JP5014403B2 - BAR-LIKE STRUCTURE LIGHT EMITTING DEVICE, LIGHT EMITTING DEVICE, LIGHT EMITTING DEVICE MANUFACTURING METHOD, BACKLIGHT, LIGHTING DEVICE, AND DISPLAY DEVICE - Google Patents

BAR-LIKE STRUCTURE LIGHT EMITTING DEVICE, LIGHT EMITTING DEVICE, LIGHT EMITTING DEVICE MANUFACTURING METHOD, BACKLIGHT, LIGHTING DEVICE, AND DISPLAY DEVICE Download PDF

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Description

この発明は、棒状構造発光素子、発光装置、発光装置の製造方法、バックライト、照明装置および表示装置に関する。   The present invention relates to a rod-shaped structure light emitting element, a light emitting device, a method for manufacturing the light emitting device, a backlight, a lighting device, and a display device.

従来、棒状構造の発光素子としては、化合物半導体からなる棒状のコア部と、そのコア部を囲む化合物半導体からなる筒状のシェル部でヘテロ構造を形成したナノオーダーサイズのものがある(例えば、特開２００８−２３５４４３号公報(特許文献１)参照)。この発光素子は、コア部自体が活性層となり、外周面から注入された電子および正孔がコア部内で再結合して発光する。   Conventionally, as a light emitting element having a rod-shaped structure, there is a nano-order size light-emitting element in which a heterostructure is formed by a rod-shaped core portion made of a compound semiconductor and a cylindrical shell portion made of a compound semiconductor surrounding the core portion (for example, JP, 2008-235443, A (patent documents 1) reference). In this light emitting device, the core part itself becomes an active layer, and electrons and holes injected from the outer peripheral surface recombine in the core part to emit light.

上記発光素子と同様の製造方法を用いて、ｎ型半導体からなるコア部とｐ型半導体からなるシェル部とを有し、コア部の外周面とシェル部の内周面とのｐｎ接合部で電子および正孔が再結合して発光する棒状構造発光素子を製造した場合、コア部が両端面しか露出していないため、コア部と電極との接続が困難であるという問題がある。   Using a manufacturing method similar to that of the light-emitting element, a pn junction between the outer peripheral surface of the core portion and the inner peripheral surface of the shell portion has a core portion made of an n-type semiconductor and a shell portion made of a p-type semiconductor. In the case of manufacturing a rod-shaped structure light emitting device that emits light by recombination of electrons and holes, there is a problem that it is difficult to connect the core portion and the electrode because only the both end surfaces are exposed.

特開２００８−２３５４４３号公報JP 2008-235443 A

そこで、この発明の課題は、簡単な構成で電極接続が容易にできる発光効率の高い微細な棒状構造発光素子を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fine rod-shaped structure light emitting element with high light emission efficiency that can easily connect electrodes with a simple configuration.

また、この発明の課題は、上記棒状構造発光素子を用いることにより薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力な発光装置およびその製造方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a light emitting device that can be reduced in thickness and weight by using the light emitting element with a rod-like structure, has high luminous efficiency, and saves power, and a method for manufacturing the same.

また、この発明の課題は、上記棒状構造発光素子を用いることにより薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力なバックライトと照明装置および表示装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a backlight, an illuminating device, and a display device that can be reduced in thickness and weight by using the rod-shaped structure light emitting element, have high luminous efficiency, and save power.

上記課題を解決するため、この発明の棒状構造発光素子は、
棒状の第１導電型の半導体コアと、
上記半導体コアの一方の端面のみを覆うキャップ層と、
上記キャップ層に覆われた上記半導体コアの部分とは反対側の部分を覆わないで露出部分とするように、上記半導体コアの上記露出部分以外の部分の外周面を覆う第２導電型の半導体層と
を備え、
上記キャップ層は、上記半導体層よりも電気抵抗の大きな材料からなることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the rod-shaped structure light emitting device of the present invention is
A rod-shaped first conductive type semiconductor core;
A cap layer covering only one end face of the semiconductor core;
A second conductivity type semiconductor that covers an outer peripheral surface of a portion other than the exposed portion of the semiconductor core so as not to cover a portion opposite to the portion of the semiconductor core covered with the cap layer; With layers,
The cap layer is made of a material having a larger electric resistance than the semiconductor layer.

上記構成によれば、棒状の第１導電型の半導体コアの一方の端面のみをキャップ層により覆うと共に、キャップ層に覆われた半導体コアの部分とは反対側の部分を覆わないで露出部分とするように、半導体コアの露出部分以外の部分の外周面を第２導電型の半導体層により覆うことによって、マイクロオーダーサイズやナノオーダーサイズの微細な棒状構造発光素子であっても、半導体コアの露出部分を一方の電極に接続し、半導体コアを覆う半導体層の部分に他方の電極を接続することが可能となる。この棒状構造発光素子は、半導体コアの露出部分に一方の電極を接続し、半導体層に他方の電極を接続して、半導体コアの外周面と半導体層の内周面との界面(ｐｎ接合部)で電子と正孔の再結合が起きるように電極間に電流を流すことにより、半導体コアの外周面と半導体層の内周面との界面(ｐｎ接合部)から光が放出される。この棒状構造発光素子では、半導体層で覆われた半導体コアの側面全体から光が放出されることにより発光領域が広くなるので、発光効率が高い。なお、半導体コアの外周面と半導体層の内周面との間に量子井戸層を設けてもよい。 According to the above configuration, only one end face of the rod-shaped first conductivity type semiconductor core is covered with the cap layer, and the exposed portion is covered without covering the portion opposite to the portion of the semiconductor core covered with the cap layer. Thus, by covering the outer peripheral surface of the portion other than the exposed portion of the semiconductor core with the second conductivity type semiconductor layer, even in a micro-order size or nano-order size fine rod-shaped structure light emitting device, The exposed portion can be connected to one electrode, and the other electrode can be connected to the portion of the semiconductor layer that covers the semiconductor core. In this rod-shaped structure light emitting device, one electrode is connected to the exposed portion of the semiconductor core, the other electrode is connected to the semiconductor layer, and the interface between the outer peripheral surface of the semiconductor core and the inner peripheral surface of the semiconductor layer (pn junction portion) ), A light is emitted from the interface (pn junction) between the outer peripheral surface of the semiconductor core and the inner peripheral surface of the semiconductor layer. In this rod-shaped structure light emitting element, the light emitting region is widened by emitting light from the entire side surface of the semiconductor core covered with the semiconductor layer, so that the light emission efficiency is high. A quantum well layer may be provided between the outer peripheral surface of the semiconductor core and the inner peripheral surface of the semiconductor layer.

さらに、半導体層よりも電気抵抗の大きな材料からなるキャップ層が半導体コアの一方の端面を覆うことによって、半導体コアのキャップ層側に接続された電極と半導体コアとの間でキャップ層を介して電流が流れないようにする一方で、キャップ層よりも抵抗の低い半導体層を介して電極と半導体コアの外周面側との間で電流が流れるようにする。これにより、上記半導体コアのキャップ層が設けられた側の端面への電流集中を抑制して、その半導体コアの端面に発光が集中することなく、半導体コアの側面からの光の取り出し効率が向上する。   Furthermore, a cap layer made of a material having a larger electric resistance than the semiconductor layer covers one end surface of the semiconductor core, whereby the electrode connected to the cap layer side of the semiconductor core and the semiconductor core are interposed via the cap layer. While preventing the current from flowing, the current flows between the electrode and the outer peripheral surface side of the semiconductor core through the semiconductor layer having a lower resistance than the cap layer. This suppresses current concentration on the end surface of the semiconductor core where the cap layer is provided, and improves light extraction efficiency from the side surface of the semiconductor core without concentrating light emission on the end surface of the semiconductor core. To do.

したがって、簡単な構成で電極接続が容易にできる発光効率の高い微細な棒状構造発光素子を実現できる。この棒状構造発光素子は、基板と一体でないので、装置への実装の自由度が高い。   Therefore, it is possible to realize a fine rod-shaped light emitting element with high luminous efficiency that can be easily connected to an electrode with a simple configuration. Since this rod-shaped structure light emitting element is not integrated with the substrate, the degree of freedom of mounting on the device is high.

ここで、微細な棒状構造発光素子とは、例えば直径が１μｍで長さ１０μｍのマイクロオーダーサイズや、直径または長さのうちの少なくとも直径が１μｍ未満のナノオーダーサイズの素子である。また、上記棒状構造発光素子は、使用する半導体の量を少なくでき、発光素子を用いた装置の薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力な発光装置,バックライト,照明装置および表示装置などを実現することができる。   Here, the fine rod-shaped structure light-emitting element is, for example, a micro-order size having a diameter of 1 μm and a length of 10 μm, or a nano-order size element having a diameter or length of less than 1 μm. Further, the rod-shaped structure light-emitting element can reduce the amount of semiconductors used, can reduce the thickness and weight of the device using the light-emitting element, and has high luminous efficiency and low power consumption, a backlight, a lighting device, and A display device or the like can be realized.

また、一実施形態の棒状構造発光素子では、
上記露出部分を除く上記半導体コアの外周面と上記キャップ層の外周面とが、連続した上記半導体層により覆われている。 Moreover, in the rod-shaped structure light emitting device of one embodiment,
The outer peripheral surface of the semiconductor core excluding the exposed portion and the outer peripheral surface of the cap layer are covered with the continuous semiconductor layer.

上記露出部分を除く半導体コアの外周面とキャップ層の外周面とが、連続した半導体層により覆われていない場合、半導体コアのキャップ層側に接続された電極と半導体コアとの間に半導体層を介さない電流経路が形成されて、この電流経路を介して電極と半導体コアとの間にリーク電流が流れる恐れがある。これに対して、上記実施形態によれば、半導体コアの外周面とキャップ層の外周面とを連続した半導体層により覆うことによって、半導体コアのキャップ層側に接続された電極と半導体コアとの間のリーク電流を抑制できる。   When the outer peripheral surface of the semiconductor core excluding the exposed portion and the outer peripheral surface of the cap layer are not covered by the continuous semiconductor layer, the semiconductor layer is interposed between the electrode connected to the cap layer side of the semiconductor core and the semiconductor core. There is a possibility that a current path that does not pass through is formed, and a leak current flows between the electrode and the semiconductor core via this current path. On the other hand, according to the embodiment, by covering the outer peripheral surface of the semiconductor core and the outer peripheral surface of the cap layer with a continuous semiconductor layer, the electrode connected to the cap layer side of the semiconductor core and the semiconductor core The leakage current between them can be suppressed.

また、一実施形態の棒状構造発光素子では、
上記キャップ層は絶縁性材料からなる。 Moreover, in the rod-shaped structure light emitting device of one embodiment,
The cap layer is made of an insulating material.

上記実施形態によれば、絶縁性材料からなるキャップ層を用いることによって、キャップ層により半導体コアが電極と完全に絶縁されるため、半導体コアのキャップ層が設けられた側の端面からの発光を抑制すると共に、その半導体コアの端面近傍において半導体コアと電極との間のリーク電流の発生を抑制できる。   According to the embodiment, since the semiconductor core is completely insulated from the electrode by the cap layer by using the cap layer made of an insulating material, light emission from the end surface of the semiconductor core on the side where the cap layer is provided is performed. In addition to the suppression, the generation of leakage current between the semiconductor core and the electrode can be suppressed in the vicinity of the end face of the semiconductor core.

また、一実施形態の棒状構造発光素子では、
上記キャップ層はイントリンシック半導体からなる。 Moreover, in the rod-shaped structure light emitting device of one embodiment,
The cap layer is made of an intrinsic semiconductor.

上記実施形態によれば、イントリンシック半導体からなるキャップ層を用いることによって、キャップ層により半導体コアが電極と完全に絶縁されるため、半導体コアのキャップ層が設けられた側の端面からの発光を抑制すると共に、その半導体コアの端面近傍において半導体コアと電極との間のリーク電流の発生を抑制できる。例えば、イントリンシック半導体としてＧaＮを用いた場合、実際には不純物が含まれたｎ型になるが、不純物濃度が低濃度で高抵抗になるため、キャップ層側に電流がほとんど流れず、十分な電圧を半導体コアとその外周面を覆う半導体層との間に印加することが可能となる。   According to the above embodiment, since the semiconductor core is completely insulated from the electrode by the cap layer by using the cap layer made of the intrinsic semiconductor, the light emission from the end surface of the semiconductor core on the side where the cap layer is provided is performed. In addition to the suppression, the generation of leakage current between the semiconductor core and the electrode can be suppressed in the vicinity of the end face of the semiconductor core. For example, when GaN is used as an intrinsic semiconductor, it is actually an n-type containing impurities, but since the impurity concentration is low and the resistance is high, almost no current flows to the cap layer side, which is sufficient. A voltage can be applied between the semiconductor core and the semiconductor layer covering the outer peripheral surface thereof.

また、一実施形態の棒状構造発光素子では、
上記キャップ層は第１導電型の半導体からなる。 Moreover, in the rod-shaped structure light emitting device of one embodiment,
The cap layer is made of a first conductivity type semiconductor.

上記実施形態によれば、半導体コアと同じ第１導電型の半導体をキャップ層に用いることによって、半導体層よりもキャップ層が十分高抵抗であるので、半導体コアのキャップ層が設けられた側の端面からの発光を抑制すると共に、その半導体コアの端面近傍において半導体コアと電極との間のリーク電流の発生を抑制できる。   According to the embodiment, since the cap layer is sufficiently higher in resistance than the semiconductor layer by using the same first conductivity type semiconductor as the semiconductor core for the cap layer, the semiconductor core on the side where the cap layer is provided is provided. The light emission from the end face can be suppressed, and the generation of leakage current between the semiconductor core and the electrode can be suppressed in the vicinity of the end face of the semiconductor core.

また、一実施形態の棒状構造発光素子では、
上記キャップ層は第２導電型の半導体からなる。 Moreover, in the rod-shaped structure light emitting device of one embodiment,
The cap layer is made of a second conductivity type semiconductor.

上記実施形態によれば、半導体層と同じ第２導電型の半導体をキャップ層に用いることによって、キャップ層が設けられた半導体コアの端面に発光面が形成されるので、発光面積を増やすことができる。また、キャップ層が半導体層よりも高抵抗であるため、半導体コアのキャップ層側の端面に流れる電流は少なく、十分な電圧を半導体コアとその外周面を覆う半導体層との間に印加することが可能となる。   According to the above embodiment, by using the same second conductivity type semiconductor as the semiconductor layer for the cap layer, the light emitting surface is formed on the end face of the semiconductor core provided with the cap layer, so that the light emitting area can be increased. it can. In addition, since the cap layer has a higher resistance than the semiconductor layer, there is less current flowing on the end surface of the semiconductor core on the cap layer side, and a sufficient voltage must be applied between the semiconductor core and the semiconductor layer covering the outer peripheral surface. Is possible.

また、一実施形態の棒状構造発光素子では、
上記半導体コアの端面と上記キャップ層との間に量子井戸層を形成した。 Moreover, in the rod-shaped structure light emitting device of one embodiment,
A quantum well layer was formed between the end face of the semiconductor core and the cap layer.

上記実施形態によれば、半導体コアの端面とキャップ層との間に量子井戸層を形成することによって、量子井戸層の量子閉じ込め効果により、半導体コアの端面とキャップ層との界面での発光効率を向上できる。   According to the above embodiment, by forming the quantum well layer between the end face of the semiconductor core and the cap layer, the light emission efficiency at the interface between the end face of the semiconductor core and the cap layer due to the quantum confinement effect of the quantum well layer. Can be improved.

また、一実施形態の棒状構造発光素子では、
上記半導体コアの外周面と上記半導体層との間に量子井戸層を形成した。 Moreover, in the rod-shaped structure light emitting device of one embodiment,
A quantum well layer was formed between the outer peripheral surface of the semiconductor core and the semiconductor layer.

上記実施形態によれば、半導体コアの外周面と半導体層との間に量子井戸層を形成することによって、量子井戸層の量子閉じ込め効果により、半導体コアの外周面と半導体層との界面での発光効率を向上できる。   According to the embodiment, by forming the quantum well layer between the outer peripheral surface of the semiconductor core and the semiconductor layer, the quantum confinement effect of the quantum well layer causes the interface between the outer peripheral surface of the semiconductor core and the semiconductor layer. Luminous efficiency can be improved.

また、一実施形態の棒状構造発光素子では、
上記露出部分を除く上記半導体コアの外周面と上記キャップ層の外周面とが、連続した上記量子井戸層により覆われている。 Moreover, in the rod-shaped structure light emitting device of one embodiment,
The outer peripheral surface of the semiconductor core excluding the exposed portion and the outer peripheral surface of the cap layer are covered with the continuous quantum well layer.

上記実施形態によれば、露出部分を除く半導体コアの外周面とキャップ層の外周面とを連続した量子井戸層により覆うことによって、半導体コアのキャップ層側に接続された電極と半導体コアとの間のリーク電流を抑制できる。   According to the embodiment, by covering the outer peripheral surface of the semiconductor core excluding the exposed portion and the outer peripheral surface of the cap layer with the continuous quantum well layer, the electrode connected to the cap layer side of the semiconductor core and the semiconductor core The leakage current between them can be suppressed.

また、一実施形態の棒状構造発光素子では、
上記半導体層を覆うように、上記半導体層よりも抵抗が低い導電層を形成した。 Moreover, in the rod-shaped structure light emitting device of one embodiment,
A conductive layer having a resistance lower than that of the semiconductor layer was formed so as to cover the semiconductor layer.

上記実施形態によれば、半導体層よりも抵抗が低い導電層を介して半導体層を電極に接続することにより、電極接続部分に電流が集中して偏ることがなく、広い電流経路を形成して、半導体コアの側面全体を効率よく発光させることができ、発光効率がさらに向上する。   According to the above embodiment, by connecting the semiconductor layer to the electrode through the conductive layer having a lower resistance than the semiconductor layer, current is not concentrated and biased in the electrode connection portion, and a wide current path is formed. In addition, the entire side surface of the semiconductor core can be made to emit light efficiently, and the luminous efficiency is further improved.

また、一実施形態の棒状構造発光素子では、
上記半導体コアの一端側の上記露出部分に第１電極が接続され、
上記半導体コアの上記キャップ層が設けられた他端側で上記半導体層に第２電極が接続されている。 Moreover, in the rod-shaped structure light emitting device of one embodiment,
A first electrode is connected to the exposed portion on one end side of the semiconductor core,
A second electrode is connected to the semiconductor layer on the other end side of the semiconductor core where the cap layer is provided.

上記実施形態によれば、キャップ層により半導体コアの一方の端面が露出していないので、その端部の導電層を介して半導体コアと第２電極との電気的接続が容易にできる。それにより、半導体層で覆われた半導体コアの側面全体のうちの第２電極が遮る面積を最小限にすることができ、光の取り出し効率を向上できる。また、上記半導体コアのキャップ層が設けられた側の端面への電流集中を抑制して、その半導体コアの端面に発光が集中することなく、半導体コアの側面からの光の取り出し効率が向上する。   According to the embodiment, since one end surface of the semiconductor core is not exposed by the cap layer, the electrical connection between the semiconductor core and the second electrode can be easily performed via the conductive layer at the end. Thereby, the area which the 2nd electrode of the whole side surface of the semiconductor core covered with the semiconductor layer blocks can be minimized, and the light extraction efficiency can be improved. In addition, the current concentration on the end surface of the semiconductor core on the side where the cap layer is provided is suppressed, and the light extraction efficiency from the side surface of the semiconductor core is improved without concentration of light emission on the end surface of the semiconductor core. .

また、一実施形態の棒状構造発光素子では、
上記半導体コアの一端側の上記露出部分に第１電極が接続され、
上記半導体コアの上記キャップ層が設けられた他端側で上記半導体層または上記導電層の少なくとも上記導電層に第２電極が接続されている。 Moreover, in the rod-shaped structure light emitting device of one embodiment,
A first electrode is connected to the exposed portion on one end side of the semiconductor core,
A second electrode is connected to at least the conductive layer of the semiconductor layer or the conductive layer on the other end side of the semiconductor core where the cap layer is provided.

上記実施形態によれば、キャップ層により半導体コアの一方の端面が露出していないので、その端部の半導体層または導電層の少なくとも導電層を介して半導体コアと第２電極との電気的接続が容易にできる。それにより、半導体層で覆われた半導体コアの側面のうちの第２電極が遮る面積を最小限にすることができ、光の取り出し効率を向上できる。また、上記半導体コアのキャップ層が設けられた側の端面への電流集中を抑制して、その半導体コアの端面に発光が集中することなく、半導体コアの側面からの光の取り出し効率が向上する。   According to the embodiment, since one end face of the semiconductor core is not exposed by the cap layer, the semiconductor core and the second electrode are electrically connected via at least the conductive layer of the semiconductor layer or the conductive layer at the end. Can be easily done. Thereby, the area blocked by the second electrode in the side surface of the semiconductor core covered with the semiconductor layer can be minimized, and the light extraction efficiency can be improved. In addition, the current concentration on the end surface of the semiconductor core on the side where the cap layer is provided is suppressed, and the light extraction efficiency from the side surface of the semiconductor core is improved without concentration of light emission on the end surface of the semiconductor core. .

また、一実施形態の棒状構造発光素子では、
上記半導体コアの径が５００ｎｍ以上かつ１００μｍ以下である。 Moreover, in the rod-shaped structure light emitting device of one embodiment,
The diameter of the semiconductor core is 500 nm or more and 100 μm or less.

上記実施形態によれば、数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ程度のものに比べて、半導体コアの径のばらつきを抑えることができ、発光特性のばらつきを抑えて、歩留まりのよい棒状構造発光素子を実現できる。   According to the above-described embodiment, it is possible to suppress the variation in the diameter of the semiconductor core as compared with the one of about several tens nm to several hundreds nm, and it is possible to realize the rod-shaped structure light emitting element with high yield by suppressing the variation in the light emission characteristics.

また、この発明の発光装置では、
上記のいずれか１つの棒状構造発光素子と、
上記棒状構造発光素子の長手方向が実装面に平行になるように、上記棒状構造発光素子が実装された基板と
を備え、
上記基板上に所定の間隔をあけて電極が形成され、
上記基板上の一方の上記電極に上記棒状構造発光素子の上記半導体コアの一端側の上記露出部分が接続されると共に、上記基板上の他方の上記電極に上記半導体コアの上記キャップ層が設けられた他端側の上記半導体層が接続されていることを特徴とする。 In the light emitting device of the present invention,
Any one of the above rod-shaped structure light emitting elements;
A substrate on which the rod-shaped structure light emitting element is mounted so that the longitudinal direction of the rod-shaped structure light emitting element is parallel to the mounting surface;
Electrodes are formed on the substrate at predetermined intervals,
The exposed portion on one end side of the semiconductor core of the rod-shaped structure light emitting element is connected to one of the electrodes on the substrate, and the cap layer of the semiconductor core is provided on the other electrode on the substrate. The semiconductor layer on the other end side is connected.

上記構成によれば、長手方向が実装面に平行になるように基板に実装された棒状構造発光素子は、半導体層の外周面と基板の実装面とが接触するので、棒状構造発光素子で発生した熱を半導体層から基板に効率よく放熱することができる。したがって、発光効率が高くかつ放熱性のよい発光装置を実現できる。また、上記発光装置では、基板上に棒状構造発光素子を横倒しに配置しているので、基板を含めた厚さを薄くできる。上記発光装置において、例えば直径が１μｍで長さ１０μｍのマイクロオーダーサイズや、直径または長さのうちの少なくとも直径が１μｍ未満のナノオーダーサイズの微細な棒状構造発光素子を用いることにより、使用する半導体の量を少なくでき、この発光装置を用いて薄型化と軽量化が可能なバックライト,照明装置および表示装置などを実現することができる。   According to the above configuration, the rod-shaped structure light emitting element mounted on the substrate so that the longitudinal direction is parallel to the mounting surface is generated in the rod-shaped structure light emitting element because the outer peripheral surface of the semiconductor layer and the mounting surface of the substrate are in contact with each other. Heat can be efficiently radiated from the semiconductor layer to the substrate. Therefore, a light emitting device with high luminous efficiency and good heat dissipation can be realized. Further, in the above light emitting device, since the rod-shaped structure light emitting elements are disposed on the substrate in a horizontal direction, the thickness including the substrate can be reduced. In the above light emitting device, for example, a semiconductor used by using a micro rod size light emitting element having a diameter of 1 μm and a length of 10 μm, or a nano-order size of a diameter or length of at least a diameter of less than 1 μm. Therefore, a backlight, a lighting device, a display device, and the like that can be reduced in thickness and weight can be realized by using the light emitting device.

また、この発明の発光装置では、
上記半導体層を覆うように、上記半導体層よりも抵抗が低い導電層を形成した上記棒状構造発光素子と、
上記棒状構造発光素子の長手方向が実装面に平行になるように、上記棒状構造発光素子が実装された基板と
を備え、
上記基板上に所定の間隔をあけて電極が形成され、
上記基板上の一方の上記電極に上記棒状構造発光素子の上記半導体コアの一端側の上記露出部分が接続されると共に、
上記基板上の他方の上記電極に、上記半導体コアの上記キャップ層が設けられた他端側の上記導電層が接続されていることを特徴とする。 In the light emitting device of the present invention,
The rod-shaped structure light emitting element in which a conductive layer having a lower resistance than the semiconductor layer is formed so as to cover the semiconductor layer;
A substrate on which the rod-shaped structure light emitting element is mounted so that the longitudinal direction of the rod-shaped structure light emitting element is parallel to the mounting surface;
Electrodes are formed on the substrate at predetermined intervals,
The exposed portion on one end side of the semiconductor core of the rod-shaped structure light emitting element is connected to one of the electrodes on the substrate,
The conductive layer on the other end side where the cap layer of the semiconductor core is provided is connected to the other electrode on the substrate.

上記構成によれば、長手方向が実装面に平行になるように基板に実装された棒状構造発光素子は、導電層の外周面と基板の実装面とが接触するので、棒状構造発光素子で発生した熱を導電層から基板に効率よく放熱することができる。したがって、発光効率が高くかつ放熱性のよい発光装置を実現できる。また、上記発光装置では、基板上に棒状構造発光素子を横倒しに配置しているので、基板を含めた厚さを薄くできる。上記発光装置において、例えば直径が１μｍで長さ１０μｍのマイクロオーダーサイズや、直径または長さのうちの少なくとも直径が１μｍ未満のナノオーダーサイズの微細な棒状構造発光素子を用いることにより、使用する半導体の量を少なくでき、この発光装置を用いて薄型化と軽量化が可能なバックライト,照明装置および表示装置などを実現することができる。   According to the above configuration, the rod-shaped structure light emitting element mounted on the substrate so that the longitudinal direction is parallel to the mounting surface is generated in the rod-shaped structure light emitting element because the outer peripheral surface of the conductive layer and the mounting surface of the substrate are in contact with each other. Heat can be efficiently radiated from the conductive layer to the substrate. Therefore, a light emitting device with high luminous efficiency and good heat dissipation can be realized. Further, in the above light emitting device, since the rod-shaped structure light emitting elements are disposed on the substrate in a horizontal direction, the thickness including the substrate can be reduced. In the above light emitting device, for example, a semiconductor used by using a micro rod size light emitting element having a diameter of 1 μm and a length of 10 μm, or a nano-order size of a diameter or length of at least a diameter of less than 1 μm. Therefore, a backlight, a lighting device, a display device, and the like that can be reduced in thickness and weight can be realized by using the light emitting device.

また、一実施形態の発光装置では、
上記棒状構造発光素子の上記導電層上かつ上記基板側に、上記半導体層よりも抵抗が低い第２の導電層を形成した。 In the light emitting device of one embodiment,
A second conductive layer having a resistance lower than that of the semiconductor layer was formed on the conductive layer of the rod-shaped structure light emitting element and on the substrate side.

上記実施形態によれば、棒状構造発光素子の導電層上かつ基板側に、半導体層よりも抵抗が低い第２の導電層を形成することによって、第２の導電層のない棒状構造発光素子の基板と反対の側においても、半導体コアの外周面を覆う導電層があるため、高抵抗の半導体層全体への電流の流れやすさを犠牲にすることなく、第２の導電層によって低抵抗化できる。また、半導体コアの外周面を覆う導電層には、発光効率を考慮すると透過率の低い材料が使えないために低抵抗の材料を用いることができないが、第２の導電層には、透過率よりも低抵抗であることを優先した導電性材料を用いることができる。さらに、長手方向が実装面に平行になるように基板に実装された棒状構造発光素子は、第２の導電層が基板の実装面と接するので、棒状構造発光素子で発生した熱を第２の導電層を介して基板に効率よく放熱することができる。   According to the embodiment, by forming the second conductive layer having a resistance lower than that of the semiconductor layer on the conductive layer of the rod-shaped structure light-emitting element and on the substrate side, the rod-shaped structure light-emitting element without the second conductive layer is formed. Since there is a conductive layer covering the outer peripheral surface of the semiconductor core on the side opposite to the substrate, the second conductive layer reduces resistance without sacrificing the ease of current flow to the entire high-resistance semiconductor layer. it can. In addition, a low-resistance material cannot be used for the conductive layer covering the outer peripheral surface of the semiconductor core because a low-transmittance material cannot be used in consideration of light emission efficiency, but the second conductive layer has a transmittance. It is possible to use a conductive material that prioritizes low resistance. Further, in the rod-shaped structure light-emitting element mounted on the substrate so that the longitudinal direction is parallel to the mounting surface, the second conductive layer is in contact with the mounting surface of the substrate. Heat can be efficiently radiated to the substrate through the conductive layer.

また、一実施形態の発光装置では、
上記基板上の上記電極間かつ上記棒状構造発光素子の下側に金属部を形成した。 In the light emitting device of one embodiment,
A metal part was formed between the electrodes on the substrate and below the rod-shaped structure light emitting element.

上記実施形態によれば、基板上の電極間かつ棒状構造発光素子の下側に金属部を形成することによって、両端が電極に接続された棒状構造発光素子の中央側を金属部の表面に接触させて支えるので、両持ちの棒状構造発光素子が撓むことなく、金属部により支持されると共に、棒状構造発光素子で発生した熱を半導体層から金属部を介して基板に効率よく放熱することができる。   According to the above embodiment, by forming the metal part between the electrodes on the substrate and below the rod-like structure light emitting element, the center side of the rod-like structure light emitting element whose both ends are connected to the electrode is brought into contact with the surface of the metal part Since the two-sided rod-shaped structure light emitting element is supported by the metal part without being bent, the heat generated in the rod-shaped structure light emitting element is efficiently radiated from the semiconductor layer to the substrate through the metal part. Can do.

また、一実施形態の発光装置では、
上記金属部は、上記棒状構造発光素子毎に上記基板上に形成され、
互いに隣接する上記棒状構造発光素子の上記金属部は、電気的に絶縁されている。 In the light emitting device of one embodiment,
The metal part is formed on the substrate for each of the rod-shaped structure light emitting elements,
The metal parts of the rod-shaped structure light emitting elements adjacent to each other are electrically insulated.

上記実施形態によれば、互いに隣接する棒状構造発光素子の向きが逆になっても、棒状構造発光素子の両端が接続された電極間が金属部を介して短絡するのを防止できる。   According to the embodiment, even if the directions of the bar-shaped structure light emitting elements adjacent to each other are reversed, it is possible to prevent a short circuit between the electrodes to which both ends of the bar-shaped structure light emitting element are connected via the metal portion.

また、この発明の発光装置の製造方法では、
上記のいずれか１つの上記棒状構造発光素子を備えた発光装置の製造方法であって、
独立した電位が夫々与えられる少なくとも２つの電極を単位とする配列領域が形成された絶縁性基板を作成する基板作成工程と、
上記絶縁性基板上にナノオーダーサイズまたはマイクロオーダーサイズの上記棒状構造発光素子を含んだ液体を塗布する塗布工程と、
上記少なくとも２つの電極に上記独立した電圧を夫々印加して、上記棒状構造発光素子を上記少なくとも２つの電極により規定される位置に配列させる配列工程と
を有する。 In the method for manufacturing a light emitting device of the present invention,
A method for manufacturing a light emitting device including any one of the above rod-shaped structure light emitting elements,
A substrate creating step for creating an insulating substrate in which an array region having at least two electrodes each having an independent potential applied thereto is formed;
An application step of applying a liquid containing the rod-shaped structure light emitting element of nano-order size or micro-order size on the insulating substrate;
An arraying step of applying the independent voltages to the at least two electrodes, respectively, and arranging the rod-shaped structure light emitting elements at positions defined by the at least two electrodes.

上記構成によれば、独立した電位が夫々与えられる少なくとも２つの電極を単位とする配列領域が形成された絶縁性基板を作成し、その絶縁性基板上にナノオーダーサイズまたはマイクロオーダーサイズの上記棒状構造発光素子を含んだ液体を塗布する。その後、少なくとも上記２つの電極に独立した電圧を夫々印加して、微細な棒状構造発光素子を少なくとも２つの電極により規定される位置に配列させる。これにより、上記棒状構造発光素子を所定の基板上に容易に配列させることができる。   According to the above configuration, an insulating substrate in which an array region having at least two electrodes each having an independent potential applied thereto is formed is formed, and the rod-shaped nano-order size or micro-order size is formed on the insulating substrate. A liquid containing the structured light emitting element is applied. Thereafter, independent voltages are applied to at least the two electrodes, respectively, so that the fine rod-shaped light emitting elements are arranged at positions defined by the at least two electrodes. Thereby, the said rod-shaped structure light emitting element can be easily arranged on a predetermined | prescribed board | substrate.

また、上記発光装置の製造方法では、微細な棒状構造発光素子のみを用いることによって、使用する半導体の量を少なくできると共に、薄型化と軽量化が可能な発光装置を製造することができる。また、上記棒状構造発光素子は、半導体層で覆われた半導体コアの側面全体から光が放出されることにより発光領域が広くなるので、発光効率が高く省電力な発光装置を実現することができる。   Further, in the above method for manufacturing a light emitting device, by using only a fine rod-shaped structure light emitting element, it is possible to manufacture a light emitting device capable of reducing the amount of semiconductor used and reducing the thickness and weight. In addition, since the light emitting area is widened by emitting light from the entire side surface of the semiconductor core covered with the semiconductor layer, the rod-shaped structure light emitting element can realize a light emitting device with high luminous efficiency and power saving. .

また、この発明のバックライトでは、
上記のいずれか１つの棒状構造発光素子を備えたことを特徴とする。 In the backlight of the present invention,
Any one of the above rod-shaped structure light emitting elements is provided.

上記構成によれば、上記棒状構造発光素子を用いることによって、薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力なバックライトを実現できる。   According to the above configuration, by using the rod-shaped structure light emitting element, it is possible to realize a backlight that can be reduced in thickness and weight, has high luminous efficiency, and saves power.

また、この発明の照明装置では、
上記のいずれか１つの棒状構造発光素子を備えたことを特徴とする。 In the lighting device of the present invention,
Any one of the above rod-shaped structure light emitting elements is provided.

上記構成によれば、上記棒状構造発光素子を用いることによって、薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力な照明装置を実現できる。   According to the said structure, by using the said rod-shaped structure light emitting element, the illuminating device which can be reduced in thickness and weight, and is high in luminous efficiency and power saving is realizable.

また、この発明の表示装置では、
上記のいずれか１つの棒状構造発光素子を備えたことを特徴とする。 In the display device of the present invention,
Any one of the above rod-shaped structure light emitting elements is provided.

上記構成によれば、上記棒状構造発光素子を用いることによって、薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力な表示装置を実現できる。   According to the above configuration, by using the light emitting element with a rod-like structure, a display device that can be reduced in thickness and weight and has high luminous efficiency and low power consumption can be realized.

以上より明らかなように、この発明の棒状構造発光素子によれば、簡単な構成で電極接続が容易にできる発光効率の高い微細な棒状構造発光素子を実現することができる。   As is apparent from the above, according to the rod-shaped structure light emitting device of the present invention, it is possible to realize a fine rod-shaped structure light emitting device with high luminous efficiency that can be easily connected to an electrode with a simple configuration.

また、この発明の発光装置およびその製造方法によれば、上記棒状構造発光素子を用いることにより薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力な発光装置およびその製造方法を実現することができる。   Further, according to the light emitting device and the manufacturing method thereof of the present invention, it is possible to realize a light emitting device that can be reduced in thickness and weight, has high luminous efficiency, and saves power by using the rod-shaped structure light emitting element, and a manufacturing method thereof. Can do.

また、この発明のバックライトと照明装置および表示装置によれば、上記棒状構造発光素子を用いることにより薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力なバックライトと照明装置および表示装置を実現することができる。   In addition, according to the backlight, the illumination device, and the display device of the present invention, the backlight, the illumination device, and the display device that can be reduced in thickness and weight by using the rod-shaped structure light-emitting element and have high luminous efficiency and power saving. Can be realized.

図１はこの発明の第１実施形態の棒状構造発光素子の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a rod-shaped structure light emitting device according to a first embodiment of the present invention. 図２は比較例の棒状構造発光素子の要部の断面模式図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the main part of a bar-shaped structure light emitting device of a comparative example. 図３は上記第１実施形態の棒状構造発光素子の要部の断面模式図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the main part of the rod-shaped structure light emitting device of the first embodiment. 図４Ａは上記第１実施形態の棒状構造発光素子の第１の変形例の要部の断面図である。FIG. 4A is a cross-sectional view of a main part of a first modification of the rod-shaped structure light emitting element of the first embodiment. 図４Ｂは上記第１実施形態の棒状構造発光素子の第２の変形例の要部の断面図である。FIG. 4B is a cross-sectional view of a main part of a second modification of the rod-shaped structure light emitting device of the first embodiment. 図４Ｃは上記第１実施形態の棒状構造発光素子の第３の変形例の要部の断面図である。FIG. 4C is a cross-sectional view of an essential part of a third modification of the rod-shaped structure light emitting device of the first embodiment. 図５はキャップ層の外周面を半導体層が覆っていない変形例の棒状構造発光素子の要部の断面模式図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the main part of a rod-shaped structure light emitting element of a modified example in which the outer peripheral surface of the cap layer is not covered by the semiconductor layer. 図６はキャップ層の外周面を半導体層が覆っていない他の変形例の棒状構造発光素子の要部の断面模式図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the main part of a rod-shaped structure light emitting element of another modification example in which the outer peripheral surface of the cap layer is not covered by the semiconductor layer. 図７はこの発明の第２実施形態の棒状構造発光素子の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a rod-shaped structure light emitting device according to a second embodiment of the present invention. 図８はこの発明の第３実施形態の棒状構造発光素子の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a rod-shaped structure light emitting device according to a third embodiment of the present invention. 図９は上記棒状構造発光素子の要部の断面模式図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the main part of the rod-shaped structure light emitting device. 図１０Ａは上記第３実施形態の棒状構造発光素子の第１の変形例の要部の断面図である。FIG. 10A is a cross-sectional view of a main part of a first modification of the rod-shaped structure light emitting device of the third embodiment. 図１０Ｂは上記第３実施形態の棒状構造発光素子の第２の変形例の要部の断面図である。FIG. 10B is a cross-sectional view of a main part of a second modification of the rod-shaped structure light emitting device of the third embodiment. 図１０Ｃは上記第３実施形態の棒状構造発光素子の第３の変形例の要部の断面図である。FIG. 10C is a cross-sectional view of an essential part of a third modification of the rod-shaped structure light emitting device of the third embodiment. 図１１はキャップ層の外周面を量子井戸層と半導体層が覆っていない変形例の棒状構造発光素子の要部の断面模式図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a main part of a rod-shaped structure light emitting element of a modification in which the outer peripheral surface of the cap layer is not covered with the quantum well layer and the semiconductor layer. 図１２はキャップ層の外周面を量子井戸層と半導体層が覆っていない他の変形例の棒状構造発光素子の要部の断面模式図である。FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the main part of a rod-shaped structure light emitting element of another modification example in which the outer peripheral surface of the cap layer is not covered with the quantum well layer and the semiconductor layer. 図１３はこの発明の第４実施形態の棒状構造発光素子の断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of a rod-shaped structure light emitting device according to the fourth embodiment of the present invention. 図１４は上記棒状構造発光素子の要部の断面模式図である。FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the main part of the rod-shaped structure light emitting device. 図１５は上記棒状構造発光素子の電極接続を説明するための断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining electrode connection of the rod-shaped structure light emitting device. 図１６はこの発明の第５実施形態の棒状構造発光素子を備えた発光装置の斜視図である。FIG. 16 is a perspective view of a light-emitting device provided with the rod-shaped structure light-emitting element according to the fifth embodiment of the present invention. 図１７はこの発明の第６実施形態の棒状構造発光素子を備えた発光装置の側面図である。FIG. 17 is a side view of a light-emitting device provided with a rod-shaped structure light-emitting element according to the sixth embodiment of the present invention. 図１８は上記発光装置の断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view of the light emitting device. 図１９はこの発明の第７実施形態の発光装置の斜視図である。FIG. 19 is a perspective view of a light emitting device according to a seventh embodiment of the present invention. 図２０は上記発光装置において、隣接する棒状構造発光素子が逆向きの状態の要部の平面図である。FIG. 20 is a plan view of the main part of the light emitting device with adjacent bar-shaped structure light emitting elements in the reverse direction. 図２１Ａはこの発明の第８実施形態の棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。FIG. 21A is a process drawing of the method for manufacturing the rod-shaped structure light emitting device of the eighth embodiment of the present invention. 図２１Ｂは図２１Ａに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。FIG. 21B is a process drawing of the manufacturing method of the rod-shaped structure light emitting element following FIG. 21A. 図２１Ｃは図２１Ｂに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。FIG. 21C is a process drawing of the manufacturing method of the rod-shaped structure light emitting element following FIG. 21B. 図２１Ｄは図２１Ｃに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。FIG. 21D is a process diagram of the manufacturing method of the rod-shaped structure light emitting element following FIG. 21C. 図２２Ａはこの発明の第９実施形態の棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。FIG. 22A is a process drawing of the manufacturing method of the rod-shaped structure light emitting element of the ninth embodiment of the invention. 図２２Ｂは図２２Ａに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。FIG. 22B is a process diagram of the manufacturing method of the rod-shaped structure light emitting element following FIG. 22A. 図２２Ｃは図２２Ｂに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。FIG. 22C is a process diagram of the manufacturing method of the rod-shaped structure light emitting element following FIG. 22B. 図２２Ｄは図２２Ｃに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。FIG. 22D is a process diagram of the manufacturing method of the rod-shaped structure light emitting element following FIG. 22C. 図２２Ｅは図２２Ｄに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。FIG. 22E is a process drawing of the manufacturing method of the rod-shaped structure light emitting element following FIG. 22D. 図２３Ａはこの発明の第１０実施形態の棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。FIG. 23A is a process diagram of a method for manufacturing a rod-shaped structure light emitting element according to the tenth embodiment of the present invention. 図２３Ｂは図２３Ａに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。FIG. 23B is a process drawing of the manufacturing method of the rod-shaped structure light emitting element following FIG. 23A. 図２３Ｃは図２３Ｂに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。FIG. 23C is a process drawing of the manufacturing method of the rod-shaped structure light emitting element following FIG. 23B. 図２３Ｄは図２３Ｃに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。FIG. 23D is a process drawing of the manufacturing method of the rod-shaped structure light emitting element following FIG. 23C. 図２３Ｅは図２３Ｄに続く棒状構造発光素子の製造方法の工程図である。FIG. 23E is a process drawing of the manufacturing method of the rod-shaped structure light emitting element following FIG. 23D. 図２４はこの発明の第１１実施形態の棒状構造発光素子を備えた発光装置、バックライト、照明装置および表示装置に用いる絶縁性基板の平面図である。FIG. 24 is a plan view of an insulating substrate used in a light-emitting device, a backlight, a lighting device, and a display device including the bar-shaped light-emitting element according to the eleventh embodiment of the present invention. 図２５は図２４のXXV−XXV線から見た断面模式図である。FIG. 25 is a schematic sectional view taken along line XXV-XXV in FIG. 図２６は上記棒状構造発光素子を配列する原理を説明する図である。FIG. 26 is a view for explaining the principle of arranging the rod-shaped structure light emitting elements. 図２７は上記棒状構造発光素子を配列するときに電極に与える電位を説明する図である。FIG. 27 is a diagram for explaining potentials applied to the electrodes when the rod-shaped structure light emitting elements are arranged. 図２８は上記棒状構造発光素子を配列した絶縁性基板の平面図である。FIG. 28 is a plan view of an insulating substrate on which the rod-shaped structure light emitting elements are arranged. 図２９は上記表示装置の平面図である。FIG. 29 is a plan view of the display device. 図３０は上記表示装置の表示部の要部の回路図である。FIG. 30 is a circuit diagram of a main part of the display unit of the display device.

以下、この発明の棒状構造発光素子、発光装置、発光装置の製造方法、バックライト、照明装置および表示装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。なお、この実施の形態では、第１導電型をｎ型とし、第２導電型をｐ型としたが、第１導電型をｐ型とし、第２導電型をｎ型としてもよい。   Hereinafter, the rod-shaped structure light emitting element, the light emitting device, the method for manufacturing the light emitting device, the backlight, the illumination device, and the display device of the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. In this embodiment, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type. However, the first conductivity type may be p-type and the second conductivity type may be n-type.

〔第１実施形態〕
図１はこの発明の第１実施形態の棒状構造発光素子の断面図を示している。 [First Embodiment]
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a rod-shaped structure light emitting device according to a first embodiment of the present invention.

この第１実施形態の棒状構造発光素子Ａは、図１に示すように、断面ほぼ六角形の棒状のｎ型ＧaＮからなる半導体コア１１と、上記半導体コア１１の一方の端面を覆うキャップ層１２と、上記キャップ層１２に覆われた半導体コア１１の部分とは反対側の部分を覆わないで露出部分１１aとするように、半導体コア１１の露出部分１１a以外の部分の外周面を覆うｐ型ＧaＮからなる半導体層１３とを備えている。上記半導体コア１１の外周面とキャップ層１２の外周面とが、連続した半導体層１３により覆われている。   As shown in FIG. 1, the rod-shaped structured light emitting device A according to the first embodiment includes a semiconductor core 11 made of a rod-shaped n-type GaN having a substantially hexagonal cross section, and a cap layer 12 covering one end surface of the semiconductor core 11. And the p-type covering the outer peripheral surface of the portion other than the exposed portion 11a of the semiconductor core 11 so that the exposed portion 11a is formed without covering the portion opposite to the portion of the semiconductor core 11 covered with the cap layer 12. And a semiconductor layer 13 made of GaN. The outer peripheral surface of the semiconductor core 11 and the outer peripheral surface of the cap layer 12 are covered with a continuous semiconductor layer 13.

上記キャップ層１２は、半導体層１３よりも電気抵抗の大きな材料として、例えば絶縁性材料、イントリンシックＧaＮ、半導体層１３と同じ導電型でかつ低不純物濃度のｎ型のＧaＮ、半導体層１３と異なる導電型でかつ低不純物濃度のｐ型のＧaＮなどを用いている。   The cap layer 12 is different from the semiconductor layer 13 as a material having higher electrical resistance than the semiconductor layer 13, for example, an insulating material, intrinsic GaN, n-type GaN having the same conductivity type as the semiconductor layer 13 and a low impurity concentration. A p-type GaN having a conductivity type and a low impurity concentration is used.

上記構成の棒状構造発光素子Ａによれば、棒状のｎ型ＧaＮからなる半導体コア１１の一方の端面をキャップ層１２により覆うと共に、上記キャップ層１２に覆われた半導体コア１１の部分とは反対側の部分を覆わないで露出部分１１aとするように、半導体コア１１の露出部分１１a以外の部分の外周面をｐ型ＧaＮからなる半導体層１３により覆うことによって、マイクロオーダーサイズやナノオーダーサイズの微細な棒状構造発光素子であっても、半導体コア１１の露出部分１１aをｎ側電極に接続し、半導体コア１１を覆う半導体層１３の部分にｐ側電極を接続することが可能となる。この棒状構造発光素子Ａは、半導体コア１１の露出部分１１aにｎ側電極を接続し、半導体層１３にｐ側電極を接続して、ｐ側電極からｎ側電極に電流を流すことにより、半導体コア１１の外周面と半導体層１３の内周面との界面(ｐｎ接合部)で電子と正孔の再結合が起きて光が放出される。この棒状構造発光素子Ａでは、半導体層１３で覆われた半導体コア１１の側面全体から光が放出されることにより発光領域が広くなるので、発光効率が高い。   According to the rod-shaped structure light emitting element A having the above configuration, one end face of the semiconductor core 11 made of the rod-shaped n-type GaN is covered with the cap layer 12 and is opposite to the portion of the semiconductor core 11 covered with the cap layer 12. By covering the outer peripheral surface of the portion other than the exposed portion 11a of the semiconductor core 11 with the semiconductor layer 13 made of p-type GaN so that the exposed portion 11a is not covered, the micro-order size or the nano-order size. Even in the case of a fine rod-shaped light emitting element, the exposed portion 11a of the semiconductor core 11 can be connected to the n-side electrode, and the p-side electrode can be connected to the portion of the semiconductor layer 13 that covers the semiconductor core 11. In this rod-shaped structure light emitting element A, an n-side electrode is connected to the exposed portion 11a of the semiconductor core 11, a p-side electrode is connected to the semiconductor layer 13, and a current flows from the p-side electrode to the n-side electrode. Electrons and holes are recombined at the interface (pn junction) between the outer peripheral surface of the core 11 and the inner peripheral surface of the semiconductor layer 13, and light is emitted. In this rod-shaped structure light emitting element A, the light emitting region is widened by emitting light from the entire side surface of the semiconductor core 11 covered with the semiconductor layer 13, and thus the light emitting efficiency is high.

したがって、簡単な構成で電極接続が容易にできる発光効率の高い微細な棒状構造発光素子Ａを実現することができる。また、上記棒状構造発光素子Ａは、基板と一体でないので、装置への実装の自由度が高い。   Therefore, it is possible to realize a fine rod-shaped light emitting element A with high luminous efficiency that can easily connect electrodes with a simple configuration. Moreover, since the said rod-shaped structure light emitting element A is not integral with a board | substrate, the freedom degree of mounting to an apparatus is high.

ここで、微細な棒状構造発光素子とは、例えば直径が１μｍで長さ１０μｍ〜３０μｍのマイクロオーダーサイズや、直径または長さのうちの少なくとも直径が１μｍ未満のナノオーダーサイズの素子である。また、上記棒状構造発光素子は、使用する半導体の量を少なくでき、発光素子を用いた装置の薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力な発光装置,バックライト,照明装置および表示装置などを実現することができる。   Here, the fine rod-shaped structure light emitting device is, for example, a micro-order size having a diameter of 1 μm and a length of 10 μm to 30 μm, or a nano-order size device having a diameter or length of less than 1 μm. Further, the rod-shaped structure light-emitting element can reduce the amount of semiconductors used, can reduce the thickness and weight of the device using the light-emitting element, and has high luminous efficiency and low power consumption, a backlight, a lighting device, and A display device or the like can be realized.

また、上記半導体コア１１の一端側の外周面が、例えば１μｍ〜５μｍ程度露出していることによって、半導体コア１１の一端側の外周面の露出部分１１aに一方のｎ側電極を接続し、半導体コア１１の他端側の半導体層１３にｐ側電極を接続することが可能となり、両端に電極を離して接続でき、半導体層１３に接続するｐ側電極と半導体コア１１の露出部分１１aが短絡するのを容易に防止することができる。   Further, when the outer peripheral surface on one end side of the semiconductor core 11 is exposed, for example, by about 1 μm to 5 μm, one n-side electrode is connected to the exposed portion 11 a of the outer peripheral surface on one end side of the semiconductor core 11, The p-side electrode can be connected to the semiconductor layer 13 on the other end side of the core 11, the electrodes can be separated from each other, and the p-side electrode connected to the semiconductor layer 13 and the exposed portion 11 a of the semiconductor core 11 are short-circuited. This can be easily prevented.

また、上記半導体コア１１の一方の端面をキャップ層１２により覆っていることにより、半導体コア１１の露出部分１１aと反対の側の外周面を覆う半導体層１３の部分に、半導体コア１１と短絡させることなくｐ側電極を容易に接続できる。これにより、微細な棒状構造発光素子Ａの両端に電極を容易に接続することが可能となる。   Further, by covering one end surface of the semiconductor core 11 with the cap layer 12, the semiconductor core 11 is short-circuited to the portion of the semiconductor layer 13 that covers the outer peripheral surface of the semiconductor core 11 opposite to the exposed portion 11a. The p-side electrode can be easily connected without any problem. This makes it possible to easily connect the electrodes to both ends of the fine rod-shaped structure light emitting element A.

図２は比較例の棒状構造発光素子の要部の断面模式図を示しており、この発明の棒状構造発光素子ではない。図２の棒状構造発光素子は、上記第１実施形態の図１に示す棒状構造発光素子Ａと異なる点は、半導体コア１０１１の一方の端面を覆うキャップ層がなく、半導体層１０１３が半導体コア１０１１の外周面と端面を覆っていることである。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the main part of the bar-shaped structure light emitting element of the comparative example, and is not the bar-shaped structure light emitting element of the present invention. The rod-shaped structure light emitting device of FIG. 2 is different from the rod-shaped structure light emitting device A shown in FIG. 1 of the first embodiment in that there is no cap layer covering one end surface of the semiconductor core 1011, and the semiconductor layer 1013 is the semiconductor core 1011. It covers the outer peripheral surface and the end surface.

図２に示すように、半導体コア１０１１の端面側の半導体層１０１３にｐ側電極１０１４を接続した場合、半導体コア１０１１の端面側を覆う半導体層１０１３の断面積が大きい膜厚方向(ｐ側電極１０１４側から見た抵抗)の抵抗は小さくなる一方、半導体コア１０１１の外周面を覆う半導体層１０１３の断面積が小さい長手方向(ｐ側電極１０１４側から見た抵抗)の抵抗は大きくなる。このため、半導体コア１０１１の端面への電流が集中して、その半導体コア１０１１の端面に発光が集中し、半導体コア１０１１の側面全体から光が効率よく放出されない。   As shown in FIG. 2, when the p-side electrode 1014 is connected to the semiconductor layer 1013 on the end face side of the semiconductor core 1011, the thickness direction (p-side electrode) of the semiconductor layer 1013 covering the end face side of the semiconductor core 1011 is large. While the resistance of the semiconductor layer 1013 covering the outer peripheral surface of the semiconductor core 1011 is small, the resistance in the longitudinal direction (resistance seen from the p-side electrode 1014 side) is large. For this reason, current concentrates on the end face of the semiconductor core 1011, light emission concentrates on the end face of the semiconductor core 1011, and light is not efficiently emitted from the entire side face of the semiconductor core 1011.

これに対して、図３の断面模式図に示すように、上記第１実施形態の図１に示す棒状構造発光素子では、半導体層１３よりも電気抵抗の大きな材料からなるキャップ層１２が半導体コア１１の半導体コア１１の一方の端面を覆うことによって、半導体コア１１のキャップ層１２側に接続されたｐ側電極１４と半導体コア１１との間でキャップ層１２を介して電流が流れないようにする一方で、キャップ層１２よりも抵抗の低い半導体層１３を介してｐ側電極１４と半導体コア１１の外周面側との間で電流が流れるようにする。これにより、上記半導体コア１１のキャップ層１２が設けられた側の端面への電流集中を抑制して、その半導体コア１１の端面に発光が集中することなく、半導体コア１１の側面からの光の取り出し効率が向上する。   On the other hand, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 3, in the rod-like structure light emitting device shown in FIG. 1 of the first embodiment, the cap layer 12 made of a material having a larger electric resistance than the semiconductor layer 13 has a semiconductor core. By covering one end surface of the semiconductor core 11, no current flows between the p-side electrode 14 connected to the cap layer 12 side of the semiconductor core 11 and the semiconductor core 11 via the cap layer 12. On the other hand, a current flows between the p-side electrode 14 and the outer peripheral surface side of the semiconductor core 11 through the semiconductor layer 13 having a lower resistance than the cap layer 12. Thereby, current concentration on the end surface of the semiconductor core 11 on the side where the cap layer 12 is provided is suppressed, and light emission from the side surface of the semiconductor core 11 is prevented without concentration of light emission on the end surface of the semiconductor core 11. Extraction efficiency is improved.

図４Ａ〜図４Ｃは上記第１実施形態の棒状構造発光素子の第１〜第３の変形例の要部の断面図を示している。図４Ａ〜図４Ｃでは、図１と半導体層１３の形態が異なるが図１と同一の構成部に同一参照番号を付している。   4A to 4C are cross-sectional views showing main parts of first to third modifications of the rod-shaped structure light emitting device of the first embodiment. 4A to 4C, the configuration of the semiconductor layer 13 is different from that in FIG. 1, but the same reference numerals are given to the same components as those in FIG. 1.

この発明の棒状構造発光素子では、図４Ａの第１の変形例に示すように、キャップ層１２の外周面の半導体コア１１側の一部を覆うように半導体層１３を形成したものでもよいし、図４Ｂの第２の変形例に示すように、キャップ層１２の外周面の全部を覆いかつキャップ層１２の端面よりも突出するように半導体層１３を形成して、キャップ層１２の端面が露出したものでもよい。さらに、この発明の棒状構造発光素子では、図４Ｃの第３の変形例に示すように、キャップ層１２の外周面の全部を覆いかつキャップ層１２の端面を覆うように半導体層１３を形成してもよい。   In the rod-shaped structure light emitting device of the present invention, as shown in the first modification of FIG. 4A, the semiconductor layer 13 may be formed so as to cover a part of the outer peripheral surface of the cap layer 12 on the semiconductor core 11 side. 4B, the semiconductor layer 13 is formed so as to cover the entire outer peripheral surface of the cap layer 12 and protrude from the end surface of the cap layer 12, so that the end surface of the cap layer 12 is It may be exposed. Furthermore, in the rod-like structure light emitting device of the present invention, as shown in the third modification of FIG. 4C, the semiconductor layer 13 is formed so as to cover the entire outer peripheral surface of the cap layer 12 and the end surface of the cap layer 12. May be.

また、図５および図６はキャップ層の外周面を半導体層が覆っていない変形例の棒状構造発光素子の要部の断面模式図を示している。図５,図６において、１０２１,１０３１は半導体コア、１０２２,１０３２はキャップ層、１０２３,１０３３は半導体層、１０２４,１０３４はｐ側電極であり、各部の材料は上記第１実施形態の棒状構造発光素子と同一の材料を用いている。   5 and 6 are schematic cross-sectional views of the main part of a rod-shaped structure light emitting element of a modified example in which the outer peripheral surface of the cap layer is not covered by the semiconductor layer. 5 and 6, reference numerals 1021 and 1031 denote semiconductor cores, 1022 and 1032 denote cap layers, 1023 and 1033 denote semiconductor layers, and 1024 and 1034 denote p-side electrodes. The material of each part is the rod-like structure of the first embodiment. The same material as the light emitting element is used.

図５に示す変形例の棒状構造発光素子では、半導体層１０２３がキャップ層３２の外周面のうちの半導体コア１０２１の近傍の僅かな領域しか覆っていないため、この部分に電流経路が形成されて、この電流経路を介してｐ側電極１０２４と半導体コア１０２１との間にリーク電流が流れる恐れがある。   In the rod-shaped structure light emitting device of the modification shown in FIG. 5, the semiconductor layer 1023 covers only a small region in the vicinity of the semiconductor core 1021 on the outer peripheral surface of the cap layer 32, so that a current path is formed in this portion. A leak current may flow between the p-side electrode 1024 and the semiconductor core 1021 through this current path.

また、図６に示す変形例の棒状構造発光素子においても、半導体層１０３３がキャップ層１０３２の外周面を覆っておらず、半導体層１０３３の端面とキャップ層１０３２の端面とが接する部分に電流経路が形成されて、この電流経路を介してｐ側電極１０３４と半導体コア１０３１との間にリーク電流が流れる恐れがある。   Also in the rod-shaped structure light emitting element of the modified example shown in FIG. 6, the semiconductor layer 1033 does not cover the outer peripheral surface of the cap layer 1032, and the current path passes through the portion where the end surface of the semiconductor layer 1033 and the end surface of the cap layer 1032 are in contact. May be formed, and a leakage current may flow between the p-side electrode 1034 and the semiconductor core 1031 through this current path.

これに対して、上記第１実施形態の図１に示す棒状構造発光素子Ａによれば、露出部分１１aを除く半導体コア１１の外周面とキャップ層１２の外周面とを連続した半導体層１３により覆うことによって、半導体コア１１のキャップ層１２側に接続されたｐ側電極１４と半導体コア１１との間のリーク電流を抑制することができる。   On the other hand, according to the rod-shaped structure light emitting element A shown in FIG. 1 of the first embodiment, the semiconductor layer 13 is formed by connecting the outer peripheral surface of the semiconductor core 11 excluding the exposed portion 11a and the outer peripheral surface of the cap layer 12. By covering, the leakage current between the p-side electrode 14 connected to the cap layer 12 side of the semiconductor core 11 and the semiconductor core 11 can be suppressed.

また、上記棒状構造発光素子Ａでは、キャップ層１２に絶縁性材料を用いることによって、キャップ層１２により半導体コア１１が電極と完全に絶縁されるため、半導体コア１１のキャップ層１２が設けられた側の端面からの発光を抑制すると共に、その半導体コア１１の端面近傍において半導体コア１１と電極との間のリーク電流の発生を抑制できる。   Moreover, in the said rod-shaped structure light emitting element A, since the semiconductor core 11 was completely insulated from the electrode by the cap layer 12 by using an insulating material for the cap layer 12, the cap layer 12 of the semiconductor core 11 was provided. The light emission from the end face on the side can be suppressed, and the generation of leakage current between the semiconductor core 11 and the electrode can be suppressed in the vicinity of the end face of the semiconductor core 11.

また、上記棒状構造発光素子Ａにおいて、キャップ層１２にイントリンシック半導体を用いた場合も、キャップ層１２により半導体コア１１が電極と完全に絶縁されるため、半導体コア１１のキャップ層１２が設けられた側の端面からの発光を抑制すると共に、その半導体コア１１の端面近傍において半導体コア１１と電極との間のリーク電流の発生を抑制できる。例えば、イントリンシック半導体としてＧaＮを用いた場合、実際には不純物が含まれたｎ型になるが、不純物濃度が低濃度で高抵抗になるため、キャップ層１２側に電流がほとんど流れず、十分な電圧を半導体コア１１とその外周面を覆う半導体層１３との間に印加することが可能となる。   Further, in the above rod-shaped structure light emitting element A, when an intrinsic semiconductor is used for the cap layer 12, the cap layer 12 provides the cap layer 12 of the semiconductor core 11 because the semiconductor core 11 is completely insulated from the electrode by the cap layer 12. The light emission from the end face on the other side can be suppressed, and the generation of a leakage current between the semiconductor core 11 and the electrode in the vicinity of the end face of the semiconductor core 11 can be suppressed. For example, when GaN is used as an intrinsic semiconductor, the n-type impurity is actually included, but since the impurity concentration is low and the resistance is high, almost no current flows to the cap layer 12 side, and sufficient It is possible to apply an appropriate voltage between the semiconductor core 11 and the semiconductor layer 13 covering the outer peripheral surface thereof.

また、上記棒状構造発光素子Ａにおいて、半導体コア１１と同じｎ型の半導体をキャップ層１２に用いた場合も、半導体層１３よりもキャップ層１２が高抵抗であるので、半導体コア１１のキャップ層１２が設けられた側の端面からの発光を抑制すると共に、その半導体コア１１の端面近傍において半導体コア１１と電極との間のリーク電流の発生を抑制できる。   In the rod-shaped structure light emitting element A, when the same n-type semiconductor as the semiconductor core 11 is used for the cap layer 12, the cap layer 12 has a higher resistance than the semiconductor layer 13. The light emission from the end face on the side where 12 is provided can be suppressed, and the generation of a leakage current between the semiconductor core 11 and the electrode can be suppressed in the vicinity of the end face of the semiconductor core 11.

また、上記棒状構造発光素子Ａにおいて、半導体層１３と同じｐ型の半導体をキャップ層１２に用いた場合も、キャップ層１２が設けられた半導体コア１１の端面に発光面が形成されるので、発光面積を増やすことができる。また、キャップ層１２が半導体層よりも高抵抗であるため、半導体コア１１のキャップ層１２側の端面に流れる電流は少なく、十分な電圧を半導体コア１１とその外周面を覆う半導体層１３との間に印加することが可能となる。   Further, in the rod-shaped structure light emitting element A, when the same p-type semiconductor as the semiconductor layer 13 is used for the cap layer 12, the light emitting surface is formed on the end surface of the semiconductor core 11 provided with the cap layer 12, The light emission area can be increased. In addition, since the cap layer 12 has a higher resistance than the semiconductor layer, there is little current flowing through the end surface of the semiconductor core 11 on the cap layer 12 side, and a sufficient voltage is applied between the semiconductor core 11 and the semiconductor layer 13 covering the outer peripheral surface. It becomes possible to apply in between.

なお、上記第１実施形態では、断面ほぼ六角形の棒状の半導体コア１１に半導体層を被覆した棒状構造発光素子について説明したが、例えば円形や他の多角形の棒状の半導体コアに半導体層や量子井戸層などを被覆した棒状構造発光素子についてこの発明を適用してもよい。ｎ型ＧaＮは、六方晶系の結晶成長となり、基板表面に対して垂直方向をｃ軸方向にして成長させることにより、ほぼ六角柱形状の半導体コアが得られる。成長方向や成長温度などの成長条件に依存するが、成長させる半導体コアの直径が数１０ｎｍから数１００ｎｍ程度の小さい場合に断面がほぼ円形に近い形状になりやすい傾向があり、直径が０．５μｍ程度から数μｍに大きくなると断面がほぼ六角形で成長させることが容易になる傾向がある。   In the first embodiment, the rod-shaped structure light emitting element in which the semiconductor layer 11 is covered with the semiconductor core 11 having a substantially hexagonal cross section has been described. However, for example, the semiconductor layer You may apply this invention about the rod-shaped structure light emitting element which coat | covered the quantum well layer etc. The n-type GaN has hexagonal crystal growth, and a substantially hexagonal columnar semiconductor core can be obtained by growing the substrate in the direction perpendicular to the substrate surface in the c-axis direction. Although depending on the growth conditions such as the growth direction and growth temperature, when the diameter of the semiconductor core to be grown is as small as several tens to several hundreds of nanometers, the cross section tends to be almost circular, and the diameter is 0.5 μm. When the thickness is increased from about a few μm, it tends to be easy to grow the cross section in a substantially hexagonal shape.

〔第２実施形態〕
図７はこの発明の第２実施形態の棒状構造発光素子の断面図を示している。この第２実施形態の棒状構造発光素子は、量子井戸層を除いて第１実施形態の棒状構造発光素子と同一の構成をしている。 [Second Embodiment]
FIG. 7 shows a cross-sectional view of a rod-shaped structure light emitting device according to the second embodiment of the present invention. The rod-shaped structure light emitting device of the second embodiment has the same configuration as the rod-shaped structure light emitting device of the first embodiment except for the quantum well layer.

この第２実施形態の棒状構造発光素子Ｂは、図７に示すように、断面ほぼ六角形の棒状のｎ型ＧaＮからなる半導体コア２１と、上記半導体コア２１の一方の端面を覆うｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層２５と、その量子井戸層２５の外周面を覆うキャップ層２２と、上記キャップ層２２に覆われた半導体コア２１の部分とは反対側の部分を覆わないで露出部分２１aとするように、半導体コア２１の露出部分２１a以外の部分の外周面を覆うｐ型ＧaＮからなる半導体層２３とを備えている。上記半導体コア２１の外周面とキャップ層２２の外周面とが、連続した半導体層２３により覆われている。   As shown in FIG. 7, the rod-shaped structured light emitting element B of the second embodiment includes a semiconductor core 21 made of a rod-shaped n-type GaN having a substantially hexagonal cross section, and a p-type InGaN covering one end surface of the semiconductor core 21. A quantum well layer 25, a cap layer 22 covering the outer peripheral surface of the quantum well layer 25, and an exposed portion 21a without covering a portion opposite to the portion of the semiconductor core 21 covered by the cap layer 22. As shown, a semiconductor layer 23 made of p-type GaN covering the outer peripheral surface of the semiconductor core 21 other than the exposed portion 21a is provided. The outer peripheral surface of the semiconductor core 21 and the outer peripheral surface of the cap layer 22 are covered with a continuous semiconductor layer 23.

上記第２実施形態の棒状構造発光素子は、第１実施形態の棒状構造発光素子と同様の効果を有する。   The rod-shaped structure light emitting device of the second embodiment has the same effect as the rod-shaped structure light emitting device of the first embodiment.

また、上記第２実施形態の棒状構造発光素子において、半導体コア２１の端面とキャップ層２２との間にｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層２５を形成することによって、量子井戸層２５の量子閉じ込め効果により、半導体コア２１の端面とキャップ層２２との界面での発光効率を向上できる。   Further, in the rod-shaped structure light emitting device of the second embodiment, the quantum confinement effect of the quantum well layer 25 is formed by forming the quantum well layer 25 made of p-type InGaN between the end face of the semiconductor core 21 and the cap layer 22. Thus, the light emission efficiency at the interface between the end face of the semiconductor core 21 and the cap layer 22 can be improved.

なお、この量子井戸層は、ＧaＮの障壁層とＩnＧaＮの量子井戸層を交互に積層した多重量子井戸構造であってもよい。   The quantum well layer may have a multiple quantum well structure in which GaN barrier layers and InGaN quantum well layers are alternately stacked.

〔第３実施形態〕
図８はこの発明の第３実施形態の棒状構造発光素子の断面図を示している。 [Third Embodiment]
FIG. 8 shows a cross-sectional view of a rod-shaped structure light emitting device according to a third embodiment of the present invention.

この第３実施形態の棒状構造発光素子Ｃは、図８に示すように、断面ほぼ六角形の棒状のｎ型ＧaＮからなる半導体コア３１と、上記半導体コア３１の一方の端面を覆うキャップ層３２と、上記キャップ層３２に覆われた半導体コア３１の部分とは反対側の部分を覆わないで露出部分３１aとするように、半導体コア３１の露出部分３１a以外の部分の外周面を覆うｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層３３と、上記量子井戸層３３の外周面を覆うｐ型ＧaＮからなる半導体層３４とを備えている。上記半導体コア３１の外周面とキャップ層３２の外周面とが、連続した量子井戸層３３や半導体層３４により覆われている。   As shown in FIG. 8, the rod-shaped structured light emitting device C of the third embodiment includes a semiconductor core 31 made of a rod-shaped n-type GaN having a substantially hexagonal cross section, and a cap layer 32 covering one end surface of the semiconductor core 31. And the p-type covering the outer peripheral surface of the portion other than the exposed portion 31a of the semiconductor core 31 so that the exposed portion 31a is formed without covering the portion opposite to the portion of the semiconductor core 31 covered with the cap layer 32. A quantum well layer 33 made of InGaN and a semiconductor layer 34 made of p-type GaN covering the outer peripheral surface of the quantum well layer 33 are provided. The outer peripheral surface of the semiconductor core 31 and the outer peripheral surface of the cap layer 32 are covered with a continuous quantum well layer 33 and a semiconductor layer 34.

上記キャップ層３２は、半導体層３４よりも電気抵抗の大きな材料として、例えば絶縁性材料、イントリンシックＧaＮ、半導体層３４と同じ導電型でかつ低不純物濃度のｎ型のＧaＮ、半導体層３４と異なる導電型でかつ低不純物濃度のｐ型のＧaＮなどを用いている。   The cap layer 32 is different from the semiconductor layer 34 as a material having a larger electric resistance than the semiconductor layer 34, for example, an insulating material, intrinsic GaN, n-type GaN having the same conductivity type as the semiconductor layer 34 and a low impurity concentration. A p-type GaN having a conductivity type and a low impurity concentration is used.

図９は上記棒状構造発光素子Ｃの要部の断面図を示しており、図９に示すように、上記第３実施形態の棒状構造発光素子Ｃでは、半導体層３４よりも電気抵抗の大きな材料からなるキャップ層３２が半導体コア３１の一方の端面を覆うことによって、半導体コア３１のキャップ層３２側に接続されたｐ側電極３５と半導体コア３１との間でキャップ層３２を介して電流が流れないようにする一方で、キャップ層３２よりも抵抗の低い半導体層３４を介してｐ側電極３５と半導体コア３１の外周面側との間で電流が流れるようにする。これにより、上記半導体コア３１のキャップ層３２が設けられた側の端面への電流集中を抑制して、その半導体コア３１の端面に発光が集中することなく、半導体コア３１の側面からの光の取り出し効率が向上する。   FIG. 9 shows a cross-sectional view of the main part of the rod-shaped structure light emitting element C. As shown in FIG. 9, the rod-shaped structure light emitting element C of the third embodiment has a material having a larger electric resistance than the semiconductor layer 34. The cap layer 32 made of covers one end surface of the semiconductor core 31, so that current is passed through the cap layer 32 between the p-side electrode 35 connected to the cap layer 32 side of the semiconductor core 31 and the semiconductor core 31. On the other hand, current is allowed to flow between the p-side electrode 35 and the outer peripheral surface side of the semiconductor core 31 via the semiconductor layer 34 having a lower resistance than the cap layer 32. As a result, current concentration on the end surface of the semiconductor core 31 on the side where the cap layer 32 is provided is suppressed, and light emission from the side surface of the semiconductor core 31 does not concentrate on the end surface of the semiconductor core 31. Extraction efficiency is improved.

なお、図９に示すように、キャップ層３２の端面まで半導体層３４が覆っていない構成の場合、量子井戸層３３の平面方向にｐ側電極３５から半導体コア３１へのリーク電流の発生が予想されるが、量子井戸層３３の抵抗が十分大きい(膜厚が薄くかつｐ側電極３５から半導体コア３１までの距離が十分長い)ためにリーク電流の発生は極めて少なく、十分な電圧を半導体コア３１と半導体層３４との間に印加することができる。   As shown in FIG. 9, in the case where the semiconductor layer 34 does not cover the end face of the cap layer 32, a leakage current from the p-side electrode 35 to the semiconductor core 31 is expected in the planar direction of the quantum well layer 33. However, since the resistance of the quantum well layer 33 is sufficiently large (the film thickness is thin and the distance from the p-side electrode 35 to the semiconductor core 31 is sufficiently long), the occurrence of leakage current is extremely small and a sufficient voltage is applied to the semiconductor core. It can be applied between 31 and the semiconductor layer 34.

ここで、量子井戸層３３おいてｐ側電極３５から半導体コア３１までの距離は、例えばキャップ層３２の長さ１μｍ〜５μｍに略相当する。   Here, the distance from the p-side electrode 35 to the semiconductor core 31 in the quantum well layer 33 substantially corresponds to, for example, the length of the cap layer 32 of 1 μm to 5 μm.

上記第３実施形態の棒状構造発光素子は、第１実施形態の棒状構造発光素子と同様の効果を有する。   The rod-shaped structure light emitting device of the third embodiment has the same effect as the rod-shaped structure light emitting device of the first embodiment.

図１０Ａ〜図１０Ｃは上記第３実施形態の棒状構造発光素子の第１〜第３の変形例の要部の断面図を示している。図１０Ａ〜図１０Ｃでは、図８と量子井戸層３３と半導体層３４の形態が異なるが図８と同一の構成部に同一参照番号を付している。   10A to 10C are cross-sectional views showing the main parts of first to third modifications of the rod-shaped structure light emitting device of the third embodiment. 10A to 10C, the configuration of the quantum well layer 33 and the semiconductor layer 34 is different from that in FIG. 8, but the same reference numerals are given to the same components as those in FIG.

この発明の棒状構造発光素子では、図１０Ａの第１の変形例に示すように、キャップ層３２の外周面の半導体コア３１側の一部を覆うように量子井戸層３３と半導体層３４を形成したものでもよいし、図１０Ｂの第２の変形例に示すように、キャップ層３２の外周面の全部を覆いかつキャップ層３２の端面よりも突出するように量子井戸層３３と半導体層３４を形成して、キャップ層３２の端面が露出したものでもよい。さらに、この発明の棒状構造発光素子では、図１０Ｃの第３の変形例に示すように、キャップ層３２の外周面の全部を覆いかつキャップ層３２の端面を覆うように量子井戸層３３と半導体層３４を形成してもよい。   In the rod-shaped structure light emitting device of the present invention, as shown in the first modification of FIG. 10A, the quantum well layer 33 and the semiconductor layer 34 are formed so as to cover a part of the outer peripheral surface of the cap layer 32 on the semiconductor core 31 side. 10B, the quantum well layer 33 and the semiconductor layer 34 may be formed so as to cover the entire outer peripheral surface of the cap layer 32 and protrude from the end surface of the cap layer 32, as shown in the second modification of FIG. 10B. It may be formed so that the end face of the cap layer 32 is exposed. Furthermore, in the rod-shaped structure light emitting device of the present invention, as shown in the third modification of FIG. 10C, the quantum well layer 33 and the semiconductor are covered so as to cover the entire outer peripheral surface of the cap layer 32 and the end surface of the cap layer 32. Layer 34 may be formed.

また、図１１および図１２はキャップ層の外周面を量子井戸層と半導体層が覆っていない変形例の棒状構造発光素子の要部の断面模式図を示している。   11 and 12 are schematic cross-sectional views of the main part of a rod-shaped structure light emitting element of a modified example in which the outer peripheral surface of the cap layer is not covered with the quantum well layer and the semiconductor layer.

図１１, 図１２において、１０４１,１０５１は半導体コア、１０４２,１０５２はキャップ層、１０４３,１０５３は量子井戸層、１０４４,１０５４は半導体層、１０４５,１０５５はｐ側電極であり、各部の材料は上記第３実施形態の棒状構造発光素子と同一の材料を用いている。   11 and 12, 1041 and 1051 are semiconductor cores, 1042 and 1052 are cap layers, 1043 and 1053 are quantum well layers, 1044 and 1054 are semiconductor layers, and 1045 and 1055 are p-side electrodes. The same material as that of the rod-shaped structure light emitting device of the third embodiment is used.

図１１に示す変形例の棒状構造発光素子では、量子井戸層１０４３と半導体層１０４４がキャップ層１０４２の外周面のうちの半導体コア１０４１の近傍の僅かな領域しか覆っていないため、この部分に電流経路が形成されて、この電流経路を介してｐ側電極１０４５と半導体コア１０４１との間にリーク電流が流れる恐れがある。   In the rod-shaped structure light emitting device of the modification shown in FIG. 11, the quantum well layer 1043 and the semiconductor layer 1044 cover only a small region in the vicinity of the semiconductor core 1041 on the outer peripheral surface of the cap layer 1042, A path is formed, and a leakage current may flow between the p-side electrode 1045 and the semiconductor core 1041 through the current path.

また、図１２に示す変形例の棒状構造発光素子においても、半導体層１０５４がキャップ層１０５２の外周面を覆っておらず、半導体層１０５４の端面とキャップ層１０５２の端面とが接する部分に電流経路が形成されて、この電流経路を介してｐ側電極１０５５と半導体コア１０５１との間にリーク電流が流れる恐れがある。   Also in the rod-shaped structure light emitting element of the modified example shown in FIG. 12, the semiconductor layer 1054 does not cover the outer peripheral surface of the cap layer 1052, and a current path is formed at a portion where the end surface of the semiconductor layer 1054 and the end surface of the cap layer 1052 are in contact. May be formed, and a leakage current may flow between the p-side electrode 1055 and the semiconductor core 1051 through the current path.

これに対して、上記第３実施形態の図８に示す棒状構造発光素子によれば、露出部分３１aを除く半導体コア３１の外周面とキャップ層３２の外周面とを連続した半導体層３４により覆うことによって、半導体コア５１のキャップ層３２側に接続されたｐ側電極３５から半導体コア３１へのリーク電流を抑制することができる。   On the other hand, according to the rod-shaped structure light emitting element shown in FIG. 8 of the third embodiment, the outer peripheral surface of the semiconductor core 31 excluding the exposed portion 31a and the outer peripheral surface of the cap layer 32 are covered with the continuous semiconductor layer 34. As a result, leakage current from the p-side electrode 35 connected to the cap layer 32 side of the semiconductor core 51 to the semiconductor core 31 can be suppressed.

また、上記第２実施形態の棒状構造発光素子において、半導体コア３１の外周面と半導体層３４との間に量子井戸層３３を形成することによって、量子井戸層３３の量子閉じ込め効果により、半導体コア３１の外周面と半導体層３４との界面での発光効率を向上できる。   Further, in the rod-shaped structure light emitting device of the second embodiment, by forming the quantum well layer 33 between the outer peripheral surface of the semiconductor core 31 and the semiconductor layer 34, the semiconductor core is obtained by the quantum confinement effect of the quantum well layer 33. The light emission efficiency at the interface between the outer peripheral surface 31 and the semiconductor layer 34 can be improved.

なお、この量子井戸層は、ＧaＮの障壁層とＩnＧaＮの量子井戸層を交互に積層した多重量子井戸構造であってもよい。   The quantum well layer may have a multiple quantum well structure in which GaN barrier layers and InGaN quantum well layers are alternately stacked.

また、上記棒状構造発光素子によれば、上記露出部分３１aを除く半導体コア３１の外周面とキャップ層３２の外周面とを連続した量子井戸層３３により覆うことによって、半導体コア３１のキャップ層３２側に接続された電極と半導体コア３１との間のリーク電流を抑制できる。   Further, according to the rod-shaped structure light emitting device, the outer peripheral surface of the semiconductor core 31 excluding the exposed portion 31a and the outer peripheral surface of the cap layer 32 are covered with the continuous quantum well layer 33, whereby the cap layer 32 of the semiconductor core 31 is covered. The leakage current between the electrode connected to the side and the semiconductor core 31 can be suppressed.

〔第４実施形態〕
図１３はこの発明の第４実施形態の棒状構造発光素子の断面図を示している。この第４実施形態の棒状構造発光素子は、導電層を除いて第３実施形態の棒状構造発光素子と同一の構成をしている。 [Fourth Embodiment]
FIG. 13 shows a cross-sectional view of a rod-shaped structure light emitting device according to the fourth embodiment of the present invention. The rod-shaped structure light emitting device of the fourth embodiment has the same configuration as the rod-shaped structure light emitting device of the third embodiment except for the conductive layer.

この第４実施形態の棒状構造発光素子Ｄは、図１３に示すように、断面ほぼ六角形の棒状のｎ型ＧaＮからなる半導体コア４１と、上記半導体コア４１の一方の端面を覆うキャップ層４２と、上記キャップ層４２に覆われた半導体コア４１の部分とは反対側の部分を覆わないで露出部分４１aとするように、半導体コア４１の露出部分４１a以外の部分の外周面を覆うｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層４３と、上記量子井戸層４３の外周面を覆うｐ型ＧaＮからなる半導体層４４と、上記半導体層４４の外周面を覆う導電層４５とを備えている。上記半導体コア４１の外周面とキャップ層４２の外周面とが、連続した量子井戸層４３と半導体層４４により覆われている。   As shown in FIG. 13, the rod-shaped structured light emitting element D of the fourth embodiment includes a semiconductor core 41 made of a rod-shaped n-type GaN having a substantially hexagonal cross section, and a cap layer 42 covering one end face of the semiconductor core 41. And the p-type covering the outer peripheral surface of the portion other than the exposed portion 41a of the semiconductor core 41 so that the exposed portion 41a is formed without covering the portion opposite to the portion of the semiconductor core 41 covered with the cap layer 42. A quantum well layer 43 made of InGaN, a semiconductor layer 44 made of p-type GaN covering the outer peripheral surface of the quantum well layer 43, and a conductive layer 45 covering the outer peripheral surface of the semiconductor layer 44 are provided. The outer peripheral surface of the semiconductor core 41 and the outer peripheral surface of the cap layer 42 are covered with a continuous quantum well layer 43 and a semiconductor layer 44.

また、上記導電層４５は、膜厚２００ｎｍのＩＴＯ(錫添加酸化インジウム)により形成されている。このＩＴＯの成膜は蒸着法あるいはスパッタ法を用いることができる。ＩＴＯ膜を成膜後、５００℃から６００℃で熱処理を行うことで、ｐ型ＧaＮからなる半導体層４４とＩＴＯからなる導電層４５のコンタクト抵抗を下げることができる。なお、導電層４５は、これに限らず、例えば厚さ５ｎｍのＡg／ＮiまたはＡu／Ｎiの半透明の積層金属膜などを用いてもよい。この積層金属膜の成膜には蒸着法あるいはスパッタ法を用いることができる。さらに、より導電層の抵抗を下げるために、上記ＩＴＯ膜上にＡg／ＮiまたはＡu／Ｎiの積層金属膜を積層してもよい。   The conductive layer 45 is made of ITO (tin-added indium oxide) having a thickness of 200 nm. The ITO film can be formed by vapor deposition or sputtering. After forming the ITO film, the contact resistance between the semiconductor layer 44 made of p-type GaN and the conductive layer 45 made of ITO can be lowered by performing heat treatment at 500 to 600 ° C. The conductive layer 45 is not limited to this, and may be, for example, a 5 nm thick Ag / Ni or Au / Ni semitransparent laminated metal film. Vapor deposition or sputtering can be used to form this laminated metal film. Furthermore, in order to further reduce the resistance of the conductive layer, a laminated metal film of Ag / Ni or Au / Ni may be laminated on the ITO film.

図１４は上記棒状構造発光素子Ｄの要部の断面模式図を示しており、図１４に示すように、この第４実施形態の棒状構造発光素子Ｄでは、半導体層４４よりも電気抵抗の大きな材料からなるキャップ層４２が半導体コア４１の一方の端面を覆うことによって、半導体コア４１のキャップ層４２側に接続されたｐ側電極４６と半導体コア４１との間でキャップ層４２を介して電流が流れないようする一方で、キャップ層４２よりも抵抗の低い導電層４５,半導体層４４を介してｐ側電極４６と半導体コア４１の外周面側との間で電流が流れるようにする。これにより、上記半導体コア４１のキャップ層４２が設けられた側の端面への電流集中を抑制して、その半導体コア４１の端面に発光が集中することなく、半導体コア４１の側面からの光の取り出し効率が向上する。   FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the main part of the rod-shaped structure light-emitting element D. As shown in FIG. 14, the rod-shaped structure light-emitting element D of the fourth embodiment has a larger electric resistance than the semiconductor layer 44. The cap layer 42 made of a material covers one end surface of the semiconductor core 41, so that a current flows between the p-side electrode 46 connected to the cap layer 42 side of the semiconductor core 41 and the semiconductor core 41 via the cap layer 42. While current does not flow, current flows between the p-side electrode 46 and the outer peripheral surface side of the semiconductor core 41 through the conductive layer 45 and the semiconductor layer 44 having lower resistance than the cap layer 42. As a result, current concentration on the end surface of the semiconductor core 41 on the side where the cap layer 42 is provided is suppressed, and light emission from the side surface of the semiconductor core 41 is prevented without concentration of light emission on the end surface of the semiconductor core 41. Extraction efficiency is improved.

上記第４実施形態の棒状構造発光素子は、第１実施形態の棒状構造発光素子と同様の効果を有する。   The rod-shaped structure light emitting device of the fourth embodiment has the same effect as the rod-shaped structure light emitting device of the first embodiment.

また、上記棒状構造発光素子によれば、半導体層４４よりも抵抗が低い導電層４５を介して半導体層４４を電極に接続することにより、電極接続部分に電流が集中して偏ることがなく、広い電流経路を形成して、半導体コア４１の側面全面を効率よく発光させることができ、発光効率がさらに向上する。   Further, according to the rod-shaped structure light emitting element, by connecting the semiconductor layer 44 to the electrode through the conductive layer 45 having a resistance lower than that of the semiconductor layer 44, current does not concentrate on the electrode connection portion and is not biased. A wide current path can be formed so that the entire side surface of the semiconductor core 41 can efficiently emit light, and the light emission efficiency is further improved.

また、上記棒状構造発光素子は、図１５に示すように、半導体コア４１の露出部分４１aに第１電極の一例としてのｎ側電極４７を接続し、半導体コア４１のキャップ層４２が設けられた側に第２電極の一例としてのｐ側電極４８を接続している。   Further, as shown in FIG. 15, the rod-shaped structure light emitting element has an n-side electrode 47 as an example of the first electrode connected to the exposed portion 41 a of the semiconductor core 41, and the cap layer 42 of the semiconductor core 41 is provided. A p-side electrode 48 as an example of a second electrode is connected to the side.

図１５では、キャップ層４２により半導体コア４１の一方の端面が露出していないので、その端部の半導体層４４と導電層４５を介して半導体コア４１とｐ側電極４８との電気的接続が容易にできる。それにより、半導体層４４と導電層４５で覆われた半導体コア４１の側面全体のうちのｐ側電極４８が遮る面積を最小限にすることができ、光の取り出し効率を向上できる。また、上記半導体コア４１のキャップ層４２が設けられた側の端面への電流集中を抑制して、その半導体コアの端面に発光が集中することなく、半導体コア４１の側面からの光の取り出し効率が向上する。   In FIG. 15, since one end surface of the semiconductor core 41 is not exposed by the cap layer 42, the electrical connection between the semiconductor core 41 and the p-side electrode 48 is established via the semiconductor layer 44 and the conductive layer 45 at the end. Easy to do. As a result, the area of the entire side surface of the semiconductor core 41 covered with the semiconductor layer 44 and the conductive layer 45 that is blocked by the p-side electrode 48 can be minimized, and the light extraction efficiency can be improved. Further, the current concentration on the end surface of the semiconductor core 41 on the side where the cap layer 42 is provided is suppressed, and the light extraction efficiency from the side surface of the semiconductor core 41 is prevented without concentration of light emission on the end surface of the semiconductor core. Will improve.

なお、半導体コア４１のキャップ層４２側の端部において、導電層４５のみを介して半導体コア４１とｐ側電極４８とを電気的接続してもよい。   Note that the semiconductor core 41 and the p-side electrode 48 may be electrically connected via the conductive layer 45 only at the end of the semiconductor core 41 on the cap layer 42 side.

〔第５実施形態〕
図１６はこの発明の第５実施形態の棒状構造発光素子を備えた発光装置の斜視図を示している。この第５実施形態では、第３実施形態の棒状構造発光素子Ｃと同一の構成の棒状構造発光素子を用いている。なお、棒状構造発光素子に上記第１,第２,第４実施形態の棒状構造発光素子のいずれかを用いてもよい。 [Fifth Embodiment]
FIG. 16: has shown the perspective view of the light-emitting device provided with the rod-shaped structure light emitting element of 5th Embodiment of this invention. In the fifth embodiment, a rod-shaped structure light emitting device having the same configuration as the rod-shaped structure light emitting device C of the third embodiment is used. In addition, you may use any of the said rod-shaped structure light emitting element of the said 1st, 2nd, 4th embodiment for a rod-shaped structure light emitting element.

この第５実施形態の発光装置は、図１６に示すように、実装面に金属電極１０１,１０２が形成された絶縁性基板１００と、上記絶縁性基板１００上に長手方向が絶縁性基板１００の実装面に平行になるように実装された棒状構造発光素子Ｅとを備えている。   In the light emitting device according to the fifth embodiment, as shown in FIG. 16, an insulating substrate 100 in which metal electrodes 101 and 102 are formed on a mounting surface, and a longitudinal direction of the insulating substrate 100 on the insulating substrate 100. And a rod-shaped structure light emitting element E mounted so as to be parallel to the mounting surface.

上記棒状構造発光素子Ｅは、断面がほぼ六角形の棒状のｎ型ＧaＮからなる半導体コア５１と、上記半導体コア５１の一方の端面を覆うキャップ層(図示せず)と、上記キャップ層５２に覆われた半導体コア５１の部分とは反対側の部分を覆わないで露出部分５１aとするように、半導体コア５１の露出部分５１a以外の部分の外周面を覆うｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層５３と、上記量子井戸層５３の外周面を覆うｐ型ＧaＮからなる半導体層５４とを有する。上記半導体コア５１は、一端側の外周面が露出する露出部分５１aが形成されている。また、半導体コア５１の他端側のキャップ層の端面は、量子井戸層５３と半導体層５４に覆われておらず、露出している。   The rod-shaped structure light emitting element E includes a semiconductor core 51 made of rod-shaped n-type GaN having a substantially hexagonal cross section, a cap layer (not shown) covering one end surface of the semiconductor core 51, and the cap layer 52. A quantum well layer 53 made of p-type InGaN that covers the outer peripheral surface of the semiconductor core 51 other than the exposed portion 51a so that the exposed portion 51a is not covered without covering the portion of the semiconductor core 51 that is covered. And a semiconductor layer 54 made of p-type GaN covering the outer peripheral surface of the quantum well layer 53. The semiconductor core 51 has an exposed portion 51a where the outer peripheral surface on one end side is exposed. Further, the end face of the cap layer on the other end side of the semiconductor core 51 is not covered with the quantum well layer 53 and the semiconductor layer 54 but is exposed.

図１６に示すように、棒状構造発光素子Ｅの一端側の露出部分５１aを金属電極１０１に接続すると共に、棒状構造発光素子Ｅの他端側の半導体層５４を金属電極１０２に接続している。   As shown in FIG. 16, the exposed portion 51 a on one end side of the rod-shaped structure light emitting element E is connected to the metal electrode 101, and the semiconductor layer 54 on the other end side of the rod-shaped structure light emitting element E is connected to the metal electrode 102. .

ここで、棒状構造発光素子Ｅは、後述する第１１実施形態の棒状構造発光素子の配列方法におけるＩＰＡ水溶液の乾燥時に、基板表面と棒状構造発光素子の隙間の液滴が蒸発により縮小するときに発生するスティクションにより中央部分が撓んで絶縁性基板１００上に接している。   Here, the rod-shaped structure light emitting element E is used when droplets in the gap between the substrate surface and the rod-shaped structure light emitting element are reduced by evaporation when the IPA aqueous solution is dried in the method for arranging the rod-shaped structure light emitting elements of the eleventh embodiment described later. The central portion is bent by the generated stiction and is in contact with the insulating substrate 100.

上記第５実施形態の発光装置によれば、長手方向が実装面に平行になるように絶縁性基板１００に実装された棒状構造発光素子Ｅは、半導体層５４の外周面と絶縁性基板１００の実装面とが接触するので、棒状構造発光素子Ｅで発生した熱を半導体層５４から絶縁性基板１００に効率よく放熱することができる。したがって、発光効率が高くかつ放熱性のよい発光装置を実現することができる。なお、半導体層を覆うように導電層が形成された棒状構造発光素子では、導電層の外周面と絶縁性基板の実装面とが接触することにより、同様に効果が得られる。   According to the light emitting device of the fifth embodiment, the rod-shaped structure light emitting element E mounted on the insulating substrate 100 so that the longitudinal direction is parallel to the mounting surface is the outer peripheral surface of the semiconductor layer 54 and the insulating substrate 100. Since the mounting surface comes into contact, the heat generated in the rod-shaped structure light emitting element E can be efficiently radiated from the semiconductor layer 54 to the insulating substrate 100. Therefore, a light emitting device with high luminous efficiency and good heat dissipation can be realized. Note that, in the rod-shaped structure light emitting element in which the conductive layer is formed so as to cover the semiconductor layer, the same effect can be obtained by bringing the outer peripheral surface of the conductive layer into contact with the mounting surface of the insulating substrate.

また、上記発光装置では、絶縁性基板１００上に棒状構造発光素子Ｅを横倒しに配置しているので、絶縁性基板１００を含めた厚さを薄くできる。上記発光装置において、例えば直径が１μｍで長さ１０μｍのマイクロオーダーサイズや、直径または長さのうちの少なくとも直径が１μｍ未満のナノオーダーサイズの微細な棒状構造発光素子Ｅを用いることにより、使用する半導体の量を少なくでき、この発光装置を用いて薄型化と軽量化が可能なバックライト,照明装置および表示装置などを実現することができる。   In the light emitting device, since the rod-shaped structure light emitting element E is disposed on the insulating substrate 100 so as to be laid down, the thickness including the insulating substrate 100 can be reduced. In the light emitting device, for example, a micro-order size having a diameter of 1 μm and a length of 10 μm, or a fine rod-shaped light-emitting element E having a nano-order size of at least a diameter or a length of less than 1 μm is used. The amount of semiconductor can be reduced, and a backlight, a lighting device, a display device, and the like that can be reduced in thickness and weight can be realized by using the light emitting device.

〔第６実施形態〕
図１７はこの発明の第６実施形態の棒状構造発光素子を備えた発光装置の側面図を示している。 [Sixth Embodiment]
FIG. 17: has shown the side view of the light-emitting device provided with the rod-shaped structure light emitting element of 6th Embodiment of this invention.

この第６実施形態の発光装置は、図１７に示すように、絶縁性基板１００と、絶縁性基板１００上に長手方向が絶縁性基板１００の実装面に平行になるように実装された棒状構造発光素子Ｆとを備えている。   As shown in FIG. 17, the light emitting device of the sixth embodiment includes an insulating substrate 100 and a rod-like structure mounted on the insulating substrate 100 so that the longitudinal direction is parallel to the mounting surface of the insulating substrate 100. And a light emitting element F.

上記棒状構造発光素子Ｆは、断面がほぼ六角形の棒状のｎ型ＧaＮからなる半導体コア６１と、上記半導体コア５１の一方の端面を覆うキャップ層６２(図１８に示す)と、上記キャップ層６２に覆われた半導体コア６１の部分とは反対側の部分を覆わないで露出部分６１aとするように、半導体コア６１の露出部分６１a以外の部分の外周面を覆うｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層６３と、上記量子井戸層６３の外周面を覆うｐ型ＧaＮからなる半導体層６４と、上記半導体層６４の外周面を覆う導電層６５とを備えている。上記半導体コア６１は、一端側の外周面が露出する露出部分６１aが形成されている。上記導電層６５上かつ絶縁性基板１００側に第２の導電層の一例としての金属層６６を形成している。上記金属層６６は、導電層６５の外周面の下側略半分を覆っている。上記導電層６５は、ＩＴＯにより形成されている。なお、導電層は、これに限らず、例えば厚さ５ｎｍのＡg／ＮiまたはＡu／Ｎiの半透明の積層金属膜などを用いてもよい。この積層金属膜の成膜には蒸着法あるいはスパッタ法を用いることができる。さらに、より導電層の抵抗を下げるために、上記ＩＴＯ膜上にＡg／ＮiまたはＡu／Ｎiの積層金属膜を積層してもよい。また、金属層６６は、Ａｌに限らず、Ｃu,Ｗ,Ａg,Ａuなどを用いてもよい。   The rod-shaped structure light-emitting element F includes a semiconductor core 61 made of rod-shaped n-type GaN having a substantially hexagonal cross section, a cap layer 62 (shown in FIG. 18) covering one end surface of the semiconductor core 51, and the cap layer. Quantum well made of p-type InGaN covering the outer peripheral surface of the portion other than the exposed portion 61a of the semiconductor core 61 so that the exposed portion 61a is not covered with the portion opposite to the portion of the semiconductor core 61 covered with 62. A layer 63; a semiconductor layer 64 made of p-type GaN covering the outer peripheral surface of the quantum well layer 63; and a conductive layer 65 covering the outer peripheral surface of the semiconductor layer 64. The semiconductor core 61 has an exposed portion 61a where the outer peripheral surface on one end side is exposed. A metal layer 66 as an example of a second conductive layer is formed on the conductive layer 65 and on the insulating substrate 100 side. The metal layer 66 covers substantially the lower half of the outer peripheral surface of the conductive layer 65. The conductive layer 65 is made of ITO. The conductive layer is not limited to this, and may be, for example, a 5 nm thick Ag / Ni or Au / Ni semi-transparent laminated metal film. Vapor deposition or sputtering can be used to form this laminated metal film. Furthermore, in order to further reduce the resistance of the conductive layer, a laminated metal film of Ag / Ni or Au / Ni may be laminated on the ITO film. The metal layer 66 is not limited to Al, and Cu, W, Ag, Au, or the like may be used.

この第６実施形態の発光装置は、図１８に示すように、実装面に金属電極１０１,１０２が形成された絶縁性基板１００と、上記絶縁性基板１００上に長手方向が絶縁性基板１００の実装面に平行になるように実装された棒状構造発光素子Ｆとを備えている。   As shown in FIG. 18, the light emitting device of the sixth embodiment includes an insulating substrate 100 in which metal electrodes 101 and 102 are formed on a mounting surface, and a longitudinal direction of the insulating substrate 100 on the insulating substrate 100. And a rod-shaped structure light emitting element F mounted so as to be parallel to the mounting surface.

上記棒状構造発光素子Ｆの一端側の露出部分６１aを金属電極１０１に導電性接着剤などの接着部１０３により接続すると共に、棒状構造発光素子Ｆの他端側の金属層６６を金属電極１０２に導電性接着剤などの接着部１０４により接続している。   The exposed portion 61 a on one end side of the rod-shaped structure light emitting element F is connected to the metal electrode 101 by an adhesive portion 103 such as a conductive adhesive, and the metal layer 66 on the other end side of the rod-shaped structure light emitting element F is connected to the metal electrode 102. They are connected by an adhesive portion 104 such as a conductive adhesive.

ここで、棒状構造発光素子Ｆは、後述する第１１実施形態の棒状構造発光素子の配列方法におけるＩＰＡ水溶液の乾燥時に、基板表面と棒状構造発光素子の隙間の液滴が蒸発により縮小するときに発生するスティクションにより中央部分が撓んで絶縁性基板１００上に接している。   Here, the rod-like structure light emitting element F is used when the droplets in the gap between the substrate surface and the rod-like structure light emitting element are reduced by evaporation when the IPA aqueous solution is dried in the method for arranging the rod-like structure light emitting elements of the eleventh embodiment described later. The central portion is bent by the generated stiction and is in contact with the insulating substrate 100.

上記第６実施形態の発光装置によれば、棒状構造発光素子Ｆの導電層６５上かつ絶縁性基板１００側に、半導体層６４よりも抵抗が低い第２の導電層の一例としての金属層６６を形成することによって、金属層６６のない棒状構造発光素子Ｆの絶縁性基板１００と反対の側においても、半導体コア６１の外周面を覆う導電層６５があるため、高抵抗の半導体層６４全体への電流の流れやすさを犠牲にすることなく、金属層６６によって低抵抗化できる。また、半導体コア６１の外周面を覆う導電層６５には、発光効率を考慮すると透過率の低い材料が使えないために低抵抗の材料を用いることができないが、金属層６６には、透過率よりも低抵抗であることを優先した導電性材料を用いることができる。さらに、長手方向が実装面に平行になるように絶縁性基板１００に実装された棒状構造発光素子Ｆは、金属層６６が絶縁性基板１００の実装面と接するので、棒状構造発光素子Ｆで発生した熱を金属層６６を介して絶縁性基板１００に効率よく放熱することができる。   According to the light emitting device of the sixth embodiment, the metal layer 66 as an example of the second conductive layer having a resistance lower than that of the semiconductor layer 64 on the conductive layer 65 of the rod-shaped structure light emitting element F and on the insulating substrate 100 side. Since the conductive layer 65 covering the outer peripheral surface of the semiconductor core 61 is provided on the opposite side of the insulating substrate 100 of the rod-shaped structure light emitting element F without the metal layer 66, the high-resistance semiconductor layer 64 as a whole is formed. The resistance can be reduced by the metal layer 66 without sacrificing the ease of current flow. In addition, a low-resistance material cannot be used for the conductive layer 65 covering the outer peripheral surface of the semiconductor core 61 because a material with low transmittance cannot be used in consideration of light emission efficiency, but the metal layer 66 has a transmittance. It is possible to use a conductive material that prioritizes low resistance. Furthermore, the rod-shaped structure light emitting element F mounted on the insulating substrate 100 so that the longitudinal direction is parallel to the mounting surface is generated in the rod-shaped structure light emitting element F because the metal layer 66 is in contact with the mounting surface of the insulating substrate 100. Thus, the heat can be efficiently radiated to the insulating substrate 100 through the metal layer 66.

〔第７実施形態〕
図１９はこの発明の第７実施形態の棒状構造発光素子を備えた発光装置の斜視図を示している。この第７実施形態では、第３実施形態の棒状構造発光素子Ｃと同一の構成の棒状構造発光素子を用いている。なお、棒状構造発光素子に上記第１,第２,第４実施形態の棒状構造発光素子のいずれかを用いてもよい。 [Seventh Embodiment]
FIG. 19 shows a perspective view of a light-emitting device provided with a rod-like structure light-emitting element according to the seventh embodiment of the present invention. In the seventh embodiment, a rod-shaped structure light emitting device having the same configuration as that of the rod-shaped structure light emitting device C of the third embodiment is used. In addition, you may use any of the said rod-shaped structure light emitting element of the said 1st, 2nd, 4th embodiment for a rod-shaped structure light emitting element.

この第７実施形態の発光装置は、図１９に示すように、実装面に金属電極２０１,２０２が形成された絶縁性基板２００と、上記絶縁性基板２００上に長手方向が絶縁性基板２００の実装面に平行になるように実装された棒状構造発光素子Ｇとを備えている。上記絶縁性基板２００には、絶縁性基板２００上の金属電極２０１,２０２間かつ棒状構造発光素子Ｇの下側に金属部の一例としての第３の金属電極２０３を形成している。図１９では、金属電極２０１,２０２,２０３の一部のみを示している。   As shown in FIG. 19, the light emitting device according to the seventh embodiment includes an insulating substrate 200 having metal electrodes 201 and 202 formed on the mounting surface, and a longitudinal direction of the insulating substrate 200 on the insulating substrate 200. And a rod-shaped structure light emitting element G mounted so as to be parallel to the mounting surface. A third metal electrode 203 as an example of a metal part is formed on the insulating substrate 200 between the metal electrodes 201 and 202 on the insulating substrate 200 and below the rod-shaped structure light emitting element G. FIG. 19 shows only a part of the metal electrodes 201, 202, and 203.

上記棒状構造発光素子Ｇは、断面がほぼ六角形の棒状のｎ型ＧaＮからなる半導体コア７１と、上記半導体コア７１の一方の端面を覆うキャップ層(図示せず)と、上記キャップ層に覆われた半導体コア７１の部分とは反対側の部分を覆わないで露出部分７１aとするように、半導体コア７１の露出部分７１a以外の部分の外周面を覆うｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層７３と、上記量子井戸層７３の外周面を覆うｐ型ＧaＮからなる半導体層７４とを有する。上記半導体コア７１は、一端側の外周面が露出する露出部分７１aが形成されている。また、半導体コア７１の他端側のキャップ層の端面は、量子井戸層７３と半導体層７４に覆われておらず、露出している。   The rod-shaped structure light emitting element G includes a semiconductor core 71 made of a rod-shaped n-type GaN having a substantially hexagonal cross section, a cap layer (not shown) covering one end surface of the semiconductor core 71, and a cap layer covering the cap layer. A quantum well layer 73 made of p-type InGaN covering the outer peripheral surface of a portion other than the exposed portion 71a of the semiconductor core 71 so that the exposed portion 71a is formed without covering the portion opposite to the portion of the exposed semiconductor core 71. And a semiconductor layer 74 made of p-type GaN covering the outer peripheral surface of the quantum well layer 73. The semiconductor core 71 has an exposed portion 71a where the outer peripheral surface on one end side is exposed. Further, the end face of the cap layer on the other end side of the semiconductor core 71 is not covered with the quantum well layer 73 and the semiconductor layer 74 but is exposed.

上記第７実施形態の発光装置によれば、絶縁性基板２００上の電極２０１,２０２間かつ棒状構造発光素子Ｇの下側に金属電極２０３を形成することによって、両端が金属電極２０１,２０２に接続された棒状構造発光素子Ｇの中央側を金属電極２０３の表面に接触させて支えるので、両持ちの棒状構造発光素子Ｇが撓むことなく、金属電極２０３により支持されると共に、棒状構造発光素子Ｇで発生した熱を半導体層７４から金属電極２０３を介して絶縁性基板２００に効率よく放熱することができる。   According to the light emitting device of the seventh embodiment, by forming the metal electrode 203 between the electrodes 201 and 202 on the insulating substrate 200 and below the rod-shaped structure light emitting element G, both ends become the metal electrodes 201 and 202. Since the center side of the connected rod-like structure light emitting element G is brought into contact with and supported by the surface of the metal electrode 203, the both-end supported rod-like structure light emitting element G is supported by the metal electrode 203 without being bent, and the rod-like structure light emission Heat generated in the element G can be efficiently radiated from the semiconductor layer 74 to the insulating substrate 200 through the metal electrode 203.

なお、図２０に示すように、金属電極２０１と金属電極２０２夫々は、互いに所定の間隔をあけて略並行な基部２０１a,２０２aと、基部２０１a,２０２aの対向する位置から基部２０１a,２０２a間に延びる複数の電極部２０１b,２０２bを有する。金属電極２０１の電極部２０１bとされに対向する金属電極２０２の電極部２０２bに１つの棒状構造発光素子Ｇが配列される。この金属電極２０１の電極部２０１bとそれに対向する金属電極２０２の電極部２０２bの間に、中央部分が狭くなった蝶形状の第３の金属電極２０３を絶縁性基板２００上に形成している。   As shown in FIG. 20, each of the metal electrode 201 and the metal electrode 202 includes a base part 201a, 202a that is substantially parallel with a predetermined interval between the base part 201a, 202a and a position between the base part 201a, 202a. It has a plurality of electrode portions 201b and 202b extending. One rod-shaped structure light emitting element G is arranged on the electrode portion 202b of the metal electrode 202 facing the electrode portion 201b of the metal electrode 201. A butterfly-shaped third metal electrode 203 having a narrow central portion is formed on the insulating substrate 200 between the electrode portion 201b of the metal electrode 201 and the electrode portion 202b of the metal electrode 202 opposed thereto.

上記互いに隣接する第３の金属電極２０３同士は、電気的に切り離されており、図２０に示すように、互いに隣接する棒状構造発光素子Ｇの向きが逆になっても、金属電極２０３を介して金属電極２０１と金属電極２０２が短絡するのを防止できる。   The third metal electrodes 203 adjacent to each other are electrically separated from each other. As shown in FIG. 20, even if the directions of the rod-shaped structure light emitting elements G adjacent to each other are reversed, the third metal electrodes 203 are interposed via the metal electrodes 203. Thus, the metal electrode 201 and the metal electrode 202 can be prevented from being short-circuited.

〔第８実施形態〕
図２１Ａ〜図２１Ｄはこの発明の第８実施形態の棒状構造発光素子の製造方法を示す工程図である。この実施形態では、Ｓiをドープしたｎ型ＧaＮとＭgをドープしたｐ型ＧaＮとを用いるが、ＧaＮにドーピングする不純物はこれに限らない。 [Eighth Embodiment]
21A to 21D are process diagrams showing a method for manufacturing a rod-shaped structure light emitting device according to the eighth embodiment of the present invention. In this embodiment, n-type GaN doped with Si and p-type GaN doped with Mg are used, but the impurity doped into GaN is not limited to this.

まず、図２１Ａに示すように、ｎ型ＧaＮからなる基板３００上に、成長穴を有するマスク(図示せず)を形成する。マスクには、酸化シリコン(ＳiＯ2)あるいは窒化シリコン(Ｓi3Ｎ4)など半導体コアおよび半導体層に対して選択的にエッチング可能な材料を用いることができる。成長穴の形成は、通常の半導体プロセスに使用する公知のリソグラフィー法とドライエッチング法が利用できる。この際、成長する半導体コアの径は上記マスクの成長穴のサイズに依存する。 First, as shown in FIG. 21A, a mask (not shown) having a growth hole is formed on a substrate 300 made of n-type GaN. A material that can be selectively etched with respect to the semiconductor core and the semiconductor layer, such as silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (Si 3 N 4 ), can be used for the mask. The growth hole can be formed by a known lithography method and dry etching method used in a normal semiconductor process. At this time, the diameter of the growing semiconductor core depends on the size of the growth hole of the mask.

次に、半導体コア形成工程において、マスクの成長穴により露出した基板３００上に、ＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属気相成長)装置を用いて、ｎ型ＧaＮを結晶成長させて棒状の半導体コア３０１を形成する。成長温度を９５０℃程度に設定し、成長ガスとしてトリメチルガリウム(ＴＭＧ)およびアンモニア(ＮＨ3)を使用し、ｎ型不純物供給用にシラン(ＳiＨ4)を、さらにキャリアガスとして水素(Ｈ2)を供給することによって、Ｓiを不純物としたｎ型ＧaＮの半導体コア３０１を成長させることができる。ここで、ｎ型ＧaＮは、六方晶系の結晶成長となり、基板３００表面に対して垂直方向をｃ軸方向にして成長させることにより、六角柱形状の半導体コアが得られる。 Next, in the semiconductor core formation process, an n-type GaN crystal is grown on the substrate 300 exposed by the growth hole of the mask using a MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) apparatus to form a rod-like shape. A semiconductor core 301 is formed. The growth temperature is set to about 950 ° C., trimethyl gallium (TMG) and ammonia (NH 3 ) are used as growth gases, silane (SiH 4 ) is used for supplying n-type impurities, and hydrogen (H 2 ) is used as a carrier gas. The n-type semiconductor core 301 containing Si as an impurity can be grown. Here, the n-type GaN has hexagonal crystal growth, and a hexagonal columnar semiconductor core is obtained by growing the n-type GaN with the c-axis direction perpendicular to the surface of the substrate 300.

そして、半導体コア形成工程の後、成長ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ3を使用し、ｐ型不純物供給用にＣp2Ｍgを用いることによって、半導体コア３０１上にｐ型ＧaＮからなるキャップ層３０２を形成する。このキャップ層３０２は、不純物濃度をガスの供給割合により低濃度に調整することによって、次に形成する半導体層よりも電気抵抗を大きくする。 Then, after the semiconductor core formation step, the cap layer 302 made of p-type GaN is formed on the semiconductor core 301 by using TMG and NH 3 as growth gases and Cp 2 Mg for supplying p-type impurities. . The cap layer 302 has an electric resistance larger than that of the semiconductor layer to be formed next by adjusting the impurity concentration to a low concentration by the gas supply ratio.

次に、図２１Ｂに示すように、量子井戸層,半導体層形成工程において、棒状の半導体コア３０１,キャップ層３０２を覆うように基板３００全面にｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層３０３を形成し、さらに基板３００全面に半導体層３０４を形成する。ＭＯＣＶＤ装置内で前述のようにｎ型ＧaＮの半導体コアを成長させた後、発光波長に応じて設定温度を６００℃から８００℃に変更し、キャリアガスに窒素(Ｎ2)、成長ガスにＴＭＧおよびＮＨ3、トリメチルインジウム(ＴＭＩ)を供給することで、ｎ型ＧaＮの半導体コア３０１上およびキャップ層３０２上にＩnＧaＮ量子井戸層３０３を形成することができる。その後、さらに設定温度を９６０℃にし、前述のように、成長ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ3を使用し、ｐ型不純物供給用にＣp2Ｍgを用いることによってｐ型ＧaＮからなる半導体層３０４を形成することができる。 Next, as shown in FIG. 21B, in the quantum well layer and semiconductor layer forming step, a quantum well layer 303 made of p-type InGaN is formed on the entire surface of the substrate 300 so as to cover the rod-shaped semiconductor core 301 and the cap layer 302. Further, a semiconductor layer 304 is formed over the entire surface of the substrate 300. After the n-type GaN semiconductor core is grown in the MOCVD apparatus as described above, the set temperature is changed from 600 ° C. to 800 ° C. according to the emission wavelength, the carrier gas is nitrogen (N 2 ), and the growth gas is TMG. By supplying NH 3 and trimethylindium (TMI), the InGaN quantum well layer 303 can be formed on the n-type GaN semiconductor core 301 and the cap layer 302. Thereafter, the set temperature is further set to 960 ° C., and the semiconductor layer 304 made of p-type GaN is formed by using TMG and NH 3 as growth gases and using Cp 2 Mg for supplying p-type impurities as described above. be able to.

なお、この量子井戸層は、ＩnＧaＮ層とｐ型ＧaＮ層の間に電子ブロック層としてｐ型ＡlＧaＮ層を入れてもよい。また、ＧaＮの障壁層とＩnＧaＮの量子井戸層を交互に積層した多重量子井戸構造であってもよい。   In this quantum well layer, a p-type AlGaN layer may be inserted as an electron blocking layer between the InGaN layer and the p-type GaN layer. Alternatively, a multiple quantum well structure in which GaN barrier layers and InGaN quantum well layers are alternately stacked may be employed.

次に、図２１Ｃに示すように、露出工程において、ドライエッチングにより量子井戸層３０３,半導体層３０４の半導体コア３０１を覆う部分を除く領域を除去して、棒状の半導体コア３０１の基板３００側の外周面を露出させて露出部分３０１aを形成すると共に、キャップ層３０２の上側の一部もエッチングされて、キャップ層３０２aの端面が露出する。この場合、ドライエッチングのＲＩＥにＳiＣl4を用いることにより、容易にＧaＮに異方性を持ってエッチングすることができる。 Next, as shown in FIG. 21C, in the exposure process, the regions other than the portions of the quantum well layer 303 and the semiconductor layer 304 that cover the semiconductor core 301 are removed by dry etching, and the rod-shaped semiconductor core 301 on the substrate 300 side is removed. The exposed portion 301a is formed by exposing the outer peripheral surface, and part of the upper side of the cap layer 302 is also etched to expose the end surface of the cap layer 302a. In this case, by using SiCl 4 for dry etching RIE, etching can be easily performed with anisotropy in GaN.

ここで、半導体層３０４aの外周面と半導体コア３０１の露出部分３０１aの外周面とが段差なく連続している(量子井戸層３０３aの外周面の露出部分と半導体コア３０１の露出部分３０１aの外周面とも段差がない)。これにより、切り離し後の微細な棒状構造発光素子を、電極が形成された絶縁性基板上に基板平面に対して軸方向が平行になるように実装するとき、半導体層３０４aの外周面と半導体コア３０１の露出部分３０１aの外周面との間に段差がないので、半導体コア３０１の露出部分３０１aと電極とを確実かつ容易に接続することが可能となる。   Here, the outer peripheral surface of the semiconductor layer 304a and the outer peripheral surface of the exposed portion 301a of the semiconductor core 301 are continuous without a step (the exposed portion of the outer peripheral surface of the quantum well layer 303a and the outer peripheral surface of the exposed portion 301a of the semiconductor core 301). There is no difference in level). As a result, when mounting the fine bar-shaped light emitting element after separation on the insulating substrate on which the electrodes are formed so that the axial direction is parallel to the substrate plane, the outer peripheral surface of the semiconductor layer 304a and the semiconductor core Since there is no step between the outer peripheral surface of the exposed portion 301a of 301, the exposed portion 301a of the semiconductor core 301 and the electrode can be reliably and easily connected.

上記第８実施形態の棒状構造発光素子の製造方法では、不純物ガスの切り替えで半導体コア３０１に引き続きキャップ層３０２を成長させることができるので、キャップ層３０２が容易に形成することができる。   In the manufacturing method of the rod-shaped structure light emitting element of the eighth embodiment, the cap layer 302 can be grown on the semiconductor core 301 by switching the impurity gas, so that the cap layer 302 can be easily formed.

また、図２１Ｃに示す露出工程において、基板３００を彫り込むときに、半導体コア３０１の先端にキャップ層３０２が形成されているので、半導体コア３０１の上端は露出しない。   21C, when the substrate 300 is engraved, the upper end of the semiconductor core 301 is not exposed because the cap layer 302 is formed at the tip of the semiconductor core 301.

次に、切り離し工程において、イソプロピルアルコール(ＩＰＡ)水溶液中に基板を浸し、超音波(例えば数１０ＫＨz)を用いて基板３００を基板平面に沿って振動させることにより、基板３００上に立設する半導体コア３０１の基板３００側に近い根元を折り曲げるように、量子井戸層３０３aと半導体層３０４aに覆われた半導体コア３０１に対して応力が働いて、図２１Ｄに示すように、量子井戸層３０３aと半導体層３０４aに覆われた半導体コア３０１が基板３００から切り離される。   Next, in the separation step, the substrate is dipped in an isopropyl alcohol (IPA) aqueous solution, and the substrate 300 is vibrated along the substrate plane by using ultrasonic waves (for example, several tens of kHz), so that the semiconductor standing on the substrate 300 is provided. Stress is applied to the semiconductor core 301 covered with the quantum well layer 303a and the semiconductor layer 304a so that the base close to the substrate 300 side of the core 301 is bent, and as shown in FIG. 21D, the quantum well layer 303a and the semiconductor The semiconductor core 301 covered with the layer 304 a is separated from the substrate 300.

こうして、基板３００から切り離なされた微細な棒状構造発光素子Ｈを製造することができる。この第８実施形態では、棒状構造発光素子Ｈの直径を１μｍ、長さを１０μｍとしている(図２１Ａ〜図２１Ｄでは図を見やすくするために棒状構造発光素子Ｈの長さを短く描いている)。   In this way, the fine rod-shaped structure light-emitting element H separated from the substrate 300 can be manufactured. In the eighth embodiment, the rod-shaped light emitting element H has a diameter of 1 μm and a length of 10 μm (in FIG. 21A to FIG. 21D, the length of the rod-shaped structural light emitting element H is drawn short to make the drawings easier to see). .

上記第８実施形態の棒状構造発光素子の製造方法によれば、簡単な構成で電極接続が容易にできる発光効率の高い微細な棒状構造発光素子Ｈを実現することができる。   According to the method for manufacturing a rod-shaped structure light emitting element of the eighth embodiment, it is possible to realize a fine rod-shaped structure light emitting element H with high luminous efficiency that can be easily connected with an electrode with a simple configuration.

ここで、微細な棒状構造発光素子とは、例えば直径が１μｍで長さ１０μｍ〜３０μｍのマイクロオーダーサイズや、直径または長さのうちの少なくとも直径が１μｍ未満のナノオーダーサイズの素子である。また、上記棒状構造発光素子は、使用する半導体の量を少なくでき、発光素子を用いた装置の薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力な発光装置,バックライト,照明装置および表示装置などを実現することができる。   Here, the fine rod-shaped structure light emitting device is, for example, a micro-order size having a diameter of 1 μm and a length of 10 μm to 30 μm, or a nano-order size device having a diameter or length of less than 1 μm. Further, the rod-shaped structure light-emitting element can reduce the amount of semiconductors used, can reduce the thickness and weight of the device using the light-emitting element, and has high luminous efficiency and low power consumption, a backlight, a lighting device, and A display device or the like can be realized.

また、上記製造方法によれば、棒状構造発光素子Ｈが基板と一体でなく、装置への実装の自由度が高い微細な棒状構造発光素子Ｈを製造することができる。また、上記棒状構造発光素子Ｈは、使用する半導体の量を少なくでき、発光素子を用いた装置の薄型化と軽量化が可能となると共に、半導体層で覆われた半導体コアの全周から光が放出されることにより発光領域が広くなるので、発光効率が高く省電力な発光装置,バックライト,照明装置および表示装置などを実現することができる。   Moreover, according to the manufacturing method, the rod-shaped structure light-emitting element H is not integrated with the substrate, and the fine rod-shaped structure light-emitting element H having a high degree of freedom of mounting on the device can be manufactured. Further, the rod-shaped structure light emitting element H can reduce the amount of semiconductor used, and can reduce the thickness and weight of the device using the light emitting element, and can emit light from the entire circumference of the semiconductor core covered with the semiconductor layer. Since the light emitting region is widened by emitting the light, a light emitting device, a backlight, a lighting device, a display device, and the like with high luminous efficiency and power saving can be realized.

〔第９実施形態〕
図２２Ａ〜図２２Ｅはこの発明の第９実施形態の棒状構造発光素子の製造方法を示す工程図である。この実施形態では、Ｓiをドープしたｎ型ＧaＮとＭgをドープしたｐ型ＧaＮとを用いるが、ＧaＮにドーピングする不純物はこれに限らない。 [Ninth Embodiment]
22A to 22E are process diagrams showing a method for manufacturing a rod-shaped structure light emitting device according to the ninth embodiment of the present invention. In this embodiment, n-type GaN doped with Si and p-type GaN doped with Mg are used, but the impurity doped into GaN is not limited to this.

まず、図２２Ａに示すように、ｎ型ＧaＮからなる基板４００上に、成長穴４１０aを有するマスク４１０を形成する。マスクには、酸化シリコン(ＳiＯ2)あるいは窒化シリコン(Ｓi3Ｎ4)など半導体コアおよび半導体層に対して選択的にエッチング可能な材料を用いることができる。成長穴の形成は、通常の半導体プロセスに使用する公知のリソグラフィー法とドライエッチング法が利用できる。この際、成長する半導体コアの径はマスク４１０の成長穴４１０aのサイズに依存する。 First, as shown in FIG. 22A, a mask 410 having a growth hole 410a is formed on a substrate 400 made of n-type GaN. A material that can be selectively etched with respect to the semiconductor core and the semiconductor layer, such as silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (Si 3 N 4 ), can be used for the mask. The growth hole can be formed by a known lithography method and dry etching method used in a normal semiconductor process. At this time, the diameter of the growing semiconductor core depends on the size of the growth hole 410 a of the mask 410.

次に、図２２Ｂに示すように、半導体コア形成工程において、マスク４１０の成長穴４１０aにより露出した基板４００上に、ＭＯＣＶＤ装置を用いて、ｎ型ＧaＮを結晶成長させて棒状の半導体コア４０１を形成する。成長温度を９５０℃程度に設定し、成長ガスとしてトリメチルガリウム(ＴＭＧ)およびアンモニア(ＮＨ3)を使用し、ｎ型不純物供給用にシラン(ＳiＨ4)を、さらにキャリアガスとして水素(Ｈ2)を供給することによってＳiを不純物としたｎ型ＧaＮの半導体コア４０１を成長させることができる。ここで、ｎ型ＧaＮは、六方晶系の結晶成長となり、基板４００表面に対して垂直方向をｃ軸方向にして成長させることにより、六角柱形状の棒状の半導体コアが得られる。 Next, as shown in FIG. 22B, in the semiconductor core forming step, the n-type GaN crystal is grown on the substrate 400 exposed by the growth hole 410a of the mask 410 by using an MOCVD apparatus to form the rod-shaped semiconductor core 401. Form. The growth temperature is set to about 950 ° C., trimethyl gallium (TMG) and ammonia (NH 3 ) are used as growth gases, silane (SiH 4 ) is used for supplying n-type impurities, and hydrogen (H 2 ) is used as a carrier gas. The n-type semiconductor core 401 having Si as an impurity can be grown. Here, the n-type GaN has a hexagonal crystal growth, and a hexagonal rod-shaped semiconductor core is obtained by growing the n-type GaN with the direction perpendicular to the surface of the substrate 400 as the c-axis direction.

そして、半導体コア形成工程の後、成長ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ3を使用し、ｐ型不純物供給用にＣp2Ｍgを用いることによって、半導体コア４０１上にｐ型ＧaＮからなるキャップ層４０２を形成する。このキャップ層４０２は、不純物濃度をガスの供給割合により低濃度に調整することによって、次に形成する半導体層よりも電気抵抗を大きくする。 Then, after the semiconductor core formation step, the cap layer 402 made of p-type GaN is formed on the semiconductor core 401 by using TMG and NH 3 as growth gases and Cp 2 Mg for supplying p-type impurities. . The cap layer 402 has an electric resistance larger than that of the semiconductor layer to be formed next by adjusting the impurity concentration to a low concentration by the gas supply ratio.

次に、図２２Ｃに示すように、量子井戸層,半導体層形成工程において、棒状の半導体コア４０１,キャップ層４０２を覆うように基板４００全面にｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層４０３を形成し、さらに基板４００全面に半導体層４０４を形成する。ＭＯＣＶＤ装置内で前述のようにｎ型ＧaＮの半導体コア４０１を成長させた後、発光波長に応じて設定温度を６００℃から８００℃に変更し、キャリアガスに窒素(Ｎ2)、成長ガスにＴＭＧおよびＮＨ3、トリメチルインジウム(ＴＭＩ)を供給することで、ｎ型ＧaＮの半導体コア４０１上にＩnＧaＮ量子井戸層４０３を形成することができる。その後、さらに設定温度を９６０℃にし、前述のように、成長ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ3を使用し、ｐ型不純物供給用にＣp2Ｍgを用いることによってｐ型ＧaＮからなる半導体層２５を形成することができる。 Next, as shown in FIG. 22C, in the quantum well layer and semiconductor layer forming step, a quantum well layer 403 made of p-type InGaN is formed on the entire surface of the substrate 400 so as to cover the rod-shaped semiconductor core 401 and the cap layer 402. Further, a semiconductor layer 404 is formed on the entire surface of the substrate 400. After the n-type GaN semiconductor core 401 is grown in the MOCVD apparatus as described above, the set temperature is changed from 600 ° C. to 800 ° C. according to the emission wavelength, and the carrier gas is nitrogen (N 2 ) and the growth gas is used. By supplying TMG, NH 3 , and trimethylindium (TMI), the InGaN quantum well layer 403 can be formed on the n-type GaN semiconductor core 401. Thereafter, the set temperature is further set to 960 ° C., and as described above, the semiconductor layer 25 made of p-type GaN is formed by using TMG and NH 3 as growth gases and using Cp 2 Mg for supplying p-type impurities. be able to.

なお、この量子井戸層は、ＩnＧaＮ層とｐ型ＧaＮ層の間に電子ブロック層としてｐ型ＡlＧaＮ層を入れてもよい。また、ＧaＮの障壁層とＩnＧaＮの量子井戸層を交互に積層した多重量子井戸構造であってもよい。   In this quantum well layer, a p-type AlGaN layer may be inserted as an electron blocking layer between the InGaN layer and the p-type GaN layer. Alternatively, a multiple quantum well structure in which GaN barrier layers and InGaN quantum well layers are alternately stacked may be employed.

次に、図２２Ｄに示すように、露出工程において、エッチングにより量子井戸層４０３,半導体層４０４の半導体コア４０１を覆う部分を除く領域とマスク４１０(図２２Ｃに示す)を除去して、棒状の半導体コア４０１の基板４００側の外周面を露出させて露出部分４０１aを形成する。この状態で、上記半導体コア４０１の基板４００と反対の側の端面は、量子井戸層４０３aと半導体層４０４aにより覆われている。マスクが酸化シリコン(ＳiＯ2)あるいは窒化シリコン(Ｓi3Ｎ4)で構成されている場合、フッ酸(ＨＦ)を含んだ溶液を用いることにより、容易に半導体コアおよび半導体コアを覆う半導体層部分に影響を与えずにマスクをエッチングすることができ、マスクとともに半導体コアを覆う半導体層の部分を除く領域をリフトオフにより除去することができる。この実施形態の露出工程では、ＣＦ4やＸeＦ2を用いたドライエッチングにより、容易に半導体コアおよび半導体コアを覆う半導体層部分に影響を与えずにマスクをエッチングすることができ、マスクとともに半導体コアを覆う半導体層の部分を除く領域を除去することができる。 Next, as shown in FIG. 22D, in the exposure process, the region excluding the portion of the quantum well layer 403 and the semiconductor layer 404 that covers the semiconductor core 401 and the mask 410 (shown in FIG. 22C) are removed by etching to remove a rod-like shape. An exposed portion 401a is formed by exposing the outer peripheral surface of the semiconductor core 401 on the substrate 400 side. In this state, the end surface of the semiconductor core 401 opposite to the substrate 400 is covered with the quantum well layer 403a and the semiconductor layer 404a. When the mask is made of silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (Si 3 N 4 ), a semiconductor core portion that easily covers the semiconductor core and the semiconductor core by using a solution containing hydrofluoric acid (HF) The mask can be etched without affecting the semiconductor layer, and the region excluding the portion of the semiconductor layer covering the semiconductor core together with the mask can be removed by lift-off. In the exposure process of this embodiment, the mask can be easily etched without affecting the semiconductor core and the semiconductor layer covering the semiconductor core by dry etching using CF 4 or XeF 2. The region excluding the portion of the semiconductor layer covering the substrate can be removed.

また、図２２Ｄに示す露出工程において、半導体コア４０１の先端側の量子井戸層４０３と半導体層４０４がエッチングにより除去されたとしても、キャップ層４０２が形成されているので、半導体コア４０１の上端は露出しない。   22D, even if the quantum well layer 403 and the semiconductor layer 404 on the front end side of the semiconductor core 401 are removed by etching in the exposure step shown in FIG. 22D, the cap layer 402 is formed. Not exposed.

次に、切り離し工程において、イソプロピルアルコール(ＩＰＡ)水溶液中に基板を浸し、超音波(例えば数１０ＫＨz)を用いて基板４００を基板平面に沿って振動させることにより、基板４００上に立設する半導体コア４０１の基板４００側に近い根元を折り曲げるように、量子井戸層４０３aと半導体層４０４aに覆われた半導体コア４０１に対して応力が働いて、図２２Ｅに示すように、量子井戸層４０３aと半導体層４０４aに覆われた半導体コア４０１が基板４００から切り離される。   Next, in the separation process, the substrate is dipped in an isopropyl alcohol (IPA) aqueous solution, and the substrate 400 is vibrated along the substrate plane by using ultrasonic waves (for example, several tens of kHz), whereby the semiconductor standing on the substrate 400 is disposed. Stress is applied to the semiconductor core 401 covered with the quantum well layer 403a and the semiconductor layer 404a so that the base close to the substrate 400 side of the core 401 is bent, and as shown in FIG. 22E, the quantum well layer 403a and the semiconductor The semiconductor core 401 covered with the layer 404 a is separated from the substrate 400.

こうして、基板４００から切り離なされた微細な棒状構造発光素子Ｉを製造することができる。この第９実施形態では、棒状構造発光素子Ｉの直径を１μｍ、長さを１０μｍとしている(図２２Ａ〜図２２Ｅでは図を見やすくするために棒状構造発光素子Ｉの長さを短く描いている)。   In this way, the fine rod-shaped structure light emitting element I separated from the substrate 400 can be manufactured. In the ninth embodiment, the diameter of the rod-shaped structure light-emitting element I is 1 μm and the length is 10 μm (in FIG. 22A to FIG. 22E, the length of the rod-shaped structure light-emitting element I is drawn short to make the drawings easier to see). .

上記棒状構造発光素子の製造方法によれば、装置への実装の自由度が高い微細な棒状構造発光素子２０を製造することができる。また、上記棒状構造発光素子は、使用する半導体の量を少なくでき、発光素子を用いた装置の薄型化と軽量化が可能となると共に、半導体コア４０１の全周から光が放出されることにより発光領域が広くなるので、発光効率が高く省電力な発光装置,バックライト,照明装置および表示装置などを実現することができる。   According to the manufacturing method of the rod-shaped structure light emitting element, it is possible to manufacture the fine rod-shaped structure light emitting element 20 having a high degree of freedom in mounting on a device. In addition, the rod-shaped structure light emitting element can reduce the amount of semiconductors to be used, reduce the thickness and weight of the device using the light emitting elements, and emit light from the entire circumference of the semiconductor core 401. Since the light emitting region is widened, a light emitting device, a backlight, a lighting device, a display device, and the like with high light emission efficiency and power saving can be realized.

〔第１０実施形態〕
図２３Ａ〜図２３Ｅはこの発明の第１０実施形態の棒状構造発光素子の製造方法を示す工程図である。この実施形態では、Ｓiをドープしたｎ型ＧaＮとＭgをドープしたｐ型ＧaＮとを用いるが、ＧaＮにドーピングする不純物はこれに限らない。 [Tenth embodiment]
23A to 23E are process diagrams showing a method for manufacturing a rod-shaped structure light emitting device according to the tenth embodiment of the present invention. In this embodiment, n-type GaN doped with Si and p-type GaN doped with Mg are used, but the impurity doped into GaN is not limited to this.

まず、図２３Ａに示すように、下地基板５００上に、ｎ型ＧaＮからなる半導体膜５１０を形成し、その半導体膜５１０上に成長穴を有するマスク(図示せず)を形成する。マスクには、酸化シリコン(ＳiＯ2)あるいは窒化シリコン(Ｓi3Ｎ4)など半導体コアおよび半導体層に対して選択的にエッチング可能な材料を用いることができる。成長穴の形成は、通常の半導体プロセスに使用する公知のリソグラフィー法とドライエッチング法が利用できる。この際、成長する半導体コアの径は上記マスクの成長穴のサイズに依存する。 First, as shown in FIG. 23A, a semiconductor film 510 made of n-type GaN is formed on a base substrate 500, and a mask (not shown) having a growth hole is formed on the semiconductor film 510. A material that can be selectively etched with respect to the semiconductor core and the semiconductor layer, such as silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (Si 3 N 4 ), can be used for the mask. The growth hole can be formed by a known lithography method and dry etching method used in a normal semiconductor process. At this time, the diameter of the growing semiconductor core depends on the size of the growth hole of the mask.

次に、半導体コア形成工程において、マスクの成長穴により露出した半導体膜５１０上に、ＭＯＣＶＤ装置を用いて、ｎ型ＧaＮを結晶成長させて棒状の半導体コア５０１を形成する。成長温度を９５０℃程度に設定し、成長ガスとしてトリメチルガリウム(ＴＭＧ)およびアンモニア(ＮＨ3)を使用し、ｎ型不純物供給用にシラン(ＳiＨ4)を、さらにキャリアガスとして水素(Ｈ2)を供給することによって、Ｓiを不純物としたｎ型ＧaＮの半導体コア５０１を成長させることができる。ここで、ｎ型ＧaＮは、六方晶系の結晶成長となり、下地基板５００表面に対して垂直方向をｃ軸方向にして成長させることにより、六角柱形状の半導体コアが得られる。 Next, in the semiconductor core forming step, a rod-shaped semiconductor core 501 is formed by growing an n-type GaN crystal on the semiconductor film 510 exposed by the growth hole of the mask by using an MOCVD apparatus. The growth temperature is set to about 950 ° C., trimethyl gallium (TMG) and ammonia (NH 3 ) are used as growth gases, silane (SiH 4 ) is used for supplying n-type impurities, and hydrogen (H 2 ) is used as a carrier gas. The n-type semiconductor core 501 with Si as an impurity can be grown. Here, the n-type GaN has hexagonal crystal growth, and a hexagonal columnar semiconductor core is obtained by growing the n-type GaN with the c-axis direction perpendicular to the surface of the base substrate 500.

そして、半導体コア形成工程の後、成長ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ3を使用し、ｐ型不純物供給用にＣp2Ｍgを用いることによって、半導体コア５０１上にｐ型ＧaＮからなるキャップ層５０２を形成する。このキャップ層５０２は、不純物濃度をガスの供給割合により低濃度に調整することによって、次に形成する半導体層よりも電気抵抗を大きくする。なお、キャップ層５０２は、ｐ型ＧaＮに限らず、他の絶縁性材料であってもよい。 Then, after the semiconductor core formation step, the cap layer 502 made of p-type GaN is formed on the semiconductor core 501 by using TMG and NH 3 as growth gases and Cp 2 Mg for supplying p-type impurities. . The cap layer 502 has an electric resistance larger than that of the semiconductor layer to be formed next by adjusting the impurity concentration to a low concentration by the gas supply ratio. The cap layer 502 is not limited to p-type GaN but may be other insulating materials.

次に、図２３Ｂに示すように、量子井戸層,半導体層形成工程において、棒状の半導体コア５０１,キャップ層５０２を覆うように下地基板５００全面にｐ型ＩnＧaＮからなる量子井戸層５０３を形成し、さらに下地基板５００全面に半導体層５０４を形成する。ＭＯＣＶＤ装置内で前述のようにｎ型ＧaＮの半導体コア５０１を成長させた後、発光波長に応じて設定温度を６００℃から８００℃に変更し、キャリアガスに窒素(Ｎ2)、成長ガスにＴＭＧおよびＮＨ3、トリメチルインジウム(ＴＭＩ)を供給することで、ｎ型ＧaＮの半導体コア５０１上にＩnＧaＮ量子井戸層５０３を形成することができる。その後、さらに設定温度を９６０℃にし、前述のように、成長ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ3を使用し、ｐ型不純物供給用にＣp2Ｍgを用いることによってｐ型ＧaＮからなる半導体層５０４を形成することができる。 Next, as shown in FIG. 23B, in the quantum well layer and semiconductor layer formation step, a quantum well layer 503 made of p-type InGaN is formed on the entire surface of the base substrate 500 so as to cover the rod-shaped semiconductor core 501 and the cap layer 502. Further, a semiconductor layer 504 is formed on the entire surface of the base substrate 500. After the n-type GaN semiconductor core 501 is grown in the MOCVD apparatus as described above, the set temperature is changed from 600 ° C. to 800 ° C. according to the emission wavelength, and the carrier gas is nitrogen (N 2 ) and the growth gas is changed. By supplying TMG, NH 3 , and trimethylindium (TMI), the InGaN quantum well layer 503 can be formed on the n-type GaN semiconductor core 501. Thereafter, the set temperature is further set to 960 ° C., and the semiconductor layer 504 made of p-type GaN is formed by using TMG and NH 3 as growth gases and using Cp 2 Mg for supplying p-type impurities as described above. be able to.

なお、この量子井戸層は、ＩnＧaＮ層とｐ型ＧaＮ層の間に電子ブロック層としてｐ型ＡlＧaＮ層を入れてもよい。また、ＧaＮの障壁層とＩnＧaＮの量子井戸層を交互に積層した多重量子井戸構造であってもよい。   In this quantum well layer, a p-type AlGaN layer may be inserted as an electron blocking layer between the InGaN layer and the p-type GaN layer. Alternatively, a multiple quantum well structure in which GaN barrier layers and InGaN quantum well layers are alternately stacked may be employed.

次に、図２３Ｃに示すように、露出工程において、ドライエッチングにより量子井戸層５０３,半導体層５０４の半導体コア５０１を覆う部分を除く領域を除去して、棒状の半導体コア５０１の下地基板５００側の外周面を露出させて露出部分５０１aを形成すると共に、キャップ層５０２の上側の一部もエッチングされて、キャップ層５０２aの端面が露出する。この場合、ドライエッチングのＲＩＥにＳiＣl4を用いることにより、容易にＧaＮに異方性を持ってエッチングすることができる。 Next, as shown in FIG. 23C, in the exposure process, the regions other than the portions covering the semiconductor core 501 of the quantum well layer 503 and the semiconductor layer 504 are removed by dry etching, and the base substrate 500 side of the rod-shaped semiconductor core 501 is removed. The exposed surface 501a is exposed to form an exposed portion 501a, and the upper part of the cap layer 502 is also etched to expose the end surface of the cap layer 502a. In this case, by using SiCl 4 for dry etching RIE, etching can be easily performed with anisotropy in GaN.

ここで、半導体層５０４aの外周面と半導体コア５０１の露出部分５０１aの外周面とが段差なく連続している(量子井戸層５０３aの外周面の露出部分と半導体コア５０１の露出部分５０１aの外周面とも段差がない)。これにより、切り離し後の微細な棒状構造発光素子を、電極が形成された絶縁性基板上に基板平面に対して軸方向が平行になるように実装するとき、半導体層５０４aの外周面と半導体コア５０１の露出部分５０１aの外周面との間に段差がないので、半導体コア５０１の露出部分５０１aと電極とを確実かつ容易に接続することが可能となる。   Here, the outer peripheral surface of the semiconductor layer 504a and the outer peripheral surface of the exposed portion 501a of the semiconductor core 501 are continuous without steps (the exposed portion of the outer peripheral surface of the quantum well layer 503a and the outer peripheral surface of the exposed portion 501a of the semiconductor core 501). There is no difference in level). Thereby, when the separated rod-shaped structure light emitting element after mounting is mounted on the insulating substrate on which the electrodes are formed so that the axial direction is parallel to the substrate plane, the outer peripheral surface of the semiconductor layer 504a and the semiconductor core Since there is no step between the outer peripheral surface of the exposed portion 501a of 501 and the exposed portion 501a of the semiconductor core 501 and the electrode can be reliably and easily connected.

上記第１０実施形態の棒状構造発光素子の製造方法では、不純物ガスの切り替えで半導体コア５０１に引き続きキャップ層５０２を成長させることができるので、キャップ層５０２が容易に形成することができる。   In the manufacturing method of the rod-shaped structure light emitting element of the tenth embodiment, the cap layer 502 can be grown on the semiconductor core 501 by switching the impurity gas, so that the cap layer 502 can be easily formed.

また、図２３Ｃに示す露出工程において、下地基板５００が露出するまでエッチングするときに、半導体コア５０１の先端にキャップ層５０２が形成されているので、半導体コア５０１の上端は露出しない。   Further, in the exposure step shown in FIG. 23C, when etching is performed until the base substrate 500 is exposed, the cap layer 502 is formed at the tip of the semiconductor core 501, and thus the upper end of the semiconductor core 501 is not exposed.

次に、図２３Ｄに示すように、下地基板５００を等方性エッチングすることにより、半導体コア５０１の下側まで彫り込み、下地基板５００に形成された凸部５００aの先端の径を半導体コア５０１の径よりも細くする。   Next, as illustrated in FIG. 23D, the base substrate 500 is isotropically etched to be carved to the lower side of the semiconductor core 501, and the diameter of the tip of the convex portion 500 a formed on the base substrate 500 is changed to that of the semiconductor core 501. Make it thinner than the diameter.

次に、切り離し工程において、イソプロピルアルコール(ＩＰＡ)水溶液中に基板を浸し、超音波(例えば数１０ＫＨz)を用いて下地基板５００を基板平面に沿って振動させることにより、下地基板５００の凸部５００a上に立設する半導体コア５０１を折り曲げるように、量子井戸層５０３aと半導体層５０４aに覆われた半導体コア５０１に対して応力が働いて、図２３Ｅに示すように、量子井戸層５０３aと半導体層５０４aに覆われた半導体コア５０１が基板５００から切り離される。   Next, in the separation step, the substrate is immersed in an isopropyl alcohol (IPA) aqueous solution, and the base substrate 500 is vibrated along the substrate plane using ultrasonic waves (for example, several tens of kHz), whereby the convex portion 500a of the base substrate 500 is obtained. Stress is applied to the quantum well layer 503a and the semiconductor core 501 covered by the semiconductor layer 504a so as to bend the semiconductor core 501 standing upright, and as shown in FIG. 23E, the quantum well layer 503a and the semiconductor layer The semiconductor core 501 covered with 504a is separated from the substrate 500.

こうして、下地基板５００から切り離なされた微細な棒状構造発光素子Ｊを製造することができる。この第１０実施形態では、棒状構造発光素子Ｊの直径を１μｍ、長さを１０μｍとしている(図２３Ａ〜図２３Ｅでは図を見やすくするために棒状構造発光素子Ｊの長さを短く描いている)。   In this way, the fine rod-shaped structure light emitting element J separated from the base substrate 500 can be manufactured. In the tenth embodiment, the rod-shaped light emitting element J has a diameter of 1 μm and a length of 10 μm (in FIG. 23A to FIG. 23E, the length of the rod-shaped structural light emitting element J is shortened to make the drawings easier to see). .

上記第１０実施形態の棒状構造発光素子の製造方法によれば、簡単な構成で電極接続が容易にできる発光効率の高い微細な棒状構造発光素子Ｊを実現することができる。   According to the method for manufacturing a rod-shaped structure light emitting element of the tenth embodiment, it is possible to realize a fine rod-shaped structure light emitting element J with high light emission efficiency that can easily connect electrodes with a simple configuration.

また、上記棒状構造発光素子の製造方法によれば、装置への実装の自由度が高い微細な棒状構造発光素子Ｊを製造することができる。また、上記棒状構造発光素子Ｊは、使用する半導体の量を少なくでき、発光素子を用いた装置の薄型化と軽量化が可能となると共に、半導体層で覆われた半導体コアの全周から光が放出されることにより発光領域が広くなるので、発光効率が高く省電力な発光装置,バックライト,照明装置および表示装置などを実現することができる。   Moreover, according to the manufacturing method of the said rod-shaped structure light emitting element, the fine rod-shaped structure light emitting element J with a high freedom degree of mounting to an apparatus can be manufactured. In addition, the rod-shaped structure light emitting element J can reduce the amount of semiconductor used, and can reduce the thickness and weight of the device using the light emitting element, and can emit light from the entire circumference of the semiconductor core covered with the semiconductor layer. Since the light emitting region is widened by emitting the light, a light emitting device, a backlight, a lighting device, a display device, and the like with high luminous efficiency and power saving can be realized.

また、上記棒状構造発光素子の製造方法によれば、半導体コア５０１が基板５００から切り離すとき、折れる位置が安定し、より長さの均一な棒状構造発光素子が形成することができる。   Moreover, according to the manufacturing method of the rod-shaped structure light emitting element, when the semiconductor core 501 is separated from the substrate 500, the folding position is stabilized, and a rod-shaped structure light emitting element having a more uniform length can be formed.

〔第１１実施形態〕
次に、この発明の第１１実施形態の棒状構造発光素子を備えた発光装置、バックライト、照明装置および表示装置について説明する。この第１１実施形態では、上記第１〜第１０実施形態の棒状構造発光素子を絶縁性基板に配列する。この棒状構造発光素子の配列は、本出願人が特願２００７−１０２８４８(特開２００８−２６００７３号公報)で出願した「微細構造体の配列方法及び微細構造体を配列した基板、並びに集積回路装置及び表示素子」の発明の技術を用いて行う。 [Eleventh embodiment]
Next, a light emitting device, a backlight, a lighting device, and a display device each including the rod-shaped structure light emitting element according to the eleventh embodiment of the present invention will be described. In the eleventh embodiment, the rod-like structure light emitting elements of the first to tenth embodiments are arranged on an insulating substrate. The arrangement of the rod-shaped structure light-emitting elements is the same as that disclosed in Japanese Patent Application No. 2007-102848 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-260073), “Microstructure Arrangement Method, Substrate Arranged with Fine Structure, and Integrated Circuit Device” And display device ".

図２４はこの第１１実施形態の発光装置、バックライト、照明装置および表示装置に用いる絶縁性基板の平面図を示している。図２４に示すように、絶縁性基板６００の表面に、金属電極６０１,６０２を形成している。絶縁性基板６００はガラス、セラミック、酸化アルミニウム、樹脂のような絶縁体、またはシリコンのような半導体表面にシリコン酸化膜を形成し、表面が絶縁性を有するような基板である。ガラス基板を用いる場合は、表面にシリコン酸化膜、シリコン窒化膜のような下地絶縁膜を形成するのが望ましい。   FIG. 24 is a plan view of an insulating substrate used in the light emitting device, backlight, illumination device, and display device of the eleventh embodiment. As shown in FIG. 24, metal electrodes 601 and 602 are formed on the surface of the insulating substrate 600. The insulating substrate 600 is an insulating material such as glass, ceramic, aluminum oxide, or resin, or a substrate in which a silicon oxide film is formed on a semiconductor surface such as silicon and the surface is insulative. When a glass substrate is used, it is desirable to form a base insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film on the surface.

上記金属電極６０１,６０２は、印刷技術を利用して所望の電極形状に形成している。なお、金属膜および感光体膜を一様に積層し、所望の電極パターンを露光し、エッチングして形成してもよい。   The metal electrodes 601 and 602 are formed in a desired electrode shape using a printing technique. The metal film and the photosensitive film may be uniformly laminated, and a desired electrode pattern may be exposed and etched.

図２４では省略されているが、金属電極６０１,６０２には外部から電位を与えられるように、パッドを形成している。この金属電極６０１,６０２が対向する部分(配列領域)に棒状構造発光素子を配列する。図２４では、棒状構造発光素子を配列する配列領域が２×２個配列されているが、任意の個数を配列してよい。   Although not shown in FIG. 24, pads are formed on the metal electrodes 601 and 602 so that a potential can be applied from the outside. A rod-shaped structure light emitting element is arranged in a portion (arrangement region) where the metal electrodes 601 and 602 face each other. In FIG. 24, 2 × 2 arrangement regions for arranging the rod-shaped structure light emitting elements are arranged, but any number may be arranged.

図２５は図２４のXXV−XXV線から見た断面模式図である。   FIG. 25 is a schematic sectional view taken along line XXV-XXV in FIG.

まず、図２５に示すように、絶縁性基板６００上に、棒状構造発光素子６１０を含んだイソプロピルアルコール(ＩＰＡ)６１１を薄く塗布する。ＩＰＡ６１１の他に、エチレングリコール、プロピレングリコール、メタノール、エタノール、アセトン、またはそれらの混合物でもよい。あるいは、ＩＰＡ６１１は、他の有機物からなる液体、水などを用いることができる。   First, as shown in FIG. 25, isopropyl alcohol (IPA) 611 including a rod-shaped structure light emitting element 610 is thinly applied on an insulating substrate 600. In addition to IPA 611, ethylene glycol, propylene glycol, methanol, ethanol, acetone, or a mixture thereof may be used. Alternatively, the IPA 611 can use a liquid made of another organic material, water, or the like.

ただし、液体を通じて金属電極６０１,６０２間に大きな電流が流れてしまうと、金属電極６０１,６０２間に所望の電圧差を印加できなくなってしまう。そのような場合には、金属電極６０１,６０２を覆うように、絶縁性基板６００表面全体に、１０ｎｍ〜３０ｎｍ程度の絶縁膜をコーティングすればよい。   However, if a large current flows between the metal electrodes 601 and 602 through the liquid, a desired voltage difference cannot be applied between the metal electrodes 601 and 602. In such a case, an insulating film of about 10 nm to 30 nm may be coated on the entire surface of the insulating substrate 600 so as to cover the metal electrodes 601 and 602.

棒状構造発光素子６１０を含むＩＰＡ６１１を塗布する厚さは、次に棒状構造発光素子６１０を配列する工程で、棒状構造発光素子６１０が配列できるよう、液体中で棒状構造発光素子６１０が移動できる厚さである。したがって、ＩＰＡ６１１を塗布する厚さは、棒状構造発光素子６１０の太さ以上であり、例えば、数μｍ〜数ｍｍである。塗布する厚さは薄すぎると、棒状構造発光素子６１０が移動し難くなり、厚すぎると、液体を乾燥する時間が長くなる。また、ＩＰＡの量に対して、棒状構造発光素子６１０の量は、１×１０4本／ｃｍ3〜１×１０7本／ｃｍ3が好ましい。 The thickness of applying the IPA 611 including the rod-shaped structure light emitting device 610 is such that the rod-shaped structure light emitting device 610 can move in the liquid so that the rod-shaped structure light emitting device 610 can be arranged in the next step of arranging the rod-shaped structure light emitting device 610 That's it. Therefore, the thickness of applying the IPA 611 is equal to or greater than the thickness of the rod-shaped structure light emitting element 610, and is, for example, several μm to several mm. If the applied thickness is too thin, the rod-like structure light emitting element 610 is difficult to move, and if it is too thick, the time for drying the liquid becomes long. Further, the amount of the rod-shaped structure light emitting element 610 is preferably 1 × 10 4 pieces / cm 3 to 1 × 10 7 pieces / cm 3 with respect to the amount of IPA.

棒状構造発光素子６１０を含むＩＰＡ６１１を塗布するために、棒状構造発光素子６１０を配列させる金属電極の外周囲に枠を形成し、その枠内に棒状構造発光素子６１０を含むＩＰＡ６１１を所望の厚さになるように充填してもよい。しかしながら、棒状構造発光素子６１０を含むＩＰＡ６１１が粘性を有する場合は、枠を必要とせずに、所望の厚さに塗布することが可能である。   In order to apply the IPA 611 including the rod-shaped structure light-emitting element 610, a frame is formed around the outer periphery of the metal electrode on which the rod-shaped structure light-emitting element 610 is arranged. It may be filled so that However, when the IPA 611 including the rod-shaped structure light emitting element 610 is viscous, it can be applied to a desired thickness without the need for a frame.

ＩＰＡやエチレングリコール、プロピレングリコール、…、またはそれらの混合物、あるいは、他の有機物からなる液体、または水などの液体は、棒状構造発光素子６１０の配列工程のためには粘性が低いほど望ましく、また加熱により蒸発しやすい方が望ましい。   A liquid made of IPA, ethylene glycol, propylene glycol,..., Or a mixture thereof, or other organic substances, or a liquid such as water is desirable for the alignment process of the rod-shaped structure light emitting device 610 to have a low viscosity. It is desirable that it evaporates easily when heated.

次に、金属電極６０１,６０２間に電位差を与える。この第１１実施形態では、１Ｖの電位差とするのが適当であった。金属電極６０１,６０２の電位差は、０．１〜１０Ｖを印加することができるが、０．１Ｖ以下では棒状構造発光素子６１０の配列が悪くなり、１０Ｖ以上では金属電極間の絶縁が問題になり始める。したがって、１〜５Ｖが好ましく、更には１Ｖ程度とするのが好ましい。   Next, a potential difference is applied between the metal electrodes 601 and 602. In the eleventh embodiment, a potential difference of 1 V was appropriate. The potential difference between the metal electrodes 601 and 602 can be 0.1 to 10 V. However, if the voltage difference is 0.1 V or less, the arrangement of the rod-like structure light emitting elements 610 is poor, and if it is 10 V or more, insulation between the metal electrodes becomes a problem. start. Therefore, it is preferably 1 to 5V, and more preferably about 1V.

図２６は上記棒状構造発光素子６１０が金属電極６０１,６０２上に配列する原理を示している。図２６に示すように、金属電極６０１に電位ＶLを印加し、金属電極６０２に電位ＶR(ＶL＜ＶR)を印加すると、金属電極６０１には負電荷が誘起され、金属電極６０２には正電荷が誘起される。そこに棒状構造発光素子６１０が接近すると、棒状構造発光素子６１０において、金属電極６０１に近い側に正電荷が誘起され、金属電極６０２に近い側に負電荷が誘起される。この棒状構造発光素子６１０に電荷が誘起されるのは静電誘導による。すなわち、電界中に置かれた棒状構造発光素子６１０は、内部の電界が０となるまで表面に電荷が誘起されることによる。その結果、各電極と棒状構造発光素子６１０との間に静電力により引力が働き、棒状構造発光素子６１０は、金属電極６０１,６０２間に生じる電気力線に沿うと共に、各棒状構造発光素子６１０に誘起された電荷がほぼ等しいので、電荷による反発力により、ほぼ等間隔に一定方向に規則正しく配列する。しかしながら、例えば、第１実施形態の図１に示す棒状構造発光素子では、半導体層１３に覆われた半導体コア１１の露出部分１１a側の向きは一定にならず、ランダムになる(他の実施形態の棒状構造発光素子でも同様)。   FIG. 26 shows the principle that the rod-shaped structure light emitting elements 610 are arranged on the metal electrodes 601 and 602. As shown in FIG. 26, when a potential VL is applied to the metal electrode 601 and a potential VR (VL <VR) is applied to the metal electrode 602, a negative charge is induced in the metal electrode 601 and a positive charge is applied to the metal electrode 602. Is induced. When the rod-shaped structure light emitting element 610 approaches the positive electrode, a positive charge is induced on the side close to the metal electrode 601 and a negative charge is induced on the side close to the metal electrode 602. The charge is induced in the rod-like structure light emitting element 610 by electrostatic induction. In other words, the rod-shaped structure light emitting element 610 placed in an electric field is caused by the charge being induced on the surface until the internal electric field becomes zero. As a result, an attractive force is generated between each electrode and the rod-shaped structure light emitting element 610 by electrostatic force, and the rod-shaped structure light emitting element 610 follows the electric lines of force generated between the metal electrodes 601 and 602, and each rod-shaped structure light emitting element 610. Since the charges induced in the are substantially equal, the repulsive force caused by the charges causes the charges to be regularly arranged in a fixed direction at almost equal intervals. However, for example, in the rod-shaped structure light-emitting element shown in FIG. 1 of the first embodiment, the direction of the exposed portion 11a side of the semiconductor core 11 covered with the semiconductor layer 13 is not constant and is random (another embodiment). The same applies to the rod-shaped structure light-emitting element.

以上のように、棒状構造発光素子６１０が金属電極６０１,６０２間に発生した外部電場により、棒状構造発光素子６１０に電荷を発生させ、電荷の引力により金属電極６０１,６０２に棒状構造発光素子６１０を吸着させるので、棒状構造発光素子６１０の大きさは、液体中で移動可能な大きさであることが必要である。したがって、棒状構造発光素子６１０の大きさは、液体の塗布量(厚さ)により変化する。液体の塗布量が少ない場合は、棒状構造発光素子６１０はナノオーダーサイズでなければならないが、液体の塗布量が多い場合は、マイクロオーダーサイズであってもかまわない。   As described above, the rod-like structure light emitting element 610 generates electric charges in the rod-like structure light emitting element 610 by the external electric field generated between the metal electrodes 601 and 602, and the rod-like structure light emitting element 610 in the metal electrodes 601 and 602 by the attractive force of the charges. Therefore, the size of the rod-shaped structure light emitting element 610 needs to be a size that can move in the liquid. Therefore, the size of the rod-shaped structure light emitting element 610 varies depending on the application amount (thickness) of the liquid. When the liquid application amount is small, the rod-like structure light emitting element 610 must have a nano-order size, but when the liquid application amount is large, it may be a micro-order size.

棒状構造発光素子６１０が電気的に中性ではなく、正または負に帯電している場合は、金属電極６０１,６０２間に静的な電位差(ＤＣ)を与えるだけでは、棒状構造発光素子６１０を安定して配列することができない。例えば、棒状構造発光素子６１０が正味として正に帯電した場合は、正電荷が誘起されている金属電極６０２との引力が相対的に弱くなる。そのため、棒状構造発光素子６１０の配列が非対象になる。   When the rod-shaped structure light-emitting element 610 is not electrically neutral and is charged positively or negatively, the rod-shaped structure light-emitting element 610 can be formed only by giving a static potential difference (DC) between the metal electrodes 601 and 602. It cannot be arranged stably. For example, when the rod-shaped structure light emitting element 610 is positively charged as a net, the attractive force with the metal electrode 602 in which the positive charge is induced becomes relatively weak. Therefore, the arrangement of the rod-shaped structure light emitting elements 610 is not targeted.

そのような場合は、図２７に示すように、金属電極６０１,６０２間にＡＣ電圧を印加することが好ましい。図２７においては、金属電極５1に基準電位を、金属電極６０２には振幅ＶPPL／２のＡＣ電圧を印加している。こうすることにより、棒状構造発光素子６１０が帯電している場合でも、配列を対象に保つことができる。なお、この場合の金属電極６０２に与える交流電圧の周波数は、１０Ｈz〜１ＭＨzとするのが好ましく、５０Ｈz〜１ｋＨzとするのが最も配列が安定し、より好ましい。さらに、金属電極６０１,６０２間に印加するＡＣ電圧は、正弦波に限らず、矩形波、三角波、ノコギリ波など、周期的に変動するものであればよい。なお、ＶPPLは１Ｖ程度とするのが好ましかった。   In such a case, it is preferable to apply an AC voltage between the metal electrodes 601 and 602 as shown in FIG. In FIG. 27, a reference potential is applied to the metal electrode 51, and an AC voltage having an amplitude VPPL / 2 is applied to the metal electrode 602. By doing so, even when the rod-shaped structure light emitting element 610 is charged, the array can be kept as a target. In this case, the frequency of the AC voltage applied to the metal electrode 602 is preferably 10 Hz to 1 MHz, and more preferably 50 Hz to 1 kHz because the arrangement is most stable. Furthermore, the AC voltage applied between the metal electrodes 601 and 602 is not limited to a sine wave, but may be any voltage that varies periodically, such as a rectangular wave, a triangular wave, and a sawtooth wave. VPPL was preferably about 1V.

次に、金属電極６０１,６０２上に、棒状構造発光素子６１０を配列させた後、絶縁性基板６００を加熱することにより、液体を蒸発させて乾燥させ、棒状構造発光素子６１０を金属電極６０１,６０２間の電気力線に沿って等間隔に配列させて固着させる。   Next, after arranging the rod-shaped structure light emitting elements 610 on the metal electrodes 601 and 602, the insulating substrate 600 is heated to evaporate and dry the liquid, so that the rod-shaped structure light emitting elements 610 are attached to the metal electrodes 601 and 601. Along the lines of electric force between 602, they are arranged at equal intervals and fixed.

図２８は上記棒状構造発光素子６１０を配列した絶縁性基板６００の平面図を示している。この棒状構造発光素子６１０を配列した絶縁性基板６００を、液晶表示装置などのバックライトに用いることにより、薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力なバックライトを実現することができる。また、この棒状構造発光素子６１０を配列した絶縁性基板６００を照明装置として用いることにより、薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力な照明装置を実現することができる。   FIG. 28 is a plan view of an insulating substrate 600 on which the rod-shaped structure light emitting elements 610 are arranged. By using the insulating substrate 600 on which the rod-shaped structure light emitting elements 610 are arranged for a backlight of a liquid crystal display device or the like, it is possible to realize a backlight that can be reduced in thickness and weight, has high luminous efficiency, and saves power. it can. In addition, by using the insulating substrate 600 on which the rod-shaped structure light emitting elements 610 are arranged as a lighting device, it is possible to realize a lighting device that can be reduced in thickness and weight, has high luminous efficiency, and saves power.

また、図２９は上記棒状構造発光素子６１０を配列した絶縁性基板を用いた表示装置の平面図を示している。図２９に示すように、表示装置７００は、絶縁性基板７１０上に、表示部７０１、論理回路部７０２、論理回路部７０３、論理回路部７０４および論理回路部７０５を備える構成となっている。上記表示部７０１には、マトリックス状に配置された画素に棒状構造発光素子６１０を配列している。   FIG. 29 is a plan view of a display device using an insulating substrate on which the rod-shaped structure light emitting elements 610 are arranged. As illustrated in FIG. 29, the display device 700 includes a display portion 701, a logic circuit portion 702, a logic circuit portion 703, a logic circuit portion 704, and a logic circuit portion 705 on an insulating substrate 710. In the display portion 701, rod-like structure light emitting elements 610 are arranged in pixels arranged in a matrix.

図３０は上記表示装置７００の表示部７０１の要部の回路図を示しており、上記表示装置７００の表示部７０１は、図３０に示すように、互いに交差する複数の走査信号線ＧＬ(図３０では１本のみを示す)と複数のデータ信号線ＳＬ(図３０では１本のみを示す)とを備えており、隣接する２本の走査信号線ＧＬと隣接する２本のデータ信号線ＳＬとで包囲された部分に、画素がマトリクス状に配置されている。この画素は、ゲートが走査信号線ＧＬに接続され、ソースがデータ信号線ＳＬに接続されたスイッチング素子Ｑ１と、そのスイッチング素子Ｑ１のドレインにゲートが接続されたスイッチング素子Ｑ２と、上記スイッチング素子Ｑ２のゲートに一端が接続された画素容量Ｃと、上記スイッチング素子Ｑ２により駆動される複数の発光ダイオードＤ１〜Ｄｎ(棒状構造発光素子６１０)とを有している。   FIG. 30 shows a circuit diagram of a main part of the display unit 701 of the display device 700. As shown in FIG. 30, the display unit 701 of the display device 700 has a plurality of scanning signal lines GL (see FIG. 30 shows only one) and a plurality of data signal lines SL (only one is shown in FIG. 30), and two adjacent scanning signal lines GL and two adjacent data signal lines SL. Pixels are arranged in a matrix in a portion surrounded by. This pixel has a switching element Q1 having a gate connected to the scanning signal line GL and a source connected to the data signal line SL, a switching element Q2 having a gate connected to the drain of the switching element Q1, and the switching element Q2. And a plurality of light emitting diodes D1 to Dn (bar-shaped structure light emitting element 610) driven by the switching element Q2.

上記棒状構造発光素子６１０のｐｎの極性は、一方に揃っておらず、ランダムに配列されている。このため、駆動時は交流電圧により駆動されて、異なる極性の棒状構造発光素子６１０が交互に発光することになる。   The pn polarities of the rod-shaped structure light emitting elements 610 are not aligned on one side but are randomly arranged. For this reason, it is driven by an alternating voltage at the time of driving, and the rod-shaped structure light emitting elements 610 having different polarities emit light alternately.

また、上記表示装置によれば、上記棒状構造発光素子を用いることによって、薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力な表示装置を実現することができる。   Further, according to the display device, by using the rod-shaped structure light emitting element, it is possible to realize a display device that can be reduced in thickness and weight, has high luminous efficiency, and saves power.

また、上記発光装置、バックライト、照明装置および表示装置の製造方法によれば、独立した電位が夫々与えられる２つの金属電極６０１,６０２を単位とする配列領域が形成された絶縁性基板６００を作成し、その絶縁性基板６００上にナノオーダーサイズまたはマイクロオーダーサイズの棒状構造発光素子６１０を含んだ液体を塗布する。その後、２つの金属電極６０１,６０２に独立した電圧を夫々印加して、微細な棒状構造発光素子６１０を２つの金属電極６０１,６０２により規定される位置に配列させる。これにより、上記棒状構造発光素子６１０を所定の絶縁性基板６００上に容易に配列させることができる。   In addition, according to the manufacturing method of the light emitting device, the backlight, the lighting device, and the display device, the insulating substrate 600 in which the array region having the unit of two metal electrodes 601 and 602 to which independent potentials are respectively applied is formed. The liquid containing the rod-shaped structure light emitting element 610 of nano-order size or micro-order size is applied on the insulating substrate 600. Thereafter, independent voltages are applied to the two metal electrodes 601 and 602, respectively, so that the fine rod-shaped light emitting elements 610 are arranged at positions defined by the two metal electrodes 601 and 602. Thereby, the rod-shaped structure light emitting element 610 can be easily arranged on the predetermined insulating substrate 600.

また、上記発光装置、バックライト、照明装置および表示装置の製造方法では、使用する半導体の量を少なくできると共に、薄型化と軽量化が可能な発光装置、バックライト、照明装置および表示装置を製造することができる。また、上記棒状構造発光素子６１０は、半導体層で覆われた半導体コアの側面全体から光が放出されることにより発光領域が広くなるので、発光効率が高く省電力な発光装置、バックライト、照明装置および表示装置を実現することができる。   Moreover, in the manufacturing method of the light emitting device, the backlight, the lighting device, and the display device, the light emitting device, the backlight, the lighting device, and the display device that can reduce the amount of semiconductors used and can be reduced in thickness and weight are manufactured. can do. In addition, since the light emitting region is widened by emitting light from the entire side surface of the semiconductor core covered with the semiconductor layer, the rod-shaped structure light emitting element 610 has a high light emission efficiency and saves power. A device and a display device can be realized.

また、上記第１〜第１１実施形態では、半導体コアとキャップ層および半導体層に、ＧaＮを母材とする半導体を用いたが、ＧaＡs,ＡlＧaＡs,ＧaＡsＰ,ＩnＧaＮ,ＡlＧaＮ,ＧaＰ,ＺnＳe,ＡlＧaＩnＰなどを母材とする半導体を用いた発光素子にこの発明を適用してもよい。また、半導体コアをｎ型とし、半導体層をｐ型としたが、導電型が逆の棒状構造発光素子にこの発明を適用してもよい。また、六角柱形状の半導体コアを有する棒状構造発光素子について説明したが、これに限らず、断面が円形または楕円の棒状であってもよいし、断面が三角形などの他の多角形状の棒状の半導体コアを有する棒状構造発光素子にこの発明を適用してもよい。   In the first to eleventh embodiments, the semiconductor core, the cap layer, and the semiconductor layer are made of a semiconductor having GaN as a base material. The present invention may be applied to a light-emitting element using a semiconductor whose base material is. Further, although the semiconductor core is n-type and the semiconductor layer is p-type, the present invention may be applied to a rod-shaped structure light-emitting element having a reverse conductivity type. Moreover, although the rod-shaped structure light emitting element having a hexagonal columnar semiconductor core has been described, the present invention is not limited to this, and the cross section may be a circular or elliptical rod shape, or the cross section may be other polygonal rod shape such as a triangle. You may apply this invention to the rod-shaped structure light emitting element which has a semiconductor core.

また、上記第１〜第１０実施形態では、棒状構造発光素子の直径を１μｍとし長さを１０μｍ〜３０μｍのマイクロオーダーサイズとしたが、直径または長さのうちの少なくとも直径が１μｍ未満のナノオーダーサイズの素子でもよい。上記棒状構造発光素子の半導体コアの直径は５００ｎｍ以上かつ１００μｍ以下が好ましく、数１０ｎｍ〜数１００ｎｍの棒状構造発光素子に比べて半導体コアの直径のばらつきを抑えることができ、発光面積すなわち発光特性のばらつきを低減でき、歩留まりを向上できる。   Moreover, in the said 1st-10th embodiment, although the diameter of the rod-shaped structure light emitting element was 1 micrometer and the length was made into the micro order size of 10 micrometers-30 micrometers, the nano order whose diameter is at least a diameter of less than 1 micrometer is less than 1 micrometer. A size element may be used. The diameter of the semiconductor core of the rod-shaped structure light emitting element is preferably 500 nm or more and 100 μm or less, and variation in the diameter of the semiconductor core can be suppressed as compared with the rod-shaped structure light emitting element of several tens nm to several hundred nm, and the light emission area, that is, the light emission characteristics. Variation can be reduced and yield can be improved.

また、上記第８〜第１０実施形態では、ＭＯＣＶＤ装置を用いて半導体コア３０１,４０１,５０１とキャップ層３０２,４０２,５０２を結晶成長させたが、ＭＢＥ(分子線エピタキシャル)装置などの他の結晶成長装置を用いて半導体コアとキャップ層を形成してもよい。また、成長穴を有するマスクを用いて半導体コアを基板上に結晶成長させたが、基板上に金属種を配置して、金属種から半導体コアを結晶成長させてもよい。   In the eighth to tenth embodiments, the semiconductor cores 301, 401, 501 and the cap layers 302, 402, 502 are grown using the MOCVD apparatus. However, other examples such as an MBE (molecular beam epitaxial) apparatus are used. The semiconductor core and the cap layer may be formed using a crystal growth apparatus. Further, although the semiconductor core is crystal-grown on the substrate using a mask having a growth hole, the semiconductor core may be crystal-grown from the metal seed by arranging a metal species on the substrate.

また、上記第８〜第１０実施形態では、半導体コア３０１,４０１,５０１を、超音波を用いて基板から切り離したが、これに限らず、切断工具を用いて半導体コアを基板から機械的に折り曲げることによって切り離してもよい。この場合、簡単な方法で基板上に設けられた微細な複数の棒状構造発光素子を短時間で切り離すことができる。   In the eighth to tenth embodiments, the semiconductor cores 301, 401, and 501 are separated from the substrate using ultrasonic waves. However, the present invention is not limited thereto, and the semiconductor core is mechanically removed from the substrate using a cutting tool. You may cut | disconnect by bending. In this case, a plurality of fine rod-shaped light emitting elements provided on the substrate can be separated in a short time by a simple method.

また、上記第１１実施形態では、絶縁性基板６００の表面に形成された２つの金属電極６０１,６０２に電位差を与えて、金属電極６０１,６０２間に棒状構造発光素子６００を配列させたが、これに限らず、絶縁性基板の表面に形成された２つの電極間に、第３の電極を形成し、３つの電極に独立した電圧を夫々印加して、棒状構造発光素子を電極により規定される位置に配列させてもよい。   In the eleventh embodiment, a potential difference is applied to the two metal electrodes 601 and 602 formed on the surface of the insulating substrate 600, and the rod-shaped structure light emitting elements 600 are arranged between the metal electrodes 601 and 602. Not limited to this, a third electrode is formed between two electrodes formed on the surface of the insulating substrate, and an independent voltage is applied to each of the three electrodes. You may arrange in the position.

この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。   Although specific embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention.

１１…半導体コア
１１a…露出部分
１２…キャップ層
１３…半導体層
２１…半導体コア
２１a…露出部分
２２…キャップ層
２３…半導体層
２５…量子井戸層
３１…半導体コア
３１a…露出部分
３２…キャップ層
３３…量子井戸層
３４…半導体層
４１…半導体コア
４２…キャップ層
４１a…露出部分
４３…量子井戸層
４４…半導体層
４５…導電層
４６…電極
４７…ｎ側電極
４８…ｐ側電極
５１…半導体コア
５１a…露出部分
５３…量子井戸層
５４…半導体層
６１…半導体コア
６２…キャップ層
６１a…露出部分
６３…量子井戸層
６４…半導体層
６５…導電層
６６…金属層
７１…半導体コア
７１a…露出部分
７３…量子井戸層
７４…半導体層
１００…絶縁性基板
１０１,１０２…金属電極
２００…絶縁性基板
２０１,２０２…実装面に金属電極
２０３…第３の金属電極
３００…基板
３０１…半導体コア
３０１a…露出部分
３０２,３０２a…キャップ層
３０３,３０３a…量子井戸層
３０４,３０４a…半導体層
４００…基板
４０１…半導体コア
４０１a…露出部分
４０２…キャップ層
４０３,４０３a…量子井戸層
４０４,４０４a…半導体層
５００…基板
５０１…半導体コア
５０１a…露出部分
５０２,５０２a…キャップ層
５０３,５０３a…量子井戸層
５０４,５０４a…半導体層
５１０…半導体膜
６００…絶縁性基板
６０１,６０２…金属電極
６１０…棒状構造発光素子
６１１…ＩＰＡ
７００…表示装置
７０１…表示部
７０２,７０３,７０４,７０５…論理回路部
７１０…絶縁性基板
Ａ〜Ｊ…棒状構造発光素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Semiconductor core 11a ... Exposed part 12 ... Cap layer 13 ... Semiconductor layer 21 ... Semiconductor core 21a ... Exposed part 22 ... Cap layer 23 ... Semiconductor layer 25 ... Quantum well layer 31 ... Semiconductor core 31a ... Exposed part 32 ... Cap layer 33 ... Quantum well layer 34 ... Semiconductor layer 41 ... Semiconductor core 42 ... Cap layer 41a ... Exposed portion 43 ... Quantum well layer 44 ... Semiconductor layer 45 ... Conductive layer 46 ... Electrode 47 ... n-side electrode 48 ... p-side electrode 51 ... Semiconductor core 51a ... exposed portion 53 ... quantum well layer 54 ... semiconductor layer 61 ... semiconductor core 62 ... cap layer 61a ... exposed portion 63 ... quantum well layer 64 ... semiconductor layer 65 ... conductive layer 66 ... metal layer 71 ... semiconductor core 71a ... exposed portion 73 ... Quantum well layer 74 ... Semiconductor layer 100 ... Insulating substrate 101,102 ... Metal electrode 200 ... Insulating substrate 201,202 ... Real Metal electrode 203 on the surface ... Third metal electrode 300 ... Substrate 301 ... Semiconductor core 301a ... Exposed portion 302, 302a ... Cap layer 303, 303a ... Quantum well layer 304, 304a ... Semiconductor layer 400 ... Substrate 401 ... Semiconductor core 401a ... Exposed portion 402 ... Cap layer 403,403a ... Quantum well layer 404,404a ... Semiconductor layer 500 ... Substrate 501 ... Semiconductor core 501a ... Exposed portion 502,502a ... Cap layer 503,503a ... Quantum well layer 504,504a ... Semiconductor layer 510 ... Semiconductor film 600 ... Insulating substrate 601 602 ... Metal electrode 610 ... Bar-shaped structure light emitting element 611 ... IPA
DESCRIPTION OF SYMBOLS 700 ... Display apparatus 701 ... Display part 702,703,704,705 ... Logic circuit part 710 ... Insulating substrate AJ ... Bar-shaped structure light emitting element

Claims (22)

棒状の第１導電型の半導体コアと、
上記半導体コアの一方の端面のみを覆うキャップ層と、
上記キャップ層に覆われた上記半導体コアの部分とは反対側の部分を覆わないで露出部分とするように、上記半導体コアの上記露出部分以外の部分の外周面を覆う第２導電型の半導体層と
を備え、
上記キャップ層は、上記半導体層よりも電気抵抗の大きな材料からなることを特徴とする棒状構造発光素子。 A rod-shaped first conductive type semiconductor core;
A cap layer covering only one end face of the semiconductor core;
A second conductivity type semiconductor that covers an outer peripheral surface of a portion other than the exposed portion of the semiconductor core so as not to cover a portion opposite to the portion of the semiconductor core covered with the cap layer; With layers,
The said cap layer consists of material with a larger electrical resistance than the said semiconductor layer, The rod-shaped structure light emitting element characterized by the above-mentioned. 請求項１に記載の棒状構造発光素子において、
上記露出部分を除く上記半導体コアの外周面と上記キャップ層の外周面とが、連続した上記半導体層により覆われていることを特徴とする棒状構造発光素子。 In the rod-shaped structure light emitting device according to claim 1,
A rod-shaped structure light emitting device, wherein an outer peripheral surface of the semiconductor core excluding the exposed portion and an outer peripheral surface of the cap layer are covered with the continuous semiconductor layer. 請求項１または２に記載の棒状構造発光素子において、
上記キャップ層は絶縁性材料からなることを特徴とする棒状構造発光素子。 The rod-shaped structure light emitting device according to claim 1 or 2,
The rod-shaped structure light emitting device, wherein the cap layer is made of an insulating material. 請求項１から３までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子において、
上記キャップ層はイントリンシック半導体からなることを特徴とする棒状構造発光素子。 In the rod-shaped structure light emitting element according to any one of claims 1 to 3,
The cap-shaped light emitting device, wherein the cap layer is made of an intrinsic semiconductor. 請求項１から３までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子において、
上記キャップ層は第１導電型の半導体からなることを特徴とする棒状構造発光素子。 In the rod-shaped structure light emitting element according to any one of claims 1 to 3,
The bar-shaped structure light emitting device, wherein the cap layer is made of a first conductivity type semiconductor. 請求項１から３までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子において、
上記キャップ層は第２導電型の半導体からなることを特徴とする棒状構造発光素子。 In the rod-shaped structure light emitting element according to any one of claims 1 to 3,
The rod-shaped structure light emitting device, wherein the cap layer is made of a second conductivity type semiconductor. 請求項６に記載の棒状構造発光素子において、
上記半導体コアの端面と上記キャップ層との間に量子井戸層を形成したことを特徴とする棒状構造発光素子。 The rod-shaped structure light emitting device according to claim 6,
A rod-shaped structure light emitting device, wherein a quantum well layer is formed between an end face of the semiconductor core and the cap layer. 請求項１から７までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子において、
上記半導体コアの外周面と上記半導体層との間に量子井戸層を形成したことを特徴とする棒状構造発光素子。 In the rod-shaped structure light emitting element according to any one of claims 1 to 7,
A rod-shaped structure light emitting element, wherein a quantum well layer is formed between an outer peripheral surface of the semiconductor core and the semiconductor layer. 請求項８に記載の棒状構造発光素子において、
上記露出部分を除く上記半導体コアの外周面と上記キャップ層の外周面とが、連続した上記量子井戸層により覆われていることを特徴とする棒状構造発光素子。 The rod-shaped structure light emitting device according to claim 8,
A rod-shaped structure light emitting device, wherein an outer peripheral surface of the semiconductor core excluding the exposed portion and an outer peripheral surface of the cap layer are covered with the continuous quantum well layer. 請求項１から９までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子において、
上記半導体層を覆うように、上記半導体層よりも抵抗が低い導電層を形成したことを特徴とする棒状構造発光素子。 In the rod-shaped structure light emitting element according to any one of claims 1 to 9,
A rod-shaped structure light emitting element, wherein a conductive layer having a lower resistance than the semiconductor layer is formed so as to cover the semiconductor layer. 請求項１から９までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子において、
上記半導体コアの一端側の上記露出部分に第１電極が接続され、
上記半導体コアの上記キャップ層が設けられた他端側で上記半導体層に第２電極が接続されていることを特徴とする棒状構造発光素子。 In the rod-shaped structure light emitting element according to any one of claims 1 to 9,
A first electrode is connected to the exposed portion on one end side of the semiconductor core,
A rod-shaped structure light emitting element, wherein a second electrode is connected to the semiconductor layer on the other end side of the semiconductor core where the cap layer is provided. 請求項１０に記載の棒状構造発光素子において、
上記半導体コアの一端側の上記露出部分に第１電極が接続され、
上記半導体コアの上記キャップ層が設けられた他端側で上記半導体層または上記導電層の少なくとも上記導電層に第２電極が接続されていることを特徴とする棒状構造発光素子。 The rod-shaped structure light emitting device according to claim 10,
A first electrode is connected to the exposed portion on one end side of the semiconductor core,
A rod-shaped structure light emitting element, wherein a second electrode is connected to at least the conductive layer of the semiconductor layer or the conductive layer on the other end side of the semiconductor core where the cap layer is provided. 請求項１から１２までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子において、
上記半導体コアの径が５００ｎｍ以上かつ１００μｍ以下であることを特徴とする棒状構造発光素子。 In the rod-shaped structure light emitting element according to any one of claims 1 to 12,
A rod-shaped structure light-emitting element, wherein the semiconductor core has a diameter of 500 nm or more and 100 μm or less. 請求項１から９までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子と、
上記棒状構造発光素子の長手方向が実装面に平行になるように、上記棒状構造発光素子が実装された基板と
を備え、
上記基板上に所定の間隔をあけて電極が形成され、
上記基板上の一方の上記電極に上記棒状構造発光素子の上記半導体コアの一端側の上記露出部分が接続されると共に、上記基板上の他方の上記電極に上記半導体コアの上記キャップ層が設けられた他端側の上記半導体層が接続されていることを特徴とする発光装置。 A rod-shaped structure light emitting device according to any one of claims 1 to 9,
A substrate on which the rod-shaped structure light emitting element is mounted so that the longitudinal direction of the rod-shaped structure light emitting element is parallel to the mounting surface;
Electrodes are formed on the substrate at predetermined intervals,
The exposed portion on one end side of the semiconductor core of the rod-shaped structure light emitting element is connected to one of the electrodes on the substrate, and the cap layer of the semiconductor core is provided on the other electrode on the substrate. A light-emitting device, wherein the semiconductor layer on the other end side is connected. 請求項１０に記載の棒状構造発光素子と、
上記棒状構造発光素子の長手方向が実装面に平行になるように、上記棒状構造発光素子が実装された基板と
を備え、
上記基板上に所定の間隔をあけて電極が形成され、
上記基板上の一方の上記電極に上記棒状構造発光素子の上記半導体コアの一端側の上記露出部分が接続されると共に、
上記基板上の他方の上記電極に、上記半導体コアの上記キャップ層が設けられた他端側の上記導電層が接続されていることを特徴とする発光装置。 A rod-shaped structure light emitting device according to claim 10,
A substrate on which the rod-shaped structure light emitting element is mounted so that the longitudinal direction of the rod-shaped structure light emitting element is parallel to the mounting surface;
Electrodes are formed on the substrate at predetermined intervals,
The exposed portion on one end side of the semiconductor core of the rod-shaped structure light emitting element is connected to one of the electrodes on the substrate,
The light emitting device, wherein the conductive layer on the other end side where the cap layer of the semiconductor core is provided is connected to the other electrode on the substrate. 請求項１５に記載の発光装置において、
上記棒状構造発光素子の上記導電層上かつ上記基板側に、上記半導体層よりも抵抗が低い第２の導電層を形成したことを特徴とする発光装置。 The light-emitting device according to claim 15.
A light-emitting device, wherein a second conductive layer having a resistance lower than that of the semiconductor layer is formed on the conductive layer of the rod-shaped structure light-emitting element and on the substrate side. 請求項１４から１６までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子と、
上記基板上の上記電極間かつ上記棒状構造発光素子の下側に金属部を形成したことを特徴とする発光装置。 A rod-shaped structure light emitting device according to any one of claims 14 to 16,
A light-emitting device, wherein a metal portion is formed between the electrodes on the substrate and below the bar-shaped light-emitting element. 請求項１７に記載の発光装置において、
上記金属部は、上記棒状構造発光素子毎に上記基板上に形成され、
互いに隣接する上記棒状構造発光素子の上記金属部は、電気的に絶縁されていることを特徴とする発光装置。 The light-emitting device according to claim 17.
The metal part is formed on the substrate for each of the rod-shaped structure light emitting elements,
The light emitting device, wherein the metal parts of the bar-shaped light emitting elements adjacent to each other are electrically insulated. 請求項１から１３のいずれか１つに記載の上記棒状構造発光素子を備えた発光装置の製造方法であって、
独立した電位が夫々与えられる少なくとも２つの電極を単位とする配列領域が形成された絶縁性基板を作成する基板作成工程と、
上記絶縁性基板上にナノオーダーサイズまたはマイクロオーダーサイズの上記棒状構造発光素子を含んだ液体を塗布する塗布工程と、
上記少なくとも２つの電極に上記独立した電圧を夫々印加して、上記棒状構造発光素子を上記少なくとも２つの電極により規定される位置に配列させる配列工程と
を有することを特徴とする発光装置の製造方法。 A method for manufacturing a light-emitting device comprising the rod-shaped structure light-emitting element according to any one of claims 1 to 13,
A substrate creating step for creating an insulating substrate in which an array region having at least two electrodes each having an independent potential applied thereto is formed;
An application step of applying a liquid containing the rod-shaped structure light emitting element of nano-order size or micro-order size on the insulating substrate;
A method of manufacturing a light-emitting device, comprising: an arraying step of applying the independent voltages to the at least two electrodes, respectively, and arranging the rod-shaped structure light emitting elements at positions defined by the at least two electrodes. . 請求項１から１１までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子を備えたことを特徴とするバックライト。   A backlight comprising the bar-shaped structure light-emitting element according to claim 1. 請求項１から１１までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子を備えたことを特徴とする照明装置。   An illuminating device comprising the bar-shaped structured light emitting element according to any one of claims 1 to 11. 請求項１から１１までのいずれか１つに記載の棒状構造発光素子を備えたことを特徴とする表示装置。   A display device comprising the rod-shaped structure light emitting element according to claim 1.
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