Подложка для оптической системы и полупроводниковое светоизлучающее устройство

Подложка для оптической системы и полупроводниковое светоизлучающее устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к подложке для оптической системы и полупроводниковому светоизлучающему устройству и, в частности, к подложке для оптической системы с тонкой структурой, сформированной на ее поверхности, полупроводниковому светоизлучающему устройству, использующему подложку, наноимпринтный штамп, применяемый для подложки и устройства, и к устройству экспонирования для приготовления штампа.

Уровень техники

[0002] Полупроводниковое устройство на основе GaN, типизированное СИД синего свечения, изготавливается наслаиванием n-слоя, светоизлучающего слоя и p-слоя на монокристаллическую подложку посредством эпитаксиального выращивания, и в качестве подложки обычно используются подложка из монокристаллического сапфира и подложка из монокристаллического SiC. Однако, например, поскольку существует несоответствие решеток между кристаллом сапфира и кристаллом полупроводника на основе GaN, возникают дислокации вследствие несоответствия решеток (см., например, непатентный документ 1). Плотность дислокаций достигает 1×10⁹/см². Наличие дислокаций приводит к снижению внутренней квантовой эффективности внутри СИД, и в результате, снижается относительная световая эффективность СИД.

[0003] Кроме того, поскольку показатель преломления слоя полупроводника на основе GaN больше, чем у сапфировой подложки, свет, генерируемый в полупроводниковом светоизлучающем слое, не излучается под углами, большими или равными критическому углу от границы раздела с сапфировой подложкой, свет становится волноводной модой и ослабляется, и проблема состоит в том, что, в результате, внешняя квантовая эффективность снижается. Между тем, в случае использования, в качестве монокристаллической подложки, подложки SiC, показатель преломления значительно больше, чем у слоя воздуха, свет не излучается под углами, большими или равными критическому углу от границы раздела между подложкой SiC и слоем воздуха. Поэтому, как и в случае использования сапфировой подложки, излучаемый свет, генерируемый в полупроводниковом светоизлучающем слое, становится волноводной модой и ослабляется, и проблема состоит в том, что внешняя квантовая эффективность снижается.

[0004] Поэтому предложен метод, согласно которому подложка снабжается вогнутостями и выпуклостями, которые не развивают дефекты в полупроводнике для изменения световодного направления света в слое полупроводника, что позволяет повысить внешнюю квантовую эффективность (см., например, патентный документ 1).

[0005] Кроме того, предложен другой метод для сапфировой подложки, в котором размер вогнутовыпуклой структуры, обеспеченной на подложке, находится в нанометровом диапазоне, и рисунок вогнутовыпуклой структуры выполнен в случайной компоновке (см., например, патентный документ 2). Кроме того, известно, что, когда размер рисунка, обеспеченного на подложке, находится в нанометровом диапазоне, относительная световая эффективность СИД возрастает по сравнению с подложкой с рисунком в микрометровом диапазоне (см., например, непатентный документ 2). Кроме того, предложено полупроводниковое устройство на основе GaN, в котором на верхней поверхности слоя полупроводника p-типа обеспечена вогнутовыпуклая структура для снижения сопротивления контакта с прозрачной проводящей пленкой (см., например, патентный документ 3).

Документы уровня техники

Патентные документы

[0006]

[Патентный документ 1] публикация японской патентной заявки, не прошедшей экспертизу № 2003-318441

[Патентный документ 2] публикация японской патентной заявки, не прошедшей экспертизу № 2007-294972

[Патентный документ 3] публикация японской патентной заявки, не прошедшей экспертизу № 2005-259970

Непатентные документы

[0007]

[Непатентный документ 1] IEEE photo. Tech. Lett., 20, 13 (2008)

[Непатентный документ 2] J. Appl. Phys., 103, 014314 (2008)

Раскрытие изобретения

Задачи изобретения

[0008] Факторами, определяющими внешнюю квантовую эффективность EQE, указывающую относительную световую эффективность СИД, являются эффективность инжекции электронов EIE, внутренняя квантовая эффективность IQE и эффективность вывода света LEE. Из этих факторов, внутренняя квантовая эффективность IQE зависит от плотности дислокаций, обусловленной несоответствием решеток кристалла полупроводника на основе GaN. Эффективность вывода света LEE повышается благодаря распределению волноводной моды внутри слоя кристалла полупроводника на основе GaN за счет рассеяния света вследствие вогнутовыпуклой структуры, обеспеченной на подложке. Кроме того, эффективность инжекции электронов EIE повышается за счет снижения сопротивления на границе раздела между слоем полупроводника p-типа и прозрачной проводящей пленкой, состоящей из оксида, например, ITO, ZnO, In₂O₃ или SnO₂. В частности, поскольку прозрачные проводящие материалы, например ITO, являются проводящими материалами n-типа, существует тенденция к формированию барьера Шоттки на границе раздела со слоем полупроводника p-типа, омическое свойство, таким образом, уменьшается, и контактное сопротивление демонстрирует тенденцию к повышению. Поэтому на границе раздела со слоем полупроводника p-типа формируется вогнутовыпуклая структура для увеличения площади контакта, и омический контакт усиливается.

[0009] Другими словами, в качестве ролей (эффектов) вогнутовыпуклой структуры в полупроводниковом светоизлучающем устройстве, можно указать (1) повышение внутренней квантовой эффективности IQE за счет уменьшения плотности дислокаций внутри кристалла полупроводника, (2) повышение эффективности вывода света LEE за счет выделения волноводной моды, и (3) повышение эффективности инжекции электронов EIE за счет улучшения омического контакта.

[0010] Однако, согласно методу, описанному в патентном документе 1, обеспечивается повышение эффективности вывода света LEE вследствие эффекта (2), но эффект (1) уменьшения плотности дислокаций невелик. Причина, по которой плотность дислокационных дефектов снижается за счет обеспечения вогнутостей и выпуклостей на поверхности подложки, состоит в том, что вогнутости и выпуклости вносят нарушения в режим выращивания методом CVD (химического осаждения из паровой фазы) слоя полупроводника на основе GaN, и в том, что дислокационные дефекты, связанные с послойным выращиванием, сталкиваются и исчезают. Поэтому наличие вогнутостей и выпуклостей в соответствии с количеством дефектов эффективно снижает плотность дефектов. Однако, когда количество вогнутостей и выпуклостей меньше чем количество дефектов, эффект уменьшения плотности дислокаций ограничен. Например, переходя в нанометровый диапазон, плотность дислокаций 1×10⁹/см² соответствует 10/мкм², и плотность дислокаций 1×10⁸/см² соответствует 1/мкм². Когда в 5 мкм ×5/мкм (□5 мкм) обеспечено около двух вогнутовыпуклых фрагментов, плотность вогнутовыпуклого рисунка составляет 0,08×10⁸/см², и когда в 500 нм ×500 нм (□500 нм) обеспечено около двух вогнутовыпуклых фрагментов, плотность вогнутовыпуклого рисунка составляет 8×10⁸/см². Таким образом, когда вогнутовыпуклый рисунок выполнен с шагом нанометрового диапазона, это оказывает значительное влияние на снижение плотности дислокаций.

[0011] Однако, при высокой плотности вогнутовыпуклого рисунка, уменьшается эффект рассеяния света и уменьшается эффект (2) выделения волноводной моды. Длины волны светового излучения СИД находятся в видимом диапазоне, и длины волны светового излучения СИД на основе GaN, в частности, используемые в СИД белого свечения, составляют от 450 нм до 500 нм. Для получения достаточного эффекта рассеяния света, вогнутовыпуклый рисунок, предпочтительно, имеет размер примерно от 2 до 20 длин волны, и эффект в нанометровом диапазоне невелик.

[0012] Кроме того, согласно методу, описанному в патентном документе 3, необходимо, чтобы шаг и глубина формы рисунка были порядка нанометров, и сформированный рисунок не обеспечивает нужного повышения эффективности вывода света. Дело в том, что необходимо устанавливать толщину слоя полупроводника p-типа равной примерно несколько сот нанометров по причине значения коэффициента поглощения, и толщина обязательно оказывается одного порядка с размером рисунка. Между тем, длины волны светового излучения СИД находятся в диапазоне видимого света (от 450 нм до 750 нм), и в том же рисунке, что и длины волны, проблема состоит в снижении его эффективности вывода света.

[0013] Таким образом, согласно традиционным методам, в отношении трех факторов влияния на относительную световую эффективность СИД т.е. (1) повышения внутренней квантовой эффективности IQE за счет уменьшения плотности дислокаций внутри кристалла полупроводника, (2) повышения эффективности вывода света LEE за счет выделения волноводной моды вследствие рассеяния света, и (3) повышения эффективности инжекции электронов EIE за счет улучшения омического контакта, в ролях вогнутовыпуклой структуры в полупроводниковом светоизлучающем устройстве, для размера шага вогнутовыпуклого рисунка, (1) и (3), и (2) находятся в компромиссном соотношении, и не всегда говорят, что получается оптимальная структура. Другими словами, в традиционных тонкоструктурных изделиях, проблема состоит в недостаточном повышении относительной световой эффективности СИД.

[0014] Настоящее изобретение сделано ввиду вышеописанных обстоятельств, и задачей изобретения является обеспечение подложки для оптической системы, снабженной тонкоструктурным изделием, и полупроводниковое светоизлучающее устройство использующее подложку, которая повышает относительную световую эффективность СИД путем повышения внутренней квантовой эффективности IQE за счет уменьшения количества дислокационных дефектов в слое полупроводника, при выделении волноводной моды за счет рассеяния света для повышения эффективности вывода света LEE, или которая повышает относительную световую эффективность СИД за счет улучшения омического контакта слоя полупроводника p-типа для повышения эффективности инжекции электронов EIE.

Пути решения проблемы

[0015] Подложка для оптической системы согласно настоящему изобретению отличается тем, что снабжена тонкоструктурным слоем, включающим в себя точки, состоящие из множества выпуклых участков или вогнутых участков, проходящих в направлении от главной поверхности подложки наружу поверхности, где тонкоструктурный слой образует множество точечных линий, в которых множество точек размещено с шагом Py в первом направлении на главной поверхности подложки, тогда как множество точечных линий образует множество точечных линий, размещенных с шагом Px во втором направлении, ортогональном первому направлению, на главной поверхности подложки, и один из шага Py и шага Px является постоянным интервалом нанометрового диапазона, тогда как другой является непостоянным интервалом нанометрового диапазона, или оба они являются непостоянными интервалами нанометрового диапазона.

[0016] В подложке для оптической системы, отвечающей изобретению, непостоянный интервал нанометрового диапазона, предпочтительно, имеет переменную ширину δ.

[0017] В подложке для оптической системы, отвечающей изобретению, предпочтительно, чтобы шаг Py с непостоянным интервалом был равен расстоянию между центрами соответствующих точек, шаг Px с непостоянным интервалом был равен расстоянию среди множества точечных линий, в которых множество точек размещено с шагом Py, шаг Py и шаг Px больше диаметра каждой точки, шаги Pyn среди, по меньшей мере, четырех или более и m или менее соседних точек (3≤n≤2a или 3≤n≤2a+1, где m и a являются положительными целыми числами, и n=m-1), отвечали соотношению следующего уравнения (1), тогда как, по меньшей мере, одна или более групп точек, сформированных с шагами с Py1 по Pyn размещены в первом направлении, когда шаг Py является непостоянным интервалом, и чтобы, когда шаг Px является непостоянным интервалом, шаги Pxn среди, по меньшей мере, четырех или более и m или менее соседних точек (3≤n≤2a или 3≤n≤2a+1, где m и a являются положительными целыми числами, и n=m-1) отвечали соотношению следующего уравнения (2), тогда как, по меньшей мере, одна или более групп точечных линий, сформированных с шагами с Px1 по Pxn, размещены во втором направлении.

Py1<Py2<Py3<···<Pya>···>Pyn (1)

Px1<Px2<Px3<···<Pxa>···>Pxn (2)

[0018] Кроме того, в подложке для оптической системы, отвечающей изобретению, предпочтительно, чтобы шаг Py с непостоянным интервалом был равен расстоянию между центрами соответствующих точек, шаг Px с непостоянным интервалом был равен расстоянию среди множества точечных линий, в которых множество точек размещено с шагом Py, шаг Py и шаг Px больше диаметра каждой точки, шаги Pyn среди, по меньшей мере, четырех или более и m или менее соседних точек (3≤n≤2a или 3≤n≤2a+1, где m и a являются положительными целыми числами, и n=m-1) отвечали соотношению вышеупомянутого уравнения (1), тогда как группы точек, сформированные с шагами с Py1 по Pyn, сформированы повторяющимся размещением длиннопериодического блока Lyz в первом направлении, когда шаг Py является непостоянным интервалом, и чтобы, когда шаг Px является непостоянным интервалом, шаги Pxn среди, по меньшей мере, четырех или более и m или менее соседних точек (3≤n≤2a или 3≤n≤2a+1, где m и a являются положительными целыми числами, и n=m-1) отвечали соотношению вышеупомянутого уравнения (2), тогда как группы точечных линий, сформированные с шагами с Px1 по Pxn, сформированы повторяющимся размещением длиннопериодического блока Lxz во втором направлении.

[0019] Кроме того, в подложке для оптической системы, отвечающей изобретению, предпочтительно, чтобы диаметр каждой из точек увеличивался или уменьшался в соответствии с шагом Py и/или шагом Px, диаметры Dyn точек, по меньшей мере, четырех или более и m или менее соседних точек (3≤n≤2a или 3≤n≤2а+1, где m и a являются положительными целыми числами, и n=m-1), образующих шаг, отвечали соотношению следующего уравнения (3), тогда как, по меньшей мере, одна или более групп точек, сформированных с диаметрами с Dy1 по Dyn точек, размещены в первом направлении, когда шаг Py является непостоянным интервалом, и чтобы, когда шаг Px является непостоянным интервалом, диаметры Dxn точек, по меньшей мере, четырех или более и m или менее соседних точек (3≤n≤2a или 3≤n≤2а+1, где m и a являются положительными целыми числами, и n=m-1), образующих шаг, отвечали соотношению следующего уравнения (4), тогда как, по меньшей мере, одна или более групп точек, сформированные с диаметрами с Dx1 по Dxn точек, размещены во втором направлении.

Dy1<Dy2<Dy3<···<Dya>···>Dyn (3)

Dx1<Dx2<Dx3<···<Dxa>···>Dxn (4)

[0020] Помимо прочего, в подложке для оптической системы, отвечающей изобретению, предпочтительно, чтобы диаметр каждой из точек увеличивался или уменьшался в соответствии с шагом Py и/или шагом Px, диаметры Dyn точек, по меньшей мере, четырех или более и m или менее соседних точек (3≤n≤2a или 3≤n≤2а+1, где m и a являются положительными целыми числами, и n=m-1), образующих шаг, отвечали соотношению вышеупомянутого уравнения (3), тогда как группы точек, сформированные с диаметрами с Dy1 по Dyn точек, размещены с повторением в длиннопериодическом блоке Lyz в первом направлении, когда шаг Py является непостоянным интервалом, и чтобы, когда шаг Px является непостоянным интервалом, диаметры Dxn точек, по меньшей мере, четырех или более и m или менее соседних точек (3≤n≤2a или 3≤n≤2а+1, где m и a являются положительными целыми числами, и n=m-1), образующих шаг, отвечали соотношению вышеупомянутого уравнения (4), тогда как группы точек, сформированные с диаметрами с Dx1 по Dxn точек, размещены с повторением в длиннопериодическом блоке Lxz во втором направлении.

[0021] Кроме того, в подложке для оптической системы, отвечающей изобретению, предпочтительно, чтобы высота каждой из точек увеличивалась или уменьшалась в соответствии с шагом Py и/или шагом Px, высоты Hyn точек, по меньшей мере, четырех или более и m или менее соседних точек (3≤n≤2a или 3≤n≤2а+1, где m и a являются положительными целыми числами, и n=m-1), образующих шаг, отвечали соотношению следующего уравнения (5), тогда как, по меньшей мере, одна или более групп точек, сформированные с высотами с Hy1 по Hyn точек, размещены в первом направлении, когда шаг Py является непостоянным интервалом, и чтобы, когда шаг Px является непостоянным интервалом, высоты Hxn точек, по меньшей мере, четырех или более и m или менее соседних точек (3≤n≤2a или 3≤n≤2а+1, где m и a являются положительными целыми числами, и n=m-1), образующих шаг, отвечали соотношению следующего уравнения (6), тогда как, по меньшей мере, одна или более групп точек, сформированных с диаметрами с Hx1 по Hxn точек, размещены во втором направлении.

Hy1<Hy2<Hy3<···<Hya>···>Hyn (5)

Hx1<Hx2<Hx3<···<Hxa>···>Hxn (6)

[0022] Кроме того, в подложке для оптической системы, отвечающей изобретению, предпочтительно, чтобы высота каждой из точек увеличивалась или уменьшалась в соответствии с шагом Py и/или шагом Px, высоты Hyn точек, по меньшей мере, четырех или более и m или менее соседних точек (3≤n≤2a или 3≤n≤2а+1, где m и a являются положительными целыми числами, и n=m-1), образующих шаг, отвечали соотношению вышеупомянутого уравнения (5), тогда как группы точек, сформированные с высотами с Hy1 по Hyn точек, размещены с повторением в длиннопериодическом блоке Lyz в первом направлении, когда шаг Py является непостоянным интервалом, и чтобы, когда шаг Px является непостоянным интервалом, высоты Hxn точек, по меньшей мере, четырех или более и m или менее соседних точек (3≤n≤2a или 3≤n≤2а+1, где m и a являются положительными целыми числами, и n=m-1), образующих шаг, отвечали соотношению вышеупомянутого уравнения (6), тогда как группы точек, сформированные с высотами с Hx1 по Hxn точек, размещены с повторением в длиннопериодическом блоке Lxz во втором направлении.

[0023] Кроме того, подложка для оптической системы, отвечающая изобретению, отличается тем, что снабжена тонкоструктурным слоем, включающим в себя множество точек, состоящее из множества выпуклых участков или вогнутых участков, проходящих в направлении от главной поверхности подложки наружу поверхности, где тонкоструктурный слой образует точечные линии, так что множество точек размещено с постоянными интервалами Py в первом направлении на главной поверхности подложки, точечные линии обеспечены параллельно с шагом Px постоянного интервала во втором направлении, ортогональном первому направлению, и величина α1 сдвига в первом направлении между соседними первой точечной линией и второй точечной линией отличается от величины α2 сдвига в первом направлении между второй точечной линией и третьей точечной линией, соседствующей со второй точечной линией.

[0024] В этом случае, предпочтительно, чтобы разность между величиной α1 сдвига и величиной α2 сдвига не была постоянной.

[0025] В подложке для оптической системы, отвечающей изобретению, как описано выше, предпочтительно, чтобы каждый из шага Py и шага Px принимал значения от 100 нм до 1000 нм.

[0026] Кроме того, полупроводниковое светоизлучающее устройство, отвечающее изобретению, отличается тем, что включает в себя, по меньшей мере, одну или более подложек для оптической системы, отвечающих изобретению как описано ранее в конфигурации.

[0027] Штамп для импринтинга, отвечающий изобретению, представляет собой штамп для импринтинга для изготовления подложки для оптической системы, отвечающей изобретению, как описано ранее, путем формирования с переносом, и отличается тем, что имеет форму, согласующуюся с точками, расположенными на главной поверхности подложки для оптической системы.

[0028] Устройство экспонирования, отвечающее изобретению, представляет собой устройство экспонирования, которое подвергает импульсному экспонированию лазерным светом поверхность элемента в виде валика, покрытую слоем резиста, согласно точечному рисунку, соответствующему точечному рисунку, расположенному на поверхности штампа для импринтинга для изготовления подложки для оптической системы, отвечающей изобретению, как описано ранее, путем формирования с переносом, и формирует экспонированный рисунок, состоящий из множества экспонированных участков на слое резиста, и отличается тем, что снабжено секцией управления вращением, которая вращает элемент в виде валика вокруг центральной оси, участком обрабатывающей головки, который применяет упомянутый лазерный свет, средством сдвига в направлении оси для смещения участка обрабатывающей головки в направлении длинной оси элемента в виде валика, и секцией управления экспонированием, которая повторяет импульсное экспонирование на основании импульсного сигнала, модулированного по фазе на основании опорного сигнала, синхронизированного с вращением секции управления вращением, и управляет участком обрабатывающей головки для формирования экспонированного рисунка вдоль окружности элемента в виде валика.

[0029] Устройство экспонирования, отвечающее изобретению, предпочтительно, снабжено средством сдвига в направлении оси для смещения участка обрабатывающей головки в направлении длинной оси элемента в виде валика с периодически изменяющейся скоростью сдвига и/или секцией управления экспонированием, которая повторяет импульсное экспонирование на основании импульсного сигнала, управляемой на основании опорного сигнала, синхронизированного с вращением секции управления вращением, и управляет участком обрабатывающей головки для формирования экспонированного рисунка вдоль окружности элемента в виде валика.

[0030] В устройстве экспонирования, отвечающем изобретению, предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, одно из длины и интервала экспонированного рисунка, сформированного вдоль окружности элемента в виде валика, управлялось множеством длин импульса в отношении импульсного сигнала.

[0031] В устройстве экспонирования, отвечающем изобретению, предпочтительно, чтобы шаг и размер экспонированного рисунка, сформированного вдоль окружности элемента в виде валика, составляли от 50 нм до 1 мкм.

[0032] В устройстве экспонирования, отвечающем изобретению, предпочтительно, чтобы слой резиста для покрытия поверхности элемента в виде валика состоял из термореактивного резиста.

[0033] В устройстве экспонирования, отвечающем изобретению, предпочтительно, чтобы длина волны лазерного света была меньше или равна 550 нм.

[0034] В устройстве экспонирования, отвечающем изобретению, предпочтительно, чтобы лазерный свет фокусировался объективом, и автоматически фокусировался так, чтобы поверхность элемента в виде валика находилась в пределах глубины фокуса.

[0035] В устройстве экспонирования, отвечающем изобретению, предпочтительно, чтобы лазер, используемый в участке обрабатывающей головки, являлся полупроводниковым лазером.

[0036] В устройстве экспонирования, отвечающем изобретению, предпочтительно, чтобы лазер, используемый в участке обрабатывающей головки, являлся эксимерным лазером одного из XeF, XeCl, KrF, ArF и F₂.

[0037] В устройстве экспонирования, отвечающем изобретению, предпочтительно, чтобы лазерное излучение, используемое в участке обрабатывающей головки, являлось одной из второй гармоники, третьей гармоники и четвертой гармоники лазера Nd:YAG.

Положительный результат изобретения

[0038] Согласно настоящему изобретению, благодаря тонкоструктурному слою, обеспеченному в подложке для оптической системы и полупроводниковому светоизлучающему устройству, благодаря повышению внутренней квантовой эффективности IQE за счет уменьшения количества дислокационных дефектов в слое полупроводника, или улучшению омического контакта слоя полупроводника p-типа для повышения эффективности инжекции электронов EIE, и выделению волноводной моды за счет рассеяния света для повышения эффективности вывода света LEE, можно повысить относительную световую эффективность СИД.

[0039] Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - схематичный вид в разрезе полупроводникового светоизлучающего устройства, к которому присоединена подложка для оптической системы этого варианта осуществления;

Фиг. 2 - другой схематичный вид в разрезе полупроводникового светоизлучающего устройства, к которому присоединена подложка для оптической системы этого варианта осуществления;

Фиг. 3 - еще один схематичный вид в разрезе полупроводникового светоизлучающего устройства, к которому присоединена подложка для оптической системы этого варианта осуществления;

Фиг. 4 - схематичный вид в перспективе, демонстрирующий пример подложки для оптической системы согласно варианту осуществления 1;

Фиг. 5 - схематичный вид в перспективе, демонстрирующий другой пример подложки для оптической системы согласно варианту осуществления 1;

Фиг. 6 - схематичный вид в плане подложки для оптической системы согласно варианту осуществления 1;

Фиг. 7 - график среднего шага в подложке для оптической системы согласно варианту осуществления 1;

Фиг. 8 - другой схематичный вид в плане подложки для оптической системы согласно варианту осуществления 1;

Фиг. 9 - схематичный вид, демонстрирующий компоновку множества точек подложки для оптической системы согласно варианту осуществления 1, при наблюдении в направлении оси X;

Фиг. 10 - схематичный вид, демонстрирующий пример компоновки множества точек в подложке для оптической системы согласно варианту осуществления 1;

Фиг. 11 - схематичный вид, демонстрирующий пример компоновки точек во втором направлении в подложке для оптической системы согласно варианту осуществления 1;

Фиг. 12 - схематичный вид, демонстрирующий другой пример компоновки множества точек в подложке для оптической системы согласно варианту осуществления 1;

Фиг. 13 - схематичный вид, демонстрирующий еще один пример компоновки множества точек в подложке для оптической системы согласно варианту осуществления 1;

Фиг. 14 - схематичный вид, демонстрирующий еще один пример компоновки множества точек в подложке для оптической системы согласно варианту осуществления 1;

Фиг. 15 - схематичный вид, демонстрирующий еще один пример компоновки множества точек в подложке для оптической системы согласно варианту осуществления 1;

Фиг. 16 - схематичный вид, демонстрирующий еще один пример компоновки множества точек в подложке для оптической системы согласно варианту осуществления 1;

Фиг. 17 - схематичный вид, демонстрирующий еще один пример компоновки множества точек в подложке для оптической системы согласно варианту осуществления 1;

Фиг. 18 - схематичный вид, демонстрирующий пример компоновки точек, имеющих разные диаметры точек во втором направлении в подложке для оптической системы согласно варианту осуществления 1;

Фиг. 19 - схематичный вид, демонстрирующий пример компоновки точек, имеющих разные высоты точек во втором направлении в подложке для оптической системы согласно варианту осуществления 1;

Фиг. 20 - схематичный вид в плане подложки для оптической системы согласно варианту осуществления 2;

Фиг. 21 - схема конфигурации устройства экспонирования согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 22 - пояснительные диаграммы для объяснения примера для установления опорного импульсного сигнала и модулированного импульсного сигнала с использованием, в качестве опорного сигнала, Z-фазного сигнала двигателя шпинделя в устройстве экспонирования согласно этому варианту осуществления;

Фиг. 23 - пояснительная диаграмма для объяснения примера для установления фазомодулированного импульсного сигнала из опорного импульсного сигнала и модулированного импульсного сигнала в устройстве экспонирования согласно этому варианту осуществления;

Фиг. 24 - пояснительный вид для объяснения примера скорости сдвига участка обрабатывающей головки для применения лазерного света в устройстве экспонирования согласно этому варианту осуществления;

Фиг. 25 - фотография, сделанная с помощью электронного микроскопа, вогнутовыпуклой структуры примера подложки для оптической системы согласно этому варианту осуществления; и

Фиг. 26 - фотография, сделанная с помощью электронного микроскопа, вогнутовыпуклой структуры другого примера подложки для оптической системы согласно этому варианту осуществления.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения

[0040] Варианты осуществления настоящего изобретения будут конкретно описаны ниже.

[0041] Подложка для оптической системы согласно этому варианту осуществления отличается тем, что снабжена тонкоструктурным слоем, включающим в себя точки, состоящие из множества выпуклых участков или вогнутых участков, проходящих в направлении от главной поверхности подложки наружу поверхности, где тонкоструктурный слой образует множество точечных линий, в которых множество точек размещено с шагом Py в первом направлении на главной поверхности подложки, тогда как множество точечных линий образует множество точечных линий, размещенных с шагом Px во втором направлении, ортогональном первому направлению, на главной поверхности подложки, и один из шага Py и шага Px является постоянным интервалом нанометрового диапазона, тогда как другой является непостоянным интервалом нанометрового диапазона, или оба они являются непостоянными интервалами нанометрового диапазона.

[0042] Согласно этой конфигурации, поскольку на поверхности подложки для оптической системы обеспечена вогнутовыпуклая структура нанометрового диапазона, режим выращивания методом CVD слоя полупроводника нарушается при обеспечении слоя полупроводника на поверхности подложки для оптической системы, дислокационные дефекты, связанные с ростом фазы, сталкиваются и исчезают, и можно создавать эффект уменьшения плотности дислокационных дефектов. Благодаря снижению плотности дислокационных дефектов внутри кристалла полупроводника можно повысить внутреннюю квантовую эффективность IQE полупроводникового светоизлучающего устройства.

[0043] Кроме того, поскольку подложка для оптической системы, имеющая вогнутости и выпуклости нанометрового диапазона, обеспечена на самой верхней поверхности полупроводникового светоизлучающего устройства, имеющего наслоенный слой полупроводника, сформированный наслаиванием, по меньшей мере, двух или более слоев полупроводника и светоизлучающего слоя, площадь контакта с прозрачной проводящей пленкой или контактной площадкой, сформированной на поверхности, возрастает, и можно снижать контактное сопротивление.

[0044] Кроме того, поскольку шаг Py и шаг Px или любой из них является непостоянным интервалом, периодичность нанометрового диапазона испытывает возмущения в вогнутостях и выпуклостях, обеспеченных на поверхности подложки для оптической системы, и, таким образом, можно сильно развивать свойство рассеяния света в отношении излучаемого света из слоя полупроводника. Волноводная мода выделяется благодаря свойству рассеяния света, и можно повысить эффективность вывода света LEE.

[0045] В случае, когда один из шага Py и шага Px является постоянным интервалом, и другой из них является непостоянным интервалом, по сравнению со случаем, когда шаг Py и шаг Px являются непостоянными интервалами, вогнутовыпуклый интервал нанометрового диапазона уменьшается. Таким образом, эффект рассеяния света за счет возмущения периодичности уменьшается, но увеличивается эффект уменьшения плотности дислокационных дефектов вследствие режима выращивания методом CVD или площади контакта с прозрачной проводящей пленкой или контактной площадкой, и можно усилить эффект снижения контактного сопротивления.

[0046] Между тем, в случае, когда шаг Py и шаг Px являются непостоянными интервалами, ослабевает эффект уменьшения плотности дислокационных дефектов вследствие режима выращивания методом CVD или эффект снижения контактного сопротивления, но можно усилить эффект рассеяния света вследствие возмущения периодичности.

[0047] В отношении того, сделать ли шаг Py и шаг Px непостоянными интервалами или один из шага Py и шага Px непостоянным интервалом, путем выбора различных способов в соответствии с состоянием поверхности подложки для оптической системы и целью, можно выбирать оптимальную структуру. Например, при выборе дислокационных дефектов или эффекта рассеяния света, в случае подложки для оптической системы, устройства CVD или условий CVD, когда возникновение дислокационных дефектов относительно затруднено, для усиления эффекта рассеяния света, можно применять структуру, чтобы сделать шаг Py и шаг Px непостоянными интервалами. Между тем, в случае подложки для оптической системы, устройства CVD или условий CVD, которые имеют тенденцию развивать относительно больше дислокационных дефектов, для усиления эффекта уменьшения плотности дислокационных дефектов можно применять структуру, чтобы сделать один из шага Py и шага Px непостоянным интервалом.

[0048] Кроме того, при выборе контактного сопротивления или эффекта рассеяния света, путем выбора различных способов в соответствии с условиями генерации и типами прозрачной проводящей пленки или контактной площадки и самого верхнего слоя полупроводника, можно выбирать оптимальную структуру. Например, в случае комбинации слоя полупроводника p-типа и прозрачной проводящей пленки с относительно хорошими омическими характеристиками, для усиления эффекта рассеяния света можно применять структуру, чтобы сделать шаг Px и шаг Py непостоянными интервалами. Между тем, напротив, в случае, когда омические характеристики невысоки, для усиления эффекта снижения контактного сопротивления путем увеличения площади контакта, можно применять структуру, чтобы сделать один из шага Py и шага Px непостоянным интервалом.

[0049] Подложка для оптической системы согласно этому варианту осуществления будет конкретно описана ниже. Подложка для оптической системы является подложкой, граничащей с полупроводниковым светоизлучающим устройством и является подложкой, граничащей с одним из слоя полупроводника n-типа, светоизлучающего слоя полупроводника и слоя полупроводника p-типа полупроводникового светоизлучающего устройства, состоящего из, по меньшей мере, одного или более слоев полупроводника n-типа, по меньшей мере, одного или более слоев полупроводника p-типа и одного или более светоизлучающих слоев.

[0050] Например, на Фиг. 1 показан схематичный вид в разрезе полупроводникового светоизлучающего устройства, к которому присоединена подложка для оптической системы этого варианта осуществления. Как показано на Фиг. 1, в полупроводниковом светоизлучающем устройстве 100 слой 103 полупроводника n-типа, светоизлучающий слой 104 полупроводника и слой 105 полупроводника p-типа последовательно наслоены на тонкоструктурный слой 102, обеспеченный на одной главной поверхности подложки 101 для оптической системы. Кроме того, прозрачная проводящая пленка 106 сформирована на слое 105 полупроводника p-типа. Кроме того, катод 107 сформирован на поверхности слоя 103 полупроводника n-типа, и анод 108 сформирован на поверхности прозрачной проводящей пленки 106. Кроме того, слой 103 полупроводника n-типа, светоизлучающий слой 104 полупроводника и слой 105 полупроводника p-типа последовательно наслоенные на подложку 101 для оптической системы, именуются наслоенным слоем 110 полупроводника.

[0051] Кроме того, на Фиг. 1, слои 103, 104 и 105 полупроводника последовательно наслоены на тонкоструктурный слой 102, обеспеченный на одной главной поверхности подложки 101 для оптической системы, и слои полупроводника могут быть последовательно наслоены на другую главную поверхность, противоположную поверхности подложки 101 для оптической системы, на которой обеспечен тонкоструктурный слой 102.

[0052] На Фиг. 2 показан схематичный вид в разрезе другого примера полупроводникового светоизлучающего устройства, к которому присоединена подложка для оптической системы этого варианта осуществления. Как показано на Фиг. 2, в полупроводниковом светоизлучающем устройстве 200, слой 202 полупроводника n-типа, светоизлучающий слой 203 полупроводника и слой 204 полупроводника p-типа последовательно наслоены на подложку 201 для оптической системы. Кроме того, на слое 204 полупроводника p-типа обеспечена прозрачная проводящая пленка 206, которая является подложкой для оптической системы этого варианта осуществления, имеющей тонкоструктурный слой 205 на главной поверхнос