本发明专利技术的半导体发光元件的制造方法包括：粒子排列步骤，使多个粒子(M)以单层排列在基板(S)；粒子蚀刻步骤，以粒子(M)被蚀刻且基板(S)实质上未被蚀刻的条件，对排列的多个粒子(M)进行干式蚀刻而在粒子(M)间设置间隙；以及基板蚀刻步骤，将粒子蚀刻步骤后的多个粒子(M1)作为蚀刻掩膜对基板(S)进行干式蚀刻，而在基板(S)的一面(X)形成凹凸构造。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体发光元件用基板及半导体发光元件以及该等之制造方法
本专利技术是关于一种半导体发光元件用基板及半导体发光元件以及该等的制造方法。特别是关于一种适于III-V族氮化物半导体发光元件的半导体发光元件用基板、及使用有通过所述方法而获得的基板的半导体发光元件、以及该等的制造方法。本案是基于2012年8月21日在日本申请的日本专利特愿2012-182302号及2013年6月14日在日本申请的日本专利特愿2013-126025号而主张优先权，并将其内容引用于此。
技术介绍
半导体发光元件是被用作紫外、蓝色或绿色发光二极管元件、或者紫外、蓝色或绿色激光二极管元件。尤其是通用具有发光层的III-V族氮化物半导体发光元件，该发光层包含使用氮作为V族元素的III-V族氮化物半导体。支撑该发光构造体的半导体发光元件用基板是由蓝宝石、碳化硅、或硅等形成，与构成发光构造体的半导体层等相比，通常具有较低的折射率。III-V族氮化物半导体发光元件基本上成为如下的构造，即在蓝宝石等基板上依序积层有n型半导体层、发光层、及p型半导体层，在n型半导体层上形成有n型电极且在p型半导体层上形成有p型电极。而且，在发光层发出的光是自p型电极侧及/或基板侧出射。发光构造体所产生的光的一部分是依照半导体发光元件用基板与发光构造体之间的折射率的差异，而在半导体发光元件用基板与发光构造体之间重复进行全反射。其结果，发光构造体所产生的光在发光构造体的内部衰减。为了解决该问题而提出有各种方法，即预先在基板形成凹凸构造后积层半导体层，由此利用所述凹凸状基板的凹凸构造改变光的角度来抑制全反射，从而使光出射效率提高(专利文献1～3、非专利文献1)。例如，在专利文献1、2中提出有如下方法，即，使用光刻法在基板上形成掩膜图案，通过使用该掩膜图案对所述基板进行干式蚀刻而在基板上形成凹凸构造，其后在该凹凸构造上形成半导体层。此外，在专利文献3中提出有如下方法，即，将配置在基板上的无机粒子作为蚀刻掩膜对所述基板进行干式蚀刻，由此在基板上形成凹凸构造，其后在该凹凸构造上形成半导体层。在专利文献3中，作为在基板上配置无机粒子的优选方法，提出有如下方法，即，使用使无机粒子分散在水等介质中而成的浆料，使所述基板浸渍在所述浆料中、或将所述浆料涂布在所述基板上或对所述基板上喷雾后使浆料干燥。此外，为了形成良好的半导体层，无机粒子应以90％以下的覆盖率配置在基板上。此外，在非专利文献1中，对形成在基板上的凹凸构造的间距与光出射效率的提高效果的关系进行研究。而且，记载有如下内容，即在1000nm间距的凹凸构造中，几乎无法获得光出射效率的提高效果，相对于此，通过500nm间距的凹凸构造，与平坦的基板的情况相比可获得170％的光出射效率。另外，作为具有间距为1μm以下的凹凸构造的微细构造体的制作方法，现有已知有电子束描画法或干涉曝光法等。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]日本专利特开2002-280611号公报[专利文献2]日本专利特开2003-318441号公报[专利文献3]日本专利特开2007-19318号公报[非专利文献][非专利文献1]TakuShinagawa，YukiAbe，HiroyukiMatsumoto，BoChengLi，KazumaMurakami，NarihitoOkada，KazuyukiTadatomo，MasatoKannaka，andHideoFujii，Light-emittingdiodesfabricatedonnanopatternedsapphiresubstratesbythermallithography，2010WILEY-VCHVerlagGmbH&Co.KGaA，Weinheim
技术实现思路
[专利技术所要解决的问题]然而，根据专利文献1、2的方法，光刻法的步骤增加，故而有成本增加的问题。此外，半导体发光元件用基板所具有的微细的凹凸构造包括排列在发光构造体形成面的多个凸部。在微细的凹凸构造中凸部的数量越多且在微细的凹凸构造中凸部彼此的间隔越小，全反射的抑制效果越提升。半导体发光元件用基板所具有的微细的凹凸构造是例如专利文献1、2中所记载般，通过发光构造体形成面的干式蚀刻而形成，干式蚀刻中所使用的掩膜是通过光刻法而形成。此时，缩小掩膜的尺寸存在极限，故而凹凸构造的微细化也自然有极限。如非专利文献1所示，较理想为使凹凸构造的间距为1μm以下，但就作为实用的光刻法的方法的激光光刻法而言，数μm间距为极限。因此，在专利文献1、2的方法中，难以获得充分的光出射效率。另一方面，因此，就提高发光构造体所产生的光出射的效率的方面而言，即便为所述微细的凹凸构造，也依然留有改善的余地。此外，有如下情况：因绕射光的影响而在半导体发光元件产生色移(colorshift)、或放射强度根据观察角度而不同(面内各向异性较高)的问题。进而，如果使用平坦性较低的基板，则有抗蚀剂在基板的凹部变厚的倾向，故而在蚀刻时直至掩膜消失为止所需要的时间产生偏差，其结果，凹凸构造的高度或形状产生差异，而无法获得充分的光出射效率。此外，如果将利用纳米压印(nanoimprint)所形成的蚀刻掩膜应用在平坦性较低的基板上，则也有非图案(预定)部被抗蚀剂残膜污染的问题。因此，在以往的利用光刻法制作半导体发光元件用基板中，必须使用平坦性较高的基板。但是，平坦性较高的基板、尤其是平坦性较高的蓝宝石基板存在如下问题，即必须具有高度的研磨技术方可获得，故而价格非常高。此外，根据电子束描画法或干涉曝光，虽然可制作凹凸的间距为1μm以下的微细构造体，但是不适于如半导体发光元件用的基板般φ2英寸～φ6英寸左右的大面积的基板的加工。即，电子束描画法的描画速度较慢，1英寸的描画需要约两个星期，对于大面积基板的加工，非常花费成本与时间。此外，难以将花费长时间对大面积进行描画的期间的环境(电压、振动、气温等)保持为固定，故而难以制作均质的微细构造体。此外，在干涉曝光法中，在光源使用高斯光束(Gaussianbeam)，如果曝光对象的面积变大，则在中央部与周边部的精确曝光时间不同。此外，不耐振动(地面或建筑物的振动、空气的振动等)，如果在曝光时间中稍微施加振动则图像模糊而导致解析度降低。因此，难以大面积制作均质的微细构造体。电子束描画装置或干涉曝光法所需要的装置为大规模且为高价的方面也成为妨碍工业上的实施的主要原因。此外，在专利文献3的使用使无机粒子分散在水等介质中而成的浆料在基板上配置无机粒子的方法中，无机粒子容易重叠为多层，而难以制成均匀的厚度的蚀刻掩膜。即便将无机粒子的使用量减少至覆盖基板的90％以下的程度，也难以避免局部性的重叠。进而，本专利技术者进行研究的结果得知：即便避免了局部性的重叠，也会产生多个无机粒子彼此接触的部位，该部分的基板的剖面被蚀刻为大致倒三角形状。对于在基板上的半导体层的磊晶成长，必须在凹部存在平坦的底面。因此，在专利文献3的方法中，有在半导体层产生结晶缺陷的担忧。本专利技术的一态样是鉴于所述情况而完成者，其课题在于提供一种可获得充分的光出射效率并且可防止色移或面内各向异性变高的问题的半导体发光元件。此外，本专利技术的又一态样的课题在于提供一种可形成结晶缺陷较少的半导体层且适本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体发光元件用基板的制造方法，其特征在于包括：粒子排列步骤，以由下述式(1)定义的排列的偏差D(％)成为15％以下的方式，使多个粒子以单层排列在基板上；粒子蚀刻步骤，以所述粒子被蚀刻且所述基板实质上未被蚀刻的条件，对排列的所述多个粒子进行干式蚀刻而在粒子间设置间隙；以及基板蚀刻步骤，将所述粒子蚀刻步骤后的多个粒子作为蚀刻掩膜，对所述基板进行干式蚀刻，而在所述基板的一面形成凹凸构造；D[％]＝|B‑A|×100/A···(1)其中，式(1)中，A为粒子的平均粒径，B为粒子间的众数间距，此外，|B‑A|是表示A与B的差的绝对值。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.21 JP 2012-182302;2013.06.14 JP 2013-126021.一种半导体发光元件用基板的制造方法，其特征在于包括：粒子排列步骤，以由下述式(1)定义的排列的偏差D(％)成为15％以下的方式，使多个粒子以单层排列在基板上；粒子蚀刻步骤，以所述粒子被蚀刻且所述基板实质上未被蚀刻的条件，对排列的所述多个粒子进行干式蚀刻而在粒子间设置间隙；以及基板蚀刻步骤，将所述粒子蚀刻步骤后的多个粒子作为蚀刻掩膜，对所述基板进行干式蚀刻，而在所述基板的一面形成凹凸构造；D(％)＝|B－A|×100/A···(1)其中，式(1)中，A为粒子的平均粒径，B为粒子间的众数间距，此外，|B－A|是表示A与B的差的绝对值；所述粒子排列步骤包括：滴加步骤，对水槽内的水的液面滴加使粒子分散在比重小于水的溶剂中而成的分散液；单粒子膜形成步骤，通过使所述溶剂挥发而在水的液面上形成包含所述粒子的单粒子膜；以及移行步骤，将所述单粒子膜移取至基板；所述基板为蓝宝石，所述粒子为二氧化硅，所述粒子蚀刻步骤是使用选自由CF4、SF6、CHF3、C2F6、C3F8、CH2F2、O2、及NF3所组成的群中的至少1种气体作为蚀刻气体的步骤，所述基板蚀刻步骤是使用选自由Cl2、Br...
【专利技术属性】
技术研发人员：八田嘉久，篠塚启，大纮太郎，梶田康仁，
申请(专利权)人：王子控股株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。