JPH0214583A - モノリシツクレンズ付面発光素子の製造方法 - Google Patents
モノリシツクレンズ付面発光素子の製造方法Info
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- JPH0214583A JPH0214583A JP63165626A JP16562688A JPH0214583A JP H0214583 A JPH0214583 A JP H0214583A JP 63165626 A JP63165626 A JP 63165626A JP 16562688 A JP16562688 A JP 16562688A JP H0214583 A JPH0214583 A JP H0214583A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明はレンズ機能を備えた半導体発光装置の製造方
法に関するものである。
法に関するものである。
レンズ機能を備えた半導体発光装置として長波長帯の面
発光型発光素子を例にとり説明する。第３図は従来のモ
ノリシック型の面発光型発光素子の一例を示す断面図、
第４図は他の従来例で、球レンズ付型発光素子の構造を
示す断面図である。
発光型発光素子を例にとり説明する。第３図は従来のモ
ノリシック型の面発光型発光素子の一例を示す断面図、
第４図は他の従来例で、球レンズ付型発光素子の構造を
示す断面図である。
第３図において、（１）は陽極電極、（２）は電流狭搾
するための絶縁体膜でこの例では５ｉｎ２、（３）は電
流が注入される微小開口部、（４）はＰ型ＩｎＰクラッ
ド層、（５）は環状の陰極電極、（６）はｎ型ＩｎＰ基
返・（７）は活性層ＩｎＧａＡｓＰ、（８）はｎ型Ｉｎ
Ｐクラッド層、（９）は活性層Ｉ ｎＧａＡｓＰ （７
） ＜７）発光領域、００はｎ型ＩｎＰ基板（６）の表
面を球状に加工した球状加工面である。
するための絶縁体膜でこの例では５ｉｎ２、（３）は電
流が注入される微小開口部、（４）はＰ型ＩｎＰクラッ
ド層、（５）は環状の陰極電極、（６）はｎ型ＩｎＰ基
返・（７）は活性層ＩｎＧａＡｓＰ、（８）はｎ型Ｉｎ
Ｐクラッド層、（９）は活性層Ｉ ｎＧａＡｓＰ （７
） ＜７）発光領域、００はｎ型ＩｎＰ基板（６）の表
面を球状に加工した球状加工面である。
次に動作について説明する。
陽極電極（１）は絶縁体膜（２）のＳ ｉ０２に開けら
れた微小開口部（３）でＰ型ＩｎＰクラッド層（４）と
接触しており、ここから電流を注入する。陰ｌ！１ｌｉ
ｉｔ１！極（５）は陽極電極（１）と対向してｎ型Ｉｎ
Ｐ基板（６）の主面上にあり、微小開口部（３）と対向
して光が出射する部分を囲むように環状に形成されてい
る。活性、＠ ＩｎＧａＡｓＰ （７）はｎ型ＩｎＰク
ラッド層（８）とＰ型ＩｎＰクラッド層（４）に狭まれ
でおり、前記ｎ型ＩｎＰ基板（６）、ｎ型Ｉｎｐクラッ
ド層（８）、Ｐ型ＩｎＰクラッド層（４）よりも禁制帯
幅の小さい材料から成っている。このため、注入された
キャリアは活性層ＩｎＧａＡｓＰ （７）に効率良く閉
じ込められ、発光に寄与する。微小開口部（３）を通し
て注入された電流は拡散しながらも比較的狭い領域で活
性層ＩｎＧａＡｓＰ （７）まで達するため、発光領域
（９）も小さくなる。一方ｎ型ＩｎＰ基板（６）表面の
球状加工面α０は発光領域（９）が焦点となるようにレ
ンズ加工されているので、球状加工面Ｑ０を通った光は
収束性のある光が得られ、光ファイバとの結合効率を高
めることができる。この他に第４図に示すようにエツチ
ングされたｎ型ＩｎＰ基板αυの中ニ球レンズ（６）を
エポキシ樹脂（至）で固着し、球状加工面αＯと同様の
効果を発揮する球レンズ付型がある。
れた微小開口部（３）でＰ型ＩｎＰクラッド層（４）と
接触しており、ここから電流を注入する。陰ｌ！１ｌｉ
ｉｔ１！極（５）は陽極電極（１）と対向してｎ型Ｉｎ
Ｐ基板（６）の主面上にあり、微小開口部（３）と対向
して光が出射する部分を囲むように環状に形成されてい
る。活性、＠ ＩｎＧａＡｓＰ （７）はｎ型ＩｎＰク
ラッド層（８）とＰ型ＩｎＰクラッド層（４）に狭まれ
でおり、前記ｎ型ＩｎＰ基板（６）、ｎ型Ｉｎｐクラッ
ド層（８）、Ｐ型ＩｎＰクラッド層（４）よりも禁制帯
幅の小さい材料から成っている。このため、注入された
キャリアは活性層ＩｎＧａＡｓＰ （７）に効率良く閉
じ込められ、発光に寄与する。微小開口部（３）を通し
て注入された電流は拡散しながらも比較的狭い領域で活
性層ＩｎＧａＡｓＰ （７）まで達するため、発光領域
（９）も小さくなる。一方ｎ型ＩｎＰ基板（６）表面の
球状加工面α０は発光領域（９）が焦点となるようにレ
ンズ加工されているので、球状加工面Ｑ０を通った光は
収束性のある光が得られ、光ファイバとの結合効率を高
めることができる。この他に第４図に示すようにエツチ
ングされたｎ型ＩｎＰ基板αυの中ニ球レンズ（６）を
エポキシ樹脂（至）で固着し、球状加工面αＯと同様の
効果を発揮する球レンズ付型がある。
しかしながら従来の面発光型発光素子においてはイオン
エツチング等による球状加工面の形成技術（球面形状や
発光領域との位置合わせ）が難しいばかりでなく、１素
子１工程などと非常に生産性が低かつｔこ。また、球レ
ンズの固着に際しても発光領域との位置合わせが難しく
、大掛かりな組立装置を必要とするなどの問題があり、
その対策が課題であった。
エツチング等による球状加工面の形成技術（球面形状や
発光領域との位置合わせ）が難しいばかりでなく、１素
子１工程などと非常に生産性が低かつｔこ。また、球レ
ンズの固着に際しても発光領域との位置合わせが難しく
、大掛かりな組立装置を必要とするなどの問題があり、
その対策が課題であった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、ウェハプロセス工程（こおいて、レンズ形成を
自己整合的に行なうため、位置合わせ精度が高くかつ量
産性に優れたモノリシックレンズの形成技術を提供し、
また、上記モノリシックレンズを備えた半導体発光装置
を得ることを目的とする。
もので、ウェハプロセス工程（こおいて、レンズ形成を
自己整合的に行なうため、位置合わせ精度が高くかつ量
産性に優れたモノリシックレンズの形成技術を提供し、
また、上記モノリシックレンズを備えた半導体発光装置
を得ることを目的とする。
この発明に係るモノリシックレンズ付発光素子は素子に
電流を流して発光させ、その発光強度分布を利用してネ
ガ型レジストを露光し、自己整合的にネガ型レジストの
レンズ形成パターンを作るとともにエツチングによりｎ
型ＩｎＰ基板にモノリシックレンズを形成したものであ
る。
電流を流して発光させ、その発光強度分布を利用してネ
ガ型レジストを露光し、自己整合的にネガ型レジストの
レンズ形成パターンを作るとともにエツチングによりｎ
型ＩｎＰ基板にモノリシックレンズを形成したものであ
る。
この発明におけるモノリシックレンズは素子全発光させ
ることにより、その発光強度分布に沿ってネガ型レジス
トが露光され、素子の発光領域を焦点とする凸レンズ形
状のレジストがｎ型ＩｎＰ基板上に形成される。この凸
レンズ形状のネガ型レジストをエツチングすることによ
りネガ型レジストとｎ型ＩｎＰ基板のエツチングレート
に応じた凸レンズ基板が形成される。
ることにより、その発光強度分布に沿ってネガ型レジス
トが露光され、素子の発光領域を焦点とする凸レンズ形
状のレジストがｎ型ＩｎＰ基板上に形成される。この凸
レンズ形状のネガ型レジストをエツチングすることによ
りネガ型レジストとｎ型ＩｎＰ基板のエツチングレート
に応じた凸レンズ基板が形成される。
口実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図（ａ）〜（ｄ）はモノリシックレンズ付面発光素子の
製造方法を示す断面図である。図において（１）〜（９
）は第３図の従来例に示したものと同等であるので説明
を省略する。α→はネガ型レジスト、Ｑυは露光された
領域、αＱは球状加工面である。また、第２図に面発光
型発光素子の放射光強度分布を示す。
図（ａ）〜（ｄ）はモノリシックレンズ付面発光素子の
製造方法を示す断面図である。図において（１）〜（９
）は第３図の従来例に示したものと同等であるので説明
を省略する。α→はネガ型レジスト、Ｑυは露光された
領域、αＱは球状加工面である。また、第２図に面発光
型発光素子の放射光強度分布を示す。
次に動作；こついて説明する。
第１図（ａ）において、ｎ型ＩｎＰ基板（６）上にネガ
型レジスト（ｉ→を少なくとも陰極’Ｉｔ ｔｉ （５
）の一部を残して塗布した後、プリベークして有機溶済
を揮発させる。次ｆこ第１図（ｂ）に示すように陽８ｉ
ｉｉｗＬ極（１）及び陰極電極（５）に電流を流して素
子を発光させ、ネガ型レジストａ→を露光する。このと
き、素子の発光強度分布は第２図文示すように凸型の分
布を示す。
型レジスト（ｉ→を少なくとも陰極’Ｉｔ ｔｉ （５
）の一部を残して塗布した後、プリベークして有機溶済
を揮発させる。次ｆこ第１図（ｂ）に示すように陽８ｉ
ｉｉｗＬ極（１）及び陰極電極（５）に電流を流して素
子を発光させ、ネガ型レジストａ→を露光する。このと
き、素子の発光強度分布は第２図文示すように凸型の分
布を示す。
したがって露光される領域も第２図のように凸型の分布
になる。次に第１図（Ｃ）に示すように現像を行うと上
記凸型に露光された領域Ｑ５が残り、これをポストベー
クして焼き固める。次に第１図（ｄ）に示すように凸型
レンズ形状の露光された領域ＱＳをＲＩ Ｅ （Ｒｅａ
ｔｉｖｅ Ｉｏｎｅ Ｅｔｃｈｉｎｇ）を用いて、露光
された領域αυ対対型型ＩｎＰ基板６）のエツチングレ
ートを１：１等と選ぶと露光されｔコ領域檜と同じ形状
にｎ ｉ ＩｎＰ基板（６）がエツチングされ、モノリ
シックレンズが形成される。このとき、上記エツチング
レートの比率を適当に選択することによりレンズの曲率
を変えることができるので用途に応じて最適なレンズ設
計を行うことができる。
になる。次に第１図（Ｃ）に示すように現像を行うと上
記凸型に露光された領域Ｑ５が残り、これをポストベー
クして焼き固める。次に第１図（ｄ）に示すように凸型
レンズ形状の露光された領域ＱＳをＲＩ Ｅ （Ｒｅａ
ｔｉｖｅ Ｉｏｎｅ Ｅｔｃｈｉｎｇ）を用いて、露光
された領域αυ対対型型ＩｎＰ基板６）のエツチングレ
ートを１：１等と選ぶと露光されｔコ領域檜と同じ形状
にｎ ｉ ＩｎＰ基板（６）がエツチングされ、モノリ
シックレンズが形成される。このとき、上記エツチング
レートの比率を適当に選択することによりレンズの曲率
を変えることができるので用途に応じて最適なレンズ設
計を行うことができる。
以上のように、この発明によれば基板上のレンズを素子
自体の発光を利用してネガ型レジストを露光し、自己整
合的にレンズの位置合わせが行えるのでレンズの形成精
度が高＜、シかもプロセス工程でウェハ処理が行えるの
で量産性、低コスト化に優れる等の効果がある。
自体の発光を利用してネガ型レジストを露光し、自己整
合的にレンズの位置合わせが行えるのでレンズの形成精
度が高＜、シかもプロセス工程でウェハ処理が行えるの
で量産性、低コスト化に優れる等の効果がある。
第１図（ａ）〜（ｄ）はこの発明の一実施例を説明する
モノリシックレンズの形成方法を説明する断面図、第２
図は面発光型発光素子の放射光強度分布を示した図、第
３図は従来のモノリシックレンズ型発光素子の構造を示
す断面図、第４図は他の従来例で球レンズ付型発光素子
の構造を示す断面図である。図において（１）は陽極電
極、（２）は絶縁体膜、（３）は微小開口部、（４）は
Ｐ型ＩｎＰクラッド層、（５）は陰極電極、（６）はｎ
型ＩｎＰ基板、（７）は活性層ＩｎＧａＡｓＰ。 （８）はｎ型ＩｎＰクラッド層、（９）は発光領域、α
荀はネガ型レジスト、Ｑ谷は露光された領域、αＱは球
面加工面を示す。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
モノリシックレンズの形成方法を説明する断面図、第２
図は面発光型発光素子の放射光強度分布を示した図、第
３図は従来のモノリシックレンズ型発光素子の構造を示
す断面図、第４図は他の従来例で球レンズ付型発光素子
の構造を示す断面図である。図において（１）は陽極電
極、（２）は絶縁体膜、（３）は微小開口部、（４）は
Ｐ型ＩｎＰクラッド層、（５）は陰極電極、（６）はｎ
型ＩｎＰ基板、（７）は活性層ＩｎＧａＡｓＰ。 （８）はｎ型ＩｎＰクラッド層、（９）は発光領域、α
荀はネガ型レジスト、Ｑ谷は露光された領域、αＱは球
面加工面を示す。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (1)
- （１）電極形成を終了した面発光型発光素子ウェハにお
いて、基板側の電極の少なくとも一部を残してネガ型レ
ジストを塗布する工程と、プリベーク工程と、上記ネガ
型レジストを露光する工程と、現像工程と、ポストベー
ク工程及びエッチング工程を有して基板表面にレンズを
形成する方法において、上記ネガ型レジストを露光する
工程は上記面発光型発光素子の陽極、陰極電極間に電流
を流して発光させ、発光強度に沿った形に上記ネガ型レ
ジストを露光することを特徴とするモノリシックレンズ
付面発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63165626A JPH0214583A (ja) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | モノリシツクレンズ付面発光素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63165626A JPH0214583A (ja) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | モノリシツクレンズ付面発光素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0214583A true JPH0214583A (ja) | 1990-01-18 |
Family
ID=15815938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63165626A Pending JPH0214583A (ja) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | モノリシツクレンズ付面発光素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0214583A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997040558A1 (en) * | 1996-04-22 | 1997-10-30 | W.L. Gore & Associates, Inc. | Vertical cavity lasers with monolithically integrated refractive microlenses |
| WO2001073859A1 (en) * | 2000-03-24 | 2001-10-04 | Nova Crystals, Inc. | Enhanced-output light emitting diode and method of making the same |
-
1988
- 1988-06-30 JP JP63165626A patent/JPH0214583A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997040558A1 (en) * | 1996-04-22 | 1997-10-30 | W.L. Gore & Associates, Inc. | Vertical cavity lasers with monolithically integrated refractive microlenses |
| WO2001073859A1 (en) * | 2000-03-24 | 2001-10-04 | Nova Crystals, Inc. | Enhanced-output light emitting diode and method of making the same |
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