng)之后在去除掩模53之前應(yīng)用熱處理工藝，以有助于提高發(fā)光納米芯(進(jìn)一步說，發(fā)光納米結(jié)構(gòu))的結(jié)晶度?？稍谂c生長(zhǎng)溫度相似的條件下執(zhí)行在去除掩模之前引入的熱處理工藝，并且與在去除掩模之后執(zhí)行的熱處理工藝相比，即使通過更短的時(shí)間段，也可獲得足夠的效果?？梢岳斫?，在去除掩模之前執(zhí)行的熱處理工藝從晶體的再排列方面而言提高了納米芯的結(jié)晶度。下文中，將參照實(shí)施例詳細(xì)描述這一點(diǎn)。
[0157]在前述實(shí)施例中，示出了發(fā)光納米結(jié)構(gòu)的側(cè)表面基本垂直于基層的表面，但是其側(cè)表面也可具有預(yù)定傾角。
[0158]可按照各種方式制造具有傾斜側(cè)表面的發(fā)光納米結(jié)構(gòu)。例如，在利用掩模作為模制結(jié)構(gòu)的方法中，掩模的開口可具有提供合適的斜表面的形狀?？商峁┚哂袃A斜側(cè)表面的納米芯。
[0159]詳細(xì)地說，圖25和圖26示出了具有不同形狀的掩模。在圖25中，包括第一材料層63a和第二材料層63b的掩模63可具有開口 H，該開口 H具有截面面積沿著朝著其下部的方向減小的柱形結(jié)構(gòu)。在圖26中，包括第一材料層63a’和第二材料層63b’的掩模63’可具有開口 H，該開口 H具有截面面積沿著朝著其下部的方向增大的柱形結(jié)構(gòu)。
[0160]通常，當(dāng)形成具有高縱橫比的開口時(shí)，在深蝕刻工藝中獲得的開口可具有向下縮窄的形狀。當(dāng)然，開口不限于這種結(jié)構(gòu)，并且可在蝕刻工藝中使用具有沿著厚度方向具有不均勻的寬度的各種形狀的開口。
[0161]圖27至圖30是示出在利用圖25所示的掩模63形成發(fā)光納米結(jié)構(gòu)的過程中的順序工藝的剖視圖。
[0162]如圖27所示，納米芯65a可利用掩模63生長(zhǎng)在基層62上。掩模63具有開口，開口的寬度朝著其下部