(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子が形成された半導体基体上に各発光素子の前面に開口部を有する遮光膜、透光性樹脂層、レジスト材層を順に形成する工程と、
前記レジスト材層をパターニングして前記各発光素子の前面にレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクにして前記透光性樹脂層をエッチングして前記各発光素子の前面に樹脂パターンを形成する工程と、
熱処理によるリフローによって前記樹脂パターンの表面形状を曲面化する工程と、
前記曲面化された樹脂パターンを硬化させてマイクロレンズを形成する工程と
を備えたことを特徴とする発光素子装置の製造方法。
【請求項２】
前記遮光膜を形成した後で前記透光性樹脂層を形成する前に、透光性膜を形成する工程
を備えたことを特徴とする請求項１記載の発光素子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロレンズを有する発光素子装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信等においてＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子の光を利用する場合には、発光素子から出射される光を発光素子の前面で集光することなく直接使用していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、発光素子から出射された光の利用率が必ずしも良くなく、発光素子からの光に十分な強さを与えるためには、それだけ多くの電力が必要となり、例えば光通信に利用しようとする際の低消費電力化に不向きであるという問題点があった。
【０００４】
また、従来、発光素子を封止するパッケージをレンズ形状にして集光性を与えるようにしたものもあるが、この場合、パッケージをレンズ形状にするため、小型化が困難であるという問題点があった。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、発光素子から出射された光を効率良く利用でき、低消費電力化を可能とすると共に、小型化に適した発光素子装置およびその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発光素子装置は、光を出射する発光素子と、発光素子の前面に発光素子と一体的に形成され、発光素子から出射された光を集光して放出するマイクロレンズとを備えたものである複数の発光素子が形成された半導体基体上に各発光素子の前面に開口部を有する遮光膜、透光性樹脂層、レジスト材層を順に形成する工程と、前記レジスト材層をパターニングして前記各発光素子の前面にレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクにして前記透光性樹脂層をエッチングして前記各発光素子の前面に樹脂パターンを形成する工程と、熱処理によるリフローによって前記樹脂パターンの表面形状を曲面化する工程と、前記曲面化された樹脂パターンを硬化させてマイクロレンズを形成する工程とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
本願発明の発光素子装置の製造方法では、発光素子が形成された基体上における発光素子に対応する位置にパターニングされた光硬化型の透光性材料層を熱処理することによって、透光性材料層の表面形状が曲面化され、更に、この透光性材料層に所定の光を照射して透光性材料層を硬化させることによってマイクロレンズが形成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る発光素子装置の製造方法を示す説明図である。本実施の形態に係る発光素子装置は、図１（ｄ）に示したように、複数の発光素子１１が形成された半導体基体１０上に、発光素子１１の前面（上面）の所定の範囲に開口郡１２ａを有する遮光膜１２が形成されると共に、発光素子１１の前面に光硬化型の透光性樹脂によるマイクロレンズ２１が形成されて構成されている。
【００１０】
次に、本実施の形態に係る発光素子装置の製造方法について説明する。この製造方法では、まず、図１（ａ）に示したように、複数の発光素子１１が形成された半導体基体１０上に、発光素子１１の前面の所定の範囲に開口部１２ａを有する遮光膜１２を形成する。遮光膜１２には例えばＡｌを用いる。遮光膜１２の形成方法は、例えば、Ａｌ等の遮光膜１２用の材料を半導体基体１０上の全面に蒸着し、フォト・リソグラフィ工程によって、開口部１２ａを有する遮光膜１２をパターニングする方法とする。次に、発光素子１１および遮光膜１２上に、光硬化型の透光性樹脂を例えば塗布装置により塗布して、透光性樹脂層２１ａを形成する。この透光性樹脂層２１ａの厚みは、発光素子１１のサイズ等に応じて適宜に設定するが、例えば１μｍ程度である。透光性樹脂層２１ａ上にレジスト材を例えば塗布装置により塗布して、レジスト材層２２ａを形成する。次に、図１（ｂ）に示したように、フォトマスクによりレジスト材層２２ａに所定のパターンを露光し現像して、発光素子１１の前面にレジストパターン２２ｂを形成する。次に、図１（ｃ）に示したように、レジストパターン２２ｂをマスクとして、透光性樹脂層２１ａにおける不要部分である遮光膜１２上の部分をエッチングによって除去して、発光素子１１の前面に樹脂パターン２１ｂを形成（パターニング）する。次に、図１（ｄ）に示したように、熱処理によるリフローによって、樹脂パターン２１ｂの表面形状を球面等の曲面にする。熱処理の温度は、透光性樹脂の種類に依存するが、例えば２００°Ｃ程度である。次に、表面形状が曲面化された樹脂パターン２１ｂの全面に、透光性樹脂を硬化させるための光を一括照射して、表面形状が曲面化された樹脂パターン２１ｂを硬化させてマイクロレンズ２１を形成する。ここで、マイクロレンズ２１の形状は、透光性樹脂の材料、厚みおよび熱処理の温度等によって制御する。
【００１１】
本実施の形態に係る発光素子装置およびその製造方法によれば、発光素子１１から出射された光は、その前面にオンチップ形成されたマイクロレンズ２１によって集光されて、前方に放出されるので、発光素子１１から出射された光を効率良く利用することができる。従って、例えば本実施の形態に係る発光素子装置を光通信に利用する場合には従来に比べて発光素子１１の出射光が弱くても信号を送ることができるようになる等、従来に比べて必要な電力を低減でき、低消費電力化が可能となる。また、発光素子１１上に直接マイクロレンズ２１を形成するので、パッケージをレンズ形状にする場合に比べて、発光素子装置の小型化が容易であり、その結果、発光素子装置を用いる装置の小型化も可能になる。また、レジスト材によるマイクロレンズ１３よりも大きめのマイクロレンズ２１を形成する場合に有利になる。なお、本実施の形態では、発光素子１１およびその前面のマイクロレンズ２１がそれぞれ複数ある発光素子装置の例で説明したが、発光素子１１およびその前面のマイクロレンズ２１はそれぞれ１つずつでも良く、その場合の製造方法も本実施の形態で説明した製造方法と同様である。
【００１２】
図２は本発明の第２の実施の形態に係る発光素子装置の製造方法を示す説明図である。本実施の形態に係る発光素子装置は、図２（ｄ）に示したように、複数の発光素子１１が形成された半導体基体１０上に、発光素子１１の前面（上面）の所定の範囲に開口部１２ａを有する遮光膜１２が形成されると共に、発光素子１１の前面に、マイクロレンズ２１による集光位置を調整するための透光性膜２３を介して、光硬化型の透光性樹脂によるマイクロレンズ２１が形成されて構成されている。
【００１３】
次に、本実施の形態に係る発光素子装置の製造方法について説明する。この製造方法では、まず、図２（ａ）に示したように、複数の発光素子１１が形成された半導体基体１０上に、第１の実施の形態と同様に、発光素子１１の前面の所定の範囲に開口部１２ａを有する遮光膜１２を形成する。次に、発光素子１１および遮光膜１２上の全面に透光性材料層を形成し、所定の厚みとなるまで研磨して平坦化して透光性膜２３を形成する。透光性膜１４とする透光性材料としては、例えば、ＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）酸化膜等のＳｉＯ2膜を用いる。次に、透光性膜２３上に、光硬化型の透光性樹脂を例えば塗布装置により塗布して、透光性樹脂層２１ａを形成する。次に、透光性樹脂層２１ａ上にレジスト材を例えば塗布装置により塗布して、レジスト材層２２ａを形成する。次に、図２（ｂ）に示したように、レジスト材層２２ａに所定のパターンを露光し現像して、発光素子１１の前面にレジストパターン２２ｂを形成する。次に、図２（ｃ）に示したように、レジストパターン２２ｂをマスクとして、透光性樹脂層２１ａにおける不要部分である遮光膜１２上の部分をエッチングによって除去して、発光素子１１の前面に樹脂パターン２１ｂを形成する。次に、図２（ｄ）に示したように、熱処理によるリフローによって樹脂パターン２１ｂの表面形状を球面等の曲面にする。次に、表面形状が曲面化された樹脂パターン２１ｂの全面に、透光性樹脂を硬化させるための光を一括照射して、表面形状が曲面化された樹脂パターン２１ｂを硬化させてマイクロレンズ２１を形成する。
【００１４】
本実施の形態に係る発光素子装置およびその製造方法によれば、発光素子１１とマイクロレンズ２１との間に透光性膜２３を設けたので、透光性膜２３の厚みを調整することで、マイクロレンズ２１による集光位置を調整することができる。本実施の形態のその他の構成、作用および効果は第１の実施の形態と同様である。
【００１５】
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されず、例えば、発光素子１１としては、ＬＥＤに限らず、半導体レーザ等の他の発光素子を用いても良い。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発光素子装置の製造方法によれば、発光素子の前面に発光素子と一体的にマイクロレンズを形成したので、発光素子から出射された光を効率良く利用でき、低消費電力化が可能になると共に、発光素子装置の小型化に適しているという効果を奏する。
【００１７】
また、透光性の膜を備えた発光素子装置の製造方法によれば、発光素子とマイクロレンズとの間に、マイクロレンズによる集光位置を調整するための透光性の膜を介装したので、上記効果に加え、透光性の膜の厚みを調整することによって、マイクロレンズによる集光位置を調整することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態に係る発光素子装置の製造方法を示す説明図である。
【図２】  本発明の第２の実施の形態に係る発光素子装置の製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  半導体基体
１１  発光素子
１２  遮光膜
２１ａ  透光性樹脂層
２１ｂ  樹脂パターン
２１  マイクロレンズ
２２ａ  レジスト材層
２２ｂ  レジストパターン
【図１】
0003724035.tif 000002
【図２】
0003724035.tif 000003