(57)【要約】【課題】装置への実装の自由度が高くかつ光の取り出し効率が高い微細な棒状構造発光素子を提供する。【解決手段】サファイア基板１１上に、成長穴１２aを有する成長マスク１２を形成する工程と、成長マスク１２の成長穴１２aにより露出したサファイア基板１１の露出領域上に、ｎ型ＧaＮからなる棒状の半導体コアを形成する工程と、半導体コアの被覆部分を覆うようにｐ型ＧaＮからなる半導体層を形成する半導体層形成工程と、その半導体層形成工程の後、半導体コアの露出部分を露出するように成長マスク１２をエッチングにより除去する成長マスク除去工程と、成長マスク除去工程の後に露出部分および被覆部分を含む半導体コアを、サファイア基板１１から切り離す切り離し工程を備える。上記成長マスク１２の成長穴１２aの内周側かつサファイア基板１１側に、サファイア基板１１側に向かって内径が小さくなるように絞り部１０を形成する。【選択図】図１−１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、内部において棒状の第１導電型の半導体コアを成長させるための成長穴を有する成長マスクを形成する成長マスク形成工程と、
上記成長マスクの成長穴により露出した上記基板の露出領域上に、第１導電型の半導体を結晶成長させることにより上記棒状の第１導電型の半導体コアを形成する半導体コア形成工程と、
上記半導体コアの一部である被覆部分を覆うように第２導電型の半導体層を形成する半導体層形成工程と、
上記半導体層形成工程の後、上記半導体コアの他の一部である露出部分を露出するように、上記成長マスクをエッチングにより除去する成長マスク除去工程と、
上記成長マスク除去工程の後に上記露出部分の少なくとも一部および上記被覆部分を含む半導体コアを、上記基板から切り離す切り離し工程と
を備え、
上記成長マスク形成工程において、上記成長マスクの成長穴の内周側に、上記成長穴の軸方向に対して直交する断面の形状が軸方向に沿って変化した形状変化部が形成されるように成長マスクを形成することを特徴とする棒状構造発光素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の棒状構造発光素子の製造方法において、
上記半導体コア形成工程では、上記成長マスクの成長穴により露出した上記基板の露出領域上に、上記成長マスクの成長穴の高さを越えるように第１導電型の半導体を結晶成長させることにより上記半導体コアを形成し、
上記半導体層形成工程では、上記成長マスク表面よりも上側に形成されて露出した上記半導体コアの上記被覆部分を覆うように上記半導体層を形成することを特徴とする棒状構造発光素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の棒状構造発光素子の製造方法において、
上記半導体コア形成工程では、上記成長マスクの成長穴により露出した上記基板の露出領域上かつ上記成長マスクの成長穴内に、第１導電型の半導体を結晶成長させることにより上記半導体コアを形成し、
上記半導体コア形成工程の後かつ上記半導体層形成工程の前に、上記成長マスクの上側部分をエッチングにより除去して、上記半導体コアの上記被覆部分を露出させる露出工程を備え、
上記半導体層形成工程では、上記露出工程において露出した上記半導体コアの上記被覆部分を覆うように上記半導体層を形成することを特徴とする棒状構造発光素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子の製造方法において、
上記基板は、基板本体とその基板本体上の第１導電型の半導体膜を含み、
上記成長マスク形成工程において、上記基板の上記半導体膜上に、上記成長穴を有する成長マスクを形成することを特徴とする棒状構造発光素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子の製造方法において、
上記半導体コア形成工程の後かつ上記半導体層形成工程の前に、上記半導体コアの表面を覆うように量子井戸層を形成する量子井戸層形成工程を備え、
次の上記半導体コア形成工程において、上記量子井戸層の表面を覆うように上記半導体層を形成することを特徴とする棒状構造発光素子の製造方法。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子の製造方法において、
上記成長マスクの上記形状変化部は、上記成長穴の内周側かつ基板側に、上記基板側に向かって内径が小さくなるように形成された絞り部か、または、上記成長穴の内周側かつ上記基板側から所定間隔あけた位置にくびれるように形成されたくびれ部であることを特徴とする棒状構造発光素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子の製造方法において、
上記成長マスク形成工程の後かつ上記半導体コア形成工程の前に、上記成長マスクの成長穴により露出した上記基板の露出領域上に触媒金属層を形成する触媒金属層形成工程を備え、
次の上記半導体コア形成工程において、上記触媒金属層と上記基板との界面から上記第１導電型の半導体を結晶成長させることにより上記半導体コアを形成することを特徴とする棒状構造発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、棒状構造発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、棒状構造発光素子としては、基板上部に平坦な第１極性層を形成した後、第１極性層上に発光する活性層に相当するナノオーダーサイズの複数のロッドを形成し、さらにロッドを包む第２極性層を形成するものがある(例えば、特開２００６−３３２６５０号公報(特許文献１)参照)。この棒状構造発光素子は、活性層である複数のロッドから光が放出される。
【０００３】
ところが、上記棒状構造発光素子は、基板上に複数のロッドが立設された状態で用いられるので、照明装置や表示装置に組み込む場合に基板の制約を受けるため、装置への実装の自由度が低いという問題がある。また、上記棒状構造発光素子は、ほとんどの光が側方に放射されて、隣接するロッドに吸収されてしまうため、光の取り出し効率が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３３２６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、この発明の課題は、装置への実装の自由度が高くかつ光の取り出し効率が高い微細な棒状構造発光素子を製造することができる棒状構造発光素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、この発明の棒状構造発光素子の製造方法は、
基板上に、内部において棒状の第１導電型の半導体コアを成長させるための成長穴を有する成長マスクを形成する成長マスク形成工程と、
上記成長マスクの成長穴により露出した上記基板の露出領域上に、第１導電型の半導体を結晶成長させることにより上記棒状の第１導電型の半導体コアを形成する半導体コア形成工程と、
上記半導体コアの一部である被覆部分を覆うように第２導電型の半導体層を形成する半導体層形成工程と、
上記半導体層形成工程の後、上記半導体コアの他の一部である露出部分を露出するように、上記成長マスクをエッチングにより除去する成長マスク除去工程と、
上記成長マスク除去工程の後に上記露出部分の少なくとも一部および上記被覆部分を含む半導体コアを、上記基板から切り離す切り離し工程と
を備え、
上記成長マスク形成工程において、上記成長マスクの成長穴の内周側に、上記成長穴の軸方向に対して直交する断面の形状が軸方向に沿って変化した形状変化部が形成されるように成長マスクを形成することを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、基板上に成長穴を有する成長マスクを形成した後、その成長マスクの成長穴により露出した基板の露出領域上に、第１導電型の半導体を結晶成長させることにより棒状の第１導電型の半導体コアを形成する。その後、半導体コアの一部である被覆部分を覆うように第２導電型の半導体層を形成する。次に、上記半導体コアの他の一部である露出部分を露出するように成長マスクをエッチングにより除去した後、露出部分の少なくとも一部および被覆部分を含む半導体コアを、例えば超音波により基板を振動させたり切断工具を用いたりして基板から切り離す。このようにして基板から切り離なされた棒状構造発光素子は、半導体コアの露出部分に一方の電極を接続し、半導体層に他方の電極を接続して、半導体コアの外周面と半導体層の内周面とのｐｎ接合部で電子と正孔の再結合が起きるように電極間に電流を流すことにより、ｐｎ接合部から光が放出される。
【０００８】
さらに、上記成長マスク形成工程において、成長マスクの成長穴の内周側に、成長穴の軸方向に対して直交する断面の形状が軸方向に沿って変化した形状変化部を設けることによって、半導体コアの露出部分の軸方向に対して直交する断面形状を任意の形状に変化させることが可能となり、設計の自由度が広がる。例えば、半導体コアの露出部分に基板との切り離し部(絞り)や切断部(溝など)を設けることが可能になり、棒状構造発光素子の基板からの切り離しが容易になると共に、棒状構造発光素子の長さのばらつきを低減できる。
【０００９】
このようにして、装置への実装の自由度が高くかつ光の取り出し効率が高い微細な棒状構造発光素子を製造できる。ここで、微細な棒状構造発光素子とは、例えば直径が１０ｎｍから５μｍで長さ１００ｎｍから２００μｍのサイズであり、より好ましくは直径が１００ｎｍから２μｍで長さ１μｍから５０μｍのサイズの素子である。また、上記棒状構造発光素子は、使用する半導体の量を少なくでき、発光素子を用いた装置の薄型化と軽量化が可能となると共に、半導体層で覆われた半導体コアの全周から光が放出されることにより発光領域が広くなるので、発光効率が高く省電力な発光装置、バックライト,照明装置および表示装置などを実現することができる。
【００１０】
また、一実施形態の棒状構造発光素子の製造方法は、
上記半導体コア形成工程では、上記成長マスクの成長穴により露出した上記基板の露出領域上に、上記成長マスクの成長穴の高さを越えるように第１導電型の半導体を結晶成長させることにより上記半導体コアを形成し、
上記半導体層形成工程では、上記成長マスク表面よりも上側に形成されて露出した上記半導体コアの上記被覆部分を覆うように上記半導体層を形成する。
【００１１】
上記実施形態によれば、基板上に成長穴を有する成長マスクを形成した後、その成長マスクの成長穴により露出した基板の露出領域上に、成長マスクの成長穴の高さを越えるように第１導電型の半導体を結晶成長させることにより棒状の第１導電型の半導体コアを形成する。その後、成長マスク表面よりも上側に形成されて露出した半導体コアの被覆部分を覆うように第２導電型の半導体層を形成する。上記半導体コア形成工程において、成長マスクの成長穴の内周側に設けられた形状変化部によって、半導体コアの基板側の表面形状を制御することが容易にできる。
【００１２】
また、一実施形態の棒状構造発光素子の製造方法は、
上記半導体コア形成工程では、上記成長マスクの成長穴により露出した上記基板の露出領域上かつ上記成長マスクの成長穴内に、第１導電型の半導体を結晶成長させることにより上記半導体コアを形成し、
上記半導体コア形成工程の後かつ上記半導体層形成工程の前に、上記成長マスクの上側部分をエッチングにより除去して、上記半導体コアの上記被覆部分を露出させる露出工程備え、
上記半導体層形成工程では、上記露出工程において露出した上記半導体コアの上記被覆部分を覆うように上記半導体層を形成する。
【００１３】
上記実施形態によれば、基板上に成長穴を有する成長マスクを形成した後、その成長マスクの成長穴により露出した基板の露出領域上かつ成長マスクの成長穴内に、第１導電型の半導体を結晶成長させることにより棒状の第１導電型の半導体コアを形成する。その後、成長マスクの上側部分をエッチングにより除去して、半導体コアの一部を露出させ、露出した半導体コアの部分を覆うように第２導電型の半導体層を形成する。このように、成長マスクの成長穴内に半導体コアの全てを形成するので、成長マスクの形状変化部を用いて、半導体コア全体の形状を制御することが容易にできる。
【００１４】
また、一実施形態の棒状構造発光素子の製造方法では、
上記基板は、基板本体とその基板本体上の第１導電型の半導体膜を含み、
上記成長マスク形成工程において、上記基板の上記半導体膜上に、上記成長穴を有する成長マスクを形成する。
【００１５】
上記実施形態によれば、基板上に形成された半導体膜上に、成長穴を有する成長マスクを形成した後、その成長マスクの成長穴により露出した半導体膜の露出領域上に、第１導電型の半導体を結晶成長させることにより棒状の第１導電型の半導体コアを形成する。これにより、結晶欠陥の少ない半導体コアを形成できる。
【００１６】
また、一実施形態の棒状構造発光素子の製造方法では、
上記半導体コア形成工程の後かつ上記半導体層形成工程の前に、上記半導体コアの表面を覆うように量子井戸層を形成する量子井戸層形成工程を備え、
次の上記半導体コア形成工程において、上記量子井戸層の表面を覆うように上記半導体層を形成する。
【００１７】
上記実施形態によれば、半導体コアと半導体層との間に量子井戸層を形成することによって、量子井戸層の量子閉じ込め効果により発光効率を向上できる。
【００１８】
また、一実施形態の棒状構造発光素子の製造方法では、
上記成長マスクの上記形状変化部は、上記成長穴の内周側かつ基板側に、上記基板側に向かって内径が小さくなるように形成された絞り部か、または、上記成長穴の内周側かつ上記基板側から所定間隔あけた位置にくびれるように形成されたくびれ部である。
【００１９】
上記実施形態によれば、上記成長マスク形成工程において、成長マスクの成長穴の内周側かつ基板側に、基板側に向かって内径が小さくなるように設けられた形状変化部としての絞り部によって、半導体コアの基板側の端部が先細り形状になるので、切り離し工程において半導体コアを基板から容易に切り離すことが可能となり、この棒状構造発光素子の長さのばらつきを低減できる。または、上記成長マスク形成工程において、成長マスクの成長穴の内周側かつ基板側から所定間隔あけた位置にくびれるように設けられた形状変化部としてのくびれ部によって、半導体コアに環状の溝部が形成されるので、切り離し工程において、半導体コアを環状の溝部で容易に切り離すことが可能となり、この棒状構造発光素子の長さのばらつきを低減することができる。
【００２０】
また、一実施形態の棒状構造発光素子の製造方法では、
上記成長マスク形成工程の後かつ上記半導体コア形成工程の前に、上記成長マスクの成長穴により露出した上記基板の露出領域上に触媒金属層を形成する触媒金属層形成工程を備え、
次の上記半導体コア形成工程において、上記触媒金属層と上記基板との界面から上記第１導電型の半導体を結晶成長させることにより上記半導体コアを形成する。
【００２１】
上記実施形態によれば、成長マスク形成工程の後かつ半導体コア形成工程の前に、成長マスクの成長穴により露出した上記基板の露出領域上に触媒金属層を形成した後、触媒金属層が形成された基板上に、触媒金属層と基板との界面から第１導電型の半導体を結晶成長させることにより棒状の第１導電型の半導体コアを形成することによって、結晶欠陥の少ない半導体コアを形成できる。したがって、特性の良好な棒状構造発光素子を実現することができる。
【００２２】
また、上記半導体コア形成工程の後、半導体コアの先端に触媒金属層を保持した状態で、半導体コアの外周面および触媒金属層と半導体コアの先端との界面からの結晶成長により半導体コアの表面を覆う第２導電型の半導体層を形成することによって、半導体コアの外周面よりも触媒金属層と半導体コアとの界面からの結晶成長が促進されるので、半導体層は、半導体コアの外周面を覆う部分の径方向の厚さよりも半導体コアの他端側の端面を覆う部分の軸方向の厚さを厚くすることが可能になる。
【発明の効果】
【００２３】
以上より明らかなように、この発明の棒状構造発光素子の製造方法によれば、装置への実装の自由度が高くかつ光の取り出し効率が高い微細な棒状構造発光素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１−１】図１−１はこの発明の第１実施形態の棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１−２】図１−２は図１−１に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１−３】図１−３は図１−２に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１−４】図１−４は図１−３に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図２−１】図２−１は上記第１実施形態の棒状構造発光素子の製造方法に用いられる成長マスクの要部の断面図である。
【図２−２】図２−２は図２−１の成長マスクを用いて形成された半導体コアの先端部の断面図である。
【図３−１】図３−１は棒状構造発光素子の製造方法に用いられる成長マスクの変形例の断面図である。
【図３−２】図３−２は図３−１の成長マスクを用いて形成された半導体コアの先端部の断面図である。
【図４−１】図４−１は棒状構造発光素子の製造方法に用いられる成長マスクの変形例の断面図である。
【図４−２】図４−２は図４−１の成長マスクを用いて形成された半導体コアの先端部の断面図である。
【図５−１】図５−１はこの発明の第２実施形態の棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図５−２】図５−２は図５−１に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図５−３】図５−３は図５−２に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図５−４】図５−４は図５−３に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図６−１】図６−１はこの発明の第３実施形態の棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図６−２】図６−２は図６−１に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図６−３】図６−３は図６−２に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図６−４】図６−４は図６−３に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図６−５】図６−５は図６−４に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図６−６】図６−６は図６−５に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図７−１】図７−１はこの発明の第４実施形態の棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図７−２】図７−２は図７−１に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図７−３】図７−３は図７−２に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図７−４】図７−４は図７−３に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図８−１】図８−１はこの発明の第５実施形態の棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図８−２】図８−２は図８−１に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図８−３】図８−３は図８−２に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図８−４】図８−４は図８−３に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図８−５】図８−５は図８−４に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図８−６】図８−６は図８−５に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図８−７】図８−７は図８−６に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図８−８】図８−８は図８−７に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図８−９】図８−９は図８−８に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図８−１０】図８−１０は図８−９に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図８−１１】図８−１１は図８−１０に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図８−１２】図８−１２は図８−１１に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図８−１３】図８−１３は図８−１２に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図８−１４】図８−１４は図８−１３に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図８−１５】図８−１５は図８−１４に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図９】図９は上記第５実施形態の棒状構造発光素子の側面図である。
【図１０−１】図１０−１はこの発明の第６実施形態の棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１０−２】図１０−２は図１０−１に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１０−３】図１０−３は図１０−２に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１０−４】図１０−４は図１０−３に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１０−５】図１０−５は図１０−４に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１０−６】図１０−６は図１０−５に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１０−７】図１０−７は図１０−６に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１０−８】図１０−８は図１０−７に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１０−９】図１０−９は図１０−８に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１０−１０】図１０−１０は図１０−９に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１０−１１】図１０−１１は図１０−１０に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１０−１２】図１０−１２は図１０−１１に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１０−１３】図１０−１３は図１０−１２に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１１−１】図１１−１はこの発明の第７実施形態の棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１１−２】図１１−２は図１１−１に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１１−３】図１１−３は図１１−２に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１１−４】図１１−４は図１１−３に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１１−５】図１１−５は図１１−４に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１１−６】図１１−６は図１１−５に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１１−７】図１１−７は図１１−６に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１１−８】図１１−８は図１１−７に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１１−９】図１１−９は図１１−８に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１１−１０】図１１−１０は図１１−９に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１１−１１】図１１−１１は図１１−１０に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１１−１２】図１１−１２は図１１−１１に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１１−１３】図１１−１３は図１１−１２に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１１−１４】図１１−１４は図１１−１３に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１２−１】図１２−１はこの発明の第８実施形態の棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１２−２】図１２−２は図１２−１に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１２−３】図１２−３は図１２−２に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１２−４】図１２−４は図１２−３に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１２−５】図１２−５は図１２−４に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１２−６】図１２−６は図１２−５に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１２−７】図１２−７は図１２−６に続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。
【図１３】図１３はこの発明の第９実施形態の棒状構造発光素子を備えた発光装置、バックライト、照明装置および表示装置に用いる絶縁性基板の平面図である。
【図１４】図１４は図１３のXIV−XIV線から見た断面模式図である。
【図１５】図１５は上記棒状構造発光素子を配列する原理を説明する図である。
【図１６】図１６は上記棒状構造発光素子を配列するときに電極に与える電位を説明する図である。
【図１７】図１７は上記棒状構造発光素子を配列した絶縁性基板の平面図である。
【図１８】図１８は上記表示装置の平面図である。
【図１９】図１９は上記表示装置の表示部の要部の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、この発明の棒状構造発光素子の製造方法を図示の実施の形態により詳細に説明する。なお、この実施の形態では、第１導電型をｎ型とし、第２導電型をｐ型としたが、第１導電型をｐ型とし、第２導電型をｎ型としてもよい。また、この実施形態では、Ｓiをドープしたｎ型ＧaＮとＭgをドープしたｐ型ＧaＮとを用いるが、ＧaＮにドーピングする不純物はこれに限らない。
【００２６】
〔第１実施形態〕
図１−１〜図１−４はこの発明の第１実施形態の棒状構造発光素子の製造方法の工程図を示している。
【００２７】
まず、図１−１に示すように、成長マスク形成工程において、サファイア基板１１上に、成長穴１２aを有する成長マスク１２を形成する。成長マスクには、酸化シリコン(ＳiＯ2)あるいは窒化シリコン(Ｓi3Ｎ4)など半導体コアおよび半導体層に対して選択的にエッチング可能な材料を用いることができる。成長穴１２aの形成は、通常の半導体プロセスに使用する公知のリソグラフィー法とドライエッチング法が利用できる。この際、成長する半導体コアの径は上記成長マスクの成長穴のサイズに依存する。
【００２８】
この成長マスク形成工程において、成長マスク１２の成長穴１２aの内周側に、成長穴１２aの軸方向に対して直交する断面の形状が軸方向に沿って変化した形状変化部の一例としての絞り部１０を設けている。この絞り部１０は、成長マスク１２の成長穴１２aのサファイア基板１１側において、サファイア基板１１側に向かって内径が小さくなるように形成されており、成長穴１２a内のサファイア基板１１の露出領域が、成長穴１２aの絞り部１０以外の部分の軸方向に対して直交する断面よりも小さくなっている。
【００２９】
次に、図１−２に示すように、半導体コア形成工程において、成長マスク１２の成長穴１２aにより露出したサファイア基板１１の露出領域上に、ＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属気相成長)装置を用いて、ｎ型ＧaＮを結晶成長させることにより断面がほぼ円形の棒状の半導体コア１３を形成する。成長温度を８００℃程度に設定し、成長ガスとしてトリメチルガリウム(ＴＭＧ)およびアンモニア(ＮＨ3)を使用し、ｎ型不純物供給用にシラン(ＳiＨ4)を、さらにキャリアガスとして水素(Ｈ2)を供給することによって、Ｓiを不純物としたｎ型ＧaＮの半導体コアを成長させることができる。
【００３０】
次に、半導体層形成工程において、棒状の半導体コア１３の被覆部１３b(図１−３に示す)を覆うようにサファイア基板１１全面にｐ型ＧaＮからなる半導体層１４を形成する。形成温度を９００℃程度に設定し、成長ガスとしてトリメチルガリウム(ＴＭＧ)およびアンモニア(ＮＨ3)を、ｐ型不純物供給用にビスシクロペンタジエニルマグネシウム(Ｃp2Ｍg)を用いることによってマグネシウム(Ｍg)を不純物とするｐ型ＧaＮを成長させることができる。
【００３１】
次に、図１−３に示すように、成長マスク除去工程において、リフトオフにより半導体コア１３を覆う半導体層１４の部分を除く領域と成長マスク１２を除去して、棒状の半導体コア１３のサファイア基板１１側の外周面を露出させて露出部分１３aを形成する。この状態で、上記半導体コア１３の露出部分１３aのサファイア基板１１側の先端部１３cは、先細り形状をしている。また、上記半導体コア１３のサファイア基板１１と反対の側の端面は、半導体層１４aにより覆われている。成長マスクに酸化シリコン(ＳiＯ2)あるいは窒化シリコン(Ｓi3Ｎ4)で構成されている場合、フッ酸(ＨＦ)を含んだ溶液を用いることにより、容易に半導体コアおよび半導体コアを覆う半導体層部分に影響を与えずに成長マスクをエッチングすることができ、成長マスクとともに半導体コアを覆う半導体層の部分を除く領域をリフトオフにより除去することができる。この実施形態の成長マスク除去工程では、リフトオフを用いたがエッチングにより半導体コアの一部を露出させてもよい。ドライエッチングの場合、ＣＦ4やＸeＦ2を用いることにより、容易に半導体コアおよび半導体コアを覆う半導体層部分に影響を与えずに成長マスクをエッチングすることができ、成長マスクとともに半導体コアを覆う半導体層の部分を除く領域を除去することができる。
【００３２】
次に、切り離し工程において、イソプロピルアルコール(ＩＰＡ)水溶液中に基板を浸し、超音波(例えば数１０ＫＨz)を用いてサファイア基板１１を基板平面に沿って振動させることにより、半導体コア１３の先端部１３cとサファイア基板１１との界面で折り曲げるように、半導体層１４aに覆われた半導体コア１３に対して応力が働いて、図１−４に示すように、半導体層１４aに覆われた半導体コア１３がサファイア基板１１から切り離される。これにより、一端側に露出部分１３aを有する棒状の半導体コア１３と、その半導体コア１３の露出部分１３a以外の被覆部分１３bを覆う半導体層１４aとを備えた棒状構造発光素子が得られる。
【００３３】
このようにして、サファイア基板１１から切り離なされた微細な棒状構造発光素子を製造することができる。この第１実施形態では、棒状構造発光素子の直径を１μｍ、長さを１０μｍとしている(図１−１〜図１−４では図を見やすくするために棒状構造発光素子の長さを短く描いている)。
【００３４】
なお、図１−１〜図１−４では、１つの棒状構造発光素子を示しているが、サファイア基板１１に複数の棒状構造発光素子が設けられている。
【００３５】
この棒状構造発光素子は、半導体コア１３の露出部分１３aに一方の電極を接続し、半導体層１４aに他方の電極を接続して、ｐ型の半導体層１４aからｎ型の半導体コア１３に電流を流すことにより、ｎ型の半導体コア１３の外周面とｐ型の半導体層１４aの内周面とのｐｎ接合部で電子と正孔の再結合が起きて光が放出される。上記半導体層１４aで覆われた半導体コア１３の全周から光が放出されることにより発光領域が広くなるので、高い発光効率が得られる。
【００３６】
上記構成の棒状構造発光素子の製造方法によれば、装置への実装の自由度が高くかつ光の取り出し効率が高い微細な棒状構造発光素子を製造することができる。また、上記棒状構造発光素子は、サファイア基板１１から切り離された微細構造物として用いるので、使用する半導体の量を少なくでき、発光素子を用いた装置の薄型化と軽量化が可能となると共に、半導体層１４aで覆われた半導体コア１３の全周から光が放出されることにより発光領域が広くなるので、発光効率が高く省電力な発光装置、バックライト,照明装置および表示装置などを実現することができる。
【００３７】
また、上記半導体コア１３の外周面の一部を露出させる成長マスク除去工程において、半導体コア１３のサファイア基板１１側の外周面を露出させると共に、半導体層形成工程において半導体コア１３のサファイア基板１１と反対の側の端面を半導体層１４により覆うことによって、半導体コア１３のサファイア基板１１側の露出部分１３aをｎ側電極に接続し、半導体コア１３のサファイア基板１１と反対の側の端面が半導体層１４aに覆われていることにより、半導体コア１３のサファイア基板１１と反対の側を覆う半導体層１４aの部分にｐ側電極を接続することができる。これにより、微細な棒状構造発光素子の両端に電極を容易に接続することが可能となる。
【００３８】
また、上記切り離し工程において、超音波を用いてサファイア基板１１平面に沿ってサファイア基板１１を振動させることにより、サファイア基板１１上に立設する半導体コア１３の先端部１３cとサファイア基板１１との界面で折り曲げるように、半導体層１４aに覆われた半導体コア１３に対して応力が働いて、半導体層１４aに覆われた半導体コア１３がサファイア基板１１から切り離される。したがって、簡単な方法でサファイア基板１１上に設けられた微細な複数の棒状構造発光素子を容易に切り離すことができる。
【００３９】
なお、上記切り離し工程において、切断工具を用いて半導体コア１３をサファイア基板１１から機械的に切り離してもよい。切断工具を用いて、サファイア基板１１上に立設する半導体コア１３の先端部１３cとサファイア基板１１との界面で折り曲げるようにし、半導体層１４aに覆われた半導体コア１３に対して応力が働いて、半導体層１４aに覆われた半導体コア１３がサファイア基板１１から切り離される。この場合、簡単な方法でサファイア基板１１上に設けられた微細な複数の棒状構造発光素子を短時間で切り離すことができる。
【００４０】
また、上記成長マスク除去工程においてドライエッチングを用いてもよく、ＧaＮを母材とする半導体からなる半導体コア１３の外周面の一部を容易に露出させることができる。ＧaＮを母材とする半導体は、ウェットエッチングが困難なため、半導体コア１３の外周面の一部を露出させる成長マスク除去工程なしに半導体層１４aで覆われた半導体コア１３をサファイア基板１１から切り離して微細な棒状構造発光素子を製造した場合、この微細な棒状構造発光素子を絶縁性基板上に配列させた後にウェットエッチングを用いて半導体コア１３の外周面の一部を電極接続用に露出させることができない。したがって、半導体コア１３と半導体層１４aがＧaＮを母材とする半導体からなる場合、切り離し工程の前に予めドライエッチングにより半導体コア１３の外周面の一部を露出させることは、実装が容易な微細な棒状構造発光素子を実現する上で特に有効である。
【００４１】
さらに、上記棒状構造発光素子の製造方法により製造された棒状構造発光素子は、半導体層１４aが半導体コア１３の外周面から半径方向外向に結晶成長し、径方向の成長距離が短くかつ欠陥が外向に逃げるため、結晶欠陥の少ない半導体層１４aにより半導体コア１３を覆うことができる。したがって、特性の良好な棒状構造発光素子を実現することができる。
【００４２】
上記棒状構造発光素子の製造方法では、サファイア基板１１上に成長穴１２aを有する成長マスク１２を形成した後、その成長マスク１２の成長穴１２aにより露出したサファイア基板１１の露出領域上に、成長マスク１２の成長穴１２aの高さを越えるようにｎ型ＧaＮを結晶成長させることにより棒状の半導体コア１３を形成した後、成長マスク１２表面よりも上側に形成されて露出した半導体コア１３の被覆部分を覆うように半導体層１４aを形成している。これにより、半導体コア形成工程において、成長マスク１２の成長穴１２aの内周側に設けられた形状変化部としての絞り部１０によって、半導体コア１３のサファイア基板１１側の表面形状を制御することが容易にできる。
【００４３】
また、上記成長マスク形成工程において、成長マスク１２の成長穴１２aの内周側かつサファイア基板１１側に、サファイア基板１１側に向かって内径が小さくなるように設けられた形状変化部としての絞り部１０によって、半導体コア１３のサファイア基板１１側の端部が先細り形状になるので、切り離し工程において半導体コア１３をサファイア基板１１から容易に切り離すことが可能となり、この棒状構造発光素子の長さのばらつきを低減することができる。
【００４４】
なお、上記第１実施形態では、形状変化部として絞り部１０を成長マスク１２の成長穴１２aの内周側に形成したが、成長穴の軸方向に対して直交する断面の形状が軸方向に沿って変化した他の形状変化部を設けてもよい。
【００４５】
図２−１は上記第１実施形態の棒状構造発光素子の製造方法に用いられる成長マスク１２の要部断面図を示し、図２−２は図２−１の成長マスク１２を用いて形成された半導体コア１３の先端部の断面図を示している。
【００４６】
上記第１実施形態では、サファイア基板１１上に成長マスク１２を形成した後、成長マスク１２にレジストパターンを用いて成長穴をサファイア基板１１近傍まで形成する。その後、ウェットエッチングにより成長穴を広げて、図２−１に示す成長穴１２aと絞り部１０(形状変化部)を形成する。
【００４７】
なお、成長マスクの成長穴の絞り部の形状や形成方法は、これに限らず、基板側に向かって内径が小さくなるように形成された絞り部であればよい。
【００４８】
例えば、図３−１に示すように、サファイア基板２１上に複数の成長マスクを多段に重ねて成長マスク２２を形成することにより、成長穴２２aのサファイア基板１１側に階段状に広がる絞り部２０を形成してもよい。図３−２は、図３−１の成長マスク２２を用いて形成された半導体コア２３の先端部２３cの断面を示している。図３−２に示すように、半導体コア２３の先端部２３cは、階段状に先細りした形状をしている。
【００４９】
また、図４−１に示すように、サファイア基板３１上に成長マスク３２を形成した後、成長マスク３２にレジストパターンを用いて成長穴をサファイア基板３１近傍まで形成した後、腐食性ガスなどにより成長穴を広げて、図４−１に示す成長穴３２aと絞り部３０(形状変化部)を形成してもよい。図４−２は、図４−１の成長マスク３２を用いて形成された半導体コア３３の先端部３３cの断面を示している。図４−２に示すように、半導体コア３３の先端部３３cは、表面がとげ状の先細りした形状をしている。
【００５０】
上記第１実施形態では、サファイア基板１１に、成長穴１２aを有する成長マスク１２を形成して、その成長穴１２a内に半導体コア１３を結晶成長させたが、基板はこれに限らず、例えばｎ型のＧaＮからなる基板を用いてもよいし、サファイア基板上にｎ型のＧaＮからなる半導体膜が形成されたものを用いてもよい。
【００５１】
〔第２実施形態〕
図５−１〜図５−４はこの発明の第２実施形態の棒状構造発光素子の製造方法の工程図を示している。この第２実施形態の棒状構造発光素子の製造方法は、半導体膜を除いて第１実施形態の棒状構造発光素子の製造方法と同一の工程を有している。
【００５２】
まず、図５−１に示すように、半導体膜形成工程において、ＭＯＣＶＤ装置を用いて、基板本体の一例としてのサファイア基板４１上にｎ型ＧaＮからなる半導体膜４５を形成し、次に、成長マスク形成工程において、半導体膜４５上に、成長穴４２aを有する成長マスク４２を形成する。成長マスクには、酸化シリコン(ＳiＯ2)あるいは窒化シリコン(Ｓi3Ｎ4)など半導体コアおよび半導体層に対して選択的にエッチング可能な材料を用いることができる。成長穴４２aの形成は、通常の半導体プロセスに使用する公知のリソグラフィー法とドライエッチング法が利用できる。この際、成長する半導体コアの径は上記成長マスクの成長穴のサイズに依存する。
【００５３】
この成長マスク形成工程において、成長マスク４２の成長穴４２aの内周側に、成長穴４２aの軸方向に対して直交する断面の形状が軸方向に沿って変化した形状変化部の一例としての絞り部４０を設けている。この絞り部４０は、成長マスク４２の成長穴４２aの半導体膜４５側において、半導体膜４５側に向かって内径が小さくなるように形成されており、成長穴４２a内の半導体膜４５の露出領域が、成長穴４２aの絞り部４０以外の部分の軸方向に対して直交する断面よりも小さくなっている。
【００５４】
次に、図５−２に示すように、半導体コア形成工程において、成長マスク４２の成長穴４２aにより露出した半導体膜４５の露出領域上に、ＭＯＣＶＤ装置を用いて、ｎ型ＧaＮを結晶成長させることにより断面がほぼ円形の棒状の半導体コア４３を形成する。成長温度を８００℃程度に設定し、成長ガスとしてトリメチルガリウム(ＴＭＧ)およびアンモニア(ＮＨ3)を使用し、ｎ型不純物供給用にシラン(ＳiＨ4)を、さらにキャリアガスとして水素(Ｈ2)を供給することによって、Ｓiを不純物としたｎ型ＧaＮの半導体コアを成長させることができる。
【００５５】
次に、半導体層形成工程において、棒状の半導体コア４３の被覆部４３b(図５−３に示す)を覆うようにサファイア基板４１全面にｐ型ＧaＮからなる半導体層４４を形成する。形成温度を９００℃程度に設定し、成長ガスとしてトリメチルガリウム(ＴＭＧ)およびアンモニア(ＮＨ3)を、ｐ型不純物供給用にビスシクロペンタジエニルマグネシウム(Ｃp2Ｍg)を用いることによってマグネシウム(Ｍg)を不純物とするｐ型ＧaＮを成長させることができる。
【００５６】
次に、図５−３に示すように、成長マスク除去工程において、リフトオフにより半導体コア４３を覆う半導体層４４の部分を除く領域と成長マスク４２を除去して、棒状の半導体コア４３のサファイア基板４１側の外周面を露出させて露出部分４３aを形成する。この状態で、上記半導体コア４３の露出部分４３aのサファイア基板４１側の先端部４３cは、先細り形状をしている。上記半導体コア４３のサファイア基板４１と反対の側の端面は、半導体層４４aにより覆われている。成長マスクに酸化シリコン(ＳiＯ2)あるいは窒化シリコン(Ｓi3Ｎ4)で構成されている場合、フッ酸(ＨＦ)を含んだ溶液を用いることにより、容易に半導体コアおよび半導体コアを覆う半導体層部分に影響を与えずに成長マスクをエッチングすることができ、成長マスクとともに半導体コアを覆う半導体層の部分を除く領域をリフトオフにより除去することができる。この実施形態の成長マスク除去工程では、リフトオフを用いたがエッチングにより半導体コアの一部を露出させてもよい。ドライエッチングの場合、ＣＦ4やＸeＦ2を用いることにより、容易に半導体コアおよび半導体コアを覆う半導体層部分に影響を与えずに成長マスクをエッチングすることができ、成長マスクとともに半導体コアを覆う半導体層の部分を除く領域を除去することができる。
【００５７】
次に、切り離し工程において、イソプロピルアルコール(ＩＰＡ)水溶液中に基板を浸し、超音波(例えば数１０ＫＨz)を用いてサファイア基板４１を基板平面に沿って振動させることにより、半導体コア４３の先端部４３cと半導体膜４５との界面で折り曲げるように、半導体層４４aに覆われた半導体コア４３に対して応力が働いて、図５−４に示すように、半導体層４４aに覆われた半導体コア４３がサファイア基板４１から切り離される。これにより、一端側に露出部分４３aを有する棒状の半導体コア４３と、その半導体コア４３の露出部分４３a以外の被覆部分４３bを覆う半導体層４４aとを備えた棒状構造発光素子が得られる。
【００５８】
このようにして、サファイア基板４１から切り離なされた微細な棒状構造発光素子を製造することができる。この第２実施形態では、棒状構造発光素子の直径を１μｍ、長さを１０μｍとしている(図５−１〜図５−４では図を見やすくするために棒状構造発光素子の長さを短く描いている)。
【００５９】
なお、図５−１〜図５−４では、１つの棒状構造発光素子を示しているが、サファイア基板４１に複数の棒状構造発光素子が設けられている。
【００６０】
上記第２実施形態の棒状構造発光素子の製造方法は、第１実施形態の棒状構造発光素子の製造方法と同様の効果を有する。
【００６１】
また、サファイア基板４１上に形成された半導体膜４５上に、成長穴４２aを有する成長マスク４２を形成した後、その成長マスク４２の成長穴aにより露出した半導体膜４５の露出領域上に、ｎ型ＧaＮを結晶成長させることにより棒状の半導体コア４３を形成することにより、結晶欠陥の少ない半導体コア４３を形成することができる。
【００６２】
〔第３実施形態〕
図６−１〜図６−６はこの発明の第３実施形態の棒状構造発光素子の製造方法の工程図を示している。
【００６３】
まず、図６−１に示すように、成長マスク形成工程において、サファイア基板５１上に、成長穴５２aを有する成長マスク５２を形成する。ここで、成長マスク５２の成長穴５２aは、後の工程で形成する半導体コア５１の長さと略同一またはそれ以上の長さとなるようにしている。
【００６４】
上記成長マスク５２には、酸化シリコン(ＳiＯ2)あるいは窒化シリコン(Ｓi3Ｎ4)など半導体コアおよび半導体層に対して選択的にエッチング可能な材料を用いることができる。成長穴５２aの形成は、通常の半導体プロセスに使用する公知のリソグラフィー法とドライエッチング法が利用できる。この際、成長する半導体コアの径は上記成長マスクの成長穴のサイズに依存する。
【００６５】
この成長マスク形成工程において、成長マスク５２の成長穴５２aの内周側に、成長穴５２aの軸方向に対して直交する断面の形状が軸方向に沿って変化した形状変化部の一例としての絞り部５０を設けている。この絞り部５０は、成長マスク５２の成長穴５２aのサファイア基板５１側において、サファイア基板５１側に向かって内径が小さくなるように形成されており、成長穴５２a内のサファイア基板５１の露出領域が、成長穴５２aの絞り部５０以外の部分の軸方向に対して直交する断面よりも小さくなっている。
【００６６】
次に、図６−２に示すように、半導体コア形成工程において、成長マスク５２の成長穴５２aにより露出したサファイア基板５１の露出領域上に、ＭＯＣＶＤ装置を用いて、ｎ型ＧaＮを結晶成長させることにより、成長マスク５２の成長穴５２a内に断面がほぼ円形の棒状の半導体コア５３を形成する。成長温度を８００℃程度に設定し、成長ガスとしてトリメチルガリウム(ＴＭＧ)およびアンモニア(ＮＨ3)を使用し、ｎ型不純物供給用にシラン(ＳiＨ4)を、さらにキャリアガスとして水素(Ｈ2)を供給することによって、Ｓiを不純物としたｎ型ＧaＮの半導体コアを成長させることができる。
【００６７】
次に、図６−３に示すように、成長マスク除去工程において、成長マスク５２の上側部分をエッチングにより除去して、半導体コア５３の被覆部分５３b(図６−５に示す)を露出させ、成長マスク５２bを残す。
【００６８】
次に、図６−４に示すように、半導体層形成工程において、棒状の半導体コア５３の被覆部５３b(図６−５に示す)を覆うようにサファイア基板５１全面にｐ型ＧaＮからなる半導体層５４を形成する。形成温度を９００℃程度に設定し、成長ガスとしてトリメチルガリウム(ＴＭＧ)およびアンモニア(ＮＨ3)を、ｐ型不純物供給用にビスシクロペンタジエニルマグネシウム(Ｃp2Ｍg)を用いることによってマグネシウム(Ｍg)を不純物とするｐ型ＧaＮを成長させることができる。
【００６９】
次に、図６−５に示すように、成長マスク除去工程において、リフトオフにより半導体コア５３を覆う半導体層５４の部分を除く領域と成長マスク５２を除去して、棒状の半導体コア５３のサファイア基板５１側の外周面を露出させて露出部分５３aを形成する。この状態で、上記半導体コア５３の露出部分５３aのサファイア基板５１側の先端部５３cは、先細り形状をしている。上記半導体コア５３のサファイア基板５１と反対の側の端面は、半導体層５４aにより覆われている。成長マスクに酸化シリコン(ＳiＯ2)あるいは窒化シリコン(Ｓi3Ｎ4)で構成されている場合、フッ酸(ＨＦ)を含んだ溶液を用いることにより、容易に半導体コアおよび半導体コアを覆う半導体層部分に影響を与えずに成長マスクをエッチングすることができ、成長マスクとともに半導体コアを覆う半導体層の部分を除く領域をリフトオフにより除去することができる。この実施形態の成長マスク除去工程では、リフトオフを用いたがエッチングにより半導体コアの一部を露出させてもよい。ドライエッチングの場合、ＣＦ4やＸeＦ2を用いることにより、容易に半導体コアおよび半導体コアを覆う半導体層部分に影響を与えずに成長マスクをエッチングすることができ、成長マスクとともに半導体コアを覆う半導体層の部分を除く領域を除去することができる。
【００７０】
次に、切り離し工程において、イソプロピルアルコール(ＩＰＡ)水溶液中に基板を浸し、超音波(例えば数１０ＫＨz)を用いてサファイア基板５１を基板平面に沿って振動させることにより、半導体コア５３の先端部５３cとサファイア基板５１との界面で折り曲げるように、半導体層５４aに覆われた半導体コア５３に対して応力が働いて、図６−６に示すように、半導体層５４aに覆われた半導体コア５３がサファイア基板５１から切り離される。これにより、一端側に露出部分５３aを有する棒状の半導体コア５３と、その半導体コア５３の露出部分５３a以外の被覆部分５３bを覆う半導体層５４aとを備えた棒状構造発光素子が得られる。
【００７１】
このようにして、サファイア基板５１から切り離なされた微細な棒状構造発光素子を製造することができる。この第３実施形態では、棒状構造発光素子の直径を１μｍ、長さを１０μｍとしている(図６−１〜図６−６では図を見やすくするために棒状構造発光素子の長さを短く描いている)。
【００７２】
上記第３実施形態の棒状構造発光素子の製造方法は、第１実施形態の棒状構造発光素子の製造方法と同様の効果を有する。
【００７３】
また、上記第３実施形態では、成長マスク５２の成長穴５２a内に半導体コア５３の全てを形成するので、半導体コア５３全体の形状を制御することが容易にできる。
【００７４】
〔第４実施形態〕
図７−１〜図７−４はこの発明の第４実施形態の棒状構造発光素子の製造方法の工程図を示している。
【００７５】
まず、図７−１に示すように、半導体膜形成工程において、基板本体の一例としてのサファイア基板６１上にｎ型ＧaＮからなる半導体膜６６を形成し、次に、成長マスク形成工程において、半導体膜６６上に、成長穴６２aを有する成長マスク６２を形成する。成長マスクには、酸化シリコン(ＳiＯ2)あるいは窒化シリコン(Ｓi3Ｎ4)など半導体コアおよび半導体層に対して選択的にエッチング可能な材料を用いることができる。成長穴６２aの形成は、通常の半導体プロセスに使用する公知のリソグラフィー法とドライエッチング法が利用できる。この際、成長する半導体コアの径は上記成長マスクの成長穴のサイズに依存する。
【００７６】
この成長マスク形成工程において、成長マスク６２の成長穴６２aの内周側に、成長穴６２aの軸方向に対して直交する断面の形状が軸方向に沿って変化した形状変化部の一例としてのくびれ部６０を設けている。このくびれ部６０は、成長マスク６２のサファイア基板６１側から所定間隔あけた位置に形成されている(くびれ部の形成方法は第８実施形態を参照)。
【００７７】
次に、図７−２に示すように、半導体コア形成工程において、成長マスク６２の成長穴６２aにより露出した半導体膜６６の露出領域上に、ＭＯＣＶＤ装置を用いて、ｎ型ＧaＮを結晶成長させることにより断面がほぼ円形の棒状の半導体コア６３を形成する。成長温度を８００℃程度に設定し、成長ガスとしてトリメチルガリウム(ＴＭＧ)およびアンモニア(ＮＨ3)を使用し、ｎ型不純物供給用にシラン(ＳiＨ4)を、さらにキャリアガスとして水素(Ｈ2)を供給することによって、Ｓiを不純物としたｎ型ＧaＮの半導体コアを成長させることができる。
【００７８】
次に、半導体層形成工程において、棒状の半導体コア６３の被覆部６３b(図７−３に示す)を覆うようにサファイア基板６１全面にｐ型ＧaＮからなる半導体層６４を形成する。形成温度を９００℃程度に設定し、成長ガスとしてトリメチルガリウム(ＴＭＧ)およびアンモニア(ＮＨ3)を、ｐ型不純物供給用にビスシクロペンタジエニルマグネシウム(Ｃp2Ｍg)を用いることによってマグネシウム(Ｍg)を不純物とするｐ型ＧaＮを成長させることができる。
【００７９】
次に、図７−３に示すように、成長マスク除去工程において、リフトオフにより半導体コア６３を覆う半導体層６４の部分を除く領域と成長マスク６２を除去して、棒状の半導体コア６３のサファイア基板６１側の外周面を露出させて露出部分６３aを形成する。この状態で、上記半導体コア６３の露出部分６３aに環状の溝部６５が形成されている。また、上記半導体コア６３のサファイア基板６１と反対の側の端面は、半導体層６４aにより覆われている。
【００８０】
成長マスクに酸化シリコン(ＳiＯ2)あるいは窒化シリコン(Ｓi3Ｎ4)で構成されている場合、フッ酸(ＨＦ)を含んだ溶液を用いることにより、容易に半導体コアおよび半導体コアを覆う半導体層部分に影響を与えずに成長マスクをエッチングすることができ、成長マスクとともに半導体コアを覆う半導体層の部分を除く領域をリフトオフにより除去することができる。この実施形態の成長マスク除去工程では、リフトオフを用いたがエッチングにより半導体コアの一部を露出させてもよい。ドライエッチングの場合、ＣＦ4やＸeＦ2を用いることにより、容易に半導体コアおよび半導体コアを覆う半導体層部分に影響を与えずに成長マスクをエッチングすることができ、成長マスクとともに半導体コアを覆う半導体層の部分を除く領域を除去することができる。
【００８１】
次に、切り離し工程において、イソプロピルアルコール(ＩＰＡ)水溶液中に基板を浸し、超音波(例えば数１０ＫＨz)を用いてサファイア基板６１を基板平面に沿って振動させることにより、半導体コア６３の溝部６５で折り曲げるように、半導体層６４aに覆われた半導体コア６３に対して応力が働いて、図７−４に示すように、半導体層６４aに覆われた半導体コア６３が溝部６５で切り離され、サファイア基板６１側に切断後のコア残存部６３cが残る。これにより、一端側に露出部分６３aを有する棒状の半導体コア６３と、その半導体コア６３の露出部分６３a以外の被覆部分６３bを覆う半導体層６４aとを備えた棒状構造発光素子が得られる。
【００８２】
このようにして、サファイア基板６１から切り離なされた微細な棒状構造発光素子を製造することができる。この第２実施形態では、棒状構造発光素子の直径を１μｍ、長さを１０μｍとしている(図７−１〜図７−４では図を見やすくするために棒状構造発光素子の長さを短く描いている)。
【００８３】
上記第４実施形態の棒状構造発光素子の製造方法は、第１実施形態の棒状構造発光素子の製造方法と同様の効果を有する。
【００８４】
また、サファイア基板６１上に形成された半導体膜６６上に、成長穴６２aを有する成長マスク６２を形成した後、その成長マスク６２の成長穴aにより露出した半導体膜６６の露出領域上に、ｎ型ＧaＮを結晶成長させることにより棒状の半導体コア６３を形成することにより、結晶欠陥の少ない半導体コア６３を形成することができる。
【００８５】
また、上記第４実施形態の棒状構造発光素子の製造方法によれば、成長マスク形成工程において、成長マスク６２の成長穴６２aの内周側かつサファイア基板６１側から所定間隔あけた位置にくびれるように設けられた形状変化部としてのくびれ部６０によって、半導体コア６３に環状の溝部６５が形成されるので、切り離し工程において、半導体コア６３を環状の溝部６５で容易に切り離すことが可能となり、この棒状構造発光素子の長さのばらつきを低減することができる。
【００８６】
〔第５実施形態〕
図８−１〜図８−１５はこの発明の第５実施形態の棒状構造発光素子の製造方法の工程図を示している。
【００８７】
まず、図８−１に示すように、サファイア基板７１を用意する。このサファイア基板７１には、必要に応じて、洗浄剤や純水などで基板洗浄を行ったり、マーキングなどの基板加工を行ったりしてもよい。
【００８８】
次に、成長マスク形成工程において、サファイア基板７１上に、ＳiＯ2またはＳi3Ｎ4を堆積させて成長マスク７２を形成し、さらにその成長マスク７２上にメタルリフトオフ層７３を形成する。
【００８９】
次に、図８−２に示すように、メタルリフトオフ層７３上に穴７４aを有するレジストパターン７４を形成する。
【００９０】
次に、図８−３に示すように、レジストパターン７４をマスクにして、ドライエッチングにより、メタルリフトオフ層７３を貫通しかつ成長マスク７２にサファイア基板７１近傍まで延びた穴７５を形成する。ここで、穴７５の底部に成長マスク７２の一部を残して、サファイア基板７１までドライエッチングしないので、サファイア基板７１表面にダメージが生じない。
【００９１】
次に、図８−４に示すように、ウェットエッチングにより、成長マスク７２にレジストパターン７４の穴７４aよりも拡径の成長穴７２aを形成する。
【００９２】
このとき、成長マスク７２の成長穴７２aの内周側に、成長穴７２aの軸方向に対して直交する断面の形状が軸方向に沿って変化した形状変化部の一例としての絞り部７０を設けている。この絞り部７０は、成長マスク７２の成長穴７２aのサファイア基板７１側において、サファイア基板７１側に向かって内径が小さくなるように形成されており、成長穴７２a内のサファイア基板７１の露出領域が、成長穴７２aの絞り部１０以外の部分の軸方向に対して直交する断面よりも小さくなっている。
【００９３】
次に、図８−５に示すように、リフトオフによりレジストパターン７４(図８−４に示す)を除去した後、基板を洗浄する。
【００９４】
次に、図８−６に示すように、半導体コア形成工程において、成長マスク７２の成長穴７２aにより露出したサファイア基板７１の露出領域上に、ＭＯＣＶＤ装置を用いて、ｎ型ＧaＮを結晶成長させることにより初期成長部７６を形成する。
【００９５】
次に、図８−７に示すように、触媒金属層形成工程において、初期成長部７６上に触媒金属を蒸着させて触媒金属層７７を形成する。この触媒金属層には、Ｇa,Ｎ,Ｉn,Ａlなどの化合物半導体材料並びにＳi,Ｍgなどの不純物材に対して、これらを溶解して取り込み、かつ自身とは化合物を形成しにくいＮi,Ｆe,Ａuなどの材料が使用できる。このとき、メタルリフトオフ層７３上にも金属層７８が同時に形成されている。
【００９６】
次に、図８−８に示すように、リフトオフによりメタルリフトオフ層７３(図８−７に示す)を金属層７８(図８−７に示す)と共に除去して、基板を洗浄する。
【００９７】
次に、図８−９に示すように、ＭＯＣＶＤ装置を用いて、初期成長部７６と触媒金属層７７との界面でｎ型ＧaＮを結晶成長させることにより断面がほぼ円形の棒状の半導体コア８１を形成する。
【００９８】
ここで、成長する半導体コア８１の直径は、成長マスク７２の成長穴７２a内では、触媒金属層７７の直径が成長穴７２aの内径以上に広がらないために成長穴７２aの内径によって決まる。そして、半導体コア８１の直径は、成長する半導体コア８１の高さが成長マスク７２の高さ(成長穴７２aの深さ)を越えてからは、島状に凝集する触媒金属層の直径で決まる。したがって、成長する半導体コア８１の高さが成長マスク７２の高さ(成長穴７２aの深さ)を越えても、成長穴７２aとほぼ同じ直径で島状に凝集するように、適切な膜厚で触媒金属層７７を形成することによって、成長マスク７２の高さ(成長穴７２aの深さ)を越えても直径が同じ半導体コア８１を成長させることができる。
【００９９】
なお、成長する半導体コア８１の高さが成長マスク７２の高さ(成長穴７２aの深さ)を越えたときに、成長穴７２aよりも大きな直径で島状に凝集するように、触媒金属層７７の膜厚を制御することによって、成長穴７２a内の半導体コア８１の露出部分の直径よりも大きな直径で半導体コア８１の被覆部分を成長させることができる。
【０１００】
次に、図８−１０に示すように、量子井戸層形成工程において、半導体コア８１の先端に島状の触媒金属層７７を保持したままの状態で、半導体コア８１を覆うように基板７１全面にＭＱＷ(Multiple Quantum Well：多重量子井戸)層８２を形成する。
【０１０１】
ここで、ＭＱＷ層８２は、ＭＯＣＶＤ装置内で前述のようにｎ型ＧaＮの半導体コア８１を成長させた後、ｎ型ＧaＮの半導体コア８１上にｐ型ＧaＮからなる障壁層とｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層とを交互に繰り返すことにより形成する。なお、このＭＱＷ層８２の代わりに、ｐ型ＩnＧaＮの量子井戸層が一層であってもよいし、ｐ型ＩnＧaＮ層とｐ型ＧaＮ層の間に電子ブロック層としてｐ型ＡlＧaＮ層を入れてもよい。
【０１０２】
次に、半導体層形成工程において、ＭＱＷ層８２で覆われた半導体コア８１の先端に島状の触媒金属層７７を保持したままの状態で、ＭＱＷ層８２を覆うように基板全面にｐ型ＧaＮからなる半導体層８３を形成する。ＭＯＣＶＤ装置の温度を９００℃程度に設定し、成長ガスとしてトリメチルガリウム(ＴＭＧ)およびアンモニア(ＮＨ3)を、ｐ型不純物供給用にビスシクロペンタジエニルマグネシウム(Ｃp2Ｍg)を用いることによってマグネシウム(Ｍg)を不純物とするｐ型ＧaＮを成長させることができる。
【０１０３】
上記量子井戸層形成工程では、触媒金属層７７と半導体コア８１の端面との間の界面でのＭＱＷ層８２の成長速度は、半導体コア８１の側面側の成長速度よりも１０〜１００倍大きくなるため、半導体コア８１の端面側の膜厚が側面側よりも厚くなる。また、同様に、上記半導体層形成工程では、触媒金属層７７とＭＱＷ層８２で覆われた半導体コア８１の端面側との間の界面での半導体層８３の成長速度は、ＭＱＷ層８２で覆われた半導体コア８１の側面側の成長速度よりも１０〜１００倍大きくなるため、ＭＱＷ層８２で覆われた半導体コア８１の端面側の膜厚が側面側よりも厚くなる。
【０１０４】
次に、図８−１１に示すように、エッチングにより触媒金属層７７(図８−１０に示す)を選択的にウェットエッチングで除去した後、例えば純水で洗浄する。そして、ｐ型ＧａＮの活性化のためのアニールを行う。なお、触媒金属層７７は、ドライエッチングのＲＩＥ(Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング)で除去してもよい。このとき、ＲＩＥにＳiＣl4を用いることにより、ＧaＮに異方性を持ったエッチングを容易に行うことができる。
【０１０５】
次に、図８−１２に示すように、半導体層８３上に、ポリシリコンまたはＩＴＯからなる導電膜８４を形成して、さらに、アニール処理を行って、半導体層８３と導電膜８４の間の抵抗を下げる。
【０１０６】
次に、図８−１３に示すように、導電膜８４,半導体層８３,ＭＱＷ層８２を順次エッチングして、半導体コア８１の一端側に、導電膜８４a,半導体層８３a,ＭＱＷ層８２aを残す一方、半導体コア８１の他端側に成長マスク７２を残す。このとき、導電膜８４の上側は除去されると共に、半導体層８３の上側の一部が除去されるが、エッチング前の半導体層８３では、半導体コア８１の外周面を覆う部分の径方向の厚さよりも、半導体コア８１の上側端面を覆う部分の軸方向の厚さが厚くなっているので、半導体コア８１の上側端面は露出し難い。
【０１０７】
次に、図８−１４に示すように、エッチングにより成長マスク７２(図８−１３に示す)を除去する。この状態で、上記半導体コア８１の露出部分８１aのサファイア基板７１側の先端部８１cは、先細り形状をしている。
【０１０８】
次に、切り離し工程において、ＩＰＡ(イソプロピルアルコール)水溶液中にサファイア基板７１を浸し、例えば数１０ＫＨｚの超音波を用いてサファイア基板７１を基板平面に沿って振動させることにより、サファイア基板７１上に立設する半導体コア８１の先端部８１cとサファイア基板７１との界面で折り曲げるように、半導体コア８１に対して応力が働いて、図８−１５に示すように、半導体コア８１がサファイア基板７１から切り離される。
【０１０９】
上記棒状構造発光素子の製造方法によって、図９に示すように、一端側に露出部分８１aを有する棒状の半導体コア８１と、その半導体コア８１の露出部分８１a以外の被覆部分８１bを覆うＭＱＷ層８２a(図８−１５に示す),半導体層８３a(図８−１５に示す),導電層８４aを備えた棒状構造発光素子が得られる。
【０１１０】
上記第５実施形態の棒状構造発光素子の製造方法は、第１実施形態の棒状構造発光素子の製造方法と同様の効果を有する。
【０１１１】
また、上記半導体コア８１と半導体層８３aとの間にＭＱＷ層８２aを形成することによって、ＭＱＷ層８２aの量子閉じ込め効果により発光効率を向上できる。
【０１１２】
また、上記棒状構造発光素子の製造方法では、成長マスク形成工程の後かつ半導体コア形成工程の前に、成長マスク７２の成長穴７２aにより露出したサファイア基板７１の露出領域上に触媒金属層７７を形成した後、触媒金属層７７とサファイア基板７１との界面からｎ型ＧaＮを結晶成長させることにより棒状の半導体コア８１を形成することによって、結晶欠陥の少ない半導体コア８１を形成することができる。したがって、特性の良好な棒状構造発光素子を実現することができる。
【０１１３】
また、上記半導体コア形成工程の後、半導体コア８１の先端に触媒金属層７７を保持した状態で、半導体コア８１の外周面および触媒金属層７７と半導体コア８１の先端との界面からの結晶成長により半導体コア８１の表面を覆うＭＱＷ層８２,半導体層８３を形成することによって、半導体コア８１の外周面よりも触媒金属層７７と半導体コア８１との界面からの結晶成長が促進されるので、ＭＱＷ層８２,半導体層８３は、半導体コア８１の外周面を覆う部分の径方向の厚さよりも半導体コア８１の他端側の端面を覆う部分の軸方向の厚さを厚くすることが可能になる。
【０１１４】
上記棒状構造発光素子の製造方法では、半導体コア８１の端部のＭＱＷ層８２a,半導体層８３aが厚くなり、図８−１３におけるエッチング工程において、半導体コア８１までエッチングされことがなく、半導体コア８１の終端にショート保護用のｐ型ＧaＮからなるキャップ層を必要としない。
【０１１５】
また、上記半導体コア形成工程において、成長マスク７２の成長穴７２aにより露出したサファイア基板７１の露出領域上に、ｎ型ＧaＮからなる初期成長部７６を形成するので、サファイア基板７１上にｎ型ＧaＮからなる半導体膜を必要とせず、数μｍのｎ型ＧaＮ膜の成膜がなくなるので、処理時間を短縮でき、成長コストを低減できる。また、ｎ型ＧaＮのエッチングの必要が無いので、無駄になるＧaＮの使用量を少なくできる。
【０１１６】
また、上記半導体コア８１のサファイア基板７１側の表面形状を成長マスクの成長穴の形状により変化させることによって、光取り出し効率の向上できる。
【０１１７】
また、ドライエッチングを用いずに成長マスクの成長穴の形状制御することにより、半導体コア８１のサファイア基板７１側の先端部を先細り形状にするので、工程が単純化できると共に、半導体コア８１の長さバラツキを低減できる。さらに、半導体コア８１の切り離し前の下地ｎ型ＧaＮのエッチングやサファイア基板のエッチングを必要とせず、導電膜や半導体コア８１表面へのダメージを少なくできる。
【０１１８】
また、上記棒状構造発光素子の製造方法では、サファイア基板７１にドライエッチングを行わないため、サファイア基板７１表面のダメージがなく、ダメージ層の除去工程が必要ない。
【０１１９】
なお、サファイア基板７１上に下地となるｎ型ＧaＮからなる初期成長部７６を形成することによって、初期成長でのバラツキを抑制できるので、成長後の長さバラツキを少なくできる。
【０１２０】
〔第６実施形態〕
図１０−１〜図１０−１３はこの発明の第６実施形態の棒状構造発光素子の製造方法の工程図を示している。
【０１２１】
まず、図１０−１に示すように、サファイア基板９１を用意する。このサファイア基板９１には、必要に応じて、洗浄剤や純水などで基板洗浄を行ったり、マーキングなどの基板加工を行ったりしてもよい。
【０１２２】
次に、成長マスク形成工程において、サファイア基板９１上に、ＳiＯ2またはＳi3Ｎ4を堆積させて成長マスク９２を形成する。
【０１２３】
次に、図１０−２に示すように、成長マスク９２上に、穴９３aを有するレジストパターン９３を形成する。
【０１２４】
次に、図１０−３に示すように、レジストパターン９３をマスクにして、ドライエッチングにより、成長マスク９２にサファイア基板９１近傍まで延びた穴９４を形成する。ここで、穴９４の底部に成長マスク９２の一部を残して、サファイア基板９１までドライエッチングしないので、サファイア基板９１表面にダメージが生じない。
【０１２５】
次に、図１０−４に示すように、ウェットエッチングにより、成長マスク９２にレジストパターン９３の穴９３aよりも拡径の成長穴９２aを形成する。
【０１２６】
このとき、成長マスク９２の成長穴９２aの内周側に、成長穴９２aの軸方向に対して直交する断面の形状が軸方向に沿って変化した形状変化部の一例としての絞り部９０を設けている。この絞り部９０は、成長マスク９２の成長穴９２aのサファイア基板９１側において、サファイア基板９１側に向かって内径が小さくなるように形成されており、成長穴９２a内のサファイア基板９１の露出領域が、成長穴９２aの絞り部９０以外の部分の軸方向に対して直交する断面よりも小さくなっている。
【０１２７】
次に、図１０−５に示すように、触媒金属層形成工程において、成長穴９２aの底部に触媒金属を蒸着させて触媒金属層９７を形成する。この触媒金属層には、Ｇa,Ｎ,Ｉn,Ａlなどの化合物半導体材料並びにＳi,Ｍgなどの不純物材に対して、これらを溶解して取り込み、かつ自身とは化合物を形成しにくいＮi,Ｆe,Ａuなどの材料が使用できる。このとき、レジストパターン９３上にも金属層９８が同時に形成されている。
【０１２８】
次に、図１０−６に示すように、リフトオフによりレジストパターン９３(図１０−５に示す)を金属層９８(図１０−５に示す)と共に除去して、基板を洗浄する。
【０１２９】
次に、図１０−７に示すように、半導体コア形成工程において、成長マスク９２の成長穴９２aにより露出したサファイア基板９１の露出領域上に、ＭＯＣＶＤ装置を用いて、ｎ型ＧaＮを結晶成長させることにより断面がほぼ円形の棒状の半導体コア１０１を形成する。
【０１３０】
ここで、成長する半導体コア１０１の直径は、成長マスク９２の成長穴９２a内では、触媒金属層９７の直径が成長穴９２aの内径以上に広がらないために成長穴９２aの内径によって決まる。そして、半導体コア１０１の直径は、成長する半導体コア１０１の高さが成長マスク９２の高さ(成長穴９２aの深さ)を越えてからは、島状に凝集する触媒金属層の直径で決まる。したがって、成長する半導体コア１０１の高さが成長マスク９２の高さ(成長穴９２aの深さ)を越えても、成長穴９２aとほぼ同じ直径で島状に凝集するように、適切な膜厚で触媒金属層９７を形成することによって、成長マスク９２の高さ(成長穴９２aの深さ)を越えても直径が同じ半導体コア１０１を成長させることができる。
【０１３１】
なお、成長する半導体コア１０１の高さが成長マスク９２の高さ(成長穴９２aの深さ)を越えたときに、成長穴９２aよりも大きな直径で島状に凝集するように、触媒金属層９７の膜厚を制御することによって、成長穴９２a内の半導体コア１０１の露出部分の直径よりも大きな直径で半導体コア１０１の被覆部分を成長させることができる。
【０１３２】
次に、図１０−８に示すように、量子井戸層形成工程において、半導体コア１０１の先端に島状の触媒金属層９７を保持したままの状態で、半導体コア１０１を覆うように基板９１全面にＭＱＷ(Multiple Quantum Well：多重量子井戸)層１０２を形成する。
【０１３３】
ここで、ＭＱＷ層１０２は、ＭＯＣＶＤ装置内で前述のようにｎ型ＧaＮの半導体コア１０１を成長させた後、ｐ型ＧaＮからなる障壁層とｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層とを交互に繰り返すことにより形成する。なお、このＭＱＷ層１０２の代わりに、ｐ型ＩnＧaＮの量子井戸層が一層であってもよいし、ｐ型ＩnＧaＮ層とｐ型ＧaＮ層の間に電子ブロック層としてｐ型ＡlＧaＮ層を入れてもよい。
【０１３４】
次に、半導体層形成工程において、ＭＱＷ層１０２で覆われた半導体コア１０１の先端に島状の触媒金属層９７を保持したままの状態で、ＭＱＷ層１０２を覆うように基板全面にｐ型ＧaＮからなる半導体層１０３を形成する。ＭＯＣＶＤ装置の温度を９００℃程度に設定し、成長ガスとしてトリメチルガリウム(ＴＭＧ)およびアンモニア(ＮＨ3)を、ｐ型不純物供給用にビスシクロペンタジエニルマグネシウム(Ｃp2Ｍg)を用いることによってマグネシウム(Ｍg)を不純物とするｐ型ＧaＮを成長させることができる。
【０１３５】
上記量子井戸層形成工程では、触媒金属層９７と半導体コア１０１の端面との間の界面でのＭＱＷ層１０２の成長速度は、半導体コア１０１の側面側の成長速度よりも１０〜１００倍大きくなるため、半導体コア１０１の端面側の膜厚が側面側よりも厚くなる。また、同様に、上記半導体層形成工程では、触媒金属層９７とＭＱＷ層１０２で覆われた半導体コア１０１の端面側との間の界面での半導体層１０３の成長速度は、ＭＱＷ層１０２で覆われた半導体コア１０１の側面側の成長速度よりも１０〜１００倍大きくなるため、ＭＱＷ層１０２で覆われた半導体コア１０１の端面側の膜厚が側面側よりも厚くなる。
【０１３６】
次に、図１０−９に示すように、エッチングにより触媒金属層９７(図１０−８に示す)を選択的にウェットエッチングで除去した後、例えば純水で洗浄する。そして、ｐ型ＧａＮの活性化のためのアニールを行う。なお、触媒金属層９７は、ドライエッチングのＲＩＥで除去してもよい。このとき、ＲＩＥにＳiＣl4を用いることにより、ＧaＮに異方性を持ったエッチングを容易に行うことができる。
【０１３７】
次に、図１０−１０に示すように、半導体層１０３上に、ポリシリコンまたはＩＴＯからなる導電膜１０４を形成して、さらに、アニール処理を行って、半導体層１０３と導電膜１０４の間の抵抗を下げる。
【０１３８】
次に、図１０−１１に示すように、導電膜１０４,半導体層１０３,ＭＱＷ層１０２を順次エッチングして、半導体コア１０１の一端側に、導電膜１０４a,半導体層１０３a,ＭＱＷ層１０２aを残す一方、半導体コア１０１の他端側に成長マスク９２を残す。このとき、導電膜１０４の上側は除去されると共に、半導体層１０３の上側の一部が除去されるが、エッチング前の半導体層１０３では、半導体コア１０１の外周面を覆う部分の径方向の厚さよりも、半導体コア１０１の上側端面を覆う部分の軸方向の厚さが厚くなっているので、半導体コア１０１の上側端面は露出し難い。
【０１３９】
次に、図１０−１２に示すように、エッチングにより成長マスク９２(図１０−１３に示す)を除去する。この状態で、上記半導体コア１０１の露出部分１０１aのサファイア基板９１側の先端部１０１cは、先細り形状をしている。
【０１４０】
次に、切り離し工程において、ＩＰＡ(イソプロピルアルコール)水溶液中にサファイア基板９１を浸し、例えば数１０ＫＨｚの超音波を用いてサファイア基板９１を基板平面に沿って振動させることにより、サファイア基板９１上に立設する半導体コア１０１の先端部１０１cとサファイア基板９１との界面で折り曲げるように、半導体コア１０１に対して応力が働いて、図１０−１３に示すように、半導体コア１０１がサファイア基板９１から切り離される。
【０１４１】
上記第６実施形態の棒状構造発光素子の製造方法は、初期成長部の効果を除いて第５実施形態の棒状構造発光素子の製造方法と同様の効果を有する。
【０１４２】
〔第７実施形態〕
図１１−１〜図１１−１４はこの発明の第７実施形態の棒状構造発光素子の製造方法の工程図を示している。
【０１４３】
まず、図１１−１に示すように、サファイア基板１１１を用意する。このサファイア基板１１１には、必要に応じて、洗浄剤や純水などで基板洗浄を行ったり、マーキングなどの基板加工を行ったりしてもよい。
【０１４４】
次に、成長マスク形成工程において、サファイア基板１１１上に、ＳiＯ2またはＳi3Ｎ4を堆積させて成長マスク１１２を形成する。ここで、成長マスク１１２の膜厚は、後工程で形成する半導体コアの長さと同じに設定する。
【０１４５】
次に、図１１−２に示すように、成長マスク１１２上に、穴１１３aを有するレジストパターン１１３を形成する。
【０１４６】
次に、図１１−３に示すように、レジストパターン１１３をマスクにして、ドライエッチングにより、成長マスク１１２にサファイア基板１１１近傍まで延びた穴１１４を形成する。ここで、穴１１４の底部に成長マスク１１２の一部を残して、サファイア基板１１１までドライエッチングしないので、サファイア基板１１１表面にダメージが生じない。
【０１４７】
次に、図１１−４に示すように、ウェットエッチングにより、成長マスク１１２にレジストパターン１１３の穴１１３aよりも拡径の成長穴１１２aを形成する。
【０１４８】
このとき、成長マスク１１２の成長穴１１２aの内周側に、成長穴１１２aの軸方向に対して直交する断面の形状が軸方向に沿って変化した形状変化部の一例としての絞り部１１０を設けている。この絞り部１１０は、成長マスク１１２の成長穴１１２aのサファイア基板１１１側において、サファイア基板１１１側に向かって内径が小さくなるように形成されており、成長穴１１２a内のサファイア基板１１１の露出領域が、成長穴１１２aの絞り部１１０以外の部分の軸方向に対して直交する断面よりも小さくなっている。
【０１４９】
次に、図１１−５に示すように、触媒金属層形成工程において、成長穴１１２aの底部に触媒金属を蒸着させて触媒金属層１１７を形成する。この触媒金属層には、Ｇa,Ｎ,Ｉn,Ａlなどの化合物半導体材料並びにＳi,Ｍgなどの不純物材に対して、これらを溶解して取り込み、かつ自身とは化合物を形成しにくいＮi,Ｆe,Ａuなどの材料が使用できる。このとき、レジストパターン１１３上にも金属層１１８が同時に形成されている。
【０１５０】
次に、図１１−６に示すように、リフトオフによりレジストパターン１１３(図１１−５に示す)を金属層１１８(図１１−５に示す)と共に除去して、基板を洗浄する。
【０１５１】
次に、図１１−７に示すように、半導体コア形成工程において、成長マスク１１２の成長穴１１２aにより露出したサファイア基板１１１の露出領域上に、ＭＯＣＶＤ装置を用いて、ｎ型ＧaＮを結晶成長させることにより成長穴１１２a内に断面がほぼ円形の棒状の半導体コア１２１を形成する。
【０１５２】
ここで、成長する半導体コア１２１の直径は、成長マスク１１２の成長穴１１２a内では、触媒金属層１１７の直径が成長穴１１２aの内径以上に広がらないために成長穴１１２aの内径によって決まる。
【０１５３】
次に、図１１−８に示すように、ドライエッチングにより成長マスク１１２の上側を除去して、後工程で露出する半導体コア１２１の露出部分を覆う成長マスク１１２aを残す。
【０１５４】
次に、図１１−９に示すように、量子井戸層形成工程において、半導体コア１２１の先端に島状の触媒金属層１１７を保持したままの状態で、半導体コア１２１を覆うように基板１１１全面にＭＱＷ(Multiple Quantum Well：多重量子井戸)層１２２を形成する。
【０１５５】
ここで、ＭＱＷ層１２２は、ＭＯＣＶＤ装置内で前述のようにｎ型ＧaＮの半導体コア１２１を成長させた後、ｐ型ＧaＮからなる障壁層とｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層とを交互に繰り返すことにより形成する。なお、このＭＱＷ層１２２の代わりに、ｐ型ＩnＧaＮの量子井戸層が一層であってもよいし、ｐ型ＩnＧaＮ層とｐ型ＧaＮ層の間に電子ブロック層としてｐ型ＡlＧaＮ層を入れてもよい。
【０１５６】
次に、半導体層形成工程において、ＭＱＷ層１２２で覆われた半導体コア１２１の先端に島状の触媒金属層１１７を保持したままの状態で、ＭＱＷ層１２２を覆うように基板全面にｐ型ＧaＮからなる半導体層１２３を形成する。ＭＯＣＶＤ装置の温度を９００℃程度に設定し、成長ガスとしてトリメチルガリウム(ＴＭＧ)およびアンモニア(ＮＨ3)を、ｐ型不純物供給用にビスシクロペンタジエニルマグネシウム(Ｃp2Ｍg)を用いることによってマグネシウム(Ｍg)を不純物とするｐ型ＧaＮを成長させることができる。
【０１５７】
上記量子井戸層形成工程では、触媒金属層１１７と半導体コア１２１の端面との間の界面でのＭＱＷ層１２２の成長速度は、半導体コア１２１の側面側の成長速度よりも１０〜１００倍大きくなるため、半導体コア１２１の端面側の膜厚が側面側よりも厚くなる。また、同様に、上記半導体層形成工程では、触媒金属層１１７とＭＱＷ層１２２で覆われた半導体コア１２１の端面側との間の界面での半導体層１２３の成長速度は、ＭＱＷ層１２２で覆われた半導体コア１２１の側面側の成長速度よりも１０〜１００倍大きくなるため、ＭＱＷ層１２２で覆われた半導体コア１２１の端面側の膜厚が側面側よりも厚くなる。
【０１５８】
次に、図１１−１０に示すように、エッチングにより触媒金属層１１７(図１１−９に示す)を選択的にウェットエッチングで除去した後、例えば純水で洗浄する。そして、ｐ型ＧａＮの活性化のためのアニールを行う。なお、触媒金属層１１７は、ドライエッチングのＲＩＥで除去してもよい。このとき、ＲＩＥにＳiＣl4を用いることにより、ＧaＮに異方性を持ったエッチングを容易に行うことができる。
【０１５９】
次に、図１１−１１に示すように、半導体層１２３上に、ポリシリコンまたはＩＴＯからなる導電膜１２４を形成して、さらに、アニール処理を行って、半導体層１２３と導電膜１２４の間の抵抗を下げる。
【０１６０】
次に、図１１−１２に示すように、導電膜１２４,半導体層１２３,ＭＱＷ層１２２を順次エッチングして、半導体コア１２１の一端側に、導電膜１２４a,半導体層１２３a,ＭＱＷ層１２２aを残す一方、半導体コア１２１の他端側に成長マスク１１２を残す。このとき、導電膜１２４の上側は除去されると共に、半導体層１２３の上側の一部が除去されるが、エッチング前の半導体層１２３では、半導体コア１２１の外周面を覆う部分の径方向の厚さよりも、半導体コア１２１の上側端面を覆う部分の軸方向の厚さが厚くなっているので、半導体コア１２１の上側端面は露出し難い。
【０１６１】
次に、図１１−１２に示すように、エッチングにより成長マスク１１２a(図１１−１３に示す)を除去する。この状態で、上記半導体コア１２１の露出部分１２１aのサファイア基板１１１側の先端部１２１cは、先細り形状をしている。
【０１６２】
次に、切り離し工程において、ＩＰＡ(イソプロピルアルコール)水溶液中にサファイア基板１１１を浸し、例えば数１０ＫＨｚの超音波を用いてサファイア基板１１１を基板平面に沿って振動させることにより、サファイア基板１１１上に立設する半導体コア１２１の先端部１２１cとサファイア基板１１１との界面で折り曲げるように、半導体コア１２１に対して応力が働いて、図１１−１３に示すように、半導体コア１２１がサファイア基板１１１から切り離される。
【０１６３】
上記第７実施形態の棒状構造発光素子の製造方法は、初期成長部の効果を除いて第５実施形態の棒状構造発光素子の製造方法と同様の効果を有する。
【０１６４】
〔第８実施形態〕
図１２−１〜図１２−７はこの発明の第８実施形態の棒状構造発光素子の製造方法の工程図を示している。この第８実施形態では、成長マスクの成長穴の内周側かつ基板側から所定間隔あけた位置にくびれ部を形成する具体的に例を説明する。
【０１６５】
まず、図１２−１に示すように、成長マスク形成工程において、サファイア基板１３１上に、ＳiＯ2またはＳi3Ｎ4を堆積させて成長マスク１３２を形成する。
【０１６６】
次に、図１２−２に示すように、成長マスク１３２上に、穴１３３aを有するレジストパターン１３３を形成する。
【０１６７】
次に、図１２−３に示すように、レジストパターン１３３をマスクにして、ドライエッチングにより、成長マスク１３２にサファイア基板１３１側へ延びた穴１３４を形成する。ここで、穴１３４は、後工程でくびれ部を形成する箇所が底部となるように、成長マスク１３２の膜厚方向の途中まで形成する。
【０１６８】
次に、図１２−４に示すように、ウェットエッチングにより、成長マスク１３２にレジストパターン１３３の穴１３３aよりも拡径の成長穴１３２aを形成する。
【０１６９】
次に、図１２−５に示すように、穴１３４を一旦レジストで埋めた後、ドライエッチングによりレジストパターン１３５と成長マスク１３２にサファイア基板１３１まで貫通する穴１３４を形成する。これにより、図１２−４で形成された成長穴１３２aの穴は、縮径する。
【０１７０】
次に、図１２−６に示すように、ウェットエッチングにより、成長マスク１３２の下側にレジストパターン１３３の穴１３４よりも拡径の成長穴１３２bを形成する。
【０１７１】
次に、図１２−７に示すように、レジスト１３５を除去した後、基板を洗浄する。
【０１７２】
こうして、上記第８実施形態の棒状構造発光素子の製造方法によれば、成長マスク１３２内にくびれ部１３０を容易に形成することができる。
【０１７３】
上記第８実施形態の棒状構造発光素子の製造方法によれば、成長マスク形成工程において、成長マスク１３２の成長穴１３２aの内周側かつサファイア基板１３１側から所定間隔あけた位置にくびれるように設けられた形状変化部としてのくびれ部１３０によって、後の半導体コア形成工程において、半導体コアに環状の溝部が形成されるので、切り離し工程において、半導体コア６３を環状の溝部６５で容易に切り離すことが可能となり、この棒状構造発光素子の長さのばらつきを低減することができる。
【０１７４】
〔第９実施形態〕
次に、この発明の第９実施形態の棒状構造発光素子を備えた発光装置、バックライト、照明装置および表示装置について説明する。この第９実施形態では、上記第１〜第８実施形態の棒状構造発光素子を絶縁性基板に配列する。この棒状構造発光素子の配列は、本出願人が特願２００７−１０２８４８(特開２００８−２６００７３号公報)で出願した「微細構造体の配列方法及び微細構造体を配列した基板、並びに集積回路装置及び表示素子」の発明の技術を用いて行う。
【０１７５】
図１３はこの第９実施形態の発光装置、バックライト、照明装置および表示装置に用いる絶縁性基板の平面図を示している。図１３に示すように、絶縁性基板３００の表面に、金属電極３０１,３０２を形成している。絶縁性基板３００はガラス、セラミック、酸化アルミニウム、樹脂のような絶縁体、またはシリコンのような半導体表面にシリコン酸化膜を形成し、表面が絶縁性を有するような基板である。ガラス基板を用いる場合は、表面にシリコン酸化膜、シリコン窒化膜のような下地絶縁膜を形成するのが望ましい。
【０１７６】
上記金属電極３０１,３０２は、印刷技術を利用して所望の電極形状に形成している。なお、金属膜および感光体膜を一様に積層し、所望の電極パターンを露光し、エッチングして形成してもよい。
【０１７７】
図１３では省略されているが、金属電極３０１,３０２には外部から電位を与えられるように、パッドを形成している。この金属電極３０１,３０２が対向する部分(配列領域)に棒状構造発光素子を配列する。図１３では、棒状構造発光素子を配列する配列領域が２×２個配列されているが、任意の個数を配列してよい。
【０１７８】
図１４は図１３のXIV−XIV線から見た断面模式図である。
【０１７９】
まず、図１４に示すように、絶縁性基板３００上に、棒状構造発光素子３１０を含んだイソプロピルアルコール(ＩＰＡ)３１１を薄く塗布する。ＩＰＡ３１１の他に、エチレングリコール、プロピレングリコール、メタノール、エタノール、アセトン、またはそれらの混合物でもよい。あるいは、ＩＰＡ３１１は、他の有機物からなる液体、水などを用いることができる。
【０１８０】
ただし、液体を通じて金属電極３０１,３０２間に大きな電流が流れてしまうと、金属電極３０１,３０２間に所望の電圧差を印加できなくなってしまう。そのような場合には、金属電極３０１,３０２を覆うように、絶縁性基板３００表面全体に、１０ｎｍ〜３０ｎｍ程度の絶縁膜をコーティングすればよい。
【０１８１】
棒状構造発光素子３１０を含むＩＰＡ３１１を塗布する厚さは、次に棒状構造発光素子３１０を配列する工程で、棒状構造発光素子３１０が配列できるよう、液体中で棒状構造発光素子３１０が移動できる厚さである。したがって、ＩＰＡ３１１を塗布する厚さは、棒状構造発光素子３１０の太さ以上であり、例えば、数μｍ〜数ｍｍである。塗布する厚さは薄すぎると、棒状構造発光素子３１０が移動し難くなり、厚すぎると、液体を乾燥する時間が長くなる。また、ＩＰＡの量に対して、棒状構造発光素子３１０の量は、１×１０4本／ｃｍ3〜１×１０7本／ｃｍ3が好ましい。
【０１８２】
棒状構造発光素子３１０を含むＩＰＡ３１１を塗布するために、棒状構造発光素子３１０を配列させる金属電極の外周囲に枠を形成し、その枠内に棒状構造発光素子３１０を含むＩＰＡ３１１を所望の厚さになるように充填してもよい。しかしながら、棒状構造発光素子３１０を含むＩＰＡ３１１が粘性を有する場合は、枠を必要とせずに、所望の厚さに塗布することが可能である。
【０１８３】
ＩＰＡやエチレングリコール、プロピレングリコール、…、またはそれらの混合物、あるいは、他の有機物からなる液体、または水などの液体は、棒状構造発光素子３１０の配列工程のためには粘性が低いほど望ましく、また加熱により蒸発しやすい方が望ましい。
【０１８４】
次に、金属電極３０１,３０２間に電位差を与える。この第９実施形態では、１Ｖの電位差とするのが適当であった。金属電極３０１,３０２の電位差は、０．１〜１０Ｖを印加することができるが、０．１Ｖ以下では棒状構造発光素子３１０の配列が悪くなり、１０Ｖ以上では金属電極間の絶縁が問題になり始める。したがって、１〜５Ｖが好ましく、更には１Ｖ程度とするのが好ましい。
【０１８５】
図１５は上記棒状構造発光素子３１０が金属電極３０１,３０２上に配列する原理を示している。図１５に示すように、金属電極３０１に電位ＶLを印加し、金属電極３０２に電位ＶR(ＶL＜ＶR)を印加すると、金属電極３０１には負電荷が誘起され、金属電極３０２には正電荷が誘起される。そこに棒状構造発光素子３１０が接近すると、棒状構造発光素子３１０において、金属電極３０１に近い側に正電荷が誘起され、金属電極３０２に近い側に負電荷が誘起される。この棒状構造発光素子３１０に電荷が誘起されるのは静電誘導による。すなわち、電界中に置かれた棒状構造発光素子３１０は、内部の電界が０となるまで表面に電荷が誘起されることによる。その結果、各電極と棒状構造発光素子３１０との間に静電力により引力が働き、棒状構造発光素子３１０は、金属電極３０１,３０２間に生じる電気力線に沿うと共に、各棒状構造発光素子３１０に誘起された電荷がほぼ等しいので、電荷による反発力により、ほぼ等間隔に一定方向に規則正しく配列する。しかしながら、例えば、第１実施形態の図１−４に示す棒状構造発光素子では、半導体層１４aに覆われた半導体コア１３の露出部分１３a側の向きは一定にならず、ランダムになる(他の実施形態の棒状構造発光素子でも同様)。
【０１８６】
以上のように、棒状構造発光素子３１０が金属電極３０１,３０２間に発生した外部電場により、棒状構造発光素子３１０に電荷を発生させ、電荷の引力により金属電極３０１,３０２に棒状構造発光素子３１０を吸着させるので、棒状構造発光素子３１０の大きさは、液体中で移動可能な大きさであることが必要である。したがって、棒状構造発光素子３１０の大きさは、液体の塗布量(厚さ)により変化する。液体の塗布量が少ない場合は、棒状構造発光素子３１０はナノオーダーサイズでなければならないが、液体の塗布量が多い場合は、マイクロオーダーサイズであってもかまわない。
【０１８７】
棒状構造発光素子３１０が電気的に中性ではなく、正または負に帯電している場合は、金属電極３０１,３０２間に静的な電位差(ＤＣ)を与えるだけでは、棒状構造発光素子３１０を安定して配列することができない。例えば、棒状構造発光素子３１０が正味として正に帯電した場合は、正電荷が誘起されている金属電極３０２との引力が相対的に弱くなる。そのため、棒状構造発光素子３１０の配列が非対象になる。
【０１８８】
そのような場合は、図１６に示すように、金属電極３０１,３０２間にＡＣ電圧を印加することが好ましい。図１６においては、金属電極３０２に基準電位を、金属電極３０１には振幅ＶPPL／２のＡＣ電圧を印加している。こうすることにより、棒状構造発光素子３１０が帯電している場合でも、配列を対象に保つことができる。なお、この場合の金属電極３０２に与える交流電圧の周波数は、１０Ｈz〜１ＭＨzとするのが好ましく、５０Ｈz〜１ｋＨzとするのが最も配列が安定し、より好ましい。さらに、金属電極３０１,３０２間に印加するＡＣ電圧は、正弦波に限らず、矩形波、三角波、ノコギリ波など、周期的に変動するものであればよい。なお、ＶPPLは１Ｖ程度とするのが好ましかった。
【０１８９】
次に、金属電極３０１,３０２上に、棒状構造発光素子３１０を配列させた後、絶縁性基板３００を加熱することにより、液体を蒸発させて乾燥させ、棒状構造発光素子３１０を金属電極３０１,３０２間の電気力線に沿って等間隔に配列させて固着させる。
【０１９０】
図１７は上記棒状構造発光素子３１０を配列した絶縁性基板３００の平面図を示している。この棒状構造発光素子３１０を配列した絶縁性基板３００を、液晶表示装置などのバックライトに用いることにより、薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力なバックライトを実現することができる。また、この棒状構造発光素子３１０を配列した絶縁性基板３００を照明装置として用いることにより、薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力な照明装置を実現することができる。
【０１９１】
また、図１８は上記棒状構造発光素子３１０を配列した絶縁性基板を用いた表示装置の平面図を示している。図１８に示すように、表示装置４００は、絶縁性基板４１０上に、表示部４０１、論理回路部４０２、論理回路部４０３、論理回路部４０４および論理回路部４０５を備える構成となっている。上記表示部４０１には、マトリックス状に配置された画素に棒状構造発光素子３１０を配列している。
【０１９２】
図１９は上記表示装置４００の表示部４０１の要部の回路図を示しており、上記表示装置４００の表示部４０１は、図１９に示すように、互いに交差する複数の走査信号線ＧＬ(図１９では１本のみを示す)と複数のデータ信号線ＳＬ(図１９では１本のみを示す)とを備えており、隣接する２本の走査信号線ＧＬと隣接する２本のデータ信号線ＳＬとで包囲された部分に、画素がマトリクス状に配置されている。この画素は、ゲートが走査信号線ＧＬに接続され、ソースがデータ信号線ＳＬに接続されたスイッチング素子Ｑ１と、そのスイッチング素子Ｑ１のドレインにゲートが接続されたスイッチング素子Ｑ２と、上記スイッチング素子Ｑ２のゲートに一端が接続された画素容量Ｃと、上記スイッチング素子Ｑ２により駆動される複数の発光ダイオードＤ１〜Ｄｎ(棒状構造発光素子３１０)とを有している。
【０１９３】
上記棒状構造発光素子３１０のｐｎの極性は、一方に揃っておらず、ランダムに配列されている。このため、駆動時は交流電圧により駆動されて、異なる極性の棒状構造発光素子３１０が交互に発光することになる。
【０１９４】
また、上記表示装置によれば、上記棒状構造発光素子を用いることによって、薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力な表示装置を実現することができる。
【０１９５】
また、上記発光装置、バックライト、照明装置および表示装置の製造方法によれば、独立した電位が夫々与えられる２つの金属電極３０１,３０２を単位とする配列領域が形成された絶縁性基板３００を作成し、その絶縁性基板３００上にナノオーダーサイズまたはマイクロオーダーサイズの棒状構造発光素子３１０を含んだ液体を塗布する。その後、２つの金属電極３０１,３０２に独立した電圧を夫々印加して、微細な棒状構造発光素子３１０を２つの金属電極３０１,３０２により規定される位置に配列させる。これにより、上記棒状構造発光素子３１０を所定の絶縁性基板３００上に容易に配列させることができる。
【０１９６】
また、上記発光装置、バックライト、照明装置および表示装置の製造方法では、使用する半導体の量を少なくできると共に、薄型化と軽量化が可能な発光装置、バックライト、照明装置および表示装置を製造することができる。また、上記棒状構造発光素子３１０は、半導体層で覆われた半導体コアの側面全体から光が放出されることにより発光領域が広くなるので、発光効率が高く省電力な発光装置、バックライト、照明装置および表示装置を実現することができる。
【０１９７】
また、上記第１〜第９実施形態では、半導体コアおよび半導体層に、ＧaＮを母材とする半導体を用いたが、ＧaＡs,ＡlＧaＡs,ＧaＡsＰ,ＩnＧaＮ,ＡlＧaＮ,ＧaＰ,ＺnＳe,ＡlＧaＩnＰなどを母材とする半導体を用いた発光素子にこの発明を適用してもよい。また、半導体コアをｎ型とし、半導体層をｐ型としたが、導電型が逆の棒状構造発光素子にこの発明を適用してもよい。また、断面が円形の棒状の半導体コアを有する棒状構造発光素子について説明したが、これに限らず、断面が楕円の棒状であってもよいし、断面が六角形などの多角形状の棒状の半導体コアを有する棒状構造発光素子にこの発明を適用してもよい。
【０１９８】
また、上記第１〜第９実施形態では、棒状構造発光素子の直径を１μｍとし長さを１０μｍ〜３０μｍのマイクロオーダーサイズとしたが、直径または長さのうちの少なくとも直径が１μｍ未満のナノオーダーサイズの素子でもよい。上記棒状構造発光素子の半導体コアの直径は５００ｎｍ以上かつ１００μｍ以下が好ましく、数１０ｎｍ〜数１００ｎｍの棒状構造発光素子に比べて半導体コアの直径のばらつきを抑えることができ、発光面積すなわち発光特性のばらつきを低減でき、歩留まりを向上できる。
【０１９９】
また、上記第１〜第９実施形態では、ＭＯＣＶＤ装置を用いて半導体コアやキャップ層を結晶成長させているが、ＭＢＥ(分子線エピタキシャル)装置などの他の結晶成長装置を用いて半導体コアやキャップ層を形成してもよい。
【０２００】
この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
【符号の説明】
【０２０１】
１０,２０,３０,４０,５０,７０,９０,１１０…絞り部
１１,２１,３１,４１,５１,６１,７１,９１,１１１,１３１…サファイア基板
１２,２２,３２,４２,５２,５２b,６２,７２,９２,１１２,１３２…成長マスク
１２a,２２a,３２a,４２a,５２a,６２a,７２a,９２a,１１２a,１３２a…成長穴
１３,２３,３３,４３,５３,６３,８１,１０１,１２１…半導体コア
１３a,４３a,５３a,６３a,８１a,１０１a,１２１a…露出部分
１３b,４３b,５３b,６３b,８１b,１０１b,１２１b…被覆部分
１３c,２３c,３３c,４３c,５３c,８１c,１０１c,１２１c…先端部
１４,１４a,４４,４４a,５４,５４a,６４,６４a…半導体層
４５,６６…半導体膜
６０,１３０…くびれ部
６５…溝部
７３…メタルリフトオフ層
７４,９３,１１３,１３３…レジストパターン
７６…初期成長部
７７,９７,１１７…触媒金属層
８２,８２a,１０２,1１０２a,１２２,１２２a…ＭＱＷ層
８３,８３a,１０３,１０３a,１２３,１２３a…量子井戸層
８４,８４a,１０４,１０４a,１２４,１２４a…導電層
３００…絶縁性基板
３０１,３０２…金属電極
３１０…棒状構造発光素子
３１１…ＩＰＡ
４００…表示装置
４０１…表示部
４０２,４０３,４０４,４０５…論理回路部
４１０…絶縁性基板
【図１−１】
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【図１−２】
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【図１−３】
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【図１−４】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図３−１】
2011119617.tif 000009
【図３−２】
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【図４−１】
2011119617.tif 000011
【図４−２】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図５−３】
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【図５−４】
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【図６−１】
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【図６−２】
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【図６−３】
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【図６−４】
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【図６−５】
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【図６−６】
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【図７−１】
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【図７−２】
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【図７−３】
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【図７−４】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図８−３】
2011119617.tif 000029
【図８−４】
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【図８−５】
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【図８−６】
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【図８−７】
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【図８−８】
2011119617.tif 000034
【図８−９】
2011119617.tif 000035
【図８−１０】
2011119617.tif 000036
【図８−１１】
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【図８−１２】
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【図８−１３】
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【図８−１４】
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【図８−１５】
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【図９】
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【図１０−１】
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【図１０−２】
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【図１０−３】
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【図１０−４】
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【図１０−５】
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【図１０−６】
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【図１０−７】
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【図１０−８】
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【図１０−９】
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【図１０−１０】
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【図１０−１１】
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【図１０−１２】
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【図１０−１３】
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【図１１−１】
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【図１１−２】
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【図１１−３】
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【図１１−４】
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【図１１−５】
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【図１１−６】
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【図１１−７】
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【図１１−８】
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【図１１−９】
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【図１１−１０】
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【図１１−１１】
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【図１１−１２】
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【図１１−１３】
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【図１１−１４】
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【図１２−１】
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【図１２−２】
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【図１２−３】
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【図１２−４】
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【図１２−５】
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【図１２−６】
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【図１２−７】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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