基板的微细加工方法、基板的制造方法及发光元件技术

本发明专利技术提供基板的微细加工方法、基板的制造方法及发光元件。基板的微细加工方法在从具有单粒子层的基板除去单粒子层后，利用蚀刻，以载置过构成单粒子层的各个粒子的基板的位置为中心，形成具有比粒子的直径小的内径的孔。基板的制造方法依次包括如下的工序（Ⅰ）～（Ⅴ），即：（Ⅰ）在基板上排列粒子，形成单粒子层；（Ⅱ）蚀刻得到的基板，将粒子小粒径化；（Ⅲ）在得到的基板上形成由掩模材料构成的薄膜；（Ⅳ）从基板除去粒子，在各个粒子存在的位置形成具有与粒子的直径相等的内径的孔的掩模；（Ⅴ）使用掩模，蚀刻基板，在掩模具有的孔的下方的基板形成与掩模的孔的内径相等的直径的孔。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及提高了光输出的发光元件。
技术介绍
发光元件作为显示器或照明广范围使用。近年来，从提高显示器等性 能提高的观点来说，希望发光元件的高输出化。在高输出化时需要提高发 光元件的光取出效率。为了提高光取出效率，例如提出了不使发光元件的 表面平坦而形成凹凸的方法。关于凹凸的尺寸，已知有波长级别的结构的 效果大，尤其在折射率根据波长级别的凹凸周期性变化的光子结晶结构中，取出效率提高(美国专利说明书3739217号、美国专利说明书5955749 号)。其中，作为二维光子能带隙在TE模式、TM模式的任一种情况下均 能够同时设置的结晶结构，知道有圆孔排列型结晶结构。以往开始知道使用光刻法的凹凸的形成方法。但是，在该方法中，难 以形成可见光波长尺寸的微细的凹凸。因此，为了形成微细结构，探讨了 X射线曝光、电子射线曝光。但是，在X射线曝光中，需要大规模的X 射线源设备，在电子射线曝光中曝光时间极其长时间等而不实用。因此， 作为其他方法，提出了将纳米尺寸的粒子作为掩模来蚀刻，形成微细的凹 凸的方法(美国专利说明书4407695号)。然而，在该方法中，凹凸的尺寸取决于纳米尺寸粒子的大小。在改变 凹凸的大小时，需要改变纳米尺寸粒子，难以微调凹凸的大小。另外，形 成的凹凸通常被限定为在粒子和粒子的间隙部分开设孔的形状、或粒子部 分的正下方残留为圆锥梯形的形状。因此，能够形成圆柱排列型的结构， 但难以形成圆孔排列型的结构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供在需要的图案区域以大面积再现性良好地形 成圆孔排列型的微细的凹凸或光子结晶结构的方法。本专利技术的另一目的在于提供制作具有圆孔排列型的微细的凹凸或光 子结晶结构的基板的方法。本专利技术的另一目的在于提供具有圆孔排列型的微细的凹凸或光子结 晶结构的发光元件。本专利技术人等为了解决所述目的，进行了专心致志的研究的结果，完成 了本专利技术。艮P，本专利技术提供一种基板的微细加工方法，在从具有单粒子层的基板 除去单粒子层后，利用蚀刻，以载置过构成单粒子层的各个粒子的基板的 位置为中心，形成具有比粒子的直径小的内径的孔。另外，本专利技术提供一种基板的制造方法，其依次包括如下的工序(1) (V)，即(I) 在基板上排列粒子，形成单粒子层；(II) 蚀刻得到的基板，将粒子小粒径化；(III) 在得到的基板上形成由掩模材料构成的薄膜；(IV) 从基板除去粒子，在各个粒子存在的位置形成具有与粒子的直 径相等的内径的孔的掩模；(V) 使用掩模，蚀刻基板，在掩模具有的孔的下方的基板形成与掩 模的孔的内径相等的直径的孔。进而，本专利技术提供一种发光元件，其由氮化物半导体构成，且微细的 孔形成于光取出面及/或对置面的整个面或一部分区域。附图说明图1以示意性表示本专利技术的工序。 图2表示本专利技术的发光元件结构。 图3表示本专利技术的发光元件结构。 图4表示本专利技术的发光元件结构。 图5表示本专利技术的发光元件结构。图6表示本专利技术的发光元件结构。 图7表示本专利技术的发光元件结构。 图8表示本专利技术的发光元件结构。 图9表示本专利技术的发光元件结构。图IO表示实施例1中的粒子的单粒子膜。图11是表示实施例1中的第一蚀刻后的状态的立体图。图12表示实施例1中的第一蚀刻时间和小粒径化的关系。 图13表示实施例1中的粒子剥落(liftoff)后的掩模。 图14表示实施例1中的第二蚀刻后的基板表面。 图15表示实施例1中的第二蚀刻时间和圆孔的深度的关系。图中l一基板；2 —单粒子层；3 —光敏抗蚀剂；4一掩模材料薄膜； 5 —第二蚀刻用掩模；6、 6' —圆孔；7 —基板；8 — n型层；9一发光层；10 一p型层；11、 ll'一透明电极；12 —第二电极；13 —圆孔排列结构；14一 分离边界区域；15 —绝缘膜；16 —导电性支撑基板；17—电介体层叠膜光 反射层；18 —生长用样板。具体实施例方式本专利技术的基板的微细加工方法在从具有单粒子层的基板除去单粒子 层后，利用蚀刻，以载置过构成单粒子层的各个粒子的基板的位置为中心， 形成具有内径比粒子的直径小的孔。根据图l，说明微细加工方法。首先，如图l (a)所示，在作为基板的固体上形成预先规定的图案的、没有粒子的重叠的粒子层(单粒子层)。 具有图案的单粒子层的形成例如可以通过在基板整体上形成单粒子层后， 利用光刻法除去无用部分的方法、或将基板上表面以图案状改变电荷状态，展开粒子分散液的方法等来进行即可。在图1 (b) (d)中，在基板整体上形成单粒子层后，利用光刻法除去无用部分的粒子，形成预先规定的图案的单粒子层。图1 (e)表示在基板上形成的单粒子层的剖面图和 俯视图。如图1 (f)所示，利用蚀刻(以下为第一蚀刻)将构成单粒子层 的各个粒子小粒径化。在该例子中，粒子固定于基板上，中心位置不变化， 粒径变小。在构成单粒子层的粒子为二维最密填充结构的情况下，利用第一蚀刻将粒子小粒径化，得到成为各粒子以等间隔远离而排列的光子结晶 结构制作的基础的粒子排列。如图1 (g)所示，在基板整体上形成掩模材 料薄膜。如图l (h)所示，若除去小粒径化后的粒子，则得到以与将构成 单粒子层的粒子(例如球)投影于基板时的中心相同的位置为中心，对于 各自的中心，具有与小粒径化后的粒子的直径相等的内径的孔的掩模。最 后，如图1 (i)所示，使用掩模，利用蚀刻(以下，第二蚀刻)，在基板 上形成与掩模的孔对应的孔。其次，对应用了所述微细加工方法的基板的制造方法进行说明。 (单粒子层的形成)基板由固体材料构成即可，例如，由半导体、电介体、光透过性(导 电性)材料、金属构成。基板例如包含样板、半导体层、电极。基板的形状通常为板。基板的形状可以具有球、圆筒之类的曲面。半导体为Si、 Ge 之类的半导体、如GaAs、 InP、 GaN之类的化合物半导体、InGaAlAs、 InGaAlP、 InGaAsP、 InGaAlN之类的混晶半导体，优选氮化物半导体。电 介体为Si02、 SiNx之类的非晶质电介体、蓝宝石之类的结晶性电介体。光 透过性材料相对于从红外线到紫外线的波长区域的至少一部分的波长区 域的光具有透过性，例如为ITO、 ZnO、 Sn02，优选ITO。金属为Au、 Al、 Cu之类的金属、磁性金属。基板由这些的单独构成也可，另外，由 层叠这些的材料(例如，由半导体和其上的光透过性(导电性)材料构成 的层叠体、由半导体和其上的金属构成的层叠体)构成也可。基板优选形成粒子层的区域的平坦性高，例如，优选表面平坦度Ra 为20nm以下。在基板由ITO构成的情况下，ITO从平坦性的观点出发，与蒸镀法或 涂敷法相比，优选由溅射法、进而由对置靶体溅射法制作。利用对置耙体 溅射法制作的ITO显示优良的表面平坦性，适合作为基板。另外，在对置 靶体溅射法中，几乎不发生等离子体损伤，因此，适合作为在发光元件等 中使用的欧姆性电极。粒子由无机物、有机物的任一种构成也可。作为无机物，可以举出 二氧化硅、氧化铝、二氧化锆、二氧化钛、铈土、氧化锌、氧化锡之类的 氧化物；氮化硅、氮化铝、氮化硼之类的氮化物；SiC、碳化硼、金刚石、石墨、富勒烯类之类的碳化物；ZrB2、 CrB2之类的硼化物；硫化物；金、 银、钼、钯、铜、镍、钴、铁之类的金属，优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基板的微细加工方法，其中，　在从具有单粒子层的基板除去单粒子层后，利用蚀刻，以载置过构成单粒子层的各个粒子的基板的位置为中心，形成具有比粒子的直径小的内径的孔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2006-3-31 097930/20061. 一种基板的微细加工方法，其中，在从具有单粒子层的基板除去单粒子层后，利用蚀刻，以载置过构成单粒子层的各个粒子的基板的位置为中心，形成具有比粒子的直径小的内径的孔。2. —种基板的制造方法，其中，依次包括如下的工序(I) (V)，即(I) 在基板上排列粒子而形成单粒子层；(II) 蚀刻得到的基板，将粒子小粒径化；(III) 在得到的基板上形成由掩模材料构成的薄膜；(IV) 从基板除去粒子，在各个粒子存在过的位置形成具有与粒子的 直径相等的内径的孔的掩模；(V) 使用掩模来蚀刻基板，在掩模具有的孔的下方的基板形成与掩 模的孔的内径相等的直径的孔。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，工序(I)的基板由选自半导体、电介体、光透过性(导电性)材料及 金属的至少一种构成。4. 根据权利要求3所述的方法，其中，半导体由氮化物构成。5. 根据权利要求3所述的方法，其中， 基板由半导体和光透过性(导电性)材料构成。6. 根据权利要求3所述的方法，其中， 光透过性材料由ITO构成。7. 根据权利要求3所述的方法，其中， 基板由半导体和金属构成。8. 根据权利要求l或2所述的方法，其中， 工序(I)的粒子由无机物或有机物构成。9. 根据权利要求8所述的方法，其中，无机物由选自氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物及金属的至少一种构成。10. 根据权利要求9所述的方法，其中，氧化物为二氧化硅。11. 根据权利要求8所述的方法，其中， 有机物为高分子材料。12. 根据权利要求ll所述的方法，其中， 高分子材料为聚苯乙烯。13. 根据权利要求2所述的方法，其中，工序(I)的形成通过移动累积法、提升法、旋涂法来进行。14. 根据权利要求2所述的方法，其中，在工序(II)的蚀刻中，作为蚀刻气体，使用含有氟的气体或含有氧 的气体来进行。15. 根据权利要求14所述的方法，其中，含有氟的气体为选自CF4、 CHF3、 C2H2F2及C2F3Cl3的至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：小野善伸，笠原健司，上田和正，
申请(专利权)人：住友化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]