JP5980669B2 - Light emitting diode - Google Patents

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Description

本発明は、発光ダイオードに関するものである。   The present invention relates to a light emitting diode.

窒化ガリウム(GaN)を利用した半導体からなるLEDは、優れた光出射率を有し、寿命が長く、また省エネルギーなどの利点を有するので、近年、ディスプレイ装置、電光掲示板、街灯、自動車などの照明素子として広く使用されている。   LEDs made of semiconductors using gallium nitride (GaN) have excellent light emission rates, long lifetimes, and advantages such as energy saving. In recent years, lighting for display devices, electric bulletin boards, street lamps, automobiles, etc. Widely used as an element.

従来のLEDは、一般にn型半導体層と、p型半導体層と、活性層と、n型電極と、p型電極とを含む。活性層はn型半導体層とp型半導体層との間に位置する。p型電極はp型半導体層に設置され、n型電極はn型半導体層に設置される。また、p型電極は透明電極である。LEDを使用する際、p型半導体層及びn型半導体層に対して、正電圧及び負電圧をそれぞれ印加することにより、p型半導体層及びn型半導体層からの電子及び正孔が、活性層に移動し且つ互いに結合して可視光を放射する(特許文献1を参照)。   Conventional LEDs generally include an n-type semiconductor layer, a p-type semiconductor layer, an active layer, an n-type electrode, and a p-type electrode. The active layer is located between the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer. The p-type electrode is disposed on the p-type semiconductor layer, and the n-type electrode is disposed on the n-type semiconductor layer. The p-type electrode is a transparent electrode. When using an LED, by applying a positive voltage and a negative voltage to the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer, respectively, electrons and holes from the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer are converted into active layers. And radiate visible light in combination with each other (see Patent Document 1).

しかし、従来のLEDは、光出射率が低いという欠点を有する。この原因は、活性層とn型半導体層或いはp型半導体層との接触面積が少なく、電子及び正孔を発生する量が少ないからである。   However, the conventional LED has a disadvantage that the light emission rate is low. This is because the contact area between the active layer and the n-type semiconductor layer or p-type semiconductor layer is small, and the amount of electrons and holes generated is small.

特開2005−197505号公報JP 2005-197505 A

従って、上記課題を解決するために、本発明は光出射率が高い発光ダイオードを提供する。   Therefore, in order to solve the above problems, the present invention provides a light emitting diode having a high light emission rate.

本発明の発光ダイオードは、第一半導体層と、活性層と、第二半導体層と、第一電極及び第二電極と、を含み、第一半導体層は、対向する第一表面及び第二表面を含み、第一半導体層、活性層及び第二半導体層が、第一電極から離れる方向に沿って、第一電極に順に積層され、第一電極は、第一半導体層の第一表面を被覆し、第二電極は、第二半導体層に電気的に接続され、第二半導体層の活性層と離れる表面は、発光ダイオードの光出射面であり、複数の三次元ナノ構造体が、第一半導体層、活性層、第二半導体層の何れか一層、二層或いは三層の表面に、一次元アレイの形式によって設置され、各々の三次元ナノ構造体は、一つの第一突部と一つの第二突部とを含み、第一突部と第二突部とは、互いに並列して、同じ方向に延伸し、各々の三次元ナノ構造体の第一突部と第二突部との間には、一つの第一溝が形成され、各々の隣接する二つの三次元ナノ構造体の間には、一つの第二溝が形成され、第二溝の深度は、第一溝の深度より深い。   The light-emitting diode of the present invention includes a first semiconductor layer, an active layer, a second semiconductor layer, a first electrode and a second electrode, and the first semiconductor layer has the first surface and the second surface facing each other. A first semiconductor layer, an active layer, and a second semiconductor layer are sequentially stacked on the first electrode along a direction away from the first electrode, and the first electrode covers the first surface of the first semiconductor layer The second electrode is electrically connected to the second semiconductor layer, the surface of the second semiconductor layer away from the active layer is a light emitting surface of the light emitting diode, and the plurality of three-dimensional nanostructures are The semiconductor layer, the active layer, or the second semiconductor layer is disposed on the surface of one layer, two layers, or three layers in the form of a one-dimensional array, and each three-dimensional nanostructure has one first protrusion and one surface. Two first protrusions, the first protrusion and the second protrusion are parallel to each other and extend in the same direction, One first groove is formed between the first protrusion and the second protrusion of the three-dimensional nanostructure, and one second groove is formed between each two adjacent three-dimensional nanostructures. A groove is formed, and the depth of the second groove is deeper than the depth of the first groove.

本発明の発光ダイオードにおいて、複数の三次元ナノ構造体が、第一半導体層の第二表面に、一次元アレイの形式によって設置される。   In the light emitting diode of the present invention, a plurality of three-dimensional nanostructures are installed on the second surface of the first semiconductor layer in the form of a one-dimensional array.

本発明の発光ダイオードにおいて、複数の三次元ナノ構造体が、第一半導体層の第二表面及び活性層の第一半導体層と離れる表面の両方に、或いは第一半導体層の第二表面及び第二半導体層の活性層と離れる表面の両方に、或いは第一半導体層の第一表面及び第一半導体層の第二表面の両方に、一次元アレイの形式によって設置される。   In the light emitting diode of the present invention, the plurality of three-dimensional nanostructures are formed on both the second surface of the first semiconductor layer and the surface of the active layer that is separated from the first semiconductor layer, or on the second surface and the first surface of the first semiconductor layer. Placed in the form of a one-dimensional array on both the active layer and the remote surface of the two semiconductor layers, or on both the first surface of the first semiconductor layer and the second surface of the first semiconductor layer.

本発明の発光ダイオードにおいて、複数の三次元ナノ構造体が、第一半導体層の第二表面、活性層の第一半導体層と離れる表面及び第二半導体層の活性層と離れる表面の三箇所に、或いは第一半導体層の第一表面、第一半導体層の第二表面及び活性層の第一半導体層と離れる表面の三箇所に、一次元アレイの形式によって設置される。   In the light emitting diode of the present invention, a plurality of three-dimensional nanostructures are formed at three locations: the second surface of the first semiconductor layer, the surface of the active layer that is separated from the first semiconductor layer, and the surface of the second semiconductor layer that is separated from the active layer. Alternatively, the first semiconductor layer is disposed in a three-dimensional array format at three locations on the first surface of the first semiconductor layer, the second surface of the first semiconductor layer, and the surface of the active layer away from the first semiconductor layer.

従来の技術と比べて、本発明の発光ダイオードには、三次元構造体アレイが形成されている。三次元構造体アレイは、複数のM型の三次元ナノ構造体が一次元アレイの形式によって配列されたものである。これにより、活性層はn型半導体層或いはp型半導体層との接触面積が増大するので、電子及び正孔を発生する量が多くなり、光出射率を高めることができる。   Compared with the prior art, the light-emitting diode of the present invention has a three-dimensional structure array. In the three-dimensional structure array, a plurality of M-type three-dimensional nanostructures are arranged in the form of a one-dimensional array. Thereby, since the contact area of the active layer with the n-type semiconductor layer or the p-type semiconductor layer increases, the amount of electrons and holes generated increases, and the light emission rate can be increased.

本発明の実施例1に係る発光ダイオードの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light emitting diode which concerns on Example 1 of this invention. 図1中の三次元ナノ構造体を示す図である。It is a figure which shows the three-dimensional nanostructure in FIG. 図1中の三次元ナノ構造体アレイの走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph of the three-dimensional nanostructure array in FIG. 図2中のIV−IVに沿った断面図である。It is sectional drawing along IV-IV in FIG. 図1に示す発光ダイオードの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the light emitting diode shown in FIG. 図5に示す三次元ナノ構造体アレイの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the three-dimensional nanostructure array shown in FIG. 本発明の実施例2に係る発光ダイオードの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light emitting diode which concerns on Example 2 of this invention. 図7中の活性層を示す図である。It is a figure which shows the active layer in FIG. 図7に示す発光ダイオードの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the light emitting diode shown in FIG. 本発明の実施例3に係る発光ダイオードの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light emitting diode which concerns on Example 3 of this invention. 図10中の第二半導体層を示す図である。It is a figure which shows the 2nd semiconductor layer in FIG. 本発明の実施例4に係る発光ダイオードの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light emitting diode which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例5に係る発光ダイオードの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light emitting diode which concerns on Example 5 of this invention. 本発明の実施例6に係る発光ダイオードの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light emitting diode which concerns on Example 6 of this invention.

以下、本発明の発光ダイオード及びその製造方法の実施例について説明する。以下の各々の実施例において、同じ部材は同じ符号で標示する。   Hereinafter, examples of the light emitting diode and the method for manufacturing the same of the present invention will be described. In each of the following embodiments, the same member is labeled with the same symbol.

(実施例1)
図1を参照すると、実施例1に係る発光ダイオード10は、第一半導体層110と、活性層120と、第二半導体層130と、第一電極112及び第二電極132と、を含む。第一半導体層110、活性層120、第二半導体層130及び第二電極132は、第一電極112の一側に、該一側から離れる方向に順に積層される。第一電極112は、第一半導体層110に電気的に接続されている。第二電極132は、第二半導体層130に電気的に接続されている。複数の三次元ナノ構造体113は、第一半導体層110の活性層120と接触する表面に設置されている。
Example 1
Referring to FIG. 1, the light emitting diode 10 according to the first embodiment includes a first semiconductor layer 110, an active layer 120, a second semiconductor layer 130, a first electrode 112, and a second electrode 132. The first semiconductor layer 110, the active layer 120, the second semiconductor layer 130, and the second electrode 132 are sequentially stacked on one side of the first electrode 112 in a direction away from the one side. The first electrode 112 is electrically connected to the first semiconductor layer 110. The second electrode 132 is electrically connected to the second semiconductor layer 130. The plurality of three-dimensional nanostructures 113 are installed on the surface of the first semiconductor layer 110 that is in contact with the active layer 120.

第一半導体層110及び第二半導体層130は、それぞれn型半導体層及びp型半導体層の二種類型の内の一種からなる。第一半導体層110がn型半導体層である場合、第二半導体層130はp型半導体層であるが、第一半導体層110がp型半導体層である場合、第二半導体層130はn型半導体層である。n型半導体層は電子を提供し、p型半導体層は正孔を提供する。n型半導体層は、n型ガリウム窒化物、n型ガリウムヒ素及びn型リン酸銅の一種又は数種からなる。p型半導体層は、p型ガリウム窒化物、p型ガリウムヒ素及びp型リン酸銅の一種又は数種からなる。第一半導体層110の厚さは1μm〜5μmである。本実施例において、第一半導体層110は、n型ガリウム窒化物である。   The first semiconductor layer 110 and the second semiconductor layer 130 are each composed of one of two types of an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer. When the first semiconductor layer 110 is an n-type semiconductor layer, the second semiconductor layer 130 is a p-type semiconductor layer. When the first semiconductor layer 110 is a p-type semiconductor layer, the second semiconductor layer 130 is an n-type semiconductor layer. It is a semiconductor layer. The n-type semiconductor layer provides electrons, and the p-type semiconductor layer provides holes. The n-type semiconductor layer is made of one or several types of n-type gallium nitride, n-type gallium arsenide, and n-type copper phosphate. The p-type semiconductor layer is made of one or several kinds of p-type gallium nitride, p-type gallium arsenide, and p-type copper phosphate. The thickness of the first semiconductor layer 110 is 1 μm to 5 μm. In the present embodiment, the first semiconductor layer 110 is n-type gallium nitride.

本実施例において、第一半導体層110は相対する第一表面(図示せず)と第二表面(図示せず)を有する。第一表面は第一電極112と接触する。第二表面には、活性層120及び第二半導体層130が積層される。   In this embodiment, the first semiconductor layer 110 has a first surface (not shown) and a second surface (not shown) that face each other. The first surface is in contact with the first electrode 112. An active layer 120 and a second semiconductor layer 130 are stacked on the second surface.

図1及び図2を参照すると、第一半導体層110の第二表面は三次元ナノ構造体アレイを有し、該三次元ナノ構造体アレイは第二表面の第一区域に設置される。三次元ナノ構造体アレイは、複数の三次元ナノ構造体113を含む。三次元ナノ構造体アレイは、活性層120と接触する第一半導体層110の表面に単独で設置されるか、又は、第一半導体層110と一体構造を有しても良い。好ましくは、三次元ナノ構造体アレイは、第一半導体層110と一体構造に形成されても良い。ここで、一体構造とは、三次元ナノ構造体113が、第一半導体層110の表面との間に間隙を有することなく、第一半導体層110と一体になることを指す。三次元ナノ構造体アレイが、第一半導体層110の表面に単独で設置される場合、その材料は、第一半導体層110の材料と同じでも、同じでなくても良い。本実施例において、三次元ナノ構造体アレイは、第一半導体層110と一体構造を有する。   Referring to FIGS. 1 and 2, the second surface of the first semiconductor layer 110 has a three-dimensional nanostructure array, and the three-dimensional nanostructure array is disposed in a first area of the second surface. The three-dimensional nanostructure array includes a plurality of three-dimensional nanostructures 113. The three-dimensional nanostructure array may be provided alone on the surface of the first semiconductor layer 110 in contact with the active layer 120, or may have an integral structure with the first semiconductor layer 110. Preferably, the three-dimensional nanostructure array may be formed integrally with the first semiconductor layer 110. Here, the integrated structure means that the three-dimensional nanostructure 113 is integrated with the first semiconductor layer 110 without a gap between the surface of the first semiconductor layer 110. When the three-dimensional nanostructure array is installed alone on the surface of the first semiconductor layer 110, the material may or may not be the same as the material of the first semiconductor layer 110. In this embodiment, the three-dimensional nanostructure array has an integral structure with the first semiconductor layer 110.

図2及び図3を参照すると、三次元ナノ構造体アレイにおける各々の三次元ナノ構造体113は、突起構造体であり且つ第一半導体層110の本体表面から、該第一半導体層110の本体表面を離れる方向に向かって突出する。第一半導体層110の本体表面において、複数の三次元ナノ構造体113の延伸方向は同じである。また、各々の三次元ナノ構造体113の、その延伸方向での断面は、M型であるが、複数の三次元ナノ構造体113の、各々の延伸方向での断面もそれぞれM型であり、形状や面積は各々同じであることが好ましい。   Referring to FIGS. 2 and 3, each three-dimensional nanostructure 113 in the three-dimensional nanostructure array is a protruding structure, and from the main body surface of the first semiconductor layer 110, the main body of the first semiconductor layer 110. Projects in the direction away from the surface. On the main body surface of the first semiconductor layer 110, the extending directions of the plurality of three-dimensional nanostructures 113 are the same. Moreover, the cross section in the extending direction of each three-dimensional nanostructure 113 is M-type, but the cross-section in each extending direction of the plurality of three-dimensional nanostructures 113 is also M-type, The shape and area are preferably the same.

各々の三次元ナノ構造体113は、直線、折れ線或いは曲線によって、第一半導体層110の本体表面に延伸し、且つ互いに並列する。複数の三次元ナノ構造体113において、隣接する二つの三次元ナノ構造体113の間の距離は0nm〜200nmである。三次元ナノ構造体113の延伸方向は変化しても、或いは変化しなくても良い。延伸方向が変化しない場合、延伸方向は直線である。この場合、複数の三次元ナノ構造体113は、各々直線で且つ互いに並列に延伸している。延伸方向が変化する場合、延伸方向は折れ線或いは曲線である。この場合、複数の三次元ナノ構造体113は、各々折れ線或いは曲線であり且つ互いに並列にそれぞれ延伸する。延伸方向は変化しても、或いは変化しなくても良い。しかし、該延伸方向において、任意の点を選び、複数の三次元ナノ構造体113の該任意の点におけるその断面は、それぞれM型であることが好ましい。   Each of the three-dimensional nanostructures 113 extends on the main body surface of the first semiconductor layer 110 by a straight line, a broken line, or a curved line, and is parallel to each other. In the plurality of three-dimensional nanostructures 113, the distance between two adjacent three-dimensional nanostructures 113 is 0 nm to 200 nm. The stretching direction of the three-dimensional nanostructure 113 may or may not change. When the stretching direction does not change, the stretching direction is a straight line. In this case, the plurality of three-dimensional nanostructures 113 are straight and extend in parallel to each other. When the stretching direction changes, the stretching direction is a polygonal line or a curved line. In this case, the plurality of three-dimensional nanostructures 113 are each a polygonal line or a curved line and extend in parallel with each other. The stretching direction may or may not change. However, it is preferable that an arbitrary point is selected in the stretching direction, and the cross sections of the plurality of three-dimensional nanostructures 113 at the arbitrary points are each M-shaped.

複数の三次元ナノ構造体113は、一次元アレイによって、第一半導体層110の本体の表面に分布して、三次元ナノ構造体アレイを形成する。ここで、一次元アレイとは、複数の三次元ナノ構造体113が、第一半導体層110の本体の表面に、一つの方向に沿って、一次元アレイの形式によって配列することである。また、一次元アレイの形式によって配列するとは、例えば、図2に示すように、ストリップ状の突部構造体が、一つの方向Y方向に沿って、等間隔に配列すること又は同心円状の突部構造及び同心四角状の突部構造が、その円心から該円心を離れる一つの方向に沿って同心状に配列されること、を指す。   The plurality of three-dimensional nanostructures 113 are distributed on the surface of the main body of the first semiconductor layer 110 by a one-dimensional array to form a three-dimensional nanostructure array. Here, the one-dimensional array means that a plurality of three-dimensional nanostructures 113 are arranged on the surface of the main body of the first semiconductor layer 110 along one direction in the form of a one-dimensional array. Further, the arrangement in the form of a one-dimensional array means that, for example, as shown in FIG. 2, strip-like protrusion structures are arranged at equal intervals along one direction Y direction or concentric protrusions. This means that the partial structure and the concentric quadrangular protrusion structure are arranged concentrically along one direction away from the circular center.

図2を参照すると、本実施例において、三次元ナノ構造体113はストリップ状の突起構造体である。該ストリップ状の突起構造体は、直線で同じ方向に沿って延伸している。ここで、ストリップ状の突起構造体の延伸する方向をX方向とし、該ストリップ状の突起構造体の延伸する方向と垂直な方向をY方向とする。X方向には、該X方向に沿って、ストリップ状の突起構造の一端が、対向する他端までそれぞれ延在し、Y方向には、該Y方向に沿って、二つの突起構造からなるストリップ状の複数の三次元ナノ構造体113が、互いに並列している。また、この際、各々の三次元ナノ構造体113のX方向における断面はM型である。従って、三次元ナノ構造体113は、M型の三次元ナノ構造体である。   Referring to FIG. 2, in the present embodiment, the three-dimensional nanostructure 113 is a strip-shaped protrusion structure. The strip-shaped protrusion structure is straight and extends along the same direction. Here, the extending direction of the strip-shaped protruding structure is defined as the X direction, and the direction perpendicular to the extending direction of the strip-shaped protruding structure is defined as the Y direction. In the X direction, one end of the strip-like protruding structure extends to the opposite other end along the X direction, and in the Y direction, the strip is composed of two protruding structures along the Y direction. A plurality of three-dimensional nanostructures 113 are arranged in parallel with each other. At this time, the cross section in the X direction of each three-dimensional nanostructure 113 is M-shaped. Therefore, the three-dimensional nanostructure 113 is an M-type three-dimensional nanostructure.

図4を参照すると、各々のM型の三次元ナノ構造体113は、第一突部1132と第二突部1134とをそれぞれ有する。第一突部1132と第二突部1134との、延伸方向は同じであり、且つそれらは互いに並列して、全てX方向に沿って延伸している。第一突部1132は交差する二つの面を有し、該二つの面は、それぞれ第一面1132aと第二面1132bである。第一面1132aと第二面1132bは、それぞれ平面、曲面或いは折り面でも良い。本実施例において、第一面1132a及び第二面1132bは、それぞれ平面である。また、第一面1132aは、第一半導体層110の本体の表面と離れる方向に延伸して第二面1132bと角度θで交差し、第一突部1132の先端(図示せず)を形成する。また、第一面1132aは、第一半導体層110の本体の表面を延伸して、第一半導体層110の本体の表面と角度αで交差する。角度θの角度は、0°(0°は含まず)〜180°(180°は含まず)であるが、好ましくは、30°〜60°である。角度αの角度は0°(0°は含まず)〜90°であるが、好ましくは、80°〜90°である。   Referring to FIG. 4, each M-type three-dimensional nanostructure 113 includes a first protrusion 1132 and a second protrusion 1134. The extending directions of the first protrusion 1132 and the second protrusion 1134 are the same, and they are all parallel to each other and extend along the X direction. The first protrusion 1132 has two intersecting surfaces, which are a first surface 1132a and a second surface 1132b, respectively. The first surface 1132a and the second surface 1132b may each be a flat surface, a curved surface, or a folded surface. In the present embodiment, the first surface 1132a and the second surface 1132b are flat surfaces. The first surface 1132a extends in a direction away from the surface of the main body of the first semiconductor layer 110 and intersects the second surface 1132b at an angle θ to form a tip (not shown) of the first protrusion 1132. . The first surface 1132a extends the surface of the main body of the first semiconductor layer 110 and intersects the surface of the main body of the first semiconductor layer 110 at an angle α. The angle θ is 0 ° (not including 0 °) to 180 ° (not including 180 °), but is preferably 30 ° to 60 °. The angle α is 0 ° (not including 0 °) to 90 °, and preferably 80 ° to 90 °.

第二突部1134の構造は、第一突部1132の構造と基本的に同じである。第二突部1134は、交差する二つの面を有し、該二つの面は、それぞれ第一面1134aと第二面1134bである。また、第一面1134aは、第一半導体層110の本体の表面と離れる方向に延伸して第二面1134bと角度θで交差し、第二突部1134の先端を形成する。また、第一面1134aは、第一半導体層110の本体の表面を延伸して、第一半導体層110の本体の表面に角度αで交差する。更に、第二突部1134の第二面1134bは、第一突部1132の第二面1132bと、第一半導体層110の本体の表面に近接する部分で交差して、三次元ナノ構造体113の第一溝1136を形成する。第一突部1132の第二面1132bの、第一半導体層110の本体の表面を延伸する面は、第一半導体層110の本体の表面と平行な面と角度βで交差する。角度βの角度は0°(0°は含まず)〜90°であるが、角度αの角度と同じでも、或いは同じでなくても良い。   The structure of the second protrusion 1134 is basically the same as the structure of the first protrusion 1132. The second protrusion 1134 has two intersecting surfaces, and the two surfaces are a first surface 1134a and a second surface 1134b, respectively. The first surface 1134a extends in a direction away from the surface of the main body of the first semiconductor layer 110 and intersects the second surface 1134b at an angle θ to form the tip of the second protrusion 1134. The first surface 1134a extends the surface of the main body of the first semiconductor layer 110 and intersects the surface of the main body of the first semiconductor layer 110 at an angle α. Furthermore, the second surface 1134b of the second protrusion 1134 intersects the second surface 1132b of the first protrusion 1132 at a portion close to the surface of the main body of the first semiconductor layer 110, and the three-dimensional nanostructure 113. The first groove 1136 is formed. A surface of the second surface 1132b of the first protrusion 1132 extending the surface of the main body of the first semiconductor layer 110 intersects with a surface parallel to the surface of the main body of the first semiconductor layer 110 at an angle β. The angle β is 0 ° (not including 0 °) to 90 °, but may or may not be the same as the angle α.

また、隣接する二つの三次元ナノ構造体113の間には、第二溝1138が形成される。具体的には、一つの三次元ナノ構造体113の第二突部1134の第一面1134aと、隣接するもう一つの三次元ナノ構造体113の第一突部1132の第一面1132aとは、第一半導体層110の本体の表面で交差して、第二溝1138を形成する。即ち、一つの三次元ナノ構造体113の第二突部1134の第一面1134aと、隣接するもう一つの三次元ナノ構造体113の第一突部1132の第一面1132aと、の交差線は、第一半導体層110の本体の表面上に存在する。   A second groove 1138 is formed between two adjacent three-dimensional nanostructures 113. Specifically, the first surface 1134a of the second protrusion 1134 of one three-dimensional nanostructure 113 and the first surface 1132a of the first protrusion 1132 of another adjacent three-dimensional nanostructure 113 are: The second groove 1138 is formed by crossing the surface of the main body of the first semiconductor layer 110. That is, an intersection line between the first surface 1134a of the second protrusion 1134 of one three-dimensional nanostructure 113 and the first surface 1132a of the first protrusion 1132 of another adjacent three-dimensional nanostructure 113. Exists on the surface of the main body of the first semiconductor layer 110.

第一突部1132及び第二突部1134に関して、第一半導体層110の本体の表面から、該表面と離れる方向に突出するその高さに対する制限はない。ここで、該第一突部1132と第二突部1134との高さとは、図4のh2で示すように、第一半導体層110の本体の表面から第一突部1132或いは第二突部1134の最高点までの距離である。第一突部1132の高さと第二突部1134の高さは同じでも、或いは同じでなくても良い。第一突部1132の高さと第二突部1134の高さは、それぞれ150nm〜200nmである。また、第一突部1132、或いは第二突部1134の最高点の集合体は直線、折れ線或いは曲線でも良い。即ち、第一突部1132の第一面1132aと第二面1132bとが交差して形成される交差線は、直線、折れ線或いは曲線である。これと同様に、第二突部1134の第一面1134aと第二面1134bとが交差して形成される交差線も、直線、折れ線或いは曲線である。各々の三次元ナノ構造体113において、第一突部1132の最高点と第二突部1134の最高点との距離は、20nm〜100nmである。本実施例において、第一突部1132の高さと第二突部1134の高さは同じであり、その高さは、180nmである。また、第一突部1132の最高点と第二突部1134の最高点の集合体は、それぞれ直線である。   With respect to the first protrusion 1132 and the second protrusion 1134, there is no restriction on the height of the first protrusion 1132 and the second protrusion 1134 protruding from the surface of the main body of the first semiconductor layer 110 in a direction away from the surface. Here, the height of the first protrusion 1132 and the second protrusion 1134 is the first protrusion 1132 or the second protrusion from the surface of the main body of the first semiconductor layer 110, as indicated by h2 in FIG. 1134 is the distance to the highest point. The height of the first protrusion 1132 and the height of the second protrusion 1134 may or may not be the same. The height of the first protrusion 1132 and the height of the second protrusion 1134 are 150 nm to 200 nm, respectively. Further, the aggregate of the highest points of the first protrusion 1132 or the second protrusion 1134 may be a straight line, a broken line, or a curved line. That is, the intersecting line formed by intersecting the first surface 1132a and the second surface 1132b of the first protrusion 1132 is a straight line, a broken line, or a curved line. Similarly, the intersection line formed by intersecting the first surface 1134a and the second surface 1134b of the second protrusion 1134 is also a straight line, a broken line, or a curved line. In each three-dimensional nanostructure 113, the distance between the highest point of the first protrusion 1132 and the highest point of the second protrusion 1134 is 20 nm to 100 nm. In the present embodiment, the height of the first protrusion 1132 and the height of the second protrusion 1134 are the same, and the height is 180 nm. The aggregate of the highest point of the first protrusion 1132 and the highest point of the second protrusion 1134 is a straight line.

X方向における第一突部1132と第二突部1134の断面は、台形或いは三角形である。本実施例において、第一突部1132と第二突部1134のX方向における断面は、それぞれ三角形である。第一突部1132及び第二突部1134は、一対の峰を形成し、第一突部1132と第二突部1134とは接触して、接触線を形成する。また、第一突部1132と第二突部1134との断面は、互いに同じか、或いは同じでなくても良い。第一突部1132と第二突部1134との断面が同じである場合、第一突部1132と第二突部1134とは、対称構造を呈する。ここで、「対称構造」とは、第一突部1132と第二突部1134との断面が接触線に対して対称であることを指す。また、第一突部1132と第二突部1134とは非対称構造であっても良い。本実施例において、第一突部1132と第二突部1134とは対称構造を呈する。   The cross section of the first protrusion 1132 and the second protrusion 1134 in the X direction is trapezoidal or triangular. In the present embodiment, the first protrusion 1132 and the second protrusion 1134 have a triangular cross section in the X direction. The first protrusion 1132 and the second protrusion 1134 form a pair of peaks, and the first protrusion 1132 and the second protrusion 1134 come into contact with each other to form a contact line. Moreover, the cross section of the 1st protrusion 1132 and the 2nd protrusion 1134 may mutually be the same, or may not be the same. When the cross section of the 1st protrusion 1132 and the 2nd protrusion 1134 is the same, the 1st protrusion 1132 and the 2nd protrusion 1134 exhibit a symmetrical structure. Here, the “symmetrical structure” indicates that the cross section of the first protrusion 1132 and the second protrusion 1134 is symmetric with respect to the contact line. Further, the first protrusion 1132 and the second protrusion 1134 may have an asymmetric structure. In the present embodiment, the first protrusion 1132 and the second protrusion 1134 have a symmetrical structure.

第一突部1132と第二突部1134との間には間隙がある、或いは間隙がなくても良い。製造における制限と他の条件の影響により、第一突部1132の第一面1132aと第二面1132bは平面ではなく、例えば、その一部分の表面が弧面、折れ面であっても良い。この場合、第一面1132aと第二面1132bと交差して形成された角度θは、尖った角ではなく、弧角などの他の形状である。しかし、該角の具体的な形状は、第一突部1132の全体の構造に影響しなければ良い。また、第二突部1134のその一部分の表面が弧面、折れ面である場合、第二面1134bと第二面1134aと交差して形成される角度θも尖った角ではない。つまり、弧角などの他の形状であり、該角の具体的な形状は、第一突部1134の全体の構造に影響しなければ良い。   There is a gap between the first protrusion 1132 and the second protrusion 1134, or there may be no gap. The first surface 1132a and the second surface 1132b of the first protrusion 1132 are not flat due to the limitations in manufacturing and other conditions, and for example, a part of the surface may be an arc surface or a bent surface. In this case, the angle θ formed so as to intersect the first surface 1132a and the second surface 1132b is not a sharp corner but another shape such as an arc angle. However, the specific shape of the corner may not affect the overall structure of the first protrusion 1132. In addition, when the surface of a part of the second protrusion 1134 is an arc surface or a bent surface, the angle θ formed by intersecting the second surface 1134b and the second surface 1134a is not a sharp angle. That is, it is another shape such as an arc angle, and the specific shape of the angle may not affect the entire structure of the first protrusion 1134.

各々のM型を呈する三次元ナノ構造体113において、第一突部1132と第二突部1134との間には、第一溝1136がそれぞれ形成されている。第一溝1136の延伸する方向は、第一突部1132と第二突部1134の延伸する方向と同じである。第一溝1136の断面の形状はV型である。該V型を呈する溝は、三次元ナノ構造体113の表面に位置し、三次元ナノ構造体113の延伸方向に沿って延伸する。第一溝1136の深度h1は、第一突部1132或いは第二突部1134の最高点が位置する面と、第一溝1136の最低点が位置する面との間の最短距離を指す。即ち、第一溝1136の深度h1は、第一溝1136が第一半導体層110の方向に凹む最小距離である。各々のM型三次元ナノ構造体113の第一溝1136の深度h1は同じである。第一溝1136の深度h1は、第一突部1132或いは第二突部1134の高さh2より小さい。   In the three-dimensional nanostructure 113 having each M shape, a first groove 1136 is formed between the first protrusion 1132 and the second protrusion 1134. The direction in which the first groove 1136 extends is the same as the direction in which the first protrusion 1132 and the second protrusion 1134 extend. The cross-sectional shape of the first groove 1136 is V-shaped. The V-shaped groove is located on the surface of the three-dimensional nanostructure 113 and extends along the extending direction of the three-dimensional nanostructure 113. The depth h1 of the first groove 1136 indicates the shortest distance between the surface where the highest point of the first protrusion 1132 or the second protrusion 1134 is located and the surface where the lowest point of the first groove 1136 is located. That is, the depth h <b> 1 of the first groove 1136 is the minimum distance at which the first groove 1136 is recessed in the direction of the first semiconductor layer 110. The depth h1 of the first groove 1136 of each M-type three-dimensional nanostructure 113 is the same. The depth h1 of the first groove 1136 is smaller than the height h2 of the first protrusion 1132 or the second protrusion 1134.

第二溝1138は、隣接するM型の三次元ナノ構造体113の間に形成される。第二溝1138の延伸方向は、三次元ナノ構造体113の延伸方向と同じである。第二溝1138の延伸方向での断面はV型或いは倒立の台形である。   The second groove 1138 is formed between the adjacent M-type three-dimensional nanostructures 113. The extending direction of the second groove 1138 is the same as the extending direction of the three-dimensional nanostructure 113. The cross section in the extending direction of the second groove 1138 is V-shaped or an inverted trapezoid.

X方向において、各々の点での第二溝1138の断面の形状及び面積は基本的に同じであるが、製造における制限と他の条件の影響により誤差が生じる。しかし、該誤差は、横断面の全体の形状に影響しない程度であることが好ましい。第一溝1136と第二溝1138との、断面の形状、面積及び深度は全て異なる。第二溝1138の深度h2は、第一突部1132或いは第二突部1134の最高点が位置する面から第一半導体層110の本体の表面までの最小距離である。第二溝1138の深度h2と第一溝1136の深度h1とは異なる。第二溝1138の深度h2は、第一溝1136の深度h1より深い。好ましくは、第一溝1136の深度h1と第二溝1138の深度h2との比率は、1:1.2≦h1:h2≦1:3である。第一溝1136の深度h1は30nm〜120nmであり、第二溝1138の深度h2は100nm〜200nmである。本実施例において、第一溝1136の深度h1は80nmであり、第二溝1138の深度h2は180nmである。第一突部1132と第二突部1134との間の距離及び第一溝1136の深度h1と第二溝1138の深度h2の比率は、製品の具体的な条件に応じて選択することができる。   In the X direction, the shape and area of the cross section of the second groove 1138 at each point are basically the same, but an error occurs due to restrictions in manufacturing and the influence of other conditions. However, it is preferable that the error does not affect the overall shape of the cross section. The first groove 1136 and the second groove 1138 are all different in cross-sectional shape, area, and depth. The depth h2 of the second groove 1138 is the minimum distance from the surface where the highest point of the first protrusion 1132 or the second protrusion 1134 is located to the surface of the main body of the first semiconductor layer 110. The depth h2 of the second groove 1138 is different from the depth h1 of the first groove 1136. The depth h2 of the second groove 1138 is deeper than the depth h1 of the first groove 1136. Preferably, the ratio between the depth h1 of the first groove 1136 and the depth h2 of the second groove 1138 is 1: 1.2 ≦ h1: h2 ≦ 1: 3. The depth h1 of the first groove 1136 is 30 nm to 120 nm, and the depth h2 of the second groove 1138 is 100 nm to 200 nm. In the present embodiment, the depth h1 of the first groove 1136 is 80 nm, and the depth h2 of the second groove 1138 is 180 nm. The distance between the first protrusion 1132 and the second protrusion 1134 and the ratio of the depth h1 of the first groove 1136 and the depth h2 of the second groove 1138 can be selected according to the specific conditions of the product. .

各々の三次元ナノ構造体113の幅は、三次元ナノ構造113がY方向に延在する最大の長さである。本実施例における三次元ナノ構造体113の最大幅λは、三次元ナノ構造体113のX方向から見た断面の、第一半導体層110の本体の表面でY方向に沿って延伸する長さを指す。M型の三次元ナノ構造体113の最大幅λは、100nm〜300nmである。第一半導体層110の本体の表面と離れる方向に沿って、三次元ナノ構造体113の幅は短くなる。即ち、各々の三次元ナノ構造体113において、第一突部1132の最高点と第二突部1134の最高点との間の距離は、三次元ナノ構造体113の最大幅より短い。   The width of each three-dimensional nanostructure 113 is the maximum length in which the three-dimensional nanostructure 113 extends in the Y direction. The maximum width λ of the three-dimensional nanostructure 113 in the present embodiment is a length extending along the Y direction on the surface of the main body of the first semiconductor layer 110 in a cross section viewed from the X direction of the three-dimensional nanostructure 113. Point to. The maximum width λ of the M-type three-dimensional nanostructure 113 is 100 nm to 300 nm. The width of the three-dimensional nanostructure 113 decreases along the direction away from the surface of the main body of the first semiconductor layer 110. That is, in each three-dimensional nanostructure 113, the distance between the highest point of the first protrusion 1132 and the highest point of the second protrusion 1134 is shorter than the maximum width of the three-dimensional nanostructure 113.

近接する二つの第二溝1138の間の距離は、一つの第二溝1138の、第一半導体層110の本体の表面の方向に凹んだ最底点から、該一つの第二溝1138に近接するもう一つの第二溝1138の、第一半導体層110の本体の表面の方向に凹んだ最底点までの距離である。即ち、近接する二つの第二溝1138の間の距離は、三次元ナノ構造体113の最大幅である。また、近接する二つの三次元ナノ構造体113の間の距離λは同じか、或いは同じでなくても良い。距離λは、第一突部1132或いは第二突部1134の高さの増加によって増加し、その高さが減少する場合は、該距離λも減少する。 The distance between two adjacent second grooves 1138 is close to the second groove 1138 from the bottom point of the second groove 1138 that is recessed toward the surface of the main body of the first semiconductor layer 110. It is the distance to the lowest point of the second groove 1138 that is recessed in the direction of the surface of the main body of the first semiconductor layer 110. That is, the distance between two adjacent second grooves 1138 is the maximum width of the three-dimensional nanostructure 113. Further, the distance λ 0 between two adjacent three-dimensional nanostructures 113 may or may not be the same. The distance λ 0 increases as the height of the first protrusion 1132 or the second protrusion 1134 increases. When the height decreases, the distance λ 0 also decreases.

Y方向において、隣接する二つの三次元ナノ構造体113の間の距離λは0nm〜200nmである。λが0である場合、第二溝1138の横断面はV型である。しかし、λ>0である場合、第二溝1138の横断面は倒立の台形になる。Y方向において、複数の三次元ナノ構造体113は、第二半導体層130に周期性を持って互いに平行に設置される。三次元ナノ構造体113の周期Pは100nm〜500nmである。更に、該周期Pと、三次元ナノ構造体113の最大幅λと、隣接する二つの三次元ナノ構造体113の距離λと、は、下記の式(1)を満たす。 In the Y direction, the distance λ 0 between two adjacent three-dimensional nanostructures 113 is 0 nm to 200 nm. When λ 0 is 0, the cross section of the second groove 1138 is V-shaped. However, when λ 0 > 0, the cross section of the second groove 1138 is an inverted trapezoid. In the Y direction, the plurality of three-dimensional nanostructures 113 are arranged in parallel with each other with periodicity in the second semiconductor layer 130. The period P of the three-dimensional nanostructure 113 is 100 nm to 500 nm. Further, a circumferential phase P, a maximum width of three-dimensional nano-structures 113 lambda, and the distance lambda 0 of the two three-dimensional nano-structures 113 adjacent, satisfies the following formula (1).

(式1)
P=λ+λ (1)
(Formula 1)
P = λ + λ 0 (1)

Pと、λ及びλの単位は、ナノメートルである。周期Pが固定値である場合、λが増加すると、λは減少する。これとは逆に、λが減少すると、λは増加する。また、複数の三次元ナノ構造体113は、複数の周期性によって、第一半導体層110の本体の表面に形成されることもできる。即ち、一部の三次元ナノ構造体113は、周期Pで配列され、もう一部の三次元ナノ構造体113は周期P1(P≠P1)で配列されることができる。三次元ナノ構造体113が複数の周期性で配列する場合、その応用できる領域を拡大することができる。本実施例において、周期Pは約200nmであり、三次元ナノ構造体113の幅λは約190nmである。隣接する二つの三次元ナノ構造体113の距離λは約10nmである。 The units of P and λ and λ 0 are nanometers. When the period P is a fixed value, λ decreases as λ 0 increases. Conversely, as λ 0 decreases, λ increases. In addition, the plurality of three-dimensional nanostructures 113 may be formed on the surface of the main body of the first semiconductor layer 110 by a plurality of periodicities. That is, some three-dimensional nanostructures 113 may be arranged with a period P, and some other three-dimensional nanostructures 113 may be arranged with a period P1 (P ≠ P1). When the three-dimensional nanostructures 113 are arranged with a plurality of periodicities, the applicable area can be expanded. In this embodiment, the period P is about 200 nm, and the width λ of the three-dimensional nanostructure 113 is about 190 nm. The distance λ 0 between two adjacent three-dimensional nanostructures 113 is about 10 nm.

活性層120は、第一半導体層110の第二表面に設置される。具体的には、活性層120は複数の三次元ナノ構造体113を有する表面を被覆する。また、該活性層120が第一半導体層110と接触する表面はパターン化表面である。活性層120のパターン化表面には、複数の突部と複数の溝が存在し、活性層120のパターン化表面に形成されたパターンが、複数の三次元ナノ構造体113が形成された三次元ナノ構造体アレイのパターンと互いに噛み合う。ここで噛み合うとは、活性層120表面の複数の溝が、三次元ナノ構造体113の複数の突部とは対応し、活性層120表面の複数の突部は、三次元ナノ構造体113の複数の溝と対応することである。   The active layer 120 is disposed on the second surface of the first semiconductor layer 110. Specifically, the active layer 120 covers a surface having a plurality of three-dimensional nanostructures 113. The surface where the active layer 120 contacts the first semiconductor layer 110 is a patterned surface. The patterned surface of the active layer 120 has a plurality of protrusions and a plurality of grooves, and the pattern formed on the patterned surface of the active layer 120 is a three-dimensional structure in which a plurality of three-dimensional nanostructures 113 are formed. Interdigitate with the pattern of the nanostructure array. Engaging here means that the plurality of grooves on the surface of the active layer 120 correspond to the plurality of protrusions of the three-dimensional nanostructure 113, and the plurality of protrusions on the surface of the active layer 120 correspond to the three-dimensional nanostructure 113. It corresponds to a plurality of grooves.

活性層120は、単一量子井戸層又は多重量子井戸層であり且つ光子を提供する。活性層120は、窒化ガリウム、窒化ガリウム・インジウム(GaInN)、窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム(AlGaInN)、ヒ化ガリウム(GaAs)、ヒ化アルミニウムガリウム(AlGaAs)、燐化ガリウム・インジウム(GaInP)及びヒ化アルミニウムガリウム(GaInAs)の一種又は数種からなる。活性層120の厚さは、0.01μm〜0.6μmである。本実施例において、活性層120の厚さは、0.3μmであり且つ積層されたGaInN層及びGaN層からなる。   The active layer 120 is a single quantum well layer or a multiple quantum well layer and provides photons. The active layer 120 includes gallium nitride, gallium nitride indium (GaInN), aluminum nitride gallium indium (AlGaInN), gallium arsenide (GaAs), aluminum gallium arsenide (AlGaAs), gallium phosphide indium (GaInP), and It consists of one kind or several kinds of aluminum gallium arsenide (GaInAs). The thickness of the active layer 120 is 0.01 μm to 0.6 μm. In this embodiment, the active layer 120 has a thickness of 0.3 μm and is composed of a stacked GaInN layer and GaN layer.

第二半導体層130は、活性層120の第一半導体層110と接触する面とは反対側の表面に設置され、且つ該表面の全てを被覆する。第二半導体層130の活性層120と離れる表面は発光ダイオード10の光出射面である。第二半導体層130の厚さは、0.1μm〜3μmである。本実施例において、第二半導体層130は、マグネシウムがドープされたP型GaNであり、その厚さは、0.3μmである。   The second semiconductor layer 130 is disposed on the surface of the active layer 120 opposite to the surface in contact with the first semiconductor layer 110, and covers the entire surface. The surface of the second semiconductor layer 130 that is away from the active layer 120 is the light emitting surface of the light emitting diode 10. The thickness of the second semiconductor layer 130 is 0.1 μm to 3 μm. In the present embodiment, the second semiconductor layer 130 is P-type GaN doped with magnesium, and the thickness thereof is 0.3 μm.

第一電極112は第一半導体層110と電気的に接続し且つ第一半導体層110の表面を完全に被覆する。第一電極112は、p型電極又はn型電極であるが、第一半導体層110のタイプと同じである必要がある。第一電極112は少なくとも一層の層状構造を有する。第一電極112は、銀、チタン、アルミニウム、ニッケル及び金の何れか一種又は数種からなる。本実施例において、第一電極112は、二層構造を有するn型電極であり、積層された厚さが15nmのチタン層及び厚さが200nmの金層からなる。   The first electrode 112 is electrically connected to the first semiconductor layer 110 and completely covers the surface of the first semiconductor layer 110. The first electrode 112 is a p-type electrode or an n-type electrode, but needs to be the same as the type of the first semiconductor layer 110. The first electrode 112 has at least one layered structure. The first electrode 112 is made of one or several of silver, titanium, aluminum, nickel, and gold. In the present embodiment, the first electrode 112 is an n-type electrode having a two-layer structure, and includes a laminated titanium layer having a thickness of 15 nm and a gold layer having a thickness of 200 nm.

第二電極132はp型電極又はn型電極であるが、第二半導体層130のタイプと同じ必要がある。第二電極132は、第二半導体層130の活性層120と接触する表面とは反対側の表面の一部に接触して設置される。即ち、第二電極132は発光ダイオード10の光出射面に設置される。第二電極132の形状と位置は、発光ダイオード10の光出射率にほぼ影響しない。第二電極132が透明電極である場合、該第二電極132は、第二半導体層130の活性層120と接触する表面とは反対側の表面の全体を被覆して設置されることによって、発光ダイオード10の電流を分散でき、且つ熱量の発生を減少させることができる。第二電極132は、少なくとも一層の層状構造を有する。第二電極132は、チタン、銀、アルミニウム、ニッケル及び金の何れか一種又は数種からなるか、カーボンナノチューブ或いはITOからなることもできる。本実施例において、第二電極132はp型電極であり、第二半導体層130の表面の一端に設置される。第二電極132は、厚さが15nmの一層のチタン及び厚さが100nmの一層の金からなる二重構造を有するチタン/金電極である。   The second electrode 132 is a p-type electrode or an n-type electrode, but needs to be the same as the type of the second semiconductor layer 130. The second electrode 132 is placed in contact with a part of the surface of the second semiconductor layer 130 opposite to the surface in contact with the active layer 120. That is, the second electrode 132 is installed on the light emitting surface of the light emitting diode 10. The shape and position of the second electrode 132 have almost no influence on the light emission rate of the light emitting diode 10. When the second electrode 132 is a transparent electrode, the second electrode 132 is disposed so as to cover the entire surface of the second semiconductor layer 130 opposite to the surface in contact with the active layer 120, thereby emitting light. The current of the diode 10 can be dispersed and the generation of heat can be reduced. The second electrode 132 has at least one layered structure. The second electrode 132 can be made of any one or several of titanium, silver, aluminum, nickel, and gold, or can be made of carbon nanotubes or ITO. In the present embodiment, the second electrode 132 is a p-type electrode and is disposed at one end of the surface of the second semiconductor layer 130. The second electrode 132 is a titanium / gold electrode having a double structure composed of one titanium layer having a thickness of 15 nm and one gold layer having a thickness of 100 nm.

更に、第一半導体層110と第一電極112の間に反射層(図示せず)を設置する。該反射層は第一半導体層110の表面を被覆する。該反射層は、チタン、銀、アルミニウム、ニッケル及び金の何れか一種又は数種からなる。活性層120に形成された光子が反射層に達すると、反射層が、該光子を反射して、発光ダイオード10の光出射面で出射させるので、発光ダイオード10の光出射率を高めることができる。   Further, a reflective layer (not shown) is provided between the first semiconductor layer 110 and the first electrode 112. The reflective layer covers the surface of the first semiconductor layer 110. The reflective layer is made of one or several of titanium, silver, aluminum, nickel, and gold. When the photons formed in the active layer 120 reach the reflection layer, the reflection layer reflects the photons and emits them from the light emitting surface of the light emitting diode 10, so that the light emission rate of the light emitting diode 10 can be increased. .

活性層120は、複数の三次元ナノ構造体113を有する第一半導体層110の第一領域に設置される。これにより、活性層120と第一半導体層110と接触する面積を増加させることができる。また、電子及び正孔が活性層120に移動し且つ互いに結合することを高めることができるため、光子の生成数量を増加させて、発光ダイオード10の光出射効率を高めることができる。   The active layer 120 is disposed in the first region of the first semiconductor layer 110 having a plurality of three-dimensional nanostructures 113. Thereby, the area which contacts the active layer 120 and the 1st semiconductor layer 110 can be increased. In addition, since electrons and holes can move to the active layer 120 and be bonded to each other, the number of photons generated can be increased, and the light emission efficiency of the light emitting diode 10 can be increased.

図5を参照すると、実施例1に係る発光ダイオード10の製造方法は、基板100を提供し、該基板100が成長表面101を含むステップ(S11)と、成長表面101の表面に第一半導体層110を成長させるステップ(S12)と、第一半導体層110の表面に三次元ナノ構造体113を形成させるステップ(S13)と、第一半導体層110の三次元ナノ構造体113の表面に、活性層120と、第二半導体層130と、を順に成長させるステップ(S14)と、基板100を除去し、第一半導体層110を露出させるステップ(S15)と、露出した第一半導体層110の表面に、第一電極112を設置するステップ(S15)と、第二半導体層130の活性層120と接触する表面とは反対の表面に第二電極132を形成して、第二半導体層130に電気的に接続させるステップ(S16)と、を含む。   Referring to FIG. 5, the method for manufacturing the light emitting diode 10 according to the first embodiment provides a substrate 100, a step (S 11) in which the substrate 100 includes a growth surface 101, and a first semiconductor layer on the surface of the growth surface 101. 110 is grown (S12), a three-dimensional nanostructure 113 is formed on the surface of the first semiconductor layer 110 (S13), and a three-dimensional nanostructure 113 of the first semiconductor layer 110 is activated on the surface. The step of growing the layer 120 and the second semiconductor layer 130 in order (S14), the step of removing the substrate 100 and exposing the first semiconductor layer 110 (S15), and the exposed surface of the first semiconductor layer 110 In addition, the step of installing the first electrode 112 (S15), and forming the second electrode 132 on the surface of the second semiconductor layer 130 opposite to the surface in contact with the active layer 120, Comprising a step (S16) which is electrically connected to the second semiconductor layer 130.

ステップ(S11)において、基板100の厚さは、300μm〜500μmである。基板100は、SOI(silicon on insulator)、LiGaO、LiAlO、Al、Si、GaAs、GaN、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlP、AlAs、AlSb、AlN、GaP、SiC、SiGe、GaMnAs、GaAlAs、GaInAs、GaAlN、GaInN、AlInN、GaAsP、InGaN、AlGaInN、AlGaInP、GaP:Zn及びGaP:Nの一種又は数種からなることができる。 In step (S11), the thickness of the substrate 100 is 300 μm to 500 μm. The substrate 100 includes SOI (silicon on insulator), LiGaO 2 , LiAlO 2 , Al 2 O 3 , Si, GaAs, GaN, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, AlP, AlAs, AlSb, AlN, GaP, SiC, SiGe, GaMnAs, GaAlAs, GaInAs, GaAlN, GaInN, AlInN, GaAsP, InGaN, AlGaInN, AlGaInP, GaP: Zn, and GaP: N can be made of one or several kinds.

基板100は、第一半導体層110に対して、結晶を成長させるための成長表面101を有し、該成長表面101は、第一半導体層110の結晶成長を支持する。基板100の材料は、製造しようとする第一半導体層110の材料に応じて選択可能であるが、第一半導体層110の材料と類似する格子定数及び熱膨張係数を有することが好ましい。本実施例において、基板100はサファイア基板であり、その厚さは400μmである。   The substrate 100 has a growth surface 101 for growing crystals on the first semiconductor layer 110, and the growth surface 101 supports the crystal growth of the first semiconductor layer 110. The material of the substrate 100 can be selected according to the material of the first semiconductor layer 110 to be manufactured, but preferably has a lattice constant and a thermal expansion coefficient similar to those of the material of the first semiconductor layer 110. In this embodiment, the substrate 100 is a sapphire substrate, and its thickness is 400 μm.

発光ダイオード10は、更にバッファ層(図示せず)を含む。該バッファ層は成長表面101に形成する。該バッファ層は、第一半導体層110の間の格子不整合現象を減少させ、且つ第一半導体層110の間のエピタキシャル成長の品質を改善することができる。バッファ層は、ガリウム窒化物(GaN)又はアルミニウム窒化物(AlN)からなり、その厚さは10nm〜300nmである。   The light emitting diode 10 further includes a buffer layer (not shown). The buffer layer is formed on the growth surface 101. The buffer layer can reduce the lattice mismatch phenomenon between the first semiconductor layers 110 and improve the quality of epitaxial growth between the first semiconductor layers 110. The buffer layer is made of gallium nitride (GaN) or aluminum nitride (AlN) and has a thickness of 10 nm to 300 nm.

基板100は第一半導体層110を成長させる成長表面101を提供する。該成長表面101は酸素と炭素を除去した滑らかな表面である。基板100は単層或いは多層である。基板100が単層である場合に、該基板100は単結晶構造である。基板100が多層である場合に、該基板100は少なくとも一層の単結晶構造を有し、且つ該単結晶構造は成長表面101としての結晶面を有する。   The substrate 100 provides a growth surface 101 on which the first semiconductor layer 110 is grown. The growth surface 101 is a smooth surface from which oxygen and carbon have been removed. The substrate 100 is a single layer or a multilayer. When the substrate 100 is a single layer, the substrate 100 has a single crystal structure. When the substrate 100 is a multilayer, the substrate 100 has at least one single crystal structure, and the single crystal structure has a crystal plane as the growth surface 101.

ステップ(S12)において、第一半導体層110は、それぞれ分子線エピタキシー法(MBE)、化学ビームエピタキシー法(CBE)、減圧エピタキシャル成長法、低温エピタキシー法、液相エピタキシー法(LPE)、選択エピタキシー法、有機金属気相成長法(MOVPE)、超高真空化学蒸着法(UHVCVD)、ハイドライド気相成長法(HVPE)及び有機金属気相成長法(MOCVD)などの一種又は数種の方法によって、結晶を成長させることができる。   In step (S12), the first semiconductor layer 110 is formed by molecular beam epitaxy (MBE), chemical beam epitaxy (CBE), low pressure epitaxial growth, low temperature epitaxy, liquid phase epitaxy (LPE), selective epitaxy, Crystals can be produced by one or several methods such as metal organic chemical vapor deposition (MOVPE), ultrahigh vacuum chemical vapor deposition (UHVCVD), hydride vapor deposition (HVPE), and metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). Can be grown.

本実施例において、第一半導体層110は、ケイ素(Si)がドープされたn型GaNである。有機金属気相成長法によって、第一半導体層110を成長させる。ここで、高純度アンモニア(NH)を窒素源ガスとして、水素をキャリヤーガスとして、トリメチルガリウム(TMGa)又はトリエチルガリウム(TEGa)をガリウムの原料ガスとして、シラン(SiH)をケイ素の原料ガスとして用いる。 In this embodiment, the first semiconductor layer 110 is n-type GaN doped with silicon (Si). The first semiconductor layer 110 is grown by metal organic vapor phase epitaxy. Here, high purity ammonia (NH 3 ) is used as a nitrogen source gas, hydrogen is used as a carrier gas, trimethyl gallium (TMGa) or triethyl gallium (TEGa) is used as a gallium source gas, and silane (SiH 4 ) is used as a silicon source gas. Used as

本実施例において、第一半導体層110の成長方法は、サファイア基板を真空反応室に設置し、該反応室を1100℃〜1200℃まで加熱し、キャリヤーガス及び窒素源ガスを反応室に導入し、サファイア基板を200秒〜1000秒にわたって焼成するステップ(S121)と、キャリヤーガスの雰囲気で、反応室の温度を500℃〜650℃まで下げ、同時にガリウムの原料ガス及び窒素源ガスを反応室に導入して、低温でGaNバッファ層(図示せず)を成長させるステップ(S122)と、ガリウムの原料ガスの導入を停止し、キャリヤーガス及び窒素源ガスの導入を維持し、反応室の温度を1110℃〜1200℃まで昇温し、30秒〜300秒にわたってアニーリング処理するステップ(S123)と、反応室の温度を1000℃〜1100℃に維持し、ガリウムの原料ガスを再び導入すると同時に、ケイ素の原料ガスを導入して、高温で第一半導体層110を成長させるステップ(S124)と、を含む。   In this embodiment, the first semiconductor layer 110 is grown by placing a sapphire substrate in a vacuum reaction chamber, heating the reaction chamber to 1100 ° C. to 1200 ° C., and introducing a carrier gas and a nitrogen source gas into the reaction chamber. The step of firing the sapphire substrate for 200 seconds to 1000 seconds (S121), the temperature of the reaction chamber is lowered to 500 ° C. to 650 ° C. in the atmosphere of the carrier gas, and at the same time, the source gas of gallium and the nitrogen source gas are supplied Introducing and growing a GaN buffer layer (not shown) at a low temperature (S122), stopping the introduction of the gallium source gas, maintaining the introduction of the carrier gas and the nitrogen source gas, and increasing the temperature of the reaction chamber The temperature is raised to 1110 ° C. to 1200 ° C. and annealing is performed for 30 seconds to 300 seconds (S123), and the temperature of the reaction chamber is set to 100. ° C. and maintained at C. to 1100 ° C., at the same time introducing a raw material gas of gallium again by introducing a silicon source gas, including a step (S124) of growing a first semiconductor layer 110 at a high temperature, the.

ステップ(S122)において、第一半導体層110と基板100とは、格子定数が違うため、低温GaNバッファ層は、第一半導体層110の格子不整合を更に低減させることができる。   In step (S122), since the first semiconductor layer 110 and the substrate 100 have different lattice constants, the low temperature GaN buffer layer can further reduce the lattice mismatch of the first semiconductor layer 110.

また、ステップ(S123)の後、反応室の温度を1110℃〜1200℃に保持し、ガリウムの原料ガスを反応室に導入することにより、ドープしない導体層を成長させた後、ケイ素の原料ガスを導入して、第一半導体層110を成長させる。該ドープしない導体層は第一半導体層110の格子不整合を更に低減させることができる。   After step (S123), the temperature of the reaction chamber is maintained at 1110 ° C. to 1200 ° C., and a gallium source gas is introduced into the reaction chamber to grow an undoped conductor layer, and then a silicon source gas And the first semiconductor layer 110 is grown. The undoped conductor layer can further reduce the lattice mismatch of the first semiconductor layer 110.

図6を併せて参照すると、ステップ(S13)は、第一半導体層110の表面に、マスク層103を設置するステップ(S131)と、マスク層103をナノプリント及びエッチング法によって、パターニングするステップ(S132)と、第一半導体層110をエッチングして、該第一半導体層110の表面をパターニングした後、三次元ナノ構造体予備成形物1131を形成するステップ(S133)と、マスク層103を取り除き、複数の三次元ナノ構造体113を形成するステップ(S134)と、を含む。   Referring to FIG. 6 together, the step (S13) includes a step (S131) of placing the mask layer 103 on the surface of the first semiconductor layer 110, and a step of patterning the mask layer 103 by nanoprinting and etching ( S132), etching the first semiconductor layer 110, patterning the surface of the first semiconductor layer 110, forming a three-dimensional nanostructure preform 1131 (S133), and removing the mask layer 103. Forming a plurality of three-dimensional nanostructures 113 (S134).

ステップ(S131)において、マスク層103は単層構造或いは複合構造である。マスク層103が単層構造である場合、該マスク層103の材料は、ZEP520A、HSQ(Hydrogen Silsesquioxane)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、PS(ポリスチレン)、SOG(Silicon on Glass)或いは他の有機ケイ素オリゴマーなどであり、マスク層103によって、第一半導体層110の被覆される部分を保護する。本実施例において、マスク層103は複合マスク層である。マスク層103は第一マスク層1032及び第二マスク層1034を含む。第一マスク層1032及び第二マスク層1034は、第一半導体層110に積層され、第一マスク層1032は第二マスク層1034に被覆される。第一半導体層110は、第一マスク層1032の一つの表面に隣接し、第二マスク層1034は、第一マスク層1032の第一半導体層110と隣接する表面の反対側の表面に隣接し、且つ第一マスク層1032を覆う。第一マスク層1032と第二マスク層1034の材料は限定されず、必要とするエッチングする深度及びエッチング用気体などに応じて選択できる。第一マスク層1032は、ZEP520A、PMMA、PS、SAL601、ARZ720等からなり、第二マスク層1034は、HSQ、SOG(Spin On Glass)或いは他の有機ケイ素オリゴマーなどからなる。本実施例において、第一マスク層1032の材料はZEP520Aであり、第二マスク層1034の材料はHSQである。スクリーン印刷法或いはスピンコーティング法によって、第一マスク層1032及び第二マスク層1034は、第一半導体層110の表面に堆積される。   In step (S131), the mask layer 103 has a single layer structure or a composite structure. When the mask layer 103 has a single-layer structure, the material of the mask layer 103 is ZEP520A, HSQ (Hydrogen Silsesquioxane), PMMA (polymethyl methacrylate), PS (polystyrene), SOG (Silicon on Glass), or other organosilicon The mask layer 103 protects the portion of the first semiconductor layer 110 that is covered. In this embodiment, the mask layer 103 is a composite mask layer. The mask layer 103 includes a first mask layer 1032 and a second mask layer 1034. The first mask layer 1032 and the second mask layer 1034 are stacked on the first semiconductor layer 110, and the first mask layer 1032 is covered with the second mask layer 1034. The first semiconductor layer 110 is adjacent to one surface of the first mask layer 1032, and the second mask layer 1034 is adjacent to the surface of the first mask layer 1032 opposite to the surface adjacent to the first semiconductor layer 110. And the first mask layer 1032 is covered. The materials of the first mask layer 1032 and the second mask layer 1034 are not limited, and can be selected according to the required etching depth and etching gas. The first mask layer 1032 is made of ZEP520A, PMMA, PS, SAL601, ARZ720, etc., and the second mask layer 1034 is made of HSQ, SOG (Spin On Glass), or other organosilicon oligomers. In this embodiment, the material of the first mask layer 1032 is ZEP520A, and the material of the second mask layer 1034 is HSQ. The first mask layer 1032 and the second mask layer 1034 are deposited on the surface of the first semiconductor layer 110 by screen printing or spin coating.

ステップ(S131)は、第一マスク層1032を形成するステップ(S131a)と、第二マスク層1034を形成するステップ(S131b)と、を含む。   Step (S131) includes a step (S131a) for forming the first mask layer 1032 and a step (S131b) for forming the second mask layer 1034.

ステップ(S131a)において、第一段階では、第一半導体層110の表面を洗浄し、第一半導体層110の表面に、ZEP520Aをスピンコーティングする。該スピンコーティングの回転速度は500回転/分〜6000回転/分であり、時間は0.5分〜1.5分間である。第二段階では、140℃〜180℃の温度で乾燥させて、第一半導体層110の表面に第一マスク層1032を形成する。乾燥時間は3分〜5分間である。この際、第一マスク層1032の厚さは100nm〜500nmに達する。   In the step (S131a), in the first stage, the surface of the first semiconductor layer 110 is washed, and the surface of the first semiconductor layer 110 is spin-coated with ZEP520A. The rotation speed of the spin coating is 500 rotations / minute to 6000 rotations / minute, and the time is 0.5 minutes to 1.5 minutes. In the second step, the first mask layer 1032 is formed on the surface of the first semiconductor layer 110 by drying at a temperature of 140 ° C. to 180 ° C. The drying time is 3 minutes to 5 minutes. At this time, the thickness of the first mask layer 1032 reaches 100 nm to 500 nm.

ステップ(S131b)において、第一段階では、高圧の条件下で、第一マスク層1032の表面に、HSQをスピンコーティングする。該スピンコーティングの回転速度は2500回転/分〜7000回転/分であり、時間は0.5分〜2分間である。第二段階では、HSQを固化して、第二マスク層1034を形成する。この際、第二マスク層1034の厚さは100nm〜500nmであるが、好ましくは、300nm〜500nmである。第二マスク層1034は構造の安定性に優れ、室温でプレスでき、且つプレスの解像度は10nm以下に達する。   In step (S131b), in the first stage, HSQ is spin-coated on the surface of the first mask layer 1032 under a high pressure condition. The rotation speed of the spin coating is 2500 rpm to 7000 rpm, and the time is 0.5 minutes to 2 minutes. In the second stage, HSQ is solidified to form a second mask layer 1034. At this time, the thickness of the second mask layer 1034 is 100 nm to 500 nm, preferably 300 nm to 500 nm. The second mask layer 1034 has excellent structural stability, can be pressed at room temperature, and the pressing resolution reaches 10 nm or less.

また、ステップ(S131a)とステップ(S131b)の間に更に一つのステップ(S131c)を含むことができる。該ステップ(S131c)において、第一マスク層1032の表面に一つの過渡層(図示せず)を形成する。本実施例において、該過渡層はシリカからなり、且つ第二マスク層1034をエッチングする際、第一マスク層1032を保護することに用いられる。   Further, one step (S131c) can be included between step (S131a) and step (S131b). In this step (S131c), one transient layer (not shown) is formed on the surface of the first mask layer 1032. In this embodiment, the transient layer is made of silica and is used to protect the first mask layer 1032 when the second mask layer 1034 is etched.

ステップ(S132)は、ナノパターン化表面を有する金型200を提供するステップ(S132a)と、金型200のナノパターン化表面を第二マスク層1034に貼合し、常温でプレスした後、分離させるステップ(S132b)と、形成された凹溝の底部の第二マスク層1034を除去し、第一マスク層1032を露出させるステップ(S132c)と、凹溝の低部に対応する第一マスク層1032を除去し、第一半導体層110を露出させ、パターニングしたマスク層103を形成するステップ(S132d)と、を含む。   Step (S132) includes providing a mold 200 having a nanopatterned surface (S132a), pasting the nanopatterned surface of the mold 200 onto the second mask layer 1034, pressing at room temperature, and separating Step (S132b), removing the second mask layer 1034 at the bottom of the formed groove and exposing the first mask layer 1032 (S132c), and the first mask layer corresponding to the lower part of the groove 1032 is removed, the first semiconductor layer 110 is exposed, and a patterned mask layer 103 is formed (S132d).

ステップ(S132a)において、金型200は、硬質材料、或いは軟質材料からなる。金型200が硬質材料からなる場合、金型200の材料は、例えば、ニッケル、シリコン或いはシリカである。金型200が軟質材料からなる場合、金型200の材料は、PET、PMMA、PS(ポリスチレン)、またはPDMS(ポリジメチルシロキサン)である。金型200の表面には、ナノパターンが形成されている。該ナノパターンとは、複数の突部が間隔をおいて配列された複数のストリップ状の突部、或いは間隔をおいて配列された複数の同心円状の突部構造、或いは同心四角状の突部構造体からなるアレイである。本実施例において、金型200の表面に形成されたナノパターンとは、複数の突部が間隔をおいて配列されたアレイである。複数の突部はストリップ状の突部構造であり、且つ同じ方向に沿って延伸する。隣接する二つのストリップ状の突部構造の間には、凹溝が形成されている。ストリップ状の突部構造と凹溝との、それらの延伸する方向から見た断面は、それぞれ矩形である。複数の突部の延伸する方向と垂直する方向に沿った、ストリップ状の突部構造の幅は限定されず、必要に応じて選択できる。本実施例において、金型200の材料はシリカであり、ストリップ状の突部構造の幅は50nm〜200nmであり、凹溝の幅は50nm〜200nmである。また、ストリップ状の突部構造の幅と溝の幅は同じでも、或いは同じでなくても良い。   In step (S132a), the mold 200 is made of a hard material or a soft material. When the mold 200 is made of a hard material, the material of the mold 200 is, for example, nickel, silicon, or silica. When the mold 200 is made of a soft material, the material of the mold 200 is PET, PMMA, PS (polystyrene), or PDMS (polydimethylsiloxane). A nano pattern is formed on the surface of the mold 200. The nano pattern is a plurality of strip-like protrusions in which a plurality of protrusions are arranged at intervals, or a plurality of concentric protrusion structures arranged at intervals, or a concentric square-like protrusion. An array of structures. In this embodiment, the nano pattern formed on the surface of the mold 200 is an array in which a plurality of protrusions are arranged at intervals. The plurality of protrusions have a strip-like protrusion structure and extend along the same direction. A concave groove is formed between two adjacent strip-shaped protrusion structures. The cross-sections of the strip-shaped protrusion structure and the concave groove viewed from the extending direction thereof are each rectangular. The width of the strip-like protrusion structure along the direction perpendicular to the extending direction of the plurality of protrusions is not limited, and can be selected as necessary. In this embodiment, the material of the mold 200 is silica, the width of the strip-shaped protrusion structure is 50 nm to 200 nm, and the width of the concave groove is 50 nm to 200 nm. Further, the width of the strip-shaped protrusion structure and the width of the groove may or may not be the same.

ステップ(S132b)において、常温下で、金型200を通じて、第一半導体層110まで圧力を加えることによって、金型200の表面のナノパターンを、第二マスク層1034に転写させる。具体的には、先ず、金型200のナノパターンを有する表面を、第二マスク層1034と貼合させ、次に、真空度が1×10−1mbar〜1×10−5mbarであり、2ポンド/平方フット〜100ポンド/平方フットの圧力をかけて、金型200と第二マスク層1034とを貼合し続け、この状態を2分〜30分間保持し、最後に、金型200と第二マスク層1034とを分離させる。これにより、金型200の表面のナノパターンは、第二マスク層1034に転写される。 In step (S132b), the nano pattern on the surface of the mold 200 is transferred to the second mask layer 1034 by applying pressure to the first semiconductor layer 110 through the mold 200 at room temperature. Specifically, first, the surface having the nano pattern of the mold 200 is bonded to the second mask layer 1034, and then the degree of vacuum is 1 × 10 −1 mbar to 1 × 10 −5 mbar, A pressure of 2 pounds / square foot to 100 pounds / square foot is applied to keep the mold 200 and the second mask layer 1034 pasted together, and this state is maintained for 2 to 30 minutes. And the second mask layer 1034 are separated. As a result, the nano pattern on the surface of the mold 200 is transferred to the second mask layer 1034.

第二マスク層1034の表面に転写されたナノパターンは、並列に延伸する複数のストリップ状の突部構造を含み、隣接するストリップ状の突部構造間には、凹溝が形成され、且つ、第二マスク層1034の凹溝の大きさ及び形状は、金型200の突部の大きさ及び形状と対応し、第二マスク層1034のストリップ状の突部の大きさ及び形状は、金型200の凹溝の大きさ及び形状と対応する。圧力を加える過程において、第二マスク層1034は、金型200の突部に圧縮されて薄くなり、第二マスク層1034中に凹溝を形成する。これにより、凹溝の底部における第二マスク層1034が薄層となり、第一マスク層1032の表面に付着する。   The nano pattern transferred to the surface of the second mask layer 1034 includes a plurality of strip-shaped protrusion structures extending in parallel, and a concave groove is formed between adjacent strip-shaped protrusion structures, and The size and shape of the concave groove of the second mask layer 1034 correspond to the size and shape of the protrusion of the mold 200, and the size and shape of the strip-shaped protrusion of the second mask layer 1034 are determined by the mold. Corresponds to the size and shape of 200 concave grooves. In the process of applying pressure, the second mask layer 1034 is compressed and thinned by the protrusions of the mold 200, thereby forming concave grooves in the second mask layer 1034. As a result, the second mask layer 1034 at the bottom of the concave groove becomes a thin layer and adheres to the surface of the first mask layer 1032.

ステップ(S132c)において、プラズマエッチング法によって、凹溝の底部における第二マスク層1034を除去する。本実施例において、凹溝の底部に残留した第二マスク層1034は、反応性プラズマエッチング法によって除去し、第一マスク層1032を露出させる。具体的には、パターン化された第二マスク層1034が形成された第一半導体層110を、反応性プラズマエッチングのシステムに設置し、該反応性プラズマエッチングのシステムによって、四フッ化炭素(CF)のプラズマを形成する。その後、該形成された四フッ化炭素のプラズマは拡散し、第二マスク層1034に移動する。この際、凹溝の底部の第二マスク層1034は、四フッ化炭素プラズマによってエッチングされる。該四フッ化炭素プラズマエッチングのシステムの仕事率は10W〜150Wであり、該四フッ化炭素プラズマの導入速度は、2sccm〜100sccmであり、気圧は、0.5Pa〜15Paであり、四フッ化炭素プラズマでエッチングする時間は、2秒〜4分間である。本実施例において、四フッ化炭素プラズマエッチングシステムの仕事率は40Wであり、該該四フッ化炭素プラズマの導入流量は26sccmであり、気圧は2Paであり、エッチング時間は10秒間である。以上の方法により、凹溝の底部における第二マスク層1034は、四フッ化炭素プラズマによってエッチングされて、第一マスク層1032を露出させる。同時に、第二マスク層1034の突部構造はエッチングされて薄くなる。しかし、この際、第二マスク層1034のナノパターンは、完全な形態を保持することができる。 In step (S132c), the second mask layer 1034 at the bottom of the groove is removed by plasma etching. In this embodiment, the second mask layer 1034 remaining at the bottom of the groove is removed by a reactive plasma etching method to expose the first mask layer 1032. Specifically, the first semiconductor layer 110 on which the patterned second mask layer 1034 is formed is installed in a reactive plasma etching system, and carbon tetrafluoride (CF) is formed by the reactive plasma etching system. 4 ) Plasma is formed. Thereafter, the formed carbon tetrafluoride plasma diffuses and moves to the second mask layer 1034. At this time, the second mask layer 1034 at the bottom of the groove is etched by carbon tetrafluoride plasma. The carbon tetrafluoride plasma etching system has a power of 10 W to 150 W, the introduction rate of the carbon tetrafluoride plasma is 2 sccm to 100 sccm, and the atmospheric pressure is 0.5 Pa to 15 Pa. Etching time with carbon plasma is 2 seconds to 4 minutes. In this embodiment, the work rate of the carbon tetrafluoride plasma etching system is 40 W, the introduction flow rate of the carbon tetrafluoride plasma is 26 sccm, the atmospheric pressure is 2 Pa, and the etching time is 10 seconds. By the above method, the second mask layer 1034 at the bottom of the groove is etched by carbon tetrafluoride plasma to expose the first mask layer 1032. At the same time, the protrusion structure of the second mask layer 1034 is etched and thinned. However, at this time, the nano pattern of the second mask layer 1034 can maintain the complete shape.

ステップ(S132d)において、凹溝の底部の第一マスク層1032を、酸素プラズマエッチングのシステム中で、酸素プラズマによってエッチングして、第一半導体層110を露出させる。該酸素プラズマエッチングのシステムの仕事率は10W〜150Wであり、酸素プラズマの導入速度は2sccm〜100sccmであり、形成される気圧は0.5Pa〜15Paであり、酸素プラズマでエッチングされる時間は5秒〜5分間である。本実施例において、酸素プラズマエッチングシステムの仕事率は40Wであり、該酸素プラズマの導入流量は40sccmであり、気圧は2Paであり、エッチング時間は120秒である。以上の方法により、凹溝と対応する第一マスク層1032は、酸素プラズマによってエッチングされ、第二マスク層1034は、凹溝と対応しない領域を被覆し、エッチング過程において、第一マスク層1032の解像度を有効に保持する。従って、第二マスク層1034のナノパターンを、第一マスク層1032に複製でき、これにより、マスク層103は全体的にパターン化される。   In step (S132d), the first mask layer 1032 at the bottom of the groove is etched with oxygen plasma in an oxygen plasma etching system to expose the first semiconductor layer 110. The oxygen plasma etching system has a power of 10 W to 150 W, an oxygen plasma introduction rate of 2 sccm to 100 sccm, a pressure of 0.5 Pa to 15 Pa, and a time of etching with oxygen plasma of 5 Seconds to 5 minutes. In this embodiment, the power of the oxygen plasma etching system is 40 W, the introduction flow rate of the oxygen plasma is 40 sccm, the atmospheric pressure is 2 Pa, and the etching time is 120 seconds. By the above method, the first mask layer 1032 corresponding to the concave groove is etched by oxygen plasma, and the second mask layer 1034 covers a region not corresponding to the concave groove. Keep resolution effective. Thus, the nanopattern of the second mask layer 1034 can be replicated on the first mask layer 1032, thereby patterning the mask layer 103 entirely.

マスク層103は、第一半導体層110の表面に形成される複数の突部構造1031を含む。隣接する該突部構造1031の間には、溝1033がそれぞれ形成される。溝1033と対応する領域における第一半導体層110の表面は露出され、突部構造1031は、溝1033と対応する領域以外の領域を被覆する。また、エッチング気体全体の流動速度及びエッチング方向を抑制させることにより、エッチングが終わった後に形成された突部構造1031の側壁は、第一半導体層110とほぼ垂直となる。これにより、後続の第一半導体層110のエッチング中において形成される三次元ナノ構造体予備成形物1131の形状の一致性及び均一性を保証することができる。第一マスク層1032をエッチングする過程において、第二マスク層1034の突部構造は多少エッチングされる。しかし、第二マスク層1034がエッチングされる速度は、第一マスク層1032がエッチングされる速度より遅い。従って、第二マスク層1034のナノパターンは、基本的に保持される。   The mask layer 103 includes a plurality of protrusion structures 1031 formed on the surface of the first semiconductor layer 110. A groove 1033 is formed between the adjacent protrusion structures 1031. The surface of the first semiconductor layer 110 in the region corresponding to the groove 1033 is exposed, and the protrusion structure 1031 covers a region other than the region corresponding to the groove 1033. Further, by suppressing the flow rate and etching direction of the entire etching gas, the side wall of the protruding structure 1031 formed after the etching is almost perpendicular to the first semiconductor layer 110. Thereby, the conformity and uniformity of the shape of the three-dimensional nanostructure preform 1131 formed during the subsequent etching of the first semiconductor layer 110 can be ensured. In the process of etching the first mask layer 1032, the protruding structure of the second mask layer 1034 is slightly etched. However, the rate at which the second mask layer 1034 is etched is slower than the rate at which the first mask layer 1032 is etched. Accordingly, the nanopattern of the second mask layer 1034 is basically retained.

ステップ(S133)において、第一半導体層110を、誘導結合プラズマエッチングのシステムに設置した後、エッチング用気体を利用して、第一半導体層110をエッチングする。エッチングする過程において、溝1033に対応する部分の第一半導体層110は、該気体によって除去され、第一半導体層110の表面に凹溝が形成される。   In step (S133), after the first semiconductor layer 110 is installed in an inductively coupled plasma etching system, the first semiconductor layer 110 is etched using an etching gas. In the etching process, the portion of the first semiconductor layer 110 corresponding to the groove 1033 is removed by the gas, and a concave groove is formed on the surface of the first semiconductor layer 110.

更に、エッチングする過程は、マスク層103に被覆されない第一半導体層110の表面をエッチングして、第一半導体層110の表面に複数の凹溝を形成し、該複数の凹溝の深度は、全て基本的に同じであるステップ(S133a)と、プラズマの衝突作用によって、マスク層103中の隣接する二つの突部構造1031は、次第に相対して傾倒し、突部構造1031の頂部(第一半導体層110と離れる一端)が二つずつ互いに接近して、最後は接触するステップ(S133b)と、を含む。   Further, in the etching process, the surface of the first semiconductor layer 110 not covered with the mask layer 103 is etched to form a plurality of grooves on the surface of the first semiconductor layer 110, and the depth of the plurality of grooves is All of the two protrusion structures 1031 adjacent to each other in the mask layer 103 are gradually inclined relative to each other by the step (S133a), which is basically the same, and the plasma collision action. A step (S133b) in which two ends of the semiconductor layer 110 approach each other and finally come into contact with each other (S133b).

ステップ(S133a)において、エッチングする過程で、エッチングに採用した気体は、マスク層103に被覆されない第一半導体層110と反応して保護層を形成する。該保護層は、第一半導体層110がさらにエッチングされることを阻止できるので、第一半導体層110のエッチングする面積は徐々に小さくなる。即ち、第一半導体層110に形成された凹溝の広さは、第一半導体層110のエッチング方向に沿って小さくなり、該凹溝の壁は、第一半導体層110の表面とほぼ垂直となる。同時に、エッチング用気体は、マスク層103の突部構造1031の頂部をエッチングすることによって、突部構造1031の頂部の幅を次第に狭くさせる。エッチングする過程において、エッチング用気体は、マスク層103もエッチングする。しかし、マスク層103がエッチングされる速度は、第一半導体層110の表面がエッチングされる速度より遅い。従って、第一半導体層110がエッチングされて、複数の凹溝が形成される過程において、マスク層103の形態及び分布を保持することができる。   In the step (S133a), the gas employed in the etching in the course of etching reacts with the first semiconductor layer 110 not covered with the mask layer 103 to form a protective layer. Since the protective layer can prevent the first semiconductor layer 110 from being further etched, the area of the first semiconductor layer 110 to be etched gradually decreases. That is, the width of the groove formed in the first semiconductor layer 110 decreases along the etching direction of the first semiconductor layer 110, and the wall of the groove is substantially perpendicular to the surface of the first semiconductor layer 110. Become. At the same time, the etching gas gradually reduces the width of the top of the protrusion structure 1031 by etching the top of the protrusion structure 1031 of the mask layer 103. In the etching process, the etching gas also etches the mask layer 103. However, the rate at which the mask layer 103 is etched is slower than the rate at which the surface of the first semiconductor layer 110 is etched. Accordingly, the shape and distribution of the mask layer 103 can be maintained in the process in which the first semiconductor layer 110 is etched to form a plurality of concave grooves.

ステップ(S133b)は、以下の三つのサブステップを含む。   Step (S133b) includes the following three sub-steps.

第一サブステップにおいて、気体によってエッチングする過程中に、プラズマの衝突作用によって、隣接する二つの突部構造1031は、次第に相対して傾倒し、突部構造1031の頂部(第一半導体層110と離れる一端)は二つずつ互いに接近して、最後は接触する。   In the first sub-step, during the process of etching with gas, the two adjacent projecting structures 1031 gradually tilt relative to each other due to the impact of plasma, and the tops of the projecting structures 1031 (the first semiconductor layer 110 and The two one ends are approaching each other, and finally touching each other.

第二サブステップにおいて、隣接する二つの突部構造1031の頂部は、次第に互いに接近して接触するので、第一半導体層110の、突部構造1031の頂部の接触する部分に対応する部分のエッチングする速度は遅くなる。即ち、突部構造1031の頂部の接触する部分に対応する位置に形成された凹溝の幅は、エッチングされる深度に伴い狭くなり、更に、V型構造の凹溝を形成する。しかし、この際、該凹溝の深さは比較的浅い。従って、エッチングする気体は同じエッチングする速度で、未だ接触していない突部構造1031間において、第一半導体層110をエッチングする。これにより、未だ接触していない突部構造1031の間に形成されている溝の深度は、突部構造1031の頂部が接触する部分に形成される凹溝より深い。   In the second sub-step, the tops of the two adjacent protrusion structures 1031 gradually come close to each other and come into contact with each other, so that the portion of the first semiconductor layer 110 corresponding to the contact portion of the top of the protrusion structure 1031 is etched. Will slow down. That is, the width of the concave groove formed at the position corresponding to the portion where the top portion of the protrusion structure 1031 contacts is narrowed with the depth of etching, and further, the concave groove of the V-shaped structure is formed. However, at this time, the depth of the groove is relatively shallow. Therefore, the first semiconductor layer 110 is etched between the protruding structures 1031 that are not yet in contact with the etching gas at the same etching rate. Thereby, the depth of the groove | channel formed between the protrusion structures 1031 which have not yet contacted is deeper than the concave groove formed in the part which the top part of the protrusion structure 1031 contacts.

第三サブステップにおいて、突部構造1031の頂部が二つずつ接触した後、気体は、接触する部分に被覆された第一半導体層110をエッチングし続けることができない。従って、第一半導体層110の表面に、第一溝1136が形成される。同時に、気体は、接触していない二つの突部構造1031間における第一半導体層110をエッチングし続け、第二溝1138を形成する。これにより、第二溝1138の深度は第一溝1136の深度より深くなり、三次元ナノ構造体予備成形物1131を形成する。   In the third sub-step, after the tops of the protrusion structures 1031 are in contact with each other, the gas cannot continue to etch the first semiconductor layer 110 covered with the contacted parts. Accordingly, the first groove 1136 is formed on the surface of the first semiconductor layer 110. At the same time, the gas continues to etch the first semiconductor layer 110 between the two protruding structures 1031 that are not in contact with each other, forming a second groove 1138. As a result, the depth of the second groove 1138 becomes deeper than the depth of the first groove 1136, and the three-dimensional nanostructure preform 1131 is formed.

本実施例において、気体は混合気体であり、該混合気体はCl、BCl、O、Arを含む。プラズマエッチングのシステムの仕事率は10W〜150Wであり、混合気体の導入速度は8sccm〜150sccmであり、形成される気圧は0.5Pa〜15Paであり、エッチング時間は5秒〜5分間である。その中で、Clの導入速度は2sccm〜60sccmであり、BClの導入速度は2sccm〜30sccmであり、Oの導入速度は3sccm〜40sccmであり、Arの導入速度は1sccm〜20sccmである。本実施例において、プラズマエッチングのシステムの仕事率は70Wであり、プラズマの導入流動は40sccmであり、形成される気圧は2Paであり、エッチング時間は120秒である。その中で、Clの導入速度は26sccmであり、BClの導入速度は16sccmであり、Oの導入速度は20sccmであり、Arの導入速度は10sccmである。 In this embodiment, the gas is a mixed gas, and the mixed gas contains Cl 2 , BCl 3 , O 2 , and Ar 2 . The power of the plasma etching system is 10 W to 150 W, the introduction speed of the mixed gas is 8 sccm to 150 sccm, the atmospheric pressure formed is 0.5 Pa to 15 Pa, and the etching time is 5 seconds to 5 minutes. Among them, the introduction rate of Cl 2 is 2 sccm to 60 sccm, the introduction rate of BCl 3 is 2 sccm to 30 sccm, the introduction rate of O 2 is 3 sccm to 40 sccm, and the introduction rate of Ar 2 is 1 sccm to 20 sccm. is there. In this embodiment, the power of the plasma etching system is 70 W, the plasma introduction flow is 40 sccm, the atmospheric pressure formed is 2 Pa, and the etching time is 120 seconds. Among them, the introduction rate of Cl 2 is 26 sccm, the introduction rate of BCl 3 is 16 sccm, the introduction rate of O 2 is 20 sccm, and the introduction rate of Ar 2 is 10 sccm.

マスク層103及びエッチングする気体は制限されず、必要に応じて選択できる。エッチングする過程において、マスク層103における突部構造1031が二つずつ接触することができるならば、純粋な気体、或いは混合気体でも良い。また、必要とする三次元ナノ構造体113のサイズと寸法によって、気体の導入速度、気圧、エッチング時間、気体の比率などを選択できる。   The mask layer 103 and the etching gas are not limited and can be selected as necessary. In the process of etching, a pure gas or a mixed gas may be used as long as the protrusion structures 1031 in the mask layer 103 can contact each other. Further, the gas introduction speed, the atmospheric pressure, the etching time, the gas ratio, and the like can be selected depending on the size and dimensions of the required three-dimensional nanostructure 113.

ステップ(S134)において、有機溶剤によって、マスク層103を溶解して除去した後、三次元ナノ構造体予備成形物1131を形成する。該有機溶剤は、例えば、テトラヒドロフラン(THF)、アセトン、ブタノン、シクロヘキサン、ヘキサン、メタノール或いはエタノールなどである。本実施例において、有機溶剤はブタノンである。マスク層103はブタノンに溶解されて、第一半導体層110から脱離する。マスク層103を除去した後、第一半導体層110を形成する。即ち第一半導体層110に複数の三次元ナノ構造体113が形成される。三次元ナノ構造体113と第一半導体層110は一体成型である。   In step (S134), the mask layer 103 is dissolved and removed with an organic solvent, and then a three-dimensional nanostructure preform 1131 is formed. The organic solvent is, for example, tetrahydrofuran (THF), acetone, butanone, cyclohexane, hexane, methanol or ethanol. In this example, the organic solvent is butanone. The mask layer 103 is dissolved in butanone and detached from the first semiconductor layer 110. After removing the mask layer 103, the first semiconductor layer 110 is formed. That is, a plurality of three-dimensional nanostructures 113 are formed in the first semiconductor layer 110. The three-dimensional nanostructure 113 and the first semiconductor layer 110 are integrally formed.

また、他の媒介或いは基板上に、パターニングされたマスク層103を形成した後、該マスク層103を、第一半導体層110の表面に設置しても良い。   Further, after the patterned mask layer 103 is formed on another medium or substrate, the mask layer 103 may be placed on the surface of the first semiconductor layer 110.

ステップ(S14)において、活性層120及び第二半導体層130の成長方法は、第一半導体層110の成長方法と本質的に同じである。本実施例において、活性層120及び第二半導体層130の成長方法は、第一半導体層110が成長するまで、アンモニア、水素及びガリウムの原料ガスを導入し、反応室の温度を700℃〜900℃に維持し、反応室のガス圧を50トル〜500トルに維持するステップ(S141)と、反応室にインジウムの原料ガスを更に導入して、InGaN/GaN系によって多層の量子井戸構造体を成長させて、活性層120を形成するステップ(S142)と、インジウムの原料ガスの導入を停止し、反応室の温度を1000℃〜1100℃に維持し、反応室のガス圧を76トル〜200トルに維持するステップ(S143)と、反応室にマグネシウムの原料ガスを更に導入して、マグネシウムがドープされたP型のGaNエピタキシャル層を成長させて、第二半導体層130を形成するステップ(S144)と、を含む。   In step (S <b> 14), the growth method of the active layer 120 and the second semiconductor layer 130 is essentially the same as the growth method of the first semiconductor layer 110. In this embodiment, the active layer 120 and the second semiconductor layer 130 are grown by introducing ammonia, hydrogen, and gallium source gases until the first semiconductor layer 110 is grown, and the temperature of the reaction chamber is set to 700 ° C. to 900 ° C. Maintaining the gas pressure in the reaction chamber at 50 to 500 torr (S141), and further introducing indium source gas into the reaction chamber to form a multilayer quantum well structure by the InGaN / GaN system. Growing to form the active layer 120 (S142), the introduction of the indium source gas is stopped, the temperature of the reaction chamber is maintained at 1000 ° C. to 1100 ° C., and the gas pressure of the reaction chamber is set at 76 torr to 200 torr. In step (S143), and further introducing a magnesium source gas into the reaction chamber to form a P-type GaN epitaxial layer doped with magnesium. Let me long, including a step (S144) of forming the second semiconductor layer 130.

ステップ(S15)において、レーザー放射法、化学腐食方法などの方法によって、基板100を除去する。基板100を除去する方法は、第一半導体層110の材料によって選択できる。本実施例において、レーザー放射法によって、基板100を除去する。   In step (S15), the substrate 100 is removed by a method such as a laser radiation method or a chemical corrosion method. The method for removing the substrate 100 can be selected depending on the material of the first semiconductor layer 110. In this embodiment, the substrate 100 is removed by a laser radiation method.

基板100を除去方法は、第一半導体層110が成長した基板100の表面を、研磨して洗浄するステップ(S151)と、洗浄した基板100をプラットフォームに置いて、レーザーによって、基板100と第一半導体層110を処理するステップ(S152)と、レーザーによって処理した基板100を溶液に置いて、基板100を除去するステップ(S153)と、含む。   The substrate 100 is removed by polishing and cleaning the surface of the substrate 100 on which the first semiconductor layer 110 is grown (S151), placing the cleaned substrate 100 on a platform, and using a laser to form the first substrate 100 and the first semiconductor layer 110. A step (S152) of processing the semiconductor layer 110, and a step of removing the substrate 100 (S153) by placing the laser-treated substrate 100 in a solution.

ステップ(S151)において、基板100を研磨することによって、基板100の表面を滑らかになる。従って、レーザーによって処理する過程において、レーザーの分散を減少させる。次いで、塩酸或いは硫酸によって、基板100の表面を洗浄する。   In step (S151), by polishing the substrate 100, the surface of the substrate 100 becomes smooth. Therefore, the dispersion of the laser is reduced in the process of processing by the laser. Next, the surface of the substrate 100 is cleaned with hydrochloric acid or sulfuric acid.

ステップ(S152)において、レーザーを研磨した基板100の表面に入射させる。この際、入射する方向は基板100を研磨した表面と垂直する方向である。レーザーの波長は、基板100と第一半導体層110の材料によって選択できる。具体的には、レーザーのエネルギーは、基板100のエネルギーギャップより少なく、第一半導体層110のエネルギーギャップより大きい。これにより、レーザーは、基板100を通過して、第一半導110体層に到達し、該半導体層110と基板100が接触する部分で、レーザーの剥離が行われる。また、該半導体層110と基板100が接触する部分の第一半導体層110のバッファ層は、レーザーに対する吸収率が高いので、バッファ層の温度は素早く上昇した後、分解される。本実施例において、第一半導体層110は窒化ガリウムであり、エネルギーギャップは3.3evである。基板100はサファイア基板であり、エネルギーギャップは9.9evである。レーザーはKrKであり、レーザーの波長は248nmであり、エネルギーは5evであり、パルス幅は20〜40nsであり、エネルギー密度は400〜600mj/cmであり、スポット形状は正方形であり、フォーカスサイズは0.5mm×0.5mmであり、基板100の縁から走査し始める。走査の長さは0.5mm/sである。走査する過程において、窒化ガリウムはガリウムと窒素に分解される。本実施例の第一半導体層110は特定のレーザーの波長に対する吸収率が高い。従って相応するレーザーの波長を選択することができる。 In step (S152), a laser is incident on the polished surface of the substrate 100. At this time, the incident direction is a direction perpendicular to the surface of the substrate 100 polished. The wavelength of the laser can be selected depending on the material of the substrate 100 and the first semiconductor layer 110. Specifically, the energy of the laser is smaller than the energy gap of the substrate 100 and larger than the energy gap of the first semiconductor layer 110. Thus, the laser passes through the substrate 100 and reaches the first semiconductor 110 body layer, and the laser is peeled off at a portion where the semiconductor layer 110 and the substrate 100 are in contact with each other. In addition, the buffer layer of the first semiconductor layer 110 where the semiconductor layer 110 and the substrate 100 are in contact with each other has high laser absorptivity, so that the temperature of the buffer layer rises quickly and then decomposes. In this embodiment, the first semiconductor layer 110 is gallium nitride and the energy gap is 3.3 ev. The substrate 100 is a sapphire substrate, and the energy gap is 9.9 ev. The laser is KrK, the laser wavelength is 248 nm, the energy is 5 ev, the pulse width is 20 to 40 ns, the energy density is 400 to 600 mj / cm 2 , the spot shape is square, and the focus size Is 0.5 mm × 0.5 mm, and scanning starts from the edge of the substrate 100. The scanning length is 0.5 mm / s. In the scanning process, gallium nitride is decomposed into gallium and nitrogen. The first semiconductor layer 110 of this embodiment has a high absorption rate for a specific laser wavelength. Accordingly, the corresponding laser wavelength can be selected.

真空或いは保護気体の環境下で、レーザーによって処理する。これにより、ナノカーボンチューブを酸化して破壊することを防止することができる。また、ここでの保護気体は、窒素ガス、ヘリウム或はアルゴンなどの不活性の気体である。   Process with laser in vacuum or protective gas environment. Thereby, it can prevent that a nanocarbon tube is oxidized and destroyed. The protective gas here is an inert gas such as nitrogen gas, helium or argon.

ステップ(S153)において、レーザーによって処理された基板100を酸性溶液に放置して、酸化処理によってガリウムを除去し、基板100と第一半導体層110とを分離させる。該溶液は、ガリウムを溶解できる塩酸、硫酸及び硝酸などである。   In step (S153), the substrate 100 processed by the laser is left in an acidic solution, gallium is removed by an oxidation process, and the substrate 100 and the first semiconductor layer 110 are separated. The solution is hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid or the like that can dissolve gallium.

ステップ(S16)において、第一電極112は、電子ビーム蒸着法、真空蒸着法、イオンスパッタリング法等の物理気相成長法によって形成される。或いは、導電基板を試用して、導電ペースト等によって、第一半導体層110の露出する表面の一部に貼付し、第一電極112を形成する。本実施例において、第一電極112は、電子ビーム蒸着法によって、第一半導体層110の露出する表面に形成される。   In step (S16), the first electrode 112 is formed by physical vapor deposition such as electron beam evaporation, vacuum evaporation, or ion sputtering. Alternatively, the first electrode 112 is formed by using a conductive substrate and attaching it to a part of the exposed surface of the first semiconductor layer 110 with a conductive paste or the like. In the present embodiment, the first electrode 112 is formed on the exposed surface of the first semiconductor layer 110 by electron beam evaporation.

ステップ(S17)において、第二電極132の製造方法は、第一電極112の製造方法と同じである。本実施例において、第二電極132は電子ビーム蒸着法によって形成し、且つ第二半導体層130に表面の一部に設置する。   In step (S17), the manufacturing method of the second electrode 132 is the same as the manufacturing method of the first electrode 112. In the present embodiment, the second electrode 132 is formed by an electron beam evaporation method and is provided on a part of the surface of the second semiconductor layer 130.

(実施例2)
図7を参照すると、実施例2に係る発光ダイオード20は、第一半導体層110と、活性層120と、第二半導体層130と、第一電極112及び第二電極132と、を含む。第一半導体層110、活性層120、第二半導体層130及び第二電極132は、第一電極112の一側に、該一側から離れる方向に順に積層される。第一電極112は、第一半導体層110に電気的に接続されている。第二電極132は、第二半導体層130に電気的に接続されている。複数の三次元ナノ構造体113は、第一半導体層110の活性層120と接触する表面に設置されている。また、複数の三次元ナノ構造体123が、活性層120の第一半導体層110と離れる表面に設置されている。
(Example 2)
Referring to FIG. 7, the light emitting diode 20 according to the second embodiment includes a first semiconductor layer 110, an active layer 120, a second semiconductor layer 130, a first electrode 112, and a second electrode 132. The first semiconductor layer 110, the active layer 120, the second semiconductor layer 130, and the second electrode 132 are sequentially stacked on one side of the first electrode 112 in a direction away from the one side. The first electrode 112 is electrically connected to the first semiconductor layer 110. The second electrode 132 is electrically connected to the second semiconductor layer 130. The plurality of three-dimensional nanostructures 113 are installed on the surface of the first semiconductor layer 110 that is in contact with the active layer 120. In addition, a plurality of three-dimensional nanostructures 123 are installed on the surface of the active layer 120 away from the first semiconductor layer 110.

実施例2に係る発光ダイオード20の構造は、実施例1に係る発光ダイオード10の構造と基本的に同じである。異なる点は、発光ダイオード20において、活性層120の第一半導体層110と離れる表面にも複数の三次元ナノ構造体123が形成されていることである。図8を参照すると、三次元ナノ構造体123は、第一突部1232及び第二突部1234を有し、第一突部1232と第二突部1234との間には第一溝1236が形成され、隣接する二つの三次元ナノ構造体123の間には第二溝1238が形成される。三次元ナノ構造体123と三次元ナノ構造体113とは構造が同じであり、且つ対応して設置される。該対応して設置されるとは、活性層120の表面の複数の三次元ナノ構造体123と、第一半導体層110の表面の複数の三次元ナノ構造体113とは、起伏趨勢が同じであることを指す。具体的には、第一突部1232と第一突部1132とは同軸であり、第二突部1234と第二突部1134とは同軸であり、第一溝1236と第一溝1136とは同軸であり、第二溝1238と第二溝1138とは同軸である。   The structure of the light emitting diode 20 according to the second embodiment is basically the same as the structure of the light emitting diode 10 according to the first embodiment. The difference is that in the light emitting diode 20, a plurality of three-dimensional nanostructures 123 are also formed on the surface of the active layer 120 away from the first semiconductor layer 110. Referring to FIG. 8, the three-dimensional nanostructure 123 includes a first protrusion 1232 and a second protrusion 1234, and a first groove 1236 is provided between the first protrusion 1232 and the second protrusion 1234. A second groove 1238 is formed between two adjacent three-dimensional nanostructures 123 formed. The three-dimensional nanostructure 123 and the three-dimensional nanostructure 113 have the same structure and are installed correspondingly. The plurality of three-dimensional nanostructures 123 on the surface of the active layer 120 and the plurality of three-dimensional nanostructures 113 on the surface of the first semiconductor layer 110 have the same undulation tendency. It points to something. Specifically, the first protrusion 1232 and the first protrusion 1132 are coaxial, the second protrusion 1234 and the second protrusion 1134 are coaxial, and the first groove 1236 and the first groove 1136 are The second groove 1238 and the second groove 1138 are coaxial.

第二半導体層130は、複数の三次元ナノ構造体123の表面に設置される。また該複数の三次元ナノ構造体123は複数の溝と突部を有するため、第二半導体層130の表面に、複数の三次元ナノ構造体(図示せず)を形成する。具体的には、第二半導体層130の複数の溝は、三次元ナノ構造体123の複数の突部と対応し、第二半導体層130の複数の突部は、三次元ナノ構造体123の複数の溝と対応する。   The second semiconductor layer 130 is disposed on the surface of the plurality of three-dimensional nanostructures 123. Further, since the plurality of three-dimensional nanostructures 123 have a plurality of grooves and protrusions, a plurality of three-dimensional nanostructures (not shown) are formed on the surface of the second semiconductor layer 130. Specifically, the plurality of grooves of the second semiconductor layer 130 correspond to the plurality of protrusions of the three-dimensional nanostructure 123, and the plurality of protrusions of the second semiconductor layer 130 correspond to the three-dimensional nanostructure 123. Corresponds to a plurality of grooves.

図9を参照すると、実施例2に係る発光ダイオード20の製造方法は、基板100を提供し、該基板100が成長表面101を含むステップ(S21)と、成長表面101の表面に第一半導体層110を成長させるステップ(S22)と、第一半導体層110の表面に三次元ナノ構造体113を形成するステップ(S23)と、第一半導体層110の三次元ナノ構造体113の表面に、活性層120を成長させ、活性層120の第一半導体層110と離れる表面に、複数の三次元ナノ構造体123を形成するステップ(S24)と、複数の三次元ナノ構造体123の表面に第二半導体層130を形成するステップ(S25)と、基板100を除去し、第一半導体層110を露出させるステップ(S26)と、露出した第一半導体層110の表面に、第一電極112を設置するステップ(S27)と、第二半導体層130の活性層120と接触する表面とは反対の表面に第二電極132を形成して、第二半導体層130に電気的に接続させるステップ(S28)と、を含む。   Referring to FIG. 9, the method of manufacturing the light emitting diode 20 according to the second embodiment provides a substrate 100, the substrate 100 including a growth surface 101 (S <b> 21), and a first semiconductor layer on the surface of the growth surface 101. 110 is grown (S22), a three-dimensional nanostructure 113 is formed on the surface of the first semiconductor layer 110 (S23), and the three-dimensional nanostructure 113 of the first semiconductor layer 110 is activated on the surface. The step of growing a layer 120 and forming a plurality of three-dimensional nanostructures 123 on the surface of the active layer 120 away from the first semiconductor layer 110 (S24), and forming a second on the surfaces of the plurality of three-dimensional nanostructures 123 A step of forming the semiconductor layer 130 (S25), a step of removing the substrate 100 and exposing the first semiconductor layer 110 (S26), and a table of the exposed first semiconductor layer 110. The second electrode 132 is formed on the surface opposite to the surface in contact with the active layer 120 of the second semiconductor layer 130 by installing the first electrode 112 (S27). (S28).

実施例2の発光ダイオード20の製造方法は、実施例1の発光ダイオード10の製造方法とは基本的に同じである。異なる点は、活性層120を成長させる過程において、第一半導体層110が形成された基板100を垂直成長の反応室に置いて、反応条件(例えば、気体の導入速度、流動方向)を制御することである。これによって、活性層120の成長の方向及び厚さを制御することができ、活性層120は、複数の三次元ナノ構造体113に対応する起伏趨勢を有して成長することができる。即ち、第一突部1132及び第二突部1134は互いに対応して各々突部を形成し、第一溝1136と及び第二溝1138も互いに対応して、各々溝を形成する。従って、活性層120の第一半導体層110と離れる表面に複数の三次元ナノ構造体123を形成することができる。   The manufacturing method of the light emitting diode 20 of the second embodiment is basically the same as the manufacturing method of the light emitting diode 10 of the first embodiment. The difference is that, in the process of growing the active layer 120, the substrate 100 on which the first semiconductor layer 110 is formed is placed in a vertical growth reaction chamber to control the reaction conditions (for example, the gas introduction speed and the flow direction). That is. Accordingly, the growth direction and thickness of the active layer 120 can be controlled, and the active layer 120 can be grown with an undulating tendency corresponding to the plurality of three-dimensional nanostructures 113. That is, the first protrusion 1132 and the second protrusion 1134 correspond to each other to form a protrusion, and the first groove 1136 and the second groove 1138 also correspond to each other to form a groove. Accordingly, a plurality of three-dimensional nanostructures 123 can be formed on the surface of the active layer 120 away from the first semiconductor layer 110.

(実施例3)
図10を参照すると、実施例3に係る発光ダイオード30は、第一半導体層110と、活性層120と、第二半導体層130と、第一電極112及び第二電極132と、を含む。第一半導体層110、活性層120、第二半導体層130及び第二電極132は、第一電極112の一側に、該一側から離れる方向に順に積層される。第一電極112は、第一半導体層110に電気的に接続されている。第二電極132は、第二半導体層130に電気的に接続されている。複数の三次元ナノ構造体113は、第一半導体層110の活性層120と接触する表面に設置されている。また、複数の三次元ナノ構造体133は、第二半導体層130の第一半導体層110と離れる表面に設置されている。
(Example 3)
Referring to FIG. 10, the light emitting diode 30 according to the third embodiment includes a first semiconductor layer 110, an active layer 120, a second semiconductor layer 130, a first electrode 112, and a second electrode 132. The first semiconductor layer 110, the active layer 120, the second semiconductor layer 130, and the second electrode 132 are sequentially stacked on one side of the first electrode 112 in a direction away from the one side. The first electrode 112 is electrically connected to the first semiconductor layer 110. The second electrode 132 is electrically connected to the second semiconductor layer 130. The plurality of three-dimensional nanostructures 113 are installed on the surface of the first semiconductor layer 110 that is in contact with the active layer 120. The plurality of three-dimensional nanostructures 133 are installed on the surface of the second semiconductor layer 130 that is separated from the first semiconductor layer 110.

実施例3に係る発光ダイオード30の構造は、実施例1に係る発光ダイオード10の構造と基本的に同じであるが、異なる点は、発光ダイオード30において、第二半導体層130の第一半導体層110と離れる表面に、複数の三次元ナノ構造体133が形成されたことである。図11を参照すると、三次元ナノ構造体133は、第一突部1332及び第二突部1334を有し、第一突部1332と第二突部1334との間には第一溝1336が形成され、隣接する二つの三次元ナノ構造体133の間には第二溝1338が形成されている。三次元ナノ構造体133と三次元ナノ構造体113とは構造が同じである。   The structure of the light emitting diode 30 according to the third embodiment is basically the same as the structure of the light emitting diode 10 according to the first embodiment, except that the first semiconductor layer of the second semiconductor layer 130 in the light emitting diode 30 is different. That is, a plurality of three-dimensional nanostructures 133 are formed on the surface away from 110. Referring to FIG. 11, the three-dimensional nanostructure 133 has a first protrusion 1332 and a second protrusion 1334, and a first groove 1336 is formed between the first protrusion 1332 and the second protrusion 1334. A second groove 1338 is formed between two adjacent three-dimensional nanostructures 133 formed. The three-dimensional nanostructure 133 and the three-dimensional nanostructure 113 have the same structure.

実施例3に係る発光ダイオード30の製造方法は、基板100を提供し、基板100が成長表面101を含むステップ(S31)と、成長表面101の表面に第一半導体層110を成長させるステップ(S32)と、第一半導体層110の表面に三次元ナノ構造体113を形成するステップ(S33)と、第一半導体層110の三次元ナノ構造体113の表面に、活性層120と、第二半導体層130と、を順に成長させるステップ(S34)と、第二半導体層130の第一半導体層110と離れる表面上に複数の三次元ナノ構造体133を形成するステップ(S35)と、基板100を除去し、第一半導体層110を露出させるステップ(S36)と、露出した第一半導体層110の表面に、第一電極112を設置するステップ(S37)と、第二半導体層130の活性層120と接触する表面とは反対の表面に第二電極132を形成して、第二半導体層130に電気的に接続させるステップ(S38)と、を含む。   The method for manufacturing the light emitting diode 30 according to the third embodiment provides the substrate 100, the step of the substrate 100 including the growth surface 101 (S31), and the step of growing the first semiconductor layer 110 on the surface of the growth surface 101 (S32). ), Forming the three-dimensional nanostructure 113 on the surface of the first semiconductor layer 110 (S33), forming the active layer 120 on the surface of the three-dimensional nanostructure 113 of the first semiconductor layer 110, and the second semiconductor The step of growing the layer 130 in order (S34), the step of forming a plurality of three-dimensional nanostructures 133 on the surface of the second semiconductor layer 130 away from the first semiconductor layer 110 (S35), and the substrate 100. Removing and exposing the first semiconductor layer 110 (S36); and placing the first electrode 112 on the exposed surface of the first semiconductor layer 110 (S37). Includes the surface in contact with the active layer 120 of the second semiconductor layer 130 to form the second electrode 132 on the opposite surface, a step (S38) for electrically connecting the second semiconductor layer 130.

(実施例4)
図12を参照すると、実施例4に係る発光ダイオード40は、第一半導体層110と、活性層120と、第二半導体層130と、第一電極112及び第二電極132と、を含む。第一半導体層110、活性層120、第二半導体層130及び第二電極132は、第一電極112の一側に、該一側から離れる方向に順に積層される。第一電極112は、第一半導体層110に電気的に接続されている。第二電極132は、第二半導体層130に電気的に接続される。複数の三次元ナノ構造体113は、第一半導体層110の活性層120と接触する表面に設置されている。複数の三次元ナノ構造体123は、活性層120の第一半導体層110と離れる表面に設置されている。複数の三次元ナノ構造体133は、第二半導体層130の第一半導体層110と離れる表面に設置されている。
Example 4
Referring to FIG. 12, the light emitting diode 40 according to the fourth embodiment includes a first semiconductor layer 110, an active layer 120, a second semiconductor layer 130, a first electrode 112, and a second electrode 132. The first semiconductor layer 110, the active layer 120, the second semiconductor layer 130, and the second electrode 132 are sequentially stacked on one side of the first electrode 112 in a direction away from the one side. The first electrode 112 is electrically connected to the first semiconductor layer 110. The second electrode 132 is electrically connected to the second semiconductor layer 130. The plurality of three-dimensional nanostructures 113 are installed on the surface of the first semiconductor layer 110 that is in contact with the active layer 120. The plurality of three-dimensional nanostructures 123 are installed on the surface of the active layer 120 away from the first semiconductor layer 110. The plurality of three-dimensional nanostructures 133 are installed on the surface of the second semiconductor layer 130 away from the first semiconductor layer 110.

実施例4に係る発光ダイオード40の構造は、実施例2に係る発光ダイオード20の構造と基本的に同じであるが、異なる点は、発光ダイオード40において、第二半導体層130の第一半導体層110と離れる表面に、複数の三次元ナノ構造体133が形成されたことである。三次元ナノ構造体133は、第一突部1332及び第二突部1334を有し、第一突部1332と第二突部1334との間には第一溝1336が形成され、隣接する二つの三次元ナノ構造体133の間には第二溝1338が形成されている。三次元ナノ構造体133と三次元ナノ構造体113とは構造が同じである。   The structure of the light emitting diode 40 according to the fourth embodiment is basically the same as the structure of the light emitting diode 20 according to the second embodiment, except that the first semiconductor layer of the second semiconductor layer 130 is different from the light emitting diode 40. That is, a plurality of three-dimensional nanostructures 133 are formed on the surface away from 110. The three-dimensional nanostructure 133 has a first protrusion 1332 and a second protrusion 1334, a first groove 1336 is formed between the first protrusion 1332 and the second protrusion 1334, and the adjacent two A second groove 1338 is formed between the three three-dimensional nanostructures 133. The three-dimensional nanostructure 133 and the three-dimensional nanostructure 113 have the same structure.

実施例4に係る発光ダイオード40の製造方法は、基板100を提供し、該基板100が成長表面101を含むステップ(S41)と、成長表面101の表面に第一半導体層110を成長させるステップ(S42)と、第一半導体層110の表面に三次元ナノ構造体113を形成するステップ(S43)と、第一半導体層110の三次元ナノ構造体113の表面に、活性層120を成長させ、活性層120の第一半導体層110と離れる表面に複数の三次元ナノ構造体123を形成するステップ(S44)と、複数の三次元ナノ構造体123の表面に第二半導体層130を形成するステップ(S45)と、第二半導体層130の第一半導体層110と離れる表面に複数の三次元ナノ構造体133を形成するステップ(S46)と、基板100を除去し、第一半導体層110を露出させるステップ(S47)と、露出した第一半導体層110の表面に、第一電極112を設置するステップ(S48)と、第二半導体層130の活性層120と接触する表面とは反対の表面に第二電極132を形成して、第二半導体層130に電気的に接続させるステップ(S49)と、を含む。   The manufacturing method of the light emitting diode 40 according to the fourth embodiment includes providing the substrate 100, the substrate 100 including the growth surface 101 (S41), and growing the first semiconductor layer 110 on the surface of the growth surface 101 ( S42), forming a three-dimensional nanostructure 113 on the surface of the first semiconductor layer 110 (S43), and growing the active layer 120 on the surface of the three-dimensional nanostructure 113 of the first semiconductor layer 110, Forming a plurality of three-dimensional nanostructures 123 on the surface of the active layer 120 away from the first semiconductor layer 110 (S44), and forming a second semiconductor layer 130 on the surfaces of the plurality of three-dimensional nanostructures 123; (S45), forming a plurality of three-dimensional nanostructures 133 on the surface of the second semiconductor layer 130 away from the first semiconductor layer 110 (S46), and the substrate 100 Removing and exposing the first semiconductor layer 110 (S47); placing the first electrode 112 on the exposed surface of the first semiconductor layer 110 (S48); and the active layer 120 of the second semiconductor layer 130. Forming a second electrode 132 on a surface opposite to the surface in contact with the first semiconductor layer 130 and electrically connecting the second electrode 132 to the second semiconductor layer 130 (S49).

(実施例5)
図13を参照すると、実施例5に係る発光ダイオード50は、第一半導体層110と、活性層120と、第二半導体層130と、第一電極112及び第二電極132と、を含む。第一半導体層110、活性層120、第二半導体層130及び第二電極132は、第一電極112の一側に、該一側から離れる方向に順に積層される。第一電極112は、第一半導体層110に電気的に接続されている。第二電極132は、第二半導体層130に電気的に接続されている。複数の三次元ナノ構造体113は、第一半導体層110の活性層120と接触する表面に設置されている。複数の三次元ナノ構造体115は、第一半導体層110の活性層120と離れる表面に設置されている。
(Example 5)
Referring to FIG. 13, the light emitting diode 50 according to the fifth embodiment includes a first semiconductor layer 110, an active layer 120, a second semiconductor layer 130, a first electrode 112, and a second electrode 132. The first semiconductor layer 110, the active layer 120, the second semiconductor layer 130, and the second electrode 132 are sequentially stacked on one side of the first electrode 112 in a direction away from the one side. The first electrode 112 is electrically connected to the first semiconductor layer 110. The second electrode 132 is electrically connected to the second semiconductor layer 130. The plurality of three-dimensional nanostructures 113 are installed on the surface of the first semiconductor layer 110 that is in contact with the active layer 120. The plurality of three-dimensional nanostructures 115 are disposed on the surface of the first semiconductor layer 110 away from the active layer 120.

実施例5に係る発光ダイオード50の構造は、実施例1に係る発光ダイオード10の構造と基本的に同じであるが、異なる点は、発光ダイオード50において、第一半導体層110の活性層120と離れる表面に、複数の三次元ナノ構造体115が形成されたことである。三次元ナノ構造体115と三次元ナノ構造体113とは構造が同じであり、横断面はM型である。第一電極112は複数の三次元ナノ構造体115を被覆している。   The structure of the light emitting diode 50 according to the fifth embodiment is basically the same as the structure of the light emitting diode 10 according to the first embodiment, except that the light emitting diode 50 is different from the active layer 120 of the first semiconductor layer 110 in the light emitting diode 50. That is, a plurality of three-dimensional nanostructures 115 are formed on the surface to be separated. The three-dimensional nanostructure 115 and the three-dimensional nanostructure 113 have the same structure, and the cross section is M-shaped. The first electrode 112 covers a plurality of three-dimensional nanostructures 115.

実施例5に係る発光ダイオード50の製造方法は、基板100を提供し、該基板100が成長表面101を含むステップ(S51)と、成長表面101の表面に第一半導体層110を成長させるステップ(S52)と、第一半導体層110の表面に三次元ナノ構造体113を形成するステップ(S53)第一半導体層110の三次元ナノ構造体113の表面に、活性層120と、第二半導体層130と、を順に成長させるステップ(S54)と、基板100を除去し、第一半導体層110を露出させるステップ(S55)と、露出した第一半導体層110の表面に、複数の三次元ナノ構造体115を形成するステップ(S56)と、第一電極112で複数の三次元ナノ構造体115を被覆するステップ(S57)と、第二半導体層130の活性層120と接触する表面とは反対の表面に第二電極132を形成して、第二半導体層130に電気的に接続させるステップ(S58)と、を含む。   The method of manufacturing the light emitting diode 50 according to the fifth embodiment provides the substrate 100, the step of including the growth surface 101 (S51), and the step of growing the first semiconductor layer 110 on the surface of the growth surface 101 ( S52) and a step of forming a three-dimensional nanostructure 113 on the surface of the first semiconductor layer 110 (S53) an active layer 120 and a second semiconductor layer on the surface of the three-dimensional nanostructure 113 of the first semiconductor layer 110 130 in order (S54), removing the substrate 100 and exposing the first semiconductor layer 110 (S55), and exposing a plurality of three-dimensional nanostructures on the exposed surface of the first semiconductor layer 110. A step of forming the body 115 (S56), a step of covering the plurality of three-dimensional nanostructures 115 with the first electrode 112 (S57), and an activity of the second semiconductor layer 130 The surface in contact with the layer 120 to form a second electrode 132 on the opposite surface, comprising the steps (S58) to electrically connect the second semiconductor layer 130.

(実施例6)
図14を参照すると、実施例6に係る発光ダイオード60は、第一半導体層110と、活性層120と、第二半導体層130と、第一電極112及び第二電極132と、を含む。第一半導体層110、活性層120、第二半導体層130及び第二電極132は、第一電極112の一側に、該一側から離れる方向に順に積層される。第一電極112は、第一半導体層110に電気的に接続されている。第二電極132は、第二半導体層130に電気的に接続されている。複数の三次元ナノ構造体113は、第一半導体層110の活性層120と接触する表面に設置されている。複数の三次元ナノ構造体115は、第一半導体層110の活性層120と離れる表面に設置されている。複数の三次元ナノ構造体123は、活性層120の第一半導体層110と離れる表面に設置されている。
(Example 6)
Referring to FIG. 14, the light emitting diode 60 according to Example 6 includes a first semiconductor layer 110, an active layer 120, a second semiconductor layer 130, a first electrode 112, and a second electrode 132. The first semiconductor layer 110, the active layer 120, the second semiconductor layer 130, and the second electrode 132 are sequentially stacked on one side of the first electrode 112 in a direction away from the one side. The first electrode 112 is electrically connected to the first semiconductor layer 110. The second electrode 132 is electrically connected to the second semiconductor layer 130. The plurality of three-dimensional nanostructures 113 are installed on the surface of the first semiconductor layer 110 that is in contact with the active layer 120. The plurality of three-dimensional nanostructures 115 are disposed on the surface of the first semiconductor layer 110 away from the active layer 120. The plurality of three-dimensional nanostructures 123 are installed on the surface of the active layer 120 away from the first semiconductor layer 110.

実施例6に係る発光ダイオード60の構造は、実施例2に係る発光ダイオード20の構造と基本的に同じであるが、異なる点は、発光ダイオード60において、第一半導体層110の活性層120と離れる表面に、複数の三次元ナノ構造体115が形成されたことである。三次元ナノ構造体115と三次元ナノ構造体113とは構造が同じである。   The structure of the light emitting diode 60 according to the sixth embodiment is basically the same as the structure of the light emitting diode 20 according to the second embodiment, except that the light emitting diode 60 is different from the active layer 120 of the first semiconductor layer 110 in the light emitting diode 60. That is, a plurality of three-dimensional nanostructures 115 are formed on the surface to be separated. The three-dimensional nanostructure 115 and the three-dimensional nanostructure 113 have the same structure.

実施例6に係る発光ダイオード60の製造方法は、基板100を提供し、該基板100が成長表面101を含むステップ(S61)と、成長表面101の表面に第一半導体層110を成長させるステップ(S62)と、第一半導体層110の表面に三次元ナノ構造体113を形成するステップ(S63)と、第一半導体層110の三次元ナノ構造体113の表面に、活性層120を成長させ、活性層120の第一半導体層110と離れる表面に複数の三次元ナノ構造体123を形成するステップ(S64)と、複数の三次元ナノ構造体123の表面に第二半導体層130を形成するステップ(S65)と、第二半導体層130の第一半導体層110と離れる表面に複数の三次元ナノ構造体133を形成するステップ(S66)と、基板100を除去し、第一半導体層110を露出させるステップ(S67)と、露出した第一半導体層110の表面に、複数の三次元ナノ構造体115を形成し、第一電極112で複数の三次元ナノ構造体115を被覆するステップ(S68)と、第二半導体層130の活性層120と接触する表面とは反対の表面に第二電極132を形成して、第二半導体層130に電気的に接続させるステップ(S69)と、を含む。   The method for manufacturing the light-emitting diode 60 according to the sixth embodiment provides a substrate 100, the substrate 100 including the growth surface 101 (S61), and the step of growing the first semiconductor layer 110 on the surface of the growth surface 101 ( S62), forming a three-dimensional nanostructure 113 on the surface of the first semiconductor layer 110 (S63), growing the active layer 120 on the surface of the three-dimensional nanostructure 113 of the first semiconductor layer 110, Forming a plurality of three-dimensional nanostructures 123 on the surface of the active layer 120 away from the first semiconductor layer 110 (S64), and forming a second semiconductor layer 130 on the surfaces of the plurality of three-dimensional nanostructures 123; (S65), forming a plurality of three-dimensional nanostructures 133 on the surface of the second semiconductor layer 130 away from the first semiconductor layer 110 (S66), and the substrate 100 Removing and exposing the first semiconductor layer 110 (S67); forming a plurality of three-dimensional nanostructures 115 on the exposed surface of the first semiconductor layer 110; A step of covering the structure 115 (S68) and a second electrode 132 is formed on the surface of the second semiconductor layer 130 opposite to the surface in contact with the active layer 120, and is electrically connected to the second semiconductor layer 130. Step (S69).

10、20、30、40、50、60 発光ダイオード
100 基板
101 成長表面
103 マスク層
110 第一半導体層
112 第一電極
113、123、133、115 三次元ナノ構造体
120 活性層
130 第二半導体層
132 第二電極
1031 突部構造
1032 第一マスク層
1033 溝
1034 第二マスク層
1131 三次元ナノ構造体予備成形物
1132、1232、1332 第一突部
1134、1234、1334 第二突部
1136、1236、1336 第一溝
1138、1238、1338 第二溝
1132a、1134a、 第一面
1132b、1134b、 第二面
200 金型
10, 20, 30, 40, 50, 60 Light emitting diode 100 Substrate 101 Growth surface 103 Mask layer 110 First semiconductor layer 112 First electrode 113, 123, 133, 115 Three-dimensional nanostructure 120 Active layer 130 Second semiconductor layer 132 Second electrode 1031 Protrusion structure 1032 First mask layer 1033 Groove 1034 Second mask layer 1131 Three-dimensional nanostructure preform 1132, 1232, 1332 First protrusion 1134, 1234, 1334 Second protrusion 1136, 1236 1336 1st groove 1138, 1238, 1338 2nd groove 1132a, 1134a, 1st surface 1132b, 1134b, 2nd surface 200 Mold

Claims (1)

第一半導体層と、活性層と、第二半導体層と、第一電極及び第二電極と、を含む発光ダイオードであって、
第一半導体層は、対向する第一表面及び第二表面を有し、
第一半導体層、活性層及び第二半導体層は、第一電極から離れる方向に沿って、第一電極に順に積層され、
第一電極は、第一半導体層の第一表面を被覆し、第二電極は、第二半導体層に電気的に接続され、
第二半導体層の活性層と離れる表面は、発光ダイオードの光出射面であり、
複数の三次元ナノ構造体が、少なくとも活性層と第一半導体層又は第二半導体層との間に配置されるように第一半導体層、活性層、第二半導体層の何れか一層、二層或いは三層の表面に、一次元アレイの形式によって設置され、
各々の三次元ナノ構造体は、M型のストリップ状の突起構造体であり、複数のM型のストリップ状の突起構造が、第一半導体層、活性層、第二半導体層の何れか一層、二層或いは三層の表面に、連続的にそれぞれ延在し、
各々の三次元ナノ構造体は、一つの第一突部と一つの第二突部とを含み、第一突部と第二突部とは、互いに並列して、同じ方向に延伸し、各々の三次元ナノ構造体の第一突部と第二突部との間には、一つの第一溝が形成され、各々の隣接する二つの三次元ナノ構造体の間には、一つの第二溝が形成され、第二溝の深度は、第一溝の深度より深いことを特徴とする発光ダイオード。
A light emitting diode comprising a first semiconductor layer, an active layer, a second semiconductor layer, a first electrode and a second electrode,
The first semiconductor layer has opposing first and second surfaces;
The first semiconductor layer, the active layer, and the second semiconductor layer are sequentially stacked on the first electrode along a direction away from the first electrode,
The first electrode covers the first surface of the first semiconductor layer, the second electrode is electrically connected to the second semiconductor layer,
The surface away from the active layer of the second semiconductor layer is the light emitting surface of the light emitting diode,
Two or more layers of the first semiconductor layer, the active layer, and the second semiconductor layer so that the plurality of three-dimensional nanostructures are disposed at least between the active layer and the first semiconductor layer or the second semiconductor layer. Alternatively, it is installed on the surface of the three layers in the form of a one-dimensional array,
Each of the three-dimensional nanostructures is an M-shaped strip-shaped protruding structure, and a plurality of M-shaped strip-shaped protruding structures are formed by any one of the first semiconductor layer, the active layer, and the second semiconductor layer, Extend continuously on the surface of two or three layers,
Each three-dimensional nanostructure includes one first protrusion and one second protrusion, and the first protrusion and the second protrusion are parallel to each other and extend in the same direction, A first groove is formed between the first protrusion and the second protrusion of the three-dimensional nanostructure, and one first groove is formed between each two adjacent three-dimensional nanostructures. A light emitting diode, wherein two grooves are formed and a depth of the second groove is deeper than a depth of the first groove.
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