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公開番号2025089690
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-16
出願番号2023204467
出願日2023-12-04
発明の名称フォトニック結晶の製造方法、および発光装置の製造方法
出願人セイコーエプソン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01S 5/11 20210101AFI20250609BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】安定した光閉じ込め効果を発現できるフォトニック結晶を製造できるフォトニック結晶の製造方法を提供する。
【解決手段】第1孔、第2孔、第3孔、および第4孔を形成する工程において、前記第1孔の径が前記第3孔の径よりも大きくなるように、前記第1孔および前記第3孔を形成し、前記第2孔の径が前記第4孔の径よりも大きくなるように、前記第2孔および前記第4孔を形成し、第1低屈折率部、第2低屈折率部、第3低屈折率部、および第4低屈折率部を形成する工程において、前記第1孔の径と前記第1低屈折率部の径との差が前記第3孔の径と前記第3低屈折率部の径との差よりも大きくなり、かつ、前記第2孔の径と前記第2低屈折率部の径との差が前記第4孔の径と前記第4低屈折率部の径との差よりも大きくなるように、第2層を結晶成長させる、フォトニック結晶の製造方法。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
第１層を形成する工程と、
前記第１層に、第１孔と、前記第１孔と第１方向に第１距離離れた第２孔と、前記第１孔と前記第１方向と交差する第２方向に前記第１距離よりも大きい第２距離離れた第３孔と、前記第３孔と前記第１方向に前記第２距離よりも小さい第３距離離れた第４孔と、を形成する工程と、
前記第１孔、前記第２孔、前記第３孔、および前記第４孔に、第２層を結晶成長させ、前記第１孔に前記第１層よりも屈折率が低い第１低屈折率部を形成し、前記第２孔に前記第１層よりも屈折率が低い第２低屈折率部を形成し、前記第３孔に前記第１層よりも屈折率が低い第３低屈折率部を形成し、前記第４孔に前記第１層よりも屈折率が低い第４低屈折率部を形成する工程と、
を含み、
前記第１孔、前記第２孔、前記第３孔、および前記第４孔を形成する工程において、
前記第１孔の径が前記第３孔の径よりも大きくなるように、前記第１孔および前記第３孔を形成し、
前記第２孔の径が前記第４孔の径よりも大きくなるように、前記第２孔および前記第４孔を形成し、
前記第１低屈折率部、前記第２低屈折率部、前記第３低屈折率部、および前記第４低屈折率部を形成する工程において、
前記第１孔の径と前記第１低屈折率部の径との差が前記第３孔の径と前記第３低屈折率部の径との差よりも大きくなり、かつ、前記第２孔の径と前記第２低屈折率部の径との差が前記第４孔の径と前記第４低屈折率部の径との差よりも大きくなるように、前記第２層を結晶成長させる、フォトニック結晶の製造方法。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記第１孔の径は、前記第２孔の径よりも小さく、
前記第３孔の径は、前記第４孔の径よりも小さい、フォトニック結晶の製造方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１低屈折率部および前記第２低屈折率部は、第１対を形成し、
前記第３低屈折率部および前記第４低屈折率部は、第２対を形成し、
前記第１対および前記第２対は、単位格子を形成する、フォトニック結晶の製造方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記第１層の屈折率および前記第２層の屈折率は、互いに異なる、フォトニック結晶の製造方法。
【請求項５】
請求項１において、
前記第２層は、ＭＯＣＶＤ法によって、結晶成長される、フォトニック結晶の製造方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記第２層の成長温度は、５５０℃以上６５０℃以下である、フォトニック結晶の製造方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記第２層は、ＩＩＩ－Ｖ族半導体層であり、
前記第２層の結晶成長において、ＩＩＩ族元素を供給する第１ガスの流量に対するＶ族元素を供給する第２ガスの流量の比は、１０以上３０以下である、フォトニック結晶の製
造方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記第１低屈折率部、前記第２低屈折率部、前記第３低屈折率部、および前記第４低屈折率部は、空隙である、フォトニック結晶の製造方法。
【請求項９】
請求項８において、
前記第２層の結晶成長では、前記第１孔、前記第２孔、前記第３孔、および前記第４孔の上方が前記第２層で塞がれることにより、前記第１孔、前記第２孔、前記第３孔、および前記第４孔に、前記第１ガスおよび前記第２ガスが供給されなくなって、前記空隙が形成され、
前記第１孔の上方は、前記第３孔の上方よりも、遅く塞がれ、
前記第２孔の上方は、前記第４孔の上方よりも、遅く塞がれる、フォトニック結晶の製造方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載のフォトニック結晶の製造方法を有する、発光装置の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトニック結晶の製造方法、および発光装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
屈折率が周期的に変化するフォトニック結晶が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、母材層を作製する工程と、母材層内に、空孔を周期的に形成する工程と、母材層および空孔の上に、Ａｌ
ｘ
Ｇａ
１－ｘ
Ａｓからなる層をエピタキシャル法により作製する工程と、を有する２次元フォトニックレーザーの製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１２－３３７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような２次元フォトニックレーザーの製造方法では、安定した光閉じ込め効果を発現できるフォトニック結晶を製造することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るフォトニック結晶の製造方法の一態様は、
第１層を形成する工程と、
前記第１層に、第１孔と、前記第１孔と第１方向に第１距離離れた第２孔と、前記第１孔と前記第１方向と交差する第２方向に前記第１距離よりも大きい第２距離離れた第３孔と、前記第３孔と前記第１方向に前記第２距離よりも小さい第３距離離れた第４孔と、を形成する工程と、
前記第１孔、前記第２孔、前記第３孔、および前記第４孔に、第２層を結晶成長させ、前記第１孔に前記第１層よりも屈折率が低い第１低屈折率部を形成し、前記第２孔に前記第１層よりも屈折率が低い第２低屈折率部を形成し、前記第３孔に前記第１層よりも屈折率が低い第３低屈折率部を形成し、前記第４孔に前記第１層よりも屈折率が低い第４低屈折率部を形成する工程と、
を含み、
前記第１孔、前記第２孔、前記第３孔、および前記第４孔を形成する工程において、
前記第１孔の径が前記第３孔の径よりも大きくなるように、前記第１孔および前記第３孔を形成し、
前記第２孔の径が前記第４孔の径よりも大きくなるように、前記第２孔および前記第４孔を形成し、
前記第１低屈折率部、前記第２低屈折率部、前記第３低屈折率部、および前記第４低屈折率部を形成する工程において、
前記第１孔の径と前記第１低屈折率部の径との差が前記第３孔の径と前記第３低屈折率部の径との差よりも大きくなり、かつ、前記第２孔の径と前記第２低屈折率部の径との差が前記第４孔の径と前記第４低屈折率部の径との差よりも大きくなるように、前記第２層を結晶成長させる。
【０００７】
本発明に係る発光装置の製造方法の一態様は、
前記フォトニック結晶の製造方法の一態様を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。
本実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。
本実施形態に係る発光装置の製造方法を説明するためのフローチャート。
本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す平面図。
本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す平面図。
本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す平面図。
本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
本実施形態の変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。
本実施形態の変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。
第１領域のＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ像およびＢＦ－ＳＴＥＭ像。
第２領域のＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ像およびＢＦ－ＳＴＥＭ像。
第３領域のＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ像およびＢＦ－ＳＴＥＭ像。
孔の径と、孔の周期、空隙の径、および孔の側面におけるＡｌＧａＡｓ層の厚さと、の関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００１０】
１．発光装置
まず、本実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す断面図である。図２は、本実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図２のＩ－Ｉ線断面図である。また、図２では、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を示している。
（【００１１】以降は省略されています）

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