JP2023037044A - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】発光素子を好適な基板に形成することが可能な発光装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】発光装置４１は、第１基板５１と、第１基板５１の第１面Ｓ１に設けられた複数の発光素子５３と、第１基板５１における第１面Ｓ１の逆側の第２面Ｓ２に設けられた第２基板７２と、第２基板７２の第１基板側の第３面Ｓ３の逆側の第４面Ｓ４に第２基板７２の一部として設けられ発光素子５３から出射された光が入射する複数のレンズ７１を備える。【選択図】図４

Description

本開示は、発光装置およびその製造方法に関する。
半導体レーザーの一種として、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）等の面発光レーザーが知られている。一般に、面発光レーザーを利用した発光装置では、基板の表面または裏面に複数の発光素子が２次元アレイ状に設けられる。
特表２００４－５２６１９４号公報
上記の発光素子は例えば、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）基板などの半導体基板の表面に形成される。この場合、ＧａＡｓ基板は強度的に弱いため、発光装置の製造中にＧａＡｓ基板が割れたり欠けたりするおそれがある。このように、発光素子をどのような基板に形成すべきかが問題となる。
そこで、本開示は、発光素子を好適な基板に形成することが可能な発光装置およびその製造方法を提供する。
本開示の第１の側面の発光装置は、第１基板と、前記第１基板の第１面に設けられた複数の発光素子と、前記第１基板における前記第１面の逆側の第２面に設けられた第２基板とを備える。これにより、第２基板により補強された第１基板に発光素子を形成できるなど、発光素子を好適な第１基板に形成することが可能となる。
また、この第１の側面において、前記第１基板は、第１材料で形成され、前記第２基板は、前記第１材料と異なる第２材料で形成されていてもよい。これにより例えば、第１基板よりも強度的に強い第２基板を使用することが可能となる。
また、この第１の側面において、前記第２基板は、前記第１基板に直接接合されていてもよい。これにより例えば、第１基板と第２基板との間における光の屈折や反射を起こりにくくすることが可能となる。
また、この第１の側面において、前記第１基板は、ガリウム（Ｇａ）およびヒ素（Ａｓ）を含んでいてもよい。これにより例えば、第１基板を発光装置に適したものとすることが可能となる。
また、この第１の側面において、前記第２基板は、シリコン（Ｓｉ）を含む半導体基板でもよい。これにより例えば、第２基板を安価で入手することが可能となる。
また、この第１の側面において、前記第２基板は、前記第１基板側の第３面と、前記第１基板と逆側の第４面とを有し、前記発光装置は、前記第２基板の前記第４面に設けられ、前記発光素子から出射された光が入射する複数のレンズをさらに備えていてもよい。これにより、発光素子からの光をレンズにより成形することが可能となる。
また、この第１の側面において、前記レンズは、前記第２基板の前記第４面に、前記第２基板の一部として設けられていてもよい。これにより例えば、第１基板よりも強度的に強い第２基板に、第２基板の一部としてレンズを形成することが可能となる。
また、この第１の側面において、前記レンズは、凹レンズ、凸レンズ、およびフラットレンズの少なくともいずれかを含んでいてもよい。これにより例えば、光の利用目的に合わせて適切なレンズで光を成形することが可能となる。
また、この第１の側面において、前記複数の発光素子と前記複数のレンズは、１対１で対応しており、１個の発光素子から出射された光は、対応する１個のレンズに入射してもよい。これにより、複数の発光素子からの光を個々の発光素子ごとに成形することが可能となる。
また、この第１の側面において、前記複数の発光素子から出射された光は、前記第１基板内を前記第１面から前記第２面へと透過し、前記第２基板内を前記第３面から前記第４面へと透過し、前記複数のレンズに入射してもよい。これにより、光が第１および第２基板を透過して発光装置から照射される構造を実現することが可能となる。
また、この第１の側面において、前記第１基板の前記第１面は、前記第１基板の表面でもよく、前記第１基板の前記第２面は、前記第１基板の裏面でもよい。これにより、発光装置を裏面照射型とすることが可能となる。
また、この第１の側面において、前記第２基板は、前記第１基板側の第３面と、前記第１基板と逆側の第４面とを有し、前記第２基板の前記第３面の面積は、前記第１基板の前記第２面の面積よりも大きくてもよい。これにより、第１基板の損傷を第２基板によってより効果的に抑制することが可能となる。
また、この第１の側面において、前記第２基板は、前記第１基板に樹脂膜を介して接合されていてもよい。これにより例えば、第１基板に第２基板を簡単に接合することが可能となる。
また、この第１の側面の発光装置は、前記第１基板の前記第２面に設けられ、前記発光素子から出射された光が入射する複数の第２レンズをさらに備えていてもよい。これにより、発光素子からの光を第２レンズにより成形することが可能となる。
また、この第１の側面において、前記第２レンズは、凹レンズおよび凸レンズの少なくともいずれかを含んでいてもよい。これにより例えば、光の利用目的に合わせて適切な第２レンズで光を成形することが可能となる。
また、この第１の側面の発光装置は、前記第２基板の前記第４面に設けられた凹部をさらに備え、前記レンズは、前記凹部の底面に設けられていてもよい。これにより、レンズを発光素子に近付けることが可能となる。
また、この第１の側面の発光装置は、前記凹部の側面に設けられた反射膜をさらに備えていてもよい。これにより、第２基板から凹部の側面に入射した光を効率的に利用することが可能となる。
本開示の第２の側面の発光装置の製造方法は、第１基板の第２面に第２基板を接合し、前記第１基板における前記第２面の逆側の第１面に複数の発光素子を形成することを含む。これにより、第２基板により補強された第１基板に発光素子を形成できるなど、発光素子を好適な第１基板に形成することが可能となる。
また、この第２の側面において、前記第２基板は、前記第１基板側の第３面と、前記第１基板と逆側の第４面とを有し、前記発光装置の製造方法は、前記第２基板の前記第４面に、前記発光素子から出射された光が入射する複数のレンズを形成することをさらに含んでいてもよい。これにより、発光素子からの光をレンズにより成形することが可能となる。
また、この第２の側面において、前記レンズは、凹レンズ、凸レンズ、およびフラットレンズの少なくともいずれかを含んでいてもよい。これにより例えば、光の利用目的に合わせて適切なレンズで光を成形することが可能となる。
また、この第２の側面において、前記凹レンズは、前記第２基板の前記第２面に凸部を形成し、前記凸部を凹部に加工することで形成されてもよい。これにより、凹レンズを凸部から凹部への加工により形成することが可能となる。
また、この第２の側面において、前記凸レンズは、前記第２基板の前記第２面に凸部を形成することで形成されてもよい。これにより例えば、凸レンズを少ない工程数で形成することが可能となる。
また、この第２の側面において、前記第１基板は、ウェハと、前記ウェハの面に形成されたエピタキシャル層とを含み、前記第２基板は、前記ウェハの面に前記エピタキシャル層が形成された後に、前記第１基板の前記エピタキシャル層の面に接合されてもよい。これにより例えば、第１および第２基板の線膨張係数を考慮した適切な接合を実現することが可能となる。
また、この第２の側面において、前記第２基板は、前記第１基板に直接接合されてもよい。これにより例えば、これにより例えば、第１基板と第２基板との間における光の屈折や反射を起こりにくくすることが可能となる。
第１実施形態の測距装置の構成を示すブロック図である。 第１実施形態の測距装置の構造の例を示す断面図である。 図２のＢに示す測距装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態の発光装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態の発光装置の構造を示す平面図である。 第１実施形態の比較例の発光装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態の第１変形例の発光装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態の第２変形例の発光装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態の第３変形例の発光装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態の第４変形例の発光装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態の第５変形例の発光装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態の第６変形例の発光装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態の第７変形例の発光装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態の第８変形例の発光装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態の第８変形例の発光装置の構造の例を示す断面図である。 第１実施形態の第９変形例の発光装置の構造を示す断面図である。 第２実施形態の発光装置の製造方法を示す断面図(1/3)である。 第２実施形態の発光装置の製造方法を示す断面図(2/3)である。 第２実施形態の発光装置の製造方法を示す断面図(3/3)である。 図１７のＢに示す工程の詳細を説明するための断面図である。 図１９のＣに示す工程の詳細を説明するための断面図である。 第３実施形態の発光装置の製造方法を示す断面図(1/2)である。 第３実施形態の発光装置の製造方法を示す断面図(2/2)である。 図２３のＢに示す工程の詳細を説明するための断面図である。 第３実施形態の変形例の発光装置の製造方法を示す断面図である。 図２２のＡから図２３のＢに示す方法と別の方法１を示す断面図である。 図２２のＡから図２３のＢに示す方法と別の方法２を示す断面図である。
以下、本開示の実施形態を、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の測距装置の構成を示すブロック図である。
図１の測距装置は、発光装置１と、撮像装置２と、制御装置３とを備えている。図１の測距装置は、発光装置１から発光された光を被写体に照射し、被写体で反射した光を撮像装置２により受光して被写体を撮像し、撮像装置２から出力された画像信号を用いて制御装置３により被写体までの距離を測定（算出）する。発光装置１は、撮像装置２が被写体を撮像するための光源として機能する。
発光装置１は、発光部１１と、駆動回路１２と、電源回路１３と、発光側光学系１４とを備えている。撮像装置２は、イメージセンサ２１と、画像処理部２２と、撮像側光学系２３とを備えている。制御装置３は、測距部３１を備えている。
発光部１１は、被写体に照射するためのレーザー光を発光する。本実施形態の発光部１１は、後述するように、２次元アレイ状に配置された複数の発光素子を備え、各発光素子は、ＶＣＳＥＬ構造を有している。これらの発光素子から出射された光が、被写体に照射される。また、本実施形態の発光部１１は、ＬＤ（Laser Diode）チップ４１と呼ばれるチップ内に設けられている。
駆動回路１２は、発光部１１を駆動する電気回路である。電源回路１３は、駆動回路１２の電源電圧を生成する電気回路である。本実施形態の測距装置は例えば、測距装置内のバッテリから供給される入力電圧から電源回路１３により電源電圧を生成し、この電源電圧を用いて駆動回路１２により発光部１１を駆動する。また、本実施形態の駆動回路１２は、ＬＤＤ（Laser Diode Driver）基板４２と呼ばれる基板内に設けられている。
発光側光学系１４は、種々の光学素子を備えており、これらの光学素子を介して発光部１１からの光を被写体に照射する。同様に、撮像側光学系２３は、種々の光学素子を備えており、これらの光学素子を介して被写体からの光を受光する。
イメージセンサ２１は、被写体からの光を撮像側光学系２３を介して受光し、この光を光電変換により電気信号に変換する。イメージセンサ２１は例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサまたはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサである。本実施形態のイメージセンサ２１は、上記の電子信号をＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換によりアナログ信号からデジタル信号に変換し、デジタル信号としての画像信号を画像処理部２２に出力する。また、本実施形態のイメージセンサ２１は、フレーム同期信号を駆動回路１２に出力し、駆動回路１２は、フレーム同期信号に基づいて、発光部１１をイメージセンサ２１におけるフレーム周期に応じたタイミングで発光させる。
画像処理部２２は、イメージセンサ２１から出力された画像信号に対し種々の画像処理を施す。画像処理部２２は例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの画像処理プロセッサを備えている。
制御装置３は、図１の測距装置の種々の動作を制御し、例えば、発光装置１の発光動作や、撮像装置２の撮像動作を制御する。制御装置３は例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。
測距部３１は、イメージセンサ２１から出力され、画像処理部２２により画像処理を施された画像信号に基づいて、被写体までの距離を測定する。測距部３１は、測距方式として例えば、ＳＴＬ（Structured Light）方式またはＴｏＦ（Time of Flight）方式を採用している。測距部３１はさらに、上記の画像信号に基づいて、測距装置と被写体との距離を被写体の部分ごとに測定して、被写体の３次元形状を特定してもよい。
図２は、第１実施形態の測距装置の構造の例を示す断面図である。
図２のＡは、本実施形態の測距装置の構造の第１の例を示している。この例の測距装置は、上述のＬＤチップ４１およびＬＤＤ基板４２と、実装基板４３と、放熱基板４４と、補正レンズ保持部４５と、１つ以上の補正レンズ４６と、配線４７とを備えている。
図２のＡは、互いに垂直なＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を示している。Ｘ方向とＹ方向は横方向（水平方向）に相当し、Ｚ方向は縦方向（垂直方向）に相当する。また、＋Ｚ方向は上方向に相当し、－Ｚ方向は下方向に相当する。－Ｚ方向は、厳密に重力方向に一致していてもよいし、厳密には重力方向に一致していなくてもよい。
ＬＤチップ４１は、放熱基板４４を介して実装基板４３上に配置され、ＬＤＤ基板４２も、実装基板４３上に配置されている。実装基板４３は、例えばプリント基板である。本実施形態の実装基板４３には、図１のイメージセンサ２１や画像処理部２２も配置されている。放熱基板４４は例えば、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）基板などのセラミック基板である。
補正レンズ保持部４５は、ＬＤチップ４１を囲むように放熱基板４４上に配置されており、ＬＤチップ４１の上方に１つ以上の補正レンズ４６を保持している。これらの補正レンズ４６は、上述の発光側光学系１４（図１）に含まれている。ＬＤチップ４１内の発光部１１（図１）から発光された光は、これらの補正レンズ４６により補正された後、被写体（図１）に照射される。図２のＡは、一例として、補正レンズ保持部４５に保持された２つの補正レンズ４６を示している。
配線４７は、実装基板４１の表面、裏面、内部などに設けられており、ＬＤチップ４１とＬＤＤ基板４２とを電気的に接続している。配線４７は例えば、実装基板４１の表面や裏面に設けられたプリント配線や、実装基板４１を貫通するビア配線である。本実施形態の配線４７はさらに、放熱基板４４の内部または付近を通過している。
図２のＢは、本実施形態の測距装置の構造の第２の例を示している。この例の測距装置は、第１の例の測距装置と同じ構成要素を備えているが、配線４７の代わりにバンプ４８を備えている。
図２のＢでは、ＬＤＤ基板４２が放熱基板４４上に配置され、ＬＤチップ４１がＬＤＤ基板４２上に配置されている。このようにＬＤチップ４１をＬＤＤ基板４２上に配置することにより、第１の例の場合に比べて、実装基板４４のサイズを小型化することが可能となる。図２のＢでは、ＬＤチップ４１が、ＬＤＤ基板４２上にバンプ４８を介して配置されており、バンプ４８によりＬＤＤ基板４２と電気的に接続されている。
以下、本実施形態の測距装置については、図２のＢに示す第２の例の構造を有しているとして説明する。ただし、以下の説明は、第２の例に特有の構造についての説明を除き、第１の例の構造を有する測距装置にも適用可能である。
図３は、図２のＢに示す測距装置の構造を示す断面図である。
図３は、発光装置１内のＬＤチップ４１とＬＤＤ基板４２の断面を示している。図３に示すように、ＬＤチップ４１は、基板５１と、積層膜５２と、複数の発光素子５３と、複数のアノード電極５４と、複数のカソード電極５５とを備えている。また、ＬＤＤ基板４２は、基板６１と、複数の接続パッド６２とを備えている。なお、図３では、後述するレンズ７１や基板７２の図示は省略されている（図４を参照）。
基板５１は、例えば半導体基板であり、本実施形態ではＧａＡｓ（ガリウムヒ素）基板である。基板５１は、本開示の第１基板の例である。図３は、－Ｚ方向を向いている基板５１の表面Ｓ１と、＋Ｚ方向を向いている基板５１の裏面Ｓ２とを示している。表面Ｓ１は、本開示の第１面の例である。裏面Ｓ２は、本開示における第１面の逆側の第２面の例である。
積層膜５２は、基板５１の表面Ｓ１に積層された複数の層を含んでいる。これらの層の例は、ｎ型半導体層、活性層、ｐ型半導体層、光反射層、光の射出窓を有する絶縁層などである。積層膜５２は、－Ｚ方向に突出した複数のメサ部Ｍを含んでいる。これらのメサ部Ｍの一部が、複数の発光素子５３となっている。
複数の発光素子５３は、積層膜５２の一部として、基板５２の表面Ｓ１に設けられている。本実施形態の各発光素子５３は、ＶＣＳＥＬ構造を有しており、光を＋Ｚ方向に出射する。各発光素子５３から出射された光は、図３に示すように、基板５１内を表面Ｓ１から裏面Ｓ２へと透過し、基板５１から上述の補正レンズ４６（図２）に入射する。このように、本実施形態のＬＤチップ４１は、裏面照射型のＶＣＳＥＬチップとなっている。
アノード電極５４は、発光素子５３の下面に形成されている。カソード電極５５は、発光素子５３以外のメサ部Ｍの下面に形成されており、メサ部Ｍ間にある積層膜５２の下面まで延びている。各発光素子５３は、そのアノード電極５４と対応するカソード電極５５との間に電流が流れることで光を出射する。
上述のように、ＬＤチップ４１は、ＬＤＤ基板４２上にバンプ４８を介して配置されており、バンプ４８によりＬＤＤ基板４２と電気的に接続されている。具体的には、ＬＤＤ基板４２に含まれる基板６１上に接続パッド６２が形成されており、接続パッド６２上にバンプ４８を介してメサ部Ｍが配置されている。各メサ部Ｍは、アノード電極５４またはカソード電極５５を介してバンプ４８上に配置されている。基板６１は、例えば半導体基板であり、本実施形態ではＳｉ（シリコン）基板である。
ＬＤＤ基板４２は、発光部１１を駆動する駆動回路１２を含んでいる（図１）。図３は、この駆動回路１２に含まれる複数のスイッチＳＷを模式的に示している。各スイッチＳＷは、バンプ４８を介して、対応する発光素子５３と電気的に接続されている。本実施形態の駆動回路１２は、これらのスイッチＳＷを個々のスイッチＳＷごとに制御（オンオフ）することができる。よって、駆動回路１２は、複数の発光素子５３を個々の発光素子５３ごとに駆動させることができる。これにより、例えば測距に必要な発光素子５３のみ発光させるなど、発光部１１から出射される光を精密に制御することが可能となる。このような発光素子５３の個別制御は、ＬＤＤ基板４２をＬＤチップ４１の下方に配置することにより、各発光素子５３を対応するスイッチＳＷと電気的に接続しやすくなったことで実現可能となっている。
図４は、第１実施形態の発光装置１の構造を示す断面図である。
図４は、発光装置１内のＬＤチップ４１とＬＤＤ基板４２の断面を示している。上述のように、ＬＤチップ４１は、基板５１と、積層膜５２と、複数の発光素子５３と、複数のアノード電極５４と、複数のカソード電極５５とを備えており、ＬＤＤ基板４２は、基板６１と、複数の接続パッド６２とを備えている。ただし、図４では、アノード電極５４、カソード電極５５、および接続パッド６２の図示が省略されている。
本実施形態のＬＤチップ４１は、基板５１の表面Ｓ１に複数の発光素子５３を備えると共に、基板５１の裏面Ｓ２に基板７２を備えている。基板７２は、例えば半導体基板であり、本実施形態ではＳｉ（シリコン）基板である。このように、基板７２を形成している材料（Ｓｉ）は、基板５１を形成している材料（ＧａＡｓ）とは異なっている。基板７２は、本開示の第２基板の例である。本実施形態の基板７２は、基板５１に他の膜や層を介さずに直接接合されている。図４は、－Ｚ方向を向いている基板７２の表面Ｓ３と、＋Ｚ方向を向いている基板７２の裏面Ｓ４とを示している。表面Ｓ３は、本開示の第３面の例である。裏面Ｓ４は、本開示の第４面の例である。表面Ｓ３は、基板５１側に位置し、裏面Ｓ４は、基板５１の逆側に位置している。
本実施形態のＬＤチップ４１はさらに、基板７２の裏面Ｓ４に、複数のレンズ７１を備えている。これらのレンズ７１は、発光素子５３と同様に、２次元アレイ状に配置されている。本実施形態のレンズ７１は、発光素子５３と１対１で対応しており、レンズ７１の各々が、１つの発光素子５３の＋Ｚ方向に配置されている。
本実施形態のレンズ７１は、基板７２の裏面Ｓ４に、基板７２の一部として設けられている。具体的には、本実施形態のレンズ７１は、凹レンズであり、基板７２の裏面Ｓ４を凹形状にエッチング加工することで、基板７２の一部として形成されている。本実施形態によれば、基板７２の加工によりレンズ７１を簡単に形成することが可能となる。
複数の発光素子５３から出射された光は、基板５１内を表面Ｓ１から裏面Ｓ２へと透過し、基板７２内を表面Ｓ３から裏面Ｓ４へと透過し、複数のレンズ７１に入射する。本実施形態では、図４に示すように、各発光素子５３から出射された光が、対応する１個のレンズ７１に入射する。これにより、各発光素子５３から出射された光を、対応するレンズ７１により成形することが可能となる。これらのレンズ７１を通過した光は、補正レンズ４６（図２）を通過して、被写体（図１）に照射される。
図５は、第１実施形態の発光装置１の構造を示す平面図である。
図５は、図４に示すレンズ７１のレイアウトの例を示している。図５では、３×３個のレンズ７１が、基板７２の裏面Ｓ４に２次元アレイ状に配置されており、具体的には、正方格子状に配置されている。各レンズ７１は、対応する発光素子５３（図４）の＋Ｚ方向に配置されている。なお、本実施形態の発光装置１のレンズ７１の個数は、いくつでもよいし、本実施形態の発光装置１のレンズ７１の配置は、正方格子状でなくてもよい。
図６は、第１実施形態の比較例の発光装置１の構造を示す断面図である。
本比較例のＬＤチップ４１は、基板５１の表面Ｓ１に複数の発光素子５３を備えているが、基板５１の裏面Ｓ２に基板７２を備えていない。本比較例の基板５１は、第１実施形態の基板５１と同様に、ＧａＡｓ基板である。本比較例のＬＤチップ４１はさらに、基板５１の裏面Ｓ２に、複数のレンズ７１を備えている。
以下、図４に示す第１実施形態の発光装置１と、図６に示す比較例の発光装置１とを比較する。
図６に示す比較例の基板５１は、ＧａＡｓ基板である。ＧａＡｓ基板は、発光素子５３を形成するのに適しているという利点を有しているが、強度的に弱いという欠点がある。具体的には、ＧａＡｓ基板のヤング率は８３ＭＰａであり、ＧａＡｓ基板の機械的強度は弱い。そのため、発光装置１の製造中において、基板５１が割れたり欠けたりするなど、基板５１が損傷するおそれがある。基板５１の損傷は例えば、基板５１を薄化する際、レンズ７１を形成する際、ＬＤチップ４１（基板５１）をＬＤＤ基板４２（基板６１）上に配置する際などに生じやすい。
同様に、図４に示す第１実施形態の基板５１も、ＧａＡｓ基板である。よって、本実施形態の基板５１も、発光素子５３を形成するのに適している。しかしながら、本実施形態の基板５１は、基板７２と接合されている。本実施形態の基板７２は、Ｓｉ基板である。Ｓｉ基板のヤング率は１９０ＭＰａであり、Ｓｉ基板の機械的強度は強い。よって、本実施形態によれば、基板５１を基板７２と接合することで、ＧａＡｓ基板の欠点を抑制しつつ、ＧａＡｓ基板の利点を享受することが可能となる。また、基板７２としてＳｉ基板を使用することには、例えば、安価で入手可能なＳｉ基板によりＧａＡｓ基板を補強できるという利点がある。Ｓｉ基板には、熱伝導率が高く、放熱性に優れているという利点もある。ＧａＡｓ基板の熱伝導率は５５Ｗ／ｍＫであり、Ｓｉ基板の屈折率は１５７Ｗ／ｍＫである。
本実施形態の基板５１は例えば、後述するように、基板７２と接合された後に薄化される。これにより、基板５１を薄化する際に、基板５１の損傷を抑制することができる。また、本実施形態のレンズ７１は、基板５１ではなく基板７２に形成される。これにより、レンズ７１を形成する際に、基板５１は加工対象とならないことから、基板５１の損傷を抑制することができる。また、レンズ７１を形成する際には、基板５１はすでに基板７２と接合されているため、このことも基板５１の損傷の抑制に寄与する。これは、ＬＤチップ４１をＬＤＤ基板４２上に配置する際においても同様である。
このように、本実施形態によれば、基板７２により補強された基板５１に発光素子５３を形成できるなど、発光素子５３を好適な基板５１に形成することが可能となる。なお、基板５１は、ＧａＡｓ基板以外の基板でもよく、例えば、ＧａＡｓ基板以外の化合物半導体基板でもよい。また、基板７２は、Ｓｉ基板以外の基板でもよく、例えば、Ｓｉ基板以外のシリコン系基板でもよい。ただし、基板５１と基板７２として、ＧａＡｓ基板とＳｉ基板を用いることには、ＧａＡｓ基板の屈折率とＳｉ基板の屈折率の値が近く、ＧａＡｓ基板とＳｉ基板との間で光の屈折や反射が起こりにくいという利点がある。本実施形態の発光素子５３のレーザー発光波長の９４０ｎｍにおいて、ＧａＡｓ基板の屈折率は３．５であり、Ｓｉ基板の屈折率は３．５～３．６である。
なお、本実施形態の基板７２は、上述のように、基板５１に他の膜や層を介さずに直接接合されている。例えば、本実施形態の基板７２は、接着剤を用いずに基板５１に直接接合されている。これにより、基板５１と基板７２との間における光の屈折や反射をさらに起こりにくくすることが可能となる。ただし、例えば光の屈折や反射があまり問題とならない場合や、接着剤の屈折率が基板５１、７２の屈折率と近い場合などには、基板７２は接着剤を用いて基板５１に接合されてもよい。基板５１と基板７２との接合のさらなる詳細については、後述する。
図７は、第１実施形態の第１変形例の発光装置１の構造を示す断面図である。
図４のレンズ７１は凹レンズであるが、図７のレンズ７１は凸レンズである。本変形例のレンズ７１も、基板７２の裏面Ｓ４に、基板７２の一部として形成されている。各発光素子５３から出射された光は、基板５１内を表面Ｓ１から裏面Ｓ２へと透過し、基板７２内を表面Ｓ３から裏面Ｓ４へと透過し、対応するレンズ７１に入射する。
図８は、第１実施形態の第２変形例の発光装置１の構造を示す断面図である。
図４のレンズ７１は凹レンズであるが、図８のレンズ７１はフラットレンズである。フラットレンズは、平坦な表面を有するレンズであり、対応する発光素子５３の真上に平坦なレンズ表面を提供している。対応する発光素子５３からの光は、この平坦なレンズ表面に入射する。発光素子５３の上方にフラットレンズが存在する状態は、発光素子５３の上方にレンズが存在しない状態ということもできる。本変形例のレンズ７１も、基板７２の裏面Ｓ４に、基板７２の一部として形成されている。
図９は、第１実施形態の第３変形例の発光装置１の構造を示す断面図である。
本変形例のレンズ７１は、２種類以上のレンズを含んでおり、例えば、凹レンズと、フラットレンズと、凸レンズとを含んでいる。本変形例のレンズ７１も、基板７２の裏面Ｓ４に、基板７２の一部として形成されている。各発光素子５３から出射された光は、基板５１内を表面Ｓ１から裏面Ｓ２へと透過し、基板７２内を表面Ｓ３から裏面Ｓ４へと透過し、対応するレンズ７１に入射する。
図１０は、第１実施形態の第４変形例の発光装置１の構造を示す断面図である。
本変形例では、基板７２の表面Ｓ３の面積が、基板５１の裏面Ｓ２の面積よりも大きく設定されている。具体的には、本変形例の表面Ｓ１、裏面Ｓ２、表面Ｓ３、裏面Ｓ４の形状は、いずれも正方形または長方形であり、表面Ｓ３のＸ方向の辺およびＹ方向の辺がそれぞれ、裏面Ｓ２のＸ方向の辺およびＹ方向の辺よりも長く設定されている。このような構造は例えば、基板５１、７２を個片化する際に、基板５１の裏面Ｓ２が基板７２の表面Ｓ３より大きくなるように個片化することで実現可能である。図１０では、基板７２の右側面が基板５１の右側面よりも右方向に突き出ており、基板７２の左側面が基板５１の左側面よりも左方向に突き出ている。
本変形例によれば、このような構造を採用することで、例えば、ＬＤチップ４１を搬送装置により搬送する際に、搬送装置が基板５１に接触することを抑制することが可能となる。別言すると、搬送装置が、基板７２に接触し基板５１には接触しない状態で、ＬＤチップ４１を搬送することが可能となる。これにより、基板７２の損傷をさらに効果的に抑制することが可能となる。
図１１は、第１実施形態の第５変形例の発光装置１の構造を示す断面図である。
本変形例の基板７２は、基板５１に樹脂膜７３を介して接合されている。これにより例えば、基板５１に基板７２を簡単に接合することが可能となる。樹脂膜７３は、発光素子５３からの光が透過できればどのような膜でもよいが、基板５１、７２の屈折率と近い屈折率を有していることが望ましい。これにより、基板５１と基板７２との間における光の屈折や反射を起こりにくくすることが可能となる。なお、光の屈折や反射があまり問題とならない場合などには、樹脂膜７３は、基板５１、７２の屈折率と近い屈折率を有していなくてもよい。
図１２は、第１実施形態の第６変形例の発光装置１の構造を示す断面図である。
本変形例の発光装置１は、基板５１の裏面Ｓ２に設けられた複数のレンズ７４を備えている。レンズ７４は、例えば凹レンズである。本変形例のレンズ７４は、基板５１の裏面Ｓ２に基板７１の一部として設けられている。レンズ７４は、本開示の第２レンズの例である。
本変形例の発光装置１はさらに、これらの凹レンズ（レンズ７４）の凹部に埋め込まれた複数の埋込膜７５を備えている。埋込膜７５は、発光素子５３からの光が透過できればどのような膜でもよいが、基板５１、７２の屈折率と近い屈折率を有していることが望ましい。埋込膜７５は例えば、上述の樹脂膜７３と同じ材料で形成されていてもよい。
本変形例のレンズ７４は、発光素子５３やレンズ７１と１対１で対応しており、レンズ７４の各々が、１つの発光素子５３の＋Ｚ方向および１つのレンズ７１の－Ｚ方向に配置されている。各発光素子５３から出射された光は、基板５１内を表面Ｓ１から裏面Ｓ２へと透過し、対応する１個のレンズ７４を通過し、基板７２内を表面Ｓ３から裏面Ｓ４へと透過し、対応する１個のレンズ７１に入射する。これにより、各発光素子５３から出射された光を、対応するレンズ７４、７１により成形することが可能となる。
図１３は、第１実施形態の第７変形例の発光装置１の構造を示す断面図である。
本変形例の発光装置１は、第６変形例の発光装置１と同様に、基板５１の裏面Ｓ２に設けられた複数のレンズ７４を備えている。ただし、本変形例のレンズ７４は、例えば凸レンズである。本変形例のレンズ７４も、基板５１の裏面Ｓ２に基板７１の一部として設けられている。
本変形例の基板７２は、第５変形例の基板５１と同様に、基板５１に樹脂膜７３を介して接合されている。そして、本変形例のレンズ７４は、この樹脂膜７３により覆われている。このように、本変形例の樹脂膜７３は、基板７２を基板５１に接合する機能だけでなく、レンズ７４を埋め込む機能も有している。
図１４は、第１実施形態の第８変形例の発光装置１の構造を示す断面図である。
本変形例の発光装置１は、基板７２の裏面Ｓ４に設けられた凹部７６を備えており、上述の複数のレンズ７１が、凹部７６の底面に設けられている。これにより、各レンズ７１を、対応する発光素子５３に近付けることが可能となる。レンズ７１と発光素子５３とを近付けることには、発光素子５３とレンズ７１との間での光の拡散を小さくできるという利点がある。
図１４は、基板７２の厚さＬ１と、凹部７６の深さＬ２と、レンズ７１の最下部と基板７２の表面Ｓ３との距離Ｌ３とを示している。本変形例によれば、凹部７６の深さＬ２を深くするほど、距離Ｌ３を短くすることができる。これにより、各レンズ７１を、対応する発光素子５３に近付けることができる。
図１５は、第１実施形態の第８変形例の発光装置１の構造の例を示す断面図である。
図１５のＡの例は、１つの凹部７６が設けられた基板７２を示している。符号Ａ１は、凹部７６の側面を形成している側壁部を示している。符号Ａ２は、凹部７６の側面を形成している別の側壁部を示している。本例の基板７２は、凹部７６を環状に包囲する１つの側壁を備えている。図１５のＡの側壁部Ａ１と側壁部Ａ２は、この側壁の一部分となっており、互いに繋がっている。なお、側壁が割れたり欠けたりしないように、側壁は十分な厚さを有することが望ましい。
図１５のＢの例は、複数の凹部７６が設けられた基板７２を示している。符号Ａ３は、符号Ａ１や符号Ａ２と同様に、これらの凹部７６の側面を形成している側壁部を示している。本例の基板７２は、これらの凹部７６をメッシュ状に包囲する１つの側壁を備えている。図１５のＢの側壁部Ａ１、側壁部Ａ２、および側壁部Ａ３は、この側壁の一部分となっており、互いに繋がっている。なお、側壁が割れたり欠けたりしないように、側壁は十分な厚さを有することが望ましい。
図１６は、第１実施形態の第９変形例の発光装置１の構造を示す断面図である。
本変形例の発光装置１は、第８変形例の発光装置１と同様に、基板７２の裏面Ｓ４に設けられた凹部７６を備えており、上述の複数のレンズ７１が、凹部７６の底面に設けられている。本変形例の発光装置１はさらに、凹部７６の側面に設けられた少なくとも１つの反射金属膜７７を備えている。反射金属膜７７は、本開示の反射膜の例である。
反射金属膜７７は、例えばＴｉ（チタン）層、Ａｌ（アルミニウム）層、Ｃｕ（銅）層などの金属層であり、光を反射する機能を有している。これにより、レンズ７１の表面から凹部７６の側面に向かう光を反射金属膜７７により反射させ、補正レンズ４６（図２）に入射させることが可能となる。その結果、発光装置１の発光効率を向上させることが可能となる。
以上、第１実施形態の種々の変形例について説明したが、これらの変形例の２つ以上を組み合わせて実施してもよい。例えば、第８または第９変形例の凹部７６を、第６または第７変形例の基板７２に設けてもよい。また、第４から第９変形例のいずれかのレンズ７１を、凹レンズとする代わりに凸レンズとしてもよい。
以上のように、本実施形態の発光装置１は、基板（ＧａＡｓ基板）５１の裏面Ｓ２に設けられた基板（Ｓｉ基板）７２を備えている。よって、本実施形態によれば、基板７２により補強された基板５１に発光素子５３を形成できるなど、発光素子５３を好適な基板５１に形成することが可能となる。
（第２実施形態）
図１７から図１９は、第２実施形態の発光装置１の製造方法を示す断面図である。
まず、発光装置１を製造するための基板５１を用意する（図１７のＡ）。図１７のＡに示す基板５１は、ウェハ５１ａと、ウェハ５１ａの上面に形成されたエピタキシャル層５１ｂとを含んでいる。本実施形態のウェハ５１ａは、ＧａＡｓ基板（ＧａＡｓウェハ）であり、本実施形態のエピタキシャル層５１ｂは、ウェハ５１ａ上にエピタキシャル成長により形成されたＧａＡｓ層である。エピタキシャル層５１ｂは、高温の熱処理によりウェハ５１ａ上に形成される。
次に、基板５１の上下を反転させた後、基板５１を基板７２の上面に直接接合する（図１７のＢ）。図１７のＢに示す基板７２は、Ｓｉ基板（Ｓｉウェハ）である。本実施形態では、エピタキシャル層５１ｂの表面が基板７２の上面に接合される。図１７のＢでは、エピタキシャル層５１ｂの表面（下面）が、基板５１の裏面Ｓ２に相当し、基板７２の上面が、基板７２の表面Ｓ３に相当する。
本実施形態のウェハ５１ａは、ＧａＡｓ基板（ＧａＡｓウェハ）であり、その線膨張係数は例えば５．７×１０－６／Ｋである。一方、本実施形態の基板７２は、Ｓｉ基板（Ｓｉウェハ）であり、その線膨張係数は例えば３．９×１０－６／Ｋである。これらの線膨張係数を考慮すると、高温の熱処理により行われるエピタキシャル層５１ｂのエピタキシャル成長は、基板５１と基板７２との接合前に行うことが望ましい。よって、本実施形態では、図１７のＡの工程が、図１７のＢの工程の前に行われる。エピタキシャル層５１ｂは、後述するように、発光素子５３を形成するために使用される。
次に、基板５１を薄化する（図１７のＣ）。これにより、ウェハ５１ａが除去され、基板７２上にエピタキシャル層５１ｂが残存する。図１７のＣでは、エピタキシャル層５１ｂの上面が、基板５１の表面Ｓ１に相当する。本実施形態では、直接接合により強度が高くなった状態で基板５１が薄化されるため、基板５１の割れやクラックが生じることを抑制することが可能となる。
次に、基板５１（エピタキシャル層５１ｂ）の上面に、積層膜５２、複数の発光素子５３、複数のアノード電極５４、複数のカソード電極５５等を形成する（図１８のＡ）。ただし、積層膜５２やカソード電極５５の図示は省略されている。図１８のＡはさらに、上述した複数のメサ部Ｍを示している。本実施形態では、これらのメサ部Ｍをドライエッチングにより形成し、レンズ絞りを形成し、絶縁膜を形成し、アノード電極５４やカソード電極５５を形成する。
次に、基板５１の上面に、メサ部Ｍ等を覆うように樹脂膜７８を形成した後、基板５１と基板７２の上下を反転させ、基板５１をガラス基板７９の上面に仮接合する（図１８のＢ）。ガラス基板７９は仮基板とも呼ばれる。樹脂膜７８は例えば接着剤である。次に、基板７２を薄化する（図１８のＢ）。図１８のＢでは、基板７２の上面が、基板７２の裏面Ｓ４に相当する。本実施形態では、機械的強度の強い基板７２が薄化されるため、基板５１や基板７２の割れやクラックが生じることを抑制することが可能となる。
次に、基板７２の上面に複数のレンズ７１を形成する（図１８のＣ）。本実施形態では、基板７２の上面を加工することにより、これらのレンズ７１を基板７２の一部として形成する。本実施形態の各レンズ７１は、対応する発光素子５３の上方に形成され、対応する発光素子５３から出射された光が入射する。レンズ７１は、図１８のＣでは凹レンズであるが、その他のレンズでもよい。なお、レンズ７１がフラットレンズの場合には、図１８のＣの工程は不要である。本実施形態のレンズ７１は、リソグラフィおよびドライエッチングにより形成される。
次に、基板５１と基板７２の上下を反転させた後、基板７２をマウント装置８０のダイシングテープ上にマウントする（図１９のＡ）。次に、基板５１からガラス基板７９を剥離する（図１９のＢ）。次に、樹脂膜７８をクリーニングにより除去し、基板５１および基板７２を個片化する（図１９のＣ）。図１９のＣは、個片化の際に基板５１および基板７２を削るダイシングラインＬを示している。
このようにして、本実施形態のＬＤチップ４１が製造される。このＬＤチップ４１はその後、複数のバンプ４８を介して、ＬＤＤ基板４２上に配置される。こうして、図４に示す発光装置１が製造される。
図２０は、図１７のＢに示す工程の詳細を説明するための断面図であり、基板５１と基板７２とをプラズマ接合により直接接合する様子を示している。
まず、図２０のＡに示すように、基板５１の下面と基板７２の上面を、プラズマにより処理する。次に、図２０のＢに示すように、基板５１の下面と基板７２の上面を、水により処理する。次に、図２０のＣに示すように、基板５１の下面を基板７２の上面に押し付けて、これらの基板５１、７２を加熱する。これにより、水に起因する水酸化基の作用により基板５１と基板７２とが直接接合される。なお、基板５１と基板７２は、プラズマ接合以外の手法（例えば常温接合）により直接接合してもよい。
図２１は、図１９のＣに示す工程の詳細を説明するための断面図であり、基板５１および基板７２を個片化する様子を示している。
図２１のＡは、ダイシングラインＬ１およびＬ２を用いて、基板５１および基板７２を個片化する例を示している。まず、基板５１を太いダイシングラインＬ１においてカットする。次に、基板７２を細いダイシングラインＬ２においてカットする。これにより、図１０に示すような基板５１の面積と基板７２の面積が異なる発光装置１を製造することが可能となる。
図２１のＢは、ダイシングラインＬ３およびＬ４を用いて、基板５１および基板７２を個片化する例を示している。まず、基板５１および基板７２を細いダイシングラインＬ３においてカットする。次に、基板５１を太いダイシングラインＬ４においてカットする。これにより、図１０に示すような基板５１の面積と基板７２の面積が異なる発光装置１を製造することが可能となる。
以上のように、本実施形態によれば、基板（ＧａＡｓ基板）５１の裏面Ｓ２に基板（Ｓｉ基板）７２が設けられた発光装置１を製造することが可能となる。
なお、本実施形態の方法は、第１実施形態の第１から第９変形例の発光装置１を製造する際にも適用可能である。例えば、第４変形例の発光装置１は、図２１のＡまたはＢに示す方法を採用することで製造可能である。また、第５から第７変形例の発光装置１は、図１７のＢの工程で樹脂膜７３、レンズ７４、埋込膜７５などを形成することで製造可能である。また、第８および第９変形例の発光装置１は、図１８のＣの工程で凹部７６、反射金属膜７７などを形成することで製造可能である。
（第３実施形態）
図２２および図２３は、第３実施形態の発光装置１の製造方法を示す断面図である。本実施形態の方法では、第１実施形態の凹レンズ（レンズ７１）を形成する。
まず、基板５１の表面Ｓ１に積層膜５２や発光素子５３などを形成した後、基板７２の裏面Ｓ４にレジスト膜８１を形成し、リソグラフィによりレジスト膜８１をパターニングする（図２２のＡ）。その結果、基板７２の裏面Ｓ４に、複数のレジスト部Ｐ１と開口部Ｐ２とを含むレジスト膜８１が形成される。これらのレジスト部Ｐ１は、発光素子５３の上方に形成される。
次に、パターニングされたレジスト膜８１のリフローベークを行う（図２２のＢ）。その結果、レジスト膜８１が、表面張力で丸くなった複数のレジスト部Ｐ３を含むレジスト膜８２に変化する。このレジスト膜８２は、複数のレジスト部Ｐ３と開口部Ｐ４とを含んでいる。
次に、ベークされたレジスト膜８２のレジスト部（レジストパターン）Ｐ３を、ドライエッチングにより基板７２に転写する（図２２のＣ）。その結果、基板７２の裏面Ｓ４がドライエッチングにより加工され、ドライエッチング前のレジスト部Ｐ３と同様の形状を有する複数の凸部８３が、基板７２の裏面Ｓ４に形成される。
次に、これらの凸部８３を覆うように、基板７２の裏面Ｓ４上にハードマスク層８４を形成する（図２３のＡ）。ハードマスク層８４は、例えばＳＯＧ（Spin On Glass）膜である。
次に、ハードマスク層８４を、ドライエッチングにより徐々に除去していく（図２３のＢ）。その結果、ドライエッチングによりハードマスク層８４から凸部８３が露出し、その後のドライエッチングによりハードマスク層８４が凸部８３と共に除去されていき、凸部８３が凹部、すなわち、凹レンズ（レンズ７１）に変化する。このようにして、基板７２の裏面Ｓ４に複数のレンズ７１が形成される。ドライエッチングは例えば、ＢＣｌ３ガスやＣｌ２ガスなどの塩素系ガスを用いて行われる（Ｂはボロン、Ｃｌは塩素を表す）。塩素系ガスと共に、Ｏ２（酸素）ガス、Ｎ２（窒素）ガス、またはＡｒ（アルゴンガス）を用いてもよい。この工程の詳細は、図２４を参照して説明する。
図２４は、図２３のＢに示す工程の詳細を説明するための断面図である。
図２４のＡは、ハードマスク層８４で覆われた凸部８３を示している。ハードマスク層８４をドライエッチングにより徐々に除去していくと、ハードマスク層８４から凸部８３が露出する（図２４のＢ）。その後のドライエッチングでは、基板７２（Ｓｉ基板）とハードマスク層８４（ＳＯＧ膜）とのエッチングレートの違いにより、凸部８３はハードマスク層８４よりも速いエッチングレートでエッチングされていく（図２４のＣ）。その結果、凸部８３の上端に凹部８５が形成され、その凹部８５のサイズが徐々に大きくなり、最終的に凸部８３が除去され、凸部８３が除去された位置に凹部８５、すなわち、凹レンズ（レンズ７１）が形成される。このようにして、図２３のＢに示す工程が進行する。
本実施形態ではその後、第２実施形態の図１９のＡからＣの工程やその後の工程が行われる。こうして、図４に示す発光装置１が製造される。
図２５は、第３実施形態の変形例の発光装置１の製造方法を示す断面図である。本実施形態の方法では、第１実施形態の凸レンズ（レンズ７１）を形成する。
まず、基板５１の表面Ｓ１に積層膜５２や発光素子５３などを形成した後、基板７２の裏面Ｓ４にレジスト膜８１を形成し、リソグラフィによりレジスト膜８１をパターニングする（図２５のＡ）。その結果、基板７２の裏面Ｓ４に、複数のレジスト部Ｐ１と開口部Ｐ２とを含むレジスト膜８１が形成される。これらのレジスト部Ｐ１は、発光素子５３の上方に形成される。
次に、パターニングされたレジスト膜８１のリフローベークを行う（図２５のＢ）。その結果、レジスト膜８１が、表面張力で丸くなった複数のレジスト部Ｐ３を含むレジスト膜８２に変化する。このレジスト膜８２は、複数のレジスト部Ｐ３と開口部Ｐ４とを含んでいる。
次に、ベークされたレジスト膜８２のレジスト部（レジストパターン）Ｐ３を、ドライエッチングにより基板７２に転写する（図２５のＣ）。その結果、基板７２の裏面Ｓ４がドライエッチングにより加工され、ドライエッチング前のレジスト部Ｐ３と同様の形状を有する複数の凸部、すなわち、凸レンズ（レンズ７１）が、基板７２の裏面Ｓ４に形成される。
本実施形態ではその後、第２実施形態の図１９のＡからＣの工程やその後の工程が行われる。こうして、図７に示す発光装置１が製造される。
このように、凸レンズは、ハードマスク層８４を用いた工程を行わずに形成することができるため、凹レンズよりも簡単に形成することができる。
なお、図２２のＡから図２３のＢに示す方法は、別の方法に置き換えることも可能である。以下、このような方法の２つの例について説明する。
図２６は、図２２のＡから図２３のＢに示す方法と別の方法１を示す断面図である。
まず、基板７２の上面（裏面Ｓ４）上にハードマスク層９１を形成し、ハードマスク層９１に開口部９２を形成する（図２６のＡ）。ハードマスク層９１は例えば、ＳｉＯ２膜である。この方法では、ハードマスク層９１に複数の開口部９２を形成するが、図２６のＡは、これらの開口部９２のうちの１つを示している。
次に、ハードマスク層９１の上面をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）により平坦化する（図２６のＢ）。この際、開口部９２内に露出した基板７２の上面がＣＭＰによりリセスされていく「ディッシング」という現象が起こる。その結果、開口部９２内の基板７２の上面（裏面Ｓ４）に凹部、すなわち、凹レンズ（レンズ７１）が形成される。より具体的にいうと、ハードマスク層９１の複数の開口部９２内の基板７２の裏面Ｓ４に複数の凹レンズ（レンズ７１）が形成される。
本実施形態ではその後、ハードマスク層９１を除去した後、第２実施形態の図１９のＡからＣの工程やその後の工程が行われる。こうして、図４に示す発光装置１が製造される。
図２７は、図２２のＡから図２３のＢに示す方法と別の方法２を示す断面図である。
まず、基板７２の上面（裏面Ｓ４）上に第１ハードマスク層９３を形成し、第１ハードマスク層９３上に第２ハードマスク層９４を形成し、第２ハードマスク層９４に小さい開口部９５を形成する（図２７のＡ）。第１ハードマスク層９３は例えば、カーボン膜などの有機膜である。第２ハードマスク層９４は例えば、ＳｉＯ２膜である。この方法では、第２ハードマスク層９４に複数の開口部９５を形成するが、図２７のＡは、これらの開口部９５のうちの１つを示している。
次に、第２ハードマスク層９４をマスクとする等方性エッチングにより、第１ハードマスク層９３を加工する（図２７のＢ）。その結果、開口部９５内に露出した第１ハードマスク層９３が等方的にリセスされていき、第１ハードマスク層９３内に凹部９６が形成される。
次に、第２ハードマスク層９４を除去する（図２７のＣ）。次に、第１ハードマスク層９３の凹部９６を、ドライエッチングにより基板７２に転写する（図２７のＤ）。その結果、基板７２の裏面Ｓ４がドライエッチングにより加工され、凹部９６と同様の形状を有する凹部、すなわち、凹レンズ（レンズ７１）が、基板７２の裏面Ｓ４に形成される。より具体的にいうと、複数の凹部９６と同様の形状を有する複数の凹レンズ（レンズ７１）が、基板７２の裏面Ｓ４に形成される。
本実施形態ではその後、第２実施形態の図１９のＡからＣの工程やその後の工程が行われる。こうして、図４に示す発光装置１が製造される。
以上のように、本実施形態によれば、レンズ７１として凹レンズや凸レンズを形成することが可能となる。
なお、第１～第３実施形態の発光装置１は、測距装置の光源として使用されているが、その他の態様で使用されてもよい。例えば、これらの実施形態の発光装置１は、プリンタなどの光学機器の光源として使用されてもよいし、照明装置として使用されてもよい。
以上、本開示の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、本開示の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の変更を加えて実施してもよい。例えば、２つ以上の実施形態を組み合わせて実施してもよい。
なお、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
（１）
第１基板と、
前記第１基板の第１面に設けられた複数の発光素子と、
前記第１基板における前記第１面の逆側の第２面に設けられた第２基板と、
を備える発光装置。
（２）
前記第１基板は、第１材料で形成され、
前記第２基板は、前記第１材料と異なる第２材料で形成されている、
（１）に記載の発光装置。
（３）
前記第２基板は、前記第１基板に直接接合されている、（１）に記載の発光装置。
（４）
前記第１基板は、ガリウム（Ｇａ）およびヒ素（Ａｓ）を含む半導体基板である、（１）に記載の発光装置。
（５）
前記第２基板は、シリコン（Ｓｉ）を含む半導体基板である、（１）に記載の発光装置。
（６）
前記第２基板は、前記第１基板側の第３面と、前記第１基板と逆側の第４面とを有し、
前記第２基板の前記第４面に設けられ、前記発光素子から出射された光が入射する複数のレンズをさらに備える、（１）に記載の発光装置。
（７）
前記レンズは、前記第２基板の前記第４面に、前記第２基板の一部として設けられている、（６）に記載の発光装置。
（８）
前記レンズは、凹レンズ、凸レンズ、およびフラットレンズの少なくともいずれかを含む、（６）に記載の発光装置。
（９）
前記複数の発光素子と前記複数のレンズは、１対１で対応しており、１個の発光素子から出射された光は、対応する１個のレンズに入射する、（６）に記載の発光装置。
（１０）
前記複数の発光素子から出射された光は、前記第１基板内を前記第１面から前記第２面へと透過し、前記第２基板内を前記第３面から前記第４面へと透過し、前記複数のレンズに入射する、（６）に記載の発光装置。
（１１）
前記第１基板の前記第１面は、前記第１基板の表面であり、前記第１基板の前記第２面は、前記第１基板の裏面である、（１）に記載の発光装置。
（１２）
前記第２基板は、前記第１基板側の第３面と、前記第１基板と逆側の第４面とを有し、
前記第２基板の前記第３面の面積は、前記第１基板の前記第２面の面積よりも大きい、（１）に記載の発光装置。
（１３）
前記第２基板は、前記第１基板に樹脂膜を介して接合されている、（１）に記載の発光装置。
（１４）
前記第１基板の前記第２面に設けられ、前記発光素子から出射された光が入射する複数の第２レンズをさらに備える、（１）に記載の発光装置。
（１５）
前記第２レンズは、凹レンズおよび凸レンズの少なくともいずれかを含む、（１４）に記載の発光装置。
（１６）
前記第２基板の前記第４面に設けられた凹部をさらに備え、
前記レンズは、前記凹部の底面に設けられている、
（６）に記載の発光装置。
（１７）
前記凹部の側面に設けられた反射膜をさらに備える、（１６）に記載の発光装置。
（１８）
第１基板の第２面に第２基板を接合し、
前記第１基板における前記第２面の逆側の第１面に複数の発光素子を形成する、
ことを含む発光装置の製造方法。
（１９）
前記第２基板は、前記第１基板側の第３面と、前記第１基板と逆側の第４面とを有し、
前記第２基板の前記第４面に、前記発光素子から出射された光が入射する複数のレンズを形成することをさらに含む、（１８）に記載の発光装置の製造方法。
（２０）
前記レンズは、凹レンズ、凸レンズ、およびフラットレンズの少なくともいずれかを含む、（１９）に記載の発光装置の製造方法。
（２１）
前記凹レンズは、前記第２基板の前記第２面に凸部を形成し、前記凸部を凹部に加工することで形成される、（２０）に記載の発光装置の製造方法。
（２２）
前記凸レンズは、前記第２基板の前記第２面に凸部を形成することで形成される、（２０）に記載の発光装置の製造方法。
（２３）
前記第１基板は、ウェハと、前記ウェハの面に形成されたエピタキシャル層とを含み、
前記第２基板は、前記ウェハの面に前記エピタキシャル層が形成された後に、前記第１基板の前記エピタキシャル層の面に接合される、
（１８）に記載の発光装置の製造方法。
（２４）
前記第２基板は、前記第１基板に直接接合される、（１８）に記載の発光装置の製造方法。
１：発光装置、２：撮像装置、３：制御装置、
１１：発光部、１２：駆動回路、１３：電源回路、１４：発光側光学系、
２１：イメージセンサ、２２：画像処理部、２３：撮像側光学系、３１：測距部、
４１：ＬＤチップ、４２：ＬＤＤ基板、４３：実装基板、４４：放熱基板、
４５：補正レンズ保持部、４６：補正レンズ、４７：配線、４８：バンプ、
５１：基板（ＧａＡｓ基板）、５１ａ：ウェハ、５１ｂ：エピタキシャル層、
５２：積層膜、５３：発光素子、５４：アノード電極、５５：カソード電極、
６１：基板、６２：接続パッド、７１：レンズ、７２：基板（Ｓｉ基板）、
７３：樹脂膜、７４：レンズ、７５：埋込膜、７６：凹部、
７７：反射金属膜、７８：樹脂膜、７９：ガラス基板、８０：マウント装置、
８１：レジスト膜、８２：レジスト膜、８３：凸部、８４：ハードマスク層、
８５：凹部、９１：ハードマスク層、９２：開口部、９３：第１ハードマスク層、
９４：第２ハードマスク層、９５：開口部、９６：凹部

Claims (24)

  1. 第１基板と、
    前記第１基板の第１面に設けられた複数の発光素子と、
    前記第１基板における前記第１面の逆側の第２面に設けられた第２基板と、
    を備える発光装置。
  2. 前記第１基板は、第１材料で形成され、
    前記第２基板は、前記第１材料と異なる第２材料で形成されている、
    請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記第２基板は、前記第１基板に直接接合されている、請求項１に記載の発光装置。
  4. 前記第１基板は、ガリウム（Ｇａ）およびヒ素（Ａｓ）を含む半導体基板である、請求項１に記載の発光装置。
  5. 前記第２基板は、シリコン（Ｓｉ）を含む半導体基板である、請求項１に記載の発光装置。
  6. 前記第２基板は、前記第１基板側の第３面と、前記第１基板と逆側の第４面とを有し、
    前記第２基板の前記第４面に設けられ、前記発光素子から出射された光が入射する複数のレンズをさらに備える、請求項１に記載の発光装置。
  7. 前記レンズは、前記第２基板の前記第４面に、前記第２基板の一部として設けられている、請求項６に記載の発光装置。
  8. 前記レンズは、凹レンズ、凸レンズ、およびフラットレンズの少なくともいずれかを含む、請求項６に記載の発光装置。
  9. 前記複数の発光素子と前記複数のレンズは、１対１で対応しており、１個の発光素子から出射された光は、対応する１個のレンズに入射する、請求項６に記載の発光装置。
  10. 前記複数の発光素子から出射された光は、前記第１基板内を前記第１面から前記第２面へと透過し、前記第２基板内を前記第３面から前記第４面へと透過し、前記複数のレンズに入射する、請求項６に記載の発光装置。
  11. 前記第１基板の前記第１面は、前記第１基板の表面であり、前記第１基板の前記第２面は、前記第１基板の裏面である、請求項１に記載の発光装置。
  12. 前記第２基板は、前記第１基板側の第３面と、前記第１基板と逆側の第４面とを有し、
    前記第２基板の前記第３面の面積は、前記第１基板の前記第２面の面積よりも大きい、請求項１に記載の発光装置。
  13. 前記第２基板は、前記第１基板に樹脂膜を介して接合されている、請求項１に記載の発光装置。
  14. 前記第１基板の前記第２面に設けられ、前記発光素子から出射された光が入射する複数の第２レンズをさらに備える、請求項１に記載の発光装置。
  15. 前記第２レンズは、凹レンズおよび凸レンズの少なくともいずれかを含む、請求項１４に記載の発光装置。
  16. 前記第２基板の前記第４面に設けられた凹部をさらに備え、
    前記レンズは、前記凹部の底面に設けられている、
    請求項６に記載の発光装置。
  17. 前記凹部の側面に設けられた反射膜をさらに備える、請求項１６に記載の発光装置。
  18. 第１基板の第２面に第２基板を接合し、
    前記第１基板における前記第２面の逆側の第１面に複数の発光素子を形成する、
    ことを含む発光装置の製造方法。
  19. 前記第２基板は、前記第１基板側の第３面と、前記第１基板と逆側の第４面とを有し、
    前記第２基板の前記第４面に、前記発光素子から出射された光が入射する複数のレンズを形成することをさらに含む、請求項１８に記載の発光装置の製造方法。
  20. 前記レンズは、凹レンズ、凸レンズ、およびフラットレンズの少なくともいずれかを含む、請求項１９に記載の発光装置の製造方法。
  21. 前記凹レンズは、前記第２基板の前記第２面に凸部を形成し、前記凸部を凹部に加工することで形成される、請求項２０に記載の発光装置の製造方法。
  22. 前記凸レンズは、前記第２基板の前記第２面に凸部を形成することで形成される、請求項２０に記載の発光装置の製造方法。
  23. 前記第１基板は、ウェハと、前記ウェハの面に形成されたエピタキシャル層とを含み、
    前記第２基板は、前記ウェハの面に前記エピタキシャル層が形成された後に、前記第１基板の前記エピタキシャル層の面に接合される、
    請求項１８に記載の発光装置の製造方法。
  24. 前記第２基板は、前記第１基板に直接接合される、請求項１８に記載の発光装置の製造方法。
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