CN102227006B - 半导体元件的制造方法及半导体元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体元件的制造方法及半导体元件，提供能够增大发光面积并且发光效率高的棒状结构的半导体元件的制造方法。该半导体元件的制造方法，因为不仅在n型的半导体核心（7）的前端面（7A），也在侧面（7B）形成p型的半导体层（10），所以能够增大pn结的面积，能够增大发光面积，能够提高发光效率。此外，因为使用触媒金属（6）形成n型的半导体核心（7），所以能够加快n型的半导体核心（7）的生长速度。因此，能够增长半导体核心（7），能够进一步增大与n型的半导体核心（7）的长度成比例关系的发光面积。

Description

半导体元件的制造方法及半导体元件
技术领域
本发明涉及例如能够作为发光元件等使用的半导体元件的制造方法和半导体元件。
背景技术
历来，作为具有棒状结构的半导体元件的制造方法，有在日本特表2008-544567号公报（专利文献1）中记载的方法。在该制造方法中，如图36所示，首先在蓝宝石基板110上形成n型GaN缓冲层120，在该n型GaN缓冲层120上依次在垂直方向使N型GaN纳米棒131、InGaN量子阱133、p型GaN纳米棒135生长。接着，形成充满以N型GaN纳米棒131、InGaN量子阱133、p型GaN纳米棒135构成的核心纳米棒130间的空余空间的透明绝缘物140，在该透明绝缘物140上形成透明电极160、电极焊盘170，在上述n型GaN缓冲层120上形成电极焊盘150。在上述核心纳米棒130中，在上述N型GaN纳米棒131和p型GaN纳米棒135之间的pn结中进行发光。
可是，在上述核心纳米棒130中，pn结仅在N型GaN纳米棒131和p型GaN纳米棒135的端面之间形成，因此存在发光面积少的问题。
专利文献1：日本特表2008-544567号公报。
发明内容
因此，本发明的课题在于提供一种棒状结构的半导体元件的制造方法以及该棒状结构的半导体元件，能够增大发光面积且发光效率高。
为了解决上述课题，本发明的半导体元件的制造方法，具备：
触媒金属形成工序，在基板上形成触媒金属；
半导体核心形成工序，在上述基板上且上述触媒金属下形成第1导电型的半导体核心；以及
半导体层形成工序，在上述第1导电型的半导体核心的前端面和侧面形成第2导电型的半导体层。
根据本发明的半导体元件的制造方法，因为不仅在上述第1导电型的半导体核心的前端面，也在上述半导体核心的侧面形成第2导电型的半导体层，所以能够增大pn结的面积，能够增大发光面积，能够提高发光效率。此外，因为使用上述触媒金属形成上述第1导电型的半导体核心，所以能够加快上述第1导电型的半导体核心的生长速度。因此，能够增长上述半导体核心，能够进一步增大与上述第1导电型的半导体核心的长度成比例关系的发光面积。此外，因为上述第1导电型的半导体核心的前端面和侧面被第2导电型的半导体层覆盖，所以能够防止用于上述第2导电型的半导体层的电极与上述第1导电型的半导体层核心短路。
此外，一个实施方式的半导体元件的制造方法，是在上述半导体层形成工序中，
在残留上述触媒金属的状态下在上述第1导电型的半导体核心的前端面和侧面形成第2导电型的半导体层。
根据该实施方式的半导体元件的制造方法，因为在残留了上述触媒金属的状态下形成第2导电型的半导体层，所以能够在同一制造装置内连续地进行上述第1导电型的半导体核心的形成和上述第2导电型的半导体层的形成。由此，能够实现工序削减、制造时间的缩短。此外，因为在形成上述第1导电型的半导体核心之后，不需要将该半导体核心取出制造装置外，所以能够不使污染物附着在上述第1导电型的半导体核心的表面，能够改善元件特性。此外，因为能够连续地进行上述第1导电型的半导体核心的形成和上述第2导电型的半导体层的形成，所以能够回避大的温度变化、生长的停止等而改善结晶性，能够改善元件特性。此外，通过在形成上述第1导电型的半导体核心之后不立刻进行除去上述触媒金属的蚀刻，从而能够消除向上述第1导电型的半导体核心的表面（即，与上述第2导电型的半导体层的界面）的损伤，能够改善元件特性。
此外，一个实施方式的半导体元件的制造方法，是在上述半导体层形成工序中，
除去上述触媒金属，然后在上述第1导电型的半导体核心的前端面和侧面形成第2导电型的半导体层。
根据该实施方式的半导体元件的制造方法，因为除去上述触媒金属然后形成第2导电型的半导体层，所以能够防止触媒金属混入发光区域（第1导电型的半导体核心和第2的导电型的半导体层的界面）。
此外，一个实施方式的半导体元件的制造方法，是在上述半导体层形成工序中，
在除去上述触媒金属之后，在上述第1导电型的半导体核心的前端面和侧面形成第1导电型的半导体层，然后形成上述第2导电型的半导体层。
根据该实施方式，通过在上述第1导电型的半导体核心的前端面和侧面各向同性地形成第1导电型的半导体层，从而能够形成结晶性优良的第1导电型的半导体层，在该第1导电型的半导体层和上述第2导电型的半导体层之间能够获得缺陷少的接合部（量子阱层）。
此外，一个实施方式的半导体元件的制造方法，具备：切断工序，将上述第1导电型的半导体核心与上述第2导电型的半导体层一起，从上述基板切断。
根据该实施方式的半导体元件的制造方法，通过切断工序，将以上述第1导电型的半导体核心和第2导电型的半导体层构成的棒状结构的发光元件从基板切断，因此能够制造向装置的安装的自由度高的棒状结构的发光元件，能够再利用上述基板。此外，上述棒状结构的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，上述棒状结构发光元件，例如能够作为直径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来制作。
此外，一个实施方式的半导体元件的制造方法，是在上述半导体层形成工序中形成的上述第2导电型的半导体层中，
覆盖上述第1导电型的半导体核心的前端面的部分的厚度，比覆盖上述第1导电型的半导体核心的侧面的部分的厚度厚。
根据该实施方式的半导体元件的制造方法，因为能够将上述触媒金属和上述第2导电型的半导体层的接触面从上述半导体核心的前端面的与上述半导体层的PN结部分离，所以金属除去面的损伤、缺陷难以对PN结造成坏影响。此外，能够防止在蚀刻时上述半导体核心从上述半导体层露出。
此外，一个实施方式的半导体元件的制造方法，是上述基板是第1导电型的半导体基板，
进行各向异性蚀刻，残留上述第2导电型的半导体层中的、覆盖上述第1导电型的半导体核心的前端面和上述半导体核心的侧面的被覆部，并且除去上述第2导电型的半导体层中的、从覆盖上述半导体核心的侧面的部分起沿着上述半导体基板延伸的延伸部分，并且将上述延伸部分下的上述半导体基板仅除去某种深度尺寸，残留在上述半导体核心和上述半导体层的被覆部下相连的上述半导体基板的阶部。
根据该实施方式的半导体元件的制造方法，能够制造通过上述第1导电型的半导体基板的阶部，可容易地对上述第1导电型的半导体核心取得接触的半导体元件。此外，能够获得如下结构的半导体元件，即在上述第1导电型的半导体核心中，在基板侧以外的侧面或前端被上述第2导电型的半导体层覆盖，没有从上述半导体层露出。
此外，一个实施方式的半导体元件的制造方法，是在上述切断工序中，
将上述半导体核心，与覆盖上述半导体核心的前端面和侧面的上述半导体层的被覆部以及在上述半导体核心下相连的上述半导体基板的阶部一起，从上述半导体基板切断。
根据该实施方式的半导体元件的制造方法，能够获得由从上述半导体基板切断的上述阶部与上述半导体核心与上述半导体层构成的发光元件。
此外，一个实施方式的半导体元件的制造方法，是在上述触媒金属形成工序中，
包含：在上述基板上形成具有生长孔的生长掩模的工序；以及
在上述生长孔内的上述基板上形成触媒金属的工序，
在上述半导体核心形成工序中，在上述生长孔内的上述基板上且上述触媒金属下，形成向上述生长掩模上突出的第1导电型的半导体核心，
在上述半导体形成工序中，在残留上述触媒金属的状态下，在与上述生长掩模相比向上突出的上述第1导电型的半导体核心的表面形成第2导电型的半导体层，
进而，具有在上述半导体形成工序之后，除去上述生长掩模使上述半导体核心的侧面露出的工序。
根据该实施方式的半导体元件的制造方法，除去上述生长掩模使上述半导体核心的侧面露出。由此，能够减少（或消除）上述第2导电型的半导体层的蚀刻量，能够消除对基板进行蚀刻的必要，能够更容易地制作半导体核心仅一端侧从半导体层露出的半导体元件。
此外，一个实施方式的半导体元件的制造方法，具备：形成覆盖上述第1导电型的半导体核心、并且被上述第2导电型的半导体层覆盖的量子阱层的工序。
根据该实施方式的半导体元件的制造方法，能够制作从上述量子阱层发光效率更高的发光元件。
此外，在一个实施方式的半导体元件中，具备：
第1导电型的半导体核心；以及
第2导电型的半导体层，被覆上述第1导电型的半导体核心的一端部侧的端面和侧面，并且使上述半导体核心的另一端部侧的端面和侧面露出，
在上述第2导电型的半导体层中，
覆盖上述半导体核心的一端部侧的端面的部分的厚度，比覆盖上述半导体核心的侧面的部分的厚度厚。
根据该实施方式的半导体元件，能够获得尺寸的纵横比高的半导体元件。此外，在上述第2导电型的半导体层中，因为覆盖半导体核心的一端部侧的端面的部分的厚度，比覆盖半导体核心的侧面的部分的厚度厚，所以能够防止半导体核心的一端部受到损伤，能够防止半导体核心的一端部露出。此外，在作为从基板切断的棒状结构的发光元件的情况下，向装置的安装的自由度变高。
此外，在一个实施方式的背光灯中，具备上述半导体元件。根据该实施方式的背光灯，通过将上述半导体元件作为棒状结构发光元件进行使用，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，在一个实施方式的照明装置中，具备上述半导体元件。根据该实施方式的照明装置，通过将上述半导体元件作为棒状结构发光元件进行使用，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，在一个实施方式的显示装置中，具备上述半导体元件。根据该实施方式的显示装置，通过将上述半导体元件作为棒状结构发光元件进行使用，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。
根据本发明的半导体元件的制造方法，因为不仅在第1导电型的半导体核心的前端面，也在上述半导体核心的侧面形成第2导电型的半导体层，所以能够增大pn结的面积，能够增大发光面积，能够提高发光效率。此外，因为使用触媒金属形成上述第1导电型的半导体核心，所以能够加快上述第1导电型的半导体核心的生长速度，能够增长上述半导体核心，能够进一步增大与上述第1导电型的半导体核心的长度成比例关系的发光面积。此外，因为上述第1导电型的半导体核心的前端面和侧面被第2导电型的半导体层覆盖，所以能够防止用于上述第2导电型的半导体层的电极与上述第1导电型的半导体层核心短路。
附图说明
图1是本发明的半导体元件的制造方法的第1实施方式的工序图。
图2是上述第1实施方式的工序图。
图3是上述第1实施方式的工序图。
图4是上述第1实施方式的工序图。
图5是上述第1实施方式的工序图。
图6是上述第1实施方式的工序图。
图7是上述第1实施方式的工序图。
图8是上述第1实施方式的工序图。
图9是上述第1实施方式的工序图。
图10是上述第1实施方式的工序图。
图11是上述第1实施方式的工序图。
图12是上述第1实施方式的工序图。
图13是上述第1实施方式的工序图。
图14是上述第1实施方式的工序图。
图15是本发明的半导体元件的制造方法的第2实施方式的工序图。
图16是上述第2实施方式的工序图。
图17是上述第2实施方式的工序图。
图18是上述第2实施方式的工序图。
图19是上述第2实施方式的工序图。
图20是上述第2实施方式的工序图。
图21是本发明的半导体元件的制造方法的第3实施方式的工序图。
图22是上述第3实施方式的工序图。
图23是上述第3实施方式的工序图。
图24是上述第3实施方式的工序图。
图25是上述第3实施方式的工序图。
图26是表示在上述第3实施方式中制作的棒状发光元件向基板上配置的一个例子的示意图。
图27A是本发明的半导体元件的制造方法的第4实施方式的工序图。
图27B是上述第4实施方式的工序图。
图27C是上述第4实施方式的工序图。
图27D是上述第4实施方式的工序图。
图27E是上述第4实施方式的工序图。
图28A是本发明的半导体元件的制造方法的第5实施方式的工序图。
图28B是上述第5实施方式的工序图。
图28C是上述第5实施方式的工序图。
图28D是上述第5实施方式的工序图。
图28E是上述第5实施方式的工序图。
图29是本发明的第6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中使用的绝缘性基板的平面图。
图30是从图29的XXV－XXV线来看的剖面示意图。
图31是说明排列上述棒状结构发光元件的原理的图。
图32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33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34是上述显示装置的平面图。
图35是上述显示装置的显示部的主要部分的电路图。
图36是用于说明现有的半导体元件的制造方法的图。
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。
（第1实施方式）
图1~图14是依次表示本发明的第1实施方式的半导体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。
在该第1实施方式中，首先，如图1所示，准备蓝宝石基板1并洗净基板1。接着，如图2所示，在上述基板1上对n-GaN膜2进行成膜。接着，如图3所示，在上述n-GaN膜2上通过沉积形成掩模层3。该掩模层3例如以SiN或SiO2制作。
接着，在上述掩模层3上涂敷抗蚀剂层5，进行曝光和显影（develop），进而进行干法蚀刻，如图4所示，在上述抗蚀剂层5和掩模层3形成孔5A、3A。通过该孔5A、3A，n-GaN膜2的一部分2A露出。上述掩模层3形成生长掩模，在上述掩模层3形成的孔3A形成生长孔。
接着，在触媒金属形成工序中，如图5所示，在上述抗蚀剂层5上和上述孔3A中露出的n-GaN膜2的一部分2A上蒸镀（沉积）触媒金属6。作为该触媒金属6，例如能够采用Ni、Fe等。
接着，通过剥离，除去抗蚀剂层5和抗蚀剂层5上的触媒金属6，如图6所示，残留上述n-GaN膜2的一部分2A上的触媒金属6，接着进行洗净。
接着，在半导体核心形成工序中，如图7所示，使用MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition，金属有机物化学气相沉积）装置，使n型GaN结晶生长，在触媒金属6的存在下形成棒状的半导体核心7。使该棒状的半导体核心7，例如生长到长度25μｍ。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的半导体核心生长。在这里，n型GaN是六方晶系的结晶生长，将相对于基板1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。再有，也可以形成多个上述抗蚀剂层5的孔5A、掩模层3的孔3A，在该多个孔5A、3A中露出的多处n-GaN膜2的一部分2A形成触媒金属6，形成多根棒状的半导体核心7。
接着，如图8所示，通过MOCVD，以覆盖上述n型GaN半导体核心7和掩模层3的方式，对由p型InGaN构成的量子阱层8进行成膜。该量子阱层8能够对应于发光波长使设定温度为750℃，通过对载气供给氮（N2），对生长气体供给TMG和NH3、三甲基铟（TMI），从而能够在n型GaN半导体核心7上和掩模层3上形成p型InGaN量子阱层8。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，在半导体层形成工序中，如图8所示，通过MOCVD，在上述量子阱层8的整个面形成p-GaN半导体层10。该p-GaN半导体层10能够使设定温度为900°C，作为生长气体使用TMG和NH3，作为p型杂质供给用使用Cp2Mg，由此能够形成p型GaN构成的半导体层10。
在上述利用MOCVD的量子阱层8和p-GaN半导体层10的生长中，因为在附着有触媒金属6的状态下进行成膜，所以与覆盖上述n型GaN半导体核心7的侧面7B的部分的生长速度相比，上述触媒金属6和上述n型GaN半导体核心7的前端面7A之间的部分的生长速度快，例如是10倍~100倍。作为具体的一个例子，附着有触媒金属6之处的GaN的生长速度是50~100μｍ/小时，相对于此，没有附着触媒金属之处的Gan的生长速度是1~2μｍ/小时。由此，在量子阱层8、p-GaN半导体层10中，其前端部8A、10A的膜厚变得比侧面部8B、10B的膜厚厚。
接着，如图9所示，在触媒金属除去工序中，通过蚀刻除去n型GaN半导体核心7上的触媒金属6，进行洗净，通过退火使p-GaN半导体层10为活性。在这里，因为覆盖上述半导体核心7的前端面7A的量子阱层8、p-GaN半导体层10的前端部8A、10A的厚度，比覆盖半导体核心7的侧面7B的量子阱层8、p-GaN半导体层10的侧面部8B、10B的厚度厚，所以金属除去面的损伤、缺陷难以对PN结造成坏影响。此外，能够防止在蚀刻时上述半导体核心7从上述半导体层10露出。
接着，如图10所示，在上述p-GaN半导体层10的整个面形成导电膜11。该导电膜11的材质能够采用多晶硅、ITO（氧化铟锡）等。该导电膜11的膜厚例如设为200nm。然后，在对上述导电膜11成膜后，通过以500°C~600°C进行热处理，能够降低由p型GaN构成的半导体层10和导电膜11的接触电阻。再有，导电膜11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ITO的导电膜上层叠Ag/Ni或Au/Ni的层叠金属膜。
接着，如图11所示，通过干法蚀刻的RIE（反应性离子蚀刻），除去在上述半导体核心7上和上述掩模层3上在横方向延伸的部分的导电膜11。此外，通过上述RIE，将覆盖上述半导体核心7的前端面7A上的p型GaN半导体层10的前端部10A仅除去某种厚度的量。此外，通过上述RIE，除去在上述掩模层3上超出导电膜11在横方向延伸的区域的p型GaN半导体层10。此外，通过上述RIE，除去在上述掩模层3上超出导电膜11在横方向延伸的区域的量子阱层8。
如上所述，在上述RIE之前，量子阱层8的前端部8A的膜厚与侧面部8B的膜厚相比充分厚，p-GaN半导体层10的前端部10A的膜厚与侧面部10B的膜厚相比充分厚，因此在上述RIE之后，半导体核心7不会在前端部露出。因此，通过上述RIE，覆盖上述半导体核心7的前端面的量子阱层8、p-GaN半导体层10，和覆盖上述半导体核心7的侧面的量子阱层8、p-GaN半导体层10、导电膜11残留。
接着，如图12所示，通过蚀刻除去掩模层3。在该掩模层3由氧化硅（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7和覆盖半导体核心7的半导体层10、导电膜11的部分施加影响地对掩模层3进行蚀刻。此外，通过使用CF4、XeF2的干法蚀刻，能够容易地不对半导体核心7和覆盖半导体核心7的半导体层10、导电膜11的部分施加影响地对掩模层3进行蚀刻。由此，在半导体核心7中，基板1侧的部分7C露出。
接着，如图13所示，通过RIE（反应性离子蚀刻），对基底n-GaN膜2进行蚀刻，使基板1表面露出。由此，形成与半导体核心7相连的n-GaN阶部2A。在这里，因为做成前端面7A上的p-GaN半导体层10和量子阱层8的厚度与基底n-GaN膜2的厚度相比充分厚，所以通过上述RIE，上述半导体核心7的前端面7A能够不露出。
由此，在基板1上形成由上述n型GaN半导体核心7和p型InGaN量子阱层8和p-GaN半导体层10和导电膜11、n-GaN阶部2A构成的棒状结构的发光元件。
根据本实施方式的半导体元件的制造方法，因为不仅在上述n型的半导体核心7的前端面7A，也在侧面7B形成p型的半导体层10，所以能够增大pn结的面积，能够增大发光面积，能够提高发光效率。此外，因为使用上述触媒金属6形成上述n型的半导体核心7，所以能够加快上述n型的半导体核心7的生长速度。因此，与现有技术相比能够以短时间增长上述半导体核心7，能够进一步增大与上述n型的半导体核心7的长度成比例关系的发光面积。此外，因为上述n型的半导体核心的前端面7A和侧面被p型的半导体层10覆盖，所以能够防止用于p型的半导体层10的电极与上述n型的半导体核心7短路。
此外，根据该实施方式的半导体元件的制造方法，因为在残留了上述触媒金属6的状态下形成p型InGaN量子阱层8、p型的半导体层10，所以能够在同一制造装置内连续地进行上述n型的半导体核心7的形成和上述p型的量子阱层8、p型的半导体层10的形成。由此，能够实现工序削减、制造时间的缩短。此外，因为在形成上述n型的半导体核心7之后，不需要将该半导体核心7取出制造装置外，所以能够不使污染物附着在上述n型的半导体核心7的表面，能够改善元件特性。此外，因为能够连续地进行上述n型的半导体核心7的形成和p型的量子阱层8、p型的半导体层10的形成，所以能够回避大的温度变化、生长的停止等而改善结晶性，能够改善元件特性。此外，通过在形成上述n型的半导体核心7之后不立刻进行除去上述触媒金属6的蚀刻，从而能够消除向上述n型的半导体核心7的表面（即，与上述p型的半导体层10的界面）的损伤，能够改善元件特性。
此外，在该实施方式中，因为在基板1上附着有触媒金属6的状态下依次形成n型的半导体核心7和p型的半导体层10，所以与上述触媒金属6相接的部分的生长速度与不与上述触媒金属6相接的部分的生长速度相比，格外地（例如10~100倍）变快。因此，能够制作尺寸的纵横比高的半导体元件。在该第1实施方式中，作为一个例子，将棒状结构发光元件12的直径设为1μm、长度设为25μm。此外，因为在上述触媒金属6下能够连续地层叠上述n型的半导体核心7和p型的半导体层10，所以能够减少PN结部的缺陷。
此外，根据该实施方式的制造方法，因为除去掩模层3使半导体核心7的基板1侧的部分7C露出，所以能够减少半导体层10的蚀刻量。此外，上述棒状结构发光元件12能够通过与半导体核心7相连的n-GaN阶部2A，对半导体核心7容易地取得接触（contact）。此外，上述棒状结构发光元件12能够通过量子阱层8提高发光效率。
再有，在上述实施方式中，没有从基板1切断上述棒状结构的发光元件12，但也可以具有将该棒状结构的发光元件12从基板1切断的工序。在该情况下，在切断工序中，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1沿着基板平面振动，从而以使在基底基板1上竖立设置的半导体核心7折弯的方式，对被量子阱层8、半导体层10和导电膜11覆盖的半导体核心7施加应力，如图14所示，从基板1切断被量子阱层8、半导体层10和导电膜11覆盖的半导体核心7。在该情况下，能够制造从基底基板1切断的微细的棒状结构发光元件12。因此，在该情况下，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12。此外，能够再利用上述基板1。此外，上述棒状结构发光元件12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10覆盖的半导体核心7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，如图13所示，通过RIE（反应性离子蚀刻），对基底n-GaN膜2进行蚀刻形成阶部2A，但也可以省略该基底n-GaN膜2的蚀刻，从没有阶部2A的基底n-GaN膜2切断半导体核心7，制作没有阶部2A的棒状结构发光元件。
此外，在上述实施方式中，在基板1上对n-GaN膜2进行了成膜，但也可以没有在基板1上对n-GaN膜2进行成膜的工序，而在基板1上直接形成掩模层3。此外，在上述实施方式中，在触媒金属除去工序中，通过蚀刻除去了n型GaN半导体核心7上的触媒金属6，但也可以没有该触媒金属除去工序，在残留了触媒金属6的状态下形成导电膜11。此外，在上述实施方式中，如图11所示，通过RIE对导电膜11、p型GaN半导体层10、量子阱层8进行了蚀刻，但也可以没有该利用RIE的蚀刻工序，而在接下来的除去掩模层3的工序中，通过各层一起剥离来除去掩模层3。
（第2实施方式）
图15~图20是依次表示本发明的第2实施方式的半导体元件的制造方法的工序图。在该第2实施方式中，首先，在触媒金属形成工序中，如图15所示，在n-GaN基板21上蒸镀（沉积）触媒金属22。作为该触媒金属22，例如能够采用Ni、Fe等。
接着，在半导体核心形成工序中，如图16所示，使用MOCVD装置，使n型GaN结晶生长，形成棒状的半导体核心23。使该棒状的半导体核心23，例如生长到长度25μｍ。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的半导体核心生长。在这里，n-GaN是六方晶系的结晶生长，将相对于基板21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。再有，上述触媒金属22在上述基板21上的不同的多处形成，形成多根棒状的半导体核心23也可。
接着，在半导体层形成工序中，如图17所示，通过MOCVD，在上述n-GaN半导体核心23、n-GaN基板21的整个面形成p-GaN半导体层25。该p-GaN半导体层25通过使设定温度为900°C，作为生长气体使用TMG和NH3，作为p型杂质供给用使用Cp2Mg，由此能够形成p型GaN构成的半导体层25。
在上述利用MOCVD的p-GaN半导体层25的生长中，因为在附着有触媒金属22的状态下进行成膜，所以与覆盖上述n型GaN半导体核心23的侧面23B的部分的生长速度相比，上述触媒金属22和上述n型GaN半导体核心23的前端面23A之间的部分的生长速度快，例如是10倍~100倍。由此，在p-GaN半导体层25中，其前端部25A的膜厚变得比侧面部25B的膜厚厚。
接着，如图18所示，通过蚀刻除去p-GaN半导体层25上的触媒金属22，进行洗净，通过退火使p-GaN半导体层25为活性。在这里，因为覆盖上述半导体核心23的前端面23A的p-GaN半导体层25的前端部25A的厚度，比覆盖半导体核心23的侧面23B的p-GaN半导体层25的侧面部25B的厚度厚，所以金属除去面的损伤、缺陷难以对PN结造成坏影响。此外，能够防止在蚀刻时上述半导体核心23从上述半导体层25露出。
接着，如图19所示，通过干法蚀刻的RIE（反应性离子蚀刻），仅将上述半导体核心23上的p-GaN半导体层25的前端部25A除去某种厚度的量。此外，通过上述RIE，除去在n-GaN基板21上在横方向延伸的区域的p型GaN半导体层25。此外，通过上述RIE，将上述n-GaN基板21仅除去某种厚度尺寸。由此，如图19所示，在上述p型GaN半导体层25中，覆盖上述半导体核心23的前端面23A和半导体核心23的侧面23B的被覆部25C残留。此外，如图19所示，在上述半导体核心23和被覆部25C下相连的阶部21A在n-GaN基板21形成。
由此，在n-GaN基板21上形成由上述n型GaN半导体核心23和p-GaN半导体层25和n-GaN阶部21A构成的棒状结构发光元件。
根据本实施方式的半导体元件的制造方法，因为不仅在上述n型的半导体核心23的前端面23A，也在侧面23B形成p型的半导体层25，所以能够增大pn结的面积，能够增大发光面积，能够提高发光效率。此外，因为使用上述触媒金属22形成上述n型的半导体核心23，所以能够加快上述n型的半导体核心23的生长速度。因此，与现有技术相比能够以短时间增长上述半导体核心23，能够进一步增大与上述n型的半导体核心23的长度成比例关系的发光面积。此外，因为上述n型的半导体核心23的前端面23A和侧面23B被p型的半导体层25覆盖，所以能够防止用于p型的半导体层25的电极与上述n型的半导体核心23短路。
此外，根据该实施方式的半导体元件的制造方法，因为在残留了上述触媒金属22的状态下形成p型的半导体层25，所以能够在同一制造装置内连续地进行上述n型的半导体核心23的形成和p型的半导体层25的形成。由此，能够实现工序削减、制造时间的缩短。此外，因为在形成上述n型的半导体核心23之后，不需要将该半导体核心23取出制造装置外，所以能够不使污染物附着在上述n型的半导体核心23的表面，能够改善元件特性。此外，因为能够连续地进行上述n型的半导体核心23的形成和p型的半导体层25的形成，所以能够回避大的温度变化、生长的停止等而改善结晶性，能够改善元件特性。此外，通过在形成上述n型的半导体核心23之后不立刻进行除去上述触媒金属22的蚀刻，从而能够消除向上述n型的半导体核心23的表面（即，与上述p型的半导体层25的界面）的损伤，能够改善元件特性。
此外，根据该实施方式的制造方法，因为在基板21上附着有触媒金属22的状态下依次形成n型的半导体核心23和p型的半导体层25，所以与上述触媒金属22相接的部分的生长速度与不与上述触媒金属22相接的部分的生长速度相比，格外地（例如10~100倍）变快。因此，能够制作尺寸的纵横比高的半导体元件。在该第2实施方式中，作为一个例子，将棒状结构发光元件26的直径设为1μm、长度设为25μm。此外，因为在上述触媒金属22下能够连续地层叠上述n型的半导体核心23和p型的半导体层25，所以能够减少PN结部的缺陷。此外，根据以该实施方式制作的棒状结构发光元件26，通过在半导体核心23和被覆部25C下连接的n-GaN阶部21A，能够对半导体核心23容易地取得接触。
再有，在上述实施方式中，没有从基板1切断上述棒状结构的发光元件，但也可以具有将该棒状结构的发光元件从基板21切断的工序。在该情况下，在切断工序中，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21沿着基板平面振动，从而以使在基底n-GaN基板21上竖立设置的半导体核心23折弯的方式，对被半导体层25覆盖的半导体核心23施加应力，如图20所示，从基板21切断被半导体层25覆盖的半导体核心23和与半导体核心23相连的阶部21A。这样，能够制造从基底基板21切断的微细的棒状结构发光元件26。因此，在该情况下，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26。此外，能够再利用上述基板21。此外，上述棒状结构发光元件26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25覆盖的半导体核心23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。
再有，在上述第2实施方式中，也可以形成覆盖上述棒状的半导体核心23并且被上述p-GaN半导体层25覆盖的量子阱层或多重量子阱层。在该情况下，谋求发光效率的提高。
（第3实施方式）
图21~图25是依次表示本发明的第3实施方式的半导体元件的制造方法的工序图。在该第3实施方式中，首先，在触媒金属形成工序中，如图21所示，在n-GaN构成的基板31上，形成具有生长孔32A的掩模层32。该掩模层32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。上述生长孔32A的形成能够利用在通常的半导体工艺中使用的公知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32的生长孔32A的尺寸。
接着，在上述掩模32的生长孔32A中露出的基板31的一部分32A形成触媒金属33。作为该触媒金属33，例如能够采用Ni、Fe等。
接着，在半导体核心形成工序中，如图22所示，使用MOCVD（金属有机物化学气相沉积）装置，使n型GaN结晶生长，在触媒金属33的存在下形成棒状的半导体核心35。使该棒状的半导体核心35，例如生长到长度25μｍ。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35生长。在这里，n型GaN是六方晶系的结晶生长，将相对于基板31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35。再有，也可以形成多个上述掩模层32的生长孔32A，在该多个生长孔32A中露出的多处n-GaN基板31的一部分31A形成触媒金属33，形成多根棒状的半导体核心35。
接着，在半导体层形成工序中，如图23所示，通过MOCVD，形成覆盖上述n-GaN半导体核心35、掩模32的p-GaN半导体层36。该p-GaN半导体层36能够使设定温度为900°C，作为生长气体使用TMG和NH3，作为p型杂质供给用使用Cp2Mg，由此能够形成p型GaN构成的半导体层36。
在上述利用MOCVD的p-GaN半导体层36的生长中，因为在附着有触媒金属33的状态下进行成膜，所以与覆盖上述n型GaN半导体核心35的侧面35B的部分的生长速度相比，上述触媒金属33和上述n型GaN半导体核心35的前端面35A之间的部分的生长速度快（例如是10倍~100倍）。由此，在p-GaN半导体层36中，其前端部36A的膜厚变得比侧面部36B的膜厚厚。
接着，如图24所示，通过蚀刻除去p-GaN半导体层36上的触媒金属33，进行洗净，通过退火使p-GaN半导体层36为活性。在这里，因为覆盖上述半导体核心35的前端面35A的p-GaN半导体层36的前端部36A的厚度，比覆盖半导体核心35的侧面35B的p-GaN半导体层36的侧面部36B的厚度厚，所以金属除去面的损伤、缺陷难以对PN结造成坏影响。此外，能够防止在蚀刻时上述半导体核心35从上述半导体层36露出。
接着，如图24所示，通过蚀刻除去掩模层32。在该掩模层32由氧化硅（SiO2）或氮化硅（Si32N4）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35和覆盖半导体核心35的半导体层36的部分施加影响地对掩模层32进行蚀刻。此外，通过使用CF4、XeF2的干法蚀刻，能够容易地不对半导体核心35和覆盖半导体核心35的半导体层36的部分施加影响地对掩模层32进行蚀刻。由此，在半导体核心35中，基板31侧的部分35C露出。
由此，在基板31上形成由上述n型GaN半导体核心35和p-GaN半导体层36构成的棒状结构发光元件37。
根据本实施方式的半导体元件的制造方法，因为不仅在上述n型的半导体核心35的前端面35A，也在侧面35B形成p型的半导体层36，所以能够增大pn结的面积，能够增大发光面积，能够提高发光效率。此外，因为使用上述触媒金属33形成上述n型的半导体核心35，所以能够加快上述n型的半导体核心35的生长速度。因此，与现有技术相比能够以短时间增长上述半导体核心35，能够进一步增大与上述n型的半导体核心35的长度成比例关系的发光面积。此外，因为上述n型的半导体核心35的前端面35A和侧面35B被p型的半导体层36覆盖，所以能够防止用于p型的半导体层36的电极与上述n型的半导体核心35短路。
此外，根据该实施方式的半导体元件的制造方法，因为在残留了上述触媒金属33的状态下形成p型的半导体层36，所以能够在同一制造装置内连续地进行上述n型的半导体核心35的形成和p型的半导体层36的形成。由此，能够实现工序削减、制造时间的缩短。此外，因为在形成上述n型的半导体核心35之后，不需要将该半导体核心35取出制造装置外，所以能够不使污染物附着在上述n型的半导体核心35的表面，能够改善元件特性。此外，因为能够连续地进行上述n型的半导体核心35的形成和p型的半导体层36的形成，所以能够回避大的温度变化、生长的停止等而改善结晶性，能够改善元件特性。此外，通过在形成上述n型的半导体核心35之后不立刻进行除去上述触媒金属33的蚀刻，从而能够消除向上述n型的半导体核心35的表面（即，与上述p型的半导体层35的界面）的损伤，能够改善元件特性。
此外，根据该实施方式的制造方法，因为在基板31上附着有触媒金属33的状态下依次形成n型的半导体核心35和p型的半导体层36，所以与上述触媒金属33相接的部分的生长速度与不与上述触媒金属33相接的部分的生长速度相比，格外地（例如10~100倍）变快。因此，能够制作尺寸的纵横比高的半导体元件。在该第3实施方式中，作为一个例子，将棒状结构发光元件37的直径设为1μm、长度设为25μm。此外，因为在上述触媒金属33下能够连续地层叠上述n型的半导体核心35和p型的半导体层36，所以能够减少PN结部的缺陷。
此外，根据该实施方式的制造方法，因为除去掩模层32使半导体核心35的基板31侧的部分35C露出，所以能够减少半导体层36的蚀刻量。此外，根据以该实施方式制作的棒状结构发光元件37，半导体核心35通过从半导体层36露出的部分35C，能够对半导体核心35容易地取得接触。
此外，在上述第3实施方式中，也可以形成覆盖上述棒状的半导体核心35并且被上述p-GaN半导体层36覆盖的量子阱层或多重量子阱层，谋求发光效率的提高。
再有，在上述实施方式中，没有从基板31切断上述棒状结构的发光元件37，但也可以具有将该棒状结构的发光元件12从基板1切断的工序。在该情况下，在切断工序中，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31沿着基板平面振动，从而以使在基底n-GaN基板31上竖立设置的半导体核心35折弯的方式，对被p型GaN半导体层35覆盖的半导体核心35施加应力，如图25所示，从基板31切断以半导体核心35和覆盖半导体核心35的半导体层36构成的棒状结构发光元件37。这样，能够制造从基底基板31切断的微细的棒状结构发光元件37。因此，在该情况下，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37。此外，上述棒状结构发光元件37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36覆盖的半导体核心35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，如图25所示，在从基板31切断的棒状结构发光元件37中，上述n型的半导体核心35的前端面35A和侧面35B被p型的半导体层36覆盖。由此，在如图26所示那样，将该棒状结构发光元件37连接到在基板41上形成的p侧电极42和n侧电极43时，能够防止用于p型的半导体层36的p侧电极42与上述n型的半导体核心35短路。再有，在图26中，45是以SOG、SiO2，环氧树脂或硅等形成的透明绝缘物。
再有，在上述第1~第3实施方式中具有上述切断工序的情况下，使用超声波从基板切断棒状结构发光元件，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切断。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切断。
（第4实施方式）
图27A~图27E是依次表示本发明的第4实施方式的半导体元件的制造方法的工序图。在该第4实施方式中，首先，在触媒金属形成工序中，如图27A所示，在n-GaN基板51上蒸镀（沉积）触媒金属52。作为该触媒金属52，例如能够采用Ni、Fe等。
接着，在半导体核心形成工序中，如图27B所示，使用MOCVD（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53。使该棒状的半导体核心53，例如生长到长度25μｍ。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53生长。在这里，n-GaN是六方晶系的结晶生长，将相对于基板51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。再有，上述触媒金属52在上述基板51上的不同的多处形成，形成多根棒状的半导体核心53也可。
接着，如图27C所示，通过蚀刻除去n型GaN的半导体核心53的前端面53A上的触媒金属52，进行洗净，通过退火使n型GaN半导体核心53为活性。
接着，如图27D所示，通过MOCVD，在上述n-GaN半导体核心53、n-GaN基板51的整个面形成p-GaN半导体层55。该p-GaN半导体层55能够使设定温度为900°C，作为生长气体使用TMG和NH3，作为p型杂质供给用使用Cp2Mg，由此能够形成p型GaN构成的半导体层55。
接着，如图27E所示，以掩埋上述n-GaN半导体核心53和p型GaN半导体层55构成的多个棒状结构发光元件57之间的方式，形成透明电极56。由此，能够制作在基板51上竖立设置了多个棒状结构发光元件57的发光装置。在该实施方式中，作为一个例子，将棒状结构发光元件57的直径设为1μm、长度设为10μm。
根据本实施方式的半导体元件的制造方法，因为不仅在上述n型的半导体核心53的前端面53A，也在侧面53B形成p型的半导体层55，所以能够增大pn结的面积，能够增大发光面积，能够提高发光效率。此外，因为使用上述触媒金属52形成上述n型的半导体核心53，所以能够加快上述n型的半导体核心53的生长速度。因此，与现有技术相比能够以短时间增长上述半导体核心53，能够进一步增大与上述n型的半导体核心53的长度成比例关系的发光面积。此外，因为上述n型的半导体核心53的前端面53A和侧面53B被p型的半导体层55覆盖，所以能够防止用于p型的半导体层55的透明电极56与上述n型的半导体核心53短路。
此外，根据该实施方式的半导体元件的制造方法，因为在除去上述触媒金属52之后形成p型的半导体层55，所以能够防止触媒金属52混入发光区域（n型的半导体核心53和p型的半导体层55的界面）。
（第5实施方式）
图28A~图28E是依次表示本发明的第5实施方式的半导体元件的制造方法的工序图。在该第5实施方式中，首先，在触媒金属形成工序中，如图28A所示，在n-GaN基板61上蒸镀（沉积）触媒金属62。作为该触媒金属62，例如能够采用Ni、Fe等。
接着，在半导体核心形成工序中，如图28B所示，使用MOCVD（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63。使该棒状的半导体核心63，例如生长到长度25μｍ。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63生长。在这里，n-GaN是六方晶系的结晶生长，将相对于基板61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。再有，上述触媒金属62在上述基板61上的不同的多处形成，形成多根棒状的半导体核心63也可。
接着，如图28C所示，通过蚀刻除去n型GaN的半导体核心63的前端面63A上的触媒金属62，进行洗净，通过退火使n型GaN的半导体核心63为活性。
接着，如图28D所示，通过MOCVD，在上述n-GaN半导体核心63、n-GaN基板61的整个面形成n-GaN半导体层65。该n-GaN半导体层65，通过将生长温度设定为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65生长。
接着，如图28E所示，通过MOCVD，在上述n-GaN半导体层65的整个面形成p-GaN半导体层66。该p-GaN半导体层66能够使设定温度为900°C，作为生长气体使用TMG和NH3，作为p型杂质供给用使用Cp2Mg，由此能够形成p型GaN构成的半导体层66。由此，能够制作在基板61上竖立设置了多个棒状结构发光元件67的发光装置。在该实施方式中，作为一个例子，将棒状结构发光元件67的直径设为1μm、长度设为25μm。
根据本实施方式的半导体元件的制造方法，因为不仅在上述n型的半导体核心63的前端面63A，也在侧面63B形成p型的半导体层66，所以能够增大pn结的面积，能够增大发光面积，能够提高发光效率。此外，因为使用上述触媒金属62形成上述n型的半导体核心63，所以能够加快上述n型的半导体核心63的生长速度。因此，与现有技术相比能够以短时间增长上述半导体核心63，能够进一步增大与上述n型的半导体核心63的长度成比例关系的发光面积。此外，因为上述n型的半导体核心63的前端面63A和侧面63B被p型的半导体层66覆盖，所以能够防止用于p型的半导体层66的电极与上述n型的半导体核心63短路。
此外，根据该实施方式，通过在上述n型的半导体核心63的前端面63A和侧面63B各向同性地形成n型的半导体层65，从而能够形成结晶性优良的n型的半导体层65，在该n型的半导体层65和上述p型的半导体层66之间能够获得缺陷少的接合部（发光部）。
此外，根据该实施方式的半导体元件的制造方法，因为在除去上述触媒金属62之后形成p型的半导体层66，所以能够防止触媒金属62混入发光区域（n型的半导体核心63和p型的半导体层66的界面）。
此外，根据该实施方式的半导体元件的制造方法，能够在同一制造装置内连续地进行上述n型的半导体核心65的形成和p型的半导体层66的形成。此外，因为在形成上述n型的半导体层65之后，不需要将该半导体层65取出制造装置外，所以能够不使污染物附着在上述n型的半导体层65的表面，能够改善元件特性。此外，因为能够连续地进行上述n型的半导体层65的形成和p型的半导体层66的形成，所以能够回避大的温度变化、生长的停止等而改善结晶性，能够改善元件特性。
（第6实施方式）
接着，针对本发明的第6实施方式的具备棒状结构发光元件的发光装置、背光灯、照明装置以及显示装置进行说明。在该第6实施方式中，将在上述第1~第3实施方式中在具有上述切断工序的情况下制作的棒状结构发光元件在绝缘性基板排列。该棒状结构发光元件的排列，使用本申请人在日本特愿2007-102848（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”的发明的技术来进行。
图29表示在该第6实施方式的发光装置、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29所示，在绝缘性基板600的表面，形成有金属电极601、602。绝缘性基板600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601、602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29中虽然省略，但在金属电极601、602以从外部赋予电位的方式，形成有焊盘。在该金属电极601、602相向的部分（排列区域）中排列有棒状结构发光元件。在图29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30是从图29的XXV－XXV线来看的剖面示意图。
首先，如图30所示，在绝缘性基板600上，较薄地涂敷包含棒状结构发光元件610的异丙醇（IPA）611。在IPA611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，IPA611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601、602之间流过大的电流时，就不能够在金属电极601、602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601、602的方式，在绝缘性基板600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610的IPA611进行涂敷的厚度，是在接下来的排列棒状结构发光元件610的工序中，以棒状结构发光元件610能够排列的方式，棒状结构发光元件610在液体中能够移动的厚度。因此，涂敷IPA611的厚度是棒状结构发光元件610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610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610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610的IPA611，也可以在使棒状结构发光元件610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610的IPA611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610的IPA611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610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601、602之间赋予电位差。在该第6实施方式中，采用1V的的电位差是适合的。金属电极601、602的电位差也能够施加0.1~10V，但在0.1V以下，棒状结构发光元件610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31表示上述棒状结构发光元件610排列在金属电极601、602上的原理。如图31所示，当对金属电极601施加电位VL，对金属电极施加电位VR（VL<VR）时，在金属电极601感应负电荷，在金属电极602感应正电荷。因此，当棒状结构发光元件610接近时，在棒状结构发光元件610中，在接近金属电极601的一侧感应正电荷，在接近金属电极602的一侧感应负电荷。该棒状结构发光元件610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610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610之间发挥作用，棒状结构发光元件610沿着在金属电极601、602之间产生的电力线，并且因为在各棒状结构发光元件610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1实施方式中制作的图14所示的棒状结构发光元件12中，被半导体层10覆盖的半导体核心7的露出部分7C侧的方向不成为固定的，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610通过在金属电极601、602之间产生的外部电场，在棒状结构发光元件610中使电荷产生，通过电荷的引力使棒状结构发光元件610吸附到金属电极601、602，因此棒状结构发光元件610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610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610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610不是电中性，而是正地或负地带电的情况下，仅对金属电极601、602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610。例如，在棒状结构发光元件610正地带电的情况下，与感应正电荷的金属电极602的引力相对地变弱。因此，棒状结构发光元件610的排列变为非对象。
在这样的情况下，如图32所示，优选在金属电极601、602之间施加AC电压。在图32中，对金属电极602施加基准电位，对金属电极601施加振幅VPPL/2的AC电压。这样，即使在棒状结构发光元件610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602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601、602之间施加的AC电压不限于正弦波，只要是矩形波、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601、602上排列棒状结构发光元件610之后，通过加热绝缘性基板600，使液体蒸发干燥，使棒状结构发光元件610沿着金属电极601、602之间的电力线等间隔地排列并固接。
图33表示排列了上述棒状结构发光元件610的绝缘性基板600的平面图。通过将该排列了棒状结构发光元件610的绝缘性基板600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610的绝缘性基板600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34表示使用排列了上述棒状结构发光元件610的绝缘性基板的显示装置的平面图。如图34所示，显示装置700构成为，在绝缘性基板710上具备：显示部701、逻辑电路部702、逻辑电路部703、逻辑电路部704、和逻辑电路部705。在上述显示部701中，在配置为矩阵状的像素中排列有棒状结构发光元件610。
图35表示上述显示装置700的显示部701的主要部分的电路图，上述显示装置700的显示部701如图35所示，具备相互正交的多根扫描信号线GL（在图32中仅表示1根）和多根数据信号线SL（在图35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610），通过上述切换元件Q2而被驱动。
上述棒状结构发光元件610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发光元件610交替发光。
此外，根据上述显示装置，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，根据上述发光装置、背光灯、照明装置、以及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601、602作为单位的排列区域的绝缘性基板600，在该绝缘性基板600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610的液体。之后，对2个电极601、602分别施加独立的电压，使微细的棒状结构发光元件610排列在通过2个电极601、602规定的位置。由此，能够将上述棒状结构发光元件610容易地排列在规定的绝缘性基板600上。
此外，在上述发光装置、背光灯、照明装置以及显示装置的制造方法中，能够减少使用的半导体的量，并且能够制造可薄型化和轻量化的发光装置、背光灯、照明装置以及显示装置。此外，在上述棒状结构发光元件610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、背光灯、照明装置以及显示装置。
再有，在上述第1~第6实施方式中，半导体核心和半导体层使用将GaN作为母材的半导体，但也可以在使用将GaAs、AlGaAs、GaAsP、InGaN、AlGaN、GaP、ZnSe、AlGaInP等作为母材的半导体的发光元件中应用本发明。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实施方式中将基板1作为蓝宝石基板，在上述第2~第5实施方式中采用n-GaN基板，但作为基板的材质能够采用Si等。
此外，在上述第1~第6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1~第5实施方式中，使用MOCVD装置使半导体核心和半导体层结晶生长，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和半导体层。
此外，在上述第6实施方式中，对在绝缘性基板600的表面形成的2个金属电极601、602赋予电位差，在金属电极601、602之间排列棒状结构发光元件600，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。
附图标记说明
1. 基板，
2. n-GaN层，
3、32. 掩模层，
5. 抗蚀剂层，
6、22、23. 触媒金属，
7、23、35. n-GaN半导体核心，
8. 多重量子阱层，
10、25、36. p-GaN半导体层，
11. 导电膜，
12. 发光元件，
21、31. n-GaN基板，
26、37. 棒状结构发光元件，
32A. 生长孔，
600 绝缘性基板，
601、602 金属电极，
610 棒状结构发光元件，
611 IPA，
700 显示装置，
701 显示部，
702、703、704、705 逻辑电路部，
710 绝缘性基板。

Claims (7)

1.一种半导体元件的制造方法，其特征在于，具备：
触媒金属形成工序，在基板上形成触媒金属；
半导体核心形成工序，在上述基板上且上述触媒金属下形成第1导电型的半导体核心；以及
半导体层形成工序，在上述第1导电型的半导体核心的前端面和侧面形成第2导电型的半导体层，
在上述半导体层形成工序中，
在除去上述触媒金属之后，在上述第1导电型的半导体核心的前端面和侧面形成第1导电型的半导体层，然后形成上述第2导电型的半导体层。
2.根据权利要求1所述的半导体元件的制造方法，其特征在于，
在上述半导体层形成工序中形成的上述第2导电型的半导体层中，
覆盖上述第1导电型的半导体核心的前端面的部分的厚度，比覆盖上述第1导电型的半导体核心的侧面的部分的厚度厚。
3.根据权利要求1所述的半导体元件的制造方法，其特征在于，
具有：形成覆盖上述第1导电型的半导体核心、并且被上述第2导电型的半导体层覆盖的量子阱层的工序。
4. 一种半导体元件的制造方法，其特征在于，具备：
触媒金属形成工序，在基板上形成触媒金属；
半导体核心形成工序，在上述基板上且上述触媒金属下形成第1导电型的半导体核心；以及
半导体层形成工序，在上述第1导电型的半导体核心的前端面和侧面形成第2导电型的半导体层，
所述半导体元件的制造方法还具备：切断工序，将上述第1导电型的半导体核心与上述第2导电型的半导体层一起从上述基板切断。
5.根据权利要求4所述的半导体元件的制造方法，其特征在于，
在上述切断工序中，
将上述半导体核心，与覆盖上述半导体核心的前端面和侧面的上述半导体层的被覆部以及在上述半导体核心下相连的上述半导体基板的阶部一起，从上述半导体基板切断。
6. 一种半导体元件的制造方法，其特征在于，具备：
触媒金属形成工序，在基板上形成触媒金属；
半导体核心形成工序，在上述基板上且上述触媒金属下形成第1导电型的半导体核心；以及
半导体层形成工序，在上述第1导电型的半导体核心的前端面和侧面形成第2导电型的半导体层，
上述基板是第1导电型的半导体基板，
进行各向异性蚀刻，残留上述第2导电型的半导体层中的、覆盖上述第1导电型的半导体核心的前端面和上述半导体核心的侧面的被覆部，并且除去上述第2导电型的半导体层中的、从覆盖上述半导体核心的侧面的部分起沿着上述半导体基板延伸的延伸部分，并且将上述延伸部分下的上述半导体基板仅除去某种深度尺寸，残留在上述半导体核心和上述半导体层的被覆部下相连的上述半导体基板的阶部。
7. 一种半导体元件的制造方法，其特征在于，具备：
触媒金属形成工序，在基板上形成触媒金属；
半导体核心形成工序，在上述基板上且上述触媒金属下形成第1导电型的半导体核心；以及
半导体层形成工序，在上述第1导电型的半导体核心的前端面和侧面形成第2导电型的半导体层，
在上述触媒金属形成工序中，包含：
在上述基板上形成具有生长孔的生长掩模的工序；以及
在上述生长孔内的上述基板上形成触媒金属的工序，
在上述半导体核心形成工序中，在上述生长孔内的上述基板上且上述触媒金属下，形成向上述生长掩模上突出的第1导电型的半导体核心，
在上述半导体层形成工序中，在残留了上述触媒金属的状态下，在与上述生长掩模相比向上突出的上述第1导电型的半导体核心的表面形成第2导电型的半导体层，
进而，具有在上述半导体层形成工序之后，除去上述生长掩模使上述半导体核心的侧面露出的工序。
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