TW202025512A - 突狀構造體、基板、其製造方法、及發光元件 - Google Patents

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日商王子控股股份有限公司
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Abstract

本發明之突狀構造體(1)包含無機材料，區分為圓頂部(5)、及位於圓頂部(5)之下之基礎部(7)，且圓頂部(5)之表面具有以100～1000 nm之平均間距排列有複數個凸部(5a)之微細凹凸構造，圓頂部(5)之高度(L1 )相對於圓頂部(5)之寬度(W1 )之比為0.25～0.6，基礎部(7)之側面(7a)相對於高度方向之傾斜角(θ)為0度以上且未達21度，將突狀構造體(1)於高度方向上進行16分割時之每1區隔之傾斜角(θ)之變化量未達10度，基礎部(7)之高度(L2 )相對於基礎部(7)之寬度(W)之比為0.1～0.25，基礎部(7)之寬度W(nm)相對於微細凹凸構造之平均間距(nm)之比為3～60。

Description

突狀構造體、基板、其製造方法、及發光元件
本發明係關於一種突狀構造體、基板、其製造方法、及發光元件。 本申請案主張基於2018年9月14日在日本提出申請之日本專利特願2018-172847號之優先權，並將其內容援引至此。
用於發光二極體等之半導體發光元件通常以透明樹脂製密封材(透鏡等)密封。密封材有時具有提高光提取效率之功能。 半導體發光元件中，發出紫外線區域之光之發光元件因紫外線較高之光能而用於各種領域。特別是深紫外線(DUV)區域之光，具有較強之殺菌作用，期待於醫療領域等用於病毒之殺菌等。 但發光元件存在光提取效率低之問題。又，由於作為有機材料之密封材容易因紫外線而劣化，故不期望將藉由密封材提高光提取效率之方法應用於發光元件。
作為能夠提高半導體發光元件之光提取效率之半導體發光元件用基板，提出以下者。 ・一種半導體發光元件用基板，其具有供形成包含半導體層之發光構造體之發光構造體形成面，且上述發光構造體形成面具備平坦部、自上述平坦部突出之複數個大徑突部、及複數個小徑突部，上述複數個小徑突部中之至少一部分自上述大徑突部之外表面突出(專利文獻1)。 [先前技術文獻]  [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2015/053363號
[發明所欲解決之問題]
專利文獻1之半導體發光元件用基板包含無機材料，故不容易因紫外線區域之光而劣化。但具備專利文獻1之半導體發光元件用基板、及半導體層之發光元件存在紫外線區域之光提取角度窄之問題。 再者，專利文獻1中並未記載將大徑突部及複數個小徑突部形成於基板之光提取面。
本發明之目的在於：提供一種獲得不容易因紫外線區域之光而劣化且光提取效率及光提取角度優異之發光元件之突狀構造體及基板、上述基板之製造方法及使用上述基板之發光元件。 [解決問題之技術手段]
本發明具有以下態樣。 〔1〕一種突狀構造體，其係包含無機材料者， 區分為圓頂部、及位於上述圓頂部之下之基礎部，且 上述圓頂部之表面具有以100～1000 nm之平均間距排列有複數個凸部之微細凹凸構造， 上述圓頂部之高度(nm)相對於上述圓頂部之寬度(nm)之比為0.25～0.6， 上述基礎部之側面相對於高度方向之傾斜角為0度以上且未達21度，將上述突狀構造體於高度方向上進行16分割時之每1區隔之上述傾斜角之變化量未達10度， 上述基礎部之高度(nm)相對於上述基礎部之寬度(nm)之比為0.1～0.25， 上述基礎部之寬度(nm)相對於上述微細凹凸構造之平均間距(nm)之比為3～60。 〔2〕如上述〔1〕之突狀構造體，其中上述基礎部(nm)之高度相對於上述突狀構造體之高度(nm)之比為0.18～0.44。 〔3〕如上述〔1〕或〔2〕之突狀構造體，其中上述突狀構造體之高度為400～3500 nm。 〔4〕如上述〔1〕至〔3〕中任一項之突狀構造體，其中上述無機材料為藍寶石。 〔5〕一種基板，其係包含無機材料且具有光提取面者，且 上述光提取面具有平坦部、及自上述平坦部突出之複數個突狀構造體， 上述複數個突狀構造體包含如上述〔1〕至〔4〕中任一項之突狀構造體。 〔6〕一種基板之製造方法，其係於包含無機材料之基材之上形成以100～1000 nm之平均間距排列有複數個蝕刻遮罩之第1蝕刻遮罩圖案， 對上述第1蝕刻遮罩圖案進行乾式蝕刻，於上述基材形成排列有複數個凸部之微細凹凸構造， 於形成有上述微細凹凸構造之基材之上形成包含覆蓋2個以上之上述凸部之尺寸之複數個蝕刻遮罩之第2蝕刻遮罩圖案， 對上述第2蝕刻遮罩圖案以偏壓電力X1 進行乾式蝕刻，繼而以偏壓電力X2 (其中，X1 ×1/6≦X2 ≦X1 ×4/5)進行乾式蝕刻，於上述基材形成複數個突狀構造體。 〔7〕如〔6〕之基板之製造方法，其中於形成上述第2蝕刻遮罩圖案之前，於上述微細凹凸構造之上塗佈熱固性塗佈材料，藉由加熱處理使上述熱固性塗佈材料硬化。 〔8〕一種基板之製造方法，其係於包含無機材料之基材之上形成以100～1000 nm之平均間距排列有複數個蝕刻遮罩之第1蝕刻遮罩圖案， 於上述第1蝕刻遮罩圖案之上塗佈熱固性塗佈材料，藉由加熱處理使上述熱固性塗佈材料硬化，於其硬化物之上形成包含覆蓋2個以上之上述蝕刻遮罩之尺寸之複數個蝕刻遮罩之第2蝕刻遮罩圖案， 對上述第1蝕刻遮罩圖案、上述熱固性塗佈材料之硬化物、及上述第2蝕刻遮罩圖案以偏壓電力X1 進行乾式蝕刻，繼而以偏壓電力X2 (其中，X1 ×1/6≦X2 ≦X1 ×4/5)進行乾式蝕刻，於上述基材形成具有在表面排列有複數個凸部之微細凹凸構造之複數個突狀構造體。 〔9〕如〔6〕至〔8〕中任一項之基板之製造方法，其中使用塗佈型蝕刻遮罩材料分別形成上述第1蝕刻遮罩圖案及上述第2蝕刻遮罩圖案。 〔10〕一種發光元件，其具有上述〔5〕之基板、及半導體層。 [發明之效果]
根據本發明，可提供一種獲得不容易因紫外線區域之光而劣化且光提取效率及光提取角度優異之發光元件之突狀構造體及基板、上述基板之製造方法及使用上述基板之發光元件。
以下，參照隨附圖式，並示出實施形態對本發明進行說明。 再者，圖1～8中之尺寸比為了便於說明，與實際之尺寸比不同。 「光提取角度」表示自半導體層向基板之第1主面以任意之入射角入射之光中，可自基板之第2主面(光提取面)提取之光之入射角。
圖1係一實施形態之發光元件100之模式剖視圖。圖2係圖1所示之發光元件100所具備之基板10之第2主面(光提取面)之模式局部俯視圖。圖3係圖2中之位置III-III之模式剖視圖。圖4係基板10之第2主面所具有之突狀構造體1之模式剖視圖。圖5～6係對突狀構造體1之平均高度及平均間距之測定方法進行說明之模式俯視圖。
本實施形態之發光元件100具備基板10、及半導體層20。 半導體層20積層於基板10之第1主面10a。 半導體層20係自基板10側依次積層n型半導體層21、半導體發光層23、p型半導體層25而構成。 於p型半導體層25積層有p側電極31。 n型半導體層21之一部分露出，於n型半導體層21之露出面，積層有n側電極33。 發光元件100藉由樹脂層110、120接合於子安裝基板130。樹脂層110將p側電極31與子安裝基板130接合，樹脂層120將n側電極33與子安裝基板130接合。
(基板)  基板10包含無機材料。因此，基板10不容易因紫外線區域之光(以下，亦稱為UV光)而劣化。又，發光元件100之製造步驟中之熱、機械、化學及光學耐受性亦優異。 作為無機材料，可透射UV光即可，例如為選自由Al2 O3 (藍寶石)、SiC、Si、Ge、MgAl2 O4 、LiTaO3 、LiNbO3 、ZrB2 、GaP、GaN、GaAs、InP、InSn、AlN、及CrB2 所組成之群之1種。其中，就對UV光之耐受性、UV光之透過性、發光元件100之製造步驟中之機械、熱、化學及光學耐受性相對較高之方面而言，無機材料較佳為藍寶石。 基板10之厚度例如可為0.1～1.5 mm。
基板10具有第1主面10a及其相反側之第2主面10b。第1主面10a係供形成半導體層20之面。第2主面10b係光提取面。
第1主面10a具有沿著1個結晶面擴展之平面。上述平面於基板10之晶系為六方晶系時，例如為選自由c面、m面、a面、及r面所組成之群之1者連續之平面，於基板10之晶系為立方晶系時，例如為選自由(001)面、(111)面、及(110)面所組成之群之1者連接之平面。再者，上述平面所具有之結晶面亦可為較上述指數面更高指數面，只要為適合賦予半導體層20結晶性之1個結晶面即可。 上述平面所具有之結晶面促進半導體層20於第1主面10a之上具有結晶性。
如圖2～3所示，第2主面10b具有平坦部3、及自平坦部3突出之複數個突狀構造體1。因此，第2主面10b具有包含平坦部3及複數個突狀構造體1之凹凸構造。
平坦部3係基於原子力顯微鏡(AFM)之測定結果，將其區域內之中點之表面高度與其區域內之任意點之表面高度連接之直線的相對於第2主面10b之傾斜度為±10度以下之區域。
如圖4所示，突狀構造體1區分為圓頂部5、及位於圓頂部5之下之基礎部7。 於對突狀構造體1進行顯微鏡觀察時，於突狀構造體1之側面，遍及突狀構造體1之全周觀察到傾斜角急遽變化之高度位置。可將其假定為傾斜角變更線，於傾斜角變更線之上下將突狀構造體區分為基礎部與圓頂部。
圓頂部5大致形成為截球形狀，於俯視下，隨著自圓頂部5之外緣向中心接近，高度變高。 圓頂部5之表面具有微細凹凸構造。微細凹凸構造包含複數個凸部5a。複數個凸部5a分別形成為截球形狀。複數個凸部5a沿著圓頂部5之表面排列。
複數個凸部5a於俯視下週期性地二維排列而形成二維格子構造。二維排列表示複數個凸部5a之排列方向為同一面內之至少2個方向。於相鄰之凸部5a之間可存在平坦面，亦可不存在平坦面。 作為二維格子構造，可列舉：排列方向為2個方向，且其交叉角度為90°之正方格子構造；排列方向為3個方向，且其交叉角度為60°之三角格子(亦稱為六方格子)構造等。由於排列方向較多者之光提取效率優異，故較佳為三角格子構造。
但圓頂部5及複數個凸部5a之形狀分別不限定於如圖所示之大致截球形狀。圓頂部5及複數個凸部5a之形狀可為截球形狀(半球體形狀、大致半球體形狀、橢圓體形狀等)、圓錐形狀、多角錐(例如四角錐～六角錐)形狀、正弦波形狀、或以其等為基本之衍生形狀等。
微細凹凸構造之平均間距P1 為100～1000 nm，較佳為150～800 nm，更佳為200～700 nm。若平均間距P1 為上述範圍內，則UV光提取效率優異。
圓頂部5之高度L1 (nm)相對於圓頂部5之寬度W1 (nm)之比(L1 /W1 )為0.25～0.6，較佳為0.35～0.58，更佳為0.4～0.55。若L1 /W1 為上述範圍之下限值以上，則UV光提取效率優異。若L1 /W1 為上述範圍之上限值以下，則對於為了將L1 /W1 限於所需之範圍而所需之加工，可擴大其所採用之方法之範圍。 圓頂部5之高度L1 較佳為240～2800 nm，更佳為300～2700 nm。若L1 為上述範圍之下限值以上，則UV光提取效率更優異。
基礎部7大致形成為圓錐台形狀。 但基礎部7之形狀並不限定於如圖所示之圓錐台形狀。基礎部7之形狀可為圓柱形狀、圓錐台形狀、多角柱(例如四角柱～六角柱)形狀、角錐台(例如四角錐台～六角錐台)形狀、或以其等為基本之衍生形狀等。例如，可為於俯視下之外形呈凹凸狀起伏之形狀。 再者，基礎部7之最上部之俯視下之外形與圓頂部5之最下部之俯視下之外形相同。
基礎部7之側面7a自圓頂部5之最下部之外緣向下方延伸並連接於平坦部3。 側面7a相對於突狀構造體1之高度方向(第2主面10b之法線方向)之傾斜角θ為0度以上且未達21度，且將突狀構造體1於高度方向上進行16分割時之每1區隔之傾斜角θ之變化量未達10度。藉由具有具有該側面7a之基礎部7，與不具有基礎部7之情形相比，可擴大來自半導體層20之UV光提取角度，提高UV光之利用效率。 傾斜角θ較佳為1度以上且未達20度，更佳為2度以上且未達18度。 於基礎部7中，將突狀構造體1於高度方向上進行16分割時之每1區隔之傾斜角θ之變化量較佳為未達10度，更佳為未達5度。
基礎部7之高度L2 (nm)相對於基礎部7之寬度W(nm)之比(L2 /W)為0.1～0.25，較佳為0.11～0.23，更佳為0.12～0.2。若L2 /W為上述範圍之下限值以上，則UV光之利用效率優異。若L2 /W為上述範圍之上限值以下，則UV光提取效率優異。
基礎部7之寬度W(nm)相對於圓頂部5之微細凹凸構造之平均間距P1 (nm)之比(W/P1 )為3～60，較佳為4～30，更佳為4.5～17。若W/P1 為上述範圍之下限值以上，則對於為了將W/P1 限於所需之範圍而所需之加工，可擴大其所採用之方法之範圍。若W/P1 為上述範圍之上限值以下，則UV光提取效率優異。
基礎部7之寬度W較佳為800～6350 nm，更佳為850～6000 nm。基礎部7之寬度W典型的是突狀構造體1之寬度。若W為上述範圍之下限值以上，則UV光提取效率更優異。若W為上述範圍之上限值以下，則對於為了將W限於所需之範圍而所需之加工，可擴大其所採用之方法之範圍。
基礎部7之高度L2 (nm)相對於突狀構造體1之高度L(nm)之比(L2 /L)較佳為0.18～0.44，更佳為0.2～0.4。若L2 /L為上述範圍之下限值以上，則UV光之利用效率提高。若L2 /L為上述範圍之上限值以下，則UV光提取效率更優異。
突狀構造體1之高度L較佳為400～3500 nm，更佳為500～3000 nm。若L為上述範圍之下限值以上，則UV光提取效率更優異。若L為上述範圍之上限值以下，則UV光提取效率更優異。
基板10中之複數個突狀構造體1之L1 /W1 、L1 、θ、L2 /W、W/P1 、W、L2 /L、L各者之平均值之較佳範圍與上述相同。例如作為L之平均值之平均高度之較佳範圍與L之較佳範圍相同。作為W之平均值之基礎部7之平均寬度之較佳範圍與W之較佳範圍相同。
於第2主面10b中，複數個突狀構造體1與複數個凸部5a同樣地形成二維格子構造。 再者，複數個突狀構造體1亦可不必形成二維格子構造。例如，複數個突狀構造體1亦可隨機排列。
複數個突狀構造體1之平均間距較佳為1000～5500 nm，更佳為2000～4400 nm。若平均間距為上述範圍內，則UV光提取效率更優異。
相鄰之突狀構造體1間之平坦部3之平均寬度較佳為50～1100 nm，更佳為100～1000 nm。若平坦部3之平均寬度為上述範圍內，則UV光提取效率更優異。又，容易進行為了將平坦部3之平均寬度限於所需之範圍而所需之加工。
＜測定方法＞  上述特性之測定方法如下所述。 基板10之第2主面10b之複數個突狀構造體1之平均間距為突狀構造體1之中心距離之平均值，藉由以下之測定方法求出。 使用切片機或聚焦離子束裝置(FIB)，以使切斷面通過相鄰之2個以上突狀構造體1之方式將基板10相對於第2主面10b垂直切斷，獲得具有切斷面之1邊為10 mm左右之大致正方形之小片樣品。 於複數個突狀構造體1呈格子狀排列之情形時，用以獲得小片樣品之切斷方向較佳為與格子方向不同之方向。藉由設為與格子方向不同之方向，容易觀察複數個突狀構造體1之剖面形狀。 例如，於複數個突狀構造體1b呈三角格子狀排列之情形時，用以獲得小片樣品之切斷方向較佳為於圖5中s1～s3所示之方向進行切斷。 於複數個突狀構造體1b呈正方格子狀排列之情形時，用以獲得小片樣品之切斷方向較佳為於圖6中s11～s12所示之方向進行切斷。
繼而，自上表面以掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察上述小片樣品，以能夠觀察之突狀構造體1於每1圖像可測定20～30個之倍率獲得第2主面10b之表面圖像。繼而，自利用上述掃描式電子顯微鏡所得之第2主面10b之圖像，選擇20對相鄰之突狀構造體1，求出各相鄰之突狀構造體1之中心間之距離P。將以此方式求出之20個距離P之平均值設為平均間距。 於複數個突狀構造體1呈格子狀排列之情形時，相鄰之突狀構造體1係沿著格子方向相鄰之突狀構造體1。 例如，於複數個突狀構造體1b呈三角格子狀排列之情形時，相鄰之突狀構造體1係沿著圖5中t1～t3所示之方向相鄰之突狀構造體1。 於複數個突狀構造體1b呈正方格子狀排列之情形時，相鄰之突狀構造體1係沿著圖6中t11～t12所示之方向相鄰之突狀構造體。
圓頂部5之表面之微細凹凸構造之平均間距為相鄰之凸部5a之中心距離之平均值，與上述突狀構造體1之平均間距之測定方法同樣地，藉由自以能夠觀察之微細凹凸構造於每1圖像可測定20～30個之倍率獲得之表面圖像，測定相鄰之凸部5a之頂點間之距離而求出。
突狀構造體1之高度L、基礎部7之寬度W等按照以下順序求出。 首先，使用切片機或聚焦離子束裝置(FIB)，以使切斷面通過1個突狀構造體1之俯視中央附近之方式將基板10相對於第2主面10b垂直切斷，獲得1邊為10 mm左右之大致正方形之小片樣品。 於複數個突狀構造體1呈格子狀排列之情形時，用以獲得小片樣品之切斷方向較佳為與格子方向不同之方向。藉由設為與格子方向不同之方向，容易觀察複數個突狀構造體1之剖面形狀。 例如，於複數個突狀構造體1b呈三角格子狀排列之情形時，用以獲得小片樣品之切斷方向較佳為於圖5中s1～s3所示之方向進行切斷。 於複數個突狀構造體1b呈正方格子狀排列之情形時，用以獲得小片樣品之切斷方向較佳為於圖6中s11～s12所示之方向進行切斷。
繼而，取得所獲得之小片樣品之切斷面之掃描式電子顯微鏡(SEM)圖像。此時，設為獲得1至3個能夠自切斷面觀察突狀構造體1之最高點之突狀構造體1之倍率，拍攝複數張利用SEM所得之剖面圖像。然後，自各剖面圖像中選擇共20個突狀構造體1，求出該等各突狀構造體1之高度。但於切斷面之位置為不於小片樣品側殘留突狀構造體1之最高點之位置之情形時，無法觀察到最高點，故不選擇此種構造體。又，由於不容易觀察隱藏於其他構造體陰影中之構造體，故不選擇。僅選擇20個可自切斷面觀察到最高點之構造體，求出該等各突狀構造體1之高度L。 各突狀構造體1之高度L係以該突狀構造體1之最下部為基準之該突狀構造體1之最高點之高度。能夠自切斷面觀察到之突狀構造體1之最下部可分別於兩側相鄰之突狀構造體1之間掌握，故其等之中間高度成為突狀構造體1之最下部。即，於將以與一側相鄰之突狀構造體1之間之最下部A為基準的突狀構造體1之最高點之高度設為La ，將以與另一側相鄰之突狀構造體1之間之最下部B為基準的突狀構造體1之最高點之高度設為Lb 時，突狀構造體1之高度L藉由L=(La ＋Lb )/2求出。 相鄰之突狀構造體1間之最下部於與相鄰之突狀構造體1之間存在平坦面之情形時，該平坦面與突狀構造體1之交界為該相鄰之突狀構造體1間之最下部。於相鄰之突狀構造體1不存在平坦面之情形時，於與相鄰之突狀構造體1之間最低之點為與該相鄰之突狀構造體1之間之最下部。 以此方式求出之20個突狀構造體1之高度L之平均值為平均高度。 又，上述20個突狀構造體之最下部之寬度為基礎部7之寬度W，20個突狀構造體之基礎部7之寬度W之平均值為基礎部7之平均寬度。
自上述獲得之利用SEM所得之剖面圖像中抽取共10個突狀構造體1之剖面。 關於各突狀構造體1之剖面，使用圖像測量軟體求出以突狀構造體1之最下部為基準之突狀構造體1之最高點之高度L，將高度L進行16分割，針對以最下部為基準之高度為L之1/16至16/16之間之16區間(0/16～1/16、1/16～2/16、2/16～3/16、…、15/16～16/16)之各者，求出突狀構造體1表面(側面)之切線，求出以平坦面為基準之垂線與上述切線所成之角度(傾斜角)。 自測定結果獲得各區間之平均值，藉此求出於高度方向上進行16分割之每1區間之傾斜角。 自最下部起將滿足傾斜角為0度以上且未達21度、且將突狀構造體1於高度方向上16分割時之每1區隔之傾斜角之變化量為10度以下之條件的區間連續之範圍設為基礎部7，將傾斜角及其變化量之任一者或兩者不滿足上述條件之區間設為圓頂部5，將該等區間之交界之高度設為傾斜角變更線之高度。 對突狀構造體1之一側面(自最高點至寬度方向之一側之表面)與另一側面(自最高點至寬度方向之一側之表面)之各者進行上述測定。於傾斜角及其變化量滿足上述條件之區間於一側面與另一側面不同之情形時，即傾斜角變更線之高度不同之情形時，其等之中間高度成為傾斜角變更線之高度。 又，於突狀構造體1之剖面，將以最下部為基準之突狀構造體1之最高點視作突狀構造體之高度L，將傾斜角變更線之高度視作基礎部7之高度L2 ，將突狀構造體1之高度L與基礎部7之高度L2 之差(L－L2 )視作圓頂部5之高度L1 ，將傾斜角變更線之高度中之突狀構造體1之寬度視作圓頂部5之寬度W1 。 基礎部7之寬度W係於突狀構造體1之剖面中突狀構造體1之最下部之寬度。 基板10所具有之突狀構造體1之圓頂部5之高度L1 、圓頂部5之寬度W1 、基礎部7之高度L2 、基礎部7之寬度W分別為10個突狀構造體1各者之各測定值之平均值。 再者，亦可代替使用軟體，改為對上述圖像進行印刷，藉由量角器測定傾斜角。
＜基板之製造方法＞  作為製造基板10之方法，例如可列舉以下製造方法I或II。 製造方法I： 一種基板之製造方法，其係於包含無機材料之基材之上形成以100～1000 nm之平均間距排列有複數個蝕刻遮罩之第1蝕刻遮罩圖案， 對上述第1蝕刻遮罩圖案進行乾式蝕刻，於上述基材形成排列有複數個凸部之微細凹凸構造， 於形成有上述微細凹凸構造之基材之上形成包含覆蓋2個以上之上述凸部之尺寸之複數個蝕刻遮罩之第2蝕刻遮罩圖案， 對上述第2蝕刻遮罩圖案以偏壓電力X1 進行乾式蝕刻，繼而以偏壓電力X2 (其中，X1 ×1/6≦X2 ≦X1 ×4/5)進行乾式蝕刻，於上述基材形成複數個突狀構造體。
製造方法II： 一種基板之製造方法，其係於包含無機材料之基材之上形成以100～1000 nm之平均間距排列有複數個蝕刻遮罩之第1蝕刻遮罩圖案， 於上述第1蝕刻遮罩圖案之上塗佈熱固性塗佈材料，藉由加熱處理使上述熱固性塗佈材料硬化，於其硬化物之上形成包含覆蓋2個以上之上述蝕刻遮罩之尺寸之複數個蝕刻遮罩之第2蝕刻遮罩圖案， 對上述第1蝕刻遮罩圖案、上述熱固性塗佈材料之硬化物、及上述第2蝕刻遮罩圖案以偏壓電力X1 進行乾式蝕刻，繼而以偏壓電力X2 (其中，X1 ×1/6≦X2 ≦X1 ×4/5)進行乾式蝕刻，於上述基材形成具有在表面排列有複數個凸部之微細凹凸構造之複數個突狀構造體。
於製造方法I、II中，偏壓電力X2 下之乾式蝕刻亦可切換偏壓電力進行2次以上。於此情形時，切換後之偏壓電力較佳為低於切換前之偏壓電力。 於偏壓電力X2 下之乾式蝕刻中，就製程簡便之方面、可縮短製程時間之方面而言，偏壓電力之切換次數較佳為較少。偏壓電力之切換次數較佳為1次或0次，尤佳為0次。
以下，示出製造方法I之一實施形態。再者，製造方法I並不限定於以下之一實施形態。 如圖7所示，本實施形態之製造方法具有以下步驟。圖7係表示製造方法I之一實施形態中之步驟(a)～(g)之模式剖視圖。 步驟(a)：於包含無機材料之基材70A之第2主面塗佈第1蝕刻遮罩材料，形成第1蝕刻遮罩81之步驟。 步驟(b)：將第1蝕刻遮罩81圖案化，形成複數個點狀蝕刻遮罩82a以平均間距100～1000 nm排列之第1蝕刻遮罩圖案82之步驟。 步驟(c)：對第1蝕刻遮罩圖案82進行乾式蝕刻，於基材70A之第2主面形成複數個凸部71a，獲得於第2主面具有包含複數個凸部71a之微細凹凸構造71之基材70B之步驟。 步驟(d)：於基材70B之微細凹凸構造71之上塗佈第2蝕刻遮罩材料，形成第2蝕刻遮罩83之步驟。 步驟(e)：將第2蝕刻遮罩83圖案化，形成排列有分別覆蓋複數個凸部71a之尺寸之複數個點狀蝕刻遮罩84a之第2蝕刻遮罩圖案84之步驟。 步驟(f)：對第2蝕刻遮罩圖案84以偏壓電力X1 進行乾式蝕刻之步驟。 步驟(g)：步驟(f)之後，以偏壓電力X2 (其中，X1 ×1/6≦X2 ≦X1 ×4/5)進行乾式蝕刻之步驟。
本實施形態之製造方法可視需要進而具有以下步驟(h)。 步驟(h)：步驟(c)之後，於基材70B之微細凹凸構造71之上塗佈熱固性塗佈材料，藉由加熱處理使熱固性塗佈材料硬化之步驟。 於進行步驟(h)之情形時，於步驟(d)中，於構成微細凹凸構造71之複數個凸部71a之間之間隙被熱固性塗佈材料之硬化物填埋之狀態下，形成第2蝕刻遮罩83。
藉由對第1蝕刻遮罩圖案82之乾式蝕刻而形成之複數個凸部71a與構成圓頂部5之表面之微細凹凸構造之複數個凸部5a相對應。 於對第2蝕刻遮罩圖案84之高偏壓電力X1 下之乾式蝕刻中，主要進行各向異性蝕刻，形成突狀構造體1之基礎部7。於其後之低偏壓電力X2 下之乾式蝕刻中，主要進行各向同性蝕刻，基材70B之未被遮罩覆蓋之部分平坦化而形成平坦部3，並且殘留之蝕刻遮罩(於進行步驟(h)之情形時，進而熱固性塗佈材料之硬化物)消失，進行基材70B之被遮罩覆蓋之部分之蝕刻而形成圓頂部5。又，因低偏壓電力X2 之效果，而與偏壓電力X1 相比，不容易進行基材之蝕刻，故表面之微細凹凸構造難以藉由蝕刻而消失。 藉此，獲得於第2主面具有複數個突狀構造體1及平坦部3之基板10。
製造方法II例如於上述實施形態中，可藉由進行以下步驟(i)代替步驟(c)而實施。 步驟(i)：於第1蝕刻遮罩圖案82上塗佈熱固性塗佈材料，藉由加熱處理使熱固性塗佈材料硬化之步驟。 當進行步驟(i)時，成為構成第1蝕刻遮罩圖案82之複數個蝕刻遮罩82a之間之間隙被熱固性塗佈材料之硬化物填埋之狀態。 於進行步驟(i)之情形時，於步驟(d)中，於熱固性塗佈材料之硬化物之上塗佈第2蝕刻遮罩材料，形成第2蝕刻遮罩83。又，於步驟(f)中，不僅對第2蝕刻遮罩圖案84，而且對熱固性塗佈材料之硬化物、第1蝕刻遮罩圖案之全部進行乾式蝕刻。於步驟(f)中，形成基礎部7後，與形成圓頂部5並行地形成複數個凸部71a。因此，僅於步驟(f)進行用以於基板形成突狀構造體1之乾式蝕刻即可。
以下，對各步驟詳細地進行說明。
步驟(a)： 作為第1蝕刻遮罩材料，可自公知之蝕刻遮罩材料中，考慮基材70A與蝕刻遮罩82a之蝕刻選擇比、蝕刻遮罩之圖案化方法等而適當選定。 作為第1蝕刻遮罩材料，較佳為塗佈型蝕刻遮罩材料。塗佈型蝕刻遮罩材料為於塗佈階段具有黏性之液體狀，係指於塗佈後藉由通常使用之加熱處理、UV照射處理、臭氧處理、溶膠凝膠法等硬化方法而成為固體形態者。因此，可將液體塗佈於基材70A上，可於基材70A上形成均勻之層。 作為塗佈型蝕刻遮罩材料，例如可列舉阻劑材料及旋塗玻璃材料。 作為阻劑材料，可使用通常使用者，例如可列舉包含有機無機混合材料之光阻。自公知之感光性功能性高分子材料等中適當選擇並使用可適宜地圖案化並且適合作為蝕刻步驟中之遮罩之材料。阻劑材料例如為包含聚合物、感光劑、添加劑、及溶劑之混合物。 作為旋塗玻璃材料，可使用通常使用者，例如可使用矽酸鹽系旋塗玻璃材料、矽氧烷系旋塗玻璃材料等。 第1蝕刻遮罩81之厚度例如可為100～1000 nm。
步驟(b)： 第1蝕刻遮罩81之圖案化可藉由奈米壓印法、光微影法等公知之方法實施。 於奈米壓印法中，例如將於表面具有特定之圖案之奈米壓印模具之上述表面壓入於第1蝕刻遮罩81，於該狀態下使第1蝕刻遮罩81硬化，其後，藉由取下奈米壓印模具而將第1蝕刻遮罩81圖案化。於第1蝕刻遮罩包含塗佈型蝕刻遮罩材料之情形時，作為硬化方法，可使用通常使用之加熱處理、UV照射處理、臭氧處理、溶膠凝膠法等。 於光微影法中，例如隔著特定圖案之光罩曝光第1蝕刻遮罩81，並進行顯影，藉此將第1蝕刻遮罩81圖案化。
步驟(c)： 步驟(c)中之乾式蝕刻例如於對蝕刻遮罩82a與基材70A之兩者進行蝕刻之條件下進行。 若對第1蝕刻遮罩圖案82進行乾式蝕刻，則進行基材70A之第2主面之未被蝕刻遮罩82a覆蓋之部分與蝕刻遮罩82a之蝕刻，獲得於基材70A之與蝕刻遮罩82a對應之位置具有凸部71a之基材70B。 乾式蝕刻條件可藉由調節例如壓力、電漿電力、偏壓電力、蝕刻氣體種、蝕刻氣體流量、蝕刻時間等而調節凸部71a之高度及寬度等。
蝕刻氣體可以能夠對蝕刻遮罩82a與基材70A之兩者進行蝕刻之方式，根據該等材質等自公知之蝕刻氣體中適當選擇。 例如於基材包含藍寶石，蝕刻遮罩82a包含塗佈型蝕刻遮罩材料之硬化物之情形時，作為蝕刻氣體，可使用BCl3 、Cl2 、HBr等。又，較佳為視進行蝕刻之需要，於蝕刻氣體中加入Ar等稀有氣體或O2 、 CF4 、SF6 、CHF3 、C2 F6 、C3 F8 、C4 F8 、CH2 F2 、NF3 等F系氣體等添加氣體。蝕刻氣體可單獨使用1種，亦可組合使用2種以上。蝕刻條件容易根據2種以上蝕刻氣體之混合比率等進行調整。蝕刻氣體亦可藉由除蝕刻氣體以外之氣體稀釋。
步驟(c)中之乾式蝕刻較佳為藉由較基材70A之第2主面之水平方向而垂直方向之蝕刻速度大之向異性蝕刻進行。 作為可使用之蝕刻裝置，只要係反應性離子蝕刻裝置、離子束蝕刻裝置等可進行各向異性蝕刻者，且能夠產生最小20 W左右之偏壓電場者，則對電漿產生之方式、電極之構造、腔室之構造、高頻電源之頻率等規格無特別限制。 乾式蝕刻之蝕刻選擇比(基材70A之蝕刻速度/蝕刻遮罩82a之蝕刻速度)無特別限制，可根據乾式蝕刻條件進行調整。
乾式蝕刻可於蝕刻遮罩82a消失時結束，亦可於蝕刻遮罩82a消失前結束。 於在蝕刻遮罩82a消失前結束乾式蝕刻之情形時，乾式蝕刻之後，將所形成之基材70B上殘留之蝕刻遮罩82a去除。
步驟(h)： 若於步驟(c)中形成之微細凹凸構造71之上塗佈熱固性塗佈材料，並進行加熱處理，則微細凹凸構造71之凸部71a間之間隙被熱固性塗佈材料之硬化物填埋。若預先用熱固性塗佈材料之硬化物填埋凸部71a間之間隙，則於步驟(g)中之乾式蝕刻時容易殘留凸部71a。 即，根據第2蝕刻遮罩材料之種類，蝕刻遮罩84a較硬，且與基材70B之蝕刻速率之差變小(例如，於蝕刻遮罩84a包含塗佈型蝕刻遮罩材料之硬化物之情形時)。於此情形時，若凸部71a間之間隙被蝕刻遮罩84a填埋，則於利用乾式蝕刻進行之蝕刻遮罩84a之去除完成之時點，凸部71a亦於某種程度上被蝕刻而變小。
作為步驟(h)中使用之熱固性塗佈材料h(以下，亦稱為熱固性塗佈材料h)，例如可列舉包含熱固性成分之塗佈材料、包含樹脂成分及溶劑之塗佈材料等。若塗佈包含熱固性成分之塗佈材料，並進行加熱處理，則熱固性成分反應(例如聚合)而硬化。若塗佈包含樹脂成分及溶劑之塗佈材料，並進行加熱處理，則溶劑被去除而硬化。包含熱固性成分之塗佈材料亦可包含溶劑。 作為熱固性成分，可自無機系熱固性成分及有機系熱固性成分中適當選擇進行使用，例如可列舉矽烷系烷氧化物、鈦酸酯系烷氧化物、鋁酸鹽系烷氧化物及該等之水解物等烷氧化物系化合物群、及聚矽氧樹脂系化合物群。 作為樹脂成分，例如可列舉乙烯系樹脂、聚苯乙烯系樹脂、聚丙烯系樹脂、聚縮醛系樹脂、丙烯酸系樹脂、乙酸纖維素系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚胺酯系樹脂、及氟系樹脂。
作為熱固性塗佈材料h，較佳為其硬化物較蝕刻遮罩84a柔軟，且與基材70B之蝕刻速率之差較大者。例如，較佳為能夠將下述式(1)所示之選擇比A設為大於1之值者，更佳為能夠設為1.2以上10.0以下之值者。若熱固性塗佈材料h之硬化物具有此種選擇比，則於步驟(g)進行乾式蝕刻時，蝕刻遮罩84a之去除完成後，熱固性塗佈材料h之硬化物之部分較凸部71a更早被蝕刻。因此，於利用乾式蝕刻進行之蝕刻遮罩84a及熱固性塗佈材料h之硬化物之去除完成之時點，凸部71a以充分之尺寸殘留。 選擇比A=熱固性塗佈材料h之硬化物之乾式蝕刻速率/蝕刻遮罩84a之乾式蝕刻速率･･･(1)
步驟(d)： 作為第2蝕刻遮罩材料，與第1蝕刻遮罩材料同樣地，可自公知之蝕刻遮罩材料中，考慮基材70B與蝕刻遮罩84a之蝕刻選擇比、蝕刻遮罩之圖案化方法等而適當選定。第1蝕刻遮罩材料與第2蝕刻遮罩材料可相同，亦可不同。 第2蝕刻遮罩83之厚度例如可為1000～5500 nm。
步驟(e)： 第2蝕刻遮罩83之圖案化與第1蝕刻遮罩81之圖案化同樣地，可藉由公知之方法實施。 第2蝕刻遮罩83之圖案化方法可與第1蝕刻遮罩81之圖案化方法相同，亦可不同。
步驟(f)、(g)： 步驟(f)、(g)中之乾式蝕刻可與步驟(c)中之乾式蝕刻同樣地實施。但步驟(g)中用於乾式蝕刻之偏壓電力X2 設為低於步驟(f)中之偏壓電力X1 。該範圍為X1 ×1/6≦X2 ≦X1 ×4/5，較佳為X1 ×1/5≦X2 ≦X1 ×2/3。若X2 為該範圍內，則可形成具有側面7a之基礎部7，該側面7a之傾斜角θ為0度以上且未達21度，且將突狀構造體1於高度方向上16分割時之每1區隔之傾斜角θ之變化量未達10度。又，存在偏壓電力X1 越大，則傾斜角θ越小之傾向。
步驟(i)： 作為步驟(i)中使用之熱固性塗佈材料(以下，亦稱為熱固性塗佈材料i)，可列舉與熱固性塗佈材料h相同者。 作為熱固性塗佈材料i，較佳為其硬化物之蝕刻速率大於蝕刻遮罩82a、蝕刻遮罩84a各者之蝕刻速率者。例如，較佳為能夠將下述式(2)所示之選擇比B、下述式(3)所示之選擇比C分別設為大於1之值者，更佳為能夠設為1.2以上10.0以下之值者。若熱固性塗佈材料i之硬化物具有此種選擇比，則於步驟(g)進行乾式蝕刻時，於蝕刻遮罩84a被蝕刻，熱固性塗佈材料之硬化物之界面露出之後，熱固性塗佈材料之蝕刻較蝕刻遮罩82a優先進行，可於僅殘存蝕刻遮罩82a之狀態下，進行基材70B之蝕刻。 選擇比B=熱固性塗佈材料i之硬化物之蝕刻速率/蝕刻遮罩82a之乾式蝕刻速率･･･(2) 選擇比C=熱固性塗佈材料i之硬化物之蝕刻速率/蝕刻遮罩84a之乾式蝕刻速率･･･(3)
(半導體層) 半導體層20藉由電流之供給使載子再耦合而發出UV光。作為UV光，較佳為深紫外線區域之光(DUV光)(波長200～350 nm)。 作為形成半導體層20之各層之半導體，可列舉GaN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN等。
半導體層20亦可包含未圖示之緩衝層及頂蓋層。緩衝層積層於基板10之第1主面10a，使第1主面10a之結晶性反映於除緩衝層以外之半導體層。 作為具體之半導體層20之構成例，可列舉包含GaN、AlN等之緩衝層、包含n-GaN、n-AlGaN等之n型半導體層21(包覆層)、包含InGaN、GaN等之半導體發光層23、包含未摻雜GaN、p-GaN等之p型半導體層25(包覆層)、包含摻雜Mg之AlGaN、摻雜Mg之GaN之頂蓋層依次積層而成之多層膜。
(發光元件之製造方法) 發光元件100例如可藉由具有於基板10之第1主面10a形成半導體層20之步驟之製造方法製造。
於半導體層20之形成中，於基板10之第1主面10a上依次形成n型半導體層21、半導體發光層23、p型半導體層25。形成該等半導體層之方法為磊晶生長法或反應性濺鍍法等。 磊晶生長法為氣相磊晶生長法、液相磊晶生長法、分子束磊晶生長法等。於氣相磊晶生長法中，流動原料氣體之氛圍生成半導體層之形成材料，使半導體層之形成材料以結晶之形式於第1主面10a上生長。於液相磊晶生長法中，包含半導體層之形成材料之過飽和溶液一面保持固相與液相之平衡狀態，一面使半導體層之形成材料以結晶之形式於第1主面10a上生長。於分子束磊晶生長法中，包含半導體層之構成元素之分子或原子之射束於第1主面10a上照射，使化合物半導體層之形成材料以結晶之形式於第1主面10a上生長。 反應性濺鍍法中，對包含半導體層之構成元素之靶進行濺射，藉由自靶濺射之粒子與氣相中之雜質元素之反應，生成半導體層之形成材料。 形成n型半導體層21之方法只要係添加有n型雜質之磊晶生長法或反應性濺鍍法即可。形成p型半導體層25之方法只要係添加有p型雜質之磊晶生長法或反應性濺鍍法即可。
＜作用效果＞  基板10由於包含無機材料，故不容易因來自半導體層20之UV光而劣化。又，由於基板10於作為光提取面之第2主面10b具有突狀構造體1，故使用基板10之發光元件100之UV光提取效率及光提取角度優異。 先前，於半導體發光元件中，於光提取面與空氣之界面，成為自半導體層放射之光中之以臨界角以上之角度入射至光提取面之光返回基板內而重複多次反射之波導模式，光提取效率降低。尤其，由於半導體之折射率較構成基板之無機材料(藍寶石等)大，故臨界角較小。例如於與基板10之第1主面10a相接之半導體為AlN，基板10為藍寶石基板之情形時，波長310 nm之光之臨界角為53度，無法提取入射角較其大之光，光提取效率極低。 臨界角係指於光自折射率較大處朝向較小處(例如自半導體層朝向基板)時，產生全反射之最小之入射角。臨界角θc 如下所示。 θc =arcsin(n2 /n1 ) 式中，n1 表示光之入射源之物質之折射率，n2 表示光之行進目的地之物質之折射率。 於發光元件100中，由於光提取面具有突狀構造體1，故即便自基板10之第1主面10a側入射至第2主面10b之平坦部3之入射光之入射角大於臨界角，藉由突狀構造體1，相對於光提取面之入射角亦為臨界角以下。因此，與不具有突狀構造體1之情形相比，全反射得以抑制。又，突狀構造體1之圓頂部5之表面之微細凹凸構造作為繞射光柵發揮功能，可提取波導模式之光。藉由該等效果，獲得優異之光提取效率。 又，入射至突狀構造體1之光於突狀構造體1之基礎部7之側面7a與空氣之界面反射。例如於與第1主面10a相接之半導體為AlN，基板10為藍寶石基板，基礎部7之側面7a之傾斜角為4度之情形時，如圖7所示，以53度之入射角入射至基板10之第1主面之光相對於突狀構造體1之側面7a以57度入射並被反射。反射光相對於與第2主面10b平行之面以較臨界角大之61度之入射角入射，故可自第2主面10b提取。 因此，即便不使用容易因UV光而劣化之有機材料(密封材等)，亦可藉由基板10本身增大光提取角度。
以上，示出實施形態對本發明進行說明，但本發明並不限定於上述實施形態。上述實施形態中之各構成及該等之組合等為一例，能夠於不脫離本發明之主旨之範圍內進行構成之附加、省略、置換、及其他變更。 例如本發明之發光元件所具備之半導體層並不限定於圖1所示者。半導體層所具有之功能較佳為包含n型導電性、p型導電性、及使載子再耦合之活性。半導體層中之積層構造可為活性層隔於具有n型導電性之n型半導體層21與具有p型導電性之p型半導體層25之間之雙異質構造，亦可為複數個量子井構造重疊而成之多重量子井構造。 [實施例]
以下，使用實施例更詳細地對本發明進行說明，但本發明並不限定於該等實施例。
＜實施例1＞  於直徑為2英吋、厚度為0.43 mm之藍寶石基板之第2主面上旋轉塗佈公知之光阻材料作為第1蝕刻遮罩材料，以公知之奈米壓印法圖案化，進行UV照射，形成包含使上述光阻材料硬化之硬化物之第1蝕刻遮罩圖案。第1蝕刻遮罩圖案為直徑400 nm之複數個圓柱狀蝕刻遮罩以平均間距430 nm排列且形成三角格子構造者。 繼而，藉由對第1蝕刻遮罩圖案進行乾式蝕刻，形成平均間距為430 nm之微細凹凸構造。具體而言，於壓力為1 Pa、蝕刻氣體為BCl3 氣體之氛圍下，供給1500 W之天線電力、500 W之偏壓電力，對藍寶石基板進行乾式蝕刻加工，藉此，獲得具有複數個凸部以平均間距430 nm排列之微細凹凸構造之藍寶石基板。 繼而，於上述微細凹凸構造上旋轉塗佈公知之光阻材料作為第2蝕刻遮罩材料，藉由公知之奈米壓印法圖案化，進行UV照射，形成包含使上述光阻材料硬化之硬化物之第2蝕刻遮罩圖案。第2蝕刻遮罩圖案為直徑2.1 μm之複數個圓柱狀蝕刻遮罩以平均間距3.0 μm排列且形成三角格子者。 繼而，對第2蝕刻遮罩圖案進行乾式蝕刻獲得基板。具體而言，首先，於壓力為1 Pa、蝕刻氣體為BCl3 氣體之氛圍下，供給1500 W之天線電力、1000 W之偏壓電力。繼而，於第2蝕刻遮罩圖案消失之前，將偏壓電力切換至300 W，進行低偏壓電力下之乾式蝕刻，獲得基板。於基板之第2主面，複數個突狀構造體以平均間距3.0 μm排列。複數個突狀構造體分別具有圓頂部及基礎部。 圖8中表示自斜視方向對基板之第2主面進行攝影而得之圖像，該圖像係實施例1中獲得之基板之掃描式電子顯微鏡像。
又，按照上述順序獲得切斷基板10而得之小片樣品，對20個突狀構造體各者測定L、L1 、L2 、W1 、W、傾斜角等，算出L1 /W1 、L2 /W、L1 /L。將對20個突狀構造體各者測定之值之平均值示於表2。 圖9中表示用於傾斜角θ之測定之掃描式電子顯微鏡像之一。又，表1中，表示關於該圖像中所示之突狀構造體之傾斜角之測定結果。
藉由MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，有機金屬化學氣相沈積)法於所獲得之基板上(與突狀構造體面為相反面側)積層AlN層，繼而依次積層n型半導體層、活性層、p型半導體層，進而形成p電極、n型電極，製作發光元件。 按照以下順序評估發光元件之配光特性。將結果示於表3。 配光特性之評估：藉由切晶將所獲得之發光元件晶片化並安裝於安裝基板。藉由朝日分光公司製造之配光測定裝置IMS-5000對該安裝基板進行照度測定(配光特性θ正交)，確認累計固定角度範圍內之照度所得之值(標準化)。
＜實施例2＞  將第1蝕刻遮罩圖案之平均間距設為600 nm，除此以外，進行與實施例1相同之操作，製作基板及發光元件，進行各種評估。
＜比較例1＞  以偏壓電力500 W進行對第2蝕刻遮罩圖案之乾式蝕刻，不進行偏壓電力之切換，除此以外，進行與實施例1相同之操作，製作基板及發光元件，進行各種評估。
[表1]
區隔 傾斜角(度)
實施例1 實施例2 比較例1
0-1/16 15 15 15
1/16-2/16 15 15 15
2/16-3/16 15 15 27
3/16-4/16 15 25 27
4/16-5/16 37 42 33
5/16-6/16 37 42 33
6/16-7/16 35 50 27
7/16-8/16 37 50 27
8/16-9/16 35 36 38
9/16-10/16 37 36 38
10/16-11/16 35 31 38
11/16-12/16 44 31 38
12/16-13/16 51 46 47
13/16-14/16 31 46 47
14/16-15/16 46 61 73
15/16-16/16 74 56 58
[表2]
   實施例1 實施例2 比較例1
L 1660 1800 1800
L1 1250 1400 -
L2 410 400 -
W1 2710 2750 -
W 2895 2980 2980
L1 /W1 0.46 0.51 -
L2 /w 0.14 0.13 -
L2 /L 0.25 0.22 -
圓頂部之微細凹凸構造之平均間距(nm) 430 600 430
基礎部之側面之傾斜角θ(度) 15 15 -
基礎部之高度方向上之每1/16之傾斜角θ之變化量(度) 0 0 -
突狀構造體之平均間距(μm) 3 3 3
[表3]
   實施例1 實施例2 比較例1
-30°≦θ≦30° 1.78 1.75 1.78
-60°≦θ＜-30°，30°＜θ≦60° 1.50 1.51 1.49
-90°≦θ＜-60°，60°＜θ≦90° 1.04 1.07 1.00
-90°≦θ≦90°(合計值) 4.32 4.33 4.27
實施例1～2及比較例1中製作之發光元件之配光特性於將-90°≦θ＜-60°與60°＜θ≦90°之累計值相對比較時，發現相對於比較例1，實施例1中上升4%，實施例2中上升7%。作為結果，藉由控制基礎部之傾斜角度，可提高低角度之光提取效率。 [產業上之可利用性]
本發明之發光元件可用於利用紫外線之各種領域。特別是於發光之UV光為DUV光之情形時，DUV光發揮不受太陽光之影響之對細菌及病毒之殺菌作用、利用光聚合反應之樹脂硬化等作用，故對於光通訊領域、醫療領域、分析用途等有用。
1:突狀構造體 1b:突狀構造體 3:平坦部 5:圓頂部 5a:凸部 7:基礎部 7a:側面 10:基板 10a:第1主面 10b:第2主面 20:半導體層 21:n型半導體層 23:半導體發光層 25:p型半導體層 31:p側電極 33:n側電極 70A:基材 70B:基材 71:微細凹凸構造 71a:凸部 81:第1蝕刻遮罩 82:第1蝕刻遮罩圖案 82a:蝕刻遮罩 83:第2蝕刻遮罩 84:第2蝕刻遮罩圖案 84a:蝕刻遮罩 100:發光元件 110:樹脂層 120:樹脂層 130:子安裝基板 s1～s3:方向 s11～s12:方向 t1～t3:方向 t11～t12:方向 θ:傾斜角 L:突狀構造體之高度 L1:圓頂部之高度 L2:基礎部之高度 W:基礎部之寬度 W1:圓頂部之寬度
圖1係一實施形態之發光元件之模式剖視圖。 圖2係一實施形態之基板之第2主面(光提取面)之模式局部俯視圖。 圖3係圖2中之位置III-III之模式剖視圖。 圖4係一實施形態之突狀構造體之模式剖視圖。 圖5係對一實施形態之基板中之突狀構造體之平均間距等之測定方法進行說明之模式俯視圖(於三角格子之情形時)。 圖6係對一實施形態之基板中之突狀構造體之平均間距等之測定方法進行說明之模式俯視圖(於正方格子之情形時)。 圖7(a)～(g)係對一實施形態之基板之製造方法進行說明之圖。 圖8係對一實施形態之突狀構造體之作用進行說明之圖。 圖9係於實施例1中獲得之基板之掃描式電子顯微鏡像，且係自斜視方向對基板之第2主面進行攝影而得之圖像。 圖10係實施例1中用於傾斜角θ之測定之掃描式電子顯微鏡像之一。
1:突狀構造體
5:圓頂部
5a:凸部
7:基礎部
7a:側面
θ:傾斜角
L:突狀構造體之高度
L1:圓頂部之高度
L2:基礎部之高度
W:基礎部之寬度
W1:圓頂部之寬度

Claims (10)

  1. 一種突狀構造體，其係包含無機材料者， 區分為圓頂部、及位於上述圓頂部之下之基礎部，且 上述圓頂部之表面具有以100～1000 nm之平均間距排列有複數個凸部之微細凹凸構造， 上述圓頂部之高度(nm)相對於上述圓頂部之寬度(nm)之比為0.25～0.6， 上述基礎部之側面相對於高度方向之傾斜角為0度以上且未達21度，將上述突狀構造體於高度方向上進行16分割時之每1區隔之上述傾斜角之變化量未達10度， 上述基礎部之高度(nm)相對於上述基礎部之寬度(nm)之比為0.1～0.25， 上述基礎部之寬度(nm)相對於上述微細凹凸構造之平均間距(nm)之比為3～60。
  2. 如請求項1之突狀構造體，其中上述基礎部(nm)之高度相對於上述突狀構造體之高度(nm)之比為0.18～0.44。
  3. 如請求項1或2之突狀構造體，其中上述突狀構造體之高度為400～3500 nm。
  4. 如請求項1至3中任一項之突狀構造體，其中上述無機材料為藍寶石。
  5. 一種基板，其係包含無機材料且具有光提取面者，且 上述光提取面具有平坦部、及自上述平坦部突出之複數個突狀構造體， 上述複數個突狀構造體包含如請求項1至4中任一項之突狀構造體。
  6. 一種基板之製造方法，其係於包含無機材料之基材之上形成以100～1000 nm之平均間距排列有複數個蝕刻遮罩之第1蝕刻遮罩圖案， 對上述第1蝕刻遮罩圖案進行乾式蝕刻，於上述基材形成排列有複數個凸部之微細凹凸構造， 於形成有上述微細凹凸構造之基材之上形成包含覆蓋2個以上之上述凸部之尺寸之複數個蝕刻遮罩之第2蝕刻遮罩圖案， 對上述第2蝕刻遮罩圖案以偏壓電力X1 進行乾式蝕刻，繼而以偏壓電力X2 (其中，X1 ×1/6≦X2 ≦X1 ×4/5)進行乾式蝕刻，於上述基材形成複數個突狀構造體。
  7. 如請求項6之基板之製造方法，其中於形成上述第2蝕刻遮罩圖案之前，於上述微細凹凸構造之上塗佈熱固性塗佈材料，藉由加熱處理使上述熱固性塗佈材料硬化。
  8. 一種基板之製造方法，其係於包含無機材料之基材之上形成以100～1000 nm之平均間距排列有複數個蝕刻遮罩之第1蝕刻遮罩圖案， 於上述第1蝕刻遮罩圖案之上塗佈熱固性塗佈材料，藉由加熱處理使上述熱固性塗佈材料硬化，於其硬化物之上形成包含覆蓋2個以上之上述蝕刻遮罩之尺寸之複數個蝕刻遮罩之第2蝕刻遮罩圖案， 對上述第1蝕刻遮罩圖案、上述熱固性塗佈材料之硬化物、及上述第2蝕刻遮罩圖案以偏壓電力X1 進行乾式蝕刻，繼而以偏壓電力X2 (其中，X1 ×1/6≦X2 ≦X1 ×4/5)進行乾式蝕刻，於上述基材形成具有在表面排列有複數個凸部之微細凹凸構造之複數個突狀構造體。
  9. 如請求項6至8中任一項之基板之製造方法，其中使用塗佈型蝕刻遮罩材料分別形成上述第1蝕刻遮罩圖案及上述第2蝕刻遮罩圖案。
  10. 一種發光元件，其具有如請求項5之基板、及半導體層。
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