CN115668496A - 微纳米fin led电极组件及其制造方法以及包含该组件的光源 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微纳米FIN LED电极组件的制造方法、根据该方法制造的微纳米FIN LED电极组件以及包括该电极组件的光源，上述微纳米FIN LED电极组件的制造方法，包括：在包含隔着预定的间隔而沿着水平方向分离的多个下部电极的下部电极线路上，投入包含多个微纳米FIN LED元件的溶液，所述微纳米FIN LED元件是具有长度和宽度为纳米或微米大小的平面且与所述平面垂直的厚度比所述长度小的柱型元件，沿着厚度方向依次层积有第一导电性半导体层、光活性层、第二导电性半导体层以及极化诱导层；以使所述溶液内的微纳米FIN LED元件的第一导电性半导体层或极化诱导层与相邻的至少2个下部电极接触的方式对所述下部电极线路施加组装电压，使微纳米FIN LED元件自对齐；以及，在自对齐的多个微纳米FIN LED元件上形成上部电极线路。

Description

微纳米FIN LED电极组件及其制造方法以及包含该组件的 光源
技术领域
本发明涉及LED电极组件，更具体地涉及微纳米(Micro-Nano)F IN LED电极组件及其制造方法以及光源。
背景技术
Micro LED和Nano LED具备优秀的色感和高效率，属于比较环保的物质，作为各种光源、显示器的核心部件使用。结合这样的市场状况，近年来，正在进行新颖的纳米柱LED结构或通过新的制造工序而形成有凸出部(swell)的纳米线缆LED的研究。进而，为了实现将纳米柱的外表面包覆的保护膜的高效率、高安全性，也正在进行对保护膜材料的研究或有利于后续工序的配体(ligand)材料的研究开发。
结合这样的材料领域的研究，最近利用了红色、绿色、蓝色Micro-LED的显示器TV得到商用化。利用了Micro-LED的显示器、各种光源具有高性能特性、理论寿命以及效率非常长且高的优点，但是需要在限定区域的小型化的电极上将Micro-LED一一地逐个配置，所以采用pick place技术在电极上配置Micro-LED而构成的电极组件，考虑到高成本和高工序不良率、低生产效率，受工序技术所限，从智能手机至TV，现状都是难以制造真正意义上的高分辨率的商用显示器、或者具有各种大小、形状、亮度的光源。进而，当前的情况是，对于比Micro-LED还小的Nano-LED，更加难以用Micro-LED这样的pick and place技术，在电极上逐个地一一配置。
为了克服这些难点，本申请的发明人做出的大韩民国登录特许公报第10-1490758号中公开了一种采用如下工法制造的超小型LED电极组件，在电极上投入混合有纳米柱型LED的溶液之后，在相互不同的两电极之间形成电场(electric field)，使多个纳米柱型LED元件在电极上自对齐。但是，所使用的纳米柱型LED，射出光的面积小，效率不好，所以还存在如下问题：为了实现所期望的效率，需要安装大量的LED，而且纳米柱型LED自身发生缺陷的可能性高。
具体地说明，已知用如下方法制造纳米柱型LED元件，将纳米图案工序和干蚀刻/湿蚀刻混合，以top-down方法制造LED晶片，或者通过bottom-up方法直接在基板上进行生长。这样的纳米柱型LED，LED长轴与层积方向、即p-GaN/InGaN多量子阱(MQW)/n-GaN层积结构中的各层的层积方向一致，所以发光面积窄，由于发光面积窄，所以相对地表面缺陷对效率下降造成大影响，难以将电子-空穴的再结合速度最佳化，所以存在发光效率比原本晶片具有的效率下降很大的问题。
因此，迫切需要开发出一种利用新颖的LED部件的LED电极组件，该LED部件不仅能够利用电场容易地排列，而且发光面积大，能够防止因表面缺陷引起的效率下降或将其最小化，电子-空穴的再结合速度最佳化。
发明内容
技术问题
本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的在于，提供一种利用了微纳米FINLED元件的电极组件及其制造方法以及包含该组件的光源，能够提高发光面积且效率和亮度得到改善。
而且，本发明的另一目的在于，提供一种利用了微纳米FIN LED元件的电极组件及其制造方法以及包含该组件的光源，能够增加发光面积，并且减少光活性层的厚度，防止因表面缺陷引起的效率下降，能够稳定地以高亮度发光。
而且，本发明的另一目的在于，提供一种利用了微纳米FIN LED元件的电极组件及其制造方法以及包含该组件的光源，能够防止因电子及空穴速度的不均衡导致的电子-空穴再结合效率下降。
进而，本发明的另一目的在于，提供一种利用了微纳米FIN LED元件的电极组件及其制造方法以及包含该组件的光源，非常适合于通过电场而使LED元件在电极上自对齐且没有电气短路忧虑，电极排列设计及电极构成容易性得到改善。
技术手段
为了解决上述技术课题，本发明提供一种微纳米FIN LED电极组件制造方法，其特征在于，包括：步骤(1)，在包含隔着预定的间隔而沿着水平方向分离的多个下部电极的下部电极线路上，投入包含多个微纳米FIN LED元件的溶液，所述微纳米FIN LED元件是具有长度和宽度为纳米或微米大小的平面且与所述平面垂直的厚度比所述长度小的柱型元件，沿着厚度方向依次层积有第一导电性半导体层、光活性层、第二导电性半导体层以及极化诱导层；步骤(2)，以使所述溶液内的微纳米FIN LED元件的第一导电性半导体层或极化诱导层与相邻的至少2个下部电极接触的方式对所述下部电极线路施加组装电压，使微纳米FIN LED元件自对齐；以及步骤(3)，在自对齐的多个微纳米FIN LED元件上形成上部电极线路。
根据本发明的一实施例，所述预定的间隔比微纳米FIN LED元件的长度小。
而且，在所述步骤(2)和步骤(3)之间，还包括：步骤(4)，形成将和与至少2个下部电极接触的各个微纳米FIN LED元件的第一导电性半导体层或极化诱导层的侧面接触的所述至少2个下部电极间连接的通电用金属层；以及步骤(5)，以不覆盖自对齐的多个微纳米FIN LED元件的上部面的方式在下部电极线路上形成绝缘层。
而且，所述微纳米FIN LED元件的长度为1000～10000nm，厚度为100～3000nm。
而且，所述微纳米FIN LED元件的宽度比厚度大或相同。
而且，所述微纳米FIN LED元件的长度与厚度之比为3：1以上。
而且，所述微纳米FIN LED元件还可以包括以不包覆光活性层的露出面的方式形成在所述元件的侧面上的保护覆膜。
而且，所述极化诱导层由沿着元件的长度方向相邻配置的第一极化诱导层和第二极化诱导层构成，所述第一极化诱导层和第二极化诱导层的电气极性相互不同。此时，作为一例，所述第一极化诱导层是ITO，第二极化诱导层是金属或半导体。
而且，本发明提供一种微纳米FIN LED电极组件，其特征在于，包括：下部电极线路，包含隔着预定的间隔而沿着水平方向分离的多个下部电极；多个微纳米FIN LED元件，其是具有长度和宽度为纳米或微米大小的平面且与所述平面垂直的厚度比所述长度小的柱型元件，沿着厚度方向依次层积有第一导电性半导体层、光活性层、第二导电性半导体层以及极化诱导层，所述多个微纳米FIN LED元件以所述第一导电性半导体层或极化诱导层与相邻的至少2个下部电极接触的方式配置；以及上部电极线路，配置在所述多个微纳米FIN LED元件上。
根据本发明的一实施例，所述第一导电性半导体层和第二导电性半导体层中的任一个包含p型GaN半导体层，另一个包含n型GaN半导体层，所述p型GaN半导体层的厚度为10～350nm，所述n型GaN半导体层的厚度为100～3000nm，所述光活性层的厚度为30～200nm。
而且，所述微纳米FIN LED元件的第一导电性半导体层的下部面，沿着元件的长度方向形成有具有预定的宽度和厚度的凸出部。
而且，所述凸出部的宽度具有相对于微纳米FIN LED元件的宽度为50％以下的长度。
而且，所述微纳米FIN LED元件的发光面积超过微纳米FIN LED元件的纵截面面积的2倍。
而且，所述微纳米FIN LED电极组件的每单位面积100x100μm2中包含2至100,000个微纳米FIN LED元件。
下面，对本发明中使用的用语进行定义。
在基于本发明的构成例的说明中，记载为各层、区域、图案形成于基板、各层、区域、图案的“上面(on)”“上部”、“上”、“下面(under)”、“下部”、“下”的情况下，“上面(on)”、“上部”、“上”、“下面(under)”、“下部”、“下”都包括“directly″”和“indirectly”的意思。
发明效果
基于本发明的微纳米FIN LED电极组件，相比于利用了现有的柱型LED元件的电极组件，有利于增加元件的发光面积而实现高亮度和高光效率。另外，能够增加元件的发光面积，并且在表面露出的光活性层的面积大幅度减少，从而能够防止因表面缺陷引起的效果下降或者将其最小化，能够构成品质优秀的电极组件。继而，由于因电子及空穴速度的不均衡导致的电子-空穴再结合效率下降以及由此造成的发光效率下降得到最小化，所以所使用的LED元件非常适合于通过电场使元件在电极上自对齐的工法，可以更容易地构成电极组件，能够广泛应用到各种照明、光源、显示器等。
附图说明
图1至图2是针对基于本发明的一实施例的微纳米FIN LED电极组件的图，图1是微纳米FIN LED电极组件的俯视图，图2是基于图1的X-X′边界线的剖面示意图。
图3是基于本发明的另一实施例的微纳米FIN LED电极组件的剖面示意图。
图4a及4b分别是沿着厚度方向层积有第一导电性半导体层、光活性层、第二导电性半导体层的第一柱型元件的示意图和沿着长度方向层积有第一导电性半导体层、光活性层、第二导电性半导体层的第二柱型元件的示意图。
图5至图8是针对本发明的一实施例所包含的微纳米FIN LED元件的图，图5是立体图，图6是基于图5的X-X′边界线的剖面图，图7是基于图5的Y-Y′边界线的剖面图，而图8是基于图5的微纳米FIN LED元件的制造工序的示意图。
图9至图12是针对本发明的一实施例所包含的微纳米FIN LED元件的图，图9是立体图，图10是基于图9的X-X′边界线的剖面图，图11是基于图9的Y-Y′边界线的剖面图，而图12是针对基于图9的微纳米FIN LED元件的制造工序的示意图。
图13是基于本发明的一实施例的光源的示意图。
图14a及图14b是基于本发明的多个实施例的光源的示意图。
图15及图16分别是基于本发明的一实施例的医疗设备和美容设备的示意图。
具体实施方式
下面，参照附图，详细说明本发明的实施例，以便本领域技术人员能够容易地实施。本发明可以以多种不同的形式实现，不限于在此说明的实施例。
参照图1及图2进行说明，基于本发明的一实施例的微纳米FIN LED电极组件1000构成为包括：下部电极线路200，包含隔着预定的间隔而沿着水平方向分离的多个电极211、212、213、214；在上述下部电极线路200上配置的多个微纳米FIN LED元件101、102、103；以及上部电极线路300，以与上述微纳米FIN LED元件101、102、103的上部接触的方式配置。
首先，说明用于使微纳米FIN LED元件101、102、103自对齐而发光的电极线路200、300。
微纳米FIN LED电极组件1000包括上部电极线路300和下部电极线路200，上部电极线路300和下部电极线路200隔着微纳米FIN LED元件101、102、103在上部和下部对置地配置。上述上部电极线路300和下部电极线路200不是沿着水平方向排列，所以避免将具有超小型的厚度、宽度的2种电极在限定面积的平面内沿着水平方向以微米或纳米单位的间隔配置的、现有的基于电场诱导的电极组件的复杂的电极线路，使得电极设计非常单纯，能够更加容易地构成。
对此具体地说明，现有的通过电场诱导而使元件自对齐的电极组件，也是将沿着水平方向分离的多个电极作为组装电极使用，在上述组装电极上安装柱型的超小型LED元件，将相同的电极、即组装电极直接作为驱动电极使用，另一方面，本发明的一实施例所具备的上述下部电极线路200作为组装电极发挥作用，但是只有第一导电性半导体层侧的一面或第二导电性半导体层侧的一面与下部电极线路200接触，所以只靠下部电极线路200，不能使微纳米FIN LED元件101、102、103发光，在这一点，与现有的通过电场诱导的电极组件有所不同。这样的区别点使得电极设计的自由度、电极设计的容易性出现显著的差异。
即，需要是在将组装电极和驱动电极作为同一电极使用的情况下，在限定区域的平面内安装最多数量的柱型的超小型LED元件的结构，与此同时，要能够以微米-纳米大小的间隔构成被施加相互不同的电压的电极线路，所以电极结构的设计和构成并不容易。但是，本发明所包含的下部电极线路200在驱动时被施加相同种类的电源(作为一例，(+)或(－)电源)，所以在下部电极线路200内的下部电极211、212、213、214、215、216之间发生电气短路的可能性小。而且，以往，与相互不同的导电性半导体层对应的各个柱型超小型LED元件的两端部分别与相邻的电极一对一对应接触，才能实现发光且不短路。由此，若各个柱型超小型L ED元件涉及3个或4个相邻的电极配置的情况下，柱型超小型LED元件的光活性层必然只能与电极接触，会发生短路，所以存在设计电极的宽度、电极间的间隔等时必须要考虑上述情况的困难。但是，本发明所包含的微纳米FIN LED元件101、102、103中，是第一导电性半导体层侧的一面或第二导电性半导体层侧的一面与下部电极线路接触，所以即使涉及多个相邻的下部电极211、212、213、214、215、216进行配置，也不会发生电气短路，由此具有更加容易设计下部电极线路200的优点。
而且，上部电极线路300被布设成能够与如图1及图2所示配置的微纳米FIN LED元件101、102、103的上部面电接触，所以具有电极的设计或构成非常容易的优点。尤其，图1中示出上部电极线路300分为第一上部电极301和第二上部电极302来构成，然而也可以只由与所配置的全部微纳米FIN LED元件的上部面接触的一个电极构成上部电极，所以相比现有技术，具有能够非常简单地构成电极线路的优点。
上述下部电极线路200是用于以与微纳米FIN LED元件101、102、103的厚度方向的上部面或下部面接触的方式使微纳米FIN LED元件101、102、103自对齐的组装电极，而且可以作为与后述的上部电极线路300一起使微纳米FIN LED元件101、102、103发光而具备的驱动电极中的一个发挥作用。
而且，上述下部电极线路200构成为包括隔着预定的间隔而沿着水平方向分离的多个下部电极211、212、213、214、215、216。上述下部电极211、212、213、214、215、216的数量和电极间的间隔可以按照考虑作为组装电极的功能、元件的长度、电极组件的大小等适当地设定的数量及间隔来包含电极211、212、213、214、215、216。
而且，上述下部电极线路200所包括的多个下部电极211、212、213、214、215、216只要是沿着水平方向分离配置即可，具体的电极配置没有限制，作为一例，可以是多个电极沿着一方向隔着预定的间隔整齐地配置的结构。
而且，相邻的下部电极211、212、213、214、215、216间的间隔可以比微纳米FIN LED元件101、102、103的长度小，若是相邻的两电极间的间隔比微纳米FIN LED元件的长度大或与之相同的情况，则微纳米FIN LED元件可能以嵌入到相邻的两电极之间的方式自对齐，在该情况下，有可能导致电极侧面与微纳米FIN LED元件的在侧面露出的光活性层间的接触而引起电气短路，所以不适合。
另一方面，上述下部电极线路200可以直接设置在后述的支承体1100、1100’、1100”上，也可以设置于另外的基板401上，上述基板401以放置在支承体1100、1100’、1100”上的方式配置。上述基板401可以作为支承下部电极线路200、上部电极线路300及介于上述下部电极线路200与上部电极线路300之间的微纳米FIN LED元件101、102、103的支承体发挥作用。上述基板401可以是从由玻璃、塑料、陶瓷及金属组成的组中选择的任意一种，但不限于此。而且，为了使得射出的光的损失最小化，上述基板401优选使用透明的材质。而且，上述基板401优选可挠性的材料。而且，上述基板401的大小、厚度可以根据所具备的微纳米FIN LED电极组件的大小、下部电极线路200的具体设计等适当变更。
接下来，上部电极线路300在以与安装在上述下部电极线路200上的多个微纳米FIN LED元件101、102、103的上部电接触的方式设计的情况下，数量、配置、形状等没有限制。但是，如图1所示，若下部电极线路200沿一方向整齐地排列，则上部电极线路300可以以沿着与上述一方向垂直的方式排列，这样的电极配置是在现有的显示器等广泛使用的电极配置，具有能够将现有的显示器领域的电极配置及驱动控制技术原样使用的优点。
另一方面，图1中只示出第一上部电极301和第二上部电极302，而且示出包含它们的上部电极线路300只覆盖一部分元件，这是为了便于说明而省略的，实际上还包括在微纳米FIN LED元件的上部配置的未图示的上部电极。
上述下部电极线路200及上部电极线路300具有通常的LED电极组件中使用的电极的材质、形状、宽度、厚度，利用公知的方法制造，本发明中不做限定。作为一例，上述电极可以采用铝、铬、金、银、铜、石墨烯、ITO或它们的合金等，宽度为2～50μm，厚度为0.1～100μm，可以考虑期望的LED电极组件的大小等适当地变更。
接下来，说明在上述的下部电极线路200与上部电极线路300之间配置的微纳米FIN LED元件101、102、103。
基于本发明的一实施例的微纳米FIN LED元件101、102、103包含第一导电性半导体层10、光活性层20以及第二导电性半导体层30，这些层的层积方向为厚度方向，是长度比厚度大的柱型的LED元件。
参照图5至图7及图9至图11具体地说明，基于本发明的一实施例的微纳米FIN LED元件108、109，以相互垂直的X、Y、Z轴为基准，将X轴方向设为长度，将Y轴方向设为宽度，将Z轴方向设为厚度时，长度为长轴，厚度为短抽，长度比厚度大，是沿着厚度方向依次层积有第一导电性半导体层10、光活性层20、第二导电性半导体层30及电极层40或极化诱导层40’的元件。
更具体地，微纳米FIN LED元件108、109在由长度和宽度构成的X-Y平面中具有预定的模样，与上述平面垂直的方向是厚度方向，沿着厚度方向层积构成LED元件的各层。这种结构的微纳米FIN LED元件108、109具有如下优点：即使在侧面露出的部分的光活性层20的厚度薄，通过由长度和宽度构成的平面，能够确保更广阔的发光面积。而且，由此，基于本发明的一实施例的微纳米FIN LED元件108、109的发光面积具备超过微纳米FIN LED元件的纵截面的面积的2倍的宽广的发光面积。在此，纵截面是指与作为长度方向的X轴方向平行的截面，在宽度一定的元件的情况下，可以是上述X-Y平面。
具体地，参照图4a及图4b进行说明，图4a中所示的第一柱型元件1和图4b中所示的第二柱型元件1’是都具备层积有第一导电性半导体层2、光活性层3和第二导电性半导体层4的结构、长度l和厚度m相同且光活性层的厚度h也相同的柱型元件。但是，第一柱型元件1在厚度方向层积有第一导电性半导体层2、光活性层3和第二导电性半导体层4，另一方面，第二柱型元件1’在长度方向层积有各层，结构上有所差异。
这样的两元件1、1′在发光面积方面具有很大的差异，作为一例，设定长度l为4000nm，厚度m为600nm，光活性层3的厚度h为100nm时，与发光面积相应的第一柱型元件1的光活性层3的表面积与第二柱型元件1’的光活性层3的表面积之比为6.42μm2：0.6597μm2，作为微纳米FIN LED元件的第一柱型元件1的发光面积大9.84倍。而且，对于在整个光活性层的发光面积中露出于外部的光活性层3的表面积的比例，第一柱型元件1与第二柱型元件1’相近，但是由于增加的光活性层3的未露出的表面积的绝对值大很多，所以给露出的表面积的激子造成的影响减少很多，作为微纳米FIN LED元件的第一柱型元件1比作为水平排列柱型元件的第二柱型元件1’，由表面缺陷给激子造成的影响变小很多，在发光效率及亮度方面，作为微纳米FIN LED元件的第一柱型元件1明显比作为水平排列柱型元件的第二柱型元件1’优秀。进一步，在第二柱型元件1’的情况下，通过将沿着厚度方向层积有导电性半导体层和光活性层的晶片沿着厚度方向蚀刻而形成，其结果，相对长的元件的长度对应于晶片厚度，为了增加元件的长度，不可避免地要增加蚀刻的深度，但蚀刻深度越大，元件表面的缺陷产生可能性越高，其结果，第二柱型元件1’相比于第一柱型元件1，虽然露出的光活性层的面积小，但表面缺陷产生可能性却更大，考虑到因表面缺陷的产生可能性增加导致的发光效率下降时，第一柱型元件1在发光效率及亮度方面明显优秀。
进一步，对于在第一导电性半导体层2和第二导电性半导体层4中的任一个中注入的空穴与在另一个中注入的电子的移动距离，第一柱型元件1相比于第二柱型元件1’短，由此，能够将在电子和/或空穴移动中，因壁面的缺陷造成被捕获的概率变小，能够将发光损失最小化，有利于将由电子-空穴速度不均衡造成的发光损失最小化。而且，在第二柱型元件1’的情况下，由于会发生因圆形柱型结构引起的较强的光路径变动，所以由电子-空穴生成的光的路径沿着长度方向发生共鸣，会在长度方向两末端进行发光，在元件躺着配置的情况下，由于强的侧面发光轮廓，导致正面发光效率差，但另一方面，在第一柱型元件1的情况下，由于在上部面和下部面进行发光，所以具有实现优秀的正面发光效率的优点。
本发明的一实施例中包含的微纳米FIN LED元件108、109，与上述的第一柱型元件1相同，沿着厚度方向层积导电性半导体层10、30和光活性层20，构成为长度比厚度大，具有进一步提高的发光面积。进而，即使露出的光活性层20的面积多少增加，由于也是厚度比长度小的形态的柱型，所以要蚀刻的深度变浅，能够减少在光活性层20的露出的表面发生缺陷的可能性，有利于防止由这样的缺陷造成的发光效率减少或者将其最小化。
上述平面在图5中以直角四边形示出，但不限于此，可以采用从等边四角形、平行四边形、梯形等普通的四角形的形状到椭圆形等的各种形状，不受限制。
而且，基于本发明的一实施例的微纳米FIN LED元件108、109的长度和宽度具有微米或纳米单位的大小，作为一例，微纳米FIN LED元件108、109的长度可以为1000～10000nm，宽度可以为250～1500nm。而且，厚度可以为100～3000nm。上述长度和宽度根据平面的形状而基准不同，作为一例，在上述平面为等边四角形、平行四边形的情况下，可以是两个对角线中的一个为长度、另一个为宽度，在梯形的情况下，高度、上边、底边中的长的是长度，与长的垂直的短的是宽度。或着，在上述平面的形状为椭圆的情况下，椭圆的长轴为长度，短轴为宽度。
此时，微纳米FIN LED元件108、109的长度与厚度之比为3∶1以上，更优选为长度达到该比率为6：1以上，由此具有后述的能够更容易通过电场在下部电极线路200上自对齐的优点。若长度小到微纳米FIN LED元件108、109的长度与厚度之比小于3∶1的情况下，难以通过电场使微纳米FIN LED元件在下部电极上自对齐，元件在下部电极上不固定，有可能造成因工序缺陷产生的电接触短路。但是，长度与厚度之比可以是15：1以下，由此有利于实现通过电场自对齐的转矩的最佳化等本发明的目的。
而且，上述微纳米FIN LED元件108、109的宽度可以比厚度大或与之相同，由此，微纳米FIN LED元件108、109利用电场排列于至少2个相邻的下部电极上时，能够防止在旁边躺着排列或使其最小化。若微纳米FIN LED元件朝旁边躺着排列，则即使实现长度方向的一端和另一端与分离的至少2个下部电极分别接触的排列及安装，但在元件的侧面露出的光活性层与下部电极接触而产生电短路，由此可能导致不发光。
而且，上述微纳米FIN LED元件108、109可以是长度方向两端的大小不同的元件，作为一例，可以是具有作为长度的高度比上边和底边大的等边梯形的四角平面的柱型元件，根据上边与底边的长度差，其结果，可能在元件的长度方向两端蓄积的阳电荷和阴电荷产生差异，由此具有更容易通过电场自对齐的优点。
而且，在上述微纳米FIN LED元件108、109的第一导电性半导体层10的下部面，可以沿着元件的长度方向形成具有预定的宽度和厚度的凸出部11。对于上述凸出部11，会在后述的针对制造方法的说明中更加具体地说明，在沿着厚度方向蚀刻晶片之后，为了将蚀刻的LED部件从晶片上去除，从蚀刻的LED部分的下端部两侧面朝向作为中央部的内侧沿着水平方向进行蚀刻，其结果，能够生成上述凸出部11。上述凸出部11有助于执行针对微纳米FIN LED元件108、109的正面发光提取的改善功能。而且，当微纳米FIN LED元件108、109在下部电极线路200上自对齐时，上述凸出部11有助于以使与形成有凸出部11的元件一面对置的相反面位于下部电极线200上的方式控制排列。进而，在上述相反面位于下部电极线路200上之后，为了使元件发光，可以在形成有凸出部11的元件的一面上形成上部电极线路300，上述凸出部11使得与所形成的上部电极线路300的接触面积增加，从而有利于改善上部电极线路300与微纳米FIN LED元件108、109之间的机械性结合力。
此时，上述凸出部11的宽度为微纳米FIN LED元件108、109的宽度的50％以下，更优选形成为30％以下，由此，在LED晶片上蚀刻的微纳米FIN LED元件部分的分离变得更加容易。若以凸出部形成为超过微纳米FIN LED元件108、109的宽度的50％，则有可能不易从LED晶片上去除被蚀刻的微纳米FIN LED元件部分。而且，在不是期望部分的其他部分发生折断、分离，导致量产性和/或品质下降，还可能导致所生成的多个微纳米FIN LED元件的长度和品质均匀性下降。另一方面，凸出部11的宽度可以形成为微纳米FIN LED元件108、109的宽度的10％以上。若凸出部的宽度小于微纳米FIN LED元件108、109的宽度的10％，则虽然容易从LED晶片分离，但在后述的侧面蚀刻时(参见图8(g)/图8(i)以及图12(h)/图12(i))产生过度蚀刻而导致本不应被蚀刻的第一导电性半导体层10的一部分也被蚀刻，有可能不能发挥上述凸出部11的效果。而且，有可能因湿式蚀刻溶液而导致分离，所以可能发生如下问题：需要将在具有强碱性质的高危险性蚀刻溶液内分散着的微纳米FIN LED元件与湿式蚀刻溶液分离后进行清洗。另一方面，上述凸出部11的厚度具有第一导电性半导体层的厚度的10～30％程度的厚度，由此，可以将第一导电性半导体层形成为期望的厚度及品质，更有利于实现基于上述凸出部11的效果。在此，上述第一导电性半导体层10的厚度是指，以没有形成凸出部的第一导电性半导体层的下部面为基准的厚度。
作为具体的一例，上述凸出部11的宽度为50～300nm，厚度为50～400nm。
以下，说明微纳米FIN LED元件108、109所包含的各层。
微纳米FIN LED元件108、109包括第一导电性半导体层10和第二导电性半导体层30。所使用的导电性半导体层可以采用在照明、显示器中使用的通常的LED元件中采用的导电性半导体层，没有特别限制。根据本发明的优选的一实施例，上述第一导电性半导体层10和第二导电性半导体层30中的任一个包括至少一个n型半导体层，另一个导电性半导体层包括至少一个p型半导体层。
在上述第一导电性半导体层10包括n型半导体层的情况下，上述n型半导体层可以从具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的组合式的半导体材料、例如InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、A1N、InN等中选择一种以上，可以掺杂第一导电性掺杂物(例如：Si、Ge、Sn等)。根据本发明的优选的一构成例，上述第一导电性半导体层10的厚度可以为1～3μm，但不限于此。
在上述第二导电性半导体层30包括p型半导体层的情况下，上述p型半导体层可以从具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的组合式的半导体物质、例如InAlGaN、GaN、A1GaN、InGaN、AlN、InN等中选择一种以上，可以掺杂第二导电性掺杂物(例如：Mg)。根据本发明的优选的一构成例，上述第二导电性半导体层30的厚度可以为0.01～0.30μm，但不限于此。
根据本发明的一实施例，上述第一导电性半导体层10和第二导电性半导体层30中的任一个包括p型GaN半导体层，另一个包括n型GaN半导体层，上述p型GaN半导体层的厚度为10～350nm，上述n型GaN半导体层的厚度为1000～3000nm，由此，注入到p型GaN半导体层的空穴和注入到n型GaN半导体层的电子的移动距离如图4b所示相比于在长度方向层积有半导体层和光活性层的柱型元件短，由此使得在移动中因壁面的缺陷而导致电子和/或空穴被捕获的概率变小，能够将发光损失最小化，有利于将由电子-空穴速度不均衡造成的发光损失最小化。
接下来，上述光活性层20形成于第一导电性半导体层10的上部，能够以单一或多量子阱结构形成。上述光活性层20可以采用在照明、显示器等中使用的通常的LED元件中包含的光活性层，没有特别限制。在上述光活性层20的上面和/或下面，可以形成掺杂有导电性掺杂物的包层(未图示)，掺杂有上述导电性掺杂物的包层可以由AlGaN层或InAlGaN层构成。除此之外，可以在光活性层20中使用AlGaN、AlInGaN等物质。这样的光活性层20，当对元件施加电场时，从分别位于光活性层的上面、下面的导电性半导体层向光活性层移动的电子和空穴在光活性层中发生电子-空穴对的结合，由此而发光。根据本发明的优选的一实施例，上述光活性层20的厚度为30～300nm，但不限于此。
接下来，在上述的第二导电性半导体层30上，如图5至图7中所示，可以形成电极层40，或者，如图9至图11中所示，可以形成极化诱导层40’。
先说明形成电极层40的情况，上述电极层40可以采用在照明、显示器中使用的通常的LED元件中包含的电极层，没有特别限制。上述电极层40可以采用将Cr、Ti、Al、Au、Ni、ITO及它们的氧化物或合金等单独或混合的材质，优选采用使发光损失最小化的透明的材质，作为一例，可以是ITO。另外，电极层40的厚度可以为50～500nm，但不限于此。
接着，说明形成极化诱导层40’的情况，上述极化诱导层40’在微纳米FIN LED元件109的长度方向两端具有相互不同的电气极性，所以是基于电场的自对齐更加容易的层，而且在使用金属等材质的情况下，能够提高导电性，还能够兼做为电极层发挥作用。上述极化诱导层40’沿着元件的长度方向在一端侧配置第一极化诱导层41，在另一端侧配置第二极化诱导层42，上述第一极化诱导层41和第二极化诱导层42的电气极性可以相互不同。作为一例，上述第一极化诱导层41可以是ITO，第二极化诱导层42可以是金属或半导体。而且，上述极化诱导层40’的厚度可以为50～500nm，但不限于此。上述第一极化诱导层41和第二极化诱导层42可以是将第二导电性半导体层30的上部面进行二等分而以相同的面积配置，但不限于此。也可以配置成第一极化诱导层41和第二极化诱导层42中的任一个的面积更大。
上述的第一导电性半导体层10、光活性层20、第二导电性半导体层30及电极层40或极化诱导层40’作为微纳米FIN LED元件108、109的必要结构要素而被包括，在各层的上面/下面还可以包括其他的荧光体层、活性层、半导体层、空穴模块层和/或电极层。
另一方面，本发明的一实施例所包含的上述的微纳米FIN LED元件108、109，还包括以包覆上述光活性层20的露出面的方式在侧面上形成的保护覆膜50。上述保护覆膜50是用于保护光活性层20的露出面的膜，至少将光活性层20的露出面整个包覆，作为一例，可以将微纳米FIN LED元件108、109的两侧面、前端面和后端面全部包覆。上述保护覆膜50优选包含氮化硅(Si3N4)、氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化铪(HfO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化钇(Y2O3)、二氧化钛(TiO2)、氮化铝(A1N)及氮化钙(GaN)中的任一种以上，更优选以上述成分构成且透明，但不限于此。根据本发明的优选的一实施例，上述保护覆膜的厚度为5nm～100nm，但不限于此。
上述的微纳米FIN LED元件108、109可以采用后述的制造方法制造，但不限于此。
参照图8及图12进行说明，微纳米FIN LED元件108、109通过包括如下步骤来制造：步骤(A)，准备依次层积有第一导电性半导体层10、光活性层20和第二导电性半导体层30的LED晶片51；步骤(B)，在上述LED晶片51的第二导电性半导体层30上形成电极层40或以电气极性相互不同的区域相邻的方式图案化的极化诱导层40’；步骤(C)，各个元件具有长度和宽度为纳米或微米大小的平面，以与上述平面垂直的厚度比上述长度小的方式，将LED晶片51沿着厚度方向蚀刻，形成多个微纳米FIN LED柱52；以及步骤(D)，将上述多个微纳米FINLED柱52从上述LED晶片51分离。
参照图8，说明在第二导电性半导体层30上形成有电极层40的微纳米FIN LED元件100的制造方法，作为本发明的步骤(A)，执行准备在基板(未图示)上依次层积有第一导电性半导体层10、光活性层20和第二导电性半导体层30的LED晶片51的步骤。
对上述LED晶片51所具备的各层的说明与上述相同，所以在此省略说明，以没有说明的部分为中心进行说明。首先，LED晶片51内的上述第一导电性半导体层10的厚度可以比上述的微纳米FIN LED元件100中的第一导电性半导体层10的厚度厚。而且，上述LED晶片51内的各层可以具备c-plane结晶结构。
而且，上述LED晶片51可以被执行清洗工序，上述清洗工序可以适当地采用通常的晶片的清洗溶液和清洗工序，本发明中不做特别限定。作为上述清洗溶液的一例，可以是异丙醇、丙酮及盐酸，但不限于此。
接下来，作为本发明的步骤(B)，如图8(b)所示，可以执行在上述LED晶片51的第二导电性半导体层30上形成电极层40的步骤。上述电极层40可以通过在半导体层上形成电极的通常的方法形成，作为一例，可以通过基于溅射的蒸镀来形成。上述电极层40的材质如上所述作为一例可以是ITO，可以形成为约150nm的厚度。上述电极层40在蒸镀工序后可以进一步经由快速热退火(rapid thermal annealing)工序，作为一例，可以在600℃下处理10分钟，可以考虑电极层的厚度、材质等适当调节，所以本发明中不做特别限定。
接下来，作为本发明的步骤(C)，执行如下步骤：各个元件具有长度和宽度为纳米或微米大小的平面，以与上述平面垂直的厚度比上述长度小的方式，将LED晶片51沿着厚度方向蚀刻，形成多个微纳米FIN LED柱52。
上述步骤(C)具体地包括如下步骤来执行：步骤(C-1)，以各个元件为具有长度和宽度为纳米或微米大小的预定的模样的平面的方式，在电极层40的上部面形成掩膜图案层61(图8(c))；步骤(C-2)，按照掩膜图案层61的图案，沿着厚度方向将第一导电性半导体层10蚀刻一部分厚度，形成多个微纳米FIN LED柱52(图8(d))；步骤(C-3)，以包覆各个微纳米FIN LED柱52的露出的侧面的方式形成绝缘覆膜62(图8(e))；步骤(C-4)，以使相邻的微纳米FIN LED柱52之间的第一导电性半导体层10的上部面(图8(f)的A部分)露出且包覆微纳米FIN LED柱52的侧面的绝缘覆膜不被去除的的方式，将在第一导电性半导体层10的上部形成的绝缘覆膜62的一部分去除(图8(f))；步骤(C-5)，将露出的第一导电性半导体层的上部(图8(f)的A部分)沿着厚度方向进一步蚀刻，从而形成第一导电性半导体层10的侧面一部分(图8(g)的B部分)露出的多个微纳米FIN LED柱(图8(g))；步骤(C-6)，对于各个微纳米FIN LED柱中露出的上述第一导电性半导体层10，以从宽度方向的两侧面朝向作为中央侧的侧面的方式蚀刻第一导电性半导体层10(图8(i))；以及步骤(C-7)，将在电极层40的上部配置的掩膜图案层61和包覆侧面的绝缘覆膜62去除(图8(j))。
首先，作为步骤(C-1)，可以执行如下步骤：以各个元件为具有长度和宽度为纳米或微米大小的预定的模样的平面的方式，在电极层40的上部面形成掩膜图案层61(图8(c))。
上述掩膜图案层61是以成为要构成的LED元件的期望的平面形状的方式图案化的层，可以采用LED晶片蚀刻时使用的公知的方法和材质形成。作为上述掩膜图案层61的一例，可以是SiO2硬掩膜图案层。简单说明形成SiO2硬掩膜图案层的方法，能够通过包括如下步骤来形成：在电极层40上形成没有被图案化的SiO2硬掩膜层的步骤；在上述SiO2硬掩膜层上形成金属层的步骤；在上述金属层上形成预定的图案的步骤；按照上述图案，沿着厚度方向将上述金属层和SiO2硬掩膜层蚀刻的步骤；以及去除金属层的步骤。
上述掩膜层是衍生出掩膜图案层61的层，作为一例，可以通过蒸镀SiO2形成。上述掩膜层的厚度可以形成为0.5～3μm，作为一例，可以形成为1.2μm。而且，作为上述金属层的一例，可以是铝层，上述铝层可以通过蒸镀形成。在所形成的金属层上形成的预定的图案用于构成掩膜图案层的图案，是采用通常的方法形成的图案。作为一例，上述图案是通过利用了感光性物质的光刻法形成或通过公知的纳米压印工法、激光干涉光刻法、电子束光刻法等形成的图案。之后执行按照所形成的图案蚀刻金属层和SiO2硬掩膜层的步骤，作为一例，上述金属层可以ICP(ind uctively coupled plasma：电感耦合等离子体)形成，SiO2硬掩膜层或压印的聚合层可以通过RIE(reactive ion etching：反应性离子蚀刻法)这类的干式蚀刻法进行蚀刻。
接下来，可以执行将在蚀刻的SiO2硬掩膜层的上部存在的金属层、其他感光性物质层或通过压印工法而留下的聚合层去除的步骤。上述去除可以根据材质而采用通常的湿式蚀刻或干式蚀刻方法执行，本发明中省略对此的具体说明。
图8(c)是在电极层40上图案化有SiO2硬掩膜图案层61的俯视图，之后作为步骤(C-2)，如图8(d)所示，执行如下步骤：按照上述图案，沿着LED晶片51的厚度方向蚀刻第一导电性半导体层10的一部分厚度，形成多个微纳米FIN LED柱52。上述蚀刻可以采用ICP这样的通常的干式蚀刻法执行。
然后，作为步骤(C-3)，如图8(e)所示，执行如下步骤：以包覆各个微纳米FIN LED柱52的露出的侧面的方式形成绝缘覆膜62。包覆于侧面的绝缘覆膜62可以通过蒸镀形成，作为其材质的一例可以是SiO2，但不限于此。上述绝缘覆膜62可以作为侧面掩膜层发挥作用，具体地，如图8(i)所示，在为了将微纳米FIN LED柱52分离而从侧面方向蚀刻第一导电性半导体层10的侧面部分(图8(g)的B部分)的工序中，要成为微纳米FIN LED元件100的第一半导体层10的部分不被蚀刻，从而执行防止因蚀刻工序造成损伤的功能。上述绝缘覆膜62的厚度可以是100～600nm，但不限于此。
接下来，作为步骤(C-4)，如图8(f)所示，执行如下步骤：以使相邻的微纳米FINLED柱52之间的第一导电性半导体层10的上部面(图8(f)的A)露出且包覆微纳米FIN LED柱52的侧面的绝缘覆膜62不被去除的方式，将在第一导电性半导体层10的上部形成的绝缘覆膜62的一部分去除。上述绝缘覆膜62的去除可以考虑材质，通过合适的蚀刻法执行，作为一例，SiO2的绝缘覆膜62可以通过RIE这样的干式蚀刻去除。
接下来，作为步骤(C-5)，如图8(g)所示，执行如下步骤：沿着厚度方向将露出的第一导电性半导体层10的上部(图8( f)的A)进一步蚀刻，形成第一导电性半导体层10的侧面一部分露出的多个微纳米FIN LED柱。如上所述，第一导电性半导体层10的露出的侧面部分(B)是在后述的步骤中形成与基板平行的方向进行侧面蚀刻的部分，第一导电性半导体层10沿着厚度方向进一步蚀刻的工序，作为一例，可以采用ICP这样的干式蚀刻法。
之后，作为步骤(C-6)，如图8(i)所示，执行如下步骤：对侧面露出的上述第一导电性半导体层部分(图8(g)的B)沿着与基板平行的方向进行侧面蚀刻。上述侧面蚀刻可以通过湿式蚀刻执行，作为一例，上述湿式蚀刻可以利用四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液以60～100℃的温度执行。
之后，在沿着侧面方向进行了湿式蚀刻之后，作为步骤(C-7)，如图8(j)所示，执行如下步骤：将在电极层40的上部配置的掩膜图案层61和包覆侧面的绝缘覆膜62去除。配置于上部的掩膜图案层61和绝缘覆膜62的材质都可以是SiO2，可以通过湿式蚀刻去除。作为一例，上述湿式蚀刻可以利用BOE(Buffer oxide etchant)执行。
根据本发明的一实施例，在上述的步骤(C)与步骤(D)之间，作为步骤CE)，可以执行在多个微纳米FIN LED柱的侧面形成保护覆膜50的步骤。上述保护覆膜50可以如图8(k)所示，作为一例，通过蒸镀形成，厚度为10～100nm，作为一例，可以形成为40nm，对于材质，作为一例可以使用氧化铝。在使用氧化铝的情况下，作为上述蒸镀的一例，可以使用ALD(原子层蒸镀)工法。而且，为了仅在多个微纳米FIN LED柱的侧面形成被蒸镀的保护覆膜50，除了侧面之外的其余部分的保护覆膜50可以通过蚀刻、作为一例通过ICP的干式蚀刻法去除。另一方面，图8(1)中示出上述保护覆膜50将整个侧面包覆，但是在侧面，除了光活性层之外的其余部分的全部或一部分也可以没有形成上述保护覆膜50。
接下来，作为基于本发明的步骤(D)，如图8(m)所示，可以执行将上述多个微纳米FIN LED柱52从上述LED晶片分离的步骤。上述分离可以是利用了切割器的切割或利用了粘接性膜的脱离，本发明中不做特别限定。
而且，参照图12，说明制造在第二导电性半导体层30上形成有极化诱导层40’的微纳米FIN LED元件109的方法。
形成有极化诱导层40’的微纳米FIN LED元件109的制造方法相比于形成有电极层40的微纳米FIN LED元件100的制造方法，只有替代电极层40而形成极化诱导层40’的步骤(B)不同，其余工序全部相同。
参照图12，说明步骤(B)，如图12(b)及图12(c1)和图12(c2)所示，执行在上述LED晶片51的第二导电性半导体层30上形成极化诱导层40’的步骤。上述极化诱导层40’具体地是在上述LED晶片51的第二导电性半导体层30上以电气极性相互不同的区域相邻的方式图案化的。更具体地，上述步骤(B)包括如下步骤来执行：步骤(B-1)，在第二导电性半导体层30上形成第一极化诱导层41(图12(b))；步骤(B-2)，按照预定的图案，沿着厚度方向蚀刻上述第一极化诱导层41(未图示)；以及步骤(B-3)，在被蚀刻的凹刻部分形成第二极化诱导层42(图12(c1)及图12(c2))。下面针对与图8中所示的制造方法不同的步骤(B)进行说明，图12的其余说明可以借鉴针对图8的说明。
上述步骤(B)是在第二导电性半导体层30上形成极化诱导层40’的步骤，更具体地，可以经由下述细化的步骤来制造。
首先，作为步骤(B-1)，可以执行在第二导电性半导体层30上形成第一极化诱导层41的步骤(图12(b))。上述第一极化诱导层41是在半导体层上形成的通常的电极层，作为一例，可以使用Cr、Ti、Ni、Au、ITO等，从透明性方面考虑，优选ITO。第一极化诱导层41可以通过形成电极的通常的方法形成，作为一例，可以通过基于溅射的蒸镀来形成。作为一例，在ITO使用的情况下，以约150nm的厚度蒸镀，蒸镀工序后，进一步经由快速热退火(rapidthermal annealing)工序，可以在600℃下处理10分钟，可以考虑第一极化诱导层41的厚度、材质等适当调节，本发明中不做特别限定。
接下来，作为步骤(B-2)，可以执行按照预定的图案沿着厚度方向蚀刻上述第一极化诱导层41的步骤。该步骤是准备要形成后述的第二极化诱导层42的区域的步骤，可以考虑元件内的第一极化诱导层41和第二极化诱导层42的面积比例、配置方式来决定上述图案。作为一例，上述图案可以如图12(d)所示，第一极化诱导层41和第二极化诱导层42以并列地交互配置的方式形成。上述图案可以适当采用通常的光刻工法或纳米压印工法等形成，本发明中省略对此的详细说明。
上述蚀刻可以考虑第一极化诱导层41的材质而选择适当的公知的蚀刻方法执行。作为一例，在上述第一极化诱导层41为ITO的情况下，通过湿式蚀刻进行蚀刻。此时，蚀刻的厚度可以是蚀刻到第二导电性半导体层30的上部面，即、可以沿着厚度方向将ITO全部蚀刻，但不限于此。具体地，可以沿着厚度方向只蚀刻ITO的一部分，在被蚀刻的凹刻部分形成第二极化诱导层42，在该情况下，构成为在元件的一端上部层形成层积有为ITO的第一极化诱导层41和第二极化诱导层42的2层结构。
接下来，作为步骤(B-3)，可以执行在被蚀刻的凹刻部分形成第二极化诱导层42的步骤(图12(c1)及图12(c2))。上述第二极化诱导层42只要是与所选择的第一极化诱导层41的电气极性不同的材质即可，可以采用通常的LED中使用的物质，没有特别限定，作为一例，可以是金属或半导体，具体为镍或铬。它们的形成方法可以采用蒸镀等，根据材质而适当地采用公知的方法，本发明中不做特别限定。
上述的微纳米FIN LED元件101、102、103，如图1及图2中所示，以如下方式配置：在下部电极线路200的相邻的2个下部电极211/212、213/214、215/216上接触有微纳米FINLED元件的长度方向两端，微纳米FIN LED元件101、102、103的厚度方向的一面、即第一导电性半导体层10或第二导电性半导体层30与下部电极211、212、213、214、215、216接触。而且，在还包括电极层40或极化诱导层40’的情况下，如图3所示，具备电极层40的微纳米FIN LED元件108能够以电极层40与在基板402上形成的下部电极线路的上部面接触的方式配置，或者，以与上述电极层40对置的相反面、即第一导电性半导体层10侧的一面与下部电极线路的上部面接触且上述电极层40与上部电极线路(未图示)接触的方式配置。
另一方面，在还包含极化诱导层40’的微纳米FIN LED元件109的情况下，极化诱导层40’可以配置在下部电极线路的上部面。但是，在包括多个具有极化诱导层40’的微纳米FIN LED元件109的情况下，并不是以全部的微纳米FIN LED元件109的极化诱导层40’与下部电极线路的上部面接触的方式配置，而是配置成，借助极化诱导层40’，能够以相比于具备电极层40的微纳米FIN LED元件108高的概率，极化诱导层40’与下部电极线路接触。另一方面，具备电极层40的微纳米FIN LED元件108和具备极化诱导层40’的微纳米FIN LED元件109，如上所述，在第一导电性半导体层10侧的下部面包含凸出部(图6的11、图11的11)，借助上述凸出部11，使得以相当于形成有凸出部11的相反面的第二导电性半导体层30侧的一面、即电极层40或极化诱导层40’与下部电极线路200接触的方式对齐的概率增加，由此，能够改善微纳米FIN LED电极组件1000内的多个微纳米FIN LED元件的以厚度方向为基准的对齐性。
另一方面，根据本发明的一实施例，如图2所示，为了减少下部电极线路200与微纳米FIN LED元件101、102、103间的接触电阻，还包括将与下部电极线路200接触的微纳米FINLED元件101、102、103的导电性半导体层(例如，图2的情况下，为第一导电性半导体层10)的侧面与下部电极线路200之间连接的通电用金属层501。上述通电用金属层501可以采用银、铝、金等导电性金属层，作为一例，厚度形成为约10nm。
而且，还可以在于下部电极线路200上自对齐的微纳米FIN LED元件101、102、103和与微纳米FIN LED元件101、102、103的上部电接触的上部电极线路300之间的空间包括绝缘层601。上述绝缘层601防止在竖直方向对置的两电极线路200、300之间的电接触，执行使上部电极线路300的构成更加容易的功能。上述绝缘层601可以采用在电气电子部件中通常使用的绝缘物质，没有特别限制。
能够将上述的微纳米FIN LED电极组件1000独立驱动的单位面积，作为一例，为1μm2至100cm2，优选为10μm2至100mm2，但不限于此。而且，上述微纳米FIN LED电极组件的每单位面积100x100μm2中可以包括2至100,000个微纳米FIN LED元件，但不限于此。
另一方面，基于上述的本发明的一实施例的微纳米FIN LED电极组件1000通过包括如下步骤来制作：步骤(1)，在包括隔着预定的间隔而沿着水平方向分离的多个下部电极211、212、213、214、215、216的下部电极线路200上投入包含多个微纳米FIN LED元件1、101、102、103、108、109的溶液；步骤(2)，对上述下部电极线路200施加组装电压，使得上述溶液内的微纳米FIN LED元件1、101、102、103、108、109的上述第一导电性半导体层10或第二导电性半导体层4、30(或者，电极层40或极化诱导层40’)与相邻的至少2个下部电极211/212、213/214、215/216接触的方式自对齐；以及步骤(3)，在自对齐的多个微纳米FIN LED元件1、101、102、103、108、109上形成上部电极线路300。
首先，作为基于本发明的步骤(1)，执行在包括隔着预定的间隔而沿着水平方向分离的多个下部电极211、212、213、214、215、216的下部电极线路200上投入包含多个微纳米FIN LED元件1、101、102、103、108、109的溶液的步骤。
包含多个微纳米FIN LED元件1、101、102、103、108、109的溶液可以包含多个微纳米FIN LED元件1、101、102、103、108、109和溶剂。上述溶剂发挥使上述微纳米FIN LED元件1、101、102、103、108、109分散的分散介质的作用以及使得上述微纳米FIN LED元件1、101、102、103、108、109移动而在下部电极211、212、213、214、215、216上更加容易地自对齐的作用。而且，溶液可以是墨水或糊状(paste)，作为一例，利用喷墨(inkjet)，在下部电极线路200上投入上述溶液。另一方面，说明了在步骤(1)中以LED元件和溶剂混合的溶液状态投入，但是可以先将LED元件投入到下部电极线路上，再投入溶剂，结果上和投入溶液相同，该情况也包括在步骤(1)。
上述溶剂可以采用从由丙酮、水、乙醇及甲苯组成的组中选择的任一种以上，优选丙酮。但是，溶剂的种类不限于上述记载，只要是不会对微纳米FIN LED元件造成物理性、化学性影响且良好地蒸发的溶剂，可以任意使用，没有限制。优选，相对于溶剂100重量份，投入微纳米FIN LED元件0.001至100重量份。若以小于0.001重量份投入，则与下部电极连接的微纳米FIN LED元件的数量少，难以发挥微纳米FIN LE D电极组件的正常功能，为了克服该问题，需要多次追加溶液，在超过100重量份的情况下，存在妨碍多个微纳米FIN LED元件各自对齐的问题。
接下来，作为基于本发明的步骤(2)，执行如下步骤：对上述下部电极线路200施加组装电压，以使上述溶液内的微纳米FIN LED元件1、101、102、103、108、109的上述第一导电性半导体层10或第二导电性半导体层30(或者，电极层40或极化诱导层40’)与相邻的至少2个下部电极211、212、213、214、215、216接触的方式自对齐。
上述步骤(2)是如下步骤：借助相邻的下部电极211/212、213/214、215/216的电位差而形成的电场诱导，对微纳米FIN LED元件1、101、102、103、108、109诱导电荷，使得以微纳米FIN LED元件1、101、102、103、108、109的中央为中心，沿着长度方向越朝向两末端侧，越具有相互不同的电荷，以此方式使多个微纳米FIN LED元件自对齐，以下部电极线路200的多个下部电极211、212、213、214、215、216中相邻的两个下部电极中的任一个和另一个之间，或者在由相邻的2个以上下部电极构成的第一组和与上述第一组相邻且由相邻的2个以上下部电极构成的第二组之间形成的电位差的方式施加电源。此时，所施加的组装电压的强度、种类等可以将本发明的发明人做出的大韩民国特许申请号第10-2013-0080412号、第10-2016-0092737号、第10-2016-0073572号等作为参考引用。
接下来，作为本发明的步骤(3)，执行在自对齐的多个微纳米FIN LED元件1、101、102、103、108、109上形成上部电极线路300的步骤。上述上部电极线路300可以通过如下方式构成：在利用公知的光刻法图案化电极线路之后，蒸镀电极物质；或者，蒸镀电极物质之后，进行干式和/或湿式蚀刻。此时，电极物质与上述的针对下部电极线路的电极物质的说明相同，所以下面省略。
另一方而，在上述的步骤(2)和步骤(3)之间，还可以包括：形成将与下部电极线路200接触的各个微纳米FIN LED元件101、102、103的第一导电性半导体层10或第二导电性半导体层30的侧面和下部电极线路连接的通电用金属层501的步骤；以及以不覆盖自对齐的微纳米FIN LED元件101、102、103的上部面的方式在下部电极线路200上形成绝缘层601的步骤。
上述通电用金属层501可以通过如下方式构成：应用利用了感光性物质的光刻法工序，图案化要蒸镀通电用金属层的线路之后，蒸镀通电用金属层；或者，对蒸镀的金属层进行图案化之后，进行蚀刻。该工序可以适当采用公知方法执行，可以将本发明的发明人做出的大韩民国特许申请第10-2016-0181410号作为参考引用。
形成通电用金属层501之后，还可以执行以不覆盖自对齐的微纳米FIN LED元件101、102、103的上部面的方式在下部电极线路200上形成绝缘层601的步骤。上述绝缘层601可以通过公知的绝缘材料的蒸镀来形成，作为一例，可以通过PECVD工法蒸镀SiO2、SiNx这类的绝缘材料，或者通过MOCVD工法蒸镀AlN、GaN这类的绝缘材料，还可以通过ALD工法蒸镀Al2O、HfO2、ZrO2等绝缘材料。另一方面，上述绝缘层601可以以不覆盖自对齐的微纳米FINLED元件101、102、103的上部面的方式形成，为此，可以通过只蒸镀不覆盖上部面的厚度来形成绝缘层；或者，以覆盖上部面的方式蒸镀之后，进行干式蚀刻，直到元件的上部面露出。
上述的微纳米FIN LED电极组件1000可以应用到采用LED元件的公知的光源。作为一例，参照图13、图14a及图14b进行说明，基于本发明的一实施例的光源2000、2000’、3000可以包括支承体1100、1100’、1100”及设置于上述支承体1100、1100’、1100”上的微纳米FINLED电极组件1000、1001、1002、1003来构成。
上述支承体1100、1100’、1100”用于支承微纳米FIN LED电极组件1000、1001、1002、1003，只要具有能够执行支承功能的一定水准以上的机械强度，对其材质没有特别限制，都可以作为支承体使用，作为非限定性的例子，可以举出从由有机树脂、陶瓷、金属及无机树脂组成的组中选择的一种以上的材质。而且，上述支承体1100、1100’、1100”可以是透明的，也可以是不透明的。
而且，上述支承体1100、1100’、1100”的形状，可以如图13所示，为杯形状，也可以如图14a及图14b所示，为板形状，但不限于此，可以根据安装光源的表面的形状而具有各种形状。而且，上述支承体1100、1100’、1100”的面积和/或体积可以根据要实现的亮度特性及由此具备的微纳米FIN LED电极组件1000、1001、1002、1003的数量/配置结构、光源的用途来适当设定，本发明中不做特别限定。而且，支承体1100、1100’、1100”的厚度可以考虑材质的强度而适当采用能够支承微纳米FIN LED电极组件1000、1001、1002、1003的程度的厚度。
而且，图13所示的支承体1100除了支承微纳米FIN LED电极组件1000、1001、1002、1003的功能之外，其自身还可以兼备作为光源的外壳的作用。
另外，微纳米FIN LED电极组件1000、1001、1002、1003可以在光源2000、2000′、3000内被具备1个或2个以上。此时，单个微纳米FIN LED电极组件1000、1001、1002、1003所具备的微纳米FIN LED元件1、101、102、103、108、109可以由实质上发出某一种光色的元件构成，上述光色作为一例可以是UV、蓝色、绿色、黄色、琥珀色及红色中的任一个。另一方面，光源2000′、3000内具备2个以上微纳米FIN LED电极组件1001、1002、1003，在它们构成为各自独立地驱动的情况下，也可以以发出多种光色的方式构成光源，这样的光源可以被应用到LCD或OLED等的显示器。而且，在包含2个以上微纳米FIN LED电极组件1000、1001、1002、1003的情况下，它们的排列可以如图14a所示沿着某一方向线性排列，或者如图14b所示以面排列方式有规则地排列，或者也可以与之不同地无规则地排列。
而且，光源2000、2000’、3000还可以包含使得从微纳米FIN LED电极组件1000、1001、1002、1003射出的光具有特定波长的色变换物质。上述色变换物质执行被从微纳米FIN LED元件1、101、102、103、108、109射出的光激励而射出具有特定波长的光的功能。作为一例，如图13所示，支承体1100为杯形状而内部具有收纳部的情况下，上述色变换物质可以设置在收纳部内的埋入层1200内，或者如图14a及图14b所示，在支承体1100′、1100″为平板状的情况下，色变换物质可以以涂布层1200’、1300的形态设置。
而且，上述微纳米FIN LED元件1、101、102、103、108、109可以是发出UV、蓝色、绿色、黄色、琥珀色及红色中的任一光色的元件，考虑到所选择的元件发光的光色，色变换物质可以是结晶。作为一例，在为发光UV的元件的情况下，上述色变换物质可以是蓝色、青色、黄色、绿色、琥珀色及红色中的任一个以上，由此能够构成任一颜色上的单色光源或白色光源。作为构成白色光源的一例，在发光UV的元件的情况下，上述色变换物质可以是蓝色/黄色、红色/青色、蓝色/绿色/红色及蓝色/绿色/琥珀色/红色中的任一种的混合物质，由此构成白色光源。而且，在为发光蓝色的元件的情况下，色变换物质可以是黄色、青色、绿色、琥珀色及红色中的任一个以上，由此构成单色光源或白色光源。作为构成上述白色光源的示例，可以组合任意两色相以上，具体地可以组合蓝色/黄色、红色/青色、蓝色/绿色/红色及蓝色/绿色/琥珀色/红色中的任一种的混合物质，从而构成白色光源。
另一方面，上述色变换物质可以是在照明、显示器等中使用的公知的荧光体或量子点，本发明对于其具体种类没有特别限制。
上述的光源2000、2000′、3000可以由自身或与其他公知的结构结合而构成电气电子部件或电子设备。作为一例，上述公知的结构可以是，为了输入使微纳米FIN LED电极组件1000、1001、1002、1003工作而必要的各种信号的输入部，控制信号的控制部，将微纳米FIN LED电极组件1000、1001、1002、1003驱动产生的热传递到外部的散热片等散热部，将光源和其他结构封装的外壳等。
而且，上述光源2000、2000′、3000可以被应用到要求发光体的各种电气电子设备，作为一例，可以举出家庭用/车辆用等各种LED照明、显示器、医疗设备、美容设备、各种光学设备。另一方面，上述医疗设备如图15所示，作为一例，可以是对大脑射出预定波长的光，使相应部位的神经网等活性化等的光诱导效应用LED光源4000。上述光诱导效应用LED光源4000可以在支承体1100″′上包括多个微纳米FIN LED电极组件1000。而且，上述美容设备如图16所示，作为一例，可以是皮肤美容用LED面罩5000，构成为在与皮肤接触的面膜支承体3100的内侧面具备多个微纳米FIN LED电极组件1000。
以上说明了本发明的一实施例，但本发明的思想不限于说明书中揭示的实施例，本领域技术人员可以在相同思想的范围内通过结构要素的附加、变更、删除、追加等容易地做出其他实施例，这些也包括在本发明的思想范围内。

Claims (19)

1.一种微纳米FIN LED电极组件制造方法，其中，包括：
步骤(1)，在包含隔着预定的间隔而沿着水平方向分离的多个下部电极的下部电极线路上，投入包含多个微纳米FIN LED元件的溶液，所述微纳米FIN LED元件是具有长度和宽度为纳米或微米大小的平面且与所述平面垂直的厚度比所述长度小的柱型元件，沿着厚度方向依次层积有第一导电性半导体层、光活性层、第二导电性半导体层以及电极层或极化诱导层；
步骤(2)，以使所述溶液内的各个微纳米FIN LED元件的所述第一导电性半导体层或电极层或极化诱导层与至少2个下部电极接触的方式对所述下部电极线路施加组装电压，使微纳米FIN LED元件自对齐；以及
步骤(3)，在自对齐的多个微纳米FIN LED元件上形成上部电极线路。
2.根据权利要求1所述的微纳米FIN LED电极组件制造方法，其特征在于，
所述预定的间隔比微纳米FIN LED元件的长度小。
3.根据权利要求1所述的微纳米FIN LED电极组件制造方法，其特征在于，
在所述步骤(2)和步骤(3)之间，还包括：
步骤(4)，形成将和与至少2个下部电极接触的各个微纳米FIN LED元件的第一导电性半导体层或电极层或极化诱导层的侧面接触的下部电极间连接的通电用金属层；以及
步骤(5)，以不覆盖自对齐的多个微纳米FIN LED元件的上部面的方式在下部电极线路上形成绝缘层。
4.根据权利要求1所述的微纳米FIN LED电极组件制造方法，其特征在于，
所述微纳米FIN LED元件的长度为1000～10000nm，厚度为100～3000nm。
5.根据权利要求1所述的微纳米FIN LED电极组件制造方法，其特征在于，
所述微纳米FIN LED元件的长度与厚度之比为3∶1以上。
6.根据权利要求1所述的微纳米FIN LED电极组件制造方法，其特征在于，
所述微纳米FIN LED元件还包括以不包覆光活性层的露出面的方式形成在所述元件的侧面上的保护覆膜。
7.根据权利要求1所述的微纳米FIN LED电极组件制造方法，其特征在于，
所述极化诱导层由沿着元件的长度方向相邻配置的第一极化诱导层和第二极化诱导层构成，所述第一极化诱导层和第二极化诱导层的电气极性相互不同。
8.根据权利要求7所述的微纳米FIN LED电极组件制造方法，其特征在于，
所述第一极化诱导层是ITO，第二极化诱导层是金属或半导体。
9.一种微纳米FIN LED电极组件，其中，包括：
下部电极线路，包含隔着预定的间隔而沿着水平方向分离的多个下部电极；
多个微纳米FIN LED元件，其是具有长度和宽度为纳米或微米大小的平面且与所述平面垂直的厚度比所述长度小的柱型元件，沿着厚度方向依次层积有第一导电性半导体层、光活性层、第二导电性半导体层以及电极层或极化诱导层，所述多个微纳米FIN LED元件以所述第一导电性半导体层或电极层或极化诱导层与至少2个下部电极接触的方式配置；以及
上部电极线路，配置在所述多个微纳米FIN LED元件上。
10.根据权利要求9所述的微纳米FIN LED电极组件，其特征在于，
所述第一导电性半导体层和第二导电性半导体层中的任一个包含p型GaN半导体层，另一个包含n型GaN半导体层，
所述p型GaN半导体层的厚度为10～350nm，所述n型GaN半导体层的厚度为100～3000nm，所述光活性层的厚度为30～200nm。
11.根据权利要求9所述的微纳米FIN LED电极组件，其特征在于，
所述微纳米FIN LED元件的第一导电性半导体层的下部面，沿着元件的长度方向形成有具有预定的宽度和厚度的凸出部。
12.根据权利要求11所述的微纳米FIN LED电极组件，其特征在于，
所述凸出部的宽度具有相对于微纳米FIN LED元件的宽度为50％以下的长度。
13.根据权利要求9所述的微纳米FIN LED电极组件，其特征在于，
所述微纳米FIN LED元件的发光面积超过微纳米FIN LED元件的纵截面面积的2倍。
14.一种光源，其中，包括：
支承体；以及
以在所述支承体上配置有下部电极线路的方式具备的根据权利要求9所述的微纳米FIN LED电极组件。
15.根据权利要求14所述的光源，其中，
还包含被从所述微纳米FIN LED电极组件照射的光激励的色变换物质。
16.根据权利要求14所述的光源，其中，
所述微纳米FIN LED电极组件的每单位面积100x100μm 2中包含2至100,000个微纳米FIN LED元件。
17.根据权利要求14所述的光源，其中，
所述微纳米FIN LED元件是发出UV、蓝色、绿色、黄色、琥珀色及红色中的任一种光色的元件。
18.根据权利要求14所述的光源，其中，
具备多个所述微纳米FIN LED电极组件，以便发出蓝色、绿色、黄色、琥珀色及红色中的至少2种光色，在各个微纳米FIN LED电极组件中包含发出实质上相同的光色的微纳米FINLED元件。
19.根据权利要求15所述的光源，其中，
在微纳米FIN LED电极组件包含照射UV的微纳米FIN LED元件的情况下，所述色变换物质包含蓝色、青色、黄色、绿色、琥珀色及红色中的至少一个以上，使得所述光源发出白色；或者，
在微纳米FIN LED电极组件为发光蓝色的微纳米FIN LED元件的情况下，所述色变换物质包含黄色、青色、绿色、琥珀色及红色中的任一个以上，使得所述光源发光白色。
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