JP2006100684A - Method of manufacturing light-emitting element - Google Patents

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Hiroshi Fukushima
Mikio Masui
Shinji Matsui
真二 松井
幹生 桝井
博司 福島
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Matsushita Electric Works Ltd
松下電工株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a light-emitting element with which light extraction efficiency can be improved by directly forming a conical or semi-spherical fine rugged structure on a light-emitting layer or transparent crystal substrate. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the light-emitting element includes the steps of forming a coated layer 4 by applying a silicon organic solvent onto at least a part of a transparent crystal substrate 2, or light-emitting planes 2a, 3e of the light-emitting layer 3 of a light-emitting element 1 including the transparent crystal substrate 2 formed with the light-emitting layer 3; transferring a fine rugged structure 4a onto the coated layer 4 by pressing a mold 6 formed with the fine rugged structure 6a onto the coated layer 4; and transferring fine rugged structures 2b, 3f onto the transparent crystal substrate 2, or the light-emitting planes 2a, 3e of the light-emitting layer 3 by dry etching using a chlorine gas with the coated layer 4 as a resist mask. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光取り出し効率を向上させた発光素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a light emitting device with improved light extraction efficiency.

一般に、発光素子の発光層から発せられた光は、発光層と透明結晶基板と外気との屈折率の違いで界面で反射されるので、効率良く取り出すことができない。 In general, light emitted from the light emitting layer of the light-emitting element, since it is reflected at the interface with the difference in refractive index between the light-emitting layer and the transparent crystal substrate and the outside air can not be taken out efficiently.

そこで、発光素子の表面を凹凸構造とすることで、多重反射によるを干渉を抑えて、光取り出し効率を向上させるようにしたものがある。 Therefore, the surface of the light emitting element by a concavo-convex structure, suppressing the interference due to multiple reflections, is that so as to improve the light extraction efficiency. 凹凸構造にする方法として、成長中より最上層を凹凸面とする方法と成長後最上層を化学的または物理的に凹凸面とする方法とが採用されている(特許文献1)。 As a method of the concavo-convex structure, a method for a method for the top layer and uneven surface than during the growth and chemically or physically uneven surface a top layer after the growth has been adopted (Patent Document 1).

また、発光層の発光面に形成したレジストにモールドを押し付けて凹凸構造を転写し、このレジストをマスクとして、低選択比のドライエッチングで発光層に凹凸構造を転写するものがある(特許文献2)。 Further, an uneven structure was transferred by pressing a mold to resist formed on the light emitting surface of the light emitting layer, using the resist as a mask, there is to transfer the uneven structure on the light emitting layer by dry etching of a low selection ratio (Patent Document 2 ).

さらに、発光層の発光面にSOG膜を塗布して、モールドを押し付けて凹凸構造を転写し、このSOG膜をレジストマスクとして、RIE(リアクティブ・イオン・エッチング)で発光層に凹凸構造を転写するものがある(特許文献3)。 Further, the transfer by applying a SOG film on the light emitting surface of the light-emitting layer, the uneven structure is transferred by pressing a mold, the SOG film as a resist mask, a concavo-convex structure on the light emitting layer by RIE (reactive ion etching) it is intended to (Patent Document 3).
特開平6−291368号公報 JP-6-291368 discloses 特開2000−232095号公報 JP 2000-232095 JP 特開2003−100609号公報 JP 2003-100609 JP

しかしながら、特許文献1は、成長中より表面を凹凸構造とする方法では、粗面化の度合いが低いために、光取り出し効率の向上は10%程度の低いものであり、成長後表面を化学的または物理的に凹凸面とする方法では、エッチングや研磨により単に表面を粗らすだけであるので、微細凹凸構造の形状再現性が乏しいという問題がある。 However, Patent Document 1, in the process for the surface an uneven structure than during growth, for the degree of surface roughening is low, improve the light extraction efficiency is as low as about 10%, chemical growth after surface or physically method of an uneven surface, since the mere surface by etching or polishing only roughening, there is a problem of poor shape reproducibility of the fine unevenness. なお、形状再現性が良い加工方法としては、光リソグラフィーでパターンを形成した後、ドライエッチングで凹凸構造を形成することができるが、錐状や半球状等の任意の凹凸構造、波長により制限される解像度以下のサイズの微細凹凸構造の形成は困難である。 As the good working method the shape reproducibility, after forming a pattern by photolithography, it is possible to form a concavo-convex structure by dry etching, any uneven structure of the cone-shaped or hemispherical or the like, is limited by the wavelength that formation of the fine unevenness of sub-resolution size is difficult.

特許文献2は、低選択比のドライエッチングとして、レジストと発光層のエッチング速度がほぼ同じであるイオンミリング法が採用しているが、イオンミリング法は、エッチングする面の角度依存性が強く、矩形の凹凸構造や角度が問題にならない数nm〜数十nmの範囲のピッチの凹凸構造の形成には適用できるが、例えば錐状の凹凸構造のように、角度を持った数百nm〜数μmの範囲のピッチの微細凹凸構造を形成することは困難である。 Patent Document 2, as the dry etching of a low selection ratio, the etching rate of the resist and the light emitting layer is substantially ion milling method is employed is the same, the ion milling method, a strong angular dependence of the surface to be etched, Although uneven structure or the angle of the rectangle can be applied to the formation of the concavo-convex structure of the pitch of several nm~ several tens of nm in the range that does not become a problem, for example, as in the conical convex-concave structure hundreds nm~ number of angled it is difficult to form a fine concavo-convex structure of the pitch in the range of [mu] m.

また、レジストとして、PMMA等のポリマーレジストを採用しているが、塩素系ガスによるドライエッチング法では、耐ドライエッチング性が低いので、錐状や半球状の微細凹凸構造の加工や選択比を同程度にする加工は困難である。 Further, as the resist adopts the polymer resist such as PMMA, in the dry etching using a chlorine-based gas, because of its low resistance to dry etching, the processing and selection ratio of the cone-shaped or hemispherical fine unevenness same processing to the extent it is difficult.

特許文献3では、深さ100nm程度の範囲の実施形態が記載されているが、数μm程度の範囲のピッチまたは深さの凹凸構造を転写するのには、実施形態で記載されている圧力の10倍以上の圧力が実際には必要になり、発光層や透明結晶基板(サファイア基板)上に数百nm〜数μmの凹凸構造を転写するのは困難である。 In Patent Document 3, there has been described the embodiment in the range of a depth of about 100 nm, to transfer the uneven structure of the pitch or depth in the range of about several μm, the pressure that is described in the embodiment 10 times more pressure actually required, it is difficult to transfer hundreds nm~ number μm of the concavo-convex structure on the light-emitting layer and the transparent crystal substrate (sapphire substrate).

本発明は、前記問題を解消するためになされたもので、錐状や半球状の微細凹凸構造を発光層や透明結晶基板に直接的に形成して、光取り出し効率を向上させることができる発光素子の製造方法を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made to solve the above problems, a conical or hemispherical-shaped fine uneven structure directly formed on the light-emitting layer and the transparent crystal substrate, it is possible to improve the light extraction efficiency emission it is an object to provide a manufacturing method for the device.

前記課題を解決するために、本発明は、発光層を形成した透明結晶基板を有する発光素子の前記透明結晶基板または発光層の発光面の少なくとも一部に、シリコン系有機溶剤を塗布して塗布層を形成する工程と、前記塗布層に微細凹凸構造を形成したモールドを押し付けて、塗布層に微細凹凸構造を転写する工程と、前記塗布層をレジストマスクとして、塩素系ガスによりドライエッチングして、前記透明結晶基板または発光層の発光面に微細凹凸構造を転写する工程とを含むことを特徴とする発光素子の製造方法を提供するものである。 In order to solve the above problems, the present invention is, at least a portion of the light emitting surface of the transparent crystal substrate or the light-emitting layer of the light emitting device having a transparent crystal substrate with the light-emitting layer, applied by coating a silicon-based organic solvent against a step of forming a layer, a mold to form a fine concavo-convex structure in the coating layer, and a step of transferring the fine unevenness on the coating layer, the coating layer as a resist mask, is dry-etched by chlorine-based gas , there is provided a method of manufacturing a light emitting device, which comprises a step of transferring the fine unevenness on the light emitting surface of the transparent crystal substrate or the light-emitting layer.

前記発光層の発光面に微細凹凸構造を転写する工程に、微細凹凸構造の底付近に位置する上平坦部と、この上平坦面から発光層の上部半導体層の厚み程度で下がった付近に位置する下平坦部とを有するモールドを押し付けて、塗布層に微細凹凸構造とともに上平坦面と下平坦面とを形成して、前記塗布層をレジストマスクとしてドライエッチングしたときに、発光層の上部半導体層と下部半導体層とに電極形成部分をエッチング加工する工程を含むことができる。 The step of transferring the fine unevenness on the light emitting surface of the light-emitting layer, and on the flat portion located at the bottom near the fine unevenness, located nearby drops at about the thickness of the upper semiconductor layer of the light-emitting layer from the upper flat surface by pressing a mold having a lower flat portion which, by forming an upper flat surface and a lower flat surface with fine unevenness on the coating layer, the coating layer when dry etching is used as a resist mask, the upper portion of the light-emitting layer semiconductor It may include a step of etching the electrode forming portion on the layer and the lower semiconductor layer.

前記発光層の発光面に微細凹凸構造を転写する工程に、発光層の電極を形成する面に基板保持層を取付けた後に、透明結晶基板を発光層から剥離する工程を含むことができる。 The step of transferring the fine unevenness on the light emitting surface of the light-emitting layer, after attaching the substrate holding layer on a surface for forming an electrode of the light emitting layer can comprise the step of separating the transparent crystal substrate from the light-emitting layer.

前記エッチングする工程に、選択比(発光層のエッチング速度/レジストのエッチング速度)を2〜4倍に調整する工程を含むことができる。 In said step of etching may include the step of adjusting the selection ratio (etching rate of the etching rate / resist of the light emitting layer) in 2 to 4 times.

前記シリコン系有機溶剤を塗布して塗布層を形成する工程に、ポッティングまたはスプレーコートでシリコン系有機溶剤を塗布する工程を含むことができる。 A step of forming a coating layer by coating the silicon-based organic solvent may include a step of applying a silicon-based organic solvent in the potting or spray coating.

前記モールドを押し付け圧力は、150Mpa以下であることが好ましい。 Pressure pressing the mold is preferably not more than 150 Mpa.

前記塗布層にモールドの微細凹凸構造を転写した後、ドライエッチングする前に、120℃以下でポストベークすることが好ましい。 After transfer of the mold of the fine unevenness on the coating layer, prior to dry etching, it is preferred to post-baking at 120 ° C. or less.

前記発光層の発光面に微細凹凸構造を転写する工程の後に、この発光層の発光面の微細凹凸構造の上に、この微細凹凸構造よりも大きい凹凸構造を形成する工程を含むことができる。 After the step of transferring the fine unevenness on the light emitting surface of the light-emitting layer, on a fine uneven structure of the light-emitting surface of the light-emitting layer may include a step of forming a large uneven structure than the fine uneven structure.

前記凹凸構造は、プリズムまたはマイクロレンズ形状であることが好ましい。 The uneven structure is preferably a prism or a microlens shape.

本発明によれば、シリコン系有機溶剤の塗布層にモールドの微細凹凸構造を転写した後、完全に硬化する前の塗布層をレジストマスクとして、塩素系ガスによりドライエッチングして、透明結晶基板(または発光層)の発光面に微細凹凸構造を形成することができるから、全反射ロスが低減できて光取り出し効率が向上するようになる。 According to the present invention, after transferring a fine concavo-convex structure of the mold to the coating layer of the silicon-based organic solvent, a resist mask coating layer before the complete curing, it is dry-etched by chlorine-based gas, the transparent crystal substrate ( or because it is possible to form a fine concavo-convex structure on the light emitting surface of the light emitting layer), so that light extraction efficiency is improved can be reduced total reflection loss.

また、完全にSiO 2化する前の塗布層もともにエッチングするから、塗布層の残渣を除去する工程が不要になる。 Also, completely because together also etched prior to coating layer of SiO 2 of the step of removing the residue of the coating layer is not required.

このように、CD等を作製するのと同様に、透明結晶基板(または発光層)の発光面に微細凹凸構造を形成した発光素子を安価に大面積(ウェハーごと)で大量生産することが可能になる。 Thus, as well as to prepare a CD or the like, can be mass produced at low cost large area (per wafer) The light-emitting element forming a fine uneven structure on the light emitting surface of the transparent crystal substrate (or light-emitting layer) become.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

〔実施形態1〕 First Embodiment
図1(a)に示すように、透明結晶基板〔例えば、サファイア(Al 23 )基板〕2に、発光層〔例えば窒化ガリウム(GaN)層…N型GaN層+P型GaN層〕3を形成した発光素子1を設ける。 As shown in FIG. 1 (a), the transparent crystal substrate [e.g., sapphire (Al 2 O 3) Substrate 2, the light-emitting layer [e.g. gallium nitride (GaN) layer ... N-type GaN layer + P-type GaN layer] 3 formed was an emitting element 1. かかる発光素子1自体は公知である。 The light-emitting element 1 are known per se.

図1(以下で説明する各実施形態も同じ。)では、製造工程で用いる発光素子1は、簡略のため発光素子1のチップを2つ、ウエハ上に製造したものを例示しているが、ウエハ上に更に多数の発光素子1のチップを設けたものを使用してもよい。 Figure 1, (each of the embodiments described below are also the same.), The light-emitting element 1 used in the manufacturing process, two of the chip light-emitting element 1 for simplicity, is exemplified those produced on a wafer, the greater number of the light emitting element 1 chip on a wafer may be used those provided.

前記発光素子1の発光層3には電極3a,3bを形成して、この電極3a,3bに通電することにより、発光層3が発光するようになる。 The electrode 3a in the light emitting layer 3 of the light-emitting element 1, to form 3b, the electrode 3a, by energizing the 3b, the light-emitting layer 3 is made to emit light.

図1(b)の工程1では、発光素子1の透明結晶基板2を上向きにセットして、透明結晶基板2の発光面2aに、シリコン(SiO 2 )系有機溶剤をスピンコータで約2μm厚で塗布して塗布層(レジスト)4を形成する。 In step 1 of FIG. 1 (b), is set upwardly transparent crystal substrate 2 of the light-emitting element 1, the light emitting surface 2a of the transparent crystal substrate 2, a silicon (SiO 2) based organic solvent of about 2μm thick in a spin coater coated to form a coating layer (resist) 4. この塗布層4は、透明結晶基板2の全面に設ける他、一部に設けることができる。 The coating layer 4, in addition to providing the transparent crystal substrate 2 over the entire surface, can be provided in a part.

ここで、シリコン系有機溶剤としては、シリコンアルコキシド成分〔RnSi(OH)4 -n 〕(但し、RはH,またはアルキル基、n=0〜3の整数)を溶媒としてアルコール、エステル、ケトンまたはこれら2種類以上の混合物を主成分とする溶液である。 Examples of the silicon-based organic solvent, a silicon alkoxide component [RnSi (OH) 4 -n] (wherein, R represents H, or an alkyl group, n = 0 to 3 integer) alcohol as solvent, esters, ketones or the combination of two or more thereof is a solution mainly composed. 具体的には、TEOS、TMOS等よりなる溶液である。 Specifically, TEOS, a solution consisting of TMOS, and the like. または一般にSOGと呼ばれる層間絶縁膜材料がある。 Or general interlayer insulating film material called SOG is.

図1(c)の工程2では、前記透明結晶基板2の塗布層4の側に、微細凹凸構造6aを形成したモールド6を配置する。 In step 2 of FIG. 1 (c), on the side of the coating layer 4 of the transparent crystal substrate 2, to place the mold 6 forming the fine uneven structure 6a. このモールド6は、ウエットエッチングで四角錐(ピラミッド)形状の凸部(若しくは凹部)を約3.5μmピッチで縦横に形成して、微細凹凸構造6aとしたものである。 The mold 6 is formed vertically and horizontally projecting portion of the quadrangular pyramid (pyramid) shape (or recess) at about 3.5μm pitch by wet etching, in which a fine concavo-convex structure 6a. この微細凹凸構造6aとしては、四角錐形状の他に、三角や六角などの多角錐や多角柱形状、円柱や円錐形状、半球形状等の凹部若しくは凸部であっても良い。 As the fine unevenness 6a, in addition to the quadrangular pyramid shape, pyramidal or polygonal shape such as triangular or hexagonal, cylindrical or conical shape may be concave or convex portions such as a hemispherical shape.

そして、モールド6を例えば90MPaの圧力(プレス)で塗布層4に押し付ける。 Then, press the mold 6 to the coating layer 4, for example a pressure of 90 MPa (press). このとき、塗布層4は、硬化処理をしないので室温による液体(軟化)状態であるから、モールド6の微細凹凸構造6aの塗布層4のシリコン系有機溶剤が入り込むようになる。 At this time, the coating layer 4, because it is liquid (softening) state by RT does not cure process, so that a silicon-based organic solvent for the coating layer 4 of the fine unevenness 6a of the mold 6 enters.

その後、モールド6を半硬化状態の塗布層4から離型すると、塗布層4に逆四角錐(ピラミッド)形状の微細凹凸構造4aが転写されるようになる。 Thereafter, when releasing the mold 6 from the coating layer 4 in a semi-cured state, inverse quadrangular pyramid (pyramid) shape of the fine concavo-convex structure 4a is to be transferred to the coating layer 4.

図1(d)の工程3では、微細凹凸構造4aが転写されて完全にSiO 2化する前の塗布層4をレジストマスクとして、塩素系ガスにより塗布層(レジスト)4が無くなるまでドライエッチングすると、透明結晶基板2の発光面2aに逆四角錐(ピラミッド)形状の微細凹凸構造2bが転写されるようになる。 In step 3 of FIG. 1 (d), as a resist mask coating layer 4 before the fine unevenness 4a is completely SiO 2 reduction are transferred, when dry etching until the coating layer by chlorine gas (resist) 4 is eliminated , inverse quadrangular pyramid (pyramid) shape of the fine concavo-convex structure 2b is to be transferred to the light emitting surface 2a of the transparent crystal substrate 2.

その後、ウェハーから個々の発光素子1のチップに切断して(矢印a参照)、実装工程に供給する。 Then, by cutting the wafer into individual light emitting element 1 chip (see arrow a), and supplies the mounting process.

第1実施形態では、シリコン系有機溶剤の塗布層4にモールド6の微細凹凸構造6aを転写した後(ホットエンボス/インプリント)、完全に硬化する前の塗布層4をレジストマスクとして、塩素系ガスによりドライエッチングして、透明結晶基板2の発光面2aに微細凹凸構造2bを形成することができるから、全反射ロスが低減できて光取り出し効率が向上するようになる。 In the first embodiment, after transferring the fine concavo-convex structure 6a of the mold 6 to the coating layer 4 of a silicon-based organic solvent (hot embossing / imprinting), as a resist mask coating layer 4 prior to complete cure, chlorinated by dry etching with a gas, because it is possible to form a fine concavo-convex structure 2b on the light emitting surface 2a of the transparent crystal substrate 2, so that light extraction efficiency is improved can be reduced total reflection loss.

また、完全にSiO 2化する前の塗布層4もともにエッチングするから、塗布層4の残渣を除去する工程が不要になる。 Also, completely because together also etched coating layer 4 before the SiO 2 of the step of removing the residue of the coating layer 4 is not required.

このように、CD等を作製するのと同様に、透明結晶基板2の発光面2aに微細凹凸構造2bを形成した発光素子1を安価に大面積(ウェハーごと)で大量生産することが可能になる。 Thus, as well as to prepare a CD or the like, it can be mass produced at low cost large area light emitting element 1 formed with the micro-relief structure 2b on the light emitting surface 2a of the transparent crystal substrate 2 (per wafer) in Become.

図2(a)〜(c)は、前記モールド6の微細凹凸構造6aを、四角錐(ピラミッド)形状の凹部としてエッチングで形成したシリコン(Si)モールド6(A)の例であり、図2(d)〜(f)は、前記モールド6の微微細凹凸構造6aを、四角錐(ピラミッド)形状の凸部として切削で形成した金属モールド6(B)の例である。 Figure 2 (a) ~ (c) is a fine concavo-convex structure 6a of the mold 6, an example of quadrangular pyramid silicon formed by etching a recess (pyramid) shape (Si) mold 6 (A), FIG. 2 (d) ~ (f) is a fine fine concavo-convex structure 6a of the mold 6 is an example of a four-sided pyramid (pyramid) metal mold 6 formed by cutting the protruding portion of the shape (B). なお、シリコンモールド6(A)に凸状の微細凹凸構造6aを形成することもでき、金属モールド6(B)に凹状の微細凹凸構造6aを形成することもできる。 Incidentally, the silicon mold 6 (A) can also form fine concavo-convex structure 6a of the convex, it is possible to form the fine uneven structure 6a of the concave metal mold 6 (B).

図2(a)のシリコンモールド6(A)では、図2(b)のように、塗布層4に四角錐形状の凸部の微細凹凸構造4aが形成され、図2(c)のように、透明結晶基板2の発光面2aに、四角錐形状の凸部の微細凹凸構造2bが形成されることになる。 In the silicon mold 6 in FIG. 2 (a) (A), as shown in FIG. 2 (b), the fine uneven structure 4a of the convex portion of the quadrangular pyramid in the coating layer 4 is formed, as shown in FIG. 2 (c) , the light emitting surface 2a of the transparent crystal substrate 2, so that the fine uneven structure 2b of the convex portion of the quadrangular pyramid shape is formed.

図2(d)の金属モールド6(B)では、図2(e)のように、塗布層4に四角錐形状の凹部の微細凹凸構造4aが形成され、図2(f)のように、透明結晶基板2の発光面2aに、四角錐形状の凹部の微細凹凸構造2bが形成されることになる。 In the metal mold 6 (B) in FIG. 2 (d), as shown in FIG. 2 (e), the fine uneven structure 4a of the concave portion of the quadrangular pyramid in the coating layer 4 is formed, as shown in FIG. 2 (f), the the emission surface 2a of the transparent crystal substrate 2, so that the fine uneven structure 2b of the recess of the quadrangular pyramid shape is formed. なお、各図では、発光層3の図示を省略している。 In each figure are not shown light-emitting layer 3.

前記微細凹凸構造6aのピッチが1μm程度までなら、シリコンモールド6(A)のエッチングでも、金属モールド6(B)の切削加工でも可能であるが、ピッチが1μm以下では、EB等でパターニング後、エッチングによりシリコンモールド6(A)に加工することが可能である。 If until pitch of about 1μm of the fine unevenness 6a, in the etching of the silicon mold 6 (A), but it is also possible by cutting the metal mold 6 (B), at a pitch of 1μm or less, after patterning the EB or the like, It can be processed into the silicon mold 6 (a) by etching. また、金属モールド6(B)の切削加工の場合、バイトの刃先形状を加工することで、ピラミッド形状やその角度が自由に設定可能である。 Also, in the case of cutting the metal mold 6 (B), by processing the bytes of the cutting edge shape, pyramid shape and angle it can be freely set.

また、加工したモールドに電鋳により凹凸が逆のレプリカモールドを使用しても良い。 Further, irregularities by electroforming processed mold may be used reverse replica mold.

そして、シリコンモールド6(A)の場合には、結晶方位に依存した形状を精度良く作製可能であり、金属モールドの場合には、三角錐、四角錐、矩形等任意の凹凸形状を作製可能であることから、これらを選択することにより、要求光学特性に合わせた任意の形状の微細凹凸構造2bを透明結晶基板2の発光面2aに形成することができる。 When the silicone mold 6 (A) has a shape dependent on the crystal orientation is possible to accurately produce, in the case of the metal mold, a triangular pyramid, can produce a four-sided pyramid, rectangular, etc. Any irregularities since there, by selecting them, it is possible to form any shape of the fine concavo-convex structure 2b tailored to the required optical characteristics to the light emitting surface 2a of the transparent crystal substrate 2.

なお、前記説明は、透明結晶基板2の発光面2aに微細凹凸構造2bを形成するものであったが、後述するように、発光層3の発光面3eに微細凹凸構造3fを形成するときも同様である。 Incidentally, the description has been to form a fine concavo-convex structure 2b on the light emitting surface 2a of the transparent crystal substrate 2, as described later, even when forming a fine uneven structure 3f to the light emitting surface 3e of the light-emitting layer 3 it is the same.

〔実施形態2〕 Second Embodiment
図3(a)に示すように、発光層3に電極3a,3bを形成していない発光素子1を設ける。 As shown in FIG. 3 (a), the electrode 3a to the light-emitting layer 3, an emitting element 1 not forming 3b. この発光層3は、上部がP型GaN層(上部半導体層)3cで、下部がN型GaN層(下部半導体層)3dとなる。 The light emitting layer 3, an upper P-type GaN layer (upper semiconductor layer) 3c, a lower N-type GaN layer (lower semiconductor layer) 3d.

図3(b)の工程1では、発光素子1の発光層3を上向きにセットして、発光層3の発光面3eに、シリコン系有機溶剤をスピンコータで塗布して塗布層(レジスト)4を形成する。 In step 1 in FIG. 3 (b), is set upwardly emitting layer 3 of the light-emitting element 1, the light emitting surface 3e of the light-emitting layer 3, the coating layer by applying a silicon-based organic solvent in a spin coater (resist) 4 Form. この塗布層4は、発光層3の全面に設ける他、一部に設けることができる。 The coating layer 4, in addition to providing the entire surface of the light-emitting layer 3 can be provided in a part.

図3(c)の工程2では、前記発光層3の塗布層4の側に、微細凹凸構造6aを形成したモールド6を配置する。 In step 2 of FIG. 3 (c), on the side of the coating layer 4 of the light-emitting layer 3, to place the mold 6 forming the fine uneven structure 6a. このモールド6には、微細凹凸構造6aの底付近に位置する上平坦部6bと、この上平坦面6bから発光層3のP型GaN層3cの厚み程度で下がった付近に位置する下平坦部6cとを有している。 The mold 6, the lower flat portion which is located near the lowered fine and flat portion 6b on which is located near the bottom of the uneven structure 6a, about the thickness of the P-type GaN layer 3c of the light emitting layer 3 from the upper flat surface 6b and a 6c.

そして、モールド6を塗布層4に押し付けて、その後、モールド6を半硬化状態の塗布層4から離型すると、塗布層4に微細凹凸構造4aが転写されるとともに、上平坦面4bと下平坦面4cとが形成されるようになる。 Then, by pressing the mold 6 to the coating layer 4, then, when releasing the mold 6 from the coating layer 4 in a semi-cured state, the fine unevenness 4a are transferred to the coating layer 4, the upper flat surface 4b and the lower flat so the plane 4c is formed.

図3(d)の工程3では、塗布層4をレジストマスクとして、塩素系ガスにより塗布層(レジスト)4が無くなるまでドライエッチングすると、発光層3のP型GaN層3cの発光面3eに微細凹凸構造3fが転写されるようになる。 In step 3 of FIG. 3 (d), the coating layer 4 as a resist mask, the dry etching to the coating layer by chlorine gas (resist) 4 is eliminated, finely emission surface 3e of the P-type GaN layer 3c of the light emitting layer 3 uneven structure 3f is to be transferred.

ここで、発光層3のP型GaN層3cは、一般的に数百nmの厚みがあるので、塩素系ガスの選択比が1程度の場合、微細凹凸構造3fの深さがP型GaN層3cの厚みの1/2程度である。 Here, P-type GaN layer 3c of the light emitting layer 3, since generally there is a several hundred nm in thickness, if selectivity of the chlorine gas is about 1, the P-type GaN layer depth of the fine unevenness 3f 3c is about 1/2 of the thickness of. そして、選択比を1程度の塩素系ガスでドライエッチングすると、前記上平坦面4bの部分では、P型GaN層3cの上面が電極形成部分3gとして露出するとともに、下平坦面4cの部分では、P型GaN層3cもエッチングされて、N型GaN層3dの上面が電極形成部分3hとして露出するようになる。 When the dry etching selection ratio in about one chlorine-based gas, a portion of the upper flat surface 4b, together with the upper surface of the P-type GaN layer 3c is exposed as the electrode forming portion 3g, at the lower part of the flat surface 4c is P-type GaN layer 3c be etched, the upper surface of the N-type GaN layer 3d is to expose the electrode forming portion 3h.

そして、図3(e)の工程4では、各電極形成部分3g,3hに電極3a,3bを形成した後、ウェハーから個々の発光素子1のチップに切断して(矢印a参照)、実装工程に供給する。 Then, in step 4 of FIG. 3 (e), the respective electrode formation portions 3g, 3h to the electrode 3a, after forming the 3b, chips are cut into (see arrow a) of the individual light emitting element 1 from the wafer, mounting step supplied to.

第2実施形態では、発光層3の発光面3eに微細凹凸構造3fを形成することができるから、第1実施形態と同様に、全反射ロスが低減できて光取り出し効率が向上するようになる。 In the second embodiment, since the light emitting surface 3e of the light-emitting layer 3 can form a fine concavo-convex structure 3f, like the first embodiment, the total reflection loss is so to improve the light extraction efficiency can be reduced .

また、発光層3の発光面3eの微細凹凸構造3fと電極形成部分3g,3fとを同一工程で形成することができるから、工程が簡略化して低コスト化に寄与できるようになる。 Further, fine unevenness 3f and the electrode forming portions 3g of the light emitting surface 3e of the light-emitting layer 3, because the 3f can be formed in the same process step will be able to contribute to cost reduction and simplification.

〔実施形態3〕 Third Embodiment
図4(a)に示すように、発光層3に電極3a,3bを形成している発光素子1を設ける。 As shown in FIG. 4 (a), the light-emitting layer 3 on the electrode 3a, is provided a light emitting element 1 forming the 3b.

図4(b)の工程1では、発光層3の電極3a,3bを形成した面に基板保持層8の絶縁部分8aを接着で取付ける。 In step 1 of FIG. 4 (b), attaching the light emitting layer 3 of the electrode 3a, the surface forming the 3b an insulating portion 8a of the substrate holding layer 8 with an adhesive. 基板保持層8は、例えばプリント基板材料〔銅貼り積層板RCC(Resin Coated Cupper)〕である。 Substrate holding layer 8 is, for example, printed circuit board materials [copper clad laminate RCC (Resin Coated Cupper)]. なお、基板保持層8は、絶縁部分8aにシリコンや金等の金属部分8bを厚膜めっきしたものでも良い。 Note that the substrate holding layer 8 may be one of the metal part 8b of silicon or gold or the like and thick plated insulating portion 8a.

図4(c)の工程2では、レーザ照射によって、基板保持層8の金属部分8bと絶縁部分8aを貫通して、電極3a,3bを露出させる孔8cをあける加工を行う。 In step 2 of FIG. 4 (c), the laser irradiation is carried out through the metal portion 8b and the insulating portion 8a of the substrate holding layer 8, the electrodes 3a, the process of opening a hole 8c exposing the 3b.

図4(d)の工程3では、前記孔8c内に金属めっきをして各電極3a,3bと金属部分8bとを電気的に接続するとともに、金属部分8bを各電極3a,3bに対応させて電気的に切断して、電極3a,3bを金属部分8bにそれぞれ臨ませる。 In step 3 in FIG. 4 (d), each electrode 3a and the metal plating in the holes 8c to, 3b and with electrically connecting a metal portion 8b, made to correspond to the metal portion 8b each electrode 3a, 3b, electrically disconnected Te, to face each electrode 3a, and 3b to the metal portion 8b.

図4(e)の工程4では、エキシマレーザLを透明結晶基板2と発光層3との界面に照射すると、発光層3の表面層がGaとN 2とに分解され、その後に、矢印bで示すように、発光層3から透明結晶基板2を剥離して、発光層3の発光面3eを露出させる。 In step 4 in FIG. 4 (e), is irradiated on the interface of the excimer laser L to the transparent crystal substrate 2 and the light-emitting layer 3, the surface layer of the light-emitting layer 3 is decomposed into Ga and N 2, thereafter, the arrow b as it is shown, with peeling the transparent crystal substrate 2 from the light-emitting layer 3 to expose the light emitting surface 3e of the light-emitting layer 3. なお、発光面3eにはGaが残存するが、酸、アルカリ等で洗浄することで除去することができる。 Note that the light emitting surface 3e is Ga remains, can be removed by washing acid, an alkali or the like.

図4(f)の工程5では、発光素子1の発光層3を上向きにセットして、発光層3の発光面3eに、シリコン系有機溶剤をスピンコータで塗布して塗布層(レジスト)4を形成する。 In step 5 in FIG. 4 (f), is set upwardly emitting layer 3 of the light-emitting element 1, the light emitting surface 3e of the light-emitting layer 3, the coating layer by applying a silicon-based organic solvent in a spin coater (resist) 4 Form. この塗布層4は、発光層3の全面に設ける他、一部に設けることができる。 The coating layer 4, in addition to providing the entire surface of the light-emitting layer 3 can be provided in a part.

図4(g)の工程6では、前記発光層3の塗布層4の側に、微細凹凸構造6aを形成したモールド6を配置する。 In step 6 of FIG. 4 (g), the on the side of the coating layer 4 of the light-emitting layer 3, to place the mold 6 forming the fine uneven structure 6a.

そして、モールド6を塗布層4に押し付けて、その後、モールド6を半硬化状態の塗布層4から離型すると、図4(h)を参照すれば、塗布層4に微細凹凸構造4aが転写されるようになる。 Then, by pressing the mold 6 to the coating layer 4, then, when releasing the mold 6 from the coating layer 4 in a semi-cured state, referring to FIG. 4 (h), the fine uneven structure 4a is transferred to the coating layer 4 Become so.

図4(h)の工程7では、塗布層4をレジストマスクとして、塩素系ガスにより塗布層(レジスト)4が無くなるまでドライエッチングすると、発光層3の発光面3eに微細凹凸構造3fが転写されるようになる。 In step 7 of FIG. 4 (h), the coating layer 4 as a resist mask, the dry etching to the coating layer by chlorine gas (resist) 4 is eliminated, the fine uneven structure 3f is transferred to the light emission surface 3e of the light-emitting layer 3 Become so.

その後、ウェハーから個々の発光素子1のチップに切断して(矢印a参照)、実装工程に供給する。 Then, by cutting the wafer into individual light emitting element 1 chip (see arrow a), and supplies the mounting process.

第3実施形態では、発光層3に基板保持層8を取付けることで、発光層3から透明結晶基板2を剥離することができ、透明結晶基板2を剥離した発光層3の発光面3eに微細凹凸構造3fを形成することができるから、第1実施形態と同様に、全反射ロスが低減できて光取り出し効率が向上するようになる。 In the third embodiment, by attaching the substrate holding layer 8 in the light-emitting layer 3, it is possible to peel off the transparent crystal substrate 2 from the light-emitting layer 3, finely emission surface 3e of the light emitting layer 3 was peeled off the transparent crystal substrate 2 since it is possible to form the uneven structure 3f, like the first embodiment, so that light extraction efficiency is improved can be reduced total reflection loss. 特に、発光層3は、厚みが数μmで、透明結晶基板2の剥離時や剥離後の実装等のハンドリング時に破壊しやすいが、剥離前に基板保持層8を取付けることで、このような不具合が無くなる。 In particular, the light emitting layer 3 has a thickness of several [mu] m, easily damaged during handling implement such as after peeling during or peeling of the transparent crystal substrate 2, but by mounting the substrate holding layer 8 before peeling, such inconvenience It is eliminated.

〔実施形態4〕 Fourth Embodiment
実施形態2と3のように、レジストマスクがシリコン系有機溶剤を塗布した塗布層4であり、被加工表面がGaN層3c,3dである発光層3である場合、塩素系ガス(C12)に添加ガスとして、BC13、Ar等を添加すると、その混合比によって、選択比〔発光層3の発光面3eのエッチング速度/レジスト(塗布層4)のエッチング速度〕が0.5〜4の範囲に調整でき、モールド6の微細凹凸構造6aや塗布層4の微細凹凸構造4aの0.5倍〜4倍のアスペクト比が得られることが分かった。 As in the embodiment 2 and 3, a resist mask is coated layer 4 coated with silicon-based organic solvent, when the work surface is a light emitting layer 3 is GaN layer 3c, 3d, the chlorine gas (C12) as an additive gas, the addition of BC13, Ar or the like, depending on the mixing ratio, in the range of 0.5 to 4 [etch rate of the etching rate / resist of the light emitting surface 3e of the light-emitting layer 3 (coated layer 4)] selected ratio adjustable, 0.5 to 4 times the aspect ratio of the fine unevenness 6a and the coating layer 4 fine unevenness 4a of the mold 6 could be obtained.

そして、図5(a)(b)のように、選択比を「1」にした場合には、モールド6の微細凹凸構造6aの深さT1、塗布層(レジストマスク)4の微細凹凸構造4aの深さT2、ドライエッチング後の発光層3の発光面3eの微細凹凸構造3fの深さT3は、全て同じ深さとなる(T1=T2=T3)。 Then, as shown in FIG. 5 (a) (b), when the selection ratio to "1", the depth T1 of the fine unevenness 6a of the mold 6, the coating layer (resist mask) 4 of the fine unevenness 4a depth T2, the depth T3 of the fine unevenness 3f of the light emitting surface 3e of the light-emitting layer 3 after the dry etching, are all the same depth (T1 = T2 = T3). なお、Si(シリコン)の結晶方位を利用したウェットエッチングで作製したモールドを元型とする形状の場合、要求光学特性より、この選択比は、「1」にすることが最も好ましい。 In the case of the shape to the original type mold produced by wet etching utilizing crystal orientation of Si (silicon), than the required optical characteristics, this selection ratio is most preferable to "1".

これに対して、図5(c)(d)のように、選択比を「2」にした場合には、モールド6の微細凹凸構造6aの深さT1´(T1の約1/2)、塗布層(レジストマスク)4の微細凹凸構造4aの深さT2´(T2の約1/2)とすると、ドライエッチング後の発光層3の発光面3eの微細凹凸構造3fの深さT3は、深さT1´とT2´の約2倍の深さT3となる(T1´=T2´<T3)。 In contrast, and FIG. 5 (c) as shown in (d), (about 1/2 of T1) in the case where the selection ratio to "2", the depth of the fine unevenness 6a of the mold 6 T1 ', When the coating layer (resist mask) depth of 4 of the fine unevenness 4a T2 '(about 1/2 of T2), the depth T3 of the fine unevenness 3f of the light emitting surface 3e of the light-emitting layer 3 after the dry etching, It is about 2 times the depth T3 of the depth T1' and T2' (T1' = T2' <T3).

第4実施形態では、選択比を「2」にした場合、モールド6の微細凹凸構造6aの深さT1´は、選択比「1」の深さT1の約1/2の深さで済み、塗布層(レジストマスク)4の微細凹凸構造4aの深さT2´(つまり塗布層4の厚み)は、選択比「1」の深さT2の約1/2の厚みで済むから、バリが少ないのでモールド6の作製が容易になるとともに、塗布層4のシリコン系有機溶剤を節約できるようになる。 In the fourth embodiment, when the selection ratio to "2", the depth T1' of the fine unevenness 6a of the mold 6, requires only about half the depth of the depth T1 of the "1" selection ratio, coating layer (resist mask) depth of 4 of the fine unevenness 4a T2 '(i.e. the thickness of the coating layer 4) is dealt with in about 1/2 of the thickness of the depth T2 of the selectivity of "1", burrs are less with production of the mold 6 is facilitated since, it becomes possible to save a silicon-based organic solvent for the coating layer 4.

また、選択比が「2」であれば、「1」の場合よりもエッチング速度が早くなって、エッチングが短時間で済むようになる。 Further, if the selection ratio is "2", made faster etch rate than the case of "1", etching becomes less time.

〔実施形態5〕 Embodiment 5
図6(a)のように、透明結晶基板2の発光面2aまたは発光層3の発光面3eに、シリコン系有機溶剤を塗布して塗布層4を形成する場合、シリコン系有機溶剤が水素化シルセスキオキサンポリマー〔例えば、ダウコーニング社のHSQ(商品名FOX)〕であると、スピンコートでは、1μm以上の厚みに塗布することは困難である。 As in FIG. 6 (a), the light emitting surface 2a or a light emitting surface 3e of the light-emitting layer 3 of the transparent crystal substrate 2, if a silicon-based organic solvent is applied to form a coating layer 4, hydrogenated silicon-based organic solvent silsesquioxane polymers [e.g., Dow Corning HSQ (product name FOX)] If it is, the spin coating, it is difficult to apply the above thickness 1 [mu] m.

したがって、図6(b)(c)のように、2μm程度の塗布厚みが要求されるときには、モールド6の微細凹凸構造6aが2μm程度の深さであるので、スピンコートでは1μm程度の厚みしか塗布できないことから、モールド6の微細凹凸構造6aを塗布層4(透明結晶基板2の発光面2aまたは発光層3の発光面3e)に正確に転写することができない。 Accordingly, as shown in FIG. 6 (b) (c), when the 2μm about coating thickness is required, because the fine concavo-convex structure 6a of the mold 6 is a of about 2μm deep, only 1μm thickness of about a spin coating from inability coating can not be transferred accurately to the coating layer 4 a fine concavo-convex structure 6a of the mold 6 (light-emitting surface 3e of the light emitting surface 2a or the light emitting layer 3 of the transparent crystal substrate 2).

そこで、図6(d)のように、透明結晶基板2の発光面2aまたは発光層3の発光面3eに、ポッティングまたはスプレーコートでシリコン系有機溶剤を塗布して塗布層4を形成すると、ポッティングまたはスプレーコートでは、2μm以上の塗布厚みで塗布できることから、図6(e)(f)のように、モールド6の微細凹凸構造6aを塗布層4(透明結晶基板2の発光面2aまたは発光層3の発光面3e)に正確に転写することができるようになる。 Therefore, as shown in FIG. 6 (d), the the light emitting surface 2a or a light emitting surface 3e of the light-emitting layer 3 of the transparent crystal substrate 2 and by applying a silicon-based organic solvent in the potting or spray coating to form a coating layer 4, potting or in spray coating, since it can be applied in more than the coating thickness 2 [mu] m, as shown in FIG. 6 (e) (f), the light emitting surface 2a or a light emitting layer of the fine concavo-convex structure 6a of the mold 6 coating layer 4 (transparent crystal substrate 2 it is possible to accurately transfer the third light emitting surface 3e of).

すなわち、ポッティングスプレーコートで塗布した塗布層4は、硬化処理をしないので室温による液体(軟化)状態であるから、モールド6を塗布層4に押し付けると、モールド6の微細凹凸構造6aに塗布層4のシリコン系有機溶剤が入り込むようになる。 That is, the coating layer 4 was applied by potting spray coating, since a liquid (softening) state by RT does not cure process, is pressed against the mold 6 to the coating layer 4, the mold 6 fine unevenness 6a to the coating layer 4 silicon-based organic solvent so enters the.

モールド6は、押し付けストロークを制御しながら低圧力で押し付けても良いし、モールド6と塗布層4との間の間隔Sを制御する装置を用いて押し付けても良い。 Mold 6 may be pressed at a low pressure while controlling the pressing stroke may be pressed by using a device for controlling the spacing S between the mold 6 and the coating layer 4.

〔実施形態6〕 Embodiment 6]
前記各実施形態において、モールド6の押し付け圧力は、150Mpa以下であることが好ましい。 In the above embodiments, the pressing pressure of the mold 6 is preferably less than or equal 150 Mpa.

すなわち、モールド6による単なる形状の転写であれば、150MPa以上の押し付け圧力でも差し支えはないが、半導体、特に発光素子1の場合には、押し付け圧力が150MPa以上を越えると、発光層(半導体層)3にダメージが生じて、発光特性が劣化することがある。 That is, if the transfer of the mere shape by mold 6, is not permissible in more pressing pressure 150 MPa, a semiconductor, especially in the case of the light emitting element 1, when the pressing pressure exceeds more than 150 MPa, the light-emitting layer (semiconductor layer) 3 occurs damage, emission characteristics may deteriorate.

したがって、モールド6の押し付け圧力を150Mpa以下とすることで、発光素子1の発光層(半導体層)3のダメージを低減することができる。 Therefore, the pressing pressure of the mold 6 is set to lower than or equal to 150 Mpa, it is possible to reduce damage of the light-emitting layer (semiconductor layer) 3 light-emitting element 1.

〔実施形態7〕 [Embodiment 7]
前記各実施形態において、図7(a)のように、前記塗布層4にモールド6の微細凹凸構造6aを転写した後、ドライエッチングする前に、120℃以下でポストベークすることが好ましい。 In the above embodiments, as in FIG. 7 (a), after transferring the fine concavo-convex structure 6a of the mold 6 in the coating layer 4, before the dry etching, it is preferred to post-baking at 120 ° C. or less.

すなわち、塗布層4を120℃以上でベークすれば、塗布層4のSiO 2化が進行して、選択比を「10」以上に大きく取ることができる。 That is, when baking a coating layer 4 of 120 ° C. or higher, and proceeds SiO 2 of the coating layer 4, it is possible to increase the selectivity of more than "10". この場合の塗布層4は、単なる矩形の凹凸構造を加工するレジストマスクとして利用できるが、レジストも共にエッチングして、透明結晶基板2の発光面2aに微細凹凸構造2bを形成したり、発光層3の発光面3eに微細凹凸構造3fを形成することは困難である。 Coating layer 4 in this case, can be utilized as a resist mask for processing the uneven structure just rectangular, the resist be etched together, or to form a fine concavo-convex structure 2b on the light emitting surface 2a of the transparent crystal substrate 2, the light-emitting layer the third light-emitting surface 3e to form a fine concavo-convex structure 3f is difficult.

そこで、実施形態7のように、塗布層4を120℃以下でポストベークすることで、塗布層4は硬化はするが、完全にSiO 2化しないので、選択比を「5〜10」の間で調整することができる。 Therefore, as in the embodiment 7, by post-baking the coated layer 4 at 120 ° C. or less, the coated layer 4 is cured to completely does not SiO 2 of between the selectivity of the "5-10" in can be adjusted.

したがって、透明結晶基板2の発光面2aの微細凹凸構造2bや発光層3の発光面3eの微細凹凸構造3fを高アスペクト比としたいような場合、塗布層4を厚膜化できないときには、モールド6の微細凹凸構造6aを塗布層4に低アスペクト比で転写して、塗布層4を120℃以下でポストベークすることで、ドライエッチングすれば、図7(b)のように、透明結晶基板2の発光面2aの微細凹凸構造2bや発光層3の発光面3eの微細凹凸構造3fを高アスペクト比とすることが可能となる。 Therefore, if the fine uneven structure 3f of the light emitting surface 3e of the fine unevenness 2b and the light-emitting layer 3 emitting surface 2a of the transparent crystal substrate 2 as desired to the high aspect ratio, when it can not thickened coating layer 4, the mold 6 the fine uneven structure 6a was transferred by low aspect ratio in the coating layer 4, the coating layer 4 by post baking at 120 ° C. or less, if dry etching, as shown in FIG. 7 (b), the transparent crystal substrate 2 the fine concavo-convex structure 3f of the light emitting surface 3e of the fine unevenness 2b and the light-emitting layer 3 emitting surface 2a becomes possible to high aspect ratio.

例えば、モールド6の微細凹凸構造6aのピッチが100〜300nmの場合、SOG系材料の塗布層4にアスペクト比≒1程度で微細凹凸構造4aを転写して、転写後100℃程度で5分間ポストベークすることで、エッチングの耐性を高めることができ、選択比が「10」程度に大きく取れるようになる。 For example, when the pitch of the fine unevenness 6a of the mold 6 is 100 to 300 nm, by transferring the fine unevenness 4a aspect ratio ≒ 1 about the coating layer 4 of SOG material, 5 min post at 100 ° C. of about posttranscriptional by baking, it is possible to increase resistance of the etching selection ratio is so taken large enough "10".

これにより、透明結晶基板2の発光面2aの微細凹凸構造2bや発光層3の発光面3eの微細凹凸構造3fを高アスペクト比できるから、反射防止効果を高めることができ、発光素子1の発光効率を向上させることができる。 Thus, because it high aspect ratio micro-relief structure 3f of the light emitting surface 3e of the fine unevenness 2b and the light-emitting layer 3 emitting surface 2a of the transparent crystal substrate 2, it is possible to improve the antireflection effect, the light emission of the light emitting element 1 thereby improving the efficiency.

〔実施形態8〕 [Embodiment 8]
前記実施形態3において、図4(g)の工程6で、モールド6により塗布層4に微細凹凸構造4aを転写した後、図8(a)のように、塗布層4をレジストマスクとして、塩素系ガスにより塗布層(レジスト)4が無くなるまでドライエッチングすると、発光層3の発光面3eに微細凹凸構造3fが転写されるようになる。 In the third embodiment, in the step 6 in FIG. 4 (g), the after transferring the fine unevenness 4a to the coating layer 4 by the mold 6, as shown in FIG. 8 (a), the coating layer 4 as a resist mask, chlorine When dry etching until the coating layer by system gas (resist) 4 is eliminated, fine textured structure 3f is to be transferred to the light emitting surface 3e of the light-emitting layer 3.

その後、図8(b)のように、この発光層3の微細凹凸構造3fの上に、LlGA/ホットエンボス/インプリントにより、微細凹凸構造3fよりも大きい凹凸構造9aを形成して、ウェハーから個々の発光素子1のチップに切断して(矢印a参照)、実装工程に供給する。 Thereafter, as shown in FIG. 8 (b), on the emission layer 3 of fine unevenness 3f, by LlGA / hot embossing / imprinting, to form large unevenness structure 9a than fine unevenness 3f, from the wafer cut into individual light-emitting element 1 chip (see arrow a), and supplies the mounting process.

ここで、発光層3の発光面3eの微細凹凸構造3fを1000〜3000nmピッチのプリズム形状回折格子とした場合には、その上に形成する凹凸構造9aは、10〜50μmピッチ、好ましくは10〜20μmピッチのプリズム形状である。 Here, if the fine uneven structure 3f of the light emitting surface 3e of the light emitting layer 3 was set to a prism shape grating 1000~3000nm pitch, uneven structure 9a formed thereon is 10 to 50 [mu] m pitch, preferably 10 to a prism shape of 20μm pitch.

そして、図8(d)にプリズム形状の凹凸構造9aの1つを拡大して示すように、凹凸構造9aの表面に、さらに超微細凹凸構造9b(例えば、ピッチ:100nm、高さ100〜200nm)を施すことが好ましい。 Then, as shown in the enlarged view of one of the concavo-convex structure 9a of the prism shape in FIG. 8 (d), the surface of the concavo-convex structure 9a, further ultra fine unevenness 9b (e.g., pitch: 100 nm, height 100~200nm ) is preferably subjected to.

この超微細凹凸構造9bを形成するためには、凹凸構造9aの表面にタングステンをスパッタ蒸着する。 This in order to form the ultra-fine unevenness 9b is sputter depositing tungsten on the surface of the uneven structure 9a. すなわち、Ar(アルゴン)プラズマでタングステンをスパッタする場合、Arガスを多い目(500W、90mTorr)雰囲気でスパッタすると、100nmオーダーの柱状構造のタングステンが形成され、その超微細凹凸構造9bも100nmオーダーとなる。 That is, when sputtering tungsten in Ar (argon) plasma, often eye (500 W, 90 mTorr) Ar gas when sputtering in an atmosphere, is formed of tungsten of a columnar structure of 100nm order that ultra fine unevenness 9b also and 100nm Order Become.

図8(c)では、発光層3の発光面3eにプリズム形状の微細凹凸構造3fを形成して、その上にプリズム形状の凹凸構造9aを形成したものであったが、図9(a)のように、発光層3のプリズム形状の微細凹凸構造3fの上に、マイクロレンズ形状の凹凸構造9aを形成しても良く、図9(b)のように、発光層3のマイクロレンズ形状の微細凹凸構造3fの上に、プリズム形状の凹凸構造9aを形成しても良い。 In FIG. 8 (c), to form a micro-relief structure 3f of the prism shape light emitting surface 3e of the light-emitting layer 3, but was made by forming an uneven structure 9a prism-shaped thereon, FIG. 9 (a) as is, on the fine unevenness 3f prism-shaped light-emitting layer 3 may be formed convex structure 9a of the micro-lens shape, as shown in FIG. 9 (b), the light-emitting layer 3 of the microlens pattern on the fine unevenness 3f, it may be formed uneven structure 9a of the prism shape.

第8実施形態であれば、発光層3の発光面3eのプリズム形状の微細凹凸構造3fの上に、さらにプリズム形状等の凹凸構造9aを形成したから、発光分布を上面(前面)に集光することができ、前面輝度向上に寄与することができる。 If the eighth embodiment, focused on the fine unevenness 3f prism-shaped light-emitting surface 3e of the light-emitting layer 3, because further formed an uneven structure 9a of the prism shape or the like, the emission distribution in the upper surface (front surface) it can be, can contribute to improve the front luminance.

また、凹凸構造9aの表面に、さらに超微細凹凸構造9bの無反射ナノ構造を形成することで、超微細凹凸構造9bの表面でのフレネル反射ロスを低減でき、、発光分布を上面(前面)に集光することができることと相俟って、より前面輝度向上に寄与することができる。 Further, the surface of the concavo-convex structure 9a, by further forming a non-reflective nanostructure ultra fine unevenness 9b, can reduce Fresnel reflection losses at the surface of the ultra-fine unevenness 9b ,, emission distribution a top (front) What cooperation with the ability to be focused on, it can contribute to improved front brightness.

第1実施形態の発光素子の製造工程図である。 It is a manufacturing process view of the light emitting device of the first embodiment. モールドの説明図である。 It is an explanatory view of the mold. 第2実施形態の発光素子の製造工程図である。 It is a manufacturing process view of the light emitting device of the second embodiment. 第3実施形態の発光素子の製造工程図である。 It is a manufacturing process view of the light emitting device of the third embodiment. 第4実施形態の発光素子の製造工程図である。 It is a manufacturing process view of the light emitting device of the fourth embodiment. 第5実施形態の発光素子の製造工程図である。 It is a manufacturing process view of the light emitting device of the fifth embodiment. 第7実施形態の発光素子の製造工程図である。 It is a manufacturing process view of the light emitting device of the seventh embodiment. 第8実施形態の発光素子の製造工程図である。 It is a manufacturing process view of the light emitting device of the eighth embodiment. 第8実施形態の変形例の発光素子の断面図である。 It is a cross-sectional view of the light emitting device of the modification of the eighth embodiment.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 発光素子2 透明結晶基板2a 発光面2b 微細凹凸構造3 発光層3a,3b 電極3c P型GaN層3d N型GaN層3e 発光面3f 微細凹凸構造3g 電極形成部分3i 反対面4 塗布層4a 微細凹凸構造4b 上平坦面4c 下平坦面6 モールド6a 微細凹凸構造6b 上平坦部6c 下平坦部8 基板保持層8a 絶縁部分8b 金属部分8c 孔9a 凹凸構造9b 超微細凹凸構造 1 the light emitting element 2 transparent crystal substrate 2a light-emitting surface 2b fine textured structure 3 emitting layer 3a, 3b electrode 3c P-type GaN layer 3d N-type GaN layer 3e emitting surface 3f fine unevenness 3g electrode forming portion 3i opposite surface 4 coated layer 4a fine uneven structure 4b on the flat surface 4c under the flat surface 6 mold 6a fine unevenness 6b on lower flat portion 6c flat portion 8 substrate holding layer 8a insulating portions 8b metal portion 8c holes 9a uneven structure 9b ultra fine unevenness

Claims (9)

  1. 発光層を形成した透明結晶基板を有する発光素子の前記透明結晶基板または発光層の発光面の少なくとも一部に、シリコン系有機溶剤を塗布して塗布層を形成する工程と、 At least a portion of the light emitting surface of the transparent crystal substrate or the light-emitting layer of the light emitting device having a transparent crystal substrate with the light-emitting layer, and forming a coating layer by coating a silicon-based organic solvents,
    前記塗布層に微細凹凸構造を形成したモールドを押し付けて、塗布層に微細凹凸構造を転写する工程と、 By pressing a mold to form a fine concavo-convex structure in the coating layer, and a step of transferring the fine unevenness on the coating layer,
    前記塗布層をレジストマスクとして、塩素系ガスによりドライエッチングして、前記透明結晶基板または発光層の発光面に微細凹凸構造を転写する工程とを含むことを特徴とする発光素子の製造方法。 The coating layer as a resist mask, is dry-etched by chlorine gas, the method of manufacturing the light emitting device, which comprises a step of transferring the fine unevenness on the light emitting surface of the transparent crystal substrate or the light-emitting layer.
  2. 前記発光層の発光面に微細凹凸構造を転写する工程に、微細凹凸構造の底付近に位置する上平坦部と、この上平坦面から発光層の上部半導体層の厚み程度で下がった付近に位置する下平坦部とを有するモールドを押し付けて、塗布層に微細凹凸構造とともに上平坦面と下平坦面とを形成して、前記塗布層をレジストマスクとしてドライエッチングしたときに、発光層の上部半導体層と下部半導体層とに電極形成部分をエッチング加工する工程を含むことを特徴とする請求項1記載の発光素子の製造方法。 The step of transferring the fine unevenness on the light emitting surface of the light-emitting layer, and on the flat portion located at the bottom near the fine unevenness, located nearby drops at about the thickness of the upper semiconductor layer of the light-emitting layer from the upper flat surface by pressing a mold having a lower flat portion which, by forming an upper flat surface and a lower flat surface with fine unevenness on the coating layer, the coating layer when dry etching is used as a resist mask, the upper portion of the light-emitting layer semiconductor method of fabricating a light emitting device according to claim 1, comprising the step of etching the electrode forming portion on the layer and the lower semiconductor layer.
  3. 前記発光層の発光面に微細凹凸構造を転写する工程に、発光層の電極を形成する面に基板保持層を取付けた後に、透明結晶基板を発光層から剥離する工程を含むことを特徴とする請求項1記載の発光素子の製造方法。 The step of transferring the fine unevenness on the light emitting surface of the light-emitting layer, after attaching the substrate holding layer on a surface for forming an electrode of the light emitting layer, characterized in that it comprises a step of peeling the transparent crystal substrate from the light-emitting layer method of manufacturing a light emitting device according to claim 1, wherein.
  4. 前記エッチングする工程に、選択比(発光層のエッチング速度/レジストのエッチング速度)を2〜4倍に調整する工程を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光素子の製造方法。 In said step of etching, the light emitting according to claim 1, characterized in that it comprises a step of adjusting the selection ratio (etching rate of the etching rate / resist of the light emitting layer) in 2 to 4 times manufacturing method for the device.
  5. 前記シリコン系有機溶剤を塗布して塗布層を形成する工程に、ポッティングまたはスプレーコートでシリコン系有機溶剤を塗布する工程を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の発光素子の製造方法。 A step of forming a coating layer by coating the silicon-based organic solvents, according to claim 1, characterized in that it comprises a step of applying a silicon-based organic solvent in the potting or spray coating method of manufacturing the light emitting device.
  6. 前記モールドを押し付け圧力は、150Mpa以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の発光素子の製造方法。 Pressure pressing the mold manufacturing method of a light-emitting element according to any one of claims 1 to 5, equal to or less than 150 Mpa.
  7. 前記塗布層にモールドの微細凹凸構造を転写した後、ドライエッチングする前に、120℃以下でポストベークすることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の発光素子の製造方法。 After transfer of the mold of the fine unevenness on the coating layer, before the dry etching method of manufacturing a light emitting device according to any one of claims 1-6, characterized in that the post-baking at 120 ° C. or less .
  8. 前記発光層の発光面に微細凹凸構造を転写する工程の後に、この発光層の発光面の微細凹凸構造の上に、この微細凹凸構造よりも大きい凹凸構造を形成する工程を含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の発光素子の製造方法。 After the step of transferring the fine unevenness on the light emitting surface of the light-emitting layer, on a fine uneven structure of the light-emitting surface of the light-emitting layer, and characterized in that it comprises the step of forming a large uneven structure than the fine uneven structure method of manufacturing a light-emitting device according to any one of claims 1 to 7.
  9. 前記凹凸構造は、プリズムまたはマイクロレンズ形状であることを特徴とする請求項8に記載の発光素子の製造方法。 The relief structure, manufacturing method of a light emitting device according to claim 8, characterized in that a prism or a microlens shape.
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007288106A (en) * 2006-04-20 2007-11-01 Showa Denko Kk Method for manufacturing semiconductor luminous element and element obtained from the same
JP2008091664A (en) * 2006-10-03 2008-04-17 Kyocera Corp Light-emitting element, illuminator, and optical pickup
JP2008227135A (en) * 2007-03-13 2008-09-25 Dainippon Printing Co Ltd Template for imprinting, and its production process
JP2008226962A (en) * 2007-03-09 2008-09-25 Sumitomo Chemical Co Ltd Semiconductor light-emitting element and manufacturing method therefor
JP2009054882A (en) * 2007-08-28 2009-03-12 Nitride Semiconductor Co Ltd Manufacturing method of light emitting device
JP2010512660A (en) * 2006-12-11 2010-04-22 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニアThe Regents of The University of California Nonpolar and semipolar emitting devices
JP2010258455A (en) * 2009-04-27 2010-11-11 Aurotek Corp Sapphire substrate with periodical structure
JP2011505700A (en) * 2007-11-30 2011-02-24 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニアThe Regents of The University of California Nitride based light-emitting diodes of high light extraction efficiency due to surface roughening
JP2011054598A (en) * 2009-08-31 2011-03-17 Toshiba Corp Semiconductor light-emitting element and method for producing the same
EP2346096A1 (en) * 2008-10-29 2011-07-20 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Semiconductor light-emitting element, manufacturing method, and light-emitting device
JP2012527110A (en) * 2009-05-11 2012-11-01 セミエルイーディーズ オプトエレクトロニクス カンパニー リミテッド led device having a light extracting rough surface structure
US8956896B2 (en) 2006-12-11 2015-02-17 The Regents Of The University Of California Metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) growth of high performance non-polar III-nitride optical devices

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63283174A (en) * 1987-05-15 1988-11-21 Omron Tateisi Electronics Co Light emitting diode
JPH09166874A (en) * 1995-12-15 1997-06-24 Hitachi Ltd Formation of pattern and production of semiconductor device
JPH11168236A (en) * 1997-12-03 1999-06-22 Rohm Co Ltd Optical semiconductor chip and its manufacturing method
JP2003100609A (en) * 2001-09-26 2003-04-04 Japan Science & Technology Corp Nano in-print lithography used under room temperature using sog
JP2003218383A (en) * 2002-01-18 2003-07-31 Toshiba Corp Semiconductor light emitting element and its manufacturing method
JP2003318443A (en) * 2002-04-23 2003-11-07 Sharp Corp Nitride based semiconductor light emitting element and its fabricating method
JP2003347586A (en) * 2003-07-08 2003-12-05 Toshiba Corp Semiconductor light-emitting device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63283174A (en) * 1987-05-15 1988-11-21 Omron Tateisi Electronics Co Light emitting diode
JPH09166874A (en) * 1995-12-15 1997-06-24 Hitachi Ltd Formation of pattern and production of semiconductor device
JPH11168236A (en) * 1997-12-03 1999-06-22 Rohm Co Ltd Optical semiconductor chip and its manufacturing method
JP2003100609A (en) * 2001-09-26 2003-04-04 Japan Science & Technology Corp Nano in-print lithography used under room temperature using sog
JP2003218383A (en) * 2002-01-18 2003-07-31 Toshiba Corp Semiconductor light emitting element and its manufacturing method
JP2003318443A (en) * 2002-04-23 2003-11-07 Sharp Corp Nitride based semiconductor light emitting element and its fabricating method
JP2003347586A (en) * 2003-07-08 2003-12-05 Toshiba Corp Semiconductor light-emitting device

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007288106A (en) * 2006-04-20 2007-11-01 Showa Denko Kk Method for manufacturing semiconductor luminous element and element obtained from the same
JP2008091664A (en) * 2006-10-03 2008-04-17 Kyocera Corp Light-emitting element, illuminator, and optical pickup
JP2010512660A (en) * 2006-12-11 2010-04-22 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニアThe Regents of The University of California Nonpolar and semipolar emitting devices
US8956896B2 (en) 2006-12-11 2015-02-17 The Regents Of The University Of California Metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) growth of high performance non-polar III-nitride optical devices
JP2014197704A (en) * 2006-12-11 2014-10-16 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア Light-emitting device and light-emitting device manufacturing method
US9130119B2 (en) 2006-12-11 2015-09-08 The Regents Of The University Of California Non-polar and semi-polar light emitting devices
JP2008226962A (en) * 2007-03-09 2008-09-25 Sumitomo Chemical Co Ltd Semiconductor light-emitting element and manufacturing method therefor
JP2008227135A (en) * 2007-03-13 2008-09-25 Dainippon Printing Co Ltd Template for imprinting, and its production process
JP2009054882A (en) * 2007-08-28 2009-03-12 Nitride Semiconductor Co Ltd Manufacturing method of light emitting device
US8835200B2 (en) 2007-11-30 2014-09-16 The Regents Of The University Of California High light extraction efficiency nitride based light emitting diode by surface roughening
US9040326B2 (en) 2007-11-30 2015-05-26 The Regents Of The University Of California High light extraction efficiency nitride based light emitting diode by surface roughening
JP2011505700A (en) * 2007-11-30 2011-02-24 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニアThe Regents of The University of California Nitride based light-emitting diodes of high light extraction efficiency due to surface roughening
EP2346096A4 (en) * 2008-10-29 2014-05-21 Panasonic Corp Semiconductor light-emitting element, manufacturing method, and light-emitting device
EP2346096A1 (en) * 2008-10-29 2011-07-20 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Semiconductor light-emitting element, manufacturing method, and light-emitting device
JP2010258455A (en) * 2009-04-27 2010-11-11 Aurotek Corp Sapphire substrate with periodical structure
JP2012527110A (en) * 2009-05-11 2012-11-01 セミエルイーディーズ オプトエレクトロニクス カンパニー リミテッド led device having a light extracting rough surface structure
JP2011054598A (en) * 2009-08-31 2011-03-17 Toshiba Corp Semiconductor light-emitting element and method for producing the same

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