特開 2020-57640 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2020-57640(P2020-57640A)

(43)【公開日】2020年4月9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 5/30 20060101AFI20200313BHJP

   H01S 5/343 20060101ALI20200313BHJP

   H01S 5/022 20060101ALI20200313BHJP

   H01L 33/32 20100101ALI20200313BHJP

   H01L 33/24 20100101ALI20200313BHJP

   H01L 33/08 20100101ALI20200313BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20200313BHJP

   G03B 21/14 20060101ALI20200313BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20200313BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20200313BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20200313BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/30

   H01S5/343 610

   H01S5/022

   H01L33/32

   H01L33/24

   H01L33/08

   G03B21/00 D

   G03B21/14 A

   F21S2/00 311

   F21Y115:10

   F21Y115:30

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2018-185252(P2018-185252)

(22)【出願日】2018年9月28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】野田 貴史

(72)【発明者】

【氏名】岸野 克巳

【テーマコード（参考）】

2K203

3K243

5F173

5F241

【Ｆターム（参考）】

2K203FA03

2K203FA09

2K203FA23

2K203FA25

2K203FA32

2K203FA34

2K203FA44

2K203GA02

2K203GA20

2K203HB26

2K203MA04

3K243MA01

5F173AA23

5F173AB52

5F173AB90

5F173AH22

5F173AK21

5F173AP05

5F173AP09

5F173AP13

5F173AR23

5F173AR26

5F173AR82

5F173MA02

5F173MA10

5F173MB03

5F173MD64

5F173ME22

5F173ME44

5F173MF03

5F173MF18

5F173MF27

5F173MF28

5F173MF39

5F173MF40

5F241AA03

5F241CA04

5F241CA05

5F241CA10

5F241CA12

5F241CA22

5F241CA40

5F241CA49

5F241CA57

5F241CA65

5F241CA66

5F241CA88

5F241CA92

5F241FF11

5F241FF13

5F241FF14

5F241FF16

(57)【要約】      （修正有）

【課題】高い発光効率を有することができる発光装置を提供する。
【解決手段】基体と、基体に設けられ、複数の柱状部を有する積層体と、を有し、柱状部は、第１半導体層３２と、第１半導体層と導電型の異なる第２半導体層３６と、第１半導体層と第２半導体層との間に設けられている発光層３４０と、を有し、第１半導体層は、ファセット面２と、ｃ面４と、ｍ面６と、を有し、発光層は、ファセット面に設けられているファセット面領域３４０ａと、ｃ面に設けられているｃ面領域３４０ｂと、を有し、発光層は、ｍ面に設けられている領域を有しておらず、積層体の積層方向から見た平面視において、ｃ面領域は、ファセット面領域よりも大きい、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、
第１半導体層と、
前記第１半導体層と導電型の異なる第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、
を有し、
前記第１半導体層は、ファセット面と、ｃ面と、ｍ面と、を有し、
前記発光層は、
前記ファセット面に設けられているファセット面領域と、
前記ｃ面に設けられているｃ面領域と、
を有し、
前記発光層は、前記ｍ面に設けられている領域を有しておらず、
前記積層体の積層方向から見た平面視において、前記ｃ面領域は、前記ファセット面領域よりも大きい、発光装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記発光層は、窒化インジウムガリウムを含み、
前記ｃ面領域のインジウムの濃度は、前記ファセット面領域のインジウムの濃度よりも高い、発光装置。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記ファセット面領域の膜厚は、前記ｃ面領域の膜厚よりも小さい、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、ピラミッド状の先端を有するナノワイヤーが記載されている。ピラミッド状の先端は、ファセット面であるｐ面で構成されている。ナノワイヤーは、例えば、窒化ガリウムを含む材料で構成されており、ナノワイヤー上には窒化インジウムガリウムからなる発光領域が形成されている。また、発光領域上には、窒化ガリウムを含む材料であって、ナノワイヤーとは導電型が異なる半導体層が形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２０１６−５２７７０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

柱状部の先端がピラミッド状のファセット面で構成されている場合、ナノワイヤー上に発光領域を形成する際に、ピラミッドの頂点部分に、発光領域、すなわち窒化インジウムガリウムが凝集して形成される。発光領域が凝集すると、窒化ガリウムを含む半導体層との間に格子不整合による歪みが生じ、結晶欠陥が形成される。このような結晶欠陥は電流リークの原因となり、発光装置の発光効率を低下させる。

【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、
第１半導体層と、
前記第１半導体層と導電型の異なる第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、
を有し、
前記第１半導体層は、ファセット面と、ｃ面と、ｍ面と、を有し、
前記発光層は、
前記ファセット面に設けられているファセット面領域と、
前記ｃ面に設けられているｃ面領域と、
を有し、
前記発光層は、前記ｍ面に設けられている領域を有しておらず、
前記積層体の積層方向から見た平面視において、前記ｃ面領域は、前記ファセット面領域よりも大きい。

【0007】

本発明に係る発光装置の一態様において、
前記発光層は、窒化インジウムガリウムを含み、
前記ｃ面領域のインジウムの濃度は、前記ファセット面領域のインジウムの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、
前記ファセット面領域の膜厚は、前記ｃ面領域の膜厚よりも小さくてもよい。

【0009】

本発明に係るプロジェクターの一態様は、
前記発光装置の一態様を有する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態に係る発光装置を模式的に示す図。

【図2】第１半導体層、ＳＱＷ層、および第２半導体層を模式的に示す断面図。

【図3】発光層を模式的に示す平面図。

【図4】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5】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6】第２実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。

【図7】第１半導体層、ＳＱＷ層、および第２半導体層を模式的に示す断面図。

【図8】第３実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。

【図9】第４実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。

【図10】第４実施形態に係るプロジェクターの光変調素子を模式的に示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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、シリコン（Ｓｉ）基板、窒化ガリウム（ＧａＮ）基板、サファイア基板などである。

【0015】

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、絶縁層４０と、を有している。なお、本発明において、「主面」とは、基体１０の上面、すなわち、基体１０の、積層体２０が設けられている側の面である。

【0016】

なお、本発明において、「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、柱状部３０のＳＱＷ（Single Quantum Well）層３４からみて基体１０から遠ざかる方向であり、「下」とは、積層方向において、ＳＱＷ層３４からみて基体１０に近づく方向である。また、本発明において、「積層体２０の積層方向」とは、柱状部３０の第１半導体層３２とＳＱＷ層３４との積層方向であり、第１半導体層３２のｃ軸方向である。

【0017】

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、基体１０の主面１１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。

【0018】

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。

【0019】

なお、本発明において、「径」とは、柱状部３０の積層方向から見た平面形状が円の場合は、直径であり、柱状部３０の積層方向から見た平面形状が多角形の場合は、該多角形を内部に含む最小の円、すなわち最小包含円の直径である。

【0020】

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（以下、単に「平面視において」ともいう）、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、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。

【0021】

柱状部３０は、第１半導体層３２と、ＳＱＷ層３４と、第２半導体層３６と、を有している。

【0022】

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ＳＱＷ層３４との間に設けられている。第１半導体層３２は、例えば、窒化ガリウムを含む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ＧａＮ層である。

【0023】

ＳＱＷ層３４は、第１半導体層３２上に設けられている。ＳＱＷ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。ＳＱＷ層３４は、不純物がドープされていないｉ型の半導体層である。ＳＱＷ層３４は、発光層３４０と、バリア層３４２と、を有している。ＳＱＷ層３４は、発光層３４０およびバリア層３４２から構成された単一量子井戸構造を有している。

【0024】

発光層３４０は、積層方向において、バリア層３４２に挟まれている。発光層３４０は、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）を含む。発光層３４０は、例えば、不純物がドープされていないｉ型のＩｎＧａＮ層である。発光層３４０は、第１半導体層３２と第２半導体層３６との間に挟まれ、電流が注入されることで光を発生させる層である。

【0025】

バリア層３４２は、窒化ガリウムを含む。バリア層３４２は、例えば、不純物がドープされていないｉ型のＧａＮ層である。なお、バリア層３４２は、ｉ型のＩｎＧａＮ層であってもよい。この場合、バリア層３４２のインジウムの濃度は、発光層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、発光層３４０のバンドギャップよりも大きい。

【0026】

第２半導体層３６は、ＳＱＷ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、窒化ガリウムを含
む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（Ｍｇ）がドープされたｐ型のＧａＮ層である。第１半導体層３２および第２半導体層３６は、ＳＱＷ層３４に光を閉じ込める機能を有するクラッド層である。

【0027】

絶縁層４０は、隣り合う柱状部３０の間に設けられている。絶縁層４０は、マスク層６０上に設けられている。絶縁層４０は、柱状部３０の側面を覆っている。すなわち、絶縁層４０は、第１半導体層３２の側面、ＳＱＷ層３４の側面、および第２半導体層３６の側面を覆っている。絶縁層４０の屈折率は、柱状部３０の屈折率よりも低い。例えば、絶縁層４０の屈折率は、第１半導体層３２の屈折率、ＳＱＷ層３４の屈折率、および第２半導体層３６の屈折率よりも低い。絶縁層４０は、例えば、窒化ガリウムを含むｉ型の半導体層である。絶縁層４０は、例えば、不純物がドープされていないＧａＮ層である。

【0028】

絶縁層４０は、ＳＱＷ層３４で発生した光を伝搬する光伝搬層として機能する。また、絶縁層４０は、ＳＱＷ層３４の側面での非発光再結合を抑制するための保護膜としても機能する。なお、絶縁層４０は、ＧａＮ層に限定されず、光伝搬層および保護膜としての機能を有していれば、ＡｌＧａＮ層など、その他の絶縁層であってもよい。

【0029】

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、ＳＱＷ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。

【0030】

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、ＳＱＷ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。

【0031】

発光装置１００では、ｐ型の第２半導体層３６、ＳＱＷ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、ＳＱＷ層３４に電流が注入されて発光層３４０において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３４０において発生した光は、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絶縁層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３４０において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。

【0032】

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３４０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。

【0033】

図２は、第１半導体層３２、ＳＱＷ層３４、および第２半導体層３６を模式的に示す断面図である。

【0034】

第１半導体層３２は、例えば、ウルツ鉱型結晶構造を有するＧａＮ結晶である。第１半
導体層３２は、図２に示すように、ファセット面２と、ｃ面４と、ｍ面６と、を有している。ｃ面４は、例えば、図１に示す基体１０の主面１１に対して平行な面である。ファセット面２は、例えば、基体１０の主面１１に対して傾斜している面である。すなわち、ファセット面２は、ｃ面４に対して傾斜している。ｍ面６は、基体１０の主面１１に対して垂直な面である。すなわち、ｍ面６は、ｃ面４に対して垂直である。ｃ面４は、（０００１）面であり、ファセット面２は、例えば、｛１−１０１｝面、｛１１−２２｝面などであり、ｍ面６は、例えば、｛１０−１０｝面である。

【0035】

発光層３４０は、第１半導体層３２のファセット面２に設けられているファセット面領域３４０ａと、第１半導体層３２のｃ面４に設けられているｃ面領域３４０ｂと、を有している。本実施形態では、発光層３４０は、第１半導体層３２のｍ面６に設けられている領域を有していない。

【0036】

ファセット面領域３４０ａは、発光層３４０において、第１半導体層３２のファセット面２の影響を受けて結晶成長した領域である。図示の例では、ファセット面領域３４０ａは、バリア層３４２を介して、第１半導体層３２のファセット面２に設けられている。ファセット面領域３４０ａは、第１半導体層３２のファセット面２で窒化ガリウムをエピタキシャル成長させて形成されたバリア層３４２上で、窒化インジウムガリウムをエピタキシャル成長させて形成されている。そのため、ファセット面領域３４０ａは、第１半導体層３２のファセット面２の影響を受けて結晶成長する。ファセット面領域３４０ａの下面３ａおよび上面３ｂは、ファセット面である。

【0037】

ｃ面領域３４０ｂは、発光層３４０において、第１半導体層３２のｃ面４の影響を受けて結晶成長した領域である。図示の例では、ｃ面領域３４０ｂは、バリア層３４２を介して、第１半導体層３２のｃ面４に設けられている。ｃ面領域３４０ｂは、第１半導体層３２のｃ面４でエピタキシャル成長させて形成されたバリア層３４２上で、窒化インジウムガリウムを結晶成長させて形成されている。そのため、ｃ面領域３４０ｂは、第１半導体層３２のｃ面４の影響を受けて結晶成長する。ｃ面領域３４０ｂの下面５ａおよび上面５ｂは、ｃ面である。

【0038】

なお、上記では、第１半導体層３２と発光層３４０との間にバリア層３４２が設けられている場合について説明したが、第１半導体層３２上に、直接、発光層３４０が設けられていてもよい。この場合、第１半導体層３２のファセット面２に、直接、設けられた発光層３４０がファセット面領域３４０ａを構成し、第１半導体層３２のｃ面４に、直接、設けられた発光層３４０がｃ面領域３４０ｂを構成する。

【0039】

ファセット面領域３４０ａの膜厚は、ｃ面領域３４０ｂの膜厚よりも小さい。ファセット面領域３４０ａの膜厚は、下面３ａの垂線方向におけるファセット面領域３４０ａの厚さである。ｃ面領域３４０ｂの膜厚は、下面５ａの垂線方向におけるｃ面領域３４０ｂの厚さである。なお、図示はしないが、ファセット面領域３４０ａは、ｃ面領域３４０ｂから離れるに従って膜厚が薄くなっていてもよい。

【0040】

第１半導体層３２のｍ面６には、図１に示すように、絶縁層４０が設けられており、発光層３４０は設けられていない。このように、柱状部３０は、コアシェル構造を有していない。コアシェル構造とは、柱状の第１半導体層３２の全体をＳＱＷ層３４および第２半導体層３６で覆うように形成された構造である。

【0041】

ｃ面領域３４０ｂのインジウムの濃度は、ファセット面領域３４０ａのインジウムの濃度よりも高い。

【0042】

図３は、発光層３４０を模式的に示す平面図である。図３に示す平面図は、積層方向から見た平面視における発光層３４０を図示している。

【0043】

図３に示すように、積層方向から見た平面視において、ｃ面領域３４０ｂは、ファセット面領域３４０ａよりも大きい。積層方向から見た平面視におけるｃ面領域３４０ｂの大きさは、図２に示すｃ面領域３４０ｂの上面５ｂの面積である。また、積層方向から見た平面視におけるファセット面領域３４０ａの大きさは、ファセット面領域３４０ａの上面３ｂの面積をＳとし、図２に示すｃ面領域３４０ｂの上面５ｂに対するファセット面領域３４０ａの上面３ｂの傾きをθとした場合に、Ｓ×ｃｏｓθで表される。なお、積層方向から見た平面視は、例えば、ｃ面領域３４０ｂの垂線方向（ｃ軸方向）から見た平面視と言い換えることができる。

【0044】

発光装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。

【0045】

発光装置１００では、発光層３４０は、第１半導体層３２のファセット面２に設けられているファセット面領域３４０ａと、第１半導体層３２のｃ面４に設けられているｃ面領域３４０ｂと、を有し、平面視において、ｃ面領域３４０ｂは、ファセット面領域３４０ａよりも大きい。そのため、発光装置１００では、柱状部３０の結晶欠陥を減少させることができる。以下、その理由について説明する。

【0046】

例えば、平面視において第１半導体層３２のｃ面４がファセット面２に比べて小さい場合、ｃ面領域３４０ｂはファセット面領域３４０ａよりも小さくなる。ここで、発光層３４０を結晶成長させる場合、ｃ面領域３４０ｂは、ファセット面領域３４０ａよりも多くのインジウムを取り込むことができ、成長速度が速い。そのため、平面視において第１半導体層３２のｃ面４がファセット面２に比べて小さい場合、ｃ面領域３４０ｂの膜厚が大きくなる。この結果、格子不整合による歪みが大きくなり、結晶欠陥が生じてしまう。このような結晶欠陥は、電流リークの原因となる。

【0047】

発光装置１００では、平面視において、ｃ面領域３４０ｂがファセット面領域３４０ａよりも大きいため、ｃ面領域３４０ｂがファセット面領域３４０ａよりも小さい場合と比べて、ｃ面領域３４０ｂの膜厚を薄くできる。そのため、格子不整合による歪みを小さくでき、結晶欠陥を減少させることができる。

【0048】

このように、発光装置１００では、柱状部３０の結晶欠陥を減少させることができるため、高い発光効率を有することができる。

【0049】

また、発光装置１００では、平面視において、ｃ面領域３４０ｂがファセット面領域３４０ａよりも大きいため、柱状部３０間を積層方向と直交する方向に伝搬する光（電場）と、発光層３４０との重なりを大きくできる。これにより、発光層３４０に光を閉じ込める効果を高めることができる。また、発光装置１００では、ｃ面領域３４０ｂの膜厚を薄くできるため、インジウム組成の揺らぎを低減でき、発光波長のばらつきを低減できる。

【0050】

発光装置１００では、第１半導体層３２のｍ面６には、発光層３４０が設けられていない。そのため、発光装置１００では、高い発光効率を有することができる。ここで、第１半導体層３２のｍ面６に設けられた発光層３４０には、貫通転位などによって非発光部位が多く形成されるため、発光効率が低下してしまう。発光装置１００では、第１半導体層３２のｍ面６には、発光層３４０が設けられていないため、発光層３４０の非発光部位の低減を図ることができ、高い発光効率を有することができる。

【0051】

発光装置１００では、ｃ面領域３４０ｂのインジウムの濃度は、ファセット面領域３４
０ａのインジウムの濃度よりも高い。ここで、柱状部３０間を伝搬する光の伝搬方向は、ｃ面の面内方向である。また、発光層３４０のインジウムの濃度が高いほど、発光層３４０に光を閉じ込めることができる。したがって、発光装置１００では、柱状部３０間を伝搬する光を、発光層３４０に効率よく閉じ込めることができる。

【0052】

発光装置１００では、ファセット面領域３４０ａの膜厚は、ｃ面領域３４０ｂの膜厚よりも小さい。そのため、発光装置１００では、ファセット面領域３４０ａにおいて、格子不整合に起因する結晶欠陥を減少させることができる。

【0053】

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４および図５は、発光装置１００の製造工程を模式的に示す断面図である。

【0054】

図４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。

【0055】

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。

【0056】

図５に示すように、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をエピタキシャル成長させる。

【0057】

第１半導体層３２は、図２に示すように、平面視において、ｃ面４がファセット面２よりも大きくなるように形成される。例えば、第１半導体層３２をＭＯＣＶＤ法によって形成する場合、ガリウムの供給量に対して、窒素の供給量を増加させることで、平面視においてｃ面４をファセット面２よりも大きくできる。また、例えば、第１半導体層３２をＭＢＥ法によって形成する場合、マスク層６０をマスクとして、バッファー層２２上にＧａＮ層を成長させた後、ガリウムと窒素の比を変えてＧａＮ層を成長させる。このようにして第１半導体層３２を成長させることにより、平面視においてｃ面４をファセット面２よりも大きくできる。

【0058】

次に、例えば、第１半導体層３２上に、ＳＱＷ層３４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、ＭＢＥ法が挙げられる。

【0059】

本工程では、まず、ガリウムおよび窒素を供給して、第１半導体層３２上に、バリア層３４２の一部をエピタキシャル成長させる。次に、インジウム、ガリウム、および窒素を供給して、バリア層３４２上に、発光層３４０をエピタキシャル成長させる。これにより、図２に示すように、ファセット面領域３４０ａおよびｃ面領域３４０ｂが形成される。第１半導体層３２は、平面視において、ｃ面４がファセット面２よりも大きくなるように形成されているため、平面視において、ｃ面領域３４０ｂはファセット面領域３４０ａよりも大きく形成される。また、ｃ面領域３４０ｂは、ファセット面領域３４０ａよりもインジウムを多く取り込むため、ｃ面領域３４０ｂのインジウムの濃度は、ファセット面領域３４０ａのインジウムの濃度よりも高くなる。次に、インジウムの供給を遮断して、ガリウム、および窒素を供給し、発光層３４０上に、バリア層３４２をエピタキシャル成長させる。以上の工程により、ＳＱＷ層３４を形成することができる。

【0060】

なお、図示はしないが、バリア層３４２上に発光層３４０をエピタキシャル成長させる
際に、ＩｎＧａＮ層が第１半導体層３２のｍ面６に設けられる場合がある。第１半導体層３２のｍ面６に設けられたＩｎＧａＮ層は、第１半導体層３２および第２半導体層３６に挟まれていないため、発光層３４０とはいえない。第１半導体層３２のｍ面６に設けられたＩｎＧａＮ層の膜厚は、例えば、ｃ面領域３４０ｂの膜厚よりも小さい。これにより、ＩｎＧａＮ層に生じる結晶欠陥を減少させることができる。ｍ面６に設けられるＩｎＧａＮ層の膜厚は、例えば、５ｎｍ以下である。

【0061】

次に、図５に示すように、ＳＱＷ層３４上に、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、ＭＢＥ法が挙げられる。

【0062】

以上の工程により、基体１０上に、複数の柱状部３０を形成することができる。

【0063】

図１に示すように、隣り合う柱状部３０の間に、絶縁層４０を形成する。絶縁層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。絶縁層４０は、第１半導体層３２の側面であるｍ面６、ＳＱＷ層３４の側面、および第２半導体層３６の側面に設けられる。以上の工程により、積層体２０を形成することができる。

【0064】

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。

【0065】

以上の工程により、発光装置１００を製造することができる。

【0066】

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６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７は、発光装置２００の、第１半導体層３２、ＭＱＷ（multi quantum well）層３５、および第２半導体層３６を模式的に示す断面図である。

【0067】

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。

【0068】

上述した発光装置１００では、柱状部３０は、ＳＱＷ層３４を有していた。これに対して、発光装置２００では、柱状部３０は、ＭＱＷ層３５を有している。ＭＱＷ層３５は、図７に示すように、複数の発光層３４０を有する多重量子井戸構造を有している。図７に示す例では、発光層３４０は、３つであるが、その数は特に限定されない。

【0069】

発光装置２００では、３つの発光層３４０は、それぞれファセット面領域３４０ａと、ｃ面領域３４０ｂと、を有している。また、平面視において、ｃ面領域３４０ｂは、ファセット面領域３４０ａよりも大きい。そのため、発光装置２００では、柱状部３０の結晶欠陥を減少させることができる。

【0070】

２．２． 発光装置の製造方法
発光装置２００の製造方法は、ＳＱＷ層３４に変えてＭＱＷ層３５を形成する点を除いて、上述した発光装置１００の製造方法と同じであり、その説明を省略する。

【0071】

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
８は、第３実施形態に係るプロジェクター１０００を模式的に示す図である。

【0072】

プロジェクター１０００は、本発明に係る発光装置を有している。以下では、本発明に係る発光装置として発光装置１００を有する場合について説明する。

【0073】

プロジェクター１０００は、図８に示すように、光源としての発光装置１００と、光変調素子１２０と、クロスダイクロイックプリズム１３０と、投射レンズ１４０と、を有している。プロジェクター１０００は、さらに、図示はしないが、筐体を有している。筐体は、発光装置１００、光変調素子１２０、クロスダイクロイックプリズム１３０、および投射レンズ１４０を収容している。

【0074】

プロジェクター１０００は、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。赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、および青色光源１００Ｂの各々は、例えば、複数の発光装置１００をアレイ状に配置させ、複数の発光装置１００において基体１０を共通基板としたものであってもよい。なお、便宜上、図８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。

【0075】

光変調素子１２０は、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射された光を、画像情報に応じて変調させる。光変調素子１２０は、例えば、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射された光を透過させる透過型の液晶ライトバルブである。プロジェクター１０００は、ＬＣＤ（liquid crystal display）プロジェクターである。

【0076】

光変調素子１２０は、複数設けられている。具体的には、光変調素子１２０は、３つ設けられている。３つの光変調素子１２０のうちの第１光変調素子１２０Ｒは、赤色光源１００Ｒから出射された光を変調させる。３つの光変調素子１２０のうちの第２光変調素子１２０Ｇは、緑色光源１００Ｇから出射された光を変調させる。３つの光変調素子１２０のうちの第３光変調素子１２０Ｂは、青色光源１００Ｂから出射された光を変調させる。

【0077】

図示の例では、プロジェクター１０００は、入射側偏光板１５０と、出射側偏光板１５２と、を有している。入射側偏光板１５０は、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射された光の偏光を整え、光変調素子１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂに入射させる。出射側偏光板１５２は、光変調素子１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂを透過した光を検光し、クロスダイクロイックプリズム１３０に入射させる。なお、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射された光が直線偏光であれば、入射側偏光板１５０を備えていなくてもよい。

【0078】

クロスダイクロイックプリズム１３０は、赤色光源１００Ｒから出射された光、緑色光源１００Ｇから出射された光、および青色光源１００Ｂから出射された光を合成する。図示の例では、クロスダイクロイックプリズム１３０は、第１光変調素子１２０Ｒで変調された光、第２光変調素子１２０Ｇで変調された光、および第３光変調素子１２０Ｂで変調された光を合成する。

【0079】

クロスダイクロイックプリズム１３０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。

【0080】

投射レンズ１４０は、クロスダイクロイックプリズム１３０で合成された光を、図示せぬスクリーン上に投射する。スクリーンには、拡大された画像が表示される。

【0081】

なお、上記では、プロジェクター１０００が光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いた場合について説明したが、反射型のライトバルブを用いてもよい。例えば、本発明に係るプロジェクターは、反射型のライトバルブを用いたＬＣｏＳ（Liquid Crystal
on Silicon）プロジェクターであってもよい。

【0082】

また、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂを、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ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。

【0083】

４． 第４実施形態
次に、第４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９は、第４実施形態に係るプロジェクター２０００を模式的に示す図である。図１０は、第４実施形態に係るプロジェクター２０００の光変調素子１２０を模式的に示す断面図である。

【0084】

以下、第４実施形態に係るプロジェクター２０００において、上述した第３実施形態に係るプロジェクター１０００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

【0085】

上述したプロジェクター１０００は、図８に示すように、光変調素子１２０は、透過型の液晶ライトバルブであった。これに対し、プロジェクター２０００は、図９および図１０に示すように、光変調素子１２０は、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射された光を反射させるＤＭＤ（Digital Micromirror Device、登録商標）である。プロジェクター２０００は、ＤＬＰ（Digital Light Processing、登録商標）である。

【0086】

プロジェクター２０００は、図９に示すように、ＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズム１６０を有している。光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射された光は、クロスダイクロイックプリズム１３０で合成された後、ＴＩＲプリズム１６０を介して、光変調素子１２０に入射する。ＴＩＲプリズム１６０は、クロスダイクロイックプリズム１３０で合成された光を、光変調素子１２０に導き、かつ、光変調素子１２０で変調された光を、投射レンズ１４０に導く。

【0087】

光変調素子１２０は、クロスダイクロイックプリズム１３０で合成された光を変調させる。プロジェクター２０００は、光変調素子１２０を１つ有している。図示の例では、光変調素子１２０は、クロスダイクロイックプリズム１３０で合成され、ＴＩＲプリズム１６０を通った光を変調させる。

【0088】

光変調素子１２０は、図１０に示すように、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）基板２３０と、ヨークアドレス電極２３２，２３４と、ミラーアドレス電極２３６と、ヨーク２３８と、支柱２４０と、ミラー２４２と、を有している。

【0089】

ＣＭＯＳ基板２３０は、１画素に相当するミラー２４２ごとに、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）回路を有している。ＳＲＡＭ回路は、ＣＭＯＳ基板２３０に設けられたヨークアドレス電極２３２，２３４とミラーアドレス電極２３６とに、ミラー２４２の向きを定めるための電圧を供給する。図示の例では、ヨークアドレス電極２３２，２３４間に、ＳＲＡＭ回路と電気的に接続された配線２４４が設けられている。

【0090】

ヨーク２３８には、図示はしないが、両端が支持された梁状のヒンジが設けられている
。ヨーク２３８は、剛性のある膜である。ヨーク２３８に、支柱２４０を介して、ミラー２４２が設けられている。ミラー２４２およびヨーク２３８は、ヒンジによって、傾斜可能に設けられている。

【0091】

ミラー２４２は、複数の画素に対応して複数設けられている。複数のミラー２４２は、２次元マトリックス状に配置されている。光変調素子１２０は、入力された画像情報に応じて、入射した光に対しミラー２４２の向きを変えることで光を変調させる。

【0092】

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。

【0093】

上述した実施形態では、発光装置１００が、レーザーである場合について説明したが、本発明に係る発光装置は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）であってもよい。また、本発明に係る発光装置は、光励起によってレーザー動作を行う装置であってもよい。

【0094】

また、本発明に係る発光装置の用途は、上述した実施形態に限定されず、プロジェクター以外にも、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、通信機器等の光源としても用いることが可能である。

【0095】

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。

【0096】

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】

【0097】

２…ファセット面、３ａ…下面、３ｂ…上面、４…ｃ面、５ａ…下面、５ｂ…上面、６…ｍ面、１０…基体、１１…主面、２０…積層体、２２…バッファー層、３０…柱状部、３２…第１半導体層、３４…ＳＱＷ層、３５…ＭＱＷ層、３６…第２半導体層、４０…絶縁層、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、１２０…光変調素子、１２０Ｒ…第１光変調素子、１２０Ｇ…第２光変調素子、１２０Ｂ…第３光変調素子、１３０…クロスダイクロイックプリズム、１４０…投射レンズ、１５０…入射側偏光板、１５２…出射側偏光板、１６０…ＴＩＲプリズム、２００…発光装置、２３０…ＣＭＯＳ基板、２３２…ヨークアドレス電極、２３４…ヨークアドレス電極、２３６…ミラーアドレス電極、２３８…ヨーク、２４０…支柱、２４２…ミラー、２４４…配線、３４０…発光層、３４０ａ…ファセット面領域、３４０ｂ…ｃ面領域、３４２…バリア層、１０００…プロジェクター、２０００…プロジェクター

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】