JP3818386B2 - 面発光型発光素子およびその製造方法、光モジュール、光伝達装置 - Google Patents
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Description
本発明の面発光型発光素子は、基体と垂直方向に光を出射できる面発光型発光素子であって、
出射面と、該出射面を取り囲むように形成されたバンクとを含み、
前記バンクの上縁部は、前記出射面よりも高い位置に形成されている。
前記面発光型半導体レーザは、
前記半導体基板上に形成された共振器と、
前記共振器の少なくとも一部を構成する柱状部と、
前記柱状部の側面を覆う絶縁層と、を含み、
前記柱状部の上面に、前記出射面が設置され、
前記柱状部の周辺領域は、前記バンクとして機能できる。
前記面発光型半導体レーザは、前記半導体基板上に形成された共振器を含み、
前記半導体基板の裏面に、凹部が形成され、
前記前記凹部の上面に、前記出射面が設置され、
前記凹部の周辺領域は、前記バンクとして機能できる。
前記面発光型半導体レーザは、前記半導体基板上に形成された共振器を含み、
前記半導体基板の裏面に、第1凹部が形成され、
前記第1凹部には、光路調整層が埋め込まれて形成され、
前記光路調整層には、第2凹部が形成され、
前記第2凹部の上面に、前記出射面が形成され、
前記第2凹部の周辺領域は、前記バンクとして機能できる。
前記半導体発光ダイオードは、
前記半導体基板上に形成された発光素子部と、
前記発光素子部の少なくとも一部を構成する柱状部と、
前記柱状部の側面を覆う絶縁層と、を含み、
前記柱状部の上面に、前記出射面が設置され、
前記柱状部の周辺領域は、前記バンクとして機能することができる。
本発明の面発光型発光素子の製造方法は、
基体と垂直方向に光を出射できる面発光型発光素子の製造方法であって、以下の工程(a)および工程(b)を含む。
(b)前記出射面を取り囲むようにバンクを形成する工程であって、該バンクの上面が該出射面よりも高い位置になるように形成する工程。
(c−2)前記レンズ材を硬化させる工程。
本発明の面発光型発光素子と、光導波路とを含む光モジュールに適用することができる。また、前記光モジュールを含む光伝達装置に適用することができる。
(デバイスの構造)
図1は、本発明を適用した第1の実施の形態に係る面発光型発光素子100を模式的に示す断面図である。図2は、本発明を適用した第1の実施の形態に係る面発光型発光素子100を模式的に示す平面図である。図1は、図2のA−A線における断面を示す図である。なお、本実施の形態においては、面発光型発光素子として面発光型半導体レーザを用いた場合について説明する。
本実施の形態の面発光型発光素子100の一般的な動作を以下に示す。なお、下記の面発光型半導体レーザの駆動方法は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。
次に、本発明を適用した第1の実施の形態に係る面発光型発光素子100の製造方法の一例について、図3〜図9を用いて説明する。図3〜図9は、図1および図2に示す本実施の形態の面発光型発光素子100の一製造工程を模式的に示す断面図であり、それぞれ図1に示す断面に対応している。
本実施の形態に係る面発光型発光素子100の主な作用および効果を以下に示す。
(デバイスの構造)
図10は、本発明を適用した第2の実施の形態に係る面発光型発光素子200を模式的に示す断面図である。図11は、本発明を適用した第2の実施の形態に係る面発光型発光素子200を模式的に示す平面図である。図10は、図11のA−A線における断面を示す図である。なお、本実施の形態においては、第1の実施の形態と同様に、面発光型発光素子として面発光型半導体レーザを用いた場合について説明する。
本実施の形態の面発光型発光素子200の動作は、第1の実施の形態の面発光型発光素子100と基本的に同様である。ただし、本実施の形態の面発光型発光素子200では、出射面108上にレンズ111が設置されているので、出射面108から出射された光は、レンズ111によって放射角が調整された後、半導体基板101に対して垂直方向(図10に示すZ方向)へと出射される。
次に、本発明を適用した第2の実施の形態に係る面発光型発光素子200の製造方法の一例について、図12〜図14を用いて説明する。図12〜図14は、図10および図11に示す本実施の形態の面発光型発光素子200の一製造工程を模式的に示す断面図であり、それぞれ図10に示す断面に対応している。
本実施の形態に係る面発光型発光素子200およびその製造方法は、第1の実施の形態に係る面発光型発光素子100およびその製造方法と実質的に同じ作用および効果を有する。さらに、本実施の形態に係る面発光型発光素子200およびその製造方法では、以下に示す作用および効果を有する。
(デバイスの構造)
図15は、本発明を適用した第3の実施の形態に係る面発光型発光素子300を模式的に示す断面図である。なお、本実施の形態においては、第1および第2の実施の形態と同様に、面発光型発光素子として面発光型半導体レーザを用いた場合について説明する。
本実施の形態の面発光型発光素子300の動作は、第1および第2の実施の形態の面発光型発光素子100,200と基本的に同様である。ただし、本実施の形態の面発光型発光素子300では、出射面308が半導体基板101の裏面に設置されているため、活性層303で生じた光は、下部ミラー102および半導体基板101を経た後、出射面308から出射する。また、本実施の形態の面発光型発光素子300では、第2の実施の形態の面発光型発光素子200と同様に、出射面308上にレンズ311が設置されている。このため、出射面308から出射する光は、レンズ311によって放射角が調整された後、半導体基板101に対して垂直方向(図15に示す−Z方向)へと出射する。
次に、本発明を適用した第3の実施の形態に係る面発光型発光素子300の製造方法の一例について、図16および図17を用いて説明する。図16および図17は、図15に示す本実施の形態の面発光型発光素子300の一製造工程を模式的に示す断面図である。
本実施の形態に係る面発光型発光素子300およびその製造方法は、第1および第2の実施の形態に係る面発光型発光素子100,200およびその製造方法と実質的に同じ作用および効果を有する。さらに、本実施の形態に係る面発光型発光素子300およびその製造方法では、以下に示す作用および効果を有する。
(デバイスの構造)
図18は、本発明を適用した第4の実施の形態に係る面発光型発光素子400を模式的に示す断面図である。なお、本実施の形態においては、第1〜第3の実施の形態と同様に、面発光型発光素子として面発光型半導体レーザを用いた場合について説明する。
本実施の形態の面発光型発光素子400の動作は、第3の実施の形態の面発光型発光素子300と基本的に同様である。また、本実施の形態の面発光型発光素子400は、半導体基板101とレンズ411との間に光路調整層430が形成されているため、活性層303にて生じた光は、下部ミラー102および半導体基板101を経た後、半導体基板101の裏面から光路調整層430を経て出射面408へと到達し、出射面408から出射する。この出射面408から出射した光は、レンズ411によって放射角が調整された後、半導体基板101と垂直方向(図18に示す−Z方向)へと出射される。
本実施の形態に係る面発光型発光素子400およびその製造方法は、第1〜第3の実施の形態に係る面発光型発光素子100,200,300およびこれらの製造方法と実質的に同じ作用および効果を有する。さらに、本実施の形態に係る面発光型発光素子400およびその製造方法では、以下に示す作用および効果を有する。
(デバイスの構造)
図19は、本発明を適用した第5の実施の形態に係る面発光型発光素子500を模式的に示す断面図である。図20は、本発明を適用した第5の実施の形態に係る面発光型発光素子500を模式的に示す平面図である。図19は、図20のB−B線における断面を示す図である。なお、本実施の形態においては、面発光型発光素子として半導体紫外発光ダイオード(以下、「紫外LED」ともいう)を用いた場合について説明する。
本実施の形態の面発光型発光素子500の一般的な動作を以下に示す。なお、下記の紫外LEDの駆動方法は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。
次に、本発明を適用した第5の実施の形態に係る面発光型発光素子500の製造方法の一例について説明する。この面発光型発光素子500は、前述の第1の実施の形態の面発光型発光素子100と類似する工程にて形成することができる。
本実施の形態に係る面発光型発光素子500およびその製造方法は、以下に示す作用および効果を有する。
図21は、本発明を適用した第6の実施の形態に係る光モジュールを模式的に説明する図である。本実施の形態に係る光モジュールは、構造体1000(図21参照)を含む。この構造体1000は、第1の実施の形態に係る面発光型発光素子100(図1参照)、プラットフォーム1120、第1の光導波路1130およびアクチュエータ1150を有する。また、この構造体1000は、第2の光導波路1302を有する。第2の光導波路1302は、基板1300の一部をなす。第2の光導波路1302には、接続用光導波路1304を光学的に接続してもよい。接続用光導波路1304は、光ファイバであってもよい。また、プラットフォーム1120は、樹脂1306によって基板1300に固定されている。
図22は、本発明を適用した第7の実施の形態に係る光伝達装置を説明する図である。本実施の形態では、第1の光導波路1130と受光素子210との間に、複数の第3の光導波路1230,1310,1312を有する。また、本実施の形態に係る光伝達装置は、複数(2つ)の基板1314,1316を有する。
Claims (21)
- 基体と垂直方向に光を出射できる面発光型発光素子であって、
出射面と、該出射面を取り囲むように形成されたバンクと、電極と、を含み、
前記バンクの上縁部は、前記出射面よりも高い位置に形成され、
前記バンクの上縁部および前記バンクの内側面において前記電極と接触する光学部材が、前記出射面の上方に形成され、
前記電極は、前記バンクの上面から、前記バンクの上縁部および前記バンクの内側面を経て、前記バンクの底部まで延設され、
前記光学部材は、前記電極のうち前記バンクの底部に位置する部分に配置され、かつ、前記電極のうち前記バンクの上面に位置する部分上には配置されていない、面発光型発光素子。 - 請求項1において、
前記バンクの上縁部は、前記出射面よりも0.5μm以上高い位置に形成されている、面発光型発光素子。 - 請求項1または2において、
前記バンクの上面は、前記出射面よりも高い位置に形成されている、面発光型発光素子。 - 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
前記バンクは、絶縁体により形成されている、面発光型発光素子。 - 請求項1ないし4のいずれかにおいて、
前記バンクは、ポリイミド系樹脂またはフッ素系樹脂により形成されている、面発光型発光素子。 - 請求項5において、
前記光学部材は、前記バンクの内側の領域に形成されている、面発光型発光素子。 - 請求項5または6において、
前記光学部材は、レンズ、干渉フィルタ、波長フィルタ、偏光フィルタ、および波長変換部材のいずれかである、面発光型発光素子。 - 請求項5ないし7のいずれかにおいて、
前記光学部材は、紫外線硬化型樹脂により形成されている、面発光型発光素子。 - 請求項1ないし8のいずれかにおいて、
前記面発光型発光素子は、面発光型半導体レーザである、面発光型発光素子。 - 請求項9において、
前記基体は、半導体基板であり、
前記面発光型半導体レーザは、
前記半導体基板上に形成された共振器と、
前記共振器の少なくとも一部を構成する柱状部と、
前記柱状部の側面を覆う絶縁層と、を含み、
前記柱状部の上面に、前記出射面が設置され、
前記柱状部の周辺領域は、前記バンクとして機能する、面発光型発光素子。 - 請求項9において、
前記基体は、半導体基板であり、
前記面発光型半導体レーザは、前記半導体基板上に形成された共振器を含み、
前記半導体基板の裏面に、凹部が形成され、
前記前記凹部の上面に、前記出射面が設置され、
前記凹部の周辺領域は、前記バンクとして機能する、面発光型発光素子。 - 請求項1ないし8のいずれかにおいて、
前記面発光型発光素子は、半導体発光ダイオードである、面発光型発光素子。 - 請求項12において、
前記基体は、半導体基板であり、
前記半導体発光ダイオードは、
前記半導体基板上に形成された発光素子部と、
前記発光素子部の少なくとも一部を構成する活性層を含む柱状部と、
前記柱状部の側面を覆う絶縁層と、を含み、
前記柱状部の上面に、前記出射面が設置され、
前記柱状部の周辺領域は、前記バンクとして機能する、面発光型発光素子。 - 請求項1ないし8のいずれかにおいて、
前記面発光型発光素子は、EL素子である、面発光型発光素子。 - 請求項1ないし14のいずれかに記載の面発光型発光素子と、光導波路とを含む、光モジュール。
- 請求項15に記載の光モジュールを含む、光伝達装置。
- 基体と垂直方向に光を出射できる面発光型発光素子の製造方法であって、以下の工程(a)〜工程(c)を含む、面発光型発光素子の製造方法。
(a)前記出射面を含み、前記発光素子として機能する部分を形成する工程、
(b)前記出射面を取り囲むようにバンクを形成する工程であって、該バンクの上面が該出射面よりも高い位置になるように形成する工程、および
(c)前記バンクの上縁部および前記バンクの内側面において前記電極と接触する光学部材を、前記出射面の上方に形成する工程、
を含み、
前記工程(b)はさらに、前記バンクの上面から、前記バンクの上縁部および前記バンクの内側面を経て、前記バンクの底部まで電極を延設する工程を含み、
前記工程(c)において、前記電極のうち前記バンクの底部に位置する部分上に前記光学部材を形成し、かつ、前記電極のうち前記バンクの上面に位置する部分上に該光学部材を形成しない、面発光型発光素子の製造方法。 - 請求項17において、
前記工程(c)において、
前記光学部材がレンズであって、前記バンクの内側の領域に該レンズを形成する工程を含む、面発光型発光素子の製造方法。 - 請求項18において、
前記工程(c)において、前記バンクの内側の領域に前記レンズを形成する工程が以下の工程(c−1)および(c−2)を含む、面発光型発光素子の製造方法。
(c−1)インクジェット法により、レンズ材を前記バンクの内側の領域に吐出する工程、および
(c−2)前記レンズ材を硬化させる工程。 - 請求項19において、
さらに、以下の工程(d)を含む、面発光型発光素子の製造方法。
(d)前記工程(c−1)の前に、前記レンズ材の濡れ角を調整する工程。 - 請求項19または20において、
前記レンズ材は、紫外線硬化型樹脂である、面発光型発光素子の製造方法。
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