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    • 专利摘要:
    本發明的課題為提供一種可提高工件與光阻的蝕刻的選擇比之蝕刻方法、藉由該蝕刻方法加工的藍寶石基板及具備該藍寶石基板的發光元件。本發明的解決手段為一種使用電漿蝕刻裝置的蝕刻方法，包含:在工件上形成光阻膜之光阻膜形成製程；在前述光阻膜形成規定的圖案之圖案形成製程；以規定的變質用條件將形成有前述圖案的前述光阻膜曝露於電漿，使前述光阻膜變質提高蝕刻選擇比之光阻變質製程；以與變質用條件不同的蝕刻用條件將工件曝露於電漿，以蝕刻選擇比變高的前述光阻膜當作罩幕進行前述工件的蝕刻之工件的蝕刻製程。
    公开号:TW201324614A
    申请号:TW101141478
    申请日:2012-11-08
    公开日:2013-06-16
    发明作者:Atsushi Suzuki；Koichi Naniwae；Toshiyuki Kondo；Midori Mori；Fumiharu Teramae
    申请人:El Seed Corp；
    IPC主号:H01L33-00
    专利说明:
    蝕刻方法、藍寶石基板及發光元件
    　　本發明是關於使用電漿(plasma)的蝕刻方法(etching method)、藉由該蝕刻方法加工的藍寶石基板(sapphire substrate)及具備該藍寶石基板的發光元件(light emitting device)。
    　　工件(workpiece)的蝕刻方法一般是以光阻膜(resist film)當作罩幕(mask)對在表面形成有光阻膜的基板(substrate)進行蝕刻(例如參照專利文獻1)。例如在記載於專利文獻1的蝕刻方法中，使將含碳氣體添加於蝕刻氣體(etching gas)的混合氣體激發成電漿態(plasma state)而對藍寶石基板進行蝕刻，並且藉由調整含碳氣體的流量而調整凸部的錐形。　　[專利文獻1] 日本國特開2011-134800號公報
    　　但是，在習知的蝕刻方法中考慮依照工件與光阻的材質而定的選擇比(selection ratio)，進行蝕刻加工。但是，當對工件施以微細且深的形狀的加工時，若不存在適當的選擇比的材料，則無法施以所需的形狀的加工。　　本發明是鑑於前述情況所進行的創作，其目的為提供一種可提高工件與光阻的蝕刻的選擇比之蝕刻方法、藉由該蝕刻方法加工的藍寶石基板及具備該藍寶石基板的發光元件。　　為了達成前述目的，在本發明中提供一種蝕刻方法，包含:在工件上形成光阻膜之光阻膜形成製程；在前述光阻膜形成規定的圖案(pattern)之圖案形成製程；以規定的變質(alteration)用條件將形成有前述圖案的前述光阻膜曝露於電漿，使前述光阻膜變質提高蝕刻選擇比(etch selectivity ratio)之光阻變質製程；以與前述變質用條件不同的蝕刻用條件將前述工件曝露於電漿，以蝕刻選擇比變高的前述光阻膜當作罩幕進行前述工件的蝕刻之工件的蝕刻製程。　　在上述蝕刻方法中，前述變質用條件為偏壓輸出(bias output)比前述蝕刻用條件低也可以。　　在上述蝕刻方法中，前述工件為形成於規定的被加工基板上的基板用罩幕層(mask layer)也可以。　　在上述蝕刻方法中，包含以被蝕刻的基板用罩幕層當作罩幕，進行前述被加工基板的蝕刻之基板的蝕刻製程也可以。　　在上述蝕刻方法中，藉由前述基板的蝕刻製程在前述被加工基板形成1μm以下的週期的凹凸形狀也可以。　　在上述蝕刻方法中，在前述被加工基板形成深度300nm以上的凹凸形狀也可以。　　在上述蝕刻方法中，前述被加工基板為藍寶石(sapphire)也可以。　　而且，在本發明中提供藉由上述蝕刻方法被施以凹凸加工的藍寶石基板。　　再者，在本發明中提供具有上述藍寶石基板，與形成於前述藍寶石基板上的半導體發光層之發光元件。　　再者，在本發明中提供一種蝕刻方法，包含:在工件上形成光阻膜之光阻膜形成製程；在前述光阻膜形成規定的圖案之圖案形成製程；以規定的變質用條件將形成有前述圖案的前述光阻膜曝露於電漿，使前述光阻膜變質提高蝕刻選擇比之光阻變質製程；以與前述變質用條件不同的蝕刻用條件將前述工件曝露於電漿，以蝕刻選擇比變高的前述光阻膜當作罩幕進行前述工件的蝕刻之工件的蝕刻製程；前述工件為形成於規定的被加工基板上的基板用罩幕層，並且前述被加工基板為藍寶石基板，以被蝕刻的基板用罩幕層當作罩幕，進行前述藍寶石基板的蝕刻，在前述藍寶石基板形成1μm以下的週期的凹凸形狀之基板的蝕刻製程；藉由前述光阻變質製程，使用Ar氣體的電漿當作電漿，施加規定的偏壓輸出，將Ar氣體的電漿導引到前述基板用罩幕層，藉由前述蝕刻製程，使用Ar氣體的電漿當作電漿，施加比前述變質用條件高的偏壓輸出，將Ar氣體的電漿導引到前述基板用罩幕層。　　在上述蝕刻方法中，藉由前述基板的蝕刻製程，在前述藍寶石基板形成深度300nm以上的凹凸形狀也可以。　　在上述蝕刻方法中，藉由前述基板的蝕刻製程，在前述藍寶石基板形成深度500nm以上的凹凸形狀也可以。　　在上述蝕刻方法中，包含在前述圖案形成製程之後，透過電漿灰化(plasma ashing)除去前述光阻膜的殘膜之殘膜除去製程也可以。　　在上述蝕刻方法中，藉由前述圖案形成製程在透過模(mold)將前述光阻膜沖壓(press)後，在保持沖壓狀態下使前述光阻膜硬化，將前述模的凹凸構造轉印(transcribe)到前述光阻膜也可以。　　在上述蝕刻方法中，藉由前述基板的蝕刻製程，在前述基板用罩幕層上殘留前述光阻膜的狀態下進行前述藍寶石基板的蝕刻也可以。　　在上述蝕刻方法中，前述基板用罩幕層具有前述藍寶石基板上的SiO2層與前述SiO2層上的Ni層，藉由前述基板的蝕刻製程，在前述SiO2層與前述Ni層與前述光阻膜積層的狀態下進行前述藍寶石基板的蝕刻也可以。　　在上述蝕刻方法中，包含在前述基板的蝕刻製程之後，使用規定的剝離液(stripper)除去殘留於前述藍寶石基板上的前述基板用罩幕層之罩幕層除去製程也可以。　　在上述蝕刻方法中，藉由前述罩幕層除去製程，透過O2灰化預先除去前述光阻膜後，使用規定的剝離液除去殘留於前述藍寶石基板上的前述基板用罩幕層也可以。　　再者，在本發明中提供一種蝕刻方法，包含:在工件上形成光阻膜之光阻膜形成製程；在前述光阻膜形成規定的圖案之圖案形成製程；以規定的變質用條件將形成有前述圖案的前述光阻膜曝露於電漿，使前述光阻膜變質提高蝕刻選擇比之光阻變質製程；以與前述變質用條件不同的蝕刻用條件將前述工件曝露於電漿，以蝕刻選擇比變高的前述光阻膜當作罩幕進行前述工件的蝕刻之工件的蝕刻製程；前述工件為形成於規定的被加工基板上的基板用罩幕層，並且前述被加工基板為藍寶石基板，以被蝕刻的基板用罩幕層當作罩幕，進行前述藍寶石基板的蝕刻，在前述藍寶石基板形成凹凸形狀之基板的蝕刻製程，藉由前述光阻變質製程，使用Ar氣體的電漿當作電漿，施加規定的偏壓輸出，將Ar氣體的電漿導引到前述基板用罩幕層，藉由前述蝕刻製程，使用Ar氣體的電漿當作電漿，施加比前述變質用條件高的偏壓輸出，將Ar氣體的電漿導引到前述基板用罩幕層。
    【發明的功效】　　依照本發明，可提高工件與光阻的蝕刻的選擇比。
    　　圖1是顯示本發明的一實施形態的電漿蝕刻裝置之概略說明圖。　　圖2是顯示蝕刻方法之流程圖。　　圖3A是顯示被加工基板及罩幕層的蝕刻方法的過程，(a)是顯示加工前的被加工基板，(b)是顯示在被加工基板上形成了罩幕層的狀態，(c)是顯示在罩幕層上形成了光阻膜的狀態，(d)是顯示使模接觸了光阻膜的狀態，(e)是顯示在光阻膜形成有圖案的狀態。　　圖3B是顯示被加工基板及罩幕層的蝕刻方法的過程，(f)是顯示除去了光阻膜的殘膜的狀態，(g)是顯示使光阻膜變質了的狀態，(h)是顯示以光阻膜為罩幕對罩幕層進行了蝕刻的狀態，(i)是顯示以罩幕層為罩幕對被加工基板進行了蝕刻的狀態。　　圖3C是顯示被加工基板及罩幕層的蝕刻方法的過程，(j)是顯示以罩幕層為罩幕更進一步對被加工基板進行了蝕刻的狀態，(k)是顯示由被加工基板除去了殘留的罩幕層的狀態，(l)是顯示對被加工基板施以了濕式蝕刻的狀態。　　圖4是顯示被加工基板，(a)是顯示模式斜視圖，(b)是顯示A-A剖面圖。　　圖5是顯示具備被加工基板的發光元件之模式剖面圖。
    　　圖1是顯示本發明的一實施形態的電漿蝕刻裝置(plasma etching equipment)之概略說明圖。　　如圖1所示，電漿蝕刻裝置1為感應耦合型(inductively-coupled)(ICP(Inductively Coupled Plasma:感應耦合電漿))，具有:保持被加工基板100之平板狀的基板保持台2；收納基板保持台2的容器3；在容器3的上方隔著石英板6被配設的線圈(coil)4；連接於基板保持台2之電源5。線圈4為立體漩渦形的線圈，由線圈中央供給高頻電力(high-frequency power)，線圈外周的末端被接地。蝕刻對象的被加工基板100直接或透過運送用托盤被承載於基板保持台2。在基板保持台2內裝有用以將被加工基板100冷卻的冷卻機構，該冷卻機構透過冷卻控制部7控制。容器3具有供給口(supply port)，可供給O2氣體、Ar氣體等的各種氣體。　　當藉由該電漿蝕刻裝置1進行蝕刻時，在將被加工基板100承載於基板保持台2後，排出容器3內的空氣而當作減壓狀態。然後將規定的處理氣體供給至容器3內，調整容器3內的氣體壓力。然後將高輸出的高頻電力供給至線圈4及基板保持台2規定時間，使反應氣體的電漿8產生。透過該電漿8進行被加工基板100的蝕刻。　　接著，參照圖2、圖3A及圖3B針對使用電漿蝕刻裝置1的蝕刻方法進行說明。　　圖2是顯示蝕刻方法之流程圖。如圖2所示，本實施形態的蝕刻方法包含:罩幕層形成製程S1、光阻膜形成製程S2、圖案形成製程S3、殘膜除去製程S4、光阻變質製程S5、罩幕層的蝕刻製程S6、被加工基板的蝕刻製程S7、罩幕層除去製程S8、彎曲部形成製程S9。　　圖3A是顯示被加工基板及罩幕層的蝕刻方法的過程，(a)是顯示加工前的被加工基板，(b)是顯示在被加工基板上形成了罩幕層的狀態，(c)是顯示在罩幕層上形成了光阻膜的狀態，(d)是顯示使模接觸了光阻膜的狀態，(e)是顯示在光阻膜形成有圖案的狀態。　　圖3B是顯示被加工基板及罩幕層的蝕刻方法的過程，(f)是顯示除去了光阻膜的殘膜的狀態，(g)是顯示使光阻膜變質了的狀態，(h)是顯示以光阻膜為罩幕對罩幕層進行了蝕刻的狀態，(i)是顯示以罩幕層為罩幕對被加工基板進行了蝕刻的狀態。此外，變質後的光阻膜在圖中是以塗滿表現。　　圖3C是顯示被加工基板及罩幕層的蝕刻方法的過程，(j)是顯示以罩幕層為罩幕更進一步對被加工基板進行了蝕刻的狀態，(k)是顯示由被加工基板除去了殘留的罩幕層的狀態，(l)是顯示對被加工基板施以了濕式蝕刻(wet etching)的狀態。　　首先如圖3A(a)所示，製備加工前的被加工基板100。在蝕刻之前以規定的清洗液清洗被加工基板100。在本實施形態中被加工基板100為藍寶石基板。　　接著如圖3A(b)所示，在被加工基板100形成罩幕層110(罩幕層形成製程:S1)。在本實施形態中，罩幕層110具有被加工基板100上的SiO2層111，與SiO2層111上的Ni層112。各層111、112的厚度為任意，惟例如可設SiO2層為1nm以上100nm以下，設Ni層112為1nm以上100nm以下。此外，罩幕層110也能以單層。罩幕層110是藉由濺鍍法(sputtering method)、真空蒸鍍法(vacuum evaporation method）、CVD法(Chemical Vapor Deposition method:化學氣相沉積法)等形成。　　接著如圖3A(c)所示，在罩幕層110上形成光阻膜120(光阻膜形成製程:S2)。在本實施形態中，光阻膜120使用熱塑性樹脂(thermoplastic resin)，藉由旋塗法(spin coating method)形成均勻的厚度。光阻膜120例如由環氧樹脂(epoxy resin)構成，厚度例如為100nm以上300nm以下。此外，光阻膜120也能使用可藉由紫外線等使其硬化的光硬化性樹脂(photo-curing resin)。　　然後，每次將被加工基板100加熱使光阻膜120軟化，如圖3A(d)所示，以模130沖壓光阻膜120。在模130的接觸面形成有凹凸構造131，光阻膜120沿著凹凸構造131變形。　　然後在保持沖壓狀態下，每次將被加工基板100冷卻使光阻膜120硬化。然後，藉由使模130由光阻膜120分離，如圖3A(e)所示，凹凸構造121被轉印到光阻膜120(圖案形成製程:S3)。此處，凹凸構造121的週期成為1μm以下。在本實施形態中凹凸構造121的週期為500nm。而且，在本實施形態中凹凸構造121的凸部123的寬度成為100nm以上300nm以下。而且，凸部123的高度成為100nm以上300nm以下。在該狀態下，在光阻膜120的凹部形成有殘膜122。　　將如以上形成有光阻膜120的被加工基板100安裝於電漿蝕刻裝置1的基板保持台2。然後藉由例如電漿灰化除去殘膜122，如圖3B(f)所示使工件之罩幕層110露出(殘膜除去製程:S4)。在本實施形態中使用O2氣體當作電漿灰化的處理氣體。此時，光阻膜120的凸部123也受到灰化的影響，凸部123的側面124不是對罩幕層110的表面垂直，而是傾斜約規定的角度。　　然後如圖3B(g)所示，以變質用條件將光阻膜120曝露於電漿，使光阻膜120變質提高蝕刻選擇比(光阻變質製程:S5)。在本實施形態中使用Ar氣體當作光阻膜120的變質用的處理氣體。藉由施加規定的偏壓輸出，將Ar氣體的電漿導引到光阻膜120。而且在本實施形態中，變質用條件被設定為電源5的偏壓輸出比後述的蝕刻用條件低。　　然後，以蝕刻用條件曝露於電漿，以蝕刻選擇比變高的光阻膜120當作罩幕進行當作工件的罩幕層110的蝕刻(罩幕層的蝕刻製程:S6)。在本實施形態中使用Ar氣體當作光阻膜120的蝕刻用的處理氣體，施加比變質用條件高的偏壓輸出，將Ar氣體的電漿導引到光阻膜120。據此如圖3B(h)所示，在罩幕層110形成有圖案113。　　此處，針對變質用條件與蝕刻用條件可適宜變更處理氣體、天線輸出(antenna output)、偏壓輸出等，惟如本實施形態使用同一個處理氣體並變更偏壓輸出較佳。具體上針對變質用條件，若令處理氣體為Ar氣體，背壓為0.5Pa，Ar氣體的流量為25sccm，線圈4的天線輸出為350W，電源5的偏壓輸出為50W的話，則光阻膜120的硬化被觀察到。再者，針對蝕刻用條件，若令處理氣體為Ar氣體，背壓為0.5Pa，Ar氣體的流量為25sccm，線圈4的天線輸出為350W，電源5的偏壓輸出為100W的話，則罩幕層110的蝕刻被觀察到。此外，對蝕刻用條件除了降低偏壓輸出之外，即使降低天線輸出或減少氣體流量，光阻的硬化也可能。　　接著如圖3B(i)所示，以罩幕層110為罩幕進行被加工基板100的蝕刻(被加工基板的蝕刻製程:S7)。在本實施形態中是在罩幕層110上殘留了光阻膜120的狀態下進行蝕刻。而且，進行使用BCl3氣體等的含氯氣體當作處理氣體的電漿蝕刻。　　然後如圖3C(j)所示，若蝕刻進行的話，在被加工基板100形成有凹凸構造101。在本實施形態中凹凸構造101的高度為500nm。此外，也能使凹凸構造101的高度比500nm大。此處，若使凹凸構造101的高度像例如300nm般較淺的話，則如圖3B(i)所示，在殘留了光阻膜120的狀態下結束蝕刻也可以。　　在本實施形態中透過罩幕層110的SiO2層111使得側向蝕刻(side etching)被促進，凹凸構造101的凸部102的側面103傾斜。而且，也能透過光阻膜120的側面103的傾斜角控制側向蝕刻的狀態。此外，若設罩幕層110為Ni層112的單層，則可使凸部102的側面103對主表面(principal surface)大致垂直。　　然後如圖3C(k)所示，使用規定的剝離液除去殘留於被加工基板100上的罩幕層110(罩幕層除去製程:S8)。在本實施形態中，在藉由使用高溫的硝酸除去Ni層112後，使用氫氟酸(hydrofluoric acid)除去SiO2層111。此外，即使光阻膜120殘留於罩幕層110上，也能透過高溫的硝酸一起除去Ni層112，惟當光阻膜120的殘留量多時，透過O2灰化預先除去光阻膜120較佳。　　然後如圖3C(l)所示，透過濕式蝕刻除去凸部102的角形成彎曲部(彎曲部形成製程:S9)。此處，蝕刻液為任意，惟可使用例如加溫到170℃左右的磷酸水溶液，所謂的”熱磷酸”。此外，該彎曲部形成製程可適宜省略。經由以上的製程，製作在表面具有凹凸構造101的被加工基板100。　　依照該被加工基板100的蝕刻方法，因使光阻膜120曝露於電漿而使其變質，故可提高罩幕層110與光阻膜120的蝕刻的選擇比。據此，對罩幕層110容易施以微細且深的形狀的加工，可十分厚地形成微細的形狀的罩幕層110。　　而且，可藉由電漿蝕刻裝置1連續地進行光阻膜120的變質與罩幕層110的蝕刻，工時(man-hours)也不會顯著地增大。在本實施形態中，可藉由使電源5的偏壓輸出變化進行光阻膜120的變質與罩幕層110的蝕刻，可簡單容易地提高光阻膜120的選擇比。　　再者，因以十分厚的罩幕層110為罩幕進行被加工基板100的蝕刻，故對被加工基板100容易施以微細且深的形狀的加工。特別是在藍寶石基板中，雖然在形成有罩幕層的基板上形成光阻膜，利用光阻膜進行罩幕層的蝕刻之蝕刻方法本身在以往就已存在，但藉由該蝕刻方法形成週期為1μm以下且深度為300nm以上的凹凸構造101在以往是不可能，但是在本實施形態的蝕刻方法中為可能。特別是在本實施形態的蝕刻方法中，適合形成週期為1μm以下且深度為500nm以上的凹凸構造。　　奈米級(nanoscale)的週期的凹凸構造被稱為蛾眼(moth-eye)，當對藍寶石進行該蛾眼的加工時，因藍寶石為難加工材料(difficult-to-machine material)，故只能加工到200nm左右的深度。但是，在200nm左右的段差(level difference)中有作為蛾眼不充分的情形。本實施形態的蝕刻方法可以說是解決對藍寶石基板施以蛾眼加工時的新穎的課題。　　此外，雖然顯示了使用奈米壓印(nanoimprint)技術形成光阻圖案(resist pattern)，但使用例如模板遮罩(stencil mask)等透過電子束照射(electron beam irradiation)形成光阻圖案也可以。　　而且，工件雖然顯示了由SiO2/Ni構成的罩幕層110，但罩幕層110為Ni的單層或其他的材料當然都可以。重要的是若使光阻變質，提高罩幕層110與光阻膜120的蝕刻選擇比的話即可。　　再者，雖然顯示了使用罩幕層110對被加工基板100進行蝕刻，但不使用罩幕層110對被加工基板100進行蝕刻也可以。此情形，被加工基板100就會成為工件，在被加工基板100形成光阻膜120，使光阻變質提高蝕刻選擇比。若為前述實施形態的例子的話，則被確認了直接在藍寶石基板形成光阻膜，可不使用罩幕層而對藍寶石基板進行蝕刻。　　而且，雖然顯示了使電漿蝕刻裝置1的偏壓輸出變化並以變質用條件與蝕刻用條件，但除了使天線輸出、氣體流量變化之外，例如藉由變更處理氣體而設定也可以。重要的是變質用條件若為在光阻被曝露於電漿時變質且蝕刻選擇比變高的條件的話即可。　　而且，雖然顯示了使用藍寶石當作被加工基板100，罩幕層110包含有Ni層112，但不用說即使是其他的材料的蝕刻也能適用本發明。例如也能設蝕刻加工的對象為SiC、Si、GaAs、GaN、InP、ZnO等的基板。實際上被確認了可在SiC基板形成由與前述實施形態一樣的SiO2/Ni構成的罩幕層110，以與前述實施形態一樣的條件使光阻膜硬化，透過SF6系的氣體對SiC基板進行蝕刻。而且，對該等基板進行加工的情形當然也不管罩幕層的使用的有無。　　圖4是顯示被加工基板，(a)是顯示模式斜視圖，(b)是顯示A-A剖面圖。　　針對經過前述的製程而被製作的被加工基板100進行說明。在本實施形態中如圖4(a)及(b)所示，凹凸構造101具有週期地形成的複數個凸部102，各凸部102之間形成凹部。在本實施形態中各凸部102的形狀為將圓錐的上部切掉的圓錐台狀。此外，凸部102的形狀除了圓錐台狀之外，也可以以多角錐台等的其他的錐台狀，或以圓錐、多角錐等的錐狀。此外，不是凸部102而是凹部構成錐狀、圓錐台、錐台狀等的形狀也可以。在本實施形態中凹凸構造101以平面視，各凸部102的中心成為正三角形的頂點的位置而以規定的週期排列於假想的三角格子的交點而形成。　　在本實施形態中各凸部102的週期為500nm。此外，此處所謂的週期是指接鄰的凸部102中的高度的尖峰位置(peak position)的距離。而且，各凸部102為基端部的直徑為200nm，高度成為600nm。此外，各凸部102的週期、尺寸、形狀等可適宜變更。　　然後，可使用該被加工基板100製造例如圖5所示的發光元件200。該發光元件200為面朝上(face-up)型的LED，在具有被加工基板100的凹凸構造101的面上形成有三族氮化物半導體層(group iii nitride semiconductor layer)。三族氮化物半導體層自被加工基板100側起按照如下的順序而形成有:緩衝層(buffer layer)210、n型GaN層212、多重量子井主動層(multiple quantum well active layer)214、電子阻隔層(e​l​e​c​t​r​o​n​​b​l​o​c​k​i​n​g​​l​a​y​e​r​)216、p型GaN層218。在p型GaN層218上形成有p側電極220，並且在n型GaN層212上形成有n側電極224。而且，在被加工基板100的背面側形成有反射膜226。反射膜226例如可由介電質多層膜(dielectric multilayer)及Al層構成。　　緩衝層210藉由AlN構成，n型GaN層212藉由n-GaN構成，多重量子井主動層214藉由GalnN/GaN構成。在本實施形態中，多重量子井主動層214的發光的峰值波長(peak wavelength)為450nm。而且，電子阻隔層216藉由p-AIGaN構成，p型GaN層218藉由p-GaN構成。n型GaN層212到p型GaN層218是藉由三族氮化物半導體的磊晶成長(epitaxial growth)形成，在被加工基板100存在凹凸構造101，而在三族氮化物半導體的成長初期謀求橫向成長(lateral growth)所產生的平坦化。　　p側電極220例如由ITO(Indium Tin Oxide:銦錫氧化物)等的透明的材料構成。而且，n側電極224為自p型GaN層218蝕刻到n型GaN層212，形成於露出的n型GaN層212上。n側電極224例如由Ti/Al/Ti/Au構成。　　在該發光元件200中，反射膜226之被加工基板100側的面構成反射面228，由多重量子井主動層214發出的光藉由繞射作用而透過凹凸構造101中的界面，藉由反射面228將透過的光反射。據此，可藉由使藉由繞射作用而透過的光再入射到該界面，藉由該界面再度利用繞射作用而使其透過，以複數個模式(mode)將光取出到元件外部。為了得到該繞射作用，各凸部102的週期比由多重量子井主動層214發出的光的光波長(optical wavelength)大，比該光的相干長度(coherence length)小較佳。　　此處，光波長是意味著實際的波長除以折射率的值。而且，相干長度是指相當於依照規定的頻譜寬度(spectral width)的光子群(photon group)的各個的波長的不同而使波的週期的振動被互相抵消，到相干性(coherence)消失為止的距離。相干長度1c若設光的波長為λ，設該光的半值寬(half value width)為Δλ，則大致具有1c=(λ2/Δλ)的關係。此處，各凸部102的週期比由多重量子井主動層214發出的光的光波長的2倍大較佳。而且，各凸部102的週期為由多重量子井主動層214發出的光的相干長度的一半以下較佳。　　在本實施形態中各凸部102的週期為500nm。因由多重量子井主動層214發出的光的波長為450nm，三族氮化物半導體層的折射率為2.4，故其光波長為187.5nm。而且，因由多重量子井主動層214發出的光的半值寬為63nm，故該光的相干長度為3214nm。也就是說凹凸構造101的週期比多重量子井主動層214的光波長的2倍大，且成為相干長度的一半以下。　　如此，雖然舉例說明了將由藍寶石構成的被加工基板100使用於發光元件200的例子，但也能將被加工基板100使用於其他的元件(device)，其他針對具體的用途等可適宜變更。
    1．．．電漿蝕刻裝置
    2．．．基板保持台
    3．．．容器
    4．．．線圈
    5．．．電源
    6．．．石英板
    7．．．冷卻控制部
    8．．．電漿
    100．．．被加工基板
    101．．．凹凸構造
    102．．．凸部
    103．．．側面
    110．．．罩幕層
    111．．．SiO2層
    112．．．Ni層
    120．．．光阻膜
    121、131．．．凹凸構造
    123．．．凸部
    124．．．側面
    200．．．發光元件
    212．．．n型GaN層
    214．．．多重量子井主動層
    216．．．電子阻隔層
    218．．．p型GaN層
    220．．．p側電極
    224．．．n側電極
    226．．．反射膜
    228．．．反射面
     
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] 一種蝕刻方法，包含:在工件上形成光阻膜之光阻膜形成製程；在該光阻膜形成規定的圖案之圖案形成製程；以規定的變質用條件將形成有該圖案的該光阻膜曝露於電漿，使該光阻膜變質提高蝕刻選擇比之光阻變質製程；以及以與該變質用條件不同的蝕刻用條件將該工件曝露於電漿，以蝕刻選擇比變高的該光阻膜當作罩幕進行該工件的蝕刻之工件的蝕刻製程。
    [2] 如申請專利範圍第1項之蝕刻方法，其中該變質用條件為偏壓輸出比該蝕刻用條件低。
    [3] 如申請專利範圍第2項之蝕刻方法，其中該工件為形成於規定的被加工基板上的基板用罩幕層。
    [4] 如申請專利範圍第3項之蝕刻方法，其中包含以被蝕刻的基板用罩幕層當作罩幕，進行該被加工基板的蝕刻之基板的蝕刻製程。
    [5] 如申請專利範圍第4項之蝕刻方法，其中藉由該基板的蝕刻製程在該被加工基板形成1μm以下的週期的凹凸形狀。
    [6] 如申請專利範圍第5項之蝕刻方法，其中在該基板的蝕刻製程中，在該被加工基板形成深度300nm以上的凹凸形狀。
    [7] 如申請專利範圍第6項之蝕刻方法，其中該被加工基板為藍寶石。
    [8] 一種藍寶石基板，藉由申請專利範圍第7項之蝕刻方法被施以凹凸加工。
    [9] 一種發光元件，具有:申請專利範圍第8項之藍寶石基板；以及形成於該藍寶石基板上的半導體發光層。
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    US9472736B2|2016-10-18|
    KR20140090209A|2014-07-16|
    EP2782120A4|2015-05-20|
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