[发明专利]基板的微细加工方法、基板的制造方法及发光元件

说明书

技术领域

本发明涉及基板的微细加工方法、基板的制造方法及发光元件。具体来说，本发明涉及在基板形成微细的孔的方法及基板的制造方法。另外，本发明涉及提高了光输出的发光元件。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明人等为了解决所述目的，进行了专心致志的研究的结果，完成了本发明。

即，本发明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，本发明提供一种基板的制造方法，其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。

进而，本发明提供一种发光元件，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以示意性表示本发明的工序。

图2表示本发明的发光元件结构。

图3表示本发明的发光元件结构。

图4表示本发明的发光元件结构。

图5表示本发明的发光元件结构。

图6表示本发明的发光元件结构。

图7表示本发明的发光元件结构。

图8表示本发明的发光元件结构。

图9表示本发明的发光元件结构。

图10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：1—基板；2—单粒子层；3—光敏抗蚀剂；4—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—发光层；10—p型层；11、11’—透明电极；12—第二电极；13—圆孔排列结构；14—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。

具体实施方式

本发明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。