(57)【要約】【課題】ＬＥＤチップから放射される光の一部を受光する受光部を有する光検出素子を備えながらも、構造の簡略化を図れるとともに低コスト化を図れる発光装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤチップ１と、第１のシリコン基板（第１の半導体基板）２０ａを用いて形成され一表面側にＬＥＤチップ１が実装されたベース基板２０と、第２のシリコン基板（第２の半導体基板）３０ａを用いて形成されてＬＥＤチップ１を露出させる開口窓３１を有しベース基板１０の上記一表面側に接合された配光用基板３０とを備えている。配光用基板３０は、開口窓３１が、ベース基板２０から離れるにつれて開口面積が徐々に小さくなる逆テーパ状に形成され、ＬＥＤチップ１から放射される光の一部を検出する光検出素子４の受光部４ａが開口窓３１の内側面に沿って形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップと、第１の半導体基板を用いて形成され一表面側にＬＥＤチップが実装されたベース基板と、第２の半導体基板を用いて形成されてＬＥＤチップを露出させる開口窓を有しベース基板の上記一表面側に接合された配光用基板とを備え、配光用基板は、開口窓の少なくとも一部がベース基板から離れるにつれて開口面積が徐々に小さくなる逆テーパ状に形成され、ＬＥＤチップから放射される光の一部を検出する光検出素子の受光部が開口窓のうち当該逆テーパ状に形成された部位の内側面に沿って形成されてなることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記配光用基板の前記開口窓は、前記ベース基板から離れるにつれて開口面積が徐々に小さくなる形状に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記配光用基板の前記開口窓は、前記配光用基板の厚み方向の両側から中間位置に近づくにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項４】
前記配光用基板の前記開口窓は、前記配光用基板の厚み方向の両側から中間位置に近づくにつれて開口面積が徐々に小さくなる形状に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項５】
前記第２の半導体基板は、シリコン基板であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記光検出素子の前記受光部が前記ＬＥＤチップの鉛直上方に位置していることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤチップ（発光ダイオードチップ）を用いた発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図５に示すように、ＬＥＤチップ１と、ＬＥＤチップ１を収納するパッケージＡとを備え、ＬＥＤチップ１から放射される光の一部を受光する受光部４ａを有するフォトダイオードからなる光検出素子４がパッケージＡに一体に設けられた発光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上述のパッケージＡは、ＬＥＤチップ１を収納する収納凹所２ｂ’が一表面に形成されＬＥＤチップ１が実装される実装基板２’と、実装基板２’の上記一表面側で収納凹所２ｂ’を閉塞する形で配設された透光性部材８とで構成され、光検出素子４の受光部４ａが実装基板２’における収納凹所２ｂ’の周部から内方へ突出する突出部２ｃ’に形成されており、収納凹所２ｂ内がＬＥＤチップ１を封止した透光性封止材（例えば、シリコーン樹脂など）からなる封止部５により充実されている。
【０００４】
ここにおいて、実装基板２’は、シリコン基板２０ａを用いて形成されＬＥＤチップ１が実装されるベース基板２０と、シリコン基板４０ａを用いて形成され光取出窓４１が形成されるとともに光検出素子４が形成された光検出素子形成基板４０と、シリコン基板３０ａを用いて形成されてなり光取出窓４１に連通する開口窓３１が形成されベース基板２０と光検出素子形成基板４０との間に介在する配光用基板３０とで構成されている。ここで、光検出素子４は、配光用基板３０に形成された貫通孔配線３４およびベース基板２０に形成された貫通孔配線２４を介して外部接続用電極２７ｃ，２７ｄと電気的に接続されている。なお、ＬＥＤチップ１は、ベース基板２０に形成された図示しない貫通孔配線を介して図示しない外部接続用電極と電気的に接続されている。
【０００５】
上述の図５に示した構成の発光装置では、実装基板２’においてＬＥＤチップ１を収納する収納凹所２ｂ’の周部から内方へ突出する突出部２ｃ’に、ＬＥＤチップ１から放射される光の一部を検出する光検出素子４の受光部４ａが形成されているので、実装基板２’の上記一表面側において収納凹所２ｂ’の周囲に受光部４ａを配置するためのスペースを別途に確保する必要がなく、光検出素子４を実装基板２’に設けながらも平面サイズの小型化が可能になるという利点がある。なお、図５に示した構成の発光装置では、光検出素子形成基板４０の基礎となるシリコン基板４０ａの導電形がｎ形であり、光検出素子４においてＬＥＤチップ１からの光を受光する受光部４ａがｐ形領域により構成されている。
【０００６】
しかして、例えば、ＬＥＤチップ１として赤色ＬＥＤチップを採用した発光装置と、ＬＥＤチップ１として緑色ＬＥＤチップを採用した発光装置と、ＬＥＤチップ１として青色ＬＥＤチップを採用した発光装置とを同一の回路基板上に近接して配置して、当該回路基板に各発光装置のＬＥＤチップ１を駆動する駆動回路部と、各光検出素子４の出力がそれぞれの目標値に保たれるように駆動回路部から各発光色のＬＥＤチップ１に流れる電流をフィードバック制御する制御回路部などを設けておくことにより、各光検出部４それぞれの出力に基づいて各発光色のＬＥＤチップ１の光出力を各別に制御することができ、各発光色ごとのＬＥＤチップ１の光出力の経時変化の違いなどによらず混色光（ここでは、白色光）の光色や色温度の精度を向上することができる。要するに、所望の混色光を安定して得ることができる。なお、上記特許文献１には、図５に示した構成の発光装置において、透光性部材８に、ＬＥＤチップ１から放射される光（例えば、青色光）によって励起されてＬＥＤチップよりも長波長の光（例えば、黄色光）を放射する蛍光体を含有させておくことにより、ＬＥＤチップ１からの光と蛍光体からの光との混色光（例えば、白色光）を得ることができることも記載されている。
【０００７】
また、従来から、発光素子から放射される光の一部を検出する光検出素子を備えた光デバイスとして、図６に示すように、シリコン基板１２０ａを用いて形成され一表面側にＬＤチップからなる発光素子１０１および光ファイバ６２が実装された光学基台１２０と、発光素子１０１から放射された光の一部を受光するフォトダイオードチップからなる光検出素子１４０および光学基台１２０が搭載された多層ベース基板１１０とを備えた光モジュールが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
ここにおいて、光学基台は、多層ベース基板１１０上の光検出素子１４０に対応する領域に、シリコン基板１２０ａを厚み方向の両側から異方性エッチングすることにより貫通孔１２１が形成されており、発光素子から放射された光の一部を光検出素子１４０の受光面側へ反射するミラー１２３が、貫通孔１２１の傾斜した内側面から当該内側面の法線方向に突出する形で固着されている。なお、図６中の矢印は発光素子１０１から放射された光の光路を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２９４８３４号公報
【特許文献２】特開２００５−２５７９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、図５に示した構成の発光装置では、実装基板２’を３枚のシリコン基板（半導体基板）２０ａ，３０ａ，４０ａを用いて形成する必要があり、構造が複雑になってしまうとともにコストが高くなってしまう。
【００１１】
また、図６に示した構成の光モジュールにおいて、発光素子１０１としてＬＥＤチップを用い、光ファイバ６２をなくして発光装置とすることも考えられるが、発光素子１０１から放射される光の一部を光検出素子１４０に導くためにミラー１２３を設ける必要があり、構造が複雑になってしまうとともにコストが高くなってしまう。また、図６に示した構成では、光検出素子１４０の受光面に外来光が入射しやすく、光検出素子１４０の検出精度の高精度化が難しい。
【００１２】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、ＬＥＤチップから放射される光の一部を受光する受光部を有する光検出素子を備えながらも、構造の簡略化を図れるとともに低コスト化を図れる発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明は、ＬＥＤチップと、第１の半導体基板を用いて形成され一表面側にＬＥＤチップが実装されたベース基板と、第２の半導体基板を用いて形成されてＬＥＤチップを露出させる開口窓を有しベース基板の上記一表面側に接合された配光用基板とを備え、配光用基板は、開口窓の少なくとも一部がベース基板から離れるにつれて開口面積が徐々に小さくなる逆テーパ状に形成され、ＬＥＤチップから放射される光の一部を検出する光検出素子の受光部が開口窓のうち当該逆テーパ状に形成された部位の内側面に沿って形成されてなることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、ＬＥＤチップを実装するベース基板が第１の半導体基板を用いて形成され、ＬＥＤチップから放射される光の一部を検出する光検出素子の受光部が第２の半導体基板を用いて形成される配光用基板の開口窓のうち逆テーパ状に形成された部位の内側面に沿って形成されているので、ＬＥＤチップから放射される光の一部を受光する受光部を有する光検出素子を備えながらも、構造の簡略化を図れるとともに低コスト化を図れる。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記配光用基板の前記開口窓は、前記ベース基板から離れるにつれて開口面積が徐々に小さくなる形状に形成されてなることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、前記配光用基板の前記開口窓を容易に形成することができる。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記配光用基板の前記開口窓は、前記配光用基板の厚み方向の両側から中間位置に近づくにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されてなることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、請求項２の発明に比べて、前記配光用基板の平面視における前記開口窓の占有面積を縮小でき、前記配光用基板および前記ベース基板の小型化が可能となる。また、この発明によれば、前記配光用基板の前記開口窓を形成する際に前記第２の半導体基板の厚み方向の両側からエッチングすることができるので、エッチング時間の短縮を図れる。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記配光用基板の前記開口窓は、前記配光用基板の厚み方向の両側から中間位置に近づくにつれて開口面積が徐々に小さくなる形状に形成されてなることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、請求項２の発明に比べて、前記配光用基板の平面視における前記開口窓の占有面積を縮小でき、前記配光用基板および前記ベース基板の小型化が可能となる。また、この発明によれば、前記配光用基板の前記開口窓を形成する際に前記第２の半導体基板の厚み方向の両側からエッチングすることができるので、エッチング時間の短縮を図れる。
【００２１】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記第２の半導体基板は、シリコン基板であることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、前記配光用基板の前記開口窓を、アルカリ系溶液を用いた異方性エッチングにより精度良く形成することができる。
【００２３】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５の発明において、前記光検出素子の前記受光部が前記ＬＥＤチップの鉛直上方に位置していることを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、前記光検出素子の前記受光部での受光量の増大を図れ、前記光検出素子の検出精度の向上を図れる。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１の発明では、ＬＥＤチップから放射される光の一部を受光する受光部を有する光検出素子を備えながらも、構造の簡略化を図れるとともに低コスト化を図れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態１の発光装置を示す概略断面図である。
【図２】実施形態２の発光装置を示す概略断面図である。
【図３】実施形態３の発光装置を示す概略断面図である。
【図４】実施形態４の発光装置を示す概略断面図である。
【図５】従来例の発光装置を示す概略断面図である。
【図６】他の従来例を示す光モジュールを示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（実施形態１）
以下、本実施形態の発光装置について図１に基づいて説明する。
【００２８】
本実施形態の発光装置は、ＬＥＤチップ１と、第１のシリコン基板２０ａを用いて形成され一表面側にＬＥＤチップ１が実装されたベース基板２０と、第２のシリコン基板３０ａを用いて形成されてＬＥＤチップ１を露出させる開口窓３１を有しベース基板１０の上記一表面側に接合された配光用基板３０と、ベース基板２０と配光用基板３０とで囲まれた空間に充填された透光性材料（例えば、シリコーン樹脂など）からなりＬＥＤチップ１および当該ＬＥＤチップ１に接続されたボンディングワイヤ（図示せず）を封止した封止部５とを備えている。ここにおいて、配光用基板３０は、開口窓３１が、ベース基板２０から離れるにつれて開口面積が徐々に小さくなる逆テーパ状に形成され、ＬＥＤチップ１から放射される光の一部を検出する光検出素子４の受光部４ａが開口窓３１の内側面に沿って形成されている。なお、本実施形態では、第１のシリコン基板２０ａが第１の半導体基板を構成し、第２のシリコン基板３０ａが第２の半導体基板を構成している。
【００２９】
ベース基板２０および配光用基板３０の外周形状は矩形状であり、配光用基板３０はベース基板２０と同じ外形寸法に形成されている。
【００３０】
上述の第１のシリコン基板２０ａおよび第２のシリコン基板３０ａとしては、それぞれ、導電形がｎ形で一表面が（１００）面の単結晶シリコン基板を用いており、配光用基板３０の開口窓３１の内側面が、アルカリ系溶液（例えば、ＴＭＡＨ溶液、ＫＯＨ溶液など）を用いた異方性エッチングにより形成された（１１１）面により構成されている。
【００３１】
ところで、本実施形態の発光装置では、ＬＥＤチップ１として、結晶成長用基板として導電性基板を用い厚み方向の両面に電極（図示せず）が形成された可視光ＬＥＤチップを用いており、光検出素子４をフォトダイオードにより構成している。なお、ＬＥＤチップ１の構造や発光色などは特に限定するものではなく、厚み方向の一面側に両電極が形成されたものでもよいし、紫外線ＬＥＤチップでもよい。
【００３２】
ベース基板２０は、第１のシリコン基板２０ａの上記一表面側に、ＬＥＤチップ１の厚み方向の一面側（図１における上面側）の電極が電気的に接続される第１の導体パターン（図示せず）と前記厚み方向の他面側（図１における下面側）の電極が電気的に接続される第２の導体パターン２５ａが形成されるとともに、配光用基板３０に形成された２つの貫通孔配線３４，３４を介して光検出素子４と電気的に接続される第３の導体パターン２５ｃおよび第４の導体パターン２５ｄが形成されている。ここにおいて、ベース基板２０は、ＬＥＤチップ１に電気的に接続された上記第１の導体パターンおよび第２の導体パターン２５ａとシリコン基板２０ａの他表面側に形成された２つの第１の外部接続用電極（図示せず）とがそれぞれ貫通孔配線（図示せず）を介して電気的に接続されており、光検出素子４に電気的に接続された各導体パターン２５ｃ，２５ｄとシリコン基板２０ａの上記他表面側に形成された２つの第２の外部接続用電極２７ｃ，２７ｄとがそれぞれ貫通孔配線２４，２４を介して電気的に接続されている。また、ベース基板２０は、シリコン基板２０ａの上記一表面側に、配光用基板３０と接合するための接合用金属層２９も形成されている。
【００３３】
また、ベース基板２０は、ＬＥＤチップ１が電気的に接続される第２の導体パターン２５ａを、ＬＥＤチップ１がダイボンディングされる矩形状のダイパッド部２５ａａと、ダイパッド部２５ａａに連続一体に形成され図示しない上述の貫通孔配線との接続部位となる引き出し配線部（図示せず）とで構成してある。要するに、ＬＥＤチップ１は、第２の導体パターン２５ａのダイパッド部２５ａａにダイボンディングされており、ダイパッド部２５ａａ側の電極がダイパッド部２５ａａに接合されて電気的に接続され、光取り出し面側の電極が上記ボンディングワイヤを介して上記第１の導体パターンと電気的に接続されている。なお、ＬＥＤチップ１は、ダイパッド部２５ａａにＡｕＳｎの共晶接合により接合されているが、ＬＥＤチップ１とダイパッド部２５ａａとの接合方法は共晶接合に限らず、例えばＡｇペーストでもよい。また、ＬＥＤチップ１として厚み方向の上記一面側に両電極が形成されたものを用いる場合には、ＬＥＤチップ１とダイパッド部２５ａａとを樹脂により接着してＬＥＤチップ１の両電極と上記第１の導体パターンおよび第２の導体パターン２５の上記引き出し配線部とをそれぞれボンディングワイヤで電気的に接続するようにしてもよいが、放熱性の観点から、ＬＥＤチップ１とダイパッド部２５ａａとは熱伝導率の高い材料により接合することが好ましい。
【００３４】
また、ベース基板２０は、第１のシリコン基板２０ａの上記他表面側に、第１のシリコン基板２０ａよりも熱伝導率の高い金属材料からなる矩形状の放熱用パッド部２８が形成されており、ダイパッド部２５ａａと放熱用パッド部２８とが第１のシリコン基板２０ａよりも熱伝導率の高い金属材料（例えば、Ｃｕなど）からなる複数（本実施形態では、９つ）の円柱状のサーマルビア２６を介して熱的に結合されており、ＬＥＤチップ１で発生した熱が各サーマルビア２６および放熱用パッド部２８を介して放熱されるようになっている。
【００３５】
ところで、ベース基板２０は、第１のシリコン基板２０ａに、上記第１の導体パターンおよび第２の導体パターン２５ａそれぞれに電気的に接続される上述の図示しない２つ貫通孔配線それぞれが内側に形成される２つの第１の貫通孔（図示せず）と、第３の導体パターン２５ｃおよび第４の導体パターン２５ｄそれぞれに電気的に接続される２つの貫通孔配線２４それぞれが内側に形成される２つの第２の貫通孔２２ａと、上述の９つのサーマルビア２６それぞれが内側に形成される９つ第３の貫通孔２２ｂとが厚み方向に貫設され、第１のシリコン基板２０ａの上記一表面および上記他表面と各第１の貫通孔、各第２の貫通孔２２ａ、各第３の貫通孔２２ｂの内面とに跨って熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる第１の絶縁膜２３が形成されており、上記第１の導体パターン、第２の導体パターン２５ａ、第３の導体パターン２５ｃ、第４の導体パターン２５ｄ、接合用金属層２９、上記各第１の外部接続用電極、第２の各外部接続用電極２７ｃ，２７ｄ、放熱用パッド部２８、上記各第１の貫通孔の内側に形成された上記各貫通孔配線、各第２の貫通孔２２ａの内側に形成された各貫通孔配線２４および各第３の貫通孔２２ｂの内側に形成された各サーマルビア２６が、第１のシリコン基板２０ａと電気的に絶縁されている。
【００３６】
ここにおいて、上記第１の導体パターン、第２の導体パターン２５ａ、第３の導体パターン２５ｃ、第４の導体パターン２５ｄ、接合用金属層２９、上記各第１の外部接続用電極、各第２の外部接続用電極２７ｃ，２７ｄ、放熱用パッド部２８は、第１の絶縁膜２３上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されている。ここで、ベース基板２０は、第１のシリコン基板２０ａの上記一表面側の上記第１の導体パターン、第２の導体パターン２５ａ、第３の導体パターン２５ｃ、第４の導体パターン２５ｄ、接合用金属層２９が同時に形成され、第１のシリコン基板２０ａの上記他表面側の上記各第１の外部接続用電極、各第２の外部接続用電極２７ｃ，２７ｄ、放熱用パッド部２８が同時に形成されている。なお、本実施形態では、第１の絶縁膜２３上のＴｉ膜の膜厚を１５〜５０ｎｍ、Ｔｉ膜上のＡｕ膜の膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。また、各Ａｕ膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Ａｕ膜と第１の絶縁膜２３との間に密着性改善用の密着層としてＴｉ膜を介在させてあるが、密着層の材料はＴｉに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。また、図示しない貫通孔配線、貫通孔配線２４およびサーマルビア２６の材料としては、Ｃｕを採用しているが、Ｃｕに限らず、例えば、Ｎｉなどを採用してもよい。
【００３７】
配光用基板３０は、第２のシリコン基板３０ａの一表面側に、ベース基板２０の第３の導体パターン２５ｃおよび第４の導体パターン２５ｄそれぞれと接合されて電気的に接続される２つの導体パターン３５ｃ，３５ｄが形成されるとともに、ベース基板２０の接合用金属層２９と接合される接合用金属層３６が形成されている。また、配光用基板３０は、第２のシリコン基板３０ａの他表面側に、貫通孔配線３４，３４を介して上記一表面側の導体パターン３５ｃ，３５ｄと電気的に接続される導体パターン３７ｃ，３７ｄが形成されている。
【００３８】
また、配光用基板３０は、上述の２つの貫通孔配線３４それぞれが内側に形成される２つの貫通孔３２が第２のシリコン基板３０ａの厚み方向に貫設され、第２のシリコン基板３０ａの上記一表面および上記他表面と各貫通孔３２の内面とに跨って熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる第２の絶縁膜３３が形成されており、各導体パターン３５ｃ，３５ｄ，３７ｃ，３７ｄおよび接合用金属層３６が、第２のシリコン基板３０ａと電気的に絶縁されている。ここにおいて、各導体パターン３５ｃ，３５ｄ，３７ｃ，３７ｄおよび接合用金属層３６は、第２の絶縁膜３３上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されている。ここで、配光用基板３０は、第２のシリコン基板３０ａの上記一表面側の導体パターン３５ｃ，３５ｄ、接合用金属層３６が同時に形成され、第２のシリコン基板３０ａの上記他表面側の導体パターン３７ｃ，３７ｄが同時に形成されている。なお、本実施形態では、第２の絶縁膜３３上のＴｉ膜の膜厚を１５〜５０ｎｍ、Ｔｉ膜上のＡｕ膜の膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。ここにおいて、各Ａｕ膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Ａｕ膜と第２の絶縁膜３３との間に密着性改善用の密着層としてＴｉ膜を介在させてあるが、密着層の材料はＴｉに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。また、貫通孔配線３４の材料としては、Ｃｕを採用しているが、Ｃｕに限らず、例えば、Ｎｉなどを採用してもよい。
【００３９】
ところで、配光用基板３０は、上述のように、開口窓３１が、ベース基板１０から離れるにつれて開口面積が徐々に小さくなる逆テーパ状に形成され、ＬＥＤチップ１から放射される光の一部を検出するフォトダイオードからなる光検出素子４の受光部４ａが開口窓３１の内側面に沿って形成されている。ここにおいて、配光用基板３０の基礎となる第２のシリコン基板３０ａとしては、導電形がｎ形で抵抗率が１０Ωｃｍ程度の単結晶シリコン基板を用いており、第２のシリコン基板３０ａの厚さ寸法は、ＬＥＤセンサ１の厚さ寸法よりも大きく設定してある。
【００４０】
また、光検出素子４は、フォトダイオードの高濃度のｐ形領域を構成する受光部４ａが、第２のシリコン基板３０ａの上記他表面側に形成された２つの導体パターン３７ｃ，３７ｄの一方の導体パターン３７ｃと電気的に接続され、フォトダイオードのｎ形領域４ｂを構成する第２のシリコン基板３０ａが、他方の導体パターン３７ｄと電気的に接続されている。ここにおいて、受光部４ａを構成するｐ形領域は、第２のシリコン基板３０ａにおける当該ｐ形領域の形成予定領域に第２のシリコン基板３０ａの上記他表面側からｐ形不純物（例えば、ボロンなど）のイオン注入を行った後に、酸化炉内でドライブを行うことにより当該ｐ形領域を形成する。ここで、受光部４ａを構成するｐ形領域は、第２のシリコン基板３０ａの上記他表面側からｐ形不純物を拡散させるので、配光用基板３０の逆テーパ状の開口窓３１の内側面における第２のシリコン基板３０ａの上記他表面の近傍の部位（つまり、第２のシリコン基板３０ａの開口窓３１の周部であって断面が鋭角となっている頂点の近傍部位）に受光面が位置するように設ける。なお、第２のシリコン基板３０ａの抵抗率の値は一例であって特に限定するものではない。また、第２のシリコン基板３０ａの導電形をｐ形として受光部４ａの導電形をｎ形としてもよい。
【００４１】
また、配光用基板３０の開口窓３１は、第２のシリコン基板３０ａを上記一表面側から、アルカリ系溶液（例えば、ＴＭＡＨ溶液、ＫＯＨ溶液など）を用いて異方性エッチングすることにより形成されており、ベース基板２０から離れるにつれて開口面積が徐々に小さくなる逆テーパ状に形成されている。ここにおいて、光検出素子４の受光部４ａは、第２のシリコン基板３０ａの上記他表面側で開口窓３１の内側面に沿って形成されている。
【００４２】
また、上述の封止部５の透光性材料は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスなどを採用してもよい。
【００４３】
本実施形態の発光装置の製造にあたっては、ＬＥＤチップ１を実装したベース基板２０と光検出素子４が形成された配光用基板３０とを低温での直接接合が可能な常温接合法などにより接合する接合工程を行った後、封止部５を形成する封止部形成工程を行うようにすればよい。常温接合法では、接合前に互いの接合表面へアルゴンのプラズマ若しくはイオンビーム若しくは原子ビームを真空中で照射して各接合表面の清浄化・活性化を行ってから、接合表面同士を接触させ、常温下で直接接合する。また、本実施形態の発光装置の製造にあたっては、上述の接合工程において、低温での直接接合が可能な常温接合法を採用しているので、接合工程でＬＥＤチップ１のジャンクション温度が最大ジャンクション温度を超えるのを防止することができ、ＬＥＤチップに熱ダメージが生じるのを防止することができる。また、接合後にベース基板２０および配光用基板３０にひずみが発生することを防止することができるので、ベース基板２０のひずみに起因した応力がＬＥＤチップ１に発生するのを防止することができる。なお、上述の接合工程で採用している常温接合法では、各接合表面の清浄化・活性化を行ってから、常温下で適宜の荷重を印加しいているが、常温下に限らず、例えば、光検出素子４およびＬＥＤチップ１へ熱ダメージが生じない温度（光検出素子４およびＬＥＤチップ１それぞれのジャンクション温度が最大ジャンクション温度を超えない温度）であれば、加熱条件下（例えば、８０℃〜１００℃程度に加熱した条件下）において適宜の荷重を印加するようにしてもよく、加熱条件下において適宜の荷重を印加して接合することで、接合信頼性をより一層高めることが可能となる。
【００４４】
上述の接合工程では、ベース基板２０の接合用金属層２９と配光用基板３０の接合用金属層３６とが接合されるとともに、ベース基板２０の第３の導体パターン２５ｃおよび第４の導体パターン２５ｄと配光用基板３０の導体パターン３５ｃ，３５ｄとが接合され電気的に接続される。ここで、ベース基板２０側の各導体パターン２５ｃ，２５ｄと配光用基板３０側の各導体パターン３５ｃ，３５ｄとの接合部位は、貫通孔配線３４に重なる領域からずらしてあるので、各導体パターン２５ｃ，２５ｄと各導体パターン３５ｃ，３５ｄとの互いの接合面の平坦度を高めることができ、接合歩留まりを高めることができるとともに接合信頼性を高めることができる。
【００４５】
ところで、本実施形態の発光装置の製造にあたっては、上述の各シリコン基板２０ａ，３０ａとして、それぞれベース基板２０、配光用基板３０を多数形成可能なウェハ状のもの（シリコンウェハ）を用い、上述の接合工程、封止部形成工程などの各工程をウェハレベルで行うことでウェハレベルパッケージ構造体を形成してから、ダイシング工程により発光装置のサイズに分割されている。したがって、ベース基板２０と配光用基板３０とが同じ外形サイズとなり、小型のチップパッケージを実現できるとともに、製造が容易になる。
【００４６】
以上説明した本実施形態の発光装置では、ＬＥＤチップ１を実装するベース基板２０が第１のシリコン基板２０ａを用いて形成され、ＬＥＤチップ１から放射される光の一部を検出する光検出素子４の受光部４ａが第２のシリコン基板３０ａを用いて形成される配光用基板３０の開口窓３１のうち逆テーパ状に形成された部位（ここでは、全部）の内側面に沿って形成されているので、ＬＥＤチップ１から放射される光の一部を受光する受光部４ａを有する光検出素子４を備えながらも、構造の簡略化を図れるとともに低コスト化を図れる。また、本実施形態の発光装置では、ＬＥＤチップ１から斜め方向（ＬＥＤチップ１の光軸とは交差する方向）へ放射された光の一部を開口窓３１の内側面で反射させることなく受光部４ａへ直接入射させることができるので、光検出素子４の受光量の増大による検出精度の向上を図れる。また、本実施形態の発光装置では、配光用基板３０の逆テーパ状の開口窓３１の内側面に沿って受光部４ａの受光面が形成されているので、受光部４ａの受光面が第２のシリコン基板３０ａの上記他表面に平行な場合（つまり、ＬＥＤチップ１の光軸に直交する平面上に受光部４ａの受光面がある場合）に比べて、ＬＥＤチップ１から斜め方向へ放射された光が受光部４ａに入りやすくなり、光検出素子４の検出精度の向上を図れる。
【００４７】
また、本実施形態の発光装置では、配光用基板３０の開口窓３１が、ベース基板２０から離れるにつれて開口面積が徐々に小さくなる形状に形成されているので、配光用基板３０の開口窓３１を容易に形成することができる。また、本実施形態の発光装置では、配光用基板３０の基礎となる第２の半導体基板として第２のシリコン基板３０ａを用いているので、配光用基板３０の開口窓３１を、アルカリ系溶液を用いた異方性エッチングにより精度良く形成することができる。つまり、配光用基板３０の開口窓３１を、エッチング速度の結晶面方位依存性を利用した異方性エッチングにより形成することができる。
【００４８】
また、本実施形態の発光装置は、配光用基板３０に光検出素子４が設けられているので、例えば、ＬＥＤチップ１として赤色ＬＥＤチップを採用した発光装置と、ＬＥＤチップ１として緑色ＬＥＤチップを採用した発光装置と、ＬＥＤチップ１として青色ＬＥＤチップを採用した発光装置とを同一の配線基板（回路基板）上に近接して配置して、当該配線基板に各発光装置のＬＥＤチップ１を駆動する駆動回路部と、各光検出素子４の出力がそれぞれの目標値に保たれるように駆動回路部から各発光色のＬＥＤチップ１に流れる電流をフィードバック制御する制御回路部などを設けておくことにより、各光検出素子４それぞれの出力に基づいて各発光色のＬＥＤチップ１の光出力を各別に制御することができ、各発光色ごとのＬＥＤチップ１の光出力の経時変化の違いなどによらず混色光（ここでは、白色光）の光色や色温度の精度を向上することができる。要するに、所望の混色光を安定して得ることができる。
【００４９】
（実施形態２）
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態１と略同じであって、図２に示すように、配光用基板３０の開口窓３１の形状が相違している。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５０】
本実施形態における配光用基板３０の開口窓３１は、配光用基板３０の厚み方向の両側から中間位置に近づくにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されている。ここにおいて、配光用基板３０の開口窓３１は、第２の半導体基板である第２のシリコン基板３０ａを厚み方向の両側から、アルカリ系溶液を用いて異方性エッチングすることにより形成してあり、内側面が（１１１）により構成されている。
【００５１】
ここにおいて、配光用基板３０の開口窓３１は、ベース基板２０に近い側が順テーパ状に形成され、ベース基板２０から遠い側が逆テーパ状に形成されており、光検出素子４の受光部４ａは、配光用基板３０の開口窓３１のうち当該逆テーパ状に形成された部位の内側面に沿って形成されている。
【００５２】
しかして、本実施形態の発光装置では、実施形態１に比べて、配光用基板３０ベース基板２０から遠い側における開口窓３１の開口面積を変えることなく、配光用基板３０の平面視における開口窓３１の占有面積を縮小でき、配光用基板３０およびベース基板２０の小型化が可能となる。また、本実施形態の発光装置では、配光用基板３０の開口窓３１を形成する際に第２のシリコン基板３０ａの厚み方向の両側からエッチングすることができるので、エッチング時間の短縮を図れる。また、本実施形態の発光装置では、配光用基板３０の開口窓３１のうちベース基板２０から遠く且つ逆テーパ状に形成された部位の内側面に沿って受光部４ａの受光面が形成されているので、受光部４ａの受光面が第２のシリコン基板３０ａの上記他表面に平行な場合（つまり、ＬＥＤチップ１の光軸に直交する平面上に受光部４ａの受光面がある場合）に比べて、ＬＥＤチップ１から斜め方向へ放射された光が受光部４ａに入りやすくなり、光検出素子４の検出精度の向上を図れる。
【００５３】
（実施形態３）
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態１と略同じであって、図３に示すように、配光用基板３０の開口窓３１の形状や、光検出素子４の受光部４ａの形成位置などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
本実施形態における配光用基板３０の開口窓３１は、配光用基板３０の厚み方向の両側から中間位置に近づくにつれて開口面積が徐々に小さくなる形状に形成されている。ここにおいて、配光用基板３０の開口窓３１は、第２の半導体基板である第２のシリコン基板３０ａを厚み方向の両側から、アルカリ系溶液を用いて異方性エッチングすることにより形成してあり、内側面が（１１１）により構成されている。
【００５５】
ここにおいて、配光用基板３０の開口窓３１は、ベース基板２０に近い側が逆テーパ状に形成され、ベース基板２０から遠い側が順テーパ状に形成されており、光検出素子４の受光部４ａは、配光用基板３０の開口窓３１のうち当該逆テーパ状に形成された部位の内側面に沿って形成されている。
【００５６】
また、本実施形態における配光用基板３０は、実施形態１で説明した貫通孔配線３４，３４（図１参照）および導体パターン３７ｃ，３７ｄ（図１参照）を設けておらず、第２のシリコン基板３０ａの上記一表面側の導体パターン３５ｃ，３５ｄを開口窓３１の内側面に沿って延長して光検出素子４に電気的に接続してある。
【００５７】
しかして、本実施形態の発光装置では、実施形態１に比べて、配光用基板３０をベース基板２０から遠い側における開口窓３１の開口面積を変えることなく、配光用基板３０の平面視における開口窓３１の占有面積を縮小でき、配光用基板３０およびベース基板２０の小型化が可能となる。また、本実施形態の発光装置では、配光用基板３０の開口窓３１を形成する際に第２のシリコン基板３０ａの厚み方向の両側からエッチングすることができるので、エッチング時間の短縮を図れる。また、本実施形態の発光装置では、配光用基板３０の開口窓３１のうちベース基板２０に近く且つ逆テーパ状に形成された部位の内側面に沿って受光部４ａの受光面が形成されているので、受光部４ａの受光面が第２のシリコン基板３０ａの上記他表面に平行な場合（つまり、ＬＥＤチップ１の光軸に直交する平面上に受光部４ａの受光面がある場合）に比べて、ＬＥＤチップ１から斜め方向へ放射された光が受光部４ａに入りやすくなり、光検出素子４の検出精度の向上を図れる。
【００５８】
（実施形態４）
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態１と略同じであって、図４に示すように、実施形態１に比べて開口窓３１の開口面積が小さく設定されており、光検出素子４の受光部４ａがＬＥＤチップ１の鉛直上方に位置している点などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５９】
本実施形態の発光装置では、光検出素子４の受光部４ａでの受光量の増大を図れ、光検出素子４の検出精度の向上を図れる。また、本実施形態の発光装置では、実施形態１の発光装置に比べて、狭角配光を得ることができるとともに、小型化を図れる。
【００６０】
なお、実施形態２や実施形態３において、光検出素子４の受光部４ａがＬＥＤチップ１の鉛直上方に位置するように開口窓３１の開口面積を設定してもよい。
【００６１】
ところで、上記各実施形態の発光装置では、ベース基板２０の上記他表面側に上記各第１の外部接続用電極および各第２の外部接続用電極２７ｃ，２７ｄ、放熱用パッド部２８を設けてあるが、これらを設けずに、例えば、ベース基板２０の上記一表面側に、ＬＥＤチップ１および光検出素子４それぞれと電気的に接続された複数のパッドを設けて、配光用基板３０に、各パッドそれぞれを露出させる複数の切欠部を設けるようにしてもよい。
【００６２】
また、上記各実施形態において、封止部５を、ＬＥＤチップ１から放射される光によって励起されてＬＥＤチップ１よりも長波長の光を放射する蛍光体（図示せず）を含有した透光性材料（例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラス、有機成分と無機成分とがｎｍレベルもしくは分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイブリッド材料など）により形成してもよい。例えば、ＬＥＤチップ１として青色の光を放射するＬＥＤチップを用い、上述の蛍光体として、ＬＥＤチップ１から放射された青色の光によって励起されてブロードな黄色系の光を放射する粒子状の黄色蛍光体を採用すれば、ＬＥＤチップ１から放射された青色の光と黄色蛍光体から放射された光とが封止部５から出射されることとなり、白色光を得ることができる。なお、封止部５の透光性材料としてガラスを採用すれば、シリコーン樹脂などの有機材料を採用している場合に比べて、封止部５の熱伝導性が向上するので、蛍光体の温度上昇を抑制できて蛍光体の温度消光による量子効率の低下を抑制することができ、しかも、水蒸気やＮＯｘなど対するガスバリア性や耐透湿性が向上するとともに、蛍光体の吸湿劣化を抑制でき、信頼性および耐久性が向上する。また、封止部５の材料として用いる透光性材料に混合する蛍光体も黄色蛍光体に限らず、例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができ、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを用いれば演色性を高めることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  ＬＥＤチップ
４  光検出素子
４ａ  受光部
２０  ベース基板
２０ａ  第１のシリコン基板（第１の半導体基板）
３０  配光用基板
３０ａ  第２のシリコン基板（第２の半導体基板）
３１  開口窓
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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