TW201605721A

TW201605721A - 磊晶成長用基板之製造方法、藉此獲得之磊晶成長用基板及使用此基板之發光元件

Info

Publication number: TW201605721A
Application number: TW104111909A
Authority: TW
Inventors: Shigetaka Toriyama; Madoka Takahashi; Takashi Seki; Suzushi Nishimura
Original assignee: Jx Nippon Oil & Energy Corp
Priority date: 2014-04-14
Filing date: 2015-04-14
Publication date: 2016-02-16
Also published as: WO2015159843A1

Abstract

本發明之磊晶成長用基板之製造方法具有如下步驟：第1塗佈步驟P1，係於基材上形成有機材料膜；第2塗佈步驟P2，係將無機材料之溶液塗佈於形成有上述有機材料膜之上述基材上，而形成無機材料膜；及加熱步驟P7，係對形成有上述無機材料膜之上述基材進行加熱。本發明可提供一種用以效率良好地製造磊晶成長用基板之製造方法、藉此獲得之磊晶成長用基板、及使用此基板之發光元件。

Description

磊晶成長用基板之製造方法、藉此獲得之磊晶成長用基板及使用此基板之發光元件

本發明係關於一種用以使半導體層等磊晶成長之基板之製造方法、及藉由此製造方法所製造之基板以及於此基板上形成有半導體層之發光元件。

半導體發光元件通常有發光二極體(Light Emitting Diode，LED)或雷射二極體(Laser Diode，LD)等，被廣泛用於背光裝置等所使用之各種光源、照明、信號機、大型顯示器等。

具有氮化物半導體等半導體層之發光元件通常係藉由如下方法來構成：於透光性基板上依序使緩衝層、n型半導體層、活性層、p型半導體層磊晶成長，形成分別與n型半導體層、p型半導體層電性連接之n側電極、p側電極而構成。於此發光元件中，活性層中產生之光自半導體層之外部露出面(上表面、側面)、基板之露出面(背面、側面)等射出至元件外部。於此種發光元件中，若活性層中產生之光以相對於半導體層與電極之界面或半導體層與基板之界面呈特定之臨界角以上之角度入射，則一面反覆進行全反射，一面沿橫向於半導體層內橫向地傳播，其間光之一部分被吸收，光提取效率降低。

因此，於專利文獻1、2中揭示有對基板之半導體層成長面進行蝕刻而形成凹凸圖案，藉此提高發光元件之光提取效率。進而，於專利文獻2中揭示有藉由將此種凹凸圖案設置於基板之半導體層成長面，可減小半導體層之錯位密度(dislocation density)，抑制發光元件之特性之劣化。

[專利文獻1]日本特開2010-206230號公報

[專利文獻2]日本特開2001-210598號公報

業界希望以更高之生產效率製造如上述之半導體發光元件。因此，本發明之目的在於提供一種為了高效率地製造半導體發光元件等發光元件所使用之磊晶成長用基板的製造方法、藉由此製造方法所製造之磊晶成長用基板及使用該磊晶成長用基板之發光元件。

根據本發明之第1態樣，提供一種磊晶成長用基板之製造方法，其具有如下步驟：有機材料膜形成步驟，係於基材上形成有機材料膜；無機材料膜形成步驟，係將無機材料之溶液塗佈於形成有上述有機材料膜之上述基材上，而形成無機材料膜；及加熱步驟，其係對形成有上述無機材料膜之上述基材進行加熱。

於上述磊晶成長用基板之製造方法中，於上述加熱步驟中，可將上述有機材料膜去除。

於上述磊晶成長用基板之製造方法中，於上述加熱步驟中，可對上述無機材料膜進行燒成。

於上述磊晶成長用基板之製造方法中，上述無機材料可為溶膠凝膠材料。

上述磊晶成長用基板之製造方法可包括如下步驟：於上述加熱步驟後，對上述基材露出表面之部分進行蝕刻而形成凹部之步驟。

於上述磊晶成長用基板之製造方法中，可於具有上述無機材料膜之上述基材之表面形成緩衝層。

於上述磊晶成長用基板之製造方法中，可於上述有機材料膜形成步驟前，在上述基材上形成緩衝層。

於上述磊晶成長用基板之製造方法中，上述基材可為藍寶石基板。

於上述磊晶成長用基板之製造方法中，可於上述有機材料膜形成步驟中，藉由將有機材料塗佈於上述基材上而形成作為連續膜之上述有機材料膜，可於上述無機材料塗佈步驟後，進而具有轉印步驟，該步驟係藉由將具有凹凸圖案之模具壓抵於上述有機材料膜及上述無機材料膜，而將上述凹凸圖案轉印至上述有機材料膜及上述無機材料膜。

於上述磊晶成長用基板之製造方法中，於上述轉印步驟中，可一面加熱一面將上述模具壓抵於上述有機材料膜及上述無機材料膜。

於上述磊晶成長用基板之製造方法中，i)上述模具之上述凹凸圖案面之凸部或凹部於俯視時，各自具有起伏且延伸的細長之形狀；且ii)上述模具之上述凹凸圖案面之上述凸部或上述凹部之延伸方向、彎曲方向及長度可不均一。

於上述磊晶成長用基板之製造方法中，於上述有機材料膜形成步驟中所形成之上述有機材料膜可為不連續膜。

於上述磊晶成長用基板之製造方法中，於上述有機材料膜形成步驟中，可藉由將有機材料塗佈於上述基材上而形成上述有機材料膜。

於上述磊晶成長用基板之製造方法中，上述有機材料膜形成步驟可具有如下步驟：塗佈步驟，係將有機材料塗佈於具有凹凸圖案之模具之凹凸圖案面；及轉印步驟，係使塗佈有上述有機材料之上述模具與上述基材密合，按照上述凹凸圖案將上述有機材料轉印至上述基材。

於上述磊晶成長用基板之製造方法中，於上述塗佈步驟中，可將上述有機材料塗佈於上述凹凸圖案面之凸部。

於上述磊晶成長用基板之製造方法中，可藉由上述有機材料膜形成步驟，於上述基材上形成對上述無機材料之潤濕性不同之區域。

於上述磊晶成長用基板之製造方法中，於上述有機材料膜形成步驟中，形成有上述有機材料膜之上述基材可有部分表面露出。

於上述磊晶成長用基板之製造方法中，可為上述基材為親水性，且上述有機材料膜為疏水性。或可為上述基材為疏水性，且上述有機材料膜為親水性。

於上述磊晶成長用基板之製造方法中，i)上述有機材料膜及上述無機材料膜於俯視時，各自具有起伏且延伸的細長之形狀；且ii)上述有機材料膜及上述無機材料膜之延伸方向、彎曲方向及長度可不均一。

根據本發明之第2態樣，提供一種藉由第1態樣之磊晶成長用基板之製造方法而獲得之具有凹凸圖案之磊晶成長用基板。

於上述具有凹凸圖案之磊晶成長用基板中，i)上述磊晶成長用基板之上述凹凸圖案面之凸部或凹部於俯視時，各自具有起伏且延伸的細長之形狀；且ii)上述磊晶成長用基板之上述凹凸圖案面之上述凸部或上述凹部之延伸方向、彎曲方向及長度可不均一。

於上述具有凹凸圖案之磊晶成長用基板中，上述凸部之延伸方向於俯視時呈不規則地分佈，俯視上述凹凸圖案之每單位面積之區域所含之上述凸部時之輪廓線，可含有直線區間多於曲線區間。

於上述具有凹凸圖案之磊晶成長用基板中，俯視上述凸部之相對於延伸方向大致正交之方向上之上述凸部之寬度可為一定。

於上述具有凹凸圖案之磊晶成長用基板中，於藉由以上述凸部寬度之平均值之π(圓周率)倍的長度將俯視上述凸部時之輪廓線隔開而形成多個區間之情形時，上述曲線區間為如下者：區間之兩端點間之直線距離相對於該兩端點間之上述輪廓線之長度的比為0.75以下之區間，上述直線區間可為上述多個區間中不為上述曲線區間者。

於上述具有凹凸圖案之磊晶成長用基板中，上述曲線區間係如下所述之角度為120°以下的區間；該角度係：於藉由以上述凸部寬度之平均值之π(圓周率)倍的長度將俯視上述凸部時之輪廓線隔開而形成多個區間之情形時，連結區間之一端及該區間之中點之線段與連接該區間之另一端及該區間之中點之線段所形成之兩個角度中為180°以下者之角度，上述直線區間係上述多個區間中不為上述曲線區間之區間，上述多個區間中上述曲線區間之比率可為70%以上。

於上述具有凹凸圖案之磊晶成長用基板中，上述凸部之延伸方向於俯視時呈不規則地分佈，俯視上述凸部之相對於延伸方向大致正交之方向上之上述凸部之寬度可為一定。

於上述具有凹凸圖案之磊晶成長用基板中，藉由對利用掃描式探針顯微鏡解析上述凹凸圖案而獲得之凹凸解析圖像實施二維高速傅立葉變換處理從而獲得之傅立葉變換圖像，表現出以波數之絕對值為0μm^-1之原點作為大致中心之圓狀或圓環狀的圖形，且上述圓狀或圓環狀的圖形可存在於波數之絕對值為10μm^-1以下之範圍內的區域內。

根據本發明之第3態樣，提供一種於第2態樣之磊晶成長用基板上具備至少包含第1導電型層、活性層及第2導電型層之半導體層之發光元件。

於本發明之磊晶成長用基板之製造方法中，藉由對基板進行加熱，一面將有機材料膜分解去除而使基材表面局部露出，一面將無機材料膜硬化，因此可於短時間內生產磊晶成長用基板。又，由於無需使用光微影法(必需昂貴之光學精密機器且產生大量廢液)，而使用奈米壓印法、微觸法或印刷法形成凹凸圖案，因此，本發明之磊晶成長用基板之製造方法製造成本較低，且對環境之負荷較小。又，由於本發明之磊晶成長用基板具有作為提高光提取效率之繞射光柵基板之功能，因此使用此基板所製作之發光元件之發光效率較高。因此，本發明之磊晶成長用基板對製造具有優異之發光效率之發光元件而言極為有效。

10、10a‧‧‧有機材料膜

10b‧‧‧疏水膜

10c‧‧‧親水膜

12‧‧‧親水區域

12a‧‧‧疏水區域

20‧‧‧緩衝層

40‧‧‧基材

60‧‧‧凸部

64、64a、64b‧‧‧溶膠凝膠材料膜

70‧‧‧凹部

80‧‧‧凹凸圖案

100‧‧‧磊晶成長用基板

140‧‧‧模具

200‧‧‧發光元件

220‧‧‧半導體層

222‧‧‧第1導電型層

224‧‧‧活性層

226‧‧‧第2導電型層

240‧‧‧第1電極

260‧‧‧第2電極

圖1係磊晶成長用基板之製造方法之第1實施形態之流程圖。

圖2(a)~(f)係概念性表示磊晶成長用基板之製造方法之第1實施形態之各步驟的圖。

圖3係表示磊晶成長用基板之製造方法之第1實施形態中之按壓步驟及剝離步驟之情況之一例的概念圖。

圖4(a)~(c)係形成有緩衝層之磊晶成長用基板之概略剖面圖。

圖5(a)係藉由磊晶成長用基板之製造方法之第1實施形態而獲得之基板之表面之AFM圖像之例，圖5(b)係表示圖5(a)之AFM圖像中之切斷線上之磊晶成長用基板之剖面輪廓。

圖6係實施形態之光學元件之概略剖面圖。

圖7係磊晶成長用基板之製造方法之第2實施形態之流程圖。

圖8(a)~(d)係概念性表示磊晶成長用基板之製造方法之第2實施形態之各步驟的圖。

圖9(a)~(f)係概念性表示磊晶成長用基板之製造方法之第1變化形態之各步驟的圖。

圖10係表示磊晶成長用基板之製造方法之第1變化形態中之轉印步驟之情況之一例的概念圖。

圖11(a)~(f)係概念性表示磊晶成長用基板之製造方法之第2變化形態之各步驟的圖。

圖12係實施形態之磊晶成長用基板之俯視解析圖像(黑白圖像)之一例。

圖13(a)及(b)係用以對俯視解析圖像中判定凸部之分支之方法之一例進行說明之圖。

圖14(a)係用以說明曲線區間之第1定義方法之圖，圖14(b)係用以說明曲線區間之第2定義方法之圖。

以下，一面參照圖式一面對本發明之磊晶成長用基板之製造方法、藉此獲得之磊晶成長用基板、及使用此磊晶成長用基板之發光元件之實施形態及變化形態進行說明。

[磊晶成長用基板之製造方法之第1實施形態]

對磊晶成長用基板之製造方法進行說明。如圖1所示，磊晶成長用基板之製造方法之第1實施形態主要具有如下步驟：第1塗佈步驟(有機材料膜形成步驟)P1，係將有機材料塗佈於基材；第2塗佈步驟(無機材料膜形成步驟)P2，係將無機材料溶液塗佈於形成有有機材料膜之基材上；乾燥步驟P3，係將所塗佈之無機材料膜加以乾燥；按壓步驟P4，係將形成有轉印圖案之模具壓抵於有機材料膜及無機材料膜；預燒成步驟P5，係對壓抵有模具之無機材料膜進行預燒成；剝離步驟P6，係將模具自有機材料膜及無機材料膜剝離；及加熱步驟P7，係藉由對基材進行加熱，而將有機材料膜去除，使基材表面局部露出，並且對無機材料膜進行燒成。再者，亦可將按壓步驟P4、預燒成步驟P5及剝離步驟P6合併稱為轉印步驟。以下，首先對凹凸圖案轉印用模具及其製造方法進行說明，並且一面參照圖2(a)~(f）一面依序說明上述各步驟。

<凹凸圖案轉印用模具>

作為磊晶成長用基板之製造所使用之凹凸圖案轉印用模具，例如包括藉由下述之方法所製造之金屬模具或膜狀樹脂模具等。構成樹脂模具之樹脂亦包含天然橡膠或合成橡膠之類之橡膠。模具於表面具有凹凸圖案。模具之凹凸圖案之形狀並無特別限定，凹凸圖案之剖面形狀可由相對較平緩之傾斜面所構成而呈波形結構。模具之凹凸圖案之平面形狀亦可由起伏且延伸之細長形狀的凸部及凹部所構成。藉此，模具變得不易塞模，因此可降低模具之清洗或更換之頻率，可以高速進行長時間之連續生產，亦可抑制製造成本。起伏且延伸之凸部及凹部亦可於中途分支。

對凹凸圖案轉印用模具之製造方法之例進行說明。首先，製作用以形成模具之凹凸圖案之母模圖案。例如，於上述凸部及凹部為具有起伏且延伸之細長之形狀之凹凸圖案時，母模之凹凸圖案較佳為使用如下方法而形成：本案申請人等人之WO2012/096368號所記載之利用嵌段共聚物之藉由加熱進行之自組裝(微相分離)的方法(以下適當稱為「BCP(Block Copolymer)熱退火法」)；或WO2013/161454號所記載之利用嵌段共聚物之溶劑環境下之自組裝的方法(以下適當稱為「BCP溶劑退火法」)；或WO2011/007878A1所揭示之藉由對聚合物膜上之蒸鍍膜進行加熱、冷卻而形成由聚合物表面之褶皺引起之凹凸之方法(以下適當稱為「BKL(Buckling)法」)。於藉由BCP熱退火法或BCP溶劑退火法形成圖案之情形時，形成圖案之材料可使用任意材料，較佳為由選自由下述物質所組成之群中之兩種組合所構成之嵌段共聚物：如聚苯乙烯之苯乙烯系聚合物；如聚甲基丙烯酸甲酯之聚甲基丙烯酸烷基酯；聚環氧乙烷、聚丁二烯、聚異戊二烯、聚乙烯基吡啶、及聚乳酸。藉由該等材料之自組裝所形成之圖案較佳為如WO2013/161454號所記載之水平圓柱結構(圓柱相對於基材而水平配向之結構)，或如Macromolecules 2014,47,2所記載之垂直層狀結構(層片相對於基材而垂直配向之結構)，為了形成更深之凹凸，更佳為垂直層狀結構。又，對於藉由溶劑退火處理而得之凹凸圖案，可進行藉由照射以準分子UV(Excimer UV)光等紫外線為代表之能量線進行之蝕刻、或利用如RIE(反應性離子蝕刻)、ICP蝕刻之乾式蝕刻法之蝕刻。又，亦可對進行此種蝕刻之凹凸圖案實施加熱處理。進而，藉由如Adv.Mater.2012,24,5688~5694、Science 322,429(2008)等所記載之方法，可以藉由BCP熱退火法或BCP溶劑退火法所形成之凹凸圖案為基礎，形成凹凸深度更大之凹凸圖案。即，於由SiO₂、Si等所構成之基底層上塗佈嵌段共聚物，藉由BCP熱退火法或BCP溶劑退火法形成嵌段共聚物之自組裝結構。其次，對嵌段共聚物之一片段進行選擇性蝕刻而將其去除。以殘留之另一片段作為掩膜而對基底層進行蝕刻，從而於基底層形成所需之深槽(凹部)。凹凸圖案之凹凸深度分佈之平均值較佳為20nm~10μm之範圍，更佳為50nm~5μm之範圍內。若凹凸之深度分佈之平均值未達上述下限，則由於對發光波長而言深度過小，因此有不產生必需之繞射之傾向，另一方面，若超過上限，則於在基板上積層半導體層而製造發光元件之情形時，半導體層表面之平坦化所必需之半導體層之層厚變大，製造發光元件所需之時間變長。凹凸之深度分佈之平均值更佳為100nm~2μm之範圍內。

除如上述之BCP熱退火法、BKL法及BCP溶劑退火法以外，亦可藉由光微影法形成凹凸圖案。除此以外，例如，藉由切削加工法、電子束直接刻寫法、粒子束加工法及操作探針加工法等微細加工法，以及使用微粒子之自組裝之微細加工法，亦可製作母模之凹凸圖案。

藉由BCP熱退火法、或BKL法、或BCP溶劑退火法等形成凹凸圖案之母模後，以下述方式，藉由電鑄法等，可形成進一步轉印圖案之模具。首先，藉由無電電鍍、濺鍍或蒸鍍等，可於具有圖案之母模上形成成為用於電鑄處理之導電層之籽晶層。為了使後續之電鑄步驟中之電流密度變得均勻，使後續之藉由電鑄步驟所沈積之金屬層之厚度變得一定，籽晶層較佳為10nm以上。作為籽晶層之材料，例如可使用：鎳、銅、金、銀、鉑、鈦、鈷、錫、鋅、鉻、金-鈷合金、金-鎳合金、硼-鎳合金、焊料、銅-鎳-鉻合金、錫鎳合金、鎳-鈀合金、鎳-鈷-磷合金、或該等之合金等。其次，藉由電鑄(電鍍)，使金屬層沈積於籽晶層上。金屬層之厚度例如包含籽晶層之厚度而以整體計，可設為10~30000μm之厚度。作為藉由電鑄而沈積之金屬層之材料，可使用可用作籽晶層之上述金屬種類中之任一種。就後續之用以形成模具之樹脂層之壓抵、剝離及清洗等處理之容易性而言，較理想為所形成之金屬層具有適度之硬度及厚度。

將以上述方式而得之含有籽晶層之金屬層自具有凹凸結構之母模剝離而獲得金屬基板。剝離方法可為物理剝離，亦可使用溶解形成圖案之材料的有機溶劑，例如甲苯、四氫呋喃(THF)、氯仿等將該等溶解而去除。於將金屬基板自母模剝離時，可藉由清洗而去除殘留之材料成分。作為清洗方法，可使用利用界面活性劑等之濕式清洗、或使用紫外線或電漿之乾式清洗。又，例如，亦可使用黏著劑或接著劑，使殘留之材料成分附著於其而去除等。由此獲得之將圖案自母模轉印之金屬基板(金屬模具)可用作本實施形態之凹凸圖案轉印用模具。

進而，使用所得之金屬基板，藉由將金屬基板之凹凸結構(圖案)轉印至膜狀支持基板，可製作如膜狀模具般具有可撓性之模具。例如，將硬化性樹脂塗佈於支持基板後，一面將金屬基板之凹凸結構壓抵於樹脂層，一面將樹脂層硬化。作為支持基板，例如可列舉：由玻璃、石英、矽等無機材料所構成之基材；由聚矽氧樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、環烯烴聚合物(COP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚醯亞胺(PI)、聚芳酯等有機材料所構成之基材；鎳、銅、鋁等金屬材料。又，支持基板之厚度可設為1~500μm之範圍。

作為硬化性樹脂，例如可列舉：環氧系、丙烯酸系、甲基丙烯酸系、乙烯醚系、氧雜環丁烷系、胺酯(urethane)系、三聚氰胺系、脲系、聚酯系、聚烯烴系、酚系、交聯型液晶系、氟系、聚矽氧系、聚醯胺系等之單體、低聚物、聚合物等各種樹脂。硬化性樹脂之厚度較佳在0.5~500μm之範圍內。若厚度未達上述下限，則形成於硬化樹脂層之表面之凹凸高度容易變得不足，若超過上述上限，則存在如下可能性：硬化時所產生之樹脂之體積變化之影響變大、變得無法良好地形成凹凸形狀。

作為塗佈硬化性樹脂之方法，例如可採用：旋轉塗佈法、噴霧塗佈法、浸漬塗佈法、滴加法、凹版印刷法、網版印刷法、凸版印刷法、模嘴塗佈法、淋幕式塗佈法、噴墨法、濺鍍法等各種塗佈方法。進而，作為將硬化性樹脂硬化之條件，根據所使用之樹脂之種類而有所不同，例如較佳為硬化溫度為室溫~250℃之範圍內，硬化時間為0.5分鐘~3小時之範圍內。又，亦可為藉由照射如紫外線或電子束之能量線而將其硬化之方法，於該情形時，照射量較佳為20mJ/cm²~5J/cm²之範圍內。

繼而，自硬化後之硬化樹脂層卸除金屬基板。作為卸除金屬基板之方法，並不限定於機械性剝離法，可採用公知之方法。能以上述方式獲得之「支持基板上具有形成有凹凸之硬化樹脂層」之膜狀樹脂模具，其可用作本實施形態之凹凸圖案轉印用模具。

又，將橡膠系樹脂材料塗佈於藉由上述方法而得之金屬基板之凹凸結構(圖案)上，將所塗佈之樹脂材料硬化，並且自金屬基板剝離，藉此可製作轉印有金屬基板之凹凸圖案之橡膠模具。所獲得之橡膠模具可用作本實施形態之凹凸圖案轉印用模具。橡膠系樹脂材料尤佳為聚矽氧橡膠、或者聚矽氧橡膠與其他材料之混合物或共聚物。作為聚矽氧橡膠，例如可使用聚有機矽氧烷、交聯型聚有機矽氧烷、聚有機矽氧烷/聚碳酸酯共聚物、聚有機矽氧烷/聚苯共聚物、聚有機矽氧烷/聚苯乙烯共聚物、聚三甲基矽烷基丙炔、聚四甲基戊烯等。聚矽氧橡膠與其他樹脂材料相比，廉價且耐熱性優異，導熱性較高，具有彈性，即便於高溫條件下亦不易變形，因此於在高溫條件下進行凹凸圖案轉印程序之情形時較佳。進而，由於聚矽氧橡膠系材料之氣體或水蒸氣透過性較高，因此可使被轉印材之溶劑或水蒸氣容易地透過。因此，於如下文所述般以將凹凸圖案轉印至溶膠凝膠材料為目的而使用橡膠模具之情形時，較佳為聚矽氧橡膠系材料。又，橡膠系材料之表面自由能較佳為25mN/m以下。藉此，於將橡膠模具之凹凸圖案轉印至基材上之塗膜時之脫模性變得良好，可防止轉印不良。橡膠模具例如可將長度設為50~1000mm，將寬度設為50~3000mm，將厚度設為1~50mm。若橡膠模具之厚度小於上述下限，則橡膠模具之強度變小，有橡膠模具於操作中發生破損之虞。若厚度大於上述上限，則於製作橡膠模具時，變得難以自主模剝離。又，亦可視需要而於橡膠模具之凹凸圖案面上實施脫模處理。

<第1塗佈步驟(有機材料膜形成步驟)>

如圖2(a)所示，將有機材料塗佈於基材40上而形成由有機材料所構成之連續膜(有機材料膜)10。

有機材料較佳為具有親水性，例如，可使用聚乙烯醇(PVA)、羥丙基纖維素(HPC)、硝基纖維素、乙酸纖維素(CA)、聚醯胺(PA)、聚丙烯腈(PAN)等。

作為基材40，可使用各種具有透光性之基板。例如，可使用由下述材料所構成之基板：玻璃、藍寶石單晶(Al₂O₃；A面、C面、M面、R面)、尖晶石單晶(MgAl₂O₄)、ZnO單晶、LiAlO₂單晶、LiGaO₂單晶、 MgO單晶等氧化物單晶、Si單晶、SiC單晶、SiN單晶、GaAs單晶、AlN單晶、GaN單晶及ZrB₂等硼化物單晶等。該等中，較佳為藍寶石單晶基板及SiC單晶基板。再者，基材之面方位並無特別限定。又，基材可為偏離角為0度之無偏離基板(just substrate)，亦可為賦予有偏離角之基板。

作為有機材料之塗佈方法，可使用棒塗法、旋轉塗佈法、噴霧塗佈法、浸漬塗佈法、模嘴塗佈法、噴墨法等任意塗佈方法，若就可將有機材料均勻地塗佈於相對較大面積之基材之方面、可於有機材料乾燥前迅速結束塗佈之方面而言，則較佳為棒塗法、模嘴塗佈法及旋轉塗佈法。有機材料膜10較佳為具有10~200nm之範圍內之膜厚。再者，為了提高密合性，亦可對基材40上進行表面處理或設置易接著層等。進而，可將有機材料膜10加以乾燥。

<第2塗佈步驟(無機材料膜形成步驟)>

製備溶膠凝膠材料(無機材料)之溶液。作為溶膠凝膠材料，尤其可使用二氧化矽、Ti系材料或ITO(銦錫氧化物)系材料、ZnO、ZrO₂、Al₂O₃等溶膠凝膠材料。例如，於藉由溶膠凝膠法在基材上形成由二氧化矽所構成之凹凸結構體之情形時，製備金屬烷氧化物(二氧化矽前驅物)作為溶膠凝膠材料。作為二氧化矽之前驅物，可使用：以四甲氧基矽烷(TMOS)、四乙氧基矽烷(TEOS)、四異丙氧基矽烷、四正丙氧基矽烷、四異丁氧基矽烷、四正丁氧基矽烷、四-第二丁氧基矽烷、四-第三丁氧基矽烷等四烷氧基矽烷為代表之四烷氧化物單體；或以甲基三甲氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、丙基三甲氧基矽烷、異丙基三甲氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷(MTES)、乙基三乙氧基矽烷、丙基三乙氧基矽烷、異丙基三乙氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、甲基三丙氧基矽烷、乙基三丙氧基矽烷、丙基三丙氧基矽烷、異丙基三丙氧基矽烷、苯基三丙氧基矽烷、甲基三異丙氧基矽烷、乙基三異丙氧基矽烷、丙基三異丙氧基矽烷、異丙基三異丙氧基矽烷、苯基三異丙氧基矽烷、甲苯基三乙氧基矽烷等三烷氧基矽烷為代表之三烷氧化物單體；以二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、二甲基二丙氧基矽烷、二甲基二異丙氧基矽烷、二甲基二正丁氧基矽烷、二甲基二異丁氧基矽烷、二甲基二-第二丁氧基矽烷、二甲基二-第三丁氧基矽烷、二乙基二甲氧基矽烷、二乙基二乙氧基矽烷、二乙基二丙氧基矽烷、二乙基二異丙氧基矽烷、二乙基二正丁氧基矽烷、二乙基二異丁氧基矽烷、二乙基二-第二丁氧基矽烷、二乙基二-第三丁氧基矽烷、二丙基二甲氧基矽烷、二丙基二乙氧基矽烷、二丙基二丙氧基矽烷、二丙基二異丙氧基矽烷、二丙基二正丁氧基矽烷、二丙基二異丁氧基矽烷、二丙基二-第二丁氧基矽烷、二丙基二-第三丁氧基矽烷、二異丙基二甲氧基矽烷、二異丙基二乙氧基矽烷、二異丙基二丙氧基矽烷、二異丙基二異丙氧基矽烷、二異丙基二正丁氧基矽烷、二異丙基二異丁氧基矽烷、二異丙基二-第二丁氧基矽烷、二異丙基二-第三丁氧基矽烷、二苯基二甲氧基矽烷、二苯基二乙氧基矽烷、二苯基二丙氧基矽烷、二苯基二異丙氧基矽烷、二苯基二正丁氧基矽烷、二苯基二異丁氧基矽烷、二苯基二-第二丁氧基矽烷、二苯基二-第三丁氧基矽烷等二烷氧基矽烷為代表之二烷氧化物單體。進而，亦可使用烷基之碳數為C4~C18之烷基三烷氧基矽烷或二烷基二烷氧基矽烷。亦可使用：乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷等具有乙烯基之單體；2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷等具有環氧基之單體；對苯乙烯基三甲氧基矽烷等具有苯乙烯基之單體；3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷等具有甲基丙烯醯基之單體；3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等具有丙烯醯基之單體；N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-三乙氧基矽基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙基胺、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷等具有胺基之單體；3-脲基丙基三乙氧基矽烷等具有脲基之單體；3-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷等具有巰基之單體；雙(三乙氧基矽烷基丙基)四硫化物等具有硫基之單體；3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷等具有異氰酸酯基之單體；將少量該等單體進行聚合而成之聚合物；以於上述材料之一部分中導入有官能基或聚合物為特徵之複合材料等金屬烷氧化物。又，該等化合物之烷基或苯基之一部分、或全部可經氟取代。進而，可列舉金屬乙醯丙酮酸鹽、金屬羧酸鹽、氧氯化物、氯化物、或該等之混合物等，但並不限定於該等。作為金屬種類，除Si以外，可列舉Ti、Sn、Al、Zn、Zr、In等、或該等之混合物等，但並不限定於該等。亦可使用適當混合上述氧化金屬之前驅物而成者。又，亦可藉由於該等材料中添加界面活性劑而形成經中孔(mesoporous)化之凸部。進而，作為二氧化矽之前驅物，可使用分子中具有與二氧化矽具有親和性、反應性之水解基及具有撥水性之有機官能基之矽烷偶合劑。例如可列舉：正辛基三乙氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷等矽烷單體；乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)矽烷、乙烯基甲基二甲氧基矽烷等乙烯基矽烷；3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等甲基丙烯醯基矽烷；2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷等環氧矽烷；3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基三乙氧基矽烷等巰基矽烷；3-辛醯基硫基-1-丙基三乙氧基矽烷等硫矽烷；3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-(N-苯基)胺基丙基三甲氧基矽烷等胺基矽烷；將該等單體進行聚合而得之聚合物等。

於使用TEOS與MTES之混合物作為溶膠凝膠材料之溶液之情形時，該等之混合比例如可設為以莫耳比計為1：1。藉由使該溶膠凝膠材料進行水解及聚縮合反應而生成非晶質二氧化矽。為了調整作為合成條件之溶液之pH值，添加鹽酸等酸或氨等鹼。pH值較佳為4以下或10以上。又，為了進行水解，亦可加入水。所加入之水之量相對於金屬烷氧化物種類，可設為以莫耳比計為1.5倍以上。

作為溶膠凝膠材料溶液之溶劑，例如可列舉：甲醇、乙醇、異丙醇(IPA)、丁醇等醇類；己烷、庚烷、辛烷、癸烷、環己烷等脂肪族烴類；苯、甲苯、二甲苯、對稱三甲苯(mesitylene)等芳香族烴類；二乙醚、四氫呋喃、二烷等醚類；丙酮、甲基乙基酮、異佛爾酮、環己酮等酮類；丁氧基乙基醚、己氧基乙醇、甲氧基-2-丙醇、苄氧基乙醇(benzyloxyethanol)等醚醇類、乙二醇、丙二醇等二醇類；乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯等二醇醚類；乙酸乙酯、乳酸乙酯、γ-丁內酯等酯類；苯酚、氯酚等酚類；N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮等醯胺類；氯仿、二氯甲烷、四氯乙烷、單氯苯、二氯苯等鹵素系溶劑；二硫化碳等含雜元素(hetero element)化合物；水；及該等之混合溶劑。尤佳為乙醇及異丙醇，又，亦較佳為於該等中混合水而成者。

作為溶膠凝膠材料溶液之添加物，可使用用以調整黏度之聚乙二醇、聚環氧乙烷、羥丙基纖維素、聚乙烯醇，或作為溶液穩定劑之三乙醇胺等烷醇胺、乙醯丙酮等β-二酮、β-酮酯、甲醯胺、二甲基甲醯胺、二烷等。又，作為溶膠凝膠材料溶液之添加物，可使用藉由照射以準分子UV光等紫外線為代表之能量線等光而產生酸或鹼之材料。藉由添加此種材料，通過照射光而可將溶膠凝膠材料溶液硬化。

如圖2(b)所示，將以上述方式所製備之溶膠凝膠材料(無機材料)之溶液塗佈於形成有有機材料膜10之基材40上而形成溶膠凝膠材料膜(無機材料膜)64。此後，將有機材料膜10與溶膠凝膠材料膜(無機材料膜)64之積層膜適當稱為雙層膜30。

作為溶膠凝膠材料之塗佈方法，可使用棒塗法、旋轉塗佈法、噴霧塗佈法、浸漬塗佈法、模嘴塗佈法、噴墨法等任意之塗佈方法，若就可將溶膠凝膠材料均勻地塗佈於相對較大面積之基材之方面、可於溶膠凝膠材料凝膠化前迅速結束塗佈之方面而言，則較佳為棒塗法、模嘴塗佈法及旋轉塗佈法。溶膠凝膠材料膜64之膜厚較佳為小於後述之按壓步驟所使用之凹凸圖案轉印用模具之凹凸圖案深度。

<乾燥步驟>

於塗佈溶膠凝膠材料後，為了蒸發溶膠凝膠材料膜64中之溶劑，可於大氣中或減壓下保持基材。若該保持時間較短，則溶膠凝膠材料膜64之黏度變得過低，變得無法進行凹凸圖案對溶膠凝膠材料膜64之轉印，若保持時間過長，則進行前驅物之聚合反應，溶膠凝膠材料膜64之黏度變得過高，變得無法進行朝溶膠凝膠材料膜64之凹凸圖案轉印。又，於塗佈溶膠凝膠材料後，進行溶劑之蒸發且亦進行前驅物之聚合反應，溶膠凝膠材料之黏度等物性亦於短時間內發生變化。就形成凹凸圖案之穩定性之觀點而言，較理想為可良好地進行圖案轉印之乾燥時間範圍足夠大，其可藉由乾燥溫度(保持溫度)、乾燥壓力、溶膠凝膠材料種類、溶膠凝膠材料種類之混合比、製備溶膠凝膠材料時所使用之溶劑量(溶膠凝膠材料之濃度)等進行調整。再者，於乾燥步驟中，由於僅藉由直接保持基材，溶膠凝膠材料溶液中之溶劑便蒸發，因此未必需要進行加熱或送風等主動之乾燥操作，僅將形成有溶膠凝膠材料膜之基材直接放置特定時間，或為了進行後續之步驟而於特定時間內進行搬送即可。即，於本實施形態之磊晶成長用基板之製造方法中，乾燥步驟並非必需。

<按壓步驟>

繼而，如圖2(c)所示，將模具140重疊於溶膠凝膠材料膜64上並進行按壓，從而將模具140之凹凸圖案轉印至由有機材料膜10及溶膠凝膠材料膜64所構成之雙層膜30。於按壓模具140時，使模具140之凸部140b與有機材料膜10接觸或進入有機材料膜10。此時，溶膠凝膠材料膜64被模具140之凸部140b所分割而成為不連續之膜。有機材料膜10可不被分割而維持連續膜。作為模具140，可使用上述之凹凸圖案轉印用模具，較理想為具有柔軟性或可撓性之膜狀模具。此時，可使用按壓輥將模具140壓抵於雙層膜30。於使用按壓輥之輥程序中，與加壓式相比，具有如下等之優點：由於模具與被轉印膜(雙層膜)接觸之時間較短，因此可防止模具或基材及設置基材之平台等之熱膨脹係數之差異所引起之圖案變形；可防止因溶膠凝膠材料膜中之溶劑之爆沸導致圖案中產生氣體之氣泡、或殘留氣體痕跡；由於與基材(雙層膜)進行線接觸，因此可減小轉印壓力及剝離力，容易應對大面積化；按壓時不存在咬入氣泡之情況等。又，可一面壓抵模具一面對基材進行加熱。作為使用按壓輥將模具壓抵於雙層膜之例，如圖3所示，將膜狀模具140送入至按壓輥122與搬送至其正下方之基材40之間，藉此可將膜狀模具140之凹凸圖案轉印至基材40上之由有機材料膜10及溶膠凝膠材料膜64所構成之雙層膜30。即，於藉由按壓輥122將膜狀模具140壓抵於雙層膜30時，一面同步搬送膜狀模具140與基材40，一面以膜狀模具140被覆基材40上之雙層膜30之表面。此時，一面將按壓輥122壓抵於膜狀模具140之背面(與形成有凹凸圖案之面為相反側之面)一面使之旋轉，藉此膜狀模具140與基材40一面行進一面進行密合。再者，於將長條之膜狀模具140朝向按壓輥122而送入時，方便的是自捲繞有長條之膜狀模具140之膜輥直接捲出膜狀模具140而使用。

<預燒成步驟>

將模具140壓抵於雙層膜30後，可對溶膠凝膠材料膜64進行預燒成。藉由進行預燒成，溶膠凝膠材料膜64進行凝膠化，圖案固化，於剝離模具140時圖案不易變形。於進行預燒成之情形時，較佳為於大氣中、室溫~300 ℃之溫度下進行加熱。再者，並非必須進行預燒成。又，於在溶膠凝膠材料溶液中添加有藉由照射紫外線等光而產生酸或鹼之材料之情形時，可不對溶膠凝膠材料膜64進行預燒成，取而代之，照射例如以準分子UV光等紫外線為代表之能量線。

<剝離步驟>

於模具140之按壓或溶膠凝膠材料膜64之預燒成後，如圖2(d)所示，將模具140自形成有凹凸之雙層膜30剝離。於剝離模具後，雙層膜30具有與模具140之凹凸圖案對應之凹凸圖案。在與模具140之凹部140a對應之雙層膜30之凸部中，於有機材料膜10上積層有溶膠凝膠材料膜64，在與模具140之凸部140b對應之雙層膜30之凹部中，有機材料膜10露出至表面。作為模具140之剝離方法，可採用公知之剝離方法。可一面進行加熱一面剝離模具140，藉此可使自雙層膜30產生之氣體逸出，防止雙層膜30內產生氣泡。於使用輥程序之情形時，與加壓式所使用之板狀模具相比，剝離力可較小，不存在溶膠凝膠材料或有機材料殘留於模具140之情況，而可容易地將模具140自雙層膜30剝離。尤其是由於對溶膠凝膠材料膜64進行加熱，因此容易進行溶膠凝膠材料之凝膠化反應，變得容易於剛按壓後將模具140自雙層膜30剝離。進而，為了提高模具140之剝離性，亦可使用剝離輥。如圖3所示，將剝離輥123設置於按壓輥122之下游側，藉由剝離輥123一面將膜狀模具140推壓於雙層膜30，一面旋轉並加以支持，藉此可將膜狀模具140附著於雙層膜30之狀態維持按壓輥122與剝離輥123之間之距離(一定時間)。然後，於剝離輥123之下游側，以將膜狀模具140向剝離輥123之上方提拉之方式變更膜狀模具140之行進路線，藉此將膜狀模具140自形成有凹凸之雙層膜30剝離。再者，於膜狀模具140附著於雙層膜30期間亦可進行上述之溶膠凝膠材料膜64之預燒成或加熱。再者，於使用剝離輥123之情形時，例如藉由一面加熱至室溫~300℃一面進行剝離，可使模具140更容易剝離。

<加熱步驟>

於剝離步驟後，對具有雙層膜30之基材40進行加熱。藉由加熱，可將有機材料膜10分解去除而使基材40之表面局部露出，並且將溶膠凝膠材料膜64進行正式燒成而將其硬化。加熱於600~1200℃之溫度下進行5分鐘~6小時左右為宜。藉由加熱，構成溶膠凝膠材料膜64之二氧化矽(非晶形二氧化矽)中所含之羥基等脫離，溶膠凝膠材料膜64變得更堅固。又，藉由加熱，有機材料膜10進行熱分解，從而有機材料膜10消失。因此，溶膠凝膠材料膜64與基材40接觸而結合。由此，如圖2(e)所示，於基材40上形成「由已硬化之溶膠凝膠材料所構成」之凸部60，於凸部60之間，露出基材表面之區域(凹部70)被劃分。如此可形成具有由凸部60及凹部70所構成之凹凸圖案80之磊晶成長用基板100。此時，於凸部60由二氧化矽所構成之情形時，根據燒成溫度(加熱溫度)、燒成時間(加熱時間)而成為非晶質或晶質、或者非晶質與晶質之混合狀態。又，當於溶膠凝膠材料溶液添加有藉由照射紫外線等光而產生酸或鹼之材料時，可不對溶膠凝膠材料膜64進行燒成，取而代之，藉由照射例如以準分子UV光等紫外線為代表之能量線，將有機材料膜10分解去除而使基材40之表面局部露出，並且將溶膠凝膠材料膜64硬化。

又，亦可對凸部60之表面進行疏水化處理。疏水化處理之方法只要使用已知之方法即可，例如，若為二氧化矽表面，則亦可藉由二甲基二氯矽烷、三甲基烷氧基矽烷等進行疏水化處理，亦可使用藉由六甲基二矽氮烷等三甲基矽烷化劑與聚矽氧油進行疏水化處理之方法，亦可使用利用超臨界二氧化碳之金屬氧化物粉末之表面處理方法。

進而，如圖2(f)所示，可對於加熱步驟中所露出之基材表面進行蝕刻而於基材40形成凹部70a。藉此，可形成磊晶成長用基板100a，該磊晶成長用基板100a形成有由凸部60及凹部70a所構成之凹凸圖案80a。此磊晶成長用基板100a由於在基材40形成有凹部70a，因此與未進行基材40之蝕刻之基板100相比，可加大凹凸圖案之凹凸深度。於使用藍寶石基板作為基材40之情形時，基材40之蝕刻例如可藉由使用含有BCl₃等之氣體之RIE進行。

可進而於以上述方式形成有凹凸圖案80、80a之基板之表面(形成有凹凸圖案之面)形成緩衝層。藉此，可獲得如圖4(a)、(b)所圖示之凹凸圖案80、80a之表面具備緩衝層20之磊晶成長用基板100b、100c。於凹凸圖案之剖面形狀由相對較平緩之傾斜面所構成且呈波形結構時，可形成缺陷較少之均勻之緩衝層。

可於第1塗佈步驟前於基材上形成緩衝層。藉此，如圖4(c)所圖示般，於緩衝層20上形成凸部60，於凸部60之間露出緩衝層20之表面之區域(凹部70b)被劃分。藉此，可獲得形成有凹凸圖案80b之磊晶成長用基板100d。

緩衝層20可使用低溫MOCVD法或濺鍍法等公知之方法而形成。緩衝層20之層厚較佳在1nm~100nm之範圍內。於在具有緩衝層之磊晶成長用基板100b、100c、100d之表面使半導體層磊晶成長之情形時，藉由緩衝層，基板與半導體層之晶格常數之差異得到緩和，可形成結晶性較高之半導體層。於使GaN系之半導體層在本實施形態之磊晶成長用基板上磊晶成長之情形時，緩衝層能以Al_xGa_1-xN(0≦x≦1)構成，且並不限於單層結構，亦可為積層有組成不同之兩種以上的兩層以上之多層結構。

於如專利文獻1所記載之先前技術般，使用通常之奈米壓印法來形成凹凸圖案之磊晶成長用基板之製造方法中，於剝離模具後，需藉由RIE等對形成於基材之與模具之凸部相對應之區域的殘膜進行蝕刻而將其去除，但於本實施形態之磊晶成長用基板之製造方法中，由於剝離模具後之殘膜由有機材料膜所構成，因此僅藉由加熱即可使殘膜分解、消失。因此，藉由本實施形態之磊晶成長用基板之製造方法，可縮短基板之製造時間。

又，由於本實施形態之磊晶成長用基板之製造方法如上所述，可應用輥程序，因此可高速且連續地生產磊晶成長用基板。又，由於無需使用光微影法，如上述般可藉由奈米壓印法轉印凹凸圖案，因此可降低磊晶成長用基板之生產成本，減輕對環境之負荷。

於藉由如以上之製造方法所形成之磊晶成長用基板100中，由於凸部60係由無機材料所形成，因此磊晶成長用基板100具有優異之耐熱性。

再者，於藉由本實施形態之製造方法所形成之如圖2(e)、(f)及圖4(a)~(c)所示之磊晶成長用基板100、100a~100d中，凹凸圖案80、80a、80b係由形成於基材40上之多個凸部60及凹部70、70a、70b 所構成。

圖5(a)表示藉由本實施形態之製造方法所製造之磊晶成長用基板之AFM圖像之例，圖5(b)表示圖5(a)之AFM圖像中之切斷線上之磊晶成長用基板之剖面輪廓。

磊晶成長用基板之凹凸圖案之剖面形狀並無特別限定，如圖2(e)、(f)、圖4(a)、(b)、(c)及圖5(b)所示，可由相對較平緩之傾斜面所構成，自基材40朝向上方而呈波形(本案中適當稱為「波形結構」)。即，凸部60可具有自其基材側之底部朝向頂部而變窄之剖面形狀。

磊晶成長用基板之凹凸圖案之平面形狀並無特別限定，可為如條紋狀、波形條紋狀、鋸齒狀之規律地配向之圖案或點狀圖案等規律地配向之圖案，如圖5(a)表示之基板表面之凹凸圖案之AFM圖像之一例般，凸部(白部分)及凹部長條狀地起伏並延伸，其延伸方向、起伏方向及延伸長度於俯視時可不規則。即，可具有如下特徵：i)凸部及凹部各自具有起伏且延伸之細長之形狀；ii)凸部及凹部於凹凸圖案中延伸方向、彎曲方向及長度不均一。於磊晶成長用基板之凹凸圖案具有如上述之特徵之情形時，無論在與基材40之表面正交之任一方向上切斷凹凸圖案80，凹凸剖面亦會重複出現。又，凸部及凹部於俯視時，一部分或全部可於中途分支(參照圖5(a))。再者，於圖5(a)中，凸部及凹部之間距整體觀之較為均勻。又，凹凸圖案80之凹部70被凸部60劃分，且沿凸部60延伸，與凸部60相同，延伸方向、起伏方向及延伸長度可於俯視時呈不規則之細長之形狀。

於將磊晶成長用基板用作例如由GaN系半導體材料所形成之發光元件之基板之情形時，為了提高發光元件之光提取效率，凹凸之間距較佳為於傅立葉變換圖像中成為圓環狀之於頻率分佈中具有寬度者，進而較佳為凹凸之方向不具指向性之不規則之凹凸圖案。為了使磊晶成長用基板100發揮作為提高發光元件之光提取效率之繞射光柵之作用，凹凸之平均間距較佳設為100nm~10μm之範圍，更佳為100~1500nm之範圍內。若凹凸之平均間距未達上述下限，則由於間距相對於發光元件之發光波長變得過小，因此有不產生由凹凸引起之光之繞射的傾向，另一方面，若超過上限，則繞射角變小，有失去作為繞射光柵之功能之傾向。凹凸之平均間距進而較佳在200~1200nm之範圍內。

凹凸之深度分佈之平均值較佳為20nm~10μm之範圍。凹凸之深度分佈之平均值更佳為50nm~5μm之範圍內，若凹凸之深度分佈之平均值未達上述下限，則由於對發光波長而言深度過小，因此有不產生必需之繞射之傾向，另一方面，若超過上限，則於在基板上積層半導體層而製造發光元件之情形時，半導體層表面之平坦化所必需之半導體層之層厚變大，製造發光元件所需之時間變長。凹凸之深度分佈之平均值更佳在100nm~2μm之範圍內。凹凸之深度之標準偏差較佳為10nm~5μm之範圍內。若凹凸之深度之標準偏差未達上述下限，則由於對可見光之波長而言深度過小，因此有不產生必需之繞射之傾向，另一方面，若超過上限，則有繞射光強度產生不均之傾向。凹凸之深度之標準偏差更佳在25nm~2.5μm之範圍內。

於在此種“形成有具有長條狀地起伏且在不規則之方向上延伸的細長之凸部及凹部”之凹凸圖案之磊晶成長用基板100上形成磊晶成長層時，具有如下優點。首先，由於凹凸形狀之傾斜面相對較為平緩，因此可將磊晶成長層均勻地積層於凹凸圖案80上，而形成缺陷較少之磊晶層。進而，由於凹凸圖案係凹凸方向不具指向性之不規則之形狀，因此即便產生因圖案引起之缺陷，亦可形成缺陷不具異向性之均質之磊晶成長層。

又，於使半導體層在具有此種凹凸圖案之磊晶成長用基板100上磊晶成長而製造發光元件之情形時，具有如下優點。第一，由於具有此種凹凸圖案之磊晶成長用基板之光提取效率較高，因此使用此基板所製作之發光元件之發光效率較高。第二，由於藉由具有此種凹凸圖案之磊晶成長用基板而繞射之光不具有指向性，因此自使用此基板所製作之發光元件所提取之光無指向性地朝向所有方向。第三，由於以下理由而可縮短發光元件之製造時間。於使用具有凹凸圖案之基板製造發光元件之情形時，如下文所述，必需積層半導體層直至凹凸形狀被半導體層覆蓋、表面變得平坦為止。形成有具有長條狀地起伏且沿不規則之方向延伸的細長之凸部及凹部之凹凸圖案之磊晶成長用基板，由於其在數10奈米級之凹凸深度具有充分之光提取效率，因此與專利文獻1所記載之先前之具有次微米~微米級之凹凸深度之凹凸圖案的基板相比，可減小積層半導體層之層厚。因此，可縮短半導體層之成長時間，而可縮短發光元件之製造時間。

於本案中，所謂凹凸之平均間距，於測定形成有凹凸之表面中之凹凸之間距(相鄰之凸部彼此或相鄰之凹部彼此之間隔)時，係指凹凸間距之平均值。此種凹凸間距之平均值可藉由下述方法而算出：使用掃描式探針顯微鏡(例如，Hitachi High-Tech Science股份有限公司製造之製品名「E-sweep」等)，藉由下述條件：測定方式：懸臂(cantilever)斷續性接觸方式

懸臂之材質；矽

懸臂之臂寬：40μm

懸臂之晶片尖端之直徑：10nm

對表面之凹凸進行解析並且測定凹凸解析圖像後，測定100處以上該凹凸解析圖像中任意相鄰之凸部彼此或相鄰之凹部彼此之間隔，求出其算術平均值。

又，於本案中，凹凸之深度分佈之平均值及凹凸深度之標準偏差可以如下方式算出。對於表面凹凸之形狀，使用掃描式探針顯微鏡(例如，Hitachi High-Tech Science股份有限公司製造之製品名「E-sweep」等)對凹凸解析圖像進行測定。於凹凸解析時，以上述條件測定任意3μm見方(縱3μm、橫3μm)或10μm見方(縱10μm、橫10μm)之測定區域而求出凹凸解析圖像。此時，以奈米尺度(nanometer scale)分別求出測定區域內之16384點(縱128點×橫128點)以上之測定點的凹凸高度之資料。再者，此種測定點之個數依所使用之測定裝置之種類或設定而有所不同，例如，當使用上述之Hitachi High-Tech Science股份有限公司製造之製品名「E-sweep」作為測定裝置之情形時，可於10μm見方之測定區域內進行65536點(縱256點×橫256點)之測定(於256×256像素之解析度下之測定)。此處，為了提高測定精度，可對凹凸解析圖像實施包含初級傾斜修正之平坦處理。又，為了於以下所述之關於凹凸形狀之各種解析中確保充分之測定精度，測定區域宜設為以該測定區域所包含之凸部寬度之平均值之15倍以上之長度作為一邊長度的正方形區域。而且，關於以上述方式測定之凹凸高度(單位：nm)，首先，求出全部測定點中距基材之底面(形成有凹凸圖案之面之相反側之面)之高度最高之測定點P。然後，以包含該測定點P且平行於基材底面之面作為基準面(水平面)，求出距該基準面之深度之值(測定點P距基材底面之高度之值減去各測定點距基材底面之高度而得之差量)而作為凹凸深度之資料。再者，此種凹凸深度資料可藉由測定裝置(例如Hitachi High-Tech Science股份有限公司製造之製品名「E-sweep」)，利用測定裝置中之軟體等自動計算而求出，可將此種自動計算而求出之值用作凹凸深度之資料。

如此，求出各測定點之凹凸深度之資料後，求出其算術平均值及標準偏差，將可藉此而算出之值分別用作凹凸之深度分佈之平均值及凹凸深度之標準偏差。於本說明書中，凹凸之平均間距及凹凸之深度分佈之平均值無論形成有凹凸之表面之材料如何，均可藉由如上所述之測定方法而求出。

又，於本案中，所謂「不規則之凹凸圖案」包含如下所述之擬週期結構：對解析表面凹凸之形狀而得之凹凸解析圖像實施二維高速傅立葉變換處理而得之傅立葉變換圖像，其顯示出以波數之絕對值為0μm^-1之原點作為大致中心之圓或圓環狀之圖形，即，上述凹凸之方向不具有指向性，但具有凹凸間距之分佈。該圓狀或圓環狀之圖形可存在於波數之絕對值成為10μm^-1以下(可設為0.1~10μm^-1之範圍內，進而可設為0.667~10μm^-1之範圍內，較佳可設為0.833~5μm^-1之範圍內)範圍內的區域內。自此種凹凸圖案散射及/或繞射之光不僅具有單一或狹窄頻寬之波長之光，而且具有相對廣域之波段，散射光及/或繞射之光不具有指向性，朝向所有方向。因此，具有此種擬週期結構之基板只要其凹凸間距之分佈繞射可見光線，則對用於如LED之發光元件之基板而言較佳。

再者，於對凹凸解析圖像實施二維高速傅立葉變換處理而得之傅立葉變換圖像中，藉由亮點集合而對圖形進行觀測。因此，此處之所謂「傅立葉變換圖像表現出圓狀之圖形」意指於傅立葉變換圖像中，觀察到亮點集合而成之圖形大致為圓狀形狀，亦包含觀察到外形之一部分呈凸狀或凹狀者。又，所謂「傅立葉變換圖像表現出圓環狀圖形」意指觀察到於傅立葉變換圖像中亮點集合而成之圖形大致為圓環狀，亦包含觀察到環外側之圓或內側之圓之形狀大致為圓狀形狀者，且亦包含觀察到該環外側之圓或內側之圓之外形之一部分呈凸狀或凹狀者。又，所謂「圓狀或圓環狀圖形存在於波數之絕對值成為10μm^-1以下(可設為0.1~10μm^-1之範圍內，進而可設為0.667~10μm^-1之範圍內，較佳可設為0.833~5μm^-1之範圍內)範圍內之區域內」係指構成傅立葉變換圖像之亮點中30%以上之亮點存在於波數之絕對值成為10μm^-1以下(可設為0.1~10μm^-1之範圍內，進而可設為0.667~10μm^-1之範圍內，較佳可設為0.833~5μm^-1之範圍內)範圍內之區域內。藉由以滿足上述條件之方式形成凹凸圖案，於將本實施形態之磊晶成長用基板用作發光元件之基板之情形時，可充分減小來自發光元件之發光之波長依賴性及指向性(朝特定方向強烈發光之性質)。

再者，關於凹凸圖案與傅立葉變換圖像之關係，可知如下內容。於凹凸圖案自身中間距不具有分佈或指向性之情形時，傅立葉變換圖像亦以無規之圖案(無圖形)出現，於凹凸圖案在XY方向上整體為等向性，但間距具有分佈之情形時，出現圓或圓環狀之傅立葉變換圖像。又，於凹凸圖案具有單一之間距之情形時，有出現於傅立葉變換圖像中之圓環變得銳利之傾向。

上述凹凸解析圖像之二維高速傅立葉變換處理可藉由使用具備二維高速傅立葉變換處理軟體之電腦之電子圖像處理而容易地進行。

再者，藉由將凸部以白色顯示、將凹部以黑色顯示之方式處理凹凸解析圖像，可獲得如圖12所示之俯視解析圖像(黑白圖像)。圖12係表示本實施形態之磊晶成長用基板100中之測定區域之俯視解析圖像之一例的圖。

將俯視解析圖像之凸部(白顯示部)之寬度稱為「凸部之寬度」。此種凸部寬度之平均值可藉由以下方法而算出：自俯視解析圖像之凸部中任意選擇100個以上之部位，對於各部位，測定自俯視與凸部之延伸方向大致正交之方向上之凸部之邊界至相反側之邊界為止之長度，求出其算術平均值。

再者，於計算凸部寬度之平均值時，如上述般，係使用自俯視解析圖像之凸部中隨機抽選之位置之值，可不使用凸部分支之位置之值。於凸部中，某區域是否為分支之區域例如可藉由該區域是否延伸一定程度以上而判定。更具體而言，可藉由該區域之延伸長度相對於該區域之寬度的比是否為特定(例如1.5)以上而判定。

使用圖13(a)及13(b)，對於在某個方向延伸之凸部之中途位置上朝大致與該凸部之延伸軸線正交之方向突出之區域，對判定該區域是否為分支之方法之一例進行說明。此處，所謂凸部之延伸軸線，自凸部中將“是否為分支之判定對象區域”除外之情形時，係由凸部外緣之形狀定出之沿凸部之延伸方向之假想軸線。更具體而言，所謂凸部之延伸軸線係以通過與凸部之延伸方向正交之凸部寬度之大致中心點之方式所作之線。圖13(a)及圖13(b)均為僅選取俯視解析圖像中之凸部之一部分進行說明之概要圖，區域S表示凸部。於圖13(a)及圖13(b)中，將凸部之中途位置上突出之區域A1、A2定為“是否為分支之判定對象區域”。於此情形時，當自凸部中將區域A1、A2除外時，作為通過與凸部之延伸方向正交之凸部寬度之大致中心點之線，定出延伸軸線L1、L2。此種延伸軸線可藉由利用電腦之圖像處理而規定，亦可由實施解析作業之作業人員規定，亦可藉由利用電腦之圖像處理及作業人員之人工作業之兩者而規定。於圖13(a)中，在沿延伸軸線L1延伸之凸部之中途位置，區域A1朝與延伸軸線L1正交之方向突出。於圖13(b)中，在沿延伸軸線L2延伸之凸部之中途位置，區域A2朝與延伸軸線L2正交之方向突出。再者，關於相對於與延伸軸線L1、L2正交之方向傾斜突出之區域，亦使用與以下所述之關於區域A1、A2之思考方法相同之思考方法判定是否分支即可。

根據上述判定方法，由於區域A1之延伸長度d2相對於區域A1之寬度d1之比大致為0.5(未達1.5)，因此判定區域A1並非分支之區域。於此情形時，將通過區域A1且與延伸軸線L1正交之方向上之長度d3視為用以計算凸部寬度之平均值之測定值之一。另一方面，由於區域A2之延伸長度d5相對於區域A2之寬度d4之比大致為2(1.5以上)，因此判定區域A2係分支之區域。於此情形時，並不將通過區域A2且與延伸軸線L2正交之方向上之長度d6視為用以計算凸部寬度之平均值之測定值之一。

於本實施形態之磊晶成長用基板100中，俯視凹凸圖案80之大致與凸部之延伸方向正交之方向上之凸部之寬度可為一定。凸部之寬度是否一定可基於藉由上述測定而得之100處以上之凸部之寬度進行判定。具體而言，根據100處以上之凸部之寬度算出凸部寬度之平均值及凸部寬度之標準偏差。然後，將藉由凸部寬度之標準偏差除以凸部寬度之平均值而算出之值(凸部寬度之標準偏差/凸部寬度之平均值)定義為凸部寬度之變動係數。關於此變動係數，凸部之寬度越一定(寬度之變動越少)，值越小。因此，可藉由變動係數是否為特定值以下判定凸部之寬度是否一定。例如，可定義於變動係數為0.25以下之情形時凸部之寬度為一定。

又，如圖12所示，於本實施形態之磊晶成長用基板100中，凹凸圖案所包含之凸部(白部分)之延伸方向於俯視時呈不規則地分佈。即，凸部並非規律地排列之條紋狀或規律地配置之點狀等，而為不規則之方向地延伸之形狀。又，於測定區域、即凹凸圖案之特定區域中，俯視每單位面積之區域所含之凸部時，其輪廓線含有直線區間多於曲線區間。

於本實施形態中，所謂「含有直線區間多於曲線區間」意指凸部之輪廓線上之整個區間並非彎曲之區間占多數之凹凸圖案。關於俯視凸部時之輪廓線是否含有直線區間多於曲線區間，例如可藉由使用如以下所示之兩個曲線區間之定義方法中之任一種進行判定。

<曲線區間之第1定義方法>

於曲線區間之第1定義方法中，於藉由以凸部寬度之平均值之π(圓周率)倍之長度將俯視凸部時之輪廓線隔開而形成多個區間之情形時，曲線區間係定義為區間之兩端點間之直線距離相對於兩端點間之輪廓線之長度之比為0.75以下之區間。又，直線區間係定義為上述多個區間中曲線區間以外之區間、即上述比大於0.75之區間。以下，參照圖14(a)，對使用上述第1定義方法判定俯視凸部時之輪廓線是否含有直線區間多於曲線區間之程序之一例進行說明。圖14(a)係表示凹凸圖案之俯視解析圖像之一部分之圖，為便利起見，將凹部塗白表示。區域S1表示凸部，區域S2表示凹部。

程序1-1

自測定區域內之多個凸部中選擇一凸部。將該凸部之輪廓線X上之任意位置決定為起始點。於圖14(a)中，作為一例，將點A設定為起始點。自該起始點起，以特定之間隔於凸部之輪廓線X上設置基準點。此處，特定之間隔係凸部寬度之平均值之π(圓周率)/2倍之長度。於圖14(a)中，作為一例，依序設定點B、點C及點D。

程序1-2

若將作為基準點之點A~D設定於凸部之輪廓線X上，則可設定判定對象之區間。此處，將起點及終點為基準點、且包含成為中間點之基準點之區間設定為判定對象。於圖14(a)之例中，於選擇點A作為區間之起點之情形時，自點A進行計數，被設定為第2點之點C成為區間之終點。由於此處距點A之間隔係設定為凸部寬度之平均值之π/2倍之長度，因此點C係沿輪廓線X距點A為凸部寬度之平均值之π倍長度之點。同樣地，於選擇點B作為區間之起點之情形時，自點B進行計數，被設定為第2點之點D成為區間之終點。再者，此處，係按設定之順序設定成為對象之區間，點A係被最初設定之點。即，首先將點A及點C之區間(區間AC)視為處理對象之區間。然後，測定如圖14(a)所示之連結點A及點C之凸部之輪廓線X之長度La、與點A及點C間之直線距離Lb。

程序1-3

使用程序1-2所測定之長度La及直線距離Lb，計算出直線距離Lb相對於長度La之比(Lb/La)。於該比為0.75以下之情形時，判定成為凸部之輪廓線X之區間AC之中點的點B係存在於曲線區間之點。另一方面，於上述比大於0.75之情形時，判定點B係存在於直線區間之點。再者，於圖14(a)所示之例中，由於上述比(Lb/La)為0.75以下，因此判定點B係存在於曲線區間之點。

程序1-4

對於分別選擇程序1-1所設定之各點作為起點之情形，執行程序1-2及程序1-3。

程序1-5

對於測定區域內之全部凸部，執行程序1-1~程序1-4。

程序1-6

於對測定區域內之全部凸部設定之全部點中，判定為存在於直線區間之點的點之比率為整體之50%以上之情形時，判定俯視凸部時之輪廓線含有直線區間多於曲線區間。另一方面，於對測定區域內之全部凸部設定之全部點中判定為存在於直線區間之點的點之比率未達整體之50%之情形時，判定俯視凸部時之輪廓線含有曲線區間多於直線區間。

上述程序1-1~程序1-6之處理可藉由測定裝置所具備之測定功能進行，亦可藉由與上述測定裝置不同之解析用軟體等之執行而進行，亦可手動進行。

再者，上述程序1-1中於凸部之輪廓線上設定點之處理係藉由繞凸部1周，或自測定區域伸出，於無法在此程度以上設定點之情形時結束設定即可。又，關於最初設定之點與最後設定之點外側之區間，由於無法計算出上述比(Lb/La)，因此將其排除於上述判定之對象以外即可。又，關於輪廓線之長度未達凸部寬度之平均值之π倍之凸部，將其排除於上述判定之對象以外即可。

<曲線區間之第2定義方法>

於曲線區間之第2定義方法中，於藉由以凸部寬度之平均值之π(圓周率)倍之長度將俯視凸部時之輪廓線隔開而形成多個區間之情形時，曲線區間係定義為如下區間：連結區間之一端(點A)及該區間之中點(點B)之線段(線段AB)與連結該區間之另一端(點C)及該區間之中點(點B)之線段(線段CB)所形成之兩個角度中較小者(180°以下者)其角度為120°以下之區間。又，直線區間係定義為上述多個區間中曲線區間以外之區間、即上述角度大於120°之區間。以下，參照圖14(b)，對使用上述第2定義方法判定凸部於俯視上之輪廓線是否含有直線區間多於曲線區間之程序之一例進行說明。圖14(b)係表示與圖14(a)相同之凹凸圖案之俯視解析圖像之一部分的圖。

程序2-1

自測定區域內之多個凸部中選擇一凸部。將該凸部之輪廓線X上之任意位置決定為起始點。於圖14(b)中，作為一例，將點A設定為起始點。自該起始點起，以特定之間隔於凸部之輪廓線X上設置基準點。此處，特定之間隔係凸部寬度之平均值之π(圓周率)/2倍之長度。於圖14(b)中，作為一例，依序設定點B、點C及點D。

程序2-2

若將作為基準點之點A~D設定於凸部之輪廓線X上，則可設定判定對象之區間。此處，將起點及終點為基準點、且包含成為中間點之基準點之區間設定為判定對象。於圖14(b)之例中，於選擇點A作為區間之起點之情形時，自點A進行計數，被設定為第2點之點C成為區間之終點。由於此處距點A之間隔係設定為凸部寬度之平均值之π/2倍之長度，因此點C係沿輪廓線X距點A為凸部寬度之平均值之π倍長度之程度之點。同樣地，於選擇點B作為區間之起點之情形時，自點B進行計數，被設定為第2點之點D成為區間之終點。再者，此處，係按設定之順序設定成為對象之區間，點A係被最初設定之點。即，首先將點A及點C之區間視為處理對象之區間。然後，測定線段AB與線段CB所成之兩個角度中較小者(180°以下者)之角度θ。

程序2-3

於角度θ為120°以下之情形時，判定點B係存在於曲線區間之點。另一方面，於角度θ大於120°之情形時，判定點B係存在於直線區間之點。再者，於圖14(b)所示之例中，由於角度θ為120°以下，因此判定點B係存在於曲線區間之點。

程序2-4

對於分別選擇程序2-1所設定之各點作為起點之情形，執行程序2-2及程序2-3。

程序2-5

對於測定區域內之全部凸部，執行程序2-1~程序2-4。

程序2-6

於對測定區域內之全部凸部設定之全部點中判定為存在於直線區間之點的點之比率為整體之70%以上之情形時，判定俯視凸部時之輪廓線含有直線區間多於曲線區間。另一方面，於對測定區域內之全部凸部設定之全部點中判定為存在於直線區間之點的點之比率未達整體之70%之情形時，判定俯視凸部時之輪廓線含有曲線區間多於直線區間。

上述程序2-1~2-6之處理可藉由測定裝置所具備之測定功能進行，亦可藉由執行與上述測定裝置不同之解析用軟體等而進行，亦可手動進行。

再者，上述程序2-1中凸部之輪廓線上設定點之處理係藉由繞凸部1周，或自測定區域伸出，於無法在此程度以上設定點之情形時結束設定即可。又，關於最初設定之點與最後設定之點外側之區間，由於無法計算出上述角度θ，因此將其排除於上述判定之對象以外即可。又，關於輪廓線之長度未達凸部寬度之平均值之π倍之凸部，將其排除於上述判定之對象以外即可。

如以上所述般，藉由使用曲線區間之第1及第2定義方法中之任一種，可對測定區域判定俯視凸部時之輪廓線X是否含有直線區間多於曲線區間。再者，關於某磊晶成長用基板100之凹凸圖案80，「俯視每單位面積之區域所含之凸部時之輪廓線是否含有直線區間多於曲線區間」之判定可藉由基於自磊晶成長用基板100之凹凸圖案80之區域中隨機抽選並且進行測定之一個測定區域進行判定而進行，亦可藉由綜合判定同一磊晶成長用基板100之凹凸圖案80中之多個不同之測定區域之判定結果而進行。於此情形時，例如，可採用多個不同之測定區域之判定結果中較多一方之判定結果作為「俯視每單位面積之區域所含之凸部時之輪廓線是否含有直線區間多於曲線區間」之判定結果。

再者，於本實施形態中，作為於第2塗佈步驟中所塗佈之無機材料之溶液，亦可使用TiO₂、ZnO、ZnS、ZrO、BaTiO₃、SrTiO₂等溶膠凝膠材料之溶液或微粒子分散液。其中，就成膜性或折射率之關係而言，較佳為TiO₂。亦可使用液相沈積法(LPD：Liquid Phase Deposition)等形成無機材料之塗膜。

又，作為於第2塗佈步驟中所塗佈之無機材料，亦可使用聚矽氮烷溶液。於此情形時，可於硬化步驟中將塗佈及轉印該聚矽氮烷溶液所形成之凸部進行陶瓷化(二氧化矽改質)，而形成由二氧化矽所構成之凸部。再者，所謂「聚矽氮烷」係具有矽-氮鍵之聚合物，係由Si-N、Si-H、N-H等所組成之SiO₂、Si₃N₄及兩者之中間固溶體SiO_XN_Y等陶瓷前驅物無機聚合物。更佳為如日本特開平8-112879號公報所記載之下述通式(1)所表示之於相對低溫下進行陶瓷化而改質為二氧化矽之化合物。

通式(1)：-Si(R1)(R2)-N(R3)-

式中，R1、R2、R3分別表示氫原子、烷基、烯基、環烷基、芳基、烷基矽基、烷基胺基或烷氧基。

於上述通式(1)所表示之化合物中，尤佳為R1、R2及R3全部為氫原子之全氫聚矽氮烷(亦稱為PHPS)，或與Si鍵結之氫部分被局部取代為烷基等之有機聚矽氮烷。

作為於低溫下進行陶瓷化之聚矽氮烷之另一例，亦可使用：使聚矽氮烷與矽烷氧化物進行反應而得之矽烷氧化物加成聚矽氮烷(例如，日本特開平5-238827號公報)、使聚矽氮烷與縮水甘油進行反應而得之縮水甘油加成聚矽氮烷(例如，日本特開平6-122852號公報)、使聚矽氮烷與醇進行反應而得之醇加成聚矽氮烷(例如，日本特開平6-240208號公報)、使聚矽氮烷與金屬羧酸鹽進行反應而得之金屬羧酸鹽加成聚矽氮烷(例如，日本特開平6-299118號公報)、使聚矽氮烷與含有金屬之乙醯丙酮酸鹽錯合物進行反應而得之乙醯丙酮酸鹽錯合物加成聚矽氮烷(例如，日本特開平6-306329號公報)、於聚矽氮烷中添加金屬微粒子而得之金屬微粒子添加聚矽氮烷(例如，日本特開平7-196986號公報)等。

作為聚矽氮烷溶液之溶劑，可使用：脂肪族烴、脂環式烴、芳香族烴等烴溶劑；鹵代烴溶劑；脂肪族醚、脂環式醚等醚類。為了促進向氧化矽化合物之改質，亦可添加胺或金屬之觸媒。

[磊晶成長用基板之製造方法之第2實施形態]

對磊晶成長用基板之製造方法之第2實施形態進行說明。如圖7所示，磊晶成長用基板之製造方法之第2實施形態主要具有如下步驟：有機材料膜形成步驟ST1，係於基材上局部形成有機材料膜；無機材料膜形成步驟ST2，係將無機材料溶液塗佈於形成有有機材料膜之基材上；及加熱步驟ST3，係藉由對基材進行加熱，將有機材料膜去除而使基材表面局部露出，並且對無機材料膜進行燒成。一面參照圖8(a)~(d)一面依序說明上述各步驟。

<有機材料膜形成步驟>

於上述磊晶成長用基板之製造方法之第1實施形態中，於第1塗佈步驟(有機材料膜形成步驟)P1中在基材上形成由有機材料所構成之連續膜，但於本實施形態之有機材料膜形成步驟ST1中，如圖8(a)所示，係將有機材料局部塗佈於基材40上而形成由有機材料所構成之不連續膜(有機材料膜)10a。作為有機材料及基材40，可使用與第1實施形態相同之材料。

於本實施形態中，可藉由噴墨法、網版印刷法等公知之印刷法塗佈有機材料。藉此，可形成構成條紋狀、波形條紋狀、鋸齒狀、點狀圖案等規律地配向之圖案之有機材料膜10a。或亦可形成構成「由延伸方向、彎曲方向及長度不均一之起伏且延伸之細長之形狀所構成」之圖案的不連續之有機材料膜10a。於塗佈有此種有機材料膜10a之基板40中，未形成不連續之有機材料膜10a之區域中基材40之表面露出。露出基材40之表面之區域可為被有機材料膜10a所劃分，沿有機材料膜10a延伸，並且與有機材料膜10a同樣地，延伸方向、起伏方向及延伸長度於俯視時呈不規則之細長之形狀。再者，形成有有機材料膜10a之區域成為最終所製造之磊晶成長用基板之凹凸圖案之凹部。有機材料膜10較佳為具有20nm~20μm之範圍內之膜厚(高度)。再者，為了提高密合性，可對基材40上進行表面處理或設置易接著層等。進而，亦可將有機材料膜10加以乾燥。

<無機材料膜形成步驟>

與上述磊晶成長用基板之製造方法之第1實施形態之第2塗佈(無機材料膜形成步驟)步驟同樣，於形成有有機材料膜10a之基材40上塗佈無機材料(溶膠凝膠材料)溶液，從而形成無機材料膜(溶膠凝膠材料膜)64a。於第1實施形態之第2塗佈步驟中，於由有機材料所構成之連續膜上形成有由溶膠凝膠材料所構成之連續膜，但於本實施形態之無機材料膜形成步驟ST2中，如圖8(b)所示，係主要於未形成不連續之有機材料膜10a之區域(露出基材40之表面之區域)形成無機材料膜64a。

作為溶膠凝膠材料之塗佈方法，可使用與第1實施形態之第2塗佈步驟相同之方法。溶膠凝膠材料膜64a之膜厚可設為小於有機材料膜10a之膜厚(高度)。藉此，可於未形成不連續之有機材料膜10a之區域(露出基材40之表面之區域)形成無機材料膜64a。因此，無機材料膜64a具有與露出基材40之表面之區域相同之平面形狀，例如，可為被有機材料膜10a所劃分，沿有機材料膜10a延伸，並且與有機材料膜10a同樣地，延伸方向、起伏方向及延伸長度於俯視時呈不規則之細長之形狀。

亦可將無機材料膜64a加以乾燥或進行預燒成。乾燥及預燒成可以與第1實施形態同樣之方式進行。

<加熱步驟>

於無機材料膜形成步驟後，對具有有機材料膜10a及無機材料膜64a之基材40進行加熱。藉由加熱，可將有機材料膜10a分解去除而使基材40之表面局部露出，並且對溶膠凝膠材料膜64a進行正式燒成而將其硬化。加熱可以與第1實施形態之加熱步驟同樣之方式進行。與第1實施形態之加熱步驟同樣地，於加熱中有機材料膜10a進行熱分解，從而有機材料膜10a消失。溶膠凝膠材料膜64a藉由加熱，一面硬化一面與基材40接觸而結合。由此，如圖8(c)所示，於基材40上形成由已硬化之溶膠凝膠材料所構成之凸部60，於凸部60之間，露出基材表面之區域(凹部70)被劃分。如此可形成具有由凸部60及凹部70所構成之凹凸圖案80之磊晶成長用基板 100。又，與上述第1實施形態同樣地，亦可對凸部60之表面進行疏水化處理。

進而，如圖8(d)所示，可對於加熱步驟中所露出之基材表面進行蝕刻而於基材40形成凹部70a。藉此，與磊晶成長用基板之製造方法之第1實施形態同樣地，可形成磊晶成長用基板100a，該磊晶成長用基板100a形成有由凸部60及凹部70a所構成之凹凸圖案80a。

[磊晶成長用基板之製造方法之第1變化形態]

磊晶成長用基板之製造方法之第1變化形態與上述第2實施形態同樣，如圖7所示，主要具有有機材料膜形成步驟ST1、無機材料膜形成步驟ST2、及加熱步驟ST3。於上述第2實施形態中，於有機材料膜形成步驟ST1中，係將有機材料局部塗佈於基材上而形成由有機材料所構成之不連續膜(有機材料膜)，於本變化形態中，於有機材料膜形成步驟ST1中，係將有機材料塗佈於模具(塗佈步驟)，藉由微觸法(micro contact method)將所塗佈之有機材料轉印至基材(轉印步驟)，藉此於基材上形成由有機材料所構成之不連續膜(有機材料膜)。於本變化形態中，對使用親水性之基材作為基材之情形進行說明。以下，首先對微觸法所使用之模具及其製造方法進行說明，並一面參照圖9(a)~(f)一面依序對上述各步驟進行說明。

<微觸法用模具>

於本變化形態中，作為用於藉由微觸法轉印有機材料之模具，例如，可使用於上述第1實施形態中所說明之凹凸圖案轉印用模具。微觸法用模具之凹凸圖案之形狀並無特別限定，凹部及凸部之平面形狀(平面圖案)可為條紋狀、波形條紋狀、鋸齒狀之類之規律地配向之圖案或點狀圖案等規律地配向之圖案。或凹部及凸部可為起伏且延伸之細長之形狀，該等之延伸方向、起伏方向及延伸長度亦可不規則。起伏且延伸之凸部及凹部亦可於中途分支。

微觸法用模具可藉由與上述之第1實施形態所說明之凹凸圖案轉印用模具同樣之製造方法而製造。於用以形成模具之凹凸圖案之母模之凹凸圖案中，凹凸之深度分佈之平均值較理想為相對於凹凸圖案之間距為1~10倍左右。又，本變化形態所使用之微觸法用模具較佳為如上述之橡膠模具般可彈性變形之模具。又，於後述之塗佈步驟中，較理想為僅對基材之與模具凸部相對應之部分轉印有機材料之塗膜，因此模具之凹凸之深度分佈之平均值較理想為相對於模具之凹凸圖案之間距為1~10倍左右。若模具之凹凸深度小於上述下限，則存在對基材上所預期之部分以外亦轉印有機材料之塗膜之情況。另一方面，若模具之凹凸深度大於上述上限，則有如下可能性：於後述之轉印步驟中，於使模具與基材密合時，模具之形狀發生變形，轉印至基材上之有機材料之塗膜之圖案變形，無法獲得所需之圖案。

<有機材料膜形成步驟>

(7)塗佈步驟

如圖9(a)所示，於模具140之凸部140b塗佈疏水性之有機材料而形成塗膜(疏水膜、有機材料膜)10b。作為疏水性之有機材料，例如可使用：甲基三氯矽烷、二甲基二氯矽烷、三甲基氯矽烷、三甲基烷氧基矽烷、六甲基二矽氮烷等矽烷化劑(silylating agent)；矽烷偶合劑、烷硫醇、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸(PMMA)、聚醯亞胺(PI)、聚碸(PS)等。該等材料可藉由後述之加熱而分解去除，又，對溶膠凝膠材料等無機材料表現出相對較低之潤濕性。有機材料較理想為僅塗佈於模具140之凸部140b之表面(與基材40相對向之面)，但根據塗佈方法，有機材料亦可折入凸部140b之側部、即凹部140a。即便於該種情形，於後述之轉印步驟中，只要於將模具140自基材40剝離後，於基材40上形成有反映模具之凸部140b之圖案之疏水膜(有機材料膜)10b，則有機材料可附著於模具之凹部140a。作為塗佈方法，可使用棒塗法、旋轉塗佈法、噴霧塗佈法、浸漬塗佈法、模嘴塗佈法、噴墨法等任意之塗佈方法，若就可將有機材料均勻地塗佈於相對較大面積之模具之方面、可迅速結束塗佈之方面而言，較佳為棒塗法、模嘴塗佈法及旋轉塗佈法。或亦可使模具成型為輥狀，將輥狀之模具浸漬於較淺地填充於容器中之有機材料中並使其旋轉，藉此可將有機材料塗佈於模具之凸部。輥狀之模具例如可藉由將可撓之模具捲繞至金屬等硬質輥上而製作。塗佈於模具之凸部140b之疏水膜10b之膜厚較佳為最終形成於磊晶成長用基板之表面之凹凸圖案之凸部之高度的50%以上。若疏水膜10b之膜厚未達最終形成之凸部之高度之50%，則如後述般將該疏水膜10b轉印至基材上所形成之疏水膜之膜厚亦未達最終形成於基材之凸部之高度之50%，於後續之無機材料膜形成步驟中，於將溶膠凝膠材料之溶液塗佈於形成有疏水膜之基材上時，溶膠凝膠材料之溶液不僅彙集於露出基材表面之親水區域，溶膠凝膠材料之溶液亦殘存於疏水膜上。疏水膜之膜厚例如可藉由有機材料之黏度等進行製備。

(2)轉印步驟

如圖9(b)所示，藉由將形成有疏水膜10b之模具140壓抵於基材40，而使疏水膜10b密合於基材40上。藉此，疏水膜10b密合於基材40之與模具140之凸部140b對向之部分。此時，亦可使用後述之按壓輥(密合輥)將模具140壓抵於基材40。作為基材40，可使用各種具有透光性之親水性之基板。例如，可使用由下述材料所構成之基板：藍寶石單晶(Al₂O₃；A面、C面、M面、R面)、尖晶石單晶(MgAl₂O₄)、ZnO單晶、LiAlO₂單晶、LiGaO₂單晶、MgO單晶等氧化物單晶；玻璃等。該等材料對溶膠凝膠材料等無機材料表現出相對較高之潤濕性。又，該等中，較佳為藍寶石單晶基板。再者，基材之面方位並無特別限定。又，基材可為偏離角為0度之無偏離基板，亦可為賦予偏離角之基板。又，基材40可使用藉由O₃處理等對表面進行親水處理而得者。藉由對基板40之表面進行親水處理，可進一步增大基板40與溶膠凝膠材料之接著力。

作為使用按壓輥將模具壓抵於基材之例，例如，如圖10所示，將形成有疏水膜10b之長條之模具140送入至按壓輥(密合輥)22與搬送至其正下方之基材40之間，藉此可使形成於模具140之凸部140b之疏水膜10b密合於基材40。即，於藉由按壓輥22將於凸部140b形成有疏水膜10b之模具140壓抵於基材40時，一面同步搬送模具140與基材40，一面以模具140被覆基材40之表面。此時，藉由將按壓輥22壓抵於模具140之背面(與形成有凹凸圖案之面為相反側之面)，形成於模具140之凸部140b之疏水膜10b與基材40一面行進一面進行密合。又，為了承受由按壓輥22所施加之壓力，可以與按壓輥22對向並夾持基材40之方式設置支持輥，或亦可設置支持基材40之支持台。再者，於將長條之模具140朝向按壓輥22 而送入時，有利的是自捲取有長條之模具140之捲取輥直接捲出模具140而使用。

以上述方式使疏水膜10b密合於基材40時，可對疏水膜10b進行加熱。藉由進行加熱，可於將模具140自基材40剝離後，防止疏水膜10b殘留於模具140之凸部140b。若疏水膜10b殘留於模具140之凸部140b，則於再次使用模具140來製造磊晶成長用基板之情形時，有於模具140上形成之疏水膜10b之膜厚發生變動、或所殘留之疏水膜10b成為微粒之原因之虞。可通過模具140而對疏水膜10b進行加熱，或者可自基材40側或直接對疏水膜10b進行加熱。加熱時可使用任意之加熱方法，例如於自基材40側進行加熱之情形時，可於基材40之背面側設置加熱板進行加熱。

其次，將模具140自疏水膜10b及基材40剝離。於剝離模具後，如圖9(c)所示，疏水膜10b密合於基材40上與模具140之凸部140b對應之部分。基材40於對應於模具140之凸部140b之區域(形成有疏水膜10b之區域、即疏水區域)以外之區域、即對應於模具140之凹部140a之區域中露出表面。由此於基材40上形成轉印有疏水膜10b之疏水區域，於基材40上之疏水膜(疏水區域)10b之間，基材40之露出表面之區域(親水區域)12被劃分。即，於基材40上形成「對後續之無機材料膜形成步驟所使用之溶膠凝膠材料(無機材料)之溶液之潤濕性不同之區域」。作為模具之剝離方法，可採用公知之剝離方法。若使用上文所述之輥狀模具，則僅藉由將塗佈有有機材料之輥狀模具於基材40上滾動，可將疏水膜10b轉印至基材40上，並且將模具自基材40剝離。於使用輥程序之情形時，與加壓式所使用之板狀模具相比，剝離力可較小，可於不存在疏水膜殘留於模具之情況下將模具自疏水膜容易地剝離。尤其是若一面對疏水膜進行加熱一面進行按壓，則於剛按壓後容易將模具自疏水膜剝離。進而，為了提高模具之剝離性，亦可使用剝離輥。如圖10所示，於按壓輥22之下游側設置剝離輥23，藉由剝離輥23一面將模具140及疏水膜10b推壓於基材40，一面旋轉並加以支持，藉此可將模具140及疏水膜10b附著於基材40之狀態維持按壓輥22與剝離輥23之間之距離(一定時間)。然後，於剝離輥23之下游側，以將模具140向剝離輥23之上方提拉之方式變更模具140之行進路線，藉此將模具140自疏水膜10b及基材40剝離。再者，於模具140附著於基材40期間可進行上述之疏水膜之加熱。再者，於使用剝離輥23之情形時，例如藉由一面加熱至室溫~300℃一面進行剝離，可使疏水膜之剝離變得更容易。進而，可使剝離輥23之加熱溫度高於按壓輥之加熱溫度。於該情形時，藉由一面加熱至高溫一面進行剝離，可使自疏水膜10b產生之氣體逸出，防止氣泡產生。再者，於圖10中，關於未密合於基材40之疏水膜10b，即形成於模具140之對應於基材40與其後所搬送之基材40之間之區域的疏水膜10b，直接於附著於模具140之凸部140b之狀態下與模具140一併搬送。

<無機材料膜形成步驟>

與上述之第2實施形態之無機材料膜形成步驟同樣地製備無機材料(溶膠凝膠材料)溶液。將所製備之溶膠凝膠材料(無機材料)之溶液塗佈於形成有疏水膜10b之基材40上。由於溶膠凝膠材料之溶液為親水性，因此對親水區域12之潤濕性高於疏水區域10b。因此，如圖9(d)所示，所塗佈之溶膠凝膠材料之溶液彙集於疏水膜10b之間露出基材表面之區域(親水區域)12。由此沿親水區域12而形成溶膠凝膠材料膜64b。所塗佈之溶膠凝膠材料之膜厚較佳在20nm~10μm之範圍內。

<加熱步驟>

於塗佈溶膠凝膠材料後，對具有溶膠凝膠材料膜64b之基材40進行加熱。藉由加熱，可將由有機材料所構成之疏水膜10b分解去除而使基材40之表面局部露出，並且對溶膠凝膠材料膜60a進行燒成而將其硬化。藉由加熱，構成溶膠凝膠材料膜64b之二氧化矽(非晶形二氧化矽)中所含之羥基等脫離，溶膠凝膠材料膜60a變得更堅固，又，溶膠凝膠材料膜64b與基材40結合。又，藉由加熱，疏水膜10b進行熱分解，疏水膜10b消失而露出基材表面。由此，如圖9(e)所示，於基材40上形成「由已硬化之溶膠凝膠材料所構成」之凸部60，於凸部60之間露出基材表面之區域(凹部70)被劃分。加熱可以與上述之第2實施形態之加熱步驟同樣之方式進行。如此可形成具有由凸部60及凹部70所構成之凹凸圖案80之磊晶成長用基板100。此時，於凸部60由二氧化矽所構成之情形時，根據燒成溫度(加熱溫度)、燒成時間(加熱時間)而成為非晶質或晶質、或非晶質與晶質之混合狀態。又，於在溶膠凝膠材料溶液中添加有藉由照射紫外線等光而產生酸或鹼之材料之情形時，可不對溶膠凝膠材料膜64b進行燒成，取而代之，藉由照射例如以準分子UV光等紫外線為代表之能量線將溶膠凝膠材料膜64b硬化。又，與上述第2實施形態同樣，亦可對凸部60之表面進行疏水化處理。

如圖9(f)所示，可對磊晶成長用基板100所露出之基材表面進行蝕刻而於基材40形成凹部70a。藉此，可形成磊晶成長用基板100a，該磊晶成長用基板100a形成有由凸部60及凹部70a所構成之凹凸圖案80a。

[磊晶成長用基板之製造方法之第2變化形態]

一面參照圖11(a)~(f)，一面對磊晶成長用基板之製造方法之第2變化形態進行說明。於上述第1變化形態中，係藉由將疏水性之有機材料膜轉印至親水性之基材上，即藉由將溶膠凝膠材料之潤濕性較低之有機材料膜轉印至溶膠凝膠材料之潤濕性較高之基材上，而於基材上形成溶膠凝膠材料之潤濕性不同之區域，但於第2變化形態中，係藉由將親水性之有機材料膜轉印至疏水性之基材上，即藉由將溶膠凝膠材料之潤濕性較高之有機材料膜轉印至溶膠凝膠材料之潤濕性較低之基材上，而於基材上形成溶膠凝膠材料之潤濕性不同之區域。磊晶成長用基板之製造方法之第2變化形態與利用圖7之關係所說明之上述第2實施形態同樣，主要具有有機材料膜形成步驟ST1、無機材料膜形成步驟ST2、及加熱步驟ST3。於第2變化形態中，與上述之第1變化形態同樣，於有機材料膜形成步驟ST1中，將有機材料塗佈於模具(塗佈步驟)，藉由微觸法將所塗佈之有機材料轉印至基材(轉印步驟)，藉此於基材上形成由有機材料所構成之不連續膜(有機材料膜)。於上述之第1變化形態中，最終形成於基材40上之凸部60係形成於與模具140之凹部140a對向之部分，但於本變化形態中，凸部60係形成於基材40之與模具140之凸部140b對向之部分。

<有機林料膜形成步驟>

(1)塗佈步驟

如圖11(a)所示，將親水性之有機材料塗佈於模具140之凸部140b而形成塗膜(親水膜)10c。作為親水性之有機材料，例如可使用聚乙烯醇 (PVA)、羥丙基纖維素(HPC)、硝基纖維素、乙酸纖維素(CA)、聚醯胺(PA)、聚丙烯腈(PAN)等。該等材料可藉由後述之加熱而分解去除，又，對溶膠凝膠材料等無機材料表現出相對較高之潤濕性。與上述之第1變化形態同樣，有機材料較理想為僅塗佈於模具140之凸部140b之表面(與基材40對向之面)，根據塗佈方法，有機材料亦可折入凸部140b之側部、即凹部140a。即便於此情形，於後述之轉印步驟中，只要於將模具140自基材40剝離後，於基材40上形成反映模具之凸部140b之圖案之親水膜(有機材料膜)10c，則有機材料亦可附著於模具之凹部140a。除此以外，塗佈方法、膜厚等可設為與上述第1變化形態中塗佈疏水性之有機材料之情形相同。

(2)轉印步驟

如圖11(b)所示，藉由將形成有親水膜10c之模具140壓抵於基材40，而使親水膜10c密合於基材40上。藉此，親水膜10c密合於基材40之與模具140之凸部140b對向之部分。作為基材40，可使用各種具有透光性之疏水性之基板。例如可使用由下述材料所構成之基板：Si單晶、SiC單晶、GaAs單晶、AlN單晶、GaN單晶及ZrB₂等硼化物單晶等。該等材料對溶膠凝膠材料等無機材料表現出相對較低之潤濕性。再者，基材之面方位並無特別限定。又，基材可為偏離角為0度之無偏離基板，亦可為賦予偏離角之基板。除此以外，密合方法等可設為與上述第1變化形態相同。

其次，將模具140自親水膜10c及基材40剝離。於剝離模具後，如圖11(c)所示，親水膜10c密合於基材40上與模具140之凸部140b對應之部分。於對應於模具140之凸部140b之區域(形成有親水膜10c 之區域、即親水區域)以外之區域、即對應於模具140之凹部140a之區域中，基材40之表面露出。由此於基材40上形成轉印有親水膜10c之親水區域，於基材40上之親水膜(親水區域)10c之間，基材40之露出表面之區域(疏水區域)12a被劃分。即，於基材40上形成對後續之無機材料膜形成步驟所使用之溶膠凝膠材料(無機材料)之溶液的潤濕性不同之區域。模具之剝離方法可設為與上述第1變化形態相同。

<無機材料膜形成步驟>

以與上述之第1變化形態同樣之方式製備溶膠凝膠材料溶液，將其塗佈於形成有親水膜10c之基材40上。由於溶膠凝膠材料為親水性，因此對親水區域10c之潤濕性會高於疏水區域12a。因此，如圖11(d)所示，所塗佈之溶膠凝膠材料之溶液彙集於親水膜(親水區域)10c上。由此於親水膜10c上形成溶膠凝膠材料膜64b。所塗佈之溶膠凝膠材料之膜厚較佳在20nm~10μm之範圍內。

<加熱步驟>

於塗佈溶膠凝膠材料後，對具有溶膠凝膠材料膜64b之基材40進行加熱。藉由加熱，可將由有機材料所構成之親水膜10c分解去除，並且對溶膠凝膠材料膜64b進行燒成而將其硬化。加熱較佳於600~1200℃之溫度進行5分鐘~6小時左右。藉由加熱，構成溶膠凝膠材料膜64b之二氧化矽(非晶形二氧化矽)中所含之羥基等脫離，溶膠凝膠材料膜64b變得更堅固。又，藉由加熱，親水膜10c進行熱分解，從而親水膜10c消失。因此，溶膠凝膠材料膜64b與基材40接觸而結合。由此，如圖11(e)所示，於基材40上形成由已硬化之溶膠凝膠材料所構成之凸部60，於凸部60之間，露出基材表面之區域(凹部70)被劃分。如此可形成具有由凸部60及凹部70所構成之凹凸圖案80之磊晶成長用基板100。又，與上述第2實施形態同樣，亦可對凸部60之表面進行疏水化處理。

再者，與上述第1變化形態同樣，如圖11(f)所示，可對藉由本變化形態所製造之磊晶成長用基板100的露出之基材表面進行蝕刻而於基材40形成凹部70a。藉此，可形成磊晶成長用基板100a，該磊晶成長用基板100a形成有由凸部60及凹部70a所構成之凹凸圖案80a。

與上述第1實施形態同樣，可於藉由第2實施形態、以及第1及第2變化形態之製造方法所製造之形成有凹凸圖案80、80a的基板之表面(形成有凹凸圖案之面)進一步形成緩衝層。又，與上述第1實施形態同樣，於第2實施形態、以及第1及第2變化形態中，可於有機材料膜形成步驟前，於基材上形成緩衝層。緩衝層20可以與上述第1實施形態相同之方式而形成。

於如專利文獻1、2所記載之先前技術般，藉由對基材進行蝕刻使基材表面產生凹凸而形成凹凸圖案之磊晶成長用基板之製造方法中，需以所形成之凹凸圖案之凹凸深度之程度對基材進行蝕刻。又，於如專利文獻1所記載之先前技術般，使用通常之奈米壓印法形成凹凸圖案之磊晶成長用基板之製造方法中，於剝離模具後，由於在基材上與模具之凸部對應之區域形成殘膜，因此需藉由RIE等對其進行蝕刻而將其去除。另一方面，於磊晶成長用基板之製造方法之第1及第2變化形態中，於無機材料膜形成步驟中，由於溶膠凝膠材料之塗膜僅彙集於親水區域，因此，無需為了形成凹凸圖案而進行蝕刻。又，於磊晶成長用基板之製造方法之第2實施形態、以及第1及第2變化形態中，由於僅藉由加熱，便可使有機材料膜消失，於形成有凸部之區域以外之部分使基材表面露出，因此無需進行用以使基材表面露出之蝕刻，可縮短製造時間。又，於將基材表面曝露於蝕刻之情形時，存在露出之基材表面因蝕刻而粗糙(受損)之情況，而存在蝕刻後必須進行藥液處理等之情況，但於磊晶成長用基板之製造方法之第2實施形態、以及第1及第2變化形態中無需進行蝕刻，因此不會產生此種損害，亦無需藥液處理。因此，可簡化基板之製造程序，且可縮短製造時間。

又，由於磊晶成長用基板之製造方法之第1及第2變化形態與上述之第1實施形態同樣地可應用輥程序，因此可高速且連續地生產磊晶成長用基板。又，由於無需使用光微影法，而如上述般使用微觸法形成凹凸圖案，因此，可降低磊晶成長用基板之生產成本，減輕對環境之負荷。

於藉由如以上之製造方法所形成之磊晶成長用基板100中，由於凸部60係利用無機材料形成，因此磊晶成長用基板100具有優異之耐熱性。

再者，藉由第2實施形態以及第1及第2變化形態所製造之磊晶成長用基板可具有與藉由上述第1實施形態所製造之磊晶成長用基板同樣之剖面形狀及平面形狀。

[發光元件]

使用藉由上述實施形態及變化形態之磊晶成長用基板之製造方法而得之磊晶成長用基板，可製造發光元件。如圖6所示，本實施形態之發光元件200具備半導體層220，該半導體層220係於磊晶成長用基板100上依序積層第1導電型層222、活性層224、及第2導電型層226所形成。進而，實施形態之發光元件200具備與第1導電型層222電性連接之第1電極240、及與第2導電型層226電性連接之第2電極260。

作為半導體層220之材料，可使用發光元件所使用之公知之材料。作為發光元件所使用之材料，例如，廣為人知的以通式In_xAl_yGa_1-x-yN(0≦x≦1，0≦y≦1，0≦x+y≦1)所表示之GaN系半導體材料，於本實施形態之發光元件中，亦可無任何限制地使用包含該等周知之GaN系半導體且以通式Al_XGa_YIn_ZN_1-AM_A所表示之GaN系半導體。GaN系半導體除Al、Ga及In以外，可含有其他III族元素，視需要亦可含有Ge、Si、Mg、Ca、Zn、Be、P、As及B等元素。進而，不限於有意添加之元素，亦存在取決於半導體層之成長條件等而必然含有之雜質、以及原料、反應管材質所含之微量雜質之情形。除了上述氮化物半導體以外，亦可使用GaAs、GaP系化合物半導體、AlGaAs、InAlGaP系化合物半導體等其他半導體材料。

作為第1導電型層之n型半導體層222係積層於基板100上。n型半導體層222可以該技術中公知之材料及結構所形成，例如，可由n-GaN所形成。活性層224係積層於n型半導體層222上。活性層224可以該技術中公知之材料及結構所形成，例如，可具有將GaInN及GaN進行多次積層而成之多重量子井(MQW，Multiple Quantum Well)結構。活性層224藉由電子及電洞之注入而發光。作為第2導電型層之p型半導體層226係積層於活性層224上。p型半導體層226可具有該技術中公知之結構，例如，可由p-AlGaN及p-GaN所形成。半導體層(n型半導體層、活性層及p型半導體層)之積層方法並無特別限定，可應用MOCVD(有機金屬化學氣相成長法)、HVPE(氫化物氣相成長法)、MBE(分子束磊晶法)等可使GaN系半導體成長之公知之方法。就層厚控制性、量產性之觀點而言，較佳為MOCVD法。

於磊晶成長用基板100之表面形成有凹凸圖案80，但於n型半導體層之磊晶成長中，進行如日本特開2001-210598號公報所記載之利用半導體層之橫向成長而進行之表面平坦化。由於活性層需形成於平坦之面上，因此需積層n型半導體層直至表面變得平坦為止。由於實施形態及變化形態之磊晶成長用基板中凹凸圖案之剖面形狀係由相對較平緩之傾斜面所構成，呈波形結構，因此表面平坦化之進行較迅速，可減小n型半導體層之層厚。且可縮短半導體層之成長時間。

作為第1電極之n電極240係形成於對p型半導體層226及活性層224之一部分進行蝕刻而露出之n型半導體層222上。n電極222可以該技術中公知之材料及結構所形成，例如，係由Ti/Al/Ti/Au等所構成，且藉由真空蒸鍍法、濺鍍法、CVD法等所形成。作為第2電極之p電極260係形成於p型半導體層226上。p電極226可以該技術中公知之材料及結構所形成，例如，可以由ITO等所構成之透光性導電膜與由Ti/Au積層體等所構成電極墊所形成。p電極260亦可由Ag、Al等高反射性材料所形成。n電極240及p電極260可藉由真空蒸鍍法、濺鍍法、CVD法等任意成膜法所形成。

再者，只要至少含有第1導電型層、活性層及第2導電型層，且若對第1導電型層及第2導電型層施加電壓，則藉由電子及電洞之再結合而由活性層發出光，則半導體層之層構成可為任意。

以如上方式所構成之實施形態之光學元件200可為自p型半導體226側提取光之面朝上(face-up)方式之光學元件，於該情形時，較佳為p電極260使用透光性導電材料。實施形態之光學元件200亦可為自基板100側提取光之倒裝晶片方式之光學元件，於該情形時，較佳為p電極260使用高反射材料。無論何種方式，均可藉由利用基板之凹凸圖案80產生之繞射效果將活性層224中所產生之光有效地提取至元件外部。

又，於光學元件200中，由於在基板100上形成有凹凸圖案80，因此可形成錯位密度較少之半導體層220，抑制發光元件200之特性之劣化。

以上已藉由實施形態及變化形態對本發明進行了說明，但本發明之磊晶成長用基板之製造方法及光學元件並不限定於上述實施形態及變化形態，可於申請專利範圍所記載之技術思想之範圍內進行適當改變。例如，於上述第1及第2變化形態中，係將有機材料塗佈於凹凸圖案之凸部而將凸部之圖案轉印至基材上，但亦可將有機材料塗佈於凹部而將凹部之圖案轉印至基材上。又，於上述第1變化形態中，係使用對溶膠凝膠材料等無機材料表現出相對較高之潤濕性之基材，同時使用可藉由加熱而分解去除、且對溶膠凝膠材料等無機材料表現出相對較低之潤濕性之有機材料，另一方面，於上述第2變化形態中，係使用對溶膠凝膠材料等無機材料表現出相對較低之潤濕性之基材，同時使用可藉由加熱而分解去除、且對溶膠凝膠材料等無機材料表現出相對較高之潤濕性之有機材料，但可根據此種觀點而選擇上述例示以外之基材與有機材料之組合。又，就上述第1及第2變化形態而言，於此種無機材料與基材及有機材料接觸時，能以無機材料對基材之潤濕性與無機材料對有機材料之潤濕性不同之方式，選擇任意之基材及有機材料。

[產業上之可利用性]

藉由本發明之磊晶成長用基板之製造方法，可高速且連續地生產磊晶成長用基板。又，由於凹凸圖案之形成中未使用光微影法，因此製造成本較低，對環境之負荷較小。進而，由於本發明之磊晶成長用基板具有作為提高光提取效率之繞射光柵基板之功能，因此使用此基板所製作之發光元件之發光效率較高。因此，本發明之磊晶成長用基板對具有優異之發光效率之發光元件之製造而言極為有效，對節能亦有貢獻。

Claims

一種磊晶成長用基板之製造方法，其具有如下步驟：有機材料膜形成步驟，係於基材上形成有機材料膜；無機材料膜形成步驟，係將無機材料之溶液塗佈於形成有上述有機材料膜之上述基材上，而形成無機材料膜；及加熱步驟，係對形成有上述無機材料膜之上述基材進行加熱。
如申請專利範圍第1項之磊晶成長用基板之製造方法，其中，於上述加熱步驟中將上述有機材料膜去除。
如申請專利範圍第1項之磊晶成長用基板之製造方法，其中，於上述加熱步驟中對上述無機材料膜進行燒成。
如申請專利範圍第1項之磊晶成長用基板之製造方法，其中，上述無機材料為溶膠凝膠材料。
如申請專利範圍第1項之磊晶成長用基板之製造方法，其包括如下步驟：於上述加熱步驟後，對上述基材之表面露出之部分進行蝕刻，而形成凹部。
如申請專利範圍第1項之磊晶成長用基板之製造方法，其中，於具有上述無機材料膜之上述基材之表面形成緩衝層。
如申請專利範圍第1項之磊晶成長用基板之製造方法，其中，於上述有機材料膜形成步驟前，將緩衝層形成於上述基材上。
如申請專利範圍第1項之磊晶成長用基板之製造方法，其中，上述基材為藍寶石基板。
如申請專利範圍第1項之磊晶成長用基板之製造方法，其中，於上述有機材料膜形成步驟中，藉由將有機材料塗佈於上述基材上，而形成作為連續膜之上述有機材料膜，且於上述無機材料塗佈步驟後，進而具有轉印步驟，該轉印步驟係藉由將具有凹凸圖案之模具壓抵於上述有機材料膜及上述無機材料膜，而將上述凹凸圖案轉印至上述有機材料膜及上述無機材料膜。
如申請專利範圍第1項之磊晶成長用基板之製造方法，其中，於上述有機材料膜形成步驟中所形成之上述有機材料膜為不連續膜。
如申請專利範圍第10項之磊晶成長用基板之製造方法，其中，上述有機材料膜形成步驟具有如下步驟：塗佈步驟，係將有機材料塗佈於具有凹凸圖案之模具之凹凸圖案面；及轉印步驟，係使塗佈有上述有機材料之上述模具與上述基材密合，按照上述凹凸圖案將上述有機材料轉印至上述基材。
如申請專利範圍第10項之磊晶成長用基板之製造方法，其中，藉由上述有機材料膜形成步驟，而於上述基材上形成對上述無機材料之潤濕性不同的區域。
如申請專利範圍第10項之磊晶成長用基板之製造方法，其中，於上述有機材料膜形成步驟中，形成有上述有機材料膜之上述基材之表面局部露出。
如申請專利範圍第10項之磊晶成長用基板之製造方法，其中，上述基材為親水性，且上述有機材料膜為疏水性。
如申請專利範圍第10項之磊晶成長用基板之製造方法，其中，上述基材為疏水性，且上述有機材料膜為親水性。
如申請專利範圍第9項之磊晶成長用基板之製造方法，其中：i)上述有機材料膜及上述無機材料膜於俯視時，各自具有起伏且延伸的細長之形狀；且ii)上述有機材料膜及上述無機材料膜之延伸方向、彎曲方向及長度不均一。
一種磊晶成長用基板，其係藉由申請專利範圍第1至16項中任一項之磊晶成長用基板之製造方法而獲得，且具有凹凸圖案。
如申請專利範圍第17項之磊晶成長用基板，其為如下者：i)上述凹凸圖案面之凸部或凹部，於俯視時各自具有起伏且延伸的細長之形狀；且ii)上述凹凸圖案面之上述凸部或上述凹部之延伸方向、彎曲方向及長度不均一。
如申請專利範圍第18項之磊晶成長用基板，其中，上述凸部之延伸方向於俯視時呈不規則地分佈，俯視上述凹凸圖案之每單位面積之區域所含之上述凸部時之輪廓線，其含有直線區間多於曲線區間。
如申請專利範圍第19項之磊晶成長用基板，其中，於藉由以上述凸部寬度之平均值之π(圓周率)倍的長度將俯視上述凸部時之輪廓線隔開而形成多個區間之情形時，上述曲線區間為如下者：區間之兩端點間之直線距離相對於該兩端點間之上述輪廓線之長度的比為0.75以下的區間，上述直線區間係上述多個區間中不為上述曲線區間之區間。
如申請專利範圍第19項之磊晶成長用基板，其中，上述曲線區間係如下所述之角度為120°以下的區間；該角度係：於藉由以上述凸部寬度之平均值之π(圓周率)倍的長度將俯視上述凸部時之輪廓線隔開而形成多個區間之情形時，連結區間之一端及該區間之中點之線段與連結該區間之另一端及該區間之中點之線段所形成之兩個角度中為180°以下者之角度；上述直線區間係上述多個區間中不為上述曲線區間之區間，上述多個區間中上述曲線區間之比率為70%以上。
如申請專利範圍第17項之磊晶成長用基板，其中，藉由對利用掃描式探針顯微鏡解析上述凹凸圖案而獲得之凹凸解析圖像實施二維高速傅立葉變換處理從而獲得的傅立葉變換圖像，表現出以波數之絕對值為0μm^-1之原點為大致中心之圓狀或圓環狀的圖形，且上述圓狀或圓環狀圖形存在於波數之絕對值為10μm^-1以下之範圍內的區域內。
一種發光元件，其於申請專利範圍第17項之磊晶成長用基板上具備至少含有第1導電型層、活性層及第2導電型層之半導體層。