專利名稱：表面發(fā)光型發(fā)光元件及其制造方法、光模塊、光傳輸裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種表面發(fā)光型發(fā)光元件及其制造方法，以及包含該表面發(fā)光型發(fā)光元件的光模塊和光傳輸裝置。
背景技術：
人們非常希望以表面發(fā)光型半導體激光器為代表的表面發(fā)光型發(fā)光元件能夠作為光通信、光運算、以及各種傳感器的光源使用。在這些用途中，根據(jù)具體情況需要控制發(fā)射光的光學特性。例如光的輻射角和波長等。所以，例如可以通過安裝特定的光學構件控制光學特性。此時，控制光學構件的安裝位置、形狀和大小等對決定發(fā)射光的特性非常重要。
例如，披露了一種安裝了透鏡的表面發(fā)光型發(fā)光元件(專利文獻1)。
專利文獻1日本專利第2000-67449號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種包含控制安裝位置、形狀和大小的光學構件的表面發(fā)光型發(fā)光元件及其制造方法。
本發(fā)明的目的還在于提供一種包含該表面發(fā)光型發(fā)光元件的光模塊及光傳輸裝置。
本發(fā)明的表面發(fā)光型發(fā)光元件，是一種可沿基體的垂直方向發(fā)射光的表面發(fā)光型發(fā)光元件，包括該光發(fā)射出去的發(fā)射面；基座構件，其設置在該發(fā)射面上；以及光學構件，其設置在該基座構件的表面(上表面)上。
這里所說的“基體”是指形成發(fā)光元件的襯底。例如，當是表面發(fā)光型半導體激光器時，“基體”可以例如是半導體襯底；例如，當是半導體發(fā)光二極管時，“基體”可以例如是藍寶石襯底；例如，當是EL元件時，“基體”可以例如是透明襯底。
此外，這里所說的“基座構件”，是指在其表面能夠安裝該光學構件的構件，所說的“基座構件的表面”，是指安裝該光學構件的該基座構件的表面。該基座構件的表面無論是平面還是曲面只要能夠安裝該光學構件就可以。
另外，所說的“光學構件”，是指具有能夠改變來自發(fā)光元件的發(fā)射光的光學特性和行進方向功能的構件，在這里，所說的“光學特性”是指例如波長、偏光和輻射角等。這種光學構件以例如透鏡或偏光元件(偏向元件)為例。
根據(jù)本發(fā)明的表面發(fā)光型發(fā)光元件，由于具有上述結構，因此通過控制該基座構件表面的形狀和高度等，便可以獲得包含能良好控制安裝位置、形狀及大小的光學構件的表面發(fā)光型發(fā)光元件。詳細情況將在具體實施方式
中加以說明。
本發(fā)明的表面發(fā)光型發(fā)光元件可以采取以下(1)～(13)的方式。
(1)該基座構件可以由能傳播特定波長的光的材料形成。這里所說的“傳播”，是指入射到該基座構件上的光入射后，光又從該基座構件射出，不僅包括入射到該基座構件上的光全部從該基座構件射出的情形，還包括入射到該基座構件上的光只有一部分從該基座構件射出的情形。
(2)該光學構件，可以具備透鏡或偏光元件的功能。
(3)該光學構件，可以是圓球狀或者是橢圓球狀。
(4)該光學構件，可以是部分切除的圓球狀或者是部分切除的橢圓球狀。這里所說的“部分切除的圓球狀”，是指用一平面切除圓球所得到的形狀，該圓球狀不僅包括正圓球狀，還包括近似圓球的形狀。另外，所說的“部分切除的橢圓球狀”是指用一平面切除橢圓所得到的形狀，該橢圓球狀不僅包括正橢圓球狀，還包括近似橢圓球的形狀。
這種情況下，該光學構件的截面可以是圓形或者橢圓形。還有，這種情況下，可以使該光學構件具有透鏡或偏光元件的功能。
(5)該光學構件可以通過施加能量，使可固化液體材料固化而形成。
此時，該光學構件可以由紫外光固化樹脂構成。
(6)可以形成密封介質(zhì)使其覆蓋該光學構件的至少一部分。因此，在該基座構件的表面上能夠牢固地固定該光學構件。
(7)該基座構件的表面可以是圓形或者橢圓形。
(8)該基座構件的表面可以是曲面。
(9)該基座構件的表面和連接該表面的基座構件的側部的面形成的的夾角為銳角。根據(jù)這種結構，當噴出液滴，形成光學構件前身后，并使該光學構件前身固化，形成光學構件時，可以防止該基座構件的側面被該液滴浸濕。其結果是，能可靠地形成具有預定形狀和大小的光學構件。
這種情況下，該基座構件的上部可以形成倒錐狀。這里所說的“該基座構件的上部”，是指靠近該表面的該基座構件的區(qū)域。根據(jù)這種結構，在噴出液滴，形成光學構件前身后，并使其固化，形成光學構件時，既保持了該基座構件的穩(wěn)定性，又可以進一步減小該基座構件的表面與側面形成的夾角。因此，可以可靠防止該基座構件的側面被該液滴浸濕。其結果是，可以得到具有預定形狀和大小的光學構件。
(10)該表面發(fā)光型發(fā)光元件可以是表面發(fā)光型半導體激光器。這種時候，可以以下列的(I)～(III)形態(tài)為例進行說明。
(I)該基體為半導體襯底，該表面發(fā)光型半導體激光器，包括諧振器，其形成在該半導體襯底上，至少含有部分柱狀部分，在該柱狀部分的表面設置該發(fā)射面。
此時，該基座構件與柱狀部分是整體形成的。此外，此時該基座構件由半導體層構成。而且，這種時候，該柱狀部分可以具有該基座構件的功能。
(II)該基體為半導體襯底，該表面發(fā)光型半導體激光器包括形成在該半導體襯底上的諧振器，在該半導體襯底的背面設置該發(fā)射面。
(III)該基體為半導體襯底，該表面發(fā)光型半導體激光器包括形成在該半導體襯底上的諧振器，在該半導體襯底的背面形成凹部，在該凹部上埋入光路調(diào)整層，在該光路調(diào)整層的表面設置該發(fā)射面。
(11)該表面發(fā)光型發(fā)光元件可以是半導體發(fā)光二極管。
此時，該基體為半導體襯底，該半導體發(fā)光二極管包括發(fā)光元件部分，其形成在該半導體襯底上；以及柱狀部分，其包含構成該發(fā)光元件部分的至少一部分的活性層，并在該柱狀部分的表面設置該發(fā)射面。
這種情況下，該基座構件和該柱狀部分是整體形成的。并且，此時，該基座部分由半導體層構成。同時，該柱狀部分具有該基座構件的功能。
(12)該表面發(fā)光型發(fā)光元件可以是EL元件。
(13)該光學構件具有透鏡功能，并且呈部分切除的圓球狀，該光學構件的折射率和該基座構件的折射率大致相等，該光學構件的曲率半徑r和從該發(fā)射面到該光學構件的頂點距離d之間的關系滿足下面的公式(1)r≤0.34×d 公式(1)。
本發(fā)明的表面發(fā)光型發(fā)光元件的制造方法，是一種可沿基體的垂直方向發(fā)射光的表面發(fā)光元件的制造方法，包括以下步驟(a)形成包括發(fā)射面，并具有該發(fā)光元件功能的部分；(b)在該基體上形成基座構件；(c)向該基座構件的表面噴出液滴，形成光學構件前身；以及(d)固化該光學構件前身，形成光學構件。
根據(jù)本發(fā)明的表面發(fā)光型發(fā)光元件的制造方法，在該步驟(b)中，形成調(diào)整表面的形狀、高度以及安裝位置等的該基座部分，在該步驟(c)中，通過調(diào)整該液滴的噴出量等，可以形成包含可以良好控制安裝位置、形狀以及大小的光學構件的表面發(fā)光型發(fā)光元件。詳細情況將在具體實施方式
中加以說明。
本發(fā)明的表面發(fā)光型發(fā)光元件的制造方法可以采取下列(1)～(6)方式。
(1)在該步驟(b)中，采用能夠傳播預定波長的光的材料，形成該基座構件。
(2)在該步驟(c)中，可以采用噴墨法噴出該液滴。所謂的噴墨法是指利用噴墨頭噴射墨滴的方法。根據(jù)該方法，可以對該液滴的噴出量進行微妙的調(diào)整，因此，能容易地將精密的光學構件安裝在該基座構件的表面。另外，噴出的液滴量可以用皮升級的單位進行控制，所以可以制成精密的結構。
(3)在該步驟(d)中，通過施加能量能夠固化該光學構件前身。根據(jù)該方法，可以用簡便的方法固化該光學構件前身。
此時，在該步驟(d)中，可以通過紫外光照射固化該光學構件前身。根據(jù)該方法，在使該光學構件前身固化的時候，可以減少對表面發(fā)光型光學元件的元件特性造成的影響。
(4)在該步驟(b)中，形成該基座構件，以使該基座構件的表面和連接該表面的基座構件的側部的面形成的夾角為銳角。因此，在該步驟(b)中，可以防止該基座構件的側面被該液滴浸濕。其結果是，能可靠地形成具有預定形狀和大小的光學構件。
這種情況下，在該步驟(b)中，該基座構件的上部可以形成倒錐狀。因此，既保持了該基座構件的穩(wěn)定性，又進一步減小了該基座構件的表面與側面形成的夾角。因此，在該步驟(b)中，可以可靠防止該基座構件的側面被該液滴浸濕。其結果是，可以可靠地形成具有預定的形狀和大小的光學構件。
(5)而且，還包括步驟(e)，在該步驟(c)之前，調(diào)整該基座構件的表面相對于該液滴的潤濕性。因此，可以形成具有預定形狀和大小的光學構件。這里，例如，通過在該基座構件的表面上形成對該液滴具有親液性或疎液性的膜，可以控制該基座構件的表面相對于該液滴的潤濕性。
(6)還包括步驟(f)，可以用密封介質(zhì)覆蓋該光學構件的至少一部分。因此，可以用簡便的方法在該基座構件的表面固定該光學構件。
可以應用在包含本發(fā)明的表面發(fā)光型發(fā)光元件和光波導管的光模塊上。此外，也可應用在包含該模塊的光傳輸裝置上。


圖1是適用本發(fā)明的第一實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件的截面模式圖。
圖2是適用本發(fā)明的第一實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件的平面模式圖。
圖3是圖1和圖2所示的表面發(fā)光型發(fā)光元件的一制造步驟的截面模式圖。
圖4是圖1和圖2所示的表面發(fā)光型發(fā)光元件的一制造步驟的截面模式圖。
圖5是圖1和圖2所示的表面發(fā)光型發(fā)光元件的一制造步驟的截面模式圖。
圖6是圖1和圖2所示的表面發(fā)光型發(fā)光元件的一制造步驟的截面模式圖。
圖7是圖1和圖2所示的表面發(fā)光型發(fā)光元件的一制造步驟的截面模式圖。
圖8是圖1和圖2所示的表面發(fā)光型發(fā)光元件的一制造步驟的截面模式圖。
圖9是圖1和圖2所示的表面發(fā)光型發(fā)光元件的一制造步驟的截面模式圖。
圖10是圖1和圖2所示的表面發(fā)光型發(fā)光元件的一制造步驟的截面模式圖。
圖11是圖1和圖2所示的表面發(fā)光型發(fā)光元件的一制造步驟的截面模式圖。
圖12是圖1和圖2所示的表面發(fā)光型發(fā)光元件的一變形例的截面模式圖。
圖13是圖1和圖2所示的表面發(fā)光型發(fā)光元件的其他變形例的截面模式圖。
圖14是適用本發(fā)明的第二實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件的平面模式圖。
圖15是適用本發(fā)明的第三實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件的平面模式圖。
圖16是適用本發(fā)明的第四實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件的平面模式圖。
圖17是圖16所示的表面發(fā)光型發(fā)光元件的一制造步驟的截面模式圖。
圖18是圖16所示的表面發(fā)光型發(fā)光元件的一制造步驟的截面模式圖。
圖19是圖16所示的表面發(fā)光型發(fā)光元件的一制造步驟的截面模式圖。
圖20是圖16所示的表面發(fā)光型發(fā)光元件的一制造步驟的截面模式圖。
圖21是圖16所示的表面發(fā)光型發(fā)光元件的一制造步驟的截面模式圖。
圖22是適用本發(fā)明的第五實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件的截面模式圖。
圖23是適用本發(fā)明的第六實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件的截面模式圖。
圖24是適用本發(fā)明的第七實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件的截面模式圖。
圖25是適用本發(fā)明的第七實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件的平面模式圖。
圖26是適用本發(fā)明的第八實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件的截面模式圖。
圖27是適用本發(fā)明的第九實施例的光模塊的模式圖。
圖28是適用本發(fā)明的第十實施例的光傳輸裝置的示意圖。
圖29是適用本發(fā)明的第十實施例的光傳輸裝置的示意圖。
圖30是適用本發(fā)明的第十實施例的光傳輸裝置的使用狀態(tài)的示意圖。
圖31是表示從發(fā)射面到光學構件頂點的距離和光學構件曲率半徑之間關系的示意圖。
具體實施例方式
下面參照附圖就本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明。
1.表面發(fā)光型發(fā)光元件的結構圖1是適用本發(fā)明的第一實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件100的截面模式圖。圖2是適用本發(fā)明的第一實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件100的平面模式圖。圖1是沿圖2中的A-A線剖開的截面圖。另外，在本實施例中，對表面發(fā)光型發(fā)光元件是表面發(fā)光型半導體激光器的情況進行說明。
如圖1所示，本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100包括半導體襯底(在本實施例中是指GaAs襯底)101；以及形成在半導體襯底101上的垂直諧振器(以下稱作“諧振器”)140。該諧振器140包含柱狀的半導體沉積體(以下稱作“柱狀部分”)130。
此外，該表面發(fā)光型發(fā)光元件100包括發(fā)射光的發(fā)射面108；設置在發(fā)射面108上的基座構件110；以及設置在基座構件110表面110a的光學構件111。該發(fā)射面108設置在柱狀部分130的表面，發(fā)射來自該發(fā)射面108的激光。在本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100中，沒有被第一電極107覆蓋的柱狀部分130的表面上的部分相當于發(fā)射面108。此外，在本實施例中，對光學構件111具有透鏡功能的情況進行說明。
(基座構件)在本實施例中，基座構件110可以由能夠傳播預定波長的光的材料構成。具體地說，基座構件110可以由能夠傳播來從發(fā)射面108發(fā)射的光的材料構成。例如，基座構件110可以由聚酰亞胺樹脂、丙稀樹脂、環(huán)氧樹脂、或者含氟樹脂形成。或者，在下面所述的第四實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件400(參照圖16)，也可以用半導體層形成基座構件。
此外，不必特意將基座構件110限定為立體形狀，但至少需要是其表面上能夠安裝光學構件的結構體。這一點，下面所述的實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件的基座構件也是一樣的。
此外，基座構件110的高度由形成在基座構件110的表面110a上的光學構件111的功能、用途、形狀、大小決定。如本實施例所示，在光學構件111具有透鏡功能的情況下，基座構件110的高度h由該透鏡的曲率半徑r和從發(fā)射面108到光學構件111頂點的距離d(參照圖1)決定。
例如，在基座構件110的折射率和光學構件(透鏡)光學構件(透鏡)111的折射率大致相等的時候，為了光學構件111具有透鏡的功能，如圖31所示，需要光學構件(透鏡)111的曲率半徑r和從發(fā)射面108到該透鏡頂點的距離d(參照圖1)之間的關系需要滿足下面的公式(1)r≤0.34×d 公式(1)。
決定光學構件111的曲率半徑r和基座構件110的高度h使其滿足該公式(1)。在圖31中，以斜線表示的區(qū)域是滿足公式(1)的區(qū)域。另外，在這種時候，當r＝0.34×d成立時，從光學構件111發(fā)射出的光是平行光。
一般情況下，從發(fā)射面到透鏡頂點的距離越長，透鏡的曲率半徑越小，透鏡的聚光功能就越強。
此外，基座構件110的表面110a的形狀由形成在基座構件110的表面110a上的光學構件111的功能和用途決定。換言之，通過控制基座構件110的表面110a的形狀，可以控制光學構件111的形狀。
例如，在表面發(fā)光型發(fā)光元件100(參照圖1和圖2)中，基座構件110的表面110a的形狀是圓形。另外，在下面所述的實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件中，也示出了基座構件表面的形狀是圓形的情況。
將光學構件用作例如透鏡或偏光元件的時候，基座構件表面的形狀呈圓形。因此，光學構件的立體形狀可以呈圓球狀或部分切除的圓球狀，可以將得到的光學元件用作透鏡或偏光元件。
本實施例以光學構件111具有透鏡功能為例進行說明。也就是說，如圖1和圖2所示，光學構件111可以聚集從發(fā)射面108發(fā)射出來的光。
此外，雖然沒有圖示，當將光學構件用作例如各向異性的透鏡或偏光元件的時候，基座構件表面的形狀可以呈橢圓形。因此，光學構件的立體形狀可以呈橢圓球狀或部分切除的橢圓球狀，可以將得到的光學構件用作各向異性的透鏡或偏光元件。
(光學構件)因為關于光學構件111的立體形狀在(基座構件)部分已經(jīng)進行了說明，所以在此將不再作詳細說明。
光學構件111通過施加例如熱或光等的能量使可固化的液體材料(例如紫外光固化樹脂或熱固化樹脂的前身)固化而形成。紫外光固化樹脂以紫外光固化型的丙稀樹脂和環(huán)氧樹脂為代表。此外，熱固化樹脂以熱固化型的聚酰亞胺樹脂等為代表。
紫外光固化樹脂前身通過短時間的紫外光照射固化。因此，這種固化方法無需執(zhí)行任何可能對元件造成損害的熱處理等步驟。因此，在采用紫外光固化樹脂前身形成光學構件111的情況下，可以減少對元件造成的損害。
在本實施例中，具體地說，通過向基座構件110的表面110a噴出由該液體材料構成的液滴111a，形成光學構件前身111b后，使光學構件前身111b固化，形成光學構件111(參照圖10和圖11)。關于光學構件111的形成方法將在下面描述。
(其他的構成元件)表面發(fā)光型發(fā)光元件100包括由n型GaAs構成的半導體襯底101，以及形成在半導體襯底101上的諧振器140。
柱狀部分130形成在諧振器140上。在此所說的柱狀部分130是諧振器140的一部分，是指至少包含上部反射器104的柱狀半導體沉積體。該柱狀部分130被絕緣層106埋入。也就是說，柱狀部分130的側面被絕緣層106包圍。并且，在柱狀部分130上形成第一電極107。
諧振器140由例如n型Al0.9Ga0.1As層和n型Al0.15Ga0.85As層交互層壓的40對分布反射型多層膜反射器(以下稱作“下部反射器”)102、由GaAs勢阱層和Al0.3Ga0.7As屏蔽層構成并包含三層勢阱層的量子井結構的活性層103、以及p型Al0.9Ga0.1As層和p型Al0.15Ga0.85As層交互層壓的25對分布反射型多層膜反射器(以下稱作“上部反射器”)104依次層壓構成。并且，構成下部反射器102、活性層103和上部反射器104的各層的組成和層數(shù)并不受此限定。
上部反射器104通過摻雜例如C被制成p型，下部反射器102通過摻雜例如Si被制成n型。因此，由上部反射器104、不摻雜雜質(zhì)的活性層103和下部反射器102形成pin二極管。
另外，從表面發(fā)光型發(fā)光元件100的激光發(fā)射出去的一側到下部反射器102的途中的諧振器140中的部分，從激光發(fā)射出去的一側觀察被蝕刻成圓形，形成柱狀部分130。此外，在本實施例中，將柱狀部分130的平面形狀制成圓形，但這個形狀也可以是任意的。
靠近活性層103的構成上部反射器104的層中的區(qū)域形成由氧化鋁構成的電流狹窄層105。該電流狹窄層105呈環(huán)狀。也就是說，該電流狹窄層105用與圖1中的X-Y平面平行的面剖開時所得的截面是同心圓的形狀。
此外，在本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100中，形成絕緣層106，以覆蓋柱狀部分130的側面和下部反射器102的表面。
在該表面發(fā)光型發(fā)光元件100的制造步驟中，形成覆蓋柱狀部分130側面的絕緣層106后，分別在柱狀部分130的表面和絕緣層106的表面形成第一電極107，在半導體襯底101的背面(在半導體襯底101中，和設置諧振器140的面相反的面)形成第二電極109。一般情況下，形成這些電極的時候，要在約400℃的環(huán)境下進行退火處理(參照下面所述的步驟)。因此，利用樹脂形成絕緣層106時，為了能夠承受住該退火處理，構成絕緣層106的樹脂需要具有優(yōu)良的耐熱性。為了滿足這個要求，構成絕緣層106的樹脂優(yōu)選聚酰亞胺樹脂、含氟樹脂、丙稀樹脂或者環(huán)氧樹脂等，尤其從加工的容易性和絕緣性方面考慮，優(yōu)選聚酰亞胺樹脂或含氟樹脂。此外，在絕緣層106上以樹脂作為原材料形成光學構件(例如透鏡)的時候，和透鏡材料(樹脂)的接觸角越大，越容易控制透鏡的形狀，從這個方面考慮，絕緣層106優(yōu)選由聚酰亞胺樹脂或含氟樹脂構成。這種情況下，絕緣層106通過熱或光等的能源照射固化，或者通過化學反應固化樹脂前身而形成。
此外，在柱狀部分130和絕緣層106的上面形成第一電極107。接著，在柱狀部分130的表面的中央部位設有未形成第一電極107的部分(開口部)。該部分是發(fā)射面108。該發(fā)射面108作為激光的發(fā)射口。第一電極107由例如Au和Zn的合金與Au的層壓膜構成。
而且，在半導體襯底101的背面形成第二電極109。也就是說，在圖1所示的表面發(fā)光型發(fā)光元件100中，在柱狀部分130上與第一電極107連接，并且在半導體襯底101的背面與第二電極109連接，通過該第一電極107和第二電極109，電流被注入活性層103上。第二電極109由例如Au和Ge的合金與Au的層壓膜構成。
用于形成第一電極107和第二電極109的材料并不局限于前面所述的材料，也可以采用Ti和Pt等的金屬以及其合金等。
2.表面發(fā)光型發(fā)光元件的工作情況下面示出了本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100的通常工作情況。而且，下面描述的表面發(fā)光型半導體激光器的驅(qū)動方法只是其中的一例，只要不脫離本發(fā)明的主題范圍，可以有各種變形。
首先，當由第一電極107和第二電極109向pin二極管施加正方向的電壓時，電子和空穴在活性層103上復合，產(chǎn)生基于該復合的發(fā)光。因此，產(chǎn)生的光在上部反射器104和下部反射器102之間往返時引起感應發(fā)射，光的強度增強。當光收益超過光損失的時候，激光振蕩，從位于柱狀部分130表面的發(fā)射面108發(fā)射出激光后，再入射到光學構件111。入射到光學構件111的激光被光學構件111調(diào)整輻射角后，沿半導體襯底101的垂直方向發(fā)射出去。在此，“與半導體襯底101垂直的方向”是指與半導體襯底101的表面101a(圖1中與X-Y平面平行的面)垂直的方向(圖1中是指Z方向)。
3.表面發(fā)光型發(fā)光元件的制造方法下面，參照圖3～圖11，對應用本發(fā)明的第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100的制造方法的一個實施例進行說明。圖3～圖11是圖1和圖2所示的本實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件100的一制造步驟的截面模式圖，分別對應于圖1所示的截面。
(1)首先，在由n型GaAs構成的半導體襯底101的表面上，通過調(diào)制組成的同時使其外延生長，如圖3所示，形成半導體多層膜150。在此，半導體多層膜150由例如n型Al0.9Ga0.1As層和n型Al0.15Ga0.85As層交互層壓的40對的下部反射器102、GaAs勢阱層和Al0.3Ga0.7As屏蔽層組成并包含三層勢阱層的量子井結構的活性層103、以及p型Al0.9Ga0.1As層和p型Al0.15Ga0.85As層交互層壓的25對的上部反射器104組成。通過將這些層依次在半導體襯底101上層壓形成半導體多層膜150。
而且，使上部反射器104生長的時候，在AlAs層或Al成分等于或大于0.95的AlGaAs層上形成活性層附近的至少一層。該層其后被氧化，成為電流狹窄層105。此外，上部反射器104的最表面的層最好載體密度高，又容易和電極(下面描述的第一電極107)歐姆接觸。
進行外延生長時的溫度根據(jù)生長方法和原料、半導體襯底101的種類、或者形成的半導體多層膜150的種類、厚度，以及載體密度適當決定，一般情況下，優(yōu)選450℃～800℃。另外，進行外延生長所需要的時間也和溫度一樣被適當決定。并且，外延生長的方法可以采用有機金屬氣相生長(MOVPEMetal-Organic Vapor PhaseEpitaxy)法、和MBE法(Molecular Beam Epitaxy)、或者LPE法(Liquid Phase Epitaxy)。
接著，在半導體多層膜150上，涂敷光刻膠(沒有圖示)后，通過光刻法，蝕刻將光刻膠制成圖案形成特定的圖案保護層R100(參照圖3)。
(2)接著，以保護層R100作為掩膜，通過例如干刻法，蝕刻上部反射器104、活性層103和下部反射器102的一部分，如圖4所示，形成柱狀的半導體沉積體(柱狀部分)130。通過以上步驟，如圖4所示，在半導體襯底101上，形成包含柱狀部分130的諧振器140。其后，除去保護層R100。
(3)接著，在例如400℃的水蒸氣的環(huán)境中，根據(jù)上述步驟，通過插入形成諧振器140的半導體襯底101，從側面氧化上述的上部反射器104中的Al成分高的層，形成電流狹窄層105(參照圖5)。氧化率取決于爐的溫度、水蒸氣的供給量、應氧化層(比上述的Al成分高的層)。在具有通過氧化形成的電流狹窄層的表面發(fā)光激光器中，驅(qū)動的時候，電流僅流向沒有形成電流狹窄層的部分(沒被氧化的部分)。因此，在氧化形成電流狹窄層的步驟中，通過控制形成的電流狹窄層105的范圍，可以控制電流的密度。
(4)接著，形成包圍柱狀部分130的絕緣層106(參照圖6)。此外，在此，對用于形成絕緣層106的材料使用聚酰亞胺樹脂時的情況進行說明。
首先，采用旋涂法將樹脂前身(聚酰亞胺前身)涂敷在諧振器140上后，使其亞胺化，如圖6所示，在柱狀部分130的周圍形成絕緣層106。該絕緣層106的形成方法，可以采用例如日本專利申請2001-066299號公報中披露的方法。此外，樹脂前身層的形成方法除了上述的旋涂法之外，也可以采用浸漬法、噴涂法、噴墨法等公知技術。
(5)接著，形成用于注入電流到活性層103的第一電極107和第二電極109和激光的發(fā)射面108(參照圖7)。
首先，形成第一電極107和第二電極109之前，根據(jù)需要，使用等離子體處理方法等，洗凈柱狀部分130的表面。因此，可以形成特性更穩(wěn)定的元件。接著，通過例如真空鍍氣法等在絕緣層106和柱狀部分130的表面形成例如Au和Zn的合金以及Au的層壓膜(沒有圖示)后，通過剝離法，在柱狀部分130的表面形成未形成該層壓膜的部分。該部分成為發(fā)射面108。而且，在上述步驟中，可以采用干刻法代替剝離法。
此外，通過例如真空鍍氣法等在半導體襯底101的背面上形成例如Au和Ge的合金以及Au的層壓膜(沒有圖示)。接著，進行退火處理。退火處理的溫度取決于電極材料。若是本實施例中使用的電極材料，則通常在400℃左右進行。根據(jù)上述的步驟，形成第一電極107和第二電極109(參照圖7)。因此，在表面發(fā)光型發(fā)光元件100中，形成具有發(fā)光元件功能的部分。
(6)接著，在發(fā)射面108上形成用于設置光學構件111(參照圖1)的基座構件110(參照圖8和圖9)。
基座構件110的形成根據(jù)基座構件110的材料、形狀和大小選擇適當?shù)姆椒ǎ?比如選擇生長法、干刻法、濕刻法、剝離法、復印法等)。在本實施例中，對利用基于濕刻法形成的圖案形成基座構件110的情況進行說明。
首先，如圖8所示，至少在發(fā)射面108上形成樹脂層110b。在本實施例中，通過例如旋涂法在發(fā)射面108和第一電極107上整體形成樹脂層110b。
接著，在樹脂層110b上，形成特定的圖案保護層R200。該保護層R200用于在樹脂層110b上制成圖案以形成基座構件110。具體地說，根據(jù)光刻步驟，以保護層R200作為掩膜，通過用于在堿性溶液中蝕刻的濕刻法，在樹脂層110b上形成圖案。因此，如圖9所示，在發(fā)射面108上形成基座構件110。
(7)接著，在基座構件110的表面110a上形成光學構件111(參照圖10和圖11)。
首先，根據(jù)需要，在基座構件110的表面110a上進行用于調(diào)整光學構件111(參照圖1)的潤濕角的處理。根據(jù)該步驟，在下面所述的步驟中，在基座構件110的表面110a上導入液體材料111a時，能夠得到預定形狀的光學構件前身111b，其結果，能夠得到預定形狀的光學構件111(參照圖10和圖11)。
接著，利用例如噴墨的方法，向基座構件110的表面110a噴出液體材料111a的液滴。作為噴墨的噴射方法例如是(i)通過加熱使液體(這里是指水晶材料)中的氣泡的大小發(fā)生變化，從而產(chǎn)生壓力，噴射液體的方法；(ii)通過壓電器件產(chǎn)生壓力噴射液體的方法。從壓力的控制性方面考慮，優(yōu)選上述(ii)方法。
噴墨頭的噴嘴位置和液滴的噴射位置的定位在一般的半導體集成電路的制造步驟中的曝光步驟和檢驗步驟中使用公知的圖像識別技術進行。如圖10所示，對噴墨頭120的噴嘴112的位置和表面發(fā)光型發(fā)光元件100的基座構件110的位置進行定位。定位后，控制施加在噴墨頭120上的電壓后，噴射液體材料111a的液滴。因此，如圖11所示，在基座構件110的表面110a上形成光學構件前身111b。
此時，如圖10所示，從噴嘴112噴出的該液落在基座構件110的表面110a上時，由于表面張力，液體材料111a變形以使其噴到基座構件110的表面110a的中心，所以可以自動校正位置。
此外，這種情況下，光學構件前身111b(參照圖11)具有滿足基座構件110的表面110a的形狀和大小、液體材料111a的噴射量、液體材料111a的表面張力，以及基座構件110的表面110a和液體材料111a之間的界面張力的形狀和大小。因此，通過控制這些，可以控制最終得到的光學構件111(參照圖1)的形狀和大小，提高透鏡設計的自由度。
進行完上述的步驟后，如圖11所示，通過照射能源光(例如紫外光)113，使光學構件前身111b固化，在基座構件110的表面110a上，形成具有透鏡功能的光學構件111(參照圖1)。根據(jù)光學構件前身111b的材料決定最適合的紫外光的波長和照射量。例如，采用丙稀紫外光固化樹脂形成光學構件前身111b的時候，通過照射5分鐘波長為350mm，強度為10mW的紫外光進行固化。通過上述步驟，可以得到圖1所示的表面發(fā)光型發(fā)光元件100。
4.作用效果本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100具有以下描述的作用和效果。
(A)第一、通過將光學構件111設置在基座構件110的表面110a上，可以確保從發(fā)射面108發(fā)射出的激光的光程長。也就是說，光學構件111通過基座構件110設置在發(fā)射面108上，所以可以確保從發(fā)射面108到光學構件111的距離。因此，可以提高光學構件111的作為透鏡的聚光功能。
(B)第二、可以嚴密控制光學構件111的大小和形狀。光學構件111的形成將在該(7)的步驟中加以說明，在形成光學構件111的步驟中，光學構件前身111b形成在基座構件110的表面110a上(參照圖10和圖11)。在此，基座構件110的側面110b只要不被構成光學構件前身110a的液體材料浸濕，基座構件110的表面張力就不作用在光學構件前身111b上，而該液體材料的表面張力主要作用在光學構件前身111b上。因此通過控制用于形成光學構件111的該液體材料(液滴111a)的量，可以控制光學構件前身111b的形狀。因此，可以形成更能嚴密控制形狀的光學構件111。其結果，可以得到具有預定形狀和大小的光學構件111。
(C)第三、能夠嚴密控制光學構件111的安裝位置。正如前面所述的那樣，通過對基座構件110的表面110a噴射液體材料111a的液滴，形成光學構件前身111b后，使光學構件前身111b固化，而形成光學構件111(參照圖11)。一般情況下，難于控制噴出的液滴的落點位置。不過，根據(jù)這種方法，不必就位就可以將光學構件111形成在基座構件110的表面110a上。也就是說，通過僅將液滴111a噴射在基座構件110的表面110a上，不必就位就可以形成光學構件前身111b。換句話說，可以以形成基座構件110時的定位精度形成光學構件111。因此，能夠簡單地形成控制安裝位置的光學構件111，并且成品率高。
尤其是，采用噴墨法噴出液滴111a的時候，因為能夠?qū)⒁旱?11a噴射到更準確的位置，因此能夠簡單地形成更易控制安裝位置的光學構件111，并且成品率高。此外，通過采用噴墨法噴出液滴111a，因為能夠以皮升級的單位控制噴出的液滴111a的量，所以能夠準確形成精密的結構。
(D)第四、通過設定基座構件110的表面110a的形狀和面積，能夠設定光學構件111的形狀和大小。尤其是，通過適當選擇基座構件110的表面110a的形狀，能夠形成具有預定功能的光學構件111。因此，通過變更基座構件110的表面110a形狀，可以將不同功能的光學構件集成在同一襯底上。
此外，本實施例對表面發(fā)光型發(fā)光元件100是表面發(fā)光型半導體激光器的情況進行了說明，但本發(fā)明也可以應用于表面發(fā)光型半導體激光器以外的發(fā)光元件。后面描述的第二～第六以及第八實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件也一樣，可以應用于表面發(fā)光型半導體激光器以外的發(fā)光元件。此外，作為應用本發(fā)明的表面發(fā)光型發(fā)光元件，以EL元件和半導體發(fā)光二極管等為例。
5.變形例下面，參照圖12對本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100的一個變形例進行說明。圖12是本實施例中表面發(fā)光型發(fā)光元件100的一個變形例(表面發(fā)光型發(fā)光元件190)的截面模式圖。
如圖12所示，在本實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件190中，形成密封介質(zhì)131以覆蓋光學構件111的至少一部分。
因此，能夠?qū)⒐鈱W構件111牢固地固定在基座構件110的表面110a上。密封介質(zhì)131的折射率優(yōu)選比光學構件111的折射率小。不特別限定密封介質(zhì)131的材料，例如可以采用樹脂。
除上面所述的各點以外，本變形例具有與本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100相同的結構、相同的作用效果。
6.其他變形例參照圖13對本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100的一個變形例進行說明。圖13是本實施例中表面發(fā)光型發(fā)光元件100的另一個變形例(表面發(fā)光型發(fā)光元件180)的截面模式圖。
如圖13所示，在本實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件180中，基座構件910的表面910a是曲面。根據(jù)該結構，可以將近似圓球狀的光學構件911設置在基座構件910的表面910a上。
此外，除上面所述的各點以外，本變形例具有與本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100相同的結構、相同的作用效果。而且，下面所述的其他實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件也可以將基座構件的表面制成曲面。
1.表面發(fā)光型發(fā)光元件的結構圖14是應用本發(fā)明的第二實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件200的截面模式圖。此外，在本實施例中，同第一實施例一樣，也是對表面發(fā)光型發(fā)光元件是表面發(fā)光型半導體激光器時的情況進行說明。
本實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件200除基座構件210的側壁呈倒錐狀這點以外，具有和第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100幾乎相同的結構。因此，對和第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100實質(zhì)上相同的結構元件用同一符號表示，省略對其詳細的說明。
如圖14所示，基座構件210的表面210a和側面210b形成的夾角θ可以是銳角。也就是說，在基座構件210上，正如上面所述的那樣，基座構件210的側壁呈倒錐狀。在此，所說的基座構件210的側面210b是指與表面210a連接的基座構件210的側部的面。在基座構件210上，基座構件210的側部是指側面210b。
此外，基座構件210的材料和第一實施例的基座構件110的材料相同。也就是說，基座構件210由能夠透過從發(fā)射面108發(fā)射出的光的材料構成。此外，光學構件211的結構、材料和功能同第一實施例中的光學構件111的結構、材料和功能相同。
而且，光學構件211也可以通過與第一實施例的光學構件111相同的方法形成。
2.表面發(fā)光型發(fā)光元件的工作情況本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件200的工作情況與第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100的基本相同，在此省略對其的詳細說明。
3.表面發(fā)光型發(fā)光元件的制造方法本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件200的制造方法除基座構件210的側壁呈倒錐狀以外，與第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100的制造方法相同，在此省略對其的詳細說明。
4.作用效果本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件200及其制造方法具有與第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100及其制造方法實質(zhì)上相同的作用和效果。而且，本實施例中表面發(fā)光型發(fā)光元件200及其制造方法還具有以下所示的作用和效果。
通過對基座構件210的表面210a噴射液滴，形成光學構件前身(沒有圖示)后，使該光學構件前身固化，從而形成光學構件211。這種情況下，由于基座構件210的表面210a與側面210b形成的夾角θ是銳角，對基座構件210的表面210a噴射該液滴的時候，可以可靠防止基座構件210的側面210b被該液滴浸濕。其結果，可以可靠形成具有預定形狀和大小的光學構件211。
1.表面發(fā)光型發(fā)光元件的結構圖15是應用本發(fā)明的第三實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件300的截面模式圖。此外，在本實施例中，同第一實施例和第二實施例一樣，也是對表面發(fā)光型發(fā)光元件是表面發(fā)光型半導體激光器時的情況進行說明。
本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件300除基座構件310的上部310c呈倒錐狀這點以外，具有和第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100幾乎相同的結構。因此，對和第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100實質(zhì)上相同的結構元件用同一符號表示，在此省略對其的詳細說明。
如上所述，在本實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件300中，基座構件310的上部310c呈倒錐狀。這種情況下，基座構件310的表面310a和側面310b(與表面310a連接的基座構件310側部的面)的夾角θ可以是銳角。此外，基座構件310的材料和第一實施例的基座構件110的材料相同。也就是說，基座構件310由能夠透過從發(fā)射面108發(fā)射出的光的材料構成。此外，光學構件311的結構、材料和功能同第一實施例中的光學構件111的結構、材料和功能相同。而且，光學構件311可以根據(jù)與第一實施例的光學構件111相同的方法形成。
2.表面發(fā)光型發(fā)光元件的工作情況本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件300的工作情況與第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100的基本相同，在此省略對其的詳細說明。
3.表面發(fā)光型發(fā)光元件的制造方法本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件300的制造方法除形成基座構件310以使基座構件310的上部310c呈倒錐狀以外，與第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100的制造方法相同。因此，在此主要描述與第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100的制造方法不同的步驟，即形成基座構件310的步驟。
首先，在上面所述的第一實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件的制造方法中，用與該(1)～(5)的步驟(參照圖3～圖7)相同的方法形成具有發(fā)光元件功能的表面發(fā)光型發(fā)光元件300中的部分。接著，用與該(6)的步驟(參照圖8)相同的方法形成樹脂層110b后，在該樹脂層110b上，形成具有預定圖案的保護層R200。該保護層R200用于在后面的步驟中在樹脂層110b上制作圖案，形成基座構件210。
接著，在不影響保護層溫度(比如130℃)的前提下，進行熱處理。在該熱處理中，通過從樹脂層110b的表面一側加熱，與半導體襯底101一側的樹脂層110b中的部分相比，樹脂層110b表面一側(保護層R200一側)部分的固化程度大。
接著，以保護層R200作為掩膜，濕刻樹脂層110b。在該步驟中，保護層R200的正下方部分，也就是樹脂層110b的上部，和其他部分相比較，因為蝕刻劑侵入的速度慢，難以被蝕刻。此外，通過該熱處理，樹脂層110b的表面部分的固化程度比半導體襯底101部分的固化程度大，所以在樹脂層110b上，濕刻時表面部分的蝕刻率比表面發(fā)光型發(fā)光元件100部分的小。因此，在該濕刻的時候，樹脂層110b的表面一側的部分的蝕刻速度比樹脂層110b的襯底100一側的部分慢，所以樹脂層110b的表面一側的部分與樹脂層110b的襯底100一側的部分相比殘存更多。因此，可以得到上部310c呈倒錐狀的基座構件310(參照圖15)。接著，除去保護層R200。
后面的步驟與第一實施例中的制造方法(第一實施例中的(7)步驟)相同，在此省略對其的詳細說明。因此，得到表面發(fā)光型發(fā)光元件300(參照圖15)。
4.作用效果本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件300及其制造方法具有與第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100及其制造方法實質(zhì)上相同的作用和效果。而且，本實施例中表面發(fā)光型發(fā)光元件300及其制造方法還具有以下所示的作用和效果。
在表面發(fā)光型發(fā)光元件300中，形成基座構件310以使基座構件310的上部310c呈倒錐狀，這樣既保持了基座構件310的穩(wěn)定性，又能夠減少基座構件310的表面310a和側面310b形成的夾角θ。因此，可以可靠防止基座構件310的側面310b被液滴浸濕。其結果，能夠更加準確形成具有預定形狀和大小的光學構件311。
1.表面發(fā)光型發(fā)光元件的結構圖16是應用本發(fā)明的第四實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件400的截面模式圖。此外，在本實施例中，同第一實施例～第三實施例一樣，也是對表面發(fā)光型發(fā)光元件是表面發(fā)光型半導體激光器時的情況進行說明。
本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件400除基座構件410由半導體層組成這點以外，具有和第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100幾乎相同的結構。因此，對和第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100實質(zhì)上相同的結構元件用同一符號表示，在此省略對其的詳細說明。
如上所述，基座構件410由半導體層組成。該半導體層具有可以傳播從發(fā)射面108發(fā)射出的光的性質(zhì)。而且，該基座構件410能夠和該柱狀部分130整體形成。具體地說，構成基座構件410的層能夠通過與柱狀部分130相同的外延生長法層壓。
在本實施例中，柱狀部分130如在第一實施例中描述的那樣，由AlGaAs半導體構成。這種情況下，比如從柱狀部分130發(fā)射的激光的波長(諧振器140的振蕩波長)是850nm的時候，基座構件410可以由Al組成(摩爾分率)等于或大于30％的層構成。因此，從發(fā)射面108入射到基座構件410的該激光能夠透過基座構件410。
此外，當基座構件410由上述組成的層構成的時候，基座構件410具有柱狀部分130一部分的功能。具體地說，通過基座構件410在上部反射器104的上方形成，具有上部反射器104的一部分功能。
這種情況下，諧振器140(參照圖16)的振蕩波長λ和基座構件410的高度h滿足nλ/4(n為整數(shù))。因此，能夠防止反射率降低。
2.表面發(fā)光型發(fā)光元件的工作情況本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件400的工作情況與第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100的基本相同，在此省略對其的詳細說明。
3.表面發(fā)光型發(fā)光元件的制造方法下面，參照圖17～圖21，對本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件400的制造方法的一個實施例進行說明。圖17～圖21是圖16所示的本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件400的一制造步驟的截面模式圖，并一一對應于圖16所示的截面。
首先，用與上面所述的第一實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件的制造方法中的該(1)步驟(參照圖3)相同的方法形成半導體多層膜150。該半導體多層膜150具有與圖3所示的半導體多層膜150相同的成分和膜厚。
接著，在該半導體多層膜150上，使半導體層410a外延生長。該半導體層410a優(yōu)選上述組成。在此，半導體層410a的膜厚滿足nλ/4(n為整數(shù)，λ為諧振器140(參照圖6)的振蕩波長)。
接著，如圖17所示，在半導體層410a上形成具有預定圖案的保護層R110。該保護層R110用于在半導體層410a上制作圖案，形成基座構件410。接著，以該保護層R110作為掩膜，通過例如干刻法，在半導體層410a上制作圖案。因此，如圖18所示，在半導體多層膜150上形成基座構件410。其后，除去保護層R110。
接著，如圖19所示，在半導體多層膜150上形成具有預定圖案的保護層R210。該保護層R210用于在半導體多層膜150上制作圖案，形成柱狀部分130。接著，以該保護層R210作為掩膜，通過例如干刻法，在半導體多層膜150上制作圖案。因此，如圖20所示，形成包含柱狀部分130的諧振器140。其后，除去保護層R210。
接著，用與上面所述的第一實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件100的制造方法中的該(3)～(5)的步驟相同的方法形成氧化狹窄層105后，在柱狀部分130的周圍形成絕緣層106，其后，形成第一、第二電極107和109以及發(fā)射面108(參照圖21)。
接著，用與前面所述的第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100的制造方法中該(7)步驟相同的步驟，在基座構件410上形成光學構件111(參照圖16)。通過上述步驟形成表面發(fā)光型發(fā)光元件400。
此外，在本實施例中，描述了用最初的蝕刻形成基座構件410，用下面的蝕刻形成柱狀部分130的情況，但蝕刻的順序可以適當變更。也就是說，用最初的蝕刻形成柱狀部分130后，可以用下面的蝕刻形成基座構件410。
4.作用效果本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件400及其制造方法具有與第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100及其制造方法實質(zhì)上相同的作用和效果。而且，本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件400及其制造方法還具有以下所示的作用和效果。
在表面發(fā)光型發(fā)光元件400中，半導體層410a(參照圖17)通過外延生長形成。因此，能夠容易控制半導體層410a的膜厚。由于基座構件410由該半導體層410a形成，所以容易控制基座構件410的高度。
此外，事先形成基座構件410后，因為要埋入絕緣層106和形成電極107和109，所以能夠減少由于形成基座構件410對元件特性造成的影響。
1.表面發(fā)光型發(fā)光元件的結構圖22是應用本發(fā)明的第五實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件500的截面模式圖。此外，在本實施例中，同第一實施例～第四實施例一樣，也是對表面發(fā)光型發(fā)光元件是表面發(fā)光型半導體激光器時的情況進行說明。而且，對和第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100實質(zhì)上相同的結構元件用同一符號表示，在此省略對其的詳細說明。
本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件500，在從半導體襯底101的背面101b發(fā)射光的方面上，具有和第一實施例～第四實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件不同的結構。
在表面發(fā)光型發(fā)光元件500中，從設置在半導體襯底101的背面101b的發(fā)射面508發(fā)射光。而且，在發(fā)射面508上設置基座構件110，在該基座構件110的表面110a上設置光學構件111。
此外，在該表面發(fā)光型發(fā)光元件500上形成包含InGaAs層的活性層303的方面上，具有與形成包含AlGaAs層的活性層103的第一實施例～第四實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件不同的結構。具體地說，活性層303具有包含In0.3Ga0.7As勢阱層和GaAs屏蔽層的量子井結構。
此外，該表面發(fā)光型發(fā)光元件500通過設置有包含InGaAs層的活性層303，可以具有發(fā)射可透過GaAs襯底的波長等于或大于880nm的光(比如1100nm)的表面發(fā)光型半導體激光器的功能。
2.表面發(fā)光型發(fā)光元件的工作情況本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件500的工作情況與第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100的基本相同。但是，在本實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件500中，因為發(fā)射面508設置在半導體襯底101的背面101b上，在活性層303上產(chǎn)生的光經(jīng)過下部反射器102和半導體襯底101后，從發(fā)射面508發(fā)射出去，其后，入射到光學構件111。入射到光學構件111的激光被光學構件111調(diào)整輻射角后，沿半導體襯底101的垂直方向(圖22所示的-Z的方向)發(fā)射。
3.表面發(fā)光型發(fā)光元件的制造方法下面，對應用本發(fā)明的第五實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件500的制造方法的一個實施例進行說明。
第五實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件500在中間的制造步驟之前，可以通過與上面所述的第一實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件100的制造步驟幾乎相同的步驟形成。具體地說，除了代替活性層103(參照圖3)，形成包含In0.3Ga0.7As勢阱層和GaAs屏蔽層的活性層303和第一電極和第二電極107和109的平面形狀不同，以及在背面101b上形成發(fā)射面508，通過基座構件110在發(fā)射面508上設置光學構件111這些點外，通過與第一實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件100的制造步驟幾乎相同的步驟形成。因此，在這里，主要就與第一實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件的制造步驟不同的地方進行說明。
在本實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件500的制造步驟中，具體地說，形成第二電極109的時候，設有半導體襯底101曝光的區(qū)域。
該曝光區(qū)域作為發(fā)射面508。
此外，在發(fā)射面508上形成基座構件110，而且，在基座構件110的表面110a上形成光學構件111。第一、第二電極107和109、基座構件110和光學構件111的形成方法與第一實施例中描述的方法相同。
4.作用效果本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件500及其制造方法與第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100及其制造方法具有實質(zhì)上相同的作用和效果。
1.表面發(fā)光型發(fā)光元件的結構圖23是應用本發(fā)明的第六實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件600的截面模式圖。此外，在本實施例中，同第一實施例～第五實施例一樣，也是對表面發(fā)光型發(fā)光元件是表面發(fā)光型半導體激光器時的情況進行說明。而且，對和第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100實質(zhì)上相同的結構元件用同一符號表示，在此省略對其的詳細說明。
本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件600在光從半導體襯底101的背面101b發(fā)射方面，具有和第五實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件500相同的結構。而且，該表面發(fā)光型發(fā)光元件600和第五實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件500相同，具有由In0.3Ga0.7As勢阱層和GaAs屏蔽層構成的量子井結構的活性層303。
另一方面，該表面發(fā)光型發(fā)光元件600，在半導體襯底101的背面101b上設凹部321，在凹部321上埋入光路調(diào)整層630和第二電極109形成在與第一電極107相同的一側上，以及在光路調(diào)整層630的表面設置發(fā)射面608這些點上，與第五實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件500具有不同的結構。
關于其他的構成元件的結構和功能，具有和第五實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件500大體相同的結構和功能。和第五實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件500實質(zhì)上相同的構成元件用相同的符號表示，自此省略對其詳細的說明。
具體地講，在該表面發(fā)光型發(fā)光元件600中，在半導體襯底101的背面101b上設凹部321，在凹部321上埋入光路調(diào)整層630。也就是說，如圖23所示，光路調(diào)整層630形成在半導體襯底101和基座構件110之間。通過調(diào)整凹部321的寬度和深度，可以控制該光路調(diào)整層630的寬度和膜厚。此外，該光路調(diào)整層630優(yōu)選由不吸收發(fā)射出的激光的材料形成。也就是說，光路調(diào)整層630的材料優(yōu)選從表面發(fā)光型發(fā)光元件600發(fā)射出的激光波長光帶中不具有吸收光帶的材料。
此外，基座構件110形成在發(fā)射面608上，在該基座構件110的表面110a上形成光學構件111。
2.表面發(fā)光型發(fā)光元件的工作情況本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件600的工作情況與第五實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件500的基本相同。而且，在本實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件600中，因為光路調(diào)整層630形成在半導體襯底101和基座構件110之間，在活性層303上產(chǎn)生的光經(jīng)過下部反射器102和半導體襯底101，入射到光路調(diào)整層630后，到達發(fā)射面608，再從該發(fā)射面608發(fā)射出去。從發(fā)射面608發(fā)射出去的光通過基座構件110后，入射到光學構件111后，經(jīng)光學構件111調(diào)整輻射角后，沿半導體襯底101的垂直方向(圖23所示的-Z的方向)發(fā)射。
3.表面發(fā)光型發(fā)光元件的制造方法應用本發(fā)明的第六實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件600，除了第一電極107和第二電極109形成在同一側上這點和在半導體襯底101的背面101b上形成凹部321，以及在凹部321上形成光路調(diào)整層630這些點以外，通過與第五實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件500相同的制造步驟形成。因此，在此省略對其詳細的說明。
4.作用效果本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件600及其制造方法與第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100及其制造方法具有實質(zhì)上相同的作用和效果。此外，本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件600及其制造方法還具有下面所述的作用和效果。
在實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件600中，由于光路調(diào)整層630形成在半導體襯底101和基座構件110之間，所以能夠更靈活地控制發(fā)射光的輻射角。也就是說，通過適當選擇用于形成光路調(diào)整層630的材料，能夠調(diào)整光路調(diào)整層630的折射率。因此，能夠更靈活地控制發(fā)射光的輻射角。
1.表面發(fā)光型發(fā)光元件的結構圖24是應用本發(fā)明的第七實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件700的截面模式圖。圖25是沿圖24中的B-B線剖開的截面圖。此外，在本實施例中，對表面發(fā)光型發(fā)光元件是半導體紫外發(fā)光二極管(下面也稱作“紫外LED”)的情況進行說明。而且，對和第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100實質(zhì)上相同的結構元件用同一符號表示，在此省略對其詳細的說明。
本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件700中，如圖24所示，包括藍寶石襯底701和形成在藍寶石襯底701上的發(fā)光元件部分702。在表面發(fā)光型發(fā)光元件700中，由發(fā)光元件部分702發(fā)生紫外光。
例如，發(fā)光元件部分702由下列各層依次層壓構成由形成在藍寶石襯底701上的n型GaN層構成的緩沖層722，由n型GaN層構成的接觸層723，由n型AlGaN層構成的雜質(zhì)層724，至少包含一層GaN層并具有發(fā)光層功能的活性層725，由p型AlGaN層構成的雜質(zhì)層726和由p型GaN層構成的接觸層727。
通過由n型GaN層構成的接觸層723、不摻雜雜質(zhì)的活性層725和由p型GaN層構成的接觸層727形成pin二極管。
此外，從發(fā)射面708一側到接觸層723途中的發(fā)光元件部分702中的部分，從發(fā)射面708一側觀察，蝕刻成圓形的形狀，形成柱狀部分730。在本實施例中，所說的柱狀部分730是指構成發(fā)光元件部分702一部分的柱狀的半導體沉積體。而且，柱狀部分730的平面形狀可以是任一的形狀。
形成絕緣層706使其覆蓋柱狀部分730的側面和接觸層723的表面。因此，柱狀部分730的側面被絕緣層706包圍。
而且，從柱狀部分730的表面到絕緣層706的表面形成第一電極707。在柱狀部分730的表面設置發(fā)射面708，光從發(fā)射面708發(fā)射。也就是說，沒被第一電極707覆蓋的柱狀部分730的表面中的部分相當于發(fā)射面708。此外，除去絕緣層706的一部分，露出接觸層723，以與露出的接觸層723的表面接觸的方式形成第二電極709。
絕緣層706和第一、第二電極707和709可以采用與構成上述的第一～第六實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件的絕緣層106以及第一、第二電極107和109相同的材料形成。
在本實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件700中，在發(fā)射面708上形成基座構件110，在基座構件110的表面110a上形成光學構件111。
2.表面發(fā)光型發(fā)光元件的工作情況下面描述了本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件700的通常工作情況。此外，記載在下面的紫外LED的驅(qū)動方法是其中的一例，只要不脫離本發(fā)明的主題，可以有各種變形。
首先，在第一電極707和第二電極709上，向pin二極管施加正方向電壓的時候，電子和空穴在活性層725上重合，產(chǎn)生基于該重合的發(fā)光(紫外光)。該紫外光從位于柱狀部分730表面的發(fā)射面708發(fā)射后，入射到基座構件110。入射到基座構件110的光通過基座構件110入射到光學構件111，經(jīng)光學構件111調(diào)整后，沿半導體襯底101的垂直方向(圖24所示的Z方向)發(fā)射。
3.表面發(fā)光型發(fā)光元件的制造方法接著，對應用本發(fā)明的第七實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件700的制造方法的一個實施例進行說明。該表面發(fā)光型發(fā)光元件700可以通過類似上述第一實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件100的制造步驟形成。
(1)首先，在藍寶石襯底701的表面上使多層膜(沒有圖示)結晶生長，該多層膜由下列各層構成由n型GaN層構成的緩沖層722，由n型GaN層構成的接觸層723，由n型AlGaN層構成的雜質(zhì)層724，至少包含一層GaN層并具有發(fā)光層功能的活性層725，由p型AlGaN層構成的雜質(zhì)層726，以及由p型GaN層構成的接觸層727。結晶生長的方法以MOCVD法和MBE法為例。此時，分別在形成n型層的時候摻雜例如Si，在形成p型層的時候摻雜例如Mg。或者是，在形成n型層的時候摻雜Ge，在形成p型層的時候摻雜Zn。此外，當結晶生長的時候，可以采用例如日本專利第1992-297023號公報披露的公知技術。
其次，進行退火處理，將包含在雜質(zhì)層726和接觸層727各層中的Mg活性化后。通過例如干刻法，在P型接觸層727到n型接觸層723之間進行蝕刻，形成柱狀部分730。
(2)接著，在柱狀部分730的周圍形成絕緣層706。該絕緣層706可以通過與第一實施例中的絕緣層106相同的步驟形成。而且，在該步驟中，為了在接觸層723上形成第二電極709，形成的絕緣層706的形狀要使接觸層723的一部分露出來。
(3)接著，通過例如真空鍍氣法，形成第一、第二電極707和709。根據(jù)該步驟，在柱狀部分730的表面形成發(fā)射面708。而且，在該步驟中，可以使用剝離法得到預定的表面形狀。或者是，使用干刻法可以形成第一、第二電極707和709。形成這些電極后，進行退火處理，形成歐姆接觸。
(4)接著，在發(fā)射面708上形成基座構件110后，在基座構件110的表面110a上形成光學構件111?；鶚嫾?10及其光學構件111的制造方法可以采用與上述的第一實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件100的制造步驟所表示的方法相同的方法?；蛘呤?，基座構件110和上述的第四實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件400的基座構件410(參照圖16)一樣，與柱狀部分730整體形成。根據(jù)以上的步驟，形成圖24和圖25所示的表面發(fā)光型發(fā)光元件700。
4.作用效果本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件700及其制造方法具有與第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100及其制造方法實質(zhì)上相同的作用和效果。
1.表面發(fā)光型發(fā)光元件的結構圖26是應用本發(fā)明的第八實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件800的截面模式圖。此外，在本實施例中，與第一實施例一樣，對表面發(fā)光型發(fā)光元件使表面發(fā)光型半導體激光器的情況進行說明。
本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件800除了柱狀部分130具有基座構件的功能以外，具有和第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100幾乎相同的結構。因此，對和第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100實質(zhì)上相同的結構元件用同一符號表示，在此省略對其詳細的說明。
本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件800中，如圖26所示，柱狀部分130具有基座構件的功能。具體地說，在柱狀部分130上通過第一電極807形成光學構件811。而且，絕緣層106的表面的位置比柱狀部分130的表面設置得低，第一電極807以相同的膜厚形成在柱狀部分130和第一電極807上。因此，可以使柱狀部分130具有基座構件的功能。
此外，光學構件811的結構、材料和功能和第一實施例的光學構件111的結構、材料和功能相同。
2.表面發(fā)光型發(fā)光元件的工作情況本實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件800的工作情況與第一實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件100基本相同，因此，在此省略對其的詳細說明。
3.表面發(fā)光型發(fā)光元件的制造方法本實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件800的制造方法除了在柱狀部分130的表面形成光學構件811以外，和第一實施例的表面發(fā)光型發(fā)光元件100的制造方法一樣。此外，通過和第一實施例的光學構件111相同的方法將柱狀部分130作為基座構件使用，從而能夠在柱狀部分130的表面上形成光學構件811。關于其他的步驟，在此設略對其詳細的說明。
4.作用效果本實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件800及其制造方法具有與第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100及其制造方法實質(zhì)上相同的作用和效果。而且，本實施例中涉及的表面發(fā)光型發(fā)光元件800及其制造方法還具有下面所述的作用和效果。
光學構件811通過將柱狀部分130作為基座構件使用而形成。因此，不需要通過其他途徑形成基座構件。因此，可以實現(xiàn)制造步驟的簡略化。
圖27是應用本發(fā)明的第九實施例的光模塊的說明圖。本實施例中的光模塊包含結構體1000(參照圖27)。該結構體1000具有第一實施例中的表面發(fā)光型發(fā)光元件100(參照圖1)、平臺1120、第一光波導管1130和致動器1150。此外，該結構體1000還具有第二光波導管1302。第二光波導管1302是襯底1300的一部分。第二光波導管1302上可以與連接用光波導管1304光學連接。連接用光波導管1304可以是光纖。此外，平臺1120被樹脂1306固定在襯底1300上。
在本實施例的光模塊中，光從表面發(fā)光型發(fā)光元件100(發(fā)射面108，參照圖1)射出后，經(jīng)過第一和第二光波導管1130和1302(以及連接用光波導管1304)，使受光元件接收該光。
圖28是應用本發(fā)明的第十實施例的光傳輸裝置的說明圖。在本實施例中，在第一光波導管1130和受光元件220之間具有多個第三光波導管1230、1310和1312。而且，本實施例中光傳輸裝置具有多個(2個)襯底1314和1316。
本實施例中，第三光波導管1312配置在表面發(fā)光型發(fā)光元件100一側的結構(包含表面發(fā)光型發(fā)光元件100、平臺1120、第一光波導管1130、第二光波導管1318和致動器1150。)和受光元件220一側的結構(包含受光元件220、平臺1220、第三光波導管1230和1310)之間。第三光波導管1312使用光纖等能夠進行多個電子設備之間的光傳播。
例如，在圖30中，光傳輸裝置1100是計算機、顯示器、存儲裝置、打印機等的電子設備1102相互連接形成的。電子設備1102可以是信息通信設備。光傳輸裝置1100具有包含光纖等的第三光波導管1312的線纜1104。光傳輸裝置1100可以在線纜1104的兩端設有插頭1106。在各自的插頭1106內(nèi)設有表面發(fā)光型發(fā)光元件100和受光元件220一側的結構。從任何一個電子設備1102輸出的電信號被發(fā)光元件轉換為光信號，光信號通過線纜1104傳播，被受光元件轉換為電信號。電信號輸入到其他的電子設備1102上。這樣一來，根據(jù)本實施例中的光傳輸裝置1100可以通過光信號進行電子設備1102的信息傳播。
圖31是應用本發(fā)明的實施例的光傳輸裝置的使用狀態(tài)的示意圖。光傳輸裝置1112連接在電子設備1110之間。電子設備1110以液晶顯示監(jiān)視器或者與數(shù)字對應的CRT(可以使用在金融、通信銷售、醫(yī)療、教育領域)、液晶投影儀、等離子顯示面板(PDP)、數(shù)字電視、零售現(xiàn)金記錄機(應用在電子收款機系統(tǒng))、視頻重放設備、調(diào)諧器、游戲設備、打印機等。
此外，在第八實施例和第十實施例(參照圖27～圖30)中，代替表面發(fā)光型發(fā)光元件100，即使使用表面發(fā)光型發(fā)光元件190(參照圖12)、180(參照圖13)、200(參照圖14)、300(參照圖15)、400(參照圖16)、500(參照圖22)、600(參照圖23)、700(參照圖24)和800(參照圖26)，也能夠取得同樣的效果。
也就是說，本發(fā)明不僅限于以上所述的實施例，還可以進行各種變形。例如，本發(fā)明包括與本實施例中說明的構成實質(zhì)上相同的構成(例如，功能、方法以及結果相同的結構，或者目的及結果相同的結構)。另外，本發(fā)明還包括可以置換實施例中說明的非本質(zhì)性構成的部分。本發(fā)明還包括與本實施例中說明的構成具有同樣作用效果的構成或者能夠達到同樣目的的構成。而且，本發(fā)明還包括在本實施方式說明的構成中公知技術的構成。
例如在上述實施例中，對具有一個柱狀部分的表面發(fā)光型發(fā)光元件進行了說明，即使在在襯底內(nèi)設置多個柱狀部分，也不會損害本發(fā)明。此外，當多個表面發(fā)光型發(fā)光元件以陣列方式排列時，具有同樣的作用和效果。
此外，例如在上述的實施例中，即使互換各半導體層中的p型和n型也不會脫離本發(fā)明的主題。在上述的實施例中，對使用AlGaAs系的半導體材料的情況進行了說明，根據(jù)振蕩波長，也可以使用其他的材料，例如GaInP系、ZnSSe系、InGaN系、AlGaN系、GaInNAs系、GaAsSb系的半導體材料。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參照附圖和優(yōu)選實施例進行了說明，但是，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。本發(fā)明的各種更改、變化和等同物由權利要求書的內(nèi)容涵蓋。
附圖標記說明100，180，190，200，300，400，500，600，700，800表面發(fā)光型發(fā)光元件101 半導體襯底101a 半導體襯底的表面101b 半導體襯底的背面102 下部反射器103，303，725 活性層104 上部反射器105 氧化狹窄層106、706 絕緣層107，707，807 第一電極108，508，608，708 發(fā)射面
109、709 第二電極110，210，310，410，910 基座構件110a，210a，310a，910a 基座構件的表面110b 樹脂層210b，310b 基座構件的側面310c 基座構件的上部111、211、311、811、911 光學構件111a 液滴111b 光學構件前身112 噴嘴113 能源光120 噴墨頭130，530 柱狀部分131 密封介質(zhì)140 諧振器150 半導體多層膜220 受光元件
321 凹部410a 半導體層630 光路調(diào)整層701 藍寶石襯底701a 藍寶石襯底的表面702 發(fā)光元件部分722 緩沖層723 接觸層724 雜質(zhì)層726 雜質(zhì)層727 接觸層1000 結構體1100，1112 光傳輸裝置1110，1102 電子設備1104 線纜1106 插頭1120，1220 平臺
1130 第一光波導管1150 致動器1152 緩沖物1154 能量供給源1230，1310，1312 第三光波導管1300 襯底1302，1318 第二光波導管1304 連接用光波導管1306 樹脂1314，1316 襯底R100，R200，R110，R210 保護層
權利要求
1.一種表面發(fā)光型發(fā)光元件，可沿基體的垂直方向發(fā)射光，包括所述光發(fā)射出去的發(fā)射面；基座構件，其設置在所述發(fā)射面上；以及光學構件，其設置在所述基座構件的表面上。
2.根據(jù)權利要求1所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件，其中，所述基座構件由可傳播預定波長的光的材料構成。
3.根據(jù)權利要求1所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件，其中，所述光學構件具有透鏡的功能。
4.根據(jù)權利要求1所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件，其中，所述光學構件具有偏光元件的功能。
5.根據(jù)權利要求1所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件，其中，所述光學構件呈圓球狀或橢圓球狀。
6.根據(jù)權利要求1所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件，其中，所述光學構件呈部分切除的圓球狀或部分切除的橢圓球狀。
7.根據(jù)權利要求1所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件，其中，所述光學構件的截面呈圓形或橢圓形。
8.根據(jù)權利要求1所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件，其中，所述光學構件是通過施加能量使可固化的液體材料固化而形成的。
9.根據(jù)權利要求8所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件，其中，所述光學構件由紫外光固化樹脂構成。
10.根據(jù)權利要求1所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件，其中，形成密封介質(zhì)，使其覆蓋所述光學構件的至少一部分。
11.根據(jù)權利要求1所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件，其中，所述基座構件的表面呈圓形或橢圓形。
12.根據(jù)權利要求1所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件，其中，所述基座構件的表面是曲面。
13.根據(jù)權利要求1所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件，其中，所述基座構件的表面和連接所述表面的基座構件的側部的面形成的夾角為銳角。
14.根據(jù)權利要求1所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件，其中，所述基座構件的上部呈倒錐狀。
15.根據(jù)權利要求1至14中任一所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件，其中，所述表面發(fā)光型發(fā)光元件是表面發(fā)光型半導體激光器。
16.根據(jù)權利要求15所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件，其中，所述基體為半導體襯底，所述表面發(fā)光型半導體激光器，包括諧振器，其形成在所述半導體襯底上，至少含有一部分的柱狀部分，在所述柱狀部分的表面設置所述發(fā)射面。
17.根據(jù)權利要求15所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件，其中，所述基體為半導體襯底，所述表面發(fā)光型半導體激光器包括形成在所述半導體襯底上的諧振器，在所述半導體襯底的背面設置所述發(fā)射面。
18.根據(jù)權利要求15所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件，其中，所述基體為半導體襯底，所述表面發(fā)光型半導體激光器包括形成在所述半導體襯底上的諧振器，在所述半導體襯底的背面形成凹部，在所述凹部上埋入形成光路調(diào)整層，在所述光路調(diào)整層的表面設置所述發(fā)射面。
19.根據(jù)權利要求1至14中任一所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件，其中，所述表面發(fā)光型發(fā)光元件是半導體發(fā)光二極管。
20.根據(jù)權利要求19所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件，其中，所述基體為半導體襯底，所述半導體發(fā)光二極管包括發(fā)光元件部分，其形成在所述半導體襯底上；以及柱狀部分，其包含構成所述發(fā)光元件部分的至少一部分的活性層，在所述柱狀部分的表面設置所述發(fā)射面。
21.根據(jù)權利要求16或20所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件，其中，所述基座構件和所述柱狀部分是整體形成的。
22.根據(jù)權利要求21所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件，其中，所述基座構件由半導體層構成。
23.根據(jù)權利要求1至14中任一所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件，其中，所述表面發(fā)光型發(fā)光元件是EL元件。
24.根據(jù)權利要求16或20所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件，其中，所述柱狀部分具有所述基座構件的功能。
25.根據(jù)權利要求1所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件，其中，所述光學構件具有透鏡功能，并且呈部分切除的圓球狀，所述光學構件的折射率和所述基座構件的折射率大致相等，所述光學構件的曲率半徑r和從所述發(fā)射面到所述光學構件的頂點距離d之間的關系滿足下面的公式(1)r≤0.34×d 公式(1)。
26.一種光模塊，其包括權利要求1至14中任一所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件和光波導管。
27.一種光傳輸裝置，其包括權利要求26所述的光模塊。
28.一種可沿基體的垂直方向發(fā)射光的表面發(fā)光型發(fā)光元件的制造方法，其包括以下步驟(a)形成包括發(fā)射面，并具有發(fā)光元件功能的部分；(b)在所述基體上形成基座構件；(c)向所述基座構件的表面噴涂液滴，形成光學構件前身；以及(d)固化所述光學構件前身，形成光學構件。
29.根據(jù)權利要求28所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件的制造方法，其中，在所述步驟(b)中，所述基座構件采用能夠傳播預定波長的光的材料形成。
30.根據(jù)權利要求28或29所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件的制造方法，其中，在所述步驟(c)中，采用噴墨法噴涂所述液滴。
31.根據(jù)權利要求28或29所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件的制造方法，其中，在所述步驟(d)中，通過施加能量固化所述光學構件前身。
32.根據(jù)權利要求31所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件的制造方法，其中，在所述步驟(d)中，通過紫外光照射固化所述光學構件前身。
33.根據(jù)權利要求28或29所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件的制造方法，其中，在所述步驟(b)中形成所述基座構件，以使所述基座構件的表面和連接所述表面的基座構件的側部的面形成的夾角為銳角。
34.根據(jù)權利要求28或29所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件的制造方法，其中，在所述步驟(b)中，所述的基座構件的上部形成倒錐狀。
35.根據(jù)權利要求28或29所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件的制造方法，還包括步驟(e)在所述步驟(c)之前，調(diào)整所述基座構件的表面相對于所述液滴的潤濕性。
36.根據(jù)權利要求28或29所述的表面發(fā)光型發(fā)光元件的制造方法，還包括步驟(f)用密封介質(zhì)覆蓋所述光學構件的至少一部分。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種包括可良好控制其安裝位置、形狀以及大小的光學構件的表面發(fā)光型發(fā)光元件及其制造方法，以及包含該表面發(fā)光型發(fā)光元件的光模塊和光傳輸裝置。本發(fā)明的表面發(fā)光型發(fā)光元件(100)包括可沿基體的垂直方向發(fā)射光，所述光發(fā)射出去的發(fā)射面(108)；設置在所述發(fā)射面(108)上的基座構件(110)；以及設置在基座構件(110)的表面(110a)上的光學構件(111)。
文檔編號H01S5/18GK1494188SQ03157528
公開日2004年5月5日 申請日期2003年9月23日 優(yōu)先權日2002年9月25日
發(fā)明者金子剛, 鬼頭聰, 平松鐵夫, 夫 申請人:精工愛普生株式會社