JP2007294972A

JP2007294972A - 発光素子及びその製造方法

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Publication number: JP2007294972A
Application number: JP2007115020A
Authority: JP
Inventors: Hyung Jo Park; ジョパク、ヒョン
Original assignee: LG Innotek Co Ltd
Current assignee: LG Innotek Co Ltd
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2007-04-25
Publication date: 2007-11-08
Also published as: KR100828873B1; US20070246700A1; KR20070105104A

Abstract

【課題】発光素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】発光素子は、ナノ構造体を有する基板及びその基板上に形成された半導体発光構造物を含む。発光素子の製造方法は、基板表面にナノ構造体を形成し、その上に第１導電性半導体層、活性層、及び第２導電性半導体層を形成する段階を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は発光素子及びその製造方法に関する。

III−Ｖ族窒化物半導体は、青色／緑色発光ダイオード（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ：ＬＥＤ）を含めた光素子、ＭＯＳＦＥＴ（ＭｅｔａｌＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＨＥＭＴ（ＨｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ）などの高速スイッチング素子、照明または表示装置の光源などとして多様に応用されている。特に、III族窒化物半導体を用いた発光素子は、可視光線から紫外線までの領域に対応する直接遷移型バンドギャップを持ち、高效率の光の放出を実現することができる。

前記窒化物半導体は、主にＬＥＤまたはレーザーダイオード（ＬＤ）として活用されており、製造工程や光效率を改善するための研究が続けられている。

前記III−Ｖ族窒化物半導体には、代表的に窒化ガリウム（ＧａＮ）が使われる。このような窒化物半導体は、基板上に結晶成長方式で成長されて、ドーピングされる物質によって、ｐ型またはｎ型に活性化してｐｎ接合素子として具現される。

そして前記窒化物半導体には、主にサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）単結晶または炭化シリコーン（ＳｉＣ）単結晶のような材料からなる基板が使われる。前記基板とその基板の上に成長されたIII−Ｖ族窒化物半導体結晶との間には、大きい格子不整合が存在するようになる。したがって、基板と窒化ガリウム間の格子不整合を解決するための研究が進んでいる。

また、ＬＥＤの発光效率を決める要素のうち一番大きい問題になるのは、外部光子效率が低いということである。前記外部光子效率とは、活性層（ａｃｔｉｖｅｌａｙｅｒ）で生成された光が外部へ抽出される效率であって、半導体素子の境界面で、屈折率差によって一部の光が素子境界面から抜けられず、内部全反射（ｔｏｔａｌｉｎｔｅｒｎａｌｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）現象によって素子内部を進行しながら減衰されてしまう。このような問題を解決するために、様々な外部光子效率の改善方法が提案されている。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、外部発光効率を極大化する発光素子及びその製造方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、基板表面にナノサイズの構造体を形成し、その上に半導体発光構造物を形成する発光素子及びその製造方法を提供することにある。

前記目的を達成すべく、本発明に係る発光素子によれば、ナノサイズの構造体が形成された基板と、前記基板上に形成された発光構造物と、を備える。

また、本発明の他の側面に係る発光素子によれば、ナノサイズの構造体が凹凸形状で形成された基板と、前記基板上に形成されたｎ型半導体層と、前記ｎ型半導体層上に形成された活性層と、前記活性層上に形成されたｐ型半導体層と、を備える。

また、本発明に係る発光素子の製造方法によれば、基板ナノサイズの構造体を形成する段階と、前記基板上に第１導電性半導体層を形成する段階と、前記第１導電性半導体層上に活性層を形成する段階と、前記活性層上に第２導電性半導体層を形成する段階と、を含む。

本発明によれば、基板表面にナノサイズの構造体を形成し、その上に半導体発光構造物を形成して、外部発光効率を極大化することができる。

以下、実施の形態に係る発光素子及びその製造方法について、添付の図面を参照して説明する。実施の形態の説明において、各層（膜）、領域、パターンまたは構成要素が基板、各層（膜）、領域またはパターンの「上（ｏｎ）」または「下（ｕｎｄｅｒ）」に形成されると記載される場合、「ｏｎ」と「ｕｎｄｅｒ」は、「ｄｉｒｅｃｔｌｙ」と「ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ」の両方の意味を含む。

図１は、本発明の第１実施の形態に係る発光素子を示した断面図であって、図２は、本発明の第１実施の形態に係るナノ構造体が形成された基板表面を示した平面図である。

図１に示すように、発光素子１００は、ナノサイズのナノ構造体１１１が形成された基板１１０、バッファー層１２０、第１導電性半導体層１３０、活性層１４０、第２導電性半導体層１５０を含む。

前記基板１１０は、サファイア基板、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板などを含む。このような基板１１０の表面には、図２に示すように、ナノサイズの構造体（以下、ナノ構造体と称する）１１１が形成される。ここで、ナノサイズは、少なくとも一辺が最小１００ｎｍ以上の大きさである。

このようなナノ構造体１１１は、珪素酸化物（ＳｉＯ_２）、珪素窒化物（Ｓｉ_３Ｎ_４）Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔのうち、何れか一つまたは二つ以上の混合物を少なくとも一つ含む。

前記ナノ構造体１１１は、前記基板１１０の表面に、光子（ｐｈｏｔｏｎ）に影響を与えられる大きさで、凹凸形状で形成される。前記ナノ構造体１１１は、前記基板１１０の表面にランダムな大きさまたは／及びランダムな形状で形成されることができる。

このようなナノ構造体１１１は、少なくとも一辺が最小１００ｎｍ以上の大きさで、高密度で形成される。具体的に前記ナノ構造体１１１は、１００〜１０００ｎｍの直径及び、１００〜１０００ｎｍの高さで形成されることができる。

また、前記ナノ構造体１１１は、円筒状、レンズ状、上端が尖っていて周縁が円形または非円形からなる形状のうち、少なくとも一つを含むことができる。

そして、前記基板１１０上には、発光構造物１５５が形成されることができる。前記発光構造物１５５は、相違するドーパントがドーピングされた第１導電性半導体層１３０及び第２導電性半導体層１５０の間に活性層１４０が介在される構造を含む。このような発光構造物１５５の上／下には、格子整合や発光效率などを向上させるために、一つ以上の半導体層が形成されることができる。

前記基板１１０上には、バッファー層１２０が形成されることができる。前記バッファー層１２０は、基板１１０と窒化物（ＧａＮ）層間の格子定数差を減らすための層である。前記バッファー層１２０は、例えば、ＡｌＩｎＮ構造、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ超格子構造、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ積層構造、ＡｌＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ＧａＮの積層構造の中から、選択的に形成されることができる。

前記バッファー層１２０上には、第１導電性半導体層１３０が形成される。前記第１導電性半導体層１３０は、ｎ型ＧａＮ層で具現されることができる。前記ｎ型ＧａＮ層は、例えば、ＮＨ_３（３．７×１０^-２ｍｏｌ／ｍｉｎ）、ＴＭＧａ（１．２×１０^-４ｍｏｌ／ｍｉｎ）及びｎ型ドーパント（例えば、Ｓｉ）を含むシランガス（６．３×１０^-９ｍｏｌ／ｍｉｎ）を供給して形成されることができる。

ここで、前記バッファー層１２０と第１導電性半導体層１３０の間には、アンドープ（Ｕｎｄｏｐｐｅｄ）窒化物層（図示せず）が形成されることができる。前記アンドープ窒化物層は、例えば、１５００℃の成長温度で前記バッファー層１２０上にＮＨ_３とトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）を供給して、所定厚さでドーパントを含まないアンドープＧａＮ層に具現される。実施の形態では、前記基板１１０上に、バッファー層１２０及びアンドープＧａＮ層の両方が形成されることができ、または何れか一つの層だけ形成されるか、二つの層とも形成されないこともできる。

前記第１導電性半導体層１３０上には、単一または多重量子井戸構造の活性層１４０が形成される。前記活性層１４０は、例えば、７８０℃の成長温度で窒素をキャリアガスとして使い、ＮＨ_３、ＴＭＧａ、及びトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）を供給して、ＩＮＧａＮ／ＧａＮからなる活性層を、１２０〜１２００Åの厚さに成長させる。前記活性層１４０の組成において、ＩｎＧａＮのＩｎ元素成分のモル比が異なることもできる。

前記活性層１４０上には、第２導電性半導体層１５０が形成される。前記第２導電性半導体層１５０は、ｐ型ＧａＮ層で具現されることができる。前記ｐ型ＧａＮ層は、成長温度を１０００℃以上に上昇させ、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）及びＣＰ２Ｍｇを供給して、数百〜数千Åの厚さに成長される。

前記第２導電性半導体層１５０上には、透明電極１６０が形成される。前記透明電極１６０は、透過性酸化膜であって、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＲｕＯｘ、ＴｉＯｘ、ＩｒＯｘのうち、少なくとも一つ以上で形成されることができる。

そして、前記第１導電性半導体層１３０上には第１電極１７１が形成され、前記透明電極１６０上には第２電極１７３が形成される。

このような実施の形態では、基板の表面にナノ構造体１１１を形成した後、前記基板１１０上に、発光構造物としてｐ−ｎ接合構造だけでなく、ｎ−ｐ接合構造を提供することができる。

図３は、第１実施の形態に係る発光素子において、基板の表面へ進行する光子を示した図面である。

図３に示すように、発光素子１００の第１電極１７１及び第２電極１７３を通して順方向の電圧が印加されると、第１導電性半導体層１３０の電子及び第２導電性半導体層１５０の正孔が活性層１４０で再結合して、光子が発生し、発生した光子は素子の外部へ放出される。

前記活性層１４０から放出された光子のうち、基板１１０へ進行する光子らが基板１１０の表面に高密度で形成されたナノサイズのナノ構造体１１１と衝突することで屈折または散乱して、外部へ放出されるようになる。したがって、基板１１０の表面に高密度で形成されたナノサイズのナノ構造体１１１によって、基板の表面での外部光子效率を向上させることができる。よって、発光素子の発光特性を向上させることができる。

図４乃至図１０は、第１実施の形態に係る発光素子の製造方法を示した図面である。

図４及び図５に示すように、基板１１０上に第１マスク層１１２及び第２マスク層１１４が蒸着されるが、実施の形態ではマスク層が二つの層に限定されず、それ以上の個数で形成されることができる。

前記第１マスク層１１２は、基板上にＰＥＣＶＤ（ｐｌａｓｍａｅｎｈａｎｃｅｄｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を用いて、珪素酸化物（ＳｉＯ_２）または珪素窒化物（Ｓｉ_３Ｎ_４）薄膜を蒸着して形成され、１００〜２０００ｎｍ厚さで形成される。例えば、前記珪素酸化物薄膜は、ＰＥＣＶＤ装置でＳｉＨ_４、Ｎ_２Ｏ、Ｎ_２ガスを注入してから、一定の条件でプラズマを点火して、Ｓｉ反応種とＯ反応種を形成し、二つの反応種が互いに結合して、ＳｉＯ_２薄膜が蒸着される。

そして、第２マスク層１１４は、金属を蒸着して形成される。前記第２マスク層１１４は、例えば電子ビーム蒸着装置（Ｅ−ｂｅａｍｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）、熱蒸着装置（ｔｈｅｒｍａｌｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）方法などを用いて形成できる。そして、前記第２マスク層１１４は、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔのうち、何れか一つまたはこれらの合金で形成することができ、５〜５０ｎｍの厚さで蒸着される。

ここで、第１マスク層１１２の蒸着後、クリーニング工程が行われることができる。前記クリーニング工程は、第１マスク層１１２の蒸着後、第２マスク層１１４を蒸着する前に行われるが、例えば５〜１０分のアセトン処理、１〜５分のアルコール処理、５〜１０分のＤＩ（Ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ）ウォーター処理の順番で、有機クリーニング工程が行われることができる。

図５乃至図７に示すように、前記第１マスク層１１２及び第２マスク層１１４が蒸着された基板１１０に対して、熱処理工程を行う。前記熱処理工程は、数百の温度（例えば、３００〜６００℃）で、数十〜数百秒（例えば、３０〜４００ｓｅｃ）間行われることができる。このような熱処理工程を通じて、第１マスク層１１２上に第２マスク層１１４の金属が１００〜１０００ｎｍの大きさのクラスタ１１５として形成される。

ここで、前記クラスタ１１５は、第２マスク層１１４の金属が一定の温度で溶けて、表面張力により生成される。例えば、Ａｇのような金属は熱的に不安定なので、Ａｇ薄膜を熱処理することで、Ａｇ薄膜が円形に固まって（ｍｉｇｒａｔｉｏｎ）、個々のクラスタとして形成される。

ここで、第１マスク層１１２の上に形成されたクラスタのパターンは、ランダムな大きさまたは／及びランダムな形で形成されることができる。

前記第１マスク層１１２上に形成されたクラスタ１１５のパターンを用いて、図７のように、第１マスク層１１２をエッチングする。すなわち、ドライエッチング方式で、クラスタ１１５のパターンを用いて第１マスク層１１２をエッチングすることで、第１マスク層１１２及びクラスタ１１５がナノロッド（ｎａｎｏ−ｒｏｄ）形態に形成される。ここで、ドライエッチング方式として、反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅｉｏｎｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）方式を用いることもできる。

図７及び図８に示すように、ナノロッド形態の第１マスク層１１２及びクラスタ１１５が形成された基板１１０の表面を、高密度プラズマエッチング（ｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙｐｌａｓｍａｅｔｃｈｉｎｇ）方式を用いてエッチングする。ここで、エッチング気体は、ＢＣｌ_３、Ｃｌ_２などの反応性気体とＡｒ、Ｎ_２などの不活性気体を使う。また、プラズマエッチング装置としては、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙｃｏｕｐｌｅｄｐｌａｓｍａ）、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｃｙｃｌｏｔｒｏｎｒｅｓｏｎａｎｃｅ）、ｈｅｌｌｉｏｎなどを用いることができる。

前記基板１１０の表面に対して、高密度（１０Ｅ１２〜１０Ｅ１３）のプラズマエッチング方式を用いることで、早いエッチング速度、プラズマの低い損失、高いエッチング選択性などの長所が得られる。

第１実施の形態では、基板１１０の表面にナノ構造体を形成する工程で、ナノ技術のトップダウン（ｔｏｐｄｏｗｎ）方式を用いることができる。例えば、トップダウン方式を用いて、第１マスク層１１２上にクラスタを形成する工程、第２マスク層１１４のエッチング工程、そして基板１１０の表面に対するエッチング工程を行うことができる。

そして、基板１１０の表面に残っているナノロッドに対して、クリーニング工程を行う。例えば、第２マスク層１１４のクラスタ１１５にクリーニング工程を行い、第１マスク層１１２にクリーニング工程を行う。ここで、前記第１マスク層１１２の金属がＡｇである場合、塩酸系列でクリーニングし、第１マスク層１１２がＳｉＯ_２である場合、フッ酸を用いてクリーニングすることができる。

このような過程で最終エッチング及びクリーニング工程が完了すると、基板１１０の表面に、図８のような凹凸形のナノ構造体１１１が形成される。ここで、ナノ構造体１１１は、３次元的に見て、少なくとも一辺の長さが１００ｎｍ以上の突起を称する。すなわち、３次元的に３辺の長さの全てが１００ｎｍ以上の突起だけでなく、少なくとも一辺が１００ｎｍ以上の突起を含むことができる。具体的に、前記ナノ構造体１１１は、１００〜１０００ｎｍの直径及び高さで形成され、その形状は、円筒状、レンズ状（例えば、凸レンズ状）、上端が尖っていて周縁が円形または非円形の形状のうち、何れか一つを含むことができる。

第１実施の形態では、基板１１０の表面にナノ構造体１１１を形成することで、フォトリソグラフィのような工程を省略することができる。

図９及び図１０に示すように、ナノ構造体１１１が形成された基板１１０上にバッファー層１２０が形成され、前記バッファー層１２０上に発光構造物１５５が形成される。前記発光構造物１５５は、第１導電性半導体層１３０、活性層１４０、第２導電性半導体層１５０を含み、前記発光構造物１５５上に透明電極１６０が形成される。

そして、前記透明電極１６０から第１導電性半導体層１３０まで部分エッチングした後、前記透明電極１６０には第２電極１７３を形成し、第１導電性半導体層１３０上には第１電極１７１を形成する。

図１１は、第２実施の形態に係る発光素子を示した断面図である。第２実施の形態において、第１実施の形態と同様な部分に対しては同一な符号を使い、その説明は簡略にする。

図１１に示すように、発光素子１０１は、基板１１０の表面に形成されたナノ構造体１１１、前記基板１１０上に形成されたバッファー層１２０、第１導電性半導体層１３０、活性層１４０、第２導電性半導体層１５０、及び第３導電性半導体層１７０を含む。ここで発光構造物１６５は、第１導電性半導体層１３０、活性層１４０、第２導電性半導体層１５０、及び第３導電性半導体層１７０を含むことができる。

前記第３導電性半導体層１７０は、ｎ型ＧａＮ層で具現されることができる。前記ｎ型ＧａＮ層は、例えば、ＮＨ_３（３．７×１０^-２ｍｏｌ／ｍｉｎ）、ＴＭＧａ（１．２×１０^-４ｍｏｌ／ｍｉｎ）、及びＳｉのようなｎ型ドーパントを含むシランガス（６．３×１０^-９ｍｏｌ／ｍｉｎ）を供給して形成する。このようなｎ型ＧａＮ層は、数十ｎｍの厚さで形成される。

前記第３導電性半導体層１７０が形成されたら、第３導電性半導体層１７０から第１導電性半導体層１３０の一部分まで部分エッチングし、第１導電性半導体層１３０の一部を露出させる。ここで、エッチング方法としては、異方性ウェットエッチング工程を行う。

そして、第１導電性半導体層１３０上に第１電極１７１を形成し、第３導電性半導体層１７０上に第２電極１７３を形成する。実施の形態では、ｎｐｎまたはｐｎｐ接合構造の発光素子として具現することもできる。

図１２は、実施の形態に係る発光素子の出力特性を、ボックスプロット（ｂｏｘｐｌｏｔ）で示した図面である。実施の形態に係る発光素子の出力特性は、７５０の最低（ｍｉｎ）値、１０５０の最大（ｍａｘ）値、９５０程度の基準（ｃｅｎｔｅｒ）及び平均（ａｖｅｒａｇｅ）値を表している。それに比べて、従来の発光素子は、種類別に異なるが、８００程度の最大値、４５０程度の最小値を表し、センター及び平均値は６００〜７００の間に存在する。これによって、本発明に係る発光素子は高い光出力特性を持つということが分かる。

上述した本発明の好ましい実施の形態は、例示の目的のために開示されたものであり、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形、及び変更が可能であり、このような置換、変更などは、特許請求の範囲に属するものである。

本発明の第１実施の形態に係る発光素子を示した断面図である。本発明の第１実施の形態に係るナノ構造体が形成された基板表面を示した図面である。図１の発光素子において、光子放出の例を示した図面である。本発明の第１実施の形態に係る発光素子の製造方法を示した図面である。本発明の第１実施の形態に係る発光素子の製造方法を示した図面である。本発明の第１実施の形態に係る発光素子の製造方法を示した図面である。本発明の第１実施の形態に係る発光素子の製造方法を示した図面である。本発明の第１実施の形態に係る発光素子の製造方法を示した図面である。本発明の第１実施の形態に係る発光素子の製造方法を示した図面である。本発明の第１実施の形態に係る発光素子の製造方法を示した図面である。本発明の第２実施の形態に係る発光素子を示した断面図である。本発明の実施の形態に係る窒化物半導体発光素子の出力特性を示した図面である。

符号の説明

１００発光素子、１１０基板、１１１ナノ構造体、１２０バッファー層、１３０第１導電性半導体層、１４０活性層、１５０第２導電性半導体層、１５５発光構造物、１６０透明電極、１７１第１電極、１７３第２電極。

Claims

ナノサイズの構造体が形成された基板と、
前記基板上に形成された発光構造物と、を含むことを特徴とする発光素子。
前記基板は、サファイア基板、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板のうち何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
前記ナノサイズの構造体は、基板表面に凹凸形状でランダムな大きさまたはランダムな形で形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
前記ナノサイズの構造体は、１００〜１０００ｎｍの直径または１００〜１０００ｎｍの高さで形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
前記ナノサイズの構造体は、円筒状、レンズ状、中央上端が尖っていて周縁が円形または非円形で形成された形状のうち、少なくとも一つの形状を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
前記発光構造物は、
前記基板上に形成された第１導電性半導体層と、
前記第１導電性半導体層上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成された第２導電性半導体層と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
前記基板と前記第１導電性半導体層の間に形成されたバッファー層及び／またはアンドープ窒化物層をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の発光素子。
前記第２導電性半導体層上に形成された透明電極または第３導電性半導体層をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の発光素子。
前記ナノサイズの構造体は、珪素酸化物（ＳｉＯ_２）、珪素窒化物（Ｓｉ_３Ｎ_４）、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔのうち何れか一つまたは二つ以上の混合物を少なくとも一つ含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
ナノサイズの構造体が凹凸形状で形成された基板と、
前記基板上に形成されたｎ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成されたｐ型半導体層と、を含むことを特徴とする発光素子。
前記基板と前記ｎ型半導体層の間に形成されたバッファー層または／及びアンドープ窒化物層をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の発光素子。
前記ナノサイズの構造体の少なくとも一辺が１００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１０に記載の発光素子。
基板にナノサイズの構造体を形成する段階と、
前記基板上に第１導電性半導体層を形成する段階と、
前記第１導電性半導体層上に活性層を形成する段階と、
前記活性層上に第２導電性半導体層を形成する段階と、を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
前記ナノサイズの構造体を形成する段階は、
前記基板上に第１マスク層を形成する段階と、
前記第１マスク層上にナノサイズのクラスタパターンを形成する段階と、
前記クラスタパターンを用いて第１マスク層をエッチングする段階と、
前記クラスタパターン及びエッチングされた第１マスク層を用いて、前記基板の表面をエッチングする段階と、を含むことを特徴とする請求項１３に記載の発光素子の製造方法。
前記クラスタパターンを形成する段階は、
前記第１マスク層上に金属材質の第２マスク層を形成する段階と、
前記第２マスク層が形成された基板を所定温度で熱処理して、金属材質の表面張力により１００〜１０００ｎｍの大きさのクラスタが形成される段階と、を含むことを特徴とする請求項１４に記載の発光素子の製造方法。
前記第１マスク層は、珪素酸化物（ＳｉＯ_２）または珪素窒化物（Ｓｉ_３Ｎ_４）薄膜を用いて１００〜２０００ｎｍの厚さで形成されることを特徴とする請求項１５に記載の発光素子の製造方法。
前記第２マスク層は、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔのうち、何れか一つまたは二つ以上が混合された金属を用いて５〜５０ｎｍの厚さで形成されることを特徴とする請求項１６に記載の発光素子の製造方法。
前記第１マスク層は、ドライエッチング方法によりエッチングされることを特徴とする請求項１５に記載の発光素子の製造方法。
前記基板の表面は、クラスタ及びエッチングされた第１マスク層を用いる高密度プラズマエッチング方法でエッチングされることを特徴とする請求項１５に記載の発光素子の製造方法。
前記基板上にバッファー層またはアンドープ窒化物層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の発光素子の製造方法。