JP2022102588A - Method for manufacturing light-emitting device - Google Patents

Abstract

To provide a method for manufacturing a light-emitting device that can increase a light confinement factor.SOLUTION: A method for manufacturing a light-emitting device includes the steps of: forming a first low refractive index layer on a substrate; forming, on the first low refractive index layer, a high refractive index layer having a higher refractive index than that of the first low refractive index layer; forming, on the high refractive index layer, a second low refractive index layer having a lower refractive index than that of the high refractive index layer; forming a plurality of openings in the second low refractive index layer, the high refractive index layer, and the first low refractive index layer; and causing crystal growth of a columnar part in each of the plurality of openings. The step of causing crystal growth of the columnar part includes the steps of: causing crystal growth of a first semiconductor layer in the openings formed in the first low refractive index layer; causing crystal growth of a luminous layer in the openings formed in the high refractive index layer; and causing crystal growth of a second semiconductor layer different in conductivity type from the first semiconductor layer in the openings formed in the second low refractive index layer.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、発光装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a light emitting device.

半導体レーザーは、高輝度の次世代光源として期待されている。中でも、ナノコラムを適用した半導体レーザーは、ナノコラムによるフォトニック結晶の効果によって、狭放射角で高出力の発光が実現できると期待されている。 Semiconductor lasers are expected as next-generation light sources with high brightness. Above all, semiconductor lasers to which nanocolumns are applied are expected to be able to emit high-power light at a narrow radiation angle due to the effect of photonic crystals produced by nanocolumns.

例えば特許文献１には、ｎ型ＧａＮ層、発光層、ｐ型ＧａＮ層を、順次積層成長させた複数のナノコラムを有する半導体発光素子が記載されている。 For example, Patent Document 1 describes a semiconductor light emitting device having a plurality of nanocolumns in which an n-type GaN layer, a light emitting layer, and a p-type GaN layer are sequentially laminated and grown.

特開２０１０－１３５８５９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-135859

半導体レーザーの発光層に光を閉じ込めることは、発振閾値など素子の性能を大きく左右する重要な要素である。発光層とクラッド層との屈折率差を大きくすることにより光閉じ込め係数を高めることができる。 Confining light in the light emitting layer of a semiconductor laser is an important factor that greatly affects the performance of the device, such as the oscillation threshold. The light confinement coefficient can be increased by increasing the difference in refractive index between the light emitting layer and the clad layer.

しかしながら、上記のようなナノコラムを有する発光装置では、発光層の材料や基板の材料に基づいて格子整合などの条件を考慮する必要があり、材料の選択肢は大幅に制限される。そのため、発光層とクラッド層との屈折率の差がとり難く、光閉じ込め係数を大きくすることが難しい。 However, in a light emitting device having a nanocolumn as described above, it is necessary to consider conditions such as lattice matching based on the material of the light emitting layer and the material of the substrate, and the material options are greatly limited. Therefore, it is difficult to obtain a difference in the refractive index between the light emitting layer and the clad layer, and it is difficult to increase the light confinement coefficient.

本発明に係る発光装置の製造方法の一態様は、
基板に第１低屈折率層を形成する工程と、
前記第１低屈折率層に、前記第１低屈折率層よりも屈折率が高い高屈折率層を形成する工程と、
前記高屈折率層に、前記高屈折率層よりも屈折率が低い第２低屈折率層を形成する工程と、
前記第２低屈折率層、前記高屈折率層、および前記第１低屈折率層に、複数の開口部を形成する工程と、
複数の前記開口部の各々に、柱状部を結晶成長させる工程と、
を有し、
前記柱状部を結晶成長させる工程は、
前記第１低屈折率層に形成された前記開口部に、第１半導体層を結晶成長させる工程と、
前記高屈折率層に形成された前記開口部に、発光層を結晶成長させる工程と、
前記第２低屈折率層に形成された前記開口部に、前記第１半導体層と導電型の異なる第２半導体層を結晶成長させる工程と、
を有する。 One aspect of the method for manufacturing a light emitting device according to the present invention is
The process of forming the first low refractive index layer on the substrate and
A step of forming a high refractive index layer having a higher refractive index than the first low refractive index layer on the first low refractive index layer.
A step of forming a second low-refractive index layer having a lower refractive index than the high-refractive index layer on the high-refractive index layer.
A step of forming a plurality of openings in the second low refractive index layer, the high refractive index layer, and the first low refractive index layer.
A step of crystal-grow a columnar portion in each of the plurality of openings,
Have,
The step of crystal growing the columnar portion is
A step of crystal growing a first semiconductor layer in the opening formed in the first low refractive index layer,
A step of crystal growing a light emitting layer in the opening formed in the high refractive index layer, and
A step of crystal growing a second semiconductor layer having a different conductive type from the first semiconductor layer in the opening formed in the second low refractive index layer.
Have.

第１実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。The cross-sectional view which shows typically the light emitting device which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る発光装置の製造工程を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating the manufacturing process of the light emitting device which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。The cross-sectional view which shows typically the manufacturing process of the light emitting device which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。The cross-sectional view which shows typically the manufacturing process of the light emitting device which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。The cross-sectional view which shows typically the manufacturing process of the light emitting device which concerns on 1st Embodiment. 第１参考例に係る発光装置を模式的に示す断面図。The cross-sectional view which shows typically the light emitting device which concerns on 1st reference example. 第２参考例に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。The cross-sectional view which shows typically the manufacturing process of the light emitting device which concerns on 2nd reference example. 第２実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。The cross-sectional view which shows typically the light emitting device which concerns on 2nd Embodiment. 第２実施形態に係る発光装置の製造工程を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating the manufacturing process of the light emitting device which concerns on 2nd Embodiment. 第２実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。The cross-sectional view which shows typically the manufacturing process of the light emitting device which concerns on 2nd Embodiment. 第３実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。The figure which shows typically the projector which concerns on 3rd Embodiment.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below do not unreasonably limit the content of the present invention described in the claims. Moreover, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.

１． 第１実施形態
１．１． 発光装置
まず、第１実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す断面図である。 1. 1. First Embodiment 1.1. Light-emitting device First, the light-emitting device according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a light emitting device 100 according to the first embodiment.

発光装置１００は、図１に示すように、例えば、基板１０と、積層体２０と、第１電極６０と、第２電極６２と、を有している。発光装置１００は、例えば、半導体レーザーである。 As shown in FIG. 1, the light emitting device 100 includes, for example, a substrate 10, a laminate 20, a first electrode 60, and a second electrode 62. The light emitting device 100 is, for example, a semiconductor laser.

基板１０は、例えば、支持基板１２と、バッファー層１４と、を有している。支持基板１２は、例えば、Ｓｉ基板、ＧａＮ基板、サファイア基板、ＳｉＣ基板などである。バッファー層１４は、支持基板１２上に設けられている。バッファー層１４は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＮ層である。 The substrate 10 has, for example, a support substrate 12 and a buffer layer 14. The support substrate 12 is, for example, a Si substrate, a GaN substrate, a sapphire substrate, a SiC substrate, or the like. The buffer layer 14 is provided on the support substrate 12. The buffer layer 14 is, for example, an n-type GaN layer doped with Si.

本明細書では、積層体２０の積層方向（以下、単に「積層方向」ともいう）において、発光層３４を基準とした場合、発光層３４から第２半導体層３６に向かう方向を「上」とし、発光層３４から第１半導体層３２に向かう方向を「下」として説明する。また、積層方向と直交する方向を「面内方向」ともいう。また、「積層体２０の積層方向」とは、柱状部３０の第１半導体層３２と発光層３４との積層方向のことである。 In the present specification, in the stacking direction of the laminated body 20 (hereinafter, also simply referred to as “stacking direction”), when the light emitting layer 34 is used as a reference, the direction from the light emitting layer 34 to the second semiconductor layer 36 is defined as “upper”. , The direction from the light emitting layer 34 toward the first semiconductor layer 32 will be described as “downward”. Further, the direction orthogonal to the stacking direction is also referred to as "in-plane direction". Further, the "lamination direction of the laminated body 20" is the stacking direction of the first semiconductor layer 32 and the light emitting layer 34 of the columnar portion 30.

積層体２０は、基板１０上に設けられている。積層体２０は、柱状部３０と、光伝搬層４０と、を有している。 The laminate 20 is provided on the substrate 10. The laminated body 20 has a columnar portion 30 and a light propagation layer 40.

柱状部３０は、バッファー層１４上に設けられている。柱状部３０は、バッファー層１４から上方に突出した柱状の形状を有している。柱状部３０は、例えば、ナノコラム、ナノワイヤー、ナノロッド、ナノピラーとも呼ばれる。柱状部３０の平面形状は、例えば、正六角形などの多角形、円である。 The columnar portion 30 is provided on the buffer layer 14. The columnar portion 30 has a columnar shape protruding upward from the buffer layer 14. The columnar portion 30 is also referred to as, for example, a nanocolumn, a nanowire, a nanorod, or a nanopillar. The planar shape of the columnar portion 30 is, for example, a polygon such as a regular hexagon or a circle.

柱状部３０の径は、例えば、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。柱状部３０の径を５００ｎｍ以下とすることによって、高品質な結晶の発光層３４を得ることができ、かつ、発光層３４に内在する歪を低減することができる。これにより、発光層３４で発生する光を高い効率で増幅することができる。 The diameter of the columnar portion 30 is, for example, 50 nm or more and 500 nm or less. By setting the diameter of the columnar portion 30 to 500 nm or less, a high-quality crystalline light-emitting layer 34 can be obtained, and the strain inherent in the light-emitting layer 34 can be reduced. As a result, the light generated in the light emitting layer 34 can be amplified with high efficiency.

なお、「柱状部の径」とは、柱状部３０の平面形状が円の場合は、直径であり、柱状部３０の平面形状が円ではない形状の場合は、最小包含円の直径である。例えば、柱状部３０の径は、柱状部３０の平面形状が多角形の場合、該多角形を内部に含む最小の円の直径であり、柱状部３０の平面形状が楕円の場合、該楕円を内部に含む最小の円の直径である。このことは、後述する「開口部の径」について同様である。 The "diameter of the columnar portion" is the diameter when the planar shape of the columnar portion 30 is a circle, and is the diameter of the minimum inclusion circle when the planar shape of the columnar portion 30 is not a circle. For example, the diameter of the columnar portion 30 is the diameter of the smallest circle including the polygon when the planar shape of the columnar portion 30 is a polygon, and when the planar shape of the columnar portion 30 is an ellipse, the ellipse is used. The diameter of the smallest circle contained inside. This is the same for the "opening diameter" described later.

柱状部３０は、複数設けられている。隣り合う柱状部３０の間隔は、例えば、１ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。複数の柱状部３０は、積層方向からみて、所定の方向に所定のピッチで配列されている。複数の柱状部３０は、例えば、三角格子状に配置されている。なお、複数の柱状部３０の配置は、特に限定されず、正方格子状に配置されていてもよい。複数の柱状部３０は、フォトニック結晶の効果を発現することができる。 A plurality of columnar portions 30 are provided. The distance between the adjacent columnar portions 30 is, for example, 1 nm or more and 500 nm or less. The plurality of columnar portions 30 are arranged in a predetermined direction at a predetermined pitch when viewed from the stacking direction. The plurality of columnar portions 30 are arranged in a triangular lattice pattern, for example. The arrangement of the plurality of columnar portions 30 is not particularly limited, and may be arranged in a square grid pattern. The plurality of columnar portions 30 can exhibit the effect of the photonic crystal.

なお、「柱状部のピッチ」とは、所定の方向に沿って隣り合う柱状部３０の中心間の距離である。「柱状部の中心」とは、柱状部３０の平面形状が円の場合は、該円の中心であり、柱状部３０の平面形状が円ではない形状の場合は、最小包含円の中心である。例えば、柱状部３０の中心は、柱状部３０の平面形状が多角形の場合、該多角形を内部に含む最小の円の中心であり、柱状部３０の平面形状が楕円の場合、該楕円を内部に含む最小の円の中心である。 The "pitch of the columnar portion" is a distance between the centers of the columnar portions 30 adjacent to each other along a predetermined direction. The "center of the columnar portion" is the center of the circle when the planar shape of the columnar portion 30 is a circle, and the center of the minimum inclusion circle when the planar shape of the columnar portion 30 is not a circle. .. For example, the center of the columnar portion 30 is the center of the smallest circle including the polygon when the planar shape of the columnar portion 30 is a polygon, and when the planar shape of the columnar portion 30 is an ellipse, the ellipse is used. It is the center of the smallest circle contained inside.

柱状部３０は、第１半導体層３２と、発光層３４と、第２半導体層３６と、を有している。 The columnar portion 30 has a first semiconductor layer 32, a light emitting layer 34, and a second semiconductor layer 36.

第１半導体層３２は、バッファー層１４上に設けられている。第１半導体層３２は、基板１０と発光層３４との間に設けられている。第１半導体層３２は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＮ層である。 The first semiconductor layer 32 is provided on the buffer layer 14. The first semiconductor layer 32 is provided between the substrate 10 and the light emitting layer 34. The first semiconductor layer 32 is, for example, an n-type GaN layer doped with Si.

発光層３４は、第１半導体層３２上に設けられている。発光層３４は、第１半導体層３２と第２半導体層３６との間に設けられている。発光層３４は、電流が注入されることで光を発生させる。発光層３４は、例えば、ウェル層３３と、バリア層３５と、を有している。ウェル層３３は、例えば、ｉ型のＩｎＧａＮ層である。バリア層３５は、ｉ型のＧａＮ層である。発光層３４は、ウェル層３３とバリア層３５とから構成されたＭＱＷ（Multiple Quantum Well）構造を有している。図示の例では、ウェル層３３は、３層設けられている。バリア層３５は、４層設けられている。 The light emitting layer 34 is provided on the first semiconductor layer 32. The light emitting layer 34 is provided between the first semiconductor layer 32 and the second semiconductor layer 36. The light emitting layer 34 generates light by injecting an electric current. The light emitting layer 34 has, for example, a well layer 33 and a barrier layer 35. The well layer 33 is, for example, an i-type InGaN layer. The barrier layer 35 is an i-type GaN layer. The light emitting layer 34 has an MQW (Multiple Quantum Well) structure composed of a well layer 33 and a barrier layer 35. In the illustrated example, the well layer 33 is provided with three layers. The barrier layer 35 is provided with four layers.

なお、発光層３４を構成するウェル層３３およびバリア層３５の数は、特に限定されない。例えば、ウェル層３３は、１層だけ設けられていてもよく、この場合、発光層３４は、ＳＱＷ（Single Quantum Well）構造を有している。 The number of well layers 33 and barrier layers 35 constituting the light emitting layer 34 is not particularly limited. For example, the well layer 33 may be provided with only one layer, and in this case, the light emitting layer 34 has an MQW (Single Quantum Well) structure.

第２半導体層３６は、発光層３４上に設けられている。第２半導体層３６は、第１半導体層３２と導電型の異なる層である。第２半導体層３６は、例えば、Ｍｇがドープされたｐ型のＧａＮ層などである。第１半導体層３２および第２半導体層３６は、発光層３４に光を閉じ込める機能を有するクラッド層である。 The second semiconductor layer 36 is provided on the light emitting layer 34. The second semiconductor layer 36 is a layer having a different conductive type from the first semiconductor layer 32. The second semiconductor layer 36 is, for example, a p-type GaN layer doped with Mg. The first semiconductor layer 32 and the second semiconductor layer 36 are clad layers having a function of confining light in the light emitting layer 34.

なお、図示はしないが、第１半導体層３２と発光層３４との間に、ＯＣＬ（Optical Confinement Layer）が設けられていてもよい。また、発光層３４と第２半導体層３６との間に、ＥＢＬ（Electron Blocking Layer）が設けられていてもよい。 Although not shown, an OCL (Optical Confinement Layer) may be provided between the first semiconductor layer 32 and the light emitting layer 34. Further, an EBL (Electron Blocking Layer) may be provided between the light emitting layer 34 and the second semiconductor layer 36.

光伝搬層４０は、基板１０上に設けられている。発光層３４で発光した光は、光伝搬層４０を伝搬する。光伝搬層４０は、絶縁層であることが好ましい。光伝搬層４０が絶縁層であれば、第１電極６０と第２電極６２との間の電流経路を定め易い。 The light propagation layer 40 is provided on the substrate 10. The light emitted by the light emitting layer 34 propagates through the light propagation layer 40. The light propagation layer 40 is preferably an insulating layer. If the light propagation layer 40 is an insulating layer, it is easy to determine a current path between the first electrode 60 and the second electrode 62.

光伝搬層４０は、第１低屈折率層４２と、高屈折率層４４と、第２低屈折率層４６と、を有している。 The light propagation layer 40 has a first low refractive index layer 42, a high refractive index layer 44, and a second low refractive index layer 46.

第１低屈折率層４２は、バッファー層１４上に設けられている。第１低屈折率層４２は、例えば、酸化シリコン層である。 The first low refractive index layer 42 is provided on the buffer layer 14. The first low refractive index layer 42 is, for example, a silicon oxide layer.

高屈折率層４４は、バッファー層１４上に設けられている。高屈折率層４４は、第１低屈折率層４２と第２低屈折率層４６との間に設けられている。高屈折率層４４の屈折率は、第１低屈折率層４２の屈折率および第２低屈折率層４６の屈折率よりも高い。高屈折率層４４は、例えば、酸化チタン層、酸化アルミニウム層である。 The high refractive index layer 44 is provided on the buffer layer 14. The high refractive index layer 44 is provided between the first low refractive index layer 42 and the second low refractive index layer 46. The refractive index of the high refractive index layer 44 is higher than the refractive index of the first low refractive index layer 42 and the refractive index of the second low refractive index layer 46. The high refractive index layer 44 is, for example, a titanium oxide layer or an aluminum oxide layer.

第２低屈折率層４６は、高屈折率層４４上に設けられている。第２低屈折率層４６の屈折率は、第１低屈折率層４２の屈折率と、同じであってもよいし、異なっていてもよい。第２低屈折率層４６は、例えば、酸化シリコン層である。 The second low refractive index layer 46 is provided on the high refractive index layer 44. The refractive index of the second low refractive index layer 46 may be the same as or different from the refractive index of the first low refractive index layer 42. The second low refractive index layer 46 is, for example, a silicon oxide layer.

第１低屈折率層４２、高屈折率層４４、および第２低屈折率層４６には、複数の開口部５０が形成されている。開口部５０は、光伝搬層４０を積層方向に貫通している。開口部５０には、柱状部３０が設けられている。柱状部３０の形状は、開口部５０によって規定される。 A plurality of openings 50 are formed in the first low refractive index layer 42, the high refractive index layer 44, and the second low refractive index layer 46. The opening 50 penetrates the light propagation layer 40 in the stacking direction. The opening 50 is provided with a columnar portion 30. The shape of the columnar portion 30 is defined by the opening 50.

第１低屈折率層４２は、隣り合う柱状部３０の第１半導体層３２の間に設けられている。第１半導体層３２の屈折率は、例えば、第１低屈折率層４２の屈折率よりも高い。高屈折率層４４は、隣り合う柱状部３０の発光層３４の間に設けられている。発光層３４の屈折率は、例えば、高屈折率層４４の屈折率よりも高い。第２低屈折率層４６は、隣り合う柱状部３０の第２半導体層３６の間に設けられている。第２半導体層３６の屈折率は、例えば、第２低屈折率層４６の屈折率よりも高い。 The first low refractive index layer 42 is provided between the first semiconductor layers 32 of the adjacent columnar portions 30. The refractive index of the first semiconductor layer 32 is higher than, for example, the refractive index of the first low refractive index layer 42. The high refractive index layer 44 is provided between the light emitting layers 34 of the adjacent columnar portions 30. The refractive index of the light emitting layer 34 is higher than, for example, the refractive index of the high refractive index layer 44. The second low refractive index layer 46 is provided between the second semiconductor layers 36 of the adjacent columnar portions 30. The refractive index of the second semiconductor layer 36 is higher than, for example, the refractive index of the second low refractive index layer 46.

図示の例では、積層方向において、高屈折率層４４の第１低屈折率層側の端４４ａの位置と、発光層３４の第１半導体層３２側の端３４ａの位置とは、同じである。積層方向において、高屈折率層４４の第２低屈折率層側の端４４ｂの位置と、発光層３４の第２半導体層３６側の端３４ｂの位置とは、同じである。第１低屈折率層４２に形成された開口部５０の径、高屈折率層４４に形成された開口部５０の径、および第２低屈折率層４６に形成された開口部５０の径は、例えば、互いに等しい。 In the illustrated example, the position of the end 44a on the first low refractive index layer side of the high refractive index layer 44 and the position of the end 34a on the first semiconductor layer 32 side of the light emitting layer 34 are the same in the stacking direction. .. In the stacking direction, the position of the end 44b on the second low refractive index layer side of the high refractive index layer 44 and the position of the end 34b on the second semiconductor layer 36 side of the light emitting layer 34 are the same. The diameter of the opening 50 formed in the first low refractive index layer 42, the diameter of the opening 50 formed in the high refractive index layer 44, and the diameter of the opening 50 formed in the second low refractive index layer 46 are , For example, equal to each other.

発光装置１００の発光層３４が設けられている部分（以下、「発光層部分」ともいう）の面内方向における平均屈折率は、発光装置１００の第１半導体層３２が設けられている部分（以下、「第１半導体層部分」ともいう）の面内方向における平均屈折率、および発光装置１００の第２半導体層３６が設けられている部分（以下、「第２半導体層部分」ともいう）の面内方向における平均屈折率よりも大きい。 The average refractive index in the in-plane direction of the portion of the light emitting device 100 provided with the light emitting layer 34 (hereinafter, also referred to as “light emitting layer portion”) is the portion provided with the first semiconductor layer 32 of the light emitting device 100 (hereinafter, also referred to as “light emitting layer portion”). Hereinafter, the average refractive index in the in-plane direction of the "first semiconductor layer portion") and the portion provided with the second semiconductor layer 36 of the light emitting device 100 (hereinafter, also referred to as "second semiconductor layer portion"). Is greater than the average index of refraction in the in-plane direction of.

発光装置１００では、ｐ型の第２半導体層３６、不純物がドープされていないｉ型の発光層３４、およびｎ型の第１半導体層３２により、ｐｉｎダイオードが構成される。発光装置１００では、第１電極６０と第２電極６２との間に、ｐｉｎダイオードの順バイアス電圧を印加すると、発光層３４に電流が注入されて発光層３４において電子と正孔との再結合が起こる。この再結合により発光が生じる。発光層３４で発生した光は、光伝搬層４０を面内方向に伝搬し、複数の柱状部３０によるフォトニック結晶の効果により定在波を形成して、発光層３４で利得を受けてレーザー発振する。そして、発光装置１００は、＋１次回折光および－１次回折光をレーザー光として、積層方向に出射する。 In the light emitting device 100, the pin diode is composed of the p-type second semiconductor layer 36, the i-type light emitting layer 34 which is not doped with impurities, and the n-type first semiconductor layer 32. In the light emitting device 100, when a forward bias voltage of a pin diode is applied between the first electrode 60 and the second electrode 62, a current is injected into the light emitting layer 34 and the electrons and holes are recombined in the light emitting layer 34. Happens. This recombination causes light emission. The light generated in the light emitting layer 34 propagates in the light propagation layer 40 in the in-plane direction, forms a standing wave by the effect of photonic crystals by the plurality of columnar portions 30, and receives a gain in the light emitting layer 34 to receive a laser. It oscillates. Then, the light emitting device 100 emits the +1st-order diffracted light and the -1st-order diffracted light as laser light in the stacking direction.

なお、図示はしないが、支持基板１２とバッファー層１４との間、または支持基板１２の下に反射層が設けられていてもよい。該反射層は、例えば、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）層である。該反射層によって、発光層３４において発生した光を反射させることができ、発光装置１００は、第２電極６２側からのみ光を出射することができる。 Although not shown, a reflective layer may be provided between the support substrate 12 and the buffer layer 14, or under the support substrate 12. The reflective layer is, for example, a DBR (Distributed Bragg Reflector) layer. The light emitting layer 34 can reflect the light generated in the light emitting layer 34, and the light emitting device 100 can emit light only from the second electrode 62 side.

第１電極６０は、バッファー層１４上に設けられている。バッファー層１４は、第１電極６０とオーミックコンタクトしていてもよい。第１電極６０は、第１半導体層３２と電気的に接続されている。図示の例では、第１電極６０は、バッファー層１４を介して、第１半導体層３２と電気的に接続されている。第１電極６０は、発光層３４に電流を注入するための一方の電極である。第１電極６０としては、例えば、バッファー層１４側から、Ｃｒ層、Ｎｉ層、Ａｕ層の順序で積層したものなどを用いる。 The first electrode 60 is provided on the buffer layer 14. The buffer layer 14 may be in ohmic contact with the first electrode 60. The first electrode 60 is electrically connected to the first semiconductor layer 32. In the illustrated example, the first electrode 60 is electrically connected to the first semiconductor layer 32 via the buffer layer 14. The first electrode 60 is one electrode for injecting a current into the light emitting layer 34. As the first electrode 60, for example, one in which a Cr layer, a Ni layer, and an Au layer are laminated in this order from the buffer layer 14 side is used.

第２電極６２は、第２半導体層３６上に設けられている。図示の例では、第２電極６２は、さらに、第２低屈折率層４６上に設けられている。第２電極６２は、第２半導体層３６と電気的に接続されている。第２半導体層３６は、第２電極６２とオーミックコンタクトしていてもよい。第２電極６２は、発光層３４に電流を注入するための他方の電極である。第２電極６２としては、例えば、ＩＴＯ（indium tin oxide）などを用いる。 The second electrode 62 is provided on the second semiconductor layer 36. In the illustrated example, the second electrode 62 is further provided on the second low index of refraction layer 46. The second electrode 62 is electrically connected to the second semiconductor layer 36. The second semiconductor layer 36 may be in ohmic contact with the second electrode 62. The second electrode 62 is the other electrode for injecting a current into the light emitting layer 34. As the second electrode 62, for example, ITO (indium tin oxide) or the like is used.

１．２． 発光装置の製造方法
次に、第１実施形態に係る発光装置１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態に係る発光装置１００の製造方法を説明するためのフローチャートである。図３～図５は、第１実施形態に係る発光装置１００の製造工程を模式的に示す断面図である。 1.2. Method for manufacturing a light emitting device Next, a method for manufacturing the light emitting device 100 according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a flowchart for explaining a method of manufacturing the light emitting device 100 according to the first embodiment. 3 to 5 are sectional views schematically showing a manufacturing process of the light emitting device 100 according to the first embodiment.

図３に示すように、支持基板１２上に、バッファー層１４を結晶成長させる（ステップＳ１１）。バッファー層１４の結晶成長は、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法を用いたエピタキシャル成長である。本工程により、基板１０を形成することができる。 As shown in FIG. 3, the buffer layer 14 is crystal-grown on the support substrate 12 (step S11). The crystal growth of the buffer layer 14 is, for example, epitaxial growth using a MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method or an MBE (Molecular Beam Epitaxy) method. By this step, the substrate 10 can be formed.

次に、バッファー層１４上に、第１低屈折率層４２、高屈折率層４４、および第２低屈折率層４６を、この順で形成する（ステップＳ１２）。具体的には、バッファー層１４上に、第１低屈折率層４２上を形成する。次に、第１低屈折率層４２に、高屈折率層４４上を形成する。次に、高屈折率層４４に、第２低屈折率層４６を形成する。低屈折率層４２，４６および高屈折率層４４は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、スピンコート法によって形成される。本工程により、光伝搬層４０を形成することができる。 Next, the first low refractive index layer 42, the high refractive index layer 44, and the second low refractive index layer 46 are formed on the buffer layer 14 in this order (step S12). Specifically, the first low refractive index layer 42 is formed on the buffer layer 14. Next, the first low refractive index layer 42 is formed on the high refractive index layer 44. Next, the second low refractive index layer 46 is formed on the high refractive index layer 44. The low refractive index layers 42 and 46 and the high refractive index layer 44 are formed by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or a spin coating method. By this step, the light propagation layer 40 can be formed.

図４に示すように、第２低屈折率層４６上に、高屈折率層４４、および第１低屈折率層４２に、複数の開口部５０を形成する（ステップＳ１３）。開口部５０は、例えば、フォトリソグラィーおよびドライエッチングによって行われる。開口部５０は、バッファー層１４の上面が露出するように形成される。 As shown in FIG. 4, a plurality of openings 50 are formed in the high refractive index layer 44 and the first low refractive index layer 42 on the second low refractive index layer 46 (step S13). The opening 50 is made, for example, by photolithography and dry etching. The opening 50 is formed so that the upper surface of the buffer layer 14 is exposed.

図５に示すように、複数の開口部５０の各々に、柱状部３０を結晶成長させる。（ステップＳ１４）。具体的には、第１低屈折率層４２に形成された開口部５０に、第１半導体層３２を結晶成長させる。次に、高屈折率層４４に形成された開口部５０に、発光層３４を結晶成長させる。次に、第２低屈折率層４６に形成された開口部５０に、第２半導体層３６を結晶成長させる。半導体層３２，３６および発光層３４の結晶成長は、例えば、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法を用いたエピタキシャル成長である。本工程により、積層体２０を形成することができる。 As shown in FIG. 5, a columnar portion 30 is crystal-grown in each of the plurality of openings 50. (Step S14). Specifically, the first semiconductor layer 32 is crystal-grown in the opening 50 formed in the first low refractive index layer 42. Next, the light emitting layer 34 is crystal-grown in the opening 50 formed in the high refractive index layer 44. Next, the second semiconductor layer 36 is crystal-grown in the opening 50 formed in the second low refractive index layer 46. The crystal growth of the semiconductor layers 32 and 36 and the light emitting layer 34 is, for example, epitaxial growth using the MOCVD method or the MBE method. By this step, the laminated body 20 can be formed.

図１に示すように、バッファー層１４上に第１電極６０を形成し、第２半導体層３６上に第２電極６２を形成する（ステップＳ１５）。第１電極６０および第２電極６２は、例えば、真空蒸着法などにより形成される。なお、第１電極６０および第２電極６２の形成順序は、特に限定されない。 As shown in FIG. 1, the first electrode 60 is formed on the buffer layer 14, and the second electrode 62 is formed on the second semiconductor layer 36 (step S15). The first electrode 60 and the second electrode 62 are formed by, for example, a vacuum vapor deposition method. The order of forming the first electrode 60 and the second electrode 62 is not particularly limited.

以上の工程により、発光装置１００を製造することができる。 By the above steps, the light emitting device 100 can be manufactured.

１．３． 作用効果
発光装置１００の製造方法では、基板１０に第１低屈折率層４２を形成する工程と、第１低屈折率層４２に、第１低屈折率層４２よりも屈折率が高い高屈折率層４４を形成する工程と、高屈折率層４４に、高屈折率層４４よりも屈折率が低い第２低屈折率層４６を形成する工程と、第２低屈折率層４６、高屈折率層４４、および第１低屈折率層４２に、複数の開口部５０を形成する工程と、複数の開口部５０の各々に、柱状部３０を結晶成長させる工程と、を有する。柱状部３０を結晶成長させる工程は、第１低屈折率層４２に形成された開口部５０に、第１半導体層３２を結晶成長させる工程と、高屈折率層４４に形成された開口部５０に、発光層３４を結晶成長させる工程と、第２低屈折率層４６に形成された開口部５０に、第１半導体層３２と導電型の異なる第２半導体層３６を結晶成長させる工程と、を有する。 1.3. In the method of manufacturing the light emitting device 100, the step of forming the first low refractive index layer 42 on the substrate 10 and the high refractive index of the first low refractive index layer 42 having a higher refractive index than the first low refractive index layer 42. A step of forming the rate layer 44, a step of forming a second low refractive index layer 46 having a lower refractive index than the high refractive index layer 44 on the high refractive index layer 44, and a second low refractive index layer 46, high refractive index. It has a step of forming a plurality of openings 50 in the rate layer 44 and the first low refractive index layer 42, and a step of growing a columnar portion 30 in each of the plurality of openings 50. The step of crystal-growing the columnar portion 30 is a step of crystal-growing the first semiconductor layer 32 in the opening 50 formed in the first low refractive index layer 42, and the opening 50 formed in the high refractive index layer 44. In addition, a step of crystal-growing the light emitting layer 34 and a step of crystal-growing a second semiconductor layer 36 having a different conductive type from the first semiconductor layer 32 in the opening 50 formed in the second low refractive index layer 46. Has.

そのため、発光装置１００の製造方法では、隣り合う柱状部の第１半導体層の間、隣り合う柱状部の発光層の間、および隣り合う柱状部の第２半導体層の間に、同じ屈折率を有する層が設けられている場合に比べて、発光層部分の面内方向における平均屈折率と、第１半導体層部分の面内方向における平均屈折率と、の差を大きくすることができる。さらに、発光層部分の面内方向における平均屈折率と、第２半導体層部分の面内方向における平均屈折率と、の差を大きくすることができる。これにより、光閉じ込め係数を大きくすることができ、図１に示すように、発光層３４に閉じ込められる光の強度を大きくすることができる。したがって、発振閾値を低くすることができる。なお、図１では、光の強度と、積層方向の位置と、の関係を模式的に示すグラフを図示している。 Therefore, in the method for manufacturing the light emitting device 100, the same refractive index is applied between the first semiconductor layers of the adjacent columnar portions, between the light emitting layers of the adjacent columnar portions, and between the second semiconductor layers of the adjacent columnar portions. The difference between the average refractive index of the light emitting layer portion in the in-plane direction and the average refractive index of the first semiconductor layer portion in the in-plane direction can be increased as compared with the case where the layer having the layer is provided. Further, the difference between the average refractive index of the light emitting layer portion in the in-plane direction and the average refractive index of the second semiconductor layer portion in the in-plane direction can be increased. As a result, the light confinement coefficient can be increased, and as shown in FIG. 1, the intensity of the light confined in the light emitting layer 34 can be increased. Therefore, the oscillation threshold can be lowered. Note that FIG. 1 illustrates a graph schematically showing the relationship between the light intensity and the position in the stacking direction.

さらに、発光装置１００の製造方法では、第２低屈折率層４６、高屈折率層４４、および第１低屈折率層４２に、複数の開口部５０を形成した後に、複数の開口部５０の各々に柱状部３０を結晶成長させる。そのため、発光層部分と、第１半導体層および第２半導体層部分と、で面内方向における平均屈折率の差をつけ易く、光閉じ込め係数を大きくする。 Further, in the method of manufacturing the light emitting device 100, after forming a plurality of openings 50 in the second low refractive index layer 46, the high refractive index layer 44, and the first low refractive index layer 42, the plurality of openings 50 are formed. The columnar portion 30 is crystal-grown in each. Therefore, it is easy to make a difference in the average refractive index in the in-plane direction between the light emitting layer portion and the first semiconductor layer and the second semiconductor layer portion, and the light confinement coefficient is increased.

例えば、図６に示すように、基板１０１０上に柱状部１０３０を結晶成長させた後、ＣＶＤ法によって、第１低屈折率層１０４２、高屈折率層１０４４、および第２低屈折率層１０４６を形成した場合、低屈折率層１０４２，１０４６および高屈折率層１０４４は、基板１０および柱状部１０３０の凹凸を反映した形状を有する。そのため、発光層１０３４が設けられている部分と、半導体層１０３２，１０３６が設けられている部分とで、面内方向における平均屈折率の差をつけ難く、光閉じ込め係数を大きくすることができない。さらに、隣り合う柱状部１０３０の間に空隙Ｇが形成され易い。図示の例では、発光層１０３４の積層方向における位置と、光の強度のピーク位置とは、ずれている。 For example, as shown in FIG. 6, after the columnar portion 1030 is crystal-grown on the substrate 1010, the first low refractive index layer 1042, the high refractive index layer 1044, and the second low refractive index layer 1046 are formed by the CVD method. When formed, the low index of refraction layer 1042, 1046 and the high index of refraction layer 1044 have a shape that reflects the unevenness of the substrate 10 and the columnar portion 1030. Therefore, it is difficult to make a difference in the average refractive index in the in-plane direction between the portion where the light emitting layer 1034 is provided and the portion where the semiconductor layers 1032 and 1036 are provided, and the light confinement coefficient cannot be increased. Further, the void G is likely to be formed between the adjacent columnar portions 1030. In the illustrated example, the position of the light emitting layer 1034 in the stacking direction and the peak position of the light intensity are different from each other.

また、図７に示すように、基板２０１０上に柱状部２０３０を結晶成長させた後、スピンコート法によって、第１低屈折率層２０４２を形成した場合、第１低屈折率層２０４２と柱状部２０３０との境界において、表面張力によって第１低屈折率層２０４２が持ち上がる。そのため、積層方向において、第１低屈折率層２０４２の位置の制御が難しくなる。図示の例では、第１低屈折率層２０４２は、発光層２０３４の側面を覆っている。また、隣り合う柱状部２０３０の間の距離が大きいと、隣り合う柱状部２０３０の間に空隙が
形成されてしまう。柱状部２０３０は、第１半導体層２０３２と、発光層２０３４と、第２半導体層２０３６と、を有している。 Further, as shown in FIG. 7, when the first low refractive index layer 2042 is formed by the spin coating method after crystal growth of the columnar portion 2030 on the substrate 2010, the first low refractive index layer 2042 and the columnar portion are formed. At the boundary with 2030, the first low refractive index layer 2042 is lifted by surface tension. Therefore, it becomes difficult to control the position of the first low refractive index layer 2042 in the stacking direction. In the illustrated example, the first low index layer 2042 covers the sides of the light emitting layer 2034. Further, if the distance between the adjacent columnar portions 2030 is large, a gap is formed between the adjacent columnar portions 2030. The columnar portion 2030 has a first semiconductor layer 2032, a light emitting layer 2034, and a second semiconductor layer 2036.

発光装置１００の製造方法では、上記のような問題を回避することができ、光閉じ込め係数の大きい発光装置１００を製造することができる。なお、図６は、第１参考例に係る発光装置を模式的に示す断面図である。また、図７は、第２参考例に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図である。 In the method of manufacturing the light emitting device 100, the above-mentioned problems can be avoided, and the light emitting device 100 having a large light confinement coefficient can be manufactured. Note that FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the light emitting device according to the first reference example. Further, FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the manufacturing process of the light emitting device according to the second reference example.

さらに、発光装置１００の製造方法では、低屈折率層４２，４６および高屈折率層４４に開口部５０を形成した後に、開口部５０に柱状部３０を結晶成長させるため、柱状部３０の形状を開口部５０によって規定することができる。柱状部を結晶成長させた後に、低屈折率層および高屈折率層を形成すると、柱状部は、上部ほど径が大きくなるため、面内方向における平均屈折率の制御が難しくなる。発光装置１００の製造方法では、このような問題を回避することができ、光閉じ込め係数の大きい発光装置１００を製造することができる。 Further, in the method of manufacturing the light emitting device 100, after the openings 50 are formed in the low refractive index layers 42 and 46 and the high refractive index layers 44, the columnar portions 30 are crystal-grown in the openings 50, so that the shape of the columnar portions 30 is formed. Can be defined by the opening 50. When a low refractive index layer and a high refractive index layer are formed after crystal growth of the columnar portion, the diameter of the columnar portion becomes larger toward the upper part, and it becomes difficult to control the average refractive index in the in-plane direction. In the method of manufacturing the light emitting device 100, such a problem can be avoided, and the light emitting device 100 having a large light confinement coefficient can be manufactured.

さらに、発光装置１００の製造方法では、半導体層３２，３６の高さおよび径を、低屈折率層４２，４６によって制御できるため、光学的および電気的の表面において、任意の構造設計がし易くなる。 Further, in the method of manufacturing the light emitting device 100, the height and diameter of the semiconductor layers 32 and 36 can be controlled by the low refractive index layers 42 and 46, so that any structural design can be easily performed on the optical and electrical surfaces. Become.

発光装置１００の製造方法では、発光層３４の屈折率は、高屈折率層４４の屈折率よりも高い。そのため、発光層の屈折率が高屈折率層の屈折率よりも低い場合に比べて、発光層３４で発光した光は、高屈折率層４４よりも発光層３４に閉じ込められ易く、大きな利得を得ることができる。 In the method of manufacturing the light emitting device 100, the refractive index of the light emitting layer 34 is higher than that of the high refractive index layer 44. Therefore, the light emitted by the light emitting layer 34 is more likely to be confined in the light emitting layer 34 than the high refractive index layer 44, and a large gain is obtained, as compared with the case where the refractive index of the light emitting layer is lower than the refractive index of the high refractive index layer. Obtainable.

なお、上記では、ＩｎＧａＮ系の発光層３４について説明したが、発光層３４としては、出射される光の波長に応じて、電流が注入されることで発光可能な様々な材料系を用いることができる。例えば、ＡｌＧａＮ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＩｎＰ系、ＧａＰ系、ＡｌＧａＰ系などの半導体材料を用いることができる。 Although the InGaN-based light emitting layer 34 has been described above, various material systems capable of emitting light by injecting a current can be used as the light emitting layer 34 according to the wavelength of the emitted light. can. For example, semiconductor materials such as AlGaN-based, AlGaAs-based, InGaAs-based, InGaAsP-based, InP-based, GaP-based, and AlGaP-based can be used.

２． 第２実施形態
２．１． 発光装置
次に、第２実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図８は、第２実施形態に係る発光装置２００を模式的に示す断面図である。以下、第２実施形態に係る発光装置２００において、上述した第１実施形態に係る発光装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。 2. 2. Second Embodiment 2.1. Light-emitting device Next, the light-emitting device according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the light emitting device 200 according to the second embodiment. Hereinafter, in the light emitting device 200 according to the second embodiment, the same reference numerals are given to the members having the same functions as the constituent members of the light emitting device 100 according to the first embodiment described above, and detailed description thereof will be omitted. ..

上述した発光装置１００では、図１に示すように、第１低屈折率層４２に形成された開口部５０の径、高屈折率層４４に形成された開口部５０の径、および第２低屈折率層４６に形成された開口部５０の径は、互いに等しかった。 In the above-mentioned light emitting device 100, as shown in FIG. 1, the diameter of the opening 50 formed in the first low refractive index layer 42, the diameter of the opening 50 formed in the high refractive index layer 44, and the second low The diameters of the openings 50 formed in the refractive index layer 46 were equal to each other.

これに対し、発光装置２００では、図８に示すように、高屈折率層４４に形成された開口部５０の径Ｄ１は、第１低屈折率層４２に形成された開口部５０の径Ｄ２、および第２低屈折率層４６に形成された開口部５０の径Ｄ３よりも大きい。図示の例では、径Ｄ２および径Ｄ３は、互いに等しい。 On the other hand, in the light emitting device 200, as shown in FIG. 8, the diameter D1 of the opening 50 formed in the high refractive index layer 44 is the diameter D2 of the opening 50 formed in the first low refractive index layer 42. , And the diameter D3 of the opening 50 formed in the second low refractive index layer 46. In the illustrated example, the diameters D2 and D3 are equal to each other.

２．２． 発光装置の製造方法
次に、第２実施形態に係る発光装置２００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図９は、第２実施形態に係る発光装置２００の製造方法を説明するためのフローチャートである。図１０は、第２実施形態に係る発光装置２００の製造工程を模式的に示
す断面図である。 2.2. Method for Manufacturing Light-Lighting Device Next, a method for manufacturing the light-emitting device 200 according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a flowchart for explaining the manufacturing method of the light emitting device 200 according to the second embodiment. FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a manufacturing process of the light emitting device 200 according to the second embodiment.

図９に示すステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３は、上述した図２に示すステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３と、それぞれ基本的に同じである。したがって、その詳細な説明を省略する。 Steps S21, S22, and S23 shown in FIG. 9 are basically the same as steps S11, S12, and S13 shown in FIG. 2 described above. Therefore, the detailed description thereof will be omitted.

発光装置２００の製造方法では、ステップＳ２３の後、開口部５０を形成する工程で露出された高屈折率層４４に光を照射しながらエッチングを行う（ステップＳ２４）。高屈折率層４４に照射される光は、例えば、紫外線である。エッチングは、例えば、ドライエッチングである。 In the method of manufacturing the light emitting device 200, after step S23, etching is performed while irradiating the high refractive index layer 44 exposed in the step of forming the opening 50 with light (step S24). The light applied to the high refractive index layer 44 is, for example, ultraviolet rays. Etching is, for example, dry etching.

高屈折率層４４の材質は、光触媒である。具体的には、高屈折率層４４の材質は、酸化チタン、酸化アルミニウムである。一方、低屈折率層４２，４６の材質は、光触媒ではない。具体的には、低屈折率層４２，４６の材質は、酸化シリコンである。そのため、高屈折率層４４は、低屈折率層４２，４６に比べて、紫外線の照射によりエッチング速度が速くなる。これにより、図１０に示すように、高屈折率層４４に形成された開口部５０の径Ｄ１を、第１低屈折率層４２に形成された開口部５０の径Ｄ２、および第２低屈折率層４６に形成された開口部５０の径Ｄ３よりも大きくすることができる。その結果、ボーイング形状を有する開口部５０を形成することができる。 The material of the high refractive index layer 44 is a photocatalyst. Specifically, the material of the high refractive index layer 44 is titanium oxide and aluminum oxide. On the other hand, the material of the low refractive index layers 42 and 46 is not a photocatalyst. Specifically, the material of the low refractive index layers 42 and 46 is silicon oxide. Therefore, the high refractive index layer 44 has a higher etching rate due to irradiation with ultraviolet rays than the low refractive index layers 42 and 46. As a result, as shown in FIG. 10, the diameter D1 of the opening 50 formed in the high refractive index layer 44 is changed to the diameter D2 of the opening 50 formed in the first low refractive index layer 42, and the second low refraction. The diameter of the opening 50 formed in the rate layer 46 can be made larger than the diameter D3. As a result, an opening 50 having a Boeing shape can be formed.

次に、発光装置２００の製造方法では、ステップＳ２５，Ｓ２６を行う。図９に示すステップＳ２５，Ｓ２６は、上述した図２に示すステップＳ１４，Ｓ１５と、それぞれ基本的に同じである。したがって、その詳細な説明を省略する。 Next, in the method of manufacturing the light emitting device 200, steps S25 and S26 are performed. Steps S25 and S26 shown in FIG. 9 are basically the same as steps S14 and S15 shown in FIG. 2 described above, respectively. Therefore, the detailed description thereof will be omitted.

以上の工程により、発光装置２００を製造することができる。 By the above steps, the light emitting device 200 can be manufactured.

２．３． 作用効果
発光装置２００の製造方法では、高屈折率層４４に形成された開口部５０の径Ｄ１は、第１低屈折率層４２に形成された開口部５０の径Ｄ２、および第２低屈折率層４６に形成された開口部５０の径Ｄ３よりも大きい。さらに、発光層３４の屈折率は、高屈折率層４４の屈折率よりも高い。そのため、径Ｄ１が径Ｄ２以下の場合に比べて、発光層部分の面内方向における平均屈折率と、第１半導体層部分の面内方向における平均屈折率と、の差を大きくすることができる。さらに、径Ｄ１が径Ｄ３以下の場合に比べて、発光層部分の面内方向における平均屈折率と、第２半導体層部分の面内方向における平均屈折率と、の差を大きくすることができる。したがって、光閉じ込め係数を、より大きくすることができる。 2.3. In the method of manufacturing the light emitting device 200, the diameter D1 of the opening 50 formed in the high refractive index layer 44 is the diameter D2 of the opening 50 formed in the first low refractive index layer 42, and the second low refraction. It is larger than the diameter D3 of the opening 50 formed in the rate layer 46. Further, the refractive index of the light emitting layer 34 is higher than that of the high refractive index layer 44. Therefore, the difference between the average refractive index of the light emitting layer portion in the in-plane direction and the average refractive index of the first semiconductor layer portion in the in-plane direction can be increased as compared with the case where the diameter D1 is the diameter D2 or less. .. Further, the difference between the average refractive index of the light emitting layer portion in the in-plane direction and the average refractive index of the second semiconductor layer portion in the in-plane direction can be increased as compared with the case where the diameter D1 is the diameter D3 or less. .. Therefore, the light confinement coefficient can be made larger.

なお、図８では、径Ｄ１が径Ｄ２，Ｄ３よりも大きい場合における積層方向の位置と光の強度との関係を実線で示し、径Ｄ１が径Ｄ２，Ｄ３以下の場合における積層方向の位置と光の強度との関係を破線で示している。 In FIG. 8, the relationship between the position in the stacking direction and the light intensity when the diameter D1 is larger than the diameters D2 and D3 is shown by a solid line, and the position in the stacking direction when the diameter D1 is the diameters D2 and D3 or less. The relationship with the light intensity is shown by a broken line.

発光装置２００の製造方法では、開口部５０を形成する工程で露出された高屈折率層４４に、光を照射しながらエッチングを行う工程を含み、高屈折率層４４の材質は、光触媒である。そのため、発光装置２００の製造方法では、容易に、径Ｄ１を径Ｄ２，Ｄ３よりも大きくすることができる。 The method for manufacturing the light emitting device 200 includes a step of etching the high refractive index layer 44 exposed in the step of forming the opening 50 while irradiating the light, and the material of the high refractive index layer 44 is a photocatalyst. .. Therefore, in the method of manufacturing the light emitting device 200, the diameter D1 can be easily made larger than the diameters D2 and D3.

なお、上記では、径Ｄ２，Ｄ３が互いに等しい例について説明したが、積層方向の位置に対する光の強度分布が、第１低屈折率層４２側または第２低屈折率層４６側に偏る場合は、光の強度分布が偏った側の開口部５０の径を小さくすることが望ましい。これにより、光の強度のピーク位置を、発光層３４の位置に合わせることができる。例えば、光の強
度分布が第２低屈折率層４６側に偏った場合は、第２低屈折率層４６に形成された開口部５０の径Ｄ３を、第１低屈折率層４２に形成された開口部５０の径Ｄ２よりも小さくする。 In the above, an example in which the diameters D2 and D3 are equal to each other has been described, but when the light intensity distribution with respect to the position in the stacking direction is biased toward the first low refractive index layer 42 side or the second low refractive index layer 46 side, It is desirable to reduce the diameter of the opening 50 on the side where the light intensity distribution is biased. As a result, the peak position of the light intensity can be aligned with the position of the light emitting layer 34. For example, when the light intensity distribution is biased toward the second low refractive index layer 46, the diameter D3 of the opening 50 formed in the second low refractive index layer 46 is formed in the first low refractive index layer 42. The diameter of the opening 50 is made smaller than the diameter D2.

３． 第３実施形態
次に、第３実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図１１は、本実施形態に係るプロジェクター９００を模式的に示す図である。 3. 3. Third Embodiment Next, the projector according to the third embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a diagram schematically showing the projector 900 according to the present embodiment.

プロジェクター９００は、例えば、光源として、発光装置１００を有している。 The projector 900 has, for example, a light emitting device 100 as a light source.

プロジェクター９００は、図示しない筐体と、筐体内に備えられている赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ出射する赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、青色光源１００Ｂと、を有している。なお、便宜上、図１１では、赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、および青色光源１００Ｂを簡略化している。 The projector 900 has a housing (not shown), a red light source 100R, a green light source 100G, and a blue light source 100B, which are provided in the housing and emit red light, green light, and blue light, respectively. For convenience, FIG. 11 simplifies the red light source 100R, the green light source 100G, and the blue light source 100B.

プロジェクター９００は、さらに、筐体内に備えられている、第１光学素子９０２Ｒと、第２光学素子９０２Ｇと、第３光学素子９０２Ｂと、第１光変調装置９０４Ｒと、第２光変調装置９０４Ｇと、第３光変調装置９０４Ｂと、投射装置９０８と、を有している。第１光変調装置９０４Ｒ、第２光変調装置９０４Ｇ、および第３光変調装置９０４Ｂは、例えば、透過型の液晶ライトバルブである。投射装置９０８は、例えば、投射レンズである。 The projector 900 further includes a first optical element 902R, a second optical element 902G, a third optical element 902B, a first optical modulator 904R, and a second optical modulator 904G, which are provided in the housing. , A third optical modulator 904B and a projection apparatus 908. The first light modulation device 904R, the second light modulation device 904G, and the third light modulation device 904B are, for example, transmissive liquid crystal light bulbs. The projection device 908 is, for example, a projection lens.

赤色光源１００Ｒから出射された光は、第１光学素子９０２Ｒに入射する。赤色光源１００Ｒから出射された光は、第１光学素子９０２Ｒによって集光される。なお、第１光学素子９０２Ｒは、集光以外の機能を有していてもよい。後述する第２光学素子９０２Ｇおよび第３光学素子９０２Ｂについても同様である。 The light emitted from the red light source 100R is incident on the first optical element 902R. The light emitted from the red light source 100R is collected by the first optical element 902R. The first optical element 902R may have a function other than focusing. The same applies to the second optical element 902G and the third optical element 902B, which will be described later.

第１光学素子９０２Ｒによって集光された光は、第１光変調装置９０４Ｒに入射する。第１光変調装置９０４Ｒは、入射した光を画像情報に応じて変調させる。そして、投射装置９０８は、第１光変調装置９０４Ｒによって形成された像を拡大してスクリーン９１０に投射する。 The light collected by the first optical element 902R is incident on the first light modulator 904R. The first optical modulation device 904R modulates the incident light according to the image information. Then, the projection device 908 magnifies the image formed by the first light modulation device 904R and projects it on the screen 910.

緑色光源１００Ｇから出射された光は、第２光学素子９０２Ｇに入射する。緑色光源１００Ｇから出射された光は、第２光学素子９０２Ｇによって集光される。 The light emitted from the green light source 100G is incident on the second optical element 902G. The light emitted from the green light source 100G is collected by the second optical element 902G.

第２光学素子９０２Ｇによって集光された光は、第２光変調装置９０４Ｇに入射する。第２光変調装置９０４Ｇは、入射した光を画像情報に応じて変調させる。そして、投射装置９０８は、第２光変調装置９０４Ｇによって形成された像を拡大してスクリーン９１０に投射する。 The light collected by the second optical element 902G is incident on the second light modulator 904G. The second light modulator 904G modulates the incident light according to the image information. Then, the projection device 908 enlarges the image formed by the second light modulation device 904G and projects it on the screen 910.

青色光源１００Ｂから出射された光は、第３光学素子９０２Ｂに入射する。青色光源１００Ｂから出射された光は、第３光学素子９０２Ｂによって集光される。 The light emitted from the blue light source 100B is incident on the third optical element 902B. The light emitted from the blue light source 100B is collected by the third optical element 902B.

第３光学素子９０２Ｂによって集光された光は、第３光変調装置９０４Ｂに入射する。第３光変調装置９０４Ｂは、入射した光を画像情報に応じて変調させる。そして、投射装置９０８は、第３光変調装置９０４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン９１０に投射する。 The light collected by the third optical element 902B is incident on the third light modulator 904B. The third light modulator 904B modulates the incident light according to the image information. Then, the projection device 908 enlarges the image formed by the third light modulation device 904B and projects it on the screen 910.

また、プロジェクター９００は、第１光変調装置９０４Ｒ、第２光変調装置９０４Ｇ、および第３光変調装置９０４Ｂから出射された光を合成して投射装置９０８に導くクロス
ダイクロイックプリズム９０６を有することができる。 Further, the projector 900 can have a cross dichroic prism 906 that synthesizes the light emitted from the first light modulation device 904R, the second light modulation device 904G, and the third light modulation device 904B and guides the light emitted from the projection device 908 to the projection device 908. ..

第１光変調装置９０４Ｒ、第２光変調装置９０４Ｇ、および第３光変調装置９０４Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム９０６に入射する。クロスダイクロイックプリズム９０６は、４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は、投射装置９０８によりスクリーン９１０上に投射され、拡大された画像が表示される。 The three colored lights modulated by the first optical modulator 904R, the second optical modulator 904G, and the third optical modulator 904B are incident on the cross dichroic prism 906. The cross dichroic prism 906 is formed by laminating four right-angled prisms, and a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are arranged on the inner surface thereof. Three colored lights are combined by these dielectric multilayer films to form light representing a color image. Then, the combined light is projected onto the screen 910 by the projection device 908, and an enlarged image is displayed.

なお、赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、および青色光源１００Ｂは、発光装置１００を映像の画素として画像情報に応じて制御することで、第１光変調装置９０４Ｒ、第２光変調装置９０４Ｇ、および第３光変調装置９０４Ｂを用いずに、直接的に映像を形成してもよい。そして、投射装置９０８は、赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、および青色光源１００Ｂによって形成された映像を、拡大してスクリーン９１０に投射してもよい。 The red light source 100R, the green light source 100G, and the blue light source 100B control the light emitting device 100 as a pixel of an image according to the image information, so that the first light modulation device 904R, the second light modulation device 904G, and the second light light source 100B are controlled. 3 The image may be directly formed without using the optical modulator 904B. Then, the projection device 908 may magnify and project the image formed by the red light source 100R, the green light source 100G, and the blue light source 100B onto the screen 910.

また、上記の例では、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micro Mirror Device）が挙げられる。また、投射装置の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。 Further, in the above example, although a transmissive liquid crystal light bulb is used as the light modulation device, a light bulb other than the liquid crystal may be used, or a reflective light bulb may be used. Examples of such a light bulb include a reflective liquid crystal light bulb and a digital micromirror device. Further, the configuration of the projection device is appropriately changed depending on the type of the light bulb used.

また、光源を、光源からの光をスクリーン上で走査させることにより、表示面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成装置である走査手段を有するような走査型の画像表示装置の光源装置にも適用することが可能である。 Further, a light source device of a scanning type image display device having a scanning means which is an image forming device for displaying an image of a desired size on a display surface by scanning the light source from the light source on the screen. It can also be applied to.

上述した実施形態に係る発光装置は、プロジェクター以外にも用いることが可能である。プロジェクター以外の用途には、例えば、屋内外の照明、ディスプレイ、レーザープリンター、スキャナー、車載用ライト、光を用いるセンシング機器、通信機器等の光源がある。 The light emitting device according to the above-described embodiment can be used in addition to the projector. Applications other than projectors include, for example, indoor and outdoor lighting, displays, laser printers, scanners, in-vehicle lights, sensing devices that use light, communication devices, and other light sources.

上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。 The above-described embodiments and modifications are merely examples, and the present invention is not limited thereto. For example, it is also possible to appropriately combine each embodiment and each modification.

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention includes a configuration substantially the same as the configuration described in the embodiments, for example, a configuration having the same function, method and result, or a configuration having the same purpose and effect. The present invention also includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. Further, the present invention includes a configuration having the same effect as the configuration described in the embodiment or a configuration capable of achieving the same object. Further, the present invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

上述した実施形態および変形例から以下の内容が導き出される。 The following contents are derived from the above-described embodiments and modifications.

発光装置の製造方法の一態様は、
基板に第１低屈折率層を形成する工程と、
前記第１低屈折率層に、前記第１低屈折率層よりも屈折率が高い高屈折率層を形成する工程と、
前記高屈折率層に、前記高屈折率層よりも屈折率が低い第２低屈折率層を形成する工程と、
前記第２低屈折率層、前記高屈折率層、および前記第１低屈折率層に、複数の開口部を形成する工程と、
複数の前記開口部の各々に、柱状部を結晶成長させる工程と、
を有し、
前記柱状部を結晶成長させる工程は、
前記第１低屈折率層に形成された前記開口部に、第１半導体層を結晶成長させる工程と、
前記高屈折率層に形成された前記開口部に、発光層を結晶成長させる工程と、
前記第２低屈折率層に形成された前記開口部に、前記第１半導体層と導電型の異なる第２半導体層を結晶成長させる工程と、
を有する。 One aspect of the method of manufacturing a light emitting device is
The process of forming the first low refractive index layer on the substrate and
A step of forming a high refractive index layer having a higher refractive index than the first low refractive index layer on the first low refractive index layer.
A step of forming a second low-refractive index layer having a lower refractive index than the high-refractive index layer on the high-refractive index layer.
A step of forming a plurality of openings in the second low refractive index layer, the high refractive index layer, and the first low refractive index layer.
A step of crystal-grow a columnar portion in each of the plurality of openings,
Have,
The step of crystal growing the columnar portion is
A step of crystal growing a first semiconductor layer in the opening formed in the first low refractive index layer,
A step of crystal growing a light emitting layer in the opening formed in the high refractive index layer, and
A step of crystal growing a second semiconductor layer having a different conductive type from the first semiconductor layer in the opening formed in the second low refractive index layer.
Have.

この発光装置の製造方法によれば、光閉じ込め係数を大きくすることができる。 According to the method of manufacturing this light emitting device, the light confinement coefficient can be increased.

発光装置の製造方法の一態様において、
前記発光層の屈折率は、前記高屈折率層の屈折率よりも高くてもよい。 In one aspect of the method of manufacturing a light emitting device,
The refractive index of the light emitting layer may be higher than the refractive index of the high refractive index layer.

この発光装置の製造方法によれば、発光層で発光した光は、高屈折率層よりも発光層に閉じ込められ易く、大きな利得を得ることができる。 According to the method for manufacturing this light emitting device, the light emitted from the light emitting layer is more likely to be confined in the light emitting layer than the high refractive index layer, and a large gain can be obtained.

発光装置の製造方法の一態様において、
前記高屈折率層に形成された前記開口部の径は、前記第１低屈折率層に形成された前記開口部の径、および前記第２低屈折率層に形成された前記開口部の径よりも大きくてもよい。 In one aspect of the method of manufacturing a light emitting device,
The diameter of the opening formed in the high refractive index layer is the diameter of the opening formed in the first low refractive index layer and the diameter of the opening formed in the second low refractive index layer. May be larger than.

この発光装置の製造方法によれば、光閉じ込め係数を、より大きくすることができる。 According to the method of manufacturing this light emitting device, the light confinement coefficient can be further increased.

発光装置の製造方法の一態様において、
前記開口部を形成する工程で露出された前記高屈折率層に、光を照射しながらエッチングを行う工程を有し、
前記高屈折率層の材質は、光触媒であってもよい。 In one aspect of the method of manufacturing a light emitting device,
It has a step of etching the high refractive index layer exposed in the step of forming the opening while irradiating the light.
The material of the high refractive index layer may be a photocatalyst.

この発光装置の製造方法によれば、容易に、前記高屈折率層に形成された前記開口部の径を、前記第１低屈折率層に形成された前記開口部の径、および前記第２低屈折率層に形成された前記開口部の径よりも大きくすることができる。 According to the method for manufacturing the light emitting device, the diameter of the opening formed in the high refractive index layer is easily changed to the diameter of the opening formed in the first low refractive index layer, and the second. It can be made larger than the diameter of the opening formed in the low refractive index layer.

１０…基板、１２…支持基板、１４…バッファー層、２０…積層体、３０…柱状部、３２…第１半導体層、３３…ウェル層、３４…発光層、３４ａ，３４ｂ…端、３５…バリア層、３６…第２半導体層、４０…光伝搬層、４２…第１低屈折率層、４４…高屈折率層、４４ａ，４４ｂ…端、４６…第２低屈折率層、５０…開口部、６０…第１電極、６２…第２電極、１００，２００…発光装置、９００…プロジェクター、９０２Ｒ…第１光学素子、９０２Ｇ…第２光学素子、９０２Ｂ…第３光学素子、９０４Ｒ…第１光変調装置、９０４Ｇ…第２光変調装置、９０４Ｂ…第３光変調装置、９０６…クロスダイクロイックプリズム、９０８…投射装置、９１０…スクリーン、１０１０…基板、１０３０…柱状部、１０３２…第１半導体層、１０３４…発光層、１０３６…第２半導体層、１０４２…第１低屈折率層、１０４４…高屈折率層、１０４６…第２低屈折率層、２０１０…基板、２０３０…柱状部、２０３２…第１半導体層、２０３４…発光層、２０３６…第２半導体層、２０４２…第１低屈折率層 10 ... substrate, 12 ... support substrate, 14 ... buffer layer, 20 ... laminate, 30 ... columnar portion, 32 ... first semiconductor layer, 33 ... well layer, 34 ... light emitting layer, 34a, 34b ... edge, 35 ... barrier Layer, 36 ... second semiconductor layer, 40 ... optical propagation layer, 42 ... first low refractive index layer, 44 ... high refractive index layer, 44a, 44b ... edge, 46 ... second low refractive index layer, 50 ... opening , 60 ... 1st electrode, 62 ... 2nd electrode, 100, 200 ... Light emitting device, 900 ... Projector, 902R ... 1st optical element, 902G ... 2nd optical element, 902B ... 3rd optical element, 904R ... 1st optical Modulator, 904G ... 2nd optical modulator, 904B ... 3rd optical modulator, 906 ... cross dichroic prism, 908 ... projection device, 910 ... screen, 1010 ... substrate, 1030 ... columnar part, 1032 ... first semiconductor layer, 1034 ... light emitting layer, 1036 ... second semiconductor layer, 1042 ... first low refractive index layer, 1044 ... high refractive index layer, 1046 ... second low refractive index layer, 2010 ... substrate, 2030 ... columnar portion, 2032 ... first Semiconductor layer, 2034 ... Light emitting layer, 2036 ... Second semiconductor layer, 2042 ... First low refractive index layer

Claims (4)

基板に第１低屈折率層を形成する工程と、
前記第１低屈折率層に、前記第１低屈折率層よりも屈折率が高い高屈折率層を形成する工程と、
前記高屈折率層に、前記高屈折率層よりも屈折率が低い第２低屈折率層を形成する工程と、
前記第２低屈折率層、前記高屈折率層、および前記第１低屈折率層に、複数の開口部を形成する工程と、
複数の前記開口部の各々に、柱状部を結晶成長させる工程と、
を有し、
前記柱状部を結晶成長させる工程は、
前記第１低屈折率層に形成された前記開口部に、第１半導体層を結晶成長させる工程と、
前記高屈折率層に形成された前記開口部に、発光層を結晶成長させる工程と、
前記第２低屈折率層に形成された前記開口部に、前記第１半導体層と導電型の異なる第２半導体層を結晶成長させる工程と、
を有する、発光装置の製造方法。 The process of forming the first low refractive index layer on the substrate and
A step of forming a high refractive index layer having a higher refractive index than the first low refractive index layer on the first low refractive index layer.
A step of forming a second low-refractive index layer having a lower refractive index than the high-refractive index layer on the high-refractive index layer.
A step of forming a plurality of openings in the second low refractive index layer, the high refractive index layer, and the first low refractive index layer.
A step of crystal-grow a columnar portion in each of the plurality of openings,
Have,
The step of crystal growing the columnar portion is
A step of crystal growing a first semiconductor layer in the opening formed in the first low refractive index layer,
A step of crystal growing a light emitting layer in the opening formed in the high refractive index layer, and
A step of crystal growing a second semiconductor layer having a different conductive type from the first semiconductor layer in the opening formed in the second low refractive index layer.
A method for manufacturing a light emitting device. 請求項１において、
前記発光層の屈折率は、前記高屈折率層の屈折率よりも高い、発光装置の製造方法。 In claim 1,
A method for manufacturing a light emitting device, wherein the refractive index of the light emitting layer is higher than the refractive index of the high refractive index layer. 請求項２において、
前記高屈折率層に形成された前記開口部の径は、前記第１低屈折率層に形成された前記開口部の径、および前記第２低屈折率層に形成された前記開口部の径よりも大きい、発光装置の製造方法。 In claim 2,
The diameter of the opening formed in the high refractive index layer is the diameter of the opening formed in the first low refractive index layer and the diameter of the opening formed in the second low refractive index layer. A method of manufacturing a light emitting device that is larger than. 請求項３において、
前記開口部を形成する工程で露出された前記高屈折率層に、光を照射しながらエッチングを行う工程を有し、
前記高屈折率層の材質は、光触媒である、発光装置の製造方法。 In claim 3,
It has a step of etching the high refractive index layer exposed in the step of forming the opening while irradiating the light.
A method for manufacturing a light emitting device, wherein the material of the high refractive index layer is a photocatalyst.

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