CN114946093A - 发光元件及其制造方法和发光元件阵列 - Google Patents
发光元件及其制造方法和发光元件阵列 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114946093A CN114946093A CN202080093129.5A CN202080093129A CN114946093A CN 114946093 A CN114946093 A CN 114946093A CN 202080093129 A CN202080093129 A CN 202080093129A CN 114946093 A CN114946093 A CN 114946093A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- light
- compound semiconductor
- emitting element
- semiconductor layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 201
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 80
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 600
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 594
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 255
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 41
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 38
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1420
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 279
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 279
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 122
- 230000009471 action Effects 0.000 description 119
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 116
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 96
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 95
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 87
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 87
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 79
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 61
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 51
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 46
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 39
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 38
- 239000010408 film Substances 0.000 description 34
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 31
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 26
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 24
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 23
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 23
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 23
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 23
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 23
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 21
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 20
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 19
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 18
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 16
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 16
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 16
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 14
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 14
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 14
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 14
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 13
- -1 acryl Chemical group 0.000 description 12
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 12
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 11
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 10
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 10
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 10
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 8
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 8
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 8
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 7
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 7
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 6
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 6
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 6
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910020068 MgAl Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 5
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 5
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 5
- QBJCZLXULXFYCK-UHFFFAOYSA-N magnesium;cyclopenta-1,3-diene Chemical compound [Mg+2].C1C=CC=[C-]1.C1C=CC=[C-]1 QBJCZLXULXFYCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 5
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 5
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 5
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 4
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 4
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 4
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 229910052950 sphalerite Inorganic materials 0.000 description 4
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 3
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 3
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 3
- 238000004211 migration-enhanced epitaxy Methods 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 3
- YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N (2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) 4-pyren-1-ylbutanoate Chemical compound C=1C=C(C2=C34)C=CC3=CC=CC4=CC=C2C=1CCCC(=O)ON1C(=O)CCC1=O YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DIIIISSCIXVANO-UHFFFAOYSA-N 1,2-Dimethylhydrazine Chemical compound CNNC DIIIISSCIXVANO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018182 Al—Cu Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910005542 GaSb Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004262 HgTe Inorganic materials 0.000 description 2
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910007709 ZnTe Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 2
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 229910052951 chalcopyrite Inorganic materials 0.000 description 2
- DVRDHUBQLOKMHZ-UHFFFAOYSA-N chalcopyrite Chemical compound [S-2].[S-2].[Fe+2].[Cu+2] DVRDHUBQLOKMHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 229910052956 cinnabar Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AXAZMDOAUQTMOW-UHFFFAOYSA-N dimethylzinc Chemical compound C[Zn]C AXAZMDOAUQTMOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 2
- 229910001195 gallium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004050 hot filament vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 2
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N nickel(II) oxide Inorganic materials [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 2
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 2
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QTQRGDBFHFYIBH-UHFFFAOYSA-N tert-butylarsenic Chemical compound CC(C)(C)[As] QTQRGDBFHFYIBH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZGNPLWZYVAFUNZ-UHFFFAOYSA-N tert-butylphosphane Chemical compound CC(C)(C)P ZGNPLWZYVAFUNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N triethylgallium Chemical compound CC[Ga](CC)CC RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N trimethylindium Chemical compound C[In](C)C IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 102100032047 Alsin Human genes 0.000 description 1
- 101710187109 Alsin Proteins 0.000 description 1
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NTWRPUHOZUFEDH-UHFFFAOYSA-N C[Mg]C1C=CC=C1 Chemical compound C[Mg]C1C=CC=C1 NTWRPUHOZUFEDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004762 CaSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 101100208382 Danio rerio tmsb gene Proteins 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910016006 MoSi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002668 Pd-Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000237503 Pectinidae Species 0.000 description 1
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003087 TiOx Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910000410 antimony oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N arsane Chemical compound [AsH3] RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- UAMZXLIURMNTHD-UHFFFAOYSA-N dialuminum;magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Mg+2].[Al+3].[Al+3] UAMZXLIURMNTHD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- GPYPVKIFOKLUGD-UHFFFAOYSA-N gold indium Chemical compound [In].[Au] GPYPVKIFOKLUGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- LQBJWKCYZGMFEV-UHFFFAOYSA-N lead tin Chemical compound [Sn].[Pb] LQBJWKCYZGMFEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N oxoantimony Chemical compound [Sb]=O VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002294 plasma sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052699 polonium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005990 polystyrene resin Polymers 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical group 0.000 description 1
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000020637 scallop Nutrition 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- SPVXKVOXSXTJOY-UHFFFAOYSA-N selane Chemical compound [SeH2] SPVXKVOXSXTJOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000058 selane Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000153 supplemental effect Effects 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- HLLICFJUWSZHRJ-UHFFFAOYSA-N tioxidazole Chemical compound CCCOC1=CC=C2N=C(NC(=O)OC)SC2=C1 HLLICFJUWSZHRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- PORFVJURJXKREL-UHFFFAOYSA-N trimethylstibine Chemical compound C[Sb](C)C PORFVJURJXKREL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18361—Structure of the reflectors, e.g. hybrid mirrors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
- H01S5/0087—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for illuminating phosphorescent or fluorescent materials, e.g. using optical arrangements specifically adapted for guiding or shaping laser beams illuminating these materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/0206—Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
- H01S5/0207—Substrates having a special shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
- H01S5/0267—Integrated focusing lens
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18361—Structure of the reflectors, e.g. hybrid mirrors
- H01S5/18369—Structure of the reflectors, e.g. hybrid mirrors based on dielectric materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/42—Arrays of surface emitting lasers
- H01S5/423—Arrays of surface emitting lasers having a vertical cavity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S2301/00—Functional characteristics
- H01S2301/17—Semiconductor lasers comprising special layers
- H01S2301/176—Specific passivation layers on surfaces other than the emission facet
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
- H01S5/04256—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18305—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] with emission through the substrate, i.e. bottom emission
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
- H01S5/18322—Position of the structure
- H01S5/18327—Structure being part of a DBR
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18341—Intra-cavity contacts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18358—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] containing spacer layers to adjust the phase of the light wave in the cavity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18383—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] with periodic active regions at nodes or maxima of light intensity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18386—Details of the emission surface for influencing the near- or far-field, e.g. a grating on the surface
- H01S5/18388—Lenses
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3202—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures grown on specifically orientated substrates, or using orientation dependent growth
- H01S5/320275—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures grown on specifically orientated substrates, or using orientation dependent growth semi-polar orientation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/34333—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on Ga(In)N or Ga(In)P, e.g. blue laser
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
本公开的用于制造发光元件的方法是用于制造如下发光元件的方法，该发光元件包括：堆叠结构体20，在该堆叠结构体20中，堆叠有第一化合物半导体层、有源层23和第二化合物半导体层22；第一光反射层41；以及具有平坦形状的第二光反射层42。定位在第一化合物半导体层21的第一表面侧上的基部表面90包括在远离有源层23的方向上突起的突起部91。突起部91的截面形状由平滑曲线构成。用于制造发光元件的方法包括：在待形成突起部91的基部表面上形成第一牺牲层81；在整个表面上形成第二牺牲层82；并且然后使用第二牺牲层82和第一牺牲层81作为蚀刻掩模以从基部表面91向其内部执行蚀刻。
Description
技术领域
本公开涉及发光元件、用于制造该发光元件的方法和发光元件阵列，并且更具体地，涉及包括表面发射激光元件(垂直腔表面发射激光器(VCSEL))的发光元件、用于制造该发光元件的方法、以及发光元件阵列。
背景技术
在包括表面发射激光元件的发光元件中，激光振荡通常通过使激光在两个光反射层(分布式布拉格反射器(DBR)层)之间谐振而发生。然后，在具有堆叠了n型化合物半导体层(第一化合物半导体层)、使用化合物半导体形成的有源层(发光层)、以及p型化合物半导体层(第二化合物半导体层)的堆叠结构体的表面发射激光元件中，通常，使用透明导电材料形成的第二电极形成在p型化合物半导体层上，并且第二光反射层形成在第二电极上。此外，第一光反射层和第一电极形成在n型化合物半导体层上(在n型化合物半导体层形成在基板上的情况下，在导电基板的暴露表面上)。应注意，在本说明书中，概念“上”可以指相对于有源层远离有源层的方向，“下”可以指相对于有源层朝向有源层的方向，并且概念“凸”和“凹”可以基于有源层。
为了抑制由于横向方向上的光场限制引起的衍射损耗，例如，从WO2018/083877A1中已知第一光反射层也用作凹面镜的结构。这里，在该国际公开中公开的技术中，例如，凸部相对于有源层形成在n型化合物半导体层中，并且第一光反射层形成在凸部上。
现有技术
专利文献
专利文献1：WO 2018/083877 A1
发明内容
本发明要解决的问题
为了在n型化合物半导体层中形成凸部，在n型化合物半导体层上形成抗蚀剂材料层，在待形成凸部的区域上留下抗蚀剂材料层，然后，对抗蚀剂材料层进行加热处理以使抗蚀剂材料层的截面形状为例如弧。然而，由于n型化合物半导体层与抗蚀剂材料层之间的润湿性、表面张力、重力等的影响，或者由于第一光反射层所需的规格，抗蚀剂材料层不具有期望的截面形状，因此，在一些情况下不能获得具有期望的截面形状的第一光反射层。
因此，本公开的目的是提供用于制造能够获得具有期望的截面形状的第一光反射层的发光元件的方法、通过用于制造发光元件的方法获得的发光元件以及发光元件阵列。
问题的解决方案
用于实现上述目的的根据本公开的第一或第二方面的发光元件的制造方法包括：
堆叠结构体，其中，堆叠有第一化合物半导体层、有源层，该第一化合物半导体层具有第一表面和与第该一表面相反的第二表面、该有源层面向第一化合物半导体层的第二表面，该第二化合物半导体层具有面向有源层的第一表面和与第一表面相反的第二表面；
第一光反射层；以及
第二光反射层，形成在第二化合物半导体层的第二表面侧上并且具有平面形状；
其中，定位在第一化合物半导体层的第一表面侧上的基部表面具有在远离有源层的方向上突起的突起部；并且
在沿着包括堆叠结构体的堆叠方向的虚拟平面切割基部表面的情况下的突起部的截面形状包括平滑曲线。
然后，根据本公开的第一方面的用于制造发光元件的方法包括：
在形成堆叠结构体之后，形成在第二化合物半导体层的第二表面侧上第二光反射层；
在待形成突起部的基部表面上形成第一牺牲层；
在整个表面上形成第二牺牲层，然后通过将第二牺牲层和第一牺牲层用作蚀刻掩模，来从基部表面向内执行回蚀刻，以在基部表面上形成突起部；并且
至少在突起部上形成第一光反射层。
此外，根据本公开的第二方面的用于制造发光元件的方法包括：
在形成堆叠结构体之后，形成在第二化合物半导体层的第二表面侧上第二光反射层；
在基部表面的待形成突起部的部分上形成第一层；
形成覆盖第一层的第二层，以在基部表面上形成由第一层和覆盖第一层的第二层构成的突起部；并且
至少在突起部上形成第一光反射层。
用于实现上述目的的根据本公开的第一或第二方面的发光元件包括：
堆叠结构体，其中，堆叠有第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层，该第一化合物半导体层具有第一表面和与第一表面相反的第二表面、该有源层面向第一化合物半导体层的第二表面，该第二化合物半导体层具有面向有源层的第一表面和与第一表面相反的第二表面；
第一光反射层；以及
第二光反射层，形成在第二化合物半导体层的第二表面侧上并且具有平面形状；
其中，定位在第一化合物半导体层的第一表面侧上的基部表面具有在远离有源层的方向上突起的突起部；
在沿着包括堆叠结构体的堆叠方向的虚拟平面切割基部表面的情况下的突起部的截面形状包括平滑曲线；
第一光反射层至少形成在突起部上；并且
突起部的直径为D1，突起部的高度为H1，突起部的顶部的曲率半径为R1，突起部的表面粗糙度为Rapj。
然后，在根据本公开的第一方面的发光元件中，
2×10-6m≤D1≤2.5×10-5m，
优选地，1×10-5m≤D1≤2.4×10-5m，并且
更优选地，1.6×10-5m≤D1≤2.0×10-5m，
1×10-8m≤H1≤5×10-7m，
优选地，1×10-8m≤H1≤2×10-7m，并且
更优选地，1×10-8m≤H1≤1×10-7m，
1×10-4m≤R1，
优选地，5×10-4m≤R1，并且
更优选地，9×10-4m≤R1，并且
Rapj≤1.0nm，
优选地，Rapj≤0.7nm，并且
更优选地，Rapj≤0.3nm。
此外，在根据本公开的第二方面的发光元件中，
2×10-3m≤D1，
优选地，5×10-3m≤D1，以及
更优选地，1×10-2m≤D1，
1×10-3m≤R1，
优选地，5×10-3m≤R1，并且
更优选地，1×10-2m≤R1，并且
Rapj≤1.0nm，
优选地，Rapj≤0.7nm，并且
更优选地，Rapj≤0.3nm。
用于实现上述目的的根据本公开的第三方面的发光元件包括：
堆叠结构体，其中，堆叠有第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层，该第一化合物半导体层具有第一表面和与第一表面相反的第二表面、该有源层面向第一化合物半导体层的第二表面，该第二化合物半导体层具有面向有源层的第一表面和与第一表面相反的第二表面；
第一光反射层；以及
第二光反射层，形成在第二化合物半导体层的第二表面侧上并且具有平面形状；
其中，定位在第一化合物半导体层的第一表面侧上的基部表面具有在远离有源层的方向上突起的突起部；
突起部由第一层和覆盖第一层的第二层构成；
在沿着包括堆叠结构体的堆叠方向的虚拟平面切割基部表面的情况下的突起部的截面形状包括平滑曲线；并且
第一光反射层至少形成在突起部上。
用于实现上述目的的本公开的发光元件阵列包括：
多个发光元件；
其中，每个发光元件包括根据本公开的第一方面的发光元件；并且
发光元件的形成节距P0(从包括在一发光元件中的第一光反射层的轴线到包括在相邻发光元件中的第一光反射层的轴线的距离)为3×10-5m或更小，优选地，2×10-6m≤P0≤2.8×10-5m，并且更优选地，1×10-5m≤P0≤2×10-5m。
附图说明
图1是实施方式1的发光元件的示意性局部截面图。
图2是包括多个实施方式1的发光元件的发光元件阵列的示意性局部截面图。
图3是实施方式1的发光元件的修改例1的示意性局部截面图。
图4是实施方式1的发光元件的修改例2的示意性局部截面图。
图5是示出在包括多个实施方式1的发光元件的发光元件阵列中的第一光反射层和第一电极的布置的示意性平面图。
图6是示出在包括多个实施方式1的发光元件的发光元件阵列中的第一光反射层和第一电极的布置的示意性平面图。
图7A和图7B是用于说明实施方式1的发光元件的制造方法的堆叠结构体等的示意性部分端部视图。
图8是从图7B继续的、用于解释实施方式1的发光元件的制造方法的堆叠结构体等的示意性部分端部视图。
图9是从图8继续的、用于解释实施方式1的发光元件的制造方法的堆叠结构体等的示意性部分端部视图。
图10A、图10B和图10C是第一化合物半导体层等的示意性部分端部视图，该第一化合物半导体层等用于解释从图9继续的实施方式1的发光元件的制造方法。
图11是示出构成第二牺牲层的抗蚀剂材料、突起部的直径D1和突起部的顶部的曲率半径R1之间的关系的曲线图。
图12是实施方式3的发光元件的示意性局部截面图。
图13A和图13B是用于说明实施方式3的发光元件的制造方法的堆叠结构体等的示意性部分端部视图。
图14是实施方式4的发光元件的示意性局部截面图。
图15是实施方式4的发光元件的变形例的示意性局部截面图。
图16是实施方式5的发光元件的示意性局部截面图。
图17是包括多个实施方式5的发光元件的发光元件阵列的示意性局部截面图。
图18是实施方式5的发光元件的变形例1的示意性局部截面图。
图19是实施方式5的发光元件的变形例2的示意性局部截面图。
图20是实施方式5的发光元件的变形例3的示意性局部截面图。
图21是实施方式6的发光元件的示意性部分端部视图。
图22是实施方式7的发光元件的示意性部分端部视图。
图23是实施方式7的发光元件的变形例的示意性部分端部视图。
图24A、图24B和图24C是用于说明实施方式8的发光元件的制造方法的堆叠结构体等的示意性部分端部视图。
图25是实施方式11的发光元件的示意性部分端部视图。
图26A和图26B是用于说明实施方式11的发光元件的制造方法的堆叠结构体等的示意性部分端部视图。
图27的(A)、(B)和(C)分别是示出常规发光元件、实施方式11的发光元件以及实施方式16的发光元件中的光场强度的概念图。
图28是实施方式12的发光元件的示意性部分端部视图。
图29是实施方式13的发光元件的示意性部分端部视图。
图30A和图30B分别是实施方式14的发光元件的示意性部分端部视图和通过切割实施方式14的发光元件的主要部分获得的示意性局部截面图。
图31是实施方式15的发光元件的示意性部分端部视图。
图32是实施方式16的发光元件的示意性部分端部视图。
图33是实施方式17的发光元件的示意性局部截面图。
图34是实施方式17的发光元件的示意性局部截面视图，以及两种纵向模式(纵向模式A和纵向模式B)重叠的视图。
图35是实施方式20的发光元件的示意性局部截面图。
图36是实施方式21的发光元件的示意性局部截面图。
图37是实施方式21的发光元件的变形例1的示意性局部截面图。
图38是包括实施方式21的发光元件的变形例1的发光元件阵列的示意性局部截面图。
图39是实施方式21的发光元件的变形例2的示意性局部截面图。
图40是包括实施方式21的发光元件的变形例2的发光元件阵列的示意性局部截面图。
图41是实施方式21的发光元件的变形例3的示意性局部截面图。
图42是实施方式21的发光元件的变形例4的示意性局部截面图。
图43是实施方式21的发光元件的变形例5的示意性局部截面图。
图44是示出在包括实施方式21的发光元件的发光元件阵列中布置第一光反射层和分隔壁的示意性平面图。
图45是示出在包括图44中所示的实施方式21的发光元件的修改例1的发光元件阵列中的第一光反射层和第一电极的布置的示意性平面图。
图46是示出在包括实施方式21的发光元件的发光元件阵列中布置第一光反射层和分隔壁的示意性平面图。
图47是示出在包括图46中所示的实施方式21的发光元件的修改例1的发光元件阵列中第一光反射层和第一电极的布置的示意性平面图。
图48是示出在包括实施方式21的发光元件的发光元件阵列中布置第一光反射层和分隔壁的示意性平面图。
图49是示出在包括图48中所示的实施方式21的发光元件的修改例1的发光元件阵列中第一光反射层和第一电极的布置的示意性平面图。
图50是示出在包括实施方式21的发光元件的发光元件阵列中布置第一光反射层和分隔壁的示意性平面图。
图51是示出在包括图50中所示的实施方式21的发光元件的修改例1的发光元件阵列中第一光反射层和第一电极的布置的示意性平面图。
图52是实施方式22的发光元件的示意性部分端部视图。
图53是实施方式22的发光元件阵列的示意性部分端部视图。
图54是实施方式23的发光元件的示意性部分端部视图。
图55是实施方式23的发光元件阵列的示意性部分端部视图。
图56是示出实施方式23的发光元件阵列中基部表面的第一部分和第二部分的布置的示意性平面图。
图57是示出实施方式23的发光元件阵列中的第一光反射层41和第一电极的布置的示意性平面图。
图58是示出实施方式23的发光元件阵列中基部表面的第一部分和第二部分的布置的示意性平面图。
图59是示出实施方式23的发光元件阵列中的第一光反射层41和第一电极的布置的示意性平面图。
图60是实施方式24的发光元件阵列的示意性部分端部视图。
图61是实施方式24的发光元件阵列的示意性部分端部视图。
图62是示出实施方式24的发光元件阵列中基部表面的第一部分和第二部分的布置的示意性平面图。
图63是假设法布里-珀罗谐振器夹在具有相同曲率半径的两个凹面镜部分之间的概念图。
图64是示出第一光反射层的凹镜部分的ω0的值、谐振器长度LOR的值、以及曲率半径R1(RDBR)的值之间的关系的曲线图。
图65是示出第一光反射层的凹镜部分的ω0的值、谐振器长度LOR的值、以及曲率半径R1(RDBR)的值之间的关系的曲线图。
图66A是示意性地示出在ω0的值是“正”的情况下的激光收集状态的示图，以及图66B是示意性地示出在ω0的值是“负”的情况下的激光收集状态的示图。
图67A和图67B是示意性示出存在于由有源层确定的增益谱中的纵向模式的概念图。
图68是常规发光元件的示意性部分端部视图。
图69A和图69B是各自示出在传统技术中获得的抗蚀剂材料层的示意性截面图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图基于实施方式描述本公开，但是本公开不限于实施方式，并且实施方式中的各种数值和材料是示例。注意，将按照以下顺序进行描述。
1.用于制造根据本公开的第一和第二方面的发光元件、根据本公开的第一至第三方面的发光元件、以及本公开的发光元件阵列的方法的总体描述
2.实施方式1(用于制造根据本公开的第一方面的发光元件的方法、根据本公开的第一方面的发光元件和本公开的发光元件阵列)
3.实施方式2(根据本公开的第二方面的发光元件)
4.实施方式3(用于制造根据本公开的第二方面的发光元件和根据本公开的第三方面的发光元件的方法)
5.实施方式4(实施方式1至3的变形例)
6.实施方式5(实施方式1至4的变形例)
7.实施方式6(实施方式1至5的变形例和第二配置的发光元件)
8.实施方式7(实施方式1至5的另一个变形例和第三配置的发光元件)
9.实施方式8(实施方式7的变形例)
10.实施方式9(实施方式1至8的变形例)
11.实施方式10(实施方式1至9的变形例和第四配置的发光元件)
12.实施方式11(实施方式1至10的变形例和第5-A配置的发光元件)
13.实施方式12(实施方式11的变形例和第5-B配置的发光元件)
14.实施方式13(实施方式11至12的变形例和第5-C配置的发光元件)
15.实施方式14(实施方式11至13的变形例和第5-D配置的发光元件)
16.实施方式15(实施方式11至14的变形例)
17.实施方式16(实施方式1至15的变形例、第6-A配置的发光元件、第6-B配置的发光元件、第6-C配置的发光元件以及第6-D配置的发光元件)
18.实施方式17(实施方式1至实施方式16的变形例和第七配置的发光元件)
19.实施方式18(实施方式17的变形例)
20.实施方式19(实施方式17的另一个变形例)
21.实施方式20(实施方式17至19的变形例)
22.实施方式21(实施方式1至20的变形例)
23.实施方式22(实施方式1至4的变形例)
24.实施方式23(实施方式22的变形例)
25.实施方式24(实施方式22至24的变形例)
26.其他
<用于制造根据本公开的第一和第二方面的发光元件、根据本公开的第一至第三方面的发光元件、以及本公开的发光元件阵列的方法的总体描述>
在根据本公开的第一方面的用于制造发光元件的方法中，在整个表面上形成第二牺牲层中，可执行多次第二牺牲层的形成。可替代地，可以在整个表面上形成第二牺牲层，然后将第二牺牲层和第一牺牲层用作蚀刻掩模来从基部表面向内执行回蚀以在基部表面上形成突起部，并且之后，可以在整个表面上形成第二牺牲层，然后将第二牺牲层用作蚀刻掩模从基部表面向内执行回蚀以在基部表面上形成突起部。在这种情况下，可执行多次第二牺牲层的形成。此外，在根据本公开的第二方面的用于制造发光元件的方法中，在整个表面上形成第二层的过程中，第二层的形成可以进行多次。
在根据本发明的第一方面的用于制造发光元件的方法中，可使用有机材料(例如，抗蚀剂材料)、陶瓷材料(例如，SOG)、半导体/金属材料等形成第一牺牲层及第二牺牲层。
此外，在根据本公开的第二方面的用于制造发光元件的方法中，第一层的材料的示例可以包括有机材料如抗蚀剂材料、陶瓷材料如SOG、不吸收(或几乎不吸收)具有振荡波长的光的透明树脂如环氧基树脂或硅酮基树脂、和合成树脂如丙烯基树脂、ABS树脂、PET树脂或聚苯乙烯树脂。第二层的材料的示例可包括诸如抗蚀剂材料的有机材料和诸如SOG的陶瓷材料。用于形成第一层的方法的示例可以包括其中通过适合于第一层的材料的方法在基部表面上形成第一层/形成层，然后图案化第一层/形成层，并且可以基于纳米压印法获得第一层的方法。在沿着包括堆叠结构体的堆叠方向的虚拟平面(XZ平面)切割第一层的情况下的第一层的截面形状的示例可包括矩形和等腰梯形。在一些情况下，第一层的截面形状可类似于在沿包括堆叠结构体的堆叠方向的虚拟平面(XZ平面)切割基部表面的情况下的突起部的截面形状(稍后描述)。
在根据本公开的第一方面至第三方面的发光元件中，波长转换材料层(颜色转换材料层)可以设置在发光元件的发射光的区域中。然后，在这种情况下，可经由波长转换材料层(颜色转换材料层)发射白光。具体地，在从有源层发射的光经由第一光反射层发射至外部的情况下，如果波长转换材料层(颜色转换材料层)形成在第一光反射层的发光侧上，则足够，并且在从有源层发射的光经由第二光反射层发射至外部的情况下，如果波长转换材料层(颜色转换材料层)形成在第二光反射层的发光侧上，则足够。
在从发光层发射蓝光的情况下，通过采用以下形式，可经由波长转换材料层发射白光。
[A]通过使用将从发光层发射的蓝光转换成黄光的波长转换材料层，获得其中混合有蓝色黄色的白光作为从波长转换材料层发射的光。
[B]通过使用将从发光层发射的蓝光转换成橙色光的波长转换材料层，获得其中混合有蓝色和橙色的白光作为从波长转换材料层发射的光。
[C]通过使用将从发光层发射的蓝光转换成绿光的波长转换材料层和将蓝光转换成红光的波长转换材料层，获得混合有蓝色、绿色和红色的白光作为从波长转换材料层发射的光。
可替代地，在从发光层发射紫外线的情况下，通过采用以下形式，可经由波长转换材料层发射白光。
[D]通过使用将从发光层发射的紫外光转换成蓝光的波长转换材料层和将紫外光转换成黄光的波长转换材料层，获得混合有蓝色和黄色的白光作为从波长转换材料层发射的光。
[E]通过使用将从发光层发射的紫外光转换为蓝光的波长转换材料层和将紫外光转换为橙光的波长转换材料层，获得其中混合有蓝色和橙色的白光作为从波长转换材料层发射的光。
[F]通过使用将从发光层发射的紫外光转换成蓝光的波长转换材料层、将紫外光转换成绿光的波长转换材料层以及将紫外光转换成红光的波长转换材料层，获得其中混合有蓝色、绿色和红色的白光作为从波长转换材料层发射的光。
在此，被蓝光激发并发射红光的波长转换材料的示例可以具体地包括红光发射磷光体颗粒，并且更具体地，(ME:Eu)S[然而，“ME”是指选自由Ca、Sr和Ba组成的组中的至少一个原子，并且类似配置适用于以下]，(M:Sm)x(Si,Al)12(O,N)16[然而，“M”是指选自由Li、Mg和Ca组成的组中的至少一个原子，并且类似配置适用于以下]，ME2Si5N8:Eu、(Ca:Eu)SiN2和(Ca:Eu)AlSiN3。此外，被蓝光激发并发射绿光的波长转换材料的示例可包括，具体地，绿色发光磷光体颗粒，并且更具体地，(ME:Eu)Ga2S4、(M:RE)x(Si,Al)12(O,N)16[然而，“RE”指Tb和Yb]、(M:Tb)x(Si,Al)12(O,N)16、(M:Yb)x(Si,Al)12(O,N)16、以及Si6-ZAlZOZN8-Z:Eu。此外，被蓝光激发并发射黄光的波长转换材料的示例可具体地包括黄色发光磷光体颗粒，并且更具体地，钇铝石榴石(YAG)基磷光体颗粒。应注意，波长转换材料可单独使用或以其两种或更多种的组合使用。此外，通过使用两种以上的波长转换材料的混合物，可以从波长转换材料混合物发射黄色、绿色和红色之外的颜色的发射光。具体地，例如，可以发射青色光，并且在这种情况下，如果使用绿色发光磷光体颗粒(例如，LaPO4:Ce、Tb、BaMgAl10O17:Eu、Mn、Zn2SiO4:Mn、MgAl11O19:Ce、Tb、Y2SiO5:Ce、Tb、以及MgAl11O19:CE、Tb、Mn)和蓝色发光磷光体颗粒(例如，BaMgAl10O17:Eu、BaMg2Al16O27:Eu、Sr2P2O7:Eu、Sr5(PO4)3Cl:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)5(PO4)3Cl:Eu、CaWO4、以及CaWO4:Pb)的混合物就足够了。
此外，由紫外线激发并发射红光的波长转换材料的示例可以具体地包括红色发光磷光体颗粒，并且更具体地，Y2O3:Eu、YVO4:Eu、Y(P,V)O4:Eu、3.5MgO·0.5MgF2·Ge2:Mn、CaSiO3:Pb、Mn、Mg6AsO11:Mn、(Sr,Mg)3(PO4)3:Sn、La2O2S:Eu、以及Y2O2S:Eu。此外，由紫外线激发并发射绿光的波长转换材料的示例可以包括，具体地，绿色发光磷光体颗粒，并且更具体地，LaPO4:Ce、Tb、BaMgAl10O17:Eu、Mn、Zn2SiO4:Mn、MgAl11O19:Ce、Tb、Y2SiO5:Ce、Tb、MgAl11O19:CE、Tb、Mn、以及Si6-ZAlZOZN8-Z:Eu。此外，被紫外线激发并发射蓝光的波长转换材料的示例可以包括具体地，蓝色发光磷光体颗粒，并且更具体地，BaMgAl10O17:Eu、BaMg2Al16O27:Eu、Sr2P2O7:Eu、Sr5(PO4)3Cl:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)5(PO4)3Cl:Eu、CaWO4、以及CaWO4:Pb。此外，被紫外线激发并发射黄色光的波长转换材料的示例可具体地包括黄色发光磷光体颗粒，并且更具体地，YAG基磷光体颗粒。应注意，波长转换材料可单独使用或以其两种或更多种的组合使用。此外，通过使用两种以上的波长转换材料的混合物，可以从波长转换材料混合物发射黄色、绿色和红色之外的颜色的发射光。具体而言，也可以发出青色的光，在这种情况下，只要将绿色系发光荧光体粒子与蓝色系发光荧光体粒子混合即可。
然而，波长转换材料(颜色转换材料)不限于磷光体颗粒。例如，对于间接跃迁型硅基材料，可以使用发光颗粒，量子阱结构定位了载波函数并且使用量子效应来将载流子有效地转换成像直接跃迁型的光，例如二维量子阱结构、一维量子阱结构(量子导线)或零维量子阱结构(量子点)。可替代地，已知添加到半导体材料的稀土原子通过内部过渡强烈地发光，并且可以使用应用这种技术的发光颗粒。
波长转换材料(颜色转换材料)的示例可以包括如上的量子点。随着量子点的尺寸(直径)减小，带隙能量增加，并且从量子点发射的光的波长减小。即，随着量子点的尺寸减小，发射具有较短波长的光(蓝光侧的光)，并且随着量子点的尺寸增大，发射具有较长波长的光(红光侧的光)。因此，通过使用构成量子点的相同材料并且调整量子点的尺寸，可以获得发射具有期望波长的光(执行颜色转换成期望颜色)的量子点。具体地，量子点优选具有核-壳结构。构成量子点的材料的示例可以包括Si、Se、黄铜矿基化合物(诸如CuInGaSe(CIGS)、CuInSe2(CIS)、CuInS2、CuAlS2、CuAlSe2、CuGaS2、CuGaSe2、AgAlS2、AgAlSe2、AgInS2、或AgInSe2)、钙钛矿基化合物、III-V族化合物(诸如GaAs、GaP、InP、InAs、InGaAs、AlGaAs、InGaP、AlGaInP、InGaAsP、或GaN)；CdSe、CdSeS、CdS、CdTe、In2Se3、In2S3、Bi2Se3、Bi2S3、ZnSe、ZnTe、ZnS、HgTe、HgS、PbSe、PbS和TiO2，但不限于此。
在用于制造根据本公开的第一和第二方面的发光元件、根据本公开的第一至第三方面的发光元件、或本公开的发光元件阵列(在下文中可以统称为“本公开”)的方法中，术语“光滑”是分析术语。例如，在实变量函数f(x)对于a<x<b是可微分的，并且f'(x)是连续的情况下，可以说它在一定程度上是连续可微分的，并且也被表示为平滑的。
此外，在本公开中，在沿着包括堆叠结构体的堆叠方向的虚拟平面(XZ平面)切割基部表面的情况下的突起部的截面形状包括平滑曲线。具体地，在沿着包括堆叠结构体的堆叠方向的虚拟平面切割突起部的情况下由突起部绘制的图形可以是圆的一部分、抛物线的一部分、正弦曲线的一部分、椭圆的一部分或链状曲线的一部分。在一些情况下，该图不严格地是圆的一部分、不严格地是抛物线的一部分、不严格地是正弦曲线的一部分、不严格地是椭圆的一部分、或不严格地是悬链曲线的一部分。即，该图基本上是圆的一部分的情况、该图基本上是抛物线的一部分的情况、该图基本上是正弦曲线的一部分的情况，该图基本上是椭圆的一部分的情况，并且该图基本上是悬链曲线的一部分的情况也包括在“该图是圆的一部分”的情况下，是抛物线的一部分、是正弦曲线的一部分、基本上是椭圆的一部分、或基本上是悬链曲线的一部分”。通过用测量仪器测量突起部的形状并基于最小二乘法分析所获得的数据，可以获得由突起部绘制的图形。
在突起部的平面形状不是圆形的情况下，在突起部的面积是“S”的S＝π(D1/2)2中的D1是突起部的直径。
在通过具有上述优选形式的根据本公开的第一或第二方面的发光元件的制造方法获得的发光元件中，或根据本公开的第一方面至第三方面的具有上述优选形式的发光元件，或包括在本公开的发光元件阵列中的具有上述优选形式的发光元件(在下文中，这些发光元件可被统称为和简称为“本公开的发光元件等”)，优选地，1×10-5m≤LOR，其中，谐振器长度是LOR。此外，在根据本公开的第一方面和第二方面的发光元件中，谐振器长度LOR和突起部的顶部的曲率半径R1之间的关系可以表示为1≤R1/LOR≤4×102。
在本公开的发光元件等中，第一光反射层至少形成在突起部上，但是在一些情况下，第一光反射层的延伸部分形成在基部表面的除了突起部之外的部分上或仅形成在突起部上。
此外，在具有上述优选形式的本公开的发光元件等中，可具有其中第一化合物半导体层的第一表面构成基部表面的形式。为了方便起见，具有这种配置的发光元件被称为“第一配置”。可替代地，其中化合物半导体基板设置在第一化合物半导体层的第一表面与第一光反射层之间，并且基部表面由化合物半导体基板的表面构成的配置是可能的。为了方便起见，具有这种配置的发光元件被称为“第二配置的发光元件”。在这种情况下，例如，可以使用GaN基板形成化合物半导体基板。作为GaN基板，可以使用极性基板、半极性基板、以及非极性基板中的任一种。作为化合物半导体基板的厚度，可以例举5×10-5m至1×10- 4m，但是厚度不限于这种值。可替代地，以下配置是可能的，其中基部材料设置在第一化合物半导体层的第一表面与第一光反射层之间，或者化合物半导体基板和基部材料设置在第一化合物半导体层的第一表面与第一光反射层之间，并且基部表面由基部材料的表面构成。为了方便起见，具有这种配置的发光元件被称为“第三配置的发光元件”。基部材料的材料的示例可包括诸如TiO2、Ta2O5、或SiO2的透明介电材料、硅酮类树脂、以及环氧类树脂。
在本公开的发光元件等中，定位在有源层与第一光反射层之间的各种化合物半导体层(包括化合物半导体基板)的材料优选不被调制10％以上的折射率(与堆叠结构体的平均折射率不存在10％以上的折射率差)，因此，可以抑制谐振器中的光场的干扰的发生。
此外，在具有上述优选形式的本公开的发光元件等中，可具有其中堆叠结构体的热导率值高于第一光反射层的热导率值的形式。第一光反射层的介电材料的热导率值通常约为10瓦特/(m·K)以下。另一方面，堆叠结构体的GaN基化合物半导体的热导率值为约50至100瓦特/(m·K)。
具有上述优选形式的本公开的发光元件等可实施为经由第一反光层发射激光的表面发射激光元件(垂直腔表面发射激光器(VCSEL))，或者可实施为经由第二反光层发射激光的表面发射激光元件。在某些情况下，可以去除发光元件制造基板(如后所述)。
在发光元件阵列中，每个发光元件的第一光反射层的中心部分(顶部)可定位在(但不限于)正方晶格的顶点(交叉部分)，或者可定位在正三角形晶格的顶点(交叉部分)。
此外，在具有上述优选形式的本公开的发光元件等中，可以使用选自由GaN基化合物半导体、InP基化合物半导体和GaAs基化合物半导体组成的组中的至少一种材料来形成堆叠结构体。具体地，可以使用以下材料形成堆叠结构体：
(a)GaN基化合物半导体；
(b)InP基化合物半导体；
(c)GaAs基化合物半导体；
(d)GaN基化合物半导体和InP基化合物半导体；
(e)GaN基化合物半导体和GaAs基化合物半导体；
(f)InP基化合物半导体和GaAs基化合物半导体；或
(g)GaN基化合物半导体、InP基化合物半导体和GaAs基化合物半导体。
在本公开等的发光元件中，更具体地，可以使用例如AlInGaN基化合物半导体形成堆叠结构体。此处，更具体地，AlInGaN基化合物半导体的示例可包括GaN、AlGaN、InGaN、以及AlInGaN。此外，这些化合物半导体可以根据需要包含硼(B)原子、铊(Tl)原子、砷(As)原子、磷(P)原子或锑(Sb)原子。期望有源层具有量子阱结构。具体地，有源层可以具有单量子阱结构(SQW结构)或多量子阱结构(MQW结构)。具有量子阱结构的有源层具有其中堆叠有至少一个阱层和至少一个势垒层的结构，并且(构成阱层的化合物半导体和构成势垒层的化合物半导体)的组合的示例可包括(InyGa(1-y)N和GaN)、(InyGa(1-y)N和InzGa(1-z)N)[其中，y>z]、以及(InyGa(1-y)N和AlGaN)。第一化合物半导体层可使用第一导电类型(例如，n型)的化合物半导体形成，并且第二化合物半导体层可使用不同于第一导电类型的第二导电类型(例如，p型)的化合物半导体形成。第一化合物半导体层和第二化合物半导体层也被称为第一包覆层和第二包覆层。第一化合物半导体层和第二化合物半导体层均可以是单结构层、多层结构层、或超晶格结构层。此外，第一化合物半导体层和第二化合物半导体层可以各自是包括成分梯度层和浓度梯度层的层。
可替代地，构成堆叠结构体的III族原子的示例可包括镓(Ga)、铟(In)和铝(Al)，并且构成堆叠结构体的V族原子的示例可包括砷(As)、磷(P)、锑(Sb)和氮(N)。具体地，可以使用AlAs、GaAs、AlGaAs、AlP、GaP、GaInP、AlInP、AlGaInP、AlAsP、GaAsP、AlGaAsP、AlInAsP、GaInAsP、AlInAs、GaInAs、AlGaAsSb、GaAsSb、AlGaAsSb、AlN、GaN、InN、AlGaN、GaNAs和GaInNAs，并且构成有源层的化合物半导体的示例可以包括GaAs、AlGaAs、GaInAs、GaInAsP、GaInP、GaSb、GaAsSb、GaN、InN、GaInN、GaInN、GaInNAs和GaInNAsSb。
量子阱结构的示例可包括二维量子阱结构、一维量子阱结构(量子导线)以及零维量子阱结构(量子点)。构成量子阱的材料的示例可以包括：Si、Se、黄铜矿基化合物如CuInGaSe(CIGS)、CuInSe2(CIS)、CuInS2、CuAlS2、CuAlSe2、CuGaS2、CuGaSe2、AgAlS2、AgAlSe2、AgInS2或AgInSe2、钙钛矿基材料、III-V族化合物如GaAs、GaP、InP、AlGaAs、InGaP、AlGaInP、InGaAsP、GaN、InAs、InGaAs、GaInNAs、GaSb或GaAsSb、CdSe、CdSeS、CdS、CdTe、In2Se3、In2S3、Bi2Se3、Bi2S3、ZnSe、ZnTe、ZnS、HgTe、HgS、PbSe、PbS和TiO2，但不限于此。
GaAs材料和InP材料均具有闪锌矿结构。使用这些材料形成的化合物半导体基板的主表面的示例可包括通过在特定方向上偏移获得的平面以及诸如(100)、(111)AB、(211)AB和(311)AB的平面。要注意的是，“AB”表示90°的偏移方向不同，并且通过偏移方向确定平面的主要材料是III族还是V族。通过控制这些晶面取向和成膜条件，可以控制成分不均和点形状。作为膜形成方法，与GaN基化合物半导体一样，通常使用诸如MBE方法、MOCVD方法、MEE方法或ALD方法的膜形成方法，但是膜形成方法不限于这些方法。
在GaN基化合物半导体层的形成中，MOCVD方法中的有机镓源气体的示例可包括三甲基镓(TMG)气体和三乙基镓(TEG)气体，并且氮源气体的示例可包括氨气和肼气。在导电类型为n型的GaN基化合物半导体层的形成中，例如，仅需要添加硅(Si)作为n型杂质(n型掺杂物)，并且在导电类型为p型的GaN基化合物半导体层的形成中，例如，仅需要添加镁(Mg)作为p型杂质(p型掺杂物)。在包含铝(Al)或铟(In)作为GaN基化合物半导体层的构成原子的情况下，三甲基铝(TMA)气体可以用作Al源，并且三甲基铟(TMI)气体可以用作In源。此外，可以使用甲硅烷气体(SiH4气体)作为Si源，并且可以使用双环戊二烯基镁气体、甲基环戊二烯基镁或双环戊二烯基镁(Cp2Mg)作为Mg源。注意，除了Si之外，n型杂质(n型掺杂剂)的示例可以包括Ge、Se、Sn、C、Te、S、O、Pd和Po，并且除了Mg之外，p型杂质(p型掺杂剂)的示例可以包括Zn、Cd、Be、Ca、Ba、C、Hg和Sr。
在使用InP基化合物半导体或GaAs基化合物半导体形成堆叠结构体的情况下，作为有机金属原料的TMGa、TEGa、TMIn、TMAl等通常被用作III族原料。此外，作为V族原料，使用砷化氢气体(AsH3气体)、磷化氢气体(PH3气体)、氨(NH3)等。注意，在一些情况下，有机金属原料被用作V族原料，并且有机金属原料的示例可以包括叔丁基胂(TBAs)、叔丁基膦(TBP)、二甲肼(DMHy)和三甲基锑(TMSb)。这些材料在低温生长中是有效的，因为它们在低温下分解。作为n型掺杂剂，使用甲硅烷(SiH4)作为Si源，使用硒化氢(H2Se)等作为Se源。此外，二甲基锌(DMZn)、双环戊二烯基镁(Cp2Mg)等被用作p型掺杂剂。类似于GaN基化合物半导体的材料是掺杂剂材料的候选者。
堆叠结构体在发光元件制造基板的第二表面上形成或者在化合物半导体基板的第二表面上形成。发光元件制造基板或化合物半导体基板的第二表面面向第一化合物半导体层的第一表面，并且发光元件制造基板或化合物半导体基板的第一表面与发光元件制造基板的第二表面相反。发光元件制造基板的示例可以包括GaN基板、蓝宝石基板、GaAs基板、SiC基板、氧化铝基板、ZnS基板、ZnO基板、AlN基板、LiMgO基板、LiGaO2基板、MgAl2O4基板、InP基板、Si基板以及通过在这些基板的每个的表面(主表面)上形成底层或缓冲层而获得的基板，并且优选的是由于低缺陷密度而使用GaN基板。此外，化合物半导体基板的示例可包括GaN基板、InP基板、以及GaAs基板。尽管已知根据生长表面将GaN基板的特性改变为极性/非极性/半极性，但GaN基板的任何主表面(第二表面)可用于形成化合物半导体层。此外，关于GaN基板的主表面，根据晶体结构(例如，立方晶体类型或六方晶体类型)，可以使用称为所谓的A平面、B平面、C平面、R平面、M平面、N平面、S平面等的晶面取向或通过在特定方向上偏移它们而获得的平面。用于形成发光元件中包括的各种化合物半导体层的方法的示例可以包括但不限于有机金属化学气相沉积(金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法或金属有机气相外延(MOVPE)方法)、分子束外延(MBE)方法、卤素有助于传输或反应的氢化物气相外延(HVPE)方法、原子层沉积(ALD)方法、迁移增强外延(MEE)方法和等离子体辅助物理气相沉积(PPD)方法。
在本公开的发光元件等的制造中，可留下发光元件制造基板，或者可在第一化合物半导体层上顺序形成有源层、第二化合物半导体层、第二电极以及第二光反射层之后移除发光元件制造基板。具体地，可以在第一化合物半导体层上顺序形成有源层、第二化合物半导体层、第二电极以及第二光反射层之后，去除发光元件制造基板，然后将第二光反射层固定至支撑基板，从而暴露第一化合物半导体层(第一化合物半导体层的第一表面)。发光元件制造基板可以通过使用碱性水溶液如氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液的湿蚀刻方法除去，氨溶液+过氧化氢溶液、硫酸溶液+过氧化氢溶液、盐酸溶液+过氧化氢溶液、或磷酸溶液+过氧化氢溶液，干法蚀刻方法如化学机械抛光(CMP)方法、机械抛光方法或反应离子蚀刻(RIE)方法、使用激光的剥离方法，等等，或其组合。
支撑基板仅需要使用例如被例示为发光元件制造基板的各种基板而形成，或者可以使用利用AlN等形成的绝缘基板、利用Si、SiC、Ge等形成的半导体基板、金属基板或合金基板而形成，但是从机械特性、弹性变形例、塑性变形例、散热等的观点来看，优选使用具有导电性的基板，或优选使用金属基板或合金基板。支撑基板的厚度可以是例如0.05mm至1mm。作为用于将第二光反射层固定至支撑基板的方法，可使用诸如焊接接合方法、室温接合方法、使用胶带的接合方法、使用蜡接合的接合方法或使用粘合剂的方法的已知方法，但从确保导电性的观点来看，期望采用焊接接合方法或室温接合方法。例如，在作为导电基板的硅半导体基板被用作支撑基板的情况下，期望采用能够在400℃以下的低温下接合的方法，以便抑制由于热膨胀系数的差异而导致的翘曲。在使用GaN基板作为支撑基板的情况下，接合温度可以是400℃或更高。
电连接至第一化合物半导体层的第一电极可以被多个发光元件共用，并且电连接至第二化合物半导体层的第二电极可以被多个发光元件共用，或者可以单独地设置在多个发光元件中。
在留下发光元件制造基板的情况下，仅需要在与发光元件制造基板的第二表面相反的第一表面上，或在与化合物半导体基板的第二表面相反的第一表面上形成第一电极。此外，在不留下发光元件制造基板的情况下，仅需要在包括在堆叠结构体中的第一化合物半导体层的第一表面上形成第一电极。应注意，在这种情况下，例如，由于第一光反射层形成在第一化合物半导体层的第一表面上，所以仅需形成第一电极以围绕第一光反射层。第一电极优选具有包括例如从由金(Au)、银(Ag)、钯(Pd)、铂(Pt)、镍(Ni)、钛(Ti)、钒(V)、钨(W)、铬(Cr)、铝(Al)、铜(Cu)、锌(Zn)、锡(Sn)和铟(In)组成的组中选择的至少一种金属(包括合金)的单层配置或多层配置。具体地，例如，可以示例Ti/Au、Ti/Al、Ti/Al/Au、Ti/Pt/Au、Ni/Au、Ni/Au/Pt、Ni/Pt、Pd/Pt、和Ag/Pd。要注意的是，在多层配置中，在“/”之前的层更靠近有源层定位。类似的配置适用于以下描述。第一电极可通过例如物理气相沉积(PVD)法(诸如真空气相沉积法或溅射法)形成。
在第一电极形成为围绕第一光反射层的情况下，第一光反射层和第一电极可彼此接触。可替代地，第一光反射层和第一电极可彼此分离。在一些情况下，第一电极可形成直至第一光反射层的边缘部分，或者第一光反射层可形成直至第一电极的边缘部分。
具体地，第一光反射层、突起部以及第二光反射层的平面形状的示例可包括圆形、椭圆形、卵形、四边形以及正多边形(正三角形、正方形、正六边形等)。此外，期望第一光反射层、突起部和第二光反射层相似或近似。
第二电极可以使用透明导电材料形成。第二电极的透明导电材料的示例可包括铟基透明导电材料[具体地，例如，氧化铟锡(ITO)(包括掺杂Sn的In2O3、结晶ITO和非晶ITO)，氧化铟锌(IZO)、氧化铟镓(IGO)、铟掺杂的氧化镓锌(IGZO)(In-GaZnO4)、IFO(F掺杂的In2O3)、ITiO(Ti掺杂的In2O3)、InSn、或InSnZnO]，锡基透明导电材料[具体地，例如，氧化锡(SnOX)、ATO(Sb-掺杂的SnO2)、或FTO(F-掺杂的SnO2)]、锌基透明导电材料[具体地，例如，氧化锌(ZnO)(Al-掺杂的ZnO(AZO)或B-掺杂的ZnO)，掺杂镓的氧化锌(GZO)、AlMgZnO(氧化铝和掺杂氧化镁的氧化锌)]、NiO、TiOX和石墨烯。可替代地，第二电极的示例可包括具有氧化镓、氧化钛、氧化铌、氧化锑、氧化镍等作为基部层的透明导电膜，并且可使用诸如尖晶石型氧化物或具有YbFe2O4结构的氧化物的透明导电材料。然而，第二电极的材料取决于第二光反射层和第二电极的布置状态，而不限于透明导电材料，并且还可以使用诸如钯(Pd)、铂(Pt)、镍(Ni)、金(Au)、钴(Co)或铑(Rh)的金属。第二电极仅需要使用这些材料中的至少一种来形成。第二电极可通过例如PVD法(诸如真空气相沉积法或溅射法)形成。可替代地，可以使用低电阻半导体层作为透明电极层，并且在这种情况下，具体地，也可以使用n型GaN基化合物半导体层。此外，在邻近于n型GaN基化合物半导体层的层是p型的情况下，界面的电阻可以通过经由隧道结接合n型GaN基化合物半导体层和p型层来减小。由于使用透明导电材料形成第二电极，所以电流可在横向方向(第二化合物半导体层的面内方向)上扩展并且可有效地供应至电流注入区域(如稍后所述)。
第一焊盘电极和第二焊盘电极可设置在第一电极和第二电极上以电连接至外部电极或电路(在下文中可被称为“外部电路等”)。期望焊盘电极具有包括从由钛(Ti)、铝(Al)、铂(Pt)、金(Au)、镍(Ni)和钯(Pd)组成的组中选择的至少一种金属的单层配置或多层配置。可替代地，焊盘电极可具有由Ti/Pt/Au多层配置、Ti/Au多层配置、Ti/Pd/Au多层配置、Ti/Pd/Au多层配置、Ti/Ni/Au多层配置、以及Ti/Ni/Au/Cr/Au多层配置示例的多层配置。在第一电极包括Ag层或Ag/Pd层的情况下，优选地，使用例如Ni/TiW/Pd/TiW/Ni形成的覆盖金属层形成在第一电极的表面上，并且具有例如Ti/Ni/Au多层配置或Ti/Ni/Au/Cr/Au多层配置的焊盘电极形成在覆盖金属层上。
构成第一光反射层和第二光反射层的光反射层(分布式布拉格反射器(DBR)层)各自使用例如半导体多层膜或电介质多层膜来形成。介电材料的示例可包括氧化物、氮化物(例如，SiNX、AlNX、AlGaNX、GaNX、BNX等)以及Si、Mg、Al、Hf、Nb、Zr、Sc、Ta、Ga、Zn、Y、B、Ti等的氟化物。具体地，可以例示SiOX、TiOX、NbOX、ZrOX、TaOX、ZnOX、A1OX、HfOX、SiNX、AlNX等。然后，可通过交替堆叠使用在这些介电材料中具有不同折射率的介电材料形成的两种或更多种介电膜来获得光反射层。例如，SiOX/SiNY、SiOX/TaOX、SiOX/NbOY、SiOX/ZrOY、SiOX/AlNY等的多层膜是优选的。为了获得期望的光反射率，适当地选择各个电介质膜的材料、膜厚度、堆堆叠的数量等就足够了。各个电介质膜的厚度可以根据要使用的材料等适当地调整，并且由要使用的材料的振荡波长(发射波长)λ0和在振荡波长λ0处的折射率n确定。具体地，λ0/(4n)的奇数倍是优选的。例如，在具有410nm的振荡波长λ0的发光元件中，在使用SiOX/NbOY形成光反射层的情况下，可以例示大约40nm至70nm。堆叠的层的数量可以是二或更大，优选地，大约五到二十。例如，整个光反射层的厚度可以是约0.6μm至1.7μm。此外，期望光反射层的光反射率为95％以上。只要光反射层覆盖电流注入区域或元件区域(稍后将描述)，则不特别限制光反射层的尺寸和形状。
光反射层可以基于已知的方法形成，并且具体地，已知方法的示例可以包括PVD方法，诸如真空气相沉积法、溅射法、反应溅射法、ECR等离子体溅射法、磁控溅射法、离子束辅助气相沉积法、离子电镀法、或激光烧蚀法；各种CVD方法；施加方法如喷涂法、旋涂法或浸渍法；其中组合这些方法中的两种或更多种的方法；以及其中这些方法与全部或部分预处理、惰性气体(Ar、He、Xe等)或等离子体的照射、氧气或臭氧气体和等离子体的照射、氧化处理(热处理)和曝光处理中的任何一个或多个组合的方法。
提供电流注入区域以调节向有源层中的电流注入。具体地，电流注入区域与电流非注入/内部区域之间的边界的形状、电流非注入/内部区域与电流非注入/外部区域之间的边界的形状以及设置在元件区域或电流限制区域中的开口的平面形状的示例可包括圆形、椭圆形、卵形、四边形以及正多边形(正三角形、正方形、正六边形等)。期望电流注入区域与电流非注入/内部区域之间的边界的形状和电流非注入/内部区域与电流非注入/外部区域之间的边界的形状相似或近似。此处，“元件区域”指注入有收缩电流的区域、由于折射率差等限制光的区域、夹在第一光反射层与第二光反射层之间的区域中发生激光振荡的区域、或者实际上有助于夹在第一光反射层与第二光反射层之间的区域中的激光振荡的区域。
在本公开的发光元件等中，凸块可布置在发光元件的第二表面上(在第二光反射层侧上的发光元件的暴露表面)。凸块的示例可包括金(Au)凸块、焊料凸块和铟(In)凸块，并且用于设置凸块的方法可以是已知的方法。具体地，凸块设置在第二电极上设置的第二焊盘电极上，或设置在第二焊盘电极的延伸部上。可替代地，可以使用钎焊材料代替凸块。作为钎料，例如可以举出铟(In)(熔点157℃)、铟-金系低熔点合金、锡(Sn)系高温焊料、Sn80Ag20(熔点220至370℃)、Sn95Cu5(熔点227至370℃)等；铅(Pb)类高温焊料，诸如Pb97.5Ag2.5(熔点：304℃)、Pb94.5Ag5.5(熔点：304至365℃)、或Pb97.5Ag1.5Sn1.0(熔点：309℃)；锌(Zn)类高温焊料，如Zn95Al5(熔点：380℃)；锡-铅类标准焊料，如Sn5Pb95(熔点：300至314℃)或Sn2Pb98(熔点：316至322℃)；以及Au88Ga12(熔点：381℃)(以上下标均表示原子％)。
堆叠结构体的侧表面或暴露表面可以由涂层(绝缘膜)覆盖。涂层(绝缘膜)可以基于已知方法形成。优选地，涂层(绝缘膜)的材料的折射率小于堆叠结构体的材料的折射率。涂覆层(绝缘膜)的材料的示例可包括SiOX类材料(包括SiO2)、SiNX类材料、SiOYNZ类材料、TaOX、ZrOX、AlNX、A1OX和GaOX，或者可使用诸如聚酰亚胺类树脂的有机材料。用于形成涂层(绝缘膜)的方法的示例可包括诸如真空气相沉积法或溅射法的PVD法、以及CVD法，并且还可基于涂层法形成涂层(绝缘膜)。
实施方式1涉及根据本公开的第一方面的发光元件、用于制造根据本公开的第一方面的发光元件的方法以及本公开的发光元件阵列。图1是实施方式1的发光元件的示意性局部截面图，图2是包括多个实施方式1的发光元件的发光元件阵列的示意性局部截面图，图3和图4是实施方式1的发光元件的修改例1和修改例2的示意性局部截面图，图5和图6是示出在包括多个实施方式1的发光元件的发光元件阵列中布置第一光反射层和第一电极的示意性平面图。应注意，发光元件或发光元件阵列的示意性局部截面图是沿着图5和图6中的箭头A-A截取的示意性局部截面图，图5示出发光元件定位在正方晶格的顶点(交叉部分)处的情况，图6示出发光元件定位在正三角形晶格的顶点(交叉部分)处的情况。在附图中，Z轴表示包含在发光元件中的第一反光层41的轴线(相对于穿过第一反光层41的中心的堆叠结构体20的垂直线)。
需注意，在图10A、图10B、图10C、图13A、图13B、图25、图26A、图26B、图28、图29、图30A和图30B中，省略了有源层、第二化合物半导体层、第二光反射层等的图。
实施方式1或下文所述的实施方式2至24的发光元件包括：
堆叠结构体20，其中，堆叠有第一表面21a和与第一表面21a相反的第二表面21b的第一化合物半导体层21、面向第一化合物半导体层21的第二表面21b的有源层(发光层)23、以及具有面向有源层23的第一表面22a和与第一表面22a相反的第二表面22b的第二化合物半导体层22；
第一光反射层41；以及
第二光反射层42，形成在第二化合物半导体层22的第二表面侧上并且具有平面形状；
其中，定位在第一化合物半导体层21的第一表面侧上的基部表面90具有在远离有源层23的方向上突起的突起部91；
在沿着包括堆叠结构体20的堆叠方向的虚拟平面(例如，所示示例中的XZ平面)切割基部表面90的情况下的突起部91的截面形状包括平滑曲线；并且
第一光反射层41至少形成在突起部91上。
然后，在实施方式1的发光元件10A中，
2×10-6m(2μm)≤D1≤2.5×10-5m(25μm)，
优选地，1×10-5m(10μm)≤D1≤2.4×10-5m(24μm)，并且
更优选地，1.6×10-5m(16μm)≤D1≤2.0×10-5m(20μm)，
1×10-8m(10nm)≤H1≤5×10-7m(0.5μm)，
优选地，1×10-8m(10nm)≤H1≤2×10-7m(0.2μm)，以及
更优选地，1×10-8m(10nm)≤H1≤1×10-7m(0.1μm)，
1×10-4m(0.1mm)≤R1，
优选地，5×10-4m(0.5mm)≤R1，并且
更优选地，9×10-4m(0.9mm)≤R1，并且
Rapj≤1.0nm，
优选地，Rapj≤0.7nm，并且
更优选地，Rapj≤0.3nm，
其中，突起部91的直径为D1，突起部91的高度为H1，突起部91的顶部的曲率半径为R1，突起部91的表面粗糙度为Rapj。
此外，实施方式1的发光元件阵列包括多个发光元件；
其中，每个发光元件包括实施方式1的发光元件10A；并且
发光元件的形成节距P0(从包括在发光元件中的第一光反射层41的轴线到包括在相邻发光元件中的第一光反射层41的轴线的距离)为3×10-5m(30μm)或更小，优选地，2×10-6m(2μm)≤P0≤2.8×10-5m(28μm)，并且更优选地，1×10-5m(10μm)≤P0≤2×10-5m(20μm)。
在实施方式1的发光元件10A中，第一化合物半导体层21的第一表面21a构成基部表面90。即，实施方式1的发光元件10A是第一配置的发光元件。
然后，在实施方式1的发光元件10A中，第一光反射层41至少在突起部91上形成。具体地，在突起部91上形成第一反光层41。然而，本公开不限于此，并且第一反光层41的延伸部可形成在基部表面90的除了突起部91之外的区域中。应注意，基部表面90的除了形成突起部91的区域之外的区域由参考标号92表示，并且为了方便起见，在下文中将被称为“第二区域”。
在图1所示的实施方式1的发光元件10A中，在沿着包括堆叠结构体20的堆叠方向(Z轴方向)的虚拟平面(例如，所示实施方式中的XZ平面)切割突起部91的情况下由突起部91绘制的图是例如圆的一部分。
可以使用选自由GaN基化合物半导体、InP基化合物半导体和GaAs基化合物半导体组成的组中的至少一种材料来形成堆叠结构体20。在实施方式1中，具体地，使用GaN基化合物半导体形成堆叠结构体20。
具体地，例如，第一化合物半导体层21包括掺杂有约2×1016cm-3Si的n-GaN层，有源层23具有其中堆叠In0.04Ga0.96N层(势垒层)和In0.16Ga0.84N层(阱层)的五层多量子阱结构，并且例如，第二化合物半导体层22包括掺杂有约1×1019cm-3镁的p-GaN层。第一化合物半导体层21的平面方位不限于{0001}平面，并且可以是例如半极性平面的{20-21}平面。使用Ti/Pt/Au形成的第一电极31经由使用Ti/Pt/Au或V/Pt/Au形成的第一焊盘电极(未示出)电连接至外部电路等。另一方面，第二电极32形成在第二化合物半导体层22上，并且第二反光层42形成在第二电极32上。第二电极32上的第二反光层42具有平坦形状。第二电极32使用透明导电材料(具体地，厚度为30nm的ITO)形成。使用例如Pd/Ti/Pt/Au、Ti/Pd/Au或Ti/Ni/Au形成用于与外部电路等的电连接的第二焊盘电极33可以形成在第二电极32的边缘部分上或连接到第二电极32的边缘部分(参见图3和图4)。第一光反射层41和第二光反射层42具有堆叠Ta2O5层和SiO2层的结构或者堆叠SiN层和SiO2层的结构。第一光反射层41和第二光反射层42均具有如上的多层结构，但是为了简化附图示出为具有一层。第一电极31(具体地，设置在第一电极31中的开口31')、第一光反射层41、第二光反射层42以及设置在绝缘层(电流限制层)34中的开口34A中的每一个的平面形状是圆形。
为了获得电流限制区域，如上，可以在第二电极32和第二化合物半导体层22之间形成使用绝缘材料(例如，SiOX、SiNX或A1OX)形成的绝缘层(电流限制层)34，并且绝缘层(电流限制层)34具有用于将电流注入到第二化合物半导体层22中的开口34A。可替代地，为了获得电流限制区，可以通过RIE方法等蚀刻第二化合物半导体层22以形成台面结构。可替代地，可以在横向方向上部分氧化堆叠的第二化合物半导体层22的部分层以形成电流限制区。可替代地，杂质(例如，硼)可被离子注入到第二化合物半导体层22中以形成包括具有降低的电导率的区域的电流限制区域。可替代地，这些可以适当地组合。然而，第二电极32需要电连接至由于电流限制电流流过的第二化合物半导体层22的一部分(电流注入区域)。
在图1所示的示例中，第二电极32是包括在发光元件阵列中的发光元件10A共用的，并且第二电极32经由第一焊盘电极(未示出)连接至外部电路等。第一电极31也是包括在发光元件阵列中的发光元件10A共有的，并且经由第一焊盘电极(未示出)连接至外部电路等。然后，光可以经由第一光反射层41发射到外部，或者光可以经由第二光反射层42发射到外部。
可替代地，如作为实施方式1的发光元件10A的变形例1的示意性局部截面图的图3所示，第二电极32单独形成在包括在发光元件阵列中的发光元件10A中，并且经由第二焊盘电极33连接至外部电路等。第一电极31由包括在发光元件阵列中的发光元件10A共用，并且经由第一焊盘电极(未示出)连接至外部电路等。然后，光可以经由第一光反射层41发射到外部，或者光可以经由第二光反射层42发射到外部。
可替代地，如作为实施方式1的发光元件10A的变形例2的示意性局部截面图的图4所示，在包括在发光元件阵列中的发光元件10A中单独形成第二电极32。此外，凸块35形成在形成在第二电极32上的第二焊盘电极33上，并且经由凸块35与外部电路等进行连接。第一电极31由包括在发光元件阵列中的发光元件10A共用，并且经由第一焊盘电极(未示出)连接至外部电路等。凸块35布置在面向基部表面90的第二化合物半导体层22的第二表面侧上的部分处，并且覆盖第二光反射层42。凸块35的示例可包括金(Au)凸块、焊料凸块和铟(In)凸块。凸块35的设置方法可以是已知的方法。然后，光经由第一光反射层41发射到外部。应注意，凸块35可设置在图1中示出的发光元件10A中。凸块35的形状的示例可包括圆柱形、环形和半球形。
堆叠结构体20的热导率值高于第一光反射层41的热导率值。第一光反射层41的介电材料的热导率的值约为10瓦/(m·K)或更小。另一方面，堆叠结构体20的GaN基化合物半导体的热导率值为约50至100瓦特/(m·K)。
将参照图7A、图7B、图8、图9、图10A、图10B和图10C描述实施方式1的元件，图7A、图7B、图8、图9、图10A、图10B和图10C是第一化合物半导体层等的示意性部分端部视图，并且如稍后描述的根据实施方式1或实施方式2的用于制造发光元件的方法是用于制造发光元件的方法，该方法包括：
堆叠结构体20，其中，堆叠有具有第一表面21a和与第一表面21a相反的第二表面21b的第一化合物半导体层21、面向第一化合物半导体层21的第二表面21b的有源层23、以及具有面向有源层23的第一表面22a和与第一表面22a相反的第二表面22b的第二化合物半导体层22；
第一光反射层41；以及
第二光反射层42，形成在第二化合物半导体层22的第二表面侧上并且具有平面形状；
其中，定位在第一化合物半导体层21的第一表面侧上的基部表面90具有在远离有源层23的方向上突起的突起部91，并且在沿着包括堆叠结构体20的堆叠方向的虚拟平面(XZ平面)切割基部表面90的情况下，突起部91的截面形状包括平滑曲线。
然后，用于制造实施方式1的发光元件的方法包括：
在堆叠结构体20形成之后在第二化合物半导体层22的第二表面侧上形成第二反光层42；
在待形成突起部91的基部表面90上形成第一牺牲层81；
在整个表面上形成第二牺牲层82，然后通过将第二牺牲层82和第一牺牲层81用作蚀刻掩膜来从基部表面90向内进行回蚀以在基部表面90上形成突起部91；并且
至少在突起部91上形成第一反光层41。
[步骤-100]
具体地，使用GaN基化合物半导体形成堆叠结构体20,并且在该堆叠结构体20中，在具有约0.4mm厚度的化合物半导体基板11的第二表面11b上堆叠有第一化合物半导体层21、有源层(发光层)23和第二化合物半导体层22，该第一化合物半导体层21具有第一表面21a和与第一表面21a相反的第二表面21b，该有源层(发光层)23面向第一化合物半导体层21的第二表面21b，该第二化合物半导体层2具有面向有源层23的第一表面22a和与第一表面22a相反的第二表面22b。更具体地，通过已知的MOCVD方法，基于外延生长方法，通过在化合物半导体基板11的第二表面11b上依次形成第一化合物半导体层21、有源层23、以及第二化合物半导体层22，可获得堆叠结构体20(见图7A)。
[步骤-110]
接下来，基于诸如CVD方法、溅射方法、或真空气相沉积方法的膜形成方法与湿蚀刻方法或干蚀刻方法的组合，在第二化合物半导体层22的第二表面22b上形成具有开口34A并且使用SiO2形成的绝缘层(电流限制层)34(见图7B)。电流收缩区域(电流注入区域61A和电流非注入区域61B)由具有开口34A的绝缘层34限定。即，电流注入区域61A由开口34A限定。
为了获得电流限制区域，可以在第二电极32与第二化合物半导体层22之间形成使用绝缘材料(例如，SiOX、SiNX或A1OX)形成的绝缘层(电流限制层)34，并且绝缘层(电流限制层)34具有用于将电流注入到第二化合物半导体层22中的开口34A。可替代地，为了获得电流限制区，可以通过RIE方法等蚀刻第二化合物半导体层22以形成台面结构。可替代地，可以在横向方向上部分氧化堆叠的第二化合物半导体层22的部分层以形成电流限制区。可替代地，杂质(例如，硼)可被离子注入到第二化合物半导体层22中以形成包括具有降低的电导率的区域的电流限制区域。可替代地，这些可以适当地组合。然而，第二电极32需要电连接至由于电流限制电流流过的第二化合物半导体层22的一部分(电流注入区域)。
[步骤-120]
此后，在第二化合物半导体层22上形成第二电极32和第二光反射层42。具体地，例如，基于剥离方法，第二电极32形成在第二化合物半导体层22的暴露在开口34A的底表面(电流注入区域61A)处的第二表面22b上并且形成在绝缘层34上，并且此外，根据需要，基于诸如溅射法或真空气相沉积法的膜形成方法与诸如湿蚀刻法或干蚀刻法的图案化方法的组合形成第二焊盘电极33。接下来，基于诸如溅射法或真空气相沉积法的膜形成方法与诸如湿蚀刻法或干蚀刻法的图案化方法的组合，在第二电极32和第二焊盘电极33上形成第二光反射层42。第二电极32上的第二反光层42具有平坦形状。以这种方式，可以获得图8中所示的结构。此后，根据需要，凸块35可布置在面向基部表面90的突起部91的顶部(中心部分)的第二化合物半导体层22的第二表面侧上的部分处。具体地，如图4所示，凸块35可形成在形成在第二电极32上的第二焊盘电极33上以覆盖第二光反射层42，并且第二电极32经由凸块35连接至外部电路等。
[步骤-130]
接下来，第二光反射层42经由接合层48固定到支撑基板49(参见图9)。具体地，通过使用利用粘合剂形成的接合层48将第二光反射层42(或凸块35)固定到利用蓝宝石基板形成的支撑基板49。
[步骤-140]
接下来，基于机械抛光方法或CMP方法使化合物半导体基板11变薄，并且进一步执行蚀刻以去除化合物半导体基板11。
[步骤-150]
此后，在待形成突起部91的基部表面90上形成第一牺牲层81。具体地，第一牺牲层81(具体地，在XZ平面中具有四边形截面形状的第一牺牲层81)形成在这样的区域上，该区域为待形成第一光反射层41的基部表面90(更具体地，第一化合物半导体层21的第一表面21a)的突起部91要形成的区域。更具体地，第一抗蚀剂材料层形成在第一化合物半导体层21的第一表面21a上，并且第一抗蚀剂材料层被图案化为在待形成突起部91的区域上留下第一抗蚀剂材料层，从而获得图10A中所示的第一牺牲层81。不必对第一牺牲层81施加用于使截面形状变形例的热处理。以这种方式，第一牺牲层81可形成在其上待形成突起部91的基部表面90上。在一些情况下，可以对第一牺牲层81的表面进行灰化处理(等离子体照射处理)以修改第一牺牲层81的表面，由此防止在下一步骤中形成第二牺牲层82时第一牺牲层81的损坏、变形例等的发生。此外，取决于第一抗蚀剂材料层的材料，可用紫外线加热或照射第一抗蚀剂材料层以固化第一抗蚀剂材料层。
[步骤-160]
此后，在整个表面上形成第二牺牲层82(见图10B)，并且然后通过使用第二牺牲层82和第一牺牲层81作为蚀刻掩模从基部表面90向内(即，从第一化合物半导体层21的第一表面21a到第一化合物半导体层21的内部)执行回蚀以在基部表面90上形成突起部91(见图10C)。凸部91与第二区域92的连接部由黑色四边形表示。回蚀可以基于干法蚀刻方法如RIE方法进行，或者可以基于湿法蚀刻方法使用例如盐酸、硝酸、氢氟酸、或磷酸、或它们的混合物进行。如果形成第二牺牲层82使得第二牺牲层82的表面粗糙度Rq的值低于第一化合物半导体层21的表面粗糙度Rq的值，则在回蚀刻之后突起部91的表面粗糙度Rq的值可低于回蚀刻之前的表面粗糙度Rq，从而可抑制散射损失，并且可改善作为谐振器的性能。此外，结果，可以降低发光元件的激光振荡的阈值电流，降低功耗，并改善输出结构、发光效率和可靠性。第二牺牲层82的表面粗糙度Rq的值优选为0.3nm或更小。此外，第二牺牲层82、第一牺牲层81和基部表面90被蚀刻的速度优选地相等。注意，表面粗糙度Rq在JISB-610:2001中规定，并且可以基于基于AFM或截面TEM的观察来具体地测量。
具体地，基于旋涂法在整个表面上形成使用例如光致抗蚀剂形成的第二牺牲层82。第二牺牲层82的膜厚度需要小于第二牺牲层82的包括第一牺牲层81的顶部部分的表面变得平坦的膜厚度。旋涂法中的旋转速度为10rpm以上，例如，6000rpm是优选的。因此，第二牺牲层82积累在第一牺牲层81与第一化合物半导体层21之间的边界处。此后，对第二牺牲层82执行焙烧处理。焙烧温度为90℃或更高，例如优选120℃。通过至此的步骤，可以获得在第一牺牲层81的上侧上具有凸部并且在第一牺牲层81的底部的上侧上具有扇形部的第二牺牲层82。此后，通过使用第二牺牲层82和第一牺牲层81作为蚀刻掩模，基于使用SiCl4气体和Cl2气体作为蚀刻气体的RIE方法，可以从基部表面90向内(即，从第一化合物半导体层21的第一表面21a到第一化合物半导体层21的内部)执行回蚀刻，以在基部表面90上形成突起部91。
在一些情况下，当在整个表面上形成第二牺牲层82时，可多次形成第二牺牲层82。可替代地，在基部表面90上形成突起部91之后，可以在整个表面上形成第二牺牲层82，然后可以通过将第二牺牲层82用作蚀刻掩模从基部表面90向内(即，从第一化合物半导体层21的第一表面21a到第一化合物半导体层21的内部)执行回蚀以在基部表面90上形成突起部91。在这种情况下，可执行多次第二牺牲层82的形成。
此外，在一些情况下，在[步骤-150]中，可基于纳米压印法形成第一牺牲层81。
此外，在一些情况下，在[步骤-150]中，可通过使用第一牺牲层81作为蚀刻掩模从基部表面90向内(即，从第一化合物半导体层21的第一表面21a到第一化合物半导体层21的内部)执行回蚀刻。在[步骤-160]中，可在整个表面上形成第二牺牲层82，然后可通过使用第二牺牲层82作为蚀刻掩模从基部表面90向内(即，从第一化合物半导体层21的第一表面21a到第一化合物半导体层21的内部)执行回蚀以在基部表面90上形成突起部91。
第一牺牲层81和第二牺牲层82的材料不限于抗蚀剂材料，并且如果选择第一化合物半导体层21的适当材料，诸如，诸如SOG的陶瓷材料、氧化物材料(例如，SiO2、SiN或TiO2)、半导体材料(例如，Si、GaN、InP或GaAs)或者金属材料(例如，Ni、Au、Pt、Sn、Ga、In或Al)，就足够了。此外，由于具有适当粘度的抗蚀剂材料被用作第一牺牲层81和第二牺牲层82的抗蚀剂材料，并且被用作第一牺牲层81的厚度，适当地设定和选择第二牺牲层82的厚度、第一牺牲层81的直径等、突起部91的曲率半径R1的值，基部表面90的凸形形状(例如，直径D1和高度H1)以及突起部91的截面形状可被设定为期望值和形状。此外，在后述的实施方式2至3中也同样。
注意，图11示出获得第二牺牲层82的抗蚀剂材料、突起部91的直径D1和突起部91的顶部的曲率半径R1之间的关系的曲线图。然而，应理解，通过适当地选择第二牺牲层82的抗蚀剂材料，如图11中的“A”、“B”和“C”所示，可获得相对于突起部91的直径D1具有大曲率半径R1的突起部91。
[步骤-170]
接下来，至少在基部表面90的突起部91的顶部上形成第一反光层41。具体地，在基于诸如溅射法或真空气相沉积法的成膜方法在基部表面90的整个表面上形成第一光反射层41之后，图案化第一光反射层41，以在基部表面90的突起部91上获得第一光反射层41。此后，对于各个发光元件10A共用的第一电极31形成在基部表面90的第二区域92上。如上所述，可以获得实施方式1的发光元件阵列或发光元件10A。在第一电极31比第一光反射层41突起部更远的情况下，可以保护第一光反射层41。
[步骤-180]
此后，剥离支撑基板49，并且单独分离发光元件阵列。然后，发光元件阵列仅需要电连接至外部电极或电路(用于驱动发光元件阵列的电路)。具体地，如果第一化合物半导体层21经由第一电极31和第一焊盘电极(未示出)连接至外部电路等，并且第二化合物半导体层22经由第二焊盘电极33或凸块35连接至外部电路等就足够了。接着，通过封装或密封完成实施方式1的发光元件阵列。
同时，如上所述，由于第一化合物半导体层21与抗蚀剂材料层之间的润湿性、表面张力、重力等的影响，或者由于第一光反射层41所需的规格，抗蚀剂材料层不具有期望的截面形状，并且因此，在一些情况下，不能获得具有期望的截面形状的第一光反射层。具体地，例如，如作为示意性局部截面图的图69A和图69B中所示，抗蚀剂材料层的边缘部分上升并且其中心部分凹陷(凹陷形状)，或者抗蚀剂材料层的顶表面是平坦的。例如，在图69B所示的状态下，κ-1(毛细管长度)的值可以表示为κ-1＝{(γ/(Δρ·g)}1/2。在此，γ是界面处的表面张力(N/m)，Δρ是抗蚀剂材料的密度和第一化合物半导体层的密度之间的密度差(kg/m3)，并且g是重力加速度(m/s2)。然后，在rResist>κ-1的情况下，其中抗蚀剂材料层的半径是rResist，抗蚀剂材料层的顶表面是平坦的。
此外，在抗蚀剂材料层变薄的情况下，由于第一化合物半导体层21的表面与抗蚀剂材料层之间的表面张力的影响，所获得的接触角受到限制。因此，不能获得小的接触角，并且抗蚀剂材料层的形状变得平坦或者凹陷。为了制造高输出发光元件，需要增加一个发光元件的光输出并形成高密度阵列。在增加一个发光元件的光输出时，如果光输出区域被加宽就足够了，并且为此目的，如果第一光反射层的曲率半径被增加就足够了。此外，为了实现高密度阵列，大量发光元件密集地布置在小区域中就足够了。即，需要以小的形成间距布置各自包括具有小直径和大曲率半径的第一光反射层的发光元件。然而，在常规技术中，如上所述，对于第一光反射层的产生存在理论限制。例如，在通过传统技术尝试形成具有20μm的直径和400μm的曲率半径的抗蚀剂材料层的情况下，在假设加热处理之前和之后的抗蚀剂材料层的体积相等的情况下，基于以下公式，抗蚀剂材料层的高度是124nm。然后，在这种情况下，第一化合物半导体层21与抗蚀剂材料层之间的接触角为0.7度。
(π/4)×D2×t＝{(π·s)/24}(3D2+4s2)
在此，
D：加热处理前的抗蚀剂材料层的直径(＝加热处理后的抗蚀剂材料层的直径)
t：在加热处理之前抗蚀剂材料层的厚度，以及
s：加热处理之后的抗蚀剂材料层的厚度。
然而，非常难以获得用于获得具有这种形状的抗蚀剂材料层的材料。这理论上仅可以在具有完全润湿性的条件和具有完全润湿性和不完全润湿性的条件之间的边界附近的有限系统中实现。具体地，在后一种情况下，为了根据杨杜普定律实现0.7度的接触角，基于第一化合物半导体层、抗蚀剂材料层、以及空气之间的关系的三个方向上的张力之间的关系需要满足以下表示的极其有限的条件：
(γso-γsl)/γ＝cos(θE)＝0.9999。在此，
γso：第一化合物半导体层的表面张力(用于使抗蚀剂材料层膨胀的力)；
γsl：第一化合物半导体层与抗蚀剂材料层之间的表面张力(用于防止由于第一化合物半导体层与抗蚀剂材料层之间的界面的膨胀引起的能量增加的力)；
γ：抗蚀剂材料层的表面张力，以及
θE：接触角。
因此，在许多材料系统中，回流之后的形状不会变成球形表面，而是变成平坦或凹陷的形状。例如，抗蚀剂材料层和待使用的第一化合物半导体层之间的接触角通常为约15度，并且与0.7度的所需接触角存在较大偏差。
存在一种通过将回蚀刻时的(第一化合物半导体层被蚀刻的速度)/(抗蚀剂材料层被蚀刻的速度)的值(蚀刻选择性)设置为小于1来增加回蚀刻之后第一化合物半导体层的曲率半径的方法。然而，由于作为蚀刻掩模的抗蚀剂材料层被更早地蚀刻，所以存在以下问题：第一化合物半导体层在回蚀刻期间暴露于蚀刻剂的时间增加，并且第一化合物半导体层在回蚀刻之后的表面粗糙度值增加。在表面粗糙度值增加的情况下，光学损失增加，并且因此，发光元件的阈值电流增加、发光效率降低、输出降低等，这不是优选的。在回蚀之后第一化合物半导体层的蚀刻选择性和表面粗糙度Rq的值的确定结果示于下表1中。
<表1>
蚀刻选择性Rq
0.56 1.7nm
0.91 0.47nm
此外，在发光元件排列在发光元件阵列中的情况下，第一牺牲层的覆盖区直径不能超过发光元件的形成间距。因此，为了减小发光元件阵列中的形成间距，需要减小第一牺牲层的覆盖区直径。此外，基部表面的突起部的曲率半径R1与覆盖区直径具有正相关。即，印痕直径随着形成节距的减小而减小，结果，曲率半径R1减小。例如，针对24μm的覆盖区直径报告约30μm的曲率半径R1。此外，从发光元件发射的光的辐射角与覆盖区直径具有负相关。即，足迹直径随着地层节距的减小而减小，并且因此，曲率半径R1减小，并且远场图案(FFP)扩大。在小于30μm的曲率半径R1处，辐射角度可以是几度或更大。根据发光元件阵列的应用领域，从发光元件发射的光可能需要具有2至3度或更小的小辐射角。
在实施方式1中，第一牺牲层81的厚度为1.1μm，并且直径为20μm。此外，获得的突起部91的规格、谐振器长度LOR、发光元件阵列中的发光元件的形成间距P0、以及发光元件的振荡波长(发射波长)λ0如下面的表2中所示。应注意，在沿着包括堆叠结构体20的堆叠方向的虚拟平面(XZ平面)切割突起部91的情况下由突起部91绘制的图是圆的一部分。
<表2>
D1＝16μm
H1＝66nm
R1＝570μm
RaPj＝0.3nm
LOR＝25μm
P0＝20μm
λ0＝450μm
此外，检查在直径D1为24μm且高度H1改变的情况下获得的发光元件的曲率半径R1。结果示于下表3中，并且应理解的是，随着高度H1减小，可获得较大的曲率半径R1。
<表3>直径D1＝24μm
高度H1 曲率半径R1
0.35μm 200μm
0.18μm 400μm
0.11μm 650μm
在如稍后描述的实施方式1或实施方式2中，由于基于第一牺牲层和第二牺牲层在基部表面上形成突起部，并且由于在如稍后描述的实施方式3中基于第一层和第二层在基部表面上形成突起部，所以可以形成具有小直径D1、小高度H1、大曲率半径R1和低表面粗糙度Rapj的突起部。因此，可获得具有小直径、小高度、大曲率半径而不变形例和低表面粗糙度Ra的第一光反射层。此外，因为基本上不需要执行用于使第一牺牲层的截面形状变形例的加热处理，所以可以抑制发光元件的其他构成材料的热劣化和发光元件的特性劣化。
此外，在实施方式1中，由于突起部基于第一牺牲层和第二牺牲层形成在基部表面上，并且由于突起部基于稍后描述的实施方式3中的第一层和第二层形成在基部表面上，所以即使在发光元件以小的形成间距布置的情况下，也可以获得具有大的曲率半径R1而不失真的第一光反射层。因此，可以获得发光元件阵列，其中发光元件以高密度布置。此外，从发光元件发射的光的辐射角可以设定为2到3度或更小的小辐射角或尽可能小，使得可以提供具有小FFP的发光元件、具有高取向的发光元件和具有高光束质量的发光元件。此外，由于可以获得宽的发光区域，所以可以增加发光元件的光输出并提高发光效率。
此外，由于突起部的高度(厚度)可减小(变薄)，因此当使用凸块将发光元件阵列连接至和接合至外部电路等时，不太可能在凸块中产生空腔(空隙)，可改善导热性，并且便于安装。
此外，在实施方式1或下文所述的实施方式2至3的发光元件中，由于第一光反射层还用作凹面镜，从作为起始点的有源层衍射和扩散并且然后入射在第一光反射层上的光可以可靠地朝向有源层反射并且收集在有源层上。因此，可以避免衍射损耗的增加，可以可靠地执行激光振荡，并且可以避免热饱和的问题，因为提供了长的谐振器。此外，由于可以增加谐振器长度，所以增加了制造发光元件的工艺的容限，结果，可以提高产率。要注意的是，“衍射损耗”表示在谐振器中往复运动的激光逐渐朝向谐振器的外部散射并且损耗的现象，这是因为由于衍射效应，光通常趋于扩散。此外，可以抑制杂散光，并且可以抑制发光元件之间的光学串扰。这里，当从某个发光元件发射的光飞行到相邻的发光元件并且被相邻的发光元件的有源层吸收或者被耦合到共振模式时，光影响相邻的发光元件的发光操作并且引起噪声产生。这种现象被称为光学串扰。此外，由于突起部的顶部例如是球形表面，因此可靠地表现出横向光限制的效果。
此外，除了稍后描述的实施方式8之外，GaN基板用于制造发光元件的过程中，但是GaN基化合物半导体不是基于在横向方向上外延生长的方法(诸如ELO方法)形成的。因此，作为GaN基板，不仅可以使用极性GaN基板，而且可以使用半极性GaN基板或非极性GaN基板。在使用极性GaN基板的情况下，由于有源层中的压电场的影响，发光效率趋于降低，但是在使用非极性GaN基板或半极性GaN基板的情况下，可以解决或减轻这种问题。
实施方式2涉及根据本公开的第二方面的发光元件。在实施方式2的发光元件中，
2×10-3m(2mm)≤D1，
优选地，5×10-3m(5mm)≤D1，并且
更优选地，1×10-2m(10mm)≤D1，
1×10-3m(1mm)≤R1，
优选地，5×10-3m(5mm)≤R1，以及
更优选地，1×10-2m(10mm)≤R1，以及
Rapj≤1.0nm，
优选地，Rapj≤0.7nm，并且
更优选地，Rapj≤0.3nm。
实施方式2的发光元件可以通过与实施方式1的发光元件的制造方法基本相似的方法来制造。然而，在实施方式2中，第一牺牲层81具有1μm的厚度和2mm的直径。此外，获得的突起部91的规格、谐振器长度LOR以及发光元件的振荡波长(发射波长)λ0如下面的表4中所示。应注意，在沿着包括堆叠结构体20的堆叠方向的虚拟平面(XZ平面)切割突起部91的情况下由突起部91绘制的图是圆的一部分。如上所述，由于第一牺牲层81的厚度、第二牺牲层82的厚度、第一牺牲层81的直径等被适当地设定和选择，所以突起部91的曲率半径的值、基部表面90的凸形形状(例如，直径D1和高度H1)以及突起部91的截面形状可被设定为期望的值和形状。
<表4>
D1＝2mm
H1＝1μm
R1＝0.5m
RaPj＝0.3nm
LOR＝25μm
λ0＝450μm
可替代地，第一牺牲层81具有50nm的厚度和20μm的直径。此外，获得的突起部91的规格、谐振器长度LOR、发光元件阵列中的发光元件的形成间距P0、以及发光元件的振荡波长(发射波长)λ0如下面的表5中所示。应注意，在沿着包括堆叠结构体20的堆叠方向的虚拟平面(XZ平面)切割突起部91的情况下由突起部91绘制的图是圆的一部分。
<表5>
D1＝20μm
H1＝50nm
R1＝0.95mm
RaPj＝0.3nm
LOR＝25μm
P0＝20μm
λ0＝454μm
在具有表5中所示的规格的实施方式2的发光元件中，在GaN的折射率n0为2.45的情况下，近场图案(NFP)的σ值可通过以下公式获得，并且σ＝1.5。在开口34A(电流注入区域61A)的直径是6μm的情况下，元件区域的尺寸(直径)可以由4σ表示，因此，元件区域的直径是6μm。此处，“4σ”是指光强度基于从有源层发射的光的最大光强度(1.00)从1.00变成(1/e2)的区域。因此，可以从100％的开口34A(电流注入区域61A)提取激光，并且可以从一个发光元件获得25毫瓦级的光输出。此外，在假设包括40个发光元件的发光元件阵列的情况下，可以获得瓦特级光输出。
σ＝(1/2)[{(λ0/(n0·π)}(LOL·R1-LOL 2)]1/2
此外，已知当曲率半径R1的值增加时，可以获得其中横模是单模的发光元件(见H.Nakajima等人的“Single transverse mode operation of GaN-based vertical-cavity surface emitting laser with monolithically incorporated curvedmirror”，Applied Physics Express 12，084003(2019))。然后，在开口34A(电流注入区域61A)的直径是8μm的情况下，LOR＝25μm，并且
λ0＝454μm，曲率半径R1的值为447μm以上，并且横向模式是单模。此外，在具有表5所示的规格的发光元件中，可以确认横向模式是单模。
实施方式3涉及根据本公开的第三方面的发光元件和根据本公开的第二方面的发光元件的制造方法。图12是实施方式3的发光元件10B的示意性局部截面图。
实施方式3的发光元件10B包括：
堆叠结构体20，其中，堆叠有具有第一表面21a和与第一表面21a相反的第二表面21b的第一化合物半导体层21、面向第一化合物半导体层21的第二表面21b的有源层23、以及具有面向有源层23的第一表面21a和与第一表面21a相反的第二表面21b的第二化合物半导体层22；
第一光反射层41；以及
第二光反射层42，在第二化合物半导体层22的第二表面侧上形成并且具有平面形状；
其中，定位在第一化合物半导体层21的第一表面侧上的基部表面90具有在远离有源层23的方向上突起的突起部91；
突起部91由第一层71和覆盖第一层71的第二层72构成；
在沿着包括堆叠结构体20的堆叠方向的虚拟平面(例如，所示示例中的XZ平面)切割基部表面90的情况的下突起部91的截面形状包括平滑曲线；并且
第一光反射层41至少形成在突起部91上。
在此，第一层71具体地使用例如丙烯酸基树脂形成，并且第二层72具体地使用例如SOG形成。
在下文中，将参照作为第一化合物半导体层等的示意性部分端部视图的图13A和图13B描述实施方式3的发光元件的制造方法。
[步骤-300]
在实施方式3的发光元件的制造方法中，首先，进行类似于实施方式1的[步骤-100]至[步骤-140]的步骤。
[步骤-310]
然后，在基部表面90的待形成突起部91的部分上形成第一层71。具体地，第一层/形成层形成在形成有第一光反射层41的基部表面90的突起部91(更具体地，第一化合物半导体层21的第一表面21a)的区域的一部分上，并且第一层/形成层被图案化为在待形成突起部91的区域的一部分上留下第一层/形成层，由此可获得图13A中示出的第一层71。不必对第一层71施加用于使截面形状变形例的加热处理。在一些情况下，可基于纳米压印法形成第一层71。
[步骤-320]
此后，形成覆盖第一层71的第二层72，使得在基部表面90上形成由第一层71和覆盖第一层71的第二层72构成的突起部91(见图13B)。具体地，基于旋涂法在整个表面上形成使用例如光致抗蚀剂形成的第二层72。第二层72的膜厚度需要小于第二层71的包括第一层72的顶部的表面变得平坦的膜厚度。旋涂法中的旋转速度为10rpm以上，例如，6000rpm是优选的。因此，第二层72积聚在第一层71与第一化合物半导体层21的第一表面21a之间的边界处。此后，对第二牺牲层82执行焙烧处理。焙烧温度为90℃或更高，例如优选120℃。通过至此的步骤，可以获得在第一层71的上侧具有凸部并且在第一层71的底部的上侧具有扇形部的第二层72。
[步骤-330]
接着，至少在突起部91上形成第一光反射层41。具体地，执行与实施方式1的[步骤-170]至[步骤-180]类似的步骤。以这种方式，可以获得实施方式3的发光元件10B。
注意，在整个表面上形成第二层72的步骤中，第二层72的形成可执行多次。
实施方式4是实施方式1至3的变形例。
如作为实施方式4的发光元件10C的示意性局部截面图的图14和图15所示，在实施方式4的发光元件10C中，波长转换材料层(颜色转换材料层)73设置在发光元件10C的发射光的区域中。然后，经由波长转换材料层(颜色转换材料层)73发射白光。具体地，在从有源层23发射的光经由第一光反射层41发射到外部的情况下，如果在第一光反射层41的发光侧上形成波长转换材料层(颜色转换材料层)73(参见图14)就足够了，并且在从有源层23发射的光经由第二光反射层42发射到外部的情况下，如果在第二光反射层42的发光侧上形成波长转换材料层(颜色转换材料层)73就足够了(见图15)。
除了上述点之外，实施方式4的发光元件可以具有与实施方式1至3的发光元件类似的配置和结构，因此将省略其详细描述。
实施方式5是实施方式1至4的变形例。
同时，在该国际公开中公开的技术中，如作为示意性部分端部视图的图68所示，凸部21'从平坦的第一化合物半导体层21上升。上升角θCA的补充角(如后所述)的值例如为15度以上。要注意的是，在图68中由箭头“A”表示凸部的上升部分。因此，在由于某些原因对发光元件施加强外力的情况下，应力集中在凸部的上升部分，并且在第一化合物半导体层等中可能发生损坏。此外，在这种损坏到达谐振器结构的情况下，发生光散射损耗，这导致阈值电流的增加。
实施方式5的发光元件具有即使在施加强外力的情况下也几乎不损坏的配置和结构。
即，如作为实施方式5的发光元件10D的示意性局部截面图的图16以及作为实施方式5的包括多个发光元件10D的发光元件阵列的示意性局部截面图的图17所示，在实施方式5的发光元件10D中，定位在第一化合物半导体层21的第一表面侧上的基部表面90具有在远离有源层的方向上突起的突起部91，第二区域92，围绕突起部91并具有平坦表面。
另外，突起部91具有包括突起部91的顶部的第1-A区域91A和包围该第1-A区域91A的第1-B区域91B，第一光反射层41至少形成在第1-A区域91A上，在沿着包括堆叠结构体20的堆叠方向的虚拟平面(例如，所示示例中的XZ平面)切割基部表面90的截面形状时由第1-A区域91A形成的第一曲线包括向上突起的平滑曲线(即，在远离有源层23的方向上具有突起部形状的平滑曲线)，在基部表面90的截面形状中在第二曲线与直线的交点处由第1-B区域91B形成的第二曲线和由第二区域92形成的直线形成的角度的补充角θCA具有超过0度的值(具体地，1度以上且6度以下的值)，以及
第二曲线包括从由下凸曲线(在朝向有源层23的方向上具有凸状的曲线)、线段和任意曲线的组合组成的组中选择的至少一种图形。
可替代地，第一光反射层41至少形成在突起部91的顶部上，并且在沿着包括堆叠结构体20在曲线和直线的交叉点处的堆叠方向的虚拟平面(例如，所示示例中的XZ平面)切割基部表面90的截面形状中由突起部91形成的曲线和由第二区域92形成的直线形成的角度的补充角θCA为1度以上且6度以下。
第一曲线可以是在沿着包括堆叠结构体20的堆叠方向的虚拟平面切割突起部的情况下与由突起部91绘制的上述图类似的图。
同时，第二曲线包括从由下凸曲线、线段和任意曲线的组合组成的组中选择的至少一种图形。具体地，“下凸曲线”可以是类似于上述第一曲线的曲线(圆的一部分、抛物线的一部分、正弦曲线的一部分、椭圆的一部分或链状曲线的一部分)。此外，“任意曲线的组合”还包括线段和上凸曲线。
在第二曲线包括多个曲线等的情况下，第一曲线和第二曲线之间的连接部分或多个曲线之间的连接部分等在分析方面可以是连续的或平滑的(即，连接部分可以是可微分的)，在分析方面可以是不连续的，或者在分析方面可以不是平滑的(即，连接部分可以是不可区分的)。
下列组合可以例示为第一曲线和第二曲线的组合，其中，“下凸曲线”由[A]表示，“线段”由[B]表示，“任意曲线的组合”由[C]表示，“
”意味着“连接”(连接部分)。
(1)第一曲线
[A]
(2)第一曲线
[B]
(3)第一曲线
[C]
(4)第一曲线
[A、B和C中的任一个]
[A、B和C]中的任一个
(5)第一曲线
[A、B和C中的任一个]
[A、B和C中的任一个]
[A、B和C中的任一个]
例如，上述(4)意味着第一曲线与下凸曲线、线段和任意曲线的组合中的任一个相连，并且下凸曲线、线段和任意曲线的组合中的任一个还与下凸曲线、线段和任意曲线的组合中的任一个相连(然而，曲线等彼此不相同)。
在实施方式5的发光元件10D中，至少在基部表面90的第1-A区域91A中形成第一光反射层41。具体地，第一光反射层41形成在基部表面90的第1-A区域91A中。然而，本公开不限于此，并且第一反光层41的延伸部可形成在基部表面90的第1-B区域91B中，并且此外，第一光反射层41的延伸部可形成在占据外围区域的基部表面90的第二区域92中。
图16和图17所示的实施方式5的发光元件10D对应于上述(1)，并且在发光元件10D中，在沿着包括堆叠结构体20的堆叠方向(Z轴方向)的虚拟平面(例如，所示示例中的XZ平面)切割第1-A区域91A的情况下，由第1-A区域91A绘制的图形(第一曲线)例如是圆的一部分。此外，由第1-B区域91B形成的第二曲线是下凸曲线，具体地，例如，圆的一部分。第一曲线与第二曲线之间的连接部分(由黑色正方形指示)在分析方面是连续和平滑的(即，连接部分是可微分的)。用黑色圆圈表示突起部91(第1-B区域91B)与第2区域92之间的连接部分。
图18是实施方式5的发光元件10D的变形例1的示意性局部截面图。在对应于上述(2)的变形例1中，第二曲线包括线段。第一曲线与第二曲线之间的连接部分(由黑色正方形指示)在分析方面是连续和平滑的(即，连接部分是可微分的)。可替代地，第一曲线与第二曲线之间的连接部分在分析方面不连续或平滑(即，连接部分不可微分)。
可替代地，图19是实施方式5的发光元件10D的变形例2的示意性局部截面图。在对应于上述(4)的变形例2中，第二曲线包括向下凸曲线和线段的组合。第一曲线与第二曲线之间的连接部分(由黑色正方形指示)在分析方面是连续和平滑的(即，连接部分是可微分的)。可替代地，第一曲线与第二曲线之间的连接部分在分析方面不连续或平滑(即，连接部分不可微分)。此外，下凸曲线与第二曲线中所包括的线段之间的连接部分(由黑色三角形指示)在分析方面是连续和平滑的(即，连接部分是可微分的)。可替代地，下凸曲线与第二曲线中所包含的线段之间的连接部分在分析方面不连续或平滑(即，连接部分不可微分)。
可替代地，图20是实施方式5的发光元件10D的变形例3的示意性局部截面图。在对应于上述(4)的变形例3中，第二曲线包括线段和下凸曲线的组合。第一曲线与第二曲线之间的连接部分(由黑色正方形指示)在分析方面是连续和平滑的(即，连接部分是可微分的)。可替代地，第一曲线与第二曲线之间的连接部分在分析方面不连续或平滑(即，连接部分不可微分)。此外，线段与第二曲线中包括的下凸曲线之间的连接部分(由黑色三角形指示)在分析方面是连续和平滑的(即，连接部分可微分)。可替代地，下凸曲线与第二曲线中所包含的线段之间的连接部分在分析方面不连续或平滑(即，连接部分不可微分)。
图18、图19和图20中所示的第二曲线的配置示例是示例，并且可适当地改变，只要第二曲线包括从由下凸曲线、线段和任意曲线的组合组成的组中选择的至少一种类型的图形。
在实施方式5的发光元件中，补充角θCA具有超过0度的值，并且基部表面90中的第二曲线包括从由下凸曲线、线段和任意曲线的组合构成的组中选择的至少一种图形。可选地，限定补充角θCA的值。因此，即使在由于某些原因对发光元件施加强外力的情况下，可以可靠地避免常规技术中的诸如基部表面的上升部分上的应力集中的问题，并且不存在第一化合物半导体层等被损坏的可能性。具体地，使用凸块将发光元件阵列连接至和接合至外部电路等，并且在接合时需要将大负载(例如，约50MPa)施加至发光元件阵列。然而，在实施方式5的发光元件阵列中，即使在施加这种大负载的情况下，也不存在发光元件阵列被损坏的可能性。
实施方式6是实施方式1至5的变形例，并且涉及第二配置的发光元件。在图21中示出示意性部分端部视图的实施方式6的发光元件10E中，化合物半导体基板11被设置在(左)第一化合物半导体层21的第一表面21a与第一反光层41之间，并且基部表面90由化合物半导体基板11的表面(第一表面11a)构成。
应注意，图21、图22、图23、图24A、图24B、图24C、图31、图32、图33、图35、图36、图37、图38、图39、图40、图41、图42以及图43是作为与实施方式5的组合的发光元件的示意性局部截面图，并且不言而喻，稍后描述的每个实施方式的发光元件可应用于实施方式1至4的发光元件。
在实施方式6的发光元件10E中，在类似于实施方式1的[步骤-140]的步骤中减薄并镜面抛光化合物半导体基板11。化合物半导体基板11的第一表面11a的表面粗糙度Rq的值优选为10nm以下。此后，如果在化合物半导体基板11的第一表面11a上进行类似于实施方式1的[步骤-150]至[步骤-180]或实施方式3的[步骤-310]至[步骤-330]的步骤，并且具有突起部91和第二区域92的基部表面90被设置在化合物半导体基板11中，而不是实施方式1中的第一化合物半导体层21，以完成发光元件或发光元件阵列就足够了。
除了上述点之外，实施方式6的发光元件可以具有与实施方式1至5的发光元件类似的配置和结构，因此将省略其详细描述。
实施方式7也是实施方式1至5的变形例，并涉及第三配置的发光元件。在图22中示出示意性部分端部视图的实施方式7的发光元件10F中，基部材料93设置在第一化合物半导体层21的第一表面21a与第一反光层41之间，并且基部表面90由基部材料93的表面构成。可替代地，在作为示意性部分端部视图的图23中所示的实施方式7的发光元件10F的变形例中，化合物半导体基板11和基部材料93设置在第一化合物半导体层21的第一表面21a和第一光反射层41之间，并且基部表面90由基部材料93的表面构成。基部材料93的材料的示例可包括诸如TiO2、Ta2O5、或SiO2的透明介电材料、硅酮类树脂、以及环氧类树脂。
在图22中所示的实施方式7的发光元件10F中，在类似于实施方式1的[步骤-140]的步骤中去除化合物半导体基板11，并且具有基部表面90的基部材料93形成在第一化合物半导体层21的第一表面21a上。具体地，例如，TiO2层或Ta2O5层形成在第一化合物半导体层21的第一表面21a上。然后，如果在TiO2层或Ta2O5层上执行与实施方式1的[步骤-150]至[步骤-180]或实施方式3的[步骤-310]至[步骤-330]类似的步骤，并且具有突起部91和第二区域92的基部表面90设置在基部材料93(TiO2层或Ta2O5层)中而不是实施方式1中的第一化合物半导体层21中，以完成发光元件或发光元件阵列就足够了。
可替代地，在图23中所示的实施方式7的发光元件10F中，在类似于实施方式1的[步骤-140]的步骤中使化合物半导体基板11变薄和镜面抛光之后，在化合物半导体基板11的暴露表面(第一表面11a)上形成具有基部表面90的基部材料93。具体地，例如，TiO2层或Ta2O5层形成在化合物半导体基板11的暴露表面(第一表面11a)上。然后，如果在TiO2层或Ta2O5层上执行与实施方式1的[步骤-150]至[步骤-180]或实施方式3的[步骤-310]至[步骤-330]类似的步骤，并且具有突起部91和第二区域92的基部表面90设置在基部材料93(TiO2层或Ta2O5层)中而不是实施方式1中的第一化合物半导体层21中，以完成发光元件或发光元件阵列就足够了。
除了上述点之外，实施方式7的发光元件可以具有与实施方式1至5的发光元件类似的配置和结构，因此将省略其详细描述。
[实施方式8]
实施方式8是实施方式7的变形例。实施方式8的发光元件的示意性部分端部视图基本上类似于图23，并且实施方式8的发光元件可以具有与实施方式7的发光元件的构造和结构基本上相似的构造和结构，因此，将省略其详细描述。
在实施方式8中，首先，在发光元件制造基板11的第二表面11b中形成用于形成基部表面90的凹凸部分94(见图24A)。然后，在发光元件制造基板11的第二表面11b中形成使用多层膜形成的第一光反射层41之后(见图24B)，在第一光反射层41和第二表面11b上形成平坦化膜95，并且对平坦化膜95进行平坦化处理(见图24C)。
接下来，通过使用横向外延生长的方法(诸如ELO方法)，基于横向生长，在包括第一光反射层41的发光元件制造基板11的平坦化膜95上形成堆叠结构体20。此后，执行实施方式1的[步骤-110]和[步骤-120]。然后，去除发光元件制造基板11，在暴露的平坦化膜95上形成第一电极31。可替代地，第一电极31形成在发光元件制造基板11的第一表面11a上而不去除发光元件制造基板11。
实施方式9是实施方式1至8的变形例。在实施方式1至8中，使用GaN基化合物半导体形成堆叠结构体20。另一方面，在实施方式9中，使用InP基化合物半导体或GaAs基化合物半导体来形成堆叠结构体20。实施方式9的发光元件的规格示于下表6中。
<表6>
第二光反射层42 SiO2/Ta2O5(11.5对)
第二电极32 ITO(厚度：22nm)
第二化合物半导体层22 p-InP
有源层23 InGaAs(多量子阱结构)、AlInGaAsP(多量子阱结构)或InAs量子点
第一化合物半导体层21 n-InP
第一光反射层41 SiO2/Ta2O5(14对)
谐振器长度LOR 25μm
振荡波长(发射波长)λ0 1.6μm
实施方式9的发光元件阵列中的发光元件(然而，堆叠结构体20使用GaAs基化合物半导体形成)的规格示于下表7中。
<表7>
第二光反射层42 SiO2/SiN(9对)
第二电极32 ITO(厚度：22nm)
第二化合物半导体层22p-GaAs
有源层23 InGaAs(多量子阱结构)、GaInNAs(多量子阱结构)或InAs量子点
第一化合物半导体层21 n-GaAs
第一光反射层41 SiO2/Ta2O5(14对)
谐振器长度LOR 25μm
振荡波长(发射波长)λ0 0.94μm
在下文中，将描述具有上述优选形式和配置的实施方式1至9的发光元件和本公开的发光元件等的各种变形例，然后将描述实施方式10至24。
在具有上述优选形式和配置的本公开等的发光元件中，可具有电流注入区域和围绕电流注入区域的电流非注入区域设置在第二化合物半导体层中的配置，并且从电流注入区域的面积中心点到电流注入区域和电流非注入区域之间的边界的最短距离DCI满足以下公式。这里，为了方便起见，具有这种配置的发光元件称为“第四配置的发光元件”。另外，关于下式的推导，例如参照H.Kogelnik和T.Li，“Laser Beams and Resonators”，AppliedOptics/Vol.5,No.10/October 1966。此外，ω0也被称为束腰半径。
DCI≥ω0/2 (1-1)
假设，
ω0 2≡(λ0/π){LOR(R1-LOR)}1/2 (1-2)
其中，
λ0：主要从发光元件发射的光的期望波长(振荡波长)
LOR：谐振器长度
R1：基部表面的突起部的顶部的曲率半径(即，第一光反射层的曲率半径)
在此，在本公开的发光元件等中，仅第一光反射层具有凹面镜形状，但是考虑到第二光反射层相对于平坦镜的对称性，谐振器可扩展至夹在具有相同曲率半径的两个凹面镜部分之间的法布里-珀罗谐振器(参见图63的示意图)。此时，虚拟法布里-珀罗谐振器的谐振器长度是谐振器长度LOR的两倍。图64和图65是示出第一光反射层的ω0的值、谐振器长度LOR的值、以及曲率半径R1的值之间的关系的曲线图。应注意，在图64和图65中，曲率半径R1由“RDBR”表示。ω0的值是“正”表示激光处于图66A中所示的状态示意性地示出，并且ω0的值是“负”表示激光处于图66B中所示的状态示意性地示出。激光的状态可以是图66A中所示的状态或图66B中所示的状态。然而，在具有两个凹面镜部分的虚拟法布里-珀罗谐振器中，当曲率半径R1变得小于谐振器长度LOR时，激光的状态变为图66B中示出的状态，使得限制变得过度并且出现衍射损耗。因此，在图66A中示出的曲率半径R1大于谐振器长度LOR的状态是优选的。应注意，在有源层被设置为靠近两个反光层(具体地，第二光反射层)中的平坦反光层的情况下，光场被进一步收集在有源层中。即，有源层中的光场限制被增强，并且激光振荡被促进。有源层的位置(即，从面向第二化合物半导体层的第二光反射层的表面至有源层的距离)不受限制，但是可以例示λ0/2至10λ0。
顺便提及，在其中聚集由第一光反射层反射的光的区域不包括在对应于有源层通过电流注入具有增益的区域的电流注入区域中的情况下，存在抑制来自载流子的光的受激发射，并且最终抑制激光振荡的可能性。在满足以上公式(1-1)和(1-2)的情况下，可以确保聚集由第一光反射层反射的光的区域被包括在电流注入区域中，并且可以可靠地实现激光振荡。
此外，第四配置的发光元件可具有这样的配置，其中模式损失作用部分设置在第二化合物半导体层的第二表面上并且构成对振荡模式损失的增加或减少起作用的模式损失作用区域，进一步包括形成在第二化合物半导体层的第二表面上和模式损失作用部分上的第二电极，以及电连接至第一化合物半导体层的第一电极，在第二电极上形成第二光反射层，在堆叠结构体中形成电流注入区域、围绕电流注入区域的电流非注入/内部区域以及围绕电流非注入/内部区域的电流非注入/外部区域，以及模式损失作用区域的正交投影图像和电流非注入/外部区域的正交投影图像彼此重叠。
然后，具有这种优选配置的第四配置的发光元件可具有其中第一光反射层的光反射有效区域的半径r1(＝D1'/2)满足ω0≤r1≤20·ω0，优选地，ω0≤r1≤10·ω0的配置。此外，具有这种优选配置的第四配置的发光元件可具有其中DCI≥ω0的配置。
此外，具有上述优选形式和配置的本公开的发光元件等可具有其中设置在第二化合物半导体层的第二表面上并且构成作用于振荡模式损失的增加或减少的模式损失作用区域的模式损失作用部分的配置，进一步包括形成在第二化合物半导体层的第二表面上和模式损失作用部分上的第二电极，以及电连接至第一化合物半导体层的第一电极，该第二光反射层形成在第二电极上，电流注入区域、围绕电流注入区域的电流非注入/内部区域、以及围绕电流非注入/内部区域的电流非注入/外部区域形成在堆叠结构体中，以及模式损失作用区域的正交投影图像和电流非注入/外部区域的正交投影图像彼此重叠。这里，为了方便起见，具有这种配置的发光元件被称为“第五配置的发光元件”。
可替代地，具有上述优选形式和配置的本公开的发光元件等可具有其中形成在第二化合物半导体层的第二表面上的第二电极的配置，第二光反射层，形成在第二电极上，模式损失作用部分设置在第一化合物半导体层的第一表面上并且构成对振荡模式损失的增加或减少起作用的模式损失作用区域，并且进一步包括电连接至第一化合物半导体层的第一电极，第一光反射层形成在第一化合物半导体层的第一表面上和模式损失作用部分上，在堆叠结构体中形成电流注入区域、围绕电流注入区域的电流非注入/内部区域、以及围绕电流非注入/内部区域的电流非注入/外部区域，以及模式损失作用区域的正交投影图像和电流非注入/外部区域的正交投影图像彼此重叠。在此，为了方便起见，具有这种配置的发光元件被称为“第六配置的发光元件”。注意，第六配置的发光元件的定义可应用于第四配置的发光元件。
在第五配置的发光元件或第六配置的发光元件中，电流非注入区域(电流非注入/内部区域和电流非注入/外部区域的通用术语)形成在堆叠结构体中，但是具体地，电流非注入区可以形成在第二化合物半导体层在厚度方向上存在第二电极的一侧上的区域中，可形成在整个第二化合物半导体层中，可形成在第二化合物半导体层和有源层中，或者可形成在第二化合物半导体层中和第一化合物半导体层的一部分中。虽然模式损失作用区域的正交投影图像和电流非注入/外部区域的正交投影图像彼此重叠，但是在充分远离电流注入区域的区域中，模式损失作用区域的正交投影图像和电流非注入/外部区域的正交投影图像不必彼此重叠。
第五配置的发光元件可具有其中电流非注入/外部区域定位在模式损失作用区域下方的配置。
具有上述优选配置的第五配置的发光元件可以具有一种配置，其中，0.01≤S1/(S1+S2)≤0.7，其中，电流注入区域的正交投影图像的面积是S1，并且电流非注入/内部区域的正交投影图像的面积是S2。此外，第六配置的发光元件可具有0.01≤S1'/(S1'+S2')≤0.7的配置，其中，电流注入区域的正交投影图像的面积是S1'，并且电流非注入/内部区域的正交投影图像的面积是S2'。然而，S1/(S1'+S2)的范围和S1'/(S1'+S2')的范围不限于或者限于上述范围。
在具有上述优选配置的第五配置的发光元件或第六配置的发光元件中，可以具有其中通过离子注入到堆叠结构体中形成电流非注入/内部区域和电流非注入/外部区域的配置。为了方便起见，具有这种配置的发光元件称为“第5-A配置的发光元件”或“第6-A配置的发光元件”。然后，在这种情况下，离子类型可以是选自由硼、质子、磷、砷、碳、氮、氟、氧、锗、锌、以及硅组成的组中的至少一种类型的离子(即，一种类型的离子或者两种或更多种类型的离子)。
可替代地，在具有上述优选配置的第五配置的发光元件或第六配置的发光元件中，可以具有如下配置：通过在第二化合物半导体层的第二表面上的等离子体照射、在第二化合物半导体层的第二表面上的灰化处理、或在第二化合物半导体层的第二表面上的反应离子蚀刻处理形成电流非注入/内部区域和电流非注入/外部区域。为了方便起见，具有这种配置的发光元件称为“第5-B配置的发光元件”或“第6-B配置的发光元件”。在这些处理中，因为电流非注入/内部区域和电流非注入/外部区域暴露于等离子体颗粒，所以第二化合物半导体层的导电性劣化，并且电流非注入/内部区域和电流非注入/外部区域处于高电阻状态。即，电流非注入/内部区域和电流非注入/外部区域可以通过将第二化合物半导体层的第二表面暴露于等离子体粒子而形成。具体地，等离子体颗粒的示例可以包括氩、氧和氮。
可替代地，具有上述优选配置的第五配置的发光元件或第六配置的发光元件可具有其中第二光反射层具有将来自第一光反射层的光朝向包括第一光反射层和第二光反射层的谐振器结构的外部反射或散射的区域的配置。为了方便起见，具有这种配置的发光元件称为“第5-C配置的发光元件”或“第6-C配置的发光元件”。具体地，第二光反射层的定位在模式损失作用部分的侧壁(设置在模式损失作用部分中的开口的侧壁)上方的区域具有正向锥形倾斜，或具有朝向第一光反射层突起部弯曲的区域。可替代地，具有上述优选配置的第五配置的发光元件或第六配置的发光元件可具有其中第一光反射层具有将来自第二光反射层的光朝向包括第一光反射层和第二光反射层的谐振器结构的外部反射或散射的区域的配置。具体地，如果在第一光反射层的部分区域中形成正向锥形倾斜，或者朝向第二光反射层形成突起部弯曲部分，或者定位在模式损失作用部分的侧壁(在模式损失作用部分中提供的开口的侧壁)上方的第一光反射层的区域具有正向锥形倾斜，或者具有朝向第二光反射层突起部弯曲的区域，则这就足够了。此外，通过在模式损失作用部分的顶表面和设置在模式损失作用部分中的开口的侧壁之间的边界(侧壁边缘部分)处散射光，光可朝向包括第一光反射层和第二光反射层的谐振器结构的外部散射。
上述第5-A配置的发光元件、第5-B配置的发光元件或第5-C配置的发光元件可具有其中OL0>OL2的配置，其中在电流注入区中从有源层到第二化合物半导体层的第二表面的光学距离为OL2，并且在模式损失作用区中从有源层到模式损失作用部分的顶表面的光学距离为OL0。此外，上述的第6-A配置的发光元件、第6-B配置的发光元件或者第6-C配置的发光元件可具有这样的配置，其中，OL0'>OL1'，其中，在电流注入区域中从有源层到第一化合物半导体层的第一表面的光学距离为OL1'，并且在模式损失作用区域中从有源层到模式损失作用部分的顶表面的光学距离为OL0'。此外，第5-A配置的发光元件、第6-A配置的发光元件、第5-B配置的发光元件，具有这些配置的上述6-B配置的发光元件、5-C配置的发光元件或6-C配置的发光元件可具有这样的配置，其中，产生的具有较高阶模式的光被朝向包括第一光反射层和第二光反射层的谐振器结构的外部散射，并且被模式损失作用区域损失，因此，振荡模式损失增加。即，由于作用于振荡模式损失的增加或减少的模式损失作用区域的存在，在模式损失作用区域的正交投影图像中，随着距Z轴的距离增加，产生的基本模式和高阶模式的光场强度减小，但是高阶模式的模式损失大于基本模式的光场强度的减小，使得基本模式因此能够被进一步稳定，并且与不存在电流注入内部区域的情况相比可以抑制模式损耗，因此可以减小阈值电流。应注意，为了方便起见，穿过由两个反光层形成的谐振器的中心的轴线(相对于穿过第一反光层的中心的堆叠结构体的垂直线)是Z轴，并且与Z轴正交的虚拟平面是XY平面。
此外，在上述的第5-A配置的发光元件、第6-A配置的发光元件、第5-B配置的发光元件、第6-B配置的发光元件、第5-C配置的发光元件或第6-C配置的发光元件可具有其中使用介电材料、金属材料或合金材料形成模式损失作用部分的配置。介电材料的示例可包括SiOX、SiNX、AlNX、A1OX、TaOX和ZrOX，并且金属材料或合金材料的示例可包括钛、金、铂及其合金，但不限于这些材料。光可被使用这些材料形成的模式损失作用部分吸收，由此增加模式损失。可替代地，可通过干扰相位而不直接吸收光来控制模式损失。在这种情况下，模式损失作用部分可以使用电介质材料形成，并且模式损失作用部分的光学厚度t0可以是偏离在发光元件中产生的光的波长λ0的1/4的整数倍的值。即，可以通过干扰在共振器中循环的光的相位并且在模式损失作用部分处形成驻波来破坏驻波，并且给出相应的模式损失。可替代地，模式损失作用部分可以使用电介质材料形成，并且模式损失作用部分的光学厚度t0(折射率是n0)可以是在发光元件中产生的光的波长λ0的1/4的整数倍。即，模式损失作用部分的光学厚度t0可以是不干扰发光元件中产生的光的相位而不破坏驻波的厚度。然而，光学厚度t0不必严格是1/4的整数倍，并且如果(λ0/4n0)×m-(λ0/8n0)≤t0≤(λ0/4n0)×2m+(λ0/8n0)就足够了。可替代地，通过使用介电材料、金属材料或合金材料形成模式损失作用部分，穿过模式损失作用部分的光可在相位上被干扰或被模式损失作用部分吸收。然后，通过采用这些配置，振荡模式损失可以以更高的自由度来控制，并且可以进一步增加设计发光元件的自由度。
可替代地，具有上述优选配置的第五配置的发光元件可具有这样的配置，其中凸部形成在第二化合物半导体层的第二表面侧上，并且模式损失作用部分形成在围绕凸部的第二化合物半导体层的第二表面的区域上。为了方便起见，具有这种配置的发光元件被称为“第5-D配置的发光元件”。凸部占据电流注入区域和电流非注入/内部区域。然后，在这种情况下，OL0<OL2，其中，在电流注入区中从有源层到第二化合物半导体层的第二表面的光学距离为OL2，并且在模式损失作用区中从有源层到模式损失作用部分的顶表面的光学距离为OL0。此外，在这些情况下，所产生的具有较高阶模式的光通过模式损失作用区域被限制在电流注入区域和电流非注入/内部区域中，因此可以减小振荡模式损失。即，由于存在对振荡模式损失的增加或减少起作用的模式损失作用区域，基本模式和高阶模式的光场强度在电流注入区域和电流非注入/内部区域的正交投影图像中产生增加。此外，在这些情况下，模式损失作用部分可以使用电介质材料、金属材料、或合金材料形成。这里，介电材料、金属材料或合金材料的示例可包括上述各种材料。
可替代地，具有上述优选配置的第六配置的发光元件可具有这样的配置，其中凸部形成在第一化合物半导体层的第一表面侧上，并且模式损失作用部分形成在围绕凸部的第一化合物半导体层的第一表面的区域上，或者模式损失作用部分包括围绕凸部的第一化合物半导体层的区域。为了方便起见，具有这种配置的发光元件称为“第6-D配置的发光元件”。凸部与电流注入区域和电流非注入/内部区域的正交投影图像一致。然后，在这种情况下，OL0'<OL1'，其中，在电流注入区域中从有源层到第一化合物半导体层的第一表面的光学距离为OL1'，并且在模式损失作用区域中从有源层到模式损失作用部分的顶表面的光学距离为OL0'。此外，在这些情况下，所产生的具有较高阶模式的光通过模式损失作用区域被限制在电流注入区域和电流非注入区域中，因此，可以减小振荡模式损失。此外，在这些情况下，模式损失作用部分可以使用电介质材料、金属材料、或合金材料形成。这里，介电材料、金属材料或合金材料的示例可包括上述各种材料。
此外，具有上述优选形式和配置的本公开的发光元件等可具有其中至少两个光吸收材料层形成在包括与由有源层占据的虚拟平面(XY平面)平行的第二电极的堆叠结构体中的配置。在此，为了方便起见，具有这种配置的发光元件称为“第七配置的发光元件”。
在第七配置的发光元件中，优选形成至少四个光吸收材料层。
在具有上述优选配置的第七配置的发光元件中，优选的是，0.9×{(m·λ0)/(2·neq)}≤LAbs≤1.1×{(m·λ0)/(2·neq)}，其中，振荡波长(其主要从发光元件发射的光的波长，并且是期望的振荡波长)是λ0，两个光吸收材料层的全部和定位在光吸收材料层之间的堆叠结构体的一部分的等效折射率是neq，并且光吸收材料层之间的距离是LAbs。在此，m是1或者2以上的包括1的任意整数。等效折射率neq由neq＝Σ(ti×ni)/Σ(ti)表示，其中，两个光吸收材料层中的每个和构成定位在光吸收材料层之间的堆叠结构体的部分的每个层的厚度是ti并且其折射率是ni。然而，i＝1、2、3、......、以及I，并且“I”是两个光吸收材料层和构成定位在光吸收材料层之间的堆叠结构体的部分的层的总数，并且“Σ”意味着从i＝1至i＝I之和。仅需要基于每个组成材料的已知折射率和通过发光元件的截面的电子显微镜观察等观察组成材料获得的厚度来计算等效折射率neq。在m是1的情况下，对于所有多个光吸收材料层，相邻的光吸收材料层之间的距离满足0.9×{λ0/(2·neq)}≤LAbs≤1.1×{λ0/(2·neq)}。此外，在m是包括1的2或更大的任意整数的情况下，例如，如果m＝1、2，对于一些光吸收材料层，相邻的光吸收材料层之间的距离满足0.9×{λ0/(2·neq)}≤LAbs≤1.1×{λ0/(2·neq)}，并且对于剩余的光吸收材料层，相邻的光吸收材料层之间的距离满足0.9×{(2·λ0)/(2·neq)}≤LAbs≤1.1×{(2·λ0)/(2·neq)}。广泛地，对于一些光吸收材料层，相邻的光吸收材料层之间的距离满足0.9×{λ0/(2·neq)}≤LAbs≤1.1×{λ0/(2·neq)}，并且对于剩余的各种光吸收材料层，相邻的光吸收材料层之间的距离满足0.9×{(m'·λ0)/(2·neq)}≤LAbs≤1.1×{(m'·λ0)/(2·neq)}。在此，m'是2或更大的任意整数。此外，相邻的光吸收材料层之间的距离是相邻的光吸收材料层的重心之间的距离。即，当在有源层的厚度方向上沿着虚拟平面(XZ平面)切割时，相邻的光吸收材料层之间的距离实际上是相应光吸收材料层的中心之间的距离。
此外，在具有上述各种优选配置的第七配置的发光元件中，光吸收材料层的厚度优选为λ0/(4·neq)以下。光吸收材料层的厚度的下限值可以是例如1nm。
此外，具有上述各种优选配置的第七配置的发光元件可具有其中光吸收材料层定位在在堆叠结构体内部形成的光的驻波中产生的最小振幅部分的配置。
此外，具有上述各种优选配置的第七配置的发光元件可以具有如下配置：有源层定位在在堆叠结构体内形成的光的驻波中产生的最大振幅部分。
此外，具有上述各种优选配置的第七配置的发光元件可具有其中光吸收材料层具有光吸收系数为构成堆叠结构体的化合物半导体的光吸收系数的两倍以上的配置。在此，光吸收材料层的光吸收系数和构成堆叠结构体的化合物半导体的光吸收系数可以通过发光元件的截面的电子显微镜观察等观察组成材料并且在通过观察每个组成材料获得的已知评估结果的基础上执行类推来获得。
此外，具有上述各种优选配置的第七配置的发光元件可以具有这样的配置，其中光吸收材料层使用选自由具有比构成堆叠结构体的化合物半导体窄的带隙的化合物半导体材料、掺杂杂质的化合物半导体材料、透明导电材料和构成具有光吸收特性的材料的光反射层构成的组中的至少一种材料形成。在此，例如，在构成堆叠结构体的化合物半导体是GaN的情况下，具有比构成堆叠结构体的化合物半导体窄的带隙的化合物半导体材料的示例可以包括InGaN。掺杂杂质的化合物半导体材料的示例可包括掺杂Si的n-GaN和掺杂B的n-GaN，透明导电材料的示例可包括构成如下所述的电极的透明导电材料。并且具有光吸收特性的构成光反射层材料的示例可以包括如后面描述的构成光反射层的材料(例如，SiOX、SiNX和TaOX)。所有的光吸收材料层可以使用这些材料之一形成。可替代地，可以使用选自这些材料的各种材料形成光吸收材料层的每一个，但是从光吸收材料层的形成的简化的观点，优选的是使用一种材料形成一个光吸收材料层。光吸收材料层可以形成在第一化合物半导体层中，可以形成在第二化合物半导体层中，可以形成在第一光反射层中，或者可以形成在第二光反射层中，或者其任何组合是可能的。可替代地，光吸收材料层还可以用作使用如稍后描述的透明导电材料形成的电极。
[实施方式10]
实施方式10是实施方式1至9的变形例，并且涉及第四配置的发光元件。如上所述，电流收缩区域(电流注入区域61A和电流非注入区域61B)由具有开口34A的绝缘层34限定。即，电流注入区域61A由开口34A限定。即，在实施方式10的发光元件中，电流注入区域61A和围绕电流注入区域61A的电流非注入区域61B设置在第二化合物半导体层22中，并且从电流注入区域61A的面积中心点到电流注入区域61A和电流非注入区域61B之间的边界的最短距离DCI满足上述公式(1-1)和(1-2)。
在实施方式10的发光元件中，第一光反射层41的光反射有效区域的半径r1满足ω0≤r1≤20·ω0。另外，DCI≥ω0。作为GaN基板，使用将c面在m轴方向上倾斜75度左右的面作为主面的基板。即，GaN基板具有作为主平面的半极性平面的{20-21}平面。注意，在其他实施方式中，也可以使用这样的GaN基板。
基部表面90的突起部91的中心轴(Z轴)和电流注入区域61A在XY平面方向上的偏差引起发光元件的特性的劣化。用于形成突起部91的图案化和用于形成开口34A的图案化两者通常使用光刻技术。在这种情况下，根据曝光机的性能，它们之间的位置关系经常在XY平面中偏移。具体地，通过从第二化合物半导体层22的一侧执行对准来定位开口34A(电流注入区域61A)。另一方面，通过从化合物半导体基板11的一侧进行对准来定位突起部91。因此，在实施方式10的发光元件中，开口34A(电流注入区域61)形成为大于光通过突起部91变窄的区域，从而实现一种结构，其中，即使在突起部91的中心轴(Z轴)与电流注入区域61A之间在XY平面方向上出现偏差的情况下，振荡特性也不会受到影响。
即，在其中聚集由第一光反射层反射的光的区域不包括在对应于有源层通过电流注入具有增益的区域的电流注入区域中的情况下，存在抑制来自载流子的光的受激发射，并且最终抑制激光振荡的可能性。然而，在满足以上公式(1-1)和(1-2)的情况下，可以确保聚集由第一光反射层反射的光的区域被包括在电流注入区域中，并且可以可靠地实现激光振荡。
[实施方式11]
实施方式11是实施方式1至10的变形例，并且涉及第五配置的发光元件，具体地，第5-A配置的发光元件。图25是实施方式11的发光元件的示意性部分端部视图。
同时，为了控制在第一电极和第二电极之间流动的电流的流动路径(电流注入区域)，电流非注入区域形成为包围电流注入区域。在GaAs基部表面发射激光元件(使用GaAs基化合物半导体形成的表面发射激光元件)中，可以通过沿着XY平面从外部氧化有源层来形成包围电流注入区域的电流非注入区域。有源层的氧化区域(电流非注入区域)的折射率低于非氧化区域(电流注入区域)的折射率。结果，谐振器的光路长度(由折射率和物理距离的乘积表示)在电流非注入区域中比在电流注入区域中小。然后，作为结果，产生一种“透镜效应”，这导致将激光限制在表面发射激光元件的中心部分中的动作。通常，因为光由于衍射效应而趋于传播，所以在谐振器中往复运动的激光逐渐朝向谐振器的外部散射并且损耗(衍射损耗)，并且发生诸如阈值电流的增加的不利影响。然而，由于透镜效应补偿该衍射损耗，因此可抑制阈值电流的增加等。
然而，在使用GaN基化合物半导体形成的发光元件中，由于材料的特性，难以沿着XY平面(在横向方向上)从外部氧化有源层。因此，如实施方式1至10中所描述，使用SiO2形成并具有开口的绝缘层34形成在第二化合物半导体层22上，使用透明导电材料形成的第二电极32形成在在开口34A的底部暴露的第二化合物半导体层22上和绝缘层34上，并且具有绝缘材料的堆叠结构体的第二反光层42形成在第二电极32上。以这种方式，当形成绝缘层34时，形成电流非注入区域61B。然后，定位在设置在绝缘层34中的开口34A中的第二化合物半导体层22的一部分变成电流注入区域61A。
在绝缘层34形成在第二化合物半导体层22上的情况下，在绝缘层34形成的区域(电流非注入区域61B)中的谐振器长度比在绝缘层34不形成的区域(电流注入区域61A)中的谐振器长度长绝缘层34的光学厚度。因此，在由表面发射激光元件(发光元件)的两个光反射层41和42形成的谐振器中往复运动的激光朝向谐振器的外部发射并散射并损失。为了方便起见，这种作用被称为“反向透镜效应”。然后，结果，在激光中发生振荡模式损耗，并且存在阈值电流增加或者倾斜效率劣化的可能性。此处，“振荡模式损耗”是增大或减小用于振荡激光的基本模式和高阶模式的光场强度的物理量，并且为各个模式定义不同的振荡模式损耗。应注意，“光场强度”是根据XY平面上离Z轴距离L的光场强度。通常，在基本模式中，“光场强度”随着距离L增加而单调减小，但是在高阶模式中，“光场强度”随着距离L增加而减小同时减小一次或多次(见图27的(A)的概念图)。注意，在图27中，实线表示基本模式的光场强度分布，虚线表示高阶模式的光场强度分布。此外，在图27中，为了方便起见，第一光反射层41被示出为平坦的，但是在实际实现中，第一光反射层41具有凹面镜形状。
实施方式11的发光元件或稍后描述的实施方式12至15的发光元件包括：
(A)使用GaN基化合物半导体形成的堆叠结构体20，并且其中，堆叠有具有第一表面21a和与第一表面21a相反的第二表面21b的第一化合物半导体层21、面向第一化合物半导体层21的第二表面21b的有源层(发光层)23、以及具有面向有源层23的第一表面22a和与第一表面22a相反的第二表面22b的第二化合物半导体层22；
(B)模式损失作用部分(模式损失作用层)54，该模式损失作用部分54设置在第二化合物半导体层22的第二表面22b上并且构成对振荡模式损失的增加或减少起作用的模式损失作用区域55；
(C)第二电极32，在第二化合物半导体层22的第二表面22b上形成并且在模式损失作用部分54上；
(D)第二光反射层42，在第二电极32上形成；
(E)第一光反射层41，设置在第一化合物半导体层21的第一表面侧上；以及
(F)第一电极31，电连接至第一化合物半导体层21。
然后，在堆叠结构体20中形成电流非注入区域51、围绕电流注入区域51的电流非注入/内部区域52和围绕电流非注入/内部区域52的电流非注入/外部区域53，并且模式损失作用区域55的正交投影图像和电流非注入/外部区域53的正交投影图像彼此重叠。即，电流非注入/外部区域53定位在模式损失作用区域55的下方。注意，在充分远离电流注入区域51(电流被注入其中)的区域中，模式损失作用区域55的正交投影图像和电流非注入/外部区域53的正交投影图像不必彼此重叠。在此，在堆叠结构体20中形成不注入电流的电流非注入区域52和53，但是在示出的示例中，电流非注入区域在厚度方向上形成在第二化合物半导体层22和第一化合物半导体层21的一部分中。然而，电流非注入区域52和53可形成在第二化合物半导体层22的在厚度方向上存在第二电极的一侧上的区域中，可形成在整个第二化合物半导体层22中，或者可形成在第二化合物半导体层22和有源层23中。
使用如SiO2的电介质材料形成模式损失作用部分(模式损失作用层)54，并在实施方式11或实施方式12至15的发光元件中的第二电极32和第二化合物半导体层22之间形成该模式损失作用部分(模式损失作用层)54，如下所述。模式损失作用部分54的光学厚度可以是偏离在发光元件中产生的光的波长λ0的1/4的整数倍的值。可替代地，模式损失作用部分54的光学厚度t0可以是在发光元件中产生的光的波长λ0的1/4的整数倍。即，模式损失作用部分54的光学厚度t0可以是不干扰发光元件中产生的光的相位而不破坏驻波的厚度。然而，光学厚度t0不必严格是1/4的整数倍，并且如果(λ0/4n0)×m-(λ0/8n0)≤t0≤(λ0/4n0)×2m+(λ0/8n0)就足够了。具体地，在其中发光元件中产生的光的波长的1/4的值被设置为“100”的情况下，模式损失作用部分54的光学厚度t0优选为约25至250。然后，通过采用这些构造，能够改变(控制)穿过模式损失作用部分54的激光和穿过电流注入区域51的激光之间的相位差，使得能够以更高的自由度控制振荡模式损失，并且能够进一步增加设计发光元件的自由度。
在实施方式11中，电流注入区域51和电流非注入/内部区域52之间的边界的形状是圆形(直径：8μm)，电流非注入/内部区域52和电流非注入/外部区域53之间的边界的形状是圆形(直径：12μm)。即，0.01≤S1/(S1+S2)≤0.7，其中，电流注入区域51的正交投影图像的面积是S1并且电流非注入/内部区域52的正交投影图像的面积是S2。具体地，S1/(S1+S2)＝82/122＝0.44。
在如稍后描述的实施方式11或实施方式12至13和实施方式15的发光元件中，OL0>OL2，其中在电流注入区51中从有源层23到第二化合物半导体层22的第二表面的光学距离为OL2，并且在模式损失作用区域55中从有源层23到模式损失作用部分54的顶表面(面向第二电极32的表面)的光学距离为OL0。具体地，OL0/OL2＝1.5。然后，所产生的具有较高阶模式的激光朝向包括第一光反射层41和第二光反射层42的谐振器结构的外部散射，并且被模式损失作用区域55损失，使得振荡模式损失增加。即，由于作用于振荡模式损失的增加或减少的模式损失作用区域55的存在，在模式损失作用区域55的正交投影图像中，随着距Z轴的距离增加，产生的基本模式和高阶模式的光场强度减小(参见图27的(B)的概念图)，但是，高阶模式的光场强度的减小大于基本模式的光场强度的减小，从而可以进一步稳定基本模式，可以减小阈值电流，并且可以增加基本模式的相对光场强度。而且，由于高阶模式的光场强度的裙部比常规发光元件的光场强度的裙部离电流注入区域更远(参见图27的(A))，可以减小反向透镜效应的影响。注意，在没有设置使用SiO2形成的模式损失作用部分54的情况下，引起混合振荡模式。
第一化合物半导体层21包括n-GaN层，有源层23具有其中堆叠In0.04Ga0.96N层(势垒层)和In0.16Ga0.84N层(阱层)的五层多量子阱结构，并且第二化合物半导体层22包括p-GaN层。此外，使用Ti/Pt/Au形成第一电极31，并且使用透明导电材料(具体地，ITO)形成第二电极32。在模式损失作用部分54中形成圆形开口54A，并且第二化合物半导体层22在开口54A的底部暴露。使用例如Ti/Pt/Au或V/Pt/Au形成的用于与外部电路等电连接的第一焊盘电极(未示出)形成或连接在第一电极31的边缘部分上。使用例如Ti/Pd/Au或Ti/Ni/Au形成的用于与外部电路等电连接的第二焊盘电极33形成或连接在第二电极32的边缘部分上。第一光反射层41和第二光反射层42具有堆叠SiN层和SiO2层的结构(堆叠电介质膜的总数：20)。
在实施方式11的发光元件中，电流非注入/内部区域52和电流非注入/外部区域53通过离子注入到堆叠结构体20中形成。例如，硼被选择为离子，但是离子不限于硼。
在下文中，将描述用于制造实施方式11的发光元件的方法的概述。
[步骤-1100]
在制造实施方式11的发光元件中，首先，执行与实施方式1的[步骤-100]类似的步骤。
[步骤-1110]
接下来，基于使用硼离子的离子注入方法在堆叠结构体20中形成电流非注入/内部区域52和电流非注入/外部区域53。
[步骤-1120]
此后，在类似于实施方式1的[步骤-110]的步骤中，基于已知的方法在第二化合物半导体层22的第二表面22b上形成具有开口54A并且使用SiO2形成的模式损失作用部分(模式损失作用层)54(见图26A)。
[步骤-1130]
此后，实施方式11的发光元件可以通过执行与实施方式1的[步骤-120]之后的步骤类似的步骤来获得。应注意，图26B示出在类似于[步骤-120]的步骤的中间获得的结构。
在实施方式11的发光元件中，电流非注入区域、围绕电流注入区域的电流非注入/内部区域和围绕电流非注入/内部区域的电流非注入/外部区域以堆叠结构体形成，并且模式损失作用区域的正交投影图像和电流非注入/外部区域的正交投影图像彼此重叠。即，电流注入区域和模式损失作用区域由电流非注入/内部区域间隔开(分离)。因此，如图27的(B)的概念图所示，可使振荡模式损耗的增加或减少(具体地，实施方式11的增加)处于期望的状态。可选地，通过适当地确定电流注入区域和模式损失作用区域之间的位置关系、构成模式损失作用区域的模式损失作用部分的厚度等，可以使振荡模式损失的增加或减少处于期望的状态。于是，结果，可以解决常规发光元件中的问题，例如阈值电流的增加和斜坡效率的恶化。例如，可通过降低基本模式中的振荡模式损失来降低阈值电流。此外，由于可以独立地控制给予振荡模式损失的区域和注入电流并且有助于发光的区域，即，因为可以独立地控制发光元件的振荡模式损失和发光状态，所以可以增加控制自由度和设计发光元件的自由度。具体地，通过将电流注入区域、电流非注入区域和模式损失作用区域设置为具有上述预定的布置关系，可以控制由模式损失作用区域给予基本模式和高阶模式的振荡模式损失的大小关系，并且可以通过使给予高阶模式的振荡模式损失相对大于给予基本模式的振荡模式损失来进一步稳定基本模式。另外，实施方式11的发光元件具有突起部91，因此能够更可靠地抑制衍射损失的产生。
[实施方式12]
实施方式12是实施方式11的变形例，并涉及第5-B配置的发光元件。如作为示意性局部截面图的图28所示，在实施方式12的发光元件中，通过在第二化合物半导体层22的第二表面上的等离子体照射、在第二化合物半导体层22的第二表面上的灰化处理、或者在第二化合物半导体层22的第二表面上的反应离子蚀刻(RIE)处理，形成电流非注入/内部区域52和电流非注入/外部区域53。然后，如上所述，由于电流非注入/内部区域52和电流非注入/外部区域53暴露于等离子体颗粒(具体地，氩、氧、氮等)，所以第二化合物半导体层22的导电性劣化，并且电流非注入/内部区域52和电流非注入/外部区域53处于高电阻状态。即，电流非注入/内部区域52和电流非注入/外部区域53通过将第二化合物半导体层22的第二表面22b暴露于等离子体粒子而形成。
此外，在实施方式12中，电流注入区域51与电流非注入/内部区域52之间的边界的形状是圆形(直径：10μm)，电流非注入/内部区域52与电流非注入/外部区域53之间的边界的形状是圆形(直径：15μm)。即，0.01≤S1/(S1+S2)≤0.7，其中，电流注入区域51的正交投影图像的面积是S1并且电流非注入/内部区域52的正交投影图像的面积是S2。具体地，S1/(S1+S2)＝102/152＝0.44。
在实施方式12中，代替实施方式11的[步骤-1110]，如果在第二化合物半导体层22的第二表面上的等离子体照射、在第二化合物半导体层22的第二表面上的灰化处理、或者在第二化合物半导体层22的第二表面上的反应离子蚀刻处理的基础上，在堆叠结构体20中形成电流非注入/内部区域52和电流非注入/外部区域53就足够了。
除了上述点之外，实施方式12的发光元件可具有与实施方式11的发光元件类似的配置和结构，因此将省略其详细描述。
即使在稍后描述的实施方式12或实施方式13的发光元件中，通过将电流注入区域、电流非注入区域和模式损失作用区域设置为具有上述预定的布置关系，可以控制由模式损失作用区域给予基本模式和高阶模式的振荡模式损失的大小关系，并且可以通过使给予高阶模式的振荡模式损失相对大于给予基本模式的振荡模式损失来进一步稳定基本模式。
[实施方式13]
实施方式13是实施方式11和12的变形例，并且涉及第5-C配置的发光元件。如作为示意性局部截面图的图29所示，在实施方式13的发光元件中，第二光反射层42具有朝向包括第一光反射层41和第二光反射层42的共振器结构的外部(即，朝向模式损失作用区域55)反射或散射来自第一光反射层41的光的区域。具体地，第二光反射层42的定位在模式损失作用部分(模式损失作用层)54的侧壁(开口54B的侧壁)上方的部分具有前锥形倾斜部分42A或具有朝向第一光反射层41突起部弯曲的区域。
在实施方式13中，电流注入区域51与电流非注入/内部区域52之间的边界的形状是圆形(直径：8μm)，电流非注入/内部区域52与电流非注入/外部区域53之间的边界的形状是圆形(直径：10至20μm)。
在实施方式13中，在与实施方式11的[步骤-1120]类似的步骤中，在形成具有开口54B并且使用SiO2形成的模式损失作用部分(模式损失作用层)54的情况下，如果形成具有正锥形侧壁的开口54B，则是足够的。具体地，抗蚀剂层形成在形成于第二化合物半导体层22的第二表面22b上的模式损失作用层上，并且开口基于光刻技术设置在抗蚀剂层的将待形成开口54B的部分中。开口的侧壁基于已知方法形成为正锥形。然后，通过进行回蚀刻，可以在模式损失作用部分(模式损失作用层)54中形成具有正锥形侧壁的开口54B。此外，通过在这种模式损失作用部分(模式损失作用层)54上形成第二电极32和第二光反射层42，可以在第二光反射层42中设置前锥形倾斜部42A。
除了上述点之外，实施方式13的发光元件可具有与实施方式11和12的发光元件类似的配置和结构，因此将省略其详细描述。
[实施方式14]
实施方式14是实施方式11至13的变形例，并且涉及第5-D配置的发光元件。如图30A和图30B所示，图30A是实施方式14的发光元件的示意性局部截面图，图30B是通过切除主要部分获得的示意性局部截面图，凸部22A形成在第二化合物半导体层22的第二表面侧上。然后，如图30A和图30B所示，在围绕凸部22A的第二化合物半导体层22的第二表面22b的区域22B上形成模式损失作用部分(模式损失作用层)54。凸部22A占据电流注入区域51、电流注入区域51和电流非注入/内部区域52。模式损失作用部分(模式损失作用层)54例如与实施方式11同样地使用SiO2等电介质材料形成。在区域22B中，设置电流非注入/外部区域53。OL0<OL2，其中，电流注入区域51中从有源层23到第二化合物半导体层22的第二表面的光学距离为OL2，并且模式损失作用区域55中从有源层23到模式损失作用部分54的顶部表面(面向第二电极32的表面)的光学距离为OL0。具体地，OL2/OL0＝1.5。结果，在发光元件中产生透镜效应。
在实施方式14的发光元件中，所产生的具有较高阶模式的激光通过模式损失作用区域55被限制在电流注入区域51和电流非注入/内部区域52中，使得振荡模式损失减小。即，由于存在对振荡模式损失的增加或减少起作用的模式损失作用区域55，基本模式和高阶模式的光场强度在电流注入区域51和电流非注入/内部区域52的正交投影图像中产生增加。
在实施方式14中，电流注入区域51与电流非注入/内部区域52之间的边界的形状是圆形(直径：8μm)，电流非注入/内部区域52与电流非注入/外部区域53之间的边界的形状是圆形(直径：30μm)。
在实施方式14中，如果通过在实施方式11的[步骤-1110]与[步骤-1120]之间从第二表面侧移除第二化合物半导体层22的一部分来形成凸部22A就足够了。
除了上述点之外，实施方式14的发光元件可具有与实施方式11的发光元件类似的配置和结构，因此将省略其详细描述。在实施方式14的发光元件中，可以抑制由模式损失作用区域给予各种模式的振动模式损失，从而不仅执行多横模振荡，而且减小激光振荡的阈值。此外，如图27的(C)的概念图所示，由于存在对振荡模式损耗的增加/减小(具体地，实施方式14中的减小)起作用的模式损耗作用区域，所产生的基本模式和高阶模式的光场强度可在电流注入区域和电流非注入/内部区域的正交投影图像中增加。
[实施方式15]
实施方式15是实施方式11至14的变形例。更具体地，如稍后描述的实施方式15或实施方式16的发光元件包括表面发射激光元件(发光元件)(VCSEL)，该表面发射激光元件经由第一光反射层41发射来自第一化合物半导体层21的第一表面21a的激光。
在实施方式15的发光元件中，如作为示意性局部截面图的图31所示，基于焊料接合方法，经由使用金(Au)层或包含锡(Sn)的焊料层形成的接合层48将第二光反射层42固定至使用硅半导体基板形成的支撑基板49。例如，在制造实施方式15的发光元件中，除了移除支撑基板49之外，即，在不移除支撑基板49的情况下，执行与实施方式11的[步骤-1100]至[步骤-1130]类似的步骤是足够的。
即使在实施方式15的发光元件中，通过将电流注入区域、电流非注入区域和模式损失作用区域设置为具有上述预定的布置关系，也可以控制由模式损失作用区域给出的振荡模式损失与基本模式和高阶模式的幅度关系，并且可以通过使给高阶模式的振荡模式损失相对大于给基本模式的振荡模式损失来进一步稳定基本模式。
在上述并在图31中示出的发光元件的示例中，第一电极31的端部与第一光反射层41分离。然而，本公开不限于这种结构，并且第一电极31的端部可与第一光反射层41接触，或者第一电极31的端部可形成在第一光反射层41的边缘部分上。
此外，例如，在执行类似于实施方式11的[步骤-1100]至[步骤-1130]的步骤之后，可以去除发光元件制造基板11以暴露第一化合物半导体层21的第一表面21a，然后可以在第一化合物半导体层21的第一表面21a上形成第一光反射层41和第一电极31。
[实施方式16]
实施方式16是实施方式1至15的变形例，但涉及第六配置的发光元件，具体地，涉及第6-A配置的发光元件。更具体地，实施方式16的发光元件包括表面发射激光元件(发光元件)(VCSEL)，该表面发射激光元件经由第一光反射层41发射来自第一化合物半导体层21的第一表面21a的光。
作为示意性部分端部视图的图32中所示的实施方式16的发光元件包括：
(a)堆叠结构体20，其中，第一化合物半导体层21使用GaN基化合物半导体形成并且堆叠有具有第一表面21a和与第一表面21a相反的第二表面21b；有源层(发光层)23，使用GaN基化合物半导体形成并且与第一化合物半导体层21的第二表面21b接触，并且使用GaN基化合物半导体形成并具有第一表面22a和与第一表面22a相反的第二表面22b的第二化合物半导体层22，该第一表面22a与有源层23接触；
(b)第二电极32，在第二化合物半导体层22的第二表面22b上形成；
(c)第二光反射层42，形成在第二电极32上；
(d)模式损失作用部分64，设置在第一化合物半导体层21的第一表面21a上并且构成对振荡模式损失的增加或减少起作用的模式损失作用区域65；
(e)第一光反射层41，形成在第一化合物半导体层21的第一表面21a上并且在模式损失作用部分64上；以及
(f)第一电极31，电连接至第一化合物半导体层21。应注意，在实施方式16的发光元件中，第一电极31形成在第一化合物半导体层21的第一表面21a上。
然后，在堆叠结构体20中形成电流非注入区域61、围绕电流注入区域61的电流非注入/内部区域62和围绕电流非注入/内部区域62的电流非注入/外部区域63，并且模式损失作用区域65的正交投影图像和电流非注入/外部区域63的正交投影图像彼此重叠。在此，电流非注入区域62和63形成在堆叠结构体20中，但是在所示示例中，电流非注入区域在厚度方向上形成第二化合物半导体层22和第一化合物半导体层21的一部分中。然而，电流非注入区域62和63可形成在第二化合物半导体层22的在厚度方向上存在第二电极的一侧上的区域中，可形成在整个第二化合物半导体层22中，或者可形成在第二化合物半导体层22和有源层23中。
堆叠结构体20、第二焊盘电极33、第一光反射层41和第二光反射层42的配置可类似于实施方式11中的那些配置，并且接合层48和支撑基板49的配置可类似于实施方式15中的那些配置。在模式损失作用部分64中形成圆形开口64A，并且第一化合物半导体层21的第一表面21a在开口64A的底部露出。
模式损失作用部分(模式损失作用层)64使用诸如SiO2的电介质材料形成，并且形成在第一化合物半导体层21的第一表面21a上。模式损失作用部分64的光学厚度t0可以是偏离发光元件中产生的光的波长λ0的1/4的整数倍的值。可替代地，模式损失作用部分64的光学厚度t0可以是在发光元件中产生的光的波长λ0的1/4的整数倍。即，模式损失作用部分64的光学厚度t0可以是不干扰发光元件中产生的光的相位而不破坏驻波的厚度。然而，光学厚度t0不必严格是1/4的整数倍，并且如果(λ0/4n0)×m-(λ0/8n0)≤t0≤(λ0/4n0)×2m+(λ0/8n0)就足够了。具体地，在其中发光元件中产生的光的波长λ0的1/4的值被设置为“100”的情况下，模式损失作用部分64的光学厚度t0优选约为25至250。然后，通过采用这些配置，可改变(控制)穿过模式损失作用部分64的激光和穿过电流注入区域61的激光之间的相位差，从而可用更高的自由度控制振荡模式损失，并且可进一步增加设计发光元件的自由度。
在实施方式16中，电流注入区域61和电流非注入/内部区域62之间的边界的形状是圆形(直径：8μm)，并且电流非注入/内部区域62和电流非注入/外部区域63之间的边界的形状是圆形(直径：15μm)。即，0.01≤S1'/(S1'+S2')≤0.7，其中，电流注入区域61的正交投影图像的面积是S1'，并且电流非注入/内部区域62的正交投影图像的面积是S2'。具体地，S1'/(S1'+S2')＝82/152＝0.28。
在实施方式16的发光元件中，OL0'>OL1'，其中在电流注入区域61中从有源层23到第一化合物半导体层21的第一表面的光学距离为OL1'，并且在模式损失作用区域65中从有源层23到模式损失作用部分64的顶部表面(面向第一电极31的表面)的光学距离为OL0'。具体地，OL0'/OL1'＝1.01。然后，所产生的具有较高阶模式的激光朝向包括第一光反射层41和第二光反射层42的谐振器结构的外部散射，并且被模式损失作用区域65损失，使得振荡模式损失增加。即，由于作用于振荡模式损失的增加或减少的模式损失作用区域65的存在，在模式损失作用区域65的正交投影图像中，随着距Z轴的距离增加，产生的基本模式和高阶模式的光场强度减小(参见图27的(B)的概念图)，但是，高阶模式的光场强度的减小大于基本模式的光场强度的减小，从而可以进一步稳定基本模式，可以减小阈值电流，并且可以增加基本模式的相对光场强度。
在实施方式16的发光元件中，类似于实施方式11，电流非注入/内部区域62和电流非注入/外部区域63通过离子注入到堆叠结构体20中形成。例如，硼被选择为离子，但是离子不限于硼。
在下文中，将描述用于制造实施方式16的发光元件的方法。
[步骤-1600]
首先，可以通过执行与实施方式11的[步骤-1100]类似的步骤来获得堆叠结构体20。接着，通过执行与实施方式11的[步骤-1110]类似的步骤，可以在堆叠结构体20中形成电流非注入/内部区域62和电流非注入/外部区域63。
[步骤-1610]
接下来，基于例如剥离方法在第二化合物半导体层22的第二表面22b上形成第二电极32，并且此外，基于已知的方法形成第二焊盘电极33。此后，基于已知的方法在第二电极32和第二焊盘电极33上形成第二反光层42。
[步骤-1620]
此后，第二光反射层42经由接合层48固定到支撑基板49。
[步骤-1630]
接下来，去除发光元件制造基板11以暴露第一化合物半导体层21的第一表面21a。具体地，首先，基于机械抛光方法使发光元件制造基板11变薄，然后基于CMP方法去除发光元件制造基板11的剩余部分。以这种方式，第一化合物半导体层21的第一表面21a被暴露，然后，具有突起部91和第二区域92的基部表面90形成在第一化合物半导体层21的第一表面21a中。
[步骤-1640]
此后，基于已知的方法在第一化合物半导体层21的第一表面21a上(具体地，在基部表面90的第二区域92上)形成具有开口64A并且使用SiO2形成的模式损失作用部分(模式损失作用层)64。
[步骤-1650]
接下来，第一光反射层41形成在在模式损失作用部分64的开口64A的底部处暴露的第一化合物半导体层21的第一表面21a的突起部91上，并且此外，形成第一电极31。注意，第一电极31的一部分穿透模式损失作用部分(模式损失作用层)64并在区域(未示出)中到达第一化合物半导体层21。这样，可获得具有图32所示结构的实施方式16的发光元件。
此外，在实施方式16的发光元件中，电流非注入区域、围绕电流注入区域的电流非注入/内部区域和围绕电流非注入/内部区域的电流非注入/外部区域以堆叠结构体形成，并且模式损失作用区域的正交投影图像和电流非注入/外部区域的正交投影图像彼此重叠。因此，如图27的(B)的概念图所示，可使振荡模式损耗的增加或减少(具体地，实施方式16的增加)处于期望的状态。此外，因为可以独立地控制发光元件的振荡模式损失和发光状态，所以可以增加控制自由度和设计发光元件的自由度。具体地，通过将电流注入区域、电流非注入区域和模式损失作用区域设置为具有上述预定的布置关系，可以控制由模式损失作用区域给出的振荡模式损失与基本模式和高阶模式的幅度关系，并且可以通过使给高阶模式的振荡模式损失相对大于给基本模式的振荡模式损失来进一步稳定基本模式。此外，可以减小反向透镜效应的影响。此外，由于实施方式16的发光元件具有突起部91，因此可以更可靠地抑制衍射损失的发生。
同样在实施方式16中，类似于实施方式12，可以通过在第二化合物半导体层22的第二表面上的等离子体照射、在第二化合物半导体层22的第二表面上的灰化处理、或者在第二化合物半导体层22的第二表面上的反应离子蚀刻(RIE)处理(第6-B配置的发光元件)形成电流非注入/内部区域62和电流非注入/外部区域63。如上所述，随着电流非注入/内部区域62和电流非注入/外部区域63暴露于等离子体颗粒，第二化合物半导体层22的导电性劣化，并且电流非注入/内部区域62和电流非注入/外部区域63处于高电阻状态。即，电流非注入/内部区域62和电流非注入/外部区域63通过将第二化合物半导体层22的第二表面22b暴露于等离子体粒子而形成。
此外，类似于实施方式13，第二光反射层42可具有朝向包括第一光反射层41和第二光反射层42的共振器结构的外部(即，朝向模式损失作用区域65)反射或散射来自第一光反射层41的光的区域(第6-C配置的发光元件)。
此外，类似于实施方式14，可以形成模式损失作用部分(模式损失作用层)64(第6-D配置的发光元件)。如果在第一化合物半导体层21的第一表面21a的围绕凸部的区域上形成模式损失作用部分(模式损失作用层)64就足够了。凸部占据电流注入区域61、电流注入区域61和电流非注入/内部区域62。然后，作为结果，所产生的具有较高阶模式的激光被模式损失作用区域65限制在电流注入区域61和电流非注入/内部区域62中，使得振荡模式损失减小。即，由于存在对振荡模式损失的增加或减少起作用的模式损失作用区域65，基本模式和高阶模式的光场强度在电流注入区域61和电流非注入/内部区域62的正交投影图像中产生增加。而且，在具有这种配置的实施方式16的发光元件的变形例中，可以抑制由模式损失作用区域65赋予各种模式的振荡模式损失，从而不仅执行多个横向模式振荡，而且减小激光振荡的阈值电流。此外，如图27的(C)的概念图所示，由于存在对振荡模式损耗的增大/减小(具体地，实施方式16的发光元件的变形例的减小)起作用的模式损耗作用区域65，所产生的基本模式和高阶模式的光场强度可在电流注入区域和电流非注入/内部区域的正交投影图像中增加。
[实施方式17]
实施方式17是实施方式1至16的变形例，并且涉及第七配置的发光元件。
同时，在包括两个DBR层和形成在其间的堆叠结构体的堆叠结构体中的谐振器长度LOR由L＝(m·λ0)/(2·neq)表示，其中，整个堆叠结构体的等效折射率是neq，并且从表面发射激光元件(发光元件)发射的激光的波长为λ0。这里，m为正整数。然后，在表面发射激光元件(发光元件)中，通过谐振器长度LOR确定可以振荡的波长。每个可振荡振荡模式被称为纵向模式。然后，在纵向模式中，匹配由有源层确定的增益频谱的纵向模式可以被激光振荡。纵向模式之间的间隔Δλ由λ0 2/(2neff·L)表示，其中，有效折射率是neff。即，谐振器长度LOR越大，纵向模式之间的间隔Δλ越小。因此，在共振器长度LOR较大的情况下，在增益谱中可以存在多个纵向模式，并且因此，多个纵向模式可以振荡。应注意，等效折射率neq和有效折射率neff具有以下关系，其中，振荡波长为λ0。
neff＝neq-λ0·(dneq/dλ0)
在此，在堆叠结构体包括GaAs基化合物半导体层的情况下，谐振器长度LOR通常为1μm或更小，其较小，并且从表面发射激光元件发射纵向模式中的一种类型(一个波长)的激光(参见图67A的概念图)。因此，可以准确地控制从表面发射激光元件发射的纵向模式中的激光的振荡波长。另一方面，在堆叠结构体包括GaN基化合物半导体层的情况下，谐振器长度LOR通常是从表面发射激光元件发射的激光的波长的几倍，该波长较大。因此，从表面发射激光元件发射纵向模式中的多种类型的激光(参见图67B的概念图)，因此，变得难以准确地控制可从表面发射激光元件发射的激光的振荡波长。
如作为示意性局部截面图的图33所示，在实施方式17的发光元件或如稍后描述的实施方式18至20的发光元件中，在包括与由有源层23占据的虚拟平面(XY平面)平行的第二电极32的堆叠结构体20中形成实施方式17中的至少两个光吸收材料层74，优选地，至少四个光吸收材料层74，并且具体地，20个光吸收材料层74。应注意，为了简化附图，在附图中仅示出两个光吸收材料层74。
在实施方式17中，振荡波长(从发光元件发射的期望的振荡波长)λ0是450nm。使用具有比构成堆叠结构体20的化合物半导体的带隙窄的带隙的化合物半导体材料形成20个光吸收材料层74，具体地，n-In0.2Ga0.8N，并且形成在第一化合物半导体层21内部。光吸收材料层74的厚度为λ0/(4·neq)以下，具体地，3nm。此外，光吸收材料层74的光吸收系数是包括n-GaN层的第一化合物半导体层21的光吸收系数的两倍以上，具体地，1×103倍。
此外，光吸收材料层74定位在在堆叠结构体内部形成的光的驻波中产生的最小振幅部分处，并且有源层23定位在在堆叠结构体内部形成的光的驻波中产生的最大振幅部分处。有源层23在厚度方向上的中心和与有源层23相邻的光吸收材料层74在厚度方向上的中心之间的距离为46.5nm。此外，0.9×{(m·λ0)/(2·neq)}≤LAbs≤1.1×{(m·λ0)/(2·neq)}，其中，整个两个光吸收材料层74和定位在光吸收材料层74之间的堆叠结构体的一部分(具体地，实施方式17中的第一化合物半导体层21)的等效折射率是neq，并且光吸收材料层74之间的距离是LAbs。在此，m是1或者包括1的2以上的任意整数。但是，在实施方式17中，m为1。因此，对于所有多个光吸收材料层74(20个光吸收材料层74)，相邻的光吸收材料层74之间的距离满足0.9×{λ0/(2·neq)}≤LAbs≤1.1×{λ0/(2·neq)}。等效折射率neq的值具体地为2.42，并且在m＝1的情况下，具体地，LAbs＝1×450/(2×2.42)＝93.0nm。应注意，在20个光吸收材料层74中的一些中，m可以是2或者更大的任意整数。
在制造实施方式17的发光元件中，在类似于实施方式1的[步骤-100]的步骤中形成堆叠结构体20，并且此时，也在第一化合物半导体层21内部形成20光吸收材料层74。除了这一点，实施方式17的发光元件可以基于与实施方式1的发光元件相似的方法制造。
图34示意性地示出在由有源层23确定的增益谱中生成多个纵向模式的情况。应注意，图34示出两个纵向模式，纵向模式A和纵向模式B。然后，在这种情况下，假设光吸收材料层74定位在纵向模式A的最小振幅部分处并且不定位在纵向模式B的最小振幅部分处。然后，纵向模式A的模式损失被最小化，但是纵向模式B的模式损失大。在图34中，纵向模式B的模式损失由实线示意性地表示。因此，纵向模式A比纵向模式B更容易振荡。因此，通过使用这种结构，即，通过控制光吸收材料层74的位置和周期，可以稳定特定的纵向模式并且可以促进振荡。同时，由于可以增加其他不期望的纵向模式的模式损耗，因此可以抑制其他不期望的纵向模式的振荡。
如上所述，在实施方式17的发光元件中，因为至少两个光吸收材料层形成在堆叠结构体内部，所以可以抑制可以从表面发射激光元件发射的多个纵向模式的激光中不期望的纵向模式的激光的振荡。结果，可准确地控制发射的激光的振荡波长。此外，由于实施方式17的发光元件具有突起部91，因此可以可靠地抑制衍射损失的发生。
[实施方式18]
实施方式18是实施方式17的变形例。在实施方式17中，光吸收材料层74使用具有比构成堆叠结构体20的化合物半导体的带隙窄的带隙的化合物半导体材料形成。另一方面，在实施方式18中，使用掺杂有杂质的化合物半导体材料，具体地，杂质浓度(杂质：Si)为1×1019/cm3(具体地，n-GaN:Si)的化合物半导体材料形成10个光吸收材料层74。此外，在实施方式18中，振荡波长λ0为515nm。另外，有源层23的组成为In0.3Ga0.7N。在实施方式18中，m＝1，LAbs的值是107nm，有源层23在厚度方向上的中心和与有源层23相邻的光吸收材料层74在厚度方向上的中心之间的距离是53.5nm，并且光吸收材料层74的厚度是3nm。除了上述点之外，实施方式18的发光元件可具有与实施方式17的发光元件类似的配置和结构，因此将省略其详细描述。应注意，在10个光吸收材料层74中的一些中，m可以是2或者更大的任意整数。
[实施方式19]
实施方式19也是实施方式17的变形例。在实施方式19中，五个光吸收材料层(为方便起见称作“第一光吸收材料层”)具有类似于实施方式17的光吸收材料层74的构造，即，第一光吸收材料层使用n-In0.3Ga0.7N形成。此外，在实施方式19中，使用透明导电材料形成一个光吸收材料层(为了方便起见，被称为“第二光吸收材料层”)。具体地，第二光吸收材料层还用作使用ITO形成的第二电极32。在实施方式19中，振荡波长λ0是450nm。此外，m＝1和2。在m＝1的情况下，LAbs的值是93.0nm，在厚度方向上有源层23的中心与在厚度方向上与有源层23相邻的第一光吸收材料层的中心之间的距离是46.5nm，并且五个第一光吸收材料层的厚度是3nm。即，对于五个第一光吸收材料层，0.9×{λ0/(2·neq)}≤LAbs≤1.1×{λ0/(2·neq)}。此外，对于与有源层23相邻的第一光吸收材料层和第二光吸收材料层，m＝2。即，0.9×{(2·λ0)/(2·neq)}≤LAbs≤1.1×{(2·λ0)/(2·neq)}。也用作第二电极32的第二光吸收材料层具有2000cm-1的光吸收系数和30nm的厚度，并且从有源层23至第二光吸收材料层的距离为139.5nm。除了上述点之外，实施方式19的发光元件可具有与实施方式17的发光元件类似的配置和结构，因此将省略其详细描述。应注意，在五个第一光吸收材料层的一些中，m可以是2或者更大的任意整数。应注意，不同于实施方式17，光吸收材料层74的数目也可以是一个。同样在这种情况下，也用作第二电极32的第二光吸收材料层与光吸收材料层74之间的位置关系需要满足以下公式。
0.9×{(m·λ0)/(2·neq)}≤LAbs≤1.1×{(m·λ0)/(2·neq)}
[实施方式20]
实施方式20是实施方式17至19的变形例。更具体地，实施方式20的发光元件包括表面发射激光元件(VCSEL)，该表面发射激光元件经由第一光反射层41发射来自第一化合物半导体层21的第一表面21a的激光。
在实施方式20的发光元件中，如图35(其是示意性局部截面图)所示，基于焊料接合方法，经由使用金(Au)层或包含锡(Sn)的焊料层形成的接合层48将第二光反射层42固定至使用硅半导体基板形成的支撑基板49。
除了也在第一化合物半导体层21内形成20个光吸收材料层74并且不去除支撑基板49之外，可以基于类似于实施方式1的发光元件的方法制造实施方式20的发光元件。
[实施方式21]
实施方式21是实施方式1至20的变形例。在其中第一光反射层用作一种凹面镜的发光元件中，存在某些结构中发生某些发光元件中产生的杂散光进入相邻发光元件的光学串扰的可能性。实施方式21的发光元件具有能够防止发生这种光学串扰的配置和结构。
图36、图37、图39、图41、图42以及图43是实施方式21的发光元件10G的示意性局部截面图，图38是包括实施方式21的发光元件10G的变形例1的发光元件阵列的示意性局部截面图，并且图40是包括实施方式21的发光元件10G的变形例2的发光元件阵列的示意性局部截面图。此外，图44、图46、图48、图49、图50和图51是示出在包括实施方式21的发光元件10G的变形例1的发光元件阵列中布置第一光反射层和分隔壁的示意性平面图，并且图45和图47是示出在包括实施方式21的发光元件10G的变形例1的发光元件阵列中布置第一光反射层和第一电极的示意性平面图。应注意，图44、图45、图48和图50示出发光元件定位在正方晶格的顶点(交叉部分)处的情况，并且图46、图47、图49和图51示出发光元件定位在正三角形晶格的顶点(交叉部分)处的情况。此外，在图38和图40中，第一光反射层的面向第一化合物半导体层的第一表面的面向表面的端部由“A”表示。
具体地，在实施方式21的发光元件10G中，如作为示意性局部截面图的图36所示，形成在堆叠结构体20的堆叠方向上延伸的分隔壁96以便包围第一光反射层41。
具体地，突起部91的顶部的正交投影图像被包括在面向第一光反射层41的分隔壁96的侧表面(在下文中可简称为“分隔壁96的侧表面96')的正交投影图像中。可替代地，分隔壁96的侧表面96'的正交投影图像可包括在无助于光反射的第一光反射层41的一部分(第一光反射层41的非有效区域)的正交投影图像中。分隔壁96的侧表面96'可以是部分切除的连续表面或不连续表面。应注意，在本说明书中，“正交投影图像”是指在对堆叠结构体20执行正交投影的情况下获得的正交投影图像。
分隔壁96在第一化合物半导体层21中在厚度方向上从第一化合物半导体层21的第一表面侧延伸至第一化合物半导体层21的中间。即，分隔壁96的上端部96b定位在厚度方向上的第一化合物半导体层21的中间。分隔壁96的下端部96a在发光元件10G的第一面露出。这里，“发光元件的第一表面”指的是在设置第一光反射层41的一侧上的发光元件10G的暴露表面，“发光元件的第二表面”指的是在设置第二光反射层42的一侧上的发光元件10G的暴露表面。
可替代地，如作为实施方式21的发光元件10G的变形例1的示意性局部截面图的图37和作为包括发光元件10G的多个变形例1的发光元件阵列的示意性局部截面图的图38所示，分隔壁96在发光元件10G的第一表面处不暴露，并且分隔壁96的下端部96a由第一电极31覆盖。
然后，在包括实施方式21的发光元件10G或实施方式21的发光元件10G的变形例1的发光元件阵列中，L0、L1和L3之间的关系如下。
期望满足以下公式(1)，优选地公式(1')，满足以下公式(2)，优选地公式(2')，满足以下公式(1)和(2)，或者满足以下公式(1')和(2')。
0.01×L0≤L0-L1 (1)
0.05×L0≤L0-L1 (1')
0.01×L3≤L1 (2)
0.05×L3≤L1 (2')
其中，
L0：从面向第一化合物半导体层的第一表面的第一光反射层的相对面的端部至有源层的距离，
L1：从有源层至分隔壁的端部(分隔壁的上端部和面向有源层的端部)的距离，分隔壁的端部在第一化合物半导体层中在厚度方向上延伸至第一化合物半导体层的中间，以及
L3：从包括在发光元件中的第一光反射层的轴线至分隔壁在堆叠结构体上的正交投影图像(更具体地，分隔壁的上端部的正交投影图像)的距离。要注意的是，(L0-L1)的上限值小于L0，但是在由于分隔壁而在有源层与第一电极之间不发生短路的情况下，(L0-L1)的上限值可等于或大于L0。
可替代地，如图39和图40所示，图39是实施方式21的发光元件10G的变形例2的示意性局部截面图，图40是包括发光元件10G的多个变形例2的发光元件阵列的示意性局部截面图，分隔壁97从第二化合物半导体层22的第二表面侧在第二化合物半导体层22和有源层23中延伸，并且在第一化合物半导体层21中在厚度方向上进一步延伸至第一化合物半导体层21的中间。即，分隔壁97的下端部97a可定位在第一化合物半导体层21在厚度方向上的中间。分隔壁97的上端部97b在发光元件10G的第二表面露出。
可替代地，如作为实施方式21的发光元件10G的变形例3的示意性局部截面图的图41所示，分隔壁97的上端部97b在发光元件10G的第二表面处不暴露。具体地，分隔壁97的上端部97b由绝缘层(电流限制层)34和第二电极32覆盖。
可替代地，如作为实施方式21的发光元件10G的变形例4的示意性局部截面图的图42所示，分隔壁97的侧表面97'沿着从第一化合物半导体层21的第一表面侧朝向第二化合物半导体层22的第二表面侧的方向变窄。即，在沿着包括堆叠结构体20的堆叠方向的虚拟平面(XZ平面)切割发光元件10G的情况下，分隔壁97的侧表面97'的形状是梯形。具体地，在沿着包括堆叠结构体20的堆叠方向的虚拟平面(XZ平面)切割发光元件10G的情况下，分隔壁97的侧表面97'的形状是等腰梯形，其中，第二化合物半导体层侧是较短侧并且第一化合物半导体层21侧是较长侧。此外，相应地，杂散光可以更有效地返回到发光元件本身。
可替代地，如作为实施方式21的发光元件10G的变形例5的示意性局部截面图的图43所示，使用焊料材料形成分隔壁97，并且在发光元件10G的外表面暴露分隔壁97的一部分。可以由分隔壁97的暴露于发光元件10G的外表面的部分构成一种隆起。这种分隔壁97的材料的具体示例可包括上述凸块的材料，并且其更具体的示例可包括Au-Sn共晶焊料。分隔壁97的一部分形成在发光元件10G的外表面上，并且可以通过分隔壁97的暴露于发光元件10G的第二表面的部分而与外部电路等进行连接。
然后，在包括实施方式21的发光元件10G的变形例2、变形例3、变形例4、以及变形例5的发光元件阵列中，L0、L2、以及L3'之间的关系如下。
期望满足以下公式(3)，优选，公式(3')，满足以下公式(4)，优选地公式(4')，满足以下公式(3)和(4)，或者满足以下公式(3')和(4')。
0.01×L0≤L2 (3)
0.05×L0≤L2 (3')
0.01×L3'≤L2 (4)
0.05×L3'≤L2 (4')
其中，
L0：第一光反射层的面向第一化合物半导体层的第一表面的面向表面的端部至有源层的距离，
L2：从有源层至分隔壁的端部(分隔壁的下端部和面向第一电极的端部)的距离，分隔壁的端部在第一化合物半导体层中沿厚度方向延伸至第一化合物半导体层的中间，以及
L3'：从包括在发光元件中的第一光反射层的轴线到堆叠结构体上的分隔壁的正交投影图像(更具体地，分隔壁的下端部的正交投影图像)的距离。要注意的是，L2的上限值小于L0，但是在有源层与第一电极之间由于分隔壁而不发生短路的情况下，L2的上限值可等于或大于L0。
这些具体值的示例示于下表8和9中。
<表8>
P0:40μm
L0:30μm
L1:28μm
L3:18μm
<表9>
P0:20μm
L0:17μm
L2:12μm
L3':9μm
在沿着包括堆叠结构体20的堆叠方向的虚拟平面(例如，所示示例中的XZ平面)切割发光元件10G的情况下，分隔壁96和97的侧表面96'和97'中的每个的形状是线段。此外，在沿着与堆叠结构体20的堆叠方向正交的虚拟平面(XY平面)切割发光元件10G的情况下，分隔壁96和97的侧表面96'和97'中的每个的形状是圆形。然而，本公开不限于此。
在发光元件10G布置成阵列的情况下，分隔壁96设置成围绕包括在每个发光元件10G中的第一反光层41，但是分隔壁96的侧表面96'外侧的区域可由分隔壁96占据。即，发光元件10G之间的空间可以由分隔壁96的材料占据。如图44和图46所示，分隔壁96设置成包围包括在每个发光元件10G中的第一反光层41，并且分隔壁96占据分隔壁96的侧表面96'外侧的区域。即，发光元件10G之间的空间被分隔壁96的材料占据。
如图45或图47所示，在分隔壁96使用不具有导电性的材料形成的情况下，第一电极31设置在第一化合物半导体层21的第一表面21a上。此外，在分隔壁96使用具有导电性的材料形成的情况下，或者在分隔壁96使用不具有导电性的材料形成的情况下，第一电极31可设置在分隔壁96的暴露表面(下端表面96a)上。具体地，分隔壁96的下端部(面向第一电极31的端部)96a与形成在发光元件10G的第一表面(第一化合物半导体层21的第一表面21a)上的第一电极31接触。在使用具有导电性的材料形成分隔壁96的情况下，分隔壁96也可以用作第一电极31。在分隔壁96使用具有高热导率的材料形成的情况下，在堆叠结构体20中产生的热量可以通过分隔壁96释放(消散)至外部。具体地，在堆叠结构体20中产生的热量可以通过分隔壁96和第一电极31或第一焊盘电极有效地释放(消散)至外部。
可替代地，分隔壁96的侧表面96'之外的区域被分隔壁96的材料以外的材料(例如，堆叠结构体20)占据。在这种情况下，分隔壁96形成为例如连续槽状或不连续槽状。即，发光元件10G之间的空间可以由分隔壁96的材料以外的材料(例如，堆叠结构体20)占据。然后，例如，分隔壁96可以形成为连续的凹槽形状(见图48和图49)，或者可以形成为不连续的凹槽形状(见图50和图51)。应注意，在图48、图49、图50和图51中，对应于分隔壁96的部分被阴影线以清楚地示出分隔壁96。
分隔壁96和97可以使用不透射有源层中产生的光的材料来形成，因此，可以防止杂散光的产生和光学串扰的发生。具体地，这种材料的示例可包括能够阻挡光的材料，诸如钛(Ti)、铬(Cr)、钨(W)、钽(Ta)、铝(Al)或MoSi2，并且例如，形成可通过包括电子束气相沉积法、热丝气相沉积法和真空气相沉积法的气相沉积法、溅射法、化学气相沉积(CVD)法、离子电镀法等进行。可替代地，可以使用与黑色着色剂混合并且具有1以上的光密度的黑色树脂膜(具体地，例如，黑色聚酰亚胺类树脂、环氧类树脂或硅酮类树脂)。
可替代地，分隔壁96和97可以使用反射有源层中产生的光的材料来形成，因此，可以防止杂散光的产生和光学串扰的发生，并且可以将杂散光有效地返回到发光元件本身，这可以有助于提高发光元件的发光效率。具体地，分隔壁96和97各自包括使用薄膜干涉的薄膜过滤器。虽然堆叠方向(交替布置方向)不同于例如光反射层的堆叠方向，但是薄膜滤光器具有类似的配置和结构。具体地，在堆叠结构体20的一部分处形成凹部，并且基于例如溅射方法，用与光反射层相似的材料顺次填充凹部，使得在沿着垂直于堆叠结构体20的堆叠方向的虚拟平面(XY平面)切割分隔壁96和97的情况下，可以获得介电层交替布置的薄膜滤波器。可替代地，作为这种材料，可以示例金属材料、合金材料或金属氧化物材料，并且更具体地，可以示例铜(Cu)或其合金、金(Au)或其合金，锡(Sn)或其合金、银(Ag)或银合金(例如，Ag-Pd-Cu或Ag-Sm-Cu)、铂(Pt)或其合金、钯(Pd)或其合金，钛(Ti)或其合金、铝(Al)或铝合金(例如，Al-Nd或Al-Cu)、Al/Ti堆叠结构体、Al-Cu/Ti堆叠结构体，可以例示铬(Cr)或其合金、氧化铟锡(ITO)等，并且可以通过例如包括电子束气相沉积法的气相沉积法进行形成，热丝气相沉积法、真空气相沉积法、溅射法、CVD法、离子电镀法、电镀法(电镀法或无电镀法)，剥离法、激光烧蚀法、溶胶-凝胶法、电镀法等。
可替代地，1×10-1≤TC1/TC0≤1×102，其中，第一化合物半导体层21的材料的热导率为TC1，分隔壁96和97的材料的热导率为TC0。具体地，分隔壁96和97的这种材料的示例可以包括金属，诸如银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、锡(Sn)、铝(Al)、钌(Ru)、铑(Rh)、或铂(Pt)、其合金、或这些金属的混合物、ITO等，并且例如，可以通过包括电子束气相沉积法的气相沉积法进行形成，热丝气相沉积法、真空气相沉积法、溅射法、CVD法、离子电镀法、电镀法(电镀法或无电镀法)、剥离法、激光烧蚀法、溶胶-凝胶法、电镀法等。然后，通过如上所述使用具有高热导率的材料形成分隔壁96和97，可以通过分隔壁96和97将在堆叠结构体20中产生的热释放(散发)至外部。注意，在这种情况下，可以在发光元件10G的外表面(第一表面或第二表面)上形成分隔壁延伸部分，使得可以经由分隔壁96和97以及分隔壁延伸部分将堆叠结构体20中产生的热释放(散发)至外部，或者分隔壁96和97可连接至第一电极31、第二电极32或焊盘电极，使得在堆叠结构体20中产生的热量可经由分隔壁96和97以及第一电极31释放(消散)至外部，第二电极32或焊盘电极。
可替代地，|CTE0-CTE1|≤1×10-4/K，其中，第一化合物半导体层21的材料的线性膨胀率为CTE1，分隔壁96和97的材料的线性膨胀率为CTE0。具体地，分隔壁96和97的这种材料的示例可以包括聚酰亚胺类树脂、硅酮类树脂、环氧类树脂、碳类材料、SOG、多晶GaN和单晶GaN。通过以这种方式定义线性膨胀性，可以优化整个发光元件的热膨胀系数(线性膨胀系数)，并且可以控制(抑制)发光元件10G的热膨胀。具体地，例如，可以增大堆叠结构体20的净热膨胀系数，并且可以调节堆叠结构体20的净热膨胀系数以匹配其上安装有发光元件10G的基板材料等的热膨胀系数，使得可以防止发光元件10G的损坏并且抑制由于应力的产生而引起的发光元件10G的可靠性的降低。例如，可以基于旋涂法和固化法形成使用聚酰亚胺类树脂形成的分隔壁96和97。
可替代地，在分隔壁96和97使用绝缘材料形成的情况下，可以抑制电串扰的发生。即，能够防止不必要的电流在相邻的发光元件10G之间流动。
在沿着包括堆叠结构体20的堆叠方向的虚拟平面(XZ平面)切割发光元件10G的情况下，分隔壁96和97的侧表面96'和97'中的每一个的形状的示例可包括线段、弧线、抛物线的一部分和任意曲线的一部分。此外，在沿着与堆叠结构体20的堆叠方向正交的虚拟平面(XY平面)切割发光元件10G的情况下，分隔壁96和97的侧表面96'和97'中的每一个的形状的示例可包括圆形、椭圆形、卵形、包括正方形或矩形的四边形以及正多边形(包括圆的正多边形)。
然后，更具体地，在实施方式21中，使用不透射在有源层23中生成的光的材料或者1×10-1≤TC1/TC0≤1×102形成分隔壁96和97，其中，第一化合物半导体层21的材料的热导率是TC1，并且分隔壁96和97的材料的热导率是TC0。具体地，第一化合物半导体层21的材料包括GaN，并且分隔壁96和97使用铜(Cu)形成。注意
TC0：50瓦/(m·K)至100瓦/(m·K)，以及
TC1：400瓦特/(m·K)。例如，在通过电镀法形成均包括铜层的分隔壁96和97的情况下，如果通过溅射方法等预先形成包括具有约0.1μm厚度的Au层等的底层作为晶种层，并且通过电镀法在其上形成铜层就足够了。如上所述，由于分隔壁96、97由热传导率高的材料形成，因此，在堆叠结构体20中产生的热量能够通过分隔壁96、97有效地向外部散热(散热)。
可替代地，分隔壁96和97使用反射在有源层23中产生的光的材料(例如，银(Ag))形成。
可替代地，|CTE0-CTE1|≤1×10-4/K，其中，第一化合物半导体层21的材料(GaN)的线性膨胀率为CTE1，分隔壁96和97的材料(聚酰亚胺类树脂)的线性膨胀率为CTE0。具体地，
CTE0:5.5×10-6/K，以及
CTE1:25×10-6/K。然后，当组合这些材料时，可以增加发光元件10G的净热膨胀系数(线膨胀系数)，并且可以调节其匹配其上安装有发光元件10G的基板材料等的热膨胀系数，使得可以抑制发光元件10G的损坏并抑制由于应力的产生引起的发光元件10G的可靠性的降低。
[实施方式22]
实施方式22是实施方式1至4的变形例。图52是实施方式22的发光元件10H的示意性部分端部视图，图53是实施方式22的发光元件阵列的示意性部分端部视图。实施方式22的发光元件涉及如后述的第8-A配置的发光元件。
在实施方式22的发光元件阵列中，第一光反射层41形成在定位在第一化合物半导体层21的第一表面侧上的基部表面90上，基部表面90在外围区域中延伸或者在由多个发光元件10H包围的外围区域中延伸，并且基部表面90是不平坦且可微分的。
这里，在基部表面90由z＝f(x，y)表示的情况下，基部表面90的微分值可以通过以下获得：
在实施方式22的发光元件中，尽管第一光反射层41形成在基部表面90的第一部分91'处，但是在一些情况下，第一光反射层41的延伸部分形成在基部表面90的占据外围区域的第二部分92'处，或者第一光反射层41的延伸部分不形成在第二部分92'处。
在实施方式22的发光元件中，基部表面90优选是光滑的。此外，其上形成第一光反射层41的基部表面90的第一部分91'相对于第一化合物半导体层21的第二表面可以具有向上突起的形状。具有这种配置的实施方式22的发光元件称为“第八配置的发光元件”。
这里，在第八配置的发光元件中，第一部分91'和第二部分92'之间的边界可限定为：
(1)在第一光反射层41没有在外围区域中延伸的情况下的第一光反射层41的外周部分，以及
(2)在第一反光层41在外围区域中延伸的情况下，从第一部分91'到第二部分92'，在基部表面90中存在拐点的部分。
第八配置的发光元件可具有其中占据外围区域的基部表面90的第二部分92'相对于第一化合物半导体层的第二表面具有向下突起部的形状的配置。具有这种配置的实施方式22的发光元件称为“第8-A配置的发光元件”。然后，在第8-A配置的发光元件中，基部表面90的第一部分91'的中心部分可以定位在正方晶格的顶点(交叉部分)处，或者基部表面90的第一部分91'的中心部分可以定位在正三角形晶格的顶点(交叉部分)处。在前一种情况下，基部表面90的第二部分92'的中心部分可以定位在正方栅格的顶点处，在后一种情况下，基部表面90的第二部分92'的中心部分可以定位在正三角形栅格的顶点处。
在第8-A配置的发光元件中，[从周边部到中心部分的第一部分91'/第二部分92']的形状包括：
(A)[向上凸形状/向下凸形状]；
(B)[向上凸形状/从向下凸形状继续至线段]；
(C)[向上凸形状/从向上凸形状继续至向下凸形状]；
(D)[向上凸形状/从向上凸形状继续至向下凸形状和线段]；
(E)[向上凸形状/从线段延续至向下凸形状]；以及
(F)[向上凸形状/从线段延续至向下凸形状和线段]。应注意，在发光元件中，基部表面90可在第二部分92'的中心部分分处结束。
可替代地，第八配置的发光元件可具有这样一种配置，其中，基部表面90的占据外围区域的第二部分92'具有向下凸形和从向下凸形朝向外围区域的中心部分相对于第一化合物半导体层21的第二表面21b延伸的向上凸形。具有这种配置的实施方式22的发光元件被称为“第8-B配置的发光元件”。此外，第8-B配置的发光元件可以具有其中LL2>LL1的结构，其中从第一化合物半导体层21的第二表面21b到基部表面90的第一部分91'的中心部分的距离是LL1，并且从第一化合物半导体层21的第二表面到基部表面90的第二部分92'的中心部分的距离为LL2，并且R1>R2，其中基部表面90的第一部分91'的中心部分的曲率半径(即，第一光反射层41的曲率半径)是R1，并且基部表面90的第二部分92'的中心部分的曲率半径是R2。注意，虽然LL2/LL1的值不受限制，但是可以满足1<LL2/LL1≤100，并且尽管R1/R2的值不受限制，但是可以满足1<R1/R2≤100。
在具有上述优选配置的第8-B配置的发光元件中，基部表面90的第一部分91'的中心部分可以定位在正方晶格的顶点(交叉部分)处，并且在这种情况下，基部表面90的第二部分92'的中心部分可以定位在正方晶格的顶点处。可替换地，基部表面90的第一部分91'的中心部分可以定位在正三角形栅格的顶点处，并且在这种情况下，基部表面90的第二部分92'的中心部分可以定位在正三角形栅格的顶点处。
在第8B配置的发光元件中，[从周边部到中心部分的第一部分91'/第二部分92']的形状包括：
(A)[向上凸形状/从向下凸形状继续至向上凸形状]；
(B)[向上凸形状/从向上凸形状延续至向下凸形状和向上凸形状]；以及
(C)[向上凸形状/从线段延续至向下凸形状和向上凸形状]。
可替代地，第八配置的发光元件可具有其中占据外围区域的基部表面90的第二部分92'具有围绕基部表面90的第一部分91'的环形凸形以及相对于第一化合物半导体层21的第二表面从环形凸形朝向基部表面90的第一部分91'延伸的向下凸形的配置。具有这种配置的实施方式2的发光元件被称为“第8-C配置的发光元件”。
此外，第8-C配置的发光元件可具有其中LL2'>LL1的配置，其中从第一化合物半导体层21的第二表面21b到基部表面90的第一部分91'的中心部分的距离为LL1，并且从第一化合物半导体层21的第二表面到基部表面90的第二部分92'的环形凸形的顶部的距离是LL2'。并且R1>R2'，其中基部表面90的第一部分91'的中心部分的曲率半径(即，第一光反射层41的曲率半径)是R1，并且基部表面90的第二部分92'的环形凸形的顶部的曲率半径是R2'。要注意的是，虽然不限制LL2'/LL1的值，但是可满足1<LL2'/LL1≤100，并且虽然不限制R1/R2'的值，但是可满足1<R1/R2'≤100。
在第8-C配置的发光元件中，[从周边部到中心部分的第一部分91'/第二部分92']的形状包括：
(A)[向上凸形状/从向下凸形状继续至向上凸形状和向下凸形状]；
(B)[向上凸形状/从向下凸形状继续到向上凸形状、向下凸形状和线段]；
(C)[向上凸形/从向上凸形延续至向下凸形、向上凸形和向下凸形]；
(D)[向上凸形状/从向上凸形状延续至向下凸形状、向上凸形状和线段]；
(E)[向上凸形状/从线段延续至向下凸形状、向上凸形状和向下凸形状]；以及
(F)[向上凸形状/从线段延续至向下凸形状、向上凸形状、向下凸形状和线段]。应注意，在发光元件中，基部表面90可在第二部分92'的中心部分分处结束。
在具有上述优选形式和配置的实施方式22的发光元件中，在沿包括堆叠结构体的堆叠方向的虚拟平面切割基部表面90的情况下由基部表面90的第一部分91'绘制的图形可以是圆的一部分、抛物线的一部分、正弦曲线的一部分、椭圆的一部分或链状曲线的一部分。在一些情况下，该图不严格地是圆的一部分、不严格地是抛物线的一部分、不严格地是正弦曲线的一部分、不严格地是椭圆的一部分、或不严格地是悬链曲线的一部分。即，该图基本上是圆的一部分的情况、该图基本上是抛物线的一部分的情况、该图基本上是正弦曲线的一部分的情况，该图基本上是椭圆的一部分的情况，以及该图基本上是悬链曲线的一部分的情况也包括在“该图是圆的一部分”的情况下，是抛物线的一部分、是正弦曲线的一部分、基本上是椭圆的一部分、或基本上是悬链曲线的一部分”。这些曲线的一部分可由线段替代。
更具体地，在实施方式22的发光元件10H中，基部表面90在外围区域99中延伸，并且基部表面90具有凹凸形状并且在实施方式1至4中描述的发光元件10A、10B和10C中可区分。即，在实施方式22的发光元件10H中，基部表面90分析平滑。应注意，类似于实施方式1至4中所描述的发光元件10A、10B和10C，第一光反射层41在定位在第一化合物半导体层21的第一表面侧上的基部表面90上形成，并且第二光反射层42在第二化合物半导体层22的第二表面侧上形成并且具有平坦形状。
此外，实施方式22的发光元件阵列包括布置的多个发光元件，并且每个发光元件由上述实施方式22的发光元件10H实现。注意，基部表面90在外围区域99中延伸。
然后，其上形成第一光反射层41的基部表面90的第一部分91'相对于第一化合物半导体层21的第二表面21b具有向上突起的形状，并且占据外围区域99的基部表面90的第二部分92'相对于第一化合物半导体层21的第二表面21b具有向下突起部的形状。基部表面90的第一部分91'的中心部分91c定位在正方晶格的顶点(交叉部分)处，或者基部表面90的第一部分91'的中心部分91c定位在正三角形晶格的顶点(交叉部分)处。
尽管第一光反射层41形成在基部表面90的第一部分91'处，但是在一些情况下，第一光反射层41的延伸部分形成在占据外围区域99的基部表面90的第二部分92'处，或者第一光反射层41的延伸部分不形成在第二部分92'处。在实施方式22中，第一光反射层41的延伸部分不形成在占据外围区域99的基部表面90的第二部分92'处。
这里，在实施方式22的发光元件10H中，第一部分91'和第二部分92'之间的边界90bd可定义为：
(1)在第一光反射层41不在外围区域99中延伸的情况下的第一光反射层41的外周部分，以及
(2)在第一反光层41在外围区域99中延伸的情况下，从第一部分91'到第二部分92'，在基部表面90中存在拐点的部分。这里，实施方式22的发光元件10H具体对应于在第8-A配置的发光元件中描述的(1)。
此外，在实施方式22的发光元件10H中，[从周边部到中心部分的第一部分91'/第二部分92']的形状具体地对应于在上述第8-A配置的发光元件中描述的(A)。
在实施方式22的发光元件10H中，第一化合物半导体层21的第一表面21a构成基部表面90。在沿着包括堆叠结构体20的堆叠方向的虚拟平面(例如，所示示例中的XZ平面)切割基部表面90的情况下由基部表面90的第一部分91'绘制的图形是可微分的，并且更具体地，可以是圆的一部分、抛物线的一部分、正弦曲线、椭圆的一部分、或链曲线的一部分、或这些曲线的组合，或者这些曲线的一部分可以用线段替代。由第二部分92'绘制的图形也是可微分的，并且更具体地，可以是圆的一部分、抛物线的一部分、正弦曲线的一部分、椭圆的一部分、悬链曲线的一部分或这些曲线的组合，或者这些曲线的一部分可以被线段替代。此外，底表面90的第一部分91'与第二部分92'之间的边界也是可微分的。
如上所述，在实施方式22的发光元件中，因为基部表面90具有凹凸形状并且可微分，所以在由于某些原因向发光元件施加强外力的情况下，可以可靠地避免应力集中在凸部的上升部分上的问题，并且不存在第一化合物半导体层21等被损坏的可能性。具体地，使用凸块将发光元件阵列连接至和接合至外部电路等，并且在接合时需要将大负载(例如，约50MPa)施加至发光元件阵列。在实施方式22的发光元件阵列中，即使在施加这种大负载的情况下，也不存在发光元件阵列被损坏的可能性。此外，因为基部表面90具有凹凸形状，杂散光的产生被进一步抑制，并且可以更可靠地防止在发光元件之间发生光学串扰。
实施方式22中的发光元件的配置和结构也可应用于实施方式6至21中的发光元件。
[实施方式23]
实施方式23是实施方式22的变形例，并且涉及第8-B配置的发光元件。图54是实施方式23的发光元件10J的示意性部分端部视图，图55是实施方式23的发光元件阵列的示意性部分端部视图。此外，图56和图58是示出基部表面90的第一部分91'和第二部分92'在实施方式23的发光元件阵列中的布置的示意性平面图，图57和图59是示出第一光反射层41和第一电极在实施方式23的发光元件阵列中的布置的示意性平面图。
在实施方式23的发光元件10J中，相对于第一化合物半导体层21的第二表面21b，占据外围区域99的基部表面90的第二部分92'具有向下凸形形状和从向下凸形形状朝向外围区域99的中心部分延伸的向上凸形形状。然后，LL2>LL1，其中，从第一化合物半导体层21的第二表面21b到基部表面90的第一部分91'的中心部分91c的距离是LL1，并且从第一化合物半导体层21的第二表面21b到基部表面90的第二部分92'的中心部分92c的距离是LL2。此外，R1>R2，其中，基部表面90的第一部分91'的中心部分91c的曲率半径(即，第一光反射层41的曲率半径)为R1，并且基部表面90的第二部分92'的中心部分92c的曲率半径为R2。注意，虽然LL2/LL1的值不受限制，但是可以满足1<LL2/LL1≤100，并且尽管R1/R2的值不受限制，但是可以满足1<R1/R2≤100。具体而言，例如，LL2/LL1＝1.05，R1/R2＝10。
在实施方式23的发光元件10J中，基部表面90的第一部分91'的中心部分91c定位在正方晶格的顶点(交叉部分)(见图56)，并且在这种情况下，基部表面90的第二部分92'的中心部分92c(在图56中示出为圆形)定位在正方晶格的顶点。可替换地，基部表面90的第一部分91'的中心部分91c定位在正三角形栅格的顶点(交叉部分)(见图58)，并且在这种情况下，基部表面90的第二部分92'的中心部分92c(在图58中示出为圆形)定位在正三角形栅格的顶点。此外，占据外围区域99的基部表面90的第二部分92'具有朝向外围区域99的中心部分的向下凸形形状，并且该区域在图56和图58中由参考标号92b表示。
在实施方式23的发光元件10J中，[从周边部到中心部分的第一部分91'/第二部分92']的形状具体地对应于在上述第8-B配置的发光元件中描述的(A)。
在实施方式23的发光元件10J中，凸块35布置在第二化合物半导体层22的第二表面侧上的面向基部表面90的第二部分92'中的凸部的部分。
如图54中所示，第二电极32与包括在发光元件阵列中的发光元件10J共用，或者如图55中所示单独地形成，并且经由凸块35连接至外部电路等。第一电极31与包括在发光元件阵列中的发光元件10J共用，并且经由第一焊盘电极(未示出)连接至外部电路等。凸块35形成在基部表面90的第二部分92'中的面向凸部92c的第二化合物半导体层22的第二表面侧上的部分处。在图54、图55A和图55B中所示的发光元件10J中，可经由第一光反射层41将光发射到外部，或者可经由第二光反射层42将光发射到外部。凸块35的形状的示例可包括圆柱形、环形和半球形。
此外，希望基部表面90的第二部分92'的中心部分92c的曲率半径R2为1×10-6m或更大，优选地，3×10-6m或更大，并且更优选地，5×10-6m或更大，具体地，曲率半径R2＝3μm。
[实施方式24]
实施方式24也是实施方式22或实施方式23的变形例，并且涉及第8-C配置的发光元件。图60和图61是实施方式24的发光元件阵列的示意性部分端部视图，并且图62是示出基部表面90的第一部分91'和第二部分92'在实施方式24的发光元件阵列中的布置的示意性平面图。应注意，在图60所示的示例中，第二电极32单独形成在每个发光元件中，并且在图61所示的示例中，第二电极32形成为与各发光元件共用。此外，在图60和图61中，省略了第一电极的图示。
在实施方式24的发光元件10K中，占据外围区域99的基部表面90的第二部分92'具有围绕基部表面90的第一部分91'的环形凸形93以及相对于第一化合物半导体层21的第二表面21b从环形凸形93朝向基部表面90的第一部分91'延伸的向下凸形94A。由占据外围区域99的基部表面90的第二部分92'中的环形凸形93包围的区域由参考标号94B表示。
在实施方式24的发光元件10K中，LL2'>LL1，其中，从第一化合物半导体层21的第二表面21b到基部表面90的第一部分91'的中心部分91c的距离是LL1，并且从第一化合物半导体层21的第二表面21b到基部表面90的第二部分92'的环形凸形93的顶部的距离是LL2'。此外，R1>R2'，其中，基部表面90的第一部分91'的中心部分91c的曲率半径(即，第一光反射层41的曲率半径)为R1，并且基部表面90的第二部分92'的环形凸形93的顶部的曲率半径为R2'。注意，虽然LL2'>LL1的值不受限制，但是可以满足1<LL2'/LL1≤100，具体地，例如，LL2'/LL1＝1.1。此外，虽然R1/R2'的值不受限制，但是可以满足1<R1/R2'≤100，并且具体地，例如，R1/R2'＝50。
在实施方式24的发光元件10K中，[从周边部到中心部分的第一部分91'/第二部分92']的形状具体对应于在上述第8-C配置的发光元件中描述的(A)。
此外，在实施方式24的发光元件10K中，凸块35布置在基部表面90的第二部分92'中的面向环形凸部93的第二化合物半导体层22的第二表面侧上的部分处。凸块35的形状优选地为面向环形凸形93的环形形状。可以例示圆柱形、环形和半球形。凸块35形成在基部表面90的第二部分92'中的面向凸部92c的第二化合物半导体层22的第二表面侧上的部分处。
如图60所示，第二电极32单独形成在包含在发光元件阵列内的发光元件10K内，并且通过凸块35连接至外部电路等。第一电极31与包括在发光元件阵列中的发光元件10K共用，并且经由第一焊盘电极(未示出)连接至外部电路等。可替代地，如图61所示，第二电极32与包括在发光元件阵列中的发光元件10K共用，并且通过凸块35连接至外部电路等。第一电极31与包括在发光元件阵列中的发光元件10K共用，并且经由第一焊盘电极(未示出)连接至外部电路等。在图60和图61中所示的发光元件10K中，可经由第一光反射层41将光发射到外部，或者可经由第二光反射层42将光发射到外部。
虽然以上基于优选实施方式描述了本公开，但是本公开不限于这些实施方式。在实施方式中描述的发光元件的配置和结构是示例，并且可以适当地改变，并且用于制造发光元件的方法也可以适当地改变。在一些情况下，通过适当地选择接合层和支撑基板，可以获得经由第二光反射层从第二化合物半导体层的第二表面发射光的表面发射激光元件。在一些情况下，到达第一化合物半导体层的通孔可形成在不影响光发射的第二化合物半导体层和有源层的区域中，并且与第二化合物半导体层和有源层绝缘的第一电极可形成在通孔中。第一光反射层可延伸到基部表面的第二区域。即，基部表面上的第一光反射层可使用所谓的固体膜形成。然后，在这种情况下，如果在延伸至基部表面的第二区域的第一光反射层中形成通孔，并且在通孔中形成连接至第一化合物半导体层的第一电极就足够了。
应注意，本公开还可具有以下配置。
[A01]<<发光元件的制造方法...第一方面>>
一种用于制造发光元件的方法，该发光元件包括堆叠结构体，在该堆叠结构体中，堆叠有第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层，该第一化合物半导体层具有第一表面和与第一表面相反的第二表面，该有源层面向第一化合物半导体层的第二表面，该第二化合物半导体层具有面向有源层的第一表面和与第一表面相反的第二表面；第一光反射层；以及第二光反射层，形成在第二化合物半导体层的第二表面侧上并且具有平面形状，并且其中，定位在第一化合物半导体层的第一表面侧上的基部表面具有在远离有源层的方向上突起的突起部，并且在基部表面沿着包括堆叠结构体的堆叠方向的虚拟平面切割的情况下的突起部的截面形状包括平滑曲线，
该方法包括：
在形成堆叠结构体之后，形成在第二化合物半导体层的第二表面侧上第二光反射层；
在待形成突起部的基部表面上形成第一牺牲层；
在整个表面上形成第二牺牲层，然后通过将第二牺牲层和第一牺牲层用作蚀刻掩模来从基部表面向内执行回蚀刻；并且
至少在突起部上形成第一光反射层。
[A02]根据[A01]的方法，其中，在整个表面上形成第二牺牲层的工艺中，执行多次第二牺牲层的形成。
[A03]<<发光元件的制造方法...第二方面>>
一种用于制造发光元件的方法，该发光元件包括堆叠结构体，在堆叠结构体中，堆叠有第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层，该第一化合物半导体层具有第一表面和与第一表面相反的第二表面，该有源层面向第一化合物半导体层的第二表面，该第二化合物半导体层具有面向有源层的第一表面和与第一表面相反的第二表面；第一光反射层；以及第二光反射层，形成在第二化合物半导体层的第二表面侧上并且具有平面形状，并且其中，定位在第一化合物半导体层的第一表面侧上的基部表面具有在远离有源层的方向上突起的突起部，并且在基部表面沿着包括堆叠结构体的堆叠方向的虚拟平面切割的情况下的突起部的截面形状包括平滑曲线，
该方法包括：
在形成堆叠结构体之后，形成在第二化合物半导体层的第二表面侧上第二光反射层；
在基部表面的待形成突起部的部分上形成第一层；
形成覆盖第一层的第二层，以在基部表面上形成由第一层和覆盖第一层的第二层构成的突起部；并且
至少在突起部上形成第一光反射层。
[A04]根据[A03]的方法，其中，在整个表面上形成第二层的工艺时，执行多次第二层的形成。
[B01]<<发光元件...第一方面>>
一种发光元件，包括：
堆叠结构体，在该堆叠结构体中，堆叠有第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层，该第一化合物半导体层具有第一表面和与第一表面相反的第二表面，该有源层面向第一化合物半导体层的第二表面，该第二化合物半导体层具有面向有源层的第一表面和与第一表面相反的第二表面；
第一光反射层；以及
第二光反射层，形成在第二化合物半导体层的第二表面侧上并且具有平面形状；
其中，定位在第一化合物半导体层的第一表面侧上的基部表面具有在远离有源层的方向上突起的突起部；
在沿着包括堆叠结构体的堆叠方向的虚拟平面切割基部表面的情况下的突起部的截面形状包括平滑曲线；
第一光反射层至少形成在突起部上；并且
2×10-6m≤D1≤2.5×10-5m，
1×10-8m≤H1≤5×10-7m，
1×10-4m≤R1，以及
Rapj≤1.0nm，其中，突起部的直径是D1，突起部的高度是H1，突起部的顶部的曲率半径是R1，突起部的表面粗糙度是Rapj，并且发光元件的谐振器长度是LOR。
[B02]<<发光元件...第二方面>>
一种发光元件，包括：
堆叠结构体，在该堆叠结构体中，堆叠有第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层，该第一化合物半导体层具有第一表面和与第一表面相反的第二表面，该有源层面向第一化合物半导体层的第二表面，该第二化合物半导体层具有面向有源层的第一表面和与第一表面相反的第二表面；
第一光反射层；以及
第二光反射层，形成在第二化合物半导体层的第二表面侧上并且具有平面形状；
其中，定位在第一化合物半导体层的第一表面侧上的基部表面具有在远离有源层的方向上突起的突起部；
在沿着包括堆叠结构体的堆叠方向的虚拟平面切割基部表面的情况下的突起部的截面形状包括平滑曲线；
第一光反射层至少形成在突起部上；并且
2×10-3m≤D1，
1×10-3m≤R1，以及
Rapj≤1.0nm，其中，突起部的直径是D1，突起部的高度是H1，突起部的顶部的曲率半径是R1，突起部的表面粗糙度是Rapj，并且发光元件的谐振器长度是LOR。
[B03]<<发光元件...第三方面>>
一种发光元件，包括：
堆叠结构体，在该堆叠结构体中，堆叠有第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层，该第一化合物半导体层具有第一表面和与第一表面相反的第二表面，该有源层面向第一化合物半导体层的第二表面，该第二化合物半导体层具有面向有源层的第一表面和与第一表面相反的第二表面；
第一光反射层；以及
第二光反射层，形成在第二化合物半导体层的第二表面侧上并且具有平面形状；
其中，定位在第一化合物半导体层的第一表面侧上的基部表面具有在远离有源层的方向上突起的突起部；
突起部由第一层和覆盖第一层的第二层构成；
在沿着包括堆叠结构体的堆叠方向的虚拟平面切割基部表面的情况下的突起部的截面形状包括平滑曲线；并且
第一光反射层至少形成在突起部上。
[B04]根据[B01]至[B03]中任一项的发光元件，其中，在发光元件的发射光的区域中设置波长转换材料层。
[B05]根据[B04]的发光元件，其中，经由该波长转换材料层发射白光。
[B06]根据[B01]至[B05]中任一项的发光元件，其中，使用选自由GaN基化合物半导体、InP基化合物半导体、以及GaAs基化合物半导体组成的组中的至少一种材料形成堆叠结构体。
[B07]根据[B01]至[B06]中任一项的发光元件，其中，堆叠结构体的热导率的值高于第一光反射层的热导率的值。
[C01]<<第一配置>>
根据[B01]至[B07]中任一项的发光元件，其中，第一化合物半导体层的第一表面构成基部表面。
[C02]<<第二配置的发光元件>>
根据[B01]至[B07]中任一项的发光元件，其中，化合物半导体基板布置在第一化合物半导体层的第一表面与第一光反射层之间，并且基部表面由化合物半导体基板的表面构成。
[C03]<<第三配置的发光元件>>
根据[B01]至[B07]中任一项的发光元件，其中，基部材料布置在第一化合物半导体层的第一表面与第一光反射层之间，或者化合物半导体基板和基部材料布置在第一化合物半导体层的第一表面与第一光反射层之间，并且基部表面由基部材料的表面构成。
[C04]根据[C03]的发光元件，其中，基部材料的材料是从由诸如TiO2、Ta2O5、或SiO2的透明介电材料、硅酮基树脂、以及环氧基树脂所组成的组中选择的至少一种材料。
[D01]<<第四配置的发光元件阵列>>
根据[B01]至[C04]中任一项的发光元件，其中，电流注入区域和围绕电流注入区域的电流非注入区域设置在第二化合物半导体层中，并且
电流注入区域的面积中心点到电流注入区域与电流非注入区域的边界的最短距离DCI满足以下公式：
DCI≥ω0/2
其条件是，
ω0 2≡(λ0/π){LOR(R1-LOR)}1/2
其中，
λ0：主要从发光元件发射的光的期望波长(振荡波长)
LOR：谐振器长度
R1：基部表面的第一区域的顶部(中心部分)的曲率半径(即，第一光反射层的曲率半径)。
[D02]根据[D01]的发光元件，还包括：
模式损失作用部分，设置在第二化合物半导体层的第二表面上并且构成对振荡模式损失的增大或减小起作用的模式损失作用区域；
第二电极，形成在第二化合物半导体层的第二表面上和模式损失作用部分上；以及
第一电极，电连接至第一化合物半导体层；
其中，第二光反射层形成在第二电极上；
在堆叠结构体中形成电流注入区域、围绕电流注入区域的电流非注入/内部区域、以及围绕电流非注入/内部区域的电流非注入/外部区域；以及
模式损失作用区域的正交投影图像和电流非注入/外部区域的正交投影图像彼此重叠。
[D03]根据[D01]或[D02]的发光元件，其中，第一区域的半径r1满足ω0≤r1≤20·ω0。
[D04]根据[D01]至[D03]中任一项的发光元件，其中，DCI≥ω0。
[E01]<<第五配置的发光元件阵列>>
根据[B01]至[C04]中任一项的发光元件，还包括：
模式损失作用部分，设置在第二化合物半导体层的第二表面上并且构成对振荡模式损失的增大或减小起作用的模式损失作用区域；
第二电极，形成在第二化合物半导体层的第二表面上和模式损失作用部分上；以及
第一电极，电连接至第一化合物半导体层；
其中，第二光反射层形成在第二电极上；
在堆叠结构体中形成电流注入区域、围绕电流注入区域的电流非注入/内部区域以及围绕电流非注入/内部区域的电流非注入/外部区域；并且
模式损失作用区域的正交投影图像和电流非注入/外部区域的正交投影图像彼此重叠。
[E02]根据[E01]的发光元件，其中，电流非注入/外部区域定位在模式损失作用区域的下方。
[E03]根据[E01]或[E02]的发光元件，其中，0.01≤S1/(S1+S2)≤0.7，其中，电流注入区域的正交投影图像的面积是S1并且电流非注入/内部区域的正交投影图像的面积是S2。
[E04]根据[E01]至[E03]中任一项的发光元件，其中，通过向堆叠结构体中离子注入形成电流非注入/内部区域和电流非注入/外部区域。
[E05]根据[E04]的发光元件，其中，离子类型是选自由硼、质子、磷、砷、碳、氮、氟、氧、锗以及硅组成的组中的至少一种类型的离子。
[E06]<<第5-B配置的发光元件阵列>>
根据[E01]至[E05]中任一项的发光元件，其中，通过在第二化合物半导体层的第二表面上的等离子体照射、在第二化合物半导体层的第二表面上的灰化处理、或者在第二化合物半导体层的第二表面上的反应离子蚀刻处理，形成电流非注入/内部区域和电流非注入/外部区域。
[E07]<<第5-C配置的发光元件阵列>>
根据[E01]至[E06]中任一项的发光元件，其中，第二光反射层具有将来自第一光反射层的光朝向包括第一光反射层和第二光反射层的共振器结构的外部反射或散射的区域。
[E08]根据[E01]至[E07]中任一项的发光元件，其中，OL0>OL2，其中，在电流注入区域中，从有源层至第二化合物半导体层的第二表面的光学距离为OL2，并且在模式损失作用区域中，从有源层至模式损失作用部分的顶面的光学距离为OL0。
[E09]根据[E01]至[E08]中任一项的发光元件，其中，所产生的具有较高阶模式的光被朝向包括第一光反射层和第二光反射层的共振器结构的外部散射，并且被模式损失作用区域损失，使得振荡模式损失增加。
[E10]根据[E01]至[E09]中任一项的发光元件，其中，模式损失作用部分由介电材料、金属材料或合金材料形成。
[E11]根据[E10]的发光元件，其中，使用介电材料形成模式损失作用部分，并且
模式损失作用部分的光学厚度是偏离在发光元件阵列中产生的光的波长的1/4的整数倍的值。
[E12]根据[E10]的发光元件，其中，使用介电材料形成模式损失作用部分，并且
模式损失作用部分的光学厚度是在发光元件阵列中产生的光的波长的1/4的整数倍。
[E13]<<第5-D配置的发光元件阵列>>
根据[E01]至[E03]中任一项的发光元件，其中，形成在第二化合物半导体层的第二表面侧上凸部；并且
模式损失作用部分形成在围绕凸部的第二化合物半导体层的第二表面的区域上。
[E14]根据[E13]的发光元件，其中，OL0<OL2，其中，在电流注入区中从有源层至第二化合物半导体层的第二表面的光学距离为OL2，并且在模式损失作用区中从有源层至模式损失作用部分的顶表面的光学距离为OL0。
[E15]根据[E13]或[E14]的发光元件，其中，通过模式损失作用区域将具有高阶模式的所产生的光限制在电流注入区域和电流非注入/内部区域中，使得振荡模式损失减小。
[E16]根据[E13]至[E15]中任一项的发光元件，其中，模式损失作用部分使用电介质材料、金属材料、或合金材料形成。
[E17]根据[E01]至[E16]中任一项的发光元件，其中，第二电极使用透明导电材料形成。
[F01]<<第六配置的发光元件阵列>>
根据[B01]至[C04]中任一项的发光元件，还包括：
第二电极，形成在第二化合物半导体层的第二表面上；
第二光反射层，形成在第二电极上；
模式损失作用部分，设置在第一化合物半导体层的第一表面上并且构成对振荡模式损失的增加或减少起作用的模式损失作用区域；以及
第一电极，电连接至第一化合物半导体层；
其中，第一光反射层形成在第一化合物半导体层的第一表面上和模式损失作用部分上；
在堆叠结构体中形成电流注入区域、围绕电流注入区域的电流非注入/内部区域以及围绕电流非注入/内部区域的电流非注入/外部区域；并且
模式损失作用区域的正交投影图像和电流非注入/外部区域的正交投影图像彼此重叠。
[F02]根据[F01]的发光元件，其中，0.01≤S1'/(S1'+S2')≤0.7，其中，电流注入区域的正交投影图像的面积是S1'，并且电流非注入/内部区域的正交投影图像的面积是S2'。
[F03]<<第6-A配置的发光元件阵列>>
根据[F01]或[F02]的发光元件，其中，通过向堆叠结构体中离子注入来形成电流非注入/内部区域和电流非注入/外部区域。
[F04]根据[F03]的发光元件，其中，离子类型是选自由硼、质子、磷、砷、碳、氮、氟、氧、锗以及硅组成的组中的至少一种类型的离子。
[F05]<<第6-B配置的发光元件阵列>>
根据[F01]至[F04]中任一项的发光元件，其中，通过在第二化合物半导体层的第二表面上的等离子体照射、在第二化合物半导体层的第二表面上的灰化处理、或者在第二化合物半导体层的第二表面上的反应离子蚀刻处理，形成电流非注入/内部区域和电流非注入/外部区域。
[F06]<<第6-C配置的发光元件阵列>>
[F07]根据[F01]至[F06]中任一项的发光元件，其中，OL0'>OL1'，其中，在电流注入区域中，从有源层至第一化合物半导体层的第一表面的光学距离为OL1'，并且在模式损失作用区域中，从有源层至模式损失作用部分的顶表面的光学距离为OL0'。
[F08]根据[F01]至[F07]中任一项的发光元件，其中，所产生的具有较高阶模式的光被朝向包括第一光反射层和第二光反射层的共振器结构的外部散射，并且被模式损失作用区域损失，使得振荡模式损失增加。
[F09]根据[F01]至[F08]中任一项的发光元件，其中，模式损失作用部分由介电材料、金属材料或合金材料形成。
[F10]根据[F09]的发光元件，其中，使用介电材料形成模式损失作用部分，并且
模式损失作用部分的光学厚度是偏离在发光元件阵列中产生的光的波长的1/4的整数倍的值。
[F11]根据[F09]的发光元件，其中，使用介电材料形成模式损失作用部分，并且
模式损失作用部分的光学厚度是在发光元件阵列中产生的光的波长的1/4的整数倍。
[F12]<<第6-D配置的发光元件阵列>>
根据[F01]或[F02]的发光元件，其中，在第一化合物半导体层的第一表面侧上形成凸部，以及
模式损失作用部分形成在围绕凸部的第一化合物半导体层的第一表面的区域上。
[F13]根据[F12]的发光元件，其中，OL0'<OL1'，其中，在电流注入区域中，从有源层至第一化合物半导体层的第一表面的光学距离为OL1'，并且在模式损失作用区域中，从有源层至模式损失作用部分的顶表面的光学距离为OL0'。
[F14]根据[F01]或[F02]的发光元件，其中，在第一化合物半导体层的第一表面侧上形成凸部，并且
模式损失作用部分形成在围绕凸部的第一化合物半导体层的第一表面的区域上。
[F15]根据[F12]至[F14]中任一项的发光元件，其中，所产生的具有较高阶模式的光通过模式损失作用区域被限定在电流注入区域和电流非注入/内部区域中，使得振荡模式损失减小。
[F16]根据[F12]至[F15]中任一项的发光元件，其中，模式损失作用部分使用电介质材料、金属材料、或合金材料形成。
[F17]根据[F01]至[F16]中任一项的发光元件，其中，第二电极使用透明导电材料形成。
[G01]<<第七配置的发光元件阵列>>
根据[B01]至[F17]中任一项的发光元件，其中，至少两个光吸收材料层形成在包括与由有源层占据的虚拟平面平行的第二电极的堆叠结构体中。
[G02]根据[G01]的发光元件，其中，形成至少四个光吸收材料层。
[G03]根据[G01]或[G02]的发光元件，其中，0.9×{(m·λ0)/(2·neq)}≤LAbs≤1.1×{(m·λ0)/(2·neq)}，其中，振荡波长为λ0，两个光吸收材料层的全部和定位在光吸收材料层之间的堆叠结构体的一部分的等效折射率是neq，并且光吸收材料层之间的距离是LAbs，m是1或者包括1的2或更大的任意整数。
[G04]根据[G01]至[G03]中任一项的发光元件，其中，光吸收材料层的厚度为λ0/(4·neq)或更小。
[G05]根据[G01]至[G04]中任一项的发光元件，其中，光吸收材料层定位在在堆叠结构体内部形成的光的驻波中产生的最小振幅部分处。
[G06]根据[G01]至[G05]中任一项的发光元件，其中，有源层定位在在堆叠结构体内部形成的光的驻波中产生的最大振幅部分处。
[G07]根据[G01]至[G06]中任一项的发光元件，其中，光吸收材料层具有为构成堆叠结构体的化合物半导体的光吸收系数的两倍以上的光吸收系数。
[G08]根据[G01]至[G07]中任一项的发光元件，其中，使用选自由以下材料构成的组中的至少一种材料形成光吸收材料层：具有比构成堆叠结构体的化合物半导体窄的带隙的化合物半导体材料、掺杂有杂质的化合物半导体材料、透明导电材料、以及具有光吸收特性的光反射层构成材料。
[H01]根据[B01]至[G07]中任一项的发光元件，其中，在堆叠结构体的堆叠方向上延伸的分隔壁形成为围绕第一光反射层。
[H02]根据[H01]的发光元件，其中，分隔壁在第一化合物半导体层中在厚度方向上从第一化合物半导体层的第一表面侧延伸至第一化合物半导体层的中间。
[H03]根据[H01]的发光元件，其中，分隔壁在第二化合物半导体层和有源层中从第二化合物半导体层的第二表面侧延伸，并且在第一化合物半导体层中在厚度方向上进一步延伸至第一化合物半导体层的中间。
[H04]根据[H01]至[H03]中任一项的发光元件，其中，使用不透射有源层中产生的光的材料形成分隔壁。
[H05]根据[H01]至[H03]中任一项的发光元件，其中，使用反射有源层中产生的光的材料形成分隔壁。
[H06]根据[H01]至[H03]中任一项的发光元件，其中，1×10-1≤TC1/TC0≤1×102，其中，第一化合物半导体层的材料的热导率是TC1，并且分隔壁的材料的热导率是TC0。
[H07]根据[H01]至[H03]中任一项的发光元件，其中|CTE0-CTE1|≤1×10-4/K，其中，第一化合物半导体层的材料的线性膨胀率为CTE1，并且分隔壁的材料的线性膨胀率为CTE0。
[H08]根据[H01]至[H03]中任一项的发光元件，其中，分隔壁使用焊料材料形成，并且分隔壁的一部分在发光元件的外表面处暴露。
[H09]根据[H01]至[H08]中任一项的发光元件，其中，分隔壁的侧表面在从第一化合物半导体层的第一表面侧朝向第二化合物半导体层的第二表面侧的方向上变窄。
[H10]根据[H01]至[H09]中任一项的发光元件，其中，第一光反射层形成在定定位在第一化合物半导体层的第一表面侧上的基部表面上，
基部表面在周边区域中延伸；并且
基部表面是不平的且可微的。
[J01]根据[B01]至[H10]中任一项的发光元件，其中，定位在第一化合物半导体层的第一表面侧上的基部表面具有包括在远离有源层的方向上突起的突起部的第一区域，以及围绕第一区域并且具有平坦表面的第二区域，
第一区域包括第1-A区域和第1-B区域，第1-A区域包括突起部的顶部，第1-B区域围绕第1-A区域，
第一光反射层形成在至少第1-A区域上，
在沿着包括堆叠结构体的堆叠方向的虚拟平面切割基部表面的情况下，在基部表面的截面形状中由第1-A区域形成的第一曲线包括向上突起的平滑曲线，
基面的截面形状中由第1-B区域形成的第二曲线和由第二区域形成的直线在第二曲线与直线的交点处形成的角度的补充角θCA具有超过0度的值，以及
第二曲线包括从由下凸曲线、线段和任意曲线的组合组成的组中选择的至少一种图形。
[J02]根据[J01]的发光元件，其中，补充角θCA为1度以上且6度以下。
[J03]根据[B01]至[H10]中任一项的发光元件，其中，定位在第一化合物半导体层的第一表面侧上的基部表面具有包括在远离有源层的方向上突起的突起部的第一区域和围绕第一区域并且具有平坦表面的第二区域；
第一光反射层形成在第一区域的至少顶部上；并且
在沿着包括堆叠结构体在曲线与直线的交点处的堆叠方向的虚拟平面切割基面的情况下，基面的截面形状中由第一区域形成的曲线和由第二区域形成的直线形成的角度的补充角θCA为1度以上且6度以下。
[K01]根据[B01]至[H10]中任一项的发光元件，其中，第一光反射层形成在定位在第一化合物半导体层的第一表面侧上的基部表面上，
基部表面在外围区域中延伸；并且
基部表面是不平的且可微的。
[L01]<<发光元件阵列>>
一种包括多个发光元件的发光元件阵列，
其中，每个发光元件包括：
堆叠结构体，在该堆叠结构体中，堆叠有第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层，该第一化合物半导体层具有第一表面和与第一表面相反的第二表面，该有源层面向第一化合物半导体层的第二表面，该第二化合物半导体层具有面向有源层的第一表面和与第一表面相反的第二表面；
第一光反射层；以及
第二光反射层，形成在第二化合物半导体层的第二表面侧上并且具有平面形状；
定位在第一化合物半导体层的第一表面侧上的基部表面具有在远离有源层的方向上突起的突起部；
在沿着包括堆叠结构体的堆叠方向的虚拟平面切割基部表面的情况下的突起部的截面形状包括平滑曲线；
第一光反射层至少形成在突起部上，
2×10-6m≤D1≤2.5×10-5m，
1×10-8m≤H1≤5×10-7m，
1×10-4m≤R1，以及
Rapj≤1.0nm，其中，突起部的直径是D1，突起部的高度是H1，突起部的顶部的曲率半径是R1，突起部的表面粗糙度是Rapj，并且发光元件的谐振器长度是LOR，以及
发光元件的形成间距P0为3×10-5m或更小。
[L02]根据[L01]的发光元件阵列，其中，在每个发光元件中，在堆叠结构体的堆叠方向上延伸的隔壁形成为包围第一光反射层。
[L03]根据[L02]的发光元件阵列，其中，在每个发光元件中，分隔壁在第一化合物半导体层中在厚度方向上从第一化合物半导体层的第一表面侧延伸至第一化合物半导体层的中间。
[L04]根据[B0X]的发光元件阵列，其中，L0、L1和L3之间的关系满足以下公式(1)，优选地公式(1')，满足以下公式(2)，优选地公式(2')，满足以下公式(1)和(2)，或满足以下公式(1')和(2')：
0.01×L0≤L0-L1(1)
0.05×L0≤L0-L1(1')
0.01×L3≤L1(2)
0.05×L3≤L1(2')
其中，
L0：从第一光反射层的面向第一化合物半导体层的第一表面的面向表面的端部至有源层的距离，
L1：从有源层至分隔壁的端部(分隔壁的上端部和面向有源层的端部)的距离，分隔壁的端部在第一化合物半导体层中沿厚度方向延伸至第一化合物半导体层的中间，以及
L3：从发光元件中包括的第一光反射层的轴线至堆叠结构体上的分隔壁的正交投影图像(更具体地，分隔壁的上端部的正交投影图像)的距离。
[L05]根据[L02]的发光元件阵列，其中，在每个发光元件中，分隔壁在第二化合物半导体层和有源层中从第二化合物半导体层的第二表面侧延伸，并且在第一化合物半导体层中在厚度方向上进一步延伸至第一化合物半导体层的中间。
[L06]根据[L05]的发光元件阵列，其中L0、L2和L3'之间的关系满足以下公式(3)，优选地公式(3')，满足以下公式(4)，优选地公式(4')，满足以下公式(3)和(4)，或满足以下公式(3')和(4')：
0.01×L0≤L2(3)
0.05×L0≤L2(3')
0.01×L3'≤L2(4)
0.05×L3'≤L2(4')
其中，
L0：从第一光反射层的面向第一化合物半导体层的第一表面的面向表面的端部至有源层的距离，
L2：从有源层至分隔壁的端部(分隔壁的下端部和面向第一电极的端部)的距离，分隔壁在第一化合物半导体层中沿厚度方向延伸至第一化合物半导体层的中间，以及
L3'：从包括在发光元件中的第一光反射层的轴线到堆叠结构体上的分隔壁的正交投影图像(更具体地，分隔壁的下端部的正交投影图像)的距离。
[M01]根据[L01]至[L06]中任一项的发光元件阵列，其中第一光反射层形成在定位在第一化合物半导体层的第一表面侧上的基部表面上，基部表面在由多个发光元件包围的外围区域中延伸；并且
基部表面是不平的且可微的。
[M02]根据[M01]的发光元件阵列，其中基部表面是光滑的。
[M03]<<第八配置的发光元件>>
根据[M01]或[M02]的发光元件阵列，其中，其上形成第一光反射层的基面的第一部分相对于第一化合物半导体层的第二表面具有向上突起的形状。
[M04]<<第8-A配置的发光元件>>
根据[M03]的发光元件阵列，其中占据外围区域的基部表面的第二部分相对于第一化合物半导体层的第二表面具有向下突起部的形状。
[M05]根据[M04]的发光元件阵列，其中，基部表面的第一部分的中心部分定位在正方晶格的顶点(交叉部分)。
[M06]根据[M04]的发光元件阵列，其中，基部表面的第一部分的中心部分定位在正三角形晶格的顶点(交叉部分)。
[M07]<<第8B配置的发光元件>>
根据[M03]的发光元件阵列，其中占据外围区域的基部表面的第二部分相对于第一化合物半导体层的第二表面具有向下凸形和从向下凸形向外围区域的中心部分延伸的向上凸形。
[M08]根据[M07]的发光元件阵列，其中LL2>LL1，其中从第一化合物半导体层的第二表面到基部表面的第一部分的中心部分的距离为LL1，并且从第一化合物半导体层的第二表面到基部表面的第二部分的中心部分的距离为LL2。
[M09]根据[M07]或[M08]的发光元件阵列，其中R1>R2，基面的第一部分的中心部分的曲率半径(即，第一光反射层的曲率半径)为R1，基面的第二部分的中心部分的曲率半径为R2。
[M10]根据[M07]至[M09]中任一项的发光元件阵列，其中，基面的第一部分的中心部分定位在正方晶格的顶点(交叉部分)处。
[M11]根据[M10]的发光元件阵列，其中基部表面的第二部分的中心部分定位在正方晶格的顶点(交叉部分)处。
[M12]根据[M07]至[M09]中任一项的发光元件阵列，其中基部表面的第一部分的中心部分定位在正三角形晶格的顶点(交叉部分)。
[M13]根据[M12]的发光元件阵列，其中基部表面的第二部分的中心部分定位在正三角形晶格的顶点(交叉部分)处。
[M14]<<第8-C配置的发光元件>>
根据[M03]的发光元件阵列，其中占据外围区域的基部表面的第二部分具有围绕基部表面的第一部分的环形凸形以及相对于第一化合物半导体层的第二表面从环形凸形朝向基部表面的第一部分延伸的向下凸形。
[M15]根据[M14]的发光元件阵列，其中，LL2'>LL1，其中从第一化合物半导体层的第二表面到基部表面的第一部分的中心部分的距离为LL1，并且从第一化合物半导体层的第二表面到基部表面的第二部分的环形凸形的顶部的距离为LL2'。
[M16]根据[M14]或[M15]的发光元件阵列，其中，R1>R2'，其中，基部表面的第一部分的中心部分的曲率半径(即，第一光反射层的曲率半径)为R1，基部表面的第二部分的环形凸形的顶部的曲率半径为R2'。
附图标记列表
10A、10B、10C、10D、10E、10F、10G、10H、10J、10K发光元件(表面发光元件和表面发射激光元件)
11化合物半导体基板(发光元件阵列制造基板)
11a化合物半导体基板(发光元件阵列制造基板)的面向第一化合物半导体层的第一表面
11b化合物半导体基板(发光元件阵列制造基板)的面向第一化合物半导体层的第二表面
20 堆叠结构体
21 第一化合物半导体层
21a 第一化合物半导体层的第一表面
21b 第一化合物半导体层的第二表面
22 第二化合物半导体层
22a 第二化合物半导体层的第一表面
22b 第二化合物半导体层的第二表面
23 有源层(发光层)
31 第一电极
31' 设置在第一电极中的开口
32 第二电极
33 第二焊盘电极
34 绝缘层(电流收缩层)
34A 设置在绝缘层(电流收缩层)中的开口
35 凸块
41 第一光反射层
42 第二光反射层
42A 形成在第二光反射层中的前锥形倾斜部分
48 接合层
49 支撑基板
51、61 电流注入区域
61A 电流注入区域
61B 当前的非注入区域
52、62 电流非注入/内部区域
53、63 电流非注入/外部区域
54、64 模式损失作用部分(模式损失作用层)
54A、54B、64A 在模式损失作用部分中形成的开口
55、65 模式损失作用区域
71 第一层
72 第二层
73 波长转换材料层(颜色转换材料层)
74 光吸收材料层
81 第一牺牲层
82 第二牺牲层
90 基部表面
91 突起部
91A 第1-A突起部区域
91B 第1-B突起部区域
92 第二区域
91' 第一部分
92' 第二部分
91c 基部表面的第一部分的中心部分
90bd 第一部分和第二部分之间的边界
93 基材
94 用于形成基部表面的凹凸部分
95 平坦化膜
96、97 分隔壁
96'、97' 分隔壁的侧表面
96a、97a 分隔壁的下端部
96b、97b 分隔壁的上端部。
Claims (10)
1.一种用于制造发光元件的方法，所述发光元件包括：
堆叠结构体，在所述堆叠结构体中，堆叠有第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层，所述第一化合物半导体层具有第一表面和与所述第一表面相反的第二表面，所述有源层面向所述第一化合物半导体层的所述第二表面，所述第二化合物半导体层具有面向所述有源层的第一表面和与所述第一表面相反的第二表面；
第一光反射层；以及
第二光反射层，形成在所述第二化合物半导体层的第二表面侧上并且具有平坦形状，并且
在所述堆叠结构体中，定位在所述第一化合物半导体层的第一表面侧上的基部表面具有在远离所述有源层的方向上突起的突起部，并且
在沿着虚拟平面切割所述基部表面的情况下的所述突起部的截面形状包括平滑曲线，所述虚拟平面包括所述堆叠结构体的堆叠方向，
所述方法包括：
在形成所述堆叠结构体之后，在所述第二化合物半导体层的所述第二表面侧上形成所述第二光反射层；然后
在待形成所述突起部的所述基部表面上形成第一牺牲层；接着在整个表面上形成第二牺牲层，并且然后通过将所述第二牺牲层和所述第一牺牲层用作蚀刻掩模，来从所述基部表面向内执行回蚀刻；并且
至少在所述突起部上形成所述第一光反射层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在整个表面上形成所述第二牺牲层的工艺中，执行多次所述第二牺牲层的形成。
3.一种用于制造发光元件的方法，所述发光元件包括：
堆叠结构体，在所述堆叠结构体中，堆叠有第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层，所述第一化合物半导体层具有第一表面和与所述第一表面相反的第二表面，所述有源层面向所述第一化合物半导体层的所述第二表面，所述第二化合物半导体层具有面向所述有源层的第一表面和与所述第一表面相反的第二表面；
第一光反射层；以及
第二光反射层，形成在所述第二化合物半导体层的第二表面侧上并且具有平坦形状，并且
在所述堆叠结构体中，定位在所述第一化合物半导体层的第一表面侧上的基部表面具有在远离所述有源层的方向上突起的突起部，并且
在沿着虚拟平面切割所述基部表面的情况下的所述突起部的截面形状包括平滑曲线，所述虚拟平面包括所述堆叠结构体的堆叠方向，
所述方法包括：
在形成所述堆叠结构体之后，在所述第二化合物半导体层的所述第二表面侧上形成所述第二光反射层；
在所述基部表面的待形成所述突起部的部分上形成第一层；
形成覆盖所述第一层的第二层，以在所述基部表面上形成由所述第一层和覆盖所述第一层的所述第二层构成的所述突起部；并且
至少在所述突起部上形成所述第一光反射层。
4.根据权利要求3所述的用于制造发光元件的方法，其中，在整个表面上形成所述第二层的工艺中，执行多次所述第二层的形成。
5.一种发光元件，包括：
堆叠结构体，在所述堆叠结构体中，堆叠有第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层，所述第一化合物半导体层具有第一表面和与所述第一表面相反的第二表面，所述有源层面向所述第一化合物半导体层的所述第二表面，所述第二化合物半导体层具有面向所述有源层的第一表面和与所述第一表面相反的第二表面；
第一光反射层；以及
第二光反射层，形成在所述第二化合物半导体层的第二表面侧上并且具有平面形状；
其中，定位在所述第一化合物半导体层的第一表面侧上的基部表面具有在远离所述有源层的方向上突起的突起部；
在沿着虚拟平面切割所述基部表面的情况下的所述突起部的截面形状包括平滑曲线，所述虚拟平面包括所述堆叠结构体的堆叠方向；
所述第一光反射层至少形成在所述突起部上；并且
2×10-6m≤D1≤2.5×10-5m，
1×10-8m≤H1≤5×10-7m，
1×10-4m≤R1，以及
Rapj≤1.0nm，其中，所述突起部的直径为D1，所述突起部的高度为H1，所述突起部的顶部的曲率半径为R1，并且所述突起部的表面粗糙度为Rapj，并且所述发光元件的谐振器长度为LOR。
6.一种发光元件，包括：
堆叠结构体，在所述堆叠结构体中，堆叠有第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层，所述第一化合物半导体层具有第一表面和与所述第一表面相反的第二表面，所述有源层面向所述第一化合物半导体层的所述第二表面，所述第二化合物半导体层具有面向所述有源层的第一表面和与所述第一表面相反的第二表面；
第一光反射层；以及
第二光反射层，形成在所述第二化合物半导体层的第二表面侧上并且具有平面形状；
其中，定位在所述第一化合物半导体层的第一表面侧上的基部表面具有在远离所述有源层的方向上突起的突起部；
在沿着虚拟平面切割所述基部表面的情况下的所述突起部的截面形状包括平滑曲线，所述虚拟平面包括所述堆叠结构体的堆叠方向；
所述第一光反射层至少形成在所述突起部上；并且
2×10-3m≤D1，
1×10-3m≤R1，以及
Rapj≤1.0nm，其中，所述突起部的直径为D1，所述突起部的高度为H1，所述突起部的顶部的曲率半径为R1，所述突起部的表面粗糙度为Rapj，并且所述发光元件的谐振器长度为LOR。
7.一种发光元件，包括：
堆叠结构体，在所述堆叠结构体中，堆叠有第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层，所述第一化合物半导体层具有第一表面和与所述第一表面相反的第二表面，所述有源层面向所述第一化合物半导体层的所述第二表面，所述第二化合物半导体层具有面向所述有源层的第一表面和与所述第一表面相反的第二表面；
第一光反射层；以及
第二光反射层，形成在所述第二化合物半导体层的第二表面侧上并且具有平面形状；
其中，定位在所述第一化合物半导体层的第一表面侧上的基部表面具有在远离所述有源层的方向上突起的突起部；
所述突起部由第一层和覆盖所述第一层的第二层构成；
在沿着虚拟平面切割所述基部表面的情况下的所述突起部的截面形状包括平滑曲线，所述虚拟平面包括所述堆叠结构体的堆叠方向；并且
所述第一光反射层至少形成在所述突起部上。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的发光元件，其中，在所述发光元件发射光的区域中设置有波长转换材料层。
9.根据权利要求8所述的发光元件，其中，经由所述波长转换材料层发射白光。
10.一种发光元件阵列，包括：
多个发光元件；
其中，每个发光元件包括：
堆叠结构体，在所述堆叠结构体中，堆叠有第一化合物半导体层、有源层和第二化合物半导体层，所述第一化合物半导体层具有第一表面和与所述第一表面相反的第二表面，所述有源层面向所述第一化合物半导体层的所述第二表面，所述第二化合物半导体层具有面向所述有源层的第一表面和与所述第一表面相反的第二表面；
第一光反射层；以及
第二光反射层，形成在所述第二化合物半导体层的第二表面侧上并且具有平面形状；
定位在所述第一化合物半导体层的第一表面侧上的基部表面具有在远离所述有源层的方向上突起的突起部；
在沿着虚拟平面切割所述基部表面的情况下的所述突起部的截面形状包括平滑曲线，所述虚拟平面包括所述堆叠结构体的堆叠方向；
所述第一光反射层至少形成在所述突起部上；并且
2×10-6m≤D1≤2.5×10-5m，
1×10-8m≤H1≤5×10-7m，
1×10-4m≤R1，以及
Rapj≤1.0nm，其中，所述突起部的直径是D1，所述突起部的高度是H1，所述突起部的顶部的曲率半径是R1，所述突起部的表面粗糙度是Rapj，并且所述发光元件的谐振器长度是LOR；并且
所述发光元件的形成间距P0为3×10-5m或更小。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020001292 | 2020-01-08 | ||
| JP2020-001292 | 2020-01-08 | ||
| PCT/JP2020/045968 WO2021140822A1 (ja) | 2020-01-08 | 2020-12-10 | 発光素子及びその製造方法、並びに、発光素子アレイ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114946093A true CN114946093A (zh) | 2022-08-26 |
Family
ID=76787473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202080093129.5A Pending CN114946093A (zh) | 2020-01-08 | 2020-12-10 | 发光元件及其制造方法和发光元件阵列 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230044675A1 (zh) |
| JP (1) | JPWO2021140822A1 (zh) |
| CN (1) | CN114946093A (zh) |
| DE (1) | DE112020006452T5 (zh) |
| WO (1) | WO2021140822A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113748516A (zh) * | 2020-03-27 | 2021-12-03 | 京东方科技集团股份有限公司 | 显示面板及其制作方法、电子设备 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0575207A (ja) * | 1991-09-13 | 1993-03-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 共振器型半導体光装置及びその製法 |
| WO2007133766A2 (en) * | 2006-05-15 | 2007-11-22 | The Regents Of The University Of California | Electrically-pumped (ga,in, ai) n vertical-cavity surface-emitting laser |
| JP6962330B2 (ja) | 2016-11-02 | 2021-11-05 | ソニーグループ株式会社 | 発光素子及びその製造方法 |
| JP7024786B2 (ja) * | 2017-04-14 | 2022-02-24 | ソニーグループ株式会社 | 発光素子および発光装置 |
| WO2019171864A1 (ja) * | 2018-03-06 | 2019-09-12 | ソニー株式会社 | 発光素子 |
-
2020
- 2020-12-10 WO PCT/JP2020/045968 patent/WO2021140822A1/ja active Application Filing
- 2020-12-10 CN CN202080093129.5A patent/CN114946093A/zh active Pending
- 2020-12-10 JP JP2021569781A patent/JPWO2021140822A1/ja active Pending
- 2020-12-10 US US17/758,145 patent/US20230044675A1/en active Pending
- 2020-12-10 DE DE112020006452.2T patent/DE112020006452T5/de active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021140822A1 (ja) | 2021-07-15 |
| JPWO2021140822A1 (zh) | 2021-07-15 |
| DE112020006452T5 (de) | 2022-10-27 |
| US20230044675A1 (en) | 2023-02-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7388517B2 (ja) | 発光素子 | |
| JP7014179B2 (ja) | 発光素子 | |
| WO2019017044A1 (ja) | 発光素子及び発光素子アレイ | |
| WO2020246280A1 (ja) | 発光素子、発光素子アレイ及び発光素子アレイの製造方法 | |
| US11728625B2 (en) | Light emitting element | |
| WO2020075428A1 (ja) | 発光素子 | |
| JP7556362B2 (ja) | 発光素子 | |
| WO2020184148A1 (ja) | 発光素子及びその製造方法 | |
| US20230044675A1 (en) | Light emitting element, method for manufacturing same, and light emitting element array | |
| US20230139279A1 (en) | Light emitting element | |
| WO2021181952A1 (ja) | 発光素子 | |
| US20230352910A1 (en) | Light emitting element, light emitting element unit, electronic device, light emitting device, sensing device, and communication device | |
| US20230299560A1 (en) | Semiconductor-laser element | |
| US20230335974A1 (en) | Light-emitting device | |
| JPWO2020084942A1 (ja) | 発光素子及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |