专利名称：发光装置以及投影仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光装置以及投影仪。
背景技术：
现已知有如下的发光装置在基板上形成由III族氮化物半导体构成的发光层， 从外部注入电流，在发光层内使电子与空穴复合而发光。在这样的发光装置中，有时会在发光层与基板之间产生应变。特别是，在使用了 InGaN作为发光层且使用了与^iGaN不同的材料(例如GaN)作为基板的情况下，会在两者之间产生晶格不匹配，因该晶格不匹配而使应变变大。一旦产生这样的应变，就会对发光层施加由压电效应造成的电场(压电电场)， 从而使电子与空穴的发光复合概率显著地降低。作为解决上述的问题的方法，例如有如下的方法，S卩，如专利文献1中记载的那样，将III族氮化物半导体制成微细柱状晶体结构，以缓解在发光层与基板之间产生的应变。专利文献1日本特开2008-169060号公报但是，在专利文献1所记载的技术中，由于微细柱状晶体结构的侧面是露出的，因此有时会产生与侧面附近的缺陷或杂质相伴的非发光复合，使发光效率降低的情况。
发明内容
本发明几个方式的目的之一在于提供一种发光效率高的发光装置。另外，本发明几个方式目的之一在于提供一种具有上述发光装置的投影仪。本发明涉及的发光装置，包含第一层，其具有第一面；第二层，其具有与所述第一面对置的第二面；及结构体，其被所述第一面和所述第二面夹持，所述结构体具有第一微细壁状构件、第二微细壁状构件和半导体构件，所述第一微细壁状构件以及所述第二微细壁状构件具有第三层，其与所述第一面邻接；第四层，其与所述第二面邻接；及第五层，其被所述第三层和所述第四层夹持，所述半导体构件被所述第一微细壁状构件和所述第二微细壁状构件夹持，所述第一层及所述第二层的材质为GaN，所述第三层、所述第四层、所述第五层及所述半导体构件的材质为hxGai_xN(0 < χ < 1)，所述第五层的χ值比所述第三层的χ的值、所述第四层的χ的值及所述半导体构件的X的值大，所述第五层是产生光并且传导光的层，
所述第三层及所述第四层是传导在所述第五层中产生的光的层，所述第一层及所述第二层是抑制在所述第五层中产生的光的泄漏的层，从所述第一面的垂线方向俯视用于传播在所述第五层中产生的光的波导路径时， 用于传播在所述第五层中产生的光的波导路径与所述第一微细壁状构件及所述第二微细壁状构件交叉，所述第一微细壁状构件及所述第二微细壁状构件的在所述波导路径的延伸方向的长度为λ/2ηι;所述半导体构件的在所述波导路径的延伸方向的长度为λ/2η2。其中，λ是在所述第五层中产生的光的波长，Ii1是所述第一微细壁状构件以及所述第二微细壁状构件的有效折射率，η2是所述半导体构件的有效折射率。根据这种发光装置，在第一微细壁状构件与第二微细壁状构件之间形成有半导体构件。因此，能够抑制第一微细壁状构件以及第二微细壁状构件的侧面中的非发光复合。由此，在这样的发光装置中，能够缓和基板与结构体之间产生的应变，并且得到较高的发光效率。相反地，当不形成这种半导体构件而露出微细壁状构件的侧面时，存在产生伴随着该侧面附近的缺陷、杂质的非发光复合，而使发光效率降低的情况。并且，根据这种发光装置，半导体构件的材质是InGaN，第一微细壁状构件以及第二微细壁状构件的材质例如也是InGaN。因此，与在第一微细壁状构件以及第二微细壁状构件之间形成例如由氧化硅、聚酰亚胺构成的绝缘部件的情况相比，能够使第一微细壁状构件以及第二微细壁状构件与半导体构件的热膨胀系数接近。由此，在这样的发光装置中，即使例如由于电流的注入而发热，也能够减小由于热膨胀而施加到结构体的压力，能够抑制压力所导致的发光效率降低、寿命降低。并且，根据这种发光装置，第一微细壁状构件的在波导路径的延伸方向的长度是 λ /2ηι，第二微细壁状构件的在波导路径的延伸方向的长度是λ /2ηι，半导体构件的在波导路径的延伸方向的长度是λ/2η2。由此，在波导路径的延伸方向传播的光中，当从微细壁状构件入射到半导体构件时被界面反射的光与从半导体构件入射到微细壁状构件时被界面反射的光抵消。例如，在半导体构件折射率大于微细壁状构件折射率的情况下，当从微细壁状构件入射到半导体构件时被界面反射的光的相位反转180度(错开半波长大小的相位)。 此时，从半导体构件入射到微细壁状构件时被界面反射的光的相位不发生变化。在微细壁状构件的在波导路径的延伸方向的长度是λ/2ηι，并且半导体构件的在波导路径的延伸方向的长度是λ/2 的情况下，该两个界面间的距离往返是λ/n2，因此当仅被一方界面反射的光的相位发生180度的反转(错开半波长大小的相位)时，两个反射光的相位变成相互相反的相位而抵消。在折射率的大小相反的情况下，也同样地仅与上述相反的反射光的相位发生反转，仍然是两个反射光的相位成为相互相反的相位而抵消。另外，在第一微细壁状构件与第二微细壁状构件的折射率相等的情况下，从微细壁状构件入射到半导体构件时的反射率与从半导体构件入射到微细壁状构件时的反射率相等。由此，反射光完全被抵消，实际上未完全被反射，而是向波导路径的延伸方向传播。即，能够使第一微细壁状构件和半导体构件界面与第二微细壁状构件和半导体构件界面之间不产生多重反射。其结果，能够抑制元件内部的界面间的局部反射、反馈所导致的激光振荡。本发明的发光装置，包含
第一层，其具有第一面；第二层，其具有与所述第一面对置的第二面；及结构体，其被所述第一面和所述第二面夹持，所述结构体具有第一微细壁状构件、第二微细壁状构件以及半导体构件，所述第一微细壁状构件及所述第二微细壁状构件具有第三层，其与所述第一面邻接；第四层，其与所述第二面邻接；及第五层，其被所述第三层和所述第四层夹持，所述半导体构件被所述第一微细壁状构件和所述第二微细壁状构件夹持，所述第一层及所述第二层的材质为AWaN，所述第三层及所述第四层的材质为GaN，所述第五层及所述半导体构件的材质为MxGi^xN(0 < χ < 1)，所述第五层的χ值大于所述半导体构件的χ值，所述第五层是产生光并且传导光的层，所述第三层及所述第四层是传导在所述第五层中产生的光的层，所述第一层及所述第二层是抑制在所述第五层中产生的光的泄漏的层，从所述第一面的垂线方向俯视用于传播在所述第五层中产生的光的波导路径时， 用于传播在所述第五层中产生的光的波导路径与所述第一微细壁状构件以及所述第二微细壁状构件交叉，所述第一微细壁状构件以及所述第二微细壁状构件的在所述波导路径的延伸方向的长度为λ/2ηι;所述半导体构件的在所述波导路径的延伸方向的长度为λ/2 ，其中，λ是在所述第五层中产生的光的波长，H1是所述第一微细壁状构件及所述第二微细壁状构件的有效折射率，η2是所述半导体构件的有效折射率。根据这种发光装置，同样地能够得到高的发光效率。在本发明的发光装置中，所述半导体构件还可以形成在所述第一微细壁状构件的与所述第二微细壁状构件侧相反的一侧，以及所述第二微细壁状构件的与所述第一微细壁状构件侧相反的一侧。根据这种发光装置，能够更加抑制第一微细壁状构件以及第二微细壁状构件的侧面中的非发光复合，从而能够得到更高的发光效率。本发明的发光装置可以是超发光二极管。根据这种发光装置，能够抑制激光振荡，在作为投影仪等图像投影装置、图像显示装置的光源而使用的情况下，能够减少散斑噪声。在本发明的发光装置中，可以是还包含覆盖所述结构体的出射面而形成的第六层，所述第六层是抑制在所述第五层中产生的光的反射的层。根据这种发光装置，能够减小出射面的反射率。在本发明的发光装置中，可以是所述第五层的χ值是0. 4以上0. 6以下。根据这种发光装置，能够射出绿色光。
在本发明的发光装置中，可以是所述第三层被掺杂成第一导电型，所述第四层被掺杂成第二导电型，所述半导体构件未被掺杂。根据这种发光装置，注入载流子(电子以及空穴)能够避开半导体构件而流入到微细壁状构件中。在本发明的发光装置中，还包含第一电极，其与所述第一层电连接；第二电极，其与所述第二层电连接；及第七层，其被形成于所述第二层与所述第二电极之间，所述第七层与所述第二电极进行欧姆接触，所述结构体具有第三面，其与所述第一面及所述第二面连接；及第四面，其与所述第一面以及所述第二面连接，并与所述第三面对置，所述第七层与所述第二电极的接触面从所述第三面延伸到所述第四面，从所述第一面的垂线方向俯视所述接触面时，所述接触面与所述第一微细壁状构件以及所述第二微细壁状构件交叉，所述第一微细壁状构件及所述第二微细壁状构件的在所述接触面的延伸方向的长度是λ/2ηι;所述半导体构件的在所述接触面的延伸方向的长度是λ/2η2。根据这种发光装置，能够通过第七层来减少第二电极接触电阻。本发明的投影仪包含本发明的发光装置；根据图像信息对从所述发光装置射出的光进行调制的光调制装置；以及投射通过所述光调制装置形成的图像的投射装置。根据这种投影仪，能够得到高的发光效率。
图1是示意性地表示本实施方式的发光装置的立体图。图2是示意性地表示本实施方式的发光装置的俯视图。图3是示意性地表示本实施方式的发光装置的剖面图。图4是示意性地表示本实施方式的发光装置的制造工序的立体图。图5是示意性地表示本实施方式的发光装置的制造工序的立体图。图6是示意性地表示本实施方式的发光装置的制造工序的立体图。图7是示意性地表示本实施方式的发光装置的制造工序的立体图。图8是示意性地表示本实施方式的发光装置的制造工序的立体图。图9是示意性地表示本实施方式变形例的发光装置的剖面图。图10是示意性地表示本实施方式的投影仪的图。附图标记说明100…发光装置，102...基板，104…第一包层，10 …第一包层的上面，106…第二包层，10 …第二包层的下面，107…接触层，107a…接触面，108…柱状部，109…绝缘部件，110…结构体，IlOa…第一侧面，IlOb…第二侧面，IlOc…第三侧面，IlOd…第四侧面， 111···微细壁状构件，112…第一微细壁状构件，113…第二微细壁状构件，114…第一引导层，115···活性层，116…第二引导层，118…半导体构件，119…波导路径，119a…第一端面， 119b…第二端面，120…第一电极，122…第二电极，130…防反射层，200…发光装置，700… 投影仪，702…均勻化光学系统，70 …全息透镜，702b…场透镜，704…液晶光阀，706…正交二向色棱镜，708…投射透镜，710···屏幕。
具体实施例方式以下，一边参照附图一边说明本发明优选实施方式。1.发光装置首先，边参照附图边对本实施方式的发光装置进行说明。图1是示意性地表示本实施方式的发光装置100的立体图。图2是示意性地表示本实施方式的发光装置100的俯视图。图3是示意性地表示本实施方式的发光装置100的图2的III-III线剖面图。而且， 在图1中，为了方便起见，省略了第二电极122及第六层130的图示。另外，为了方便起见， 在图2中，省略了第二层106、绝缘部109及第二电极122的图示。在以下，作为一个例子，说明发光装置100是超发光二极管(Super Luminescent Diode，以下称为“SLD”)的情况。SLD与半导体激光不同，通过抑制谐振器的形成，能够抑制激光振荡。因此，在作为投影仪等图像投影装置、图像显示装置的光源而使用的情况下， 能够减少散斑噪声。发光装置100如图1 图3所示，包括第一层104(以下也称作“第一包层104”)、 第二层106(以下也称作“第二包层106”)、结构体110。此外，发光装置100还可以包括基板102、第六层130(以下也称作“防反射层130”)、第七层107(以下也称作“接触层107”)、 绝缘构件109、第一电极120、第二电极122。作为基板102，例如可以使用第一导电型(例如η型)的GaN基板、或在蓝宝石基板上形成了 η型的GaN层的GaN模板基板。第一包层104形成于基板102上。作为第一包层104，例如可以使用η型的GaN 层。而且，虽然未图示，然而也可以在基板102与第一包层104之间形成缓冲层。作为缓冲层，例如可以使用η型的GaN层。缓冲层可以提高形成于其上方的层的结晶性。结构体110形成在第一包层104上。在结构体110上形成有第二包层106。因此， 也可以说结构体110被第一包层104的第一面l(Ma(以下，称为“上面l(Ma”)和与上面 10 对置的第二包层106的第二面106a(以下，称为“下面106a”)夹持。结构体110的形状例如是长方体(包含是立方体的情况)。结构体110如图2所示那样，可以具有相互对置的第三面(以下，称为“第一侧面110a”)以及第四面(以下，称为“第二侧面110b”)、连接第一侧面IlOa与第二侧面IlOb的第三侧面IlOc以及第四侧面 110d。也可以说第一侧面IlOa如图1所示那样，是连接上面10 与下面106a的面。同样地，也可以说结构体110的侧面110b、110c、IlOd是连接第一包层104的上面10 与第二包层106的下面106a的面。此外，也可以说结构体110的第一侧面IlOa的垂线P与第一包层104的上面10 的垂线(未图示)交叉(例如正交)。同样地，也可以说结构体Iio的侧面110b、110c、110d 的各个垂线(未图示)与第一包层104的上面10 的垂线交叉(例如正交)。结构体110具有微细壁状构件111和半导体构件118。细微壁状部材111形成在第一包层104上。微细壁状构件111可以形成多个，其数量没有特别限定。在图1所示的例子中，微细壁状构件111具有相对于第一包层104的上面10 直立的壁状的形状(板状的形状)。微细壁状构件111如图2所示那样，从上面10 的垂线方向看发光装置100(俯视)时，从第三侧面IlOc设置到第四侧面IlOd为止。在图2所示的例子中，微细壁状构件 111的平面形状是长方形，微细壁状构件111从第三侧面IlOc到第四侧面IlOd为止，被设置成与第三侧面1 IOc垂线Q平行。虽然未图示，但是微细壁状构件111的平面形状也可以是平行四边形，也可以从第三侧面IlOc到第四侧面IlOd为止相对于垂线Q倾斜地设置。在图2所示的例子中，多个微细壁状构件111的平面形状彼此相同。对于微细壁状构件111，如果短边方向的边的长度(例如垂线P方向的边的长度) 是数百nm以下，则长度方向的边的长度(例如垂线Q方向的边的长度)、高度(例如，与垂线P以及垂线Q正交的方向的长度)没有特别限定。但是，短边方向以及长度方向的边越短，缓和结构体110所受的应变的效果越大。尤其是优选短边方向的边的长度是250nm以下。这样，因为微细壁状构件111短边方向的边的长度是纳米单位，所以也可以将微细壁状构件111称为“纳米墙111”。在微细壁状构件111的结晶系是六方晶系的情况下，微细壁状构件111的长度方向也可以是六方晶系的a轴方向。微细壁状构件111如图1以及图3所示那样，具有第三层114(以下，称为“第一引导层114”)、第四层116(以下，称为“第二引导层116”)、包含第五层(以下，称为“阱层”) 的活性层115。第一引导层114形成在第一包层104上。也可以说第一引导层114与第一包层 104的上面10 邻接。作为第一引导层114，例如可以使用η型InGaN层。活性层115形成在第一引导层114上。也可以说活性层115被第一引导层114和第二引导层116夹持。活性层115例如具有重叠三层由阱层和阻挡层构成的量子阱构造的多量子阱(MQW)构造。阱层的材质是例如Ina5Giia5N,阻挡层的材质是例如Inai5Giia85Ntj阱层以及阻挡层厚度例如是数nm到IOnm左右。第二引导层116形成在活性层115上。也可以说第二引导层116与第二包层106 的下面106a邻接。作为第二引导层116例如可以使用第二导电型(例如ρ型HnGaN层。 第一引导层114以及第二引导层116厚度大于阱层以及阻挡层的厚度，例如是数十nm到数百nm左右。半导体构件118形成在第一包层104上。在图2所示的例子中，半导体构件118 的平面形状与微细壁状构件111的平面形状相同，是长方形，但是没有特别限定，例如也可以平行四边形。在图2所示的例子中，多个半导体构件118的平面形状彼此相同。微细壁状构件111的半导体构件118如图2所示那样，从第一侧面IlOa向第二侧面IlOb交替地配置。即，在多个细微壁状部材111中的相邻的第一微细壁状构件112与第二微细壁状构件113之间，形成有半导体构件118。并且，半导体构件118也形成在第一微细壁状构件112的与第二微细壁状构件113相反的一侧(第一侧面IlOa侧)，以及第二微细壁状构件113的与第一微细壁状构件112相反的一侧(第二侧面IlOb侧)。相邻的微细壁状构件111以及半导体构件118例如相互相接。也可以说半导体构件118形成为埋入到多个微细壁状构件111之间。也可以说结构体110中的微细壁状构件111以外部分是半导体构件118。半导体构件118的材质例如可以是未被掺杂的InGaN。由于半导体构件118未被掺杂，而构成微细壁状构件111的第一引导层114和第二引导层116如上所述被掺杂，所以注入载流子(电子以及空穴)能够避开半导体构件118而流入微细壁状构件111。活性层115的一部分、引导层114、116的一部分以及半导体构件118的一部分如图2以及图3所示那样，能够构成波导路径119。活性层115(阱层)能够产生光，该光能够在波导路径119内传播。如图2所示那样俯视，波导路径119从第一侧面IlOa到第二侧面 IlOb向方向A延伸。方向A是指例如从在第一侧面IlOa中设置的波导路径119的第一端面119a的中心朝向在第二侧面IlOb中设置的波导路径119的第二端面119b的中心的方向。波导路径119与第一微细壁状构件112以及第二微细壁状构件113交叉地设置。 即，也可以说连接第一端面119a中心和第二端面119b中心的虚拟直线R与第一微细壁状构件112以及第二微细壁状构件113交叉。微细壁状构件111的波导路径119的延伸方向A的长度(沿着方向A的长度)是 λ/2ηι。即，第一微细壁状构件112的方向A的长度D112是λ/2ηι，第二微细壁状构件113 的延伸方向A的长度D113是λ/2ηι。另外，半导体构件118的方向A的长度Dn8是λ/2η2。 其中，λ是在活性层115中产生的光的波长，H1是第一微细壁状构件112以及第二微细壁状构件113中的有效折射率(形成了微细壁状构件112、113的部分的垂直剖面中的有效折射率)， 是半导体构件118中的有效折射率(形成了半导体构件118的部分的垂直剖面中的有效折射率)。此外，当将电场设为Ε、将活性层115厚度方向(第一包层104的垂线方向)设为 Z时，有效折射率η可以由下述式(1)表示数1例如，在波导路径119内向A方向行进的光的一部分能够在微细壁状构件111和半导体构件118的界面被反射，但是如上述那样，通过进行D112、D113以及D118的设计，在第一微细壁状构件112和半导体构件118的界面被反射的光与在第二微细壁状构件113和半导体构件118的界面被反射的光相互抵消。更加具体地说，在半导体构件118的折射率大于微细壁状构件112、113的折射率的情况下，在波导路径119内向A方向进行的光中的在从第一微细壁状构件112入射到半导体构件118时在界面被反射的光的相位发生180度反转(错开半波长大小的相位)。此时，在从半导体构件118入射到第二微细壁状构件113时在界面被反射的光的相位不会发生变化。在微细壁状构件112、113的波导路径的延伸方向的长度是λ/2ηι，并且半导体构件118的波导路径的延伸方向的长度是λ/2η2的情况下，该两个界面间的距离往返是λ/ η2，所以当仅有在一方界面被反射的光相位发生180度反转(错开半波长大小的相位)时， 两个反射光的相位变成相互相反的相位从而抵消。在折射率大小相反情况(即，半导体构件118的折射率小于微细壁状构件112、113的折射率的情况下)，也同样地仅与上述相反的反射光的相位发生反转，仍然是两个反射光的相位变成相反相位从而抵消。另外，在第一微细壁状构件112与第二微细壁状构件113的折射率相等的情况下，从第一微细壁状构件 112入射到半导体构件118时的反射率与从半导体构件118入射到第二微细壁状构件113 时的反射率相等。由此，反射光完全抵消，实际没有完全被反射，而是向波导路径119的延伸方向A传播。即，能够抑制光返回(反馈)。由此，能够在第一微细壁状构件112和半导体构件118的界面与第二细微壁状部材113和半导体构件118界面之间不发生重叠反射。其结果，能够抑制微细壁状构件112、 113与半导体构件118之间的界面间的激光振荡。能够抑制激光振荡的有效折射率差(nl 与n2之差绝对值)没有特别限定，例如是0. 04左右。假如将D112以及D113设为λ /4ηι，将D118设为λ /4η2，则在第一微细壁状构件112 和半导体构件118的界面被反射的光与在半导体构件118和第二微细壁状构件113的界面被反射的光相互叠加，这种反射光会产生激光振荡(在局部区域的法布里-珀罗振荡、 DFB (distributed feedback)振荡)。波导路径119如图2所示那样，例如从第一侧面IlOa到第二侧面IlOb为止相对于垂线P倾斜地设置。除此之外，通过进行上述的D112、D113以及Dn8设计，能够在第一端面 119a与第二端面119b之间，不使光产生多重反射。其结果，能够抑制第一端面119a与第二端面11%之间的激光振荡。此外，虽然未图示，但是波导路径119也可以设置多个。通过利用如后所述柱状部 108的平面形状来使平面方向(例如与活性层115的厚度方向正交的方向)具有有效折射率差，能够形成波导路径119。另外，也能够通过如后所述利用接触层107和第二电极122 接触面107a的平面形状，并通过决定电流路线来形成波导路径119。防反射层130是覆盖波导路径119的第一端面119a以及第二端面119b而形成的。 防反射层130也可以覆盖结构体110的第一侧面IlOa以及第二侧面IlOb整个面而形成。 防反射层130能够抑制在活性层115中产生的光发生反射。即，通过防反射层130，能够使端面119a、119b反射率成为0%或者近似0的值。由此，能够从端面119a、119b (也可以说出射面119a、119b)高效地射出光。在图2所示的示例子中，防反射层130覆盖第一端面119a以及第二端面119b两方，但是也可以仅覆盖第一端面119a，而第二端面119b被反射层覆盖。由此，在活性层115 中产生的光一部分在第二端面11%中被反射后，能够从第一端面119a射出。作为防反射层130以及反射层，例如可以使用Al2O3层、TiN层、TW2层、SiON层、SiN层、SiO2层、Ta2O3 层或它们的多层膜等。第二包层106形成在结构体110上。作为第二包层106例如可以使用ρ型GaN层。例如，通过ρ型第二包层106、未掺杂杂质的活性层115以及η型第一包层104来构成pin 二极管。如上所述，包层104、106的材质可以采用GaN，活性层115、引导层114、116以及半导体构件118的材质可以采用InxGai_xN(0 < χ < 1)。由此，能够使包层104、106成为禁带宽度比活性层115、引导层114、116以及半导体构件118大而折射率小的层。并且，能够使构成活性层115的阱层的χ值(In相对于Ga的值)大于引导层114、116的χ值。由此，能够使引导层114、116成为禁带宽度比阱层大而折射率小的层。并且，优选半导体构件118的χ值大于引导层114、116的χ值，而小于阱层115的χ值。由此，能够抑制在活性层115 中产生的光被半导体构件118吸收。此外，通过使阱层的材质采用LxGi^xN(0. 4 ^ χ ^ 0. 6)，活性层115能够产生绿色光。由此，发光装置100能够出射绿色光。如果保持上述各层折射率的大小关系，在以上述的材质为主成分的各层104、106、 114、116中，也可以混入Al等作为副成分。即，包层104、106的材质也可以采用AlGaN，而引导层114、116的材质采用InAKiaN。另外，如果保持上述各层折射率的大小关系，包层104、 106的材质也可以采用AKkiN，而引导层114、116的材质采用GaN。另外，例如也可以是包层 104、106采用由AKkiN层和feiN层构成的超晶格构造，而引导层114、116的材质采用GaN或 InGaN0利用如上所述各层的材质，活性层115(阱层)能够产生光，具有使光增强的功能。 并且，活性层115具有对光进行波导的功能。引导层114、116具有对在活性层115中产生的光进行波导的功能。包层104、106具有封住注入载流子(电子以及空穴)以及光并抑制泄漏的功能。半导体构件118具有对光进行波导的功能，但是在注入载流子避开半导体构件118而流过的方面，与引导层114、116功能不同。 更具体地说，在发光装置100中，当对第一电极120与第二电极122之间，施加pin 二极管的正向偏置电压时，电子以及空穴避开半导体构件118，从引导层114、116注入活性层115，在活性层115中构成波导路径119的部分引起电子和空穴复合。通过该复合来发光。以该产生的光为起点，连锁地引起诱导辐射，在波导路径119的活性层115内光强度被增强。例如，在波导路径119的活性层115中产生的光一部分能够交替地通过构成波导路径119的微细壁状构件111以及半导体构件118，从端面119a、119b作为出射光而射出。此外，在图1以及图2所示的例子中，端面119a、119b设置在半导体构件118中， 但是也可以设置在微细壁状构件111中。即，侧面IlOaUlOb也可以由微细壁状构件111 形成。接触层107如图1以及图3所示那样，形成在第二包层106上。作为接触层107， 例如可以使用P型GaN层。接触层107与第二电极122可以进行欧姆接触。由此，能够减少第二电极122的接触电阻。此外，虽然未图示，但是也可以在第二包层106接触层107之间形成蚀刻阻挡层、 载流子阻挡层。蚀刻阻挡层能够提高形成后述的柱状部108时的蚀刻深度的精度。载流子阻挡层能够减小由于电子与空穴的移动度之差而导致的影响。接触层107与第二包层106 —部分能够构成柱状部108。形成有柱状部108的部分如后所述，与未形成柱状部108的部分相比，能够增大有效折射率。由此，通过在平面方向封住光，能够构成波导路径119。即，能够利用柱状部108平面形状，来决定波导路径119 平面形状。另外，通过柱状部108，如后所述能够防止电流在平面方向扩散(通过在平面方向封住电流)，也能够决定电极120、122间的电流路线。此外，虽然未图示，但是也能够使柱状部108侧面倾斜。接触层107与第二电极122的接触面107a的平面形状也可以与柱状部108的平面形状，即波导路径119的平面形状相同。换句话说，接触面107a也可以与波导路径119同样地，如图2所示那样从第一侧面1 IOa到第二侧面1 IOb向A方向延伸，并且也可以与第一微细壁状构件112以及第二微细壁状构件113交叉。即，图2所示的D112也可以是第一微细壁状构件112的接触面107a延伸方向A的长度。这方面关于D113以及D118也是同样的。绝缘部件109如图1以及图3所示那样，设置在第二包层106上，并且在柱状部 108的侧方。绝缘部件109能够与柱状部108侧面相接。绝缘部件109的上面如图3所示那样，例如与接触层107的上面连接。作为绝缘部件109的材质，例如可举出SiN、SiO2、聚酰亚胺等。在使用这些材料作为绝缘部件109的情况下，电极120、122间的电流能够避开绝缘部件109而流过被绝缘部件109夹持的柱状部108。绝缘部件109能够具有小于活性层115以及引导层114、116的折射率的折射率。该情况下，形成有绝缘部材109的部分的垂直剖面的有效折射率小于未形成绝缘部件109的部分，即形成有柱状部108的部分垂直剖面有效折射率。由此，在平面方向，能够高效地将光封闭在波导路径119内。此外，虽然未图示，但是也可以不设置绝缘部件109。绝缘部件109也可以解释为空气。第一电极120形成在基板102下的整个面上。第一电极120能够与和该第一电极 120欧姆接触的层(在图示例子中是基板10 相接。第一电极120经由基板102与第一包层104电连接。第一电极120是用于驱动发光装置100的一方电极。作为第一电极120，例如可以使用从基板102两侧按照Ti层、Al层、Au层的顺序层叠而成的电极等。此外，也可以在第一包层104与基板102之间，设置第二接触层(未图示)，通过干式蚀刻等露出该第二接触层，将第一电极120设置在第二接触层上。由此，能够得到单面电极构造。该方式在蓝宝石基板上生长了 GaN层的、如GaN模板基板那样的基板102的一部分是绝缘性的情况下尤其有效。第二电极122形成在接触层107上。并且，第二电极122也可以如图3所示那样， 设置在绝缘部件109上。第二电极122经由接触层107，与第二包层106电连接。第二电极122是用于驱动发光装置100的另一方电极。作为第二电极122，例如可以使用从接触层 107侧按照Ni层、Pd层、Au层的顺序层叠而成的电极等。如上所述的发光装置100能够用于例如投影仪、显示器、照明装置、计测装置等的光源。本实施方式的发光装置100例如具有以下特征。根据发光装置100，在第一微细壁状构件112与第二微细壁状构件113之间形成有半导体构件118。因此，能够抑制构成波导路径119的第一微细壁状构件112以及第二微细壁状构件113侧面中的非发光复合。由此，在发光装置100中，能够缓和基板102与结构体 110之间产生的应变并且得到高的发光效率。例如，当微细壁状构件的侧面露出时，有时会产生伴随着该侧面附近缺陷、杂质的非发光复合，从而降低发光效率。并且，在发光装置100中，半导体构件118的材质是InGaN，微细壁状构件112、113 的材质例如是hGaN。因此，与在微细壁状构件112、113之间形成由例如氧化硅、聚酰亚胺构成的绝缘部件的情况相比，能够使微细壁状构件112、113与半导体构件118的热膨胀系数接近。由此，在发光装置100中，即使由于例如电流注入而产生了发热，也能够减小由于热膨胀而施加给结构体110的压力，能够抑制由于压力而导致的发光效率降低、寿命降低。 这关于活性层115的材质是InGaN，引导层114、116的材质是GaN也是同样的。并且，在发光装置100中，第一微细壁状构件112的方向A的长度D112是λ /2ηι，第二微细壁状构件113的方向A的长度D113是λ/2ηι。另外，半导体构件118的方向A的长度Dn8是λ/2η2。由此，如上所述，在A方向传播的光中的在第一微细壁状构件112和半导体构件118界面被反射的光与在半导体构件118和第二微细壁状构件113界面被反射的光相互抵消。由此，能够在第一微细壁状构件112和半导体构件118界面与第二微细壁状构件113和半导体构件118界面之间不产生多重反射。其结果，能够抑制微细壁状构件112、 113与半导体构件118界面间的激光振荡。根据发光装置100，半导体构件118也能够形成在第一微细壁状构件112的与第二微细壁状构件113相反的一侧(第一侧面IlOa侧)以及第二微细壁状构件113的与第一微细壁状构件112相反的一侧(第二侧面IlOb侧)。因此，能够更加抑制微细壁状构件 112,113的侧面的非发光复合。根据发光装置100，防反射层130能够覆盖波导路径119的第一端面119a以及第二端面11%而形成。由此，能够减小成为出射面的端面119a、119b的反射率。因此，在端面119a、119b之间，能够使光不产生多重反射。其结果，能够抑制在端面119a、119b之间的使元件整体作为谐振器的激光振荡。并且，如上所述那样，上述发光装置100也能够抑制元件内部界面间的局部的反射、反馈而导致的激光振荡。因此，发光装置100可以是超级发光二极管。由此，发光装置100能够抑制激光振荡，在作为投影仪等图像投影装置、图像显示装置的光源而使用情况下，能够减少散斑噪声。根据发光装置100，构成活性层115的阱层的材质可以是 InxGa1^xN(0. 4彡χ彡0. 6)。由此，发光装置100能够射出绿色光。根据发光装置100，能够是半导体构件118未被掺杂，而构成微细壁状构件111的第一引导层114第二引导层116被掺杂。由此，注入载流子能够避开半导体构件118而流入微细壁状构件111。2.发光装置的制造方法接下来，一边参照附图一边说明本实施方式的发光装置制造方法。图4 图8是示意性地表示本实施方式的发光装置100制造工序的立体图。图4所示那样，在基板102上，使第一包层104、第一引导层114、活性层115以及第二引导层116按照该顺序外延生长。作为外延生长方法，例如可以使用MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法、MBE (Molecular Beam Epitaxy)法。图5所示那样，对第二引导层116、活性层115以及第一引导层114进行图案化，形成微细壁状构件111。图案化是例如使用光刻技术以及蚀刻技术来进行的。在图示的例子中，图案化按照露出第一包层104的上面10 的一部分的方式进行。图6所示那样，在已露出的第一包层104的上面10 上并且在微细壁状构件111 侧方形成半导体构件118。由此，能够形成结构体110。半导体构件118例如按照半导体构件118的上面微细壁状构件111的上面连续的方式形成。半导体构件118是利用例如MOCVD 法在横方向生长(Epitaxial Lateral Overgrowth ；EL0)而形成的。对于作为半导体构件 118的材质的InGaN，横方向(例如与活性层115的厚度方向正交的方向)生长与层叠方向 (例如活性层115的厚度方向)生长相比极快，能够比较容易地埋在微细壁状构件111之间。具体地说，即使邻接的微细壁状构件111之间距离的是数十nm 数百nm，由于是通过横方向生长来形成半导体构件118，与CVD (Chemical Vapor Deposition)法、溅射法等相比，能够更加容易并且无间隙地埋入半导体构件118。并且，通过利用横方向生长来形成半导体构件118，能够提高半导体构件118的结晶性。图7所示那样，在结构体110上，使第二包层106以及接触层107以该顺序外延生长。作为使其外延生长的方法，例可以使用MOCVD法、MBE法。如图8所示那样，至少对接触层107以及第二包层106进行图案化，来形成柱状部 108。图案化是例如使用光刻技术以及蚀刻技术来进行的。在图示的例子中，图案化按照不露出结构体110的上面的方式进行。如图1所示那样，按照覆盖柱状部108侧面的方式来形成绝缘部件109。具体地， 首先例如利用CVD法、涂敷法等，在第二包层106的上方(包含接触层107上)使绝缘层 (未图示)成膜。接下来，例如使用蚀刻技术等，使接触层107的上面露出。通过以上工序， 能够形成绝缘部件109。如图3所示那样，在接触层107以及绝缘部件109上形成第二电极122。第二电极 122是例如通过真空蒸镀法而形成的。接下来，在基板102的下面下形成第一电极120。第一电极120是例如通过真空蒸镀法而形成的。此外，第一电极120以及第二电极122形成顺序没有特别限定。如图2所示那样，在结构体110第一侧面1 IOa以及第二侧面1 IOb上形成防反射层 130。防反射层130是例如通过CVD法、溅射法、离子辅助沉积(Ion Assisted Deposition) 法等而成的。通过以上工序，能够制造发光装置100。根据发光装置100的制造方法，能够制造发光效率高的发光装置100。3.发光装置的变形例接下来，一边参照附图一边说明本实施方式变形例的发光装置。图9是示意性地表示本实施方式的变形例的发光装置200的剖面图，并且与图3对应。以下，在本实施方式的变形例的发光装置200中，关于与本实施方式的发光装置100的构成部件具有同样功能的部件标注相同附图标记，并省略其详细的说明。在发光装置100例子中，如图3所示那样，对设置了绝缘部件109、对未形成绝缘部件109的区域，即形成柱状部108的区域设置折射率差，来封住光的折射率波导型进行说明。与此相对，发光装置200是未形成柱状部108，在平面方向未设置折射率差的增益波导型。S卩，在发光装置200中，如图9所示那样，接触层107以及第二包层106不构成柱状部，由此也不会在柱状部侧方形成绝缘部件109。在发光装置200中，绝缘部件109形成在成为波导路径119的部分上方以外的接触层107上。换而言之，绝缘部件109在成为波导路径119的部分上方具有开口部，在该开口部中露出接触层107的上面。第二电极122 形成在该露出的接触层107上以及绝缘部件109上。在图示的例子中，通过第二电极122与接触层107的接触面107a的平面形状，来决定电极120、122之间的电流路线，其结果来决定波导路径119的平面形状。由此，接触面 107a的平面形状成为与波导路径119相同的平面形状。此外虽然未图示，但是第二电极122 也可以是未形成在绝缘部件109上，而是仅形成在波导路径119的上方的接触层107上。根据发光装置200，能够与发光装置100同样地得到高的发光效率。
4.投影仪接下来，说明本实施方式的投影仪。图10是示意性地表示本实施方式的投影仪 700示的图。此外，在图10中，为了方便省略了构成投影仪700的壳体。投影仪700具有本发明的发光装置。以下说明使用发光装置100作为本发明的发光装置的例子。投影仪700图10所示那样，可以具有分别射出红色光、绿色光、蓝色光的红色光源 (发光装置)100R、绿色光源(发光装置)100G、蓝色光源(发光装置)100B。这些中的至少 100G是上述发光装置100。投影仪700具备根据图像信息来分别调制从光源100R、100G、100B射出的光的透射式液晶光阀(光调制装置)704R、704G、704B和使通过液晶光阀704R、704G、704B形成的图像放大并投射在屏幕(显示面)710上的投射透镜(投射装置)708。另外，投影仪700能够具备对从液晶光阀704R、704G、704B射出的光进行合成并导入投射透镜708的正交二向色棱镜(色光合成单元)706。并且，投影仪700是从光源100R、100G、100B射出的光的照度分布均勻化，因此在比各光源100R、100G、100B更靠光路下游侧设置均勻化光学系统702R、702G、702B，通过照度分布由于它们而被均勻化的光，对液晶光阀704R、704G、704B进行照明。均勻化光学系统 702R、702G、702B例如由全息透镜70 以及场透镜702b构成。被各液晶光阀704R、704G、704B调制后的三种颜色的光入射到正交二向色棱镜 706。该棱镜是使四个直角棱镜贴合而形成的，在其内面反射红色光的电介质多层膜与反射蓝光的电介质多层膜十字状地配置。三种颜色的光被这些电介质多层膜合成，从而形成表示彩色图像的光。然后，合成后的光被作为投射光学系统的投射透镜706投射到屏幕710 上，从而显示放大后的图像。根据投影仪700，可以具有发光效率高绿色光源100G。由此，作为投影仪700的整体，能够具有高的发光效率。此外，在上述例子中，使用透射式液晶光阀作为光调制装置，但是也可以使用液晶以外光阀，也可以使用反射型光阀。作为这种光阀，例如可举出反射型液晶光阀、数字微镜器件(Digital Micromirror Device) 0另外，投射光学系统的构成能够根据所使用的光阀种类而适当地变更。另外，作为通过在屏幕上扫描来自光源的光，在显示面上显示想要的大小的图像的图像形成装置、即扫描式图像显示装置(投影仪)的光源装置，也可以使用光源100R、 100G、100B。此外，上述的实施方式以及变形例是一个例子，不限于此。例如能够适当地组合各实施方式以及各变形例。如上述那样，详细地说明了本发明实施方式，但是根据本发明的发明要点以及效果能够进行实际上不脱离的更多应变，这对于本领域技术人员而言是容易理解的。因此，这种变形例也全部包含在本发明范围中。
权利要求
1.一种发光装置，其特征在于，包括第一层，其具有第一面；第二层，其具有与所述第一面对置的第二面；及结构体，其被所述第一面和所述第二面夹持，所述结构体具有第一微细壁状构件、第二微细壁状构件和半导体构件， 所述第一微细壁状构件以及所述第二微细壁状构件具有 第三层，其与所述第一面邻接； 第四层，其与所述第二面邻接；及第五层，其被所述第三层和所述第四层夹持，所述半导体构件被所述第一微细壁状构件和所述第二微细壁状构件夹持， 所述第一层及所述第二层的材质为GaN，所述第三层、所述第四层、所述第五层及所述半导体构件的材质为Inx(iai_xN，其中，0 < χ < 1，所述第五层的χ值比所述第三层的χ的值、所述第四层的χ的值及所述半导体构件的 χ的值大，所述第五层是产生光并且传导光的层，所述第三层及所述第四层是传导在所述第五层中产生的光的层， 所述第一层及所述第二层是抑制在所述第五层中产生的光的泄漏的层， 从所述第一面的垂线方向俯视用于传播在所述第五层中产生的光的波导路径时，用于传播在所述第五层中产生的光的波导路径与所述第一微细壁状构件及所述第二微细壁状构件交叉，所述第一微细壁状构件及所述第二微细壁状构件的在所述波导路径的延伸方向的长度为λ/2ηι;所述半导体构件的在所述波导路径的延伸方向的长度为λ /2 ， 其中，λ是在所述第五层中产生的光的波长， H1是所述第一微细壁状构件及所述第二微细壁状构件的有效折射率， η2是所述半导体构件的有效折射率。
2.一种发光装置，其特征在于，包含 第一层，其具有第一面；第二层，其具有与所述第一面对置的第二面；及结构体，其被所述第一面和所述第二面夹持，所述结构体具有第一微细壁状构件、第二微细壁状构件以及半导体构件， 所述第一微细壁状构件及所述第二微细壁状构件具有 第三层，其与所述第一面邻接； 第四层，其与所述第二面邻接；及第五层，其被所述第三层和所述第四层夹持，所述半导体构件被所述第一微细壁状构件和所述第二微细壁状构件夹持， 所述第一层及所述第二层的材质为AWaN， 所述第三层及所述第四层的材质为GaN，所述第五层及所述半导体构件的材质为hxGai_xN，其中0 < χ < 1， 所述第五层的χ值大于所述半导体构件的χ值， 所述第五层是产生光并且传导光的层，所述第三层及所述第四层是传导在所述第五层中产生的光的层， 所述第一层及所述第二层是抑制在所述第五层中产生的光的泄漏的层， 从所述第一面的垂线方向俯视用于传播在所述第五层中产生的光的波导路径时，用于传播在所述第五层中产生的光的波导路径与所述第一微细壁状构件以及所述第二微细壁状构件交叉，所述第一微细壁状构件以及所述第二微细壁状构件的在所述波导路径的延伸方向的长度为λ/2ηι;所述半导体构件的在所述波导路径的延伸方向的长度为λ /2 ， 其中，λ是在所述第五层中产生的光的波长， H1是所述第一微细壁状构件及所述第二微细壁状构件的有效折射率， η2是所述半导体构件的有效折射率。
3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于所述半导体构件还形成于所述第一微细壁状构件的与所述第二微细壁状构件侧相反的一侧以及所述第二微细壁状构件的与所述第一微细壁状构件侧相反的一侧。
4.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于还包含第六层，该第六层以覆盖所述结构体的出射面的方式形成， 所述第六层是抑制在所述第五层中产生的光的反射的层。
5.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于 所述第五层的χ的值是0. 4以上0. 6以下。
6.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于 所述第三层被掺杂为第一导电型，所述第四层被掺杂为第二导电型， 所述半导体构件未被掺杂。
7.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于 还包含第一电极，其与所述第一层电连接；第二电极，其与所述第二层电连接；及第七层，其被形成于所述第二层与所述第二电极之间，所述第七层与所述第二电极进行欧姆接触，所述结构体具有第三面，其与所述第一面及所述第二面连接；及第四面，其与所述第一面以及所述第二面连接，并与所述第三面对置， 所述第七层与所述第二电极的接触面从所述第三面延伸到所述第四面， 从所述第一面的垂线方向俯视所述接触面时，所述接触面与所述第一微细壁状构件以及所述第二微细壁状构件交叉，所述第一微细壁状构件及所述第二微细壁状构件的在所述接触面的延伸方向的长度是入An1,所述半导体构件的在所述接触面的延伸方向的长度是λ /2η2。
8.一种发光装置，其特征在于，具有第一层；多个壁状构件，其具有沿着所述第一层的面内方向伸长的长方形形状，并且在所述第一层上沿着与所述长方形形状的长度方向垂直的方向排列；半导体构件，其由InxGai_xN构成，被设于所述多个壁状构件之间，其中，0 < χ < 1 ；及第二层，其位于所述多个壁状构件与所述半导体构件之上，所述壁状构件是通过在与所述第一层的面内方向垂直的方向上层叠第一波导层、发光层和第二波导层而构成的，所述发光层是产生波长λ的光的层，由InyGi^yN构成，其中0 < χ < y < 1， 所述第一波导层及第二波导层是在沿着所述第一层的面内方向的第一方向传导在所述发光层中产生的光的层，所述第一层及所述第二层是抑制在所述发光层中产生的光的泄漏的层，所述第一方向是与所述多个壁状构件的长度方向交叉的方向，当将上述壁状构件的有效折射率设为Ill时，该壁状构件的在所述第一方向的长度为λ/an1，在将上述半导体构件的有效折射率设为n2时，该半导体构件的在所述第一方向的长度为入/2n2。
9.一种投影仪，其特征在于，包含 权利要求1所述的发光装置；光调制装置，其根据图像信息调制从所述发光装置中射出的光；及投射装置，其投射由所述光调制装置形成的图像。
全文摘要
本发明提供一种发光装置以及投影仪。该发光装置包含第一层；第二层；以及被所述第一层与所述第二层夹持的结构体，所述结构体具有第一微细壁状构件、第二微细壁状构件以及被该第一微细壁状构件与第二微细壁状构件夹持的半导体构件，所述第一以及所述第二微细壁状构件具有第三层、第四层以及被该第三层与所述第四层夹持的第五层，所述第五层是产生光并且对光进行波导的层，所述第三层以及所述第四层是对在所述第五层中产生的光进行波导的层，所述第一层以及所述第二层是抑制在所述第五层中产生的光发生泄漏的层，在所述第五层中产生的光的传播方向与所述第一以及所述第二微细壁状构件交叉。
文档编号H01L33/32GK102315338SQ20111018061
公开日2012年1月11日 申请日期2011年6月24日 优先权日2010年6月30日
发明者望月理光 申请人:精工爱普生株式会社