CN103190004A - 发光元件及其制造方法、发光装置的制造方法、照明装置、背光灯、显示装置以及二极管 - Google Patents
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Abstract
本发光元件（100）具备：n型GaN半导体基部（113）；在n型GaN半导体基部（113）上以竖直设置状态相互隔开间隔形成的多个n型GaN棒状半导体（121）；以及覆盖n型GaN棒状半导体（121）的p型GaN半导体层（123）。n型GaN棒状半导体（121）能通过对棒状半导体（121）增加提供n型的杂质量而容易地进行低电阻化。所以，即使将n型GaN棒状半导体（121）的长度做长，也能抑制n型GaN棒状半导体（121）的电阻的增大，能从n型GaN棒状半导体（121）的根部遍及到顶端部使其同样地进行发光。
Description
技术领域
本发明涉及具有棒状或板状等突起状半导体的发光元件及其制造方法、具备上述发光元件的发光装置的制造方法、具备上述发光装置的照明装置、背光灯、显示装置以及构成发光二极管、光电变换元件的二极管。
背景技术
以往，在专利文献1（特开2006－332650号公报）公开了与平面型的发光元件相比使发光面积增大的棒型发光元件。
该棒型发光元件如图38所示，在衬底900上形成有第一极性层910，在该第一极性层910上形成有发光的由活性层构成的多个棒920。该棒920还被第二极性层930所包裹，由上述活性层构成的多个棒920和第二极性层930构成棒型发光元件。
根据上述现有技术，因为每个棒920在整个面进行发光，所以发光面积增加，由发光元件产生的光量增加。
然而，在上述现有技术中，棒920由活性层构成，活性层拥有专门封闭载流子而提高发光效率的作用，一般来说是高电阻。在上述现有技术中，为了增加发光面积需要将棒的长度做长，但是棒的长度做得越长高电阻的活性层也就变得越长，不能使充分的电流流到顶端，顶端部变暗，存在不能得到充分的发光强度的问题。
此外，以往，作为发光二极管，提案有在图39示出截面的发光二极管（参照非专利文献1）。该发光二极管形成有用n型GaN制作的芯3001和以对该芯3001的周围进行被覆的方式依次呈壳状形成的InGaN层3002、i-GaN层3003、p-AlGaN层3004、p-GaN层3005。上述InGaN层3002、i-GaN层3003构成活性层。
可是，在上述以往的发光二极管中，因为上述n型的芯3001作为n型的电极使用，优先拥有n型的电极的功能对材质进行选择，所以芯3001的材质选择受到限制。因而，自由地选择芯3001的材质使芯拥有所需的特性是困难的，会招致用于使上述芯拥有所需的特性的制造成本的增加、制造成品率的降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2006－332650号公报。
非专利文献
非专利文献1：Fang Qian，Silvija Gradecak，Yat Li，Cheng－Yen Wen and Charles M.Lieber，Core/Multishell Nanowire Heterostructures as Multicolor，High－Efficiency Light－Emitting Diodes Nano letters 2005 Vol.5，No.11,2287-2291。
发明内容
发明要解决的课题
于是，本发明的课题在于，提供低电阻且能得到充分的发光强度的发光元件。此外，本发明的进一步的课题在于，提供这样的发光元件的制造方法、利用这样的发光元件的发光装置的制造方法、具备这样的发光装置的照明装置、背光灯以及显示装置。
此外，本发明的另一个课题在于，提供能在不招致制造成本的增加、制造成品率的降低的情况下，使芯拥有所需的特性的二极管。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本发明的发光元件，其特征在于，具备：第一导电型的半导体基部；在上述第一导电型的半导体基部上形成的多个第一导电型的突起状半导体；以及覆盖上述突起状半导体的第二导电型的半导体层。
根据本发明的发光元件，因为以覆盖上述第一导电型的突起状半导体的方式形成有第二导电型的半导体层，所以能使上述突起状半导体的大致整个侧面进行发光。所以，根据本发明的发光元件，与拥有平面状的发光层的发光二极管芯片（diode chip）相比，能使上述第一导电型的半导体基部的单位面积平均的发光量增大。
此外，根据本发明，因为上述突起状半导体由第一导电型的半导体构成，所以能通过对上述突起状半导体增加提供第一导电型的杂质量而容易地进行低电阻化。所以，即使将上述突起状半导体的长度做长，也能抑制上述突起状半导体的电阻的增大，能从上述突起状半导体的根部遍及到顶端部使其同样地进行发光。因此，能进一步增加上述第一导电型的半导体基部的单位面积平均的发光量。
此外，在一个实施方式中，上述第一导电型的突起状半导体是第一导电型的棒状半导体。
根据该实施方式，能从上述棒状半导体的根部遍及到顶端部使其同样地进行发光，能使上述棒状半导体的大致整个侧面进行发光，因此，与拥有平面状的发光层的发光二极管芯片相比，能使上述第一导电型的半导体基部的单位面积平均的发光量增大。
此外，在一个实施方式中，上述第一导电型的棒状半导体的长度是上述第一导电型的棒状半导体的粗细的10倍以上。
在该实施方式中，能使上述半导体基部的单位面积平均的发光量明显增大。与此相对地，当在像现有技术那样棒状半导体由活性层构成的情况下使棒状半导体的长度为粗细的10倍以上时，使顶端部进行发光将变得困难。因此，通过使棒状半导体的长度为粗细的10倍以上，从而本发明的低电阻且发光强度高的优点变得特别显著。
此外，在一个实施方式中，上述第一导电型的突起状半导体是第一导电型的板状半导体。
根据该实施方式，通过使上述突起状半导体为板状半导体，从而使该板状半导体的最宽的发光面为无极性面，由此能提高作为整体的发光效率。
此外，在一个实施方式中，在上述第一导电型的突起状半导体与第二导电型的半导体层之间形成有活性层。
在该实施方式中，能提高发光效率。此外，因为上述活性层毕竟在上述第一导电型的突起状半导体与上述第二导电型的半导体层之间相对较薄地形成，所以发光效率好。这是因为上述活性层是用于将两极的载流子（空穴和电子）封闭在狭窄的范围而提高再结合概率的活性层。与此相对地，在像现有技术那样连第一导电型的棒状半导体的部分都由活性层构成的情况下，因为载流子的封闭不充分，所以发光效率不高。
此外，在一个实施方式中，在上述第二导电型的半导体层上形成有透明电极层。
在该实施方式中，上述透明电极层能一边使从上述棒状半导体辐射的光进行透射，一边防止在上述第二导电型的半导体层引起电压下降。因此，能遍及上述棒状半导体的整体使其同样地进行发光。
此外，在一个实施方式中，在上述多个第一导电型的突起状半导体之间，在上述透明电极层相向的相向间隙填充有由透明性比上述透明电极层高的材料制作的透明构件。
在该实施方式中，不用一般性的透明性低的透明电极层填补上述多个第一导电型的突起状半导体之间的缝隙，而是将透明性比上述透明电极层高的透明构件填充到上述相向缝隙，因此，能使发光元件的发光效率提升。
此外，本发明的发光元件的制造方法具备：在构成第一衬底的一部分或全部的第一导电型的半导体层的表面对掩模层进行构图的工序；将上述掩模层作为掩模对上述半导体层各向异性地进行蚀刻（etching），形成多个第一导电型的突起状半导体的半导体芯形成工序；以覆盖上述第一导电型的突起状半导体的表面的方式形成第二导电型的半导体层的半导体壳形成工序。
根据本发明的制造方法，因为制造的发光元件以覆盖上述第一导电型的突起状半导体的方式形成上述第二导电型的半导体层，所以能使上述突起状半导体的大致整个侧面进行发光。所以，根据上述发光元件，与拥有平面状的发光层的发光二极管芯片相比，能增大上述第一衬底的单位面积平均的发光量。此外，根据该制造方法，因为上述突起状半导体由第一导电型的半导体构成，所以能通过对上述突起状半导体增加提供第一导电型的杂质量而容易地进行低电阻化。所以，即使将上述突起状半导体的长度做长，也能抑制上述突起状半导体的电阻的增大，能从上述突起状半导体的根部遍及到顶端部使其同样地进行发光。因此，能进一步增加上述第一衬底的单位面积平均的发光量。进而，根据该制造方法，因为能利用光刻法（photolithography）工序和各向异性的蚀刻形成上述突起状半导体，所以能得到如期望的那样的良好的形状的突起状半导体，能使成品率提升。
此外，一个实施方式的发光元件的制造方法，在上述半导体芯形成工序之后且在上述半导体壳形成工序之前，进行对上述第一导电型的突起状半导体进行退火（anneal）的晶体缺陷恢复工序。
根据该实施方式，通过利用上述退火的晶体缺陷恢复工序，能减少上述突起状半导体的晶体缺陷密度，能提升结晶性。因此，在此后进行的半导体壳形成工序中，第二导电型的半导体层的结晶性也会提升，所以能提升发光元件的发光效率。
此外，一个实施方式的发光元件的制造方法，在上述半导体芯形成工序之后且在上述壳形成工序之前，进行通过湿式蚀刻（wet etching）对上述第一导电型的突起状半导体的一部分进行蚀刻的晶体缺陷去除工序。
根据该实施方式，通过利用上述蚀刻的晶体缺陷去除工序，能减少上述突起状半导体的晶体缺陷密度，能提升结晶性。因此，在此后进行的半导体壳形成工序中，第二导电型的半导体层的结晶性也会提升，所以能提升发光元件的发光效率。
此外，一个实施方式的发光元件的制造方法，按照上述晶体缺陷去除工序、上述晶体缺陷恢复工序的顺序进行：在上述半导体芯形成工序之后且在上述壳形成工序之前，通过湿式蚀刻对上述第一导电型的突起状半导体的一部分进行蚀刻的晶体缺陷去除工序；以及在上述半导体芯形成工序之后且在上述半导体壳形成工序之前，对上述第一导电型的突起状半导体进行退火的晶体缺陷恢复工序。
根据该实施方式，通过按照晶体缺陷去除工序、晶体缺陷恢复工序的顺序进行利用上述湿式蚀刻的晶体缺陷去除工序和利用上述退火的晶体缺陷恢复工序这两个工序，从而能更有效地使上述突起状半导体的结晶性提升。
此外，本发明的发光元件的制造方法具备：在构成第一衬底的一部分或全部的第一导电型的半导体层的表面对掩模层进行构图的工序；将上述掩模层作为掩模对上述半导体层各向异性地进行蚀刻，形成多个第一导电型的突起状半导体的半导体芯形成工序；以覆盖上述第一导电型的突起状半导体的表面的方式形成第二导电型的半导体层的半导体壳形成工序；以及从上述第一衬底切断被上述第二导电型的半导体层所覆盖的上述第一导电型的突起状半导体的发光元件切断工序。
根据本发明的制造方法，通过上述发光元件切断工序，对上述第一导电型的半导体层进行加工而形成的由突起状半导体构成的突起状的发光元件最终变成各自独立的发光元件。因此，能个别随意地利用每个发光元件，通过这一点，能使上述突起状的发光元件的利用方法多样化，能提高利用价值。例如，能以所需的密度配置所需的个数的切断的发光元件。在该情况下，例如，能在大面积的衬底上对许多细微的发光元件进行再排列而构成面发光装置。此外，能使热的产生密度变低而实现高可靠性、长寿命。此外，根据该制造方法，因为以覆盖上述第一导电型的突起状半导体的方式形成上述第二导电型的半导体层，所以能使上述突起状半导体的大致整个侧面进行发光。所以，能从衬底（第一衬底）得到总发光量大的许多的发光元件。此外，根据该制造方法，因为上述突起状半导体由第一导电型的半导体构成，所以能通过对上述突起状半导体增加提供第一导电型的杂质量而容易地进行低电阻化。所以，即使将突起状半导体的长度做长，也能抑制上述突起状半导体的电阻的增大，能从上述突起状半导体的根部遍及到顶端部使其同样地进行发光。进而，根据该制造方法，因为能通过光刻法工序和各向异性的蚀刻形成上述突起状半导体，所以能得到如期望的那样的良好的形状的突起状半导体，进而能得到所需的良好的形状的发光元件，能使发光元件的成品率提升。
此外，在一个实施方式的发光元件的制造方法中，在上述半导体芯形成工序与上述半导体壳形成工序之间，以覆盖上述第一导电型的突起状半导体的表面的方式形成活性层。
根据该实施方式，能用活性层提高发光效率。
此外，在一个实施方式的发光元件的制造方法中，在上述半导体壳形成工序之后，以覆盖上述第二导电型的半导体层的方式形成透明电极层。
根据该实施方式，上述透明电极层能一边使从上述突起状半导体辐射的光进行透射，一边防止在上述第二导电型的半导体层引起电压下降。因此，能遍及上述突起状半导体的整体使其同样地进行发光。
此外，在本发明的发光装置的制造方法中，具备：在构成第一衬底的一部分或全部的第一导电型的半导体层的表面对掩模层进行构图的工序；将上述掩模层作为掩模对上述半导体层各向异性地进行蚀刻，形成多个第一导电型的突起状半导体的半导体芯形成工序；以覆盖上述第一导电型的突起状半导体的表面的方式形成第二导电型的半导体层的半导体壳形成工序；从上述第一衬底切断被上述第二导电型的半导体层所覆盖的上述第一导电型的突起状半导体而得到发光元件的发光元件切断工序；将上述发光元件配置在第二衬底上的发光元件配置工序；以及进行用于对配置在上述第二衬底上的发光元件进行通电的布线的发光元件布线工序。
根据本发明的制造方法，能在上述第二衬底上以所需的密度配置所需的个数的在上述发光元件切断工序中切断的发光元件。因此，例如，能在大面积的衬底上对许多细微的发光元件进行再排列而构成面发光装置。此外，能使热的产生密度变低而实现高可靠性、长寿命。
此外，一个实施方式的照明装置具备通过上述发光装置的制造方法制造的发光装置。
根据该实施方式的照明装置，因为具备通过本发明的发光装置的制造方法制造的发光装置，所以能得到发光效率好且可靠性高的照明装置。
此外，一个实施方式的液晶背光灯具备通过上述发光装置的制造方法制造的发光装置。
根据该实施方式的液晶背光灯，因为具备通过本发明的发光装置的制造方法制造的发光装置，所以能得到散热效率高的背光灯。
此外，本发明的显示装置的制造方法具备：在构成第一衬底的一部分或全部的第一导电型的半导体层的表面对掩模层进行构图的工序；将上述掩模层作为掩模对上述半导体层各向异性地进行蚀刻，形成多个第一导电型的突起状半导体的半导体芯形成工序；以覆盖上述第一导电型的突起状半导体的表面的方式形成第二导电型的半导体层的半导体壳形成工序；从上述第一衬底切断被上述第二导电型的半导体层所覆盖的上述第一导电型的突起状半导体而得到发光元件的发光元件切断工序；与第二衬底上的像素位置相对应地配置上述发光元件的发光元件配置工序；以及进行用于对与上述第二衬底上的像素位置相对应地配置的发光元件进行通电的布线的发光元件布线工序。
根据本发明的显示装置的制造方法，因为以覆盖上述第一导电型的突起状半导体的表面的方式形成第二导电型的半导体层，所以能使作为上述突起状半导体的材料的上述第一衬底的单位面积平均的发光面积非常地大。即，能大大地减低作为发光元件发挥功能的被上述第二导电型的半导体层所覆盖的上述第一导电型的突起状半导体的制造成本。而且，被上述第二导电型的半导体层所覆盖的上述第一导电型的突起状半导体从上述第一衬底被切断，配置在成为显示装置的面板的上述第二衬底上，进而进行布线制造显示装置。因为该显示装置的像素数是例如大约600万，所以在对每个该像素使用发光元件的情况下，发光元件的成本是极为重要的。因此，通过利用该制造方法制造显示装置，从而能减低显示装置的制造成本。
此外，一个实施方式的显示装置通过上述显示装置的制造方法进行制造。
根据该实施方式的显示装置，能提供低成本的显示装置。
此外，本发明的二极管，其特征在于，具备：芯部；以覆盖上述芯部的方式形成的第一导电型的半导体层；以及覆盖上述第一导电型的半导体层的第二导电型的半导体层，上述芯部的材质与上述第一导电型的半导体层的材质互不相同。
根据本发明的二极管，因为二极管的两个极的作用由上述第一导电型的半导体层和上述第二导电型的半导体层担当，所以能选择所需的材质作为上述芯部的材质。因此，能在不招致制造成本的增加、制造成品率的降低的情况下使上述芯部拥有所需的特性（折射率、热传导率、电导率等）。
此外，在一个实施方式中，上述芯部的折射率比上述第一导电型的半导体层的折射率大，并且是发光二极管。
根据该实施方式，能向上述芯部对产生的光进行导波，能使上述芯部强烈地进行发光。
此外，在一个实施方式中，上述芯部的折射率比上述第一导电型的半导体层的折射率大，并且具有光电效应。
根据该实施方式，光难以逃逸到二极管外部，能提高光的导入效果，能提高光电效应。
此外，在一个实施方式的二极管中，上述芯部的折射率比上述第一导电型的半导体层的折射率大，并且是发光二极管。
根据该实施方式，因为产生的光难以进入到上述芯部内，在上述芯部表面容易反射，所以能从上述第一导电型的半导体层朝向上述第二导电型的半导体层将光导出到外部。
此外，在一个实施方式的二极管中，上述芯部的热传导率比上述第一导电型的半导体层的热传导率大，并且是发光二极管。
根据该实施方式，因为热从上述第一导电型的半导体层向上述芯部进行扩散，所以散热变得容易，能避免由高温造成的发光效率的降低。
此外，在一个实施方式的二极管中，上述芯部的热传导率比上述第一导电型的半导体层的热传导率大，并且具有光电效应。
根据该实施方式，因为热从上述第一导电型的半导体层向上述芯部进行扩散，所以散热变得容易，能避免由高温造成的光电变换效率的降低。
此外，在一个实施方式中，上述芯部的电导率比上述第一导电型的半导体层的电导率大，并且是发光二极管。
根据该实施方式，因为将上述芯部的电气电阻做小，使电流容易从上述芯部流向上述第一导电型的半导体层，所以能抑制损耗，能效率良好地进行发光。
此外，在一个实施方式中，上述芯部的电导率比上述第一导电型的半导体层的电导率大，并且具有光电效应。
根据该实施方式，因为将上述芯部的电气电阻做小，使电流容易从上述第一导电型的半导体层流向上述芯部，所以能抑制损耗，能效率良好地进行发电。
此外，在一个实施方式的二极管中，上述芯部用硅进行制作。
根据该实施方式，因为确立了硅制的芯部的形成加工（process），所以能得到所需的好的形状的元件。
此外，在一个实施方式的二极管中，在衬底上形成上述芯部、上述第一导电型的半导体层以及上述第二导电型的半导体层之后，从上述衬底切断上述芯部、上述第一导电型的半导体层以及上述第二导电型的半导体层，由此进行制作。
根据该实施方式的二极管，因为从上述衬底被切断，所以对其它的衬底的安装变得容易。
此外，在一个实施方式的二极管的制造方法中，在衬底上形成芯部，以覆盖上述芯部的方式形成第一导电型的半导体层，以覆盖上述第一导电型的半导体层的方式形成第二导电型的半导体层，上述芯部的材质与上述第一导电型的半导体层的材质互不相同。
根据该实施方式的二极管的制造方法，使上述第一导电型的半导体层和上述第二导电型的半导体层担当二极管的两个极的作用，能选择所需的材质作为上述芯部的材质，能制造能使上述芯部拥有所需的特性的二极管。
此外，在一个实施方式的照明装置中，具备上述实施方式的发光二极管。
根据该实施方式的照明装置，能得到如下的优点，即，能在不招致制造成本的增加、制造成品率的降低的情况下，以所希望的方式对上述发光二极管的芯部的特性（折射率、热传导率、电导率）进行设定，照明的定向性的设定变得容易，能谋求照明的效率提升。
此外，在一个实施方式的背光灯中，具备上述实施方式的发光二极管。
根据该实施方式的背光灯，能得到如下的优点，即，能以所希望的方式对上述发光二极管的芯部的特性（折射率、热传导率、电导率）进行设定，背光灯的定向性的设定变得容易，能谋求背光灯的效率提升。
此外，在一个实施方式的显示装置中，具备上述实施方式的发光二极管。
根据该实施方式的显示装置，能得到如下的优点，即，能以所希望的方式对上述发光二极管的芯部的特性（折射率、热传导率、电导率）进行设定，显示装置的定向性的设定变得容易，能谋求显示装置的效率提升。
此外，在一个实施方式的光检测器中，具备上述实施方式的具有光电效应的二极管。
根据该实施方式的光检测器，能在不招致制造成本的增加、制造成品率的降低的情况下以所希望的方式对具有上述光电效应的二极管的芯部的特性（折射率、热传导率、电导率）进行设定。因此，能提升光的导入效果、提升散热性、抑制损耗等，能提高光电变换效率，能提升光检测性能。
此外，在一个实施方式的太阳能电池中，具备上述实施方式的具有光电效应的二极管。
根据该实施方式的太阳能电池，能在不招致制造成本的增加、制造成品率的降低的情况下以所希望的方式对具有上述光电效应的二极管的芯部的特性（折射率、热传导率、电导率）进行设定。因此，能提升光的导入效果、提升散热性、抑制损耗等，能效率良好地进行发电。
发明效果
根据本发明的发光元件，因为突起状半导体由第一导电型的半导体构成，所以能通过对上述突起状半导体增加提供第一导电型的杂质量而容易地对上述突起状半导体进行低电阻化。所以，即使将上述突起状半导体的长度做长，也能抑制上述突起状半导体的电阻的增大，能从上述突起状半导体的根部遍及到顶端部使其同样地进行发光。因此，能进一步增加上述第一导电型的半导体基部的单位面积平均的发光量。
此外，根据本发明的二极管，因为二极管的两个极的作用由第一导电型的半导体层和第二导电型的半导体层担当，所以能选择所需的材质作为芯部的材质。因此，能在不招致制造成本的增加、制造成品率的降低的情况下使上述芯部拥有所需的特性（折射率、热传导率、电导率等）。
附图说明
图1A是本发明的发光元件的第一实施方式的截面图。
图1B是上述第一实施方式的示意性的平面图。
图2是对上述第一实施方式的发光元件的制造方法进行说明的图。
图3A是对上述第一实施方式的发光元件的制造方法进行说明的图。
图3B是对上述第一实施方式的发光元件的制造方法进行说明的平面图。
图4是对上述第一实施方式的发光元件的制造方法进行说明的图。
图5是对上述第一实施方式的发光元件的制造方法进行说明的图。
图6是对上述第一实施方式的发光元件的制造方法进行说明的图。
图7A是本发明的发光元件的第二实施方式的截面图。
图7B是从上观察上述第二实施方式的发光元件的概略平面图。
图7C是对上述第二实施方式的发光元件的制造方法进行说明的概略平面图。
图8是对本发明的第三实施方式的发光元件、发光装置的制造方法进行说明的图。
图9是对上述第三实施方式的制造方法进行说明的图。
图10是对上述第三实施方式的制造方法进行说明的图。
图11是对上述第三实施方式的制造方法进行说明的图。
图12是示出在上述第三实施方式的制造方法中施加在电极间的电压波形的波形图。
图13是对上述第三实施方式的制造方法进行说明的图。
图14是对上述第三实施方式的制造方法进行说明的图。
图15是对上述第三实施方式的制造方法进行说明的图。
图16是对上述第三实施方式的制造方法进行说明的图。
图17是对上述第三实施方式的制造方法进行说明的图。
图18是作为本发明的第四实施方式的照明装置的侧视图。
图19是上述照明装置的发光部的侧视图。
图20是上述照明装置的发光部的俯视图。
图21是上述发光部的发光装置的平面图。
图22是示出作为本发明的第五实施方式的背光灯的平面图。
图23是示出作为本发明的第六实施方式的LED显示器的一个像素的电路的电路图。
图24A是作为本发明的二极管的第七实施方式的发光二极管的立体图。
图24B是上述第七实施方式的发光二极管的截面图。
图24C是示意性地示出在上述第七实施方式的发光二极管中热传递的样子的截面图。
图25A是示出在衬底上以竖直设置状态形成多个上述第七实施方式的变形例的发光二极管的样子的截面图。
图25B是示出在衬底上以竖直设置状态形成多个上述第七实施方式的发光二极管的样子的截面图。
图25C是示出在衬底上以平躺状态配置上述第七实施方式的发光二极管的样子的截面图。
图26A是上述第七实施方式的另一个变形例的发光二极管的立体图。
图26B是上述另一个变形例的发光二极管的截面图。
图27A是示出在衬底上以竖直设置状态形成多个构成光检测器、太阳能电池并且与上述第七实施方式的变形例的发光二极管同样的结构的二极管的样子的截面图。
图27B是示出在衬底上以竖直设置状态形成多个构成光检测器、太阳能电池并且与上述第七实施方式的发光二极管同样的结构的二极管的样子的截面图。
图27C是示出在衬底上以平躺状态配置构成光检测器、太阳能电池并且与上述第七实施方式的发光二极管同样的结构的二极管的样子的截面图。
图28A是作为本发明的二极管的第八实施方式的发光二极管的立体图。
图28B是上述第八实施方式的发光二极管的截面图。
图29A是示出在衬底上以竖直设置状态形成多个上述第八实施方式的变形例的发光二极管的样子的截面图。
图29B是示出在衬底上以竖直设置状态形成多个上述第八实施方式的发光二极管的样子的截面图。
图29C是示出在衬底上以平躺状态配置上述第八实施方式的发光二极管的样子的截面图。
图30A是作为本发明的二极管的第九实施方式的发光二极管的立体图。
图30B是用箭头示出上述第九实施方式的发光二极管的电流路径的截面图。
图30C是用箭头示出与上述第九实施方式的发光二极管同样的结构且构成光电变换元件（光检测器、太阳能电池）的情况下的电流路径的截面图。
图31A是示出在衬底上以竖直设置状态形成多个上述第九实施方式的变形例的发光二极管的样子的截面图。
图31B是示出在衬底上以平躺状态配置上述第九实施方式的另一个变形例的发光二极管的样子的截面图。
图32A是作为本发明的二极管的第十实施方式的发光二极管的立体图。
图32B是示出在衬底上以竖直设置状态形成有多个上述第十实施方式的发光二极管的样子的截面图。
图33A是示出作为上述第十实施方式的变形例的从制作用衬底切断的发光二极管的截面图。
图33B是示出在安装用衬底上以平躺状态安装图33A的被切断的发光二极管的样子的截面图。
图34A是作为本发明的第十一实施方式的二极管的制造方法的工序截面图。
图34B是上述第十一实施方式的工序截面图。
图34C是上述第十一实施方式的工序截面图。
图34D是上述第十一实施方式的工序截面图。
图34E是上述第十一实施方式的工序截面图。
图34F是上述第十一实施方式的工序截面图。
图34G是上述第十一实施方式的工序截面图。
图34H是上述第十一实施方式的工序截面图。
图34I是上述第十一实施方式的工序截面图。
图35A是本发明的第十二实施方式的发光二极管的截面图。
图35B是示出安装了上述第十二实施方式的发光二极管的发光元件的图。
图35C是在衬底上安装多个图35B的发光元件的照明装置的平面图。
图36A是本发明的第十三实施方式的发光二极管的截面图。
图36B是在衬底上排列多个上述第十三实施方式的发光二极管的发光元件的示意图。
图36C是在支承衬底上安装多个图36B的发光元件的照明装置的平面图。
图37A是作为本发明的二极管的第十四实施方式的光电变换元件的截面图。
图37B是上述第十四实施方式的变形例的截面图。
图37C是上述第十四实施方式的另一个变形例的截面图。
图38是示出以往的发光元件的图。
图39是示出以往的发光二极管的图。
具体实施方式
以下，根据图示的实施方式对本发明详细地进行说明。
（第一实施方式）
使用图1A、图1B以及图2～图6对本发明的发光元件的第一实施方式进行说明。图1A是该第一实施方式的发光元件的截面图，图1B从上观察该第一实施方式的发光元件的图，是专门示出棒状半导体的位置的图，图2～图6是对该第一实施方式的发光元件的制造方法进行说明的图。该第一实施方式的发光元件100具备作为第一导电型的半导体基部的n型的半导体层113、在该n型的半导体层113上形成的多个n型的棒状半导体121以及覆盖该棒状（突起状）半导体121的作为第二导电型的半导体层的p型的半导体层123。另外，也可以代替上述n型的半导体层113具备p型的半导体层作为上述第一导电型的半导体基部。在该情况下，代替上述p型的半导体层123而具备n型的半导体层作为上述第二导电型的半导体层。即，在使构成上述第一导电型的半导体基部的半导体层113为p型的情况下，使构成上述第二导电型的半导体层的半导体层123为n型，在使半导体层113为n型的情况下，使半导体层123为p型。以下，作为一个例子，对使作为第一导电型的半导体基部的半导体层113和第一导电型的棒状半导体121为n型并使第二导电型的半导体层123为p型的情况进行说明。但是，在以下的说明中，通过调换n型和p型进行说明，从而能作为对使作为第一导电型的半导体基部的半导体层113和第一导电型的棒状半导体121为p型并使第二导电型的半导体层123为n型的例子的说明。
如图1A和图1B所示，该第一实施方式的发光元件100在衬底111上形成有成为第一导电型的半导体基部的n型的半导体层113，在该n型的半导体层113上以竖直设置状态相互隔开间隔地形成有多个作为第一导电型的棒状半导体的n型的棒状半导体121。上述n型的棒状半导体121和n型的半导体层113的表面的整个面被活性层122所覆盖。此外，上述活性层122的表面的整个面形成有p型的半导体层123。进而，上述p型的半导体层123的表面的整个面被透明电极层124所覆盖。而且，在上述多个n型的棒状半导体121之间的间隙中，对覆盖上述棒状半导体121的活性层122进行覆盖的透明电极层124隔开间隙而相向。用透明度比上述透明电极层124高的透明构件131填补该透明电极层124相向的间隙。
关于该透明构件131，在上述棒状半导体121的上部，上述透明电极层124不是被上述透明构件131所覆盖，而是被上部电极141所覆盖。即，如图1A所示，上部电极141形成在填补透明电极层124相向的间隙的透明构件131上和覆盖上述棒状半导体121的上部的透明电极层124上。由此，透明电极层124与上部电极141进行电连接。
虽然上述衬底111能使用蓝宝石（sapphire）等绝缘体、硅等半导体等，但是并不限于此。上述n型的半导体层113、n型的棒状半导体121以及p型的半导体层123也可以使用将GaN、GaAs、AlGaAs、GaAsP、InGaN、AlGaN、GaP、ZnSe、AlGaInP等作为母材的半导体。此外，作为活性层122，例如，在选择GaN作为上述n型的半导体层113、n型的棒状半导体121以及p型的半导体层123时，能使用InGaN。此外，作为上述透明电极层124，能使用例如ITO、ZnO、SnO等。此外，上述透明构件131能使用例如硅氧化膜、透明树脂。此外，能使用金、银、铜、铝、钨等金属或ITO、ZnO、SnO等的透明电极作为上部电极141。但是，在对衬底111使用硅衬底等不对光进行透射的衬底的情况下，上部电极141需要选择对光进行透射的透明电极等。
各部分的膜厚等虽然能设为例如作为半导体基部的n型的半导体层113的膜厚为5μm，n型的棒状半导体121的粗细D为1μm，长度L为20μm，n型的棒状半导体121间的间隔P为3μm，活性层122的厚度为10nm，p型的半导体层123的厚度为150nm，透明电极层124的厚度为150nm，但是不限于此。
在该实施方式中，以后只要没有特别声明，就使用硅衬底作为衬底111，使用GaN作为 n型的半导体层113、n型的棒状半导体121以及p型的半导体层123，使用InGaN作为活性层122，使用ITO作为透明电极层124，使用硅氧化膜作为透明构件131，使用ITO作为上部电极141。此外，各部分的膜厚使用上述的例子。此外，在上述说明中，虽然使第一导电型为n型、第二导电型为p型，但是像在开始叙述的那样，也可以使第一导电型为p型、第二导电型为n型。
该实施方式的发光元件由n型的半导体层113构成下部电极（阴极），通过在该下部电极（阴极）和上部电极（阳极）141间流过电流，从而能使发光元件（发光二极管）进行发光。
此外，因为该实施方式的发光元件以覆盖n型的棒状半导体121的方式形成有p型的半导体层123，所以棒状半导体121的大致整个侧面进行发光。所以，与拥有平面状的发光层的发光二极管芯片相比，能使衬底111的面积平均的发光量增大。
此外，棒状半导体121的长度L做得越长就越能增加衬底111的单位面积平均的发光量。在该实施方式的发光元件中，棒状半导体121由n型的半导体构成，能通过对棒状半导体121增加提供n型的杂质量而容易地对棒状半导体121进行低电阻化。所以，即使将棒状半导体121的长度L做长，也能从棒状半导体121的根部遍及到顶端部使其同样地进行发光。因此，能进一步增加衬底111的面积平均的发光量。
关于n型的棒状半导体121的长度L和粗细D，将上述长度L除以粗细D的值（L/D）优选为10以上，即，优选长度L是粗细D的10倍以上。这是因为，这样能使衬底111的单位面积平均的发光量明显增大。与此相对地，在像现有技术那样棒状半导体由活性层构成的情况下，如果将棒状半导体的长度L除以粗细D的值（L/D）为10以上，使棒状半导体的顶端部进行发光将变得困难。因此，在将上述长度L除以粗细D的值（L/D）为10以上的情况下，本发明的低电阻且发光强度高的优点将变得特别显著。另外，用当前的技术难以使上述值（L/D）为50以上，此外，也不能忽略第一导电型的棒状半导体121的电阻。此外，优选使发光面积（在本实施方式中是活性层122的总面积）为作为半导体基部的n型半导体层113的面积的3倍以上。在此，使n型半导体层113的面积为去掉n型的棒状半导体121和该n型的棒状半导体121上的构造物（活性层122、p型半导体层123、透明电极层124、透明构件131等）的状态下的平坦的半导体层113的面积。在这样的情况下，衬底111的单位面积平均的发光量多，能充分地得到成本下降的效果。
在该实施方式中，虽然在n型的棒状半导体121与p型的半导体层123之间形成有活性层122，但是，这不是必须的。然而，优选设置活性层122，由此能提高发光效率。此外，活性层122毕竟在n型的棒状半导体121与p型的半导体层123之间例如以10nm的厚度形成，所以发光效率好。这是因为，活性层是为了将两极的载流子（空穴和电子）封闭在狭窄的范围提高再结合概率而存在的。在像现有技术那样连棒状半导体的部分都由活性层构成的情况下，因为载流子的封闭不充分，所以发光效率不高。
此外，虽然在p型的半导体层123上形成有透明电极层124，但是，这不是必须的。然而，优选设置透明电极层124，由于该透明电极层124的存在，透明电极层124能一边对从活性层122辐射的光进行透射，一边防止在p型的半导体层123引起电压下降。因此，能遍及棒状半导体121的整体使其同样地进行发光。
进而，即使在p型的半导体层123上形成有透明电极层124的情况下，也优选不对多个n型的棒状半导体121之间的缝隙的全部用透明电极层124进行填补。即，在p型的半导体层123上较薄地形成透明电极层124之后，优选用由透明性比上述透明电极层124高的材料制作的透明构件131对上述透明电极层124在残留在多个n型的棒状半导体121之间的缝隙相向的相向间隙进行填补。其理由是，因为一般来说在透明电极层124存在用于流过电流的载流子，所以透明性差。因此，通过对多个n型的棒状半导体121间的缝隙填充用硅氧化膜、透明树脂等制作的透明构件131，从而能提升发光元件的发光效率。
另外，在该实施方式的发光元件100中，虽然活性层122、p型的半导体层123和透明电极层124覆盖着n型的棒状半导体121和n型的半导体层113表面的整个面，也可以不一定覆盖整个面。即，活性层122、p型的半导体层123和透明电极层124只要至少覆盖n型的棒状半导体121即可。这是因为，通过活性层122、p型的半导体层123、透明电极层124覆盖n型的棒状半导体121，从而能增加衬底111的面积平均的发光量。
接着，使用图2、图3A、图3B、图4～图6对该第一实施方式的发光元件100的制造方法进行说明。
首先，如图2所示，在由硅构成的衬底111上通过MOCVD法以25μm的厚度对作为第一导电型的半导体层而由n型的GaN构成的半导体层112进行成膜。在该时点，由硅构成的衬底111与由n型的GaN构成的半导体层112成为一体，构成第一衬底110。换言之，由n型的GaN构成的半导体层112构成第一衬底110的一部分。此外，也可以代替进行这样的顺序，准备由n型的GaN构成的单层的衬底，在该情况下，可以说由n型的GaN构成的第一导电型的半导体层构成第一衬底的全部。
接着，如图3A和图3B（在图3A中从上观察的图）所示，在作为第一导电型的半导体层的由n型的GaN构成的半导体层112上通过光刻法工序对光致抗蚀剂（photoresist）151进行构图。此时，在作为第一导电型的半导体层的由n型的GaN构成的半导体层112上，也可以例如在一面对硅氧化膜进行成膜，通过光刻法工序和蚀刻工序对硅氧化膜进行构图。
接着，如图4所示，将进行构图的光致抗蚀剂151作为掩模，对作为第一导电型的半导体层的由n型的GaN构成的半导体层112各向异性地进行干式蚀刻，形成由n型的GaN构成的棒状（突起状）半导体121（半导体芯形成工序）。此时，以使由n型的GaN构成的半导体层112剩余5μm左右的厚度的方式进行蚀刻，该剩余的部分成为由n型的GaN构成的半导体层113。由n型的GaN构成的第一导电型的棒状半导体121的长度L为20μm。上述棒状半导体121在上述n型GaN半导体层113上以竖直设置状态相互隔开间隔地形成多个。
在此，为了恢复或去除通过上述干式蚀刻在棒状半导体121产生的晶体缺陷，优选进行以下的工序。
（退火工序）
在上述半导体芯形成工序之后且在后述的半导体壳形成工序之前，为了恢复在棒状半导体121产生的晶体缺陷，在氮气环境中对形成有棒状半导体121的衬底111进行退火（晶体缺陷恢复工序）。由此，对上述棒状半导体121进行退火。例如，在棒状半导体121由n型GaN构成的情况下，该退火温度能以600℃～1200℃进行。在棒状半导体121由n型GaN构成的情况下的更优选的退火温度是GaN的晶体缺陷恢复显著且GaN不会分解的700℃～900℃。
（湿式蚀刻工序）
在上述半导体芯形成工序之后且在后述的半导体壳形成工序之前，对形成有棒状半导体121的衬底111进行湿式蚀刻，选择性地去除在棒状半导体121产生的呈高密度地包含晶体缺陷的层（晶体缺陷去除工序）。例如在棒状半导体121为n型的GaN的情况下，蚀刻液只要使用加热到120℃～150℃的热磷酸即可。
通过进行上述晶体缺陷恢复工序（退火工序）或上述晶体缺陷去除工序（湿式蚀刻工序），从而能减少棒状半导体121的晶体缺陷密度，能提升结晶性。因此，在此后进行的半导体壳形成工序中活性层（发光层）122和第二导电型的半导体层123的结晶性也提升，因此，能提升发光元件的发光效率。
另外，通过按照上述湿式蚀刻工序、退火工序的顺序进行上述晶体缺陷去除工序（湿式蚀刻工序）和上述晶体缺陷恢复工序（退火工序）这两个工序（即，在进行上述湿式蚀刻工序之后进行上述退火工序），从而能更有效地提升棒状半导体121的结晶性。
接着，如图5所示，在作为第一导电型的半导体基部的由n型的GaN构成的半导体层113和作为第一导电型的棒状半导体的由n型的GaN构成的棒状半导体121的表面的整个面，对厚度为10nm的由InGaN构成的活性层122进行成膜。接下来，在由InGaN构成的活性层122上对150nm的由p型GaN构成的第二导电型的半导体层123进行成膜（半导体壳形成工序）。进而，在由p型GaN构成的第二导电型的半导体层123上对由150nm的ITO构成的透明电极层124进行成膜。用MOCVD法形成由InGaN构成的活性层122和由p型GaN构成的第二导电型的半导体层123。此外，通过溅射法、雾化学气相沉积（mist-CVD）法或镀敷形成由ITO构成的透明电极层124。
接着，如图6所示，用由硅氧化膜构成的透明构件131对被由InGaN构成的活性层122、由p型GaN构成的第二导电型的半导体层123以及由ITO构成的透明电极层124所覆盖的由n型的GaN构成的第一导电型的棒状半导体121间的缝隙进行填充。硅氧化膜能通过涂敷SOG（Spin－On Glass：旋涂式玻璃）而形成。在SOG的涂敷后，通过湿式蚀刻露出透明电极层124的上部，用溅射法对由ITO构成的上部电极141进行成膜，完成发光元件100。
上述发光元件100的制造方法具备：在构成第一衬底110的一部分或全部的n型的GaN半导体层112的表面对光致抗蚀剂151构成的掩模层进行构图的工序；将该掩模层作为掩模对上述n型GaN半导体层各向异性地进行蚀刻，形成多个由n型的GaN构成的棒状半导体121的半导体芯形成工序；以及以覆盖该由n型的GaN构成的棒状半导体121的表面的方式形成p型的GaN半导体层123的半导体壳形成工序。
根据该制造方法，因为以覆盖由n型的GaN构成的棒状半导体121的方式形成p型的半导体层123，所以棒状半导体121的大致整个侧面进行发光。所以，与拥有平面的发光层的发光二极管芯片相比，能增大衬底111的面积平均的发光量。此外，根据该制造方法，棒状半导体121由n型的半导体构成，能通过增加提供n型的杂质量而容易地进行低电阻化。所以，即使将棒状半导体121的长度L做长，也能从棒状半导体121的根部遍及到顶端部使其同样地进行发光。因此，能进一步增加衬底111的面积平均的发光量。进而，根据该制造方法，因为通过光刻法工序和各向异性的蚀刻形成棒状半导体121，所以能得到所期望的那样的良好的形状的棒状半导体121，能使成品率提升。
进而，在上述制造方法中，优选使上述n型的棒状半导体121的长度L为粗细D的10倍以上。这是因为，如果这样就能使衬底111的面积平均的发光量明显增大。与此相对地，在像现有技术那样棒状半导体由活性层构成的情况下，当使将上述棒状半导体的长度L除以粗细D的值（L/D）为10以上时，使上述棒状半导体的顶端部进行发光将变得困难。因此，在将棒状半导体121的长度L除以粗细D的值（L/D）为10以上的情况下，该实施方式的低电阻且发光强度高的优点将变得特别显著。另外，用当前的技术难以使将上述棒状半导体的长度L除以粗细D的值（L/D）为50以上，此外，第一导电型的n型的棒状半导体121的电阻也变得不能忽略。此外，优选使发光面积（在本实施方式中为活性层122的总面积）为作为半导体基部的n型的半导体层113的面积的3倍以上。在此，使上述n型的半导体层（半导体基部）113的面积为去掉n型的GaN棒状半导体121和其上的构造物（活性层122、p型GaN半导体层123、透明电极层124等）的状态下的平坦的半导体层113的面积。在这样的情况下，衬底111平均的发光量多，能充分地得到成本下降的效果。
进而，在上述制造方法中，在上述半导体芯形成工序与上述半导体壳形成工序之间，以覆盖由n型的GaN构成的棒状半导体121的表面的方式形成由InGaN构成的活性层122。由此，能提高发光效率。另外，也可以不形成该活性层122。
进而，在上述制造方法中，在上述半导体壳形成工序之后以覆盖p型的GaN半导体层123的方式形成透明电极层124。通过该透明电极层124，能一边对从活性层122辐射的光进行透射，一边防止在p型的GaN半导体层123引起电压下降。因此，能遍及棒状半导体121的整体使其同样地进行发光。
进而，在上述制造方法中，虽然在p型的GaN半导体层123上形成透明电极层124，但是并不是用透明电极层124填补多个n型的棒状半导体121间的缝隙的全部，而是在p型的GaN半导体层123上较薄地形成透明电极层124之后，用透明构件131填补剩下的缝隙（透明电极层124彼此相向的相向缝隙）。这是因为一般来说透明电极存在用于流过电流的载流子，所以透明度差。因此，通过用硅氧化膜、透明树脂等填充第一导电型的棒状半导体121构成的缝隙，从而能提升发光元件的发光效率。
（第二实施方式）
接着，使用图7A～图7C对本发明的发光元件的第二实施方式进行说明。图7A是该第二实施方式的发光元件的截面图，图7B是从上观察该第二实施方式的发光元件的平面图，是专门示出板状半导体的位置的图，图7C是对该第二实施方式的发光元件的制造方法进行说明的平面图。
该第二实施方式的发光元件1100与前述的第一实施方式的不同点在于，代替前述的第一实施方式的发光元件100中的多个第一导电型（n型）的棒状（突起状）半导体121具备板状的半导体1121。因此，在该第二实施方式中将省略与前述的第一实施方式共同的部分的细节的说明。
在图7A和图7B中，1100是发光元件，1111是衬底，1113是n型的半导体层，1121是板状（突起状）半导体，1122是活性层，1123是p型的半导体层，1124是透明电极层，1131是透明构件，1141是上部电极。另外，上述衬底1111、n型的半导体层1113、板状半导体1121、活性层1122、p型的半导体层1123、透明电极层1124、透明构件1131、上部电极1141分别用与在前述的第一实施方式中叙述的衬底111、n型的半导体层113、棒状半导体121、活性层122、p型的半导体层123、透明电极层124、透明构件131、上部电极141同样的材料进行制作。
此外，各部分的膜厚等虽然能设为例如作为半导体基部的n型的半导体层1113的膜厚为5μm，n型的板状半导体1121的厚度D1为1μm、宽度D2为5μm、高度L为20μm，n型的板状半导体1121间的距离P1、距离P2（参照图7B）为3μm，活性层1122的厚度为10nm，p型的半导体层1123的厚度为150nm，透明电极层1124的厚度为150nm，但是不限于此。
该实施方式的发光元件由n型的半导体层1113构成下部电极（阴极），通过在该下部电极（阴极）与上部电极（阳极）1141间流过电流，从而能使发光元件（发光二极管）进行发光。
此外，因为该实施方式的发光元件以覆盖n型的板状半导体1121的方式形成有p型的半导体层1123，所以板状半导体1121的大致整个侧面进行发光。所以，与拥有平面状的发光层的发光二极管芯片相比，能使衬底1111的面积平均的发光量增大。
此外，板状半导体1121的高度L做得越长，就越能增加衬底1111的单位面积平均的发光量。在该实施方式的发光元件中，板状半导体1121由n型的半导体构成，能通过对板状半导体1121增加提供n型的杂质量而容易地对板状半导体1121进行低电阻化。所以，即使将板状半导体1121的高度L做长，也能从板状半导体1121的根部遍及到顶端部使其同样地进行发光。因此，能进一步增加衬底1111的面积平均的发光量。
在本实施方式中使用板状半导体1121，像以下那样对作为板状的优点进行说明。一般来说，发光元件的发光效率依赖于发光层的面方位。例如，在GaN类的发光元件中，优选将无极性面（a面或m面）用作发光面。通过做成为板状半导体，从而只要使该主面（在图7B中拥有D2的宽度的面）为无极性面，就能提高作为整体的发光效率。
在该实施方式中，虽然在n型的板状半导体1121与p型的半导体层1123之间形成有活性层1122，但是，这不是必须的。然而，优选设置活性层1122，由此能提高发光效率。此外，活性层1122毕竟在n型的板状半导体1121与p型的半导体层1123之间以例如10nm的厚度形成，所以发光效率好。这是因为活性层为了将两极的载流子（空穴和电子）封闭在狭窄的范围而提高再结合概率而存在。
此外，虽然在p型的半导体层1123上形成有透明电极层1124，但是，这不是必须的。然而，优选设置透明电极层1124，通过该透明电极层1124的存在，透明电极层1124能一边对从活性层1122辐射的光进行透射，一边防止在p型的半导体层1123引起电压下降。因此，能遍及板状半导体1121的整体使其同样地进行发光。
进而，即使在p型的半导体层1123上形成有透明电极层1124的情况下，也优选不用透明电极层1124填补多个n型的板状半导体1121之间的缝隙的全部。即，在p型的半导体层1123上较薄地形成透明电极层1124之后，优选用由透明性比上述透明电极层1124高的材料制作的透明构件1131填补上述透明电极层1124在残留在多个n型的板状半导体1121之间的缝隙相向的相向间隙。其理由是，因为一般来说在透明电极层1124存在用于流过电流的载流子，所以透明性差。因此，通过在多个n型的板状半导体1121间的缝隙填充用硅氧化膜、透明树脂等制作的透明构件1131，从而能提升发光元件的发光效率。
另外，在该实施方式的发光元件1100中，虽然活性层1122、p型的半导体层1123以及透明电极层1124覆盖n型的板状半导体1121和n型的半导体层1113表面的整个面，但是也可以不一定覆盖整个面。即，活性层1122、p型的半导体层1123以及透明电极层1124只要至少覆盖n型的板状半导体1121即可。这是因为，通过活性层1122、p型的半导体层1123、透明电极层1124覆盖n型的板状半导体1121，从而能增加衬底1111的面积平均的发光量。
接着，使用图7C对该第二实施方式的发光元件1100的制造方法进行说明。该第二实施方式的发光元件1100的制造方法与在前述的第一实施方式中使用图2～图6进行说明的发光元件100的制造方法大致相同。该第二实施方式的发光元件1100的制造方法与发光元件100的制造方法唯一的不同点只在于，代替在前述的第一实施方式中用图3A进行说明的工序，如图7C所示，在由n型的GaN构成的半导体层1112上通过光刻法工序对光致抗蚀剂1151进行构图时，使光致抗蚀剂1151的图案为长方形。
根据该第二实施方式中的制造方法，因为以覆盖由n型的GaN构成的板状半导体1121的方式形成p型的半导体层1123，所以板状半导体1121的大致整个侧面进行发光。所以，与拥有平面的发光层的发光二极管芯片相比，能增大衬底1111的面积平均的发光量。此外，根据该制造方法，板状半导体1121由n型的半导体构成，能通过增加提供n型的杂质量而容易地进行低电阻化。所以，即使将板状半导体1121的高度L做长，也能从板状半导体1121的根部遍及到顶端部使其同样地进行发光。因此，能进一步增加衬底1111的面积平均的发光量。进而，根据该制造方法，因为通过光刻法工序和各向异性的蚀刻形成板状半导体1121，所以能得到所期望的那样的良好的形状的板状半导体1121，能使成品率提升。
进而，在上述制造方法中，在上述半导体芯形成工序与上述半导体壳形成工序之间以覆盖由n型的GaN构成的板状半导体1121的表面的方式形成由InGaN构成的活性层122。由此能提高发光效率。另外，也可以不形成该活性层1122。
进而，在上述制造方法中，在上述半导体壳形成工序之后以覆盖p型的GaN半导体层1123的方式形成透明电极层1124。通过该透明电极层1124，能一边对从活性层1122辐射的光进行透射，一边防止在p型的GaN半导体层1123引起电压下降。因此，能遍及板状半导体1121的整体使其同样地进行发光。
进而，在上述制造方法中，虽然在p型的GaN半导体层1123上形成透明电极层1124，但是，不是用透明电极层1124填补多个n型的板状半导体1121间的缝隙的全部，而是在p型的GaN半导体层1123上较薄地形成透明电极层1124之后，用透明构件1131填补剩下的缝隙（透明电极层1124彼此相向的相向缝隙）。这是因为，一般来说透明电极存在用于流过电流的载流子，所以透明度变差。因此，通过用硅氧化膜、透明树脂等填充第一导电型的板状半导体1121构成的缝隙，从而能提升发光元件的发光效率。
在该第二实施方式和前述的第一实施方式中，虽然使用了棒状半导体121、板状半导体1121，但是这些半导体的形状并不限于此。本质上重要的是，在成为半导体基部的第一导电型的半导体层上形成有第一导电型的突起状半导体，该第一导电型的突起状半导体被第二导电型所覆盖。因此，该第一导电型的突起状半导体不限于上述棒状、板状，可以是弯曲的板状，也可以是板状半导体闭合的圆环状（管状）。进而，本发明的突起状半导体可以由在两个方向上排列的板状半导体在相互交叉部分相连而形成一个格子状的突起状半导体，此外，也可以是圆柱形、椭圆柱形、多棱柱形或圆锥形、多棱锥形、半球形、球形等。
（第三实施方式）
接着，使用图8～图17对作为本发明的第三实施方式的发光元件和发光装置的制造方法进行说明。图8～图17是示出在该第三实施方式中形成发光元件和发光装置的工序的图。
该第三实施方式的制造方法，其前半部分的工序与在前述的第一实施方式中按顺序参照图2～图5进行说明的制造工序相同。因此，在此不对前述的图2至图5的制造工序进行再次的说明，对与图2至图5的工序连续地进行的工序进行说明。另外，该第三实施方式的制造方法的前半部分的工序，也可以将上述第一实施方式的图2～图5的工序中的用图3A进行说明的工序置换为在前述的第二实施方式中使用图7C说明的工序，使第一导电型的突起状半导体为板状半导体。
参照图5，以前述的工序在n型GaN棒状半导体121的表面按顺序进行由InGaN构成的活性层122、由p型GaN构成的第二导电型的半导体层123以及由ITO构成的透明电极层124的成膜。此后，进行各向异性的干式蚀刻。通过该各向异性的干式蚀刻，如图8所示，去除由ITO构成的透明电极层124、由p型GaN构成的第二导电型的半导体层123、由InGaN构成的活性层122、由GaN构成的第一导电型的棒状半导体121以及由n型的GaN构成的第一导电型的半导体层113的各自的一部分，使由硅构成的衬底111的一部分露出。由此，在由n型GaN构成的棒状半导体121的剩余的部分的侧壁剩余InGaN活性层122、p型GaN半导体层123以及ITO透明电极层124。此外，由n型的GaN构成的半导体层113成为在硅衬底111上相互隔开间隙的多个n型GaN半导体层125。而且，成为在各n型GaN半导体层125上竖直设置有一个n型GaN棒状半导体121的状态，成为在硅衬底111上隔开间隔竖直设置有多个由该n型GaN半导体层125、n型GaN棒状半导体121、InGaN活性层122、p型GaN半导体层123以及ITO透明电极层124构成的部分Z的状态。
接着，如图9所示，从硅衬底111切断在硅衬底111的表面上突出的多个部分Z（发光元件切断工序）。在该时点，在所述的图2中，构成第一衬底110的一部分的n型的GaN半导体层112全部用于形成上部构造（n型GaN棒状半导体121、n型GaN半导体层125）。因此，上述硅衬底111与第一衬底110是同义的。
如图9所示，被切断的多个部分Z分别成为发光元件200。在该发光元件200中的与硅衬底111相接的一侧露出n型GaN半导体层125，在与硅衬底111分开的一侧露出与p型GaN半导体层123电连接的由ITO构成的透明电极层124。上述n型GaN半导体层125成为阴极电极K，上述透明电极层124成为阳极电极A。在该切断工序中，例如，通过在溶液中照射超声波使棒状的部分Z振动，从而从硅衬底111切断棒状的部分Z。另外，在使第一导电型的突起状半导体为板状半导体的情况下，像这样切断的发光元件也成为板状。然而，因为板状的发光元件的以下的工序也相同，所以以下专门使发光元件为棒状进行说明。
该第三实施方式的制造方法具备用前述的图2～图5进行说明的在构成第一衬底110的一部分的n型的半导体层112的表面用光致抗蚀剂151对掩模层进行构图的工序、将该掩模层作为掩模对该n型半导体层112各向异性地进行蚀刻而形成多个n型的棒状半导体121的半导体芯形成工序、以覆盖该n型的棒状半导体121的表面的方式形成p型的半导体层123的半导体壳形成工序。另外，也可以用n型的半导体层112构成上述第一衬底110的全部。
除此以外，该第三实施方式的制造方法具备用图8、图9进行说明的从第一衬底110切断被p型的半导体层123所覆盖的n型的棒状半导体121的发光元件切断工序。根据这些工序，对n型的GaN半导体层112进行加工而形成的棒状的发光元件200最终分别成为独立的发光元件。
因此，在能个别随意地利用每个发光元件200的点上，能使发光元件的利用方法多样化，能提高利用价值。例如，能以所需的密度配置所需的个数的切断的发光元件200。在该情况下，例如，能在大面积的衬底上对许多细微的发光元件200进行再排列而构成面发光装置。此外，能使热的产生密度变低而实现高可靠性、长寿命。此外，根据该制造方法，因为以覆盖n型的棒状半导体121的方式形成p型的半导体层123，所以棒状半导体121的大致整个侧面进行发光。所以，能从小面积的衬底111（第一衬底110）得到总发光量大的许多的发光元件200。此外，根据该制造方法，棒状半导体121由n型的半导体构成，通过增加提供n型的杂质量，从而能容易地进行低电阻化。
所以，即使将棒状半导体121的长度L做长，也能从棒状半导体121的根部遍及到顶端部使其同样地进行发光。进而，根据该制造方法，因为通过光刻法工序和各向异性的蚀刻形成棒状半导体121，所以能得到如期望的那样的所需的良好的形状的棒状半导体121，进而能得到所需的良好的形状的发光元件200。从而，能提升发光元件200的成品率。
进而，在上述制造方法中，因为在上述半导体芯形成工序与上述半导体壳形成工序之间以覆盖n型的棒状半导体121的表面的方式形成活性层122，所以能提高发光效率。另外，也可以不形成该活性层122。
进而，在上述制造方法中，因为在上述半导体壳形成工序之后以覆盖p型的半导体层123的方式形成透明电极层124，所以能一边对从活性层122辐射的光进行透射，一边防止在p型的半导体层123引起电压下降。因此，能遍及棒状半导体121的整体使其同样地进行发光。
接着，按顺序参照图10～图17，对将从硅衬底111（第一衬底110）切断的发光元件200配置在第二衬底210上并进行布线的工序进行说明。
首先，准备如图10所示的在表面形成有第一电极211和第二电极212的第二衬底210。使该第二衬底210为绝缘衬底，使第一、第二电极211、212为金属电极。作为一个例子，能利用印刷技术在第二衬底210的表面形成所需的电极形状的金属电极作为上述第一、第二电极211、212。此外，能在第二衬底210的表面同样地沉积金属膜和感光体膜，将该感光体膜曝光/显影为所需的电极图案，将进行构图的感光体膜作为掩模对金属膜进行蚀刻，形成第一、第二电极211、212。
另外，能使用金、银、铜、钨、铝、钽或它们的合金等作为制作上述第一、第二电极211、212的金属材料。此外，第二衬底210是在像玻璃、陶瓷、氧化铝、树脂这样的绝缘体或像硅这样的半导体表面形成硅氧化膜，表面具有绝缘性的衬底。在使用玻璃衬底作为第二衬底210的情况下，优选在表面形成像硅氧化膜、硅氮化膜那样的底层绝缘膜。
此外，也可以用未图示的绝缘膜覆盖上述第一、第二电极211、212的表面。在该情况下，取得以下的效果。在后面的细微物体配置工序中，虽然在第二衬底210上导入液体的状态下在第一电极211与第二电极212之间施加电压，但是此时能防止在电极间流过电流。这样的电流有时会在电极内引起电压下降成为排列不良的原因，或可能成为通过电化学效果使电极溶解的原因。覆盖第一、第二电极211、212的绝缘膜能使用例如硅氧化膜、硅氮化膜。另一方面，在不用这样的绝缘膜进行覆盖的情况下，因为能容易地对第一、第二电极211、212与发光元件200进行电连接，所以容易将第一、第二电极211、212用作布线。
根据第一电极211的相向部分211A与第二电极212的相向部分212A相向的位置S，规定配置发光元件200的位置。即，在后面进行说明的发光元件配置工序中，以在第一、第二电极211、212相向的位置Ｓ架设第一、第二电极211、212的方式配置发光元件200。因而，优选第一、第二电极211、212的相向部分211A、212A相向的位置Ｓ处的第一电极211与第二电极212的距离比发光元件200的长度略短。作为一个例子，在发光元件200为细长的长方形、该发光元件200的长度为20μm时，优选使第一电极211的相向部分211A与第二电极212的相向部分212A之间的距离为12μm～18μm。即，优选使上述距离为发光元件200的长度的60～90％左右，更优选是上述发光元件200的长度的80～90％左右。
接着，如图11所示，在第二衬底210上导入包括多个发光元件200的流体221。上述多个发光元件200分散在流体221内。另外，在图11中示出从图9的V-V线观察的第二衬底210的截面。
上述流体221能使用IPA（isopropyl alcohol（异丙醇））、乙醇（ethanol）、甲醇（methanol）、乙二醇（ethylene glycol）、丙二醇（propylene glycol）、丙酮（acetone）、水等液体或它们的混合物，但不限于此。但是，作为流体221应拥有的优选的性质是，粘性低使得不妨碍发光元件的排列，离子浓度不会明显地高，为了在发光元件的排列后能对衬底进行干燥而具有挥发性。另外，在使用离子浓度明显高的液体的情况下，因为在对第一、第二电极211、212施加电压时会在电极上迅速地形成电偶层而妨碍电场渗透到液体中，所以会阻碍发光元件的排列。
另外，虽然未进行图示，但是优选在第二衬底210上与第二衬底210相向地设置罩（cover）。该罩与第二衬底210平行地设置，在第二衬底210与罩之间设置有一样的缝隙（例如500μm）。在该缝隙充满包括发光元件200的流体221。通过这样，从而在接着叙述的细微物体配置工序中，能在由上述缝隙构成的通道中以一样的速度流过流体，能在第二衬底210上一样地配置多个发光元件200。此外，在下面的细微物体配置工序中，能防止流体221蒸发而引起对流，弄乱发光元件200的配置。
接着，在第一电极211与第二电极212之间施加如图12所示的波形的电压，其结果是，如图13的平面图和图14的截面图所示，发光元件200配置在第二衬底210上的规定的位置（发光元件配置工序）。另外，图14示出从图13的V-V线观察的截面图。
像以下那样对发光元件200配置在第二衬底210上的规定的位置的原理进行说明。在第一电极211与第二电极212之间施加如图12所示的交流电压。在第二电极212施加图12所示的基准电位VR，在第一电极211施加振幅为VPPL/2的交流电压。当在第一电极211与第二电极212之间施加电压时，在流体221内产生电场。通过该电场，在发光元件220产生极化，或感应出电荷，在发光元件220的表面感应出电荷。通过该感应出的电荷，在第一、第二电极211、212与发光元件200之间作用引力。实际上，为了引起介电电泳需要在物体的周围存在电场梯度，虽然介电电泳不会作用在存在于无限大的平行平板中的物体，但是因为在如图11所示的电极配置中越靠近电极电场就越强，所以会产生介电电泳。
另外，在利用上述方法进行发光元件配置工序的情况下，如图13所示，应注意到发光元件200的朝向（极性）变得随机。在此，上述发光元件200的朝向（极性）说的是，在图13中上述发光元件200的阳极A为阴极K的右侧的朝向和上述发光元件200的阳极A为阴极K的左侧的朝向的某一个朝向。此外，像这样随机地配置了多个发光元件200的朝向的发光装置的适当的动作方法将进行后述。
在使用IPA作为上述流体221的情况下，优选使提供给第一电极211的交流电压的频率为10Hz～1MHz，使频率为50Hz～1KHz时排列最为稳定，更加优选。进而，施加在第一电极211与第二电极212之间的AC电压不限于正弦波，只要是矩形波、三角波、锯齿波等周期性地变动的波即可。能使作为提供给第一电极211的交流电压的振幅的2倍的VPLL为0.1～10V，在0.1V以下发光元件200的排列会变坏，在10V以上发光元件200会立刻固定在衬底110上，使配置的成品率恶化。因此，上述VPLL优选为1～5V，更优选为1V左右。
接着，如图15所示，在结束第二衬底210上的发光元件200的配置之后，以在上述第一电极211与第二电极212之间施加上述交流电压的状态对第二衬底210进行加热，由此使上述流体221的液体蒸发而使其干燥，使发光元件200固定在第二衬底210上。或者，在结束上述第二衬底210上的发光元件200的配置之后，在第一电极211和第二电极212施加充分的高电压（10～100V），使发光元件200固定在第二衬底210上，在停止上述高电压的施加之后使上述第二衬底210进行干燥。
接着，如图16所示，在第二衬底整个面沉积由硅氧化膜构成的层间绝缘膜213。
接着，如图17所示，通过应用一般的光刻法工序和干式蚀刻工序而在层间绝缘膜213形成接触孔217，进而通过金属沉积工序、光刻法工序、蚀刻工序对金属进行构图而形成金属布线214、215（发光元件布线工序）。由此，能分别对发光元件200的阳极A和阴极K进行布线。通过以上完成发光装置250。
像这样，该第三实施方式的制造方法具备用前述的图2～图5进行说明的在构成第一衬底110的一部分或全部的n型的半导体层112的表面用光致抗蚀剂151对掩模层进行构图的工序、将该掩模层作为掩模对该n型半导体层112各向异性地进行蚀刻而形成多个n型的棒状半导体121的半导体芯形成工序、以覆盖该n型的棒状半导体121的表面的方式形成p型的半导体层123的半导体壳形成工序。进而，该第三实施方式的制造方法具备参照图8、图9进行说明的从第一衬底110切断被p型的半导体层123所覆盖的n型的棒状半导体121的发光元件切断工序。除此以外，具备：将从上述第一衬底110的硅衬底111切断的被p型的半导体层123所覆盖的n型的棒状半导体121配置在第二衬底210上的发光元件配置工序；以及进行用于对配置在上述第二衬底210上的被p型的半导体层123所覆盖的n型的棒状半导体121进行通电的布线214、215的发光元件布线工序。
根据这样的制造工序，能在第二衬底210上以所需的密度配置所需的个数的上述切断的发光元件200。因此，例如，能在大面积的第二衬底210上对许多细微的发光元件200进行再排列而构成面发光装置。此外，能使热的产生密度变低而实现高可靠性、长寿命。
另外，像前述的那样，在进行了上述发光元件配置工序的情况下，如图13所示，发光元件200的朝向（即，在图13中阳极A是位于阴极K的右侧还是位于左侧）变得随机。当然，在这样的情况下，也可以在两个金属布线214、215间施加直流电压，但是在该情况下，大约半数的发光元件200因施加反向电压而不进行发光。于是，优选在两个金属布线214、215间施加交流电压。如果这样，能使所有的发光元件200进行发光。
（第四实施方式）
接着，参照图18～图21，对作为本发明的第三实施方式具备使用本发明的发光装置的制造方法形成的发光装置的照明装置进行说明。
图18是作为该第四实施方式的照明装置的LED灯泡300的侧视图。该LED灯泡300具备：作为用于嵌入到外部的插口（socket）而与商用电源进行连接的电源连接部的灯头301；一端与该灯头301连接，另一端直径慢慢地扩大的圆锥形的散热部302；以及覆盖散热部302的另一端侧的透光部303。在上述散热部302内配置有发光部304。
发光部304如图19的侧视图和图20的俯视图所示，在正方形的散热板305上安装有配置了许多的发光元件的发光装置306。该发光装置306如图21所示，由衬底310、形成在衬底310上的第一电极311和第二电极312、许多的发光元件320构成。在衬底310上配置细微的发光元件（发光二极管）320的方法和进行布线的方法只要使用在前述的第三实施方式记载的方法即可。即，发光装置306用前述的第三实施方式记载的方法进行制造。
虽然在图21中描绘了27个发光元件320，但是能配置更多的发光元件。例如，像在前述的第二实施方式中进行例示的那样，设一个发光元件320的大小为长度20μm且直径1μm，设一个发光元件320所发出的光通量为5微流明，将50，000个发光元件320配置在衬底310上，能做成整体发出250流明的光通量的发光衬底。
像这样，如果使用在衬底310上配置许多的发光元件320的发光装置306，与使用配置了一个或几个发光元件的发光装置的情况相比，能得到以下的效果。首先，因为一个一个的发光元件320的发光面积小而且它们分散在衬底310上，所以能使伴随着发光的热的产生密度小而且均匀。另一方面，因为通常的发光元件（发光二极管）发光面积大（有时达到1mm2），所以伴随着发光的热的产生密度大，发光层变成高温而对发光效率、可靠性造成影响。像该第三实施方式那样，通过在发光装置306的衬底310上配置许多细微的发光元件320，从而能提升发光效率，能使可靠性提升。
（第五实施方式）
图22是示出作为本发明的第五实施方式的背光灯的平面图。该第五实施方式具备用像在前述的第三实施方式中说明的那样的本发明的发光装置的制造方法进行制造的发光装置。
该第五实施方式的背光灯400如图22所示，在作为散热板的一个例子的长方形的支承衬底401上相互空开规定的间隔呈格子状安装有多个发光装置402。在此，发光装置402是使用前述的第二实施方式的发光装置的制造方法进行制造的发光装置。在该发光装置402中，在衬底（未图示）上配置有100个以上的发光元件。
根据上述结构的背光灯，通过使用发光装置402，能实现亮度的偏差少而且能谋求长寿命化和高效率化的背光灯。此外，通过将上述发光装置402装配在支承衬底401上，从而散热效果进一步提升。
（第六实施方式）
接着，参照图23对作为本发明的第六实施方式的LED显示器进行说明。该第六实施方式涉及使用与本发明的发光装置的制造方法同样的方法进行制造的显示装置。
图23示出作为该第六实施方式的LED显示器的一个像素的电路。该LED显示器是使用本发明的发光元件或发光装置的制造方法进行制造的。作为该LED显示器所具备的发光元件，能使用在前述的第三实施方式中进行说明的发光元件200。
该LED显示器是有源矩阵寻址（active matrix address）方式，选择电压脉冲供给到行地址线X1，数据信号送到列地址线Y1。当上述选择电压脉冲输入到晶体管T1的栅极，晶体管T1导通（ON）时，上述数据信号从晶体管T1的源极传递到漏极，数据信号作为电压存储在电容C。晶体管T2用于驱动像素LED520，该像素LED20能使用在前述的第三实施方式中进行说明的发光元件200。
上述像素LED520经上述晶体管T2与电源Vs连接。从而，通过用来自晶体管T1的数据信号使晶体管T2导通，从而像素LED520被上述电源Vs所驱动。
该实施方式的LED显示器呈矩阵状排列有图23所示的一个像素。该呈矩阵状排列的各像素的像素LED520与晶体管T1、T2形成在衬底上。
为了制作该实施方式的LED显示器，只要进行例如像以下那样的工序即可。
首先，通过在前述的第三实施方式的制造方法中参照图2～图5、图8以及图9进行说明的半导体芯形成工序、半导体壳形成工序、发光元件切断工序，形成发光元件200。接着，使用通常的TFT形成方法在玻璃等衬底上形成晶体管T1、T2。接着，在形成了TFT的衬底上形成用于配置成为像素LED520的微小的发光元件的第一电极和第二电极。接着，使用在前述的第三实施方式中参照图10～图16进行说明的方法，在上述衬底上的规定的位置配置微小的发光元件200（发光元件配置工序）。此后，进行上部布线工序，将上述微小的发光元件200连接到晶体管T2的漏极和接地（earth）线（发光元件布线工序）。
即，像在前述的第三实施方式中参照图2～图5进行说明的那样，上述制造工序具备：在构成第一衬底110的一部分或全部的n型的半导体层112的表面用光致抗蚀剂151对掩模层进行构图的工序；将该掩模层作为掩模对该n型半导体层112各向异性地进行蚀刻，形成多个n型的棒状半导体121的半导体芯形成工序；以及以覆盖该n型的棒状半导体121的表面的方式形成p型的半导体层123的半导体壳形成工序。进而，上述制造工序具备在前述的第三实施方式中参照图8、图9进行说明的从第一衬底110切断被p型的半导体层123所覆盖的n型的棒状半导体121的发光元件切断工序。除此以外，上述制造工序具备：与第二衬底上的像素位置相对应地对从上述第一衬底110的硅衬底111切断的被p型的半导体层123所覆盖的n型的棒状半导体121进行配置的发光元件配置工序；以及进行用于对与上述第二衬底上的像素位置相对应地进行配置的被p型的半导体层123所覆盖的n型的棒状半导体121进行通电的布线的发光元件布线工序。
根据上述制造工序，因为以覆盖n型的棒状半导体121的表面的方式形成p型的半导体层123，所以第一衬底110的单位面积平均的发光面积非常地大，例如，能做成为平面的外延生长的情况下的10倍。能使用于得到相同的发光量的衬底的片数为例如十分之一，能大幅地减低制造成本。即，能大大地减低作为发光元件发挥功能的被p型的半导体层123所覆盖的n型的棒状半导体121的制造成本。而且，被p型的半导体层123所覆盖的n型的棒状半导体121从第一衬底110的硅衬底111被切断，配置在成为该实施方式的显示装置的面板的第二衬底上，进而进行布线，制造显示装置。因为该实施方式的显示装置的像素数为例如大约600万，所以在对每个该像素使用发光元件的情况下，发光元件的成本是极为重要的。因此，通过利用上述工序制造显示装置，从而能减低显示装置的制造成本。
另外，在该实施方式中的作为像素LED520的发光元件200在第二衬底上的配置方法（参照图10～图16）中，因为像素LED520的阳极和阴极的朝向变得随机，所以对该像素LED520进行交流驱动。
此外，在上述说明中，虽然作为一个例子对使作为第一导电型的半导体基部的半导体层113和第一导电型的棒状半导体121为n型并使第二导电型的半导体层123为p型的情况进行了说明，但是也可以使作为第一导电型的半导体基部的半导体层113和第一导电型的棒状半导体121为p型，使第二导电型的半导体层123为n型。
（第七实施方式）
图24A是作为本发明的二极管的第七实施方式的发光二极管2005的立体图，图24B是上述发光二极管2005的截面图。
该第七实施方式的发光二极管2005具备：作为芯部的圆柱形的棒状芯2001；覆盖该圆柱形的棒状芯2001的作为第一导电型的半导体层的圆筒形的第一壳2002；以及覆盖上述圆筒形的第一壳2002的作为第二导电型的半导体层的圆筒形的第二壳2003。上述棒状芯2001的两端部2001A、2001B的端面从上述第一、第二壳2002、2003露出。此外，上述第一壳2002具有凸缘状的一端部2002A，该一端部2002A从上述第二壳2003露出。
上述棒状芯2001用SiC制作，上述第一壳2002用n型的GaN制作，上述第二壳2003用p型的GaN制作。上述用SiC制作的棒状芯2001的折射率为3～3.5，上述用n型GaN制作的第一壳2002的折射率为2.5。此外，上述用SiC制作的棒状芯2001的热传导率为450（W/（m·K）），上述用n型GaN制作的第一壳2002的热传导率为210（W/（m·K））。
根据该实施方式的发光二极管2005，上述棒状芯2001的折射率n1（＝3～3.5）比上述第一壳2002的折射率n2（＝2.5）大。因此，在第一、第二壳2002、2003的pn节面产生的光容易从第一壳2002入射到棒状芯2001内，并且入射到棒状芯2001内的光容易在棒状芯2001与第一壳2002的边界进行全反射。即，如图24B所示，如果对棒状芯2001与第一壳2002的边界的入射角度θ为Sin-1（n2/n1）以上（45.6o～56.4o以上），就会在上述边界引起全反射。因此，上述产生的光被封闭在上述SiC制的棒状芯2001内，能像波导管那样使光从棒状芯2001的端部2001A、2001B出射。因此，该第七实施方式的发光二极管2005适合定向性发光器件。
此外，该实施方式的发光二极管2005，因为棒状芯2001的热传导率（450（W/（m·K）））比上述用n型GaN制作的第一壳2002的热传导率（210（W/（m·K）））高，所以一方面像在图24C用箭头X1示出的那样，在第一、第二壳2002、2003的pn节面产生的热难以顺着第一壳2002进行扩散，另一方面像用箭头X2示出的那样，上述热容易顺着棒状芯2001扩散到二极管整体。因而，容易对由棒状的发光二极管2005的发光造成的热进行散热。此外，热通过上述棒状芯2001进行扩散，能使棒状的发光二极管2005的整个面的温度均匀化，能防止由高温集中造成的发光效率的降低。
此外，如图25B所示，在SiC衬底2006上隔开某个间隔以竖直设置的状态形成多个该发光二极管2005的情况下，能从棒状芯2001延伸的方向的两端部2001A、2001B朝向上述延伸方向（长轴方向）得到强的发光。此外，如图25C所示，在GaN衬底2007上以平躺的状态配置上述发光二极管2005的情况下，能从棒状芯2001延伸的方向的两端部2001A、2001B沿着GaN衬底2007朝向上述延伸方向（长轴方向）得到强的发光。另外，图25C的发光二极管2005去掉了第二壳2003的一端部的周方向的一部分，第一壳2002的一端部的周方向的一部分露出，在该第一壳2002的露出的部分形成有接触电极2009，在上述第二壳2002形成有接触电极2008。
此外，作为上述发光二极管2005的变形例，也可以如图25A所示，在SiC衬底2006上隔开某个间隔以竖直设置的状态形成多个如下的发光二极管2015，该发光二极管2015由SiC的棒状芯2011、被覆该SiC的棒状芯2011的n型GaN的第一壳2012以及被覆该n型GaN的第一壳2012的p型GaN的第二壳2013构成。在该发光二极管2015中，上述SiC的棒状芯2011的端部11A被上述n型GaN的第一壳12和上述p型GaN的第二壳13所覆盖。该发光二极管2015能以从上述棒状芯2011的端部2011B穿过SiC衬底2006的方式在上述长轴方向上得到强的发光。
此外，作为用图24A、图24B进行说明的第七实施方式的发光二极管2005的另一个变形例，也可以如图26A、图26B所示，做成具备覆盖上述用p型的GaN制作的圆筒形的第二壳2003的圆周面的第三壳2031的发光二极管2035。该第三壳2031用折射率比上述用p型的GaN制作的圆筒形的第二壳2003低的材料（例如，ZnO，折射率n4＝1.95）制作。该发光二极管2035的形成在上述第二壳2003的外侧且折射率n4比上述第二壳2003的折射率n3低的第三壳2031作为反射膜发挥功能。即，如图26B所示，如果对上述第二壳2003与第三壳2031的边界的入射角度θ为Sin-1（n4/n3）以上，就会在上述边界引起全反射。因此，在上述第一、第二壳2002、2003的pn节面产生的光难以逃逸到二极管外部，能使光从棒状芯2001的端部2001A、2001B出射，进一步提高定向性。
另外，虽然在上述第七实施方式中对发光二极管2005进行了说明，但是也可以用与上述发光二极管2005同样的结构的具备圆柱形的棒状芯2001、圆筒形的第一壳2002以及圆筒形的第二壳2003的具有光电效应的二极管构成光检测器。根据该光检测器，因为上述棒状芯2001的折射率n1比上述第一壳2002的折射率n2大，所以光难以逃逸到二极管外部，能提高光的导入效果，能提高光电效应。此外，根据该光检测器，因为上述棒状芯2001的热传导率比上述第一壳2002的热传导率大，所以能提升散热性并且能使温度均匀化，能避免由高温集中造成的光电变换效率的降低。从而，根据该光检测器，能提升光检测性能。
此外，虽然在上述第七实施方式中，对发光二极管2005进行了说明，但是也可以用与上述发光二极管2005同样的结构的具备圆柱形的棒状芯2001、圆筒形的第一壳2002以及圆筒形的第二壳2003的具有光电效应的二极管构成太阳能电池。根据该太阳能电池，因为上述棒状芯2001的折射率n1比上述第一壳2002的折射率n2大，所以光难以逃逸到二极管外部，能提高光的导入效果，能提高发电效果。此外，根据该太阳能电池，因为上述棒状芯2001的热传导率比上述第一壳2002的热传导率大，所以能提升散热性并且能使温度均匀化，能避免由高温集中造成的光电变换效率的降低。从而，根据该太阳能电池，能提升发电性能。
此外，如图27B所示，在SiC衬底2046上隔开某个间隔以竖直设置的状态形成多个与构成上述光检测器、太阳能电池的上述发光二极管2005同样的结构的具有光电效应的二极管2045的情况下，热通过棒状芯2001扩散到二极管整体，能从该棒状芯2001的根的端部2001B向衬底2046扩散热，并且还能从上述棒状芯2001的顶端的端部2001A进行散热。从而，能提升散热性并且能谋求温度的均匀化，因此，能避免由高温集中造成的光电变换效率的降低，能提供检测性能好的光检测器、发电效率好的太阳能电池。
此外，如图27C所示，在GaN衬底2047上以平躺状态配置上述二极管2045的情况下，热能通过棒状芯2001扩散到二极管整体，并且还能从棒状芯2001的两端2001A、2001B进行散热，进而，与GaN衬底2047的接触面积大，热容易逃逸到衬底2047。从而，能提高散热性并且能谋求温度的均匀化，因此，能避免由高温集中造成的光电变换效率的降低，能提供检测性能好的光检测器、发电效率好的太阳能电池。另外，图27C的二极管2045去掉了第二壳2003的一端部的周方向的一部分，第一壳2002的一端部的周方向的一部分露出，在该第一壳2002的露出的部分形成有接触电极2009，在上述第二壳2003形成有接触电极2008。
此外，作为上述发光二极管2045的变形例，也可以如图27A所示，在SiC衬底2056上隔开某个间隔以竖直设置的状态形成多个具有光电效应的二极管2055，该二极管2055由SiC的棒状芯2051、被覆该SiC的棒状芯2051的n型GaN的第一壳2052以及被覆该n型GaN的第一壳2052的p型GaN的第二壳2053构成。在该具有光电效应的二极管2055中，上述SiC的棒状芯2051的端部2051A被上述n型GaN的第一壳2052和上述p型GaN的第二壳2053所覆盖。在该情况下，热通过棒状芯2051扩散到二极管整体，能从该棒状芯2051的根的端部2051B向SiC衬底2056扩散热。从而，能提升散热性并且能谋求温度的均匀化，因此，能避免由高温集中造成的光电变换效率的降低，能提供检测性能好的光检测器、发电效率好的太阳能电池。
另外，虽然在上述实施方式、变形例中，使第一壳2002、2052为n型的GaN，使第二壳2003、2053为p型的GaN，但是也可以使第一壳2002、2052为p型的GaN，使第二壳2003、2053为n型的GaN。
（第八实施方式）
图28A是作为本发明的二极管的第八实施方式的发光二极管2065的立体图，图28B是上述发光二极管2065的截面图。该第八实施方式的发光二极管2065与前述的第七实施方式的发光二极管2005的不同点仅在于，代替图24A、图24B所示的第七实施方式的发光二极管2005的作为芯部的用SiC制作的圆柱形的棒状芯2001，具备用SiO2制作的圆柱形的棒状芯2061。从而，在该第八实施方式中，对与前述的第七实施方式同样的部分标注同样的附图标记，主要对与前述的第七实施方式不同的部分进行说明。
上述用SiO2制作的棒状芯2061的折射率为1.45，上述用n型GaN制作的第一壳2002的折射率为2.5。根据该第八实施方式的发光二极管2065，上述棒状芯2061的折射率n1（＝1.45）比上述第一壳2002的折射率n2（＝2.5）小。因此，在第一、第二壳2002、2003的pn节面产生的光难以进入到棒状芯2061内，入射到上述棒状芯2061内的光不会在棒状芯2061与第一壳2002的边界引起全反射。从而，该棒状的发光二极管2065从两端面2065A、2065B以及侧面2065C整个面出射光，所以适合面发光器件。
此外，如图29B所示，在SiO2衬底2067上隔开某个间隔以竖直设置的状态形成多个该发光二极管2065的情况下，能从各棒状的发光二极管2065的两端面2065A、2065B以及侧面2065C整个面向全方向出射光。此外，如图29C所示，在GaN衬底2007上以平躺状态配置上述发光二极管2065的情况下，能从棒状芯2061延伸的方向的两端部2065A、2065B以及侧面2065C整个面向全方向出射光。另外，图29C的二极管2065去掉了第二壳2003的一端部的周方向的一部分，第一壳2002的一端部的周方向的一部分露出，在该第一壳2002的露出的部分形成有接触电极2009，在上述第二壳2003形成有接触电极2008。
此外，作为上述发光二极管2065的变形例，也可以如图29A所示，在SiO2衬底2067上隔开某个间隔以竖直设置的状态形成多个如下的发光二极管2075，该发光二极管2075由SiO2的棒状芯2061、被覆该SiO2的棒状芯2061的n型GaN的第一壳2062、被覆该n型GaN的第一壳2062的p型GaN的第二壳2063构成。在该发光二极管2075中，上述SiO2的棒状芯2061的端部2061A被上述n型GaN的第一壳2062和上述p型GaN的第二壳2063所覆盖。在该情况下，也能从上述棒状的发光二极管2075的两端部2075A、2075B以及侧面2075C整个面向全方向出射光。
另外，虽然在上述实施方式中使第一壳2002、2062为n型的GaN，使第二壳2003、2063为p型的GaN，但是也可以使第一壳2002、2062为p型的GaN，使第二壳2003、2063为n型的GaN。
（第九实施方式）
图30A是作为本发明的二极管的第九实施方式的发光二极管2085的立体图，图30B是上述发光二极管2085的截面图。
该第九实施方式的发光二极管2085具备：作为芯部的圆柱形的棒状芯2081；覆盖该圆柱形的棒状芯2081的作为第一导电型的半导体层的圆筒形的第一壳2082；以及覆盖上述圆筒形的第一壳2082的作为第二导电型的半导体层的圆筒形的第二壳2083。如图30B所示，上述棒状芯2081的两端部2081A、2081B的端面从上述第一、第二壳2082、2083露出。此外，上述第一壳2082具有凸缘状的一端部2082A，该一端部2082A从上述第二壳2083露出。
上述棒状芯2081用n型Si制作，上述第一壳2082用n型的GaN制作，上述第二壳2083用p型的GaN制作。上述用n型Si制作的棒状芯2081的电导率为1.0×105（/Ωm），上述用n型GaN制作的第一壳2082的电导率为1.0×104（/Ωm）。
根据该实施方式的发光二极管2085，上述棒状芯2081的电导率（1.0×105（/Ωm））比上述第一壳2082的电导率（1.0×104（/Ωm））高。因此，像在图30B用箭头E1、E2、E3示出的那样，与上述第一壳2082相比，电流容易顺着上述棒状芯2081流过，并且电流容易通过上述棒状芯2081流向上述第一壳2082的整个区域。因而，能抑制损耗，能效率良好地进行发光。
另外，虽然在上述实施方式中对发光二极管2085进行了说明，但是也可以用与该发光二极管2085同样的构造构成光电变换元件（光检测器、太阳能电池）。在该情况下，也像在图30C用箭头F1、F2、F3示出的那样，与上述第一壳2082相比，电流容易顺着上述棒状芯2081流过，并且电流容易通过上述棒状芯2081流向上述第一壳2082的整个区域。因而，能抑制损耗，能达成光检测性能的提升、发电效率的提升。
此外，也可以在n型Si衬底2090上隔开某个间隔以竖直设置的状态形成多个作为上述发光二极管2085的变形例的图31A所示的发光二极管2095。该发光二极管2095由用n型Si制作的棒状芯2091、被覆该n型Si制的棒状芯2091的n型GaN的第一壳2092以及被覆该n型GaN的第一壳2092的p型GaN的第二壳2093构成。在该发光二极管2095中，上述n型Si制的棒状芯2091的端部2091A被上述n型GaN的第一壳2092和上述p型GaN的第二壳2093所覆盖。如图31A所示，在上述n型GaN的第一壳2092连接有形成在衬底2090上的n型GaN延长部2092Z，在上述p型GaN的第二壳2093连接有形成在上述n型GaN延长部2092Z上的p型GaN延长部2093Z。而且，在上述p型GaN延长部2093Z上形成有接触电极2096，在上述n型Si衬底2090上形成有接触电极2097。在图31A所示的一个例子中，无需在n型Si制的棒状芯2091、n型GaN的第一壳2092形成接触电极，只要在n型Si衬底2090形成接触电极2097即可，因此接触电极的形成变得容易。
此外，也可以在GaN衬底2100上以平躺状态配置作为上述发光二极管2085的另一个变形例的图31B所示的发光二极管2105。图31B所示的发光二极管2105的n型Si制的棒状芯2101的一端部的周方向的一部分从第一、第二壳2102、2103露出。第一壳2102用n型GaN制作，第二壳2103用p型GaN制作。而且，在上述第二壳2103的外周面形成有接触电极2106，在上述露出的n型Si制的棒状芯2101的一端部形成有接触电极2107。该图31B所示的发光二极管2105是例如从竖直设置在图31A所示的Si衬底2090上的状态切断的发光二极管2105以平躺状态配置在作为另一个衬底的GaN衬底2100上的发光二极管2105。在图31B所示的一个例子中，无需在n型GaN的第一壳2102形成接触电极，只要在p型GaN的第二壳2103形成接触电极2106，在n型Si制的棒状芯2101形成接触电极2107即可，因此接触电极的形成变得容易。
另外，虽然在图31A、图31B中对发光二极管2095、2105进行了说明，但是也可以用与该发光二极管2095、2105同样的构造构成光电变换元件（光检测器、太阳能电池）。此外，虽然在上述实施方式中使第一壳2082、2092、2102为n型的GaN，使第二壳2083、2093、2103为p型的GaN，但是也可以使第一壳2082、2092、2102为p型的GaN，使第二壳2083、2093、2103为n型的GaN。
（第十实施方式）
图32A是作为本发明的二极管的第十实施方式的发光二极管2115的立体图，图32B是示出在Si衬底2110上以竖直设置状态隔开某个间隔形成多个上述发光二极管2115的样子的截面图。
上述发光二极管2115具备：用硅制作的芯2111；以覆盖该芯2111的方式形成的作为第一导电型的半导体层的用n型GaN制作的第一壳2112；以及以覆盖该第一壳2112的方式形成的作为第二导电型的半导体层的用p型GaN制作的第二壳2113。
根据该实施方式的发光二极管2115，因为上述芯2111是硅制的，所以确立了芯2111的形成加工。因此，能得到所需的好的形状的发光二极管2115。此外，与芯全部用第一导电型的半导体制作的情况相比，能削减第一导电型的半导体的使用量，能谋求成本减低。
另外，通过蚀刻等将如图32B所示地在作为制作用衬底的Si衬底2110上以竖直设置状态相互隔开间隔形成的多个发光二极管2115做成为如图33A所示地从Si衬底2110切断的发光二极管2117，由此如图33B所示，能以平躺状态安装在作为安装用衬底的GaN衬底2118上。即，根据从衬底切断的发光二极管2117，能容易地将发光二极管2117安装在制作用衬底以外的所需的安装用衬底。
例如，用RIE（反应性离子蚀刻）对以竖直设置状态形成在Si衬底2110上的发光二极管2115的第一、第二壳2112、2113进行蚀刻，用CF4等对Si衬底2110进行干式蚀刻，进而在IPA（isopropyl alcohol（异丙醇））等的溶液中施加超声波，由此能从上述Si衬底2110切断发光二极管2115。
另外，图33B的发光二极管2117去除了第一、第二壳2112、2113的一端部的周方向的一部分，芯2111的一端部的周方向的一部分露出，在该芯2111的一端部的露出的部分形成有接触电极2122，在上述第二壳2113形成有接触电极2121。此外，也可以用与上述发光二极管2115、2177同样的结构的具有光电效应的二极管构成作为光电变换元件的光检测器、太阳能电池。此外，虽然在上述实施方式中使第一壳2112为n型的GaN，使第二壳2113为p型的GaN，但是也可以使第一壳2112为p型的GaN，使第二壳2113为n型的GaN。
（第十一实施方式）
接着，参照图34A～图34I，对作为本发明的第十一实施方式的二极管的制造方法进行说明。图34A～图34I是说明该制造方法中的各制造工序的截面图。
首先，如图34A所示，准备n型Si衬底2201，在该n型Si衬底2201的表面2201A以几μm的厚度对TEOS（tetraethylorthosilicate（正硅酸乙酯））等的SiO2膜（未图示）进行成膜。优选该SiO2膜的膜厚为1μm以上。
此后，实施光致抗蚀剂加工，对上述SiO2膜（未图示）进行像RIE（反应性离子蚀刻）那样的各向异性蚀刻，使n型Si衬底2201从上述SiO2膜部分地露出。进而，对从上述SiO2膜部分地露出的上述n型Si衬底2201进行与上述SiO2膜的选择比高的各向异性蚀刻，蚀刻为25μm的深度。此时，虽然上述光致抗蚀剂会被蚀刻掉，但是上述SiO2膜成为掩模，能继续进行对n型Si衬底2201的蚀刻。这样，如图34B所示，能在n型Si衬底2201上隔开预先确定的间隔以竖直设置状态形成由n型Si棒构成的多个芯2202。
接着，在对形成有上述n型Si制的多个芯2202的n型Si衬底2201进行磨光（ashing）和洗涤之后，在形成有上述多个芯2202的n型Si衬底2201的表面形成热氧化膜。此后，利用HF（氢氟酸）剥离上述热氧化膜，得到没有缺陷、灰尘（dust）的Si表面。
接着，将形成有上述多个芯2202的n型Si衬底2201设置在MOCVD（金属有机化学气相沉积）装置，在1200℃、氢气环境中进行几十分钟的热清洗（thermal cleaning），去除自然氧化膜，并且对Si表面进行氢终止。此后，将衬底温度降到1100℃，生长AlN层（未图示）和AlxGa1-xN（0＜X＜1）层（未图示）。另外，也可以不一定形成该AlN层和AlxGa1-xN（0＜X＜1）层。
接着，如图34C所示，通过MOCVD（金属有机化学气相沉积）使n型GaN生长，形成第一导电型的第一壳2203。接着，如图34D所示，通过MOCVD使由几层～几十层的Gal-YInYN/Ga1-ZInZN（0＜Y、Z＜1）多重量子阱（MQW）构造构成的量子阱层（活性层）2204生长。接着，在上述量子阱层（活性层）2204上生长p－AlnGa1-nN（0＜n＜1）层（未图示），进而，如图34E所示，通过MOCVD使p型GaN生长，形成覆盖上述量子阱层2204的第二导电型的第二壳2205。另外，也可以不一定形成上述量子阱层2204与其上的p－AlnGa1－nN（0＜n＜1）层（未图示）。
接着，如图34F所示，通过CVD、溅射或镀敷在上述p型GaN的第二壳2205上形成ITO（氧化铟锡）而形成ITO导电膜2206。另外，也可以在形成上述ITO之后，在氮气与氧气的混合环境中进行650℃、10分钟的退火，形成p型半透明电极。另外，也可以代替ITO导电膜2206，采用ZnO导电膜、FTO（氟掺杂氧化锡）导电膜。
接着，使用Cl2等蚀刻气体通过RIE对上述ITO导电膜2206、p型GaN的第二壳2205、量子阱层2204、n型GaN的第一壳2203进行蚀刻。通过该蚀刻，如图34G所示，上述n型Si的多个芯2202的顶端面露出，并且n型Si衬底2201的表面部分地露出。
接着，使用CF4等蚀刻气体，进行对Si选择性地进行蚀刻的干式蚀刻。由此，如图34H所示，以对上述n型Si的芯2202的顶端部进行蚀刻并且留下n型Si的芯2202正下方的n型Si部分2201B的方式，从表面对上述n型Si衬底2201进行蚀刻。
接着，通过将上述n型Si衬底2201浸渍在IPA等的溶液中并施加超声波，从而如图34I所示，从上述n型Si衬底2201的部分2201B切断上述n型Si的芯2202。由此，得到从上述n型Si衬底2201切断的多个发光二极管2207。
另外，在上述第十一实施方式的制造方法中，只要在形成图34F所示的ITO导电膜2206之后，在该ITO导电膜2206的表面形成折射率比上述ITO导电膜2206低的层（例如，SiO2，折射率n＝1.45），就能在芯2202的长轴方向上对光进行导波，能提供在一个方向上强烈地进行发光的发光二极管。
此外，在上述制造方法的实施方式的说明中对衬底2201为n型Si衬底且芯2202为n型Si芯的情况进行了说明，在以下的（1）、（2）、（3）示出变更了衬底和芯的材质的情况下的第一～第三变形例。另外，关于第一壳2203、量子阱层2204、第二壳2205、ITO导电膜2206的形成与上述实施方式相同。
（1）在第一变形例中，使衬底2201为SiC衬底，使芯2202为SiC。在该情况下，通过将SiO2膜作为掩模的RIE（反应性离子蚀刻）等形成该由SiC构成的芯。
（2）在第二变形例中，使衬底2201为SiO2衬底，使芯2202为SiO2。在该情况下，能利用在通常的半导体加工中使用的公知的平板印刷（lithography）法和干式蚀刻法形成该由SiO2构成的芯。
（3）在第三变形例中，使衬底2201为n型Si衬底，使芯2202为n型Si。在该情况下，能通过VLS（Vapor－Liquid－Solid（气相－液相－固相））生长形成该由n型Si构成的芯2202。
另外，虽然在上述实施方式中使第一导电型的第一壳2203为n型GaN并通过MOCVD形成，但是能根据第一导电型的第一壳2203的材质采用CVD、镀敷、溅射等。此外，虽然在上述实施方式中使衬底2201、芯2202、第一壳2203为n型，使第二壳2205为p型，但是也可以使衬底2201、芯2202、第一壳2203为p型，使第二壳2205为n型。此外，也可以用以与上述实施方式同样的工序制作的二极管构成光电变换元件（光检测器、太阳能电池）。
（第十二实施方式）
接着，参照图35A的截面图对本发明的第十二实施方式的发光二极管进行说明。该第十二实施方式的发光二极管2300使用前述的发光二极管的制造方法的第十一实施方式的直到图34F所示的工序为止进行制作的发光二极管。
该第十二实施方式的发光二极管2300如图35A所示，通过RIE等蚀刻去除了导电膜2206、p型GaN的第二壳2205、量子阱层2204中的沿上述n型Si衬底2201的表面延伸的端部，使n型GaN的第一壳2203的端部2203B露出。而且，在该露出的第一壳2203的端部2203B形成有接触电极2307，在上述导电膜2206的端部2206B形成有接触电极2301。
该实施方式的发光二极管2300用n型GaN的第一壳2203、量子阱层2204、p型GaN的第二壳2205依次对在n型Si衬底2201上隔开间隔以竖直设置状态形成多个的各n型Si棒状芯2202进行被覆。因此，根据该发光二极管2300，与不具有棒状芯2202做成为平坦的层叠膜的情况相比，能使发光面积增加，因此，能以低成本使发光光量增加。
此外，如图35C所示，能将安装有上述发光二极管2300的图35B所示的发光元件2305相互空开间隔呈格子状安装在支承衬底2306上，做成照明装置2307。该照明装置2307还能做成为背光灯、显示装置。
另外，虽然在该实施方式中使用上述第十一实施方式的直到图34F所示的工序为止进行制作的发光二极管作为发光二极管2300，但是也可以使用在上述第十一实施方式的变形例中直到图34F所示的工序为止进行制作的发光二极管。此外，虽然在上述实施方式中使衬底2201、芯2202、第一壳2203为n型，使第二壳2205为p型，但是也可以使衬底2201、芯2202、第一壳2203为p型，使第二壳2205为n型。
（第十三实施方式）
接着，参照图36A的截面图对本发明的第十三实施方式的发光二极管进行说明。该第十三实施方式的发光二极管2400使用前述的发光二极管的制造方法的第十一实施方式的直到图34I所示的工序为止进行制作的发光二极管2207。
如图36A所示，该第十三实施方式的发光二极管2400用蚀刻去除了在前述的第十一实施方式中制作的发光二极管2207的导电膜2206、p型GaN的第二壳2205、量子阱层2204中的顶端侧的一部分，使n型GaN的第一壳2203的顶端侧的一部分2203C露出。在该第一壳2203的一部分2203C形成有接触电极2403，在上述导电膜2206形成有接触电极2402。而且，该发光二极管2400以平躺的状态配置在衬底2401上。虽然能使上述衬底2401为例如柔性衬底或玻璃衬底，但是也可以使上述衬底2401为其它的材质的绝缘衬底。
此外，如图36B所示，也可以在衬底2401上排列多个上述发光二极管2400做成发光元件2410。该发光元件2410在各列的各发光二极管2400的接触电极2402、2403连接有布线2405、2406。
此外，如图36C所示，能在支承衬底2411上相互空开间隔呈格子状安装多个上述发光元件2410做成照明装置2412。该照明装置2412能做成为背光灯、显示装置。
另外，虽然在该实施方式中，使用在上述第十一实施方式中制作的发光二极管作为发光二极管2400，但是也可以使用在上述第十一实施方式的变形例中制作的发光二极管。
（第十四实施方式）
接着，参照图37A的截面图对作为本发明的二极管的第十四实施方式的光电变换元件进行说明。该第十四实施方式的光电变换元件能做成为光检测器、太阳能电池。该第十四实施方式的光电变换元件使用以如下工序进行制作的光电变换元件，该工序省略了前述的发光二极管的制造方法的第十一实施方式的直到图34F所示的工序中的图34D所示的形成量子阱层2204的工序。
因此，在该实施方式的光电变换元件2500中，用n型GaN的第一壳2203、p型GaN的第二壳2205、ITO导电膜2206依次对在n型Si衬底2201上隔开间隔形成多个的n型Si棒状芯2202进行被覆。此外，上述n型Si衬底2201配置在绝缘衬底2501上。此外，在该实施方式的光电变换元件2500中，如图37A所示，通过RIE等蚀刻去除了导电膜2206、p型GaN的第二壳2205中的沿上述n型Si衬底2201的表面延伸的部分2206B、2205B的端部，使n型GaN的第一壳2203的端部2203B露出。而且，在该露出的第一壳2203的端部2203B形成有接触电极2503，在上述第二壳2205的端部2205B或上述导电膜2206的端部2206B形成有接触电极2502。
该实施方式的光电变换元件2500用n型GaN的第一壳2203、p型GaN的第二壳2205依次对在n型Si衬底2201上隔开间隔以竖直设置状态形成多个的各n型Si棒状芯2202进行被覆。因此，根据该光电变换元件2500，与不具有棒状芯2202的做成平坦的层叠膜的情况相比，能使衬底2201的单位面积平均的PN节面积变大。从而，能谋求PN节面积的单位面积平均的成本的减低。此外，光进入到各n型Si棒状芯2202间的缝隙，能得到光封闭效果，因此，能提高单位面积平均的光电变换的效率。
另外，虽然在该实施方式的光电变换元件2500中使用了在上述第十一实施方式中制作的二极管，但是也可以使用在上述第十一实施方式的变形例中制作的二极管。
此外，在上述第十四实施方式的光电变换元件2500的变形例中，使用以如下工序制作的二极管做成图37B所示的光电变换元件2520，该工序省略了前述的第十一实施方式的直到图34I所示的工序中的图34D所示的形成量子阱层2204的工序。
该变形例的光电变换元件2520所具有的二极管2517通过蚀刻去除了导电膜2206、p型GaN的第二壳2205的顶端侧的部分的周方向的一部分，使n型GaN的第一壳2203的顶端侧的部分的周方向的一部分露出。在该露出的n型GaN的第一壳2203的顶端侧的部分形成有接触电极2518，并且关于上述n型Si棒状芯2202在上述接触电极2518的相反侧在导电膜2206形成有接触电极2519。
在该变形例的光电变换元件2520中，如图37B所示，二极管2517以上述接触电极2519位于上述衬底2521侧的方式以平躺的状态配置在衬底2521上。另外，能采用柔性衬底、导电性衬底作为上述衬底2521。
此外，在上述第十四实施方式的光电变换元件2500的另一个变形例中，使用以如下的工序制作的二极管做成图37C所示的光电变换元件2530，该工序省略了前述的第十一实施方式的直到图34I所示的工序中的图34D所示的形成量子阱层2204的工序。
该变形例的光电变换元件2530所具有的二极管2527通过蚀刻去除了导电膜2206、p型GaN的第二壳2205的顶端侧的部分的周方向的一部分，使n型GaN的第一壳2203的顶端侧的部分的周方向的一部分露出。在该露出的n型GaN的第一壳2203的顶端侧的部分形成有接触电极2528，并且在上述接触电极2528的相同侧在导电膜2206形成有接触电极2529。
在该变形例的光电变换元件2530中，如图37C所示，二极管2527以ITO导电膜2206与衬底2531的光入射面2531A的背面2531B相接并且上述接触电极2528、2529相对于上述衬底2531位于相反侧的方式以平躺的状态进行配置。另外，能采用玻璃衬底、透光性衬底作为上述衬底2531。
另外，虽然在该实施方式的变形例的光电变换元件2520、2530中使用了在上述第十一实施方式中制作的二极管，但是也可以使用在上述第十一实施方式的变形例中制作的二极管。此外，虽然在上述各实施方式中将作为芯部的棒状芯做成为圆柱形，但是也可以做成为多棱柱形、椭圆柱形，还可以做成为圆锥形、椭圆锥形、多棱锥形等。此外，虽然在上述各实施方式中将第一、第二壳做成为圆筒形，但是也可以与上述芯部的形状相对应地做成为多棱筒形、椭圆筒形、圆锥形、椭圆锥形、多棱锥形等。
附图标记说明
100：发光元件，
110：第一衬底，
111：硅衬底，
112：n型GaN半导体层，
113：n型GaN半导体层，
121：n型GaN棒状半导体，
122：活性层，
123：p型GaN半导体层，
124：透明电极层，
125：n型GaN半导体层，
131：透明构件，
141：上部电极，
151：光致抗蚀剂，
A：阳极，
K：阴极，
200：棒状的发光元件，
210：第二衬底，
211：第一电极，
211A：相向部分，
212：第二电极，
212A：相向部分，
213：层间绝缘膜，
214、215：金属布线，
221：流体，
300：LED灯泡，
301：灯头，
302：散热部，
304：发光部，
305：散热板，
306：发光装置，
310：衬底，
311：第一电极，
312：第二电极，
320：发光元件，
400：背光灯，
401：支承衬底，
402：发光装置，
520：像素LED，
X1：行地址线，
Y1：列地址线，
1100：发光元件，
1111：衬底，
1113：n型的半导体层，
1121：板状（突起状）半导体，
1122：活性层，
1123：p型的半导体层，
1124：透明电极层，
1131：透明构件，
1141：上部电极，
1151：光致抗蚀剂，
2001、2011、2051：SiC棒状芯，
2002、2012、2052、2062、2082、2092、2102、2112、2203：n型GaN第一壳，
2003、2013、2053、2063、2083、2093、2103、2113、2205：p型GaN第二壳，
2005、2015、2035、2065、2085、2095、2105、2115、2117、2207、2300、2400：发光二极管，
2006、2046：SiC衬底，
2007、2047、2100、2118：GaN衬底，
2008、2009、2096、2097、2106、2107、2402、2403、2502、2503、2518、2519、2528、2529：接触电极，
2031：第三壳，
2045、2517：二极管，
2056：SiC衬底，
2061：SiO2棒状芯，
2067：SiO2衬底，
2081、2091：n型Si棒状芯,
2090、2201：n型Si衬底,
2110：Si衬底,
2111：Si芯,
2202：n型Si芯,
2204：量子阱层，
2206：ITO导电膜，
2305：发光元件，
2306：支承衬底，
2307：照明装置，
2401、2521、2531：衬底，
2405、2406：布线，
2500、2520、2530：光电变换元件，
2501：绝缘衬底。
Claims (35)
1.一种发光元件，其特征在于，具备：
第一导电型的半导体基部（113、1113）；
多个第一导电型的突起状半导体（121、1121），形成在上述第一导电型的半导体基部上；以及
第二导电型的半导体层（123、1123），覆盖上述突起状半导体。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，
上述第一导电型的突起状半导体（121、1121）是第一导电型的棒状半导体（121）。
3.根据权利要求2所述的发光元件，其特征在于，
上述第一导电型的棒状半导体（121）的长度是上述第一导电型的棒状半导体（121）的粗细的10倍以上。
4.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，
上述第一导电型的突起状半导体（121、1121）是第一导电型的板状半导体（1121）。
5.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，
在上述第一导电型的突起状半导体（121、1121）与第二导电型的半导体层（123、1123）之间形成有活性层（122、1122）。
6.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，
在上述第二导电型的半导体层（123、1123）上形成有透明电极层（131、1124）。
7.根据权利要求6所述的发光元件，其特征在于，
在上述多个第一导电型的突起状半导体（121、1121）之间，在上述透明电极层（124、1124）相向的相向间隙填充有由透明性比上述透明电极层高的材料制作的透明构件（131、1131）。
8.一种发光元件的制造方法，其特征在于，具备：
在构成第一衬底（110）的一部分或全部的第一导电型的半导体层（112、1112）的表面，对掩模层（151、1151）进行构图的工序；
半导体芯形成工序，将上述掩模层作为掩模对上述半导体层各向异性地进行蚀刻，形成多个第一导电型的突起状半导体（121、1121）；以及
半导体壳形成工序，以覆盖上述第一导电型的突起状半导体（121、1121）的表面的方式形成第二导电型的半导体层（123、1123）。
9.根据权利要求8所述的发光元件的制造方法，其特征在于，
进行晶体缺陷恢复工序，在上述半导体芯形成工序之后且在上述半导体壳形成工序之前，对上述第一导电型的突起状半导体（121、1121）进行退火。
10.根据权利要求8或9所述的发光元件的制造方法，其特征在于，
进行晶体缺陷去除工序，在上述半导体芯形成工序之后且在上述壳形成工序之前，通过湿式蚀刻对上述第一导电型的突起状半导体（121、1121）的一部分进行蚀刻。
11.根据权利要求8所述的发光元件的制造方法，其特征在于，
按照上述晶体缺陷去除工序、上述晶体缺陷恢复工序的顺序进行：
晶体缺陷去除工序，在上述半导体芯形成工序之后且在上述壳形成工序之前，通过湿式蚀刻对上述第一导电型的突起状半导体（121、1121）的一部分进行蚀刻；以及
晶体缺陷恢复工序，在上述半导体芯形成工序之后且在上述半导体壳形成工序之前，对上述第一导电型的突起状半导体（121、1121）进行退火。
12.一种发光元件的制造方法，其特征在于，具备：
在构成第一衬底（110）的一部分或全部的第一导电型的半导体层（112、1112）的表面对掩模层（151、1151）进行构图的工序；
半导体芯形成工序，将上述掩模层（151、1151）作为掩模对上述半导体层各向异性地进行蚀刻，形成多个第一导电型的突起状半导体（121、1121）；
半导体壳形成工序，以覆盖上述第一导电型的突起状半导体（121、1121）的表面的方式形成第二导电型的半导体层（123、1123）；以及
发光元件切断工序，从上述第一衬底（110）切断被上述第二导电型的半导体层（123、1123）所覆盖的上述第一导电型的突起状半导体（121、1121）。
13.根据权利要求8至12的任一项所述的发光元件的制造方法，其特征在于，
在上述半导体芯形成工序与上述半导体壳形成工序之间，以覆盖上述第一导电型的突起状半导体（121、1121）的表面的方式形成活性层（122、1122）。
14.根据权利要求8至13的任一项所述的发光元件的制造方法，其特征在于，
在上述半导体壳形成工序之后，以覆盖上述第二导电型的半导体层（123、1123）的方式形成透明电极层（124、1124）。
15.一种发光装置的制造方法，其特征在于，具备：
在构成第一衬底（110）的一部分或全部的第一导电型的半导体层（112、1112）的表面对掩模层（151、1151）进行构图的工序；
半导体芯形成工序，将上述掩模层作为掩模对上述半导体层各向异性地进行蚀刻，形成多个第一导电型的突起状半导体（121、1121）；
半导体壳形成工序，以覆盖上述第一导电型的突起状半导体（121、1121）的表面的方式形成第二导电型的半导体层（123、1123）；
发光元件切断工序，从上述第一衬底（110）切断被上述第二导电型的半导体层（123、1123）所覆盖的上述第一导电型的突起状半导体（121、1121）而得到发光元件（200）；
发光元件配置工序，将上述发光元件（200）配置在第二衬底（210）上；以及
发光元件布线工序，进行用于对配置在上述第二衬底（210）上的发光元件（200）进行通电的布线（214、215）。
16.一种照明装置，其特征在于，具备：
通过权利要求15所述的发光装置的制造方法制造的发光装置（250）。
17.一种液晶背光灯，其特征在于，具备：
通过权利要求15所述的发光装置的制造方法制造的发光装置（250）。
18.一种显示装置的制造方法，其特征在于，具备：
在构成第一衬底（110）的一部分或全部的第一导电型的半导体层（112、1112）的表面对掩模层（151、1151）进行构图的工序；
半导体芯形成工序，将上述掩模层作为掩模对上述半导体层各向异性地进行蚀刻，形成多个第一导电型的突起状半导体（121、1121）；
半导体壳形成工序，以覆盖上述第一导电型的突起状半导体（121、1121）的表面的方式形成第二导电型的半导体层（123、1123）；
发光元件切断工序，从上述第一衬底（110）切断被上述第二导电型的半导体层（123、1123）所覆盖的上述第一导电型的突起状半导体（121、1121）而得到发光元件（200）；
发光元件配置工序，与第二衬底（210）上的像素位置相对应地配置上述发光元件（200）；以及
发光元件布线工序，进行用于对与上述第二衬底（210）上的像素位置相对应地配置的发光元件（200）进行通电的布线（214、215）。
19.一种显示装置，通过权利要求18所述的显示装置的制造方法进行制造。
20.一种二极管，其特征在于，具备：
芯部（2001、2011、2051、2061、2081、2091、2101、2111、2202）；
第一导电型的半导体层（2002、22012、2052、2082、2092、2102、2112、2203），以覆盖上述芯部的方式形成；以及
第二导电型的半导体层（2003、2013、2053、2083、2093、2103、2113、2205），覆盖上述第一导电型的半导体层，
上述芯部（2001、2011、2051、2061、2081、2091、2101、2111、2202）的材质与上述第一导电型的半导体层（2002、2012、2052、2082、2092、2102、2112、2203）的材质互不相同。
21.根据权利要求20所述的二极管，其特征在于，
上述芯部（2001、2011、2051）的折射率比上述第一导电型的半导体层（2002、2012、2052）的折射率大，并且所述二极管是发光二极管（2005、2015、2035）。
22.根据权利要求20所述的二极管，其特征在于，
上述芯部（2001、2011、2051）的折射率比上述第一导电型的半导体层（2002、2012、2052）的折射率大，并且所述二极管具有光电效应。
23.根据权利要求20所述的二极管，其特征在于，
上述芯部（2061）的折射率比上述第一导电型的半导体层（2002）的折射率小，并且所述二极管是发光二极管（2065）。
24.根据权利要求20所述的二极管，其特征在于，
上述芯部（2001、2011）的热传导率比上述第一导电型的半导体层（2002、2012）的热传导率大，并且所述二极管是发光二极管（2005、2015、2035）。
25.根据权利要求20所述的二极管，其特征在于，
上述芯部（2001、2011）的热传导率比上述第一导电型的半导体层（2002、2012）的热传导率大，并且所述二极管具有光电效应。
26.根据权利要求20所述的二极管，其特征在于，
上述芯部（2081、2091、2101、2111、2202）的电导率比上述第一导电型的半导体层（2082、2092、2102、2112、2203）的电导率大，并且所述二极管是发光二极管（2085、2095、2105、2115、2207）。
27.根据权利要求20所述的二极管，其特征在于，
上述芯部（2081、2091、2101、2111、2202）的电导率比上述第一导电型的半导体层（2082、2092、2102、2112、2203）的电导率大，并且所述二极管具有光电效应。
28.根据权利要求20所述的二极管，其特征在于，
上述芯部（2081、2091、2101、2111、2202）用硅进行制作。
29.根据权利要求20至28的任一项所述的二极管，其特征在于，
在衬底（2090、2110、2201）上形成上述芯部（2081、2091、2101、2111、2202）、上述第一导电型的半导体层（2082、2092、2102、2112、2203）以及上述第二导电型的半导体层（2083、2093、2103、2113、2205）之后，从上述衬底切断上述芯部、上述第一导电型的半导体层以及上述第二导电型的半导体层，由此进行制作。
30.一种二极管的制造方法，其特征在于，
在衬底（2201）上形成芯部（2202），
以覆盖上述芯部（2202）的方式形成第一导电型的半导体层（2203），
以覆盖上述第一导电型的半导体层（2203）的方式形成第二导电型的半导体层（2205），
上述芯部（2202）的材质与上述第一导电型的半导体层（2203）的材质互不相同。
31.一种照明装置，具备：
权利要求21、23、24、26的任一项所述的发光二极管（2005、2015、2035、2065、2085、2095、2105、2115）。
32.一种背光灯，具备：
权利要求21、23、24、26的任一项所述的发光二极管（2005、2015、2035、2065、2085、2095、2105、2115）。
33.一种显示装置，具备：
权利要求21、23、24、26的任一项所述的发光二极管（2005、2015、2035、2065、2085、2095、2105、2115）。
34.一种光检测器，具备：
权利要求22、25、27的任一项所述的具有光电效应的二极管。
35.一种太阳能电池，具备：
权利要求22、25、27的任一项所述的具有光电效应的二极管。
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