JP5494991B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光装置に関する。

近年、プロジェクタやディスプレイなどの表示装置の光源用の発光装置として、高輝度で色再現性に優れたレーザ装置が期待されている。しかしながら、スクリーン面での乱反射光が相互に干渉して発生するスペックルノイズが問題となることがある。この問題に対しては、例えば下記特許文献１では、スクリーンを揺動させてスペックルパターンを変化させることでスペックルノイズを低減させる方法が提案されている。

特開平１１−６４７８９号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された方法では、スクリーンが限定されてしまう、スクリーンを動かすためのモーター等の部材が必要になってしまう、モーター等から雑音が発生してしまう、などの新たな問題が発生する場合がある。

また、スペックルノイズを低減させるために、光源用の発光装置として、一般的なＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いることも考えられる。しかしながら、ＬＥＤでは、十分な光出力を得られないことがある。

本発明の目的の１つは、スペックルノイズを低減でき、かつ高出力である新規な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、
を含み、
前記活性層のうちの少なくとも一部は、複数の利得領域を構成し、
前記複数の利得領域に生じる光の波長帯において、前記活性層の第１側面の反射率は、該第１側面に平行な前記活性層の第２側面の反射率よりも高く、
前記複数の利得領域の各々は、平面的に見て、前記第１側面から前記第２側面まで、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、
前記複数の利得領域は、少なくとも１つの前記利得領域の対を成し、
前記利得領域の対の一方の第１利得領域は、一の方向に向かって設けられ、
前記利得領域の対の他方の第２利得領域は、前記一の方向とは異なる他の方向に向かって設けられ、
前記第１利得領域の前記第１側面側の端面のうちの少なくとも一部と、前記第２利得領域の前記第１側面側の端面のうちの少なくとも一部とは、重なっている。

本発明に係る発光装置では、後述するように、前記利得領域に生じる光のレーザ発振を抑制または防止することができる。従って、スペックルノイズを低減させることができる
。さらに、本発明に係る発光装置では、前記利得領域に生じる光は、該利得領域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。従って、従来の一般的なＬＥＤよりも高い出力を得ることができる。以上のように、本発明によれば、スペックルノイズを低減でき、かつ高出力である新規な発光装置を提供することができる。

なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定の部材（以下「Ａ部材」という）の「上方」に形成された他の特定の部材（以下「Ｂ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、Ａ部材上に直接Ｂ部材が形成されているような場合と、Ａ部材上に他の部材を介してＢ部材が形成されてい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、
前記第１利得領域の前記第１側面側の端面のうちの少なくとも一部と、前記第２利得領域の前記第１側面側の端面のうちの少なくとも一部とは、重なり面において重なっており、
前記第１利得領域に生じる光の一部は、前記重なり面において反射して、前記第２利得領域の前記第２側面側の端面から出射され、
前記第２利得領域に生じる光の一部は、前記重なり面において反射して、前記第１利得領域の前記第２側面側の端面から出射されることができる。

本発明に係る発光装置において、
前記第１利得領域の平面形状と、前記第２利得領域の平面形状とは、前記第１利得領域または前記第２利得領域の前記第１側面側の前記端面内の垂線に対して線対称であることができる。

本発明に係る発光装置において、
前記複数の利得領域の各々では、前記第１側面側から平面的に見て、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。

本発明に係る発光装置において、
平面的に見て、前記第１側面側の前記端面の外側の端点における垂線に対する前記複数の利得領域の各々の外縁の傾き角θ、前記複数の利得領域の各々の前記第１側面側の端面の幅ｂ、および、前記第１側面と前記第２側面との間の距離Ｌは、下記式（１）を満たすことができる。

ｔａｎθ＞ｂ／Ｌ …（１）

本発明に係る発光装置において、
平面的に見て、前記複数の利得領域のうちの少なくとも１つの前記第２側面側の端面の幅は、前記第１側面側の端面の幅と同じであることができる。

本発明に係る発光装置において、
前記複数の利得領域に生じる光の波長帯において、前記第１側面の前記反射率Ｒは、下記式（Ｉ）を満たすことができる。

Ｒ＞（ｅ^{ＧＬ／ｃｏｓθ}−１）／（２ｅ^{ＧＬ／ｃｏｓθ}） …（Ｉ）
但し、ｅは、自然対数の底であり、Ｇは、ｇ−αであり、ｇは、利得定数であり、αは、内部損失であり、θは、平面的に見て、前記第１側面の垂線に対する前記複数の利得領域の各々の傾き角であり、Ｌは、前記第１側面と前記第２側面との間の距離である。

本発明に係る発光装置において、
前記第１クラッド層に電気的に接続された第１電極と、
前記第２クラッド層に電気的に接続された第２電極と、
を含むことができる。

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。

本発明に係る発光装置において、
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層との接触面のうちの少なくとも一方は、前記複数の利得領域と同じ平面形状を有することができる。

本発明に係る発光装置において、
前記第１層の前記接触面側の部分および前記第２層の前記接触面側の部分のうちの少なくとも一方は、柱状部の少なくとも一部を構成し、
前記柱状部は、前記複数の利得領域と同じ平面形状を有し、
前記柱状部の側方には、絶縁部が設けられており、
前記絶縁部は、平面的に見て、前記第１側面と前記第２側面との間において、前記柱状部の側面に接していることができる。

本発明に係る発光装置において、
前記第１側面と前記第２側面との間において、少なくとも前記活性層の側面は、前記絶縁部により覆われていることができる。

本発明に係る発光装置において、
前記複数の利得領域の各々の平面形状は、平行四辺形であることができる。

本発明に係る発光装置において、
レーザ光ではない光を発することができる。

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

本発明に係る発光装置において、
前記複数の利得領域の第２側面側の端面は、互いに重なっていないことができる。

第１実施形態の発光装置を概略的に示す斜視図。 第１実施形態の発光装置を概略的に示す平面図。 第１実施形態の発光装置を概略的に示す断面図。 第１実施形態の活性層を第１側面側から平面的に見た図。 式（Ｉ）を説明するための発光装置の概略的な平面図。 式（Ｉ）を説明するための発光装置の概略的な平面図。 第１実施形態の発光装置の製造工程を概略的に示す断面図。 第１実施形態の発光装置の第１変形例を概略的に示す断面図。 第１実施形態の発光装置の第２変形例を概略的に示す平面図。 第１実施形態の発光装置の第２変形例を概略的に示す平面図。 第１実施形態の発光装置の第３変形例を概略的に示す平面図。 第１実施形態の発光装置の第３変形例を概略的に示す平面図。 第１実施形態の発光装置の第４変形例を概略的に示す平面図。 第２実施形態の発光装置を概略的に示す平面図。 第２実施形態の発光装置を概略的に示す断面図。 第２実施形態の発光装置の製造工程を概略的に示す断面図。 第２実施形態の発光装置の第１変形例の製造工程を概略的に示す断面図。 第２実施形態の発光装置の第１及び第２変形例を概略的に示す断面図。 第２実施形態の発光装置の第３変形例を概略的に示す断面図。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

１． 第１の実施形態
１．１． まず、第１の実施形態に係る発光装置１００について説明する。

図１は、発光装置１００を概略的に示す斜視図であり、図２は、発光装置１００を概略的に示す平面図であり、図３は、図２のIII−III線断面図である。なお、図１では、活性層１０８及び反射部１３０以外の部材については、便宜上、その図示を省略している。また、ここでは、発光装置１００がＩｎＧａＡｌＰ系（赤色）の半導体発光装置である場合について説明する。

発光装置１００は、図１〜図３に示すように、第１クラッド層１０６と、活性層１０８と、第２クラッド層１１０と、第１電極１２０と、第２電極１２２と、を含む。発光装置１００は、さらに、例えば、基板１０２と、バッファ層１０４と、コンタクト層１１２と、を含むことができる。

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。

バッファ層１０４は、例えば図３に示すように、基板１０２上に形成されていることができる。バッファ層１０４は、例えば、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。バッファ層１０４としては、例えば、基板１０２よりも結晶性の良好な（例えば欠陥密度の低い）第１導電型（ｎ型）のＧａＡｓ層、ＩｎＧａＰ層などを用いることができる。

第１クラッド層１０６は、バッファ層１０４上に形成されている。第１クラッド層１０６は、例えば、第１導電型の半導体からなる。第１クラッド層１０６としては、例えばｎ型ＡｌＧａＰ層などを用いることができる。

活性層１０８は、第１クラッド層１０６上に形成されている。活性層１０８は、例えば、ＩｎＧａＰウェル層とＩｎＧａＡｌＰ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１０８の一部は、複数の利得領域を構成している。複数の利得領域の各々は、対を成している。例えば図示の例では、活性層１０８は、２つの利得領域（第１利得領域１８０及び第２利得領域１８２）を有し、これらが利得領域対１８３を構成している。

利得領域１８０，１８２には、光を生じさせることができ、この光は、利得領域１８０，１８２内で利得を受けることができる。活性層１０８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１０８は、図１及び図２に示すように、第１側面１０７及び第２側面１０９を有する。第１側面１０７と第２側面１０９とは、平行である。利得領域１８０，１８２に生じる光の波長帯において、第１側面１０７の反射率は、第２側面１０９の反射率よりも高い。例えば、図１及び図２に示すように、第１側面１０７を反射部１３０によって覆うことにより、高い反射率を得ることができる。反射部１３０は、例えば誘電体多層膜ミラーなどである。具体的には、反射部１３０としては、例えば、第１側面１０７側からＡｌ_２Ｏ_３層、ＴｉＯ_２層の順序で４ペア積層したミラーなどを用いることができる。この場合の第１側面１０７の反射率は、例えば９０％である。第１側面１０７の反射率は、１００％、あるいはそれに近いことが望ましい。これに対し、第２側面１０９の反射率は、０％、あるいはそれに近いことが望ましい。例えば、第２側面１０９を反射防止部（図示せず）によって覆うことにより、低い反射率を得ることができる。反射防止部としては、例えばＡｌ_２Ｏ_３単層などを用いることができる。なお、反射部１３０及び反射防止部としては、上述した例に限定されるわけではなく、例えば、ＳｉＯ_２層、ＳｉＮ層、Ｔａ_２Ｏ_５層や、これらの多層膜などを用いることができる。

利得領域１８０，１８２の各々は、平面的に見て（図２参照）、第１側面１０７から第２側面１０９まで、第１側面１０７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１８０，１８２に生じる光のレーザ発振を抑制または防止することができる。第１利得領域１８０と第２利得領域１８２とは、異なる方向に向かって設けられている。図示の例では、第１利得領域１８０は、垂線Ｐに対して一方の側に傾いており、角度θの傾きを有する一の方向（以下「第１方向」ともいう）Ａに向かって設けられている。また、第２利得領域１８２は、垂線Ｐに対して他方の側（上記一方の側の反対側）に傾いており、角度θの傾きを有する他の方向（以下「第２方向」ともいう）Ｂに向かって設けられている。なお、第１利得領域１８０が一の方向に向かって設けられている場合とは、当該一の方向が、平面的に見て、第１利得領域１８０の第１側面１０７側の第１端面１７０の中心と、第２側面１０９側の第２端面１７２の中心とを結ぶ方向に一致する場合をいう。このことは、他の利得領域についても同様である。

図示の例では、第１端面１７０と、第２利得領域１８２の第１側面１０７側の第３端面１７４とは、重なり面１７８において完全に重なっている。第１利得領域１８０の平面形状と、第２利得領域１８２の平面形状とは、例えば、第１端面１７０または第３端面１７４内の垂線Ｐに対して線対称である。第１利得領域１８０の平面形状と、第２利得領域１８２の平面形状とは、例えば、重なり面１７８の垂直二等分線Ｐに対して線対称である。第１利得領域１８０及び第２利得領域１８２の各々の平面形状は、例えば図２に示すような平行四辺形などである。

図４は、図１〜図３の例における活性層１０８を第１側面１０７側から平面的に見た図である。図４に示すように、第１利得領域１８０及び第２利得領域１８２の各々では、第１側面１０７側の端面１７０，１７４と、第２側面１０９側の端面１７２，１７６とは、重なっていない。これにより、利得領域１８０，１８２に生じる光を、第１側面１０７側の端面１７０，１７４と、第２側面１０９側の端面１７２，１７６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１８０，１８２に生じる光のレーザ発振をより確実に抑制または防止することができる。従って、発光装置１００は、レーザ光ではない光を発することができる。なお、この場合には、図４に示すように、例えば第１利得領域１８０において、第１端面１７０と、第２端面１７２とのずれ幅ｘが正の値であれば良い。ずれ幅ｘは、下記式（ａ）で表されるから、図２に示す傾き角θ、幅ｂ、距離Ｌは、下記式（１）を満たすことがで
きる。このことは、他の利得領域についても同様である。

ｘ＝Ｌｔａｎθ−ｂ …（ａ）
ｔａｎθ＞ｂ／Ｌ …（１）
なお、傾き角θは、平面的に見て、第１端面１７０の垂線であって、外側（第１利得領域１８０の傾いている側と反対側）の端点Ｑにおける垂線Ｓに対する第１利得領域１８０の外縁１８１の傾き角である。また、幅ｂは、平面的に見て、第１端面１７０の幅である。また、距離Ｌは、第１側面１０７と第２側面１０９との間の最短の長さである。また、図示の例では、平面的に見て（図２参照）、第１利得領域１８０及び第２利得領域１８２の各々の第２側面１０９側の端面１７２，１７６の幅ａは、第１側面１０７側の端面１７０，１７４の幅ｂと同じである。

第２クラッド層１１０は、活性層１０８上に形成されている。第２クラッド層１１０は、例えば第２導電型（例えばｐ型）の半導体からなる。第２クラッド層１１０としては、例えばｐ型ＡｌＧａＰ層などを用いることができる。

例えば、ｐ型の第２クラッド層１１０、不純物がドーピングされていない活性層１０８、及びｎ型の第１クラッド層１０６により、ｐｉｎダイオードが構成される。第１クラッド層１０６及び第２クラッド層１１０の各々は、活性層１０８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１０８は、光を増幅する機能を有する。第１クラッド層１０６及び第２クラッド層１１０は、活性層１０８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１２０と第２電極１２２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１０８の利得領域１８０，１８２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１８０，１８２内で光の強度が増幅される。例えば、図１に示すように、第１利得領域１８０に生じる光の一部１０は、重なり面１７８において反射して、第２利得領域１８２の第２側面１０９側の第４端面１７６から出射光１３３として出射されるが、その間に光強度が増幅される。同様に、第２利得領域１８２に生じる光の一部は、重なり面１７８において反射して、第２端面１７２から出射光１３５として出射されるが、その間に光強度が増幅される。なお、第１利得領域１８０に生じる光には、直接、第２端面１７２から出射光１３５として出射されるものもある。同様に、第２利得領域１８２に生じる光には、直接、第４端面１７６から出射光１３３として出射されるものもある。また、第２端面１７２や第４端面１７６においても、光は反射されることがあるが、この反射光１４，１６は、利得領域１８０，１８２以外の領域において吸収されることができる。

利得領域１８０，１８２に生じる光の波長帯において、第１側面１０７の反射率Ｒは、例えば下記式（Ｉ）を満たすことができる。

Ｒ＞（ｅ^{ＧＬ／ｃｏｓθ}−１）／（２ｅ^{ＧＬ／ｃｏｓθ}） …（Ｉ）
但し、ｅは、自然対数の底であり、Ｇは、ｇ−αであり、ｇは、利得定数であり、αは、内部損失である。上記式（Ｉ）は、以下のようにして導かれる。

図５及び図６は、上記式（Ｉ）を説明するための発光装置の概略的な平面図である。例えば、図５に示すように、第１利得領域１８０内の微小領域ｄｚから生じる自然放出光は、増幅されながら第２端面１７２に達し、出射されることができる。このときの光出力Ｉ_ｚは、下記式（II）のように表される。

Ｉ_ｚ＝Ｉ_ｓｐｅ^{（ｇ−α）（Ｌ／ｃｏｓθ−ｚ）}ｄｚ＝Ｉ_ｓｐｅ^{Ｇ（Ｌ／ｃｏｓθ−ｚ）}ｄｚ …（II）
但し、Ｉ_ｓｐは、単位長さ当たりの自然放出光の出力であり、ｚは、垂線Ｐに対して角度θの傾きを有する第１方向Ａにおける第１側面１０７から第２側面１０９までの位置を示す変数である。

従って、例えば、第１利得領域１８０に生じ、第２利得領域１８２を介して、第４端面１７６から出射される光を考えると、第２利得領域１８２の端面１７４，１７６間から発生する光出力Ｉ_４６は、以下のように表される。

また、第１利得領域１８０の端面１７２，１７０間から発生する光出力Ｉ_２０は、以下のように表される。

従って、本実施形態に係る発光装置１００の出射光１３３，１３５（図１参照）の光量の合計Ｉ_１は、Ｉ_４６とＩ_２０の和の２倍になるため、以下のように表される。

Ｉ_１＝２×（Ｉ_ｓｐ／Ｇ）（１＋Ｒｅ^{ＧＬ／ｃｏｓθ}）（ｅ^{ＧＬ／ｃｏｓθ}−１）

これに対し、比較例として、例えば、２倍の長さを有する第１利得領域１８０のみを考える（図６参照）。この場合における片側の第２端面１７２からの出射光の光量Ｉ_０は、以下のように表される。

Ｉ_０＝（Ｉ_ｓｐ／Ｇ）（ｅ^{２ＧＬ／ｃｏｓθ}−１）

従って、Ｉ_０に対するＩ_１の割合ηは、以下のように表される。

η＝Ｉ_１／Ｉ_０＝２×（Ｒｅ^{ＧＬ／ｃｏｓθ}＋１）／（ｅ^{ＧＬ／ｃｏｓθ}＋１）

このηを１よりも大きくすることにより、本実施形態の発光装置１００では、比較例に比べ、第２側面１０９側の出射光量を大きくすることができる。このことは、以下のように表される。

η＝２×（Ｒｅ^{ＧＬ／ｃｏｓθ}＋１）／（ｅ^{ＧＬ／ｃｏｓθ}＋１）＞１
この式を変形することにより、
Ｒ＞（ｅ^{ＧＬ／ｃｏｓθ}−１）／（２ｅ^{ＧＬ／ｃｏｓθ}） …（Ｉ）
となる。以上のようにして、上記式（Ｉ）を導くことができる。

コンタクト層１１２は、例えば図３に示すように、第２クラッド層１１０上に形成されていることができる。コンタクト層１１２としては、第２電極１２２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１１２は、例えば第２導電型の半導体か
らなる。コンタクト層１１２としては、例えばｐ型ＧａＡｓ層などを用いることができる。

第１電極１２０は、例えば図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１２０は、該第１電極１２０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。第１電極１２０は、基板１０２及びバッファ層１０４を介して、第１クラッド層１０６と電気的に接続されている。第１電極１２０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１２０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１０６とバッファ層１０４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１２０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。絶縁性の基板１０２としては、例えば、半絶縁性ＧａＡｓ基板などが挙げられる。第２コンタクト層としては、例えばｎ型ＧａＡｓ層などを用いることができる。また、図示しないが、例えば、エピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）法、レーザリフトオフ法などを用いて、基板１０２とその上に設けられた部材とを切り離すことができる。即ち、発光装置１００は、基板１０２を有しないこともできる。この場合には、例えばバッファ層１０４の直接下に第１電極１２０を形成することができる。この形態も、基板１０２が絶縁性である場合に特に有効である。

第２電極１２２は、コンタクト層１１２上に形成されている。第２電極１２２は、コンタクト層１１２を介して、第２クラッド層１１０と電気的に接続されている。第２電極１２２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１２２としては、例えば、コンタクト層１１２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。第２電極１２２の下面は、図２に示すように、利得領域１８０，１８２と同様の平面形状を有している。図示の例では、第２電極１２２とコンタクト層１１２との接触面の平面形状によって、電極１２０，１２２間の電流経路が決定され、その結果、利得領域１８０，１８２の平面形状が決定されることができる。なお、図示しないが、例えば、第１電極１２０と基板１０２との接触面が、利得領域１８０，１８２と同じ平面形状を有していても良い。

本実施形態に係る発光装置１００は、例えば、プロジェクタ、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。このことは、後述する実施形態についても同様である。

１．２． 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７は、発光装置１００の製造工程を概略的に示す断面図であり、図３に示す断面図に対応している。

（１）まず、例えば、図７に示すように、基板１０２上に、バッファ層１０４、第１クラッド層１０６、活性層１０８、第２クラッド層１１０、及びコンタクト層１１２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。

（２）次に、例えば、図１及び図２に示すように、第１側面１０７側の全面に反射部１３０を形成し、第２側面１０９側の全面に反射防止部（図示せず）を形成することができ
る。反射部１３０及び反射防止部は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法
、スパッタ法、イオンアシスト蒸着(Ion Assisted Deposition)法などにより形成される
。なお、反射部１３０及び反射防止部の形成順序は、特に限定されない。

（３）次に、例えば、図３に示すように、コンタクト層１１２上に第２電極１２２を形成する。第２電極１２２は、例えば、真空蒸着法により全面に導電層を形成した後、該導電層を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パターニングすることにより形成される。また、第２電極１２２は、例えば、真空蒸着法およびリフトオフ法の組み合わせ等により、所望の形状に形成されることもできる。

次に、例えば、図３に示すように、基板１０２の下面下に第１電極１２０を形成する。第１電極１２０の製法は、例えば、上述した第２電極１２２の製法の例示と同じである。なお、第１電極１２０及び第２電極１２２の形成順序は、特に限定されない。

（４）以上の工程により、図１〜図３に示すように、本実施形態の発光装置１００が得られる。

１．３． 本実施形態に係る発光装置１００では、上述したように、利得領域１８０，１８２に生じる光のレーザ発振を抑制または防止することができる。従って、スペックルノイズを低減させることができる。さらに、本実施形態に係る発光装置１００では、利得領域１８０，１８２に生じる光は、利得領域１８０，１８２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。従って、従来の一般的なＬＥＤよりも高い出力を得ることができる。以上のように、本実施形態によれば、スペックルノイズを低減でき、かつ高出力である新規な発光装置を提供することができる。

また、本実施形態に係る発光装置１００では、第１利得領域１８０に生じる光の一部１０は、重なり面１７８において反射して、第２利得領域１８２内においても、利得を受けながら進行することができる。また、第２利得領域１８２に生じる光の一部に関しても同様である。従って、本実施形態の発光装置１００によれば、例えば、重なり面１７８において積極的に反射させないような場合に比べ、光強度の増幅距離が長くなるため、高い光出力を得ることができる。

１．４． 次に、本実施形態に係る発光装置の変形例について説明する。なお、上述した図１〜図３に示す発光装置１００の例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。

（１）まず、第１の変形例について説明する。

図８は、本変形例に係る発光装置２００を概略的に示す断面図である。なお、図８に示す断面図は、発光装置１００の例における図３に示す断面図に対応している。

発光装置１００の例では、図２及び図３に示すように、第２電極１２２の上面も下面も、利得領域１８０，１８２と同じ平面形状を有する場合について説明した。これに対し、本変形例では、例えば、図８に示すように、第２電極１２２の上面は、利得領域１８０，１８２と異なる平面形状を有することができる。本変形例では、コンタクト層１１２上に、開口部を有する絶縁層２０２を形成し、該開口部を埋め込む第２電極１２２を形成することができる。第２電極１２２は、開口部内および絶縁層（開口部含む）２０２上に形成されている。本変形例では、第２電極１２２の下面は、利得領域１８０，１８２と同じ平面形状を有し、第２電極１２２の上面は、絶縁層２０２上の全面である。

絶縁層２０２としては、例えば、ＳｉＮ層、ＳｉＯ_２層、ポリイミド層などを用いることができる。絶縁層２０２は、例えば、ＣＶＤ法、塗布法などにより成膜される。

本変形例によれば、発光装置１００の例に比べ、第２電極１２２の体積が増えるため、放熱性に優れた発光装置２００を提供することができる。

（２）次に、第２の変形例について説明する。

図９及び図１０の各々は、本変形例に係る発光装置３００，３５０を概略的に示す平面図である。

発光装置１００の例では、平面的に見て（図２参照）、第１利得領域１８０及び第２利得領域１８２の各々の第２側面１０９側の端面１７２，１７６の幅ａは、第１側面１０７側の端面１７０，１７４の幅ｂと同じである場合について説明した。これに対し、本変形例では、利得領域１８０，１８２の各々の第２側面１０９側の端面１７２，１７６の幅ａを、第１側面１０７側の端面１７０，１７４の幅ｂと異ならせることができる。例えば、図９に示すように、利得領域１８０，１８２の各々の第２側面１０９側の端面１７２，１７６の幅ａを、第１側面１０７側の端面１７０，１７４の幅ｂよりも大きくすることができる。また、例えば、図１０に示すように、利得領域１８０，１８２の各々の第２側面１０９側の端面１７２，１７６の幅ａを、第１側面１０７側の端面１７０，１７４の幅ｂよりも小さくすることもできる。なお、これらのことは、第１利得領域１８０及び第２利得領域１８２のいずれか一方に対して行われることも可能である。

（３）次に、第３の変形例について説明する。

図１１及び図１２の各々は、本変形例に係る発光装置４００，４５０を概略的に示す平面図である。

発光装置１００の例では、図２に示すように、第１端面１７０と、第３端面１７４とが、完全に重なっている場合について説明した。これに対し、本変形例では、第１端面１７０と、第３端面１７４とが、一部で重なっていることができる。例えば、図１１に示すように、第１端面１７０のうちの第４端面１７６側の一部と、第３端面１７４のうちの第２端面１７２側の一部とが、完全に重なっていることができる。また、例えば、図１２に示すように、第１端面１７０のうちの第２端面１７２側の一部と、第３端面１７４のうちの第４端面１７６側の一部とが、完全に重なっていることができる。

（４）次に、第４の変形例について説明する。

図１３は、本変形例に係る発光装置５００を概略的に示す平面図である。

発光装置１００の例では、図１及び図２に示すように、利得領域１８０，１８２の対（利得領域対１８３）が１つ設けられている場合について説明した。これに対し、本変形例では、利得領域対１８３は、複数（例えば図１３の例では２つ）配列されていることができる。図示の例では、４つの光の出射面（２つの第２端面１７２及び２つの第４端面１７６）は、すべて第２側面１０９側に設けられている。複数の利得領域対１８３の各々の第１利得領域１８０の向かう一の方向（第１方向）Ａは、利得領域対１８３ごとに同じ方向（図示の例）であっても良いし、異なる方向であっても良い。同様に、複数の利得領域対１８３の各々の第２利得領域１８２の向かう他の方向（第２方向）Ｂは、利得領域対１８３ごとに同じ方向（図示の例）であっても良いし、異なる方向であっても良い。また、本変形例では、例えば、図１３に示すように、発光装置５００におけるすべての第２端面１
７２と第４端面１７６とを、互いに重ならせないことができる。

本変形例によれば、発光装置１００の例に比べ、発光装置全体の高出力化を図ることができる。

（５）次に、第５の変形例について説明する。

発光装置１００の例では、利得領域１８０，１８２の平面形状は、図２に示すように、直線状である場合について説明したが、本変形例では、図示しないが、例えば、利得領域１８０，１８２の平面形状は、曲線状や、直線状と曲線状の組み合わせなどであることができる。

（６）次に、第６の変形例について説明する。

発光装置１００の例では、ＩｎＧａＡｌＰ系の場合について説明したが、本変形例では、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、ＡｌＧａＮ系、ＩｎＧａＮ系、ＧａＡｓ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。本変形例では、基板１０２として、例えばＧａＮ基板などを用いることができる。また、本変形例では、例えば有機材料などを用いることもできる。

（７）なお、上述した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、各変形例を適宜組み合わせることも可能である。また、必要に応じて、後述する実施形態にもこれらの変形例を適用できる。

２． 第２の実施形態
２．１． 次に、第２の実施形態に係る発光装置６００について説明する。

図１４は、発光装置６００を概略的に示す平面図であり、図１５は、図１４のXV−XV線断面図である。なお、第２の実施形態に係る発光装置６００において、上述した第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６００は、図１４及び図１５に示すように、第１クラッド層１０６と、活性層１０８と、第２クラッド層１１０と、第１電極１２０と、第２電極１２２と、絶縁部６０２と、を含む。発光装置６００は、さらに、例えば、基板１０２と、バッファ層１０４と、コンタクト層１１２と、を含むことができる。

活性層１０８の全部は、第１利得領域１８０及び第２利得領域１８２を構成している。少なくとも活性層１０８は、図１４及び図１５に示すように、第１利得領域１８０及び第２利得領域１８２と同じ平面形状を有している。例えば、第１クラッド層１０６、活性層１０８、第２クラッド層１１０、コンタクト層１１２、及び第２電極１２２は、第１利得領域１８０及び第２利得領域１８２と同じ平面形状を有している。例えば、第１クラッド層１０６、活性層１０８、第２クラッド層１１０、及びコンタクト層１１２は、柱状の半導体堆積体（以下「柱状部」という）６１０を構成することができる。

絶縁部６０２は、図１５に示すように、柱状部６１０の側方に設けられている。絶縁部６０２は、例えば、柱状部６１０の第２電極１２２側とは反対側に接する層（図示の例ではバッファ層１０４）の上に形成されている。絶縁部６０２は、例えば、活性層１０８の側面のうち、第１〜第４端面１７０，１７２，１７４，１７６以外の側面を覆うことがで
きる。絶縁部６０２は、例えば、活性層１０８の第１側面１０７と第２側面１０９との間において、少なくとも活性層１０８の側面を覆うことができる。例えば、柱状部６１０の側面のうち、第１側面１０７側および第２側面１０９側以外の側面は、絶縁部６０２により覆われている。絶縁部６０２は、図１４及び図１５に示すように、第１側面１０７と第２側面１０９との間において、柱状部６１０の側面に接している。電極１２０，１２２間の電流は、絶縁部６０２を避けて、該絶縁部６０２に挟まれた柱状部６１０を流れることができる。活性層１０８の側面が絶縁部６０２により覆われていることにより、第１利得領域１８０と第２利得領域１８２のクロストークを防ぎ易くすることができる。

絶縁部６０２は、例えば、活性層１０８の屈折率よりも低い屈折率を有することができる。これにより、活性層１０８内に効率良く光を閉じ込めることができる。本実施形態に係る発光装置６００では、利得領域１８０，１８２において発生した光は、屈折率差によって形成された、利得領域１８０，１８２の軸方向（第１方向Ａ、第２方向Ｂ）に伝搬する伝搬モードに結合する。そのため、利得領域１８０，１８２の軸方向と異なる方向へ伝搬するような光はほとんど存在しない。例えば、第１利得領域１８０において対向する第１端面１７０と第２端面１７２とが、第１側面１０７側から平面的に見て重なっている場合に、その重なり部分において第１端面１７０と第２端面１７２とを垂直に結ぶ方向は、第１利得領域１８０の軸方向とは異なる。そのため、この第１端面１７０と第２端面１７２とを垂直に結ぶ方向へ伝搬するような光はほとんど存在しない。このことは、第２利得領域１８２においても同様である。従って、利得領域１８０，１８２の各々を第１側面１０７の垂線Ｐに対して傾いた方向に向かって設け、光の多重反射を抑制または防止することにより、レーザ光ではない光を発する発光装置６００を得ることができる。絶縁部６０２としては、例えば、ＳｉＮ層、ＳｉＯ_２層、ポリイミド層などを用いることができる。

２．２． 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。なお、上述した第１の実施形態に係る発光装置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詳細な説明を省略する。

図１６は、図１４及び図１５に示す発光装置６００の製造工程を概略的に示す断面図であり、図１５に示す断面図に対応している。

（１）まず、基板１０２上に、バッファ層１０４、第１クラッド層１０６、活性層１０８、第２クラッド層１１０、及びコンタクト層１１２を形成する。

（２）次に、図１６に示すように、例えば、第１クラッド層１０６、活性層１０８、第２クラッド層１１０、及びコンタクト層１１２をパターニングすることができる。パターニングによる開口は、例えば、少なくとも第１クラッド層１０６の上面に達する深さまで行われることができる。パターニングは、例えば、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６１０を形成することができる。

（３）次に、図１４及び図１５に示すように、柱状部６１０の側面を覆うように絶縁部６０２を形成することができる。具体的には、まず、例えば、ＣＶＤ法、塗布法などにより、バッファ層１０４の上方（コンタクト層１１２上を含む）の全面に絶縁層（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１１２の上面を露出させる。以上の工程により、絶縁部６０２を得ることができる。

（４）次に、例えば、反射部１３０、反射防止部、第１電極１２０、及び第２電極１２２を形成する。

（５）以上の工程により、図１４及び図１５に示すように、本実施形態の発光装置６０
０が得られる。

２．３．本実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様に、スペックルノイズを低減でき、かつ高出力である新規な発光装置を提供することができる。

２．４． 次に、本実施形態に係る発光装置の変形例について説明する。なお、上述した図１４及び図１５に示す発光装置６００の例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。

（１）まず、第１の変形例について説明する。

図１７は、本変形例に係る発光装置７００の製造工程を概略的に示す断面図である。図１８は、本変形例に係る発光装置７００を概略的に示す断面図である。なお、図１７及び図１８に示す断面図は、発光装置６００の例における図１５に示す断面図に対応している。また、便宜上、図１８には、後述する第２の変形例の特徴も併せて示してある。

発光装置６００の例では、図１６に示すように柱状部６１０を形成した後、絶縁層（図示せず）を成膜し、その後、コンタクト層１１２を露出させることにより、絶縁部６０２を形成する場合について説明した。これに対し、本変形例では、まず、例えば、図１７に示すように、コンタクト層１１２上であって、第１利得領域１８０及び第２利得領域１８２の上方の領域を、フォトレジスト等のマスク層７０４で覆う。次に、例えばプロトン等のイオン７０６を、マスク層７０４をマスクとして、少なくとも第１クラッド層１０６の上面に達する深さまで注入する。以上の工程により、例えば図１８に示すように、本変形例に係る発光装置７００の絶縁部６０２を形成することができる。なお、図示の例では、絶縁部６０２の下面の位置は、第１クラッド層１０６の上面の位置よりも下であって、第１クラッド層１０６の下面の位置よりも上である。

（２）次に、第２の変形例について説明する。

図１８は、本変形例に係る発光装置７００を概略的に示す断面図である。

本変形例では、図１８に示すように、第２電極１２２を、柱状部６１０及び絶縁部６０２の上の全面に形成することができる。絶縁部６０２は、例えば、柱状部６１０の側方であって、柱状部６１０の第２電極１２２側とは反対側に接する層（図示の例では第１クラッド層１０６のうちの下層）と、第２電極１２２との間に形成されている。

本変形例によれば、発光装置６００の例に比べ、第２電極１２２の体積が増えるため、放熱性に優れた発光装置７００を提供することができる。また、第２電極１２２は、平坦な面上の全面に成膜すれば良いため、第２電極１２２の断線リスクを低減することができる。また、第２電極１２２のパターニング工程が不要となるため、製造工程を簡素化することができる。

（３）次に、第３の変形例について説明する。

図１９は、本変形例に係る発光装置８００を概略的に示す断面図である。

発光装置６００の例では、図１５に示すように、絶縁部６０２は、第１側面１０７と第２側面１０９との間において、少なくとも活性層１０８の側面を覆う場合について説明した。これに対し、本変形例では、図１９に示すように、絶縁部６０２は、活性層１０８の側面を覆わないことができる。本変形例では、例えば、少なくともコンタクト層１１２の
うちの第２電極１２２との接触面側の部分（コンタクト層１１２の上部）が、柱状部６１０を構成することができる。例えば、柱状部６１０は、図示のように、第２クラッド層１１０の上部およびコンタクト層１１２から構成されることができる。絶縁部６０２は、例えば、第２クラッド層１１０の上面の一部、第２クラッド層１１０の側面の一部、及びコンタクト層１１２の側面を覆っている。絶縁部６０２の下面の位置は、例えば、活性層１０８の上面の位置よりも上である。図示の例では、上述した第２の変形例と同様に、第２電極１２２は、柱状部６１０及び絶縁部６０２の上の全面に形成されている。なお、図示しないが、柱状部６１０及び絶縁部６０２は、基板１０２側に形成されることもできる。

本変形例においても、電極１２０，１２２間の電流は、絶縁部６０２に挟まれた柱状部６１０を流れることができる。本変形例では、この柱状部６１０の平面形状によって、電極１２０，１２２間の電流経路が決定され、その結果、利得領域１８０，１８２の平面形状が決定されることができる。

（４）なお、上述した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、各変形例を適宜組み合わせることも可能である。また、必要に応じて、上述した実施形態にもこれらの変形例を適用できる。

３． 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。

１００ 発光装置、１０２ 基板、１０４ バッファ層、１０６ 第１クラッド層、１０７ 第１側面、１０８ 活性層、１０９ 第２側面、１１０ 第２クラッド層、１１２ コンタクト層、１２０ 第１電極、１２２ 第２電極、１３０ 反射部、１３３，１３５
出射光、１７０ 第１端面、１７２ 第２端面、１７４ 第３端面、１７６ 第４端面、１７８ 重なり面、１８０ 第１利得領域、１８２ 第２利得領域、１８３ 利得領域対、２００ 発光装置、２０２ 絶縁層、５００，６００ 発光装置、６０２ 絶縁部、６１０ 柱状部、７００ 発光装置、７０４ マスク層，７０６ イオン

Claims (15)

1. 第１クラッド層と、
   第２クラッド層と、
   前記第１クラッド層と前記第２クラッド層との間に位置する活性層と、
   を含み、
   前記活性層は、電流が注入されて光を発生する利得領域を構成し、
   前記利得領域は、
   前記活性層および前記第２クラッド層の積層方向からの平面視にて、前記活性層の第１側面から当該第１側面とは反対側に位置する前記活性層の第２側面にわたって、前記第１側面の垂線に対して傾いた第１の方向に一定の幅で延在している第１利得領域と、
   前記積層方向からの平面視にて、前記第１側面から前記第２側面にわたって、前記第１の方向と異なり、かつ前記第１側面の垂線に対して傾いた第２の方向に前記一定の幅で延在している第２利得領域と、
   を有し、
   前記第１利得領域の前記第１側面と前記第２利得領域の前記第１側面とは、少なくとも一部が共通であり、
   前記利得領域にて発生する光の波長帯において、前記第１側面の反射率は、前記第２側面の反射率よりも高く、
   前記利得領域にて発生する光は、前記第１利得領域の前記第２側面および前記第２利得領域の前記第２側面から出射される、発光装置。
2. 請求項１において、
   前記第１利得領域にて発生する光の一部は、前記第１利得領域の前記第１側面と前記第２利得領域の前記第１側面との共通する部分において反射して、前記第２利得領域の前記第２側面から出射され、
   前記第２利得領域にて発生する光の一部は、前記第１利得領域の前記第１側面と前記第２利得領域の前記第１側面との共通する部分において反射して、前記第１利得領域の前記第２側面から出射される、発光装置。
3. 請求項１または２において、
   前記積層方向からの平面視における前記第１利得領域の平面形状と、前記積層方向からの平面視における前記第２利得領域の平面形状とは、前記第１側面の垂線に対して線対称である、発光装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記利得領域は、前記第１側面側からの平面視において、前記利得領域の前記第１側面と、前記利得領域の前記第２側面とは、重なっていない、発光装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記積層方向からの平面視にて、前記第１側面の垂線に対する前記利得領域の外縁の傾き角θ、前記利得領域の前記第１側面の幅ｂ、および、前記第１側面と前記第２側面との間の距離Ｌは、下記式（１）を満たす、発光装置。
   ｔａｎθ＞ｂ／Ｌ …（１）
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
   前記積層方向からの平面視にて、前記利得領域の前記第２側面の幅は、前記第１側面の幅と同じである、発光装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかにおいて、
   前記利得領域に生じる光の波長帯において、前記第１側面の反射率Ｒは、下記式（Ｉ）を満たす、発光装置。
   Ｒ＞（ｅ^{ＧＬ／ｃｏｓθ}−１）／（２ｅ^{ＧＬ／ｃｏｓθ}） …（Ｉ）
   但し、ｅは、自然対数の底であり、Ｇは、ｇ−αであり、ｇは、利得定数であり、αは、内部損失であり、θは、前記積層方向からの平面視における、前記第１側面の垂線に対する前記利得領域の外縁の傾き角であり、Ｌは、前記第１側面と前記第２側面との間の距離である。
8. 請求項１乃至７のいずれかにおいて、
   前記第１クラッド層に電気的に接続された第１電極と、
   前記第２クラッド層に電気的に接続された第２電極と、
   を含む、発光装置。
9. 請求項８において、
   前記第１電極とオーミックコンタクトする第１層と、
   前記第２電極とオーミックコンタクトする第２層と、
   を含み、
   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層との接触面のうちの少なくとも一方は、前記積層方向からの平面視における前記利得領域と同じ平面形状を有する、発光装置。
10. 請求項９において、
    前記第１クラッド層、前記第２クラッド層、および、前記活性層を含んで柱状に形成された柱状部を含み、
    前記第１層の前記接触面側の部分および前記第２層の前記接触面側の部分のうちの少なくとも一方は、前記柱状部の少なくとも一部を構成し、
    前記柱状部は、前記利得領域と同じ平面形状を有し、
    前記柱状部の側方には、絶縁部が設けられており、
    前記絶縁部は、前記第１側面と前記第２側面との間において、前記柱状部の側面に接している、発光装置。
11. 請求項１０において、
    前記第１側面と前記第２側面との間において、少なくとも前記活性層の側面は、前記絶縁部により覆われている、発光装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれかにおいて、
    前記第１利得領域および前記第２利得領域の前記積層方向からの平面視における平面形状は、平行四辺形である、発光装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれかにおいて、
    前記第１利得領域の前記第２側面および前記第２利得領域の前記第２側面から出射される光は、レーザ光ではない光である、発光装置。
14. 請求項１乃至１３のいずれかにおいて、
    前記利得領域は、複数配列されている、発光装置。
15. 請求項１４において、
    複数の前記利得領域の前記第２側面は、互いに重なっていない、発光装置。

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