JP2022079897A - Light emitting device, projector, and method for manufacturing light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光装置、当該発光装置を備えたプロジェクター、及び、発光装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a light emitting device, a projector provided with the light emitting device, and a method for manufacturing the light emitting device.
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。 Semiconductor lasers are expected as next-generation light sources with high brightness. In particular, semiconductor lasers having nanostructures called nanocolumns, nanowires, nanorods, nanopillars, etc. are expected to be able to realize a light emitting device that can obtain high-power light emission at a narrow radiation angle due to the effect of photonic crystals.
例えば、特許文献1には、複数のナノコラムを有する固体発光素子が開示されている。当該文献(図2)によれば、RF-MBE(高周波分子線エピタキシー)装置によって、シリコン基板上にn型GaNナノコラム層、発光層を形成し、ナノコラム径を広げながらp型GaNコンタクト層をエピタキシャル成長させることにより、一定のピッチで林立するナノコラムを形成する。そして、ナノコラムの上に、半透明のp側電極を形成するとしている。林立するナノコラムの間には、ナノスケールの空間が設けられていると推測される。 For example, Patent Document 1 discloses a solid-state light emitting device having a plurality of nanocolumns. According to the document (FIG. 2), an n-type GaN nanocolumn layer and a light emitting layer are formed on a silicon substrate by an RF-MBE (radio frequency molecular beam epitaxy) device, and a p-type GaN contact layer is epitaxially grown while expanding the nanocolumn diameter. By letting them grow, nanocolumns that stand at a constant pitch are formed. Then, a translucent p-side electrode is formed on the nanocolumn. It is presumed that a nanoscale space is provided between the forested nanocolumns.
しかしながら、特許文献1の技術では、林立するナノコラムの間に空間があるため、発光装置の信頼性が乏しいという課題があった。例えば、p側電極を形成する際に、ウェットエッチングを用いる場合、側面からナノコラム間の空間に薬液が浸入し、埋め込みが不十分な箇所の電極をエッチングしてしまうことによるンタクト抵抗の上昇不良や、導電性の異物がナノコラム間に挟まることによるリーク不良などが発生してしまう恐れがあった。他方、ドライエッチングを用いてp側電極を形成することも可能であるが、プラズマチャージによりナノコラムの半導体層にダメージを与えてしまう恐れがあった。 However, the technique of Patent Document 1 has a problem that the reliability of the light emitting device is poor because there is a space between the standing nanocolumns. For example, when wet etching is used when forming the p-side electrode, the chemical solution infiltrates the space between the nanocolumns from the side surface, and the electrode in the place where the embedding is insufficient is etched, resulting in poor increase in contact resistance. In addition, there is a risk that leakage defects may occur due to conductive foreign matter being caught between the nanocolumns. On the other hand, although it is possible to form the p-side electrode by dry etching, there is a risk that the semiconductor layer of the nanocolumn will be damaged by plasma charging.
本願に係る発光装置は、基体と、前記基体に設けられ、複数の柱状部からなる柱状部群と、前記基体に設けられ、前記柱状部群を囲う構造体と、前記柱状部群と前記構造体との間に設けられる第1絶縁部と、前記構造体の外側を囲う第2絶縁部と、を備え、前記柱状部は、第1導電型の第1半導体層と、光を発することが可能な第1発光層と、前記第1導電型と異なる第2導電型の第2半導体層と、を有し、前記構造体は、前記第1導電型の第3半導体層と、光を発することが可能な第2発光層と、前記第2導電型の第4半導体層と、を有する。 The light emitting device according to the present application includes a substrate, a columnar portion group provided on the substrate and composed of a plurality of columnar portions, a structure provided on the substrate and surrounding the columnar portion group, and the columnar portion group and the structure. A first insulating portion provided between the body and a second insulating portion surrounding the outside of the structure is provided, and the columnar portion may emit light from the first conductive type first semiconductor layer. It has a possible first light emitting layer and a second conductive type second semiconductor layer different from the first conductive type, and the structure emits light with the first conductive type third semiconductor layer. It has a second light emitting layer capable of being capable, and a fourth semiconductor layer of the second conductive type.
本願に係る発光装置の製造方法は、基体に、複数の柱状部からなる柱状部群、および、前記柱状部群を囲う構造体、を結晶成長させる工程と、前記柱状部群および前記構造体を覆う絶縁膜を形成する工程と、前記柱状部群と前記構造体との間に第1絶縁部を形成する工程と、前記構造体の外側を囲う第2絶縁部を形成する工程と、を有し、前記結晶成長させる工程において、前記複数の柱状部の各々の、第1導電型の第1半導体層、光を発することが可能な第1発光層、および、前記第1導電型と異なる第2導電型の第2半導体層、を結晶成長させ、前記構造体の、前記第1導電型の第3半導体層、光を発することが可能な第2発光層、および、前記第2導電型の第4半導体層、を結晶成長させ、前記第1絶縁部を形成する工程において、平面視における前記柱状部群と前記構造体との間の領域に位置する前記絶縁膜をエッチングすることで、前記第1絶縁部を形成し、前記第2絶縁部を形成する工程において、前記平面視における前記構造体の外側の領域に位置する前記絶縁膜をエッチングすることで、前記第2絶縁部を形成する。 The method for manufacturing a light emitting device according to the present application includes a step of crystallizing a columnar portion group composed of a plurality of columnar portions and a structure surrounding the columnar portion group on a substrate, and the columnar portion group and the structure. It includes a step of forming an insulating film to cover, a step of forming a first insulating portion between the columnar portion group and the structure, and a step of forming a second insulating portion surrounding the outside of the structure. In the process of growing the crystal, each of the plurality of columnar portions has a first conductive type first semiconductor layer, a first light emitting layer capable of emitting light, and a first conductive type different from the first conductive type. The two conductive type second semiconductor layer is crystal-grown, and the structure has the first conductive type third semiconductor layer, a second light emitting layer capable of emitting light, and the second conductive type. In the step of crystal-growing the fourth semiconductor layer and forming the first insulating portion, the insulating film located in the region between the columnar portion group and the structure in a plan view is etched to obtain the said insulating film. In the step of forming the first insulating portion and forming the second insulating portion, the second insulating portion is formed by etching the insulating film located in the outer region of the structure in the plan view. ..
また、本願に係るプロジェクターは、上記記載の発光装置を備える。 Further, the projector according to the present application includes the above-mentioned light emitting device.
実施形態1
***発光装置の概略構成***
図1は、本実施形態に係る発光装置の平面図である。図2は、図1のb-b断面における発光装置の断面図である。
まず、図1、および図2を用いて、本実施形態の発光装置100の概略構成について説明する。発光装置100は、半導体内で電子と正孔とを結合させて発光させる微細な柱状結晶構造体であるナノコラムを複数備えた半導体レーザー光源である。なお、実際に光源として用いる際には、複数の発光装置100を規則的に配列させた集合体の面光源として用いることが多い。
Embodiment 1
*** Outline configuration of light emitting device ***
FIG. 1 is a plan view of a light emitting device according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the light emitting device in the bb cross section of FIG.
First, the schematic configuration of the
図1、図2を含む各図においては、相互に直交する座標軸としてXYZ軸を付し、各矢印が指す方向をプラス方向とし、プラス方向と反対の方向をマイナス方向とする。図1では、発光領域5を中心としてn接続端子部29の方向がXプラス方向となる。なお、Zプラス方向を上方、Zマイナス方向を下方ともいう。Zプラス方向から見ることを平面視ともいう。
In each figure including FIGS. 1 and 2, the XYZ axes are attached as coordinate axes orthogonal to each other, the direction pointed by each arrow is the plus direction, and the direction opposite to the plus direction is the minus direction. In FIG. 1, the direction of the n
図2に示すように、発光装置100は、基体10上に、複数の柱状部20からなる柱状部群25を備えた構成となっている。
基体10は、基板であり、好適例としてサファイア基板を用いている。なお、サファイア基板に限定するものではなく、GaN基板、Si基板、ガラス基板などを用いても良い。基体10の表面には、バッファー層11が形成されている。バッファー層11は、好適例としてSiがドープされたn型のGaN層である。なお、バッファー層11は基体10の一部であるため、バッファー層11を含めて基体10と見做しても良い。すなわち、バッファー層11を含めて、基体10である基板と見做しても良い。
As shown in FIG. 2, the
The
また、基体10とバッファー層11との間、または基体10の底面に反射層を設けても良い。当該反射層は、DBR(Distributed Bragg Reflector)層となる。当該反射層によって、発光層16の発光のうち、基体10側に向かう光を反射させることができるため、光の利用効率を高めることができる。さらに、基体10とバッファー層11との間には、歪緩和層11bが設けられていてもよい。歪緩和層は、例えば、AlN、あるいはGaNで構成される。なお、基体10としてGaN基板を用いる場合には、歪緩和層11bはなくても良い。
Further, a reflective layer may be provided between the
柱状部20は、バッファー層11上に形成されたナノコラムであり、第1半導体層15、第1発光層としての発光層16、第2半導体層17から構成されている。詳しくは、柱状部20は、バッファー層11上に、第1半導体層15、発光層16、第2半導体層17の順に積層された柱状の構造体である。好適例において、柱状部20の高さは、約1000nmとしている。なお、寸法は一例であり、要求輝度など、設計仕様に応じて、適宜、変更可能である。柱状部20は、ナノワイヤー、ナノロッド、ナノピラーとも呼ばれる。第1半導体層15は、バッファー層11から積層方向に沿って突出している。すなわち、第1半導体層15は、基体10から積層方向に沿って突出している。なお、ここでいう積層方向とは、第1半導体層15および発光層16が積層されている方向である。本実施形態において、基体10である基板の法線方向と一致している。
The
第1半導体層15は、n型の半導体層である。好適例において、第1半導体層15は、Siがドープされたn型のGaN層としている。すなわち、第1半導体層15の第1導電型は、n型である。
発光層16は、好適例において、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としている。発光層16は、電流が注入されるか、あるいは励起光が照射されることで、光を発することが可能である。発光層16は、後述するp側電極19から電流が注入されることで発光する。
第2半導体層17は、第1半導体層15とは導電型の異なるp型の半導体層である。好適例において、第2半導体層17は、Mgがドープされたp型のGaN層としている。すなわち、第2半導体層17の第2導電型は、p型であり、第1導電型と異なる。なお、第1半導体層15、および第2半導体層17は、発光層16に光を閉じ込めるクラッド層としての機能も有する。また、第2半導体層17からなる柱状部20の上部(端面)は、頂部が鈍角な錘状となっている。なお、頂部の形状は、成長条件によっては平らな部分を有することもある。
The
In a preferred example, the light emitting layer 16 has a multiple quantum well structure in which a quantum well structure composed of an i-type GaN layer not doped with impurities and an i-type InGaN layer are overlapped. The light emitting layer 16 can emit light by injecting a current or being irradiated with excitation light. The light emitting layer 16 emits light when a current is injected from the p-
The
また、柱状部20は、基体10側から、第1半導体層15、発光層16、第2半導体層17の順に積層される構成に限定するものではなく、反対の積層順であっても良い。例えば、基体10上に、第2半導体層17、発光層16、第1半導体層15の順に積層される構成であっても良い。この場合、基体10側から電流が注入される構成となる。さらに、第1導電型がp型であっても良く、この場合、第2導電型がn型であっても良い。
Further, the
図1に示すように、柱状部群25から光が出射される部分を発光領域5としている。発光領域5は、平面的に略円形状をなしており、当該円形状内には、複数の柱状部20が規則的に配置されている。1つの柱状部20は、平面的に略正六角形をなしている。なお、平面形状は六角形に限定するものではなく、他の多角形や、円であっても良い。
複数の柱状部20は、亀甲模様状に一定のピッチで配置されている。なお、配置態様は亀甲模様に限定するものではなく、規則的であれば良い。例えば、格子状、三角格子状、四角格子状などであっても良い。
また、隣り合う柱状部20の間には間隙があるが、当該間隙は第1絶縁部18により充填されている。
As shown in FIG. 1, the portion where light is emitted from the
The plurality of
Further, there is a gap between the adjacent
平面視において、柱状部群25は、リング状の構造体21に囲まれている。構造体21は、円環状をなしており、略円形をなした発光領域5内に配置された柱状部群25を同心円状に囲っている。そして、図2に示すように、柱状部群25と構造体21との間には、第1絶縁部18が設けられている。好適例において、第1絶縁部18は、酸化シリコンで形成されている。なお、絶縁性材料であれば良く、例えば、窒化シリコンや、ポリイミドを用いても良い。柱状部群25と構造体21との間隔は、隣り合う柱状部20の間隔(隙間)よりも、広いことが好ましい。
In a plan view, the
断面視において構造体21は、第3半導体層15a、第2発光層としての発光層16a、第4半導体層17aの順に積層された構成をしている。第3半導体層15aは、第1半導体層15と導電型が同一の半導体層であり、好適例においては、第1半導体層15と同じ工程で形成される。なお、構造体21は発光に寄与しない部位であるため、同じ工程で形成された部位であっても、部位名を異ならせている。
同様に、発光層16aは発光層16と同じ組成で構成される半導体層であり、第4半導体層17aは第2半導体層17と同じ組成で構成される半導体層である。発光層16aは、電流が注入されるか、あるいは励起光が照射されることで、光を発することが可能である。本実施形態では、発光層16aには電流が注入されないため、発光層16aにおいて、電流が注入されることによる発光は生じない。よって、第3半導体層15aは、第4半導体層17aと導電型が異なる。なお、構造体21の高さは、柱状部20よりも高いか、等しくなっている。また、第1絶縁部18の高さは、構造体21の高さと等しい。しかし、これに限らず、第1絶縁部の高さは、柱状部20の高さ以上であっても良い。あるいは、第1絶縁部の高さは、構造体21の高さと、柱状部20の高さとの間であっても良い。ここでいう第1絶縁部18の高さとは、第1絶縁部18の最大の高さのことである。
In cross-sectional view, the
Similarly, the
断面視において構造体21の外側は、第2絶縁部23により囲われている。第2絶縁部23は、サイドウォールであり、円環状の構造体21における外側の壁に設けられており、壁の上方から下方に向かって厚くなるように形成されている。好適例において、第2絶縁部23は、第1絶縁部18と同じ材料で形成される。
In cross-sectional view, the outside of the
複数の柱状部20の頂部を覆って、p側電極19が設けられている。p側電極19は、好適例において複数の金属薄膜層から構成された透光性の電極である。p側電極19は、柱状部群25を覆い、柱状部20の第2半導体層17に電流を注入する電極である。換言すれば、p側電極19は構造体21には接続されておらず、p側電極19と構造体21とは、電気的に分離されている。
第2絶縁部23の周囲には、絶縁層22が設けられている。絶縁層22は、柱状部群25頂部の発光領域5を開口し、構造体21の上部、及び、第2絶縁部23の周囲を覆う絶縁性の保護層である。好適例において絶縁層22は、酸化シリコンで形成されている。なお、絶縁性材料であれば良く、例えば、窒化シリコンや、ポリイミドを用いても良い。
A p-
An insulating
p側電極19、および絶縁層22の一部を覆って、電極層24が設けられている。電極層24は、透明電極層であり、好適例としてITO(Indium Tin Oxide)を用いている。電極層24は、p側電極19と電気的に接続される。また、柱状部群25、構造体21を含む電極層24までの積層構造を積層体30という。
電極層24の上層には、p側配線26が設けられている。p側配線26は、発光領域5を含む構造体21の内周と略同じ領域を開口し、積層体30を覆う金属配線パターンである。p側配線26には、駆動電力が供給されるp接続端子部28が設けられる。なお、p接続端子部28は、隣接する第1絶縁部18、または、第2絶縁部23と重なる位置に設けられても良い。また、絶縁部23より右(+X方向)側の構造体の無いp側電極上に設けることもできる。
The
The p-
積層体30の+X方向には、n側配線27が設けられている。n側配線27は、p側配線26と同様の金属配線パターンであり、基体10のバッファー層11を少し掘下げた部分に形成されている。n側配線27は、基体10の右辺に沿ったパターンである。n側配線27には、駆動電力が供給されるn接続端子部29が設けられる。
p接続端子部28、n接続端子部29は、電力入力端子であり、例えば、ボンディングワイヤーが接続されて発光駆動用の駆動信号が入力される。
The n-
The p-
***発光装置の製造方法、及び、構成***
図3は、発光装置の製造方法を示すフローチャート図である。図4~図11は、製造工程における製品態様を示す過程図である。ここでは、図3を主体に、適宜、図4~図11を交えて、発光装置の製造方法、及び構成について説明する。
発光装置100は、基本的に、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、ALD(Atomic layer deposition)法、フォトリソグラフィ法(パターニング)、スパッタリング法、蒸着法(真空蒸着法)、エッチング法、およびCMP(Chemical Mechanical Planarization)法など、公知の半導体プロセスで用いられる方法や、これらを組み合せることにより製造することが可能である。以下、好適な製造方法を主体に説明するが、同等な構造を形成可能で、かつ、当該構造における機能、特性を満たせれば、他の製造方法を用いても良い。
*** Manufacturing method and configuration of light emitting device ***
FIG. 3 is a flowchart showing a method of manufacturing a light emitting device. 4 to 11 are process diagrams showing product aspects in the manufacturing process. Here, a method and a configuration of a light emitting device will be described with reference to FIGS. 3 and 4 to 11 as appropriate.
The
ステップS1では、ナノコラムの形成に先立ち、基体10を準備する。詳しくは、図4に示すように、基体10の上に、バッファー層11をエピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長の方法は、例えば、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法、MBE(Molecular Beam Epitaxy)法などを用いる。
次いで、バッファー層11の上に、柱状部20の形成領域を区画するためのハードマスクである選択マスク12を形成する。選択マスク12は、好適例においてTiを用いている。図4に示すように、選択マスク12は、複数の柱状部20に対応する部分、及び、構造体21となる部分を、開口部としている。選択マスク12は、例えば、スパッタリング法で成膜した後、パターニングを行うことで形成する。
In step S1, the
Next, a
ステップS2では、複数の柱状部20、及び、構造体21を形成する。詳しくは、選択マスク12の柱状部20に対応する開口部におけるバッファー層11上に、第1半導体層15、発光層16、第2半導体層17を、この順番でエピタキシャル成長させる。また、並行して、構造体21に対応する開口部には、第3半導体層15a、発光層16a、第4半導体層17aが形成される。なお、好適例において、エピタキシャル成長の方法は、MBE法を用いる結晶成長である。MBOを用いた場合、成長条件にもよるが開口部の面積が広い場所における結晶の高さが等しいか、高くなるため、柱状部20よりも構造体21の高さが等しいか、高くなる。
これにより、図4に示すように、複数の柱状部20からなる柱状部群25、及び、柱状部群25よりも高いか、同等、かつ、柱状部群25を囲う構造体21が形成される。なお、柱状部20の太さや、頂部の形状は、成長条件を調整することにより、変更可能である。
In step S2, a plurality of
As a result, as shown in FIG. 4, a
ステップS3では、林立する柱状部20の間、及び、柱状部群25と構造体21との間を充填する第1絶縁部18を形成する。まず、SOG(Spin on Glass)法を用いて、柱状部群25、構造体21を覆うガラス体層48を形成する。詳しくは、図5に示すように、二酸化ケイ素を含有したSOG液をスピンコート法により基体10の全面に塗布した後、加熱硬化してガラス体層48を形成する。SOG液は、液状の絶縁体に相当する。また、SOGを塗布する前にALD法で二酸化ケイ素を柱状部群25と構造体21の側壁に数nm積層しても良い。次に、ガラス体層48に対してウェットエッチングを施し、林立する柱状部20の頭部の第2半導体層17を露出させる。詳しくは、フッ化水素水溶液を用いて、柱状部20の第2半導体層17が露出するまで、ガラス体層48全面にエッチング処理を施す。これにより、図6に示すように、柱状部20の第2半導体層17が露出し、柱状部20間、及び、柱状部群25と構造体21との間に、第1絶縁部18が形成される。なお、本実施形態では、ステップS3で、柱状部群25、構造体21を覆うガラス体層48を形成しているが、これに限らず、ステップS2とステップS3との間に、柱状部群25、構造体21を覆う絶縁膜としてのガラス体層48を形成する工程を有していても良い。この場合、ステップS3では、上記のガラス体層48を形成する工程において形成したガラス体層48に対してウェットエッチングを施し、林立する柱状部20の頭部の第2半導体層17を露出させる。また、ガラス体層48は、絶縁膜に相当する。
In step S3, the first insulating
ステップS4では、複数の柱状部20の上面に、p側電極19を形成する。好適例において、p側電極19は、ITO単膜としている。なお、p側電極はコンタクト抵抗が低く、透光性があれば良く、数nmと薄膜のPdや、Niが柱状部20と接する金属積層膜を用いても良い。まず、柱状部群25、構造体21を含む全面に、蒸着法やスパッタリング法を用いて、ITO層を成膜する。これにより、図6に示すように、柱状部群25、構造体21を含む全面に金属層49が形成される。
In step S4, the p-
次に、図6に示すように、p側電極19の上における発光領域5となる部分にレジスト65を形成する。そして、レジスト65をマスクとして、金属層49にウェットエッチングを施すことにより、複数の柱状部20の上面にp側電極19を形成する。なお、林立する柱状部20の間に空間があった従来構成では、ウェットエッチングを行うと、林立する柱状部20間の空間に薬液が浸入し、埋め込みが不十分な箇所の電極をエッチングしてしまうことによるコンタクト抵抗の上昇不良や、導電性の異物がナノコラム間に挟まることによるリーク不良などが発生してしまう恐れがあったが、本実施形態によれば、空間には第1絶縁部18が充填されているため、問題なくウェットエッチングを行うことができる。また、プラズマチャージにより柱状部20の半導体層にダメージを与えてしまう懸念があるドライエッチングを用いる必要もない。
Next, as shown in FIG. 6, a resist 65 is formed on the portion of the p-
ステップS5では、第2絶縁部23を形成する。まず、図7に示すように、p側電極19を覆い、構造体21の外周と略同じ大きさのレジスト66を形成する。そして、レジスト66をマスクとしてウェットエッチングを施すことにより、バッファー層11の上に残っているガラス体層48、及び、構造体21の周囲のガラス体層48の一部を除去し、構造体21の側面を囲う第2絶縁部23を形成する。
In step S5, the second insulating
ステップS6では、絶縁層22を形成する。まず、図8に示すように、p側電極19、構造体21、及び、第2絶縁部23を含む全面を覆う二酸化ケイ素からなる絶縁層42を形成する。好適例において、成膜にはプラズマCVD法を用いる。
そして、絶縁層42の上にレジスト67を形成する。レジスト67は、n側配線27が設けられる領域は開口部となっている。次に、レジスト67をマスクとしてウェットエッチングを施すことにより、絶縁層22を形成する。なお、ウェットエッチングには、フッ化水素水溶液を用いることが好ましい。
In step S6, the insulating
Then, the resist 67 is formed on the insulating
続いて、図9に示すように、絶縁層22をマスクとしてドライエッチングを行う。エッチングガスとしては、塩素と、窒素ガスとの混合ガスを用いることが好ましい。
これにより、n側配線27が設けられる領域では、バッファー層11の表面が掘下げられる。発明者等の実験結果によれば、柱状部20を形成する際に、選択マスク12の上にも副次的に不要な半導体層が成長してしまうことが確認されている。ドライエッチングを行うことにより、この不要な半導体層も除去することができる。
なお、不要な半導体層が無い場合は、選択膜の除去のみ実施すればよいので、ウェットエッチングに変更しても良い。
Subsequently, as shown in FIG. 9, dry etching is performed using the insulating
As a result, the surface of the
If there is no unnecessary semiconductor layer, only the selective film needs to be removed, so wet etching may be used.
次に、図10に示すように、絶縁層22を覆うレジスト68を形成する。レジスト68は、p側電極19と重なる部分が開口部となっている。そして、レジスト68をマスクとしてウェットエッチングを施すことにより、p側電極19を露出させる。
Next, as shown in FIG. 10, a resist 68 covering the insulating
ステップS7では、p側電極19の上、及び、絶縁層22を覆う透光性の電極層24を形成する。詳しくは、蒸着法または、スパッタリング法により全面にITO層を成膜した後、ウェットエッチングを含むパターニングを行うことで、図11に示すように、p側電極19、及び、絶縁層22の一部を覆う電極層24が形成される。ここまでの工程により、柱状部群25、構造体21を含む電極層24までの積層体30が形成される。
In step S7, a
ステップS8では、p側配線26、及び、n側配線27を形成する。p側配線26、n側配線27は、蒸着法で金属層を全面に成膜した後、ドライエッチングを含むパターニングを行うことで形成する。好適例においてp側配線26、n側配線27は、Cr層、Ni層、Au層の3層構成としている。なお、この構成に限定するものではなく、オーミック接触となる積層構成であれば良い。
これにより、図1、図2に示す発光装置100が形成される。
In step S8, the p-
As a result, the
以上述べた通り、本実施形態の発光装置100によれば、以下の効果を得ることができる。
発光装置100は、基体10と、基体10に設けられ、複数の柱状部20からなる柱状部群25と、基体10に設けられ、柱状部群25を囲う構造体21と、柱状部群25と構造体21との間に設けられる第1絶縁部18と、前記構造体21の外側を囲う第2絶縁部23と、を備え、柱状部20は、第1半導体層15、発光層16、第1半導体層15と導電型の異なる第2半導体層17とを有し、構造体21は、第1半導体層15と導電型が同一の第3半導体層15a、発光層16a、第3半導体層15aと導電型の異なる第4半導体層17aを有する。換言すれば、柱状部20は、第1導電型の第1半導体層15と、光を発することが可能な第1発光層16と、第1導電型と異なる第2導電型の第2半導体層17とを有し、構造体21は、第1導電型の第3半導体層15aと、光を発することが可能な第2発光層16aと、第2導電型の第4半導体層17aとを有する。
As described above, according to the
The
この構成によれば、柱状部群25は構造体21により囲まれているため、SOG法により第1絶縁部18を形成する際に、隣り合う柱状部20間の空間に絶縁体を確実に充填することができる。
よって、林立する柱状部20の間に空間があるため、ウェットエッチングを行うと、林立する柱状部20間の空間に薬液が浸入し、コンタクト抵抗の上昇不良や、空間に導電性異物が混入することによるリーク不良などが発生する恐れがあった従来構成とは異なり、本実施形態によれば、空間には第1絶縁部18が充填されているため、ウェットエッチングを用いて、品質の良い発光装置100を製造することができる。さらに、プラズマチャージにより柱状部20の半導体層にダメージを与えてしまう懸念があるドライエッチングを用いなくても良い。換言すれば、各工程において、ウェットエッチングを含む複数の製法のうち、該当工程に最適な製法を用いて製造することができるため、高品質で、かつ、歩留り良く発光装置100を製造することができる。
従って、信頼性が高い発光装置100を提供することができる。
According to this configuration, since the
Therefore, since there is a space between the
Therefore, it is possible to provide a highly reliable light
また、柱状部群25を覆い、柱状部20の第2半導体層17に電流を注入する透光性のp側電極19をさらに有し、p側電極19と構造体21とは電気的に分離されている。
Further, it further has a translucent p-
これによれば、発光に寄与しない構造体21には電流が供給されない構成となっているため、リーク電流の発生などの懸念がなく、信頼性が高い。
According to this, since the
また、p側電極19には、駆動電力が供給されるp接続端子部28が設けられ、平面視においてp接続端子部28は、構造体21、第1絶縁部18、または、第2絶縁部23と重なる位置に設けられる。
Further, the p-
例えば、不要な半導体層が生じている場所の上にp接続端子部28が設けられている場合、不要な半導体層の形状により、絶縁層22が所定の膜厚付きまわらず、リーク電流が発生する懸念がある。上記によれば、電気的に分離されている構造体21、第1絶縁部18、または、第2絶縁部23の上に、p接続端子部28が設けられるため、接続信頼性に優れている。
For example, when the p-
また、構造体21の高さは、柱状部20より高い。
SOG法により第1絶縁部18を形成する際に、構造体21の高さが低いと、SOG液が流れ出てしまい、柱状部群25に充填させることが困難となる。
これによれば、柱状部20より高い円環状の構造体21の内側にSOG液を貯め置くことができるため、林立する柱状部20間に、確実にSOG液を充填することができる。
Further, the height of the
If the height of the
According to this, since the SOG liquid can be stored inside the
また、第1絶縁部18は、柱状部群25を囲う構造体21の内側に、液状の絶縁体を充填した後、加熱して形成される。
これによれば、柱状部20より高い円環状の構造体21の内側にSOG液を貯め置くことができるため、林立する柱状部20間に、確実にSOG液を充填することができる。
Further, the first insulating
According to this, since the SOG liquid can be stored inside the
また、発光装置100の製造方法は、基体10に、複数の柱状部20からなる柱状部群25、および、柱状部群25を囲う構造体21、を結晶成長させる工程と、柱状部群25および構造体21を覆う絶縁膜を形成する工程と、柱状部群25と構造体21との間に第1絶縁部18を形成する工程と、構造体21の外側を囲う第2絶縁部23を形成する工程と、を有し、結晶成長させる工程において、複数の柱状部20の各々の、第1導電型の第1半導体層15、光を発することが可能な第1発光層16、および、第1導電型と異なる第2導電型の第2半導体層17を結晶成長させ、構造体21の、第1導電型の第3半導体層15a、光を発することが可能な第2発光層16a、および、第2導電型の第4半導体層17aを結晶成長させ、第1絶縁部18を形成する工程において、平面視における柱状部群25と構造体21との間の領域に位置する絶縁膜をエッチングすることで、第1絶縁部18を形成し、第2絶縁部23を形成する工程において、平面視における構造体21の外側の領域に位置する絶縁膜をエッチングすることで、第2絶縁部23を形成する。
Further, the method for manufacturing the
この製造方法によれば、柱状部群25は構造体21により囲まれているため、SOG法により第1絶縁部18を形成する際に、隣り合う柱状部20間の空間に絶縁体を確実に充填することができる。
よって、林立する柱状部20の間に空間があるため、ウェットエッチングを行うと、林立する柱状部20間の空間に薬液が浸入し、コンタクト抵抗の上昇不良や、空間に導電性異物が混入することによるリーク不良などが発生する恐れがあった従来構成とは異なり、この製造方法によれば、空間には第1絶縁部18が充填されているため、ウェットエッチングを用いて、品質の良い発光装置100を製造することができる。さらに、プラズマチャージにより柱状部20の半導体層にダメージを与えてしまう懸念があるドライエッチングを用いなくても良い。換言すれば、各工程において、ウェットエッチングを含む複数の製法のうち、該当工程に最適な製法を用いて製造することができるため、高品質で、かつ、歩留り良く発光装置100を製造することができる。
According to this manufacturing method, since the
Therefore, since there is a space between the
実施形態2
***プロジェクターの概要***
図12は、本実施形態に係るプロジェクターの概略構成図である。
ここでは、本実施形態のプロジェクター200について、図12を用いて説明する。
Embodiment 2
*** Overview of the projector ***
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a projector according to the present embodiment.
Here, the
プロジェクター200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110R、緑色光源110G、青色光源110Bと、を備えている。
赤色光源110R、緑色光源110G、青色光源110Bは、その光源として実施形態1の発光装置100を複数個規則的に配列させた集合体の面光源を用いている。
The
The
プロジェクター200は、さらに、筐体内に備えられている、第1光学素子50Rと、第2光学素子50Gと、第3光学素子50Bと、第1光変調装置55Rと、第2光変調装置55Gと、第3光変調装置55Bと、投射装置70と、を有している。
第1光変調装置55R、第2光変調装置55G、および第3光変調装置55Bは、例えば、透過型の液晶ライトバルブである。投射装置70は、例えば、投射レンズである。
The
The first
赤色光源110Rから出射された光は、第1光学素子50Rに入射する。赤色光源110Rから出射された光は、第1光学素子50Rによって集光される。なお、第1光学素子50Rは、集光以外の機能を有していてもよい。後述する第2光学素子50Gおよび第3光学素子50Bについても同様である。
The light emitted from the
第1光学素子50Rによって集光された光は、第1光変調装置55Rに入射する。第1光変調装置55R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70は、第1光変調装置55Rによって形成された像を拡大してスクリーン3に投射する。
The light collected by the first
緑色光源110Gから出射された光は、第2光学素子50Gに入射する。緑色光源110Gから出射された光は、第2光学素子50Gによって集光される。
The light emitted from the
第2光学素子50Gによって集光された光は、第2光変調装置55Gに入射する。第2光変調装置55G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70は、第2光変調装置55Gによって形成された像を拡大してスクリーン3に投射する。
The light collected by the second
青色光源110Bから出射された光は、第3光学素子50Bに入射する。青色光源110Bから出射された光は、第3光学素子50Bによって集光される。第3光学素子50Bによって集光された光は、第3光変調装置55Bに入射する。第3光変調装置55B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70は、第3光変調装置55Bによって形成された像を拡大してスクリーン3に投射する。
The light emitted from the blue
また、プロジェクター200は、第1光変調装置55R、第2光変調装置55G、および第3光変調装置55Bから出射された光を合成して投射装置70に導くクロスダイクロイックプリズム60を備えている。
Further, the
第1光変調装置55R、第2光変調装置55G、および第3光変調装置55B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60に入射する。クロスダイクロイックプリズム60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70によりスクリーン3上に投射され、拡大された画像が表示される。
The three colored lights modulated by the first
なお、赤色光源110R、緑色光源110G、および青色光源110B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55R、第2光変調装置55G、および第3光変調装置55B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70は、赤色光源110R、緑色光源110G、および青色光源110Bによって形成された映像を、拡大してスクリーン3に投射してもよい。
The
以上、述べた通り、プロジェクター200は、信頼性に優れた発光装置100を光源に用いている。従って、信頼性の高いプロジェクター200を提供することができる。
As described above, the
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。 Further, in the above example, although a transmissive liquid crystal light bulb is used as the light modulation device, a light bulb other than the liquid crystal may be used, or a reflective light bulb may be used. Examples of such a light bulb include a reflective liquid crystal light bulb and a digital micromirror device. Further, the configuration of the projection device is appropriately changed depending on the type of the light bulb used.
また、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走査型の画像表示装置の光源装置に適用しても良い。 Further, it may be applied to a light source device of a scanning type image display device that displays an image of a desired size on a display surface by scanning the light from the light source on a screen.
***発光装置のその他の適用***
上述した実施形態に係る発光装置100は、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としては、例えば、マイクロLED(Light Emitting Diode)のように、発光装置100を表示用のパネルとして用いても良い。詳しくは、発光装置100を小型化し、それを平面上に規則的に敷き詰めて表示パネルを構成する。例えば、1画素当たり数十μm角の発光装置100を用いる。小型化の方法としては、個々の柱状部20を小型化しても良いし、柱状部群25における柱状部20の本数を少なくしても良い。
また、表示パネルに限らず、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、通信機器等の光源として、発光装置100を用いても良い。
*** Other applications of light emitting devices ***
The
Further, the
3…スクリーン、5…発光領域、10…基体、11…バッファー層、11b…歪緩和層、12…選択マスク、15…第1半導体層、15a…第3半導体層、16…発光層、16a…発光層、17…第2半導体層、17a…第4半導体層、18…第1絶縁部、19…p側電極、20…柱状部、21…構造体、22…絶縁層、23…第2絶縁部、24…電極層、25…柱状部群、26…p側配線、27…n側配線、28…p接続端子部、29…n接続端子部、30…積層体、42…絶縁層、48…ガラス体層、50B…第3光学素子、50G…第2光学素子、50R…第1光学素子、55B…第3光変調装置、55G…第2光変調装置、55R…第1光変調装置、60…クロスダイクロイックプリズム、65~68…レジスト、70…投射装置、100…発光装置、110B…青色光源、110G…緑色光源、110R…赤色光源、200…プロジェクター。 3 ... screen, 5 ... light emitting region, 10 ... substrate, 11 ... buffer layer, 11b ... strain relaxation layer, 12 ... selection mask, 15 ... first semiconductor layer, 15a ... third semiconductor layer, 16 ... light emitting layer, 16a ... Light emitting layer, 17 ... 2nd semiconductor layer, 17a ... 4th semiconductor layer, 18 ... 1st insulating part, 19 ... p side electrode, 20 ... columnar part, 21 ... structure, 22 ... insulating layer, 23 ... second insulating Unit, 24 ... electrode layer, 25 ... columnar part group, 26 ... p side wiring, 27 ... n side wiring, 28 ... p connection terminal part, 29 ... n connection terminal part, 30 ... laminate, 42 ... insulating layer, 48 ... glass body layer, 50B ... third optical element, 50G ... second optical element, 50R ... first optical element, 55B ... third optical modulator, 55G ... second optical modulator, 55R ... first optical modulator, ... 60 ... Cross optic prism, 65-68 ... Resist, 70 ... Projector, 100 ... Light emitting device, 110B ... Blue light source, 110G ... Green light source, 110R ... Red light source, 200 ... Projector.
Claims (11)
前記基体に設けられ、複数の柱状部からなる柱状部群と、
前記基体に設けられ、前記柱状部群を囲う構造体と、
前記柱状部群と前記構造体との間に設けられる第1絶縁部と、
前記構造体の外側を囲う第2絶縁部と、を備え、
前記柱状部は、
第1導電型の第1半導体層と、
光を発することが可能な第1発光層と、
前記第1導電型と異なる第2導電型の第2半導体層と、を有し、
前記構造体は、
前記第1導電型の第3半導体層と、
光を発することが可能な第2発光層と、
前記第2導電型の第4半導体層と、を有する、
発光装置。 With the substrate
A group of columnar portions provided on the substrate and composed of a plurality of columnar portions,
A structure provided on the substrate and surrounding the columnar portions,
A first insulating portion provided between the columnar portion group and the structure,
A second insulating portion that surrounds the outside of the structure is provided.
The columnar part is
The first conductive type first semiconductor layer and
The first light emitting layer capable of emitting light and
It has a second semiconductor layer of a second conductive type different from the first conductive type, and has.
The structure is
The first conductive type third semiconductor layer and
A second light emitting layer capable of emitting light,
It has the second conductive type fourth semiconductor layer.
Light emitting device.
前記電極と前記構造体とは、電気的に分離されている、
請求項1に記載の発光装置。 Further having a translucent electrode covering the columnar portion and injecting an electric current into the second semiconductor layer of the columnar portion.
The electrode and the structure are electrically separated.
The light emitting device according to claim 1.
平面視において前記接続端子部は、前記構造体、前記第1絶縁部、または、前記第2絶縁部と重なる位置に設けられる、
請求項2に記載の発光装置。 The electrode is provided with a connection terminal portion to which drive power is supplied.
In a plan view, the connection terminal portion is provided at a position overlapping the structure, the first insulating portion, or the second insulating portion.
The light emitting device according to claim 2.
請求項1~3のいずれか一項に記載の発光装置。 The height of the structure is higher than that of the columnar portion.
The light emitting device according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載の発光装置。 The height of the first insulating portion is equal to or higher than the height of the columnar portion.
The light emitting device according to claim 4.
前記柱状部群および前記構造体を覆う絶縁膜を形成する工程と、
前記柱状部群と前記構造体との間に第1絶縁部を形成する工程と、
前記構造体の外側を囲う第2絶縁部を形成する工程と、を有し、
前記結晶成長させる工程において、
前記複数の柱状部の各々の、第1導電型の第1半導体層、光を発することが可能な第1発光層、および、前記第1導電型と異なる第2導電型の第2半導体層、を結晶成長させ、
前記構造体の、前記第1導電型の第3半導体層、光を発することが可能な第2発光層、および、前記第2導電型の第4半導体層、を結晶成長させ、
前記第1絶縁部を形成する工程において、平面視における前記柱状部群と前記構造体との間の領域に位置する前記絶縁膜をエッチングすることで、前記第1絶縁部を形成し、
前記第2絶縁部を形成する工程において、前記平面視における前記構造体の外側の領域に位置する前記絶縁膜をエッチングすることで、前記第2絶縁部を形成する、発光装置の製造方法。 A step of crystal-grow a columnar portion group composed of a plurality of columnar portions and a structure surrounding the columnar portion group on the substrate.
A step of forming an insulating film covering the columnar portions and the structure, and
A step of forming a first insulating portion between the columnar portion group and the structure,
It has a step of forming a second insulating portion that surrounds the outside of the structure.
In the process of crystal growth,
Each of the plurality of columnar portions has a first conductive type first semiconductor layer, a first light emitting layer capable of emitting light, and a second conductive type second semiconductor layer different from the first conductive type. Crystal growth,
The first conductive type third semiconductor layer, the second light emitting layer capable of emitting light, and the second conductive type fourth semiconductor layer of the structure are crystal-grown.
In the step of forming the first insulating portion, the first insulating portion is formed by etching the insulating film located in the region between the columnar portion group and the structure in a plan view.
A method for manufacturing a light emitting device, which forms the second insulating portion by etching the insulating film located in the outer region of the structure in the plan view in the step of forming the second insulating portion.
前記電極を形成する工程において、
前記電極と前記柱状部群とを、電気的に接続し、、
前記電極と前記構造体とを、電気的に分離する、
請求項7に記載の発光装置の製造方法。 After the step of forming the first insulating portion, a step of forming a translucent electrode covering the columnar portion group is further included.
In the step of forming the electrode,
The electrode and the columnar portion group are electrically connected, and the
Electrically separating the electrode and the structure,
The method for manufacturing a light emitting device according to claim 7.
前記接続端子部を形成する工程において、前記接続端子部を、前記構造体、前記第1絶縁部、または、前記第2絶縁部と、前記平面視において重なる位置に設ける、
請求項8に記載の発光装置の製造方法。 Further, the electrode is further provided with a step of forming a connection terminal portion to which driving power is supplied.
In the step of forming the connection terminal portion, the connection terminal portion is provided at a position where it overlaps with the structure, the first insulating portion, or the second insulating portion in the plan view.
The method for manufacturing a light emitting device according to claim 8.
請求項7~9のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。 In the crystal growth step, the structure is grown higher than the columnar portion.
The method for manufacturing a light emitting device according to any one of claims 7 to 9.
請求項7~10のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。 In the step of forming the insulating film, the insulating film is formed by applying a liquid insulator to the columnar portions and the structure and then heating the liquid insulator.
The method for manufacturing a light emitting device according to any one of claims 7 to 10.
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