JP2006140382A - Optical element, manufacturing method thereof, surface emitting element array, and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical element having formed micro lenses of good shapes, and to provide the manufacturing method thereof. <P>SOLUTION: The manufacturing method of an optical element includes a process for forming a surface emitting element 100 on a substrate, a process for measuring the optical characteristic of the surface emitting element 100, a process for determining the necessary dripping quantity of the precursor solution of a light-transmissive hardening resin for forming each desired micro lens based on the measured optical characteristic and from a predetermined calibrating information, a process for dripping each precursor solution 50' having the determined dripping quantity on an emitting surface 46 of the surface emitting element 100, and a process for so hardening each dripped precursor solution 50' as to form each micro lens 50. The calibrating information indicates the relation generated among the optical characteristics of the samples of the surface emitting element which are obtained respectively before and after forming the micro lenses on the element and the necessary dripping quantity of the precursor solution for forming the micro lenses. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光素子およびその製造方法、ならびに面発光素子アレイおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to an optical element and a manufacturing method thereof, and a surface light emitting element array and a manufacturing method thereof.

面発光素子である垂直共振器型面発光レーザ(以下、VCSELと略す。)は、二次元集積化が可能で並列光通信用の光源として期待されている。また、VCSELは、作製後にウェハレベルで検査できるというメリットがある。また、VCSELをアレイ化した場合、その特性向上を図るべくVCSELと同様にアレイ化が可能なマイクロレンズが組み合わされて用いられることもある。   2. Description of the Related Art A vertical cavity surface emitting laser (hereinafter abbreviated as VCSEL), which is a surface light emitting element, can be two-dimensionally integrated and is expected as a light source for parallel optical communication. In addition, the VCSEL has an advantage that it can be inspected at the wafer level after fabrication. When VCSELs are arrayed, microlenses that can be arrayed may be used in combination with VCSELs in order to improve the characteristics.

ところが、VCSELを用いて並列光通信を実現するためには、プロセス要因などによって生じるウェハ面内での素子特性の均一性が特に重要となってくる。例えば、VCSELの1チップで見ると90%の歩留まりが確保できる状態であっても、これをアレイ化した場合、4チャンネルでは66%、8チャンネルでは43%、16チャンネルでは19%程度の歩留まりしか期待できなくなる。このため、VCSELをアレイ化した場合における歩留まりを向上させる技術が望まれている。   However, in order to realize parallel optical communication using the VCSEL, the uniformity of element characteristics within the wafer surface caused by process factors is particularly important. For example, even if 90% yield can be ensured with a single VCSEL chip, when this is arrayed, it is only 66% for 4 channels, 43% for 8 channels, and 19% for 16 channels. You can't expect. For this reason, there is a demand for a technique for improving the yield when VCSELs are arrayed.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、良好な形状のマイクロレンズが形成された光素子およびその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an optical element in which a microlens having a good shape is formed and a method for manufacturing the same.

また、本発明の他の目的は、チップ間の特性差が低減された面発光素子アレイ及びその製造方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a surface light emitting element array in which a difference in characteristics between chips is reduced and a method for manufacturing the same.

(1)本発明の光素子の製造方法は、
基板上に面発光素子を形成すること、
前記面発光素子の光学特性を計測すること、
前記計測された光学特性を基に、所定の検量情報から所望のマイクロレンズの形成に必要な光透過性を有する硬化樹脂の前駆体溶液の滴下量を決定すること、
前記面発光素子の出射面の上方に、前記決定された滴下量の前記前駆体溶液を滴下すること、
前記滴下された前駆体溶液を硬化してマイクロレンズを形成すること、
を含み、
前記検量情報は、マイクロレンズのない面発光素子サンプルの光学特性と、該面発光素子サンプルにマイクロレンズを形成した後の光学特性と、該マイクロレンズの形成に要した前記前駆体の溶液の滴下量との関係を示すものである。
(1) The manufacturing method of the optical element of the present invention is as follows:
Forming a surface light emitting element on a substrate;
Measuring optical characteristics of the surface light emitting element;
Determining a dripping amount of a precursor solution of a cured resin having light permeability necessary for forming a desired microlens from predetermined calibration information based on the measured optical characteristics;
Dropping the determined amount of the precursor solution above the emission surface of the surface light emitting element;
Curing the dropped precursor solution to form a microlens;
Including
The calibration information includes the optical characteristics of the surface light emitting element sample without the microlens, the optical characteristics after the microlens is formed on the surface light emitting element sample, and the dripping of the precursor solution required for forming the microlens. It shows the relationship with quantity.

本発明の光素子の製造方法によれば、面発光素子の出射面の上方に良好な形状のマイクロレンズが設けられた光素子をより簡易な工程で製造することができる。これは、マイクロレンズ形成前後の放射角とマイクロレンズの形成に要する前駆体の滴下量との対応関係についての知見をあらかじめ得ておくことで、実際の形成工程においては、面発光素子の光学特性の測定をするのみで、所望のマイクロレンズの形成に必要な滴下量を決定することができるためである。その結果、本発明の製造方法によれば、より簡易な工程で所望のマイクロレンズを形成することができ、素子特性の向上、たとえば放射角の低減が図られた光素子を製造することができる。   According to the method for manufacturing an optical element of the present invention, an optical element in which a microlens having a favorable shape is provided above the emission surface of the surface light emitting element can be manufactured in a simpler process. This is because the knowledge of the correspondence between the emission angle before and after microlens formation and the amount of precursor dripping required to form the microlens is obtained in advance. This is because the amount of dripping necessary to form a desired microlens can be determined only by measuring the above. As a result, according to the manufacturing method of the present invention, a desired microlens can be formed by a simpler process, and an optical element in which element characteristics are improved, for example, a radiation angle is reduced can be manufactured. .

なお、本発明にかかる光素子の製造方法において、特定のもの(以下、「A」という)の「上方」に他の特定のもの(以下、「B」という)を設けるとは、A上に直接Bを設ける場合と、A上に、A上の他のものを介してBを設ける場合と、を含む。   In the method of manufacturing an optical element according to the present invention, providing another specific item (hereinafter referred to as “B”) above the specific item (hereinafter referred to as “A”) The case where B is provided directly and the case where B is provided on A via another on A are included.

(2)本発明の光素子の製造方法において、前記光学特性は、出射光の放射角であることができる。   (2) In the method for manufacturing an optical element of the present invention, the optical characteristic may be an emission angle of emitted light.

(3)本発明の光素子の製造方法において、前記前駆体溶液の滴下は液滴吐出法により行われ、
単位滴下量または滴下回数の少なくともいずれか一方を制御することで、前記決定された滴下量を充足するように滴下を行うことができる。
(3) In the method for producing an optical element of the present invention, the dropping of the precursor solution is performed by a droplet discharge method,
By controlling at least one of the unit dropping amount and the number of droppings, the dropping can be performed so as to satisfy the determined dropping amount.

この態様によれば、単位滴下量または滴下回数を制御することで、決定された滴下量を満たすよう精度のよい滴下を行うことができる。   According to this aspect, by controlling the unit dropping amount or the number of droppings, it is possible to perform dropping with high accuracy so as to satisfy the determined dropping amount.

(4)本発明の面発光素子アレイの製造方法は、
基板上にアレイ化された複数の面発光素子を形成すること、
前記面発光素子の光学特性をそれぞれ計測すること、
前記計測された光学特性を基に、所定の検量情報から所望のマイクロレンズの形成に必要な光透過性を有する硬化樹脂の前駆体溶液の滴下量を前記面発光素子のそれぞれについて決定すること、
前記面発光素子の出射面の上方に、前記決定された滴下量の前記前駆体溶液をそれぞれ滴下すること、
前記滴下された前駆体を硬化してマイクロレンズを形成すること、
を含み、
前記検量情報は、マイクロレンズのない面発光素子サンプルの光学特性と、該面発光素子サンプルにマイクロレンズを形成した後の光学特性と、該マイクロレンズの形成に要した前記前駆体の溶液の滴下量との関係を示すものである。
(4) The method for producing the surface light emitting element array of the present invention includes:
Forming a plurality of surface-emitting elements arrayed on a substrate;
Measuring optical characteristics of the surface light emitting elements,
Based on the measured optical characteristics, determining a dripping amount of a precursor solution of a cured resin having light permeability necessary for forming a desired microlens from predetermined calibration information for each of the surface light emitting elements,
Dropping each of the determined dropping amounts of the precursor solution above the exit surface of the surface light emitting element;
Curing the dropped precursor to form a microlens;
Including
The calibration information includes the optical characteristics of the surface light emitting element sample without the microlens, the optical characteristics after the microlens is formed on the surface light emitting element sample, and the dripping of the precursor solution required for forming the microlens. It shows the relationship with quantity.

本発明の面発光素子アレイの製造方法によれば、面内での素子特性のばらつきが少ない面発光素子アレイを形成することができる。これは、マイクロレンズ形成前後の面発光素子の放射角とマイクロレンズの形成に要する前駆体の滴下量との対応関係についての知見をあらかじめ得ておくことで、形成工程では、各面発光素子の光学特性を測定し、それぞれの特性に応じて、所望のマイクロレンズを得るために必要な滴下量を決定することができるためである。すなわち、マイクロレンズ形成後の各面発光素子の特性が所望の範囲の特性を示すように、マイクロレンズの形成を制御できることになる。その結果、面内の素子特性のばらつきが低減した面発光素子アレイを形成することができる。   According to the method for manufacturing a surface light emitting element array of the present invention, it is possible to form a surface light emitting element array with little variation in element characteristics within the surface. This is because the knowledge of the correspondence between the emission angle of the surface light emitting element before and after the microlens formation and the amount of the precursor dropped to form the microlens is obtained in advance. This is because the amount of dripping necessary to obtain the desired microlens can be determined according to the respective optical characteristics measured. That is, the formation of the microlens can be controlled so that the characteristics of each surface light emitting element after the formation of the microlens exhibit a desired range of characteristics. As a result, it is possible to form a surface light emitting element array with reduced variations in in-plane element characteristics.

(5)本発明の面発光素子アレイの製造方法において、前記光学特性は、出射光の放射角であることができる。   (5) In the method for manufacturing a surface light emitting element array according to the present invention, the optical characteristic may be a radiation angle of emitted light.

(6)本発明の面発光素子アレイの製造方法において、前記前駆体溶液の滴下は、液滴吐出法により行われ、
単位滴下量または滴下回数の少なくともいずれか一方を制御することで、前記決定された全滴下量を充足するように滴下を行うことができる。
(6) In the method for manufacturing the surface light emitting element array of the present invention, the dropping of the precursor solution is performed by a droplet discharge method,
By controlling at least one of the unit dropping amount and the number of droppings, the dropping can be performed so as to satisfy the determined total dropping amount.

この態様によれば、単位滴下量または滴下回数を制御することで、決定された滴下量を満たすよう精度のよい滴下を行うことができる。   According to this aspect, by controlling the unit dropping amount or the number of droppings, it is possible to perform dropping with high accuracy so as to satisfy the determined dropping amount.

(7)本発明の面発光素子アレイの製造方法において、前記前駆体溶液の単位滴下量を変更可能なインクジェットヘッドを用いて、前記面発光素子に対して当該前駆体溶液を滴下する場合において、
前記光学特性の計測結果に応じて前記インクジェットヘッドの単位滴下量を変更することを含むことができる。
(7) In the method for manufacturing a surface light emitting element array of the present invention, when the precursor solution is dropped onto the surface light emitting element using an inkjet head capable of changing the unit dropping amount of the precursor solution,
Changing the unit drop amount of the inkjet head according to the measurement result of the optical property may be included.

この態様によれば、同一面内に形成されている各面発光素子のそれぞれに対して、精度のよい滴下を効率よく行うことができる。   According to this aspect, it is possible to efficiently perform the precise dropping with respect to each of the surface light emitting elements formed in the same plane.

(8)本発明の光素子は、上記いずれかに記載の光素子の製造方法により形成された光素子である。   (8) The optical element of the present invention is an optical element formed by any one of the optical element manufacturing methods described above.

この光素子は、所望の素子特性が得られるよう、マイクロレンズの形成が制御されて製造されている。つまり、本発明によれば、素子特性の良好な光素子を提供することができる。   This optical element is manufactured by controlling the formation of microlenses so as to obtain desired element characteristics. That is, according to the present invention, an optical element having good element characteristics can be provided.

(9)本発明の面発光素子アレイは、上記いずれかに記載の面発光素子アレイの製造方法により形成された面発光素子アレイである。   (9) The surface light-emitting element array of the present invention is a surface light-emitting element array formed by any one of the surface light-emitting element array manufacturing methods described above.

この面発光素子アレイは、面内での特性のばらつきが低減されるよう、マイクロレンズの形成に要する前駆体の滴下量を制御して形成されたものである。そのため、チップ間の特性差が低減された面発光素子アレイを提供することができる。   This surface light emitting element array is formed by controlling the amount of precursor dropped to form the microlens so as to reduce variation in characteristics within the surface. Therefore, it is possible to provide a surface light emitting element array in which the characteristic difference between chips is reduced.

以下、本発明に好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態では、基板上に複数の素子がアレイ化されて設けられている面発光素子アレイの場合を例として説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, a case of a surface light emitting element array in which a plurality of elements are arranged on a substrate will be described as an example.

図1は、本発明の実施の形態に係る面発光レーザアレイ(面発光素子アレイの一例)を模式的に示す断面図である。図2は、本発明の実施の形態に係る面発光レーザアレイを模式的に示す外観図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a surface emitting laser array (an example of a surface emitting element array) according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an external view schematically showing the surface emitting laser array according to the embodiment of the present invention.

本実施の形態の面発光レーザアレイは、図2の外観図に示すように、ウェハ150に平面的に配列された複数の垂直共振器型の面発光レーザ(VCSEL)100を含んで構成される。   The surface emitting laser array according to the present embodiment includes a plurality of vertical cavity surface emitting lasers (VCSEL) 100 arranged in a plane on a wafer 150, as shown in the external view of FIG. .

図1の断面図に示すように、本実施の形態の面発光レーザアレイを構成する面発光レーザ100は、n型の基板10の裏面側に共通電極としてn型電極42を有し、基板10の主面側には活性層を含む半導体層20が配置されている。半導体層20の上には、p型電極44が形成されている。半導体層20は、pinダイオード構造を有し、真性半導体層を活性層としてその上下を半導体多層膜からなるミラー層で狭持することにより垂直共振器を構成する。また、半導体層20は、垂直共振器での発振モードを制御するための柱状部22を含んで構成される。柱状部22は、必要に応じて絶縁層30で埋め込まれる。また、半導体層20には、電流狭窄構造を含んでいてもよい。   As shown in the sectional view of FIG. 1, the surface emitting laser 100 constituting the surface emitting laser array of the present embodiment has an n-type electrode 42 as a common electrode on the back side of the n-type substrate 10. A semiconductor layer 20 including an active layer is disposed on the main surface side. A p-type electrode 44 is formed on the semiconductor layer 20. The semiconductor layer 20 has a pin diode structure, and constitutes a vertical resonator by sandwiching the intrinsic semiconductor layer as an active layer with mirror layers made of a semiconductor multilayer film. The semiconductor layer 20 includes a columnar portion 22 for controlling the oscillation mode in the vertical resonator. The columnar portion 22 is embedded with an insulating layer 30 as necessary. Further, the semiconductor layer 20 may include a current confinement structure.

また、面発光レーザ100には、半導体層20上部の出射面上にマイクロレンズ50が設けられている。面発光レーザ100は、半導体層20で発生したレーザ光の光学特性がマイクロレンズ50で調整されて出射光Poutを素子外部に出射する。すなわち、本実施の形態の面発光レーザアレイは、複数の面発光レーザ100のそれぞれが、マイクロレンズ50によりチップ間の特性差が低減されるように形成されており歩留まりが高い。以下に、本実施の形態の面発光レーザレイの製造工程の一例を図3〜図6を参照しながら説明する。   Further, the surface emitting laser 100 is provided with a microlens 50 on the emission surface above the semiconductor layer 20. In the surface emitting laser 100, the optical characteristics of the laser light generated in the semiconductor layer 20 are adjusted by the microlens 50, and the emitted light Pout is emitted to the outside of the element. That is, in the surface emitting laser array of the present embodiment, each of the plurality of surface emitting lasers 100 is formed by the microlens 50 so that the characteristic difference between the chips is reduced, and the yield is high. Below, an example of the manufacturing process of the surface emitting laser ray of this Embodiment is demonstrated, referring FIGS.

まず、図3に示すように、基板10に複数の面発光レーザ100をアレイ状に形成する。半導体層20は、例えば、MBE法やMOCVD法などのエピタキシャル成長法により形成することができる。柱状部22は、フォトリソグラフィー技術を用いてパターニングを行って形成することができる。n型電極42及びp型電極44は、例えば、真空蒸着法により基板10や半導体層20とオーミック接触するように形成される。   First, as shown in FIG. 3, a plurality of surface emitting lasers 100 are formed in an array on a substrate 10. The semiconductor layer 20 can be formed by, for example, an epitaxial growth method such as an MBE method or an MOCVD method. The columnar portion 22 can be formed by patterning using a photolithography technique. The n-type electrode 42 and the p-type electrode 44 are formed so as to be in ohmic contact with the substrate 10 and the semiconductor layer 20 by, for example, a vacuum deposition method.

次に、形成された面発光レーザ100の光学特性、たとえば、放射角の計測を公知の方法により行う。そして、計測された放射角を基に、あらかじめ作成しておいた検量情報から、マイクロレンズを形成するために、必要な前駆体溶液の滴下量を決定する。   Next, optical characteristics of the formed surface emitting laser 100, for example, a radiation angle is measured by a known method. Based on the measured radiation angle, the amount of the precursor solution to be dropped to determine the microlens is determined from calibration information prepared in advance.

本実施の形態において、検量情報とは、マイクロレンズのない面発光レーザの放射角と、マイクロレンズを形成した後の面発光レーザの放射角と、そのマイクロレンズの形成に要した前駆体液の滴下量とを、グラフに示したものである。これらの対応関係が明らかになっていれば、単にマイクロレンズがない面発光レーザの放射角を計測するだけで、マイクロレンズ形成後の面発光素子の出射光の放射角が所望の値になるためにはどれだけの前駆体溶液を滴下すれば足りるかを決定することができる。   In this embodiment, the calibration information includes the emission angle of the surface emitting laser without the microlens, the emission angle of the surface emitting laser after the microlens is formed, and the dripping of the precursor liquid required for the formation of the microlens. The quantity is shown in a graph. If these correspondences are clarified, the emission angle of the emitted light of the surface emitting element after forming the microlens becomes a desired value simply by measuring the emission angle of the surface emitting laser without the microlens. It is possible to determine how much precursor solution should be dropped.

次に、上記検量情報と、この検量情報を用いて必要な滴下量の決定方法の具体的な例について説明する。図4は、活性層の発光領域の直径が8μmである面発光レーザサンプルを用いた時の、マイクロレンズ形成前後の放射角と、マイクロレンズの形成に要した滴下量を示す。図4では、縦軸は、面発光レーザサンプルの放射角を示し、横軸は、1ドットの体積が約1.6plのときの滴下回数を示す。なお、この検量情報を得るための放射角の計算は、光線追跡法により行われた。図4からも分かるように、この検量情報によると、マイクロレンズ形成前の放射角によって、所望の放射角の面発光レーザをえるために必要な滴下量がそれぞれ異なる。   Next, a specific example of the calibration information and a method for determining a required drop amount using the calibration information will be described. FIG. 4 shows a radiation angle before and after the formation of the microlens and a dripping amount required for the formation of the microlens when a surface emitting laser sample having a light emitting region of the active layer having a diameter of 8 μm is used. In FIG. 4, the vertical axis represents the emission angle of the surface emitting laser sample, and the horizontal axis represents the number of drops when the volume of one dot is about 1.6 pl. The calculation of the radiation angle for obtaining this calibration information was performed by the ray tracing method. As can be seen from FIG. 4, according to the calibration information, the amount of dripping required to obtain a surface emitting laser having a desired radiation angle differs depending on the radiation angle before the microlens formation.

そして、たとえば、マイクロレンズ形成後の面発光レーザの放射角を22degに合わせたい場合において、計測された放射角が28degであれば8ドット(12.8pl)、24degであれば7ドット(11.2pl)、22degであれば、6ドット(9.6pl)滴下する必要があることが決定される。   For example, in the case where the radiation angle of the surface emitting laser after forming the microlens is set to 22 deg, 8 dots (12.8 pl) if the measured radiation angle is 28 deg, 7 dots (11.11) if 24 deg. 2 pl) and 22 deg, it is determined that it is necessary to drop 6 dots (9.6 pl).

次に、図5に示すように、先の工程で決定された滴下量の前駆体溶液50´を、面発光レーザ100の出射面46の上に滴下する。硬化樹脂材料としては、熱硬化型、紫外線硬化型、電子線硬化型など各種の材料を用いることができる。本実施の形態では、その一例として紫外線硬化型の樹脂材料を用いた場合について説明する。また、前駆体溶液50は、例えば、インクジェットヘッドやディスペンサなどを用いて滴下することができる。本実施の形態では、インクジェットヘッド210を用いている。インクジェットヘッド210は、前駆体溶液50´の単位滴下量を変更可能であることが好ましい。これは、各面発光素子100によって滴下量が異なることがあるが、光学特性の計測結果に応じてインクジェットヘッド210からの溶液の単位滴下量を変更することができれば、フレキシブルに単位滴下量を変更して少ない工程数でマイクロレンズ50の形成を早期に完了させることができるためである。また、ピエゾ素子を有するインクジェットヘッド210を用いる場合には、単位滴下量を変える際に、各面発光レーザ100ごとに駆動波形を変えることで、これを実現することができる。   Next, as shown in FIG. 5, a dripping amount of the precursor solution 50 ′ determined in the previous step is dropped on the emission surface 46 of the surface emitting laser 100. As the curable resin material, various materials such as a thermosetting type, an ultraviolet curable type, and an electron beam curable type can be used. In this embodiment, an example in which an ultraviolet curable resin material is used will be described. Moreover, the precursor solution 50 can be dripped using an inkjet head, a dispenser, etc., for example. In this embodiment, an inkjet head 210 is used. It is preferable that the inkjet head 210 can change the unit dropping amount of the precursor solution 50 ′. This may vary depending on the surface emitting element 100, but if the unit drop amount of the solution from the inkjet head 210 can be changed according to the measurement result of the optical characteristics, the unit drop amount can be changed flexibly. This is because the formation of the microlens 50 can be completed early with a small number of steps. Further, when the inkjet head 210 having a piezo element is used, this can be realized by changing the drive waveform for each surface emitting laser 100 when changing the unit drop amount.

また、単位滴下量の他に、滴下回数を制御して、各面発光レーザ100の決定された滴下量を充足するよう滴下することもできる。   Further, in addition to the unit drop amount, the number of drops can be controlled so that the determined drop amount of each surface emitting laser 100 is satisfied.

次に、図6に示すように、面発光レーザ100のそれぞれの出射面46に形成された前駆体溶液50´に対して紫外線照射装置220を用いて紫外線222を照射し、樹脂材料を硬化させる。これにより基板10上の全ての面発光レーザ100にマイクロレンズ50が形成される。   Next, as shown in FIG. 6, the precursor solution 50 ′ formed on each emission surface 46 of the surface emitting laser 100 is irradiated with ultraviolet rays 222 using an ultraviolet irradiation device 220 to cure the resin material. . As a result, the microlenses 50 are formed on all the surface emitting lasers 100 on the substrate 10.

このようにして、マイクロレンズの形成に要する硬化性樹脂の前駆体溶液50´の滴下量を調整することで、それぞれの光学特性が所望の範囲内にある面発光レーザ100からなる面発光レーザアレイが製造される。つまり、樹脂の形状及び屈折率、熱伝導率、透過率によってVCSELの光出力や放射角特性、発振波長を変化させることができるため、樹脂の形状、及び材料を適切に選ぶことで面発光レーザの諸特性を目的とする範囲に制御することが可能になるのである。   In this way, by adjusting the amount of the curable resin precursor solution 50 ′ required for forming the microlens, the surface emitting laser array including the surface emitting lasers 100 having respective optical characteristics within a desired range. Is manufactured. In other words, the VCSEL light output, radiation angle characteristics, and oscillation wavelength can be changed depending on the shape, refractive index, thermal conductivity, and transmittance of the resin, so the surface emitting laser can be selected by appropriately selecting the shape and material of the resin. These characteristics can be controlled within a target range.

また、本実施の形態の製造方法において、光学特性は、出射光の放射角であることが好ましいが、特にこれに限定されず、発振波長やその他の特性またはこれらを組合せて、光学特性を計測し、その計測結果に基づき、検量情報を作成して、実際のマイクロレンズの形成に必要な滴下量の決定をすることもできる。   Further, in the manufacturing method of the present embodiment, the optical characteristic is preferably the emission angle of the emitted light, but is not particularly limited to this, and the optical characteristic is measured by using the oscillation wavelength, other characteristics, or a combination thereof. Then, based on the measurement result, calibration information can be created to determine the dripping amount necessary for actual microlens formation.

なお、図3〜6中記述の実施例では光出射面46上だけにマイクロレンズ50が形成されているが、マイクロレンズ50と出力光Poutの光軸が一致さえしていれば、光出射口46を超えて電極44上にマイクロレンズ50が形成されても構わない。   3 to 6, the microlens 50 is formed only on the light exit surface 46. However, as long as the optical axes of the microlens 50 and the output light Pout coincide, The microlens 50 may be formed on the electrode 44 beyond 46.

本実施の形態の面発光素子アレイの製造方法によれば、面内での素子特性のばらつきが少ない面発光素子アレイを形成することができる。これは、マイクロレンズ形成前後の面発光素子の放射角とマイクロレンズの形成に要する前駆体の滴下量との対応関係についての知見をあらかじめ得ておくことで、形成工程では、各面発光素子の光学特性を測定し、それぞれの特性に応じて、所望のマイクロレンズを得るために必要な滴下量を決定することができるためである。   According to the method for manufacturing a surface light emitting element array of the present embodiment, it is possible to form a surface light emitting element array with little variation in element characteristics within the surface. This is because the knowledge of the correspondence between the emission angle of the surface light emitting element before and after the microlens formation and the amount of the precursor dropped to form the microlens is obtained in advance. This is because the amount of dripping necessary to obtain the desired microlens can be determined according to the respective optical characteristics measured.

従来においては、上述したチップ間の光学特性のばらつきを抑えるために、ウェハ面内ばらつきを生むプロセスの改善によって特性の均一化が図られてきた。VCSELにおいては、半導体多層膜を積層するエピタキシャル成長の均一性や共振器のメサ径、あるいは電極開口径の均一化等が面内の特性均一化には重要となってくる。もちろんこうしたプロセス要因によるばらつきの排除は重要であり効果的であるには他ならない。   Conventionally, in order to suppress the above-described variation in optical characteristics between chips, the characteristics have been made uniform by improving a process that generates variations in the wafer surface. In VCSELs, uniformity of epitaxial growth in which semiconductor multilayer films are stacked, uniformity of resonator mesa diameter, or electrode opening diameter, and the like are important for in-plane characteristic uniformity. Of course, the elimination of variations due to these process factors is important and effective.

ただし、こうしたプロセスの安定化には、より精度の高い装置が必要となり、巨額の設備投資を必要とする。VCSELの共振器径1つをとってみても、コーターのレジスト膜厚の均一性、アライナーの照度の均一性、レジスト現像のためのデベロッパーの均一性、ドライエッチャーのエッチングレートの均一性などいくつかの装置の安定性によってウェハ面内の均一性が成し得る。これらの全ての装置を精度の高いものにするには、巨額の設備投資を必要とし、また、各々の装置における条件出し等の労力も必要となり、デバイスの大幅なコストアップは免れない。   However, stabilization of such a process requires more accurate equipment and requires a large capital investment. Even with one VCSEL resonator diameter, the coater resist film thickness uniformity, aligner illuminance uniformity, developer development uniformity, dry etcher etching rate uniformity, etc. The uniformity of the wafer surface can be achieved by the stability of the apparatus. In order to make all these devices highly accurate, a large amount of capital investment is required, and labor for setting the conditions in each device is also required, and a substantial increase in the cost of the device is inevitable.

しかし、上述したように、本実施の形態では、あらかじめ所定の検量情報を得ておくことで、マイクロレンズ形成後の各面発光素子の特性が所望の範囲の特性を示すように、マイクロレンズの形成を制御できることになる。その結果、高価な製造装置を用意する必要なく、より簡易な工程で、面内の素子特性のばらつきが低減した面発光素子アレイを形成することができる。また歩留まりなど生産性の点においても有用性が高い。   However, as described above, in the present embodiment, by obtaining predetermined calibration information in advance, the characteristics of each surface light emitting element after the formation of the microlens show characteristics within a desired range. The formation can be controlled. As a result, it is possible to form a surface light-emitting element array with reduced variations in in-plane element characteristics by a simpler process without the need to prepare an expensive manufacturing apparatus. It is also highly useful in terms of productivity such as yield.

なお、本実施の形態は、上述の実施の形態に限定されることはなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。たとえば、本発明は面発光レーザアレイの製造方法に適用した場合を例示したが、これに限定されることなく、アレイ上になっていない面発光素子の形成にも適用できる。この場合には、マイクロレンズの形成工程を適宜調整できることで、所望のマイクロレンズを有する面発光レーザ(本発明にかかる光素子の一例)を形成することができるという利点を有する。具体的には、樹脂の形状及び屈折率、熱伝導率、透過率によってVCSELの光出力や放射角特性、発振波長を変化させることができるため、樹脂の形状、及び材料を適切に選ぶことで所望の特性を有する面発光レーザを製造することができる。   In addition, this Embodiment is not limited to the above-mentioned Embodiment, A various deformation | transformation is possible within the range of the summary of this invention. For example, although the present invention has been illustrated as applied to a method for manufacturing a surface emitting laser array, the present invention is not limited to this and can also be applied to the formation of surface emitting elements that are not on the array. In this case, it is possible to form a surface emitting laser (an example of an optical element according to the present invention) having a desired microlens by appropriately adjusting the microlens formation process. Specifically, the VCSEL light output, radiation angle characteristics, and oscillation wavelength can be changed by the shape, refractive index, thermal conductivity, and transmittance of the resin, so the resin shape and material can be selected appropriately. A surface emitting laser having desired characteristics can be manufactured.

本実施の形態にかかる面発光レーザアレイを示す断面図。Sectional drawing which shows the surface emitting laser array concerning this Embodiment. 本実施の形態にかかる面発光レーザアレイを示す外観図。1 is an external view showing a surface emitting laser array according to an embodiment. 本実施の形態にかかる面発光レーザアレイの形成方法の一工程を示す図。The figure which shows 1 process of the formation method of the surface emitting laser array concerning this Embodiment. 本実施の形態かかる面発光レーザアレイの形成方法で用いられる検量情報の一例を示す図。The figure which shows an example of the calibration information used with the formation method of the surface emitting laser array concerning this Embodiment. 本実施の形態にかかる面発光レーザアレイの形成方法の一工程を示す図。The figure which shows 1 process of the formation method of the surface emitting laser array concerning this Embodiment. 本実施の形態にかかる面発光レーザアレイの形成方法の一工程を示す図。The figure which shows 1 process of the formation method of the surface emitting laser array concerning this Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10…基板、 20…半導体層、 22…柱状部、 30…絶縁層、 42…n型電極、 44…p型電極、 46…出射面、 50…マイクロレンズ、 50´…前駆体溶液、 100…面発光レーザ、 150…ウェハ、 210…インクジェットヘッド、 220…紫外線照射装置、 222…紫外線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Board | substrate, 20 ... Semiconductor layer, 22 ... Columnar part, 30 ... Insulating layer, 42 ... N-type electrode, 44 ... P-type electrode, 46 ... Outgoing surface, 50 ... Microlens, 50 '... Precursor solution, 100 ... Surface emitting laser, 150 ... wafer, 210 ... inkjet head, 220 ... ultraviolet irradiation device, 222 ... ultraviolet

Claims (9)

基板上に面発光素子を形成すること、
前記面発光素子の光学特性を計測すること、
前記計測された光学特性を基に、所定の検量情報から所望のマイクロレンズの形成に必要な光透過性を有する硬化樹脂の前駆体溶液の滴下量を決定すること、
前記面発光素子の出射面の上方に、前記決定された滴下量の前記前駆体溶液を滴下すること、
前記滴下された前駆体溶液を硬化してマイクロレンズを形成すること、
を含み、
前記検量情報は、マイクロレンズのない面発光素子サンプルの光学特性と、該面発光素子サンプルにマイクロレンズを形成した後の光学特性と、該マイクロレンズの形成に要した前記前駆体溶液の滴下量との関係を示している、光素子の製造方法。
Forming a surface light emitting element on a substrate;
Measuring optical characteristics of the surface light emitting element;
Determining a dripping amount of a precursor solution of a cured resin having light permeability necessary for forming a desired microlens from predetermined calibration information based on the measured optical characteristics;
Dropping the determined amount of the precursor solution above the emission surface of the surface light emitting element;
Curing the dropped precursor solution to form a microlens;
Including
The calibration information includes the optical characteristics of the surface light emitting element sample without the microlens, the optical characteristics after forming the microlens on the surface light emitting element sample, and the dripping amount of the precursor solution required for forming the microlens. The manufacturing method of the optical element which shows the relationship.
請求項1において、
前記光学特性は、出射光の放射角である、光素子の製造方法。
In claim 1,
The method for manufacturing an optical element, wherein the optical characteristic is a radiation angle of outgoing light.
請求項1または2において、
前記前駆体溶液の滴下は液滴吐出法により行われ、
単位滴下量または滴下回数の少なくともいずれか一方を制御することで、前記決定された滴下量を充足するように滴下を行う、光素子の製造方法。
In claim 1 or 2,
The dropping of the precursor solution is performed by a droplet discharge method,
A method of manufacturing an optical element, wherein dropping is performed so as to satisfy the determined dropping amount by controlling at least one of the unit dropping amount and the number of droppings.
基板上にアレイ化された複数の面発光素子を形成すること、
前記面発光素子の光学特性をそれぞれ計測すること、
前記計測された光学特性を基に、所定の検量情報から所望のマイクロレンズの形成に必要な光透過性を有する硬化樹脂の前駆体溶液の滴下量を前記面発光素子のそれぞれについて決定すること、
前記面発光素子の出射面の上方に、前記決定された滴下量の前記前駆体溶液をそれぞれ滴下すること、
前記滴下された前駆体を硬化してマイクロレンズを形成すること、
を含み、
前記検量情報は、マイクロレンズのない面発光素子サンプルの光学特性と、該面発光素子サンプルにマイクロレンズを形成した後の光学特性と、該マイクロレンズの形成に要した前記前駆体溶液の滴下量との関係を示している、面発光素子アレイの製造方法。
Forming a plurality of surface-emitting elements arrayed on a substrate;
Measuring optical characteristics of the surface light emitting elements,
Based on the measured optical characteristics, determining a dripping amount of a precursor solution of a cured resin having light permeability necessary for forming a desired microlens from predetermined calibration information for each of the surface light emitting elements,
Dropping each of the determined dropping amounts of the precursor solution above the exit surface of the surface light emitting element;
Curing the dropped precursor to form a microlens;
Including
The calibration information includes the optical characteristics of the surface light emitting element sample without the microlens, the optical characteristics after forming the microlens on the surface light emitting element sample, and the dripping amount of the precursor solution required for forming the microlens. The manufacturing method of the surface emitting element array which shows the relationship with these.
請求項4において、
前記光学特性は、出射光の放射角である、面発光素子アレイの製造方法。
In claim 4,
The method for manufacturing a surface light emitting element array, wherein the optical characteristic is a radiation angle of emitted light.
請求項4または5において、
前記前駆体溶液の滴下は、液滴吐出法により行われ、
単位滴下量または滴下回数の少なくともいずれか一方を制御することで、前記決定された滴下量を充足するように滴下を行う、面発光素子アレイの製造方法。
In claim 4 or 5,
The dropping of the precursor solution is performed by a droplet discharge method,
A method of manufacturing a surface light emitting element array, wherein the dropping is performed so as to satisfy the determined dropping amount by controlling at least one of the unit dropping amount and the dropping number.
請求項6において、
前記前駆体溶液の単位滴下量を変更可能なインクジェットヘッドを用いて、前記面発光素子に対して当該前駆体溶液を滴下する場合において、
前記光学特性の計測結果に応じて前記インクジェットヘッドの単位滴下量を変更することを含む、面発光素子アレイの製造方法。
In claim 6,
In the case where the precursor solution is dropped on the surface light emitting device using an inkjet head capable of changing the unit dropping amount of the precursor solution,
A method for manufacturing a surface light emitting element array, comprising changing a unit drop amount of the inkjet head according to a measurement result of the optical characteristics.
請求項1ないし3のいずれかに記載の製造方法で製造された、光素子。   An optical element manufactured by the manufacturing method according to claim 1. 請求項4ないし7のいずれかに記載の製造方法により形成された、面発光素子アレイ。   A surface-emitting element array formed by the manufacturing method according to claim 4.
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