特許 7232461 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-22

(45)【発行日】2023-03-03

(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】

   H01L 33/24 20100101AFI20230224BHJP

   H01L 33/08 20100101ALI20230224BHJP

   H01L 33/16 20100101ALI20230224BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20230224BHJP

   G03B 21/14 20060101ALI20230224BHJP

   H04N 5/74 20060101ALI20230224BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20230224BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20230224BHJP

【ＦＩ】

H01L33/24

H01L33/08

H01L33/16

H01L33/00 L

G03B21/14 A

H04N5/74 Z

F21S2/00 311

F21Y115:30

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019035580

(22)【出願日】2019-02-28

(65)【公開番号】P2020141048

(43)【公開日】2020-09-03

【審査請求日】2022-02-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(73)【特許権者】

【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

【審査官】淺見 一喜

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１１／１１７０５６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１３３５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５２１４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３３５１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／０２３９２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許第０８７５９８１４（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】特開２００９－０５９７４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３３／００－３３／６４

Ｈ０１Ｓ ５／００－５／５０

Ｇ０３Ｂ ２１／１４

Ｈ０４Ｎ ５／７４

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｙ １１５／３０

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【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、前記基体と前記発光層との間に設けられ、
前記第２半導体層は、
第３半導体層と、
前記第３半導体層よりも不純物濃度が低い第４半導体層と、
を有し、
前記発光層は、ファセット面を有し、
前記第４半導体層は、ファセット面を有し、
前記発光層のファセット面には、前記第４半導体層が設けられ、
前記積層体が設けられている前記基体の面に対する、前記発光層のファセット面の傾斜角をθ３とし、
前記基体の面に対する、前記発光層のファセット面に設けられている前記第４半導体層のファセット面の傾斜角をθ４とした場合、
θ４＞θ３である、発光装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記発光層は、ｃ面を有し、
前記第４半導体層は、ｃ面を有している、発光装置。

【請求項3】

請求項２において、
前記積層体の積層方向における平面視で、前記発光層のｃ面は、前記発光層のファセット面よりも大きい、発光装置。

【請求項4】

請求項２または３において、
前記積層体の積層方向における平面視で、前記第４半導体層のｃ面は、前記第４半導体層のファセット面よりも大きい、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、微結晶柱状結晶の位置および形状を制御することにより、発光波長あるいは光吸収波長を制御した半導体光素子アレイが開示されている。例えば、特許文献１では、微結晶柱状結晶であるｎ型半導体層と、ｎ型半導体層上に設けられた活性層と、活性層上に設けられたｐ型半導体層と、からなるナノコラムを含む発光素子が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１３－２３９７１８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では、微結晶柱状結晶が先端部にファセット構造を有している。すなわち、微結晶柱状結晶は、先端部が尖った形状を有している。また、活性層も同様に、先端部が尖った形状を有している。したがって、ｎ型半導体層と活性層との境界部分、および活性層とｐ型半導体層との境界部分において、尖った部分に電界が集中する。この結果、活性層において局所的に電流密度が高くなり、活性層に効率よく電流を注入することができない。

【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、前記基体と前記発光層との間に設けられ、
前記発光層は、
第１層と、
前記第１層よりもバンドギャップの大きい第２層と、
を有し、
前記第１半導体層は、ファセット面を有し、
前記第１層は、ファセット面を有し、
前記第１半導体層のファセット面には、前記第１層が設けられ、
前記積層体が設けられている前記基体の面に対する、前記第１半導体層のファセット面
の傾斜角をθ１とし、
前記基体の面に対する、前記第１半導体層のファセット面に設けられている前記第１層のファセット面の傾斜角をθ２とした場合、
θ２＞θ１である。

【0007】

本発明に係る発光装置の一態様において、
前記第１層は、
第１部分と、
前記第１部分よりもバンドギャップが大きい第２部分と、
を有していてもよい。

【0008】

本発明に係る発光装置の一態様において、
前記第１半導体層は、ｃ面を有し、
前記第１層は、ｃ面を有していてもよい。

【0009】

本発明に係る発光装置の一態様において、
前記積層体の積層方向における平面視で、前記第１半導体層のｃ面は、前記第１半導体層のファセット面よりも大きくてもよい。

【0010】

本発明に係る発光装置の一態様において、
前記積層体の積層方向における平面視で、前記第１層のｃ面は、前記第１層のファセット面よりも大きくてもよい。

【0011】

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、前記基体と前記発光層との間に設けられ、
前記第２半導体層は、
第３半導体層と、
前記第３半導体層よりも不純物濃度が低い第４半導体層と、
を有し、
前記発光層は、ファセット面を有し、
前記第４半導体層は、ファセット面を有し、
前記発光層のファセット面には、前記第４半導体層が設けられ、
前記積層体が設けられている前記基体の面に対する、前記発光層のファセット面の傾斜角をθ３とし、
前記基体の面に対する、前記発光層のファセット面に設けられている前記第４半導体層のファセット面の傾斜角をθ４とした場合、
θ４＞θ３である。

【0012】

本発明に係る発光装置の一態様において、
前記発光層は、ｃ面を有し、
前記第４半導体層は、ｃ面を有していてもよい。

【0013】

本発明に係る発光装置の一態様において、
前記積層体の積層方向における平面視で、前記発光層のｃ面は、前記発光層のファセット面よりも大きくてもよい。

【0014】

本発明に係る発光装置の一態様において、
前記積層体の積層方向における平面視で、前記第４半導体層のｃ面は、前記第４半導体層のファセット面よりも大きくてもよい。

【0015】

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】

【0016】

【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柱状部における電界の様子を説明するための図。

【図4】参考例に係る発光装置の柱状部における電界の様子を説明するための図。

【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7】第１実施形態の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の柱状部を模式的に示す断面図。

【図9】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】

【0017】

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。

【0018】

１． 第１実施形態
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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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、基体１０の主面１１に設けられている。基体１０の主面１１は、図示の例では、基体１０の上面である。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。

【0022】

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。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と発光層３４との積層方向のことである。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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であり、柱状部３０の平面形状が楕円の場合は、該楕円を内部に含む最小の円である。

【0026】

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、発光層３４と、第２半導体層３６と、を有している。

【0027】

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、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。

【0028】

発光層３４は、第１半導体層３２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、不純物がドープされていないｉ型の半導体層である。発光層３４は、多重量子井戸構造（multi quantum well、ＭＱＷ）を有している。

【0029】

第２半導体層３６は、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、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、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。

【0030】

なお、図１では、柱状部３０を簡略化して図示している。柱状部３０の構造の詳細は、後述する。

【0031】

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、発光層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、発光層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。

【0032】

絶縁層４０は、発光層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、発光層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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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３４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３４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。

【0036】

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。

【0037】

図２は、柱状部３０を模式的に示す断面図である。

【0038】

発光層３４は、第１層３４０と、第２層３４２と、を有している。発光層３４は、第１層３４０と、第２層３４２と、が交互に配置された多重量子井戸構造を有している。図示の例では、発光層３４は、第１層３４０と第２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。

【0039】

第１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。第１層３４０は、量子井戸構造のウェルである。第１層３４０は、第１部分３４１ａと、第２部分３４１ｂと、を有している。

【0040】

第１部分３４１ａのインジウム（Ｉｎ）の濃度は、第２部分３４１ｂのインジウムの濃度よりも高い。第２部分３４１ｂのバンドギャップは、第１部分３４１ａのバンドギャップよりも大きい。第１部分３４１ａは、積層方向から見て、第１半導体層３２のｃ面４ａに重なっている。積層方向から見て、第１部分３４１ａは、柱状部３０の中央部に位置し
、第２部分３４１ｂは、第１部分３４１ａを囲んでいる。

【0041】

第２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、第２層３４２は、ｉ型のＩｎＧａＮ層であってもよい。この場合、第２層３４２のインジウムの濃度は、第１層３４０のインジウムの濃度よりも低い。第２層３４２は、量子井戸構造のバリアである。第２層３４２のバンドギャップは、第１層３４０のバンドギャップよりも大きい。

【0042】

第２半導体層３６は、第３半導体層３６０と、第４半導体層３６２と、を有している。第４半導体層３６２は、発光層３４上に設けられている。第３半導体層３６０は、第４半導体層３６２上に設けられている。第４半導体層３６２は、発光層３４と第３半導体層３６０との間に設けられている。第４半導体層３６２の不純物濃度は、第３半導体層３６０の不純物濃度よりも低い。第４半導体層３６２の不純物濃度は、例えば、１×１０^１８～３×１０^１９ｃｍ^－３程度である。第３半導体層３６０の不純物濃度は、例えば、１×１０^１９～１×１０^２０ｃｍ^－３程度である。第４半導体層３６２のホールキャリア濃度は、例えば、第３半導体層３６０のホールキャリア濃度よりも低い。

【0043】

発光装置１００における、第１半導体層３２と発光層３４との境界部分について説明する。

【0044】

第１半導体層３２と発光層３４との境界部分では、発光層３４を構成する層のうちの最下層の第１層３４０（以下「第１層３４０Ａ」ともいう）と、第１半導体層３２と、が接している。

【0045】

第１半導体層３２の先端部は、例えば、多角錐台状、円錐台状である。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２ａと、ｃ面４ａと、を有している。ｃ面４ａは、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２ａは、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２ａは、ｃ面４ａに対して傾斜している。ｃ面４ａは、（０００１）面であり、ファセット面２ａは、例えば、｛１－１０１｝面、｛１１－２２｝面などである。

【0046】

第１半導体層３２のファセット面２ａおよびｃ面４ａには、第１層３４０Ａが設けられている。第１層３４０は、第１半導体層３２上にＩｎＧａＮ層をエピタキシャル成長させて形成された層である。そのため、第１層３４０は、第１半導体層３２と同様に、ファセット面２ｂと、ｃ面４ｂと、を有している。ｃ面４ｂは、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２ｂは、基体１０の主面１１に対して傾斜している面である。

【0047】

図２に示すように、基体１０の主面１１に対する第１半導体層３２のファセット面２ａの傾斜角をθ１とする。また、基体１０の主面１１に対する第１層３４０Ａのファセット面２ｂの傾斜角をθ２とする。このとき、θ２＞θ１である。そのため、柱状部３０の中央部における第１層３４０Ａの膜厚が、柱状部３０の外周部における第１層３４０Ａの膜厚よりも大きくなる。図示の例では、第１層３４０Ａは、柱状部３０の中央部の膜厚が一定であり、柱状部３０の外周部の膜厚が、柱状部３０の中央部から離れるに従って小さくなっている。

【0048】

次に、発光装置１００における、発光層３４と第２半導体層３６との境界部分について説明する。

【0049】

発光層３４と第２半導体層３６との境界部分では、発光層３４と第４半導体層３６２とが接している。

【0050】

発光層３４は、図２に示すように、ファセット面２ｃと、ｃ面４ｃと、を有している。発光層３４のファセット面２ｃおよびｃ面４ｃは、発光層３４を構成する層のうちの最上層の第２層３４２の面である。ｃ面４ｃは、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２ｃは、基体１０の主面１１に対して傾斜している面である。

【0051】

発光層３４のファセット面２ｃおよびｃ面４ｃには、第４半導体層３６２が設けられている。第４半導体層３６２は、発光層３４上にｐ型のＧａＮ層をエピタキシャル成長させて形成された層である。そのため、第４半導体層３６２は、発光層３４と同様に、ファセット面２ｄと、ｃ面４ｄと、を有している。ｃ面４ｄは、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２ｄは、基体１０の主面１１に対して傾斜している面である。

【0052】

図２に示すように、基体１０の主面１１に対する発光層３４のファセット面２ｃの傾斜角をθ３とする。また、基体１０の主面１１に対する第４半導体層３６２のファセット面２ｄの傾斜角をθ４とする。このとき、θ４＞θ３である。そのため、柱状部３０の中央部における第４半導体層３６２の膜厚が、柱状部３０の外周部における第４半導体層３６２の膜厚よりも大きくなる。図示の例では、第４半導体層３６２は、柱状部３０の中央部の膜厚が一定であり、柱状部３０の外周部の膜厚が、柱状部３０の中央部から離れるに従って小さくなっている。

【0053】

図３は、発光装置１００の柱状部３０における電界の様子を説明するための図である。図４は、参考例に係る発光装置の柱状部３０における電界の様子を説明するための図である。なお、参考例では、θ３＝θ４であり、θ１＝θ２である。図３および図４では、電界の等電位線Ｅを破線で示している。

【0054】

図４に示す参考例では、発光層３４のファセット面の傾斜角θ３と、第４半導体層３６２のファセット面の傾斜角θ４が等しい（θ３＝θ４）。そのため、第４半導体層３６２の膜厚は一定である。したがって、発光層３４の先端の尖った部分、すなわち柱状部３０の中央部に電界が集中する。これにより、発光層３４において、柱状部３０の中央部の接合耐圧が低下し、局所的に電流密度が高くなる。この結果、発光層３４に効率よく電流を注入することができない。

【0055】

これに対して、発光装置１００では、図３に示すように、第４半導体層３６２のファセット面２ｄの傾斜角θ４は、発光層３４のファセット面２ｃの傾斜角θ３よりも大きい（θ４＞θ３）。そのため、柱状部３０の中央部において、第４半導体層３６２の膜厚が大きくなり、柱状部３０の外周部において、第４半導体層３６２の膜厚が小さくなる。したがって、θ３＝θ４の場合と比べて、発光層３４における電界集中を緩和することができる。これにより、第２半導体層３６と発光層３４の境界部分において、電流が緩やかに狭窄され、局所的に電流密度が高くなることを防ぐことができる。この結果、発光層３４に効率よく電流を注入することができる。

【0056】

また、発光装置１００では、発光層３４がｃ面４ｃを有し、第４半導体層３６２がｃ面４ｄを有している。そのため、発光層３４および第４半導体層３６２がｃ面を有さない場合と比べて、発光層３４における電界集中を緩和することができる。例えば、発光層３４および第４半導体層３６２がｃ面を有さない場合、図４に示すように、発光層３４の先端部が尖った形状となるため、電界が集中する。発光層３４および第４半導体層３６２がｃ面４ｃを有することにより、発光層３４の先端部がｃ面となるため、電界集中を緩和する
ことができる。

【0057】

上記では、発光層３４と第２半導体層３６との境界部分について説明したが、第１半導体層３２と発光層３４との境界部分についても同様である。すなわち、発光装置１００では、θ２＞θ１とすることにより、柱状部３０の中央部において、第１層３４０の膜厚が大きくなり、柱状部３０の外周部において、第１層３４０の膜厚が小さくなる。したがって、発光層３４において、電界集中を緩和することができる。これにより、第１半導体層３２と発光層３４の境界部分において、電流が緩やかに拡がって、局所的に電流密度が高くなることを防ぐことができる。

【0058】

また、発光装置１００では、第１半導体層３２がｃ面４ａを有し、第１層３４０Ａがｃ面４ｂを有している。そのため、第１半導体層３２および第１層３４０Ａがｃ面を有さない場合と比べて、発光層３４における電界集中を緩和することができる。

【0059】

上述したように、発光装置１００において、柱状部３０を流れる電流は、第２半導体層３６と発光層３４の境界部分において緩やかに狭窄され、発光層３４においてインジウムが高濃度の第１部分３４１ａを通り、第１半導体層３２と発光層３４の境界部分において緩やかに拡がる。このように、発光装置１００では、電流の経路が理想的な経路となる。

【0060】

発光装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。

【0061】

発光装置１００では、第１半導体層３２のファセット面２ａの傾斜角をθ１とし、第１半導体層３２のファセット面２ａに設けられている第１層３４０Ａのファセット面２ｂの傾斜角をθ２とした場合、θ２＞θ１である。そのため、発光装置１００では、θ１＝θ２の場合と比べて、発光層３４における電界集中を緩和することができる。これにより、発光層３４に効率よく電流を注入することができる。

【0062】

発光装置１００では、発光層３４のファセット面２ｃの傾斜角をθ３とし、発光層３４のファセット面２ｃに設けられている第４半導体層３６２のファセット面２ｄの傾斜角をθ４とした場合、θ４＞θ３である。そのため、発光装置１００では、θ３＝θ４の場合と比べて、発光層３４における電界集中を緩和することができる。これにより、発光層３４に効率よく電流を注入することができる。

【0063】

発光装置１００では、第１層３４０は、第１部分３４１ａと、第１部分３４１ａよりもバンドギャップが大きい第２部分３４１ｂと、を有している。発光装置１００では、上述したように、発光層３４における電界集中を緩和できるため、第１層３４０の第１部分３４１ａに効率よく電流を注入することができる。

【0064】

発光装置１００では、第１半導体層３２はｃ面４ａを有している。発光層３４の第１層３４０Ａは、ｃ面４ｂを有している。そのため、発光装置１００では、第１半導体層３２および第１層３４０Ａがｃ面を有さない場合と比べて、発光層３４における電界集中を緩和することができる。

【0065】

発光装置１００では、発光層３４がｃ面４ｃを有し、第４半導体層３６２はｃ面４ｄを有している。そのため、発光層３４および第４半導体層３６２がｃ面を有さない場合と比べて、発光層３４における電界集中を緩和することができる。

【0066】

積層方向から見た平面視において、第１半導体層３２のｃ面４ａは、第１半導体層３２のファセット面２ａよりも大きい。積層方向から見た平面視におけるｃ面４ａの大きさは、ｃ面４ａ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２ａの大きさは、ファセット面２ａの面積をＳ１とした場合に、Ｓ１×ｃｏｓθ１で表される。

【0067】

積層方向から見た平面視において、第１層３４０Ａのｃ面４ｂは、第１層３４０Ａのファセット面２ｂよりも大きい。積層方向から見た平面視におけるｃ面４ｂの大きさは、ｃ面４ｂ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２ｂの大きさは、ファセット面２ｂの面積をＳ２とした場合に、Ｓ２×ｃｏｓθ２で表される。

【0068】

積層方向から見た平面視において、発光層３４のｃ面４ｃは、発光層３４のファセット面２ｃよりも大きい。積層方向から見た平面視におけるｃ面４ｃの大きさは、ｃ面４ｃ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２ｃの大きさは、ファセット面２ｃの面積をＳ３とした場合に、Ｓ３×ｃｏｓθ３で表される。

【0069】

積層方向から見た平面視において、第４半導体層３６２のｃ面４ｄは、第４半導体層３６２のファセット面２ｄよりも大きい。積層方向から見た平面視におけるｃ面４ｄの大きさは、ｃ面４ｄ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２ｄの大きさは、ファセット面２ｄの面積をＳ４とした場合に、Ｓ４×ｃｏｓθ４で表される。

【0070】

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５および図６は、発光装置１００の製造工程を模式的に示す断面図である。

【0071】

図５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。

【0072】

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。

【0073】

図６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。

【0074】

次に、第１半導体層３２上に発光層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、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法が挙げられる。本工程では、まず、インジウム、ガリウムおよび窒素を供給して、図２に示すように、第１半導体層３２上に、第１層３４０をエピタキシャル成長させる。次に、ガリウム、および窒素を供給して、第１層３４０上に、第２層３４２をエピタキシャル成長させる。このとき、ガリウムと窒素の供給量、成長温度等を制御することにより、図２に示すように、θ２＞θ１となるように第１層３４０をエピタキシャル成長させることができる。特に、ＭＯＣＶＤ法でエピタキシャル成長させる場合には、ガスの圧力を制御することによって、θ２＞θ１となるように第１層３４０をエピタキシャル成長させることができる。また、本工程において、Ｉｎのマイグレーションにより、第１層３４０には、第１部分３４１ａと、第２部分３４１ｂと、が形成される。

【0075】

次に、インジウム、ガリウムおよび窒素を供給して、第２層３４２上に第１層３４０をエピタキシャル成長させ、インジウムの供給を停止して、第１層３４０上に第２層３４２をエピタキシャル成長させる。この工程を繰り返すことによって、発光層３４を形成できる。

【0076】

次に、図６に示すように、発光層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。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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

以上の工程により、発光装置１００を製造することができる。

【0080】

１．３． 変形例
次に、第１実施形態の変形例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７は、第１実施形態の変形例に係る発光装置１１０の柱状部３０を模式的に示す断面図である。以下、第１実施形態の変形例に係る発光装置１１０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。

【0081】

上述した発光装置１００では、図２に示すように、積層方向から見た平面視において、発光層３４のｃ面４ｃは、発光層３４のファセット面２ｃよりも大きい。

【0082】

これに対して、発光装置１１０では、図７に示すように、積層方向から見た平面視において、発光層３４のｃ面４ｃは、発光層３４のファセット面２ｃよりも小さい。

【0083】

また、発光装置１１０では、第１半導体層３２は、ｃ面を有していない。すなわち、第１半導体層３２の先端は、ファセット面２ａのみで構成されている。

【0084】

発光装置１１０では、発光装置１００と同様に、θ２＞θ１であり、θ４＞θ３である。そのため、発光装置１１０では、発光装置１００と同様に、発光層３４における電界集中を緩和することができる。

【0085】

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。

【0086】

上述した発光装置１００では、図２に示すように、第１半導体層３２、発光層３４、および第４半導体層３６２は、ｃ面を有していた。これに対して、発光装置２００では、図８に示すように、第１半導体層３２、発光層３４、および第４半導体層３６２は、ｃ面を有していない。

【0087】

第１半導体層３２の先端は、例えば、ファセット面２ａのみで構成されている。発光層３４の先端は、例えば、ファセット面２ｃのみで構成されている。第４半導体層３６２は、例えば、ファセット面２ｄのみで構成されている。

【0088】

図８に示す例では、発光層３４の第１層３４０は、図２に示す第１部分３４１ａおよび第２部分３４１ｂを有していないが、図２に示す例と同様に、第１層３４０は、第１部分３４１ａおよび第２部分３４１ｂを有していてもよい。

【0089】

発光装置２００では、発光装置１００と同様に、θ２＞θ１であり、θ４＞θ３である。そのため、発光装置２００では、発光装置１００と同様に、発光層３４における電界集中を緩和することができる。

【0090】

２．２． 発光装置の製造方法
次に、発光装置２００の製造方法について説明する。発光装置２００の製造方法は、第１半導体層３２、発光層３４、および第２半導体層３６をエピタキシャル成長させる際に、ガリウムと窒素の供給量、成長温度等を制御することにより、ｃ面が形成されないようにする点を除いて、上述した発光装置１００の製造方法と同様である。そのため、その説明を省略する。

【0091】

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９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。

【0092】

本発明に係るプロジェクターは、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を有するプロジェクター９００について説明する。

【0093】

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。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を積層方向と直交する方向に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る。赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、青色光源１００Ｂの各々を構成する発光装置１００の数は、特に限定されない。なお、便宜上、図９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。

【0094】

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。

【0095】

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。

【0096】

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。

【0097】

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。

【0098】

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。

【0099】

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。

【0100】

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。

【0101】

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。

【0102】

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。

【0103】

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。

【0104】

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。

【0105】

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。

【0106】

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。

【0107】

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。

【0108】

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】

【0109】

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…発光層、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、１１０…発光装置、２００…発光装置、３４０…第１層、３４０Ａ…第１層、３４１ａ…第１部分、３４１ｂ…第２部分、３４２…第２層、３６０…第３半導体層、３６２…第４半導体層、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】