JP2012044217A - 微細パターンの形成方法及びこれを用いた半導体発光素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】微細パターンの形成方法は、c面六方晶系半導体結晶を設ける段階から始まる。上記半導体結晶上に所定のパターンを有するマスクを形成する。次いで、上記マスクを用いて上記半導体結晶をドライエッチングすることで上記半導体結晶上に1次微細パターンを形成し、上記1次微細パターンが形成された半導体結晶をウェットエッチングすることで上記1次微細パターンが水平方向に延びた2次微細パターンを形成する。ここで、上記ウェットエッチング工程から得られた2次微細パターンの底面と側壁は夫々固有の結晶面を有することができる。本微細パターンの形成工程は、半導体発光素子に非常に有益に採用されることができる。特に微細パターンが求められるフォトニック結晶構造または表面プラズモン共鳴原理を用いた構造に有益に採用されることができる。
【選択図】図2d
Description
本実施例では、c面GaN半導体結晶上に<11−20>方向に形成され<1−100>方向に配列されたラインパターンのマスクを形成した。その周期は約0.6μmに設定した。次いで、0.1μmの深さまでドライエッチングを行ってからマスクを除去した(図3a)。
本実施例では、上述の実施例1Aと類似に、c面GaN半導体結晶上に複数のラインパターンのマスク(周期:約0.6μm)を形成するが、その形成方向及び配列を異なるようにした。即ち、本実施例では、<1−100>方向に形成され<11−20>方向に配列された複数のラインパターンを形成した。次いで、0.1μmの深さまでドライエッチングを行ってからマスクを除去した(図4a)。
本実施例では、上記実施例1A及び1Bと異なり、3次元パターンを採用した。c面GaN半導体結晶上に約0.3μm大きさの複数の円形マスクパターンを約0.6μm周期で縦と横方向に形成した。
本実施例では、上記実施例1Cのように3次元パターンを採用するが、c面GaN半導体結晶上に約100nm大きさの複数の円形ホールを有するマスクパターンを約0.5μm間隔で縦と横方向に形成した。
本実施例は、実施例1Dと類似に適用するが、最終ホールの側壁で結晶面の変化をより容易に観察するために、実施例1Dのようにホールの周期は維持するがホールの直径を大きくして実施した。
本実施例では、緑色の波長を有するInGaN多重量子井戸の活性層を有する窒化物半導体発光素子を製作した。
本実施例では、実施例2と類似に緑色の波長を有するInGaN多重量子井戸の活性層を有する窒化物半導体発光素子を製作した。
Claims (26)
- c面六方晶系半導体結晶を設ける段階と、
前記半導体結晶上に所定のパターンを有するマスクを形成する段階と、
前記マスクを用いて前記半導体結晶をドライエッチングすることで前記半導体結晶上に1次微細パターンを形成する段階と、
前記1次微細パターンが形成された半導体結晶をウェットエッチングすることで前記1次微細パターンが水平方向に延びた2次微細パターンを形成する段階を含み、
前記ウェットエッチングすることで得られた2次微細パターンの底面と側壁は夫々固有の結晶面を有することを特徴とする微細パターンの形成方法。 - 前記半導体結晶はp型窒化物半導体であることを特徴とする請求項1に記載の微細パターンの形成方法。
- 前記1次微細パターンを形成する段階から得られた底面は、前記2次微細パターンを形成する段階から得られた底面と同じc面であることを特徴とすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の微細パターンの形成方法。
- 前記マスクのパターンは、夫々前記半導体結晶の<11−20>方向に形成され<1−100>方向に従って配列された複数のラインパターンで、
前記2次微細パターンの側壁は、m面であることを特徴とする請求項3に記載の微細パターンの形成方法。 - 前記マスクのパターンは、夫々前記半導体結晶の<1−100>方向に形成され<11−20>方向に従って配列された複数のラインパターンであることを特徴とする請求項3に記載の微細パターンの形成方法。
- 前記マスクのパターンは、複数の微細ホール構造で、
前記2次微細パターンは六角形の解放口を有する複数の微細ホール構造であることを特徴とする請求項3に記載の微細パターンの形成方法。 - 前記2次微細パターンを形成する段階は、
前記2次微細パターンの側壁がm面成分及びs面成分の結合からなるように前記ウェットエッチングを行うことを特徴とする請求項6に記載の微細パターンの形成方法。 - 前記2次微細パターンを形成する段階は、
前記2次微細パターンの側壁がr面成分が発生するように前記ウェットエッチングを行うことを特徴とする請求項6に記載の微細パターンの形成方法。 - 前記2次微細パターンは、ピラー構造であることを特徴とする請求項3に記載の微細パターンの形成方法。
- 前記2次微細パターンを形成する段階は、前記マスクを除去した後に行われることを特徴とする請求項1から請求項9の何れかに記載の微細パターンの形成方法。
- 前記2次微細パターンを形成する段階は、前記マスクを除去する前に行われることを特徴とする請求項1から請求項9の何れかに記載の微細パターンの形成方法。
- 第1導電型及び第2導電型半導体層とその間に活性層を有する半導体積層体を提供する段階と、
前記半導体積層体の第2導電型半導体層上に所定のパターンを有するマスクを形成する段階と、
前記マスクを用いて前記第2導電型半導体層をドライエッチングすることで前記第2導電型半導体層上に1次微細パターンを形成する段階と、
前記1次微細パターンが形成された第2導電型半導体層をウェットエッチングすることで前記1次微細パターンが水平方向に延びた2次微細パターンを形成する段階と、
前記マスクが除去された状態で前記第1導電型及び第2導電型半導体層に接続されるように第1及び第2電極を形成する段階を含み、
前記第2導電型半導体層はc面六方晶系半導体結晶で、前記ウェットエッチングすることで得られた2次微細パターンの底面と側壁は夫々固有の結晶面を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 前記第2電極を形成する段階は、前記2次微細パターンが形成された第2導電型半導体層上に透明電極層を形成する段階を含む請求項12に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記第2電極を形成する段階は、前記2次微細パターンが形成された第2導電型半導体層上に高反射性金属層を形成する段階を含む請求項12に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記第2導電型半導体層は、前記活性層から放出された光により前記第2導電型半導体層と前記高反射性金属層の界面において表面のプラズモンが励起されることができる厚さを有することを特徴とする請求項14に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記第2導電型半導体層の厚さは、50nm以下であることを特徴とする請求項14に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記半導体積層体は窒化物半導体で、
前記第1導電型及び第2導電型半導体層は、夫々n型及びp型窒化物半導体層であることを特徴とする請求項12乃至請求項16のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。 - 前記1次微細パターンを形成する段階から得られた底面は、前記2次微細パターンを形成する段階から得られた底面と同じc面であることを特徴とすることを特徴とする請求項17に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記マスクのパターンは、夫々前記半導体結晶の<11−20>方向に形成され<1−100>方向に従って配列された複数のラインパターンで、
前記2次微細パターンの側壁は、m面であることを特徴とする請求項18に記載の半導体発光素子の製造方法。 - 前記マスクのパターンは、夫々前記半導体結晶の<1−100>方向に形成され<11−20>方向に従って配列された複数のラインパターンであることを特徴とする請求項18に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記マスクのパターンは複数の微細ホール構造で、
前記2次微細パターンは六角形の解放口を有する複数の微細ホール構造であることを特徴とする請求項18に記載の半導体発光素子の製造方法。 - 前記2次微細パターンを形成する段階は、
前記2次微細パターンの側壁がm面成分及びs面成分の結合からなるように前記ウェットエッチングを行うことを特徴とする請求項21に記載の半導体発光素子の製造方法。 - 前記2次微細パターンを形成する段階は、
前記2次微細パターンの側壁がr面成分が発生するように前記ウェットエッチングを行うことを特徴とする請求項21に記載の半導体発光素子の製造方法。 - 前記2次微細パターンは、ピラー構造であることを特徴とする請求項13に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記マスクの除去は、前記1次微細パターンを形成する段階と前記2次微細パターンを形成する段階の間に行われることを特徴とする請求項13から請求項24の何れかに記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記マスクの除去は、前記2次微細パターンを形成する段階後に行われることを特徴とする請求項13から請求項24の何れかに記載の半導体発光素子の製造方法。
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