(57)【要約】【課題】高品質かつ低コストで、光取り出し効率が高い窒化物半導体発光ダイオードを提供する。【解決手段】異種基板１と、第１のIII族窒化物半導体層２と、酸化物又は窒化物で構成され、周期的なパターンを形成したマスク３と、マスク３越しに第１のIII族窒化物半導体層２の上にエピタキシャル成長した第２のIII族窒化物半導体層４と、第１の導電型窒化物半導体層１１、第２の導電型窒化物半導体層１３及び電極１４、１５を有する発光構造１０と、を有し、発光構造１０の発光波長をλとすると、マスク３のパターンの周期は０．８５λ以上１．１５λ以下であり、パターンが周期性を備える方向のマスク３の幅は０．２５λ以上０．６０λ以下であり、マスク３の厚さは０．１５λ以上０．７０λ以下、又は、１．２５λ以上１．８０λ以下である窒化物半導体発光ダイオード１００。【選択図】図１
2017038006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
III族窒化物半導体と異なる材料で構成された異種基板と、
前記異種基板の上に位置する第１のIII族窒化物半導体層と、
前記第１のIII族窒化物半導体層の上に位置し、酸化物又は窒化物で構成され、周期的なパターンを形成したマスクと、
前記マスク越しに、前記第１のIII族窒化物半導体層の上にエピタキシャル成長した第２のIII族窒化物半導体層と、
前記第２のIII族窒化物半導体層の上に位置し、ｎ型のIII族窒化物半導体層、ｐ型のIII族窒化物半導体層、及び電極を有する発光構造と、
を有し、
前記発光構造の発光波長をλとすると、
前記マスクの前記パターンの周期は、０．８５λ以上１．１５λ以下であり、
前記パターンが周期性を備える方向の前記マスクの幅は、０．２５λ以上０．６０λ以下であり、
前記マスクの厚さは、０．１５λ以上０．７０λ以下、又は、１．２５λ以上１．８０λ以下である窒化物半導体発光ダイオード。
【請求項２】
請求項１に記載の窒化物半導体発光ダイオードにおいて、
前記マスクの側面が、前記異種基板と前記第１のIII族窒化物半導体層との界面に対して垂直でない窒化物半導体発光ダイオード。
【請求項３】
請求項２に記載の窒化物半導体発光ダイオードにおいて、
前記マスクの厚さは、１．２５λ以上１．８０λ以下である窒化物半導体発光ダイオード。
【請求項４】
請求項１に記載の窒化物半導体発光ダイオードにおいて、
前記マスクの側面が、前記異種基板と前記第１のIII族窒化物半導体層との界面に対して垂直であり、
前記マスクの厚さは、０．１５λ以上０．７０λ以下である窒化物半導体発光ダイオード。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光ダイオードにおいて、
前記第１のIII族窒化物半導体層の厚さは、０．１μｍ以上２μｍ以下である窒化物半導体発光ダイオード。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光ダイオードにおいて、
前記発光構造は、青色光を発光し、
前記マスクの前記パターンの周期は、３８２．５ｎｍ以上５１７．５ｎｍ以下であり、
前記パターンが周期性を備える方向の前記マスクの幅は、１１２．５ｎｍ以上２７０．０ｎｍ以下であり、
前記マスクの厚さは、６７．５ｎｍ以上３１５．０ｎｍ以下、又は、５６２．５ｎｍ以上８１０．０ｎｍ以下である窒化物半導体発光ダイオード。
【請求項７】
異種基板の上に第１のIII族窒化物半導体層を形成する第１の工程と、
前記第１のIII族窒化物半導体層の上に、酸化物又は窒化物で構成され、周期的なパターンを形成したマスクを形成する第２の工程と、
前記第１のIII族窒化物半導体層の上に、前記マスク越しに、III族窒化物半導体をエピタキシャル成長し、第２のIII族窒化物半導体層を形成する第３の工程と、
前記第２のIII族窒化物半導体層の上に、ｎ型のIII族窒化物半導体層、ｐ型のIII族窒化物半導体層、及び電極を有する発光構造を形成する第４の工程と、
を有し、
前記第２の工程では、
前記発光構造の発光波長をλとすると、
前記パターンの周期が、０．８５λ以上１．１５λ以下であり、
前記パターンが周期性を備える方向の幅は、０．２５λ以上０．６０λ以下であり、
厚さは、０．１５λ以上０．７０λ以下、又は、１．２５λ以上１．８０λ以下である前記マスクを形成する窒化物半導体発光ダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体発光ダイオード及び窒化物半導体発光ダイオードの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、窒化物半導体発光ダイオードが開示されている。当該窒化物半導体発光ダイオードは、サファイア基板上に、第１のアンドープＧａＮ層、ＳｉＯ２よりなるマスク、第２のアンドープＧａＮ層、ｎ型層、活性層及びｐ型層をこの順に積層している。実施例の開示によれば、第１のアンドープＧａＮ層の厚さは５μｍ、マスクの厚さは０．１μｍ、マスクのストライプ幅は１５μｍ、マスクのストライプ間隔（窓部）は５μｍ、第２のアンドープ層の厚さは１０μｍである。
【０００３】
特許文献２に、窒化物半導体発光ダイオードが開示されている。当該窒化物半導体発光ダイオードは、窒化物半導体からなる基板上に、第１導電型窒化物半導体層、活性層及び第２導電型窒化物半導体層を積層している。すなわち、サファイア基板を用いていない。このため、サファイア基板と窒化物半導体層との界面での光の反射による光取り出し効率の低下が抑制される。また、当該窒化物半導体発光ダイオードは、窒化物半導体からなる基板の下面に光の進行方向を変える凹凸を形成することで、光取り出し効率を改善している。
【０００４】
特許文献３乃至６に、窒化物半導体層を有するテンプレート基板の製造方法が開示されている。これらの製造方法では、サファイア基板等の異種基板上に窒化物半導体層を形成後、その上に、パターン周期及びマスク幅がナノメートル単位であるマスクを形成する。そして、窒化物半導体層の上に、マスク越しに、窒化物半導体をエピタキシャル成長する。なお、特許文献３乃至６いずれにおいても、異種基板上に直接マスクを形成してもよいことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３５１２号公報
【特許文献２】国際公開第２０１０／１５０８０９号
【特許文献３】特開２０１４−７６９２８号公報
【特許文献４】特開２０１４−７６９２９号公報
【特許文献５】特開２０１４−７８６５２号公報
【特許文献６】特開２０１４−７８６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高品質かつ低コストで、光取り出し効率が高い窒化物半導体発光ダイオードが求められている。
【０００７】
III族窒化物半導体を横方向成長させるためのマスクの開口の配置位置、形状、大きさは、III族窒化物半導体層の品質に影響を及ぼし得る。例えば、開口の大きさ、配置位置、形状等により、III族窒化物半導体層に生じる転位密度を制御できる場合がある。マスクの周期及び幅がマイクロメートル単位である特許文献１に記載の技術の場合、マスクパターンの自由度が小さいため、開口の大きさ、配置位置、形状等を所望の状態にできない状況が発生し得る。結果、III族窒化物半導体層の品質が不十分になり、窒化物半導体発光ダイオードの品質にも影響を及ぼし得る。
【０００８】
特許文献２に記載の技術の場合、サファイア基板に代えて窒化物半導体からなる基板を用いるため、高コストとなる。また、光の進行方向を変えるために、その機能のみを有する凹凸を窒化物半導体からなる基板の下面に形成している。このため、その分、製造コストが増加する。
【０００９】
特許文献３乃至６は、窒化物半導体発光ダイオードの光取り出し効率に関する技術思想を開示していない。
【００１０】
本発明は、高品質かつ低コストで、光取り出し効率が高い窒化物半導体発光ダイオードを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、
III族窒化物半導体と異なる材料で構成された異種基板と、
前記異種基板の上に位置する第１のIII族窒化物半導体層と、
前記第１のIII族窒化物半導体層の上に位置し、酸化物又は窒化物で構成され、周期的なパターンを形成したマスクと、
前記マスク越しに、前記第１のIII族窒化物半導体層の上にエピタキシャル成長した第２のIII族窒化物半導体層と、
前記第２のIII族窒化物半導体層の上に位置し、ｎ型のIII族窒化物半導体層、ｐ型のIII族窒化物半導体層、及び電極を有する発光構造と、
を有し、
前記発光構造の発光波長をλとすると、
前記マスクの前記パターンの周期は、０．８５λ以上１．１５λ以下であり、
前記パターンが周期性を備える方向の前記マスクの幅は、０．２５λ以上０．６０λ以下であり、
前記マスクの厚さは、０．１５λ以上０．７０λ以下、又は、１．２５λ以上１．８０λ以下である窒化物半導体発光ダイオードが提供される。
【００１２】
また、本発明によれば、
異種基板の上に第１のIII族窒化物半導体層を形成する第１の工程と、
前記第１のIII族窒化物半導体層の上に、酸化物又は窒化物で構成され、周期的なパターンを形成したマスクを形成する第２の工程と、
前記第１のIII族窒化物半導体層の上に、前記マスク越しに、III族窒化物半導体をエピタキシャル成長し、第２のIII族窒化物半導体層を形成する第３の工程と、
前記第２のIII族窒化物半導体層の上に、ｎ型のIII族窒化物半導体層、ｐ型のIII族窒化物半導体層、及び電極を有する発光構造を形成する第４の工程と、
を有し、
前記第２の工程では、
前記発光構造の発光波長をλとすると、
前記マスクの前記パターンの周期は、０．８５λ以上１．１５λ以下であり、
前記パターンが周期性を備える方向の前記マスクの幅は、０．２５λ以上０．６０λ以下であり、
前記マスクの厚さは、０．１５λ以上０．７０λ以下、又は、１．２５λ以上１．８０λ以下である前記マスクを形成する窒化物半導体発光ダイオードの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高品質かつ低コストで、光取り出し効率が高い窒化物半導体発光ダイオードが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態の窒化物半導体発光ダイオードの側面模式図の一例である。
【図２】本実施形態のマスクの平面模式図の一例である。
【図３】本実施形態のマスクの平面模式図の一例である。
【図４】本実施形態のマスクの平面模式図の一例である。
【図５】本実施形態の基板部の製造方法の一例を示す製造工程図である。
【図６】本実施形態の基板部の製造方法の一例を示す製造工程図である。
【図７】本実施形態の基板部の製造方法の一例を示す製造工程図である。
【図８】ＨＶＰＥ装置の模式図の一例である。
【図９】シミュレーション内容を説明するための図である。
【図１０】シミュレーション結果を示す図である。
【図１１】シミュレーション結果を示す図である。
【図１２】シミュレーション結果を示す図である。
【図１３】シミュレーション結果を示す図である。
【図１４】シミュレーション結果を示す図である。
【図１５】本実施形態の基板部の側面模式図の一例である。
【図１６】本実施形態の基板部の側面模式図の一例である。
【図１７】本実施形態の作用効果を説明するための図である。
【図１８】本実施形態の基板部の側面模式図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の窒化物半導体発光ダイオード、及び、窒化物半導体発光ダイオードの製造方法の実施形態について図面を用いて説明する。なお、図はあくまで発明の構成を分かりやすく説明するための模式図であり、各部材の大きさ、形状、数、異なる部材の大きさや厚さの比率などは、特別な言及がない限り、図示するものに限定されない。
【００１６】
＜第１の実施形態＞
最初に、本実施形態の窒化物半導体発光ダイオードの概要について説明する。本実施形態では、サファイア基板等の異種基板上に第１の窒化物半導体層を形成後、特許文献３乃至６に記載の技術を用いて、パターン周期及びマスク幅がナノメートル単位であるマスクを形成する。そして、第１の窒化物半導体層の上に、マスク越しに、窒化物半導体をエピタキシャル成長し、その上に、発光構造を形成する。
【００１７】
本実施形態では、第１の窒化物半導体層の厚さ、マスクのパターン周期、幅及び厚さ等を最適化することで、マスク越しに成長するIII族窒化物半導体の品質を向上させるとともに、所定波長の光の光取り出し効率（窒化物半導体発光ダイオード内の光を外部に取り出す効率）を向上させている。以下、詳細を説明する。
【００１８】
まず、本実施形態の窒化物半導体発光ダイオードの構成について説明する。図１に、本実施形態の窒化物半導体発光ダイオード１００の側面模式図の一例を示す。図示するように、窒化物半導体発光ダイオード１００は、基板部６と、発光構造１０とを有する。基板部６は、異種基板１と、第１のIII族窒化物半導体層２と、マスク３と、第２のIII族窒化物半導体層４とを有する。発光構造１０は、第１の導電型窒化物半導体層１１と、活性層１２と、第２の導電型窒化物半導体層１３と、第２の電極１４と、第１の電極１５とを有する。以下、各構成要素について説明する。
【００１９】
異種基板１は、III族窒化物半導体と異なる材料で構成された基板である。異種基板１は、例えば、サファイア基板、シリコン基板、ＳｉＣ基板、ＧａＡｓ基板、ＧａＰ基板、ＺｎＯ基板のいずれかであることが好ましい。なかでも、製造コスト、取り扱いやすさ等の観点から、サファイア基板又はシリコン基板が好ましい。
【００２０】
第１のIII族窒化物半導体層２は、異種基板１の上に位置する。第１のIII族窒化物半導体層２は、例えば、低温成長バッファ層と、その上に形成されたエピタキシャル層とで構成される。第１のIII族窒化物半導体層２の厚さは、０．１μｍ以上２μｍ以下である。下限をこのように設定することで、発光構造１０が発した光の光取り出し効率が向上する。その詳細は、以下で説明する。また、上限をこのように設定し、第１のIII族窒化物半導体層２を不要に厚膜化しないことで、コストの低減、製造効率の向上、デバイスの薄型化等が実現される。
【００２１】
第１のIII族窒化物半導体層２は、ＩｎｘＡｌｙＧａｚＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）であり、例えば、ＧａＮ層である。第１のIII族窒化物半導体層２の異種基板１と反対側の面は結晶面であり、例えば（０００１）面（ｃ面）である。
【００２２】
マスク３は、第１のIII族窒化物半導体層２の上に位置する。マスク３は、酸化物又は窒化物で構成され、例えばＳｉＯ２が例示される。マスク３は、周期的な繰り返しパターンを形成している。マスク３が存在しない領域は開口となっており、当該部分には、その下層の第１のIII族窒化物半導体層２が露出する。なお、図示しないが、特許文献３乃至６に開示のように、当該開口の直下の領域に、凹部（第１のIII族窒化物半導体層２に形成された凹部）が形成されていてもよい。
【００２３】
図２乃至図４に、マスク３のパターンの一例を示す。図２乃至図４は、マスク３の平面模式図の一例である。図２に示す例では、ライン状のマスク３が一次元方向に繰り返し並んで、ストライプ状のパターンを形成している。図３に示す例では、ドット状のマスク３が縦方向及び横方向に繰り返し並んでいる。図４に示す例では、トッド状のマスク３が格子状に繰り返し並んでいる。なお、図２乃至図４に示す例はあくまで一例であり、これらに限定されない。例えば、ドットは四角でなく、その他の形状であってもよい。また、マスク３は、他の規則性に従い並んでいてもよい。
【００２４】
本実施形態のマスク３のパターンの周期、マスク幅及び厚さは、発光構造１０の発光波長λに応じて最適化されている。マスク３のパターンの周期（図２のＰ）は、０．８５λ以上１．１５λ以下、好ましくは０．９０λ以上１．１０λ以下である。パターンが周期性を備える方向（図２の横方向）のマスク３の幅（図２のＷ）は、０．２５λ以上０．６０λ以下、好ましくは０．３０λ以上０．５５λ以下である。マスク３の厚さ（図１のＤ）は、０．１５λ以上０．７０λ以下又は１．２５λ以上１．８０λ以下、好ましくは０．２０λ以上０．６５λ以下又は１．３０λ以上１．７５λ以下である。
【００２５】
なお、図３及び図４に示すように、パターンが周期性を備える方向が複数ある場合（図３及び図４いずれも、縦、横及び斜めの３方向）、すべての方向が上述のように最適化されているのが好ましいが、少なくともその中の１つが上述のように最適化されていればよい。なかでも、周期Ｐが最も小さい方向が上述のように最適化されているのが好ましい。
【００２６】
以下で示すが、マスク３のパターンの周期、マスク幅及び厚さをこのように最適化することで、発光構造１０が発した光の光取り出し効率が向上する。また、マスク３の開口の幅（＝（パターンの周期）−（マスクの幅））を上述のように十分に小さくする（例：３００ｎｍ以下）ことで、特許文献６に開示のように転位を十分に低減できる。結果、高品質な第２のIII族窒化物半導体層４が得られる。
【００２７】
図１に戻り、第２のIII族窒化物半導体層４は、マスク３越しに、第１のIII族窒化物半導体層２の上にエピタキシャル成長した層である。すなわち、第２のIII族窒化物半導体層４は、マスク３の開口部分に露出する第１のIII族窒化物半導体層２からエピタキシャル成長したIII族窒化物半導体により構成される。第２のIII族窒化物半導体層４は、ＩｎｘＡｌｙＧａｚＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）であり、例えば、ＧａＮ層である。第２のIII族窒化物半導体層４は第１のIII族窒化物半導体層２と同じ組成であることが好ましい。
【００２８】
第２のIII族窒化物半導体層４は、III族窒化物半導体のファセット構造と、ファセット構造を被覆するように設けられたIII族窒化物半導体の膜とを有する。ファセット構造及び膜いずれもＩｎｘＡｌｙＧａｚＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）であり、同じ組成である。例えば、ＧａＮである。
【００２９】
第２のIII族窒化物半導体層４の厚さは、例えば、１０μｍ以上３５μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上３０μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以上２０μｍ以下である。第２のIII族窒化物半導体層４は、パターン周期及びマスク幅がナノメートル単位であるマスク３越しに成長するので、厚さの上限をこのようにしても、十分に第１のIII族窒化物半導体層２及びマスク３を埋め、平坦化できる。厚さをこのように薄くできる結果、コストの低減、製造効率の向上、デバイスの薄型化等が実現される。
【００３０】
本実施形態の第２のIII族窒化物半導体層４の構成は、例えば、特許文献３乃至６に開示された「マスクの開口からIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長して得られるIII族窒化物半導体層」と同様な構成とすることができる。
【００３１】
発光構造１０は、第１の導電型窒化物半導体層１１と、活性層１２と、第２の導電型窒化物半導体層１３とをこの順に積層している。第１の導電型窒化物半導体層１１の上には第１の電極１５が位置する。第２の導電型窒化物半導体層１３の上には第２の電極１４が位置する。
【００３２】
第１の導電型窒化物半導体層１１がｎ型のIII族窒化物半導体層の場合、第２の導電型窒化物半導体層１３がｐ型のIII族窒化物半導体層となる。第１の導電型窒化物半導体層１１がｐ型のIII族窒化物半導体層の場合、第２の導電型窒化物半導体層１３がｎ型のIII族窒化物半導体層となる。
【００３３】
なお、本実施形態の発光構造１０は、従来技術に準じたあらゆる構成を採用することができる。例えば、活性層１２の構成は、特段制限されず、従来技術に準じたあらゆる構成を採用できる。また、発光構造１０は、活性層１２を有さない構成となってもよい。
【００３４】
発光構造１０は、青色光（波長：約３８０ｎｍ〜約４９５ｎｍ）を発するよう構成されてもよい。または、発光構造１０は、緑色光（波長：約４９５ｎｍ〜約５７０ｎｍ）を発するよう構成されてもよい。または、発光構造１０は、赤色光（波長：約６１０ｎｍ〜約７８０ｎｍ）を発するよう構成されてもよい。発光構造１０を構成する化合物を調整することで、発光構造１０が発する光を調整できる。
【００３５】
次に、本実施形態の窒化物半導体発光ダイオード１００の製造方法を説明する。本実施形態の窒化物半導体発光ダイオード１００の製造方法は、
異種基板の上に第１のIII族窒化物半導体層を形成する第１の工程と、
第１のIII族窒化物半導体層の上に、酸化物又は窒化物で構成され、周期的なパターンを形成したマスクを形成する第２の工程と、
第１のIII族窒化物半導体層の上に、マスク越しに、III族窒化物半導体をエピタキシャル成長し、第２のIII族窒化物半導体層を形成する第３の工程と、
第２のIII族窒化物半導体層の上に、ｎ型のIII族窒化物半導体層、ｐ型のIII族窒化物半導体層、及び電極を有する発光構造を形成する第４の工程と、
を有する。
【００３６】
そして、第２の工程では、発光構造の発光波長をλとすると、パターンの周期が０．８５λ以上１．１５λ以下、好ましくは０．９０λ以上１．１０λ以下であり、パターンが周期性を備える方向の幅が０．２５λ以上０．６０λ以下、好ましくは０．３０λ以上０．５５λ以下であり、厚さが０．１５λ以上０．７０λ以下又は１．２５λ以上１．８０λ以下、好ましくは０．２０λ以上０．６５λ以下又は１．３０λ以上１．７５λ以下であるマスクを形成する。
【００３７】
以下、図５乃至図８を参照して、本実施形態の窒化物半導体発光ダイオード１００の特徴的部分である基板部６の製造方法（第１乃至第３の工程）の一例を説明する。なお、基板部６の上に発光構造１０を製造する方法（第４の工程）は、あらゆる従来技術を用いて実現できるので、ここでの説明は省略する。
【００３８】
本実施形態の基板部６の製造方法は、
表面に凹凸のパターンが形成された転写体を用意する工程と、
異種基板１の上にIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させて、第１のIII族窒化物半導体層２を得る工程（第１の工程）と、
第１のIII族窒化物半導体層２を被覆する被覆膜を設ける工程（第２の工程）と、
被覆膜を被覆する被転写層を設ける工程（第２の工程）と、
被転写層に転写体の凹凸パターンを接触させて、被転写層に凹凸パターンを転写する工程（第２の工程）と、
被転写層のうち、転写する工程によって被転写層に形成された凹部の底部に位置する部分、および、被覆膜のうち凹部の底部の下方に位置する部分を除去することで、開口を有するマスク３を形成する工程（第２の工程）と、
マスク３の開口からIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させて、第２のIII族窒化物半導体層４を得る工程（第３の工程）と、
を含む。
【００３９】
このような製造方法においては、転写体の凹凸パターンを所望の形状とすることで、所望のパターンのマスク３、すなわち、上述した条件を満たす（パターンの周期、マスク３の幅等）マスク３を得ることができる。このような製造方法の場合、パターンの周期及びマスク３の幅をナノメートル単位にし、微細なパターンを形成することができる。このため、マスク３の設計の自由度があがり、所望のマスク３を形成することができる。以下、上記工程各々を詳細に説明する。
【００４０】
「転写体を用意する工程」
図５（Ａ）に示すように、マスク３のパターンに応じた凹凸パターンが形成されたマスターモールド３０を用意する。マスターモールド３０は、例えば、シリコンあるいは石英などから形成されている。マスターモールド３０は、例えば以下のようにして製造される。
【００４１】
石英あるいはシリコンの基板上に、スパッタリング法で金属膜、例えばＣｒ膜を１０〜２０ｎｍ成膜する。金属膜上に、電子線用レジスト膜を塗布し、描画装置から電子線ビーム（ＥＢ）を上記レジストに照射した後、現像装置で現像する。その後、レジストの開口から露出する金属膜をドライエッチング装置でエッチングして、金属膜に開口を形成する。更に、ドライエッチング装置で金属膜の開口から露出する基板をエッチングする。その後、レジスト膜、金属膜を全て剥離する。これによりマスターモールド３０を得ることができる。
【００４２】
一方で、フィルム２１上に、樹脂層２２を塗布した積層体を準備する。塗布方法は特に限定されないが、スピンコート法を採用することができる。
【００４３】
次に、図５（Ｂ）に示すように、樹脂層２２に、凹凸パターンが形成されたマスターモールド３０を押圧して、マスターモールド３０の凹部に樹脂層２２を入り込ませ、樹脂層２２に、凹凸パターンを転写する。
【００４４】
このとき、樹脂層２２を加熱して転写を行なう熱インプリント法と、樹脂層２２に光を照射して転写を行なう光インプリント法のいずれを採用してもよいが、常温で実施することができる光インプリント法（例えば、ＵＶ（紫外線）インプリント法）を採用することが好ましい。
【００４５】
熱インプリント法では、熱可塑性樹脂を含む樹脂層２２をガラス転移温度以上に加熱して、軟化させて、マスターモールド３０の凹凸パターンを樹脂層２２に転写する。その後、樹脂層２２を冷却して固化する。
【００４６】
一方で、光インプリント法では、樹脂層２２は光硬化性の樹脂組成物で構成され、未硬化の樹脂層２２をマスターモールド３０の凹凸パターンに当接させて、転写を行なう。そして、ＵＶ（紫外）光等の光を照射し、樹脂層２２を光硬化させる。
【００４７】
樹脂層２２を構成する光硬化性の樹脂組成物は、例えば、光ラジカル発生剤およびラジカル重合性化合物を含むラジカル重合性化合物、あるいは、光酸発生剤とカチオン重合性化合物を含むカチオン硬化性組成物があげられる。
【００４８】
ラジカル重合性化合物としては、例えば、（メタ）アクリレート化合物を主成分とする組成物が挙げられる。カチオン硬化性組成物としては、例えば、エポキシ化合物、オキセタン化合物、ビニルエーテル化合物のいずれか１種以上を主成分とするものが挙げられる。
【００４９】
その後、図５（Ｃ）に示すように、樹脂層２２と、マスターモールド３０とを離間して、所定の凹凸パターンが形成された樹脂層２２とフィルム２１とで構成される転写体２０を得る。以上の工程により、転写体２０を用意することができる。
【００５０】
「第１のIII族窒化物半導体層２を得る工程」
異種基板１を準備し、異種基板１上にIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長し、第１のIII族窒化物半導体層２を得る。例えば、異種基板１としてサファイア基板を準備し、サファイア基板の（０００１）面上にIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させる。
【００５１】
例えば、次のような条件で第１のIII族窒化物半導体層２を得る。有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により、４００〜７００℃で低温成長バッファ層を形成した後、ＭＯＣＶＤ法で、１０００〜１２００℃でIII族窒化物半導体層を形成し、０．１〜２μｍの第１のIII族窒化物半導体層２を得る。
【００５２】
「被覆膜を設ける工程」
当該工程は、第１のIII族窒化物半導体層２を得る工程の後に行われる。図６（Ａ）に示すように、第１のIII族窒化物半導体層２上に被覆膜３Ａを設ける。被覆膜３Ａは、その後の加工を経て、マスク３となる。例えば、ジシラン（ＳｉＨ４）ガスと、酸素ガスとを反応させて、第１のIII族窒化物半導体層２の一方の面の全面を被覆するＳｉＯ２の被覆膜３Ａを形成する。被覆膜３Ａの厚みは、例えば、０．２５λ以上０．４０λ以下、又は、１．５５λ以上１．６５λ以下を満たす。
【００５３】
「被転写層を設ける工程」
当該工程は、被覆膜を設ける工程の後に行われる。図６（Ａ）に示すように、被覆膜３Ａを被覆する被転写層５Ａを設ける。具体的には、被覆膜３Ａ上に、被転写層５Ａを構成する樹脂組成物を塗布する。塗布方法は特に限定されないが、スピンコート法を採用することができる。被転写層５Ａとしては、前述した樹脂層２２と同様のものを採用できる。
【００５４】
「被転写層に凹凸パターンを転写する工程」
当該工程は、転写体を用意する工程及び被転写層を設ける工程の後に行われる。図６（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、被転写層５Ａに、転写体２０の凹凸パターンを押圧して転写体２０の凹凸パターンを転写する。この転写方法としては、前述した樹脂層２２への転写方法と同様の方法を採用できる。具体的には、被転写層５Ａを加熱して転写を行なう熱インプリント法と、被転写層５Ａに光を照射して転写を行なう光インプリント法のいずれを採用してもよいが、常温で実施することができる光インプリント法（例えば、ＵＶインプリント法）を採用することが好ましい。
【００５５】
その後、図６（Ｄ）に示すように、被転写層５Ａと、転写体２０とを離間して、所定の凹凸パターンが形成された被転写層５Ａを得る。図７（Ａ）にも示すように、この被転写層５Ａの凹部４１が存在する部分４２の厚みは、凹部４１が存在しない部分の厚みよりも非常に小さくなっている。
【００５６】
「マスク３を形成する工程」
当該工程は、被転写層に凹凸パターンを転写する工程の後に行われる。まず、図７（Ａ）の状態から、被転写層５Ａをエッチングし、被転写層５Ａの凹部４１が存在する部分４２を除去することで、図７（Ｂ）に示すように、凹部４１の底に被覆膜３Ａを露出させる。エッチングの手法としては、ドライエッチングが挙げられる。被転写層５Ａのエッチング速度を適宜調整し、被転写層５Ａに形成された凸部の配置パターンを維持しつつ、部分４２を除去することで、開口４３を形成する。これにより、エッチング前の被転写層５Ａに形成された凹凸パターンの凹部４１が開口４３となり、凸部が被覆部４４となったマスク５が形成されることとなる。
【００５７】
ドライエッチングは、被エッチング物を載置した電極に高周波電力を印加し、発生した負の自己バイアス電圧により、プラズマから生成されたイオンを加速して被エッチング物に衝撃させる反応性イオンエッチングとエッチング物にバイアスを印加せずにプラズマより生成したラジカルにより被エッチング物をエッチングするプラズマエッチングに大別されるが、いずれの方法を採用してもよい。
【００５８】
エッチングガスとしては、フッ素系ガスを含むものがあげられる。フッ素系ガスとしては、ＣｘＦｙ（例えば、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８）ガス、ＳＦ６ガス、ＣＨＦ３ガスのいずれか１種以上を使用することができる。また、エッチングガスとして、酸素含有ガスを使用してもよい。さらには、フッ素系ガスに、酸素含有ガスを混合してもよい。酸素含有ガスとしては、Ｏ２ガス、ＣＯガス、Ｏ３ガスのいずれか一種以上を使用できる。
【００５９】
次に、マスク５の開口４３から露出する被覆膜３Ａ（図７（Ｂ）参照）を選択的に除去することで、図７（Ｃ）の状態を得る。
【００６０】
エッチングガスとしては、前述したガスを使用することができる。エッチングガスを適宜選択するとともに、被覆膜３Ａのエッチング速度と、マスク５のエッチング速度との比である選択比を適切に調整する。これにより、開口４３の底に露出する被覆膜３Ａの選択的なエッチングが実現される。なお、ここでは、反応性イオンエッチングを実施することが好ましい。
【００６１】
その後、図７（Ｄ）に示すように、マスク５を除去する。例えば、アッシングにより、マスク５を除去する。具体的には、酸素ガスを高周波などによりプラズマ化させ、そのプラズマにより、マスク５を炭化してもよい。
【００６２】
「第２のIII族窒化物半導体層４を得る工程」
当該工程は、マスク３を形成する工程の後に行われる。当該工程では、マスク３の開口に露出する第１のIII族窒化物半導体層２からIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させて、第２のIII族窒化物半導体層４を形成する。この工程は、以下の２つの工程を含んでなる。
【００６３】
（１）マスク３の開口から、第１のIII族窒化物半導体層２の成長面に対して傾斜するファセット面を有するIII族窒化物半導体のファセット構造を成長させる第１の成長工程
（２）さらにIII族窒化物半導体の成長を行い、ファセット構造から成長したIII族窒化物半導体結晶同士を合体させて、第２のIII族窒化物半導体層４を得る第２の成長工程
【００６４】
第１の成長工程および第２の成長工程では、同種の気相成長法を用いる。第１の成長工程におけるIII族原料ガスの分圧は、第２の成長工程における前記III族原料ガスの分圧よりも高い。以下に各成長工程について詳細に説明する。
【００６５】
「第１の成長工程」
第１の成長工程では、マスク３の開口からIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させて、ファセット構造を形成する。
【００６６】
はじめに、図８に示すように、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy）装置５００の反応管５０内のフォルダ５１に、上述の工程で得られた構造体６０（図７（Ｄ）参照）をセットする。そして、ガス導入管５３、５４により、窒素（Ｎ２）ガスを供給して反応管５０内をパージする。反応管５０内に供給したガスは、排出口５８より排出される。反応管５０内を十分パージした後、水素（Ｈ２）ガスに切替えて、ヒータ５５により反応管５０を昇温する。成長領域５６の温度が５００℃前後となったら、ガス導入管５４よりＶ族原料ガス（窒素含有ガスであり、例えば、アンモニア（ＮＨ３））ガスを加えて昇温する。さらにＧａソース（III族ソース）５７領域の温度が８５０℃、成長領域５６の温度が９５０℃〜１１００℃になるまで昇温を続ける。
【００６７】
Ｇａソース５７領域の温度及び成長領域５６の温度が安定してからガス導入管５３よりハロゲン元素を含むガス（例えば、ＨＣｌガス）を加えて供給し、ソースボート５９内のガリウム（Ｇａ）と反応させてIII族元素をハロゲン化し、III族原料ガスとなる塩化ガリウム（ＧａＣｌ）を生成し、成長領域５６に輸送する。そして成長領域５６にて、塩化ガリウムと、窒素含有ガスとが反応してIII族窒化物半導体が形成されることとなる。
【００６８】
以上により、複数の開口各々から成長した複数のファセット構造を得ることができる。当該工程は、複数の開口各々から成長した複数のファセット構造が完全に合体し、一体化する前に終了する。なお、隣接するファセット構造同士の一部が合体した後に終了してもよい。
【００６９】
III族原料ガス（ここでは、ＧａＣｌ））の分圧は、以下で説明する第２の成長工程におけるIII族原料ガス（ここでは、ＧａＣｌ）の分圧よりも高い。例えば、当該工程におけるIII族原料ガスの分圧は、２×１０−３ＭＰａ以上、６×１０−３ＭＰａ以下であることが好ましい。特に、３×１０−３ＭＰａ以上であることが好ましい。
【００７０】
さらに、第１の成長工程におけるＶ族原料ガス（窒素含有ガス（ＮＨ３ガス））の流量（モル供給量）と、III族原料ガス（ＧａＣｌガス）の流量（モル供給量）との比であるＶ／III比は、第２の成長工程におけるＶ／III比よりも低いことが好ましい。例えば、当該工程におけるＶ／III比は、５以上１５以下であることが好ましい。これに加え、III族原料ガスの流量を１００ｃｃ／ｍｉｎ〜３００ｃｃ／ｍｉｎとし、Ｖ族原料ガスの流量を５００ｃｃ／ｍｉｎ〜４５００ｃｃ／ｍｉｎとすることが好ましい。
【００７１】
また、第１の成長工程において、ハロゲン元素を含むガスの供給を開始した直後からのファセット構造の成長時間は、例えば、１０〜６０秒である。
【００７２】
なお、本明細書においてＶ／III比というときはモル比基準の値を指す。ただし、ＨＶＰＥ成長は常圧で行う。また、III族原料ガスとＶ族原料ガスは、同じ圧力、温度で供給するため、これらの流量比は、流速比基準であってもモル比基準であっても同じ値を示す。
【００７３】
「第２の成長工程」
第１の成長工程の後、III族原料ガスの流量を変え、Ｖ／III比を変えて、第２の成長工程を実施する。
【００７４】
この第２の成長工程は、III族窒化物半導体結晶からなるファセット構造を横方向に成長させ、隣接するファセット構造同士を合体させる。当該工程を進め、複数のファセット構造を一体化させることで、第２のIII族窒化物半導体層４を形成する。
【００７５】
第２の成長工程においても、ＨＶＰＥ法が採用されるが、第２の成長工程におけるIII族元素を含む原料ガスの分圧は、第１の成長工程におけるIII族元素を含む原料ガスの分圧よりも小さい。例えば、０．１×１０−３ＭＰａ以上、２×１０−３ＭＰａ以下とする。これに加え、第２の成長工程におけるＶ／III比は、第１の成長工程のＶ／III比よりも大きいことが好ましい。第２の成長工程におけるIII族元素を含む原料ガスの分圧を、第１の成長工程におけるIII族元素を含む原料ガスの分圧よりも小さくし、かつ、第２の成長工程におけるＶ／III比を、第１の成長工程のＶ／III比よりも大きくすることで、第２の成長工程におけるIII族窒化物半導体の成長速度を低くすることができる。
【００７６】
なかでも、第２の成長工程におけるＶ／III比は、１８以上３０以下であることが好ましい。例えば、III族原料ガスの流量を第１の成長工程よりも多くし、例えば、５０ｃｃ／ｍｉｎ〜２００ｃｃ／ｍｉｎとし、Ｖ族原料ガスの流量を９００ｃｃ／ｍｉｎ〜６０００ｃｃ／ｍｉｎとする。
【００７７】
なお、第２の成長工程では、Ｖ族原料ガスの流量を、第１の成長工程におけるＶ族原料ガスの流量と異なるものとしてもよいが、Ｖ族原料ガスの流量を変えずに、III族原料ガスの流量のみを第１の成長工程と異なるものとすることが好ましい。
【００７８】
また、製造効率の観点からは、第２の成長工程におけるIII族窒化物半導体の成長温度は、第１の成長工程と同じであることが好ましいが、第１の成長工程の成長温度よりも低くしてもよい。例えば、第２の成長工程の成長温度を第１の成長工程よりも低く設定し、III族窒化物半導体の成長速度を低下させ、ファセット構造から成長したIII族窒化物半導体結晶同士を緩やかな成長速度で合体させてもよい。このようにすることで、ファセット構造から成長したIII族窒化物半導体結晶同士が合体する際に発生しやすい下地基板垂直方向（III族窒化物半導体のｃ軸方向）への転位、すなわち貫通転位を低減できる。
【００７９】
第２の成長工程では、第２のIII族窒化物半導体層４の厚みが所定の厚みとなったら停止する。
【００８０】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
【００８１】
本実施形態では、III族窒化物半導体で構成された基板でなく、サファイア基板等の異種基板１を用いる。このため、III族窒化物半導体で構成された基板を用いることによるコスト増を回避できる。
【００８２】
また、本実施形態では、パターン周期及びマスク幅がナノメートル単位であるマスク３越しに、第２のIII族窒化物半導体層４を形成している。そして、マスク３の開口の幅（＝（パターンの周期）−（マスクの幅））を十分に小さく（例：３００ｎｍ以下）している。このため、特許文献６に開示のように転位を十分に低減できる。結果、高品質な第２のIII族窒化物半導体層４、及び、高品質な窒化物半導体発光ダイオード１００が得られる。
【００８３】
また、本実施形態では、第１のIII族窒化物半導体層２の厚さ、マスク３のパターン周期、マスク３の幅、及び、マスク３の厚さを、発光構造１０の発光波長に応じて、当該波長の光の光取り出し効率（窒化物半導体発光ダイオード１００内の光を外部に取り出す効率）が向上するよう最適化している。このため、発光構造１０が発する光の光取り出し効率が向上する。
【００８４】
また、本実施形態では、特徴的な構成のマスク３により、高品質化及び光取り出し効率の向上の両方を実現している。このため、光取り出し効率を向上させる機能のみを有する構造等を有する必要がない。結果、コストの低減、製造効率の向上等が実現される。
【００８５】
ここで、第１のIII族窒化物半導体層２の厚さ、マスク３のパターン周期、マスク３の幅、及び、マスク３の厚さを上述のように最適化することで、所定波長の光の光取り出し効率が向上することを説明する。
【００８６】
図９の上図に示すように、発光構造１０から発せられた光は、窒化物半導体発光ダイオード１００内を移動する。そして、例えば異種基板１と第１のIII族窒化物半導体層２との間の界面や、異種基板１と空気との界面等に対する入射角が所定の条件を満たさない場合、光は全反射し、窒化物半導体発光ダイオード１００の外部に取り出せない。
【００８７】
本実施形態の窒化物半導体発光ダイオード１００の場合、第１のIII族窒化物半導体層２及びマスク３により、当該光の進行方向を変える（ばらつかせる）ことができる。
【００８８】
光がマスク３の位置する層（マスク３及び開口を埋めるIII族窒化物半導体で構成される層）を通過する際、一部は開口（すなわち、当該開口を埋めるIII族窒化物半導体）を通過し、他の一部はマスク３（すなわち、酸化物又は窒化物）を通過することとなる。このため、マスク３の位置する層を通過している間、部分的に光の進行速度が異なる。結果、光がマスク３の位置する層から抜け出て、第１のIII族窒化物半導体層２の層に入った際には、開口を通過する光及びマスク３を通過する光間において位相のズレが発生する。このような位相のズレに起因し、第１のIII族窒化物半導体層２内を進む光の進行方向が、それまでの進行方向から変わる。
【００８９】
本実施形態では、第１のIII族窒化物半導体層２の厚さを、０．１μｍ以上としている。このため、光がマスク３の位置する層を通過した後、第１のIII族窒化物半導体層２と異種基板１との界面に到達するまでに、上記位相のズレに起因した光の進行方向の変化が十分に起こる。
【００９０】
次に、第１のIII族窒化物半導体層２の厚さ、マスク３のパターン周期、マスク３の幅、及び、マスク３の厚さと、光取り出し効率との関係を解析したシミュレーションの詳細及び結果を示す。
【００９１】
シミュレーションは、活性層１２から出たすべての光を追跡して光取り出し効率を求めるのが理想的である。そのためには、シミュレーションソフト上で窒化物半導体発光ダイオード１００の全構造を構築する必要がある。しかし、その場合、計算時間、メモリーサイズが膨大となり、計算が困難になる。そこで、ここでは、マスク３等を含む一部構造に着目し、平面波を当てるモデルで計算を行うことで、本実施形態の作用効果をシミュレーションした。
【００９２】
図９（Ａ）及び（Ｂ）にシミュレーションを行うモデル構造を示す。図９（Ａ）がマスク３（ＳｉＯ２マスク）なしのモデルであり、図９（Ｂ）がマスク３（ＳｉＯ２マスク）ありのモデルである。なお、空気とＧａＮの界面からマスク３までの距離は１００ｎｍとした。
【００９３】
図９（Ａ）では、ＧａＮ中を進行する波長４５０ｎｍの平面波が、ＧａＮと空気の界面に４５°で入射されるモデルになっている。ＧａＮと空気の境界面での全反射の臨界角は２３．６°なので、このモデルの場合、平面波は全反射し、空気中に出てこない。
【００９４】
図９（Ｂ）では、ＧａＮ中を進行する波長４５０ｎｍの平面波が、マスク３の位置する層（マスク３及び開口を埋めるＧａＮで構成される層）に４５°で入射されるモデルになっている。このモデルでは、マスク３の位置する層の存在により、平面波が回折・反射される。
【００９５】
図１０に、上記モデルでのシミュレーション結果を示す。シミュレーションには、株式会社科学技術研究所の市販ソフト「電磁場解析ソフト−ＫｅｙＦＤＴＤ」を利用した。
【００９６】
図１０（Ａ）が図９（Ａ）のモデルの結果であり、図１０（Ｂ）が図９（Ｂ）のモデルの結果である。図１０（Ａ）に示すように、図９（Ａ）のモデルの場合、平面波はほとんど空気側に出てきていない。一方、図１０（Ｂ）に示すように、図９（Ｂ）のモデルの場合、図９（Ａ）のモデルに比べて、空気側に出てくる平面波が明らかに増えている。
【００９７】
次に、図９（Ｂ）のモデルにおいて、マスク３の周期、幅、厚さと、光取り出し効率との関係をシミュレーションした結果を図１１乃至図１４に示す。縦軸の電界強度は、図９（Ｂ）のモデルにおける空気中の平均電界強度を示す。当該値が大きい程、光取り出し効率がより改善していることを意味する。
【００９８】
図１１乃至図１４の結果より、マスク３の周期、幅、厚さに応じて、空気中の平均電界強度、すなわち、光取り出し効率が変動することが分かる。そして、これらを最適化することで、窒化物半導体発光ダイオード１００の光取り出し効率を向上できることが分かる。
【００９９】
また、図１１、図１３及び図１４の結果より、発光構造１０が青色光（λ＝４５０ｎｍ）を発光する場合、光取り出し効率を向上させる観点から好ましいマスク３のパターンの周期は３８２．５ｎｍ以上５１７．５ｎｍであり、さらに好ましくは４０５．０ｎｍ以上４９５．０ｎｍ以下である。同様に、パターンが周期性を備える方向のマスク３の好ましい幅は１１２．５ｎｍ以上２７０．０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１３５．０ｎｍ以上２４７．５ｎｍ以下である。同様に、好ましいマスク３の厚さは６７．５ｎｍ以上３１５．０ｎｍ以下又は５６２．５ｎｍ以上８１０．０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは９０．０ｎｍ以上２９２．５ｎｍ以下又は５８５．０ｎｍ以上７８７．５ｎｍ以下である。
【０１００】
すなわち、発光構造１０の発光波長をλとすると、光取り出し効率を向上させる観点から好ましいマスク３のパターンの周期は０．８５λ以上１．１５λ以下、さらに好ましくは０．９０λ以上１．１０λ以下である。同様に、パターンが周期性を備える方向のマスク３の好ましい幅は０．２５λ以上０．６０λ以下、さらに好ましくは０．３０λ以上０．５５λ以下である。同様に、好ましいマスク３の厚さは０．１５λ以上０．７０λ以下又は１．２５λ以上１．８０λ以下、さらに好ましくは０．２０λ以上０．６５λ以下又は１．３０λ以上１．７５λ以下である。なお、図１２に示すように、λが４５０ｎｍと異なる値をとる場合も、同様の関係が成り立つことが分かる。
【０１０１】
＜第２の実施形態＞
本実施形態の窒化物半導体発光ダイオード１００は、マスク３の側面が特徴的な構造となっている点で、第１の実施形態と異なる。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【０１０２】
図１５及び図１６に、本実施形態の窒化物半導体発光ダイオード１００の基板部６のみを抽出した側面模式図を示す。
【０１０３】
図示するように、マスク側面３−２及びマスク側面３−３は、異種基板１と第１のIII族窒化物半導体層２との界面に対して垂直でない（非垂直）。なお、マスク側面３−１及びマスク側面３−３は、平らな面でなくてもよい。例えば、マスク側面３−１及びマスク側面３−３は、湾曲していてもよいし、凹凸が存在してもよい。本実施形態の場合、このようなマスク側面３−２及びマスク側面３−３の面積を大きくする観点から、マスク３の厚さを１．２５λ以上１．８０λ以下とするのが好ましく、１．３０λ以上１．７５λ以下とするのがさらに好ましい。
【０１０４】
例えば、図７（Ｄ）の状態が得られた後、図中上方向からドライエッチングすることで、図１５に示すようなマスク側面３−２を有するマスク３を得ることができる。ここでのドライエッチングは、第１の実施形態で説明した「マスク３を形成する工程」で被覆膜３Ａをエッチングする際のエッチングガスと同じものを利用することができる。比較的選択性を小さくしたドライエッチングのエッチング時間や、エッチング速度（加速度電圧、エッチングガス濃度等に依存）等を適切に調整することで、マスク側面３−２を得ることができる。
【０１０５】
なお、このようなマスク側面３−２を得る工程を得る場合、当該工程でのドライエッチングの分、マスク３の厚さが薄くなる。このため、被覆膜３Ａの厚さを、所望のマスク３の厚さよりも厚めにするのが好ましい。
【０１０６】
その他、図７（Ｃ）に示す状態が得られた後、マスク５を除去する前にウェットエッチングを行うことで、図１６に示すようなマスク側面３−３を有するマスク３を得ることができる。ここでのウェットエッチングの条件は、例えば、温度：室温、エッチング液：緩衝フッ酸（ＮＨ４Ｆ（４０％）＋ＨＦ（４９％）、６：１）、エッチング速度：数十Å／ｍｉｎ（なお、ＨＦの割合を多くすると、エッチング速度が増加）、である。これらのエッチング条件や、エッチング時間等を適切に調整することで、マスク側面３−３を得ることができる。
【０１０７】
次に、本実施形態の窒化物半導体発光ダイオード１００の作用効果について説明する。
【０１０８】
図１７に示すように、マスク側面３−１が異種基板１と第１のIII族窒化物半導体層２との界面に対して垂直かつ平らな面である場合、理論上、マスク側面３−１での反射により、異種基板１と第１のIII族窒化物半導体層２の界面に対する光の入射角を変えることはできない。
【０１０９】
すなわち、図中、矢印Ａのように進む光が、マスク側面３−１で反射せず、そのまま進行して異種基板１と第１のIII族窒化物半導体層２との界面に達した場合における、当該界面に対する入射角をα０とする。また、矢印Ａのように進む光がマスク側面３−１で反射して矢印Ｂのように進み、異種基板１と第１のIII族窒化物半導体層２との界面に達した場合における、当該界面に対する入射角をα１とする。マスク側面３−１が異種基板１と第１のIII族窒化物半導体層２との界面に対して垂直かつ平らな面である場合、理論上、α０とα１は等しくなる。
【０１１０】
このように、マスク側面３−１が異種基板１と第１のIII族窒化物半導体層２との界面に対して垂直かつ平らな面である場合、理論上、マスク側面３−１での反射により、異種基板１と第１のIII族窒化物半導体層２の界面に対する光の入射角を変えることはできない。このため、マスク側面３−１での反射により、光取り出し効率を高めることはできない。
【０１１１】
これに対し、本実施形態のようなマスク側面３−２及びマスク側面３−３を備える場合、マスク側面３−２及びマスク側面３−３での反射により、異種基板１と第１のIII族窒化物半導体層２の界面に対する光の入射角を変えることができる。また、マスク側面３−２及びマスク側面３−３が平らでない場合、光の反射角をばらつかせることができるので、異種基板１と第１のIII族窒化物半導体層２の界面に対する光の入射角をばらつかせることができる。結果、このようなマスク側面３−２及びマスク側面３−３での反射により、光取り出し効率を高めることができる。
【０１１２】
本実施形態によれば、第１の実施形態で説明した作用での光取り出し効率の向上に加えて、マスク側面３−２及びマスク側面３−３での反射による光取り出し効率の向上も実現できる。結果、光取り出し効率をさらに高めることができる。
【０１１３】
なお、変形例として、図１８に示すように、マスク側面３−１が、異種基板１と第１のIII族窒化物半導体層２との界面に対して垂直であってもよい。この場合、マスク３の厚さは０．１５λ以上０．７０λ以下が好ましく、０．２０λ以上０．６５λ以下がさらに好ましい。当該例の場合、マスク側面３−１での反射による光取り出し効率の向上は期待できない。このため、マスク側面３−１の面積は小さくてもよい。マスク３の厚さを上述のように薄くすることで、コストの低減、製造効率の向上、デバイスの薄型化等が実現される。
【０１１４】
以下、参考形態の例を付記する。
１．   III族窒化物半導体と異なる材料で構成された異種基板と、
前記異種基板の上に位置する第１のIII族窒化物半導体層と、
前記第１のIII族窒化物半導体層の上に位置し、酸化物又は窒化物で構成され、周期的なパターンを形成したマスクと、
前記マスク越しに、前記第１のIII族窒化物半導体層の上にエピタキシャル成長した第２のIII族窒化物半導体層と、
前記第２のIII族窒化物半導体層の上に位置し、ｎ型のIII族窒化物半導体層、ｐ型のIII族窒化物半導体層、及び電極を有する発光構造と、
を有し、
前記発光構造の発光波長をλとすると、
前記マスクの前記パターンの周期は、０．８５λ以上１．１５λ以下であり、
前記パターンが周期性を備える方向の前記マスクの幅は、０．２５λ以上０．６０λ以下であり、
前記マスクの厚さは、０．１５λ以上０．７０λ以下、又は、１．２５λ以上１．８０λ以下である窒化物半導体発光ダイオード。
２．  １に記載の窒化物半導体発光ダイオードにおいて、
前記マスクの側面が、前記異種基板と前記第１のIII族窒化物半導体層との界面に対して垂直でない窒化物半導体発光ダイオード。
３．  ２に記載の窒化物半導体発光ダイオードにおいて、
前記マスクの厚さは、１．２５λ以上１．８０λ以下である窒化物半導体発光ダイオード。
４．  １に記載の窒化物半導体発光ダイオードにおいて、
前記マスクの側面が、前記異種基板と前記第１のIII族窒化物半導体層との界面に対して垂直であり、
前記マスクの厚さは、０．１５λ以上０．７０λ以下である窒化物半導体発光ダイオード。
５．  １から４のいずれかに記載の窒化物半導体発光ダイオードにおいて、
前記第１のIII族窒化物半導体層の厚さは、０．１μｍ以上２μｍ以下である窒化物半導体発光ダイオード。
６．  １から５のいずれかに記載の窒化物半導体発光ダイオードにおいて、
前記発光構造は、青色光を発光し、
前記マスクの前記パターンの周期は、３８２．５ｎｍ以上５１７．５ｎｍ以下であり、
前記パターンが周期性を備える方向の前記マスクの幅は、１１２．５ｎｍ以上２７０．０ｎｍ以下であり、
前記マスクの厚さは、６７．５ｎｍ以上３１５．０ｎｍ以下、又は、５６２．５ｎｍ以上８１０．０ｎｍ以下である窒化物半導体発光ダイオード。
７．  異種基板の上に第１のIII族窒化物半導体層を形成する第１の工程と、
前記第１のIII族窒化物半導体層の上に、酸化物又は窒化物で構成され、周期的なパターンを形成したマスクを形成する第２の工程と、
前記第１のIII族窒化物半導体層の上に、前記マスク越しに、III族窒化物半導体をエピタキシャル成長し、第２のIII族窒化物半導体層を形成する第３の工程と、
前記第２のIII族窒化物半導体層の上に、ｎ型のIII族窒化物半導体層、ｐ型のIII族窒化物半導体層、及び電極を有する発光構造を形成する第４の工程と、
を有し、
前記第２の工程では、
前記発光構造の発光波長をλとすると、
前記パターンの周期が、０．８５λ以上１．１５λ以下であり、
前記パターンが周期性を備える方向の幅は、０．２５λ以上０．６０λ以下であり、
厚さは、０．１５λ以上０．７０λ以下、又は、１．２５λ以上１．８０λ以下である前記マスクを形成する窒化物半導体発光ダイオードの製造方法。
【符号の説明】
【０１１５】
１      異種基板
２      第１のIII族窒化物半導体層
３      マスク
３Ａ    被覆膜
３−１  マスク側面
３−２  マスク側面
３−３  マスク側面
４      第２のIII族窒化物半導体層
５Ａ    被転写層
６      基板部
１０    発光構造
１１    第１の導電型窒化物半導体層
１２    活性層
１３    第２の導電型窒化物半導体層
１４    第２の電極
１５    第１の電極
２０    転写体
２１    フィルム
２２    樹脂層
３０    マスターモールド
４１    凹部
４２    部分
４３    開口
４４    被覆部
５０    反応管
５１    フォルダ
５３    ガス導入管
５４    ガス導入管
５５    ヒータ
５６    成長領域
５７    ソース
５８    排出口
５９    ソースボート
６０    構造体
１００  窒化物半導体発光ダイオード
５００  ＨＶＰＥ装置
【図１】
2017038006.tif 000003
【図２】
2017038006.tif 000004
【図３】
2017038006.tif 000005
【図４】
2017038006.tif 000006
【図５】
2017038006.tif 000007
【図６】
2017038006.tif 000008
【図７】
2017038006.tif 000009
【図８】
2017038006.tif 000010
【図９】
2017038006.tif 000011
【図１１】
2017038006.tif 000012
【図１２】
2017038006.tif 000013
【図１３】
2017038006.tif 000014
【図１４】
2017038006.tif 000015
【図１５】
2017038006.tif 000016
【図１６】
2017038006.tif 000017
【図１７】
2017038006.tif 000018
【図１８】
2017038006.tif 000019
【図１０】
2017038006.tif 000020