(57)【要約】【課題】複数のロッド型発光部を有する発光素子、及びそのような発光素子を簡便な方法で製造する方法を提供する。【解決手段】本発明の実施形態にかかる製造方法は、第１導電型半導体層の表面に複数の島状のマスクを形成するステップと、エッチングによって、前記マスクから露出した部分の前記第１導電型半導体層を深さ方向に部分的に除去して、複数の第１導電型半導体のロッドを形成するステップと、前記ロッド及び残存する前記第１導電型半導体層の表面に、絶縁膜を形成するステップと、前記絶縁膜を覆うマスクを形成しない状態で、ウェットエッチングによって、前記ロッドの側面の絶縁膜を除去し、前記第１導電型半導体層の表面の絶縁膜を残すエッチングステップと、前記ロッドの側面を覆う発光層を形成するステップと、前記発光層の外周を覆う第２導電型半導体層を形成するステップと、を含む。【選択図】図１
2020107701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子の製造方法であって、
第１導電型半導体層の表面に複数の島状のマスクを形成するステップと、
エッチングによって、前記マスクから露出した部分の前記第１導電型半導体層を深さ方向に部分的に除去して、複数の第１導電型半導体のロッドを形成するステップと、
前記ロッド及び残存する前記第１導電型半導体層の表面に、絶縁膜を形成するステップと、
前記絶縁膜を覆うマスクを形成しない状態で、ウェットエッチングによって、前記ロッドの側面の絶縁膜を除去し、前記第１導電型半導体層の表面の絶縁膜を残すエッチングステップと、
前記ロッドの側面を覆う発光層を形成するステップと、
前記発光層の外周を覆う第２導電型半導体層を形成するステップと、
を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の発光素子の製造方法であって、
前記マスクを形成するステップにおいては、
前記ロッドを形成するステップによって形成される複数の前記ロッドが、互いに第１間隔を有する第１ロッド群と、第１間隔より広い第２間隔を有する第２ロッド群と、を有するように、前記マスクを形成する。
ことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の発光素子の製造方法であって、
前記ロッドを形成するステップと前記絶縁膜を形成するステップの間に、前記第１ロッド群における前記マスクを除去し、前記第２ロッド群における前記マスクを残存させるステップを含み、
前記エッチングステップにおいては、前記ウェットエッチングによって、前記第２ロッド群における前記マスクも除去する
ことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の発光素子の製造方法であって、
前記ロッドはＧａＮ系半導体であり、前記ロッドの上面は（０００１）面である
ことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の発光素子の製造方法であって、
前記絶縁膜はＳｉＯ2膜であり、
前記エッチングステップにおいて使うエッチング液は、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）である
ことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項６】
第１導電型半導体層と、
前記第１導電型半導体層の上に形成された複数の第１導電型半導体のロッドと、
前記第１導電型半導体層の表面に形成され、前記ロッドの下部に入り込んでいない第１絶縁膜と、
前記ロッドの側面に積層された発光層と、
前記発光層の外側に積層された第２導電型半導体層と、
前記ロッドの上端に形成された第２絶縁膜と、
を有することを特徴とする発光素子。
【請求項７】
請求項６に記載の発光素子であって、
複数の前記ロッドが、互いに第１間隔を有する第１ロッド群と、第１間隔より広い第２間隔を有する第２ロッド群と、を有する
ことを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項７に記載の発光素子であって、
前記第２ロッド群の発光波長は、前記第１ロッド群の発光波長よりも長い
ことを特徴とする発光素子。
【請求項９】
請求項６〜８の何れか一項に記載の発光素子であって、
前記ロッドはＧａＮ系半導体であり、前記ロッドの上面は（０００１）面である
ことを特徴とする発光素子。
【請求項１０】
請求項６〜９の何れか一項に記載の発光素子であって、
前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜はＳｉＯ2膜である
ことを特徴とする発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２０１５−１２６０４８号公報（特許文献１）がある。当該公報には、図７に示したように、ロッド型発光素子の製造方法が開示されている。サファイア基板７０の主面にｎ型ＧａＮ７２を形成して、その上にマスク７４を形成する。その後エッチングによって複数棒状（ロッド型）のｎ型ＧａＮ７２Ａを形成する。当該棒状のｎ型ＧａＮ７２Ａを半導体コア１２として、その側面に発光層１４及びｐ型半導体層１６を形成し、更に透明導電膜３０を形成することによって、複数のロッド型発光素子を作ることができる（特許文献１の段落[００５７]〜[００６９]参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１２６０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、形成された複数のロッド型発光素子は、最終的にサファイア基板７０から分離される（特許文献１の図７Ｈ参照）。しかし、このように基板から分離させた微小なロッド型発光素子は取り扱いが難しい。一方、もし、特許文献１の方法で形成した複数のロッド型発光素子を基板から分離させず基板に残せば（特許文献１の図７Ｇ参照）、取り扱いの困難性は改善される。しかしその場合、ｐ電極である透明導電膜３０が基板７０の表面に直接形成されており、また、基板７０は絶縁性のサファイア基板であって発光素子のｎ型半導体である半導体コア１２は互いに電気的に接続されていない。これらの構成のため、半導体コア１２に通電するためには、ｎ電極を、ｐ電極である透明導電膜３０と接触しないように精度良く形成することが求められる。
【０００５】
本発明は、複数のロッド型発光部を有する発光素子、及びそのような発光素子を簡便な方法で製造する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記した課題を解決するために、本発明の実施形態にかかる発光素子の製造方法は、第１導電型半導体層の表面に複数の島状のマスクを形成するステップと、エッチングによって、前記マスクから露出した部分の前記第１導電型半導体層を深さ方向に部分的に除去して、複数の第１導電型半導体のロッドを形成するステップと、前記ロッド及び残存する前記第１導電型半導体層の表面に、絶縁膜を形成するステップと、前記絶縁膜を覆うマスクを形成しない状態で、ウェットエッチングによって、前記ロッドの側面の絶縁膜を除去し、前記第１導電型半導体層の表面の絶縁膜を残すエッチングステップと、前記ロッドの側面を覆う発光層を形成するステップと、前記発光層の外周を覆う第２導電型半導体層を形成するステップと、を含む。
【０００７】
なお、本発明の実施形態にかかる発光素子は、第１導電型半導体層と、前記第１導電型半導体層の上に形成された複数の第１導電型半導体のロッドと、前記第１導電型半導体層の表面に形成され、前記ロッドの下部に入り込んでいない第１絶縁膜と、前記ロッドの側面に積層された発光層と、前記発光層の外側に積層された第２導電型半導体層と、前記ロッドの上端に形成された第２絶縁膜と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、複数のロッド型発光部を有する発光素子を得ることができ、また、そのような発光素子を簡便に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態を概略的に示すフローチャートである。
【図２】第１実施形態において第１導電型半導体層の表面に島状のマスクを形成した状態を概略的に示す断面図である。
【図３】図２の第１導電型半導体層をエッチングしてロッドを形成した状態を概略的に示す断面図である。
【図４】図３のロッドなどの表面に絶縁膜を形成した状態を概略的に示す断面図である。
【図５】エッチングによってロッドの側面の絶縁膜を除去した状態を概略的に示す断面図である。
【図６】ロッドの側面に発光層及び第２導電型半導体層を形成した状態を概略的に示す断面図である。
【図７】第２実施形態によって形成された発光素子を概略的に示す断面図である。
【図８】第３実施形態を概略的に示すフローチャートである。
【図９】第３実施形態においてロッドを形成した後レジストマスクを形成した状態を概略に示す断面図である。
【図１０】図９の第１ロッド群の島状マスクを除去した状態を概略的に示す断面図である。
【図１１】図１０のロッドなどの表面に絶縁膜を形成した状態を概略的に示す断面図である。
【図１２】エッチングによってロッドの側面の絶縁膜を除去した状態を概略的に示す断面図である。
【図１３】ロッドの外周に発光層及び第２導電型半導体層を形成した状態を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に基づき発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態における発光素子の製造方法を概略的に示すフローチャートである。第１実施形態の製造方法は、ｎ型半導体層を形成するステップＳ１０２と、島状のマスクを形成するステップＳ１０４と、ロッドを形成するステップＳ１０６と、絶縁膜を形成するステップＳ１０８と、エッチングステップＳ１１０と、発光層を形成するステップＳ１１２と、ｐ型半導体層を形成するステップＳ１１４と、を含む。なお、本実施形態において、「ｎ型」を「第１導電型」とし、「ｐ型」を「第２導電型」とする。
【００１２】
図２は第１実施形態においてｎ型半導体層の表面に島状のマスクを形成した状態を概略的に示す断面図である。図２に示した構造物を形成するためには、まず、ステップＳ１０２においては、基板１０２の一つの主面１０２ａを成長面として、その主面１０２ａにバッファ層１０４を形成した後、バッファ層１０４にｎ型半導体層１０６を形成する。基板１０２としては、例えば、サファイア（Ａｌ2Ｏ3）基板、ＳｉＣ基板、窒化物半導体基板などが利用できる。バッファ層１０４としては、例えばＧａＮやＡｌＮなどの窒化物半導体が利用できる。ｎ型半導体層１０６としては、例えばｎ型のＧａＮ系半導体などの窒化物半導体が利用できる。本実施形態においては、基板１０２としてサファイア基板、バッファ層１０４としてＧａＮ層、ｎ型半導体層１０６としてｎ型ＧａＮ層をそれぞれ用いた例を説明する。バッファ層１０４およびｎ型半導体層１０６を形成するための反応装置としては、例えばＭＯＣＶＤ装置を用いることができる。バッファ層１０４は省略してもよい。なお、図２は模式図であり、各部の厚みの大小関係は実際のものと必ずしも一致しない。例えば、基板１０２は数百μｍ程度であり、バッファ層１０４は数十ｎｍ程度であり、ｎ型半導体層１０６は数百ｎｍ〜数μｍ程度である。
【００１３】
ミラー指数が（０００１）となるサファイア基板の結晶面を成長面である主面１０２ａとするのが好ましい。ここでいう「（０００１）面」は、（０００１）面に対してわずかに傾斜した面も含む。具体的には、（０００１）面に対し２．０°以下のオフ角をもつ面を成長面とするのがより好ましい。この基板１０２の（０００１）面上に形成される窒化物半導体の上面（ｎ型半導体層１０６の上面）は例えば（０００１）とする。
【００１４】
例えば、基板１０２の温度を５５０℃とし、原料ガスを供給してＧａＮからなるバッファ層１０４を基板１０２の上に形成することができる。この場合、ガリウムの原料ガスとしてはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）又はトリエチルガリウム（ＴＥＧ）が利用でき、窒素の原料ガスとしてはＮＨ3が利用できる。バッファ層１０４の厚みは例えば約２０ｎｍ程度とする。バッファ層１０４として非晶質のＧａＮを形成し、その後に熱処理を行ってもよい。
【００１５】
バッファ層１０４の上に、ｎ型半導体層１０６としてｎ型ＧａＮ層を形成する。ｎ型ＧａＮ層としては、例えばＳｉが添加されたＧａＮ層を形成することができる。上述の原料ガスにシランガスを追加して、Ｓｉが添加されたＧａＮ層を形成することができる。
【００１６】
次に、島状のマスクを形成するステップＳ１０４において、ｎ型半導体層１０６の表面に複数の島状のマスク１０８を形成する。マスク１０８には、後述するロッドを形成するステップＳ１０６において行うエッチングに対するエッチングレートがｎ型半導体層１０６よりも低い材料を用いることができる。マスク１０８に利用できる材料としては、ＳｉＯ2、ＳｉＮ等が例示できる。例えば、ＳｉＯ2の膜をｎ型半導体層１０６の表面全体に形成して、ナノインプリントリソグラフィ、フォトリソグラフィ、電子ビームリソグラフィ等のリソグラフィ技術とエッチングによってマスク１０８を形成することができる。ＳｉＯ2膜を形成する方法としては、例えば、ＣＶＤ法によって形成することができる。マスク１０８のパターンは、円形、多角形などの形状を有することができる。微細なパターンとしては円形が適している。図２は基板１０２に順次バッファ層１０４及びｎ型半導体層１０６を積層して、島状のマスク１０８を形成した状態を概略的に示す。
【００１７】
図３は図２のｎ型半導体層をエッチングしてロッドを形成した状態を概略的に示す断面図である。ロッドを形成するステップＳ１０６において、ドライエッチングによって、マスク１０８から露出した部分のｎ型半導体層１０６を深さ方向に部分的に除去して、図３に示すように、複数のｎ型半導体のロッド１０６ａを形成する。エッチングガスとしては、例えば、Ｃｌ2ガスとＳｉＣｌ4ガスとの混合ガスを使うことができる。このステップにおいて、ｎ型半導体層１０６を深さ方向に部分的に除去するので、形成された複数のロッド１０６ａの下にまだｎ型半導体層１０６が残っている。したがって、複数のロッド１０６ａは、その下にあるｎ型半導体層１０６を通じて電気的に接続されているので、通電が容易である。すなわち、ｎ型半導体層１０６に通電すれば複数のロッド１０６ａのすべてに通電することができる。このため、各ロッド１０６ａにｎ電極を１つずつ形成する必要はなく、ｎ電極は、ｎ型半導体層１０６に電気的に接続された１つのみを形成すればよい。なお、ｎ電極は１つでなくてもよく、例えば、ロッド１０６ａよりも少ない数の複数個のｎ電極を設けてもよい。また、必ずしもロッド１０６ａをすべて同時駆動させる必要はない。例えば、ｎ電極が１つであったとしても、互いに独立したｐ電極を複数設ければ、ｐ電極が異なるロッド１０６ａを個別に駆動することが可能である。
【００１８】
ＧａＮ系結晶はウルツ鉱型（六方晶系）結晶構造を有する。上面が（０００１）面であるｎ型半導体層１０６を深さ方向（結晶の［０００−１］方向）にエッチングしてロッド１０６ａを形成すると、ロッド１０６ａはまずマスク１０８形状に対応した形状になる。そして、後述する発光層等を成長させるとその外形が六角柱状になる場合がある。このとき、その六角柱状のロッド状積層体の側面は、ＧａＮ系結晶のｍ面になる。なお、マスク１０８の径が大きいと、それに合わせてロッド１０６ａの太さも太くなる。よって、ロッド１０６ａの太さは、マスク１０８の径によって制御することができる。
【００１９】
半導体のロッドを形成する方法として、例えば、ｎ型半導体層１０６の上面に複数の貫通孔を有する絶縁膜のマスクを形成して、当該貫通孔から露出したｎ型半導体層１０６の上面から、その上面の法線の方向に選択成長させて、半導体のロッドを形成することもできる。そのような選択成長の方法に比べて、本実施形態のようにエッチングによってロッドを形成する方法は、ロッドの横のサイズ（直径等）のばらつきを小さくすることができること、ロッド部の高さのばらつきを小さくすることができることなどの利点がある。ロッドの高さが均一に近いほど、ロッド間の高低差が小さくなり、ｐ電極等が形成しやすいこと、また、ジャンクションダウン実装しやすいことなどの利点がある。
【００２０】
図４は図３のロッドなどの表面に絶縁膜を形成した状態を概略的に示す断面図である。絶縁膜１１２を形成するステップＳ１０８において、ロッド１０６ａ及び残存するｎ型半導体層１０６の表面に、絶縁膜１１２を形成する。絶縁膜１１２として、ＳｉＯ2、ＳｉＮ等が例示できるが、本実施形態ではＳｉＯ2を用いた例を説明する。絶縁膜１１２は、スパッタ法によって形成することが好ましい。スパッタ法によって絶縁膜１１２を形成すると、ロッド１０６ａの側面に形成される絶縁膜１１２は、次のエッチングステップにおいて、他の部分に形成される絶縁膜１１２よりエッチング速度が速くなる。それは、ロッド１０６ａの側面に形成される絶縁膜１１２が他の部分に形成される絶縁膜１１２より緻密度が低いためであると考えられる。このような緻密度が形成位置によって異なる膜は、スパッタの異方性に依存して形成されると考えられるため、例えばターゲットとサンプルの間の距離を長くすることや真空度を高くすること等によってより顕著化することができると考えられる。なお、絶縁膜１１２を形成する前に、ロッド１０６ａに対してウェットエッチングを行うことが好ましい。これにより、ドライエッチングによってダメージを受けた部分を除去することができ、また、ロッド１０６ａの側面を基板１０２の主面に対して垂直に近付けることができる。
【００２１】
図５はエッチングによってロッドの側面の絶縁膜を除去した状態を概略的に示す断面図である。エッチングステップＳ１１０において、絶縁膜１１２を覆うマスクを形成しない状態で、ウェットエッチングを行う。これによって、ロッド１０６ａの側面の絶縁膜１１２を除去し、ｎ型半導体層１０６の表面の絶縁膜１１２を残すことができる。絶縁膜１１２がＳｉＯ2である場合には、エッチング液として、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）を使うことができる。
【００２２】
上述したように、ロッド１０６ａの側面に形成された絶縁膜１１２は、他の部分に形成された絶縁膜１１２よりエッチング速度が速い。このため、絶縁膜１１２を覆うマスクを形成しないでウェットエッチングすると、ロッド１０６ａの側面に形成された絶縁膜１１２が他の部分に形成された絶縁膜１１２より先に完全除去される。エッチング時間を制御して、ロッド１０６ａの側面の絶縁膜１１２が除去されてロッド１０６ａの側面が露出するが、ｎ型半導体層１０６の表面の絶縁膜１１２がまだ残っている状態でエッチングを止める。これにより、ｎ型半導体層１０６の表面に絶縁膜１１２があり、ロッド１０６ａの側面には絶縁膜１１２がない状態とすることができる。図５はそのようなエッチングを完成した状態を概略的に示す。図５に示すように、記述の便宜上、ｎ型半導体層１０６の表面に残った絶縁膜１１２を第１絶縁膜１１２ａとし、ロッド１０６ａの上端に残った絶縁膜１１２を第２絶縁膜１１２ｂとする。このように、ロッド１０６ａの上端に第２絶縁膜１１２ｂが残っていてもよい。
【００２３】
図６はロッドの側面に発光層及び第２導電型半導体層を形成した状態を概略的に示す断面図である。発光層を形成するステップＳ１１２において、ロッド１０６ａの側面を覆う発光層１１４を形成する。ロッド１０６ａの側面には、発光層１１４を形成する前に、まずｎ型半導体層を形成することが好ましい。エッチングによってロッド１０６ａを形成する場合にはロッド１０６ａの表面に再成長を行うことになるが、ｎ型のロッド１０６ａの表面にアンドープの層を成長させると、再成長界面の不純物準位によって電圧上昇が引き起こされる場合がある。このため、ｎ型のロッド１０６ａの表面にはまずｎ型半導体層を形成し、その後で発光層１１４を成長させることが好ましい。これにより、電圧上昇を抑えることが可能である。発光層１１４は、多重量子井戸（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉ−Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ）構造を有するものであってよい。例えば、ＧａＮ障壁層とＩｎＧａＮ井戸層が交互に複数回積層されることによって構成されることができる。発光層１１４の形成条件を調節することによって、様々な波長の光を放射する発光層１１４を形成することができる。例えば、青色光を発する発光層１１４を形成する場合、基板１０２の温度を８００〜９００℃程度とし、原料ガスを供給して形成することができる。原料としては、例えば、ガリウム源としてはＴＭＧ又はＴＥＧを、窒素源としてはＮＨ3を、インジウム源としてはトリメチルインジウム（ＴＭＩ）をそれぞれ利用することができる。
【００２４】
次のｐ型半導体層を形成するステップＳ１１４において、発光層１１４の外周を覆うようにｐ型半導体層１１６を形成する。ｐ型半導体層１１６は、ｐ型ＧａＮ系半導体であってよい。ｐ型半導体層１１６は、ｐ型ＧａＮ層又はｐ型ＡｌＧａＮ層のｐ型不純物濃度を変えながら複数回積層して形成してもよい。ｐ型半導体層１１６は、例えば、基板１０２の温度を８００〜９００℃とし、原料を供給して形成することができる。ガリウム源となる原料としてはＴＭＧ又はＴＥＧが利用でき、窒素源となる原料としてはＮＨ3が利用できる。なお、ｐ型不純物としてＭｇを添加する場合には、原料としては、例えばＣｐ2Ｍｇ（ビスシクロペンタジエニルマグネシウム）が利用できる。図６はロッド１０６ａの側面に発光層１１４及びｐ型半導体層１１６を形成した状態を示す。なお、例えば発光層１１４とｐ型半導体層１１６との間にアンドープ層を設けるなど、上述した層以外の更なる層を設けてもよい。
【００２５】
図６に示したように、ｐ型半導体層１１６を形成することによって、ロッド１０６ａ、発光層１１４及びｐ型半導体層１１６を含むロッド状積層体１１０が出来上がる。ロッド状積層体１１０は、本実施形態の発光素子の発光部となる。ロッド１０６ａの側面に発光層１１４及びｐ型半導体層１１６を成長させるとき、隣接するロッド１０６ａの間隔は、発光層１１４及びｐ型半導体層１１６の成長速度や組成に影響を与えることがある。ここでいう「ロッド１０６ａの間隔」とは、図２に示した島状のマスク１０８を上面から視る場合における、島状のマスク１０８の中心の間隔と言い換えてよい。それは、島状のマスク１０８の中心の位置によって、形成されるロッド１０６ａの位置が決まるからである。なお、「ロッド状積層体１１０の間隔」も同じことを指す。複数のロッド１０６ａを実質的に一定の間隔で配置すれば、それらの側面に形成される発光層１１４及びｐ型半導体層１１６の成長速度等を実質的に一定とすることができる。複数の島状のマスク１０８の大きさが一定でない場合は、「ロッド１０６ａの間隔」とは、島状のマスク１０８間の最短距離をいう。
【００２６】
例えば、ステップＳ１０４によって形成されたマスク１０８の上面視において、島状のマスク１０８を正三角格子状に配列することによって、ステップＳ１０６において形成されるロッド１０６ａの間隔を実質的に一定にすることができる。さらには、上面視においてマスク１０８の中心同士を結ぶ方向が、ロッド１０６ａを構成するＧａＮ系結晶のｍ軸方向となる方向、すなわち基板１０２を構成するサファイアのａ軸方向であることが好ましい。これによって、正三角格子状に配列された六角柱状のロッド１０６ａは、隣接するロッド１０６ａの側面同士が実質的に平行に向かい合うことができる。この場合、各ロッド１０６ａの各側面に形成される発光層１１４及びｐ型半導体層１１６の成長速度を実質的に一定とすることができ、各ロッド１０６ａに形成される発光層１１４及びｐ型半導体層１１６の膜厚を均一に近づけることができる。
【００２７】
図６に示すように、上述の第１実施形態によって、ｎ型半導体層１０６と、ｎ型半導体層１０６の上に形成された複数のｎ型半導体のロッド１０６ａと、ｎ型半導体層１０６の表面に形成され、ロッド１０６ａの下部に入り込んでいない第１絶縁膜１１２ａと、ロッド１０６ａの側面に積層された発光層１１４と、発光層１１４の外側に積層されたｐ型半導体層１１６と、ロッド１０６ａの上端に形成された第２絶縁膜１１２ｂと、を有する発光素子が形成される。
【００２８】
ｎ型半導体層１０６の表面に形成された第１絶縁膜１１２ａは、ｐ型半導体層１１６とｎ型半導体層１０６が接触してリークすることを防止できる。従来のように、ロッド１０６ａ側面に絶縁膜１１２が形成されないようにマスクを設けて、ｎ型半導体層１０６の表面にだけ絶縁膜１１２を形成しようとすると、製造プロセスに多くのステップを増やさなければならない。特に、ロッド１０６ａのサイズが小さい場合、又は隣接するロッド１０６ａの間隔が狭い場合、マスクの精度に対する要求が極めて高くなる。そのようなレジストマスクを形成するフォトリソグラフィの過程において、精度要求の高いフォトマスクの位置合わせなどの面倒な工程が必要であり、製造のサイクルが長くなり、製造コストが高くなる。本実施形態は、ステップＳ１０８において、ロッド１０６ａ及びｎ型半導体層１０６の表面全体に絶縁膜１１２を形成して、マスクを形成せずウェットエッチングするだけで、ロッド１０６ａの側面の絶縁膜１１２を除去して、ｎ型半導体層１０６の表面の第１絶縁膜１１２ａを残すことができる。これにより、第１絶縁膜１１２ａの形成プロセスが簡便になり、製造スループットを高めることができ、更に、製造コストを下げることができる。
【００２９】
続いて、ｐ型半導体層１１６に接続するｐ電極、及びｎ型半導体層１０６に接続するｎ電極を形成すれば、ｐ電極とｎ電極を通じて、発光素子を駆動して発光させることができる。なお、ｐ電極を形成する前に、まず複数のロッド状積層体１１０を覆う電極膜を形成して、その電極膜にｐ電極を形成してもよい。そうすれば、１つのｐ電極で当該複数のロッド状積層体１１０を同時に駆動することができる。
【００３０】
電極膜としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ＺｎＯ、ＩｎＧａＺｎＯ4などの導電性酸化物膜、又はＡｇ膜が例示できる。なお、電極膜は、単層膜であることが好ましい。単層膜であれば、多層膜の場合に比べて、電極膜を形成するプロセス及び後続のウェットエッチングのプロセスが簡潔になれるので、生産のスループットを上げて、コストを下げることができる。電極膜としてＩＴＯ膜のように透明性のあるものを形成すれば、発光層１１４が放つ光を取り出しやすいメリットがある。電極膜は、レジストマスクを設けずに、スパッタ法によって形成することができる。
【００３１】
本明細書において、前記した「上面」の「上」のように、構成要素の方位、位置等を表すときに使う「上」、「下」、「左」、「右」などの表現は、基本的に図面における構成要素間の相対的な方位、位置等を表すものであり、特に断らない限り絶対的な位置を示すことを意図したものではない。例えば、上述したｎ型半導体層１０６の「上面」は、バッファ層１０４と接していないｎ型半導体層１０６の主面を表すものであるが、図２においては上方に向いた面なので、便宜上「上面」と記載したものである。
【００３２】
＜第２実施形態＞
図７は第２実施形態によって形成された発光素子を概略的に示す断面図である。本実施形態は第１実施形態の変形である。本実施形態において、第１実施形態と同じ機能を有する部品、部材、部分、要素については、第1実施形態と同じ符号を付しており、且つその説明を省略することがある。本実施形態と第１実施形態との違いは、島状のマスクを形成するステップＳ１０４である。本実施形態のステップＳ１０４においては、ロッドを形成するステップＳ１０６によって形成される複数のロッド１０６ａが、互いに第１間隔ｄ１を有する第１ロッド群Ａと、第１間隔ｄ１より広い第２間隔ｄ２を有する第２ロッド群Ｂと、を有するように、複数のマスク１０８を形成する。
【００３３】
前述したように、島状のマスク１０８の位置によって、形成されるロッド１０６ａの位置が決まる。したがって、隣接するマスク１０８の中心の間隔を第１間隔ｄ１にすれば、形成されるロッド１０６aの間隔も第１間隔ｄ１になる。隣接するマスク１０８の中心の間隔を第２間隔ｄ２にすれば、形成されるロッド１０６ａの間隔も第２間隔ｄ２になる。互いに第１間隔ｄ１を有する複数のロッド１０６ａは第１ロッド群Ａを形成し、互いに第２間隔ｄ２を有する複数のロッド１０６ａは第２ロッド群Ｂを形成する。
【００３４】
図７に示すように、本実施形態によれば、同一の基板上に第１間隔ｄ１を有する第１ロッド群Ａと、第１間隔ｄ１より広い第２間隔ｄ２を有する第２ロッド群Ｂと、を有する発光素子を形成することができる。なお、本実施形態の変形として、同一の基板上に更に第３間隔を有する第３ロッド群、第４間隔を有する第４ロッド群などを形成してもよい。なお、各ロッド群の境界に位置するロッドは両方のロッド群の特徴が混合された形状になる傾向がある。このため、各ロッド群の境界に位置するロッドは形成後に除去することが好ましい。
【００３５】
隣接するロッド１０６ａの間隔は、発光層１１４におけるＩｎＧａＮ井戸層のＩｎの取り込み量にも影響を及ぼす。Ｉｎ原料ガスの流量は同じであるがロッド１０６ａの間隔が異なる場合、ロッド１０６ａの間隔が広ければ広いほど、ＩｎＧａＮ井戸層に取り込まれるＩｎの量が多くなる。ＩｎＧａＮ井戸層におけるＩｎの比率が高ければ高いほど、ＩｎＧａＮ井戸層が放つ光の波長は長波長側にシフトする。したがって、ロッド１０６ａの間隔を調整することによって、異なる波長の光を発光するロッド状積層体１１０を形成することができる。例えば、同じ基板１０２においてＲＧＢ三色のロッド状積層体１１０を形成することもできる。第２ロッド群Ｂにおけるロッド１０６ａの第２間隔ｄ２が第１ロッド群Ａにおけるロッド１０６ａの第１間隔ｄ１より広いので、第２ロッド群Ｂの発光波長は、第１ロッド群Ａの発光波長よりも長い。
【００３６】
選択成長の方法でロッド１０６ａを形成する場合、ロッド１０６ａの間隔を変えると、ロッド１０６ａの径も変わりやすい。本実施形態のようにエッチングによってロッド１０６ａを形成する方法は、同一基板において異なる間隔を有する複数のロッド群を形成しても、ロッド１０６ａの径の均一化が実現しやすい。ここでいう「径」とは、ロッド１０６aの断面における最大の幅の寸法をいう。
【００３７】
ロッド１０６ａの上面が（０００１）面である場合、図７に示した第２ロッド群Ｂのように、ロッド１０６ａの間隔を広くすると、ロッド１０６ａに形成される発光層１１４及びｐ型半導体層１１６をテーパー状にすることができる。このような形状を得るためのロッド１０６ａの間隔は例えば２．５μｍ程度である。発光層１１４及びｐ型半導体層１１６がテーパー状になると、テーパー状でない場合と比較して、発光素子が放つ光の波長が長波長側にシフトしやすくなる。それは、発光層１１４がテーパー状になると、発光層１１４の井戸層に取り込まれるＩｎの量が増えるためだと考えられる。なお、ロッド１０６ａの上面が平坦でない場合は、ロッド１０６ａの上面が（０００１）面であるとは、ロッド１０６ａの高さ方向が［０００１］方向であると言い換えてもよい。
【００３８】
＜第３実施形態＞
本実施形態は第２実施形態及び第１実施形態の変形である。本実施形態において、第２実施形態と同じ機能を有する部品、部材、部分、素子、要素については、第２実施形態と同じ符号を付しており、且つその説明を省略することがある。
【００３９】
図８は第３実施形態を概略的に示すフローチャートである。本実施形態と第２実施形態との主な違いは、ロッドを形成するステップＳ１０６と絶縁膜を形成するステップＳ１０８の間に、第１ロッド群Ａにおけるマスク１０８を除去し、第２ロッド群Ｂにおけるマスク１０８を残存させるステップＳ８００を含むことである。なお、ステップＳ８００は、更に、レジストマスクを形成するステップＳ８０２と、第１ロッド群Ａの島状のマスクを除去するステップＳ８０４に分けられる。ステップＳ８００の前の各ステップは、第１実施形態のものと同じであり、その説明を省略する。
【００４０】
図９は第３実施形態においてロッドを形成した後レジストマスクを形成した状態を概略的に示す断面図である。図９において、左側のロッド１０６ａは第１間隔ｄ１を有する第１ロッド群Ａを表し、右側のロッド１０６ａは第２間隔ｄ２を有する第２ロッド群Ｂを表す。ステップＳ８０２においては、第２ロッド群Ｂを覆うが、第１ロッド群Ａを覆わないレジストマスク２０２を形成する。
【００４１】
図１０は図９の第１ロッド群Ａの島状マスク１０８を除去した状態を概略的に示す断面図である。ステップＳ８０４において、ウェットエッチングによって、第１ロッド群Ａのロッド１０６ａの上端にあるマスク１０８を除去する。エッチング液として、ＢＨＦを用いることができる。その後、レジストマスク２０２を除去する。
【００４２】
図１１は図１０のロッドなどの表面に絶縁膜を形成した状態を概略的に示す断面図である。絶縁膜を形成するステップＳ１０８において、ロッド１０６ａ及び残存するｎ型半導体層１０６の表面に、絶縁膜１１２を形成する。絶縁膜１１２とマスク１０８は、後続のエッチングステップＳ１１０で使うエッチング液に対するエッチング速度が異なっており、マスク１０８の方が速い。本実施形態においては、例えば、島状のマスクを形成するステップＳ１０４においてＳｉＯ2の島状のマスク１０８をＣＶＤ法で形成し、絶縁膜を形成するステップＳ１０８においてＳｉＯ2の絶縁膜１１２をスパッタ法で形成する。このような方法によって、後続のエッチングステップＳ１１０で使うエッチング液に対して、マスク１０８のエッチング速度が絶縁膜１１２より速くなるようにする。
【００４３】
図１２はエッチングによってロッドの側面の絶縁膜を除去した状態を概略的に示す断面図である。エッチングステップＳ１１０において、ウェットエッチングによって、ロッド１０６ａの側面の絶縁膜１１２を除去する。エッチング液として、ＢＨＦを用いることができる。このとき、マスク１０８のエッチング速度が速いため、第２ロッド群Ｂにおけるロッド１０６ａの上端にあるマスク１０８が除去され、それに伴いその上の第２絶縁膜１１２も除去される。第１ロッド群Ａにおけるロッド１０６ａの上面はｎ型半導体層１０６の上面と同様に平坦面であるので、ｎ型半導体層１０６上の第１絶縁膜１１２ａと同様に、ロッド１０６ａの上面に設けられた第２絶縁膜１１２ｂも残存する。
【００４４】
図１３はロッドの外周に発光層及び第２導電型半導体層を形成した状態を概略的に示す断面図である。ステップＳ１１２において発光層１１４を形成し、ステップＳ１１４においてｐ型半導体層１１６を形成する。このとき、第１ロッド群Ａのロッド１０６ａの上端に第２絶縁膜１１２ｂがあるので、発光層１１４及びｐ型半導体層１１６はロッド１０６ａの側面にしか形成されない。一方、第２ロッド群Ｂのロッド１０６ａの上端には第２絶縁膜１１２ｂもマスク１０８もないので、発光層１１４及びｐ型半導体層１１６はロッド１０６ａの側面だけでなく、ロッド１０６ａの上端にも形成される。
【００４５】
ロッド１０６ａの側面は半導体層の成長速度が遅い。特に第２ロッド群Ｂのロッド状積層体１１０のように、発光層１１４及びｐ型半導体層１１６がテーパー状になると、その成長速度が更に遅くなる。しかし、第２ロッド群Ｂのロッド１０６ａの上面にも発光層１１４及びｐ型半導体層１１６が成長すれば、側面の発光層１１４及びｐ型半導体層１１６の成長速度を向上させることができる。
【００４６】
本発明の各実施形態において、複数のロッド型発光部を有する発光素子を得ることができる。なお、ｎ型半導体層１０６の表面に、ｐ型半導体層１１６とｎ型半導体層１０６との間のリークを防止する第１絶縁膜１１２ａを簡便に形成することができる。これにより、製造スループットを高め、製造コストを下げることができる。
【００４７】
更に、第２実施形態及び第３実施形態によれば、同一の基板において異なる波長の光を放つロッド状積層体１１０を形成することができる。且つ、発光層１１４における井戸層のＩｎの含有量を増やしやすい発光素子の構造を提供することができる。
【００４８】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が含まれる。例えば、上述の実施形態において、「ｎ型」を「第１導電型」とし、「ｐ型」を「第２導電型」としたが、逆に「ｐ型」を「第１導電型」とし、「ｎ型」を「第２導電型」としてもよい。また、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成・ステップを備えるものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、ステップＳ１０２において、基板１０２の主面１０２ａにバッファ層１０４を形成した後、バッファ層１０４にｎ型半導体層１０６を形成したが、ｎ型半導体層１０６を直接基板１０２の主面１０２ａに形成してもよい。もし基板１０２がｎ型半導体（例えばｎ型ＧａＮ系半導体）から構成したものであれば、ｎ型半導体層１０６を形成するステップＳ１０２を省いて、直接基板１０２の主面１０２ａにマスク１０８を形成して、ｎ型のロッド１０６ａを形成してもよい。
【００４９】
なお、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・置換をすることも可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０２  基板
１０２ａ  主面
１０４  バッファ層
１０６  ｎ型半導体層
１０６ａ  ロッド
１０８  マスク
１１０  ロッド状積層体
１１２  絶縁膜
１１２ａ  第１絶縁膜
１１２ｂ  第２絶縁膜
１１４  発光層
１１６  ｐ型半導体層
２０２  レジストマスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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