專利名稱：半導(dǎo)體元件的制造方法及半導(dǎo)體元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如能夠作為發(fā)光元件等使用的半導(dǎo)體元件的制造方法和半導(dǎo)體元件。
背景技術(shù)：
歷來，作為具有棒狀結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體元件的制造方法，有在日本特表2008-544567 號公報(專利文獻(xiàn)1)中記載的方法。在該制造方法中，如圖36所示，首先在藍(lán)寶石基板110 上形成η型GaN緩沖層120，在該η型GaN緩沖層120上依次在垂直方向使N型GaN納米棒 131、InGaN量子講133、ρ型GaN納米棒135生長。接著，形成充滿以N型GaN納米棒131、 InGaN量子阱133、ρ型GaN納米棒135構(gòu)成的核心納米棒130間的空余空間的透明絕緣物 140，在該透明絕緣物140上形成透明電極160、電極焊盤170，在上述η型GaN緩沖層120 上形成電極焊盤150。在上述核心納米棒130中，在上述N型GaN納米棒131和ρ型GaN納米棒135之間的ρη結(jié)中進(jìn)行發(fā)光?？墒牵谏鲜龊诵募{米棒130中，ρη結(jié)僅在N型GaN納米棒131和ρ型GaN納米棒135的端面之間形成，因此存在發(fā)光面積少的問題。專利文獻(xiàn)1 日本特表2008-544567號公報。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的課題在于提供一種棒狀結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體元件的制造方法以及該棒狀結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體元件，能夠增大發(fā)光面積且發(fā)光效率高。為了解決上述課題，本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的制造方法，具備 觸媒金屬形成工序，在基板上形成觸媒金屬；
半導(dǎo)體核心形成工序，在上述基板上且上述觸媒金屬下形成第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心；以及
半導(dǎo)體層形成工序，在上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的前端面和側(cè)面形成第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層。根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的制造方法，因?yàn)椴粌H在上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的前端面，也在上述半導(dǎo)體核心的側(cè)面形成第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，所以能夠增大ρη結(jié)的面積，能夠增大發(fā)光面積，能夠提高發(fā)光效率。此外，因?yàn)槭褂蒙鲜鲇|媒金屬形成上述第1 導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心，所以能夠加快上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的生長速度。因此，能夠增長上述半導(dǎo)體核心，能夠進(jìn)一步增大與上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的長度成比例關(guān)系的發(fā)光面積。此外，因?yàn)樯鲜龅?導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的前端面和側(cè)面被第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層覆蓋，所以能夠防止用于上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層的電極與上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層核心短路。此外，一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，是在上述半導(dǎo)體層形成工序中， 在殘留上述觸媒金屬的狀態(tài)下在上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的前端面和側(cè)面形成第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層。根據(jù)該實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，因?yàn)樵跉埩袅松鲜鲇|媒金屬的狀態(tài)下形成第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，所以能夠在同一制造裝置內(nèi)連續(xù)地進(jìn)行上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的形成和上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層的形成。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)工序削減、制造時間的縮短。此外，因?yàn)樵谛纬缮鲜龅?導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心之后，不需要將該半導(dǎo)體核心取出制造裝置外，所以能夠不使污染物附著在上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的表面，能夠改善元件特性。此外，因?yàn)槟軌蜻B續(xù)地進(jìn)行上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的形成和上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層的形成，所以能夠回避大的溫度變化、生長的停止等而改善結(jié)晶性，能夠改善元件特性。此外，通過在形成上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心之后不立刻進(jìn)行除去上述觸媒金屬的蝕刻，從而能夠消除向上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的表面(即，與上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層的界面)的損傷，能夠改善元件特性。此外，一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，是在上述半導(dǎo)體層形成工序中， 除去上述觸媒金屬，然后在上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的前端面和側(cè)面形成第2導(dǎo)
電型的半導(dǎo)體層。根據(jù)該實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，因?yàn)槌ド鲜鲇|媒金屬然后形成第2 導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，所以能夠防止觸媒金屬混入發(fā)光區(qū)域(第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心和第2 的導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層的界面)。此外，一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，是在上述半導(dǎo)體層形成工序中，
在除去上述觸媒金屬之后，在上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的前端面和側(cè)面形成第1 導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，然后形成上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層。根據(jù)該實(shí)施方式，通過在上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的前端面和側(cè)面各向同性地形成第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，從而能夠形成結(jié)晶性優(yōu)良的第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，在該第 1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層和上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層之間能夠獲得缺陷少的接合部(量子阱層)。此外，一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，具備切斷工序，將上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心與上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層一起，從上述基板切斷。根據(jù)該實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，通過切斷工序，將以上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心和第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層構(gòu)成的棒狀結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件從基板切斷，因此能夠制造向裝置的安裝的自由度高的棒狀結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件，能夠再利用上述基板。此外，上述棒狀結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件能夠減少使用的半導(dǎo)體的量，能夠?qū)崿F(xiàn)使用了發(fā)光元件的裝置的薄型化和輕量化，并且通過從被半導(dǎo)體層覆蓋的半導(dǎo)體核心的全周放出光，發(fā)光區(qū)域變寬，因此能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)光效率高且省電的背光燈、照明裝置以及顯示裝置等。此外，上述棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件，例如能夠作為直徑1 μ m、長度10 μ m的微米級尺寸、直徑或長度中的至少直徑是不足 1 μ m的納米級尺寸的元件來制作。此外，一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，是在上述半導(dǎo)體層形成工序中形成的上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層中，
覆蓋上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的前端面的部分的厚度，比覆蓋上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的側(cè)面的部分的厚度厚。根據(jù)該實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，因?yàn)槟軌驅(qū)⑸鲜鲇|媒金屬和上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層的接觸面從上述半導(dǎo)體核心的前端面的與上述半導(dǎo)體層的PN結(jié)部分離，所以金屬除去面的損傷、缺陷難以對PN結(jié)造成壞影響。此外，能夠防止在蝕刻時上述半導(dǎo)體核心從上述半導(dǎo)體層露出。此外，一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，是上述基板是第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板，
進(jìn)行各向異性蝕刻，殘留上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層中的、覆蓋上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的前端面和上述半導(dǎo)體核心的側(cè)面的被覆部，并且除去上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層中的、從覆蓋上述半導(dǎo)體核心的側(cè)面的部分起沿著上述半導(dǎo)體基板延伸的延伸部分，并且將上述延伸部分下的上述半導(dǎo)體基板僅除去某種深度尺寸，殘留在上述半導(dǎo)體核心和上述半導(dǎo)體層的被覆部下相連的上述半導(dǎo)體基板的階部。根據(jù)該實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，能夠制造通過上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板的階部，可容易地對上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心取得接觸的半導(dǎo)體元件。此外，能夠獲得如下結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體元件，即在上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心中，在基板側(cè)以外的側(cè)面或前端被上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層覆蓋，沒有從上述半導(dǎo)體層露出。此外，一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，是在上述切斷工序中，
將上述半導(dǎo)體核心，與覆蓋上述半導(dǎo)體核心的前端面和側(cè)面的上述半導(dǎo)體層的被覆部以及在上述半導(dǎo)體核心下相連的上述半導(dǎo)體基板的階部一起，從上述半導(dǎo)體基板切斷。根據(jù)該實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，能夠獲得由從上述半導(dǎo)體基板切斷的上述階部與上述半導(dǎo)體核心與上述半導(dǎo)體層構(gòu)成的發(fā)光元件。此外，一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，是在上述觸媒金屬形成工序中， 包含在上述基板上形成具有生長孔的生長掩模的工序；以及
在上述生長孔內(nèi)的上述基板上形成觸媒金屬的工序，
在上述半導(dǎo)體核心形成工序中，在上述生長孔內(nèi)的上述基板上且上述觸媒金屬下，形成向上述生長掩模上突出的第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心，
在上述半導(dǎo)體形成工序中，在殘留上述觸媒金屬的狀態(tài)下，在與上述生長掩模相比向上突出的上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的表面形成第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，
進(jìn)而，具有在上述半導(dǎo)體形成工序之后，除去上述生長掩模使上述半導(dǎo)體核心的側(cè)面露出的工序。根據(jù)該實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，除去上述生長掩模使上述半導(dǎo)體核心的側(cè)面露出。由此，能夠減少(或消除)上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層的蝕刻量，能夠消除對基板進(jìn)行蝕刻的必要，能夠更容易地制作半導(dǎo)體核心僅一端側(cè)從半導(dǎo)體層露出的半導(dǎo)體元件。此外，一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，具備形成覆蓋上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心、并且被上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層覆蓋的量子阱層的工序。根據(jù)該實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，能夠制作從上述量子阱層發(fā)光效率更高的發(fā)光元件。此外，在一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件中，具備 第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心；以及
第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，被覆上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的一端部側(cè)的端面和側(cè)面，并且使上述半導(dǎo)體核心的另一端部側(cè)的端面和側(cè)面露出， 在上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層中，
覆蓋上述半導(dǎo)體核心的一端部側(cè)的端面的部分的厚度，比覆蓋上述半導(dǎo)體核心的側(cè)面的部分的厚度厚。根據(jù)該實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件，能夠獲得尺寸的縱橫比高的半導(dǎo)體元件。此外，在上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層中，因?yàn)楦采w半導(dǎo)體核心的一端部側(cè)的端面的部分的厚度，比覆蓋半導(dǎo)體核心的側(cè)面的部分的厚度厚，所以能夠防止半導(dǎo)體核心的一端部受到損傷，能夠防止半導(dǎo)體核心的一端部露出。此外，在作為從基板切斷的棒狀結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件的情況下，向裝置的安裝的自由度變高。此外，在一個實(shí)施方式的背光燈中，具備上述半導(dǎo)體元件。根據(jù)該實(shí)施方式的背光燈，通過將上述半導(dǎo)體元件作為棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件進(jìn)行使用，能夠?qū)崿F(xiàn)可薄型化和輕量化、 且發(fā)光效率高并省電的背光燈。此外，在一個實(shí)施方式的照明裝置中，具備上述半導(dǎo)體元件。根據(jù)該實(shí)施方式的照明裝置，通過將上述半導(dǎo)體元件作為棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件進(jìn)行使用，能夠?qū)崿F(xiàn)可薄型化和輕量化、且發(fā)光效率高并省電的照明裝置。此外，在一個實(shí)施方式的顯示裝置中，具備上述半導(dǎo)體元件。根據(jù)該實(shí)施方式的顯示裝置，通過將上述半導(dǎo)體元件作為棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件進(jìn)行使用，能夠?qū)崿F(xiàn)可薄型化和輕量化、且發(fā)光效率高并省電的顯示裝置。根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的制造方法，因?yàn)椴粌H在第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的前端面，也在上述半導(dǎo)體核心的側(cè)面形成第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，所以能夠增大pn結(jié)的面積， 能夠增大發(fā)光面積，能夠提高發(fā)光效率。此外，因?yàn)槭褂糜|媒金屬形成上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心，所以能夠加快上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的生長速度，能夠增長上述半導(dǎo)體核心，能夠進(jìn)一步增大與上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的長度成比例關(guān)系的發(fā)光面積。此外，因?yàn)樯鲜龅?導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的前端面和側(cè)面被第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層覆蓋，所以能夠防止用于上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層的電極與上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層核心短路。


圖1是本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的制造方法的第1實(shí)施方式的工序圖。 圖2是上述第1實(shí)施方式的工序圖。 圖3是上述第1實(shí)施方式的工序圖。 圖4是上述第1實(shí)施方式的工序圖。 圖5是上述第1實(shí)施方式的工序圖。 圖6是上述第1實(shí)施方式的工序圖。 圖7是上述第1實(shí)施方式的工序圖。 圖8是上述第1實(shí)施方式的工序圖。 圖9是上述第1實(shí)施方式的工序圖。 圖10是上述第1實(shí)施方式的工序圖。 圖11是上述第1實(shí)施方式的工序圖。 圖12是上述第1實(shí)施方式的工序圖。
圖13是上述第1實(shí)施方式的工序圖。圖14是上述第1實(shí)施方式的工序圖。圖15是本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的制造方法的第2實(shí)施方式的工序圖。圖16是上述第2實(shí)施方式的工序圖。圖17是上述第2實(shí)施方式的工序圖。圖18是上述第2實(shí)施方式的工序圖。圖19是上述第2實(shí)施方式的工序圖。圖20是上述第2實(shí)施方式的工序圖。圖21是本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的制造方法的第3實(shí)施方式的工序圖。圖22是上述第3實(shí)施方式的工序圖。圖23是上述第3實(shí)施方式的工序圖。圖M是上述第3實(shí)施方式的工序圖。圖25是上述第3實(shí)施方式的工序圖。圖沈是表示在上述第3實(shí)施方式中制作的棒狀發(fā)光元件向基板上配置的一個例子的示意圖。圖27A是本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的制造方法的第4實(shí)施方式的工序圖。圖27B是上述第4實(shí)施方式的工序圖。圖27C是上述第4實(shí)施方式的工序圖。圖27D是上述第4實(shí)施方式的工序圖。圖27E是上述第4實(shí)施方式的工序圖。圖28k是本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的制造方法的第5實(shí)施方式的工序圖。圖^B是上述第5實(shí)施方式的工序圖。圖28C是上述第5實(shí)施方式的工序圖。圖^D是上述第5實(shí)施方式的工序圖。圖^E是上述第5實(shí)施方式的工序圖。圖四是本發(fā)明的第6實(shí)施方式的具備棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件的背光燈、照明裝置以及顯示裝置中使用的絕緣性基板的平面圖。圖30是從圖四的XXV - XXV線來看的剖面示意圖。圖31是說明排列上述棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件的原理的圖。圖32是用于說明在排列上述棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件時對電極賦予的電位的圖。圖33是排列了上述棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件的絕緣性基板的平面圖。圖34是上述顯示裝置的平面圖。圖35是上述顯示裝置的顯示部的主要部分的電路圖。圖36是用于說明現(xiàn)有的半導(dǎo)體元件的制造方法的圖。
具體實(shí)施例方式以下通過圖示的實(shí)施方式，詳細(xì)地說明本發(fā)明。(第1實(shí)施方式)
圖廣圖14是依次表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法的工序圖。在
8該實(shí)施方式中，使用摻雜了 Si的η型GaN和摻雜了 Mg的ρ型GaN，但摻雜到GaN的雜質(zhì)并不限于此。在該第1實(shí)施方式中，首先，如圖1所示，準(zhǔn)備藍(lán)寶石基板1并洗凈基板1。接著， 如圖2所示，在上述基板1上對n-GaN膜2進(jìn)行成膜。接著，如圖3所示，在上述n-GaN膜 2上通過沉積形成掩模層3。該掩模層3例如以SiN或SW2制作。接著，在上述掩模層3上涂敷抗蝕劑層5，進(jìn)行曝光和顯影(develop)，進(jìn)而進(jìn)行干法蝕刻，如圖4所示，在上述抗蝕劑層5和掩模層3形成孔5A、3A。通過該孔5A、3A，n-GaN 膜2的一部分2A露出。上述掩模層3形成生長掩模，在上述掩模層3形成的孔3A形成生長孔。接著，在觸媒金屬形成工序中，如圖5所示，在上述抗蝕劑層5上和上述孔3A中露出的n-GaN膜2的一部分2A上蒸鍍(沉積)觸媒金屬6。作為該觸媒金屬6，例如能夠采用 Ni, Fe 等。接著，通過剝離，除去抗蝕劑層5和抗蝕劑層5上的觸媒金屬6，如圖6所示，殘留上述n-GaN膜2的一部分2A上的觸媒金屬6，接著進(jìn)行洗凈。接著，在半導(dǎo)體核心形成工序中，如圖7所示，使用MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition,金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積)裝置，使η型GaN結(jié)晶生長，在觸媒金屬6的存在下形成棒狀的半導(dǎo)體核心7。使該棒狀的半導(dǎo)體核心7，例如生長到長度 25 μ m。將生長溫度設(shè)定為800°C左右，作為生長氣體使用三甲基鎵(TMG)和氨(NH3)，將硅烷(SiH4)作為η型雜質(zhì)供給用，進(jìn)而作為載氣供給氫(H2),由此能夠使將Si作為雜質(zhì)的η 型GaN的半導(dǎo)體核心生長。在這里，η型GaN是六方晶系的結(jié)晶生長，將相對于基板1表面的垂直方向作為c軸方向進(jìn)行生長，由此能夠得到六角柱形狀的半導(dǎo)體核心。再有，也可以形成多個上述抗蝕劑層5的孔5Α、掩模層3的孔3Α，在該多個孔5Α、3Α中露出的多處n-GaN 膜2的一部分2A形成觸媒金屬6，形成多根棒狀的半導(dǎo)體核心7。接著，如圖8所示，通過M0CVD，以覆蓋上述η型GaN半導(dǎo)體核心7和掩模層3的方式，對由ρ型InGaN構(gòu)成的量子阱層8進(jìn)行成膜。該量子阱層8能夠?qū)?yīng)于發(fā)光波長使設(shè)定溫度為750°C，通過對載氣供給氮(N2),對生長氣體供給TMG和NH3、三甲基銦(TMI )，從而能夠在η型GaN半導(dǎo)體核心7上和掩模層3上形成ρ型hGaN量子阱層8。再有，該量子阱層也可以在hGaN層和ρ型GaN層之間作為電子阻擋層加入ρ型AKiaN層。再有，也可以是將GaN的障壁層和hGaN的量子阱層交替地層疊的多重量子阱結(jié)構(gòu)。接著，在半導(dǎo)體層形成工序中，如圖8所示，通過M0CVD，在上述量子阱層8的整個面形成P-GaN半導(dǎo)體層10。該P(yáng)-GaN半導(dǎo)體層10能夠使設(shè)定溫度為900° C，作為生長氣體使用TMG和NH3,作為ρ型雜質(zhì)供給用使用Cp2Mg,由此能夠形成ρ型GaN構(gòu)成的半導(dǎo)體層 10。在上述利用MOCVD的量子阱層8和p-GaN半導(dǎo)體層10的生長中，因?yàn)樵诟街杏|媒金屬6的狀態(tài)下進(jìn)行成膜，所以與覆蓋上述η型GaN半導(dǎo)體核心7的側(cè)面7Β的部分的生長速度相比，上述觸媒金屬6和上述η型GaN半導(dǎo)體核心7的前端面7Α之間的部分的生長速度快，例如是10倍 100倍。作為具體的一個例子，附著有觸媒金屬6之處的GaN的生長速度是5(Γ100 μ m /小時，相對于此，沒有附著觸媒金屬之處的Gan的生長速度是廣2 μ m /小時。由此，在量子阱層8、p-GaN半導(dǎo)體層10中，其前端部8A、10A的膜厚變得比側(cè)面部8B、10B的膜厚厚。接著，如圖9所示，在觸媒金屬除去工序中，通過蝕刻除去η型GaN半導(dǎo)體核心7 上的觸媒金屬6，進(jìn)行洗凈，通過退火使p-GaN半導(dǎo)體層10為活性。在這里，因?yàn)楦采w上述半導(dǎo)體核心7的前端面7Α的量子阱層8、p-GaN半導(dǎo)體層10的前端部8A、10A的厚度，比覆蓋半導(dǎo)體核心7的側(cè)面7B的量子阱層8、p-GaN半導(dǎo)體層10的側(cè)面部8B、10B的厚度厚，所以金屬除去面的損傷、缺陷難以對PN結(jié)造成壞影響。此外，能夠防止在蝕刻時上述半導(dǎo)體核心7從上述半導(dǎo)體層10露出。接著，如圖10所示，在上述p-GaN半導(dǎo)體層10的整個面形成導(dǎo)電膜11。該導(dǎo)電膜 11的材質(zhì)能夠采用多晶硅、ITO (氧化銦錫)等。該導(dǎo)電膜11的膜厚例如設(shè)為200nm。然后，在對上述導(dǎo)電膜11成膜后，通過以500° (T600° C進(jìn)行熱處理，能夠降低由ρ型GaN 構(gòu)成的半導(dǎo)體層10和導(dǎo)電膜11的接觸電阻。再有，導(dǎo)電膜11不限于此，例如也可以使用厚度5nm的Ag/M或Au/M的半透明的層疊金屬膜等。該層疊金屬膜的成膜能夠使用蒸鍍法或?yàn)R射法。進(jìn)而，為了進(jìn)一步降低導(dǎo)電層的電阻，也可以在ITO的導(dǎo)電膜上層疊Ag/Ni或 Au/Ni的層疊金屬膜。接著，如圖11所示，通過干法蝕刻的RIE (反應(yīng)性離子蝕刻)，除去在上述半導(dǎo)體核心7上和上述掩模層3上在橫方向延伸的部分的導(dǎo)電膜11。此外，通過上述RIE，將覆蓋上述半導(dǎo)體核心7的前端面7A上的ρ型GaN半導(dǎo)體層10的前端部IOA僅除去某種厚度的量。 此外，通過上述RIE，除去在上述掩模層3上超出導(dǎo)電膜11在橫方向延伸的區(qū)域的ρ型GaN 半導(dǎo)體層10。此外，通過上述RIE，除去在上述掩模層3上超出導(dǎo)電膜11在橫方向延伸的區(qū)域的量子阱層8。如上所述，在上述RIE之前，量子阱層8的前端部8A的膜厚與側(cè)面部8B的膜厚相比充分厚，P-GaN半導(dǎo)體層10的前端部IOA的膜厚與側(cè)面部IOB的膜厚相比充分厚，因此在上述RIE之后，半導(dǎo)體核心7不會在前端部露出。因此，通過上述RIE，覆蓋上述半導(dǎo)體核心7的前端面的量子阱層8、p-GaN半導(dǎo)體層10，和覆蓋上述半導(dǎo)體核心7的側(cè)面的量子阱層8、p-GaN半導(dǎo)體層10、導(dǎo)電膜11殘留。接著，如圖12所示，通過蝕刻除去掩模層3。在該掩模層3由氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)構(gòu)成的情況下，通過使用包含氫氟酸(HF)的溶液，能夠容易地不對半導(dǎo)體核心 7和覆蓋半導(dǎo)體核心7的半導(dǎo)體層10、導(dǎo)電膜11的部分施加影響地對掩模層3進(jìn)行蝕刻。 此外，通過使用CF4、XeF2的干法蝕刻，能夠容易地不對半導(dǎo)體核心7和覆蓋半導(dǎo)體核心7的半導(dǎo)體層10、導(dǎo)電膜11的部分施加影響地對掩模層3進(jìn)行蝕刻。由此，在半導(dǎo)體核心7中， 基板1側(cè)的部分7C露出。接著，如圖13所示，通過RIE (反應(yīng)性離子蝕刻)，對基底n-GaN膜2進(jìn)行蝕刻，使基板1表面露出。由此，形成與半導(dǎo)體核心7相連的n-GaN階部2A。在這里，因?yàn)樽龀汕岸嗣?A上的p-GaN半導(dǎo)體層10和量子阱層8的厚度與基底n-GaN膜2的厚度相比充分厚， 所以通過上述RIE，上述半導(dǎo)體核心7的前端面7A能夠不露出。由此，在基板1上形成由上述η型GaN半導(dǎo)體核心7和？型hGaN量子阱層8和 P-GaN半導(dǎo)體層10和導(dǎo)電膜ll、n-GaN階部2A構(gòu)成的棒狀結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，因?yàn)椴粌H在上述η型的半導(dǎo)體核心7 的前端面7Α，也在側(cè)面7Β形成ρ型的半導(dǎo)體層10，所以能夠增大ρη結(jié)的面積，能夠增大發(fā)光面積，能夠提高發(fā)光效率。此外，因?yàn)槭褂蒙鲜鲇|媒金屬6形成上述η型的半導(dǎo)體核心7， 所以能夠加快上述η型的半導(dǎo)體核心7的生長速度。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠以短時間增長上述半導(dǎo)體核心7，能夠進(jìn)一步增大與上述η型的半導(dǎo)體核心7的長度成比例關(guān)系的發(fā)光面積。此外，因?yàn)樯鲜靓切偷陌雽?dǎo)體核心的前端面7Α和側(cè)面被ρ型的半導(dǎo)體層10覆蓋， 所以能夠防止用于P型的半導(dǎo)體層10的電極與上述η型的半導(dǎo)體核心7短路。此外，根據(jù)該實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，因?yàn)樵跉埩袅松鲜鲇|媒金屬6 的狀態(tài)下形成P型InGaN量子阱層8、ρ型的半導(dǎo)體層10，所以能夠在同一制造裝置內(nèi)連續(xù)地進(jìn)行上述η型的半導(dǎo)體核心7的形成和上述ρ型的量子阱層8、ρ型的半導(dǎo)體層10的形成。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)工序削減、制造時間的縮短。此外，因?yàn)樵谛纬缮鲜靓切偷陌雽?dǎo)體核心 7之后，不需要將該半導(dǎo)體核心7取出制造裝置外，所以能夠不使污染物附著在上述η型的半導(dǎo)體核心7的表面，能夠改善元件特性。此外，因?yàn)槟軌蜻B續(xù)地進(jìn)行上述η型的半導(dǎo)體核心7的形成和ρ型的量子阱層8、ρ型的半導(dǎo)體層10的形成，所以能夠回避大的溫度變化、 生長的停止等而改善結(jié)晶性，能夠改善元件特性。此外，通過在形成上述η型的半導(dǎo)體核心 7之后不立刻進(jìn)行除去上述觸媒金屬6的蝕刻，從而能夠消除向上述η型的半導(dǎo)體核心7的表面(即，與上述P型的半導(dǎo)體層10的界面)的損傷，能夠改善元件特性。此外，在該實(shí)施方式中，因?yàn)樵诨?上附著有觸媒金屬6的狀態(tài)下依次形成η型的半導(dǎo)體核心7和ρ型的半導(dǎo)體層10，所以與上述觸媒金屬6相接的部分的生長速度與不與上述觸媒金屬6相接的部分的生長速度相比，格外地(例如1(Γ100倍)變快。因此，能夠制作尺寸的縱橫比高的半導(dǎo)體元件。在該第1實(shí)施方式中，作為一個例子，將棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件12的直徑設(shè)為1 μ m、長度設(shè)為25 μ m。此外，因?yàn)樵谏鲜鲇|媒金屬6下能夠連續(xù)地層疊上述η型的半導(dǎo)體核心7和ρ型的半導(dǎo)體層10，所以能夠減少PN結(jié)部的缺陷。此外，根據(jù)該實(shí)施方式的制造方法，因?yàn)槌パ谀?使半導(dǎo)體核心7的基板1側(cè)的部分7C露出，所以能夠減少半導(dǎo)體層10的蝕刻量。此外，上述棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件12能夠通過與半導(dǎo)體核心7相連的n-GaN階部2A，對半導(dǎo)體核心7容易地取得接觸(contact)。 此外，上述棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件12能夠通過量子阱層8提高發(fā)光效率。再有，在上述實(shí)施方式中，沒有從基板1切斷上述棒狀結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件12，但也可以具有將該棒狀結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件12從基板1切斷的工序。在該情況下，在切斷工序中，通過將基板浸入異丙醇(IPA)水溶液中，使用超聲波(例如數(shù)IOKHz)使基底基板1沿著基板平面振動，從而以使在基底基板1上豎立設(shè)置的半導(dǎo)體核心7折彎的方式，對被量子阱層8、 半導(dǎo)體層10和導(dǎo)電膜11覆蓋的半導(dǎo)體核心7施加應(yīng)力，如圖14所示，從基板1切斷被量子阱層8、半導(dǎo)體層10和導(dǎo)電膜11覆蓋的半導(dǎo)體核心7。在該情況下，能夠制造從基底基板1切斷的微細(xì)的棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件12。因此，在該情況下，能夠制造向裝置的安裝自由度高的微細(xì)的棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件12。此外，能夠再利用上述基板1。此外，上述棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件12能夠減少使用的半導(dǎo)體的量，能夠?qū)崿F(xiàn)使用了發(fā)光元件的裝置的薄型化和輕量化， 并且通過從被半導(dǎo)體層10覆蓋的半導(dǎo)體核心7的全周放出光，發(fā)光區(qū)域變寬，因此能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)光效率高且省電的發(fā)光裝置、背光燈、照明裝置以及顯示裝置等。此外，如圖13所示， 通過RIE (反應(yīng)性離子蝕刻)，對基底n-GaN膜2進(jìn)行蝕刻形成階部2A，但也可以省略該基底n-GaN膜2的蝕刻，從沒有階部2A的基底n-GaN膜2切斷半導(dǎo)體核心7，制作沒有階部 2A的棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件。
此外，在上述實(shí)施方式中，在基板1上對n-GaN膜2進(jìn)行了成膜，但也可以沒有在基板1上對n-GaN膜2進(jìn)行成膜的工序，而在基板1上直接形成掩模層3。此外，在上述實(shí)施方式中，在觸媒金屬除去工序中，通過蝕刻除去了 η型GaN半導(dǎo)體核心7上的觸媒金屬6， 但也可以沒有該觸媒金屬除去工序，在殘留了觸媒金屬6的狀態(tài)下形成導(dǎo)電膜11。此外，在上述實(shí)施方式中，如圖11所示，通過RIE對導(dǎo)電膜11、ρ型GaN半導(dǎo)體層10、量子阱層8進(jìn)行了蝕刻，但也可以沒有該利用RIE的蝕刻工序，而在接下來的除去掩模層3的工序中，通過各層一起剝離來除去掩模層3。(第2實(shí)施方式)
圖15 圖20是依次表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法的工序圖。 在該第2實(shí)施方式中，首先，在觸媒金屬形成工序中，如圖15所示，在n-GaN基板21上蒸鍍 (沉積)觸媒金屬22。作為該觸媒金屬22，例如能夠采用Ni、!^e等。接著，在半導(dǎo)體核心形成工序中，如圖16所示，使用MOCVD裝置，使η型GaN結(jié)晶生長，形成棒狀的半導(dǎo)體核心23。使該棒狀的半導(dǎo)體核心23，例如生長到長度25 μ m。將生長溫度設(shè)定為800°C左右，作為生長氣體使用三甲基鎵(TMG)和氨(NH3),將硅烷(SHl4Mt 為η型雜質(zhì)供給用，進(jìn)而作為載氣供給氫(H2),由此能夠使將Si作為雜質(zhì)的η型GaN的半導(dǎo)體核心生長。在這里，n-GaN是六方晶系的結(jié)晶生長，將相對于基板21表面的垂直方向作為c軸方向進(jìn)行生長，由此能夠得到六角柱形狀的半導(dǎo)體核心。再有，上述觸媒金屬22在上述基板21上的不同的多處形成，形成多根棒狀的半導(dǎo)體核心23也可。 接著，在半導(dǎo)體層形成工序中，如圖17所示，通過M0CVD，在上述n-GaN半導(dǎo)體核心 23、n-GaN基板21的整個面形成p_GaN半導(dǎo)體層25。該ρ-GaN半導(dǎo)體層25通過使設(shè)定溫度為900° C，作為生長氣體使用TMG和NH3,作為ρ型雜質(zhì)供給用使用Cp2Mg,由此能夠形成 P型GaN構(gòu)成的半導(dǎo)體層25。在上述利用MOCVD的p-GaN半導(dǎo)體層25的生長中，因?yàn)樵诟街杏|媒金屬22的狀態(tài)下進(jìn)行成膜，所以與覆蓋上述η型GaN半導(dǎo)體核心23的側(cè)面23Β的部分的生長速度相比，上述觸媒金屬22和上述η型GaN半導(dǎo)體核心23的前端面23Α之間的部分的生長速度快，例如是10倍 100倍。由此，在p-GaN半導(dǎo)體層25中，其前端部25Α的膜厚變得比側(cè)面部25Β的膜厚厚。接著，如圖18所示，通過蝕刻除去p-GaN半導(dǎo)體層25上的觸媒金屬22，進(jìn)行洗凈， 通過退火使P-GaN半導(dǎo)體層25為活性。在這里，因?yàn)楦采w上述半導(dǎo)體核心23的前端面23Α 的p-GaN半導(dǎo)體層25的前端部25Α的厚度，比覆蓋半導(dǎo)體核心23的側(cè)面23Β的p-GaN半導(dǎo)體層25的側(cè)面部25B的厚度厚，所以金屬除去面的損傷、缺陷難以對PN結(jié)造成壞影響。 此外，能夠防止在蝕刻時上述半導(dǎo)體核心23從上述半導(dǎo)體層25露出。接著，如圖19所示，通過干法蝕刻的RIE (反應(yīng)性離子蝕刻)，僅將上述半導(dǎo)體核心 23上的p-GaN半導(dǎo)體層25的前端部25A除去某種厚度的量。此外，通過上述RIE，除去在 n-GaN基板21上在橫方向延伸的區(qū)域的ρ型GaN半導(dǎo)體層25。此外，通過上述RIE，將上述 n-GaN基板21僅除去某種厚度尺寸。由此，如圖19所示，在上述ρ型GaN半導(dǎo)體層25中， 覆蓋上述半導(dǎo)體核心23的前端面23Α和半導(dǎo)體核心23的側(cè)面23Β的被覆部25C殘留。此外，如圖19所示，在上述半導(dǎo)體核心23和被覆部25C下相連的階部21Α在n-GaN基板21 形成。
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由此，在n-GaN基板21上形成由上述η型GaN半導(dǎo)體核心23和p_GaN半導(dǎo)體層 25和n-GaN階部2IA構(gòu)成的棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件。根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，因?yàn)椴粌H在上述η型的半導(dǎo)體核心23 的前端面23Α，也在側(cè)面2 形成ρ型的半導(dǎo)體層25，所以能夠增大pn結(jié)的面積，能夠增大發(fā)光面積，能夠提高發(fā)光效率。此外，因?yàn)槭褂蒙鲜鲇|媒金屬22形成上述η型的半導(dǎo)體核心23，所以能夠加快上述η型的半導(dǎo)體核心23的生長速度。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠以短時間增長上述半導(dǎo)體核心23，能夠進(jìn)一步增大與上述η型的半導(dǎo)體核心23的長度成比例關(guān)系的發(fā)光面積。此外，因?yàn)樯鲜靓切偷陌雽?dǎo)體核心23的前端面23Α和側(cè)面2 被ρ型的半導(dǎo)體層25覆蓋，所以能夠防止用于ρ型的半導(dǎo)體層25的電極與上述η型的半導(dǎo)體核心 23短路。此外，根據(jù)該實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，因?yàn)樵跉埩袅松鲜鲇|媒金屬22 的狀態(tài)下形成P型的半導(dǎo)體層25，所以能夠在同一制造裝置內(nèi)連續(xù)地進(jìn)行上述η型的半導(dǎo)體核心23的形成和ρ型的半導(dǎo)體層25的形成。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)工序削減、制造時間的縮短。 此外，因?yàn)樵谛纬缮鲜靓切偷陌雽?dǎo)體核心23之后，不需要將該半導(dǎo)體核心23取出制造裝置外，所以能夠不使污染物附著在上述η型的半導(dǎo)體核心23的表面，能夠改善元件特性。此外，因?yàn)槟軌蜻B續(xù)地進(jìn)行上述η型的半導(dǎo)體核心23的形成和ρ型的半導(dǎo)體層25的形成，所以能夠回避大的溫度變化、生長的停止等而改善結(jié)晶性，能夠改善元件特性。此外，通過在形成上述η型的半導(dǎo)體核心23之后不立刻進(jìn)行除去上述觸媒金屬22的蝕刻，從而能夠消除向上述η型的半導(dǎo)體核心23的表面(即，與上述ρ型的半導(dǎo)體層25的界面)的損傷，能夠改善元件特性。此外，根據(jù)該實(shí)施方式的制造方法，因?yàn)樵诨?1上附著有觸媒金屬22的狀態(tài)下依次形成η型的半導(dǎo)體核心23和ρ型的半導(dǎo)體層25，所以與上述觸媒金屬22相接的部分的生長速度與不與上述觸媒金屬22相接的部分的生長速度相比，格外地(例如1(Γ100倍) 變快。因此，能夠制作尺寸的縱橫比高的半導(dǎo)體元件。在該第2實(shí)施方式中，作為一個例子， 將棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件26的直徑設(shè)為1 μ m、長度設(shè)為25 μ m。此外，因?yàn)樵谏鲜鲇|媒金屬22 下能夠連續(xù)地層疊上述η型的半導(dǎo)體核心23和ρ型的半導(dǎo)體層25，所以能夠減少PN結(jié)部的缺陷。此外，根據(jù)以該實(shí)施方式制作的棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件沈，通過在半導(dǎo)體核心23和被覆部25C下連接的n-GaN階部21A，能夠?qū)Π雽?dǎo)體核心23容易地取得接觸。再有，在上述實(shí)施方式中，沒有從基板1切斷上述棒狀結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件，但也可以具有將該棒狀結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件從基板21切斷的工序。在該情況下，在切斷工序中，通過將基板浸入異丙醇(IPA)水溶液中，使用超聲波(例如數(shù)IOKHz)使基底基板21沿著基板平面振動，從而以使在基底n-GaN基板21上豎立設(shè)置的半導(dǎo)體核心23折彎的方式，對被半導(dǎo)體層25覆蓋的半導(dǎo)體核心23施加應(yīng)力，如圖20所示，從基板21切斷被半導(dǎo)體層25覆蓋的半導(dǎo)體核心23和與半導(dǎo)體核心23相連的階部21A。這樣，能夠制造從基底基板21切斷的微細(xì)的棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件26。因此，在該情況下，能夠制造向裝置的安裝自由度高的微細(xì)的棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件沈。此外，能夠再利用上述基板21。此外，上述棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件沈能夠減少使用的半導(dǎo)體的量，能夠?qū)崿F(xiàn)使用了發(fā)光元件的裝置的薄型化和輕量化，并且通過從被半導(dǎo)體層25覆蓋的半導(dǎo)體核心23的全周放出光，發(fā)光區(qū)域變寬，因此能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)光效率高且省電的發(fā)光裝置、背光燈、照明裝置以及顯示裝置等。
再有，在上述第2實(shí)施方式中，也可以形成覆蓋上述棒狀的半導(dǎo)體核心23并且被上述p-GaN半導(dǎo)體層25覆蓋的量子阱層或多重量子阱層。在該情況下，謀求發(fā)光效率的提
尚ο(第3實(shí)施方式)
圖21 圖25是依次表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法的工序圖。 在該第3實(shí)施方式中，首先，在觸媒金屬形成工序中，如圖21所示，在n-GaN構(gòu)成的基板31 上，形成具有生長孔32A的掩模層32。該掩模層32能夠使用氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4) 等的可對半導(dǎo)體核心和半導(dǎo)體層選擇地進(jìn)行蝕刻的材料。上述生長孔32A的形成能夠利用在通常的半導(dǎo)體工藝中使用的公知的光刻法和干法蝕刻法。此時，生長的半導(dǎo)體核心的直徑依賴于上述掩模32的生長孔32A的尺寸。接著，在上述掩模32的生長孔32A中露出的基板31的一部分32A形成觸媒金屬 33。作為該觸媒金屬33，例如能夠采用Ni、!^e等。接著，在半導(dǎo)體核心形成工序中，如圖22所示，使用MOCVD (金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積)裝置，使η型GaN結(jié)晶生長，在觸媒金屬33的存在下形成棒狀的半導(dǎo)體核心35。使該棒狀的半導(dǎo)體核心35，例如生長到長度25μ m。將生長溫度設(shè)定為800°C左右，作為生長氣體使用三甲基鎵(TMG)和氨(NH3),將硅烷(SiH4)作為η型雜質(zhì)供給用，進(jìn)而作為載氣供給氫(H2),由此能夠使將Si作為雜質(zhì)的η型GaN的半導(dǎo)體核心35生長。在這里，η型GaN 是六方晶系的結(jié)晶生長，將相對于基板31表面的垂直方向作為c軸方向進(jìn)行生長，由此能夠得到六角柱形狀的半導(dǎo)體核心35。再有，也可以形成多個上述掩模層32的生長孔32Α， 在該多個生長孔32Α中露出的多處n-GaN基板31的一部分31A形成觸媒金屬33，形成多根棒狀的半導(dǎo)體核心35。接著，在半導(dǎo)體層形成工序中，如圖23所示，通過M0CVD，形成覆蓋上述n_GaN半導(dǎo)體核心35、掩模32的p-GaN半導(dǎo)體層36。該p-GaN半導(dǎo)體層36能夠使設(shè)定溫度為900° C， 作為生長氣體使用TMG和NH3,作為ρ型雜質(zhì)供給用使用Cp2Mg,由此能夠形成ρ型GaN構(gòu)成的半導(dǎo)體層36。在上述利用MOCVD的p-GaN半導(dǎo)體層36的生長中，因?yàn)樵诟街杏|媒金屬33的狀態(tài)下進(jìn)行成膜，所以與覆蓋上述η型GaN半導(dǎo)體核心35的側(cè)面35Β的部分的生長速度相比，上述觸媒金屬33和上述η型GaN半導(dǎo)體核心35的前端面35Α之間的部分的生長速度快(例如是10倍 100倍)。由此，在P-GaN半導(dǎo)體層36中，其前端部36Α的膜厚變得比側(cè)面部36Β的膜厚厚。接著，如圖M所示，通過蝕刻除去P-GaN半導(dǎo)體層36上的觸媒金屬33，進(jìn)行洗凈， 通過退火使P-GaN半導(dǎo)體層36為活性。在這里，因?yàn)楦采w上述半導(dǎo)體核心35的前端面35Α 的p-GaN半導(dǎo)體層36的前端部36Α的厚度，比覆蓋半導(dǎo)體核心35的側(cè)面35Β的p-GaN半導(dǎo)體層36的側(cè)面部36B的厚度厚，所以金屬除去面的損傷、缺陷難以對PN結(jié)造成壞影響。 此外，能夠防止在蝕刻時上述半導(dǎo)體核心35從上述半導(dǎo)體層36露出。接著，如圖M所示，通過蝕刻除去掩模層32。在該掩模層32由氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si32N4)構(gòu)成的情況下，通過使用包含氫氟酸(HF)的溶液，能夠容易地不對半導(dǎo)體核心 35和覆蓋半導(dǎo)體核心35的半導(dǎo)體層36的部分施加影響地對掩模層32進(jìn)行蝕刻。此外，通過使用CF4、XeF2的干法蝕刻，能夠容易地不對半導(dǎo)體核心35和覆蓋半導(dǎo)體核心35的半導(dǎo)體層36的部分施加影響地對掩模層32進(jìn)行蝕刻。由此，在半導(dǎo)體核心35中，基板31側(cè)的部分35C露出。由此，在基板31上形成由上述η型GaN半導(dǎo)體核心35和p-GaN半導(dǎo)體層36構(gòu)成的棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件37。根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，因?yàn)椴粌H在上述η型的半導(dǎo)體核心35 的前端面35Α，也在側(cè)面35Β形成ρ型的半導(dǎo)體層36，所以能夠增大ρη結(jié)的面積，能夠增大發(fā)光面積，能夠提高發(fā)光效率。此外，因?yàn)槭褂蒙鲜鲇|媒金屬33形成上述η型的半導(dǎo)體核心35，所以能夠加快上述η型的半導(dǎo)體核心35的生長速度。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠以短時間增長上述半導(dǎo)體核心35，能夠進(jìn)一步增大與上述η型的半導(dǎo)體核心35的長度成比例關(guān)系的發(fā)光面積。此外，因?yàn)樯鲜靓切偷陌雽?dǎo)體核心35的前端面35Α和側(cè)面35Β被ρ型的半導(dǎo)體層36覆蓋，所以能夠防止用于ρ型的半導(dǎo)體層36的電極與上述η型的半導(dǎo)體核心 35短路。此外，根據(jù)該實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，因?yàn)樵跉埩袅松鲜鲇|媒金屬33 的狀態(tài)下形成P型的半導(dǎo)體層36，所以能夠在同一制造裝置內(nèi)連續(xù)地進(jìn)行上述η型的半導(dǎo)體核心35的形成和ρ型的半導(dǎo)體層36的形成。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)工序削減、制造時間的縮短。 此外，因?yàn)樵谛纬缮鲜靓切偷陌雽?dǎo)體核心35之后，不需要將該半導(dǎo)體核心35取出制造裝置外，所以能夠不使污染物附著在上述η型的半導(dǎo)體核心35的表面，能夠改善元件特性。此外，因?yàn)槟軌蜻B續(xù)地進(jìn)行上述η型的半導(dǎo)體核心35的形成和ρ型的半導(dǎo)體層36的形成，所以能夠回避大的溫度變化、生長的停止等而改善結(jié)晶性，能夠改善元件特性。此外，通過在形成上述η型的半導(dǎo)體核心35之后不立刻進(jìn)行除去上述觸媒金屬33的蝕刻，從而能夠消除向上述η型的半導(dǎo)體核心35的表面(即，與上述ρ型的半導(dǎo)體層35的界面)的損傷，能夠改善元件特性。此外，根據(jù)該實(shí)施方式的制造方法，因?yàn)樵诨?1上附著有觸媒金屬33的狀態(tài)下依次形成η型的半導(dǎo)體核心35和ρ型的半導(dǎo)體層36，所以與上述觸媒金屬33相接的部分的生長速度與不與上述觸媒金屬33相接的部分的生長速度相比，格外地(例如1(Γ100倍) 變快。因此，能夠制作尺寸的縱橫比高的半導(dǎo)體元件。在該第3實(shí)施方式中，作為一個例子， 將棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件37的直徑設(shè)為1 μ m、長度設(shè)為25 μ m。此外，因?yàn)樵谏鲜鲇|媒金屬33 下能夠連續(xù)地層疊上述η型的半導(dǎo)體核心35和ρ型的半導(dǎo)體層36，所以能夠減少PN結(jié)部的缺陷。此外，根據(jù)該實(shí)施方式的制造方法，因?yàn)槌パ谀?2使半導(dǎo)體核心35的基板31 側(cè)的部分35C露出，所以能夠減少半導(dǎo)體層36的蝕刻量。此外，根據(jù)以該實(shí)施方式制作的棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件37，半導(dǎo)體核心35通過從半導(dǎo)體層36露出的部分35C，能夠?qū)Π雽?dǎo)體核心35容易地取得接觸。此外，在上述第3實(shí)施方式中，也可以形成覆蓋上述棒狀的半導(dǎo)體核心35并且被上述p-GaN半導(dǎo)體層36覆蓋的量子阱層或多重量子阱層，謀求發(fā)光效率的提高。再有，在上述實(shí)施方式中，沒有從基板31切斷上述棒狀結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件37，但也可以具有將該棒狀結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件12從基板1切斷的工序。在該情況下，在切斷工序中， 通過將基板浸入異丙醇(IPA)水溶液中，使用超聲波(例如數(shù)IOKHz)使基底基板31沿著基板平面振動，從而以使在基底n-GaN基板31上豎立設(shè)置的半導(dǎo)體核心35折彎的方式，對被P型GaN半導(dǎo)體層35覆蓋的半導(dǎo)體核心35施加應(yīng)力，如圖25所示，從基板31切斷以半導(dǎo)體核心35和覆蓋半導(dǎo)體核心35的半導(dǎo)體層36構(gòu)成的棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件37。這樣，能夠制造從基底基板31切斷的微細(xì)的棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件37。因此，在該情況下，能夠制造向裝置的安裝自由度高的微細(xì)的棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件37。此外，上述棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件37能夠減少使用的半導(dǎo)體的量，能夠?qū)崿F(xiàn)使用了發(fā)光元件的裝置的薄型化和輕量化，并且通過從被半導(dǎo)體層36覆蓋的半導(dǎo)體核心35的全周放出光，發(fā)光區(qū)域變寬，因此能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)光效率高且省電的發(fā)光裝置、背光燈、照明裝置以及顯示裝置等。此外，如圖25所示，在從基板31切斷的棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件37中，上述η型的半導(dǎo)體核心35的前端面35Α和側(cè)面35Β被ρ型的半導(dǎo)體層36覆蓋。由此，在如圖沈所示那樣，將該棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件37連接到在基板41 上形成的P側(cè)電極42和η側(cè)電極43時，能夠防止用于ρ型的半導(dǎo)體層36的ρ側(cè)電極42 與上述η型的半導(dǎo)體核心35短路。再有，在圖沈中，45是以S0G、Si02，環(huán)氧樹脂或硅等形成的透明絕緣物。再有，在上述第廣第3實(shí)施方式中具有上述切斷工序的情況下，使用超聲波從基板切斷棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件，但并不局限于此，也可以使用切斷工具從基板機(jī)械地將半導(dǎo)體核心折彎來切斷。在該情況下，能夠以簡單的方法將在基板上設(shè)置的微細(xì)的多個棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件在短時間切斷。(第4實(shí)施方式)
圖TJk 圖27E是依次表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法的工序圖。 在該第4實(shí)施方式中，首先，在觸媒金屬形成工序中，如圖27A所示，在n-GaN基板51上蒸鍍(沉積)觸媒金屬52。作為該觸媒金屬52，例如能夠采用Ni、i^e等。接著，在半導(dǎo)體核心形成工序中，如圖27B所示，使用MOCVD(金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積)裝置，使η型GaN結(jié)晶生長，形成棒狀的半導(dǎo)體核心53。使該棒狀的半導(dǎo)體核心53， 例如生長到長度25 μ m。將生長溫度設(shè)定為800°C左右，作為生長氣體使用三甲基鎵(TMG) 和氨(NH3),將硅烷(SiH4)作為η型雜質(zhì)供給用，進(jìn)而作為載氣供給氫(H2),由此能夠使將Si 作為雜質(zhì)的η型GaN的半導(dǎo)體核心53生長。在這里，n-GaN是六方晶系的結(jié)晶生長，將相對于基板51表面的垂直方向作為c軸方向進(jìn)行生長，由此能夠得到六角柱形狀的半導(dǎo)體核心。再有，上述觸媒金屬52在上述基板51上的不同的多處形成，形成多根棒狀的半導(dǎo)體核心53也可。接著，如圖27C所示，通過蝕刻除去η型GaN的半導(dǎo)體核心53的前端面53Α上的觸媒金屬52，進(jìn)行洗凈，通過退火使η型GaN半導(dǎo)體核心53為活性。接著，如圖27D所示，通過M0CVD，在上述n-GaN半導(dǎo)體核心53、n_GaN基板51的整個面形成P-GaN半導(dǎo)體層55。該P(yáng)-GaN半導(dǎo)體層55能夠使設(shè)定溫度為900° C，作為生長氣體使用TMG和NH3,作為ρ型雜質(zhì)供給用使用Cp2Mg,由此能夠形成ρ型GaN構(gòu)成的半導(dǎo)體層55。接著，如圖27Ε所示，以掩埋上述n-GaN半導(dǎo)體核心53和ρ型GaN半導(dǎo)體層55構(gòu)成的多個棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件57之間的方式，形成透明電極56。由此，能夠制作在基板51上豎立設(shè)置了多個棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件57的發(fā)光裝置。在該實(shí)施方式中，作為一個例子，將棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件57的直徑設(shè)為1 μ m、長度設(shè)為10 μ m。根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，因?yàn)椴粌H在上述η型的半導(dǎo)體核心53的前端面53A，也在側(cè)面5 形成ρ型的半導(dǎo)體層55，所以能夠增大pn結(jié)的面積，能夠增大發(fā)光面積，能夠提高發(fā)光效率。此外，因?yàn)槭褂蒙鲜鲇|媒金屬52形成上述η型的半導(dǎo)體核心53，所以能夠加快上述η型的半導(dǎo)體核心53的生長速度。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠以短時間增長上述半導(dǎo)體核心53，能夠進(jìn)一步增大與上述η型的半導(dǎo)體核心53的長度成比例關(guān)系的發(fā)光面積。此外，因?yàn)樯鲜靓切偷陌雽?dǎo)體核心53的前端面53Α和側(cè)面5 被ρ型的半導(dǎo)體層陽覆蓋，所以能夠防止用于P型的半導(dǎo)體層陽的透明電極56與上述η型的半導(dǎo)體核心53短路。此外，根據(jù)該實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，因?yàn)樵诔ド鲜鲇|媒金屬52之后形成P型的半導(dǎo)體層陽，所以能夠防止觸媒金屬52混入發(fā)光區(qū)域(η型的半導(dǎo)體核心53 和P型的半導(dǎo)體層陽的界面)。(第5實(shí)施方式)
圖^iT圖28Ε是依次表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法的工序圖。 在該第5實(shí)施方式中，首先，在觸媒金屬形成工序中，如圖28Α所示，在n-GaN基板61上蒸鍍(沉積)觸媒金屬62。作為該觸媒金屬62，例如能夠采用Ni、!^e等。接著，在半導(dǎo)體核心形成工序中，如圖28B所示，使用MOCVD(金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積)裝置，使η型GaN結(jié)晶生長，形成棒狀的半導(dǎo)體核心63。使該棒狀的半導(dǎo)體核心63， 例如生長到長度25 μ m。將生長溫度設(shè)定為800°C左右，作為生長氣體使用三甲基鎵(TMG) 和氨(NH3),將硅烷(SiH4)作為η型雜質(zhì)供給用，進(jìn)而作為載氣供給氫(H2),由此能夠使將Si 作為雜質(zhì)的η型GaN的半導(dǎo)體核心63生長。在這里，n-GaN是六方晶系的結(jié)晶生長，將相對于基板61表面的垂直方向作為c軸方向進(jìn)行生長，由此能夠得到六角柱形狀的半導(dǎo)體核心。再有，上述觸媒金屬62在上述基板61上的不同的多處形成，形成多根棒狀的半導(dǎo)體核心63也可。接著，如圖28C所示，通過蝕刻除去η型GaN的半導(dǎo)體核心63的前端面63Α上的觸媒金屬62，進(jìn)行洗凈，通過退火使η型GaN的半導(dǎo)體核心63為活性。接著，如圖28D所示，通過M0CVD，在上述n-GaN半導(dǎo)體核心63、n_GaN基板61的整個面形成n-GaN半導(dǎo)體層65。該n_GaN半導(dǎo)體層65，通過將生長溫度設(shè)定為800°C左右， 作為生長氣體使用三甲基鎵(TMG)和氨(NH3),將硅烷(SHl4)作為η型雜質(zhì)供給用，進(jìn)而作為載氣供給氫(H2),由此能夠使將Si作為雜質(zhì)的η型GaN的半導(dǎo)體核心65生長。接著，如圖28Ε所示，通過M0CVD，在上述n-GaN半導(dǎo)體層65的整個面形成p_GaN 半導(dǎo)體層66。該P(yáng)-GaN半導(dǎo)體層66能夠使設(shè)定溫度為900° C，作為生長氣體使用TMG和 NH3,作為ρ型雜質(zhì)供給用使用Cp2Mg,由此能夠形成ρ型GaN構(gòu)成的半導(dǎo)體層66。由此，能夠制作在基板61上豎立設(shè)置了多個棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件67的發(fā)光裝置。在該實(shí)施方式中， 作為一個例子，將棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件67的直徑設(shè)為1 μ m、長度設(shè)為25 μ m。根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，因?yàn)椴粌H在上述η型的半導(dǎo)體核心63 的前端面63Α，也在側(cè)面6 形成ρ型的半導(dǎo)體層66，所以能夠增大pn結(jié)的面積，能夠增大發(fā)光面積，能夠提高發(fā)光效率。此外，因?yàn)槭褂蒙鲜鲇|媒金屬62形成上述η型的半導(dǎo)體核心63，所以能夠加快上述η型的半導(dǎo)體核心63的生長速度。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠以短時間增長上述半導(dǎo)體核心63，能夠進(jìn)一步增大與上述η型的半導(dǎo)體核心63的長度成比例關(guān)系的發(fā)光面積。此外，因?yàn)樯鲜靓切偷陌雽?dǎo)體核心63的前端面63Α和側(cè)面6 被ρ型的半導(dǎo)體層66覆蓋，所以能夠防止用于ρ型的半導(dǎo)體層66的電極與上述η型的半導(dǎo)體核心 63短路。此外，根據(jù)該實(shí)施方式，通過在上述η型的半導(dǎo)體核心63的前端面63Α和側(cè)面6 各向同性地形成η型的半導(dǎo)體層65，從而能夠形成結(jié)晶性優(yōu)良的η型的半導(dǎo)體層65，在該 η型的半導(dǎo)體層65和上述ρ型的半導(dǎo)體層66之間能夠獲得缺陷少的接合部(發(fā)光部)。此外，根據(jù)該實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，因?yàn)樵诔ド鲜鲇|媒金屬62之后形成P型的半導(dǎo)體層66，所以能夠防止觸媒金屬62混入發(fā)光區(qū)域(η型的半導(dǎo)體核心63 和P型的半導(dǎo)體層66的界面)。此外，根據(jù)該實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件的制造方法，能夠在同一制造裝置內(nèi)連續(xù)地進(jìn)行上述η型的半導(dǎo)體核心65的形成和ρ型的半導(dǎo)體層66的形成。此外，因?yàn)樵谛纬缮鲜靓切偷陌雽?dǎo)體層65之后，不需要將該半導(dǎo)體層65取出制造裝置外，所以能夠不使污染物附著在上述η型的半導(dǎo)體層65的表面，能夠改善元件特性。此外，因?yàn)槟軌蜻B續(xù)地進(jìn)行上述η型的半導(dǎo)體層65的形成和ρ型的半導(dǎo)體層66的形成，所以能夠回避大的溫度變化、生長的停止等而改善結(jié)晶性，能夠改善元件特性。(第6實(shí)施方式)
接著，針對本發(fā)明的第6實(shí)施方式的具備棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件的發(fā)光裝置、背光燈、照明裝置以及顯示裝置進(jìn)行說明。在該第6實(shí)施方式中，將在上述第廣第3實(shí)施方式中在具有上述切斷工序的情況下制作的棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件在絕緣性基板排列。該棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件的排列，使用本申請人在日本特愿2007-102848 (日本特開2008-260073號公報)中申請的 “微細(xì)結(jié)構(gòu)體的排列方法及排列有微細(xì)結(jié)構(gòu)體的基板、以及集成電路裝置和顯示元件”的發(fā)明的技術(shù)來進(jìn)行。圖四表示在該第6實(shí)施方式的發(fā)光裝置、背光燈、照明裝置以及顯示裝置中使用的絕緣性基板的平面圖。如圖四所示，在絕緣性基板600的表面，形成有金屬電極601、 602。絕緣性基板600是在玻璃、陶瓷、氧化鋁、樹脂那樣的絕緣體、或硅那樣的半導(dǎo)體表面形成硅氧化膜，表面具有絕緣性的基板。在使用玻璃基板的情況下，優(yōu)選在表面形成硅氧化膜、硅氮化膜那樣的基底絕緣膜。上述金屬電極601、602利用印刷技術(shù)形成所希望的電極形狀。再有，也可以均勻地層疊金屬膜和感光體膜，曝光所希望的電極圖案，進(jìn)行蝕刻而形成。再有，在圖四中雖然省略，但在金屬電極601、602以從外部賦予電位的方式，形成有焊盤。在該金屬電極601、602相向的部分(排列區(qū)域)中排列有棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件。在圖 29中，排列有2X2個將棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件的排列的排列區(qū)域，但也可以排列任意的個數(shù)。圖30是從圖四的XXV - XXV線來看的剖面示意圖。首先，如圖30所示，在絕緣性基板600上，較薄地涂敷包含棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610 的異丙醇(ΙΡΑ)611。在ΙΡΑ611之外，也可以是乙二醇、丙二醇、甲醇、丙酮或它們的混合物。 或者，ΙΡΑ611也能夠使用其它有機(jī)物構(gòu)成的液體、水等。但是，當(dāng)通過液體在金屬電極601、602之間流過大的電流時，就不能夠在金屬電極601、602之間施加所希望的電壓差。在這樣的情況下，以覆蓋金屬電極601、602的方式， 在絕緣性基板600表面整體，鍍敷10ηπΓ30ηπι左右的絕緣膜即可。對包含棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610的ΙΡΑ611進(jìn)行涂敷的厚度，是在接下來的排列棒狀
18結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610的工序中，以棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610能夠排列的方式，棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件 610在液體中能夠移動的厚度。因此，涂敷IPA611的厚度是棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610的粗細(xì)以上，例如是數(shù)μ m 數(shù)mm。當(dāng)涂敷的厚度太薄時，棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610難以移動，當(dāng)太厚時，對液體進(jìn)行干燥的時間變長。此外，相對于IPA的量，優(yōu)選棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610的量是 1 X IO4 根 /cm3 -IXlO7 根 /cm3。為了涂敷包含棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610的IPA611，也可以在使棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件 610排列的金屬電極的外周圍形成框，在該框內(nèi)將包含棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610的IPA611以成為所希望的厚度的方式填充。可是，在包含棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610的IPA611具有粘性的情況下，不需要框，就能夠以所希望的厚度進(jìn)行涂敷。IPA、乙二醇、丙二醇、…、或它們的混合物，或者由其它的有機(jī)物構(gòu)成的液體，或水等的液體為了棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610的排列工序，優(yōu)選粘性低，此外優(yōu)選通過加熱容易蒸發(fā)。接著，對金屬電極601、602之間賦予電位差。在該第6實(shí)施方式中，采用IV的的電位差是適合的。金屬電極601、602的電位差也能夠施加0.廣10V，但在0. IV以下，棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610的排列變差，在IOV以上，金屬電極的絕緣開始成為問題。因此，優(yōu)選廣5V， 更優(yōu)選采用IV左右。圖31表示上述棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610排列在金屬電極601、602上的原理。如圖 31所示，當(dāng)對金屬電極601施加電位\，對金屬電極施加電位Vk(VJVk)時，在金屬電極601 感應(yīng)負(fù)電荷，在金屬電極602感應(yīng)正電荷。因此，當(dāng)棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610接近時，在棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610中，在接近金屬電極601的一側(cè)感應(yīng)正電荷，在接近金屬電極602的一側(cè)感應(yīng)負(fù)電荷。該棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610中感應(yīng)電荷是靜電感應(yīng)導(dǎo)致的。S卩，在電場中放置的棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610在內(nèi)部的電場變?yōu)?為止，在表面感應(yīng)電荷。結(jié)果，靜電力引起的引力在各電極和棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610之間發(fā)揮作用，棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610沿著在金屬電極601、602之間產(chǎn)生的電力線，并且因?yàn)樵诟靼魻罱Y(jié)構(gòu)發(fā)光元件610中感應(yīng)的電荷大致相等，所以通過電荷的排斥力，大致等間隔地在一定方向有規(guī)則地排列?？墒牵缭诘?實(shí)施方式中制作的圖14所示的棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件12中，被半導(dǎo)體層10覆蓋的半導(dǎo)體核心7 的露出部分7C側(cè)的方向不成為固定的，變?yōu)殡S機(jī)的(在其它實(shí)施方式的棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件中也是同樣的)。如上所述，棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610通過在金屬電極601、602之間產(chǎn)生的外部電場， 在棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610中使電荷產(chǎn)生，通過電荷的引力使棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610吸附到金屬電極601、602，因此棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610的大小，需要是在液體中能夠移動的大小。 因此，棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610的大小，根據(jù)液體的涂敷量(厚度)而變化。在液體的涂敷量少的情況下，棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610必須是納米級別尺寸，但在液體的涂敷量多的情況下，也可以是微米級別尺寸。在棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610不是電中性，而是正地或負(fù)地帶電的情況下，僅對金屬電極601、602之間賦予靜的電位差(DC)，不能夠穩(wěn)定地排列棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610。例如， 在棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610正地帶電的情況下，與感應(yīng)正電荷的金屬電極602的引力相對地變?nèi)?。因此，棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610的排列變?yōu)榉菍ο?。在這樣的情況下，如圖32所示，優(yōu)選在金屬電極601、602之間施加AC電壓。在圖32中，對金屬電極602施加基準(zhǔn)電位，對金屬電極601施加振幅￥!^/2的AC電壓。這樣，即使在棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610帶電的情況下，也能夠保持排列為對象。再有，優(yōu)選對這樣的情況下的金屬電極602賦予的交流電壓的頻率是IOHz IMHz，因?yàn)?0Hz IkHz時排列最穩(wěn)定， 所以更優(yōu)選。進(jìn)而，在金屬電極601、602之間施加的AC電壓不限于正弦波，只要是矩形波、 三角波、鋸齒波等周期地變動的AC電壓即可。再有，優(yōu)選Vm是IV左右。接著，在金屬電極601、602上排列棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610之后，通過加熱絕緣性基板600，使液體蒸發(fā)干燥，使棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610沿著金屬電極601、602之間的電力線等間隔地排列并固接。圖33表示排列了上述棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610的絕緣性基板600的平面圖。通過將該排列了棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610的絕緣性基板600在液晶顯示裝置等的背光燈中使用， 能夠?qū)崿F(xiàn)可薄型化和輕量化且發(fā)光效率高、省電的背光燈。此外，通過將該排列了棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610的絕緣性基板600作為照明裝置進(jìn)行使用，能夠?qū)崿F(xiàn)可薄型化和輕量化且發(fā)光效率高、省電的照明裝置。此外，圖34表示使用排列了上述棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610的絕緣性基板的顯示裝置的平面圖。如圖34所示，顯示裝置700構(gòu)成為，在絕緣性基板710上具備顯示部701、邏輯電路部702、邏輯電路部703、邏輯電路部704、和邏輯電路部705。在上述顯示部701中， 在配置為矩陣狀的像素中排列有棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610。圖35表示上述顯示裝置700的顯示部701的主要部分的電路圖，上述顯示裝置 700的顯示部701如圖35所示，具備相互正交的多根掃描信號線GL (在圖32中僅表示1 根)和多根數(shù)據(jù)信號線SL進(jìn)圖35中僅表示1根)，在以鄰接的2根掃描信號線GL和鄰接的2根數(shù)據(jù)信號線SL包圍的部分中，矩陣狀地配置有像素。該像素具有切換元件Q1，柵極連接于掃描信號線GL，源極連接于數(shù)據(jù)信號線SL ；切換元件Q2，柵極連接在該切換元件Ql 的漏極；像素電容C，一端連接在上述切換元件Q2的柵極；以及多個發(fā)光二極管DfDn (棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610)，通過上述切換元件Q2而被驅(qū)動。上述棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610的pn的極性沒有統(tǒng)一在一方，而是隨機(jī)地排列。因此， 在驅(qū)動時通過交流電壓驅(qū)動，使不同極性的棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610交替發(fā)光。此外，根據(jù)上述顯示裝置，通過使用上述棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件，能夠?qū)崿F(xiàn)可薄型化和輕量化、且發(fā)光效率高并省電的顯示裝置。此外，根據(jù)上述發(fā)光裝置、背光燈、照明裝置、以及顯示裝置的制造方法，制造形成有將分別被賦予了獨(dú)立的電位的2個電極601、602作為單位的排列區(qū)域的絕緣性基板600， 在該絕緣性基板600上涂敷包含納米級尺寸或微米級尺寸的棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610的液體。之后，對2個電極601、602分別施加獨(dú)立的電壓，使微細(xì)的棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610排列在通過2個電極601、602規(guī)定的位置。由此，能夠?qū)⑸鲜霭魻罱Y(jié)構(gòu)發(fā)光元件610容易地排列在規(guī)定的絕緣性基板600上。此外，在上述發(fā)光裝置、背光燈、照明裝置以及顯示裝置的制造方法中，能夠減少使用的半導(dǎo)體的量，并且能夠制造可薄型化和輕量化的發(fā)光裝置、背光燈、照明裝置以及顯示裝置。此外，在上述棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件610中，通過從以半導(dǎo)體層覆蓋的半導(dǎo)體核心的側(cè)面整體放出光，從而發(fā)光區(qū)域擴(kuò)展，因此能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)光效率高且省電的發(fā)光裝置、背光燈、 照明裝置以及顯示裝置。
再有，在上述第廣第6實(shí)施方式中，半導(dǎo)體核心和半導(dǎo)體層使用將GaN作為母材的半導(dǎo)體，但也可以在使用將 GaAs、AlGaAs、GaAsP、InGaN, AlGaN, GaP, ZnSe, AlGaInP 等作為母材的半導(dǎo)體的發(fā)光元件中應(yīng)用本發(fā)明。此外，將半導(dǎo)體核心作為η型，將半導(dǎo)體層作為 P型，但在導(dǎo)電型為相反的棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件中也能夠應(yīng)用本發(fā)明。此外，針對具有六角柱形狀的半導(dǎo)體核心的棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件進(jìn)行了說明，但并不局限于此，是剖面為圓形或橢圓的棒狀也可，在具有剖面為三角形等其它多角形狀的棒狀的半導(dǎo)體核心的棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件中也能夠應(yīng)用本發(fā)明。此外，在上述第1實(shí)施方式中將基板1作為藍(lán)寶石基板，在上述第2 第5實(shí)施方式中采用n-GaN基板，但作為基板的材質(zhì)能夠采用Si等。此外，在上述第廣第6實(shí)施方式中，是將棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件的直徑設(shè)為1 μ m、將長度設(shè)為10 μ m 30 μ m的微米級尺寸，但也可以是直徑或長度中的至少直徑為不足1 μ m 的納米級尺寸的元件。優(yōu)選上述棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件的半導(dǎo)體核心的直徑為500nm以上且 100 μ m以下，與數(shù)IOnnT數(shù)IOOnm的棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件相比，能夠抑制半導(dǎo)體核心的直徑的不均，能降低發(fā)光面積、即發(fā)光特性的不均，能夠提高成品率。此外，在上述第廣第5實(shí)施方式中，使用MOCVD裝置使半導(dǎo)體核心和半導(dǎo)體層結(jié)晶生長，但也可以使用MBE (分子束外延)裝置等的其它結(jié)晶生長裝置來形成半導(dǎo)體核心和半導(dǎo)體層。此外，在上述第6實(shí)施方式中，對在絕緣性基板600的表面形成的2個金屬電極 601、602賦予電位差，在金屬電極601、602之間排列棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件600，但并不限于此， 在絕緣性基板的表面形成的2個電極之間，形成第3電極，分別對3個電極施加獨(dú)立的電壓，將棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件排列在通過電極規(guī)定的位置也可。附圖標(biāo)記說明
1.基板，
2.n-GaN 層，
3.32.掩模層，
5.抗蝕劑層，
6、22、23.觸媒金屬， 7,23,35. n-GaN半導(dǎo)體核心， 8.多重量子阱層，
10.25、36.ρ-GaN 半導(dǎo)體層，
11.導(dǎo)電膜，
12.發(fā)光元件， 21,31. n-feiN 基板， 26,37.棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件， 32A.生長孔，
600絕緣性基板， 601,602金屬電極， 610棒狀結(jié)構(gòu)發(fā)光元件， 611 IPA,700顯示裝置， 701顯示部，
702、703、704、705 邏輯電路部，
710絕緣性基板。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于，具備 觸媒金屬形成工序，在基板上形成觸媒金屬；半導(dǎo)體核心形成工序，在上述基板上且上述觸媒金屬下形成第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心；以及半導(dǎo)體層形成工序，在上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的前端面和側(cè)面形成第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于， 在上述半導(dǎo)體層形成工序中，在殘留了上述觸媒金屬的狀態(tài)下在上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的前端面和側(cè)面形成第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于， 在上述半導(dǎo)體層形成工序中，除去上述觸媒金屬，然后在上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的前端面和側(cè)面形成第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于， 在上述半導(dǎo)體層形成工序中，在除去上述觸媒金屬之后，在上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的前端面和側(cè)面形成第1 導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，然后形成上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于，具備切斷工序，將上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心與上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層一起從上述基板切斷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于， 在上述半導(dǎo)體層形成工序中形成的上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層中，覆蓋上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的前端面的部分的厚度，比覆蓋上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的側(cè)面的部分的厚度厚。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于， 上述基板是第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板，進(jìn)行各向異性蝕刻，殘留上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層中的、覆蓋上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的前端面和上述半導(dǎo)體核心的側(cè)面的被覆部，并且除去上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層中的、從覆蓋上述半導(dǎo)體核心的側(cè)面的部分起沿著上述半導(dǎo)體基板延伸的延伸部分，并且將上述延伸部分下的上述半導(dǎo)體基板僅除去某種深度尺寸，殘留在上述半導(dǎo)體核心和上述半導(dǎo)體層的被覆部下相連的上述半導(dǎo)體基板的階部。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于， 在上述切斷工序中，將上述半導(dǎo)體核心，與覆蓋上述半導(dǎo)體核心的前端面和側(cè)面的上述半導(dǎo)體層的被覆部以及在上述半導(dǎo)體核心下相連的上述半導(dǎo)體基板的階部一起，從上述半導(dǎo)體基板切斷。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于， 在上述觸媒金屬形成工序中，包含在上述基板上形成具有生長孔的生長掩模的工序；以及在上述生長孔內(nèi)的上述基板上形成觸媒金屬的工序，在上述半導(dǎo)體核心形成工序中，在上述生長孔內(nèi)的上述基板上且上述觸媒金屬下，形成向上述生長掩模上突出的第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心，在上述半導(dǎo)體形成工序中，在殘留了上述觸媒金屬的狀態(tài)下，在與上述生長掩模相比向上突出的上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的表面形成第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，進(jìn)而，具有在上述半導(dǎo)體形成工序之后，除去上述生長掩模使上述半導(dǎo)體核心的側(cè)面露出的工序。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于，具有形成覆蓋上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心、并且被上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層覆蓋的量子阱層的工序。
11.一種半導(dǎo)體元件，其特征在于，具備第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心；以及第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，被覆上述第1導(dǎo)電型的半導(dǎo)體核心的一端部側(cè)的端面和側(cè)面， 并且使上述半導(dǎo)體核心的另一端部側(cè)的端面和側(cè)面露出，在上述第2導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層中，覆蓋上述半導(dǎo)體核心的一端部側(cè)的端面的部分的厚度，比覆蓋上述半導(dǎo)體核心的側(cè)面的部分的厚度厚。
12.一種背光燈，其特征在于，具備權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體元件。
13.一種照明裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體元件。
14.一種顯示裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體元件的制造方法及半導(dǎo)體元件，提供能夠增大發(fā)光面積并且發(fā)光效率高的棒狀結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體元件的制造方法。該半導(dǎo)體元件的制造方法，因?yàn)椴粌H在n型的半導(dǎo)體核心(7)的前端面(7A)，也在側(cè)面(7B)形成p型的半導(dǎo)體層(10)，所以能夠增大pn結(jié)的面積，能夠增大發(fā)光面積，能夠提高發(fā)光效率。此外，因?yàn)槭褂糜|媒金屬(6)形成n型的半導(dǎo)體核心(7)，所以能夠加快n型的半導(dǎo)體核心(7)的生長速度。因此，能夠增長半導(dǎo)體核心(7)，能夠進(jìn)一步增大與n型的半導(dǎo)體核心(7)的長度成比例關(guān)系的發(fā)光面積。
文檔編號F21S8/00GK102227006SQ201010576708
公開日2011年10月26日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者小宮健治, 巖田浩, 柴田晃秀, 根岸哲, 森下敏, 高橋明 申請人:夏普株式會社