(57)【要約】      （修正有）【課題】発光効率を向上できる半導体発光素子を提供する。【解決手段】半導体発光素子１００は、第１主面６０ａと、第１主面とは反対側の第２主面６０ｂとを有する下地層６０を具備し、下地層６０は、第２主面６０ｂにテクスチャ６１を有し、テクスチャ６１は、凹状網目６１ａと、凹状網目６１ａにより互いに離間される隆起部６１ｂとを含み、下地層６０において、隆起部６１ｂに繋がる転位のうちで第１主面６０ａに到達する転位は、凹状網目６１ａに繋がる転位のうちで第１主面６０ａに到達する転位よりも多い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面とを有する下地層を具備し、
前記下地層は、前記第２主面にテクスチャを有し、
前記テクスチャは、凹状網目と、前記凹状網目により互いに離間される隆起部とを含み、
前記下地層において、前記隆起部に繋がる転位のうちで前記第１主面に到達する転位は、前記凹状網目に繋がる転位のうちで前記第１主面に到達する転位よりも多いことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記下地層は窒化物半導体を含み、
前記下地層の前記第１主面側に設けられた窒化物半導体を含む第２導電型の第２半導体層と、
前記第２半導体層の前記下地層とは反対側に設けられた窒化物半導体を含む発光層と、
前記発光層の前記第２半導体層とは反対側に設けられた窒化物半導体を含み前記第２導電型とは異なる第１導電型の第１半導体層と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記下地層において、前記隆起部に繋がる転位のうちで前記第１主面に到達する転位は、前記凹状網目に繋がる転位のうちで前記第１主面に到達する転位に対して２倍以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記凹状網目の底部線幅は５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記隆起部のアスペクト比は、０．３以上５以下であり、且つ、
前記隆起部の間隔は、１００ｎｍ以上１８００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記隆起部は、六方格子又は四方格子の格子点位置に設けられ、且つ、前記六方格子又は前記四方格子の格子間距離は、０％以上２５％以下の範囲で変動することを特徴とする請求項４に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記隆起部は、六方格子又は四方格子の格子点位置のうち１％以上２５％以下を不規則に省いた前記格子点位置に設けられることを特徴とする請求項４に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記隆起部は、六方格子又は四方格子の格子点位置のうち１％以上２５％以下を規則的に省いた前記格子点位置に設けられることを特徴とする請求項４に記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テクスチャを有する半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境エネルギ問題を背景に、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）が注目を集めている。ＬＥＤの発光効率を示す外部量子効率ＥＱＥを決定する要因としては、電子注入効率ＥＩＥ、内部量子効率ＩＱＥ及び光取り出し効率ＬＥＥが挙げられる。特に、内部量子効率ＩＱＥと光取り出し効率ＬＥＥとは、ＬＥＤ基板の表面にテクスチャを設けることで改善できるという報告が多数ある。既にＬＥＤ基板としてＰＳＳ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｓａｐｐｈｉｒｅ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）が一般流通しており、広く使用されている。ＰＳＳは、材質が単結晶サファイアであり、主面にマイクロメートルオーダの複数の凸部より構成されるテクスチャが、フォトリソグラフィ法により形成された基板である。このＰＳＳ基板を使用することで、特に光取り出し効率ＬＥＥが改善すると報告されている（特許文献１参照）。また、ＰＳＳの凸部の間隔をナノメートルオーダとした例として、特許文献２が挙げられる。特許文献１や特許文献２にみられるように、ＬＥＤの発光効率を改善する検討は、世界的に執り行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１６０５０２号公報
【特許文献２】国際公開第２０１４／０５８０６９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＬＥＤの発光効率をより改善させるための技術トレンドは、２つある。１つは、ＰＳＳにおいて凸部の径を限りなく大きくすることである。２つは、ＰＳＳの凸部の間隔をナノメートルオーダとしたナノＰＳＳである。この技術トレンドはいずれも、内部量子効率ＩＱＥと光取り出し効率ＬＥＥの更なる改善を指向したものである。
【０００５】
しかしながら、本発明者等の検討によれば、上記技術観点により内部量子効率ＩＱＥと光取り出し効率ＬＥＥとを改善したとしても、良好な発光特性を示すＬＥＤが得られないことがある。この１つの原因として、半導体の内部の残留圧縮応力が原因と推定される。即ち、半導体に対する残留圧縮応力を改善する必要がある。これにより、ＬＥＤの発光効率は更に改善され、更には、高電流密度状態においても優れた発光特性を示すと考えられた。
【０００６】
本発明は、かかる点を鑑みてなされたものであり、半導体に対する残留圧縮応力を軽減できる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】
【０００７】
本発明の半導体発光素子は、第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面とを有する下地層を具備し、前記下地層は、前記第２主面にテクスチャを有し、前記テクスチャは、凹状網目と、前記凹状網目により互いに離間される隆起部とを含み、前記下地層において、前記隆起部に繋がる転位のうちで前記第１主面に到達する転位は、前記凹状網目に繋がる転位のうちで前記第１主面に到達する転位よりも多いことを特徴とする。
【０００８】
この構成により、隆起部に繋がる転位のうちで第１主面に到達する転位を、凹状網目に繋がる転位のうちで第１主面に到達する転位よりも多くすることで、半導体発光素子に対する残留圧縮応力を軽減できる。
【０００９】
本発明の半導体発光素子においては、前記下地層は窒化物半導体を含み、前記下地層の前記第１主面側に設けられた窒化物半導体を含む第２導電型の第２半導体層と、前記第２半導体層の前記下地層とは反対側に設けられた窒化物半導体を含む発光層と、前記発光層の前記第２半導体層とは反対側に設けられた窒化物半導体を含み前記第２導電型とは異なる第１導電型の第１半導体層と、を備えることが好ましい。
【００１０】
本発明の半導体発光素子においては、前記下地層において、前記隆起部に繋がる転位のうちで前記第１主面に到達する転位は、前記凹状網目に繋がる転位のうちで前記第１主面に到達する転位に対して２倍以上であることが好ましい。
【００１１】
本発明の半導体発光素子においては、前記凹状網目の底部線幅は５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
本発明の半導体発光素子においては、前記隆起部のアスペクト比は、０．３以上５以下であり、且つ、前記隆起部の間隔は、１００ｎｍ以上１８００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１３】
本発明の半導体発光素子においては、前記隆起部は、六方格子又は四方格子の格子点位置に設けられ、且つ、前記六方格子又は前記四方格子の格子間距離は、０％以上２５％以下の範囲で変動することが好ましい。
【００１４】
本発明の半導体発光素子においては、前記隆起部は、六方格子又は四方格子の格子点位置のうち１％以上２５％以下を不規則に省いた前記格子点位置に設けられることが好ましい。
【００１５】
本発明の半導体発光素子においては、前記隆起部は、六方格子又は四方格子の格子点位置のうち１％以上２５％以下を規則的に省いた前記格子点位置に設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、半導体発光素子に対する残留圧縮応力を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態に係る半導体発光素子を示す断面模式図である。
【図２】本実施の形態に係る凹状網目及び隆起部を説明するための模式図である。
【図３】本実施の形態に係る下地層における転位を説明するための図である。
【図４】本実施の形態に係る転位数の平均値を説明するための図である。
【図５】本実施の形態に係る凹状網目の底部線幅を説明するための模式図である。
【図６】本実施の形態に係る凹状網目の分岐を示す模式図である。
【図７】本実施の形態に係る凹状網目及び隆起部を示す平面模式図である。
【図８】本実施の形態に係る凹状網目及び隆起部を示す断面模式図である。
【図９】本実施の形態に係る隆起部が格子配列されている場合における格子点を不規則に間引いた状態を示す模式図である。
【図１０】本実施の形態に係る隆起部が格子配列されている場合における格子点を不規則に間引いた状態を示す模式図である。
【図１１】本実施の形態に係る隆起部の配置される格子点の、規則的な間引き方を示す模式図である。
【図１２】本実施の形態に係る隆起部の配置される格子点の、規則的な間引き方を示す模式図である。
【図１３】本実施の形態に係る隆起部の配置される格子点の、規則的な間引き方を示す模式図である。
【図１４】本実施の形態に係る隆起部の配置される格子点の、規則的な間引き方を示す模式図である。
【図１５】本実施の形態に係る隆起部の配置される格子点の、規則的な間引き方を示す模式図である。
【図１６】本実施の形態に係る隆起部の配置される格子点の、規則的な間引き方を示す模式図である。
【図１７】本実施の形態に係る隆起部の配置される規則的に間引かれた格子点を示す模式図である。
【図１８】本実施の形態に係る隆起部の配置される規則的に間引かれた格子点を示す模式図である。
【図１９】本実施の形態に係る隆起部の配置される規則的に間引かれた格子点を示す模式図である。
【図２０】本実施の形態に係る隆起部の配置される規則的に間引かれた格子点を示す模式図である。
【図２１】本実施の形態に係る隆起部の配置される規則的に間引かれた格子点を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係る半導体発光素子について説明する。図１は、本実施の形態に係る半導体発光素子を示す断面模式図である。
【００１９】
本実施の形態に係る半導体発光素子１００は、第１主面６０ａと、第１主面６０ａとは反対側の第２主面６０ｂとを有する下地層６０を具備する。下地層６０は、第２主面６０ｂにテクスチャ６１を有す。テクスチャ６１は、凹状網目６１ａと、凹状網目６１ａにより互いに離間される隆起部６１ｂとを含む。下地層６０において、隆起部６１に繋がる転位のうちで第１主面６０ａに到達する転位は、凹状網目６１ａに繋がる転位のうちで第１主面６０ａに到達する転位よりも多いことを特徴とする。
【００２０】
隆起部６１ｂに繋がる転位のうちで第１主面６０ａに到達する転位を、凹状網目６１ａに繋がる転位のうちで第１主面６０ａに到達する転位よりも多くすることで、半導体発光素子１００に対する残留圧縮応力を軽減できる。これにより、半導体発光素子１００の発光特性が改善する。
【００２１】
下地層６０は、窒化物半導体を含むと好ましい。窒化物半導体層を含むことで、ＬＥＤとしての発光特性を向上することができる。また、下地層６０は、ノンドープの層或いは、第１半導体層１０の不純物濃度よりも低い層であることが好ましい。
【００２２】
下地層６０には、上面に第１主面６０ａが設けられ、第１主面６０ａとは反対側に第２主面６０ｂが設けられる。第２主面６０ｂ上に、後述のテクスチャが設けられる。
【００２３】
第２半導体層２０は、下地層６０の第１主面６０ａ側に設けられる。第２半導体層２０は、第２導電型であり、窒化物半導体を含んでいることが好ましい。第２半導体層２０の下地層６０とは反対側に、発光層３０が設けられる。発光層３０は窒化物半導体を含んでいることが好ましい。発光層３０の第２半導体層２０とは反対側に、第１半導体層１０が設けられる。第１半導体層１０は、第１導電型であり、窒化物半導体を含んでいることが好ましい。第１導電型と第２導電型とは異なる。
【００２４】
一例として、第１導電型をｐ型とし、第２導電型はｎ型とすることができる。第１導電型がｎ型であり、第２導電型がｐ型であっても良い。以下の説明では、第１導電型がｐ型であり、第２導電型がｎ型である場合について、説明する。
【００２５】
また、以下の説明では、下地層６０の第１主面６０ａから第２主面６０ｂに向かう方向をＺ軸方向とする。そして、Ｚ軸に対して垂直な１つの軸をＸ軸とし、Ｚ軸及びＸ軸に対して垂直な方向をＹ軸とする。言い換えると、Ｚ軸は、下地層６０、第２半導体層２０、発光層３０及び第１半導体層１０の積層方向に対して平行である。ここで本明細書において「積層」とは、互いに接して重ねられた状態のみならず、他の層が間に挿入され重ねられた状態も含む。
【００２６】
＜テクスチャ＞
下地層６０の第２主面６０ｂに、テクスチャ６１が設けられる。図２は、本実施の形態に係る凹状網目及び隆起部を説明するための模式図である。図２Ａは、下地層の第２主面側からテクチャを見た図である。図２Ｂは、凹状網目及び隆起部の定義を説明するための図である。図２Ａに示すように、テクスチャ６１は、凹状網目６１ａと、凹状網目６１ａにより互いに離間される隆起部６１ｂとを有している。図２Ｂに示すように、凹状網目６１ａは、下地層６０の第２主面６０ｂから、−Ｚ軸方向（第１主面６０ａ側）に陥没しており、且つ、２次元的なネットワークを形成している部位である。一方で隆起部６１ｂは、凹状網目６１ａにより互いに離間するように配置されており、下地層６０の第２主面６０ｂから、Ｚ軸方向に突出している。下地層６０において、本実施の形態に係るテクスチャ６１を配置すると共に、転位の状態を所定状態に制御することで、半導体層に対する残留圧縮応力が改善する。
【００２７】
なお、凹状網目６１ａの底部を起点として考えると、隆起部６１ｂはＺ軸方向に突出しており、隆起部６１ｂの頂点を基準として考えると、凹状網目６１ａは−Ｚ軸方向に陥没していると言える。凹状網目６１ａ及び隆起部６１ｂに関し、底部や底面を定義する方向は−Ｚ軸方向であり、凸部や頂点（頂面）を定義する方向はＺ軸方向である。
【００２８】
本実施の形態に係る半導体発光素子１００においては、上記の通りテクスチャ６１は、凹状網目６１ａと隆起部６１ｂとを含む。そして、下地層６０において、隆起部６１ｂに繋がる転位のうちで第１主面６０ａに到達する転位は、凹状網目６１ａに繋がる転位のうちで第１主面６０ａに到達する転位よりも多いことが好ましい。以下の説明では、隆起部６１ｂに繋がる転位のうちで第１主面６０ａに到達する転位のことを、単に隆起部６１ｂの転位と称す。また、凹状網目６１ａに繋がる転位のうちで第１主面６０ａに到達する転位のことを、単に凹状網目６１ａの転位と称す。
【００２９】
＜転位＞
以下、図３を参照して、本実施の形態に係る転位について説明する。図３は、本実施の形態に係る下地層における転位を説明するための図である。図３においては、凹状網目６１ａに繋がる転位８１は２本として描かれ、そのうち第１主面６０ａに到達する、凹状網目６１ａの転位８１ａは１本である。一方で、隆起部６１ｂに繋がる転位８２は７本として描かれ、第１主面６０ａに到達する隆起部６１ｂの転位８２ａは２本である。よって、隆起部６１ｂの転位８２ａが、凹状網目６１ａの転位８１ａよりも、多いと言える。
【００３０】
なお、本明細書において転位の比較においては、１０個の凹状網目６１ａ及び１０個の隆起部６１ｂに対してカウントした転位数の平均値を使用して比較する。即ち、凹状網目６１ａの転位８１ａを、１０個の凹状網目６１ａに対してカウントした平均化した値を使用する。同様に、隆起部６１ｂの転位８２ａを、１０個の隆起部６１ｂに対してカウントした平均化した値を使用する。
【００３１】
図４は、本実施の形態に係る転位数の平均値を説明するための図である。例えば、図４においては、１０個の隆起部６１ｂを観察したときに、隆起部６１ｂの転位８２ａは、合計で１２個である。１０個の凹状網目６１ａを観察したときに、凹状網目６１ａの転位８１ａは合計で３本である。よって、これらの平均値を使用するので、隆起部６１ｂの転位８２ａは１．２個、凹状網目６１ａの転位８１ａは０．３個と言える。即ち、隆起部６１ｂの転位８２ａは、凹状網目６１ａの転位８１ａの４倍あると言える。なお、転位のカウントは、半導体発光素子１００の断面に対する透過型電子顕微鏡観察により実行する。
【００３２】
＜半導体層の残留圧縮応力の低減＞
凹状網目６１ａは２次元的な広がりを有する。一方で隆起部６１ｂは互いに離間し孤立している。また半導体発光素子１００においては、転位は０ではない。例えば、窒化ガリウム単結晶を基板に使用し、窒化ガリウムを成膜したとしても、転位は存在する。よって、存在する転位を受け入れて、利用することが重要である。
【００３３】
凹状網目６１ａは２次元的に広がっているため、凹状網目６１ａを起点とした下地層６０に対する残留圧縮応力は、２次元的な広がりにより分散し、軽減すると考えることができる。一方で、隆起部６１ｂの場合、隆起部６１ｂは互いに孤立しているため、残留圧縮応力を分散化できない。しかしながら、本実施の形態においては、隆起部６１ｂに下地層６０の第１主面６０ａにまで到達する転位８２ａを多く配置している。転位は、結晶に関して言えば欠陥に相当するが、エネルギ的には、不安定化したエネルギを安定化する作用がある。よって、転位により下地層内部の残留圧縮応力を軽減できると言える。以上から、凹状網目６１ａ及び隆起部６１ｂを含んで構成されるテクスチャ６１を下地層６０の第２主面６０ｂに設け、同時に、第１主面６０ａにまで到達する転位８１ａ、８２ａに着目して本実施の形態に係る半導体発光素子１００に至った。本実施の形態に係る半導体発光素子１００においては、半導体層の内部分極が緩和し、発光特性が改善する。特に、高い電流密度における発光強度が向上すると考えられる。
【００３４】
上述のように、隆起部６１ｂの転位８２ａは、凹状網目６１ａの転位８１ａよりも多く配置される。凹状網目６１ａについては、その２次元的な広がりから半導体層の残留圧縮応力を緩和し、低減する作用があると推定される。即ち、転位による残留圧縮応力緩和の作用が特に必要なのは、隆起部６１ｂである。この観点から、隆起部６１ｂの転位８２ａは、凹状網目６１ａの転位８１ａの２倍以上であることが好ましい。なお、５倍以上であれば、隆起部６１ｂの周辺に対する残留圧縮応力緩和効果が強く作用すると推定されるため、より好ましい。一方で、上限値は、隆起部６１ｂの転位８２ａは、凹状網目６１ａの転位８１ａの１００倍以下であることが好ましい。これは、転位が多く集まりすぎた場合、電子をトラップする引力が特に大きくなり、再結合効率が低下すると推察される為である。この観点から、５０倍以下がより好ましく、２５倍以下が最も好ましい。
【００３５】
また、隆起部６１ｂに繋がる転位のうちで発光層３０に到達する転位は、凹状網目６１ａに繋がる転位のうちで発光層３０に到達する転位よりも多いと好ましい。発光層３０に転位が到達する場合、発光層３０におけるフォトンの生成効率が、転位による電子トラップの影響で低下する。上述したように、転位は０ではない。この観点から、発光層３０に到達する転位も所定数存在する。発光層３０に到達する転位という事実を受け止めれば、隆起部６１ｂに繋がる転位のうちで発光層３０に到達する転位が、凹状網目６１ａに繋がる転位のうちで発光層３０に到達する転位よりも多くなるように配置することで、半導体層に対する残留圧縮応力低減の効果を新たに享受できるため、好ましい。残留圧縮応力の低減の効果については、既に説明した通りであり、隆起部６１ｂに繋がる転位のうちで発光層３０に到達する転位は、凹状網目６１ａに繋がる転位のうちで発光層３０に到達する転位の２倍以上であることが好ましく、５倍以上であることがより好ましい。
【００３６】
＜下地層＞
下地層６０としては、例えば、シリコンやゲルマニウム等の元素半導体、或いは、ＩＩＩ−Ｖ族やＩＩ−ＶＩ族やＶＩ−ＶＩ族等の化合物半導体を適用できる。特に、アンドープ窒化物層であることが好ましい。アンドープ窒化物層としては、例えば、９００℃以上１５００℃以下の成長温度で、ＮＨ３とＴＭＧａを供給することで成膜できる。膜厚は、１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、下地層６０に対する残留応力の観点から、１．５μｍ以上８μｍ以下がより好ましい。
【００３７】
＜基板＞
半導体発光素子１００は、下地層６０の第２主面６０ｂ側に基板を有してもよい。例えば、Ｃ面、Ｒ面、及びＡ面のいずれかを主面とするサファイア、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）に代表される絶縁性基板、炭化珪素（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、ダイヤモンド、窒化物半導体と格子接合するニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウムに代表される酸化物基板、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミ（ＡｌＮ）等が挙げられる。
【００３８】
＜バッファ層＞
下地層６０の第２主面６０ｂ側にバッファ層を有してよい。基板と同時に配置する場合は、下地層６０からＺ軸方向に、バッファ層が設けられ、続いて基板が配置される。バッファ層は配置されても、されなくてもよい。また、均等に配置されても、部分的に配置されてもよい。
【００３９】
バッファ層の厚さは、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましく、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下がより好ましい。これにより、半導体に対する残留圧縮応力を低減できる。なお、半導体とは、後述する積層構造体１０ｓ全て、或いは積層構造体１０ｓを構成する層のいずれかをいうものとする。バッファ層は、例えば、ＧａＮ構造、ＡｌＧａＮ構造、ＡｌＮ構造、ＡｌＩｎＮ構造、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ超格子構造、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ積層構造、或いはＡｌＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ＧａＮ積層構造等を採用することができる。また、バッファ層の成膜については、成膜温度を３５０℃以上６００℃以下の範囲にできる。また、バッファ層は、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、或いはスパッタリング法により成膜されることが好ましい。
【００４０】
＜電極（第１電極、第２電極）＞
半導体発光素子１００は、第１電極７０と、第２電極８０とを更に備えることができる。第１半導体層１０の表面に第１電極７０を、第２半導体層２０の表面の一部に第２電極８０を設けることができる。第１電極７０は、第１半導体層１０と電気的に接続される。第２電極８０は、第２半導体層２０と電気的に接続される。例えば、第２半導体層２０の一部と第１半導体層１０との間に発光層３０を設けることができる。第２半導体層２０の表面の一部であって第１半導体層１０側に、第２電極８０を設けることもできる。第１電極７０及び第２電極８０の配置は、半導体発光素子１００により適宜、最適化できる。
【００４１】
第１電極７０と第２電極８０との間に電圧を印加すると、第１半導体層１０と第２半導体層２０とを介し、発光層３０に電流が流れる。そして、発光層３０からフォトンが放出される。半導体発光素子１００としては、例えばＬＥＤが挙げられる。
【００４２】
＜第２半導体層＞
第２半導体層２０は、例えば、ｎ側コンタクト層の機能を有していてもよい。第２半導体層２０には、ｎ型ＧａＮ層を適用できる。第２半導体層２０としては、例えば、シリコンやゲルマニウム等の元素半導体、或いは、ＩＩＩ−Ｖ族やＩＩ−ＶＩ族やＶＩ−ＶＩ族等の化合物半導体に、種々の元素をドープしたものを適用できる。特に、ｎ型ＧａＮ層であることが望ましい。ｎ型ＧａＮ層としては、例えば、ＮＨ３を３×１０−２〜４．２×１０−２ｍｏｌ／ｍｉｎ、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）０．８×１０−４〜１．８×１０−４ｍｏｌ／ｍｉｎ及びＳｉに代表されるｎ型ドーパントを含むシランガスを５．８×１０−９〜６．９×１０−９ｍｏｌ／ｍｉｎ供給し、形成することができる。膜厚は、活性層への電子注入性の観点から、８００ｎｍ以上であると好ましく、１５００ｎｍ以上であることがより好ましい。
【００４３】
＜第１半導体層＞
第１半導体層１０は、積層構造を採ることができる。「積層」の定義については後述する。例えば、３層であって、Ｐ１層１１、Ｐ２層１２、及びＰ３層１３で構成することができる。Ｐ３層１３が下地層６０側に配置され、Ｐ１層１１が下地層６０から最も遠くに配置される。Ｐ２層１２は、Ｐ１層１１とＰ３層１３との間に配置される。Ｐ１層１１は、ｐ側コンタクト層として機能できる。Ｐ１層１１として、ｐ型ＧａＮ層を適用できる。Ｐ２層１２としては、ｐ型ＧａＮ層を適用できる。Ｐ３層１３には、ｐ型ＡｌＧａＮ層を適用できる。
【００４４】
第１半導体層１０としては、例えば、シリコンやゲルマニウム等の元素半導体、及び、ＩＩＩ−Ｖ族やＩＩ−ＶＩ族やＶＩ−ＶＩ族等の化合物半導体に、種々の元素をドープしたものを適用できる。例えば、ｐ型ＧａＮ層の場合、成長温度を９００℃以上に上昇させ、ＴＭＧａ及びＣＰ２Ｍｇを供給し、数百〜数千Åの厚さに成膜することができる。
【００４５】
＜発光層＞
単一量子井戸構造（ＳＱＷ）、或いは多重量子井戸構造（ＭＱＷ）とすることが好ましい。ＳＱＷの場合、発光層３０は、２つの障壁層と、その障壁層の間に設けられた井戸層とを含む。ＭＱＷの場合、３つ以上の障壁層と、障壁層同士の間に設けられた井戸層とを含む。
【００４６】
発光層３０は、（ｎ＋１）個の障壁層と、ｎ個の井戸層とを含むことができる。ｎは、１以上の整数である。第（ｉ＋１）番目の障壁層（ｉ＋１）は、第ｉ番目の障壁層ｉと第１半導体層１０との間に配置される。ｉは、１以上（ｎ−１）以下の整数である。第（ｉ＋１）番目の井戸層（ｉ＋１）は、第ｉ番目の井戸層ｉと第１半導体層１０との間に配置される。第１番目の障壁層１は、第２半導体層２０（後述する、多層構造体４０）と第１番目の井戸層１との間に設けられる。第ｎ番目の井戸層ｎは、第ｎ番目の障壁層ｎと第（ｎ＋１）番目の障壁層（ｎ＋１）との間に設けられる。第（ｎ＋１）番目の障壁層（ｎ＋１）は、第ｎ番目の井戸層ｎと第１半導体層１０との間に設けられる。
【００４７】
井戸層は、ＩＩＩ族元素とＶ族元素とを含む窒化物半導体を含むことが好ましい。井戸層は、インジウム（Ｉｎ）とガリウム（Ｇａ）とを含む窒化物半導体を含むことがより好ましく、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０．０５≦ｘ≦０．５）を含むことがさらに好ましい。発光層３０から放出される光のピーク波長は、例えば４００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４８】
障壁層は、ＩＩＩ族元素とＶ族元素とを含む窒化物半導体を含むことが好ましい。障壁層のバンドギャップエネルギは、井戸層のバンドギャップエネルギよりも大きい。障壁層がＩｎを含む場合、障壁層のＩＩＩ族元素中におけるＩｎの組成比は、井戸層のＩＩＩ族元素中におけるＩｎの組成比よりも低いことが好ましい。これにより、井戸層におけるバンドギャップエネルギは、障壁層におけるバンドギャップエネルギよりも小さくなる。
【００４９】
発光層３０としては、ＬＥＤとして発光特性を有するものが望ましい。例えば、ＡｓＰ、ＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＺｎＳｅ、ＡｌＨａＩｎＰ、ＺｎＯ等の半導体層を適用できる。また、特性に応じて種々の元素をドープしてもよい。例えば、６００℃以上８５０℃以下の成長温度で、窒素をキャリアガスとして使い、ＮＨ３、ＴＭＧａ、及びトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）を供給し、ＩＮＧａＮ／ＧａＮからなる活性層を、１００Å以上１２５０Å以下の厚さに成長させることができる。また、多重量子井戸構造の場合、１つの層を構成するＩｎＧａＮに関し、Ｉｎ元素濃度を変化させることもできる。また、発光層３０と第１半導体層１０との間に電子ブロック層を設けることができる。電子ブロック層は、例えば、ｐ−ＡｌＧａＮにて構成することができる。
【００５０】
＜積層構造体＞
積層構造体１０ｓは、下地層６０、第２半導体層２０、発光層３０、及び第１半導体層１０を含んでいる。積層構造体１０ｓの積層方向は、Ｚ軸に対して平行である。積層構造体１０ｓは、例えば、ＣＶＤにより成膜され得られ、ＣＶＤとしては、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ）、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ）等が挙げられる。
【００５１】
更に、積層構造体１０ｓは多層構造体４０を含んでいてもよい。多層構造体４０は、第２半導体層２０と発光層３０との間に設けられており、第２半導体層２０に含まれるものと見なすこともできる。多層構造体４０は、例えば、超格子層であり、ｎ型であってもよい。多層構造体４０は適宜配置することができ、配置されなくてもよい。多層構造体４０は、Ｚ軸方向に交互に積層された複数の第１構造膜と複数の第２構造膜とを含んでいてもよい。第１構造膜は、ＧａＮを含むことができる。第２構造膜は、ＩｎＧａＮを含むことができる。第１構造膜２０ａを下地層６０側に配置しても、第２構造膜２０ｂを下地層６０側に配置してもよい。
【００５２】
＜窒化物半導体＞
本明細書において窒化物半導体とは、ＢｘＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）の化学式として示される組成の半導体を含むものと定義する。なお、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素も更に含んだものも窒化物半導体として扱うことができる。更には、導電型に代表される物性を制御するために添加される各種元素を更に含むものも、窒化物半導体として扱うことができる。また、意図せずに含まれる各種の元素を更に含むものも窒化物半導体として扱うことができる。
【００５３】
＜テクスチャの製造方法＞
転位を、隆起部６１ｂに優先的に篩い分ける方法は、下地層６０の成膜時に実施できる。まず、下地層６０を成膜するための基板を準備する。基板の種類については既に説明した。次に、基板を微細加工する。ここではサファイア基板を代表して説明する。Ｃ面のサファイア基板を、例えば硫酸と過酸化水素水の混合液（ＳＰＭ液）にて洗浄し、クリーニングする。
【００５４】
一方で、凹状網目と凹所網目により区切られる隆起部と、を有するテクスチャシートを準備する。例えば、ガラスのマザーロールに対して熱リソグラフィ法を適用してテクスチャを形成し、当該マザーロールから光ナノインプリント法におり、テクスチャシートを製造できる。テクスチャシートに対して、無機或いは有機無機の第１レジストを充填する。例えば、チタンアルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、アルミニウムアルコキシド、チタニア、ジルコニア、アルミナ等をレジストに含有できる。また、充填とは、テクスチャシートのテクスチャが平坦化される前の状態であり、第１レジストを塗布した後であっても、テクスチャの一部が露出している状態である。
【００５５】
次に、第１レジスト充填テクスチャシートに対して、有機レジストである第２レジストを塗布する。ここでは、平坦化するように成膜する。有機レジストは、ネガ型でもポジ型でもよく、少なくも紫外線にて硬化作用が発現するラジカル重合システム或いは化学増幅システムを含むと好ましい。レジストに、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、アクリル変性エポキシノボラック、メタクリル変性エポキシノボラック、アダマンタン、フルオレン、カルバゾール、ポリビニルカルバゾール、ポリ−ｐ−ヒドロキシスチレン等を含むと、加工性が向上するため好ましい。特に、オリゴマー或いはポリマー、モノマー、及び重合開始剤を含む混合物とすると、塗布したレジストの薄膜状態を維持する機能が向上するため望ましい。
【００５６】
第１レジスト層と第２レジスト層が充填されたテクスチャシートを、サファイア基板に貼り合わせる。貼り合わせた後に、光や熱によりレジストを安定化させ、その後、テクスチャシートを取り除く。或いは、テクスチャシートを取り除いた後に、光や熱によりレジストを安定化させる。以上の操作により、サファイア基板の主面上に第２レジスト層と第１レジスト層を転写付与できる。レジストの表面にはテクスチャシートの反転構造が転写されている。
【００５７】
続いて、サファイア基板をドライエッチングにより、加工する。例えば、酸素ガスを利用して第２レジスト層を加工し、続いて、塩素系ガス（Ｃｌ２、ＢＣｌ３等）を利用して、サファイア基板を加工できる。最後に、ＳＰＭ液により加工されたサファイア基板をクリーニングする。
【００５８】
凸状網目と網目により互いに離間される陥没部とを有するサファイア基板（以下、テクスチャ基板）に対して下地層６０を成膜する。成膜は、例えば、ＣＶＤ成膜である。ＣＶＤ成膜としては、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ）、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ）等が挙げられる。ここで、テクスチャ基板の凸状網目の頂面を、下地層６０の主成長点として成膜する。これにより、テクスチャ基板の陥没部における下地層６０の成長速度は低下する。よって、凸状網目の頂面上においては、下地層６０は成長すると共に、陥没部を埋めるように、横方向の成長が実現できる。これにより、テクスチャ基板の陥没部に転位を集めることができる。
【００５９】
ここで、下地層６０に視点を移すと、テクスチャ基板の凸状網目が下地層６０の凹状網目６１ａに相当し、テクスチャ基板の陥没部が下地層６０の隆起部６１ｂに相当する。即ち、下地層６０の隆起部６１ｂに転位を集める、換言すれば、隆起部６１ｂの転位を凹状網目６１ａの転位よりも多くすることができる。転位の多さの制御については、ＣＶＤ成膜に使用する原料ガスの流量比と成膜温度が支配因子である。特に、成膜温度の調整により、調整可能である。
【００６０】
下地層６０を第２主面６０ｂ側から観察したときに、凹状網目６１ａと隆起部６１ｂから構成されるテクスチャ６１が観察される。凹状網目６１ａは、テクスチャ基板が残っている場合は、主に当該基板により満たされる。一方で、テクスチャ基板を除去している場合は、空気や封止材などで満たされる。隆起部６１ｂは、下地層６０のテクスチャ基板が残っている場合は、下地層６０のみ、或いは下地層６０と空気により満たされる。基板が除去される場合は、下地層６０のみで構成される。
【００６１】
＜底部線幅＞
凹状網目６１ａの底部線幅とは、網目を構成する線の、底部の線幅として定義する。なお、網目には交点が存在するため、線幅は交点以外の部分にて定義される。
【００６２】
図５は、本実施の形態に係る凹状網目の底部線幅を説明するための模式図である。図５Ａは、凹状網目を平面視した場合を示す。図５Ｂは、凹状網目を断面視した場合を示す。凹状網目６１ａを平面視でみると、図５Ａ及び５Ｂに示すように、凹状網目６１ａの底部１１０における線幅が、底部線幅Ｗ１である。一方凹状網目６１ａの開口部１１１における線幅が、開口部線幅Ｗ２である。
【００６３】
凹状網目６１ａの底部線幅は５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下であることが好ましい。この範囲により、隆起部６１ｂの転位８２ａを凹状網目６１ａの転位８１ａに対して効果的に多くできる。特に、８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることで、凹状網目６１ａの転位８１ａを低減し、相対的に隆起部６１ｂの転位８２ａを多くできるため好ましい。この観点から１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下がより好ましい。
【００６４】
凹状網目６１ａを断面視した際の凹部の形状は特に限定されないが、正方形、長方形、或いは台形であると好ましい。なお、台形においては、その側面が曲面であるとよい。このような形状により、凹所網目６１ａに対し転位を集める効果が控除し、相対的に隆起部６１ｂの転位が凹所網目６１ａの転位よりも大きくなる。
【００６５】
＜凹状網目の分岐数＞
凹状網目６１ａの分岐数は、複数種存在できる。本実施の形態において、凹状網目６１ａの分岐数は、３、４、６及び８からなる群から選択される１以上の分岐数により構成されることが好ましい。分岐数とは、凹状網目６１ａにおいて、網目を構成する凹部の底部１１０の一つの交点で交わる底部の本数ｎである。図６は、本実施の形態に係る凹状網目の分岐を示す模式図である。図６Ａは分岐数が３の場合、図６Ｂは分岐数が４の場合、図６Ｃは分岐数が６の場合、図６Ｄは分岐数が８の場合、をそれぞれ示している。これにより、網目の幾何学的な対称性が向上する傾向にあり、凹状網目６１ａにおける残留圧縮応力の分散による低減効果が向上するため好ましい。
【００６６】
特に、単一の分岐数のみにより構成されるか、又は、分岐数が３と４、３と６、４と６、或いは３と４と６により構成されると、上記した凹状網目６１ａにおける残留圧縮応力の低減効果が増すと共に、隆起部６１ｂに対し転位を寄せ集める効果が増すため好ましい。この観点から、上記例示した中で、２以上の分岐数の組み合わせによるものが、最も好ましい。
【００６７】
＜隆起部＞
隆起部６１ｂの形状は特に限定されないが、円錐状、砲弾状、ドーム状、コーン状、レンズ状などが挙げられる。なお、これらの形状は、底面の真円度が０．５以上１以下を含む。
【００６８】
＜隆起部の間隔＞
隆起部６１ｂの間隔は、凹状網目６１ａにより区切られ互いに隣接する隆起部６１ｂの、隣接距離である。隣接距離は、隆起部６１ｂの底部輪郭に対して外接円を設定し、その中心同士の距離として定義する。
【００６９】
図７は、本実施の形態に係る凹状網目及び隆起部を示す平面模式図である。図８は、本実施の形態に係る凹状網目及び隆起部を示す断面模式図である。
【００７０】
隆起部６１ｂの間隔Ｄは、凹状網目６１ａにより区切られ互いに最隣接する隆起部６１ｂの、隣接距離である。まず、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用し、下地層６０の第２主面６０ａ側からテクチャ６１を観察する。次に、図７に示すように、任意に最隣接する２つの隆起部６１ｂ−１、６１ｂ−２を選択する。そして、隆起部６１ｂ−１、６２ｂ−２に対して外接円１３１−１、１３１−２を設定し、その中心Ｏ１、Ｏ２同士の距離を、隆起部６１ｂの間隔Ｄとして定義する。隆起部の間隔Ｄは、任意に１０点の隆起部の間隔を測定し、それらを相加平均して与えられる。
【００７１】
間隔Ｄは、１００ｎｍ以上１８００ｎｍ以下であることが好ましい。１００ｎｍ以上であることで、隆起部６１ｂに寄せ集めた転位が、隆起部６１ｂを超えて凹状網目６１ａにも発生し、凹状網目６１ａの転位が増加することを抑制できる。よって、隆起部６１ｂの転位８２ａを凹状網目６１ａの転位８１ａに対して効果的に多くすることができる。この観点から、２５０ｎｍ以上がより好ましく、４５０ｎｍ以上が最も好ましい。また、１８００ｎｍ以下であることで、凹状網目６１ａの中央付近から隆起部６１ｂへと転位を追いやるときに、凹状網目６１ａの途中にて転位が生成してしまうことを抑制できる。よって、隆起部６１ｂの転位８２ａを凹状網目６１ａの転位８１ａに対して効果的に多くすることができる。この観点から、１５００ｎｍ以下がより好ましく、１２００ｎｍ以下が最も好ましい。
【００７２】
＜隆起部のアスペクト比＞
隆起部６１ｂのアスペクト比は、隆起部６１ｂの高さを、隆起部６１ｂの底部径にて除した値である。図８に示すように、隆起部６１ｂの高さは、凹状網目６１ａの底面を基準面とした隆起部６１ｂの頂点までの、Ｚ軸方向の距離ｂである。隆起部６１ｂの底部径は、凹状網目６１ａの底部１１０を基準面としたときに、当該基準面内における隆起部６１ｂの径である。なお、隆起部６１ｂの径は真円度が、０．５以上１以下が好ましい。即ち、径の外形が歪んでいることがある。この観点から、隆起部６１ｂの径は、隆起部６１ｂを隆起部６１ｂの頂点側から−Ｚ軸方向に観察した際の外形に対する外接円の径として定義でき、外接円の径は、上記間隔Ｄの定義にて説明した、隆起部６１ｂに対する外接円（図７中、１３１−１、１３１−２）の直径ａである。アスペクト比（ｂ／ａ）は、任意に１０点のアスペクト比を測定し、それらを相加平均化した値である。
【００７３】
隆起部６１ｂのアスペクト比（ｂ／ａ）は０．３以上５以下であることが好ましい。０．３以上であることにより、隆起部６１ｂへと寄せ集まる転位が、隆起部６１ｂを通過して隣接する凹状網目６１ａに生成することを抑制できる。即ち、隆起部６１ｂの転位を、凹状網目６１ａの転位に対して相対的に多くなるように制御できる。この観点から、０．５以上がより好ましい。一方で５以下であることで、隆起部６１ｂの内部にて転位が消失して下地層６０の第１主面６０ａに到達すべき転位が減少することを抑制できる。即ち、隆起部６１ｂの転位８２ａを、凹状網目６１ａの転位８１ａに対して相対的に多くなるように制御できる。この観点から、１．５以下がより好ましく、１．２以下が最も好ましい。
【００７４】
＜隆起部の配列＞
隆起部６１ｂを、下地層６０の第２主面６０ｂ側より観察した際の配列（以下、単に隆起部６１ｂの配列という）は特に限定されるものではないが、所定の規則性を有すると、隆起部６１ｂに転位を集中させる効果が向上するため、半導体への残留圧縮応力低減効果が増すと考えられる。以下、隆起部６１ｂの好ましい配列に関し、３つ説明する。
【００７５】
下地層６０を第２主面６０ｂからＳＥＭを使用し観察したときに、上述した隆起部６１ｂは所定の規則性を有すると好ましい。これにより、凹状網目６１ａの幾何学的な対称性が向上する。一方で、下地層６０の成長は、幾何学的に対象な成長が安定である。これにより、隆起部６１ｂに転位を集中させる効果が向上するため、半導体への残留圧縮応力低減効果が増すと考えられる。なお、基板を下地層６０に使用している場合は、基板を溶解除去、或いはレーザ除去した後に観察する。
【００７６】
隆起部６１ｂの位置は、隆起部６１ｂの中心位置により定義される。中心位置は、上記Ｄの定義にて記載した、隆起部６１ｂを第２主面６０ｂ側から観察したときの、隆起部６１ｂの外形に対する外接円（図７中、１３１−１、１３１−２）の中心（図７中、Ｏ１、Ｏ２）である。
【００７７】
隆起部６１ｂは、規則的に配列するとよい。これにより、凹状網目６１ａの線幅を、上述した範囲に制御しやすい。よって、隆起部６１ｂに転位を、効果的に寄せ集めることが可能となり、半導体への残留圧縮応力低減効果が増すと考えられる。
【００７８】
本実施の形態における規則的は、完全規則性から±１０％の変動を許容する。即ち、隆起部６１ｂが単一間隔Ｄにて規則的に配置された場合、全ての間隔Ｄが一定値である完全規則性から、平均値±１０％のばらつきを有する准規則性までを含むものとする。間隔Ｄは、隆起部６１ｂを定義した仮想円の中心間の距離である。准規則性と完全規則性のいずれを採用すべきかは、用途により異なるので限定されない。しかしながら、半導体層の成長と凹状網目６１ａのフィッティング性の向上という観点から、隆起部６１ｂの配列は、完全規則性に近い程好ましく、完全規則性であることが最も好ましい。これにより、隆起部６１ｂに転位を集中配置できる。よって、相対的に隆起部６１ｂの転位８２ａが、凹状網目６１ａの転位８１ａよりも多くなり、半導体への残留圧縮応力が低減すると考えられる。
【００７９】
規則性としては、例えば、隆起部６１ｂが格子配列されている場合が挙げられる。格子配列とは、例えば、六方格子又は四方格子のような格子構造の格子の位置（以下、格子点位置と呼ぶ）に隆起部６１ｂの位置が配置されていることを言う。
【００８０】
格子配列のうち、隆起部６１ｂの間隔Ｄが一定の場合を正格子配列と呼ぶ。例えば、六方格子又は四方格子の格子点位置に隆起部６１ｂが配置されている場合であって間隔Ｄが一定の場合、正方六方配列又は正四方配列と呼ぶ。
【００８１】
１つめの配列としては、隆起部６１ｂが、六方格子又は四方格子の格子点位置に設けられ、且つ、六方格子又は四方格子の格子間距離は、０％以上２５％以下の範囲で変動することが好ましい。
【００８２】
例えば、四方格子があって、その格子間距離がＰだとする。Ｐが一定値であれば正四方格子である。この場合、隆起部６１ｂは正四方配列し、隆起部６１ｂの間隔ＤはＰと一致する。
【００８３】
格子間距離Ｐがサイン波やコサイン波に相乗して増減を繰り返す場合、（Ｐの最大値−Ｐの最小値）／（Ｐの平均値）は０％以上２５％以下であることが好ましい。０％の場合は、増減がないと言えるので、正四方配列である。例えば、Ｐの最大値が５５０ｎｍ、Ｐの最小値が４５０ｎｍ、そしてＰの平均値が５００ｎｍであれば、２０％の変動と言える。
【００８４】
隆起部６１ｂは、このような増減を繰り返す間隔にて配置することができる。また、例えば、格子間距離Ｐの変動はステップ状であってもよい。即ち、Ｘ個の格子の間隔がＰｘで続くＹ個の格子の間隔がＰｙであってもよい。Ｘが２でＹが１であれば、（Ｐｘ、Ｐｘ、Ｐｙ）を１周期とした繰り返しが設けられることを意味する。
【００８５】
同様に、六方格子があって、その格子間距離がＰだとする。Ｐが一定値であれば正六方格子である。この場合、隆起部６１ｂは正六方配列し、隆起部６１ｂの間隔ＤはＰとなる。
【００８６】
格子間距離Ｐがサイン波やコサイン波に相乗して増減を繰り返す場合、（Ｐの最大値−Ｐの最小値）／（Ｐの平均値）は０％以上２５％以下である。この増減は、格子方向のみに設けられても、格子に垂直な方向に設けられてもよい。０％の場合は、増減がないと言えるので、正六方配列である。例えば、Ｐの最大値が５６０ｎｍ、Ｐの最小値が４４０ｎｍ、そしてＰの平均値が５００ｎｍであれば、２４％の変動と言える。
【００８７】
隆起部６１ｂは、このような増減を繰り返す間隔にて配置することができる。また、例えば、格子間距離の変動はステップ状であってもよい。即ち、Ｘ個の格子の間隔がＰｘで続くＹ個の格子の間隔がＰｙであってもよい。Ｘが５でＹが２であれば、（Ｐｘ、Ｐｘ、Ｐｘ、Ｐｘ、Ｐｘ、Ｐｙ、Ｐｙ）を１周期とした繰り返しが設けられることを意味する。
【００８８】
格子間距離Ｐが０％以上２５％以下の範囲で変動する、六方格子又は四方格子の格子点位置に隆起部６１ｂが設けられることで、網目の幾何学的な対称性が向上し、幾何学的に対象な成長が安定である半導体層の成長とマッチングし、隆起部６１ｂに転位を集中配置できる。これにより、相対的に隆起部６１ｂの転位８２ａが、凹状網目６１ａの転位８１ａよりも多くなり、半導体への残留圧縮応力が低減すると考えられる。この観点から、隆起部６１ｂの変動は５％以上２５％以下がより好ましく、１０％以上２５％以下が最も好ましい。
【００８９】
２つめの配列としては、隆起部６１ｂが、六方格子又は四方格子の格子点位置のうち１％以上２５％以下を不規則に省いた格子点位置に設けられることが好ましい。
【００９０】
この配列の場合、上述の１つめの配列に比べ、部分的に、凹状網目６１ａの大きな交点を配置できる。この大きな交点は、下地層６０の成長速度をより加速させ、横方向（ＸＹ方向）の下地層６０の成長を加速する。よって、隆起部６１ｂに対し転位が集まる効果が増し、半導体層への残留圧縮応力がより低減する。
【００９１】
例えば、四方格子を想定し、四方格子の格子点を任意に１％以上２５％以下の割合で不規則に間引くことができる。この任意に間引かれた四方格子の、残存した格子点位置に隆起部６１ｂが設けられる。図９は、本実施の形態に係る隆起部が格子配列されている場合における格子点を不規則に間引いた状態を示す模式図である。図９中の黒点が格子点であって、隆起部６１ｂの配置される点を示している。なお、図９中、凹状網目６１ａや隆起部６１ｂの大きさ、形状は反映させていない。
【００９２】
例えば、四方格子のある１軸上に着目したときに、（隆起部６１ｂ、隆起部６１ｂ、隆起部６１ｂ、隆起部６１ｂ、隆起部６１ｂ、隆起部６１ｂ、隆起部６１ｂ、…）と、隆起部６１ｂが四方格子の格子点位置に全て設けられるのではなく、（隆起部６１ｂ、隆起部６１ｂ、凹状網目６１ａ、隆起部６１ｂ、隆起部６１ｂ、隆起部６１ｂ、凹状網目６１ａ、…）といったように、四方格子の配列からみれば本来隆起部６１ｂが設けられる箇所に、凹状網目６１ａを配置できる。この割合が１％以上２５％以下である。
【００９３】
同様に、六方格子を想定し、六方格子の格子点を任意に１％以上２５％以下の割合で不規則に間引くことができる。この任意に間引かれた六方格子の、残存した格子点位置に隆起部６１ｂが設けられる。図１０は、本実施の形態に係る隆起部が格子配列されている場合における格子点を不規則に間引いた状態を示す模式図である。図１０中の黒点が格子点であって、隆起部６１ｂの配置される点を示している。なお、図１０中、凹状網目６１ａや隆起部６１ｂの大きさ、形状は反映させていない。
【００９４】
例えば、六方格子のある１軸上に着目したときに、（隆起部６１ｂ、隆起部６１ｂ、隆起部６１ｂ、隆起部６１ｂ、隆起部６１ｂ、隆起部６１ｂ、隆起部６１ｂ、…）と、隆起部６１ｂが六方格子の格子点位置に全て設けられるのではなく、（凹状網目６１ａ、隆起部６１ｂ、凹状網目６１ａ、隆起部６１ｂ、隆起部６１ｂ、隆起部６１ｂ、凹状網目６１ａ、…）といったように、六方格子の配列からみれば本来隆起部６１ｂが設けられる箇所に、凹状網目６１ａを配置できる。この割合が１％以上２５％以下である。
【００９５】
隆起部６１ｂが、六方格子又は四方格子の格子点位置のうち１％以上２５％以下を不規則に省いた格子点位置に設けられることで、凹状網目６１ｂの幾何学的な対称性を維持したまま、凹状網目６１ａの存在割合を向上させることができる。増加した大きな凹状網目６１ａの交点における下地層６０の成長速度は速い。即ち、幾何学的に対象な成長が安定である下地層６０の成長に関し、横方向への成長が加速され、隆起部６１ｂに転位を集中させる効果が増すといえる。この観点から、間引く割合は５％以上２５％以下がより好ましく、１０％以上２５％以下が最も好ましい。
【００９６】
３つめの配列は、隆起部６１ａが、六方格子又は四方格子の格子点位置のうち１％以上２５％以下を規則的に省いた前記格子点位置に設けられることが好ましい。
【００９７】
規則的な格子点の省き方は、省く点の規則性として、例えば、正三角格子の格子点位置、正四方格子の格子点位置、正六方格子の格子点位置、斜方格子（菱形格子）の格子点位置、矩形格子の格子点位置、歪斜格子の格子点位置、正六角形の単位格子が互いに辺としてのみ重なり最密充填した格子の格子点位置、及び、互いに平行なライン状の配列が挙げられる。特に、正三角格子の格子点位置、正六方格子の格子点位置、正六角形の単位格子が互いに辺としてのみ重なり最密充填した格子の格子点位置、及び、ライン状配列がより好ましい。これらの場合、幾何学的に対称な成長が安定である半導体層の成長に対し、凹状網目６１ａのフィッティング性をより向上させることができる。よって、隆起部６１ｂに転位を集中配置できる。結果的に、相対的に隆起部６１ｂの転位８２ａが、凹状網目６１ａの転位８１ａよりも多くなり、半導体への残留圧縮応力が低減すると考えられる。
【００９８】
図１１〜図１６は、本実施の形態に係る隆起部の配置される格子点の、規則的な間引き方を示す模式図である。即ち、図１１〜図１６は、間引く点の規則性を示している。図１１〜図１６に示される格子点の規則性に則って、六方格子又は四方格子の格子点位置から格子点を省き、残った格子点位置に隆起部６１ｂを配置する。即ち、図１１〜図１６には、隆起部６１ｂ及び凹状網目６１ａは図示されていない。図１１には、正三角格子の格子点及び正六角格子の格子点位置を、図１２には、正四方格子の格子点位置を、図１３には、菱形格子の格子点位置を、図１４には、歪斜格子の格子点位置を、図１５には、矩形格子の格子点位置を、図１６には、正六角形の単位格子が互いに辺としてのみ重なり最密充填した格子の格子点位置を、それぞれ示している。
【００９９】
この配列により、上述の２つめの配列よりも更に、隆起部６１ｂの転位を増加させ、残留圧縮応力を低減できると考えられる。これは、増加する凹状網目６１ａの大きな交点が、幾何学的に配置することから、下地層６０の横方向の成長をより一層加速できると推察されるためである。
【０１００】
例えば、四方格子を想定し、四方格子の格子点を１％以上２５％以下の割合で間引くことができる。この間引き方は、間引いた格子点位置のみを抽出したときに、その配列が上述した配列（図１１〜図１６）になるようにする。間引かれた四方格子の、残存した格子点位置に隆起部６１ｂが設けられる。例えば、格子間距離が５００ｎｍの四方格子から、間隔を３０００ｎｍとして四方配列状に又は六方配列状に格子点を間引くことができる。換言すれば、間隔が３０００ｎｍの四方配列又は六方配列状に間引かれた格子点位置には、凹状網目６１ａが設けられる。
【０１０１】
同様に、六方格子を想定し、六方格子の格子点を１％以上２５％以下の割合で間引くことができる。この間引き方は、間引いた格子点位置のみを抽出したときに、その配列が上述した配列（図１１〜図１６）になるようにする。間引かれた六方格子の、残存した格子点位置に隆起部６１ｂが設けられる。例えば、格子間距離が５００ｎｍの六方格子から、間隔を２０００ｎｍとして四方配列状又六方配列状に格子点を間引くことができる。換言すれば、間隔が２０００ｎｍの四方配列又は六方配列状に間引かれた格子点位置には、凹状網目６１ａが設けられる
【０１０２】
図１７〜図２１は、本実施の形態に係る隆起部の配置される規則的に間引かれた格子点を示す模式図である。なお、図１７〜図２１は、配置する場所（配列）を示すものであり、隆起部６１ｂ及び凹状網目６１ａの大きさは反映させていない。図１７〜図２１において、白丸が隆起部６１ｂの配置される位置を示す。黒丸の位置は、隆起部６１ｂが間引かれた部分であり、凹状網目６１ａが配置される。
【０１０３】
図１７Ａ〜図１７Ｄは、六方格子の格子点位置から、正六角形の単位格子が互いに辺としてのみ重なり最密充填した格子の格子点位置を間引いた状態で、且つ、元の格子の六角形の方向と、間引かれる格子の六角形の方向が同じ場合を示す。図１７Ａ〜図１７Ｄは、間引く点の密度が異なる。間引く密度の高い順番に、図１７Ｄ、図１７Ａ、図１７Ｂ、図１７Ｃである。
【０１０４】
図１８は、六方格子の格子点位置から、正六角形の単位格子が互いに辺としてのみ重なり最密充填した格子の格子点位置を間引いた状態で、且つ、元の格子の六角形の方向と、間引かれる格子の六角形の方向が異なる場合を示す。
【０１０５】
図１９は、六方格子の格子点位置から、正三角格子の格子点位置を間引いた状態で、且つ、元の格子の六角形の方向と、６つの正三角形の集合により作られる正六角形の方向が異なる場合を示す。
【０１０６】
図２０Ａ及び図２０Ｂは、六方格子の格子点位置から、正六角形の単位格子が互いに辺としてのみ重なり最密充填した格子の格子点位置を間引いた場合を示す。図２０Ａ及び図２０Ｂは、間引く点の密度が異なる。図２０Ｂの方が、高い密度で格子点を間引いている。
【０１０７】
図２１Ａ及び図２１Ｂは、六方格子の格子点位置から、ラインアンドスペース格子の格子点位置を間引いた場合を示す。図２１Ａと図２１Ｂと、では間引く格子点の密度が異なる。図２１Ｂの方が、高い密度で間引いている。図２１Ｂは、間引かれる格子点近傍における六方格子の格子間距離の変化が大きい。より具体的には、間引かれる格子点近傍では、格子間距離が狭くなっている。
【０１０８】
隆起部６１ｂが、六方格子又は四方格子の格子点位置のうち１％以上２５％以下を規則的に省いた格子点位置に設けられることで、凹状網目６１ａの大きな交点の幾何学的な対称性が向上し、幾何学的に対象な成長が安定である半導体層の成長を加速する。そして、隆起部６１ｂに対する転位の集まりを促進でき、半導体層への残留圧縮応力が低減すると考えられる。この観点から、間引く割合は５％以上２５％以下がより好ましく、１０％以上２５％以下が最も好ましい。
【実施例】
【０１０９】
以下、本発明について、実施例に基づき更に詳述するが、これらは説明のために記述されるものであって、本発明の範囲が下記実施例に限定されるものではない。
【０１１０】
テクスチャ基板を作製し、テクスチャ基板にＣＶＤ成膜を行い、下地層を形成した。その後、積層構造体を製膜し、電極を形成し、ＬＥＤとした。
【０１１１】
＜テクスチャ基板の作製＞
まず、テクスチャ基板を作製した。テクスチャ基板のテクスチャは、２層レジストテクスチャシートを使用して作製した。２層レジストテクスチャシートについては後述する。４インチの片面鏡面のｃ面サファイアを準備し、洗浄した。続いて、サファイア基板を１２０℃のヒートテーブル上に配置した。次に、２層レジストテクスチャシートを、１２０℃に加温したラミネートロールを使用して、サファイア基板に貼り合わせた。貼り合わせは、０．５ＭＰａの圧力で、線速５０ｍｍ／秒にて行った。２層レジストテクスチャシートの貼り合わせられたサファイア基板に対して、サファイア基板越しに紫外線を照射した。紫外線は、波長３６５ｎｍのＵＶ−ＬＥＤ光源より照射されたもので、積算光量が１５００ｍＪ／ｃｍ２になるように設定した。次に、１２０℃に加熱した２枚の並行平板で、２層レジストテクスチャシートとサファイア基板を挟み込んだ。挟み込みの圧力は０．３ＭＰａとし、時間は１０秒とした。続いて、空冷にて室温まで冷却し、２層レジストテクスチャシートをサファイア基板より、５０ｍｍ／秒の速度で剥離した。以上の操作により、サファイア基板の主面上に、２層レジスト層を転写付与した。レジスト層の表面にはテクスチャが設けられている。このテクスチャの形状及び配列、２層レジストの層構成、そして以下に記載のドライエッチング条件によりテクスチャを制御した。
【０１１２】
＜２層レジストテクスチャシート＞
２層レジストテクスチャシートは、貼合操作及び剥離操作で、ウェハ上に加工マスクを転写付与できる成形体である。構成としては、テクスチャシート、第１レジスト、及び第２レジストである。テクスチャシートは、表面にテクスチャを有し、テクスチャの凹部の内部に、第１レジストが充填される。そして、テクスチャシートのテクスチャと第１レジストと、を平坦化するように第２レジストが配置される。
【０１１３】
まず、テクスチャシートを、ロール・ツー・ロールの光ナノインプリント法を適用して、製造した。幅は５００ｍｍ、長さは１８０ｍである。層構成としては、厚み５０μｍのＰＥＴフィルムの易接着面上に厚み１．１μｍの転写層があり、転写層の表面に光ナノインプリント法にて転写されたテクスチャがある。また、テクスチャシートのテクスチャ面に対する水滴の接触角は１４０°〜１５３°の間であった。
【０１１４】
次に、テクスチャシートのテクスチャに対して、第１レジストを、ダイコート法にて成膜した。第１レジストは、アクリロイル基を有する修飾材にて修飾されたジルコニウム粒子と光重合開始剤である。第１レジストを、１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロペンタン、ハイドロフルオロエーテル（Ｃ４Ｆ９ＯＣＨ３）、アニソール及びプロピレングリコールモノメチルエーテルから成る混合溶剤にとかし、塗布液とした。ダイコート法にて塗布する際に、ダイリップの上流側を減圧した。塗布の速度は５ｍ／分とし、吐出量を制御することで、第１レジストの充填量を制御した。塗布後、１２０℃のエアを吹き付け乾燥させ、その後、巻き取り回収した。
【０１１５】
次に、第１レジストの充填されたテクスチャシートに対して、第２レジストを成膜した。成膜方法は、第１レジストの場合と同様に行った。第２レジストは、アクリロイル基を側鎖に具備するノボラック樹脂であり、表面張力が２５．０ｍＮ／ｍ以下の溶剤にて希釈し、塗液とした。乾燥は、１０５℃にて行った。乾燥後、ヘーズ（濁度）が１０％以下のＰＥ／ＥＶＡ保護フィルムを貼り合わせ、巻き取り、回収した。第２レジストが、テクスチャシートのテクスチャ及び第１レジストを平坦化するように成膜できていることを、ＳＥＭを利用し確認した。
【０１１６】
製造した２層レジストテクスチャシートを使用して、既に説明したように、サファイアの主面上に、第１レジスト及び第２レジストからなる２層レジスト層を転写付与した。次に、レジスト層を加工するエッチングと、サファイア基板を加工するエッチングを同一チャンバー内で連続して行った。レジスト層のエッチングには、酸素ガスを使用した。ここでは、第１レジストが第２レジストのエッチングマスクとして機能し、第２レジストをサファイア基板の主面が部分的に露出するまでエッチングする。エッチング条件は、処理ガス圧１Ｐａ、処理電力３００Ｗの条件とした。続いて、ＢＣｌ３ガスとＣｌ２ガスと、の混合ガスを使用した反応性イオンエッチングを行い、サファイア基板をエッチングした。ここでは、第２レジストをエッチングマスクとして、サファイア基板をエッチングした。処理条件としては、ＩＣＰ：１５０Ｗ、ＢＩＡＳ：５０Ｗ、圧力０．２Ｐａとした。
【０１１７】
エッチング加工したサファイア基板（以下、テクスチャ基板）を取り出し、硫酸及び過酸化水素水を２：１の重量比にて混合したＳＰＭ溶液にて洗浄した。処理液の温度は、１００℃以上に制御した。以上操作を経て、テクスチャ基板を製造した。
【０１１８】
製造したテクスチャ基板の種類は、実施例用に５つ、比較例用に３つである。実施例用に準備したテクスチャ基板のテクスチャの概要は以下の通りであり、ＳＥＭ用い確認した。まず、テクスチャは凸状の網目と、当該網目により離間される陥没部と、から構成される。凸状の網目の頂面は、加工前のサファイアの主面である。即ち、凸状の網目の頂面を基準として、陥没部は、基板の厚み方向に凹んでいる。凸状の網目は、頂部よりも底部の方が、線幅が広い。
【０１１９】
以上操作を経て、テクスチャ基板を製造した。なお、テクスチャは、２層レジストテクスチャシートのテクスチャ、第１レジストの充填量、第２レジストの膜厚により適宜調整した。
【０１２０】
製造したテクスチャ基板に対して、ＣＶＤ工程を適用し、ＬＥＤを製造した。まず、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）の低温成長バッファ層を、２００Å成膜した。次に、アンドープのＧａＮを、１１００〜１２００℃の温度で、Ｖ／ＩＩＩ比を２４０〜２８０の間で、そして、アンモニア流量を１９０〜２２０の間で成膜した。また、成膜圧力を４００〜６００Ｔｏｒｒから１５０〜２５０Ｔｏｒｒへと、成膜途中で切り替え、下地層の平坦性を向上させた。総転位数を調整すると共に、隆起部の転位と凹状網目の転位の割振を実施した。この低温成長バッファ層とアンドープのＧａＮが、下地層に相当する。続いて、ｎ型ＧａＮ層として、ＳｉドープのＧａＮを成膜した。続いて、歪吸収層を設けた。その後、発光層として、多重量子井戸の活性層を成膜した。発光層は、井戸層とアンドープのＩｎＧａＮ及びＳｉドープのＧａＮより構成される障壁層と、から構成した。また、それぞれの膜厚を２５Å及び１３０Åとし、井戸層が６層、障壁層が７層となるように交互に積層した。発光層の上に、エレクトロブロッキング層を含むようにＭｇドープのＡｌＧａＮ、アンドープのＧａＮ、ＭｇドープのＧａＮを積層した。続いて、ＩＴＯを成膜し、エッチング加工した後に電極パッドを取り付けた。
【０１２１】
転位は、透過型電子顕微鏡を使用し断面観察を実施し、測定した。なお、透過型電子顕微鏡の観察倍率は、下地層の隆起部が、観察像内に１０個観察される倍率とした。データとしては、ｎ＝１０で測定し、平均化した。また、隆起部の転位と凹状網目の転位はそれぞれ、転位密度に換算した。
【０１２２】
半導体層への圧縮応力はマイクロラマン測定（ｍｉｃｒｏ−Ｒａｍａｎ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）により、測定した。室温下におけるマイクロラマン測定を実施し、ラマンシフト値とＧａＮ  Ｅ２（ｈｉｇｈ）に対する半値幅を記録した。Ｅ２（ｈｉｇｈ）位置におけるフォノンの周波数に対するは、理想的なＧａＮにおいて５６７．６ｃｍ−１とした。また、Ｅ２（ｈｉｇｈ）ｍｏｄｅのラマンシフト値から、残留圧縮応力を計算した。ここで、残留圧縮応力値は、マイクロラマン測定結果からの出力までにとどめた。これは、ＧａＮに対する弾性率やポアソン比を適用し実数に換算したとしても、マイクロラマン測定結果から得られる出力内での相対関係と、変わらないためである。
【０１２３】
表１に、実施例１〜実施例５及び比較例１〜比較例３を示した。
【０１２４】
【表１】
2017073510.tif 000003
【０１２５】
表１には、下地層の具備するテクスチャの種類、転位の状態、そして評価結果としての残留圧縮応力に係る情報を記載した。
【０１２６】
実施例１〜実施例５では、下地層のテクスチャは、凹状の網目であり、網目により互いに離間するように隆起部が配置されている。そして、隆起部の転位は、凹状網目の転位に比べ多くなるように成膜されている。比較例１では、実施例に比べて転位の情報が主に異なり、隆起部の転位が、凹状網目の転位に比べ少なくなるように成膜されている。比較例２及び比較例３では、実施例に比べ、テクスチャの構造が主に異なり、凸状の網目と、凸状の網目により互いに離間されるように配置された陥没部を有する。
【０１２７】
実施例１で作製した半導体発光素子の下地層が有するテクスチャは次の通りである。凹状網目が形成され、凹状網目により隆起部が互いに離間されるように配置されている。凹状網目の底部線幅は、８０ｎｍであった。隆起部は、正六方格子の格子点位置に配置されており、その間隔は５００ｎｍである。また、隆起部のアスペクトは０．６である。下地層に関し、隆起部の転位は１．５１×１０８／ｃｍ２であり、凹状網目の転位は６．８８×１０７／ｃｍ２であり、隆起部の転位は凹状網目の転位に比べ２．２倍の配置されている。
【０１２８】
実施例２で作製した半導体発光素子の下地層が有するテクスチャは次の通りである。凹状網目が形成され、凹状網目により隆起部が互いに離間されるように配置されている。凹状網目の底部線幅は、１２０ｎｍであった。隆起部は、正六方格子の格子点位置に配置されており、その間隔は７００ｎｍである。また、隆起部のアスペクトは０．７である。下地層に関し、隆起部の転位は１．４３×１０８／ｃｍ２であり、凹状網目の転位は５．７１×１０７／ｃｍ２であり、隆起部の転位は凹状網目の転位に比べ２．５倍の配置されている。
【０１２９】
実施例３で作製した半導体発光素子の下地層が有するテクスチャは次の通りである。凹状網目が形成され、凹状網目により隆起部が互いに離間されるように配置されている。凹状網目の底部線幅は、１５０ｎｍであった。隆起部は、正六方格子の格子点位置に配置されており、その間隔は９００ｎｍである。また、隆起部のアスペクトは０．６である。下地層に関し、隆起部の転位は７．５６×１０７／ｃｍ２であり、凹状網目の転位は２．４４×１０７／ｃｍ２であり、隆起部の転位は凹状網目の転位に比べ３．１倍の配置されている。
【０１３０】
実施例４で作製した半導体発光素子の下地層が有するテクスチャは次の通りである。凹状網目が形成され、凹状網目により隆起部が互いに離間されるように配置されている。凹状網目の底部線幅は、１２０ｎｍであった。隆起部は、格子点間距離が周期的に変化する六方格子の格子点位置に配置されている。格子点間距離は、六方格子の最短格子点間距離の方向である３軸に対して、いずれも周期６０００ｎｍで変調している。変調は、最大間隔が５５０ｎｍ、最小間隔が４５０ｎｍ、平均間隔が５００ｎｍであり、周期６０００ｎｍを一単位とした変調である。即ち、平均格子間距離が５００ｎｍの六方格子が、６０００ｎｍの大きな周期にて六方配列状に変調されている。また、隆起部のアスペクトは０．７である。下地層に関し、隆起部の転位は１．１２×１０８／ｃｍ２であり、凹状網目の転位は３．８５×１０７／ｃｍ２であり、隆起部の転位は凹状網目の転位に比べ２．９の配置されている。
【０１３１】
実施例５で作製した半導体発光素子の下地層が有するテクスチャは次の通りである。凹状網目が形成され、凹状網目により隆起部が互いに離間されるように配置されている。凹状網目の底部線幅は、１２０ｎｍであった。隆起部は、部分的に間引かれた正六方格子の格子点位置に配置されている。間引かれた点は、正三角形格子の格子点位置に相当する。即ち、六方格子の格子点位置から、正三角格子の格子点位置を間引き、残った格子点に隆起部が配置されている。元の格子の六角形の方向と、６つの正三角形の集合により作られる正六角形の方向は異なっていた。隆起部の間隔Ｄは、５００ｎｍであった。また、間引いた点の間隔は、１７３２ｎｍであった。即ち、間隔が１７３２ｎｍの正三角格子の格子点位置には隆起部６１ｂは配置されず、代わりに凹状網目が配置されている。そして、隆起部６１ｂは、間隔Dが５００ｎｍの正六方格子の格子点位置に配置されている。また、隆起部のアスペクトは０．７である。下地層に関し、隆起部の転位は７．７８×１０７／ｃｍ２であり、凹状網目の転位は２．２２×１０７／ｃｍ２であり、隆起部の転位は凹状網目の転位に比べ３．５倍の配置されている。
【０１３２】
比較例１で作製した半導体発光素子の下地層が有するテクスチャは次の通りである。凹状網目が形成され、凹状網目により隆起部が互いに離間されるように配置されている。凹状網目の底部線幅は、３８０ｎｍであった。隆起部は、正六方格子の格子点位置に配置されており、その間隔は５００ｎｍである。また、隆起部のアスペクトは０．４である。下地層に関し、隆起部の転位は１．４３×１０８／ｃｍ２であり、凹状網目の転位は３．５７×１０７／ｃｍ２であり、隆起部の転位は凹状網目の転位に比べ０．４倍の配置されている。
【０１３３】
比較例２で作製した半導体発光素子の下地層が有するテクスチャは次の通りである。凸状の網目が形成され、凸状網目により互いに離間されるように陥没部が配置されている。凸状網目の頂部線幅は、５０ｍであった。陥没部は、正六方格子の格子点位置に配置されており、その間隔は５００ｎｍである。また、陥没部のアスペクトは０．７である。
【０１３４】
比較例３で作製した半導体発光素子の下地層が有するテクスチャは次の通りである。凸状の網目が形成され、凸状網目により互いに離間されるように陥没部が配置されている。凸状網目の頂部線幅は、６０ｍであった。陥没部は、正六方格子の格子点位置に配置されており、その間隔は７００ｎｍである。また、陥没部のアスペクトは０．７である。
【０１３５】
表１に関し、評価結果の残留圧縮応力の「対比較例１」は、マイクロラマン測定より導出した圧縮応力の逆数の比率である。即ち、比較例１に対して数値が大きい程、残留圧縮応力が低減していることを意味する。
【０１３６】
比較例１及び実施例１〜実施例５から、下地層の具備するテクスチャは同じ凹状網目と隆起部であっても、転位の割り振り方により、半導体への圧縮応力が大きくことなり、実施例のように、隆起部に多く転位を割り振ることで、残留圧縮応力を低減できていることがわかる。隆起部は互いに孤立しているため、残留圧縮応力を分散化できないが、隆起部に下地層の第１主面にまで到達する転位を多く配置することで、転位により下地層内部の残留圧縮応力を軽減できたためと、考えられる。
【０１３７】
比較例２及び比較例３と実施例と、から、下地層の具備するテクスチャの網目の状態により、半導体への残留圧縮応力が大きくことなり、実施例のように、凹状網目と隆起部によりテクスチャが形成されることで、圧縮応力を低減できていることがわかる。凹状網目は２次元的に広がっているため、凹状網目を起点とした下地層に対する残留圧縮応力が、２次元的な広がりにより分散し、軽減したためと推定される。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明は、テクスチャを有する半導体発光素子に有用である。
【符号の説明】
【０１３９】
６０  下地層
６０ａ  第１主面
６０ｂ  第２主面
６１  テクスチャ
６１ａ  凹状網目
６１ｂ  隆起部
８１  凹状網目に繋がる転位
８１ａ  凹状網目の転位
８２  隆起部に繋がる転位
８２ａ  隆起部の転位
１００  半導体発光素子
【図１】
2017073510.tif 000004
【図２】
2017073510.tif 000005
【図３】
2017073510.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017073510.tif 000010
【図８】
2017073510.tif 000011
【図９】
2017073510.tif 000012
【図１０】
2017073510.tif 000013
【図１１】
2017073510.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2017073510.tif 000018
【図１６】
2017073510.tif 000019
【図１７】
2017073510.tif 000020
【図１８】
2017073510.tif 000021
【図１９】
2017073510.tif 000022
【図２０】
2017073510.tif 000023
【図２１】
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