高効率半導体発光素子
【課題】高効率半導体発光素子を提供する。
【解決手段】基板21上に物質層及び金属層を順次に形成させ、金属層を陽極酸化してホー
ルが形成された金属酸化層に形成させ、それ自体で凹凸構造パターンとして使用するか、
金属酸化層のホールに対応するように金属酸化層下部の基板または物質層内にホールを形
成させて凹凸構造パターンとして使用して、その上部に第１半導体層23、活性層25及び第
２半導体層26を順次に形成させることによって凹凸構造を備える半導体発光素子を形成す
る。
【解決手段】基板21上に物質層及び金属層を順次に形成させ、金属層を陽極酸化してホー
ルが形成された金属酸化層に形成させ、それ自体で凹凸構造パターンとして使用するか、
金属酸化層のホールに対応するように金属酸化層下部の基板または物質層内にホールを形
成させて凹凸構造パターンとして使用して、その上部に第１半導体層23、活性層25及び第
２半導体層26を順次に形成させることによって凹凸構造を備える半導体発光素子を形成す
る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子に係り、より詳細には、半導体発光素子に凹凸構造を採用す
る場合に光抽出効率を向上させる半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）は、化合物半
導体の特性を利用して、電気エネルギーを赤外線、可視光線または光の形態に変換させた
信号を発信するのに使われる素子である。発光ダイオードは、ＥＬの一種であり、現在II
I−Ｖ族化合物半導体を利用した発光ダイオードが実用化されつつある。
【０００３】
III族窒化物系化合物半導体は、通常サファイア（Ａｌ２Ｏ３）を基板として利用して
、その上に形成されることが一般的であり、発光効率、すなわち、光の抽出効率を向上さ
せるために多様な構造の発光ダイオードに関する研究が進みつつある。現在発光素子の光
抽出領域に凹凸構造を形成させて光抽出効率を向上させようとする研究が進みつつある。
【０００４】
相異なる屈折率を持つ物質層の界面では、各物質層の屈折率による光の進行が制限され
る。平坦な界面の場合、屈折率の大きい半導体層から屈折率の小さな空気層（ｎ＝１）に
光が進む場合、界面の法線方向に対して所定角度以下に平坦な界面に入射せねばならない
。所定角度以上に入射する場合、平坦な界面で全反射されて光抽出効率が大きく減少する
。したがって、これを防止するために界面に凹凸構造を導入する方法が試みられた。
【０００５】
図１Ａ及び図１Ｂは、従来技術による凹凸構造を備える半導体発光素子を示す図面であ
る。図１Ａを参照すれば、ｐ−電極１０１上にｐ−ＧａＮ層１０２、活性層１０３、ｎ−
ＧａＮ層１０４が順次に形成されており、ｎ−ＧａＮ層１０４上にｎ−電極１０５が形成
されている。活性層１０３で発生した光がｎ−ＧａＮ層１０４を通じて上部に抽出される
場合、その入射角度を変化させるためにｎ−ＧａＮ層１０４と空気層との界面に凹凸構造
１０６を導入した。
【０００６】
図１Ｂを参照すれば、サファイア基板１１１上にｎ−ＧａＮ層１１２が形成されており
、ｎ−ＧａＮ層１１２の一部領域上にｎ−ＡｌＧａＮ層１１３、活性層１１４、ｐ−Ａｌ
ＧａＮ層１１５、ｐ−ＧａＮ１１６及びｐ電極１１７が順次に形成されている。そして、
ｎ−ＧａＮ層１１２のｎ−ＡｌＧａＮ層１１３が形成されていない領域上にｎ−電極１１
８が形成されていることが分かる。このような構造は、フリップチップ形態で活性層１１
４から発生した光を主に透光性のサファイア基板１１１の方向に抽出させて利用する。こ
こでは、サファイア基板１１１の表面に凹凸構造１２０を形成させることによって光抽出
効率を向上させるのである。
【０００７】
このような従来技術による凹凸構造を備える半導体発光素子の場合、主に光抽出効率を
向上させるために凹凸構造を導入したのである。しかし、特に図１Ｂに示すように、サフ
ァイア基板１１１上にＧａＮ系化合物半導体層を形成させる場合、格子不整合による欠陥
が発生して活性層内部まで転移される場合がある。このような半導体素子の内部的な結晶
欠陥により光抽出効率が落ちてしまうという問題点がある。したがって、結晶欠陥を減少
させることができ、光抽出効率を向上させることができる新たな形態の半導体発光素子が
要求される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明では、前記従来技術の問題点を解決するために、半導体素子内部の構造的な欠陥
の形成を防止することができ、光抽出効率を向上させることができる新たな構造の半導体
発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、前記目的を達成するために、半導体発光素子において、基板と、前記基板
上に陽極酸化された金属酸化物で形成された凹凸構造層と、前記凹凸構造で形成された第
１半導体層と、前記第１半導体層上に順次に形成された活性層及び第２半導体層と、を備
えることを特徴とする凹凸構造を備える半導体発光素子を提供する。
【００１０】
本発明において、前記基板は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン（Ｓｉ）、炭化ケ
イ素（ＳｉＣ）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、ＮｄＧａＯ３、ＬｉＧａＯ２、ＺｎＯ、
ＭｇＯを含む無機物結晶質、リン化ガリウム（ＧａＰ）と砒化ガリウム（ＧａＡｓ）を含
むIII−Ｖ族化合物半導体または窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちから選択されることを特
徴とする。
【００１１】
本発明において、前記第１半導体層、前記活性層及び前記第２半導体層は、窒化物半導
体を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明では、半導体発光素子の製造方法において、（ａ）基板上に金属層を形成
させる工程と、（ｂ）前記金属層を陽極酸化してホールが形成された金属酸化層に形成さ
せる工程と、（ｃ）前記金属酸化層のホールに対応するように前記基板内にホールを形成
させる工程と、（ｄ）前記金属酸化層を除去し、その上部に第１半導体層、活性層及び第
２半導体層を順次に形成させる工程と、を含むことを特徴とする凹凸構造を備える半導体
発光素子の製造方法を提供する。
【００１３】
本発明において、前記物質層は、屈折率が２．５より低い透明絶縁体または透明伝導体
を含んで形成させることを特徴とする。
【００１４】
本発明において、前記透明絶縁体は、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ、Ｔｉ
Ｏ２またはＺｒＯのうち少なくともいずれか一つの物質を含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明において、前記透明伝導体は、ＺｎＯや添加物（Ｍｇ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｈｆ
、Ｚｒ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ）が含まれ
たＩｎ酸化物のうち少なくともいずれか一つの物質を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明において、前記金属層は、Ａｌで形成されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明では、半導体発光素子の製造方法において、（ａ）基板上に金属層を形成
させる工程と、（ｂ）前記金属層を陽極酸化してホールが形成された金属酸化層に形成さ
せる工程と、（ｃ）前記金属酸化層のホールに対応するように前記基板内にホールを形成
させる工程と、（ｄ）前記金属酸化層を除去し、その上部に第１半導体層、活性層及び第
２半導体層を順次に形成させる工程と、を含むことを特徴とする凹凸構造を備える半導体
発光素子の製造方法を提供する。
【００１８】
そして、本発明では、半導体発光素子の製造方法において、（ａ）基板上に金属層を形
成させる工程と、（ｂ）前記金属層を陽極酸化してホールが形成された金属酸化層に形成
させる工程と、（ｃ）前記金属酸化層上に第１半導体層、活性層及び第２半導体層を順次
に形成させる工程と、を含むことを特徴とする凹凸構造を備える半導体発光素子の製造方
法を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、簡単な工程で半導体発光素子の半導体層に凹凸構造のパターンを形成
することによって、活性層で発生した光の凹凸構造での光抽出効率を高めつつ、半導体素
子内部の欠陥を均一に分布するように誘導し、半導体発光素子の安定した動作を誘導して
その寿命を延長できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による高効率半導体発光素子及びその製造方法
についてさらに詳細に説明する。
【００２１】
図２は、本発明による高効率半導体発光素子を示す断面図である。図面を参照すれば、
基板２１上に凹凸構造層２２、第１半導体層２３が形成されている。第１半導体層２３上
には活性層２５、第２半導体層２６が形成されており、活性層２５が形成されていない領
域上には第１電極２４が形成されている。そして、第２半導体層２６上には第２電極２７
が形成されている。
【００２２】
本発明の特徴部である凹凸構造層２２は、基板２１と第１半導体層２３との間に形成さ
れたものであり、それ自体で非平坦構造を持ち、活性層２５で発生した光が凹凸構造層２
２を通過する場合、その入射光の経路を変化させて外部への光抽出効果を高めるために導
入されたものである。そして、凹凸構造層２２のようなナノパターン上で第１半導体層２
３が形成されることによって、基板２１と第１半導体層２３との界面での結晶構造差によ
るストレス異常分布を減少させて、均一な欠陥分布を持つようになる。凹凸構造層２２は
、ＡＡＯ（Ａｎｏｄｉｃ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘまたは
ＩＴＯ等で形成できる。
【００２３】
前記凹凸構造層２２を除外した構造は、従来の半導体発光素子で使われる材料で形成さ
せることができる。基板２１としては、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン（Ｓｉ）、
炭化ケイ素（ＳｉＣ）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、ＮｄＧａＯ３、ＬｉＧａＯ２、Ｚ
ｎＯ、ＭｇＯを含む無機物結晶質、リン化ガリウム（ＧａＰ）または砒化ガリウム（Ｇａ
Ａｓ）を含むIII−Ｖ族化合物半導体、窒化ガリウム（ＧａＮ）を含むIII族窒化物系化合
物半導体などを使用できる。第１半導体層２３及び第２半導体層２６は、ＧａＮ、ＡｌＧ
ａＮ、ＡｌＩｎＧａＮまたはＩｎａＧａＮＡｓで形成できる。そして、活性層２５は、Ｉ
ｎＧａＮ／ＧａＮの多重量子障壁構造で形成できる。
【００２４】
以下、図３Ａないし図３Ｄを参照して、本発明の第１実施形態による高効率半導体発光
素子の凹凸構造の製造方法を説明する。第１実施形態では、凹凸構造層を屈折率が２．５
より低い透明絶縁体や透明伝導体を使用する。ここで、透明絶縁体としては、ＳｉＯ２、
ＳｉＮｘ、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ、ＴｉＯ２またはＺｒＯのような物質を使用できる。そし
て、透明伝導体は、ＺｎＯや添加物（Ｍｇ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｅ、Ｓｅ
、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ）が含まれたＩｎ酸化物のよう
な透明伝導性酸化物（ＴＣＯｓ）を使用する。
【００２５】
図３Ａを参照すれば、まず基板３１上に物質層３２を形成させる。物質層３２は、図２
の凹凸構造層２２を形成させるために蒸着したものであり、例えば、光透過性の高いＳｉ
Ｏ２、ＳｉＮｘまたはＩＴＯを使用して形成させることが望ましい。
【００２６】
次いで、図３Ｂに示すように、物質層３２上に金属層３３を形成させる。そして、金属
層３３を陽極酸化させてナノサイズのホール３３ｂが複数形成された金属酸化層３３ａを
形成させる。ここで、金属層３３は、主にアルミニウムを利用し、アルミニウムに対して
陽極酸化工程を実施すれば、その表面から内部までｎｍサイズのホール３３ｂが形成され
る。ホール３３ｂは、約１００ｎｍ以下の直径を持つ大きさで形成させることが望ましい
。そして、複数のホール３２ｂが形成された金属酸化層３３ａを一種のマスクとして、そ
の下部の物質層３３に対してドライエッチングでナノパターニング工程を実施する。
【００２７】
次いで、図３Ｃを参照すれば、物質層３２に対してドライエッチング工程でナノパター
ニングを実施すれば、金属酸化層３３ａのホール３３ｂに対応する物質層３２にもホール
３２ｂが形成される。そして、金属酸化層３３ａを除去すれば、物質層３２は、凹凸構造
にパターニングされた形態で残留する。
【００２８】
次いで、図３Ｄを参照すれば、物質層３２上にＧａＮのような半導体物質を塗布して第
１半導体層３４を形成させる。したがって、図２の凹凸構造層２２が製造できる。第１半
導体層３４上には活性層、第２半導体層、第１及び第２電極を形成させる工程は、従来技
術をそのまま利用できる。例えば、第１半導体層の一部領域に活性層、第２半導体層及び
第２電極を順次に形成させ、活性層が形成されていない、第１半導体層の他の領域に第１
電極を形成させて図２に示すような構造の半導体発光素子を完成させることができる。ま
た、凹凸構造の形成後、基板３１を除去して第１電極を形成させ、第１半導体層３４上に
活性層、第２半導体層及び第２電極を形成させてバーチカル形態の半導体発光素子を形成
させることができる。
【００２９】
図４Ａないし図４Ｃを参照して、本発明の第２実施形態による高効率半導体発光素子の
凹凸構造の製造方法を説明する。ここでは、図２の凹凸構造層２２に該当するナノパター
ンを、基板を利用して形成させる工程を示すものである。
【００３０】
図４Ａ及び図４Ｂを参照すれば、まず基板４１上に金属酸化層４２を形成させる。これ
は、前述した図３Ｂで説明したように、まず金属を蒸着させ、かつ陽極酸化させてナノサ
イズのホールを複数形成させたものである。金属層は主にアルミニウムを利用し、アルミ
ニウムに対して陽極酸化工程を実施すれば、その表面から内部までｎｍサイズのホールが
形成される。ホールは、約１００ｎｍ以下の直径を持つ大きさで形成させることが望まし
い。
【００３１】
そして、複数のホールが形成された金属酸化層４２を一種のマスクとして、その下部の
基板４１に対してドライエッチングでナノパターニング工程を実施する。基板４１に対し
てドライエッチング工程でナノパターニングを実施すれば、金属酸化層４２のホールに対
応する基板４１領域にも複数のホール４３が形成される。そして、金属酸化層４２を除去
すれば、基板４１の表面には凹凸構造にパターニングされた形態となる。
【００３２】
次いで、図４Ｃを参照すれば、基板４１上にＧａＮのような半導体物質を塗布して第１
半導体層４４を形成させる。第１半導体層４４上に活性層、第２半導体層、第１及び第２
電極を形成させる工程は従来技術をそのまま利用できる。第１半導体層４４の一部領域に
活性層、第２半導体層及び第２電極を順次に形成させ、活性層が形成されていない、第１
半導体層の他の領域に第１電極を形成させて、図２に示すような構造の半導体発光素子を
完成させることができる。そして、凹凸構造の形成後、基板４１を除去して第１電極を形
成させ、第１半導体層４４上に活性層、第２半導体層及び第２電極を形成させてバーチカ
ル形態の半導体発光素子を形成させることができる。結果的に、前記図２の凹凸構造層２
２を備える半導体発光素子を製造できる。
【００３３】
図５Ａないし図５Ｃを参照して、本発明の第３実施形態による高効率半導体発光素子の
凹凸構造の製造方法を説明する。前記図２の凹凸構造層２２に該当するナノパターンを金
属酸化物自体で形成させる工程を示したものである。
【００３４】
図５Ａを参照すれば、基板５１上に金属酸化層５２を形成させる。前述した図３Ｂで説
明したように、まず金属を蒸着させ、かつ陽極酸化させてナノサイズのホールを複数形成
させたものである。金属層は、主にアルミニウムを利用し、アルミニウムに対して陽極酸
化工程を実施すれば、その表面から内部までｎｍサイズの複数のホールが形成される。
【００３５】
そして、図５Ｂを参照すれば、複数のホールが形成された金属酸化層５２の上部を、レ
ベリング工程により所望の長さを持つように除去する。あらかじめ金属層を所望の厚さに
蒸着し、かつ陽極酸化を通じて要求される厚さの金属酸化層５２を形成させることができ
る。それにより、金属酸化層５２は、複数のホール５３を持つ構造になる。構造的に見れ
ば、基板５１上に凹凸構造が形成されたものである。
【００３６】
そして、図５Ｃを参照すれば、基板５１上にＧａＮのような半導体物質を塗布して第１
半導体層５４を形成する。その後、第１半導体層５４上には活性層、第２半導体層、第１
及び第２電極を形成させる工程は、従来技術をそのまま利用できるということは前述した
通りである。また、前述のように凹凸構造の形成後、基板５１を除去して第１電極を形成
させ、第１半導体層５４上に活性層、第２半導体層及び第２電極を形成させてバーチカル
形態の半導体発光素子を形成させることができる。結果的に、前記図２の凹凸構造層２２
を備える半導体発光素子を製造できる。
【００３７】
図６Ａは、基板上に金属酸化層が形成された形態を上から撮ったイメージを示したもの
である。ここでは、アルミニウムを金属層として使用し、陽極酸化工程を実施してその表
面にホールを形成させたものであり、アルミニウムの純度が高いほどさらに正確なホール
サイズを持つナノパターンの形成が可能である。
【００３８】
図６Ｂは、本発明の第１実施形態による高効率半導体発光素子の凹凸構造の製造工程中
の写真を示す図面である。基板としてはサファイアを使用し、物質層としてはＳｉＯ２を
形成させた。アルミニウムの陽極酸化によりホールが形成された金属酸化層をマスクとし
てドライエッチング工程を実施した結果、ＳｉＯ２物質層の表面にホールが形成され始め
たことが分かる。
【００３９】
図６Ｃは、サファイア基板上に金属酸化層を形成させ、基板表面に複数のホールを備え
る金属酸化層を形成させたものである。図６Ｃを参照すれば、金属酸化層を形成させた後
にドライエッチング工程を実施すれば、基板表面にホールが形成され始めるということが
分かる。
【００４０】
前記した説明で多くの事項が具体的に記載されているが、それらは発明の範囲を限定す
るものというより、望ましい実施形態の例示として解釈されねばならない。したがって、
本発明の範囲は、説明された実施形態によって定められるものではなく、特許請求の範囲
に記載された技術的思想により定められねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、半導体発光素子の関連技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１Ａ】従来技術による凹凸構造を備える半導体発光素子を示す図面である。
【図１Ｂ】従来技術による凹凸構造を備える半導体発光素子を示す図面である。
【図２】本発明による凹凸構造を備える半導体発光素子の構造を示す図面である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態による半導体発光素子の凹凸構造の製造方法を示す図面である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態による半導体発光素子の凹凸構造の製造方法を示す図面である。
【図３Ｃ】本発明の第１実施形態による半導体発光素子の凹凸構造の製造方法を示す図面である。
【図３Ｄ】本発明の第１実施形態による半導体発光素子の凹凸構造の製造方法を示す図面である。
【図４Ａ】本発明の第２実施形態による半導体発光素子の凹凸構造の製造方法を示す図面である。
【図４Ｂ】本発明の第２実施形態による半導体発光素子の凹凸構造の製造方法を示す図面である。
【図４Ｃ】本発明の第２実施形態による半導体発光素子の凹凸構造の製造方法を示す図面である。
【図５Ａ】本発明の第３実施形態による半導体発光素子の凹凸構造の製造方法を示す図面である。
【図５Ｂ】本発明の第３実施形態による半導体発光素子の凹凸構造の製造方法を示す図面である。
【図５Ｃ】本発明の第３実施形態による半導体発光素子の凹凸構造の製造方法を示す図面である。
【図６Ａ】本発明の実施形態による凹凸構造の製造工程中のイメージを示す図面である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態による凹凸構造の製造工程中のイメージを示す図面である。
【図６Ｃ】本発明の実施形態による凹凸構造の製造工程中のイメージを示す図面である。
【符号の説明】
【００４３】
２１、３１、４１、５１ 基板
２２ 凹凸構造層
２３、３４、４４、５４ 第１半導体層
２４ 第１電極
２５ 活性層
２６ 第２半導体層
２７ 第２電極
３２ 物質層
３３ 金属層
３３ａ、４２、５２ 金属酸化層
３２ｂ、３３ｂ、４３、５３ ホール
１０１、１１７ ｐ−電極
１０２、１１６ ｐ−ＧａＮ層
１０３、１１４ 活性層
１０４、１１２ ｎ−ＧａＮ層
１０５、１１８ ｎ−電極
１０６、１２０ 凹凸構造
１１１ サファイア基板
１１３ ｎ−ＡｌＧａＮ
１１５ ｐ−ＡｌＧａＮ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子に係り、より詳細には、半導体発光素子に凹凸構造を採用す
る場合に光抽出効率を向上させる半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）は、化合物半
導体の特性を利用して、電気エネルギーを赤外線、可視光線または光の形態に変換させた
信号を発信するのに使われる素子である。発光ダイオードは、ＥＬの一種であり、現在II
I−Ｖ族化合物半導体を利用した発光ダイオードが実用化されつつある。
【０００３】
III族窒化物系化合物半導体は、通常サファイア（Ａｌ２Ｏ３）を基板として利用して
、その上に形成されることが一般的であり、発光効率、すなわち、光の抽出効率を向上さ
せるために多様な構造の発光ダイオードに関する研究が進みつつある。現在発光素子の光
抽出領域に凹凸構造を形成させて光抽出効率を向上させようとする研究が進みつつある。
【０００４】
相異なる屈折率を持つ物質層の界面では、各物質層の屈折率による光の進行が制限され
る。平坦な界面の場合、屈折率の大きい半導体層から屈折率の小さな空気層（ｎ＝１）に
光が進む場合、界面の法線方向に対して所定角度以下に平坦な界面に入射せねばならない
。所定角度以上に入射する場合、平坦な界面で全反射されて光抽出効率が大きく減少する
。したがって、これを防止するために界面に凹凸構造を導入する方法が試みられた。
【０００５】
図１Ａ及び図１Ｂは、従来技術による凹凸構造を備える半導体発光素子を示す図面であ
る。図１Ａを参照すれば、ｐ−電極１０１上にｐ−ＧａＮ層１０２、活性層１０３、ｎ−
ＧａＮ層１０４が順次に形成されており、ｎ−ＧａＮ層１０４上にｎ−電極１０５が形成
されている。活性層１０３で発生した光がｎ−ＧａＮ層１０４を通じて上部に抽出される
場合、その入射角度を変化させるためにｎ−ＧａＮ層１０４と空気層との界面に凹凸構造
１０６を導入した。
【０００６】
図１Ｂを参照すれば、サファイア基板１１１上にｎ−ＧａＮ層１１２が形成されており
、ｎ−ＧａＮ層１１２の一部領域上にｎ−ＡｌＧａＮ層１１３、活性層１１４、ｐ−Ａｌ
ＧａＮ層１１５、ｐ−ＧａＮ１１６及びｐ電極１１７が順次に形成されている。そして、
ｎ−ＧａＮ層１１２のｎ−ＡｌＧａＮ層１１３が形成されていない領域上にｎ−電極１１
８が形成されていることが分かる。このような構造は、フリップチップ形態で活性層１１
４から発生した光を主に透光性のサファイア基板１１１の方向に抽出させて利用する。こ
こでは、サファイア基板１１１の表面に凹凸構造１２０を形成させることによって光抽出
効率を向上させるのである。
【０００７】
このような従来技術による凹凸構造を備える半導体発光素子の場合、主に光抽出効率を
向上させるために凹凸構造を導入したのである。しかし、特に図１Ｂに示すように、サフ
ァイア基板１１１上にＧａＮ系化合物半導体層を形成させる場合、格子不整合による欠陥
が発生して活性層内部まで転移される場合がある。このような半導体素子の内部的な結晶
欠陥により光抽出効率が落ちてしまうという問題点がある。したがって、結晶欠陥を減少
させることができ、光抽出効率を向上させることができる新たな形態の半導体発光素子が
要求される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明では、前記従来技術の問題点を解決するために、半導体素子内部の構造的な欠陥
の形成を防止することができ、光抽出効率を向上させることができる新たな構造の半導体
発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、前記目的を達成するために、半導体発光素子において、基板と、前記基板
上に陽極酸化された金属酸化物で形成された凹凸構造層と、前記凹凸構造で形成された第
１半導体層と、前記第１半導体層上に順次に形成された活性層及び第２半導体層と、を備
えることを特徴とする凹凸構造を備える半導体発光素子を提供する。
【００１０】
本発明において、前記基板は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン（Ｓｉ）、炭化ケ
イ素（ＳｉＣ）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、ＮｄＧａＯ３、ＬｉＧａＯ２、ＺｎＯ、
ＭｇＯを含む無機物結晶質、リン化ガリウム（ＧａＰ）と砒化ガリウム（ＧａＡｓ）を含
むIII−Ｖ族化合物半導体または窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちから選択されることを特
徴とする。
【００１１】
本発明において、前記第１半導体層、前記活性層及び前記第２半導体層は、窒化物半導
体を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明では、半導体発光素子の製造方法において、（ａ）基板上に金属層を形成
させる工程と、（ｂ）前記金属層を陽極酸化してホールが形成された金属酸化層に形成さ
せる工程と、（ｃ）前記金属酸化層のホールに対応するように前記基板内にホールを形成
させる工程と、（ｄ）前記金属酸化層を除去し、その上部に第１半導体層、活性層及び第
２半導体層を順次に形成させる工程と、を含むことを特徴とする凹凸構造を備える半導体
発光素子の製造方法を提供する。
【００１３】
本発明において、前記物質層は、屈折率が２．５より低い透明絶縁体または透明伝導体
を含んで形成させることを特徴とする。
【００１４】
本発明において、前記透明絶縁体は、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ、Ｔｉ
Ｏ２またはＺｒＯのうち少なくともいずれか一つの物質を含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明において、前記透明伝導体は、ＺｎＯや添加物（Ｍｇ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｈｆ
、Ｚｒ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ）が含まれ
たＩｎ酸化物のうち少なくともいずれか一つの物質を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明において、前記金属層は、Ａｌで形成されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明では、半導体発光素子の製造方法において、（ａ）基板上に金属層を形成
させる工程と、（ｂ）前記金属層を陽極酸化してホールが形成された金属酸化層に形成さ
せる工程と、（ｃ）前記金属酸化層のホールに対応するように前記基板内にホールを形成
させる工程と、（ｄ）前記金属酸化層を除去し、その上部に第１半導体層、活性層及び第
２半導体層を順次に形成させる工程と、を含むことを特徴とする凹凸構造を備える半導体
発光素子の製造方法を提供する。
【００１８】
そして、本発明では、半導体発光素子の製造方法において、（ａ）基板上に金属層を形
成させる工程と、（ｂ）前記金属層を陽極酸化してホールが形成された金属酸化層に形成
させる工程と、（ｃ）前記金属酸化層上に第１半導体層、活性層及び第２半導体層を順次
に形成させる工程と、を含むことを特徴とする凹凸構造を備える半導体発光素子の製造方
法を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、簡単な工程で半導体発光素子の半導体層に凹凸構造のパターンを形成
することによって、活性層で発生した光の凹凸構造での光抽出効率を高めつつ、半導体素
子内部の欠陥を均一に分布するように誘導し、半導体発光素子の安定した動作を誘導して
その寿命を延長できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による高効率半導体発光素子及びその製造方法
についてさらに詳細に説明する。
【００２１】
図２は、本発明による高効率半導体発光素子を示す断面図である。図面を参照すれば、
基板２１上に凹凸構造層２２、第１半導体層２３が形成されている。第１半導体層２３上
には活性層２５、第２半導体層２６が形成されており、活性層２５が形成されていない領
域上には第１電極２４が形成されている。そして、第２半導体層２６上には第２電極２７
が形成されている。
【００２２】
本発明の特徴部である凹凸構造層２２は、基板２１と第１半導体層２３との間に形成さ
れたものであり、それ自体で非平坦構造を持ち、活性層２５で発生した光が凹凸構造層２
２を通過する場合、その入射光の経路を変化させて外部への光抽出効果を高めるために導
入されたものである。そして、凹凸構造層２２のようなナノパターン上で第１半導体層２
３が形成されることによって、基板２１と第１半導体層２３との界面での結晶構造差によ
るストレス異常分布を減少させて、均一な欠陥分布を持つようになる。凹凸構造層２２は
、ＡＡＯ（Ａｎｏｄｉｃ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘまたは
ＩＴＯ等で形成できる。
【００２３】
前記凹凸構造層２２を除外した構造は、従来の半導体発光素子で使われる材料で形成さ
せることができる。基板２１としては、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン（Ｓｉ）、
炭化ケイ素（ＳｉＣ）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、ＮｄＧａＯ３、ＬｉＧａＯ２、Ｚ
ｎＯ、ＭｇＯを含む無機物結晶質、リン化ガリウム（ＧａＰ）または砒化ガリウム（Ｇａ
Ａｓ）を含むIII−Ｖ族化合物半導体、窒化ガリウム（ＧａＮ）を含むIII族窒化物系化合
物半導体などを使用できる。第１半導体層２３及び第２半導体層２６は、ＧａＮ、ＡｌＧ
ａＮ、ＡｌＩｎＧａＮまたはＩｎａＧａＮＡｓで形成できる。そして、活性層２５は、Ｉ
ｎＧａＮ／ＧａＮの多重量子障壁構造で形成できる。
【００２４】
以下、図３Ａないし図３Ｄを参照して、本発明の第１実施形態による高効率半導体発光
素子の凹凸構造の製造方法を説明する。第１実施形態では、凹凸構造層を屈折率が２．５
より低い透明絶縁体や透明伝導体を使用する。ここで、透明絶縁体としては、ＳｉＯ２、
ＳｉＮｘ、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ、ＴｉＯ２またはＺｒＯのような物質を使用できる。そし
て、透明伝導体は、ＺｎＯや添加物（Ｍｇ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｅ、Ｓｅ
、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ）が含まれたＩｎ酸化物のよう
な透明伝導性酸化物（ＴＣＯｓ）を使用する。
【００２５】
図３Ａを参照すれば、まず基板３１上に物質層３２を形成させる。物質層３２は、図２
の凹凸構造層２２を形成させるために蒸着したものであり、例えば、光透過性の高いＳｉ
Ｏ２、ＳｉＮｘまたはＩＴＯを使用して形成させることが望ましい。
【００２６】
次いで、図３Ｂに示すように、物質層３２上に金属層３３を形成させる。そして、金属
層３３を陽極酸化させてナノサイズのホール３３ｂが複数形成された金属酸化層３３ａを
形成させる。ここで、金属層３３は、主にアルミニウムを利用し、アルミニウムに対して
陽極酸化工程を実施すれば、その表面から内部までｎｍサイズのホール３３ｂが形成され
る。ホール３３ｂは、約１００ｎｍ以下の直径を持つ大きさで形成させることが望ましい
。そして、複数のホール３２ｂが形成された金属酸化層３３ａを一種のマスクとして、そ
の下部の物質層３３に対してドライエッチングでナノパターニング工程を実施する。
【００２７】
次いで、図３Ｃを参照すれば、物質層３２に対してドライエッチング工程でナノパター
ニングを実施すれば、金属酸化層３３ａのホール３３ｂに対応する物質層３２にもホール
３２ｂが形成される。そして、金属酸化層３３ａを除去すれば、物質層３２は、凹凸構造
にパターニングされた形態で残留する。
【００２８】
次いで、図３Ｄを参照すれば、物質層３２上にＧａＮのような半導体物質を塗布して第
１半導体層３４を形成させる。したがって、図２の凹凸構造層２２が製造できる。第１半
導体層３４上には活性層、第２半導体層、第１及び第２電極を形成させる工程は、従来技
術をそのまま利用できる。例えば、第１半導体層の一部領域に活性層、第２半導体層及び
第２電極を順次に形成させ、活性層が形成されていない、第１半導体層の他の領域に第１
電極を形成させて図２に示すような構造の半導体発光素子を完成させることができる。ま
た、凹凸構造の形成後、基板３１を除去して第１電極を形成させ、第１半導体層３４上に
活性層、第２半導体層及び第２電極を形成させてバーチカル形態の半導体発光素子を形成
させることができる。
【００２９】
図４Ａないし図４Ｃを参照して、本発明の第２実施形態による高効率半導体発光素子の
凹凸構造の製造方法を説明する。ここでは、図２の凹凸構造層２２に該当するナノパター
ンを、基板を利用して形成させる工程を示すものである。
【００３０】
図４Ａ及び図４Ｂを参照すれば、まず基板４１上に金属酸化層４２を形成させる。これ
は、前述した図３Ｂで説明したように、まず金属を蒸着させ、かつ陽極酸化させてナノサ
イズのホールを複数形成させたものである。金属層は主にアルミニウムを利用し、アルミ
ニウムに対して陽極酸化工程を実施すれば、その表面から内部までｎｍサイズのホールが
形成される。ホールは、約１００ｎｍ以下の直径を持つ大きさで形成させることが望まし
い。
【００３１】
そして、複数のホールが形成された金属酸化層４２を一種のマスクとして、その下部の
基板４１に対してドライエッチングでナノパターニング工程を実施する。基板４１に対し
てドライエッチング工程でナノパターニングを実施すれば、金属酸化層４２のホールに対
応する基板４１領域にも複数のホール４３が形成される。そして、金属酸化層４２を除去
すれば、基板４１の表面には凹凸構造にパターニングされた形態となる。
【００３２】
次いで、図４Ｃを参照すれば、基板４１上にＧａＮのような半導体物質を塗布して第１
半導体層４４を形成させる。第１半導体層４４上に活性層、第２半導体層、第１及び第２
電極を形成させる工程は従来技術をそのまま利用できる。第１半導体層４４の一部領域に
活性層、第２半導体層及び第２電極を順次に形成させ、活性層が形成されていない、第１
半導体層の他の領域に第１電極を形成させて、図２に示すような構造の半導体発光素子を
完成させることができる。そして、凹凸構造の形成後、基板４１を除去して第１電極を形
成させ、第１半導体層４４上に活性層、第２半導体層及び第２電極を形成させてバーチカ
ル形態の半導体発光素子を形成させることができる。結果的に、前記図２の凹凸構造層２
２を備える半導体発光素子を製造できる。
【００３３】
図５Ａないし図５Ｃを参照して、本発明の第３実施形態による高効率半導体発光素子の
凹凸構造の製造方法を説明する。前記図２の凹凸構造層２２に該当するナノパターンを金
属酸化物自体で形成させる工程を示したものである。
【００３４】
図５Ａを参照すれば、基板５１上に金属酸化層５２を形成させる。前述した図３Ｂで説
明したように、まず金属を蒸着させ、かつ陽極酸化させてナノサイズのホールを複数形成
させたものである。金属層は、主にアルミニウムを利用し、アルミニウムに対して陽極酸
化工程を実施すれば、その表面から内部までｎｍサイズの複数のホールが形成される。
【００３５】
そして、図５Ｂを参照すれば、複数のホールが形成された金属酸化層５２の上部を、レ
ベリング工程により所望の長さを持つように除去する。あらかじめ金属層を所望の厚さに
蒸着し、かつ陽極酸化を通じて要求される厚さの金属酸化層５２を形成させることができ
る。それにより、金属酸化層５２は、複数のホール５３を持つ構造になる。構造的に見れ
ば、基板５１上に凹凸構造が形成されたものである。
【００３６】
そして、図５Ｃを参照すれば、基板５１上にＧａＮのような半導体物質を塗布して第１
半導体層５４を形成する。その後、第１半導体層５４上には活性層、第２半導体層、第１
及び第２電極を形成させる工程は、従来技術をそのまま利用できるということは前述した
通りである。また、前述のように凹凸構造の形成後、基板５１を除去して第１電極を形成
させ、第１半導体層５４上に活性層、第２半導体層及び第２電極を形成させてバーチカル
形態の半導体発光素子を形成させることができる。結果的に、前記図２の凹凸構造層２２
を備える半導体発光素子を製造できる。
【００３７】
図６Ａは、基板上に金属酸化層が形成された形態を上から撮ったイメージを示したもの
である。ここでは、アルミニウムを金属層として使用し、陽極酸化工程を実施してその表
面にホールを形成させたものであり、アルミニウムの純度が高いほどさらに正確なホール
サイズを持つナノパターンの形成が可能である。
【００３８】
図６Ｂは、本発明の第１実施形態による高効率半導体発光素子の凹凸構造の製造工程中
の写真を示す図面である。基板としてはサファイアを使用し、物質層としてはＳｉＯ２を
形成させた。アルミニウムの陽極酸化によりホールが形成された金属酸化層をマスクとし
てドライエッチング工程を実施した結果、ＳｉＯ２物質層の表面にホールが形成され始め
たことが分かる。
【００３９】
図６Ｃは、サファイア基板上に金属酸化層を形成させ、基板表面に複数のホールを備え
る金属酸化層を形成させたものである。図６Ｃを参照すれば、金属酸化層を形成させた後
にドライエッチング工程を実施すれば、基板表面にホールが形成され始めるということが
分かる。
【００４０】
前記した説明で多くの事項が具体的に記載されているが、それらは発明の範囲を限定す
るものというより、望ましい実施形態の例示として解釈されねばならない。したがって、
本発明の範囲は、説明された実施形態によって定められるものではなく、特許請求の範囲
に記載された技術的思想により定められねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、半導体発光素子の関連技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１Ａ】従来技術による凹凸構造を備える半導体発光素子を示す図面である。
【図１Ｂ】従来技術による凹凸構造を備える半導体発光素子を示す図面である。
【図２】本発明による凹凸構造を備える半導体発光素子の構造を示す図面である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態による半導体発光素子の凹凸構造の製造方法を示す図面である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態による半導体発光素子の凹凸構造の製造方法を示す図面である。
【図３Ｃ】本発明の第１実施形態による半導体発光素子の凹凸構造の製造方法を示す図面である。
【図３Ｄ】本発明の第１実施形態による半導体発光素子の凹凸構造の製造方法を示す図面である。
【図４Ａ】本発明の第２実施形態による半導体発光素子の凹凸構造の製造方法を示す図面である。
【図４Ｂ】本発明の第２実施形態による半導体発光素子の凹凸構造の製造方法を示す図面である。
【図４Ｃ】本発明の第２実施形態による半導体発光素子の凹凸構造の製造方法を示す図面である。
【図５Ａ】本発明の第３実施形態による半導体発光素子の凹凸構造の製造方法を示す図面である。
【図５Ｂ】本発明の第３実施形態による半導体発光素子の凹凸構造の製造方法を示す図面である。
【図５Ｃ】本発明の第３実施形態による半導体発光素子の凹凸構造の製造方法を示す図面である。
【図６Ａ】本発明の実施形態による凹凸構造の製造工程中のイメージを示す図面である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態による凹凸構造の製造工程中のイメージを示す図面である。
【図６Ｃ】本発明の実施形態による凹凸構造の製造工程中のイメージを示す図面である。
【符号の説明】
【００４３】
２１、３１、４１、５１ 基板
２２ 凹凸構造層
２３、３４、４４、５４ 第１半導体層
２４ 第１電極
２５ 活性層
２６ 第２半導体層
２７ 第２電極
３２ 物質層
３３ 金属層
３３ａ、４２、５２ 金属酸化層
３２ｂ、３３ｂ、４３、５３ ホール
１０１、１１７ ｐ−電極
１０２、１１６ ｐ−ＧａＮ層
１０３、１１４ 活性層
１０４、１１２ ｎ−ＧａＮ層
１０５、１１８ ｎ−電極
１０６、１２０ 凹凸構造
１１１ サファイア基板
１１３ ｎ−ＡｌＧａＮ
１１５ ｐ−ＡｌＧａＮ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子において、
基板と、
前記基板上に陽極酸化された金属酸化物で形成された凹凸構造層と、
前記凹凸構造で形成された第１半導体層と、
前記第１半導体層上に順次に形成された活性層及び第２半導体層と、を備えることを特
徴とする凹凸構造を備える半導体発光素子。
【請求項２】
前記基板は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、
スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、ＮｄＧａＯ３、ＬｉＧａＯ２、ＺｎＯ、ＭｇＯを含む無機
物結晶質、リン化ガリウム（ＧａＰ）と砒化ガリウム（ＧａＡｓ）を含むIII−Ｖ族化合
物半導体または窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちから選択されることを特徴とする請求項１
に記載の凹凸構造を備える半導体発光素子。
【請求項３】
前記第１半導体層、前記活性層及び前記第２半導体層は、窒化物半導体を含むことを特
徴とする請求項１に記載の凹凸構造を備える半導体発光素子。
【請求項４】
半導体発光素子を製造する方法において、
（ａ）基板上に物質層及び金属層を順次に形成させる工程と、
（ｂ）前記金属層を陽極酸化してホールが形成された金属酸化層に形成させる工程と、
（ｃ）前記金属酸化層のホールに対応するように前記物質層内にホールを形成させる工
程と、
（ｄ）前記金属酸化層を除去し、その上部に第１半導体層、活性層及び第２半導体層を
順次に形成させる工程と、を含むことを特徴とする凹凸構造を備える半導体発光素子の製
造方法。
【請求項５】
前記基板は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、
スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、ＮｄＧａＯ３、ＬｉＧａＯ２、ＺｎＯ、ＭｇＯを含む無機
物結晶質、リン化ガリウム（ＧａＰ）と砒化ガリウム（ＧａＡｓ）を含むIII−Ｖ族化合
物半導体または窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちから選択されることを特徴とする請求項４
に記載の凹凸構造を備える半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記物質層は、屈折率が２．５より低い透明絶縁体または透明伝導体を含んで形成させ
ることを特徴とする請求項４に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記透明絶縁体は、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ、ＴｉＯ２またはＺｒＯ
のうち少なくともいずれか一つの物質を含むことを特徴とする請求項６に記載の半導体発
光素子の製造方法。
【請求項８】
前記透明伝導体は、ＺｎＯや添加物（Ｍｇ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｅ、Ｓ
ｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ）が含まれたＩｎ酸化物のう
ち少なくともいずれか一つの物質を含むことを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素
子の製造方法。
【請求項９】
前記金属層は、Ａｌで形成されることを特徴とする請求項４に記載の凹凸構造を備える
半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】
半導体発光素子の製造方法において、
（ａ）基板上に金属層を形成させる工程と、
（ｂ）前記金属層を陽極酸化してホールが形成された金属酸化層に形成させる工程と、
（ｃ）前記金属酸化層のホールに対応するように前記基板内にホールを形成させる工程
と、
（ｄ）前記金属酸化層を除去し、その上部に第１半導体層、活性層及び第２半導体層を
順次に形成させる工程と、を含むことを特徴とする凹凸構造を備える半導体発光素子の製
造方法。
【請求項１１】
前記基板は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、
スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、ＮｄＧａＯ３、ＬｉＧａＯ２、ＺｎＯ、ＭｇＯを含む無機
物結晶質、リン化ガリウム（ＧａＰ）と砒化ガリウム（ＧａＡｓ）を含むIII−Ｖ族化合
物半導体または窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちから選択されることを特徴とする請求項１
０に記載の凹凸構造を備える半導体発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記金属層は、Ａｌを含むように形成させることを特徴とする請求項１０に記載の凹凸
構造を備える半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
半導体発光素子の製造方法において、
（ａ）基板上に金属層を形成させる工程と、
（ｂ）前記金属層を陽極酸化してホールが形成された金属酸化層に形成させる工程と、
（ｃ）前記金属酸化層上に第１半導体層、活性層及び第２半導体層を順次に形成させる
工程と、を含むことを特徴とする凹凸構造を備える半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記基板は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、
スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、ＮｄＧａＯ３、ＬｉＧａＯ２、ＺｎＯ、ＭｇＯを含む無機
物結晶質、リン化ガリウム（ＧａＰ）と砒化ガリウム（ＧａＡｓ）を含むIII−Ｖ族化合
物半導体または窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちから選択されることを特徴とする請求項１
３に記載の凹凸構造を備える半導体発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記（ｃ）工程は、前記金属酸化層の上部を、均一な表面を持つようにレベリングする
工程をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の凹凸構造を備える半導体発光素子
の製造方法。
【請求項１６】
前記金属層は、Ａｌを含むように形成させることを特徴とする請求項１３に記載の凹凸
構造を備える半導体発光素子の製造方法。
【請求項１】
半導体発光素子において、
基板と、
前記基板上に陽極酸化された金属酸化物で形成された凹凸構造層と、
前記凹凸構造で形成された第１半導体層と、
前記第１半導体層上に順次に形成された活性層及び第２半導体層と、を備えることを特
徴とする凹凸構造を備える半導体発光素子。
【請求項２】
前記基板は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、
スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、ＮｄＧａＯ３、ＬｉＧａＯ２、ＺｎＯ、ＭｇＯを含む無機
物結晶質、リン化ガリウム（ＧａＰ）と砒化ガリウム（ＧａＡｓ）を含むIII−Ｖ族化合
物半導体または窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちから選択されることを特徴とする請求項１
に記載の凹凸構造を備える半導体発光素子。
【請求項３】
前記第１半導体層、前記活性層及び前記第２半導体層は、窒化物半導体を含むことを特
徴とする請求項１に記載の凹凸構造を備える半導体発光素子。
【請求項４】
半導体発光素子を製造する方法において、
（ａ）基板上に物質層及び金属層を順次に形成させる工程と、
（ｂ）前記金属層を陽極酸化してホールが形成された金属酸化層に形成させる工程と、
（ｃ）前記金属酸化層のホールに対応するように前記物質層内にホールを形成させる工
程と、
（ｄ）前記金属酸化層を除去し、その上部に第１半導体層、活性層及び第２半導体層を
順次に形成させる工程と、を含むことを特徴とする凹凸構造を備える半導体発光素子の製
造方法。
【請求項５】
前記基板は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、
スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、ＮｄＧａＯ３、ＬｉＧａＯ２、ＺｎＯ、ＭｇＯを含む無機
物結晶質、リン化ガリウム（ＧａＰ）と砒化ガリウム（ＧａＡｓ）を含むIII−Ｖ族化合
物半導体または窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちから選択されることを特徴とする請求項４
に記載の凹凸構造を備える半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記物質層は、屈折率が２．５より低い透明絶縁体または透明伝導体を含んで形成させ
ることを特徴とする請求項４に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記透明絶縁体は、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ、ＴｉＯ２またはＺｒＯ
のうち少なくともいずれか一つの物質を含むことを特徴とする請求項６に記載の半導体発
光素子の製造方法。
【請求項８】
前記透明伝導体は、ＺｎＯや添加物（Ｍｇ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｅ、Ｓ
ｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ）が含まれたＩｎ酸化物のう
ち少なくともいずれか一つの物質を含むことを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素
子の製造方法。
【請求項９】
前記金属層は、Ａｌで形成されることを特徴とする請求項４に記載の凹凸構造を備える
半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】
半導体発光素子の製造方法において、
（ａ）基板上に金属層を形成させる工程と、
（ｂ）前記金属層を陽極酸化してホールが形成された金属酸化層に形成させる工程と、
（ｃ）前記金属酸化層のホールに対応するように前記基板内にホールを形成させる工程
と、
（ｄ）前記金属酸化層を除去し、その上部に第１半導体層、活性層及び第２半導体層を
順次に形成させる工程と、を含むことを特徴とする凹凸構造を備える半導体発光素子の製
造方法。
【請求項１１】
前記基板は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、
スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、ＮｄＧａＯ３、ＬｉＧａＯ２、ＺｎＯ、ＭｇＯを含む無機
物結晶質、リン化ガリウム（ＧａＰ）と砒化ガリウム（ＧａＡｓ）を含むIII−Ｖ族化合
物半導体または窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちから選択されることを特徴とする請求項１
０に記載の凹凸構造を備える半導体発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記金属層は、Ａｌを含むように形成させることを特徴とする請求項１０に記載の凹凸
構造を備える半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
半導体発光素子の製造方法において、
（ａ）基板上に金属層を形成させる工程と、
（ｂ）前記金属層を陽極酸化してホールが形成された金属酸化層に形成させる工程と、
（ｃ）前記金属酸化層上に第１半導体層、活性層及び第２半導体層を順次に形成させる
工程と、を含むことを特徴とする凹凸構造を備える半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記基板は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、
スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、ＮｄＧａＯ３、ＬｉＧａＯ２、ＺｎＯ、ＭｇＯを含む無機
物結晶質、リン化ガリウム（ＧａＰ）と砒化ガリウム（ＧａＡｓ）を含むIII−Ｖ族化合
物半導体または窒化ガリウム（ＧａＮ）のうちから選択されることを特徴とする請求項１
３に記載の凹凸構造を備える半導体発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記（ｃ）工程は、前記金属酸化層の上部を、均一な表面を持つようにレベリングする
工程をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の凹凸構造を備える半導体発光素子
の製造方法。
【請求項１６】
前記金属層は、Ａｌを含むように形成させることを特徴とする請求項１３に記載の凹凸
構造を備える半導体発光素子の製造方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【公開番号】特開２０１２−８９８９１（Ｐ２０１２−８９８９１Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７０２０（Ｐ２０１２−１７０２０）
【出願日】平成２４年１月３０日（２０１２．１．３０）
【分割の表示】特願２００５−３５５４２０（Ｐ２００５−３５５４２０）の分割
【原出願日】平成１７年１２月８日（２００５．１２．８）
【出願人】（５０９１５６５３８）サムソン エルイーディー カンパニーリミテッド． (114)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月３０日（２０１２．１．３０）
【分割の表示】特願２００５−３５５４２０（Ｐ２００５−３５５４２０）の分割
【原出願日】平成１７年１２月８日（２００５．１２．８）
【出願人】（５０９１５６５３８）サムソン エルイーディー カンパニーリミテッド． (114)
【Ｆターム（参考）】
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