JP2015207587A - Light emitting element and manufacturing method of the same - Google Patents

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友裕 頼末
Tomohiro Yorisue
友裕 頼末
長武 山崎
Nagatake Yamazaki
長武 山崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting element and a manufacturing method of the same, which can transfer a fine concavo-convex structure on an element surface without using etching by a chlorine gas and which improve luminescent efficiency characteristics.SOLUTION: A light emitting element comprises: a p-type semiconductor layer (5) which is an outermost layer on the light radiation side; an inorganic compound layer (8) formed by being layered on the p-type compound layer, in which the inorganic compound layer has a refraction index not less than 0.5 and not more than 1.0 times larger than a refraction index of the p-type semiconductor layer and contains at least one element selected from Cr, Hf, Ni, Mg, Nb, Ta, W, Ti, Zn, Zr and Si; and a fine concavo-convex structure (9) formed on a surface of the inorganic compound layer by using a self-organizing pattern of a resin composition containing block copolymer or graft copolymer.

Description

本発明は、発光素子内部で発生した光の放射側表面に微細凹凸構造を備えた発光素子及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a light emitting device having a fine concavo-convex structure on a radiation side surface of light generated inside the light emitting device and a method for manufacturing the same.

LED等の発光素子の発光効率は、活性層(発光層)で発光する際の内部量子効率と、光を外部に取り出す光取出し効率との積によって決まる。したがって発光効率を効果的に向上させるには、内部量子効率と光取り出し効率の双方の向上を図ることが好ましい。   The luminous efficiency of a light emitting device such as an LED is determined by the product of the internal quantum efficiency when light is emitted from the active layer (light emitting layer) and the light extraction efficiency for extracting light to the outside. Therefore, in order to effectively improve the light emission efficiency, it is preferable to improve both the internal quantum efficiency and the light extraction efficiency.

内部量子効率に関しては、研究が進み、近年、著しい向上がみられるが、光取出し効率については、一般的に発光素子材料の屈折率が高く、全反射などで素子内に光が閉じ込められてしまうため低い状態にあり、改善の余地が残されていた。   Research on internal quantum efficiency has progressed and significant improvements have been seen in recent years. However, with regard to light extraction efficiency, the light-emitting element material generally has a high refractive index, and light is confined in the element due to total reflection or the like. Therefore, it was in a low state, leaving room for improvement.

そこで従来から、発光素子表面に、nmレベルの凹凸をエッチング等で形成することで、屈折率勾配を作り反射を防ごうという取り組みや、発光素子表面に回折格子を作成し1次回折光を取り出す試み等がなされている。そして、微細凹凸構造を形成する加工法として、電子線リソグラフィーやナノインプリント法などが検討されている。   Therefore, conventionally, an attempt has been made to prevent reflection by creating a refractive index gradient by forming irregularities of nm level on the surface of the light emitting element by etching or the like, and an attempt to create a diffraction grating on the surface of the light emitting element and extract the first-order diffracted light. Etc. have been made. And, as a processing method for forming a fine concavo-convex structure, electron beam lithography, nanoimprint method, and the like are being studied.

しかしながら、これらの方法については、装置コストが高いという問題があり、また、ナノサイズの微細凹凸構造を規則的に制御して作製しなければならないことから、製造が困難であり実用化が難しかった。   However, these methods have a problem that the apparatus cost is high, and the nano-sized fine concavo-convex structure must be regularly controlled and manufactured, so that it is difficult to manufacture and practical application is difficult. .

また、発光素子表面を粗面化する技術として一般に、塩酸、硫酸、過酸化水素又はこれらの混合液で表面処理をして、粗面化する技術が知られているが、これらの方法は、基板の結晶性の影響を受け、露出面方位により粗面化できる面とできない面が発生する。このため、常に発光素子表面を粗面化できるとは限らず、光取出し効率の向上には制約があった。   Further, as a technique for roughening the surface of the light emitting element, generally, a technique for roughening by surface treatment with hydrochloric acid, sulfuric acid, hydrogen peroxide or a mixed solution thereof is known. Under the influence of the crystallinity of the substrate, a surface that can be roughened and a surface that cannot be roughened depending on the orientation of the exposed surface. For this reason, the surface of the light emitting element cannot always be roughened, and there has been a restriction on improving the light extraction efficiency.

特許第3782357号公報Japanese Patent No. 3882357 特許第4077312号公報Japanese Patent No. 4077312 特許第4455645号公報Japanese Patent No. 4455645

特許文献1〜3に記載された発明によれば、素子表面(光取出し面)に、ブロックコポリマーを用いた粗面化処理を行うことで、素子表面に微細凹凸構造を形成し、これにより光取出し効率の向上を図っている。このとき、ブロックコポリマーによる自己組織化パターンを形成し、自己組織化パターンをマスクにして光取出し面をエッチングすることで微細凹凸構造を形成している。   According to the inventions described in Patent Documents 1 to 3, a fine uneven structure is formed on the element surface by performing a roughening treatment using a block copolymer on the element surface (light extraction surface). We are trying to improve the extraction efficiency. At this time, a self-organized pattern is formed from the block copolymer, and the light extraction surface is etched using the self-organized pattern as a mask to form a fine concavo-convex structure.

特許文献2、3によれば具体的に、Al層の表面にブロックコポリマーによる自己組織化パターンを形成し、自己組織化パターンをマスクとしてAl層の表面に微細凹凸構造を、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより形成している。また特許文献1においてもブロックコポリマーによる自己組織化パターン下にある電流拡散層の表面に、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより微細凹凸構造を形成している。 Specifically, according to Patent Documents 2 and 3, to form a self-assembled pattern on the surface of the Al 2 O 3 layer according to the block copolymer, a fine uneven structure on the surface of the Al 2 O 3 layer self-assembly pattern as a mask It is formed by dry etching using a chlorine-based gas. Also in Patent Document 1, a fine concavo-convex structure is formed on the surface of a current diffusion layer under a self-organized pattern by a block copolymer by dry etching using a chlorine-based gas.

しかしながら、各特許文献に示すように、ブロックコポリマーによる自己組織化パターンをマスクとして微細凹凸構造を形成する際のエッチングガスに塩素系ガスを用いているため、残塩素による金属腐食等の悪影響が懸念された。このため、塩素系ガスの除害設備が必要になる等、製造コストが向上する問題があった。   However, as shown in each patent document, since a chlorine-based gas is used as an etching gas for forming a fine concavo-convex structure using a self-organized pattern of a block copolymer as a mask, there is a concern about adverse effects such as metal corrosion due to residual chlorine. It was done. For this reason, there existed a problem which manufacturing cost improved, for example, the abatement equipment of chlorine gas was needed.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、素子表面に微細凹凸構造を、塩素系ガスによるエッチングを用いることなく転写可能とし且つ、発光効率特性を改善した発光素子及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and provides a light emitting device and a method for manufacturing the same, which can transfer a fine concavo-convex structure on the surface of the device without using etching with a chlorine-based gas and have improved luminous efficiency characteristics. The purpose is to provide.

本発明における発光素子は、半導体層の光放射側最外層と、前記光放射側最外層の光放射側に重ねて形成された無機化合物層と、を有し、前記無機化合物層は、屈折率が前記光放射側最外層の屈折率の0.5倍以上1.0倍以下であり、Cr、Hf、Ni、Mg、Nb、Ta、W、Ti、Zn、Zr、Siから選ばれる少なくともいずれか一種の元素を含む無機化合物にて形成されており、前記無機化合物層の表面には、ブロックコポリマー又はグラフトコポリマーを含有する樹脂組成物の自己組織化パターンを用いて形成された微細凹凸構造が施されていることを特徴とする。   The light-emitting element in the present invention has a light emission side outermost layer of a semiconductor layer and an inorganic compound layer formed on the light emission side of the light emission side outermost layer, and the inorganic compound layer has a refractive index. Is not less than 0.5 times and not more than 1.0 times the refractive index of the outermost layer on the light emission side, and is at least any selected from Cr, Hf, Ni, Mg, Nb, Ta, W, Ti, Zn, Zr, and Si The surface of the inorganic compound layer has a fine concavo-convex structure formed by using a self-organized pattern of a resin composition containing a block copolymer or a graft copolymer. It is characterized by being given.

本発明では、前記無機化合物層に含まれる元素が、Mg、Nb、Ta、W、Tiから選ばれる少なくともいずれか一種であることが好ましい。具体的には、前記無機化合物層は、MgO、Nb、Ta、WO、TiO、Ti、TiOから選ばれる少なくともいずれか一種の無機化合物により形成されることが好ましい。 In the present invention, the element contained in the inorganic compound layer is preferably at least one selected from Mg, Nb, Ta, W, and Ti. Specifically, the inorganic compound layer is formed of at least one inorganic compound selected from MgO, Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , WO 3 , TiO, Ti 3 O 5 , and TiO 2. Is preferred.

また本発明では、前記微細凹凸構造のピッチが20〜1000nmであり、前記微細凹凸構造の高さが20〜1000nmであり、前記無機化合物層の厚さが、前記微細凹凸構造の高さの5倍以下であることが好ましい。また本発明では、前記微細凹凸構造のピッチが100〜1000nmであり、前記微細凹凸構造の高さが50〜1000nmであり、前記無機化合物層の厚さが、前記微細凹凸構造の高さの3倍以下であることがより好ましい。   Moreover, in this invention, the pitch of the said fine uneven structure is 20-1000 nm, the height of the said fine uneven structure is 20-1000 nm, and the thickness of the said inorganic compound layer is 5 of the height of the said fine uneven structure. It is preferable that it is less than twice. Moreover, in this invention, the pitch of the said fine uneven structure is 100-1000 nm, the height of the said fine uneven structure is 50-1000 nm, and the thickness of the said inorganic compound layer is 3 of the height of the said fine uneven structure. It is more preferable that the ratio is not more than twice.

また本発明は、上記のいずれかに記載された発光素子の製造方法であって、半導体層の光放射側最外層に、屈折率が前記光放射側最外層の屈折率の0.5倍以上1.0倍以下であり、Cr、Hf、Ni、Mg、Nb、Ta、W、Ti、Zn、Zr、Siから選ばれる少なくともいずれか一種の元素を含む無機化合物層を重ねて形成する工程と、前記無機化合物層の表面に、ブロックコポリマー又はグラフトコポリマーを含有する樹脂組成物層を形成する工程と、前記樹脂組成物層に自己組織化パターンを形成する工程と、前記自己組織化パターンを、エッチングにより前記無機化合物層の表面に転写して、前記無機化合物層に微細凹凸構造を形成する工程と、を有することを特徴とする。   Further, the present invention is a method for manufacturing a light emitting device according to any one of the above, wherein the refractive index of the semiconductor layer on the light emission side outermost layer is at least 0.5 times the refractive index of the light emission side outermost layer. A step of forming an inorganic compound layer that is 1.0 times or less and includes at least any one element selected from Cr, Hf, Ni, Mg, Nb, Ta, W, Ti, Zn, Zr, and Si; A step of forming a resin composition layer containing a block copolymer or a graft copolymer on the surface of the inorganic compound layer, a step of forming a self-assembly pattern on the resin composition layer, and the self-assembly pattern, And transferring to the surface of the inorganic compound layer by etching to form a fine concavo-convex structure in the inorganic compound layer.

本発明では、前記無機化合物層と前記樹脂組成物層との間に転写中間層を形成する工程を含み、前記自己組織化パターンを、エッチングにより前記転写中間層に転写した後、前記転写中間層に転写されたパターンをマスクとして、前記無機化合物層の表面に前記微細凹凸構造を転写することが好ましい。また本発明では、前記転写中間層には、前記無機化合物層とのエッチング選択比が、前記自己組織化パターンからなる前記樹脂組成物層に比べて前記転写中間層のほうが高くなる材料を用いることが好ましい。   The present invention includes a step of forming a transfer intermediate layer between the inorganic compound layer and the resin composition layer, and after transferring the self-assembled pattern to the transfer intermediate layer by etching, the transfer intermediate layer It is preferable to transfer the fine concavo-convex structure onto the surface of the inorganic compound layer using the pattern transferred to the mask as a mask. In the present invention, the transfer intermediate layer is made of a material having an etching selection ratio with the inorganic compound layer that is higher in the transfer intermediate layer than in the resin composition layer having the self-assembled pattern. Is preferred.

従来においては、ブロックコポリマー又はグラフトコポリマーによる自己組織化パターンを用いて素子表面に微細凹凸構造を形成する際、エッチングガスとして塩素系ガスを用いていた。   Conventionally, when a fine concavo-convex structure is formed on the surface of a device using a self-organized pattern of a block copolymer or a graft copolymer, a chlorine-based gas is used as an etching gas.

しかしながら本発明者らは塩素系ガスを用いた際の素子への影響を問題視し、エッチングガスとして塩素系ガスを用いることなくエッチング可能とする素子構成を見出すべく、鋭意検討し、実験を重ねた結果、本発明に至った。   However, the present inventors considered the influence on the element when using a chlorine-based gas as a problem, and intensively studied and repeated experiments in order to find an element structure that can be etched without using a chlorine-based gas as an etching gas. As a result, the present invention has been achieved.

すなわち、本発明者らは、ブロックコポリマー又はグラフトコポリマーによる自己組織化パターンをマスクとして、素子表面をエッチングする際に塩素系ガスを用いずともエッチング可能とするために、半導体層の光放射側最外層に重ねて形成される無機化合物層を特定の材質で形成した。また発光効率の向上を図るべく光放射側最外層との界面での光の損失を十分に抑えるために無機化合物層の屈折率の範囲を規定した。具体的には、無機化合物層は、Cr、Hf、Ni、Mg、Nb、Ta、W、Ti、Zn、Zr、Siから選択される少なくとも一つの元素を用いた無機化合物で構成される。これにより屈折率を光放射側最外層の屈折率の0.5倍以上1.0倍以下に調整でき、またブロックコポリマー又はグラフトコポリマーによる自己組織化パターンをマスクとしてエッチングする際に塩素系ガスを用いずとも無機化合物層の表面に微細凹凸構造を形成することが可能になる。   That is, the present inventors use the self-organized pattern of the block copolymer or graft copolymer as a mask to enable etching without using a chlorine-based gas when etching the device surface, so An inorganic compound layer formed on the outer layer was formed of a specific material. In order to improve the luminous efficiency, the refractive index range of the inorganic compound layer was defined in order to sufficiently suppress the loss of light at the interface with the outermost layer on the light emission side. Specifically, the inorganic compound layer is composed of an inorganic compound using at least one element selected from Cr, Hf, Ni, Mg, Nb, Ta, W, Ti, Zn, Zr, and Si. As a result, the refractive index can be adjusted to 0.5 to 1.0 times the refractive index of the outermost layer on the light emitting side, and chlorine-based gas can be used when etching using a self-organized pattern of a block copolymer or graft copolymer as a mask. Even if not used, it is possible to form a fine relief structure on the surface of the inorganic compound layer.

なお従来においては、エッチングの際に塩素系ガスを不要とすべく、ブロックコポリマー又はグラフトコポリマーによる自己組織化パターンと本発明に提示された特定の材料からなる無機化合物層とを結び付ける試みはなされていない。   Conventionally, in order to eliminate the need for chlorine gas during etching, attempts have been made to link a self-organized pattern of a block copolymer or a graft copolymer with an inorganic compound layer made of a specific material presented in the present invention. Absent.

また本発明では、発光素子の製造方法として、自己組織化パターンを直接、無機化合物層に転写して微細凹凸構造を形成する方法の他に、無機化合物層と樹脂組成物層との間に転写中間層を設け、最初に転写中間層にパターンを転写する方法も提示できる。この方法によれば、転写中間層に転写されたパターンをマスクとして、無機化合物層の表面に微細凹凸構造を転写する。エッチング選択比により、自己組織化パターンを直接、無機化合物層に転写するするとパターン転写性が低下する場合、自己組織化パターン(樹脂組成物層)に比べて無機化合物層とのエッチング選択比が高い転写中間層を設けることで、無機化合物層へのパターン転写性を向上させることが可能になる。   In the present invention, as a method for producing a light-emitting element, in addition to a method for forming a fine concavo-convex structure by directly transferring a self-assembled pattern to an inorganic compound layer, transfer is performed between the inorganic compound layer and the resin composition layer. A method of providing an intermediate layer and transferring the pattern to the transfer intermediate layer first can also be presented. According to this method, the fine relief structure is transferred onto the surface of the inorganic compound layer using the pattern transferred to the transfer intermediate layer as a mask. When the self-organization pattern is directly transferred to the inorganic compound layer due to the etching selection ratio, the pattern transferability is lowered, and the etching selectivity with the inorganic compound layer is higher than that of the self-assembly pattern (resin composition layer). By providing the transfer intermediate layer, the pattern transfer property to the inorganic compound layer can be improved.

本発明によれば、素子表面に微細凹凸構造を、塩素系ガスによるエッチングを用いることなく転写可能とし且つ、発光効率特性を改善することができる。また塩素系ガスを用いる必要がないため、低コストで微細凹凸構造を形成することができる。   According to the present invention, it is possible to transfer a fine concavo-convex structure on the element surface without using etching with a chlorine-based gas, and to improve the luminous efficiency characteristics. Further, since it is not necessary to use a chlorine-based gas, a fine uneven structure can be formed at low cost.

本発明における発光素子の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the light emitting element in this invention. 図1と一部が異なる本発明における発光素子の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the light emitting element in this invention which a part differs from FIG. 本発明における発光素子の第一の製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the 1st manufacturing method of the light emitting element in this invention. 図3の次に行われる工程図である。FIG. 4 is a process diagram performed subsequent to FIG. 3. 本発明における発光素子の第二の製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the 2nd manufacturing method of the light emitting element in this invention. 図5の次に行われる工程図である。It is process drawing performed after FIG. 実施例1における自己組織化パターンのSEM写真である。2 is a SEM photograph of a self-organized pattern in Example 1. 実施例1におけるNb層の表面に形成された微細凹凸構造のSEM写真である。 3 is a SEM photograph of a fine relief structure formed on the surface of an Nb 2 O 5 layer in Example 1. 図7の模式図である。It is a schematic diagram of FIG. 図8の模式図である。It is a schematic diagram of FIG.

以下、本発明の実施の形態(以下、「本実施の形態」と略記する。)について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。   Hereinafter, an embodiment of the present invention (hereinafter abbreviated as “this embodiment”) will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It can implement by changing variously within the range of the summary.

図1は、本発明における発光素子の断面模式図である。本発明に係る発光素子とは、発光ダイオード(LED)やレーザーダイオード(LD)等の発光素子を示す。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a light-emitting element in the present invention. The light emitting element according to the present invention refers to a light emitting element such as a light emitting diode (LED) or a laser diode (LD).

図1に示すように、発光素子1は、基板2上にn型半導体層3、活性層(発光層)4及びp型半導体層5が順に形成された積層構造を備える。   As shown in FIG. 1, the light-emitting element 1 has a laminated structure in which an n-type semiconductor layer 3, an active layer (light-emitting layer) 4, and a p-type semiconductor layer 5 are sequentially formed on a substrate 2.

また図1に示すように基板2の裏面には、n側電極層6が形成されている。またp型半導体層5の表面にはp側電極層7が形成されている。図1に示すように、n側電極層6及びp側電極層7は所望の形状に形成される。図1に示すように、p側電極層7の周囲には、p型半導体層5の表面5aが広がっている。p型半導体層5は、光放射側の半導体層であり、図1の実施の形態では、p側半導体層5が光放射側最外層に該当する。ただし図1の実施の形態と異なり、例えば、p側半導体層5の表面5aに重ねて電流拡散層や光透過性電極が形成される場合もある。かかる場合、光放射側最外層は、電流拡散層や光透過性電極となる。   As shown in FIG. 1, an n-side electrode layer 6 is formed on the back surface of the substrate 2. A p-side electrode layer 7 is formed on the surface of the p-type semiconductor layer 5. As shown in FIG. 1, the n-side electrode layer 6 and the p-side electrode layer 7 are formed in a desired shape. As shown in FIG. 1, the surface 5 a of the p-type semiconductor layer 5 extends around the p-side electrode layer 7. The p-type semiconductor layer 5 is a semiconductor layer on the light emission side, and in the embodiment of FIG. 1, the p-side semiconductor layer 5 corresponds to the outermost layer on the light emission side. However, unlike the embodiment of FIG. 1, for example, a current diffusion layer or a light transmissive electrode may be formed over the surface 5 a of the p-side semiconductor layer 5. In this case, the outermost layer on the light emission side is a current diffusion layer or a light transmissive electrode.

図1に示すように光放射側最外層に該当するp側半導体層5の表面5a(ここでの表面5aとはp側電極層7が形成されていない露出面を指す)に重ねて無機化合物層(無機光透過性層)8が形成されている。そして図1に示すように無機化合物層8の表面には微細凹凸構造9が施されている。ここで無機化合物層8の表面に微細凹凸構造9が施されている状態とは、平面から素子表面(光取出し面)を見たときにナノオーダーサイズの複数の凸部あるいは複数の凹部が形成されており、凸部あるいは凹部の周囲に広がる平面部の少なくとも一方が無機化合物層8からなる状態を指す。図1や後で説明する図2等が該当する。   As shown in FIG. 1, an inorganic compound is superimposed on the surface 5a of the p-side semiconductor layer 5 corresponding to the outermost layer on the light emission side (the surface 5a here refers to an exposed surface where the p-side electrode layer 7 is not formed). A layer (inorganic light transmissive layer) 8 is formed. As shown in FIG. 1, a fine concavo-convex structure 9 is provided on the surface of the inorganic compound layer 8. Here, the state in which the fine concavo-convex structure 9 is provided on the surface of the inorganic compound layer 8 means that when the element surface (light extraction surface) is viewed from the plane, a plurality of nano-order sized protrusions or recesses are formed. In this state, at least one of the flat portion extending around the convex portion or the concave portion is a state composed of the inorganic compound layer 8. This corresponds to FIG. 1 and FIG. 2 described later.

本実施の形態に係る発光素子1を構成する基板2の材質を制限するものではない。例えば、サファイア、SiC、SiN、GaN、シリコン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化ジルコニウム、酸化マンガン亜鉛鉄、酸化マグネシウムアルミニウム、ホウ化ジルコニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化リチウムガリウム、酸化リチウムアルミニウム、酸化ネオジウムガリウム、酸化ランタンストロンチウムアルミニウムタンタル、酸化ストロンチウムチタン、酸化チタン、ハフニウム、タングステン、モリブデン、GaP、GaAs等を用いることができる。   The material of the board | substrate 2 which comprises the light emitting element 1 which concerns on this Embodiment is not restrict | limited. For example, sapphire, SiC, SiN, GaN, silicon, zinc oxide, magnesium oxide, manganese oxide, zirconium oxide, manganese zinc iron, magnesium aluminum oxide, zirconium boride, gallium oxide, indium oxide, lithium gallium oxide, lithium aluminum oxide Alternatively, neodymium gallium oxide, lanthanum strontium aluminum tantalum, strontium titanium oxide, titanium oxide, hafnium, tungsten, molybdenum, GaP, GaAs, or the like can be used.

本実施の形態に係る発光素子1においては、n型半導体層3の材質は、発光素子1に適したn型半導体層3として使用できるものであれば、特に制限はない。例えば、シリコン、ゲルマニウム等の元素半導体、及び、III−V族、II−VI族、VI−VI族等の化合物半導体に適宜、種々の元素をドープしたものを適用できる。   In the light emitting element 1 according to the present embodiment, the material of the n-type semiconductor layer 3 is not particularly limited as long as it can be used as the n-type semiconductor layer 3 suitable for the light emitting element 1. For example, elemental semiconductors such as silicon and germanium, and compound semiconductors such as III-V, II-VI, and VI-VI can be appropriately doped with various elements.

また、活性層4としては、発光素子1として発光特性を有するものであれば、特に限定されない。例えば、活性層4として、AsP、GaP、AlGaAs、InGaN、GaN、AlGaN、ZnSe、AlGaInP、ZnO等の半導体層を適用できる。   The active layer 4 is not particularly limited as long as the light emitting element 1 has light emission characteristics. For example, as the active layer 4, a semiconductor layer such as AsP, GaP, AlGaAs, InGaN, GaN, AlGaN, ZnSe, AlGaInP, or ZnO can be applied.

また、本実施の形態に係る発光素子1においては、p型半導体層5の材質は、発光素子に適したp型半導体層として使用できるものであれば、特に制限はない。例えば、シリコン、ゲルマニウム等の元素半導体、及び、III−V族、II−VI族、VI−VI族等の化合物半導体に適宜、種々の元素をドープしたものを適用できる。   In the light-emitting element 1 according to the present embodiment, the material of the p-type semiconductor layer 5 is not particularly limited as long as it can be used as a p-type semiconductor layer suitable for the light-emitting element. For example, elemental semiconductors such as silicon and germanium, and compound semiconductors such as III-V, II-VI, and VI-VI can be appropriately doped with various elements.

電極層6、7の材質は、例えばNi、Pd、Co、Fe、Ti、Cu、Rh、Au、Ru、W、Zr、Mo、Ta、Pt、Ag及びこれらの酸化物、窒化物から選択した少なくとも1種を含む合金又は多層膜を用いることができる。   The material of the electrode layers 6 and 7 was selected from, for example, Ni, Pd, Co, Fe, Ti, Cu, Rh, Au, Ru, W, Zr, Mo, Ta, Pt, Ag, and oxides and nitrides thereof. An alloy containing at least one kind or a multilayer film can be used.

無機化合物層8について説明する。無機化合物層8は、屈折率がp型半導体層5の屈折率の0.5倍以上1.0倍以下であり、Cr、Hf、Ni、Mg、Nb、Ta、W、Ti、Zn、Zr、Siから選ばれる少なくともいずれか一種の元素を含む無機化合物で形成される。   The inorganic compound layer 8 will be described. The inorganic compound layer 8 has a refractive index of 0.5 to 1.0 times the refractive index of the p-type semiconductor layer 5, and Cr, Hf, Ni, Mg, Nb, Ta, W, Ti, Zn, Zr And an inorganic compound containing at least one element selected from Si.

無機化合物層8の屈折率を、p型半導体層5の屈折率の0.5倍以上1.0倍以下にすることで、p型半導体層5と無機化合物層8との界面での光の損失を十分抑えることができる。ちなみに、p型半導体層5の屈折率は、2.0〜4.0程度であり、無機化合物層8の屈折率は、1.0〜4.0程度である。   By making the refractive index of the inorganic compound layer 8 0.5 times or more and 1.0 times or less than the refractive index of the p-type semiconductor layer 5, light at the interface between the p-type semiconductor layer 5 and the inorganic compound layer 8 is reflected. Loss can be suppressed sufficiently. Incidentally, the p-type semiconductor layer 5 has a refractive index of about 2.0 to 4.0, and the inorganic compound layer 8 has a refractive index of about 1.0 to 4.0.

また、上記したCr、Hf、Ni、Mg、Nb、Ta、W、Ti、Zn、Zr、Siは、屈折率、エッチング性、成膜性及び光透過性の観点から、好ましく用いられる元素である。無機化合物層8に含まれる元素は、Mg、Nb、Ta、W、Tiから選ばれる少なくともいずれか一種であることがより好ましい。   In addition, Cr, Hf, Ni, Mg, Nb, Ta, W, Ti, Zn, Zr, and Si are elements that are preferably used from the viewpoints of refractive index, etching property, film formability, and light transmittance. . The element contained in the inorganic compound layer 8 is more preferably at least one selected from Mg, Nb, Ta, W, and Ti.

無機化合物としては、製造プロセスの観点から、スパッタや蒸着などで容易に成膜でき、光透過性の高いものが望ましい。好ましく用いられる無機化合物としては上記に挙げた元素の酸化物あるいは窒化物であり、例えば、Cr、HfO、NiO、MgO、Nb、Ta、WO、TiO、Ti、TiO、ZnO、ZrO、Si等及びこれらの混合物を挙げることができる。これらの中で好ましく用いられるのは、エッチング性の観点から、MgO、Nb、Ta、WO、TiO、Ti、TiOである。 As the inorganic compound, those that can be easily formed by sputtering or vapor deposition and have high light transmittance are desirable from the viewpoint of the manufacturing process. The inorganic compounds that are preferably used are oxides or nitrides of the elements listed above, for example, Cr 2 O 3 , HfO 2 , NiO, MgO, Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , WO 3 , TiO, Examples thereof include Ti 3 O 5 , TiO 2 , ZnO, ZrO 2 , Si 3 N 4, and mixtures thereof. Among these, MgO, Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , WO 3 , TiO, Ti 3 O 5 and TiO 2 are preferably used from the viewpoint of etching property.

これらの無機化合物を、スパッタもしくは蒸着により、20nm〜5000nmの範囲の厚さで、図1に示す光放射側最外層に該当するp型半導体層5の表面5aに形成することができる。膜厚の測定法としては、膜に傷を付け、端子を表面に接触させてその段差を測る接触法や、エリプソメトリーを用いる非接触法で求めることができる。   These inorganic compounds can be formed on the surface 5a of the p-type semiconductor layer 5 corresponding to the outermost layer on the light emission side shown in FIG. 1 with a thickness in the range of 20 nm to 5000 nm by sputtering or vapor deposition. As a method for measuring the film thickness, it can be obtained by a contact method in which a film is scratched and a terminal is brought into contact with the surface to measure the step, or a non-contact method using ellipsometry.

図1に示す微細凹凸構造9の形状は、ドット状、ホール状、ライン状など特に問わない。微細凹凸構造9のピッチは、20〜1000nm、好ましくは100〜1000nmである。ピッチは、隣り合う凸部の中心間距離(重心間距離)、あるいは隣り合う凹部の中心間距離(重心間距離)で測定することができる。このようにピッチを20〜1000nm、好ましくは100〜1000nmにすることで、可視光に対して回折格子として作用することになり、可視光に対する輝度向上能力を向上させることができる。   The shape of the fine concavo-convex structure 9 shown in FIG. 1 is not particularly limited, such as a dot shape, a hole shape, or a line shape. The pitch of the fine concavo-convex structure 9 is 20 to 1000 nm, preferably 100 to 1000 nm. The pitch can be measured by the distance between the centers of adjacent convex portions (distance between centroids) or the distance between centers of adjacent concave portions (distance between centroids). Thus, by setting the pitch to 20 to 1000 nm, preferably 100 to 1000 nm, it acts as a diffraction grating for visible light, and the ability to improve luminance for visible light can be improved.

また、微細凹凸構造9の高さは20〜1000nm、好ましくは50〜1000nmである。微細凹凸構造9の高さが20〜1000nm、好ましくは20〜1000nmであることで、作製が容易になると共に、輝度向上能力を向上させることができる。また、無機化合物層8の厚さは、表面に形成される微細凹凸構造9の高さの5倍以下、好ましくは3倍以下である。無機化合物層8の厚さを微細凹凸構造9の高さの5倍以下、好ましくは3倍以下にすることで、輝度向上能力を向上させることができる。図1の実施の形態では、無機化合物層8の厚さ=微細凹凸構造9の高さであるので、無機化合物層8の厚さは微細凹凸構造9の高さの1倍である。   Moreover, the height of the fine relief structure 9 is 20 to 1000 nm, preferably 50 to 1000 nm. When the height of the fine concavo-convex structure 9 is 20 to 1000 nm, preferably 20 to 1000 nm, the fabrication becomes easy and the luminance enhancement ability can be improved. Moreover, the thickness of the inorganic compound layer 8 is 5 times or less, preferably 3 times or less the height of the fine relief structure 9 formed on the surface. By making the thickness of the inorganic compound layer 8 5 times or less, preferably 3 times or less the height of the fine concavo-convex structure 9, it is possible to improve the luminance improving ability. In the embodiment of FIG. 1, since the thickness of the inorganic compound layer 8 = the height of the fine concavo-convex structure 9, the thickness of the inorganic compound layer 8 is one time the height of the fine concavo-convex structure 9.

微細凹凸構造9は、ランダムな微細パターンである。すなわち上記したピッチは各凸部間あるいは各凹部間において略一定でなく、ばらつきが生じている。したがって本発明における微細凹凸構造9は、規則的に配列された微細凹凸構造と異なるものとして区別される。上記した微細凹凸構造9のピッチは、所定個数の微細凹凸構造9の平均ピッチとして表すことができる。例えば、10個の凸部間のピッチから平均ピッチを求めることができる。   The fine uneven structure 9 is a random fine pattern. That is, the above-described pitch is not substantially constant between the convex portions or the concave portions, and varies. Therefore, the fine concavo-convex structure 9 in the present invention is distinguished from the regularly arranged fine concavo-convex structure. The pitch of the fine concavo-convex structure 9 described above can be expressed as an average pitch of a predetermined number of fine concavo-convex structures 9. For example, the average pitch can be obtained from the pitch between 10 convex portions.

図1に示す実施の形態では、断面で見ると無機化合物層8は、多数の凸部10が互いにp型半導体層5の表面5aに間隔を空けて形成された微細凹凸構造9を備える。このため、凸部10間では、p型半導体層5の表面5aが露出した状態とされている。   In the embodiment shown in FIG. 1, when viewed in cross section, the inorganic compound layer 8 includes a fine concavo-convex structure 9 in which a large number of convex portions 10 are formed on the surface 5 a of the p-type semiconductor layer 5 at intervals. For this reason, between the convex parts 10, the surface 5a of the p-type semiconductor layer 5 is exposed.

一方、図2では、無機化合物層8を構成する下層部分8aと表面層のうち、表面層にのみ微細凹凸構造9が形成された構成である。よって、図1に示す実施の形態では、p型半導体層5の表面5aは露出していない。なお図2において図1と同じ符号の部分は図1と同じ層を示している。   On the other hand, FIG. 2 shows a configuration in which the fine concavo-convex structure 9 is formed only on the surface layer of the lower layer portion 8a and the surface layer constituting the inorganic compound layer 8. Therefore, in the embodiment shown in FIG. 1, the surface 5a of the p-type semiconductor layer 5 is not exposed. 2, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same layers as those in FIG.

図2の構成によれば、無機化合物層8に微細凹凸構造9を形成する際のエッチングの影響がp型半導体層5に及ぶことがない。   According to the configuration of FIG. 2, the etching effect when the fine uneven structure 9 is formed in the inorganic compound layer 8 does not reach the p-type semiconductor layer 5.

図1や図2に示す微細凹凸構造9は、ブロックコポリマー又はグラフトコポリマーを含有する樹脂組成物の自己組織化パターンを用いて形成されたものである。   The fine concavo-convex structure 9 shown in FIGS. 1 and 2 is formed using a self-organized pattern of a resin composition containing a block copolymer or a graft copolymer.

ブロックコポリマーとは、二つのホモポリマーが1カ所で化学結合した構造を持つポリマーである。また、グラフトコポリマーとは、ポリマー鎖に別の種類のモノマーでできたポリマーが枝分かれして結合した構造を持つポリマーである。   A block copolymer is a polymer having a structure in which two homopolymers are chemically bonded at one place. The graft copolymer is a polymer having a structure in which a polymer made of another kind of monomer is branched and bonded to a polymer chain.

これらのポリマーを薄膜にして加熱すると、ミクロ相分離を起こして同じポリマー同士が凝集し、ナノレベルの海島構造ができる。これが自己組織化である。ブロックコポリマーあるいはグラフトコポリマーを構成する2種類のポリマーは、夫々エッチング耐性が異なる。そのため、島状に凝集した側のポリマー、あるいは海状に凝集した側のポリマーを選択的にエッチングにより除去することができる。これにより、ブロックコポリマーあるいはグラフトコポリマーによる自己組織化パターン(微細凹凸パターン)を形成することができる。   When these polymers are made into a thin film and heated, microphase separation occurs and the same polymers aggregate to form a nano-level sea-island structure. This is self-organization. The two polymers constituting the block copolymer or graft copolymer have different etching resistances. Therefore, the polymer aggregated in the island shape or the polymer aggregated in the sea shape can be selectively removed by etching. Thereby, the self-organization pattern (fine uneven | corrugated pattern) by a block copolymer or a graft copolymer can be formed.

本発明では、上記の自己組織化パターンを用いて無機化合物層8に図1や図2に示す微細凹凸構造9をランダムなパターンで形成することができる。本発明では、無機化合物層8を、Cr、Hf、Ni、Mg、Nb、Ta、W、Ti、Zn、Zr、Siから選ばれる少なくともいずれか一種の元素を含む無機化合物にて形成した。このため、自己組織化パターンをマスクとして無機化合物層8の表面に微細凹凸構造をエッチングにて形成するとき、塩素系ガスを用いずともエッチングすることが可能である。したがって塩素系ガスによる金属腐食等の素子への影響を抑制することができる。そして、無機化合物層8の表面に、ブロックコポリマー等の自己組織化パターンを利用して微細凹凸構造9をランダムパターンにて形成できると共に、無機化合物層8の屈折率を光放射側最外層に該当するp型半導体層5の0.5倍以上1.0倍以下に設定することで、発光効率特性を向上させることができる。このように本発明では、塩素系ガスによるエッチングを用いることなく無機化合物層8に微細凹凸構造を転写可能とし且つ、発光効率特性を改善することができる。   In the present invention, the fine concavo-convex structure 9 shown in FIGS. 1 and 2 can be formed in a random pattern on the inorganic compound layer 8 using the self-organization pattern. In the present invention, the inorganic compound layer 8 is formed of an inorganic compound containing at least one element selected from Cr, Hf, Ni, Mg, Nb, Ta, W, Ti, Zn, Zr, and Si. For this reason, when a fine concavo-convex structure is formed by etching on the surface of the inorganic compound layer 8 using the self-assembled pattern as a mask, the etching can be performed without using a chlorine-based gas. Therefore, it is possible to suppress the influence of the chlorine-based gas on the element such as metal corrosion. And the fine uneven structure 9 can be formed in a random pattern on the surface of the inorganic compound layer 8 using a self-organization pattern such as a block copolymer, and the refractive index of the inorganic compound layer 8 corresponds to the outermost layer on the light emission side By setting the p-type semiconductor layer 5 to be 0.5 times or more and 1.0 times or less that of the p-type semiconductor layer 5, the light emission efficiency characteristics can be improved. As described above, in the present invention, the fine uneven structure can be transferred to the inorganic compound layer 8 without using etching with a chlorine-based gas, and the luminous efficiency characteristics can be improved.

次に、本発明における発光素子の製造方法について説明する。図3は、本発明における発光素子の第一の製造方法を説明するための工程図であり、図4は、図3の次に行われる工程図である。   Next, the manufacturing method of the light emitting element in this invention is demonstrated. FIG. 3 is a process diagram for explaining a first method for manufacturing a light emitting device according to the present invention, and FIG. 4 is a process diagram performed after FIG.

図3Aでは、基板2上にn型半導体層3、活性層4及びp型半導体層5を積層する。なお図3〜図6では、基板2、n型半導体層3及び活性層4を図示していない。   In FIG. 3A, the n-type semiconductor layer 3, the active layer 4, and the p-type semiconductor layer 5 are stacked on the substrate 2. 3 to 6, the substrate 2, the n-type semiconductor layer 3, and the active layer 4 are not shown.

次に図3Bの工程では、p型半導体層5の表面(上面)5aに、無機化合物層8を形成する。無機化合物層8をスパッタもしくは蒸着により、20nm〜5000nmの範囲の厚さで形成する。   Next, in the process of FIG. 3B, the inorganic compound layer 8 is formed on the surface (upper surface) 5 a of the p-type semiconductor layer 5. The inorganic compound layer 8 is formed with a thickness in the range of 20 nm to 5000 nm by sputtering or vapor deposition.

また本発明では、無機化合物層8を、屈折率がp型半導体層5の屈折率の0.5倍以上1.0倍以下であり、Cr、Hf、Ni、Mg、Nb、Ta、W、Ti、Zn、Zr、Siから選ばれる少なくともいずれか一種の元素を含む無機化合物で形成する。これらの元素のうち、無機化合物層8に含まれる元素は、Mg、Nb、Ta、W、Tiから選ばれる少なくともいずれか一種であることがより好ましい。具体的には、無機化合物層8を、MgO、Nb、Ta、WO、TiO、TiあるいはTiOから選択される少なくとも一種以上の無機化合物から形成することが好適である。 In the present invention, the inorganic compound layer 8 has a refractive index of 0.5 to 1.0 times that of the p-type semiconductor layer 5, and Cr, Hf, Ni, Mg, Nb, Ta, W, It is formed of an inorganic compound containing at least one element selected from Ti, Zn, Zr, and Si. Of these elements, the element contained in the inorganic compound layer 8 is more preferably at least one selected from Mg, Nb, Ta, W, and Ti. Specifically, the inorganic compound layer 8 may be formed of at least one inorganic compound selected from MgO, Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , WO 3 , TiO, Ti 3 O 5 or TiO 2. Is preferred.

次に図3Cに示す工程では、無機化合物層8の表面8bにブロックコポリマーもしくはグラフトコポリマーを含有する樹脂組成物層20を形成する。樹脂組成物層20について詳しく説明する。   Next, in the step shown in FIG. 3C, the resin composition layer 20 containing a block copolymer or a graft copolymer is formed on the surface 8 b of the inorganic compound layer 8. The resin composition layer 20 will be described in detail.

本発明において、ブロックコポリマーもしくはグラフトコポリマーとして用いられるのは、芳香環含有ポリマーと、ポリ(メタ)アクリレートをブロック部分もしくはグラフト部分として含むブロックコポリマーもしくはグラフトコポリマーが好ましい。   In the present invention, a block copolymer or graft copolymer containing an aromatic ring-containing polymer and poly (meth) acrylate as a block part or graft part is preferred as the block copolymer or graft copolymer.

樹脂組成物としては、更にブロックコポリマーもしくはグラフトコポリマーに、ブロック部分もしくはグラフト部分として含まれる芳香環含有ポリマーを構成するモノマーから成る芳香環含有ホモポリマー、及びブロックコポリマーもしくはグラフトコポリマーに、ブロック部分もしくはグラフト部分として含まれるポリ(メタ)アクリレートを構成するモノマーから成るポリ(メタ)アクリレートホモポリマーを含有するのが好ましい。ブロックコポリマーもしくはグラフトコポリマー単独では、通常ピッチが100nm以下の微細構造しかできないが、ブロックコポリマーもしくはグラフトコポリマーに、ブロック部分もしくはグラフト部分として含まれる芳香環含有ポリマーを構成するモノマーから成る芳香環含有ホモポリマー、及びブロックコポリマーもしくはグラフトコポリマーに、ブロック部分もしくはグラフト部分として含まれるポリ(メタ)アクリレートを構成するモノマーから成るポリ(メタ)アクリレートホモポリマーを含有することで、ピッチが100nmを超える微細構造を形成することが可能になる。   The resin composition further includes an aromatic ring-containing homopolymer comprising monomers constituting the aromatic ring-containing polymer contained in the block copolymer or graft copolymer as a block portion or graft portion, and a block copolymer or graft copolymer. It is preferable to contain a poly (meth) acrylate homopolymer composed of monomers constituting the poly (meth) acrylate contained as a part. A block copolymer or a graft copolymer alone usually has a fine structure with a pitch of 100 nm or less, but an aromatic ring-containing homopolymer composed of monomers constituting an aromatic ring-containing polymer contained in the block copolymer or graft copolymer as a block part or a graft part. In addition, the block copolymer or graft copolymer contains a poly (meth) acrylate homopolymer composed of monomers constituting the poly (meth) acrylate contained as a block part or graft part, thereby forming a fine structure with a pitch exceeding 100 nm. It becomes possible to do.

ブロックコポリマーのブロック部分もしくはグラフトコポリマーのグラフト部分として含まれる芳香環含有ポリマーは、芳香環又はピリジン環のような複素芳香環を側鎖として有するビニルモノマーの単独重合体であり、例えばポリスチレン(以下、PSとも記す)、ポリメチルスチレン、ポリエチルスチレン、ポリt−ブチルスチレン、ポリメトキシスチレン、ポリN,N−ジメチルアミノスチレン、ポリクロロスチレン、ポリブロモスチレン、ポリトリフルオロメチルスチレン、ポリトリメチルシリルスチレン、ポリジビニルベンゼン、ポリシアノスチレン、ポリα−メチルスチレン、ポリビニルナフタレン、ポリビニルビフェニル、ポリビニルピレン、ポリビニルフェナントレン、ポリイソプロペニルナフタレン、ポリビニルピリジン等を挙げることができる。ここで最も好ましく用いられる芳香環含有ポリマーは、原料モノマーの入手性、合成の容易性の観点からポリスチレンである。   The aromatic ring-containing polymer contained as a block part of a block copolymer or a graft part of a graft copolymer is a homopolymer of a vinyl monomer having a heteroaromatic ring such as an aromatic ring or a pyridine ring as a side chain. PS), polymethylstyrene, polyethylstyrene, polyt-butylstyrene, polymethoxystyrene, polyN, N-dimethylaminostyrene, polychlorostyrene, polybromostyrene, polytrifluoromethylstyrene, polytrimethylsilylstyrene, Polydivinylbenzene, polycyanostyrene, poly α-methylstyrene, polyvinyl naphthalene, polyvinyl biphenyl, polyvinyl pyrene, polyvinyl phenanthrene, polyisopropenyl naphthalene, polyvinyl pyridine It can be mentioned. The aromatic ring-containing polymer most preferably used here is polystyrene from the viewpoint of availability of raw material monomers and ease of synthesis.

ブロックコポリマーのブロック部分もしくはグラフトコポリマーのグラフト部分として含まれる、もう一つの構成成分であるポリ(メタ)アクリレートとは、下記のアクリレートモノマー及びメタクリレートモノマーからなる群から選ばれる少なくとも一種の単独重合体又は共重合体である。ここで用いることができるアクリレートモノマー及びメタクリレートモノマーからなる群としては、例えばメタクリル酸メチル(以下、MMAとも記す)、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸n−ヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル等を挙げることができる。ここで最も好ましく用いられるポリ(メタ)アクリレートとしては、原料モノマーの入手性、合成の容易性の観点からメタクリル酸メチルの単独重合体ポリメタクリル酸メチル(以下、PMMAとも記す)である。   The poly (meth) acrylate, which is another constituent component contained as a block part of the block copolymer or a graft part of the graft copolymer, is at least one homopolymer selected from the group consisting of the following acrylate monomers and methacrylate monomers or It is a copolymer. Examples of the group consisting of acrylate monomers and methacrylate monomers that can be used here include methyl methacrylate (hereinafter also referred to as MMA), ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, methacrylic acid. Isobutyl acid, t-butyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, acrylic acid t -Butyl, n-hexyl acrylate, cyclohexyl acrylate and the like. The poly (meth) acrylate most preferably used here is a methyl methacrylate homopolymer polymethyl methacrylate (hereinafter also referred to as PMMA) from the viewpoint of availability of raw material monomers and ease of synthesis.

本発明で用いるブロックコポリマーもしくはグラフトコポリマーの数平均分子量は、相分離性の観点から3万以上が好ましく、5万以上がより好ましい。一方、合成時の分子量制御性、及び組成物としたときの粘度抑制の観点から、500万以下が好ましく、300万以下がより好ましい。ブロックコポリマーもしくはグラフトコポリマーの組成としては、芳香環含有ポリマーとポリ(メタ)アクリレートの比率が1:9〜9:1の範囲で任意に変えることができる。また、50質量%を超えない範囲で、ポリエチレンオキサイド等、他のブロックもしくはグラフトユニットが含まれていても良い。   The number average molecular weight of the block copolymer or graft copolymer used in the present invention is preferably 30,000 or more, more preferably 50,000 or more, from the viewpoint of phase separation. On the other hand, from the viewpoint of molecular weight controllability at the time of synthesis and viscosity suppression when used as a composition, 5 million or less is preferable, and 3 million or less is more preferable. As the composition of the block copolymer or graft copolymer, the ratio of the aromatic ring-containing polymer to the poly (meth) acrylate can be arbitrarily changed within the range of 1: 9 to 9: 1. In addition, other blocks or graft units such as polyethylene oxide may be contained within a range not exceeding 50% by mass.

ブロックコポリマーのブロック部分もしくはグラフトコポリマーのグラフト部分として含まれる芳香環含有ポリマーを構成するモノマーから成る芳香環含有ホモポリマー、及びブロックコポリマーのブロック部分もしくはグラフトコポリマーのグラフト部分として含まれるポリ(メタ)アクリレートを構成するモノマーから成るポリ(メタ)アクリレートホモポリマーの数平均分子量は、相分離性の観点から1000以上が好ましく、樹脂組成物の粘度抑制の観点から、50万以下が好ましく、30万以下がより好ましい。また、ブロックコポリマーもしくはグラフトコポリマーとの相溶性の観点から、芳香環含有ホモポリマー及びポリ(メタ)アクリレートホモポリマーの分子量は、夫々、ブロックコポリマーのブロック部分もしくはグラフトコポリマーのグラフト部分として含まれる芳香環含有ポリマー部分及びポリ(メタ)アクリレート部分の分子量より低いことが望ましい。   Aromatic ring-containing homopolymer composed of monomers constituting an aromatic ring-containing polymer contained as a block part of a block copolymer or a graft part of a graft copolymer, and poly (meth) acrylate contained as a block part of a block copolymer or a graft part of a graft copolymer The number average molecular weight of the poly (meth) acrylate homopolymer composed of the monomers constituting is preferably 1000 or more from the viewpoint of phase separability, preferably 500,000 or less, and 300,000 or less from the viewpoint of viscosity suppression of the resin composition. More preferred. From the viewpoint of compatibility with the block copolymer or graft copolymer, the molecular weights of the aromatic ring-containing homopolymer and the poly (meth) acrylate homopolymer are the aromatic rings contained as the block portion of the block copolymer or the graft portion of the graft copolymer, respectively. It is desirable that the molecular weight of the containing polymer part and the poly (meth) acrylate part be lower.

上記の樹脂組成物を、溶剤に溶解させて、溶液とした後、無機化合物層8の表面に塗布する。続いて樹脂組成物を乾燥し、溶剤を揮発させて樹脂組成物層20を形成する。   The resin composition is dissolved in a solvent to form a solution, and then applied to the surface of the inorganic compound layer 8. Subsequently, the resin composition is dried and the solvent is volatilized to form the resin composition layer 20.

用いられる溶剤としては、上記の樹脂組成物を溶解させることができるものであれば何でもよく、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、イソホロン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルイミダゾリノン、テトラメチルウレア、ジメチルスルホキシド、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下、PGMEAとも記す)、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、メチル−1,3−ブチレングリコールアセテート、1,3−ブチレングリコール−3−モノメチルエーテル、メチル−3−メトキシプロピオネート等が挙げられる。これらを単独で又は2種以上混合して溶剤として使用することができる。より好ましい具体例としては、N−メチルピロリドン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトン、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、PGMEA等を挙げることができる。溶液に中に占める樹脂組成物の質量比は、1〜30質量%であることが好ましい。   Any solvent can be used as long as it can dissolve the above resin composition. For example, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, cyclopentanone, Cyclohexanone, isophorone, N, N-dimethylacetamide, dimethylimidazolinone, tetramethylurea, dimethyl sulfoxide, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, Propylene glycol monomethyl ether acetate (hereinafter also referred to as PGMEA), methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate, Chill-1,3-butylene glycol acetate, 1,3-butylene glycol-3-monomethyl ether, methyl 3-methoxypropionate and the like. These can be used alone or in admixture of two or more. More preferred specific examples include N-methylpyrrolidone, cyclopentanone, cyclohexanone, γ-butyrolactone, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, PGMEA and the like. The mass ratio of the resin composition in the solution is preferably 1 to 30% by mass.

樹脂組成物溶液を無機化合物層8の表面8bに塗布する方法としては、スピンコーター、バーコーター、ブレードコーター、カーテンコーター、スプレーコーター、インクジェット法で塗布する方法、スクリーン印刷機、グラビア印刷機、オフセット印刷機等で印刷する方法を挙げることができる。   As a method of applying the resin composition solution to the surface 8b of the inorganic compound layer 8, a spin coater, a bar coater, a blade coater, a curtain coater, a spray coater, a method of applying by an ink jet method, a screen printing machine, a gravure printing machine, an offset. A method of printing with a printing machine or the like can be given.

次いで、得られた塗布膜を、風乾、オーブン、ホットプレート等により加熱乾燥又は真空乾燥させて溶剤を揮発させる。溶剤を揮発させた後の樹脂組成物層20の膜厚は、20〜1000nm程度であることが好適である。これはピッチが20〜1000nmの自己組織化パターンを得るという観点からである。このように本発明では、通常、パターンのピッチは膜厚と同じか、膜厚より大きくなる。樹脂組成物層20の膜厚の測定法としては、膜に傷を付け、端子を表面に接触させてその段差を測る接触法や、エリプソメトリーを用いる非接触法で求めることができる。   Next, the obtained coating film is heat-dried or vacuum-dried by air drying, oven, hot plate or the like to volatilize the solvent. The film thickness of the resin composition layer 20 after volatilization of the solvent is preferably about 20 to 1000 nm. This is from the viewpoint of obtaining a self-organized pattern with a pitch of 20 to 1000 nm. As described above, in the present invention, the pattern pitch is usually equal to or greater than the film thickness. The film thickness of the resin composition layer 20 can be determined by a contact method in which a film is scratched and a terminal is brought into contact with the surface to measure the step, or a non-contact method using ellipsometry.

次に図3Dでは、樹脂組成物層20を、酸素存在下もしくは窒素下で加熱する。樹脂組成物層20を発光素子用基材ごとに加熱する方法としては、大別してホットプレートのように基材の下側から直接伝熱させる方法と、オーブンのように高温の気体を対流させる方法を挙げることができる。   Next, in FIG. 3D, the resin composition layer 20 is heated in the presence of oxygen or nitrogen. As a method for heating the resin composition layer 20 for each base material for light emitting elements, a method of roughly transferring heat from the lower side of the base material like a hot plate and a method of convection of a high-temperature gas like an oven are used. Can be mentioned.

溶剤を揮発させる工程の温度は溶剤の沸点より100℃低い温度から溶剤の沸点の範囲が好ましく、その後の加熱工程の温度は130℃以上280℃以下の範囲が好ましい。加熱は空気中でも窒素下でも良いが、空気中で200℃以上に加熱すると、熱分解が起こり自己組織化パターンのピッチが大きくなる。   The temperature of the step of volatilizing the solvent is preferably in the range of 100 ° C. lower than the boiling point of the solvent to the boiling point of the solvent, and the temperature of the subsequent heating step is preferably in the range of 130 ° C. or higher and 280 ° C. or lower. Heating may be performed in air or under nitrogen, but when heated to 200 ° C. or higher in air, thermal decomposition occurs and the pitch of the self-assembled pattern increases.

樹脂組成物層20を加熱することで、芳香環含有ポリマー部分とポリ(メタ)アクリレート部分とが、ミクロ相分離し自己組織化する。図3Dには自己組織化構造20aが示されている。自己組織化構造20aは、芳香環含有ポリマー部分21とポリ(メタ)アクリレート部分25とからなる島海構造である。このとき、ドライエッチングにおいては、ガスの種類に依らず、ポリ(メタ)アクリレート部分25の方が芳香環含有ポリマー部分21よりエッチングされ易いので、ドライエッチングにより、ポリ(メタ)アクリレート部分25のみ選択的にエッチングを行ない、芳香環含有ポリマー部分21のみを選択的に残すことができる。また、UV光を照射すると、ポリ(メタ)アクリレートは選択的に分解して低分子量化するため、酢酸等の極性有機溶剤に可溶になる。この性質を利用し、UV照射後、極性有機溶剤で現像することにより、ポリ(メタ)アクリレート部分25のみ選択的に除去し、芳香環含有ポリマー部分21のみを残すことができる。   By heating the resin composition layer 20, the aromatic ring-containing polymer portion and the poly (meth) acrylate portion are microphase-separated and self-organized. FIG. 3D shows a self-organizing structure 20a. The self-assembled structure 20 a is an island sea structure composed of an aromatic ring-containing polymer portion 21 and a poly (meth) acrylate portion 25. At this time, in the dry etching, the poly (meth) acrylate portion 25 is more easily etched than the aromatic ring-containing polymer portion 21 regardless of the type of gas, so only the poly (meth) acrylate portion 25 is selected by dry etching. Thus, only the aromatic ring-containing polymer portion 21 can be selectively left. Further, when irradiated with UV light, poly (meth) acrylate is selectively decomposed to lower the molecular weight, so that it becomes soluble in polar organic solvents such as acetic acid. By utilizing this property and developing with a polar organic solvent after UV irradiation, only the poly (meth) acrylate portion 25 can be selectively removed, leaving only the aromatic ring-containing polymer portion 21.

図4Aには、ドライエッチングや現像により、芳香環含有ポリマー部分21のみが残された自己組織化パターン20bが図示されている。自己組織化パターン20bとは、ミクロ相分離の作用により芳香環含有ポリマー部分21とポリ(メタ)アクリレート部分25との島海構造からなる自己組織化構造20aから一方のポリマー部分を除去した微細凹凸パターンを指す。自己組織化パターン20bはランダムなパターンとして残されるが、パターンピッチは平均値で20〜1000nm、好ましくは100〜1000nm程度である。特に本発明では、樹脂組成物としてブロックコポリマーもしくはグラフトコポリマーのブロック部分もしくはグラフト部分にホモポリマーを加えることで、ピッチ幅調整の自由度を向上させることができ、上記した20〜1000nm程度の間のピッチを自由に調整することができる。   FIG. 4A shows a self-assembled pattern 20b in which only the aromatic ring-containing polymer portion 21 is left by dry etching or development. The self-organized pattern 20b is a fine unevenness obtained by removing one polymer portion from a self-organized structure 20a having an island-sea structure of an aromatic ring-containing polymer portion 21 and a poly (meth) acrylate portion 25 by the action of microphase separation. Refers to the pattern. Although the self-assembled pattern 20b is left as a random pattern, the pattern pitch is 20 to 1000 nm on average, preferably about 100 to 1000 nm. In particular, in the present invention, by adding a homopolymer to the block portion or graft portion of the block copolymer or graft copolymer as the resin composition, the degree of freedom in adjusting the pitch width can be improved. The pitch can be adjusted freely.

次に図4Bに示す工程では、図4Aに示す自己組織化パターン20bをマスクとして、無機化合物層8に微細凹凸構造22をパターン転写する。芳香環含有ポリマー部分21(図4A参照)と、無機化合物層8とのエッチング選択比が高い場合は、芳香環含有ポリマー部分21をマスク(レジスト)として、直接、無機化合物層8をドライエッチングもしくはウェットエッチングすることにより、無機化合物層8に微細凹凸構造22のパターン転写を行う。ここで、好ましく用いられるのはドライエッチングである。ドライエッチングに用いられるガスは、CF、C、CHF、SF等のフッ素系ガス、O、Ar、H等及びこれらの混合物を挙げることができる。本発明では、エッチングガスにCl、BCl等の塩素系ガスを含まない。 Next, in the step shown in FIG. 4B, the fine concavo-convex structure 22 is transferred onto the inorganic compound layer 8 using the self-assembled pattern 20b shown in FIG. 4A as a mask. When the etching selectivity between the aromatic ring-containing polymer portion 21 (see FIG. 4A) and the inorganic compound layer 8 is high, the inorganic compound layer 8 is directly dry-etched or masked using the aromatic ring-containing polymer portion 21 as a mask (resist). By performing wet etching, pattern transfer of the fine concavo-convex structure 22 is performed on the inorganic compound layer 8. Here, dry etching is preferably used. Examples of the gas used for dry etching include fluorine-based gases such as CF 4 , C 3 F 8 , CHF 3 , and SF 6 , O 2 , Ar, H 2, and the like, and mixtures thereof. In the present invention, the etching gas does not contain a chlorine-based gas such as Cl 2 or BCl 3 .

図4Bに示す工程では、無機化合物層8の表面に形成された微細凹凸構造22は、凹部の部分がp型半導体層5の表面5aまで貫き表面5aが露出した状態とされている。   In the process shown in FIG. 4B, the fine concavo-convex structure 22 formed on the surface of the inorganic compound layer 8 is in a state where the concave portion penetrates to the surface 5a of the p-type semiconductor layer 5 and the surface 5a is exposed.

一方、図4Cでは、無機化合物層8を貫かずに、無機化合物層8の途中まで微細凹凸構造23を形成している。よって図4Cでは、p型半導体層5の表面5aは露出しておらず、p型半導体層5がエッチングに曝されない。   On the other hand, in FIG. 4C, the fine uneven structure 23 is formed partway through the inorganic compound layer 8 without penetrating the inorganic compound layer 8. Therefore, in FIG. 4C, the surface 5a of the p-type semiconductor layer 5 is not exposed, and the p-type semiconductor layer 5 is not exposed to etching.

なお、自己組織化パターン20bは、無機化合物層8に対するエッチングの際、あるいはエッチング後に除去される。   The self-assembled pattern 20b is removed during or after the etching of the inorganic compound layer 8.

図5は、本発明における発光素子の第二の製造方法を説明するための工程図であり、図6は、図5の次に行われる工程図である。   FIG. 5 is a process diagram for explaining a second method for manufacturing a light emitting device according to the present invention, and FIG. 6 is a process diagram performed after FIG.

図5Aの工程では、p型半導体層5の表面に無機化合物層8を形成し、更に無機化合物層8の表面8bに転写中間層(パターントランスファー層)31を形成している。また図5Bの工程では、転写中間層31の表面31aにブロックコポリマー又はグラフトコポリマーを含有する樹脂組成物層20を形成する。   5A, the inorganic compound layer 8 is formed on the surface of the p-type semiconductor layer 5, and the transfer intermediate layer (pattern transfer layer) 31 is formed on the surface 8b of the inorganic compound layer 8. 5B, the resin composition layer 20 containing a block copolymer or a graft copolymer is formed on the surface 31a of the transfer intermediate layer 31.

転写中間層31をスパッタや蒸着により形成することができる。転写中間層31には、無機化合物層8とのエッチング選択比が、自己組織化パターンからなる樹脂組成物層に比べて転写中間層31のほうが高くなる材料を用いる。例えば、転写中間層31をAlやCr等の金属薄膜で形成することができる。   The transfer intermediate layer 31 can be formed by sputtering or vapor deposition. The transfer intermediate layer 31 is made of a material having an etching selectivity with respect to the inorganic compound layer 8 that is higher in the transfer intermediate layer 31 than in the resin composition layer having a self-organized pattern. For example, the transfer intermediate layer 31 can be formed of a metal thin film such as Al or Cr.

第一の製造方法を説明した図4Aの工程で、芳香環含有ポリマー部分21と、無機化合物層8とのエッチング選択比が低いと、無機化合物層8の表面に微細凹凸構造を精度よく形成することができない。   When the etching selectivity between the aromatic ring-containing polymer portion 21 and the inorganic compound layer 8 is low in the step of FIG. 4A describing the first manufacturing method, a fine concavo-convex structure is accurately formed on the surface of the inorganic compound layer 8. I can't.

このため、無機化合物層8とのエッチング選択比が高い転写中間層31を形成し、最初に転写中間層31に微細パターンを転写する。すなわち、図5Cに示す工程では、図3Dと同様に樹脂組成物層20を自己組織化し、図6Aでは図4Aと同様にドライエッチングや現像により芳香環含有ポリマー部分21からなる自己組織化パターン20bを形成した後、図6Bの工程では、芳香環含有ポリマー部分21をマスク(レジスト)として、まずドライエッチングもしくはウェットエッチングにより、転写中間層31に微細パターン31bを転写する。そのとき使用されるエッチングガスは、例えば、CFである。図6Bの工程で、芳香環含有ポリマー部分21は残っていてもよいし残っていなくてもよい。そして転写中間層31に形成された微細パターン31bをマスクにして、ドライエッチングもしくはウェットエッチングにより、無機化合物層8に微細凹凸構造33を転写する。微細パターン31bは、無機化合物層8に対するエッチング際、又はその後、除去される。 For this reason, the transfer intermediate layer 31 having a high etching selection ratio with the inorganic compound layer 8 is formed, and the fine pattern is first transferred to the transfer intermediate layer 31. That is, in the step shown in FIG. 5C, the resin composition layer 20 is self-assembled as in FIG. 3D, and in FIG. 6A, as in FIG. 4A, the self-assembled pattern 20b composed of the aromatic ring-containing polymer portion 21 by dry etching or development. 6B, in the process of FIG. 6B, the fine pattern 31b is first transferred to the transfer intermediate layer 31 by dry etching or wet etching using the aromatic ring-containing polymer portion 21 as a mask (resist). The etching gas used at that time is, for example, CF 4 . In the step of FIG. 6B, the aromatic ring-containing polymer portion 21 may or may not remain. The fine concavo-convex structure 33 is transferred to the inorganic compound layer 8 by dry etching or wet etching using the fine pattern 31b formed in the transfer intermediate layer 31 as a mask. The fine pattern 31b is removed during or after etching the inorganic compound layer 8.

このように無機化合物層8のエッチング選択比が高い転写中間層31に、まず最初に、自己組織化パターン20bを用いて微細パターン31bを転写した後、前記微細パターン31bをマスクとして無機化合物層8に微細凹凸構造33をパターン転写することで、精度よく微細凹凸構造33を無機化合物層8に形成することができる。また転写中間層31を設けることで、無機化合物層8及び樹脂組成物層20の材質選択の自由度を広げることができる。   First, after transferring the fine pattern 31b to the transfer intermediate layer 31 having a high etching selectivity of the inorganic compound layer 8 using the self-assembled pattern 20b, the inorganic compound layer 8 is used with the fine pattern 31b as a mask. By transferring the fine concavo-convex structure 33 to the pattern, the fine concavo-convex structure 33 can be accurately formed in the inorganic compound layer 8. Further, by providing the transfer intermediate layer 31, the degree of freedom in selecting the material for the inorganic compound layer 8 and the resin composition layer 20 can be expanded.

本発明では、無機化合物層8に形成される微細凹凸構造のパターンピッチは、ブロックコポリマーもしくはグラフトコポリマーを含有してなる樹脂組成物層20の自己組織化パターンのピッチが転写される。このとき、樹脂組成物としてブロックコポリマーもしくはグラフトコポリマー単独では20〜200nm程度のピッチのパターンしかできないが、ここに、ブロック部分もしくはグラフト部分として含まれるポリマーを構成するモノマーからなるホモポリマーを加えて行くことで、ピッチを1000nm程度まで大きくしていくことができる。また、塗布後の空気中での加熱時に熱分解が起こる場合は、熱分解が進むほどピッチの大きなパターンが得られる。   In the present invention, the pattern pitch of the fine concavo-convex structure formed in the inorganic compound layer 8 is transferred from the pitch of the self-organized pattern of the resin composition layer 20 containing a block copolymer or a graft copolymer. At this time, the block copolymer or graft copolymer alone as the resin composition can only have a pitch pattern of about 20 to 200 nm, but a homopolymer composed of monomers constituting the polymer contained as the block portion or graft portion is added thereto. Thus, the pitch can be increased to about 1000 nm. Further, when thermal decomposition occurs during heating in the air after application, a pattern having a larger pitch can be obtained as the thermal decomposition proceeds.

微細凹凸構造の高さは、ブロックコポリマーもしくはグラフトコポリマーを含有する樹脂組成物層と無機化合物層のエッチング選択比、もしくは転写中間層と無機化合物層のエッチング選択比によって決まる。エッチング選択比が大きいほど微細凹凸構造の高さは高くなり、エッチング選択比が小さいほど微細凹凸構造の高さは低くなる。   The height of the fine concavo-convex structure is determined by the etching selectivity between the resin composition layer containing the block copolymer or graft copolymer and the inorganic compound layer, or the etching selectivity between the transfer intermediate layer and the inorganic compound layer. The height of the fine concavo-convex structure increases as the etching selection ratio increases, and the height of the fine concavo-convex structure decreases as the etching selection ratio decreases.

上記した本発明の光学素子の製造方法によれば、自己組織化パターンを用いて無機化合物層に微細凹凸構造をパターン転写する際、エッチングガスにCl、BCl等の塩素系ガスを含まない。塩素系ガスを使う場合、廃ガスを、スクラバーを通して回収しなければならず、塩素系ガスボンベや配管からの漏えい防止対策が必要等、高コストになると思われるが、本発明では塩素系ガスを用いないため、低コストで微細凹凸構造をパターン転写することができる。 According to the above-described method for manufacturing an optical element of the present invention, when a fine concavo-convex structure is pattern-transferred to an inorganic compound layer using a self-organized pattern, the etching gas does not contain a chlorine-based gas such as Cl 2 or BCl 3. . When using chlorinated gas, waste gas must be recovered through a scrubber, and it is thought that it will be expensive, such as measures to prevent leakage from chlorinated gas cylinders and pipes. In the present invention, chlorinated gas is used. Therefore, the fine concavo-convex structure can be pattern transferred at low cost.

本発明では、自己組織化パターンを利用することで、無機化合物層に形成される微細凹凸構造をナノレベルのランダムなパターンで形成でき、低コストで光学特性に優れた光学素子を製造することができる。   In the present invention, by utilizing a self-organized pattern, a fine uneven structure formed in an inorganic compound layer can be formed with a nano-level random pattern, and an optical element having excellent optical characteristics can be manufactured at low cost. it can.

また、本発明では、無機化合物層と樹脂組成物層との間に転写中間層を設け、まずは転写中間層にパターンを転写する方法も提示できる。この方法によれば、転写中間層に転写されたパターンをマスクとして、無機化合物層の表面に微細凹凸構造を転写する。エッチング選択比により、自己組織化パターンを直接、無機化合物層に転写するするとパターン転写性が低下する場合、自己組織化パターン(樹脂組成物層)に比べて無機化合物層とのエッチング選択比が高い転写中間層を設けることで、無機化合物層へのパターン転写性を向上させることが可能になる。   Moreover, in this invention, the transfer intermediate | middle layer can be provided between an inorganic compound layer and a resin composition layer, and the method of first transferring a pattern to a transfer intermediate | middle layer can also be shown. According to this method, the fine relief structure is transferred onto the surface of the inorganic compound layer using the pattern transferred to the transfer intermediate layer as a mask. When the self-organization pattern is directly transferred to the inorganic compound layer due to the etching selection ratio, the pattern transferability is lowered, and the etching selectivity with the inorganic compound layer is higher than that of the self-assembly pattern (resin composition layer). By providing the transfer intermediate layer, the pattern transfer property to the inorganic compound layer can be improved.

以下、本発明の効果を明確にするために行った実施例をもとに本発明をより詳細に説明する。なお、下記実施例における材料、使用組成、処理工程等は例示的なものであり、適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、適宜変更して実施することが可能である。そのため、本発明は以下の実施例によって何ら限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples carried out to clarify the effects of the present invention. In addition, the material in the following Example, use composition, a process process, etc. are illustrations, and can be implemented changing suitably. Other modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the present invention is not limited at all by the following examples.

まず、ブロックコポリマーと、そのブロック成分からなる芳香環含有ホモポリマー及びポリ(メタ)アクリレートホモポリマーの合成例を示す。   First, synthesis examples of a block copolymer, an aromatic ring-containing homopolymer and a poly (meth) acrylate homopolymer comprising the block component are shown.

<ブロックコポリマーの合成>
[合成例1]
2Lフラスコに溶媒として脱水・脱気したテトラヒドロフラン(THF)を980g、開始剤としてn−ブチルリチウム(n−BuLi)のヘキサン溶液(約0.16mol/L)を0.8ml、モノマーとして脱水・脱気したスチレンを20g入れて窒素雰囲気下にて−78℃に冷却しながら30分間撹拌し、その後、第2モノマーとして脱水・脱気したメタクリル酸メチル34gを加えて4時間撹拌した。その後変性アルコール(日本アルコール販売(株)製ソルミックス(登録商標)AP−1)を3L入れた容器に反応溶液を撹拌しながら加えて析出したポリマーを室温で一晩真空乾燥した。
<Synthesis of block copolymer>
[Synthesis Example 1]
980 g of tetrahydrofuran (THF) dehydrated and degassed as a solvent in a 2 L flask, 0.8 ml of hexane solution (about 0.16 mol / L) of n-butyllithium (n-BuLi) as an initiator, and dehydrated and dehydrated as a monomer 20 g of styrene was added and stirred for 30 minutes while cooling to −78 ° C. in a nitrogen atmosphere. Then, 34 g of methyl methacrylate dehydrated and degassed as the second monomer was added and stirred for 4 hours. Thereafter, the reaction solution was added to a container containing 3 L of denatured alcohol (Solmix (registered trademark) AP-1 manufactured by Nippon Alcohol Sales Co., Ltd.) while stirring, and the precipitated polymer was vacuum-dried overnight at room temperature.

乾燥したポリマーをソックスレー抽出器に充填し、溶媒としてシクロヘキサンを用いて副生ポリスチレンを抽出した。この副生ポリスチレンはGPCによる分析から、標準ポリスチレン換算で、数平均分子量(Mn)が366,000のポリスチレンと同定された。この副生ポリスチレンは、ブロックコポリマー合成時、ポリスチレンの重合が終わった段階で末端が不活性化され、メタクリル酸メチルと反応できなくなったものであり、ブロックコポリマー中のポリスチレンブロック部分の分子量と同じである。   The dried polymer was filled into a Soxhlet extractor, and by-product polystyrene was extracted using cyclohexane as a solvent. From the analysis by GPC, this byproduct polystyrene was identified as polystyrene having a number average molecular weight (Mn) of 366,000 in terms of standard polystyrene. This byproduct polystyrene is the one in which the terminal is inactivated at the end of polymerization of the block copolymer during synthesis of the block copolymer and cannot react with methyl methacrylate, and is the same as the molecular weight of the polystyrene block part in the block copolymer. is there.

用いたGPCの装置、カラム、標準ポリスチレンは下記の通りである。
装置:東ソー(株)製 HLC−8020
溶離液:テトラヒドロフラン 40℃
カラム:東ソー(株)製 TSK(登録商標)gel G5000HHR/G4000HHR/G3000HHR/G2500HHR 直列
流速:1.0ml/min
分子量較正用標準物質:東ソー(株)製 TSK(登録商標) standardポリスチレン(12サンプル)
The GPC apparatus, column, and standard polystyrene used are as follows.
Device: HLC-8020 manufactured by Tosoh Corporation
Eluent: Tetrahydrofuran 40 ° C
Column: Tosoh Co., Ltd. TSK (registered trademark) gel G5000HHR / G4000HHR / G3000HHR / G2500HHR In-line flow rate: 1.0 ml / min
Reference material for molecular weight calibration: TSK (registered trademark) standard polystyrene (12 samples) manufactured by Tosoh Corporation

また、核磁気共鳴法(NMR)解析の結果からブロックコポリマーのPS部分とPMMA部分のモル比は2.13であった。用いたNMRの装置及び溶媒は下記の通りである。
装置:日本電子(株)製 JNM−GSX400 FT−NMR
溶媒:重クロロホルム
From the result of the nuclear magnetic resonance (NMR) analysis, the molar ratio of the PS portion and the PMMA portion of the block copolymer was 2.13. The NMR apparatus and solvent used are as follows.
Apparatus: JNM-GSX400 FT-NMR manufactured by JEOL Ltd.
Solvent: deuterated chloroform

GPCの結果と併せ、主生成物であるブロックコポリマーは、PS部分のMnが366,000、PMMA部分のMnが778,000であると同定された。これをBC−1とした。   Combined with the GPC results, the block copolymer, the main product, was identified as having a PS moiety Mn of 366,000 and a PMMA moiety Mn of 778,000. This was designated as BC-1.

<芳香環含有ホモポリマーの合成>
[合成例2]
500mlフラスコに溶媒としてメチルエチルケトン(以下MEKとも記す)を180g、開始剤としてAIBN2.36g(0.0144mol)、モノマーとしてスチレン30.0g(0.288mol)を入れて窒素気流下、70℃に加熱しながら6時間撹拌し、その後室温まで放冷した。重量比2:1のソルミックスAP−1と水の混合溶液2Lに、この反応混合物を撹拌しながら加え、ポリマーを析出させた。この混合液を1時間撹拌した後、ろ紙を用いてろ過し、固形分を一晩真空乾燥した。分子量及び分子量分布をGPCにより、合成例1と同じ条件下で測定した結果、Mw(重量平均分子量)は3,200、分子量分布(Mw/Mn)は1.38であった。これをPS−1とした。
<Synthesis of aromatic ring-containing homopolymer>
[Synthesis Example 2]
In a 500 ml flask, 180 g of methyl ethyl ketone (hereinafter also referred to as MEK) as a solvent, 2.36 g (0.0144 mol) of AIBN as an initiator, and 30.0 g (0.288 mol) of styrene as a monomer were heated to 70 ° C. in a nitrogen stream. The mixture was stirred for 6 hours and then allowed to cool to room temperature. The reaction mixture was added to 2 L of a mixed solution of Solmix AP-1 and water having a weight ratio of 2: 1 with stirring to precipitate a polymer. The mixture was stirred for 1 hour and then filtered using a filter paper, and the solid content was vacuum-dried overnight. The molecular weight and molecular weight distribution were measured by GPC under the same conditions as in Synthesis Example 1. As a result, Mw (weight average molecular weight) was 3,200, and molecular weight distribution (Mw / Mn) was 1.38. This was designated as PS-1.

<ポリ(メタ)アクリレートホモポリマーの合成>
[合成例3]
1Lフラスコに溶媒としてMEKを390g、開始剤として2,2´−アゾビス(イソ酪酸ジメチル)を37.4g(0.16mol)、モノマーとしてメタクリル酸メチルを65g(0.65mol)入れて窒素気流下、70℃に加熱しながら5時間撹拌し、その後室温まで放冷した。
<Synthesis of poly (meth) acrylate homopolymer>
[Synthesis Example 3]
In a 1 L flask, 390 g of MEK as a solvent, 37.4 g (0.16 mol) of 2,2′-azobis (dimethyl isobutyrate) as an initiator, and 65 g (0.65 mol) of methyl methacrylate as a monomer were placed in a nitrogen stream. The mixture was stirred for 5 hours while heating to 70 ° C., and then allowed to cool to room temperature.

ヘキサン3Lにこの反応混合物を撹拌しながら加え、ポリマーを析出させた。これを1時間撹拌した後、ろ紙を用いてろ過し、固形分を一晩室温にて真空乾燥した。分子量及び分子量分布をGPCにより測定した結果、Mw(重量平均分子量)は4,000、分子量分布(Mw/Mn)は1.70であった(なお、このときGPCは合成例1と同じ条件で測定したが、分子量較正物質としてポリマーラボラトリー社製標準PMMA M−H−10(10サンプル)を用いた)。これをPMMA−1とした。   The reaction mixture was added to 3 L of hexane with stirring to precipitate a polymer. After stirring this for 1 hour, it filtered using the filter paper and solid content was vacuum-dried at room temperature overnight. As a result of measuring the molecular weight and molecular weight distribution by GPC, Mw (weight average molecular weight) was 4,000, and molecular weight distribution (Mw / Mn) was 1.70 (in this case, GPC was the same as in Synthesis Example 1) Although measured, standard PMMA MH-10 (10 samples) manufactured by Polymer Laboratories was used as a molecular weight calibration substance). This was designated as PMMA-1.

次に、発光素子を作製し、その光放射側最外層表面に無機化合物層、ブロックコポリマーを含有する樹脂組成物層を順に形成した。続いて、樹脂組成物層にて自己組織化により形成された自己組織化パターンを無機化合物層に転写して無機化合物層の表面に微細凹凸構造を形成した。このようにして形成された発光素子の発光強度の変化を測定した。以下、各実施例及び比較例について説明する。   Next, a light emitting element was produced, and an inorganic compound layer and a resin composition layer containing a block copolymer were sequentially formed on the surface of the light emitting side outermost layer. Subsequently, the self-organized pattern formed by self-assembly in the resin composition layer was transferred to the inorganic compound layer to form a fine concavo-convex structure on the surface of the inorganic compound layer. A change in light emission intensity of the light emitting element thus formed was measured. Hereinafter, each Example and a comparative example are demonstrated.

[実施例1]
(発光素子の作製)
n−GaAs基板上に、MOCVD法により、n−AlInPクラッド層、AlGaInP活性層、p−AlInPクラッド層、及びp型電流拡散層を形成した。続いて、真空蒸着法にて、n−GaAs基板の裏面にAu薄膜を形成してn側電極層とした。また、p型電流拡散層の表面にも真空蒸着法にてAu薄膜を形成してp側電極層とした。その後、n側電極層及びp側電極層を夫々、所望の形状に加工した後、窒素雰囲気中で加熱処理することで、n側電極層とn−GaAs基板との界面、及びp側電極層とp型電流拡散層との界面にオーミック接触を形成した。
[Example 1]
(Production of light emitting element)
An n-AlInP clad layer, an AlGaInP active layer, a p-AlInP clad layer, and a p-type current diffusion layer were formed on the n-GaAs substrate by MOCVD. Subsequently, an Au thin film was formed on the back surface of the n-GaAs substrate by vacuum deposition to form an n-side electrode layer. Further, an Au thin film was also formed on the surface of the p-type current diffusion layer by vacuum deposition to form a p-side electrode layer. Thereafter, the n-side electrode layer and the p-side electrode layer are processed into desired shapes, respectively, and then heat-treated in a nitrogen atmosphere, whereby the interface between the n-side electrode layer and the n-GaAs substrate, and the p-side electrode layer And ohmic contact was formed at the interface between the p-type current diffusion layer.

(無機化合物層の形成)
p側電極層の表面にレジスト層を形成した後、p型電流拡散層の表面(上面)に、無機化合物層としてのNb層を150nmの厚さでスパッタして形成した。ここで、p型電流拡散層が半導体層の光放射側最外層に該当する。p型電流拡散層の屈折率は、3.5であり、Nb層の屈折率は、2.3であった。よってNb層の屈折率は、p型電流拡散層の屈折率の0.66倍であった。
(Formation of inorganic compound layer)
After forming a resist layer on the surface of the p-side electrode layer, an Nb 2 O 5 layer as an inorganic compound layer was sputtered to a thickness of 150 nm on the surface (upper surface) of the p-type current diffusion layer. Here, the p-type current diffusion layer corresponds to the outermost layer on the light emission side of the semiconductor layer. The refractive index of the p-type current spreading layer was 3.5, and the refractive index of the Nb 2 O 5 layer was 2.3. Therefore, the refractive index of the Nb 2 O 5 layer was 0.66 times the refractive index of the p-type current diffusion layer.

(ブロックコポリマーを含有する樹脂組成物の自己組織化パターン形成)
先の合成例で得られたBC−1、PS−1、及びPMMA−1を夫々5g、2.5g、5g計量し、PGMEAを加えて樹脂組成物として6.26質量%の溶液を調製した。この溶液を、先の発光素子上に形成された無機化合物層に1600rpmで30秒間スピンコートし、110℃で90秒間プリベークした。得られた樹脂組成物層の膜厚を、ナノメトリックスジャパン(株)製ナノスペックAFT3000Tを用いて測定した所、350nmであった。次にキュアオーブン(光洋サーモシステム(株)製CHL−21CD−S型)に、窒素と空気を、酸素濃度が2400ppmになるように、割合を調整して流しながら、250℃で8時間加熱した。その後室温まで冷却し、SEMにより樹脂組成物層のパターンを観察した所、図7、図9に示すように、ポリスチレン部分が島、ポリメタクリル酸メチル部分が海の自己組織化パターンが見られた。図9は図7の模式図である。この自己組織化パターン(海島構造パターン)を、画像解析ソフトA像くん(旭化成エンジニアリング(株)製)を用いて解析した所、隣り合う島と島の平均重心間距離(ピッチ)は690nmであった。
(Self-organized pattern formation of resin composition containing block copolymer)
BC-1, PS-1, and PMMA-1 obtained in the previous synthesis example were weighed 5 g, 2.5 g, and 5 g, respectively, and PGMEA was added to prepare a 6.26% by mass solution as a resin composition. . This solution was spin-coated at 1600 rpm for 30 seconds on the inorganic compound layer formed on the light emitting element, and pre-baked at 110 ° C. for 90 seconds. It was 350 nm when the film thickness of the obtained resin composition layer was measured using Nanometrics Japan Co., Ltd. Nanospec AFT3000T. Next, nitrogen and air were heated at 250 ° C. for 8 hours while adjusting the ratio of nitrogen and air to a cure oven (CHL-21CD-S type manufactured by Koyo Thermo System Co., Ltd.) so that the oxygen concentration was 2400 ppm. . Thereafter, the mixture was cooled to room temperature, and the pattern of the resin composition layer was observed by SEM. As shown in FIGS. . FIG. 9 is a schematic diagram of FIG. When this self-organized pattern (sea-island structure pattern) was analyzed using image analysis software A image-kun (manufactured by Asahi Kasei Engineering Co., Ltd.), the average distance (pitch) between adjacent islands and islands was 690 nm. It was.

(無機化合物層への微細凹凸構造の転写形成)
自己組織化パターンの形成された樹脂組成物に、空気中で、波長172nmのエキシマランプを1分間照射した後、基材ごと酢酸に1分間ディップすることで、PMMA部分のみを選択的に除去した。その後、プラズマエッチング装置を用いて、パワー300W、圧力1Pa、ガスSF 50SCCMの条件でPS部分(自己組織化パターン)をマスクとして、Nb層を4分30秒エッチングすることで、ピッチ700nm、高さ150nmのNbからなる微細凹凸構造を光放射側最外層であるp型電流拡散層の表面に形成した。図8は、Nbの表面に形成された微細凹凸構造のSEM写真であり、図10は、図8の模式図である。
(Transfer formation of fine relief structure on inorganic compound layer)
The resin composition having a self-assembled pattern formed thereon was irradiated with an excimer lamp having a wavelength of 172 nm in air for 1 minute, and then the substrate was selectively removed by dipping in acetic acid for 1 minute. . After that, using a plasma etching apparatus, the Nb 2 O 5 layer is etched for 4 minutes 30 seconds using the PS portion (self-assembled pattern) as a mask under the conditions of power 300 W, pressure 1 Pa, gas SF 6 50 SCCM, and the pitch A fine concavo-convex structure made of Nb 2 O 5 having a thickness of 700 nm and a height of 150 nm was formed on the surface of the p-type current diffusion layer that is the outermost layer on the light emission side. FIG. 8 is an SEM photograph of a fine relief structure formed on the surface of Nb 2 O 5 , and FIG. 10 is a schematic diagram of FIG.

(発光素子の出力測定)
上記のようにして形成された実施例1の発光素子の出力測定を行なった所、表面に微細凹凸構造を有するNb層が設けられていない場合(従来例)の光出力を1とした場合に比べ、光出力を1.50倍に向上させることができた。
(Measurement of light emitting element output)
When the output measurement of the light-emitting element of Example 1 formed as described above was performed, the light output when the Nb 2 O 5 layer having the fine concavo-convex structure is not provided on the surface (conventional example) is 1. Compared with the case, the light output could be improved by 1.50 times.

また上記のように、無機化合物層に微細凹凸構造を転写形成する際、エッチングガスにSFを用いており、塩素系ガスを用いることなく適切に無機化合物層に微細凹凸構造を転写できた。 Further, as described above, when the fine concavo-convex structure was transferred and formed on the inorganic compound layer, SF 6 was used as an etching gas, and the fine concavo-convex structure could be appropriately transferred to the inorganic compound layer without using a chlorine-based gas.

[実施例2]
無機化合物層として、Nbの代わりにTiOを用いた他は、実施例1と同様の構成とした。TiO層の屈折率は、2.5であった。よってTiO層の屈折率は、p型電流拡散層の屈折率の0.71倍であった。そして実施例2における発光素子の出力測定を行った所、表面に微細凹凸構造を有するTiO層が設けられていない場合(従来例)の光出力を1とした場合に比べ、光出力を1.61倍に向上させることができた。
[Example 2]
The inorganic compound layer has the same configuration as in Example 1 except that TiO 2 is used instead of Nb 2 O 5 . The refractive index of the TiO 2 layer was 2.5. Therefore, the refractive index of the TiO 2 layer was 0.71 times the refractive index of the p-type current diffusion layer. And when the output measurement of the light emitting element in Example 2 was performed, the light output was 1 as compared with the case where the light output was 1 when the TiO 2 layer having the fine uneven structure was not provided on the surface (conventional example). It was improved 61 times.

[比較例1]
比較例1では、無機化合物層として、Nbの代わりに3族元素を含有する化合物であるAlを用いた他は、実施例1と同様の構成とした。Alの屈折率は、1.7であった。しかしながら、自己組織化パターンをマスクとして無機化合物層に微細凹凸構造を転写形成する際、実施例で用いたフッ素系ガスではAlを適切にエッチングすることができなかったため、代わりにCl/BClガスを用いてAlのエッチングを行なった。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, the same structure as in Example 1 was used except that Al 2 O 3 which is a compound containing a Group 3 element was used instead of Nb 2 O 5 as the inorganic compound layer. The refractive index of Al 2 O 3 was 1.7. However, when the fine concavo-convex structure is transferred and formed on the inorganic compound layer using the self-organized pattern as a mask, the fluorine-based gas used in the examples cannot properly etch Al 2 O 3 , so Cl 2 is used instead. Etching of Al 2 O 3 was performed using / BCl 3 gas.

比較例1における発光素子の出力測定を行なった所、表面に微細凹凸構造を有するAl層が設けられていない場合(従来例)の光出力を1とした場合に比べ、光出力を1.23倍に向上させることができたが、無機化合物層のエッチングに塩素系ガスが必要であった。 When the output of the light emitting device in Comparative Example 1 was measured, the light output was compared with the case where the light output in the case where the Al 2 O 3 layer having the fine uneven structure was not provided on the surface (conventional example) was set to 1. Although it could be improved by 1.23 times, chlorine-based gas was required for etching the inorganic compound layer.

[比較例2]
比較例2では、実施例1において、無機化合物層を形成せず、p型電流拡散層の表面に、直接、樹脂組成物層を形成した他は、実施例1と同様の構成とした。しかしながら比較例2では、自己組織化パターンをマスクにしてp型電流拡散層の表面に微細凹凸構造を転写形成しようとしたが、実施例で用いたフッ素系ガスではp型電流拡散層をエッチングできなかったため、代わりにCl/BClガスを用いてp型電流拡散層のエッチングを行なった。そして比較例2における発光素子の出力測定を行なった所、p型電流拡散層の表面に微細凹凸構造が形成されていない場合の光出力を1とした場合に比べ、光出力を1.75倍に向上させることができたが、p型電流拡散層のエッチングに塩素系ガスが必要であった。
[Comparative Example 2]
In Comparative Example 2, the same configuration as in Example 1 was used except that the inorganic compound layer was not formed and the resin composition layer was directly formed on the surface of the p-type current diffusion layer. However, in Comparative Example 2, an attempt was made to transfer and form a fine concavo-convex structure on the surface of the p-type current diffusion layer using the self-assembled pattern as a mask, but the p-type current diffusion layer could be etched with the fluorine-based gas used in the example. Therefore, the p-type current diffusion layer was etched using Cl 2 / BCl 3 gas instead. And when the output measurement of the light emitting element in Comparative Example 2 was performed, the light output was 1.75 times as compared with the case where the light output was 1 when the fine uneven structure was not formed on the surface of the p-type current diffusion layer. However, a chlorine-based gas was required for etching the p-type current diffusion layer.

本発明は、LED等の発光素子に効果的に適用することができる。そして本発明によれば、ブロックコポリマーやグラフトコポリマーの自己組織化リソグラフィーを利用して無機化合物層の表面に形成された微細凹凸構造を、高コストの塩素系ガスによるエッチングを用いることなく形成することができ、且つ発光効率特性を改善することができる。これにより発光素子をチップ化したときの輝度向上を実現することができる。   The present invention can be effectively applied to light emitting elements such as LEDs. According to the present invention, a fine concavo-convex structure formed on the surface of an inorganic compound layer using self-organized lithography of a block copolymer or a graft copolymer can be formed without using etching with a high-cost chlorine-based gas. And the light emission efficiency characteristics can be improved. As a result, it is possible to improve the luminance when the light emitting element is formed into a chip.

1 発光素子
2 基板
3 n型半導体層
4 活性層
5 p型半導体層
6 n側電極層
7 p側電極層
8 無機化合物層
9、22、23、33 微細凹凸構造
10 凸部
20 樹脂組成物層
20a 自己組織化構造
20b 自己組織化パターン
21 芳香環含有ポリマー部分
25 ポリ(メタ)アクリレート部分
31 転写中間層
31a 微細パターン

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light emitting element 2 Substrate 3 N type semiconductor layer 4 Active layer 5 P type semiconductor layer 6 N side electrode layer 7 P side electrode layer 8 Inorganic compound layer 9, 22, 23, 33 Fine uneven structure 10 Convex part 20 Resin composition layer 20a Self-assembled structure 20b Self-assembled pattern 21 Aromatic ring-containing polymer part 25 Poly (meth) acrylate part 31 Transfer intermediate layer 31a Fine pattern

Claims (8)

半導体層の光放射側最外層と、前記光放射側最外層の光放射側に重ねて形成された無機化合物層と、を有し、
前記無機化合物層は、屈折率が前記光放射側最外層の屈折率の0.5倍以上1.0倍以下であり、Cr、Hf、Ni、Mg、Nb、Ta、W、Ti、Zn、Zr、Siから選ばれる少なくともいずれか一種の元素を含む無機化合物にて形成されており、
前記無機化合物層の表面には、ブロックコポリマー又はグラフトコポリマーを含有する樹脂組成物の自己組織化パターンを用いて形成された微細凹凸構造が施されていることを特徴とする発光素子。
A light emitting side outermost layer of the semiconductor layer, and an inorganic compound layer formed to overlap the light emitting side of the light emitting side outermost layer,
The inorganic compound layer has a refractive index of not less than 0.5 times and not more than 1.0 times the refractive index of the outermost layer on the light emitting side, Cr, Hf, Ni, Mg, Nb, Ta, W, Ti, Zn, Formed of an inorganic compound containing at least one element selected from Zr and Si;
A light-emitting element, wherein the surface of the inorganic compound layer is provided with a fine concavo-convex structure formed using a self-organized pattern of a resin composition containing a block copolymer or a graft copolymer.
前記無機化合物層に含まれる元素が、Mg、Nb、Ta、W、Tiから選ばれる少なくともいずれか一種であることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。   The light-emitting element according to claim 1, wherein the element contained in the inorganic compound layer is at least one selected from Mg, Nb, Ta, W, and Ti. 前記無機化合物層は、MgO、Nb、Ta、WO、TiO、Ti、TiOから選ばれる少なくともいずれか一種の無機化合物により形成されることを特徴とする請求項2に記載の発光素子。 The inorganic compound layer is formed of at least one inorganic compound selected from MgO, Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , WO 3 , TiO, Ti 3 O 5 , and TiO 2. Item 3. A light emitting device according to Item 2. 前記微細凹凸構造のピッチが20〜1000nmであり、前記微細凹凸構造の高さが20〜1000nmであり、前記無機化合物層の厚さが、前記微細凹凸構造の高さの5倍以下であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の発光素子。   The pitch of the fine uneven structure is 20 to 1000 nm, the height of the fine uneven structure is 20 to 1000 nm, and the thickness of the inorganic compound layer is 5 times or less the height of the fine uneven structure. The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting device is a light emitting device. 前記微細凹凸構造のピッチが100〜1000nmであり、前記微細凹凸構造の高さが50〜1000nmであり、前記無機化合物層の厚さが、前記微細凹凸構造の高さの3倍以下であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の発光素子。   The pitch of the fine concavo-convex structure is 100 to 1000 nm, the height of the fine concavo-convex structure is 50 to 1000 nm, and the thickness of the inorganic compound layer is three times or less the height of the fine concavo-convex structure. The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting device is a light emitting device. 請求項1ないし5のいずれかに記載された発光素子の製造方法であって、
半導体層の光放射側最外層に、屈折率が前記光放射側最外層の屈折率の0.5倍以上1.0倍以下であり、Cr、Hf、Ni、Mg、Nb、Ta、W、Ti、Zn、Zr、Siから選ばれる少なくともいずれか一種の元素を含む無機化合物層を重ねて形成する工程と、
前記無機化合物層の表面に、ブロックコポリマー又はグラフトコポリマーを含有する樹脂組成物層を形成する工程と、
前記樹脂組成物層に自己組織化パターンを形成する工程と、
前記自己組織化パターンを、エッチングにより前記無機化合物層の表面に転写して、前記無機化合物層に微細凹凸構造を形成する工程と、
を有することを特徴とする発光素子の製造方法。
A method for manufacturing a light emitting device according to any one of claims 1 to 5,
The outermost layer on the light emission side of the semiconductor layer has a refractive index of 0.5 to 1.0 times the refractive index of the outermost layer on the light emission side, and Cr, Hf, Ni, Mg, Nb, Ta, W, A step of stacking and forming an inorganic compound layer containing at least one element selected from Ti, Zn, Zr, and Si;
Forming a resin composition layer containing a block copolymer or a graft copolymer on the surface of the inorganic compound layer;
Forming a self-assembled pattern in the resin composition layer;
Transferring the self-assembled pattern to the surface of the inorganic compound layer by etching to form a fine relief structure on the inorganic compound layer;
A method for manufacturing a light-emitting element, comprising:
前記無機化合物層と前記樹脂組成物層との間に転写中間層を形成する工程を含み、
前記自己組織化パターンを、エッチングにより前記転写中間層に転写した後、前記転写中間層に転写されたパターンをマスクとして、前記無機化合物層に前記微細凹凸構造を転写することを特徴とする請求項6に記載の発光素子の製造方法。
Including a step of forming a transfer intermediate layer between the inorganic compound layer and the resin composition layer,
The fine concavo-convex structure is transferred to the inorganic compound layer using the pattern transferred to the transfer intermediate layer as a mask after the self-assembled pattern is transferred to the transfer intermediate layer by etching. 6. A method for producing a light emitting device according to 6.
前記転写中間層には、前記無機化合物層とのエッチング選択比が、前記自己組織化パターンからなる前記樹脂組成物層に比べて前記転写中間層のほうが高くなる材料を用いることを特徴とする請求項7に記載の発光素子の製造方法。


The transfer intermediate layer is made of a material having an etching selectivity with respect to the inorganic compound layer that is higher in the transfer intermediate layer than in the resin composition layer having the self-assembled pattern. Item 8. A method for producing a light emitting device according to Item 7.


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