特開 2024-60448 発光装置

(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】P2024060448

(43)【公開日】2024-05-02

(54)【発明の名称】発光装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/38 20100101AFI20240424BHJP

   H01L 33/08 20100101ALI20240424BHJP

【ＦＩ】

H01L33/38

H01L33/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022167819

(22)【出願日】2022-10-19

(71)【出願人】

【識別番号】000241463

【氏名又は名称】豊田合成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002583

【氏名又は名称】弁理士法人平田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】五所野尾 浩一

【テーマコード（参考）】

5F241

【Ｆターム（参考）】

5F241AA21

5F241CA05

5F241CA40

5F241CA74

5F241CA88

5F241CA93

5F241CB11

5F241CB22

5F241CB27

5F241FF01

(57)【要約】

【課題】半導体膜が複数の発光部に共通して用いられた発光装置であって、特定の発光部を発光させるための電流が隣接する発光部の発光層を発光させることが抑制された発光装置を提供する。
【解決手段】発光部１０ａ、１０ｂ、１０ｃのｎ型半導体層１２ａ、１２ｂ、１２ｃとｐ型半導体層１９ａ、１９ｂ、１９ｃが、発光部１０ａ、１０ｂ、１０ｃに共通に用いられる単一の連続した膜であるｎ型半導体膜１２とｐ型半導体膜１９にそれぞれ含まれ、ｐ側コンタクト電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃの幅が、ｐ側接合電極２１ａ、２１ｂ、２１ｃの幅よりも小さい、発光装置１を提供する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

１枚の基板上に並んで配置された、各々が独立して発光する複数の発光部を備えた発光装置であって、
前記複数の発光部の各々が、ｎ型半導体層と、前記ｎ型半導体層の上側の発光層と、前記発光層の上側のｐ型半導体層と、前記ｐ型半導体層の上面に接続されたｐ側コンタクト電極と、前記ｐ側コンタクト電極の上面に接続されたｐ側接合電極を有し、
前記複数の発光部の前記ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層が、前記複数の発光部に共通に用いられる単一の連続した膜であるｎ型半導体膜とｐ型半導体膜にそれぞれ含まれ、
前記複数の発光部の前記ｎ型半導体層にｎ側接合電極が共通して接続され、
前記ｐ側コンタクト電極の幅が、前記ｐ側接合電極の幅よりも小さい、
発光装置。

【請求項2】

前記ｐ側接合電極が前記ｐ側コンタクト電極の側面を覆っていない、
請求項１に記載の発光装置。

【請求項3】

前記ｐ側接合電極が前記ｐ側コンタクト電極の側面を覆っている、
請求項１に記載の発光装置。

【請求項4】

前記複数の発光部において、隣接する発光部が異なる色で発光する、
請求項１～３のいずれか１項に記載の発光装置。

【請求項5】

前記ｎ側接合電極が前記複数の発光部の外側に配置された、
請求項１～３のいずれか１項に記載の発光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、１枚の基板上に並んで配置された、各々が独立して発光する複数の発光部を備えた発光装置が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の発光装置においては、積層された半導体膜が複数の発光部に共通して用いられており、その積層された半導体膜に発光層などの各発光部を構成する層が含まれている。このため、個々の発光部が分離して設けられる場合と比較して、発光部のピッチを狭くすることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１５８１７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の発光装置においては、積層された半導体膜が複数の発光部に共通して用いられているため、発光部のピッチが小さい場合に、特定の発光部を発光させるための電流が、隣接する発光部に流れ込んでその発光層を発光させるおそれがある。

【0005】

特定の発光部を発光させるための電流が隣接する発光部の発光層を発光させると、隣接する発光部が異なる色で発光する場合には、複数の発光部の発光の色純度やコントラストの低下が生じるおそれがある。また、隣接する発光部が同じ色で発光する場合であっても、複数の発光部の発光のコントラストの低下が生じるおそれがある。

【0006】

本発明の目的は、半導体膜が複数の発光部に共通して用いられた発光装置であって、特定の発光部を発光させるための電流が隣接する発光部の発光層を発光させることが抑制された発光装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］～［５］の発光装置を提供する。

【0008】

［１］１枚の基板上に並んで配置された、各々が独立して発光する複数の発光部を備えた発光装置であって、前記複数の発光部の各々が、ｎ型半導体層と、前記ｎ型半導体層の上側の発光層と、前記発光層の上側のｐ型半導体層と、前記ｐ型半導体層の上面に接続されたｐ側コンタクト電極と、前記ｐ側コンタクト電極の上面に接続されたｐ側接合電極を有し、前記複数の発光部の前記ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層が、前記複数の発光部に共通に用いられる単一の連続した膜であるｎ型半導体膜とｐ型半導体膜にそれぞれ含まれ、前記複数の発光部の前記ｎ型半導体層にｎ側接合電極が共通して接続され、前記ｐ側コンタクト電極の幅が、前記ｐ側接合電極の幅よりも小さい、発光装置。
［２］前記ｐ側接合電極が前記ｐ側コンタクト電極の側面を覆っていない、上記［１］に記載の発光装置。
［３］前記ｐ側接合電極が前記ｐ側コンタクト電極の側面を覆っている、上記［１］に記載の発光装置。
［４］前記複数の発光部において、隣接する発光部が異なる色で発光する、上記［１］～［３］のいずれか１項に記載の発光装置。
［５］前記ｎ側接合電極が前記複数の発光部の外側に配置された、上記［１］～［３］のいずれか１項に記載の発光装置。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、半導体膜が複数の発光部に共通して用いられた発光装置であって、特定の発光部を発光させるための電流が隣接する発光部の発光層を発光させることが抑制された発光装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。

【図2】図２（ａ）～（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の製造工程を示す垂直断面図である。

【図3】図３（ａ）～（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の製造工程を示す垂直断面図である。

【図4】図４は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の変形例の垂直断面図である。

【図5】図５は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の実装例を示す垂直断面図である。

【図6】図６は、本発明の第２の実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

〔第１の実施の形態〕
（発光装置の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置１の垂直断面図である。発光装置１は、サファイア基板などの基板１１と、基板１１上に並んで配置された、それぞれ異なる色で独立して発光する複数の発光部１０（１０ａ～１０ｃ）を備える。なお、発光装置１に含まれる発光部１０の数は特に限定されない。また、図１に示される例では、発光装置１は発光部１０ａ～１０ｃにより３色の光を発することができるが、発光装置１の発光色の数はこれに限定されない。

【0012】

発光装置１は、モノリシック型と呼ばれる１枚の基板上に複数の発光部を有する型の発光装置であり、単体で１つの小さな（例えば幅が数ｍｍ～１０ｍｍ程度の）ディスプレイとして用いることができる。この場合、例えば、発光装置１による表示画像をプロジェクターのように拡大投影して使用することができる。

【0013】

発光装置１は、発光部１０ａ～１０ｃを含む領域に設けられたｎ型半導体膜１２と、ｎ型半導体膜１２上の発光部１０ａ～１０ｃを含む領域に設けられた第１の半導体膜１３と、第１の半導体膜１３上の発光部１０ａ～１０ｃを含む領域に設けられた第１の中間膜１４と、第１の中間膜１４上の発光部１０ｂ～１０ｃを含む領域に設けられた第２の半導体膜１５と、第２の半導体膜１５上の発光部１０ｂ～１０ｃを含む領域に設けられた第２の中間膜１６と、第２の中間膜１６上の発光部１０ｃを含む領域に設けられた第３の半導体膜１７と、第３の半導体膜１７上の発光部１０ｃを含む領域に設けられた第３の中間膜１８と、発光部１０ａを含む領域、発光部１０ｂを含む領域、発光部１０ｃを含む領域で、それぞれ第１の中間膜１４上、第２の中間膜１６上、第３の中間膜１８上を覆うｐ型半導体膜１９を有する。

【0014】

ｎ型半導体膜１２、第１の半導体膜１３、及び第１の中間膜１４は、それぞれ、発光部１０ａ～１０ｃに共通に用いられる、単一の連続した膜である。ｎ型半導体膜１２は、発光部１０ａ～１０ｃのｎ型半導体層として用いられる。第１の半導体膜１３は、発光部１０ａの発光層１３ａとして用いられる。第１の中間膜１４は、発光部１０ａのキャップ層として用いられる。

【0015】

第２の半導体膜１５及び第２の中間膜１６は、それぞれ、隣接する発光部１０ｂ～１０ｃに共通に用いられる、単一の連続した膜である。図１に示される例では、それぞれ２枚の第２の半導体膜１５と第２の中間膜１６が発光装置１に含まれる。第２の半導体膜１５は、発光部１０ｂの発光層１５ｂとして用いられる。第２の中間膜１６は、発光部１０ｂのキャップ層として用いられる。

【0016】

第３の半導体膜１７及び第３の中間膜１８は、それぞれ、発光部１０ｃに用いられる。図１に示される例では、それぞれ２枚の第３の半導体膜１７と第３の中間膜１８が発光装置１に含まれる。第３の半導体膜１７は、発光部１０ｃの発光層１７ｃとして用いられる。第３の中間膜１８は、発光部１０ｃのキャップ層として用いられる。

【0017】

ｐ型半導体膜１９は、発光部１０ａ～１０ｃに共通に用いられる、単一の連続した膜である。ｐ型半導体膜１９は、発光部１０ａ～１０ｃのｐ型半導体層１９ａ～１９ｃとして用いられる。

【0018】

発光部１０ａは、ｎ型半導体膜１２の一部であるｎ型半導体層１２ａと、その上の第１の半導体膜１３の一部である発光層１３ａと、その上側のｐ型半導体膜１９の一部であるｐ型半導体層１９ａと、ｐ型半導体層１９ａの上面に接続されたｐ側コンタクト電極２０ａと、ｐ側コンタクト電極２０ａの上面に接続されたｐ側接合電極２１ａを有する。発光層１３ａとｐ型半導体層１９ａの間には、第１の中間膜１４が設けられている。

【0019】

発光部１０ｂは、ｎ型半導体膜１２の一部であるｎ型半導体層１２ｂと、その上側の第２の半導体膜１５の一部である発光層１５ｂと、その上側のｐ型半導体膜１９の一部であるｐ型半導体層１９ｂと、ｐ型半導体層１９ｂの上面に接続されたｐ側コンタクト電極２０ｂと、ｐ側コンタクト電極２０ｂの上面に接続されたｐ側接合電極２１ｂを有する。ｎ型半導体層１２ｂと発光層１５ｂの間には、第１の半導体膜１３及び第１の中間膜１４が設けられている。発光層１５ｂとｐ型半導体層１９ｂの間には、第２の中間膜１６、第３の半導体膜１７、第３の中間膜１８が設けられている。

【0020】

発光部１０ｃは、ｎ型半導体膜１２の一部であるｎ型半導体層１２ｃと、その上側の第３の半導体膜１７の一部である発光層１７ｃと、その上側のｐ型半導体膜１９の一部であるｐ型半導体層１９ｃと、ｐ型半導体層１９ｃの上面に接続されたｐ側コンタクト電極２０ｃと、ｐ側コンタクト電極２０ｃの上面に接続されたｐ側接合電極２１ｃを有する。ｎ型半導体層１２ｃと発光層１７ｃの間には、第１の半導体膜１３、第１の中間膜１４、第２の半導体膜１５、第２の中間膜１６が設けられている。発光層１７ｃとｐ型半導体層１９ｃの間には、第３の中間膜１８が設けられている。

【0021】

発光部１０ａ～１０ｃに共通して用いられるｎ型半導体膜１２上には、ｎ側接合電極２２が接続されている。すなわち、前記発光部１０ａ～１０ｃのｎ型半導体層１２ａ～１２ｃにｎ側接合電極２２が共通して接続されている。発光装置１においては、通常、複数の発光部１０ａ～１０ｃが１つの表示領域を構成するため、ｎ側接合電極２２は複数の発光部１０ａ～１０ｃの外側に配置されることが好ましい。

【0022】

第１の中間膜１４のバンドギャップは、第１の半導体膜１３、第２の半導体膜１５、及び第３の半導体膜１７のバンドギャップよりも大きい。第２の中間膜１６のバンドギャップは、第２の半導体膜１５及び第３の半導体膜１７のバンドギャップよりも大きい。また、第３の中間膜１８のバンドギャップは、第３の半導体膜１７のバンドギャップよりも大きい。

【0023】

第１の半導体膜１３、第２の半導体膜１５、及び第３の半導体膜１７は、多重量子井戸（MQW：Multi Quantum Well）構造を有してもよい。その場合は、多重量子井戸を構成するウェル（井戸）のバンドギャップを第１の半導体膜１３、第２の半導体膜１５、及び第３の半導体膜１７のバンドギャップとする。

【0024】

一般的には、多重量子井戸構造の方が単一の量子井戸構造よりも効率が高いため、第１の半導体膜１３、第２の半導体膜１５、及び第３の半導体膜１７は多重量子井戸構造を有することが好ましい。一方で、単一の量子井戸構造の方が、応答速度（電圧印加してから発光するまでの時間）が大きいため、用途に応じて多重量子井戸構造と単一の量子井戸構造のいずれかを採用することができる。

【0025】

第２の半導体膜１５のバンドギャップは、第１の半導体膜１３のバンドギャップよりも小さく、第３の半導体膜１７のバンドギャップは、第２の半導体膜１５のバンドギャップよりも小さい。

【0026】

発光部１０ａにおいて、ｐ型半導体膜１９側が陽極、ｎ型半導体膜１２側が陰極となるように、ｎ側接合電極２２とｐ側接合電極２１ａの間に電圧を印加することにより、発光層１３ａが発光する。発光部１０ａにおいて、ｎ型半導体膜１２からｐ型半導体膜１９までの積層体にｐ側コンタクト電極２０ａから注入された電流は、主に下方向（積層体の厚さ方向）に流れるため、ｎ型半導体膜１２、第１の半導体膜１３、ｐ型半導体膜１９のｐ側コンタクト電極２０ａの真下に位置する部分が、それぞれ主にｎ型半導体層１２ａ、発光層１３ａ、ｐ型半導体層１９ａとして機能する。

【0027】

発光部１０ｂにおいて、ｐ型半導体膜１９側が陽極、ｎ型半導体膜１２側が陰極となるように、ｎ側接合電極２２とｐ側接合電極２１ｂの間に電圧を印加することにより、発光層１５ｂが発光する。発光部１０ｂにおいて、ｎ型半導体膜１２からｐ型半導体膜１９までの積層体にｐ側コンタクト電極２０ｂから注入された電流は、主に下方向（積層体の厚さ方向）に流れるため、ｎ型半導体膜１２、第２の半導体膜１５、ｐ型半導体膜１９のｐ側コンタクト電極２０ｂの真下に位置する部分が、それぞれ主にｎ型半導体層１２ｂ、発光層１５ｂ、ｐ型半導体層１９ｂとして機能する。

【0028】

発光部１０ｃにおいて、ｐ型半導体膜１９側が陽極、ｎ型半導体膜１２側が陰極となるように、ｎ側接合電極２２とｐ側接合電極２１ｃの間に電圧を印加することにより、発光層１７ｃが発光する。発光部１０ｃにおいて、ｎ型半導体膜１２からｐ型半導体膜１９までの積層体にｐ側コンタクト電極２０ｃから注入された電流は、主に下方向（積層体の厚さ方向）に流れるため、ｎ型半導体膜１２、第３の半導体膜１７、ｐ型半導体膜１９のｐ側コンタクト電極２０ｃの真下に位置する部分が、それぞれ主にｎ型半導体層１２ｃ、発光層１７ｃ、ｐ型半導体層１９ｃとして機能する。

【0029】

ｐ型半導体膜１９のシート抵抗は、面内方向の電流拡散を抑えるために、１０００Ω／□（ohms per square）以上であることが好ましい。これによって、ｎ型半導体膜１２からｐ型半導体膜１９までの積層体にｐ側コンタクト電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃから注入された電流の流れる方向を効果的に下方向に向けることができる。

【0030】

なお、ｐ型半導体膜１９がｐ側コンタクト電極２０ａ～２０ｃとオーミックコンタクトする厚さや導電率を有するのであれば、ｐ型半導体膜１９のシート抵抗は、面内方向の電流拡散を抑えられる範囲内で自由に設定することができ、例えば、発光部１０ａ～１０ｃのピッチなどに応じて１００００Ω／□以上、１０００００Ω／□以上の値もとり得る。

【0031】

上述のように、ｎ型半導体膜１２からｐ型半導体膜１９までの積層体にｐ側コンタクト電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃから注入された電流は、主に下方向に流れる。しかしながら、ｐ側コンタクト電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃの平面方向（発光装置１の平面方向、すなわち図１における横方向）の間隔Ｄ_１が小さい場合、ｐ側コンタクト電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃから注入された電流が、隣接する発光部に流れ込むおそれがある。

【0032】

例えば、発光部１０ｃのｐ側コンタクト電極２０ｃから注入された電流が、隣接する発光部１０ｂに流れ込み、発光部１０ｂの発光層１５ｂを発光させることや、発光部１０ｂのｐ側コンタクト電極２０ｂから注入された電流が、隣接する発光部１０ａに流れ込み、発光部１０ａの発光層１３ａを発光させることなどが起こり得る。このような場合、発光部１０ａ～１０ｃによる発光の色純度やコントラストの低下が生じるおそれがある。

【0033】

このような、特定の発光部１０を発光させるための電流が、隣接する発光部１０の発光層を発光させるという問題は、複数の発光部１０ａ～１０ｃのｎ型半導体層１２ａ～１２ｃとｐ型半導体層１９ａ～１９ｃが、複数の発光部１０ａ～１０ｃに共通に用いられる単一の連続した膜であるｎ型半導体膜１２とｐ型半導体膜１９に含まれることにより生じる。複数の発光部１０ａ～１０ｃがｎ型半導体膜１２とｐ型半導体膜１９によって並列に接続された回路が形成されるために、発光部１０ａ～１０ｃのうちの特定の発光部１０を発光させるための電流が隣接する発光部１０の発光層を発光させ得る。

【0034】

発光装置１においては、ｐ側コンタクト電極２０ａ～２０ｃの幅が、ｐ側接合電極２１ａ～２１ｃの幅よりも小さい。このため、ｐ側コンタクト電極２０ａ～２０ｃの平面方向の端部から隣接する発光部１０までの距離が大きくなり、特定の発光部１０を発光させるための電流が隣接する発光部１０の発光層を発光させることによる、発光部１０ａ～１０ｃの発光の色純度やコントラストの低下を抑制できる。

【0035】

コンタクト電極２０ａ～２０ｃの平面方向の間隔Ｄ_１は、各発光部１０の発光面積、すなわち複数の発光部１０から構成される表示領域の画素サイズなどによって設定され、例えば、画素サイズが１μｍ程度である場合は、間隔Ｄ_１は１μｍ以上、又は２μｍ以上に設定される。

【0036】

ｎ型半導体膜１２は、ドナーを含むｎ型の半導体からなる。ｐ型半導体膜１９は、アクセプターを含むｐ型の半導体からなる。

【0037】

第１の半導体膜１３、第１の中間膜１４、第２の半導体膜１５、第２の中間膜１６、第３の半導体膜１７、第３の中間膜１８は、アンドープ（意図的に添加されたドーパントを含まない）又はｎ型の半導体からなる。

【0038】

典型的には、ｎ型半導体膜１２、第１の半導体膜１３、第１の中間膜１４、第２の半導体膜１５、第２の中間膜１６、第３の半導体膜１７、第３の中間膜１８、ｐ型半導体膜１９は窒化物半導体（V族元素として窒素を用いたIII－V族半導体）からなる。

【0039】

例えば、ｎ型半導体膜１２、第１の中間膜１４、第２の中間膜１６、第３の中間膜１８、及びｐ型半導体膜１９はＡｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_ｚＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、ｚ＞０）からなり、第１の半導体膜１３、第２の半導体膜１５、及び第３の半導体膜１７は、Ｉｎ_ｖＧａ_ｗＮ（ｖ＋ｗ＝１）層、ＧａＮ層をそれぞれウェル、バリアとする多重量子井戸構造を有する。第２の半導体膜１５のＩｎ組成ｖは、第１の半導体膜１３のＩｎ組成ｖよりも大きく、第３の半導体膜１７のＩｎ組成ｖは、第２の半導体膜１５のＩｎ組成ｖよりも大きい。

【0040】

典型的には、発光部１０ａ、発光部１０ｂ、発光部１０ｃの発光色は、それぞれ青、緑、赤である。本実施の形態においては、波長が４３０～４８０ｎｍである光の色を青、波長が５００～５５０ｎｍである光の色を緑、波長が６００～６８０ｎｍである光の色を赤とする。

【0041】

発光部１０ａの発光層１３ａにおいて青の光を発するための第１の半導体膜１３は、例えば、Ｉｎ_ｖＧａ_ｗＮ（ｖ＋ｗ＝１、０．１４≦ｖ≦０．２２）層、ＧａＮ層をそれぞれウェル、バリアとする多重量子井戸構造を有する。発光部１０ｂの発光層１５ｂにおいて緑の光を発するための第２の半導体膜１５は、例えば、Ｉｎ_ｖＧａ_ｗＮ（ｖ＋ｗ＝１、０．２６≦ｖ≦０．３３）層、ＧａＮ層をそれぞれウェル、バリアとする多重量子井戸構造を有する。発光部１０ｃの発光層１７ｃにおいて赤の光を発するための第３の半導体膜１７は、例えば、Ｉｎ_ｖＧａ_ｗＮ（ｖ＋ｗ＝１、０．３９≦ｖ≦０．４８）層、ＧａＮ層をそれぞれウェル、バリアとする多重量子井戸構造を有する。

【0042】

各々の発光部におけるｎ型半導体膜１２の厚さは、例えば、１～５μｍである。第１の半導体膜１３、第２の半導体膜１５、第３の半導体膜１７の厚さは、例えば、６～１００ｎｍである。第１の中間膜１４、第２の中間膜１６の厚さは、例えば、２～１００ｎｍである。第３の中間膜１８の厚さは、例えば、５～１０ｎｍである。ｐ型半導体膜１９の厚さは、例えば、１０～２００ｎｍである。

【0043】

コンタクト電極２０ａ～２０ｃは、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）又はＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）からなる。ｐ側接合電極２１ａ～２１ｃは、例えば、Ｔｉ／Ａｕの積層体からなる。ｎ側接合電極２２は、例えば、Ｔｉ／Ａｌの積層体からなる。例えば、ｐ側コンタクト電極２０ａ～２０ｃの幅Ｗ_１、ｐ側接合電極２１ａ～２１ｃの幅Ｗ_２、ｐ側接合電極２１ａ～２１ｃの平面方向の間隔Ｄ_２は、それぞれ１～３μｍ、２～５μｍ、２～５μｍに設定される。

【0044】

（発光の仕組み）
以下、推測される発光部１０ｃの発光の仕組みについて説明する。発光部１０ｃにおいて、ｐ型半導体膜１９側が陽極、ｎ型半導体膜１２側が陰極となるように、ｎ側接合電極２２とｐ側接合電極２１ｃの間に電圧を印加することにより、ｎ側接合電極２２からは電子が、ｐ側接合電極２１ｃからは正孔がｎ型半導体膜１２からｐ型半導体膜１９までの積層体に注入される。

【0045】

ｐ側接合電極２１ｃから注入され、第３の半導体膜１７中に進入した正孔は、そのほとんどが第３の半導体膜１７中に留まる。これは、第３の半導体膜１７から見た第２の中間膜１６の障壁の高さが高く、この障壁を越えることが困難であるからである。

【0046】

一方、ｎ側接合電極２２から注入され、第１の半導体膜１３中に進入した電子は、比較的容易に第３の半導体膜１７まで移動することができる。これは、第１の半導体膜１３から見た第１の中間膜１４の障壁の高さや第２の半導体膜１５から見た第２の中間膜１６の障壁の高さが、第３の半導体膜１７から見た第２の中間膜１６の障壁の高さよりも低いことや、電子の移動度が正孔の移動度よりも高いことによる。

【0047】

以上の理由により、第１の半導体膜１３、第２の半導体膜１５、第３の半導体膜１７のうち、ｐ側接合電極２１ｃに最も近い第３の半導体膜１７において電子と正孔が再結合し、発光が生じる。すなわち、第３の半導体膜１７に含まれる発光層１７ｃが発光する。

【0048】

また、発光部１０ｂにおいては、発光部１０ｃと同様の理由により、第１の半導体膜１３、第２の半導体膜１５のうち、ｐ側接合電極２１ｂに最も近い第２の半導体膜１５において電子と正孔が再結合し、発光が生じる。すなわち、第２の半導体膜１５に含まれる発光層１５ｂが発光する。

【0049】

第２の中間膜１６のバンドギャップは、第１の中間膜１４のバンドギャップ
よりも小さいことが好ましい。これにより、電子を第３の半導体膜１７に注入する効率が上がる。一方で、第２の中間膜１６のバンドギャップが第１の中間膜１４のバンドギャップより小さくても、第１の半導体膜１３よりも大きい程度であれば、第３の半導体膜１７中の正孔が第２の中間膜１６の障壁を越えて第２の半導体膜１５へ移動することはほとんどないと考えられる。

【0050】

（発光装置の製造方法）
以下に、発光装置１の製造方法の一例について説明する。

【0051】

図２（ａ）～（ｄ）、図３（ａ）～（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置１の製造工程を示す垂直断面図である。

【0052】

まず、図２（ａ）に示されるように、基板１１上にｎ型半導体膜１２、第１の半導体膜１３、第１の中間膜１４、第２の半導体膜１５、第２の中間膜１６、第３の半導体膜１７、第３の中間膜１８を順に積層する。

【0053】

次に、図２（ｂ）に示されるように、第２の半導体膜１５、第２の中間膜１６、第３の半導体膜１７、及び第３の中間膜１８をパターニングした後、ｐ型半導体膜１９を形成する。

【0054】

第２の半導体膜１５、第２の中間膜１６、第３の半導体膜１７、及び第３の中間膜１８のパターニングは、例えば、リソグラフィと反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により実施される。第１の中間膜１４は、発光部１０ａが設けられる領域の第２の半導体膜１５をエッチングにより除去する際のエッチングストッパーとして機能し、第１の半導体膜１３がオーバーエッチングにより削られることを防ぐ。また、第２の中間膜１６は、発光部１０ｂが設けられる領域の第３の半導体膜１７をエッチングにより除去する際のエッチングストッパーとして機能し、第２の半導体膜１５がオーバーエッチングにより削られることを防ぐ。

【0055】

次に、図２（ｃ）に示されるように、ｐ型半導体膜１９の上に、ｐ側コンタクト電極２０ａ～２０ｃの材料からなる膜２０と、ｐ側接合電極２１ａ～２１ｃの材料からなる膜２１を形成する。

【0056】

次に、図２（ｄ）に示されるように、膜２１をパターニングして、ｐ側接合電極２１ａ～２１ｃを形成する。膜２１のパターニングは、例えば、リソグラフィとＲＩＥにより実施される。膜２１のパターニングにリソグラフィとＲＩＥなどのドライエッチングを用いる場合、リフトオフなどを用いる場合と比較して、微細なパターンを形成することができる。

【0057】

膜２１のエッチングにおいては、ＩＴＯなどからなる膜２０がエッチングストッパーとして機能し、ｐ型半導体膜１９がオーバーエッチングにより削られることを防ぐ。例えば、ｐ側接合電極２１ａ～２１ｃがＴｉ／Ａｕからなり、ｐ側コンタクト電極２０ａ～２０ｃがＩＴＯ又はＩＺＯからなる場合は、膜２１のエッチングのためのドライエッチングのガスとしてＣＦ_４＋Ｏ_２混合ガスが用いられ、ＩＴＯやＩＺＯがＣＦ_４＋Ｏ_２混合ガスに対して十分な耐性を有するため、膜２０がエッチングストッパーとして機能する。

【0058】

次に、図３（ａ）に示されるように、膜２０をパターニングして、ｐ側コンタクト電極２０ａ～２０ｃを形成する。膜２０のパターニングは、前の工程で形成されたｐ側接合電極２１ａ～２１ｃをマスクとして用いるウェットエッチングにより実施される。ウェットエッチングは横方向にも進行するため、ｐ側コンタクト電極２０ａ～２０ｃの幅をマスクであるｐ側接合電極２１ａ～２１ｃの幅よりも小さくすることができる。

【0059】

次に、図３（ｂ）に示されるように、ｎ型半導体膜１２のｎ側接合電極２２を接続するための領域を露出させるため、第１の半導体膜１３、第１の中間膜１４、第２の半導体膜１５、第２の中間膜１６、第３の半導体膜１７、及び第３の中間膜１８、及びｐ型半導体膜１９の一部をリソグラフィとＲＩＥなどにより除去する。

【0060】

次に、図３（ｃ）に示されるように、ｎ型半導体膜１２の露出した領域上にｎ側接合電極２２を形成し、発光装置１を得る。

【0061】

（発光装置の変形例）
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置１の変形例の垂直断面図である。図４に示される変形例においては、ｐ側接合電極２１ａ～２１ｃがｐ側コンタクト電極２０ａ～２０ｃの側面を覆っている。この構造は、ｐ側コンタクト電極２０ａ～２０ｃの形成後にｐ側接合電極２１ａ～２１ｃを形成することにより得られる。

【0062】

具体的には、図２（ｂ）に示されるｐ型半導体膜１９を形成する工程までの工程を経た後、膜２０の形成とパターニングによりｐ側コンタクト電極２０ａ～２０ｃを形成し、その後、膜２１の形成とパターニングによりｐ側接合電極２１ａ～２１ｃを形成する。

【0063】

この構造では、ｐ側接合電極２１ａ～２１ｃがｐ型半導体膜１９に接触するが、Ｔｉ／Ａｕの積層体などからなるｐ側接合電極２１ａ～２１ｃと窒化物半導体などからなるｐ型半導体膜１９のコンタクト抵抗が、ＩＴＯなどからなるｐ側コンタクト電極２０ａ～２０ｃとｐ型半導体膜１９のコンタクト抵抗よりも格段に大きいため、ｐ側接合電極２１ａ～２１ｃからｐ型半導体膜１９に直接電流が流れることはない。このため、ｐ側接合電極２１ａ～２１ｃがｐ型半導体膜１９に接触していることにより、特定の発光部１０を発光させるための電流が隣接する発光部１０に流れ込みやすくなるということはない。

【0064】

（発光装置の実装例）
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置１の実装例を示す垂直断面図である。図５に示される例では、発光装置１は、バックプレーンである駆動ＬＳＩ５にフリップチップ実装される。この場合、外部から入力された電源と信号を駆動ＬＳＩ５が駆動用の電流信号に変換して、発光装置１に注入する。

【0065】

駆動ＬＳＩ５においては、例えば、基板５１上の層間絶縁膜５２中に複数のＭＯＳトランジスタ５３が設けられ、層間絶縁膜５２上には、ＭＯＳトランジスタ５３のソース／ドレイン領域にコンタクトプラグ５４を介して接続された電極５５と、アースに接続された電極５６が設けられている。そして、駆動ＬＳＩ５の電極５５と電極５６には、発光装置１のｐ側接合電極２１ａ～２１ｃとｎ側接合電極２２がそれぞれ接続される。

【0066】

（第１の実施の形態の効果）
上記の本発明の第１の実施の形態に係る発光装置１においては、ｐ側コンタクト電極２０ａ～２０ｃの幅が、ｐ側接合電極２１ａ～２１ｃの幅よりも小さい。このため、ｐ側コンタクト電極２０ａ～２０ｃの平面方向の端部から隣接する発光部１０までの距離が大きくなり、特定の発光部１０を発光させるための電流が、隣接する発光部１０の発光層を発光させることによる、発光部１０ａ～１０ｃの発光の色純度やコントラストの低下を抑制できる。

【0067】

〔第２の実施の形態〕
本発明の第２の実施の形態は、発光装置に含まれる複数の発光部の発光色が同じである点において、第１の実施の形態と異なる。なお、第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。

【0068】

図６は、本発明の第２の実施の形態に係る発光装置３の垂直断面図である。発光装置３は、サファイア基板などの基板３１と、基板３１上に並んで配置された、それぞれ同じ色で独立して発光する複数の発光部３０を備える。なお、発光装置３に含まれる発光部３０の数は特に限定されない。

【0069】

発光装置３は、ｎ型半導体膜３２と、ｎ型半導体膜３２上の半導体膜３３と、半導体膜３３上のｐ型半導体膜３４を有する。ｎ型半導体膜３２、半導体膜３３と、ｐ型半導体膜３４は、それぞれ、複数の発光部３０に共通に用いられる、単一の連続した膜である。ｎ型半導体膜３２は、複数の発光部３０のｎ型半導体層３２ａとして用いられる。半導体膜３３は、複数の発光部３０の発光層３３ａとして用いられる。ｐ型半導体膜３４は、複数の発光部３０のｐ型半導体層３４ａとして用いられる。

【0070】

発光部３０の各々は、ｎ型半導体膜３２の一部であるｎ型半導体層３２ａと、その上の半導体膜３３の一部である発光層３３ａと、その上のｐ型半導体膜３４の一部であるｐ型半導体層３４ａと、ｐ型半導体層３４ａの上面に接続されたｐ側コンタクト電極３５と、ｐ側コンタクト電極３５の上面に接続されたｐ側接合電極３６を有する。

【0071】

複数の発光部３０に共通して用いられるｎ型半導体膜３２上には、ｎ側接合電極３７が接続されている。発光装置３においては、通常、複数の発光部３０が１つの表示領域を構成するため、ｎ側接合電極３７は複数の発光部３０の外側に配置されることが好ましい。

【0072】

発光部３０において、ｐ型半導体膜３４側が陽極、ｎ型半導体膜３２側が陰極となるように、ｎ側接合電極３７とｐ側接合電極３６の間に電圧を印加することにより、発光層３３ａが発光する。発光部３０において、ｎ型半導体膜３２からｐ型半導体膜３４までの積層体にｐ側コンタクト電極３５から注入された電流は、主に下方向（積層体の厚さ方向）に流れるため、ｎ型半導体膜３２、半導体膜３３、ｐ型半導体膜３４のｐ側コンタクト電極３５の真下に位置する部分が、それぞれ主にｎ型半導体層３２ａ、発光層３３ａ、ｐ型半導体層３４ａとして機能する。

【0073】

ｐ型半導体膜３４のシート抵抗は、面内方向の電流拡散を抑えるために、１０００Ω／□以上であることが好ましい。これによって、ｎ型半導体膜３２からｐ型半導体膜３４までの積層体にｐ側コンタクト電極３５から注入された電流の流れる方向を効果的に下方向に向けることができる。

【0074】

なお、ｐ型半導体膜３４がｐ側コンタクト電極３５とオーミックコンタクトする厚さや導電率を有するのであれば、ｐ型半導体膜３４のシート抵抗は、面内方向の電流拡散を抑えられる範囲内で自由に設定することができ、例えば、発光部３０のピッチなどに応じて１００００Ω／□以上、１０００００Ω／□以上の値もとり得る。

【0075】

上述のように、ｎ型半導体膜３２からｐ型半導体膜３４までの積層体にｐ側コンタクト電極３５から注入された電流は、主に下方向に流れる。しかしながら、ｐ側コンタクト電極３５の平面方向（発光装置３の平面方向、すなわち図６における横方向）の間隔Ｄ_１が小さい場合、ｐ側コンタクト電極３５から注入された電流が、隣接する発光部に流れ込むおそれがある。

【0076】

例えば、特定の発光部３０のｐ側コンタクト電極３５から注入された電流が、隣接する発光部３０に流れ込み、その発光層３３ａを発光させることが起こり得る。このような場合、複数の発光部３０による発光のコントラストの低下が生じるおそれがある。

【0077】

このような、特定の発光部３０を発光させるための電流が、隣接する発光部３０の発光層３３ａを発光させるという問題は、複数の発光部３０のｎ型半導体層３２ａとｐ型半導体層３４ａが、複数の発光部３０に共通に用いられる単一の連続した膜であるｎ型半導体膜３２とｐ型半導体膜３４にそれぞれ含まれることにより、複数の発光部３０がｎ型半導体膜３２とｐ型半導体膜３４によって並列に接続された回路が形成されるために生じ得る。

【0078】

発光装置３においては、ｐ側コンタクト電極３５の幅が、ｐ側接合電極３６の幅よりも小さい。このため、ｐ側コンタクト電極３５の平面方向の端部から隣接する発光部３０までの距離が大きくなり、特定の発光部３０を発光させるための電流が隣接する発光部３０の発光層を発光させることによる、複数の発光部３０の発光のコントラストの低下を抑制できる。

【0079】

ｐ側コンタクト電極３５の平面方向の間隔Ｄ_１は、各発光部３０の発光面積、すなわち複数の発光部３０から構成される表示領域の画素サイズなどによって設定され、例えば、画素サイズが１μｍ程度である場合は、間隔Ｄ_１は１μｍ以上、又は２μｍ以上に設定される。

【0080】

基板３１、ｎ型半導体膜３２、ｐ型半導体膜３４、ｐ側コンタクト電極３５、ｐ側接合電極３６、ｎ側接合電極３７は、それぞれ第１の実施の形態に係る発光装置１の基板１１、ｎ型半導体膜１２、ｐ型半導体膜１９、ｐ側コンタクト電極２０ａ～２０ｃ、ｐ側接合電極２１ａ～２１ｃ、ｎ側接合電極２２と同様の材料からなり、同様の厚さを有する。また、半導体膜３３は、発光装置１の第１の半導体膜１３、第２の半導体膜１５、第３の半導体膜１７と同様の材料からなり、同様の厚さを有する。例えば、ｐ側コンタクト電極３５の幅Ｗ_１、ｐ側接合電極３６の幅Ｗ_２、ｐ側接合電極３６の平面方向の間隔Ｄ_２は、それぞれ１～３μｍ、２～５μｍ、２～５μｍに設定される。

【0081】

図４に示される発光装置１の変形例と同様に、ｐ側接合電極３６がｐ側コンタクト電極３５の側面を覆っていてもよい。

【0082】

発光装置３は、発光装置１と同様に、例えば、駆動ＬＳＩ５などにフリップチップ実装することができる。

【0083】

（第２の実施の形態の効果）
上記の本発明の第２の実施の形態に係る発光装置３においては、ｐ側コンタクト電極３５の幅が、ｐ側接合電極３６の幅よりも小さい。このため、ｐ側コンタクト電極３５の平面方向の端部から隣接する発光部３０までの距離が大きくなり、特定の発光部３０を発光させるための電流が、隣接する発光部３０の発光層を発光させることによる、複数の発光部３０の発光のコントラストの低下を抑制できる。

【0084】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。また、発明の主旨を逸脱しない範囲内において上記実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることができる。

【0085】

また、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

【符号の説明】

【0086】

１ 発光装置
１０、１０ａ～１０ｃ 発光部
１１ 基板
１２ ｎ型半導体膜
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ ｎ型半導体層
１３ 第１の半導体膜
１５ 第２の半導体膜
１７ 第３の半導体膜
１３ａ、１５ｂ、１７ｃ 発光層
１９ ｐ型半導体膜
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ ｐ型半導体層
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ ｐ側コンタクト電極
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ ｐ側接合電極
２２ ｎ側接合電極
３ 発光装置
３０ 発光部
３１ 基板
３２ ｎ型半導体膜
３２ａ ｎ型半導体層
３３ 半導体膜
３３ａ 発光層
３４ ｐ型半導体膜
３４ａ ｐ型半導体層
３５ ｐ側コンタクト電極
３６ ｐ側接合電極
３７ ｎ側接合電極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】