JPH10303439A - 光伝送性層、光電子デバイス及びその製造法 - Google Patents
光伝送性層、光電子デバイス及びその製造法Info
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- JPH10303439A JPH10303439A JP10109736A JP10973698A JPH10303439A JP H10303439 A JPH10303439 A JP H10303439A JP 10109736 A JP10109736 A JP 10109736A JP 10973698 A JP10973698 A JP 10973698A JP H10303439 A JPH10303439 A JP H10303439A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
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-
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- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0232—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L31/02327—Optical elements or arrangements associated with the device the optical elements being integrated or being directly associated to the device, e.g. back reflectors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】微小レンズを有する光電子要素を複数高密度実
装したデバイスを容易に精度良く作製できる層構成を提
供する。 【解決手段】光を採光し又は結像させるための１つ以上
の微小レンズ要素と前記光を受けるための光電子要素の
配列とを含む光電子デバイスにおいて、微小レンズアレ
イによって伝送される光が光電子要素上に結像するよう
に予め定められた厚さと外郭表面を有する光伝送性材料
光伝送性層を設けた。
装したデバイスを容易に精度良く作製できる層構成を提
供する。 【解決手段】光を採光し又は結像させるための１つ以上
の微小レンズ要素と前記光を受けるための光電子要素の
配列とを含む光電子デバイスにおいて、微小レンズアレ
イによって伝送される光が光電子要素上に結像するよう
に予め定められた厚さと外郭表面を有する光伝送性材料
光伝送性層を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、受光アレイ、発
光アレイ、又はその両方を含む光電子デバイスとその製
造法とに関する。
光アレイ、又はその両方を含む光電子デバイスとその製
造法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】撮像集積回路(IC)チップの光電子アレイ
は、ディジタルカメラ、スキャナ及びプリンタ等の電子
式撮像装置の感度と分解能を定めるための最重要部品の
１つである。光電子又は光センサ・アレイの各画素に関
わる複雑な信号処理要件を満たすため、画素を囲むかな
りの面積が金属と信号処理要素で覆われ、該部分への入
射光線は電子信号に変換されない。図１は受光要素を備
えた基板上に微小レンズを実装した光センサの側断面図
である。光が受光要素上に正しく結像されない状態は、
像品質の劣化の一因になると共に、その他の性能特性を
損なうことになる。非光電変換表面における光損失は、
敷設係数損失の一因となる。敷設係数は、間隔が密な微
小レンズアレイを光電子アレイと結合することで改善で
きる。最大の敷設係数を得るためには、微小レンズアレ
イ要素間の間隔は最小でなければならず且つ微小レンズ
アレイと光電子アレイの間の空間的関係は、微小レンズ
で集められる全ての光が光電子アレイの面において光セ
ンサ要素の感光面積より実質的に小さいスポットサイズ
を形成するようなものでなければならない。こうすれ
ば、レンズと光電子アレイ要素間の整列が不完全でも完
全に感光できる。
は、ディジタルカメラ、スキャナ及びプリンタ等の電子
式撮像装置の感度と分解能を定めるための最重要部品の
１つである。光電子又は光センサ・アレイの各画素に関
わる複雑な信号処理要件を満たすため、画素を囲むかな
りの面積が金属と信号処理要素で覆われ、該部分への入
射光線は電子信号に変換されない。図１は受光要素を備
えた基板上に微小レンズを実装した光センサの側断面図
である。光が受光要素上に正しく結像されない状態は、
像品質の劣化の一因になると共に、その他の性能特性を
損なうことになる。非光電変換表面における光損失は、
敷設係数損失の一因となる。敷設係数は、間隔が密な微
小レンズアレイを光電子アレイと結合することで改善で
きる。最大の敷設係数を得るためには、微小レンズアレ
イ要素間の間隔は最小でなければならず且つ微小レンズ
アレイと光電子アレイの間の空間的関係は、微小レンズ
で集められる全ての光が光電子アレイの面において光セ
ンサ要素の感光面積より実質的に小さいスポットサイズ
を形成するようなものでなければならない。こうすれ
ば、レンズと光電子アレイ要素間の整列が不完全でも完
全に感光できる。
【０００３】レンズアレイを用いる既知の幾つかの手法
では、不透明な金属層の塗布とそれに続く除去を含む、
塗布と除去の多重処理に依存している（Popovic等に対
する米国特許第4,689,291号明細書参照）。一般的なレ
ンズアレイ要素の敷設技術は、微小レンズ間に障壁間隙
を作り出すペデスタル層を通してエッチングし、次い
で、（レンズ要素として作用するであろう）フォトレジ
ストを塗布した後、そのフォトレジスト層を通してエッ
チングする操作を含む。この方法には、幾つかの正弦が
ある。多分最も大きな制限は、この方法及びそれに類似
の方法では、レンズ間隔を狭められないことである。こ
の制限は、障壁空間を越えて溶着するという個別レンズ
要素の特性に起因するものである。第二に、多重整列処
理を要する方法では、各整列処理によって精度損失が付
加されることである。精度損失はその製造性を損ない、
微小レンズが光電子アレイの面において感光面積より実
質的に小さいスポットサイズで結像できるデバイスの量
産を困難にする。微小レンズアレイの間隔が密なほど、
整列がますます重要となり、且つ少なくとも２回の整列
処理によって微小レンズ要素と光電子要素との整列不良
の可能性が増大する。そのような整列不良は、信号損失
と分解能の低下を来す。
では、不透明な金属層の塗布とそれに続く除去を含む、
塗布と除去の多重処理に依存している（Popovic等に対
する米国特許第4,689,291号明細書参照）。一般的なレ
ンズアレイ要素の敷設技術は、微小レンズ間に障壁間隙
を作り出すペデスタル層を通してエッチングし、次い
で、（レンズ要素として作用するであろう）フォトレジ
ストを塗布した後、そのフォトレジスト層を通してエッ
チングする操作を含む。この方法には、幾つかの正弦が
ある。多分最も大きな制限は、この方法及びそれに類似
の方法では、レンズ間隔を狭められないことである。こ
の制限は、障壁空間を越えて溶着するという個別レンズ
要素の特性に起因するものである。第二に、多重整列処
理を要する方法では、各整列処理によって精度損失が付
加されることである。精度損失はその製造性を損ない、
微小レンズが光電子アレイの面において感光面積より実
質的に小さいスポットサイズで結像できるデバイスの量
産を困難にする。微小レンズアレイの間隔が密なほど、
整列がますます重要となり、且つ少なくとも２回の整列
処理によって微小レンズ要素と光電子要素との整列不良
の可能性が増大する。そのような整列不良は、信号損失
と分解能の低下を来す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】必要とされることは、
整列処理の回数が最少で且つそのようにして作られたデ
バイスが最大の敷設係数を有する光電子デバイスの作製
方法である。光相互接続のようなその他の応用では、光
電子デバイスは、発光要素アレイから特定の標的要素上
に放射された光を平行化し、方向調整し且つ結像させる
際に有用なことがある。光の捕捉と伝送とを制御できる
方法が望まれており且つそれは、特に最大の敷設係数、
均一なスポットサイズ、均一なスポット輝度、良好なレ
ンズ品質、微小レンズアレイと光電子要素面間の最適間
隔の何れかを示すデバイスの製作では、一層求められる
方法である。
整列処理の回数が最少で且つそのようにして作られたデ
バイスが最大の敷設係数を有する光電子デバイスの作製
方法である。光相互接続のようなその他の応用では、光
電子デバイスは、発光要素アレイから特定の標的要素上
に放射された光を平行化し、方向調整し且つ結像させる
際に有用なことがある。光の捕捉と伝送とを制御できる
方法が望まれており且つそれは、特に最大の敷設係数、
均一なスポットサイズ、均一なスポット輝度、良好なレ
ンズ品質、微小レンズアレイと光電子要素面間の最適間
隔の何れかを示すデバイスの製作では、一層求められる
方法である。
【０００５】多くの光学デバイスは、光の集光と伝送を
必要とする。スキャナ、ディジタルカメラ、及びプリン
タは、全て、出力分解能を保持するために光の完全な捕
獲を必要とする。光に何らかの損失があると、性能の低
下を来すことになる。光相互接続のようなその他の応用
では、微小アレイの密度と配置に対する制御は、特定の
標的要素に光を向けることに関する制御に直接置き換え
られる。従って、光捕捉と伝送に対する制御は、デバイ
スの特性に一層求められるのである。
必要とする。スキャナ、ディジタルカメラ、及びプリン
タは、全て、出力分解能を保持するために光の完全な捕
獲を必要とする。光に何らかの損失があると、性能の低
下を来すことになる。光相互接続のようなその他の応用
では、微小アレイの密度と配置に対する制御は、特定の
標的要素に光を向けることに関する制御に直接置き換え
られる。従って、光捕捉と伝送に対する制御は、デバイ
スの特性に一層求められるのである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、光の集光が最
大になり、且つ光の損失が最少になるように、光を採光
し、伝送し且つ方向調整するためのデバイスを提供する
ものである。本発明の１実施例において、採光レンズ要
素の焦点距離に近接して（本明細書において"に近接し
て"とは、"において"をも含む）光伝送層手段を介して
配置された感光要素によって、伝送された光が検出され
るデバイスも提供する。１実施例では、レンズ要素が密
に敷設されている微小レンズアレイを含むデバイスは、
そのレンズ要素を光電子要素を有する基板と光学的に結
合できるように組み立てる；光伝送性の中間層（以下単
に「中間層」と称する）を介して、レンズ要素の焦点距
離を調節し、光電子要素上に当たる光量を最適化する。
大になり、且つ光の損失が最少になるように、光を採光
し、伝送し且つ方向調整するためのデバイスを提供する
ものである。本発明の１実施例において、採光レンズ要
素の焦点距離に近接して（本明細書において"に近接し
て"とは、"において"をも含む）光伝送層手段を介して
配置された感光要素によって、伝送された光が検出され
るデバイスも提供する。１実施例では、レンズ要素が密
に敷設されている微小レンズアレイを含むデバイスは、
そのレンズ要素を光電子要素を有する基板と光学的に結
合できるように組み立てる；光伝送性の中間層（以下単
に「中間層」と称する）を介して、レンズ要素の焦点距
離を調節し、光電子要素上に当たる光量を最適化する。
【０００７】さらに、本発明では、中間層上の外郭表面
に対しても必要な手段を講じるものである。外郭表面
は、微小レンズの敷設に関して横方向の案内を与える。
横方向の間隔案内は、レンズ要素の最大の詰め込みを助
長するもので、そのような最適の詰め込みにより、いわ
ゆる"最大敷設係数"が得られる。
に対しても必要な手段を講じるものである。外郭表面
は、微小レンズの敷設に関して横方向の案内を与える。
横方向の間隔案内は、レンズ要素の最大の詰め込みを助
長するもので、そのような最適の詰め込みにより、いわ
ゆる"最大敷設係数"が得られる。
【０００８】本発明は、組み立てたデバイスが少なくと
も１つの光伝送性の中間層即ちスペーサ層を有するとこ
ろの本発明の光電子デバイスの組立法を包含する。
も１つの光伝送性の中間層即ちスペーサ層を有するとこ
ろの本発明の光電子デバイスの組立法を包含する。
【０００９】１実施例では、SiO2又はガラスなどの光伝
送性ポリマー又は誘電材料を光電子要素実装基板上に積
層することが含まれる。光電子要素は、感光性受光要
素、又は発光要素、又はその両方を含んでいてよい。基
板への感光性ポリマーの適用及び感光性ポリマーの光蝕
刻（フォトリソグラフ）によるパターン化によって、感
光性ポリマー上に１つのパターンを付与する。加熱後、
そのパターン化感光性ポリマーは、凸面を呈し、各凸面
はレンズ機能を与えるので、微小レンズと呼ばれること
もある。凸面感光性ポリマー（微小レンズ）によって又
はそれを通して伝送される光は、ポリマー又は誘電材料
から成る光伝送性中間層即ちスペーサ層を通過する。中
間層又はスペーサ層は、凸面即ち微小レンズの焦点距離
が光電子要素の位置に近接するように予め定められた厚
さをもつ。光電子要素が発光装置のときは、レンズ要素
と発光要素の間隔により、レンズ要素を出る光が平行化
される。
送性ポリマー又は誘電材料を光電子要素実装基板上に積
層することが含まれる。光電子要素は、感光性受光要
素、又は発光要素、又はその両方を含んでいてよい。基
板への感光性ポリマーの適用及び感光性ポリマーの光蝕
刻（フォトリソグラフ）によるパターン化によって、感
光性ポリマー上に１つのパターンを付与する。加熱後、
そのパターン化感光性ポリマーは、凸面を呈し、各凸面
はレンズ機能を与えるので、微小レンズと呼ばれること
もある。凸面感光性ポリマー（微小レンズ）によって又
はそれを通して伝送される光は、ポリマー又は誘電材料
から成る光伝送性中間層即ちスペーサ層を通過する。中
間層又はスペーサ層は、凸面即ち微小レンズの焦点距離
が光電子要素の位置に近接するように予め定められた厚
さをもつ。光電子要素が発光装置のときは、レンズ要素
と発光要素の間隔により、レンズ要素を出る光が平行化
される。
【００１０】
【発明の実施の形態】添付図面を通して、類似した特徴
には同じ参照番号を付す。図２Ａ〜図４を参照して分か
るように、本発明で教示されるような組立体は、限定的
ではないが、受光要素、発光要素等を含む光電子要素14
を実装した基板12を形成する。ガラスを含む前述の選択
材料である伝送性ポリマー又は誘電材料から成る光伝送
性層すなわち中間層16が、基板12と光電子要素14を覆
う。外郭表面10は、中間層16の側部や上部に設けられ
る。一実施例では、外郭表面は、外郭表面の隆起部分19
と沈下部分20を呈するうね状パターンをなす。限定する
ものではないが、ポリマー及びフォトレジスト要素を含
む感光性材料の凸面要素18を外郭表面10上に配置する。
図２Ｃに示す本発明の第１の実施例のように、任意の複
数の凸面要素18を有する構成は、微小レンズアレイと呼
ばれることがある。以後、用語微小レンズ要素（群）18
即ち微小レンズアレイ18を用いるが、意図される意味
は、任意の凸面光伝送性要素であると理解すべきであ
る。微小レンズ要素群18は、互いに密に間隔を置いて配
置されるが、互いに接触はせず、微小レンズ要素群18間
の距離20sは微小レンズアレイの設計で決まるものであ
る。光伝送性層16の厚みを選び、伝送光のスポットサイ
ズSは伝送光が光電子要素14上にあたるような点で且つ
伝送光のスポットサイズ径dsが図２Ａに示すように感光
要素の直径dpより小さくなるように予め定められる。本
発明による一実施例のデバイスにおいて、光電子要素14
が発光性である場合、そのデバイスは、図2Bに示すよう
に平行化ビームの放射Lcをもたらす。
には同じ参照番号を付す。図２Ａ〜図４を参照して分か
るように、本発明で教示されるような組立体は、限定的
ではないが、受光要素、発光要素等を含む光電子要素14
を実装した基板12を形成する。ガラスを含む前述の選択
材料である伝送性ポリマー又は誘電材料から成る光伝送
性層すなわち中間層16が、基板12と光電子要素14を覆
う。外郭表面10は、中間層16の側部や上部に設けられ
る。一実施例では、外郭表面は、外郭表面の隆起部分19
と沈下部分20を呈するうね状パターンをなす。限定する
ものではないが、ポリマー及びフォトレジスト要素を含
む感光性材料の凸面要素18を外郭表面10上に配置する。
図２Ｃに示す本発明の第１の実施例のように、任意の複
数の凸面要素18を有する構成は、微小レンズアレイと呼
ばれることがある。以後、用語微小レンズ要素（群）18
即ち微小レンズアレイ18を用いるが、意図される意味
は、任意の凸面光伝送性要素であると理解すべきであ
る。微小レンズ要素群18は、互いに密に間隔を置いて配
置されるが、互いに接触はせず、微小レンズ要素群18間
の距離20sは微小レンズアレイの設計で決まるものであ
る。光伝送性層16の厚みを選び、伝送光のスポットサイ
ズSは伝送光が光電子要素14上にあたるような点で且つ
伝送光のスポットサイズ径dsが図２Ａに示すように感光
要素の直径dpより小さくなるように予め定められる。本
発明による一実施例のデバイスにおいて、光電子要素14
が発光性である場合、そのデバイスは、図2Bに示すよう
に平行化ビームの放射Lcをもたらす。
【００１１】図３は、光伝送性層16が微小レンズ要素18
に対する横方向の間隔案内を設定する外郭表面10を有す
る場合の本発明の第２の実施例を示す。外郭表面10は、
うね要素19をもち、各うね要素19を１つの光電子要素14
と結合する。うね要素19は、アレイにおける微小レンズ
要素18の周辺部同志の接触もしくは個別レンズ要素同志
のその他の併合を防ぐべく作用する。
に対する横方向の間隔案内を設定する外郭表面10を有す
る場合の本発明の第２の実施例を示す。外郭表面10は、
うね要素19をもち、各うね要素19を１つの光電子要素14
と結合する。うね要素19は、アレイにおける微小レンズ
要素18の周辺部同志の接触もしくは個別レンズ要素同志
のその他の併合を防ぐべく作用する。
【００１２】図４と図５は、外郭表面10の別の構成を示
す本発明の第３、第４の実施例である。図４は、外郭表
面が微小レンズ要素18間にうね要素19を形成する場合の
第３の実施例を示す。図５は、外郭表面10が少なくとも
２つの層16A、16Bの組合せから成る光伝送性層１６の表
面である場合の第４の実施例を示す。外郭表面10を与え
る光伝送性層１６は、光伝送性層16Aと同じ材料のを用
いてもよいし、うね要素19を含む材料群と同様にエッチ
ングできるか又は別途パターン化できさえすれば、別の
材料を含んでいてもよい。誘電光伝送性材料とポリマー
は、外郭表面10を与える光伝送性層16Aの追加層16Bに適
している。
す本発明の第３、第４の実施例である。図４は、外郭表
面が微小レンズ要素18間にうね要素19を形成する場合の
第３の実施例を示す。図５は、外郭表面10が少なくとも
２つの層16A、16Bの組合せから成る光伝送性層１６の表
面である場合の第４の実施例を示す。外郭表面10を与え
る光伝送性層１６は、光伝送性層16Aと同じ材料のを用
いてもよいし、うね要素19を含む材料群と同様にエッチ
ングできるか又は別途パターン化できさえすれば、別の
材料を含んでいてもよい。誘電光伝送性材料とポリマー
は、外郭表面10を与える光伝送性層16Aの追加層16Bに適
している。
【００１３】図６は、微小レンズアレイ要素18が、ドラ
イエッチング又はイオンミリングによって、その凸面地
形を下層にあるスペーサ層に転写し、結果的に、光伝送
性層16そのものに微小レンズ17が形成される場合(B)の
光電子デバイスを示す。この第５の実施例に関わる方法
は、図７と関連して以下に説明する。
イエッチング又はイオンミリングによって、その凸面地
形を下層にあるスペーサ層に転写し、結果的に、光伝送
性層16そのものに微小レンズ17が形成される場合(B)の
光電子デバイスを示す。この第５の実施例に関わる方法
は、図７と関連して以下に説明する。
【００１４】これより図７を参照して説明すると、光電
子要素14を備えた基板12を選択し（２９）、光伝送性材
料16で積層する（30）。感光性ポリマー層18を光伝送性
材料16の上部に付加し（32）。感光性ポリマー層18上に
パターンを画定する（34）。以上で完成した組立体を加
熱して、パターン化感光性層を溶融して凸面を形成する
（３６）。凸面パターン化表面をエッチングして、その
凸面パターンを光伝送層に転写してそこにレンズ要素17
を形成し、レンズ要素を光電子要素から間隔を開けて配
置して光電子要素上に当たる光の量を最適化する（３
８）。
子要素14を備えた基板12を選択し（２９）、光伝送性材
料16で積層する（30）。感光性ポリマー層18を光伝送性
材料16の上部に付加し（32）。感光性ポリマー層18上に
パターンを画定する（34）。以上で完成した組立体を加
熱して、パターン化感光性層を溶融して凸面を形成する
（３６）。凸面パターン化表面をエッチングして、その
凸面パターンを光伝送層に転写してそこにレンズ要素17
を形成し、レンズ要素を光電子要素から間隔を開けて配
置して光電子要素上に当たる光の量を最適化する（３
８）。
【００１５】本発明の方法は、図７、図８あるいは図９
に示す。本発明のこれらの方法では、光電子要素14を支
持する基板12の選択（29）をおこなう。基板１２を選択
し終えた後、予め定めた厚さの伝送性材料の層を基板12
に付加する（30）。その伝送性材料は、ガラスなどのケ
イ素を素地とした材料を含む、ポリマー又は誘電体であ
ってよい。伝送性材料がポリイミドである場合、その伝
送性材料は、毎分2000回転で60秒間スピンコーティング
し、ポリイミドを硬化させ、そして所望の厚さが得られ
るまでそのスピンコーティングと硬化を繰返すことによ
って基板に付けてよい（30）。スピン速度と硬化時間
は、選択された材料と所望の層厚によって変化し、当業
者に周知のスピンコーティングの実施要領を参照して定
めてよい。
に示す。本発明のこれらの方法では、光電子要素14を支
持する基板12の選択（29）をおこなう。基板１２を選択
し終えた後、予め定めた厚さの伝送性材料の層を基板12
に付加する（30）。その伝送性材料は、ガラスなどのケ
イ素を素地とした材料を含む、ポリマー又は誘電体であ
ってよい。伝送性材料がポリイミドである場合、その伝
送性材料は、毎分2000回転で60秒間スピンコーティング
し、ポリイミドを硬化させ、そして所望の厚さが得られ
るまでそのスピンコーティングと硬化を繰返すことによ
って基板に付けてよい（30）。スピン速度と硬化時間
は、選択された材料と所望の層厚によって変化し、当業
者に周知のスピンコーティングの実施要領を参照して定
めてよい。
【００１６】伝送性中間層を付けた後、感光性ポリマー
18を伝送性中間層16の上に付加する（32）。適当な感光
性ポリマー材料の例には、AZ P4620と、薄いレンズ用と
して、AZ P4400がある。塗布は、1500 rpmで60秒間のス
ピンに続き短時間焼付けし、そして所望の厚さが得られ
るまでスピン塗布を続けることによって達成することが
できる。
18を伝送性中間層16の上に付加する（32）。適当な感光
性ポリマー材料の例には、AZ P4620と、薄いレンズ用と
して、AZ P4400がある。塗布は、1500 rpmで60秒間のス
ピンに続き短時間焼付けし、そして所望の厚さが得られ
るまでスピン塗布を続けることによって達成することが
できる。
【００１７】次いで、感光性ポリマーにパターンが付与
されるようにその感光性ポリマー18を処理する。所望の
微小レンズアレイパターンを含んでいるフォトマスク使
い、ウェハ組立体をUV光に露光させ且つその感光性ポリ
マーを現像することによってパターンを付与してよい。
図８に示した実施例では、感光性ポリマーを現像し終わ
った後、組立体の表面を反応性イオンエッチングして、
感光性ポリマーのパターン間から伝送性材料の中間層の
ある部分を除去することにより外郭表面10を定める（３
５）。その後、感光性ポリマーによって凸面要素が形成
されるように加熱処理を施す。この装置において感光性
ポリマーを融解又はリフローすることは、光伝送性層16
用として選択した材料が感光性ポリマーのそれより高い
融解温度を有している限り、実用的である。
されるようにその感光性ポリマー18を処理する。所望の
微小レンズアレイパターンを含んでいるフォトマスク使
い、ウェハ組立体をUV光に露光させ且つその感光性ポリ
マーを現像することによってパターンを付与してよい。
図８に示した実施例では、感光性ポリマーを現像し終わ
った後、組立体の表面を反応性イオンエッチングして、
感光性ポリマーのパターン間から伝送性材料の中間層の
ある部分を除去することにより外郭表面10を定める（３
５）。その後、感光性ポリマーによって凸面要素が形成
されるように加熱処理を施す。この装置において感光性
ポリマーを融解又はリフローすることは、光伝送性層16
用として選択した材料が感光性ポリマーのそれより高い
融解温度を有している限り、実用的である。
【００１８】代替実施例（図8には示されていない）で
は、感光性ポリマーの現像後エッチングを実施しない。
得られるデバイスは、図2Cにて描写したデバイスと類似
する。
は、感光性ポリマーの現像後エッチングを実施しない。
得られるデバイスは、図2Cにて描写したデバイスと類似
する。
【００１９】また別の本発明の代替実施例の方法は、図
４、図５に描写した第３、第４の実施例のデバイスを形
成するための図９Ａと図９Ｂに示した方法である（な
お、図９Ａの各プロセス（２９〜３６）に対応した処理
結果が図９Ｂに記載されている）。図４に記載のデバイ
スを作成する方法では、感光性ポリマーを付けた後、そ
の組立体を整列させてうねパターン露光させる。次い
で、組立体の感光性ポリマー被覆表面を、スペーサ層に
外郭表面を十分作り出せる深さまで反応性イオンエッチ
ングする（35）。次いで、感光性ポリマーを再塗布し
（32A）、そしてレンズパターンを定める（34A）。最後
に加熱して、感光性ポリマーに凸面要素を形成する（３
６）。
４、図５に描写した第３、第４の実施例のデバイスを形
成するための図９Ａと図９Ｂに示した方法である（な
お、図９Ａの各プロセス（２９〜３６）に対応した処理
結果が図９Ｂに記載されている）。図４に記載のデバイ
スを作成する方法では、感光性ポリマーを付けた後、そ
の組立体を整列させてうねパターン露光させる。次い
で、組立体の感光性ポリマー被覆表面を、スペーサ層に
外郭表面を十分作り出せる深さまで反応性イオンエッチ
ングする（35）。次いで、感光性ポリマーを再塗布し
（32A）、そしてレンズパターンを定める（34A）。最後
に加熱して、感光性ポリマーに凸面要素を形成する（３
６）。
【００２０】図５に示すデバイスを形成する代替実施例
では、誘電材料（典型的には、SiO2又はSi3N4）１８ｄ
を伝送性層１６上に堆積し（31）、そして感光性ポリマ
ー１８を誘電材料の層１８ｄの上部に積層する。次い
で、フォトリソグラフィー法（34）及びエッチング（3
5）によって外郭表面10を誘電材料に定める。次いで、
感光性ポリマー18Aを再塗布する（32A）。感光性ポリマ
ーにパターンを定める（34A）。組立体全体を加熱し
て、感光性ポリマーが凸面要素18Aを形成するようにす
る（３６）。
では、誘電材料（典型的には、SiO2又はSi3N4）１８ｄ
を伝送性層１６上に堆積し（31）、そして感光性ポリマ
ー１８を誘電材料の層１８ｄの上部に積層する。次い
で、フォトリソグラフィー法（34）及びエッチング（3
5）によって外郭表面10を誘電材料に定める。次いで、
感光性ポリマー18Aを再塗布する（32A）。感光性ポリマ
ーにパターンを定める（34A）。組立体全体を加熱し
て、感光性ポリマーが凸面要素18Aを形成するようにす
る（３６）。
【００２１】説明した方法の実施例の各々において、得
られるデバイスは、光電子要素上に当たる光の量が最適
化されるように光電子要素と連携してレンズ要素の焦点
距離を調節することで特色付けられるものである。実施
例の各々は、さらに、設計上必要なら微小レンズ要素の
敷設係数を大きくするのに適するように微小レンズ要素
を配列することもできる。
られるデバイスは、光電子要素上に当たる光の量が最適
化されるように光電子要素と連携してレンズ要素の焦点
距離を調節することで特色付けられるものである。実施
例の各々は、さらに、設計上必要なら微小レンズ要素の
敷設係数を大きくするのに適するように微小レンズ要素
を配列することもできる。
【００２２】上記の諸実施例は、専ら発明の説明用であ
って、本明細書に教示された発明の方法とデバイスの実
施例を網羅するものではない。以下に本発明の実施態様
を例示して本発明の広範囲な実施の参考に供する。
って、本明細書に教示された発明の方法とデバイスの実
施例を網羅するものではない。以下に本発明の実施態様
を例示して本発明の広範囲な実施の参考に供する。
【００２３】（実施態様１）光を受けることができる微
小レンズ要素と、光電子要素と、前記微小レンズ要素と
前記光電子要素の間にあって、光が前記光電子要素上に
焦点を結ぶような厚みを有する光伝送性層と、を含んで
成る光電子デバイス。 （実施態様２）前記光電子要素が発光性であり且つ前記
光電子要素から放射される光が光伝送性層と微小レンズ
要素とを通過して平行ビームとなって放射されることを
特徴とする実施態様1記載の光電子デバイス。
小レンズ要素と、光電子要素と、前記微小レンズ要素と
前記光電子要素の間にあって、光が前記光電子要素上に
焦点を結ぶような厚みを有する光伝送性層と、を含んで
成る光電子デバイス。 （実施態様２）前記光電子要素が発光性であり且つ前記
光電子要素から放射される光が光伝送性層と微小レンズ
要素とを通過して平行ビームとなって放射されることを
特徴とする実施態様1記載の光電子デバイス。
【００２４】（実施態様３）基板と、前記基板によって
支持された少なくとも１つの光電子要素と、各光電子要
素と光学的に結合された凸面要素と、前記凸面要素と前
記基板によって支持された前記光電子要素との中間にあ
って、凸面要素が存する表面を有する光伝送性スペーサ
要素とを含んで成り、且つ前記光電子要素が前記凸面要
素の焦点に近接するように光電子要素と凸面要素が前記
光伝送性スペーサ要素によって位置決めされることを特
徴とする光電子デバイス。 （実施態様４）前記光伝送性スペーサ要素がさらに外郭
表面を形成し、前記外郭表面は、前記凸面要素が互いに
直接接触しないよう該凸面要素に対して横方向の間隔案
内を設定することを特徴とする実施態様3記載の光電子
デバイス。
支持された少なくとも１つの光電子要素と、各光電子要
素と光学的に結合された凸面要素と、前記凸面要素と前
記基板によって支持された前記光電子要素との中間にあ
って、凸面要素が存する表面を有する光伝送性スペーサ
要素とを含んで成り、且つ前記光電子要素が前記凸面要
素の焦点に近接するように光電子要素と凸面要素が前記
光伝送性スペーサ要素によって位置決めされることを特
徴とする光電子デバイス。 （実施態様４）前記光伝送性スペーサ要素がさらに外郭
表面を形成し、前記外郭表面は、前記凸面要素が互いに
直接接触しないよう該凸面要素に対して横方向の間隔案
内を設定することを特徴とする実施態様3記載の光電子
デバイス。
【００２５】（実施態様５）基板が、受光及び伝送要素
の両方を支持することを特徴とする実施態様3記載の光
電子デバイス。 （実施態様６）光を採光し又は結像させるための１つ以
上の微小レンズ要素と前記光を受けるための受光要素の
配列とを含む光電子デバイスにおいて中間層として使用
できるように適合させた層であって：微小レンズアレイ
によって伝送される光が受光要素上に結像するように予
め定められた厚さと外郭表面を有する光伝送性材料を包
含することを特徴とする光伝送性層。
の両方を支持することを特徴とする実施態様3記載の光
電子デバイス。 （実施態様６）光を採光し又は結像させるための１つ以
上の微小レンズ要素と前記光を受けるための受光要素の
配列とを含む光電子デバイスにおいて中間層として使用
できるように適合させた層であって：微小レンズアレイ
によって伝送される光が受光要素上に結像するように予
め定められた厚さと外郭表面を有する光伝送性材料を包
含することを特徴とする光伝送性層。
【００２６】（実施態様７）さらに、前記層の表面が前
記微小レンズ要素の空間的配置構成に寄与して光の採光
と伝送の最適化を支援するようにした外郭表面を有する
ことを特徴とする実施態様6記載の光伝送性層。 （実施態様８）前記発光性要素を支持する基板と、放射
光を平行化できる１つ以上の微小レンズ要素群とを含む
光電子デバイスにおいて使用できるよう適合させた層で
あって：発光性要素によって放射される光が微小レンズ
要素によって光学的に伝送されるように予め定められた
厚さと表面地形を有する光伝送性材料を包含することを
特徴とする実施態様6記載の光伝送性層。
記微小レンズ要素の空間的配置構成に寄与して光の採光
と伝送の最適化を支援するようにした外郭表面を有する
ことを特徴とする実施態様6記載の光伝送性層。 （実施態様８）前記発光性要素を支持する基板と、放射
光を平行化できる１つ以上の微小レンズ要素群とを含む
光電子デバイスにおいて使用できるよう適合させた層で
あって：発光性要素によって放射される光が微小レンズ
要素によって光学的に伝送されるように予め定められた
厚さと表面地形を有する光伝送性材料を包含することを
特徴とする実施態様6記載の光伝送性層。
【００２７】（実施態様９） a)光電子要素を支持する基板を設けるステップと、 b)光電子要素を包含している基板の第一表面に光伝送性
層を付加するステップと、 c)前記光伝送性層の表面に感光性ポリマーを付加するス
テップと、 d)前記感光性ポリマー上に所定のパターンを定めて、光
電子要素と整列された、前記感光性ポリマーのパターン
を作り出すステップと、 e)感光性ポリマーが凸面を形成できるように且つ伝送性
層の融点より低い温度まで当該組立体を加熱するステッ
プとを設けて成る光電子デバイスの製造方法。
層を付加するステップと、 c)前記光伝送性層の表面に感光性ポリマーを付加するス
テップと、 d)前記感光性ポリマー上に所定のパターンを定めて、光
電子要素と整列された、前記感光性ポリマーのパターン
を作り出すステップと、 e)感光性ポリマーが凸面を形成できるように且つ伝送性
層の融点より低い温度まで当該組立体を加熱するステッ
プとを設けて成る光電子デバイスの製造方法。
【００２８】（実施態様１０）さらに、前記光電子要素
と整列された外郭表面を形成するステップを包含する実
施態様9記載の光電子デバイスの製造方法。 （実施態様１１）前記外郭表面を形成するステップが、
(1)光伝送性層の上に付加材料を堆積させるステップ
と、(2)付加層で外郭表面を形成するステップとを包含
する実施態様10記載の光電子デバイスの製造方法。 （実施態様１２）さらに、ポリマーが実質的に除去され
且つ凸状形状がその下の光伝送性層に移されるほどの十
分な深さまでポリマーの凸面をドライエッチングするス
テップを包含する実施態様9記載の光電子デバイスの製
造方法。
と整列された外郭表面を形成するステップを包含する実
施態様9記載の光電子デバイスの製造方法。 （実施態様１１）前記外郭表面を形成するステップが、
(1)光伝送性層の上に付加材料を堆積させるステップ
と、(2)付加層で外郭表面を形成するステップとを包含
する実施態様10記載の光電子デバイスの製造方法。 （実施態様１２）さらに、ポリマーが実質的に除去され
且つ凸状形状がその下の光伝送性層に移されるほどの十
分な深さまでポリマーの凸面をドライエッチングするス
テップを包含する実施態様9記載の光電子デバイスの製
造方法。
【００２９】
【発明の効果】本発明により、最大の敷設係数、極く均
一なスポットサイズと輝度、受光要素からの最適距離及
び良好なレンズ品質を呈する微小レンズアレイを備える
受光デバイスとそれを形成することができる。また、微
小レンズアレイが、発光要素からの放射を特定の標的に
向けて平行化し、結像させ又は向き付けしやすい発光デ
バイスを得ることもできる。
一なスポットサイズと輝度、受光要素からの最適距離及
び良好なレンズ品質を呈する微小レンズアレイを備える
受光デバイスとそれを形成することができる。また、微
小レンズアレイが、発光要素からの放射を特定の標的に
向けて平行化し、結像させ又は向き付けしやすい発光デ
バイスを得ることもできる。
【図１】従来技術による光電子デバイスの側断面図であ
る。
る。
【図２Ａ】本発明の第１の実施例による組立体の部分側
断面図で、感光性要素直径より小さいスポットサイズを
説明するための図である。
断面図で、感光性要素直径より小さいスポットサイズを
説明するための図である。
【図２Ｂ】放射ビームのコリメーション（平行化）を説
明するための図である。
明するための図である。
【図２Ｃ】第１の実施例の複数個の微小レンズを塔載し
た光電子デバイスの側断面図である。
た光電子デバイスの側断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例による組立体の側断面図
である。
である。
【図４】本発明の第３の実施例による組立体の側断面図
である。
である。
【図５】本発明の第４の実施例による組立体の側断面図
である。
である。
【図６】本発明の第５の実施例による組立体の側断面図
である。
である。
【図７】本発明の第１、第５の実施例の光電子デバイス
を製造するための方法を説明するための図である。
を製造するための方法を説明するための図である。
【図８】本発明の第２の実施例の光電子デバイスを製造
するための方法を説明するための図である。
するための方法を説明するための図である。
【図９Ａ】本発明の第３、第４の実施例の光電子デバイ
スを製造するための方法を説明するための図である。
スを製造するための方法を説明するための図である。
【図９Ｂ】本発明の第３、第４の実施例の光電子デバイ
スを製造するための方法を説明するための図である。
スを製造するための方法を説明するための図である。
Claims (1)
- 【請求項１】光を採光し又は結像させるための１つ以上
の微小レンズ要素と前記光を受けるための受光要素の配
列とを含む光電子デバイスにおいて中間層として使用で
きるように適合させた層であって、微小レンズアレイに
よって伝送される光が受光要素上に結像するように予め
定められた厚さと外郭表面を有する光伝送性材料を包含
することを特徴とする光伝送性層。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US846,730 | 1997-04-30 | ||
| US08/846,730 US6043481A (en) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | Optoelectronic array device having a light transmissive spacer layer with a ridged pattern and method of making same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10303439A true JPH10303439A (ja) | 1998-11-13 |
Family
ID=25298776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10109736A Withdrawn JPH10303439A (ja) | 1997-04-30 | 1998-04-20 | 光伝送性層、光電子デバイス及びその製造法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6043481A (ja) |
| EP (1) | EP0875940B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10303439A (ja) |
| DE (1) | DE69820331T2 (ja) |
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| JP2015056629A (ja) * | 2013-09-13 | 2015-03-23 | 富士通株式会社 | 光デバイス、光モジュール、光デバイスの製造方法及び光モジュールの製造方法 |
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