(57)【要約】【課題】光線を集光する光学部材に用いられるレンズとしては、片面レンズでは収差補正が難しく、この収差補正を良くするために両面レンズにするとフィルタコーティングの接着強度が弱くなるという課題があった。この課題を解決し、収差補正の容易な両面レンズで、かつ、フィルタコーティングの接着強度の高いレンズを提供する。【解決手段】この目的を達成するために本発明は、凸形状の第１の主面と、凸形状または凹形状の第２の主面を備え、前記第１の主面は細孔を有している構成としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸形状の第１の主面と、凸形状または凹形状の第２の主面を備え、
前記第１の主面は細孔を有している半導体レンズ。
【請求項２】
前記第１の主面の外周にフランジ部が設けられた請求項１に記載の半導体レンズ。
【請求項３】
基板と、
前記基板に設けられ赤外線を検出する赤外線検出素子と、
前記基板に設けられた処理回路と、
前記赤外線検出素子と処理回路を覆う開口部が設けられたパッケージと、
細孔が形成された凸形状の前記第１の主面と、凸形状または凹形状の前記第２の主面を備え、前記第１の主面の外周にフランジ部が設けられた半導体レンズと、を有し、
前記半導体レンズは前記開口部を前記第１の主面で塞ぐように前記フランジ部で接続されている赤外線センサ。
【請求項４】
半導体基板の一部を除去して曲面を形成した両面レンズであって、
所望の曲面形状に応じてパターン設計した陽極を半導体基板の前記第１の主面側に形成する陽極酸化工程と、
電解液中で半導体基板の他表面側に対向配置した陰極と陽極との間に通電して半導体基板の前記第２の主面側に除去部位となる多孔質部を形成する陽極酸化工程と、
前記多孔質部を除去する多孔質部除去工程と、
曲面形状を形成したレジストパターンにドライエッチングすることで前記半導体基板の他表面側に曲面形状を形成するドライエッチング工程を有した半導体レンズの製造方法。
【請求項５】
前記ドライエッチング工程では、前記レジストに光強度分布を持たせた露光を行うことで前記半導体基板の他表面側に凸形状または凹形状の曲面を形成する請求項４に記載の半導体レンズの製造方法。
【請求項６】
前記ドライエッチング工程では、前記レジストに凸形状または凹形状の鋳型を用いて印プリントすることにより、前記半導体基板の他表面側に曲面を形成する請求項４に記載の半導体レンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レンズと、半導体レンズを用いた赤外線センサと、半導体レンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、導電性基板を用いたマイクロレンズ用金型の製造方法およびそのマイクロレンズ用金型を用いたマイクロレンズの製造方法が提案されている（特許文献１参照）。なお、特許文献１には、マイクロレンズとして合成樹脂レンズが例示されている。
【０００３】
上記特許文献１のマイクロレンズ用金型の製造方法では、例えば、導電性基板たる低抵抗のｐ形シリコン基板の一表面上にシリコン窒化膜を体積させた後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してシリコン窒化膜の所定部位に円形状の開孔部を形成し、その後、シリコン窒化膜をマスク層としてｐ形シリコン基板の上記一表面側の一部を陽極酸化処理にて多孔質化することにより半球状の多孔質シリコン部を形成する。その後、多孔質シリコン部を全体に亘って酸化することによりに酸化シリコン部を形成し、マスク層を除去してから、二酸化シリコン部を除去することによってｐ形シリコン基板の上記一表面に所望の凸レンズの形状に対応する凹部を形成し、続いて、ｐ形シリコン基板の上記一表面側および他表面側それぞれに熱酸化膜を形成している。なお、上述の陽極酸化処理では、陽極酸化用の電解液中でｐ形シリコン基板の上記一表面側に対向配置される陰極と半導体基板の他表面に接する形で配置される陽極板との間に通電することで多孔質シリコン部を形成している。
【０００４】
また、樹脂によって構成される単レンズの両面レンズが従来知られていた。（特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−８６７７０号公報
【特許文献２】特開２００５−８４３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に開示されたマイクロレンズでは片面レンズなので収差補正が難しく、一方で、特許文献２の様に両面レンズにするとフィルタコーティングの接着強度が弱くなる課題があった。
【０００７】
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、収差補正が容易で且つフィルタコーティングの接着強度を強くすることが可能な両面レンズと、このレンズを用いた赤外線センサと、レンズの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、凸形状の一表面と、凸形状または凹形状の他表面を備え、前記第１の主面は細孔を有している構成とした。
【０００９】
また、このレンズを用いた赤外線センサとして本発明は、基板と、基板に設けられ赤外線を検出する赤外線検出素子と、基板に設けられた処理回路と、赤外線検出素子と処理回路を覆う開口部が設けられたパッケージと、細孔が形成された凸形状の一表面と、凸形状
または凹形状の他表面を備え、一表面の外周にフランジ部が設けられた半導体レンズと、を有し、半導体レンズは開口部を前記第１の主面で塞ぐようにフランジ部で接続されている構成とした。
【００１０】
また、このレンズを製造するために本発明は、半導体基板の一部を除去して曲面を形成した両面レンズであって、所望の曲面形状に応じてパターン設計した陽極を半導体基板の一表面側に形成する陽極酸化工程と、電解液中で半導体基板の他表面側に対向配置した陰極と陽極との間に通電して半導体基板の前記第２の主面側に除去部位となる多孔質部を形成する陽極酸化工程と、多孔質部を除去する多孔質部除去工程と、曲面形状を形成したレジストパターンにドライエッチングすることで半導体基板の他表面側に曲面形状を形成するドライエッチング工程を有した製造方法とした。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、凸形状の一表面と、凸形状または凹形状の他表面を備えることから、収差補正が容易にすることが可能になり且つ、前記第１の主面は細孔を有していることからフィルタコーティングの接着強度を強くすることが可能になる。
【００１２】
また、本発明のレンズを用いることにより、収差補正が容易で且つフィルタコーティングの強度があり、半導体レンズの開口部を一表面で塞ぐようにフランジ部で接続できることから気密性を改善することが可能である。
【００１３】
また、本発明のレンズの両面を陽極酸化工程で形成することにより、本発明のレンズを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１のレンズの断面図
【図２】同レンズを用いた赤外線センサの断面図
【図３】同レンズの製造方法の説明図
【図４】実施の形態２のレンズの断面図
【図５】同レンズの製造方法の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、各形態のレンズと、レンズを用いた赤外線センサと、レンズの製造方法について図面を用いて説明をする。なお、各図面において、同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。また、各実施の形態における各構成要素は矛盾のない範囲で任意に組み合わせても良い。
【００１６】
（実施の形態１）
以下に、実施の形態１のレンズと、レンズを用いた赤外線センサと、レンズの製造方法について図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は実施の形態１のレンズの断面図、図２はレンズを用いた赤外線センサの断面図、図３はレンズの製造方法を説明する図である。
【００１８】
実施の形態１の半導体レンズは、シリコンなどの半導体材料で形成され、第１の主面２と第２の主面３を有し、第１の主面２と第２の主面３の両方が凸形状に形成されている。半導体レンズの第１の主面２と第２の主面３が凸形状に形成されているため、半導体レンズを実装するときの収差補正が容易にできる。また、第１の主面２には細孔が設けられており、第２の主面３には細孔が設けられていない。これにより、第１の主面２に対するフィルタコーティングの接着強度が強くなり、フィルタコーティングが剥がれ難くなる。ま
た、第１の主面２にのみ細孔が設けられていることで、第１の主面２と第２の主面３の外観が異なるため、半導体レンズの実装時の実装間違いを防止することができる。また、半導体レンズの外周にはフランジ部４が設けられている。半導体レンズにフランジ部４が設けられることで半導体レンズの実装が容易になる。
【００１９】
次に、半導体レンズを用いた赤外線センサ５について説明する。赤外線センサ５は、基板６と、基板６に設けられた赤外線検出素子７と、赤外線検出素子７の出力を処理する処理回路８と、基板６の赤外線検出素子７と処理回路８の前方にもうけられたキャップ９と、赤外線検出素子７と処理回路８とキャップ９を覆うパッケージ１０を有している。パッケージ１０の赤外線センサ５の前方には窓孔１１が設けられており、半導体レンズが窓孔１１を塞ぐように設けられている。
【００２０】
処理回路８の回路構成は、赤外線検出素子７の種類等に応じて適宜設計すればよく、例えば、赤外線センサを制御する制御回路、赤外線検出素子７の出力電圧を増幅する増幅回路、複数のパッドに出力された赤外線検出素子７からの出力電圧を択一的に増幅回路に入力するマルチプレクサ等を備えた回路構成としても良い。
【００２１】
赤外線検出素子７は、測定対象である物体から放射された赤外線による熱エネルギーを電気エネルギーに変換するサーモパイル配線により構成される熱電変換部である感温部が埋設された薄膜構造部を有している。また、赤外線センサは、感温部および感温部の出力電圧を取り出すためのＭＯＳトランジスタを有したａ×ｂ個の画素部が、半導体基板の一表面側においてａ行ｂ列の２次元アレイ状に配置されている。なお、画素部の数は、ａ≧２、ｂ≧２であればよく、実施の形態１における画素部は８×８に構成されている。なお、８×８に構成しなくても、例えば、赤外線センサ５の使用用途に応じて１６×４に構成しても良い。
【００２２】
パッケージ１０は、表面をニッケルでめっきした鉄や、ＳＵＳ等の金属材料で構成される。パッケージ１０の赤外線検出素子７前方には窓孔１１が設けられており、窓孔１１を覆うように半導体レンズが設けられている。パッケージ１０内の空間は、窒素を充填したドライ雰囲気としている。パッケージ１０で覆われた空間の雰囲気はこれに限らず、例えば、真空雰囲気としても良い。パッケージ１０で覆われた空間を真空雰囲気とする場合、残留ガスなどを吸着するゲッタを内部に配置すればよい。ゲッタの材料としては、例えば、ジルコニウムの合金やチタンの合金等からなる非蒸発ゲッタを採用すればよい。
【００２３】
キャップ９は、表面をニッケルでめっきした鉄や、ＳＵＳ等の材料により形成されている。キャップ９は、赤外線検出素子７と、処理回路８の側方を囲むことにより、赤外線検出素子７に対する輻射ノイズの影響を低減することができる。
【００２４】
半導体レンズは第１の主面２と第２の主面３の両面が凸形状となっているため、赤外線センサの開口部に半導体レンズを実装するときの収差補正が容易となる。このため、半導体レンズを用いることで赤外線センサ５の検出精度が向上する。また、半導体レンズにはフランジ部４が設けられているため、開口部へ容易に半導体レンズを実装することができる。また、レンズの第１の主面２には細孔が設けられているため、半導体レンズを長期間使用してもフィルタコーティングが剥がれ難い。これにより、赤外線センサ５の信頼性が向上する。また、半導体レンズの第１の主面２と第２の主面３の外観が異なることから、半導体レンズの実装間違いを防止することができ、赤外線センサ５の信頼性が向上する。
【００２５】
次に、実施の形態１の半導体レンズの製造方法を説明する。
【００２６】
まず、図３（ａ）に示す半導体基板１２を洗浄する洗浄工程、半導体基板１２の一表面
（図３（ａ）における下面）にマークを設けるマーキング工程を行ってから、半導体基板１２の上記一表面側に陽極酸化工程で利用する陽極１４（図３（ｃ）参照）の基礎となる所定膜厚（例えば、１μｍ）の金属膜（例えば、Ａｌ膜など）からなる導電性層１３を形成する導電性層形成工程を行うことによって、図３（ｂ）に示す構造を得る。ここにおいて、導電性層形成工程では、例えばスパッタ法によって半導体基板１２の上記一表面上に導電性層１３を成膜した後、Ｎ2ガスおよびＨ2ガス雰囲気中で導電性層１３のシンタ（熱処理）を行うことにより半導体基板１２との接触がオーミック接触をなす導電性層１３を形成する。なお、導電性層１３の成膜方法はスパッタ法に限らず、例えば蒸着法などを採用してもよい。また、導電性層１３の材料もＡｌに限定するものではなく、半導体基板１２とオーミック接触が可能な材料であればよく、例えばＡｌを主成分とするＡｌ−Ｓｉなどを採用してもよい。
【００２７】
導電性層形成工程の後、導電性層１３に円形状の開孔部１５を設けるように導電性層１３をパターニングするパターニング工程を行うことによって、図３（ｃ）に示す構造を得る。ここにおいて、パターニング工程では、フォトリソグラフィ技術を利用して半導体基板１２の上記一表面側に上記開孔部１５に対応する部位が開孔されたレジスト層（図示せず）を形成した後、レジスト層をマスクとして導電性層１３の不要部分を例えばウェットエッチング技術あるいはドライエッチング技術によってエッチング除去して開孔部１５を設けることにより導電性層１３の残りの部分からなる陽極１４を形成し、その後、上記レジスト層を除去する。なお、導電性層１３がＡｌ膜であれば、導電性層１３の不要部分をウェットエッチング技術によりエッチング除去する場合には、例えば燐酸系エッチャントを用いればよく、導電性層１３の不要部分をドライエッチング技術によりエッチング除去する場合には、例えば反応性イオンエッチング装置などを用いればよい。また、本基本例では、上述の導電性層形成工程とパターニング工程とで、所望のレンズ形状に応じてパターン設計した陽極１４を半導体基板１２の上記一表面側に形成する陽極形成工程を構成している。なお、円形状の開孔部１５の半径は、半導体レンズのレンズ径の設計値に基づいて適宜設定すればよい。
【００２８】
パターニング工程の後、陽極酸化用の電解液中で半導体基板１２の他表面側（図３（ａ）の上面側）に対向配置される陰極と陽極１４との間に通電して半導体基板１２の上記他表面側に除去部位となる多孔質部１６を形成する陽極酸化工程（陽極酸化処理）を行うことによって、図３（ｄ）に示す構造を得る。陽極酸化工程で用いる電解液については、特許第３９１８８７０号公報に記載の電解液を用いる。
【００２９】
ここにおいて、陽極酸化工程では、特許第３９１８８７０号公報に記載の構成の陽極酸化装置を用いる。陽極酸化装置は、半導体基板１２の上記一表面側に形成された陽極１４に接触させる平板状の通電用電極（図示せず）を有し陽極１４と通電用電極とを接触させた形で半導体基板１２を支持する円板状の支持台と（図示せず）、中心線を上下方向として支持台の上方に配置される円筒状の筒体（図示せず）と、筒体の下端部に連続一体に形成された内鍔部（図示せず）と半導体基板１２の周部との間に介装されるＯリングからなるシール部材（図示せず）と、筒体の下端部に連続一体に形成された外鍔部（図示せず）と支持台の周部とを結合する複数の結合部材（図示せず）とを備えており、半導体基板１２の上記他表面とシール部材と筒体とで囲まれる空間に陽極酸化用の電解液が入れられる。
【００３０】
電解液としては、半導体基板１２の構成元素であるＳｉの酸化物であるＳｉＯ2をエッチング除去する溶液、例えば、５５ｗｔ％のフッ化水素水溶液とエタノールとを略１：１で混合した混合液を用いているが、フッ化水素水溶液の濃度やフッ化水素水溶液とエタノールとの混合比は特に限定するものではない。また、フッ化水素水溶液と混合する液体もエタノールに限らず、メタノール、プロパノール、イソプロパノール（ＩＰＡ）などのア
ルコールなど、陽極酸化反応で発生した気泡を除去できる液体であれば、特に限定するものではない。また、筒体は、電解液に対して耐性を有する材料、例えば、テフロン（登録商標）などのフッ素系樹脂により形成すればよい。
【００３１】
また、陽極酸化装置は、半導体基板１２の上記他表面に対向配置される白金電極からなる陰極と、通電用電極を介して陽極１４と陰極との間に電圧を印加する電圧源と、電圧源から通電用電極に流れる電流を検出する電流センサと、電流センサの検出電流に基づいて電圧源の出力電圧を制御するマイクロコンピュータなどからなる制御部とを備えており、制御部が、電圧源から通電用電極へ所定電流密度（例えば、３０ｍＡ／ｃｍ2）の電流が所定時間（例えば、１２０分）だけ流れるように電圧源を制御するようになっている。なお、陽極酸化工程の処理条件は特に限定するものではなく、上述の所定電流密度および上記所定時間はそれぞれ適宜設定すればよい。
【００３２】
ところで、ｐ形のシリコン基板からなる半導体基板１２の一部を陽極酸化工程において多孔質化する際には、ホールをｈ+、電子をｅ-とすると、以下の反応が起こっていると考えられる。
【００３３】
【化１】
2018180079.tif 000003
【００３４】
すなわち、シリコン基板からなる半導体基板１２の陽極酸化では、Ｆイオンの供給量とホールｈ+の供給量との兼ね合いで多孔質化あるいは電解研磨が起こることが知られており、Ｆイオンの供給量の方がホールの供給量よりも多い場合には多孔質化が起こり、ホールｈ+の供給量がＦイオンの供給量よりも多い場合には電解研磨が起こる。したがって半導体基板１２としてｐ形のシリコン基板を用いている場合には、陽極酸化による多孔質化の速度はホールｈ+の供給量で決まるから、半導体基板１２中を流れる電流の電流密度で多孔質化の速度が決まり、多孔質部１６の厚みが決まることになる。本基本例では、半導体基板１２中を電流が流れるので、半導体基板１２の上記他表面側では、陽極１４の厚み方向に沿った開孔部１５の中心線から離れるほど電流密度が徐々に大きくなるような電流密度の面内分布を有することとなり、ｐ形シリコン基板１０の上記他表面側に形成される多孔質部１６は、陽極１４の開孔部１５の上記中心線に近くなるほど徐々に薄くなっている。
【００３５】
上述の陽極酸化工程の終了後、多孔質部１６を除去する多孔質部除去工程を行う。ここにおいて、多孔質部１６を除去するエッチング液としてアルカリ系溶液（例えば、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＴＭＡＨなどの水溶液）やＨＦ系溶液を用いれば、多孔質部１６を除去する多孔質部除去工程において、Ａｌ膜やＡｌ−Ｓｉ膜により形成されている陽極１４もエッチング除去することができ、図３（ｅ）に示す構造の半導体レンズを得ることができる。
【００３６】
次に半導体レンズの第２の主面３側にレジスト１７を塗布し、レジスト１７が所望の凸形状となるように光強度分布を持たせたグレースケール露光を行い現像する。これにより半導体レンズの第２の主面３側に凸形状のレジスト１８を形成することができる。なお、凸形状のレジスト１８の形成には、レジスト１７に対して所望の凸形状が形成できるよう
に設計した鋳型を作製し、インプリントすることで形成してもよい。
【００３７】
凸形状のレジスト１８を形成した半導体レンズの第２の主面３側に対して異方性エッチングを施すことにより、凸形状のレジスト１８に応じて半導体レンズの第２の主面３側に凸形状の曲面形状が形成され、両面レンズの半導体レンズを得ることができる。
【００３８】
（実施の形態２）
以下に、実施の形態２のレンズ、レンズを用いた赤外線センサ、レンズの製造方法について説明する。
【００３９】
図４は実施の形態２のレンズの断面図、図５は同レンズの製造方法を示す図である。
【００４０】
実施の形態２のレンズ２１は、シリコンなどの半導体材料で形成され、第１の主面２が凸形状、第２の主面２２が追う形状に形成されている。第１の主面２には細孔が設けられており、第２の主面２２には細孔が設けられていない。第１の主面２に細孔が設けられていることにより、レンズ２１へのフィルタコーティングの接着強度が強くなっている。また、レンズ２１は第１の主面２と第２の主面２２の外観が実施の形態１の半導体レンズよりもさらに異なるため、実施の形態１の半導体レンズに比べてレンズ２１の実装間違いをさらに低減することができる。レンズ２１の外周にはフランジ部４が設けられているため、レンズ２１の実装が容易になる。
【００４１】
レンズ２１を赤外線センサに実装すれば、実施の形態１の半導体レンズを実装した赤外線センサ５と同様に赤外線センサの検出精度が向上し、また信頼性も向上する。さらに、レンズ２１は第２の主面２２が凹形状になっていることにより、赤外線センサへのレンズ２１の実装間違いが低減するため、実施の形態１の赤外線センサ５に比べて信頼性がさらに向上する。
【００４２】
次に、実施の形態２のレンズ２１の製造方法を説明する。
【００４３】
まず、図５（ａ）に示す半導体基板１２を洗浄する洗浄工程、半導体基板１２の一表面（図５（ａ）における下面）にマークを設けるマーキング工程を行ってから、半導体基板１２の上記一表面側に陽極酸化工程で利用する陽極１４（図５（ｃ）参照）の基礎となる所定膜厚（例えば、１μｍ）の金属膜（例えば、Ａｌ膜など）からなる導電性層１３を形成する導電性層形成工程を行うことによって、図５（ｂ）に示す構造を得る。ここにおいて、導電性層形成工程では、例えばスパッタ法によって半導体基板１２の上記一表面上に導電性層１３を成膜した後、Ｎ2ガスおよびＨ2ガス雰囲気中で導電性層１３のシンタ（熱処理）を行うことにより半導体基板１２との接触がオーミック接触をなす導電性層１３を形成する。なお、導電性層１３の成膜方法はスパッタ法に限らず、例えば蒸着法などを採用してもよい。また、導電性層１３の材料もＡｌに限定するものではなく、半導体基板１２とオーミック接触が可能な材料であればよく、例えばＡｌを主成分とするＡｌ−Ｓｉなどを採用してもよい。
【００４４】
導電性層形成工程の後、導電性層１３に円形状の開孔部１５を設けるように導電性層１３をパターニングするパターニング工程を行うことによって、図５（ｃ）に示す構造を得る。ここにおいて、パターニング工程では、フォトリソグラフィ技術を利用して半導体基板１２の上記一表面側に上記開孔部１５に対応する部位が開孔されたレジスト層（図示せず）を形成した後、レジスト層をマスクとして導電性層１３の不要部分を例えばウェットエッチング技術あるいはドライエッチング技術によってエッチング除去して開孔部１５を設けることにより導電性層１３の残りの部分からなる陽極１４を形成し、その後、上記レジスト層を除去する。なお、導電性層１３がＡｌ膜であれば、導電性層１３の不要部分を
ウェットエッチング技術によりエッチング除去する場合には、例えば燐酸系エッチャントを用いればよく、導電性層１３の不要部分をドライエッチング技術によりエッチング除去する場合には、例えば反応性イオンエッチング装置などを用いればよい。また、本基本例では、上述の導電性層形成工程とパターニング工程とで、所望のレンズ形状に応じてパターン設計した陽極１４を半導体基板１２の上記一表面側に形成する陽極形成工程を構成している。なお、円形状の開孔部１５の半径は、半導体レンズのレンズ径の設計値に基づいて適宜設定すればよい。
【００４５】
パターニング工程の後、陽極酸化用の電解液中で半導体基板１２の他表面側（図５（ａ）の上面側）に対向配置される陰極と陽極１４との間に通電して半導体基板１２の上記他表面側に除去部位となる多孔質部１６を形成する陽極酸化工程（陽極酸化処理）を行うことによって、図５（ｄ）に示す構造を得る。
【００４６】
ここにおいて、陽極酸化工程では、実施の形態１の陽極酸化装置と同様の構成の陽極酸化装置を用いる。陽極酸化装置は、半導体基板１２の上記一表面側に形成された陽極１４に接触させる平板状の通電用電極を有し陽極１４と通電用電極とを接触させた形で半導体基板１２を支持する円板状の支持台と、中心線を上下方向として支持台の上方に配置される円筒状の筒体と、筒体の下端部に連続一体に形成された内鍔部と半導体基板１２の周部との間に介装されるＯリングからなるシール部材と、筒体の下端部に連続一体に形成された外鍔部と支持台の周部とを結合する複数の結合部材とを備えており、半導体基板１２の上記他表面とシール部材と筒体とで囲まれる空間に陽極酸化用の電解液が入れられる。
【００４７】
電解液としては、半導体基板１２の構成元素であるＳｉの酸化物であるＳｉＯ2をエッチング除去する溶液、例えば、５５ｗｔ％のフッ化水素水溶液とエタノールとを略１：１で混合した混合液を用いているが、フッ化水素水溶液の濃度やフッ化水素水溶液とエタノールとの混合比は特に限定するものではない。また、フッ化水素水溶液と混合する液体もエタノールに限らず、メタノール、プロパノール、イソプロパノール（ＩＰＡ）などのアルコールなど、陽極酸化反応で発生した気泡を除去できる液体であれば、特に限定するものではない。また、筒体は、電解液に対して耐性を有する材料、例えば、テフロン（登録商標）などのフッ素系樹脂により形成すればよい。
【００４８】
また、陽極酸化装置は、半導体基板１２の上記他表面に対向配置される白金電極からなる陰極と、通電用電極を介して陽極１４と陰極との間に電圧を印加する電圧源と、電圧源から通電用電極に流れる電流を検出する電流センサと、電流センサの検出電流に基づいて電圧源の出力電圧を制御するマイクロコンピュータなどからなる制御部とを備えており、制御部が、電圧源から通電用電極へ所定電流密度（例えば、３０ｍＡ／ｃｍ2）の電流が所定時間（例えば、１２０分）だけ流れるように電圧源を制御するようになっている。なお、陽極酸化工程の処理条件は特に限定するものではなく、上述の所定電流密度および上記所定時間はそれぞれ適宜設定すればよい。
【００４９】
ところで、ｐ形のシリコン基板からなる半導体基板１２の一部を陽極酸化工程において多孔質化する際には、ホールをｈ+、電子をｅ-とすると、（化１）の反応が起こっていると考えられる。
【００５０】
すなわち、シリコン基板からなる半導体基板１２の陽極酸化では、Ｆイオンの供給量とホールｈ+の供給量との兼ね合いで多孔質化あるいは電解研磨が起こることが知られており、Ｆイオンの供給量の方がホールの供給量よりも多い場合には多孔質化が起こり、ホールｈ+の供給量がＦイオンの供給量よりも多い場合には電解研磨が起こる。したがって半導体基板１２としてｐ形のシリコン基板を用いている場合には、陽極酸化による多孔質化の速度はホールｈ+の供給量で決まるから、半導体基板１２中を流れる電流の電流密度で
多孔質化の速度が決まり、多孔質部１６の厚みが決まることになる。本基本例では、半導体基板１２中を電流が流れるので、半導体基板１２の上記他表面側では、陽極１４の厚み方向に沿った開孔部１５の中心線から離れるほど電流密度が徐々に大きくなるような電流密度の面内分布を有することとなり、ｐ形シリコン基板１０の上記他表面側に形成される多孔質部１６は、陽極１４の開孔部１５の上記中心線に近くなるほど徐々に薄くなっている。
【００５１】
上述の陽極酸化工程の終了後、多孔質部１６を除去する多孔質部除去工程を行う。ここにおいて、多孔質部１６を除去するエッチング液としてアルカリ系溶液（例えば、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＴＭＡＨなどの水溶液）やＨＦ系溶液を用いれば、多孔質部１６を除去する多孔質部除去工程において、Ａｌ膜やＡｌ−Ｓｉ膜により形成されている陽極１４もエッチング除去することができ、図５（ｅ）に示す構造のレンズ２１を得ることができる。
【００５２】
次にレンズ２１の第２の主面３側にレジスト１７を塗布し、レジスト１７が所望の凸形状となるように光強度分布を持たせたグレースケール露光を行い現像する。これによりレンズ２１の第２の主面３側に凸形状のレジスト１７を形成することができる。なお、凹形状のレジスト１７の形成には、レジスト１７に対して所望の凹形状が形成できるように設計した鋳型を作製し、インプリントすることで形成してもよい。
【００５３】
凹形状のレジスト１９を形成したレンズ２１の第２の主面３側に対して異方性エッチングを施すことにより、凹形状のレジスト１９に応じて半導体レンズの第２の主面３側に凹形状の曲面形状が形成され、両面レンズのレンズ２１を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の半導体レンズは、収差補正が容易でかつ、フィルタコーティングの接着強度が強いため、各種光線を集光するカメラや赤外線センサなどの光学部材に特に有用である。
【符号の説明】
【００５５】
１、２１  半導体レンズ
２  一表面
３、２２  他表面
４  フランジ部
５  赤外線センサ
６  基板
７  赤外線検出素子
８  処理回路
９  キャップ
１０  パッケージ
１１  窓孔
１２  半導体基板
１３  導電性層
１４  陽極
１５  開孔部
１６  多孔質部
１７  レジスト
１８  凸形状のレジスト
１９  凹形状のレジスト
【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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