WO2023145271A1 - 面発光素子、光源装置及び面発光素子の製造方法 - Google Patents
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Classifications
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- 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]
Definitions
- a surface light-emitting device having a light-emitting layer and a concave mirror is known (see Patent Document 1, for example).
- the light emitting region (current injection region) of the light emitting layer and the concave mirror are overlapped during manufacture.
- the opaque portion may consist of dielectric or metal.
- the second structure may include a photosensitive material provided between the other surface and the concave mirror.
- a convex structure may be provided on the other surface, and the concave mirror may be provided along the convex structure.
- There are a plurality of sets of the first and second structures the distances between the centers of gravity of the plurality of sets of the first and second structures in plan view are substantially the same, and the plurality of sets of sets in plan view.
- the separation directions of the centers of gravity of the first and second structures may be substantially the same.
- the first structure may include a reflector arranged on the opposite side of the light-emitting layer from the concave mirror side.
- FIG. 48A and 48B are cross-sectional views for each step of an example of a method for manufacturing the surface emitting device of FIG. 41.
- FIG. 49A and 49B are cross-sectional views for each step of an example of a method for manufacturing the surface emitting device of FIG. 41.
- FIG. 50A and 50B are cross-sectional views for each step of an example of a method for manufacturing the surface emitting device of FIG. 41.
- FIG. 51A and 51B are cross-sectional views for each step of an example of a method for manufacturing the surface emitting device of FIG. 41.
- FIG. It is a sectional view of the surface emitting element concerning Example 5 of one embodiment of this art.
- 53A is a plan view of the surface emitting device of FIG. 52.
- FIG. 53A is a plan view of the surface emitting device of FIG. 52.
- FIG. 68B is a cross-sectional view of a light source device including a surface emitting element according to Modification 1 of Example 6 of one embodiment of the present technology.
- FIG. 69A is a cross-sectional view showing a state before flip-chip connection of a light source device including a surface emitting element according to Modification 2 of Example 6 of one embodiment of the present technology.
- FIG. 69B is a cross-sectional view of a light source device including a surface emitting element according to Modification 2 of Example 6 of one embodiment of the present technology.
- FIG. FIG. 70A is a cross-sectional view of a surface emitting device of a comparative example.
- FIG. 70B is a diagram for explaining problems of conventional exposure.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of a surface emitting device 10-1 according to Example 1 of one embodiment of the present technology.
- 2A is a plan view of the surface emitting device of FIG. 1.
- FIG. 2B is a view of the second structure of the surface emitting device of FIG. 1 viewed from the first structure side.
- FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line PP of FIGS. 2A and 2B.
- the XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system shown in FIGS. 2A and 2B and the like will be used as appropriate.
- the upper side in the cross-sectional views such as FIG.
- the surface light-emitting element 10-1 includes a substrate 50, a first structure ST1 including a light-emitting layer 101 provided on one surface (upper surface) of the substrate 50, and the substrate 50. and a second structure ST2 including a concave mirror 201a as a second reflecting mirror provided on the surface (lower surface).
- the first structure ST1 further includes a reflecting mirror 102 as a first reflecting mirror arranged on the opposite side (upper side) of the light emitting layer 101 to the concave mirror 201a side (lower side).
- the first structure ST1 further includes an anode electrode 103, a first transparent conductive film 104, a second transparent conductive film 105 and an insulating layer .
- the insulating layer 106 is annularly provided on the surface (upper surface) of the light emitting layer 101 so as to surround the lower portion of the first transparent conductive film 104 .
- the insulating layer 106 has a refractive index difference with respect to the first transparent conductive film 104 and functions as a light confinement section.
- the insulating layer 106 is made of a dielectric material such as SiO 2 , SiN, or SiON.
- the second structure ST2 further includes a cathode electrode 202 provided on the back surface (lower surface) of the substrate 50. As shown in FIG.
- the second structure ST2 further has a support substrate 203 attached to the concave mirror 201a with wax 204 interposed therebetween.
- the concave mirror 201a having a positive power as the second reflecting mirror By using the concave mirror 201a having a positive power as the second reflecting mirror, the light from the light emitting layer 101 can be reflected and focused on the light emitting layer 101 regardless of the length of the resonator (horizontal direction light field confinement effect can be obtained) and diffraction loss can be reduced.
- the concave mirror 201a consists of a dielectric multilayer film reflector as an example.
- the dielectric multilayer reflector is made of, for example, Ta 2 O 5 /SiO 2 , SiO 2 /SiN, SiO 2 /Nb 2 O 5 or the like.
- the substrate 50 is transparent to a predetermined wavelength (exposure wavelength, which will be described later).
- the first structure ST1 has a transparent portion and an opaque portion with respect to the predetermined wavelength.
- the anode electrode 103 is made of, for example, a metal that is opaque to the predetermined wavelength.
- the first and second transparent conductive films 104 and 105 are transparent to the predetermined wavelength.
- Reflector 102 is made of, for example, a dielectric that is opaque to the predetermined wavelength.
- the current confinement region 300 is, for example, transparent to the predetermined wavelength. That is, the first structure ST1 functions as a mask having a mask pattern having a light shielding portion that shields the light of the predetermined wavelength and a light transmitting portion that transmits the light.
- the distance between the center of the light emitting region (current injection region) of the light emitting layer 101 and the center of the concave mirror 201a (the center of the first convex structure 50a) is the center of gravity G1, G2 of the first and second structures ST1, ST2. shorter than the distance ⁇ d between the center of the light emitting region (current injection region) of the light emitting layer 101 and the center of the concave mirror 201a (the center of the first convex structure 50a) is the center of gravity G1, G2 of the first and second structures ST1, ST2. shorter than the distance ⁇ d between
- a current confinement region 300 is formed (see FIG. 4B). Specifically, first, a protective film made of resist, SiO 2 or the like that covers a portion other than the portion where the current confinement region 300 is to be formed (the portion where the current injection region is to be formed) of the laminate. to form At this time, the protective film is formed so that the center of the current injection region is located at a position shifted by ⁇ d in the +X direction from the center of gravity G1 of the first structure ST1 in plan view. Next, using the protective film as a mask, ions (for example, B ++ ) are implanted into the laminate from the light emitting layer 101 side. At this time, the implantation depth of the ion implantation is, for example, until it reaches the inside of the substrate 50 .
- ions for example, B ++
- the temporary support substrate TSB is attached to the side of the first structure ST1 (see FIG. 8B). Specifically, a temporary support substrate TSB (for example, a sapphire substrate) is attached to the first structure ST1 side with wax W interposed therebetween.
- a temporary support substrate TSB for example, a sapphire substrate
- the substrate 50 is thinned (see FIG. 9A). Specifically, the back surface of the substrate 50 is ground by, for example, a CMP (Chemical Mechanical Polishing) apparatus to thin the substrate 50 .
- CMP Chemical Mechanical Polishing
- the distance between the center of the light emitting region (current injection region) of the light emitting layer 101 and the center of the concave mirror 201a is shorter than the distance between the centers of gravity G1 and G2 of the first and second structures ST1 and ST2.
- the distance between the centers of gravity G1 and G2 of the first and second structures ST1 and ST2 in plan view is relatively long, the distance between the center of the light emitting region of the light emitting layer 101 and the center of the concave mirror 201a in plan view can be shortened.
- the anode electrode 103 which is an opaque portion, has first and second electrode pads 103a and 103b arranged in the in-plane direction.
- the anode electrode 103 as a light shielding pattern can have a simple structure.
- one surface of a substrate 50 transparent to a predetermined wavelength is provided with an opaque portion and a transparent portion with respect to the predetermined wavelength.
- applying a photosensitive material to the other surface of the substrate 50 obliquely exposing light of a predetermined wavelength from the first structure ST1 side; and forming the second structure ST2 including the concave mirror 201a using the pattern formed in (the photosensitive material).
- the concave mirror 201a can be formed by oblique exposure using the first structure ST1 including the light emitting layer 101 as a mask. That is, according to the method for manufacturing the surface light emitting device 10-1, it is possible to manufacture a surface light emitting device having a configuration capable of suppressing an increase in misalignment between the current injection region of the light emitting layer 101 and the concave mirror 201a. .
- a method for manufacturing the surface light emitting device 10-2 will be described below with reference to the flowchart of FIG. 24 and the like.
- a plurality of surface light emitting devices 10-2 are simultaneously produced on a single wafer (semiconductor substrate (eg, n-GaN substrate)) that serves as the base material of the substrate 50.
- a plurality of surface emitting elements 10-2 integrated in series are separated from each other to obtain chip-shaped surface emitting elements 10-2 (surface emitting element chips).
- the light emitting layer 101 (active layer) is laminated on the substrate 50 (see FIG. 4A). Specifically, the light-emitting layer 101 is laminated on the substrate 50 in a growth chamber by the metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method) or the molecular beam epitaxy method (MBE method) to form a laminate.
- MOCVD method metal organic chemical vapor deposition method
- MBE method molecular beam epitaxy method
- a current confinement region 300 is formed (see FIG. 4B). Specifically, first, a protective film made of resist, SiO 2 or the like that covers a portion other than the portion where the current confinement region 300 is to be formed (the portion where the current injection region is to be formed) of the laminate. to form At this time, the protective film is formed so that the center of the current injection region is located at a position shifted by ⁇ d in the +X direction from the center of gravity G1 of the first structure ST1 in plan view. Next, using the protective film as a mask, ions (for example, B ++ ) are implanted into the laminate from the light emitting layer 101 side. At this time, the implantation depth of the ion implantation is, for example, until it reaches the inside of the substrate 50 .
- ions for example, B ++
- the anode electrode 103 is formed (see FIG. 6B). Specifically, first and second electrode pads 103a and 103b of the anode electrode 103 are formed using, for example, a lift-off method. At this time, the first electrode pad 103a is formed so that the center of the through hole 103a1 of the first electrode pad 103a and the center of the current injection region substantially coincide with each other in plan view.
- a film of an electrode material for the anode electrode 103 is formed by, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like.
- the reflector 102 as the first reflector is formed by lift-off (see FIG. 25A). Specifically, first, a resist is formed to cover a portion where the reflecting mirror 102 (for example, a flat mirror) is not formed. Next, a dielectric multilayer film, which is the material of the reflecting mirror 102, is formed on the entire surface by, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, or the like. Next, the resist and the dielectric multilayer film on the resist are removed. As a result, reflector 102 is formed.
- the substrate 50 is thinned (see FIG. 26A). Specifically, the back surface of the substrate 50 is ground by, for example, a CMP (Chemical Mechanical Polishing) apparatus to thin the substrate 50 .
- CMP Chemical Mechanical Polishing
- a resist R for example, positive photoresist
- the back surface of the substrate 50 is coated with a resist R in a solid manner.
- oblique exposure is performed using the first structure ST1 as a mask (see FIG. 27A).
- the exposure light of the predetermined wavelength exposure wavelength
- the exposure light is obliquely incident along the XZ plane (see FIG. 23A) at a predetermined incident angle ⁇ from the first structure ST1 side by the exposure device.
- the exposure light is blocked by the anode electrode 103 and the reflecting mirror 102, which are opaque to the predetermined wavelength, and passes through the first transparent conductive film 104, which is transparent to the predetermined wavelength.
- a latent image corresponding to the mask pattern of the first structure ST1 is formed on the resist R.
- the resist R is immersed in a developer to reveal the latent image.
- a resist pattern RP composed of portions not irradiated with the exposure light is formed.
- This resist pattern RP is substantially similar in shape to the first structure ST1 in plan view, and the center of gravity does not match.
- the incident angle ⁇ corresponding to the distances D and ⁇ d is selected. It is preferable to set the incident angle ⁇ while directly measuring the incident angle of the exposure light emitted from the exposure device and incident on the first structure ST1.
- the cathode electrode 202 is formed (see FIG. 28B). Specifically, the cathode electrode 202 is formed on the back surface of the substrate 50 using, for example, a lift-off method. At this time, the film of the electrode material of the cathode electrode 202 is formed by, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like.
- a film of material for the concave mirror 201a as the second reflecting mirror is deposited (see FIG. 29A).
- a dielectric multilayer film which is the material of the concave mirror 201a, is formed on the entire surface by, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, or the like.
- the cathode electrode 202 is exposed (see FIG. 29B). Specifically, the dielectric multilayer film on the cathode electrode 202 is removed by dry etching, for example.
- the support substrate 203 is attached to the side of the second structure ST2 (see FIG. 30A). Specifically, the support substrate 203 is attached to the second structure ST2 side with the wax 204 interposed therebetween.
- the temporary support substrate TSB is removed (see FIG. 30B). Specifically, the temporary support substrate TSB and the wax W are removed by melting the wax W by heating. As a result, a plurality of surface emitting devices 10-2 are produced on the wafer (semiconductor substrate (eg, n-GaN substrate)). After that, a plurality of integrated surface light emitting elements 10-2 are separated by dicing to obtain chip-shaped surface light emitting elements 10-2 (surface light emitting element chips).
- the configuration can be simplified. According to the manufacturing method of the surface emitting device 10-2, since the reflecting mirror 102 is formed by lift-off, damage to the first transparent conductive film 104 can be reduced, and electrical characteristics and yield can be improved. Furthermore, since the step of etching the reflecting mirror 102 and the step of forming the second transparent conductive film 105 can be omitted, the manufacturing cost can be reduced.
- FIG. 31 is a cross-sectional view of a surface emitting device 10-3 according to Example 3 of one embodiment of the present technology.
- 32A is a plan view of the surface emitting device of FIG. 31.
- FIG. 32B is a diagram of the second structure of the surface emitting device of FIG. 31 viewed from the first structure side.
- FIG. 31 is a cross-sectional view taken along line PP of FIGS. 32A and 32B.
- the surface light-emitting element 10-3 is not provided with the second convex structure 50b, and the first convex structure 50a constitutes a large-diameter convex structure. Except for the point that the anode electrode 103 has a connecting portion 103c connecting the first and second electrode pads 103a and 103b, it has substantially the same configuration as the surface emitting device 10-2 according to the second embodiment.
- a plurality of (eg, four) connecting portions 103c connecting the first and second electrode pads 103a and 103b are arranged radially (eg, four) from the first electrode pad 103a to the second electrode pad 103b. four directions) (see FIG. 32A). That is, in the surface emitting element 10-3, the anode electrode 103 is composed of a single electrode pad in which the first and second electrode pads 103a and 103b are connected via a plurality of connecting portions 103c.
- the surface emitting element 10-3 operates in substantially the same manner as the surface emitting element 10-1 according to the first embodiment.
- a method of manufacturing the surface light emitting device 10-3 will be described below with reference to the flow chart of FIG. 33 and the like.
- a plurality of surface light emitting devices 10-3 are simultaneously produced on a single wafer (semiconductor substrate (eg, n-GaN substrate)) that serves as the base material of the substrate 50.
- a plurality of surface light emitting elements 10-3 integrated in series are separated from each other to obtain chip-shaped surface light emitting elements 10-3 (surface light emitting element chips).
- the light-emitting layer 101 (active layer) is laminated on the substrate 50 (see FIG. 4A). Specifically, the light-emitting layer 101 is laminated on the substrate 50 in a growth chamber by the metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method) or the molecular beam epitaxy method (MBE method) to form a laminate.
- MOCVD method metal organic chemical vapor deposition method
- MBE method molecular beam epitaxy method
- a current confinement region 300 is formed (see FIG. 4B). Specifically, first, a protective film made of resist, SiO 2 or the like that covers a portion other than the portion where the current confinement region 300 is to be formed (the portion where the current injection region is to be formed) of the laminate. to form At this time, the protective film is formed so that the center of the current injection region is located at a position shifted by ⁇ d in the +X direction from the center of gravity G1 of the first structure ST1 in plan view. Next, using the protective film as a mask, ions (for example, B ++ ) are implanted into the laminate from the light emitting layer 101 side. At this time, the implantation depth of the ion implantation is, for example, until it reaches the inside of the substrate 50 .
- ions for example, B ++
- the first transparent conductive film 104 is formed (see FIG. 6A). Specifically, first, a transparent conductive film, which is the material of the first transparent conductive film 104, is formed on the entire surface by, for example, vacuum deposition, sputtering, or the like. Next, by photolithography, the peripheral portion of the transparent conductive film is removed to form the first transparent conductive film 104 .
- the anode electrode 103 is formed (see FIG. 34A). Specifically, for example, the lift-off method is used to integrally form the first and second electrode pads 103a and 103b constituting the anode electrode 103 and the connecting portion 103c. At this time, the anode electrode 103 is formed so that the center of the through-hole 103a1 and the center of the current injection region substantially coincide in plan view.
- a film of an electrode material for the anode electrode 103 is formed by, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like.
- the reflector 102 as the first reflector is formed by lift-off (see FIG. 34B). Specifically, first, a resist is formed to cover a portion where the reflecting mirror 102 (for example, a flat mirror) is not formed. Next, a dielectric multilayer film, which is the material of the reflecting mirror 102, is formed on the entire surface by, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, or the like. Next, the resist and the dielectric multilayer film on the resist are removed. As a result, reflector 102 is formed.
- the substrate 50 is thinned (see FIG. 35B). Specifically, the back surface of the substrate 50 is ground by, for example, a CMP (Chemical Mechanical Polishing) apparatus to thin the substrate 50 .
- CMP Chemical Mechanical Polishing
- a resist pattern RP composed of portions not irradiated with the exposure light is formed.
- This resist pattern RP is substantially similar in shape to the first structure ST1 in plan view, and the center of gravity does not match.
- the incident angle ⁇ corresponding to the distances D and ⁇ d is selected. It is preferable to set the incident angle ⁇ while directly measuring the incident angle of the exposure light emitted from the exposure device and incident on the first structure ST1.
- FIG. 41 is a cross-sectional view of a surface emitting device 10-4 according to Example 4 of one embodiment of the present technology.
- 42A is a plan view of the surface emitting device of FIG. 40.
- FIG. 42B is a diagram of the second structure of the surface emitting device of FIG. 41 viewed from the first structure side.
- FIG. 41 is a cross-sectional view taken along line PP of FIGS. 42A and 42B.
- the surface emitting device 10-4 has the second electrode pad 103b not surrounding the first electrode pad 103a and the anode electrode 103 having the first and second electrode pads 103a. , 103b.
- a current confinement region 300 is formed (see FIG. 4B). Specifically, first, a protective film made of resist, SiO 2 or the like that covers a portion other than the portion where the current confinement region 300 is to be formed (the portion where the current injection region is to be formed) of the laminate. to form At this time, the protective film is formed so that the center of the current injection region is located at a position shifted by ⁇ d in the +X direction from the center of gravity G1 of the first structure ST1 in plan view. Next, using the protective film as a mask, ions (for example, B ++ ) are implanted into the laminate from the light emitting layer 101 side. At this time, the implantation depth of the ion implantation is, for example, until it reaches the inside of the substrate 50 .
- ions for example, B ++
- the temporary support substrate TSB is attached to the side of the first structure ST1 (see FIG. 46A). Specifically, a temporary support substrate TSB (for example, a sapphire substrate) is attached to the first structure ST1 side with wax W interposed therebetween.
- a temporary support substrate TSB for example, a sapphire substrate
- the support substrate 203 is attached to the second structure ST2 side (see FIG. 50B). Specifically, the support substrate 203 is attached to the second structure ST2 side with the wax 204 interposed therebetween.
- the lower part of the anode electrode 103 is arranged between the first transparent conductive film 104 and the insulating layer .
- the surface emitting element 10-5 operates in substantially the same manner as the surface emitting element 10-1 according to the first embodiment.
- the light-emitting layer 101 (active layer) is laminated on the substrate 50 (see FIG. 4A). Specifically, the light-emitting layer 101 is laminated on the substrate 50 in a growth chamber by the metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method) or the molecular beam epitaxy method (MBE method) to form a laminate.
- MOCVD method metal organic chemical vapor deposition method
- MBE method molecular beam epitaxy method
- a current confinement region 300 is formed (see FIG. 4B). Specifically, first, a protective film made of resist, SiO 2 or the like that covers a portion other than the portion where the current confinement region 300 is to be formed (the portion where the current injection region is to be formed) of the laminate. to form At this time, the protective film is formed so that the center of the current injection region is located at a position shifted by ⁇ d in the +X direction from the center of gravity G1 of the first structure ST1 in plan view. Next, using the protective film as a mask, ions (for example, B ++ ) are implanted into the laminate from the light emitting layer 101 side. At this time, the implantation depth of the ion implantation is, for example, until it reaches the inside of the substrate 50 .
- ions for example, B ++
- the anode electrode 103 is formed (see FIG. 56B). Specifically, the anode electrode 103 is formed using, for example, a lift-off method. At this time, the anode electrode 103 is formed so that the center of the through-hole 103a1 of the anode electrode 103 and the center of the current injection region substantially coincide in plan view.
- a film of an electrode material for the anode electrode 103 is formed by, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like.
- the first temporary support substrate TSB1 is attached to the side of the first structure ST1 (see FIG. 58A). Specifically, a first temporary support substrate TSB1 (for example, a sapphire substrate) is attached to the first structure ST1 side via wax W1.
- a first temporary support substrate TSB1 for example, a sapphire substrate
- the second temporary support substrate TSB2 is attached to the side of the second structure ST2 (see FIG. 62A). Specifically, the second temporary support substrate TSB2 is attached to the side of the second structure ST2 via wax W2.
- the first temporary support substrate TSB1 is removed (see FIG. 62B). Specifically, the wax W1 is melted by heating to remove the first temporary support substrate TSB1 and the wax W1.
- the second temporary support substrate TSB2 is removed. Specifically, the wax W2 is melted by heating to remove the second temporary support substrate TSB2 and the wax W2. As a result, a plurality of surface emitting devices 10-5 are produced on the wafer (semiconductor substrate (eg, n-GaN substrate)). Thereafter, a plurality of integrated surface light emitting elements 10-5 are separated by dicing to obtain chip-shaped surface light emitting elements 10-5 (surface light emitting element chips).
- the surface emitting element 10-6 is the same as the surface emitting element 10-5 according to Example 5, except that the conductive bumps BP1 are provided in the first structure ST1 instead of the conductive paste 107 and the support substrate 203. has a configuration of The conductive bump BP1 is made of Au, for example.
- Each of the surface emitting elements 10-6 performs substantially the same operation as the surface emitting element 10-1 according to the first embodiment.
- FIG. 72 is a cross-sectional view of a surface light emitting device 10-1-1 according to a modification of Example 1 of one embodiment of the present technology.
- the surface light-emitting device 10-1-1 has the same configuration as the surface light-emitting device 10-1 according to the first embodiment, except that the resist pattern RP is used as the base of the concave mirror 201a instead of the first convex structure 50a.
- the second structure ST2 includes a resist pattern RP as a photosensitive material provided between the back surface of the substrate 50 and the concave mirror 201a.
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Abstract
発光層の電流注入領域と凹面鏡との重ね合わせずれが大きくなることを抑制可能な構成を有する面発光素子を提供する。 本技術は、基板と、前記基板の一面に設けられた、発光層を含む第1構造と、前記基板の他面に設けられた、凹面鏡を含む第2構造と、を備え、前記基板は、所定波長に対して透明であり、前記第1構造は、前記所定波長に対して不透明な部分及び透明な部分を有し、前記第1及び第2構造は、平面視において、略相似形であり、且つ、重心が一致していない、面発光素子を提供する。
Description
本開示に係る技術(以下「本技術」とも呼ぶ)は、面発光素子、光源装置及び面発光素子の製造方法に関する。
従来、発光層と凹面鏡とを備える面発光素子が知られている(例えば特許文献1参照)。この面発光素子では、製造時に発光層の発光領域(電流注入領域)と凹面鏡とが重ね合わせられる。
しかしながら、従来の面発光素子では、発光層の発光領域と凹面鏡との重ね合わせずれが大きくなるおそれがあった。
そこで、本技術は、発光層の発光領域と凹面鏡との重ね合わせずれが大きくなることを抑制可能な構成を有する面発光素子を提供することを主目的とする。
本技術は、基板と、
前記基板の一面に設けられた、発光層を含む第1構造と、
前記基板の他面に設けられた、凹面鏡を含む第2構造と、
を備え、
前記基板は、所定波長に対して透明であり、
前記第1構造は、前記所定波長に対して不透明な部分及び透明な部分を有し、
前記第1及び第2構造は、平面視において、略相似形であり、且つ、重心が一致していない、面発光素子を提供する。
平面視において、前記発光層の発光領域の中心と前記凹面鏡の中心との距離は、前記第1及び第2構造の重心間の距離よりも短くてもよい。
平面視における、前記第1及び第2構造の重心間の距離は、50nm以上であってもよい。
平面視における、前記発光層の発光領域の中心と前記凹面鏡の中心との距離は、500nm以下であってもよい。
前記第2構造の平面視形状は、前記第1構造の平面視形状のフーリエ変換形状であってもよい。
前記第2構造の平面視形状は、前記第1構造の平面視形状のフーリエ変換形状の相似形であり、決定係数が70%以上であってもよい。
前記不透明な部分は、面内方向に配置された第1及び第2部分 を有していてもよい。 前記第2部分は、前記第1部分を取り囲んでいてもよい。
前記不透明な部分は、前記第1及び第2部分を連結する連結部を有していてもよい。 前記連結部は、前記第1及び第2部分の少なくとも一方に重なっていてもよい。
前記第1構造は、前記不透明な部分及び/又は前記透明な部分に導電材料を介して接合された支持基板を含んでいてもよい。
前記不透明な部分は、誘電体又は金属からなってもよい。
前記第2構造は、前記他面と前記凹面鏡との間に設けられた感光材を含んでいてもよい。
前記他面に凸面構造が設けられ、前記凹面鏡は、前記凸面構造に沿って設けられていてもよい。
前記第1及び第2構造の組が複数組あり、平面視における、前記複数組の前記第1及び第2構造の重心間の距離が略一致し、且つ、平面視における、前記複数組の前記第1及び第2構造の重心の離間方向が略一致していてもよい。
前記第1構造は、前記発光層の前記凹面鏡側とは反対側に配置された反射鏡を含んでいてもよい。
本技術は、前記面発光素子と、
前記面発光素子の第1構造と導電バンプを介して接合されたレーザドライバと、
を備える、光源装置も提供する。
本技術は、所定波長に対して透明な基板の一面に、前記所定波長に対して不透明な部分及び透明な部分を有する、発光層を含む第1構造を形成する工程と、
前記基板の他面に感光材を塗布する工程と、
前記第1構造側から前記所定波長の光を斜め露光する工程と、
前記感光材に形成されたパターンを用いて凹面鏡を含む第2構造を形成する工程と、 を含む、面発光素子の製造方法も提供する。
前記第1構造は、前記発光層の発光領域を設定する電流狭窄領域を含み、前記第1構造を形成する工程では、前記斜め露光する工程での露光条件、及び、前記第1構造の厚さと前記基板の厚さの合計に応じた位置に前記発光領域が位置するように前記電流狭窄領域を形成してもよい。
前記露光条件は前記合計に基づいて設定される、又は、前記合計は前記露光条件に基づいて設定されてもよい。
前記基板の一面に設けられた、発光層を含む第1構造と、
前記基板の他面に設けられた、凹面鏡を含む第2構造と、
を備え、
前記基板は、所定波長に対して透明であり、
前記第1構造は、前記所定波長に対して不透明な部分及び透明な部分を有し、
前記第1及び第2構造は、平面視において、略相似形であり、且つ、重心が一致していない、面発光素子を提供する。
平面視において、前記発光層の発光領域の中心と前記凹面鏡の中心との距離は、前記第1及び第2構造の重心間の距離よりも短くてもよい。
平面視における、前記第1及び第2構造の重心間の距離は、50nm以上であってもよい。
平面視における、前記発光層の発光領域の中心と前記凹面鏡の中心との距離は、500nm以下であってもよい。
前記第2構造の平面視形状は、前記第1構造の平面視形状のフーリエ変換形状であってもよい。
前記第2構造の平面視形状は、前記第1構造の平面視形状のフーリエ変換形状の相似形であり、決定係数が70%以上であってもよい。
前記不透明な部分は、面内方向に配置された第1及び第2部分 を有していてもよい。 前記第2部分は、前記第1部分を取り囲んでいてもよい。
前記不透明な部分は、前記第1及び第2部分を連結する連結部を有していてもよい。 前記連結部は、前記第1及び第2部分の少なくとも一方に重なっていてもよい。
前記第1構造は、前記不透明な部分及び/又は前記透明な部分に導電材料を介して接合された支持基板を含んでいてもよい。
前記不透明な部分は、誘電体又は金属からなってもよい。
前記第2構造は、前記他面と前記凹面鏡との間に設けられた感光材を含んでいてもよい。
前記他面に凸面構造が設けられ、前記凹面鏡は、前記凸面構造に沿って設けられていてもよい。
前記第1及び第2構造の組が複数組あり、平面視における、前記複数組の前記第1及び第2構造の重心間の距離が略一致し、且つ、平面視における、前記複数組の前記第1及び第2構造の重心の離間方向が略一致していてもよい。
前記第1構造は、前記発光層の前記凹面鏡側とは反対側に配置された反射鏡を含んでいてもよい。
本技術は、前記面発光素子と、
前記面発光素子の第1構造と導電バンプを介して接合されたレーザドライバと、
を備える、光源装置も提供する。
本技術は、所定波長に対して透明な基板の一面に、前記所定波長に対して不透明な部分及び透明な部分を有する、発光層を含む第1構造を形成する工程と、
前記基板の他面に感光材を塗布する工程と、
前記第1構造側から前記所定波長の光を斜め露光する工程と、
前記感光材に形成されたパターンを用いて凹面鏡を含む第2構造を形成する工程と、 を含む、面発光素子の製造方法も提供する。
前記第1構造は、前記発光層の発光領域を設定する電流狭窄領域を含み、前記第1構造を形成する工程では、前記斜め露光する工程での露光条件、及び、前記第1構造の厚さと前記基板の厚さの合計に応じた位置に前記発光領域が位置するように前記電流狭窄領域を形成してもよい。
前記露光条件は前記合計に基づいて設定される、又は、前記合計は前記露光条件に基づいて設定されてもよい。
以下に添付図面を参照しながら、本技術の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。本明細書において、本技術に係る面発光素子、光源装置及び面発光素子の製造方法が複数の効果を奏することが記載される場合でも、本技術に係る面発光素子、光源装置及び面発光素子の製造方法は、少なくとも1つの効果を奏すればよい。本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
また、以下の順序で説明を行う。
0.導入
1.本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子
2.本技術の一実施形態の実施例2に係る面発光素子
3.本技術の一実施形態の実施例3に係る面発光素子
4.本技術の一実施形態の実施例4に係る面発光素子
5.本技術の一実施形態の実施例5に係る面発光素子
6.本技術の一実施形態の実施例6に係る面発光素子及び該面発光素子を備える光源装置7.本技術の一実施形態に係る面発光素子がアレイ状に複数配置された面発光素子アレイ8.本技術の一実施形態の実施例6の変形例1に係る面発光素子
9.本技術の一実施形態の実施例6の変形例2に係る面発光素子
10.本技術の一実施形態の変形例に係る面発光素子
11.本技術の一実施形態の実施例1の変形例に係る面発光素子
12.本技術のその他の変形例
13.電子機器への応用例
14.面発光素子を距離測定装置に適用した例
15.距離測定装置を移動体に搭載した例
0.導入
1.本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子
2.本技術の一実施形態の実施例2に係る面発光素子
3.本技術の一実施形態の実施例3に係る面発光素子
4.本技術の一実施形態の実施例4に係る面発光素子
5.本技術の一実施形態の実施例5に係る面発光素子
6.本技術の一実施形態の実施例6に係る面発光素子及び該面発光素子を備える光源装置7.本技術の一実施形態に係る面発光素子がアレイ状に複数配置された面発光素子アレイ8.本技術の一実施形態の実施例6の変形例1に係る面発光素子
9.本技術の一実施形態の実施例6の変形例2に係る面発光素子
10.本技術の一実施形態の変形例に係る面発光素子
11.本技術の一実施形態の実施例1の変形例に係る面発光素子
12.本技術のその他の変形例
13.電子機器への応用例
14.面発光素子を距離測定装置に適用した例
15.距離測定装置を移動体に搭載した例
<0.導入>
従来、例えば垂直共振器型面発光レーザ(VCSEL)等の面発光素子において、横方向の光場閉じ込めによる、回折損失の無効化の方法として発光層の片側に凹面鏡を導入する技術が提案されている(特許文献1参照)。この面発光素子では、製造時の露光工程において、平面視において発光層の電流注入領域と凹面鏡の中心とを一致させるために、基板越しに、基板表面に形成されているアライメントマークとフォトマスクのアライメントマークとの重ね合わせを行う必要がある。その際に、種々の事情によりアライメントマークの重ね合わせずれが発生する。例えば、基板と空気の屈折率差により基板のアライメントマークの中心とフォトマスクのアライメントマークの中心とがずれてしまい、この状態で露光を行うと露光装置の仕様以上の重ね合わせずれが発生する。また、露光装置内の光源、ミラーの傾きによって露光が斜めになる場合(図70B参照)にも、電流注入領域と凹面鏡との重ね合わせずれが大きくなる(図70A参照)。よって、それに合わせた露光用のマスクが必要になる。電流注入領域と凹面鏡との重ね合わせずれが大きくなると、しきい値電流が高くなる原因や歩留りの悪化の原因になる。また、基板越しの露光に対応する露光装置が少ないため、重ね合わせ精度の向上には多額の費用を投資する必要がある。重ね合わせずれを測定する場合も、基板越しで測定を行う必要があるため、測定誤差が大きくなり、精確な測定ができないおそれがある。これは、歩留まりの悪化、開発遅延の原因、ひいては開発コストの増加にもつながる。
従来、例えば垂直共振器型面発光レーザ(VCSEL)等の面発光素子において、横方向の光場閉じ込めによる、回折損失の無効化の方法として発光層の片側に凹面鏡を導入する技術が提案されている(特許文献1参照)。この面発光素子では、製造時の露光工程において、平面視において発光層の電流注入領域と凹面鏡の中心とを一致させるために、基板越しに、基板表面に形成されているアライメントマークとフォトマスクのアライメントマークとの重ね合わせを行う必要がある。その際に、種々の事情によりアライメントマークの重ね合わせずれが発生する。例えば、基板と空気の屈折率差により基板のアライメントマークの中心とフォトマスクのアライメントマークの中心とがずれてしまい、この状態で露光を行うと露光装置の仕様以上の重ね合わせずれが発生する。また、露光装置内の光源、ミラーの傾きによって露光が斜めになる場合(図70B参照)にも、電流注入領域と凹面鏡との重ね合わせずれが大きくなる(図70A参照)。よって、それに合わせた露光用のマスクが必要になる。電流注入領域と凹面鏡との重ね合わせずれが大きくなると、しきい値電流が高くなる原因や歩留りの悪化の原因になる。また、基板越しの露光に対応する露光装置が少ないため、重ね合わせ精度の向上には多額の費用を投資する必要がある。重ね合わせずれを測定する場合も、基板越しで測定を行う必要があるため、測定誤差が大きくなり、精確な測定ができないおそれがある。これは、歩留まりの悪化、開発遅延の原因、ひいては開発コストの増加にもつながる。
そこで、発明者らは、鋭意検討の末、発光層の電流注入領域(発光領域)と凹面鏡との重ね合わせずれが大きくなることを抑制可能な構成を有する面発光素子として、本技術に係る面発光素子の開発に成功した。
以下、本技術に係る面発光素子の一実施形態を幾つかの実施例を挙げて詳細に説明する。
<1.本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子>
以下、本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子について、図面を用いて説明する。
以下、本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子について、図面を用いて説明する。
≪面発光素子の素子構成≫
図1は、本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子10-1の断面図である。図2Aは、図1の面発光素子の平面図である。図2Bは、図1の面発光素子の第2構造を第1構造側から見た図である。図1は、図2A及び図2BのP-P線断面図である。以下では、図2A及び図2B等に示すXYZ3次元直交座標系を適宜用いて説明する。便宜上、図1等の断面図における上方を上、下方を下として説明する。
図1は、本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子10-1の断面図である。図2Aは、図1の面発光素子の平面図である。図2Bは、図1の面発光素子の第2構造を第1構造側から見た図である。図1は、図2A及び図2BのP-P線断面図である。以下では、図2A及び図2B等に示すXYZ3次元直交座標系を適宜用いて説明する。便宜上、図1等の断面図における上方を上、下方を下として説明する。
面発光素子10-1は、以下に具体的に説明するように、発光層を第1及び第2反射鏡で挟んだ垂直共振器構造を有する垂直共振器型面発光レーザ(VCSEL)である。面発光素子10-1は、一例として、レーザドライバにより駆動される。
面発光素子10-1は、一例として、図1に示すように、基板50と、該基板50の一面(上面)に設けられた、発光層101を含む第1構造ST1と、基板50の他面(下面)に設けられた、第2反射鏡としての凹面鏡201aを含む第2構造ST2とを備える。
[第1構造]
第1構造ST1は、さらに、発光層101の凹面鏡201a側(下側)とは反対側(上側)に配置された、第1反射鏡としての反射鏡102を含む。第1構造ST1は、さらに、アノード電極103、第1透明導電膜104、第2透明導電膜105及び絶縁層106を含む。
[第1構造]
第1構造ST1は、さらに、発光層101の凹面鏡201a側(下側)とは反対側(上側)に配置された、第1反射鏡としての反射鏡102を含む。第1構造ST1は、さらに、アノード電極103、第1透明導電膜104、第2透明導電膜105及び絶縁層106を含む。
(発光層)
発光層101は、一例として、基板50の一面(表面、上面)上に配置されている。発光層101は、一例として、In0.04Ga0.96N層(障壁層)とIn0.16Ga0.84N層(井戸層)とが積層された5重の多重量子井戸構造から成る。発光層101は、「活性層」とも呼ばれる。
発光層101は、一例として、基板50の一面(表面、上面)上に配置されている。発光層101は、一例として、In0.04Ga0.96N層(障壁層)とIn0.16Ga0.84N層(井戸層)とが積層された5重の多重量子井戸構造から成る。発光層101は、「活性層」とも呼ばれる。
発光層101の周辺部には、電流狭窄領域300が設けられている。発光層101の電流狭窄領域300に取り囲まれた領域が電流注入領域(発光領域)である。なお、電流狭窄領域300は、発光層101の外部に設けられてもよい。この場合には、発光層101の、電流狭窄領域300に取り囲まれた領域に対応する領域が電流注入領域(発光領域)となる。すなわち、電流狭窄領域300は、発光層101の発光領域を設定する領域である。
電流狭窄領域300は、例えばイオン注入領域である。イオン注入領域は、高濃度のイオン(例えばB++等)が注入された領域である。イオン注入領域は、該イオン注入領域により取り囲まれた電流注入領域よりも高抵抗である(キャリアの伝導性が低い)。イオン注入領域による電流狭窄径は、数μm(例えば4μm以下)とすることができる。
[基板]
基板50は、例えばn-GaN基板からなる。基板50の他面(裏面、下面)には、第1凸面構造50aと、該第1凸面構造50aを取り囲む第2凸面構造50bとが設けられている。第1凸面構造50aは、例えば下方に突出する略半球状であり、電流注入領域に対応する位置に位置している。第2凸面構造50bは、第1凸面構造50aを取り囲む部分が、例えば断面略半円形の環状である。一例として、平面視において、第1凸面構造50aの中心は、電流注入領域に重なっている。第1凸面構造50aの曲率半径は、例えば50μmである。
基板50は、例えばn-GaN基板からなる。基板50の他面(裏面、下面)には、第1凸面構造50aと、該第1凸面構造50aを取り囲む第2凸面構造50bとが設けられている。第1凸面構造50aは、例えば下方に突出する略半球状であり、電流注入領域に対応する位置に位置している。第2凸面構造50bは、第1凸面構造50aを取り囲む部分が、例えば断面略半円形の環状である。一例として、平面視において、第1凸面構造50aの中心は、電流注入領域に重なっている。第1凸面構造50aの曲率半径は、例えば50μmである。
(アノード電極)
アノード電極103は、第1電極パッド103aと、該第1電極パッド103aを取り囲む第2電極パッド103bとを含む(図2A参照)。第1及び第2電極パッド103a、103bの間隔は、例えば10μmである。第1電極パッド103aの外径は、例えば30μmである。第1及び第2電極パッド103a、103bは、第2透明導電膜105を介して電気的に接続されている。第1電極パッド103aは、電流注入領域に対応する位置に貫通孔103a1を有する。貫通孔103a1は、発光層101からの光が通過する領域である。すなわち、第1電極パッド103aは、発光層101からの光を貫通孔103a1内に閉じ込める光閉じ込め部としても機能する。一例として、平面視において、貫通孔103a1の中心は、第1構造ST1の重心G1から+X方向にΔdだけずれている(図2A参照)。第2電極パッド103bがレーザドライバの陽極側との電気的接点になっている。
アノード電極103は、第1電極パッド103aと、該第1電極パッド103aを取り囲む第2電極パッド103bとを含む(図2A参照)。第1及び第2電極パッド103a、103bの間隔は、例えば10μmである。第1電極パッド103aの外径は、例えば30μmである。第1及び第2電極パッド103a、103bは、第2透明導電膜105を介して電気的に接続されている。第1電極パッド103aは、電流注入領域に対応する位置に貫通孔103a1を有する。貫通孔103a1は、発光層101からの光が通過する領域である。すなわち、第1電極パッド103aは、発光層101からの光を貫通孔103a1内に閉じ込める光閉じ込め部としても機能する。一例として、平面視において、貫通孔103a1の中心は、第1構造ST1の重心G1から+X方向にΔdだけずれている(図2A参照)。第2電極パッド103bがレーザドライバの陽極側との電気的接点になっている。
アノード電極103は、例えばAu、Ag、Pd、Pt、Ni、Ti、V、W、Cr、Al、Cu、Zn、Sn及びInからなる群から選択された少なくとも1種類の金属(合金を含む)によって構成されている。アノード電極103が積層構造である場合は、例えばTi/Au、Ti/Al、Ti/Al/Au、Ti/Pt/Au、Ni/Au、Ni/Au/Pt、Ni/Pt、Pd/Pt、Ag/Pd等の材料で構成される。アノード電極103は、レーザドライバの陽極(正極)に接続される。
(反射鏡)
反射鏡102は、一例として、平面鏡である。反射鏡102は、アノード電極103の第1電極パッド103a上に配置された部分と、第1電極パッド103aの貫通孔103a1内に配置された部分とを有する。反射鏡102は、例えば誘電体多層膜反射鏡からなる。当該誘電体多層膜反射鏡は、例えばTa2O5/SiO2、SiN/SiO2等からなる。第1反射鏡としての反射鏡102の反射率は、一例として、第2反射鏡としての凹面鏡201aの反射率よりも若干低く設定されている。反射鏡102が出射側の反射鏡である。すなわち、面発光素子10-1は、基板50の表面(上面)側へ光を出射する表面出射型の面発光レーザである。なお、反射鏡102は、凹面鏡であってもよい。
反射鏡102は、一例として、平面鏡である。反射鏡102は、アノード電極103の第1電極パッド103a上に配置された部分と、第1電極パッド103aの貫通孔103a1内に配置された部分とを有する。反射鏡102は、例えば誘電体多層膜反射鏡からなる。当該誘電体多層膜反射鏡は、例えばTa2O5/SiO2、SiN/SiO2等からなる。第1反射鏡としての反射鏡102の反射率は、一例として、第2反射鏡としての凹面鏡201aの反射率よりも若干低く設定されている。反射鏡102が出射側の反射鏡である。すなわち、面発光素子10-1は、基板50の表面(上面)側へ光を出射する表面出射型の面発光レーザである。なお、反射鏡102は、凹面鏡であってもよい。
(第1透明導電膜)
第1透明導電膜104は、一例として、発光層101とアノード電極103との間に配置されている。第1透明導電膜104は、第1電極パッド103aに対応する第1部分104aと、第2電極パッド103bに対応し、第1部分104aを取り囲む第2部分104bとを有する。第1及び第2部分104a、104bは、第2透明導電膜105を介して電気的に接続されている。第1透明導電膜104は、発光層101への正孔注入効率を高めるとともに、リークを防止するバッファ層として機能する。第1透明導電膜104は、例えばITO、ITiO、AZO、ZnO、SnO、SnO2、SnO3、TiO、TiO2、グラフェン等からなる。
第1透明導電膜104は、一例として、発光層101とアノード電極103との間に配置されている。第1透明導電膜104は、第1電極パッド103aに対応する第1部分104aと、第2電極パッド103bに対応し、第1部分104aを取り囲む第2部分104bとを有する。第1及び第2部分104a、104bは、第2透明導電膜105を介して電気的に接続されている。第1透明導電膜104は、発光層101への正孔注入効率を高めるとともに、リークを防止するバッファ層として機能する。第1透明導電膜104は、例えばITO、ITiO、AZO、ZnO、SnO、SnO2、SnO3、TiO、TiO2、グラフェン等からなる。
(第2透明導電膜)
第2透明導電膜105は、一例として、反射鏡102、アノード電極103の第1電極パッド103a及び第1透明導電膜104の第1部分104aを発光層101側(下側)とは反対側(上側)から覆うように設けられている。第2透明導電膜105は、発光層101への正孔注入効率を高めるとともに、リークを防止するバッファ層として機能する。第2透明導電膜105は、例えばITO、ITiO、AZO、ZnO、SnO、SnO2、SnO3、TiO、TiO2、グラフェン等からなる。第2透明導電膜105は、第1透明導電膜104と同一の材料からなってもよいし、異なる材料からなってもよい。
第2透明導電膜105は、一例として、反射鏡102、アノード電極103の第1電極パッド103a及び第1透明導電膜104の第1部分104aを発光層101側(下側)とは反対側(上側)から覆うように設けられている。第2透明導電膜105は、発光層101への正孔注入効率を高めるとともに、リークを防止するバッファ層として機能する。第2透明導電膜105は、例えばITO、ITiO、AZO、ZnO、SnO、SnO2、SnO3、TiO、TiO2、グラフェン等からなる。第2透明導電膜105は、第1透明導電膜104と同一の材料からなってもよいし、異なる材料からなってもよい。
(絶縁層106)
絶縁層106は、一例として、発光層101の表面(上面)上に第1透明導電膜104の下部を取り囲むように環状に設けられている。絶縁層106は、第1透明導電膜104に対して屈折率差を有しており、光閉じ込め部として機能する。絶縁層106は、例えばSiO2、SiN、SiON等の誘電体からなる。
絶縁層106は、一例として、発光層101の表面(上面)上に第1透明導電膜104の下部を取り囲むように環状に設けられている。絶縁層106は、第1透明導電膜104に対して屈折率差を有しており、光閉じ込め部として機能する。絶縁層106は、例えばSiO2、SiN、SiON等の誘電体からなる。
[第2構造]
第2構造ST2は、さらに、基板50の裏面(下面)に設けられたカソード電極202を含む。第2構造ST2は、さらに、ワックス204を介して凹面鏡201aに貼り付けられた支持基板203を有している。
第2構造ST2は、さらに、基板50の裏面(下面)に設けられたカソード電極202を含む。第2構造ST2は、さらに、ワックス204を介して凹面鏡201aに貼り付けられた支持基板203を有している。
一例として、平面視において、第2構造ST2の重心G2は、第1構造ST1の重心G1から+X方向にΔdだけずれている。すなわち、一例として、平面視において、第2構造ST2の重心G2は、第1電極パッド103aの貫通孔103a1の中心と略一致している。
(凹面鏡)
第2反射鏡に正のパワーを有する凹面鏡201aを用いることにより、共振器長に関わらず、発光層101からの光を反射して発光層101に集光させることができ(横方向の光場閉じ込め効果を得ることができ)、回折損失を低減することができる。
第2反射鏡に正のパワーを有する凹面鏡201aを用いることにより、共振器長に関わらず、発光層101からの光を反射して発光層101に集光させることができ(横方向の光場閉じ込め効果を得ることができ)、回折損失を低減することができる。
凹面鏡201aは、第1凸面構造50aの表面に沿って設けられている。すなわち、凹面鏡201aは、第1凸面構造50aに倣った形状を有している。
凹面鏡201aは、一例として、誘電体多層膜反射鏡からなる。当該誘電体多層膜反射鏡は、例えばTa2O5/SiO2、SiO2/SiN、SiO2/Nb2O5等からなる。
凹面鏡201aは、例えば略半球殻状であり、少なくとも頂部が電流注入領域に対応する位置(発光層101からの光の光路上)に位置している。凹面鏡201aは、少なくとも頂部の表面が曲面(例えば球面、放物面等)で構成されている。なお、凹面鏡201aは、頂部以外の部分の表面が平面で構成されてもよい。
第2凸面構造50bの表面に沿って、凹面鏡201aを構成する誘電体多層膜と同一の誘電体多層膜201bが設けられている。
(カソード電極)
カソード電極202は、例えばAu、Ag、Pd、Pt、Ni、Ti、V、W、Cr、Al、Cu、Zn、Sn及びInからなる群から選択された少なくとも1種類の金属(合金を含む)によって構成されている。カソード電極202が積層構造である場合は、例えばTi/Au、Ti/Al、Ti/Al/Au、Ti/Pt/Au、Ni/Au、Ni/Au/Pt、Ni/Pt、Pd/Pt、Ag/Pd等の材料で構成される。カソード電極202は、レーザドライバの陰極(負極)に接続される。
カソード電極202は、例えばAu、Ag、Pd、Pt、Ni、Ti、V、W、Cr、Al、Cu、Zn、Sn及びInからなる群から選択された少なくとも1種類の金属(合金を含む)によって構成されている。カソード電極202が積層構造である場合は、例えばTi/Au、Ti/Al、Ti/Al/Au、Ti/Pt/Au、Ni/Au、Ni/Au/Pt、Ni/Pt、Pd/Pt、Ag/Pd等の材料で構成される。カソード電極202は、レーザドライバの陰極(負極)に接続される。
≪本技術の特徴的な構成≫
以下、本技術の特徴的な構成について説明する。
以下、本技術の特徴的な構成について説明する。
基板50は、所定波長(後述する露光波長)に対して透明である。
第1構造ST1は、上記所定波長に対して透明な部分と不透明な部分とを有する。具体的には、アノード電極103は、一例として、上記所定波長に対して不透明な金属からなる。第1及び第2透明導電膜104、105は、一例として、上記所定波長に対して透明である。反射鏡102は、一例として、上記所定波長に対して不透明な誘電体からなる。電流狭窄領域300は、一例として、上記所定波長に対して透明である。すなわち、第1構造ST1は、上記所定波長の光を遮光する遮光部及び透過させる透過部を有するマスクパターンを持つマスクとしての機能を有する。
第1構造ST1の不透明な部分であるアノード電極103は、面内方向に配置された第1部分である第1電極パッド103a及び第2部分である第2電極パッド103bを有する。一例として、第2部分である第2電極パッド103bは、第1部分である第1電極パッド103aを取り囲んでいる。
第1及び第2構造ST1、ST2は、平面視において、略相似形であり、且つ、重心が一致していない(図1、図2A及び図2B参照)。
平面視において、発光層101の発光領域(電流注入領域)の中心と凹面鏡201aの中心(第1凸面構造50aの中心)との距離は、第1及び第2構造ST1、ST2の重心G1、G2間の距離Δdよりも短い。
一例として、平面視における、第1及び第2構造ST1、ST2の重心G1、G2間の距離は、50nm以上であることが好ましい。一例として、平面視における、発光層101の発光領域(電流注入領域)の中心と凹面鏡201aの中心との距離は、500nm以下であってもよい。
第2構造ST2の平面視形状は、第1構造ST1の平面視形状のフーリエ変換形状であってもよい。また、第2構造ST2の平面視形状は、第1構造ST1の平面視形状のフーリエ変換形状の相似形であり、決定係数が70%以上であってもよい。
≪面発光素子の動作≫
以下、面発光素子10-1の動作について説明する。
面発光素子10-1では、レーザドライバによりアノード電極103とカソード電極202との間に駆動電圧が印加されると、レーザドライバの陽極側からアノード電極103を介して流入された電流が第1透明導電膜104を介して電流狭窄領域300で狭窄されつつ発光層101へ注入される。このとき、発光層101が発光し、その光が凹面鏡201aと反射鏡102との間を第1電極パッド103aの貫通孔103a1内に閉じ込められつつ且つ発光層101で増幅されつつ往復し(この際、光は、凹面鏡201aで例えば発光領域付近に集光されつつ反射され、反射鏡102で平行光又は弱拡散光として発光層101に向けて反射される)、発振条件を満たしたときに反射鏡102から第2透明導電膜105を介してレーザ光として出射される。発光層101に注入された電流は、基板50を介してカソード電極202からレーザドライバの陰極側へ流出される。
以下、面発光素子10-1の動作について説明する。
面発光素子10-1では、レーザドライバによりアノード電極103とカソード電極202との間に駆動電圧が印加されると、レーザドライバの陽極側からアノード電極103を介して流入された電流が第1透明導電膜104を介して電流狭窄領域300で狭窄されつつ発光層101へ注入される。このとき、発光層101が発光し、その光が凹面鏡201aと反射鏡102との間を第1電極パッド103aの貫通孔103a1内に閉じ込められつつ且つ発光層101で増幅されつつ往復し(この際、光は、凹面鏡201aで例えば発光領域付近に集光されつつ反射され、反射鏡102で平行光又は弱拡散光として発光層101に向けて反射される)、発振条件を満たしたときに反射鏡102から第2透明導電膜105を介してレーザ光として出射される。発光層101に注入された電流は、基板50を介してカソード電極202からレーザドライバの陰極側へ流出される。
≪面発光素子の製造方法の第1例≫
以下、面発光素子10-1の製造方法の第1例について図3のフローチャート等を参照して説明する。ここでは、一例として、基板50の基材となる1枚のウェハ(半導体基板(例えばn-GaN基板))上に複数の面発光素子10-1を複数同時に生成する。次いで、一連一体の複数の面発光素子10-1を互いに分離して、チップ状の面発光素子10-1(面発光素子チップ)を得る。
以下、面発光素子10-1の製造方法の第1例について図3のフローチャート等を参照して説明する。ここでは、一例として、基板50の基材となる1枚のウェハ(半導体基板(例えばn-GaN基板))上に複数の面発光素子10-1を複数同時に生成する。次いで、一連一体の複数の面発光素子10-1を互いに分離して、チップ状の面発光素子10-1(面発光素子チップ)を得る。
最初のステップS1では、基板50上に発光層101(活性層)を積層する(図4A参照)。具体的には、有機金属気層成長法(MOCVD法)又は分子線エピタキシー法(MBE法)により、成長室において基板50上に発光層101を積層して積層体を生成する。
次のステップS2では、電流狭窄領域300を形成する(図4B参照)。具体的には、先ず、積層体の電流狭窄領域300が形成されることとなる部分以外の部分(電流注入領域が形成されることとなる部分)を覆う、レジスト、SiO2等からなる保護膜を形成する。この際、平面視において電流注入領域の中心が第1構造ST1の重心G1から+X方向にΔdだけずれた位置に位置するように保護膜を形成する。次いで、該保護膜をマスクとして積層体に発光層101側からイオン(例えばB++)を注入する。この際、イオン注入の注入深さは例えば基板50内に達するまでとする。
次のステップS3では、絶縁層106を形成する。具体的には、先ず、絶縁層106を例えば真空蒸着法、スパッタ等により全面に成膜する(図5A参照)。次いで、フォトリソグラフィーにより、絶縁層106の中央部を除去して環状の絶縁層106を形成する(図5B参照)。
次のステップS4では、第1透明導電膜104を形成する(図6A参照)。具体的には、先ず、第1透明導電膜104の材料である透明導電膜を例えば真空蒸着法、スパッタ等により全面に成膜する。次いで、フォトリソグラフィーにより、透明導電膜の周辺部を除去して第1透明導電膜104を形成する。
次のステップS5では、アノード電極103を形成する(図6B参照)。具体的には、例えばリフトオフ法を用いて、アノード電極103の第1及び第2電極パッド103a、103bを形成する。この際、平面視において、第1電極パッド103aの貫通孔103a1の中心と電流注入領域の中心とが略一致するように第1電極パッド103aを形成する。アノード電極103の電極材料の成膜は、例えば真空蒸着法、スパッタ法等により行う。
次のステップS6では、第1反射鏡としての反射鏡102の材料を成膜する(図7A参照)。具体的には、反射鏡102(例えば平面鏡)の材料である誘電体多層膜を例えば真空蒸着法、スパッタ法、CVD法等により全面に成膜する。
次のステップS7では、第1反射鏡としての反射鏡102を形成する(図7B参照)。具体的には、誘電体多層膜の反射鏡102となる部分以外の部分を例えばドライエッチングにより除去して反射鏡102を形成する。この際、第1透明導電膜104の対応する部分も除去される。
次のステップS8では、第2透明導電膜105を形成する(図8A参照)。具体的には、先ず、第2透明導電膜105の材料である透明導電膜を例えば真空蒸着法、スパッタ等により全面に成膜する。次いで、フォトリソグラフィーにより、透明導電膜の周辺部を除去して第2透明導電膜105を形成する。
次のステップS9では、第1構造ST1側に仮支持基板TSBを貼り付ける(図8B参照)。具体的には、第1構造ST1側にワックスWを介して仮支持基板TSB(例えばサファイア基板)を貼り付ける。
次のステップS10では、基板50を薄膜化する(図9A参照)。具体的には、例えばCMP(化学機械研磨)装置により、基板50の裏面を研削して、基板50を薄膜化する。
次のステップS11では、基板50の裏面にレジストR(例えばポジ型のフォトレジスト)を塗布する(図9B参照)。具体的には、基板50の裏面にレジストRをベタ状に塗布する。
次のステップS12では、第1構造ST1をマスクとして斜め露光する(図10A参照)。具体的には、先ず、露光装置により第1構造ST1側から上記所定波長(露光波長)の露光光をXZ平面(図2A参照)に沿って所定の入射角θ(図66参照)で斜入射させる。このとき、露光光は、上記所定波長に対して不透明な部分であるアノード電極103及び反射鏡102で遮光され、上記所定波長に対して透明な部分である第1及び第2透明導電膜104、105を透過する。これにより、レジストRに第1構造ST1のマスクパターンに対応する潜像が形成される。次いで、レジストRを現像液に浸して潜像を顕在化させる(露光部を溶解させる)。これにより、露光光が照射されなかった部分(非露光部)による像で構成されるレジストパターンRPが形成される。このレジストパターンRPは、平面視において、第1構造ST1と略相似形であり、且つ、重心が一致していない。
ここで、第1構造ST1及びレジストパターンRPの重心のずれ量(重ね合わせずれ量)は、図66に示す、露光光の入射角θと、基板50の裏面(下面)と仮支持基板TSBの表面(上面)との距離Dとにより決まる。なお、距離Dは、第1構造ST1の厚さと基板50の厚さの合計である。
具体的には、距離Dが30μmのとき、入射角θを0.95°とすると、上記重心のずれ量が0.5μmとなる。距離Dが10μmのとき、入射角θを2.86°とすると、上記重心のずれ量が0.5μmとなる。
距離Dが30μmのとき、入射角θを0.57°とすると、上記重心のずれ量が0.3μmとなる。距離Dが10μmのとき、入射角θを1.72°とすると、上記重心のずれ量が0.3μmとなる。
距離Dが30μmのとき、入射角θを0.19°とすると、上記重心のずれ量が0.1μmとなる。距離Dが10μmのとき、入射角θを0.57°とすると、上記重心のずれ量が0.1μmとなる。
距離Dが30μmのとき、入射角θを0.10°とすると、上記重心のずれ量が0.05μmとなる。距離Dが10μmのとき、入射角θを0.29°とすると、上記重心のずれ量が0.05μmとなる。
以上の説明から分かるように、距離Dに応じて入射角θを設定することにより、又は、入射角θに応じて距離Dを設定することにより、上記重心のずれ量を所望の値にすることができる。すなわち、距離Dに応じて上記重心のずれ量を所望の値にする入射角θを選択することができ、又は、入射角θに応じて上記重心のずれ量を所望の値にする距離Dを選択することができる。ここでは、平面視において、レジストパターンRPの重心を第1構造ST1の重心G1から+X方向にΔdだけずらすために、距離D及びΔdに対応する入射角θを選択する。入射角θは、露光装置から出射され第1構造ST1に入射される露光光の入射角を直接測定しながら設定することが好ましい。入射角θは、例えば露光装置内のミラーの角度を変更することにより調整することが可能である(図70B参照)。
露光方法の具体例を説明する。例えば距離Dが30μmの場合に基板50の(000-1)面上に塗布したフォトレジストを(0001)面からアライナー(露光装置)によって露光しパターニングを行う。このとき、アライナーは装置内のミラーの傾きによって紫外線が(000-1)面から[-12-10)方向へ0.95°傾いたものを用いる。その際、第1電極パッド103aの貫通孔103a1を第1透明導電膜104の中心から[-12-10]方向へ0.5μmずらした位置に形成する。このように、露光の方向(入射方向)が分かれば距離D次第で貫通孔103a1とレジストパターンRPとのずれを補正でき、素子のメンテナンスの必要がなくなるメリットがある。
次のステップS13では、リフローを行う(図10B参照)。具体的には、リフロー(例えば200℃)によりレジストパターンをボールアップして略半球状の凸面形状に成形する(図10B参照)。
次のステップS14では、基板50の裏面に第1及び第2凸面構造50a、50bを形成する(図11A参照)。具体的には、ボールアップされたレジストパターンRPをマスクとして基板50をエッチング(例えばドライエッチング)することにより、第1及び第2凸面構造50a、50bを形成する。
次のステップS15では、カソード電極202を形成する(図11B参照)。具体的には、例えばリフトオフ法を用いて、カソード電極202を基板50の裏面に形成する。この際、カソード電極202の電極材料の成膜は、例えば真空蒸着法、スパッタ法等により行う。
次のステップS16では、第2反射鏡としての凹面鏡201aの材料を成膜する(図12A参照)。具体的には、凹面鏡201aの材料である誘電体多層膜を例えば真空蒸着法、スパッタ法、CVD法等により全面に成膜する。
次のステップS17では、カソード電極202を露出させる(図12B参照)。具体的には、例えばドライエッチングにより、カソード電極202上の誘電体多層膜を除去する。
次のステップS18では、第2構造ST2側に支持基板203を貼り付ける(図13A参照)。具体的には、第2構造ST2側にワックス204を介して支持基板203を貼り付ける。
最後のステップS19では、仮支持基板TSBを除去する(図13B参照)。具体的には、加熱によりワックスWを溶解させて、仮支持基板TSB及びワックスWを除去する。これにより、ウェハ(半導体基板(例えばn-GaN基板))上に複数の面発光素子10-1が生成される。その後、一連一体の複数の面発光素子10-1をダイシングにより分離して、チップ状の面発光素子10-1(面発光素子チップ)を得る。
≪面発光素子の製造方法の第2例≫
以下、面発光素子10-1の製造方法の第2例について図14のフローチャート等を参照して説明する。ここでは、一例として、基板50の基材となる1枚のウェハ(半導体基板(例えばn-GaN基板))上に複数の面発光素子10-1を複数同時に生成する。次いで、一連一体の複数の面発光素子10-1を互いに分離して、チップ状の面発光素子10-1(面発光素子チップ)を得る。
以下、面発光素子10-1の製造方法の第2例について図14のフローチャート等を参照して説明する。ここでは、一例として、基板50の基材となる1枚のウェハ(半導体基板(例えばn-GaN基板))上に複数の面発光素子10-1を複数同時に生成する。次いで、一連一体の複数の面発光素子10-1を互いに分離して、チップ状の面発光素子10-1(面発光素子チップ)を得る。
最初のステップS41では、基板50に第1仮支持基板TSB1を貼り付ける(図15A参照)。具体的には、基板50に例えばワックスを介して第1仮支持基板TSB1(例えばサファイア基板)を貼り付ける。
次のステップS42では、基板50を薄膜化する(図15B参照)。具体的には、例えばCMP(化学機械研磨)装置により、基板50の裏面を研削して、基板50を薄膜化する。
次のステップS43では、基板50上に発光層101(活性層)を積層する(図16A参照)。具体的には、有機金属気層成長法(MOCVD法)又は分子線エピタキシー法(MBE法)により、成長室において基板50上に発光層101を積層して積層体を生成する。
次のステップS44では、電流狭窄領域300を形成する(図16B参照)。具体的には、先ず、積層体の電流狭窄領域300が形成されることとなる部分以外の部分(電流注入領域が形成されることとなる部分)を覆う、レジスト、SiO2等からなる保護膜を形成する。この際、平面視において電流注入領域の中心が第1構造ST1の重心G1から+X方向にΔdだけずれた位置に位置するように保護膜を形成する。次いで、該保護膜をマスクとして積層体に発光層101側からイオン(例えばB++)を注入する。この際、イオン注入の注入深さは例えば基板50内に達するまでとする。
次のステップS45では、絶縁層106を形成する。具体的には、先ず、絶縁層106を例えば真空蒸着法、スパッタ等により全面に成膜する(図17A参照)。次いで、フォトリソグラフィーにより、絶縁層106の中央部を除去して環状の絶縁層106を形成する(図17B参照)。
次のステップS46では、第1透明導電膜104を形成する(図18A参照)。具体的には、先ず、第1透明導電膜104の材料である透明導電膜を例えば真空蒸着法、スパッタ等により全面に成膜する。次いで、フォトリソグラフィーにより、透明導電膜の周辺部を除去して第1透明導電膜104を形成する。
次のステップS47では、アノード電極103を形成する(図18B参照)。具体的には、例えばリフトオフ法を用いて、アノード電極103の第1及び第2電極パッド103a、103bを形成する。この際、平面視において、第1電極パッド103aの貫通孔103a1の中心と電流注入領域の中心とが略一致するように第1電極パッド103aを形成する。アノード電極103の電極材料の成膜は、例えば真空蒸着法、スパッタ法等により行う。
次のステップS48では、第1反射鏡としての反射鏡102の材料を成膜する(図19A参照)。具体的には、反射鏡102(例えば平面鏡)の材料である誘電体多層膜を例えば真空蒸着法、スパッタ法、CVD法等により全面に成膜する。
次のステップS49では、第1反射鏡としての反射鏡102を形成する(図19B参照)。具体的には、誘電体多層膜の反射鏡102となる部分以外の部分を例えばドライエッチングにより除去して反射鏡102を形成する。この際、第1透明導電膜104の対応する部分も除去される。
次のステップS50では、第2透明導電膜105を形成する(図20A参照)。具体的には、先ず、第2透明導電膜105の材料である透明導電膜を例えば真空蒸着法、スパッタ等により全面に成膜する。次いで、フォトリソグラフィーにより、透明導電膜の周辺部を除去して第2透明導電膜105を形成する。
次のステップS50.1では、第1構造ST1側に第2仮支持基板TSB2を貼り付ける(図20B参照)。具体的には、第1構造ST1側にワックスWを介して第2仮支持基板TSB2を貼り付ける。
次のステップS50.2では、第1仮支持基板TSB1を除去する(図21参照)。具体的には、基板50と第1仮支持基板TSB1とを接着するワックスを加熱して第1仮支持基板TSB1を除去する。
次のステップS51では、基板50の裏面にレジストR(例えばポジ型のフォトレジスト)を塗布する(図9B参照)。具体的には、基板50の裏面にレジストRをベタ状に塗布する。
次のステップS52では、第1構造ST1をマスクとして斜め露光する(図10A参照)。具体的には、先ず、露光装置により第1構造ST1側から上記所定波長(露光波長)の露光光をXZ平面(図2A参照)に沿って所定の入射角θ(図66参照)で斜入射させる。このとき、露光光は、上記所定波長に対して不透明な部分であるアノード電極103及び反射鏡102で遮光され、上記所定波長に対して透明な部分である第1及び第2透明導電膜104、105を透過する。これにより、レジストRに第1構造ST1のマスクパターンに対応する潜像が形成される。次いで、レジストRを現像液に浸して潜像を顕在化させる。これにより、露光光が照射されなかった部分で構成されるレジストパターンRPが形成される。このレジストパターンRPは、平面視において、第1構造ST1と略相似形であり、且つ、重心が一致していない。ここでは、平面視において、レジストパターンRPの重心を第1構造ST1の重心G1から+X方向にΔdだけずらすために、距離D及びΔdに対応する入射角θを選択する。入射角θは、露光装置から出射され第1構造ST1に入射される露光光の入射角を直接測定しながら設定されることが好ましい。
次のステップS53では、リフローを行う(図10B参照)。具体的には、リフロー(例えば200℃)によりレジストパターンをボールアップして略半球状の凸面形状に成形する(図10B参照)。
次のステップS54では、基板50の裏面に第1及び第2凸面構造50a、50bを形成する(図11A参照)。具体的には、ボールアップされたレジストパターンRPをマスクとして基板50をエッチング(例えばドライエッチング)することにより、第1及び第2凸面構造50a、50bを形成する。
次のステップS55では、カソード電極202を形成する(図11B参照)。具体的には、例えばリフトオフ法を用いて、カソード電極202を基板50の裏面に形成する。この際、カソード電極202の電極材料の成膜は、例えば真空蒸着法、スパッタ法等により行う。
次のステップS56では、第2反射鏡としての凹面鏡201aの材料を成膜する(図12A参照)。具体的には、凹面鏡201aの材料である誘電体多層膜を例えば真空蒸着法、スパッタ法、CVD法等により全面に成膜する。
次のステップS57では、カソード電極202を露出させる(図12B参照)。具体的には、例えばドライエッチングにより、カソード電極202上の誘電体多層膜を除去する。
次のステップS58では、第2構造ST2側に支持基板203を貼り付ける(図13A参照)。具体的には、第2構造ST2側にワックス204を介して支持基板203を貼り付ける。
最後のステップS59では、第2仮支持基板TSB2を除去する(図13B参照)。具体的には、加熱によりワックスWを溶解させて、第2仮支持基板TSB2(図13Bでは符号TSB)及びワックスWを除去する。これにより、ウェハ(半導体基板(例えばn-GaN基板))上に複数の面発光素子10-1が生成される。その後、一連一体の複数の面発光素子10-1をダイシングにより分離して、チップ状の面発光素子10-1(面発光素子チップ)を得る。
≪面発光素子及びその製造方法の効果≫
以下、本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子10-1及びその製造方法の効果について説明する。
以下、本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子10-1及びその製造方法の効果について説明する。
本技術の一実施形態の実施例1に係る面発光素子10-1は、基板50と、基板50の一面に設けられた、発光層101を含む第1構造ST1と、基板50の他面に設けられた、凹面鏡201aを含む第2構造ST2と、を備え、基板50は、所定波長(露光波長)に対して透明であり、第1構造ST1は、上記所定波長に対して不透明な部分であるアノード電極103及び透明な部分である第1及び第2透明導電膜104、105を有し、第1及び第2構造ST1、ST2は、平面視において、略相似形であり、且つ、重心が一致していない。
面発光素子10-1は、発光層101を含む第1構造ST1をマスクとして斜め露光することにより凹面鏡201aを形成可能な構成を有している。すなわち、面発光素子10-1によれば、発光層101の電流注入領域と凹面鏡201aとの重ね合わせずれが大きくなることを抑制可能な構成を有する面発光素子を提供することができる。当該重ね合わせずれが大きくなることを抑制できることにより、しきい値電流が高くなることや歩留まりの悪化を抑制できる。
平面視において、発光層101の発光領域(電流注入領域)の中心と凹面鏡201aの中心との距離は、第1及び第2構造ST1、ST2の重心G1、G2間の距離よりも短い。これにより、平面視における第1及び第2構造ST1、ST2の重心G1、G2間の距離を比較的長くしても、平面視における発光層101の発光領域の中心と凹面鏡201aの中心との距離を短くすることができる。
平面視における第1及び第2構造ST1、ST2の重心G1、G2間の距離は、50nm以上である。これにより、例えば平面視において重心G1、G2を一致させるようにアライメントマークを用いて第1及び第2構造ST1、ST2を重ね合わせする場合において発生する重ね合わせずれ(例えば50nm未満のずれ)よりも重心G1、G2のずれを大きくした状態で、その場合よりも電流注入領域と凹面鏡201aとの重ね合わせずれを抑制することができる。
平面視における、発光層101の発光領域の中心と凹面鏡201aの中心との距離は、500nm以下である。これにより、しきい値電流が高くなることや歩留まりの悪化を効果的に抑制できる。
第2構造ST2の平面視形状は、第1構造ST1の平面視形状のフーリエ変換形状であってもよい。これにより、重ね合わせ精度を担保することができる。
第2構造ST2の平面視形状は、第1構造ST1の平面視形状のフーリエ変換形状の相似形であり、決定係数が70%以上であってもよい。これにより、重ね合わせずれを実用上問題のない範囲に留めることができる。
不透明な部分であるアノード電極103は、面内方向に配置された第1及び第2電極パッド103a、103bを有する。これにより、遮光パターンとしてのアノード電極103を簡素な構成とすることができる。
第2電極パッド103bは、第1電極パッド103aを取り囲んでいる。これにより、アノード電極103において、レーザドライバとの電気的接続のための接点を周回状に配置することができる。
不透明な部分であるアノード電極103は金属からなり、不透明な部分である反射鏡102は誘電体からなる。これにより、面発光素子に一般に用いられる材料を用いて遮光パターンを形成することができる。
基板50の他面に第1凸面構造50aが設けられ、凹面鏡201aは、第1凸面構造50aに沿って設けられている。これにより、凹面鏡201aの形状安定性を確保することができる。
第1構造ST1は、発光層101の凹面鏡201a側とは反対側に配置された反射鏡102を含む。これにより、面発光素子10-1は、面発光レーザを構成することができる。
面発光素子10-1の製造方法の第1例及び第2例は、所定波長(露光波長)に対して透明な基板50の一面に、前記所定波長に対して不透明な部分及び透明な部分を有する、発光層101を含む第1構造ST1を形成する工程と、基板50の他面に感光材を塗布する工程と、第1構造ST1側から所定波長の光を斜め露光する工程と、レジストR(感光材)に形成されたパターンを用いて凹面鏡201aを含む第2構造ST2を形成する工程と、を含む。
面発光素子10-1の製造方法の第1例及び第2例によれば、発光層101を含む第1構造ST1をマスクとして斜め露光することにより凹面鏡201aを形成することができる。すなわち、面発光素子10-1の製造方法によれば、発光層101の電流注入領域と凹面鏡201aとの重ね合わせずれが大きくなることを抑制可能な構成を有する面発光素子を製造することができる。
第1構造ST1は、発光層101の発光領域を設定する電流狭窄領域300を含み、第1構造ST1を形成する工程では、斜め露光する工程での露光条件(例えば第1構造ST1への露光光の入射方向)、及び、第1構造ST1の厚さと基板50の厚さの合計に応じた位置に発光領域が位置するように電流狭窄領域300を形成することが好ましい。これにより、発光領域(電流注入領域)と凹面鏡201aとを精度よく重ね合わせることができる。
露光条件は上記合計に基づいて設定される、又は、上記合計は露光条件に基づいて設定されることが好ましい。これにより、発光領域(電流注入領域)と凹面鏡201aとをより精度よく重ね合わせることができる。
面発光素子10-1の製造方法の第2例では、基板50が割れる可能性が高い薄膜化工程を序盤に行うので、基板50が割れてしまった際の製造コストの削減を図ることができる。
以上の説明から明らかなように、面発光素子10-1によれば、以下の効果も得ることができる。
・素子に特別な機能を付与することなく重ね合わせ精度を向上させることが可能となる。
・基板50表面側の重ね合わせ精度で電流注入領域と凹面鏡201aを重ね合わせてパターニングすることができる。
・基板50の薄膜化時の基板50の伸び縮みの影響を受けずにパターニングすることができる。
・重ね合わせずれが低減されることにより、電気特性、光特性及び歩留まりが改善する。
・第1構造ST1がマスクとして機能することにより、別途マスクを製造する必要がなく、製造コストを削減できる。
・例えば部分的に露光用のマスクを製造する場合にも、製造コストを削減できる。
・アライメント工程及び露光装置を簡略化することにより製造コストを削減できる。
・第1電極パッド103aの外径を制御することにより、第1凸面構造50aの径を制御することができるため、横モードの制御が可能となる。
・レジストRの外周のパターンがぼやけるのでレジストRにテーパを付けることができる。これにより、曲率半径を大きくすることや、狭ピッチ化を図ることができる。
・素子のメンテナンス頻度を抑制できる。
・第1構造ST1の厚さと基板50の厚さの合計、及び/又は、露光光の入射方向を制御することで電流注入領域と凹面鏡201aとの重ね合わせずれを抑制できる。
・素子に特別な機能を付与することなく重ね合わせ精度を向上させることが可能となる。
・基板50表面側の重ね合わせ精度で電流注入領域と凹面鏡201aを重ね合わせてパターニングすることができる。
・基板50の薄膜化時の基板50の伸び縮みの影響を受けずにパターニングすることができる。
・重ね合わせずれが低減されることにより、電気特性、光特性及び歩留まりが改善する。
・第1構造ST1がマスクとして機能することにより、別途マスクを製造する必要がなく、製造コストを削減できる。
・例えば部分的に露光用のマスクを製造する場合にも、製造コストを削減できる。
・アライメント工程及び露光装置を簡略化することにより製造コストを削減できる。
・第1電極パッド103aの外径を制御することにより、第1凸面構造50aの径を制御することができるため、横モードの制御が可能となる。
・レジストRの外周のパターンがぼやけるのでレジストRにテーパを付けることができる。これにより、曲率半径を大きくすることや、狭ピッチ化を図ることができる。
・素子のメンテナンス頻度を抑制できる。
・第1構造ST1の厚さと基板50の厚さの合計、及び/又は、露光光の入射方向を制御することで電流注入領域と凹面鏡201aとの重ね合わせずれを抑制できる。
<2.本技術の一実施形態の実施例2に係る面発光素子>
以下、本技術の一実施形態の実施例2に係る面発光素子について、図面を用いて説明する。
以下、本技術の一実施形態の実施例2に係る面発光素子について、図面を用いて説明する。
≪面発光素子の素子構成≫
図22は、本技術の一実施形態の実施例2に係る面発光素子10-2の断面図である。図23Aは、図22の面発光素子の平面図である。図23Bは、図22の面発光素子の第2構造を第1構造側から見た図である。図22は、図23A及び図23BのP-P線断面図である。面発光素子10-2は、図22、図23A及び図23Bに示すように、第2透明導電膜105が設けられていない点を除いて、実施例1に係る面発光素子10-1と同様の構成を有する。
図22は、本技術の一実施形態の実施例2に係る面発光素子10-2の断面図である。図23Aは、図22の面発光素子の平面図である。図23Bは、図22の面発光素子の第2構造を第1構造側から見た図である。図22は、図23A及び図23BのP-P線断面図である。面発光素子10-2は、図22、図23A及び図23Bに示すように、第2透明導電膜105が設けられていない点を除いて、実施例1に係る面発光素子10-1と同様の構成を有する。
≪面発光素子の動作≫
面発光素子10-2は、実施例1に係る面発光素子10-1の動作と概ね同様の動作を行う。
面発光素子10-2は、実施例1に係る面発光素子10-1の動作と概ね同様の動作を行う。
≪面発光素子の製造方法≫
以下、面発光素子10-2の製造方法について図24のフローチャート等を参照して説明する。ここでは、一例として、基板50の基材となる1枚のウェハ(半導体基板(例えばn-GaN基板))上に複数の面発光素子10-2を複数同時に生成する。次いで、一連一体の複数の面発光素子10-2を互いに分離して、チップ状の面発光素子10-2(面発光素子チップ)を得る。
以下、面発光素子10-2の製造方法について図24のフローチャート等を参照して説明する。ここでは、一例として、基板50の基材となる1枚のウェハ(半導体基板(例えばn-GaN基板))上に複数の面発光素子10-2を複数同時に生成する。次いで、一連一体の複数の面発光素子10-2を互いに分離して、チップ状の面発光素子10-2(面発光素子チップ)を得る。
最初のステップS21では、基板50上に発光層101(活性層)を積層する(図4A参照)。具体的には、有機金属気層成長法(MOCVD法)又は分子線エピタキシー法(MBE法)により、成長室において基板50上に発光層101を積層して積層体を生成する。
次のステップS22では、電流狭窄領域300を形成する(図4B参照)。具体的には、先ず、積層体の電流狭窄領域300が形成されることとなる部分以外の部分(電流注入領域が形成されることとなる部分)を覆う、レジスト、SiO2等からなる保護膜を形成する。この際、平面視において電流注入領域の中心が第1構造ST1の重心G1から+X方向にΔdだけずれた位置に位置するように保護膜を形成する。次いで、該保護膜をマスクとして積層体に発光層101側からイオン(例えばB++)を注入する。この際、イオン注入の注入深さは例えば基板50内に達するまでとする。
次のステップS23では、絶縁層106を形成する。具体的には、先ず、絶縁層106を例えば真空蒸着法、スパッタ等により全面に成膜する(図5A参照)。次いで、フォトリソグラフィーにより、絶縁層106の中央部を除去して環状の絶縁層106を形成する(図5B参照)。
次のステップS24では、第1透明導電膜104を形成する(図6A参照)。具体的には、先ず、第1透明導電膜104の材料である透明導電膜を例えば真空蒸着法、スパッタ等により全面に成膜する。次いで、フォトリソグラフィーにより、透明導電膜の周辺部を除去して第1透明導電膜104を形成する。
次のステップS25では、アノード電極103を形成する(図6B参照)。具体的には、例えばリフトオフ法を用いて、アノード電極103の第1及び第2電極パッド103a、103bを形成する。この際、平面視において、第1電極パッド103aの貫通孔103a1の中心と電流注入領域の中心とが略一致するように第1電極パッド103aを形成する。アノード電極103の電極材料の成膜は、例えば真空蒸着法、スパッタ法等により行う。
次のステップS26では、第1反射鏡としての反射鏡102をリフトオフで形成する(図25A参照)。具体的には、先ず、反射鏡102(例えば平面鏡)を形成しない箇所を覆うレジストを形成する。次いで、反射鏡102の材料である誘電体多層膜を例えば真空蒸着法、スパッタ法、CVD法等により全面に成膜する。次いで、レジスト及び該レジスト上の誘電体多層膜を除去する。この結果、反射鏡102が形成される。
次のステップS27では、第1構造ST1側に仮支持基板TSBを貼り付ける(図25B参照)。具体的には、第1構造ST1側にワックスWを介して仮支持基板TSB(例えばサファイア基板)を貼り付ける。
次のステップS28では、基板50を薄膜化する(図26A参照)。具体的には、例えばCMP(化学機械研磨)装置により、基板50の裏面を研削して、基板50を薄膜化する。
次のステップS29では、基板50の裏面にレジストR(例えばポジ型のフォトレジスト)を塗布する(図26B参照)。具体的には、基板50の裏面にレジストRをベタ状に塗布する。
次のステップS30では、第1構造ST1をマスクとして斜め露光する(図27A参照)。具体的には、先ず、露光装置により第1構造ST1側から上記所定波長(露光波長)の露光光をXZ平面(図23A参照)に沿って所定の入射角θで斜入射させる。このとき、露光光は、上記所定波長に対して不透明な部分であるアノード電極103及び反射鏡102で遮光され、上記所定波長に対して透明な部分である第1透明導電膜104を透過する。これにより、レジストRに第1構造ST1のマスクパターンに対応する潜像が形成される。次いで、レジストRを現像液に浸して潜像を顕在化させる。これにより、露光光が照射されなかった部分で構成されるレジストパターンRPが形成される。このレジストパターンRPは、平面視において、第1構造ST1と略相似形であり、且つ、重心が一致していない。ここでは、平面視において、レジストパターンRPの重心を第1構造ST1の重心G1から+X方向にΔdだけずらすために、距離D及びΔdに対応する入射角θを選択する。なお、入射角θは、露光装置から出射され第1構造ST1に入射される露光光の入射角を直接測定しながら設定することが好ましい。
次のステップS31では、リフローを行う(図27B参照)。具体的には、リフロー(例えば200℃)によりレジストパターンをボールアップして略半球状の凸面形状に成形する。
次のステップS32では、基板50の裏面に第1及び第2凸面構造50a、50bを形成する(図28A参照)。具体的には、ボールアップされたレジストパターンRPをマスクとして基板50をエッチング(例えばドライエッチング)することにより、第1及び第2凸面構造50a、50bを形成する。
次のステップS33では、カソード電極202を形成する(図28B参照)。具体的には、例えばリフトオフ法を用いて、カソード電極202を基板50の裏面に形成する。この際、カソード電極202の電極材料の成膜は、例えば真空蒸着法、スパッタ法等により行う。
次のステップS34では、第2反射鏡としての凹面鏡201aの材料を成膜する(図29A参照)。具体的には、凹面鏡201aの材料である誘電体多層膜を例えば真空蒸着法、スパッタ法、CVD法等により全面に成膜する。
次のステップS35では、カソード電極202を露出させる(図29B参照)。具体的には、例えばドライエッチングにより、カソード電極202上の誘電体多層膜を除去する。
次のステップS36では、第2構造ST2側に支持基板203を貼り付ける(図30A参照)。具体的には、第2構造ST2側にワックス204を介して支持基板203を貼り付ける。
最後のステップS37では、仮支持基板TSBを除去する(図30B参照)。具体的には、加熱によりワックスWを溶解させて、仮支持基板TSB及びワックスWを除去する。これにより、ウェハ(半導体基板(例えばn-GaN基板))上に複数の面発光素子10-2が生成される。その後、一連一体の複数の面発光素子10-2をダイシングにより分離して、チップ状の面発光素子10-2(面発光素子チップ)を得る。
≪面発光素子及びその製造方法の効果≫
面発光素子10-2によれば、第2透明導電膜105を有しないので、構成を簡素化できる。面発光素子10-2の製造方法によれば、反射鏡102をリフトオフにより形成するので、第1透明導電膜104へのダメージを減らすことができ、電気特性及び歩留まりを改善できる。さらに、反射鏡102をエッチングする工程及び第2透明導電膜105を形成する工程を省略できるので、製造コストを削減できる。
面発光素子10-2によれば、第2透明導電膜105を有しないので、構成を簡素化できる。面発光素子10-2の製造方法によれば、反射鏡102をリフトオフにより形成するので、第1透明導電膜104へのダメージを減らすことができ、電気特性及び歩留まりを改善できる。さらに、反射鏡102をエッチングする工程及び第2透明導電膜105を形成する工程を省略できるので、製造コストを削減できる。
<3.本技術の一実施形態の実施例3に係る面発光素子>
以下、本技術の一実施形態の実施例3に係る面発光素子について、図面を用いて説明する。
以下、本技術の一実施形態の実施例3に係る面発光素子について、図面を用いて説明する。
≪面発光素子の素子構成≫
図31は、本技術の一実施形態の実施例3に係る面発光素子10-3の断面図である。図32Aは、図31の面発光素子の平面図である。図32Bは、図31の面発光素子の第2構造を第1構造側から見た図である。図31は、図32A及び図32BのP-P線断面図である。
図31は、本技術の一実施形態の実施例3に係る面発光素子10-3の断面図である。図32Aは、図31の面発光素子の平面図である。図32Bは、図31の面発光素子の第2構造を第1構造側から見た図である。図31は、図32A及び図32BのP-P線断面図である。
面発光素子10-3は、図31、図32A及び図32Bに示すように、第2凸面構造50bが設けられておらず第1凸面構造50aが大径の凸面構造を構成している点及びアノード電極103が第1及び第2電極パッド103a、103bを連結する連結部103cを有している点を除いて、実施例2に係る面発光素子10-2と概ね同様の構成を有する。
面発光素子10-3では、一例として、第1及び第2電極パッド103a、103bを連結する複数(例えば4つ)の連結部103cが第1電極パッド103aから第2電極パッド103bへ放射状(例えば四方)に延びている(図32A参照)。すなわち、面発光素子10-3では、アノード電極103が、第1及び第2電極パッド103a、103bが複数の連結部103cを介して連結された単一の電極パッドで構成されている。
面発光素子10-3では、一例として、第2反射鏡としての凹面鏡201が第1凸面構造50aの略全域に設けられた誘電体多層膜で構成されている。
≪面発光素子の動作≫
面発光素子10-3は、実施例1に係る面発光素子10-1の動作と概ね同様の動作を行う。
面発光素子10-3は、実施例1に係る面発光素子10-1の動作と概ね同様の動作を行う。
≪面発光素子の製造方法≫
以下、面発光素子10-3の製造方法について図33のフローチャート等を参照して説明する。ここでは、一例として、基板50の基材となる1枚のウェハ(半導体基板(例えばn-GaN基板))上に複数の面発光素子10-3を複数同時に生成する。次いで、一連一体の複数の面発光素子10-3を互いに分離して、チップ状の面発光素子10-3(面発光素子チップ)を得る。
以下、面発光素子10-3の製造方法について図33のフローチャート等を参照して説明する。ここでは、一例として、基板50の基材となる1枚のウェハ(半導体基板(例えばn-GaN基板))上に複数の面発光素子10-3を複数同時に生成する。次いで、一連一体の複数の面発光素子10-3を互いに分離して、チップ状の面発光素子10-3(面発光素子チップ)を得る。
最初のステップS61では、基板50上に発光層101(活性層)を積層する(図4A参照)。具体的には、有機金属気層成長法(MOCVD法)又は分子線エピタキシー法(MBE法)により、成長室において基板50上に発光層101を積層して積層体を生成する。
次のステップS62では、電流狭窄領域300を形成する(図4B参照)。具体的には、先ず、積層体の電流狭窄領域300が形成されることとなる部分以外の部分(電流注入領域が形成されることとなる部分)を覆う、レジスト、SiO2等からなる保護膜を形成する。この際、平面視において電流注入領域の中心が第1構造ST1の重心G1から+X方向にΔdだけずれた位置に位置するように保護膜を形成する。次いで、該保護膜をマスクとして積層体に発光層101側からイオン(例えばB++)を注入する。この際、イオン注入の注入深さは例えば基板50内に達するまでとする。
次のステップS63では、絶縁層106を形成する。具体的には、先ず、絶縁層106を例えば真空蒸着法、スパッタ等により全面に成膜する(図5A参照)。次いで、フォトリソグラフィーにより、絶縁層106の中央部を除去して環状の絶縁層106を形成する(図5B参照)。
次のステップS64では、第1透明導電膜104を形成する(図6A参照)。具体的には、先ず、第1透明導電膜104の材料である透明導電膜を例えば真空蒸着法、スパッタ等により全面に成膜する。次いで、フォトリソグラフィーにより、透明導電膜の周辺部を除去して第1透明導電膜104を形成する。
次のステップS65では、アノード電極103を形成する(図34A参照)。具体的には、例えばリフトオフ法を用いて、アノード電極103を構成する第1及び第2電極パッド103a、103bと連結部103cとを一体に形成する。この際、平面視において、貫通孔103a1の中心と電流注入領域の中心とが略一致するようにアノード電極103を形成する。アノード電極103の電極材料の成膜は、例えば真空蒸着法、スパッタ法等により行う。
次のステップS66では、第1反射鏡としての反射鏡102をリフトオフで形成する(図34B参照)。具体的には、先ず、反射鏡102(例えば平面鏡)を形成しない箇所を覆うレジストを形成する。次いで、反射鏡102の材料である誘電体多層膜を例えば真空蒸着法、スパッタ法、CVD法等により全面に成膜する。次いで、レジスト及び該レジスト上の誘電体多層膜を除去する。この結果、反射鏡102が形成される。
次のステップS67では、第1構造ST1側に仮支持基板TSBを貼り付ける(図35A参照)。具体的には、第1構造ST1側にワックスWを介して仮支持基板TSB(例えばサファイア基板)を貼り付ける。
次のステップS68では、基板50を薄膜化する(図35B参照)。具体的には、例えばCMP(化学機械研磨)装置により、基板50の裏面を研削して、基板50を薄膜化する。
次のステップS69では、基板50の裏面にレジストR(例えばポジ型のフォトレジスト)を塗布する(図36A参照)。具体的には、基板50の裏面にレジストRをベタ状に塗布する。
次のステップS70では、第1構造ST1をマスクとして斜め露光する(図36B参照)。具体的には、先ず、露光装置により第1構造ST1側から上記所定波長(露光波長)の露光光をXZ平面(図32A参照)に沿って所定の入射角θで斜入射させる。このとき、露光光は、上記所定波長に対して不透明な部分であるアノード電極103及び反射鏡102で遮光され、上記所定波長に対して透明な部分である第1透明導電膜104を透過する。これにより、レジストRに第1構造ST1のマスクパターンに対応する潜像が形成される。次いで、レジストRを現像液に浸して潜像を顕在化させる。これにより、露光光が照射されなかった部分で構成されるレジストパターンRPが形成される。このレジストパターンRPは、平面視において、第1構造ST1と略相似形であり、且つ、重心が一致していない。ここでは、平面視において、レジストパターンRPの重心を第1構造ST1の重心G1から+X方向にΔdだけずらすために、距離D及びΔdに対応する入射角θを選択する。なお、入射角θは、露光装置から出射され第1構造ST1に入射される露光光の入射角を直接測定しながら設定することが好ましい。
次のステップS71では、リフローを行う(図37A参照)。具体的には、リフロー(例えば200℃)によりレジストパターンをボールアップして大径の凸面形状に成形する。
次のステップS72では、基板50の裏面に第1凸面構造50aを形成する(図37B参照)。具体的には、ボールアップされたレジストパターンRPをマスクとして基板50をエッチング(例えばドライエッチング)することにより、大径の第1凸面構造50aを形成する。
次のステップS73では、カソード電極202を形成する(図38A参照)。具体的には、例えばリフトオフ法を用いて、カソード電極20
2を基板50の裏面に形成する。この際、カソード電極202の電極材料の成膜は、例えば真空蒸着法、スパッタ法等により行う。
2を基板50の裏面に形成する。この際、カソード電極202の電極材料の成膜は、例えば真空蒸着法、スパッタ法等により行う。
次のステップS74では、第2反射鏡としての凹面鏡201の材料を成膜する(図38B参照)。具体的には、凹面鏡201aの材料である誘電体多層膜を例えば真空蒸着法、スパッタ法、CVD法等により全面に成膜する。
次のステップS75では、カソード電極202を露出させる(図39A参照)。具体的には、例えばドライエッチングにより、カソード電極202上の誘電体多層膜を除去する。
次のステップS76では、第2構造ST2側に支持基板203を貼り付ける(図39B参照)。具体的には、第2構造ST2側にワックス204を介して支持基板203を貼り付ける。
最後のステップS77では、仮支持基板TSBを除去する(図40参照)。具体的には、加熱によりワックスWを溶解させて、仮支持基板TSB及びワックスWを除去する。これにより、ウェハ(半導体基板(例えばn-GaN基板))上に複数の面発光素子10-3が生成される。その後、一連一体の複数の面発光素子10-3をダイシングにより分離して、チップ状の面発光素子10-3(面発光素子チップ)を得る。
≪面発光素子の効果≫
面発光素子10-3によれば、アノード電極103が、第1及び第2電極パッド103a、103bが連結部103cを介して連結された単一の電極パッドで構成されているので、第1透明導電膜104における電流密度を低減でき、ひいては信頼性の向上及び電気特性の改善を図ることができる。また、第1凸面構造50aの大径化(大曲率半径化)により、横モードの低次化を図ることもできる。
面発光素子10-3によれば、アノード電極103が、第1及び第2電極パッド103a、103bが連結部103cを介して連結された単一の電極パッドで構成されているので、第1透明導電膜104における電流密度を低減でき、ひいては信頼性の向上及び電気特性の改善を図ることができる。また、第1凸面構造50aの大径化(大曲率半径化)により、横モードの低次化を図ることもできる。
<4.本技術の一実施形態の実施例4に係る面発光素子>
以下、本技術の一実施形態の実施例4に係る面発光素子について、図面を用いて説明する。
以下、本技術の一実施形態の実施例4に係る面発光素子について、図面を用いて説明する。
≪面発光素子の素子構成≫
図41は、本技術の一実施形態の実施例4に係る面発光素子10-4の断面図である。図42Aは、図40の面発光素子の平面図である。図42Bは、図41の面発光素子の第2構造を第1構造側から見た図である。図41は、図42A及び図42BのP-P線断面図である。
図41は、本技術の一実施形態の実施例4に係る面発光素子10-4の断面図である。図42Aは、図40の面発光素子の平面図である。図42Bは、図41の面発光素子の第2構造を第1構造側から見た図である。図41は、図42A及び図42BのP-P線断面図である。
面発光素子10-4は、図41、図42A及び図42Bに示すように、第2電極パッド103bが第1電極パッド103aを取り囲んでいない点及びアノード電極103が第1及び第2電極パッド103a、103bを連結する連結部103cを有する点を除いて、実施例2に係る面発光素子10-2と概ね同様の構成を有する。
面発光素子10-4では、一例として、連結部103cが第1及び第2電極パッド103a、103bの少なくとも一方(例えば両方)に重なっている。連結部103cは、第1及び第2電極パッド103a、103bとは別体である。連結部103cは、第1及び第2電極パッド103a、103bを構成する電極材料と同一の電極材料で構成されてもよいし、異なる電極材料で構成されてもよい。
≪面発光素子の動作≫
面発光素子10-4は、実施例1に係る面発光素子10-1の動作と概ね同様の動作を行う。
面発光素子10-4は、実施例1に係る面発光素子10-1の動作と概ね同様の動作を行う。
≪面発光素子の製造方法≫
以下、面発光素子10-4の製造方法について図43のフローチャート等を参照して説明する。ここでは、一例として、基板50の基材となる1枚のウェハ(半導体基板(例えばn-GaN基板))上に複数の面発光素子10-4を同時に生成する。次いで、一連一体の複数の面発光素子10-4を互いに分離して、チップ状の面発光素子10-4(面発光素子チップ)を得る。
以下、面発光素子10-4の製造方法について図43のフローチャート等を参照して説明する。ここでは、一例として、基板50の基材となる1枚のウェハ(半導体基板(例えばn-GaN基板))上に複数の面発光素子10-4を同時に生成する。次いで、一連一体の複数の面発光素子10-4を互いに分離して、チップ状の面発光素子10-4(面発光素子チップ)を得る。
最初のステップS81では、基板50上に発光層101(活性層)を積層する(図4A参照)。具体的には、有機金属気層成長法(MOCVD法)又は分子線エピタキシー法(MBE法)により、成長室において基板50上に発光層101を積層して積層体を生成する。
次のステップS82では、電流狭窄領域300を形成する(図4B参照)。具体的には、先ず、積層体の電流狭窄領域300が形成されることとなる部分以外の部分(電流注入領域が形成されることとなる部分)を覆う、レジスト、SiO2等からなる保護膜を形成する。この際、平面視において電流注入領域の中心が第1構造ST1の重心G1から+X方向にΔdだけずれた位置に位置するように保護膜を形成する。次いで、該保護膜をマスクとして積層体に発光層101側からイオン(例えばB++)を注入する。この際、イオン注入の注入深さは例えば基板50内に達するまでとする。
次のステップS83では、絶縁層106を形成する。具体的には、先ず、絶縁層106を例えば真空蒸着法、スパッタ等により全面に成膜する(図5A参照)。次いで、フォトリソグラフィーにより、絶縁層106の中央部を除去して環状の絶縁層106を形成する(図44A参照)。
次のステップS84では、第1透明導電膜104を形成する(図44B参照)。具体的には、先ず、第1透明導電膜104の材料である透明導電膜を例えば真空蒸着法、スパッタ等により全面に成膜する。次いで、フォトリソグラフィーにより、透明導電膜の周辺部を除去して第1透明導電膜104を形成する。
次のステップS85では、アノード電極103の第1及び第2電極パッド103a、103bを形成する(図45A参照)。具体的には、例えばリフトオフ法を用いて、アノード電極103の第1及び第2電極パッド103a、103bを形成する。この際、平面視において、第1電極パッド103aの貫通孔103a1の中心と電流注入領域の中心とが略一致するように第1電極パッド103aを形成する。アノード電極103の電極材料の成膜は、例えば真空蒸着法、スパッタ法等により行う。
次のステップS86では、第1反射鏡としての反射鏡102をリフトオフで形成する(図45B参照)。具体的には、先ず、反射鏡102(例えば平面鏡)を形成しない箇所を覆うレジストを形成する。次いで、反射鏡102の材料である誘電体多層膜を例えば真空蒸着法、スパッタ法、CVD法等により全面に成膜する。次いで、レジスト及び該レジスト上の誘電体多層膜を除去する。この結果、反射鏡102が形成される。
次のステップS87では、第1構造ST1側に仮支持基板TSBを貼り付ける(図46A参照)。具体的には、第1構造ST1側にワックスWを介して仮支持基板TSB(例えばサファイア基板)を貼り付ける。
次のステップS88では、基板50を薄膜化する(図46B参照)。具体的には、例えばCMP(化学機械研磨)装置により、基板50の裏面を研削して、基板50を薄膜化する。
次のステップS89では、基板50の裏面にレジストR(例えばポジ型のフォトレジスト)を塗布する(図47A参照)。具体的には、基板50の裏面にレジストRをベタ状に塗布する。
次のステップS90では、第1構造ST1をマスクとして斜め露光する(図47B参照)。具体的には、先ず、露光装置により第1構造ST1側から上記所定波長(露光波長)の露光光をXZ平面(図42A参照)に沿って所定の入射角θで斜入射させる。このとき、露光光は、上記所定波長に対して不透明な部分であるアノード電極103及び反射鏡102で遮光され、上記所定波長に対して透明な部分である第1透明導電膜104を透過する。これにより、レジストRに第1構造ST1のマスクパターンに対応する潜像が形成される。次いで、レジストRを現像液に浸して潜像を顕在化させる。これにより、露光光が照射されなかった部分で構成されるレジストパターンRPが形成される。このレジストパターンRPは、平面視において、第1構造ST1と略相似形であり、且つ、重心が一致していない。ここでは、平面視において、レジストパターンRPの重心を第1構造ST1の重心G1から+X方向にΔdだけずらすために、距離D及びΔdに対応する入射角θを選択する。なお、入射角θは、露光装置から出射され第1構造ST1に入射される露光光の入射角を直接測定しながら設定することが好ましい。
次のステップS91では、リフローを行う(図48A参照)。具体的には、リフロー(例えば200℃)によりレジストパターンRPをボールアップして凸面形状に成形する。
次のステップS92では、基板50の裏面に第1及び第2凸面構造50a、50bを形成する(図48B参照)。具体的には、ボールアップされたレジストパターンRPをマスクとして基板50をエッチング(例えばドライエッチング)することにより、第1及び第2凸面構造50a、50bを形成する。
次のステップS93では、カソード電極202を形成する(図49A参照)。具体的には、例えばリフトオフ法を用いて、カソード電極202を基板50の裏面に形成する。この際、カソード電極202の電極材料の成膜は、例えば真空蒸着法、スパッタ法等により行う。
次のステップS94では、第2反射鏡としての凹面鏡201の材料を成膜する(図49B参照)。具体的には、凹面鏡201aの材料である誘電体多層膜を例えば真空蒸着法、スパッタ法、CVD法等により全面に成膜する。
次のステップS95では、カソード電極202を露出させる(図50A参照)。具体的には、例えばドライエッチングにより、カソード電極202上の誘電体多層膜を除去する。
次のステップS96では、第2構造ST2側に支持基板203を貼り付ける(図50B参照)。具体的には、第2構造ST2側にワックス204を介して支持基板203を貼り付ける。
次のステップS97では、仮支持基板TSBを除去する(図51A参照)。具体的には、加熱によりワックスWを溶解させて、仮支持基板TSB及びワックスWを除去する。これにより、ウェハ(半導体基板(例えばn-GaN基板))上に複数の面発光素子10-4が生成される。その後、一連一体の複数の面発光素子10-4をダイシングにより分離して、チップ状の面発光素子10-4(面発光素子チップ)を得る。
最後のステップS98では、アノード電極103の連結部103cを形成する(図51B参照)。具体的には、例えばリフトオフにより、連結部103cを構成する電極材料を第1及び第2電極パッド103a、103bの間隙を埋め、且つ、第1及び第2電極パッド103a、103b上に跨るように形成する。
≪面発光素子の効果≫
面発光素子10-4によれば、第2電極パッド103bを小さくしているので素子面積を減少させることができ、収率アップを図ることができる。さらに、面発光素子10-4によれば、配線抵抗を低減できるので、発光効率の向上(しきい値電流の低減)を図ることができる。
面発光素子10-4によれば、第2電極パッド103bを小さくしているので素子面積を減少させることができ、収率アップを図ることができる。さらに、面発光素子10-4によれば、配線抵抗を低減できるので、発光効率の向上(しきい値電流の低減)を図ることができる。
<5.本技術の一実施形態の実施例5に係る面発光素子>
以下、本技術の一実施形態の実施例5に係る面発光素子について、図面を用いて説明する。
以下、本技術の一実施形態の実施例5に係る面発光素子について、図面を用いて説明する。
≪面発光素子の素子構成≫
図52は、本技術の一実施形態の実施例5に係る面発光素子10-5の断面図である。図53Aは、図52の面発光素子の平面図である。図53Bは、図52の面発光素子の第2構造を第1構造側から見た図である。図52は、図53A及び図53BのP-P線断面図である。
図52は、本技術の一実施形態の実施例5に係る面発光素子10-5の断面図である。図53Aは、図52の面発光素子の平面図である。図53Bは、図52の面発光素子の第2構造を第1構造側から見た図である。図52は、図53A及び図53BのP-P線断面図である。
面発光素子10-5は、図52、図53A及び図53Bに示すように、アノード電極103が第1電極パッドのみで構成されている点、第2透明導電膜105が設けられていない点、上記所定波長に対して不透明な部分及び/又は透明な部分に導電ペースト107(導電材料)を介して支持基板203が貼り付けられている点及び第2凸面構造50bが設けられていない点を除いて、実施例1に係る面発光素子10-1と概ね同様の構成を有する。
導電ペースト107としては、例えばAgペースト、Cuペースト、Auペースト等が挙げられる。
面発光素子10-5は、基板50の裏面(下面)側へ光を出射する裏面出射型の面発光レーザである。
面発光素子10-5では、一例として、第1凸面構造50aの頂部付近に凹面鏡201が設けられている。基板50の裏面の、凹面鏡201が設けられた領域の周辺の領域にカソード電極202が設けられている。
面発光素子10-5では、一例として、アノード電極103の下部が第1透明導電膜104と絶縁層106との間に配置されている。
≪面発光素子の動作≫
面発光素子10-5は、実施例1に係る面発光素子10-1の動作と概ね同様の動作を行う。
面発光素子10-5は、実施例1に係る面発光素子10-1の動作と概ね同様の動作を行う。
≪面発光素子の製造方法≫
以下、面発光素子10-5の製造方法について図54のフローチャート等を参照して説明する。ここでは、一例として、基板50の基材となる1枚のウェハ(半導体基板(例えばn-GaN基板))上に複数の面発光素子10-5を複数同時に生成する。次いで、一連一体の複数の面発光素子10-5を互いに分離して、チップ状の面発光素子10-5(面発光素子チップ)を得る。
以下、面発光素子10-5の製造方法について図54のフローチャート等を参照して説明する。ここでは、一例として、基板50の基材となる1枚のウェハ(半導体基板(例えばn-GaN基板))上に複数の面発光素子10-5を複数同時に生成する。次いで、一連一体の複数の面発光素子10-5を互いに分離して、チップ状の面発光素子10-5(面発光素子チップ)を得る。
最初のステップS101では、基板50上に発光層101(活性層)を積層する(図4A参照)。具体的には、有機金属気層成長法(MOCVD法)又は分子線エピタキシー法(MBE法)により、成長室において基板50上に発光層101を積層して積層体を生成する。
次のステップS102では、電流狭窄領域300を形成する(図4B参照)。具体的には、先ず、積層体の電流狭窄領域300が形成されることとなる部分以外の部分(電流注入領域が形成されることとなる部分)を覆う、レジスト、SiO2等からなる保護膜を形成する。この際、平面視において電流注入領域の中心が第1構造ST1の重心G1から+X方向にΔdだけずれた位置に位置するように保護膜を形成する。次いで、該保護膜をマスクとして積層体に発光層101側からイオン(例えばB++)を注入する。この際、イオン注入の注入深さは例えば基板50内に達するまでとする。
次のステップS103では、絶縁層106を形成する。具体的には、先ず、絶縁層106を例えば真空蒸着法、スパッタ等により全面に成膜する(図5A参照)。次いで、フォトリソグラフィーにより、絶縁層106の中央部を除去して環状の絶縁層106を形成する(図55A参照)。
次のステップS104では、第1透明導電膜104を形成する。具体的には、先ず、第1透明導電膜104の材料である透明導電膜を例えば真空蒸着法、スパッタ等により全面に成膜する(図55B参照)。次いで、フォトリソグラフィーにより、該透明導電膜の周辺部を除去して第1透明導電膜104を形成する(図56A参照)。このとき、第1透明導電膜104と絶縁層106との間にギャップが形成されるように透明導電膜の周辺部を除去する。
次のステップS105では、アノード電極103を形成する(図56B参照)。具体的には、例えばリフトオフ法を用いて、アノード電極103を形成する。この際、平面視において、アノード電極103の貫通孔103a1の中心と電流注入領域の中心とが略一致するようにアノード電極103を形成する。アノード電極103の電極材料の成膜は、例えば真空蒸着法、スパッタ法等により行う。
次のステップS106では、第1反射鏡としての反射鏡102の材料を成膜する(図57A参照)。具体的には、反射鏡102(例えば平面鏡)の材料である誘電体多層膜を例えば真空蒸着法、スパッタ法、CVD法等により全面に成膜する。
次のステップS107では、第1反射鏡としての反射鏡102を形成する(図57B参照)。具体的には、フォトリソグラフィーにより、誘電体多層膜の反射鏡102となる部分以外の部分を除去して反射鏡102を形成する。この際、対応する絶縁層106の一部も除去される。
次のステップS108では、第1構造ST1側に第1仮支持基板TSB1を貼り付ける(図58A参照)。具体的には、第1構造ST1側にワックスW1を介して第1仮支持基板TSB1(例えばサファイア基板)を貼り付ける。
次のステップS109では、基板50を薄膜化する(図58B参照)。具体的には、例えばCMP(化学機械研磨)装置により、基板50の裏面を研削して、基板50を薄膜化する。
次のステップS110では、基板50の裏面にレジストR(例えばポジ型のフォトレジスト)を塗布する(図59A参照)。具体的には、基板50の裏面にレジストRをベタ状に塗布する。
次のステップS111では、第1構造ST1をマスクとして斜め露光する(図59B参照)。具体的には、先ず、露光装置により第1構造ST1側から上記所定波長(露光波長)の露光光をXZ平面(図53A参照)に沿って所定の入射角θで斜入射させる。このとき、露光光は、上記所定波長に対して不透明な部分であるアノード電極103及び反射鏡102で遮光され、上記所定波長に対して透明な部分である第1透明導電膜104を透過する。これにより、レジストRに第1構造ST1のマスクパターンに対応する潜像が形成される。次いで、レジストRを現像液に浸して潜像を顕在化させる。これにより、露光光が照射されなかった部分で構成されるレジストパターンRPが形成される。このレジストパターンRPは、平面視において、第1構造ST1と略相似形であり、且つ、重心が一致していない。ここでは、平面視において、レジストパターンRPの重心を第1構造ST1の重心G1から+X方向にΔdだけずらすために、距離D及びΔdに対応する入射角θを選択する。なお、入射角θは、露光装置から出射され第1構造ST1に入射される露光光の入射角を直接測定しながら設定することが好ましい。
次のステップS112では、リフローを行う(図60A参照)。具体的には、リフロー(例えば200℃)によりレジストパターンをボールアップして略半球状の凸面形状に成形する。
次のステップS113では、基板50の裏面に第1凸面構造50aを形成する(図60B参照)。具体的には、ボールアップされたレジストパターンRPをマスクとして基板50をエッチング(例えばドライエッチング)することにより、第1凸面構造50aを形成する。
次のステップS114では、第2反射鏡としての凹面鏡201を形成する(図61A参照)。具体的には、先ず、凹面鏡201の材料である誘電体多層膜を例えば真空蒸着法、スパッタ法、CVD法等により全面に成膜する。次いで、フォトリソグラフィーにより、第1凸面構造50aの頂部の周辺の誘電体多層膜を除去する。
次のステップS115では、カソード電極202を形成する(図61B参照)。具体的には、例えばリフトオフ法を用いて、カソード電極202を基板50の裏面の凹面鏡201の周辺に形成する。この際、カソード電極202の電極材料の成膜は、例えば真空蒸着法、スパッタ法等により行う。
次のステップS116では、第2構造ST2側に第2仮支持基板TSB2を貼り付ける(図62A参照)。具体的には、第2構造ST2側にワックスW2を介して第2仮支持基板TSB2を貼り付ける。
次のステップS117では、第1仮支持基板TSB1を除去する(図62B参照)。具体的には、加熱によりワックスW1を溶解させて、第1仮支持基板TSB1及びワックスW1を除去する。
次のステップS118では、上記所定波長に対して不透明な部分及び/又は透明な部分に導電ペースト107を介して支持基板203を貼り付ける(図63A参照)。
最後のステップS119では、第2仮支持基板TSB2を除去する。具体的には、加熱によりワックスW2を溶解させて、第2仮支持基板TSB2及びワックスW2を除去する。これにより、ウェハ(半導体基板(例えばn-GaN基板))上に複数の面発光素子10-5が生成される。その後、一連一体の複数の面発光素子10-5をダイシングにより分離して、チップ状の面発光素子10-5(面発光素子チップ)を得る。
≪面発光素子の効果≫
面発光素子10-5によれば、上記所定波長に対して不透明な部分及び/又は透明部分と支持基板203とが導電ペースト107を介して接合されているので、発光層101で発生した熱の放熱性を向上することができる。
面発光素子10-5によれば、上記所定波長に対して不透明な部分及び/又は透明部分と支持基板203とが導電ペースト107を介して接合されているので、発光層101で発生した熱の放熱性を向上することができる。
<6.本技術の一実施形態の実施例6に係る面発光素子及び該面発光素子を備える光源装置>
以下、本技術の一実施形態の実施例6に係る面発光素子及び該面発光素子を備える光源装置について、図面を用いて説明する。
以下、本技術の一実施形態の実施例6に係る面発光素子及び該面発光素子を備える光源装置について、図面を用いて説明する。
≪面発光素子及び光源装置の構成≫
図64Aは、本技術の一実施形態の実施例6に係る面発光素子10-6を備える光源装置1のフリップチップ接続前の状態を示す断面図である。図64Bは、本技術の一実施形態の実施例6に係る面発光素子10-6を備える光源装置1の断面図である。
図64Aは、本技術の一実施形態の実施例6に係る面発光素子10-6を備える光源装置1のフリップチップ接続前の状態を示す断面図である。図64Bは、本技術の一実施形態の実施例6に係る面発光素子10-6を備える光源装置1の断面図である。
光源装置1は、アレイ状に配置された複数の面発光素子10-6(図64A及び図64Bでは便宜上1つの面発光素子10-6のみを図示)と、該複数の面発光素子10-6の第1構造ST1の各々と導電バンプを介して接合されたレーザドライバ500とを備える。
面発光素子10-6は、第1構造ST1に、導電ペースト107及び支持基板203の代わりに導電バンプBP1が設けられている点を除いて、実施例5に係る面発光素子10-5と同様の構成を有する。導電バンプBP1は、例えばAuからなる。
レーザドライバ500のドライバICには、導電バンプBP2が設けられている。導電バンプBP2は、導電バンプBP1と同じ材料(例えばAu)からなる。
面発光素子10-6は、導電バンプBP1、BP2を金属接合(例えばAu-Au接合)することによりフリップチップ実装(ジャンクションダウン実装)される(図64A及び図64B参照)。
≪面発光素子の動作≫
各面発光素子10-6は、実施例1に係る面発光素子10-1の動作と概ね同様の動作を行う。
各面発光素子10-6は、実施例1に係る面発光素子10-1の動作と概ね同様の動作を行う。
≪面発光素子の製造方法≫
以下、面発光素子10-6を備える光源装置1の製造方法について図65のフローチャート等を参照して説明する。ここでは、一例として、基板50の基材となる1枚のウェハ(半導体基板(例えばn-GaN基板))上に複数の面発光素子10-6を同時に生成する(図65のステップS111~S127(図54のステップS101~S117と同様))。次いで、複数の面発光素子10-6の各々の第1構造ST1とレーザドライバ500とを導電バンプBP1、BP2を介して接合する(ステップS128、図64A参照)。最後に第2仮支持基板TSB2を除去する(ステップS128、図64B参照)。
以下、面発光素子10-6を備える光源装置1の製造方法について図65のフローチャート等を参照して説明する。ここでは、一例として、基板50の基材となる1枚のウェハ(半導体基板(例えばn-GaN基板))上に複数の面発光素子10-6を同時に生成する(図65のステップS111~S127(図54のステップS101~S117と同様))。次いで、複数の面発光素子10-6の各々の第1構造ST1とレーザドライバ500とを導電バンプBP1、BP2を介して接合する(ステップS128、図64A参照)。最後に第2仮支持基板TSB2を除去する(ステップS128、図64B参照)。
≪光源装置の効果≫
光源装置1によれば、複数の面発光素子10-6の各々がジャンクションダウン実装されているので個別駆動が可能である。
光源装置1によれば、複数の面発光素子10-6の各々がジャンクションダウン実装されているので個別駆動が可能である。
<7.本技術の一実施形態に係る面発光素子がアレイ状に複数配置された面発光素子アレイ>
以下、本技術の一実施形態に係る面発光素子がアレイ状に複数配置された面発光素子アレイについて、図面を用いて説明する。
図67Aは、本技術の一実施形態に係る面発光素子がアレイ状に複数配置された面発光素子アレイの平面構成例を示す図である。図67Bは、該面発光素子アレイの第2構造を第1構造側から見た図である。
以下、本技術の一実施形態に係る面発光素子がアレイ状に複数配置された面発光素子アレイについて、図面を用いて説明する。
図67Aは、本技術の一実施形態に係る面発光素子がアレイ状に複数配置された面発光素子アレイの平面構成例を示す図である。図67Bは、該面発光素子アレイの第2構造を第1構造側から見た図である。
当該面発光素子アレイは、第1及び第2構造ST1の組が複数組あり、平面視における、複数組の第1及び第2構造ST1、ST2の重心間の距離が略一致し、且つ、平面視における、複数組の第1及び第2構造の重心の離間方向が略一致している。
当該面発光素子アレイの製造方法の一例について簡単に説明する。例えば厚さ30μmの面発光素子アレイの(000-1)面上に塗布したフォトレジストを(0001)面からアライナーによって露光しパターニングを行う。このとき、アライナーは装置内のミラーの傾きによって紫外線が(000-1)面から[-12-10]方向へ0.95°傾いたものを用いる。その際、すべての面内において露光の角度(入射角)は一定であるため、各面発光素子のアノード電極103の貫通孔103a1を第1透明導電膜104の中心から[-12-10]方向へ0.5μmずらした位置に形成することができる。
当該面発光素子アレイによれば、各面発光素子の重心のずらし方(ずれ量及びずれ方向)を揃えることができるので、各面発光素子の性能(レーザ特性)の均一化を図ることができる。
<8.本技術の一実施形態の実施例6の変形例1に係る面発光素子>
図68Aは、本技術の一実施形態の実施例6の変形例1に係る面発光素子10-6-1を備える光源装置のフリップチップ接続前の状態を示す断面図である。図68Bは、本技術の一実施形態の実施例6の変形例1に係る面発光素子10-6-1を備える光源装置2の断面図である。
図68Aは、本技術の一実施形態の実施例6の変形例1に係る面発光素子10-6-1を備える光源装置のフリップチップ接続前の状態を示す断面図である。図68Bは、本技術の一実施形態の実施例6の変形例1に係る面発光素子10-6-1を備える光源装置2の断面図である。
面発光素子10-6-1を備える光源装置2は、図68A及び図68Bに示すように、接合前に面発光素子10-6-1のみに導電バンプBPが設けられる点を除いて、実施例6に係る面発光素子10-6を備える光源装置1と同様の構成を有する。
<9.本技術の一実施形態の実施例6の変形例2に係る面発光素子>
図69Aは、本技術の一実施形態の実施例6の変形例2に係る面発光素子10-6-2を備える光源装置のフリップチップ接続前の状態を示す断面図である。図69Bは、本技術の一実施形態の実施例6の変形例2に係る面発光素子10-6-2を備える光源装置2の断面図である。
図69Aは、本技術の一実施形態の実施例6の変形例2に係る面発光素子10-6-2を備える光源装置のフリップチップ接続前の状態を示す断面図である。図69Bは、本技術の一実施形態の実施例6の変形例2に係る面発光素子10-6-2を備える光源装置2の断面図である。
面発光素子10-6-2を備える光源装置3は、図69A及び図69Bに示すように、接合前にレーザドライバ500のみに導電バンプBPが設けられる点を除いて、実施例6に係る面発光素子10-6を備える光源装置1と同様の構成を有する。
<10.本技術の一実施形態の変形例に係る面発光素子>
図71は、本技術の一実施形態の変形例に係る面発光素子20の断面図である。面発光素子20は、反射鏡102を有しない点を除いて、本技術の一実施形態に係る面発光素子と概ね同様の構成を有する。すなわち、面発光素子20は、LED(発光ダイオード)である。図71において、符号108は、ワックスである。面発光素子20では、発光層101に電流が注入されると、発光層101から上方に出射された光は、貫通孔103a1を介して外部へ放射され、発光層101から下方に出射された光は、基板50を介して凹面鏡201aで例えば第1透明導電膜104又は貫通孔103a1に集光され、貫通孔103a1を介して外部に放射される。この際、貫通孔103a1がアパーチャとして機能するため、発光層101から上下に出射された光をブロードな光として外部に放射することが可能である。
図71は、本技術の一実施形態の変形例に係る面発光素子20の断面図である。面発光素子20は、反射鏡102を有しない点を除いて、本技術の一実施形態に係る面発光素子と概ね同様の構成を有する。すなわち、面発光素子20は、LED(発光ダイオード)である。図71において、符号108は、ワックスである。面発光素子20では、発光層101に電流が注入されると、発光層101から上方に出射された光は、貫通孔103a1を介して外部へ放射され、発光層101から下方に出射された光は、基板50を介して凹面鏡201aで例えば第1透明導電膜104又は貫通孔103a1に集光され、貫通孔103a1を介して外部に放射される。この際、貫通孔103a1がアパーチャとして機能するため、発光層101から上下に出射された光をブロードな光として外部に放射することが可能である。
<11.本技術の一実施形態の実施例1の変形例に係る面発光素子>
図72は、本技術の一実施形態の実施例1の変形例に係る面発光素子10-1-1の断面図である。面発光素子10-1-1では、第1凸面構造50aに代えてレジストパターンRPを凹面鏡201aの下地としている点を除いて、実施例1に係る面発光素子10-1と同様の構成を有する。すなわち、面発光素子10-1-1は、第2構造ST2が、基板50の裏面と凹面鏡201aとの間に設けられた感光材としてのレジストパターンRPを含む。
図72は、本技術の一実施形態の実施例1の変形例に係る面発光素子10-1-1の断面図である。面発光素子10-1-1では、第1凸面構造50aに代えてレジストパターンRPを凹面鏡201aの下地としている点を除いて、実施例1に係る面発光素子10-1と同様の構成を有する。すなわち、面発光素子10-1-1は、第2構造ST2が、基板50の裏面と凹面鏡201aとの間に設けられた感光材としてのレジストパターンRPを含む。
面発光素子10-1-1によれば、第1凸面構造50aを形成する必要がないため、製造プロセスを簡略化でき、製造コストの低下を図ることができる。
<12.本技術のその他の変形例>
本技術は、上記各実施例及び各変形例に限定されることなく、種々の変形が可能である。
本技術は、上記各実施例及び各変形例に限定されることなく、種々の変形が可能である。
上記各実施例及び各変形例では、面発光素子の製造において、ポジ型のレジストを用いているが、第1構造ST1の所定波長に対して透明な部分と不透明な部分とが逆になるように構成することにより、ネガ型のレジストを使用することも可能である。
上記各実施例及び各変形例では、面発光素子の製造において、感光材として、レジストを用いているが、例えば光硬化樹脂を用いてもよい。
上記各実施例及び各変形例では、基板50として、GaN基板を用いているが、これに限らず、例えばGaAs基板を用いてもよいし、InP基板を用いてもよい。基板50にGaAs基板を用いる場合には、電流狭窄領域として、例えば酸化狭窄領域を用いてもよい。
各実施例及び各変形例に係る面発光素子の構成層の導電型(p型及びn型)を入れ替えてもよい。
上記各実施例及び各変形例の面発光素子の構成の一部を相互に矛盾しない範囲内で組み合わせてもよい。
以上説明した各実施例及び変形例において、面発光素子を構成する各構成要素の材質、厚み、幅、長さ、形状、大きさ、配置等は、面発光素子として機能する範囲内で適宜変更可能である。
<13.電子機器への応用例>
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品(電子機器)へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置(例えば測距装置、形状認識装置等)として実現されてもよい。
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品(電子機器)へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置(例えば測距装置、形状認識装置等)として実現されてもよい。
本技術に係る面発光素子は、例えば、レーザ光により画像を形成又は表示する機器(例えばレーザプリンタ、レーザ複写機、プロジェクタ、ヘッドマウントディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ等)の光源あるいはディスプレイそのものとしても応用可能である。
<14.面発光素子を距離測定装置に適用した例>
以下に、上記各実施形態及び各変形例に係る面発光素子の適用例について説明する。
以下に、上記各実施形態及び各変形例に係る面発光素子の適用例について説明する。
図73は、本技術に係る電子機器の一例としての、面発光素子10-1を備えた距離測定装置1000(測距装置)の概略構成の一例を表したものである。距離測定装置1000は、TOF(Time Of Flight)方式により被検体Sまでの距離を測定するものである。距離測定装置1000は、光源として面発光素子10-1を備えている。距離測定装置1000は、例えば、面発光素子10-1、受光装置125、レンズ117、130、信号処理部140、制御部150、表示部160および記憶部170を備えている。
面発光素子10-1は、レーザドライバにより駆動される。該レーザドライバは、面発光素子10-1のアノード電極及びカソード電極にそれぞれ配線又は導電バンプを介して接続される陽極端子及び陰極端子を有する。該レーザドライバは、例えばコンデンサ、トランジスタ等の回路素子を含んで構成されている。
受光装置125は、被検体Sで反射された光を検出する。レンズ117は、面発光素子10-1から出射された光を平行光化するためのレンズであり、コリメートレンズである。レンズ130は、被検体Sで反射された光を集光し、受光装置125に導くためのレンズであり、集光レンズである。
信号処理部140は、受光装置125から入力された信号と、制御部150から入力された参照信号との差分に対応する信号を生成するための回路である。制御部150は、例えば、Time to Digital Converter (TDC)を含んで構成されている。参照信号は、制御部150から入力される信号であってもよいし、面発光素子10-1の出力を直接検出する検出部の出力信号であってもよい。制御部150は、例えば、面発光素子10-1、受光装置125、信号処理部140、表示部160および記憶部170を制御するプロセッサである。制御部150は、信号処理部140で生成された信号に基づいて、被検体Sまでの距離を計測する回路である。制御部150は、被検体Sまでの距離についての情報を表示するための映像信号を生成し、表示部160に出力する。表示部160は、制御部150から入力された映像信号に基づいて、被検体Sまでの距離についての情報を表示する。制御部150は、被検体Sまでの距離についての情報を記憶部170に格納する。
本適用例において、面発光素子10-1に代えて、上記面発光素子10-2、10-3、10-4、10-5、10-6、10-6-1、10-6-2、20、10-1-1、光源装置1、2、3のいずれかを距離測定装置1000に適用することもできる。
<15.距離測定装置を移動体に搭載した例>
<15.距離測定装置を移動体に搭載した例>
図74は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
車両制御システム12000は、通信ネットワーク12001を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図74に示した例では、車両制御システム12000は、駆動系制御ユニット12010、ボディ系制御ユニット12020、車外情報検出ユニット12030、車内情報検出ユニット12040、及び統合制御ユニット12050を備える。また、統合制御ユニット12050の機能構成として、マイクロコンピュータ12051、音声画像出力部12052、及び車載ネットワークI/F(interface)12053が図示されている。
駆動系制御ユニット12010は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット12010は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
ボディ系制御ユニット12020は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット12020は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット12020には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット12020は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
車外情報検出ユニット12030は、車両制御システム12000を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット12030には、距離測定装置12031が接続される。距離測定装置12031には、上述の距離測定装置1000が含まれる。車外情報検出ユニット12030は、距離測定装置12031に車外の物体(被検体S)との距離を計測させ、それにより得られた距離データを取得する。車外情報検出ユニット12030は、取得した距離データに基づいて、人、車、障害物、標識等の物体検出処理を行ってもよい。
車内情報検出ユニット12040は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット12040には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部12041が接続される。運転者状態検出部12041は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット12040は、運転者状態検出部12041から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット12010に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット12020に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
音声画像出力部12052は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図74の例では、出力装置として、オーディオスピーカ12061、表示部12062及びインストルメントパネル12063が例示されている。表示部12062は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
図75は、距離測定装置12031の設置位置の例を示す図である。
図75では、車両12100は、距離測定装置12031として、距離測定装置12101,12102,12103,12104,12105を有する。
距離測定装置12101,12102,12103,12104,12105は、例えば、車両12100のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる距離測定装置12101及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる距離測定装置12105は、主として車両12100の前方のデータを取得する。サイドミラーに備えられる距離測定装置12102,12103は、主として車両12100の側方のデータを取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる距離測定装置12104は、主として車両12100の後方のデータを取得する。距離測定装置12101及び12105で取得される前方のデータは、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識等の検出に用いられる。
なお、図75には、距離測定装置12101ないし12104の検出範囲の一例が示されている。検出範囲12111は、フロントノーズに設けられた距離測定装置12101の検出範囲を示し、検出範囲12112,12113は、それぞれサイドミラーに設けられた距離測定装置12102,12103の検出範囲を示し、検出範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた距離測定装置12104の検出範囲を示す。
例えば、マイクロコンピュータ12051は、距離測定装置12101ないし12104から得られた距離データを基に、検出範囲12111ないし12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
例えば、マイクロコンピュータ12051は、距離測定装置12101ないし12104から得られた距離データを元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
以上、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、距離測定装置12031に適用され得る。
また、本技術は、以下のような構成をとることもできる。
(1)基板と、
前記基板の一面に設けられた、発光層を含む第1構造と、
前記基板の他面に設けられた、凹面鏡を含む第2構造と、
を備え、
前記基板は、所定波長に対して透明であり、
前記第1構造は、前記所定波長に対して不透明な部分及び透明な部分を有し、
前記第1及び第2構造は、平面視において、略相似形であり、且つ、重心が一致していない、面発光素子。
(2)平面視において、前記発光層の発光領域の中心と前記凹面鏡の中心との距離は、前記第1及び第2構造の重心間の距離よりも短い、(1)に記載の面発光素子。
(3)平面視における、前記第1及び第2構造の重心間の距離は、50nm以上である、(1)又は(2)に記載の面発光素子。
(4)平面視における、前記発光層の発光領域の中心と前記凹面鏡の中心との距離は、500nm以下である、(1)~(3)のに記載の面発光素子。
(5)前記第2構造の平面視形状は、前記第1構造の平面視形状のフーリエ変換形状である、(1)~(4)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(6)前記第2構造の平面視形状は、前記第1構造の平面視形状のフーリエ変換形状の相似形であり、決定係数が70%以上である、(1)~(5)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(7)前記不透明な部分は、面内方向に配置された第1及び第2部分を有する、(1)~(6)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(8)前記第2部分は、前記第1部分を取り囲んでいる、(7)に記載の面発光素子。
(9)前記不透明な部分は、前記第1及び第2部分を連結する連結部を有する、(7)又は(8)に記載の面発光素子。
(10)前記連結部は、前記第1及び第2部分の少なくとも一方に重なっている、(9)に記載の面発光素子。
(11)前記第1構造は、前記不透明な部分及び/又は前記透明な部分に導電材料を介して接合された支持基板を含む、(1)~(10)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(12)前記不透明な部分は、誘電体又は金属からなる、(1)~(11)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(13)前記第2構造は、前記他面と前記凹面鏡との間に設けられた感光材を含む、(1)~(12)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(14)前記他面に凸面構造が設けられ、前記凹面鏡は、前記凸面構造に沿って設けられている、(1)~(13)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(15)前記第1及び第2構造の組が複数組あり、平面視における、前記複数組の前記第1及び第2構造の重心間の距離が略一致し、且つ、平面視における、前記複数組の前記第1及び第2構造の重心の離間方向が略一致している、(1)に記載の面発光素子。
(16)前記第1構造は、前記発光層の前記凹面鏡側とは反対側に配置された反射鏡を含む、(1)~(15)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(17)(1)~(16)のいずれか1つに記載の面発光素子と、
前記面発光素子の第1構造と導電バンプを介して接合されたレーザドライバと、
を備える、光源装置。
(18)所定波長に対して透明な基板の一面に、前記所定波長に対して不透明な部分及び透明な部分を有する、発光層を含む第1構造を形成する工程と、
前記基板の他面に感光材を塗布する工程と、
前記第1構造側から前記所定波長の光を斜め露光する工程と、
前記感光材に形成されたパターンを用いて凹面鏡を含む第2構造を形成する工程と、
を含む、面発光素子の製造方法。
(19)前記第1構造は、前記発光層の発光領域を設定する電流狭窄領域を含み、前記第1構造を形成する工程では、前記斜め露光する工程での露光条件、及び、前記第1構造の厚さと前記基板の厚さの合計に応じた位置に前記発光領域が位置するように前記電流狭窄領域を形成する、(18)に記載の面発光素子の製造方法。
(20)前記露光条件は前記合計に基づいて設定されている、又は、前記合計は前記露光条件に基づいて設定されている、(19)に記載の面発光素子の製造方法。
(1)基板と、
前記基板の一面に設けられた、発光層を含む第1構造と、
前記基板の他面に設けられた、凹面鏡を含む第2構造と、
を備え、
前記基板は、所定波長に対して透明であり、
前記第1構造は、前記所定波長に対して不透明な部分及び透明な部分を有し、
前記第1及び第2構造は、平面視において、略相似形であり、且つ、重心が一致していない、面発光素子。
(2)平面視において、前記発光層の発光領域の中心と前記凹面鏡の中心との距離は、前記第1及び第2構造の重心間の距離よりも短い、(1)に記載の面発光素子。
(3)平面視における、前記第1及び第2構造の重心間の距離は、50nm以上である、(1)又は(2)に記載の面発光素子。
(4)平面視における、前記発光層の発光領域の中心と前記凹面鏡の中心との距離は、500nm以下である、(1)~(3)のに記載の面発光素子。
(5)前記第2構造の平面視形状は、前記第1構造の平面視形状のフーリエ変換形状である、(1)~(4)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(6)前記第2構造の平面視形状は、前記第1構造の平面視形状のフーリエ変換形状の相似形であり、決定係数が70%以上である、(1)~(5)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(7)前記不透明な部分は、面内方向に配置された第1及び第2部分を有する、(1)~(6)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(8)前記第2部分は、前記第1部分を取り囲んでいる、(7)に記載の面発光素子。
(9)前記不透明な部分は、前記第1及び第2部分を連結する連結部を有する、(7)又は(8)に記載の面発光素子。
(10)前記連結部は、前記第1及び第2部分の少なくとも一方に重なっている、(9)に記載の面発光素子。
(11)前記第1構造は、前記不透明な部分及び/又は前記透明な部分に導電材料を介して接合された支持基板を含む、(1)~(10)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(12)前記不透明な部分は、誘電体又は金属からなる、(1)~(11)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(13)前記第2構造は、前記他面と前記凹面鏡との間に設けられた感光材を含む、(1)~(12)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(14)前記他面に凸面構造が設けられ、前記凹面鏡は、前記凸面構造に沿って設けられている、(1)~(13)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(15)前記第1及び第2構造の組が複数組あり、平面視における、前記複数組の前記第1及び第2構造の重心間の距離が略一致し、且つ、平面視における、前記複数組の前記第1及び第2構造の重心の離間方向が略一致している、(1)に記載の面発光素子。
(16)前記第1構造は、前記発光層の前記凹面鏡側とは反対側に配置された反射鏡を含む、(1)~(15)のいずれか1つに記載の面発光素子。
(17)(1)~(16)のいずれか1つに記載の面発光素子と、
前記面発光素子の第1構造と導電バンプを介して接合されたレーザドライバと、
を備える、光源装置。
(18)所定波長に対して透明な基板の一面に、前記所定波長に対して不透明な部分及び透明な部分を有する、発光層を含む第1構造を形成する工程と、
前記基板の他面に感光材を塗布する工程と、
前記第1構造側から前記所定波長の光を斜め露光する工程と、
前記感光材に形成されたパターンを用いて凹面鏡を含む第2構造を形成する工程と、
を含む、面発光素子の製造方法。
(19)前記第1構造は、前記発光層の発光領域を設定する電流狭窄領域を含み、前記第1構造を形成する工程では、前記斜め露光する工程での露光条件、及び、前記第1構造の厚さと前記基板の厚さの合計に応じた位置に前記発光領域が位置するように前記電流狭窄領域を形成する、(18)に記載の面発光素子の製造方法。
(20)前記露光条件は前記合計に基づいて設定されている、又は、前記合計は前記露光条件に基づいて設定されている、(19)に記載の面発光素子の製造方法。
10-1、10-1-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6、10-6-1、10-6-2、20:面発光素子、50:基板、50a:第1凸面構造、101:発光層、102:反射鏡(不透明な部分)、103:アノード電極(不透明な部分)、103a:第1電極パッド(第1部分)、103b:第2電極パッド(第2部分)、103c:連結部、104:第1透明導電膜(透明な部分)、105:第2透明導電膜(透明な部分)、107:導電ペースト(導電材料)、201、201a:凹面鏡、203:支持基板、300:電流狭窄領域、ST1:第1構造、ST2:第2構造、G1:第1構造の重心、G2:第2構造の重心、RP:レジストパターン(感光材)。
Claims (20)
- 基板と、
前記基板の一面に設けられた、発光層を含む第1構造と、
前記基板の他面に設けられた、凹面鏡を含む第2構造と、
を備え、
前記基板は、所定波長に対して透明であり、
前記第1構造は、前記所定波長に対して不透明な部分及び透明な部分を有し、
前記第1及び第2構造は、平面視において、略相似形であり、且つ、重心が一致していない、面発光素子。 - 平面視において、前記発光層の発光領域の中心と前記凹面鏡の中心との距離は、前記第1及び第2構造の重心間の距離よりも短い、請求項1に記載の面発光素子。
- 平面視における、前記第1及び第2構造の重心間の距離は、50nm以上である、請求項1に記載の面発光素子。
- 平面視における、前記発光層の発光領域の中心と前記凹面鏡の中心との距離は、500nm以下である、請求項1に記載の面発光素子。
- 前記第2構造の平面視形状は、前記第1構造の平面視形状のフーリエ変換形状である、請求項1に記載の面発光素子。
- 前記第2構造の平面視形状は、前記第1構造の平面視形状のフーリエ変換形状の相似形であり、決定係数が70%以上である、請求項1に記載の面発光素子。
- 前記不透明な部分は、面内方向に配置された第1及び第2部分を有する、請求項1に記載の面発光素子。
- 前記第2部分は、前記第1部分を取り囲んでいる、請求項7に記載の面発光素子。
- 前記不透明な部分は、前記第1及び第2部分を連結する連結部を有する、請求項7に記載の面発光素子。
- 前記連結部は、前記第1及び第2部分の少なくとも一方に重なっている、請求項9に記載の面発光素子。
- 前記第1構造は、前記不透明な部分及び/又は前記透明な部分に導電材料を介して接合された支持基板を含む、請求項1に記載の面発光素子。
- 前記不透明な部分は、誘電体又は金属からなる、請求項1に記載の面発光素子。
- 前記第2構造は、前記他面と前記凹面鏡との間に設けられた感光材を含む、請求項1に記載の面発光素子。
- 前記他面に凸面構造が設けられ、
前記凹面鏡は、前記凸面構造に沿って設けられている、請求項1に記載の面発光素子。 - 前記第1及び第2構造の組が複数組あり、
平面視における、前記複数組の前記第1及び第2構造の重心間の距離が略一致し、且つ、平面視における、前記複数組の前記第1及び第2構造の重心の離間方向が略一致している、請求項1に記載の面発光素子。 - 前記第1構造は、前記発光層の前記凹面鏡側とは反対側に配置された反射鏡を含む、請求項1に記載の面発光素子。
- 請求項1に記載の面発光素子と、
前記面発光素子の第1構造と導電バンプを介して接合されたレーザドライバと、
を備える、光源装置。 - 所定波長に対して透明な基板の一面に、前記所定波長に対して不透明な部分及び透明な部分を有する、発光層を含む第1構造を形成する工程と、
前記基板の他面に感光材を塗布する工程と、
前記第1構造側から前記所定波長の光を斜め露光する工程と、
前記感光材に形成されたパターンを用いて凹面鏡を含む第2構造を形成する工程と、
を含む、面発光素子の製造方法。 - 前記第1構造は、前記発光層の発光領域を設定する電流狭窄領域を含み、
前記第1構造を形成する工程では、前記斜め露光する工程での露光条件、及び、前記第1構造の厚さと前記基板の厚さの合計に応じた位置に前記発光領域が位置するように前記電流狭窄領域を形成する、請求項18に記載の面発光素子の製造方法。 - 前記露光条件は前記合計に基づいて設定される、又は、前記合計は前記露光条件に基づいて設定される、請求項19に記載の面発光素子の製造方法。
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JP2013541854A (ja) * | 2010-11-03 | 2013-11-14 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | 垂直外部キャビティ面発光レーザに対する光学素子 |
WO2018221042A1 (ja) * | 2017-05-31 | 2018-12-06 | ソニー株式会社 | 発光素子および発光素子の製造方法 |
US20200366067A1 (en) * | 2019-04-30 | 2020-11-19 | Aurelien David | Optical Devices and Methods of Manufacture and Operation |
WO2020246280A1 (ja) * | 2019-06-04 | 2020-12-10 | ソニー株式会社 | 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 |
-
2022
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013541854A (ja) * | 2010-11-03 | 2013-11-14 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | 垂直外部キャビティ面発光レーザに対する光学素子 |
WO2018221042A1 (ja) * | 2017-05-31 | 2018-12-06 | ソニー株式会社 | 発光素子および発光素子の製造方法 |
US20200366067A1 (en) * | 2019-04-30 | 2020-11-19 | Aurelien David | Optical Devices and Methods of Manufacture and Operation |
WO2020246280A1 (ja) * | 2019-06-04 | 2020-12-10 | ソニー株式会社 | 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 |
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