JP2000294831A - 半導体発光装置、半導体発光装置アレイ、フォトセンサおよびフォトセンサアレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高輝度で高出力の半導体発光装置を提供す
る。 【解決手段】 ガラス基板４２の上にＬＥＤチップ４５
を実装する。ガラス基板４２の上に、ＬＥＤチップ４５
を囲むようにして構造物４７を設ける。構造物４７は２
枚の半導体基板４８、４９によって形成されており、空
洞５０の内面にはＡｕ等の反射膜５４を設ける。構造物
４７の上面には、小さな光出射口５３を設ける。ＬＥＤ
チップ４５から出た光は、反射膜５４で反射することに
より空洞５０内に閉じ込められた後、光出射口５３から
出射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光装置、
半導体発光装置アレイ、フォトセンサ及びフォトセンサ
アレイに関する。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】（高輝度、高出力の半導体
発光装置）高輝度で高出力の光源は光学機器の性能向上
につながるので、多くの光学機器において、高輝度かつ
高出力な発光装置が強く求められている。なかでも半導
体発光素子は、小型、省電力で、かつ高輝度な光源とし
て数多く利用されている。さらに、半導体発光素子は、
一層の高輝度化と高出力化を目指して数々の工夫や改良
が行なわれており、高輝度または高出力な半導体発光素
子あるいは半導体発光装置としては、以下のような従来
例が存在している。

【０００３】このような従来例としては、まず電流狭窄
構造の半導体発光素子を挙げることができる（例えば、
特開平１−１１７０７８号）。この半導体発光素子は、
電流通路を制限することにより、発光層の電流注入領域
を集中させて高輝度化を図ったものである。このような
電流狭窄構造の半導体発光素子では、電流通路を制限し
ているために輝度は高いが、大電流を流すとすぐに光出
力の飽和が起こる。よって、このような半導体発光素子
では、高輝度ではあるが、高出力を得ることが難しかっ
た。

【０００４】また、高輝度かつ高出力の半導体発光装置
としては、チップ状をした複数の半導体発光素子をステ
ム等に実装し、それらを一体にパッケージングしたもの
がある。このように複数の半導体発光素子を１パッケー
ジに納めた半導体発光装置は、高出力である。しかし、
その発光領域も大きくなるので、その輝度は個々の半導
体発光素子と変わりがない。

【０００５】つぎには、半導体レーザー素子を挙げるこ
とができる。しかし、半導体レーザー素子は、高輝度か
つ高出力であるが、レーザー光はコヒーレントな光であ
るために人間や動物の目には有害で、使用方法が適切で
ないと危険である。よって、半導体レーザー素子では、
応用できる範囲や対象が大きく制限されている。

【０００６】また、応用分野によっては、複数個の半導
体発光素子または半導体発光装置を実装して半導体発光
素子アレイまたは半導体発光装置アレイとして使用する
こともあるが、従来にあっては半導体発光素子または半
導体発光装置を個別に実装していたので、発光素子アレ
イまたは発光装置アレイを構成する各発光素子又は発光
装置とその上に対向配置されるレンズアレイや光ファイ
バアレイと光軸を一致させることが難しいという問題も
あった。

【０００７】よって、従来から、高輝度かつ高出力で安
全に使用できる半導体発光装置や、そのような半導体発
光装置を規則的に配列した半導体発光装置アレイが望ま
れていた。

【０００８】（多色発光の半導体発光装置）また、発光
ダイオードを用いてディスプレイのような多色発光を行
なう場合、赤、緑、青の各発光色の発光ダイオードを組
み合わせることにより多種類の発光色を得るものが一般
的である。その場合、赤、緑、青の各発光色の発光チッ
プを個々に封止された各発光色の発光装置を複数個組み
合わせて１画素を形成するか、あるいはステム上に各発
光色の発光チップを実装した１つの発光装置で画素を形
成する方法がとられる。しかし、いずれの構造でも、近
距離から見るときには各発光チップから出射される光が
分離して見え、混色が不十分になるという問題がある。
そこで、多色発光の可能な半導体発光装置としては、以
下に述べるようなものが提案されている。

【０００９】まず、図１に示す半導体発光素子１は、１
チップにより多色発光を可能にしたものである（特開平
７−１８３５７６号公報）。これは、基板２上にエネル
ギーギャップの異なるＩｎＡｌＧａＮ層からなる複数の
活性層４、６、８を設け、これらの活性層４、６、８の
上下面に形成された各クラッド層３、５、７、９に電極
１０、１１、１２、１３を設け、各電極１０、１１、１
２、１３に印加する電圧を制御することで、発光素子１
の発光色を変化させるようにしたものである。

【００１０】しかし、このような半導体発光素子１で
は、基板２上に形成されるエピタキシャル成長層（活性
層、クラッド層）の構造が複雑となるばかりでなく、発
光チップの作製工程も複雑になるので、技術的にも量産
的にも製造が難しい。この結果として、半導体発光素子
１がコスト高となる。

【００１１】また、特開平８−２０２２８８号公報に開
示されている発光装置では、互いに異なる波長で発光す
る複数の半導体発光素子を同軸上に配置し、後方の半導
体発光素子から出射された光が、その前方に位置する半
導体発光素子を透過するようにしている。従って、異な
る発光素子から出射された異なる色の光を混合すること
ができ、多色の発光装置を構成することができる。

【００１２】このような構造の発光装置は理論的には可
能であるが、実際に作製しようとした場合には、各発光
素子を同軸上に精度よく実装するための生産方法、素子
電極への配線方法など、技術的に難しい課題が多くあ
り、実現性に乏しかった。

【００１３】従って、近くで見ても各発光色が分離して
見えることがない、簡単な構造の多色発光可能な半導体
装置が望まれる。

【００１４】（フォトセンサ）また、反射型フォトセン
サは、発光素子から出射した光が検知対象物で反射され
たとき、その反射光を受光することによって検知対象物
の有無を判別するものである。このようなフォトセンサ
としては、以下に示すような構造のものが提供されてい
るが、従来より小型のフォトセンサが求められている。

【００１５】例えば、図２に示すフォトセンサ２１は、
別個に製造された発光装置２２（チップ状の発光素子を
樹脂モールドしたもの）と受光装置２３（チップ状の受
光素子を樹脂モールドしたもの）とを同一ケース２４内
に並べて固定することにより、発光装置２２と受光装置
２３を一体化したものである（特開平８−２３６８０３
号公報）。しかしながら、このようなフォトセンサ２１
では、個別部品として製造された発光装置２２と受光装
置２３を一体化しているため、フォトセンサ２１全体が
大きくなり、小型化が困難である。また、発光装置２２
内の発光素子と受光装置２３内の受光素子との距離が離
れているため、検知対象物もある程度離れないと検出さ
れないという問題がある。

【００１６】また、図３に示すフォトセンサ３１は、チ
ップ状の発光素子３２とチップ状の受光素子３３を別々
のリードフレーム３４、３５上に搭載し、発光素子３２
と受光素子３３を透明パッケージ３６内に封止して一体
化したものである。なお、３７はレンズ部である。しか
し、このようなフォトセンサ３１では、発光素子３２と
受光素子３３が同一透明パッケージ３６内に封止されて
いるので、発光素子３２から側面方向へ出射された光が
受光素子３３に直接入射し、検知対象物の検出時と非検
出時での出力信号のＳ／Ｎ比が悪くなる問題があった。

【００１７】従って、最短検知距離が短く、Ｓ／Ｎ比の
良好な小型のフォトセンサが望まれている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の技術的
問題点を解決するためになされたものであり、その目的
とするところは、高輝度かつ高出力の半導体発光装置と
その半導体装置アレイを提供することにある。また、本
発明の別な目的は、高輝度で、作製が容易で、多色発光
可能な半導体装置とその半導体装置アレイを提供するこ
とにある。また、本発明のさらに別な目的は、最短検知
距離が短く、Ｓ／Ｎ比の良好な小型のフォトセンサとそ
のフォトセンサアレイを提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段とその作用】請求項１に記
載の半導体発光装置は、半導体発光素子を実装された基
板とこの半導体発光素子を取り囲むように形成された構
造物とを備え、前記構造物の内面には前記半導体発光素
子の光を反射させるための加工が施され、かつ前記構造
物の一部に光を取り出すための領域が形成されているこ
とを特徴としている。

【００２０】請求項１に記載の半導体発光装置にあって
は、半導体発光素子から出た光を当該半導体発光素子を
取り囲むように形成された構造物の内面で反射させるこ
とによって構造物と基板に囲まれた空間に閉じ込め、限
定された領域（すなわち、構造物の一部に設けられた光
取り出し領域）から外部へ取り出すようにしているの
で、半導体発光素子から出た光をきわめて低損失で、限
定された領域から外部へ出射させることができ、高輝度
かつ高出力の半導体発光装置を製作することができる。

【００２１】請求項２に記載の半導体発光装置は、請求
項１に記載した半導体発光装置における前記基板に複数
の半導体発光素子が実装されていることを特徴としてい
る。

【００２２】請求項２に記載の半導体発光装置にあって
は、発光波長の等しい複数の半導体発光素子を基板上に
実装することにより、同一発光波長の半導体発光素子を
同時に発光させることができ、大光量の光を光取り出し
領域から外部へ出射させることができ、半導体発光装置
の光出力をより大きくすることができる。

【００２３】また、請求項２に記載の半導体発光装置に
あっては、発光波長の異なる複数の半導体発光素子を基
板上に実装することにより、多波長の半導体発光装置を
製作することができる。しかして、発光波長の異なる半
導体発光素子を順次発光させることにより、半導体発光
装置の発光波長を変化させることができる（特に、可視
光であれば、発光色を変化させることができる）。ま
た、発光波長の異なる半導体発光素子を同時に発光させ
ることにより、例えば可視光であれば混色によって中間
色での発光も可能になる。

【００２４】請求項３に記載の半導体発光装置は、半導
体発光素子を実装された基板と、この半導体発光素子に
よる多色発光光源を取り囲むように形成された構造物と
を備え、前記構造物の内面には前記多色発光光源の光を
反射させるための加工が施され、かつ前記構造物の一部
に光を取り出すための領域が形成されていることを特徴
としている。ここで、多色発光光源とは、半導体発光素
子の発光色と異なる色で発光させることができる光源を
いうが、半導体発光素子の発光色と異なる色で発光する
色は必ずしも多くなくてもよい。

【００２５】請求項３に記載の半導体発光装置にあって
は、多色発光光源から出た光を当該半導体発光素子を取
り囲むように形成された構造物の内面で反射させること
によって構造物と基板に囲まれた空間に閉じ込め、限定
された領域（すなわち、構造物の一部に設けられた光取
り出し領域）から外部へ取り出すようにしているので、
半導体発光素子から出た光をきわめて低損失で、限定さ
れた領域から外部へ出射させることができ、高輝度かつ
高出力の多色発光可能な半導体発光装置を製作すること
ができる。しかも、多色発光光源を構造物内に納めるだ
けでよいので、製作も容易に行なうことができる。

【００２６】請求項４に記載の半導体発光装置は、請求
項３に記載した半導体発光装置における前記多色発光光
源が、前記半導体発光素子と該半導体発光素子の発光に
よって励起され蛍光を発する蛍光剤とによって形成され
ていることを特徴としている。

【００２７】請求項４に記載の半導体発光装置にあって
は、半導体発光素子と該半導体発光素子の発光によって
励起され蛍光を発する蛍光剤とによって多色発光光源が
形成されているから、半導体発光素子の光によって蛍光
剤を励起させることができ、半導体発光装置の輝度を高
くできる。また、蛍光剤によって半導体発光素子の光の
波長を種々の波長の光に変換することができる。また、
生産の容易な多色発光光源を備えた半導体発光装置を提
供できる。

【００２８】請求項５に記載の半導体発光装置は、請求
項３に記載の半導体発光装置における前記多色発光光源
が、基板上に実装された少なくとも２種類以上の半導体
発光素子で構成されていることを特徴としている。

【００２９】請求項５に記載の半導体発光装置にあって
は、少なくとも２種類以上の半導体発光素子で多色発光
光源を構成しているので、各半導体発光素子の光を混合
することにより多様な色で発光させることができる。し
かも、各半導体発光素子から出た光は構造物内に閉じ込
められ、光取り出し領域から取り出されるので、波長の
異なる複数の半導体発光素子を発光させた場合も色分離
が起こりにくい。

【００３０】請求項６に記載の半導体発光装置は、請求
項５に記載の半導体発光装置における前記多色発光光源
が、赤色と緑色と青色の３つの発光色の半導体発光素子
の組み合わせにより構成されていることを特徴としてい
る。

【００３１】請求項６に記載の半導体発光装置は、赤色
と緑色と青色の３つの発光色の半導体発光素子の組み合
わせにより構成されているから、白色光源を得ることが
できる。また、各半導体発光素子の発光／非発光を切り
換えたり、注入電流を制御したりすることにより、フル
カラーで発光させることも可能になる。

【００３２】請求項７に記載の半導体発光装置は、請求
項１又は３に記載した半導体発光装置における前記構造
物が、半導体材料を用いて形成されていることを特徴と
している。

【００３３】請求項７に記載の半導体発光装置にあって
は、半導体材料（例えば、安価なシリコンウエハ）によ
り前記構造物を形成しているので、フォトリソグラフィ
等の半導体微細加工技術を用いることにより、微小な構
造物を精密に製作することができ、非常に小さくて高輝
度、高出力の半導体発光装置を製作することができる。

【００３４】請求項８に記載の半導体発光装置は、請求
項１又は３に記載した半導体発光装置において、前記半
導体発光素子の光を反射させるための加工が、前記基板
に施されていることを特徴としている。

【００３５】請求項８に記載の半導体発光装置にあって
は、基板にも半導体発光素子の光を反射させるための加
工を施しているので、基板における光の透過や吸収も減
少させることができ、半導体発光装置をより高出力化す
ることができる。

【００３６】請求項９に記載の半導体発光装置は、請求
項１又は３に記載した半導体発光装置における前記構造
物の内面に、構造物内の光を前記光取り出し領域に集め
る機能を持たせたことを特徴としている。

【００３７】請求項９に記載の半導体発光装置にあって
は、前記構造物の内面に、構造物内の光を前記光取り出
し領域に集める機能を持たせているから、半導体発光素
子から出た光の取り出し効率を高めることができる。

【００３８】請求項１０に記載の半導体発光装置アレイ
は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９に記
載された半導体発光装置を複数配列させて一体化したこ
とを特徴としている。

【００３９】請求項１〜９に記載した半導体発光装置
は、半導体発光素子の実装位置のずれに対する影響が少
ないので、このような半導体発光装置を配列させてアレ
イ化することにより、発光点を精度よく配列させること
ができ、レンズアレイやファイバアレイとの組合わせも
容易となる。

【００４０】請求項１１に記載のフォトセンサは、半導
体発光素子を実装された基板と、前記半導体発光素子を
取り囲むように形成され、その一部に光を取り出すため
の領域が形成された構造物と、前記構造物の光取り出し
領域と同一平面上に設けられた受光素子とを備えたこと
を特徴としている。

【００４１】請求項１１に記載のフォトセンサにあって
は、半導体発光素子から出た光を構造物と基板に囲まれ
た空間に閉じ込め、限定された領域（すなわち、構造物
の一部に設けられた光取り出し領域）から外部へ取り出
すようにしているので、半導体発光素子から出た光を限
定された領域から外部へ出射させることができる。一
方、受光素子は光取り出し領域と同一平面に設けられて
いるので、光取り出し領域から出射された光が直接に受
光素子で受光されることがない。よって、検知対象物で
反射した光の検出時と非検出時とのＳＮ比を高くするこ
とができる。

【００４２】また、半導体発光素子と受光素子が一体化
しているので、フォトセンサを非常に小型化することが
できる。さらに、発光素子と受光素子はごく近傍に設け
られているので、検知対象物もごく近傍でも精度よく検
出することができる。

【００４３】請求項１２に記載のフォトセンサは、請求
項１１に記載したフォトセンサにおける前記構造物の内
面または前記基板のうち少なくとも一方に、半導体発光
素子の光を反射させるための加工が施されていることを
特徴としている。

【００４４】請求項１２に記載のフォトセンサにあって
は、前記構造物の内面または前記基板のうち少なくとも
一方に、半導体発光素子の光を反射させるための加工が
施されているから、構造物の光取り出し領域から出射さ
れる光の出力が大きくなり、ＳＮ比がさらに向上する。

【００４５】請求項１３に記載のフォトセンサは、請求
項１１に記載したフォトセンサにおける前記受光素子
が、前記光取り出し領域を取り囲むように形成されてい
ることを特徴としている。

【００４６】請求項１３に記載のフォトセンサにあって
は、前記光取り出し領域を取り囲むように受光素子が形
成されているので、フォトセンサの検出感度を高感度に
することができる。

【００４７】請求項１４に記載のフォトセンサは、請求
項１１に記載したフォトセンサにおいて、前記受光素子
を複数備えていることを特徴としている。

【００４８】請求項１４に記載のフォトセンサにあって
は、受光素子を複数備えているから、検知対象物の位置
や動作方向を識別することもできる。

【００４９】請求項１５に記載のフォトセンサは、請求
項１１に記載したフォトセンサにおいて、前記構造物の
内部に設けた空洞の軸心方向を基板に対して傾斜させた
ことを特徴としている。

【００５０】請求項１５に記載のフォトセンサにあって
は、前記構造物の内部に設けた空洞の軸心方向を基板に
対して傾斜させているから、光取り出し領域からの光出
射方向を傾斜させることができ、フォトセンサのＳ／Ｎ
比を向上させることができる。

【００５１】請求項１６に記載のフォトセンサアレイ
は、請求項１１、１２、１３、１４又は１５に記載され
たフォトセンサを複数配列させて一体化したことを特徴
としている。

【００５２】請求項１１〜１５に記載したフォトセンサ
は、半導体発光素子の実装位置のずれに対する影響が少
ないので、このようなフォトセンサを配列させてアレイ
化すれば、各フォトセンサの光出射領域（光取り出し領
域）を精度よく配置させることができ、高精度なフォト
センサアレイが得られる。

【００５３】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図４は本発明
の一実施形態による半導体発光装置４１の外観斜視図、
図５は該半導体発光装置４１の構造を示す断面図であ
る。この半導体発光装置４１にあっては、ガラス基板４
２の表面に、図６に示すようなパターンのＡｕやＡｇ等
の電極配線４３、４４を設けてあり、この電極配線４３
の上には、半導体発光素子としてＬＥＤチップ４５をダ
イボンディングしてあり、ＬＥＤチップ４５と電極配線
４４との間はボンディングワイヤ４６により結線されて
いる。

【００５４】ガラス基板４２の上には、Ｓｉウエハ等の
半導体基板を加工することによって形成された構造物４
７が実装されている。この構造物４７は２枚の半導体基
板４８、４９を接合することによって形成されており、
内部に１０面体状をした空洞５０が形成されている。す
なわち、下層の半導体基板４８には上方で広くなった四
角錐台状の空間５１が形成されており、当該空間５１は
上面及び下面で開口している。下層の半導体基板４８
は、ガラス基板４２上に実装されたＬＥＤチップ４５を
囲むようにしてガラス基板４２上に接合されている。上
層の半導体基板４９は上方で狭くなった四角錐台状の空
間５２が形成されており、上面の開口（例えば、０.１
５ｍｍ角の開口）は下層の半導体基板４８の下面の開口
よりも小さく形成されていて光出射口５３となってお
り、下面の開口は下層の半導体基板４８の上面の開口と
等しくなっている。従って、下層の半導体基板４８の上
に上層の半導体基板４９を接合して構造物４７を形成す
ると、構造物４７の内部には中央部で広くなった空洞５
０が形成される。

【００５５】構造物４７の内面全体には、ＡｕやＡｇ等
の反射率の高い金属材料によるメッキや多層反射膜等に
よって反射膜５４を形成している。また、ガラス基板４
２の、空洞５０の下面に露出している領域では、電極配
線４３、４４間の隙間を小さくしてほぼ全体にＡｕやＡ
ｇ等の電極配線４３、４４を設け、ガラス基板４２の露
出領域でも光の反射率が高くなるようにしている。さら
に、空洞５０の下部には、ＬＥＤチップ４５から出射さ
れる波長の光に対して透明な樹脂５５を充填し、ＬＥＤ
チップ４５を樹脂５５内に封止している。

【００５６】しかして、このような半導体発光装置４１
によれば、ＬＥＤチップ４５から出た光は、構造物４７
の光出射口５３から直接外部へ出射され、あるいは、構
造物４７の内面の反射膜５４やガラス基板４２の電極膜
で反射されることによって空洞５０内に閉じ込められた
後、光出射口５３から外部へ出射される。

【００５７】そして、反射膜５４による光の反射率を高
くして光の損失を小さくすることにより半導体発光装置
４１を高出力化することができ、光出射口５３を小さく
することによって高輝度化することができるので、高輝
度かつ高出力の半導体発光装置４１を製作することがで
きる。特に、ガラス基板４２の電極配線４３、４４をＡ
ｕ等の光反射率の高い材料で形成することにより、配線
としての機能の他に反射効果も併せ持たせることがで
き、より高い出力を得ることができる。単に発光領域を
制限しただけでは、高輝度かつ高出力の光源を得ること
はできないが、この半導体発光装置４１では、ＬＥＤチ
ップ４５の光を空洞５０内に閉じ込めた後、小さな領域
からほぼロスなく外部へ出射させるようにしているの
で、高輝度かつ高出力の光源とすることができる。

【００５８】このような半導体発光装置４１では、０.
１５ｍｍ角程度の小さな光出射口５３から光を出射させ
ることができるので、例えば光電センサ用の光源として
用いた場合には精度のよい光電センサを製作することが
できる。また、通信用光源、光ファイバ用光源など、高
輝度で高出力な光源を必要とするすべての光学機器に用
いることができる。

【００５９】（製造方法）つぎに、この半導体発光装置
４１の製造方法の一例を図７及び図８により説明する。
まず、図７（ａ）に示すように５２５μｍ厚と１０５０
μｍ厚の各（１００）面Ｓｉウエハ４８、４９（構造物
４７を構成する半導体基板と同じ符号を用いる。）を用
意し、ＣＶＤ法により各Ｓｉウエハ４８、４９の表面に
膜厚２μｍのＳｉ₃Ｎ₄膜５６を成膜する。ついで、各Ｓ
ｉウエハ４８、４９の表面にレジスト膜５７を形成し、
レジスト膜５７をパターニングして開口５８をあけ［図
７（ｂ）］、レジスト膜５７の開口５８を通してドライ
エッチングによりＳｉ₃Ｎ₄膜５６を部分的に除去し、Ｓ
ｉ₃Ｎ₄膜５６に１.６ｍｍ角の正方形の開口５９をあけ
る［図７（ｃ）］。

【００６０】この後、Ｓｉ₃Ｎ₄膜５６の開口５８を通し
て、８０℃のＫＯＨ溶液（２５％）でＳｉウエハ４８、
４９をエッチングする。ＫＯＨ溶液は、異方性エッチン
グ液であって、（１００）面のエッチングレートは７０
μｍ／sec、（１１１）面のエッチングレートは約１μ
ｍ／secであるから、このエッチング工程により、各Ｓ
ｉウエハ４８、４９には、角錐台状をした表裏両面に貫
通した空間５１、５２が開口される［図７（ｄ）］。こ
の空間５１、５２の内面は、Ｓｉウエハ４８、４９の
（１１１）面によって構成される。厚みの大きなＳｉウ
エハ４９の空間５２では、上面における開口寸法は１.
８ｍｍ角、下面における開口寸法は０.１５ｍｍ角とな
っており、厚みの薄いＳｉウエハ４８の空間５１では、
上面における開口寸法は１.８ｍｍ角、下面における開
口寸法は０.９ｍｍ角となっている。ついで、両Ｓｉウ
エハの空間内に６０００Åの堆積厚でＡｕを蒸着させる
と、空間５１、５２の内面には、膜厚が約３０００Åの
Ａｕ反射膜５４が形成される［図７（ｅ）］。

【００６１】一方、ガラス基板４２の表面に３０００Å
の膜厚でＡｕの蒸着膜を成膜し、これをＫＢｒ液でウエ
ットエッチングすることにより図６（ａ）（ｂ）に示し
たようなパターンにパターニングしてＡｕ電極配線４
３、４４を得る。

【００６２】このガラス基板４２の上に下層側のＳｉウ
エハ４８を重ねて接合し、ガラス基板４２の上に構造物
４７の下部を構成する［図８（ｆ）］。ついで、電極配
線４３４上にＬＥＤチップ４５をダイボンディングし、
電極配線４４とＬＥＤチップ４５とをワイヤボンディン
グし、ガラス基板４２上にＬＥＤチップ４５を実装する
［図８（ｇ）］。Ｓｉウエハ４８の空間５１内に樹脂５
５をポッティングすることにより、樹脂５５内にＬＥＤ
チップ４５を封止した［図８（ｈ）］後、下層側のＳｉ
ウエハ４８の上に上層側のＳｉウエハ４９を重ねて接合
し、両Ｓｉウエハ４８、４９によって構造物４７を構成
し［図８（ｉ）］、半導体発光装置４１を得る。なお、
ガラス基板４２の上に多数の半導体発光装置４１が一度
に形成されている場合には、個別に分離して個々の半導
体発光装置４１に分離する。

【００６３】このように構造物４７にＳｉウエハ４８、
４９を用い、半導体微細加工技術によりＳｉウエハ４
８、４９を加工するようにすれば、小さくて複雑な形状
の構造物４７も、容易かつ精密に製作することができ
る。また、量産が可能で、製作時間も短縮できる。さら
に、半導体基板の面方位によらずエッチング速度が一定
となる特性（等方性）、あるいは面方位によってエッチ
ング速度が異なる特性（異方性）を利用すれば、精度よ
く種々の形状を製作でき、構造物製作の自由度を高くす
ることができる。また、Ｓｉウエハ４８、４９を用いれ
ば、エッチング面の平坦性に優れているので、反射膜５
４での光反射効果を高くすることができる。

【００６４】なお、構造物はここではＳｉウエハにより
製作したが、ＧａＡｓ等の半導体基板によって製作して
もよく、またガラスや樹脂等によって製作してもよい。

【００６５】（第２の実施形態）図９は本発明の別な実
施形態による半導体発光装置７１の構造を示す断面図、
図１０は基板上に実装されたＬＥＤチップ７７、７８を
示す平面図である。この半導体発光装置７１において
は、表面に酸化膜７３を形成したＳｉウエハ７２を基板
とし、酸化膜７３の上にＡｕやＡｇ等の電極配線７４、
７５、７６を形成し、電極配線７５の上に同一発光波長
のＬＥＤチップ７７、７８を複数個実装し、ボンディン
グワイヤ７９によりＬＥＤチップ７７と電極配線７４を
ボンディングし、ボンディングワイヤ８０によりＬＥＤ
チップ７８と電極配線７６をボンディングしている。こ
の実施形態のように複数個のＬＥＤチップ７７、７８を
用いれば、大光量の光を光出射口５３から外部へ出射さ
せることができ、半導体発光装置７１をより大出力化す
ることができる。例えば、２つのＬＥＤチップ７７、７
８を実装した場合、少なくとも１つのＬＥＤチップの実
装位置は光出射口５３の直下から大きく離れるため、Ｌ
ＥＤチップが１つの場合と比較して光出力が２倍にはな
らないが、それに近くはなる。測定結果によれば、１つ
のＬＥＤチップの場合のおよそ１.７倍の光出力が得ら
れた。

【００６６】また、基板としてＳｉウエハ７２を用い、
構造物４７にもＳｉウエハを用いるようにすれば、熱膨
張による構造物４７と基板との間の接合強度の低下を防
ぐことができる。

【００６７】なお、この実施形態では、ＬＥＤチップ７
７、７８を並列に接続したが、直列に接続してもよい。

【００６８】（第３の実施形態）図１１は本発明のさら
に別な実施形態による半導体発光装置８１の構造を示す
断面図である。この半導体発光装置８１にあっては、表
面に酸化膜７３を形成したＳｉウエハ７２を基板とし、
酸化膜７３の上にＡｕやＡｇ等の電極配線７４、７５、
７６を形成し、電極配線７５の上に発光波長の異なる複
数のＬＥＤチップ７７、７８を実装し、ボンディングワ
イヤ７９によりＬＥＤチップ７７と電極配線７４、７６
をボンディングし、ボンディングワイヤ８０によりＬＥ
Ｄチップ７８と電極配線７６をボンディングしている。
この実施形態のように発光波長の異なる複数個のＬＥＤ
チップ７７、７８を実装し、各ＬＥＤチップ７７、７８
を個別に駆動できるようにすれば、発光させるＬＥＤチ
ップ７７、７８を切り換えることにより、半導体発光装
置８１の光出射口５３から出射される光の発光波長ない
し発光色を切り換えることができる。

【００６９】また、この実施形態では、３層の半導体基
板（Ｓｉウエハ）８２、８３、８４によって構造物４７
を構成している。下層の半導体基板８２は、構造物４７
の下半分を構成しており、上層及び中層の半導体基板８
４、８３は、構造物４７の上半分を構成している。下層
の半導体基板８２は、硝酸によって等方性エッチングす
ることにより空間５１を開口されている。半導体基板８
２を等方性エッチングすると、エッチングによって形成
される空間５１の内面は凹面となる。従って、この空間
５１の内面に反射膜５４を形成することにより、凹面鏡
状の反射面ができる。

【００７０】上層及び中層の半導体基板８４、８３は、
それぞれ５２５μｍ厚のＳｉウエハであって互いに接合
されている。２枚の半導体基板８３、８４を接合したも
のを異方性エッチングすることにより、下面における開
口面積が大きく、上面における開口面積（光出射口５３
の大きさ）が小さな空間５２ａ、５２ｂを形成すること
ができる。具体的には、上層の半導体基板８４の上面に
設けるレジストパターンのパターンサイズを０.９ｍｍ
角とし、光出射口５３の寸法を約０.９ｍｍ角とした。

【００７１】また、上層及び中層の半導体基板８４、８
３と下層の半導体基板８２とを接合して一体化された構
造物４７においては、光出射口５３が凹面鏡状をした反
射膜５４の光軸状上に位置するように組立てられてい
る。好ましくは、ＬＥＤチップ７７、７８から出て凹面
鏡状をした反射膜５４で反射された光が光出射口５３に
ほぼ集光されるようにするのが望ましい。

【００７２】しかして、このような構造物４７の構造に
よれば、ＬＥＤチップ７７、７８から横方向へ出射され
た光や、ＬＥＤチップ７７、７８から出て空洞５０内に
閉じ込められた光を反射膜５４で反射させることによ
り、光出射口５３に集光させることができ、半導体発光
装置８１の光出射口５３から光を効率よく出射させるこ
とができる。また、各半導体発光素子７７、７８から出
た光は、直接に、あるいは反射膜５４で反射されて光出
射口５３から外部へ出射されるので、ＬＥＤチップ７
７、７８の実装位置が多少ずれていても、発光領域（光
出射口５３）の位置はずれないし、また出力もほとんど
低下しない。さらに、このような構造の半導体発光装置
８１によれば、その光軸は構造物４７と凹面鏡状の反射
膜５４との位置関係で決まり、ＬＥＤチップ４５の実装
位置に影響されない。

【００７３】（第４の実施形態）図１２は本発明のさら
に別な実施形態による半導体発光装置９１を示す断面図
である。この半導体発光装置９１は、多色発光光源を備
えたものであって、主にスポット照明やディスプレイ用
照明、光学式カラーセンサ等に用いられるものである。
この半導体発光装置９１にあっては、ガラス基板４２の
表面に、ＡｕやＡｇ等の電極配線４３、４４を設けてあ
り（図６参照）、この電極配線４３の上には、半導体発
光素子として４３０ｎｍと３７０ｎｍにピークを持つ窒
化ガリウム系の青色ＬＥＤチップ９２をダイボンディン
グしてあり、青色ＬＥＤチップ９２と電極配線４４との
間はボンディングワイヤ９３により結線されている。

【００７４】ガラス基板４２の上には、Ｓｉウエハ等の
半導体基板を加工することによって形成された構造物４
７が実装されている。この構造物４７は２枚の半導体基
板４８、４９を接合することによって形成されており、
内部に１０面体状をした空洞５０が形成されている。空
間５１を形成された下層の半導体基板４８は、ガラス基
板４２上に実装された青色ＬＥＤチップ９２を囲むよう
にしてガラス基板４２上に接合されている。上層の半導
体基板４９は上方で狭くなった四角錐台状の空間５２が
形成されており、上面の開口（例えば、０.３５ｍｍ角
の開口）は下層の半導体基板４８の下面の開口よりも小
さく形成されていて光出射口５３となっており、下面の
開口は下層の半導体基板４８の上面の開口と等しくなっ
ている。従って、下層の半導体基板４８の上に上層の半
導体基板４９を接合して構造物４７を形成すると、構造
物４７の内部には中央部で広くなった空洞５０が形成さ
れる。

【００７５】構造物４７の内面全体には、ＡｕやＡｇ等
の反射率の高い金属材料によるメッキや多層反射膜等に
よって反射膜５４を形成している。また、ガラス基板４
２の、空洞５０の下面に露出している領域では、電極配
線４３、４４間の隙間を小さくしてほぼ全体にＡｕやＡ
ｇ等の電極配線４３、４４を設け、ガラス基板４２の露
出領域でも光の反射率が高くなるようにしている。さら
に、空洞５０の下部には、青色ＬＥＤチップ９２から出
射される波長の光に対して透明な樹脂９４を充填し、青
色ＬＥＤチップ９２を樹脂９４内に封止してあり、該樹
脂９４にはＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガー
ネット）系の蛍光剤を分散させている。あるいは、樹脂
９４の表面にＹＡＧ系の蛍光剤を塗布してもよい。

【００７６】このような半導体発光装置９１によれば、
青色ＬＥＤチップ９２と蛍光剤によって多色発光光源が
構成されており、青色ＬＥＤチップ９２から出た光は、
樹脂９４中の蛍光剤を励起して発光する。従って、青色
ＬＥＤチップ９２の色補正はいうに及ばず、蛍光剤の種
類によって数々の波長の光に変換することができる。

【００７７】また、多色発光光源の光は、構造物４７の
光出射口５３から直接外部へ出射され、あるいは、構造
物４７の内面の反射膜５４やガラス基板４２の電極配線
４３、４４で反射されることによって空洞５０内に閉じ
込められた後、光出射口５３から外部へ出射される。よ
って、反射膜５４による光の反射率を高くして光の損失
を小さくすることにより半導体発光装置９１を高出力化
することができ、光出射口５３を小さくすることによっ
て高輝度化することができるので、高輝度、高出力で小
型の半導体発光装置９１を製作することができる。特
に、ガラス基板４２の電極配線４３、４４をＡｕ等の光
反射率の高い材料で形成することにより、配線としての
機能の他に反射効果も併せ持たせることができ、より高
い出力を得ることができる。単に発光領域を制限しただ
けでは、高輝度かつ高出力の光源を得ることはできない
が、この半導体発光装置９１では、青色ＬＥＤチップ９
２の光を空洞５０内に閉じ込めた後、小さな領域からほ
ぼロスなく外部へ出射させるようにしているので、高輝
度かつ高出力の多色発光光源とすることができる。

【００７８】しかも、このフォトセンサは、０.３５ｍ
ｍ角程度の小さな光出射口５３から多色光を出射させる
ことができるので、例えば光学式カラーセンサとして用
いた場合には検出精度の良好なカラーセンサが得られ
る。

【００７９】（製造方法）つぎに、この半導体発光装置
９１の製造方法の一例を図１３及び図１４により説明す
る。まず、図１３（ａ）に示すように５２５μｍ厚と１
０５０μｍ厚の各（１００）面Ｓｉウエハ４８、４９を
用意し、ＣＶＤ法により各Ｓｉウエハ４８、４９の表面
に膜厚２μｍのＳｉ₃Ｎ₄膜５６を成膜する。ついで、各
Ｓｉウエハ４８、４９の表面にレジスト膜５７を形成
し、レジスト膜５７をパターニングして開口５８をあけ
［図１３（ｂ）］、レジスト膜５７の開口５８を通して
ドライエッチングによりＳｉ₃Ｎ₄膜５６を部分的に除去
し、Ｓｉ₃Ｎ₄膜５６に１.８ｍｍ角の正方形の開口５９
をあける［図１３（ｃ）］。

【００８０】この後、Ｓｉ₃Ｎ₄膜５６の開口５８を通し
て、８０℃のＫＯＨ溶液（２５％）でＳｉウエハ４８、
４９をエッチングする。ＫＯＨ溶液は、異方性エッチン
グ液であって、（１００）面のエッチングレートは７０
μｍ／sec、（１１１）面のエッチングレートは約１μ
ｍ／secであるから、このエッチング工程により、各Ｓ
ｉウエハ４８、４９には、角錐台状をした表裏両面に貫
通した空間５１、５２が開口される［図１３（ｄ）］。
この空間５１、５２の内面は、Ｓｉウエハ４８、４９の
（１１１）面によって構成される。厚みの大きなＳｉウ
エハ４９の空間５２では、上面における開口寸法は１.
８ｍｍ角、下面における開口寸法は０.３５ｍｍ角とな
っており、厚みの薄いＳｉウエハ４８の空間５１では、
上面における開口寸法は１.８ｍｍ角、下面における開
口寸法は１.１ｍｍ角となっている。ついで、両Ｓｉウ
エハ４８、４９の空間５１、５２内に６０００Åの堆積
厚でＡｕを蒸着させると、空間５１、５２の内面には、
膜厚が約３０００ÅのＡｕ反射膜５４が形成される［図
１３（ｅ）］。

【００８１】一方、ガラス基板４２の表面に３０００Å
の膜厚でＡｕの蒸着膜を成膜し、これをＫＢｒ液でウエ
ットエッチングすることによりＡｕ電極配線４３、４４
を得る。

【００８２】このガラス基板４２の上に下層側のＳｉウ
エハ４８を重ねて接合し、ガラス基板４２の上に構造物
４７の下部を構成する［図１４（ｆ）］。ついで、電極
配線４３上に青色ＬＥＤチップ９２をダイボンディング
し、電極配線４４と青色ＬＥＤチップ９２とをワイヤボ
ンディングし、ガラス基板４２上に青色ＬＥＤチップ９
２を実装する［図１４（ｇ）］。Ｓｉウエハ４８の空間
５１内にＹＡＧ系の蛍光剤を含んだ樹脂９４をポッティ
ングすることにより、樹脂９４内に青色ＬＥＤチップ９
２を封止した［図１４（ｈ）］後、下層側のＳｉウエハ
４８の上に上層側のＳｉウエハ４９を重ねて接合し、両
Ｓｉウエハ４８、４９によって構造物４７を構成し［図
１４（ｉ）］、半導体発光装置９１を得る。なお、ガラ
ス基板４２の上に多数の半導体発光装置９１が一度に形
成されている場合には、個別に分離して個々の半導体発
光装置９１に分離する。

【００８３】このように構造物４７にＳｉウエハ４８、
４９を用い、半導体微細加工技術によりＳｉウエハ４
８、４９を加工するようにすれば、小さくて複雑な形状
の構造物４７も、容易かつ精密に製作することができ
る。また、量産が可能で、製作時間も短縮できる。さら
に、半導体基板の面方位によらずエッチング速度が一定
となる特性（等方性）、あるいは面方位によってエッチ
ング速度が異なる特性（異方性）を利用すれば、精度よ
く種々の形状を製作でき、構造物製作の自由度を高くす
ることができる。また、Ｓｉウエハ４８、４９を用いれ
ば、エッチング面の平坦性に優れているので、反射膜５
４での光反射効果を高くすることができる。

【００８４】なお、この実施形態でも、Ｓｉウエハによ
って構造物を製作したが、ＧａＡｓなど他の半導体基板
を用いてもよく、さらにガラスや各種樹脂の加工物であ
ってもよい。

【００８５】（第５の実施形態）図１５は本発明のさら
に別な実施形態による半導体発光装置１０１の構造を示
す断面図、図１６は基板上に実装されたＬＥＤチップ１
０６、１０７、１０８を示す平面図である。この半導体
発光装置１０１においては、表面に酸化膜７３を形成し
たＳｉウエハ７２を基板とし、酸化膜７３の上にＡｕや
Ａｇ等の電極配線１０２、１０３、１０４、１０５を形
成し、電極配線１０３の上に青色ＬＥＤチップ１０６、
赤色ＬＥＤチップ１０７及び緑色ＬＥＤチップ１０８を
実装し、光散乱剤を含有させた、あるいは光散乱剤を塗
布した樹脂１０９中に各ＬＥＤチップ１０６、１０７、
１０８を封止している。

【００８６】この実施形態のように青色、赤色及び緑色
のＬＥＤチップ１０６、１０７、１０８を用いれば、各
ＬＥＤチップ１０６、１０７、１０８のオン／オフや印
加電流を制御することにより、白色発光はもちろん、フ
ルカラーでの発光も可能になる。また、基板としてＳｉ
ウエハ７２を用い、構造物４７の半導体基板４８、４９
にもＳｉウエハを用いれば、熱膨張による構造物４７と
基板との間の接合強度の低下を防ぐことができる。さら
に、樹脂１０９中もしくはその表面に光散乱剤を用いて
いるので、視野角を広くすることができ、広い範囲から
見ることができ、多色発光可能なディスプレイ用光源な
どとして用いるのに好適である。ただし、半導体発光装
置１０１から出射した光を光ファイバに入光させる場合
など、使用する状況によっては光散乱剤は必ずしも必要
でない。

【００８７】（第６の実施形態）図１７は本発明のさら
に別な実施形態による半導体発光装置１１１の構造を示
す断面図である。この半導体発光装置１１１にあって
は、表面に酸化膜７３を形成したＳｉウエハ７２を基板
とし、酸化膜７３の上にＡｕやＡｇ等の電極配線１０２
〜１０５を形成し（図１６参照）、電極配線１０３の上
に青色ＬＥＤチップ１０６、赤色ＬＥＤチップ１０７及
び緑色ＬＥＤチップ１０８を実装し、光散乱剤を分散さ
せた樹脂１０９内に各ＬＥＤチップ１０６〜１０８を封
止している。

【００８８】また、この実施形態では、３層の半導体基
板（Ｓｉウエハ）８２、８３、８４によって構造物４７
を構成している。下層の半導体基板８２は、構造物４７
の下半分を構成しており、上層及び中層の半導体基板８
４、８３は、構造物４７の上半分を構成している。下層
の半導体基板８２は、硝酸によって等方性エッチングす
ることにより空間５１を開口されている。半導体基板８
２を等方性エッチングすると、エッチングによって形成
される空間５１の内面は凹面となる。従って、この空間
５１の内面に反射膜５４を形成することにより、凹面鏡
状の反射面ができる。

【００８９】上層及び中層の半導体基板８４、８３は、
それぞれ５２５μｍ厚ウエハであって互いに接合されて
いる。２枚の半導体基板８３、８４を接合したものを異
方性エッチングすることにより、下面における開口面積
が大きく、上面における開口面積（光出射口５３の大き
さ）が小さな空間を形成することができる。具体的に
は、上層の半導体基板８４の上面に設けるレジストパタ
ーンのパターンサイズを１.１ｍｍ角とし、光出射口５
３の寸法を約１.１ｍｍ角とした。

【００９０】また、上層及び中層の半導体基板８４、８
３と下層の半導体基板８２とを接合して一体化された構
造物４７においては、光出射口５３が凹面鏡状をした反
射膜５４の光軸状上に位置するように組立てられる。好
ましくは、各ＬＥＤチップ１０６〜１０８から出て凹面
鏡状をした反射膜５４で反射された光が光出射口５３に
ほぼ集光されるようにするのが望ましい。

【００９１】しかして、このような構造物４７の構造に
よれば、ＬＥＤチップ１０６〜１０８から横方向へ出射
された光や、ＬＥＤチップ１０６〜１０８から出て空洞
５０内に閉じ込められた光を反射膜５４で反射させるこ
とにより、光出射口５３に集光させることができ、半導
体発光装置１１１の光出射口５３から光を効率よく出射
させることができる。また、各半導体発光素子１０６〜
１０８から出た光は、直接に、あるいは反射膜５４で反
射されて光出射口５３から外部へ出射されるので、ＬＥ
Ｄチップ１０６〜１０８の実装位置が多少ずれていて
も、発光領域（光出射口５３）の位置はずれないし、ま
た出力もほとんど低下しない。さらに、このような構造
の半導体発光装置によれば、その光軸は構造物４７と凹
面鏡状の反射膜５４との位置関係で決まり、ＬＥＤチッ
プ１０６〜１０８の実装位置に影響されない。

【００９２】また、各ＬＥＤチップ１０６〜１０８から
出た各色の光は光散乱剤で散乱されることにより、混色
性も良好となる。

【００９３】このような半導体発光装置は、例えば光学
式カラーセンサ、光ファイバを用いた照明、ディスプレ
イ、インテリア用照明等への応用が考えられる。

【００９４】（第７の実施形態）図１８は本発明のさら
に別な実施形態による半導体発光装置１２１において構
造物４７の上部を除いた状態を示す平面図である。この
実施形態では、基板上に電極配線１２２、１２３、１１
２４、１２５、１２６を形成し、電極配線１２４の上に
発光波長の異なるＬＥＤチップ１２７、１２８、１２
９、１３０を実装する場合の配置を示している。また、
このように４個のＬＥＤチップ１２７〜１３０を実装す
る場合、図１９に示す半導体発光装置１３１のように、
電極配線１２４及びＬＥＤチップ１２７〜１３０の配置
を基板及び構造物４７に対して４５度回転させるように
すれば、構造物４７の内部空間を小さくでき、半導体発
光装置１３１をより小型化できる。

【００９５】（第８の実施形態）図２０は本発明のさら
に別な実施形態による半導体発光装置アレイ１３２を示
す平面図である。この半導体発光装置アレイ１３２は、
上記実施形態のいずれかの半導体発光装置１３３を縦横
に複数個ずつ配列して一体に構成したものである。

【００９６】本発明の半導体発光装置１３３にあって
は、半導体発光素子の実装位置がずれた場合でも構造物
からの光出力は大きく変化せず、光軸ずれも反射膜５４
の形状等で定まるので、半導体発光素子の実装位置のず
れは半導体発光装置１３３の光学的特性に影響しない。
よって、このような半導体発光装置１３３をアレイ状に
配列した場合には、各半導体発光装置１３３からの光出
射領域を精度よく作製できる。よって、半導体発光装置
アレイ１３２から出た光をレンズアレイで集光させる場
合やファイバアレイへ導入する場合などには、同じ配列
ピッチのレンズアレイやファイバアレイと半導体発光装
置アレイ１３２との光軸合わせが容易となり、組立て性
が良好となる。

【００９７】（第９の実施形態）図２１は本発明のさら
にべつな実施形態による反射型フォトセンサ１４１を示
す断面図である。このフォトセンサ１４１にあっては、
ガラス基板４２の表面に、ＡｕやＡｇ等の電極配線４
３、４４（図６参照）を設けてあり、この電極配線４３
の上には、半導体発光素子としてＬＥＤチップ４５をダ
イボンディングしてあり、ＬＥＤチップ４５と電極配線
４４との間はボンディングワイヤ４６により結線されて
いる。

【００９８】ガラス基板４２の上には、Ｓｉウエハ等の
半導体基板を加工することによって形成された構造物４
７が実装されている。この構造物４７は２枚の半導体基
板４８、４９を接合することによって形成されており、
内部に１０面体状をした空洞５０が形成されている。す
なわち、下層の半導体基板４８には上方で広くなった四
角錐台状の空間５１が形成されており、当該空間５１は
上面及び下面で開口している。下層の半導体基板４８
は、ガラス基板４２上に実装されたＬＥＤチップ４５を
囲むようにしてガラス基板４２上に接合されている。上
層の半導体基板４９は上方で狭くなった四角錐台状の空
間５２が形成されており、上面の開口（例えば、０.３
５ｍｍ角の開口）は下層の半導体基板４８の下面の開口
よりも小さく形成されていて光出射口５３となってお
り、下面の開口は下層の半導体基板４８の上面の開口と
等しくなっている。従って、下層の半導体基板４８の上
に上層の半導体基板４９を接合して構造物４７を形成す
ると、構造物４７の内部には中央部で広くなった空洞５
０が形成される。

【００９９】構造物４７の内面全体には、ＡｕやＡｇ等
の反射率の高い金属材料によるメッキや多層反射膜等に
よって反射膜５４を形成している。また、ガラス基板４
２の、空洞５０の下面に露出している領域では、電極配
線４３、４４間の隙間を小さくしてほぼ全体にＡｕやＡ
ｇ等の電極配線４３、４４を設け、ガラス基板４２の露
出領域でも光の反射率が高くなるようにしている。

【０１００】また、構造物４７の上面の光出射口５３と
隣接する位置には、図２２に示すように、受光素子１４
２が形成されている。

【０１０１】しかして、このようなフォトセンサ１４１
によれば、ＬＥＤチップ４５から出た光は、構造物４７
の光出射口５３から直接外部へ出射され、あるいは、構
造物４７の内面の反射膜５４やガラス基板４２の電極膜
で反射されることによって空洞５０内に閉じ込められた
後、光出射口５３から外部へ出射される。

【０１０２】そして、反射膜５４による光の反射率を高
くして光の損失を小さくすることによりフォトセンサ１
４１を高出力化することができ、光出射口５３を小さく
することによって高輝度化することができるので、光出
射口５３から出射される光を高輝度かつ高出力にするこ
とができる。そして、この光を０.３５ｍｍ角の光出射
口５３から上方へ出射するので、上方に検知対象物が存
在しない場合には、受光素子１４２にはほとんど反射光
が入射せず、受光素子１４２が検知対象物からの反射光
を受光している時と受光していない時とのＳ／Ｎ比を高
くすることができる。さらに、光出射口５３と受光素子
１４２とは同一平面に形成されているので、光出射口５
３から出射された光が直接に受光素子１４２に入射する
ことがないので、よりＳ／Ｎ比を高くすることができ、
フォトセンサ１４１の検出感度を高くできる。

【０１０３】また、このフォトセンサ１４１にあって
は、半導体発光素子４５と受光素子１４２が一体化して
いるので、フォトセンサ１４１を非常に小型化すること
ができる。しかも、発光領域である光出射口５３と受光
素子１４２がごく接近した位置に形成されるので、検出
可能な下限距離を短くでき、非常に近くに位置する検知
対象物も高精度に検出できる。

【０１０４】また、構造物４７の内面に反射膜５４を形
成し、ガラス基板４２の電極配線４３、４４をＡｕ等の
光反射率の高い材料で形成することにより、構造物４７
の光出射口５３から取り出される光出力を高くできるの
で、さらにＳ／Ｎ比が高くなる。

【０１０５】（製造方法）つぎに、このフォトセンサ１
４１の製造方法の一例を図２３及び図２４により説明す
る。まず、図２３（ａ）に示すように受光素子１４２が
形成された５２５μｍ厚と１０５０μｍ厚の各（１０
０）面Ｓｉウエハ４８、４９を用意し、ＣＶＤ法により
各Ｓｉウエハ４８、４９の表面に膜厚２μｍのＳｉ₃Ｎ₄
膜５６を成膜する。ついで、各Ｓｉウエハ４８、４９の
表面にレジスト膜５７を形成し、レジスト膜５７をパタ
ーニングして開口５８をあけ［図２３（ｂ）］、レジス
ト膜５７の開口５８を通してドライエッチングによりＳ
ｉ₃Ｎ₄膜５６を部分的に除去し、Ｓｉ₃Ｎ₄膜５６に１.
８ｍｍ角の正方形の開口５９をあける［図２３
（ｃ）］。

【０１０６】この後、Ｓｉ₃Ｎ₄膜５６の開口５８を通し
て、８０℃のＫＯＨ溶液（２５％）でＳｉウエハ４８、
４９をエッチングする。ＫＯＨ溶液は、異方性エッチン
グ液であって、（１００）面のエッチングレートは７０
μｍ／sec、（１１１）面のエッチングレートは約１μ
ｍ／secであるから、このエッチング工程により、各Ｓ
ｉウエハ４８、４９には、角錐台状をした表裏両面に貫
通した空間５１、５２が開口される［図２３（ｄ）］。
この空間５１、５２の内面は、Ｓｉウエハ４８、４９の
（１１１）面によって構成される。厚みの大きなＳｉウ
エハ４９の空間５２では、上面における開口寸法は１.
８ｍｍ角、下面における開口寸法は０.３５ｍｍ角とな
っており、厚みの薄いＳｉウエハ４８の空間５１では、
上面における開口寸法は１.８ｍｍ角、下面における開
口寸法は１.１ｍｍ角となっている。ついで、両Ｓｉウ
エハ４８の空間５１内に６０００Åの堆積厚でＡｕを蒸
着させると、空間５１、５２の内面には、膜厚が約３０
００ÅのＡｕ反射膜５４が形成される［図２３
（ｅ）］。

【０１０７】一方、ガラス基板４２の表面に３０００Å
の膜厚でＡｕの蒸着膜を成膜し、これをＫＢｒ液でウエ
ットエッチングすることにより図６（ａ）（ｂ）に示し
たようなパターンにパターニングしてＡｕ電極配線４
３、４４を得る。

【０１０８】このガラス基板４２の上に下層側のＳｉウ
エハ４８を重ねて接合し、ガラス基板４２の上に構造物
４７の下部を構成する［図２４（ｆ）］。ついで、電極
配線４３上にＬＥＤチップ４５をダイボンディングし、
電極配線４４とＬＥＤチップ４５とをワイヤボンディン
グし、ガラス基板４２上にＬＥＤチップ４５を実装する
［図２４（ｇ）］。この後、受光素子１４２が形成され
た面が上になるようにして下層側のＳｉウエハ４８の上
に上層側のＳｉウエハ４９を重ねて接合し、両Ｓｉウエ
ハ４８、４９によって構造物４７を構成し［図２４
（ｈ）］、フォトセンサ１４１を得る。なお、ガラス基
板４２の上に多数のフォトセンサ１４１が一度に形成さ
れている場合には、個別に分離して個々のフォトセンサ
１４１に分離する。

【０１０９】このように構造物４７にＳｉウエハ４８、
４９を用い、半導体微細加工技術によりＳｉウエハ４
８、４９を加工するようにすれば、小さくて複雑な形状
の構造物４７も、容易かつ精密に製作することができ
る。また、量産が可能で、製作時間も短縮できる。さら
に、半導体基板の面方位によらずエッチング速度が一定
となる特性（等方性）、あるいは面方位によってエッチ
ング速度が異なる特性（異方性）を利用すれば、精度よ
く種々の形状を製作でき、構造物製作の自由度を高くす
ることができる。また、Ｓｉウエハ４８、４９を用いれ
ば、エッチング面の平坦性に優れているので、反射膜５
４での光反射効果を高くすることができる。

【０１１０】なお、構造物はここではＳｉウエハにより
製作したが、ＧａＡｓ等の半導体基板によって製作して
もよく、またガラスや樹脂等によって製作してもよい。

【０１１１】（第１０の実施形態）図２５は本発明のさ
らに別な実施形態によるフォトセンサ１５１の構造を示
す断面図である。このフォトセンサ１５１においては、
表面に酸化膜７３を形成したＳｉウエハ７２を基板と
し、酸化膜７３の上にＡｕやＡｇ等の電極配線７４、７
５を形成し、電極配線７４の上にＬＥＤチップ４５を実
装している。構造物４７を構成する２枚の半導体基板４
８、４９のうち上部の半導体基板４９としては、（１０
０）面から傾いたＳｉウエハを用いている。この傾きは
任意の方向でよいが、その傾き角度は３０度以内が望ま
しい。特に、（１００）面から１５度傾いたＳｉウエハ
が望ましい。

【０１１２】このフォトセンサ１５１では、上部の半導
体基板４９として、（１００）面から傾いたＳｉウエハ
４９を用いているから、空洞５０の上部の中心軸も傾
き、上部の半導体基板４９をエッチングして空間５２を
形成する際、空間５２が半導体基板４９に対して傾いた
状態で形成される。そのため、構造物４７内の空洞５０
も図２５に示すように傾き、光出射口５３の位置も中心
から外れることになる。そして、受光素子１４２は空洞
５０の上部が傾いている側に設けられる。そのため、光
出射口５３から出射される光の強度も受光素子１４２側
へ傾いた方向でピークとなり、フォトセンサ１５１のＳ
／Ｎ比がさらに良好となる。

【０１１３】また、基板としてＳｉウエハ７２を用い、
構造物４７にもＳｉウエハを用いるようにすれば、熱膨
張による構造物４７と基板との間の接合強度の低下を防
ぐことができる。

【０１１４】（第１１の実施形態）図２６は本発明のさ
らに別な実施形態によるフォトセンサ１５２の構造を示
す断面図である。このフォトセンサ１５２にあっては、
表面に酸化膜７３を形成したＳｉウエハ７２を基板と
し、酸化膜７３の上にＡｕやＡｇ等の電極配線７４、７
５を形成し、電極配線７４の上にＬＥＤチップを実装し
ている。

【０１１５】また、この実施形態では、３層の半導体基
板（Ｓｉウエハ）８２、８３、８４によって構造物４７
を構成している。下層の半導体基板８２は、構造物４７
の下半分を構成しており、上層及び中層の半導体基板８
４、８３は、構造物４７の上半分を構成している。下層
の半導体基板８２は、硝酸によって等方性エッチングす
ることにより空間５１を開口されている。半導体基板８
２を等方性エッチングすると、エッチングによって形成
される空間５１の内面は凹面となる。従って、この空間
５１の内面に反射膜５４を形成することにより、凹面鏡
状の反射面ができる。

【０１１６】上層及び中層の半導体基板８４、８３は、
それぞれ５２５μｍ厚ウエハであって互いに接合されて
いる。２枚の半導体基板８３、８４を接合したものを異
方性エッチングすることにより、下面における開口面積
が大きく、上面における開口面積（光出射口５３の大き
さ）が小さな空間５２ａ、５２ｂを形成することができ
る。具体的には、上層の半導体基板８４の上面に設ける
レジストパターンのパターンサイズを１.１ｍｍ角と
し、光出射口５３の寸法を約１.１ｍｍ角とした。

【０１１７】また、上層及び中層の半導体基板８４、８
３と下層の半導体基板８２とを接合して一体化された構
造物４７においては、光出射口５３が凹面鏡状をした反
射膜５４の光軸状上に位置するように組立てられてい
る。好ましくは、ＬＥＤチップ４５から出て凹面鏡状を
した反射膜５４で反射された光が光出射口５３にほぼ集
光されるようにするのが望ましい。

【０１１８】しかして、このような構造物４７の構造に
よれば、ＬＥＤチップ４５から横方向へ出射された光
や、ＬＥＤチップ４５から出て空洞５０内に閉じ込めら
れた光を反射膜５４で反射させることにより、光出射口
５３に集光させることができ、フォトセンサ１５２の光
出射口５３から光を効率よく出射させることができる。
また、各半導体発光素子４５から出た光は、直接に、あ
るいは反射膜５４で反射されて光出射口５３から外部へ
出射されるので、ＬＥＤチップ４５の実装位置が多少ず
れていても、発光領域（光出射口５３）の位置はずれな
いし、また出力もほとんど低下しない。さらに、このよ
うな構造のフォトセンサ１５２によれば、その光軸は構
造物４７と凹面鏡状の反射膜５４との位置関係で決ま
り、ＬＥＤチップ４５の実装位置に影響されない。

【０１１９】（第１２の実施形態）図２７及び図２８は
光出射口５３と受光素子１４２との異なる配置を示して
いる。すなわち、図２７の実施形態では、光出射口５３
の周囲を囲むように環状の受光素子１４２を設けてい
る。このような配置によれば、反射光の受光量を増加さ
せることができるので、フォトセンサの検出感度を高感
度にすることができる。また、図２８の実施形態では、
光出射口５３を囲んで複数の受光素子１４２を設けてい
る。このような配置によれば、各受光素子の受光量やそ
の変化量から、検知対象物の位置や移動方向を検出する
ことができる。

【０１２０】（第１３の実施形態）図２９は本発明のさ
らに別な実施形態によるフォトセンサアレイ１５３を示
す平面図である。このフォトセンサアレイ１５３は、上
記実施形態のいずれかのフォトセンサ１５４を縦横に複
数個ずつ配列して一体に構成したものである。

【０１２１】本発明のフォトセンサ１５４にあっては、
半導体発光素子の実装位置がずれた場合でも構造物から
の光出力は大きく変化せず、光軸ずれも反射膜５４の形
状等で定まるので、半導体発光素子の実装位置のずれは
フォトセンサ１５４の光学的特性に影響しないので、こ
のようなフォトセンサ１５４をアレイ状に配列した場合
には、各フォトセンサ１５４からの光出射領域を精度よ
く作製できる。よって、フォトセンサアレイ１５３から
出た光をレンズアレイで集光させる場合やファイバアレ
イへ導入する場合などには、同じ配列ピッチのレンズア
レイやファイバアレイとフォトセンサアレイ１５２との
光軸合わせが容易となり、組立て性が良好になる。

【０１２２】

【発明の効果】請求項１に記載の半導体発光装置によれ
ば、半導体発光素子から出た光を当該半導体発光素子を
取り囲むように形成された構造物の内面で反射させるこ
とによって構造物と基板に囲まれた空間に閉じ込め、限
定された領域から外部へ取り出すようにしているので、
半導体発光素子から出た光をきわめて低損失で、限定さ
れた領域から外部へ出射させることができ、高輝度かつ
高出力の半導体発光装置を製作することができる。

【０１２３】請求項２に記載の半導体発光装置によれ
ば、請求項１に記載した半導体発光装置において、発光
波長の等しい複数の半導体発光素子を基板上に実装する
ことにより、同一発光波長の半導体発光素子を同時に発
光させることができ、大光量の光を光取り出し領域から
外部へ出射させることができ、半導体発光装置の光出力
をより大きくすることができる。

【０１２４】また、請求項２に記載の半導体発光装置に
よれば、発光波長の異なる複数の半導体発光素子を基板
上に実装することにより、多波長の半導体発光装置を製
作することができる。しかして、発光波長の異なる半導
体発光素子を順次発光させることにより、半導体発光装
置の発光波長を変化させることができる（特に、可視光
であれば、発光色を変化させることができる）。また、
発光波長の異なる半導体発光素子を同時に発光させるこ
とにより、例えば可視光であれば混色によって中間色で
の発光も可能になる。

【０１２５】請求項３に記載の半導体発光装置によれ
ば、多色発光光源から出た光を当該半導体発光素子を取
り囲むように形成された構造物の内面で反射させること
によって構造物と基板に囲まれた空間に閉じ込め、限定
された領域から外部へ取り出すようにしているので、半
導体発光素子から出た光をきわめて低損失で、限定され
た領域から外部へ出射させることができ、高輝度かつ高
出力の多色発光可能な半導体発光装置を製作することが
できる。しかも、多色発光光源を構造物内に納めるだけ
でよいので、製作も容易に行なうことができる。

【０１２６】請求項４に記載の半導体発光装置によれ
ば、請求項３に記載の半導体発光装置において、半導体
発光素子と該半導体発光素子の発光によって励起され蛍
光を発する蛍光剤とによって多色発光光源が形成されて
いるから、半導体発光素子の光によって蛍光剤を励起さ
せることができ、半導体発光装置の輝度を高くできる。
また、蛍光剤によって半導体発光素子の光の波長を種々
の波長の光に変換することができる。しかも、多色発光
光源として用いられる半導体発光装置の生産も容易に行
なえる。

【０１２７】請求項５に記載の半導体発光装置によれ
ば、請求項３に記載の半導体発光装置において、少なく
とも２種類以上の半導体発光素子で多色発光光源を構成
しているので、各半導体発光素子の光を混合することに
より多様な色で発光させることができる。しかも、各半
導体発光素子から出た光は構造物内に閉じ込められ、光
取り出し領域から取り出されるので、波長の異なる複数
の半導体発光素子を発光させた場合も色分離が起こりに
くい。

【０１２８】請求項６に記載の半導体発光装置によれ
ば、請求項５に記載の半導体発光装置において、赤色と
緑色と青色の３つの発光色の半導体発光素子の組み合わ
せにより構成されているから、白色光源を得ることがで
きる。また、各半導体発光素子の発光／非発光を切り替
えたり、注入電流を制御したりすることにより、フルカ
ラーで発光させることも可能になる。

【０１２９】請求項７に記載の半導体発光装置によれ
ば、請求項１又は３に記載の半導体発光装置において、
半導体材料により前記構造物を形成しているので、フォ
トリソグラフィ等の半導体微細加工技術を用いることに
より、微小な構造物を精密に製作することができ、非常
に小さくて高輝度、高出力の半導体発光装置を製作する
ことができる。

【０１３０】請求項８に記載の半導体発光装置によれ
ば、請求項１又は３に記載の半導体発光装置において、
基板にも半導体発光素子の光を反射させるための加工を
施しているので、基板における光の透過や吸収も減少さ
せることができ、半導体発光装置をより高出力化するこ
とができる。

【０１３１】請求項９に記載の半導体発光装置によれ
ば、請求項１又は３に記載の半導体発光装置において、
前記構造物の内面に、構造物内の光を前記光取り出し領
域に集める機能を持たせているから、半導体発光素子か
ら出た光の取り出し効率を高めることができる。

【０１３２】請求項１〜９に記載した半導体発光装置
は、半導体発光素子の実装位置のずれに対する影響が少
ないので、請求項１０に記載の半導体発光装置アレイに
よれば、このような半導体発光装置を配列させて一体化
することにより、発光点を精度よく配列させることがで
き、レンズアレイやファイバアレイとの組合わせも容易
となる。

【０１３３】請求項１１に記載のフォトセンサによれ
ば、半導体発光素子から出た光を構造物と基板に囲まれ
た空間に閉じ込め、限定された領域から外部へ取り出す
ようにしているので、半導体発光素子から出た光を限定
された領域から外部へ出射させることができる。一方、
受光素子は光取り出し領域と同一平面に設けられている
ので、光取り出し領域から出射された光が直接に受光素
子で受光されることがない。よって、検知対象物で反射
した光の検出時と非検出時とのＳＮ比を高くすることが
できる。

【０１３４】また、半導体発光素子と受光素子が一体化
しているので、フォトセンサを非常に小型化することが
できる。さらに、発光素子と受光素子はごく近傍に設け
られているので、検知対象物もごく近傍でも精度よく検
出することができる。

【０１３５】請求項１２に記載のフォトセンサによれ
ば、請求項１１に記載のフォトセンサにおいて、前記構
造物の内面または前記基板のうち少なくとも一方に、半
導体発光素子の光を反射させるための加工が施されてい
るから、構造物の光取り出し領域から出射される光の出
力が大きくなり、ＳＮ比がさらに向上する。

【０１３６】請求項１３に記載のフォトセンサによれ
ば、請求項１１に記載のフォトセンサにおいて、前記光
取り出し領域を取り囲むように受光素子が形成されてい
るので、フォトセンサの検出感度を高感度にすることが
できる。

【０１３７】請求項１４に記載のフォトセンサによれ
ば、請求項１１に記載のフォトセンサにおいて、受光素
子を複数備えているから、検知対象物の位置や動作方向
を識別することもできる。

【０１３８】請求項１５に記載のフォトセンサによれ
ば、請求項１１に記載のフォトセンサにおいて、前記構
造物の内部に設けた空洞の軸心方向を基板に対して傾斜
させているから、光取り出し領域からの光出射方向を傾
斜させることができ、フォトセンサのＳ／Ｎ比を向上さ
せることができる。

【０１３９】請求項１１〜１５に記載したフォトセンサ
によれば、半導体発光素子の実装位置のずれに対する影
響が少ないので、請求項１６に記載のフォトセンサアレ
イによれば、各フォトセンサの光出射領域（光取り出し
領域）を精度よく配置させることができ、高精度なフォ
トセンサアレイが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の多色発光可能な半導体発光素子の構造を
示す断面図である。

【図２】従来のフォトセンサの構造を示す断面図であ
る。

【図３】従来の別なフォトセンサの構造を示す断面図で
ある。

【図４】本発明の一実施形態による半導体発光装置の外
観斜視図である。

【図５】図４の半導体発光装置の断面図である。

【図６】図４の半導体発光装置において、基板上に設け
られた電極配線や構造物の下部を示す平面図である。

【図７】（ａ）〜（ｅ）は図４の半導体発光装置の製造
工程を示す概略断面図である。

【図８】（ｆ）〜（ｉ）は図７の続図である。

【図９】本発明の別な実施形態による半導体発光装置の
断面図である。

【図１０】図９の半導体発光装置において、基板上に設
けられた電極配線や構造物の下部を示す平面図である。

【図１１】本発明のさらに別な実施形態による半導体発
光装置の断面図である。

【図１２】本発明のさらに別な実施形態による半導体発
光装置の断面図である。

【図１３】（ａ）〜（ｅ）は図１２の半導体発光装置の
製造工程を示す概略断面図である。

【図１４】（ｆ）〜（ｉ）は図１３の続図である。

【図１５】本発明のさらに別な実施形態による半導体発
光装置の断面図である。

【図１６】図１５の半導体発光装置において、基板上に
設けられた電極配線や構造物の下部を示す平面図であ
る。

【図１７】本発明のさらに別な実施形態による半導体発
光装置の断面図である。

【図１８】本発明のさらに別な実施形態による半導体発
光装置において、基板上に設けられた電極配線や構造物
の下部を示す平面図である。

【図１９】本発明のさらに別な実施形態による半導体発
光装置において、基板上に設けられた電極配線や構造物
の下部を示す平面図である。

【図２０】本発明のさらに別な実施形態による半導体発
光装置アレイの平面図である。

【図２１】本発明のさらに別な実施形態によるフォトセ
ンサの断面図である。

【図２２】図２１のフォトセンサにおいて、光出射口と
受光素子の位置関係を示す図である。

【図２３】（ａ）〜（ｅ）は図１２１のフォトセンサの
製造工程を示す概略断面図である。

【図２４】（ｆ）〜（ｈ）は図２３の続図である。

【図２５】本発明のさらに別な実施形態によるフォトセ
ンサの断面図である。

【図２６】本発明のさらに別な実施形態によるフォトセ
ンサの断面図である。

【図２７】本発明のさらに別な実施形態によるフォトセ
ンサにおいて、光出射口と受光素子を示す図である。

【図２８】本発明のさらに別な実施形態によるフォトセ
ンサにおいて、光出射口と受光素子を示す図である。

【図２９】本発明のさらに別な実施形態によるフォトセ
ンサアレイの平面図である。

【符号の説明】

４２ ガラス基板 ４５ ＬＥＤチップ ４７ 構造物 ４８、４９ 構造物を構成する半導体基板（Ｓｉウエ
ハ） ５０ 構造物の空洞 ５３ 光出射口 ５４ 反射膜 ５５ 封止用の樹脂 ９２ 青色ＬＥＤチップ ９４ 蛍光剤を含んだ樹脂 １０６、１０７、１０８ 青色、赤色、緑色のＬＥＤチ
ップ １０９ 光散乱剤を含んだ樹脂 １３２ 半導体発光装置アレイ １４２ 受光素子 １５３ フォトセンサアレイ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年６月１４日（１９９９．６．１
４）

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６０】この後、Ｓｉ₃Ｎ₄膜５６の開口５８を通し
て、８０℃のＫＯＨ溶液（２５％）でＳｉウエハ４８、
４９をエッチングする。ＫＯＨ溶液は、異方性エッチン
グ液であって、（１００）面のエッチングレートは７０
μｍ／ｈ、（１１１）面のエッチングレートは約１μｍ
／ｈであるから、このエッチング工程により、各Ｓｉウ
エハ４８、４９には、角錐台状をした表裏両面に貫通し
た空間５１、５２が開口される［図７（ｄ）］。この空
間５１、５２の内面は、Ｓｉウエハ４８、４９の（１１
１）面によって構成される。厚みの大きなＳｉウエハ４
９の空間５２では、上面における開口寸法は１.６ｍｍ
角、下面における開口寸法は０.１５ｍｍ角となってお
り、厚みの薄いＳｉウエハ４８の空間５１では、上面に
おける開口寸法は１.６ｍｍ角、下面における開口寸法
は０.９ｍｍ角となっている。ついで、両Ｓｉウエハの
空間内に６０００Åの堆積厚でＡｕを蒸着させると、空
間５１、５２の内面には、膜厚が約３０００ÅのＡｕ反
射膜５４が形成される［図７（ｅ）］。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８０】この後、Ｓｉ₃Ｎ₄膜５６の開口５８を通し
て、８０℃のＫＯＨ溶液（２５％）でＳｉウエハ４８、
４９をエッチングする。ＫＯＨ溶液は、異方性エッチン
グ液であって、（１００）面のエッチングレートは７０
μｍ／ｈ、（１１１）面のエッチングレートは約１μｍ
／ｈであるから、このエッチング工程により、各Ｓｉウ
エハ４８、４９には、角錐台状をした表裏両面に貫通し
た空間５１、５２が開口される［図１３（ｄ）］。この
空間５１、５２の内面は、Ｓｉウエハ４８、４９の（１
１１）面によって構成される。厚みの大きなＳｉウエハ
４９の空間５２では、上面における開口寸法は１.８ｍ
ｍ角、下面における開口寸法は０.３５ｍｍ角となって
おり、厚みの薄いＳｉウエハ４８の空間５１では、上面
における開口寸法は１.８ｍｍ角、下面における開口寸
法は１.１ｍｍ角となっている。ついで、両Ｓｉウエハ
４８、４９の空間５１、５２内に６０００Åの堆積厚で
Ａｕを蒸着させると、空間５１、５２の内面には、膜厚
が約３０００ÅのＡｕ反射膜５４が形成される［図１３
（ｅ）］。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００９４】（第７の実施形態）図１８は本発明のさら
に別な実施形態による半導体発光装置１２１において構
造物４７の上部を除いた状態を示す平面図である。この
実施形態では、基板上に電極配線１２２、１２３、１２
４、１２５、１２６を形成し、電極配線１２４の上に発
光波長の異なるＬＥＤチップ１２７、１２８、１２９、
１３０を実装する場合の配置を示している。また、この
ように４個のＬＥＤチップ１２７〜１３０を実装する場
合、図１９に示す半導体発光装置１３１のように、電極
配線１２４及びＬＥＤチップ１２７〜１３０の配置を基
板及び構造物４７に対して４５度回転させるようにすれ
ば、構造物４７の内部空間を小さくでき、半導体発光装
置１３１をより小型化できる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１０６】この後、Ｓｉ₃Ｎ₄膜５６の開口５８を通し
て、８０℃のＫＯＨ溶液（２５％）でＳｉウエハ４８、
４９をエッチングする。ＫＯＨ溶液は、異方性エッチン
グ液であって、（１００）面のエッチングレートは７０
μｍ／ｈ、（１１１）面のエッチングレートは約１μｍ
／ｈであるから、このエッチング工程により、各Ｓｉウ
エハ４８、４９には、角錐台状をした表裏両面に貫通し
た空間５１、５２が開口される［図２３（ｄ）］。この
空間５１、５２の内面は、Ｓｉウエハ４８、４９の（１
１１）面によって構成される。厚みの大きなＳｉウエハ
４９の空間５２では、上面における開口寸法は１.８ｍ
ｍ角、下面における開口寸法は０.３５ｍｍ角となって
おり、厚みの薄いＳｉウエハ４８の空間５１では、上面
における開口寸法は１.８ｍｍ角、下面における開口寸
法は１.１ｍｍ角となっている。ついで、両Ｓｉウエハ
４８の空間５１内に６０００Åの堆積厚でＡｕを蒸着さ
せると、空間５１、５２の内面には、膜厚が約３０００
ÅのＡｕ反射膜５４が形成される［図２３（ｅ）］。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今本 浩史 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 高岡 元章 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 山 義和 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA04 AA06 AA12 CA33 CA74 CA85 CA86 CA91 CB01 CB27 CB32 DA07 DA14 DA41 DA57 EE01 FF06 FF11 5F089 AC07 AC08 AC11 AC13 BB04 BC02 BC05 BC09 BC11 CA17 DA05

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体発光素子を実装された基板とこの
   半導体発光素子を取り囲むように形成された構造物とを
   備え、 前記構造物の内面には前記半導体発光素子の光を反射さ
   せるための加工が施され、かつ前記構造物の一部に光を
   取り出すための領域が形成されていることを特徴とする
   半導体発光装置。
2. 【請求項２】 前記基板に、複数の半導体発光素子が実
   装されていることを特徴とする、請求項１に記載の半導
   体発光装置。
3. 【請求項３】 半導体発光素子を実装された基板と、こ
   の半導体発光素子による多色発光光源を取り囲むように
   形成された構造物とを備え、 前記構造物の内面には前記多色発光光源の光を反射させ
   るための加工が施され、かつ前記構造物の一部に光を取
   り出すための領域が形成されていることを特徴とする半
   導体発光装置。
4. 【請求項４】 前記多色発光光源は、前記半導体発光素
   子と該半導体発光素子の発光によって励起され蛍光を発
   する蛍光剤とによって形成されていることを特徴とす
   る、請求項３に記載の半導体発光装置。
5. 【請求項５】 前記多色発光光源は、基板上に実装され
   た少なくとも２種類以上の半導体発光素子で構成されて
   いることを特徴とする、請求項３に記載の半導体発光装
   置。
6. 【請求項６】 前記多色発光光源は、赤色と緑色と青色
   の３つの発光色の半導体発光素子の組み合わせにより構
   成されていることを特徴とする、請求項５に記載の半導
   体発光装置。
7. 【請求項７】 前記構造物は、半導体材料を用いて形成
   されていることを特徴とする、請求項１又は３に記載の
   半導体発光装置。
8. 【請求項８】 前記半導体発光素子の光を反射させるた
   めの加工が、前記基板に施されていることを特徴とす
   る、請求項１又は３に記載の半導体発光装置。
9. 【請求項９】 前記構造物の内面に、構造物内の光を前
   記光取り出し領域に集める機能を持たせたことを特徴と
   する、請求項１又は３に記載の半導体発光装置。
10. 【請求項１０】 請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８又は９に記載された半導体発光装置を複数配列させて
    一体化したことを特徴とする半導体発光装置アレイ。
11. 【請求項１１】 半導体発光素子を実装された基板と、 前記半導体発光素子を取り囲むように形成され、その一
    部に光を取り出すための領域が形成された構造物と、 前記構造物の光取り出し領域と同一平面上に設けられた
    受光素子とを備えたフォトセンサ。
12. 【請求項１２】 前記構造物の内面または前記基板のう
    ち少なくとも一方に、半導体発光素子の光を反射させる
    ための加工が施されていることを特徴とする、請求項１
    １に記載のフォトセンサ。
13. 【請求項１３】 前記受光素子は、前記光取り出し領域
    を取り囲むように形成されていることを特徴とする、請
    求項１１に記載のフォトセンサ。
14. 【請求項１４】 前記受光素子を複数備えていることを
    特徴とする、請求項１１に記載のフォトセンサ。
15. 【請求項１５】 前記構造物の内部に設けた空洞の軸心
    方向を基板に対して傾斜させたことを特徴とする、請求
    項１１に記載のフォトセンサ。
16. 【請求項１６】 請求項１１、１２、１３、１４又は１
    ５に記載されたフォトセンサを複数配列させて一体化し
    たことを特徴とするフォトセンサアレイ。