[发明专利]LED元件及其制造方法

权利要求书

1.一种倒装片型的LED元件，具备：

蓝宝石衬底；

形成于所述蓝宝石衬底的表面上的含有发光层的半导体层叠部；

形成于所述半导体层叠部上的反射部，

所述蓝宝石衬底的表面形成垂直化蛾眼面，该垂直化蛾眼面具有比从所述发光层发出的光的光学波长的2倍大且比相干长度小的周期的多个凹部或凸部，

所述蓝宝石衬底的背面形成透射蛾眼面，该透射蛾眼面具有比从所述发光层发出的光的光学波长的2倍小的周期的凹部或凸部，

所述垂直化蛾眼面构成为，反射及透射从所述半导体层叠部侧向该垂直化蛾眼面入射的光，在超过临界角的角度域中，与在所述半导体层叠部侧入射到该垂直化蛾眼面的光的强度分布比较，在所述半导体层叠部侧从该垂直化蛾眼面通过反射射出的光的强度分布偏向与所述半导体层叠部和所述蓝宝石衬底的界面垂直的方向，并且，在超过临界角的角度域，与在所述半导体层叠部侧入射到该垂直化蛾眼面的光的强度分布相比，在所述蓝宝石衬底侧从该垂直化蛾眼面通过透射射出的光的强度分布偏向与所述界面垂直的方向，

通过所述垂直化蛾眼面的反射及透射，以偏向与所述界面垂直的方向的方式调整了强度分布的光在通过所述透射蛾眼面抑制菲涅耳反射的状态下向元件外部射出。

2.如权利要求1所述的倒装片型的LED元件，其中，

所述反射部越接近于与所述界面垂直的角度，反射率越高。

3.一种LED元件的制造方法，在制造权利要求2所述的LED元件时，含有下述工序：

在蓝宝石衬底的表面上形成掩模层的掩模层形成工序；

在所述掩模层上形成抗蚀剂膜的抗蚀剂膜形成工序；

在所述抗蚀剂膜形成规定的图案的图案形成工序；

施加规定的偏压输出向所述蓝宝石衬底侧感应Ar气的等离子体，通过所述Ar气的所述等离子体使所述抗蚀剂膜改质而提高蚀刻选择比的抗蚀剂改质工序；

施加比所述抗蚀剂改质工序的偏压输出更高的偏压输出，向所述蓝宝石衬底侧感应Ar气的等离子体，将蚀刻选择比增高的所述抗蚀剂膜作为掩模进行所述掩模层的蚀刻的掩模层的蚀刻工序；

以蚀刻的所述掩模层为掩模，进行所述蓝宝石衬底的蚀刻而形成所述凹部或所述凸部的衬底的蚀刻工序；

在蚀刻的所述蓝宝石衬底的表面上形成所述半导体层叠部的半导体形成工序；

在所述蓝宝石衬底的背面上形成所述电介体多层膜的多层膜形成工序。

4.如权利要求3所述的LED元件的制造方法，其中，

在所述衬底的蚀刻工序中，在所述掩模层上残留所述抗蚀剂膜的状态下进行所述蓝宝石衬底的蚀刻。

5.如权利要求4所述的LED元件的制造方法，其中，

所述掩模层具有所述蓝宝石衬底上的SiO₂层和所述SiO₂层上的Ni层，

在所述衬底的蚀刻工序中，在所述SiO₂层、所述Ni层、所述抗蚀剂膜层叠的状态下进行所述蓝宝石衬底的蚀刻。

6.一种面朝上型的LED元件，具备：

蓝宝石衬底；

形成于所述蓝宝石衬底的表面上的含有发光层的半导体层叠部；

形成于所述蓝宝石衬底的背面上的反射部；

形成于所述半导体层叠部上的电极，

所述蓝宝石衬底的表面形成垂直化蛾眼面，该垂直化蛾眼面具有比从所述发光层发出的光的光学波长的2倍大且比相干长度小的周期的多个凹部或凸部，

所述电极的表面形成透射蛾眼面，该透射蛾眼面具有比从所述发光层发出的光的光学波长的2倍小的周期的凹部或凸部，

所述垂直化蛾眼面构成为，反射及透射从所述半导体层叠部侧向该垂直化蛾眼面入射的光，在超过临界角的角度域，与在所述半导体层叠部侧向该垂直化蛾眼面入射的光的强度分布相比，在所述半导体层叠部侧从该垂直化蛾眼面通过反射射出的光的强度分布偏向与所述半导体层叠部和所述蓝宝石衬底的界面垂直的方向，并且，在超过临界角的角度域，与在所述半导体层叠部侧向该垂直化蛾眼面入射的光的强度分布相比，在所述蓝宝石衬底侧从该垂直化蛾眼面通过透射射出的光的强度分布偏向与所述界面垂直的方向，

通过所述垂直化蛾眼面的反射及透射，以偏向与所述界面垂直的方向的方式调整了强度分布的光在通过所述透射蛾眼面抑制菲涅耳反射的状态下向元件外部射出。

7.一种LED元件，具备：

蓝宝石衬底；

形成于所述蓝宝石衬底的表面上的含有发光层的半导体层叠部，

所述蓝宝石衬底的表面形成垂直化蛾眼面，该垂直化蛾眼面具有比从所述发光层发出的光的光学波长的2倍大且比相干长度小的周期的多个凹部或凸部，

所述垂直化蛾眼面构成为，反射及透射从所述半导体层叠部侧向该垂直化蛾眼面入射的光，在超过临界角的角度域，与在所述半导体层叠部侧向该垂直化蛾眼面入射的光的强度分布比较，在所述半导体层叠部侧从该垂直化蛾眼面通过反射射出的光的强度分布偏向与所述半导体层叠部和所述蓝宝石衬底的界面垂直的方向，并且，在超过临界角的角度域，与在所述半导体层叠部侧向该垂直化蛾眼面入射的光的强度分布比较，在所述蓝宝石衬底侧从该垂直化蛾眼面通过透射射出的光的强度分布偏向与所述界面垂直的方向，

具有对透射垂直化蛾眼面的光进行反射的反射部，

具备透射蛾眼面，该透射蛾眼面具有比从所述发光层发出的光的光学波长的2倍小的周期的凹部或凸部，

通过所述垂直化蛾眼面的反射及透射，以偏向与所述界面垂直的方向的方式调整了强度分布的光在所述透射蛾眼面抑制菲涅耳反射的状态下向元件外部射出。