特開 2020-161623 発光装置およびプロジェクター

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-161623(P2020-161623A)

(43)【公開日】2020年10月1日

(54)【発明の名称】発光装置およびプロジェクター

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/18 20060101AFI20200904BHJP

   G03B 21/14 20060101ALI20200904BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20200904BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/18ZNM

   G03B21/14 A

   G03B21/00 D

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2019-59111(P2019-59111)

(22)【出願日】2019年3月26日

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】502350504

【氏名又は名称】学校法人上智学院

(74)【代理人】

【識別番号】100090387

【弁理士】

【氏名又は名称】布施 行夫

(74)【代理人】

【識別番号】100090398

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕 美千栄

(74)【代理人】

【識別番号】100148323

【弁理士】

【氏名又は名称】川▲崎▼ 通

(74)【代理人】

【識別番号】100168860

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 充史

(72)【発明者】

【氏名】西岡 大毅

(72)【発明者】

【氏名】岸野 克巳

【テーマコード（参考）】

2K203

5F173

【Ｆターム（参考）】

2K203FA03

2K203FA23

2K203FA34

2K203FA44

2K203FA54

2K203FA62

2K203GA03

2K203MA04

5F173AA21

5F173AA23

5F173AA47

5F173AB52

5F173AB90

5F173AF12

5F173AF20

5F173AG03

5F173AG20

5F173AH22

5F173AJ45

5F173AK20

5F173AK21

5F173AP05

5F173AP13

5F173AP16

5F173AR23

5F173MA10

5F173MF12

5F173MF39

(57)【要約】

【課題】表面再結合を低減することができる発光装置を提供する。
【解決手段】基体と、前記基体に設けられ、複数の柱状部を有する積層体と、を有し、前記柱状部は、ｎ型の第１半導体層と、ｐ型の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられている発光層と、前記発光層よりもバンドギャップが大きい第３半導体層と、を有し、前記第３半導体層は、前記発光層と前記第２半導体層との間に設けられた第１部分と、前記発光層の側面に接している第２部分と、を有している、発光装置。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基体と、
前記基体に設けられ、複数の柱状部を有する積層体と、
を有し、
前記柱状部は、
ｎ型の第１半導体層と、
ｐ型の第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられている発光層と、
前記発光層よりもバンドギャップが大きい第３半導体層と、
を有し、
前記第３半導体層は、
前記発光層と前記第２半導体層との間に設けられた第１部分と、
前記発光層の側面に接している第２部分と、
を有している、発光装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記第３半導体層は、ｐ型の半導体層であり、
前記第３半導体層の不純物濃度は、前記第２半導体層の不純物濃度よりも高い、発光装置。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記第２部分の厚さは、前記第１部分の厚さよりも小さい、発光装置。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記第２部分の不純物濃度は、前記第１部分の不純物濃度よりも低い、発光装置。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記柱状部は、前記発光層を挟む第１ガイド層および第２ガイド層を有し、
前記第２ガイド層は、前記発光層と前記第２半導体層との間に設けられ、
前記第１部分は、前記発光層と前記第２ガイド層との間に設けられている、発光装置。

【請求項6】

請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記柱状部は、前記発光層を挟む第１ガイド層および第２ガイド層を有し、
前記第２ガイド層は、前記発光層と前記第２半導体層との間に設けられ、
前記第１部分は、前記第２ガイド層と前記第２半導体層との間に設けられている、発光装置。

【請求項7】

請求項１ないし６のいずれか１項において、
前記第３半導体層は、前記第１半導体層と接していない、発光装置。

【請求項8】

請求項１ないし７のいずれか１項に記載の発光装置を有する、プロジェクター。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光装置およびプロジェクターに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体レーザーは、高輝度の次世代光源として期待されている。特に、ナノコラム、ナノワイヤー、ナノロッド、ナノピラーなどと呼ばれるナノ構造を有する半導体レーザーは、フォトニック結晶の効果によって、狭放射角で高出力の発光が得られる発光装置が実現できると期待されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、導電性基板上に複数のナノコラムを有し、隣り合うナノコラム間に絶縁層が埋め込まれた発光素子が開示されている。ナノコラムは、窒化物半導体もしくは酸化物半導体で構成された発光層を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−２４４３０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示された発光素子では、発光層の側面にダングリングボンドが形成され、表面再結合が生じるおそれがある。発光層の側面において表面再結合が生じると、発光効率が低下する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る発光装置の一態様は、
基体と、
前記基体に設けられ、複数の柱状部を有する積層体と、
を有し、
前記柱状部は、
ｎ型の第１半導体層と、
ｐ型の第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられている発光層と、
前記発光層よりもバンドギャップが大きい第３半導体層と、
を有し、
前記第３半導体層は、
前記発光層と前記第２半導体層との間に設けられた第１部分と、
前記発光層の側面に接している第２部分と、
を有している。

【0007】

本発明に係る発光装置の一態様において、
前記第３半導体層は、ｐ型の半導体層であり、
前記第３半導体層の不純物濃度は、前記第２半導体層の不純物濃度よりも高くてもよい。

【0008】

本発明に係る発光装置の一態様において、
前記第２部分の厚さは、前記第１部分の厚さよりも小さくてもよい。

【0009】

本発明に係る発光装置の一態様において、
前記第２部分の不純物濃度は、前記第１部分の不純物濃度よりも小さくてもよい。

【0010】

本発明に係る発光装置の一態様において、
前記柱状部は、前記発光層を挟む第１ガイド層および第２ガイド層を有し、
前記第２ガイド層は、前記発光層と前記第２半導体層との間に設けられ、
前記第１部分は、前記発光層と前記第２ガイド層との間に設けられてもよい。

【0011】

本発明に係る発光装置の一態様において、
前記柱状部は、前記発光層を挟む第１ガイド層および第２ガイド層を有し、
前記第２ガイド層は、前記発光層と前記第２半導体層との間に設けられ、
前記第１部分は、前記第２ガイド層と前記第２半導体層との間に設けられてもよい。

【0012】

本発明に係る発光装置の一態様において、
前記第３半導体層は、前記第１半導体層と接していなくてもよい。

【0013】

本発明に係るプロジェクターは、
前記発光装置の一態様を有する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。

【図2】第１実施形態に係る発光装置の柱状部を模式的に示す断面図。

【図3】第１実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。

【図4】第１変形例に係る発光装置の柱状部を模式的に示す断面図。

【図5】第２変形例に係る発光装置の柱状部を模式的に示す断面図。

【図6】第３変形例に係る発光装置の柱状部を模式的に示す断面図。

【図7】第３変形例に係る発光装置の柱状部を模式的に示す断面図。

【図8】第２実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。

【図9】第２実施形態に係る発光装置の柱状部を模式的に示す断面図。

【図10】第３実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

【0016】

１． 第１実施形態
１．１． 発光装置
まず、第１実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す断面図である。図２は、第１実施形態に係る発光装置１００の柱状部３０を模式的に示す断面図である。

【0017】

発光装置１００は、図１に示すように、基体１０と、積層体２０と、第１電極５０と、第２電極５２と、を有している。

【0018】

基体１０は、例えば、板状の形状を有している。基体１０は、例えば、Ｓｉ基板、ＧａＮ基板、サファイア基板などである。

【0019】

積層体２０は、基体１０に設けられている。図示の例では、積層体２０は、基体１０上
に設けられている。積層体２０は、例えば、バッファー層２２と、複数の柱状部３０と、光伝搬層４０と、を有している。

【0020】

なお、「上」とは、積層体２０の積層方向（以下、単に「積層方向」ともいう）において、発光層３４からみて基体１０から遠ざかる方向のことであり、「下」とは、積層方向において、発光層３４からみて基体１０に近づく方向のことである。また、「積層体２０の積層方向」とは、第１半導体層３２と発光層３４との積層方向のことである。

【0021】

バッファー層２２は、基体１０上に設けられている。バッファー層２２は、例えば、シリコンがドープされたｎ型のＧａＮ層である。バッファー層２２上には、柱状部３０を形成するためのマスク層６０が設けられている。マスク層６０は、例えば、チタン層、酸化チタン層、酸化シリコン層、酸化アルミニウム層などである。

【0022】

柱状部３０は、バッファー層２２上に設けられている。積層方向から見た柱状部３０の平面形状は、例えば、多角形、円などである。柱状部３０の径は、ｎｍオーダーであり、例えば、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。柱状部３０は、ナノコラム、ナノワイヤー、ナノロッド、ナノピラーとも呼ばれる。柱状部３０の積層方向の大きさは、例えば、０．１μｍ以上５μｍ以下である。

【0023】

なお、「径」とは、柱状部３０の平面形状が円の場合は、直径であり、柱状部３０の平面形状が円ではない形状の場合は、最小包含円の直径である。例えば、柱状部３０の径は、柱状部３０の平面形状が多角形の場合、該多角形を内部に含む最小の円の直径であり、柱状部３０の平面形状が楕円の場合、該楕円を内部に含む最小の円の直径である。

【0024】

柱状部３０は、複数設けられている。隣り合う柱状部３０の間隔は、例えば、１ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。複数の柱状部３０は、積層方向から見た平面視において、所定の方向に所定のピッチで配列されている。複数の柱状部３０は、積層方向から見た平面視において、例えば、三角格子状、四角格子状などに配置されている。複数の柱状部３０は、フォトニック結晶の効果を発現することができる。柱状部３０は、第１半導体層３２と、第１ガイド層３３と、発光層３４と、第２ガイド層３５と、第２半導体層３６と、第３半導体層３８と、を有している。なお、ピッチとは、柱状部３０が周期的に配置されている場合の、１周期分の距離をいう。図示の例では、ピッチは、例えば、隣り合う柱状部３０の中心間の距離である。

【0025】

第１半導体層３２は、バッファー層２２上に設けられている。第１半導体層３２は、基体１０と発光層３４との間に設けられている。第１半導体層３２は、例えば、ｎ型の半導体層である。第１半導体層３２は、例えば、シリコンがドープされたｎ型のＡｌＧａＮ層である。第１半導体層３２の厚さは、例えば、５００ｎｍ程度である。

【0026】

第１ガイド層３３は、第１半導体層３２上に設けられている。第１ガイド層３３は、第１半導体層３２と発光層３４との間に設けられている。第１ガイド層３３は、例えば、不純物がドープされていないｉ型の半導体層である。第１ガイド層３３は、例えば、ｉ型のＧａＮ層、ｉ型のＩｎＧａＮ層などである。第１ガイド層３３の厚さは、例えば、１００ｎｍ程度である。

【0027】

発光層３４は、第１ガイド層３３上に設けられている。発光層３４は、第１半導体層３２と第２半導体層３６との間に設けられている。発光層３４は、第１ガイド層３３と第２ガイド層３５との間に設けられている。発光層３４は、ｉ型の半導体層である。発光層３４は、電流が注入されることで光を発生させることが可能な層である。

【0028】

発光層３４は、図２に示すように、量子井戸層３４０と、バリア層３４２と、を有している。発光層３４は、量子井戸層３４０と、バリア層３４２と、が交互に配置された多重量子井戸構造（multi quantum well、ＭＱＷ）を有している。図示の例では、発光層３４は、量子井戸層３４０とバリア層３４２とから構成される量子井戸構造を３つ重ねた多重量子井戸構造を有している。

【0029】

量子井戸層３４０は、例えば、ｉ型のＩｎＧａＮ層である。量子井戸層３４０のインジウムの濃度は、バリア層３４２のインジウムの濃度よりも高い。量子井戸層３４０の厚さは、例えば、３ｎｍ程度である。

【0030】

バリア層３４２は、例えば、ｉ型のＧａＮ層、ｉ型のＩｎＧａＮ層などである。バリア層３４２がＩｎＧａＮ層である場合、バリア層３４２のインジウムの濃度は、量子井戸層３４０のインジウムの濃度よりも低い。バリア層３４２のバンドギャップは、量子井戸層３４０のバンドギャップよりも大きい。バリア層３４２は、量子井戸層３４０にキャリアを閉じ込める機能を有する。バリア層３４２の厚さは、例えば、１０ｎｍ程度である。

【0031】

第２ガイド層３５は、第３半導体層３８上に設けられている。第２ガイド層３５は、第３半導体層３８と第２半導体層３６との間に設けられている。第２ガイド層３５は、発光層３４と第２半導体層３６との間に設けられている。第２ガイド層３５は、例えば、ｉ型の半導体層である。第２ガイド層３５は、例えば、ｉ型のＧａＮ層、ｉ型のＩｎＧａＮ層などである。第２ガイド層３５の厚さは、例えば、１００ｎｍ程度である。

【0032】

第１ガイド層３３の屈折率は、第１半導体層３２の屈折率および第２半導体層３６の屈折率よりも高い。また、第２ガイド層３５の屈折率は、第１半導体層３２の屈折率および第２半導体層３６の屈折率よりも高い。第１ガイド層３３および第２ガイド層３５は、発光層３４を挟んでいる。第１ガイド層３３および第２ガイド層３５は、発光層３４に光を閉じ込める機能を有する。

【0033】

第２半導体層３６は、第２ガイド層３５上に設けられている。第２半導体層３６は、第２ガイド層３５を介して、発光層３４上に設けられている。第２半導体層３６は、第１半導体層３２と導電型の異なる層である。第２半導体層３６は、例えば、ｐ型の半導体層である。第２半導体層３６は、例えば、マグネシウムがドープされたｐ型のＡｌＧａＮ層である。第２半導体層３６の厚さは、例えば、３００ｎｍである。第１半導体層３２および第２半導体層３６は、発光層３４に光を閉じ込める機能を有するクラッド層である。

【0034】

第３半導体層３８は、発光層３４と第２半導体層３６との間、および発光層３４の側面３４ａに設けられている。第３半導体層３８は、例えば、ｐ型の半導体層である。第３半導体層３８は、例えば、マグネシウムがドープされたｐ型のＡｌＧａＮ層である。第３半導体層３８の不純物濃度は、第２半導体層３６の不純物濃度よりも高い。第３半導体層３８のバンドギャップは、発光層３４のバンドギャップよりも大きい。

【0035】

第３半導体層３８は、図２に示すように、発光層３４と第２半導体層３６との間の第１部分３８ａと、発光層３４の側面３４ａに接している第２部分３８ｂと、を有している。

【0036】

第１部分３８ａは、図示の例では、発光層３４と第２ガイド層３５との間に設けられている。第１部分３８ａは、発光層３４の上面と、第２ガイド層３５の下面と、で挟まれている。第１部分３８ａは、第２半導体層３６への電子の漏れを低減する電子ブロック層として機能する。

【0037】

第２部分３８ｂは、発光層３４の側面３４ａに接している。発光層３４の側面３４ａは
、発光層３４の厚み方向と直交する方向の面である。第２部分３８ｂは、さらに、第１ガイド層３３の側面に接している。第２部分３８ｂは、発光層３４の側面３４ａを覆っている。第２部分３８ｂは、さらに、第１ガイド層３３の側面の一部を覆っている。第２部分３８ｂは、発光層３４と第２半導体層３６とに挟まれていない部分である。

【0038】

第２部分３８ｂの厚さＤ２は、第１部分３８ａの厚さＤ１よりも小さい。第２部分３８ｂの厚さＤ２は、例えば、第２部分３８ｂの最大の膜厚であり、第１部分３８ａの厚さＤ１は、例えば、第１部分３８ａの最大の膜厚である。第２部分３８ｂの厚さは、例えば、発光層３４の側面３４ａの垂線に沿った第２部分３８ｂの大きさである。また、第１部分３８ａの厚さは、発光層３４の上面の垂線に沿った第１部分３８ａの大きさである。第１部分３８ａの厚さＤ１は、例えば、１５ｎｍ程度であり、第２部分３８ｂの厚さＤ２は、例えば、５ｎｍ程度である。

【0039】

なお、図示はしないが、第１部分３８ａから第１半導体層３２に向かうに従って、第２部分３８ｂの厚さが小さくなっていてもよい。

【0040】

第３半導体層３８は、第１半導体層３２に接しておらず、第３半導体層３８と第１半導体層３２とは離間している。すなわち、第３半導体層３８は、第１半導体層３２の側面を覆っていない。図示の例では、第３半導体層３８は、発光層３４の側面３４ａの全体および第１ガイド層３３の側面の一部を覆っている。

【0041】

光伝搬層４０は、隣り合う柱状部３０の間に設けられている。光伝搬層４０は、マスク層６０上に設けられている。光伝搬層４０は、柱状部３０の側面を覆っている。光伝搬層４０の屈折率は、柱状部３０の屈折率よりも低い。光伝搬層４０は、例えば、不純物がドープされていないＧａＮ層である。発光層３４で発生した光は、光伝搬層４０を通って、積層方向と直交する方向に伝搬することができる。なお、光伝搬層４０は、ＧａＮ層に限定されず、ＡｌＧａＮ層、酸化シリコン層など、その他の絶縁層であってもよい。また、本実施形態では、光伝搬層４０の屈折率は柱状部３０の屈折率よりも低いが、これに限らず、光伝搬層４０の屈折率は柱状部３０の屈折率と異なっていればよく、柱状部３０の屈折率よりも高くてもよい。

【0042】

第１電極５０は、バッファー層２２上に設けられている。バッファー層２２は、第１電極５０とオーミックコンタクトしていてもよい。第１電極５０は、第１半導体層３２と電気的に接続されている。図示の例では、第１電極５０は、バッファー層２２を介して、第１半導体層３２と電気的に接続されている。第１電極５０は、発光層３４に電流を注入するための一方の電極である。第１電極５０としては、例えば、バッファー層２２側から、Ｔｉ層、Ａｌ層、Ａｕ層の順序で積層したものなどを用いる。なお、基体１０が導電性の場合には、図示はしないが、第１電極５０は、基体１０の下に設けられていてもよい。

【0043】

第２電極５２は、積層体２０の基体１０側とは反対側に設けられている。図示の例では、第２電極５２は、第２半導体層３６上に設けられている。第２半導体層３６は、第２電極５２とオーミックコンタクトしていてもよい。第２電極５２は、第２半導体層３６と電気的に接続されている。第２電極５２は、発光層３４に電流を注入するための他方の電極である。第２電極５２としては、例えば、ＩＴＯ（indium tin oxide）などを用いる。

【0044】

発光装置１００では、ｐ型の第２半導体層３６、発光層３４、およびｎ型の第１半導体層３２により、ｐｉｎダイオードが構成される。発光装置１００では、第１電極５０と第２電極５２との間に、ｐｉｎダイオードの順バイアス電圧を印加すると、発光層３４に電流が注入されて発光層３４で電子と正孔との再結合が起こる。この再結合により発光が生じる。発光層３４で発生した光は、第１半導体層３２および第２半導体層３６により積層
方向と直交する方向に光伝搬層４０を通って伝搬し、複数の柱状部３０によるフォトニック結晶の効果により定在波を形成し、発光層３４で利得を受けてレーザー発振する。そして、発光装置１００は、＋１次回折光および−１次回折光をレーザー光として、積層方向に出射する。

【0045】

なお、図示はしないが、基体１０とバッファー層２２との間、または基体１０の下に反射層が設けられていてもよい。該反射層は、例えば、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）層である。該反射層によって、発光層３４において発生した光を反射させることができ、発光装置１００は、第２電極５２側からのみ光を出射することができる。

【0046】

発光装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。

【0047】

発光装置１００は、発光層３４よりもバンドギャップが大きい第３半導体層３８を有し、第３半導体層３８は、発光層３４と第２半導体層３６との間に設けられた第１部分３８ａと、発光層３４の側面３４ａに接している第２部分３８ｂと、を有している。このように発光装置１００では、発光層３４の側面３４ａが、発光層３４よりもバンドギャップの大きい第３半導体層３８の第２部分３８ｂで覆われているため、発光層３４の側面３４ａにおける表面再結合を低減できる。したがって、発光装置１００は、高い発光効率を有することができる。

【0048】

また、発光装置１００では、第３半導体層３８の第１部分３８ａが電子ブロック層として機能するため、第２半導体層３６への電子の漏れを低減できる。

【0049】

このように発光装置１００では、第３半導体層３８が、電子ブロック層としての機能と、表面再結合を低減する機能と、を有するため、簡易な構成で、高い発光効率を得ることができる。

【0050】

発光装置１００では、第３半導体層３８の不純物濃度は、第２半導体層３６の不純物濃度よりも高いため、より確実に第２半導体層３６への電子の漏れを低減できる。

【0051】

発光装置１００では、第２部分３８ｂの厚さＤ２は、第１部分３８ａの厚さＤ１よりも小さい。そのため、第２部分３８ｂの抵抗を大きくできる。したがって、発光装置１００では、第３半導体層３８を介して、第１半導体層３２と第２半導体層３６とが短絡する可能性を低減でき、歩留まりを向上できる。

【0052】

発光装置１００では、第１部分３８ａは、発光層３４と第２ガイド層３５との間に設けられている。そのため、例えば、第１部分３８ａが第２ガイド層３５と第２半導体層３６との間に設けられている場合と比べて、発光層３４と第１部分３８ａとの間の距離を小さくできる。これにより、第２半導体層３６への電子の漏れを効率よく低減できる。

【0053】

発光装置１００では、第３半導体層３８は、第１半導体層３２に接していない。そのため、第３半導体層３８を介して、第１半導体層３２と第２半導体層３６とを短絡させないことができる。

【0054】

なお、上記では、第３半導体層３８が第１半導体層３２に接していない場合について説明したが、第３半導体層３８の第２部分３８ｂの抵抗が第１半導体層３２と第２半導体層３６とを短絡させない程度に大きい場合には、第３半導体層３８が第１半導体層３２に接していてもよい。例えば、第２部分３８ｂの厚さを小さくすることで第２部分３８ｂの抵抗を大きくすることができる。また、後述する第１変形例で説明するように、第２部分３８ｂの不純物濃度を低くすることで第２部分３８ｂの抵抗を大きくすることができる。ま
た、第２部分３８ｂの厚さを小さくし、かつ、第２部分３８ｂの不純物濃度を低くすることで、第２部分３８ｂの抵抗を大きくしてもよい。

【0055】

１．２． 発光装置の製造方法
次に、発光装置１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図３は、発光装置１００の製造工程を模式的に示す断面図である。

【0056】

図３に示すように、基体１０上に、バッファー層２２をエピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長させる方法としては、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法などが挙げられる。

【0057】

次に、バッファー層２２上に、マスク層６０を形成する。マスク層６０は、例えば、電子ビーム蒸着法やプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などによる成膜、ならびにフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によるパターニングによって形成される。

【0058】

次に、マスク層６０をマスクとして、バッファー層２２上に、第１半導体層３２、第１ガイド層３３、発光層３４、第３半導体層３８、第２ガイド層３５、第２半導体層３６をエピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長させる方法としては、例えば、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法などが挙げられる。

【0059】

ここで、第３半導体層３８をエピタキシャル成長させる際に、第３半導体層３８の成長条件を制御することで、第３半導体層３８を積層方向と直交する方向に成長させることができる。これにより、第３半導体層３８の第１部分３８ａおよび第２部分３８ｂを形成することができる。なお、成長条件としては、成長温度や、ガリウムと窒素の供給量、原料ガスの圧力などが挙げられる。また、隣り合う柱状部３０間の距離が小さい場合、柱状部３０の側面に供給される材料が少なくなり、柱状部３０の側面における成長が抑制される。この効果を利用して、第２部分３８ｂの厚さＤ２を、第１部分３８ａの厚さＤ１よりも小さくしてもよい。

【0060】

以上の工程により、柱状部３０を形成することができる。

【0061】

図１に示すように、隣り合う柱状部３０の間に、光伝搬層４０を形成する。光伝搬層４０は、例えば、ＭＯＣＶＤ法、スピンコート法などによって形成される。

【0062】

次に、バッファー層２２上に第１電極５０を形成し、第２半導体層３６上に第２電極５２を形成する。第１電極５０および第２電極５２は、例えば、真空蒸着法などにより形成される。なお、第１電極５０および第２電極５２の形成順序は、特に限定されない。

【0063】

以上の工程により、発光装置１００を製造することができる。

【0064】

１．３． 変形例
次に、第１実施形態に係る発光装置１００の変形例について説明する。以下に説明する各変形例において、上述した発光装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0065】

１．３．１． 第１変形例
図４は、第１変形例に係る発光装置の柱状部３０を模式的に示す断面図である。

【0066】

上述した発光装置１００では、図２に示すように、第２部分３８ｂの厚さＤ２を、第１
部分３８ａの厚さＤ１よりも小さくして、第２部分３８ｂの抵抗を大きくしていた。

【0067】

これに対して、第１変形例に係る発光装置では、第２部分３８ｂの不純物濃度を、第１部分３８ａの不純物濃度よりも低くして、第２部分３８ｂの抵抗を大きくしている。そのため、第１変形例に係る発光装置では、上述した発光装置１００と同様に、第３半導体層３８を介して、第１半導体層３２と第２半導体層３６とが短絡する可能性を低減でき、歩留まりを向上できる。第２部分３８ｂの厚さＤ２は、例えば、第１部分３８ａの厚さＤ１と同じである。

【0068】

第１部分３８ａの不純物濃度および第２部分３８ｂの不純物濃度は、例えば、第３半導体層３８をエピタキシャル成長させる際の成長条件によって制御できる。

【0069】

１．３．２． 第２変形例
図５は、第２変形例に係る発光装置の柱状部３０を模式的に示す断面図である。

【0070】

上述した発光装置１００では、図２に示すように、第１部分３８ａは、発光層３４と第２ガイド層３５との間に設けられていた。これに対して、第２変形例に係る発光装置では、図５に示すように、第１部分３８ａは、第２ガイド層３５と第２半導体層３６との間に設けられている。

【0071】

第２ガイド層３５は、発光層３４上に設けられている。第２ガイド層３５は、発光層３４と第２半導体層３６との間に設けられている。図示の例では、第２ガイド層３５は、発光層３４と第３半導体層３８との間に設けられている。

【0072】

第１部分３８ａは、第２ガイド層３５の上面と第２半導体層３６の下面とに挟まれている。第２部分３８ｂは、発光層３４の側面３４ａに接している。第２部分３８ｂは、さらに、第２ガイド層３５の側面、および第１ガイド層３３の側面の一部に接している。第２部分３８ｂは、第２ガイド層３５の側面の全体、発光層３４の側面３４ａの全体、および第１ガイド層３３の側面の一部を覆っている。

【0073】

第２変形例に係る発光装置では、第１部分３８ａが第２ガイド層３５と第２半導体層３６との間に設けられている。そのため、例えば、第１部分３８ａが発光層３４と第２ガイド層３５との間に設けられている場合と比べて、発光層３４と第１部分３８ａとの間の距離を大きくできる。したがって、第２変形例に係る発光装置では、発光層３４を伝搬する光の損失を低減できる。

【0074】

１．３．３． 第３変形例
図６は、第３変形例に係る発光装置の柱状部３０を模式的に示す断面図である。

【0075】

上述した発光装置１００では、図２に示すように、発光層３４において、量子井戸層３４０と、バリア層３４２と、が交互に配置されていた。

【0076】

これに対して、第３変形例に係る発光装置では、発光層３４において、量子井戸層３４０が柱状部３０の中央部に位置し、量子井戸層３４０がバリア層３４２で覆われている。バリア層３４２は、量子井戸層３４０を囲んでいる。３つの量子井戸層３４０は、積層方向から見て、重なっている。

【0077】

第３変形例に係る発光装置では、量子井戸層３４０の側面が、バリア層３４２と、第３半導体層３８と、で２重に覆われている。ここで、バリア層３４２および第３半導体層３８は、量子井戸層３４０よりもバンドギャップが大きい。そのため、キャリアを柱状部３
０の中央部に閉じ込めることができ、発光層３４の側面３４ａにおける表面再結合を低減できる。

【0078】

なお、図６に示す例では、第１部分３８ａは、発光層３４と第２ガイド層３５との間に設けられているが、図７に示すように、第１部分３８ａが、第２ガイド層３５と第２半導体層３６との間に設けられていてもよい。

【0079】

２． 第２実施形態
２．１． 発光装置
次に、第２実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図８は、第２実施形態に係る発光装置２００を模式的に示す断面図である。図９は、第２実施形態に係る発光装置２００の柱状部３０を模式的に示す断面図である。以下、第２実施形態に係る発光装置２００において、上述した第１実施形態に係る発光装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0080】

第２実施形態に係る発光装置２００は、図８および図９に示すように、柱状の第１半導体層３２を、第１ガイド層３３、発光層３４、第３半導体層３８、第２ガイド層３５、および第２半導体層３６が覆っている。すなわち、柱状部３０は、第１半導体層３２をコアとし、第１ガイド層３３、発光層３４、第３半導体層３８、第２ガイド層３５、および第２半導体層３６をシェルとする、コアシェル構造を有している。

【0081】

第３半導体層３８は、図９に示すように、第１部分３８ａと、第２部分３８ｂと、を有している。第２部分３８ｂは、発光層３４の側面３４ａに接している。第２部分３８ｂは、発光層３４と第２半導体層３６とに挟まれていない。

【0082】

発光装置２００では、上述した発光装置１００と同様に、発光層３４よりもバンドギャップが大きい第３半導体層３８を有し、第３半導体層３８は、発光層３４と第２半導体層３６との間に設けられた第１部分３８ａと、発光層３４の側面３４ａに接している第２部分３８ｂと、を有している。そのため、発光装置２００では、発光層３４の側面３４ａにおける表面再結合を低減でき、高い発光効率を有することができる。

【0083】

なお、上記では、第３半導体層３８が第１半導体層３２に接していない場合について説明したが、第３半導体層３８の第２部分３８ｂの抵抗が第１半導体層３２と第２半導体層３６とを短絡させない程度に大きい場合には、第３半導体層３８が第１半導体層３２に接していてもよい。例えば、第２部分３８ｂの厚さを小さくすることで第２部分３８ｂの抵抗を大きくしてもよい。また、第２部分３８ｂの不純物濃度を低くすることで第２部分３８ｂの抵抗を大きくしてもよい。また、第２部分３８ｂの厚さを小さくし、かつ、第２部分３８ｂの不純物濃度を低くすることで、第２部分３８ｂの抵抗を大きくしてもよい。

【0084】

２．２． 発光装置の製造方法
発光装置２００の製造方法は、第１ガイド層３３、発光層３４、第３半導体層３８、第２ガイド層３５、および第２半導体層３６をエピタキシャル成長させる際の成長条件を制御して、これらの層が第１半導体層３２を覆うように形成する点を除いて、上述した発光装置１００の製造方法と同様であり、その説明を省略する。

【0085】

２．３． 変形例
上述した第１実施形態に係る発光装置１００の第１変形例および第２変形例は、第２実施形態に係る発光装置２００にも適用可能である。

【0086】

３． 第３実施形態
次に、第３実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図１０は、第３実施形態に係るプロジェクター９００を模式的に示す図である。

【0087】

プロジェクター９００は、例えば、光源として、発光装置１００を有している。

【0088】

プロジェクター９００は、図示しない筐体と、筐体内に備えられている赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ出射する赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、青色光源１００Ｂと、を有している。なお、便宜上、図１０では、赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、および青色光源１００Ｂを簡略化している。

【0089】

プロジェクター９００は、さらに、筐体内に備えられている、第１レンズアレイ９０２Ｒと、第２レンズアレイ９０２Ｇと、第３レンズアレイ９０２Ｂと、第１光変調装置９０４Ｒと、第２光変調装置９０４Ｇと、第３光変調装置９０４Ｂと、投射装置９０８と、を有している。第１光変調装置９０４Ｒ、第２光変調装置９０４Ｇ、および第３光変調装置９０４Ｂは、例えば、透過型の液晶ライトバルブである。投射装置９０８は、例えば、投射レンズである。

【0090】

赤色光源１００Ｒから出射された光は、第１レンズアレイ９０２Ｒに入射する。赤色光源１００Ｒから出射された光は、第１レンズアレイ９０２Ｒによって、集光され、例えば重畳されることができる。

【0091】

第１レンズアレイ９０２Ｒによって集光された光は、第１光変調装置９０４Ｒに入射する。第１光変調装置９０４Ｒは、入射した光を画像情報に応じて変調させる。そして、投射装置９０８は、第１光変調装置９０４Ｒによって形成された像を拡大してスクリーン９１０に投射する。

【0092】

緑色光源１００Ｇから出射された光は、第２レンズアレイ９０２Ｇに入射する。緑色光源１００Ｇから出射された光は、第２レンズアレイ９０２Ｇによって、集光され、例えば重畳されることができる。

【0093】

第２レンズアレイ９０２Ｇによって集光された光は、第２光変調装置９０４Ｇに入射する。第２光変調装置９０４Ｇは、入射した光を画像情報に応じて変調させる。そして、投射装置９０８は、第２光変調装置９０４Ｇによって形成された像を拡大してスクリーン９１０に投射する。

【0094】

青色光源１００Ｂから出射された光は、第３レンズアレイ９０２Ｂに入射する。青色光源１００Ｂから出射された光は、第３レンズアレイ９０２Ｂによって、集光され、例えば重畳されることができる。

【0095】

第３レンズアレイ９０２Ｂによって集光された光は、第３光変調装置９０４Ｂに入射する。第３光変調装置９０４Ｂは、入射した光を画像情報に応じて変調させる。そして、投射装置９０８は、第３光変調装置９０４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン９１０に投射する。

【0096】

また、プロジェクター９００は、第１光変調装置９０４Ｒ、第２光変調装置９０４Ｇ、および第３光変調装置９０４Ｂから出射された光を合成して投射装置９０８に導くクロスダイクロイックプリズム９０６を有することができる。

【0097】

第１光変調装置９０４Ｒ、第２光変調装置９０４Ｇ、および第３光変調装置９０４Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム９０６に入射する。クロ
スダイクロイックプリズム９０６は、４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は、投射装置９０８によりスクリーン９１０上に投射され、拡大された画像が表示される。

【0098】

なお、赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、および青色光源１００Ｂは、発光装置１００を映像の画素として画像情報に応じて制御することで、第１光変調装置９０４Ｒ、第２光変調装置９０４Ｇ、および第３光変調装置９０４Ｂを用いずに、直接的に映像を形成してもよい。そして、投射装置９０８は、赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、および青色光源１００Ｂによって形成された映像を、拡大してスクリーン９１０に投射してもよい。

【0099】

また、上記の例では、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micro Mirror Device）が挙げられる。また、投射装置の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。

【0100】

また、光源を、光源からの光をスクリーン上で走査させることにより、表示面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成装置である走査手段を有するような走査型の画像表示装置の光源装置にも適用することが可能である。

【0101】

上述した実施形態に係る発光装置は、プロジェクター以外にも用いることが可能である。プロジェクター以外の用途には、例えば、屋内外の照明、ディスプレイのバックライト、レーザープリンター、スキャナー、車載用ライト、光を用いるセンシング機器、通信機器等の光源がある。

【0102】

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

【0103】

例えば、上述した第１実施形態に係る発光装置１００では、ＩｎＧａＮ系の発光層３４について説明したが、発光層３４としては、射出される光の波長に応じて、電流が注入されることで発光可能な様々な材料系を用いることができる。例えば、ＡｌＧａＮ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＩｎＰ系、ＧａＰ系、ＡｌＧａＰ系などの半導体材料を用いることができる。第２実施形態に係る発光装置２００についても同様であり、発光層３４として、射出される光の波長に応じて、電流が注入されることで発光可能な様々な材料系を用いることができる。

【0104】

また、上述した第１実施形態に係る発光装置１００では、第１部分３８ａと第２部分３８ｂとが連続して形成されている第３半導体層３８について説明したが、これに限らず、第１部分３８ａと第２部分３８ｂとが連続しておらず、離間していてもよい。

【0105】

本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。

【0106】

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成である。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き
換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

【符号の説明】

【0107】

１０…基体、２０…積層体、２２…バッファー層、３０…柱状部、３２…第１半導体層、３３…第１ガイド層、３４…発光層、３４ａ…側面、３５…第２ガイド層、３６…第２半導体層、３８…第３半導体層、３８ａ…第１部分、３８ｂ…第２部分、４０…光伝搬層、５０…第１電極、５２…第２電極、６０…マスク層、１００…発光装置、１００Ｒ…赤色光源、１００Ｇ…緑色光源、１００Ｂ…青色光源、２００…発光装置、３４０…量子井戸層、３４２…バリア層、９００…プロジェクター、９０２Ｒ…第１レンズアレイ、９０２Ｇ…第２レンズアレイ、９０２Ｂ…第３レンズアレイ、９０４Ｒ…第１光変調装置、９０４Ｇ…第２光変調装置、９０４Ｂ…第３光変調装置、９０６…クロスダイクロイックプリズム、９０８…投射装置、９１０…スクリーン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】