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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light emitting
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semiconductor layer
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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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    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-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
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/38—Nitrides
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
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    • G—PHYSICS
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L33/00—Semiconductor 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
    • H01L33/02—Semiconductor 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
    • H01L33/08—Semiconductor 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H01L33/32—Materials 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ＡｌｍＩｎｎＧａ（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（ＳｉＯ２）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ＳｉＯ２をChemical Vapor Deposition（ＣＶＤ）により数百ｎｍ程度堆積させた後、当該ＳｉＯ２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ＳｉＯ２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ＳｉＯ２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、ＡｌｍＩｎｎＧａ（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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