WO2021140910A1 - 多波長光源、多波長光源の製造方法及び表示装置 - Google Patents

多波長光源、多波長光源の製造方法及び表示装置 Download PDF

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WO2021140910A1
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semiconductor layer
region
light source
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邦彦 田才
享宏 小山
統之 風田川
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ソニーグループ株式会社
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    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/38Nitrides
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09FDISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
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    • G09FDISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
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    • G09F9/30Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/08Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a plurality of light emitting regions, e.g. laterally discontinuous light emitting layer or photoluminescent region integrated within the semiconductor body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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    • H01L33/26Materials of the light emitting region
    • H01L33/30Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H01L33/32Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen

Definitions

  • the present technology relates to a multi-wavelength light source having a plurality of light emitting elements having different emission wavelengths on the same substrate, a method for manufacturing the multi-wavelength light source, and a display device.
  • the light emitting element includes, for example, a display device using an R (red), G (green), B (blue) light emitting diode (LED: Light Emitting Diode) or a semiconductor laser (LD: Laser Diode).
  • R red
  • G green
  • B blue
  • LED Light Emitting Diode
  • LD Laser Diode
  • R, G, and B light emitting elements for example, after individually producing R, G, and B light emitting elements, these are transferred and integrated on the same substrate, and R, The light emitting elements of G and B are set as one pixel to perform color display.
  • Patent Document 1 discloses that a plurality of light emitting layers having different emission wavelengths are formed by making a temperature gradient on the substrate during crystal growth of the light emitting layer by utilizing the difference in indium uptake due to the difference in growth temperature.
  • Patent Document 2 discloses that a plurality of light emitting layers having different emission wavelengths are formed by using nanocolumns having different diameters and thicknesses.
  • Patent Document 3 discloses that a plurality of light emitting layers having different emission wavelengths are formed by growing the semiconductor layers in different plane orientations on the substrate.
  • an object of the present technology is to provide a multi-wavelength light source having excellent controllability of emission wavelength, a method for manufacturing the multi-wavelength light source, and a display device.
  • the multi-wavelength light source includes a first light emitting element and a second light emitting element.
  • the first light emitting element is provided on a first region having a first in-plane lattice constant, and a first lower semiconductor layer, a first light emitting layer, and a first upper semiconductor layer are laminated in this order.
  • the second light emitting element is provided on a second region having a second in-plane lattice constant different from the first in-plane lattice constant, and is provided with a second lower semiconductor layer and the first light emitting layer.
  • a second light emitting layer composed of the same elements as the above and having a different elemental composition and a second upper semiconductor layer are laminated in this order.
  • the method for manufacturing a multi-wavelength light source is A first lower semiconductor layer is formed on the first region having the first in-plane lattice constant, and the first lower semiconductor layer is formed.
  • a first light emitting layer is formed on the first lower semiconductor layer,
  • a first upper semiconductor layer is formed on the first light emitting layer,
  • a second lower semiconductor layer is formed on a second region having a second in-plane lattice constant different from the first in-plane lattice constant.
  • a second light emitting layer is formed on the second lower semiconductor layer,
  • a second upper semiconductor layer is formed on the second light emitting layer.
  • the display device includes a multi-wavelength light source.
  • the multi-wavelength light source has a first light emitting element and a second light emitting element.
  • a first lower semiconductor layer, a first light emitting layer, and a first upper semiconductor layer provided on a first region having a first in-plane lattice constant are laminated in this order. It becomes.
  • the second light emitting element has a second lower semiconductor layer provided on a second region having a second in-plane lattice constant different from the first in-plane lattice constant, and the first light emitting element.
  • a second light emitting layer composed of the same elements as the layer and having a different elemental composition and a second upper semiconductor layer are laminated in this order.
  • FIG. 2 is a process diagram (No. 2) for explaining a method for manufacturing a multi-wavelength light source following FIG.
  • FIG. 2 is a process diagram (No. 2) for explaining a method for manufacturing a multi-wavelength light source following FIG.
  • FIG. 3 is a process diagram (No. 3) for explaining a method for manufacturing a multi-wavelength light source following FIG.
  • FIG. 4 is a partial schematic sectional view of the multi-wavelength light source which concerns on 4th Embodiment.
  • FIG. 2 is a process diagram (No. 2) for explaining a method for manufacturing a multi-wavelength light source following FIG.
  • FIG. 3 is a process diagram (No. 3) for explaining a method for manufacturing a multi-wavelength light source following FIG.
  • It is a partial schematic sectional view of the multi-wavelength light source which concerns on 5th Embodiment.
  • It is a partial schematic sectional view of the multi-wavelength light source which concerns on 6th Embodiment.
  • It is a schematic diagram which shows the arrangement example of RGB.
  • the present inventor In forming a semiconductor light emitting device using a gallium nitride-based compound semiconductor as a main material, the present inventor has a large in-plane lattice constant in a region serving as a growth surface for growing crystals of InGaN, which is a nitride containing gallium and indium. It was found that the amount of indium taken up by the crystals grown on the region increased, and the present technology was completed. The details will be described below.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a multi-wavelength light source according to the first embodiment of the present technology.
  • 2 and 3 are partial schematic cross-sectional views of the multi-wavelength light source.
  • FIG. 2 omits the illustration of the electrodes, and
  • FIG. 3 illustrates the electrodes.
  • the multi-wavelength light source according to the present embodiment can be applied to, for example, a display device, and constitutes pixels for color display of the color image display device.
  • the multi-wavelength light source 1 includes a gallium nitride substrate (hereinafter referred to as a GaN substrate) 2, a second base layer 7G, a third base layer 7R, and a plurality of first light emitting devices. It has a blue light emitting element 3B as an element, a green light emitting element 3G as a plurality of second light emitting elements, and a red light emitting element 3R as a plurality of third light emitting elements.
  • One blue light emitting element 3B, one green light emitting element 3G, and one red light emitting element 3R form one pixel, and a plurality of pixels are formed in the multi-wavelength light source 1.
  • light emitting elements of each color are arranged in a two-dimensional matrix.
  • a plurality of light emitting elements 3B, 3G, and 3R of each color are arranged linearly, and blue, green, and red light emitting elements are arranged in a stripe shape as a whole.
  • the GaN substrate 2 has a first in-plane lattice constant a1. A part of the surface of the GaN substrate 2, more specifically, the region where the blue light emitting element 3B is formed constitutes the first region 81.
  • the first region 81 is a growth surface when the blue light emitting element 3B is grown. In other words, the first region 81 serves as a base for forming the blue light emitting element 3B.
  • the second base layer 7G is provided on the GaN substrate 2.
  • the second base layer 7G is composed of Al x2 In y2 Ga (1-x2-y2) N (0 ⁇ x2 ⁇ 1, 0 ⁇ y2 ⁇ 1), which is a nitride containing indium and gallium.
  • the surface of the second base layer 7G constitutes the second region 82.
  • the second region 82 serves as a growth surface when the green light emitting element 3G is grown.
  • the third base layer 7R is provided on the GaN substrate 2.
  • the third base layer 7R is composed of Al x3 In y3 Ga (1-x3-y3) N (0 ⁇ x3 ⁇ 1, 0 ⁇ y3 ⁇ 1), which is a nitride layer containing indium and gallium.
  • the third region 83 has a third in-plane lattice constant a3.
  • the third region 83 serves as a growth surface when the red light emitting element 3R is grown.
  • the first in-plane lattice constant a1, the second in-plane lattice constant a2, and the third in-plane lattice constant a3 are different from each other.
  • the second base layer 7G and the third base layer 7R are composed of the same elements, but have different elemental compositions.
  • the blue light emitting element 3B is provided in the first region 81 formed of the surface of the GaN substrate 2.
  • the blue light emitting element 3B emits blue light having a peak wavelength of 460 nm, for example.
  • the blue light emitting element 3B includes a blue n-type semiconductor layer 4B as a first lower semiconductor layer, a blue light emitting layer 5B as a first light emitting layer, and a blue p-type semiconductor as a first upper semiconductor layer. Layers 6B are laminated in this order. Further, as shown in FIG.
  • the blue light emitting element 3B includes a blue n-electrode 8B as a first lower electrode electrically connected to the blue n-type semiconductor layer 4B and a blue p-type semiconductor layer 6B. It includes a blue p-electrode 9B as a first upper electrode to be electrically connected.
  • the green light emitting element 3G is provided on the second region 82, which is the surface of the second base layer 7G.
  • the green light emitting element 3G emits green light having a peak wavelength of 530 nm, for example.
  • the green light emitting element 3G includes a green n-type semiconductor layer 4G as a second lower semiconductor layer, a green light emitting layer 5G as a second light emitting layer, and a green p-type semiconductor as a second upper semiconductor layer. Layers 6G are laminated in this order. Further, as shown in FIG.
  • the green light emitting element 3G includes a green n-electrode 8G as a second lower electrode electrically connected to the green n-type semiconductor layer 4G and a green p-type semiconductor layer 6G. It includes a green p-electrode 9G as a second upper electrode to be electrically connected.
  • the red light emitting element 3R is provided on the third base layer 7R.
  • the red light emitting element 3R emits red light having a peak wavelength of 630 nm, for example.
  • the red light emitting element 3R includes a red n-type semiconductor layer 4R as a third lower semiconductor layer, a red light emitting layer 5R as a third light emitting layer, and a red p-type semiconductor as a third upper semiconductor layer. Layers 6R are laminated in this order.
  • the red light emitting element 3R includes a red n-electrode 8R as a third lower electrode electrically connected to the red n-type semiconductor layer 4R, and a red p-type semiconductor layer 6R. It includes a red p-electrode 9R as a third upper electrode to be electrically connected.
  • the n-type semiconductor layer 4B for blue, the n-type semiconductor layer 4G for green, and the n-type semiconductor layer 4R for red may be referred to as the n-type semiconductor layer 4 unless otherwise specified.
  • the p-type semiconductor layer 6B for blue, the p-type semiconductor layer 6G for green, and the p-type semiconductor layer 6R for red may be referred to as the p-type semiconductor layer 6.
  • n electrode 8B blue n electrode 8B, green n electrode 8G, and red n electrode 8R
  • p-electrode 9B blue p-electrode 9B, green p-electrode 9G, and red p-electrode 9R
  • the blue light emitting element 3B, the green light emitting element 3G, and the red light emitting element 3R are configured to be separated from each other. That is, the n-type semiconductor layers 4 of each color are separated from each other, the light emitting layers 5 of each color are separated from each other, and the p-type semiconductor layers 6 of each color are separated from each other. The n electrodes 8 of each color are separated from each other, and the p electrodes 9 of each color are separated from each other.
  • each light emitting element is individually driven to control its light emission.
  • the n electrode of each light emitting element 3 is electrically connected to the n-side wiring (not shown)
  • the p-electrode is electrically connected to the p-side wiring (not shown)
  • the n-type wiring is provided.
  • a row drive circuit (not shown) is connected to, and a column drive circuit (not shown) is connected to the p-side wiring.
  • the n-type wiring and the p-type wiring are wired so as to intersect each other, and a light emitting element 3 is provided corresponding to each intersection.
  • the multi-wavelength light source 1 constitutes a pixel for color display of the display device. It should be noted that such a configuration of the pixel circuit is merely an example, and an active matrix drive may be provided by providing a pixel circuit in which a thin film transistor for driving and a capacitive element are arranged corresponding to the light emitting elements of each color of each pixel.
  • the crystal indium (hereinafter referred to as In) forming the light emitting element 3 formed on the region may be referred to.
  • the amount of uptake increases.
  • n-type semiconductor layer 4 and the light emitting layer 5 and the p-type semiconductor layer 6 constituting the light-emitting element 3 is a nitride containing gallium and indium Al m In n Ga (1- m-n) It consists of N (0 ⁇ m ⁇ 1, 0 ⁇ n ⁇ 1).
  • the light emitting elements 3 of each color are composed of similar elements, but the elemental compositions are different.
  • the n-type semiconductor layer 4 of each color is composed of the same element, has different elemental compositions from each other, and in detail, has a different In composition.
  • the light emitting layer 5 of each color is composed of the same element, has different elemental compositions from each other, and in detail, has a different In composition.
  • the p-type semiconductor layer 6 of each color is composed of the same element, has different elemental compositions from each other, and in detail, has a different In composition.
  • the in-plane lattice constant a1 of the first region 81 that is, the in-plane lattice constant a1 of the a-axis of the surface of the GaN substrate 2 is 3.189 ⁇ .
  • the in-plane lattice constant a1 of the first region 81 is preferably 3.184 ⁇ or more and 3.194 ⁇ or less, and more preferably 3.186 ⁇ or more and 3.192 ⁇ or less.
  • the in-plane lattice constant a2 of the second region 82 that is, the surface of the second base layer 7G.
  • the in-plane lattice constant a2 on the a-axis is 3.200 ⁇ .
  • the in-plane lattice constant a2 of the second region 82 is preferably 3.190 ⁇ or more and 3.210 ⁇ or less, and more preferably 3.193 ⁇ or more and 3.207 ⁇ or less.
  • the in-plane lattice constant a3 of the third region 83 that is, the surface of the third base layer 7R.
  • the in-plane lattice constant a3 on the a-axis is 3.218 ⁇ .
  • the in-plane lattice constant a3 of the third region 83 is preferably 3.211 ⁇ or more and 3.225 ⁇ or less, and more preferably 3.213 ⁇ or more and 3.223 ⁇ or less.
  • the first region 81, the second region 82, and the third region 83 have different in-plane lattice constants.
  • at least one of the second base layer 7G and the third base layer 7R may have a multilayer structure composed of a plurality of layers having different elemental compositions.
  • the thickness of each of the second base layer 7G and the third base layer 7R is preferably 100 nm or more from the viewpoint of suppressing the occurrence of defects. There is no particular upper limit to the thickness, but it may be about 3 ⁇ m due to the manufacturing method.
  • the In composition of the blue n-type semiconductor layer 4B of the blue light emitting element 3B is 1% (element ratio, the same applies hereinafter), the In composition of the blue light emitting layer 5B is 16%, and the blue p-type semiconductor layer.
  • the In composition of 6B is 1%. From the viewpoint of suitable blue light emission, the In composition of the blue light emitting layer 5B is preferably 14% or more and 18% or less, and more preferably 15% or more and 17% or less.
  • the In composition of the green n-type semiconductor layer 4G of the green light emitting device 3G is 2%, the In composition of the green light emitting layer 5G is 23%, and the In composition of the green p-type semiconductor layer 6G is 2%.
  • the In composition of the green light emitting layer 5G is preferably 21% or more and 25% or less, and more preferably 22% or more and 24% or less.
  • the In composition of the red n-type semiconductor layer 4R of the red light emitting element 3R is 3%
  • the In composition of the red light emitting layer 5R is 33%
  • the In composition of the red p-type semiconductor layer 6R is 3%.
  • the In composition of the red light emitting layer 5G is preferably 31% or more and 35% or less, and more preferably 32% or more and 34% or less.
  • the blue light emitting element 3B has the lowest
  • the red light emitting element 3R has the highest
  • the green light emitting element 3G has the blue light emitting element 3B. Higher and lower than the red light emitting element 3R.
  • the active layer 5 may have a single quantum well structure, or may have a multiple quantum well structure in which well layers and barrier layers are alternately laminated. Further, the n-type semiconductor layer 4 and the p-type semiconductor layer 6 may each have a multilayer structure.
  • the material of the n electrode 8 for example, titanium (Ti), platinum (Pt), gold (Au), aluminum (Al), vanadium (V) and the like can be used, and for example, a laminated structure of Ti, Pt and Au is used. be able to.
  • the material of the p electrode 9 for example, a metal such as Au, nickel (Ni), palladium (Pd), Ti, Pt or a transparent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide) can be used, and for example, Ni, Pt and Au can be used. Laminated structure can be used. Further, in the case of an active matrix-driven pixel circuit, one of the p electrode and the n electrode can be shared. When the p-electrodes are common, the p-type semiconductor layers 6 of each color may be formed in succession without being separated from each other. When the n-electrodes are common, the n-type semiconductor layers 4 of each color may be formed in succession without being separated from each other.
  • the multi-wavelength light source 1 of the present embodiment by forming light emitting elements in regions having different in-plane lattice constants, it is possible to obtain a plurality of light emitting elements having light emitting layers having different In compositions, and they can be obtained on the same substrate. It can be a multi-wavelength light source provided with a plurality of light emitting elements having different light emitting wavelengths.
  • FIG. 4 is an image diagram of a base layer and a light emitting element that grow on a plurality of regions having different in-plane lattice constants.
  • the substrate and each layer are illustrated in a block shape by the vertical line of the broken line, and the width of each block in the horizontal direction of the drawing represents the magnitude of the in-plane lattice constant.
  • 5 and 6 are manufacturing process diagrams of the multi-wavelength light source 1 according to the first embodiment, and are partial schematic cross-sectional views.
  • the second in-plane lattice constant a2 is 3.200 ⁇ on the GaN substrate 2 having the first in-plane lattice constant a1 of 3.189 ⁇ .
  • the base layer 7G and the third base layer 7R having a third in-plane lattice constant a3 of 3.218 ⁇ are formed.
  • the second base layer 7G and the third base layer 7R are formed on the GaN substrate 2 with lattice relaxation.
  • a light emitting element is formed in lattice matching in the first region 81 having the first in-plane lattice constant a1 on the surface of the GaN substrate 2, and the light emitting element becomes a blue light emitting element 3B.
  • a light emitting element is formed in lattice matching with the surface of the base layer 7G, and the light emitting element is a green light emitting element 3G. It becomes.
  • the third region 83 having the third in-plane lattice constant a3 on the surface of the third base layer 7R a light emitting element is formed in lattice matching with the surface of the base layer 7R, and the light emitting element is a red light emitting element 3R. It becomes.
  • the reason why the emission wavelength of the light emitting element is different due to the difference in the lattice constant of the base region forming the light emitting element is as follows. That is, as shown in the image diagram of FIG. 4, in the blue light emitting element 3B, the light emitting element is formed by matching the lattice with the in-plane lattice constant a1, and in the light emitting layer 5B, lattice distortion according to the In composition occurs. Lattice strain contributes to limiting the amount of In uptake.
  • the 7G light emitting element 3G having a larger in-plane lattice constant and the 3R having a larger in-plane lattice constant can obtain InGaN having a higher In composition than 3B, and the emission wavelength of each light emitting element can be made different. ..
  • the manufacturing method In manufacturing the multi-wavelength light source 1, the n-type semiconductor layer 4, the light emitting layer 5, and the p-type semiconductor layer 6 of the light emitting element 3 of each color are manufactured collectively, and the formation condition of the light emitting element 3 of each color is a base region. It is the same except that the in-plane lattice constants of are different.
  • the second and third base layers and each light emitting element can be formed by crystal growth using a Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) method, a Molecular Beam Epitaxy (MBE) method, or the like.
  • MOCVD Metal Organic Chemical Vapor Deposition
  • MBE Molecular Beam Epitaxy
  • an insulating first mask 71 that partially covers the substrate is placed on a GaN substrate 2 having a first in-plane lattice constant a1 of 3.189 ⁇ by a photolithography method or an electron beam. It is formed using a line lithography method.
  • the first mask 71 covers at least the portion corresponding to the first region 81 and the third region 83, and the portion corresponding to the second region 82 is open.
  • silicon dioxide (SiO 2 ) can be used.
  • the first mask 71 can be formed by using, for example, the following photolithography method.
  • the resist film is formed on the SiO 2 , and the resist film is patterned into a desired shape. After etching SiO 2 corresponding to the opening portion of the patterned resist film with hydrofluoric acid or the like to expose the substrate surface, the resist film is removed. As a result, the first mask 71 is formed.
  • a second base layer 70G is formed on the GaN substrate 2 by MOCVD via the first mask 71.
  • the second in-plane lattice constant a2 on the surface of the second base layer 70G is 3.200 ⁇ .
  • the second base layer 70G can have a desired second in-plane lattice constant by controlling the elemental composition such as In composition and the laminated structure.
  • the second base layer 70G can have a laminated structure in which a low temperature buffer layer, an InGaN layer which is a nitride containing indium and gallium, an (Al) GaN layer, and an InGaN layer are laminated in this order. ..
  • the (Al) GaN layer means a GaN layer or an AlGaN layer.
  • the low temperature buffer layer is GaN, AlN, AlGaN, or InGaN.
  • the low temperature buffer layer realizes lattice relaxation with the GaN substrate 2.
  • the first in-plane lattice constant is determined by appropriately selecting the In composition and thickness of the InGaN layer laminated on the low temperature buffer layer, the Al composition and thickness of the (Al) GaN layer, and the In composition and thickness of the upper InGaN layer.
  • the second base layer 70G having a desired second in-plane lattice constant a2 larger than a1 can be used.
  • an InGaN layer having a thickness of 5 nm to 50 nm and an In composition of 10% is laminated on the GaN substrate 2 via the first mask 71 under a temperature condition of 500 ° C. to 600 ° C.
  • an InGaN layer having an In composition of 5% and a thickness of several tens of nm to several hundreds of nm is laminated on the InGaN layer under a temperature condition of 700 ° C. to 900 ° C.
  • the second lower part of the laminated structure is formed. It forms a stratum 70G.
  • reference numeral 70G is attached to the second base layer before being separated into each light emitting element by etching, and reference numeral 7G is given to the second base layer after being separated into each light emitting element by etching.
  • the first mask 71 is removed with hydrofluoric acid or the like.
  • an insulating second mask 72 that partially covers the substrate is formed on the GaN substrate 2 by a photolithography method in the same manner as the first mask 71.
  • the second mask 72 covers at least the portion corresponding to the first region 81 and the second base layer 7G, and the portion corresponding to the third region 83 is open.
  • a third base layer 70R is formed on the GaN substrate 2 via the second mask 72.
  • the in-plane lattice constant of the third base layer 70R is 3.218 ⁇ .
  • the third base layer 70R can also have a desired third in-plane lattice constant by controlling the elemental composition such as In composition and the laminated structure.
  • the third base layer 70R can have a laminated structure in which a low temperature buffer layer, an InGaN layer, an (Al) GaN layer, and an InGaN layer are laminated in this order.
  • the low temperature buffer layer is GaN, AlN, AlGaN, or InGaN.
  • the low temperature buffer layer realizes lattice relaxation with the GaN substrate 2.
  • the first in-plane lattice constant is determined by appropriately selecting the In composition and thickness of the InGaN layer laminated on the low temperature buffer layer, the Al composition and thickness of the (Al) GaN layer, and the In composition and thickness of the upper InGaN layer.
  • the third base layer 70R having a desired third in-plane lattice constant a3 larger than a1 and the second in-plane lattice constant a2 can be used. More specifically, an InGaN layer having a thickness of 5 nm to 50 nm and an In composition of 10% is formed on the GaN substrate 2 via the first mask 71 under temperature conditions of 500 ° C. to 600 ° C.
  • an InGaN layer having an In composition of 10% and a thickness of several tens of nm to several hundreds of nm is laminated on the InGaN layer under a temperature condition of 700 ° C. to 900 ° C. Further, a GaN layer having a thickness of several tens of nm is laminated on the InGaN layer, and then an InGaN layer having a thickness of several tens of nm to several hundreds of nm and an In composition of 10% is laminated to form a third layered structure.
  • the base layer 70R is formed.
  • the third base layer 70R has an In composition of the InGaN layer more than that of the second base layer 70G.
  • reference numeral 70R is attached to the third base layer before being separated into each light emitting element by etching, and reference numeral 7R is given to the third base layer after being separated into each light emitting element by etching.
  • the second base layer 70G and the third base layer 70R are formed on the GaN substrate 2 by removing the second mask 72 with hydrofluoric acid or the like. ..
  • a second region 82 composed of a surface and a third region 83 having a third in-plane lattice constant a3 and composed of the surface of the third base layer 70R are formed.
  • n-type semiconductor layer 40 As shown in FIG. 6 (A), on the GaN substrate 2 including the second base layer 70G and the third base layer 70R, by MOCVD, for example, several tens under temperature conditions of 700 ° C to 1000 ° C. InGaN layers are laminated with a thickness of nm to several hundred nm to form an n-type semiconductor layer 40.
  • Si is used as the dopant of the n-type semiconductor layer 40.
  • the n-type semiconductor layer 40 may have a multilayer structure including GaN, AlN, AlGaN, AlInGaN, etc., or a superlattice structure in which these mixed crystals are combined.
  • the composition range of the n-type semiconductor layer 40 it is preferable that the average In composition of AlInGaN is less than 20% and the average Al composition is less than 40% for the entire n-type semiconductor layer.
  • the n-type semiconductor layer 40 for example, InGaN having an In composition of 5% can be formed with a thickness of 300 nm.
  • reference numeral 40 is attached to the n-type semiconductor layer before being separated into each light emitting element by etching, and reference numeral 4 is given to the n-type semiconductor layer after being separated into each light emitting element by etching. ..
  • InGaN to be a quantum well layer is formed on the n-type semiconductor layer 40 by MOCVD under a growth temperature condition of, for example, 700 ° C. to 800 ° C. to form a barrier with a thickness of 3 nm.
  • GaN to be a layer is formed with a thickness of 10 nm, and a plurality of layers are repeatedly laminated to form a light emitting layer 50.
  • reference numeral 50 is attached to the light emitting layer before being separated into each light emitting element by etching, and reference numeral 5 is given to the light emitting layer after being separated into each light emitting element by etching.
  • an InGaN layer is formed on the light emitting layer 50 by MOCVD to a thickness of several tens of nm to several hundreds of nm under temperature conditions of, for example, 700 ° C. to 1000 ° C.
  • the type semiconductor layer 60 is used.
  • Mg is used as the dopant of the p-type semiconductor layer 60.
  • the p-type semiconductor layer 60 may have a multilayer structure including GaN, AlN, AlGaN, AlInGaN, etc., or a superlattice structure in which these mixed crystals are combined.
  • the average In composition of AlInGaN is less than 20% and the average Al composition is less than 40% for the entire p-type semiconductor layer.
  • the p-type semiconductor layer 60 for example, InGaN having an In composition of 5% can be formed with a thickness of 300 nm.
  • reference numeral 60 is attached to the p-type semiconductor layer before being separated into each light emitting element by etching, and reference numeral 6 is given to the p-type semiconductor layer after being separated into each light emitting element by etching.
  • the light emitting element 30 is separated by etching. Specifically, on the light emitting element 30 shown in FIG. 6C, the light emitting element 30 and the second light emitting element 30 are passed through a mask made of a resist film having a pattern in which only the boundary region of each light emitting element is exposed, SiO 2, and the like.
  • the base layer 70G and the third base layer 70R are dry-etched. As a result, it is separated into a plurality of light emitting elements 3.
  • an n electrode 8 electrically connected to the exposed portion of the n-type semiconductor layer 4 is formed, and a p electrode 9 electrically connected to the p-type semiconductor layer 6 is further formed to obtain a light emitting element 3.
  • the multi-wavelength light source 1 in which a plurality of light emitting elements are formed on the same substrate is manufactured.
  • the light emitting layer 5 of the light emitting element 3 of each color manufactured in this way has an In composition differently formed in each of the first to third regions 81 to 83 and has a different light emitting wavelength. Specifically, the In composition of the light emitting layer 5 formed on the first region 81 is the smallest, the In composition of the light emitting layer 5 formed on the third region 83 is the largest, and the In composition of the light emitting layer 5 is the largest.
  • the In composition of the light emitting layer 5 formed in is more than that of the light emitting layer 5 on the first region 81 and less than that of the light emitting layer 5 on the third region 83. This makes it possible to manufacture a multi-wavelength light source 1 in which a plurality of light emitting elements that emit blue, green, and red lights having different wavelengths are provided on the same substrate.
  • the emission wavelength of the formed light emitting element can be easily controlled by arbitrarily controlling the in-plane lattice constant of the region to be the growth surface of the light emitting element, and each color can be controlled. Excellent wavelength controllability of the light emitting element.
  • the size of the region serving as the growth surface of the light emitting elements such as the second base layer 7G and the third base layer 7R and the size of each light emitting element can be arbitrarily determined by the mask forming step using photolithography. You can choose. Therefore, it is possible to obtain a multi-wavelength light source having high controllability of the size of the light emitting element, low cost, and high degree of integration. This makes it possible to obtain a display device capable of displaying a high-definition image.
  • the lattice strain of the light emitting layer is provided by providing the second base layer 7G and the third base layer 7R that appropriately reduce the amount of lattice strain according to the In composition of the light emitting layer of the light emitting element.
  • the amount can be reduced and highly efficient light emission characteristics in green and red can be obtained.
  • the red light emitting element 3R in the present embodiment has a light emitting intensity 100 times or more that of a red light emitting element formed on a general GaN template substrate, and has an external quantum efficiency equivalent to that of a green light emitting element on a GaN template substrate. It can be obtained and has excellent light emission characteristics.
  • the green light emitting element 3G in the present embodiment can have the same light emitting characteristics as the green light emitting element formed on a general GaN template substrate.
  • the GaN template substrate is a substrate having a structure in which a GaN layer is laminated by several ⁇ m on a sapphire substrate or a Si substrate via a GaN low temperature buffer layer.
  • the n-type semiconductor layer 4, the light-emitting layer 5, and the p-type semiconductor layer 6 of the light-emitting element 3 of each color are collectively formed, but they may be individually formed for each color. .. However, it is more preferable to form them all at once as described above, and the tact time can be shortened and the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where each color is individually formed. Further, since the heat history to other light emitting elements can be reduced, the luminous efficiency of each light emitting element can be improved.
  • FIG. 7 is a partial schematic cross-sectional view of the multi-wavelength light source according to the second embodiment.
  • the first region 81 as a base for forming the blue light emitting element 3B is a GaN substrate, but in the present embodiment, the first base layer 14 is provided on the substrate and the first base layer 14 is provided.
  • the surface of the base layer 14 of 1 is designated as the first region 81.
  • the first base layer 14 is used as in the second embodiment. The step of forming the above can be omitted, the tact time can be shortened, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the multi-wavelength light source 10 includes a substrate 12, a first base layer 14, a second base layer 7G, a third base layer 7R, and a first light emission. It has a blue light emitting element 3B as an element, a green light emitting element 3G as a second light emitting element, and a red light emitting element 3R as a third light emitting element.
  • the first base layer 14, the second base layer 7G, and the third base layer 7R are provided on the substrate 12.
  • the surface of the first base layer 14 constitutes a first region 81 having a first in-plane lattice constant a1, and a blue light emitting element 3B is provided on the first region 81.
  • the surface of the second base layer 7G constitutes a second region 82 having a second in-plane lattice constant a2, and a green light emitting element 3G is provided on the second region 82.
  • the surface of the third base layer 7R constitutes a third region 83 having a third in-plane lattice constant a3, and a red light emitting element 3R is provided on the third region 83.
  • the light emitting elements 3 are separated from each other as in the first embodiment.
  • the substrate 12 includes, for example, a GaN template substrate having a structure in which a GaN low temperature buffer layer or an AlN buffer layer and an AlGaN layer are laminated by several ⁇ m on a sapphire substrate or a Si substrate, or an AlN layer via an Al low temperature buffer layer.
  • Bulk substrates such as an AlN template substrate, a GaN substrate, an AlN substrate, a sapphire substrate, a Si substrate, a GaAs substrate, a ZnO substrate, and a ScAlMgO substrate having a structure in which several ⁇ m are laminated can be used.
  • the materials used for the n-type semiconductor layer 4, the light emitting layer 5, and the p-type semiconductor layer 6 constituting the light emitting element 3 are the same as those in the first embodiment.
  • the In composition of the n-type semiconductor layer 4, the In composition of the light emitting layer 5, and the In composition of the p-type semiconductor layer 6 of each of the light emitting elements 3 of each color are the same as those of the first embodiment.
  • the first base layer 14 is made of GaN.
  • the in-plane lattice constant a1 of the first region 81 composed of the surface of the first base layer 14 is 3.189 ⁇ .
  • the second base layer 7G and the third base layer 7R have the same configuration as the second base layer 7G and the third base layer 7R of the first embodiment, and have the same configuration as the in-plane of the second region 82.
  • the lattice constant a2 and the in-plane lattice constant a3 of the third region 83 are the same as those in the first embodiment. As described above, the first region 81, the second region 82, and the third region 83 have different in-plane lattice constants.
  • the multi-wavelength light source 10 of the present embodiment also forms a plurality of light emitting elements having different emission wavelengths by forming the light emitting elements in a plurality of regions having different in-plane lattice constants. be able to. Since the manufacturing method of the multi-wavelength light source 10 is basically the same as that of the multi-wavelength light source 15 of the third embodiment described later, it will be described later together with the manufacturing method of the multi-wavelength light source 15.
  • FIG. 8 is a partial schematic cross-sectional view of the multi-wavelength light source according to the third embodiment.
  • GaN used as the first base layer
  • InGaN may be used as in the present embodiment.
  • the multi-wavelength light source 15 includes a substrate 12, a first base layer 17, a second base layer 7G, a third base layer 7R, and a first light emission. It has a blue light emitting element 3B as an element, a green light emitting element 3G as a second light emitting element, and a red light emitting element 3R as a third light emitting element.
  • the first base layer 17, the second base layer 7G, and the third base layer 7R are provided on the substrate 12.
  • the surface of the first base layer 17 constitutes a first region 81 having a first in-plane lattice constant a1, and a blue light emitting element 3B is provided on the first region 81.
  • the surface of the second base layer 7G constitutes a second region 82 having a second in-plane lattice constant a2, and a green light emitting element 3G is provided on the second region 82.
  • the surface of the third base layer 7R constitutes a third region 83 having a third in-plane lattice constant a3, and a red light emitting element 3R is provided on the third region 83.
  • the light emitting elements 3 are separated from each other as in the first embodiment.
  • the materials used for the n-type semiconductor layer 4, the light emitting layer 5, and the p-type semiconductor layer 6 constituting the light emitting element 3 are the same as those in the first embodiment.
  • the In composition of the n-type semiconductor layer 4, the In composition of the light emitting layer 5, and the In composition of the p-type semiconductor layer 6 of each of the light emitting elements 3 of each color are the same as those of the first embodiment.
  • the first base layer 17 is composed of Al x1 In y1 Ga (1-x1-y1) N (0 ⁇ x1 ⁇ 1, 0 ⁇ y1 ⁇ 1).
  • the in-plane lattice constant a1 of the first region 81 composed of the surface of the first base layer 17 is 3.191 ⁇ .
  • the second base layer 7G and the third base layer 7R have the same configuration as the second base layer 7G and the third base layer 7R of the first embodiment, and have the same configuration as the in-plane of the second region 82.
  • the lattice constant a2 and the in-plane lattice constant a3 of the third region 83 are the same as those in the first embodiment. As described above, the first region 81, the second region 82, and the third region 83 have different in-plane lattice constants.
  • the multi-wavelength light source 15 of the present embodiment by forming the light emitting elements in a plurality of regions having different in-plane lattice constants, it is possible to form light emitting elements having different light emitting wavelengths. it can.
  • FIGS. 9 to 11 are manufacturing process diagrams of the multi-wavelength light source 10 (15) in the second embodiment (third embodiment), and are partial schematic cross-sectional views.
  • the first, second and third base layers and each light emitting element can be formed by crystal growth using the Metalorganic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) method, the Molecular Beam Epitaxy (MBE) method, or the like.
  • MOCVD Metalorganic Chemical Vapor Deposition
  • MBE Molecular Beam Epitaxy
  • a mask formed by the same forming method as in the first embodiment can be used.
  • an insulating first mask 73 that partially covers the substrate 12 is formed by a photolithography method on the substrate 12 made of sapphire, for example.
  • the first mask 73 covers at least the portion corresponding to the second region 82 and the third region 83, and the portion corresponding to the first region 81 is open.
  • a first base layer 140 (170) having a first in-plane lattice constant a1 is formed on the substrate 12 via the first mask 73 by MOCVD. ..
  • reference numeral 140 (170) is attached to the first base layer before separation into each light emitting element by etching
  • reference numeral 14 (17) is attached to the first base layer after separation into each light emitting element by etching. ) Is attached.
  • the first base layer 140 made of GaN according to the second embodiment can have a laminated structure in which a low temperature buffer layer made of GaN and a GaN layer having a thickness of several ⁇ m are sequentially laminated.
  • the first base layer 170 made of InGaN according to the third embodiment has an elemental composition such as In composition and the same as the second base layer 70G and the third base layer 70R described in the first embodiment.
  • the desired first in-plane lattice constant a1 can be obtained.
  • the first base layer 170 can have a laminated structure in which a low temperature buffer layer, an InGaN layer, an (Al) GaN layer, and an InGaN layer are laminated in this order.
  • the desired first in-plane by appropriately selecting the In composition and thickness of the InGaN layer laminated on the low temperature buffer layer, the Al composition and thickness of the (Al) GaN layer, and the In composition and thickness of the upper InGaN layer.
  • the first base layer 170 having the lattice constant a1 can be formed. More specifically, an InGaN layer having a thickness of 5 nm to 50 nm and an In composition of 10% is formed on the substrate 12 via the first mask 71 under a temperature condition of 500 ° C. to 600 ° C.
  • an InGaN layer having an In composition of 1.5% and a thickness of several tens of nm to several hundreds of nm is laminated on the InGaN layer under a temperature condition of 700 ° C. to 900 ° C. Further, a GaN layer having a thickness of several tens of nm is laminated on the InGaN layer, and then an InGaN layer having a thickness of several tens of nm to several hundreds of nm and an In composition of 1.5% is laminated to form a laminated structure.
  • the base layer 170 of 1 is formed.
  • the first mask 73 is removed with hydrofluoric acid or the like.
  • an insulating second mask 74 that partially covers the substrate 12 is formed on the substrate 12 including the first base layer 140 (170) by a photolithography method. Form.
  • the second mask 74 covers at least the portion corresponding to the third region 83 and the first base layer 140 (170), and the portion corresponding to the second region 82 is open.
  • a second base layer 70G is formed on the substrate 12 via the second mask 74.
  • the second base layer 70G is the same as the second base layer 70G in the first embodiment.
  • the second base layer 70G is formed by increasing the In composition of the InGaN layer to that of the first base layer (140) 170.
  • a third insulating substrate partially covers the substrate 12 on the substrate 12 including the first base layer 140 (170) and the second base layer 70G.
  • the mask 75 is formed by a photolithography method.
  • the third mask 75 covers at least the first base layer 140 (170) and the second base layer 70G, and the portion corresponding to the third region 83 is open.
  • a third base layer 70R is formed on the substrate 12 via the third mask 75.
  • the third base layer 70R is the same as the third base layer 70R in the first embodiment.
  • the third base layer 70R is formed by increasing the In composition of the InGaN layer to that of the second base layer 70G.
  • the third mask 75 is removed with hydrofluoric acid or the like.
  • the first base layer 140 (170), the second base layer 70G, and the third base layer 70R are formed on the substrate 12.
  • the first region 81 having the first in-plane lattice constant a1 and being composed of the surface of the first base layer 140 (170) and the second in-plane lattice constant a2 having the second in-plane lattice constant a2.
  • a second region 82 composed of the surface of the base layer 70G and a third region 83 having a third in-plane lattice constant a3 and composed of the surface of the third base layer 70R are formed.
  • the first embodiment is performed by MOCVD on the substrate 12 including the first base layer 140 (170), the second base layer 70G, and the third base layer 70R.
  • the n-type semiconductor layer 40 is formed in the same manner as the method for forming the n-type semiconductor layer 40 of the embodiment.
  • the light emitting layer 50 is formed on the n-type semiconductor layer 40 by MOCVD in the same manner as the method for forming the light emitting layer 50 of the first embodiment.
  • the p-type semiconductor layer 60 is formed on the light emitting layer 50 by MOCVD in the same manner as in the method for forming the p-type semiconductor layer 60 of the first embodiment.
  • the light emitting element 30 is separated into a plurality of light emitting elements 3 by etching, as in the first embodiment.
  • an n electrode 8 electrically connected to the exposed portion of the n-type semiconductor layer 4 is formed, and a p electrode 9 electrically connected to the p-type semiconductor layer 6 is further formed to obtain a light emitting element 3.
  • the multi-wavelength light source 10 (15) in which a plurality of light emitting elements are formed on the same substrate is manufactured.
  • the light emitting layer 5 of the light emitting element 3 of each color manufactured in this way has a different In composition in each of the first to third regions 81 to 83 and has a different light emitting wavelength, as in the first embodiment.
  • FIG. 12 is a partial schematic cross-sectional view of the multi-wavelength light source 18 according to the fourth embodiment.
  • the fourth embodiment an example in which the first base layer is formed on the entire surface of the substrate 12 and the second and third base layers are formed on the first base layer will be given.
  • the multi-wavelength light source 18 includes a substrate 12, a first base layer 19, a second base layer 7G, a third base layer 7R, and a first light emission. It has a blue light emitting element 3B as an element, a green light emitting element 3G as a second light emitting element, and a red light emitting element 3R as a third light emitting element.
  • the first base layer 19 is provided on the entire surface of the substrate 12.
  • the second base layer 7G and the third base layer 7R are provided on the first base layer 19.
  • the surface of the first base layer 19 constitutes a first region 81 having a first in-plane lattice constant a1, and a blue light emitting element 3B is provided on the first region 81.
  • the surface of the second base layer 7G constitutes a second region 82 having a second in-plane lattice constant a2, and a green light emitting element 3G is provided on the second region 82.
  • the surface of the third base layer 7R constitutes a third region 83 having a third in-plane lattice constant a3, and a red light emitting element 3R is provided on the third region 83.
  • the light emitting elements 3 are separated from each other as in the first embodiment.
  • the materials used for the n-type semiconductor layer 4, the light emitting layer 5, and the p-type semiconductor layer 6 constituting the light emitting element 3 are the same as those in the first embodiment.
  • the In composition of the n-type semiconductor layer 4, the In composition of the light emitting layer 5, and the In composition of the p-type semiconductor layer 6 of each of the light emitting elements of each color are the same as those of the first embodiment.
  • the first base layer 19 is composed of AlN, AlGaN, AlInGaN, and GaN.
  • the in-plane lattice constant a1 of the first region 81 made of GaN is 3.189 ⁇ .
  • the second base layer 7G and the third base layer 7R have the same configuration as the second base layer 7G and the third base layer 7R of the first embodiment, and have the same configuration as the in-plane of the second region 82.
  • the lattice constant a2 and the in-plane lattice constant a3 of the third region 83 are the same as those in the first embodiment. As described above, the first region 81, the second region 82, and the third region 83 have different in-plane lattice constants.
  • the multi-wavelength light source 18 of the present embodiment similarly to the first embodiment, it is possible to form light emitting elements having different emission wavelengths by forming light emitting elements in a plurality of regions having different in-plane lattice constants. it can.
  • FIGS. 13 to 15 are manufacturing process diagrams of the multi-wavelength light source 18, and are partial schematic cross-sectional views.
  • the first, second and third base layers and each light emitting element can be formed by crystal growth using the Metalorganic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) method, the Molecular Beam Epitaxy (MBE) method, or the like.
  • MOCVD Metalorganic Chemical Vapor Deposition
  • MBE Molecular Beam Epitaxy
  • a mask formed by the same forming method as in the first embodiment can be used.
  • a first base layer 19 made of GaN having a first in-plane lattice constant a1 is formed on the entire surface of a substrate 12 made of sapphire by MOCVD.
  • the first base layer 19 can have a laminated structure in which a low-temperature buffer layer made of GaN and a GaN layer having a thickness of several ⁇ m are sequentially laminated.
  • an insulating first mask 76 that partially covers the first base layer 19 is formed on the first base layer 19 by a photolithography method.
  • the first mask 76 covers at least the first base layer 19 at the portion corresponding to the first region 81 and the third region 83, and the portion corresponding to the second region 82 is open.
  • a second base layer 70G is formed on the first base layer 19 via the first mask 76.
  • the second base layer 70G is the same as the second base layer 70G in the first embodiment.
  • the first mask 76 is removed with hydrofluoric acid or the like.
  • an insulating second mask 77 that partially covers the first base layer 19 is formed on the first base layer 19 by a photolithography method.
  • the second mask 77 covers at least the portion corresponding to the first region 81 and the second base layer 70G, and the portion corresponding to the third region 83 is open.
  • a third base layer 70R is formed on the first base layer 19 via the second mask 77.
  • the third base layer 70R is the same as the third base layer 70R in the first embodiment.
  • the third base layer 70R is formed so that the In composition of the InGaN layer is larger than that of the second base layer 70G.
  • the second mask 77 is removed with hydrofluoric acid or the like.
  • the second base layer 70G and the third base layer 70R are formed on the first base layer 19.
  • it has a first region 81 having a first in-plane lattice constant a1 and forming a part of the surface of the first base layer 19, and a second in-plane lattice constant a2 under the second.
  • a second region 82 composed of the surface of the formation 70G and a third region 83 having a third in-plane lattice constant a3 and composed of the surface of the third base layer 70R are formed.
  • the n-type semiconductor layer 40 of the first embodiment is formed by MOCVD on the first base layer 19, the second base layer 70G, and the third base layer 70R.
  • the n-type semiconductor layer 40 is formed in the same manner as the forming method.
  • the light emitting layer 50 is formed on the n-type semiconductor layer 40 by MOCVD in the same manner as the method for forming the light emitting layer 50 of the first embodiment.
  • the p-type semiconductor layer 60 is formed on the light emitting layer 50 by MOCVD in the same manner as in the method for forming the p-type semiconductor layer 60 of the first embodiment.
  • FIG. 15A the p-type semiconductor layer 60 is formed on the light emitting layer 50 by MOCVD in the same manner as in the method for forming the p-type semiconductor layer 60 of the first embodiment.
  • each light emitting element 3 is separated by etching. After that, an n electrode 8 electrically connected to the exposed portion of the n-type semiconductor layer 4 is formed, and a p electrode 9 electrically connected to the p-type semiconductor layer 6 is formed to obtain a light emitting element 3 of each color.
  • the multi-wavelength light source 18 in which a plurality of light emitting elements are formed on the same substrate is manufactured.
  • the light emitting layer 5 of the light emitting element 3 manufactured in this manner has an In composition different for each of the first to third regions 81 to 83, as in the first embodiment. This makes it possible to manufacture a multi-wavelength light source 18 provided with a plurality of light emitting elements that emit blue, green, and red lights having different wavelengths on the same substrate.
  • the step of patterning the first base layer can be omitted, and the manufacturing cost can be reduced.
  • Each of the multi-wavelength light sources of the second to fourth embodiments described above is also formed by arbitrarily controlling the in-plane lattice constant of the region to be the growth surface of the light emitting element, as in the first embodiment.
  • the emission wavelength of the light emitting element can be easily controlled, and the wavelength controllability of the light emitting element of each color is excellent.
  • each of the multi-wavelength light sources of the second to fourth embodiments can be applied to the color display of the display device as in the first embodiment.
  • the size of the region to be the growth surface of the light emitting elements of each color and the size of each light emitting element can be arbitrarily selected by the mask forming step using photolithography.
  • the second base layer 7G and the third base layer that appropriately reduce the amount of lattice distortion according to the In composition of the light emitting layer of the light emitting element.
  • 7R the amount of lattice distortion of the light emitting layer can be reduced, and highly efficient light emitting characteristics in green and red can be obtained.
  • the multi-wavelength light source according to the first to fourth embodiments can be used as a white light source for illumination that emits white light as a whole.
  • each light emitting element may not be individually driven and controlled, and each light emitting element may not be individually separated.
  • the light emitting element 30 may be in a state in which the n-type semiconductor layer 4, the light emitting layer 5, and the p-type semiconductor layer 6 of each color before being separated into the individual light emitting elements 3 by etching are not separated and are connected.
  • the electrode 8 and the p-electrode 9 may also be shared. Further, by adjusting the area occupied by the light emitting element in the substrate surface for each color, it is possible to obtain a white light source having a desired color.
  • the size of the region to be the growth surface of the light emitting element of each color and the size of each light emitting element can be arbitrarily selected by the mask forming step using photolithography, so that the desired color of white can be easily obtained. It can be an illumination that emits light. In addition to being used for lighting, such a white light source can also be used as a backlight for a liquid crystal display device. Further, the emitted illumination light is not limited to white, and may be a desired color.
  • FIG. 16 is a partial schematic cross-sectional view of the multi-wavelength light source according to the fifth embodiment. As shown in FIG.
  • the multi-wavelength light source 20 includes a GaN substrate 2, a second base layer 7Y, a blue light emitting element 3B as a first light emitting element, and a yellow light emitting element 3Y as a second light emitting element. And have.
  • the GaN substrate 2 has a first in-plane lattice constant a1.
  • the region where the blue light emitting element 3B is formed constitutes the first region 81 and serves as a growth surface when the blue light emitting element 3B is grown.
  • the blue light emitting element 3B is provided on the first region 81 of the GaN substrate 2.
  • the second base layer 7Y is provided on the GaN substrate 2, and the surface of the second base layer 7Y constitutes the second region 82.
  • the surface of the second base layer 7Y has a second in-plane lattice constant a2.
  • the second in-plane lattice constant a2 is larger than the first in-plane lattice constant a1.
  • the second region 82 serves as a growth surface when the yellow light emitting element 3Y is grown.
  • the yellow light emitting element 3Y is provided on the second region 82.
  • the emission wavelength of the light emitting element formed on the region can be changed by changing the lattice constant of the region forming the light emitting element.
  • the in-plane lattice constant a1 of the first region 81 is 3.189 ⁇ .
  • the second base layer 7Y is composed of Al x4 In y4 Ga (1-x4-y4) N (0 ⁇ x4 ⁇ 1, 0 ⁇ y4 ⁇ 1).
  • the in-plane lattice constant a2 of the second region 82 composed of the surface of the second base layer 7Y is 3.208 ⁇ .
  • the in-plane lattice constant of the second region 82 is preferably 3.198 ⁇ or more and 3.218 ⁇ or less, and more preferably 3.201 ⁇ or more and 3.215 ⁇ or less.
  • the second base layer 7Y can have a desired second in-plane lattice constant by controlling the elemental composition such as In composition and the laminated structure.
  • the second base layer 7Y can have a laminated structure in which a low temperature buffer layer, an InGaN layer, an (Al) GaN layer, and an InGaN layer are laminated in this order.
  • the low temperature buffer layer is GaN, aluminum nitride (AlN), AlGaN, or InGaN.
  • AlN aluminum nitride
  • AlGaN AlGaN
  • InGaN InGaN
  • the first region 81 is formed by appropriately selecting the thickness and In composition of the InGaN layer laminated on the low temperature buffer layer, the Al composition and thickness of the (Al) GaN layer, and the thickness and In composition of the upper InGaN layer.
  • the second base layer 7Y having a desired second in-plane lattice constant a2 larger than the first in-plane lattice constant a1 of the GaN substrate 2 can be used.
  • an InGaN layer having a thickness of 5 nm to 50 nm and an In composition of 10% is formed on the GaN substrate 2 under temperature conditions of 500 ° C. to 600 ° C.
  • an InGaN layer having an In composition of 8% and a thickness of several tens of nm to several hundreds of nm is laminated on the InGaN layer under a temperature condition of 700 ° C. to 900 ° C. Further, by laminating a GaN layer having a thickness of several tens of nm on the InGaN layer and then laminating an InGaN layer having an In composition of 8% with a thickness of several tens of nm to several hundred nm, a second layer of the laminated structure is formed.
  • the base layer 7Y is formed.
  • the configuration of the blue light emitting element 3B is the same as that of the blue light emitting element 3B of the first embodiment.
  • the yellow light emitting element 3Y emits yellow light having a peak wavelength of 570 nm, for example.
  • the yellow light emitting element 3Y includes a yellow n-type semiconductor layer 4Y as a second lower semiconductor layer, a yellow light emitting layer 5Y as a second light emitting layer, and a yellow p-type semiconductor as a second upper semiconductor layer. Layers 6Y are laminated in this order.
  • the yellow light emitting element 3Y includes a yellow n electrode (not shown) that is electrically connected to the yellow n-type semiconductor layer 4Y and a yellow p electrode (not shown) that is electrically connected to the yellow p-type semiconductor layer 6Y. (Not shown), and light emission control is possible for each light emitting element individually.
  • the light emitting elements 3 of each color are composed of the same elements, but the elemental compositions are different.
  • the n-type semiconductor layer 4 of each color is composed of the same element and has a different elemental composition, and in detail, the In composition is different.
  • the light emitting layer 5 of each color is composed of the same element and has a different elemental composition, and in detail, the In composition is different.
  • the p-type semiconductor layer 6 of each color is composed of the same element and has a different elemental composition, and in detail, the In composition is different.
  • the In composition of the yellow n-type semiconductor layer 4Y of the yellow light emitting element 3Y is 2.5%
  • the In composition of the yellow light emitting layer 5Y is 27%
  • the In composition of the yellow p-type semiconductor layer 6Y is 2.5%. ..
  • the In composition of the yellow light emitting layer 5Y is preferably 25% or more and 29% or less, and more preferably 26% or more and 28% or less.
  • the n-type semiconductor layer 4B for blue and the n-type semiconductor layer 4Y for yellow can be collectively formed as in the above embodiment.
  • the blue light emitting layer 5B and the yellow light emitting layer 5Y can be collectively formed, and the blue p-type semiconductor layer 6B and the yellow p-type semiconductor layer 6Y can also be formed collectively.
  • the emission wavelength of the formed light emitting element can be easily controlled by arbitrarily controlling the in-plane lattice constant of the region to be the growth surface of the light emitting element, and each color can be controlled. Excellent wavelength controllability of the light emitting element.
  • the size of the region to be the growth surface of the light emitting element and the size of each light emitting element can be arbitrarily selected by the mask forming step using photolithography. Therefore, it is possible to obtain a multi-wavelength light source having a desired size and emission intensity with high controllability of the light emitting element size.
  • the multi-wavelength light source of the first to fourth embodiments described above is provided with three-color light emitting elements that emit red, blue, and green light, respectively, and the multi-wavelength light source of the fifth embodiment is blue.
  • a two-color light emitting element that emits two colors of light and yellow light is provided, but the present invention is not limited to these.
  • the number of light emitting elements having different emission wavelengths provided in the multi-wavelength light source can be two or more colors, and for example, four color light emitting elements may be used as in the present embodiment.
  • the multi-wavelength light source 21 provided with the four-color light emitting elements will be described with reference to FIG.
  • the multi-wavelength light source 21 can be used, for example, for color display or illumination of a display device.
  • a yellow light emitting element is further provided in addition to blue, green, and red, and the present embodiment can be applied to, for example, a lighting device having high color rendering properties and a display device having a high color gamut.
  • FIG. 17 is a partial schematic cross-sectional view of the multi-wavelength light source according to the sixth embodiment.
  • the multi-wavelength light source 21 includes a GaN substrate 2, a second base layer 7G, a third base layer 7Y, a fourth base layer 7R, and blue as a first light emitting element. It has a light emitting element 3B, a green light emitting element 3G as a second light emitting element, a yellow light emitting element 3Y as a third light emitting element, and a red light emitting element 3R as a fourth light emitting element.
  • the GaN substrate 2 has a first in-plane lattice constant a1. A part of the surface of the GaN substrate 2 constitutes the first region 81 and serves as a growth surface when the blue light emitting element 3B is grown. The blue light emitting element 3B is provided on the first region 81 of the GaN substrate 2.
  • the second base layer 7G is provided on the GaN substrate 2, and the surface of the second base layer 7G constitutes the second region 82.
  • the surface of the second base layer 7G has a second in-plane lattice constant a2.
  • the second region 82 serves as a growth surface when the green light emitting element 3G is grown.
  • the green light emitting element 3G is provided on the second region 82.
  • the third base layer 7Y is provided on the GaN substrate 2, and the surface of the third base layer 7Y constitutes the third region 83.
  • the surface of the third base layer 7Y has a third in-plane lattice constant a3.
  • the third region 83 serves as a growth surface when the yellow light emitting element 3Y is grown.
  • the yellow light emitting element 3Y is provided on the third region 83.
  • the fourth base layer 7R is provided on the GaN substrate 2, and the surface of the fourth base layer 7R constitutes the fourth region 84.
  • the surface of the fourth base layer 7R has a fourth in-plane lattice constant a4.
  • the fourth region 84 serves as a growth surface when the red light emitting element 3R is grown.
  • the red light emitting element 3R is provided on the fourth region 84.
  • the n-type semiconductor layer 4, the light emitting layer 5, and the p-type semiconductor layer 6 constituting the blue, green, and red light emitting elements 3 are the blue, green, and red light emitting elements 3 of the first embodiment. Is similar to.
  • the yellow light emitting element 3Y is the same as the yellow light emitting element 3Y of the fourth embodiment.
  • the elemental composition and the in-plane lattice constant of the second base layer 7G are the same as those of the second base layer 7G of the first embodiment.
  • the elemental composition and the in-plane lattice constant of the third base layer 7Y of the present embodiment are the same as those of the second base layer 7Y of the fourth embodiment.
  • the elemental composition and the in-plane lattice constant of the fourth base layer 7R of the present embodiment are the same as those of the third base layer 7R of the first embodiment.
  • the emission wavelength of the light emitting element formed on the region can be changed by changing the lattice constant of the region forming the light emitting element.
  • the in-plane lattice constants of each region corresponding to the light emitting element of each color are the first region 81 for the blue light emitting element 3B, the second region 82 for the green light emitting element 3G, and the like.
  • the third region 83 for the yellow light emitting element 3Y and the fourth region 84 for the red light emitting element 3R are increasing in this order.
  • the In composition in the light emitting layer of the light emitting element of each color increases in the order of the blue light emitting layer 5B, the green light emitting layer 5G, the yellow light emitting layer 5Y, and the red light emitting layer 5R.
  • the n-type semiconductor layer 4, the light emitting layer 5, and the p-type semiconductor layer 6 of each color can be collectively formed as in the above embodiment.
  • the emission wavelength of the formed light emitting element can be easily controlled by arbitrarily controlling the in-plane lattice constant of the region to be the growth surface of the light emitting element, and each color can be controlled. Excellent wavelength controllability of the light emitting element. Further, also in this embodiment, the controllability of the light emitting element size is high.
  • the present embodiment further includes a light emitting element that emits infrared light (hereinafter, may be referred to as IR) in addition to blue, green, and red.
  • IR infrared light
  • a multi-wavelength light source including a light emitting element that emits visible light and a light emitting element that emits light other than visible light may be used.
  • infrared light is used as invisible light, but the light is not limited to this, and may be, for example, ultraviolet light.
  • FIG. 18 is a partial schematic cross-sectional view of the multi-wavelength light source according to the seventh embodiment.
  • the multi-wavelength light source 22 includes a GaN substrate 2, a second base layer 7G, a third base layer 7R, a fourth base layer 7IR, and blue as a first light emitting element. It has a light emitting element 3B, a green light emitting element 3G as a second light emitting element, a red light emitting element 3R as a third light emitting element, and an infrared light emitting element 3IR as a fourth light emitting element.
  • the GaN substrate 2 has a first in-plane lattice constant a1. A part of the surface of the GaN substrate 2 constitutes the first region 81 and serves as a growth surface when the blue light emitting element 3B is grown. The blue light emitting element 3B is provided on the first region 81 of the GaN substrate 2.
  • the second base layer 7G is provided on the GaN substrate 2, and the surface of the second base layer 7G constitutes the second region 82.
  • the surface of the second base layer 7G has a second in-plane lattice constant a2.
  • the second region 82 serves as a growth surface when the green light emitting element 3G is grown.
  • the green light emitting element 3G is provided on the second region 82.
  • the third base layer 7R is provided on the GaN substrate 2, and the surface of the third base layer 7R constitutes the third region 83.
  • the surface of the third base layer 7R has a third in-plane lattice constant a3.
  • the third region 83 serves as a growth surface when the red light emitting element 3R is grown.
  • the red light emitting element 3R is provided on the third region 83.
  • the fourth base layer 7IR is provided on the GaN substrate 2, and the surface of the fourth base layer 7IR constitutes the fourth region 84.
  • the surface of the fourth base layer 7IR has a fourth in-plane lattice constant a4.
  • the fourth region 84 serves as a growth surface when the infrared light emitting device 3IR is grown.
  • the infrared light emitting element 3IR is provided on the fourth region 84.
  • the infrared light emitting element 3IR emits infrared light having a peak wavelength of 850 nm, for example.
  • the infrared light emitting device 3IR includes an n-type semiconductor layer 4IR for infrared rays as a fourth lower semiconductor layer, an infrared light emitting layer 5IR as a fourth light emitting layer, and an infrared p.
  • the type semiconductor layer 6IR is laminated in this order.
  • the infrared light emitting device 3IR includes an infrared n-electrode (not shown) that is electrically connected to the infrared n-type semiconductor layer 4IR and an infrared p that is electrically connected to the infrared p-type semiconductor layer 6IR. It includes electrodes (not shown), and it is possible to control light emission individually for each light emitting element.
  • the blue light emitting element 3B, the green light emitting element 3G, the red light emitting element 3R, and the infrared light emitting element 3IR are configured to be separated from each other.
  • the emission wavelength of the light emitting element formed on the region can be changed by changing the lattice constant of the region forming the light emitting element.
  • the in-plane lattice constant a1 of the first region 81 is the same as the in-plane lattice constant a1 of the first region of the first embodiment.
  • the elemental composition and in-plane lattice constant of each of the second base layer 7G and the third base layer 7R are the same as those of the second base layer 7G and the third base layer 7R of the first embodiment.
  • the fourth base layer 7IR is composed of Al x5 In y5 Ga (1-x5-y5) N (0 ⁇ x5 ⁇ 1, 0 ⁇ y5 ⁇ 1).
  • the in-plane lattice constant a4 of the fourth region 84 composed of the surface of the fourth base layer 7IR is 3.245 ⁇ . From the viewpoint of forming the infrared light emitting device 3IR, the in-plane lattice constant a4 of the fourth region 84 is preferably 3.235 ⁇ or more and 3.255 ⁇ or less, and more preferably 3.238 ⁇ or more and 3.252 ⁇ or less.
  • the fourth base layer 7IR can have a desired fourth in-plane lattice constant by controlling the elemental composition such as In composition and the laminated structure.
  • the fourth base layer 7IR can have a laminated structure in which a low temperature buffer layer, an InGaN layer, an (Al) GaN layer, and an InGaN layer are laminated in this order.
  • the low temperature buffer layer is GaN, aluminum nitride (AlN), AlGaN, or InGaN.
  • AlN aluminum nitride
  • AlGaN AlGaN
  • InGaN InGaN
  • the first, second and first It can be a fourth base layer 7IR having a desired fourth in-plane lattice constant a4 that is larger than the in-plane lattice constant of 3.
  • an InGaN layer having a thickness of 5 nm to 50 nm and an In composition of 10% is formed on the GaN substrate 2 under temperature conditions of 500 ° C. to 600 ° C.
  • an InGaN layer having an In composition of 16% and a thickness of several tens of nm to several hundreds of nm is laminated on the InGaN layer under a temperature condition of 700 ° C. to 900 ° C. Further, a GaN layer having a thickness of several tens of nm is laminated on the InGaN layer, and then an InGaN layer having a thickness of several tens of nm to several hundreds of nm and an In composition of 16% is laminated to form a fourth layered structure.
  • the base layer 7IR is formed.
  • the elemental composition of the n-type semiconductor layer 4, the light emitting layer 5, and the p-type semiconductor layer 6 constituting the blue, green, and red light emitting elements 3 is the blue, green, and red light emitting elements of the first embodiment. It is the same as 3.
  • the emission wavelength of the light emitting element formed on the region can be changed by changing the lattice constant of the region forming the light emitting element.
  • the in-plane lattice constants of each region corresponding to the light emitting element of each color are the first region 81 for the blue light emitting element 3B, the second region 82 for the green light emitting element 3G, and the like.
  • the third region 83 for the red light emitting element 3R and the fourth region 84 for the infrared light emitting element 3IR are increasing in this order.
  • the In composition in the light emitting layer of the light emitting element of each color increases in the order of the blue light emitting layer 5B, the green light emitting layer 5G, the red light emitting layer 5R, and the infrared light emitting layer 5IR.
  • the n-type semiconductor layers 4 of each color can be collectively formed as in the above embodiment.
  • the light emitting layer 5 of each color can be formed collectively, and the p-type semiconductor layer 6 of each color can also be formed collectively.
  • the emission wavelength of the formed light emitting element can be easily controlled by arbitrarily controlling the in-plane lattice constant of the region to be the growth surface of the light emitting element, and each color can be controlled. Excellent wavelength controllability of the light emitting element. Further, also in this embodiment, the controllability of the light emitting element size is high.
  • one pixel is composed of one blue light emitting element, one green light emitting element, and one red light emitting element
  • the present invention is not limited to this.
  • one blue light emitting element 3B, one green light emitting element 3G, and two red colors are shown in FIGS. 19A and 19B.
  • One pixel may be formed from the light emitting element 3R, and the arrangement thereof is not limited. Further, as shown in FIG.
  • one pixel is composed of one blue light emitting element, one green light emitting element, and one red light emitting element, and the area of the red light emitting element 3R is set to the blue light emitting element 3B and green. It may be configured to be wider than the light emitting element 3G.
  • the size of the region to be the growth surface of the light emitting element, the size of each light emitting element, and the arrangement of the light emitting elements can be arbitrarily selected by the mask forming step using photolithography.
  • the present technology can have the following configurations.
  • a first light emitting device provided on a first region having a first in-plane lattice constant, in which a first lower semiconductor layer, a first light emitting layer, and a first upper semiconductor layer are laminated in this order.
  • a multi-wavelength light source including a second light emitting element in which a second light emitting layer having a different composition and a second upper semiconductor layer are laminated in this order.
  • the first region is made of gallium nitride or a nitride containing gallium and indium
  • the second region is made of a nitride containing gallium and indium.
  • the first light emitting element and the second light emitting element are multi-wavelength light sources made of nitrides containing gallium and indium, respectively.
  • the above substrate is made of gallium nitride
  • the second base layer is a multi-wavelength light source made of a nitride containing gallium and indium.
  • the first base layer is made of gallium nitride or a nitride containing gallium and indium.
  • the second base layer is a multi-wavelength light source made of a nitride containing gallium and indium.
  • the multi-wavelength light source according to any one of (1) to (3) above. With the board A first base layer provided on the substrate and partially forming the first region, and A multi-wavelength light source provided with a second base layer constituting the second region, which is provided in addition to the first region on the first base layer. (9) The multi-wavelength light source according to (8) above.
  • the first base layer is made of gallium nitride and is made of gallium nitride.
  • the second base layer is a multi-wavelength light source made of a nitride containing gallium and indium.
  • the multi-wavelength light source according to any one of (1) to (9) above.
  • the first lower semiconductor layer and the second lower semiconductor layer are composed of the same elements and have different elemental compositions.
  • the first upper semiconductor layer and the second upper semiconductor layer are composed of the same elements and have different elemental compositions.
  • a multi-wavelength light source in which the first light emitting layer and the second light emitting layer are separated, and the first upper semiconductor layer and the second upper semiconductor layer are separated.
  • (11) The multi-wavelength light source according to any one of (1) to (10) above.
  • the first light emitting element includes a first lower electrode that is electrically connected to the first lower semiconductor layer and a first upper electrode that is electrically connected to the first upper semiconductor layer.
  • the second light emitting element includes a second lower electrode that is electrically connected to the second lower semiconductor layer and a second upper electrode that is electrically connected to the second upper semiconductor layer.
  • At least one of the first region and the second region is a multi-wavelength light source composed of the surfaces of a multi-layered layer composed of a plurality of layers having different elemental compositions.
  • the multi-wavelength light source according to any one of (1) to (13) above.
  • a third lower semiconductor layer provided on a third region having a first in-plane lattice constant and a third lattice constant different from the second in-plane lattice constant, and the first light emission.
  • a multi-wavelength light source further comprising a third light emitting layer composed of the same elements as the layer and the second light emitting layer and having different elemental compositions, and a third light emitting element in which a third upper semiconductor layer is sequentially laminated.
  • a first lower semiconductor layer is formed on the first region having the first in-plane lattice constant, and the first lower semiconductor layer is formed.
  • a first light emitting layer is formed on the first lower semiconductor layer,
  • a first upper semiconductor layer is formed on the first light emitting layer,
  • a second lower semiconductor layer is formed on a second region having a second in-plane lattice constant different from the first in-plane lattice constant.
  • a second light emitting layer is formed on the second lower semiconductor layer,
  • a method for manufacturing a multi-wavelength light source formed on a second upper semiconductor layer on the second light emitting layer.
  • the first lower semiconductor layer and the second lower semiconductor layer are collectively formed by forming the first lower semiconductor layer and the second lower semiconductor layer together.
  • the first light emitting layer and the second light emitting layer are collectively formed.
  • a mask having the first in-plane lattice constant and partially covering the substrate including at least a part thereof is formed on the substrate constituting the first region.
  • a method for manufacturing a multi-wavelength light source further comprising forming a second base layer having the second in-plane lattice constant on the substrate via the mask to form the second region.
  • the method for manufacturing a multi-wavelength light source according to (15) or (16) above Before the formation of the first lower semiconductor layer and the second lower semiconductor layer, A first base layer having the first in-plane lattice constant and partially forming the first region is formed on the entire surface of the substrate. On the first base layer, a mask including at least a part thereof and partially covering the first base layer is formed.
  • a method for manufacturing a multi-wavelength light source further comprising forming a second base layer having the second in-plane lattice constant on the first base layer via the mask to form the second region. .. (19) The method for manufacturing a multi-wavelength light source according to (15) or (16) above. Before the formation of the first lower semiconductor layer and the second lower semiconductor layer, Form a first mask that partially covers the substrate, A first base layer having the first in-plane lattice constant is formed on the substrate via the first mask to form the first region. Remove the first mask above and A second mask including at least the first base layer and partially covering the substrate is formed on the substrate.
  • a method for manufacturing a multi-wavelength light source further comprising forming a second base layer having the second in-plane lattice constant on the substrate via the second mask to form the second region.
  • a first light emitting device provided on a first region having a first in-plane lattice constant, in which a first lower semiconductor layer, a first light emitting layer, and a first upper semiconductor layer are laminated in this order.
  • a display device including a multi-wavelength light source including a second light emitting element having a second light emitting layer having a different composition and a second light emitting element in which a second upper semiconductor layer is sequentially laminated.
  • Multi-wavelength light source 2 ... GaN substrate (substrate made of gallium nitride) 3B ... Blue light emitting element (first light emitting element) 3G ... Green light emitting element (second light emitting element) 3R ... Red light emitting element (third light emitting element) 3Y ... Yellow light emitting element (second light emitting element, third light emitting element) 3IR ... Infrared light emitting element (light emitting element) 4B ... n-type semiconductor layer for blue (first lower semiconductor layer) 4G ... n-type semiconductor layer for green (second lower semiconductor layer) 4R ... N-type semiconductor layer for red (third lower semiconductor layer) 4Y ...

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Abstract

【課題】発光波長の制御性に優れた多波長光源、多波長光源の製造方法及び表示装置を提供すること。 【解決手段】本技術に係る多波長光源は、第1の発光素子と、第2の発光素子を具備する。上記第1の発光素子は、第1の面内格子定数を有する第1の領域上に設けられ、第1の下部半導体層と第1の発光層と第1の上部半導体層が順に積層されてなる。上記第2の発光素子は、上記第1の面内格子定数と異なる第2の面内格子定数を有する第2の領域上に設けられ、第2の下部半導体層と、上記第1の発光層と同じ元素から構成され元素組成が異なる第2の発光層と、第2の上部半導体層が順に積層されてなる。

Description

多波長光源、多波長光源の製造方法及び表示装置
 本技術は、同一基板上に発光波長が異なる複数の発光素子を備える多波長光源、多波長光源の製造方法及び表示装置に関する。
 例えばGaN系材料といった半導体材料を用いた発光素子の開発が活発に行われている。発光素子の用途として、例えばR(赤色)、G(緑色)、B(青色)の発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)や半導体レーザ(LD:Laser Diode)を用いた表示装置がある。このようなR、G、Bの発光素子を用いた表示装置においては、例えば、R、G、Bの発光素子を個別に作製したのち、これらを同一基板上に移載、集積化し、R、G、Bの発光素子を1画素としてカラー表示を行うよう構成する。
 しかし、このような構成では、各色の発光素子を移載、集積化するため、多くの製造工程が必要となりコストが高くなる。これに対し、同一基板上に発光波長が異なる複数の発光素子を形成することが検討されている(例えば、特許文献1~3参照。)。
 特許文献1には、成長温度の違いによるインジウム取り込みの差異を利用し、発光層の結晶成長時に基板に温度傾斜をつけることによって、発光波長の異なる複数の発光層を形成することが開示されている。
 特許文献2には、直径、厚みを変えたナノコラムを用いることによって、発光波長の異なる複数の発光層を形成することが開示されている。
 特許文献3には、基板上の異なる面方位に半導体層を成長させることによって、発光波長の異なる複数の発光層を形成することが開示されている。
特開2017-208544号公報 特開2009-49209号公報 特開2014-75459号公報
 上記各特許文献においては、発光波長の制御性に乏しいという課題がある。
 以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、発光波長の制御性に優れた多波長光源、多波長光源の製造方法及び表示装置を提供することにある。
 上記目的を達成するため、本技術に係る多波長光源は、第1の発光素子と、第2の発光素子を具備する。
 上記第1の発光素子は、第1の面内格子定数を有する第1の領域上に設けられ、第1の下部半導体層と第1の発光層と第1の上部半導体層が順に積層されてなる。
 上記第2の発光素子は、上記第1の面内格子定数と異なる第2の面内格子定数を有する第2の領域上に設けられ、第2の下部半導体層と、上記第1の発光層と同じ元素から構成され元素組成が異なる第2の発光層と、第2の上部半導体層が順に積層されてなる。
 上記目的を達成するため、本技術に係る多波長光源の製造方法は、
 第1の面内格子定数を有する第1の領域上に第1の下部半導体層を形成し、
 上記第1の下部半導体層上に第1の発光層を形成し、
 上記第1の発光層上に第1の上部半導体層を形成し、
 上記第1の面内格子定数と異なる第2の面内格子定数を有する第2の領域上に第2の下部半導体層を形成し、
 上記第2の下部半導体層上に第2の発光層を形成し、
 上記第2の発光層上に第2の上部半導体層に形成する。
 上記目的を達成するため、本技術に係る表示装置は、多波長光源を具備する。
 上記多波長光源は、第1の発光素子と、第2の発光素子を有する。
 上記第1の発光素子は、第1の面内格子定数を有する第1の領域上に設けられた、第1の下部半導体層と第1の発光層と第1の上部半導体層が順に積層されてなる。
 上記第2の発光素子は、上記第1の面内格子定数と異なる第2の面内格子定数を有する第2の領域上に設けられた、第2の下部半導体層と、上記第1の発光層と同じ元素から構成され元素組成が異なる第2の発光層と、第2の上部半導体層が順に積層されてなる。
本技術の第1の実施形態に係る多波長光源の模式斜視図である。 第1の実施形態に係る多波長光源の部分模式断面図である。 第1の実施形態に係る多波長光源の部分模式断面図である。 面内格子定数が異なる複数の領域上に成長させる下地層及び発光素子のイメージ図である。 第1の実施形態に係る多波長光源の製造方法を説明する工程図(その1)である。 図5に続く多波長光源の製造方法を説明する工程図(その2)である。 第2の実施形態に係る多波長光源の部分模式断面図である。 第3の実施形態に係る多波長光源の部分模式断面図である。 第2及び第3の多波長光源の製造方法を説明する工程図(その1)である。 図9に続く多波長光源の製造方法を説明する工程図(その2)である。 図10に続く多波長光源の製造方法を説明する工程図(その3)である。 第4の実施形態に係る多波長光源の部分模式断面図である。 第4の多波長光源の製造方法を説明する工程図(その1)である。 図13に続く多波長光源の製造方法を説明する工程図(その2)である。 図14に続く多波長光源の製造方法を説明する工程図(その3)である。 第5の実施形態に係る多波長光源の部分模式断面図である。 第6の実施形態に係る多波長光源の部分模式断面図である。 第7の実施形態に係る多波長光源の部分模式断面図である。 RGBの配置例を示す模式図である。
 本発明者は、窒化ガリウム系化合物半導体を主たる材料とする半導体発光素子を形成するにあたり、ガリウム及びインジウムを含む窒化物であるInGaNの結晶を成長させる成長面となる領域の面内格子定数が大きいほど当該領域上に成長させる結晶のインジウム取り込み量が増加することを見出し、本技術の完成に至った。
 以下、詳細について説明する。
 [第1の実施形態]
 図1は本技術の第1の実施形態に係る多波長光源の模式斜視図である。図2及び3は当該多波長光源の部分模式断面図である。図2は電極の図示を省略し、図3は電極を図示している。
 本実施形態に係る多波長光源は、例えば表示装置に適用でき、カラー画像表示装置のカラー表示を行う画素を構成する。
 (多波長光源の構成)
 図1に示すように、多波長光源1は、窒化ガリウムからなる基板(以下、GaN基板という)2と、第2の下地層7Gと、第3の下地層7Rと、複数の第1の発光素子としての青色発光素子3Bと、複数の第2の発光素子としての緑色発光素子3Gと、複数の第3の発光素子としての赤色発光素子3Rと、を有する。1つの青色発光素子3Bと1つの緑色発光素子3Gと1つの赤色発光素子3Rとは1画素を構成し、多波長光源1において複数の画素が構成される。図1に示す例では、各色の発光素子が2次元マトリクス状に配列される。各色の複数の発光素子3B、3G、3Rはそれぞれ直線状に配列され、全体で、青色、緑色、赤色の発光素子がストライプ状に配列される。
 GaN基板2は、第1の面内格子定数a1を有する。GaN基板2の表面のうち一部の領域、より詳細には、青色発光素子3Bが形成される領域は第1の領域81を構成する。第1の領域81は、青色発光素子3Bを成長させる際の成長面となる。換言すると、第1の領域81は青色発光素子3Bを形成する際の下地となる。
 第2の下地層7Gは、GaN基板2上に設けられる。第2の下地層7Gは、インジウムとガリウムを含む窒化物であるAlx2Iny2Ga(1-x2-y2)N(0≦x2<1、0<y2<1)からなる。第2の下地層7Gの表面は、第2の領域82を構成する。第2の領域82は、緑色発光素子3Gを成長させる際の成長面となる。
 第3の下地層7Rは、GaN基板2上に設けられる。第3の下地層7Rは、インジウムとガリウムを含む窒化物層であるAlx3Iny3Ga(1-x3-y3)N(0≦x3<1、0<y3<1)からなる。第3の領域83は、第3の面内格子定数a3を有する。第3の領域83は、赤色発光素子3Rを成長させる際の成長面となる。
 第1の面内格子定数a1、第2の面内格子定数a2及び第3の面内格子定数a3は互いに異なる。第2の下地層7Gと第3の下地層7Rは、同じ元素から構成されるが、元素組成が異なる。
 図2及び3に示すように、青色発光素子3BはGaN基板2の表面から構成される第1の領域81に設けられる。青色発光素子3Bは、例えばピーク波長が460nmの青色の光を発光する。
 青色発光素子3Bは、第1の下部半導体層としての青色用n型半導体層4Bと、第1の発光層としての青色用発光層5Bと、第1の上部半導体層としての青色用p型半導体層6Bとが順に積層されて構成される。
 更に、図3に示すように、青色発光素子3Bは、青色用n型半導体層4Bと電気的に接続する第1の下部電極としての青色用n電極8Bと、青色用p型半導体層6Bと電気的に接続する第1の上部電極としての青色用p電極9Bと、を含む。
 図2及び3に示すように、緑色発光素子3Gは第2の下地層7Gの表面である第2の領域82上に設けられる。緑色発光素子3Gは、例えばピーク波長が530nmの緑色の光を発光する。
 緑色発光素子3Gは、第2の下部半導体層としての緑色用n型半導体層4Gと、第2の発光層としての緑色用発光層5Gと、第2の上部半導体層としての緑色用p型半導体層6Gとが順に積層されて構成される。
 更に、図3に示すように、緑色発光素子3Gは、緑色用n型半導体層4Gと電気的に接続する第2の下部電極としての緑色用n電極8Gと、緑色用p型半導体層6Gと電気的に接続する第2の上部電極としての緑色用p電極9Gと、を含む。
 図2及び3に示すように、赤色発光素子3Rは第3の下地層7R上に設けられる。赤色発光素子3Rは、例えばピーク波長が630nmの赤色の光を発光する。
 赤色発光素子3Rは、第3の下部半導体層としての赤色用n型半導体層4Rと、第3の発光層としての赤色用発光層5Rと、第3の上部半導体層としての赤色用p型半導体層6Rとが順に積層されて構成される。
 更に、図3に示すように、赤色発光素子3Rは、赤色用n型半導体層4Rと電気的に接続する第3の下部電極としての赤色用n電極8Rと、赤色用p型半導体層6Rと電気的に接続する第3の上部電極としての赤色用p電極9Rと、を含む。
 以下、青色発光素子3B、緑色発光素子3G、赤色発光素子3Rというように特に区別しない場合、発光素子3ということがある。同様に、青色用n型半導体層4B、緑色用n型半導体層4G、赤色用n型半導体層4Rというように特に区別しない場合、n型半導体層4ということがある。青色用p型半導体層6B、緑色用p型半導体層6G、赤色用p型半導体層6Rというように特に区別しない場合、p型半導体層6ということがある。青色用発光層5B、緑色用発光層5G、赤色用発光層5Rというように特に区別しない場合、発光層5ということがある。青色用n電極8B、緑色用n電極8G、赤色用n電極8Rというように特に区別しない場合、n電極8ということがある。青色用p電極9B、緑色用p電極9G、赤色用p電極9Rというように特に区別しない場合、p電極9ということがある。
 後述する他の実施形態においても同様である。
 図2及び3に示す例では、青色発光素子3B、緑色発光素子3G、赤色発光素子3Rは互いに分離して構成される。すなわち、各色の各n型半導体層4は互いに分離しており、各色の各発光層5は互いに分離しており、各色の各p型半導体層6は互いに分離している。各色のn電極8は互いに分離しており、各色のp電極9は互いに分離している。
 多波長光源1において、各発光素子は個別に駆動されてその発光が制御される。多波長光源1において、各発光素子3のn電極はn側配線(図示せず)に電気的に接続され、p電極はp側配線(図示せず)に電気的に接続され、n型配線に行駆動回路(図示せず)が接続され、p側配線に列駆動回路(図示せず)が接続される。n型配線とp型配線は互いに交差して配線され、それぞれの交差部に対応して発光素子3が設けられる。そして、行駆動回路によって選択された行の発光素子3に、列駆動回路から信号が供給され、この信号に応じた輝度で発光素子3が発光する。このように多波長光源1は、表示装置のカラー表示を行う画素を構成する。
 尚、このような画素回路の構成は、あくまでも一例であり、各画素の各色の発光素子に対応して駆動用の薄膜トランジスタや容量素子を配置した画素回路を設けてアクティブマトリクス駆動としてもよい。
 上述したように、発光素子3の成長面となる領域81~83の格子定数を大きくするほど、その領域上に形成される発光素子3を構成する結晶のインジウム(以下、Inということがある。)取り込み量が増加する。発光素子3において、発光層5のインジウム取り込み量が多いほど発光波長が長くなる。したがって、複数の格子定数が異なる領域を設けることにより、同一基板上に発光波長が異なる複数の発光素子が設けられた多波長光源を容易に得ることができる。
 いずれの色においても、発光素子3を構成するn型半導体層4と発光層5とp型半導体層6は、ガリウム及びインジウムを含む窒化物であるAlInGa(1-m-n)N(0≦m<1、0<n<1)からなる。各色の発光素子3は同様の元素から構成されるが、元素組成が異なっている。
 各色のn型半導体層4は、同じ元素から構成され、互いに元素組成が異なり、詳細にはIn組成が異なっている。各色の発光層5は、同じ元素から構成され、互いに元素組成が異なり、詳細にはIn組成が異なっている。各色のp型半導体層6は、同じ元素から構成され、互いに元素組成が異なり、詳細にはIn組成が異なっている。
 本実施形態において、第1の領域81の面内格子定数a1、すなわちGaN基板2の表面のa軸の面内格子定数a1は、3.189Åである。青色発光素子3Bを形成する観点から、第1の領域81の面内格子定数a1は好ましくは3.184Å以上3.194Å以下、更に好ましくは3.186Å以上3.192Å以下である。
 Alx2Iny2Ga(1-x2-y2)N(0≦x2<1、0<y2<1)からなる第2の領域82の面内格子定数a2、すなわち第2の下地層7Gの表面のa軸の面内格子定数a2は、3.200Åである。緑色発光素子3Gを形成する観点から、第2の領域82の面内格子定数a2は好ましくは3.190Å以上3.210Å以下、更に好ましくは3.193Å以上3.207Å以下である。
 Alx3Iny3Ga(1-x3-y3)N(0≦x3<1、0<y3<1)からなる第3の領域83の面内格子定数a3、すなわち第3の下地層7Rの表面のa軸の面内格子定数a3は、3.218Åである。赤色発光素子3Rを形成する観点から、第3の領域83の面内格子定数a3は好ましくは3.211Å以上3.225Å以下、更に好ましくは3.213Å以上3.223Å以下である。
 このように、第1の領域81、第2の領域82、第3の領域83は面内格子定数が異なっている。
 また、第2の下地層7G及び第3の下地層7Rの少なくとも一方は、元素組成の異なる複数の層からなる多層構造を有しても良い。
 第2の下地層7G及び第3の下地層7Rは、それぞれ、欠陥の発生の抑制の観点から、厚みが100nm以上であることが好ましい。厚みの上限値は特にないが、製法上、3μm程度あればよい。
 本実施形態において、青色発光素子3Bの青色用n型半導体層4BのIn組成は1%(元素比、以下同じ。)、青色用発光層5BのIn組成は16%、青色用p型半導体層6BのIn組成は1%である。好適な青色発光の観点から、青色用発光層5BのIn組成は好ましくは14%以上18%以下、更に好ましくは15%以上17%以下である。
 緑色発光素子3Gの緑色用n型半導体層4GのIn組成は2%、緑色用発光層5GのIn組成は23%、緑色用p型半導体層6GのIn組成は2%である。好適な緑色発光の観点から、緑色用発光層5GのIn組成は好ましくは21%以上25%以下、更に好ましくは22%以上24%以下である。
 赤色発光素子3Rの赤色用n型半導体層4RのIn組成は3%、赤色用発光層5RのIn組成は33%、赤色用p型半導体層6RのIn組成は3%である。好適な赤色発光の観点から、赤色用発光層5GのIn組成は好ましくは31%以上35%以下、更に好ましくは32%以上34%以下である。
 このように、n型半導体層4、発光層5、p型半導体層6それぞれのIn組成は、青色発光素子3Bが最も低く、赤色発光素子3Rが最も高く、緑色発光素子3Gは青色発光素子3Bよりも高く、赤色発光素子3Rよりも低い。
 活性層5は、単一量子井戸構造を有してもよいし、井戸層と障壁層とが交互に積層された多重量子井戸構造を有しても良い。また、n型半導体層4及びp型半導体層6はそれぞれ多層構造を有してもよい。
 n電極8の材料として、例えばチタン(Ti)、白金(Pt)、金(Au)、アルミニウム(Al)、バナジウム(V)等を用いることができ、例えばTiとPtとAuの積層構造を用いることができる。
 p電極9の材料として、例えばAu、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、Ti、Pt等の金属やITO(Indium Tin Oxide)といった透明導電材料等を用いることができ、例えばNiとPtとAuの積層構造を用いることができる。
 また、アクティブマトリクス駆動の画素回路とした場合、p電極又はn電極の一方は共通化することもできる。p電極を共通とする場合、各色の各p型半導体層6は互いに分離せず連なって構成されてもよい。n電極を共通とする場合、各色の各n型半導体層4は互いに分離せず連なって構成されてもよい。
 本実施形態の多波長光源1では、互いに面内格子定数の異なる領域に発光素子を形成することにより、In組成が互いに異なる発光層を有する複数の発光素子を得ることができ、同一基板上に発光波長が互いに異なる複数の発光素子が設けられた多波長光源とすることができる。
 (多波長光源の製造方法)
 上記多波長光源1の製造方法について図4及び図5を用いて説明する。
 図4は、互いに面内格子定数が異なる複数の領域上に成長させる下地層及び発光素子のイメージ図である。図4において、基板及び各層は破線の縦線によってブロック状に図示され、各ブロックの図面横方向における幅が面内格子定数の大きさを表している。
 図5及び図6は、第1の実施形態における多波長光源1の製造工程図であり、部分模式断面図である。
 ここで、図4に示すように、多波長光源1において、第1の面内格子定数a1が3.189ÅのGaN基板2上に、第2の面内格子定数a2が3.200Åの第2の下地層7Gと、第3の面内格子定数a3が3.218Åの第3の下地層7Rが形成される。第2の下地層7G及び第3の下地層7Rは、GaN基板2に格子緩和して形成される。
 GaN基板2の表面の第1の面内格子定数a1を有する第1の領域81には格子整合して発光素子が形成され、当該発光素子は青色発光素子3Bとなる。
 第2の下地層7Gの表面の第2の面内格子定数a2を有する第2の領域82には下地層7Gの表面に格子整合して発光素子が形成され、当該発光素子は緑色発光素子3Gとなる。
 第3の下地層7Rの表面の第3の面内格子定数a3を有する第3の領域83には下地層7Rの表面に格子整合して発光素子が形成され、当該発光素子は赤色発光素子3Rとなる。
 このように、発光素子を形成する下地となる領域の格子定数が異なることにより発光素子の発光波長が異なるのは以下の理由によるものと考えられる。すなわち、図4のイメージ図に示すように、青色発光素子3Bにおいては、面内格子定数a1に格子を整合させて発光素子が形成され、発光層5BではIn組成に応じた格子歪が生じ、この格子歪はInの取り込み量を制限する一因となる。一方で、緑色発光素子3G及び赤色発光素子3Rにおいては、7Gや7Rが面内方向で格子緩和し、面内方向の格子定数がa1に比べより大きくなるため、発光層5Gや5Rにおいては、青色発光層である5Bに比べ格子歪によるInの取り込み量の制限が小さくなり、より多くのInを取り込むことができると考えられる。つまり、面内格子定数がより大きい7Gの発光素子3G、さらに面内格子定数の大きい3Rは、3Bに比べより高いIn組成のInGaNが得られ、各発光素子の発光波長を異ならせることができる。
 以下、製造方法について説明する。
 多波長光源1の製造にあたり、各色の発光素子3のn型半導体層4、発光層5、p型半導体層6はそれぞれ一括して製造され、各色の発光素子3の形成条件は下地となる領域の面内格子定数が異なる以外は同じである。
 第2及び第3の下地層、各発光素子は、Metal Organic Chemical Vapor Deposition(MOCVD)法やMolecular Beam Epitaxy(MBE)法等を用いた結晶成長により形成することができる。
 図5(A)に示すように、第1の面内格子定数a1が3.189ÅのGaN基板2上に、当該基板を部分的に覆う絶縁性の第1のマスク71をフォトリソグラフィ法や電子線リソグラフィ法を用いて形成する。第1のマスク71は、少なくとも第1の領域81及び第3の領域83に対応する箇所を覆い、第2の領域82に対応する箇所は開口している。
 第1のマスク71には、例えば二酸化珪素(SiO)を用いることができる。第1のマスク71は例えば次のようなフォトリソグラフィ法を用いて形成することができる。すなわち、GaN基板2上にSiOをChemical Vapor Deposition(CVD)により数百nm程度堆積させた後、当該SiO上にレジスト膜を成膜し、当該レジスト膜を所望の形状にパターニングする。パターニングされたレジスト膜の開口部分に対応するSiOをフッ酸等によりエッチングして基板表面を露出させた後、レジスト膜を除去する。これにより第1のマスク71が形成される。
 次に、図5(B)に示すように、第1のマスク71を介してGaN基板2上に第2の下地層70GをMOCVDにより形成する。
 第2の下地層70Gの表面の第2の面内格子定数a2は3.200Åである。第2の下地層70Gは、In組成等の元素組成や積層構造を制御することにより、所望の第2の面内格子定数とすることができる。
 具体例として、第2の下地層70Gを、低温バッファ層と、インジウムとガリウムを含む窒化物であるInGaN層と、(Al)GaN層と、InGaN層を順に積層した積層構造とすることができる。(Al)GaN層とは、GaN層又はAlGaN層の意味である。
 低温バッファ層は、GaN、AlN、AlGaN、又は、InGaNである。低温バッファ層は、GaN基板2との格子緩和を実現する。低温バッファ層上に積層するInGaN層のIn組成や厚み、(Al)GaN層のAl組成や厚み、更に上層のInGaN層のIn組成や厚みを適宜選択することにより、第1の面内格子定数a1より大きい所望の第2の面内格子定数a2を有する第2の下地層70Gとすることができる。
 詳細には、第1のマスク71を介してGaN基板2上に、500℃~600℃の温度条件下で5nm~50nmの厚みでIn組成10%のInGaN層を積層する。その後、当該InGaN層上に、700℃~900℃の温度条件下で数十nm~数百nmの厚みでIn組成5%のInGaN層を積層する。更に、当該InGaN層上に数十nmの厚みでGaN層を積層した後、数十nm~数百nmの厚みでIn組成5%のInGaN層を積層することによって、積層構造の第2の下地層70Gを形成する。
 尚、本明細書において、エッチングにより各発光素子に分離する前の第2の下地層に符号70Gを付し、エッチングによる各発光素子に分離した後の第2の下地層に符号7Gを付す。
 次に、図5(C)に示すように、第1のマスク71をフッ酸等により除去する。
 次に、図5(D)に示すように、GaN基板2上に、当該基板を部分的に覆う絶縁性の第2のマスク72を第1のマスク71と同様にフォトリソグラフィ法により形成する。第2のマスク72は、少なくとも第1の領域81に対応する箇所及び第2の下地層7Gを覆い、第3の領域83に対応する箇所は開口している。
 次に、図5(E)に示すように、第2のマスク72を介してGaN基板2上に、第3の下地層70Rを形成する。
 第3の下地層70Rの面内格子定数は3.218Åである。第3の下地層70Rも、第2の下地層70Gと同様に、In組成等の元素組成や積層構造を制御することにより、所望の第3の面内格子定数とすることができる。
 具体例として、第3の下地層70Rを、低温バッファ層と、InGaN層と、(Al)GaN層と、InGaN層を順に積層した積層構造とすることができる。
 低温バッファ層は、GaN、AlN、AlGaN、又は、InGaNである。低温バッファ層は、GaN基板2との格子緩和を実現する。低温バッファ層上に積層するInGaN層のIn組成や厚み、(Al)GaN層のAl組成や厚み、更に上層のInGaN層のIn組成や厚みを適宜選択することにより、第1の面内格子定数a1及び第2の面内格子定数a2より大きい所望の第3の面内格子定数a3を有する第3の下地層70Rとすることができる。
 より詳細には、第1のマスク71を介してGaN基板2上に、500℃~600℃の温度条件下で5nm~50nmの厚みでIn組成10%のInGaN層を形成する。その後、当該InGaN層上に、700℃~900℃の温度条件下で数十nm~数百nmの厚みでIn組成10%のInGaN層を積層する。更に、当該InGaN層上に、数十nmの厚みでGaN層を積層した後、数十nm~数百nmの厚みでIn組成10%のInGaN層を積層することによって、積層構造の第3の下地層70Rを形成する。
 第3の下地層70Rは、InGaN層のIn組成を第2の下地層70Gよりも多くしている。
 尚、本明細書において、エッチングにより各発光素子に分離する前の第3の下地層に符号70Rを付し、エッチングによる各発光素子に分離した後の第3の下地層に符号7Rを付す。
 次に、図5(F)に示すように、第2のマスク72をフッ酸等により除去することにより、GaN基板2上に第2の下地層70Gと第3の下地層70Rが形成される。これにより、第1の面内格子定数a1を有しGaN基板2の表面の一部を構成する第1の領域81と、第2の面内格子定数a2を有し第2の下地層70Gの表面から構成される第2の領域82と、第3の面内格子定数a3を有し第3の下地層70Rの表面から構成される第3の領域83とが形成される。
 次に、図6(A)に示すように、第2の下地層70Gと第3の下地層70Rを含むGaN基板2上に、MOCVDにより、例えば700℃~1000℃の温度条件下で数十nm~数百nmの厚みでInGaN層を積層してn型半導体層40とする。n型半導体層40のドーパントは例えばSiを用いる。
 n型半導体層40は、GaNやAlN、AlGaN、AlInGaNなどを含む多層構造やこれら混晶を組み合わせた超格子構造であってもよい。n型半導体層40の組成範囲としては、n型半導体層全体として、AlInGaNの平均In組成が20%未満、平均Al組成が40%未満であることが好ましい。n型半導体層40として、例えばIn組成5%のInGaNを300nmの厚みで形成することができる。
 尚、本明細書において、エッチングにより各発光素子に分離する前のn型半導体層に符号40を付し、エッチングによる各発光素子に分離した後のn型半導体層に符号4を付している。
 次に、図6(B)に示すように、n型半導体層40上に、MOCVDにより、例えば700℃~800℃の成長温度条件で量子井戸層となるInGaNを3nmの厚みで形成し、障壁層となるGaNを10nmの厚みで形成し、これを複数層繰り返して積層して発光層50とする。
 尚、本明細書において、エッチングにより各発光素子に分離する前の発光層に符号50を付し、エッチングによる各発光素子に分離した後の発光層に符号5を付す。
 次に、図6(C)に示すように、発光層50上に、MOCVDにより、例えば700℃~1000℃の温度条件下で数十nm~数百nmの厚みでInGaN層を形成してp型半導体層60とする。p型半導体層60のドーパントは例えばMgを用いる。
 p型半導体層60は、n型半導体層40と同様に、GaNやAlN、AlGaN、AlInGaNなどを含む多層構造やこれら混晶を組み合わせた超格子構造であってもよい。p型半導体層60の組成範囲としては、p型半導体層全体として、AlInGaNの平均In組成が20%未満、平均Al組成が40%未満であることが好ましい。p型半導体層60として、例えばIn組成5%のInGaNを300nmの厚みで形成することができる。
 尚、本明細書において、エッチングにより各発光素子に分離する前のp型半導体層に符号60を付し、エッチングによる各発光素子に分離した後のp型半導体層に符号6を付す。
 次に、図6(D)に示すように、エッチングにより発光素子30を分離する。詳細には、図6(C)に示す発光素子30上に、各発光素子の境界領域のみを露出させたパターンを有するレジスト膜やSiO等からなるマスクを介して発光素子30、第2の下地層70G、第3の下地層70Rをドライエッチングする。これにより、複数の発光素子3に分離される。その後、n型半導体層4の露出部に電気的に接続するn電極8を形成し、更にp型半導体層6に電気的に接続するp電極9を形成し、発光素子3を得る。以上により同一基板上に複数の発光素子が形成された多波長光源1が製造される。
 このように製造された各色の発光素子3の発光層5は、第1~第3の領域81~83毎に、In組成が異なって形成され、異なる発光波長を有する。詳細には、第1の領域81上に形成される発光層5のIn組成が最も少なく、第3の領域83上に形成される発光層5のIn組成が最も多く、第2の領域82上に形成される発光層5のIn組成は第1の領域81上の発光層5よりも多く第3の領域83上の発光層5よりも少ない。これにより、同一基板上に、互いに波長が異なる青色、緑色、赤色の光をそれぞれ発する複数の発光素子が設けられた多波長光源1を製造することができる。
 以上のように、本実施形態では、発光素子の成長面となる領域の面内格子定数を任意に制御することで、形成される発光素子の発光波長を容易に制御することができ、各色の発光素子の波長制御性に優れる。
 また、本実施形態では、第2の下地層7Gや第3の下地層7R等の発光素子の成長面となる領域のサイズや各発光素子のサイズはフォトリソグラフィを用いたマスク形成工程によって任意に選択できる。したがって、発光素子サイズの制御性が高く、低コストで集積度の高い多波長光源とすることができる。これにより高精細な画像表示が可能な表示装置を得ることができる。
 また、本実施形態では、発光素子の発光層のIn組成に応じ、格子歪の量を適正に低減する第2の下地層7G及び第3の下地層7Rを設けることで、発光層の格子歪量を低減させ、緑色及び赤色での高効率な発光特性を得ることができる。
 本実施形態における赤色発光素子3Rは、一般的なGaNテンプレート基板上に形成される赤色発光素子の100倍以上の発光強度を有し、GaNテンプレート基板上の緑色発光素子と同等の外部量子効率を得ることができ、発光特性に優れている。また、本実施形態における緑色発光素子3Gは、一般的なGaNテンプレート基板上に形成される緑色発光素子と同等の発光特性とすることができる。GaNテンプレート基板とは、サファイア基板やSi基板上にGaN低温バッファ層を介してGaN層を数μm積層した構造を有する基板である。
 尚、本実施形態では、各色の発光素子3のn型半導体層4、発光層5及びp型半導体層6を一括して形成する例をあげたが、色毎に個別に形成してもよい。しかし、上述のように一括して形成することがより好ましく、色毎に個別に形成する場合と比較して、タクトタイムが短くなり製造コストを低減することができる。また、他の発光素子への熱履歴を少なくすることができるので、各発光素子の発光効率を向上させることができる。
 以下、他の実施形態について説明するが、先に説明した構成と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する場合がある。
 [第2の実施形態]
 図7は第2の実施形態に係る多波長光源の部分模式断面図である。
 第1の実施形態では、青色発光素子3Bを形成するにあたり下地となる第1の領域81がGaN基板であったが、本実施形態では、基板上に第1の下地層14を設け、当該第1の下地層14の表面を第1の領域81としている。
 尚、上述の第1の実施形態においては、青色発光素子3Bを成長させる成長面となる第1の領域81を有するGaN基板を用いることにより、第2の実施形態の如く第1の下地層14を形成する工程を省略することができ、タクトタイムが短くなり製造コストを低減することができる。
 図7に示すように、本実施形態に係る多波長光源10は、基板12と、第1の下地層14と、第2の下地層7Gと、第3の下地層7Rと、第1の発光素子としての青色発光素子3Bと、第2の発光素子としての緑色発光素子3Gと、第3の発光素子としての赤色発光素子3Rと、を有する。
 第1の下地層14、第2の下地層7G及び第3の下地層7Rは、基板12上に設けられる。第1の下地層14の表面は第1の面内格子定数a1を有する第1の領域81を構成し、第1の領域81上には青色発光素子3Bが設けられる。第2の下地層7Gの表面は第2の面内格子定数a2を有する第2の領域82を構成し、第2の領域82上には緑色発光素子3Gが設けられる。第3の下地層7Rの表面は第3の面内格子定数a3を有する第3の領域83を構成し、第3の領域83上には赤色発光素子3Rが設けられる。
 図7に示す多波長光源10においても、第1の実施形態と同様に、各発光素子3は互いに分離している。
 基板12には、例えば、サファイア基板やSi基板上にGaN低温バッファ層やAlNバッファ層とAlGaN層を介しGaN層を数μm積層した構造を有するGaNテンプレート基板やAl低温バッファ層を介しAlN層を数μm積層した構造を有するAlNテンプレート基板、GaN基板、AlN基板、サファイア基板、Si基板、GaAs基板、ZnO基板、ScAlMgO基板などのバルク基板を用いることができる。
 発光素子3を構成するn型半導体層4と発光層5とp型半導体層6に用いる材料は、第1の実施形態と同様である。各色の発光素子3それぞれのn型半導体層4のIn組成、発光層5のIn組成、p型半導体層6のIn組成は、第1の実施形態と同様である。
 第1の下地層14はGaNからなる。第1の下地層14の表面からなる第1の領域81の面内格子定数a1は、3.189Åである。
 第2の下地層7G及び第3の下地層7Rは、第1の実施形態の第2の下地層7G及び第3の下地層7Rと同様の構成を有し、第2の領域82の面内格子定数a2及び第3の領域83の面内格子定数a3は、第1の実施形態と同様である。
 このように、第1の領域81、第2の領域82、第3の領域83はそれぞれ面内格子定数が異なっている。
 本実施形態の多波長光源10においても、第1の実施形態と同様に、面内格子定数が互いに異なる複数の領域に発光素子を形成することにより、発光波長が異なる複数の発光素子を形成することができる。
 上記多波長光源10の製造方法は、後述する第3の実施形態の多波長光源15と基本的に同じため、多波長光源15の製造方法とあわせて後述する。
 [第3の実施形態]
 図8は第3の実施形態に係る多波長光源の部分模式断面図である。
 第2の実施形態では、第1の下地層としてGaNを用いる例をあげたが、これに限定されず、本実施形態のようにInGaNを用いて構成してもよい。
 (多波長光源の構成)
 図8に示すように、本実施形態に係る多波長光源15は、基板12と、第1の下地層17と、第2の下地層7Gと、第3の下地層7Rと、第1の発光素子としての青色発光素子3Bと、第2の発光素子としての緑色発光素子3Gと、第3の発光素子としての赤色発光素子3Rと、を有する。
 第1の下地層17、第2の下地層7G及び第3の下地層7Rは、基板12上に設けられる。第1の下地層17の表面は第1の面内格子定数a1を有する第1の領域81を構成し、第1の領域81上には青色発光素子3Bが設けられる。第2の下地層7Gの表面は第2の面内格子定数a2を有する第2の領域82を構成し、第2の領域82上には緑色発光素子3Gが設けられる。第3の下地層7Rの表面は第3の面内格子定数a3を有する第3の領域83を構成し、第3の領域83上には赤色発光素子3Rが設けられる。
 図8に示す多波長光源15においても、第1の実施形態と同様に、各発光素子3は互いに分離している。
 発光素子3を構成するn型半導体層4と発光層5とp型半導体層6に用いる材料は、第1の実施形態と同様である。各色の発光素子3それぞれのn型半導体層4のIn組成、発光層5のIn組成、p型半導体層6のIn組成は、第1の実施形態と同様である。
 第1の下地層17はAlx1Iny1Ga(1-x1-y1)N(0≦x1<1、0<y1<1)からなる。第1の下地層17の表面からなる第1の領域81の面内格子定数a1は、3.191Åである。
 第2の下地層7G及び第3の下地層7Rは、第1の実施形態の第2の下地層7G及び第3の下地層7Rと同様の構成を有し、第2の領域82の面内格子定数a2及び第3の領域83の面内格子定数a3は、第1の実施形態と同様である。
 このように、第1の領域81、第2の領域82、第3の領域83はそれぞれ面内格子定数が異なっている。
 本実施形態の多波長光源15においても、第1の実施形態と同様に、面内格子定数が互いに異なる複数の領域に発光素子を形成することにより、発光波長が異なる発光素子を形成することができる。
 (多波長光源10及び15の製造方法)
 以下、第2の実施形態の多波長光源10と第3の実施形態の多波長光源15の製造方法について図9~図11を用いて説明する。
 図9~図11は、第2の実施形態(第3の実施形態)における多波長光源10(15)の製造工程図であり、部分模式断面図である。
 以下、第1、第2及び第3の下地層、各発光素子は、Metal Organic Chemical Vapor Deposition(MOCVD)法やMolecular Beam Epitaxy(MBE)法等を用いた結晶成長により形成することができる。製造工程で用いる各マスクは第1の実施形態と同様の形成方法により形成されたマスクを用いることができる。
 図9(A)に示すように、例えばサファイアからなる基板12上に、当該基板12を部分的に覆う絶縁性の第1のマスク73をフォトリソグラフィ法により形成する。第1のマスク73は、少なくとも第2の領域82及び第3の領域83に対応する箇所を覆い、第1の領域81に対応する箇所は開口している。
 次に、図9(B)に示すように、第1のマスク73を介して基板12上に、第1の面内格子定数a1を有する第1の下地層140(170)をMOCVDにより形成する。
 尚、ここでは、エッチングにより各発光素子に分離する前の第1の下地層に符号140(170)を付し、エッチングによる各発光素子に分離した後の第1の下地層に符号14(17)を付す。
 第2の実施形態に係るGaNからなる第1の下地層140は、GaNからなる低温バッファ層と、数μmの厚みのGaN層を順に積層した積層構造とすることができる。
 第3の実施形態に係るInGaNからなる第1の下地層170は、第1の実施形態で説明した第2の下地層70G及び第3の下地層70Rと同様に、In組成等の元素組成や積層構造を制御することにより、所望の第1の面内格子定数a1とすることができる。
 具体例として、第1の下地層170を、低温バッファ層と、InGaN層と、(Al)GaN層と、InGaN層を順に積層した積層構造とすることができる。
 低温バッファ層上に積層するInGaN層のIn組成や厚み、(Al)GaN層のAl組成や厚み、更に上層のInGaN層のIn組成や厚みを適宜選択することにより、所望の第1の面内格子定数a1を有する第1の下地層170を形成することができる。
 より詳細には、第1のマスク71を介して基板12上に、500℃~600℃の温度条件下で5nm~50nmの厚みでIn組成10%のInGaN層を形成する。その後、当該InGaN層上に、700℃~900℃の温度条件下で数十nm~数百nmの厚みでIn組成1.5%のInGaN層を積層する。更に、当該InGaN層上に、数十nmの厚みでGaN層を積層した後、数十nm~数百nmの厚みでIn組成1.5%のInGaN層を積層することによって、積層構造の第1の下地層170を形成する。
 次に、図9(C)に示すように、第1のマスク73をフッ酸等により除去する。
 次に、図9(D)に示すように、第1の下地層140(170)を含む基板12上に、当該基板12を部分的に覆う絶縁性の第2のマスク74をフォトリソグラフィ法により形成する。第2のマスク74は、少なくとも第3の領域83に対応する箇所及び第1の下地層140(170)を覆い、第2の領域82に対応する箇所は開口している。
 次に、図9(E)に示すように、第2のマスク74を介して基板12上に、第2の下地層70Gを形成する。第2の下地層70Gは、第1の実施形態における第2の下地層70Gと同様である。第2の下地層70Gは、InGaN層のIn組成を第1の下地層(140)170よりも多くして形成する。
 次に、図9(F)に示すように、第2のマスク74をフッ酸等により除去する。
 次に、図10(A)に示すように、第1の下地層140(170)及び第2の下地層70Gを含む基板12上に、当該基板12を部分的に覆う絶縁性の第3のマスク75をフォトリソグラフィ法により形成する。第3のマスク75は、少なくとも第1の下地層140(170)及び第2の下地層70Gを覆い、第3の領域83に対応する箇所は開口している。
 次に、図10(B)に示すように、第3のマスク75を介して基板12上に、第3の下地層70Rを形成する。第3の下地層70Rは、第1の実施形態における第3の下地層70Rと同様である。第3の下地層70Rは、InGaN層のIn組成を第2の下地層70Gよりも多くして形成している。
 次に、図10(C)に示すように、第3のマスク75をフッ酸等により除去する。これにより、基板12上に第1の下地層140(170)、第2の下地層70G及び第3の下地層70Rが形成される。これにより、第1の面内格子定数a1を有し第1の下地層140(170)の表面から構成される第1の領域81と、第2の面内格子定数a2を有し第2の下地層70Gの表面から構成される第2の領域82と、第3の面内格子定数a3を有し第3の下地層70Rの表面から構成される第3の領域83とが形成される。
 次に、図10(D)に示すように、第1の下地層140(170)、第2の下地層70G及び第3の下地層70Rを含む基板12上に、MOCVDにより、第1の実施形態のn型半導体層40の形成方法と同様にn型半導体層40を形成する。
 次に、図11(A)に示すように、n型半導体層40上に、MOCVDにより、第1の実施形態の発光層50の形成方法と同様に発光層50を形成する。
 次に、図11(B)に示すように、発光層50上に、MOCVDにより、第1の実施形態のp型半導体層60の形成方法と同様にp型半導体層60を形成する。
 次に、図11(C)に示すように、第1の実施形態と同様に、発光素子30をエッチングにより複数の発光素子3に分離する。その後、n型半導体層4の露出部に電気的に接続するn電極8を形成し、更にp型半導体層6に電気的に接続するp電極9を形成し、発光素子3を得る。以上により同一基板上に複数の発光素子が形成された多波長光源10(15)が製造される。
 このように製造された各色の発光素子3の発光層5は、第1の実施形態と同様に、第1~第3の領域81~83毎に、In組成が異なり、異なる発光波長を有する。これにより、同一基板上に、互いに波長が異なる青色、緑色、赤色の光を発する複数の発光素子が設けられた多波長光源10(15)を形成することができる。
 [第4の実施形態]
 図12は第4の実施形態に係る多波長光源18の部分模式断面図である。第4の実施形態では、基板12の全面に第1の下地層を形成し、当該第1の下地層上に第2及び第3の下地層を形成する例をあげる。
 (多波長光源の構成)
 図12に示すように、本実施形態に係る多波長光源18は、基板12と、第1の下地層19と、第2の下地層7Gと、第3の下地層7Rと、第1の発光素子としての青色発光素子3Bと、第2の発光素子としての緑色発光素子3Gと、第3の発光素子としての赤色発光素子3Rと、を有する。
 第1の下地層19は、基板12の全面に設けられる。第2の下地層7G及び第3の下地層7Rは、第1の下地層19上に設けられる。第1の下地層19の表面は第1の面内格子定数a1を有する第1の領域81を構成し、第1の領域81上には青色発光素子3Bが設けられる。第2の下地層7Gの表面は第2の面内格子定数a2を有する第2の領域82を構成し、第2の領域82上には緑色発光素子3Gが設けられる。第3の下地層7Rの表面は第3の面内格子定数a3を有する第3の領域83を構成し、第3の領域83上には赤色発光素子3Rが設けられる。
 図12に示す多波長光源18においても、第1の実施形態と同様に、各発光素子3は互いに分離している。
 発光素子3を構成するn型半導体層4と発光層5とp型半導体層6に用いる材料は、第1の実施形態と同様である。各色の発光素子それぞれのn型半導体層4のIn組成、発光層5のIn組成、p型半導体層6のIn組成は、第1の実施形態と同様である。
 本実施形態において第1の下地層19はAlNやAlGaNやAlInGaNやGaNから構成される。
 本実施形態の多波長光源18において、GaNからなる第1の領域81の面内格子定数a1は、3.189Åである。
 第2の下地層7G及び第3の下地層7Rは、第1の実施形態の第2の下地層7G及び第3の下地層7Rと同様の構成を有し、第2の領域82の面内格子定数a2及び第3の領域83の面内格子定数a3は、第1の実施形態と同様である。
 このように、第1の領域81、第2の領域82、第3の領域83はそれぞれ面内格子定数が異なっている。
 本実施形態の多波長光源18においても、第1の実施形態と同様に、面内格子定数が互いに異なる複数の領域に発光素子を形成することにより、発光波長が異なる発光素子を形成することができる。
 (多波長光源の製造方法)
 上記多波長光源18の製造方法について図13~図15を用いて説明する。
 図13~図15は、多波長光源18の製造工程図であり、部分模式断面図である。
 以下、第1、第2及び第3の下地層、各発光素子は、Metal Organic Chemical Vapor Deposition(MOCVD)法やMolecular Beam Epitaxy(MBE)法等を用いた結晶成長により形成することができる。製造工程で用いる各マスクは第1の実施形態と同様の形成方法により形成されたマスクを用いることができる。
 図13(A)に示すように、例えばサファイアからなる基板12の全面に第1の面内格子定数a1を有するGaNからなる第1の下地層19をMOCVDにより形成する。第1の下地層19は、GaNからなる低温バッファ層と、数μmの厚みのGaN層を順に積層した積層構造とすることができる。
 次に、図13(B)に示すように、第1の下地層19上に、当該第1の下地層19を部分的に覆う絶縁性の第1のマスク76をフォトリソグラフィ法により形成する。第1のマスク76は、少なくとも第1の領域81及び第3の領域83に対応する箇所の第1の下地層19を覆い、第2の領域82に対応する箇所は開口している。
 次に、図13(C)に示すように、第1のマスク76を介して第1の下地層19上に第2の下地層70Gを形成する。第2の下地層70Gは、第1の実施形態における第2の下地層70Gと同様である。
 次に、図13(D)に示すように、第1のマスク76をフッ酸等により除去する。
 次に、図13(E)に示すように、第1の下地層19上に、第1の下地層19を部分的に覆う絶縁性の第2のマスク77をフォトリソグラフィ法により形成する。第2のマスク77は、少なくとも第1の領域81に対応する箇所及び第2の下地層70Gを覆い、第3の領域83に対応する箇所は開口している。
 次に、図14(A)に示すように、第2のマスク77を介して第1の下地層19上に、第3の下地層70Rを形成する。第3の下地層70Rは、第1の実施形態における第3の下地層70Rと同様である。第3の下地層70Rは、InGaN層のIn組成が第2の下地層70Gよりも多くして形成される。
 次に、図14(B)に示すように、第2のマスク77をフッ酸等により除去する。これにより、第1の下地層19上に、第2の下地層70G及び第3の下地層70Rが形成される。これにより、第1の面内格子定数a1を有し第1の下地層19の表面の一部を構成する第1の領域81と、第2の面内格子定数a2を有し第2の下地層70Gの表面から構成される第2の領域82と、第3の面内格子定数a3を有し第3の下地層70Rの表面から構成される第3の領域83とが形成される。
 次に、図14(C)に示すように、第1の下地層19、第2の下地層70G及び第3の下地層70R上にMOCVDにより、第1の実施形態のn型半導体層40の形成方法と同様にn型半導体層40を形成する。
 次に、図14(D)に示すように、n型半導体層40上にMOCVDにより、第1の実施形態の発光層50の形成方法と同様に発光層50を形成する。
 次に、図15(A)に示すように、発光層50上にMOCVDにより、第1の実施形態のp型半導体層60の形成方法と同様にp型半導体層60を形成する。
 次に、図15(B)に示すように、エッチングにより各発光素子3を分離する。その後、n型半導体層4の露出部に電気的に接続するn電極8を形成し、更にp型半導体層6に電気的に接続するp電極9を形成し、各色の発光素子3を得る。以上により同一基板上に複数の発光素子が形成された多波長光源18が製造される。
 このように製造された発光素子3の発光層5は、第1の実施形態と同様に、第1~第3の領域81~83毎に、In組成が異なっている。これにより、同一基板上に、互いに波長が異なる青色、緑色、赤色の光を発する複数の発光素子が設けられた多波長光源18を製造することができる。
 第4の実施形態においては、第2の実施形態と比較して、第1の下地層をパターニングする工程を省略することができ、製造コストを低減することができる。
 以上の第2~第4の実施形態の各多波長光源も、第1の実施形態と同様に、発光素子の成長面となる領域の面内格子定数を任意に制御することで、形成される発光素子の発光波長を容易に制御することができ、各色の発光素子の波長制御性に優れる。
 また、第2~第4の実施形態の各多波長光源も第1の実施形態と同様に表示装置のカラー表示に適用することができる。これら実施形態においても、各色の発光素子の成長面となる領域のサイズや各発光素子のサイズはフォトリソグラフィを用いたマスク形成工程によって任意に選択できる。したがって、発光素子サイズの制御性が高く、低コストで集積度の高い多波長光源とすることができる。これにより高精細な画像表示が可能な表示装置を得ることができる。
 また、第2~第4の実施形態の各多波長光源においても、発光素子の発光層のIn組成に応じ、格子歪の量を適正に低減する第2の下地層7G及び第3の下地層7Rを設けることで、発光層の格子歪量を低減させ、緑色及び赤色での高効率な発光特性を得ることができる。
 [第5の実施形態]
 上述の実施形態では、表示装置のカラー表示に多波長光源を適用する例をあげたが、これに限定されない。
 例えば、第1~第4の実施形態における多波長光源を、全体として白色光を発する照明用の白色光源として用いることもできる。この場合、各発光素子を個別に駆動制御しない構成としてもよく、各発光素子が個別に分離されていなくてもよい。例えば、エッチングにより個々の発光素子3に分離する前の各色のn型半導体層4、発光層5、p型半導体層6それぞれが分離されず連なった状態の発光素子30であってもよく、n電極8及びp電極9もそれぞれ共通化させてもよい。また、基板面内における発光素子が占める面積を各色で調整することによって、所望の色味の白色光源とすることが可能である。本技術では、上述のように各色の発光素子の成長面となる領域のサイズや各発光素子のサイズはフォトリソグラフィを用いたマスク形成工程によって任意に選択できるので、容易に所望の色味の白色光を発する照明とすることができる。また、このような白色光源は、照明に用いる他、液晶表示装置のバックライトとして用いることもできる。また、発せられる照明光は白色に限定されず、所望の色としてもよい。
 白色光源として、赤色、青色及び緑色の発光素子を用いる他、図16に示すように、青色と黄色の発光素子を用いて、これらの2色の混色により白色光を発する多波長光源とすることもできる。上述の第1~第4の実施形態の多波長光源では、赤色、青色、緑色の3色の光をそれぞれ発光する発光素子が設けられる例をあげたが、図16に示す第5の実施形態のように青色と黄色の2色の発光素子が設けられてもよい。
 図16は、第5の実施形態に係る多波長光源の部分模式断面図である。
 図16に示すように、多波長光源20は、GaN基板2と、第2の下地層7Yと、第1の発光素子としての青色発光素子3Bと、第2の発光素子としての黄色発光素子3Yとを有する。
 GaN基板2は、第1の面内格子定数a1を有する。GaN基板2の表面のうち、青色発光素子3Bが形成される領域は第1の領域81を構成し、青色発光素子3Bを成長させる際の成長面となる。青色発光素子3Bは、GaN基板2の第1の領域81上に設けられる。
 第2の下地層7YはGaN基板2上に設けられ、第2の下地層7Yの表面は第2の領域82を構成する。第2の下地層7Yの表面は、第2の面内格子定数a2を有する。第2の面内格子定数a2は第1の面内格子定数a1よりも大きい。第2の領域82は、黄色発光素子3Yを成長させる際の成長面となる。黄色発光素子3Yは、第2の領域82上に設けられる。
 本実施形態においても、上述の実施形態と同様に、発光素子を形成する領域の格子定数を異ならせることによって、当該領域上に形成する発光素子の発光波長を異ならせることができる。
 本実施形態の多波長光源20において、第1の領域81の面内格子定数a1は、3.189Åである。
 第2の下地層7Yは、Alx4Iny4Ga(1-x4-y4)N(0≦x4<1、0<y4<1)からなる。第2の下地層7Yの表面から構成される第2の領域82の面内格子定数a2は、
3.208Åである。黄色発光素子3Yを形成する観点から、第2の領域82の面内格子定数は好ましくは3.198Å以上3.218Å以下、更に好ましくは3.201Å以上3.215Å以下である。
 第2の下地層7Yは、In組成等の元素組成や積層構造を制御することにより、所望の第2の面内格子定数とすることができる。
 具体例として、第2の下地層7Yを、低温バッファ層と、InGaN層と、(Al)GaN層と、InGaN層を順に積層した積層構造とすることができる。
 低温バッファ層は、GaN、窒化アルミニウム(AlN)、AlGaN、又は、InGaNである。低温バッファ層は、GaN基板2との格子緩和を実現する。低温バッファ層上に積層するInGaN層の厚みやIn組成、(Al)GaN層のAl組成や厚み、更に上層のInGaN層の厚みやIn組成を適宜選択することにより、第1の領域81を構成するGaN基板2の第1の面内格子定数a1より大きい所望の第2の面内格子定数a2を有する第2の下地層7Yとすることができる。
 詳細には、GaN基板2上に、500℃~600℃の温度条件下で5nm~50nmの厚みでIn組成10%のInGaN層を形成する。その後、当該InGaN層上に、700℃~900℃の温度条件下で数十nm~数百nmの厚みでIn組成8%のInGaN層を積層する。更に、当該InGaN層上に、数十nmの厚みでGaN層を積層した後、数十nm~数百nmの厚みでIn組成8%のInGaN層を積層することによって、積層構造の第2の下地層7Yを形成する。
 青色発光素子3Bの構成は、第1の実施形態の青色発光素子3Bと同様である。
 黄色発光素子3Yは、例えばピーク波長が570nmの黄色の光を発光する。黄色発光素子3Yは、第2の下部半導体層としての黄色用n型半導体層4Yと、第2の発光層としての黄色用発光層5Yと、第2の上部半導体層としての黄色用p型半導体層6Yとが順に積層されて構成される。更に、黄色発光素子3Yは、黄色用n型半導体層4Yと電気的に接続する黄色用n電極(図示せず)と、黄色用p型半導体層6Yと電気的に接続する黄色用p電極(図示せず)と、を含み、発光素子毎に個別に発光制御が可能となっている。
 いずれの色においても、発光素子3を構成するn型半導体層4と発光層5とp型半導体層6は、AlInGa(1-m-n)N(0≦m<1、0<n<1)からなる。各色の発光素子3は同じ元素から構成されるが、元素組成が異なっている。各色のn型半導体層4は、同じ元素から構成され元素組成が異なり、詳細にはIn組成が異なっている。各色の発光層5は、同じ元素から構成され元素組成が異なり、詳細にはIn組成が異なっている。各色のp型半導体層6は、同じ元素から構成され元素組成が異なり、詳細にはIn組成が異なっている。
 黄色発光素子3Yの黄色用n型半導体層4YのIn組成は2.5%、黄色用発光層5YのIn組成は27%、黄色用p型半導体層6YのIn組成は2.5%である。好適な黄色発光の観点から、黄色用発光層5YのIn組成は好ましくは25%以上29%以下、更に好ましくは26%以上28%以下である。
 本実施形態の多波長光源20の製造工程においても、上記実施形態と同様に、青色用n型半導体層4Bと黄色用n型半導体層4Yとは一括して形成することができる。同様に、青色用発光層5Bと黄色用発光層5Yも一括して形成することができ、青色用p型半導体層6Bと黄色用p型半導体層6Yも一括して形成することができる。
 このように、本実施形態においても、発光素子の成長面となる領域の面内格子定数を任意に制御することで、形成される発光素子の発光波長を容易に制御することができ、各色の発光素子の波長制御性に優れる。
 また、本実施形態においても、発光素子の成長面となる領域のサイズや各発光素子のサイズはフォトリソグラフィを用いたマスク形成工程によって任意に選択できる。したがって、発光素子サイズの制御性が高く、所望のサイズと発光強度を備える多波長光源を得ることができる。
 [第6の実施形態]
 上述の第1~第4の各実施形態の多波長光源では赤色、青色、緑色の光をそれぞれ発光する3色の発光素子が設けられる例をあげ、第5の実施形態の多波長光源では青色と黄色の光をそれぞれ発光する2色の発光素子が設けられる例をあげているが、これらに限定されない。多波長光源に設けられる異なる発光波長の発光素子の数は2色以上とすることができ、例えば本実施形態のように4色の発光素子を用いてもよい。
 以下、図17を用いて4色の発光素子が設けられる多波長光源21について説明する。当該多波長光源21は、例えば、表示装置のカラー表示や照明に用いることができる。本実施形態では、青色、緑色、赤色に加え黄色の発光素子を更に備え、例えば演色性の高い照明装置や高色域の表示装置に適用することができる。
 図17は、第6の実施形態に係る多波長光源の部分模式断面図である。
 図17に示すように、多波長光源21は、GaN基板2と、第2の下地層7Gと、第3の下地層7Yと、第4の下地層7Rと、第1の発光素子としての青色発光素子3Bと、第2の発光素子としての緑色発光素子3Gと、第3の発光素子としての黄色発光素子3Yと、第4の発光素子としての赤色発光素子3Rを有する。
 GaN基板2は、第1の面内格子定数a1を有する。GaN基板2の表面の一部は第1の領域81を構成し、青色発光素子3Bを成長させる際の成長面となる。青色発光素子3Bは、GaN基板2の第1の領域81上に設けられる。
 第2の下地層7GはGaN基板2上に設けられ、第2の下地層7Gの表面は第2の領域82を構成する。第2の下地層7Gの表面は第2の面内格子定数a2を有する。第2の領域82は、緑色発光素子3Gを成長させる際の成長面となる。緑色発光素子3Gは、第2の領域82上に設けられる。
 第3の下地層7YはGaN基板2上に設けられ、第3の下地層7Yの表面は第3の領域83を構成する。第3の下地層7Yの表面は第3の面内格子定数a3を有する。第3の領域83は、黄色発光素子3Yを成長させる際の成長面となる。黄色発光素子3Yは、第3の領域83上に設けられる。
 第4の下地層7RはGaN基板2上に設けられ、第4の下地層7Rの表面は第4の領域84を構成する。第4の下地層7Rの表面は第4の面内格子定数a4を有する。第4の領域84は、赤色発光素子3Rを成長させる際の成長面となる。赤色発光素子3Rは、第4の領域84上に設けられる。
 青色、緑色、赤色の各色の発光素子3を構成するn型半導体層4と発光層5とp型半導体層6の構成は、第1の実施形態の青色、緑色、赤色の各色の発光素子3と同様である。
 黄色発光素子3Yは、第4の実施形態の黄色発光素子3Yと同様である。
 第2の下地層7Gの元素組成及び面内格子定数は、第1の実施形態の第2の下地層7Gと同様である。本実施形態の第3の下地層7Yの元素組成及び面内格子定数は、第4の実施形態の第2の下地層7Yと同様である。本実施形態の第4の下地層7Rの元素組成及び面内格子定数は、第1の実施形態の第3の下地層7Rと同様である。
 本実施形態においても、上述の実施形態と同様に、発光素子を形成する領域の格子定数を異ならせることによって、当該領域上に形成する発光素子の発光波長を異ならせることができる。
 本実施形態の多波長光源21において、各色の発光素子に対応する各領域の面内格子定数は、青色発光素子3B用の第1の領域81、緑色発光素子3G用の第2の領域82、黄色発光素子3Y用の第3の領域83、赤色発光素子3R用の第4の領域84の順に大きくなっている。また、各色の発光素子の発光層におけるIn組成は、青色用発光層5B、緑色発光層5G、黄色用発光層5Y、赤色用発光層5Rの順に多くなっている。
 本実施形態の構成においても、上記実施形態と同様に、各色のn型半導体層4、発光層5、p型半導体層6はそれぞれ一括して形成することができる。
 このように、本実施形態においても、発光素子の成長面となる領域の面内格子定数を任意に制御することで、形成される発光素子の発光波長を容易に制御することができ、各色の発光素子の波長制御性に優れる。
 また、本実施形態においても、発光素子サイズの制御性が高い。
 [第7の実施形態]
 以下、図18を用いて4色の発光素子が設けられる多波長光源22について説明する。本実施形態では、青色、緑色、赤色に加え赤外光(以下、IRということがある。)を発する発光素子を更に備える。このように可視光を発光する発光素子と可視光以外を発光する発光素子を含む多波長光源としてもよい。ここでは、非可視光として赤外光をあげるが、これに限定せれず、例えば紫外光等であってもよい。
 図18は、第7の実施形態に係る多波長光源の部分模式断面図である。
 図18に示すように、多波長光源22は、GaN基板2と、第2の下地層7Gと、第3の下地層7Rと、第4の下地層7IRと、第1の発光素子としての青色発光素子3Bと、第2の発光素子としての緑色発光素子3Gと、第3の発光素子としての赤色発光素子3Rと、第4の発光素子としての赤外光発光素子3IRを有する。
 GaN基板2は、第1の面内格子定数a1を有する。GaN基板2の表面の一部は第1の領域81を構成し、青色発光素子3Bを成長させる際の成長面となる。青色発光素子3Bは、GaN基板2の第1の領域81上に設けられる。
 第2の下地層7GはGaN基板2上に設けられ、第2の下地層7Gの表面は第2の領域82を構成する。第2の下地層7Gの表面は第2の面内格子定数a2を有する。第2の領域82は、緑色発光素子3Gを成長させる際の成長面となる。緑色発光素子3Gは、第2の領域82上に設けられる。
 第3の下地層7RはGaN基板2上に設けられ、第3の下地層7Rの表面は第3の領域83を構成する。第3の下地層7Rの表面は第3の面内格子定数a3を有する。第3の領域83は、赤色発光素子3Rを成長させる際の成長面となる。赤色発光素子3Rは、第3の領域83上に設けられる。
 第4の下地層7IRはGaN基板2上に設けられ、第4の下地層7IRの表面は第4の領域84を構成する。第4の下地層7IRの表面は第4の面内格子定数a4を有する。第4の領域84は、赤外光発光素子3IRを成長させる際の成長面となる。赤外光発光素子3IRは、第4の領域84上に設けられる。
 赤外光発光素子3IRは、例えばピーク波長が850nmの赤外光を発光する。赤外光発光素子3IRは、第4の下部半導体層としての赤外用n型半導体層4IRと、第4の発光層としての赤外用発光層5IRと、第4の上部半導体層としての赤外用p型半導体層6IRとが順に積層されて構成される。更に、赤外光発光素子3IRは、赤外用n型半導体層4IRと電気的に接続する赤外用n電極(図示せず)と、赤外用p型半導体層6IRと電気的に接続する赤外用p電極(図示せず)と、を含み、発光素子毎に個別に発光制御が可能となっている。
 図18に示す例では、青色発光素子3B、緑色発光素子3G、赤色発光素子3R及びび赤外光発光素子3IRは互いに分離して構成される。
 本実施形態においても、上述の実施形態と同様に、発光素子を形成する領域の格子定数を異ならせることによって、当該領域上に形成する発光素子の発光波長を異ならせることができる。
 本実施形態の多波長光源22において、第1の領域81の面内格子定数a1は第1の実施形態の第1の領域の面内格子定数a1と同様である。第2の下地層7G、第3の下地層7Rそれぞれの元素組成及び面内格子定数は、第1の実施形態の第2の下地層7G、第3の下地層7Rと同様である。
 第4の下地層7IRは、Alx5Iny5Ga(1-x5-y5)N(0≦x5<1、0<y5<1)からなる。第4の下地層7IRの表面から構成される第4の領域84の面内格子定数a4は、3.245Åである。赤外光発光素子3IRを形成する観点から、第4の領域84の面内格子定数a4は好ましくは3.235Å以上3.255Å以下、更に好ましくは3.238Å以上3.252Å以下である。
 第4の下地層7IRは、In組成等の元素組成や積層構造を制御することにより、所望の第4の面内格子定数とすることができる。
 具体例として、第4の下地層7IRを、低温バッファ層と、InGaN層と、(Al)GaN層と、InGaN層を順に積層した積層構造とすることができる。
 低温バッファ層は、GaN、窒化アルミニウム(AlN)、AlGaN、又は、InGaNである。低温バッファ層は、GaN基板2との格子緩和を実現する。低温バッファ層上に積層するInGaN層の厚みやIn組成、(Al)GaN層のAl組成や厚み、更に上層のInGaN層の厚みやIn組成を適宜選択することにより、第1、第2及び第3の面内格子定数より大きい所望の第4の面内格子定数a4を有する第4の下地層7IRとすることができる。
 詳細には、GaN基板2上に、500℃~600℃の温度条件下で5nm~50nmの厚みでIn組成10%のInGaN層を形成する。その後、当該InGaN層上に、700℃~900℃の温度条件下で数十nm~数百nmの厚みでIn組成16%のInGaN層を積層する。更に、当該InGaN層上に、数十nmの厚みでGaN層を積層した後、数十nm~数百nmの厚みでIn組成16%のInGaN層を積層することによって、積層構造の第4の下地層7IRを形成する。
 青色、緑色、赤色の各色の発光素子3を構成するn型半導体層4と発光層5とp型半導体層6の元素組成は、第1の実施形態の青色、緑色、赤色の各色の発光素子3と同様である。
 本実施形態においても、上述の実施形態と同様に、発光素子を形成する領域の格子定数を異ならせることによって、当該領域上に形成する発光素子の発光波長を異ならせることができる。
 本実施形態の多波長光源22において、各色の発光素子に対応する各領域の面内格子定数は、青色発光素子3B用の第1の領域81、緑色発光素子3G用の第2の領域82、赤色発光素子3R用の第3の領域83、赤外光発光素子3IR用の第4の領域84の順に大きくなっている。また、各色の発光素子の発光層におけるIn組成は、青色用発光層5B、緑色発光層5G、赤色用発光層5R、赤外用発光層5IRの順に多くなっている。
 本実施形態の構成においても、上記実施形態と同様に、各色のn型半導体層4は一括して形成することができる。同様に、各色の発光層5も一括して形成することができ、各色のp型半導体層6も一括して形成することができる。
 このように、本実施形態においても、発光素子の成長面となる領域の面内格子定数を任意に制御することで、形成される発光素子の発光波長を容易に制御することができ、各色の発光素子の波長制御性に優れる。
 また、本実施形態においても、発光素子サイズの制御性が高い。
 [他の構成例]
 本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
 例えば、上述の第1~第4の実施形態では、1つの青色発光素子、1つの緑色発光素子及び1つの赤色発光素子から1画素を構成する例をあげたが、これに限定されない。
 例えば、赤色発光素子からの発光強度が他の色と比べて低い場合、図19(A)及び(B)に示すように、1つの青色発光素子3Bと1つの緑色発光素子3Gと2つの赤色発光素子3Rとから1画素を構成してもよく、その配置も限定されない。また、図19(C)に示すように、1つの青色発光素子、1つの緑色発光素子及び1つの赤色発光素子から1画素を構成し、赤色発光素子3Rの面積を、青色発光素子3B及び緑色発光素子3Gよりも広くするように構成してもよい。発光素子の成長面となる領域のサイズや各発光素子のサイズ、発光素子の配置はフォトリソグラフィを用いたマスク形成工程によって任意に選択できる。
 なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
 (1)
 第1の面内格子定数を有する第1の領域上に設けられた、第1の下部半導体層と第1の発光層と第1の上部半導体層が順に積層されてなる第1の発光素子と、
 上記第1の面内格子定数と異なる第2の面内格子定数を有する第2の領域上に設けられた、第2の下部半導体層と、上記第1の発光層と同じ元素から構成され元素組成が異なる第2の発光層と、第2の上部半導体層が順に積層されてなる第2の発光素子
 を具備する多波長光源。
 (2)
 上記(1)に記載の多波長光源であって、
 上記第1の領域は窒化ガリウム、又は、ガリウム及びインジウムを含む窒化物からなり、上記第2の領域はガリウム及びインジウムを含む窒化物からなり、
 上記第1の発光素子及び上記第2の発光素子は、それぞれ、ガリウム及びインジウムを含む窒化物からなる
 多波長光源。
 (3)
 上記(2)に記載の多波長光源であって、
 上記第1の発光層と上記第2の発光層とはインジウム組成が異なる
 多波長光源。
 (4)
 上記(1)~(3)のいずれか1つに記載の多波長光源であって、
 上記第1の領域を構成する上記第1の面内格子定数を有する基板と、
 上記基板上の一部に設けられる、上記第2の領域を構成する第2の下地層
 を備える多波長光源。
 (5)
 上記(4)に記載の多波長光源であって、
 上記基板は窒化ガリウムからなり、
 上記第2の下地層はガリウム及びインジウムを含む窒化物からなる
 多波長光源。
 (6)
 上記(1)~(3)のいずれか1つに記載の多波長光源であって、
 基板と、
 上記基板上の一部に設けられ、上記第1の領域を構成する第1の下地層と、
 上記基板上の他の部分に設けられ、上記第2の領域を構成する第2の下地層
 を備える多波長光源。
 (7)
 上記(6)に記載の多波長光源であって、
 上記第1の下地層は、窒化ガリウム、又は、ガリウム及びインジウムを含む窒化物からなり、
 上記第2の下地層はガリウム及びインジウムを含む窒化物からなる
 多波長光源。
 (8)
 上記(1)~(3)のいずれか1つに記載の多波長光源であって、
 基板と、
 上記基板上に設けられ、一部が上記第1の領域を構成する第1の下地層と、
 上記第1の下地層上の上記第1の領域以外に設けられた、上記第2の領域を構成する第2の下地層
 を備える多波長光源。
 (9)
 上記(8)に記載の多波長光源であって、
 上記第1の下地層は窒化ガリウムからなり、
 上記第2の下地層はガリウム及びインジウムを含む窒化物からなる
 多波長光源。
 (10)
 上記(1)から(9)のうちいずれか一つに記載の多波長光源であって、
 上記第1の下部半導体層と上記第2の下部半導体層とは同じ元素から構成され元素組成が異なり、
 上記第1の上部半導体層と上記第2の上部半導体層とは同じ元素から構成され元素組成が異なり、
 上記第1の発光層と上記第2の発光層とは分離し、上記第1の上部半導体層と上記第2の上部半導体層とは分離している
 多波長光源。
 (11)
 上記(1)~(10)のいずれか1つに記載の多波長光源であって、
 上記第1の発光素子は、上記第1の下部半導体層と電気的に接続する第1の下部電極と、上記第1の上部半導体層と電気的に接続する第1の上部電極を含み、
 上記第2の発光素子は、上記第2の下部半導体層と電気的に接続する第2の下部電極と、上記第2の上部半導体層と電気的に接続する第2の上部電極を含み、
 上記第1の上部電極と上記第2の上部電極とは分離している
 多波長光源。
 (12)
 上記(1)~(11)のいずれか1つに記載の多波長光源であって、
 上記第1の領域と上記第2の領域の元素組成が異なる
 多波長光源。
 (13)
 上記(1)~(12)のいずれか1つに記載の多波長光源であって、
 上記第1の領域及び上記第2の領域の少なくとも一方は、元素組成の異なる複数の層からなる多層構造の層の表面により構成される
 多波長光源。
 (14)
 上記(1)~(13)のいずれか1つに記載の多波長光源であって、
 上記第1の面内格子定数及び上記第2の面内格子定数とは異なる第3の格子定数を有する第3の領域上に設けられた、第3の下部半導体層と、上記第1の発光層及び上記第2の発光層と同じ元素から構成され元素組成が異なる第3の発光層と、第3の上部半導体層が順に積層されてなる第3の発光素子
 を更に具備する多波長光源。
 (15)
 第1の面内格子定数を有する第1の領域上に第1の下部半導体層を形成し、
 上記第1の下部半導体層上に第1の発光層を形成し、
 上記第1の発光層上に第1の上部半導体層を形成し、
 上記第1の面内格子定数と異なる第2の面内格子定数を有する第2の領域上に第2の下部半導体層を形成し、
 上記第2の下部半導体層上に第2の発光層を形成し、
 上記第2の発光層上に第2の上部半導体層に形成する
 多波長光源の製造方法。
 (16)
 上記(15)に記載の多波長光源の製造方法であって、
 上記第1の下部半導体層と上記第2の下部半導体層を一括して形成し、
 上記第1の発光層と上記第2の発光層を一括して形成し、
 上記第1の上部半導体層と上記第2の上部半導体層を一括して形成する
 多波長光源の製造方法。
 (17)
 上記(15)又は(16)に記載の多波長光源の製造方法であって、
 上記第1の下部半導体層及び上記第2の下部半導体層の形成前に、
 上記第1の面内格子定数を有し、一部が上記第1の領域を構成する基板上に、少なくとも上記一部を含んで上記基板を部分的に覆うマスクを形成し、
 上記マスクを介して上記基板上に上記第2の面内格子定数を有する第2の下地層を形成して上記第2の領域を形成する
 ことを更に有する多波長光源の製造方法。
 (18)
 上記(15)又は(16)に記載の多波長光源の製造方法であって、
 上記第1の下部半導体層及び上記第2の下部半導体層の形成前に、
 基板の全面に、上記第1の面内格子定数を有し、一部が上記第1の領域を構成する第1の下地層を形成し、
 上記第1の下地層上に、少なくとも上記一部を含んで上記第1の下地層を部分的に覆うマスクを形成し、
 上記マスクを介して上記第1の下地層上に上記第2の面内格子定数を有する第2の下地層を形成して上記第2の領域を形成する
 ことを更に有する多波長光源の製造方法。
 (19)
 上記(15)又は(16)に記載の多波長光源の製造方法であって、
 上記第1の下部半導体層及び上記第2の下部半導体層の形成前に、
 基板を部分的に覆う第1のマスクを形成し、
 上記第1のマスクを介して上記基板上に上記第1の面内格子定数を有する第1の下地層を形成して上記第1の領域を形成し、
 上記第1のマスクを除去し、
 上記基板上に、少なくとも上記第1の下地層を含んで上記基板を部分的に覆う第2のマスクを形成し、
 上記第2のマスクを介して上記基板上に上記第2の面内格子定数を有する第2の下地層を形成して上記第2の領域を形成する
 ことを更に有する多波長光源の製造方法。
 (20)
  第1の面内格子定数を有する第1の領域上に設けられた、第1の下部半導体層と第1の発光層と第1の上部半導体層が順に積層されてなる第1の発光素子と、
  上記第1の面内格子定数と異なる第2の面内格子定数を有する第2の領域上に設けられた、第2の下部半導体層と、上記第1の発光層と同じ元素から構成され元素組成が異なる第2の発光層と、第2の上部半導体層が順に積層されてなる第2の発光素子
 を備える多波長光源
 を具備する表示装置。
 1、10、15、18、20、21、22…多波長光源
 2…GaN基板(窒化ガリウムからなる基板)
 3B…青色発光素子(第1の発光素子)
 3G…緑色発光素子(第2の発光素子)
 3R…赤色発光素子(第3の発光素子)
 3Y…黄色発光素子(第2の発光素子、第3の発光素子)
 3IR…赤外光発光素子(発光素子)
 4B…青色用n型半導体層(第1の下部半導体層)
 4G…緑色用n型半導体層(第2の下部半導体層)
 4R…赤色用n型半導体層(第3の下部半導体層)
 4Y…黄色用n型半導体層(第2の下部半導体層、第3の下部半導体層)
 4IR…赤外用n型半導体層(下部半導体層)
 5B…青色用発光層(第1の発光層)
 5G…緑色用発光層(第2の発光層)
 5R…赤色用発光層(第3の発光層)
 5Y…黄色用発光層(第2の発光層、第3の発光層)
 5IR…赤外用発光層(発光層)
 6B…青色用p型半導体層(第1の上部半導体層)
 6G…緑色用p型半導体層(第2の上部半導体層)
 6R…赤色用p型半導体層(第3の上部半導体層)
 6Y…黄色用p型半導体層(第2の上部半導体層、第3の上部半導体層)
 6IR…赤外用p型半導体層(上部半導体層)
 7G…第2の下地層
 7R…第3の下地層
 8B…青色用n電極(第1の下部電極)
 8G…緑色用n電極(第2の下部電極)
 8R…赤色用n電極(第3の下部電極)
 9B…青色用p電極(第1の上部電極)
 9G…緑色用p電極(第2の上部電極)
 9R…赤色用p電極(第3の上部電極)
 12…基板
 14、17、19…第1の下地層
 71…第1のマスク(マスク)
 73…第1のマスク
 74…第2のマスク
 76…第1のマスク(マスク)
 81…第1の領域
 82…第2の領域
 83…第3の領域

Claims (20)

  1.  第1の面内格子定数を有する第1の領域上に設けられた、第1の下部半導体層と第1の発光層と第1の上部半導体層が順に積層されてなる第1の発光素子と、
     前記第1の面内格子定数と異なる第2の面内格子定数を有する第2の領域上に設けられた、第2の下部半導体層と、前記第1の発光層と同じ元素から構成され元素組成が異なる第2の発光層と、第2の上部半導体層が順に積層されてなる第2の発光素子
     を具備する多波長光源。
  2.  請求項1に記載の多波長光源であって、
     前記第1の領域は窒化ガリウム、又は、ガリウム及びインジウムを含む窒化物からなり、前記第2の領域はガリウム及びインジウムを含む窒化物からなり、
     前記第1の発光素子及び前記第2の発光素子は、それぞれ、ガリウム及びインジウムを含む窒化物からなる
     多波長光源。
  3.  請求項2に記載の多波長光源であって、
     前記第1の発光層と前記第2の発光層とはインジウム組成が異なる
     多波長光源。
  4.  請求項1に記載の多波長光源であって、
     前記第1の領域を構成する前記第1の面内格子定数を有する基板と、
     前記基板上の一部に設けられる、前記第2の領域を構成する第2の下地層
     を備える多波長光源。
  5.  請求項4に記載の多波長光源であって、
     前記基板は窒化ガリウムからなり、
     前記第2の下地層はガリウム及びインジウムを含む窒化物からなる
     多波長光源。
  6.  請求項1に記載の多波長光源であって、
     基板と、
     前記基板上の一部に設けられ、前記第1の領域を構成する第1の下地層と、
     前記基板上の他の部分に設けられ、前記第2の領域を構成する第2の下地層
     を備える多波長光源。
  7.  請求項6に記載の多波長光源であって、
     前記第1の下地層は、窒化ガリウム、又は、ガリウム及びインジウムを含む窒化物からなり、
     前記第2の下地層はガリウム及びインジウムを含む窒化物からなる
     多波長光源。
  8.  請求項1に記載の多波長光源であって、
     基板と、
     前記基板上に設けられ、一部が前記第1の領域を構成する第1の下地層と、
     前記第1の下地層上の前記第1の領域以外に設けられた、前記第2の領域を構成する第2の下地層
     を備える多波長光源。
  9.  請求項8に記載の多波長光源であって、
     前記第1の下地層は窒化ガリウムからなり、
     前記第2の下地層はガリウム及びインジウムを含む窒化物からなる
     多波長光源。
  10.  請求項1に記載の多波長光源であって、
     前記第1の下部半導体層と前記第2の下部半導体層とは同じ元素から構成され元素組成が異なり、
     前記第1の上部半導体層と前記第2の上部半導体層とは同じ元素から構成され元素組成が異なり、
     前記第1の発光層と前記第2の発光層とは分離し、前記第1の上部半導体層と前記第2の上部半導体層とは分離している
     多波長光源。
  11.  請求項1に記載の多波長光源であって、
     前記第1の発光素子は、前記第1の下部半導体層と電気的に接続する第1の下部電極と、前記第1の上部半導体層と電気的に接続する第1の上部電極を含み、
     前記第2の発光素子は、前記第2の下部半導体層と電気的に接続する第2の下部電極と、前記第2の上部半導体層と電気的に接続する第2の上部電極を含み、
     前記第1の上部電極と前記第2の上部電極とは分離している
     多波長光源。
  12.  請求項1に記載の多波長光源であって、
     前記第1の領域と前記第2の領域の元素組成が異なる
     多波長光源。
  13.  請求項1に記載の多波長光源であって、
     前記第1の領域及び前記第2の領域の少なくとも一方は、元素組成の異なる複数の層からなる多層構造の層の表面により構成される
     多波長光源。
  14.  請求項1に記載の多波長光源であって、
     前記第1の面内格子定数及び前記第2の面内格子定数とは異なる第3の格子定数を有する第3の領域上に設けられた、第3の下部半導体層と、前記第1の発光層及び前記第2の発光層と同じ元素から構成され元素組成が異なる第3の発光層と、第3の上部半導体層が順に積層されてなる第3の発光素子
     を更に具備する多波長光源。
  15.  第1の面内格子定数を有する第1の領域上に第1の下部半導体層を形成し、
     前記第1の下部半導体層上に第1の発光層を形成し、
     前記第1の発光層上に第1の上部半導体層を形成し、
     前記第1の面内格子定数と異なる第2の面内格子定数を有する第2の領域上に第2の下部半導体層を形成し、
     前記第2の下部半導体層上に第2の発光層を形成し、
     前記第2の発光層上に第2の上部半導体層に形成する
     多波長光源の製造方法。
  16.  請求項15に記載の多波長光源の製造方法であって、
     前記第1の下部半導体層と前記第2の下部半導体層を一括して形成し、
     前記第1の発光層と前記第2の発光層を一括して形成し、
     前記第1の上部半導体層と前記第2の上部半導体層を一括して形成する
     多波長光源の製造方法。
  17.  請求項15に記載の多波長光源の製造方法であって、
     前記第1の下部半導体層及び前記第2の下部半導体層の形成前に、
     前記第1の面内格子定数を有し、一部が前記第1の領域を構成する基板上に、少なくとも前記一部を含んで前記基板を部分的に覆うマスクを形成し、
     前記マスクを介して前記基板上に前記第2の面内格子定数を有する第2の下地層を形成して前記第2の領域を形成する
     ことを更に有する多波長光源の製造方法。
  18.  請求項15に記載の多波長光源の製造方法であって、
     前記第1の下部半導体層及び前記第2の下部半導体層の形成前に、
     基板の全面に、前記第1の面内格子定数を有し、一部が前記第1の領域を構成する第1の下地層を形成し、
     前記第1の下地層上に、少なくとも前記一部を含んで前記第1の下地層を部分的に覆うマスクを形成し、
     前記マスクを介して前記第1の下地層上に前記第2の面内格子定数を有する第2の下地層を形成して前記第2の領域を形成する
     ことを更に有する多波長光源の製造方法。
  19.  請求項15に記載の多波長光源の製造方法であって、
     前記第1の下部半導体層及び前記第2の下部半導体層の形成前に、
     基板を部分的に覆う第1のマスクを形成し、
     前記第1のマスクを介して前記基板上に前記第1の面内格子定数を有する第1の下地層を形成して前記第1の領域を形成し、
     前記第1のマスクを除去し、
     前記基板上に、少なくとも前記第1の下地層を含んで前記基板を部分的に覆う第2のマスクを形成し、
     前記第2のマスクを介して前記基板上に前記第2の面内格子定数を有する第2の下地層を形成して前記第2の領域を形成する
     ことを更に有する多波長光源の製造方法。
  20.   第1の面内格子定数を有する第1の領域上に設けられた、第1の下部半導体層と第1の発光層と第1の上部半導体層が順に積層されてなる第1の発光素子と、
      前記第1の面内格子定数と異なる第2の面内格子定数を有する第2の領域上に設けられた、第2の下部半導体層と、前記第1の発光層と同じ元素から構成され元素組成が異なる第2の発光層と、第2の上部半導体層が順に積層されてなる第2の発光素子
     を備える多波長光源
     を具備する表示装置。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010109147A (ja) * 2008-10-30 2010-05-13 Sanyo Electric Co Ltd 発光素子およびその製造方法
WO2011145283A1 (ja) * 2010-05-20 2011-11-24 パナソニック株式会社 窒化物半導体発光素子および窒化物半導体発光素子の製造方法
WO2012120891A1 (ja) * 2011-03-10 2012-09-13 国立大学法人山口大学 多波長発光素子及びその製造方法
WO2012133546A1 (ja) * 2011-03-29 2012-10-04 住友電気工業株式会社 光半導体素子
CN107994047A (zh) * 2017-11-29 2018-05-04 北京工业大学 一种全彩色平面排列的Micro-LED阵列制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010109147A (ja) * 2008-10-30 2010-05-13 Sanyo Electric Co Ltd 発光素子およびその製造方法
WO2011145283A1 (ja) * 2010-05-20 2011-11-24 パナソニック株式会社 窒化物半導体発光素子および窒化物半導体発光素子の製造方法
WO2012120891A1 (ja) * 2011-03-10 2012-09-13 国立大学法人山口大学 多波長発光素子及びその製造方法
WO2012133546A1 (ja) * 2011-03-29 2012-10-04 住友電気工業株式会社 光半導体素子
CN107994047A (zh) * 2017-11-29 2018-05-04 北京工业大学 一种全彩色平面排列的Micro-LED阵列制备方法

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