CN110212406A - 发光装置及其制造方法、以及投影仪 - Google Patents

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Abstract

提供发光装置及其制造方法、以及投影仪，能够减少在发光层中产生的光向基体侧的相反侧的泄漏量。该发光装置具有：基体；以及层叠体，其设置在所述基体上，所述层叠体具有：第1柱状部；以及第2柱状部，其具有比所述第1柱状部小的直径，所述第1柱状部设置在所述基体与所述第2柱状部之间，所述第1柱状部具有：第1半导体层；第2半导体层，其导电类型与所述第1半导体层不同；以及发光层，其设置在所述第1半导体层与所述第2半导体层之间，能够产生光，所述第1半导体层设置在所述基体与所述发光层之间，所述第2柱状部具有导电类型与所述第1半导体层不同的第3半导体层。

Description

发光装置及其制造方法、以及投影仪
技术领域
本发明涉及发光装置及其制造方法、以及投影仪。
背景技术
半导体激光器作为高亮度的下一代光源备受期待。其中，应用了纳米结构体(纳米柱)的半导体激光器也被期待能够利用纳米结构体来实现光子晶体的效果，从而实现窄放射角且高输出的发光。这样的半导体激光器例如被应用为投影仪的光源。
例如，在专利文献1中记载有如下的化合物半导体元件：该化合物半导体元件包含GaN纳米柱(柱状部)，该GaN纳米柱(柱状部)具有Si衬底(基体)、设置在Si衬底的上方的n型层(第1半导体层)、设置在n型层上的有源层(发光层)和设置在有源层上的p型层(第2半导体层)。
专利文献1：日本特开2008-166567号公报
但是，在如上所述的发光装置中，构成柱状部的各层材料的选择项是有限的，因此，存在发光层与第2半导体层之间难以取得折射率的差异、且在发光层中产生的光向基体侧的相反侧泄漏的情况。
发明内容
本发明的发光装置的一个方式具有：基体；以及层叠体，其设置在所述基体上，所述层叠体具有：第1柱状部；以及第2柱状部，其具有比所述第1柱状部小的直径，所述第1柱状部设置在所述基体与所述第2柱状部之间，所述第1柱状部具有：第1半导体层；第2半导体层，其导电类型与所述第1半导体层不同；以及发光层，其设置在所述第1半导体层与所述第2半导体层之间，能够产生光，所述第1半导体层设置在所述基体与所述发光层之间，所述第2柱状部具有导电类型与所述第1半导体层不同的第3半导体层。
在所述发光装置的一个方式中，也可以是，在相邻的所述第1柱状部之间以及相邻的所述第2柱状部之间设置有光传播层。
在所述发光装置的一个方式中，也可以是，所述光传播层具有：第1层，其设置在相邻的所述第1柱状部的所述第1半导体层之间；以及第2层，其设置在相邻的所述第1柱状部的所述发光层之间，所述第2层的折射率高于所述第1层的折射率。
在所述发光装置的一个方式中，也可以是，所述第2层与所述基体之间的距离小于所述发光层与所述基体之间的距离。
在所述发光装置的一个方式中，也可以是，所述光传播层具有第3层，所述第3层设置在相邻的所述第2柱状部的所述第3半导体层之间，所述第3层的折射率低于所述第2层的折射率。
在所述发光装置的一个方式中，也可以是，所述发光层产生波长λ的光，所述第2柱状部以间距P排列，当设N为整数时，所述波长λ和所述间距P满足以下关系：P＝N×(λ/2)。
本发明的发光装置的制造方法的一个方式包含以下工序：在基体上依次形成第1半导体层、能够产生光的发光层和导电类型与所述第1半导体层不同的第2半导体层，形成多个第1柱状结构体；在相邻的所述第1柱状结构体之间和所述第1柱状结构体的端面形成光传播层；对所述光传播层进行回蚀，使所述端面的一部分露出；以及以所回蚀的所述光传播层为掩模，在所露出的所述端面的一部分形成导电类型与所述第1半导体层不同的第3半导体层，形成第2柱状结构体，在形成所述第1柱状结构体的工序中，以使所述端面成为小平面的方式形成所述第1柱状结构体，在形成所述第2柱状结构体的工序中，以使所述第2柱状结构体的直径小于所述第1柱状结构体的直径的方式形成所述第2柱状结构体。
本发明的投影仪的一个方式具有所述发光装置的一个方式。
附图说明
图1是示意性地示出本实施方式的发光装置的剖视图。
图2是示意性地示出本实施方式的发光装置的柱状部的剖视图。
图3是用于说明有效折射率的图。
图4是用于说明有效折射率的图。
图5是用于说明本实施方式的发光装置的制造方法的流程图。
图6是示意性地示出本实施方式的发光装置的制造工序的剖视图。
图7是示意性地示出本实施方式的发光装置的制造工序的剖视图。
图8是示意性地示出本实施方式的发光装置的制造工序的剖视图。
图9是示意性地示出本实施方式的发光装置的制造工序的剖视图。
图10是示意性示出本实施方式的变形例的发光装置的剖视图。
图11是基于SEM的观察像。
图12是基于SEM的观察像。
图13是示意性示出本实施方式的投影仪的图。
标号说明
3a：第1柱状结构体；3b：第2柱状结构体；10：基体；10a：上表面；20：层叠体；22：缓冲层；30：柱状部；30a：第1柱状部；30b：第2柱状部；32：第1半导体层；34：发光层；36：第2半导体层；36a：上表面；37：第1部分；38：第2部分；39：第3半导体层；40：光传播层；42：第1层；44：第2层；46：第3层；50：第1电极；52：第2电极；60：掩模层；100：发光装置；100R、100G、100B：光源；136：第1区域；200：发光装置；210：导电层；236：第2区域；900：投影仪；902R、902G、902B：透镜阵列；904R、904G、904B：液晶光阀；906：十字分色棱镜；908：投影透镜；910：屏幕；1030b：第2柱状部；1046：第3层。
具体实施方式
下面，使用附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。另外，以下说明的实施方式并不对权利要求书中记载的本发明的内容进行不恰当的限定。此外，以下说明的所有结构不一定都是本发明必需的结构要件。
1.发光装置
首先，参照附图说明本实施方式的发光装置。图1是示意性示出本实施方式的发光装置100的剖视图。
如图1所示，发光装置100具有基体10、层叠体20、第1电极50和第2电极52。
基体10例如具有板状的形状。基体10例如是Si衬底、GaN衬底、蓝宝石衬底等。基体10具有上表面10a。上表面10a例如是平坦的面。
层叠体20设置于基体10(基体10上)。层叠体20具有缓冲层22、柱状部30和光传播层40。
另外，在本发明中，“上”表示在层叠体20的层叠方向(以下，也简称作“层叠方向”)上，从柱状部30的发光层34观察时远离基体10的方向，“下”表示在层叠方向上，在从发光层34观察时接近基体10的方向。
此外，在本发明中，“层叠体20的层叠方向”表示柱状部30的第1半导体层32与发光层34的层叠方向(在图示的例子中，为上下方向)。
缓冲层22设置在基体10上。缓冲层22例如是n型的GaN层(具体而言，掺杂有Si的n型的GaN层)等。另外，在图示的例子中，在缓冲层22上设置有用于形成柱状部30的掩模层60。掩模层例如是二氧化硅层、氮氧化硅层、氧化铝层、氧化铪层、钛、氧化钛层、氧化锆层、氮化硅层、它们的层叠膜等。
柱状部30设置在缓冲层22上。柱状部30的平面形状(从层叠方向观察时的形状)例如是六边形等多边形、圆等。柱状部30的直径例如为nm级，具体而言，为10nm以上500nm以下。柱状部30例如也称作纳米柱(nanocolumn)、纳米线、纳米棒或纳米柱状物(nanopillar)。柱状部30的层叠方向的大小例如为0.1μm以上5μm以下。
另外，在本发明中，在柱状部30的平面形状为圆的情况下，“径”是直径，在柱状部30的平面形状为多边形的情况下，“径”是将该多边形包含在内部的最小的圆(最小包含圆)的直径。
柱状部30设置有多个。多个柱状部30相互隔开。相邻的柱状部30的间隔例如为1nm以上500nm以下。在平面观察时(从层叠方向观察时)，多个柱状部30在规定方向上以规定间距排列。多个柱状部30例如配置为俯视观察时的三角格子状、方格状等。多个柱状部30能够表现出光子晶体的效果。
这里，图2是示意性地示出柱状部30的剖视图。如图1和图2所示，柱状部30具有第1柱状部30a和第2柱状部30b。第1柱状部30a例如设置在缓冲层22上。第1柱状部30a设置在基体10与第2柱状部30b之间。
第2柱状部30b设置在第1柱状部30a上。第2柱状部30b的直径D2小于第1柱状部30a的直径D1。第1柱状部30a的直径D1是第1柱状部30a的最大直径。第2柱状部30b的直径D2是第2柱状部30b的最大直径。在图示的例子中，第1柱状部30a具有沿层叠方向直径恒定为D1的部分。第2柱状部30b具有沿层叠方向直径恒定为D2的部分。因此，柱状部30具有阶梯状的形状。
第1柱状部30a具有第1半导体层32、发光层34和第2半导体层36。在图示的例子中，第1柱状部30a具有第1半导体层32、发光层34和第2半导体层36的第1部分37。
第1半导体层32设置在缓冲层22上。第1半导体层32设置在发光层34与基体10之间。第1半导体层32例如是掺杂有Si的n型的GaN层。
发光层34设置在第1半导体层32上。发光层34设置在第1半导体层32与第2半导体层36之间。发光层34例如具有由GaN层和InGaN层构成的量子阱结构。构成发光层34的GaN层和InGaN层的数量未特别限定。发光层34是能够通过注入电流而产生光的层。
第2半导体层36的第1部分37设置在发光层34上。第2半导体层36是导电类型与第1半导体层32不同的层。第2半导体层36例如是掺杂有Mg的p型的GaN层。
第2柱状部30b具有第3半导体层39。在图示的例子中，第2柱状部30b具有第2半导体层36的第2部分38和第3半导体层39。
第2半导体层36的第2部分38设置在第1部分37上。在图示的例子中，第2部分38具有三角形的截面形状。如图1所示，第2半导体层36的上表面36a例如是小平面(facetsurface)，相对于基体10的上表面10a倾斜。具体而言，上表面36a以与上表面10a之间的距离伴随朝向上表面36a的中心而变大的方式倾斜。在图示的例子中，上表面36a具有与第2层44接触的第1区域136、和与第3半导体层39接触的第2区域236。同样，第1半导体层32、发光层34和第3半导体层39的上表面例如是小平面。
第3半导体层39设置在第2半导体层36上。第3半导体层39是导电类型与第1半导体层32不同的层。第3半导体层39的材质例如与第2半导体层36相同。半导体层32、36、39是具有将光封闭在发光层34中(抑制光从发光层34漏出)的功能的包覆层。
层叠体20的设置有第2柱状部30b的部分在平面方向(与层叠方向垂直的方向)的平均折射率(第1平均折射率)低于层叠体20的设置有第1柱状部30a的第2半导体层36的部分在平面方向的平均折射率(第2平均折射率)。
这里，“平面方向的平均折射率”是层叠方向的规定位置处的、与层叠方向垂直的方向的平均折射率，例如，当设层叠体20的设置有柱状部30的部分在平面方向的平均折射率为nAVE时，nAVE表示为下述式(1)。
其中，在上述式(1)中，εA是柱状部30的介电常数，在第1平均折射率的情况下，εA是第2柱状部30b的折射率，在第2平均折射率的情况下，εA是第1柱状部30a的第2半导体层36的折射率。εB是光传播层40的介电常数。当设层叠方向的规定位置处的、平面方向上的层叠体20的截面积为S、平面方向上的柱状部30的截面积的总和为SA时，为比SA/S。
第2柱状部30b在规定方向上以间距P排列。在发光层34产生波长λ的光的情况下，当设N为整数时，波长λ和间距P满足下述式(2)的关系。
P＝N×(λ/2)……(2)
间距P例如是规定方向上的、相邻的第2部分38的中心之间的距离。同样，第1柱状部30例如在规定方向上以间距P排列，满足上述式(2)的关系。
如图1所示，光传播层40设置在相邻的柱状部30之间。光传播层40设置在相邻的第1柱状部30a之间以及相邻的第2柱状部30b之间。光传播层40设置在掩模层60上。光传播层40的折射率例如低于柱状部30的折射率。在发光层34中产生的光能够在光传播层40中传播。光传播层40例如具有第1层42、第2层44和第3层46。
第1层42设置在掩模层60上。第1层42设置在基体10与第2层44之间。在图示的例子中，第1层42设置在相邻的第1柱状部30a的第1半导体层32之间。
第1层42例如是二氧化硅层(例如SiO2层)、氮氧化硅层(例如SiON层)、氧化铝层(例如Al2O3层)、氧化铪层(例如HfO2层)等。
第2层44设置在第1层42上。第2层44设置在第1层42与第3层46之间。在图示的例子中，第2层44设置在相邻的第1柱状部30a的发光层34之间。并且，第2层44设置在相邻的第1柱状部30a的第2半导体层36之间。
第2层44与基体10之间的距离L1例如小于发光层34与基体10之间的距离L2。距离L1是第2层44与基体10之间的最短距离。距离L2是发光层34与基体10之间的最短距离。
第2层44的折射率高于第1层42的折射率。第2层44例如是氧化钛层(例如TiO2层)、氧化锆层(例如ZrO2层)、氮化硅层(例如SiN层)等。
第3层46设置在第2层44上。在图示的例子中，第3层46设置在相邻的第2柱状部30b的第3半导体层39之间。
第3层46的折射率低于第2层44的折射率。第3层46的折射率也可以与第1层42的折射率相同。第3层46的材质例如与第1层42相同。
在发光装置100中，由p型的第3半导体层39和第2半导体层36、未掺杂有杂质的发光层34以及n型的第1半导体层32构成pin二极管。半导体层32、36、39是带隙比发光层34大的层。在发光装置100中，当向第1电极50与第2电极52之间施加pin二极管的正向偏压时(注入电流时)，在发光层34中发生电子与空穴的复合。通过该复合，产生发光。在发光层34中产生的光利用半导体层32、36、39在平面方向上传播通过光传播层40，通过基于多个柱状部30的光子晶体的效果形成驻波，在发光层34中接收增益并进行激光振荡。然后，发光装置100将+1级衍射光和-1级衍射光作为激光，朝层叠方向(朝第2电极52侧和基体10侧)射出。
另外，虽然未图示，但也可以在基体10与缓冲层22之间或者基体10的下方设置有反射层。该反射层例如是DBR(Distributed Bragg Reflector：分布式布拉格反射器)层。能够利用该反射层反射在发光层34中产生的光，发光装置100能够仅从第2电极52侧射出光。
第1电极50设置在缓冲层22上。缓冲层22也可以与第1电极50进行欧姆接触。第1电极50与第1半导体层32电连接。在图示的例子中，第1电极50经由缓冲层22而与第1半导体层32电连接。第1电极50是用于向发光层34注入电流的一个电极。作为第1电极50，例如，使用从缓冲层22侧按照Ti层、Al层、Au层的顺序层叠所得的电极等。另外，在基体10具有导电性的情况下，虽然未图示，但第1电极50也可以设置在基体10的下方。
第2电极52设置在第3半导体层39上。在图示的例子中，第2电极52还设置在光传播层40上。第3半导体层39也可以与第2电极52进行欧姆接触。第2电极52与半导体层36、39电连接。第2电极52是用于对发光层34注入电流的另一个电极。作为第2电极52，例如，使用ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟锡)。
发光装置100例如具有以下的特征。
在发光装置100中，层叠体20具有第1柱状部30a和具有比第1柱状部30a小的直径D2的第2柱状部30b，第1柱状部30a设置在基体10与第2柱状部30b之间，第1柱状部30a具有第1半导体层32、第2半导体层36和发光层34，第2柱状部30b具有第3半导体层39。因此，在发光装置100中，与第2柱状部30b的直径为第1柱状部30a的直径以上的情况相比，能够使层叠体20的设置有第2柱状部30b的部分在平面方向的平均折射率(第2平均折射率)低于层叠体20的设置有第1柱状部30a的第2半导体层36的部分在平面方向的平均折射率(第1平均折射率)。因此，在发光装置100中，在发光层34中产生的光容易在层叠方向上封闭在发光层34中，能够减少光向上方(基体10侧的相反侧、第2电极52侧)的泄漏量。其结果，在发光装置100中，能够抑制在发光层34中产生的光被第2电极52吸收。
并且，在发光装置100中，由于具有第2柱状部30b的直径D2比第1柱状部30a的直径D1小的阶梯状的形状，因此，例如，与p型半导体层(例如由半导体层36、39构成的层)整体为直径朝向上方逐渐减小的锥形形状的情况相比，p型半导体层在平面方向的平均折射率朝向上方急剧地发生变化。因此，在发光装置100中，在发光层34中产生的光容易在层叠方向上封闭在发光层34中，能够减少光向上方的泄漏量。
综上所述，在发光装置100中，在发光层34中产生的光容易在层叠方向上封闭在发光层34中，能够减少光向上方(基体10侧的相反侧、第2电极52侧)的泄漏量。因此，在发光装置100中，能够抑制在发光层34中产生的光被第2电极52吸收。
在发光装置100中，在相邻的第1柱状部30a之间以及相邻的第2柱状部30b之间设置有光传播层40。因此，在发光装置100中，在发光层34中产生的光能够在光传播层40中传播。
在发光装置100中，光传播层40具有：第1层42，其设置在相邻的第1柱状部30a的第1半导体层32之间；以及第2层44，其设置在相邻的第1柱状部30a的发光层34之间，第2层44的折射率高于第1层42的折射率。因此，在发光装置100中，例如，与第2层44的折射率为第1层42的折射率以下的情况相比，能够使层叠体20的设置有第2层44的部分在平面方向的平均折射率高于层叠体20的设置有第1层42的部分在平面方向的平均折射率。由此，在发光装置100中，在发光层34中产生的光容易在层叠方向上封闭在发光层34中，能够减少光向基体10侧的泄漏量。
在发光装置100中，第2层44与基体10之间的距离L1小于发光层34与基体10之间的距离L2。因此，在发光装置100中，能够由第2层44更可靠地覆盖发光层34的侧面。
在发光装置100中，光传播层40具有第3层46，所述第3层46设置在相邻的第2柱状部30b的第3半导体层39之间，第3层46的折射率低于第2层44的折射率。因此，在发光装置100中，与第3层46的折射率为第2层44的折射率以上的情况相比，能够使第2平均折射率更低于第1平均折射率。
并且，在发光装置100中，第2柱状部30b的直径小于第1柱状部30a的直径，因此，例如，如图3所示，对于沿平面方向在第2柱状部30b中传播的光，能够增大第2柱状部30b的有效折射率与第3层46的有效折射率之差Δn。因此，在发光装置100中，能够提高光子晶体的效果。
例如，如图4所示，在第2柱状部1030b的直径与第1柱状部的直径相同的情况下，第2柱状部1030b的有效折射率容易受到第3层1046的有效折射率的影响，与图3所示的情况相比，差Δn减小。
另外，图3是用于说明在第2柱状部30b的直径小于第1柱状部30a的直径的情况下，沿平面方向在第2柱状部30b中传播的光的有效折射率的图。图4是用于说明在第2柱状部1030b的直径与第1柱状部的直径相同的情况下，沿平面方向在第2柱状部1030b中传播的光的有效折射率的图。在图3中，用双点划线示出了第2柱状部30b的中心的位置。在图4中，用双点划线示出了第2柱状部1030b的中心的位置。
在发光装置100中，满足上述式(2)的关系。因此，在发光装置100中，对于沿平面方向在第2柱状部30b中传播的光，能够提高光子晶体的效果。并且，在发光装置100中，第2柱状部30b的直径小于第1柱状部30a的直径，因此，如图3所示，能够增大差Δn。因此，在发光装置100中，能够对沿平面方向在第2柱状部30b中传播的光进一步提高光子晶体的效果。
另外，以上说明了通过向发光层注入电流而使其发光的发光装置，但本发明的发光装置也可以是对发光层照射光而使其发光的光激发型的发光装置。在该情况下，可以不设置第1电极和第2电极。此外，也可以不设置第3层。
2.发光装置的制造方法
接着，参照附图说明本实施方式的发光装置100的制造方法。图5是用于说明本实施方式的发光装置100的制造方法的流程图。图6～图9是示意性地示出本实施方式的发光装置100的制造工序的剖视图。
如图6所示，在基体10上形成缓冲层22(步骤S1)。具体而言，使缓冲层22外延生长在基体10上。作为外延生长的方法，例如，可举出MOCVD(Metal Organic Chemical VaporDeposition：金属有机化学气相沉积)法、MBE(Molecular Beam Epitaxy：分子束外延)法等。
接着，在缓冲层22上形成掩模层60(步骤S2)。掩模层60由基于MOCVD法、MBE法等的成膜、以及构图(基于光刻技术和蚀刻技术的构图)形成。
接着，在缓冲层22上(隔着缓冲层22而在基体10上)依次形成第1半导体层32、发光层34和第2半导体层36，从而形成多个第1柱状结构体3a(步骤S3)。具体而言，以掩模层60为掩模，使第1半导体层32、发光层34和第2半导体层36依次外延生长在缓冲层22上。作为外延生长的方法，例如，可举出MOCVD法、MBE法等。
在形成第1柱状结构体3a的工序中，以使第1柱状结构体3a的上表面(端面)成为小平面的方式形成第1柱状结构体3a。在图示的例子中，第1柱状结构体3a的上表面是第2半导体层36的上表面36a。在利用MOCVD法或者MBE法使第1半导体层32、发光层34和第2半导体层36生长时，能够使第1半导体层32的上表面、发光层34的上表面和第2半导体层36的上表面36a成为小平面。
如图7所示，在相邻的第1柱状结构体3a之间和第1柱状结构体3a的上表面(端面)36a形成光传播层43(步骤S4)。光传播层43形成于第1柱状结构体3a的侧方和上方。光传播层43具有第1层42和第2层44。具体而言，首先，在缓冲层22上形成第1层42。接着，在第1层42上和第1柱状结构体3a上形成第2层44。第1层42例如通过旋转涂布法、CVD(Chemical VaporDeposition：化学气相沉积)法等形成。
如图8所示，对第2层44进行回蚀而使上表面36a的一部分(第2区域236)露出(步骤S5)。上表面36a是相对于上表面10a倾斜的小平面，因此，能够在第1区域136被第2层44覆盖的状态下，仅使第2区域236露出。
如图9所示，以所回蚀的第2层44为掩模，在所露出的第2区域236上形成第3半导体层39，从而形成第2柱状结构体3b(步骤S6)。具体而言，以第2层44为掩模，使第3半导体层39外延生长。作为外延生长的方法，例如，可举出MOCVD法、MBE法等。
在形成第2柱状结构体3b的工序中，以使第2柱状结构体3b的直径D4小于第1柱状结构体3a的直径D3的方式形成第2柱状结构体3b。第1柱状结构体3a的直径D3是第1柱状结构体3a的最大直径。第2柱状结构体3b的直径D4是第2柱状结构体3b的最大直径。利用本工序，能够形成具有第1柱状结构体3a和第2柱状结构体3b的柱状部30。
如图1所示，在相邻的第2柱状结构体3b之间形成第3层46，从而形成光传播层40(步骤S7)。第1层42例如通过旋转涂布法、CVD法等形成。利用本工序，能够形成层叠体20。
接着，在柱状部30上和光传播层40上形成第2电极52(步骤S8)。第2电极52例如通过溅射法、真空蒸镀法形成。
接着，在对光传播层40和掩模层60进行构图而使缓冲层22露出之后，在缓冲层22上形成第1电极50(步骤S9)。第1电极50例如通过溅射法、真空蒸镀法形成。另外，形成第1电极50的工序和形成第2电极52的工序的顺序未限定。
利用以上的工序，能够制造发光装置100。
发光装置100的制造方法例如具有以下的特征。
在发光装置100的制造方法中，具有如下工序：对光传播层43进行回蚀而使上表面36a的第2区域236露出；以及以所回蚀的光传播层43为掩模，在所露出的第2区域236上形成第2柱状结构体3b，在形成第2柱状结构体3b的工序中，以使第2柱状结构体3b的直径D4小于第1柱状结构体3a的直径D3的方式形成第2柱状结构体3b。因此，能够获得如下的发光装置100的制造方法：在发光层34中产生的光容易在层叠方向上封闭在发光层34中，能够减少光向上方(基体10侧的相反侧、第2电极52侧)的泄漏量。
并且，在发光装置100的制造方法中，能够使光传播层43作为掩模(选择生长膜)发挥功能，以与第1柱状结构体3a自对准(自匹配)的方式形成第2柱状结构体3b。
并且，在发光装置100的制造方法中，具有在基体10依次形成第1半导体层32、发光层34和第2半导体层36从而形成多个第1柱状结构体3a的工序。因此，能够用1个装置连续地形成第1半导体层32、发光层34和第2半导体层36。由此，能够抑制对发光特性带来较大影响的、第1半导体层32与发光层34的界面和发光层34与第2半导体层36的界面被氧化或者杂质附着于这些界面的情况。
3.发光装置的变形例
接着，参照附图说明本实施方式的变形例的发光装置。图10是示意性地示出本实施方式的变形例的发光装置200的剖视图。下面，在本实施方式的变形例的发光装置200中，对具有与上述本实施方式的发光装置100的结构部件相同功能的部件标注相同标号并省略其详细说明。
在上述的发光装置100中，第3半导体层39的材质与第2半导体层36相同。与此相对，在发光装置200中，如图10所示，第3半导体层39的材质与第2半导体层36不同。
在发光装置200中，第2半导体层36例如具有由掺杂有Mg的p型的AlGaN层和GaN层构成的超晶格结构。或者，第2半导体层36是掺杂有Mg的p型的AlGaN层。第3半导体层39例如是掺杂有Mg的p型的GaN层。由于第2半导体层36和第3半导体层39是这样的材质，因此，第3半导体层39具有直径朝向上方逐渐减小的锥形形状。
发光装置200具有导电层210。导电层210设置于第3半导体层39的表面。并且，导电层210设置在第2层44上。导电层210例如使用Au层、Ni层、或者从第3半导体层39侧起按照Ni层、Au层的顺序层叠所得的层等。导电层210的厚度例如为10nm以下。
第3层46设置在导电层210上。在图示的例子中，第3半导体层39的前端突出到第3层46的上方。
与发光装置100相比，发光装置200是第3半导体层39的前端尖锐的突起状。因此，如果不使第2电极52增厚，则第3半导体层39的前端有时突出到第2电极52的上方，但利用第3层46，即使不增厚第2电极52，也能够使得第3半导体层39的前端不突出到第2电极52的上方。
在发光装置200的制造方法中，在形成第3层46之前，在第3半导体层39的表面和第2层44上形成导电层210。导电层210例如通过溅射法形成。接着，在以覆盖导电层210的方式将第3层46形成于第3半导体层39的上方和侧方之后，通过回蚀对第3层46进行蚀刻，使导电层210的一部分露出。接着，在导电层210上形成第3层46。接着，在第3层46上形成第2电极52。
这里，图11和图12是对应于发光装置200的基于柱状部的扫描型电子显微镜(Scanning Electron Microscope：SEM)的观察像。图12是柱状部的截面的观察像。
在图12中，“32”是对应于发光装置200的第1半导体层32的部分，且是n型的GaN层。“34”是对应于发光装置200的发光层34的部分，具有由GaN层和InGaN层构成的量子阱结构。“36”是对应于发光装置200的第2半导体层36的部分，具有由p型的AlGaN层和GaN层构成的超晶格结构。“39”是对应于发光装置200的第3半导体层39的部分，且是p型的GaN层。
4.投影仪
接着，参照附图来说明本实施方式的投影仪。图13是示意性地示出本实施方式的投影仪900的图。
本发明的投影仪具有本发明的发光装置。下面，对具有发光装置100作为本发明的发光装置的投影仪900进行说明。
投影仪900具有壳体(未图示)、和壳体内所具备的分别射出红色光、绿色光、蓝色光的红色光源100R、绿色光源100G、蓝色光源100B。红色光源100R、绿色光源100G和蓝色光源100B例如分别使多个发光装置100在与层叠方向垂直的方向上呈阵列状地配置，在多个发光装置100中将基体10作为公共衬底。分别构成光源100R、100G、100B的发光装置100的数量未特别限定。另外，为了方便说明，在图13中，省略构成投影仪900的壳体，并且简化光源100R、100G、100B。
投影仪900还具有壳体内所具备的透镜阵列902R、902G、902B、透射型的液晶光阀(光调制装置)904R、904G、904B和投影透镜(投影装置)908。
从光源100R、100G、100B射出的光入射到各透镜阵列902R、902G、902B。从光源100R、100G、100B射出的光能够由透镜阵列902R、902G、902B会聚，例如，被重叠(部分重叠)。由此，能够高均匀性地照射液晶光阀904R、904G、904B。
由各透镜阵列902R、902G、902B会聚的光入射到各液晶光阀904R、904G、904B。各液晶光阀904R、904G、904B分别根据图像信息调制所入射的光。然后，投影透镜908将由液晶光阀904R、904G、904B形成的像(图像)放大并投射到屏幕(显示面)910。
此外，投影仪900可以具有十字分色棱镜(色光合成单元)906，该十字分色棱镜(色光合成单元)906合成从液晶光阀904R、904G、904B射出的光并将其引导至投影透镜908。
由各液晶光阀904R、904G、904B调制后的3个色光入射到十字分色棱镜906。该棱镜是粘贴4个直角棱镜而形成的，在该棱镜的内表面呈十字状地配置有反射红色光的电介质多层膜和反射蓝色光的电介质多层膜。由这些电介质多层膜合成3个色光，形成表示彩色图像的光。而且，所合成的光被作为投影光学系统的投影透镜908投射到屏幕910上，从而显示放大后的图像。
另外，光源100R、100G、100B可以根据图像信息控制(调制)构成光源100R、100G、100B的发光装置100来作为影像的像素，由此在不使用液晶光阀904R、904G、904B的情况下直接形成影像。而且，投影透镜908也可以将由光源100R、100G、100B形成的影像放大投射到屏幕910上。
此外，在上述的例子中，使用了透射型的液晶光阀作为光调制装置，但也可以使用除了液晶以外的光阀，还可以使用反射型的光阀。作为这样的光阀，例如，可举出反射型的液晶光阀、数字微镜器件(Digital Micro Mirror Device)。此外，投影光学系统的结构根据可使用的光阀的种类来适当地变更。
此外，还能够将光源100R、100G、100B应用于具有如下扫描单元的扫描型图像显示装置(投影仪)的光源装置：该扫描单元是通过使来自光源100R、100G、100B的光在屏幕上扫描而在显示面上显示期望大小的图像的图像形成装置。
本发明的发光装置的用途不限定于上述的实施方式，除了投影仪以外，还可以用作室内外的照明、显示器的背照灯、激光打印机、扫描仪、车载用灯、使用光的传感设备、通信设备等的光源。
本发明也可以在具有本申请所记载的特征、效果的范围内省略一部分的结构，或者组合各实施方式、变形例。
本发明包含与在实施方式中说明的结构实质相同的结构(例如，功能、方法和结果相同的结构，或者目的和效果相同的结构)。此外，本发明包含对实施方式中说明的结构的非本质部分进行置换后的结构。此外，本发明包含能够起到与在实施方式中说明的结构相同的作用效果的结构或达到相同目的的结构。此外，本发明包含对在实施方式中说明的结构附加了公知技术后的结构。

Claims (8)

1.一种发光装置，其具有：
基体；以及
层叠体，其设置在所述基体上，
所述层叠体具有：
第1柱状部；以及
第2柱状部，其具有比所述第1柱状部小的直径，
所述第1柱状部设置在所述基体与所述第2柱状部之间，
所述第1柱状部具有：
第1半导体层；
第2半导体层，其导电类型与所述第1半导体层不同；以及
发光层，其设置在所述第1半导体层与所述第2半导体层之间，能够产生光，
所述第1半导体层设置在所述基体与所述发光层之间，
所述第2柱状部具有导电类型与所述第1半导体层不同的第3半导体层。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，
在相邻的所述第1柱状部之间以及相邻的所述第2柱状部之间设置有光传播层。
3.根据权利要求2所述的发光装置，其中，
所述光传播层具有：
第1层，其设置在相邻的所述第1柱状部的所述第1半导体层之间；以及
第2层，其设置在相邻的所述第1柱状部的所述发光层之间，
所述第2层的折射率高于所述第1层的折射率。
4.根据权利要求3所述的发光装置，其中，
所述第2层与所述基体之间的距离小于所述发光层与所述基体之间的距离。
5.根据权利要求3或者4所述的发光装置，其中，
所述光传播层具有第3层，所述第3层设置在相邻的所述第2柱状部的所述第3半导体层之间，
所述第3层的折射率低于所述第2层的折射率。
6.根据权利要求1～4中的任意一项所述的发光装置，其中，
所述发光层产生波长λ的光，
所述第2柱状部以间距P排列，
当设N为整数时，所述波长λ和所述间距P满足以下关系：
P＝N×(λ/2)。
7.一种发光装置的制造方法，其包含以下工序：
在基体上依次形成第1半导体层、能够产生光的发光层和导电类型与所述第1半导体层不同的第2半导体层，形成多个第1柱状结构体；
在相邻的所述第1柱状结构体之间和所述第1柱状结构体的端面形成光传播层；
对所述光传播层进行回蚀，使所述端面的一部分露出；以及
以所回蚀的所述光传播层为掩模，在所露出的所述端面的一部分形成导电类型与所述第1半导体层不同的第3半导体层，形成第2柱状结构体，
在形成所述第1柱状结构体的工序中，以使所述端面成为小平面的方式形成所述第1柱状结构体，
在形成所述第2柱状结构体的工序中，以使所述第2柱状结构体的直径小于所述第1柱状结构体的直径的方式形成所述第2柱状结构体。
8.一种投影仪，其中，该投影仪具有权利要求1～6中的任意一项所述的发光装置。
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