(57)【要約】【課題】開口部に集まるＧａ原子が少なくなることを抑制することができる発光装置の製造方法を提供する。【解決手段】基板にマスク層を形成する工程と、前記マスク層の表面を削ってあらす工程と、前記表面を削ってあらす工程の後に、前記マスク層をパターニングして、前記表面に複数の開口部を形成する工程と、複数の前記開口部から、柱状部を成長させる工程と、を有する、発光装置の製造方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層の表面を削ってあらす工程と、
前記表面を削ってあらす工程の後に、前記マスク層をパターニングして、前記表面に複数の開口部を形成する工程と、
複数の前記開口部から、柱状部を成長させる工程と、
を有する、発光装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記表面を削ってあらす工程では、前記表面の算術平均粗さを０．５０ｎｍ以上にする、発光装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記表面を削ってあらす工程では、前記表面の算術平均粗さを１０．０ｎｍ以下にする、発光装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記表面を削ってあらす工程の前に、前記表面にレジスト層を形成する工程を有し、
前記表面を削ってあらす工程では、前記レジスト層および前記マスク層をドライエッチングして、前記表面を削ってあらす、発光装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記表面を削ってあらす工程では、ウェットエッチングによって前記表面を削ってあらす、発光装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、
複数の前記開口部を形成する工程では、
前記表面の第１領域に、複数の前記開口部のうちの第１開口部を形成し、
前記表面の第２領域に、複数の前記開口部のうちの第２開口部を形成し、
前記第１開口部と前記第２開口部とは、隣り合い、
前記表面を削ってあらす工程では、
前記第１領域および前記第２領域を削ってあらし、
前記第１領域と前記第２領域との間の第３領域を、削らない、発光装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか１項において、
複数の前記開口部を形成する工程では、
前記表面の第１領域に、複数の前記開口部を形成し、
前記表面を削ってあらす工程では、
前記第１領域を削ってあらし、
前記第１領域を囲む第２領域を、削らない、発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、窒化ガリウム（ＧａＮ）などのＩＩＩ族窒化物半導体は、高品質の短波長発光を出力し得る発光ダイオードやレーザーダイオードなどの半導体発光装置を実現できる半導体材料として注目されている。半導体発光装置は、有機金属化学気相堆積（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：ＭＯＣＶＤ）法や分子線エピタキシー（Molecular Beam Epitaxy：ＭＢＥ）法などの結晶成長技術を用いて、基板上にＩＩＩ族窒化物半導体からなる積層体を形成することで製造される。
【０００３】
例えば特許文献１には、半導体基板上に複数の開口部を有するマスクパターンを形成し、各開口部を介してマスクパターンの上方に向けて複数の微細柱状結晶を成長させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２３９７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
微細柱状結晶は、マスクパターン上にＧａ原子がトラップされ、トラップされたＧａ原子が開口部に移動することによって、開口部から成長される。しかしながら、特許文献１では、微細柱状結晶の成長条件によっては、Ｇａ原子がマスク上にトラップされ難く、開口部に到達するＧａ原子の数が少なくなる場合がある。Ｇａ原子の数が少なくなると、微細柱状結晶が成長しない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る発光装置の製造方法の一態様は、
基板にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層の表面を削ってあらす工程と、
前記表面を削ってあらす工程の後に、前記マスク層をパターニングして、前記表面に複数の開口部を形成する工程と、
複数の前記開口部から、柱状部を成長させる工程と、
を有する。
【０００７】
前記発光装置の製造方法の一態様において、
前記表面を削ってあらす工程では、前記表面の算術平均粗さを０．５０ｎｍ以上にしてもよい。
【０００８】
前記発光装置の製造方法の一態様において、
前記表面を削ってあらす工程では、前記表面の算術平均粗さを１０．０ｎｍ以下にしてもよい。
【０００９】
前記発光装置の製造方法の一態様において、
前記表面を削ってあらす工程の前に、前記表面にレジスト層を形成する工程を有し、
前記表面を削ってあらす工程では、前記レジスト層および前記マスク層をドライエッチングして、前記表面を削ってあらしてもよい。
【００１０】
前記発光装置の製造方法の一態様において、
前記表面を削ってあらす工程では、ウェットエッチングによって前記表面を削ってあらしてもよい。
【００１１】
前記発光装置の製造方法の一態様において、
複数の前記開口部を形成する工程では、
前記表面の第１領域に、複数の前記開口部のうちの第１開口部を形成し、
前記表面の第２領域に、複数の前記開口部のうちの第２開口部を形成し、
前記第１開口部と前記第２開口部とは、隣り合い、
前記表面を削ってあらす工程では、
前記第１領域および前記第２領域を削ってあらし、
前記第１領域と前記第２領域との間の第３領域を、削らなくてもよい。
【００１２】
前記発光装置の製造方法の一態様において、
複数の前記開口部を形成する工程では、
前記表面の第１領域に、複数の前記開口部を形成し、
前記表面を削ってあらす工程では、
前記第１領域を削ってあらし、
前記第１領域を囲む第２領域を、削らなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図２】第１実施形態に係る発光装置の製造方法を説明するためのフローチャート。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】第２実施形態に係る発光装置のマスク層を模式的に示す平面図。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】第３実施形態に係る発光装置のマスク層を模式的に示す平面図。
【図１３】第４実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。
【図１４】レジスト層のＳＥＭ像。
【図１５】算術平均粗さＲａが０．４５ｎｍのＳｉＯ２層の表面のＳＥＭ像。
【図１６】算術平均粗さＲａが０．９８ｎｍのＳｉＯ２層の表面のＳＥＭ像。
【図１７】算術平均粗さＲａが１．５０ｎｍのＳｉＯ２層の表面のＳＥＭ像。
【図１８】開口部から成長させたＧａＮ層のＳＥＭ像。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
発光装置１００は、図１に示すように、例えば、基板１０と、柱状部２０と、マスク層３０と、光伝搬層４０と、第１電極５０と、第２電極５２と、を有している。
【００１７】
基板１０は、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、サファイア基板、ＧａＮ基板、Ｓｉ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層などである。
【００１８】
なお、「上」とは、柱状部２０の第１半導体層２２と発光層２４との積層方向（以下、単に「積層方向」ともいう）において、発光層２４からみて基板１０から遠ざかる方向のことであり、「下」とは、積層方向において、発光層２４からみて基板１０に近づく方向のことである。また、以下では、積層方向と直交する方向を、「基板１０の面内方向」ともいう。
【００１９】
柱状部２０は、バッファー層１４上に設けられている。柱状部２０の平面形状は、正六角形等の多角形、円などである。柱状部２０の径は、例えば、ｎｍオーダーであり、具体的には１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。柱状部２０の積層方向の大きさは、例えば、０．１μｍ以上５μｍ以下である。
【００２０】
なお、「径」とは、柱状部２０の平面形状が円の場合は、直径であり、柱状部２０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２０の径は、柱状部２０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２０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。また、「平面形状」とは、積層方向からみた平面視における形状のことである。
【００２１】
柱状部２０は、複数設けられている。隣り合う柱状部２０の間隔は、例えば、１ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。柱状部２０は、所定の方向に所定のピッチで周期的に配置されている。複数の柱状部２０は、積層方向からみた平面視において、例えば、三角格子状、四角格子状、などに配置されている。ここで、「ピッチ」とは、柱状部２０が周期的に配置されている場合の、１周期分の距離をいう。この場合、ピッチは、例えば、隣り合う柱状部２０の中心間の距離である。
【００２２】
柱状部２０は、第１半導体層２２と、発光層２４と、第２半導体層２６と、を有している。
【００２３】
第１半導体層２２は、バッファー層１４上に設けられている。第１半導体層２２は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＮ層である。
【００２４】
発光層２４は、第１半導体層２２上に設けられている。発光層２４は、第１半導体層２２と第２半導体層２６との間に設けられている。発光層２４は、例えば、ＧａＮ層とＩｎＧａＮ層とから構成された量子井戸構造を有している。発光層２４は、電流が注入されることで光を発することが可能な層である。
【００２５】
第２半導体層２６は、発光層２４上に設けられている。第２半導体層２６は、第１半導体層２２と導電型の異なる層である。第２半導体層２６は、例えば、Ｍｇがドープされたｐ型のＧａＮ層である。半導体層２２，２６は、発光層２４に光を閉じ込める機能を有するクラッド層である。
【００２６】
発光装置１００では、ｐ型の第２半導体層２６、不純物がドーピングされていない発光層２４、およびｎ型の第１半導体層２２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５０と第２電極５２との間に、ｐｉｎダイオードの順バイアス電圧を印加して電流を注入すると、発光層２４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２４において発生した光は、半導体層２２，２６により基板１０の面内方向に光伝搬層４０を通って伝搬して、複数の柱状部２０によるフォトニック結晶の効果により定在波を形成し、基板１０の面内方向に閉じ込められる。閉じ込められた光は、発光層２４において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。
【００２７】
なお、図示はしないが、基板１０とバッファー層１４との間、または基板１０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２４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５２側からのみ光を出射することができる。
【００２８】
マスク層３０は、バッファー層１４上に設けられている。マスク層３０は、柱状部２０を成長させるための層である。マスク層３０は、例えば、ＳｉＯ２層、Ｓｉ層、ＳｉＣ層、ＴｉＯ２層、ＨｆＯ２層などである。マスク層３０には、複数の開口部３２が設けられている。開口部３２は、マスク層３０を厚さ方向に貫通している。開口部３２には、柱状部２０が設けられている。マスク層３０の厚さは、例えば、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００２９】
マスク層３０の表面３４は、凹凸形状を有している。表面３４は、マスク層３０の上面である。表面３４の算術平均粗さＲａは、例えば、０．５０ｎｍ以上１０．０ｎｍ以下であり、好ましくは０．５０ｎｍ以上１．５０ｎｍ以下であり、より好ましくは０．９８ｎｍ以上１．５０ｎｍ以下である。表面３４の算術平均粗さＲａは、ＡＦＭ（Atomic Force Microscope）を用いた測定により得られる表面形状から、例えば、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２０１３に示されている方法により求めることができる。
【００３０】
光伝搬層４０は、隣り合う柱状部２０の間に設けられている。図示の例では、光伝搬層４０は、マスク層３０上に設けられている。光伝搬層４０の屈折率は、例えば、発光層２４の屈折率よりも低い。光伝搬層４０は、例えば、酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、酸化チタン層などである。発光層２４で発生した光は、光伝搬層４０を伝搬することが可能である。
【００３１】
第１電極５０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５０とオーミックコンタクトしていてもよい。図示の例では、第１電極５０は、バッファー層１４を介して、第１半導体層２２と電気的に接続されている。第１電極５０は、発光層２４に電流を注入するための一方の電極である。第１電極５０としては、例えば、バッファー層１４側から、Ｔｉ層、Ａｌ層、Ａｕ層の順序で積層したものなどを用いる。
【００３２】
第２電極５２は、第２半導体層２６上に設けられている。第２半導体層２６は、第２電極５２とオーミックコンタクトしていてもよい。第２電極５２は、第２半導体層２６と電気的に接続されている。第２電極５２は、発光層２４に電流を注入するための他方の電極である。第２電極５２の材質は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などである。
【００３３】
なお、上記では、ＩｎＧａＮ系の発光層２４について説明したが、発光層２４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あらゆる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。
【００３４】
また、上記では、発光装置１００がレーザーである場合について説明したが、発光装置１００は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）であってもよい。
【００３５】
また、上記では、柱状部２０は、発光層２４を有している場合について説明したが、柱状部２０は、発光層２４を有してなくてもよい。例えば、複数の柱状部２０と、第２電極５２との間に、積層体を有し、該積層体は、第１半導体層２２と、第２半導体層２６と、第１半導体層２２と第２半導体層２６との間に設けられた発光層２４と、を有していてもよい。この場合、柱状部２０は、ｎ型の半導体層によって構成されていてもよい。
【００３６】
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７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。
【００３７】
図３に示すように、基板１０を準備する（ステップＳ１）。具体的には、支持基板１２上にバッファー層１４をエピタキシャル成長させる。これにより、支持基板１２およびバッファー層１４を有する基板１０を準備することができる。エピタキシャル成長させる方法としては、例えば、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法などが挙げられる。
【００３８】
次に、基板１０にマスク層３０を形成する（ステップＳ２）。図示の例では、基板１０上にマスク層３０を形成する。マスク層３０は、例えば、スパッタ法により形成される。
【００３９】
次に、マスク層３０の表面３４にレジスト層６０を形成する（ステップＳ３）。レジスト層６０は、例えば、スピンコート法によって形成される。
【００４０】
図４に示すように、レジスト層６０をドライエッチングし、さらに、図５に示すように、マスク層３０をドライエッチングして、表面３４を削ってあらす（ステップＳ４）。具体的には、図４に示すように、レジスト層６０をドライエッチングすることにより、レジスト層６０の表面６２をあらす。次に、図５に示すように、ドライエッチングを続けて、レジスト層６０を除去し、さらに、マスク層３０の表面３４を削る。マスク層３０の表面３４は、あれた表面６２の形状の影響を受けてあれる。以上により、マスク層３０の表面３４を削ってあらすことができる。本工程では、例えば、表面３４の全面を削ってあらす。ここで「削ってあらす」とは、表面３４を削ることで表面３４に微細な凹凸を形成することをいう。表面３４に微細な凹凸を形成することで、表面３４の算術平均粗さＲａが増加する。
【００４１】
表面３４を削ってあらす工程において、エッチングガスとしては、例えば、ＣＦ４系ガスとＯ２系ガスとの混合ガスを用いる。本工程のエッチングによってレジスト層６０が完全に除去されない場合は、エッチングの後に、アッシング処理を行ってもよい。これにより、レジスト層６０を完全に除去することができる。
【００４２】
表面３４を削ってあらす工程では、表面３４の算術平均粗さＲａを、例えば、０．５０ｎｍ以上１０．０ｎｍ以下、好ましくは０．５０ｎｍ以上１．５０ｎｍ以下、より好ましくは０．９８ｎｍ以上１．５０ｎｍ以下にする。
【００４３】
図６に示すように、マスク層３０をパターニングして、マスク層３０の表面３４に複数の開口部３２を形成する（ステップＳ５）。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィ―およびエッチングによって行われる。
【００４４】
図１に示すように、複数の開口部３２から、柱状部２０を成長させる（ステップＳ６）。具体的には、マスク層３０をマスクとして、複数の開口部３２から、基板１０上に、第１半導体層２２、発光層２４、および第２半導体層２６をこの順でエピタキシャル成長させる。マスク層３０は、柱状部２０を選択的に成長させるための選択成長膜である。エピタキシャル成長させる方法としては、例えば、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法などが挙げられる。
【００４５】
次に、隣り合う柱状部２０の間に光伝搬層４０を形成する（ステップＳ７）。光伝搬層４０は、例えば、スピンコート法などによって形成される。
【００４６】
次に、バッファー層１４上に第１電極５０を形成し、第２半導体層２６上に第２電極５２を形成する（ステップＳ８）。第１電極５０および第２電極５２は、例えば、真空蒸着法などにより形成される。
【００４７】
以上の工程により、発光装置１００を製造することができる。
【００４８】
発光装置１００の製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。
【００４９】
発光装置１００の製造方法では、基板１０にマスク層３０を形成する工程と、マスク層３０の表面３４を削ってあらす工程と、表面３４を削ってあらす工程の後に、マスク層３０をパターニングして、表面３４に複数の開口部３２を形成する工程と、複数の開口部３２から、柱状部２０を成長させる工程と、を有する。そのため、発光装置１００の製造方法では、マスク層の表面をあらさない場合に比べて、図７に示すように、柱状部２０を成長させる際に、マスク層３０に向かって飛んできたＧａ原子２がマスク層３０の表面３４にトラップされ易い。Ｇａ原子２は、柱状部２０の原材料である。トラップされたＧａ原子２は、開口部３２に移動し、柱状部２０を構成する。発光装置１００の製造方法では、Ｇａ原子２が表面３４にトラップされ易いため、開口部３２に集まるＧａ原子２が少なくなることを抑制することができる。したがって、柱状部２０を成長させることができ、柱状部２０の発芽率を向上させることができる。そのため、複数の柱状部２０を規則的に配列させることができ、所望の色光を発する発光装置１００を製造することができる。
【００５０】
例えば、マスク層の表面をあらさない場合は、マスク層に向かって飛んできたＧａ原子がマスク層の表面でトラップされず、マスク層から離れる方向に飛んで行ってしまう場合がある。
【００５１】
発光装置１００の製造方法では、表面３４を削ってあらす工程において、表面３４の算術平均粗さを０．５０ｎｍ以上にする。そのため、マスク層の表面の算術平均粗さが０．５０ｎｍより小さい場合に比べて、柱状部２０を成長させる際に、マスク層３０の表面３４においてＧａ原子２をより多くトラップすることができる。
【００５２】
発光装置１００の製造方法では、表面３４を削ってあらす工程において、表面３４の算術平均粗さを１０．０ｎｍ以下にする。そのため、マスク層の表面の算術平均粗さが１０．０ｎｍより大きい場合に比べて、マスク層３０の表面３４から柱状部が成長されることを抑制することができる。マスク層の表面の算術平均粗さが１０．０ｎｍより大きいと、柱状部の成長中に、マスク層の表面においてＧａ原子を過剰にトラップし、マスク層の表面から柱状部が成長してしまう場合がある。
【００５３】
なお、上記では、表面３４を削ってあらす工程において、レジスト層６０およびマスク層３０をドライエッチングして、マスク層３０の表面３４を削ってあらしたが、マスク層３０上にレジスト層６０を形成せず、直接、マスク層３０の表面３４をドライエッチングすることにより、表面３４を削ってあらしてもよい。
【００５４】
また、表面３４を削ってあらす工程では、ウェットエッチングによって表面３４を削ってあらしてもよい。この場合、エッチング液体としては、例えば、フッ酸を用いる。
【００５５】
また、表面３４を削ってあらすことができれば、エッチング以外の方法で、表面３４を削ってあらしてもよい。例えば、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）によって、表面３４を削ってあらしてもよい。
【００５６】
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２００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のマスク層３０を模式的に示す平面図である。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の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【００５７】
発光装置２００では、マスク層３０の表面３４は、図８に示すように、第１領域２３４ａと、第２領域２３４ｂと、第３領域２３４ｃと、を有し、第１領域２３４ａおよび第２領域２３４ｂの算術平均粗さＲａは、第３領域２３４ｃの算術平均粗さＲａよりも大きい点において、上述した発光装置１００と異なる。
【００５８】
第１領域２３４ａは、複数の開口部３２のうち第１開口部３２ａが形成される領域である。第２領域２３４ｂは、複数の開口部３２のうち第２開口部３２ｂが形成される領域である。第１開口部３２ａと第２開口部３２ｂとは、隣り合っている。図示の例では、第２開口部３２ｂは、第１開口部３２ａに最も近接している開口部３２である。第３領域２３４ｃは、第１領域２３４ａと第２領域２３４ｂとの間の領域である。
【００５９】
図示の例では、マスク層３０の表面３４は、開口部３２が形成される複数の開口部形成領域２３４を有している。第１領域２３４ａは、複数の開口部形成領域２３４のうちの１つである。第２領域２３４ｂは、複数の開口部形成領域２３４のうちの１つである。図示の例では、開口部形成領域２３４の形状は、四角形であるが、その形状は特に限定されず、円であってもよい。積層方向からみた平面視において、開口部形成領域２３４の面積は、開口部３２の面積よりも大きい。１つの開口部形成領域２３４には、１つの開口部３２が形成される。
【００６０】
開口部形成領域２３４の算術平均粗さＲａは、開口部形成領域２３４以外の表面３４の領域の算術平均粗さＲａよりも大きい。開口部形成領域２３４の算術平均粗さＲａは、例えば、０．５０ｎｍ以上１０．０ｎｍ以下であり、好ましくは０．５０ｎｍ以上１．５０ｎｍ以下であり、より好ましくは０．９８ｎｍ以上１．５０ｎｍ以下である。
【００６１】
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の製造工程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の製造方法において、上述した第１実施形態に係る発光装置１００の製造方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【００６２】
発光装置２００の製造方法では、図９に示すように、マスク層３０を形成した後、マスク層３０の表面３４にハードマスク層７０を形成する。ハードマスク層７０は、例えば、金属層である。ハードマスク層７０は、例えば、スパッタ法によって形成される。
【００６３】
次に、ハードマスク層７０をパターニングして、ハードマスク層７０に開口部７２を形成し、第１領域２３４ａおよび第２領域２３４ｂを露出させる。図示の例では、複数の開口部形成領域２３４を露出させている。本工程において、第３領域２３４ｃは、露出されない。
【００６４】
次に、ハードマスク層７０上およびマスク層３０上に、レジスト層６０を形成する。
【００６５】
図１０に示すように、レジスト層６０およびマスク層３０をドライエッチングして、第１領域２３４ａおよび第２領域２３４ｂを削ってあらす。図示の例では、複数の開口部形成領域２３４を削ってあらす。第３領域２３４ｃは、ハードマスク層７０に覆われているため、第３領域２３４ｃは、削られない。本工程におけるドライエッチングに対して、ハードマスク層７０は、レジスト層６０よりもエッチングされ難い層である。その後、ハードマスク層７０を、公知の方法により除去する。
【００６６】
図１１に示すように、第１領域２３４ａに第１開口部３２ａを形成し、第２領域２３４ｂに第２開口部３２ｂを形成する。
【００６７】
以上の工程により、発光装置２００を製造することができる。
【００６８】
発光装置２００の製造方法では、複数の開口部３２を形成する工程において、表面３４の第１領域２３４ａに、複数の開口部３２のうちの第１開口部３２ａを形成し、表面３４の第２領域２３４ｂに、複数の開口部３２のうちの第２開口部３２ｂを形成し、第１開口部３２ａと第２開口部３２ｂとは、隣り合い、表面３４を削ってあらす工程において、第１領域２３４ａおよび第２領域２３４ｂを削ってあらし、第１領域２３４ａと第２領域２３４ｂとの間の第３領域２３４ｃを、削らない。そのため、発光装置２００の製造方法では、柱状部２０の成長中に、第３領域２３４ｃがＧａ原子２を過剰にトラップし、第３領域２３４ｃから柱状部が成長することを抑制することができる。
【００６９】
３．  第３実施形態
３．１．  発光装置
次に、第３実施形態に係る発光装置３００について、図面を参照しながら説明する。図１２は、第３実施形態に係る発光装置３００のマスク層３０を模式的に示す平面図である。以下、第３実施形態に係る発光装置３００において、上述した第１実施形態に係る発光装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【００７０】
発光装置３００では、マスク層３０の表面３４は、図１２に示すように、第１領域３３４ａと、第２領域３３４ｂと、を有し、第１領域３３４ａの算術平均粗さＲａは、第２領域３３４ｂの算術平均粗さＲａよりも大きい点において、上述した発光装置１００と異なる。
【００７１】
第１領域３３４ａは、複数の開口部３２が形成される領域である。図示の例では、第１領域３３４ａの形状は、四角形である。第２領域３３４ｂは、第１領域３３４ａを囲む領域である。第２領域３３４ｂには、開口部３２は、形成されない。
【００７２】
第１領域３３４ａの算術平均粗さＲａは、例えば、０．５０ｎｍ以上１０．０ｎｍ以下であり、好ましくは０．５０ｎｍ以上１．５０ｎｍ以下であり、より好ましくは０．９８ｎｍ以上１．５０ｎｍ以下である。
【００７３】
３．２．  発光装置の製造方法
次に、第３実施形態に係る発光装置３００の製造方法について、参照しながら説明する。第３実施形態に係る発光装置３００では、ハードマスク層７０をパターニングする工程において、表面３４の第１領域３３４ａを露出させる。さらに、表面３４を削ってあらす工程において、第１領域３３４ａを削ってあらし、第２領域３３４ｂを削らない。さらに、複数の開口部３２を形成する工程において、第１領域３３４ａに複数の開口部３２を形成し、第２領域３３４ｂに開口部３２を形成しない。
【００７４】
上記のこと以外は、上述した第２実施形態に係る発光装置２００の製造方法と、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。
【００７５】
発光装置３００の製造方法では、複数の開口部３２を形成する工程では、表面３４の第１領域３３４ａに、複数の開口部３２を形成し、表面３４を削ってあらす工程では、第１領域３３４ａを削ってあらし、第１領域３３４ａを囲む第２領域３３４ｂを、削らない。そのため、発光装置３００の製造方法では、柱状部２０の成長中に、第２領域３３４ｂがＧａ原子２を過剰にトラップし、第２領域３３４ｂから柱状部が成長することを抑制することができる。
【００７６】
なお、図示はしないが、第１領域３３４ａは、上述した発光装置２００のように、表面３４を削ってあらす工程において削られる開口部形成領域２３４を有していてもよい。
【００７７】
４．  第４実施形態
次に、第４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１３は、第４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。
【００７８】
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。
【００７９】
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１３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。
【００８０】
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レンズアレイ９０２Ｒと、第２レンズアレイ９０２Ｇと、第３レンズアレイ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。
【００８１】
赤色光源１００Ｒから出射された光は、第１レンズアレイ９０２Ｒに入射する。赤色光源１００Ｒから出射された光は、第１レンズアレイ９０２Ｒによって、集光され、例えば重畳されることができる。
【００８２】
第１レンズアレイ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。
【００８３】
緑色光源１００Ｇから出射された光は、第２レンズアレイ９０２Ｇに入射する。緑色光源１００Ｇから出射された光は、第２レンズアレイ９０２Ｇによって、集光され、例えば重畳されることができる。
【００８４】
第２レンズアレイ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。
【００８５】
青色光源１００Ｂから出射された光は、第３レンズアレイ９０２Ｂに入射する。青色光源１００Ｂから出射された光は、第３レンズアレイ９０２Ｂによって、集光され、例えば重畳されることができる。
【００８６】
第３レンズアレイ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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
本発明に係る発光装置の用途は、上述した実施形態に限定されず、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、ディスプレイのバックライト、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。
【００９３】
５．  実験例
以下に実験例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例によって何ら限定されるものではない。
【００９４】
サファイア基板上に、バッファー層として、ＧａＮ層をＭＯＣＶＤ法により成長させた。次に、ＧａＮ層上に、マスク層として、ＳｉＯ２層をスパッタ法により形成した。次に、ＳｉＯ２層上にレジスト層Ｒを形成し、レジスト層Ｒの表面をドライエッチングした。エッチングガスとしては、ＣＦ４系ガスとＯ２系ガスとの混合ガスを用いた。これにより、レジスト層Ｒの表面を削ってあらした。図１４は、表面が削られたレジスト層ＲのＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）像である。
【００９５】
次に、ＳｉＯ２層までドライエッチングし、ＳｉＯ２層の表面を削ってあらした。ドライエッチングの条件を振って、ＳｉＯ２層の表面の算術平均粗さＲａを、０．４５ｎｍ、０．９８ｎｍ、１．５０ｎｍとした。図１５は、算術平均粗さＲａが０．４５ｎｍのＳｉＯ２層の表面のＳＥＭ像である。図１６は、算術平均粗さＲａが０．９８ｎｍのＳｉＯ２層の表面のＳＥＭ像である。図１７は、算術平均粗さＲａが１．５０ｎｍのＳｉＯ２層の表面のＳＥＭ像である。
【００９６】
次に、ＳｉＯ２層をパターニングして開口部Ｈを形成し、ＭＯＣＶＤ法により、開口部ＨからＧａＮ層を成長させた。ＧａＮ層の成長は、ＧａＮ層の成長にとって最適な条件よりも成長し難い条件で、成長させた。
【００９７】
図１８は、開口部Ｈから成長させたＧａＮ層のＳＥＭ像である。図１８において、破線よりも矢印Ａ１側は、ＳｉＯ２層の算術平均粗さＲａが１．５０ｎｍの領域であり、破線よりも矢印Ａ２側は、ＳｉＯ２層の算術平均粗さＲａが０．４５ｎｍの領域である。
【００９８】
図１８に示すように、成長し難い条件下にもかかわらず、０．４５ｎｍの領域および１．５０ｎｍの領域ともに、ＧａＮ層の成長が確認された。また、１．５０ｎｍの領域の方が、０．４５ｎｍの領域よりもＧａＮ層の成長がし易いことがわかった。また、ＳｉＯ２層の算術平均粗さＲａが０．９８ｎｍの領域についても、図１６のＳＥＭ像から、１．５０ｎｍの領域と同様に、０．４５ｎｍの領域よりもＧａＮ層の成長がし易いことが予測される。
【００９９】
本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。
【０１００】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成である。また、本発明は、実施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、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成また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、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１０１】
２…Ｇａ原子、１０…基板、１２…支持基板、１４…バッファー層、２０…柱状部、２２…第１半導体層、２４…発光層、２６…第２半導体層、３０…マスク層、３２…開口部、３２ａ…第１開口部、３２ｂ…第２開口部、３４…表面、４０…光伝搬層、５０…第１電極、５２…第２電極、６０…レジスト層、６２…表面、７０…ハードマスク層、７２…開口部、１００…発光装置、１００Ｒ…赤色光源、１００Ｇ…緑色光源、１００Ｂ…青色光源、２００…発光装置、２３４ａ…第１領域、２３４ｂ…第２領域、２３４ｃ…第３領域、３００…発光装置、３３４ａ…第１領域、３３４ｂ…第２領域、９００…プロジェクター、９０２Ｒ…第１レンズアレイ、９０２Ｇ…第２レンズアレイ、９０２Ｂ…第３レンズアレイ、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
【図１】
2020170759.tif 000003
【図２】
2020170759.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2020170759.tif 000017
【図１６】
2020170759.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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