[发明专利]发光元件及其制造方法

权利要求书

1.一种半导体发光元件，其特征在于，在光提取层具有光子晶体周期结构，所述光子晶体周期结构由具有不同折射率的两个系统（结构体）构成，且具有光子带隙，其中所述两个系统（结构体）的界面满足布拉格散射的条件。

2.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述光子晶体周期结构的深度h为该光子晶体周期结构的周期a的0.5倍以上。

3.如权利要求1或2所述的半导体发光元件，其中，所述光提取层为半导体发光元件的基板或形成于基板的相对面的保护膜中的任一个。

4.如权利要求3所述的半导体发光元件，其中，所述光子晶体周期结构在所述基板的任意深度位置的区域内实施。

5.如权利要求3所述的半导体发光元件，其特征在于，所述光子晶体周期结构包含周期性形成于所述基板的背面的空孔而形成。

6.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述光子晶体周期结构在一个或两个以上的光提取层的任意深度位置的区域内形成两处以上。

7.如权利要求1～6中任一项所述的半导体发光元件，其特征在于，具有光子带隙的所述光子晶体周期结构为，

通过从将从该光子晶体周期结构输出的平面波在电场E、磁场H中展开的麦克斯韦电磁场波动方程组Σε^-1（G-G’）|k+G||k+G’|E（G’）=ω²/c²E（G’）及Σε^-1（G-G’）（k+G）*（k+G’）H（G’）=ω²/c²H（G），（ε^-1：介电常数的倒数，G：倒格矢，ω：频率，c：光速，k：波数向量）的固有值计算求出的TE光、或TM光中的任一个的介电能带（第一光子能带）和空气带（第二光子能带）的差，决定该结构的参数即周期a、直径d的光子晶体周期结构。

8.如权利要求7所述的半导体发光元件，其特征在于，还具有通过FDTD法决定深度h的光子晶体周期结构。

9.如权利要求1～8中任一项所述的半导体发光元件，其特征在于，所述光提取层的光子晶体周期结构使用纳米压印光刻法进行加工。

10.如权利要求9所述的半导体发光元件，其特征在于，所述光提取层的光子晶体周期结构利用经由树脂塑模的模具的图案的转印处理进行加工。

11.如权利要求1～10中任一项所述的半导体发光元件，其中，所述基板为蓝宝石。

12.如权利要求1～11中任一项所述的半导体发光元件，其中，所述半导体发光元件的半导体层由氮化物半导体构成。

13.如权利要求9所述的半导体发光元件，其特征在于，在所述纳米压印光刻法中，使用以下的1）～3）的工序：

1）在制作纳米压印用主模具的情况下，为了应对基板的翘曲，而制作树脂塑模，通过使用所述树脂塑模转印至所述基板上的光刻胶，从而避免所述基板上图案和所述主模具的图案反转；

2）在纳米压印后，通过干法刻蚀对所述基板进行刻蚀加工，这时，以周期a、直径d、深度h制作模具，之后，获得树脂塑模，以纳米压印将图案转印至基板上的光刻胶，对该基板进行干法刻蚀，除去光刻胶残渣以测定实际的形状；

3）反映该实际形状的测定值和设计值的差即刻蚀偏差值，再次制作主模具，并进行所述转印、所述干法刻蚀、所述光刻胶残渣的去除。