CN102074631B - 棒状结构发光元件、棒状结构发光元件的制造方法、背光灯、照明装置及显示装置 - Google Patents

棒状结构发光元件、棒状结构发光元件的制造方法、背光灯、照明装置及显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及棒状结构发光元件、棒状结构发光元件的制造方法、背光灯、照明装置及显示装置。为了容易连接电极，实现高发光效率，棒状结构发光元件具备：棒状的第1导电型的半导体核心；以及以覆盖上述半导体核心的方式形成的第2导电型的半导体层。上述半导体核心的一部分的外周面露出。

Description

棒状结构发光元件、棒状结构发光元件的制造方法、背光灯、照明装置及显示装置
技术领域
本发明涉及棒状结构发光元件、棒状结构发光元件的制造方法、背光灯、照明装置及显示装置。
背景技术
历来，作为棒状结构的发光元件，有以化合物半导体构成的棒状的核心部、和包围该核心部的化合物半导体构成的筒状的壳部形成了异质结构(Heterostructures)的纳米级尺寸的元件(例如，参照专利文献2008-235443号公报)。该发光元件的核心部自身成为活性层，从外周面注入的电子和空穴在核心部内再结合并进行发光。
在使用与上述发光元件同样的制造方法，制造具有n型半导体构成的核心部和p型半导体构成的壳部、且电子和空穴在核心部的外周面和壳部的内周面的pn结部中再结合并进行发光的棒状结构发光元件的情况下，由于核心部只有两端面露出，所以有核心部和电极的连接困难的问题。
此外，作为棒状结构发光元件的制造方法，在基板上部形成平坦的第1极性层之后，在第1极性层上形成与发光的活性层相当的纳米规模的多个杆(rod)，进而形成包含杆的第2极性层(例如，参照日本特开2006-332650号公报)。该棒状结构发光元件从作为活性层的多个杆放出光。
可是，因为上述棒状结构发光元件一起使用设置了纳米规模的多个杆的基板，所以在装入照明装置、显示装置时受到基板的制约，存在向装置的安装的自由度低的问题。
进而，具备上述棒状结构发光元件的发光装置，在基板上竖立设置了多个杆的状态下，大部分的光向侧方放射，被邻接的杆吸收，因此存在光的提取效率下降的问题。此外，在上述棒状结构发光元件中，由于多个杆在基板上竖立设置，所以存在散热效率差的问题。
发明内容
因此，本发明的课题在于提供一种能够以简单的结构而容易地实现电极连接的发光效率高的微细的棒状结构发光元件、以及棒状结构发光元件等的制造方法。
此外，本发明的课题在于，提供一种通过使用上述棒状结构发光元件而能够实现薄型化和轻量化、且发光效率高并省电的背光灯、照明装置、显示装置。
此外，本发明的课题在于提供一种向装置的安装自由度高的微细的棒状结构发光元件的制造方法、及具备该棒状结构发光元件的显示装置的制造方法。
此外，本发明的课题在于提供一种光的提取效率高且散热性好的发光装置。
此外，本发明的课题在于提供一种通过使用上述发光装置而发光效率高且省电的散热性好的背光灯、照明装置、显示装置。
本发明的第1方面的棒状结构发光元件，其特征在于，具备：
棒状的第1导电型的半导体核心；以及
以覆盖上述半导体核心的方式形成的第2导电型的半导体层，
上述半导体核心的一部分的外周面露出。
根据上述结构，以覆盖棒状的第1导电型的半导体核心的方式、并且以半导体核心的一部分的外周面露出的方式形成第2导电型的半导体层，由此即使是微米级尺寸、纳米级尺寸的微细的棒状结构发光元件，也能够将半导体核心的露出部分连接到一方的电极，将另一方的电极连接到覆盖半导体核心的半导体层的部分。在这样的棒状结构发光元件中，在半导体核心的露出部分连接一方的电极，在半导体层连接另一方的电极，以电子和空穴的再结合在半导体核心的外周面与半导体层的内周面的pn结部中发生的方式，在电极间流过电流，由此，从pn结部放出光。在该棒状结构发光元件中，通过从以半导体层覆盖的半导体核心的全周放出光，从而发光区域变大，因此发光效率高。因此，能够实现可以简单的结构容易地进行电极连接的发光效率高的微细的棒状结构发光元件。因为该棒状结构发光元件与基板不是一体，所以向装置的安装的自由度高。
在这里，微细的棒状结构发光元件，例如是直径1μm、长度10μm的微米级尺寸、直径或长度中的至少直径是不足1μm的纳米级尺寸的元件。此外，上述的棒状结构发光元件能够减少使用的半导体的量，能够实现使用了发光元件的装置的薄型化和轻量化，并且能够实现发光效率高且省电的背光灯、照明装置和显示装置等。
在一个实施方式中，上述半导体核心的一端侧的外周面露出。
在一个实施方式中，上述半导体核心的另一端侧的端面被上述半导体层覆盖。
在一个实施方式中，在上述半导体层中，与覆盖上述半导体核心的外周面的部分的径向的厚度相比，覆盖上述半导体核心的另一端侧的端面的部分的轴方向的厚度厚。
在一个实施方式中，上述半导体核心的露出区域的外周面，与被上述半导体层覆盖的区域的最外周面的延长面大致一致。
在一个实施方式中，在上述半导体核心和上述半导体层之间形成有量子阱层。
在一个实施方式中，
上述半导体核心的一端侧的外周面露出，
并且上述半导体核心的另一端侧的端面被上述半导体层覆盖，具备在上述半导体核心和上述半导体层之间形成的量子阱层，
在上述量子阱层中，与覆盖上述半导体核心的外周面的部分的径向的厚度相比，覆盖上述半导体核心的另一端侧的端面的部分的轴方向的厚度厚。
在一个实施方式中，以覆盖上述半导体层的方式形成有透明电极。
在一个实施方式中，
上述半导体核心由n型半导体构成，
并且上述半导体层由p型半导体构成，
上述透明电极以覆盖上述半导体层的大致整体的方式形成，
此外，在本发明的第2方面的棒状结构发光元件的制造方法中，其特征在于，具有：
触媒金属层形成工序，在第1导电型的基板上形成岛状的触媒金属层；
半导体核心形成工序，在形成有上述岛状的触媒金属层的上述基板上，通过从上述岛状的触媒金属层和上述基板的界面起使第1导电型的半导体结晶生长，从而形成棒状的第1导电型的半导体核心；
半导体层形成工序，在上述半导体核心的前端保持有上述岛状的触媒金属层的状态下，通过从上述半导体核心的外周面以及上述岛状的触媒金属层和上述半导体核心的界面起的结晶生长，从而形成覆盖上述半导体核心的表面的第2导电型的半导体层；
露出工序，使上述半导体核心的上述基板侧的外周面露出；以及
割断工序，将包含在上述露出工序中露出的露出部分的上述半导体核心，从上述基板割断。
在这里，“第1导电型的基板”既可以是由第1导电型的半导体构成的基板，也可以是在基底基板表面形成有第1导电型的半导体膜的基板。
根据上述结构，在第1导电型的基板上形成岛状的触媒金属层之后，在形成有岛状的触媒金属层的基板上，通过从岛状的触媒金属层和基板的界面起使第1导电型的半导体结晶生长，从而形成棒状等的第1导电型的半导体核心。之后，在上述半导体核心的前端保持有岛状的触媒金属层的状态下，通过从半导体核心的外周面以及岛状的触媒金属层和半导体核心的界面起的结晶生长，从而形成覆盖半导体核心的表面的第2导电型的半导体层。这时，因为与半导体核心的外周面相比，从触媒金属层和半导体核心的界面起的结晶生长被促进，所以在半导体层中，与覆盖半导体核心的外周面的部分的径向的厚度相比，覆盖半导体核心的另一端侧的端面的部分的轴方向的厚度变厚。
接着，在使上述半导体核心的基板侧的外周面露出之后，例如通过超声波使基板振动或使用切断工具，从基板割断包含露出部分的半导体核心。在这样从基板割断的棒状结构发光元件中，在半导体核心的露出部分连接一方的电极，在半导体层连接另一方的电极，以电子和空穴的再结合在半导体核心的外周面与半导体层的内周面的pn结部中发生的方式，在电极间流过电流，由此，从pn结部放出光。
在不除去上述岛状的触媒金属层而在半导体核心的前端保持有岛状的触媒金属层的状态下，通过以覆盖半导体核心的表面的方式形成第2导电型的半导体层，从而通过触媒金属层促进结晶生长，因此能够容易地形成与覆盖半导体核心的外周面的部分的径向的厚度相比，覆盖半导体核心的另一端侧的端面的部分的轴方向的厚度厚的半导体层。
这样，能够制造向装置的安装自由度高的微细的棒状结构发光元件。
在这里，微细的棒状结构发光元件，例如是直径1μm、长度10μm的微米级尺寸、直径或长度中的至少直径是不足1μm的纳米级尺寸的元件。此外，上述棒状结构发光元件能够减少使用的半导体的量，能够实现使用了发光元件的装置的薄型化和轻量化，并且通过从被半导体层覆盖的半导体核心的全周放出光，发光区域变宽，因此能够实现发光效率高且省电的背光灯、照明装置以及显示装置等。
此外，在本发明的第3方面的棒状结构发光元件的制造方法中，其特征在于，具有：
触媒金属层形成工序，在第1导电型的基板上形成岛状的触媒金属层；
半导体核心形成工序，在形成有上述岛状的触媒金属层的上述基板上，通过从上述岛状的触媒金属层和上述基板的界面起使第1导电型的半导体结晶生长，从而形成棒状的第1导电型的半导体核心；
量子阱层形成工序，在上述半导体核心的前端保持有上述岛状的触媒金属层的状态下，通过从上述半导体核心的外周面以及上述岛状的触媒金属层和上述半导体核心的界面起的结晶生长，从而形成覆盖上述半导体核心的表面的量子阱层；
半导体层形成工序，形成覆盖上述量子阱层的表面的第2导电型的半导体层；露出工序，使上述半导体核心的上述基板侧的外周面露出；以及
割断工序，将包含在上述露出工序中露出的露出部分的上述半导体核心，从上述基板割断。
根据上述结构，在第1导电型的基板上形成岛状的触媒金属层之后，在形成有岛状的触媒金属层的基板上，通过从岛状的触媒金属层和基板的界面起使第1导电型的半导体结晶生长，从而形成棒状等的第1导电型的半导体核心。之后，在上述半导体核心的前端保持有岛状的触媒金属层的状态下，通过从半导体核心的外周面以及岛状的触媒金属层和半导体核心的界面起的结晶生长，从而形成覆盖半导体核心的表面的量子阱层。这时，因为与半导体核心的外周面相比，从触媒金属层和半导体核心的界面起的结晶生长被促进，所以在量子阱层中，与覆盖半导体核心的外周面的部分的径向的厚度相比，覆盖半导体核心的另一端侧的端面的部分的轴方向的厚度变厚。
接着，形成覆盖上述量子阱层的表面的第2导电型的半导体层，使半导体核心的基板侧的外周面露出。在使上述半导体核心的基板侧的外周面露出之后，例如通过超声波使基板振动或使用切断工具，从基板割断包含露出部分的半导体核心。在这样从基板割断的棒状结构发光元件中，在半导体核心的露出部分连接一方的电极，在半导体层连接另一方的电极，以电子和空穴的再结合在半导体核心的外周面与半导体层的内周面的pn结部中发生的方式，在电极间流过电流，由此，从pn结部放出光。
在不除去上述岛状的触媒金属层而在半导体核心的前端保持有岛状的触媒金属层的状态下，通过以覆盖半导体核心的表面的方式形成量子阱层，从而通过触媒金属层促进结晶生长，因此能够容易地形成与覆盖半导体核心的外周面的部分的径向的厚度相比，覆盖半导体核心的另一端侧的端面的部分的轴方向的厚度厚的量子阱层。
这样，通过上述第2和第3方面的制造方法，能够制造向装置的安装的自由度高的微细的棒状结构发光元件。在这里，微细的棒状结构发光元件，例如是直径1μm、长度10μm的微米级尺寸、直径或长度中的至少直径是不足1μm的纳米级尺寸的元件。此外，上述棒状结构发光元件能够减少使用的半导体的量，能够实现使用了发光元件的装置的薄型化和轻量化，并且通过从被半导体层覆盖的半导体核心的全周放出光，发光区域变宽，因此能够实现发光效率高且省电的背光灯、照明装置以及显示装置等。
本发明的第4方面的棒状结构发光元件，其特征在于，具备：
棒状的第1导电型的半导体核心；
保护层，覆盖上述半导体核心的一方的端面；以及
第2导电型的半导体层，以不对被上述保护层覆盖的上述半导体核心的部分的相反侧的部分覆盖而将其作为露出部分的方式，覆盖上述半导体核心的上述露出部分以外的部分的外周面，
上述保护层由比上述半导体层电阻大的材料构成。
根据上述结构，通过保护层覆盖棒状的第1导电型的半导体核心的一方的端面，并且以不对被保护层覆盖的半导体核心的部分的相反侧的部分覆盖而将其作为露出部分的方式，通过第2导电型的半导体层对半导体核心的露出部分以外的部分的外周面进行覆盖，由此，即使是微米级尺寸、纳米级尺寸的微细的棒状结构发光元件，也能够将半导体核心的露出部分连接于一方的电极，在覆盖半导体核心的半导体层的部分连接另一方的电极。在这样的棒状结构发光元件中，在半导体核心的露出部分连接一方的电极，在半导体层连接另一方的电极，以电子和空穴的再结合在半导体核心的外周面与半导体层的内周面的界面(pn结部)中发生的方式，在电极间流过电流，由此，从半导体核心的外周面和半导体层的内周面的界面(pn结部)放出光。在该棒状结构发光元件中，通过从以半导体层覆盖的半导体核心的侧面整体放出光，从而发光区域变大，因此发光效率高。再有，也可以在半导体核心的外周面和半导体层的内周面之间设置量子阱层。
进而，通过由比半导体层电阻大的材料构成的保护层覆盖半导体核心的一方的端面，从而在连接于半导体核心的保护层侧的电极和半导体核心之间不经由保护层流过电流，另一方面，经由比保护层电阻低的半导体层，在电极和半导体核心的外周面侧之间流过电流。由此，抑制向上述半导体核心的设置了保护层的一侧的端面的电流集中，发光不会集中于该半导体核心的端面，从半导体核心的侧面的光的提取效率提高。
因此，能够实现可以简单的结构容易地进行电极连接的发光效率高的微细的棒状结构发光元件。因为该棒状结构发光元件与基板不是一体，所以向装置的安装的自由度高。
在一个实施方式中，除了上述露出部分之外的上述半导体核心的外周面和上述保护层的外周面，被连续的上述半导体层覆盖。
在一个实施方式中，上述保护层由绝缘性材料构成。
在一个实施方式中，上述保护层由本征半导体构成。
在一个实施方式中，上述保护层由第1导电型的半导体构成。
在一个实施方式中，上述保护层由第2导电型的半导体构成。
在一个实施方式中，在上述半导体核心的端面和上述保护层之间形成有量子阱层。
在一个实施方式中，在上述半导体核心的外周面和上述半导体层之间形成有量子阱层。
在一个实施方式中，除了上述露出部分之外的上述半导体核心的外周面和上述保护层的外周面，被连续的上述量子阱层覆盖。
在一个实施方式中，以覆盖上述半导体层的方式，形成有比上述半导体层电阻低的导电层。
在一个实施方式中，在上述半导体核心的一端侧的上述露出部分连接有第1电极，在上述半导体核心的设置有上述保护层的另一端侧在上述半导体层连接有第2电极。
在一个实施方式中，在上述半导体核心的一端侧的上述露出部分连接有第1电极，在上述半导体核心的设置有上述保护层的另一端侧，在上述半导体层或上述导电层的至少上述导电层连接有第2电极。
在一个实施方式中，上述半导体核心的直径是500nm以上且100μm以下。
此外，在本发明的第5方面的发光装置中，其特征在于，具备：
上述任一种的棒状结构发光元件；以及
基板，以上述棒状结构发光元件的长尺寸方向与安装面平行的方式，安装有上述棒状结构发光元件，
在上述基板上空开规定的间隔形成电极，
在上述基板上的一方的上述电极，连接上述棒状结构发光元件的上述半导体核心的一端侧的上述露出部分，并且在上述基板上的另一方的上述电极，连接有上述半导体核心的设置了上述保护层的另一端侧的上述半导体层。
根据上述结构，在以长尺寸方向与安装面平行的方式安装在基板的棒状结构发光元件中，因为半导体层的外周面与基板的安装面接触，所以在棒状结构发光元件中产生的热能够从半导体层高效率地散热到基板。因此，能够实现发光效率高且散热性良好的发光装置。此外，在上述发光装置中，因为在基板上将棒状结构发光元件横躺下而配置，所以能够使包含基板的厚度变薄。在上述发光装置中，通过使用例如直径1μm长度10μm的微米级尺寸、直径或长度中的至少直径是不足1μm的纳米级尺寸的微细的棒状结构发光元件，能够减少使用的半导体的量，能够使用该发光装置实现能够薄型化和轻量化的背光灯、照明装置以及显示装置等。
此外，在本发明的第6方面的发光装置中，其特征在于，具备：
上述棒状结构发光元件，以覆盖上述半导体层的方式，形成有比上述半导体层电阻低的导电层；以及
基板，以上述棒状结构发光元件的长尺寸方向与安装面平行的方式，安装有上述棒状结构发光元件
在上述基板上空开规定的间隔形成电极，
在上述基板上的一方的上述电极，连接有上述棒状结构发光元件的上述半导体核心的一端侧的上述露出部分，
并且在上述基板上的另一方的上述电极，连接有上述半导体核心的设置有上述保护层的另一端侧的上述导电层。
根据上述结构，在以长尺寸方向与安装面平行的方式安装在基板的棒状结构发光元件中，因为导电层的外周面与基板的安装面接触，所以在棒状结构发光元件中产生的热能够从导电层高效率地散热到基板。因此，能够实现发光效率高且散热性良好的发光装置。此外，在上述发光装置中，因为在基板上将棒状结构发光元件横躺下而配置，所以能够使包含基板的厚度变薄。在上述发光装置中，通过使用例如直径1μm长度10μm的微米级尺寸、直径或长度中的至少直径是不足1μm的纳米级尺寸的微细的棒状结构发光元件，能够减少使用的半导体的量，能够使用该发光装置实现能够薄型化和轻量化的背光灯、照明装置以及显示装置等。
在一个实施方式中，在上述棒状结构发光元件的上述导电层上、且上述基板侧，形成有比上述半导体层电阻低的第2导电层。
在一个实施方式中，在上述基板上的上述电极间、且上述棒状结构发光元件的下侧，形成有金属部。
在一个实施方式中，上述金属部按上述棒状结构发光元件的每一个在上述基板上形成，相互邻接的上述棒状结构发光元件的上述金属部被电绝缘。
此外，本发明的第7方面的发光装置的制造方法是具备上述任一种棒状结构发光元件的发光装置的制造方法，其特征在于，具备：
基板制作工序，制作形成有将分别被赋予独立的电位的至少2个电极作为单位的排列区域的绝缘性基板；
涂敷工序，在上述绝缘性基板上涂敷包含纳米级尺寸或微米级尺寸的上述棒状结构发光元件的液体；以及
排列工序，对上述至少2个电极分别施加上述独立的电压，使上述棒状结构发光元件排列在通过上述至少2个电极规定的位置。
根据上述结构，制作形成有将分别被赋予了独立的电位的至少2个电极作为单位的排列区域的绝缘性基板，在该绝缘性基板上涂敷包含纳米级尺寸或微米级尺寸的上述棒状结构发光元件的液体。之后，对上述至少2个电极分别施加独立的电压，使微细的棒状结构发光元件排列在通过上述至少2个电极规定的位置由此，能够将上述棒状结构发光元件容易地排列在规定的基板上。
此外，在上述发光装置的制造方法中，通过仅使用微细的棒状结构发光元件，能够减少使用的半导体的量，能够制造可实现薄型化和轻量化的发光装置。此外，在上述棒状结构发光元件中，通过从以半导体层覆盖的半导体核心的侧面整体放出光，从而发光区域扩展，因此能够实现发光效率高且省电的发光装置。
本发明的第8方面的棒状结构发光元件，其特征在于，具备：
棒状的第1导电型的半导体核心；
第2导电型的半导体层，以不覆盖上述半导体核心的一端侧的部分而将其作为露出部分的方式，覆盖上述半导体核心的上述露出部分以外的部分，
在上述半导体核心的没有被上述半导体层覆盖的上述露出部分的外周面、和上述半导体核心的被上述半导体层覆盖的被覆部分的外周面之间，设置有阶梯差部。
根据上述结构，以不覆盖棒状的第1导电型的半导体核心的一端侧的部分而将其作为露出部分的方式，通过第2导电型的半导体层对半导体核心的露出部分以外的被覆部分进行覆盖，由此，即使是微米级尺寸、纳米级尺寸的微细的棒状结构发光元件，也能够将半导体核心的露出部分连接于一方的电极，在对半导体核心的被覆部分进行覆盖的半导体层连接另一方的电极。在这样的棒状结构发光元件中，在半导体核心的露出部分连接一方的电极，在半导体层连接另一方的电极，以电子和空穴的再结合在半导体核心的外周面与半导体层的内周面的界面(pn结部)中发生的方式，在电极间流过电流，由此，从半导体核心的外周面和半导体层的内周面的界面(pn结部)放出光。在该棒状结构发光元件中，通过从以半导体层覆盖的半导体核心的侧面整体放出光，从而发光区域变大，因此发光效率高。再有，也可以在半导体核心的外周面和半导体层的内周面之间设置量子阱层。
因此，能够实现可以简单的结构容易地进行电极连接的发光效率高的微细的棒状结构发光元件。因为该棒状结构发光元件与基板不是一体，所以向装置的安装的自由度高。
进而，通过在上述半导体核心的没有被半导体层覆盖的露出部分的外周面、和半导体核心的被半导体层覆盖的被覆部分的外周面之间，设置阶梯差部，从而与半导体核心的露出部分的外周面与被覆部分的外周面一致而没有阶梯差的情况相比，通过在半导体核心的露出部分和半导体层的边界形成的阶梯差部，半导体层的端面的位置被决定，能够在制造时抑制边界位置的偏差。在这里，上述半导体核心的露出部分与被覆部分相比是小直径也可，是大直径也可。此外，通过上述阶梯差部，能够使半导体核心的露出部分的外周面与半导体层的距离较远，因此在将电极连接于半导体核心的露出部分的情况下，能够抑制在电极和半导体层之间的短路、漏电流的产生。此外，因为从在上述半导体核心的露出部分的外周面和被覆部分的外周面的边界形成的阶梯差部容易向外部提取光，所以光的提取效率提高。进而，因为与上述半导体核心的被覆部分相比，露出部分的直径大，所以与连接于半导体核心的露出部分的电极的接触面变大，因此能够降低接触电阻。
在这里，微细的棒状结构发光元件，例如是直径1μm、长度10μm的微米级尺寸、直径或长度中的至少直径是不足1μm的纳米级尺寸的元件。此外，上述的棒状结构发光元件能够减少使用的半导体的量，能够实现使用了发光元件的装置的薄型化和轻量化，并且能够实现发光效率高且省电的发光装置、背光灯、照明装置和显示装置等。
在一个实施方式中，与上述半导体核心的上述被覆部分的正交于长尺寸方向的剖面的外周长相比，上述半导体核心的上述露出部分的正交于长尺寸方向的剖面的外周长短。
在一个实施方式中，上述半导体核心的上述被覆部分的正交于长尺寸方向的剖面是多角形状。
在一个实施方式中，上述半导体核心的上述露出部分的正交于长尺寸方向的剖面的形状，与上述半导体核心的上述被覆部分的正交于长尺寸方向的剖面的形状不同。
在一个实施方式中，上述半导体核心的上述露出部分的正交于长尺寸方向的剖面是大致圆形状。
在一个实施方式中，上述棒状结构该发光元件具备：绝缘层，以覆盖上述半导体核心的上述阶梯差部和该阶梯差部侧的上述半导体层的端面的方式、且以覆盖上述半导体核心的上述露出部分的上述阶梯差部侧的方式形成。
在一个实施方式中，上述棒状结构发光元件具备：导电层，以覆盖上述半导体层的方式形成，由比上述半导体层电阻低的材料构成。
在一个实施方式中，上述棒状结构发光元件具备：量子阱层，在上述半导体核心和上述半导体层之间形成。
在一个实施方式中，上述棒状结构发光元件具备：保护层，以覆盖上述半导体核心的上述露出部分的相反侧的端面的方式形成，上述保护层由比上述半导体层电阻大的材料构成。
在一个实施方式中，上述半导体核心的直径是500nm以上且100μm以下。
此外，在本发明的第9方面的发光装置中，其特征在于，具备：
上述任一种的棒状结构发光元件；以及
基板，以上述棒状结构发光元件的长尺寸方向与安装面平行的方式，安装有上述棒状结构发光元件，
在上述基板上空开规定的间隔形成电极，
在上述基板上的一方的上述电极，连接上述棒状结构发光元件的上述半导体核心的一端侧的上述露出部分，并且在上述基板上的另一方的上述电极，连接有上述半导体核心的另一端侧的上述半导体层。
根据上述结构，在以长尺寸方向与安装面平行的方式安装在基板的棒状结构发光元件中，因为半导体层的外周面与基板的安装面接触，所以在棒状结构发光元件中产生的热能够从半导体层高效率地散热到基板。因此，能够实现发光效率高且散热性良好的发光装置。此外，在上述发光装置中，因为在基板上将棒状结构发光元件横躺下而配置，所以能够使包含基板的厚度变薄。在上述发光装置中，通过使用例如直径1μm长度10μm的微米级尺寸、直径或长度中的至少直径是不足1μm的纳米级尺寸的微细的棒状结构发光元件，能够减少使用的半导体的量，能够使用该发光装置实现能够薄型化和轻量化的背光灯、照明装置以及显示装置等。
此外，在本发明的第10方面的发光装置中，其特征在于，具备：
棒状结构发光元件，其具备以覆盖上述半导体层的方式形成的导电层；以及
基板，以上述棒状结构发光元件的长尺寸方向与安装面平行的方式，安装有上述棒状结构发光元件，
在上述基板上空开规定的间隔形成电极，
在上述基板上的一方的上述电极，连接上述棒状结构发光元件的上述半导体核心的一端侧的上述露出部分，并且在上述基板上的另一方的上述电极，连接有上述半导体核心的另一端侧的上述导电层。
根据上述实施方式，在以长尺寸方向与安装面平行的方式安装在基板的棒状结构发光元件中，因为导电层的外周面与基板的安装面接触，所以在棒状结构发光元件中产生的热能够从导电层高效率地散热到基板。因此，能够实现发光效率高且散热性良好的发光装置。此外，在上述发光装置中，因为在基板上将棒状结构发光元件横躺下而配置，所以能够使包含基板的厚度变薄。在上述发光装置中，通过使用例如直径1μm长度10μm的微米级尺寸、直径或长度中的至少直径是不足1μm的纳米级尺寸的微细的棒状结构发光元件，能够减少使用的半导体的量，能够使用该发光装置实现能够薄型化和轻量化的背光灯、照明装置以及显示装置等。
在一个实施方式中，上述发光装置具备：第2导电层，在上述棒状结构发光元件的上述导电层上、且上述基板侧形成，由比上述半导体层电阻低的材料构成。
在一个实施方式中，上述发光装置具备：金属部，在上述基板上的上述电极间、且上述棒状结构发光元件的下侧形成。
在一个实施方式中，上述金属部按上述棒状结构发光元件的每一个在上述基板上形成，相互邻接的上述棒状结构发光元件的上述金属部被电绝缘。
此外，本发明的第11方面的发光装置的制造方法
是具备上述任一种棒状结构发光元件的发光装置的制造方法，其特征在于，具备：
基板制作工序，制作形成有将被分别赋予了独立的电位的至少2个电极作为单位的排列区域的绝缘性基板；
涂敷工序，在上述绝缘性基板上涂敷包含纳米级尺寸或微米级尺寸的上述棒状结构发光元件的液体；以及
排列工序，对上述至少2个电极分别施加上述独立的电压，使上述棒状结构发光元件排列在通过上述至少2个电极规定的位置。
根据上述结构，制作形成有将分别被赋予了独立的电位的至少2个电极作为单位的排列区域的绝缘性基板，在该绝缘性基板上涂敷包含纳米级尺寸或微米级尺寸的上述棒状结构发光元件的液体。之后，对上述至少2个电极分别施加独立的电压，使微细的棒状结构发光元件排列在通过上述至少2个电极规定的位置由此，能够将上述棒状结构发光元件容易地排列在规定的基板上。
此外，在上述发光装置的制造方法中，通过仅使用微细的棒状结构发光元件，能够减少使用的半导体的量，能够制造可实现薄型化和轻量化的发光装置。此外，在上述棒状结构发光元件中，通过从以半导体层覆盖的半导体核心的侧面整体放出光，从而发光区域扩展，因此能够实现发光效率高且省电的发光装置。
此外，本发明的第12方面的背光灯的特征在于，具备：上述第1、第4、第8方面的任一种的棒状结构发光元件。
根据上述结构，通过使用上述棒状结构发光元件，能够实现可薄型化和轻量化、且发光效率高并省电的背光灯。
此外，本发明的第13方面的照明装置的特征在于，具备：上述第1、第4、第8方面的任一种的棒状结构发光元件。
根据上述结构，通过使用上述棒状结构发光元件，能够实现可
薄型化和轻量化、且发光效率高并省电的照明装置。
此外，本发明的第14方面的显示装置的特征在于，具备：上述第1、第4、第8方面的任一种的棒状结构发光元件。
根据上述结构，通过使用上述棒状结构发光元件，能够实现可薄型化和轻量化、且发光效率高并省电的显示装置。
此外，本发明的第15方面的棒状结构发光元件的制造方法的特征在于，具有：
半导体核心形成工序，在基板上形成棒状的第1导电型的半导体核心；
半导体层形成工序，形成覆盖上述半导体核心的表面的筒状的第2导电型的半导体层；
割断工序，将具有在上述半导体层形成工序中形成的上述筒状的第2导电型的半导体层的上述半导体核心，从上述基板割断；以及
露出工序，在上述半导体层形成工序后且上述割断工序前，或在上述割断工序后，使上述半导体核心的外周面的一部分露出。
根据上述结构，在基板上形成棒状的第1导电型的半导体核心之后，以覆盖半导体核心的表面的方式形成筒状的第2导电型的半导体层。在这里，与半导体核心的与基板相反侧的端面被半导体层覆盖也可，露出也可。接着，在使上述半导体核心的外周面的一部分露出之后，例如通过超声波使基板振动或使用切断工具，从基板割断包含露出部分的半导体核心。或者，在例如通过超声波使基板振动或使用切断工具，从基板割断具有半导体层的半导体核心之后，使半导体核心的外周面的一部分露出。在这样从基板割断的棒状结构发光元件中，在半导体核心的露出部分连接一方的电极，在半导体层连接另一方的电极，以电子和空穴的再结合在半导体核心的外周面与半导体层的内周面的pn结部中发生的方式，在电极间流过电流，由此，从pn结部放出光。这样，能够制造向装置的安装自由度高的微细的棒状结构发光元件。在这里，微细的棒状结构发光元件，例如是直径1μm、长度10μm的微米级尺寸、直径或长度中的至少直径是不足1μm的纳米级尺寸的元件。此外，上述棒状结构发光元件能够减少使用的半导体的量，能够实现使用了发光元件的装置的薄型化和轻量化，并且通过从被半导体层覆盖的半导体核心的全周放出光，发光区域变宽，因此能够实现发光效率高且省电的背光灯、照明装置以及显示装置等。
在一个实施方式中，在上述半导体层形成工序中，在通过阻碍上述第2导电型的半导体层的形成的物质覆盖上述半导体核心的外周面的一部分的状态下，形成覆盖上述半导体核心的表面的筒状的上述第2导电型的半导体层，在上述露出工序中，通过除去阻碍上述第2导电型的半导体层的形成的物质，从而使上述半导体核心的外周面的一部分露出。
在一个实施方式中，上述基板由上述第1导电型的半导体构成，上述露出工序在上述半导体层形成工序之后且上述割断工序之前，通过对上述第2导电型的半导体层中的除了覆盖上述半导体核心的表面的部分之外的区域、以及与该区域对应的上述基板的上侧区域的厚度方向的一部分进行蚀刻并除去，从而使上述半导体核心的外周面的一部分露出。
在一个实施方式中，在上述露出工序中，在通过上述割断工序从上述基板割断了的具有上述第2导电型的半导体层的上述半导体核心排列在绝缘性基板上的预先设定的位置的状态下，使具有上述第2导电型的半导体层的上述半导体核心的外周面的一部分露出。
在一个实施方式中，在上述露出工序中，使上述半导体核心的上述基板侧的外周面露出，并且在上述半导体形成工序中，通过上述半导体层覆盖上述半导体核心的与上述基板相反一侧的端面。
在一个实施方式中，在上述割断工序中，使用超声波从上述基板割断被上述半导体层覆盖的上述半导体核心。
在一个实施方式中，在上述割断工序中，使用切断工具将上述半导体核心从上述基板机械地割断。
在一个实施方式中，上述半导体核心和上述半导体层由将GaN作为母材的半导体构成，在上述露出工序中使用干法蚀刻。
在一个实施方式中，在上述露出工序中，以与上述半导体层的外周面没有阶梯差而连续的方式使上述半导体核心的外周面露出。
在一个实施方式中，在上述露出工序中，上述半导体核心的被上述半导体层覆盖的区域的外周面和上述半导体核心的露出区域的外周面连续。
此外，此外，在本发明的第16方面的发光装置的制造方法中，
是具备通过上述任一个棒状结构发光元件的制造方法制造的棒状结构发光元件的显示装置的制造方法，其特征在于，具备：
基板制作工序，制作形成有将被分别赋予了独立的电位的至少2个电极作为单位的排列区域的绝缘性基板；
涂敷工序，在上述绝缘性基板上涂敷包含纳米级尺寸或微米级尺寸的上述棒状结构发光元件的液体；以及
排列工序，对上述至少2个电极分别施加上述独立的电压，使上述棒状结构发光元件排列在通过上述至少2个电极规定的位置。
根据上述结构，制作形成有将分别被赋予了独立的电位的至少2个电极作为单位的排列区域的绝缘性基板，在该绝缘性基板上涂敷包含纳米级尺寸或微米级尺寸的上述棒状结构发光元件的液体。之后，对上述至少2个电极分别施加独立的电压，使微细的棒状结构发光元件排列在通过上述至少2个电极规定的位置。由此，能够将上述棒状结构发光元件容易地排列在规定的基板上。
此外，在上述显示装置的制造方法中，通过仅使用微细的棒状结构发光元件，能够减少使用的半导体的量，能够制造可实现薄型化和轻量化的显示装置。此外，在上述棒状结构发光元件中，通过从以半导体层覆盖的半导体核心的全周放出光，从而发光区域扩展，因此能够实现发光效率高且省电的显示装置。
本发明的第17方面的棒状结构发光元件的制造方法的特征在于，具有：
绝缘体形成工序，在基板上形成具有贯通孔的绝缘体；
半导体核心形成工序，在与上述贯通孔重叠的上述基板的表面上，以从上述贯通孔突出的方式形成棒状的第1导电型的半导体核心；
半导体层形成工序，以覆盖从上述贯通孔突出的上述半导体核心的方式，形成第2导电型的半导体层；
绝缘体蚀刻工序，在上述半导体核心的没有被上述半导体层覆盖的外周面中，至少在上述半导体核心的被上述半导体层覆盖的外周面的附近的部分上，以上述绝缘体的一部分残留的方式，对上述绝缘体进行蚀刻；以及
割断工序，将具有上述半导体核心、上述半导体层、以及在上述绝缘体蚀刻工序中在上述基板上残留的上述绝缘体的一部分的棒状结构发光元件，从上述基板割断。
在这里，第1导电型意味着P型或N型。此外，第2导电型在第1导电型是P型的情况下意味着N型，在是N型的情况下意味着P型。
根据上述结构，在上述基板上形成了具有贯通孔的绝缘体之后，在从该贯通孔露出的基板的表面上，以从贯通孔突出的方式形成棒状的第1导电型的半导体核心。
接着，以覆盖从上述贯通孔突出的半导体核心的方式形成第2导电型的半导体层，并且在半导体核心的没有被半导体层覆盖的外周面中，至少在半导体核心的被半导体层覆盖的外周面的附近的部分上，以绝缘体的一部分残留的方式，对绝缘体进行蚀刻。由此，能够以上述第2导电型的半导体层覆盖半导体核心的一端侧(基板侧的相反侧)，另一方面，以绝缘体的一部分覆盖半导体核心的另一端侧(基板侧)的至少上述部分。
接着，将具有上述半导体核心、上述半导体层、以及在基板上残留的绝缘体的一部分的棒状结构发光元件，例如通过超声波使基板振动或使用切断工具从基板割断。
像这样，通过从上述基板割断棒状结构发光元件，从而向棒状结构发光元件的装置的安装的自由度变高，因此能够制造向装置的安装的自由度高的微细的棒状结构发光元件。
在这里，微细的棒状结构发光元件例如直径在10nm到5μm的范围内，长度在100nm到200μm的范围内的尺寸，更优选是直径在100nm到2μm的范围内，长度在1μm到50μm的范围内的尺寸的元件。
此外，在重叠于上述贯通孔的基板的表面上，以从贯通孔突出的方式形成棒状的第1导电型的半导体核心，因此能够使半导体核心的粗细一样。
此外，上述基板与微细的棒状结构发光元件割断，因此在棒状结构发光元件的发光时不使用也可。因此，在上述棒状结构发光元件的发光时使用的基板的选择项增加，能够提高要安装棒状结构发光元件的装置的形式的自由度。
此外，在从上述基板割断棒状结构该发光元件时，在第2导电型的半导体层覆盖的区域和没有被第2导电型的半导体层覆盖的区域的边界(不希望的地方)中半导体核心容易折断，但通过在半导体核心上残留的绝缘体而被加强。因此，能够从希望的地方、即半导体核心的根部，容易地切取棒状结构发光元件。因此，即使制造多个上述棒状结构发光元件，也能够使多个棒状结构发光元件的长度一样。
此外，为了形成上述棒状结构发光元件而使用的基板，在割断棒状结构发光元件之后，在棒状结构发光元件的制造中能够再利用，因此能够降低成本。
此外，因为上述棒状结构发光元件微细，能够减少使用的半导体的量，所以能够实现要安装棒状结构发光元件的装置的薄型化和轻量化，能够降低向环境的负担。
此外，通过上述制造方法，将在半导体核心的上述另一端侧中没有被半导体层覆盖的外周面中的、至少在半导体核心的上述一端侧被半导体层覆盖的外周面附近的部分，能够以绝缘体覆盖。而且，在上述半导体核心的另一端侧中没有被绝缘体覆盖的部分连接第1导电侧的电极，在半导体层连接第2导电侧的电极，当在电极间流过电流时，棒状结构发光元件发光。
此外，通过上述的制造方法，能够以第2导电型的半导体层覆盖半导体核心的一端侧，所以能够增大发光区域，增加发光量，并且能够提高发光效率。
此外，通过上述制造方法，将在半导体核心的上述另一端侧中没有被半导体层覆盖的外周面中的、至少在半导体核心的上述一端侧被半导体层覆盖的外周面附近的部分，能够以绝缘体覆盖，因此能够防止低1导电侧的电极和第2导电侧的电极短路。
本发明的第18方面的棒状结构发光元件的制造方法的特征在于，具有：
基底层形成工序，在基板上形成由第1导电型的半导体构成的基底层；
绝缘体形成工序，在上述基底层上形成具有贯通孔的绝缘体；
半导体核心形成工序，在与上述贯通孔重叠的上述基底层的表面上，以从上述贯通孔突出的方式形成棒状的第1导电型的半导体核心；
半导体层形成工序，以覆盖从上述贯通孔突出的上述半导体核心的方式，形成第2导电型的半导体层；
蚀刻工序，在上述半导体核心的没有被上述半导体层覆盖的外周面中，至少在上述半导体核心的被上述半导体层覆盖的外周面附近的部分上，以上述绝缘体的一部分残留的方式、且以与上述半导体核心的上述基板侧的端部连接的上述基底层的一部分残留的方式，对上述绝缘体和上述基底层进行蚀刻；以及
割断工序，将具有上述半导体核心、上述半导体层、在上述蚀刻工序在上述基板上残留的上述绝缘体的一部分、以及在上述蚀刻工序中在上述基板上残留的上述基底层的一部分的棒状结构发光元件，从上述基板割断。
在这里，第1导电型意味着P型或N型。此外，第2导电型在第1导电型是P型的情况下意味着N型，在是N型的情况下意味着P型。
根据上述结构，在上述基板上形成第1导电型的半导体构成的基底层，进而在基底层上，形成具有贯通孔的绝缘体，之后在从该贯通孔露出的基底层的表面上，以从贯通孔突出的方式形成棒状的第1导电型的半导体核心。
接着，以覆盖从上述贯通孔突出的半导体核心的方式形成第2导电型的半导体层，并且在半导体核心的没有被半导体层覆盖的外周面中，至少在半导体核心的被半导体层覆盖的外周面的附近的部分上，以绝缘体的一部分残留的方式，并且以与半导体核心的基板侧的端部连接的基底层的一部分残留的方式，对绝缘体和基底层进行蚀刻。由此，能够以上述第2导电型的半导体层覆盖半导体核心的一端侧(基板侧的相反侧)，另一方面，以绝缘体的一部分覆盖半导体核心的另一端侧(基板侧)的至少上述部分。此外，也能够使上述基底层的一部分的外周面露出。
接着，将具有上述半导体核心、半导体层、在基板上残留的绝缘体的一部分、以及在基板上残留的基底层的一部分的棒状结构发光元件，例如通过超声波使基板振动或使用切断工具从基板割断。由此，能够使上述基底层的半导体核心侧的相反侧的轴方向的端面(与基板接触的端面)露出。
像这样，通过从上述基板割断棒状结构发光元件，从而向棒状结构发光元件的装置的安装的自由度变高，因此能够制造向装置的安装的自由度高的微细的棒状结构发光元件。
在这里，微细的棒状结构发光元件例如直径在10nm到5μm的范围内，长度在100nm到200μm的范围内的尺寸，更优选是直径在100nm到2μm的范围内，长度在1μm到50μm的范围内的尺寸的元件。
此外，在重叠于上述贯通孔的基板的表面上，以从贯通孔突出的方式形成棒状的第1导电型的半导体核心，因此能够使半导体核心的粗细一样。
此外，上述基板与微细的棒状结构发光元件割断，因此在棒状结构发光元件的发光时不使用也可。因此，在上述棒状结构发光元件的发光时使用的基板的选择项增加，能够提高要安装棒状结构发光元件的装置的形式的自由度。
此外，在从上述基板割断棒状结构该发光元件时，在第2导电型的半导体层覆盖的区域和没有被第2导电型的半导体层覆盖的区域的边界(不希望的地方)中半导体核心容易折断，但通过在半导体核心上残留的绝缘体而被加强。因此，能够从希望的地方、即半导体核心的根部，容易地切取棒状结构发光元件。因此，即使制造多个上述棒状结构发光元件，也能够使多个棒状结构发光元件的长度一样。
此外，为了形成上述棒状结构发光元件而使用的基板，在割断棒状结构发光元件之后，在棒状结构发光元件的制造中能够再利用，因此能够降低成本。
此外，因为上述棒状结构发光元件微细，能够减少使用的半导体的量，所以能够实现要安装棒状结构发光元件的装置的薄型化和轻量化，能够降低向环境的负担。
此外，通过上述制造方法，能够使基底层的的半导体核心侧相反侧的轴方向的端面、和基底层的周面露出。在该端面和周面的至少一方连接第1导电侧的电极，在半导体层连接第2导电侧的电极，当电流在电极间流过时，棒状结构发光元件发光。
此外，通过上述的制造方法，能够以第2导电型的半导体层覆盖半导体核心的一端侧，所以能够增大发光区域，增加发光量，并且能够提高发光效率。
此外，通过上述制造方法，将在半导体核心的上述另一端侧中没有被半导体层覆盖的外周面中的、至少在半导体核心的上述一端侧被半导体层覆盖的外周面附近的部分，能够以绝缘体覆盖，
因此能够防止低1导电侧的电极与第2导电侧的电极短路。
在一个实施方式中，在上述半导体核心和上述半导体层之间形成量子阱层。
本发明的第19方面的棒状结构发光元件，其特征在于，具备：
棒状的第1导电型的半导体核心；
第2导电型的半导体层，覆盖上述半导体核心的一端侧；以及
绝缘体，在上述半导体核心的没有被上述半导体层覆盖的外周面中，至少对上述半导体核心的被上述半导体层覆盖的外周面附近的部分进行覆盖。
在这里，第1导电型意味着P型或N型。此外，第2导电型在第1导电型是P型的情况下意味着N型，在是N型的情况下意味着P型。
根据上述结构，因为具备：棒状的第1导电型的半导体核心、覆盖半导体核心的一端的第2导电型的半导体层、以及在半导体核心的没有被半导体层覆盖的外周面中至少对半导体核心的被半导体层覆盖的外周面附近的部分进行覆盖的绝缘体，所以能够以本发明的棒状结构发光元件的制造方法进行制造。
此外，在上述半导体核心的另一端侧中没有被绝缘体覆盖的部分连接第1导电侧的电极，在半导体层连接第2导电侧的电极，当在电极间流过电流时，棒状结构发光元件发光。这时，上述第2导电型的半导体层覆盖半导体核心的一端侧，因此发光区域扩展。因此，能够增加发光量，并且能够提高发光效率。
此外，即使上述棒状结构发光元件微细，半导体核心的另一端侧的端部中至少轴方向的端面露出，因此能够容易地将第1导电侧的电极连接到该端面。
此外，通过具备在上述半导体核心的没有被半导体层覆盖的外周面中至少对半导体核心的被半导体层覆盖的外周面附近的部分进行覆盖的绝缘体，从而第1导电侧的电极难以与第2导电侧的电极短路，因此第1导电侧的电极和第2导电侧的电极的形成变得容易。
在这里，棒状结构发光元件微细，指的是棒状结构发光元件例如是直径在10nm到5μm的范围内，长度在100nm到200μm的范围内的尺寸，更优选具有直径在100nm到2μm的范围内，长度在1μm到50μm的范围内的尺寸。
本发明的第20方面的棒状结构发光元件，其特征在于，具备：
棒状的第1导电型的半导体核心；
第2导电型的半导体层，覆盖上述半导体核心的一端侧；以及
绝缘体，在上述半导体核心的没有被上述半导体层覆盖的外周面中，至少对上述半导体核心的被上述半导体层覆盖的外周面附近的部分进行覆盖；以及
基底层，与上述半导体核心的另一端连接，
上述基底层的与上述半导体核心层相反侧的轴方向的端面、和上述基底层的周面露出。
在这里，第1导电型意味着P型或N型。此外，第2导电型在第1导电型是P型的情况下意味着N型，在是N型的情况下意味着P型。
根据上述结构，因为具备：棒状的第1导电型的半导体核心；覆盖半导体核心的一端侧的第2导电型的半导体层；在半导体核心的没有被半导体层覆盖的外周面中，至少对半导体核心的被半导体层覆盖的外周面附近的部分进行覆盖的绝缘体；以及与半导体核心的另一端连接的第1导电型的基底层，该基底层的与半导体核心侧相反侧的轴方向的端面、与基底层的周面露出，因此能够以本发明的棒状结构发光元件的制造方法进行制造。
此外，例如，在上述基底层的与半导体核心相反侧的轴方向的端面、和基底层的周面的至少一方连接第1导电侧的电极，在半导体层连接第2导电侧的电极，当在电极之间流过电流时，棒状结构发光元件发光。这时，上述第2导电型的半导体层覆盖半导体核心的一端侧，因此发光区域扩展。因此，能够增加发光量，并且能够提高发光效率。
此外，即使上述棒状结构发光元件微细，因为基底层的与半导体核心侧相反侧的轴方向的端面、和基底层的周面露出，所以能够在该轴方向的端面及周面的至少一方容易地连接第1导电侧的电极。
此外，通过具备在上述半导体核心的没有被半导体层覆盖的外周面中、至少对半导体核心的被半导体层覆盖的外周面附近的部分进行覆盖的绝缘体，从而第1导电侧的电极难以与第2导电侧的电极短路，因此第1导电侧的电极和第2导电侧的电极的形成变得容易。
在这里，棒状结构发光元件微细，指的是例如直径在10nm到5μm的范围内，长度在100nm到200μm的范围内的尺寸，更优选具有直径在100nm到2μm的范围内，长度在1μm到50μm的范围内的尺寸。
本发明的第21方面的背光灯的特征在于，具备：本发明的上述第19或第20方面的棒状结构发光元件。
根据上述结构，因为具备上述棒状结构发光元件，所以能够实现发光效率高并省电的背光灯。
本发明的第22方面的照明装置的特征在于，具备：本发明的上述第19或第20方面的棒状结构发光元件。
根据上述结构，因为具备上述棒状结构发光元件，所以能够实现发光效率高并省电的照明装置。
本发明的第23方面的显示装置的特征在于，具备：本发明的上述第19或第20方面的棒状结构发光元件。
根据上述结构，因为具备上述棒状结构发光元件，所以能够实现发光效率高并省电的显示装置。
为了解决上述课题，本发明的第24方面的发光装置的特征在于，具备：
棒状结构发光元件，其具有棒状的第1导电型的半导体核心、和以覆盖上述半导体核心的方式形成的第2导电型的半导体层，并且上述半导体核心的一部分的外周面露出；以及
基板，以上述棒状结构发光元件的长尺寸方向与安装面平行的方式，安装有上述棒状结构发光元件。
根据上述结构，将具有棒状的第1导电型的半导体核心、和以覆盖半导体核心的方式形成的第2导电型的半导体层，并且上述半导体核心的一部分的外周面露出的棒状结构发光元件，以该棒状结构发光元件的长尺寸方向与基板的安装面平行的方式安装在基板。在这样的棒状结构发光元件中，在半导体核心的露出部分连接一方的电极，在半导体层连接另一方的电极，以电子和空穴的再结合在半导体核心的外周面与半导体层的内周面的pn结部中发生的方式，在电极间流过电流，由此，从pn结部即半导体核心的全周放出光。由此，上述棒状结构发光元件区域变大，因此发光效率高。此外，在以长尺寸方向与基板的安装面平行的方式安装在基板的棒状结构发光元件中，因为半导体层的外周面与基板的安装面接触，所以在棒状结构发光元件中产生的热能够从半导体层高效率地散热到基板。因此，能够实现发光效率高且散热性良好的发光装置。此外，在上述发光装置中，因为在基板上将棒状结构发光元件横躺下而配置，所以能够使包含基板的厚度变薄。在上述发光装置中，通过使用例如直径1μm长度10μm的微米级尺寸、直径或长度中的至少直径是不足1μm的纳米级尺寸的微细的棒状结构发光元件，能够减少使用的半导体的量，能够使用该发光装置实现能够薄型化和轻量化的背光灯、照明装置以及显示装置等。
在一个实施方式中，上述半导体核心的一端侧的外周面露出。
在一个实施方式中，上述半导体核心的另一端侧的端面被上述半导体层覆盖。
在一个实施方式中，上述半导体核心的露出区域的外周面，与被上述半导体层覆盖的区域的最外周面的延长面大致一致。
在一个实施方式中，上述半导体核心的被上述半导体层覆盖的区域的外周面和上述半导体核心的露出区域的外周面连续。
在一个实施方式中，在上述棒状结构发光元件的半导体核心和上述半导体层之间形成有量子阱层。
在一个实施方式中，以覆盖上述棒状结构发光元件的上述半导体层的方式形成有透明电极。
在一个实施方式的发光装置中，在上述棒状结构发光元件的上述透明电极上且上述基板侧形成有金属层。
在一个实施方式中，
上述棒状结构发光元件具有：一端侧的外周面露出的露出部分，
在上述基板上空开规定的间隔形成电极，
在上述基板上的上述一方的电极，连接上述棒状结构发光元件的一端侧的上述露出部分，并且在上述基板上的上述另一方的电极，连接有上述棒状结构发光元件的另一端侧的上述半导体层，
在上述基板上的上述电极间、且上述棒状结构发光元件的下侧，形成有金属部。
此外，本发明的第25方面的背光灯的特征在于，具备上述第24方面的发光装置。
根据上述结构，通过使用上述发光装置，能够实现发光效率高且省电的散热性良好的背光灯。此外，通过在上述发光装置中使用微细的棒状结构发光元件，从而能够减少使用的半导体的量，能够实现薄型化和轻量化。
此外，本发明的第26方面的照明装置的特征在于，具备上述第24方面的发光装置。
根据上述结构，通过使用上述发光装置，能够实现发光效率高且省电的散热性良好的照明装置。此外，通过在上述发光装置中使用微细的棒状结构发光元件，从而能够减少使用的半导体的量，能够实现薄型化和轻量化。
此外，本发明的第27方面的显示装置的特征在于，具备上述第24方面的发光装置。
根据上述结构，通过使用上述发光装置，能够实现发光效率高且省电的散热性良好的显示装置。此外，通过在上述发光装置中使用微细的棒状结构发光元件，从而能够减少使用的半导体的量，能够实现薄型化和轻量化。
附图说明
本发明通过以下的详细说明和附图就能够充分地理解了。附图仅用于说明，而不限制本发明。在附图中，
图1是本发明的第1实施方式的棒状结构发光元件的立体图。
图2是本发明的第2实施方式的棒状结构发光元件的立体图。
图3是本发明的第3实施方式的棒状结构发光元件的立体图。
图4是本发明的第4实施方式的棒状结构发光元件的立体图。
图5是上述棒状结构发光元件的剖面图。
图6是用于说明上述棒状结构发光元件的电极连接的剖面图。
图7是其它的剖面六角形的棒状的棒状结构发光元件的立体图。
图8是其它的剖面六角形的棒状的棒状结构发光元件的立体图。
图9是其它的剖面六角形的棒状的棒状结构发光元件的立体图。
图10是其它的剖面六角形的棒状的棒状结构发光元件的立体图。
图11是本发明的第5实施方式的棒状结构发光元件的剖面图。
图12是上述棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图。
图13是比较例的棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图。
图14是本发明的第6实施方式的棒状结构发光元件的剖面图。
图15是上述棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图。
图16是比较例的棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图。
图17A是本发明的第7实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图17B是接着图17A的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图17C是接着图17B的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图17D是接着图17C的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图17E是接着图17D的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图18A是本发明的第8实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图18B是接着图18A的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图18C是接着图18B的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图18D是接着图18C的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图18E是接着图18D的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图19A是本发明的第9实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图19B是接着图19A的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图19C是接着图19B的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图19D是接着图19C的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图19E是接着图19D的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图20是本发明的第10实施方式的棒状结构发光元件的剖面图。
图21是比较例的棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图。
图22是上述第10实施方式的棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图。
图23A是上述第10实施方式的棒状结构发光元件的第1变形例的主要部分的剖面图。
图23B是上述第10实施方式的棒状结构发光元件的第2变形例的主要部分的剖面图。
图23C是上述第10实施方式的棒状结构发光元件的第3变形例的主要部分的剖面图。
图24是半导体层没有覆盖保护层(caplayer)的外周面的变形例的棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图。
图25是半导体层没有覆盖保护层的外周面的其它变形例的棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图。
图26是本发明的第11实施方式的棒状结构发光元件的剖面图。
图27是本发明的第12实施方式的棒状结构发光元件的剖面图。
图28是上述棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图。
图29A是上述第12实施方式的棒状结构发光元件的第1变形例的主要部分的剖面图。
图29B是上述第12实施方式的棒状结构发光元件的第2变形例的主要部分的剖面图。
图29C是上述第12实施方式的棒状结构发光元件的第3变形例的主要部分的剖面图。
图30是量子阱层和半导体层没有覆盖保护层的外周面的变形例的棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图。
图31是量子阱层和半导体层没有覆盖保护层的外周面的其它变形例的棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图。
图32是本发明的第13实施方式的棒状结构发光元件的剖面图。
图33是上述棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图。
图34是用于说明上述棒状结构发光元件的电极连接的剖面图。
图35是本发明的第14实施方式的具备棒状结构发光元件的发光装置的立体图。
图36是本发明的第15实施方式的具备棒状结构发光元件的发光装置的侧面图。
图37是上述发光装置的剖面图。
图38是本发明的第16实施方式的发光装置的立体图。
图39是在上述发光装置中，邻接的棒状结构发光元件为相反朝向的状态的主要部分的平面图。
图40A是本发明的第17实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图40B是接着图40A的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图40C是接着图40B的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图40D是接着图40C的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图41A是本发明的第18实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图41B是接着图41A的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图41C是接着图41B的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图41D是接着图41C的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图41E是接着图41D的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图42A是本发明的第19实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图42B是接着图42A的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图42C是接着图42B的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图42D是接着图42C的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图42E是接着图42D的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图43是本发明的第20实施方式的棒状结构发光元件的立体图。
图44是上述棒状结构发光元件的剖面图。
图45是比较例的棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图。
图46是上述第20实施方式的棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图。
图47是上述第20实施方式的棒状结构发光元件的变形例的主要部分的剖面图。
图48是用于说明上述棒状结构发光元件的半导体核心的露出部分的电极连接的主要部分的剖面图。
图49是本发明的第21实施方式的棒状结构发光元件的立体图。
图50是上述第21实施方式的棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图。
图51A是上述第20实施方式的棒状结构发光元件的半导体核心的露出部分的剖面示意图。
图51B是上述第21实施方式的棒状结构发光元件的半导体核心的露出部分的剖面示意图。
图51C是变形例的棒状结构发光元件的半导体核心的露出部分的剖面示意图。
图52是本发明的第22实施方式的棒状结构发光元件的立体图。
图53是上述第22实施方式的棒状结构发光元件的第1变形例的剖面示意图。
图54是上述第22实施方式的棒状结构发光元件的第2变形例的剖面示意图。
图55是本发明的第23实施方式的棒状结构发光元件的剖面图。
图56是上述棒状结构发光元件的立体图。
图57是本发明的第24实施方式的棒状结构发光元件的剖面图。
图58是上述棒状结构发光元件的立体图。
图59是本发明的第25实施方式的棒状结构发光元件的立体图。
图60是本发明的第26实施方式的棒状结构发光元件的立体图。
图61是本发明的第27实施方式的棒状结构发光元件的剖面图。
图62是上述第27实施方式的棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图。
图63是本发明的第28实施方式的具备棒状结构发光元件的发光装置的立体图。
图64是本发明的第29实施方式的具备棒状结构发光元件的发光装置的侧面图。
图65是上述发光装置的剖面图。
图66是本发明的第30实施方式的发光装置的立体图。
图67是在上述发光装置中，邻接的棒状结构发光元件为相反朝向的状态的主要部分的平面图。
图68A是本发明的第31实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图68B是接着图68A的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图68C是接着图68B的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图68D是接着图68C的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图68E是接着图68D的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图69A是本发明的第32实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图69B是接着图69A的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图69C是接着图69B的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图69D是接着图69C的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图69E是接着图69D的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图70A是本发明的第33实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图70B是接着图70A的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图70C是接着图70B的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图70D是接着图70C的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图71A是本发明的第34实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图71B是接着图71A的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图71C是接着图71B的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图71D是接着图71C的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图72是本发明的第35实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图73是接着图72的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图74是接着图73的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图75是接着图74的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图76是接着图75的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图77是接着图76的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图78是接着图77的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图79是接着图78的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图80是接着图79的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图81是接着图80的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图82是接着图81的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图83是接着图82的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图84是接着图83的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图85是接着图84的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图86是接着图85的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图87A是表示使用图86所示的棒状结构发光元件的显示装置的制造方法的工序的平面图。
图87B是从图87A的F27B-F27B线来看的显示装置的剖面图。
图87C是从图87A的F27C-F27C线来看的显示装置的剖面图。
图87D是从图87A的F27D-F27D线来看的显示装置的剖面图。
图88A是接着图87A～图87D表示显示装置的制造方法的工序的平面图。
图88B是从图88A的F28B-F28B线来看的显示装置的剖面图。
图88C是从图88A的F28C-F28C线来看的显示装置的剖面图。
图88D是从图88A的F28D-F28D线来看的显示装置的剖面图。
图89A是接着图88A～图88D表示显示装置的制造方法的工序的平面图。
图89B是从图89A的F29B-F29B线来看的显示装置的剖面图。
图89C是从图89A的F29C-F29C线来看的显示装置的剖面图。
图89D是从图89A的F29D-F29D线来看的显示装置的剖面图。
图90A是接着图89A～图89D表示显示装置的制造方法的工序的平面图。
图90B是从图90A的F30B-F30B线来看的显示装置的剖面图。
图90C是从图90A的F30C-F30C线来看的显示装置的剖面图。
图90D是从图90A的F30D-F30D线来看的显示装置的剖面图。
图91A是接着图90A～图90D表示显示装置的制造方法的工序的平面图。
图91B是从图91A的F31B-F31B线来看的显示装置的剖面图。
图91C是从图91A的F31C-F31C线来看的显示装置的剖面图。
图91D是从图91A的F31D-F31D线来看的显示装置的剖面图。
图92A是接着图91A～图91D表示显示装置的制造方法的工序的平面图。
图92B是从图92A的F32B-F32B线来看的显示装置的剖面图。
图92C是从图92A的F32C-F32C线来看的显示装置的剖面图。
图92D是从图92A的F32D-F32D线来看的显示装置的剖面图。
图93A是接着图92A～图92D表示显示装置的制造方法的工序的平面图。
图93B是从图93A的F33B-F33B线来看的显示装置的剖面图。
图93C是从图93A的F33C-F33C线来看的显示装置的剖面图。
图93D是从图93A的F33D-F33D线来看的显示装置的剖面图。
图94A是接着图93A～图93D表示显示装置的制造方法的工序的平面图。
图94B是从图94A的F34B-F34B线来看的显示装置的剖面图。
图94C是从图94A的F34C-F34C线来看的显示装置的剖面图。
图94D是从图94A的F34D-F34D线来看的显示装置的剖面图。
图95是本发明的第36实施方式的棒状结构发光元件的示意剖面图。
图96A是上述的第36实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图96B是上述的第36实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图96C是上述的第36实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图96D是上述的第36实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图96E是上述的第36实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图96F是上述的第36实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图96G是上述的第36实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图96H是上述的第36实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图96I是上述的第36实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图96J是上述的第36实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图96K是上述的第36实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图97是本发明的第37实施方式的棒状结构发光元件的示意剖面图。
图98A是上述的第37实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图98B是上述的第37实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图98C是上述的第37实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图98D是上述的第37实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图98E是上述的第37实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图98F是上述的第37实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图98G是上述的第37实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图98H是上述的第37实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图98I是上述的第37实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图98J是上述的第37实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图98K是上述的第37实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图98L是上述的第37实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图98M是上述的第37实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。
图99是本发明的第38实施方式的具备棒状结构发光元件的背光灯、照明装置和显示装置中使用的绝缘性基板的平面图。
图100是图99的100-100线向视示意剖面图。
图101是用于说明排列上述3实施方式的棒状结构发光元件的原理的图。
图102是用于说明在排列上述3实施方式的棒状结构发光元件时对电极赋予的电位的图。
图103是排列了上述3实施方式的棒状结构发光元件的绝缘性基板的平面图。
图104是上述显示装置的平面图。
图105是上述显示装置的显示部的主要部分的电路图。
图106是本发明的第39实施方式的发光装置的立体图。
图107是本发明的第40实施方式的发光装置的立体图。
图108是本发明的第41实施方式的发光装置的立体图。
图109是本发明的第42实施方式的发光装置的立体图。
图110是本发明的第43实施方式的发光装置的侧面图。
图111是本发明的第44实施方式的发光装置的侧面图。
图112是上述发光装置的剖面图。
图113是上述发光装置的其它例子的剖面图。
图114是上述发光装置的其它例子的剖面图。
图115是本发明的第45实施方式的发光装置的侧面图。
图116是上述发光装置的立体图。
图117是在背光灯、照明装置以及显示装置中使用的发光装置的绝缘性基板的平面图。
图118是从图117的118-118线来看的剖面示意图。
图119是说明排列上述棒状结构发光元件的原理的图。
图120是用于说明在排列上述棒状结构发光元件时对电极赋予的电位的图。
图121是排列了上述棒状结构发光元件的绝缘性基板的平面图。
图122是上述显示装置的平面图。
图123是上述显示装置的显示部的主要部分的电路图。
图124是本发明的第46实施方式的发光装置的平面图。
图125是上述发光装置的立体图。
图126是表示在上述发光装置中，邻接的棒状结构发光元件朝向相反的状态下的主要部分的平面图。
具体实施方式
以下，通过图示的实施方式，详细地说明本发明的棒状结构发光元件、棒状结构发光元件的制造方法、背光灯、照明装置以及显示装置。再有，在本实施方式中，将第1导电型设为n型，将第2导电型设为p型，但也可以将第1导电型设为p型，将第2导电型设为n型。
[第1实施方式]
图1表示本发明的第1实施方式的棒状结构发光元件的立体图。该第1实施方式的棒状结构发光元件如图1所示，具备：半导体核心11，由剖面大致圆形的棒状的n型GaN构成；以及半导体层12，由以覆盖上述半导体核心11的一部分的方式形成的p型GaN构成。在上述半导体核心11中，形成有一端侧的外周面露出的露出部分11a。此外，半导体核心11的另一端侧的端面被半导体层12覆盖。
上述棒状结构发光元件以如下方式制造。
首先，在n型GaN构成的基板上，形成具有生长孔的掩模。掩模使用氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)等的能够对半导体核心11和半导体层12选择地进行蚀刻的材料。生长孔的形成能够利用在通常的半导体工艺中使用的光刻法和干法蚀刻法。
接着，在通过掩模的生长孔露出的基板上，使用MOCVD(MetalOrganicChemicalVaporDeposition，金属有机物化学气相沉积)装置，使n型GaN结晶生长，形成棒状的半导体核心11。将MOCVD装置的温度设定为950℃左右，作为生长气体使用三甲基镓(TMG)和氨(NH3)，将硅烷(SiH3)作为n型杂质供给用，进而作为载气供给氢(H3)，由此能够使将Si作为杂质的n型GaN的半导体核心生长。这时，生长的半导体核心11的直径能够通过上述掩模的生长孔的直径来决定。
接着，以覆盖棒状的半导体核心11的方式，在基板整个面形成p型GaN构成的半导体层。将MOCVD装置的温度设定为960℃左右，作为生长气体使用三甲基镓(TMG)和氨(NH3)，作为p型杂质供给用采用二茂镁(Cp2Mg)，由此能够使将镁(Mg)作为杂质的p型GaN生长。
接着，通过剥离(liftoff)除去半导体层中的除了覆盖半导体核心的部分之外的区域和掩模，形成使棒状的半导体核心11的基板侧的外周面露出的露出部分11a。在该状态下，上述半导体核心11的与基板相反一侧的端面被半导体层12覆盖。在掩模以氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)构成的情况下，通过使用包含氢氟酸(HF)的溶液，能够容易地不对半导体核心和覆盖半导体核心的半导体层部分施加影响地对掩模进行蚀刻，能够通过剥离除去掩模和掩模上的半导体层(半导体层中除了覆盖半导体核心的部分的区域)。在本实施方式中，通过除去的掩模的膜厚，决定半导体核心11的露出部分11a的长度。在本实施方式的露出工序中使用了剥离，但也可以通过蚀刻使半导体核心的一部分露出。
接着，将基板浸入异丙醇(IPA)水溶液中，使用超声波(例如数10KHz)使基板沿着基板平面振动，由此以使在基板上竖立设置的半导体核心11的靠近基板侧的根部折弯的方式，对被半导体层12覆盖的半导体核心11施加应力，从基板割断被半导体层12覆盖的半导体核心11。
这样，能够制造从n型GaN构成的基板割断的微细的棒状结构发光元件。
进而，在上述棒状结构发光元件中，半导体层12从半导体核心11的外周面起在半径方向向外向结晶生长，径向的生长距离短且缺陷向外向逃脱，所以能够通过结晶缺陷少的半导体层12覆盖半导体核心11。因此，能够实现特性良好的棒状结构发光元件。
根据上述结构的棒状结构发光元件，以覆盖棒状的n型GaN构成的半导体核心11的方式、并且以半导体核心11的一部分的外周面露出的方式形成p型GaN构成的半导体层12，由此即使是微米级尺寸、纳米级尺寸的微细的棒状结构发光元件，也能够将半导体核心11的露出部分11a连接到n侧电极，将p侧电极连接到覆盖半导体核心11的半导体层12的部分。在该棒状结构发光元件中，在半导体核心11的露出部分11a连接n侧电极，在半导体层12连接p侧电极，以电子和空穴的再结合在半导体核心11的外周面与半导体层12的内周面的pn结部中发生的方式，从p侧电极到n侧电极流过电流，由此，从pn结部放出光。在该棒状结构发光元件中，通过从以半导体层12覆盖的半导体核心11的全周放出光，从而发光区域变大，因此发光效率高。因此，能够实现可以简单的结构容易地进行电极连接的发光效率高的微细的棒状结构发光元件。此外，由于上述棒状结构发光元件与基板不是一体，所以向装置的安装的自由度高。
在这里，微细的棒状结构发光元件，例如是直径1μm、长度10μm～30μm的微米级尺寸、直径或长度中的至少直径是不足1μm的纳米级尺寸的元件。此外，上述的棒状结构发光元件能够减少使用的半导体的量，能够实现使用了发光元件的装置的薄型化和轻量化，并且能够实现发光效率高且省电的背光灯、照明装置和显示装置等。
此外，上述半导体核心11的一端侧的外周面例如在轴方向上露出1μm～5μm左右，由此能够在半导体核心11的一端侧的外周面的露出部分11a连接一方的电极，在半导体核心11的另一端侧的半导体层12连接电极，能够使电极分离而连接到两端，能够容易地防止连接到半导体层12的电极和半导体核心11的露出部分短路。
此外，通过半导体层12覆盖上述半导体核心11的另一端侧的端面，从而能够在覆盖半导体核心11的与露出部分11a相反一侧的端面的半导体层12的部分中，将p侧电极不与半导体核心11短路地容易地连接。由此，能够将电极容易地连接到微细的棒状结构发光元件的两端。
此外，通过上述半导体核心11的被半导体层12覆盖的区域的外周面和半导体核心11的露出区域的外周面连续，从而半导体核心11的露出区域变得比半导体层12的外径细，因此在制造工序中以在基板上竖立设置的方式形成的半导体核心11的露出区域在基板侧容易折断，制造变得容易。
[第2实施方式]
图2表示本发明的第2实施方式的棒状结构发光元件的立体图。该第2实施方式的棒状结构发光元件如图2所示，具备：半导体核心21，由剖面大致圆形的棒状的n型GaN构成；量子阱层22，由以覆盖上述半导体核心21的一部分的方式形成的p型InGaN构成；以及半导体层23，由以覆盖上述量子阱层22的方式形成的p型GaN构成。在上述半导体核心21中，形成有一端侧的外周面露出的露出部分21a。此外，半导体核心21的另一端侧的端面被量子阱层22和半导体层23覆盖。
在上述第2实施方式的棒状结构发光元件中，与第1实施方式的棒状结构发光元件同样地，使用MOCVD装置，在由n型GaN构成的基板上使n型GaN结晶生长，形成棒状的半导体核心21。
上述第2实施方式的棒状结构发光元件与第1实施方式的棒状结构发光元件具有同样的效果。
此外，通过在上述半导体核心21和半导体层23之间形成量子阱层22，能够通过量子阱层22的量子限制效应，进一步使发光效率提高。在MOCVD装置内，如上述那样在使n型GaN的半导体核心生长之后，对应于发光波长将设定温度从600℃变更到800℃，将载气作为氮(N2)，将生长气体作为TMG和NH3，供给三甲基铟(TMI)，从而能够在n型GaN半导体核心21上形成InGaN量子阱层22。之后，进一步使设定温度为960℃，如上述那样，作为生长气体使用TMG和NH3，作为p型杂质供给用而使用Cp2Mg，由此能够形成p型GaN构成的半导体层23。再有，该量子阱层也可以是作为电子阻碍层在InGaN层和p型GaN层之间插入p型AIGaN层，或者也可以是交替地层叠GaN的障壁层和InGaN的量子阱层的多重量子阱结构。
[第3实施方式]
图3表示本发明的第3实施方式的棒状结构发光元件的立体图。该第3实施方式的棒状结构发光元件如图3所示，具备：半导体核心11，由剖面大致圆形的棒状的n型GaN构成；半导体层12，由以覆盖上述半导体核心11的一部分的方式形成的p型GaN构成；以及透明电极13，以覆盖上述半导体层12的方式形成。在上述半导体核心11中，形成有一端侧的外周面露出的露出部分11a。此外，半导体核心11的另一端侧的端面被半导体层12和透明电极13覆盖。上述透明电极13通过膜厚200nm的ITO(氧化铟锡)形成。ITO的成膜能够使用蒸镀法或溅射法。在对ITO膜成膜后，通过以500℃～600℃进行热处理，能够降低由p型GaN构成的半导体层12和由ITO构成的透明电极13的接触电阻。再有，透明电极不限于此，例如也可以使用厚度5nm的Ag/Ni的层叠金属膜等。成膜能够使用蒸镀法或溅射法。为了进一步降低电极层的电阻，也可以在上述ITO膜上层叠Ag/Ni的层叠金属膜。
在上述第3实施方式的棒状结构发光元件中，与第1实施方式的棒状结构发光元件同样地，使用MOCVD装置，在由n型GaN构成的基板上使n型GaN结晶生长，形成棒状的半导体核心11。
上述第3实施方式的棒状结构发光元件与第1实施方式的棒状结构发光元件具有同样的效果。
此外，通过以覆盖上述半导体层12的大致整体的方式形成透明电极13，将半导体层12经由透明电极13连接到电极，由此电流不会集中于电极连接部分而不平衡，能够形成宽广的电流路径使元件整体发光，发光效率进一步提高。特别是，在n型半导体构成的半导体核心和p型半导体构成的半导体层的结构中，虽然p型半导体构成的半导体层难以提高杂质浓度且电阻大，但通过透明电极形成宽广的电流路径，能够使元件整体发光，发光效率进一步提高。
[第4实施方式]
图4表示本发明的第4实施方式的棒状结构发光元件的立体图。该第4实施方式的棒状结构发光元件如图4所示，具备：半导体核心21，由剖面大致圆形的棒状的n型GaN构成；量子阱层22，由以覆盖上述半导体核心21的一部分的方式形成的p型InGaN构成；半导体层23，由以覆盖上述量子阱层22的方式形成的p型GaN构成；以及透明电极24，以覆盖上述半导体层23的方式形成。在上述半导体核心21中，形成有一端侧的外周面露出的露出部分21a。此外，如图5的剖面图所示，半导体核心21的另一端侧的端面被量子阱层22和半导体层23和透明电极24覆盖。由此，通过在透明电极24的与半导体核心21的露出部分21a相反侧的端部连接电极(或布线)，能够容易地防止该电极与半导体核心21短路，并且能够使连接于透明电极24的电极(或布线)较粗，或增大剖面积，因此能够经由电极(或布线)高效率地对热进行散热。
此外，上述棒状结构发光元件如图6所示，在半导体核心21的露出部分21a连接有n侧电极25，在另一端侧的透明电极24连接有p侧电极26。因为p侧电极连接在透明电极24的端部，所以能够使电极被覆发光区域的面积为最小限度，能够提高光的提取效率。
在上述第4实施方式的棒状结构发光元件中，与第1实施方式的棒状结构发光元件同样地，使用MOCVD装置，在由n型GaN构成的基板上使n型GaN结晶生长，形成棒状的半导体核心21。
上述第4实施方式的棒状结构发光元件与第2实施方式的棒状结构发光元件具有同样的效果。
此外，通过以覆盖上述半导体层23的大致整体的方式形成透明电极24，将半导体层23经由透明电极24连接到p侧电极26，由此电流不会集中于电极连接部分而不平衡，能够形成宽广的电流路径使元件整体发光，发光效率进一步提高。特别是，在n型半导体构成的半导体核心和p型半导体构成的半导体层的结构中，虽然p型半导体构成的半导体层难以提高杂质浓度且电阻大，但通过透明电极形成宽广的电流路径，能够使元件整体发光，发光效率进一步提高。
在上述第1～第4实施方式中，使用掺杂了Si的n型GaN和掺杂了Mg的p型GaN，但掺杂到GaN的杂质并不限于此。在n型中也能使用Ge，在p型中也能够使用Zn。
再有，在上述第1～第4实施方式中，针对在剖面大致圆形的棒状的半导体核心11、21被覆了半导体层、量子阱层的棒状结构发光元件进行了说明，但针对在例如剖面大致六角形等的其它多角形的棒状的半导体核心被覆了半导体层、量子阱层等的棒状结构发光元件，也能够应用本发明。n型GaN是六方晶系的结晶生长，将相对于基板表面的垂直方向作为c轴方向进行生长，由此能够得到大致六角柱形状的半导体核心。虽然也依赖于生长方向、生长温度等的生长条件，但在生长的半导体核心的直径是从数10nm到数100nm左右的较小的情况下，有剖面容易变为接近圆形的形状的倾向，当直径变大到从0.5μm左右到数μm时，有剖面容易以六角形生长的倾向。
例如，如图7所示，具备：半导体核心31，由剖面大致六角形的棒状的n型GaN构成；以及半导体层32，由以覆盖上述半导体核心31的一部分的方式形成的p型GaN构成。在上述半导体核心31中，形成有一端侧的外周面露出的露出部分31a。此外，半导体核心31的另一端侧的端面被半导体层32覆盖。
此外，如图8所示，具备：半导体核心41，由剖面大致六角形的棒状的n型GaN构成；量子阱层42，以覆盖上述半导体核心41的一部分的方式形成；以及半导体层43，由以覆盖上述量子阱层42的方式形成的p型GaN构成。在上述半导体核心41中，形成有一端侧的外周面露出的露出部分41a。此外，半导体核心41的另一端侧的端面被量子阱层42和半导体层43覆盖。
此外，如图9所示，具备：半导体核心31，由剖面大致圆形的棒状的n型GaN构成；半导体层32，由以覆盖上述半导体核心31的一部分的方式形成的p型GaN构成；以及透明电极33，由以覆盖上述半导体层32的方式形成的ITO构成。在上述半导体核心31中，形成有一端侧的外周面露出的露出部分31a。
此外，半导体核心31的另一端侧的端面被半导体层32和透明电极33覆盖。
此外，如图10所示，具备：半导体核心41，由剖面大致圆形的棒状的n型GaN构成；量子阱层42，由以覆盖上述半导体核心41的一部分的方式形成的p型InGaN构成；半导体层43，由以覆盖上述量子阱层42的方式形成的p型GaN构成；以及透明电极44，由以覆盖上述半导体层43的方式形成的ITO构成。在上述半导体核心41中，形成有一端侧的外周面露出的露出部分41a。
此外，如图5所示，半导体核心41的另一端侧的端面被量子阱层42和半导体层43和透明电极44覆盖。
[第5实施方式]
图11表示本发明的第5实施方式的棒状结构发光元件的剖面图。该第5实施方式的棒状结构发光元件如图11所示，具备：半导体核心51，由剖面大致圆形的棒状的n型GaN构成；以及半导体层52，由以覆盖上述半导体核心51的一部分的方式形成的p型GaN构成。在上述半导体核心51中，形成有一端侧的外周面露出的露出部分51a。此外，半导体核心51的另一端侧的端面被半导体层52覆盖。
上述半导体层52以如下方式形成，即，与覆盖半导体核心51的外周面的部分52b的径向的厚度相比，覆盖半导体核心51的另一侧的端面的部分52a的轴方向的厚度变厚。
图12表示上述棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图，在半导体层52中，与覆盖半导体核心51的外周面的部分52b的径向的厚度T1相比，覆盖半导体核心51的另一端侧的端面的部分52a的轴方向的厚度T2变厚。
由此，能够使与覆盖半导体核心51的另一端侧的端面的半导体层52侧连接的电极53，不与半导体核心51重叠而连接于半导体层52，因此能够提高半导体核心51的侧面整体的光的提取效率。此外，即使与在覆盖半导体核心51的另一端侧的端面的半导体层52侧连接的电极53和半导体核心51重叠的情况下，也能够减少重叠量，因此能够提高光的提取效率。此外，在上述半导体层52中，由于与覆盖半导体核心51的外周面的部分52b的径向的厚度T1相比，覆盖半导体核心51的另一端侧的端面的部分52a的轴方向的厚度T2较厚，所以覆盖半导体核心51的另一端侧的端面的部分52a的电阻变高，发光不集中于半导体核心51的另一端侧，能够增强半导体核心51的侧面区域的发光，并且能够抑制覆盖半导体核心51的另一端侧的端面的部分52a中的漏电流。
相对于此，例如如图13的比较例的棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图所示那样，在半导体层1052中，在覆盖半导体核心1051的外周面的部分1052b的径向的厚度T11，与覆盖半导体核心1051的另一端侧的端面的部分1052a的轴方向的厚度T12成为大致相同的厚度的情况下，发光集中于半导体核心1051的另一端侧，有可能半导体核心1051的侧面区域的发光下降，或在覆盖半导体核心1051的另一端侧的端面的半导体层1052的部分1052a中发生漏电流。此外，因为电极1053与半导体核心1051较大地重叠，所以光的提取效率变低。
上述第5实施方式的棒状结构发光元件与第1实施方式的棒状结构发光元件具有同样的效果。
[第6实施方式]
图14表示本发明的第6实施方式的棒状结构发光元件的剖面图。该第6实施方式的棒状结构发光元件如图2所示，具备：半导体核心61，由剖面大致圆形的棒状的n型GaN构成；量子阱层62，由以覆盖上述半导体核心61的一部分的方式形成的p型InGaN构成；以及半导体层63，由以覆盖上述量子阱层62的方式形成的p型GaN构成。在上述半导体核心61中，形成有一端侧的外周面露出的露出部分61a。此外，半导体核心61的另一端侧的端面被量子阱层62和半导体层63覆盖。
上述量子阱层62以如下方式形成，即，与覆盖半导体核心61的外周面的部分62b的径向的厚度相比，覆盖半导体核心61的另一侧的端面的部分62a的轴方向的厚度变厚。
图15表示上述棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图，在量子阱层62中，与覆盖半导体核心61的外周面的部分62b的径向的厚度T21相比，覆盖半导体核心61的另一端侧的端面的部分62a的轴方向的厚度T22变厚。
由此，能够使与覆盖半导体核心61的另一端侧的端面的半导体层63侧连接的电极64，不与半导体核心61重叠而连接于半导体层63，因此能够提高半导体核心61的侧面整体的光的提取效率。此外，即使与在覆盖半导体核心61的另一端侧的端面的半导体层63侧连接的电极64和半导体核心61重叠的情况下，也能够减少重叠量，因此能够提高光的提取效率。此外，在上述量子阱层62中，由于与覆盖半导体核心61的外周面的部分62b的径向的厚度T21相比，覆盖半导体核心61的另一端侧的端面的部分62a的轴方向的厚度T22较厚，所以能够缓和在半导体核心61的另一端侧的角部产生的电场集中，能够提高耐压并改善发光元件的寿命，并且能够抑制在覆盖半导体核心61的另一端侧的端面的量子阱层62的部分62a中的漏电流。
相对于此，例如如图16的比较例的棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图所示那样，在量子阱层1062中，在覆盖半导体核心1061的外周面的部分1062b的径向的厚度T31，与覆盖半导体核心1051的另一端侧的端面的部分1052a的轴方向的厚度T32成为大致相同的厚度的情况下，有可能在半导体核心61的另一端侧的角部中产生电场集中而耐压下降，或在覆盖半导体核心1061的另一端侧的端面的量子阱层1062的部分1062a中发生漏电流。此外，因为电极1064与半导体核心1061较大地重叠，所以光的提取效率变低。
上述第6实施方式的棒状结构发光元件与第1实施方式的棒状结构发光元件具有同样的效果。
[第7实施方式]
图17A～图17E表示本发明的第7实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。在该实施方式中，使用掺杂了Si的n型GaN和掺杂了Mg的p型GaN，但掺杂到GaN的杂质并不限于此。
首先，如图17A所示，在由n型GaN构成的基板70上，形成岛状的触媒金属层75(触媒金属层形成工序)。在该触媒金属层中，对Ga、N、In、Al等的化合物半导体材料以及Si、Mg等的杂质材料，将其溶解而取入，并且能够使用与自身难以形成化合物的Ni、Fe、Au等的材料。岛状的图案的形成，是在基板70上形成厚度100nm～300nm左右的触媒金属层之后，通过光刻法和干法蚀刻法，为了使半导体核心生长，以直径1μm左右的岛状适宜地隔开间隔进行构图。
接着，如图17B所示，在形成了上述岛状的触媒金属层75的基板70上，使用MOCVD(MetalOrganicChemicalVaporDeposition，金属有机物化学气相沉积)装置，使n型GaN从岛状的触媒金属层75和基板70的界面起结晶生长，由此形成由棒状的n型GaN构成的半导体核心71(半导体核心形成工序)。将生长温度设定为800℃左右，作为生长气体使用三甲基镓(TMG)和氨(NH3)，将硅烷(SiH4)作为n型杂质供给用，进而作为载气供给氢(H2)，由此能够使将Si作为杂质的n型GaN的半导体核心71生长。在这里，n型GaN是六方晶系的结晶生长，将相对于基板70表面的垂直方向作为c轴方向进行生长，由此能够得到六角柱形状的半导体核心。
接着，如图17C所示，在半导体核心71的前端保持有岛状的触媒金属层75的状态下，通过从半导体核心71的外周面和触媒金属层75与半导体核心71的界面起的结晶生长，从而形成由覆盖半导体核心71的表面的p型GaN构成的半导体层72(半导体层形成工序)。在该半导体层形成工序中，将形成温度设定为900℃左右，作为生长气体使用三甲基镓(TMG)和氨(NH3)，作为p型杂质供给用采用二茂镁(Cp2Mg)，由此能够使将镁(Mg)作为杂质的p型GaN生长。
接着，如图17D所示，通过干法蚀刻使半导体核心71的基板70的外周面露出(露出工序)。这时，除去岛状的触媒金属层75，并且除去半导体核心71的上端的一部分，但在半导体层72中，与覆盖半导体核心71的外周面的部分72b的径向的厚度相比，覆盖半导体核心71的另一端侧的端面的部分72a的轴方向的厚度变厚。在该露出工序中，通过在干法蚀刻的RIE(ReactiveIonEtching，反应离子蚀刻)中使用SiCl4，从而能够容易地具有各向异性对GaN进行蚀刻。
接着，在割断工序中，通过将基板浸入异丙醇(IPA)水溶液中，使用超声波(例如数10KHz)使基板70沿着基板平面振动，从而以使在基板70上竖立设置的半导体核心71的靠近基板70侧的根部折弯的方式，对被半导体层72覆盖的半导体核心71施加应力，如图17E所示，从基板70割断被半导体层72覆盖的半导体核心71。
这样，能够制造从基板70割断的微细的棒状结构发光元件。在该第7实施方式中，将棒状结构发光元件的直径设为1μm，将长度设为10μm(在图17A～图17E中为了便于看图而将棒状结构发光元件的长度描绘的较短)。
进而，在上述棒状结构发光元件中，半导体层72从半导体核心71的外周面起在半径方向向外向结晶生长，径向的生长距离短且缺陷向外向逃脱，所以能够通过结晶缺陷少的半导体层72覆盖半导体核心71。因此，能够实现特性良好的棒状结构发光元件。
在这样从基板70割断的棒状结构发光元件中，在半导体核心71的露出部分71a连接一方的电极，在半导体层72连接另一方的电极，以电子和空穴的再结合在半导体核心71的外周面与半导体层72的内周面的pn结部中发生的方式，在电极间流过电流，由此，从pn结部放出光。
在上述半导体层形成工序中，在不除去岛状的触媒金属层75而在半导体核心71的前端保持岛状的触媒金属层75的状态下，通过形成覆盖半导体核心71的表面的p型的半导体层72，与半导体核心71的外周面相比，促进了触媒金属层75和半导体核心71的界面起的结晶生长，因此能够容易地形成与覆盖半导体核心71的外周面的部分72b的径向的厚度相比，覆盖半导体核心71的另一端侧的端面的部分72a的轴方向的厚度厚的半导体层72。
根据上述棒状结构发光元件的制造方法，能够制造向装置的安装的自由度高的微细的棒状结构发光元件。在这里，微细的棒状结构发光元件，例如是直径1μm、长度10μm的微米级尺寸、直径或长度中的至少直径是不足1μm的纳米级尺寸的元件。此外，上述棒状结构发光元件能够减少使用的半导体的量，能够实现使用了发光元件的装置的薄型化和轻量化，并且通过从被半导体层覆盖的半导体核心的全周放出光，发光区域变宽，因此能够实现发光效率高且省电的背光灯、照明装置以及显示装置等。
再有，也可以在形成半导体层72的半导体层形成工序之前，在不除去岛状的触媒金属层75而在半导体核心71的前端保持有岛状的触媒金属层75的状态下，以覆盖半导体核心71的表面的方式形成量子阱层。由此，能够容易地实现与覆盖半导体核心的外周面的部分的径向的厚度相比，覆盖半导体核心的另一端侧的端面的部分的轴方向的厚度厚的量子阱层。
上述第7实施方式的棒状结构发光元件与第5实施方式的棒状结构发光元件具有同样的效果。
此外，在上述半导体层72中，通过使得与覆盖半导体核心71的外周面的部分72b的径向的厚度相比，覆盖半导体核心71的另一端侧的端面的部分72a的轴方向的厚度较厚，从而能够使与覆盖半导体核心71的另一端侧的端面的半导体层72侧连接的电极，到半导体核心71的另一端侧的端面为止不重叠而仅与半导体层72的部分72a连接，因此能够提高半导体核心71的侧面整体的光的提取效率。此外，在上述半导体层72中，由于与覆盖半导体核心71的外周面的部分72b的径向的厚度相比，覆盖半导体核心71的另一端侧的端面的部分72a的轴方向的厚度较厚，所以覆盖半导体核心71的另一端侧的端面的半导体层72的部分72a的电阻变高，发光不集中于半导体核心71的另一端侧，能够增强半导体核心71的侧面区域的发光，并且能够抑制覆盖半导体核心71的另一端侧的端面的半导体层72的部分72a中的漏电流。
[第8实施方式]
图18A～图18D表示本发明的第8实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。在该实施方式中，使用掺杂了Si的n型GaN和掺杂了Mg的p型GaN，但掺杂到GaN的杂质并不限于此。
首先，如图18A所示，在基底基板80上，形成由n型GaN构成的半导体膜84，在该半导体膜84上形成岛状的触媒金属层85(触媒金属层形成工序)。
在该触媒金属层中，对Ga、N、In、Al等的化合物半导体材料以及Si、Mg等的杂质材料，将其溶解而取入，并且能够使用与自身难以形成化合物的Ni、Fe、Au等的材料。岛状的图案的形成，是在半导体膜84上形成厚度100nm～300nm左右的触媒金属层之后，通过光刻法和干法蚀刻法，为了使半导体核心生长，以直径1μm左右的岛状适宜地隔开间隔进行构图。
接着，如图18B所示，在形成了上述岛状的触媒金属层85的半导体膜84上，使用MOCVD装置，使n型GaN从岛状的触媒金属层85和半导体膜84的界面起结晶生长，由此形成由棒状的n型GaN构成的半导体核心81(半导体核心形成工序)。将生长温度设定为800℃左右，作为生长气体使用三甲基镓(TMG)和氨(NH3)，将硅烷(SiH4)作为n型杂质供给用，进而作为载气供给氢(H2)，由此能够使将Si作为杂质的n型GaN的半导体核心81生长。在这里，n型GaN是六方晶系的结晶生长，将相对于半导体膜84表面的垂直方向作为c轴方向进行生长，由此能够得到六角柱形状的半导体核心。
接着，如图18C所示，在半导体核心81的前端保持有岛状的触媒金属层85的状态下，通过从半导体核心81的外周面和触媒金属层85与半导体核心81的界面起的结晶生长，从而形成覆盖半导体核心81的表面的p型的半导体层82(半导体核心形成工序)。在该半导体层形成工序中，将形成温度设定为900℃左右，作为生长气体使用三甲基镓(TMG)和氨(NH3)，作为p型杂质供给用采用二茂镁(Cp2Mg)，由此能够使将镁(Mg)作为杂质的p型GaN生长。
接着，如图18D所示，通过干法蚀刻使基底基板80表面和半导体核心81的基底基板80的外周面露出(露出工序)。这时，除去岛状的触媒金属层85，并且除去半导体核心81的上端的一部分，但在半导体层82中，与覆盖半导体核心81的外周面的部分82b的径向的厚度相比，覆盖半导体核心81的另一端侧的端面的部分82a的轴方向的厚度变厚。在该露出工序中，通过在干法蚀刻的RIE中使用SiCl4，从而能够容易地具有各向异性对GaN进行蚀刻。
接着，在割断工序中，通过将基板浸入异丙醇(IPA)水溶液中，使用超声波(例如数10KHz)使基底基板80沿着基板平面振动，从而以使在基底基板80上竖立设置的半导体核心81的靠近基底基板80侧的根部折弯的方式，对被半导体层82覆盖的半导体核心81施加应力，如图18E所示，从基底基板80割断被半导体层82覆盖的半导体核心81。
这样，能够制造从基底基板80割断的微细的棒状结构发光元件。在该第8实施方式中，将棒状结构发光元件的直径设为1μm，将长度设为10μm(在图18A～图18E中为了便于看图而将棒状结构发光元件的长度描绘的较短)。
进而，在上述棒状结构发光元件中，半导体层82从半导体核心81的外周面起在半径方向向外向结晶生长，径向的生长距离短且缺陷向外向逃脱，所以能够通过结晶缺陷少的半导体层82覆盖半导体核心81。因此，能够实现特性良好的棒状结构发光元件。
在这样从基底基板80割断的棒状结构发光元件中，在半导体核心81的露出部分81a连接一方的电极，在半导体层82连接另一方的电极，以电子和空穴的再结合在半导体核心81的外周面与半导体层82的内周面的pn结部中发生的方式，在电极间流过电流，由此，从pn结部放出光。
在上述半导体层形成工序中，在不除去岛状的触媒金属层85而在半导体核心81的前端保持岛状的触媒金属层85的状态下，通过形成覆盖半导体核心81的表面的p型的半导体层82，与半导体核心81的外周面相比，促进了触媒金属层85和半导体核心81的界面起的结晶生长，因此能够容易地形成与覆盖半导体核心81的外周面的部分82b的径向的厚度相比，覆盖半导体核心81的另一端侧的端面的部分82a的轴方向的厚度厚的半导体层82。
根据上述棒状结构发光元件的制造方法，能够制造向装置的安装的自由度高的微细的棒状结构发光元件。在这里，微细的棒状结构发光元件，例如是直径1μm、长度10μm的微米级尺寸、直径或长度中的至少直径是不足1μm的纳米级尺寸的元件。此外，上述棒状结构发光元件能够减少使用的半导体的量，能够实现使用了发光元件的装置的薄型化和轻量化，并且通过从被半导体层覆盖的半导体核心的全周放出光，发光区域变宽，因此能够实现发光效率高且省电的背光灯、照明装置以及显示装置等。
此外，因为半导体层82的外周面与半导体核心81的露出部分81a的外周面没有阶梯差而连续，所以在将割断后的微细的棒状结构发光元件在形成了电极的绝缘性基板上以轴方向相对于基板平面平行的方式进行安装时，因为半导体层82的外周面与半导体核心81的露出部分81a的外周面之间没有阶梯差，所以能够容易且可靠地连接半导体核心81的露出部分81a和电极。
再有，也可以在形成半导体层82的半导体层形成工序之前，在不除去岛状的触媒金属层85而在半导体核心81的前端保持有岛状的触媒金属层85的状态下，以覆盖半导体核心81的表面的方式形成量子阱层。由此，能够容易地实现与覆盖半导体核心的外周面的部分的径向的厚度相比，覆盖半导体核心的另一端侧的端面的部分的轴方向的厚度厚的量子阱层。
上述第8实施方式的棒状结构发光元件与第5实施方式的棒状结构发光元件具有同样的效果。
此外，在上述半导体层82中，通过使得与覆盖半导体核心81的外周面的部分82b的径向的厚度相比，覆盖半导体核心81的另一端侧的端面的部分82a的轴方向的厚度较厚，从而能够使与覆盖半导体核心81的另一端侧的端面的半导体层82侧连接的电极，到半导体核心81的另一端侧的端面为止不重叠而仅与半导体层82的部分82a连接，因此能够提高半导体核心81的侧面整体的光的提取效率。此外，在上述半导体层82中，由于与覆盖半导体核心81的外周面的部分82b的径向的厚度相比，覆盖半导体核心81的另一端侧的端面的部分82a的轴方向的厚度较厚，所以覆盖半导体核心81的另一端侧的端面的半导体层82的部分82a的电阻变高，发光不集中于半导体核心81的另一端侧，能够增强半导体核心81的侧面区域的发光，并且能够抑制覆盖半导体核心81的另一端侧的端面的半导体层82的部分82a中的漏电流。
[第9实施方式]
图19A～图19E表示本发明的第9实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。在该实施方式中，使用掺杂了Si的n型GaN和掺杂了Mg的p型GaN，但掺杂到GaN的杂质并不限于此。
首先，如图19所示，在n型GaN构成的基板90上，形成具有生长孔94a的掩模94。掩模94能够使用氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)等的可对半导体核心和半导体层选择地进行蚀刻的材料。生长孔94a的形成能够利用在通常的半导体工艺中使用的光刻法和干法蚀刻法。此时，生长的半导体核心的直径依赖于掩模94的生长孔94a的尺寸。
接着，在通过掩模94的生长孔94a而露出的基板90上，形成岛状的触媒金属层95(触媒金属层形成工序)。在该触媒金属层中，对Ga、N、In、Al等的化合物半导体材料以及Si、Mg等的杂质材料，将其溶解而取入，并且能够使用与自身难以形成化合物的Ni、Fe、Au等的材料。在生长孔94a中露出的基板90上的岛状的触媒金属层95通过如下方式获得，即，将在通过光刻法和干法蚀刻法形成上述生长孔94a时使用的抗蚀剂(未图示)在掩模94上残留的状态下，在上述抗蚀剂和基板90上形成厚度100nm～300nm左右的触媒金属层，通过与上述抗蚀剂一起除去上述抗蚀剂上的触媒金属层，从而获得。
接着，如图19B所示，在形成了上述岛状的触媒金属层95的基板90上，使用MOCVD装置，使n型GaN从岛状的触媒金属层95和半基板90的界面起结晶生长，由此形成由棒状的n型GaN构成的半导体核心91(半导体核心形成工序)。将生长温度设定为800℃左右，作为生长气体使用三甲基镓(TMG)和氨(NH3)，将硅烷(SiH4)作为n型杂质供给用，进而作为载气供给氢(H2)，由此能够使将Si作为杂质的n型GaN的半导体核心91生长。在这里，n型GaN是六方晶系的结晶生长，将相对于基板90表面的垂直方向作为c轴方向进行生长，由此能够得到六角柱形状的半导体核心。
接着，如图19C所示，在半导体核心91的前端保持有岛状的触媒金属层95的状态下，通过从半导体核心91的外周面和触媒金属层95与触媒金属层95的界面起的结晶生长，从而形成覆盖半导体核心91的表面的p型的半导体层92(半导体层形成工序)。在该半导体层形成工序中，将形成温度设定为900℃左右，作为生长气体使用三甲基镓(TMG)和氨(NH3)，作为p型杂质供给用采用二茂镁(Cp2Mg)，由此能够使将镁(Mg)作为杂质的p型GaN生长。
接着，如图19D所示，在露出工序中，通过蚀刻将半导体层92的除了覆盖半导体核心91的部分之外的区域和掩模94(如图19C所示)除去，形成使棒状的半导体核心91的基板90侧的外周面露出的露出部分91a。在该状态下，除去岛状的触媒金属层95，并且除去半导体核心91的上端的一部分，但在半导体层92中，与覆盖半导体核心91的外周面的部分92b的径向的厚度相比，覆盖半导体核心91的另一端侧的端面的部分92a的轴方向的厚度变厚。
在掩模以氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)构成的情况下，通过使用包含氢氟酸(HF)的溶液，能够容易地不对半导体核心和覆盖半导体核心的半导体层部分施加影响地对掩模进行蚀刻，能够通过剥离除去掩模和掩模上的半导体层(半导体层中除了覆盖半导体核心的部分之外的区域)。在本实施方式的露出工序中，通过使用了CF4、XeF2的干法蚀刻，能够不对半导体核心和覆盖半导体核心的半导体层部分施加影响地容易地对掩模进行蚀刻，能够与掩模一起除去掩模上的半导体层(半导体层中除了覆盖半导体核心的部分之外的区域)。
接着，在割断工序中，通过将基板浸入异丙醇(IPA)水溶液中，使用超声波(例如数10KHz)使基板90沿着基板平面振动，从而以使在基板90上竖立设置的半导体核心91的靠近基板90侧的根部折弯的方式，对被半导体层92覆盖的半导体核心91施加应力，如图19E所示，从基板90割断被半导体层92覆盖的半导体核心91。
这样，能够制造从基板90割断的微细的棒状结构发光元件。在该第8实施方式中，将棒状结构发光元件的直径设为1μm，将长度设为10μm(在图19A～图19E中为了便于看图而将棒状结构发光元件的长度描绘的较短)。
进而，在上述棒状结构发光元件中，半导体层92从半导体核心91的外周面起在半径方向向外向结晶生长，径向的生长距离短且缺陷向外向逃脱，所以能够通过结晶缺陷少的半导体层92覆盖半导体核心91。因此，能够实现特性良好的棒状结构发光元件。
在这样从基板90割断的棒状结构发光元件中，在半导体核心91的露出部分91a连接一方的电极，在半导体层92连接另一方的电极，以电子和空穴的再结合在半导体核心91的外周面与半导体层92的内周面的pn结部中发生的方式，在电极间流过电流，由此，从pn结部放出光。
在上述半导体层形成工序中，在不除去岛状的触媒金属层95而在半导体核心91的前端保持岛状的触媒金属层95的状态下，通过形成覆盖半导体核心91的表面的p型的半导体层92，与半导体核心91的外周面相比，促进了触媒金属层95和半导体核心91的界面起的结晶生长，因此能够容易地形成与覆盖半导体核心91的外周面的部分92b的径向的厚度相比，覆盖半导体核心91的另一端侧的端面的部分92a的轴方向的厚度厚的半导体层92。
根据上述棒状结构发光元件的制造方法，能够制造向装置的安装的自由度高的微细的棒状结构发光元件。在这里，微细的棒状结构发光元件，例如是直径1μm、长度10μm的微米级尺寸、直径或长度中的至少直径是不足1μm的纳米级尺寸的元件。此外，上述棒状结构发光元件能够减少使用的半导体的量，能够实现使用了发光元件的装置的薄型化和轻量化，并且通过从被半导体层覆盖的半导体核心的全周放出光，发光区域变宽，因此能够实现发光效率高且省电的背光灯、照明装置以及显示装置等。
再有，也可以在形成半导体层92的半导体层形成工序之前，在不除去岛状的触媒金属层95而在半导体核心91的前端保持有岛状的触媒金属层95的状态下，以覆盖半导体核心91的表面的方式形成量子阱层。由此，能够容易地实现与覆盖半导体核心的外周面的部分的径向的厚度相比，覆盖半导体核心的另一端侧的端面的部分的轴方向的厚度厚的量子阱层。
上述第9实施方式的棒状结构发光元件与第5实施方式的棒状结构发光元件具有同样的效果。
此外，在上述半导体层92中，与覆盖半导体核心91的外周面的部分92b的径向的厚度相比，使覆盖半导体核心91的另一端侧的端面的部分92a的轴方向的厚度较厚，由此能够将与覆盖半导体核心91的另一端侧的端面的半导体层92侧连接的电极，到半导体核心91的另一端侧的端面的位置为止不重叠地仅与半导体层92连接，因此能够提高半导体核心91的侧面整体的光的提取效率。此外，在上述半导体层92中，由于与覆盖半导体核心91的外周面的部分92b的径向的厚度相比，覆盖半导体核心91的另一端侧的端面的部分92a的轴方向的厚度较厚，所以覆盖半导体核心91的另一端侧的端面的半导体层92的部分92a的电阻变高，发光不集中于半导体核心91的另一端侧，能够增强半导体核心91的侧面区域的发光，并且能够抑制覆盖半导体核心91的另一端侧的端面的半导体层92的部分92a中的漏电流。
在上述第1～第9实施方式中，针对具有半导体核心11、21、31、41的一端侧的外周面露出的露出部分11、21、31、41的棒状结构发光元件进行了说明，但并不局限于此，具有半导体核心的两端的外周面露出的露出部分也可，具有半导体核心的主要部分的外周面露出的露出部分也可。
此外，在上述第1～第9实施方式中，在半导体核心和半导体层中使用了将GaN作为母材的半导体，但在使用了将GaAs，AlGaAs，GaAsP，InGaN，AlGaN，GaP，ZnSe，AlGaInP等作为母材的半导体的发光元件中，也可以应用本发明。此外，将半导体核心作为n型，将半导体层作为p型，但在导电型为相反的棒状结构发光元件中也能够应用本发明。此外，针对具有六角柱形状的半导体核心的棒状结构发光元件进行了说明，但并不局限于此，是剖面为圆形或椭圆的棒状也可，在具有剖面为三角形等其它多角形状的棒状的半导体核心的棒状结构发光元件中也能够应用本发明。
此外，在上述第1～第9实施方式中，是将棒状结构发光元件的直径设为1μm、将长度设为10μm～30μm的微米级尺寸，但也可以是直径或长度中的至少直径为不足1μm的纳米级尺寸的原件。优选上述棒状结构发光元件的半导体核心的直径为500nm以上且50μm以下，与数10nm～数100nm的棒状结构发光元件相比，能够抑制半导体核心的直径的不均，能降低发光面积、即发光特性的不均，能够提高成品率。
此外，在上述第1～第4、第7～第9实施方式中，使用MOCVD装置使半导体核心结晶生长，但也可以使用MBE(分子束外延)装置等的其它结晶生长装置来形成半导体核心。此外，使用具有生长孔的掩模使半导体核心在基板上结晶生长，但也可以在基板上配置金属籽晶，从金属籽晶(metalseed)使半导体核心结晶生长。
此外，在上述第1～第4、第7～第9实施方式中，使用超声波从基板割断被半导体层覆盖的半导体核心，但并不局限于此，也可以使用切断工具从基板机械地将半导体核心折弯来割断。在该情况下，能够以简单的方法将在基板上设置的微细的多个棒状结构发光元件在短时间割断。
[第10实施方式]
图20表示本发明的第10实施方式的棒状结构发光元件的剖面图。
该第10实施方式的棒状结构发光元件A如图20所示，具备：半导体核心111，由剖面大致六角形的棒状的n型GaN构成；保护层112，覆盖上述半导体核心111的一方的端面；以及半导体层113，由p型GaN构成，以不对被上述保护层112覆盖的半导体核心111的部分的相反侧的部分覆盖而将其作为露出部分111a的方式，覆盖半导体核心111的露出部分111a以外的部分的外周面。上述半导体核心111的外周面和保护层112的外周面，被连续的半导体层113覆盖。
在上述保护层112中，作为比半导体层113电阻大的材料，例如使用绝缘性材料、本征GaN、与半导体层113相同导电型且低杂质浓度的n型的GaN、与半导体层113不同导电型且低杂质浓度的p型GaN等。
根据上述结构的棒状结构发光元件A，通过保护层112覆盖由棒状的n型GaN构成的半导体核心111的一方的端面，并且以不对被上述保护层112覆盖的半导体核心111的部分的相反侧的部分覆盖而将其作为露出部分111a的方式，通过由p型GaN构成的半导体层113对半导体核心111的露出部分111a以外的部分的外周面进行覆盖，由此，即使是微米级尺寸、纳米级尺寸的微细的棒状结构发光元件，也能够将半导体核心111的露出部分111a连接于n侧电极，在覆盖半导体核心111的半导体层113的部分连接p侧电极。在该棒状结构发光元件A中，在半导体核心111的露出部分111a连接n侧电极，在半导体层113连接p侧电极，通过从p侧电极到n侧电极流过电流，从而电子和空穴的再结合在半导体核心111的外周面与半导体层113的内周面的界面(pn结部)中发生并放出光。在该棒状结构发光元件A中，通过从以半导体层113覆盖的半导体核心111的侧面全体放出光，从而发光区域变大，因此发光效率高。
因此，能够实现可以简单的结构容易地进行电极连接的发光效率高的微细的棒状结构发光元件A。此外，由于上述棒状结构发光元件A与基板不是一体，所以向装置的安装的自由度高。
在这里，微细的棒状结构发光元件，例如是直径1μm、长度10μm～30μm的微米级尺寸、直径或长度中的至少直径是不足1μm的纳米级尺寸的元件。此外，上述的棒状结构发光元件能够减少使用的半导体的量，能够实现使用了发光元件的装置的薄型化和轻量化，并且能够实现发光效率高且省电的发光装置、背光灯、照明装置和显示装置等。
此外，上述半导体核心111的一端侧的外周面例如露出1μm～5μm左右，由此能够在半导体核心111的一端侧的外周面的露出部分111a连接一方的n侧电极，在半导体核心111的另一端侧的半导体层113连接p侧电极，能够使电极分离而连接到两端，能够容易地防止连接到半导体层113的p侧电极和半导体核心111的露出部分111a短路。
此外，通过保护层112覆盖上述半导体核心111的一方的端面，从而能够在覆盖半导体核心111的与露出部分111a相反一侧的外周面的半导体层113的部分中，将p侧电极不与半导体核心111短路地容易地连接。由此，能够将电极容易地连接到微细的棒状结构发光元件A的两端。
图21表示比较例的棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图，不是本发明的棒状结构发光元件。图21的棒状结构发光元件与上述第10实施方式的图20所示的棒状结构发光元件A的不同之处是，没有覆盖半导体核心1011的一方的端面的保护层，半导体层1013覆盖半导体核心1011的外周面和端面。
如图21所示，在半导体核心1011的端面侧的半导体层1013连接p侧电极1014的情况下，覆盖半导体核心1011的端面侧的半导体层1013的剖面积大的膜厚方向(从p侧电极1014侧看的电阻)的电阻变小，另一方面，覆盖半导体核心1011的外周面的半导体层1013的剖面积小的长尺寸方向(从p侧电极1014侧看的电阻)的电阻变大。因此，向半导体核心1011的端面的电流集中，发光集中于该半导体核心1011的端面，光从半导体核心1011的侧面整体不能高效率地放出。
相对于此，如图22的剖面示意图所示，在上述第10实施方式的图20所示的棒状结构发光元件中，由比半导体层113电阻大的材料构成的保护层112覆盖半导体核心111的半导体核心111的一方的端面，由此，在连接于半导体核心111的保护层112侧的p侧电极114和半导体核心111之间不经由保护层112流过电流，另一方面，经由比保护层112电阻低的半导体层113在p侧电极和半导体核心111的外周面侧之间流过电流。由此，抑制向上述半导体核心111的设置了保护层112的一侧的端面的电流集中，发光不会集中于该半导体核心111的端面，从半导体核心111的侧面的光的提取效率提高。
图23A～图23C表示上述第10实施方式的棒状结构发光元件的第1～第3变形例的主要部分的剖面图。在图23A～图23C中，半导体层113的形态与图20不同，但对与图20相同的结构部赋予相同的参照符号。
在本发明的棒状结构发光元件中，如图23A的第1变形例所示，以覆盖保护层112的外周面的半导体核心111侧的一部分的方式形成半导体层113也可，如图23B的第2变形例所示，以覆盖保护层112的外周面的全部且比保护层112的端面突出的方式形成半导体层113，露出保护层112的端面也可。进而，在本发明的棒状结构发光元件中，如图23C的第3变形例所示，以覆盖保护层112的外周面的全部且覆盖保护层112的端面的方式形成半导体层113也可。
此外，图24和图25表示半导体层没有覆盖保护层的外周面的变形例的棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图。在图24、图25中，1021、1031是半导体核心，1022、1032是保护层，1023、1033是半导体层，1024、1034是p侧电极，各部的材料使用与上述第10实施方式的棒状结构发光元件相同的材料。
在图24所示的变形例的棒状结构发光元件中，由于半导体层1023仅覆盖了保护层132的外周面中的半导体核心1021的附近的少许区域，所以有在该部分中形成电流路径，经由该电流路径在p侧电极1024和半导体核心1021之间流过漏电流的担忧。
此外，在图25所示的变形例的棒状结构发光元件中，由于半导体层1033不覆盖保护层1032的外周面，所以有在半导体层1033的端面和保护层1032的端面相接的部分中形成电流路径，经由该电流路径在p侧电极1034和半导体核心1031之间流过漏电流的担忧。
相对于此，根据上述第10实施方式的图20所示的棒状结构发光元件A，通过连续的半导体层113覆盖除了露出部分111a之外的半导体核心111的外周面和保护层112的外周面，由此能够抑制在半导体核心111的保护层112侧连接的p侧电极14和半导体核心111之间的漏电流。
此外，在上述棒状结构发光元件A中，通过在保护层112中使用绝缘性材料，半导体核心111与电极通过保护层112被完全绝缘，因此能够抑制来自半导体核心111的设置了保护层112的一侧的端面的发光，并且能够抑制在该半导体核心111的端面附近在半导体核心111和电极之间的漏电流的产生。
此外，在上述棒状结构发光元件A中，在保护层112中使用本征半导体的情况下，半导体核心111与电极也通过保护层112被完全绝缘，因此能够抑制来自半导体核心111的设置了保护层112的一侧的端面的发光，并且能够抑制在该半导体核心111的端面附近在半导体核心111和电极之间的漏电流的产生。例如，在作为本征半导体使用了GaN的情况下，实际是包含杂质的n型，但由于杂质浓度是低浓度且是高电阻，所以电流几乎不流到保护层112侧，能够在半导体核心111和覆盖其外周面的半导体层113之间施加充分的电压。
此外，在上述棒状结构发光元件A中，在保护层112中使用与半导体核心111是相同的n型的半导体的情况下，因为保护层112与半导体层113相比是高电阻，所以能够抑制来自半导体核心111的设置了保护层112的一侧的端面的发光，并且能够抑制在该半导体核心111的端面附近在半导体核心111和电极之间的漏电流的产生。
此外，在上述棒状结构发光元件A中，在保护层112中使用与半导体层113是相同的p型的半导体的情况下，因为在设置有保护层112的半导体核心111的端面形成发光面，所以能够增加发光面积。此外，由于保护层112与半导体层相比是高电阻，所以流到半导体核心111的保护层112一侧的端面的电流少，能够在半导体核心111和覆盖其外周面的半导体层113之间施加充分的电压。
再有，在上述第10实施方式中，针对在剖面大致六角形的棒状的半导体核心111被覆了半导体层的棒状结构发光元件进行了说明，但针对在例如圆形、其它多角形的棒状的半导体核心被覆了半导体层、量子阱层等的棒状结构发光元件，也能够应用本发明。n型GaN是六方晶系的结晶生长，将相对于基板表面的垂直方向作为c轴方向进行生长，由此能够得到大致六角柱形状的半导体核心。虽然也依赖于生长方向、生长温度等的生长条件，但在生长的半导体核心的直径是从数10nm到数100nm左右的较小的情况下，有剖面容易变为接近圆形的形状的倾向，当直径变大到从0.5μm左右到数μm时，有剖面容易以六角形生长的倾向。
[第11实施方式]
图26表示本发明的第11实施方式的棒状结构发光元件的剖面图。该第11实施方式的棒状结构发光元件除了量子阱层之外，与第10实施方式的棒状结构发光元件采用相同的结构。
该第11实施方式的棒状结构发光元件B如图26所示，具备：半导体核心121，由剖面大致六角形的棒状的n型GaN构成；量子阱层125，由覆盖上述半导体核心121的一方的端面的p型InGaN构成；保护层122，覆盖该量子阱层125的外周面；以及半导体层123，由p型GaN构成，以不对被上述保护层122覆盖的半导体核心121的部分的相反侧的部分覆盖而将其作为露出部分121a的方式，覆盖半导体核心121的露出部分121a以外的部分的外周面。上述半导体核心121的外周面和保护层122的外周面，被连续的半导体层123覆盖。
上述第11实施方式的棒状结构发光元件与第10实施方式的棒状结构发光元件具有同样的效果。
此外，在上述第11实施方式的棒状结构发光元件中，通过在半导体核心121的端面和保护层122之间形成由p型InGaN构成的量子阱层125，从而利用量子阱层125的量子限制效应，能够提高在半导体核心121的端面和保护层122的界面中的发光效率。
再有，该量子阱层也可以是将GaN的障壁层和InGaN的量子阱层交替地层叠的多重量子阱结构。
[第12实施方式]
图27表示本发明的第12实施方式的棒状结构发光元件的剖面图。
该第12实施方式的棒状结构发光元件C如图27所示，具备：半导体核心131，由剖面大致六角形的棒状的n型GaN构成；保护层132，覆盖上述半导体核心131的一方的端面；量子阱层133，由p型InGaN构成，以不对被上述保护层132覆盖的半导体核心131的部分的相反侧的部分覆盖而将其作为露出部分131a的方式，覆盖半导体核心131的露出部分131a以外的部分的外周面；以及半导体层34，由覆盖上述量子阱层133的外周面的p型GaN构成。上述半导体核心131的外周面和保护层132的外周面，被连续的量子阱层133、半导体层134覆盖。
在上述保护层132中，作为比半导体层134电阻大的材料，例如使用绝缘性材料、本征GaN、与半导体层134相同导电型且低杂质浓度的n型的GaN、与半导体层134不同导电型且低杂质浓度的p型GaN等。
图28表示上述棒状结构发光元件C的主要部分的剖面图，如图28所示，在上述第12实施方式的棒状结构发光元件C中，由比半导体层134电阻大的材料构成的保护层132覆盖半导体核心131的一方的端面，由此，在连接于半导体核心131的保护层132侧的p侧电极135和半导体核心131之间不经由保护层132流过电流，另一方面，经由比保护层132电阻低的半导体层134在p侧电极135和半导体核心131的外周面侧之间流过电流。由此，抑制向上述半导体核心131的设置了保护层132的一侧的端面的电流集中，发光不会集中于该半导体核心131的端面，从半导体核心131的侧面的光的提取效率提高。
再有，如图28所示，在到保护层132的端面为止没有覆盖半导体层134的结构的情况下，预想在量子阱层133的平面方向中产生从p侧电极135向半导体核心131的漏电流，但由于量子阱层133的电阻十分大(膜层薄且从p侧电极135到半导体核心131的距离十分长)，所以漏电流的产生极其少，能够对半导体核心131和半导体层134之间施加充分的电压。
在这里，在量子阱层133中从p侧电极135到半导体核心131的距离，例如大致相当于保护层132的长度1μm～5μm。
上述第12实施方式的棒状结构发光元件与第10实施方式的棒状结构发光元件具有同样的效果。
图29A～图29C表示上述第12实施方式的棒状结构发光元件的第1～第3变形例的主要部分的剖面图。在图29A～图29C中，虽然量子阱层133和半导体层134与图27的形态不同，但对与图27相同的结构部赋予相同的参照符号。
在本发明的棒状结构发光元件中，如图29A的第1变形例所示，以覆盖保护层132的外周面的半导体核心131侧的一部分的方式形成量子阱层133和半导体层134也可，如图29B的第2变形例所示，以覆盖保护层132的外周面的全部且比保护层132的端面突出的方式形成量子阱层133和半导体层134，露出保护层132的端面也可。进而，在本发明的棒状结构发光元件中，如图29C的第3变形例所示，以覆盖保护层132的外周面的全部且覆盖保护层132的端面的方式形成量子阱层133和半导体层134也可。
此外，图30和图31表示量子阱层和半导体层没有覆盖保护层的外周面的变形例的棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图。
在图30、图31中，1041、1151是半导体核心，1042、1152是保护层，1043、1153是量子阱层，1044、1154半导体层，1045、11551155是p侧电极，各部的材料使用与上述第12实施方式的棒状结构发光元件相同的材料。
在图30所示的变形例的棒状结构发光元件中，由于量子阱层1043和半导体层1044仅覆盖了保护层1042的外周面中的半导体核心1041的附近的少许区域，所以有在该部分中形成电流路径，经由该电流路径在p侧电极1045和半导体核心1041之间流过漏电流的担忧。
此外，在图31所示的变形例的棒状结构发光元件中，由于半导体层1154不覆盖保护层1152的外周面，所以有在半导体层1154的端面和保护层1152的端面相接的部分中形成电流路径，经由该电流路径在p侧电极1155和半导体核心1151之间流过漏电流的担忧。
相对于此，根据上述第12实施方式的图27所示的棒状结构发光元件，通过连续的半导体层134覆盖除了露出部分131a之外的半导体核心131的外周面和保护层132的外周面，由此能够抑制在半导体核心151的保护层132侧连接的p侧电极135向半导体核心131的漏电流。
此外，在上述第11实施方式的棒状结构发光元件中，通过在半导体核心131的外周面和半导体层134之间形成量子阱层133，从而利用量子阱层133的量子限制效应，能够提高在半导体核心131的外周面和半导体层134的界面中的发光效率。
再有，该量子阱层也可以是将GaN的障壁层和InGaN的量子阱层交替地层叠的多重量子阱结构。
此外，根据上述棒状结构发光元件，通过连续的半导体层133覆盖除了上述露出部分131a之外的半导体核心131的外周面和保护层132的外周面，由此能够抑制在半导体核心131的保护层132侧连接的电极和半导体核心131之间的漏电流。
[第13实施方式]
图32表示本发明的第13实施方式的棒状结构发光元件的剖面图。该第13实施方式的棒状结构发光元件除了导电层之外，与第12实施方式的棒状结构发光元件采用相同的结构。
该第13实施方式的棒状结构发光元件D如图32所示，具备：半导体核心141，由剖面大致六角形的棒状的n型GaN构成；保护层142，覆盖上述半导体核心141的一方的端面；量子阱层143，由p型InGaN构成，以不对被上述保护层142覆盖的半导体核心141的部分的相反侧的部分覆盖而将其作为露出部分141a的方式，覆盖半导体核心141的露出部分141a以外的部分的外周面；半导体层144，由覆盖上述量子阱层143的外周面的p型GaN构成；以及导电层145，覆盖上述半导体层144的外周面。上述半导体核心141的外周面和保护层142的外周面，被连续的量子阱层143和半导体层144覆盖。
上述导电层145通过膜厚200nm的ITO(氧化铟锡)形成。该ITO的成膜能够使用蒸镀法或溅射法。在对ITO膜成膜后，通过以500℃～600℃进行热处理，能够降低由p型GaN构成的半导体层144和由ITO构成的导电层145的接触电阻。再有，导电层145不限于此，例如也可以使用厚度5nm的Ag/Ni或Au/Ni的半透明的层叠金属膜等。该层叠金属膜的成膜能够使用蒸镀法或溅射法。进而，为了进一步降低导电层的电阻，也可以在上述ITO膜上层叠Ag/Ni或Au/Ni的层叠金属膜。
图33表示上述棒状结构发光元件D的主要部分的剖面示意图，如图33所示，在该第13实施方式的棒状结构发光元件D中，由比半导体层144电阻大的材料构成的保护层142覆盖半导体核心141的一方的端面，由此，在连接于半导体核心141的保护层142侧的p侧电极146和半导体核心141之间不经由保护层142流过电流，另一方面，经由比保护层142电阻低的导电层145导电层145、半导体层144，在p侧电极146和半导体核心141的外周面侧之间流过电流。由此，抑制向上述半导体核心141的设置了保护层142的一侧的端面的电流集中，发光不会集中于该半导体核心141的端面，从半导体核心141的侧面的光的提取效率提高。
上述第13实施方式的棒状结构发光元件与第10实施方式的棒状结构发光元件具有同样的效果。
此外，根据上述棒状结构发光元件，通过经由比半导体层144电阻低的导电层145导电层145将半导体层144连接于电极，从而电流不会集中偏向于电极连接部分，能够形成宽广的电流路径，使半导体核心141的侧面整个面高效率地发光，能够进一步提高发光效率。
此外，上述棒状结构发光元件如图34所示，在半导体核心141的露出部分141a连接作为第1电极的一个例子的n侧电极147，在半导体核心141的设有保护层142的一侧连接有作为第2电极的一个例子的p侧电极148。
在图34中，因为半导体核心141的一方的端面没有通过保护层142露出，所以能够经由该端部的半导体层144和导电层145容易地电连接半导体核心141和p侧电极148。由此，能够使半导体层144和导电层145的层145覆盖的半导体核心141的侧面整体的p侧电极覆盖的面积为最小限度，能够提高光的提取效率。此外，抑制向上述半导体核心141的设置了保护层142的一侧的端面的电流集中，发光不会集中于该半导体核心的端面，从半导体核心141的侧面的光的提取效率提高。
再有，在半导体核心141的保护层142侧的端部，也可以仅经由导电层145电连接半导体核心141和p侧电极148。
[第14实施方式]
图35表示本发明的第14实施方式的具备棒状结构发光元件的发光装置的立体图。在该第14实施方式中，使用与第12实施方式的棒状结构发光元件C同样的结构的棒状结构发光元件。再有，棒状结构发光元件也可以使用上述第1、第11、第13实施方式的棒状结构发光元件的任一种。
该第14实施方式的发光装置如图35所示，具备：绝缘性基板100，在安装面形成有金属电极101、102；以及棒状结构发光元件E，在上述绝缘性基板100上以长尺寸方向与绝缘性基板100的安装面平行的方式安装。
上述棒状结构发光元件E，具备：半导体核心151，由剖面大致六角形的棒状的n型GaN构成；保护层(未图示)，覆盖上述半导体核心151的一方的端面；量子阱层153，由p型InGaN构成，以不对被上述保护层152覆盖的半导体核心151的部分的相反侧的部分覆盖而将其作为露出部分151a的方式，覆盖半导体核心151的露出部分151a以外的部分的外周面；以及半导体层154，由覆盖上述量子阱层153的外周面的p型GaN构成。在上述半导体核心151中，形成有一端侧的外周面露出的露出部分151a。此外，半导体核心151的另一端侧的保护层的端面没有被量子阱层153和半导体层154覆盖而露出。
如图35所示，将棒状结构发光元件E的一端侧的露出部分151a连接于金属电极101，并且将棒状结构发光元件E的另一端侧的半导体层154连接于金属电极102。
在这里，棒状结构发光元件E在后述的第38实施方式的棒状结构发光元件的排列方法中的IPA的水溶液的干燥时，通过基板表面和棒状结构发光元件的缝隙间在液滴蒸发导致缩小时产生的黏滞(stiction)，中央部分弯曲而连接于绝缘性基板100上。
根据上述第14实施方式的发光装置，在以长尺寸方向与安装面平行的方式在绝缘性基板100安装的棒状结构发光元件E中，因为半导体层154的外周面与绝缘性基板100的安装面接触，所以在棒状结构发光元件E产生的热能够从半导体层154高效率地散热到绝缘性基板100。因此，能够实现发光效率高且散热性良好的发光装置。再有，在以覆盖半导体层的方式形成有导电层的棒状结构发光元件中，通过导电层的外周面与绝缘性基板的安装面接触，能够获得同样的效果。
此外，在上述发光装置中，因为在绝缘性基板100上将棒状结构发光元件E横躺下而配置，所以能够使包含绝缘性基板100的厚度变薄。在上述发光装置中，通过使用例如是直径1μm、长度10μm的微米级尺寸、直径或长度中的至少直径是不足1μm的纳米级尺寸的微细的棒状结构发光元件，从而能够减少使用的半导体的量，使用该发光装置能够实现可薄型化、轻量化的背光灯、照明装置以及显示装置等。
[第15实施方式]
图36表示本发明的第15实施方式的具备棒状结构发光元件的发光装置的侧面图。
该第15实施方式的发光装置如图36所示，具备：绝缘性基板100；以及棒状结构发光元件F，在绝缘性基板100上以长尺寸方向与绝缘性基板100的安装面平行的方式安装。
上述棒状结构发光元件F，具备：半导体核心161，由剖面大致六角形的棒状的n型GaN构成；保护层162(图37所示)，覆盖上述半导体核心151的一方的端面；量子阱层163，由p型InGaN构成，以不对被上述保护层142覆盖的半导体核心161的部分的相反侧的部分覆盖而将其作为露出部分161a的方式，覆盖半导体核心161的露出部分161a以外的部分的外周面；半导体层164，由覆盖上述量子阱层163的外周面的p型GaN构成；以及导电层165，覆盖上述半导体层164的外周面。在上述半导体核心161中，形成有一端侧的外周面露出的露出部分161a。在上述导电层165上且绝缘性基板100侧，形成有作为第2导电层的一个例子的金属层166。上述金属层166覆盖导电层165的外周面的下侧大致一半。上述导电层165通过ITO形成。再有，导电层不限于此，例如也可以使用厚度5nm的Ag/Ni或Au/Ni的半透明的层叠金属膜等。该层叠金属膜的成膜能够使用蒸镀法或溅射法。进而，为了进一步降低导电层的电阻，也可以在上述ITO膜上层叠Ag/Ni或Au/Ni的层叠金属膜。此外，金属层166不限于Al，也可以使用Cu、W、Ag、Au等。
该第15实施方式的发光装置如图37所示，具备：绝缘性基板100，在安装面形成有金属电极101、102；以及棒状结构发光元件F，在上述绝缘性基板100上以长尺寸方向与绝缘性基板100的安装面平行的方式安装。
将上述棒状结构发光元件F的一端侧的露出部分161a通过导电性粘接剂等的粘接部103连接到金属电极101，并且将棒状结构发光元件F的另一端侧的金属层166通过导电性粘接剂等的粘接部104连接到金属电极102。
在这里，棒状结构发光元件F在后述的第38实施方式的棒状结构发光元件的排列方法中的IPA的水溶液的干燥时，通过基板表面和棒状结构发光元件的缝隙间在液滴蒸发导致缩小时产生的黏滞(stiction)，中央部分弯曲而连接于绝缘性基板100上。
根据上述第15实施方式的发光装置，通过在棒状结构发光元件F的导电层165上且绝缘性基板100侧，形成比半导体层164电阻低的作为第2导电层的一个例子的金属层166，从而即使在没有金属层166的棒状结构发光元件F的绝缘性基板100的相反侧，也有覆盖半导体核心161的外周面的导电层165，因此不牺牲向高电阻的半导体层164整体的电流的容易流动度，就能够通过金属层166实现低电阻化。此外，因为对于覆盖半导体核心161的外周面的导电层165，考虑到发光效率不能使用透过率低的材料，因此不能使用低电阻的材料，但对于金属层166，与透过率相比能够优先使用低电阻的导电性材料。进而，在以长尺寸方向与安装面平行的方式在绝缘性基板100安装的棒状结构发光元件F中，因为金属层166与绝缘性基板100的安装面接触，所以在棒状结构发光元件F产生的热能够经由金属层166高效率地散热到绝缘性基板100。
[第16实施方式]
图38表示本发明的第16实施方式的具备棒状结构发光元件的发光装置的立体图。在该第16实施方式中，使用与第12实施方式的棒状结构发光元件C同样的结构的棒状结构发光元件。再有，棒状结构发光元件也可以使用上述第10、第11、第13实施方式的棒状结构发光元件的任一种。
该第16实施方式的发光装置如图38所示，具备：绝缘性基板200，在安装面形成有金属电极201、202；以及棒状结构发光元件G，在上述绝缘性基板200上以长尺寸方向与绝缘性基板200的安装面平行的方式安装。在上述绝缘性基板200，在绝缘性基板200上的金属电极201、202之间且棒状结构发光元件G的下侧，形成有作为金属部的一个例子的第3金属电极203。在图38中，仅示出金属电极201、201、203的一部分。
上述棒状结构发光元件G，具备：半导体核心171，由剖面大致六角形的棒状的n型GaN构成；保护层(未图示)，覆盖上述半导体核心171的一方的端面；量子阱层173，由p型InGaN构成，以不对被上述保护层覆盖的半导体核心171的部分的相反侧的部分覆盖而将其作为露出部分171a的方式，覆盖半导体核心171的露出部分171a以外的部分的外周面；以及半导体层174，由覆盖上述量子阱层173的外周面的p型GaN构成。在上述半导体核心171中，形成有一端侧的外周面露出的露出部分171a。此外，半导体核心171的另一端侧的保护层的端面没有被量子阱层173和半导体层174覆盖而露出。
根据上述第16实施方式的发光装置，通过在绝缘性基板200上的电极201、202之间且棒状结构发光元件G的下侧形成金属电极203，使两端连接于金属电极201、202的棒状结构发光元件G的中央侧接触于金属电极203的表面而支撑，因此两端支撑的棒状结构发光元件G不会弯曲，被金属电极203支撑，并且能够将在棒状结构发光元件G中产生的热从半导体层174经由金属电极203高效率地散热到绝缘性基板200。
再有，如图39所示，金属电极201和金属电极202分别具有：相互空开规定的间隔而大致平行的基部201a、202a；以及从基部201a、202a的相向的位置延伸到基部201a、202a之间的多个电极部201b、202b。在金属电极201的电极部201b和与其相向的金属电极202的电极部202b，排列1个棒状结构发光元件G。在金属电极201的电极部201b和与其相向的金属电极202的电极部202b之间，在绝缘性基板200上形成有中央部分变窄的蝶形形状的第3金属电极203。
上述相互邻接的第3金属电极203彼此被电断开，如图39所示，即使相互邻接的棒状结构发光元件G的方向相反，也能够防止金属电极201和金属电极202经由金属电极203短路。
[第17实施方式]
图40A～图40D是表示本发明的第17实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。在该实施方式中，使用掺杂了Si的n型GaN和掺杂了Mg的p型GaN，但掺杂到GaN的杂质并不限于此。
首先，如图40A所示，在n型GaN构成的基板300上，形成具有生长孔的掩模(未图示)。掩模能够使用氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)等的可对半导体核心和半导体层选择地进行蚀刻的材料。生长孔的形成能够利用在通常的半导体工艺中使用的光刻法和干法蚀刻法。此时，生长的半导体核心的直径依赖于上述掩模的生长孔的尺寸。
接着，在半导体核心形成工序中，在通过掩模的生长孔露出的基板300上，使用MOCVD(MetalOrganicChemicalVaporDeposition，金属有机物化学气相沉积)装置，使n型GaN结晶生长，形成棒状的半导体核心301。将生长温度设定为950℃左右，作为生长气体使用三甲基镓(TMG)和氨(NH3)，将硅烷(SiH4)作为n型杂质供给用，进而作为载气供给氢(H2)，由此能够使将Si作为杂质的n型GaN的半导体核心301生长。在这里，n型GaN是六方晶系的结晶生长，将相对于基板300表面的垂直方向作为c轴方向进行生长，由此能够得到六角柱形状的半导体核心。
然后，在半导体核心形成工序之后，作为生长气体使用TMG和NH3，将Cp2Mg用于p型杂质供给用，由此在半导体核心301上形成p型GaN构成的保护层302。在该保护层302中，通过将杂质浓度根据气体的供给比例调整为低浓度，从而与接下来形成的半导体层相比增大电阻。
接着，如图40B所示，在量子阱层、半导体层形成工序中，以覆盖棒状的半导体核心301、保护层302的方式，在基板300整个面形成由p型InGaN构成的量子阱层303，进而在基板300整个面形成半导体层304。在MOCVD装置内，在以上述方式使n型GaN半导体核心生长之后，对应于发光波长将设定温度从600℃变更到800℃，通过将载气作为氮(N2)，将生长气体作为TMG和NH3，供给三甲基铟(TMI)，从而能够在n型GaN半导体核心301上和保护层302上形成InGaN量子阱层303。之后，进一步使设定温度为960℃，如上述那样，作为生长气体使用TMG和NH3，作为p型杂质供给用而使用Cp2Mg，由此能够形成p型GaN构成的半导体层304。
再有，该量子阱层也可以在InGaN层和p型GaN层之间作为电子阻挡层加入p型AlGaN层。再有，也可以是将GaN的障壁层和InGaN的量子阱层交替地层叠的多重量子阱结构。
接着，如图40C所示，在露出工序中，通过干法蚀刻将量子阱层303、半导体层304的除了覆盖半导体核心301的部分之外的区域除去，使棒状的半导体核心301的基板300侧的外周面露出，形成露出部分301a，并且保护层302的上侧的一部分也被蚀刻，保护层302a的端面露出。在该情况下，通过在干法蚀刻的RIE中使用SiCl4，从而能够容易地具有各向异性对GaN进行蚀刻。
在这里，半导体层304a的外周面和半导体核心301的露出部分301a的外周面没有阶梯差而连续(量子阱层303a的外周面的露出部分和半导体核心301的露出部分301a的外周面也没有阶梯差)。由此，在将割断后的微细的棒状结构发光元件在形成了电极的绝缘性基板上以轴方向相对于基板平面平行的方式进行安装时，因为半导体层304a的外周面与半导体核心301的露出部分301a的外周面之间没有阶梯差，所以能够容易且可靠地连接半导体核心301的露出部分301a和电极。
在上述第17实施方式的棒状结构发光元件的制造方法中，能够通过切换杂质气体而接着半导体核心301使保护层302生长，因此能够容易地形成保护层302。
此外，在图40C所示的露出工序中，在雕刻基板300时，因为在半导体核心301的前端形成有保护层302，所以半导体核心301的上端不露出。
接着，在割断工序中，通过将基板浸入异丙醇(IPA)水溶液中，使用超声波(例如数10KHz)使基板300沿着基板平面振动，从而以使在基板300上竖立设置的半导体核心301的靠近基板300侧的根部折弯的方式，对被量子阱层303a和半导体层304a覆盖的半导体核心301施加应力，如图40D所示，从基板300割断被量子阱层303a和半导体层304a覆盖的半导体核心301。
这样，能够制造从基板300割断的微细的棒状结构发光元件H。在该第17实施方式中，将棒状结构发光元件H的直径设为1μm，将长度设为10μm(在图40A～图40D中为了便于看图而将棒状结构发光元件H的长度描绘的较短)。
根据上述第17实施方式的棒状结构发光元件的制造方法，能够以简单的结构实现电极连接容易的发光效率高的微细的棒状结构发光元件H。
在这里，微细的棒状结构发光元件，例如是直径1μm、长度10μm～30μm的微米级尺寸、直径或长度中的至少直径是不足1μm的纳米级尺寸的元件。此外，上述的棒状结构发光元件能够减少使用的半导体的量，能够实现使用了发光元件的装置的薄型化和轻量化，并且能够实现发光效率高且省电的发光装置、背光灯、照明装置和显示装置等。
此外，根据上述制造方法，棒状结构发光元件H与基板不是一体，能够制造向装置的安装的自由度高的微细的棒状结构发光元件H。此外，上述棒状结构发光元件H能够减少使用的半导体的量，能够实现使用了发光元件的装置的薄型化和轻量化，并且通过从被半导体层覆盖的半导体核心的全周放出光，发光区域变宽，因此能够实现发光效率高且省电的发光装置、背光灯、照明装置以及显示装置等。
[第18实施方式]
图41A～图41E是表示本发明的第18实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。在该实施方式中，使用掺杂了Si的n型GaN和掺杂了Mg的p型GaN，但掺杂到GaN的杂质并不限于此。
首先，如图41A所示，在n型GaN构成的基板400上，形成具有生长孔429A的掩模410。掩模能够使用氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)等的可对半导体核心和半导体层选择地进行蚀刻的材料。生长孔的形成能够利用在通常的半导体工艺中使用的光刻法和干法蚀刻法。此时，生长的半导体核心的直径依赖于掩模410的生长孔429A的尺寸。
接着，如图41B所示，在半导体核心形成工序中，在通过掩模410的生长孔429A露出的基板400上，使用MOCVD装置，使n型GaN结晶生长，形成棒状的半导体核心401。将生长温度设定为950℃左右，作为生长气体使用三甲基镓(TMG)和氨(NH3)，将硅烷(SiH4)作为n型杂质供给用，进而作为载气供给氢(H2)，由此能够使将Si作为杂质的n型GaN的半导体核心401生长。在这里，n型GaN是六方晶系的结晶生长，将相对于基板400表面的垂直方向作为c轴方向进行生长，由此能够得到六角柱形状的棒状的半导体核心。
然后，在半导体核心形成工序之后，作为生长气体使用TMG和NH3，将Cp2Mg用于p型杂质供给用，由此在半导体核心401上形成p型GaN构成的保护层402。在该保护层402中，通过将杂质浓度根据气体的供给比例调整为低浓度，从而与接下来形成的半导体层相比增大电阻。
接着，如图41C所示，在量子阱层、半导体层形成工序中，以覆盖棒状的半导体核心401、保护层402的方式，在基板400整个面形成由p型InGaN构成的量子阱层403，进而在基板400整个面形成半导体层404。在MOCVD装置内，在以上述方式使n型GaN半导体核心401生长之后，对应于发光波长将设定温度从600℃变更到800℃，通过将载气作为氮(N2)，将生长气体作为TMG和NH3，供给三甲基铟(TMI)，从而能够在n型GaN半导体核心401上形成InGaN量子阱层403。之后，进一步使设定温度为960℃，如上述那样，作为生长气体使用TMG和NH3，作为p型杂质供给用而使用Cp2Mg，由此能够形成p型GaN构成的半导体层125。
再有，该量子阱层也可以在InGaN层和p型GaN层之间作为电子阻挡层加入p型AlGaN层。再有，也可以是将GaN的障壁层和InGaN的量子阱层交替地层叠的多重量子阱结构。
接着，如图41D所示，在露出工序中，通过蚀刻将量子阱层403、半导体层404的除了覆盖半导体核心401的部分之外的区域和掩模410(如图41C所示)除去，形成使棒状的半导体核心401的基板400侧的外周面露出的露出部分401a。在该状态下，上述半导体核心401的与基板400相反一侧的端面被量子阱层403a和半导体层404a覆盖。在掩模以氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)构成的情况下，通过使用包含氢氟酸(HF)的溶液，能够容易地不对半导体核心和覆盖半导体核心的半导体层部分施加影响地对掩模进行蚀刻，能够通过剥离除去掩模和除了覆盖半导体核心的半导体层的部分之外的区域。在本实施方式的露出工序中，通过使用了CF4、XeF2的干法蚀刻，能够不对半导体核心和覆盖半导体核心的半导体层部分施加影响地容易地对掩模进行蚀刻，能够与掩模一起除去除了覆盖半导体核心的半导体层的部分之外的区域。
此外，在图41D所示的露出工序中，即使通过蚀刻除去半导体核心401的前端侧的量子阱层403和半导体层404，因为形成有保护层402，所以半导体核心401的上端不露出。
接着，在割断工序中，将基板浸入异丙醇(IPA)水溶液中，使用超声波(例如数10KHz)使基板400沿着基板平面振动，由此以使在基板400上竖立设置的半导体核心401的靠近基板400侧的根部折弯的方式，对被量子阱层403a和半导体层404a覆盖的半导体核心401施加应力，如图41E所示，从基板400割断被量子阱层403a和半导体层404a覆盖的半导体核心401。
这样，能够制造从基板400割断的微细的棒状结构发光元件I。在该第18实施方式中，将棒状结构发光元件的直径设为1μm，将长度设为10μm(在图41A～图41E中为了便于看图而将棒状结构发光元件I的长度描绘的较短)。
根据上述棒状结构发光元件的制造方法，能够制造向装置的安装的自由度高的微细的棒状结构发光元件I。此外，上述棒状结构发光元件I能够减少使用的半导体的量，能够实现使用了发光元件的装置的薄型化和轻量化，并且通过从半导体核心401的全周放出光，发光区域变宽，因此能够实现发光效率高且省电的发光装置、背光灯、照明装置以及显示装置等。
[第19实施方式]
图42A～图42E是表示本发明的第19实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。在该实施方式中，使用掺杂了Si的n型GaN和掺杂了Mg的p型GaN，但掺杂到GaN的杂质并不限于此。
首先，如图42A所示，在基底基板500上，形成由n型GaN构成的半导体膜510，在该半导体膜510上形成具有生长孔的掩模(未图示)。掩模能够使用氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)等的可对半导体核心和半导体层选择地进行蚀刻的材料。生长孔的形成能够利用在通常的半导体工艺中使用的光刻法和干法蚀刻法。此时，生长的半导体核心的直径依赖于上述掩模的生长孔的尺寸。
接着，在半导体核心形成工序中，在通过掩模的生长孔露出的半导体基板510上，使用MOCVD装置，使n型GaN结晶生长，形成棒状的半导体核心501。将生长温度设定为950℃左右，作为生长气体使用三甲基镓(TMG)和氨(NH3)，将硅烷(SiH4)作为n型杂质供给用，进而作为载气供给氢(H2)，由此能够使将Si作为杂质的n型GaN的半导体核心501生长。在这里，n型GaN是六方晶系的结晶生长，将相对于基底基板500表面的垂直方向作为c轴方向进行生长，由此能够得到六角柱形状的半导体核心。
然后，在半导体核心形成工序之后，作为生长气体使用TMG和NH3，将Cp2Mg用于p型杂质供给用，由此在半导体核心501上形成p型GaN构成的保护层502。在该保护层502中，通过将杂质浓度根据气体的供给比例调整为低浓度，从而与接下来形成的半导体层相比增大电阻。再有，保护层502并不限于p型GaN，也可以是其它的绝缘性材料。
接着，如图42B所示，在量子阱层、半导体层形成工序中，以覆盖棒状的半导体核心501、保护层502的方式，在基底基板500整个面形成由p型InGaN构成的量子阱层503，进而在基底基板500整个面形成半导体层504。在MOCVD装置内，在以上述方式使n型GaN半导体核心501生长之后，对应于发光波长将设定温度从600℃变更到800℃，通过将载气作为氮(N2)，将生长气体作为TMG和NH3，供给三甲基铟(TMI)，从而能够在n型GaN半导体核心501上形成InGaN量子阱层503。之后，进一步使设定温度为960℃，如上述那样，作为生长气体使用TMG和NH3，作为p型杂质供给用而使用Cp2Mg，由此能够形成p型GaN构成的半导体层504。
再有，该量子阱层也可以在InGaN层和p型GaN层之间作为电子阻挡层加入p型AlGaN层。再有，也可以是将GaN的障壁层和InGaN的量子阱层交替地层叠的多重量子阱结构。
接着，如图42C所示，在露出工序中，通过干法蚀刻将量子阱层503、半导体层504的除了覆盖半导体核心501的部分之外的区域除去，使棒状的半导体核心501的基底基板500侧的外周面露出，形成露出部分501a，并且保护层502的上侧的一部分也被蚀刻，保护层502a的端面露出。在该情况下，通过在干法蚀刻的RIE中使用SiCl4，从而能够容易地具有各向异性对GaN进行蚀刻。
在这里，半导体层504a的外周面和半导体核心501的露出部分501a的外周面没有阶梯差而连续(量子阱层503a的外周面的露出部分和半导体核心501的露出部分501a的外周面也没有阶梯差)。由此，在将割断后的微细的棒状结构发光元件在形成了电极的绝缘性基板上以轴方向相对于基板平面平行的方式进行安装时，因为半导体层504a的外周面与半导体核心501的露出部分501a的外周面之间没有阶梯差，所以能够容易且可靠地连接半导体核心501的露出部分501a和电极。
在上述第19实施方式的棒状结构发光元件的制造方法中，能够通过切换杂质气体而接着半导体核心501使保护层502生长，因此能够容易地形成保护层502。
此外，在图42C所示的露出工序中，在到基底基板500露出为止进行蚀刻时，因为在半导体核心501的前端形成有保护层502，所以半导体核心501的上端不露出。
接着，如图42D所示，通过对基底基板500进行各向同性蚀刻，雕刻到半导体核心501的下侧，能够使形成在基底基板500的凸部500a的前端的直径比半导体核心501的直径细。
接着，在割断工序中，通过将基板浸入异丙醇(IPA)水溶液中，使用超声波(例如数10KHz)使基底基板500沿着基板平面振动，从而以使在基底基板500的凸部500a上竖立设置的半导体核心501折弯的方式，对被量子阱层503a和半导体层504a覆盖的半导体核心501施加应力，如图42E所示，从基板500割断被量子阱层503a和半导体层504a覆盖的半导体核心501。
这样，能够制造从基底基板500割断的微细的棒状结构发光元件J。在该第19实施方式中，将棒状结构发光元件J的直径设为1μm，将长度设为10μm(在图42A～图42E中为了便于看图而将棒状结构发光元件J的长度描绘的较短)。
根据上述第19实施方式的棒状结构发光元件的制造方法，能够以简单的结构实现电极连接容易的发光效率高的微细的棒状结构发光元件J。
此外，根据上述棒状结构发光元件的制造方法，能够制造向装置的安装的自由度高的微细的棒状结构发光元件J。此外，上述棒状结构发光元件J能够减少使用的半导体的量，能够实现使用了发光元件的装置的薄型化和轻量化，并且通过从被半导体层覆盖的半导体核心的全周放出光，发光区域变宽，因此能够实现发光效率高且省电的发光装置、背光灯、照明装置以及显示装置等。
此外，根据上述棒状结构发光元件的制造方法，在将半导体核心501从基板500割断时，折断的位置稳定，能够形成长度更均匀的棒状结构发光元件。
此外，在上述第10～第19实施方式中，在半导体核心和半导体层中使用了将GaN作为母材的半导体，但在使用了将GaAs，AlGaAs，GaAsP，InGaN，AlGaN，GaP，ZnSe，AlGaInP等作为母材的半导体的发光元件中，也可以应用本发明。此外，将半导体核心作为n型，将半导体层作为p型，但在导电型为相反的棒状结构发光元件中也能够应用本发明。此外，针对具有六角柱形状的半导体核心的棒状结构发光元件进行了说明，但并不局限于此，是剖面为圆形或椭圆的棒状也可，在具有剖面为三角形等其它多角形状的棒状的半导体核心的棒状结构发光元件中也能够应用本发明。
此外，在上述第10～第19实施方式中，是将棒状结构发光元件的直径设为1μm、将长度设为10μm～30μm的微米级尺寸，但也可以是直径或长度中的至少直径为不足1μm的纳米级尺寸的元件。优选上述棒状结构发光元件的半导体核心的直径为500nm以上且100μm以下，与数10nm～数100nm的棒状结构发光元件相比，能够抑制半导体核心的直径的不均，能降低发光面积、即发光特性的不均，能够提高成品率。
此外，在上述第17～第19实施方式中，使用MOCVD装置使半导体核心301、401、501和保护层302、402、502结晶生长，但也可以使用MBE(分子束外延)装置等的其它结晶生长装置来形成半导体核心和保护层。此外，使用具有生长孔的掩模使半导体核心在基板上结晶生长，但也可以在基板上配置金属籽晶，从金属籽晶(metalseed)使半导体核心结晶生长。
此外，在上述第17～第19实施方式中，使用超声波从基板割断半导体核心301、401、501，但并不局限于此，也可以使用切断工具从基板机械地将半导体核心折弯来割断。在该情况下，能够以简单的方法将在基板上设置的微细的多个棒状结构发光元件在短时间割断。
[第20实施方式]
图43表示本发明的第20实施方式的棒状结构发光元件的立体图，图44表示上述棒状结构发光元件的剖面图。
该第20实施方式的棒状结构发光元件A2如图43、44所示，具备：半导体核心211，由剖面大致圆形的棒状的n型GaN构成；以及半导体层212，由p型GaN构成，以不覆盖上述半导体核心211的一端侧的部分而作为露出部分211a的方式，覆盖半导体核心211的露出部分211a以外的被覆部分211b。在上述半导体核心211中，使露出部分211a比被覆部分211b直径小，在露出部分211a的外周面和被覆部分211b的外周面之间设置有阶梯差部211c。此外，半导体核心211的另一端侧的端面被半导体层212覆盖。
上述棒状结构发光元件A2以如下方式制造。
首先，在n型GaN构成的基板上，形成具有生长孔的掩模。掩模使用氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)等的能够对半导体核心211和半导体层212选择地进行蚀刻的材料。生长孔的形成能够利用在通常的半导体工艺中使用的光刻法和干法蚀刻法。
接着，在通过掩模的生长孔露出的基板上形成触媒金属层。该触媒金属层在将通过上述光刻法和干法蚀刻法形成生长孔时使用的抗蚀剂在掩模上残留的状态下，在从抗蚀剂和生长孔露出的基板上(生长孔内的露出区域上)上堆积厚度200nm～400nm左右的触媒金属层，通过剥离法与上述抗蚀剂一起除去抗蚀剂上的触媒金属层，从而形成。
在触媒金属层中，对Ga、N、In、Al等的化合物半导体材料以及Si、Mg等的杂质材料，将其溶解而取入，并且能够使用与自身难以形成化合物的Ni、Fe、Au等的材料。
接着，在上述掩模的生长孔内形成了触媒金属层的基板上，使用(MetalOrganicChemicalVaporDeposition：金属有机物化学气相沉积)装置，从触媒金属层和基板的界面起使n型GaN结晶生长，形成棒状的半导体核心211。将MOCVD装置的温度设定为950℃左右，作为生长气体使用三甲基镓(TMG)和氨(NH3)，将硅烷(SiH3)作为n型杂质供给用，进而作为载气供给氢(H3)，由此能够使将Si作为杂质的n型GaN的半导体核心生长。这时，生长的半导体核心211的直径在上述掩模的生长孔内，由于上述触媒金属层的直径不会扩展到生长孔的内径以上而被生长孔的内径所决定，但在生长的半导体核心211的高度超过掩模的高度(生长孔的深度)之后，能够以凝集为岛状的触媒金属层的直径来决定。因此，在以上述的膜厚形成触媒金属层的情况下，在生长的半导体核心211的高度超过掩模的高度(生长孔的深度)之后，由于以比生长孔大的直径凝集为岛状，所以能够以比生长孔内的半导体核心211的露出部分211a的直径大的直径，使半导体核心211的被覆部分211b生长。
接着，在半导体核心211的前端保持有上述岛状的触媒金属层的状态下，以覆盖棒状的半导体核心211的方式在基板整个面形成由p型GaN构成的半导体层。将MOCVD装置的温度设定为960℃左右，作为生长气体使用三甲基镓(TMG)和氨(NH3)，作为p型杂质供给用采用二茂镁(Cp2Mg)，由此能够使将镁(Mg)作为杂质的p型GaN生长。
接着，除去上述岛状的触媒金属层，并且通过剥离除去半导体层中的除了覆盖半导体核心的部分之外的区域和掩模，形成使棒状的半导体核心211的基板侧的外周面露出的露出部分。在该状态下，上述半导体核心211的基板的相反侧的端面被半导体层212覆盖，形成有比半导体核心211的被覆部分211b直径小的露出部分211a。
在上述掩模以氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)构成的情况下，通过使用包含氢氟酸(HF)的溶液，能够容易地不对半导体核心和覆盖半导体核心的半导体层部分施加影响地对掩模进行蚀刻，能够通过剥离除去掩模和掩膜上的除了覆盖半导体核心的半导体层的部分之外的区域。在本实施方式中，通过除去的掩模的膜厚，决定半导体核心211的露出部分211a的长度。在本实施方式的露出工序中使用了剥离，但也可以通过蚀刻使半导体核心的一部分露出。
接着，将基板浸入异丙醇(IPA)水溶液中，使用超声波(例如数10KHz)使基板沿着基板平面振动，由此以使在基板上竖立设置的半导体核心211的靠近基板侧的根部折弯的方式，对被半导体层212覆盖的半导体核心211施加应力，从基板割断被半导体层212覆盖的半导体核心211。
这样，能够制造从n型GaN构成的基板割断的微细的棒状结构发光元件。
此外，使用超声波从基板割断上述半导体核心，但并不局限于此，也可以使用切断工具从基板机械地将半导体核心折弯来割断。在该情况下，能够以简单的方法将在基板上设置的微细的多个棒状结构发光元件在短时间割断。
进而，在上述棒状结构发光元件中，半导体层212从半导体核心211的外周面起在半径方向向外向结晶生长，径向的生长距离短且缺陷向外向逃脱，所以能够通过结晶缺陷少的半导体层212覆盖半导体核心211。因此，能够实现特性良好的棒状结构发光元件。
根据上述结构的棒状结构发光元件A2，以不覆盖棒状的n型半导体核心211的一端侧的部分而将其作为露出部分211a的方式，通过p型半导体层212对半导体核心211的露出部分211a以外的被覆部分211b进行覆盖，由此，即使是微米级尺寸、纳米级尺寸的微细的棒状结构发光元件，也能够将半导体核心211的露出部分211a连接于n侧电极，在覆盖半导体核心211的半导体层212的部分连接p侧电极。在该棒状结构发光元件A2中，在半导体核心211的露出部分211a连接n侧电极，在半导体层212连接p侧电极，通过从p侧电极到n侧电极流过电流，从而电子和空穴的再结合在半导体核心211的外周面与半导体层212的内周面的界面(pn结部)中发生并放出光。在该棒状结构发光元件A2中，通过从以半导体层212覆盖的半导体核心211的侧面全体放出光，从而发光区域变大，因此发光效率高。
因此，能够实现可以简单的结构容易地进行电极连接的发光效率高的微细的棒状结构发光元件A2。此外，由于上述棒状结构发光元件A2与基板不是一体，所以向装置的安装的自由度高。
在这里，微细的棒状结构发光元件，例如是直径1μm、长度10μm～30μm的微米级尺寸、直径或长度中的至少直径是不足1μm的纳米级尺寸的元件。此外，上述的棒状结构发光元件能够减少使用的半导体的量，能够实现使用了发光元件的装置的薄型化和轻量化，并且能够实现发光效率高且省电的发光装置、背光灯、照明装置和显示装置等。
此外，上述半导体核心211的一端侧的外周面例如露出1μm～5μm左右，由此能够在半导体核心211的一端侧的外周面的露出部分211a连接一方的n侧电极，在半导体核心211的另一端侧的半导体层212连接p侧电极，能够使电极分离而连接到两端，能够容易地防止连接到半导体层212的p侧电极和半导体核心211的露出部分211a短路。
图45表示比较例的棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图，不是本发明的棒状结构发光元件。图45的棒状结构发光元件与上述第20实施方式的图43、44表示的棒状结构发光元件A2的不同之处在于，在半导体核心1211的露出部分的外周面、和半导体核心1211的被半导体层1212覆盖的被覆部分之间没有阶梯差。
在该棒状结构发光元件中，在半导体核心1211的露出部分连接n侧电极的情况下，因为没有阶梯差，所以n侧电极1213与半导体层1212的端面的距离L变近，有产生n侧电极1213和半导体层1212之间的短路、漏电流的可能性。此外，在该棒状结构发光元件中，如图45所示，从半导体核心1211内向露出部分的外周面的入射角大的光，被反射到半导体核心1211内，难以提取。
相对于此，如图46的剖面示意图所示，在上述第20实施方式的图43、44所示的棒状结构发光元件中，通过在半导体核心211的不被半导体层212覆盖的露出部分211a的外周面、和半导体核心211的被半导体层212覆盖的被覆部分的外周面之间设置阶梯差部211c，从而与半导体核心211的露出部分211a的外周面和被覆部分211b的外周面一致并没有阶梯差的图45的比较例相比，通过在半导体核心211的露出部分211a和半导体层212的边界形成的阶梯差部211c而决定半导体层212的端面的位置，在制造时能够抑制边界位置的不均。如图45的比较例那样，在半导体核心的露出部分的外周面与被覆部分的外周面一致并没有阶梯差的情况下，在半导体核心的生长时在掩模的生长孔内壁和半导体核心之间有产生缝隙的担忧，在接着进行半导体层的形成时，半导体层也在掩模的生长孔内壁和半导体核心的缝隙区域中形成，本来在掩模的上表面的位置被规定的半导体核心的露出部分和被覆部分的边界变得不均。相对于此，如图46所示的第20实施方式那样，在半导体核心的露出部分的外周面和被覆部分的外周面存在阶梯差的情况下，在制造时，由于在超过掩模的高度之后以比生长孔的内径大的直径使半导体核心生长，所以即使在掩模的生长内壁和半导体核心之间产生缝隙，半导体核心也以堵塞缝隙的方式进行生长，能够防止在半导体层的形成时在掩模生长孔内壁和半导体核心的缝隙区域中形成半导体层。在图46中，即使n侧电极213和半导体层212的端面的长尺寸方向的距离相同，仅是阶梯差部211c在径向距离扩展。
此外，通过在上述半导体核心211的露出部分211a的外周面和被覆部分211b的外周面之间设置的阶梯差部211c，能够使半导体核心211的露出部分211a的外周面与半导体层212的距离扩大，因此在将n侧电极连接到半导体核心211的露出部分211a的情况下，能够抑制n侧电极和半导体层212之间的短路、漏电流的产生。进而，因为从在半导体核心211的露出部分211a的外周面和被覆部分211b的外周面的边界形成的阶梯差部211c容易向外部提取光，所以光的提取效率提高。
图47表示上述第20实施方式的棒状结构发光元件的变形例的主要部分的剖面图。
在该变形例的棒状结构发光元件中，在半导体核心215中，使露出部分215a比被覆部分215b直径大，在露出部分215a的外周面和被覆部分215b的外周面之间设置有阶梯差部215c。将n侧电极217连接于上述半导体核心215的露出部分215a。
如图47所示，由于在半导体核心215的露出部分215a的外周面和被覆部分215b的外周面的边界形成有阶梯差部215c，所以向外部的光的提取效率提高。此外，因为与上述半导体核心215的被覆部分215b相比，露出部分215a的直径大，所以与连接于半导体核心215的露出部分215a的n侧电极217的接触面变大，因此能够降低接触电阻。
此外，根据上述第20实施方式的棒状结构发光元件A2，通过与半导体核心211的被覆部分211b的正交于长尺寸方向的剖面的外周长相比，使半导体核心211的露出部分211a的正交于长尺寸方向的剖面的外周长变短，即、通过半导体核心211的露出部分211a比被覆部分211b是小直径，从而在基板侧设置在制造工序中以在基板上竖立设置的方式形成的半导体核心211的露出部分211a，由此半导体核心211变得容易折断，制造变得容易。如以上说明的那样，半导体核心211在IPA中通过超声波使其振动而从基板割断，但通过半导体核心211的露出部分211a变细，从而割断变得容易。
此外，通过上述半导体核心211的露出部分211a成为在阶梯差部211c是低侧(半导体层212c侧是高侧)，能够使半导体核心211的露出部分211a的外周面与半导体层212的距离扩大，因此在将n侧电极连接到半导体核心211的露出部分211a的情况下，能够抑制n侧电极和半导体层212之间的短路、漏电流的产生。
再有，上述半导体核心211的露出部分211a和被覆部分211b的各自的剖面不限于是圆形，也可以是六角形等其它多角形的剖面形状，此外，半导体核心的露出部分和被覆部分是不同的剖面形状也可，如果与半导体核心211的被覆部分211b相比，露出部分211a是小直径的话，也具有同样的效果。
通过上述半导体核心211的露出部分211a的与长尺寸方向正交的剖面是大致圆形，从而在制造工序中在半导体核心211的生长时使用的掩模图案的形状是圆形即可，不受在基板的平面方向的结晶方位进行了位置对准的掩模设计的限制，此外，因为不需要用于使方位一致的位置对准的精度，所以能够容易地制造。
图48表示用于说明上述棒状结构发光元件A2的半导体核心的露出部分的电极连接的主要部分的剖面图，以长尺寸方向与安装面平行的方式将棒状结构发光元件A2安装到基板210，并且将半导体核心211的露出部分211a连接在形成于基板210上的n侧电极214。
如图48所示，在半导体核心211的被半导体层212覆盖的被覆部分211b中，由于与半导体层212的外形相比，半导体核心211的露出部分211a的外形较小，所以在将棒状结构发光元件在基板210上以长尺寸方向相对于基板平面平行的方式安装时，半导体层212的外周面与基板210容易接触，放热效率提高。即，由于半导体核心211的露出部分211a细，所以进行变形而良好地接触于n侧电极，半导体核心211的被半导体层212覆盖的被覆部分211b不变形而能够与基板210密接，因此散热性优越。另一方面，在半导体核心211的露出部分211a的外周面与被半导体层212覆盖的被覆部分211b的外周面一致的情况下，或在半导体核心211的露出部分211a的外形比被半导体层212覆盖的被覆部分211b的外形大的情况下，半导体核心211的露出部分211a难以变形。因此，在将半导体核心211的露出部分211a连接于n侧电极214时，半导体核心211a的被半导体层212覆盖的被覆部分211b不会变形并与基板210密接，由此散热性恶化。
再有，在上述第20实施方式中，针对在剖面大致圆形的棒状的半导体核心211被覆了半导体层212的棒状结构发光元件A2进行了说明，但针对在例如六角形、其它多角形的棒状的半导体核心被覆了半导体层、量子阱层等的棒状结构发光元件，也能够应用本发明。n型GaN是六方晶系的结晶生长，将相对于基板表面的垂直方向作为c轴方向进行生长，由此能够得到大致六角柱形状的半导体核心。虽然也依赖于生长方向、生长温度等的生长条件，但在生长的半导体核心的直径是从数10nm到数100nm左右的情况下，有剖面容易变为接近于大致圆形的形状的倾向，当直径从0.5μm便大到数μm时，有容易以剖面为大致六角形的方式生长的倾向。
[第21实施方式]
图49表示本发明的第21实施方式的棒状结构发光元件的立体图。
该第21实施方式的棒状结构发光元件B2如图49所示，具备：半导体核心221，由剖面大致六角形的棒状的n型GaN构成；以及半导体层222，由p型GaN构成，以不覆盖上述半导体核心221的一端侧的部分而作为露出部分221a的方式，覆盖半导体核心221的露出部分221a以外的被覆部分221b。在上述半导体核心221中，使露出部分221a比被覆部分221b直径小，在露出部分221a的外周面和被覆部分221b的外周面之间设置有阶梯差部221c。此外，半导体核心221的另一端侧的端面被半导体层222覆盖。
上述棒状结构发光元件B2以与第20实施方式的棒状结构发光元件A2同样的方法制造。
此外，图50表示上述第21实施方式的棒状结构发光元件的主要部分的剖面示意图，在图50中，223是n侧电极。
该第21实施方式的棒状结构发光元件B2与第20实施方式的棒状结构发光元件A2具有同样的效果。
根据上述第21实施方式的棒状结构发光元件B2，半导体核心221的被覆部分221b的与长尺寸方向正交的剖面是六角形形状，由此在将该棒状结构发光元件在基板上以长尺寸方向相对于基板平面平行的方式进行安装时，在半导体层的任何外周面也容易获得与基板的接触，向基板的散热效率提高。因此，能够抑制发光时的元件温度上升、发光效率下降。
图51A表示上述第20实施方式的棒状结构发光元件A2的半导体核心的露出部分的剖面示意图，图51B表示上述第21实施方式的棒状结构发光元件B2的半导体核心的露出部分的剖面示意图。
此外，图51C表示变形例的棒状结构发光元件的半导体核心的露出部分的剖面示意图，在该变形例的棒状结构发光元件中，使半导体核心224的露出部分224a的与长尺寸方向正交的剖面为正三角形。
这样，半导体核心的露出部分的与长尺寸方向正交的剖面在为多角形(例如图51B所示的正六角形、图51C所示的正三角形)的情况下，与图51A所示的圆形相比能够使光的提取效率提高。其理由是，在半导体核心的露出部分的剖面是顶点数较少的多角形的情况下，光更容易射出。
[第22实施方式]
图52表示本发明的第22实施方式的棒状结构发光元件的立体图。
该第22实施方式的棒状结构发光元件C2如图52所示，具备：半导体核心231，由棒状的n型GaN构成；以及半导体层232，由p型GaN构成，以不覆盖上述半导体核心231的一端侧的部分而作为露出部分231a的方式，覆盖半导体核心231的露出部分231a以外的被覆部分231b。上述半导体核心231的露出部分231a与长尺寸方向正交的剖面是大致四角形，半导体核心231的被覆部分231b与长尺寸方向正交的剖面是大致六角形。在上述半导体核心231的露出部分231a的外周面与被覆部分231b的外周面之间设置有阶梯差部231c。
此外，半导体核心231的另一端侧的端面被半导体层232覆盖。
上述棒状结构发光元件C2除了半导体核心的被覆部分之外，以与第20实施方式的棒状结构发光元件A2同样的方法制造。在这里，关于半导体核心231的露出部分231a的形状，如上述那样，在超过上述掩模的生长孔的高度为止，以生长孔的直径和形状决定生长的半导体核心231的直径和形状，在生长的半导体核心231的高度超过掩模的高度之后，以凝集为岛状的触媒金属层的直径来决定。在该第22实施方式中，使用四角形的生长孔。
该第22实施方式的棒状结构发光元件C2与第20实施方式的棒状结构发光元件A2具有同样的效果。
图53表示上述第22实施方式的棒状结构发光元件的第1变形例的剖面示意图。在该第1变形例中，半导体核心1231的露出部分1231a与长尺寸方向正交的剖面是大致圆形，半导体核心1231的被覆部分1231b与长尺寸方向正交的剖面是大致六角形。上述半导体核心1231的露出部分1231a的剖面形状与被覆部分1231b的剖面形状相比变大。在上述半导体核心1231的露出部分1231a的外周面与被覆部分1231b的外周面之间设置有阶梯差部1231c。
图54表示上述第22实施方式的棒状结构发光元件的第2变形例的剖面示意图。在该第2变形例中，半导体核心1241的露出部分1241a与长尺寸方向正交的剖面是大致圆形，被覆部分1241b与长尺寸方向正交的剖面是大致六角形。和上述半导体核心1241的被覆部分1241b与长尺寸方向正交的剖面的外周长相比，使半导体核心1241的露出部分1241a的与长尺寸方向正交的剖面的外周长变短。即，上述半导体核心1231的露出部分1231a的剖面形状与被覆部分1231b的剖面形状相比变小。在上述半导体核心1241的露出部分1241a的外周面与被覆部分1241b的外周面之间设置有阶梯差部1241c。
像这样，在图53～图54所示的棒状结构发光元件中，半导体核心231、1231、1241的露出部分231a、1231a、1241a的与长尺寸方向正交的剖面的形状，与半导体核心231、1231、1241的被覆部分231b、1231b、1241b的与长尺寸方向正交的剖面的形状不同，由此在半导体核心231、1231、1241的露出部分231a、1231a、1241a的外周面与被覆部分231b、1231b、1241b的外周面的边界形成阶梯差部231c、1231c、1241c，因此向外部的光的提取效率提高。
此外，与上述半导体核心的露出部分的外周面和被覆部分的外周面一致且没有阶梯差的情况相比，通过在半导体核心231、1231、1241的露出部分231a、1231a、1241a与半导体层232、1232、1242的边界形成的阶梯差部231c、1231c、1241c，决定了半导体层232、1232、1242的端面的位置，能够在制造时抑制边界位置的不均。在半导体核心的露出部分的外周面和被覆部分的外周面一致且没有阶梯差的情况下，在半导体核心的生长时有在掩模的生长孔内壁和半导体核心之间产生间隙的担忧，在接着进行半导体层的形成时，在掩模的生长孔内壁和半导体核心的缝隙区域中也形成半导体层，在掩模的上表面位置中，半导体核心的露出部分和被覆部分的边界变得不均，可是，在半导体核心的露出部分的外周面与被覆部分的外周面有阶梯差的情况下，在制造时，在超过掩模的高度之后以比生长孔的内径大的直径使半导体核心生长，因此即使在掩模的生长孔内壁和半导体核心之间产生间隙，半导体核心以堵塞间隙的方式生长，能够防止在半导体层的形成时半导体层在掩模生长孔内壁和半导体核心的缝隙区域中生长。
[第23实施方式]
图55表示本发明的第23实施方式的棒状结构发光元件的剖面图，图56表示上述棒状结构发光元件的立体图。
该第23实施方式的棒状结构发光元件D2如图55、图56所示，具备：半导体核心241，由剖面大致六角形的棒状的n型GaN构成；以及半导体层242，由p型GaN构成，以不覆盖上述半导体核心241的一端侧的部分而作为露出部分241a的方式，覆盖半导体核心241的露出部分241a以外的被覆部分241b。
在上述半导体核心241中，使露出部分241a比被覆部分241b直径小，在露出部分241a的外周面和被覆部分241b的外周面之间设置有阶梯差部241c。此外，半导体核心241的另一端侧的端面被半导体层242覆盖。
此外，以覆盖上述半导体核心241的阶梯差部241c和该阶梯差部241c侧的半导体层242的端面的方式，并且以覆盖半导体核心241的露出部分241a的阶梯差部241c侧的方式形成有绝缘层243。将n侧电极244连接于上述半导体核心241的露出部分241a。
上述棒状结构发光元件D2除了半导体核心的被覆部分之外，以与第20实施方式的棒状结构发光元件A2同样的方法制造。在这里，针对覆盖上述半导体核心241的阶梯差部241c和该阶梯差部241c侧的半导体层242的端面、并且覆盖半导体核心241的露出部分241a的阶梯差部241c的绝缘层243，在第20实施方式的棒状结构发光元件A2的制造工序中，代替通过剥离对半导体层中的除了覆盖半导体核心的部分的区域和掩模进行除去，而首先进行各向异性的干法蚀刻，进行半导体层中的除了覆盖半导体核心的部分的区域和掩模的蚀刻。然后，在到途中为止对掩膜进行蚀刻的阶段，切换为各向同性的干法蚀刻进行蚀刻，由此能够将上述掩模部分地残余作为绝缘层。
在上述掩模以氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)构成的情况下，在各向异性的干法蚀刻中，能够使用利用了SiCl4等的氯类气体、或CF4、CHF3等的氟类气体的RIE(ReactiveIonEtching：反应性离子蚀刻)，在各向同性干法蚀刻中，能够通过使用包含CF4
的气体的等离子体进行蚀刻。在本实施方式中，根据通过干法蚀刻除去的掩模的膜厚，决定绝缘层243的长度。此外，在各向异性干法蚀刻时使用包含SiCl4的气体，一边在掩模的侧壁形成反应生成物的保护膜一边进行蚀刻，由此如图55、56所示，能够进行使半导体层242的外周面和绝缘层243的外周面大致一致的加工。
该第23实施方式的棒状结构发光元件D2与第20实施方式的棒状结构发光元件A2具有同样的效果。
此外，在上述棒状结构发光元件D2中，能够通过绝缘层243使半导体核心241的露出部分241a的外周面与半导体层242之间绝缘，因此在将n侧电极244连接于半导体核心241的露出部分241a的情况下，能够可靠地抑制n侧电极244和半导体层242之间的短路、漏电流的产生。
[第24实施方式]
图57表示本发明的第24实施方式的棒状结构发光元件的剖面图，图58表示上述棒状结构发光元件的立体图。
该第24实施方式的棒状结构发光元件E2如图57、图58所示，具备：半导体核心251，由剖面大致六角形的棒状的n型GaN构成；以及半导体层252，由p型GaN构成，以不覆盖上述半导体核心251的一端侧的部分而作为露出部分251a的方式，覆盖半导体核心251的露出部分251a以外的被覆部分251b。
上述半导体核心251的露出部分251a具有：比被覆部分251b小直径的阶梯差部251c侧的小直径部251a-1；和与该小直径部251a-1相连，比被覆部分251b大直径且与半导体层252相同外径的大直径部251a-2。在上述半导体核心251中，使露出部分251a的小直径部251a-1比被覆部分251b直径小，在露出部分251a的外周面和被覆部分251b的外周面之间设置有阶梯差部251c。此外，半导体核心251的另一端侧的端面被半导体层252覆盖。
此外，以覆盖上述半导体核心251的阶梯差部251c和该阶梯差部251c侧的半导体层252的端面的方式，并且以覆盖半导体核心251的露出部分251a的小直径部251a-1侧的方式形成有绝缘层253。将n侧电极254连接于上述半导体核心251的露出部分251a的大直径部251a-2。
上述棒状结构发光元件E2除了半导体核心的被覆部分之外，以与第20实施方式的棒状结构发光元件A2同样的方法制造。在该棒状结构发光元件E2中，具有比被覆部分251b小直径的阶梯差部251c侧的小直径部251a-1、和与该小直径部251a-1相连，比被覆部分251b大直径且与半导体层252相同外径的大直径部251a-2的半导体核心251的露出部分251a的形状，以及覆盖半导体核心251的阶梯差部251c和该阶梯差部251c侧的半导体层252的端面、且覆盖半导体核心251的露出部分251a的小直径部251a-1侧的绝缘层253，能够以如下方式形成，即，代替通过剥离对半导体层中的除了覆盖半导体核心等的部分之外的区域和掩模的工序，进行各向异性的干法蚀刻，通过蚀刻半导体层中的除了覆盖半导体核心251的部分之外的区域和掩模，直到基板，从而能够形成。
该第24实施方式的棒状结构发光元件E2与第20实施方式的棒状结构发光元件A2具有同样的效果。
此外，在上述棒状结构发光元件E2中，通过具备以覆盖半导体核心251的阶梯差部251c和该阶梯差部251c的侧的半导体层252的端面的方式，并且以覆盖半导体核心251的露出部251a的阶梯差部251c侧的方式形成的绝缘层253，从而通过绝缘层253能够绝缘半导体核心251的露出部分251a的外周面和半导体层252之间，因此在将n侧电极254连接于半导体核心251的楼超出部分251a的情况下，能够可靠地抑制n侧电极254和半导体层252之间的短路、漏电流的产生。
进而，因为与上述半导体核心251的被覆部分251b相比，露出部分251a的大直径部251a-2的直径大，所以与连接于半导体核心251的露出部分251a的n侧电极254的接触面变大，因此能够降低接触电阻。
[第25实施方式]
图59表示本发明的第25实施方式的棒状结构发光元件的剖面图。
该第25实施方式的棒状结构发光元件F2如图59所示，具备：半导体核心261，由棒状的n型GaN构成；半导体层262，由p型GaN构成，以不覆盖上述半导体核心261的一端侧的部分而作为露出部分261a的方式，覆盖半导体核心261的露出部分261a以外的被覆部分261b；以及导电层263，以覆盖上述半导体层262的方式形成，由比半导体层262电阻低的材料构成。
上述半导体核心261的露出部分261a与长尺寸方向正交的剖面是大致圆形，半导体核心261的被覆部分261b与长尺寸方向正交的剖面是大致六角形。
在上述半导体核心261中，使露出部分261a比被覆部分261b直径小，在露出部分261a的外周面和被覆部分261b的外周面之间设置有阶梯差部261c。此外，半导体核心261的另一端侧的端面被半导体层262覆盖。
上述导电层263通过膜厚200nm的ITO(氧化铟锡)形成。该ITO的成膜能够使用蒸镀法或溅射法。在对ITO膜成膜后，通过以500℃～600℃进行热处理，能够降低由p型GaN构成的半导体层262和由ITO构成的导电层263的接触电阻。再有，导电层263不限于此，例如也可以使用厚度5nm的Ag/Ni或Au/Ni的半透明的层叠金属膜等。该层叠金属膜的成膜能够使用蒸镀法或溅射法。进而，为了进一步降低导电层的电阻，也可以在上述ITO膜上层叠Ag/Ni或Au/Ni的层叠金属膜。
上述棒状结构发光元件F2以与第20实施方式的棒状结构发光元件A2同样的方法制造。该棒状结构发光元件F2能够以如下方式形成，在除去触媒金属层之后形成覆盖半导体核心261的半导体层262，进而以覆盖半导体层262的方式作为导电层进行ITO膜的形成，之后通过各向异性干法蚀刻，对ITO膜中的除了覆盖半导体层262的部分之外的区域进行除去，之后，与第20实施方式同样地，通过剥离对半导体层中的除了覆盖半导体核心261的部分之外的区域和掩模进行除去，由此能够形成。
该第25实施方式的棒状结构发光元件F2与第20实施方式的棒状结构发光元件A2具有同样的效果。
根据上述第25实施方式的棒状结构发光元件F2，半导体核心261的被覆部分261a的与长尺寸方向正交的剖面是六角形形状，由此在将该棒状结构发光元件在基板上以长尺寸方向相对于基板平面平行的方式进行安装时，在半导体层的任何外周面也容易获得与基板的接触，向基板的散热效率提高。因此，能够抑制发光时的元件温度上升、发光效率下降。
此外，上述半导体核心261的露出部分261a的与长尺寸方向正交的剖面的形状，与半导体核心261的被覆部分261b的与长尺寸方向正交的剖面的形状不同，由此在半导体核心261的露出部分261a的外周面与被覆部分261b的外周面的边界形成阶梯差部261c，因此向外部的光的提取效率提高。
此外，通过经由以比上述半导体层262电阻低材料构成的导电层263将半导体层262连接于p侧电极，从而电流不会集中偏向于电极连接部分，能够形成宽广的电流路径，使半导体核心261的侧面整体高效率地发光，能够进一步提高发光效率。
[第26实施方式]
图60表示本发明的第26实施方式的棒状结构发光元件的剖面图。
该第26实施方式的棒状结构发光元件G2如图60所示，具备：半导体核心271，由棒状的n型GaN构成；量子阱层272，由p型InGaN构成，以不覆盖上述半导体核心271的一端侧的部分而作为露出部分271a的方式，覆盖半导体核心271的露出部分271a以外的部分；半导体层273，由覆盖上述量子阱层272的外周面的p型GaN构成；以及导电层274，以覆盖上述半导体层273的方式形成，由比半导体层273电阻低的材料构成。
上述半导体核心271的露出部分271a与长尺寸方向正交的剖面是大致圆形，半导体核心271的被覆部分271b与长尺寸方向正交的剖面是大致六角形。
在上述半导体核心271中，使露出部分271a比被覆部分271b直径小，在露出部分271a的外周面和被覆部分271b的外周面之间设置有阶梯差部71c。此外，半导体核心271的另一端侧的端面被半导体层272覆盖。
上述导电层274通过膜厚200nm的ITO(氧化铟锡)形成。该ITO的成膜能够使用蒸镀法或溅射法。在对ITO膜成膜后，通过以500℃～600℃进行热处理，能够降低由p型GaN构成的半导体层272和由ITO构成的导电层274的接触电阻。再有，导电层274不限于此，例如也可以使用厚度5nm的Ag/Ni或Au/Ni的半透明的层叠金属膜等。该层叠金属膜的成膜能够使用蒸镀法或溅射法。进而，为了进一步降低导电层的电阻，也可以在上述ITO膜上层叠Ag/Ni或Au/Ni的层叠金属膜。
上述棒状结构发光元件G2以与第20实施方式的棒状结构发光元件A2同样的方法制造。该棒状结构发光元件G2能够以如下方式形成，在除去触媒金属层之后形成覆盖半导体核心271的量子阱层272和半导体层273，进而在ITO膜中以覆盖半导体层273的方式作为导电层进行ITO膜的形成，之后通过各向异性干法蚀刻，对除了覆盖半导体层272的部分之外的区域进行除去，之后，与第20实施方式同样地，通过剥离对量子阱层和半导体层中的除了覆盖半导体核心261的部分之外的区域和掩模进行除去，由此能够形成。
此外，该第26实施方式的棒状结构发光元件G2与第20实施方式的棒状结构发光元件A2具有同样的效果。
根据上述第26实施方式的棒状结构发光元件G2，半导体核心271的被覆部分271a的与长尺寸方向正交的剖面是六角形形状，由此在将该棒状结构发光元件在基板上以长尺寸方向相对于基板平面平行的方式进行安装时，在半导体层的任何外周面也容易获得与基板的接触，向基板的散热效率提高。因此，能够抑制发光时的元件温度上升、发光效率下降。
此外，上述半导体核心271的露出部分271a的与长尺寸方向正交的剖面的形状，与半导体核心271的被覆部分271b的与长尺寸方向正交的剖面的形状不同，由此在半导体核心271的露出部分271a的外周面与被覆部分271b的外周面的边界形成阶梯差部71c，因此向外部的光的提取效率提高。
此外，通过经由以比上述半导体层273电阻低材料构成的导电层274将半导体层273连接于p侧电极，从而电流不会集中偏向于电极连接部分，能够形成宽广的电流路径，使半导体核心271的侧面整体高效率地发光，能够进一步提高发光效率。
此外，通过在上述半导体核心271的被覆部分271b的外周面和半导体层273之间形成量子阱层272，能够通过量子阱层272的量子限制效应，进一步使发光效率提高。
再有，该量子阱层也可以是将GaN的障壁层和InGaN的量子阱层交替地层叠的多重量子阱结构。
[第27实施方式]
图61表示本发明的第27实施方式的棒状结构发光元件的剖面图。该第27实施方式的棒状结构发光元件除了保护层之外，与第26实施方式的棒状结构发光元件采用相同的结构。
该第27实施方式的棒状结构发光元件H2如图61所示，具备：半导体核心281，由剖面大致六角形的棒状的n型GaN构成；保护层282，覆盖上述半导体核心281的一方的端面；量子阱层283，由p型InGaN构成，以不对被上述保护层282覆盖的半导体核心281的部分的相反侧的部分覆盖而将其作为露出部分281a的方式，覆盖半导体核心281的露出部分281a以外的被覆部分281b的外周面；半导体层284，由覆盖上述量子阱层283的外周面的p型GaN构成；以及导电层285，覆盖上述半导体层284的外周面。
在上述半导体核心281中，使露出部分281a比被覆部分281b直径小，在露出部分281a的外周面和被覆部分281b的外周面之间设置有阶梯差部281c。
此外，上述半导体核心281的外周面和保护层282的外周面，被连续的量子阱层283和半导体层284覆盖。
上述导电层285通过膜厚200nm的ITO(氧化铟锡)形成。该ITO的成膜能够使用蒸镀法或溅射法。在对ITO膜成膜后，通过以500℃～600℃进行热处理，能够降低由p型GaN构成的半导体层284和由ITO构成的导电层285的接触电阻。再有，导电层285不限于此，例如也可以使用厚度5nm的Ag/Ni或Au/Ni的半透明的层叠金属膜等。该层叠金属膜的成膜能够使用蒸镀法或溅射法。进而，为了进一步降低导电层的电阻，也可以在上述ITO膜上层叠Ag/Ni或Au/Ni的层叠金属膜。
图62表示上述棒状结构发光元件H2的主要部分的剖面示意图，如图62所示，在该第27实施方式的棒状结构发光元件H2中，由比半导体层284电阻大的材料构成的保护层282覆盖半导体核心281的一方的端面，由此，在连接于半导体核心281的保护层282侧的p侧电极286和半导体核心281之间不经由保护层282流过电流，另一方面，经由比保护层282电阻低的导电层145导电层285、半导体层284，在p侧电极286和半导体核心281的外周面侧之间流过电流。由此，抑制向上述半导体核心281的设置了保护层282的一侧的端面的电流集中，发光不会集中于该半导体核心281的端面，从半导体核心281的侧面的光的提取效率提高。
上述第27实施方式的棒状结构发光元件H2与第26实施方式的棒状结构发光元件具有同样的效果。
此外，在上述棒状结构发光元件中，在半导体核心281的露出部分281a连接n侧电极(未图示)，在半导体核心281的设置有保护层282的一侧连接p侧电极286时，因为半导体核心281的一方的端面没有从保护层282露出，所以能够经由其端部的半导体层284和导电层285容易地电连接半导体核心281和p侧电极286。由此，能够使半导体层284和导电层285的层286覆盖的半导体核心281的侧面整体的p侧电极覆盖的面积为最小限度，能够提高光的提取效率。此外，抑制向上述半导体核心281的设置了保护层282的一侧的端面的电流集中，发光不会集中于该半导体核心的端面，从半导体核心281的侧面的光的提取效率提高。
再有，在半导体核心281的保护层282侧的端部，也可以不连接到保护层282，而仅电连接导电层285和p侧电极286。
[第28实施方式]
图63表示本发明的第28实施方式的具备棒状结构发光元件的发光装置的立体图。
该第28实施方式的发光装置如图63所示，具备：绝缘性基板290，在安装面形成有金属电极298、29299；以及棒状结构发光元件I2，在上述绝缘性基板290上以长尺寸方向与绝缘性基板290的安装面平行的方式安装。
上述棒状结构发光元件I2，具备：半导体核心291，由棒状的n型GaN构成；以及半导体层292，由p型GaN构成，以不覆盖上述半导体核心291的一端侧的部分而作为露出部分291a的方式，覆盖半导体核心291的露出部分291a以外的被覆部分291b。
上述半导体核心291的露出部分291a与长尺寸方向正交的剖面是大致圆形，半导体核心291的被覆部分291b与长尺寸方向正交的剖面是大致六角形。
在上述半导体核心291中，使露出部分291a比被覆部分291b直径小，在露出部分291a的外周面和被覆部分291b的外周面之间设置有阶梯差部291c。
如图63所示，将棒状结构发光元件I2的一端侧的露出部分291a连接于金属电极298，并且将棒状结构发光元件I2的另一端侧的半导体层292连接于金属电极299。
在这里，棒状结构发光元件I2在后述的第38实施方式的棒状结构发光元件的排列方法中的IPA的水溶液的干燥时，通过基板表面和棒状结构发光元件的缝隙间在液滴蒸发导致缩小时产生的黏滞(stiction)，中央部分弯曲而连接于绝缘性基板290上。
根据上述第28实施方式的发光装置，在以长尺寸方向与安装面平行的方式在绝缘性基板290安装的棒状结构发光元件I2中，因为半导体层292的外周面与绝缘性基板290的安装面接触，所以在棒状结构发光元件I2产生的热能够从半导体层292高效率地散热到绝缘性基板290。因此，能够实现发光效率高且散热性良好的发光装置。再有，即使在以覆盖半导体层的方式形成有导电层的棒状结构发光元件中，通过导电层的外周面与绝缘性基板的安装面接触，能够获得同样的效果。
此外，在上述发光装置中，因为在绝缘性基板290上将棒状结构发光元件I2横躺下而配置，所以能够使包含绝缘性基板290的厚度变薄。在上述发光装置中，通过使用例如直径1μm长度10μm的微米级尺寸、直径或长度中的至少直径是不足1μm的纳米级尺寸的微细的棒状结构发光元件I2，能够减少使用的半导体的量，能够使用该发光装置实现能够薄型化和轻量化的背光灯、照明装置以及显示装置等。
再有，在上述第28实施方式中，棒状结构发光元件也可以使用上述第20～第28实施方式的棒状结构发光元件的任一种。
[第29实施方式]
图64表示本发明的第29实施方式的具备棒状结构发光元件的发光装置的侧面图。
该第29实施方式的发光装置如图64所示，具备：绝缘性基板600；以及棒状结构发光元件J2，在绝缘性基板600上以长尺寸方向与绝缘性基板600的安装面平行的方式安装。
上述棒状结构发光元件J2，具备：半导体核心601，由棒状的n型GaN构成；保护层602(图65所示)，覆盖上述半导体核心251的一方的端面；量子阱层603，由p型InGaN构成，以不对被上述保护层602覆盖的半导体核心601的部分的相反侧的部分覆盖而将其作为露出部分601a的方式，覆盖半导体核心601的露出部分601a以外的被覆部分601b的外周面；半导体层604，由覆盖上述量子阱层603的外周面的p型GaN构成；以及导电层605，覆盖上述半导体层604的外周面。
上述半导体核心601的露出部分601a与长尺寸方向正交的剖面是大致圆形，半导体核心601的被覆部分601b与长尺寸方向正交的剖面是大致六角形。
在上述半导体核心601中，使露出部分601a比被覆部分601b直径小，在露出部分601a的外周面和被覆部分601b的外周面之间设置有阶梯差部601c。
在上述导电层605上且绝缘性基板600侧，形成有作为第2导电层的一个例子的金属层606。上述金属层606覆盖导电层605的外周面的下侧大致一半。上述导电层605通过ITO形成。再有，导电层不限于此，例如也可以使用厚度5nm的Ag/Ni或Au/Ni的半透明的层叠金属膜等。该层叠金属膜的成膜能够使用蒸镀法或溅射法。进而，为了进一步降低导电层的电阻，也可以在上述ITO膜上层叠Ag/Ni或Au/Ni的层叠金属膜。此外，金属层606不限于Al，也可以使用Cu、W、Ag、Au等。
该第29实施方式的发光装置如图65所示，具备：绝缘性基板600，在安装面形成有金属电极607、608；以及棒状结构发光元件J2，在上述绝缘性基板600上以长尺寸方向与绝缘性基板600的安装面平行的方式安装。
将上述棒状结构发光元件J2的一端侧的露出部分601a通过导电性粘接剂等的粘接部109A连接到金属电极607，并且将棒状结构发光元件J2的另一端侧的金属层606通过导电性粘接剂等的粘接部609B连接到金属电极608。
在这里，棒状结构发光元件J2在后述的第12实施方式的棒状结构发光元件的排列方法中的IPA的水溶液的干燥时，通过基板表面和棒状结构发光元件的缝隙间在液滴蒸发导致缩小时产生的黏滞(stiction)，中央部分弯曲而连接于绝缘性基板600上。
根据上述第29实施方式的发光装置，通过在棒状结构发光元件J2的导电层605上且绝缘性基板600侧，形成比半导体层604电阻低的材料构成的作为第2导电层的一个例子的金属层606，从而即使在没有金属层606的棒状结构发光元件J2的绝缘性基板600的相反侧，也有覆盖半导体核心601的外周面的导电层605，因此不牺牲向高电阻的半导体层604整体的电流的容易流动度，就能够通过金属层606实现低电阻化。此外，因为对于覆盖半导体核心601的外周面的导电层605，考虑到发光效率不能使用透过率低的材料，因此不能使用低电阻的材料，但对于金属层606，与透过率相比能够优先使用低电阻的导电性材料。进而，在以长尺寸方向与安装面平行的方式在绝缘性基板600安装的棒状结构发光元件J2中，因为金属层606与绝缘性基板600的安装面接触，所以在棒状结构发光元件J2产生的热能够经由金属层606高效率地散热到绝缘性基板600。
[第30实施方式]
图66表示本发明的第30实施方式的发光装置的立体图。在该第30实施方式中，使用与第21实施方式的棒状结构发光元件B2同样的结构的棒状结构发光元件。再有，棒状结构发光元件也可以使用上述第20、第22～第29实施方式的棒状结构发光元件的任一种。
该第30实施方式的发光装置如图66所示，具备：绝缘性基板700，在安装面形成有金属电极701、702；以及棒状结构发光元件K2，在上述绝缘性基板700上以长尺寸方向与绝缘性基板700的安装面平行的方式安装。在上述绝缘性基板700，在绝缘性基板700上的金属电极701、702之间且棒状结构发光元件K2的下侧，形成有作为金属部的一个例子的第3金属电极703。在图66中，仅示出金属电极701、702、703的一部分。
上述棒状结构发光元件K2，具备：半导体核心611，由剖面大致六角形的棒状的n型GaN构成；以及半导体层612，由p型GaN构成，以不覆盖上述半导体核心611的部分的相反侧的部分而作为露出部分611a的方式，覆盖半导体核心611的露出部分611a以外的被覆部分611b的外周面。在上述半导体核心611中，使露出部分611a比被覆部分611b直径小，在露出部分611a的外周面和被覆部分611b的外周面之间设置有阶梯差部611c。此外，半导体核心611的另一端侧的端面被半导体层612覆盖。
根据上述第30实施方式的发光装置，通过在绝缘性基板700上的电极701、702之间且棒状结构发光元件K2的下侧形成金属电极703，使两端连接于金属电极701、702的棒状结构发光元件K2的中央侧接触于金属电极703的表面而支撑，因此两端支撑的棒状结构发光元件K2不会弯曲，被金属电极703支撑，并且能够将在棒状结构发光元件K2中产生的热从半导体层612经由金属电极703高效率地散热到绝缘性基板700。
再有，如图67所示，金属电极701和金属电极702分别具有：相互空开规定的间隔而大致平行的基部701a、702a；以及从基部701a、702a的相向的位置延伸到基部701a、702a之间的多个电极部701b、702b。在金属电极701的电极部701b和与其相向的金属电极702的电极部702b，排列1个棒状结构发光元件K2。在金属电极701的电极部701b和与其相向的金属电极702的电极部702b之间，在绝缘性基板700上形成有中央部分变窄的蝶形形状的第3金属电极703。
上述相互邻接的第3金属电极703彼此被电断开，如图67所示，即使相互邻接的棒状结构发光元件K2的方向相反，也能够防止金属电极701和金属电极702经由金属电极703短路。
此外，在上述第20～第30实施方式中，在半导体核心和半导体层中使用了将GaN作为母材的半导体，但在使用了将GaAs，AlGaAs，GaAsP，InGaN，AlGaN，GaP，ZnSe，AlGaInP等作为母材的半导体的发光元件中，也可以应用本发明。此外，将半导体核心作为n型，将半导体层作为p型，但在导电型为相反的棒状结构发光元件中也能够应用本发明。此外，针对具有圆形或六角形的棒状的半导体核心的棒状结构发光元件进行了说明，但并不局限于此，是剖面为椭圆的棒状也可，在具有剖面为三角形等其它多角形状的棒状的半导体核心的棒状结构发光元件中也能够应用本发明。
此外，在上述第20～第30实施方式中，是将棒状结构发光元件的直径设为1μm、将长度设为10μm～30μm的微米级尺寸，但也可以是直径或长度中的至少直径为不足1μm的纳米级尺寸的元件。优选上述棒状结构发光元件的半导体核心的直径为500nm以上且100μm以下，与数10nm～数100nm的棒状结构发光元件相比，能够抑制半导体核心的直径的不均，能降低发光面积、即发光特性的不均，能够提高成品率。
此外，在上述第20～第30实施方式中，使用MOCVD装置使半导体核心、保护层结晶生长，但也可以使用MBE(分子束外延)装置等的其它结晶生长装置来形成半导体核心、保护层。此外，使用具有生长孔的掩模使半导体核心在基板上结晶生长，但也可以在基板上配置金属籽晶，从金属籽晶(metalseed)使半导体核心结晶生长。
[第31实施方式]
图68A～图68E是表示本发明的第31实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。在该实施方式中，使用掺杂了Si的n型GaN和掺杂了Mg的p型GaN，但掺杂到GaN的杂质并不限于此。
首先，如图68A所示，在n型GaN构成的基板811上，形成具有生长孔812a的掩模812。掩膜812由阻碍半导体层814的形成的物质构成，覆盖作为希望露出的地方的半导体核心813的外周面的一部分，在半导体层形成工序后通过除去掩膜812，能够容易地使半导体核心813的外周面的一部分露出。在这里，作为阻碍半导体层814的形成的物质，能够使用氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)等对半导体核心和半导体层能够有选择地蚀刻的材料，阻碍半导体层的形成的物质并不限于此，能够对应于半导体层的组成等而适宜地选择。生长孔的形成能够利用在通常的半导体工艺中使用的光刻法和干法蚀刻法。此时，生长的半导体核心的直径依赖于上述掩模的生长孔的尺寸。
接着，如图68B所示，在半导体核心形成工序中，在通过掩模812的生长孔812a露出的基板811上，使用MOCVD(MetalOrganicChemicalVaporDeposition，金属有机物化学气相沉积)装置，使n型GaN结晶生长，形成棒状的半导体核心813。将生长温度设定为950℃左右，作为生长气体使用三甲基镓(TMG)和氨(NH3)，将硅烷(SiH4)作为n型杂质供给用，进而作为载气供给氢(H2)，由此能够使将Si作为杂质的n型GaN的半导体核心生长。在这里，n型GaN是六方晶系的结晶生长，将相对于基板811表面的垂直方向作为c轴方向进行生长，由此能够得到六角柱形状的半导体核心。
接着，如图68C所示，在半导体层形成工序中，以覆盖棒状的半导体核心813的方式在基板811整个面形成由p型GaN构成的半导体层814。将形成温度设定为960℃左右，作为生长气体使用三甲基镓(TMG)和氨(NH3)，作为p型杂质供给用采用二茂镁(Cp2Mg)，由此能够使将镁(Mg)作为杂质的p型GaN生长。
接着，如图68D所示，在露出工序中，通过剥离将除了覆盖半导体核心813的半导体层814的部分之外的区域和掩模812除去，形成在棒状的半导体核心813的基板811侧使基板侧的外周面露出的露出部分813a。在该状态下，上述半导体核心813的与基板811相反一侧的端面被半导体层814a覆盖。在掩模以氧化硅(SiO2)构成的情况下，通过使用包含氢氟酸(HF)的溶液，能够容易地不对半导体核心和覆盖半导体核心的半导体层部分施加影响地对掩模进行蚀刻，能够通过剥离除去掩模和除了覆盖半导体核心的半导体层的部分之外的区域。在本实施方式的露出工序中使用了剥离，但也可以通过蚀刻使半导体核心的一部分露出。在干法蚀刻的情况下，通过使用CF4、XeF2，能够不对半导体核心和覆盖半导体核心的半导体层部分施加影响地容易地对掩模进行蚀刻，能够与掩模一起除去除了覆盖半导体核心的半导体层的部分之外的区域。
接着，在割断工序中，通过将基板浸入异丙醇(IPA)水溶液中，使用超声波(例如数10KHz)使基板811沿着基板平面振动，从而以使在基板811上竖立设置的半导体核心813的靠近基板811侧的根部折弯的方式，对被半导体层814a覆盖的半导体核心813施加应力，如图68E所示，从基板811割断被半导体层814a覆盖的半导体核心813。
这样，能够制造从基板811割断的微细的棒状结构发光元件810。在该第31实施方式中，将棒状结构发光元件810的直径设为1μm、长度设为10μm。
在该棒状结构发光元件810中，在半导体核心813的露出部分813a连接一方的电极，在半导体层814a接另一方的电极，通过从p型的半导体层814a到n型的半导体核心813流过电流，从而电子和空穴的再结合在n型的半导体核心813的外周面与p型的半导体层814a的内周面的pn结部中发生并放出光。通过从以上述半导体层814a覆盖的半导体核心813的全周放出光，从而发光区域变大，能够获得高的发光效率。
根据上述结构的棒状结构发光元件的制造方法，能够制造向装置的安装的自由度高的微细的棒状结构发光元件810。此外，上述棒状结构发光元件能够作为从基板割断的微细结构物而使用，因此能够减少使用的半导体的量，能够实现使用了发光元件的装置的薄型化和轻量化，并且通过从被半导体层814a覆盖的半导体核心813的全周放出光，发光区域变宽，因此能够实现发光效率高且省电的背光灯、照明装置以及显示装置等。
此外，在使上述半导体核心813的外周面的一部分露出的露出工序中，使半导体核心813的基板811侧的外周面露出，并且在半导体层形成工序中通过半导体层814覆盖半导体核心813的与基板811相反一侧的端面，由此将半导体核心813的基板811侧的露出部分813a连接到n侧电极，半导体核心813的与基板811相反一侧的端面被半导体层814a覆盖，由此能够在覆盖半导体核心813的与基板811相反一侧的半导体层814a的部分连接p侧电极。由此，能够将电极容易地连接到微细的棒状结构发光元件的两端。
此外，在上述割断工序中，使用超声波使基板811沿着基板811平面振动，由此以使在基板811上竖立设置的半导体核心813的靠近基板811侧的根部折弯的方式，对被半导体层814a覆盖的半导体核心813施加应力，从基板811割断被半导体层814a覆盖的半导体核心813。因此，能够以简单的方法容易地将在基板811上设置的微细的多个棒状结构发光元件割断。
再有，在上述割断工序中，也可以使用切断工具将半导体核心813从基板811机械地割断。使用切断工具，以使在基板811上竖立设置的半导体核心813的接近基板811侧的根部折弯的方式，对被半导体层814a覆盖的半导体核心813施加应力，从基板811割断被半导体层814a覆盖的半导体核心813。在该情况下，能够以简单的方法将在基板811上设置的微细的多个棒状结构发光元件在短时间割断。
此外，在上述露出工序中也可以使用干法蚀刻，能够使将GaN作为母材的半导体构成的半导体核心813的外周面的一部分容易地露出。将GaN作为母材的半导体由于难以进行湿法蚀刻，所以在半导体核心813和半导体层814a是由将GaN作为母材的半导体构成的情况下，在割断工序之前预先通过干法蚀刻使半导体核心813的外周面的一部分露出，这在实现容易安装的微细的棒状结构发光元件中特别有效。此外，使上述半导体核心813的外周面的一部分露出的露出工序或将以半导体层814a覆盖的半导体核心813从基板811割断而制造微细的棒状结构发光元件的情况下，能够将该微细的棒状结构发光元件在绝缘性基板811上排列之后，为了电极连接用而能够使用干法蚀刻使半导体核心813的外周面的一部分容易地露出。
此外，在上述露出工序中，使半导体核心813的被半导体层814a覆盖的区域的外周面和半导体核心813的露出区域的外周面连续，半导体核心813的露出区域变细，因此在上述割断工序中在半导体核心813的露出区域的基板811侧容易折断，割断变得容易。
进而，在通过上述棒状结构发光元件的制造方法制造的棒状结构发光元件中，半导体层814a从半导体核心813的外周面起在半径方向向外向结晶生长，径向的生长距离短且缺陷向外向逃脱，所以能够通过结晶缺陷少的半导体层814a覆盖半导体核心813。因此，能够实现特性良好的棒状结构发光元件。
[第32实施方式]
图69A～图69E是表示本发明的第32实施方式的棒状结构发光元件的制造方法
的工序图。该第32实施方式的棒状结构发光元件除了量子阱层之外，与第31实施方式的棒状结构发光元件采用相同的结构。
首先，如图69A所示，在n型GaN构成的基板821上，形成具有生长孔822a的掩模822。掩模能够使用氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)等的可对半导体核心和半导体层选择地进行蚀刻的材料。生长孔的形成能够利用在通常的半导体工艺中使用的光刻法和干法蚀刻法。此时，生长的半导体核心的直径依赖于上述掩模的生长孔的尺寸。
接着，如图69B所示，在半导体核心形成工序中，在通过掩模822的生长孔822a露出的基板821上，使用MOCVD装置，使n型GaN结晶生长，形成棒状的半导体核心23。将生长温度设定为950℃左右，作为生长气体使用三甲基镓(TMG)和氨(NH3)，将硅烷(SiH4)作为n型杂质供给用，进而作为载气供给氢(H2)，由此能够使将Si作为杂质的n型GaN的半导体核心生长。在这里，n型GaN是六方晶系的结晶生长，将相对于基板821表面的垂直方向作为c轴方向进行生长，由此能够得到六角柱形状的棒状的半导体核心。
接着，如图69C所示，在量子阱层、半导体层形成工序中，以覆盖棒状的半导体核心823的方式，在基板821整个面形成由p型InGaN构成的量子阱层824，进而在基板821整个面形成半导体层825。在MOCVD装置内，在以上述方式使n型GaN半导体核心生长之后，对应于发光波长将设定温度从600℃变更到800℃，通过将载气作为氮(N2)，将生长气体作为TMG和NH3，供给三甲基铟(TMI)，从而能够在n型GaN半导体核心21上形成InGaN量子阱层824。之后，进一步使设定温度为960℃，如上述那样，作为生长气体使用TMG和NH3，作为p型杂质供给用而使用Cp2Mg，由此能够形成p型GaN构成的半导体层825。再有，该量子阱层也可以在InGaN层和p型GaN层之间作为电子阻挡层加入p型AlGaN层。再有，也可以是将GaN的障壁层和InGaN的量子阱层交替地层叠的多重量子阱结构。
接着，如图69D所示，在露出工序中，通过剥离将量子阱层824、半导体层825的除了覆盖半导体核心823的部分之外的区域和掩模822除去，形成在棒状的半导体核心823的基板821侧使基板侧的外周面露出的露出部分823a。在该状态下，上述半导体核心823的与基板821相反一侧的端面被量子阱层824a和半导体层825a覆盖。在掩模以氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)构成的情况下，通过使用包含氢氟酸(HF)的溶液，能够容易地不对半导体核心和覆盖半导体核心的半导体层部分施加影响地对掩模进行蚀刻，能够通过剥离除去掩模和除了覆盖半导体核心的半导体层的部分之外的区域。在本实施方式的露出工序中使用了剥离，但也可以通过蚀刻使半导体核心的一部分露出。在干法蚀刻的情况下，通过使用CF4、XeF2，能够不对半导体核心和覆盖半导体核心的半导体层部分施加影响地容易地对掩模进行蚀刻，能够与掩模一起除去除了覆盖半导体核心的半导体层的部分之外的区域。
接着，在割断工序中，将基板浸入异丙醇(IPA)水溶液中，使用超声波(例如数10KHz)使基板821沿着基板平面振动，由此以使在基板821上竖立设置的半导体核心823的靠近基板821侧的根部折弯的方式，对被量子阱层403a和半导体层825a覆盖的半导体核心823施加应力，如图69E所示，从基板821割断被量子阱层403a和半导体层825a覆盖的半导体核心823。
这样，能够制造从基板821割断的微细的棒状结构发光元件820。在该第32实施方式中，将棒状结构发光元件820的直径设为1μm、长度设为10μm。
在该棒状结构发光元件820中，在半导体核心823的露出部分823a连接n侧电极，在半导体层825a接p侧电极，通过从p型的半导体层825a到n型的半导体核心823流过电流，从而电子和空穴的再结合在量子阱层824a中发生并放出光。通过从以上述半导体层825a覆盖的半导体核心823的全周放出光，从而发光区域变大，能够获得高的发光效率。
根据上述结构的棒状结构发光元件的制造方法，能够制造向装置的安装的自由度高的微细的棒状结构发光元件820。此外，上述棒状结构发光元件I能够减少使用的半导体的量，能够实现使用了发光元件的装置的薄型化和轻量化，并且通过从半导体核心823的全周放出光，发光区域变宽，因此能够实现发光效率高且省电的背光灯、照明装置以及显示装置等。
上述第32实施方式的棒状结构发光元件的制造方法与第31实施方式的棒状结构发光元件的制造方法具有同样的效果。
此外，通过在n型半导体核心823和p型半导体层825a之间形成的量子阱层824a中，发生电子和空穴的再结合并放出光，从而能够通过量子阱层824a的量子限制效应，与第31实施方式相比进一步提高发光效率。
[第33实施方式]
图70A～图70D是表示本发明的第33实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。该第33实施方式的棒状结构发光元件除了半导体核心的露出部分之外，与第31实施方式的棒状结构发光元件采用相同的结构。
首先，如图70A所示，在半导体核心形成工序中，在n型GaN基板831上，使n型GaN结晶生长而形成棒状的半导体核心833。在该半导体核心833的形成工序中，与第31实施方式同样地进行，删除掩膜。
接着，如图70B所示，在半导体层形成工序中，以覆盖棒状的半导体核心833的方式在基板831整个面形成由p型GaN构成的半导体层834。
接着，如图70C所示，在露出工序中，通过蚀刻将除了覆盖半导体核心833的半导体层834的部分之外的区域除去，形成使棒状的半导体核心833的基板831侧的外周面露出的露出部分833a。在该情况下，通过在干法蚀刻的RIE(ReactiveIonEtching，反应离子蚀刻)中使用SiCl4，从而能够容易地具有各向异性对GaN进行蚀刻。在该状态下，通过干法蚀刻，半导体核心833的与基板831相反的一侧的端面露出。
在这里，半导体层834a的外周面与半导体核心833的露出部分833a的外周面没有阶梯差地连续。由此，在将割断后的微细的棒状结构发光元件在形成了电极的绝缘性基板上以轴方向相对于基板平面平行的方式进行安装时，因为半导体层834a的外周面与半导体核心833的露出部分833a的外周面之间没有阶梯差，所以能够容易且可靠地连接半导体核心833的露出部分833a和电极。
接着，在割断工序中，通过将基板浸入异丙醇(IPA)水溶液中，使用超声波(例如数10KHz)使基板831沿着基板平面振动，从而以使在基板831上竖立设置的半导体核心833的靠近基板831侧的根部折弯的方式，对被半导体层834a覆盖的半导体核心833施加应力，如图70D所示，从基板831割断被半导体层834a覆盖的半导体核心833。
这样，能够制造从基板831割断的微细的棒状结构发光元件830。在该第33实施方式中，将棒状结构发光元件830的直径设为1μm、长度设为10μm。
在该棒状结构发光元件830中，在半导体核心833的露出部分833a连接n侧电极，在半导体层834a接p侧电极，通过从p型的半导体层834a到n型的半导体核心833流过电流，从而电子和空穴的再结合在n型的半导体核心833的外周面与p型的半导体层834a的内周面的pn结部中发生并放出光。通过从以上述半导体层834a覆盖的半导体核心833的全周放出光，从而发光区域变大，能够获得高的发光效率。
根据上述结构的棒状结构发光元件的制造方法，能够制造向装置的安装的自由度高的微细的棒状结构发光元件830。此外，上述棒状结构发光元件能够减少使用的半导体的量，能够实现使用了发光元件的装置的薄型化和轻量化，并且通过从被半导体层覆盖的半导体核心的全周放出光，发光区域变宽，因此能够实现发光效率高且省电的背光灯、照明装置以及显示装置等。
上述第33实施方式的棒状结构发光元件的制造方法与第31实施方式的棒状结构发光元件的制造方法具有同样的效果。
此外，如图70C所示，在半导体层形成工序之后且割断工序之前，通过蚀刻除去半导体层834中的除了覆盖半导体核心833的表面的部分之外的区域和与该区域对应的n型GaN基板831的上侧区域的厚度方向的一部分，使半导体核心833的外周面的一部分露出，因此使半导体层834a的外周面和半导体核心833的外周面的露出部分833a之间没有阶梯差。由此，在将割断后的微细的棒状结构发光元件在形成了电极的绝缘性基板上以轴方向相对于基板平面平行的方式进行安装时，能够容易且可靠地连接半导体核心833的露出部分833a和电极。
[第34实施方式]
图71A～图71D是表示本发明的第34实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。该第34实施方式的棒状结构发光元件除了半导体核心的露出部分之外，与第32实施方式的棒状结构发光元件采用相同的结构。
首先，如图71A所示，在半导体核心形成工序中，在n型GaN基板841上，使n型GaN结晶生长而形成棒状的半导体核心843。在该半导体核心843的形成工序中，与第31实施方式同样地进行，删除掩膜。
接着，如图71B所示，在量子阱层、半导体层形成工序中，以覆盖棒状的半导体
核心843的方式，在基板841整个面形成由p型InGaN构成的量子阱层844，进而在基板841整个面形成半导体层845。再有，该量子阱层也可以是将障壁层和量子阱层交替地层叠的多重量子阱结构。
接着，如图71C所示，在露出工序中，通过干法蚀刻将量子阱层844、半导体层845的除了覆盖半导体核心843的部分之外的区域除去，形成在棒状的半导体核心843的基板841侧使基板841侧的外周面露出的露出部分843a。在该情况下，通过在干法蚀刻的RIE中使用SiCl4，从而能够容易地具有各向异性对GaN进行蚀刻。在该状态下，通过干法蚀刻，半导体核心843的与基板841相反的一侧的端面露出。
在这里，半导体层845a的外周面和半导体核心843的露出部分843a的外周面没有阶梯差而连续(量子阱层844a的外周面的露出部分和半导体核心843的露出部分843a的外周面也没有阶梯差)。由此，在将割断后的微细的棒状结构发光元件在形成了电极的绝缘性基板上以轴方向相对于基板平面平行的方式进行安装时，因为半导体层845a的外周面与半导体核心843的露出部分843a的外周面之间没有阶梯差，所以能够容易且可靠地连接半导体核心843的露出部分843a和电极。
接着，在割断工序中，通过将基板浸入异丙醇(IPA)水溶液中，使用超声波(例如数10KHz)使基板841沿着基板平面振动，从而以使在基板841上竖立设置的半导体核心843的靠近基板841侧的根部折弯的方式，对被半导体层845a覆盖的半导体核心843施加应力，如图71D所示，从基板841割断被半导体层845a覆盖的半导体核心843。
这样，能够制造从基板841割断的微细的棒状结构发光元件840。在该第34实施方式中，将棒状结构发光元件840的直径设为1μm、长度设为10μm。
在该棒状结构发光元件840中，在半导体核心843的露出部分843a连接n侧电极，在半导体层845a接p侧电极，通过从p型的半导体层845a到n型的半导体核心843流过电流，从而电子和空穴的再结合在量子阱层844a中发生并放出光。通过从以上述半导体层845a覆盖的半导体核心843的全周放出光，从而发光区域变大，能够获得高的发光效率。
根据上述结构的棒状结构发光元件的制造方法，能够制造向装置的安装的自由度高的微细的棒状结构发光元件840。此外，上述棒状结构发光元件能够减少使用的半导体的量，能够实现使用了发光元件的装置的薄型化和轻量化，并且通过从被半导体层覆盖的半导体核心的全周放出光，发光区域变宽，因此能够实现发光效率高且省电的背光灯、照明装置以及显示装置等。
上述第34实施方式的棒状结构发光元件的制造方法与第31实施方式的棒状结构发光元件的制造方法具有同样的效果。
此外，通过在n型半导体核心843和p型半导体层845a之间形成的量子阱层844a中，发生电子和空穴的再结合并放出光，从而能够通过量子阱层844a的量子限制效应，与第33实施方式相比进一步提高发光效率。
此外，如图71C所示，在半导体层形成工序之后且割断工序之前，通过蚀刻除去量子阱层844、半导体层845中的除了覆盖半导体核心843的表面的部分之外的区域和与该区域对应的n型GaN基板841的上侧区域的厚度方向的一部分，使半导体核心843的外周面的一部分露出，因此使半导体层844a的外周面和半导体核心843的外周面的露出部分843a之间没有阶梯差。由此，在将割断后的微细的棒状结构发光元件在形成了电极的绝缘性基板上以轴方向相对于基板平面平行的方式进行安装时，能够容易且可靠地连接半导体核心843的露出部分843a和电极。
[第35实施方式]
图72～图94是表示本发明的第35实施方式的棒状结构发光元件的制造方法的工序图。在该第35实施方式中，使用掺杂了Si的n型GaN和掺杂了Mg的p型GaN，但掺杂到GaN的杂质并不限于此。
首先，如图72所示，洗净基板911的表面。在基板中，能够使用Si、SiC、蓝宝石等能够进行GaN的生长的基板。
接着，如图73所示，在基板911上，形成生长掩膜层(以下，称为掩膜)912。掩模能够使用氧化硅(SiO2)等的可对半导体核心和半导体层选择地进行蚀刻的材料。
接着，如图74所示，使用在通常的半导体工艺中使用的公知的光刻法，在基板911上涂敷的抗蚀剂920通过构图形成开孔920a。
接着，如图75所示，使用被构图了的抗蚀剂920的孔920a，在掩模912形成生长孔912a。生长孔的形成能够利用干法蚀刻法。
接着，如图76所示，对半导体核心生长用的触媒金属913进行成膜。触媒金属能使用Ni、Fe、Au等促进半导体核心的半导体的生长的材料。
接着，如图77所示，除去在生长孔912a(如图75所示)以外的区域中成膜的触媒金属913的区域和抗蚀剂920。在这里使用剥离，但也可以利用光刻法和蚀刻。
此时，生长的半导体核心的直径依赖于上述掩模的生长孔的尺寸和触媒金属的体积。
接着，如图78所示，在半导体核心形成工序中，在具有触媒金属913的掩模912的生长孔912a内的基板911上，使用MOCVD(MetalOrganicChemicalVaporDeposition，金属有机物化学气相沉积)装置，使n型GaN结晶生长，形成棒状的半导体核心914。将生长温度设定为950℃左右，作为生长气体使用三甲基镓(TMG)和氨(NH3)，将硅烷(SiH4)作为n型杂质供给用，进而作为载气供给氢(H2)，由此能够使将Si作为杂质的n型GaN的半导体核心生长。在这里，n型GaN通过相对于基板911表面将垂直方向作为c轴方向，能够获得具有许多无极性面或半极性面的半导体核心。
接着，如图79所示，在量子阱层、半导体层形成工序中，以覆盖棒状的半导体核心914的方式，在基板911整个面形成由p型InGaN构成的量子阱层915，进而在基板911整个面形成半导体层916。在MOCVD装置内，在以上述方式使n型GaN半导体核心生长之后，对应于发光波长将设定温度从600℃变更到800℃，通过将载气作为氮(N2)，将生长气体作为TMG和NH3，供给三甲基铟(TMI)，从而能够在n型GaN半导体核心914上形成InGaN量子阱层915。之后，进一步使设定温度为960℃，如上述那样，作为生长气体使用TMG和NH3，作为p型杂质供给用而使用Cp2Mg，由此能够形成p型GaN构成的半导体层916。再有，该量子阱层也可以在InGaN层和p型GaN层之间作为电子阻挡层加入p型AlGaN层。再有，也可以是将GaN的障壁层和InGaN的量子阱层交替地层叠的多重量子阱结构。
接着，如图80所示，通过湿法蚀刻除去触媒金属913(图79所示)，之后如图81所示，在半导体层916的表面形成导电膜917。
接着，如图82所示，通过各向异性干法蚀刻(RIE)，除去导电膜917中的除了筒状部分917a的之外前端部分917b(图81所示)和基板侧部分917c(图81所示)。
接着，如图83所示，通过干法蚀刻对半导体层916和量子阱层915的覆盖半导体核心914的部分之外的区域进行除去。在图83中，以量子阱层915a、半导体层916a、导电膜917a覆盖半导体核心914。
接着，如图84所示，通过湿法蚀刻除去掩模912(图83所示)。在掩模由氧化硅(SiO2)构成的情况下，通过使用包含氢氟酸(HF)的溶液，能够容易地不对半导体核心和覆盖半导体核心的半导体层部分施加影响地对掩模进行蚀刻。
接着，如图85所示，通过对基板911进行干法蚀刻而进行蚀刻。在该情况下，通过使用CF4、XeF2，能够容易地不对半导体核心和覆盖半导体核心的半导体层部分施加影响地对基板911进行蚀刻。由此，在半导体核心914正下的基板911形成凸部911a。
接着，在割断工序中，通过将基板浸入异丙醇(IPA)水溶液中，使用超声波(例如数10KHz)使基板911沿着基板平面振动，从而以使在基板911上竖立设置的半导体核心914的靠近基板911侧的根部折弯的方式，对被量子阱层915a、半导体层916a、导电膜917a覆盖的半导体核心914施加应力，如图86所示，从基板911割断被导电膜917a、半导体层916a、量子阱层915a和覆盖的半导体核心914。
这样，能够制造从基板911割断的微细的棒状结构发光元件918。在该第35实施方式中，将棒状结构发光元件918的直径设为1.5μm，将长度设为25μm。再有，该棒状结构发光元件918的剖面如后述的图87C、87D所示那样，是正三角形。
将诶着，将通过上述棒状结构发光元件的制造方法制造的棒状结构发光元件918排列在绝缘性基板。该棒状结构发光元件918的排列，使用在后述的第38实施方式的显示装置的制造方法来进行，按照图87A～图94D在以下进行说明。再有，在图87A～图94D中，对与图86中表示的棒状结构发光元件918相同的结构部附加同一参照符号。
再有，将该棒状结构发光元件918的剖面作为正三角形状，但棒状结构发光元件的剖面形状并不限于此，也可以是剖面为六角形、圆形或椭圆的棒状，在具有剖面是其它多角形状的棒状的半导体核心的棒状结构发光元件的制造方法中也能够应用本发明。
图87A表示使用了图86所示的棒状结构发光元件918的显示装置的制造方法的工序的平面图，图87B是从图87A的F27B-F27B线观察显示装置的剖面图，图87C是从图87A的F27C-F27C线观察显示装置的剖面图，图87D是从图87A的F27D-F27D线观察显示装置的剖面图。
首先，如图87A～图87D所示，在形成有将分别被赋予独立的电位的至少2个电极作为单位的排列区域的绝缘性基板930上排列棒状结构发光元件918之后，进行洗净。将棒状结构发光元件918在绝缘性基板930上的规定的位置以规定的方向排列的方法，如在第5实施方式中详细说明的那样，在这里省略详细的说明。
如图87B所示，在绝缘性基板930的表面，空开规定的间隔形成金属电极931、932，以覆盖该金属电极931、932的方式形成有绝缘膜133。绝缘性基板930是在玻璃、陶瓷、氧化铝、树脂那样的绝缘体、或硅那样的半导体表面形成硅氧化膜，表面具有绝缘性的基板。在使用玻璃基板的情况下，优选在表面形成硅氧化膜、硅氮化膜那样的基底绝缘膜。此外，也可以没有覆盖金属电极的绝缘膜。
上述金属电极931、932利用印刷技术形成所希望的电极形状。
再有，也可以均匀地层叠金属膜和感光体膜，曝光所希望的电极图案，进行蚀刻而形成。
在这里，棒状结构发光元件918的两端的长度3μm的部分分别重叠在金属电极931、932。
再有，在图87A～图87D中虽然省略，但在金属电极931、932以从外部赋予电位的方式，形成有焊盘。在图87A～图87D中，配置有1个排列棒状结构发光元件的排列区域，但也可以排列任意的个数。
再有，棒状结构发光元件918以对绝缘性基板930上的2个金属电极931、932进行架桥的方式来排列，但如后述那样，其方向有2种的任意性。
有如图87A～图87D中描绘的棒状结构发光元件918的方向，和将棒状结构发光元件918的左右交换的方向(在第35实施方式的发光元件918中不能区别两者)。在第38实施方式的显示装置的制造方法中，不能够有意图地决定该2个方向，因此2个方向以分别50％的概率出现。
图88A表示接着图87A～图87D的显示装置的制造方法的工序的平面图，图88B是从图88A的F28B-F28B线观察显示装置的剖面图，图88C是从图88A的F28C-F28C线观察显示装置的剖面图，图88D是从图88A的F28D-F28D线观察显示装置的剖面图。
如图88A～图88D所示，在绝缘性基板930上涂敷抗蚀剂940之后通过光刻法进行构图，使棒状结构发光元件918的一端(在图88A中的左端)露出。
接着图89A表示接着图88A～图88D的显示装置的制造方法的工序的平面图，图89B是从图89A的F29B-F29B线观察显示装置的剖面图，图89C是从图89A的F29C-F29C线观察显示装置的剖面图，图89D是从图89A的F29D-F29D线观察显示装置的剖面图。
如图89A～图89D所示，使用构图了的抗蚀剂940，以湿法蚀刻除去导电膜917a，之后通过干法蚀刻除去半导体层916a和量子阱层915a的一部分，获得半导体核心914的露出部分914a。
这样，能够使棒状结构发光元件918的一端侧的半导体核心914露出。
如上所述，在图87A～图87D中，在绝缘性基板930上排列棒状结构发光元件918时，能够取得2种方向。在这里，产生2种方向，是因为在图87A～图87D中，将棒状结构发光元件918的左右交换了的方向相互区别了的原因。特别是，棒状结构发光元件918即使左右交换也是对称的，不能够区别二者，但例如第31～第34实施方式的棒状结构发光元件在能够进行这样的交换的情况下，能够区别。在该第35实施方式的棒状结构发光元件的制造方法中，在将棒状结构发光元件918排列在绝缘性基板930上之后(图87)，进行使棒状结构发光元件918的半导体914的外周面的一部分露出的露出工序(图89)，所以在排列时棒状结构发光元件918以任一个方向排列，也能够使在绝缘性基板930上排列的棒状结构发光元件918的规定侧的半导体核心914的外周面的一部分露出。因此，在将棒状结构发光元件918排列在绝缘性基板930上时，不需要使其方向一致进行排列。棒状结构发光元件918是具有阳极电极和阴极电极的二极管，使其方向一致是重要的，根据该第35实施方式，由于不需要这样的使方向一致的工序，所以能够使工艺简单化。
图90A表示接着图89A～图89D的显示装置的制造方法的工序的平面图，图90B是从图90A的F30B-F30B线观察显示装置的剖面图，图90C是从图90A的F30C-F30C线观察显示装置的剖面图，图90D是从图90A的F30D-F30D线观察显示装置的剖面图。图91A表示接着图90A～图90D的显示装置的制造方法的工序的平面图，图91B是从图91A的F31B-F31B线观察显示装置的剖面图，图91C是从图91A的F31C-F31C线观察显示装置的剖面图，图91D是从图91A的F31D-F31D线观察显示装置的剖面图。
如图90A～图90D所示，在据绝缘性基板930上成膜由SiO2构成的绝缘膜941，之后，如图91A～图91D所示，通过干法蚀刻对由SiO2构成的绝缘膜941进行蚀刻。这时，不全部除去由SiO2构成的绝缘膜941，以在半导体核心914和绝缘性基板930之间的量子阱层915a和半导体层916a不露出而被绝缘膜941的SiO2包裹、并且半导体核心914的露出区域914a露出的方式进行蚀刻(参照图91C)。
图92A表示接着图91A～图91D的显示装置的制造方法的工序的平面图，图92B是从图92A的F32B-F32B线观察显示装置的剖面图，图92C是从图92A的F32C-F32C线观察显示装置的剖面图，图92D是从图92A的F32D-F32D线观察显示装置的剖面图。
在剥离在上述蚀刻中使用的抗蚀剂940之后，如图92A～图92D所示，在再次涂敷抗蚀剂942之后，通过光刻法进行构图，在棒状结构发光元件918的一端使半导体核心914的露出区域914a露出，并且在棒状结构发光元件918的另一端使导电膜917a露出。
图93A表示接着图92A～图92D的显示装置的制造方法的工序的平面图，图93B是从图93A的F33B-F33B线观察显示装置的剖面图，图93C是从图93A的F33C-F33C线观察显示装置的剖面图，图93D是从图93A的F33D-F33D线观察显示装置的剖面图。图94A表示接着图93A～图93D的显示装置的制造方法的工序的平面图，图94B是从图94A的F34B-F34B线观察显示装置的剖面图，图94C是从图94A的F34C-F34C线观察显示装置的剖面图，图94D是从图94A的F34D-F34D线观察显示装置的剖面图。
如图93A～图93D所示，将金属通过蒸镀法、溅射法对金属层进行成膜，之后，如图94A～图94D所示，进行剥离。
由此，在该棒状结构发光元件918中，在半导体核心914的露出部分914a连接一方的电极943A，在导电膜917a连接另一方的电极943B，通过导电膜917a从p型的半导体层916a到n型的半导体核心914流过电流，由此电子和空穴的再结合在n型的半导体核心914的外周面与p型的半导体层916a的内周侧的pn结部中发生并放出光。通过从以上述半导体层916a覆盖的半导体核心914的全周放出光，从而发光区域变大，能够获得高的发光效率。
在上述第35实施方式中，通过在半导体层916a上形成的导电膜917a中使用ITO(氧化铟锡)，将半导体层经由透明的导电膜连接到电极，因此电流不会集中偏向到电极连接部分，能够形成宽广的电流路径，能够使元件整体发光，发光效率进一步提高。再有，导电膜不限于此，例如也可以使用厚度5nm的Ag/Ni的层叠金属膜等。
根据上述结构的棒状结构发光元件的制造方法，能够制造向装置的安装的自由度高的微细的棒状结构发光元件918。此外，上述棒状结构发光元件918能够作为从基板割断的微细结构物而使用，因此能够减少使用的半导体的量，能够实现使用了发光元件的装置的薄型化和轻量化，并且通过从被半导体层916a覆盖的半导体核心914的全周放出光，发光区域变宽，因此能够实现发光效率高且省电的背光灯、照明装置以及显示装置等。
此外，因为在上述割断工序之后进行上述露出工序，所以到从基板割断棒状结构发光元件918的工序少，能够以高成品率制作棒状结构发光元件918。
此外，在上述半导体层形成工序中，利用由阻碍半导体层916的形成的物质构成的掩模912，覆盖作为希望露出的地方的半导体核心914的外周面的一部分，在半导体层形成工序后通过除去掩膜912，能够容易地使半导体核心914的外周面的一部分露出。在这里，作为阻碍半导体层916的形成的物质，能够使用氧化硅(SiO2)等的对半导体核心和半导体层能够有选择地蚀刻的材料，但阻碍半导体层的形成的物质并不限于此，能够对应于半导体层的组成等而适宜地选择。
此外，在上述割断工序中，使用超声波使基板911沿着基板911平面振动，由此以使在基板911上竖立设置的半导体核心914的靠近基板911侧的根部折弯的方式，对被半导体层916a覆盖的半导体核心914施加应力，从基板911割断被半导体层916a覆盖的半导体核心914。因此，能够以简单的方法容易地将在基板911上设置的微细的多个棒状结构发光元件918割断。
再有，在上述割断工序中，也可以使用切断工具将半导体核心914从基板911机械地割断。使用切断工具，以使在基板911上竖立设置的半导体核心914的接近基板911侧的根部折弯的方式，对被半导体层916a覆盖的半导体核心914施加应力，从基板911割断被半导体层916a覆盖的半导体核心914。在该情况下，能够以简单的方法将在基板911上设置的微细的多个棒状结构发光元件918在短时间割断。
此外，棒状结构发光元件918是相对于同长尺寸方向的中间点且对长尺寸方向成为直角的直线，两侧几乎对称的结构，因此更容易进行排列。由此，能够更可靠地进行高成品率的排列。
此外，在将上述棒状结构发光元件918在排量基板(绝缘性基板930)上排列之后，在使半导体核心914的外周面的一部分露出的露出工序中，因为棒状结构发光元件918在长尺寸方向几乎是对称结构，并且能够除去所希望的地方的量子阱层915a、半导体层916a、导电膜917a而使半导体核心914的一端的外周面露出，所以不需要使多个棒状结构发光元件(发光二极管)的极性一致进行排列，在制造时不需要使多个棒状结构发光元件(发光二极管)的极性(方向)一致的工序，能够使工序简略化。此外，不需要为了识别棒状结构发光元件(发光二极管)的极性(方向)，对棒状结构发光元件设置标记，也不需要为了极性识别使棒状结构发光元件为特别的形状。由此，能够使棒状结构发光元件的制造工序简单化，也能够抑制制造成本。再有，在发光二极管的尺寸小的情况下、发光二极管的个数多的情况下，与使极性一致来排列发光二极管的情况相比，能够格外使上述制造工序简单化。
进而，在上述露出工序之后，将半导体核心914的露出部分914a连接于n侧电极，半导体核心914的另一端被量子阱层、半导体层、导电膜覆盖，由此能够将p侧电极连接于导电膜部分。由此，能够将电极容易地连接到微细的棒状结构发光元件的两端。
进而，在通过上述棒状结构发光元件的制造方法制造的棒状结构发光元件中，半导体层814a从半导体核心914的外周面起在半径方向向外向结晶生长，径向的生长距离短且缺陷向外向逃脱，所以能够通过结晶缺陷少的半导体层814a覆盖半导体核心914。因此，能够实现特性良好的棒状结构发光元件。
在上述第31～第35实施方式中，在基板811～841和半导体核心813～843，914和半导体层814a、825a、834a、845a、916a中，使用了将GaN作为母材的半导体，但在使用了将GaAs，AlGaAs，GaAsP，InGaN，AlGaN，GaP，ZnSe，AlGaInP等作为母材的半导体的发光元件中，也可以应用本发明。此外，将基板和半导体核心作为n型，将半导体层作为p型，但在导电型为相反的棒状结构发光元件中也能够应用本发明。此外，针对具有六角柱形状和三角柱形状的半导体核心的棒状结构发光元件的制造方法进行了说明，但并不局限于此，是剖面为圆形或椭圆的棒状也可，在具有剖面为三角形等其它多角形状的棒状的半导体核心的棒状结构发光元件的制造方法中也能够应用本发明。
此外，在上述第1～第35实施方式中，是将棒状结构发光元件的直径设为1μm或1.5μm、将长度设为10μm～30μm的微米级尺寸，但也可以是直径或长度中的至少直径为不足1μm的纳米级尺寸的元件。优选上述棒状结构发光元件的半导体核心的直径为500nm以上且50μm以下，与数10nm～数100nm的棒状结构发光元件相比，能够抑制半导体核心的直径的不均，能降低发光面积、即发光特性的不均，能够提高成品率。
此外，在上述第1～第35实施方式中，使用MOCVD装置使半导体核心813、823、833、843、914结晶生长，但也可以使用MBE(分子束外延)装置等的其它结晶生长装置来形成半导体核心。此外，在上述第1～第34实施方式中，使用具有生长孔的掩模使半导体核心在基板上结晶生长，但如第35实施方式那样，也可以在基板上配置金属籽晶，从金属籽晶使半导体核心结晶生长。
此外，在上述第31～第35实施方式中，使用超声波从基板811～841、911割断被半导体层814a、825a、834a、845a、916a覆盖半导体核心813～843、914，但并不局限于此，也可以使用切断工具从基板机械地将半导体核心折弯来割断。在该情况下，能够以简单的方法将在基板上设置的微细的多个棒状结构发光元件在短时间割断。
此外，在上述第31～第35实施方式中，也可以在半导体层814a、825a、834a、845a、916a上形成由ITO(氧化铟锡)构成的透明电极。由此，通过将半导体层经由透明电极连接到电极，从而电流不会集中于电极连接部分而不平衡，能够形成宽广的电流路径使元件整体发光，发光效率进一步提高。再有，透明电极不限于此，例如也可以使用厚度5nm的Ag/Ni的层叠金属膜等。
此外，在上述第35实施方式中，对在绝缘性基板930的表面形成的2个金属电极931、932赋予电位差，在金属电极931、932之间排列棒状结构发光元件918，但并不限于此，在绝缘性基板的表面形成的2个电极之间，形成第3电极，分别对3个电极施加独立的电压，将棒状结构发光元件排列在通过电极规定的位置也可。
此外，在上述第35实施方式中，针对具备棒状结构发光元件的显示装置进行了说明，但并不限于此，也可以将通过本发明的棒状结构发光元件的制造方法制造的棒状结构发光元件应用于背光灯、照明装置等的其它装置。
此外，本发明的棒状结构发光元件的制造方法的特征在于，具有：
半导体核心形成工序，在基板上形成棒状的第1导电型的半导体核心；
半导体层形成工序，形成覆盖上述半导体核心的表面的筒状的第2导电型的半导体层；
露出工序，使上述半导体核心的外周面的一部分露出；以及
割断工序，将包含在上述露出工序中露出的露出部分的半导体核心，从上述基板割断。
根据上述结构，在基板上形成棒状的第1导电型的半导体核心之后，以覆盖半导体核心的表面的方式形成筒状的第2导电型的半导体层。在这里，与半导体核心的与基板相反侧的端面被半导体层覆盖也可，露出也可。接着，在使上述半导体核心的外周面的一部分露出之后，例如通过超声波使基板振动或使用切断工具，从基板割断包含露出部分的半导体核心。在这样从基板割断的棒状结构发光元件中，在半导体核心的露出部分连接一方的电极，在半导体层连接另一方的电极，以电子和空穴的再结合在半导体核心的外周面与半导体层的内周面的pn结部中发生的方式，在电极间流过电流，由此，从pn结部放出光。这样，能够制造向装置的安装自由度高的微细的棒状结构发光元件。在这里，微细的棒状结构发光元件，例如是直径1μm、长度10μm的微米级尺寸、直径或长度中的至少直径是不足1μm的纳米级尺寸的元件。此外，上述棒状结构发光元件能够减少使用的半导体的量，能够实现使用了发光元件的装置的薄型化和轻量化，并且通过从被半导体层覆盖的半导体核心的全周放出光，发光区域变宽，因此能够实现发光效率高且省电的背光灯、照明装置以及显示装置等。
此外，在一个实施方式的棒状结构发光元件的制造方法中，
在上述露出工序中，使上述半导体核心的上述基板侧的外周面露出，并且在上述半导体形成工序中，通过上述半导体层覆盖上述半导体核心的与上述基板相反一侧的端面。
根据上述实施方式，在上述露出工序中使半导体核心的基板侧的外周面露出，并且在上述半导体层形成工序中通过半导体层覆盖半导体核心的与基板相反一侧的端面，由此将半导体核心的基板侧的露出部分连接到一方的电极，半导体核心的与基板相反一侧的端面被半导体层覆盖，由此能够在覆盖半导体核心的与基板相反一侧的半导体层的部分连接另一方的电极。由此，能够将电极容易地连接到微细的棒状结构发光元件的两端。
此外，在一个实施方式的棒状结构发光元件的制造方法中，
在上述割断工序中，使用超声波从上述基板割断被上述半导体层覆盖的上述半导体核心。
根据上述实施方式，在上述割断工序中，使用超声波从基板割断被半导体层覆盖的半导体核心。例如，通过使用超声波使基板沿着基板平面振动，从而应力以在基板上竖立设置的半导体核心的接近于基板侧的根部折弯的方式起作用，从基板割断被半导体层覆盖的半导体核心。因此，能够以简单的方法容易地将在基板上设置的微细的多个棒状结构发光元件割断。
此外，在一个实施方式的棒状结构发光元件的制造方法中，
在上述割断工序中，使用切断工具将上述半导体核心从上述基板机械地割断。
根据上述实施方式，在上述割断工序中，使用切断工具从基板机械地割断半导体核心，能够以简单的方法将在基板上设置的微细的多个棒状结构发光元件以短时间切断。
此外，在一个实施方式的棒状结构发光元件的制造方法中，
上述半导体核心和上述半导体层由将GaN作为母材的半导体构成，
在上述露出工序中使用干法蚀刻。
根据上述实施方式，在上述露出工序中通过使用干法蚀刻，能够使将GaN作为母材的半导体构成的半导体核心的外周面的一部分容易地露出。将GaN作为母材的半导体由于难以进行湿法蚀刻，所以在半导体核心和半导体层是由将GaN作为母材的半导体构成的情况下，在割断工序之前预先通过干法蚀刻使半导体核心的外周面的一部分露出，这在实现容易安装的微细的棒状结构发光元件中特别有效。
此外，在一个实施方式的棒状结构发光元件的制造方法中，
在上述露出工序中，以与上述半导体层的外周面没有阶梯差而连续的方式使上述半导体核心的外周面露出。
根据上述实施方式，在上述露出工序中，以与半导体层的外周面没有阶梯差而连续的方式使半导体核心的外周面露出，由此在形成有电极的绝缘性基板上以轴方向相对于基板平面平行的方式安装割断后的微细的棒状结构发光元件时，因为半导体层的外周面和半导体核心的外周面的露出部分之间没有阶梯差，所以能够可靠且容易地连接半导体核心的露出部分和电极。
此外，在一个实施方式的棒状结构发光元件的制造方法中，
在上述露出工序中，上述半导体核心的被上述半导体层覆盖的区域的外周面和上述半导体核心的露出区域的外周面连续。
根据上述实施方式，在上述露出工序中，使半导体核心的被半导体层覆盖的区域的外周面和半导体核心的露出区域的外周面连续，半导体核心的露出区域变细，因此在上述割断工序中在半导体核心的露出区域的基板侧容易折断，割断变得容易。
此外，在本发明的显示装置的制造方法中，
是具备通过上述任一个棒状结构发光元件的制造方法制造的棒状结构发光元件的显示装置的制造方法，其特征在于，具备：
基板制作工序，制作形成有将被分别赋予了独立的电位的至少2个电极作为单位的排列区域的绝缘性基板；
涂敷工序，在上述绝缘性基板上涂敷包含纳米级尺寸或微米级尺寸的上述棒状结构发光元件的液体；以及
排列工序，对上述至少2个电极分别施加上述独立的电压，使上述棒状结构发光元件排列在通过上述至少2个电极规定的位置。
根据上述结构，制造形成有将分别被赋予了独立的电位的至少2个电极作为单位的排列区域的绝缘性基板，在该绝缘性基板上涂敷包含纳米级尺寸或微米级尺寸的上述棒状结构发光元件的液体。之后，对上述至少2个电极分别施加独立的电压，使微细的棒状结构发光元件排列在通过上述至少2个电极规定的位置由此，能够将上述棒状结构发光元件容易地排列在规定的基板上。
此外，在上述显示装置的制造方法中，通过仅使用微细的棒状结构发光元件，能够减少使用的半导体的量，能够制造可实现薄型化和轻量化的显示装置。此外，在上述棒状结构发光元件中，通过从以半导体层覆盖的半导体核心的全周放出光，从而发光区域扩展，因此能够实现发光效率高且省电的显示装置。
[第36实施方式]
图95是本发明的第36实施方式的棒状结构发光元件2001的示意剖面图。
上述棒状结构发光元件2001具备：半导体核心2011，由剖面大致圆形的棒状的n型GaN(氮化镓)构成；量子阱层2012，由覆盖该半导体核心2011的一端侧的外周面和轴方向端面的p型InGaN构成；半导体层2013，由覆盖该量子阱层2012的p型GaN构成；以及绝缘体2014，由覆盖半导体核心2011的另一端侧的端部的外周面的SiO2(氧化硅)或Si3N4(氮化硅)构成。再有，半导体核心2011是第1导电型的半导体层的一个例子，量子阱层2012是量子阱层的一个例子，半导体层2013是第2导电型的半导体层的一个例子。
上述半导体核心2011的另一端侧的外周面被绝缘体2014覆盖，但半导体核心2011的另一端侧的轴方向端面2011a不被绝缘体2014覆盖而露出。在这里，绝缘体2014覆盖半导体核心2011的另一端侧的外周面整体。再有，替换绝缘体2014，如图95中的二点划线所示那样，也可以在半导体核心2011的另一端侧中没有被半导体层2013覆盖的外周面中，形成仅覆盖在半导体核心2011的一端侧被半导体层2013覆盖的外周面附近的部分的绝缘体2014′。
此外，在上述半导体核心2011中作为施主杂质掺杂有Si，另一方面，在量子阱层2012和半导体层2013中作为受主杂质掺杂有Mg，但施主杂质不限于Si，受主杂质也不限于Mg。
此外，在上述半导体层2013的外周面上，形成有由多晶硅或ITO(氧化铟锡)构成的导电膜2015。该导电膜2015是透过来自量子阱层2012的光的膜。此外，导电膜2015的外周面也可以以与绝缘体2014的外周面不产生阶梯差而连续的方式形成。也就是说，导电膜2015的外周面与绝缘体2014的外周面成为相同面也可。
以下，使用图96A～图96K，对上述棒状结构发光元件2001的制造方法进行说明。
首先，如图96A所示，准备由n型GaN构成的基板2101。对该基板2101，也可以对应于需要以清洗剂、纯水等进行基板洗净，或进行打标记等的基板加工。
接着，如图96B所示，在基板2101上，形成由绝缘体构成的掩模层2014A之后，使用公知的光刻法和干法蚀刻法，如图96C所示，在基板2101上形成具有生长孔2016的掩模层2014B(绝缘体形成工序)。再有，生长孔2016是贯通孔的一个例子，掩模层2014B是绝缘体的一个例子。
更具体地，在上述掩模层2014A的表面涂敷抗蚀剂之后，通过进行曝光和显影，形成抗蚀剂图案2017。将该抗蚀剂图案2017作为掩模，进行干法蚀刻直到基板2101的表面的一部分露出。
这样，在基板2101上形成具有生长孔2016的掩模层2014B。这时，掩模层2014A、2014B的材料如SiO2或氮化硅Si3N4等那样，使用对量子阱层2012能够有选择地进行蚀刻的材料。
接着，进行Ni或Fe的触媒金属的蒸镀，如图96D所示，在从生长孔2016露出的基板2101的表面上，形成由Ni或Fe构成的岛状的触媒金属部2018(触媒部形成工序)。伴随于此，在抗蚀剂图案2017上，形成Ni或Fe构成的触媒金属层2019。此外，触媒金属部2018的体积在触媒金属部2018的剖面形状成为大致矩形左右为止变大。
接着，如图96E所示，通过除去抗蚀剂图案2017，从而剥离触媒金属层2019之后，例如以纯水进行洗净。
接着，如图96F所示，在形成了岛状的触媒金属部2018的基板2101的表面上、即与生长孔2016重合的基板2101的表面上，使用MOCVD(MetalOrganicChemicalVaporDeposition，金属有机物化学气相沉积)装置，使n型GaN从岛状的触媒金属部2018和基板2101的界面起结晶生长，由此形成由n型GaN构成的棒状的半导体核心2011A(半导体核心形成工序)。这时，将生长温度设定为800℃左右，作为生长气体使用TMG(三甲基镓)和NH3(氨)，对n型杂质供给用供给SiH4(硅烷)，进而作为载气供给氢H2，由此能够使将Si作为施主杂质的n型GaN的半导体核心2011A生长。
接着，在上述半导体核心2011A的一端保持有岛状的触媒金属部2018的状态下，通过来自半导体核心2011A的外周面的结晶生长、以及来自触媒金属部2018和半导体核心2011的界面的结晶生长，如图96G所示，形成p型InGaN构成的量子阱层2012A、和p型GaN构成的半导体层2013A(半导体层形成工序)。这时，将生长温度设定在750℃～800℃的范围内，作为生长气体使用TMG、NH3和TMI(三甲基铟)，作为p型杂质供给用供给Cp2Mg(二茂镁)，进而作为载气供给H2，由此能够使将Mg作为杂质的p型InGaN生长。然后，将生长温度设定在900℃左右，作为生长气体使用TMG和NH3，作为p型杂质供给用供给Cp2Mg，而作为载气供给H2，由此能够使将Mg作为杂质的p型GaN生长。此外，量子阱层2012A和半导体层2013A以覆盖从生长孔2016凸出的半导体核心2011的方式形成。此外，量子阱层2012A的结构可以是具有1个阱层的单一量子阱结构，也可以是具有多个阱层的多重量子阱结构。
接着，如图96H所示，在半导体核心2011A的一端以湿法蚀刻有选择地除去岛状的触媒金属部2018，之后例如以纯水进行洗净。岛状的触媒金属部2018也可以用干法蚀刻的RIE(ReactiveIonEtching：反应性离子蚀刻)进行除去。这时，通过在RIE中使用SiCl4，从而能够容易地对GaN进行具有各向异性的蚀刻。
接着，在进行了用于p型GaN的活性化的退火之后，如图96I所示，在半导体层2013A上，形成由多晶硅或ITO构成的导电膜2015A，进而进行退火处理，降低半导体层2013A和导电膜2015A之间的电阻。
接着，依次对上述导电膜2015A、半导体层2013A、量子阱层2012A和掩模层2014B进行非各向同性蚀刻，如图96J所示，在半导体核心2011的一端侧，残留量子阱层2012、半导体层2013和导电膜2015，另一方面，在半导体核心2011的另一端侧残留绝缘体2014(绝缘体蚀刻工序)。这时，半导体层2013A和导电膜2015A的一部分被除去，但在量子阱层2012A和半导体层2013A中，因为与覆盖半导体核心2011的外周面的部分的径向的厚度相比，覆盖半导体核心2011的一端侧的轴方向端面的部分的轴方向厚度变厚，因此半导体核心2011的一端侧的轴方向端面难以露出。再有，在依次对导电膜2015A、半导体层2013A、量子阱层2012A和掩模层2014B进行非各向同性蚀刻时，通过减小对掩模层2014B蚀刻时的非各向同性，从而如图96J中的二点划线所示，能在半导体核心2011的另一端侧中没有被半导体层2013覆盖的外周面中，形成仅覆盖在半导体核心2011的一端侧被半导体层2013覆盖的外周面附近的部分的绝缘体2014′。此外，绝缘体2014、2014′是在基板2101上残留的掩模层2014B的一部分。此外，在图96J中，图示了形成有1个棒状结构发光元件2001，但形成有多个棒状结构发光元件2001。
接着，通过将基板2101浸入IPA(异丙醇)水溶液中，使用例如数10KHz的超声波使基板2101沿着基板平面振动，从而以使在基板2101上竖立设置的半导体核心2011的靠近基板2101侧的根部折弯的方式，对半导体核心2011和绝缘体2014施加应力，如图96K所示，从基板2101割断半导体核心2011(割断工序)。
这样，能够制造从上述基板2101割断的微细的多个棒状结构发光元件2001。在这里，微细的棒状结构发光元件例如直径在10nm到5μm的范围内，长度在100nm到200μm的范围内的尺寸，更优选是直径在100nm到2μm的范围内，长度在1μm到50μm的范围内的尺寸的元件。
根据上述结构的棒状结构发光元件的制造方法，因为从基板2101割断微细的棒状结构发光元件2001，所以能够提高微细的棒状结构发光元件2001的向装置的安装的自由度。
此外，在重叠于上述基板2101的基板2101的表面上，以从基板2101突出的方式形成棒状的第1导电型的半导体核心，因此能够使半导体核心的粗细一样。
此外，上述基板2101与微细的棒状结构发光元件2001割断，因此在微细的棒状结构发光元件2001的发光时不使用也可。因此，在微细的棒状结构发光元件2001的发光时使用的基板的选择项增加，能够提高要安装微细的棒状结构发光元件2001的装置的形式的自由度。
此外，在上述割断工序中，使用超声波使基板2101沿着基板2101平面振动，由此以使在基板2101上竖立设置的半导体核心2011的靠近基板2101侧的根部折弯的方式，对半导体核心2011和绝缘体2014施加应力，从基板2101割断半导体核心2011和绝缘体2014。因此，能够以简单的方法容易地将在基板2101上设置的多个微细的多个棒状结构发光元件2001割断。
如果上述棒状结构发光元件2001不具备绝缘体2014，应力集中在半导体核心2011的外周面形成有阶梯差的地方，在该地方附近半导体核心2011容易折断。半导体核心2011在上述地方折断的情况下，变为元件不良。因此，上述棒状结构发光元件2001具备绝缘体2014，绝缘体2014覆盖半导体核心2011的上述地方附近的外周面，因此能防止半导体核心2011在上述地方附近折断。结果，即使制造多个微细的棒状结构发光元件2001，也能够使多个微细的棒状结构发光元件2001的长度一样。再有，如图95所示，绝缘体2014完全覆盖半导体核心2011的另一端侧的外周面整体，因此与绝缘体2014′相比，防止在割断时半导体核心2011在途中折断的效果高，结果，能够可靠地使多个微细的棒状结构发光元件2001的长度一样。
此外，上述基板2101在切断微细的棒状结构发光元件2001之后，在微细的棒状结构发光元件2001的制造中能够在利用，能够降低制造成本。
此外，因为上述棒状结构发光元件2001是微细的，所有能够减少使用的半导体的量。因此，能够实现要安装棒状结构发光元件2001的装置的薄型化和轻量化，能够降低向环境的负担。
此外，在上述触媒部形成工序中，使在生长孔2016内形成的岛状的触媒金属部2018的体积变大到触媒金属部2018的剖面形状变为大致矩形，因此在接下来的半导体核心形成工序中，与棒状的半导体核心2011A的生长孔2016内的部分的直径相比，棒状的半导体核心2011A的生长孔2016之外的部分的直径变大。因此，能够增大pn结部，获得大的发光区域。
此外，在上述半导体形成工序中，不除去岛状的触媒金属部2018，而在半导体核心2011A的一端保持有岛状的触媒金属部2018的状态下，形成由p型InGaN构成的量子阱层2012A、和由p型GaN构成的半导体层2013A，因此与来自半导体核心2011A的外周面的结晶生长相比，促进了来自触媒金属部2018和半导体核心2011的界面的结晶生长。也就是说，来自触媒金属部2018和半导体核心2011的界面的结晶生长的速度，是来自半导体核心2011A的外周面的结晶生长的速度的10倍～100倍。因此，在量子阱层2012A和半导体层2013A中，与覆盖半导体核心2011的外周面的部分的径向的厚度相比，能够容易地使覆盖半导体核心2011的一端侧的轴方向端面的部分的轴方向的厚度变厚。结果，半导体核心2011的一端侧的轴方向端面难以露出，能够防止p侧电极连接到n型的半导体核心2011的一端侧的轴方向端面。
此外，在通过上述棒状结构发光元件的制造方法制造的微细的棒状结构发光元件2001中，在没有被绝缘体2014覆盖的半导体核心2011的轴方向端面2011a连接n侧电极，在导电膜2015或从该导电膜2015露出的半导体层2013的表面连接p侧电极，通过从p型的半导体层2013向n型的半导体核心2011流过电流，在量子阱层2012发生电子和空穴的再结合，放出光。这时，量子阱层2012和半导体层2013以覆盖半导体核心2011的一端侧的全周面和轴方向端面的方式形成，因此从量子阱层2012的差不多全部放出光，发光区域变大。因此，能够增加发光量，并且能够提高发光效率。
此外，因为能够提高上述棒状结构发光元件2001的发光效率，所以使用棒状结构发光元件2001，能够实现发光效率高且省电的背光灯、照明装置以及显示装置等。
此外，通过在上述半导体核心2011和半导体层2013之间形成量子阱层2012，从而通过量子阱层2012的量子限制效应，能够进一步增加发光量，并且进一步提高发光效率。
此外，因为上述半导体核心2011的轴方向端面2011a露出，所以能够容易地将n侧电极连接到该轴方向端面2011a。
此外，在上述半导体核心2011的另一端侧中在没有被半导体层2013覆盖的外周面中，通过以绝缘体2014对在半导体核心2011的一端侧中被半导体层2013覆盖的外周面附近的部分进行覆盖，从而n侧电极和p侧电极难以短路，n侧电极和p侧电极的形成容易。即，即使将要连接到半导体层2013的p侧电极形成在半导体核心2011的外周面的阶梯差附近，也能防止p侧电极与半导体核心2011接触，因此n侧电极和p侧电极的形成容易。这样的效果在代替绝缘体2014而形成绝缘体2014′的情况下也能够获得。
进而，在通过上述棒状结构发光元件的制造方法制造的微细的棒状结构发光元件2001中，量子阱层2012A和半导体层2013A从半导体核心2011A的外周面在半径方向向外向结晶生长，径向的生长距离短且缺陷向外向逃脱。
因此，能够以结晶缺陷少的量子阱层2012和半导体层2013覆盖半导体核心2011的一端侧，能够使微细的棒状结构发光元件2001的特性良好。
此外，在以上述棒状结构发光元件2001的轴方向相对于基板的表面成为平行的方式，将棒状结构发光元件2001配置在基板的情况下，导电膜2015的外周面和绝缘体2014的外周面不产生阶梯差而连续地形成，因此能够防止棒状结构发光元件2001的破损，并且能够防止棒状结构发光元件2001相对于基板的表面倾斜而变得不稳定。
此外，通过防止上述棒状结构发光元件2001相对于基板的表面倾斜地配置，从而相对于该基板的表面的棒状结构发光元件2001的接触面积增大，因此棒状结构发光元件2001的热容易向上述基板扩散。
[第37实施方式]
图97是本发明的第37实施方式的棒状结构发光元件2002的示意剖面图。
上述棒状结构发光元件2002具备：半导体核心2021，由剖面大致圆形的棒状的n型GaN(氮化镓)构成；量子阱层2022，由覆盖该半导体核心2021的一端侧的外周面和轴方向端面的p型InGaN构成；半导体层2023，由覆盖该量子阱层2022的p型GaN构成；绝缘体2024，由覆盖半导体核心2021的另一端侧的外周面的SiO2(氧化硅)或Si3N4(氮化硅)构成；以及基底层2030，与半导体核心2021的另一端连接。再有，半导体核心2021是第1导电型的半导体层的一个例子，量子阱层2022是量子阱层的一个例子，半导体层2023是第2导电型的半导体层的一个例子，基底层2030是第1导电型的基底层的一个例子。
上述半导体核心2021的表面被量子阱层2022或绝缘体2024覆盖。在这里，绝缘体2024覆盖半导体核心2021的另一端侧的外周面整体。再有，替换绝缘体2024，如图97中的二点划线所示那样，也可以在半导体核心2021的另一端侧中没有被半导体层2023覆盖的外周面中，形成仅覆盖在半导体核心2021的一端侧被半导体层2023覆盖的外周面附近的部分的绝缘体2024′。
上述基底层2030的半导体核心2021侧的相反侧的轴方向端面2030a没有被绝缘体2024覆盖而露出。此外，基底层2030的周面2030b也没有被绝缘体2024覆盖而露出。
此外，在上述半导体核心2021中作为施主杂质掺杂有Si，另一方面，在量子阱层2022和半导体层2023中作为受主杂质掺杂有Mg，但施主杂质不限于Si，受主杂质也不限于Mg。
此外，在上述半导体层2023的外周面上，形成有由多晶硅或ITO(氧化铟锡)构成的导电膜2025。该导电膜2025是透过来自量子阱层2022的光的膜。此外，导电膜2025的外周面也可以以与绝缘体2024的外周面不产生阶梯差而连续的方式形成。也就是说，导电膜2025的外周面与绝缘体2024的外周面成为相同面也可。
以下，使用图98A～图96M，对上述棒状结构发光元件2002的制造方法进行说明。
首先，如图98A所示，准备由例如Si构成的基板2201。对该基板2201，也可以对应于需要以清洗剂、纯水等进行基板洗净，或进行打标记等的基板加工。
接着，如图98B所示，在基板2201上，使用MOCVD装置形成由n型GaN构成的基底层2030A(基底层形成工序)。这时，将生长温度设定在950℃左右，作为生长气体使用TMG和NH3，作为n型杂质供给用供给SiH4，进而作为载气供给H2，由此能够使将Si作为施主杂质的n型GaN的基底层2030A生长。
接着，如图98C所示，在基板2201上，形成由绝缘体构成的掩模层2024A之后，使用公知的光刻法和干法蚀刻法，如图98D所示，在基板2201上形成具有生长孔2026的掩模层2024B(绝缘体形成工序)。再有，生长孔2026是贯通孔的一个例子，掩模层2024B是绝缘体的一个例子。
更具体地，在上述掩模层2024A的表面涂敷抗蚀剂之后，通过进行曝光和显影，形成抗蚀剂图案2027。将该抗蚀剂图案2027作为掩模，进行干法蚀刻直到基底层2030A的表面的一部分露出。这样，在基底层2030A上形成具有生长孔2026的掩模层2024B。这时，掩模层2024A、2024B的材料如SiO2或氮化硅Si3N4等那样，使用对量子阱层2022能够有选择地进行蚀刻的材料。
接着，进行Ni或Fe的触媒金属的蒸镀，如图98E所示，在从生长孔2026露出的基底层2030A的表面上，形成由Ni或Fe构成的岛状的触媒金属部2028(触媒部形成工序)。伴随于此，在抗蚀剂图案2027上，形成Ni或Fe构成的触媒金属层2029。此外，触媒金属部2028的体积在触媒金属部2028的剖面形状成为大致矩形左右为止变大。
接着，如图98F所示，通过除去抗蚀剂图案2027，从而剥离触媒金属层2029之后，例如以纯水进行洗净。
接着，如图98G所示，在形成了岛状的触媒金属部2028的基底层2030A的表面上、即与生长孔2026重合的基底层2030A的表面上，使用MOCVD装置，使n型GaN从岛状的触媒金属部2028和基底层2030A的界面起结晶生长，由此形成由n型GaN构成的棒状的半导体核心2021A(半导体核心形成工序)。这时，将生长温度设定在800℃左右，作为生长气体使用TMG和NH3，作为n型杂质供给用供给SiH4，进而作为载气供给H2，由此能够使将Si作为施主杂质的n型GaN的半导体核心2021A生长。
接着，在上述半导体核心2021A的一端保持有岛状的触媒金属部2028的状态下，通过来自半导体核心2021A的外周面的结晶生长、以及来自触媒金属部2028和半导体核心2021的界面的结晶生长，如图98H所示，形成p型InGaN构成的量子阱层2022A、和p型GaN构成的半导体层2023A(半导体层形成工序)。然后，将生长温度设定在750℃～800℃的范围内，作为生长气体使用TMG、NH3、以及TMI，作为p型杂质供给用供给Cp2Mg，而作为载气供给H2，由此能够使将Mg作为杂质的p型InGaN生长。然后，将生长温度设定在900℃左右，作为生长气体使用TMG和NH3，作为p型杂质供给用供给Cp2Mg，而作为载气供给H2，由此能够使将Mg作为杂质的p型GaN生长。此外，量子阱层2022A和半导体层2023A以覆盖从生长孔2026凸出的半导体核心2021的方式形成。此外，量子阱层2022A的结构可以是具有1个阱层的单一量子阱结构，也可以是具有多个阱层的多重量子阱结构。
接着，如图98I所示，在半导体核心2021A的一端以湿法蚀刻有选择地除去岛状的触媒金属部2028，之后例如以纯水进行洗净。岛状的触媒金属部2028也可以用干法蚀刻的RIE除去。这时，通过在RIE中使用SiCl4，从而能够容易地对GaN进行具有各向异性的蚀刻。
接着，在进行了用于p型GaN的活性化的退火之后，如图98J所示，在半导体层2023A上，形成由多晶硅或ITO构成的导电膜2025A，进而进行退火处理，降低半导体层2023A和导电膜2025A之间的电阻。
接着，依次对上述导电膜2025A、半导体层2023A、量子阱层2022A和掩模层2024B进行非各向同性蚀刻，如图98K所示，在半导体核心2021的一端侧，残留量子阱层2022、半导体层2023和导电膜2025，另一方面，在半导体核心2021的另一端侧残留绝缘体2024(绝缘体蚀刻工序)。这时，半导体层2023A和导电膜2025A的一部分被除去，但在量子阱层2022A和半导体层2023A中，因为与覆盖半导体核心2021的外周面的部分的径向的厚度相比，覆盖半导体核心2021的一端侧的轴方向端面的部分的轴方向厚度变厚，因此半导体核心2021的一端侧的轴方向端面难以露出。再有，在依次对导电膜2025A、半导体层2023A、量子阱层2022A和掩模层2024B进行非各向同性蚀刻时，通过减小对掩模层2024B蚀刻时的非各向同性，从而如图98K中的二点划线所示，能在半导体核心2021的另一端侧中没有被半导体层2023覆盖的外周面中，形成仅覆盖在半导体核心2021的一端侧被半导体层2023覆盖的外周面附近的部分的绝缘体2024′。此外，绝缘体2024、2024′是在基板2201上残留的掩模层2024B的一部分。此外，在图98K中，图示了形成有1个棒状结构发光元件2002，但形成有多个棒状结构发光元件2002。再有，上述绝缘体蚀刻工序是蚀刻工序的一个例子。
接着，对上述基底层2030A进行RIE，如图98L所示，形成与半导体核心2021的另一端连接的基底层2030(基底层蚀刻工序)。再有，上述基底层蚀刻工序是蚀刻工序的一个例子。
接着，通过将基板2201浸入IPA水溶液中，使用例如数10KHz的超声波使基板2201沿着基板平面振动，从而以使在基板2201上竖立设置的半导体核心2021的靠近基板2201侧的根部折弯的方式，对半导体核心2021和绝缘体2024施加应力，如图98M所示，从基板2201割断基底层2030(割断工序)。
这样，能够制造从上述基板2201割断的多个微细的棒状结构发光元件2002。在这里，微细的棒状结构发光元件例如直径在10nm到5μm的范围内，长度在100nm到200μm的范围内的尺寸，更优选是直径在100nm到2μm的范围内，长度在1μm到50μm的范围内的尺寸的元件。
根据上述结构的棒状结构发光元件的制造方法，因为从基板2201割断微细的棒状结构发光元件2002，所以能够提高微细的棒状结构发光元件2002的向装置的安装的自由度。
此外，在重叠于上述基板2201的基板2201的表面上，以从基板2201突出的方式形成棒状的第1导电型的半导体核心，因此能够使半导体核心的粗细一样。
此外，上述基板2201与微细的棒状结构发光元件2002割断，因此在微细的棒状结构发光元件2002的发光时不使用也可。也就是说，不需要向基板2001的电极的连接。因此，在微细的棒状结构发光元件2002的发光时使用的基板的选择项增加，能够提高要安装微细的棒状结构发光元件2002的装置的形式的自由度。
此外，在上述割断工序中，使用超声波使基板2201沿着基板2201平面振动，由此以使在基板2201上竖立设置的半导体核心2021的靠近基板2201侧的根部折弯的方式，对半导体核心2021和绝缘体2024施加应力，从基板2101割断半导体核心2021和绝缘体2024。因此，能够以简单的方法容易地将在基板2201上设置的多个微细的棒状结构发光元件2002割断。
如果上述棒状结构发光元件2002不具备绝缘体2024，应力集中在半导体核心2021的外周面形成有阶梯差的地方，在该地方附近半导体核心2021容易折断。半导体核心2021在上述地方折断的情况下，变为元件不良。因此，上述棒状结构发光元件2002具备绝缘体2024，绝缘体2024覆盖半导体核心2021的上述地方附近的外周面，因此能防止半导体核心2021在上述地方附近折断。结果，即使制造多个微细的棒状结构发光元件2002，也能够使多个微细的棒状结构发光元件2002的长度一样。再有，如图97所示，绝缘体2024完全覆盖半导体核心2021的另一端侧的外周面整体，因此与绝缘体2024′相比，防止在割断时半导体核心2021在途中折断的效果高，结果，能够可靠地使多个微细的棒状结构发光元件2002的长度一样。
此外，上述基板2201在切断微细的棒状结构发光元件2002之后，在微细的棒状结构发光元件2002的制造中能够在利用，能够降低制造成本。
此外，因为上述棒状结构发光元件2002是微细的，所有能够减少使用的半导体的量。因此，能够实现要安装棒状结构发光元件2002的装置的薄型化和轻量化，能够降低向环境的负担。
此外，在上述触媒部形成工序中，使在生长孔2026内形成的岛状的触媒金属部2028的体积变大到触媒金属部2028的剖面形状变为大致矩形，因此在接下来的半导体核心形成工序中，与棒状的半导体核心2021A的生长孔2026内的部分的直径相比，棒状的半导体核心2021A的生长孔2026之外的部分的直径变大。因此，能够增大pn结部，获得大的发光区域。
此外，在上述半导体核心形成工序中，在由n型GaN构成的基底层2030A上，使由n型GaN构成的半导体核心2021A结晶生长，因此能够容易地使半导体核心2021A结晶生长，并且能够降低半导体核心2021A的初期的结晶生长的不均。
此外，在上述半导体形成工序中，不除去岛状的触媒金属部2028，而在半导体核心2021A的一端保持有岛状的触媒金属部2028的状态下，形成由p型InGaN构成的量子阱层2022A、和由p型GaN构成的半导体层2023A，因此与来自半导体核心2021A的外周面的结晶生长相比，促进了来自触媒金属部2028和半导体核心2021的界面的结晶生长。也就是说，来自触媒金属部2028和半导体核心2021的界面的结晶生长的速度，是来自半导体核心2021A的外周面的结晶生长的速度的10倍～100倍。因此，在量子阱层2022A和半导体层2023A中，与覆盖半导体核心2021的外周面的部分的径向的厚度相比，能够容易地使覆盖半导体核心2021的一端侧的轴方向端面的部分的轴方向的厚度变厚。结果，半导体核心2021的一端侧的轴方向端面难以露出，能够防止p侧电极连接到n型的半导体核心2021的一端侧的轴方向端面。
此外，在通过上述棒状结构发光元件的制造方法制造的微细的棒状结构发光元件2002中，在没有被绝缘体2024覆盖的基底层2030的轴方向端面2030a、和没有被绝缘体2024覆盖的基底层2030的周面2030b的至少任一方连接n侧电极，在导电膜2025或从该导电膜2025露出的半导体层2023的表面连接p侧电极，通过从p型的半导体层2023向n型的半导体核心2021流过电流，在量子阱层2022发生电子和空穴的再结合，放出光。这时，量子阱层2022和半导体层2023以覆盖半导体核心2021的一端侧的全周面和轴方向端面的方式形成，因此从量子阱层2022的差不多全部放出光，发光区域变大。因此，能够增加发光量，并且能够提高发光效率。
此外，因为能够提高上述棒状结构发光元件2002的发光效率，所以使用棒状结构发光元件2002，能够实现发光效率高且省电的背光灯、照明装置以及显示装置等。
此外，通过在上述半导体核心2021和半导体层2023之间形成量子阱层2022，从而通过量子阱层2022的量子限制效应，能够进一步增加发光量，并且进一步提高发光效率。
此外，因为上述基底层2030的轴方向端面2030a和周面2030b露出，所以能够容易地将n侧电极连接到该轴方向端面2030a和周面2030b的至少一方。
此外，在上述半导体核心2021的另一端侧中在没有被半导体层2023覆盖的外周面中，通过以绝缘体2024对在半导体核心2021的一端侧中被半导体层2023覆盖的外周面附近的部分进行覆盖，从而n侧电极和p侧电极难以短路，n侧电极和p侧电极的形成容易。即，即使将要连接到半导体层2023的p侧电极形成在半导体核心2021的外周面的阶梯差附近，也能防止p侧电极与半导体核心2021接触，因此n侧电极和p侧电极的形成容易。这样的效果在代替绝缘体2024而形成绝缘体2024′的情况下也能够获得。
进而，在通过上述棒状结构发光元件的制造方法制造的微细的棒状结构发光元件2002中，量子阱层2022A和半导体层2023A从半导体核心2021A的外周面在半径方向向外向结晶生长，径向的生长距离短且缺陷向外向逃脱。
因此，能够以结晶缺陷少的量子阱层2022和半导体层2023覆盖半导体核心2021的一端侧，能够使微细的棒状结构发光元件2002的特性良好。
此外，在以上述棒状结构发光元件2002的轴方向相对于基板的表面成为平行的方式，将棒状结构发光元件2002配置在基板的情况下，导电膜2025的外周面和绝缘体2024的外周面不产生阶梯差而连续地形成，因此能够防止棒状结构发光元件2002的破损，并且能够防止棒状结构发光元件2002相对于基板的表面倾斜而变得不稳定。
此外，通过防止上述棒状结构发光元件2002相对于基板的表面倾斜地配置，从而相对于该基板的表面的棒状结构发光元件2002的接触面积增大，因此棒状结构发光元件2002的热容易向上述基板扩散。
在上述第1、第37实施方式中，也可以使用将GaAs，AlGaAs，GaAsP，InGaN，AlGaN，GaP，ZnSe，AlGaInP等作为母材的半导体，制造微细的棒状结构发光元件。
在上述第36、第37实施方式中，使用n型的半导体核心2011、2021、p型的量子阱层2012、2022、p型的半导体层2013、2023和n型的基底层2030，但也可以使用p型的半导体核心、n型的量子阱层、n型的半导体层和p型的基底层。也就是说，也可以使上述第36、37实施方式的导电型相反。
在上述第36、第37实施方式中，当使半导体核心2011、2021的直径为300nm以上且50μm以下时，与数10nm～数100nm的半导体核心相比，能够抑制半导体核心2011、2021的直径的不均，能降低发光面积、即发光特性的不均，能够提高成品率。
在上述第36、第37实施方式中，针对在剖面大致圆形的棒状的半导体核心2011、2021的一端侧被覆了量子阱层2012、2022、半导体层2013、2023的棒状结构发光元件2001、2002进行了说明，但针对例如在剖面大致椭圆的棒状的半导体核心的一端侧被覆了量子阱层、半导体层等的棒状结构发光元件，在剖面大致六角形等的其它多角形的棒状的棒状的半导体核心的一端侧被覆了量子阱层、半导体层等的棒状结构发光元件，也能够应用本发明。n型GaN是六方晶系的结晶生长，将相对于基板表面的垂直方向作为c轴方向进行生长，由此能够得到大致六角柱形状的半导体核心。虽然也依赖于生长方向、生长温度等的生长条件，但在生长孔2016、2026的直径是从数10nm到数100nm左右的较小的情况下，有容易形成剖面为接近大致圆形的形状的半导体核心的倾向，在生长孔2016、2026的直径变大到从0.5μm左右到数μm的情况下，有容易形成剖面为大致六角形的形状的半导体核心的倾向。
在上述第36、第37实施方式中，形成了一端侧的直径比另一端侧的直径大的半导体核心2011、2021，但也可以形成一端侧的直径与另一端侧的直径相同的半导体核心。这样的半导体核心，通过将在生长孔2016内形成的岛状的触媒金属部的体积以触媒金属部的剖面形状成为大致半圆的方式变小，从而能够容易地形成。
在上述第36、37实施方式中，在半导体核心2011A、2021A的一端保持了岛状的触媒金属部2018、2028的状态下，形成由p型InGaN构成的量子阱层2012A、2022A、和由p型GaN构成的半导体层2013A、2023A，但也可以仅形成半导体层。也就是说，也可以不形成量子阱层2012A、2022A。
在上述第36、第37实施方式中，使导电膜2015、2025的外周面与绝缘体2014、2024的外周面不产生阶梯差而连续地形成，但也可以不形成导电膜2015、2025，而使半导体层的外周面与绝缘体2014、2024的外周面不产生阶梯差而连续地形成。
在上述第36、第37实施方式中，使用触媒金属部2018、2028，形成半导体核心2011A、2021A、量子阱层2012A、2022A和半导体层2013A、2023A，但也可以不使用触媒金属部2018、2028，而形成半导体核心、量子阱层和半导体层。
在不使用上述触媒金属部2018、2028，而形成半导体核心、量子阱层和半导体层的情况下，在量子阱层和半导体层中，覆盖半导体核心的一端侧的轴方向端面的部分的轴方向的厚度，与覆盖半导体核心的外周面的部分的径向的厚度大致相同。因此，在绝缘体蚀刻工序中，半导体核心的一端侧的轴方向端面容易露出，但半导体核心的一端侧的轴方向端面露出也可。
在上述第36、第37实施方式的割断工序中，也可以使用切断工具将半导体核心2011从基板2101机械地割断。使用该切断工具，以使在基板2101上竖立设置的半导体核心2011的接近基板2101侧的根部折弯的方式，对被半导体层916a覆盖的半导体核心2011施加应力，从基板2101割断被半导体层916a覆盖的半导体核心2011。在该情况下，能够以简单的方法将在基板2101上设置的微细的多个棒状结构发光元件在短时间割断。
在上述第36、第37实施方式的绝缘体蚀刻工序中，以在半导体核心2011的另一端侧的端部的周围残留掩模层2014B、2024B的一部分的方式，对掩模层2014B、2024B进行蚀刻，一起剥离导电膜2015A、2025A、半导体层2013A、2023A以及量子阱层2012A、2022A也可。
在上述第36、第37实施方式中，也可以代替MOCVD装置，使用MBE(分子束外延)装置等的其它结晶生长装置。
[第38实施方式]
接着，针对本发明的第38实施方式的具备棒状结构发光元件的背光灯、照明装置以及显示装置进行说明。在该第38实施方式中，在绝缘性基板排列上述第1～第37实施方式的任一个中记载的棒状结构发光元件或其变形例。该棒状结构发光元件的排列，使用本申请人在日本特愿2007-1-2848(日本特开2008-260073号公报)中申请的“微细结构体的排列方法及排列有微细结构体的基板、以及集成电路装置和显示元件”的发明的技术。
图99表示在本第38实施方式的背光灯、照明装置以及显示装置中使用的绝缘性基板的平面图。如图99所示，在绝缘性基板2350的表面，形成有金属电极2351、2352。绝缘性基板2350是在玻璃、陶瓷、氧化铝、树脂那样的绝缘体、或硅那样的半导体表面形成硅氧化膜，表面具有绝缘性的基板。在使用玻璃基板的情况下，优选在表面形成硅氧化膜、硅氮化膜那样的基底绝缘膜。
上述金属电极2351、2352利用印刷技术形成所希望的电极形状。再有，也可以均匀地层叠金属膜和感光体膜，曝光所希望的电极图案，进行蚀刻而形成。
再有，在图99中虽然省略，但在金属电极2351、2352以从外部赋予电位的方式，形成有焊盘。在该金属电极2351、2352相向的部分(排列区域)中排列有棒状结构发光元件。在图99中，排列有2×2个将棒状结构发光元件的排列的排列区域，但也可以排列任意的个数。
图100是从图99的100-100线来看的示意剖面图。
首先，如图100所示，在绝缘性基板2350上，较薄地涂敷包含棒状结构发光元件2360的异丙醇(IPA)361。在IPA361之外，也可以是乙二醇、丙二醇、甲醇、丙酮或它们的混合物。或者，IPA361也能够使用其它有机物构成的液体、水等。再有，棒状结构发光元件2360是上述第1～第37实施方式的任一个中记载的棒状结构发光元件或其变形例。
但是，当通过液体在金属电极2351、2352之间流过大的电流时，就不能够在金属电极2351、2352之间施加所希望的电压差。在这样的情况下，以覆盖金属电极2351、2352的方式，在绝缘性基板2350表面整体，镀敷10nm～30nm左右的绝缘膜即可。
对包含上述棒状结构发光元件2360的IPA361进行涂敷的厚度，是在接下来的排列棒状结构发光元件2360的工序中，以棒状结构发光元件2360能够排列的方式，棒状结构发光元件2360在液体中能够移动的厚度。因此，涂敷IPA361的厚度是棒状结构发光元件2360的粗细以上，例如是数μm～数mm。当涂敷的厚度太薄时，棒状结构发光元件2360难以移动，当太厚时，对液体进行干燥的时间变长。此外，相对于IPA的量，优选棒状结构发光元件2360的量是1×104根/cm3～1×107根/cm3。
为了涂敷上述包含棒状结构发光元件2360的IPA361，也可以在使棒状结构发光元件2360排列的金属电极的外周围形成框，在该框内将包含棒状结构发光元件2360的IPA361以成为所希望的厚度的方式填充。可是，在包含棒状结构发光元件2360的IPA361具有粘性的情况下，不需要框，就能够以所希望的厚度进行涂敷。
IPA、乙二醇、丙二醇、...、或它们的混合物，或者由其它的有机物构成的液体，或水等的液体为了棒状结构发光元件2360的排列工序，优选粘性低，此外优选通过加热容易蒸发。
接着，对金属电极2351、2352之间赋予电位差。在该第38实施方式中，采用1V的的电位差是适合的。金属电极2351、2352的电位差也能够施加0.1～10V，但0.1V以下，棒状结构发光元件2360的排列变差，在10V以上，金属电极的绝缘开始成为问题。因此，优选1～5V，更优选采用1V左右。
图101表示上述棒状结构发光元件2360排列在金属电极2351、2352上的原理。如图101所示，当对金属电极2351施加电位VL，对金属电极施加电位VR(VL＜VR)时，在金属电极2351感应负电荷，在金属电极2352感应正电荷。因此，当棒状结构发光元件2360接近时，在棒状结构发光元件2360中，在接近金属电极2351的一侧感应正电荷，在接近金属电极2352的一侧感应负电荷。该棒状结构发光元件2360中感应电荷是静电感应导致的。即，在电场中放置的棒状结构发光元件2360在内部的电场变为0为止，在表面感应电荷。结果，静电力引起的引力在各电极和棒状结构发光元件2360之间发挥作用，棒状结构发光元件2360沿着在金属电极2351、2352之间产生的电力线，并且因为在各棒状结构发光元件360中感应的电荷大致相等，所以通过电荷的排斥力，大致等间隔地在一定方向有规则地排列。可是，例如在第36实施方式的图95所示的棒状结构发光元件2001中，轴方向端面2011a的方向不能成为一定的，变为随机的(在其它实施方式、变形例的棒状结构发光元件中也是同样的)。
如上所述，上述棒状结构发光元件2360通过在金属电极2351、2352之间产生的外部电场，在棒状结构发光元件2360中使电荷产生，通过电荷的引力使棒状结构发光元件2360吸附到金属电极2351、2352，因此棒状结构发光元件2360的大小，需要是在液体中能够移动的大小。因此，棒状结构发光元件2360的大小，根据液体的涂敷量(厚度)而变化。在液体的涂敷量少的情况下，棒状结构发光元件2360必须是纳米级别尺寸，但在液体的涂敷量多的情况下，也可以是微米级别尺寸。
在上述棒状结构发光元件2360不是电中性，而是正地或负地带电的情况下，仅对金属电极2351、2352之间赋予静的电位差(DC)，不能够稳定地排列棒状结构发光元件2360。例如，在棒状结构发光元件2360正地带电的情况下，与感应正电荷的金属电极2352的引力相对地变弱。因此，棒状结构发光元件2360的排列变为非对象。
在这样的情况下，如图102所示，优选在金属电极2351、2352之间施加AC电压。在图102中，对金属电极2352施加基准电位，对金属电极2351施加振幅VPPL/2的AC电压。这样，即使在棒状结构发光元件2360带电的情况下，也能够保持排列为对象。再有，优选对这样的情况下的金属电极2352赋予的交流电压的频率是10Hz～1MHz，因为50Hz～1kHz时排列最稳定，所以更优选。进而，在金属电极2351、2352之间施加的AC电压不限于正弦波，只要是是矩形波、三角波、锯齿波等周期地变动的AC电压即可。再有，优选VPPL是1V左右。
接着，在上述金属电极2351、2352上排列棒状结构发光元件2360之后，通过加热绝缘性基板2350，使液体蒸发干燥，使棒状结构发光元件2360沿着金属电极2351、2352之间的电力线等间隔地排列并固着。
图103表示排列了上述棒状结构发光元件2360的绝缘性基板2350的平面图。通过将该排列了棒状结构发光元件2360的绝缘性基板2350在液晶显示装置等的背光灯中使用，能够实现可薄型化和轻量化且发光效率高、省电的背光灯。此外，通过将该排列了棒状结构发光元件2360的绝缘性基板2350作为照明装置进行使用，能够实现可薄型化和轻量化且发光效率高、省电的照明装置。
此外，图104表示使用排列了上述棒状结构发光元件2360的绝缘性基板的显示装置的平面图。如图104所示，显示装置2300构成为，在绝缘性基板2310上具备：显示部2301、逻辑电路部2302、逻辑电路部2303、逻辑电路部2304、和逻辑电路部2305。在上述显示部2301中，在配置为矩阵状的像素中排列有棒状结构发光元件2360。
图105表示上述显示装置2300的显示部2301的主要部分的电路图，上述显示装置2300的显示部2301如图105所示，具备相互正交的多根扫描信号线GL(在图105中仅表示1根)和多根数据信号线SL(在图105中仅表示1根)，在以邻接的2根扫描信号线GL和邻接的2根数据信号线SL包围的部分中，矩阵状地配置有像素。该像素具有：切换元件Q1，栅极连接于扫描信号线GL，源极连接于数据信号线SL；切换元件Q2，栅极连接在该切换元件Q1的漏极；像素电容C，一端连接在上述切换元件Q2的栅极；以及多个发光二极管D1～Dn(棒状结构发光元件2360)，通过上述切换元件Q2而被驱动。
上述棒状结构发光元件2360的pn的极性没有统一在一方，而是随机地排列。因此，在驱动时通过交流电压驱动，使不同极性的棒状结构该发光元件2360交替发光。
此外，根据上述显示装置的制造方法，制造形成有将分别被赋予了独立的电位的2个电极2351、2352作为单位的排列区域的绝缘性基板2350，在该绝缘性基板2350上涂敷包含纳米级尺寸或微米级尺寸的棒状结构发光元件2360的液体。之后，对2个电极2351、2352分别施加独立的电压，使微细的棒状结构发光元件2360排列在通过2个电极2351、2352规定的位置。由此，能够将上述棒状结构发光元件2360容易地排列在规定的绝缘性基板2350上。
此外，在上述显示装置的制造方法中，能减少使用的半导体的量，能够制造可薄型化和轻量化的显示装置。此外，在棒状结构发光元件2360中，通过从以半导体层覆盖的半导体核心的全周放出光，从而发光区域扩展，因此能够实现发光效率高且省电的显示装置。
在上述第38实施方式中，对在绝缘性基板2350的表面形成的2个金属电极2351、2352赋予电位差，在金属电极2351、2352之间排列棒状结构发光元件2360，但并不限于此，在绝缘性基板的表面形成的2个电极之间，形成第3电极，分别对3个电极施加独立的电压，将棒状结构发光元件排列在通过电极规定的位置也可。
在上述第38实施方式中，针对具备棒状结构发光元件的显示装置进行了说明，但并不限于此，也可以将通过本发明的棒状结构发光元件的制造方法制造的棒状结构发光元件应用于背光灯、照明装置等的其它装置。
[第39实施方式]
图106表示本发明的第39实施方式的发光装置的立体图。该第39实施方式的发光装置如图106所示，具备：绝缘性基板316；以及棒状结构发光元件310，在绝缘性基板316上以长尺寸方向与绝缘性基板316的安装面平行的方式安装。上述棒状结构发光元件310具有：半导体核心311，由剖面大致六角形的棒状的n型GaN构成；以及半导体层312，由以覆盖上述半导体核心311的一部分的方式形成的p型GaN构成。在上述半导体核心311中，形成有一端侧的外周面露出的露出部分311a。此外，半导体核心311的另一端侧的端面被半导体层312覆盖。
以上述棒状结构发光元件310的长尺寸方向与绝缘性基板316的安装面平行的方式在绝缘性基板316安装的棒状结构发光元件310中，因为半导体层312的外周面与绝缘性基板316的安装面接触，所以在棒状结构发光元件310产生的热能够从半导体层312高效率地散热到绝缘性基板316。因此，即使配置多个，也难以被邻接的棒状结构发光元件吸收，与竖立设置的现有技术相比，能够实现光的提取效率高且散热性良好的发光装置。此外，在上述发光装置中，因为在绝缘性基板316上将棒状结构发光元件310横躺下而配置，所以能够使包含绝缘性基板316的厚度变薄。
上述棒状结构发光元件310以如下方式制造。
首先，在n型GaN构成的基板上，形成具有生长孔的掩模。掩模使用氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)等的能够对半导体核心311和半导体层312选择地进行蚀刻的材料。生长孔的形成能够利用在通常的半导体工艺中使用的光刻法和干法蚀刻法。
接着，在通过掩模的生长孔露出的基板上，使用MOCVD(MetalOrganicChemicalVaporDeposition，金属有机物化学气相沉积)装置，使n型GaN结晶生长，形成棒状的半导体核心311。将MOCVD装置的温度设定为950℃左右，作为生长气体使用三甲基镓(TMG)和氨(NH3)，将硅烷(SiH3)作为n型杂质供给用，进而作为载气供给氢(H2)，由此能够使将Si作为杂质的n型GaN的半导体核心生长。这时，生长的半导体核心311的直径能够通过上述掩模的生长孔的直径来决定。生长的n型GaN是六方晶系的结晶生长，将相对于基板表面的垂直方向作为c轴方向进行生长，由此能够得到六角柱形状的半导体核心。
接着，以覆盖棒状的半导体核心311的方式，在基板整个面形成p型GaN构成的半导体层。将MOCVD装置的温度设定为960℃左右，作为生长气体使用三甲基镓(TMG)和氨(NH3)，作为p型杂质供给用采用二茂镁(Cp2Mg)，由此能够使将镁(Mg)作为杂质的p型GaN生长。
接着，通过剥离除去除了覆盖半导体核心的部分之外的区域和掩模，形成使棒状的半导体核心311的基板侧的外周面露出的露出部分311a。在该状态下，上述半导体核心311的与基板相反一侧的端面被半导体层312覆盖。在掩模以氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)构成的情况下，通过使用包含氢氟酸(HF)的溶液，能够容易地不对半导体核心和覆盖半导体核心的半导体层部分施加影响地对掩模进行蚀刻，能够通过剥离除去掩模和掩膜上的除了覆盖半导体核心的半导体层的部分之外的区域。在本实施方式中，通过除去的掩模的膜厚，决定半导体核心311的露出部分311a的长度。在本实施方式的露出工序中使用了剥离，但也可以通过蚀刻使半导体核心的一部分露出。
接着，将基板浸入异丙醇(IPA)水溶液中，使用超声波(例如数l0KHz)使基板沿着基板平面振动，由此以使在基板上竖立设置的半导体核心311的靠近基板侧的根部折弯的方式，对被半导体层312覆盖的半导体核心311施加应力，从基板割断被半导体层312覆盖的半导体核心311。
这样，能够制造从n型GaN构成的基板割断的微细的棒状结构发光元件。因为能够获得从n型GaN构成的基板割断的棒状结构发光元件在IPA水溶液中分散的状态，所以通过将该分散液涂敷在绝缘性基板316的安装面，使其干燥，从而能够与绝缘性基板316的安装面平行的方式进行配置。
进而，在上述棒状结构发光元件中，半导体层312从半导体核心311的外周面起在半径方向向外向结晶生长，径向的生长距离短且缺陷向外向逃脱，所以能够通过结晶缺陷少的半导体层312覆盖半导体核心311。因此，能够实现特性良好的棒状结构发光元件。
根据上述结构的棒状结构发光元件，以覆盖棒状的n型GaN构成的半导体核心311的方式、并且以半导体核心311的一部分的外周面露出的方式形成p型GaN构成的半导体层312，由此即使是微米级尺寸、纳米级尺寸的微细的棒状结构发光元件，也能够将半导体核心311的露出部分311a连接到n侧电极，将p侧电极连接到覆盖半导体核心311的半导体层312的部分。在该棒状结构发光元件中，在半导体核心311的露出部分311a连接n侧电极，在半导体层312连接p侧电极，以电子和空穴的再结合在半导体核心311的外周面与半导体层312的内周面的pn结部中发生的方式，从p侧电极到n侧电极流过电流，由此，从pn结部放出光。在该棒状结构发光元件中，通过从以半导体层312覆盖的半导体核心311的全周放出光，从而发光区域变大，因此发光效率高。因此，能够实现可以简单的结构容易地进行电极连接的发光效率高的微细的棒状结构发光元件。此外，由于上述棒状结构发光元件与基板不是一体，所以向装置的安装的自由度高。
在这里，微细的棒状结构发光元件，例如是直径1μm、长度20μm的微米级尺寸、直径或长度中的至少直径是不足1μm的纳米级尺寸的元件。此外，上述的棒状结构发光元件能够减少使用的半导体的量，能够实现使用了发光元件的装置的可薄型化和轻量化的背光灯、照明装置和显示装置等。
此外，通过上述半导体核心311的被半导体层312覆盖的区域的外周面和半导体核心311的露出区域的外周面连续，从而半导体核心311的露出区域变得比半导体层312的外径细，因此在制造工序中以在基板上竖立设置的方式形成的半导体核心311的露出区域在基板侧容易折断，制造变得容易。
此外，上述半导体核心311的一端侧的外周面例如露出5μm左右，由此能够使用剥离法、纳米压印法等具有通常的加工精度的公知的半导体工艺，容易地在半导体核心311的一端侧的外周面的露出部分311a连接一方的电极(布线)，在半导体核心311的另一端侧的半导体层312连接电极(电极)，能够使电极分离而连接到两端，能够容易地防止连接到半导体层312的电极和半导体核心311的露出部分短路。
此外，通过半导体层312覆盖上述半导体核心311的另一端侧的端面，从而能够在覆盖半导体核心311的与露出部分311a相反一侧的端面的半导体层312的部分中，将电极不与半导体核心311短路地容易地连接。由此，能够将电极容易地连接到微细的棒状结构发光元件的两端。
此外，通过上述半导体核心311的被半导体层312覆盖的区域的外周面和半导体核心311的露出区域的外周面连续，从而半导体核心311的露出区域变得比半导体层312的外径细，因此在制造工序中以在基板上竖立设置的方式形成的半导体核心311的露出区域在基板侧容易折断，制造变得容易。
[第40实施方式]
图107表示本发明的第40实施方式的发光装置的立体图。该第40实施方式的发光装置如图107所示，具备：绝缘性基板326；以及棒状结构发光元件320，在绝缘性基板326上以长尺寸方向与绝缘性基板326的安装面平行的方式安装。上述棒状结构发光元件320具有：半导体核心321，由剖面大致六角形的棒状的n型GaN构成；量子阱层322，由以覆盖上述半导体核心321的一部分的方式形成的p型InGaN构成；以及半导体层323，由以覆盖上述量子阱层322的方式形成的p型GaN构成。在上述半导体核心321中，形成有一端侧的外周面露出的露出部分321a。此外，半导体核心321的另一端侧的端面被量子阱层322和半导体层323覆盖。
在上述第40实施方式的发光装置中，与第39实施方式的发光装置的棒状结构发光元件同样地，使用MOCVD装置，在由n型GaN构成的基板上使n型GaN结晶生长，形成棒状的半导体核心321。
上述第40实施方式的发光装置具有与第39实施方式的发光装置同样的效果。
此外，通过在上述半导体核心321和半导体层323之间形成量子阱层322，能够通过量子阱层322的量子限制效应，进一步使发光效率提高。
在MOCVD装置内，在以上述方式使n型GaN半导体核心321生长之后，对应于发光波长将设定温度从600℃变更到800℃，通过将载气作为氮(N2)，将生长气体作为TMG和NH3，供给三甲基铟(TMI)，从而能够在n型GaN半导体核心321上形成InGaN量子阱层322。之后，进一步使设定温度为960℃，如上述那样，作为生长气体使用TMG和NH3，作为p型杂质供给用而使用Cp2Mg，由此能够形成p型GaN构成的半导体层323。再有，该量子阱层也可以是作为电子阻碍层在InGaN层和p型GaN层之间插入p型AlGaN层，或者也可以是层叠GaN的障壁层和InGaN的量子阱层的多重量子阱结构。
[第41实施方式]
图108表示本发明的第41实施方式的发光装置的立体图。该第41实施方式的发光装置如图108所示，具备：绝缘性基板336；以及棒状结构发光元件330，在绝缘性基板336上以长尺寸方向与绝缘性基板336的安装面平行的方式安装。此外，上述棒状结构发光元件330具备：半导体核心331，由剖面大致六角形的棒状的n型GaN构成；半导体层332，由以覆盖上述半导体核心331的一部分的方式形成的p型GaN构成；以及透明电极333，以覆盖上述半导体层332的方式形成。在上述半导体核心331中，形成有一端侧的外周面露出的露出部分331a。此外，半导体核心331的另一端侧的端面被半导体层332和透明电极333覆盖。上述透明电极333通过膜厚200nm的ITO(氧化铟锡)形成。在MOCVD装置中形成由p型GaN构成的半导体层332之后，将由n型GaN构成的基板一起从MOCVD装置转移到蒸镀装置、或溅射装置，以覆盖半导体层332的方式对ITO进行成膜。在ITO膜成膜后，通过以500℃～600℃进行热处理，能够降低由p型GaN构成的半导体层332和由ITO构成的透明电极333的电阻。再有，透明电极不限于此，例如也可以使用厚度5nm的Ag/Ni的层叠金属膜等。
Ag/Ni层叠金属膜的成膜能够使用蒸镀法或溅射法。为了进一步降低电极层的电阻，也可以在上述ITO膜成膜后层叠Ag/Ni的层叠金属膜。
通过在上述透明电极334的与半导体核心331的露出部分331a相反侧的端部连接电极(或布线)，能够容易地防止该电极与半导体核心21短路，并且能够使连接于透明电极334的电极(或布线)较粗，因此能够经由电极(或布线)高效率地对热进行散热。
此外，在上述棒状结构发光元件330中，在半导体核心331的露出部分331a连接有n侧电极25(未图示)，在另一端侧的透明电极334连接有p侧电极(未图示)。
因为p侧电极连接在透明电极334的端部，所以能够使电极被覆发光区域的面积为最小限度，能够提高光的提取效率。
在上述第41实施方式的棒状结构发光元件中，与第39实施方式的发光装置的棒状结构发光元件同样地，使用MOCVD装置，在由n型GaN构成的基板上使n型GaN结晶生长，形成棒状的半导体核心331。
上述第41实施方式的发光装置具有与第39实施方式的发光装置同样的效果。
此外，通过以覆盖上述半导体层332的方式形成透明电极333，将半导体层332经由透明电极333连接到电极，由此电流不会集中于电极连接部分而不平衡，能够形成宽广的电流路径使元件整体发光，发光效率进一步提高。特别是，在n型半导体构成的半导体核心和p型半导体构成的半导体层的结构中，虽然p型半导体构成的半导体层难以提高杂质浓度且电阻大，电流容易集中于电极连接部分，但通过透明电极形成宽广的电流路径，能够使元件整体发光，发光效率进一步提高。
[第42实施方式]
图109表示本发明的第42实施方式的发光装置的立体图。该第42实施方式的发光装置如图109所示，具备：绝缘性基板346；以及棒状结构发光元件340，在绝缘性基板346上以长尺寸方向与绝缘性基板346的安装面平行的方式安装。上述棒状结构发光元件340具备：半导体核心341，由剖面大致六角形的棒状的n型GaN构成；量子阱层342，由以覆盖上述半导体核心341的一部分的方式形成的p型InGaN构成；半导体层343，由以覆盖上述量子阱层342的方式形成的p型GaN构成；以及透明电极344，以覆盖上述半导体层343的方式形成。在上述半导体核心341中，形成有一端侧的外周面露出的露出部分341a。此外，半导体核心341的另一端侧的端面被量子阱层342和半导体层343和透明电极344覆盖。上述透明电极343通过ITO(氧化铟锡)形成。再有，透明电极不限于此，例如也可以使用厚度5nm的Ag/Ni的层叠金属膜等。
通过在透明电极344的与半导体核心341的露出部分341a相反侧的端部连接电极(或布线)，能够容易地防止该电极与半导体核心341侧短路，并且能够使连接于透明电极344的电极(或布线)较粗，或增大剖面积，因此能够经由电极(或布线)高效率地对热进行散热。
此外，在上述棒状结构发光元件340中，在半导体核心341的露出部分341a连接有n侧电极25(未图示)，在另一端侧的透明电极344连接有p侧电极(未图示)。
因为p侧电极连接在透明电极的端部，所以能够使电极被覆发光区域的面积为最小限度，能够提高光的提取效率。
在上述第42实施方式的棒状结构发光元件中，与第39实施方式的发光装置的棒状结构发光元件同样地，使用MOCVD装置，在由n型GaN构成的基板上使n型GaN结晶生长，形成棒状的半导体核心321。
上述第42实施方式的发光装置具有与第40实施方式的发光装置同样的效果。
此外，通过以覆盖上述半导体层343的方式形成透明电极344，将半导体层343经由透明电极344连接到p侧电极，由此电流不会集中于电极连接部分而不平衡，能够形成宽广的电流路径使元件整体发光，发光效率进一步提高。特别是，在n型半导体构成的半导体核心和p型半导体构成的半导体层的结构中，虽然p型半导体构成的半导体层难以提高杂质浓度且电阻大，电流容易集中于电极连接部分，但通过透明电极形成宽广的电流路径，能够使元件整体发光，发光效率进一步提高。
[第43实施方式]
图110表示本发明的第43实施方式的发光装置的侧面图。该第43实施方式的发光装置如图110所示，具备：绝缘性基板356；以及棒状结构发光元件350，在绝缘性基板356上以长尺寸方向与绝缘性基板356的安装面平行的方式安装。此外，上述棒状结构发光元件350具备：半导体核心351，由剖面大致六角形的棒状的n型GaN构成；半导体层352，由以覆盖上述半导体核心351的一部分的方式形成的p型GaN构成；以及透明电极353，以覆盖上述半导体层352的方式形成。在上述半导体核心351中，形成有一端侧的外周面露出的露出部分351a。在上述透明电极353上且绝缘性基板356侧形成有Al构成的金属层354。上述金属层354覆盖透明电极353的外周面的下侧大致一半。此外，半导体核心351的另一端侧的端面被半导体层352和透明电极353覆盖。上述透明电极353通过ITO形成。再有，透明电极不限于此，例如也可以使用厚度5nm的Ag/Ni的层叠金属膜等。此外，金属层354不限于Al，也可以使用Cu、W、Ag、Au等。在上述第43实施方式的棒状结构发光元件中，与第41实施方式的发光装置的棒状结构发光元件同样地，使用MOCVD装置，在由n型GaN构成的基板上使n型GaN结晶生长，形成棒状的半导体核心351，在同MOCVD装置内形成由p型GaN构成的半导体层352之后，转移到蒸镀装置，以覆盖半导体层352的方式形成由ITO构成的透明电极353。在ITO膜成膜后的500℃～600℃进行热处理后，转移到蒸镀装置，以覆盖透明电极353的方式成膜Al。接着，与上述第39实施方式同样地，通过剥离去除覆盖半导体核心的半导体层、透明电极、以及Al层、和掩模，使半导体核心351的一部分露出，之后利用超声波从由n型GaN构成的基板割断棒状结构发光元件。然后，在绝缘性基板356的安装面以棒状结构发光元件的长尺寸方向平行的方式配置。进而，通过各向异性干法蚀刻，在上述由Al构成的金属层中，通过对透明电极353上且不是绝缘性基板356侧的部分进行回蚀刻，能够形成覆盖透明电极353的外周面的下侧大致一半的金属层354。由Al构成的金属层的回蚀刻，能够使用在半导体工艺中使用的公知的Al的干法蚀刻法方法。
上述第43实施方式的发光装置具有与第41实施方式的发光装置同样的效果。
通过在上述透明电极353上且绝缘性基板356侧形成的金属层354，将从棒状结构发光元件350向绝缘性基板356侧放射的光通过金属层354反射，因此光的提取效率提高。
[第44实施方式]
图111表示本发明的第44实施方式的发光装置的侧面图。该第44实施方式的发光装置如图111所示，具备：绝缘性基板366；以及棒状结构发光元件360，在绝缘性基板366上以长尺寸方向与绝缘性基板366的安装面平行的方式安装。上述棒状结构发光元件360具备：半导体核心361，由剖面大致六角形的棒状的n型GaN构成；量子阱层362，由以覆盖上述半导体核心361的一部分的方式形成的p型InGaN构成；半导体层363，由以覆盖上述量子阱层362的方式形成的p型GaN构成；以及透明电极364，以覆盖上述半导体层363的方式形成。在上述半导体核心361中，形成有一端侧的外周面露出的露出部分361a。在上述透明电极364上且绝缘性基板366侧形成有Al构成的金属层365。上述金属层365覆盖透明电极364的外周面的下侧大致一半。上述透明电极364通过ITO形成。再有，透明电极不限于此，例如也可以使用厚度5nm的Ag/Ni的层叠金属膜等。此外，金属层365不限于Al，也可以使用Cu、W、Ag、Au等。
此外，图112表示上述发光装置的剖面图，半导体核心361的另一端侧的端面被量子阱层362和半导体层363和透明电极364覆盖。
上述第44实施方式的发光装置具有与第42实施方式的发光装置同样的效果。
通过在上述透明电极364上且绝缘性基板366侧形成的金属层365，将从棒状结构发光元件360向绝缘性基板366侧放射的光通过金属层365反射，因此光的提取效率提高。
在上述第39～第44实施方式中，使用掺杂了Si的n型GaN和掺杂了Mg的p型GaN，但掺杂到GaN的杂质并不限于此。在n型中也能使用Ge，在p型中也能够使用Zn。
此外，在上述第39～第44实施方式中，针对具有六角形的棒状的半导体核心的棒状结构发光元件进行了说明，但并不局限于此，是剖面为圆形或椭圆的棒状也可，在具有剖面为三角形等其它多角形状的棒状的半导体核心的棒状结构发光元件中也能够应用本发明。虽然也依赖于生长方向、生长温度等的生长条件，但在生长的半导体核心的直径是从数10nm到数100nm左右的较小的情况下，有剖面容易变为接近圆形的形状的倾向，当直径变大到从0.5μm左右到数μm时，有剖面容易以六角形生长的倾向。
例如，如图113所示，棒状结构发光元件370具备：半导体核心371，由剖面大致圆形的棒状的n型GaN构成；半导体层372，由以覆盖上述半导体核心371的一部分的方式形成的p型GaN构成；以及透明电极373，以覆盖上述半导体层372的方式形成。在上述半导体核心371中，形成有一端侧的外周面露出的露出部分371a。在上述透明电极373上且基板376侧形成有Al构成的金属层374。此外，半导体核心371的另一端侧的端面被半导体层372和透明电极373覆盖。
此外，如图114所示，棒状结构发光元件380具备：半导体核心381，由剖面大致圆形的棒状的n型GaN构成；量子阱层382，由以覆盖上述半导体核心381的一部分的方式形成的p型InGaN构成；半导体层383，由以覆盖上述量子阱层382的方式形成的p型GaN构成；以及透明电极384，以覆盖上述半导体层383的方式形成。在上述半导体核心381中，形成有一端侧的外周面露出的露出部分381a。在上述透明电极384上且基板386侧形成有Al构成的金属层385。此外，半导体核心381的另一端侧的端面被量子阱层382和半导体层383和透明电极384覆盖。
[第45实施方式]
图115表示本发明的第45实施方式的发光装置的侧面图，图116表示上述发光装置的立体图。在该第45实施方式中，使用上述第1～第44实施方式的发光装置的棒状结构发光元件的任一种。在图116中，表示与第40实施方式的发光装置的棒状结构发光元件同样的结构的棒状结构发光元件。
该第45实施方式的发光装置如图115、116所示，具备：绝缘性基板450，在安装面形成有金属电极451、452；以及棒状结构发光元件460，在上述绝缘性基板450上以长尺寸方向与绝缘性基板450的安装面平行的方式安装。
上述棒状结构发光元件460，如图116所示，具有：半导体核心471，由剖面大致六角形的棒状的n型GaN构成；量子阱层472，由以覆盖上述半导体核心471的一部分的方式形成的p型InGaN构成；以及半导体层473，由以覆盖上述量子阱层472的方式形成的p型GaN构成。在上述半导体核心471中，形成有一端侧的外周面露出的露出部分1371a。此外，半导体核心471的另一端侧的端面被量子阱层472和半导体层473覆盖。
如图115、图116所示，将棒状结构发光元件460的一端侧的露出部分1371a连接于金属电极451，并且将棒状结构发光元件460的另一端侧的半导体层473连接于金属电极452。在这里，棒状结构发光元件460在IPA的水溶液的干燥时，通过基板表面和棒状结构发光元件的缝隙间在液滴蒸发导致缩小时产生的黏滞，中央部分弯曲而连接于绝缘性基板450上。
接着，说明具备将上述棒状结构发光元件460在绝缘性基板450排列的发光装置的背光灯、照明装置和显示装置。该棒状结构发光元件460的排列，使用本申请人在日本特愿2007-1-2848(日本特开2008-260073号公报)中申请的“微细结构体的排列方法及排列有微细结构体的基板、以及集成电路装置和显示元件”的发明的技术。
图117表示在本第45实施方式的背光灯、照明装置以及显示装置中使用的发光装置的绝缘性基板的平面图。如图117所示，在绝缘性基板450的表面，形成有金属电极451、452。绝缘性基板450是在玻璃、陶瓷、氧化铝、树脂那样的绝缘体、或硅那样的半导体表面形成硅氧化膜，表面具有绝缘性的基板。在使用玻璃基板的情况下，优选在表面形成硅氧化膜、硅氮化膜那样的基底绝缘膜。
上述金属电极451、452利用印刷技术形成所希望的电极形状。
再有，也可以均匀地层叠金属膜和感光体膜，曝光所希望的电极图案，进行蚀刻而形成。
再有，在图117中虽然省略，但在金属电极451、452以从外部赋予电位的方式，形成有焊盘。在该金属电极451、452相向的部分(排列区域)中排列有棒状结构发光元件。在图117中，排列有2×2个将棒状结构发光元件的排列的排列区域，但也可以排列任意的个数。
图118是从图117的118-118线来看的剖面示意图。
首先，如图118所示，在绝缘性基板450上，较薄地涂敷包含棒状结构发光元件460的异丙醇(IPA)161。在IPA161之外，也可以是乙二醇、丙二醇、甲醇、丙酮或它们的混合物。或者，IPA161也能够使用其它有机物构成的液体、水等。
但是，当通过液体在金属电极451、452之间流过大的电流时，就不能够在金属电极451、452之间施加所希望的电压差。在这样的情况下，以覆盖金属电极451、452的方式，在绝缘性基板450表面整体，镀敷10nm～30nm左右的绝缘膜即可。
对包含棒状结构发光元件460的IPA161进行涂敷的厚度，是在接下来的排列棒状结构发光元件460的工序中，以棒状结构发光元件460能够排列的方式，棒状结构发光元件460在液体中能够移动的厚度。因此，涂敷IPA161的厚度是棒状结构发光元件460的粗细以上，例如是数μm～数mm。当涂敷的厚度太薄时，棒状结构发光元件460难以移动，当太厚时，对液体进行干燥的时间变长。此外，相对于IPA的量，优选棒状结构发光元件460的量是1×104根/cm3～1×107根/cm3。
为了涂敷包含棒状结构发光元件460的IPA161，也可以在使棒状结构发光元件460排列的金属电极的外周围形成框，在该框内将包含棒状结构发光元件460的IPA161以成为所希望的厚度的方式填充。可是，在包含棒状结构发光元件460的IPA161具有粘性的情况下，不需要框，就能够以所希望的厚度进行涂敷。
IPA、乙二醇、丙二醇、...、或它们的混合物，或者由其它的有机物构成的液体，或水等的液体为了棒状结构发光元件460的排列工序，优选粘性低，此外优选通过加热容易蒸发。
接着，对金属电极451、452之间赋予电位差。在该第43实施方式中，采用1V的的电位差是适合的。金属电极451、452的电位差也能够施加0.1～10V，但0.1V以下，棒状结构发光元件460的排列变差，在10V以上，金属电极的绝缘开始成为问题。因此，优选1～5V，更优选采用1V左右。
图119表示上述棒状结构发光元件460排列在金属电极451、452上的原理。如图119所示，当对金属电极451施加电位VL，对金属电极施加电位VR(VL＜VR)时，在金属电极451感应负电荷，在金属电极452感应正电荷。因此，当棒状结构发光元件460接近时，在棒状结构发光元件460中，在接近金属电极451的一侧感应正电荷，在接近金属电极452的一侧感应负电荷。该棒状结构发光元件460中感应电荷是静电感应导致的。即，在电场中放置的棒状结构发光元件460在内部的电场变为0为止，在表面感应电荷。结果，静电力引起的引力在各电极和棒状结构发光元件460之间发挥作用，棒状结构发光元件460沿着在金属电极451、452之间产生的电力线，并且因为在各棒状结构发光元件460中感应的电荷大致相等，所以通过电荷的排斥力，大致等间隔地在一定方向有规则地排列。
可是，例如在第39实施方式的图106所示的棒状结构发光元件中，被半导体层312覆盖的半导体核心311的露出部分311a侧的方向不成为一定的，变为随机的(在其它实施方式的棒状结构发光元件中也是同样的)。
如上所述，棒状结构发光元件460通过在金属电极451、452之间产生的外部电场，在棒状结构发光元件460中使电荷产生，通过电荷的引力使棒状结构发光元件460吸附到金属电极451、452，因此棒状结构发光元件460的大小，需要是在液体中能够移动的大小。因此，棒状结构发光元件460的大小，根据液体的涂敷量(厚度)而变化。在液体的涂敷量少的情况下，棒状结构发光元件460必须是纳米级别尺寸，但在液体的涂敷量多的情况下，也可以是微米级别尺寸。
在棒状结构发光元件460不是电中性，而是正地或负地带电的情况下，仅对金属电极451、452之间赋予静的电位差(DC)，不能够稳定地排列棒状结构发光元件460。例如，在棒状结构发光元件460正地带电的情况下，与感应正电荷的金属电极452的引力相对地变弱。因此，棒状结构发光元件460的排列变为非对象。
在这样的情况下，如图120所示，优选在金属电极451、452之间施加AC电压。在图120中，对金属电极451施加基准电位，对金属电极452施加振幅VPPL/2的AC电压。这样，即使在棒状结构发光元件460带电的情况下，也能够保持排列为对象。再有，优选对这样的情况下的金属电极452赋予的交流电压的频率是10Hz～1MHz，因为50Hz～1kHz时排列最稳定，所以更优选。进而，在金属电极451、452之间施加的AC电压不限于正弦波，只要是是矩形波、三角波、锯齿波等周期地变动的AC电压即可。再有，优选VPPL是1V左右。
接着，在金属电极451、452上排列棒状结构发光元件460之后，通过加热绝缘性基板450，使液体蒸发干燥，使棒状结构发光元件460沿着金属电极451、452之间的电力线等间隔地排列并固着。
根据上述发光装置的制造方法，制造形成有将分别被赋予了独立的电位的2个电极451、452作为单位的排列区域的绝缘性基板450，在该绝缘性基板450上涂敷包含纳米级尺寸或微米级尺寸的棒状结构发光元件460的液体。之后，对2个电极451、452分别施加独立的电压，使微细的棒状结构发光元件460排列在通过2个电极451、452规定的位置。由此，能够将上述棒状结构发光元件460容易地排列在规定的绝缘性基板450上。
此外，在上述发光装置的制造方法中，能减少使用的半导体的量，能够制造可薄型化和轻量化的发光装置。此外，在上述棒状结构发光元件460中，通过从以半导体层覆盖的半导体核心的全周放出光，从而发光区域扩展，因此能够实现发光效率高且省电的散热性好的发光装置。
图121表示排列了上述棒状结构发光元件460的绝缘性基板450的平面图。通过将该排列了棒状结构发光元件460的绝缘性基板450在液晶显示装置等的背光灯中使用，能够实现可薄型化和轻量化且发光效率高、省电的散热性好的背光灯。此外，通过将该排列了棒状结构发光元件460的绝缘性基板450作为照明装置进行使用，能够实现可薄型化和轻量化且发光效率高、省电的散热性好的照明装置。
此外，图122表示具备使用排列了上述棒状结构发光元件460的绝缘性基板的发光装置的显示装置的平面图。如图122所示，显示装置3300构成为，在绝缘性基板3310上具备：显示部3301、逻辑电路部3302、逻辑电路部3303、逻辑电路部204、和逻辑电路部3305。在上述显示部3301中，在配置为矩阵状的像素中排列有棒状结构发光元件260。
图123表示上述显示装置3300的显示部3301的主要部分的电路图，上述显示装置3300的显示部3301如图123所示，具备相互正交的多根扫描信号线GL(在图123中仅表示1根)和多根数据信号线SL(在图123中仅表示1根)，在以邻接的2根扫描信号线GL和邻接的2根数据信号线SL包围的部分中，矩阵状地配置有像素。该像素具有：切换元件Q1，栅极连接于扫描信号线GL，源极连接于数据信号线SL；切换元件Q2，栅极连接在该切换元件Q1的漏极；像素电容C，一端连接在上述切换元件Q2的栅极；以及多个发光二极管D1～Dn(棒状结构发光元件460)，通过上述切换元件Q2而被驱动。
上述棒状结构发光元件460的pn的极性没有统一在一方，而是随机地排列。因此，在驱动时通过交流电压驱动，使不同极性的棒状结构该发光元件460交替发光。
[第46实施方式]
图124表示本发明的第46实施方式的发光装置的侧面图，图125表示上述发光装置的立体图。在该第46实施方式中，使用上述第39～第45实施方式的发光装置的棒状结构发光元件的任一种。在图125中，表示与第40实施方式的发光装置的棒状结构发光元件同样的结构的棒状结构发光元件。
该第46实施方式的发光装置如图124、125所示，具备：绝缘性基板450，在安装面形成有金属电极461、462；以及棒状结构发光元件460，在上述绝缘性基板450上以长尺寸方向与绝缘性基板450的安装面平行的方式安装。在上述绝缘性基板450，在绝缘性基板450上的金属电极461、462之间且棒状结构发光元件460的下侧，形成有作为金属部的一个例子的第3金属电极463。在图125中，仅示出金属电极461、462、463的一部分。
上述棒状结构发光元件460，如图125所示，具有：半导体核心471，由剖面大致六角形的棒状的n型GaN构成；量子阱层472，由以覆盖上述半导体核心471的一部分的方式形成的p型InGaN构成；以及半导体层473，由以覆盖上述量子阱层472的方式形成的p型GaN构成。在上述半导体核心471中，形成有一端侧的外周面露出的露出部分1371a。此外，半导体核心471的另一端侧的端面被量子阱层472和半导体层473覆盖。
如图124、图125所示，将棒状结构发光元件460的一端侧的露出部分1371a连接于金属电极461，并且将棒状结构发光元件460的另一端侧的半导体层473连接于金属电极462。在这里，棒状结构发光元件460的中央部分连接于金属电极463。
此外，通过在绝缘性基板450上空开规定的间隔形成的金属电极461、462之间连接棒状结构发光元件460的两端，在绝缘性基板450上的电极461、462之间且棒状结构发光元件460的下侧形成金属部，使两端连接于金属电极461、462的棒状结构发光元件460的中央侧接触于第3金属电极463的表面而支撑，因此两端支撑的棒状结构发光元件460不会弯曲，被金属电极463支撑，并且能够将在棒状结构发光元件460中产生的热从半导体层473经由金属电极463高效率地散热到绝缘性基板450。
再有，如图126所示，金属电极461和金属电极462分别具有：相互空开规定的间隔而大致平行的基部1361a、462a；以及从基部1361a、462a的相向的位置延伸到基部1361a、462a之间的多个电极部461b、462b。在金属电极461的电极部461b和与其相向的金属电极462的电极部462b，排列1个棒状结构发光元件460。在金属电极461的电极部461b和与其相向的金属电极462的电极部462b之间，在绝缘性基板450上形成有中央部分变窄的蝶形形状的第3金属电极463。
上述相互邻接的第3金属电极463彼此被电断开，如图126所示，即使相互邻接的棒状结构发光元件460的方向相反，也能够防止金属电极461和金属电极462经由金属电极463短路。
在上述第39～第46实施方式中，针对具有半导体核心311，321，331，341，351，361，371，381，471的一端侧的外周面露出的露出部分311a，321a，331a，341a，351a，361a，371a，381a，471a的棒状结构发光元件进行了说明，但并不局限于此，具有半导体核心的两端的外周面露出的露出部分也可，具有半导体核心的主要部分的外周面露出的露出部分也可。
此外，在上述第39～第46实施方式中，在半导体核心311，321，331，341，351，361，371，381，471和半导体层312，323，332，343，352，363，372，383，473中使用了将GaN作为母材的半导体，但在使用了将GaAs，AlGaAs，GaAsP，InGaN，AlGaN，GaP，ZnSe，AlGaInP等作为母材的半导体的发光元件中，也可以应用本发明。此外，将半导体核心作为n型，将半导体层作为p型，但在导电型为相反的棒状结构发光元件中也能够应用本发明。
此外，在上述第39～第42实施方式中，是将棒状结构发光元件的直径设为1μm、将长度设为20μm的微米级尺寸，但也可以是直径或长度中的至少直径为不足1μm的纳米级尺寸的元件。优选上述棒状结构发光元件的半导体核心的直径为500nm以上且50μm以下，与半导体核心的直径是数10nm～数100nm的棒状结构发光元件相比，能够抑制半导体核心的直径的不均，能降低发光面积、即发光特性的不均，能够提高成品率。
此外，在上述第39～第46实施方式中，使用MOCVD装置使半导体核心311，321，331，341，351，361，371，381，471结晶生长，但也可以使用MBE(分子束外延)装置等的其它结晶生长装置来形成半导体核心。此外，使用具有生长孔的掩模使半导体核心在基板上结晶生长，但也可以在基板上配置金属籽晶，从金属籽晶(metalseed)使半导体核心结晶生长。
此外，在上述第39～第46实施方式的棒状结构发光元件310，320，330，340，350，360，370，380，460中，将被半导体层312，323，332，343，352，363，372，383，473覆盖了的半导体核心311，321，331，341，351，361，371，381，471使用超声波从基板割断，但并不限于此，也可以使用切断工具将半导体核心从基板机械地折弯来割断。在该情况下，能够以简单的方法将在基板上设置的微细的多个棒状结构发光元件在短时间割断。
此外，在上述第45实施方式中，对在绝缘性基板450的表面形成的2个金属电极451、452赋予电位差，在金属电极451、452之间排列棒状结构发光元件460，但并不限于此，在绝缘性基板的表面形成的2个电极之间，形成第46实施方式那样的第3电极，分别对3个电极施加独立的电压，将棒状结构发光元件排列在通过电极规定的位置也可。
此外，在上述第45实施方式中，针对局部发光装置的背光灯和照明装置和显示装置进行了说明，但并不局限于此，也能够于其它装置。
以上，说明了本发明的实施方式，但很明显其也能进行各种变更。这样的变更不应视为脱离了本发明的精神和范围，对于本领域技术人员是显而易见的变更全部包含在本技术方案的范围中。
专利文献
专利文献1：日本特开2008-235443号公报专利文献2：日本特开2006-332650号公报

Claims (28)

1.一种棒状结构发光元件，其特征在于，具备：
棒状的第1导电型的半导体核心，其具有2个端面；
第2导电型的半导体层，以覆盖上述半导体核心的方式形成；以及
以覆盖上述半导体层的外周面的方式形成的透明的导电层即透明电极，
上述半导体核心的剖面形状为三角形或六角形，
上述半导体层覆盖上述半导体核心，使得在上述半导体核心和上述半导体层之间相对于上述半导体核心同心状地形成pn结，
上述半导体核心由n型半导体构成，并且，上述半导体层由p型半导体构成，
上述半导体核心的一部分的外周面露出，
上述半导体核心的端面被上述半导体层覆盖，
上述棒状结构发光元件的直径在10nm到5μm的范围内，长度在100nm到200μm的范围内。
2.根据权利要求1所述的棒状结构发光元件，其特征在于，
上述半导体核心的一端侧的外周面露出。
3.根据权利要求1所述的棒状结构发光元件，其特征在于，
在上述半导体层中，与覆盖上述半导体核心的外周面的部分的径向的厚度相比，覆盖上述半导体核心的上述端面的部分的轴方向的厚度厚。
4.根据权利要求1所述的棒状结构发光元件，其特征在于，
在上述半导体核心和上述半导体层之间形成有量子阱层。
5.根据权利要求4所述的棒状结构发光元件，其特征在于，
在上述量子阱层中，与覆盖上述半导体核心的外周面的部分的径向的厚度相比，覆盖上述半导体核心的上述端面的部分的轴方向的厚度厚。
6.一种直径在10nm到5μm的范围内并且长度在100nm到200μm的范围内的棒状结构发光元件的制造方法，其特征在于，具有：
触媒金属层形成工序，在n型的基板上形成岛状的触媒金属层；
半导体核心形成工序，在形成有上述岛状的触媒金属层的上述基板上，通过从上述岛状的触媒金属层和上述基板的界面起使n型的半导体结晶生长，从而形成剖面形状为三角形或六角形的棒状的n型的半导体核心；
半导体层形成工序，在上述半导体核心的前端保持有上述岛状的触媒金属层的状态下，通过从上述半导体核心的外周面以及上述岛状的触媒金属层和上述半导体核心的界面起的结晶生长，从而形成覆盖上述半导体核心的包含与上述基板相反侧的端面的表面的p型的半导体层，使得在上述半导体核心和上述半导体层之间相对于上述半导体核心同心状地形成pn结；
以覆盖上述半导体层的外周面的方式形成透明的导电层即透明电极的工序；
露出工序，使上述半导体核心的上述基板侧的外周面露出；以及
割断工序，将包含在上述露出工序中露出的露出部分的上述半导体核心，从上述基板割断，使上述半导体核心的上述基板侧的端面露出。
7.一种直径在10nm到5μm的范围内并且长度在100nm到200μm的范围内的棒状结构发光元件的制造方法，其特征在于，具有：
触媒金属层形成工序，在n型的基板上形成岛状的触媒金属层；
半导体核心形成工序，在形成有上述岛状的触媒金属层的上述基板上，通过从上述岛状的触媒金属层和上述基板的界面起使n型的半导体结晶生长，从而形成剖面形状为三角形或六角形的棒状的n型的半导体核心；
量子阱层形成工序，在上述半导体核心的前端保持有上述岛状的触媒金属层的状态下，通过从上述半导体核心的外周面以及上述岛状的触媒金属层和上述半导体核心的界面起的结晶生长，从而形成覆盖上述半导体核心的包含与上述基板相反侧的端面的表面的量子阱层；
半导体层形成工序，形成覆盖上述量子阱层的上述表面的p型的半导体层，使得在上述半导体核心和上述半导体层之间相对于上述半导体核心同心状地形成pn结；
露出工序，使上述半导体核心的上述基板侧的外周面露出；
以覆盖上述半导体层的外周面的方式形成透明的导电层即透明电极的工序；以及
割断工序，将包含在上述露出工序中露出的露出部分的上述半导体核心，从上述基板割断，使上述半导体核心的上述基板侧的端面露出。
8.一种背光灯，其特征在于，具备：权利要求1至5的任一项所述的棒状结构发光元件。
9.一种照明装置，其特征在于，具备：权利要求1至5的任一项所述的棒状结构发光元件。
10.一种显示装置，其特征在于，具备：权利要求1至5的任一项所述的棒状结构发光元件。
11.一种发光装置，其特征在于，具备：
权利要求4所述的棒状结构发光元件；以及
基板，以上述棒状结构发光元件的长尺寸方向与安装面平行的方式，安装有上述棒状结构发光元件，
在上述基板上空开规定的间隔形成电极，
在上述基板上的一方的上述电极，连接上述棒状结构发光元件的上述半导体核心的上述露出部分，并且，在上述基板上的另一方的上述电极连接有上述半导体层。
12.一种发光装置，其特征在于，具备：
权利要求1所述的棒状结构发光元件；以及
基板，以上述棒状结构发光元件的长尺寸方向与安装面平行的方式，安装有上述棒状结构发光元件，
在上述基板上空开规定的间隔形成电极，
在上述基板上的一方的上述电极，连接有上述棒状结构发光元件的上述半导体核心的上述露出部分，
并且在上述基板上的另一方的上述电极连接有上述透明的导电层。
13.根据权利要求1所述的棒状结构发光元件，其特征在于，
在上述半导体核心的没有被上述半导体层覆盖的上述露出部分的外周面、和上述半导体核心的被上述半导体层覆盖的被覆部分的外周面之间，设置有阶梯差部。
14.根据权利要求13所述的棒状结构发光元件，其特征在于，
与上述半导体核心的上述被覆部分的正交于长尺寸方向的剖面的外周长相比，上述半导体核心的上述露出部分的正交于长尺寸方向的剖面的外周长短。
15.根据权利要求13所述的棒状结构发光元件，其特征在于，
上述半导体核心的上述被覆部分的正交于长尺寸方向的剖面是多角形状。
16.根据权利要求13所述的棒状结构发光元件，其特征在于，
上述半导体核心的上述露出部分的正交于长尺寸方向的剖面的形状，与上述半导体核心的上述被覆部分的正交于长尺寸方向的剖面的形状不同。
17.根据权利要求13所述的棒状结构发光元件，其特征在于，
上述半导体核心的上述露出部分的正交于长尺寸方向的剖面是圆形状。
18.根据权利要求13所述的棒状结构发光元件，其特征在于，
具备：绝缘层，以覆盖上述半导体核心的上述阶梯差部和该阶梯差部侧的上述半导体层的端面的方式、且以覆盖上述半导体核心的上述露出部分的上述阶梯差部侧的方式形成。
19.一种发光装置，其特征在于，具备：
权利要求13至18的任一项所述的棒状结构发光元件；以及
基板，以上述棒状结构发光元件的长尺寸方向与安装面平行的方式，安装有上述棒状结构发光元件，
在上述基板上空开规定的间隔形成电极，
在上述基板上的一方的上述电极，连接上述棒状结构发光元件的上述半导体核心的上述露出部分，并且在上述基板上的另一方的上述电极连接有上述半导体层。
20.一种背光灯，其特征在于，具备：权利要求13至18的任一项所述的棒状结构发光元件。
21.一种照明装置，其特征在于，具备：权利要求13至18的任一项所述的棒状结构发光元件。
22.一种显示装置，其特征在于，具备：权利要求13至18的任一项所述的棒状结构发光元件。
23.一种直径在10nm到5μm的范围内并且长度在100nm到200μm的范围内的棒状结构发光元件的制造方法，其特征在于，具有：
半导体核心形成工序，在基板上形成剖面形状为三角形或六角形的棒状的n型的半导体核心；
半导体层形成工序，形成覆盖上述半导体核心的包含与上述基板相反侧的端面的表面的筒状的p型的半导体层；
以覆盖上述半导体层的外周面的方式形成透明的导电层即透明电极的工序；
割断工序，将具有上述筒状的p型的半导体层以及上述透明电极的上述半导体核心，从上述基板割断，使上述半导体核心的上述基板侧的端面露出；以及
露出工序，在上述半导体层形成工序后且上述割断工序前，或在上述割断工序后，使上述半导体核心的外周面的一部分露出。
24.根据权利要求23所述的棒状结构发光元件的制造方法，其特征在于，
在上述半导体层形成工序中，在通过阻碍上述p型的半导体层的形成的物质覆盖上述半导体核心的外周面的一部分的状态下，形成覆盖上述半导体核心的包含与上述基板相反侧的端面的表面的筒状的上述p型的半导体层，
在上述露出工序中，通过除去阻碍上述p型的半导体层的形成的物质，从而使上述半导体核心的外周面的一部分露出。
25.根据权利要求23或24所述的棒状结构发光元件的制造方法，其特征在于，
在上述割断工序中，使用超声波从上述基板割断被上述半导体层覆盖的上述半导体核心。
26.根据权利要求23或24所述的棒状结构发光元件的制造方法，其特征在于，
在上述割断工序中，使用切断工具从上述基板机械地割断上述半导体核心。
27.根据权利要求23或24所述的棒状结构发光元件的制造方法，其特征在于，
上述半导体核心和上述半导体层由将GaN作为母材的半导体构成，
在上述露出工序中使用干法蚀刻。
28.一种显示装置的制造方法，该显示装置具备通过权利要求23或24所述的棒状结构发光元件的制造方法制造的棒状结构发光元件，其特征在于，具有：
基板制作工序，制作形成有将被分别赋予了独立的电位的至少2个电极作为单位的排列区域的绝缘性基板；
涂敷工序，在上述绝缘性基板上涂敷包含纳米级尺寸或微米级尺寸的上述棒状结构发光元件的液体；以及
排列工序，对上述至少2个电极分别施加上述独立的电压，使上述棒状结构发光元件排列在通过上述至少2个电极规定的位置。
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