專利名稱：光元件及其制造方法、光模塊、光傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包含其設(shè)置位置、形狀及大小得以良好控制的光學(xué)構(gòu)件的光元件及其制造方法。
本發(fā)明還涉及包含所述光元件的光模塊及光傳輸裝置。
背景技術(shù)：
例如作為制造透鏡等的光學(xué)構(gòu)件的方法之一，公知的有將由液體材料構(gòu)成的液滴噴吐到基體上后使其固化從而制造光學(xué)構(gòu)件的方法。例如，有通過采用噴墨頭噴出液滴制造微透鏡的方法(比如參照專利文獻(xiàn)1)。在該方法中，需在噴出液滴之前，對液滴落入的區(qū)域進(jìn)行抗?jié)裉幚砘蛴H液處理。但是，在這個(gè)方法中，有時(shí)很難嚴(yán)密控制微透鏡的形狀及形成位置。
另外，例如，有通過形成凹部，將形成微透鏡的液體保持在此凹部內(nèi)的微透鏡制造方法(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。但是，在此制造方法中，可以保持在凹部內(nèi)的液體量受到限制。特別是在制造凸形的微透鏡時(shí)，限制了所形成的透鏡的大小。
特開2000-2802號公報(bào)[文獻(xiàn)2]特開2000-75106號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供包含良好控制了其設(shè)置位置、形狀及大小的光學(xué)構(gòu)件的光元件及其制造方法。
本發(fā)明的目的還在于提供包含上述光元件的光模塊及光傳輸裝置。
1.光元件本發(fā)明的光元件，包括具有光學(xué)面的元件部、包圍所述光學(xué)面而設(shè)置的尖狀部以及至少一部分設(shè)置在所述光學(xué)面上的光學(xué)構(gòu)件。
在本申請中，所謂“尖狀部”，系指突峰的部分。另外，所謂“光學(xué)面”，系指光通過的面。此“光學(xué)面”，既可以是從本發(fā)明的光元件向外部出射光的出射面，也可以是從外部向本發(fā)明的光元件入射光的入射面。另外，所謂“外部”是說本發(fā)明的光元件以外的區(qū)域。再有，所謂“光學(xué)構(gòu)件”是說具有改變光學(xué)性質(zhì)及進(jìn)行方向的功能的構(gòu)件。
另外，所謂“包圍光學(xué)面設(shè)置的尖狀部”，是指由尖狀部包圍的區(qū)域內(nèi)至少一部分設(shè)置成光學(xué)面。
本發(fā)明的光元件，因?yàn)榫哂猩鲜龅臉?gòu)成，因此可通過控制所述尖狀部的形狀及高度，而得到包含其設(shè)置位置、形狀及大小得以良好控制的光學(xué)構(gòu)件的光元件。其細(xì)節(jié)，在本實(shí)施例欄中進(jìn)行說明。
本發(fā)明的光元件，可以采用以下(A)～(H)實(shí)施方式。
(A)所述尖狀部的先端可以處于比所述光學(xué)面高的位置。
(B)所述尖狀部具有第一表面及第二表面，由所述第一表面及以上光學(xué)面構(gòu)成開口部，所述光學(xué)構(gòu)件的至少一部分可以設(shè)置在所述開口部內(nèi)。
(C)所述光學(xué)構(gòu)件的頂上部，可以處在高于所述尖狀部的尖端的位置。
(D)所述光學(xué)構(gòu)件可以具有透鏡的作用。
此時(shí)，由所述尖狀部的尖端構(gòu)成圓或橢圓，所述光學(xué)構(gòu)件的剖面是圓或橢圓，可以使所述光學(xué)面的中心和所述尖狀部的尖端構(gòu)成的圓或橢圓的中心保持一致。
(E)所述元件部包含柱狀部，所述柱狀部的上表面包含所述光學(xué)面，所述柱狀部的側(cè)壁由絕緣層覆蓋，所述絕緣層的上部至少構(gòu)成所述尖狀部的一部分，且能夠以包圍所述柱狀部的上面的狀態(tài)設(shè)置所述尖狀部。
(F)所述尖狀部的至少一部分可以與所述元件部一體設(shè)置。
(G)所述光學(xué)構(gòu)件是通過施加能量使可固化的液體材料固化而形成。
(H)所述光元件，可以是面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器，半導(dǎo)體發(fā)光二極管，有機(jī)LED，或光敏二極管中的任意一種。
2.光元件的制造方法本發(fā)明的光元件制造方法，包含以下步驟(a)形成具有光學(xué)面的元件部，
(b)形成包圍所述光學(xué)面的尖狀部，(c)對于所述光學(xué)面吐出液滴，形成光學(xué)構(gòu)件前身，(d)使所述光學(xué)構(gòu)件前身固化，形成光學(xué)構(gòu)件。
根據(jù)所述本發(fā)明的光元件制造方法，通過在所述步驟(b)中，調(diào)整所述尖狀部的形狀及高度，以及在所述步驟(c)中，調(diào)整所述液滴的吐出量等方法，可以形成包含其設(shè)置位置、形狀及大小得以良好控制的光學(xué)構(gòu)件的光元件。其細(xì)節(jié)在本實(shí)施例一節(jié)中說明。
在所述本發(fā)明的光元件的制造方法中，可以采用以下的(A)及(B)實(shí)施例。
(A)在所述步驟(c)中，所述液滴的吐出，可以通過噴墨法進(jìn)行。這里，所謂“噴墨法”，是采用噴墨頭吐出液滴的方法。只是，此時(shí)吐出的液滴不是在印刷物所用意義上的墨，而是包含所述光學(xué)構(gòu)件原料的液體物質(zhì)“液體材料”。通過此方法，因?yàn)榭梢赃M(jìn)行所述液滴的吐出量的微妙調(diào)整，所以可以在所述光學(xué)面上簡便地設(shè)置細(xì)微的光學(xué)構(gòu)件前身。
(B)在所述步驟(d)中，可以通過施加能量進(jìn)行所述光學(xué)構(gòu)件前身的固化。
3.光模塊及光傳輸裝置本發(fā)明的光模塊，包括所述面發(fā)光型發(fā)光元件和光導(dǎo)波管。另外，本發(fā)明的光傳輸裝置包括所述光模塊。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及的光元件的模式示意剖面圖。
圖2是圖1及圖2所示的光元件的模式示意平面圖。
圖3是表示圖1及圖2所示的光元件一個(gè)制造步驟的模式示意剖面圖。
圖4是表示圖1及圖2所示的光元件的一個(gè)制造步驟的模式示意剖面圖。
圖5是表示圖1及圖2所示的光元件的一個(gè)制造步驟的模式示意剖面圖。
圖6是表示圖1及圖2所示的光元件的一個(gè)制造步驟的模式示意剖面圖。
圖7是表示圖1及圖2所示的光元件的一個(gè)制造步驟的模式示意剖面圖。
圖8是表示圖1及圖2所示的光元件的一個(gè)制造步驟的模式示意剖面圖。
圖9是表示圖1及圖2所示的光元件的一個(gè)制造步驟的模式示意剖面圖。
圖10是表示圖1及圖2所示光元件的一個(gè)制造步驟的模式示意剖面圖。
圖11是本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及的光元件的模式示意剖面圖。
圖12是圖11所示的光元件的模式示意平面圖。
圖13是表示圖11及圖12所示光元件的一個(gè)制造步驟的模式示意剖面圖。
圖14是表示圖11及圖12所示光元件的一個(gè)制造步驟的模式示意剖面圖。
圖15是表示圖11及圖12所示光元件的一個(gè)制造步驟的模式示意剖面圖。
圖16是表示圖11及圖12所示光元件的一個(gè)制造步驟的模式示意剖面圖。
圖17是表示圖11及圖12所示光元件的一個(gè)制造步驟的模式示意剖面圖。
圖18是表示圖11及圖12所示光元件的一個(gè)制造步驟的模式示意剖面圖。
圖19是表示圖11及圖12所示光元件的一個(gè)制造步驟的模式示意剖面圖。
圖20是表示圖11及圖12所示光元件的一個(gè)制造步驟的模式示意剖面圖。
圖21的圖21(a)是將圖1所示光元件的光學(xué)構(gòu)件附近擴(kuò)大并模式示意的剖面圖，圖21(b)是將圖11所示光元件的光學(xué)構(gòu)件附近擴(kuò)大并模式示意的剖面圖。
圖22的圖22(a)圖22(b)分別是將圖11所示光元件的尖狀部分變形例的模式示意剖面圖。
圖23是本發(fā)明第三實(shí)施方式涉及的光元件的模式示意剖面圖。
圖24是本發(fā)明第四實(shí)施方式涉及的光模塊的模式示意剖面圖。
圖25是本發(fā)明第五實(shí)施方式涉及的光傳遞裝置的模式示意剖面圖。
圖26是本發(fā)明第六實(shí)施方式涉及的光傳遞裝置的使用例模式示意剖面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，就本發(fā)明的最佳實(shí)施方式，參照附圖加以說明。
(第一種實(shí)施例)1.光元件的構(gòu)造圖1是典型地表示應(yīng)用本發(fā)明的一實(shí)施例中相關(guān)的光元件100的剖面圖。圖2是典型地表示圖1所示的光元件100的平面圖。另外，圖1是表示圖2中A-A線處剖開的剖面圖。
本實(shí)施的例的光元件100，包含具有光學(xué)面108的元件部140，包圍光學(xué)面108設(shè)置的尖狀部124，至少在光學(xué)面108上設(shè)置一部分的光學(xué)構(gòu)件132。另外，在本實(shí)施的例中，以面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器的情況為例進(jìn)行說明光元件100。首先，對于本實(shí)施的例的光元件100的各構(gòu)成要素進(jìn)行說明。
(元件部)在本實(shí)施的例中的光元件100中，元件部140設(shè)置在半導(dǎo)體基板101上。此元件部140是垂直諧振器(以下也稱為“諧振器”)，可以包含柱狀部130。半導(dǎo)體基板101由n型GaAs構(gòu)成。
柱狀部130的上表面130a的一部分包括光學(xué)面108。在此光元件100中，其激光從光學(xué)面108射出。另外，在此光元件100中，柱狀部130的上表面130a內(nèi)部未被第一電極107覆蓋的部分為凹部111，凹部111的底面是光學(xué)面108。
接著，對構(gòu)成元件部140的各要素進(jìn)行說明。
柱狀部130是元件部140的一部分，稱為至少包含第二反射鏡104的柱狀的半導(dǎo)體層壓體。此柱狀部130鑲嵌在絕緣層106內(nèi)。也就是，柱狀部130的側(cè)壁130b被絕緣層106覆蓋。另外，在柱狀部130上形成第一電極107。
發(fā)光元件部分140例如由以下部分依次層疊構(gòu)成即、n型Al0.9Ga0.1As層和n型Al0.15Ga0.85As層交替層疊的40對分布反射型多層膜反射鏡(以下稱為“第一反射鏡”)102；由GaAs勢阱層和Al0.3Ga0.7As阻擋層構(gòu)成的、并且包括由3層構(gòu)成的勢阱層的量子阱結(jié)構(gòu)的激活層103；以及p型Al0.9Ga0.1As層和p型Al0.15Ga0.85As層交替層疊的25對分布反射型多層膜反射鏡(以下稱為“第二反射鏡”)104依次層壓構(gòu)成。另外構(gòu)成第一反射鏡102、激活層103以及第二反射鏡104的各層組分和層數(shù)不受此限。
第二反射鏡104例如，通過摻雜C形成p型，第一反射鏡102例如，通過摻雜Si形成n型。因此，利用p型的第二反射鏡104、不摻雜雜質(zhì)的激活層103和n型的第一反射鏡102，形成pin二極管。
另外，在元件部分140中，從光元件100的激光射出側(cè)到第一反射鏡102的中途的部分，從激光射出側(cè)看被蝕刻為圓形形狀，形成柱狀部130。另外，在本實(shí)施列例中，將柱狀部分130的平面形狀做成圓形，但是，該形狀可以為任意形狀。
在構(gòu)成第二反射鏡104層中的靠近激活層103的區(qū)域，形成由氧化鋁構(gòu)成的狹窄電流層105。該狹窄電流層105呈環(huán)狀。也就是，該狹窄電流層105在以平行于光學(xué)面108的面切斷的場合，其剖面為同心圓。
另外，在此光元件100中形成絕緣層106，覆蓋在柱狀部130的側(cè)壁130b及第一反射鏡102的上面。
第一電極107，在絕緣層106及柱狀部130的上面130a上形成。第一電極107，例如由Au和Zn的合金以及和Au的層壓膜構(gòu)成。另外，在半導(dǎo)體基板101的背面101b上，形成第二電極109。此光元件100中，其柱狀部130的上表面130a與第一電極107接合，并且，在半導(dǎo)體基板101的背面與第二電極109接合，通過第一電極107及第二電極109將電流注入激活層103。第二電極109，例如由Au和Ge的合金以及和Au的層壓膜構(gòu)成。
用于形成第一及第二電極107、109的材料，不僅限于上述材料，例如還可以利用Ti及Pt等金屬以及這些合金等。
此光元件100的制造工序中，形成第一電極107及第二電極109時(shí)，通常要在約400℃下進(jìn)行退火處理(參照后述的制造工藝)。因此，當(dāng)采用樹脂形成絕緣層106時(shí)，為了能夠耐受此退火處理工藝，構(gòu)成絕緣層106的樹脂必需是耐熱性優(yōu)異的。為了滿足此要求，構(gòu)成絕緣層106的樹脂最好是聚酰亞胺樹脂，氟系樹脂，丙烯酸樹脂，或環(huán)氧樹脂等，特別是，從加工的容易性及絕緣性的觀點(diǎn)考慮，希望是聚酰亞胺樹脂或氟系樹脂。此時(shí)，絕緣層106由熱或光等的能量照射而固化或通過化學(xué)反應(yīng)使樹脂前身固化而形成?；蛘呓^緣層106也可以是氧化硅層、氮化硅層、氮氧化硅層等絕緣性高的材質(zhì)。
(光學(xué)構(gòu)件)光學(xué)構(gòu)件132，讓規(guī)定波長的光通過。此光學(xué)構(gòu)件132可以具有例如將入射光集光、偏轉(zhuǎn)、或分光的功能。另外，這里所謂的‘通過’，系指光入射到光學(xué)構(gòu)件132后，從該光學(xué)構(gòu)件132射出，這不只是包括射入到光學(xué)構(gòu)件132的光全部從此光學(xué)構(gòu)件132出射的情況，還包括射入光學(xué)構(gòu)件132的光的一部分從此光學(xué)構(gòu)件132出射的情況。
(光學(xué)構(gòu)件的立體形狀)光學(xué)構(gòu)件132可以作為透鏡起作用。此時(shí)，由尖狀部124的尖端124c構(gòu)成圓或橢圓，光學(xué)構(gòu)件132的截面是圓或橢圓，光學(xué)面108的中心和由尖狀部124的尖端124c構(gòu)成的圓或橢圓的中心最好一致。這種情況同樣適用于后述的實(shí)施例中的尖狀部及光學(xué)構(gòu)件。
在本實(shí)施例中，如圖2所示，尖狀部124由覆蓋絕緣層106和絕緣層106的第一電極107組成，由尖狀部124的尖端124c構(gòu)成圓，光學(xué)構(gòu)件132的截面是圓，光學(xué)面108的中心和由尖狀部124的尖端124c構(gòu)成的圓的中心一致。
另外，本實(shí)施例的光元件100，開口部122的底面位于柱狀部130的上面130a上，柱狀部130的上表面130a是圓。還有，如圖1所示，光學(xué)構(gòu)件132的頂部132c其大小要做到處于比尖狀部124的尖端124c高的位置，這樣光學(xué)構(gòu)件132中尖狀部124的尖端124c上部的立體形狀可以形成圓球狀或切斷圓球狀。如此，所得到的光學(xué)構(gòu)件132可以用作為透鏡或偏轉(zhuǎn)元件。
如圖2所示，本實(shí)施例的光元件100，光學(xué)構(gòu)件132的截面是圓。另外，如圖1及圖2所示，可以設(shè)定光學(xué)構(gòu)件132的截面的最大徑(直徑)d1大于尖狀部124的尖端124c構(gòu)成的圓的最大直徑(直徑)d2。
(光學(xué)構(gòu)件的材質(zhì))光學(xué)構(gòu)件132，例如通過施加熱能或光能等能量使可以固化的液體材料固化而形成。具體的說，光學(xué)構(gòu)件132，是通過對光學(xué)面108吐出由所述液體材料構(gòu)成的液滴而形成光學(xué)構(gòu)件前身(后述)后，通過固化該光學(xué)構(gòu)件前身而形成所述光學(xué)構(gòu)件。
作為所述液體材料，例如可以采用紫外線固化型樹脂及熱固化型樹脂的前身。作為紫外線固化型樹脂，例如可以采用紫外線固化型的丙烯酸系樹脂及環(huán)氧系樹脂。另外，作為熱固化型樹脂，可以例示熱固化型的聚酰亞胺系樹脂。
(尖狀部)尖狀部124以包圍光學(xué)面108狀態(tài)而設(shè)置，尖狀部124的第一表面124a構(gòu)成開口部122的側(cè)壁。在本實(shí)施的例的光元件100中，尖狀部124包圍柱狀部130的上表面130a而設(shè)置。另外，光學(xué)面108構(gòu)成開口部122的底面的一部分。還有，光學(xué)構(gòu)件132，其一部分設(shè)置在開口部122內(nèi)。
在本實(shí)施的例的光元件100中，尖狀部124的一部分與絕緣層106一體化設(shè)置。具體的說，絕緣層106的上部構(gòu)成尖狀部124的一部分。因此，尖狀部124中除了第一電極107外其余部分都由和絕緣層106相同的材質(zhì)構(gòu)成。
更具體的說，如圖1所示，尖狀部124具有第一表面124a及第二表面124b。第一表面124a和第二表面124b所形成的角θ1為銳角。另外，尖狀部124的第二表面124b(尖狀部124的表面上未構(gòu)成開口部122的側(cè)壁的部分)具有斜度。隨著遠(yuǎn)離開口部122，此尖狀部124的第二表面124b，和半導(dǎo)體基板101之間的距離變小。也就是在形成尖狀部124的區(qū)域中，包含尖狀部124的絕緣層106的膜厚隨著遠(yuǎn)離開口部122而變小。另外，尖狀部124的第一表面124a，構(gòu)成開口部122的側(cè)壁。
在尖狀部124中，第一表面124a和第二表面124b的交點(diǎn)是尖端124c。尖狀部124的尖端124c處在比光學(xué)面108高的位置。也就是，從半導(dǎo)體基板101到尖狀部124的尖端124c的距離，比從半導(dǎo)體基板101到光學(xué)面108的距離大。另外，光學(xué)構(gòu)件132的頂部132c，處在比尖狀部124的尖端124c高的位置。即，從半導(dǎo)體基板101到光學(xué)構(gòu)件132的頂部132c的距離，比從半導(dǎo)體基板101到尖狀部124的尖端124c的距離大。
另外，在本實(shí)施例中，以光元件100為面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器為例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明能夠應(yīng)用的光元件不只限定于面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器，對于其他的發(fā)光元件(例如，半導(dǎo)體發(fā)光二極管、有機(jī)LED)或受光元件(例如光敏二極管)，也可以適用本發(fā)明。
2.光元件的制造方法接下來，對于圖1及圖2所示的光元件100的制造方法，參照圖3～圖10進(jìn)行說明。圖3～圖10是分別模式表示圖1及圖2所示光元件100的一種制造工序的剖面圖，與圖1所示的剖面對應(yīng)。
(1)首先，形成包含柱狀部130的元件部140(參照圖3～圖5)。
具體的說，在由n型GaAs構(gòu)成的半導(dǎo)體襯底101的表面，通過一邊調(diào)整組成一邊進(jìn)行外延生長的方法，形成如圖3所示的半導(dǎo)體多層膜150(參照圖3)。其中，半導(dǎo)體多層膜150例如，可由以下部分構(gòu)成n型Al0.9Ga0.1As層和n型Al0.15Ga0.85As層交替層疊的40對第一反射鏡102；由GaAs勢阱層和Al0.3Ga0.7As阻擋層構(gòu)成的、并且包括由3層構(gòu)成勢阱層的多量子阱結(jié)構(gòu)的激活層103；由p型Al0.9Ga0.1As層和p型Al0.15Ga0.85As層交替層疊的25對第二反射鏡104；這些層按照順序在半導(dǎo)體襯底101上進(jìn)行層疊，形成半導(dǎo)體多層膜150。
在使第二反射鏡104生長時(shí)，至少在激活層103附近形成一層AlAs層或Al組分大于等于0.95的AlGaAs層。形成這一層之后被氧化，變成狹窄電流層105(參照圖5)。另外，在后工序形成第二電極109時(shí)，至少要提高第二反射鏡104中的與第二電極109連接部分附近的載流子密度，使其與第二電極109的歐姆接觸性更好。
進(jìn)行外延生長時(shí)的溫度，根據(jù)生長方法和原料以及半導(dǎo)體襯底101的種類或者形成半導(dǎo)體多層膜150的種類、厚度和載流子密度適當(dāng)決定。但一般最好為450℃至800℃。另外，也和溫度一樣，適當(dāng)決定外延生長時(shí)的所需時(shí)間。外延生長方法可以采用有機(jī)金屬氣相生長法(MOVPEMetal-Organic Vapor phase Epitaxy)及MBE(分子束外延法Molecular Beam Epitaxy)法或LPE(液相外延法Liquid Phase Epitax)法。
接著，通過圖案形成柱狀部130(參照圖4)。具體的說，首先在第二反射鏡104上涂敷光敏抗蝕劑(無圖示)后，通過光刻法對該光敏抗蝕劑進(jìn)行圖案曝光，形成具有規(guī)定圖案的抗蝕層R1(參照圖3)。
接著，將抗蝕層R1作為掩膜，例如通過干式蝕刻法，蝕刻第二反射鏡104、激活層103及第一反射鏡102的一部分。如圖4所示，因此形成柱狀部130。另外，通過以上的工序，在半導(dǎo)體基板101上形成包含柱狀部130的元件部(諧振器)140(參照圖4)。其后，除去抗蝕層R1。
接著，例如，將采用上述工藝已經(jīng)形成柱狀部分130的半導(dǎo)體襯底101投入到400℃的水蒸氣介質(zhì)氣體中，從側(cè)面對所述的第二反射鏡104中的Al成分高的層進(jìn)行氧化，形成狹窄電流層105(參照圖5)。
氧化率依存于爐的溫度，水蒸氣的供給量，應(yīng)進(jìn)行氧化的層(所述Al組成高的層)的Al組分及膜厚，在具備由氧化形成的狹窄電流層的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器中，在驅(qū)動(dòng)時(shí)，只在未形成狹窄電流層的部分(未氧化的部分)中流過電流。因此，在依靠氧化形成電流狹窄層的工序中，通過控制形成的狹窄電流層105的范圍，可以控制電流密度。
(2)接下來，形成尖狀部124(參照圖6～圖8)。
首先，柱狀部130的上表面130a及側(cè)壁130b由絕緣層106覆蓋(參照圖6)。另外，這里說明的是采用聚酰亞胺樹脂作為形成絕緣層106的材料的情況。
例如采用旋壓覆蓋法涂敷樹脂前身以(聚酰亞胺前身；無圖示)覆蓋柱狀部130后，令酰亞胺化，形成絕緣層106(參照圖6)。作為所述樹脂前身的涂敷方法，除了上述的旋壓覆蓋法之外，還可以利用浸漬法、噴灑覆蓋法、噴墨法等公知技術(shù)。另外，作為此絕緣層106的形成方法，除了上述方法之外，例如，可以采用特愿2001-066299號(日本專利申請2001-066299號)公報(bào)中記載的方法。
在本實(shí)施例中，通過在元件部140上設(shè)置柱狀部130，在包含此柱狀部130的元件部140上形成絕緣層106，通過在絕緣層106中柱狀部130上設(shè)置的部分，構(gòu)成凸部160(參照圖6)。在本實(shí)施例中，利用此凸部160，可以包圍柱狀部130的上表面130a形成尖狀部124。
另外，絕緣層106中在柱狀部130的上表面130a上設(shè)置的部分的膜厚，是決定在后述的工序中形成的尖狀部124的高度的一個(gè)因子。因此，通過調(diào)整絕緣層106中柱狀部130的上表面130a上設(shè)置部分的膜厚，可以控制尖狀部124的形狀及高度。
接著，在絕緣層106上涂敷光敏抗蝕劑(無圖示)后，通過光刻法對該光敏抗蝕劑進(jìn)行圖案曝光，形成規(guī)定圖案的抗蝕層R2(參照圖7)。此抗蝕層R2具有開口部192。此開口部192設(shè)置在絕緣層106上形成開口部122(參照圖8)的區(qū)域。
接著，將抗層R2作為掩膜，例如通過干式蝕刻法蝕刻絕緣層106。其后，抗層R2被除去。由此，如圖8所示，在絕緣層106上設(shè)置開口部122，由此，形成尖狀部124。此尖狀部124構(gòu)成絕緣層106的上部。另外，在本實(shí)施例中，此開口部122，設(shè)置在柱狀部130的上表面130a上。也就是，開口部122的底面成柱狀部130的上表面130a。
(3)接著，在第一電極107及第二電極109形成的同時(shí)，在元件部140上設(shè)置光學(xué)面108(參照圖9)。
首先，形成第一電極110及第二電極109之前，根據(jù)需要，采用等離子體處理法等，洗凈絕緣層106的上表面106a及半導(dǎo)體基板101的背面101b(參照圖8)。由此，可以形成特性更為穩(wěn)定的元件。
接著，通過真空蒸鍍法，例如形成比如Au和Zn的合金與Au的層壓膜(無圖示)。接著，通過剝離法除去指定的位置以外的層壓膜，從而在絕緣層106上形成第一電極107。此時(shí)，柱狀部130的上表面130a上形成了無所述層壓膜的部分。此部分是凹部111，凹部111的底面為光學(xué)面108。通過上述工藝，光學(xué)面108被設(shè)置在元件部140上。另外，在以上工序中，除了剝離法之外還可以采用干式蝕刻法。
接著，以同樣的方法，將例如Au和Ge的合金和Au的層壓膜制作成圖案，在半導(dǎo)體基板101的背面101b上形成第二電極109(參照圖9)。然后，進(jìn)行退火處理。退火處理的溫度根據(jù)電極材料而定。在本實(shí)施例中采用的電極材料通常的退火處理溫度在400℃左右。通過以上步驟，形成第二電極109(參照圖9)。
(4)接下來，形成光學(xué)構(gòu)件132(參照圖9及圖10)。具體的說，對于光學(xué)面108吐出用于形成光學(xué)構(gòu)件132的液體材料的液滴132b，而形成光學(xué)構(gòu)件前身132a。如上所述，所述液體材料具有可以靠附加能量進(jìn)行固化的性質(zhì)。
作為吐出液滴132b的方法，例如，可以列舉分配法或噴墨法。分配法是作為吐出液滴的方法的一般方法，在比較寬的區(qū)域吐出液滴132b時(shí)有效。另外，噴墨法是采用噴墨頭吐出液滴的方法，對于吐出液滴的位置可以控制到μm量級的單位。另外，吐出的液滴量，可以以微微升量級的單位進(jìn)行控制。由此，在本工藝中通過采用噴墨法吐出液滴，可以制作微細(xì)結(jié)構(gòu)的光學(xué)構(gòu)件132。圖9中，表示從噴墨頭120的噴嘴112對光學(xué)面108吐出液滴132b的步驟。
光學(xué)構(gòu)件前身132a的大小，可以通過調(diào)整液滴132b的吐出量來控制。另外，如圖10所示，調(diào)整液滴132b的吐出量，以達(dá)到使光學(xué)構(gòu)件前身132a的頂部132c比尖狀部124的尖端124c高的位置的目的。
另外，在液滴132b吐出之前，根據(jù)需要，開口部122的底面及側(cè)壁上通過進(jìn)行親液性處理或抗?jié)裥蕴幚?，可以通過控制對于液滴132b的浸潤性，從而可以形成具有規(guī)定形狀及大小的光學(xué)構(gòu)件132。
接著，固化光學(xué)構(gòu)件前身132a，形成光學(xué)構(gòu)件132(參照圖10)。具體的說，對于光學(xué)構(gòu)件前身132a，附加熱能或光能等的能量113。固化光學(xué)構(gòu)件前身132a時(shí)，根據(jù)所述液體材料的種類采用適當(dāng)?shù)姆椒?。例如，可以列舉附加熱能，或紫外線或激光等的光照射。
通過以上步驟，得到具有光學(xué)構(gòu)件132的光元件100(參照圖1及圖2)。
3.特征本實(shí)施例涉及的光元件100及其制造方法，具有以下所示的特征。
(1)第一，由于包含至少一部分在光學(xué)面108上設(shè)置的光學(xué)構(gòu)件132，可以在調(diào)整從光學(xué)面108射出的光射出角之后，使其向外部放出。更為具體的是，通過設(shè)置光學(xué)構(gòu)件132，可以使在元件部140產(chǎn)生的光的射出角度變窄。由此，將從本實(shí)施例的光元件100射出的光導(dǎo)入例如光纖等光導(dǎo)波通路(無圖示)時(shí)，向所述光導(dǎo)波通路導(dǎo)入所述光變得容易。
(2)第二，可以得到設(shè)置了具有所希望的形狀及大小的光學(xué)構(gòu)件132的光元件100。也就是根據(jù)本實(shí)施例涉及的光元件的制造方法，如圖1所示，設(shè)置尖狀部124，以包圍光學(xué)面108。由此，在光學(xué)構(gòu)件132的形成工序(參照圖9)中，至少光學(xué)面108上形成光學(xué)構(gòu)件前身132a時(shí)，只要尖狀部124的第二表面124b不因光學(xué)構(gòu)件前身132a而潤濕，第二表面124b的表面張力對光學(xué)構(gòu)件前身132a就不起作用，而光學(xué)構(gòu)件前身132a本身的表面張力起主要作用。因此，通過調(diào)整形成光學(xué)構(gòu)件前身132a的液滴132b的吐出量，可以控制光學(xué)構(gòu)件前身132a的形狀。由此，可以得到具有所希望的形狀及大小的光學(xué)構(gòu)件132。
再有，本實(shí)施例的光元件100，其尖狀部124的一部分(尖狀部124中不合第一電極的部分)與絕緣層106一體形成。即，可以將覆蓋柱狀部130的側(cè)壁130b的絕緣層106的一部分作為尖狀部124來利用。
(3)第三，可以嚴(yán)密控制光學(xué)構(gòu)件132的大小及形狀。也就是光學(xué)構(gòu)件132的形狀可以根據(jù)液滴132b的吐出量控制。因此，可以得到包含希望的形狀及大小的光學(xué)構(gòu)件132的光元件100。
(4)第四，通過以包圍光學(xué)面108的狀態(tài)設(shè)置尖狀部124，可以穩(wěn)定光學(xué)構(gòu)件132并設(shè)置在光學(xué)面108上。也就是，光學(xué)構(gòu)件132，不只是和光學(xué)面108接合，也和尖狀部124的第一表面124a(開口部122的側(cè)壁)接合。因此，光學(xué)構(gòu)件132不容易從開口部122脫落。由此，可以得到光學(xué)構(gòu)件132和開口部122的底面及側(cè)壁的接合部分的機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異的光元件100。
(5)第五，形成光學(xué)構(gòu)件132時(shí)的定位容易，并且可以嚴(yán)密控制光學(xué)構(gòu)件132的設(shè)置位置。如上所述，光學(xué)構(gòu)件132是在對光學(xué)面108吐出液滴132b形成光學(xué)構(gòu)件前身132a后，通過固化光學(xué)構(gòu)件前身132a而形成(參照圖9及圖10)。在以上工序中，依靠使液滴落入由尖狀部124包圍的區(qū)域內(nèi)，形成光學(xué)構(gòu)件前身132a。因此，不用特別嚴(yán)密進(jìn)行位置對合，也可以形成光學(xué)構(gòu)件132。由此，可以簡易得到其設(shè)置位置得以控制的光學(xué)構(gòu)件132。
(第二種實(shí)施例)1.光元件的構(gòu)造圖11，是適用本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的光元件200的模式剖面圖。圖12是表示圖11中所示的光元件200的模式平面圖。另外，圖11是表示圖12中A-A線處剖開的剖面圖。
本實(shí)施例的光元件200，其光學(xué)構(gòu)件232只設(shè)置在光學(xué)面208上，這一點(diǎn)使其具有不同于第一實(shí)施例的光元件100(參照圖1及圖2)的結(jié)構(gòu)。其他的構(gòu)成要素，幾乎具有與第一的實(shí)施例的光元件100差不多一樣。因此，在本實(shí)施例的光元件200中，有關(guān)和光元件100同樣的構(gòu)成要素，賦予與第一實(shí)施例的各構(gòu)成要素同一符號，省略其詳細(xì)說明。
本實(shí)施例的光元件200包含具有光學(xué)面208的元件部140、包圍光學(xué)面208設(shè)置的尖狀部224以及光學(xué)構(gòu)件232。光學(xué)構(gòu)件232只在光學(xué)面208上設(shè)置。更為具體的是尖狀部224具有第一表面224a及第二表面224b，由第一表面224a及光學(xué)面208構(gòu)成開口部232。即，第一表面224a是開口部232的側(cè)壁，光學(xué)面208是開口部232的底面。另外，尖狀部224的尖端224c是第一表面224a和第二表面224b的交點(diǎn)。
另外，光學(xué)構(gòu)件232的一部分設(shè)置在此開口部232內(nèi)。此光學(xué)構(gòu)件232的頂部232c，設(shè)在比尖狀部224的尖端224c高的位置上。
尖狀部224包含第一表面224a及第二表面224b。第一表面224a和第二表面224b所形成的角θ2是銳角。本實(shí)施例的光元件200，其尖狀部224和元件部140一體設(shè)置。更具體而言，尖狀部224和元件部140的第二反射鏡104一體化設(shè)置。另外，此光元件200，其柱狀部130的上表面130a上的第一電極107未覆蓋的部分是凹部211，在此凹部211內(nèi)形成尖狀部224。
2.光元件的制造方法接下來，描述關(guān)于圖11及圖12所示的光元件200的制造方法，參照圖13～圖20進(jìn)行說明。圖13～圖20是分別為圖11及圖12所示的光元件200的一制造工序的模式剖面圖，對應(yīng)于圖13所示的剖面。
(1)首先，在半導(dǎo)體基板101上形成半導(dǎo)體多層膜250(參照圖13)。該半導(dǎo)體多層膜250的形成方法與第一實(shí)施例中形成半導(dǎo)體多層膜150的方法相同，半導(dǎo)體多層膜250的層構(gòu)造幾乎和半導(dǎo)體多層膜150一樣。另外，本實(shí)施例中，在半導(dǎo)體多層膜250中的第二反射鏡104a的膜厚，要按比半導(dǎo)體多層膜150中的第二反射鏡104厚出一層104b的量來形成。此層104b，在后述工序中被用來形成尖狀部224。
(2)接下來，形成柱狀部130(參照圖14)。具體的說，首先第二反射鏡104a上涂敷光敏抗蝕劑(無圖示)后，通過光刻法使該光敏抗蝕劑形成圖案，從而形成規(guī)定圖案的抗蝕層R3(參照圖13)。
接下來，將抗蝕層R3作為掩膜，例如用干式蝕刻法蝕刻第二反射鏡104a、激活層103以及第一反射鏡102的一部分。由此，如圖14所示，形成柱狀部130。另外，依靠以上工藝，在半導(dǎo)體基板101上形成包括柱狀部130的元件部(諧振器)140(參照圖14)。其后，除去抗蝕層R3。
接著，用和第一實(shí)施例同樣的方法，在第二反射鏡104a上形成狹窄電流層105(參照圖15)。
(2)接著，形成尖狀部224(參照圖16～圖20)。
首先，涂敷抗蝕層R4，以使覆蓋柱狀部130的上表面130a及側(cè)壁130b(參照圖16)后，用光刻法使該光敏抗蝕劑形成圖案，形成具有規(guī)定圖案的抗蝕層R4(圖17參照)。此抗蝕層R4在柱狀部130的上表面130a上具有開口部922。然后，通過將此抗蝕層R4作為掩膜成型第二反射鏡104a，在第二反射鏡104a上形成開口部322(參照圖18)。接著，除去此抗蝕層R4。
這里，通過調(diào)整抗蝕層R4的堅(jiān)膜條件及曝光的條件等，使此開口部322形成正錐形的形狀(參照圖18)。也就是，開口部322在平行于半導(dǎo)體基板101的表面101a的截面，越靠近半導(dǎo)體基板101越小。
然后，借助公知的光刻法，在開口部322及第一反射鏡102上形成規(guī)定圖案的抗蝕層R5(參照圖19)。此抗蝕層R5在柱狀部130的上表面130a中開口部322以外的區(qū)域中具有開口部822(參照圖19)。
接著，將此抗蝕層R5作為掩膜，通過蝕刻成型第二反射鏡104a，形成尖狀部224。由于形成了此尖狀部224，就形成了開口部222(參照圖20)。接著，除去此抗蝕層R5。
形成尖狀部224時(shí)，例如可以控制蝕刻的時(shí)間，或者利用蝕刻比率之差。在利用蝕刻比率差時(shí)，在為了形成尖狀部224的層104a的正下面，先形成和層104a蝕刻比率不同的層(無圖示)，可以在此蝕刻比率不同的層露出時(shí)結(jié)束蝕刻。
另外，在本實(shí)施例中如前所述，是按首先形成柱狀部130后，再形成尖狀部224的狀態(tài)說明的，但也可以在形成尖狀部224后再形成柱狀部130。
(3)接著，采用與第一實(shí)施例相同的方法形成絕緣層106及第一電極107、第二電極109后，再形成光學(xué)構(gòu)件232。光學(xué)構(gòu)件232，可以用與第一實(shí)施例的光學(xué)構(gòu)件132同樣的方法制造。
通過以上的工序，可以得到包括光學(xué)構(gòu)件232的光元件200(參照圖11及圖12)。
3.特征根據(jù)本實(shí)施例的光元件200，具有與第一實(shí)施例涉及的光元件100同樣的特征。
以及，根據(jù)本實(shí)施例的光元件200，可由于光學(xué)構(gòu)件232只在光學(xué)面208上設(shè)置，而使從光學(xué)構(gòu)件232射出的光的括散量減小。關(guān)于此特征，參照圖21(a)及圖21(b)進(jìn)行說明。圖21(a)是圖1所示的光元件100的光學(xué)構(gòu)件132附近擴(kuò)大后典型地表示的剖面圖，圖21(b)是圖11及圖12所示光元件200的光學(xué)構(gòu)件232附近擴(kuò)大后模式地表示的剖面圖。
本實(shí)施例的光元件200的光學(xué)構(gòu)件232如圖21(a)所示，只設(shè)置在光學(xué)面232上。因此，與光學(xué)構(gòu)件132(參照圖21(a))比較，光學(xué)構(gòu)件232(參照圖21(b))的曲率可以縮小。因此，如圖21(b)所示，可以縮小從光學(xué)面208到光學(xué)構(gòu)件232的頂部232c的距離L1。其結(jié)果，就能夠減小從光學(xué)構(gòu)件232射出的光的擴(kuò)散量(參照圖21(b))。由此，將本實(shí)施例的光元件200射出的光導(dǎo)入例如光纖等的光導(dǎo)波管(無圖示)時(shí)，使把所述光導(dǎo)入所述的光波導(dǎo)管變的容易。
另外，在本實(shí)施例的光元件200中，尖狀部224和元件部140(第二反射鏡104)一體化形成。也就是因?yàn)槟軌蚶脴?gòu)成元件部140的層形成尖狀部224，因此可以用簡便的工藝形成尖狀部224。
4.變形例本實(shí)施例的光元件200的尖狀部的變形例示于圖22(a)及圖22(b)。另外，在圖22(a)及圖22(b)中，將尖狀部附近擴(kuò)大后并模式地表示，省略光學(xué)構(gòu)件的圖示。圖22(a)給出了尖狀部424，圖22(b)給出了尖狀部524。
尖狀部424具有第一表面424a及第二表面424b，第一表面424a和第二表面424b所形成的角θ4為銳角。同樣，尖狀部524具有第一表面524a及第二表面524b，第一表面524a和第二表面524b所形成的角θ5為銳角。
一方面，如圖22(a)所示，在尖狀部424中，第二表面424b和光學(xué)面408所形成的角θ6幾乎為直角，反之，如圖22(b)所示，在尖狀部524中，第二表面524b和光學(xué)面508所形成的角θ7則為銳角。象尖狀部524那樣，當(dāng)?shù)诙砻?24b和光學(xué)面508所形成的角θ7為銳角時(shí)，如圖22(b)所示，在元件部140的激活層103產(chǎn)生的光就被第二表面524b反射掉了，于是就有不從光學(xué)面508射出而生成返回到激活層103的光(回饋光)的現(xiàn)象。此回饋光，有可能會(huì)影響到元件部140的驅(qū)動(dòng)。因此，就回饋光的發(fā)生少這一點(diǎn)而言，尖狀部424的形狀比起尖狀部524的形狀更好。
另外，本實(shí)施例的光元件200的尖狀部224，和圖22(a)所示的尖狀部424同樣，第二表面224b和光學(xué)面208所形成的角θ6幾乎為直角(參照圖12)。
再有，像尖狀部424那樣，第二表面424b和光學(xué)面408所成的角θ6幾乎接近于直角，對光學(xué)面408吐出液滴形成光學(xué)構(gòu)件前身(無圖示)固化后形成光學(xué)構(gòu)件(無圖示)時(shí)，光學(xué)構(gòu)件前身和第二表面424b難以浸濕。即，由于第二表面424b和光學(xué)面408所成的角θ6接近直角的尖狀部424，所以較比起第二表面524b和光學(xué)面508所成的角θ7為銳角的尖狀部524，能夠更切實(shí)地形成光學(xué)構(gòu)件前身。
(第三實(shí)施例)1.光元件的構(gòu)造圖23是適用了本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的光元件300的模式示意剖面圖。
本實(shí)施例的光元件300，在半導(dǎo)體基板101的背面101b上設(shè)置開口部322，在該開口部322內(nèi)設(shè)置光學(xué)構(gòu)件332這一點(diǎn)，以及在射出來自該光學(xué)構(gòu)件332的光這一點(diǎn)上具有和第一實(shí)施例的光元件100(參照圖1及圖2)不同的結(jié)構(gòu)。其他構(gòu)成要素和第一實(shí)施例的光元件100同樣。因此，在本實(shí)施例的光元件300中，對于與第一實(shí)施例的光元件100同樣的構(gòu)成要素，賦予同樣的符號，省略詳細(xì)的說明。
本實(shí)施例的光元件300，包括具有光學(xué)面308的元件部140、包圍光學(xué)面308設(shè)置的尖狀部324和在光學(xué)面308上設(shè)置的光學(xué)構(gòu)件332。尖狀部324具有第一表面324a及第二表面324b，第一表面324a和第二表面324b所成的角θ3為銳角。尖狀部324的尖端324c是第一表面324a和第二表面324b的交點(diǎn)，處在比光學(xué)面308高的位置上。
另外，在本實(shí)施例的光元件300中，第一表面324a構(gòu)成凹部322的側(cè)壁。另外，光學(xué)面308是凹部322的底面。
另外，在本實(shí)施例的光元件300中，第一電極107覆蓋柱狀部130的上表面130a。另外，在絕緣層106設(shè)置開口部522。在開口部522，第二反射鏡102上設(shè)置第二電極109。
2.光元件的制造方法本實(shí)施例的光元件300可以用與第一實(shí)施例的光元件100相同的工序形成。具體的說，可以在形成元件部140、形成第一及第二電極107及109之后形成尖狀部324及光學(xué)構(gòu)件332。
尖狀部324通過對半導(dǎo)體基板101的背面101b形成圖案而得?？梢栽谛纬杉鉅畈?24后，形成光學(xué)構(gòu)件332。尖狀部324及光學(xué)構(gòu)件332，可以采用與第一實(shí)施例中形成尖狀部124及光學(xué)構(gòu)件132的方法同樣的方法。
3.特征本實(shí)施例的光元件300，具有和第一實(shí)施例的光元件同樣的特征。
另外，根據(jù)本實(shí)施例的光元件300，為使在激活層103產(chǎn)生的光從半導(dǎo)體基板101的背面101b射出，可以利用由蝕刻去除半導(dǎo)體基板101的步驟形成尖狀部324。因此，可以高效率地形成尖狀部324。
(第四實(shí)施例)圖24是適用了本發(fā)明的第四實(shí)施例的光模塊的模式示意圖。此光模塊500包含第一實(shí)施例的光元件100(參照圖1及圖2)、半導(dǎo)體芯片20和光纖30。另外，在本實(shí)施例的光模塊500中，除第一實(shí)施例的光元件100外，采用第二實(shí)施例的發(fā)光元件200或第三實(shí)施例的光元件300也可以得到同樣的作用及效果。這一點(diǎn)在后述的第五及第六的實(shí)施例中也一樣。
1.光模塊的構(gòu)造光元件100吸收從光纖30的端面30a射出的光。此光元件100，與光纖30的端面30a的相對位置呈固定狀態(tài)。具體的說，光元件100的光學(xué)面108正好面向光纖30的端面30a。
半導(dǎo)體芯片20為了驅(qū)動(dòng)光元件100而設(shè)置。也就是說，半導(dǎo)體芯片20中內(nèi)置有用于驅(qū)動(dòng)光元件100的電路。半導(dǎo)體芯片20中，在內(nèi)部的電路上形成電連接的多個(gè)電極(或者襯墊)22。最好在形成電極22的面上形成至少與一個(gè)電極22電連接的布線圖案24、64。
半導(dǎo)體芯片20和光元件100形成電連接。例如，布線圖案14和半導(dǎo)體芯片20上形成的布線圖案24通過錫焊26實(shí)現(xiàn)電連接。此布線圖案14，與光元件100的第二電極109(圖24中無圖示)電連接。另外，光元件100的第一電極107和半導(dǎo)體芯片20上形成的布線圖案24通過電線27實(shí)現(xiàn)電連接。
光元件100可以對著半導(dǎo)體芯片20倒安裝。這樣通過焊錫26，不僅可以進(jìn)行電連接，還可以固定光元件100和半導(dǎo)體芯片20。另外，為了連接布線圖案14和布線圖案64，還可以使用電線，或者采用導(dǎo)電膠。
也可以在光元件100和半導(dǎo)體芯片20之間，設(shè)置填充材料40。當(dāng)填充材料40覆蓋光元件100的光學(xué)面108時(shí)，填充材料40優(yōu)選是透明的。填充材料40在覆蓋光元件100和半導(dǎo)體芯片20的電連接部分并加以保護(hù)的同時(shí)，也保護(hù)光元件100及半導(dǎo)體芯片20的表面。另外，填充材料40使光元件100及半導(dǎo)體芯片20的接合狀態(tài)得以保持。
半導(dǎo)體芯片20上，也可以形成孔(例如貫通孔)28。孔28上插入光纖30。孔28避開內(nèi)部的電路，從形成電極22的面直通到其相反的面。最好至少在孔28一邊的開口端部，形成錐形29。由于形成錐形29，很容易將光纖30插入孔28。
半導(dǎo)體芯片20也可以安裝在基板42上。具體的說，半導(dǎo)體芯片20通過粘接劑44粘貼在基板42上也可以。在基板42上形成孔46?？?6形成在與半導(dǎo)體芯片20的孔28連通的位置上。連接半導(dǎo)體芯片20和基板42的粘接劑44的設(shè)置應(yīng)不妨礙2個(gè)孔28、46的連通，不造成堵塞?；?2的孔46，在和半導(dǎo)體芯片20相反的方向內(nèi)徑變大，成錐形的形狀。由此，光纖30就容易插入。
基板42也可以由樹脂、玻璃或陶瓷等具有絕緣性的材料形成，還可以由金屬等具有導(dǎo)電性的材料形成。當(dāng)基板42由導(dǎo)電性的材料構(gòu)成時(shí)，至少在安裝半導(dǎo)體芯片20的面上形成絕緣膜43為最好。另外，在以下的實(shí)施例中，作為基板42可以采用同樣的材料。
另外，基板42最好具有高的熱傳導(dǎo)性。由此，基板42促進(jìn)光元件100和半導(dǎo)體芯片20的至少一方面的散熱。此時(shí)，基板42是散熱片或熱擴(kuò)展器。本實(shí)施例中，由于半導(dǎo)體芯片20連接基板42，所以可以直接冷卻半導(dǎo)體芯片20。另外，連接半導(dǎo)體芯片20和基板42的粘接劑44最好具有熱傳導(dǎo)性。再則，由于半導(dǎo)體芯片20得以冷卻，所以與半導(dǎo)體芯片20接合的光元件100也得到冷卻。
在基板42上，設(shè)置了布線圖案48。另外，在基板42上設(shè)置了外部端子50。在本實(shí)施例中，外部端子50是引線。在基板42上形成的布線圖案48例如通過電線52，與半導(dǎo)體芯片20的電極22，及半導(dǎo)體芯片20上形成的配線模式24、64的至少一個(gè)實(shí)現(xiàn)電連接。另外，布線圖案48和外部端子50也可以實(shí)行電連接。
光纖30插入半導(dǎo)體芯片20的孔28。另外，光纖30插入基板42的孔46?？?6的內(nèi)徑向著半導(dǎo)體芯片20的孔28逐漸變小，在與半導(dǎo)體芯片20相反的一面，孔46的開口的內(nèi)徑，比光纖30的大。光纖30和孔46的內(nèi)表面之間的間隙，最好用樹脂等充填材料54填充。充填材料54也有固定光纖30以阻止其滑出的功能。
另外，在本實(shí)施例的光模塊中，用樹脂56封閉了光元件100及半導(dǎo)體芯片20。樹脂56也封閉了光元件100和半導(dǎo)體芯片20的電連接部分及半導(dǎo)體芯片20和基板42形成的布線圖案48的電連接部分。
(第五實(shí)施例)圖25是表示適用本發(fā)明的第五實(shí)施例的光傳輸裝置圖。光傳輸裝置90是與計(jì)算機(jī)、顯示器、存儲(chǔ)裝置、打印機(jī)等電子機(jī)器92相互連接的。電子機(jī)器92也可以是信息通訊機(jī)器。光傳輸裝置90，也可以是在電纜94的兩端設(shè)有插頭96的裝置。電纜94，包含光纖30(參照圖24)。插頭96，內(nèi)置有光元件100及半導(dǎo)體芯片20。另外，由于光纖30內(nèi)置在電纜94中，光元件100及半導(dǎo)體芯片20內(nèi)置在插頭96中，因而圖25中沒有圖示。光纖30和光元件100的安裝狀態(tài)如在第四實(shí)施例進(jìn)行說明的那樣。
光纖30的一端設(shè)置第一實(shí)施例中的光元件100上，光纖30的另一端設(shè)置了受光元件(無圖示)。此受光元件在將輸入的光信號轉(zhuǎn)換為電氣信號后，將此電氣信號輸入到另一側(cè)的電子機(jī)器92中。另外，從電子機(jī)器92輸出的電信號通過光元件100轉(zhuǎn)換為光信號。此光信號傳過光纖30，輸入到受光元件。另外，受光元件也可以是應(yīng)用本發(fā)明而制作的受光元件。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的光傳輸裝置90，可以通過光信號實(shí)現(xiàn)電子機(jī)器92之間的信息傳遞。
(第六實(shí)施例)圖26是表示應(yīng)用本發(fā)明的第六實(shí)施例的光傳輸裝置的使用例示意圖。光傳輸裝置90在電子機(jī)器80間連接。作為電子機(jī)器80，可以舉出液晶表示監(jiān)示器或數(shù)字化的CRT(在金融，通信銷售，醫(yī)療，教育的領(lǐng)域中均有使用。)、液晶投影儀、等離子顯示面板(PDP)、數(shù)字TV，零售店的現(xiàn)金收入記錄機(jī)(POS(Point of Sale Scanning)用)，錄像機(jī)，調(diào)諧器，游戲裝置，打印機(jī)等。
本發(fā)明不限于以上的實(shí)施例，可以進(jìn)行各種變形。例如，包括與本發(fā)明在實(shí)施例中說明的構(gòu)成實(shí)質(zhì)上等同的構(gòu)成(例如，功能，方法及結(jié)果相同的構(gòu)成，或者目的及結(jié)果相同的構(gòu)成)。另外，本發(fā)明還包含等同替換了實(shí)施例中描述的構(gòu)成的非本質(zhì)部分的構(gòu)成。另外，本發(fā)明包含了與實(shí)施例中說明的構(gòu)成起同樣作用效果的構(gòu)成或達(dá)成同樣目的的構(gòu)成。另外，本發(fā)明還包含在實(shí)施例中說明的構(gòu)成上附加公知技術(shù)的構(gòu)成。
例如，在以上實(shí)施例中，雖然僅圍繞具有一個(gè)柱狀部的面發(fā)光型發(fā)光元件進(jìn)行了描述，但在基板面內(nèi)設(shè)多個(gè)柱狀部也無損于本發(fā)明的形態(tài)。另外，即使將多個(gè)面發(fā)光型發(fā)光元件陣列化，也具有同樣的作用及效果。
另外，例如，在以上實(shí)施例中，調(diào)換各半導(dǎo)體層的p型和n型也不偏離本發(fā)明的主旨。在以上所舉實(shí)施例中，圍繞AlGaAs系的材料進(jìn)行了描述，但是，也可以根據(jù)振蕩波長而采用其他材料系，例如，GaInP系，ZnSSe系，InGaN系，AlGaN系，InGaAs系，GaInNAs系，GaAsSb系的半導(dǎo)體材料。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參照附圖和優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說明，但是，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。本發(fā)明的各種更改、變化和等同替換均由所附的權(quán)利要求書的內(nèi)容涵蓋。
附圖標(biāo)記14、24、64、48布線圖案，20半導(dǎo)體芯片，22電極，26焊錫，27導(dǎo)線28、46孔穴；29錐體；30光纖；30a光纖維的橫截面；40填充材料；42基板；43絕緣膜；44粘接劑；50外部端子；52導(dǎo)線；54填充材料；56樹脂；80，92電子儀器；90光傳輸裝置；94電纜；96插頭；100、200、300光元件；101，半導(dǎo)體基板；101a半導(dǎo)體基板的表面；101b半導(dǎo)體基板的里面；102第一反射鏡；103，激活層；104、104a，204a第二反射鏡；104b尖狀部形成用層；105狹窄電流層；106絕緣層，106a絕緣層的上表面；107第一電極；108、208、308、408、508出射面；109第二電極；110元件部；111，211凹部；112噴嘴，113能源線，120噴墨頭；122、192、222、322、522、822、922開口部；124、224、324、424、524尖狀部；124a、224a、324a、424a、524a尖狀部的第一表面；124b、224b、324b、424b、524b尖狀部的第二表面；124c、234c、334c尖狀部的頂端；130柱狀部；130a柱狀部的上表面；130b柱狀部的側(cè)壁；132、232、332光學(xué)構(gòu)件；132a光學(xué)構(gòu)件的前身；132b液滴；140元件部(諧振器)150半導(dǎo)體多層膜；160凸部；224a尖狀部的第一表面；224b尖狀部的第二側(cè)面，500光模塊，P1、R2、R3、R4阻擋層。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)元件，包括具有光學(xué)面的元件部分；包圍所述光學(xué)面而設(shè)置的尖狀部分；以及至少一部分設(shè)置在所述光學(xué)面上的光學(xué)構(gòu)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其中，所述尖狀部分的頂端位于比所述光學(xué)面高的位置上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)元件，其中，所述尖狀部分具有第一表面和第二表面，由所述第一表面及所述光學(xué)面構(gòu)成開口部分，所述光學(xué)構(gòu)件的至少一部分設(shè)置在所述開口部分內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其中，所述光學(xué)構(gòu)件的頂端上部，位于比所述尖狀部分的頂端高的位置上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其中所述光學(xué)構(gòu)件起到透鏡的作用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)元件，其中，由所述尖狀部分的頂端構(gòu)成圓或橢圓，所述光學(xué)構(gòu)件的截面是圓或橢圓，所述光學(xué)面的中心與由所述尖狀部分的頂端構(gòu)成的圓或橢圓的中心一致。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其中，所述元件部分包括柱狀部分，所述柱狀部分的上面包括所述光學(xué)面，所述柱狀部分的側(cè)壁由絕緣層覆蓋，所述絕緣層的上部構(gòu)成所述尖狀部分的至少一部分，以及所述尖狀部分包圍所述柱狀部分的上面而設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其中，所述尖狀部分的至少一部分與所述元件部分形成一體而設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其中，所述光學(xué)構(gòu)件是通過附加能量使可固化的液體材料固化而形成的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件是表面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器、半導(dǎo)體發(fā)光二極管、有機(jī)LED、或光敏二極管中的任意一種。
11.一種用于制造光學(xué)元件的方法，包括以下步驟(a)形成具有光學(xué)面的元件部分；(b)形成包圍所述光學(xué)面的尖狀部分；(c)通過向所述光學(xué)面噴吐液滴，形成光學(xué)構(gòu)件的前身；(d)使所述光學(xué)構(gòu)件前身固化，形成光學(xué)構(gòu)件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)元件制造方法，其中，在所述(c)步驟中，通過噴墨法進(jìn)行所述液滴的噴吐。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的光學(xué)元件制造方法，其中，在所述(d)步驟中，通過施加能量進(jìn)行所述光學(xué)構(gòu)件前身的固化。
14.一種光模塊，包括權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件和光導(dǎo)波管。
15.一種光傳導(dǎo)裝置，包括權(quán)利要求14所述的光模塊。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種包括其形狀、大小及設(shè)置位置得以良好控制的光學(xué)構(gòu)件的光元件及其制造方法、具有所述光元件的光模塊、以及光傳輸裝置。本發(fā)明的光元件(100)，包含具有光學(xué)面(108)的元件部(140)、包圍光學(xué)面(108)設(shè)置的尖狀部(124)以及至少一部分設(shè)置在光學(xué)面(108)上的光學(xué)構(gòu)件(132)。
文檔編號H01S5/02GK1580826SQ200410070420
公開日2005年2月16日 申請日期2004年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月1日
發(fā)明者金子剛 申請人:精工愛普生株式會(huì)社