DE602005003172T2 - VCSEL oder LED mit einem von Harz umgebenen zentralen Bereich zur Kapazitätsverringerung - Google Patents

VCSEL oder LED mit einem von Harz umgebenen zentralen Bereich zur Kapazitätsverringerung Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Element gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Herstellen desselben. Ein solches optisches Element und ein solches Verfahren sind aus EP 0 559 347 A bekannt gewesen.
  • Bekannt sind optische Elemente, die einen Aufbau haben, der ein Substrat umfaßt sowie einen über dem Substrat gebildeten säulenartigen Abschnitt für die Abgabe oder den Einfall von Licht, eine über dem Substrat und um den säulenartigen Abschnitt herum gebildete Harzschicht und eine Elektrode, die über der Harzschicht verläuft und mit einer Oberseite des säulenartigen Abschnitts verbunden ist. Da die Harzschicht weich ist, kann sich hier die Harzschicht verformen, wenn ein Draht oder dergleichen mit einer Elektrode auf der Harzschicht verbunden wird.
  • Um die Bindeeigenschaft zu verbessern, ist JP 2004-31633 A bekannt, so kann eine aus einem harten Material zusammengesetzte Spannungsentlastungsschicht unterhalb der Harzschicht vorgesehen sein. Aber diese Gestaltung reicht nicht aus, um die Verformung der Harzschicht zu verhüten. Wenn sich die Harzschicht verformt, könnte die Elektrode sich ablösen und die Zuverlässigkeit in der elektrischen Verbindung wäre nicht aufrechtzuerhalten.
  • US 2002/0 150 135 A zeigt einen langwelligen, vertikalen, Hohlraumoberflächenemissionslaser. Das Gerät ist zur Minimierung parasitärer Kapazitäten ausgelegt. Hierzu sind Polyimidschichten auf dem gemusterten Substrat abgelegt, und Elektroden sind über den Polyimidschichten gebildet. Die Entfernung zwischen den Elektroden (gleich der Dicke der Polyimidschichten) verringert parasitäre Kapazität. Patent Abstracts of Japan entsprechend JP 04-028231 A offenbart die Herstellung eines Halbleiterbausteins, in dem eine Elektrode unmittelbar auf einem Halbleitersubstrat gebildet ist. Ein Siliziumnitridfilm ist gebildet, um einen Abbau des Halbleitersubstrats zu verhindern. Der Siliziumnitridfilm ist nicht mit einer Verformung einer Harzschicht assoziiert.
  • EP 0 559 347 A offenbart ein optisches Element, welches folgendes aufweist: ein Substrat; einen über dem Substrat gebildeten säulenartigen Abschnitt, der eine Oberseite zur Abgabe oder für den Einfall von Licht hat; eine über dem Substrat und in einem Bereich einschließlich eines Umfangs des säulenartigen Abschnitts gebildete Harzschicht; eine über der Harzschicht gebildete Verstärkungsschicht, die aus einem härteren Material als die Harzschicht zusammengesetzt ist; und eine Elektrode, die einen oberhalb der Verstärkungsschicht gebildeten Verbindungsabschnitt hat und mit einem Endabschnitt einer bloßliegenden Fläche in der Oberseite des säulenartigen Abschnitts elektrisch verbunden ist.
  • Ferner offenbart das genannte Dokument ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements, aufweisend: (a) Ausbilden eines säulenartigen Abschnitts, der eine Oberseite für die Abgabe oder den Einfall von Licht hat, über einem Substrat; (b) Ausbilden einer Harzschicht über dem Substrat und in einem Bereich einschließlich eines Umfangs des säulenartigen Abschnitts; (c) Ausbilden einer aus einem härteren Material als der Harzschicht bestehenden Verstärkungsschicht über der Harzschicht; und (d) Ausbilden einer Elektrode, die einen Verbindungsabschnitt oberhalb der Verstärkungsschicht hat und mit einem Endabschnitt einer bloßliegenden Fläche in der Oberseite des säulenartigen Abschnitts elektrisch verbunden ist.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die optische Elemente betreffende Zuverlässigkeit zu verbessern.
  • Dieses Ziel wird durch ein optisches Element nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen desselben nach Anspruch 7 erreicht. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen bestimmt.
  • Im Vergleich zu dem Fall, daß eine weiche Harzschicht als Basis vorgesehen ist, kann gemäß der vorliegenden Erfindung, da die Verstärkungsschicht aus einem harten Material als Basis unterhalb des Verbindungsabschnitts angeordnet ist, eine Verformung der Harzschicht wirksam verhindert werden, die aus im Zeitpunkt der Verbindung verursachten Spannungen resultiert. Außerdem kann ein Ablösen und eine Beschädigung der Elektrode verhindert werden, was durch Verformung der Harzschicht verursacht sein könnte.
  • Es sei erwähnt, daß im Fall der vorliegenden Erfindung der Fall, daß eine Schicht B oberhalb einer spezifischen Schicht A vorgesehen ist, auch einen Fall einschließt, wo die Schicht B unmittelbar auf der Schicht A vorgesehen ist, sowie einen Fall, wo die Schicht B durch eine andere Schicht über der Schicht A vorgesehen ist.
  • Durch das Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 3 hält die Verstärkungsschicht die Gesamtheit der Harzschicht nieder und schützt sie, so daß die Harzschicht wirksam gehindert ist, durch externe Spannungen verformt zu werden. Auch kann die Harzschicht durch die Verstärkungsschicht geschützt werden. Durch das Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 5 kann die Verstärkungsschicht die Harzschicht und den Bereich außerhalb derselben schützen.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
  • 1 eine Draufsicht auf ein optisches Element gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine Querschnittsansicht des optischen Elements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 3 eine Ansicht eines Verfahrens zum Herstellen eines optischen Elements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 4 eine Ansicht des Verfahrens zum Herstellen des optischen Elements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 5 eine Ansicht des Verfahrens zum Herstellen des optischen Elements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 6 eine Ansicht des Verfahrens zum Herstellen des optischen Elements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 7 eine Ansicht des Verfahrens zum Herstellen des optischen Elements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 8 eine Ansicht des Verfahrens zum Herstellen des optischen Elements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 9 eine Ansicht des Verfahrens zum Herstellen des optischen Elements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 10 eine Ansicht des Verfahrens zum Herstellen des optischen Elements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 11 eine Ansicht des Verfahrens zum Herstellen des optischen Elements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 12 eine Querschnittsansicht eines optischen Elements gemäß einem abgewandelten Beispiel des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • 13 eine Querschnittsansicht eines optischen Elements gemäß einem abgewandelten Beispiel des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • 14 ein Diagramm optischer Übertragungsvorrichtungen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 15 ein Diagramm einer Nutzungskonfiguration optischer Übertragungsvorrichtungen gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • 1. Optisches Element
  • 1 ist eine Draufsicht auf ein optisches Element gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 2 ist eine Querschnittsansicht des optischen Elements gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und zeigt einen Querschnitt längs der Linie II-II in 1. Auch die 12 und 13 sind Querschnittsansichten optischer Elemente entsprechend abgewandelten Beispielen des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
  • Das optische Element 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfaßt ein Substrat 110, einen säulenartigen Abschnitt 130, eine Harzschicht 140, eine Verstärkungsschicht 180 sowie Elektroden 150 und 152. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird als Beispiel für das optische Element 100 ein Halbleiterlaser mit Oberflächenemission beschrieben.
  • Das Substrat 110 ist ein Halbleitersubstrat (zum Beispiel ein n-leitendes GaAs Substrat). Der säulenartige Abschnitt 130 ist auf dem Substrat 110 abgestützt und hat zum Beispiel eine säulenförmige Gestalt. In dem in 1 gezeigten Beispiel hat ein Substrat 110 einen säulenartigen Abschnitt 130, könnte aber auch eine Vielzahl von säulenartigen Abschnitten 130 umfassen. Ein mittlerer Teil einer Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130 bildet eine optische Oberfläche 128, wo Licht (Laserstrahl) emittiert wird. Die optische Oberfläche 128 ist durch die Harzschicht 140, die Verstärkungsschicht 180 und die Elektrode 150 hindurch bloßgelegt.
  • Bei dem in 2 gezeigten Beispiel ist über dem Substrat 110 ein Elementabschnitt 120 gebildet, und ein Teil des Elementabschnitts 120 stellt den säulenartigen Abschnitt 130 dar. Der Elementabschnitt 120 hat eine im Querschnitt konvexe Gestalt. Das Substrat 110 und der Elementabschnitt 120 sind von ebener Gestalt und identisch (beispielsweise rechteckig). Alternativ kann die ebene Gestalt des Elementabschnitts 120 auch kleiner sein als die ebene Gestalt des Substrats 110, so daß ein Teil des Substrats 110 durch den Elementabschnitt 120 hindurch bloßliegt. Im Fall des Halbleiterlasers mit Oberflächenemission wird der Elementabschnitt 120 Resonator (Vertikalresonator) genannt.
  • Der Elementabschnitt 120 ist beispielsweise aus einem ersten Spiegel 122, einer aktiven Schicht 123 und einem zweiten Spiegel 124 gebildet. Der erste Spiegel 122 ist ein mehrschichtiger Spiegel mit verteilter Reflexion aus 40 Paaren abwechselnd laminierter n-leitender Al0.9Ga0.1As-Schichten und n-leitender Al0.15Ga0.85As-Schichten. Die aktive Schicht 123 ist aus GaAs-Muldenschichten und Al0.3Ga0.7As-Sperrschichten zusammengesetzt, wobei die Muldenschichten einen Quantenmuldenaufbau aus drei Schichten umfassen. Der zweite Spiegel 124 ist ein mehrschichtiger Spiegel des Typs mit verteilter Reflexion aus 25 Paaren abwechselnd laminierter p-leitender Al0.9Ga0.1As-Schichten und p-leitender Al0.15Ga0.85As-Schichten, die der Reihe nach in Stapeln geschichtet sind. Es sei erwähnt, daß die Zusammensetzung jeder der Schichten und die Zahl der den ersten Spiegel 122, die aktive Schicht 123 und den zweiten Spiegel 124 bildenden Schichten nicht auf die obigen Angaben begrenzt sind.
  • Der zweite Spiegel 124 ist p-leitend, beispielsweise durch Dotieren mit C, Zn, Mg oder dergleichen, und der erste Spiegel 122 ist n-leitend, beispielsweise durch Dotieren mit Si, Se oder dergleichen. Dementsprechend wird aus dem zweiten Spiegel 124, der aktiven Schicht 123 ohne Störstellendotierung und dem ersten Spiegel 122 eine Stiftdiode gebildet.
  • Unter den Schichten, aus denen der zweite Spiegel 124 zusammengesetzt ist, ist in einem Bereich in der Nähe der aktiven Schicht 123 eine Strombegrenzungsschicht 125 aus Aluminiumoxid als Hauptbestandteil gebildet. Die Strombegrenzungsschicht 125 ist ringförmig gestaltet. Das bedeutet, daß die Strombegrenzungsschicht 125 bei einem Schnitt in einer Ebene parallel zur optischen Oberfläche 128 konzentrische Querschnitte hat.
  • Der säulenartige Abschnitt 130 bezieht sich auf ein Halbleiterlaminat, welches mindestens den zweiten Spiegel 124 umfaßt (zum Beispiel den zweiten Spiegel 124, die aktive Schicht 123 und einen Teil des ersten Spiegels 122). Der säulenartige Abschnitt 130 ist über dem Substrat 110 durch einen weiteren Teil des Elementabschnitts 120 hindurch ausgebildet.
  • Die Harzschicht 140 ist in Berührung mit dem säulenartigen Abschnitt 130 gebildet. Bei dem im vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigten Beispiel umfaßt die Harzschicht 140 einen ersten Abschnitt 142, der über dem Substrat 110 und um den säulenartigen Abschnitt 130 gebildet ist, sowie einen zweiten Abschnitt 144, der an einem Endabschnitt der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130 gebildet ist. Die Harzschicht 140 kann beispielsweise aus Polyimidharz, Fluorharz, Acrylharz, Epoxyharz oder dergleichen gebildet sein. insbesondere kann sie vorzugsweise aus Polyimidharz oder Fluorharz angesichts der Leichtigkeit der Verarbeitung und der dielektrischen Eigenschaft gebildet sein.
  • Der erste Abschnitt 142 der Harzschicht 140 kann über dem Elementabschnitt 120 gebildet sein und eine Seitenfläche 134 des säulenartigen Abschnitts 130 vollständig bedecken. Auf diese Weise kann die Seitenfläche des säulenartigen Abschnitts 130 durch die Harzschicht 140 geschützt werden. Der erste Abschnitt 142 kann einen Teil des Substrats 110 überlappen, wie in 1 gezeigt, oder er kann das Substrat 110 mit Ausnahme der Fläche des säulenartigen Abschnitts 130 vollständig überlappen. Bei dem in 2 gezeigten Beispiel kann eine Oberseite 143 des ersten Abschnitts 142 sich entweder auf niedrigerem Niveau oder insgesamt auf der gleichen Höhe oder auf höherem Niveau befinden als die Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130. Wenn die Harzschicht 140 dick ist, kann die zwischen der Elektrode 150 und dem Substrat 110 (Elektrode 152) schwebende parasitäre Kapazität verringert und die Hochfrequenzeigenschaft verbessert werden. Folglich läßt sich die Zuverlässigkeit des optischen Elements verbessern. Auch ist bei dem in 2 gezeigten Beispiel die Dicke des ersten Abschnitts 142 insgesamt gleichmäßig. Aber als Alternative kann die Dicke des ersten Abschnitts 142 mit zunehmender Entfernung vom säulenartigen Abschnitt 130 kleiner werden. Mit anderen Worten, die Oberseite 143 des ersten Abschnitts 142 kann sanft geneigt sein, so daß sie in dem Maß, in dem sie sich vom säulenartigen Abschnitt 130 wegerstreckt, niedriger zu liegen kommt.
  • Der zweite Abschnitt 144 der Harzschicht 140 ist auf solche Weise ausgebildet, daß er die optische Oberfläche 128 meidet. Der zweite Abschnitt 144 ist in einem Stück (durchgehend) mit dem ersten Abschnitt 142 ausgebildet. Die Harzschicht 140 bedeckt einen Eckabschnitt zwischen der Oberseite 132 und der Seitenfläche 134 des säulenartigen Abschnitts 130, und der zweite Abschnitt 144 bedeckt ferner den Endabschnitt der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130. Wenn die Oberseite 143 des ersten Abschnitts 142 insgesamt auf der gleichen Höhe oder niedriger liegt als die Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130, nimmt der erste Abschnitt 142 mit der Annäherung an den säulenartigen Abschnitt 130 in der Höhe zu, wie aus 2 hervorgeht. Wenn die Breite (Durchmesser) der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts etwa 35–40 μm beträgt, kann der zweite Abschnitt 144 eine Fläche bedecken, die sich um etwa 3–12 μm vom Umfang zur Mitte der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130 erstreckt. Angesichts des vorstehend beschriebenen numerischen Bereichs können bei der Bemusterung der Harzschicht 140 mit Hilfe einer Maske Positionierfehler der Maske durch den Bereich aufgenommen werden, so daß der zweite Abschnitt 144, was den Herstellungsprozeß belangt, mit Sicherheit ausgebildet werden kann.
  • Wie 1 zeigt, kann der zweite Abschnitt 144 durchgehend längs des Umfangs der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130 gebildet sein. Beispielsweise kann der zweite Abschnitt 144 in ringförmiger Gestalt ausgebildet sein. In diesem Fall ist auf der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130 ein Öffnungsabschnitt 146 der Harzschicht 140 gebildet. Hierdurch wird der Eckabschnitt längs des gesamten Umfangs der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts bedeckt, so daß ein sehr hohes Maß an Adhäsion zwischen der Harzschicht 140 und dem säulenartigen Abschnitt 130 erzielt wird. Außerdem ist die Seitenfläche 134 des säulenartigen Abschnitts 130 vollständig bedeckt, so daß der säulenartige Abschnitt 130 mit Ausnahme der optischen Oberfläche 128 nicht der offenen Luft ausgesetzt ist, wodurch die Zuverlässigkeit des optischen Elements verbessert werden kann. Alternativ kann der zweite Abschnitt 144 der Harzschicht 140 in einem Teil des Umfangs der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130 ausgebildet sein. Dies bedeutet, daß der zweite Abschnitt 144 nicht durchgehend längs des Umfangs der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130 gebildet sein kann. Alternativ kann die Harzschicht 140 nicht auf der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130, sondern nur um den säulenartigen Abschnitt 130 herum gebildet sein.
  • Wie 2 zeigt, kann der zweite Abschnitt 144 auch eine Dicke haben, die in Richtung vom Umfang zur Mitte der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130 kleiner wird. Die Oberseite des zweiten Abschnitts 144 kann mit einer sanft gekrümmten Oberfläche ausgebildet sein. Hierdurch kann die nachfolgend beschriebene Elektrode 150 leicht geneigt entsprechend der Gestalt des zweiten Abschnitts 144 der Harzschicht 140 ausgebildet sein, wodurch wirksam verhindert werden kann, daß die Elektrode 150 abgetrennt wird.
  • Die Verstärkungsschicht 180 ist auf der Harzschicht 140 ausgebildet und besteht aus einem härteren Material (einem Material mit größerem Elastizitätsmodul) als die Harzschicht 140. Wenn beispielsweise eine Harzschicht 140 mit einem Elastizitätsmodul von etwa 0,3 GPa–5 GPa benutzt wird, kann eine Verstärkungsschicht 180 mit einem Elastizitätsmodul von etwa 10 GPa–100 GPa verwendet werden. Die Verstärkungsschicht 180 kann beispielsweise aus einem härteren Material als eine Polyimidschicht bestehen (mit einem Elastizitätsmodul von etwa 2,07 GPa). Die Verstärkungsschicht 180 ist nicht auf eine spezielle Dicke beschränkt, sondern kann etwa 100 nm–500 nm (vorzugsweise eher 300 nm–500 nm) dick sein. Wenn die Verstärkungsschicht 180 dick ist, kann eine Verformung der Harzschicht 140 wirksam verhindert werden. Im Vergleich zu einer nicht gebildeten Verstärkungsschicht 180, kann das Ablösen der Elektrode 150 um einen Satz von 50% besser verhindert werden, wenn die Dicke 100 nm beträgt, um 67%, wenn die Dicke 200 nm beträgt, und um 85%, wenn die Dicke 300 nm beträgt. Es sei erwähnt, daß die Verstärkungsschicht 180 aus einem dielektrischen Material gebildet ist. Außerdem kann die Verstärkungsschicht 180 beispielsweise dicker ausgebildet sein als die Harzschicht 140.
  • Die Verstärkungsschicht 180 kann aus einem anorganischen Material, beispielsweise einem Oxid oder einem Nitrid gebildet sein. Beispielsweise kann die Verstärkungsschicht 180 eine Siliziumoxidschicht sein (mit einem Elastizitätsmodul von etwa 92 GPa) oder eine Siliziumnitridschicht (mit einem Elastizitätsmodul von etwa 14,6 GPa). Ist die Verstärkungsschicht 180 aus anorganischem Material gebildet, erreicht sie ein besseres Anhaften an der Elektrode 150 als an der Harzschicht 140, so daß das Ablösen der Elektrode 150 wirksam verhindert ist.
  • Die Elektrode (erste Elektrode) 150 hat einen Verbindungsabschnitt 156, wobei mindestens ein Teil des Verbindungsabschnitts 156 auf der Verstärkungsschicht 180 gebildet ist. Genauer gesagt überlappt mindestens ein Teil des Verbindungsabschnitts 156 sowohl die Harzschicht 140 als auch die Verstärkungsschicht 180. Hierdurch wird die Verstärkungsschicht 180 aus einem harten Material als Basis unterhalb des Verbindungsabschnitts 156 lokalisiert, wodurch eine Verformung der Harzschicht 140, verursacht durch Spannungen im Zeitpunkt des Verbindens, wirksam verhütet werden kann.
  • Der Verbindungsabschnitt 156 ist ein Abschnitt für eine äußere elektrische Verbindung. Der Verbindungsabschnitt 156 umfaßt einen Bereich, wo ein nicht gezeigtes leitfähiges Material, beispielsweise ein Draht, ein Bondhügel oder dergleichen angeschlossen wird. Die Art der Verbindung des optischen Elements 100 kann entweder eine Anbringung mit der Oberseite nach oben oder mit der Oberseite nach unten sein.
  • Wie aus 1 hervorgeht, kann die Verstärkungsschicht 180 in einem Bereich gebildet sein, der die Gesamtheit der Harzschicht 140 und eine Fläche außerhalb der Harzschicht 140 umfaßt. Genauer gesagt, bedeckt die Verstärkungsschicht 180, wie 2 zeigt, die gesamte Harzschicht 140 und außerdem den Elementabschnitt 120 (oder das Substrat 110), der durch die Harzschicht 140 bloßliegt. Die Verstärkungsschicht 180 kann die gesamte ebene Gestalt des Substrats 110 überlappen. In diesem Fall ist die Verstärkungsschicht 180 so ausgebildet, daß sie die optische Oberfläche 128 meidet. Hierdurch hält die Verstärkungsschicht 180 die gesamte Harzschicht 140 nieder und schützt sie, so daß die Harzschicht 140 wirksam gehindert ist, sich unter externen Spannungen zu verformen, wie den beim Verbinden auftretenden. Die Verstärkungsschicht 180 wirkt auch als Schutzmaterial für die Harzschicht 140 und den Elementabschnitt 120 (oder das Substrat 110), so daß die Zuverlässigkeit gegenüber der äußeren Umgebung (Wärme, Feuchtigkeit, Chemikalien oder dergleichen) verbessert werden kann.
  • Es sei hier erwähnt, daß der Ausbildungsbereich für die Verstärkungsschicht nicht auf die vorstehend beschriebenen beschränkt ist, sondern daß viele Abwandlungen vorgenommen werden können.
  • Als ein abgewandeltes Beispiel zeigt 12 den Fall, bei dem eine Verstärkungsschicht 280 in einem Bereich ausgebildet ist, der die gesamte Harzschicht 140 umfaßt. Ferner ist die Verstärkungsschicht 280 nur auf der Harzschicht 140, aber nicht auf dem Elementabschnitt 120 (oder dem Substrat 110) ausgebildet, welches durch die Harzschicht 140 hindurch bloßliegt. Wenn die Verstärkungsschicht 280 auf solche Weise gebildet wird, daß ein Teil außerhalb der Harzschicht 140 exponiert wird, kann beispielsweise in diesem exponierten Bereich eine Elektrode 152 gebildet werden. Da die Verstärkungsschicht 280 mindestens die gesamte Harzschicht 140 niederhält und schützt, können die vorstehend beschriebenen Wirkungen erzielt werden.
  • Als weiteres, abgewandeltes Beispiel zeigt 13 den Fall, bei dem eine Verstärkungsschicht 380 in einem Bereich gebildet ist, der den gesamten Verbindungsabschnitt 156 umfaßt. Die Verstärkungsschicht 380 ist außerdem nur auf dem Verbindungsabschnitt 156 (oder in einem geringfügig größeren Bereich als dem Verbindungsabschnitt 156) ausgebildet, aber nicht in einem Teil der Harzschicht 140. Wenn die auf dem Verbindungsabschnitt 156 gebildete Verstärkungsschicht 380 vorgesehen ist, kann eine durch Spannungen im Zeitpunkt der Verbindung verursachte Verformung der Harzschicht 140 wirksam verhindert werden.
  • Wie 2 zeigt, erstreckt sich die Elektrode 150 über den ersten und zweiten Abschnitt 142 und 144 der Harzschicht 140 und ist mit einem Endabschnitt der bloßliegenden Fläche in der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130 elektrisch verbunden. Die Elektrode 150 ist durchgehend längs des Umfangs der bloßliegenden Fläche ausgebildet. Zum Beispiel kann ein Teil der Elektrode 150 in Berührung mit der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130 in ringförmiger Gestalt gebildet sein. Hierdurch kann elektrischer Strom gleichförmig zum säulenartigen Abschnitt 130 fließen. Die Elektrode 150 kann aus einem laminierten Film, beispielsweise aus Au und einer Legierung aus Au und Zn bestehen. Auch kann dem Film ein Cr-Film hinzugefügt sein, so daß dessen Haftung an der Harzschicht 140 oder der Verstärkungsschicht 180 verbessert werden kann. Andererseits ist in dem in 2 gezeigten Beispiel eine Elektrode (zweite Elektrode) 152 an der Rückseite des Substrats 110 ausgebildet. Diese Elektrode 152 besteht aus einem laminierten Film, beispielsweise aus Au und einer Legierung aus Au und Ge. Hierdurch kann mittels der Elektroden 150 und 152 elektrischer Strom in der aktiven Schicht 123 zwischen dem ersten und zweiten Spiegel 122 und 124 fließen. Es sei erwähnt, daß die Materialien der Elektroden 150 und 152 nicht auf die vorstehenden beschränkt sind, sondern daß beispielsweise Metalle wie Ti, Ni, Au und Pt sowie eine Legierung aus diesen Metallen verwendbar ist.
  • Nachfolgend soll ein Beispiel eines Verfahrens zum Ansteuern des optischen Elements (Halbleiterlaser mit Oberflächenemission) beschrieben werden. Wenn in Durchlaßrichtung eine Spannung an die Stiftdiode zwischen den Elektroden 150 und 152 im optischen Element 100 angelegt wird, treten in der aktiven Schicht 123 Rekombinationen von Elektronen und Löchern auf, was die Emission von Licht aufgrund der Rekombinationen verursacht. Eine angeregte Emission tritt während der Periode auf, während der das erzeugte Licht sich zwischen dem zweiten Spiegel 124 und dem ersten Spiegel 122 hin- und herbewegt, wodurch die Lichtintensität verstärkt wird. Wenn die optische Verstärkung den optischen Verlust übersteigt, tritt eine Laseroszillation auf, und es wird ein Laserstrahl aus der optischen Oberfläche 128 (Emissionsfläche) an der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130 in Richtung senkrecht zum Substrat 110 ausgestrahlt.
  • Das optische Element entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Verstärkungsschicht 180 aus einem harten Material als Basis unterhalb des Verbindungsabschnitts 156, so daß eine Deformation der Harzschicht 140, die durch im Zeitpunkt des Verbindens verursachte Spannungen hervorgerufen wird, wirksam verhindert werden kann gegenüber demjenigen Fall, bei dem die weiche Harzschicht 140 als Basis dient. Mit anderen Worten, Spannungen, denen die Elektrode 150 beim Verbinden ausgesetzt ist, können an einer Übertragung auf die Harzschicht 140 gehindert werden. Gleichfalls verhindert werden kann das Ablösen und die Beschädigung der Elektrode 150 aufgrund einer Deformation der Harzschicht 140.
  • Wenn die Harzschicht 140 bis zum Endabschnitt der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130 ausgebildet ist, kann die Haftung zwischen der Harzschicht 140 und dem säulenartigen Abschnitt 130 verbessert werden. Selbst wenn sich die Harzschicht 140 aufgrund von Wärme stärker zusammenzieht als der säulenartige Abschnitt 130, kann die Harzschicht 140 an einer Ablösung vom säulenartigen Abschnitt 130 gehindert werden, und dementsprechend kommt es nicht zu einer Trennung der Verbindung mit der Elektrode 150. Mit anderen Worten, Spannungen, die durch das Aushärten und die Kontraktion der Harzschicht 140 verursacht werden, können abgeschwächt werden, so daß das Lösen der Elektrode 150 verhütet werden kann.
  • Es gibt auch insofern Vorteile, als die Zuverlässigkeit des optischen Elements verbessert werden kann, ohne daß die charakteristischen mechanischen Werte (Wärmedehnungskoeffizient und dergleichen) der Harzschicht 140 die gleichen oder ähnliche Werte sein müssen wie beispielsweise die des Substrats 110 und des säulenartigen Abschnitts 130. Es ist also der Freiheitsgrad bei der Materialauswahl groß.
  • Es sei erwähnt, daß optische Elemente, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar ist, nicht auf Halbleiterlaser mit Oberflächenemission beschränkt sind, sondern auch andere Lichtemissionselemente (beispielsweise Halbleiter-Leuchtdioden und organische Leuchtdioden) umfassen können, und auch Lichtempfangselemente (zum Beispiel Photodioden). Im Fall eines Lichtempfangselements bestimmt die optische Oberfläche des säulenartigen Abschnitts 130 eine Lichteinfallsfläche. Außerdem kann ein optisches Element, beispielsweise eine Mikrolinse oder dergleichen (nicht gezeigt) über der Oberseite 132 (der optischen Oberfläche) des säulenartigen Abschnitts 130 vorgesehen sein.
  • Auch die p- und n-leitenden Eigenschaften jedes der vorstehend beschriebenen Halbleiter können ausgewechselt sein. Beim vorstehend beschriebenen Beispiel wurde auf einen AlGaAs-Typ verwiesen, aber je nach der zu erzeugenden Schwingungswellenlänge können auch andere Werkstoffe, beispielsweise GalnP, ZnSSe, InGaN, AlGaN, InGaAs, GalnNAs, GaAsSb und ähnliche Halbleitermaterialien verwendet werden.
  • 2. Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements
  • 311 sind Ansichten, die ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
    • (1) Zuerst wird ein Elementabschnitt 120 einschließlich eines säulenartigen Abschnitts 130 ausgebildet (siehe 35).
  • Wie 3 zeigt, ist auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrats 110 aus n-leitendem GaAs, ein Halbleitermehrschichtfilm 158 durch epitaxiales Aufwachsen unter Abwandlung der Zusammensetzung gebildet. Es sei hier darauf hingewiesen, daß der Halbleitermehrschichtfilm 158 beispielsweise aus einem ersten Spiegel 122 aus 40 Paaren abwechselnd laminierter, n-leitender Al0.9Ga0.1As-Schichten und n-leitender Al0.15Ga0.85AS-Schichten, einer aktiven Schicht 123 aus GaAs-Muldenschichten und Al0.3Ga0.7AS-Sperrschichten, in denen die Muldenschichten eine aus drei Schichten zusammengesetzte Quantenmuldenstruktur umfassen, sowie einem zweiten Spiegel 124 aus 25 Paaren abwechselnd laminierter p-leitender Al0.9Ga0.1As-Schichten und p-leitender Al0.15Ga0.85As-Schichten gebildet ist. Diese Schichten sind nacheinander in Stapeln auf das Halbleitersubstrat 110 geschichtet, um auf diese Weise den Halbleitermehrschichtfilm 158 zu schaffen.
  • Beim Aufwachsen des zweiten Spiegels 124 wird mindestens eine Schicht desselben, der aktiven Schicht 123 benachbart, als AlAs-Schicht oder als AlGaAs-Schicht gebildet, deren Al-Zusammensetzung 0,95 oder größer ist. Diese Schicht wird später oxidiert und wird eine Strombegrenzungsschicht 125 (siehe 5). Außerdem kann die oberste Oberflächenschicht des zweiten Spiegels 124 vorzugsweise so gebildet werden, daß sie eine größere Trägerdichte hat, so daß ohne weiteres ein Ohm'scher Kontakt mit einer Elektrode 150 hergestellt werden kann.
  • Die Temperatur zum Durchführen des epitaxialen Wachstums wird je nach der Aufwachsmethode, der Art des Rohmaterials, der Art des Halbleitersubstrats 110 sowie der Art, Dicke und Trägerdichte des zu schaffenden Halbleitermehrschichtfilms 158 angemessen entschieden und liegt insgesamt vorzugsweise bei 450°C–800°C. Auch die zum Durchführen des epitaxialen Aufwachsens erforderliche Zeit wird, wie die Temperatur, angemessen gewählt. Als Verfahren für das epitaxiale Aufwachsen kann eine metall-organische Gasphasenepitaxy (MOVPE) eine Molekularstrahlepitaxy (MBE) oder eine Flüssigphasenepitaxie (LPE) angewandt werden.
  • Als nächstes wird der Halbleitermehrschichtfilm 158 mit Resist beschichtet und dieser dann mittels eines lithographischen Verfahrens gemustert, wodurch eine Resistschicht R100 mit einem spezifischen Muster entsteht, wie 3 zeigt. Die Resistschicht R100 wird über einer Fläche ausgebildet, wo ein säulenartiger Abschnitt 130 (siehe 1 und 2) entstehen soll. Als nächstes wird unter Verwendung der Resistschicht 100 als Maske der zweite Spiegel 124, die aktive Schicht 123 und ein Teil des ersten Spiegels 122, beispielsweise mittels eines Trockenätzverfahrens geätzt, wodurch ein säulenartiger Abschnitt 130 entsteht, wie in 4 gezeigt. Danach wird die Resistschicht R100 entfernt.
  • Als nächstes wird das Substrat 110, auf dem in den vorstehend beschriebenen Schritten der säulenartige Abschnitt 130 ausgebildet wurde, in eine Wasserdampfatmosphäre von beispielsweise etwa 400°C gegeben, und dadurch wird die im zweiten Spiegel 124 vorgesehene Schicht mit hoher Al-Zusammensetzung (eine Schicht mit einer Al-Zusammensetzung, die 0,95 oder mehr beträgt) von ihrer Seitenfläche her oxidiert, wodurch eine Strombegrenzungsschicht 125 entsteht, wie in 5 gezeigt. Die Oxidationsgeschwindigkeit hängt von der Temperatur des Ofens, der Menge der Wasserdampfzufuhr und der Al-Zusammensetzung sowie der Filmdicke der zu oxidierenden Schicht ab. Wenn der Halbleiterlaser des Oberflächenemissionstyps, der mit der vorstehend beschriebenen Strombegrenzungsschicht 125 ausgestattet ist, angesteuert wird, fließt Strom nur in einem Teil, wo die Strombegrenzungsschicht 125 nicht gebildet wurde (einem Teil, der nicht oxidiert ist). Das bedeutet, daß im Schritt der Ausbildung der Strombegrenzungsschicht 125 durch Oxidation der Ausbildungsbereich der Strombegrenzungsschicht 125 gesteuert werden kann, so daß die Stromdichte steuerbar ist.
    • (2) Als nächstes wird eine Harzschicht 140 gebildet (siehe 611).
  • Zunächst wird eine Harzschicht-Vorläuferschicht 160 so vorgesehen, daß sie das Substrat 110 völlig überlappt. Die Harzschicht-Vorläuferschicht 160 wird so vorgesehen, daß sie die Oberseite 132 und die Seitenfläche 134 des säulenartigen Abschnitts 130 und auch weitere Teile des Elementabschnitts 120 bedeckt. Die Harzschicht-Vorläuferschicht 160 kann beispielsweise mittels eines Schleuderbeschichtungsverfahrens aufgetragen werden. Als Alternative kann auch irgendein anderes bekanntes Verfahren angewandt werden, beispielsweise Eintauchen, Sprühbeschichten, Ausstoßen von Flüssigkeitströpfchen (beispielsweise ein Tintenstrahlverfahren oder dergleichen). Die Harzschicht-Vorläuferschicht 160 kann entsprechend dem Vorsprung des säulenartigen Abschnitts 130 aufgeworfen werden. Alternativ kann die Harzschicht-Vorläuferschicht 160 auch so ausgebildet werden, daß sie eine ebene Oberseite weiter oberhalb des säulenartigen Abschnitts 130 hat.
  • Die Harzschicht-Vorläuferschicht 160 kann mit Hilfe eines Naßätzschritts (Auflöse- und Entfernungsschritt) mit einem Muster versehen werden. Der Naßätzschritt kann ein Naßentwicklungsschritt des photolithographischen Verfahrens sein. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt die Harzschicht-Vorläuferschicht 160 Lichtempfindlichkeit und wird mittels einer photolithographischen Technik belichtet und entwickelt.
  • Vor dem Naßätzschritt (genauer gesagt vor der Belichtung) kann die Harzschicht-Vorläuferschicht 160 beispielsweise bei etwa 80–100°C vorgebacken werden, um Lösungsmittel in der Harzschicht-Vorläuferschicht 160 zu verdampfen. Hierdurch kann die Auflösungsgeschwindigkeit beim Naßätzen gleichmäßig gemacht werden. Wenn auf der Harzschicht-Vorläuferschicht 160 eine Resistschicht R110 vorgesehen ist und diese gleichzeitig belichtet und entwickelt werden, wie nachfolgend noch beschrieben, kann durch das Vorbacken die Auflösungsgeschwindigkeit der Harzschicht-Vorläuferschicht 160 langsamer gewählt werden als die Auflösungsgeschwindigkeit der Resistschicht R110.
  • 7 zeigt, daß eine Resistschicht R110 auf der Harzschicht-Vorläuferschicht 160 vorgesehen ist.
  • Die Resistschicht R110 besteht aus einem lichtempfindlichen Resistmaterial. Als Resistschicht R110 kann ein positiver Typ verwendet werden, bei dem die Löslichkeit eines mit Lichtenergie bestrahlten Teils zunimmt.
  • Als erster Musterungsschritt wird ein Teil der Harzschicht-Vorläuferschicht 160 außerhalb des säulenartigen Abschnitts 130 entfernt. Genauer gesagt, wird eine Maske 170 oberhalb eines Bereichs angeordnet, der den säulenartigen Abschnitt 130 einschließt, und Lichtenergie 172 wird zum Bestrahlen benutzt. Flächen der Resistschicht R110 und die Harzschicht-Vorläuferschicht 160, die durch die Maske 170 belichtet werden, unterliegen der Bestrahlung mit der Lichtenergie 172. Hierdurch werden die Resistschicht R110 und die Harzschicht-Vorläuferschicht 160 als Bündel belichtet. Durch Eintauchen derselben in eine Entwicklerlösung werden dann die mittels der Lichtenergie 172 belichteten Bereiche in einem Bündel entfernt. Es sei erwähnt, daß bei Benutzung einer Resistschicht des negativen Typs, bei der die Löslichkeit eines Teils derselben, der mit Lichtenergie bestrahlt wird, abnimmt, die mit der Lichtenergie 172 zu bestrahlenden Flächen umgekehrt sein können.
  • Als nächstes wird in einem zweiten Musterungsschritt ein Teil der Harzschicht-Vorläuferschicht 160 über der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts entfernt. Genauer gesagt, wird eine Maske 174 angeordnet, die in einer mittleren Fläche der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130 eine Öffnung hat, und es wird mit Lichtenergie 176 bestrahlt. Die Resistschicht R110 und die Harzschicht-Vorläuferschicht 160 werden in einem Bündel belichtet und entwickelt, wie schon im Zusammenhang mit dem ersten Musterungsschritt beschrieben. Der zweite Musterungsschritt wird unter Benutzung der im ersten Musterungsschritt verbliebenen Resistschicht R110, so wie sie ist, durchgeführt. Da die Musterungsschritte mehrfach durchgeführt werden, kann für die Belichtung und Entwicklung jeweils die optimale zeitliche Dauer sichergestellt und die gemusterte Gestalt optimiert werden.
  • Wie aus 10 hervorgeht, kann auf diese Weise der mittlere Teil der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130 belichtet werden. Die Resistschicht R110 und die Harzschicht-Vorläuferschicht 160 sind nicht nur um den säulenartigen Abschnitt 130 herum, sondern auch in einem Endabschnitt der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130 vorgesehen. Dann wird die Resistschicht R110 entfernt. Die Resistschicht R110 kann aufgelöst und entfernt werden (durch Naßätzen), indem ein Resistverdünner (zum Beispiel LB Verdünner (Handelsname)) oder dergleichen benutzt wird. Durch das Nutzen des Unterschiedes in den Auflösungsgeschwindigkeiten hinsichtlich der Resistschicht R110 und der vorgebackenen Harzschicht-Vorläuferschicht 160 kann die gesamte Resistschicht R110 entfernt werden, und es kann ein Oberflächenteil der Harzschicht-Vorläuferschicht 160 entfernt werden. Hierdurch kann nach dem Entfernen der Resistschicht R110 eine Oberseite der Harzschicht-Vorläuferschicht 160 zu einer glatten, gekrümmten Oberfläche gemacht werden. Genauer gesagt nimmt über der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130 die Dicke der Harzschicht-Vorläuferschicht 160 allmählich in Richtung vom Umfang zur Mitte der Oberseite 132 hin ab, so daß ein Abtrennen einer nachfolgend zu beschreibenden Elektrode 150 wirksam vermieden werden kann.
  • Dann wird die Harzschicht-Vorläuferschicht 160 gehärtet. Beispielsweise kann die Harzschicht- Vorläuferschicht 160 bei etwa 350°C erhitzt werden, wodurch eine Harzschicht 140, die fast vollständig gehärtet ist, gebildet werden kann. Wenn als Harzschicht-Vorläuferschicht 160 eine Polyimidharzschicht-Vorläuferschicht verwendet wird, wird diese durch Erwärmen hart und bildet dann eine Polyimidharzschicht. Die Harzschicht 140 umfaßt den vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Abschnitt 142 bzw. 144.
  • Im vorstehend beschriebenen Beispiel werden die Musterungsschritte zweimal durchgeführt. Aber die Resistschicht R110 und die Harzschicht-Vorläuferschicht 160 können auch in einem einzigen Musterungsschritt ein Muster erhalten. In diesem Fall kann die Filmdicke der Resistschicht R110 und die Harzschicht-Vorläuferschicht 160 oberhalb des säulenartigen Abschnitts 130 und die Filmdicke derselben außerhalb des säulenartigen Abschnitts 130 eingestellt werden, wodurch die optimale zeitliche Dauer für Belichtung und Entwicklung sichergestellt werden kann.
  • Im vorstehend beschriebenen Beispiel ist ein Fall beschrieben worden, bei dem die Resistschicht R110 vorhanden ist. Aber die Resistschicht R110 ist unter Umständen nicht vorgesehen, und dann kann die Harzschicht-Vorläuferschicht 160 allein mit Muster versehen werden. Um in diesem Fall der Oberseite der Harzschicht-Vorläuferschicht 160 eine glatte, gekrümmte Oberfläche zu geben, kann erneut ein Naßätzen oder dergleichen angewandt werden.
  • Alternativ kann die Harzschicht-Vorläuferschicht 160 aus einem nicht lichtempfindlichen Material gebildet sein. In diesem Fall kann ein gewöhnlicher Naßätzschritt zur Musterung durchgeführt werden.
  • Es sei erwähnt, daß es möglich ist, die Harzschicht 140 nicht auf der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130 auszubilden, sondern nur um den säulenartigen Abschnitt 130 herum.
    • (3) Als nächstes wird eine Verstärkungsschicht 180 gebildet (siehe 2).
  • Die Verstärkungsschicht 180 wird in einem Bereich gebildet, zu dem eine Fläche oberhalb der Harzschicht 140 gehört. Die Verstärkungsschicht 180 wird aus einem härteren Material als die Harzschicht 140 gebildet. Die Verstärkungsschicht 180 wird aus einem anorganischen Material gebildet. Zum Beispiel kann eine Siliziumoxidschicht oder eine Siliziumnitridschicht mittels eines Zerstäubungsverfahrens oder eines CVD Verfahrens als Verstärkungsschicht 180 gebildet werden. Dann wird die Verstärkungsschicht 180 mit Muster versehen, um die optische Oberfläche 128 in der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130 zu öffnen. Die Musterung kann mittels einer photolithographischen Technik und Trockenätzen durchgeführt werden. Da die Verstärkungsschicht 180 aus einem härteren Material als die Harzschicht 140 besteht, wird beim Ätzen ein hohes Maß an Dimensionsgenauigkeit erzielt, so daß der Öffnungsbereich in der optischen Oberfläche 128 genau entschieden werden kann. Dementsprechend führt dies zu einem Herstellungsschritt, mit dem gleichförmige Eigenschaften in optischen Elementen erzielt werden können. Es sei darauf hingewiesen, daß die in den schon beschriebenen 12 oder 13 gezeigten Verstärkungsschichten durch Ändern ihrer Musterbereiche gebildet werden können.
    • (4) Als letztes werden die Elektroden 150 und 152 gebildet (siehe 2). Die Elektrode 150 ist mit dem zweiten Spiegel 125 elektrisch verbunden, und die Elektrode 152 ist mit dem ersten Spiegel 122 elektrisch verbunden.
  • Die Elektrode 150 wird in der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130 und der Verstärkungsschicht 180 gebildet. Genauer gesagt, erstreckt sich die Elektrode 150 über den ersten und zweiten Abschnitt 142 und 144 der Harzschicht 140 und ist mit einem Endabschnitt der freiliegenden Fläche der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130 elektrisch verbunden. Die Elektrode 152 wird an der Rückseite (der Oberfläche gegenüber dem Elementabschnitt 120) des Substrats 110 gebildet. Je nach der Notwendigkeit kann eine Plasmabehandlung oder dergleichen angewandt werden, um die Oberfläche des säulenartigen Abschnitts 130, die Oberfläche der Harzschicht 140 und die rückseitige Oberfläche des Substrats 110 zu waschen. Hierdurch kann ein Element mit stabileren Eigenschaften gebildet werden.
  • Als nächstes wird beispielsweise ein Dampfniederschlagsverfahren durchgeführt, um einen laminierten Film aus Au und einer Legierung aus Au und Zn zu bilden. Durch Anwendung eines Abhebeverfahrens wird dann ein Teil des laminierten Films entfernt, wodurch die Elektrode 150 als Muster auf der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130 und der Verstärkungsschicht 180 entsteht. In diesem Moment wird die mittlere Fläche der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130 durch den laminierten Film hindurch geöffnet, und eine Unterseite des Öffnungsabschnitts 154 bildet eine optische Oberfläche 128. Es sei erwähnt, daß statt des Abhebeverfahrens auch ein Trockenätzverfahren zur Schaffung des Musters der Elektrode 150 angewandt werden kann.
  • Ähnlich kann zum Beispiel ein laminierter Film aus beispielsweise Au und einer Legierung aus Au und Ge mit Muster zur Schaffung der Elektrode 152 an der Rückseite des Substrats 110 geschaffen werden. Dann kann eine Behandlung zum Tempern durchgeführt werden. Auf diese Weise entstehen die Elektroden 150 und 152.
  • Durch das Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Verstärkungsschicht 180 aus einem harten Material ihren Ort als Basis unterhalb des Verbindungsabschnitts 156; eine Verformung der Harzschicht 140, die durch die beim Verbinden erzeugten Spannungen entstehen kann, läßt sich wirksam verhindern gegenüber jenem Fall, bei dem die weiche Harzschicht 140 als eine Basis vorgesehen ist. Auch kann das Ablösen und die Beschädigung der Elektrode 150 durch Verformung der Harzschicht 140 vermieden werden.
  • Wenn die Harzschicht 140 bis zum Endabschnitt der Oberseite 132 des säulenartigen Abschnitts 130 ausgebildet wird, kann die Haftung zwischen der Harzschicht 140 und dem säulenartigen Abschnitt 130 verbessert werden. Selbst wenn sich die Harzschicht 140 unter Wärme stärker zusammenzieht als der säulenartige Abschnitt 130, kann aus diesem Grund verhindert werden, daß die Harzschicht 140 sich vom säulenartigen Abschnitt 130 abschält, und dementsprechend kann ein Ablösen der Elektrode 150 vermieden werden. Mit anderen Worten, Spannungen, die vom Aushärten und von der Kontraktion der Harzschicht 140 ausgehen, können gemildert werden, so daß eine Trennung der Verbindung mit der Elektrode 150 verhütet werden kann.
  • Es sei erwähnt, daß ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbausteins gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Inhalte umfaßt, die aus der Erläuterung des oben beschriebenen Halbleiterbausteins abgeleitet werden können.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • 14 zeigt optische Übertragungsvorrichtungen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Durch die optischen Übertragungsvorrichtungen 200 werden elektronische Geräte 202, beispielsweise ein Rechner, eine Anzeigevorrichtung, eine Speichervorrichtung, ein Drucker und dergleichen miteinander verbunden. Bei den elektronischen Geräten 202 kann es sich um Geräte zur Informationsübermittlung handeln. Die optische Übertragungsvorrichtung 202 kann ein Kabel 204 und Stecker 206 an beiden Enden des Kabels 204 umfassen. Das Kabel 204 schließt Faseroptik ein. Das vorstehend beschriebene optische Element ist in den Stecker 206 eingebaut. Im Stecker 206 kann ferner ein Halbleiterchip enthalten sein.
  • Ein optisches Element, welches mit einem Ende der Faseroptik verbunden ist, ist ein Lichtemissionselement, und ein optisches Element, das mit dem anderen Ende der Faseroptik verbunden ist, ist ein Photodetektorelement. Von einem der elektronischen Geräte 202 ausgegebene elektrische Signale werden von dem Lichtemissionselement in optische Signale umgewandelt. Die optischen Signale werden durch die Faseroptik übertragen und in den Photodetektor eingegeben. Das Photodetektorelement wandelt die eingegebenen optischen Signale in elektrische Signale um. Dann werden die elektrischen Signale in ein anderes der elektronischen Geräte 202 eingegeben. Auf diese Weise kann mit der optischen Übertragungsvorrichtung 200 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Information durch optische Signale unter den elektronischen Geräten 202 übertragen werden.
  • Drittes Ausführungsbeispiel
  • 15 zeigt eine Nutzungskonfiguration optischer Übertragungsvorrichtungen gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Optische Übertragungsvorrichtungen 212 verbinden elektronische Geräte 210. Als elektronische Geräte 210 können Monitoren mit Flüssigkristallanzeige, digitale Kathodenstrahlröhren (verwendbar im Finanzsektor, im Versandhandel, bei medizinischer Behandlung und Erziehung), Flüssigkristallprojektoren, Plasmabildschirme (PDP), digitale Fernsehgeräte, Registrierkassen in Einzelhandelsgeschäften (für POS-Abtastung), Video-, Rundfunk-, Spielgeräte, Drucker und dergleichen aufgezählt werden.

Claims (7)

  1. Optisches Element (100), aufweisend: ein Substrat (110); einen säulenartigen Abschnitt (130), der über dem Substrat (110) ausgebildet ist und eine Oberseite für die Abgabe oder den Einfall von Licht hat; eine Harzschicht (140), die über dem Substrat (110) und in einem Bereich ausgebildet ist, der einen Umfang des säulenartigen Abschnitts (130) umfaßt; eine Verstärkungsschicht (180), die über der Harzschicht (140) ausgebildet und aus einem härteren Material als die Harzschicht (140) zusammengesetzt ist; und eine Elektrode (150, 152), die einen über der Verstärkungsschicht (180) ausgebildeten Verbindungsabschnitt hat und mit einem Endabschnitt einer freiliegenden Fläche in der Oberseite (132) des säulenartigen Abschnitts (130) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsschicht (180) aus einem anorganischen Material zum Vermeiden einer Verformung der Harzschicht und eines Ablösens der Elektrode zusammengesetzt ist.
  2. Optisches Element nach Anspruch 1, bei dem die Verstärkungsschicht (180) in einem Bereich ausgebildet ist, der die Gesamtheit des Verbindungsabschnitts umfaßt.
  3. Optisches Element nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Verstärkungsschicht (180) in einem Bereich ausgebildet ist, der die Gesamtheit der Harzschicht (140) umfaßt.
  4. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Harzschicht (140) in einem Teil über dem Substrat (110) ausgebildet ist.
  5. Optisches Element nach Anspruch 4, bei dem die Verstärkungsschicht (180) in einem Bereich einschließlich der Gesamtheit der Harzschicht (140) und außerhalb der Harzschicht (140) ausgebildet ist.
  6. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Harzschicht (140) einen ersten Abschnitt (142) über dem Substrat und um den säulenartigen Abschnitt (130) herum und einen zweiten Abschnitt (144) umfaßt, der am Endabschnitt der Oberseite (132) des säulenartigen Abschnitts (130) vorgesehen ist.
  7. Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements (100), aufweisend: (a) Ausbilden eines säulenartigen Abschnitts (130) mit einer Oberseite (132) für die Abgabe oder den Einfall von Licht über einem Substrat (110); (b) Ausbilden einer Harzschicht (140) über dem Substrat (110) und in einem Bereich (142), der einen Umfang des säulenartigen Abschnitts (130) umfaßt; (c) Ausbilden einer Verstärkungsschicht (180) über der Harzschicht (140) aus einem Material, das härter ist als die Harzschicht (140); und (d) Ausbilden einer Elektrode (150, 152), die einen Verbindungsabschnitt (156) über der Verstärkungsschicht (180) hat und mit einem Endabschnitt (144) einer freiliegenden Fläche in der Oberseite des säulenartigen Abschnitts (130) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsschicht (180) aus einem anorganischen Material zum Vermeiden einer Verformung der Harzschicht und eines Ablösens der Elektrode zusammengesetzt ist.
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