(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの発光構造体、少なくとも１つの処理層、および、少なくとも１つの光学構造体、を含む、発光デバイスであって、
前記光学構造体は、処理光によって処理される少なくとも１つの材料を含み、
前記少なくとも１つの処理層は、前記処理光による材料の処理の最中に、前記光学構造体の方向における前記処理光の反射を、少なくとも５０％、好ましくは少なくとも８０％、より好ましくは少なくとも９５％、そして、最も好ましくは少なくとも９９％だけ低減するように構成されており、
前記処理層は、反射防止コーティングを含み、
前記反射防止コーティングは、前記処理光を吸収構造体へ送るように適合されており、前記処理光の反射が、前記吸収構造体による吸収によって低減され、
前記反射防止コーティングの厚さは、前記処理光の光源に対してより近い前記反射防止コーティングの第１表面において反射された処理光が、前記処理光の前記光源から離れて方向付けられた前記反射防止コーティングの第２表面において反射された処理光と相殺的に干渉するように、適合されている、
発光デバイス。
【請求項２】
前記発光構造体は、ＶＣＳＥＬのアレイであり、
前記ＶＣＳＥＬのアレイは、前記ＶＣＳＥＬのアレイの底部に第１電気接点を有し、
前記ＶＣＳＥＬのアレイは、さらに、底部ＤＢＲと上部ＤＢＲ、及び、その間の活性層を伴うレーザ空洞を含む半導体基板を有し、
前記ＶＣＳＥＬのアレイは、さらに、第２電気接点を有し、
前記処理層は、前記第２電気接点と前記少なくとも１つの光学構造体との間に配置されている、
請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３】
前記少なくとも１つの処理層は、少なくとも２００°Ｃ、より好ましくは少なくとも２２０°Ｃ、そして、最も好ましくは少なくとも２５０°Ｃにおいて、前記光学構造体が剥離するのを回避するように適合されている、
請求項１または２に記載の発光デバイス。
【請求項４】
前記光学構造体に含まれる材料は、紫外線または青色光で硬化可能なポリマー材料を含み、
前記処理光は、２５０ｎｍと４５０ｎｍとの間の波長範囲、より好ましくは３００ｎｍと４００ｎｍとの間の波長範囲、最も好ましくは３３５ｎｍと３８５ｎｍとの間の波長範囲における光を含む、
請求項１乃至３いずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項５】
前記ポリマー材料は、少なくとも１つの光開始剤と組み合わされたアクリレート、メタクリレート、または、チオール−エンベースの樹脂、を含む。
請求項４に記載の発光デバイス。
【請求項６】
前記処理層は、前記発光構造体に対して機械的に結合された金属層を含み、
前記処理層は、さらに、前記金属層に対して取り付けられた金属酸化物層を含み、
前記金属酸化物層は、前記反射防止コーティングである、
請求項１または２に記載の発光デバイス。
【請求項７】
前記金属酸化物層は、前記金属層の材料の酸化物を含む、
請求項６に記載の発光デバイス。
【請求項８】
前記金属層は、金に対して取り付けられており、
前記金属層の材料は、チタンであり、
前記金属酸化物層は、１０ｎｍと２０ｎｍとの間、好ましくは１２ｎｍと１８ｎｍとの間、そして、より好ましくは１４ｎｍと１６ｎｍとの間の厚さを有する二酸化チタン層である、
請求項７に記載の発光デバイス。
【請求項９】
前記少なくとも１つの処理層は、前記処理光を吸収するように適合されており、前記処理光の反射を低減する、
請求項１乃至３いずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項１０】
前記吸収構造体は、前記発光デバイスの層を含む、
請求項１または２に記載の発光デバイス。
【請求項１１】
前記発光構造体は、少なくとも１つの垂直空洞面発光レーザを含む、
請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１２】
発光デバイスを製造する方法であって、
発光構造体を提供するステップと、
少なくとも１つの処理層を提供するステップであり、前記処理層は、光学構造体を構築するための少なくとも１つの材料の方向における処理光の反射を、少なくとも５０％、好ましくは少なくとも８０％、より好ましくは少なくとも９５％、そして、最も好ましくは少なくとも９９％だけ低減するように適合されている、ステップと、
前記光学構造体を構築するための少なくとも１つの材料を提供するステップと、
前記光学構造体を構築するための少なくとも１つの材料を硬化させるための処理光を提供するステップであり、
前記処理層は、反射防止コーティングを含み、
前記反射防止コーティングは、前記処理光を吸収構造体へ送るように適合されており、前記処理光の反射が、前記吸収構造体による吸収によって低減され、
前記反射防止コーティングの厚さは、前記処理光の光源に対してより近い前記反射防止コーティングの第１表面において反射された処理光が、前記処理光の前記光源から離れて方向付けられた前記反射防止コーティングの第２表面において反射された処理光と相殺的に干渉するように、適合されている、ステップと、
前記処理層によって前記光学構造体を前記発光構造体と結合するステップと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光デバイス、および、そうした発光デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、発光ダイオード（LED）または垂直共振器面発光レーザ（VCSEL）のアレイとしての発光デバイスは、アレイ全体の輝度を改善するため、かつ／あるいは、ビーム整形（beam  shaping）を改善するために、しばしばマイクロレンズアレイと共に使用される。マイクロレンズアレイは別個に製造され、そして、専用マシンを用いてアセンブリされたVCSELアレイの上で能動的に位置合わせされる。このプロセスは比較的に遅く、そして費用がかかるものである。
【０００３】
米国特許出願第２００７／０１９４３３７号は、基板、基板上に配置された発光エレメント、および、発光エレメント上に配置され、かつ、基板の少なくとも一部分と接触しているレンズモールド、を含む光電気（optoelectric）複合基板を開示している
【発明の概要】
【０００４】
本発明の目的は、改善された発光デバイス、および、そうした発光デバイスの改善された製造方法を提供することである。
【０００５】
第１態様に従って、発光デバイスが提供される。本発光デバイスは、少なくとも１つの発光構造体、少なくとも１つの処理層、および、少なくとも１つの光学構造体、を含む。光学構造体は処理光によって処理される少なくとも１つの材料を含む。少なくとも１つの処理層は、処理光による材料の加工処理（processing）の最中に光学構造体の方向における処理光の反射を少なくとも５０％、好ましくは少なくとも８０％、より好ましくは少なくとも９５％、最も好ましくは少なくとも９９％だけ低減するように構成されている。
【０００６】
発光構造体は、発光ダイオードまたはレーザダイオードのような半導体ベースの発光構造体であってよい。好ましくは、多数の発光デバイスが、アレイ構成において相互に隣接して配置される。レーザダイオードは、端面発光レーザダイオード（edge  emitting  laser  diode）、または、好ましくは垂直共振器面発光レーザ（VCSEL）であってよい。VCSELは、ウェハ上で並列に製造かつ試験することができるという利点を有し得る。従って、多数のVCSELをアレイ構成において組み合わせることが容易である。発光ダイオードのような単一の発光構造体、または、例えば、VCSELアレイのようなアレイは、アレイの輝度及び／又はビーム整形を改善するために（アレイのフィルファクタを増加し、または、発光パターンを整える）、マイクロレンズアレイのような光学構造体としばしば組み合わされる。ウェハの上面においてマイクロレンズアレイを加工処理するために処理されたVCSELウェハの上面に標準的なUVまたは青色光で硬化可能なポリマーを使用することで、硬化光（curing  light）が、例えばシャドウマスクによって構成されていたとしても覆われないで留まるべき場所において硬化されたポリマーをもたらす。そうしたシャドウマスクは、例えばガラス基板の上のポリマーアレイの場合には良好に機能するが、発光構造体の最上層（例えば、VCSELの金層層の）側方構造（lateral  structure）は、特に、ボンドパッドまたは鋸線（saw  line）上のポリマーを硬化させる原因となる可能性が最も高い光学構造体の凝固の最中に反射光を生じ得る。特に、ワイヤボンディングのためのボンドパッドおよび鋸線が、望まれない凝固の後では除去することが難しい硬化したポリマーによってカバーされ得る。硬化したポリマーは、例えば、ウェハソー（wafer  saw）の鋸刃を汚し、かつ／あるいは、ワイヤボンディングを妨げ得る。上面からのUV光のシールドを改善するための多くのアプローチ、および、ポリマーをボンドパッド／鋸線から押し出すスペーサーを適用することは、成功しなかった。多くの実験の結果、処理層が使用されてきている。処理層は、発光デバイスの統合された部分であり、例えば、VCSELウェハ全体の上でマイクロレンズアレイの複製を可能にし、そして、ポリマーが無しで保持されるべき領域において望まれない凝固を除去することができる。マイクロレンズアレイおよび後続する発光構造体との位置合わせの別個の製造が回避される。処理層は、光学構造体を凝固または硬化するために使用される処理光のかなりの部分を吸収するように適合され得る。処理層は、後続の層により処理光の放出方向に関して吸収を可能にすることによって、発光構造体の横方向に構成された表面での反射を回避するように適合されている。処理層は、反射防止コーティングを含み、処理光が吸収され得る後続の層又は複数の層へ処理光の透過を可能にしている。処理層は、１つの層、または、２つ、３つ、４つ又はそれ以上のサブ層（sublayer）のシーケンスを含んでいる。多数のサブ層は、広帯域の反射防止コーティングまたは反射防止コーティングと吸収層との組み合わせの場合に特に有用であり得る。処理層は、発光構造体によって放出される光に関して透明または不透明であってよい。処理層は、この層が放出される光に関して透明でない場合に光���放出できるようにするために、発光構造体の発光領域の上で除去される必要がある。
【０００７】
少なくとも１つの処理層は、さらに、少なくとも２００°Ｃ、より好ましくは少なくとも２２０°Ｃ、そして、最も好ましくは少なくとも２５０°Ｃにおいて、光学構造体が剥離するのを回避するように適合され得る。
【０００８】
処理層または処理層の少なくとも１つのサブ層の材料は、光学構造体と発光構造体との間の結合が特に高温において改善されるように選択され得る。少なくとも１つの処理層は、発光構造体の上面における光学構造体の接着性を改善する。例えば、はんだ付けの最中に、より高い温度での光学構造体の特にエッジにおける剥離（peeling  off）が、少なくとも１つの処理層によって低減され得る。いくつかのはんだ付けプロセスは、３００°Ｃ以上、または、なお３２０°Ｃの温度を必要とする。
【０００９】
光学構造体に含まれる少なくとも１つの材料は、紫外線または青色光で硬化可能なポリマー材料を含む。ポリマー材料は、有機または無機材料であってよい。処理光は、２５０ｎｍと４５０ｎｍとの間の波長範囲、より好ましくは３００ｎｍと４００ｎｍとの間の波長範囲、最も好ましくは３３５ｎｍと３８５ｎｍとの間の波長範囲における青色光または紫外線を含む。
【００１０】
ポリマー材料は、好ましくは、少なくとも１つの光開始剤（photoinitiator）と組み合わされたアクリレート、メタクリレート、または、チオール−エン（thiol-ene）ベースの樹脂を含む。光開始剤は、光に曝されると、フリーラジカル（free  radicals）へと分解するあらゆる化学物質を含んでよい。光開始剤は、重合反応を促進するために使用される。光開始剤は、例えば、化学的クラスにおける、α−ヒドロキシケトン、フェニルグリオキシレート、ベンジルジメチルケタール、α−アミノケトン、ビスアシルホスフィン、メタロセン、ホスフィンオキシド等、または、これらの混合物で構成される。
【００１１】
処理層は、反射防止コーティングを含む。反射防止コーティングは、吸収構造体による吸収によって処理光の反射が低減されるように、吸収構造体まで処理光を透過するように適合されている。
【００１２】
２つの状況を区別することができる。
・反射防止コーティングが、例えば、発光構造体の上部金属層の上にデポジット（deposit）または提供される。この場合に、厚さは、屈折率および吸収係数に従って適合される。吸収構造体は、この場合に、発光構造体の上部金属層であってよい。
・少なくとも２つの層のスタックが発光構造体の上面層の上にデポジットされ得る。以下に説明するように吸収層と類似または同一でさえあり得る吸収層は、発光構造体の上面層（例えば、金層）の上に直接的にデポジットされ得る。吸収層は、この場合には、吸収構造体であってよい。吸収層は、屈折率の高い虚数部分（high  imaginary  part）のために、光学構造体を硬化させるために使用される処理光に関して反射性であり得る。反射防止層は、吸収層の上面における反射防止コーティングとしてデポジットされ得る。反射防止層は、反射防止層と吸収層との間の界面における反射を回避するために、吸収または吸収層の反射特性に従って適合される。
【００１３】
反射防止コーティングおよび特に異なる層の厚さは、上述のように処理光の反射を低減するために処理光の変動する入射角および偏光（polarization）が考慮されるように、適合されることを要する。
【００１４】
反射防止コーティングの厚さは、処理光の光源に対してより近い反射防止コーティングの第１表面において反射された処理光が、処理光の光源から離れて方向付けられた反射防止コーティングの第２表面において反射された処理光と相殺的に干渉する（destructively  interfere）ように、適合されている。
【００１５】
反射防止コーティングは、反射をさらに減少させるために、酸化物層間に配置され得る数ｎｍの厚さの中間金属層を含んでよい。
【００１６】
反射防止構造体または反射防止コーティングは、また、モスアイ（moth-eye）または屈折率勾配（gradient  index）構造も含んでよい。
【００１７】
反射防止コーティングの厚さは、材料のシーケンスに強く依存する。反射防止コーティングの厚さは、反射防止膜が別の誘電体に対して取り付けられた誘電体材料の１つの層を含む場合に、（反射防止コーティングの材料の屈折率を考慮に入れて）処理光の波長の１／４の範囲内であってよい。
【００１８】
処理層は、例えば、発光構造体に対して機械的に結合された金属層を含んでよい。処理層は、さらに、金属層に対して取り付けられた金属酸化物層を含んでよい。金属酸化物層は、反射防止コーティングである。
【００１９】
金属酸化物は、好ましくは、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化ケイ素、酸化ハフニウム、または酸化ゲルマニウムの群（group）から選択された少なくとも１つの材料を含んでよい。他の金属酸化物は、処理光の波長範囲、金属層の材料、発光構造体の上面層の材料、および光学構造体の材料に応じて使用されてよい。
【００２０】
反射防止コーティングの厚さは、金属の複合屈折率のために、金属と金属酸化物との組み合わせに対して適合される必要がある。反射防止コーティングの厚さは、この場合に、例えば、処理光の波長の１／４よりも薄くてよく、例えば、厚さは、波長の１／４の４５％から８０％までの範囲、より好ましくは処理光の波長の１／４の５０％から７０％までの範囲、そして、最も好ましくは処理光の波長の１／４の５５％から６０％までの範囲内にあってよい（厚さの計算において反射防止コーティングの材料の屈折率を考慮に入れている）。代替的に、第１表面で反射される処理光が第２表面で反射される処理光と相殺的に干渉する限り、より厚い反射防止コーティング（処理層の厚さに対して処理光の波長に係る多数の半分の整数（integer  multitudes  of  halve）を加えている）が使用され得る。
【００２１】
金属酸化物層は、好ましくは、金属層の材料の酸化物を含んでよい。金属層は、例えば、発光構造体の上面においてデポジットされ得る。発光構造体から離れて指し示す（pointing）金属層の表面は、好ましくは金属層の一部分が酸化されるように、酸化されてよい（例えば、熱酸化（thermal  oxidation））。金属層は、発光構造体に対する良好な接着を可能にし、そして、金属層の一部分の酸化は、金属酸化物層と金属層との間の良好な接着を可能にする。特に、金属の熱酸化は、明確な厚さを有する反射防止金属酸化物層の加工処理を容易にすることができる。代替的に、金属層の上面に金属酸化物層をデポジットすることもまた可能である。
【００２２】
発光デバイスは、発光構造体の上面において設けられた電極構造を伴う発光構造体を含み得る。電極構造の上方層は、導電性を増し、かつ、容易なワイヤボンディングを可能にするために、金を含んでよい。金属層が、電極構造の金層の表面に取り付けられ、または、表面上にデポジットされてよい。金属層の材料は、チタンがむしろ金表面に対して良好に付着するので、好ましくはチタンであり得る。チタン層の厚さは、３０ｎｍと２００ｎｍまでの間の範囲、好ましくは５０ｎｍと１５０ｎｍまでの間の範囲、そして、最も好ましくは８０ｎｍと１２０ｎｍまでの間の範囲であってよい。金属酸化物層は、この場合に、チタン層に取り付けられた二酸化チタン層であってよい。二酸化チタン層は、好ましくは、上述のように熱酸化によって処理され得る。二酸化チタン層の厚さは、上面で反射する処理光が二酸化チタン層とチタン層との間の界面で反射した処理光と相殺的に干渉するように、選択される。反射防止コーティングの厚さは、１０ｎｍと２０ｎｍとの間、好ましくは１２ｎｍと１８ｎｍとの間、そして、より好ましくは１４ｎｍと１６ｎｍとの間の範囲であってよい。
【００２３】
処理層は、異なる波長（広帯域処理光）及び／又は広範囲の入射角において処理光を透過できるようにするために、２つ、３つ、４つ、またはそれ以上の層を含む反射防止コーティングを含んでよい。
【００２４】
反射防止コーティングの材料は、好ましくは、少なくとも１つの誘電体材料を含み、誘電体材料は、金属酸化物または金属窒化物を含んでいる。異なる波長（広帯域処理光）及び／又は広範囲の入射角において処理光を透過できるようにするために、異なる屈折率を有する少なくとも２つ、３つ、４つ、またはそれ以上の層が使用され得る。
【００２５】
吸収構造体は、上記または下記に説明するような発光デバイスの１つまたはそれ以上の層（例えば、上部金属層）を含んでよい。
【００２６】
吸収構造体は、代替的又は追加的に、発光デバイス（例えば、上部金属層）と反射防止コーティングとの間に設けられた吸収層を含んでよい。吸収層は、後述のように、処理光の反射が低減されるよう処理光を吸収するように適合されている。
【００２７】
処理光の反射が低減されるように、少なくとも１つの処理層が、代替的または追加的に、処理光を吸収するように適合され得る。処理層は、この場合に、吸収層である。
【００２８】
処理層は、好ましくは、フォトレジストと顔料（pigment）を含んでよく、顔料は処理光を吸収するように適合されている。処理光は、上述のようなポリマー材料が硬化され得るように、２５０ｎｍと４５０ｎｍとの間の波長範囲における青色光または紫外線を含む。顔料は、例えば、青色光と近紫外線における黒色顔料であってよい。小さなカーボンブラック粒子が、例えば、フォトレジストの中に分布されていてよく、そして、吸収層の中で処理光の吸収を増加させる顔料として使用され得る。吸収層の利点は、反射防止コーティングが必要とされ得ないことである。吸収層は、さらに、ほぼ任意の入射角において動作し得る。
【００２９】
フォトレジストは、アクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルグルタルイミド、またはポリカーボネートの群から選択された材料の少なくとも１つの材料を含んでよい。さらに、ＳＵ８のようなフェノールホルムアルデヒド樹脂を含む材料がフォトレジストとして使用され得る。処理層は、少なくとも０．５μｍ、より好ましくは少なくとも１μｍの厚さによって特徴付けられる。吸収のために使用される材料または複数の材料、および、処理層の対応する厚さは、光学構造体の方向における処理光の反射が上述の処理層の吸収によって低減されるように、適合されてよい。
【００３０】
発光構造体は、少なくとも１つの垂直共振器面発光レーザ（VCSEL）、好ましくは、１次元または２次元アレイにおいて配置され得る複数のVCSELを含み得る。
【００３１】
さらなる態様に従って、発光デバイスを製造する方法が提供される。本方法は、
−発光構造体を提供するステップと、
−少なくとも１つの処理層を提供するステップであり、処理層は、光学構造体を構築するための少なくとも１つの材料の方向における処理光の反射を、少なくとも５０％、好ましくは少なくとも８０％、より好ましくは少なくとも９５％、そして、最も好ましくは少なくとも９９％だけ低減するように適合されている、ステップと、
−光学構造体を構築するための少なくとも１つの材料を提供するステップと、
−光学構造体を構築するための少なくとも１つの材料を硬化させるための処理光を提供するステップと、
−処理層によって光学構造体を発光構造体と結合するステップと、
を含む。
【００３２】
本方法のステップは、必ずしも上述の順序において実行されることを要しない。結合ステップは、例えば、処理光を提供するステップの前に実行されてよい。
【００３３】
少なくとも１つの処理層を提供するプロセスステップは、チタン層を提供またはデポジットするステップ、および、チタン層の少なくとも一部分を酸化チタンと二酸化チタンそれぞれに熱酸化するステップを含み得る。熱的二酸化チタンの厚さは、上述のように選択され得る。
【００３４】
請求項１乃至１１いずれか一項に記載の発光デバイスと、請求項１２に記載の方法とは、特に、従属請求項において定義されているように、同様の、及び／又は、同一の実施形態を有することが理解されよう。
【００３５】
本発明の好ましい実施形態は、また、従属請求項とそれぞれの独立請求項とのあらゆる組み合わせであってよいことも理解されよう。
【００３６】
さらなる有利な実施形態が以下に定義される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
本発明に係るこれら及び他の態様は、以降に説明される実施形態を参照して明らかになり、かつ、説明されるだろう。
【００３８】
本発明が、添付の図面を参照して実施形態に基づいて、例として、これから説明される。
【図１】図１は、発光構造体の一つの例に係る主要スケッチを示している。
【図２】図２は、発光デバイスを処理する第１プロセスステップの主要スケッチを示している。
【図３】図３は、発光デバイスを処理する第２プロセスステップの主要スケッチを示している。
【図４】図４は、発光デバイスを処理する第３プロセスステップの主要スケッチを示している。
【図５】図５は、発光デバイスを処理する第４プロセスステップの主要スケッチを示している。
【図６】図６は、発光デバイスを処理する第５プロセスステップの一つの実施形態に係る主要スケッチを示している。
【図７】図７は、発光デバイスを処理する第５プロセスステップの別の実施形態に係る主要スケッチを示している。
【図８】図８は、発光デバイスを処理する第６プロセスステップの主要スケッチを示している。
【図９】図９は、発光デバイスを処理する第７プロセスステップの主要スケッチを示している。
【図１０】図１０は、発光デバイスを処理する第８プロセスステップの主要スケッチを示している。
【図１１】図１１は、発光デバイスの写真を示している。
【図１２】図１２は、反射の低減を示している。
【図１３】図１３は、発光デバイスに係る第１の比較による実施例の写真を示している。
【図１４】図１４は、発光デバイスに係る第２の比較による実施例の写真を示している。
【図１５】図１５は、発光デバイスを製造する方法の主要スケッチを示している。
【００３９】
図面において、類似の番号は全体を通して類似のオブジェクトを参照する。図の中のオブジェクトは、必ずしも縮尺通りに描かれてはいない。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本発明の様々な実施形態が、これから図面を用いて説明される。
【００４１】
図１は、発光構造体110を含むウェハの一つの例に係る主要スケッチを示している。発光構造体110は、この場合に、VCSELのアレイである。発光構造体110は、底部に第１電気接点111を有し、底部と上部DBR及びその間の活性層を伴うレーザ空洞を含む半導体基板112を有する。さらに、緩衝層（buffer  layer）等といった多数の支持層（supporting  layer）が存在してよい。発光構造体110は、さらに、多数の発光領域113、または、より正確には共振器ミラー（DBR）の間に埋め込まれた活性層（active  layer）によって構築されたボリュームを有する。発光構造体110は、最終的に第２電気接点114を含む。第２電気接点は一連の層を含んでよく、電気伝導性を改善するために最上層は金層（gold  layer）であってよい。発光構造体110は、鋸線（saw  line）115に沿ってソーイングすることによって分離することができる。発光構造体110は、任意的に、第２電気接点114の上面に保護コーティングを含んでよい。保護コーティングは、構造化されても、または、非構造化されてもよい。非構造化保護コーティングは、発光構造体110の発光波長において透明であることを要する。
【００４２】
図１は、７５０ｎｍと１２００ｎｍとの間の波長範囲におけるレーザ光を発することができるヒ化ガリウムベース（gallium  arsenide  based）の発光構造体110に係る一つの特別な例だけを提供している。別の例は、例えば、青色波長範囲における光を発する窒化ガリウムインジウムベース（gallium  indium  nitride  based）の発光ダイオードまたは発光ダイオードのアレイであってよい。
【００４３】
図２は、発光デバイス100を処理する第１プロセスステップの主要スケッチを示している。例えば、図１に記載されているように、発光構造体110の最上層の上面には処理層（processing  layer）120が設けられている。処理層120は、鋸線115において、及び／又は、発光構造体110の発光窓で、及び／又は、ボンドパッドの領域で、エッチングまたはリフトオフステップにおいて除去されてよい。これらの領域または面積は、以下に説明するように、ＵＶ硬化（UV-curing）の最中にはシャドウマスクによってカバーされている。処理層120は、例えば、１００ｎｍのチタン層をデポジットし（depositing）、そして、続いて、チタン層の表面を二酸化チタンに熱酸化し、二酸化チタン層の層の厚さを、例えば１５ｎｍまでにすることによって、設けることができる。厚さ１５ｎｍの二酸化チタンの層は、二酸化チタン層の上面、および、チタンと二酸化チタンとの間の境界で反射された３６５ｎｍ波長を有する処理光の相殺的な干渉を引き起こす（少なくとも約９０°の入射角において）。二酸化チタンの層は、この場合に、３６５ｎｍ各波長において反射防止コーティング（antireflective  coating）である。
【００４４】
図３は、発光デバイス100を処理する第２プロセスステップの主要スケッチを示している。光学材料層131が、処理層120の上に設けられている。光学材料層131は、光学構造体130を構築するために適切な材料である。光学材料層131は、発光デバイス100の発光波長において透明であり、そして、約３６５ｎｍの波長を有する処理光（processing  light）によって処理することができる。
【００４５】
図４は、発光デバイス100を処理する第３プロセスステップの主要スケッチを示している。例えば、光学材料層131によってマイクロレンズのアレイを形成するために、光学形成構造体132が設けられている。光学形成構造体132は、約３６５ｎｍの波長を有する処理光に対して透明である。
【００４６】
図５は、発光デバイス100を処理する第４プロセスステップの主要スケッチを示している。シャドウマスク140が光学形成構造体132の上面に設けられている。シャドウマスク140は、この場合には、図６に示すように、鋸線115の上の光学材料層131のボリューム、発光構造体110の発光窓、および、ボンドパッド（図示せず）の領域においては、実質的に処理光150が受け取られないように、配置されている。
【００４７】
図６は、発光デバイス100を処理する第５プロセスステップの一つの実施態様に係る主要スケッチを示している。処理光150は、光学形成構造体132によって形成された光学材料層131を硬化（cure）または固化（solidify）させる。１５ｎｍの反射防止二酸化チタン層を有する処理層120は、光学材料層131と発光構造体110の最上層との間の境界における処理光150の反射を回避する。発光構造体110の最上層は、第２電気接点114の導電性を改善する金層である。特に、金層の横方向の構造（lateral  structuring）（構造化金層のエッジ）は、シャドウマスクによってシールドされている光学材料層131のボリュームにおいて処理光150の反射を引き起こし得る。二酸化チタン層は、処理光150が金層のボリュームに進入できるように、金層の表面で反射を回避する。金層は、シャドウマスク140のシールド構造によってカバーされた領域においては処理光150が実質的に反射されないように、処理光150を吸収する。
【００４８】
図７は、発光デバイス100を処理する第５プロセスステップの別の実施形態に係る主要スケッチを示している。処理層120は、この場合に、PMMA層の中に分散されたナノメートルサイズのカーボンブラック粒子を伴う１μｍのPMMAの層を含んでよい。PMMA層の屈折率は、光学材料層131とPMMA層との界面において光がほとんど反射されないように、光学材料層131と同様である。処理光150は、処理層120へ進入し、そして、PMMAおよびカーボンブラック粒子によって吸収される。そうした吸収処理層120は、吸収が入射角に対してほぼ独立していること、および、広範囲の波長の処理光150が吸収され得ることの利点を有している。
【００４９】
図８は、発光デバイス100を処理する第６プロセスステップの主要スケッチを示している。シャドウマスク140と光学形成構造体132が除去されている。
【００５０】
図９に示される発光デバイス100を処理する第７プロセスステップにおいては、シャドウマスク140によってシールドまたはカバーされた鋸線または鋸引きレーン（sawing  lane）115（図示なし）の上の光学材料層131の材料が除去される。光学材料層131の材料は、例えば、洗い流されてよい。なぜなら光学材料層131の材料は、未露光または未硬化の場合には液体であり得るからである。
【００５１】
図１０は、処理層120の部分を除去する任意的なステップ（例えば、エッチング）を示している。処理層は、例えば、鋸線115またはボンドパッドの上で除去されてよい。処理層120の除去は、処理層120のデポジションの後で既に構造化されていない場合にだけ必要であり得る。処理ステップおよびシーケンスは、含まれる材料に応じて適合され得る。
【００５２】
図１１は、図２から６および図８から１０に関して説明されたステップに従って処理された発光デバイス100を含むウェハの写真を示している。本写真は、光学構造体130であるマイクロレンズのアレイによってカバーされた発光構造体110を示している。さらに、１５ｎｍの厚さを有する二酸化チタン層を含む処理層120が示されている。処理層120は、ワイヤボンドによって接触されるべき第２電気接点114の領域において除去された。本写真は、さらに、鋸線115においては光学構造体130の材料が実質的に残っていないことを示している。図１１に示される発光デバイス100を伴うウェハは、続いて、２４０°Ｃの温度まで加熱された。トレードマークOrmoComp(R)の下で販売されているポリマー材料から成る光学構造体130は、この後続の加熱ステップによってダメージを受けなかった。OrmoComp(R)は、アクリレート（より正確にはトリメチロールプロパントリアクリレートTMPTA）ベースのハイブリッドポリマー樹脂であるインプリンティング（imprinting）用のＵＶ硬化性材料である。光重合（photopolymerization）は、光開始剤（photoinitiator）によって可能になる。ハイブリッドポリマーは、無機ＳｉＯ２ベースのネットワークがアクリレートのＵＶ硬化性基（UV-curable  group）と組み合わされていることを意味する。他の実験において、ChemOpticsのExfineTMCOシリーズ（CO150）のＵＶインプリンティング樹脂によって処理された光学構造体130が、処理層120と組み合わせされて成功裡に試験された。ExfineTMCOシリーズは、様々な多官能性アクリレート（multifunctional  acrylate）をベースとする光活性ＵＶ硬化樹脂である。
【００５３】
図１２は、上述のように、１５ｎｍの二酸化チタン層による処理光150の反射の低減を示している。横軸160は、反射をパーセントで示している。縦軸170は、入射角を示している。反射は、０°と８０°との間の入射角について３つの処理光15の波長（３５５ｎｍ、３６５ｎｍ、および３７５ｎｍ）で計算された。ライン182は、１００ｎｍのチタン層の反射を示しており、０°と４０°との間の入射角について約４８％である。反射の依存性は、３つ全ての波長についてほぼ同じである。ライン184は、上述のように、１５ｎｍの二酸化チタン層が存在するように酸化された１００ｎｍのチタン層に係る反射を示している。反射の依存性は、３つ全ての波長についてほぼ同じである。処理光150の反射は、０°と約３０°との間の入射角について２％未満まで低減された。チタンおよび二酸化チタン（スパッタされた二酸化チタン層）に関する光学材料データが文献から得られている。図１１に示される実験の結果は、図１２に示される計算を確認するものである。
【００５４】
図１３は、処理層120の無い発光デバイス100に係る第１の比較による実施例の写真を示している。リフトオフプロセスによって鋸線115および第２電気接点114のボンドパッドをオープンにすることはできなかった。
【００５５】
図１４は、発光デバイス１００に係る第２の比較による実施例の写真を示している。光学構造体130は、例えば、鋸線115の上の光学材料層131のボリュームにおいて、反射された処理光150を回避するために追加的な垂直シールド構造を含む光学形成構造体132を使用して処理され得る。光学構造体130の処理は成功であった。光学材料層131は、洗浄プロセスによって除去することができた。とにかく、図１１に示された実施形態において使用され、かつ、トレードマークOrmoComp(R)の下で販売されているものと同じポリマー材料から成る光学構造体130は、その後に続く加熱プロセスにおいて破壊された。発光構造体110に対する光学構造体130の接着は、速い熱サイクル及び／又は２４０°Ｃの温度に耐えられないようにみえる。処理層120は、従って、構造化および不要な光学材料の後続の洗い落としを可能にし、そして、加えて、光学構造体130と発光構造体110との間の接着性を改善している。
【００５６】
図１５は、発光デバイス100を製造する方法の主要スケッチを示している。ステップ210においては、発光構造体が提供される。ステップ220においては、少なくとも１つの処理層が提供される。処理層は、光学構造体を構築するための少なくとも１つの材料の方向における処理光の反射を、少なくとも５０％、好ましくは少なくとも８０％、より好ましくは少なくとも９５％、そして、最も好ましくは少なくとも９９％だけ低減するように適合されている。ステップ230においては、光学構造体を構築するための少なくとも１つの材料が提供される。ステップ240においては、光学構造体を構築するための少なくとも１つの材料を光処理（photo  processing）または硬化するための処理光が提供される。ステップ250において、処理層は、光学構造体を発光構造体と機械的および光学的に結合する。
【００５７】
発光構造体110の上面において光重合によってポリマーマイクロレンズを生成し、しかし、ボンドパッド、ダイシングストリート（鋸線115）等のような隣接する構造の上面においてはポリマー樹脂を未硬化に保つためには、直接的な処理光を遮蔽し（すなわち、シャドウマスクによる）、かつ、シャドウ領域（shadow  area）において望ましくない重合を引き起こし得る散乱光も抑制することが必要とされる。
【００５８】
光の散乱は、反射性が高く、かつ／あるいは、傾斜した表面（電気的接続、メサ（mesas）等）の近くで重要である。
【００５９】
処理層120は、処理光の散乱を低減するようにデザインされている。加えて、ポリマー接着を促進することができる。
【００６０】
従って、マイクロレンズアレイのような発光構造体130のウェハ上での処理（on  wafer  processing）を可能にするために、VCSELアレイのような発光構造体110の上面において非反射または低反射性の処理層120を組み込むことが本発明の基本的なアイデアである。処理層120は、発光構造体110の表面で光学構造体130の材料（例えば、有機または無機ポリマー）を硬化させるために使用される処理光150の反射を回避するように適合されている。処理層120は、光学構造体130の材料を通過した後で処理光150を吸収することによって、反射を低減できるようにし得る。代替的または追加的に、処理層は、例えば、後続の層、例えば発光構造体の１つ又は複数の層であり得るもの、によって処理光150を吸収できるようにする反射防止コーティングであってよい。処理層120は、光学構造体の材料に対する良好な接着性をさらに提供する必要があり、そして、発光構造体110の発光を妨げない。
【００６１】
本発明は、図面および上記の説明において詳細に示され、かつ、説明されてきたが、そうした図示および説明は、説明的または例示的なものであり、そして、限定的ではないものと考えられるべきである。
【００６２】
本開示を読むことで、当業者にとっては他の変更が明らかであろう。そうした変更は、当技術分野において既に知られており、かつ、ここにおいて既に説明された機能の代わりに、または、それに加えて使用され得る他の機能を含み得るものである。
【００６３】
開示された実施形態に対する変形は、図面、明細書、および添付の請求項の研究から、当業者によって理解され、そして、成され得る。請求項において、単語「含む（"comprising"）」は、他の要素またはステップを排除するものではなく、そして、不定冠詞「１つの（"a"または"an"）」は、複数のエレメントまたはステップを排除するものではない。所定の手段が相互に異なる従属請求項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。
【００６４】
請求項におけるあらゆる参照符号は、その範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００６５】
１００  発光デバイス
１１０  発光構造体
１１１  第１電気接点
１１２  半導体基板
１１３  発光領域
１１４  第２電気接点
１１５  鋸線
１２０  処理層
１３０  光学構造体
１３１  光学材料層
１３２  光学形成構造体
１４０  シャドウマスク
１５０  処理光
１６０  反射された処理光の割合
１７０  入射角
１８２  １００ｎｍチタン層
１８４  後に続いて酸化された１５ｎｍの二酸化チタン層を伴う１００ｎｍチタン層
２１０  発光構造体を提供するステップ
２２０  処理層を提供するステップ
２３０  光学構造体を構築するための材料を提供するステップ
２４０  処理光を提供するステップ
２５０  光学構造体を発行構造体と結合するステップ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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