(57)【要約】【課題】高品質で低コストの発光ダイオード用基板の製造方法、発光ダイオードの製造方法及びモールドの製造方法を提供する。【解決手段】実施形態に係る発光ダイオード用基板は、基板上に、レジスト材料を配置する工程と、主面に複数の第１の凸部が形成され、少なくとも前記第１の凸部の上面に、その幅及び間隔が前記第１の凸部の幅及び間隔よりも小さい複数の第２の凸部が形成されたモールドを、前記基板に押し付けることにより、前記第１の凸部間及び前記第２の凸部間に前記レジスト材料を進入させる工程と、前記モールドを押し付けた状態で、前記レジスト材料を固化させることにより、前記基板上にレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンから前記モールドを剥離する工程と、前記レジストパターンをマスクとして、前記基板に対してエッチングを施す工程と、を備える。【選択図】図５
2013055104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、レジスト材料を配置する工程と、
主面に複数の第１の凸部が形成され、少なくとも前記第１の凸部の上面に、その幅及び間隔が前記第１の凸部の幅及び間隔よりも小さい複数の第２の凸部が形成されたモールドを、前記基板に押し付けることにより、前記第１の凸部間及び前記第２の凸部間に前記レジスト材料を進入させる工程と、
前記モールドを押し付けた状態で、前記レジスト材料を固化させることにより、前記基板上にレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンから前記モールドを剥離する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、前記基板に対してエッチングを施す工程と、
を備えたことを特徴とする発光ダイオード用基板の製造方法。
【請求項２】
前記モールドには、前記主面における前記第１の凸部間の領域に、複数の前記第２の凸部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード用基板の製造方法。
【請求項３】
前記エッチングを施す工程において、前記基板に複数の第１の凹部を形成し、前記第１の凹部の底面に、その幅及び間隔が前記第１の凹部の幅及び間隔よりも小さい複数の第２の凹部を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の発光ダイオード用基板の製造方法。
【請求項４】
前記第１の凸部の幅は、１〜２マイクロメートルであり、
前記第２の凸部の幅は、１００〜５００ナノメートルであり、
前記第１の凹部の幅を、１〜２マイクロメートルとし、
前記第２の凹部の幅を、１００〜５００ナノメートルとすることを特徴とする請求項３記載の発光ダイオード用基板の製造方法。
【請求項５】
前記第１の凸部を上方から見た形状は、六角形であり、
前記第１の凹部を上方から見た形状を、六角形とすることを特徴とする請求項３または４に記載の発光ダイオード用基板の製造方法。
【請求項６】
前記第１の凸部は、前記主面の面内において、周期的に配置され、
前記第２の凸部は、前記第１の凸部の上面の面内において、周期的に配置され、
前記第１の凹部を、前記基板の上面の面内において、周期的に配置させ、
前記第２の凹部を、前記第１の凹部の底面の面内において、周期的に配置させることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載の発光ダイオード用基板の製造方法。
【請求項７】
前記基板の材料には、サファイアが含まれることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の発光ダイオード用基板の製造方法。
【請求項８】
前記基板の材料には、シリコンが含まれることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の発光ダイオード用基板の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の発光ダイオード用基板の製造方法によって製造された発光ダイオード用基板上に、半導体結晶を成長させる工程を備えたことを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項１０】
前記成長させる工程において、前記半導体結晶の材料には、窒化ガリウムが含まれることを特徴とする請求項９記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１１】
モールド用基板上に、第１のレジスト材料を配置する工程と、
主面に複数の第３の凹部が形成された第１のモールドを、前記モールド用基板に押し付けることにより、前記第３の凹部の内部に前記第１のレジスト材料を進入させる工程と、
前記第１のモールドを押し付けた状態で、前記第１のレジスト材料を固化させることにより、前記モールド用基板上に第１のレジストパターンを形成する工程と、
前記第１のレジストパターンから前記第１のモールドを剥離する工程と、
前記第１のレジストパターンをマスクとして、前記モールド用基板に対してエッチングを施す工程と、
前記第１のレジストパターンに覆われていた部分を含む前記モールド用基板上に第２のレジスト材料を配置する工程と、
主面にその幅及び間隔が前記第３の凹部の幅及び間隔よりも小さい複数の第４の凹部が形成された第２のモールドを、前記モールド用基板に押し付けることにより、前記第４の凹部の内部に前記第２のレジスト材料を進入させる工程と、
前記第２のモールドを押し付けた状態で、前記第２のレジスト材料を固化させることにより、前記モールド用基板上に第２のレジストパターンを形成する工程と、
前記第２のレジストパターンから前記第２のモールドを剥離する工程と、
前記第２のレジストパターンをマスクとして、前記モールド用基板に対してエッチングを施す工程と、
を備えたことを特徴とするモールドの製造方法。
【請求項１２】
モールド用基板上に、第２のレジスト材料を配置する工程と、
主面に複数の第４の凹部が形成された第２のモールドを、前記モールド用基板に押し付けることにより、前記第４の凹部の内部に前記第２のレジスト材料を進入させる工程と、
前記第２のモールドを押し付けた状態で、前記第２のレジスト材料を固化させることにより、前記モールド用基板上に第２のレジストパターンを形成する工程と、
前記第２のレジストパターンから前記第２のモールドを剥離する工程と、
前記第２のレジストパターンをマスクとして、前記モールド用基板に対してエッチングを施す工程と、
前記第２のレジストパターンに覆われていた部分を含む前記モールド用基板上に第１のレジスト材料を配置する工程と、
主面にその幅及び間隔が前記第４の凹部の幅及び間隔よりも大きい複数の第３の凹部が形成された第１のモールドを、前記モールド用基板に押し付けることにより、前記第３の凹部の内部に前記第１のレジスト材料を進入させる工程と、
前記第１のモールドを押し付けた状態で、前記第１のレジスト材料を固化させることにより、前記モールド用基板上に第１のレジストパターンを形成する工程と、
前記第１のレジストパターンから前記第１のモールドを剥離する工程と、
前記第１のレジストパターンをマスクとして、前記モールド用基板に対してエッチングを施す工程と、
を備えたことを特徴とするモールドの製造方法。
【請求項１３】
前記第１のレジストパターンをマスクとして、前記モールド用基板に対してエッチングを施す工程において、前記モールド用基板に、複数の第１の凸部を形成し、
前記第２のレジストパターンをマスクとして、前記モールド用基板に対してエッチングを施す工程において、前記モールド用基板に、その幅及び間隔が前記第１の凸部の幅及び間隔より小さい複数の第２の凸部を形成することを特徴とする請求項１１または１２に記載のモールドの製造方法。
【請求項１４】
前記第３の凹部の幅は、１〜２マイクロメートルであり、
前記第４の凹部の幅は、１００〜５００ナノメートルであり、
前記第１の凸部の幅を、１〜２マイクロメートルとし、
前記第２の凸部の幅を、１００〜５００ナノメートルとすることを特徴とする請求項１３記載のモールドの製造方法。
【請求項１５】
前記第３の凹部を上方から見た形状は、六角形であり、
前記第１の凸部を上方から見た形状を、六角形とすることを特徴とする請求項１３または１４に記載のモールドの製造方法。
【請求項１６】
前記第３の凹部は、前記第１のモールドの上面の面内において、周期的に配置され、
前記第４の凹部は、前記第２のモールドの上面の面内において、周期的に配置され、
前記第１の凸部を、前記モールド用基板の上面の面内において、周期的に配置させ、
前記第２の凸部を、前記第１の凸部の上面の面内において、周期的に配置させることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１つに記載のモールドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発光ダイオード用基板の製造方法、発光ダイオードの製造方法及びモールドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードを製造する際には、半導体や絶縁体などからなる基板が用いられる。例えば、サファイア基板やシリコン基板などは、その優れた化学的安定性、光透過性等から広く工業的に用いられている。一例として、サファイア基板を半導体装置の基板として用いる場合には、サファイア基板に対して光リソグラフィー法によるパターニング工程及びエッチング工程が複数回施される。そのため、半導体装置の製造プロセスが複雑となり、製造工期が長くなっていた。
【０００３】
また、サファイア基板を三次元的に段差のある多段形状に加工する場合には、段差に近い部分が光リソグラフィー法の露光によって解像しないという問題や、レジストパターンの形状が厚さに比べて底面積が小さい高アスペクトな形状となり、加工中にパターンが倒れるという問題が発生していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０４６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、高品質で低コストの発光ダイオード用基板の製造方法、発光ダイオードの製造方法及びモールドの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る発光ダイオード用基板の製造方法は、基板上に、レジスト材料を配置する工程と、主面に複数の第１の凸部が形成され、少なくとも前記第１の凸部の上面に、その幅及び間隔が前記第１の凸部の幅及び間隔よりも小さい複数の第２の凸部が形成されたモールドを、前記基板に押し付けることにより、前記第１の凸部間及び前記第２の凸部間に前記レジスト材料を進入させる工程と、前記モールドを押し付けた状態で、前記レジスト材料を固化させることにより、前記基板上にレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンから前記モールドを剥離する工程と、前記レジストパターンをマスクとして、前記基板に対してエッチングを施す工程と、を備える。
【０００７】
また、実施形態に係る発光ダイオードの製造方法は、発光ダイオード用基板の製造方法によって製造された発光ダイオード用基板上に、半導体結晶を成長させる工程を備える。
【０００８】
さらに、実施形態に係るモールドの製造方法は、モールド用基板上に、第１のレジスト材料を配置する工程と、主面に複数の第３の凹部が形成された第１のモールドを、前記モールド用基板に押し付けることにより、前記第３の凹部の内部に前記第１のレジスト材料を進入させる工程と、前記第１のモールドを押し付けた状態で、前記第１のレジスト材料を固化させることにより、前記モールド用基板上に第１のレジストパターンを形成する工程と、前記第１のレジストパターンから前記第１のモールドを剥離する工程と、前記第１のレジストパターンをマスクとして、前記モールド用基板に対してエッチングを施す工程と、前記第１のレジストパターンに覆われていた部分を含む前記モールド用基板上に第２のレジスト材料を配置する工程と、主面にその幅及び間隔が前記第３の凹部の幅及び間隔よりも小さい複数の第４の凹部が形成された第２のモールドを、前記モールド用基板に押し付けることにより、前記第４の凹部の内部に前記第２のレジスト材料を進入させる工程と、前記第２のモールドを押し付けた状態で、前記第２のレジスト材料を固化させることにより、前記モールド用基板上に第２のレジストパターンを形成する工程と、前記第２のレジストパターンから前記第２のモールドを剥離する工程と、前記第２のレジストパターンをマスクとして、前記モールド用基板に対してエッチングを施す工程と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は、第１の実施形態に係るモールドの製造方法を例示する工程断面図である。
【図２】第１の実施形態に係るモールドを例示する斜視図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、第２の実施形態に係るモールドの製造方法を例示する工程断面図である。
【図４】第２の実施形態に係るモールドを例示する斜視図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、第３の実施形態に係る発光ダイオード用基板の製造方法を例示する工程断面図である。
【図６】第３の実施形態に係る発光ダイオード用基板を例示する平面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、第４の実施形態に係る発光ダイオード用基板の製造方法を例示する工程断面図である。
【図８】第４の実施形態に係る発光ダイオード用基板を例示する平面図である。
【図９】第５の実施形態に係る発光ダイオードの製造方法を例示する工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
先ず、第１の実施形態に係るモールドの製造方法について説明する。
図１（ａ）〜（ｅ）は、第１の実施形態に係るモールドの製造方法を例示する工程断面図である。
図２は、第１の実施形態に係るモールドを例示する斜視図である。
【００１１】
先ず、図１（ａ）に示すように、モールド用基板１０として、例えば、石英板を用意する。そして、モールド用基板１０上にレジスト材料を配置する。
その後、レジスト材料からレジストパターン１１を形成する。レジストパターン１１は、インプリント法により形成する。
【００１２】
インプリント法は、先ず、主面１２に複数の凹部１３が形成されたモールド１４を用意する。凹部１３の幅及び間隔を１００〜５００ナノメートルのうち、例えば、１００ナノメートルとする。幅と間隔を異なる長さとしてもよい。また、凹部１３は、モールド１４上に周期的に配置されている。
そして、このモールド１４をモールド用基板１０に押し付けることにより、凹部１３の内部にレジスト材料を進入させる。
【００１３】
次に、モールド１４を押し付けた状態で、レジスト材料を固化させる。レジスト材料は、例えば、紫外線が照射されることにより固化する。これにより、モールド用基板１０上にレジストパターン１１が形成される。
その後、レジストパターン１１からモールド１４を剥離する。レジストパターン１１の幅及び間隔は、モールド１４の凹部１３の幅及び間隔が転写されて、１００ナノメートルとなる。
【００１４】
次に、図１（ｂ）に示すように、パターニングされたレジストパターン１１をマスクとして、モールド用基板１０の上部に対してエッチングを施す。エッチングは、異方性ドライエッチングにより行う。これにより、モールド用基板１０の上部に、複数の凸部１５が形成される。凸部１５の幅及び間隔はレジストパターン１１の幅及び間隔と同じ１００ナノメートルとなる。また、凸部１５は、モールド用基板１０の主面１２の面内において周期的に配置される。その後、残留したレジストパターン１１があれば、それを除去する。
【００１５】
次に、図１（ｃ）に示すように、レジストパターン１１に覆われていた部分を含むモールド用基板１０上に再びレジスト材料を配置する。
その後、レジスト材料からレジストパターン１６を形成する。このレジストパターン１６もインプリント法により形成する。
【００１６】
先ず、主面１７に複数の凹部１８が形成されたモールド１９を用意する。凹部１８の幅及び間隔を、凹部１３より大きい１〜２マイクロメートルのうち、例えば、１マイクロメートルとする。幅及び間隔を異なる長さとしてもよい。また、凹部１８はモールドの主面１７の面内において周期的に配置されている。そして、このモールド１９をモールド用基板１０に押し付けることにより、凹部１８の内部にレジスト材料を進入させる。
【００１７】
次に、モールド１９を押し付けた状態で、レジスト材料を固化させる。これにより、モールド用基板１０上にレジストパターン１６が形成される。
その後、レジストパターン１６からモールド１９を剥離する。レジストパターン１６の幅及び間隔は、モールド１９の凹部１８の幅及び間隔が転写されて、１マイクロメートルとなる。
次に、パターニングされたレジストパターン１６をマスクとして、モールド用基板１０に対してエッチングを施す。
【００１８】
この時、図１（ｄ）に示すように、底出し、すなわち、本来、除去されるべきレジストパターン１６以外の部分のレジスト材料がモールド用基板１０上に残留している場合には、エッチングを施す工程の前に、残留している余分なレジスト材料を除去する。底出しは、ドライエッチングのエッチング条件を制御して行う。例えば、レジスト材料のエッチング速度をモールド用基板１０に比べて十分大きくなるように、エッチングガスを選択する。底出しによって、モールド１９の凹部１８によって形成されたレジストパターン１６は、モールド用基板１０上に島状に分離された形状となる。
【００１９】
そして、パターニングされたレジストパターン１６をマスクとして、モールド用基板１０に対してエッチングを施す。レジストパターン１６で覆われた部分は、エッチングされない。したがって、レジストパターン１６で覆われた部分のモールド用基板１０は、エッチングされずに、複数の島状の形状となる。島状の形状の部分を島状部２０という。それぞれの島状部２０の上部には、複数の凸部１５が残留する。島状部２０の下部には、凸部２１が形成される。凸部１５及び凸部２１は、モールド用基板上１０に周期的に配置されている。凸部２１のモールド用基板１０上における幅及び間隔は、レジストパターン１６と同じ幅及び間隔が転写されて、１マイクロメートルとなる。それぞれの凸部２１の上面上には、凸部１５が１０〜５０個形成されている。
【００２０】
これに対して、レジストパターン１６で覆われていない部分においては、異方性エッチングによって、凸部１５及び凸部１５間の領域２２の直下部分がエッチングされる。これにより、凸部１５の直下部分が凸部２３となる。凸部２３の幅及び間隔は、凸部１５の幅及び間隔が転写されて１００ナノメートルとなる。凸部１５間の領域２２の直下部分は、凸部２３間の領域２４となる。凸部１５、凸部２１及び凸部２３は、モールド用基板上１０に周期的に配置されている。
その後、残留したレジストパターン１６があれば、それを除去する。
このようにして、図１（ｅ）に示すように、モールド２５が製造される。
【００２１】
図２に示すように、本実施形態のモールド２５には、主面２６に、幅及び間隔が１マイクロメートルの複数の凸部２１が形成され、凸部２１の上面に、その幅及び間隔が１００ナノメートルの凸部１５が形成されている。また、凸部２１の間の領域には、その幅及び間隔が１００ナノメートルの凸部２３が形成されている。
また、凸部２１を上方から見た形状は、六角形とされている。
【００２２】
本実施形態に係るモールドの製造方法によれば、多段形状のモールド２５を製造することができる。このモールド２５を用いてインプリントすることにより、多段形状の発光ダイオード用基板を量産するのが容易になる。よって、低コストの発光ダイオード用基板を製造することができる。
【００２３】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るモールドの製造方法について説明する。
図３（ａ）〜（ｅ）は、第２の実施形態に係るモールドの製造方法を例示する工程断面図である。
図４は、第２の実施形態に係るモールドを例示する斜視図である。
【００２４】
先ず、図３（ａ）に示すように、モールド用基板１０上にレジスト材料を配置する。
その後、レジスト材料からレジストパターン１６を形成する。このレジストパターン１６はインプリント法により形成する。
【００２５】
インプリント法は、先ず、主面１７に複数の凹部１８が形成されたモールド１９を用意する。凹部１８の幅及び間隔を、１〜２マイクロメートルのうち、例えば、１マイクロメートルとする。そして、このモールド１９をモールド用基板１０に押し付けることにより、凹部１８の内部にレジスト材料を進入させる。
【００２６】
次に、モールド１９を押し付けた状態で、レジスト材料を固化させる。これにより、モールド用基板１０上にレジストパターン１６が形成される。
その後、レジストパターン１６からモールド１９を剥離する。レジストパターン１６の幅及び間隔は、モールド１９の凹部１８の幅及び間隔が転写されて、１マイクロメートルとなる。
【００２７】
次に、図３（ｂ）に示すように、パターニングされたレジストパターン１６をマスクとして、モールド用基板１０に対してエッチングを施す。これにより、モールド用基板１０の上部に複数の島状部２０が形成される。島状部２０の幅及び間隔は、レジストパターン１６の幅及び間隔が転写されて、１マイクロメートルとなる。その後、残留されたレジストパターン１６があれば、それを除去する。
【００２８】
次に、図３（ｃ）に示すように、レジストパターン１６に覆われていた部分を含むモールド用基板１０上に再びレジスト材料を配置する。
その後、レジスト材料からレジストパターン１１を形成する。このレジストパターン１１もインプリント法により形成する。
【００２９】
先ず、主面１２に複数の凹部１３が形成されたモールド１４を用意する。凹部１３の幅及び間隔を１００〜５００ナノメートルのうち、例えば、１００ナノメートルとする。
そして、このモールド１４をモールド用基板１０に押し付けることにより、凹部１３の内部にレジスト材料を進入させる。
【００３０】
次に、モールド１４を押し付けた状態で、レジスト材料を固化させる。これにより、モールド用基板１０上に、レジストパターン１１が形成される。
その後、レジストパターン１１からモールド１４を剥離する。レジストパターン１１の幅及び間隔は、凹部１３の幅及び間隔が転写されて、１００ナノメートルとなる。
次に、パターニングされたレジストパターン１１をマスクとして、モールド用基板１０に対してエッチングを施す。
【００３１】
この時、図３（ｄ）に示すように、底出し、すなわち、本来、除去されるべきレジストパターン１１以外の部分のレジスト材料が残留している場合には、エッチングを施す工程の前に、残留している余分なレジスト材料を除去する。底出しによって、モールド１４の凹部１３によって形成されたレジストパターン１１は島状に分離された形状となる。
【００３２】
そして、図３（ｅ）に示すように、パターニングされたレジストパターン１１をマスクとして、モールド用基板１０に対してエッチングを施す。これにより、島状部２０の上部がエッチングされて、凸部１５が形成される。また、島状部２０の下部は、凸部２１となる。したがって、凸部２１の上面上に凸部１５が形成される。凸部１５の幅及び間隔は、レジストパターン１１の幅及び間隔が転写されて、１００ナノメートルとなる。凸部２１の幅及び間隔は、島状部２０の幅及び間隔と同じ１マイクロメートルとなる。その後、残留されたレジストパターン１１があれば、それを除去する。
このようにして、図３（ｅ）に示すように、モールド２７が製造される。
【００３３】
図４に示すように、本実施形態のモールド２７は、主面２８に幅及び間隔が１マイクロメートルの凸部２１が形成され、凸部２１の上面上に、幅及び間隔が１００ナノメートルの凸部１５が形成されている。
【００３４】
本実施形態に係るモールド２７の製造方法によれば、モールド２７の凸部２１間の領域には、平面が形成される。
【００３５】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る発光ダイオード用基板の製造方法について説明する。
図５（ａ）〜（ｃ）は、第３の実施形態に係る発光ダイオード用基板の製造方法を例示する工程断面図である。
図６は、第３の実施形態に係る発光ダイオード用基板を例示する平面図である。
【００３６】
先ず、図５（ａ）に示すように、基板３０、例えばサファイア基板上にレジスト材料２９を配置する。その後、レジスト材料２９をパターニングする。パターニングは、インプリント法により行う。
【００３７】
インプリント法は、先ず、前述の第１の実施形態に係るモールド２５を用意する。モールド２５には、主面２６に複数の凸部２１が形成され、凸部２１の上面に、その幅及び間隔が凸部２１の幅及び間隔よりも小さい複数の凸部１５が形成されている。凸部２１及び凸部１５により島状部２０が形成されている。さらに、凸部２１の間の領域には、複数の凸部２３が形成されている。凸部２１、凸部１５及び凸部２３は、モールド２５上に周期的に形成されている。凸部２１の幅及び間隔は１マイクロメートルである。凸部１５及び凸部２３の幅及び間隔は１００ナノメートルである。
【００３８】
次に、図５（ｂ）に示すように、モールド２５を基板３０に押し付ける。これにより、モールド２５の凸部２１間、凸部１５間及び凸部２３間にレジスト材料２９を進入させる。そして、モールド２５を基板３０に押し付けた状態で、レジスト材料２９を固化させることにより、基板３０上にレジストパターン３１を形成する。その後、レジストパターン３１からモールド２５を剥離する。モールド２５の凸部２１によりレジストパターン３１に複数の凹部３２が形成される。モールド２５の凸部１５によりレジストパターン３１におけるそれぞれの凹部３２の底面に複数の凹部３３が形成される。モールド２５の凸部２３により、レジストパターン３１における凹部３２の間の領域に複数の凹部３４が形成される。凹部３２、凹部３３及び凹部３４は、基板３０上に周期的に形成されている。
【００３９】
そして、図５（ｃ）に示すように、レジストパターン３１をマスクとして、基板３０に対してエッチングを施す。レジストパターン３１における凹部３２が転写されて、基板３０に複数の凹部３５が形成される。レジストパターン３１における凹部３３が転写されて、それぞれの凹部３５の底面に複数の凹部３６が形成される。レジストパターン３１における凹部３４が転写されて、凹部３５の間の領域に複数の凹部３７が形成される。基板３０の上面における凹部３５の幅は、凹部３６及び凹部３７の幅より大きい。また、凹部３５の側面を挟んで基板３０の上面と、凹部３５の底面とで段差が形成されている。また、凹部３６の側面を挟んで凹部３５の底面と、凹部３６の底面とで段差が形成されている。さらに、凹部３７の側面を挟んで基板３０の上面と、凹部３７の底面とで段差が形成されている。
このようにして、基板３０の主面３９に複数の段差が形成された多段形状の発光ダイオード用基板３８が製造される。
【００４０】
図６に示すように、発光ダイオード用基板３８には、上方から見て六角形の複数の凹部３５が形成されている。また、凹部３５の底面及び凹部３５の間の領域には、複数の凹部３６及び複数の凹部３７が形成されている。
【００４１】
本実施形態に係る発光ダイオード用基板３８の製造方法によれば、多段形状の発光ダイオード用基板３８を１回のパターニングと１回のエッチングにより形成することができる。よって、多段形状を形成する場合に、多数回のパターニングと多数回のエッチングを要するリソグラフィー法より低コストで、製造することができる。
また、リソグラフィー法のように、マスクの位置合わせを多数回必要としないので、リソグラフィー法より高精度で製造することができる。
【００４２】
さらに、凹部３５の側面に近い部分、すなわち、段差に近い部分に凹部３６及び凹部３７を形成することができ、リソグラフィー法では困難であった段差の近傍の部分における加工を容易にすることができる。
また、リソグラフィー法では問題になったレジスト倒れも発生しない。よって、リソグラフィー法より高品質の発光ダイオード用基板を製造することができる。
【００４３】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る発光ダイオード用基板の製造方法について説明する。
図７（ａ）〜（ｃ）は、第４の実施形態に係る発光ダイオード用基板の製造方法を例示する工程断面図である。
図８は、第４の実施形態に係る発光ダイオード用基板を例示する平面図である。
【００４４】
先ず、図７（ａ）に示すように、基板３０、例えばサファイア基板上にレジスト材料２９を配置する。その後、レジスト材料２９をパターニングする。パターニングは、インプリント法により行う。先ず、前述の第２の実施形態に係るモールド２７を用意する。モールド２７には、主面２８に複数の凸部２１が形成され、それぞれの凸部２１の上面上に、その幅及び間隔が凸部２１の幅及び間隔よりも小さい複数の凸部１５が形成されている。凸部２１及び凸部１５により島状部２０が形成されている。凸部２１の幅及び間隔は１マイクロメートルである。凸部１５の幅及び間隔は１００ナノメートルである。
【００４５】
次に、図７（ｂ）に示すように、モールド２７を基板３０に押し付ける。これにより、モールド２７の凸部２１間及び凸部１５間にレジスト材料２９を進入させる。そして、モールド２７を基板３０に押し付けた状態で、レジスト材料２９を固化させることにより、基板３０上にレジストパターン４０を形成する。その後、レジストパターン４０からモールド２７を剥離する。モールド２７の凸部２１によりレジストパターン４０に複数の凹部３２が形成される。モールド２７の凸部１５によりレジストパターン４０のそれぞれの凹部３２の底面に複数の凹部３３が形成される。
【００４６】
そして、図７（ｃ）に示すように、レジストパターン４０をマスクとして、基板３０に対してエッチングを施す。レジストパターン４０における凹部３２が転写されて、基板３０に複数の凹部３５が形成される。レジストパターン４０における凹部３３が転写されて、それぞれの凹部３５の底面に複数の凹部３６が形成される。凹部３５の幅は、凹部３６の幅より大きい。また、凹部３５の側面を挟んで基板３０の上面と、凹部３５の底面とで段差が形成されている。また、凹部３６の側面を挟んで凹部３５の底面と、凹部３６の底面とで段差が形成されている。
このようにして、基板３０の主面３９に複数の段差が形成された多段形状の発光ダイオード用基板４１が製造される。
【００４７】
図８に示すように、発光ダイオード用基板４１には、上方から見て六角形の複数の凹部３５が形成されている。また、凹部３５の底面には、凹部３６が形成されている。
本実施形態に係る発光ダイオード用基板４１の製造方法によれば、凹部３５の相互間における発光ダイオード用基板３８の上面を、平面とすることができる。
よって、凸部２１間の領域に凸部２３が形成された発光ダイオード用基板と品質の比較をすることができる。したがって、発光ダイオード用基板の形状の最適化を図ることができる。
なお、前述の第３の実施形態及び本実施形態において、基板３０としてサファイア基板を用いたが、シリコン基板を用いてもよい。
【００４８】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係る発光ダイオードの製造方法について説明する。
図９は、第５の実施形態に係る発光ダイオードの製造方法を例示する工程断面図である。
図９に示すように、第３の実施形態に係る発光ダイオード用基板３８上に、半導体結晶４２を結晶成長させる。発光ダイオード用基板３８の代わりに、第４の実施形態に係る発光ダイオード用基板４１を用いてもよい。
【００４９】
半導体結晶４２として、発光ダイオードの材料となる結晶を成長させる。発光ダイオードの材料となる結晶は、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）である。
その後、例えば不純物を添加してｐｎ接合を形成し、ｐ形領域及びｎ形領域に電極を形成する。
このようにして、発光ダイオード４３が製造される。
【００５０】
本実施形態に係る発光ダイオード４３の製造方法によれば、凹部３５及び凹部３６が形成された発光ダイオード用基板３８及び４１上に、発光ダイオードの材料となる結晶として例えば窒化ガリウムを成長させている。凹部３５の幅は、１〜２マイクロメートルである。この幅は、窒化ガリウムの半導体結晶から形成された発光ダイオードの青色光を取り出すのに適している。凹部３１が形成されていないと、青色光が基板、例えばサファイア基板に反射又は吸収されて、サファイア基板を透過する光量が減少する。
【００５１】
一方、基板として、シリコン基板を用いた場合には、青色光をシリコンの積層間で反射させ、その反射光を共鳴させて取り出す。その場合に、凹部３５が形成されていないと、青色光のシリコンの積層間での反射量が減少する。なぜなら、シリコン基板においては、凹部３５が形成されていないと、青色光が吸収されてしまうからである。この場合にも、凹部３５の幅は、１〜２マイクロメートルが好ましい。
【００５２】
さらに、発光ダイオード用基板３８及び４１に形成された凹部３６の径は、１００〜５００ナノメートルとしている。この径は、半導体結晶、特に、窒化ガリウム結晶を成長させる場合に適している。凹部３６によって、窒化ガリウムの結晶格子とサファイア基板またはシリコン基板の結晶格子との間の不整合を緩和し、転移の発生を抑制する。
また、凹部３５を周期的に配置することによって、発光ダイオードから発光する光を均一に出射することができる。凹部３６を周期的に配置することによって、結晶を均一に成長することができる。よって、高品質の発光ダイオードを製造することができる。
【００５３】
以上説明した実施形態によれば、高品質で低コストの発光ダイオード用基板、発光ダイオード及びモールドの製造方法を提供することができる。
【００５４】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０：モールド用基板、１１：レジストパターン、１２：主面、１３：凹部、１４：モールド、１５：凸部、１６：レジストパターン、１７：主面、１８：凹部、１９：モールド、２０：島状部、２１：凸部、２２：領域、２３：凸部、２４：領域、２５：モールド、２６：主面、２７：モールド、２８：主面、２９：レジスト材料、３０：基板、３１：レジストパターン、３２：凹部、３３：凹部、３４：凹部、３５：凹部、３６：凹部、３７：凹部、３８：発光ダイオード用基板、３９：主面、４０：レジストパターン、４１：発光ダイオード用基板、４２：半導体結晶、４３：発光ダイオード
【図１】
2013055104.tif 000003
【図２】
2013055104.tif 000004
【図３】
2013055104.tif 000005
【図４】
2013055104.tif 000006
【図５】
2013055104.tif 000007
【図６】
2013055104.tif 000008
【図７】
2013055104.tif 000009
【図８】
2013055104.tif 000010
【図９】
2013055104.tif 000011