JP2010267642A

JP2010267642A - 発光装置

Info

Publication number: JP2010267642A
Application number: JP2009115228A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Kaseya; 浩康加瀬谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-05-12
Filing date: 2009-05-12
Publication date: 2010-11-25
Also published as: US8217411B2; US20100289049A1

Abstract

【課題】良好な断面形状を有する光を得ることができる発光装置を提供する。
【解決手段】第１領域１０と、該第１領域と隣接する第２領域２０と、を含む発光装置１００であって、第１領域１０および第２領域２０に形成された基板１０２と、第１領域１０の基板の上方に形成された第１クラッド層１０４、活性層１０６、第２クラッド層１０８と、第２領域２０の基板の上方に形成されたガイド層１２０とコア層１２２とを含み、前記活性層は第１側面１０５と第２側面１０７とを有し、活性層の少なくとも一部は利得領域１６０を構成し、少なくとも第２側面１０７には利得領域の端面１７２が設けられ、コア層１２２は、利得領域の第２側面１０７側の端面１７２と隣接する第３側面１２１と、第３側面１２１と反対側の第４側面１２３とを有し、利得領域に生じる光は、第２側面１０７側の端面１７２から、コア層１２２内を進行し、第４側面１２３まで至り、出射される。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光装置に関する。

端面発光型の半導体発光デバイスにおいて、出射面の形成は、一般的に劈開によって行われる。劈開は、例えば、スクライブ装置、ブレーキング装置等を用いて行われることができる。しかしながら、デバイスによっては、劈開では、出射面の位置精度が十分ではない場合がある。

これに対し、出射面の位置精度を向上させるために、出射面をエッチングにより形成する技術がある。しかしながら、エッチングでは、エッチング可能な深さが限られるため、出射面から出射される光が上下方向に拡がることで、光の一部がエッチングされた領域の底面部で反射される場合がある。これにより、光の断面形状がいびつになってしまい、良好な断面形状を有する光を得ることができないという問題がある。

例えば、特許文献１では、エッチングされた領域の底面部をテーパー形状にすることで出射光がエッチングされた領域の底面部で反射されることを防止している。

特開昭６３−３１８１８３号公報

本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、良好な断面形状を有する光を得ることができる発光装置を提供することにある。

本発明に係る発光装置は、
第１領域と、平面視において前記第１領域と隣接する第２領域と、を含む発光装置であって、
前記第１領域および前記第２領域に形成された基板と、
前記第１領域の前記基板の上方に形成された第１クラッド層と、
前記第１クラッド層の上方に形成された活性層と、
前記活性層の上方に形成された第２クラッド層と、
前記第２領域の前記基板の上方に形成されたガイド層と、
前記ガイド層の上方に形成されたコア層と、
を含み、
前記活性層は、第１側面と、前記第１側面と反対側の第２側面と、を有し、
前記活性層の少なくとも一部は、利得領域を構成し、
少なくとも前記第２側面には、前記利得領域の端面が設けられ、
前記コア層は、前記利得領域の前記第２側面側の端面と隣接する第３側面と、前記第３側面と反対側の第４側面と、を有し、
前記利得領域に生じる光は、前記利得領域の前記第２側面側の端面から、前記コア層内を進行して、前記第４側面に至り、出射される。

このような発光装置によれば、良好な断面形状を有する光を得ることができる。

なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下「Ｂ」という）を形成する」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。

本発明に係る発光装置において、
前記ガイド層は、前記第３側面および前記第４側面を避けて、前記コア層を覆っていることができる。

このような発光装置によれば、前記ガイド層によって前記コア層内に光を閉じ込め、光は前記コア層内を進行することができる。

本発明に係る発光装置において、
前記コア層は、絶縁材料からなり、
前記ガイド層は、前記コア層より屈折率の小さい絶縁材料からなることができる。

このような発光装置によれば、前記ガイド層と前記コア層との屈折率差によって、前記コア層内に光を閉じ込め、光は前記コア層内を進行することができる。

本発明に係る発光装置において、
前記コア層は、絶縁材料からなり、
前記ガイド層は、金属材料からなることができる。

このような発光装置によれば、前記ガイド層間を全反射（金属反射）しながら、光は前記コア層内を進行することができる。

本発明に係る発光装置において、
前記利得領域は、前記活性層の前記第１側面側の端面から、前記活性層の前記第２側面側の端面まで、前記第１側面の垂線に対して傾いた方向に向かって設けられ、
前記第１側面側から平面的にみて、前記第１側面側の端面と、前記第２側面側の端面とは、重なっていないことができる。

このような発光装置によれば、前記利得領域に生じる光のレーザー発振を抑制または防止することができ、スペックルノイズを低減させることができる。

本発明に係る発光装置において、
前記コア層は、平面視において、円弧の形状を有し、
前記第４側面から出射される光は、前記第４側面の垂線と平行な方向に進行することができる。

このような発光装置によれば、外部装置に対する光学的アライメントを容易に行うことができ、光学系の小型化も期待できる。

本発明に係る発光装置において、
前記利得領域は、複数配列されていることができる。

このような発光装置によれば、発光の高出力化を図ることができる。

本発明に係る発光装置において、
前記第１クラッド層と電気的に接続された第１電極と、
前記第２クラッド層と電気的に接続された第２電極と、
を、さらに含み、
前記第１電極は、オーミックコンタクトする第１層と接しており、
前記第２電極は、オーミックコンタクトする第２層と接しており、
前記第１電極と前記第１層との接触面、および前記第２電極と前記第２層との接触面の少なくとも一方は、前記利得領域と同じ平面形状を有することができる。

このような発光装置によれば、前記第１層および前記第２層によって、前記第１電極および前記第２電極の接触抵抗を低減することができる。

なお、本発明に係る記載では、「電気的に接続」という文言を、例えば、「特定の部材（以下「Ｃ部材」という）に「電気的に接続」された他の特定の部材（以下「Ｄ部材」という）」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ｃ部材とＤ部材とが、直接接して電気的に接続されているような場合と、Ｃ部材とＤ部材とが、他の部材を介して電気的に接続されているような場合とが含まれるものとして、「電気的に接続」という文言を用いている。

第１の実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。第１の実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。第１の実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。第１の実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。第１の実施形態に係る発光装置の活性層を第１側面側から平面的にみた図。第１の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。第１の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。第１の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。第１の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。第１の実施形態の第１変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。第１の実施形態の第１変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。第１の実施形態の第２変形例に係る発光装置を模式的に示す平面図。第１の実施形態の第３変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。第１の実施形態の第４変形例に係る発光装置を模式的に示す平面図。第２の実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。第２の実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。第２の実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。第２の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。

１．第１の実施形態
１．１．第１の実施形態に係る発光装置
まず、第１の実施形態に係る発光装置１００について、図面を参照しながら説明する。図１は、発光装置１００を模式的に示す平面図である。図２は、発光装置１００を模式的に示す図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、発光装置１００を模式的に示す図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図４は、発光装置１００を模式的に示す図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。なお、図１では、便宜上、第２電極１１４の図示を省略している。

以下、発光装置１００の構成、発光の動作原理の順に説明する。

（１）構成
発光装置１００は、図１〜図３に示すように、基板１０２と、第１クラッド層１０４と、活性層１０６と、第２クラッド層１０８と、第１ガイド層１２０と、コア層１２２と、を含む。発光装置１００は、さらに、コンタクト層１１０と、第１電極１１２と、第２電極１１４と、絶縁部１１６と、第２ガイド層１２４と、を有することができる。

また、発光装置１００は、第１領域１０と、平面視において第１領域１０と隣接する第２領域２０と、を含む。図示の例では、第１領域１０には、基板１０２、第１クラッド層１０４、活性層１０６、第２クラッド層１０８、コンタクト層１１０および絶縁部１１６が積層されている。第２領域２０には、基板１０２、第１クラッド層１０４、第１ガイド層１２０、コア層１２２および第２ガイド層が積層されている。第１領域１０および第２領域２０は、少なくとも１つずつ設けられている。図示の例では、第２領域２０は２つ設けられており、第１領域１０は２つの第２領域２０の間に配置されている。

基板１０２は、第１領域１０および第２領域２０に形成されている。基板１０２としては、例えば、第１導電型（例えばｎ型）のＧａＡｓ基板などを用いることができる。

第１クラッド層１０４は、第１領域１０および第２領域２０の基板１０２上に形成されている。第１クラッド層１０４としては、例えば、ｎ型のＡｌＧａＡｓ層などを用いることができる。図２に示す例では、第１クラッド層１０４は、第１領域１０と第２領域２０との境界に、段差を有することができる。該段差によって、第１領域１０の第１クラッド層１０４の上面は、第２領域２０の第２クラッド層１０４の上面より上方に位置している。該段差は、エッチングによって、活性層１０６の側面１０５，１０７を露出する工程で形成される。すなわち、活性層１０６の側面１０５，１０７を露出する工程において、第２領域２０は、第１クラッド層１０４まで（第１クラッド層１０４の上面と下面との間まで）エッチングされる。該段差からなる第１クラッド層１０４の段差側面は、活性層の側面１０５，１０７と連続している。第１領域１０と第２領域２０とは、段差によって区画されているともいえる。

なお、図示はしないが、第１クラッド層１０４は段差を有さず、基板１０２が段差を有していてもよい。この場合は、第１クラッド層１０４は、第１領域１０にのみ形成され、第２領域２０には形成されない。すなわち、活性層１０６の側面１０５，１０７を露出する工程において、第２領域２０は、基板１０２まで（基板１０２の上面と下面との間まで）エッチングされてもよい。

また、図示はしないが、基板１０２と第１クラッド層１０４との間にバッファー層が形成されていてもよい。バッファー層としては、例えば、結晶性の良好なｎ型のＧａＡｓ層などを用いることができる。バッファー層は、その上方に形成される層の結晶性を向上させることができる。

活性層１０６は、図２および図３に示すように、第１領域１０の第１クラッド層１０４上に形成されている。活性層１０６は、例えば、ＧａＡｓウェル層とＡｌＧａＡｓバリア層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（ＭＱＷ）構造を有する。活性層１０６の形状は、例えば直方体（立方体である場合を含む）などである。活性層１０６は、第１側面１０５と第２側面１０７とを有する。第１側面１０５および第２側面１０７は、互いに反対を向いている。図示の例では、第１側面１０５と第２側面１０７とは、平行である。

活性層１０６の一部は、利得領域１６０を構成している。利得領域１６０は、図１および図２に示すように、第１側面１０５に設けられた第１端面１７０と、第２側面１０７に設けられた第２端面１７２と、を有する。利得領域１６０の平面形状は、例えば図１に示すような平行四辺形などである。図示の例では、利得領域１６０は、１つ設けられ、第１端面１７０から第２端面１７２まで、直線状に第１側面１０５の垂線Ｐに対して傾いた方向に向かって設けられている。これにより、利得領域１６０に生じる光のレーザー発振を抑制または防止することができる。

ここで、図５は、活性層１０６を第１側面１０５側から平面的にみた図である。図５に示すように、第１端面１７０と第２端面１７２とは、重なっていない。すなわち、第１端面１７０と第２端面１７２とのずれ幅ｘは、正の値となる。これにより、利得領域１６０に生じる光を第１端面１７０と第２端面１７２との間で、直接的に多重反射させないことができる。その結果、直接的な共振器を構成させないことができるため、利得領域１６０に生じる光のレーザー発振を、より確実に抑制または防止することができる。したがって、発光装置１００は、レーザー光ではない光を発することができる。

なお、図示はしないが、利得領域１６０は、第１端面１７０から第２端面１７２まで、直線状に、第１側面１０５の垂線Ｐと平行となる方向に向かって設けられていてもよい。すなわち、活性層１０６を第１側面１０５側から平面的にみたときに、第１端面１７０と第２端面１７２とは、完全に重なっていてもよい。この場合には、共振器が構成され、発光装置１００は、レーザー光を発することができる。

第２クラッド層１０８は、図２および図３に示すように、第１領域１０の活性層１０６上に形成されている。第２クラッド層１０８としては、例えば、第２導電型（例えばｐ型）のＡｌＧａＡｓ層などを用いることができる。

第１ガイド層１２０は、図２に示すように、第２領域２０の第１クラッド層１０４上に形成されている。第１ガイド層１２０としては、例えば、コア層１２２より屈折率の小さい絶縁材料を用いることができる。第１ガイド層１２０は、図１に示すように、利得領域１６０の延長線上において、第１クラッド層１０４の上面が露出してないように形成されていることができる。これにより、第４端面１２３から出射される光が、第１クラッド層１０４の上面において反射することを防止することができる。

コア層１２２は、第２領域２０の第１ガイド層１２０上に形成されている。コア層１２２としては、例えば、ＳｉＮ層、ＳｉＯＮ層、ＳｉＯ_２層などを用いることができる。ＳｉＮ層、ＳｉＯＮ層およびＳｉＯ_２層は、例えばポリイミド層に比べて平坦性が高く、コア層１２２の材質として適している。コア層１２２の形状は、例えば直方体などである。コア層１２２は、図１および図２に示すように、第３側面１２１と第４側面１２３とを有する。第３側面１２１および第４側面１２３は、互いに反対を向いている。図示の例では、第３側面１２１と第４側面１２３とは、平行である。図示の例では、２つの第２領域２０の各々に、コア層１２２が形成されている。２つのコア層１２２のうち、一方のコア層１２２（第２側面１０７側のコア層１２２）の第３側面１２１と、利得領域１６０の第２端面１７２とは、隣接している。また、他方のコア層１２２（第１側面１０５側のコア層１２２）の第３側面１２１と、利得領域１６０の第１端面１７０とは、隣接している。

コア層１２２の平面形状は、例えば図１に示すような平行四辺形などである。図示の例では、コア層１２２は、第３側面１２１から第４側面１２３まで、利得領域１６０の延長線上に設けられている。すなわち、コア層１２２は、第１側面１０５の垂線Ｐに対して傾いた方向に向かって設けられている。また、一方のコア層１２２の第４端面１２３と、他方のコア層１２２の第４端面１２３とは、一方のコア層１２２の第４端面１２３側から平面的にみて、重なっていない。これにより、確実に利得領域１６０に生じる光のレーザー発振を抑制または防止することができる。

第２ガイド層１２４は、図２および図４に示すように、コア層１２２の上面、および
側面１２１，１２３以外のコア層１２２の側面に形成されている。すなわち、第１ガイド層１２０および第２ガイド層１２４は、第３側面１２１および第４側面１２３を避けてコア層１２２を覆っている。第２ガイド層１２４としては、コア層１２２より屈折率の小さい絶縁材料を用いることができる。

例えば、コア層１２２として、ＳｉＮ層を用いる場合は、第１ガイド層１２０および第２ガイド層１２４として、ＳｉＯ_２層またはＳｉＯＮ層を用いることができる。コア層１２２として、ＳｉＯＮ層を用いる場合は、第１ガイド層１２０および第２ガイド層１２４として、ＳｉＯ_２層を用いることができる。なお、ＳｉＮ層はＳｉＯＮ層より屈折率が大きく、ＳｉＯＮ層はＳｉＯ_２層より屈折率が大きい。また、コア層１２２の材質と、ガイド層１２０，１２４の材質とは、同じ絶縁材料であってもよい。この場合には、成膜条件により、コア層１２２の屈折率より、ガイド層１２０，１２４の屈折率を小さくすることができる。

コンタクト層１１０は、図２および図３に示すように、第１領域１０の第２クラッド層１０８上に形成されている。コンタクト層１１０としては、第２電極１１４とオーミックコンタクトする層を用いることができる。コンタクト層１１０によって、第２電極１１４の接触抵抗を低減することができる。コンタクト層１１０としては、例えば、ｐ型のＧａＡｓ層などを用いることができる。

コンタクト層１１０と、第２クラッド層１０８の一部とは、図３に示すように、柱状部１１１を構成することができる。柱状部１１１の平面形状は、例えば図１に示すように、利得領域１６０の平面形状と同じである。すなわち、例えば、柱状部１１１の平面形状によって、電極１１２，１１４間の電流経路が決定され、その結果、利得領域１６０の平面形状が決定される。なお、図示はしないが、柱状部１１１は、例えば、コンタクト層１１０、第２クラッド層１０８および活性層１０６から構成されていてもよいし、さらに、第１クラッド層１０４をも含んで構成されていてもよい。また、柱状部１１１の側面を傾斜させることもできる。

絶縁部１１６は、図３に示すように、第１領域１０の第２クラッド層１０８上であって、柱状部１１１の側方に形成されている。絶縁部１１６は、柱状部１１１の側面に接していることができる。絶縁部１１６の上面は、例えば、コンタクト層１１０の上面と連続している。絶縁部１１６としては、例えば、ＳｉＯ_２層、ＳｉＮ層、ＳｉＯＮ層、ポリイミド層などを用いることができる。絶縁部１１６としてこれらの材料を用いた場合、電極１１２，１１４間の電流は、絶縁部１１６を避けて、該絶縁部１１６に挟まれた柱状部１１１を流れることができる。絶縁部１１６は、活性層１０６の屈折率よりも小さい屈折率を有することができる。この場合、絶縁部１１６を形成した部分の垂直断面の有効屈折率は、絶縁部１１６を形成しない部分、すなわち、柱状部１１６が形成された部分の垂直断面の有効屈折率よりも小さくなる。これにより、平面方向において、利得領域１６０内に効率良く光を閉じ込めることができる。

第１電極１１２は、図２および図３に示すように、基板１０２の下の全面に形成されている。第１電極１１２は、該第１電極１１２とオーミックコンタクトする層（図示の例では基板１０２）と接していることができる。これにより、第１電極１１２の接触抵抗を低減することができる。第１電極１１２は、基板１０２を介して、第１クラッド層１０４と電気的に接続されている。第１電極１１２は、発光装置１００を駆動するための一方の電極である。第１電極１１２としては、例えば、基板１０２側からＣｒ層、ＡｕＧｅ層、Ｎｉ層、Ａｕ層の順序で積層したものなどを用いることができる。なお、第１クラッド層１０４と基板１０２との間に、第２コンタクト層（図示せず）を設け、ドライエッチングなどにより該第２コンタクト層を露出させ、第１電極１１２を第２コンタクト層上に設けることもできる。これにより、片面電極構造を得ることができる。この形態は、基板１０２が絶縁性である場合に特に有効である。

第２電極１１４は、コンタクト層１１０（柱状部１１１）および絶縁部１１６上に形成されている。第２電極１１４とコンタクト層１１０との接触面は、図１に示すように、利得領域１６０と同様の平面形状を有している。図示はしないが、第２電極１１４は、絶縁部１１６上に形成されず、コンタクト層１１０上にのみ形成されていてもよい。第２電極１１４は、コンタクト層１１０を介して、第２クラッド層１０８と電気的に接続されている。第２電極１１４は、発光装置１００を駆動するための他方の電極である。第２電極１１４としては、例えば、コンタクト層１１０側からＣｒ層、ＡｕＺｎ層、Ａｕ層の順序で積層したものなどを用いることができる。

（２）発光の動作原理
ｐ型の第２クラッド層１０８、不純物がドーピングされていない活性層１０６、およびｎ型の第１クラッド層１０４により、ｐｉｎダイオードが構成されることができる。第１クラッド層１０４および第２クラッド層１０８の各々は、活性層１０６よりも禁制帯幅が大きく、屈折率が小さい層である。活性層１０６は、光を増幅する機能を有する。第１クラッド層１０４および第２クラッド層１０８は、活性層１０６を挟んで、注入キャリア（電子および正孔）並びに光を閉じ込める機能を有する。

発光装置１００では、第１電極１１２と第２電極１１４との間に、ｐｉｎダイオードの順バイアス電圧を印加すると、活性層１０６の利得領域１６０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。この生じた光を起点として、連鎖的に誘導放出が起こり、利得領域１６０内で光の強度が増幅される。例えば、図１に示すように、利得領域１６０に生じる光のうち、第２端面１７２に向かう光３０は、利得領域１６０内で増幅された後、第２端面１７０からコア層１２２（第２側面１０７側のコア層１２２）の第３端面１２１に至る。

コア層１２２を覆っている第１ガイド層１２０および第２ガイド層１２４は、上述のとおり、コア層１２２よりも屈折率が小さい層である。したがって、第１ガイド層１２０および第２ガイド層１２４は、コア層１２２内に光を閉じ込める機能をする。第１ガイド層１２０および第２ガイド層１２４は、クラッド層としての機能を有するともいえる。また、コア層１２２は、光を導波する機能を有する。そのため、コア層１２２の第３端面１２１に至った光３０は、コア層１２２内を第３端面１２１から第４端面１２３に向けて進行する。そして、第４端面１２３に至り、第４端面１２３から光４０として出射される。すなわち、第４端面１２３は、出射面となる。図示の例では、第１端面１７０に向かう光３２についても、同様に、コア層１２２（第１側面１０５側のコア層１２２）の第４端面１２３から、光４２として出射されることができる。

なお、図１に示す例では、利得領域１６０の幅（第１側面１０５から第２側面１０７に向かう方向と直交する方向の長さ）と、コア層１２２の幅とは、等しいが、コア層１２２の幅の方が利得領域１６０の幅より大きくてもよい。すなわち、コア層１２２の幅は、利得領域１６０の幅以上であることができる。また、図２に示すように、コア層１２２の上面は、活性層１０６の上面より上方に位置し、コア層１２２の下面は、活性層１０６の下面より下方に位置していることができる。これにより、利得領域１６０の端面１７０，１７２を通過した光の全てを（または大部分を）、コア層１２２内に入射させることができる。

本実施形態に係る発光装置１００の一例として、ＧａＡｓ系の場合について説明したが、発光装置１００は、発光利得領域が形成可能なあらゆる材料系を用いることができる。半導体材料であれば、例えば、ＩｎＧａＡｌＰ系、ＡｌＧａＮ系、ＩｎＧａＮ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＧａＩｎＮＡｓ系、ＺｎＣｄＳｅ系などの半導体材料を用いることができる。

本実施形態に係る発光装置１００は、例えば、プロジェクター、ディスプレイ、照明装置、計測装置などの光源に適用されることができる。

本実施形態に係る発光装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。

発光装置１００によれば、利得領域に生じる光３０は、利得領域１６０の第２端面１７２から、コア層１２２内の第３端面１２１に至る。そして、第３端面１２１から、コア層１２２内を進行して第４端面１２３に至り、光４０として出射されることができる。利得領域に生じる光３２についても、同様に光４２として出射されることができる。そのため、エッチングにより活性層１０６の側面１０５，１０７を露出させ、利得領域１６０の端面１７０，１７２を形成しても、端面１７０，１７２から出射された光は、エッチングされた領域の底面部（図示の例では、第２領域２０の第１クラッド層１０４の上面）で反射され、光の断面形状がいびつになることはない。したがって、発光装置１００では、良好な断面形状を有する光を得ることができる。

発光装置１００によれば、第１ガイド層１２０および第２ガイド層１２４は、第３側面１２１および第４側面１２３を避けて、コア層１２２を覆っていることができる。また、第１ガイド層１２０および第２ガイド層１２４は、コア層１２２より屈折率の小さい絶縁材料からなることができる。これにより、第１ガイド層１２０および第２ガイド層１２４は、ガイド層１２０，１２４とコア層１２２との屈折率の差によってコア層１２２内に光を閉じ込め、光は、コア層１２２内を進行することができる。

発光装置１００によれば、コア層１２２の幅は、利得領域１６０の幅以上であることができる。また、コア層１２２の上面は、活性層１０６の上面より上方に位置し、コア層１２２の下面は、活性層１０６の下面より下方に位置していることができる。これにより、利得領域１６０の端面１７０，１７２を通過した光の全てを（または大部分を）、コア層１２２内に入射させることができる。すなわち、発光装置１００は、効率良く光を出射することができる。

発光装置１００によれば、利得領域１６０は、第１側面１０５の垂線Ｐに対して傾いた方向に向かって設けられていることができる。さらに、利得領域１６０では、第１側面１０５側から平面的にみて、第１端面１７０と第２端面１７２とは、重なっていないことができる。同様に、コア層１２２についても、第１側面１０５の垂線Ｐに対して傾いた方向に向かって設けられ、一方のコア層１２２の第４端面１２３と、他方のコア層１２２の第４端面１２３とは、一方のコア層１２２の第４端面１２３側から平面的にみて、重なっていない。これにより、上述したとおり、利得領域１６０に生じる光のレーザー発振を抑制または防止することができる。したがって、スペックルノイズを低減させることができる。さらに、発光装置１００では、利得領域１６０に生じる光は、利得領域１６０内において利得を受けながら進行して、外部に出射されることができる。したがって、従来の一般的なＬＥＤ（Light Emitting Diode）よりも高い出力を得ることができる。以上のように、発光装置１００では、スペックルノイズを低減でき、かつ高出力化を図ることができる。

１．２．第１の実施形態に係る発光装置の製造方法
次に、第１の実施形態に係る発光装置１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図６〜図９は、発光装置１００の製造工程を模式的に示す断面図である。なお、図６〜図９の各々において、（Ａ）は図２に対応し、（Ｂ）は図３に対応している。

図６に示すように、基板１０２上に、第１クラッド層１０４、活性層１０６、第２クラッド層１０８およびコンタクト層１１０を、この順で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）法などを用いることができる。

図７に示すように、第２領域２０のコンタクト層１１０、第２クラッド層１０８、活性層１０６および第１クラッド層１０４を、パターニングする（図７（Ａ）参照）。パターニングは、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて行われる。該エッチングにより、第１クラッド層１０４は、第１領域１０と第２領域２０と間に段差を有する。また、該エッチングにより、活性層１０６の側面１０５，１０７が露出される。すなわち、該エッチングによって、利得領域１６０の端面１７０，１７２が形成される。

図８に示すように、コンタクト層１１０および第２クラッド層１０８をパターニングする（図８（Ｂ）参照）。パターニングは、活性層１０６の上面を露出しないように行う。パターニングは、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを用いて行われる。本工程により、柱状部１１１を形成することができる。

図９に示すように、第２領域２０の第１クラッド層１０４上に、第１ガイド層１２０、コア層１２２および第２ガイド層１２４を、この順で積層する（図９（Ａ）参照）。第１ガイド層１２０、コア層１２２および第２ガイド層１２４は、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などにより形成される。次に、柱状部１１１の側面を覆うように絶縁部１１６を形成する（図９（Ｂ）参照）。具体的には、まず、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法などにより、第１領域１０の第２クラッド層１０８の上方（コンタクト層１１０上を含む）に絶縁層（図示せず）を成膜する。次に、例えば、エッチング技術などを用いて、コンタクト層１１０の上面を露出させる。以上の工程により、絶縁部１１６を形成することができる。なお、コア層１２２およびガイド層１２０，１２４と、絶縁部１１６と、を同時に形成することもできる。この場合は、製造工程を簡略化することができる。

図２および図３に示すように、コンタクト層１１０上および絶縁部１１６上に第２電極１１４を形成する。次に、基板１０２の下面下に第１電極１１２を形成する。第１電極１１２および第２電極１１４は、例えば、真空蒸着法、スパッタ法により形成される。なお、第１電極１１２を形成する工程と、第２電極１１４を形成する工程と、の順序は特に限定されない。

以上の工程により、発光装置１００を形成することができる。

発光装置１００の製造方法によれば、エッチングによって利得領域１６０の端面１７０，１７２を形成し、コア層１２２を積層することによって出射面となる第４側面１２３を形成することができる。そのため、例えば劈開によって出射面を形成する場合に比べて、出射面の位置精度の向上を図ることができる。

１．３．第１の実施形態の第１変形例に係る発光装置
次に、第１の実施形態の第１変形例に係る発光装置２００について、図面を参照しながら説明する。図１０は、発光装置２００を模式的に示す断面図であり、発光装置１００を模式的に示した図２に対応している。図１１は、発光装置２００を模式的に示す断面図であり、発光装置１００を模式的に示した図４に対応している。以下、第１の実施形態の第１変形例に係る発光装置２００において、第１の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。

発光装置１００の例では、第２ガイド層１２４が、コア層１２２の上面、および側面１２１，１２３以外のコア層１２２の側面に形成されていた。すなわち、コア層１２２は、第１ガイド層１２０および第２ガイド層１２４によって、側面１２１，１２３以外を覆われていた。

発光装置２００では、図１０および図１１に示すように、第２ガイド層１２４が形成されていない。すなわち、コア層１２０の上面および側面（第３側面１２１以外の側面）は、空気と接触している。上述のとおり、コア層１２２としては、ＳｉＮ層、ＳｉＯＮ層、ＳｉＯ_２層などを用いることができる。ＳｉＮ層、ＳｉＯＮ層およびＳｉＯ_２層の屈折率は、空気の屈折率より大きい。そのため、空気と第１ガイド層１２０によって、コア層１２２内に光を閉じ込めることができる。

発光装置２００によれば、第２ガイド層１２４を形成することがなく、コア層１２２内に光を閉じ込め、光はコア層１２２内を進行することができる。したがって、発光装置２００は、発光装置１００に比べて安価で形成されることができる。

１．４．第１の実施形態の第２変形例に係る発光装置
次に、第１の実施形態の第２変形例に係る発光装置３００について、図面を参照しながら説明する。図１２は、発光装置３００を模式的に示す平面図であり、発光装置１００を模式的に示した図１に対応している。なお、図１２では、便宜上、第２電極１１４の図示を省略している。以下、第１の実施形態の第２変形例に係る発光装置３００において、第１の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。

発光装置１００の例では、コア層１２２は、第３側面１２１から第４側面１２３まで、利得領域１６０の延長線上に設けられていた。すなわち、コア層１２２は、第１側面１０５の垂線Ｐに対して傾いた方向に向かって設けられていた。

発光装置３００では、図１２に示すように平面視において、コア層１２２は、円弧の形状を有している。第３側面１２１と第４側面１２３とは、平行ではない。

発光装置３００によれば、コア層１２２が円弧の形状を有することにより、第４側面１２３から出射される光４０，４２は、第４側面１２３の垂線（図示の例では、第１側面の垂線Ｐともいえる）と平行な方向に進行することができる。そのため、発光装置３００によれば、外部装置（図示せず）に対する光学的アライメントを容易に行うことができ、光学系の小型化も期待できる。

また、発光装置３００によれば、第３側面１２１および第４側面１２３以外のコア層１２２の側面を、第３ガイド層１２４で覆っている。そのため、発光装置３００は、例えば利得領域を円弧状に形成した場合に比べて、導波する光の損失を小さくすること（または損失をなくすこと）ができる。

１．５．第１の実施形態の第３変形例に係る発光装置
次に、第１の実施形態の第３変形例に係る発光装置４００について、図面を参照しながら説明する。図１３は、発光装置４００を模式的に示す平面図であり、発光装置１００を模式的に示した図３に対応している。以下、第１の実施形態の第３変形例に係る発光装置４００において、第１の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。

発光装置１００の例では、第１領域１０において、絶縁部１１６と、絶縁部１１６とが形成されていない領域、すなわち柱状部１１１を形成している領域に屈折率差を設けて、光を閉じ込める屈折率導波型について説明した。これに対し、発光装置４００は、柱状部１１１を形成することによって屈折率差を設けず、利得領域１６０がそのまま導波領域となる、利得導波型であることができる。

すなわち、発光装置４００では、図１３に示すように、コンタクト層１１０および第２クラッド層１０８は、柱状部を構成せず、その側方に絶縁部１１６は形成されない。絶縁部１１６は、利得領域１６０の上方以外のコンタクト層１１０上に形成されている。つまり、絶縁部１１６は利得領域１６０の上方に開口を有し、該開口ではコンタクト層１１０の上面が露出している。第２電極１１４は、その露出しているコンタクト層１１０上および絶縁部１１６上に形成されている。第２電極１１４とコンタクト層１１０との接触面は、利得領域１６０と同じ平面形状を有している。図示の例では、第２電極１１４とコンタクト層１１０との接触面の平面形状によって、電極１１２，１１４間の電流経路が決定され、その結果、利得領域１６０の平面形状が決定されることができる。なお図示はしないが、第２電極１１４は、接縁部１１６上には形成されず、利得領域１６０の上方のコンタクト層１１０上にのみ形成されていてもよい。

発光装置４００によれば、発光装置１００と同様に、良好な断面形状を有する光を得ることができる。

１．６．第１の実施形態の第４変形例に係る発光装置
次に、第１の実施形態の第４変形例に係る発光装置５００について、図面を参照しながら説明する。図１４は、発光装置５００を模式的に示す平面図であり、発光装置１００を模式的に示した図１に対応している。なお、図１４では、便宜上、第２電極１１４の図示を省略している。以下、第１の実施形態の第４変形例に係る発光装置５００において、第１の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。

発光装置１００の例では、利得領域１６０は、１つ設けられていた。発光装置５００では、図１４に示すように、利得領域１６０は、複数配列されている。利得領域１６０は、アレイ状に設けられているともいえる。複数の利得領域１６０の各々に対応して、コア層１２２が設けられている。

発光装置５００によれば、発光装置１００の場合に比べて、発光の高出力化を図ることができる。

２．第２の実施形態
２．１．第２の実施形態に係る発光装置
次に、第２の実施形態に係る発光装置６００について、図面を参照しながら説明する。図１５は、発光装置６００を模式的に示す平面図である。図１６は、発光装置６００を模式的に示す図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。図１７は、発光装置６００を模式的に示す図１５のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線断面図である。なお、図１５では、便宜上、第２電極１１４の図示を省略している。以下、第２の実施形態に係る発光装置６００において、第１の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。

発光装置１００の例では、第１ガイド層１２０および第２ガイド層１２４は、絶縁性材料から形成されていた。

発光装置６００では、図１６および図１７に示すように、第１ガイド層１２０および第２ガイド層１２４は、金属材料からなることができる。少なくとも第２ガイド層１２２は、第２電極１１４と同じ材質から構成されることができる。

発光装置６００によれば、第３側面１２１からコア層１２２内に入射した光は、第１ガイド層１２０と第２ガイド層１２４との間を全反射（金属反射）しながら、コア層１２２内を進行して第４側面１２３まで至り、出射されることができる。

２．２．第２の実施形態に係る発光装置の製造方法
次に、第２の実施形態に係る発光装置６００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図１８は、発光装置６００の製造工程を模式的に示す断面図である。なお、図１８（Ａ）は図１６に対応し、図１８（Ｂ）は図１７に対応している。発光装置６００の製造方法において、第１ガイド層１２０を形成するまでの説明は、発光装置１００の製造方法の説明を適用できる。したがって、第１ガイド層１２０を形成するまでの説明は、省略する。

図１８に示すように、第２領域２０の第１クラッド層１０４上に、第１ガイド層１２０を形成する（図１８（Ａ）参照）。第１ガイド層１２０は、例えば、真空蒸着法、スパッタ法などにより形成される。次に、第１ガイド層１２０上に、コア層１２２を形成する。コア層は、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法などにより形成される。次に、柱状部１１１の側面を覆うように絶縁部１１６を形成する（図１８（Ｂ）参照）。具体的には、まず、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法などにより、第１領域１０の第２クラッド層１０８の上方（コンタクト層１１０上を含む）に絶縁層（図示せず）を成膜する。次に、例えば、エッチング技術などを用いて、コンタクト層１１０の上面を露出させる。以上の工程により、絶縁部１１６を形成することができる。なお、コア層１２２と、絶縁部１１６と、を同時に形成することもできる。この場合は、製造工程を簡略化することができる。

図１６および図１７に示すように、コア層１２２上に第２ガイド層１２４を形成すると同時に、コンタクト層１１０および絶縁部１１６上に第２電極１１４を形成する。次に、基板１０２の下面下に第１電極１１２を形成する。第２ガイド層１２４、第１電極１１２および第２電極１１４は、例えば、真空蒸着法、スパッタ法により形成される。第２ガイド層１２４および第２電極１１４を形成する工程と、第１ガイド層１２０を形成する工程と、の順序は特に限定されない。

以上の工程により、発光装置６００を形成することができる。

発光装置６００の製造方法によれば、第２ガイド層１２４と第２電極１１４とを同一の工程で形成することができる。したがって、その分、製造工程を簡略化することができる。

なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。

上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。

１０第１領域、２０第２領域、３０光、３２光、４０光、４２光、
１００発光装置、１０２基板、１０４第１クラッド層、１０５第１側面、
１０６活性層、１０７第２側面、１０８第２クラッド層、１１０コンタクト層、
１１１柱状部、１１２第１電極、１１４第２電極、１１６絶縁部、
１２０第１ガイド層、１２１第３側面、１２２コア層、１２３第４側面、
１２４第２ガイド層、１６０利得領域、１７０第１端面、１７２第２端面、
２００〜６００発光装置

Claims

第１領域と、平面視において前記第１領域と隣接する第２領域と、を含む発光装置であって、
前記第１領域および前記第２領域に形成された基板と、
前記第１領域の前記基板の上方に形成された第１クラッド層と、
前記第１クラッド層の上方に形成された活性層と、
前記活性層の上方に形成された第２クラッド層と、
前記第２領域の前記基板の上方に形成されたガイド層と、
前記ガイド層の上方に形成されたコア層と、
を含み、
前記活性層は、第１側面と、前記第１側面と反対側の第２側面と、を有し、
前記活性層の少なくとも一部は、利得領域を構成し、
少なくとも前記第２側面には、前記利得領域の端面が設けられ、
前記コア層は、前記利得領域の前記第２側面側の端面と隣接する第３側面と、前記第３側面と反対側の第４側面と、を有し、
前記利得領域に生じる光は、前記利得領域の前記第２側面側の端面から、前記コア層内を進行して、前記第４側面に至り、出射される、発光装置。
請求項１において、
前記ガイド層は、前記第３側面および前記第４側面を避けて、前記コア層を覆っている、発光装置。
請求項１または２において、
前記コア層は、絶縁材料からなり、
前記ガイド層は、前記コア層より屈折率の小さい絶縁材料からなる、発光装置。
請求項１または２において、
前記コア層は、絶縁材料からなり、
前記ガイド層は、金属材料からなる、発光装置。
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記利得領域は、前記活性層の前記第１側面側の端面から、前記活性層の前記第２側面側の端面まで、前記第１側面の垂線に対して傾いた方向に向かって設けられ、
前記第１側面側から平面的にみて、前記第１側面側の端面と、前記第２側面側の端面とは、重なっていない、発光装置。
請求項１ないし５のいずれかにおいて、
前記コア層は、平面視において、円弧の形状を有し、
前記第４側面から出射される光は、前記第４側面の垂線と平行な方向に進行する、発光装置。
請求項１ないし６において、
前記利得領域は、複数配列されている、発光装置。
請求項１ないし７において、
前記第１クラッド層と電気的に接続された第１電極と、
前記第２クラッド層と電気的に接続された第２電極と、
を、さらに含み、
前記第１電極は、オーミックコンタクトする第１層と接しており、
前記第２電極は、オーミックコンタクトする第２層と接しており、
前記第１電極と前記第１層との接触面、および前記第２電極と前記第２層との接触面の少なくとも一方は、前記利得領域と同じ平面形状を有する、発光装置。