專利名稱：光元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，光元件的結(jié)構(gòu)(參照專利文獻(xiàn)1)包括基板；柱狀部，在基板的上方形成，同時(shí)進(jìn)行光發(fā)射或入射；樹(shù)脂層，在基板上方并圍繞著柱狀部而形成；以及電極，其經(jīng)過(guò)樹(shù)脂層的上方，與柱狀部的上表面電連接。由此，因?yàn)樵诨迮c電極之間存在規(guī)定厚度的樹(shù)脂層，從而可減少光元件的寄生電容，并可提高高頻特性。
然而，因?yàn)橹鶢畈?半導(dǎo)體元件)的熱膨脹系數(shù)與樹(shù)脂層不相同，所以應(yīng)力可能會(huì)集中在這兩者的接觸面上。更具體地，樹(shù)脂層由于熱導(dǎo)致的收縮量比柱狀部更大，從而由于樹(shù)脂的收縮，樹(shù)脂層可能會(huì)從柱狀部上脫落。由此，電極可能會(huì)在樹(shù)脂層與柱狀部的接觸面上斷線，從而導(dǎo)致電子元件的可靠性降低。
專利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)2003-332682號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提高電子元件及其制造方法的可靠性。
(1)根據(jù)本發(fā)明的光元件，其包括基板；柱狀部，形成在所述基板的上方，具有用于光發(fā)射或入射的上表面；樹(shù)脂層，包括第一部分，所述第一部分形成在所述基板的上方的所述柱狀部的周圍；以及第二部分，所述第二部分形成在所述柱狀部的所述上表面的端部；以及電極，經(jīng)過(guò)所述樹(shù)脂層的所述第一部分和第二部分的上方，并電連接至所述柱狀部的所述上表面中的暴露區(qū)域的端部。
根據(jù)本發(fā)明，將樹(shù)脂層一直形成至柱狀部上表面的端部，從而可提高樹(shù)脂層與柱狀部之間的密合性。因此，即使當(dāng)樹(shù)脂層由于熱比柱狀部收縮得更多時(shí)，也可防止樹(shù)脂層從柱狀部上脫離，還可相應(yīng)地防止電極的斷線。
(2)在該光元件中，所述樹(shù)脂層的所述第二部分可以沿著所述柱狀部的所述上表面的周邊連續(xù)地形成。
由此，可進(jìn)一步提高樹(shù)脂層與柱狀部之間的密合性。
(3)在該光元件中，所述樹(shù)脂層的所述第二部分可以在所述柱狀部的所述上表面的周邊的一部分中形成。
由此，可在柱狀部上表面的一部分周邊中防止電極的斷線。
(4)在該光元件中，所述樹(shù)脂層的所述第二部分的厚度可以沿所述柱狀部的所述上表面的周邊向中心的方向減小。
由此，電極可沿著樹(shù)脂層的第二部分的外形順斜地形成，從而可有效地防止電極的斷線。
(5)在該光元件中，所述樹(shù)脂層的所述第一部分的上表面位于可以比所述柱狀部的所述上表面高的位置。
由此，因?yàn)闃?shù)脂層厚于柱狀部，從而可降低在電極與基板之間容納的寄生電容，并可提高高頻特性。
(6)在該光元件中，所述樹(shù)脂層的所述第一部分的上表面可以位于與所述柱狀部的所述上表面大致相同高度的位置或低于所述柱狀部的所述上表面的位置。
(7)在該光元件中，所述樹(shù)脂層可以包括聚酰亞胺樹(shù)脂。
(8)根據(jù)本發(fā)明的光元件的制造方法，其包括(a)在基板的上方，形成具有用于光發(fā)射或入射的上表面的柱狀部；(b)形成樹(shù)脂層，所述樹(shù)脂層包括第一部分，所述第一部分位于所述基板的上方的所述柱狀部的周圍；以及第二部分，所述第二部分位于所述柱狀部的所述上表面的端部；以及(c)形成電極，所述電極經(jīng)過(guò)所述樹(shù)脂層的所述第一部分和第二部分的上方，并電連接至所述柱狀部的所述上表面中的暴露區(qū)域的端部。
根據(jù)本發(fā)明，將形成的樹(shù)脂層延伸至柱狀部上表面的端部，從而可提高樹(shù)脂層與柱狀部之間的密合性。因此，即使當(dāng)樹(shù)脂層由于熱比柱狀部收縮得更多時(shí)，也可防止樹(shù)脂層從柱狀部脫離，還可相應(yīng)地防止電極的斷線。
(9)在該光元件的制造方法中，在所述步驟(b)中，設(shè)置樹(shù)脂層前體層，以覆蓋整個(gè)所述基板；通過(guò)濕法蝕刻在所述樹(shù)脂層前體層形成圖案；以及通過(guò)硬化所述樹(shù)脂層前體層，形成所述樹(shù)脂層。
(10)在該光元件的制造方法中，可以在所述濕法蝕刻步驟之前，預(yù)烘烤所述樹(shù)脂層前體層。
由此，可使樹(shù)脂層前體層濕法蝕刻時(shí)的溶解率變得均衡。
(11)在光元件的制造方法中，在濕法蝕刻步驟中，還可以包括進(jìn)行第一形成圖案，以去除所述樹(shù)脂層前體層在所述柱狀部以外的部分；以及進(jìn)行第二形成圖案，以去除所述樹(shù)脂層前體層在所述柱狀部的所述上表面的部分。
(12)在該光元件的制造方法中，在所述第一形成圖案步驟中，所述樹(shù)脂層前體層和位于所述樹(shù)脂層前體層的上方的所述保護(hù)層的曝光和顯影一起進(jìn)行；以及在所述第二形成圖案步驟中，所述樹(shù)脂層前體層和在所述第一形成圖案步驟中殘留的所述保護(hù)層的曝光和顯影一起進(jìn)行。
由此，通過(guò)進(jìn)行多次形成圖案，可分別確保曝光和顯影的最佳時(shí)間，并且形成圖案的形狀可實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。
(13)在該光元件的制造方法中，可以在所述第二形成圖案步驟中，去除所述保護(hù)層，并去除所述樹(shù)脂層前體層的表面層部分。
由此，例如，可將樹(shù)脂層前體層的上表面制成光滑曲面。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光元件的平面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光元件的截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光元件的制造方法的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光元件的制造方法的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光元件的制造方法的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光元件的制造方法的示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光元件的制造方法的示意圖；
圖8是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光元件的制造方法的示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光元件的制造方法的示意圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光元件的制造方法的示意圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光元件的制造方法的示意圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的光元件的截面圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的光元件的截面圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的光傳輸裝置的示意圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的光傳輸裝置的使用形式的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)1、光元件圖1是根據(jù)采用本發(fā)明的第一實(shí)施例的光元件的平面圖。圖2是根據(jù)本實(shí)施例的光元件的截面圖，是沿圖1的II-II線的截面圖。
根據(jù)本實(shí)施例的光元件100包括基板110、柱狀部130、樹(shù)脂層140、以及電極150、152。在本實(shí)施例中，以光元件100是表面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器為例進(jìn)行說(shuō)明。
基板110是半導(dǎo)體基板(例如，n型GaAs(砷化鎵)基板)。柱狀部130承載于基板110上。柱狀部130例如呈圓柱形狀。雖然在圖1所示的實(shí)例中，一個(gè)基板110具有一個(gè)柱狀部130，但其也可具有多個(gè)柱狀部130。柱狀部130上表面132的中央部分構(gòu)成光(激光)發(fā)射的光學(xué)面128。光學(xué)面128從樹(shù)脂層140和電極150露出。
如圖2所示，在基板110上形成有元件部120，元件部120的一部分構(gòu)成柱狀部130。元件部120具有凸形的截面形狀。基板110和元件部120可具有相同的平面形狀(例如，為矩形)。或者元件部120的平面形狀也可小于基板110的平面形狀，從而基板110的一部分可從元件部120露出。在面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器的情況下，元件部120被稱作諧振器(垂直諧振器)。
例如，元件部120中順次層疊有第一鏡122，其是交替層疊n型Al0.9Ga0.1As層和n型Al0.15Ga0.85As層的40對(duì)分布式反射型多層鏡；活性層(active layer)123，其由GaAs阱層和Al0.3Ga0.7As壘層構(gòu)成，其中阱層包括由三層構(gòu)成的量子阱結(jié)構(gòu)；以及第二鏡124，其是交替層疊p型Al0.9Ga0.1As層和p型Al0.15Ga0.85As層的25對(duì)分布式反射型多層鏡。另外，構(gòu)成第一鏡122、活性層123和第二鏡124的各層的成分及層數(shù)并不局限于此。
第二鏡124通過(guò)摻雜例如C、Zn、Mg等被形成為p型，第一鏡通過(guò)摻雜例如Si、Se等被形成為n型。因此，通過(guò)第二鏡124、未摻雜雜質(zhì)的活性層123、以及第一鏡122形成pin二極管。
此外，在構(gòu)成第二鏡124的層中的鄰近活性層123的區(qū)域中形成有由氧化鋁作為主要成分的電流狹窄層125。該電流狹窄層125形成環(huán)形。換言之，當(dāng)以平行于光學(xué)面128的平面切割時(shí)，電流狹窄層125的截面是同心圓。
柱狀部130指的是至少包括第二鏡124(例如，包括第二鏡124、活性層123以及一部分第一鏡122)的半導(dǎo)體層壓體。柱狀部130通過(guò)元件部120的其他部分形成于基板110的上方。
樹(shù)脂層140被形成為與柱狀部130接觸。樹(shù)脂層140包括第一部分142，在基板110的上方圍繞柱狀部130形成；以及第二部分144，在柱狀部130上表面132的端部形成。樹(shù)脂層140可由例如聚酰亞胺樹(shù)脂、氟樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、或環(huán)氧樹(shù)脂等形成，特別是從易于加工和絕緣特性觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選由聚酰亞胺樹(shù)脂或氟樹(shù)脂形成。
樹(shù)脂層140的第一部分142可在元件部120上形成，可完全覆蓋柱狀部130的側(cè)面134。由此，可通過(guò)樹(shù)脂層140保護(hù)柱狀部130的側(cè)面。第一部分142可覆蓋基板110的一部分，也可完全覆蓋除柱狀部130區(qū)域以外的基板110。如圖2所示，第一部分142的上表面143位于低于柱狀部130上表面132的位置。或者第一部分142的上表面143也可位于與柱狀部130的上表面132大致相同高度的位置。此外，第一部分142的厚度也可以隨著遠(yuǎn)離柱狀部130而變小。換言之，第一部分142的上表面143可逐漸地傾斜，以使其隨著遠(yuǎn)離柱狀部130而降低。
樹(shù)脂層140的第二部分144以避開(kāi)光學(xué)面128的方式形成。第二部分144與第一部分142一體(連續(xù)地)形成。樹(shù)脂層140覆蓋柱狀部130的上表面132與側(cè)面134之間的角部，并且第二部分144覆蓋柱狀部130上表面132的端部。如圖2所示，當(dāng)?shù)谝徊糠?42的上表面143與柱狀部130的上表面132大致為同一高度或比其更低時(shí)，第一部分142隨著其靠近柱狀部130而逐漸隆起。當(dāng)柱狀部130上表面132的寬度(直徑)約為35～40μm時(shí)，第二部分144可覆蓋從柱狀部130的周邊向中心延伸約3～12μm的區(qū)域。如果在上述數(shù)值范圍內(nèi)，當(dāng)用掩模對(duì)樹(shù)脂層140形成圖案(又稱圖樣)時(shí)，可以限制在掩模的錯(cuò)位誤差的范圍內(nèi)，所以在制造工序中可準(zhǔn)確地形成第二部分144。
如圖1所述，第二部分144可沿著柱狀部130上表面132的周邊連續(xù)地形成。例如，第二部分144可形成為環(huán)形。在此情況下，在柱狀部130的上表面132上形成樹(shù)脂層140的開(kāi)口部146。由此，柱狀部130上表面132的整個(gè)周邊的角部也被覆蓋，從而在樹(shù)脂層140與柱狀部130之間實(shí)現(xiàn)了非常高的密合性。此外，柱狀部130的側(cè)面134被完全覆蓋，從而柱狀部130除了光學(xué)面128以外，沒(méi)有向外界空氣暴露，因此可提高該光元件的可靠性。
此外，如圖2所示，第二部分144的厚度可從柱狀部130的上表面132的周邊朝向中心的方向逐漸減小。第二部分144的上表面可形成光滑的曲面。由此，可沿著樹(shù)脂層140的第二部分144的形狀平穩(wěn)地傾斜形成后述的電極150，從而可有效地防止電極150的斷線。
電極(第一電極)150經(jīng)過(guò)樹(shù)脂層140的第一及第二部分142、144，并電連接至柱狀部130上表面132中的暴露區(qū)域的端部。電極150在樹(shù)脂層140的開(kāi)口部146中沿著暴露區(qū)域的周邊連續(xù)形成。例如，電極150與柱狀部130的上表面132相接觸的部分可形成環(huán)形。從而，電流可均衡地流向柱狀部130。電極150可由例如Au和Au、Zn合金的層壓膜構(gòu)成。此外，如果再添加Cr膜，可提高層壓膜與樹(shù)脂層140之間的密合性。另一方面，電極(第二電極)152在基板110的背面形成?；蛘唠姌O152也可以在基板110表面中的露出于樹(shù)脂層140的區(qū)域上形成。電極152由例如Au和Au、Ge合金的層壓膜構(gòu)成。由此，電流可通過(guò)電極150、152流入第一及第二鏡122、124之間的活性層123中。另外，電極150、152的材料并不限定于上述材料，還可使用諸如Ti、Ni、Au或Pt等金屬，以及這些金屬的合金。
在此，對(duì)該光元件(表面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器)的驅(qū)動(dòng)方法的實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)對(duì)光元件100中的電極150與152之間的pin二極管施加正向電壓時(shí)，將在活性層123中發(fā)生電子與空穴的再結(jié)合，從而由這種再結(jié)合而產(chǎn)生發(fā)光。在產(chǎn)生的光在第二鏡124與第一鏡122之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)生受激發(fā)射，由此，光強(qiáng)被放大。當(dāng)光增益超過(guò)光損失時(shí)，發(fā)生激光振蕩，激光沿垂直于基板110的方向從柱狀部130上表面132的光學(xué)面128(發(fā)射面)射出。
根據(jù)本實(shí)施例的光元件，因?yàn)闃?shù)脂層140一直形成至柱狀部130上表面132的端部，所以可提高樹(shù)脂層140與柱狀部130之間的密合性。因此，即使當(dāng)樹(shù)脂層140由于受熱而比柱狀部130收縮得更多時(shí)，也可以防止樹(shù)脂層140從柱狀部130上脫落下來(lái)，從而可相應(yīng)地防止電極150的斷線。換言之，可緩和由樹(shù)脂層140的硬化和收縮引起的應(yīng)力，從而可防止電極150的斷線。
此外，樹(shù)脂層140的機(jī)械特征值(熱膨脹系數(shù)等)即使不采用與例如基板110和柱狀部130等相同和相近的值，也可以提高光元件的可靠性，因此具有材料選擇的自由度大的優(yōu)點(diǎn)。
另外，本發(fā)明可應(yīng)用的光元件并不局限于表面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器，也可以是其他的發(fā)光元件(例如，半導(dǎo)體發(fā)光二極管和有機(jī)LED)，或者是感光元件(例如，光敏二極管)。在感光元件的情況下，柱狀部130的光學(xué)面構(gòu)成光入射面。此外，在柱狀部130的上表面132(光學(xué)面128)上還可以設(shè)置微透鏡等光學(xué)部件(未圖示)。
此外，在上述各半導(dǎo)體中，p型和n型可以相互交換。雖然在上述實(shí)例中，描述的是AlGaAs類，但也可根據(jù)要產(chǎn)生的振蕩波長(zhǎng)使用其他的半導(dǎo)體材料，諸如GaInP類、ZnSSe類、InGaN類、AlGaN類、InGaAs類、GaInNAs類、GaAsSb類等。
2、光元件制造方法圖3至圖11示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光元件的制造方法。
(1)首先，形成包括柱狀部130的元件部120(參照?qǐng)D3至圖5)。
如圖3所示，在由n型GaAs構(gòu)成的半導(dǎo)體基板110的表面上，通過(guò)邊改變組成，邊外延生長(zhǎng)來(lái)形成半導(dǎo)體多層膜158。在此，半導(dǎo)體多層膜158包括例如40對(duì)第一鏡122，其交替層疊n型Al0.9Ga0.1As層和n型Al0.15Ga0.85As層；活性層123，其由GaAs阱層和Al0.3Ga0.7As壘層構(gòu)成，其中阱層包括由三層構(gòu)成的量子阱結(jié)構(gòu)；以及25對(duì)第二鏡124，其交替層疊p型Al0.9Ga0.1As層和p型Al0.15Ga0.85As層。將這些層依次層疊在基板110上，以形成半導(dǎo)體多層膜158。
當(dāng)生長(zhǎng)第二鏡124時(shí)，鄰近活性層123的至少一層形成AlAs層或Al成分為大于等于0.95的AlGaAs層。該層隨后被氧化，并形成電流狹窄層125(參照?qǐng)D5)。此外，第二鏡124最上面的表層優(yōu)選提高載流子密度，從而可較容易地取得與電極150的奧姆接觸。
對(duì)于進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)的溫度，根據(jù)生長(zhǎng)方法、原材料、基板110的種類，或者要形成的半導(dǎo)體多層膜158的種類、厚度及載流子密度等適當(dāng)?shù)卮_定，通常優(yōu)選為450℃～800℃。此外，進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)所要求的時(shí)間也與溫度同樣需要適當(dāng)確定。此外，外延生長(zhǎng)方法可以使用金屬有機(jī)氣相外延(MOVPEMetal-Organic Vapor PhaseEpitaxy)法、MBE(Molecular Beam Epitaxy，分子束外延)法或LPE(Liquid Phase Epitaxy，液相外延)法等。
接下來(lái)，如圖3所示，在半導(dǎo)體多層膜158上涂布抗蝕劑，然后通過(guò)平版印刷法形成圖案，從而形成具有特定圖案的保護(hù)層R100。保護(hù)層R100在柱狀部130(參照?qǐng)D1和圖2)的預(yù)定形成區(qū)域的上方形成。接下來(lái)，如圖4所示，將該保護(hù)層R100用作掩模，通過(guò)例如干蝕刻法來(lái)蝕刻第二鏡124、活性層123及第一鏡122的一部分，從而形成柱狀部130。然后，清除保護(hù)層R100。
接下來(lái)，如圖5所示，例如，在約400℃的水蒸氣氛圍中，放入通過(guò)上述步驟形成了柱狀部130的基板110，由此從側(cè)面氧化第二鏡124中的具有較高的Al成分的層(Al成分為0.95或更高的層)，從而形成電流狹窄層125。氧化率取決于爐溫、水蒸氣供應(yīng)量、以及要氧化的層的Al成分和膜厚。當(dāng)具有上述電流狹窄層125的表面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器受到激勵(lì)時(shí)，電流只在未形成電流狹窄層125的部分(未氧化的部分)流動(dòng)。因此，在通過(guò)氧化來(lái)形成電流狹窄層125的步驟中，通過(guò)控制電流狹窄層125的形成區(qū)域，可控制電流密度。
(2)接下來(lái)，形成樹(shù)脂層140(參照?qǐng)D6至圖11)。
首先，設(shè)置樹(shù)脂層前體層160，使其覆蓋整個(gè)基板110。再設(shè)置樹(shù)脂層前體層160，使其覆蓋柱狀部130的上表面132和側(cè)面134，并覆蓋元件部120的其他部分。樹(shù)脂層前體層160可通過(guò)例如旋轉(zhuǎn)涂覆法進(jìn)行涂覆?；蛘咭部墒褂萌魏纹渌夹g(shù)，例如浸涂法、噴涂法、噴滴法(例如，噴墨法)等。樹(shù)脂層前體層160可隨著柱狀部130的突出而隆起。
樹(shù)脂層前體層160可采用濕法蝕刻步驟(溶解清除步驟)形成圖案。濕法蝕刻步驟可以是照相平版印刷術(shù)的濕法顯影步驟。在本實(shí)施例所示的實(shí)例中，將具有感光性的樹(shù)脂層前體層160通過(guò)采用照相平版印刷術(shù)進(jìn)行曝光和顯影。
在濕法蝕刻步驟之前(更具體地，在曝光之前)，樹(shù)脂層前體層160可在例如約80～100℃下進(jìn)行預(yù)烘烤，以蒸發(fā)樹(shù)脂層前體層160中的溶劑。由此，可使?jié)穹ㄎg刻時(shí)的溶解速度均勻。此外，如下所述，當(dāng)在樹(shù)脂層前體層160上設(shè)置保護(hù)層R110、同時(shí)將其曝光和顯影時(shí)，通過(guò)預(yù)烘烤，可使樹(shù)脂層前體層160的溶解速度低于保護(hù)層R110的溶解速度。
如圖7所示，在樹(shù)脂層前體層160上設(shè)置保護(hù)層R110。保護(hù)層R110是感光性抗蝕劑。作為保護(hù)層R110，可使用光能照射部分的溶解性增加的正相型。
首先，在第一形成圖案步驟中，將樹(shù)脂層前體層160中的柱狀部130以外的部分清除掉。具體地，在包括柱狀部130的區(qū)域上方配置掩模170，并照射光能172。對(duì)保護(hù)層R110和樹(shù)脂層前體層160的露出掩模170的區(qū)域照射光能172。由此，將樹(shù)脂層R110和樹(shù)脂層前體層160一起曝光。接下來(lái)，通過(guò)將其浸入顯影溶劑中，將用光能172照射的區(qū)域一起清除。另外，當(dāng)使用光能照射的部分的溶解性下降的負(fù)相型時(shí)，只要將光能172的照射部分反轉(zhuǎn)即可。
接下來(lái)，在第二形成圖案步驟中，將樹(shù)脂層前體層160的在柱狀部130的上表面132的上方的部分清除掉。具體地，使柱狀部130上表面132的中心部形成開(kāi)口，配置掩模174，并照射光能176。以與第一形成圖案步驟中所述的相同的方式將保護(hù)層R110和樹(shù)脂層前體層160一起曝光和顯影。在第二形成圖案步驟中，使用在第一形成圖案步驟中殘留的保護(hù)層R110。通過(guò)多次進(jìn)行形成圖案步驟，可分別確保曝光和顯影的最佳時(shí)間，并且可實(shí)現(xiàn)最合適的圖案形狀。
在此方式下，如圖10所示，可將柱狀部130上表面132的中心部曝光。保護(hù)層R110和樹(shù)脂層前體層160不僅設(shè)置于柱狀部130周圍，而且設(shè)置于柱狀部130上表面132的端部。接下來(lái)，將保護(hù)層R110清除。利用抗蝕稀釋劑(例如，LB稀釋劑(商品名))等，可將保護(hù)層R110溶解、清除(濕法蝕刻)。在此情況下，通過(guò)利用保護(hù)層R110和經(jīng)過(guò)預(yù)烘烤的樹(shù)脂層前體層160的溶解速度的比不同，可將整個(gè)保護(hù)層R110清除，并可將樹(shù)脂層前體層160的表層部清除。由此，在將保護(hù)層R110清除之后，可使樹(shù)脂層前體層160的上表面形成光滑的曲面。更具體地，在柱狀部130的上表面132上，樹(shù)脂層前體層160的厚度從上表面132的周邊向中心的方向逐漸地減小，從而可有效地防止下述電極150的斷線。
接下來(lái)，將樹(shù)脂層前體層160硬化。例如，將樹(shù)脂層前體層160在約350℃下加熱，由此，可形成基本上完全硬化的樹(shù)脂層140。當(dāng)將聚酰亞胺樹(shù)脂層前體層用作樹(shù)脂層前體層160時(shí)，通過(guò)熱硬化可形成聚酰亞胺樹(shù)脂層。樹(shù)脂層140包括上述第一及第二部分142、144。
在上述實(shí)例中，將形成圖案步驟進(jìn)行了兩次，但也可用一個(gè)形成圖案步驟對(duì)保護(hù)層R110和樹(shù)脂層前體層160形成圖案。在此情況下，對(duì)保護(hù)層R110和樹(shù)脂層前體層160在柱狀部130上方的膜厚以及其在柱狀部130以外的膜厚進(jìn)行調(diào)節(jié)，只要確保曝光和顯影的最佳時(shí)間即可。
在上述實(shí)例中，對(duì)設(shè)置有保護(hù)層R110的情況進(jìn)行了描述，但是也可不設(shè)置保護(hù)層R110，也可以只對(duì)樹(shù)脂層前體層160形成圖案。在此情況下，為了將樹(shù)脂層前體層160的上表面制成光滑曲面，可再次實(shí)施濕法蝕刻等。
可選地，可由非感光材料形成樹(shù)脂層前體層160。在此情況下，可采用常規(guī)濕法蝕刻步驟形成圖案。
(3)最后，形成電極150和152(參照?qǐng)D2)。電極150電連接至第二鏡124，并且電極152電連接至第一鏡122。
在柱狀部130的上表面132和樹(shù)脂層140上形成電極150。更具體地，電極150經(jīng)過(guò)樹(shù)脂層140的第一及第二部分142、144上，并電連接至柱狀部130上表面132的暴露區(qū)域的端部。此外，在基板110的背面(與元件部120相反的面)上形成電極152。如有必要，可使用等離子體處理等清洗柱狀部130的上表面、樹(shù)脂層140的上表面以及基板110的背面。由此，可形成特性更穩(wěn)定的元件。
接下來(lái)，例如，通過(guò)真空淀積法(vapor deposition)形成例如Au和Au、Zn合金的層壓膜。然后，通過(guò)利用掀起法(lift-offmethod)將一部分層壓膜清除，由此可在柱狀部130的上表面132及樹(shù)脂層140上形成電極150的圖案。此時(shí)，柱狀部130上表面132的中心部從層壓膜開(kāi)口，并且該開(kāi)口部154的底面構(gòu)成光學(xué)面128。另外，除了掀起法，還可用干法蝕刻法形成電極150的圖案。
同樣，通過(guò)對(duì)例如Au和Au與Ge的合金的層壓膜形成圖案，從而在基板110的背面形成電極152。接下來(lái)，可進(jìn)行退火處理。以此方式，可形成電極150、152。
根據(jù)本實(shí)施例的光元件制造方法，將樹(shù)脂層140一直延伸至柱狀部130上表面132的端部，從而可提高樹(shù)脂層140與柱狀部130之間的密合性。因此，即使當(dāng)樹(shù)脂層140由于受熱而比柱狀部130收縮得更大時(shí)，也可防止樹(shù)脂層140從柱狀部130脫離，還可相應(yīng)地防止電極150的斷線。換言之，可緩和由樹(shù)脂層140的硬化和收縮引起的應(yīng)力，從而可防止電極150的斷線。
另外，根據(jù)本實(shí)施例的光元件制造方法包括可從上述半導(dǎo)體裝置的說(shuō)明中導(dǎo)出的內(nèi)容。
(第二實(shí)施例)圖12是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的光元件的截面圖。在本實(shí)施例中，光元件200包括樹(shù)脂層240。
樹(shù)脂層240包括第一及第二部分242、244。第一部分242的細(xì)部(detail)可采用第一實(shí)施例中第一部分142的細(xì)部。在本實(shí)施例中，第二部分244在柱狀部130上表面132的一部分周邊上形成。換言之，第二部分244不需要沿著柱狀部130上表面132的周邊連續(xù)地形成。
根據(jù)本實(shí)施例，在柱狀部130上表面132的一部分周邊中可防止電極150的斷線。此外，有關(guān)光元件及其制造方法的其他內(nèi)容包括可從第一實(shí)施例的描述中導(dǎo)出的內(nèi)容。
(第三實(shí)施例)圖13是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的光元件的截面圖。在本實(shí)施例中，光元件300包括樹(shù)脂層340。
樹(shù)脂層340包括第一及第二部分342、344。在本實(shí)施例中，第一部分342的上表面343位于高于柱狀部130上表面132的位置。第一部分342的上表面343可以是平坦面。此類樹(shù)脂層340可通過(guò)例如旋轉(zhuǎn)涂覆法，調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)形成。更具體地，在形成圖案步驟之前，可將樹(shù)脂層前體層的上表面制成平坦面。可利用CMP法和蝕刻法將樹(shù)脂層前體層的上表面制成平坦面。
此外，如圖13所示，第二部分344可沿著柱狀部130上表面132的周邊連續(xù)地形成(參照第一實(shí)施例)，或在柱狀部130上表面132的一部分的周邊上形成(參照第二實(shí)施例)。
根據(jù)本實(shí)施例，因?yàn)闃?shù)脂層340厚于柱狀部130，所以可降低電極150與基板110(電極152)之間容納的寄生電容，并可提高高頻特性。因此，可提高光元件的可靠性。另外，該光元件的制造方法的其他內(nèi)容包括可從第一實(shí)施例的描述中導(dǎo)出的內(nèi)容。
(第四實(shí)施例)圖14是表示根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的光傳輸裝置的示意圖。光傳輸裝置400與例如計(jì)算機(jī)、顯示裝置、存儲(chǔ)裝置、打印機(jī)等的電子裝置402相互連接。電子裝置402可以是信息通信裝置。光傳輸裝置400可在線纜404兩側(cè)設(shè)置插頭406。線纜404包括光纖。在插頭406中內(nèi)置有上述光元件。在插頭406中還可內(nèi)置有半導(dǎo)體芯片。
連接于光纖一端的光元件是發(fā)光元件，連接于光纖另一端的光元件是感光元件。從一個(gè)電子裝置402中輸出的電信號(hào)通過(guò)發(fā)光元件轉(zhuǎn)換成光信號(hào)。光信號(hào)在光纖上傳輸，被輸入至感光元件。感光元件將輸入的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。并且，電信號(hào)被輸入至另一個(gè)電子裝置402。由此，根據(jù)本發(fā)明的光傳輸裝置400，可通過(guò)光信號(hào)在電子裝置402之間進(jìn)行信息傳輸。
(第五實(shí)施例)圖15是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的光傳輸裝置的使用形式的示意圖。光傳輸裝置512與電子裝置510相連接。關(guān)于電子裝置510，可以列舉如下液晶顯示監(jiān)視器、或數(shù)字對(duì)應(yīng)的CRT(其可用于金融、郵購(gòu)、醫(yī)療、以及教育領(lǐng)域)、液晶投影裝置、等離子顯示器(PDP)、數(shù)字TV、零售店的收款機(jī)(用于POS(電子收款機(jī)Pointof Sale Scanning))、錄像機(jī)、收音機(jī)、游戲裝置、打印機(jī)等等。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
符號(hào)說(shuō)明110基板 120元件部130柱狀部132上表面140樹(shù)脂層142第一部分143上表面144第二部分150電極 160樹(shù)脂層前體層240樹(shù)脂層242第一部分244第二部分 340樹(shù)脂層342第一部分 344第二部分
權(quán)利要求
1.一種光元件，包括基板；柱狀部，形成在所述基板的上方，具有用于光發(fā)射或入射的上表面；樹(shù)脂層，包括第一部分，所述第一部分形成在所述基板的上方的所述柱狀部的周圍；以及第二部分，所述第二部分形成在所述柱狀部的所述上表面的端部；以及電極，經(jīng)過(guò)所述樹(shù)脂層的所述第一部分和第二部分的上方，并電連接至所述柱狀部的所述上表面中的暴露區(qū)域的端部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光元件，其中，所述樹(shù)脂層的所述第二部分沿著所述柱狀部的所述上表面的周邊連續(xù)地形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光元件，其中，所述樹(shù)脂層的所述第二部分在所述柱狀部的所述上表面的周邊的一部分中形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的光元件，其中，所述樹(shù)脂層的所述第二部分的厚度沿所述柱狀部的所述上表面的周邊向中心的方向減小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的光元件，其中，所述樹(shù)脂層的所述第一部分的上表面位于比所述柱狀部的所述上表面高的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的光元件，其中，所述樹(shù)脂層的所述第一部分的上表面位于與所述柱狀部的所述上表面大致相同高度的位置或低于所述柱狀部的所述上表面的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的光元件，其中，所述樹(shù)脂層包括聚酰亞胺樹(shù)脂。
8.一種光元件的制造方法，包括(a)在基板的上方，形成具有用于光發(fā)射或入射的上表面的柱狀部；(b)形成樹(shù)脂層，所述樹(shù)脂層包括第一部分，所述第一部分位于所述基板的上方的所述柱狀部的周圍；以及第二部分，所述第二部分位于所述柱狀部的所述上表面的端部；以及(c)形成電極，所述電極經(jīng)過(guò)所述樹(shù)脂層的所述第一部分和第二部分的上方，并電連接至所述柱狀部的所述上表面中的暴露區(qū)域的端部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光元件的制造方法，其中，所述步驟(b)包括設(shè)置樹(shù)脂層前體層，以覆蓋整個(gè)所述基板；通過(guò)濕法蝕刻在所述樹(shù)脂層前體層形成圖案；以及通過(guò)硬化所述樹(shù)脂層前體層，形成所述樹(shù)脂層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光元件的制造方法，其中，在所述濕法蝕刻步驟之前，預(yù)烘烤所述樹(shù)脂層前體層。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的光元件的制造方法，其中，所述濕法蝕刻步驟，包括進(jìn)行第一形成圖案，以去除所述樹(shù)脂層前體層在所述柱狀部以外的部分；以及進(jìn)行第二形成圖案，以去除所述樹(shù)脂層前體層在所述柱狀部的所述上表面的部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光元件的制造方法，其中，在所述第一形成圖案步驟中，所述樹(shù)脂層前體層和位于所述樹(shù)脂層前體層的上方的所述保護(hù)層的曝光和顯影一起進(jìn)行；以及在所述第二形成圖案步驟中，所述樹(shù)脂層前體層和在所述第一形成圖案步驟中殘留的所述保護(hù)層的曝光和顯影一起進(jìn)行。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光元件的制造方法，其中，在所述第二形成圖案步驟中，去除所述保護(hù)層，并去除所述樹(shù)脂層前體層的表面層部分。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種可提高可靠性的光元件及其制造方法。該光元件(100)包括基板(110)；柱狀部(130)，在基板(110)上方形成，并具有用于光發(fā)射和入射的上表面(132)；樹(shù)脂層(140)，包括形成在基板(110)的上方的柱狀部(130)的周圍的第一部分(142)，以及在柱狀部(130)的上表面(132)的端部形成的第二部分(144)；以及電極(150)，其經(jīng)過(guò)樹(shù)脂層(140)的第一及第二部分(142)、(144)的上方，并電連接至柱狀部(130)的上表面(132)中的暴露區(qū)域的端部。
文檔編號(hào)H01S5/187GK1716718SQ20051007768
公開(kāi)日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2005年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月1日
發(fā)明者名川倫郁, 五味雅人 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社