JP2013143479A - Light-emitting device, manufacturing method of the same and projector - Google Patents
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Description
本発明は、発光装置およびその製造方法、並びにプロジェクターに関する。 The present invention relates to a light emitting device, a manufacturing method thereof, and a projector.
発光装置を高輝度化するには、例えば、複数の半導体発光素子をアレイ状に配置する構造がとられる。特許文献1には、アレイ状に配置された複数の半導体発光素子から出射された光の進行方向を、反射素子によって変えて、該光を同じ方向に向けることができる発光装置が開示されている。 In order to increase the luminance of the light emitting device, for example, a structure in which a plurality of semiconductor light emitting elements are arranged in an array is adopted. Patent Document 1 discloses a light-emitting device that can change the traveling direction of light emitted from a plurality of semiconductor light-emitting elements arranged in an array by a reflective element and direct the light in the same direction. .
上記のような発光装置において、半導体発光素子が発熱し、例えば輝度が低下することがある。特に、複数の半導体発光素子を備えている場合は、発光装置全体の発熱量が多くなる場合がある。 In the light emitting device as described above, the semiconductor light emitting element generates heat, and for example, the luminance may be lowered. In particular, when a plurality of semiconductor light emitting elements are provided, the amount of heat generated by the entire light emitting device may increase.
本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、半導体発光素子から出射される光の進行方向を変えることができ、かつ高い放熱性を有することができる発光装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、上記発光装置の製造方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、上記発光装置を有するプロジェクターを提供することにある。 One of the objects according to some aspects of the present invention is to provide a light-emitting device that can change the traveling direction of light emitted from a semiconductor light-emitting element and can have high heat dissipation. Another object of some embodiments of the present invention is to provide a method for manufacturing the light-emitting device. Another object of some embodiments of the present invention is to provide a projector having the light-emitting device.
本発明に係る発光装置は、
シリコン基板と、
前記シリコン基板の第1面に設けられた基部、および前記基部に設けられ前記シリコン基板を貫通する突起部を有する金属基板と、
前記シリコン基板の第1面とは反対側の第2面に設けられた半導体発光素子と、
前記突起部に設けられ、前記半導体発光素子から出射された光を反射させる反射膜と、
を含み、
前記半導体発光素子は、前記シリコン基板の厚み方向からの平面視において、前記金属基板と重なっており、
前記突起部は、前記第2面に対して傾斜した傾斜面を有し、
前記反射膜は、前記傾斜面に設けられている。
The light emitting device according to the present invention is
A silicon substrate;
A base provided on the first surface of the silicon substrate, and a metal substrate having a protrusion provided on the base and penetrating the silicon substrate;
A semiconductor light emitting device provided on a second surface opposite to the first surface of the silicon substrate;
A reflective film that is provided on the protrusion and reflects light emitted from the semiconductor light emitting element;
Including
The semiconductor light emitting element is overlapped with the metal substrate in a plan view from the thickness direction of the silicon substrate,
The protrusion has an inclined surface inclined with respect to the second surface,
The reflective film is provided on the inclined surface.
このような発光装置によれば、傾斜面に設けられた反射膜により、半導体発光素子から出射される光の進行方向を変えることができる。さらに、このような発光装置では、半導体発光素子は、シリコン基板の厚み方向からの平面視において、金属基板と重なっている。そのため、半導体発光素子と金属基板が重なっていない場合や、金属基板が設けられていない場合に比べて、高い放熱性を有することができる。 According to such a light emitting device, the traveling direction of the light emitted from the semiconductor light emitting element can be changed by the reflective film provided on the inclined surface. Furthermore, in such a light emitting device, the semiconductor light emitting element overlaps the metal substrate in a plan view from the thickness direction of the silicon substrate. Therefore, compared with the case where the semiconductor light emitting element and the metal substrate do not overlap or the case where the metal substrate is not provided, it is possible to have higher heat dissipation.
本発明に係る発光装置において、
前記第1面には、凹部が設けられ、
前記凹部は、前記シリコン基板の厚み方向からの平面視において、前記半導体発光素子と重なっており、
前記凹部内には、前記金属基板の一部が設けられていてもよい。
In the light emitting device according to the present invention,
The first surface is provided with a recess,
The concave portion overlaps the semiconductor light emitting element in a plan view from the thickness direction of the silicon substrate,
A part of the metal substrate may be provided in the recess.
このような発光装置によれば、半導体発光素子と金属基板との間の距離を小さくすることができる。そのため、よりいっそう高い放熱性を有することができる。 According to such a light emitting device, the distance between the semiconductor light emitting element and the metal substrate can be reduced. Therefore, it can have much higher heat dissipation.
本発明に係る発光装置において、
前記傾斜面は、前記第2面に対して、45°傾斜していてもよい。
In the light emitting device according to the present invention,
The inclined surface may be inclined 45 ° with respect to the second surface.
このような発光装置によれば、半導体発光素子から出射され水平方向に進行する光の向きを、鉛直方向に変えることができる。 According to such a light emitting device, the direction of light emitted from the semiconductor light emitting element and traveling in the horizontal direction can be changed to the vertical direction.
本発明に係る発光装置において、
前記半導体発光素子は、複数設けられ、
前記金属基板は、複数の前記突起部を有し、
前記反射膜は、複数設けられていてもよい。
In the light emitting device according to the present invention,
A plurality of the semiconductor light emitting elements are provided,
The metal substrate has a plurality of the protrusions,
A plurality of the reflective films may be provided.
このような発光装置によれば、高輝度化を図ることができ、さらに複数の半導体発光素子から出射される光を同じ方向に向けることができる。 According to such a light emitting device, it is possible to increase the luminance and to direct the light emitted from the plurality of semiconductor light emitting elements in the same direction.
本発明に係る発光装置の製造方法は、
シリコン基板の第1面に、前記第1面に対して傾斜した面によって規定される穴部を形成する工程と、
前記傾斜した面に反射膜を形成する工程と、
前記穴部を埋めるように、前記第1面に金属基板を形成する工程と、
前記シリコン基板を、前記第1面の反対側からエッチングして前記基板の第2面を形成し、前記第2面から前記反射膜の一部および前記突起部の一部を突出させる工程と、
前記第2面に、前記シリコン基板の厚み方向からの平面視において前記金属基板と重なるように、半導体発光素子を配置する工程と、
を含み、
前記反射膜は、前記半導体発光素子から出射された光を反射させる膜である。
A method for manufacturing a light emitting device according to the present invention includes:
Forming a hole defined in the first surface of the silicon substrate by a surface inclined with respect to the first surface;
Forming a reflective film on the inclined surface;
Forming a metal substrate on the first surface so as to fill the hole,
Etching the silicon substrate from the opposite side of the first surface to form a second surface of the substrate, and projecting a part of the reflective film and a part of the protrusion from the second surface;
Arranging the semiconductor light emitting element on the second surface so as to overlap the metal substrate in a plan view from the thickness direction of the silicon substrate;
Including
The reflective film is a film that reflects light emitted from the semiconductor light emitting element.
このような発光装置の製造方法によれば、半導体発光素子から出射される光の進行方向を変えることができ、かつ高い放熱性を有することができる発光装置を形成することができる。 According to such a method for manufacturing a light-emitting device, it is possible to form a light-emitting device that can change the traveling direction of light emitted from a semiconductor light-emitting element and can have high heat dissipation.
本発明に係る発光装置の製造方法において、
前記第1面は、(100)面に対してオフ角を有し、
前記穴部を形成する工程において、ウェットエッチング法により、前記穴部を形成してもよい。
In the method for manufacturing a light emitting device according to the present invention,
The first surface has an off angle with respect to the (100) plane;
In the step of forming the hole, the hole may be formed by a wet etching method.
このような発光装置の製造方法によれば、シリコン基板の傾斜した面を、(111)面または(111)面と等価な面とすることができ、第2面に対する傾斜した面の傾き角度を、(54.74−オフ角度の大きさ)°とすることができる。すなわち、オフ角の大きさによって、反射膜が形成される突起部の傾斜面の傾き角度(第2面に対する傾斜面の傾き角度)を調整することができる。 According to such a method for manufacturing a light emitting device, the inclined surface of the silicon substrate can be a (111) surface or a surface equivalent to the (111) surface, and the inclination angle of the inclined surface with respect to the second surface can be determined. , (54.74−off angle magnitude) °. That is, the inclination angle of the inclined surface of the protrusion on which the reflective film is formed (the inclination angle of the inclined surface with respect to the second surface) can be adjusted according to the magnitude of the off-angle.
本発明に係るプロジェクターは、
本発明に係る発光装置と、
前記発光装置から出射された光を、画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む。
The projector according to the present invention is
A light emitting device according to the present invention;
A light modulation device that modulates light emitted from the light emitting device according to image information;
A projection device for projecting an image formed by the light modulation device;
including.
このようなプロジェクターによれば、本発明に係る発光装置を含むことにより、高輝度化を図ることができる。 According to such a projector, high luminance can be achieved by including the light emitting device according to the present invention.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. In addition, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.
1. 発光装置
まず、本実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る発光装置100を模式的に示す断面図である。図2は、本実施形態に係る発光装置100を模式的に示す平面図である。なお、図1は、図2のI−I線断面図である。また、便宜上、図1および図2では、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸、Z軸を図示している。
1. First, the light emitting device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a
発光装置100は、図1および図2に示すように、シリコン基板10と、金属基板20と、反射膜30と、半導体発光素子40と、を含む。なお、便宜上、図1および図2では、半導体発光素子40を簡略化して図示している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
シリコン基板10は、第1面12と、第1面12とは反対側の第2面14と、を有している。図示の例では、第1面12および第2面14は、互いに平行である。シリコン基板10の厚みは、例えば、50μm以上100μm以下である。
The
シリコン基板10と半導体発光素子40との熱膨張率の差は、金属基板20と半導体発光素子40との熱膨張率の差よりも小さい。シリコン基板10を、金属基板20と半導体発光素子40との間に配置することにより、金属基板20と半導体発光素子40との熱膨張率の差によって、半導体発光素子40に応力が生じることを抑制することができる。
The difference in thermal expansion coefficient between the
ここで、図3は、図1に示すシリコン基板10の一部を拡大した図である。シリコン基板10は、図3に示すように、例えば、(100)面である面Sに対してオフ角αを付けて切り出された基板である。すなわち、基板10の第1面12および第2面14は、(100)面に対してオフ角αを有することができる。
Here, FIG. 3 is an enlarged view of a part of the
シリコン基板10には、貫通孔16が形成されている。貫通孔16は、シリコン基板10を、第1面12から第2面14まで貫通している。貫通孔16の第1面12における開口径は、貫通孔16の第2面14における開口径より大きい。
A through
貫通孔16は、シリコン基板10の第3面17および第4面18によって、規定されている。第3面17および第4面18は、貫通孔16の内面ともいえる。例えば、貫通孔16を、水酸化カリウム(KOH)やハイドロオキサイド(TMAH)などのエッチング液を用いたウェットエッチング法により形成した場合、第3面17および第4面18は、(111)面または(111)面と等価な面となる。この場合、第2面14に対する第3面17の傾き角度β1は、54.74°からオフ角αを差し引いた値(54.74−α)°となり、α=9.74°の場合、β1=45°となる。第2面14に対する第4面18の傾き角度β2は、54.74°にオフ角αを加えた値(54.74+α)°となり、α=9.74°の場合、β2=64.48°となる。
The through
金属基板20は、図1に示すように、シリコン基板10を支持している。金属基板20の材質は、例えば、銅などの金属である。金属基板20は、シリコン基板10および半導体発光素子40よりも高い熱伝導率を有することができる。
As shown in FIG. 1, the
金属基板20は、基部22と、突起部24と、を有する。基部22は、シリコン基板10の第1面12に設けられている。図1に示す例では、基部22の形状は、板状であり、基部22上にシリコン基板10が設けられている。
The
突起部24は、基部22上に設けられている。突起部24は、基部22と一体的に形成されている。突起部24は、貫通孔16内に設けられた部分、および第2面14から上方に突出した部分を有し、シリコン基板10を貫通している。突起部24の断面形状は、特に限定されないが、図1に示す例では、鋭角三角形である。突起部24の平面形状は、特に限定されないが、図2に示す例では、長方形である。
The protruding
突起部24は、シリコン基板10の第2面14に対して傾斜した傾斜面26を有している。第2面14に対する傾斜面26の傾き角度θは、例えば、45°である。上述のように、α=9.74°として、β1=45°とすることにより、θ=45°とすることができる。
The
傾斜面26は、反射膜30を介して、シリコン基板10の第3面17と対向しており、図示の例では、傾斜面26および第3面17は、互いに平行である。傾斜面26は、第1面12から第2面14に向かうにつれて、突起部24の幅(第1面12から第2面14に向かう方向(Z軸方向)と直交する方向(X軸方向)の大きさ)が小さくなるように傾斜している。
The
反射膜30は、突起部24の傾斜面26に設けられている。反射膜30は、均一な膜厚を有することができ、反射膜30の表面(傾斜面26に接する面と反対側の面)は、例えば、傾斜面26と平行である。すなわち、反射膜30の表面は、例えば、第2面14に対して、45°傾斜している。
The
反射膜30としては、例えば、銅、アルミニウム、金などの金属膜や、酸化アルミニウム層や酸化チタン層などを積層させた誘電体多層膜などを用いる。反射膜30は、半導体発光素子40から出射された光Lを反射させることができる。より具体的には、反射膜30は、半導体発光素子40に生じる光の波長帯において、高い反射率を有することができ、該反射率は、100%、あるいはそれに近いことが望ましい。図1に示す例では、反射膜30は、半導体発光素子40から出射され+X方向に進行する光Lを、+Z方向(第2面14の垂線方向)に反射させている。
As the
半導体発光素子40は、シリコン基板10の第2面14に設けられている。図1に示す例では、半導体発光素子40は、シリコン基板10上に設けられている。半導体発光素子40は、図2に示すように、シリコン基板10の厚み方向(Z軸方向)からの平面視において(以下、単に「平面視において」ともいう)、金属基板20と重なっている。
The semiconductor
半導体発光素子40の数は、特に限定されないが、図示の例では、3つ設けられおり、X軸に沿って配列されている。このように、複数の半導体発光素子40は、アレイ状に配置されていてもよい。半導体発光素子40の数に応じて、突起部24は、複数設けられることができる。同様に、傾斜面26および反射膜30も、半導体発光素子40の数に応じて、複数設けられることができる。
Although the number of the semiconductor
図示の例では、半導体発光素子40は、反射膜30と離間しているが、反射膜30に接していてもよい。半導体発光素子40が反射膜30に接していることにより、反射膜30と半導体発光素子40との位置合わせ精度を向上させることができる。
In the illustrated example, the semiconductor
半導体発光素子40としては、例えば、半導体レーザー、スーパールミネッセントダイオード(Super Luminescent Diode;SLD)などを用いることができる。
As the semiconductor
ここで、図4は、半導体発光素子40を模式的に示す断面図である。半導体発光素子40は、図4に示すように、基板41と、第1クラッド層42と、活性層43と、第2クラッド層44と、コンタクト層45と、第1電極46と、第2電極47と、反射部48と、を有することができる。
Here, FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the semiconductor
基板41としては、例えば、第1導電型(例えばn型)のGaAs基板などを用いる。
As the
第1クラッド層42は、基板41上に形成されている。第1クラッド層42としては、例えば、n型のInGaAlP層を用いる。
The
活性層43は、第1クラッド層42上に形成されている。活性層43は、例えば、InGaPウェル層とInGaAlPバリア層とから構成される量子井戸構造を3つ重ねた多重量子井戸(MQW)構造を有する。
The
第2クラッド層44は、活性層43上に形成されている。第2クラッド層44としては、例えば、第2導電型(例えばp型)のInGaAlP層を用いる。
The
例えば、p型の第2クラッド層44、不純物がドーピングされていない活性層43、およびn型の第1クラッド層42により、pinダイオードが構成される。第1クラッド層42および第2クラッド層44の各々は、活性層43よりも禁制帯幅が大きく、屈折率が小さい層である。活性層43は、光を発生させ、かつ光を増幅しつつ導波させる機能を有する。第1クラッド層42および第2クラッド層44は、活性層43を挟んで、注入キャリア(電子および正孔)並びに光を閉じ込める機能(光の漏れを抑制する機能)を有する。
For example, the p-type
半導体発光素子40は、第1電極46と第2電極47との間に、pinダイオードの順バイアス電圧を印加する(電流を注入する)と、活性層43において電子と正孔との再結合が起こる。この再結合により発光が生じる。この生じた光を起点として、連鎖的に誘導放出が起こり、活性層43内で光の強度が増幅される。そして、強度が増幅された光は、活性層43の第1側面43aから光Lとして出射される。
In the semiconductor
このように、半導体発光素子40は、活性層43の側面から光を出射する、いわゆる端面発光型の発光素子である。
As described above, the semiconductor
図示の例では、活性層43の第1側面43aと反対側の第2側面43bには、反射部48が設けられている。反射部48により、第2側面43bからは、光が出射されない。反射部48としては、例えば、酸化アルミニウム層および酸化チタン層を積層させた誘電体多層膜を用いる。
In the illustrated example, a
なお、図示はしないが、反射部48は設けられていなくてもよく、第2側面43bから光が出射されてもよい。このように両側面43a,43bから光が出射される場合、両側面43a,43bの各々に対応して、突起部24および反射膜30を設けることができる。
Although not shown, the reflecting
コンタクト層45は、第2クラッド層44上に形成されている。コンタクト層45としては、例えば、p型のGaAs層を用いる。
The
第1電極46は、基板41の下の全面に形成されている。第1電極46としては、例えば、基板41側からCr層、AuGe層、Ni層、Au層の順序で積層したものなどを用いる。
The
第2電極47は、コンタクト層45上に形成されている。第2電極47としては、例えば、コンタクト層45側からCr層、AuZn層、Au層の順序で積層したものなどを用いる。
The
半導体発光素子40は、第1電極46側を第2面14に向けて、シリコン基板10上に設けられていてもよいし、第2電極47側を第2面14に向けて、シリコン基板10上に設けられていてもよい。
The semiconductor
なお、第1クラッド層42と基板41との間に、第2コンタクト層(図示せず)を設け、第1電極46を第2コンタクト層上に設けてもよい。これにより、片面電極構造を得ることができる。この形態では、半導体発光素子40は、基板41側を第2面14に向けて、シリコン基板10上に設けられる。
A second contact layer (not shown) may be provided between the
半導体発光素子40は、例えば、エピタキシャル成長技術や、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術などによる半導体加工技術によって形成される。
The semiconductor
本実施形態に係る発光装置100は、例えば、以下の特徴を有する。
The
発光装置100によれば、金属基板20の突起部24は、半導体発光素子40が設けられている第2面14に対して、傾斜した傾斜面26を有する。そして、傾斜面26には、半導体発光素子40から出射された光Lを反射させる反射膜30が設けられている。これにより、発光装置100では、半導体発光素子40から出射される光Lの進行方向を変えることができる。
According to the
さらに、発光装置100では、半導体発光素子40は、平面視において、金属基板20と重なっている。そのため、発光装置100は、半導体発光素子と金属基板が重なっていない場合や、金属基板が設けられていない場合に比べて、高い放熱性を有することができる。発光装置100では、シリコン基板10の厚みによって、容易に放熱性を調整することができる。これにより、発光装置100では、半導体発光素子40の発熱によって、輝度が低下することを抑制することができる。
Furthermore, in the
さらに、発光装置100では、シリコン基板10は、金属基板20と半導体発光素子40との間に設けられている。これにより、金属基板20と半導体発光素子40との熱膨張率の差によって、半導体発光素子40に応力が生じることを抑制することができる。
Further, in the
さらに、発光装置100では、シリコン基板10を貫通する突起部24の一部は、シリコン基板10を貫通する貫通孔16内に設けられている。貫通孔16は、例えばフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術などによる半導体加工技術によって形成されることができるため、半導体発光素子40が設けられる第2面14において、高い位置精度を有することができる。そのため、突起部24、および突起部24の傾斜面26に設けられた反射膜30も、第2面14において、高い位置精度を有することができる。その結果、例えば、反射膜30と半導体発光素子40との位置合わせ精度を向上させることができる。
Furthermore, in the
発光装置100によれば、傾斜面26は、半導体発光素子40が設けられている第2面14に対して、45°傾斜している。これにより、半導体発光素子40から出射され水平方向(+X方向)に進行する光Lの向きを、鉛直方向(+Z方向)に変えることができる。
According to the
発光装置100によれば、半導体発光素子40は、複数設けられ、これに対応して、金属基板20は、複数の突起部24を有し、反射膜30は、複数設けられることができる。これにより、発光装置100の高輝度化を図ることができ、さらに複数の半導体発光素子40から出射される光Lを同じ方向に向けることができる。
According to the
2. 発光装置の製造方法
次に、本実施形態に係る発光装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図5〜図8は、本実施形態に係る発光装置100の製造工程を模式的に示す断面図である。なお、図5〜図7では、図1に対してと上下反転させた状態を図示している。
2. Method for Manufacturing Light-Emitting Device Next, a method for manufacturing a light-emitting device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. 5-8 is sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the light-emitting
図5に示すように、(100)面である面Sに対してオフ角α(図4参照)を付けて切り出された基板10を用意する。オフ角αの大きさは、例えば、9.74°である。
As shown in FIG. 5, a
次に、シリコン基板10をパターニングして、第1面12に穴部16aを形成する。パターニングは、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて行われる。より具体的には、水酸化カリウム(KOH)やハイドロオキサイド(TMAH)などのエッチング液を用いたウェットエッチング法によって、穴部16aを形成する。これにより、穴部16aを規定する第3面17および第4面18を、(111)面または(111)面と等価な面とすることができ、第1面12に対して傾斜した面とすることができる。したがって、上述のように、α=9.74°とすることにより、第3面17を、第2面14に対して45°傾斜させることができる。
Next, the
図6に示すように、第3面17に、反射膜30を形成する。反射膜30は、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、スパッタ法、イオンアシスト蒸着(Ion Assisted Deposition)法によって形成される。
As shown in FIG. 6, the
ここで、例えば、第3面17は、(111)面または(111)面と等価な面であるため、高い平坦性を有することができる。そのため、反射膜30の第3面17に接する面も高い平坦性を有することができる。これにより、反射膜30は、所望の方向に効率よく、光Lを反射させることができる。
Here, for example, since the
図7に示すように、穴部16aを埋めるように、第1面12に金属基板20を形成する。すなわち、第1面12、反射膜30の表面(第3面17に接する面と反対側の面)、および第4面18は、金属基板20によって覆われる。金属基板20の、穴部16a内に設けられた部分は、突起部24となり、反射膜30の表面と接する部分は、傾斜面26となる。金属基板20は、例えば、金属粉体を、穴部16aを埋めるように第1面12に形成した後、該金属粉体に圧力を加えることによって、形成される。
As shown in FIG. 7, the
図8に示すように、シリコン基板10を、第1面12の反対側からエッチングして基板の第2面14を形成し、第2面14から反射膜30の一部および突起部24の一部を突出させる。図示の例では、該エッチングによって、反射膜30の一部および突起部24の一部が露出される。該エッチングは、ドライエッチング法によって行われてもよいし、ウェットエッチング法によって行われてもよい。該エッチングによって、シリコン基板10の第2面14が形成(露出)される。また、該エッチングによって、シリコン基板10に貫通孔16が形成される。
As shown in FIG. 8, the
図1に示すように、第2面14に、半導体発光素子40を配置する。より具体的には、ろう材(図示せず)を介して、第2面14に半導体発光素子40を搭載する。
As shown in FIG. 1, the semiconductor
以上の工程により、発光装置100を製造することができる。
Through the above steps, the
本実施形態に係る発光装置100の製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。
The method for manufacturing the
発光装置100の製造方法によれば、半導体発光素子40が設けられている第2面14に対して、傾斜した傾斜面26を有する突起部24を形成することができる。そして、傾斜面26に、半導体発光素子40から出射された光Lを反射させる反射膜30を形成することができる。これにより、半導体発光素子40から出射される光Lの進行方向を変えることができる発光装置100を形成することができる。
According to the method for manufacturing the
さらに、発光装置100の製造方法では、半導体発光素子40を、平面視において、金属基板20と重なるように配置することができる。そのため、半導体発光素子と金属基板が重なっていない場合や、金属基板が設けられていない場合に比べて、高い放熱性を有する発光装置100を形成することができる。
Furthermore, in the method for manufacturing the
さらに、発光装置100の製造方法では、反射膜30および突起部24を、例えばフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術などによる半導体加工技術によって形成された穴部16a内に設けることができる。そのため、反射膜30は、半導体発光素子40が設けられる第2面14において、高い位置精度を有することができる。その結果、例えば、反射膜30と半導体発光素子40との位置合わせ精度を向上させることができる。また、穴部16aを半導体加工技術によって形成することにより、突起部24の小型化を図ることができる。
Furthermore, in the method for manufacturing the
発光装置100の製造方法によれば、第1面12は、(100)面に対してオフ角αを有し、ウェットエッチング法により、穴部16aを形成することができる。これにより、第3面17を、(111)面または(111)面と等価な面とすることができ、第2面14に対する第3面17の傾き角度β1を、(54.74−α)°とすることができる。すなわち、オフ角αの大きさによって、反射膜30が形成される突起部24の傾斜面26の傾き角度θ(第2面14に対する傾斜面26の傾き角度)を調整することができる。例えば、α=9.74°とすることにより、θ=45°とすることができる。これにより、半導体発光素子40から水平方向(+X方向)に進行する光Lの向きを、鉛直方向(+Z方向)に変えることができる。
According to the method for manufacturing the
3. 発光装置の変形例
次に、本実施形態の変形例に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図9は、本実施形態の変形例に係る発光装置200を模式的に示す断面図である。図10は、本実施形態に係る発光装置200を模式的に示す平面図である。なお、図9は、図10のIX−IX線断面図である。以下、本実施形態の変形例に係る発光装置200において、本実施形態に係る発光装置100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。なお、便宜上、図9では、半導体発光素子40を簡略化して図示している。
3. Next, a light emitting device according to a modification of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a
発光装置200では、図9および図10に示すように、シリコン基板10の第1面12に凹部19が形成されている。さらに、発光装置200では、金属基板20は、凸部29を有している。
In the
凸部29は、基部22と一体的に形成されている。凸部29は、凹部19と相補する形状を有し、凹部19内に設けられている。すなわち、凹部19内には、金属基板20の一部が設けられている。凹部19および凸部29は、図10に示すように平面視において、半導体発光素子40と重なっている。
The
凹部19は、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって形成される。より具体的には、凹部19は、ドライエッチング法によって形成される。凹部19を形成する工程は、穴部16aを形成する工程(図5参照)の前に行ってもよいし後に行ってもよい。
The
発光装置200によれば、例えば発光装置100に比べて、凸部29により、半導体発光素子40と金属基板20との間の距離を小さくすることができる。そのため、発光装置200は、よりいっそう高い放熱性を有することができる。
According to the
4. プロジェクター
次に、本実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図11は、本実施形態に係るプロジェクター500を模式的に示す図である。なお、便宜上、図11では、プロジェクター500を構成する筐体を省略して図示している。
4). Next, the projector according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a diagram schematically showing a
プロジェクター500は、図11に示すように、赤色光、緑色光、青色光を出射する赤色光源100R、緑色光源100G、青色光源100Bを含む。プロジェクター500の光源としては、本発明に係る発光装置を用いることができる。以下では、図11に示すように、プロジェクター500の光源として、発光装置100(赤色発光装置100R、緑色発光装置100G、青色発光装置100B)を用いた例について説明する。なお、図11では、便宜上、発光装置100を簡略化して図示している。
As shown in FIG. 11, the
プロジェクター500は、さらに、レンズアレイ502R,502G,502Bと、透過型の液晶ライトバルブ(光変調装置)504R,504G,504Bと、投射レンズ(投射装置)508と、を含む。
The
光源100R,100G,100Bから出射された光は、各レンズアレイ502R,502G,502Bに入射する。レンズアレイ502は、液晶ライトバルブ504側に、凸曲面を有することができる。これにより、レンズアレイ502に入射された光は、凸曲面によって、集光される、または拡散角を小さくされることができる。したがって、均一性よく液晶ライトバルブ504を照射することができる。
Light emitted from the
各レンズアレイ502R,502G,502Bによって集光された光は、各液晶ライトバルブ504R,504G,504Bに入射する。各液晶ライトバルブ504R,504G,504Bは、入射した光をそれぞれ画像情報に応じて変調する。
The light condensed by the
各液晶ライトバルブ504R,504G,504Bによって変調された3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム506に入射する。クロスダイクロイックプリズム506は、例えば、4つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成される。
The three color lights modulated by the liquid crystal
クロスダイクロイックプリズム506によって合成された光は、投射光学系である投射レンズ508に入射する。投射レンズ508は、液晶ライトバルブ504R,504G,504Bによって形成された像を拡大して、スクリーン(表示面)510に投射する。
The light synthesized by the cross
プロジェクター500によれば、半導体発光素子から出射される光の進行方向を変えることができ、かつ高い放熱性を有する発光装置100を含む。したがって、プロジェクター500は、高輝度化を図ることができる。
The
なお、上述の例では、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス(Digital Micromirror Device)が挙げられる。また、投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。 In the above example, a transmissive liquid crystal light valve is used as the light modulation device. However, a light valve other than liquid crystal may be used, or a reflective light valve may be used. Examples of such a light valve include a reflection type liquid crystal light valve and a digital micromirror device (Digital Micromirror Device). Further, the configuration of the projection optical system is appropriately changed depending on the type of light valve used.
また、光源100を、光源100からの光をスクリーン上で走査させることにより、表示面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成装置である走査手段を有するような走査型の画像表示装置(プロジェクター)の光源装置にも適用することが可能である。
In addition, the
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
10 シリコン基板、12 第1面、14 第2面、16 貫通孔、16a 穴部、
17 第3面、18 第4面、19 凹部、20 金属基板、22 基部、
24 突起部、26 傾斜面、29 凸部、30 反射膜、40 半導体発光素子、
41 基板、42 第1クラッド層、43 活性層、43a 第1側面、
43b 第2側面、44 第2クラッド層、45 コンタクト層、46 第1電極、
47 第2電極、48 反射部、100 発光装置、200 発光装置、
500 プロジェクター、502 レンズアレイ、504 ライトバルブ、
506 クロスダイクロイックプリズム、508 投射レンズ、510 スクリーン
10 silicon substrate, 12 1st surface, 14 2nd surface, 16 through-hole, 16a hole,
17 3rd surface, 18 4th surface, 19 recessed part, 20 metal substrate, 22 base,
24 projecting portions, 26 inclined surfaces, 29 convex portions, 30 reflecting films, 40 semiconductor light emitting devices,
41 substrate, 42 first cladding layer, 43 active layer, 43a first side surface,
43b second side surface, 44 second cladding layer, 45 contact layer, 46 first electrode,
47 second electrode, 48 reflector, 100 light emitting device, 200 light emitting device,
500 projector, 502 lens array, 504 light valve,
506 Cross dichroic prism, 508 projection lens, 510 screen
Claims (7)
前記シリコン基板の第1面に設けられた基部、および前記基部に設けられ前記シリコン基板を貫通する突起部を有する金属基板と、
前記シリコン基板の第1面とは反対側の第2面に設けられた半導体発光素子と、
前記突起部に設けられ、前記半導体発光素子から出射された光を反射させる反射膜と、
を含み、
前記半導体発光素子は、前記シリコン基板の厚み方向からの平面視において、前記金属基板と重なっており、
前記突起部は、前記第2面に対して傾斜した傾斜面を有し、
前記反射膜は、前記傾斜面に設けられている、ことを特徴とする発光装置。 A silicon substrate;
A base provided on the first surface of the silicon substrate, and a metal substrate having a protrusion provided on the base and penetrating the silicon substrate;
A semiconductor light emitting device provided on a second surface opposite to the first surface of the silicon substrate;
A reflective film that is provided on the protrusion and reflects light emitted from the semiconductor light emitting element;
Including
The semiconductor light emitting element is overlapped with the metal substrate in a plan view from the thickness direction of the silicon substrate,
The protrusion has an inclined surface inclined with respect to the second surface,
The light-emitting device, wherein the reflective film is provided on the inclined surface.
前記凹部は、前記シリコン基板の厚み方向からの平面視において、前記半導体発光素子と重なっており、
前記凹部内には、前記金属基板の一部が設けられている、ことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 The first surface is provided with a recess,
The concave portion overlaps the semiconductor light emitting element in a plan view from the thickness direction of the silicon substrate,
The light emitting device according to claim 1, wherein a part of the metal substrate is provided in the recess.
前記金属基板は、複数の前記突起部を有し、
前記反射膜は、複数設けられている、ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の発光装置。 A plurality of the semiconductor light emitting elements are provided,
The metal substrate has a plurality of the protrusions,
The light emitting device according to claim 1, wherein a plurality of the reflective films are provided.
前記傾斜した面に反射膜を形成する工程と、
前記穴部を埋めるように、前記第1面に金属基板を形成する工程と、
前記シリコン基板を、前記第1面の反対側からエッチングして前記基板の第2面を形成し、前記第2面から前記反射膜の一部および前記突起部の一部を突出させる工程と、
前記第2面に、前記シリコン基板の厚み方向からの平面視において前記金属基板と重なるように、半導体発光素子を配置する工程と、
を含み、
前記反射膜は、前記半導体発光素子から出射された光を反射させる膜である、ことを特徴とする発光装置の製造方法。 Forming a hole defined in the first surface of the silicon substrate by a surface inclined with respect to the first surface;
Forming a reflective film on the inclined surface;
Forming a metal substrate on the first surface so as to fill the hole,
Etching the silicon substrate from the opposite side of the first surface to form a second surface of the substrate, and projecting a part of the reflective film and a part of the protrusion from the second surface;
Arranging the semiconductor light emitting element on the second surface so as to overlap the metal substrate in a plan view from the thickness direction of the silicon substrate;
Including
The method of manufacturing a light emitting device, wherein the reflective film is a film that reflects light emitted from the semiconductor light emitting element.
前記穴部を形成する工程において、ウェットエッチング法により、前記穴部を形成する、ことを特徴とする請求項5に記載の発光装置の製造方法。 The first surface has an off angle with respect to the (100) plane;
6. The method for manufacturing a light emitting device according to claim 5, wherein, in the step of forming the hole, the hole is formed by a wet etching method.
前記発光装置から出射された光を、画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む、ことを特徴とするプロジェクター。 A light emitting device according to any one of claims 1 to 4,
A light modulation device that modulates light emitted from the light emitting device according to image information;
A projection device for projecting an image formed by the light modulation device;
Including a projector.
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JP2012002991A JP2013143479A (en) | 2012-01-11 | 2012-01-11 | Light-emitting device, manufacturing method of the same and projector |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10598370B2 (en) | 2016-09-13 | 2020-03-24 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Mounting pedestal, light-emitting device, moving-body lighting device, and moving body |
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2012
- 2012-01-11 JP JP2012002991A patent/JP2013143479A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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