(57)【要約】【課題】素子の光出力を向上させることができるロッド型発光素子及びその製造方法を提供することにある。 【解決手段】  第１極性層の上部に光を放出できる物質がロッドを形成し、このロッドそれぞれを包む第２極性層を形成することにより発光面積を増加させ、素子の内部に拘束されず外部に放出させる光量を増やして素子の光出力を向上させられる。  また、本発明は活性層をナノサイズのロッド構造物で形成して光抽出効率を倍加させることができる。【選択図】図４
2006332650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１極性層と、 
前記第１極性層の上部に形成されており、発光する複数個のロッドと、 
前記複数個のロッドを包む第２極性層を含んで構成されるロッド型発光素子。
【請求項２】
前記第１極性層は、
第２極性層と逆極性を有する層であることを特徴とする請求項１に記載のロッド型発光素子。
【請求項３】
前記第１極性層の下部には基板がさらに形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロッド型発光素子。
【請求項４】
前記基板は伝導性基板または非伝導性基板であることを特徴とする請求項３に記載のロッド型発光素子。
【請求項５】
前記ロッドの上部に電極が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロッド型発光素子。
【請求項６】
前記ロッドを包む第２極性層の間に伝導性物質がさらに充填されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のロッド型発光素子。
【請求項７】
前記伝導性物質は、
ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯとＡＺＯのいずれか一つであることを特徴とする請求項６に記載のロッド型発光素子。
【請求項８】
前記ロッドを包む第２極性の一部が前記伝導性物質から突出されていることを特徴とする請求項６に記載のロッド型発光素子。
【請求項９】
前記第２極性層を包み、前記第２極性層の物質を含んでおり、キャリア移動を向上させて電流流れを円滑にする電流伝送向上層と、
前記電流伝送向上層を包む透明伝導酸化膜がさらに含んで構成される請求項１に記載の  ロッド型発光素子。
【請求項１０】
前記第１極性層はｎ-ＧａＮ層であり、 
前記第２極性層はｐ-ＧａＮ層であり、 
前記電流伝送向上層はＧａＮを含んでいる物質であることを特徴とする請求項９に記載のロッド型発光素子。
【請求項１１】
前記電流伝送向上層の仕事関数は、 
前記第２極性層の仕事関数より小さく、透明伝導酸化膜の仕事関数より大きいことを特徴とする請求項９に記載のロッド型発光素子。
【請求項１２】
支持部と、 
前記支持部の上部に形成されたオーミックコンタクト及び反射用電極と、 
前記オーミックコンタクト及び反射用電極の上部に形成され、第１極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体層、活性層と第２極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体層が順次に形成されてなされる複数個のナノロッド構造物と、 
前記ナノロッド構造物の上部に形成されたオーミックコンタクト及び透過用電極とを含んでなるロッド型発光素子。
【請求項１３】
前記ナノロッド構造物とオーミックコンタクト及び透過用電極との間には、
第２極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体層がさらに具備されたことを特徴とする請求項１２に記載のロッド型発光素子。
【請求項１４】
前記ナノロッドの幅(Ｗ)は１〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１２に記載のロッド型発光素子。
【請求項１５】
前記ナノロッドは、
ＡｌｘＧａ１-ｘＮ(０≦ｘ≦１)、ＩｎｙＧａ１-ｙＮ(０≦ｙ≦１)、ＺｎｚＭｇ１-ｚＯ(０≦ｚ≦１)とＺｎｕＣｄ１-ｕＯ(０≦ｕ≦１)のうちいずれか一つの物質よりなる単層のナノロッドであるか、またはこれら物質が積層された多層のナノロッドであることを特徴とする請求項１２に記載のロッド型発光素子。
【請求項１６】
前記支持部の厚さは１〜１００μｍであることを特徴とする請求項１２に記載のロッド型発光素子。
【請求項１７】
基板上部に平坦な第１極性(Polarity)層を形成する段階と、
前記第１極性層の上部におり、発光する複数個のロッドを形成する段階と、
前記複数個のロッドを包む第２極性層を形成する段階とを含んでなるロッド型発光素子の製造方法。
【請求項１８】
前記第２極性層を形成する段階後、
前記ロッドを包む第２極性層の間に伝導性物質を充填する段階がさらに具備されていることを特徴とする請求項１７に記載のロッド型発光素子の製造方法。
【請求項１９】
前記第２極性層を形成する段階と伝導性物質を充填する段階との間に、
前記第２極性層を包み、第２極性層の物質を含んでおりキャリア移動を向上させて電流流れを円滑にする電流伝送向上層を形成する工程がさらに具備されることを特徴とする請求項１７に記載のロッド型発光素子の製造方法。
【請求項２０】
ベース基板の上部に第１極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体よりなる複数個のナノロッドを形成する段階と、
前記複数個のナノロッドそれぞれの上部に活性層と第２極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体層を順次に形成して複数個のロッド構造物を形成する段階と、 
前記ロッド構造物の上部にオーミックコンタクト及び反射用電極を形成する段階と、
前記オーミックコンタクト及び反射用電極の上部に支持部を形成する段階と、
前記ベース基板を前記ロッド構造物から除去する段階と、
前記ベース基板の除去により露出されたロッド構造物それぞれの下部にオーミックコンタクト及び透過用電極を形成する段階とを含んで構成されたロッド型発光素子の製造方法。
【請求項２１】
前記ナノロッドを形成する段階は、
前記ベース基板の上部にバッファ層を形成し、 
前記バッファ層上部に第１極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体よりなる複数個のナノロッドを形成することを特徴とする請求項２０に記載のロッド型発光素子の製造方法。
【請求項２２】
前記ベース基板を除去する段階と前記オーミックコンタクト及び透過用電極を形成する段階との間に、
前記複数個のロッド構造物の第２極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体層の上部に、このロッド構造物の成長温度より高温で平面上に密閉された第２極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体層をさらに成長させ、
その平面上に密閉された第２極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体層の上部にオーミックコンタクト及び反射用電極を形成することを特徴とする請求項２０に記載のロッド型発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロッド型発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発光ダイオードは自動車用光源、電光板、照明、ディスプレイのバックライトユニット(Backlight unit)用光源などのように多様な応用を有する単一波長の光源である。殆んどの発光ダイオードの内部で発生された光は半導体と空気などのような界面(Interface)で臨界角による反射により発光ダイオードの内部に殆んど閉じ込める。 
【０００３】
図１は一般の二つの媒質間の屈折率差による光の経路を説明するための概念図であって、‘ｎ１'の屈折率を有する第１媒質において‘ｎ２'の屈折率を有する第２媒質に進む時、下記のスネル(Snell)の法則による数式１により臨界角(Critical angle)より小さく第１媒質から第２媒質に入射される光は透過され、臨界角より大きく入射される光は全反射される。
【０００４】
（数１）
ｎ１＊sinθ１=ｎ２＊sinθ２
ここで、前記θ１は入射角であり、θ２は屈折角である。
【０００５】
図２は一般の発光ダイオードにおける光の経路を示した概略的な断面図であって、基板１０の上部にｎ-半導体層１１、活性層１２とｐ-半導体層１３が順次に積層されている発光ダイオード構造において、前記活性層１２から放出される光中、臨界角より小さい角度で素子の外部に進む光(ａ、ｂ、ｃ)は透過される。
【０００６】
しかし、臨界角より大きい角度(θ３)に素子の外部に進む光(ｄ)は全反射され、素子の内部に閉じ込める現象が発生する。
【０００７】
従って、このように素子の内部に閉じ込める光量が多量になれば、発光ダイオードの光出力は減り、特性が低下される。
【０００８】
このような発光ダイオードで光抽出効率を改善する方法は色々ある。 
【０００９】
第１に、発光ダイオードチップの形状を変形してチップで垂直方向に入射する確率を高める方法があり、発光ダイオードチップの形状のうち半球状が理論的に最も最適であると知られているが、製作が困難であり費用がアップするとの短所がある。  
【００１０】
第２に、製作が難しいが半球形のエポキシドーム(Epoxy dome)を有して発光ダイオードをカプセル封じ(Encapsulation)する方法があり、 
第３に、発光ダイオードから放出された光を再吸収する基板を全反射される基板に変更する技術である。 
【００１１】
また、マイクロキャビティ(Micro cavity)または共鳴キャビティ(Resonant cavity)構造を有する発光ダイオードを製作する方法があるが、構造製作時構成する層の厚さなどについて極めて精巧な制御と再現性が求められ、半導体において空気中に光が効率よく抽出されるためには発光ダイオードの放出波長が正確に製作されたキャビティモード(Cavity mode)と一致すべき困難がある。 
【００１２】
また、発光ダイオードの放出波長は温度や動作電流が増加すれば、放出波長が変って光出力が急激に減少する問題点がある。 
【００１３】
一方、最近は発光ダイオードの光抽出効率をアップするために人為的にチップの内部で発生した光が外部に放出される発光ダイオードチップの表面を粗くしたり、周期的に繰り返される一定形態を表面に形成させる表面テクスチュアリング(Surface texturing)技術が報告されている。 
【００１４】
この表面テクスチュアリング技術は発光ダイオードチップ上で光抽出効率をアップすることができる技術であって、チップ形状を変形する技術、エポキシカプセル封じ技術、基板変形技術などの既存の技術と共に適用して光抽出効率をさらに大幅に改善することができる。 
【００１５】
現在の表面テクスチュアリング技術はマスクなどにパターンを形成し、湿式または乾式食刻（エッチング）を行って表面に形状を作る方法を使っている。 
【００１６】
このような技術は発光ダイオード構造で各層の一定厚さにより表面形状の高さが制限され、食刻工程を行う時食刻する厚さの正確な制御及び再現性が必要である。    
【００１７】
また、食刻のためのパターン形成のように色々の工程が求められる問題点がある。 
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は前述したような問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、第１極性層の上部にロッドを形成し、このロッドそれぞれを包む第２極性層を形成することにより、ロッドの全体面に光を放出させて発光面積を増加させ、素子の内部に拘束されず外部に放出させる光量を増加させ、素子の光出力を向上させることができるロッド型発光素子及びその製造方法を提供するところに目的がある。
【００１９】
本発明の他の目的は、活性層が含まれたナノサイズのロッド構造物を形成して、素子の発光面積を増加させ光抽出効率(Light extraction efficiency)を倍加させられるロッド型発光素子及びその製造方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前述した本発明の目的を達成するための望ましい第１様態は、第１極性(Polarity)層と、前記第１極性層の上部に形成されており、発光する複数個のロッドと、前記複数個のロッドを包む第２極性層を含んで構成されたロッド型発光素子が提供される。
【００２１】
前述した本発明の目的を達成するための望ましい第２様態は、金属支持部と、前記金属支持部の上部に形成されたオーミックコンタクト及び反射用電極と、前記オーミックコンタクト及び反射用電極の上部に形成され、第１極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体層、活性層と第２極性のドーパントがドーピンされた化合物半導体層が順次に形成されなされる複数個のナノロッド構造物と、前記ナノロッド構造物の上部に形成されたオーミックコンタクト及び透過用電極とを含んでなされるロッド型発光素子が提供される。
【００２２】
前述した本発明の目的を達成するための望ましい第３様態は、基板の上部に平坦な第１極性(Polarity)層を形成する段階と、前記第１極性層の上部におり、発光する複数個のロッドを形成する段階と、前記複数個のロッドを包む第２極性層を形成する段階とを含んでなるロッド型発光素子の製造方法が提供される。
【００２３】
前述した本発明の目的を達成するための望ましい第４様態は、ベース基板の部に第１極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体よりなる複数個のナノロッドを形成する段階と、前記複数個のナノロッドそれぞれの上部に活性層と第２極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体層を順次に形成して複数個のロッド構造物を形成する段階と、前記ロッド構造物の上部にオーミックコンタクトト及び反射用電極を形成する段階と、前記オーミックコンタクト及び反射用電極の上部に金属支持部を形成する段階と、前記ベース基板を前記ロッド構造物から除去する段階と、前記ベース基板の除去により露出されたロッド構造物それぞれの下部にオーミックコンタクト及び透過用電極を形成する段階とを含んで構成されるロッド型発光素子の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２４】
以上述べたように、本発明は第１極性層の上部に光を放出できる物質でロッドを形成し、このロッドそれぞれを包む第２極性層を形成することにより発光面積を増加させ、素子の内部に拘束されず外部に放出させる光量を増加させ、素子の光出力を向上させられる効果がある。
【００２５】
また、本発明は活性層をナノサイズのロッド構造物に形成して、光抽出効率を倍加させられる。
【００２６】
また、低温でナノロッドサイズに成長されるので、格子不整合によるストレス及びストレイン（圧縮歪み、引っ張り歪み）を緩和させ、極微細なナノロッドに貫通電位が伝播されることが減って発光構造物の結晶性を優秀に成長させ素子の特性を向上させられる。
【００２７】
さらに、ロッド構造物は、素子内部で光の散乱を減らし、熱特性を改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付した図面に基づき本発明の望ましい実施例を詳述する。
【００２９】
図３ａないし図３ｇは本発明の第１実施例によるロッド(Rod)を有する発光素子の製造工程を説明するための断面図であって、まず基板１００の上部に平坦な第１極性(Polarity)層１１０を形成する(図３ａ)。
【００３０】
その後、前記第１極性層１１０は、発光する複数個のロッド１２０を形成する(図３ｂ)。
【００３１】
引き続き、前記複数個のロッド１２０を包む第２極性層１３０を形成する(図３ｃ)。
【００３２】
ここで、第１極性層１１０は第２極性層１３０と逆極性を有する層と定義される。
【００３３】
例えば、前記第１極性層１１０がｎ型半導体層なら、前記第２極性層１３０はｐ型半導体層である。
【００３４】
すなわち、前記第１極性層１１０がｎ型なら電子を供給する層であり、前記第２極性層１３０がｐ型なら正孔を供給する層である。
【００３５】
このような第１と第２極性層１１０、１３０に与えられる極性は自由に設計することができる。
【００３６】
そして、前記複数個のロッド１２０は光を放出する活性層に該当する。
【００３７】
従って、前述した工程を行うと、図３ｃのような基本的なロッド型発光素子を製造することができる。
【００３８】
すなわち、本発明の第１実施例によるロッド型発光素子は第１極性層１１０と、前記第１極性層１１０の上部にあり、発光する複数個のロッド１２０と、前記複数個のロッド１２０を包む第２極性層１３０を含んで構成される。
【００３９】
ここで、前記第１極性層１１０の下部には基板１００がさらに形成されているのが望ましい。
【００４０】
そして、前記複数個のロッド１２０はその幅がナノ(Nano)単位のサイズを有する極微細な構造物であることが望ましい。
【００４１】
図４は本発明の第１実施例によるロッド型発光素子に光が放出される状態を説明するための断面図であって、複数個のロッド１２０は光を放出する活性層なので、それぞれのロッド１２０は全体の面に光を放出するようになって発光面積が増加され素子の光出力を向上させる。
【００４２】
そして、それぞれの離隔された複数個のロッド１２０から光が放出されるので、素子の内部に拘束されず外部に放出させる光量を増加させ、従来の技術のような素子において全反射の恐れがない。
【００４３】
図５は本発明の第１実施例によるロッド型発光素子の垂直構造を示した断面図であって、図３ｃに示された基板１００が伝導性基板なら、それぞれのロッド１２０の上部には電極１４０を形成する。
【００４４】
この場合、基板１００から電極１４０へ電流が流れるので、前記ロッド１２０には電子及び正孔が注入される。
【００４５】
従って、電極が素子の上部及び下部に存在する垂直構造の発光素子を具現することができる。
【００４６】
図６は本発明の第１実施例によるロッド型発光素子の水平構造を示した断面図であって、図３ｃにおいて基板１００が非伝導性基板なら、第１極性層１１０の上部の一部にだけ複数個のロッド１２０を形成する。
【００４７】
そして、それぞれのロッド１２０の上部及び前記ロッドが形成されていない第１極性層の上部それぞれに電極１４０、１５０を形成する。
【００４８】
従って、水平構造のロッド型発光素子でも電極１４０、１５０間に電流が流れるので、前記ロッド１２０には電子及び正孔が注入されロッド１２０は光を放出する。
【００４９】
従って、電極が素子の上部に存在する水平型発光素子を具現することができる。
【００５０】
図７ａ及び図７ｂは本発明の第１実施例によるロッド型発光素子のロッド間に伝導性物質を充填した状態を示した断面図であって、まず図７ａに示したように、ロッド１２０を包む第２極性層１３０の間に伝導性物質１６０を充填する。
【００５１】
前記伝導性物質１６０はロッド１２０に電流の供給を円滑にすることができる。 
【００５２】
この際、前記伝導性物質１６０はゾルゲル(Sol-gel)状の透明伝導性物質が望ましく、この透明伝導性物質はＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯとＡＺＯのいずれか一つであることが望ましい。
【００５３】
図８ａ及び図８ｂは本発明の第１実施例により第２極性層が伝導性物質膜から突出された状態及びそれによる光抽出される経路を説明する図であって、まず図８ａに示したように、ロッド１２０を包む第２極性層１３０の一部が伝導性物質１６０から突出するよう、前記ロッド１２０を包む第２極性層１３０間に伝導性物質１６０を充填させる。
【００５４】
このようにロッド１２０を包む第２極性層１３０の一部が前記伝導性物質１６０から突出(‘Ｈ'の高さに)されていると、図８ｂに示したように、ロッド１２０の上部に屈曲が形成され、ロッド１２０から放出される光の全反射をさらに減らして光放出量が増える。
【００５５】
図９は本発明の第１実施例によるロッド型発光素子の他の構造を示した断面図であって、前述したように第１極性層１１０の上部に複数個のロッド１２０を形成する。
【００５６】
そして、それぞれのロッド１２０を第２極性層１３０、電流伝送向上層(Current Transport Enhanced Layer、ＣＴＥＬ)２００と透明伝導酸化膜２１０を順次に包むと、本発明の第１実施例によるロッド型発光素子が形成される。
【００５７】
前記電流伝送向上層２００は前記第２極性層１３０の物質を含んでおり、キャリア移動を向上させて電流流れを円滑にすることができる層である。
【００５８】
このようにロッド全体面積に第２極性層１３０、電流伝送向上層２００と透明伝導酸化膜２１０が順次にコンタクトが行われると接触抵抗が著しく低下し、金属型の電極が具備されなくても良いので、発光効率面において優れる。
【００５９】
この際、前記第１極性層１１０がｎ-ＧａＮ層であり、前記第２極性層１３０がｐ-ＧａＮ層の場合、前記電流伝送向上層２００はＧａＮを含んでいる物質よりなる。
【００６０】
そして、前記電流伝送向上層２００はその仕事関数が第２極性層１３０の仕事関数より小さく、透明伝導酸化膜１５０の仕事関数より大きい物質よりなる層と定義される。
【００６１】
この場合、図１０ａ及び図１０ｂを参照して説明すれば、Ｐ-ＧａＮ層の上部に電流伝送向上層(ＣＴＥＬ)と透明伝導酸化膜が順次に包まれている時、その界面上のエネルギーバンドダイアグラムは図１０ａの状態になる。
【００６２】
従って、図１０ａに示したように、蒸着された状態の透明伝導酸化膜は電流伝送向上層とオーミックコンタクトトが行われない。
【００６３】
しかし、本発明は電流伝送向上層の上部に透明伝導酸化膜を蒸着した後、熱処理工程を行なって透明伝導酸化膜の仕事関数を４．７〜５．３ｅＶに大きくなるようにすれば、図１０ｂのように、ショットキー障壁高さが低くなってオーミックコンタクトトが行なわれるようになる。
【００６４】
従って、前記電流伝送向上層は透明伝導酸化膜で注入された正孔をＰ-ＧａＮ層に円滑に移動できるようになって、キャリア移動を向上させて電流流れを円滑にすることができる。
【００６５】
一方、本発明によるロッド型発光素子においてロッドは食刻工程を用いて形成したり、図１１ａ及び図１１ｂに示したシード(Seed)を用いてナノサイズのロッドを形成する。
【００６６】
そして、前記方法以外の方法でロッドを形成しても良い。
【００６７】
図１１ａ及び図１１ｂは本発明によりナノロッドがベース基板に成長される概念を説明するための概略的な断面図であって、２００〜９００℃の温度でナノロッドを成長させることができるが、まず図１１ａのように、２００〜９００℃の温度範囲内の５００℃成長温度で金属基板でないベース基板に化合物半導体を成長させると、図１１ａに示されたように、最初ベース基板３００上には点状に複数個のシード(Seed)３０５が形成される。
【００６８】
その後、前記シード３０５には側面に成長される成分(Ｇｘ)より垂直に成長される成分(Ｇｙ)が著しく支配的なら、前記それぞれのシード３０５は水平方向に成長される体積より垂直方向に成長される大体積なので、複数個のナノロッド３１０が形成される。
【００６９】
ここで、成長温度５００℃はＧａＮのような化合物半導体を成長させる温度より相対的に低い温度である。
【００７０】
図１２ａないし図１２ｅは本発明の第２実施例によるロッド型発光素子を製造する工程を説明するための断面図であって、まずベース基板３００の上部に第１極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体よりなる複数個のナノロッド３１０を形成する(図１２ａ)。
【００７１】
ここで、前記ベース基板３００は金属でない基板であり、Ａｌ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３などの酸化系物質とＳi、ＳiＣ、ＧａＡｓなどの半導体物質よりなる基板を使用する。
【００７２】
また、前記ナノロッド３１０はナノサイズのロッドと定義され、それらの幅(Ｗ)は１〜１０００ｎｍが望ましい。
【００７３】
また、前記ナノロッド３１０はＡｌｘＧａ１-ｘＮ(０≦ｘ≦１)、ＩｎｙＧａ１-ｙＮ(０≦ｙ≦１)、ＺｎｚＭｇ１-ｚＯ(０≦ｚ≦１)とＺｎｕＣｄ１-ｕＯ(０≦ｕ≦１)のうちいずれか一つの物質よりなる単層のナノロッドであるか、あるいはこれら物質が積層された多層のナノロッドであることが望ましい。
【００７４】
そして、前記ナノロッド３１０はＭＯＶＰＥ、ＨＶＰＥとＭＢＥなどのような結晶成長装置を使用して２００〜９００℃の温度で成長させる。
【００７５】
従って、前記ベース基板３００の上部に第１極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体を成長させると、前記ベース基板３００の表面に対して垂直方向の成分を有する柱である複数個のナノロッド３１０を形成することができる。
【００７６】
参考に、本発明の第２実施例による発光素子では本発明の第１実施例の発光素子における第１極性層をさらに具体的に具現するための物質として第１極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体を使用する。
【００７７】
その後、前記複数個のナノロッド３１０それぞれの上部に活性層３２０と第２極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体層３３０を順次に形成して複数個のロッド構造物３５１よりなる発光構造物３５０を形成する(図１２ｂ)。
【００７８】
ここで、前記活性層３２０と第２極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体層３３０はナノロッド３１０に沿って順次に形成され、ロッド構造物３５１が形成される。
【００７９】
すなわち、一つのロッド構造物３５１は隣接するロッド構造物と相互干渉せず、独立して成長される。
【００８０】
そして、前記活性層３２０は多重量子井戸で形成する。
【００８１】
従って、第１極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体、活性層、第２極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体層よりなる複数個のロッド構造物よりなる発光構造物３５０が形成される。 
【００８２】
前述した前記第１極性のドーパントはｎ型ドーパントまたはｐ型ドーパントのいずれか一つであり、前記第２極性のドーパントは前記第１極性のドーパントと逆極性を有するドーパントである。
【００８３】
従って、第１極性のドーパントは第２極性のドーパントと反対の極性を有するので、前記ベース基板３００の上部に第２極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体よりなるナノロッドを形成しても良い。
【００８４】
例えば、第１極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体層がＮ-ＧａＮであり、第２極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体層がＰ-ＧａＮの場合、前記活性層はＩｎＧａＮとＧａＮを交代に積層してヘテロジャンクション(Heterojunction)を有する多重量子ウェルを形成することができる。
【００８５】
引き続き、前記ロッド構造物３５１の上部にオーミックコンタクト及び反射用電極４００を形成し、前記オーミックコンタクト及び反射用電極４００の上部に金属支持部４１０を形成する(図１２ｃ)。
【００８６】
ここで、前記金属支持部４１０は電解メッキ、無電解メッキ、蒸着(Evaporation)、スパッタリング(Sputtering)とスクリーンプリンティング(Screen printing)のうちいずれか一つの工程を使用して前記オーミックコンタクト及び反射用電極４００の上部に形成された層(Layer)であるか、あるいは前記オーミックコンタクト及び反射用電極４００の上部にボンディングされた既に作られた金属基板であることが望ましい。
【００８７】
そして、前記金属支持部４１０の厚さは１〜１００μｍであることが望ましい。
【００８８】
引き続き、前記ベース基板３００を前記ロッド構造物３５１から除去する(図１２ｄ)。
【００８９】
この際、前記ベース基板３００はレーザ工程を用いて除去したり、または湿式食刻工程を行なって除去する。
【００９０】
最後に、前記ベース基板３００の除去により露出されたロッド構造物３５１それぞれの下部にオーミックコンタクト及び透過用電極４５０を形成する(図１２ｅ)。
【００９１】
ここで、前記オーミックコンタクト及び透過用電極４５０は例えばＩＴＯ膜のような透明電極を指す。
【００９２】
すなわち、前述した前記オーミックコンタクト及び反射用電極４００はオーミックコンタクトされ、光を反射させることができる電極と定義され、前記オーミックコンタクト及び透過用電極４５０はオーミックコンタクトされ、光を透過できる電極と定義される。
【００９３】
これにより、本発明の第２実施例によるロッド型発光素子の製造が完了される。
【００９４】
すなわち、図１２ｅの素子を引っくり返すと、ロッド型発光素子は金属支持部４１０と、該金属支持部４１０の上部に形成されたオーミックコンタクト及び反射用電極４００と、前記オーミックコンタクト及び反射用電極４００の上部に形成され、第１極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体層、活性層と第２極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体層が順次に形成されてなる複数個のナノロッド構造物と、前記ナノロッド構造物の上部に形成されたオーミックコンタクト及び透過用電極４５０で構成される。
【００９５】
図１３は本発明の第２実施例によるロッド型発光素子を製造するための他の方法を説明するための概略的な断面図であって、ベース基板３００の上部にバッファ層３０７を形成し、前記バッファ層３０７の上部に第１極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体よりなる複数個のナノロッド３１０を形成する。
【００９６】
この際、前記複数個のナノロッド３１０は前記バッファ層３０７の成長温度より低温で成長させる。
【００９７】
図１４は本発明の第２実施例によるロッド型発光素子を製造するためのさらに他の方法を説明するための概略的な断面図であって、第１極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体よりなるナノロッド３１０、活性層３２０と第２極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体層３３０が順次に形成されてなされるロッド構造物３５１である。
【００９８】
この際、前記複数個のロッド構造物３５１の第２極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体層３３０の上部に、このロッド構造物３５１の成長温度より高温で平面上に密閉された第２極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体層３７０を成長させ、その上部にオーミックコンタクト及び反射用電極４００を順次に形成させる。
【００９９】
すると、前記ロッド構造物３５１の上部でオーミックコンタクト及び反射用電極４００を形成することより、前記平面上に密閉された第２極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体層３７０の上部でオーミックコンタクト及び反射用電極４００を形成することがさらに容易に形成することができる。
【０１００】
すなわち、前記ロッド構造物３５１はそれらの空間が存在する離散的な状態なので、密閉され平坦化された第２極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体層３７０の上部でオーミックコンタクト及び反射用電極４００はさらに容易に形成される。
【０１０１】
図１５は本発明の第２実施例によるロッド型発光素子から光が放出される現象を説明するための断面図であって、第１極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体よりなるナノロッド３１０、活性層３２０と第２極性のドーパントがドーピングされた化合物半導体層３３０よりなるロッド構造物３５１は発光構造物なので、それぞれのロッド構造物３５１の活性層３２０から光が放出される。
【０１０２】
従って、本発明は複数個のロッド構造物から光が放出されることにより、従来の技術のように素子の面から発光される面積に比べて、発光面積が増加する長所がある。
【０１０３】
また、ロッド構造物は、素子内部で光散乱を減らし、熱特性を改善できる長所がある。
【０１０４】
従って、光放出効率が倍加する。
【０１０５】
また、異種基板の上部に窒化ガリウム薄膜を成長させる時、格子不整合により１０８〜１０１０ｃｍ２の密度を有する貫通電位(Threading dislocation)との欠陥が発生するが、既存の発光ダイオードでは薄膜に成長されるため素子内の欠陥が残存する一方、本発明の第２実施例によるロッド型発光素子は低温でナノロッドサイズに成長されることにより、格子不整合によるストレス及びストレインを緩和し、極微細なナノロッドに貫通電位が伝播されることが減少して発光構造物の結晶性に優れるように成長させ素子の特性を向上させることができる。 
【０１０６】
本発明は具体的な例についてだけ詳述されてきたが、本発明の技術思想の範囲内で多様な変形及び修正が可能なことは当業者にとって明らかであり、このような変形及び修正が特許請求の範囲に属することは当然である。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】一般の二つの媒質間の屈折率差による光の経路を説明するための概念図
【図２】一般の発光ダイオードにおける光の経路を示した概略的な断面図
【図３ａ】本発明の第１実施例によるロッド(Rod)を有する発光素子の製造工程を説明するための断面図
【図３ｂ】本発明の第１実施例によるロッド(Rod)を有する発光素子の製造工程を説明するための断面図
【図３ｃ】本発明の第１実施例によるロッド(Rod)を有する発光素子の製造工程を説明するための断面図
【図４】本発明の第１実施例によるロッド型発光素子に光が放出される状態を説明するための断面図
【図５】本発明の第１実施例によるロッド型発光素子の垂直構造を示した断面図
【図６】本発明の第１実施例によるロッド型発光素子の水平構造を示した断面図
【図７ａ】本発明の第１実施例によるロッド型発光素子のロッド間に伝導性物質を充填された状態を示した断面図
【図７ｂ】本発明の第１実施例によるロッド型発光素子のロッド間に伝導性物質を充填された状態を示した断面図
【図８ａ】本発明の第１実施例により第２極性層が伝導性物質膜から突出した状態及びそれによる光抽出される経路を説明する図
【図８ｂ】本発明の第１実施例により第２極性層が伝導性物質膜から突出した状態及びそれによる光抽出される経路を説明する図
【図９】本発明の第１実施例によるロッド型発光素子の他の構造を示した断面図
【図１０ａ】本発明の第１実施例により、熱処理前と後の透明伝導酸化膜、電流伝送向上層とＰ-ＧａＮのエネルギーバンドダイアグラム
【図１０ｂ】本発明の第１実施例により、熱処理前と後の透明伝導酸化膜、電流伝送向上層とＰ-ＧａＮのエネルギーバンドダイアグラム
【図１１ａ】本発明によりナノロッドがベース基板に成長される概念を説明するための概略的な断面図
【図１１ｂ】本発明によりナノロッドがベース基板に成長される概念を説明するための概略的な断面図
【図１２ａ】本発明の第２実施例によるロッド型発光素子を製造する工程を説明するための断面図
【図１２ｂ】本発明の第２実施例によるロッド型発光素子を製造する工程を説明するための断面図
【図１２ｃ】本発明の第２実施例によるロッド型発光素子を製造する工程を説明するための断面図
【図１２ｄ】本発明の第２実施例によるロッド型発光素子を製造する工程を説明するための断面図
【図１２ｅ】本発明の第２実施例によるロッド型発光素子を製造する工程を説明するための断面図
【図１３】本発明の第２実施例によるロッド型発光素子を製造するための他の方法を説明するための概略的な断面図
【図１４】本発明の第２実施例によるロッド型発光素子を製造するためのさらに他の方法を説明するための概略的な断面図
【図１５】本発明の第２実施例によるロッド型発光素子から光が放出される現象を説明するための断面図
【符号の説明】
【０１０８】
１００ : 基板                     １１０、１３０ : 極性層
１２０ : ロッド                   １４０ : 電極
１６０ : 伝導性物質               ２００ : 電流伝送向上層
２１０ : 透明伝導酸化膜           ３００ : ベース基板
３０５ : シード(Seed)             ３０７ : バッファ層 
３１０ : ナノロッド               ３２０ : 活性層
３３０ : 化合物半導体層           ３５０ : 発光構造物
３５１ : ロッド構造物             ４００ : オーミックコンタクト及び反射用電極
４１０ : 金属支持部               ４５０ : オーミックコンタクト及び透過用電極
【図１】
2006332650.tif 000003
【図２】
2006332650.tif 000004
【図３ａ】
2006332650.tif 000005
【図３ｂ】
2006332650.tif 000006
【図３ｃ】
2006332650.tif 000007
【図４】
2006332650.tif 000008
【図５】
2006332650.tif 000009
【図６】
2006332650.tif 000010
【図７ａ】
2006332650.tif 000011
【図７ｂ】
2006332650.tif 000012
【図８ａ】
2006332650.tif 000013
【図８ｂ】
2006332650.tif 000014
【図９】
2006332650.tif 000015
【図１０ａ】
2006332650.tif 000016
【図１０ｂ】
2006332650.tif 000017
【図１１ａ】
2006332650.tif 000018
【図１１ｂ】
2006332650.tif 000019
【図１２ａ】
2006332650.tif 000020
【図１２ｂ】
2006332650.tif 000021
【図１２ｃ】
2006332650.tif 000022
【図１２ｄ】
2006332650.tif 000023
【図１２ｅ】
2006332650.tif 000024
【図１３】
2006332650.tif 000025
【図１４】
2006332650.tif 000026
【図１５】
2006332650.tif 000027