(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学面を有する素子部と、
前記光学面を取り囲むように設けられた尖状部と、
少なくとも一部が前記光学面上に設けられた光学部材と、電極と、を含み、
前記尖状部は、第１表面と、該第１表面とのなす角が鋭角である第２表面と、を含み、
前記尖状部の表面は前記電極の表面からなる、光素子。
【請求項２】
請求項１において、
前記尖状部の先端は前記光学面よりも高い位置にある、光素子。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかにおいて、
前記第１表面および前記光学面から開口部が構成され、
前記光学部材の少なくとも一部は、前記開口部内に設けられた、光素子。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記光学部材の頂上部は、前記尖状部の先端よりも高い位置にある、光素子。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記光学部材がレンズとして機能する、光素子。
【請求項６】
請求項５において、
前記尖状部の先端により円または楕円が構成され、
前記光学部材の断面は円または楕円であり、
前記光学面の中心と、前記尖状部の先端により構成される円または楕円の中心とが一致している、光素子。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、
前記素子部は柱状部を含み、
前記柱状部の上面は前記光学面を含み、
前記柱状部の側壁は絶縁層で覆われ、
前記絶縁層の上部は前記尖状部の少なくとも一部を構成し、
前記尖状部は前記柱状部の上面を取り囲むように設けられた、光素子。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、
前記尖状部の少なくとも一部は前記素子部と一体化して設けられた、光素子。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかにおいて、
前記光学部材は、エネルギーの付加によって硬化可能な液体材料を硬化させることにより形成された、光素子。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかにおいて、
面発光型半導体レーザ、半導体発光ダイオード、有機ＬＥＤ、またはフォトダイオードのいずれかである、光素子。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の光素子と、光導波路とを含む、光モジュール。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光モジュールを含む、光伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設置位置、形状および大きさが良好に制御された光学部材を含む光素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
また、本発明は、前記光素子を含む光モジュールおよび光伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
例えばレンズなどの光学部材を製造する方法の一つとして、液体材料からなる液滴を基体上に吐出した後に硬化させて光学部材を製造する方法が知られている。例えば、インクジェットヘッドを用いて液滴を吐出することによりマイクロレンズを製造する方法がある（例えば、特許文献１参照）。この方法においては、液滴を吐出する前に、液滴を着弾させる領域に撥液処理または親液処理を行なう。しかしながら、この方法においては、マイクロレンズの形状および形成位置を厳密に制御することが困難である場合がある。
【０００４】
また、例えば、凹部を形成し、マイクロレンズを形成するための液体をこの凹部内に保持することにより、マイクロレンズを製造する方法がある（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、この製造方法においては、凹部内に保持できる液体の量は限られている。特に、凸状のマイクロレンズを製造する場合、形成可能なレンズの大きさは限られている。
【特許文献１】特開２０００−２８０２号公報
【特許文献２】特開２０００−７５１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、設置位置、形状および大きさが良好に制御された光学部材を含む光素子およびその製造方法を提供することにある。
【０００６】
また、本発明の目的は、前記光素子を含む光モジュールおよび光伝達装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１．光素子
本発明の光素子は、
光学面を有する素子部と、
前記光学面を取り囲むように設けられた尖状部と、
少なくとも一部が前記光学面上に設けられた光学部材と、を含む。
【０００８】
本出願において、「尖状部」とは、尖った部分のことをいう。また、「光学面」とは、光が通過する面をいう。この「光学面」は、本発明の光素子から外部への光の出射面であってもよいし、外部から本発明の光素子への光の入射面であってもよい。また、「外部」とは、本発明の光素子以外の領域をいう。さらに、「光学部材」とは、光の性質や進行方向を変える機能を有する部材をいう。
【０００９】
また、「光学面を取り囲むように設けられた尖状部」とは、尖状部によって取り囲まれた領域内の少なくとも一部に光学面が設けられていることをいう。
【００１０】
前記本発明の光素子によれば、上記構成を有することにより、前記尖状部の形状や高さを制御することによって、設置位置、形状および大きさが良好に制御された光学部材を含む光素子を得ることができる。詳しくは、本実施の形態の欄で説明する。
【００１１】
前記本発明の光素子は、以下の態様（Ａ）〜（Ｈ）をとることができる。
【００１２】
（Ａ）前記尖状部の先端は前記光学面よりも高い位置にあることができる。
【００１３】
（Ｂ）前記尖状部は第１表面および第２表面を有し、前記第１表面および前記光学面から開口部が構成され、前記光学部材の少なくとも一部を前記開口部内に設けることができる。
【００１４】
（Ｃ）前記光学部材の頂上部は、前記尖状部の先端よりも高い位置にあることができる。
【００１５】
（Ｄ）前記光学部材がレンズとして機能することができる。
【００１６】
この場合、前記尖状部の先端により円または楕円が構成され、前記光学部材の断面は円または楕円であり、前記光学面の中心と、前記尖状部の先端により構成される円または楕円の中心とを一致させることができる。
【００１７】
（Ｅ）前記素子部は柱状部を含み、前記柱状部の上面は前記光学面を含み、前記柱状部の側壁は絶縁層で覆われ、前記絶縁層の上部は前記尖状部の少なくとも一部を構成し、前記尖状部を前記柱状部の上面を取り囲むように設けることができる。
【００１８】
（Ｆ）前記尖状部の少なくとも一部を前記素子部と一体化して設けることができる。
【００１９】
（Ｇ）前記光学部材は、エネルギーの付加によって硬化可能な液体材料を硬化させることにより形成できる。
【００２０】
（Ｈ）前記光素子は、面発光型半導体レーザ、半導体発光ダイオード、有機ＬＥＤ、またはフォトダイオードのいずれかであることができる。
【００２１】
２．光素子の製造方法
本発明の光素子の製造方法は、
（ａ）光学面を有する素子部を形成し、
（ｂ）前記光学面を取り囲むように尖状部を形成し、
（ｃ）前記光学面に対して液滴を吐出して、光学部材前駆体を形成し、
（ｄ）前記光学部材前駆体を硬化させて、光学部材を形成すること、を含む。
【００２２】
前記本発明の光素子の製造方法によれば、前記（ｂ）において、前記尖状部の形状や高さを調整し、前記（ｃ）において、前記液滴の吐出量を調整すること等によって、設置位置、形状および大きさが良好に制御された光学部材を含む光素子を形成することができる。詳しくは、本実施の形態の欄で説明する。
【００２３】
前記本発明の光素子の製造方法においては、以下の態様（Ａ）および（Ｂ）をとることができる。
【００２４】
（Ａ）前記（ｃ）において、前記液滴の吐出を、インクジェット法により行なうことができる。ここで、「インクジェット法」とは、インクジェットヘッドを用いて液滴を吐出する方法である。ただし、この場合、吐出する液滴は、印刷物に用いられる所謂インクではなく、前記光学部材の原料を含む液状物（液体材料）である。この方法によれば、前記液滴の吐出量の微妙な調整が可能であるため、微細な光学部材前駆体を、前記光学面上に簡便に設置することができる。
【００２５】
（Ｂ）前記（ｄ）において、前記光学部材前駆体の硬化を、エネルギーの付加により行なうことができる。
【００２６】
３．光モジュールおよび光伝達装置
本発明の光モジュールは、前記面発光型発光素子と、光導波路とを含む。また、本発明の光伝達装置は前記光モジュールを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
＜第１の実施の形態＞
１．光素子の構造
図１は、本発明を適用した一実施の形態に係る光素子１００を模式的に示す断面図である。図２は、図１に示す光素子１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図２のＡ−Ａ線における断面を示す図である。
【００２９】
本実施の形態の光素子１００は、光学面１０８を有する素子部１４０と、光学面１０８を取り囲むように設けられた尖状部１２４と、少なくとも一部が光学面１０８上に設けられた光学部材１３２とを含む。なお、本実施の形態においては、光素子１００が面発光型半導体レーザである場合を例にとり説明する。まず、本実施の形態の光素子１００の各構成要素について説明する。
【００３０】
［素子部］
本実施の形態の光素子１００において、素子部１４０は半導体基板１０１上に設けられている。この素子部１４０は垂直共振器（以下「共振器」ともいう）であり、柱状部１３０を含むことができる。半導体基板１０１はｎ型ＧａＡｓからなる。
【００３１】
光学面１０８は、柱状部１３０の上面１３０ａの一部に含まれる。この光素子１００においては、この光学面１０８からレーザ光が出射する。また、この光素子１００において、柱状部１３０の上面１３０ａのうち第１電極１０７で覆われていない部分が凹部１１１であり、凹部１１１の底面が光学面１０８である。
【００３２】
次に、素子部１４０を構成する各要素について説明する。
【００３３】
柱状部１３０は、素子部１４０の一部であって、少なくとも第２ミラー１０４を含む柱状の半導体堆積体をいう。この柱状部１３０は絶縁層１０６で埋め込まれている。すなわち、柱状部１３０の側壁１３０ｂは絶縁層１０６で覆われている。さらに、柱状部１３０上には第１電極１０７が形成されている。
【００３４】
素子部１４０は、例えば、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した４０ペアの分布反射型多層膜ミラー（以下、「第１ミラー」という）１０２、ＧａＡｓウエル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層からなり、ウエル層が３層で構成される量子井戸構造を含む活性層１０３、およびｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した２５ペアの分布反射型多層膜ミラー（以下、「第２ミラー」という）１０４が順次積層されて構成されている。なお、第１ミラー１０２、活性層１０３、および第２ミラー１０４を構成する各層の組成および層数はこれに限定されるわけではない。
【００３５】
第２ミラー１０４は、例えばＣがドーピングされることによりｐ型にされ、第１ミラー１０２は、例えばＳｉがドーピングされることによりｎ型にされている。したがって、第２ミラー１０４、不純物がドーピングされていない活性層１０３、および第１ミラー１０２により、ｐｉｎダイオードが形成される。
【００３６】
また、素子部１４０のうち光素子１００のレーザ光出射側から第１ミラー１０２の途中にかけての部分が、レーザ光出射側からから見て円形の形状にエッチングされて柱状部１３０が形成されている。なお、本実施の形態では、柱状部１３０の平面形状を円形としたが、この形状は任意の形状をとることが可能である。
【００３７】
さらに、第２ミラー１０４を構成する層のうち活性層１０３に近い領域に、酸化アルミニウムを主成分とする電流狭窄層１０５が形成されている。この電流狭窄層１０５は、リング状に形成されている。すなわち、この電流狭窄層１０５は、光学面１０８に平行な面で切断した場合における断面が同心円状である。
【００３８】
また、この光素子１００においては、柱状部１３０の側壁１３０ｂおよび第１ミラー１０２の上面を覆うように、絶縁層１０６が形成されている。
【００３９】
第１電極１０７は、絶縁層１０６ならびに柱状部１３０の上面１３０ａの上に形成されている。第１電極１０７は、例えばＡｕとＺｎの合金とＡｕとの積層膜からなる。さらに、半導体基板１０１の裏面１０１ｂには、第２電極１０９が形成されている。この光素子１００では、柱状部１３０の上面１３０ａで第１電極１０７と接合し、かつ、半導体基板１０１の裏面で第２電極１０９と接合し、この第１電極１０７および第２電極１０９によって活性層１０３に電流が注入される。第２電極１０９は、例えばＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層膜からなる。
【００４０】
第１および第２電極１０７，１０９を形成するための材料は、前述したものに限定されるわけではなく、例えばＴｉやＰｔなどの金属やこれらの合金などが利用可能である。
【００４１】
この光素子１００の製造工程において、第１電極１０７および第２電極１０９を形成する際には一般的に、アニール処理を約４００℃で行なう（後述する製造プロセスを参照）。したがって、樹脂を用いて絶縁層１０６を形成する場合、このアニール処理工程に耐え得るためには、絶縁層１０６を構成する樹脂は耐熱性に優れたものであることが必要とされる。この要求を満たすためには、絶縁層１０６を構成する樹脂がポリイミド樹脂、フッ素系樹脂、アクリル樹脂、またはエポキシ樹脂等であることが望ましく、特に、加工の容易性や絶縁性の観点から、ポリイミド樹脂またはフッ素系樹脂であるのが望ましい。この場合、絶縁層１０６は、熱または光等のエネルギー照射により硬化または化学反応によって樹脂前駆体を硬化させることにより形成される。あるいは、絶縁層１０６は、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層等の絶縁性の高い材質であってもよい。
【００４２】
［光学部材］
光学部材１３２は、所定波長の光を通過させる。この光学部材１３２は例えば、入射した光を集光、偏向、または分光する機能を有することができる。なお、ここで「通過」とは、光学部材１３２に入射した光が入射した後、この光学部材１３２から光が出射することをいい、光学部材１３２に入射した光がすべてこの光学部材１３２から出射する場合だけでなく、光学部材１３２に入射した光の一部のみがこの光学部材１３２から出射する場合を含む。
【００４３】
（光学部材の立体形状）
光学部材１３２はレンズとして機能することができる。この場合、尖状部１２４の先端１２４ｃにより円または楕円が構成され、光学部材１３２の断面は円または楕円であり、光学面１０８の中心と、尖状部１２４の先端１２４ｃにより構成される円または楕円の中心とが一致していることが望ましい。このことは、後述する実施形態における尖状部および光学部材にも同様に適用される。
【００４４】
本実施の形態においては、図２に示すように、尖状部１２４は絶縁層１０６と絶縁層１０６を覆う第１電極１０７とからなり、尖状部１２４の先端１２４ｃにより円が構成され、光学部材１３２の断面は円であり、光学面１０８の中心と、尖状部１２４の先端１２４ｃにより構成される円の中心とが一致している。
【００４５】
また、本実施の形態の光素子１００においては、開口部１２２の底面は柱状部１３０の上面１３０ａに位置し、柱状部１３０の上面１３０ａが円である。さらに、図１に示すように、光学部材１３２の頂上部１３２ｃが尖状部１２４の先端１２４ｃより高い位置にくるような大きさにすることにより、光学部材１３２のうち尖状部１２４の先端１２４ｃより上部の立体形状を円球状または切断円球状に形成することができる。この場合、得られた光学部材１３２をレンズまたは偏向素子として用いることができる。
【００４６】
本実施の形態の光素子１００においては、図２に示すように、光学部材１３２の断面は円である。また、図１および図２に示すように、光学部材１３２の断面の最大径（直径）ｄ１を、尖状部１２４の先端１２４ｃにより構成される円の最大径（直径）ｄ２よりも大きくすることができる。
【００４７】
（光学部材の材質）
光学部材１３２は、例えば熱または光等のエネルギーを付加することによって硬化可能な液体材料を硬化させることにより形成される。具体的には、光学部材１３２は、光学面１０８に対して前記液体材料からなる液滴を吐出して、光学部材前駆体（後述する）を形成した後、該光学部材前駆体を硬化させることにより形成される。
【００４８】
前記液体材料としては、例えば、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂の前駆体が挙げられる。紫外線硬化型樹脂としては、例えば紫外線硬化型のアクリル系樹脂およびエポキシ系樹脂が挙げられる。また、熱硬化型樹脂としては、熱硬化型のポリイミド系樹脂が例示できる。
【００４９】
［尖状部］
尖状部１２４は光学面１０８を取り囲むように設けられており、尖状部１２４の第１表面１２４ａが開口部１２２の側壁を構成している。本実施の形態の光素子１００においては、尖状部１２４は柱状部１３０の上面１３０ａを取り囲むように設けられている。また、光学面１０８は開口部１２２の底面の一部を構成している。さらに、光学部材１３２は、その一部が開口部１２２内に設けられている。
【００５０】
本実施の形態の光素子１００においては、尖状部１２４の一部が絶縁層１０６と一体化して設けられている。具体的には、絶縁層１０６の上部が尖状部１２４の一部を構成している。したがって、尖状部１２４のうち第１電極１０７を除いた部分は絶縁層１０６と同じ材質からなる。
【００５１】
より具体的には、図１に示すように、尖状部１２４は第１表面１２４ａおよび第２表面１２４ｂを有する。第１表面１２４ａと第２表面１２４ｂとのなす角θ１は鋭角である。また、尖状部１２４の第２表面１２４ｂ（尖状部１２４の表面のうち開口部１２２の側壁を構成していない部分）は傾斜を有する。この尖状部１２４の第２表面１２４ｂは、開口部１２２から遠ざかるにつれて半導体基板１０１との距離が小さくなっている。すなわち、尖状部１２４が形成されている領域において、尖状部１２４を含めた絶縁層１０６の膜厚は、開口部１２２から遠ざかるにつれて小さくなっている。また、尖状部１２４の第１表面１２４ａは、開口部１２２の側壁を構成している。
【００５２】
尖状部１２４において、第１表面１２４ａと第２表面１２４ｂとの交点が先端１２４ｃである。尖状部１２４の先端１２４ｃは光学面１０８よりも高い位置にある。すなわち、半導体基板１０１から尖状部１２４の先端１２４ｃまでの距離は、半導体基板１０１から光学面１０８までの距離より大きい。また、光学部材１３２の頂上部１３２ｃは、尖状部１２４の先端１２４ｃよりも高い位置にある。すなわち、半導体基板１０１から光学部材１３２の頂上部１３２ｃまでの距離は、半導体基板１０１から尖状部１２４の先端１２４ｃまでの距離より大きい。
【００５３】
なお、本実施の形態においては、光素子１００が面発光型半導体レーザである場合を例にとり説明したが、本発明が適用できる光素子は面発光型半導体レーザに限定されるわけではなく、他の発光素子（例えば、半導体発光ダイオードや、有機ＬＥＤ）あるいは受光素子（例えばフォトダイオード）にも本発明を適用することができる。
【００５４】
２．光素子の製造方法
次に、図１および図２に示す光素子１００の製造方法について、図３〜図１０を参照して説明する。図３〜図１０はそれぞれ、図１および図２に示す光素子１００の一製造工程を模式的に示す断面図であり、図１に示す断面に対応する。
【００５５】
（１）まず、柱状部１３０を含む素子部１４０を形成する（図３〜図５参照）。
【００５６】
具体的には、ｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板１０１の表面に、組成を変調させながらエピタキシャル成長させることにより、半導体多層膜１５０が形成される（図３参照）。ここで、半導体多層膜１５０は例えば、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した４０ペアの第１ミラー１０２、ＧａＡｓウエル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層からなり、ウエル層が３層で構成される量子井戸構造を含む活性層１０３、およびｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した２５ペアの第２ミラー１０４からなる。これらの層を順に半導体基板１０１上に積層させることにより、半導体多層膜１５０が形成される。
【００５７】
なお、第２ミラー１０４を成長させる際に、活性層１０３近傍の少なくとも１層がＡｌＡｓ層またはＡｌ組成が０．９５以上のＡｌＧａＡｓ層に形成される。この層は後に酸化され、電流狭窄層１０５となる（図５参照）。また、後の工程において第２電極１０９が形成された際に、第２ミラー１０４のうち少なくとも第２電極１０９と接する部分の近傍は、キャリア密度を高くすることにより、第２電極１０９とのオーム性接触をとりやすくしておくのが望ましい。
【００５８】
エピタキシャル成長を行なう際の温度は、成長方法や原料、半導体基板１０１の種類、あるいは形成する半導体多層膜１５０の種類、厚さ、およびキャリア密度によって適宜決定されるが、一般に、４５０℃〜８００℃であるのが好ましい。また、エピタキシャル成長を行なう際の所要時間も、温度と同様に適宜決定される。また、エピタキシャル成長させる方法としては、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法や、ＭＢＥ法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法、あるいはＬＰＥ法（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）を用いることができる。
【００５９】
次に、パターニングにより柱状部１３０が形成される（図４参照）。具体的には、まず、第２ミラー１０４上にフォトレジスト（図示せず）を塗布した後、フォトリソグラフィ法により該フォトレジストをパターニングすることにより、所定のパターンのレジスト層Ｒ１が形成される（図３参照）。
【００６０】
次に、レジスト層Ｒ１をマスクとして、例えばドライエッチング法により、第２ミラー１０４、活性層１０３、および第１ミラー１０２の一部をエッチングする。これにより、図４に示すように、柱状部１３０が形成される。また、以上の工程により、柱状部１３０を含む素子部（共振器）１４０が半導体基板１０１上に形成される（図４参照）。その後、レジスト層Ｒ１が除去される。
【００６１】
次いで、例えば４００℃程度の水蒸気雰囲気中に、上記工程によって柱状部１３０が形成された半導体基板１０１を投入することにより、前述の第２ミラー１０４中のＡｌ組成が高い層を側面から酸化して、電流狭窄層１０５が形成される（図５参照）。
【００６２】
酸化レートは、炉の温度、水蒸気の供給量、酸化すべき層（前記Ａｌ組成が高い層）のＡｌ組成および膜厚に依存する。酸化により形成される電流狭窄層を備えた面発光型半導体レーザでは、駆動する際に、電流狭窄層が形成されていない部分（酸化されていない部分）のみに電流が流れる。したがって、酸化によって電流狭窄層を形成する工程において、形成する電流狭窄層１０５の範囲を制御することにより、電流密度の制御が可能となる。
【００６３】
（２）次に、尖状部１２４を形成する（図６〜図８参照）。
【００６４】
まず、柱状部１３０の上面１３０ａおよび側壁１３０ｂが絶縁層１０６で覆う（図６参照）。なお、ここでは、絶縁層１０６を形成するための材料として、ポリイミド樹脂を用いた場合について説明する。
【００６５】
例えばスピンコート法を用いて、柱状部１３０を覆うように樹脂前駆体（ポリイミド前駆体；図示せず）を塗布した後イミド化させて、絶縁層１０６を形成する（図６参照）。前記樹脂前駆体の塗布方法としては、前述したスピンコート法のほか、ディッピング法、スプレーコート法、インクジェット法等の公知技術を利用することができる。なお、この絶縁層１０６の形成方法としては、上述した方法のほか、例えば、特願２００１−０６６２９９号公報に記載されている方法を用いることができる。
【００６６】
本実施の形態においては、素子部１４０に柱状部１３０が設けられ、この柱状部１３０を含む素子部１４０上に絶縁層１０６が形成されることにより、絶縁層１０６のうち柱状部１３０の上に設けられた部分によって、凸部１６０が構成される（図６参照）。本実施の形態においては、この凸部１６０を利用して、柱状部１３０の上面１３０ａを取り囲むように尖状部１２４を形成することができる。
【００６７】
また、絶縁層１０６のうち柱状部１３０の上面１３０ａ上に設けられた部分の膜厚は、後述する工程において形成される尖状部１２４の高さを決定する一因子である。したがって、絶縁層１０６のうち柱状部１３０の上面１３０ａ上に設けられた部分の膜厚を調整することにより、尖状部１２４の形状および高さを制御することができる。
【００６８】
次に、絶縁層１０６上にフォトレジスト（図示せず）を塗布した後、フォトリソグラフィ法により該フォトレジストをパターニングすることにより、所定のパターンのレジスト層Ｒ２が形成される（図７参照）。このレジスト層Ｒ２は開口部１９２を有する。この開口部１９２は、絶縁層１０６に開口部１２２（図８参照）が形成される領域に設けられている。
【００６９】
次いで、レジスト層Ｒ２をマスクとして、例えばドライエッチング法により絶縁層１０６をエッチングする。その後、レジスト層Ｒ２が除去される。これにより、図８に示すように、絶縁層１０６に開口部１２２が設けられ、これにより、尖状部１２４が形成される。この尖状部１２４は絶縁層１０６の上部を構成する。また、本実施の形態において、この開口部１２２は、柱状部１３０の上面１３０ａ上に設けられる。すなわち、開口部１２２の底面が柱状部１３０の上面１３０ａとなる。
【００７０】
（３）次いで、第１電極１０７および第２電極１０９が形成されるとともに、光学面１０８が素子部１４０に設けられる（図９参照）。
【００７１】
まず、第１電極１１０および第２電極１０９を形成する前に、必要に応じて、プラズマ処理法等を用いて、絶縁層１０６の上面１０６ａおよび半導体基板１０１の裏面１０１ｂ（図８参照）を洗浄する。これにより、より安定した特性の素子を形成することができる。
【００７２】
次いで、例えば真空蒸着法により、例えばＡｕとＺｎの合金とＡｕの積層膜（図示せず）を形成する。次いで、リフトオフ法により、所定の位置以外の積層膜を除去することにより、絶縁層１０６上に第１電極１０７が形成される。この際、柱状部１３０の上面１３０ａに、前記積層膜が形成されていない部分が形成される。この部分が凹部１１１であり、凹部１１１の底面が光学面１０８となる。以上により、光学面１０８が素子部１４０に設けられる。なお、前記工程において、リフトオフ法のかわりにドライエッチング法を用いることもできる。
【００７３】
次に、同様の方法で、例えばＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層膜をパターニングすることで、半導体基板１０１の裏面１０１ｂに第２電極１０９が形成される（図９参照）。次いで、アニール処理する。アニール処理の温度は電極材料に依存する。本実施形態で用いる電極材料の場合は、通常４００℃前後で行なう。以上の工程により、第２電極１０９が形成される（図９参照）。
【００７４】
（４）次いで、光学部材１３２が形成される（図９および図１０参照）。具体的には、光学面１０８に対して、光学部材１３２を形成するための液体材料の液滴１３２ｂを吐出して、光学部材前駆体１３２ａを形成する。前述したように、前記液体材料は、エネルギーを付加することによって硬化可能な性質を有する。
【００７５】
液滴１３２ｂを吐出する方法としては、例えば、ディスペンサ法またはインクジェット法が挙げられる。ディスペンサ法は、液滴を吐出する方法として一般的な方法であり、比較的広い領域に液滴１３２ｂを吐出する場合に有効である。また、インクジェット法は、インクジェットヘッドを用いて液滴を吐出する方法であり、液滴を吐出する位置についてμｍオーダーの単位で制御が可能である。また、吐出する液滴の量を、ピコリットルオーダーの単位で制御することができる。これにより、本工程においてインクジェット法を用いて液滴を吐出することにより、微細な構造の光学部材１３２を作製することができる。図９には、インクジェットヘッド１２０のノズル１１２から光学面１０８に対して液滴１３２ｂを吐出する工程が示されている。
【００７６】
光学部材前駆体１３２ａの大きさは、液滴１３２ｂの吐出量を調整することにより制御することができる。また、図１０に示すように、光学部材前駆体１３２ａの頂上部１３２ｃが、尖状部１２４の先端１２４ｃよりも高い位置になるように、液滴１３２ｂの吐出量を調整する。
【００７７】
なお、液滴１３２ｂを吐出する前に、必要に応じて、開口部１２２の底面および側壁に親液性処理または撥液性処理を行なうことにより、液滴１３２ｂに対する濡れ性を制御することができる。これにより、所定の形状および大きさを有する光学部材１３２を形成することができる。
【００７８】
次いで、光学部材前駆体１３２ａを硬化させて、光学部材１３２を形成する（図１０参照）。具体的には、光学部材前駆体１３２ａに対して、熱または光等のエネルギー１１３を付与する。光学部材前駆体１３２ａを硬化する際は、前記液体材料の種類により適切な方法を用いる。例えば、熱エネルギーの付加、あるいは紫外線またはレーザ光等の光照射が挙げられる。
【００７９】
以上の工程により、光学部材１３２を含む光素子１００が得られる（図１および図２参照）。
【００８０】
３．特徴
本実施の形態に係る光素子１００およびその製造方法は、以下に示す特徴を有する。
【００８１】
（１）第１に、少なくとも一部が光学面１０８上に設けられた光学部材１３２を含むことにより、光学面１０８から出射する光の放射角を調整した後、外部に放出させることができる。より具体的には、光学部材１３２が設置されていることにより、素子部１４０で生じた光の放射角を狭めることができる。これにより、本実施の形態の光素子１００から出射する光を例えば光ファイバ等の光導波路（図示せず）に導入する場合、前記光導波路へと前記光を導入するのが容易となる。
【００８２】
（２）第２に、所望の形状および大きさを有する光学部材１３２が設置された光素子１００を得ることができる。すなわち、本実施の形態に係る光素子の製造方法によれば、図１に示すように、光学面１０８を取り囲むように尖状部１２４が設けられている。これにより、光学部材１３２の形成工程（図９参照）において、少なくとも光学面１０８上に光学部材前駆体１３２ａを形成する際に、尖状部１２４の第２表面１２４ｂが光学部材前駆体１３２ａで濡れない限り、光学部材前駆体１３２ａには第２表面１２４ｂの表面張力は作用せず、光学部材前駆体１３２ａの表面張力が主に作用する。このため、光学部材前駆体１３２ａを形成するための液滴１３２ｂの吐出量を調整することによって、光学部材前駆体１３２ａの形状を制御することができる。これにより、所望の形状および大きさを有する光学部材１３２を得ることができる。
【００８３】
さらに、本実施の形態の光素子１００においては、尖状部１２４の一部（尖状部１２４のうち第１電極を除いた部分）が絶縁層１０６と一体化して形成されている。すなわち、柱状部１３０の側壁１３０ｂを覆う絶縁層１０６の一部を尖状部１２４として利用することができる。
【００８４】
（３）第３に、光学部材１３２の大きさおよび形状を厳密に制御することができる。すなわち、光学部材１３２の形状は液滴１３２ｂの吐出量によって制御することができる。これにより、所望の形状および大きさを有する光学部材１３２を含む光素子１００を得ることができる。
【００８５】
（４）第４に、光学面１０８を取り囲むように尖状部１２４が設けられていることにより、光学部材１３２を安定して光学面１０８上に設置することができる。すなわち、光学部材１３２は、光学面１０８と接合しているだけでなく、尖状部１２４の第１表面１２４ａ（開口部１２２の側壁）とも接合している。このため、光学部材１３２は開口部１２２から脱落しにくい。これにより、光学部材１３２と、開口部１２２の底面および側壁との接合部分の機械的強度に優れた光素子１００を得ることができる。
【００８６】
（５）第５に、光学部材１３２を形成する際の位置合わせが容易であり、かつ光学部材１３２の設置位置を厳密に制御することができる。前述したように、光学部材１３２は、光学面１０８に対して液滴１３２ｂを吐出して光学部材前駆体１３２ａを形成した後、光学部材前駆体１３２ａを硬化させることにより形成される（図９および図１０参照）。上記工程においては、尖状部１２４によって取り囲まれた領域内に液滴を着弾させることによって、光学部材前駆体１３２ａが形成される。このため、特に位置合わせを厳密に行なうことなく、光学部材１３２を形成することができる。これにより、設置位置が制御された光学部材１３２を簡易に得ることができる。
【００８７】
＜第２の実施の形態＞
１．光素子の構造
図１１は、本発明を適用した一実施の形態に係る光素子２００を模式的に示す断面図である。図１２は、図１１に示す光素子２００を模式的に示す平面図である。なお、図１１は、図１２のＡ−Ａ線における断面を示す図である。
【００８８】
本実施の形態の光素子２００は、光学部材２３２が光学面２０８上にのみ設けられている点で、第１の実施の形態の光素子１００（図１および図２参照）と異なる構成を有する。その他の構成要素は、第１の実施の形態の光素子１００とほぼ同様の構成を有する。したがって、本実施の形態の光素子２００において、光素子１００と同様の構成要素については、第１の実施の形態の各構成要素と同一の符号を付して、詳しい説明を省略する。
【００８９】
本実施の形態の光素子２００は、光学面２０８を有する素子部１４０と、光学面２０８を取り囲むように設けられた尖状部２２４と、光学部材２３２とを含む。光学部材２３２は光学面２０８上にのみ設けられている。より具体的には、尖状部２２４は第１表面２２４ａおよび第２表面２２４ｂを有し、第１表面２２４ａおよび光学面２０８から開口部２３２が構成されている。すなわち、第１表面２２４ａは開口部２３２の側壁であり、光学面２０８は開口部２３２の底面である。また、尖状部２２４の先端２２４ｃは、第１表面２２４ａと第２表面２２４ｂとの交点である。
【００９０】
また、この開口部２３２内には光学部材２３２の一部が設けられている。この光学部材２３２の頂上部２３２ｃは、尖状部２２４の先端２２４ｃよりも高い位置に設けられている。
【００９１】
尖状部２２４は、第１表面２２４ａおよび第２表面２２４ｂを含む。第１表面２２４ａと第２表面２２４ｂとのなす角θ２は鋭角である。本実施の形態の光素子２００において、尖状部２２４は素子部１４０と一体化して設けられている。より具体的には、尖状部２２４は、素子部１４０の第２ミラー１０４と一体化して設けられている。また、この光素子２００において、柱状部１３０の上面１３０ａのうち第１電極１０７で覆われていない部分が凹部２１１であり、この凹部２１１内に尖状部２２４が形成されている。
【００９２】
２．光素子の製造方法
次に、図１１および図１２に示す光素子２００の製造方法について、図１３〜図２０を参照して説明する。図１３〜図２０はそれぞれ、図１１および図１２に示す光素子２００の一製造工程を模式的に示す断面図であり、図１３に示す断面に対応している。
【００９３】
（１）まず、半導体基板１０１上に半導体多層膜２５０を形成する（図１３参照）。この半導体多層膜２５０の形成方法は、第１の実施の形態において半導体多層膜１５０を形成する方法と同様であり、半導体多層膜２５０の層構造は半導体多層膜１５０とほぼ同様である。なお、本実施の形態では、半導体多層膜２５０において、第２ミラー１０４ａの膜厚を、半導体多層膜１５０中の第２ミラー１０４よりも層１０４ｂの分だけ厚く形成しておく。この層１０４ｂは、後述する工程において尖状部２２４を形成するために使用される。
【００９４】
（２）次に、柱状部１３０が形成される（図１４参照）。具体的には、まず、第２ミラー１０４ａ上にフォトレジスト（図示せず）を塗布した後、フォトリソグラフィ法により該フォトレジストをパターニングすることにより、所定のパターンのレジスト層Ｒ３が形成される（図１３参照）。
【００９５】
次に、レジスト層Ｒ３をマスクとして、例えばドライエッチング法により、第２ミラー１０４ａ、活性層１０３、および第１ミラー１０２の一部をエッチングする。これにより、図１４に示すように、柱状部１３０が形成される。また、以上の工程により、柱状部１３０を含む素子部（共振器）１４０が半導体基板１０１上に形成される（図１４参照）。その後、レジスト層Ｒ３が除去される。
【００９６】
次いで、第１の実施の形態と同様の方法により、第２ミラー１０４ａに電流狭窄層１０５が形成される（図１５参照）。
【００９７】
（２）次に、尖状部２２４が形成される（図１６〜図２０参照）。
【００９８】
まず、柱状部１３０の上面１３０ａおよび側壁１３０ｂを覆うようにフォトレジスト層Ｒ４を塗布した後（図１６参照）、フォトリソグラフィ法により該フォトレジストをパターニングすることにより、所定のパターンのレジスト層Ｒ４が形成される（図１７参照）。このレジスト層Ｒ４は、柱状部１３０の上面１３０ａ上に開口部９２２を有する。次に、このレジスト層Ｒ４をマスクとして第２ミラー１０４ａをパターニングすることにより、第２ミラー１０４ａに開口部３２２を形成する（図１８参照）。次いで、このレジスト層Ｒ４を除去する。
【００９９】
ここで、レジスト層Ｒ４のベーク条件や露光の条件等を調整することにより、この開口部３２２を順テーパ形状に形成する（図１８参照）。すなわち、半導体基板１０１の表面１０１ａと平行な面における開口部３２２の切断面が、半導体基板１０１に近づくにつれて小さくなるようにする。
【０１００】
次いで、公知のフォトリソグラフィ法により、所定のパターンのレジスト層Ｒ５を開口部３２２および第１ミラー１０２上に形成する（図１９参照）。このレジスト層Ｒ５は、柱状部１３０の上面１３０ａのうち開口部３２２を除く領域に開口部８２２を有する（図１９参照）。
【０１０１】
続いて、このレジスト層Ｒ５をマスクとして、エッチングによって第２ミラー１０４ａをパターニングすることにより、尖状部２２４を形成する。この尖状部２２４が形成されることにより、開口部２２２が形成される（図２０参照）。次いで、このレジスト層Ｒ５を除去する。
【０１０２】
尖状部２２４を形成する場合、例えばエッチングの時間を制御したり、あるいはエッチングレートの差を利用したりすることができる。エッチングレートの差を利用する場合、尖状部２２４を形成するための層１０４ａの直下に、層１０４ａとエッチングレートが異なる層（図示せず）を形成しておき、このエッチングレートが異なる層が露出した時点でエッチングを終了させることができる。
【０１０３】
なお、本実施の形態においては前述したように、柱状部１３０をまず形成した後に尖状部２２４を形成する場合について説明したが、尖状部２２４を形成した後に柱状部１３０を形成してもよい。
【０１０４】
（３）次いで、第１の実施の形態と同様の方法にて、絶縁層１０６ならびに第１および第２電極１０７，１０９を形成した後、光学部材２３２を形成する。光学部材２３２は、第１の実施の形態の光学部材１３２と同様の方法にて製造することができる。
【０１０５】
以上の工程により、光学部材２３２を含む光素子２００が得られる（図１１および図１２参照）。
【０１０６】
３．特徴
本実施の形態の光素子２００によれば、第１の実施の形態の光素子１００と同様の特徴を有する。
【０１０７】
加えて、本実施の形態の光素子２００によれば、光学部材２３２が光学面２０８上にのみ設けられていることにより、光学部材２３２から出射する光の広がり量を小さくすることができる。この特徴について、図２１（ａ）および図２１（ｂ）を参照して説明する。図２１（ａ）は、図１に示す光素子１００の光学部材１３２近傍を拡大して模式的に示す断面図であり、図２１（ｂ）は、図１１および図１２に示す光素子２００の光学部材２３２近傍を拡大して模式的に示す断面図である。
【０１０８】
本実施の形態の光素子２００の光学部材２３２は、図２１（ａ）に示すように、光学面２３２上にのみ設けられている。このため、光学部材１３２（図２１（ａ）参照）と比較して、光学部材２３２（図２１（ｂ）参照）の曲率を小さくすることができる。これにより、図２１（ｂ）に示すように、光学面２０８から光学部材２３２の頂上部２３２ｃまでの距離Ｌ１を小さくすることができる。その結果、光学部材２３２から出射する光の広がり量を小さくすることができる（図２１（ｂ）参照）。これにより、本実施の形態の光素子２００から出射する光を例えば光ファイバ等の光導波路（図示せず）に導入する場合、前記光導波路へと前記光を導入するのが容易となる。
【０１０９】
また、本実施の形態の光素子２００では、尖状部２２４が素子部１４０（第２ミラー１０４）と一体化して形成されている。すなわち、素子部１４０を構成する層を利用して尖状部２２４を形成することができるため、尖状部２２４を簡便な工程にて形成することができる。
【０１１０】
４．変形例
本実施の形態の光素子２００の尖状部の変形例を図２２（ａ）および図２２（ｂ）に示す。なお、図２２（ａ）および図２２（ｂ）においては、尖状部近傍のみを拡大して模式的に示し、光学部材の図示は省略する。図２２（ａ）には尖状部４２４が、図２２（ｂ）には尖状部５２４が示されている。
【０１１１】
尖状部４２４は、第１表面４２４ａおよび第２表面４２４ｂを有し、第１表面４２４ａと第２表面４２４ｂとのなす角θ４は鋭角である。同様に、尖状部５２４は、第１表面５２４ａおよび第２表面５２４ｂを有し、第１表面５２４ａと第２表面５２４ｂとのなす角θ５は鋭角である。
【０１１２】
一方、図２２（ａ）に示すように、尖状部４２４において、第２表面４２４ｂと光学面４０８とのなす角θ６はほぼ直角であるのに対して、図２２（ｂ）に示すように、尖状部５２４において、第２表面５２４ｂと光学面５０８とのなす角θ７は鋭角である。尖状部５２４のように、第２表面５２４ｂと光学面５０８とのなす角θ７が鋭角である場合、図２２（ｂ）に示すように、素子部１４０の活性層１０３で生じた光が第２表面５２４ｂで反射されてしまい、光学面５０８から出射せずに活性層１０３に戻る光（戻り光）が生じることがある。この戻り光は、素子部１４０の駆動に影響を及ぼすおそれがある。したがって、戻り光の発生が少ない点で、尖状部５２４の形状よりも尖状部４２４の形状のほうが望ましい。
【０１１３】
なお、本実施の形態の光素子２００の尖状部２２４は、図２２（ａ）に示す尖状部４２４と同様に、第２表面２２４ｂと光学面２０８とのなす角θ６がほぼ直角である（図１２参照）。
【０１１４】
さらに、尖状部４２４のように、第２表面４２４ｂと光学面４０８とのなす角θ６がほぼ直角に近いほど、光学面４０８に対して液滴を吐出して光学部材前駆体（図示せず）を形成し硬化させて光学部材（図示せず）を形成する際に、光学部材前駆体が第２表面４２４ｂと濡れにくくなる。すなわち、第２表面５２４ｂと光学面５０８とのなす角θ７が鋭角である尖状部５２４よりも、第２表面４２４ｂと光学面４０８とのなす角θ６がほぼ直角に近い尖状部４２４のほうが、光学部材前駆体をより確実に形成することができる。
【０１１５】
＜第３の実施の形態＞
１．光素子の構造
図２３は、本発明を適用した一実施の形態に係る光素子３００を模式的に示す断面図である。
【０１１６】
本実施の形態の光素子３００は、半導体基板１０１の裏面１０１ｂに開口部３２２が設けられ、この開口部３２２内に光学部材３３２が設けられている点、ならびにこの光学部材３３２から光が出射する点において、第１の実施の形態の光素子１００（図１および図２参照）と異なる構成を有する。その他の構成要素は、第１の実施の形態の光素子１００と同様である。したがって、本実施の形態の光素子３００において、光素子１００と同様の構成要素については、第１の実施の形態の各構成要素と同一の符号を付して、詳しい説明を省略する。
【０１１７】
本実施の形態の光素子３００は、光学面３０８を有する素子部１４０と、光学面３０８を取り囲むように設けられた尖状部３２４と、光学面３０８上に設けられた光学部材３３２とを含む。尖状部３２４は第１表面３２４ａおよび第２表面３２４ｂを有し、第１表面３２４ａと第２表面３２４ｂとのなす角θ３は鋭角である。尖状部３２４の先端３２４ｃは、第１表面３２４ａと第２表面３２４ｂとの交点であり、光学面３０８よりも高い位置にある。
【０１１８】
また、本実施の形態の光素子３００においては、第１表面３２４ａは、凹部３２２の側壁を構成している。さらに、光学面３０８は凹部３２２の底面である。
【０１１９】
また、本実施の形態の光素子３００においては、第１電極１０７が柱状部１３０の上面１３０ａを覆っている。また、絶縁層１０６に開口部５２２が設けられている。開口部５２２において、第２ミラー１０２上に第２電極１０９が設けられている。
【０１２０】
２．光素子の製造方法
本実施の形態の光素子３００は、第１の実施の形態の光素子１００と同様の工程にて形成することができる。具体的には、素子部１４０を形成し、第１および第２電極１０７および１０９を形成した後、尖状部３２４および光学部材３３２を形成することができる。
【０１２１】
尖状部３２４は、半導体基板１０１の裏面１０１ｂをパターニングすることにより得られる。尖状部３２４を形成した後、光学部材３３２を形成することができる。尖状部３２４および光学部材３３２は、第１の実施の形態において尖状部１２４および光学部材１３２を形成する方法と同様の方法を用いることができる。
【０１２２】
３．特徴
本実施の形態の光素子３００によれば、第１の実施の形態の光素子と同様の特徴を有する。
【０１２３】
加えて、本実施の形態の光素子３００によれば、活性層１０３で生じた光を半導体基板１０１の裏面１０１ｂから出射させるために、半導体基板１０１をエッチングにより除去する工程を利用して、尖状部３２４を形成することができる。このため、尖状部３２４を効率よく形成することができる。
【０１２４】
［第４の実施の形態］
図２４は、本発明を適用した第４の実施の形態の光モジュールを模式的に示す図である。この光モジュール５００は、第１の実施の形態の光素子１００（図１および図２参照）と、半導体チップ２０と、光ファイバ３０とを含む。なお、本実施の形態の光モジュール５００において、第１の実施の形態の光素子１００のかわりに、第２の実施の形態の発光素子２００または第３の実施の形態の光素子３００を用いた場合でも、同様の作用および効果を奏することができる。このことは、後述する第５および第６の実施形態においても同様である。
【０１２５】
１．光モジュールの構造
光素子１００は、光ファイバ３０の端面３０ａから出射される光を吸収する。この光素子１００は、光ファイバ３０の端面３０ａとの相対的な位置が固定された状態となっている。具体的には、光素子１００の光学面１０８が光ファイバ３０の端面３０ａと対向している。
【０１２６】
半導体チップ２０は、光素子１００を駆動するために設置されている。すなわち、半導体チップ２０には、光素子１００を駆動するための回路が内蔵されている。半導体チップ２０には、内部の回路に電気的に接続された複数の電極（またはパッド）２２が形成されている。電極２２が形成された面に、少なくとも一つの電極２２と電気的に接続した配線パターン２４，６４が形成されることが好ましい。
【０１２７】
半導体チップ２０と光素子１００とは電気的に接続されている。例えば、配線パターン１４と、半導体チップ２０上に形成された配線パターン２４とがハンダ２６を介して電気的に接続されている。この配線パターン１４は、光素子１００の第２電極１０９（図２４では図示せず）と電気的に接続されている。また、光素子１００の第１電極１０７と、半導体チップ２０上に形成された配線パターン２４とがワイヤ２７を介して電気的に接続されている。
【０１２８】
光素子１００は、半導体チップ２０に対してフェースダウン実装させることができる。こうすることで、ハンダ２６によって、電気的な接続を行えるのみならず、光素子１００と半導体チップ２０とを固定することができる。なお、配線パターン１４と配線パターン６４との接続には、ワイヤを使用したり、導電ペーストを用いてもよい。
【０１２９】
光素子１００と半導体チップ２０との間に、アンダーフィル材４０を設けてもよい。アンダーフィル材４０が光素子１００の光学面１０８を覆うときには、アンダーフィル材４０は透明であることが好ましい。アンダーフィル材４０は、光素子１００と半導体チップ２０との電気的な接続部分を覆って保護するとともに、光素子１００および半導体チップ２０の表面も保護する。さらに、アンダーフィル材４０は、光素子１００および半導体チップ２０の接合状態を保持する。
【０１３０】
半導体チップ２０には、穴（例えば貫通穴）２８が形成されていてもよい。穴２８には光ファイバ３０が挿入される。穴２８は、内部の回路を避けて、電極２２が形成された面からその反対側の面に至るまで形成されている。穴２８の少なくとも一方の開口端部には、テーパ２９が形成されていることが好ましい。テーパ２９を形成することで、穴２８に光ファイバ３０を挿入しやすくなる。
【０１３１】
半導体チップ２０は、基板４２に取り付けられていてもよい。詳しくは、半導体チップ２０は、接着剤４４を介して基板４２に貼り付けられていてもよい。基板４２には、穴４６が形成されている。穴４６は、半導体チップ２０の穴２８と連通する位置に形成されている。半導体チップ２０と基板４２とを接着する接着剤４４は、２つの穴２８、４６の連通を妨げないように、これらを塞がないように設けられる。基板４２の穴４６は、半導体チップ２０とは反対側の方向に内径が大きくなるように、テーパが付された形状になっている。これにより、光ファイバ３０を挿入しやすくなっている。
【０１３２】
基板４２は、樹脂、ガラスまたはセラミックなどの絶縁性を有する材料から形成されてもよいが、金属などの導電性を有する材料から形成されてもよい。基板４２が導電性の材料からなるときには、少なくとも半導体チップ２０が取り付けられる面に絶縁膜４３を形成することが好ましい。なお、以下の実施の形態でも、基板４２として同様の材料を用いることができる。
【０１３３】
また、基板４２は、高い熱伝導性を有することが好ましい。これによれば、基板４２が、光素子１００および半導体チップ２０の少なくとも一方の熱の発散を促進する。この場合、基板４２はヒートシンクまたはヒートスプレッダである。本実施の形態では、半導体チップ２０が基板４２に接着されているので、直接的には半導体チップ２０を冷却することができる。なお、半導体チップ２０と基板４２とを接着する接着剤４４は、熱伝導性を有することが好ましい。さらに、半導体チップ２０が冷却されるので、半導体チップ２０に接合された光素子１００も冷却される。
【０１３４】
基板４２には、配線パターン４８が設けられている。また、基板４２には、外部端子５０が設けられている。本実施の形態では、外部端子５０はリードである。基板４２に形成された配線パターン４８は、例えばワイヤ５２を介して、半導体チップ２０の電極２２、ならびに半導体チップ２０上に形成された配線パターン２４，６４のうち少なくとも１つと電気的に接続される。また、配線パターン４８は、外部端子５０と電気的に接続されてもよい。
【０１３５】
光ファイバ３０は、半導体チップ２０の穴２８に挿入されている。また、光ファイバ３０は、基板４２の穴４６にも挿通されている。穴４６は、半導体チップ２０の穴２８に向けて徐々に内径が小さくなっており、半導体チップ２０とは反対側の面では、穴４６の開口の内径は、光ファイバ３０よりも大きくなっている。光ファイバ３０と穴４６の内面との間の隙間は、樹脂などの充填材５４で埋めることが好ましい。充填材５４は、光ファイバ３０を固定して抜け止めを図る機能も有する。
【０１３６】
また、本実施の形態の光モジュールにおいては、光素子１００および半導体チップ２０が樹脂５６で封止されている。樹脂５６は、光素子１００と半導体チップ２０との電気的な接続部分や、半導体チップ２０と基板４２に形成された配線パターン４８との電気的な接続部分も封止する。
【０１３７】
［第５の実施の形態］
図２５は、本発明を適用した第５の実施の形態の光伝達装置を示す図である。光伝達装置９０は、コンピュータ、ディスプレイ、記憶装置、プリンタ等の電子機器９２を相互に接続するものである。電子機器９２は、情報通信機器であってもよい。光伝達装置９０は、ケーブル９４の両端にプラグ９６が設けられたものであってもよい。ケーブル９４は、光ファイバ３０（図２４参照）を含む。プラグ９６は、光素子１００および半導体チップ２０を内蔵する。なお、光ファイバ３０はケーブル９４に内蔵され、光素子１００および半導体チップ２０はプラグ９６に内蔵されているため、図２５には図示されていない。光ファイバ３０と光素子１００との取り付け状態は、第４の実施の形態にて説明した通りである。
【０１３８】
光ファイバ３０の一方の端部には、第１の実施の形態の光素子１００が設けられており、光ファイバ３０の他方の端部には、受光素子（図示せず）が設けられている。この受光素子は入力された光信号を電気信号に変換した後、この電気信号を一方の電子機器９２に入力する。一方、電子機器９２から出力された電気信号は、光素子１００によって光信号に変換される。この光信号は光ファイバ３０を伝わり、受光素子に入力される。なお、受光素子は、本発明を適用した受光素子であってもよい。
【０１３９】
以上説明したように、本実施の形態の光伝達装置９０によれば、光信号によって、電子機器９２間の情報伝達を行うことができる。
【０１４０】
［第６の実施の形態］
図２６は、本発明を適用した第６の実施の形態の光伝達装置の使用形態を示す図である。光伝達装置９０は、電子機器８０間に接続されている。電子機器８０として、液晶表示モニタまたはディジタル対応のＣＲＴ（金融、通信販売、医療、教育の分野で使用されることがある。）、液晶プロジェクタ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、ディジタルＴＶ、小売店のレジ（ＰＯＳ（Point of Sale Scanning）用）、ビデオ、チューナー、ゲーム装置、プリンタ等が挙げられる。
【０１４１】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【０１４２】
例えば、上記実施の形態では、柱状部を一つ有する面発光型発光素子について説明したが、基板面内で柱状部が複数個設けられていても本発明の形態は損なわれない。また、複数の面発光型発光素子がアレイ化されている場合でも、同様の作用および効果を有する。
【０１４３】
また、例えば、上記実施の形態において、各半導体層におけるｐ型とｎ型とを入れ替えても本発明の趣旨を逸脱するものではない。上記実施の形態では、ＡｌＧａＡｓ系のものについて説明したが、発振波長に応じてその他の材料系、例えば、ＧａＩｎＰ系、ＺｎＳＳｅ系、ＩｎＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＧａＩｎＮＡｓ系、ＧａＡｓＳｂ系の半導体材料を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明の第１の実施の形態の光素子を模式的に示す断面図である。
【図２】図１および図２に示す光素子を模式的に示す平面図である。
【図３】図１および図２に示す光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図４】図１および図２に示す光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図５】図１および図２に示す光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図６】図１および図２に示す光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図７】図１および図２に示す光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図８】図１および図２に示す光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図９】図１および図２に示す光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１０】図１および図２に示す光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態の光素子を模式的に示す断面図である。
【図１２】図１１に示す光素子を模式的に示す平面図である。
【図１３】図１１および図１２に示す光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１４】図１１および図１２に示すに示す光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１５】図１１および図１２に示すに示す光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１６】図１１および図１２に示すに示す光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１７】図１１および図１２に示すに示す光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１８】図１１および図１２に示すに示す光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１９】図１１および図１２に示すに示す光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図２０】図１１および図１２に示すに示す光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図２１】図２１（ａ）は、図１に示す光素子の光学部材近傍を拡大して模式的に示す断面図であり、図２１（ｂ）は、図１１に示す光素子の光学部材近傍を拡大して模式的に示す断面図である。
【図２２】図２２（ａ）および図２２（ｂ）はそれぞれ、図１１に示す光素子の尖状部の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図２３】本発明の第３の実施の形態の光素子を模式的に示す断面図である。
【図２４】本発明の第４の実施の形態に係る光モジュールを模式的に示す断面図である。
【図２５】本発明の第５の実施の形態に係る光伝達装置を模式的に示す図である。
【図２６】本発明の第６の実施の形態に係る光伝達装置の使用形態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【０１４５】
１４，２４，６４，４８  配線パターン、  ２０  半導体チップ、  ２２  電極、  ２６  ハンダ、  ２７  ワイヤ、  ２８，４６  穴、  ２９  テーパ、  ３０  光ファイバ、  ３０ａ  光ファイバの端面、  ４０  アンダーフィル材、  ４２  基板、  ４３  絶縁膜、  ４４  接着剤、  ５０  外部端子、  ５２  ワイヤ、  ５４  充填材、  ５６  樹脂、  ８０，９２  電子機器、  ９０  光伝達装置、  ９４  ケーブル、  ９６  プラグ、  １００，２００，３００  光素子、  １０１  半導体基板、  １０１ａ  半導体基板の表面、  １０１ｂ  半導体基板の裏面、  １０２  第１ミラー、  １０３  活性層、  １０４，１０４ａ  第２ミラー、  １０４ｂ  尖状部形成用層、  １０５  電流狭窄層、  １０６  絶縁層、  １０６ａ  絶縁層の上面、  １０７  第１電極、  １０８，２０８，３０８，４０８，５０８  出射面、  １０９  第２電極、  １１０  素子部、  １１１，２１１  凹部、  １１２  ノズル、  １１３  エネルギー線、  １２０  インクジェットヘッド、  １２２，１９２，２２２，３２２，５２２，８２２，９２２  開口部、  １２４，２２４，３２４，４２４，５２４  尖状部、  １２４ａ，２２４ａ，３２４ａ，４２４ａ，５２４ａ  尖状部の第１表面、  １２４ｂ，２２４ｂ，３２４ｂ，４２４ｂ，５２４ｂ  尖状部の第２表面、  １２４ｃ，２３４ｃ，３３４ｃ  尖状部の先端、  １３０  柱状部、  １３０ａ  柱状部の上面、  １３０ｂ  柱状部の側壁、  １３２，２３２，３３２  光学部材、  １３２ａ  光学部材前駆体、  １３２ｂ  液滴、  １４０  素子部（共振器）、  １５０  半導体多層膜、  １６０  凸部、  ２２４ａ  尖状部の第１表面、  ２２４ｂ  尖状部の第２側面、  ５００  光モジュール、  Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４  レジスト層
【図１】
0003719441.tif 000002
【図２】
0003719441.tif 000003
【図３】
0003719441.tif 000004
【図４】
0003719441.tif 000005
【図５】
0003719441.tif 000006
【図６】
0003719441.tif 000007
【図７】
0003719441.tif 000008
【図８】
0003719441.tif 000009
【図９】
0003719441.tif 000010
【図１０】
0003719441.tif 000011
【図１１】
0003719441.tif 000012
【図１２】
0003719441.tif 000013
【図１３】
0003719441.tif 000014
【図１４】
0003719441.tif 000015
【図１５】
0003719441.tif 000016
【図１６】
0003719441.tif 000017
【図１７】
0003719441.tif 000018
【図１８】
0003719441.tif 000019
【図１９】
0003719441.tif 000020
【図２０】
0003719441.tif 000021
【図２１】
0003719441.tif 000022
【図２２】
0003719441.tif 000023
【図２３】
0003719441.tif 000024
【図２４】
0003719441.tif 000025
【図２５】
0003719441.tif 000026
【図２６】
0003719441.tif 000027