CN111095699B - 发光装置及其制造方法、以及投影仪 - Google Patents

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Abstract

发光装置具有：基体；层叠体，其设置于所述基体，具有多个柱状部；以及电极，其设置在所述层叠体的与所述基体侧相反的一侧，所述柱状部具有：第1半导体层；第2半导体层，其导电型与所述第1半导体层不同；以及有源层，其设置在所述第1半导体层与所述第2半导体层之间，所述层叠体具有：光传播层，其设置在相邻的所述柱状部的所述有源层之间；第1低折射率部，其设置在所述光传播层与所述基体之间，具有比所述光传播层的折射率低的折射率；以及第2低折射率部，其设置在所述光传播层与所述电极之间，具有比所述光传播层的折射率低的折射率。

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
在半导体激光器、LED(Light Emitting Diode：发光二极管)等半导体发光装置中，使用了GaN系或GaAs系等的材料(例如参照专利文献1)。
例如将光限制在半导体激光器的有源层中是在很大程度上影响阈值电流密度等元件性能的重要因素。通过增大有源层与包覆层的折射率差，能够提高光限制系数。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-135858号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在上述发光装置中，需要根据有源层的材料或基板的材料来考虑晶格匹配等条件，材料的选项被大幅限制。因此，难以取得有源层与包覆层的折射率之差，难以增大光限制系数。
本发明的几个方式的目的之一在于，提供光限制系数大的发光装置。或者，本发明的几个方式的目的之一在于，提供光限制系数大的发光装置的制造方法。或者，本发明的几个方式的目的之一在于，提供具有上述发光装置的投影仪。
用于解决课题的手段
本发明的发光装置具有：基体；层叠体，其设置于所述基体，具有多个柱状部；以及电极，其设置在所述层叠体的与所述基体侧相反的一侧，所述柱状部具有：第1半导体层；第2半导体层，其导电型与所述第1半导体层不同；以及有源层，其设置在所述第1半导体层与所述第2半导体层之间，所述层叠体具有：光传播层，其设置在相邻的所述柱状部的所述有源层之间；第1低折射率部，其设置在所述光传播层与所述基体之间，具有比所述光传播层的折射率低的折射率；以及第2低折射率部，其设置在所述光传播层与所述电极之间，具有比所述光传播层的折射率低的折射率。
在这样的发光装置中，与未设置第1低折射率部和第2低折射率部的情况相比，光限制系数较大。
在本发明的发光装置中，也可以是，所述第1低折射率部是空隙。
在这样的发光装置中，与第1低折射率部不是空隙的情况相比，能够降低第1低折射率部的折射率。
在本发明的发光装置中，也可以是，所述第2低折射率部是空隙。
在这样的发光装置中，与第2低折射率部不是空隙的情况相比，能够降低第2低折射率部的折射率。
在本发明的发光装置中，也可以是，所述有源层包含镓和氮，所述光传播层包含铝、镓以及氮。
在这样的发光装置中，通过对光传播层中所含的铝的量进行调整，能够对光传播层的折射率进行调整，例如，能够使光传播层的折射率比有源层的折射率低。
在本发明的发光装置中，也可以是，所述光传播层的折射率与所述有源层的折射率不同。
在这样的发光装置中，多个柱状部能够表现出光子晶体的效果。
在本发明的发光装置中，也可以是，所述有源层的折射率与所述光传播层的折射率之差小于所述光传播层的折射率与空气的折射率之差。
在这样的发光装置中，即使例如柱状部的直径由于制造偏差而出现偏差，也能够减小柱状部的直径偏差对平面方向的平均折射率(在后面进行详述)造成的影响。
在本发明的发光装置中，也可以是，所述光传播层设置在相邻的所述柱状部的所述第1半导体层之间以及相邻的所述柱状部的所述第2半导体层之间，所述光传播层在相邻的所述柱状部的所述有源层之间的、与所述第1半导体层和所述有源层的层叠方向垂直的方向的截面积比所述光传播层的所述基体侧的所述垂直的方向的截面积大，并且比所述光传播层的所述电极侧的所述垂直的方向的截面积大。
在这样的发光装置中，光限制系数更大。
在本发明的发光装置中，也可以是，所述层叠体具有设置在所述柱状部与所述光传播层之间的第1绝缘层。
在这样的发光装置中，能够抑制电流流向光传播层，能够高效地在有源层中产生光。
在本发明的发光装置中，也可以是，所述层叠体具有设置在所述光传播层与所述电极之间的第2绝缘层。
在这样的发光装置中，能够抑制电流流向光传播层，能够高效地在有源层中产生光。
本发明的发光装置的制造方法具有如下的工序：在基体上依次形成第1半导体层、有源层以及导电型与所述第1半导体层不同的第2半导体层，从而形成多个柱状部；在相邻的所述柱状部之间埋入规定的材料而在相邻的所述柱状部的所述有源层之间形成光传播层，在所述基体与所述光传播层之间形成空隙；对所述光传播层进行蚀刻而在相邻的所述柱状部的所述第2半导体层之间形成空隙；以及在所述柱状部的与所述基体侧相反的一侧形成电极。
在这样的发光装置的制造方法中，能够制造光限制系数大的发光装置。
对于本发明的发光装置，投影仪具有本发明的发光装置。
在这样的投影仪中，能够具有本发明的发光装置。
附图说明
图1是示意性地示出第1实施方式的发光装置的剖视图。
图2是示意性地示出参考例的发光装置的剖视图。
图3是用于对第1实施方式的发光装置的制造方法进行说明的流程图。
图4是示意性地示出第1实施方式的发光装置的制造工序的剖视图。
图5是示意性地示出第1实施方式的发光装置的制造工序的剖视图。
图6是示意性地示出第1实施方式的发光装置的制造工序的剖视图。
图7是示意性地示出第1实施方式的变形例的发光装置的剖视图。
图8是示意性地示出第2实施方式的发光装置的剖视图。
图9是用于对第2实施方式的发光装置的制造方法进行说明的流程图。
图10是示意性地示出第2实施方式的发光装置的制造工序的剖视图。
图11是示意性地示出第2实施方式的发光装置的制造工序的剖视图。
图12是示意性地示出第2实施方式的发光装置的制造工序的剖视图。
图13是示意性地示出第2实施方式的发光装置的制造工序的剖视图。
图14是示意性地示出第3实施方式的投影仪的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细地说明。另外，以下说明的实施方式并非不当地限定权利要求书记载的本发明的内容。另外，以下说明的结构并非全部都是本发明所必需的构成要件。
1.第1实施方式
1.1.发光装置
首先，参照附图对第1实施方式的发光装置进行说明。图1是示意性地示出第1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60以及第2电极62。
基体10例如具有板状的形状。基体10例如是Si基板、GaN基板、蓝宝石基板等。
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、光传播层40、第1低折射率部50以及第2低折射率部52。
另外，在本发明中，“上”是指在层叠体20的层叠方向(以下，也简称为“层叠方向”)上从柱状部30的有源层34观察时远离基体10的方向，“下”是指在层叠方向上从有源层34观察时接近基体10的方向。
另外，在本发明中，“层叠体20的层叠方向”是指柱状部30的第1半导体层32与有源层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例如是第1导电型(例如n型)的GaN层(具体来说是掺杂有Si的GaN层)等。
缓冲层22具有第1上表面22a和第2上表面22b。第1上表面22a例如是设置有柱状部30的面。第2上表面22b例如是设置有第1电极60的面。在图示的例子中，第2上表面22b是位于比第1上表面22a靠下方的位置的面。
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，具体来说大于等于10nm且小于等于500nm。柱状部30例如也被称为纳米柱、纳米线、纳米棒、纳米支柱。柱状部30的层叠方向的大小例如大于等于0.1μm且小于等于5μm。
另外，在本发明中，“直径”在柱状部30的平面形状为圆的情况下为直径，在柱状部30的平面形状为多边形的情况下是在内部包含该多边形的最小的圆(最小包含圆)的直径。
柱状部30设置有多个。多个柱状部30互相分离。相邻的柱状部30的间隔例如大于等于1nm且小于等于500nm。多个柱状部30在俯视时(从层叠方向观察时)沿规定的方向按照规定的间距排列。多个柱状部30在俯视时例如配置成三角形晶格状、四边形晶格状等。多个柱状部30能够表现出光子晶体的效果。
柱状部30具有第1半导体层32、有源层34以及第2半导体层36。
第1半导体层32设置在缓冲层22上。第1半导体层32例如是第1导电型(例如n型)的GaN层(具体来说是掺杂有Si的GaN层)等。
有源层34设置在第1半导体层32上。有源层34设置在第1半导体层32与第2半导体层36之间。有源层34例如具有由GaN层和InGaN层构成的量子阱(MQW)层。这样，有源层34例如包含铟(In)、镓(Ga)以及氮(N)。量子阱层具有量子阱构造。构成量子阱层的GaN层和InGaN层的数量没有特别限定。量子阱层是能够通过注入电流而发出光的层。
有源层34也可以具有夹着量子阱层的引导层。引导层例如具有由GaN层和InGaN层构成的半导体超晶格(SL)构造。引导层具有增大量子阱层与沿平面方向(与层叠方向垂直的方向)传播的光的重叠(增大光限制系数)的功能。
第2半导体层36设置在有源层34上。第2半导体层36是导电型与第1半导体层32不同的层。第2半导体层36例如是第2导电型(例如p型)的GaN层(具体来说是掺杂有Mg的GaN层)等。半导体层32、36是具有将光限制在有源层34中(抑制光从有源层34泄漏)的功能的包覆层。
光传播层40设置在相邻的柱状部30之间。具体来说，光传播层40设置在相邻的柱状部30的有源层34之间。在图示的例子中，光传播层40也设置在相邻的柱状部30的第1半导体层32之间以及相邻的柱状部30的第2半导体层36之间。光传播层40例如与柱状部30接触。在有源层34产生的光能够通过光传播层40在平面方向上传播。
光传播层40的折射率与有源层34的折射率不同。光传播层40例如是AlGaN层。这样，光传播层40例如包含铝(Al)、镓(Ga)以及氮(N)。例如，通过对光传播层40中所含的Al的量进行调整，能够对光传播层40的折射率进行调整。光传播层40的折射率例如比有源层34的折射率低。另外，如果光传播层40的折射率与有源层34的折射率不同，则光传播层40的折射率也可以比有源层34的折射率高。有源层34的折射率与光传播层40的折射率之差比光传播层40的折射率与空气的折射率之差小。有源层34的折射率与光传播层40的折射率之差例如为0.1左右。
另外，在本发明中，在A层具有B层与C层的层叠构造的情况下，“A层的折射率”是指B层的折射率与C层的折射率的平均值。例如，在有源层34具有GaN层与InGaN层的层叠构造的情况下，有源层34的折射率是指GaN层的折射率与InGaN层的折射率的平均值。
光传播层40在相邻的柱状部30的有源层34之间的截面积SA比光传播层40的基体10侧的截面积SB大，并且比光传播层40的第2电极62侧的截面积SC大。截面积SA、SB、SC是在与层叠方向垂直的方向(平面方向)上将光传播层40切断的情况下的截面积。截面积SB是光传播层40的最靠基体10侧的位置处的截面积。截面积SC是光传播层40的最靠第2电极62侧的位置处的截面积。
光传播层40具有第1部分42、第2部分44以及第3部分46。光传播层40的第1部分42的截面积(与层叠方向垂直的平面方向的截面积)在层叠方向上是恒定的(为截面积SA)。第1部分42例如具有长方体的形状。
光传播层40的第2部分44位于第1部分42之下。第2部分44的截面积随着从第1部分42侧朝向基体10侧而减小。第2部分44位于相邻的柱状部30的第1半导体层32之间。第2部分44具有截面积为SB的部分。
光传播层40的第3部分46位于第1部分42之上。第3部分46的截面积随着从第1部分42侧朝向第2电极62侧而减小。第3部分46位于相邻的柱状部30的第2半导体层36之间。第3部分46具有截面积为SC的部分。
第1低折射率部50设置在光传播层40与基体10之间。具体来说，第1低折射率部50设置在光传播层40与缓冲层22之间。在图示的例子中，第1低折射率部50具有设置于第1凹部45的部分。第1凹部45是由光传播层40的第2部分44限定出的。第1低折射率部50具有比光传播层40低的折射率。在图示的例子中，第1低折射率部50是被缓冲层22、第1半导体层32以及光传播层40包围的空隙(空气)。第1凹部45的截面积(与层叠方向垂直的平面方向的截面积)随着从基体10侧朝向第2电极62侧而减小。
第2低折射率部52设置在光传播层40与第2电极62之间。在图示的例子中，第2低折射率部52设置于第2凹部47。第2凹部47是由光传播层40的第3部分46限定出的。第2低折射率部52具有比光传播层40低的折射率。在图示的例子中，第2低折射率部52是被光传播层40和第2电极62包围的空隙(空气)。第2凹部47的截面积随着从第2电极62侧朝向基体10侧而减小。
层叠体20的设置有第1低折射率部50的部分的平面方向的平均折射率以及层叠体20的设置有第2低折射率部52的部分的平面方向的平均折射率小于层叠体20的设置有有源层34的部分的平面方向的平均折射率。
这里，“平面方向的平均折射率”是指层叠方向的规定的位置处的与层叠方向垂直的方向的平均折射率，层叠体20的设置有柱状部30的部分的平面方向的平均折射率nAVE由下述式(1)表示。
Figure BDA0002408861960000071
其中，在式(1)中，ε1是柱状部30的介电常数(即，第1半导体层32、有源层34或第2半导体层36的介电常数)。ε2是光传播层40的介电常数。ε3是第1低折射率部50或第2低折射率部52的介电常数。φ1是层叠方向的规定的位置处的、层叠体20在平面方向上的截面积S与柱状部30在平面方向上的截面积S1之比S1/S。φ2是层叠方向的规定的位置处的、截面积S与光传播层40在平面方向上的截面积S2之比S2/S。另外，当将层叠方向的规定的位置处的第1低折射率部50或第2低折射率部52在平面方向上的截面积设为S3时，S＝S1+S2+S3。
在发光装置100中，由p型的第2半导体层36、未掺杂杂质的有源层34以及n型的第1半导体层32构成pin二极管。第1半导体层32和第2半导体层36分别是带隙比有源层34的带隙大的层。在发光装置100中，当在第1电极60与第2电极62之间施加pin二极管的正向偏压时(当注入电流时)，在有源层34中发生电子与空穴的复合。由于该复合而产生发光。在有源层34中产生的光通过半导体层32、36在平面方向上穿过光传播层40而传播，通过柱状部30的光子晶体的效果而形成驻波，在有源层34中受到增益而进行激光振荡。然后，发光装置100将+1级衍射光和-1级衍射光作为激光向层叠方向(第2电极62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之下设置反射层。该反射层例如是DBR(Distributed Bragg Reflector：分布式布拉格反射器)层。通过该反射层，能够使在有源层34中产生的光反射，发光装置100能够仅从第2电极62侧射出光。
第1电极60设置在缓冲层22上。在图示的例子中，第1电极60设置于缓冲层22的第2上表面22b。缓冲层22可以与第1电极60欧姆接触。第1电极60与第1半导体层32电连接。在图示的例子中，第1电极60经由缓冲层22而与第1半导体层32电连接。第1电极60是用于向有源层34注入电流的一个电极。作为第1电极60，例如使用从缓冲层22侧起按照Ti层、Al层、Au层的顺序层叠而成的电极。
另外，虽然未图示，但层叠体20也可以在第1电极60与缓冲层22之间具有第1接触层。第1接触层可以与第1电极60欧姆接触。第1接触层也可以是n型的GaN层。另外，在基体10为导电性的情况下，虽然未图示，但第1电极60也可以设置在基体10之下。
第2电极62设置在第2半导体层36上和第2低折射率部52上。第2电极62设置在层叠体20的与基体10侧相反的一侧。第2半导体层36可以与第2电极62欧姆接触。第2电极62与第2半导体层36电连接。第2电极62是用于向有源层34注入电流的另一个电极。作为第2电极62，例如使用ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟锡)。
另外，虽然未图示，但层叠体20也可以在第2电极62与第2半导体层36之间具有第2接触层。第2接触层可以与第2电极62欧姆接触。第2接触层也可以是p型的GaN层。
另外，在上述内容中，对InGaN系的有源层34进行了说明，但作为有源层34，可以使用能够通过注入电流而发光的所有材料系。例如，可以使用AlGaN系、AlGaAs系、InGaAs系、InGaAsP系、InP系、GaP系、AlGaP系等的半导体材料。
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：光传播层40，其设置在相邻的所述柱状部30的有源层34之间；第1低折射率部50，其设置在光传播层40与基体10之间，具有比光传播层40的折射率低的折射率；以及第2低折射率部52，其设置在光传播层40与第2电极62之间，具有比光传播层40的折射率低的折射率。因此，在发光装置100中，与未设置第1低折射率部50和第2低折射率部52的情况(例如，相邻的所述柱状部30之间被光传播层40填充的情况)、或在相邻的所述柱状部30之间未设置光传播层40的情况相比，能够增大层叠体20的设置有有源层34的部分的平面方向的平均折射率、与层叠体20的设置有第1低折射率部50的部分的平面方向的平均折射率之差。此外，在发光装置100中，能够增大层叠体20的设置有有源层34的部分的平面方向的平均折射率、与层叠体20的设置有第2低折射率部52的部分的平面方向的平均折射率之差。因此，在发光装置100中，光限制系数较大，当在有源层34中产生的光沿平面方向传播时，能够将光限制在有源层34中。其结果是，在发光装置100中，能够降低阈值电流密度。
另外，在图1中，示意性地示出了发光装置100的层叠方向的位置处的光强度。在图示的例子中，光强度的峰值(最大的峰值)位于有源层34。
如图2所示，在相邻的柱状部1030之间未设置光传播层40的发光装置1000(参考例的发光装置1000)中，例如存在如下的情况：层叠体1020的设置有有源层1034的部分的平面方向的平均折射率、与层叠体1020的设置有第2半导体层1036的部分的平面方向的平均折射率之差较小，在有源层1034中产生的光向第2电极1062侧泄漏而被第2电极1062吸收。另一方面，发光装置100由于如上述那样光限制系数较大，所以能够抑制在有源层34中产生的光向第2电极62侧泄漏而被第2电极62吸收的情况。
另外，发光装置1000具有基体1010、层叠体1020、第1电极1060以及第2电极1062。层叠体1020具有缓冲层1022和柱状部1030。柱状部1030具有第1半导体层1032、有源层1034以及第2半导体层1036。在图示的例子中，相邻的柱状部30的第2半导体层1036的上部互相连接。
此外，在发光装置100中，层叠体20具有多个柱状部30。因此，在发光装置100中，由于光子晶体的效果，能够以窄放射角射出光。
在发光装置100中，第1低折射率部50是空隙。因此，在发光装置100中，与第1低折射率部50不是空隙的情况相比，能够降低第1低折射率部50的折射率。由此，能够降低层叠体20的设置有第1低折射率部50的部分的平面方向的平均折射率。
在发光装置100中，第2低折射率部52是空隙。因此，在发光装置100中，与第2低折射率部52不是空隙的情况相比，能够降低第2低折射率部52的折射率。由此，能够降低层叠体20的设置有第2低折射率部52的部分的平面方向的平均折射率。
在发光装置100中，有源层34包含镓和氮，光传播层40包含铝、镓以及氮。因此，在发光装置100中，通过对光传播层40中所含的Al的量进行调整，能够对光传播层40的折射率进行调整，例如，能够使光传播层40的折射率比有源层34的折射率低。
在发光装置100中，光传播层40的折射率与有源层34的折射率不同。因此，在发光装置100中，多个柱状部30能够表现出光子晶体的效果。
在发光装置100中，有源层34的折射率与光传播层40的折射率之差比光传播层40的折射率与空气的折射率之差小。因此，在发光装置100中，例如即使柱状部30的直径由于制造偏差而出现偏差，也能够减小柱状部30的直径偏差对平面方向的平均折射率造成的影响。因此，在发光装置100中，能够具有稳定的特性。此外，在发光装置100中，还能够确保制造余量。
在发光装置100中，光传播层40在相邻的柱状部30的有源层34之间的截面积SA比光传播层40的基体10侧的截面积SB大，并且比光传播层40的第2电极62侧的截面积SC大。因此，在发光装置100中，可以具有：第1部分42，其具有截面积SA；第2部分44，其位于第1部分42的基体10侧，具有截面积为SB的部分；以及第3部分46，其位于第1部分42的第2电极62侧，具有截面积为SC的部分。第2部分44的截面积随着从第1部分42侧朝向基体10侧而减小。第3部分46的截面积随着从第1部分42侧朝向第2电极62侧而减小。因此，在发光装置100中，能够使平面方向的平均折射率从层叠体20的设置有第1低折射率部50的部分朝向层叠体20的设置有有源层34的部分平缓地变化。此外，在发光装置100中，能够使平面方向的平均折射率从层叠体20的设置有第2低折射率部52的部分朝向层叠体20的设置有有源层34的部分平缓地变化。因此，在发光装置100中，与平面方向的平均折射率急剧变化的情况相比，光限制系数更大。例如在低折射率部50、52具有长方体的形状的情况下，平面方向的平均折射率急剧地变化。
1.2.发光装置的制造方法
接着，参照附图对第1实施方式的发光装置100的制造方法进行说明。图3是用于对第1实施方式的发光装置100的制造方法进行说明的流程图。图4～图6是示意性地示出第1实施方式的发光装置100的制造工序的剖视图。
如图4所示，在基体10形成缓冲层22(步骤S11)。具体来说，在基体10上使缓冲层22外延生长。作为外延生长的方法，例如，可列举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，对缓冲层22进行蚀刻而使第2上表面22b露出。
接着，在缓冲层22上形成掩模层(未图示)。具体来说，在缓冲层22上形成作为掩模层的材料层(未图示)。接着，在材料层上涂布抗蚀剂层(未图示)，通过电子束光刻法对该抗蚀剂层进行描绘而显影。接着，使用Cl2气体，通过ICP(Inductively Coupled Plasma：电感耦合等离子体)蚀刻装置对材料层进行蚀刻。通过以上的工序，能够形成掩模层。掩模层例如是钛(Ti)层、氧化钛(TiO2)层、二氧化硅(SiO2)层等。
如图5所示，将掩模层作为掩模，在基体10上隔着缓冲层22依次形成第1半导体层32、有源层34以及第2半导体层36，从而形成多个柱状部30(步骤S12)。
具体来说，在缓冲层22上依次外延生长出第1半导体层32、有源层34以及第2半导体层36。作为外延生长的方法，例如，可列举MOCVD法、MBE法等。
如图6所示，在相邻的柱状部30之间埋入规定的材料(具体来说是成为光传播层40的半导体材料)，在相邻的柱状部30的有源层34之间形成光传播层40，在基体10与光传播层40之间形成第1低折射率部(空隙)50(步骤S13)。
具体来说，例如使用MOCVD法等将成为光传播层40的半导体材料埋入到相邻的柱状部30之间。MOCVD法例如是在比步骤S12时更容易沿平面方向生长的条件下进行的。相邻的柱状部30的间隔非常小，例如为50nm左右，因此在成为光传播层40的半导体材料到达缓冲层22之前，相邻的柱状部30的上部间隙被堵塞。因此，在光传播层40与基体10之间形成第1低折射率部(空隙)50。由此，光传播层40可以具有第2部分44。在图示的例子中，光传播层40也形成在柱状部30上。
如图1所示，对光传播层40进行蚀刻而在相邻的柱状部30的第2半导体层之间形成第2低折射率部(空隙)52(步骤S14)。
具体来说，一边对柱状部30施加电场，一边使用草酸作为蚀刻液来对光传播层40进行湿蚀刻。由此，能够选择性地对光传播层40进行蚀刻。由于本工序的蚀刻是各向同性的蚀刻，所以光传播层40被蚀刻成在上方开口较宽、随着朝向下方而开口变窄。由此，光传播层40可以具有第3部分46。
接着，在柱状部30上(柱状部30的与基体10侧相反的一侧)形成第2电极62(步骤S15)。
具体来说，第2电极62是通过真空蒸镀法等形成的。在真空蒸镀法中，向柱状部30的侧面的流入较少，在作为第2低折射率部52的空隙被填充之前，在第2低折射率部52上，相邻的柱状部30的间隙被堵塞。
接着，在缓冲层22上形成第1电极60(步骤S16)。第1电极60例如是通过真空蒸镀法等形成的。另外，形成第1电极60的工序和形成第2电极62的工序的顺序没有限定。
通过以上的工序，能够制造发光装置100。
1.3.发光装置的变形例
接着，参照附图对第1实施方式的变形例的发光装置进行说明。图7是示意性地示出第1实施方式的变形例的发光装置110的剖视图。以下，在第1实施方式的变形例的发光装置110中，对具有与上述第1实施方式的发光装置100的构成部件同样的功能的部件标注相同的标号，省略其详细的说明。
在上述发光装置100中，如图1所示，第2低折射率部52是空隙。与此相对，在发光装置110中，如图7所示，第2低折射率部52不是空隙。
在发光装置110中，第2低折射率部52是聚酰亚胺层或BCP(苯并环丁烯)层等树脂层。第2低折射率部52的材质例如是通过旋涂法、CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)法等形成的。
发光装置110具有与上述发光装置100同样的效果。
在发光装置110中，第2低折射率部52是树脂层。因此，能够更可靠地抑制第2电极62进入第2凹部47。如果第2电极62进入第2凹部47时，则光传播层40的相邻的柱状部30的有源层34之间的部分与第2电极62之间的距离减小，从而在有源层34中产生的光沿平面方向传播时，被第2电极62吸收的可能性更高。
另外，虽然未图示，但第1低折射率部50和第2低折射率部52也可以都是树脂层。另外，也可以是，第1低折射率部50是树脂层，第2低折射率部52是空隙。
2.第2实施方式
2.1.发光装置
接着，参照附图对第2实施方式的发光装置进行说明。图8是示意性地示出第2实施方式的发光装置200的剖视图。以下，在第2实施方式的发光装置200中，对具有与上述第1实施方式的发光装置100的构成部件同样功能的部件标注相同的标号，省略其详细的说明。
在上述发光装置100中，如图1所示，柱状部30与光传播层40接触。与此相对，在发光装置200中，如图8所示，层叠体20具有设置在柱状部30与光传播层40之间的第1绝缘层70。
在图示的例子中，第1绝缘层70设置在柱状部30的侧面和缓冲层22上。层叠体20还具有第2绝缘层72。第2绝缘层72设置在光传播层40上。第2绝缘层72设置在光传播层40与第2电极62之间。
第1绝缘层70和第2绝缘层72的厚度例如大于等于10nm且小于等于100nm。第1绝缘层70和第2绝缘层72例如是二氧化硅(SiO2)层等。
发光装置200可以具有与上述发光装置100同样的效果。
在发光装置200中，层叠体20具有设置在柱状部30与光传播层40之间的第1绝缘层70。因此，在发光装置200中，能够使柱状部30与光传播层40绝缘，能够抑制流过柱状部30的电流进入到光传播层40。因此，在发光装置200中，能够抑制电流流向光传播层40，能够高效地在有源层34中产生光。
在发光装置200中，层叠体20具有设置在光传播层40与第2电极62之间的第2绝缘层72。因此，在发光装置200中，能够抑制电流流向光传播层40，能够高效地在有源层34中产生光。
另外，虽然未图示，但在发光装置200中，如上述发光装置110那样，第2低折射率部52也可以是树脂层。
2.2.发光装置的制造方法
接着，参照附图对第2实施方式的发光装置200的制造方法进行说明。图9是用于对第2实施方式的发光装置200的制造方法进行说明的流程图。图10～图13是示意性地示出第2实施方式的发光装置200的制造工序的剖视图。
以下，在第2实施方式的发光装置200的制造方法中，对与上述第1实施方式的发光装置100的制造方法的例子不同的点进行说明，对同样的点省略或简化说明。
如图10所示，在基体10上形成缓冲层22(步骤S21)。接着，在缓冲层22上形成掩模层(未图示)。
接着，将掩模层作为掩模，在基体10上隔着缓冲层22依次形成第1半导体层32、有源层34以及第2半导体层36，从而形成多个柱状部30(步骤S22)。
接着，以包覆柱状部30的方式(在柱状部30的侧面和上表面)形成第1绝缘层70(步骤S23)。在图示的例子中，在缓冲层22上也形成有第1绝缘层70。第1绝缘层70例如是通过ALD(Atomic Layer Deposition：原子层沉积)法等形成的。由此，能够用第1绝缘层70包覆到柱状部30的根部。
如图11所示，在相邻的柱状部30之间埋入规定的材料(具体来说是成为光传播层40的半导体材料)而形成光传播层40和第1低折射率部50(步骤S24)。
如图12所示，对光传播层40进行蚀刻而在相邻的柱状部30的第2半导体层之间形成第2低折射率部52(步骤S25)。
如图13所示，在光传播层40上形成第2绝缘层72(步骤S26)。在图示的例子中，在设置在柱状部30上的第1绝缘层70上也形成有第2绝缘层72。第2绝缘层72例如是通过ALD法等形成的。
如图8所示，将柱状部30上的第1绝缘层70和第2绝缘层72去除(步骤S27)。具体来说，通过使用了RIE(Reactive Ion Etching：反应离子蚀刻)蚀刻装置的各向异性蚀刻，将绝缘层70、72去除而使柱状部30的上表面露出。由于在RIE蚀刻装置中产生的等离子体难以进入到相邻的柱状部30之间，所以在光传播层40上残留第2绝缘层72。
接着，在柱状部30上形成第2电极62(步骤S28)。
接着，对缓冲层22上的第1绝缘层70进行蚀刻而使第2上表面22b露出，在第2上表面22b形成第1电极60(步骤S29)。
通过以上工序，能够制造发光装置200。
3.第3实施方式
接着，参照附图对第3实施方式的投影仪进行说明。图14是示意性地示出第3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。以下，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)及配备于壳体内的分别射出红色光、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以及蓝色光源100B分别例如将多个发光装置100在与层叠方向垂直的方向上配置成阵列状，在多个发光装置100中将基体10作为共用基板。构成各个光源100R、100G、100B的发光装置100的数量没有特别限定。另外，为了方便，在图14中，省略了构成投影仪900的壳体，还进一步简化了光源100R、100G、100B。
投影仪900还具有配备于壳体内的透镜阵列902R、902G、902B、透射型的液晶光阀(光调制装置)904R、904G、904B以及投射透镜(投射装置)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射出的光能够被透镜阵列902R、902G、902B会聚而例如重叠(局部重叠)。由此，能够均匀性良好地照射液晶光阀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分别根据图像信息对入射的光进行调制。然后，投射透镜908将由液晶光阀904R、904G、904B形成的像(图像)放大而投射到屏幕(显示面)910上。
另外，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906对从液晶光阀904R、904G、904B射出的光进行合成并引导到投射透镜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。该棱镜是将4个直角棱镜贴合起来而形成的，在其内表面呈十字状地配置有对红色光进行反射的电介质多层膜、和对蓝色光进行反射的电介质多层膜。通过这些电介质多层膜对3个色光进行合成，形成显现出彩色图像的光。然后，所合成的光被作为投射光学系统的投射透镜908投射到屏幕910上，显示放大后的图像。
另外，光源100R、100G、100B也可以根据图像信息将构成光源100R、100G、100B的发光装置100作为影像的像素进行控制(调制)，由此，在不使用液晶光阀904R、904G、904B的情况下直接形成影像。然后，投射透镜908可以对由光源100R、100G、100B形成的影像进行放大而投射到屏幕910上。
另外，在上述例子中，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，可列举反射型的液晶光阀、数字微镜器件(Digital Micromirror Device)。另外，投射光学系统的结构也可以根据使用的光阀的种类而适当变更。
另外，也可以将光源100R、100G、100B应用在具有扫描单元的扫描型的图像显示装置(投影仪)的光源装置中，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并不限定于上述实施方式，除了投影仪以外，也可以用作室内外的照明、显示器的背光源、激光打印机、扫描仪、车载用光源、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记载的特征和效果的范围内省略一部分结构、或者将各实施方式或变形例进行组合。
本发明包含与在实施方式中说明的结构实质上相同的结构(例如，功能、方法以及结果相同的结构、或目的和效果相同的结构)。另外，本发明包含将在实施方式中说明的结构的非本质性部分进行替换而得到的结构。另外，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能够实现相同的目的的结构。另外，本发明包含在实施方式中说明的结构中添加了公知技术的结构。
标号说明
10：基体；20：层叠体；22：缓冲层；22a：第1上表面；22b：第2上表面；30：柱状部；32：第1半导体层；34：有源层；36：第2半导体层；40：光传播层；42：第1部分；44：第2部分；45：第1凹部；46：第3部分；47：第2凹部；50：第1低折射率部；52：第2低折射率部；60：第1电极；62：第2电极；70：第1绝缘层；72：第2绝缘层；100：发光装置；100R、100G、100B：光源；110、200：发光装置；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：投射透镜；910：屏幕；1000：发光装置；1010：基体；1020：层叠体；1022：缓冲层；1030：柱状部；1032：第1半导体层；1034：有源层；1036：第2半导体层；1060：第1电极；1062：第2电极。

Claims (11)

1.一种发光装置，该发光装置具有：
基体；
层叠体，其设置于所述基体，具有多个柱状部；以及
电极，其设置在所述层叠体的与所述基体侧相反的一侧，
所述柱状部具有：
第1半导体层；
第2半导体层，其导电型与所述第1半导体层不同；以及
有源层，其设置在所述第1半导体层与所述第2半导体层之间，
所述层叠体具有：
光传播层，其设置在相邻的所述柱状部的所述有源层之间；
第1低折射率部，其设置在所述光传播层与所述基体之间，具有比所述光传播层的折射率低的折射率；以及
第2低折射率部，其设置在所述光传播层与所述电极之间，具有比所述光传播层的折射率低的折射率。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，
所述第1低折射率部是空隙。
3.根据权利要求1或2所述的发光装置，其中，
所述第2低折射率部是空隙。
4.根据权利要求1或2所述的发光装置，其中，
所述有源层包含镓和氮，
所述光传播层包含铝、镓以及氮。
5.根据权利要求1或2所述的发光装置，其中，
所述光传播层的折射率与所述有源层的折射率不同。
6.根据权利要求1或2所述的发光装置，其中，
所述有源层的折射率与所述光传播层的折射率之差小于所述光传播层的折射率与空气的折射率之差。
7.根据权利要求1或2所述的发光装置，其中，
所述光传播层设置在相邻的所述柱状部的所述第1半导体层之间以及相邻的所述柱状部的所述第2半导体层之间，
所述光传播层在相邻的所述柱状部的所述有源层之间的、与所述第1半导体层和所述有源层的层叠方向垂直的方向的截面积比所述光传播层的所述基体侧的所述垂直的方向的截面积大，并且比所述光传播层的所述电极侧的所述垂直的方向的截面积大。
8.根据权利要求1或2所述的发光装置，其中，
所述层叠体具有设置在所述柱状部与所述光传播层之间的第1绝缘层。
9.根据权利要求1或2所述的发光装置，其中，
所述层叠体具有设置在所述光传播层与所述电极之间的第2绝缘层。
10.一种发光装置的制造方法，具有如下的工序：
在基体上依次形成第1半导体层、有源层以及导电型与所述第1半导体层不同的第2半导体层，从而形成多个柱状部；
在相邻的所述柱状部之间埋入规定的材料而在相邻的所述柱状部的所述有源层之间形成光传播层，在所述基体与所述光传播层之间形成空隙；
对所述光传播层进行蚀刻而在相邻的所述柱状部的所述第2半导体层之间形成空隙；以及
在所述柱状部的与所述基体侧相反的一侧形成电极。
11.一种投影仪，该投影仪具有权利要求1～9中的任意一项所述的发光装置。
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