JP2022011467A - 発光装置、プロジェクター、および発光装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
基板と、
前記基板に設けられ、複数の柱状部を有する積層体と、
を有し、
前記積層体は、
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た発光層と、
を有し、
前記第1半導体層と前記発光層は、前記柱状部を構成し、
前記第1半導体層は、前記基板と前記発光層との間に設けられ、
前記第2半導体層には、凹部が設けられ、
前記凹部には、前記第2半導体層よりも屈折率の低い低屈折率部が設けられ、
前記凹部と前記柱状部は、1対1に対応して設けられている。
平面視において、前記凹部の中心と前記柱状部の中心は重なっていてもよい。
前記第2半導体層は、複数の前記柱状部に跨がって設けられた1つの層であってもよい。
前記第2半導体層は、前記柱状部を構成してもよい。
前記低屈折率部は、空隙であってもよい。
前記発光装置を有する。
基板に、第1半導体層および発光層を柱状に形成して、複数の柱状結晶を形成する工程と、
前記発光層上にAlGaNをエピタキシャル成長させて、第1部分と、平面視において前記第1部分を囲み、前記第1部分よりもAl組成比の高い第2部分と、を有し、前記第1半導体層とは導電型の異なる第2半導体層を形成する工程と、
前記第2半導体層の前記第1部分をエッチングして、前記第2半導体層に凹部を形成する工程と、
を有する。
基板に、第1半導体層および発光層を柱状に形成して、複数の柱状結晶を形成する工程と、
前記発光層上にGaNをエピタキシャル成長させて、柱状のGaN層を形成する工程と、
前記GaN層上にAlGaNをエピタキシャル成長させて、前記GaN層を覆うAlGaN層を有し、前記第1半導体層とは導電型の異なる第2半導体層を形成する工程と、
前記AlGaN層をエッチングして前記GaN層を露出させ、露出した前記GaN層をエッチングして、前記第2半導体層に凹部を形成する工程と、
を有する。
基板に、第1半導体層および発光層を柱状に形成して、複数の柱状結晶を形成する工程と、
前記発光層上にGaNをエピタキシャル成長させて、第1部分と、平面視において前記第1部分を囲み、前記第1部分よりも結晶性が良い第2部分と、を有し、前記第1半導体層とは導電型の異なる第2半導体層を形成する工程と、
前記第2半導体層の前記第1部分をエッチングして、前記第2半導体層に凹部を形成する工程と、
を有する。
基板に、第1半導体層および発光層を柱状に形成して、複数の柱状結晶を形成する工程と、
前記発光層上にGaNをエピタキシャル成長させて、N極性の第1部分と、平面視において前記第1部分を囲み、Ga極性の第2部分と、を有し、前記第1半導体層とは導電型の異なる第2半導体層を形成する工程と、
前記第2半導体層の前記第1部分をエッチングして、前記第2半導体層に凹部を形成す
る工程と、
を有する。
1.1. 発光装置
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。図2は、第1実施形態に係る発光装置100を模式的に示す平面図である。なお、図2では、便宜上、第2半導体層36のみを図示している。また、図1は、図2のI-I線断面図である。
i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。
光を発生させる。発光層34は、例えば、不純物がドープされていないi型のGaN層と、i型のInGaN層と、からなる量子井戸構造を重ねた多重量子井戸構造を有している。
ることができる。例えば、AlGaN系、AlGaAs系、InGaAs系、InGaAsP系、InP系、GaP系、AlGaP系などの半導体材料を用いることができる。
次に、第1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3は、第1実施形態に係る発光装置100の製造方法の一例を示すフローチャートである。図4~図6は、第1実施形態に係る発光装置100の製造工程を模式的に示す断面図である。
図4に示すように、基板10に、第1半導体層32および発光層34を柱状に形成して、複数の柱状結晶3を形成する。
図5に示すように、発光層34上に、AlGaNをエピタキシャル成長させて、第1部分36aと、第2部分36bと、を有する第2半導体層36を形成する。第1部分36aは、平面視において柱状部30の中央部に形成される。第2部分36bは、平面視において第1部分36aを囲んでいる。第2部分36bは、柱状部30の側壁部を構成している。第2部分36bのAl組成比は、第1部分36aのAlの組成比よりも高い。例えば、第2部分36bがAlGaNであり、第1部分36aがGaNであってもよい。
図6に示すように、第2半導体層36の第1部分36aをエッチングして、第2半導体層36に凹部40を形成する。
図1に示すように、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、スパッタ法などにより形成される。例えば、真空蒸着法により第2電極52を形成する場合には、積層方向に対して斜め方向から蒸着する。これにより、凹部40内に電極材料が入り込むことを防ぐことができる。また、例えば、スパッタ法により第2電極52を形成する場合には、積層方向に対して斜め方向からスパッタ成膜を行うことで、凹部40内に電極材料が入り込むことを防ぐことができる。
1.3.1. 発光装置
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を模式的に示す断面図である。図8は、第1実施形態の変形例に係る発光装置110を模式的に示す平面図である。なお、図8では、便宜上、第2半導体層36のみを図示している。また、図7は、図8のVII-VII線断面図である。
発光装置110の製造方法は、上述した第2半導体層36を形成する工程S102において、第2半導体層36を複数の柱状部30に跨がって設けられた1つの層として形成する点が、発光装置100の製造方法と異なる。以下では、上述した発光装置100の製造方法と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
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10は、第2実施形態に係る発光装置200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。
次に、第2実施形態に係る発光装置200の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図11は、第2実施形態に係る発光装置200の製造方法の一例を示すフローチャートである。図12~図14は、第2実施形態に係る発光装置200の製造工程を模式的に示す断面図である。以下では、上述した発光装置100の製造方法と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
図4に示すように、基板10に、第1半導体層32および発光層34を柱状に形成して、複数の柱状結晶3を形成する。柱状結晶3を形成する工程S200は、上述した柱状結晶3を形成する工程S100と同様に行われる。
図12に示すように、発光層34上にGaNをエピタキシャル成長させて、柱状のGaN層4aを形成する。エピタキシャル成長させる方法としては、例えば、MOCVD法、MBE法などが挙げられる。
図13に示すように、GaN層4a上にAlGaNをエピタキシャル成長させて、GaN層4aを覆うAlGaN層4bを形成する。これにより、GaN層4aと、AlGaN層4bと、を有する第2半導体層36を形成できる。AlGaNのエピタキシャル成長は、AlGaN層4bがGaN層4aを覆うように成長する条件で行う。例えば、ガスの供給量や、成長温度などを制御することによって、AlGaN層4bがGaN層4aを覆うようにエピタキシャル成長させることができる。
図14に示すように、AlGaN層4bをエッチングしてGaN層4aを露出させ、露出したGaN層4aをエッチングして、第2半導体層36に凹部40を形成する。
図10に示すように、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を形成する工程S208は、上述した第1電極50および第2電極52を形成する工程S106と同様に行われる。
発光装置200においても、上述した図7に示す発光装置110と同様に、第2半導体層36を複数の柱状部30に跨がって設けられた1つの層としてもよい。この場合、GaN層4aを覆うAlGaN層4bを形成する工程S204において、AlGaN層4bを厚く形成すればよい。これにより、隣り合うAlGaN層4bが接触して複数の柱状部30に跨がった1つの層となる。
3.1. 発光装置
次に、第3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15は、第3実施形態に係る発光装置300を模式的に示す断面図である。以下、第3実施形態に係る発光装置300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。
次に、第3実施形態に係る発光装置300の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図16は、第3実施形態に係る発光装置300の製造方法の一例を示すフローチャートである。図17~図18は、第3実施形態に係る発光装置300の製造工程を模式的に示す断面図である。以下では、上述した発光装置100の製造方法と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
図4に示すように、基板10に、第1半導体層32および発光層34を柱状に形成して、複数の柱状結晶3を形成する。柱状結晶3を形成する工程S300は、上述した柱状結晶3を形成する工程S100と同様に行われる。
図17に示すように、発光層34上に、GaNをエピタキシャル成長させて、第1部分6aと、第2部分6bと、を有する第2半導体層36を形成する。第1部分6aは、平面視において柱状部30の中央部に形成される。第2部分6bは平面視において第1部分6aを囲んでいる。第2部分6bは、柱状部30の側壁部を構成している。第2部分6bは、第1部分6aよりも結晶性が良い。
図18に示すように、第2半導体層36の第1部分6aをエッチングして、第2半導体層36に凹部40を形成する。
くとれる手法であれば特に限定されず、異方性エッチングであってもよいし、等方性エッチングであってもよい。例えば、フッ化水素を用いたエッチングにより、第1部分6aを選択的にエッチングできる。
図15に示すように、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を形成する工程S306は、上述した第1電極50および第2電極52を形成する工程S106と同様に行われる。
発光装置300においても、上述した図7に示す発光装置110と同様に、第2半導体層36を複数の柱状部30に跨がって設けられた1つの層としてもよい。例えば、上述した第2半導体層36を形成する工程S302において、GaNを積層方向だけでなく面内方向にも成長する条件で、エピタキシャル成長させることで、第2半導体層36を複数の柱状部30に跨がって設けられた1つの層とすることができる。
4.1. 発光装置
次に、第4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19は、第4実施形態に係る発光装置400を模式的に示す断面図である。以下、第4実施形態に係る発光装置400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。
次に、第4実施形態に係る発光装置400の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図20は、第4実施形態に係る発光装置400の製造方法の一例を示すフローチャートである。図21および図22は、第4実施形態に係る発光装置400の製造工程を
模式的に示す断面図である。以下では、上述した発光装置100の製造方法と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
図4に示すように、基板10に、第1半導体層32および発光層34を柱状に形成して、複数の柱状結晶3を形成する。柱状結晶3を形成する工程S400は、上述した柱状結晶3を形成する工程S100と同様に行われる。
図21に示すように、発光層34上に、GaNをエピタキシャル成長させて、第1部分8aと、第2部分8bと、を有する第2半導体層36を形成する。第1部分8aは、平面視において柱状部30の中央部に形成される部分を有する。図示の例では、第1部分8aは、柱状部30の上部に形成されている。第1部分8aは、発光層34に近いほど、径が小さいテーパー部9を有している。テーパー部9は、平面視において柱状部30の中央部に形成されている。第1部分8aは、N極性のGaNである。
図22に示すように、第2半導体層36の第1部分8aをエッチングして、第2半導体層36に凹部40を形成する。
図19に示すように、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を形成する工程S306は、上述した第1電極50および第2電極52を形成する工程S106と同様に行われる。
発光装置400においても、上述した図7に示す発光装置110と同様に、第2半導体層36を複数の柱状部30に跨がって設けられた1つの層としてもよい。例えば、上述した第2半導体層36を形成する工程S402において、GaNを積層方向だけでなく面内方向にも成長する条件で、エピタキシャル成長させることで、第2半導体層36を複数の柱状部30に跨がって設けられた1つの層とすることができる。
次に、第5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23は、第5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。
00Gから出射された光は、第2光学素子902Gによって集光される。
態や変形例を組み合わせたりしてもよい。
Claims (10)
- 基板と、
前記基板に設けられ、複数の柱状部を有する積層体と、
を有し、
前記積層体は、
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た発光層と、
を有し、
前記第1半導体層と前記発光層は、前記柱状部を構成し、
前記第1半導体層は、前記基板と前記発光層との間に設けられ、
前記第2半導体層には、凹部が設けられ、
前記凹部には、前記第2半導体層よりも屈折率の低い低屈折率部が設けられ、
前記凹部と前記柱状部は、1対1に対応して設けられている、発光装置。 - 請求項1において、
平面視において、前記凹部の中心と前記柱状部の中心は重なっている、発光装置。 - 請求項1または2において、
前記第2半導体層は、複数の前記柱状部に跨がって設けられた1つの層である、発光装置。 - 請求項1または2において、
前記第2半導体層は、前記柱状部を構成する、発光装置。 - 請求項1ないし4のいずれか1項において、
前記低屈折率部は、空隙である、発光装置。 - 請求項1ないし5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。
- 基板に、第1半導体層および発光層を柱状に形成して、複数の柱状結晶を形成する工程と、
前記発光層上にAlGaNをエピタキシャル成長させて、第1部分と、平面視において前記第1部分を囲み、前記第1部分よりもAl組成比の高い第2部分と、を有し、前記第1半導体層とは導電型の異なる第2半導体層を形成する工程と、
前記第2半導体層の前記第1部分をエッチングして、前記第2半導体層に凹部を形成する工程と、
を有する、発光装置の製造方法。 - 基板に、第1半導体層および発光層を柱状に形成して、複数の柱状結晶を形成する工程と、
前記発光層上にGaNをエピタキシャル成長させて、柱状のGaN層を形成する工程と、
前記GaN層上にAlGaNをエピタキシャル成長させて、前記GaN層を覆うAlGaN層を有し、前記第1半導体層とは導電型の異なる第2半導体層を形成する工程と、
前記AlGaN層をエッチングして前記GaN層を露出させ、露出した前記GaN層をエッチングして、前記第2半導体層に凹部を形成する工程と、
を有する、発光装置の製造方法。 - 基板に、第1半導体層および発光層を柱状に形成して、複数の柱状結晶を形成する工程と、
前記発光層上にGaNをエピタキシャル成長させて、第1部分と、平面視において前記第1部分を囲み、前記第1部分よりも結晶性が良い第2部分と、を有し、前記第1半導体層とは導電型の異なる第2半導体層を形成する工程と、
前記第2半導体層の前記第1部分をエッチングして、前記第2半導体層に凹部を形成する工程と、
を有する、発光装置の製造方法。 - 基板に、第1半導体層および発光層を柱状に形成して、複数の柱状結晶を形成する工程と、
前記発光層上にGaNをエピタキシャル成長させて、N極性の第1部分と、平面視において前記第1部分を囲み、Ga極性の第2部分と、を有し、前記第1半導体層とは導電型の異なる第2半導体層を形成する工程と、
前記第2半導体層の前記第1部分をエッチングして、前記第2半導体層に凹部を形成する工程と、
を有する、発光装置の製造方法。
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JP2020112626A JP7462902B2 (ja) | 2020-06-30 | 2020-06-30 | 発光装置、プロジェクター、および発光装置の製造方法 |
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