JPH0453902A - 半導体レンズの形成方法 - Google Patents
半導体レンズの形成方法Info
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- JPH0453902A JPH0453902A JP16359890A JP16359890A JPH0453902A JP H0453902 A JPH0453902 A JP H0453902A JP 16359890 A JP16359890 A JP 16359890A JP 16359890 A JP16359890 A JP 16359890A JP H0453902 A JPH0453902 A JP H0453902A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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、半導体基板（薄膜、厚膜が形成された半導
体基板を含む）の所定領域に半導体結晶を堆積して半導
体レンズを形成する方法に関するものである。
体基板を含む）の所定領域に半導体結晶を堆積して半導
体レンズを形成する方法に関するものである。
従来、レンズ径が１ｍｍ以下のレンズ（マイクロレンズ
等）は、１９８９年の応用物理学会２ａ−ＰＢ−９で発
表されたように、化学エツチングやイオンビームエツチ
ングで製作されていた。
等）は、１９８９年の応用物理学会２ａ−ＰＢ−９で発
表されたように、化学エツチングやイオンビームエツチ
ングで製作されていた。
しかしながら、上記方法により作製されるレンズは、再
現性、均一性、量産性が悪く、制御が困難であり、レン
ズ設計上の自由度が小さいという欠点があった。
現性、均一性、量産性が悪く、制御が困難であり、レン
ズ設計上の自由度が小さいという欠点があった。
そこで本発明は、上記欠点を解決することを目的とする
。
。
上記課題を達成する為、この発明は半導体基板の所定領
域に半導体結晶を成長させて半導体レンズを形成する方
法であって、上記半導体基板上に上記半導体結晶が成長
しにくい物質を用いて上記所定領域上に上記半導体基板
が露出した開口部を有するマスクを形成する工程と、こ
の開口部に露出した半導体基板上に上記半導体結晶を成
長させて凹形成長層を形成する工程とを含んで構成され
る。
域に半導体結晶を成長させて半導体レンズを形成する方
法であって、上記半導体基板上に上記半導体結晶が成長
しにくい物質を用いて上記所定領域上に上記半導体基板
が露出した開口部を有するマスクを形成する工程と、こ
の開口部に露出した半導体基板上に上記半導体結晶を成
長させて凹形成長層を形成する工程とを含んで構成され
る。
この発明は以上のように構成されているので、半導体基
板上に形成されたマスクの作用により、境界層内を拡散
してきた原料は結晶成長により原料が消費されている開
口部へ原料の濃度勾配によって拡散する。従って、マス
ク端から開口部内に向かうにつれて結晶成長の速度が低
下し、凹形状の半導体結晶層が形成される。
板上に形成されたマスクの作用により、境界層内を拡散
してきた原料は結晶成長により原料が消費されている開
口部へ原料の濃度勾配によって拡散する。従って、マス
ク端から開口部内に向かうにつれて結晶成長の速度が低
下し、凹形状の半導体結晶層が形成される。
以下、この発明の一実施例に係る半導体レンズの形成方
法を添附図面に基づき説明する。なお、説明において同
一要素には同一符号を使用し、重複する説明は省略する
。
法を添附図面に基づき説明する。なお、説明において同
一要素には同一符号を使用し、重複する説明は省略する
。
第１図は、半導体基板上に半導体薄膜の選択成長技術を
用いてマイクロレンズを形成する方法を示す工程図であ
る。まず、半導体基板１の表面に、レンズ形成領域が開
口部Ａになっているマスク２を形成する（第１図（ａ）
）。開口部Ａは、フォトリソグラフィ技術を用いること
により多種多様の形状（円形、楕円形等）にすることが
できる。
用いてマイクロレンズを形成する方法を示す工程図であ
る。まず、半導体基板１の表面に、レンズ形成領域が開
口部Ａになっているマスク２を形成する（第１図（ａ）
）。開口部Ａは、フォトリソグラフィ技術を用いること
により多種多様の形状（円形、楕円形等）にすることが
できる。
マスク２は、レンズを形成する為に使用する半導体結晶
か成長しにくい材質、例えば窒化シリコン膜、酸化シリ
コン膜で形成されている。
か成長しにくい材質、例えば窒化シリコン膜、酸化シリ
コン膜で形成されている。
次に、例えば気相成長法により半導体原料をマスク２の
開口部Ａｌに供給する。この場合、供給される原料は境
界層と呼ばれるガスの流れのない層の中を拡散し、開口
部Ａから露出した半導体基板１上に到達し、結晶成長が
行われる。この時、レンズ形成領域（開口部Ａ）の周り
には結晶か成長しにくいマスク２が形成されているので
、境界層内を拡散してきた原料は結晶成長により消費さ
れている開口部Ａへ原料の濃度勾配により拡散する。従
って、マスク端から開口部の中心に向かうにつれて、結
晶成長速度は低下する（第３４回応用物理学会講演予稿
集、ｐ、１５０（１９８７）、２９ａ−ＺＡ−７）。
開口部Ａｌに供給する。この場合、供給される原料は境
界層と呼ばれるガスの流れのない層の中を拡散し、開口
部Ａから露出した半導体基板１上に到達し、結晶成長が
行われる。この時、レンズ形成領域（開口部Ａ）の周り
には結晶か成長しにくいマスク２が形成されているので
、境界層内を拡散してきた原料は結晶成長により消費さ
れている開口部Ａへ原料の濃度勾配により拡散する。従
って、マスク端から開口部の中心に向かうにつれて、結
晶成長速度は低下する（第３４回応用物理学会講演予稿
集、ｐ、１５０（１９８７）、２９ａ−ＺＡ−７）。
これにより、凹形成長層（凹レンズ）３が形成される。
同図（ｂ）に示す断面形状は、成長圧力や原料供給量を
制御することにより広い範囲で再現性良く形成すること
ができる。−船釣に、成長圧力は大気圧から数ｔｏｒｒ
の圧力範囲で設定することが望ましく、低圧になる程原
料の拡散速度が大きくなり、凹形成長層３の曲率は小さ
くなる傾向にある。
制御することにより広い範囲で再現性良く形成すること
ができる。−船釣に、成長圧力は大気圧から数ｔｏｒｒ
の圧力範囲で設定することが望ましく、低圧になる程原
料の拡散速度が大きくなり、凹形成長層３の曲率は小さ
くなる傾向にある。
また、原料供給量が多くなる程曲率が大きくなる傾向に
ある。さらに、マスク２の形状や被覆率（面積比率）を
変化させても任意の形状を形成できる。
ある。さらに、マスク２の形状や被覆率（面積比率）を
変化させても任意の形状を形成できる。
この場合、液相成長を用いて上記凹形成長層３（第１図
（ｂ）参照）の上部に、凹形成長層３を形成した材料よ
り屈折率の高い材料で埋め込むと凸形成長層（凸形レン
ズ）が得られる。
（ｂ）参照）の上部に、凹形成長層３を形成した材料よ
り屈折率の高い材料で埋め込むと凸形成長層（凸形レン
ズ）が得られる。
第２図は、上記実施例に係る形成方法により形成される
レンズ例を示すものである。同図（ａ）に示すレンズは
、以下に示す３工程で形成できる。
レンズ例を示すものである。同図（ａ）に示すレンズは
、以下に示す３工程で形成できる。
まず、ＧａＡｓ半導体基板４上に円形開口部Ｂを有する
窒化シリコンのマスク５を形成する。次に、この円形開
口部Ｂ上に気相成長法（有機金属気相成長法など）を用
いて、断面が凹形になるＡｌＧａＡｓ層（凹形成長層）
６を形成する。その後、液相成長法を用いて、このＡｌ
ＧａＡｓ層６の上部の四部を平坦にＧａＡｓ層で埋め込
み、凸形成長層７を形成する。
窒化シリコンのマスク５を形成する。次に、この円形開
口部Ｂ上に気相成長法（有機金属気相成長法など）を用
いて、断面が凹形になるＡｌＧａＡｓ層（凹形成長層）
６を形成する。その後、液相成長法を用いて、このＡｌ
ＧａＡｓ層６の上部の四部を平坦にＧａＡｓ層で埋め込
み、凸形成長層７を形成する。
同図（ｂ）に示すレンズでは、開口部面積に対するマス
ク５の被覆率（マスク面Ｍ）が同図（ａ）に示すレンズ
より大きくなっている。その為、レンズの断面形状にお
ける曲率は同図（ａ）に示すレンズよりも大きくなって
いる。
ク５の被覆率（マスク面Ｍ）が同図（ａ）に示すレンズ
より大きくなっている。その為、レンズの断面形状にお
ける曲率は同図（ａ）に示すレンズよりも大きくなって
いる。
同図（ｃ）に示すレンズでは、基板平面内の２方向（Ｘ
方向、Ｙ方向）における開口部の長さに差異を設けたマ
スク８を用いることにより、楕円形開口部Ｃを形成して
いる。その為、レンズの断面形状における曲率は、Ｘ方
向の方がＹ方向よりも大きくなっている。このような楕
円状レンズは、半導体レーザの非点収差を補正する光学
系として極めて有用である。
方向、Ｙ方向）における開口部の長さに差異を設けたマ
スク８を用いることにより、楕円形開口部Ｃを形成して
いる。その為、レンズの断面形状における曲率は、Ｘ方
向の方がＹ方向よりも大きくなっている。このような楕
円状レンズは、半導体レーザの非点収差を補正する光学
系として極めて有用である。
同図（ｄ）に示すレンズは、Ｙ方向の長さを無限大とし
たマスク９を用いることにより形成される。この場合、
シリンダ形状のレンズか作製される。
たマスク９を用いることにより形成される。この場合、
シリンダ形状のレンズか作製される。
このように、上記実施例によれば、制御性、再現性、均
一性、量産性に優れた多様なマイクロレンズを作製する
ことができる。例えば、半導体レーザの非点収差の補正
などが容易にできるレンズの作製が可能となる。
一性、量産性に優れた多様なマイクロレンズを作製する
ことができる。例えば、半導体レーザの非点収差の補正
などが容易にできるレンズの作製が可能となる。
さらに、上記実施例では半導体薄膜の選択成長技術を応
用している為、半導体光デバイスとの同一基板上での集
積化が可能であり、レンズの位置合せの問題などを低減
する光結合回路素子を作製することができる。
用している為、半導体光デバイスとの同一基板上での集
積化が可能であり、レンズの位置合せの問題などを低減
する光結合回路素子を作製することができる。
なお、この発明は上記実施例に限定されるものではない
。例えば、上記実施例では凸形形状を形成する方法とし
て液相成長法を使用したが、成長速度が面方位などに依
存されることなく凸凹部を平坦に埋め込める方法であれ
ばよい。
。例えば、上記実施例では凸形形状を形成する方法とし
て液相成長法を使用したが、成長速度が面方位などに依
存されることなく凸凹部を平坦に埋め込める方法であれ
ばよい。
また、上記実施例ではレンズの断面形状における曲率を
変化させる方法として被覆率を変化させているか、結晶
成長時の圧力や原料供給量を変化させて曲率を変えても
よい。
変化させる方法として被覆率を変化させているか、結晶
成長時の圧力や原料供給量を変化させて曲率を変えても
よい。
この発明は、以上説明したように構成されているので、
再現性、均一性、量産性か良く、かつ、簡単な制御によ
り、設計上の自由度の高いレンズを形成することができ
る。
再現性、均一性、量産性か良く、かつ、簡単な制御によ
り、設計上の自由度の高いレンズを形成することができ
る。
第１図は半導体基板上にマイクロレンズを形成する本発
明の一実施例に係るレンズの形成方法を示す工程図、第
２図は本実施例に係るレンズの形成方法により形成され
るレンズ例を示す図である。 １・・・半導体基板、２．５．８．９・・・マスク、３
・・・凹形成長層、４・・・ＧａＡｓ半導体基板、６・
・・ＡｌＧａＡｓ層、７・・・凸形成長層、Ａ・・・開
口部、Ｂ・・・円形開口部、Ｃ・・・楕円形開口部。 （ｂ） （Ｃ） 用爪されるレンズ例 第２図
明の一実施例に係るレンズの形成方法を示す工程図、第
２図は本実施例に係るレンズの形成方法により形成され
るレンズ例を示す図である。 １・・・半導体基板、２．５．８．９・・・マスク、３
・・・凹形成長層、４・・・ＧａＡｓ半導体基板、６・
・・ＡｌＧａＡｓ層、７・・・凸形成長層、Ａ・・・開
口部、Ｂ・・・円形開口部、Ｃ・・・楕円形開口部。 （ｂ） （Ｃ） 用爪されるレンズ例 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体基板の所定領域に半導体結晶を堆積して半導体レ
ンズを形成する方法であって、 前記半導体基板上に、前記半導体結晶が成長しにくい物
質を用いて前記所定領域上に前記半導体基板が露出した
開口部を有するマスクを形成する工程と、 前記開口部に露出した半導体基板上に、前記半導体結晶
を成長させて凹形成長層を形成する工程とを含んで構成
されることを特徴とする半導体レンズの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16359890A JPH0453902A (ja) | 1990-06-21 | 1990-06-21 | 半導体レンズの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16359890A JPH0453902A (ja) | 1990-06-21 | 1990-06-21 | 半導体レンズの形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0453902A true JPH0453902A (ja) | 1992-02-21 |
Family
ID=15776967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16359890A Pending JPH0453902A (ja) | 1990-06-21 | 1990-06-21 | 半導体レンズの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0453902A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0713902A2 (en) | 1994-11-24 | 1996-05-29 | Dow Corning Toray Silicone Company Limited | Method for the preparation of one-package room-temperature-vulcanizable silicone elastomer compositions |
| US5780543A (en) * | 1995-03-31 | 1998-07-14 | Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd. | Method for the preparation of one-package room-temperature-curable silicone elastomer compositions |
| US5789480A (en) * | 1995-03-31 | 1998-08-04 | Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd. | Method for the preparation of one-package room-temperature-curable silicone compositions |
| DE19936328A1 (de) * | 1999-08-02 | 2001-03-15 | Siemens Ag | Mikrooptische Linse und Verfahren zu deren Herstellung |
-
1990
- 1990-06-21 JP JP16359890A patent/JPH0453902A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0713902A2 (en) | 1994-11-24 | 1996-05-29 | Dow Corning Toray Silicone Company Limited | Method for the preparation of one-package room-temperature-vulcanizable silicone elastomer compositions |
| US5633302A (en) * | 1994-11-24 | 1997-05-27 | Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd. | Method for the preparation of one-package room-temperature-vulcanizable silicone elastomer compositions |
| US5780543A (en) * | 1995-03-31 | 1998-07-14 | Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd. | Method for the preparation of one-package room-temperature-curable silicone elastomer compositions |
| US5789480A (en) * | 1995-03-31 | 1998-08-04 | Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd. | Method for the preparation of one-package room-temperature-curable silicone compositions |
| DE19936328A1 (de) * | 1999-08-02 | 2001-03-15 | Siemens Ag | Mikrooptische Linse und Verfahren zu deren Herstellung |
| DE19936328B4 (de) * | 1999-08-02 | 2006-01-26 | Siemens Ag | Mikrooptische Linse und Verfahren zu deren Herstellung |
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