[go: up one dir, main page]

CN118523165A - 子载体、激光模块、光学引擎模块及xr眼镜 - Google Patents

子载体、激光模块、光学引擎模块及xr眼镜 Download PDF

Info

Publication number
CN118523165A
CN118523165A CN202311537608.3A CN202311537608A CN118523165A CN 118523165 A CN118523165 A CN 118523165A CN 202311537608 A CN202311537608 A CN 202311537608A CN 118523165 A CN118523165 A CN 118523165A
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal layer
laser module
layer
sub
laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311537608.3A
Other languages
English (en)
Inventor
本田隆
青柳岳
福田诚
小卷壮
福崎亮平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Publication of CN118523165A publication Critical patent/CN118523165A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S5/0071—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for beam steering, e.g. using a mirror outside the cavity to change the beam direction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/0232—Lead-frames
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/02315—Support members, e.g. bases or carriers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0233—Mounting configuration of laser chips
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0233—Mounting configuration of laser chips
    • H01S5/02335—Up-side up mountings, e.g. epi-side up mountings or junction up mountings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0233—Mounting configuration of laser chips
    • H01S5/02345—Wire-bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0235—Method for mounting laser chips
    • H01S5/02355—Fixing laser chips on mounts
    • H01S5/0237—Fixing laser chips on mounts by soldering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0239—Combinations of electrical or optical elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

本发明的技术问题在于，提供一种在光半导体元件形成于子载体上时，抑制光半导体元件的照射面被熔融地形成的结构物遮挡的子载体及激光模块。该子载体是激光模块用的子载体，其具备由基台和形成于所述基台的表面的保护层构成的晶圆部、形成于所述保护层上的第一金属层、形成于所述第一金属层上的共晶层、以及形成于所述共晶层上的第二金属层，所述晶圆部是在宽度方向上与共晶层重叠的区域，在长边方向上比第一金属层更靠外侧的区域形成有凹部。

Description

子载体、激光模块、光学引擎模块及XR眼镜
技术领域
本发明涉及子载体、激光模块、光学引擎模块及XR眼镜。
背景技术
随着数据流量(data traffic)的增大，光通信系统及使用了光通信系统的日常生活的各种光器件的多功能化不断发展。近来，谋求多功能化并且高密度化，研究多功能且小型的光器件。
近年来，在硅波导中集成发光元件及受光元件的硅光子学的技术不断进展，并用于光通信系统。进行合波·分波·波长选择等光信号处理的平面光波电路(PlanarLightwave Circuit：PLC)是用于光通信系统的代表性的硅波导之一。
在光通信系统以外的例如日常生活的可穿戴器件及小型投影仪等中，也需要根据使用目的体现多个功能且可携带装置整体的、多功能且小型的光器件。
AR(Augmented Reality：增强现实)眼镜、VR(Virtual Reality：虚拟现实)眼镜等XR眼镜作为小型的可穿戴器件备受期待。在AR眼镜、VR眼镜那样的可穿戴器件中，以将各功能收于普通眼镜型的尺寸的方式小型化成为普及的关键。
在专利文献1中，公开有一种将具备出射激光的激光二极管元件的芯片通过熔融的AuSn焊料与副底座接合的激光二极管元件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-001289号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，专利文献1的激光二极管元件，具备出射激光的激光二极管元件的芯片通过熔融的AuSn焊料与副底座接合，当熔融的AuSn焊料在激光二极管元件的照射面上凸出时，激光被熔融的AuSn的结构物遮挡。
本发明是鉴于上述情况而完成的发明，其目的在于，提供一种在光半导体元件形成于子载体上时，抑制光半导体元件的照射面被熔融地形成的结构物遮挡，以激光通过期望的光路的方式控制的子载体、激光模块，及具备其的光学引擎模块及XR眼镜。
用于解决问题的技术方案
为了解决上述课题，本发明提供以下的技术方案。
(1)本发明的一个方式的子载体是激光模块用的子载体，其具备：由基台和形成于所述基台的表面的保护层构成的晶圆部、形成于所述保护层上的第一金属层、形成于所述第一金属层上的共晶层、以及形成于所述共晶层上的第二金属层，所述晶圆部是在宽度方向上与共晶层重叠的区域，在长边方向上比第一金属层更靠外侧的区域形成有凹部。
(2)在上述(1)的子载体中，也可以是，从层叠方向俯视，所述第一金属层和所述共晶层在长边方向上的端面，与所述凹部重叠。
(3)在上述(1)或(2)中任一项的子载体中，也可以是，所述凹部距所述保护层的表面的深度为10μm以上。
(4)本发明的一个方式的激光模块具备：上述(1)～(3)中任一项的子载体、和能够在所述长边方向上照射激光地形成于所述第二金属层上的光半导体元件，从层叠方向俯视，所述光半导体元件的激光的照射面与所述凹部重叠。
(5)在上述(4)的激光模块中，也可以是，所述第一金属层及所述共晶层被所述光半导体元件覆盖。
(6)在上述(4)或(5)的激光模块中，也可以是，在所述光半导体元件的激光照射方向上，所述第一金属层的端部和所述光半导体元件的端部的距离为1μm以上。
(7)本发明的一个方式的光学引擎模块具备：上述(4)～(6)中任一项的激光模块、以及扫描从所述激光模块出射的光的光扫描反射镜。
(8)本发明的一个方式的XR眼镜具备：上述(7)的光学引擎模块。
发明效果
根据本发明，能够提供一种在光半导体元件形成于子载体上时，抑制光半导体元件的照射面被熔融地形成的结构物遮挡的子载体及激光模块。
附图说明
图1是说明本发明一个实施方式的激光模块的结构的立体图。
图2是图1所示的激光模块的PLC的入射面的截面图。
图3是图1所示的激光模块的一部分俯视图。
图4是说明图1的激光模块中具备的子载体及半导体发光元件的结构的截面图。
图5是说明图1的激光模块中具备的子载体及半导体发光元件的结构的截面图，是表示与图2不同方向的截面的截面图。
图6是说明本发明一个实施方式的子载体的制造方法的图。
图7是说明本发明一个实施方式的子载体的制造方法的图，是表示在晶圆部形成凹部的情形的图。
图8是说明本发明一个实施方式的子载体的制造方法的图，是表示使LD与基台接合的情形的图。
图9是表示图1的激光模块的变形例的上视图。
图10是表示图1的激光模块的变形例的立体图。
图11是封装了的集成激光模块的俯视图。
图12是图11的激光模块的截面图。
图13是将图11的激光模块的罩取下的状态的俯视图。
图14是从图11的激光模块的出射部侧观察的侧视图。
图15是表示图11的激光模块的使用时的一个方式的立体图。
图16是用于说明本发明一个实施方式的XR眼镜的概念图。
图17是表示通过从本发明一个实施方式的激光模块出射的激光在视网膜上投影直接图像的情形的概念图。
附图标记的说明
10、10-1、10-2、10-3子载体
11、11-1、11-2、11-3上表面
20晶圆部
21基台
22保护层
23凹部
24预备凹部
30半导体发光元件(LD)
31、31-1、31-2、31-3出射面
33生长层
40基板
41上表面
51、51-1、51-2、51-3、51-4、51-7芯
52包层
57-1、57-2汇合位置
60-1红色激光源
60-2绿色激光源
60-3蓝色激光源
61、61-1、61-2、61-3入射面
64出射面
70金属层
75第一金属层
76第二金属层
77共晶层
81抗反射膜
90激光装置
100激光模块
102主体
105罩
107容纳部
108电极部
110封装
112金属膜
131低壁部
180基座
182粘接层
210外部电极焊盘
211第一区域
212第二区域
具体实施方式
以下，适当参照图，详细地说明实施方式。为了容易理解特征，方便起见，以下的说明中使用的附图有时将成为特征的部分放大表示，有时各构成要素的尺寸比率等与实际不同。以下的说明中例示的材料、尺寸等为一例，本发明不限定于这些，可以在实现本发明效果的范围内适当变更并实施。在本实施方式中，某个层形成于其它层上不限定于直接形成在该其它层上的例子，还包含经由其它层形成的结构。
[激光模块]
图1是说明本发明一个实施方式的激光模块的结构的立体图。图2是图1所示的激光模块的PLC的入射面的截面图，图3是图1所示的激光模块的一部分俯视图。
图1所示的激光模块100具备后续详述的子载体10、经由金属层70与子载体10的上表面11接合的LD(光半导体元件)30、在子载体10的面内方向上形成的基板40、以及设置于基板40的上表面的PLC(光波导)50。LD30在接近子载体10侧的表面形成有生长层33。LD30可在长边方向(y方向)上照射激光地形成于金属层70中、后续详述的第二金属层上。在图示的激光模块中，LD30设置成可向﹢y方向照射激光。此外，在LD30的y方向上的两侧的面例如形成有反射面。例如，通过在作为激光的照射方向的﹢y方向的端面形成有反射率低的反射面，在﹣y方向上形成有反射率高的反射面，由受激发射而出射的激光的强度提高。
激光模块100例如是将光的3原色即红(R)、绿(G)、蓝(B)各个颜色的光合并的合波器。激光模块100例如可适用作搭载于头戴式显示器的合波器。作为使用的光源的LD30不限于红(R)、绿(G)、蓝(B)，在本实施方式中，例示的光的3原色的LD(光半导体元件)30可以使用市售的红色光、绿色光、蓝色光等各种激光元件。只要根据期望的用途适当选择即可，例如，红色光可使用峰波长为610nm以上且750nm以下的光，绿色光可使用峰波长为500nm以上且560nm以下的光，蓝色光可使用峰波长为435nm以上且480nm以下的光。
LD30例如为从接近晶圆部20侧依次以P﹢接触层、电流阻挡层、P﹢包覆(clad)层、N﹣包覆层、N﹣半导体基板顺序重叠的层叠体，以接近晶圆部20侧的面成为高电位，远离晶圆部20侧的面成为低电位的方式控制并动作。
激光模块100具备：发出红色光的LD30-1、发出绿色光的LD30-2、及发出蓝色光的LD30-3。LD30-1、30-2、30-3在与从各个LD发出的光的出射方向大致正交的方向上相互隔开间隔地配置，设置于单独的子载体10的上表面。如后续详，LD30-1、LD30-2、LD30-3分别设置于子载体10-1、10-2、10-3的上表面11-1、11-2、11-3。以下，关于激光模块100的任意的构成要素的符号Z，对于与符号Z-1、Z-2、...、Z-K的构成要素共同的内容，有时将它们汇总并记载为符号Z。上述的K为2以上的自然数。
此外，虽然没有提及，但也可以使用作为本实施方式示出的红(R)、绿(G)、蓝(B)以外的光，使用附图说明的红(R)、绿(G)、蓝(B)的搭载顺序也不需要是该顺序，可以适当变更。
基板40由硅(Si)构成。PLC50通过包含形成集成电路等微细的结构时使用的公知的光刻或干法蚀刻的半导体工艺，在上表面41上以与基板40成为一体的方式制作。如图1及图2所示，在PLC50设置有多个且与LD30-1、30-2、30-3相同数量的芯51-1、51-2、51-3、和包围芯51-1、51-2、51-3的包层52。包层52的厚度和芯51-1、51-2、51-3的宽度方向尺寸没有特别限制。例如，在具有50μm程度的厚度的包层52中，配设有：具有数微米程度的宽度方向尺寸的芯51-1、51-2、51-3。
芯51-1、51-2、51-3及包层52例如由石英构成。芯51-1、51-2、51-3的折射率比包层52的折射率高规定值。由此，入射于芯51-1、51-2、51-3的各个的光一边在各芯和包层52的界面全反射，一边在各芯传播。在芯51-1、51-2、51-3，以与上述的规定值对应的量掺杂有例如锗(Ge)等杂质。
以下，将从LD30发出的光的出射方向设为y方向。将在包含y方向的面内与y方向正交、且LD30-1、30-2、30-3相互隔开间隔地配置的方向设为x方向。将与x方向及y方向正交、且从子载体10朝向LD30的方向设为z方向。在PLC50的入射面61，芯51-1、51-2、51-3在x方向及z方向上与从LD30-1、30-2、30-3发出的光的光轴对齐地配置。
如图1所示，芯51-1、51-2、51-3在到达PLC50的出射面64的跟前侧集中成一个。即，芯51-1、51-2、51-3随着朝向y方向的前方会聚，并汇合成一个芯51-4。优选芯51-1、51-2、51-3分别以规定的曲率半径以上的曲率半径会聚为芯51-4。
如图3所示，PLC50的入射面61配置为与LD30的出射面31相对。详细而言，LD30-1的出射面31-1与芯51-1的入射面61-1相对。在x方向及z方向上，从LD30-1发出的红色光的光轴和入射面61-1的中心大致重叠。同样地，LD30-2的出射面31-2与芯51-2的入射面61-2相对。在x方向及z方向上，从LD30-2发出的绿色光的光轴和入射面61-2的中心大致重叠。LD30-3的出射面31-3与芯51-3的入射面61-3相对。在x方向及z方向上，从LD30-3发出的蓝色光的光轴和入射面61-3的中心大致重叠。通过这种结构及配置，从LD30-1、30-2、30-3发出的红色光、绿色光、蓝色光的至少一部分可以入射于芯51-1、51-2、51-3。
如图1所示，从LD30-1、30-2、30-3发出的红色光、绿色光、蓝色光分别入射于芯51-1、51-2、51-3之后，在各芯传播。芯51-1、51-2及在这些芯传播的红色光及绿色光在比汇合位置57-2靠y方向的后方的规定的汇合位置57-1(参照图3)汇合。芯51-1、51-2彼此汇合了的芯51-7(参照图3)和芯51-3及在这些芯传播的红色光、绿色光及蓝色光在汇合位置57-2汇合。在汇合位置57-2聚光的红色光、绿色光及蓝色光在芯51-4传播，到达出射面64。从出射面64出射的三色光例如根据激光模块100的使用目的用作信号光等。
如图3所示，PLC50的入射面61配置为与LD30的出射面31相对。详细而言，LD30-1的出射面31-1与芯51-1的入射面61-1相对。在x方向及z方向上，从LD30-1发出的红色光的光轴和入射面61-1的中心大致重叠。同样地，LD30-2的出射面31-2与芯51-2的入射面61-2相对。在x方向及z方向上，从LD30-2发出的绿色光的光轴和入射面61-2的中心大致重叠。LD30-3的出射面31-3与芯51-3的入射面61-3相对。在x方向及z方向上，从LD30-3发出的蓝色光的光轴和入射面61-3的中心大致重叠。通过这种结构及配置，从LD30-1、30-2、30-3发出的红色光、绿色光、蓝色光的至少一部分可以入射到芯51-1、51-2、51-3。
如图1、3所示，从LD30-1、30-2、30-3发出的红色光、绿色光、蓝色光分别入射于芯51-1、51-2、51-3之后，在各芯传播。芯51-1、51-2及在这些芯传播的红色光及绿色光在比汇合位置57-2靠y方向的后方的规定的汇合位置57-1(参照图3)汇合。芯51-1、51-2彼此汇合了的芯51-7(参照图3)和芯51-3及在这些芯传播的红色光、绿色光及蓝色光在汇合位置57-2汇合。在汇合位置57-2聚光的红色光、绿色光及蓝色光在芯51-4传播，到达出射面64。从出射面64出射的三色光例如根据激光模块100的使用目的用作信号光等。
子载体10及基板40通过各种金属层而接合。子载体10及基板40通过例如AuSn等接合。在图3中示出子载体10及基板40通过接合层78接合的情形。构成接合层78的层也可以是一层，也可以是多层。即，在y方向上，在子载体10及基板40之间也可以形成多个金属层。另外，在PLC50的接近子载体10侧的端面也可以设置抗反射膜81。抗反射膜81例如一体地成形于基板40及PLC50的端面。抗反射膜81例如是通过将多个种类的电介质以与作为入射光的红色光、绿色光、蓝色光的波长对应的规定的厚度交替层叠而形成的多层膜。作为用于抗反射膜81的电介质，可列举例如氧化钛(TiO2)、氧化钽(Ta2O5)、氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)等。
LD30的出射面31和PLC50的入射面61以规定的间隔配置。入射面61与出射面31相对，在y方向上，在出射面31和入射面61之间存在间隙。因为激光模块100在空气中露出，因此在该间隙充满空气。
<子载体>
以下，对激光模块100中具备的子载体10进行说明。图4是说明图1的激光模块100中具备的子载体10及半导体发光元件(LD)30的结构的截面图，图5是说明图1的激光模块100中具备的子载体10及半导体发光元件30的结构的截面图。图5的截面图是表示与图4正交的截面的截面图。在图4中，为了便于说明，同时示出从LD30通过受激发射而发射的激光L。
子载体10是激光模块用的子载体，其具备：由基台21和形成于基台21的表面上的保护层22构成的晶圆部20、形成于保护层22上的第一金属层75、形成于第一金属层75上的共晶层77、以及形成于共晶层77上的第二金属层76，晶圆部20是在宽度方向上与共晶层77重叠的区域，在长边方向上比第一金属层75更靠外侧的区域形成有凹部23。在本实施方式中，将第一金属层75、共晶层77及第二金属层76统称为金属层70。
(晶圆部)
晶圆部20具备：基台21、及形成于基台21的表面上的保护层22。基台21是由例如Si等构成的晶圆。保护层22例如是Si的氧化物膜、Si的热氧化膜、Si的氮化物、TEOS(tetraethyl orthosilicate)膜等。保护层22例如由SiOx、Si3N4、TEOS等绝缘材料构成。保护层22承担将基台21与LD30电气分离的作用。基台21具有相比于其它区域更向﹢z方向突出的凸部21x。
从层叠方向(z方向)俯视，基台21的x方向上的端部附近露出。以下，将俯视基台21时露出的区域中、位于比保护层22更接近基板40侧的区域称为第一区域211，将位于比保护层22更远离基板40侧的区域称为第二区域212。即，俯视时，保护层22位于第一区域211及第二区域212之间。
俯视时，保护层22例如形成为岛状。即，俯视时，保护层22例如被基台21包围。换言之，在子载体10，基台21例如除俯视时与保护层22重叠的区域之外而露出。保护层22例如形成于凸部21x上。保护层22的俯视形状与凸部21x的形状相同。
晶圆部20例如经由在基台上形成保护层后进行蚀刻加工的工序，去除保护层及基台的一部分而形成。通过该工序，晶圆部20成为基台的一部分露出的结构。因此，如图4及图5所示，基台21中、俯视时露出的区域是形成凹陷的形状的凹部23、24。以下，在本实施方式中，为了与相对于保护层22位于y方向的凹部23进行区分，有时将相对于保护层22位于x方向的凹部称为预备凹部24。此外，相对于保护层22位于x方向的凹部，并且相对于保护层22位于y方向的凹部称为凹部23。
凹部23及预备凹部24距保护层22的主面的深度d例如优选为10μm以上。通过形成这种深度的凹部23及预备凹部24，以来自后叙的共晶层77的熔融物在凹部23、24固化的方式控制，容易得到抑制该熔融物在LD30的激光照射面固化的效果。
(金属层)
LD30经由金属层70接合于保护层22上。如上述，金属层70包含第一金属层75、共晶层77及第二金属层76。第一金属层75设置于晶圆部20上。
第一金属层75例如由金(Au)、铂(Pt)、银(Ag)、铟(In)、镍(Ni)、钛(Ti)、钽(Ta)及钨(W)中的1个或多个金属构成。第一金属层75可以通过例如溅射、蒸镀、膏体化的金属的涂布等公知的方法形成。
共晶层77例如由AuSn、AuIn等共晶体构成。共晶层77例如由第一金属层75中含有的元素及第二金属层76中含有的元素构成。
第二金属层76例如由金(Au)、铂(Pt)、银(Ag)、铅(Pb)、铟(In)及镍(Ni)中的1个或多个金属构成。第二金属层76可以通过例如溅射、蒸镀、膏体化的金属的涂布等公知的方法形成。
第一金属层75、共晶层77及第二金属层76例如以在y方向上具有长边方向的方式形成。第一金属层75及共晶层77的长边方向上的端面例如位于比第二金属层76的长边方向上的端面更接近俯视中心的侧。另外，优选第一金属层75的端面及共晶层77的端面位于比LD30的端面更接近俯视中心侧。另外，共晶层77的长边方向上的端面例如位于比第一金属层75更接近俯视中心侧。
在LD30的激光照射方向(y方向)上，就第一金属层75的端部及LD30的端部的距离而言，例如，LD端部比第一金属层更突出。例如，上述距离也可以为1μm以上，也可以为10μm以上。共晶层77也同样，在y方向上，端部的与LD30的端部的距离比第一金属层端部更后退，例如，为5μm以上，优选为7μm以上。通过上述结构，抑制来自LD30的激光照射面的激光被遮挡，并且能够抑制激光被晶圆部20反射。另外，通过第一金属层75及共晶层77与LD30的y方向端部充分分离，充分确保共晶层77的形成熔融物的区域，能够抑制绕入LD30的y方向上的端面。
优选第一金属层75及共晶层77的长边方向上的端面设置于比凹部23更靠俯视内侧。即，选选共晶层77的﹢y方向上的端面位于比﹢y方向上的凹部23更靠﹣y方向的位置，共晶层77的﹣y方向上的端面优选位于比-y方向上的凹部23更靠﹢y方向的位置。
通过第一金属层75及共晶层77为上述那样的结构，在共晶层77产生熔融物的情况下，抑制熔融物沿着第二金属层76固定于LD30的出射面31，能够以熔融物相对于共晶层77形成于接近凹部23侧的方式进行控制。通过抑制熔融物固定于LD30的出射面31，抑制来自LD30的激光被熔融物遮挡，激光模块的可靠性提高。
另外，就第一金属层75及共晶层77而言，优选在x方向上端面也位于LD30的端面的内侧。即，优选在俯视时第一金属层75及共晶层77被LD30覆盖。根据该结构，在x方向上也能够抑制熔融物固定于LD30的侧面。
在图4及图5中例示了在晶圆部20及LD30之间仅形成有第一金属层75、共晶层77、及第二金属层76的结构，但本实施方式不限定于上述结构。例如，从提高由金属构成的层和其它层的密合性的观点来看，也可以在层间形成由Ti、Ta等构成的晶种层或由Ti、Ta、Ni、Pt等构成的势垒层等。
以下，参照图6～图8，说明图4及图5所示的结构体的形成方法。图6是说明本发明一个实施方式的子载体的制造方法的图，是表示在基台21上形成有保护层22、第一金属层75及共晶层77的情形的图。图7是说明本发明一个实施方式的子载体的制造方法的图，是表示在晶圆部20形成凹部23的情形的图。图8是说明本发明一个实施方式的子载体的制造方法的图，是表示使LD30与基台21接合的情形的图。
本实施方式的子载体的制造方法例如具有层叠工序及蚀刻工序。然后，在制造激光模块的情况下，还具有LD层叠工序及激光照射工序的方法。
首先，在基台21上，通过蒸镀等依次形成保护层22、第一金属层75及共晶层77，而制作中间结构体(图6，层叠工序)。
接着，对上述中间结构体，通过蚀刻等加工规定的位置，在晶圆部20的规定位置形成比晶圆部20的主面更凹陷的凹部23(图7，蚀刻工序)。在蚀刻工序中，也可以将预备凹部24A与凹部23一并形成。这样，制造子载体。
接着，对激光模块的制造方法进行说明。首先，例如，对于形成有凹部23的上述中间结构体，经由第二金属层76层叠在表面上形成有生长层33的LD30。进而，从激光装置90向子载体10照射激光，通过来自子载体10的传热，使第一金属层75、共晶层77及第二金属层76软化或熔融，然后冷却。在现有的激光模块的制造过程中，熔融物在面内方向上过量地扩散，有可能固定于LD30的侧面，但在本实施方式的激光模块中，在相对于共晶层77与LD30为相反侧形成有凹部23或凹部23及预备凹部24A，因此，熔融物选择性地形成于凹部23、预备凹部24，能够抑制固定于LD30的侧面。
另外，在上述实施方式中，示出了在晶圆部20形成有凹部23及预备凹部24A，在俯视时保护层22被基台21包围的岛状结构的例子，但本发明不限定于该例子。图9是表示图1的激光模块的变形例的上视图，图10是表示图1的激光模块的变形例的立体图。在图9及图10中，为了便于说明，仅将晶圆部20以及LD30放大表示，省略形成于晶圆部20及LD30之间的金属层70等构件的图示。在图9中，晶圆部20中形成有凹部23及预备凹部24A的区域以虚线表示，设置有LD30的区域以双点划线表示，与LD30的宽度方向上的中心对应的中心线以单点划线表示。如图9及图10所示，激光模块101，在与出射方向上的端部重叠的区域、及与该端部重叠的区域的±x方向的区域，形成有预备凹部24A。
在x方向上，激光二极管30的端面和凹部23的距离d23例如为5μm以上且50μm以下，也可以为5μm以上且15μm以下。
预备凹部24A，在LD30的面内方向(xy方向)中与激光的照射方向(y方向)正交的宽度方向(x方向)上，形成于从LD30的x方向上的端面至例如10μm以上且50μm以下的区域，优选形成于至15μm以上且25μm以下的区域。另外，预备凹部24A优选从LD30的x方向端部遍及至少5μm以上的区域地形成。预备凹部24A在宽度方向上充分大，在防止构成共晶层76的金属的熔融金属的溢出造成的弊端的观点上是优选的。
另外，激光模块101与激光模块100同样地，在相对于LD30﹣y方向的位置形成有凹部23。在激光模块101中，通过与LD30的±y方向端部相接地形成凹部23、预备凹部24A，能够抑制保护层22及共晶层77的熔融物形成于LD30的y方向端面，抑制激光被遮挡。
另外，根据图9、图10所示的激光模块101，通过形成预备凹部24A，抑制由于构成共晶层77的金属的熔融金属的溢出而阻挡激光L、由于熔融金属溢出凸起而与其它部件的干涉、向与其它部件的接合部的流入等。
上述实施方式的激光模块也可以容纳于封装。在图11～图15中示出封装了的激光模块500。图11是封装了的激光模块的俯视图。图12是图11的激光模块的截面图。图13是将图11的激光模块的罩取下的状态的俯视图。图14是从图11的激光模块的出射部侧观察的侧视图。图15是表示图11的激光模块的使用时的一个方式的立体图。激光模块500例如具备封装110，并集成容纳有上述实施方式的激光模块100。封装110具备：具有腔室结构的主体102、及覆盖主体102的罩105。
主体102例如具备：容纳有激光模块100的箱状的容纳部107、及与容纳部107相邻的电极部108。主体102由例如陶瓷等形成。在容纳部107的上表面形成有开口。在上视时，在开口的周缘的容纳部107的上表面，形成有可伐合金(kovar)等的金属膜112。罩105经由金属膜112无间隙地覆盖形成于容纳部107的上表面的开口。在由罩105气密密封容纳部107时，容纳部107的内部空间封入有氮(N2)等惰性气体。即，容纳部107被罩105气密密封。容纳部107的内部空间以惰性气体充满。由此，在LD30及PLC50之间的间隙充满惰性气体。
电极部108相对于容纳部107配置于-y方向。即，电极部108设置于来自LD30的出射面31的激光出射方向的相反方向。电极部108的底面位于与容纳部107的底面大致相同的高度。在电极部108的上表面上，在x方向上隔开间隔地设置有多个外部电极焊盘210。
在容纳部107的低壁部131的规定位置，例如设置有用于设置激光模块100的基座180。激光模块100例如经由热传导性高的粘接层182设置于基座上。粘接层182例如使用分散有铜粉末、铝粉末、氧化铝粉末等填料的树脂。当激光模块100如上述那样设置时，能够将LD30的动作产生的热朝向基座180高效地散热。在图13中示出了激光模块100设置于一体的基座180上的例子，但也可以由与晶圆部20相接的部件和与基板40相接的部件形成于不同的基座上。另外，激光模块100也可以不设置于基座180上，而直接形成于容纳部107。
此外，图示了子载体10的底面及基板40的底面处于同一平面的结构的例子，但本实施方式不限定于上述结构，子载体10的底面及基板40的底面不需要为同一平面，也可以在子载体10的底面和基板40的底面设置台阶差。
[XR眼镜][光学引擎模块]
就本实施方式的XR眼镜而言，将上述实施方式的激光模块中的任一模块搭载于眼镜。XR眼镜(眼镜)是眼镜型的终端，XR是虚拟现实(VR：Virtual Reality)、增强现实(AR：Augmented Reality)、混合现实(Mixed Reality)的总称。
图16是用于说明本发明一个实施方式的XR眼镜的概念图。图16所示的XR眼镜10000，激光模块1001搭载于框架10010。图16中的符号Li是图像显示光。另外，图17是表示通过从本发明一个实施方式的激光模块出射的激光在视网膜上投影直接图像的情形的概念图。
在本实施方式中，将图16所示的、激光模块1001、光扫描反射镜3001、以及连结激光模块1001及光扫描反射镜3001的光学系统2001统称为光学引擎模块(engine module)5001。作为激光模块1001，可使用上述实施方式的激光模块。
作为激光模块1001的光源，例如，能够使用红色激光源60-1、绿色激光源60-2及蓝色激光源60-3的RGB激光源、以及具有近红外光激光源的光源。
如图17所示，从安装于眼镜框架的激光模块1001照射的激光L被光扫描反射镜3001反射，该反射光能够被向人的眼球E方向反射的反射镜4001反射，并进入人的眼球E内，在视网膜M上投影直接图像(映像)。
光学引擎模块通过具备眼球追踪(eye tracking)机构，一边进行眼球追踪，一边在视网膜投影直接图像。作为眼球追踪机构，能够使用公知的机构。
光扫描反射镜3001例如为MEMS反射镜。为了投影2D图像，光扫描反射镜3001优选为以在水平方向(X方向)及垂直方向(Y方向)上改变角度而反射激光的方式振动的双轴MEMS反射镜。
光学引擎模块例如具备：准直透镜(collimator lens)2001a、狭缝2001b、及ND滤光器2001c，作为对从激光模块1001出射的激光进行光学处理的光学系统2001。上述光学系统为一例，光学系统2001也可以是其它的结构。
光学引擎模块5001具备：激光驱动器1100、光扫描反射镜驱动器1200、及控制这些驱动器的视频控制器1300。
根据上述实施方式的光学引擎模块，抑制光半导体元件的照射面被熔融地形成的结构物遮挡，还抑制从激光发光点出射的光返回到该发光点，提高激光L照射的可靠性。

Claims (8)

1.一种子载体，其中，
是激光模块用的子载体，
具备：由基台和形成于所述基台的表面的保护层构成的晶圆部、形成于所述保护层上的第一金属层、形成于所述第一金属层上的共晶层、以及形成于所述共晶层上的第二金属层，
所述晶圆部是在宽度方向上与第二金属层重叠的区域，在长边方向上比第一金属层更靠外侧的区域形成有凹部。
2.根据权利要求1所述的子载体，其中，
从层叠方向俯视，所述第一金属层和所述共晶层在长边方向上的端面，位于在所述长边方向上比所述基台的端面更靠内侧。
3.根据权利要求1或2所述的子载体，其中，
所述凹部距所述保护层的表面的深度为10μm以上。
4.一种激光模块，其具备：
权利要求1所述的子载体、和能够在所述长边方向上照射激光地形成于所述第二金属层上的光半导体元件，
从层叠方向俯视，所述光半导体元件与所述凹部重叠。
5.根据权利要求4所述的激光模块，其中，
所述第一金属层及所述共晶层被所述光半导体元件覆盖。
6.根据权利要求4或5所述的激光模块，其中，
在所述光半导体元件的激光照射方向上，所述第一金属层的端部和所述光半导体元件的端部的距离为1μm以上。
7.一种光学引擎模块，其具备：
权利要求4所述的激光模块；以及
光扫描反射镜，其扫描从所述激光模块出射的光。
8.一种XR眼镜，其具备权利要求7所述的光学引擎模块。
CN202311537608.3A 2023-02-17 2023-11-17 子载体、激光模块、光学引擎模块及xr眼镜 Pending CN118523165A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023023744A JP2024117577A (ja) 2023-02-17 2023-02-17 サブキャリア、レーザーモジュール、光学エンジンモジュール及びｘｒグラス
JP2023-023744 2023-02-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN118523165A true CN118523165A (zh) 2024-08-20

Family

ID=92276315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311537608.3A Pending CN118523165A (zh) 2023-02-17 2023-11-17 子载体、激光模块、光学引擎模块及xr眼镜

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20240283215A1 (zh)
JP (1) JP2024117577A (zh)
CN (1) CN118523165A (zh)

Also Published As

Publication number Publication date
US20240283215A1 (en) 2024-08-22
JP2024117577A (ja) 2024-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7751659B2 (en) Optical apparatus
US20250189728A1 (en) Integrated optical device, integrated optical module, and method for manufacturing integrated optical device
CN115867841A (zh) 光波导封装件、发光装置及投影系统
WO2020196489A1 (ja) 集積光学装置
JP7384091B2 (ja) 集積光学装置、集積光モジュール及び集積光学装置の製造方法
JP2024048848A (ja) 光導波検出素子、映像レーザーモジュール及びｘｒグラス
US20240142787A1 (en) Laser module, optical engine module, and xr glasses
CN118523165A (zh) 子载体、激光模块、光学引擎模块及xr眼镜
US20240283216A1 (en) Subcarrier wafer, subcarrier, method for manufacturing subcarrier wafer
US20240332912A1 (en) Laser assembly, laser module, and xr glasses
US20240255828A1 (en) Visible light modulation device and optical engine including the same
US20250155658A1 (en) Laser assembly and method for manufacturing same, laser module, optical engine, and xr glasses
JP7514094B2 (ja) 集積光学装置、集積光学モジュール
JP7779746B2 (ja) 光源ユニット、及び、それを備える光学エンジン、スマートグラス、光通信用送信装置、光通信システム
US20240329341A1 (en) Light source module and xr glasses
JP7774378B2 (ja) 集積光学装置及び集積光モジュール
US20250298266A1 (en) Optical element, smart glasses, optical communication system, computer, and method for manufacturing optical element
JP2021157012A (ja) 集積光学装置及び集積光モジュール
JP2005173469A (ja) 光導波路装置
EP1611468B1 (en) Package for optoelectronic device on wafer level
WO2025070158A1 (ja) 光導波路基板、電子素子収納用パッケージ、電子モジュール及び電子デバイス
JPH06308351A (ja) 光導波路型モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination