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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die optische Elemente
betreffende Zuverlässigkeit
zu verbessern.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Hinweis auf
die beigefügten
Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
Draufsicht auf ein optisches Element gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Querschnittsansicht des optischen Elements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
Ansicht eines Verfahrens zum Herstellen eines optischen Elements
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
Ansicht des Verfahrens zum Herstellen des optischen Elements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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5 eine
Ansicht des Verfahrens zum Herstellen des optischen Elements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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6 eine
Ansicht des Verfahrens zum Herstellen des optischen Elements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
Ansicht des Verfahrens zum Herstellen des optischen Elements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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8 eine
Ansicht des Verfahrens zum Herstellen des optischen Elements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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9 eine
Ansicht des Verfahrens zum Herstellen des optischen Elements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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10 eine
Ansicht des Verfahrens zum Herstellen des optischen Elements gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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11 eine
Ansicht des Verfahrens zum Herstellen des optischen Elements gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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12 eine
Querschnittsansicht eines optischen Elements gemäß einem abgewandelten Beispiel
des ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung;
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13 eine
Querschnittsansicht eines optischen Elements gemäß einem abgewandelten Beispiel
des ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung;
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14 ein
Diagramm optischer Übertragungsvorrichtungen
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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15 ein
Diagramm einer Nutzungskonfiguration optischer Übertragungsvorrichtungen gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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1. Optisches Element
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Es
sei hier erwähnt,
daß der
Ausbildungsbereich für
die Verstärkungsschicht
nicht auf die vorstehend beschriebenen beschränkt ist, sondern daß viele
Abwandlungen vorgenommen werden können.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
-
3–11 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 3–5).
-
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 6–11).
-
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.
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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.