专利名称：氮化镓类半导体发光元件、光源和凹凸构造形成方法
技术领域：
本发明涉及发光二极管、激光二极管等的GaN类半导体发光元件。
背景技术：
具有作为VA族元素的氮(N)的氮化物半导体，基于其带隙(band-gap)的大小，作为短波长发光元件的材料被寄予厚望。其中，对含有作为IIIA族元素的Ga的氮化镓类化合物半导体(GaN类半导体:AlxGayInzN(0≤x,y,z≤l>x+y+z = I)的研究广泛进行,蓝色发光二极管(LED)、绿色LED、以及以GaN类半导体为材料的半导体激光器也得以实用化。GaN类半导体具有纤锌矿(wurtzite)型结晶构造。图1示意性表示GaN的单位晶格。在AlxGayInzN(O≤x, y, z≤1、x+y+z = I)半导体结晶中，图1所示的Ga的一部分能够置换为Al和/或In。图2表示纤锌矿型结晶构造的基矢a1、a2、a3、c。基矢c沿
方向延伸，该方向被称为“c轴”。与c轴垂直的面(plane)被称为“c面”或“(0001)面”。进而，以Ga等的IIIA族元素为终端的面被称为“+c面”或“(0001)面”，以氮等的VA族元素为终端的面被称为“-c面”或“(000-1)面”，以进行区别。此外，“c轴”和“c面”有时也分别被标记为“C轴”和“C面”。使用GaN类半导体制作半导体元件时，作为使GaN类半导体结晶生长的基板，使用c面基 板即在表面具有(0001)面的基板。但是，在c面、Ga原子和氮原子不存在于同一原子面上，因此形成电极化(Electrical Polarization)。所以，“c面”有时也被称为“极性面”。电极化的结果是，在活性层的InGaN的量子阱，沿c轴方向产生压电电场(Piezoelectric field)。当这样的压电电场在活性层产生时,活性层内的电子和空穴的分布发生位置偏移，因此根据载流子的量子限制史塔克效应(Quantum-confined Stark effect),内部量子效率降低，在半导体激光器的情况下，引起阈值电流的增大，在LED的情况下，引起消耗电力的增大、发光效率的降低。另外，伴随注入载流子密度的上升，发生压电电场的屏蔽(screening),发光波长发生变化。于是，为了解决这些课题，对使用在表面具有非极性面、例如与[10-10]方向垂直的、被称为m面的(10-10)面的基板(m面GaN类基板)的结构进行了研究。在此，在表示米勒指数(Miller index)的括号内的数字的左侧附加的意思是“横线(bar)”。如图2所示，m面是与c轴平行的面，与c面正交。在m面，Ga原子与氮原子存在于同一原子面上，因此与m面垂直的方向不发生自发极化(spontaneous polarization)。其结果是,在与m面垂直的方向形成半导体层叠构造时，在活性层也不产生压电电场，所以能够解决上述课题。此外，m 面是(10-10)面、(-1010)面、(1-100)面、(-1100)面、(01-10)面、(0-110)面的总称。在本说明书中标记为“a面”时，意思是指与[11-20]方向垂直的(11-20)面。如图3所示，a面是与c轴(基矢c)平行的面，与c面正交。此外，a面是(11_20)面、(-1-120)面、(1-210)面、(-12-10)面、(-2110)面、(2-1-10)面的总称。
在本说明书中标记为“+r面”时，意思是指与[10-12]方向垂直的(10_12)面。r面如图 3 所示。此外，+r 面是(10-12)面、(-1012)面、(1-102)面、(-1102)面、(01-12)面、(0-112)面的总称。在本说明书中标记为“-r面”时，意思是指与[10-1-2]方向垂直的(10-1-2)面。此外，_r 面是(10_1_2)面、(_101_2)面、(1_10_2)面、(_110_2)面、(01_1_2)面、(0_11_2)面的总称。另外，考虑有如下方案:将具有细微构造的膜设置于半导体发光元件的表面，将该膜用作光刻的掩模，通过干蚀刻技术将该细微构造转印至半导体发光元件的表面的方法。例如，在专利文献I中公开有将纳米粒子用作蚀刻掩模而对细微构造进行转印的方法。例如，在专利文献2中公开了将嵌段共聚物(block polymer)用作蚀刻掩模转印细微构造的方法。例如，在专利文献3中公开有将金属微粒子用作蚀刻掩模而对细微构造进行转印的方法。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2009-94219号公报专利文献2:日本特开2009-302578号公报专利文献3:日本特开2009-225787号公报
发明内容
发明所要解决的课题但是，根据上述现有技术，发光品质的进一步提高成为了课题。本发明能够提供一种提高发光品质的氮化镓类半导体发光元件的实施方式。用于解决课题的技术手段在实施方式中，氮化镓类半导体发光元件包括:半导体层叠构造，其由氮化镓类半导体构成，包含生成偏振光的活性层；和与上述半导体层叠构造接触，将载流子注入上述活性层的电极构造，上述半导体层叠构造在c面以外的结晶面的至少一部分具备形成有凹凸构造的光提取面(光取出面)，上述凹凸构造配置于上述结晶面上，具有相对于上述光提取面的法线方向非轴对称的形状的凸部，上述凹凸构造中的粗糙度曲线要素的平均长度(RSm)为 150nm 以上 800nm 以下。在实施方式中，光源具备:上述任一种氮化镓类半导体发光元件；和波长转换部，其包含对从上述活性层发出的光的波长进行转换的荧光物质。在实施方式中，凹凸构造形成方法包括:准备在表面具有c面以外的结晶面的氮化镓类半导体的工序(so);在上述工序SO后，对上述表面进行改性的工序(SI);在上述工序SI之后，在上述改性后的表面配置多个粒子的工序(S2);和在上述工序S2之后，通过干蚀刻对上述表面进行蚀刻，在上述氮化镓类半导体的c面以外的结晶面的至少一部分的区域形成凹凸构造的工序(S3)，上述凹凸构造中的粗糙度曲线要素的平均长度(RSm)为150nm以上且800nm以下。发明的效果根据本发明的实施方式，通过对光提取面赋予细微构造，能够提高发光的品质。
图1是表示GaN的单位晶格的示意性立体图。图2 是纤锋矿型结晶构造的基矢(primitive translation vectors) a2> a3> c的立体图。图3(a)和(d)是表示六方纤锌矿构造的代表性的结晶面方位的示意图。图4A是举例表示本发明的实施方式的氮化镓类半导体发光元件以面向下(facedown/倒装)的方式安装的状态的截面图。图4B是举例表示本发明的实施方式的氮化镓类半导体发光元件以面向上(faceup/正装)的方式安装的状态的截面图。图5A是表示本发明的实施方式I的具有除c面外的结晶面的GaN类半导体发光元件的光提取面未加工状态的截面的图。图5B是表示本发明的实施方式I的在具有除c面外的结晶面的GaN类半导体发光元件覆盖有胶态(colloidal)结晶层(胶晶层)的状态的截面的图。图5C是表示本发明的实施方式I的对具有除c面外的结晶面的GaN类半导体发光元件赋予凹凸构造的状态的截面的图。图6是表示具有除c面外的结晶面的氮化物半导体发光元件的构造的图。图7是表示具有除c面外的结晶面的氮化物半导体发光元件的变形例的构造的图。图8是表示具有除c面外的结晶面的氮化物半导体发光元件的变形例的构造的图。图9是示意性地表示通过凹凸构造产生的m次衍射光的图。图10A是表示，当入射光λ为350nm时的、光提取的入射角幅度Λ Θ eaN、纹理周期(texture period) d、外界的折射率n2的关系的图。图10B是表示，当入射光λ为400nm时的、光提取的入射角幅度Λ Θ eaN、纹理周期d、外界的折射率n2的关系的图。图10C是表示，当入射光λ为450nm时的、光提取的入射角幅度Λ Θ eaN、纹理周期d、外界的折射率n2的关系的图。图10D是表示，当入射光λ为500nm时的、光提取的入射角幅度Λ Θ eaN、纹理周期d、外界的折射率n2的关系的图。图10E是表示，当入射光λ为550nm时的、光提取的入射角幅度Λ Θ eaN、纹理周期d、外界的折射率n2的关系的图。图10F是表示，当入射光λ为600nm时的、光提取的入射角幅度Λ Θ eaN、纹理周期d、外界的折射率n2的关系的图。图10G是表示，当入射光λ为650nm时的、光提取的入射角幅度Λ Θ eaN、纹理周期d、外界的折射率n2的关系的图。图10H是表示，当入射光λ为700nm时的、光提取的入射角幅度Λ Θ eaN、纹理周期d、外界的折射率n2的关系的图。图101是表示，当入射光λ为750nm时的、光提取的入射角幅度Λ Θ eaN、纹理周期d、外界的折射率n2的关系的图。图1OJ是表示，当入射光λ为800nm时的、光提取的入射角幅度Λ Θ eaN、纹理周期d、外界的折射率n2的关系的图。图11是表示以m面为主面的氮化物类半导体活性层的电场方向与凹凸构造的关系的图。图12是表示具有除c面外的结晶面的氮化物半导体发光元件的第二构造的图。图13是表示具有除c面外的结晶面的氮化物半导体发光元件的变形例的第二构造的图。图14是表示具有除c面外的结晶面的氮化物半导体发光元件的变形例的第二构造的图。图15是表示经过对未实施表面改性工序的m面GaN基板覆盖胶态结晶层的工序的结果的图。图16A是表示经过对实施了表面改性工序的m面GaN基板覆盖胶态结晶层的工序的基板的扫描型电子显微镜(SEM)观察影像的图。图16B是表不对覆盖有I父态结晶层的m面GaN基板实施干蚀刻后的基板上表面的SEM观察影像的图。图16C是表不对覆盖有I父态结晶层的m面GaN基板实施干蚀刻后的基板截面的SEM观察影像的图。图17是表示通过光刻工序形成有直径10 μ m的半球形状的m面GaN基板上的SEM立体像的图。图18是表示在纵轴标绘有通过实测得到的发光强度的配光特性的图。图19是表示以0°的发光强度标准化的配光特性(光分布特性)的图。图20A是表示对胶态结晶层实施6分钟干蚀刻后的基板上表面的SEM观察影像的图。图20B是表示对胶态结晶层实施6分钟干蚀刻后的基板截面的SEM观察影像的图。图21A是表示直径IOOnm的SiO2纳米粒子层叠2层的胶态结晶层的SEM观察影像。图21B是表示对2层胶态结晶层实施干蚀刻后的基板上表面的SEM观察影像的图。图21C是表不对2层胶态结晶层实施干蚀刻后的基板上表面的放大后的SEM观察影像的图。图22A是表示覆盖有直径IOOnm的SiO2纳米粒子形成的胶态结晶层的m面GaN基板的SEM观察影像的图。图22B是表示对覆盖有直径IOOnm的SiO2纳米粒子形成的胶态结晶层的m面GaN基板实施干蚀刻后的基板上表面的SEM观察影像的图。图22C是表示对覆盖有直径IOOnm的SiO2纳米粒子形成的胶态结晶层的m面GaN基板实施干蚀刻后的基板截面的SEM观察影像的图。图23A是表示覆盖有直径500nm的SiO2纳米粒子形成的胶态结晶层的m面GaN基板的光学显微镜观察影像的图。图23B是表示对覆盖有直径500nm的SiO2纳米粒子形成的胶态结晶层的m面GaN基板实施干蚀刻后的基板上表面的SEM观察影像的图。图23C是表示对覆盖有直径500nm的SiO2纳米粒子形成的胶态结晶层的m面GaN基板实施干蚀刻后的基板截面的SEM观察影像的图。图24A是表示覆盖有直径10 μ m的苯并胍胺(benzoguanamine,苯代三聚氰胺)、三聚氰胺(melamine,蜜胺)、甲醒(formaldehyde)缩合物(condensate)粒子形成的胶态结晶层的m面GaN基板的光学显微镜观察影像的图。图24B是表示对覆盖有直径IOym的苯并胍胺-三聚氰胺-甲醛缩合物粒子形成的胶态结晶层的m面GaN基板实施干蚀刻后的基板上表面的SEM观察影像的图。图24C是表示对覆盖有直径10 μ m的苯并胍胺-三聚氰胺-甲醛缩合物粒子形成的胶态结晶层的m面GaN基板实施干蚀刻后的基板截面的SEM观察影像的图。图25A是表示湿蚀刻后的m面GaN基板的_c轴端附近的SEM观察影像的图。图25B是表示湿蚀刻后的m面GaN基板的+c轴端附近的SEM观察影像的图。图26是表不白色光源的实施方式的截面图。图27是表示本发明的实施方式的表面改性半导体的制造方法的一例的流程图。
具体实施例方式从以m面等的非极性面、半极性面为主面的氮化镓类半导体发光元件发出偏振光。以具有这样的偏振光的发光兀件为光源时，根据偏振光的方向、即发光兀件的设置方向的不同，物体表面的反射量不同，所以物体被看见的方式发生改变。这是由于，根据其是P偏振光还是S偏振光，反射率不同(S偏振光比P偏振光的反射率高)。因此，在直接利用光的偏振特性的应用中，偏振度的提高是重要的，但是，在一般的照明用途中，当具有偏振光时，性能将会发生恶化。而且，光具有在相对于偏振方向垂直的方向行进的性质，因此由氮化镓类半导体发光兀件产生的光发生偏振时，由兀件产生的光偏离于朗伯(Lambert)余弦定律(Lambertian,朗伯分布)形状的配光特性(光分布特性)。这些课题，在以非极性面、半极性面为主面的氮化镓类发光元件中尤其显著地出现，对于以非极性面、半极性面为主面的发光元件的实用化而言是很大的阻碍。于是，为了提高光提取效率，考虑到在氮化镓类发光元件表面设置细微的凹凸构造的方法。在现有技术中的以c面为结晶生长的主面的氮化镓类发光元件中，通过在KOH等的酸性水溶液中进行湿蚀刻的技术，利用以氮等的VA族元素为终端的-C (000-1)面为化学活性、即其是不稳定的、因而选择性地溶解的情况，能够设置细微的凹凸构造。但是，以m面等为结晶生长的主面的氮化镓类发光元件，因为不具有选择性地溶解的结晶面，因此不能够适用现有技术中的使用酸性水溶液的技术。基于这种情况，为了在以m面为主面的氮化镓类发光元件的表面设置细微构造，能够考虑使用经过光刻工序的干蚀刻技术。但是，为了设置可见光波长区域的细微构造，需要使用价格非常昂贵的液浸曝光装置、极紫外线(EUV)曝光装置，或者使用制造时间非常长的电子束(EB)曝光装置，这些情况均不适合量产。
本发明的发明人，发现了如上所述的以m面等的非极性面、半极性面为主面的氮化物半导体发光元件具有发生偏振的课题、配光特性偏离朗伯分布的课题、提高光提取效率的课题。本发明的氮化镓类半导体发光元件包括:半导体层叠构造，其由氮化镓类半导体形成，包含生成偏振光的活性层；和与上述半导体层叠构造接触，将载流子注入上述活性层的电极构造，上述半导体层叠构造在除c面外的结晶面的至少一部分具备形成有凹凸构造的光提取面，上述凹凸构造配置与上述结晶面上，具有相对于上述光提取面的法线方向并非轴对称的形状的凸部。上述凹凸构造中的粗糙度曲线要素(单元)的平均长度(RSm)为150nm以上且800nm以下。在一实施方式中，上述凸部具有相对于偏振光的偏振方向大于O度且不足90度的面。在一实施方式中，上述凹凸构造包含具有不规则形状的凸部。在一实施方式中，上述凹凸构造包含有在上述结晶面上的不规则的位置形成的凸部。在一实施方式中，上述半导体层叠构造包含具有上述光提取面的氮化镓类半导体基板。在一实施方式中，上述凹凸构造中的上述凸部的个数密度的范围为I个/μ Hi2以上且50个/μ Hi2以下。在一实施方式中，上述半导体层叠构造具备:形成在上述基板上、夹着上述活性层的包含氮化镓类半导体的第一传导区域和第二传导区域；与上述第一传导区域相接的第一电极；和与上述第二传导区域相接的第二电极，从上述活性层射出的光，主要从上述光提取面被提取至外部。在一实施方式中，上述凹凸构造的粗糙度曲线要素的平均长度(RSm)为150nm以上且400nm以下。在一实施方式中，上述凹凸构造的算术平均粗糙度(Ra)为IOnm以上且800nm以下。在一实施方式中，构成上述凹凸构造的上述凸部的形状为三棱锥状、大致三棱锥状、或这些的组合。在一实施方式中，在上述凹凸构造的至少一部分的凸部的顶部，存在与上述凹凸构造的其它部分的材料不同的材料。在一实施方式中，上述除c面外的结晶面，是从c面起倾斜18度以上且90度以下的面。在一实施方式中，上述除c面外的结晶面为m面、a面、+r面或_r面。在一实施方式中，上述基板为m面GaN基板。在实施方式中，光源具备:上述任一种氮化镓类半导体发光兀件；和波长转换部，其包含对从上述活性层发出的光的波长进行转换的荧光物质。在实施方式中，凹凸构造形成方法包括:准备在表面具有除c面外的结晶面的氮化镓类半导体的工序(so);在上述工序SO之后，对上述表面进行改性(改质)的工序(SI)；在上述工序SI之后，在上述改性后的表面配置多个粒子的工序(S2);和在上述工序S2之后，通过干蚀刻对上述表面进行蚀刻，在上述氮化镓类半导体的除C面外的结晶面的至少一部分的区域形成凹凸构造的工序(S3)，上述凹凸构造中的粗糙度曲线要素的平均长度(RSm)为150nm以上且800nm以下。在一实施方式中，上述工序S2包含:在含有上述多个粒子的溶液中浸入上述氮化镓类半导体的工序(S2A);和在上述工序S2A之后，将上述氮化镓类半导体从上述溶液提起的工序(S2B)。在一实施方式中，在上述工序S2中使用的溶液是亲水性溶液。在一实施方式中，在上述工序S2中使用的溶液是选自水、甲醇(methanol)、乙醇、苯酹(phenol)、乙二醇和醋酸(acetic acid)中的至少一种。在一实施方式中，上述工序SI包含将上述除c面外的结晶面暴露于含氧原子的气氛中、对上述除c面外的结晶面进行氧化的工序。在一实施方式中，在上述工序S2中使用的上述多个粒子的至少表面具有亲水性。在一实施方式中，在上述工序S2中使用的上述多个粒子由选自Si02、TiO2, ZnO、Au、Ag、聚苯乙烯、苯并胍胺-三聚氰胺-甲醛缩合物和聚甲基丙烯酸甲酯类交联物中的至少一种形成。以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。(实施方式I)首先，参照图4A和图4B，对本发明的氮化镓类半导体发光元件的第一实施方式进行说明。本实施方式的氮化镓(GaN)类半导体发光元件10具有:包含生成偏振光的活性层73的半导体层叠构造20，和与半导体层叠构造20接触、向活性层73注入载流子的电极构造(η型电极75、P型电极76)。该半导体层叠构造20由氮化镓类半导体构成，在除c面以外的氮化镓类半导体结晶面的至少一部分具备形成有凹凸构造60的光提取面50。在本说明书中，“光提取面”是指氮化镓类半导体发光元件的立体形状具有的表面中，光主要被提取出的区域。如本实施方式所述这样，当在光提取面50形成有细微的凹凸时，凹凸的表面包含朝向各个方位的多个微观的面，但是光提取面50的面的构造从宏观上来看是由多个微观的面构成的。因此，光提取面50并不对应于氮化镓类半导体与其外部之间的严密的边界。为了易于清楚地明白，将图中的光提取面50记载为位于氮化镓类半导体与其外部的边界的内侧。作为光提取面50，典型的是平面的，但宏观观察时其整体或一部分可以是弯曲的，或者可以是与光的波长相比尺寸足够大的凸部或凹部被包含于光提取面50的一部分的情况。在图示的例子中，平面状的光提取面50的整体由除c面外的结晶面构成，但在光提取面50的一部分区域包含c面的结晶面也可以。这样的光提取面50具有与赋予凹凸构造60前的氮化镓类半导体表面平行的关系。构成凹凸构造60的凸部，配置于上述结晶面(除c面外的结晶面)上，凹凸构造60的表面的粗糙度曲线要素(单元)的平均长度(RSm)为150nm以上且SOOnm以下。在此，“粗糙度曲线要素的平均长度(RSm) ”是将一定基准长度中的粗糙度曲线所含有的I周期的量的凹凸产生的长度平均后的值。凹凸构造的周期为d时，RSm = d是成立的。凹凸构造60的表面的粗糙度曲线要素的平均长度(RSm)可以为150nm以上且400nm以下。另外，凹凸构造60的算术平均粗糙度(Ra)可以为IOnm以上且800nm以下。该凹凸构造60也可以包含具有不规则形状的凸部。另外也可以包含在上述结晶面上的不规则的位置形成的凸部。凹凸构造60的形态、制作方法在后面叙述。在图4A和图4B所不的例子中，半导体层置构造20包括:基板71 ;层置在基板71上的η型氮化镓类半导体层72 ;在η型氮化镓类半导体层72上形成的氮化镓类半导体活性层73 ;和在氮化镓类半导体活性层73上形成的P型氮化镓类半导体层74。半导体层叠构造20安装于形成有多个配线80的安装基板20上。在图4Α所示的例子中，在半导体层叠构造20的同一侧配置有η型电极75和P型电极76，这些电极75、76经由凸起部(bump)90与安装基板30的配线80连接。图4A的安装具有基板71与活性层73相比更加远离安装基板30、所谓“面向下构造”的结构。在该例子中，光提取面50位于基板71的背面侧。另一方面，在图4B所示的例子中，在半导体层叠构造20的不同侧配置有η型电极75和P型电极76。在图示的例子中，η型电极75设置于基板71的背面，经由凸起部90与安装基板30的配线80连接。另外，P型电极76由透明导电材料层构成，覆盖凹凸构造60的表面的较大范围。P型电极76通过接合线85与安装基板30的配线80连接。图4Β的安装具有活性层73相比于基板71更加远离安装基板30、所谓“面向上构造”的结构。在该例子中，光提取面50位于在基板71上生长的半导体层的一侧。此外，不管在上述哪一个结构例中，基板71都不是不可缺少的，在制造工序的中途其一部分可以被除去，也可以全部被除去。接着，参照图5Α、图5Β和图5C，对形成图4Α和图4Β所示的凹凸构造60的方法的一例进行说明。首先，准备图5Α所示的GaN类半导体40。该半导体40是在表面具有除c面外的结晶面400的半导体层叠构造的一部分。在图5A中，未记载图4A和图4B所不的半导体层叠构造20的整体，仅提取出半导体层叠构造20中的、形成有凹凸构造60的面的附近作为半导体40进行记载。因此，该半导体40可以是图4A的基板71的一部分，另外也可以是图4B的P型氮化镓类半导体层74。在图5A中，在光提取面50之上图不有表面层42。表面层42是半导体40之中在此后的工序中加工的层。在图5A中，在表面层42和半导体40之间记载有光提取面50，但将表面层42与半导体40相区别的明确的边界是不存在的，两者在物理上是连续的。在本实施方式中，对表面层42的最表面(最外侧面)进行使用氧化反应的改性(表面改性)，由此控制润湿性。具体而言，通过例如暴露于氧等离子体气氛中，提高亲水性。本发明的发明人进行评价的结果显示，通常情况下，氮化镓类半导体是亲水性的，但通过以使其接近“超亲水性”的方式对润湿性进行控制，能够提高本发明的实施方式的效果。接着，如图5B所示，将GaN类半导体40的结晶面400以胶态结晶层44覆盖。“胶态结晶”意思是指具有亚微米(submicron)级别的大小(10_9 10_6m)的粒子(胶体粒子)周期式排列的构造，“胶态结晶层”是指胶态结晶的层。构成胶态结晶层的粒子以与可见光的波长相同程度的周期排列。这样的周期式构造，能够通过自组织工艺形成。但是，为了将半导体表面以胶态结晶层覆盖，需要充分地控制半导体表面的润湿性。通过上述润湿性控制工序，能够提高胶态结晶层44的覆盖率。作为胶态结晶层44的覆盖方法，能够使用通过浸溃涂布法(dip coating，拉涂法)进行的从胶体溶液向表面层42的自组织工艺。在该工序中应当控制的主要的条件是胶体溶液的溶剂种类、胶体溶液的溶质种类、胶体溶液的浓度、浸溃涂布的提拉速度。作为溶剂，能够使用溶解度参数(solubility parameter)大的极性溶剂,例如水、甲醇、乙醇、苯酹、乙二醇、醋酸,也能够使用纯水。作为溶质，能够使用粒径分布小的球形的亲水性溶质，例如SiO2，TiO2，ZnO,Au,Ag,聚苯乙烯，苯并胍胺-三聚氰胺-甲醛缩合物，聚甲基丙烯酸甲酯类交联物中的任一种，或者由这些物质的组合形成的粒子。粒径例如为50nm以上且700nm以下。粒径能够设定为IOOnm以上且500nm以下。胶体溶液的浓度例如为IOvol %以下。浸溃涂布的提拉速度例如为lOcm/h以下。具有被施加了润湿性控制的表面层42的半导体40，浸入上述胶体溶液后，通过在上述提拉速度的范围内的提拉，能够使表面层42被胶态结晶层44覆盖。接着，将该胶态结晶层44作为掩模，对GaN类半导体40的结晶面400进行蚀刻。不仅是GaN类半导体40的结晶面400，胶态结晶层44也被蚀刻，因此依赖于构成胶态结晶层44的粒子的排列图案的凹凸形成于GaN类半导体40的结晶面400。这样，能够得到图5C所示这样的具备凹凸构造60的半导体40。蚀刻能够为例如使用氯气的干蚀刻。通过调整蚀刻的时间、蚀刻条件，能够控制构成凹凸构造62的凸部的尺寸、形状。此外，虽然图5C中在凹凸构造60和半导体40之间记载有边界线，但现实中两者之间是没有明确的边界的。如上所述，胶态结晶层由周期式排列的粒子构成。但是，对被胶态结晶层覆盖的半导体表面进行蚀刻后，形成于半导体表面的凹凸构造具有大量形状不规则的凸部。其原因能够被考虑为胶态结晶层由大量的粒子构成，具有形状复杂的开口部，因此半导体表面的蚀刻进行得不均匀。通过调整构成胶态结晶层的粒子的形状、尺寸、材料、粒径分布、蚀刻条件，能够形成多种多样的凹凸构造。另外，结晶面上配置有各粒子的部分未被蚀刻或几乎未被蚀刻而成为凸部，构成凹凸构造的凸部排列于结晶面上。根据本发明的实施方式，即使使用具有可见光的波长程度的直径的粒子，也能够比较容易地制作胶态结晶层。因此，与通过光刻制作的掩模图案相比，能够形成更细微的凹凸。另外，本发明的实施方式的凹凸构造，在随机包含形状不规则的凸部这一点，与由光刻法形成的凹凸构造不同。此外，能够将形成有本发明的实施方式的凹凸构造的半导体的表面称为“纹理表面(textured surface)”。本发明的实施方式的凹凸构造中的上述凸部的个数密度的范围能够为例如I个/ μ m2以上且50个/ μ m2以下。接着，参照图6，对本实施方式的氮化物半导体发光元件77进行说明。图6所示的氮化物半导体发光元件77具备:在表面和背面具有除c面外的结晶面的GaN基板71 ;在具有上述结晶面的GaN基板71上形成的η型氮化物半导体层72 ;氮化物半导体活性层73 ；ρ型氮化物半导体层74、；与P型氮化物半导体层74相接的ρ型电极76 ;和与η型氮化物半导体层72相接的η型电极75。光提取面50位于具有除c面外的结晶面的GaN基板71的背面侧，即形成有η型氮化物半导体层72的面的相反侧的面。在本实施方式中，在该光提取面50形成有凹凸构造60。除c面外的结晶面是指，例如GaN类半导体表面的主面的结晶面从GaN的c轴起倾斜18度以上90度以下的结晶面。对于从GaN的c轴起倾斜18度以上90度以下的结晶面适用本实施方式是有效的，其原因在于GaN类半导体基板表面的原子构造。Sp3混合轨道中原子键(键)所成的角度为108度。由此，在从c轴起以作为从该值减去90度的值得到的18度以上倾斜的GaN结晶面，在结晶表面存在2个以上的原子键，可以说是与c面GaN不同的原子构造。于是，能够考虑到实施方式在从GaN的c轴起倾斜至少18度以上的结晶面是有效的。m面GaN和a面GaN的表面从GaN的c轴倾斜90度，属于该范围。另外，_r面GaN和+r面GaN的表面从GaN的c轴倾斜大约43度，属于该范围。在本实施方式中，基板71为具有使从氮化物半导体活性层73发出的光具有偏振特性的面方位的基板即可。例如，可以是m面GaN基板，也能够使用a面等的非极性面、r面或{11-22}面等的半极性面出现于表面的基板。当这样选择基板71的表面时，从氮化物半导体活性层73放出的光将具有偏振特性。例如，形成在m面上的氮化物半导体活性层73，主要射出电场强度向与a轴平行的方向偏斜的光。形成在a面上的氮化物半导体活性层，主要射出电场强度向与m轴平行的方向偏斜的光。在作为半极性面的{11-22}面上形成的氮化物半导体活性层73，在氮化物半导体活性层73的In的组成小的情况下主要射出电场强度向与m轴平行的方向偏斜的光，在氮化物半导体活性层73的In的组成大的情况下主要射出电场强度向与[-1-123]方向平行的方向偏斜的光。这样的半极性面上的氮化物半导体活性层73的偏振特性，由价电子带(价带)的上部2个带(A带和B带)的动作决定。但是，根据施加在氮化物半导体活性层73的变形量、量子限制效应，偏振特性有时被左右。在此“m面”不仅是指相对于m面完全平行的面，还包含从m面起倾斜±5°以下的角度的面。从m面略微倾斜的程度对于自发极化的影响非常小。在结晶生长技术中，与表面和结晶方位严密地一致的基板相比，在表面略微倾斜的基板上更容易使半导体层外延生长(epitaxial growth)。因此,为了充分抑制自发极化的影响并同时提高外延生长的半导体层的质量、提高结晶生长速度，使结晶面倾斜有时是有用的。另外，这对于m面以外的非极性面和半极性面也是成立的。
η型氮化物半导体层72由例如η型的AluGavInwN(u+v+w = l、u彡0、v彡0、w彡O)构成。作为η型掺杂物，能够使用硅(Si)。P型氮化物半导体层74由例如P型的AlsGatN(s+t = 1，s彡0，t彡O)半导体构成。作为P型掺杂物，例如添加有Mg。作为Mg以外的P型掺杂物，还可以使用例如Zn、Be等。在P型氮化物半导体层74中，Al的组成比例s可以在厚度方向一致，Al的组成比例s也可以在厚度方向连续或阶段性地变化。具体而言，P型氮化物半导体层74的厚度例如为0.05 μ m以上且2 μ m以下的程度。P型氮化物半导体层74的上表面附近，即与P型电极76的截面附近，能够由Al的组成比例s为O的半导体、即GaN形成。另外，此时，在GaN能够以高浓度含有P型的杂质，也可以使该区域作为接触层起作用。氮化物半导体活性层73例如具有厚度为3nm以上且20nm以下程度的Ga1-JnxN阱层、厚度为5nm以上30nm以下程度的Ga卜yInyN讲层((Xy〈x〈l)和势鱼层(barrier layer>阻挡层)交替层叠的GalnN/GalnN多重量子阱(MQW)构造。从氮化物半导体发光元件77射出的光的波长，由作为上述阱层的半导体组成的Ga1-JnxN半导体中的In的组成x决定。例如，在形成于m面上的氮化物半导体活性层73不产生压电电场。因此，即使增加In组成，发光效率的降低也受到抑制。η型电极75例如包含Ti层和Pt层的层叠构造(Ti/Pt)等。在一实施方式中，ρ型电极76大致覆盖ρ型氮化物半导体层74的表面整体。ρ型电极76由Pd层和Pt层的层叠构造(Pd/Pt)等构成。此外，在本实施方式中，在氮化物半导体活性层73和ρ型氮化物半导体层74之间，也可以形成未掺杂的(undoped)GaN层81 (参照图7)。另外，在P型氮化物半导体层74的内部，可以形成ρ-AlGaN层91 (参照图8)。通过设置P-AlGaN层91，而能够抑制动作时电子的溢流。光提取面50位于基板71的背面侧、即位于形成有η型氮化物半导体层72的面的相反侧的面。在该光提取面50形成有凹凸构造60。通过该结构，不仅能够提高光提取效率，而且能够降低偏振度，提高配光特性。接着，对于本实施方式的氮化物半导体发光元件77的制造方法，再次用图6进行说明。首先，在将除c面外的结晶面作为主面的η型GaN基板71上，通过MOCVD法等使η型氮化物半导体层72外延结晶生长。例如，使用Si作为η型杂质，供给TMG(Ga(CH3)3)和NH3作为原料，以900°C以上1100°C以下的程度的生长温度，形成由GaN构成的厚度为I μ m以上3 μ m以下程度的η型氮化物半导体层72。接着，在η型氮化物半导体层72之上，形成氮化物半导体活性层73。氮化物半导体活性层73例如具有厚度为15nm的Ga1-JnxN阱层、厚度为30nm的GaN势垒层交替层叠的GalnN/GaN多重量子阱(MQW)构造。在形成Ga1-JnxN阱层时，为了进行In的取入，能够使生长温度下降至800°C。根据氮化物半导体发光元件77的用途选择发光波长，决定与波长对应的In组成X。在使波长为450nm(蓝色)时，决定In组成x为0.18以上且0.2以下。当为520nm(绿色)时，x = 0.29以上且0.31以下，当为630nm(红色)时，x = 0.43以上且0.44以下。如图7所示，在氮化物半导体活性层73上，例如在堆叠有厚度为15nm以上且50nm以下的未掺杂GaN层81时,在未掺杂GaN层81上,形成ρ型氮化物半导体层74。在形成ρ型氮化物半导体层74时，例如使用Cp2Mg (cyclopentadienyl magnesium、二茂镁)供给TMG和NH3作为原料。能够以900°C以上1100°C以下的生长温度，形成厚度为50nm以上300nm以下程度的P型GaN构成的ρ型氮化物半导体层74。另外，如图8所示，在ρ型氮化物半导体层74的内部，形成厚度为15nm以上30nm以下程度的ρ-AlGaN层91时,能够在动作时抑制电子的溢流(overflow)。再次参照图6。形成ρ型氮化物半导体层74后，以800°C以上900°C以下程度的温度进行20分左右的热处理。接着，用氯类气体进行干蚀刻，由此将ρ型氮化物半导体层74、氮化物半导体活性层73和η型氮化物半导体层72的一部分除去而形成凹部，露出η型氮化物半导体层72的一部分。接着，以与露出的η型氮化物半导体层72的一部分相接的方式形成η型电极75。例如形或Ti/Pt层作为η型电极75。进而，以与ρ型氮化物半导体层的74相接的方式形成P型电极76。例如形成Pd/Pt层作为ρ型电极76。其后，进行热处理，将η型电极75的Ti/Pt层和n型氮化物半导体层72、P型电极76的Pd/Pt层和p型氮化物半导体层74合金化。其后，以直至50 300 μ m的程度对η型GaN基板71进行研磨而使其薄膜化。通过薄膜化，不仅使切割(dicing)变得容易，而且能够抑制氮化物半导体发光元件77内部的光吸收。这样，对完成研磨工序的氮化物半导体发光元件77的光提取面50，通过前面叙述的方法，形成图5C所示的凹凸构造60。接着，除去在氮化物半导体发光元件77的电极侧施加的覆盖材料。例如将剥离抗蚀剂(lift-off resist)作为覆盖材料时，能够使用抗蚀剂去除液简单地将其除去。其后进行有机清洗，由此能够得到具有凹凸构造60的洁净的氮化物半导体发光元件77。这样制成的氮化物半导体发光元件77，通过切割而分割为单独的片，安装至由氧化铝、A1N、树脂性基板等制成的安装基板。在将S1、Ge等用作安装基板时，表面优选被绝缘膜覆盖。配线配合氮化物半导体发光元件77的电极形状而配置即可。对于配线，能够使用Cu、Au、Ag、Al等。这些材料通过溅射法、镀层法等形成于安装基板上。接着,参照图9,对凹凸构造60的功能进行说明。图9是示意性地表示在凹凸构造60发生的m次衍射光的截面图。在图9中，仅表示了氮化物半导体发光元件77中形成有凹凸构造60的部分。氮化物半导体发光元件77之中，构成光提取面50的部分的材料为氮化镓(GaN)时，其折射率neaN为2.5。例如，能够考虑到未设置凹凸构造60，光提取面50的平坦的面为氮化物半导体发光元件77的最表层(最外侧层)的情况。此时，从氮化物半导体发光元件77向折射率为I的外界的大气射出光时，在入射角Θ GaN为23.6°时I次衍射光的出射角Q1Sgcr。S卩，在入射角0_为23.6°以上时，发生全反射，因此光不能够向外界提取。即，在光提取面50为平坦 时，光的提取入射角幅度Λ 0_为0°至23.6°，因此Λθ^ =
23.6°。接着，能够考虑到如图9所示的以任意长度d这样的周期形成的凹凸构造60形成于光提取面50的情况。该周期d小于I μ m时，可见光波长区域的入射光、具体而言为从氮化物半导体发光元件77具有的氮化物半导体活性层73产生的350nm以上800nm以下的入射光，与凹凸构造60发生相互作用，发生-1次衍射。在该-1次衍射发生时，氮化物半导体发光元件77的折射率neaN、外界的折射率112、入射角度eeaN、出射角度、入射光的波长λ、凹凸构造的周期d之间满足下述公式所示的关系。公式I
, sio θη) - η Α sin β,,:......(公式 I)折射率neaN为2.5，外界的折射率n2为1.0以上且2.6以下，入射角度Θ eaN为0°以上且90。以下，入射光的波长λ为350nm以上且800nm以下，纹理周期d为IOOnm以上且850nm以下。在此，纹理周期d为在凹凸构造60中相邻的凸部的平均间隔。计算以该条件取得的出射角度θπ的范围，当出射角度θπ为有限的值、即在-90°以上且90°以下的范围内有解时，求得对应的入射角度能够取得的值的范围、即光提取的入射角幅度Δ 0GaNO其结果如图1OA至图1OJ所示。在图1OA至图1OJ中，波长为350nm到800nm，其按照50nm为单位进行变化。此外，如上所述，粗糙度曲线要素的平均长度(RSm)是将一定基准长度中的粗糙度曲线锁含有的I周期的量的凹凸产生的长度平均后的值，因此与凹凸构造的周期⑷为相同值。根据这些结果，凹凸构造60中的纹理周期d、或凸部的尺寸，与光的波长相比无论是过小还是过大，光提取的入射角幅度Λ Θ eaN都将变窄。对于波长为350nm以上800nm以下的入射光，通过使凹凸构造的周期d为150nm以上800nm以下的范围，能够提高光提取效率。进而，通过使凹凸构造的周期d为150nm以上400nm以下的范围，能够进一步提闻光提
取效率。另外，凹凸的形状或构成凹凸形状的凸部的形状，为相对于光提取面50的法线非轴对称的形状即可。其原因在于，如上所述，例如形成于m面上的氮化物半导体活性层73，主要照射电场强度偏向于与a轴平行的方向的光(偏振光),因此例如在形成于m面上的凹凸构造60的凸部或凹部具有不与a轴正交的面，或不与a轴平行的面时，能够有效地降低偏振度。即，凸部具有相对于偏振方向为大于O度且不足90度的面。为了实现该目的，也可以是不均匀的凹凸形状。凹凸构造60的凸部或者凹部的形状，例如为图11所示那样的三棱锥形状或大致(generally)为三棱锥形状时,其表面必然不与a轴正交,也不与a轴平行。(实施方式2)参照图12、图13和图14对本发明的第二实施方式进行说明。图12是表示本发明的实施方式2的氮化物半导体发光元件的构造的图。图13是表示本发明的实施方式2的氮化物半导体发光元件的变形例的图。图14是表示本发明的实施方式2的氮化物半导体发光元件的其它的变形例的图。本实施方式2中基板71可以是m面GaN基板，也可以是m面SiC基板上的m面GaN层、r面蓝宝石(sapphire)基板上的m面GaN层等这样的异种基板上的m面GaN层等。另夕卜，基板71的表面并不限定为m面，只要是具有使从氮化物半导体活性层73发出的光具有偏振特性的面方位即可。例如，作为基板71，也能够使用a面等的非极性面、r面或{11-22}面等的半极性面出现于表面的基板。在实施方式2中，光提取面50位于P型氮化物半导体层74与P型电极76之间，P型电极76使用透明电极。此外，光提取面50是为了方便说明本实施方式而记载的。在该光提取面50与P型电极76之间形成有凹凸构造60。在实施方式2中，制作具有除c面外的结晶面的氮化物类半导体发光元件的77。在具有于表面具备除c面外的结晶面的GaN层的基板71，通过MOCVD法等使η型氮化物半导体层72、氮化物半导体活性层73、ρ型氮化物半导体层74外延结晶生长。其后，以800°C以上且900°C以下程度的温度进行20分左右的热处理。此外，可以与实施方式I同样，在氮化物半导体活性层73上，堆叠未掺杂GaN层81 (参照图13)。此时，在未掺杂GaN层81上，形成P型氮化物半导体层74。另外，在P型氮化物半导体层74的内部，可以形成P-AlGaN层91 (参照图14)。到此为止工序与实施方式I相同。接着通过研磨使η型GaN基板71与实施方式I同样地被薄膜化。对该研磨工序为止完成后的氮化物半导体发光元件77的光提取面50，形成图5C所示的凹凸构造60。首先，与实施方式I同样地，将未覆盖胶态结晶层44的面、即在实施方式2的情况下的η型GaN基板71的研磨面，以能够溶于有机溶剂的剥离抗蚀剂、石腊(paraffin)等的片材类或带状类这种覆盖部件(覆盖材料)覆盖。接着，与实施方式I同样地，对不以抗蚀剂等覆盖而与外界接触的表面层42 (参照图5A)的润湿性进行控制，以图5B所示的胶态结晶层44覆盖。作为覆盖胶态结晶层44的方法，与实施方式I同样能够使用通过浸溃涂布法(dip coating、浸溃-提拉法、浸拉法、拉涂法)进行的从胶体溶液向表面层42的自组织工艺。这样，对由胶态结晶层44覆盖的表面层42进行干蚀刻，形成凹凸构造60。接着，除去施加于η型GaN基板71的覆盖部件，实施有机清洗。这样，以与露出的η型GaN基板71的研磨面接触的方式，形成η型电极75。例如形成Ti/Pt层作为η型电极75。进而，以与在ρ型氮化物半导体层的74上形成的凹凸构造60相接的方式形成ρ型电极76。例如形成ITO层作为ρ型电极76。其后，进行热处理，将η型电极75的Ti/Pt层和η型GaN基板71、ρ型电极75的ITO层和凹凸构造60合金化。这样制成的氮化物半导体发光元件77，通过切割而分割为单独的片，安装至安装基板。实施例1作为实施例1，准备3个m面GaN基板，对3个基板的正反两面均进行研磨而处理成镜面状态。作为其中的I个，用胶态结晶层制作具有图5C所示的结构的m面GaN基板。作为胶体溶液的溶质，使用作为直径为IOOnm的SiO2纳米粒子的日本触媒株式会社(株式会社日本触媒)制的二氧化硅球状微粒子('>一* ^夕一 (SEAH0STAR)(注册商标)KE-P10)，以成为2.0vol %的水溶液的方式进行调制。令浸溃涂布的速度为2.8 μ m/s。这一个基板不具有活性层、电极这样的发光元件的构造，正如图5C所示的形态。蚀刻使用日本ULVAC株式会社(株式会社7 > 々)制的蚀刻装置(NE-701)，处理条件为天线功率320W、偏置功率30W、氯气流量50sccm，压力为0.5Pa、处理时间为4分。作为比较例，在剩下的2个中的I个， 形成使用光刻法形成的微米尺寸的凹凸构造，对于剩下的I个不进行任何处理，正反两面都为镜面状态。比较例的任意2个都不具有发光元件的构造。作为在m面GaN基板覆盖胶态结晶层的前置处理，存在以控制润湿性为目的的通过氧等离子体进行的表面改性工序。在图15中，表示经过对未实施该表面改性工序的m面GaN基板覆盖胶态结晶层的工序的基板的光学显微镜观察影像。另一方面，图16A表示经过对实施了表面改性工序的m面GaN基板覆盖胶态结晶层的工序的基板的扫描型电子显微镜(SEM)观察影像。根据图15，能够确认在纵方向以筋状固定有胶态结晶层的状态。另一方面，根据图16A，能够确认粒子随机分散为I层并且覆盖m面GaN基板的表面的状态。由此，对于m面GaN基板，显然表面改性工序是必须的。此外，在通过氧等离子体进行的表面改性工序中，使用作为感应结合型的放电方式的日本ULVAC株式会社制的高密度等离子体蚀刻装置(NE-500)，处理条件为天线功率500W、偏置功率30W、氧气流量20sccm，压力为0.6Pa、处理时间为30秒。图16B是表示对图16A所示的覆盖有胶态结晶层的m面GaN基板实施干蚀刻后的基板上表面的SEM观察影像的图。另外，图16C是表不对图16A所不的覆盖有I父态结晶层的m面GaN基板实施干蚀刻后的基板截面的SEM观察影像的图。根据图16B和图16C，能够确认宽度IOOnm至300nm、高度约200nm的凹凸构造在m面GaN基板表面随机形成的情况。另外，根据图16C，能够确认在凹凸构造上残留有柱状的蚀刻掩模的未削落的部分。该凹凸构造通过基恩士株式会社(株式会社々一二 > ^ )制的激光显微镜(VK-9700)测定线粗糙度和表面粗糙度，根据任意位置的10 μ m的水平距离得到的单元(要素)的平均长度RSm为0.27 μ m,根据任意位置的10 μ mX 10 μ m的水平面积得到的算术平均粗糙度Ra为0.02 μ m。在此，单元(要素)的平均长度RSm是指轮廓曲线要素的平均长度，算术平均粗糙度Ra为高度的绝对值的平均后的数值，均按照日本工业标准JIS B0601:2001的定义。图17是作为比较例实施的形成有通过光刻工序形成的直径10 μ m的半球形状的m面GaN基板上的SEM立体像的图。该凹凸构造通过基恩士株式会社(株式会社々一二 >^ )制的激光显微镜(VK-9700)测定线粗糙度和表面粗糙度，根据任意位置的IOOym的水平距离得到的单元的平均长度RSm为11.3 μ m，根据任意位置的100 μ mX 100 μ m的水平面积得到的算术平均粗糙度Ra为0.62 μ m。对上述这样的准备好的3个m面GaN基板进行反射率和透过率的测定。测定装置使用在由日本分光株式会社(日本分光株式会社)制的紫外可见分光光度计(V-570)组合绝对反射率测定装置(ARN-475)而成的设备。测定通过来自形成有凹凸构造的面的相反侧的、镜面状态的面一侧的波长450nm的入射光测定，特别是反射率测定也考虑到多重反射现象而仅求得形成有凹凸构造的面的反射率。测定结果如表I所示。表I
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权利要求
1.一种氮化镓类半导体发光元件，其特征在于，具备: 半导体层叠构造，其由氮化镓类半导体形成，包含生成偏振光的活性层；和 与所述半导体层叠构造接触，将载流子注入所述活性层的电极构造，其中， 所述半导体层叠构造在除C面外的结晶面的至少一部分具备形成有凹凸构造的光提取面， 所述凹凸构造配置于所述结晶面上，具有相对于所述光提取面的法线方向非轴对称的形状的凸部， 所述凹凸构造中的粗糙度曲线要素的平均长度(RSm)为150nm以上SOOnm以下。
2.如权利要求1所述的氮化镓类半导体发光元件，其特征在于: 所述凸部具有相对于所述偏振光的偏振方向大于O度且不足90度的面。
3.如权利要求1或2所述的氮化镓类半导体发光元件，其特征在于: 所述凹凸构造包含具有不规则形状的凸部。
4.如权利要求1 3中任一项所述的氮化镓类半导体发光元件，其特征在于: 所述凹凸构造包含在所述结晶面上的不规则的位置形成的凸部。
5.如权利要求1 4中任一项所述的氮化镓类半导体发光元件，其特征在于: 所述半导体层叠构造包含具有所述光提取面的氮化镓类半导体基板。
6.如权利要求1 5中任一项所述的氮化镓类半导体发光兀件,其特征在于: 所述凹凸构造中的所述凸部的个数密度在I个/μ HI2以上且50个/ μ Hi2以下的的范围。
7.如权利要求5所述的氮化镓类半导体发光元件，其特征在于: 所述半导体层叠构造具备: 形成在所述基板上，夹着所述活性层的由氮化镓类半导体构成的第一传导区域和第二传导区域； 与所述第一传导区域相接的第一电极；和 与所述第二传导区域相接的第二电极； 其中， 从所述活性层射出的光，主要从所述光提取面被提取至外部。
8.如权利要求1 7中任一项所述的氮化镓类半导体发光元件，其特征在于: 所述凹凸构造中的粗糙度曲线要素的平均长度(RSm)为150nm以上且400nm以下。
9.如权利要求1 8中任一项所述的氮化镓类半导体发光元件，其特征在于: 所述凹凸构造中的算术平均粗糙度(Ra)为IOnm以上且SOOnm以下。
10.如权利要求1 9中任一项所述的氮化镓类半导体发光元件，其特征在于: 构成所述凹凸构造的所述凸部的形状为三棱锥状、大致三棱锥状或这两种形状的组口 ο
11.如权利要求1 10中任一项所述的氮化镓类半导体发光元件，其特征在于: 在所述凹凸构造的至少一部分的凸部的顶部，存在与所述凹凸构造的其它部分的材料不同的材料。
12.如权利要求1 11中任一项所述的氮化镓类半导体发光元件，其特征在于: 所述除c面以外的结晶面是从c面起倾斜18度以上且90度以下的面。
13.如权利要求1 12中任一项所述的氮化镓类半导体发光元件，其特征在于: 所述除c面以外的结晶面是m面、a面、+r面或_r面。
14.如权利要求5或7所述的氮化镓类半导体发光元件，其特征在于: 所述基板为m面GaN基板。
15.—种光源,其特征在于,具备: 权利要求1 14中任一项所述的氮化镓类半导体发光元件；和 包含对从所述活性层发出的光的波长进行转换的荧光物质的波长转换部。
16.一种凹凸构造形成方法，其特征在于，包括: 准备在表面具有除c面以外的结晶面的氮化镓类半导体的工序(SO)； 在所述工序SO之后，对所述表面进行改性的工序(SI)； 在所述工序SI之后，在所述改性后的表面配置多个粒子的工序(S2);和在所述工序S2之后，通过干蚀刻对所述表面进行蚀刻，在所述氮化镓类半导体的除c面以外的结晶面的至少一部分的区域形成凹凸构造的工序(S3)，其中， 所述凹凸构造中的粗糙度曲线要素的平均长度(RSm)为150nm以上且SOOnm以下。
17.如权利要求16所述的凹凸构造形成方法，其特征在于: 所述工序S2包括: 在含有所述多个粒 子的溶液中浸溃所述氮化镓类半导体的工序(S2A);和 在所述工序S2A之后，将所述氮化镓类半导体从所述溶液提拉起的工序(S2B)。
18.如权利要求16或17所述的凹凸构造形成方法。
在所述工序S2中使用的溶液为亲水性的溶液。
19.如权利要求16 18中任一项所述的凹凸构造形成方法，其特征在于: 在所述工序S2中使用的溶液是选自水、甲醇、乙醇、苯酚、乙二醇和醋酸中的至少一种。
20.如权利要求16 19中任一项所述的凹凸构造形成方法，其特征在于: 所述工序SI包含将所述除C面以外的结晶面暴露于含氧原子的气氛中，对所述除C面以外的结晶面进行氧化的工序。
21.如权利要求16 20中任一项所述的凹凸构造形成方法，其特征在于: 在所述工序S2中使用的所述多个粒子的至少表面具有亲水性。
22.如权利要求16 21中任一项所述的凹凸构造形成方法，其特征在于: 在所述工序S2中使用的所述多个粒子由选自Si02、TiO2, ZnO、Au、Ag、聚苯乙烯、苯并胍胺-三聚氰胺-甲醛缩合物和聚甲基丙烯酸甲酯类交联物中的至少一种形成。
全文摘要
本发明提供一种氮化镓类半导体发光元件，在进行对具有除c面外的结晶面的氮化物半导体发光元件的光提取面(50)的表面的润湿性进行控制的表面改性之后，在粒子层对表面进行覆盖。其后，通过进行蚀刻，将粗糙度曲线要素的平均长度(RSm)为150nm以上且800nm以下的凹凸构造(60)形成在光提取面(50)。
文档编号H01L33/32GK103155182SQ20128000335
公开日2013年6月12日 申请日期2012年5月11日 优先权日2011年6月24日
发明者藤金正树, 井上彰, 横川俊哉 申请人:松下电器产业株式会社