WO2009119847A1 - 光学デバイスおよび光学デバイスの製造方法 - Google Patents

光学デバイスおよび光学デバイスの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2009119847A1
WO2009119847A1 PCT/JP2009/056386 JP2009056386W WO2009119847A1 WO 2009119847 A1 WO2009119847 A1 WO 2009119847A1 JP 2009056386 W JP2009056386 W JP 2009056386W WO 2009119847 A1 WO2009119847 A1 WO 2009119847A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical element
layer
optical device
optical
electrode layer
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/056386
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
勝信 北田
Original Assignee
京セラ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 京セラ株式会社 filed Critical 京セラ株式会社
Priority to JP2010505870A priority Critical patent/JPWO2009119847A1/ja
Publication of WO2009119847A1 publication Critical patent/WO2009119847A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/08—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a plurality of light emitting regions, e.g. laterally discontinuous light emitting layer or photoluminescent region integrated within the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0093—Wafer bonding; Removal of the growth substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H01L33/385—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape the electrode extending at least partially onto a side surface of the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/40—Materials therefor
    • H01L33/405—Reflective materials

Definitions

  • the present invention relates to an optical device and a method for manufacturing the optical device.
  • an optical device including a light emitting element in which a semiconductor layer is laminated, such as an LED element is excellent in light emission power efficiency, and therefore is used as a high-luminance lighting device in addition to signal display.
  • a light emitting element in which a semiconductor layer is laminated such as an LED element
  • it is suitable for, for example, a backlight of a liquid crystal display or an exposure for writing an electrostatic latent image of an image forming apparatus.
  • a conventional LED (Light Emitting Diode) optical device is formed by sequentially laminating a one-conductivity-type semiconductor layer and a reverse-conductivity-type semiconductor layer on the surface of a base substrate by, for example, a vapor phase growth method.
  • the base substrate In proceeding with the semiconductor manufacturing process, the base substrate needs to have a certain degree of strength in order to handle the substrate. For this reason, the base substrate needs to have a sufficiently large thickness as compared with the thickness of the light-emitting element portion vapor-phase grown.
  • the base substrate since the light emitted from the light emitting element is not directional, the light component that travels toward the base substrate out of the light emitted from the light emitting element is absorbed and shielded by the base substrate. End up. Therefore, in the LED optical device, the base substrate deteriorates the device performance.
  • a second substrate is bonded to the upper surface of a light emitting element in which a plurality of crystal growth layers are stacked on a base substrate using a wafer bonding method, and then the base substrate is attached.
  • the light emitting diode is manufactured by removing.
  • the second substrate is directly bonded to the upper surface of the light emitting element, and the light from the upper surface of the light emitting element is absorbed and absorbed by the second substrate. It will be shaded.
  • an optical device including a light receiving element it is generally configured to receive a large amount of light by arranging a large number of light receiving elements in a matrix on a rigid substrate.
  • a large number of light receiving elements are arranged on a rigid substrate, it is difficult to arrange the optical device following a curved surface.
  • such a light receiving element can receive light only on the surface facing the light source, it cannot receive light other than light arriving on the surface.
  • An optical device includes a support member having a recess on one surface, an optical element disposed to face an inner surface of the recess of the support member, and an inner surface of the recess of the support member.
  • An electrode layer having a light reflectivity electrically connected to the optical element, and a material layer having electrical insulation and translucency interposed between the electrode layer and the optical element, It is provided with.
  • the manufacturing method of the optical device which concerns on one form of this invention WHEREIN:
  • the supporting member which has a protective layer which has a recessed part on one surface, an adhesive layer, and the support base
  • the optical device 1 includes an optical element 2, a translucent material layer 3, an electrode layer 4, a protective layer 5, a first electrode wiring 6, and a second electrode wiring 7. Including.
  • a plurality of optical elements 2 are provided and arranged in a matrix.
  • four optical elements 2 in a vertical direction and four in a horizontal direction are arranged in total.
  • the number is not limited to this, and the number may be small or large.
  • the number of vertical and horizontal arrangements may be the same or different.
  • the translucent material layer 3 may be divided into a plurality of independent parts and provided so as to hold each optical element 2.
  • the thickness of the optical element 2 may be 2 ⁇ m to 10 ⁇ m, for example. Further, the thickness of the translucent material layer 3 may be set to 0.2 ⁇ m to 100 ⁇ m, for example.
  • the translucent material layer 3 has bonding properties with the optical element 2 and bonding properties with the electrode layer 4 described later, and may be made of any material as long as it has translucency.
  • an epoxy resin material, an acrylic resin material, polyimide, or the like generally used as a mold resin for the light emitting element can be used. In addition, it is not limited even if it is translucent resin, If it is a material which has translucency, it will not specifically limit.
  • the optical device 1 as a whole is preferably deformable in order to be attached to a curved surface or used as a light source for electronic paper.
  • the translucent material layer 3 has flexibility.
  • the electrode layer 4 is provided so as to be joined to the translucent material layer 3 and has conductivity.
  • the electrode layer 4 is electrically connected to the optical element 2 and functions as a common electrode for the plurality of optical elements 2.
  • the electrode layer 4 reflects the light emitted from the optical element 2 and transmitted through the translucent material layer 3 and emits it to the exposed surface 2d side of the optical element 2.
  • the electrode layer 4 is incident on the light transmissive material layer 3 from the exposed surface 2d side of the optical element 2 and reflects the light transmitted through the light transmissive material layer 3 to be optical. Condensed to element 2.
  • the electrode layer 4 is preferably made of, for example, gold or copper.
  • the thickness of the electrode layer 4 may be 0.2 ⁇ m to 10 ⁇ m, for example.
  • Electrical conduction between the electrode layer 4 and the optical element 2 is made by a conductor 4a provided in a through hole (contact hole) penetrating the translucent material layer 3 in the thickness direction.
  • the conductor 4a in the contact hole is made of, for example, a conductive layer that covers the inner surface of the contact hole or a conductive material filled in the contact hole.
  • the contact hole is filled with the same conductive material as the electrode layer 4.
  • the contact hole is formed from the surface 2e opposite to the exposed surface 2d of the optical element 2 until it reaches the electrode layer 4.
  • the conductor 4a is bonded to the entire surface 2e of the optical element 2.
  • the bonding area between the conductor 4a and the surface 2e of the optical element 2 is large.
  • the electrical resistance (contact resistance) is relatively small.
  • the conductor 4a is bonded to the entire surface 2e of the optical element 2, the light emitted from the surface 2e of the optical element 2 is favorably reflected by the bonding surface with the conductor 4a.
  • the conductor 4a is formed in a truncated pyramid shape that gradually increases in width from the surface 2e of the optical element 2 toward the electrode layer 4.
  • the side surface of the conductor 4a functions as a reflection surface, and the light emitted from the optical element 2 is reflected by the side surface and emitted to the exposed surface 2d side of the optical element 2.
  • the conductor 4a is not limited to being bonded to the entire surface 2e of the optical element 2, and may be bonded to only a part of the surface 2e of the optical element 2.
  • the shape of the conductor 4a is not limited to the truncated pyramid shape, and may be a rectangular parallelepiped shape in which the side surface of the conductor 4a extends substantially perpendicularly from the surface 2e of the optical element 2, for example.
  • As the material of the conductor 4a for example, gold, silver, copper, aluminum or the like can be used.
  • heat generated with light emission or light reception of the optical element 2 is transmitted to the electrode layer 4 relatively well and is radiated from the electrode layer 4 relatively well.
  • the electrode layer 4 is provided so as to cover the entire surface of the protective layer 5, and the ratio of the surface area is relatively large with respect to the number of the optical elements 2.
  • the protective layer 5 is preferably flexible, and in particular, the same as the translucent material layer 3. It is preferable to have a degree of flexibility.
  • the material of the protective layer 5 may be, for example, a resin material such as an epoxy resin or an acrylic resin, or a glass material.
  • the thickness of the protective layer 5 may be 2 ⁇ m to 100 ⁇ m, for example.
  • the inner shape of the recess is such that the light emitted from the optical element 2 is reflected in a direction substantially perpendicular to the exposed surface 2d of the optical element.
  • the side surface of the optical element 2 is inclined so that the width of the optical element 2 becomes wider toward the exposed surface 2d.
  • the light emitted from the side surface of the optical element 2 reaches the electrode layer 4 at a relatively large ratio, is reflected by the electrode layer 4, and is emitted from the light emitting device 1 with high directivity. Therefore, the amount of light emitted from the light emitting device 1 is relatively large. What is necessary is just to set the inner surface shape of the recessed part of the protective layer 5 according to the inclination of the side surface of the optical element 2.
  • the surface 2e of the optical element 2 is disposed at a position between the upper surface 5a located around the recess of the protective layer 5 and the bottom surface of the recess. That is, the surface 2 e of the optical element 2 is disposed inside the recess of the protective layer 5, and at least a part of the optical element 2 is disposed so as to protrude from the upper surface 5 a of the protective layer 5. For this reason, when the optical element 2 is a light emitting element, the light emitted from the optical element 2 not only reaches the reflective electrode layer 4 covering the inner surface of the recess, but part of the light is emitted from the upper surface 5 a of the protective layer 5. It is easy to reach the upper electrode layer 4.
  • the optical element 2 is a light receiving element, not only the light reflected by the reflective electrode layer 4 covering the inner surface of the recess but also the light reflected by the electrode layer 4 on the upper surface 5a of the protective layer 5 can easily enter the optical element 2. Become. For this reason, in the optical device 1, the amount of light received by the optical element 2 can be increased. Moreover, when the optical device 1 has flexibility as a whole, the optical device 1 can be made to follow a curved surface.
  • the translucent material layer 3 is also disposed on the electrode layer 4 covering the upper surface 5a of the protective layer 5 around the concave portion, and the optical elements 2 are connected to each other by the translucent material layer 3 in this portion. It is relatively well insulated.
  • a first electrode wiring 6 and a second electrode wiring 7 are provided on the surface of the translucent resin layer 3 to electrically connect the exposed surfaces 2d of the plurality of optical elements 2.
  • the first electrode wiring 6 extending along the horizontal direction in FIG. 1 and the second electrode wiring 7 extending along the vertical direction in FIG. 1 are arranged at the center of each exposed surface 2d of the optical element 2 arranged in a matrix. It is provided in a lattice shape so as to connect the portions.
  • the extraction electrode terminal 8 is provided so as to penetrate the translucent material layer 3 for electrical connection with the electrode layer 4.
  • the extraction electrode terminal 8 has one surface in contact with the electrode layer 4 and the other surface exposed from the translucent material layer 3.
  • a first common electrode 9 that connects the first electrode wirings 6 and a second common electrode 10 that connects the second electrode wirings 7 are provided on the surface of the translucent material layer 3.
  • the optical element 2 is a light-emitting element
  • the extraction electrode terminal 8 is connected to one terminal of an external power source to energize the optical element 2, and the first common electrode 9 and the second common electrode 10 are connected to the external power source. Connected to the other terminal.
  • the extraction electrode terminal 8, the first common electrode 9, and the second common electrode 10 function as terminals for extracting current generated in the optical element 2.
  • the thickness of the optical device 1 is determined by the thickness of the translucent material layer 3, the electrode layer 4, and the protective layer 5, and can be formed relatively thin as 2 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the thickness of the optical device 1 is relatively thick, for example, 50 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the optical device 11 according to the second embodiment of the present invention.
  • the optical device 11 according to the present embodiment is configured such that the optical device 1 according to the first embodiment further includes a support base 12.
  • the protective layer 5 of the first embodiment is bonded to the support base 12 via the adhesive layer 13.
  • the support member is constituted by an assembly of the support base 12, the adhesive layer 13, and the protective layer 5.
  • the support base 12 is a plate-like or film-like member and is made of a material having higher rigidity than the translucent material layer 3, the electrode layer 4 and the protective layer 5. Examples thereof include ceramics, glass, epoxy resin, silicon, SiC, and organic films.
  • the semiconductor layer 101 is formed by stacking a one-conductivity-type semiconductor layer 101a and a reverse-conductivity-type semiconductor layer 101b on a base substrate 100 in this order. Each layer of the semiconductor layer 101 is formed by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
  • the semiconductor layer 101 is processed to form a plurality of independent optical elements 2 on the base substrate 100.
  • the optical element 2 is formed by forming a desired mask pattern on the semiconductor layer 101 by photolithography and then etching until the surface of the base substrate 100 is exposed.
  • a protective layer material is applied on the electrode layer 4, and the applied protective layer material is cured to form the protective layer 5.
  • the protective layer material is applied by, for example, a spin coating method, a spray coating method, a dip method or the like, and is thermally cured by an oven, a hot plate, or a curing furnace.
  • the base substrate 100 is removed.
  • the base substrate 100 can be removed by etching.
  • the base substrate 100 is made of silicon and the optical element 2 is made of GaAs, the base substrate 100 can be easily removed by etching using an etchant that selectively etches silicon.
  • the process until the protective layer 5 is formed is the same as the process shown in FIGS. 4A to 4D, but after the process shown in FIG. 4D, the base substrate 100 is left without being removed.
  • An adhesive layer 13 is formed on the protective layer 5.
  • the support base 12 having a relatively high rigidity is bonded to the adhesive layer 13.
  • the bonding between the adhesive layer 13 and the support base 12 is performed by pressurizing and heating the adhesive layer 13 and the support base 12. Since the optical element 2 is protected by the protective layer 5 and the adhesive layer 13 when the support base 12 is bonded, it is possible to suppress deterioration and damage of the characteristics of the optical element 2 due to heating and pressurization related to the bonding of the support base 12. it can.

Abstract

　本発明は、光学デバイスおよびその製造方法に関する。光学デバイスは、一方の表面に凹部を有する支持部材（５）と、前記支持部材（５）の前記凹部の内面と対向して配置された光学素子（２）と、前記支持部材（５）の前記凹部の内面を被覆するとともに、前記光学素子（２）と電気的に接続された光反射性を有する電極層（４）と、前記電極層（４）と前記光学素子（２）との間に介在し、電気絶縁性および透光性を有する材料層（３）と、を備える。

Description

光学デバイスおよび光学デバイスの製造方法
　本発明は、光学デバイスおよび光学デバイスの製造方法に関する。
　たとえばＬＥＤ素子等の、半導体層が積層されてなる発光素子を含む光学デバイスは、発光電力効率に優れるため、信号表示用のほか、高輝度の照明装置としても用いられている。特に、冷陰極管などの他の光学機器と比べて小型化、薄型化が可能であるため、たとえば液晶ディスプレイのバックライトや、画像形成装置の静電潜像の書き込み用の露光などに好適に用いられる。
　たとえば従来のＬＥＤ（Light Emitting Diode）光学デバイスは、たとえば気相成長法などによって、土台基板の表面に一導電型半導体層と逆導電型半導体層とが順次積層されて形成されている。半導体製造プロセスを進めるにあたって、基板のハンドリングのためには、この土台基板はある程度の強度を有する必要がある。このため、この土台基板は、気相成長された発光素子部分の厚みに比べて、充分大きな厚さを備えておく必要がある。一方、ＬＥＤ光学デバイスでは、発光素子からの発光が指向性をもたないので、発光素子からの発光のうち土台基板の側に向けて進行する光の成分は、土台基板に吸光・遮光されてしまう。したがって、ＬＥＤ光学デバイスにおいては、土台基板はデバイス性能を劣化させてしまう。例えば、特開平６－３０２８５７号公報では、土台基板上に複数の結晶成長層が積層されてなる発光素子の上面に、ウエハーボンディング手法を用いて第２の基板を接合し、その後に土台基板を除去して、発光ダイオードを製造している。
　特開平６－３０２８５７号公報記載の製造方法で製造された発光ダイオードでは、発光素子の上面に第２の基板が直接接合されており、発光素子の上面からの光は第２の基板によって吸光・遮光されてしまう。また、特開平６－３０２８５７号公報記載の製造方法では、発光素子の上面と第２の基板とを、加熱および加圧することで接合しているため、発光素子の特性が劣化したり、素子自体が損傷する可能性も比較的高い。
　また、受光素子を含む光学デバイスの場合、多数の受光素子を剛性を有する基板上にマトリクス状に配置することで多くの光量を受光するように一般的に構成されている。しかしながら、多数の受光素子が剛性を有する基板上に配置されるため、光学デバイスを曲面に追従させて配置することが困難である。また、このような受光素子は、光源に臨む面においてのみ受光可能であるので、該面に到来する光以外の光を受光することができない。
　本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、比較的高い指向性をもって、比較的多くの光量の光を出射、または比較的多くの光量の光を受光することができる光学デバイスを提供することを第１の目的とする。また、本発明は、光学素子の特性劣化を抑制できる光学デバイスの製造方法を提供することを第２の目的とする。
　本発明の一形態に係る光学デバイスは、一方の表面に凹部を有する支持部材と、前記支持部材の前記凹部の内面と対向して配置された光学素子と、前記支持部材の前記凹部の内面を被覆するとともに、前記光学素子と電気的に接続された光反射性を有する電極層と、前記電極層と前記光学素子との間に介在し、電気絶縁性および透光性を有する材料層と、を備えたことを特徴とする。
　また本発明の一形態に係る光学デバイスの製造方法は、一方の表面に凹部を有する保護層と、接着層と、前記保護層に前記接着層を介して接合される支持基体とを有する支持部材、及び、前記保護層の凹部に対向して配置された光学素子を有する光学デバイスの製造方法であって、前記光学素子が前記保護層の凹部に対向して配置された構造体を準備する工程と、前記保護層に前記接着層を介して前記支持基体を加圧して接合する工程と、を備えることを特徴とする。
　本発明の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
本発明の第１の実施形態である光学デバイスの構成を示す平面図である。 図１の切断面線Ａ－Ａから見た断面図である。 本発明の第２の実施形態である光学デバイスの構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る光学デバイスの製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施形態に係る光学デバイスの製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施形態に係る光学デバイスの製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施形態に係る光学デバイスの製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施形態に係る光学デバイスの製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施形態に係る光学デバイスの製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施形態に係る光学デバイスの製造方法を示す工程図である。
　以下図面を参考にして本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
　図１及び図２に示すように、光学デバイス１は、光学素子２と、透光性材料層３と、電極層４と、保護層５と、第１電極配線６と、第２電極配線７とを含む。本実施形態の光学デバイス１では、光学素子２が複数設けられ、マトリクス状に配置されている。なお、図１に示す光学デバイス１では、縦に４つ、横に４つ、計１６個の光学素子２が配置されているが、数はこれに限らず、少なくても多くてもよいし、縦と横の配置数は、同じであっても異なっていてもよい。
　製造方法については後述するが、光学素子２は、エピタキシャル成長により半導体層が積層されてなる半導体光学素子である。たとえば、光学素子２は、一導電型半導体層２ａと、一導電型半導体層２ａに積層される逆導電型半導体層２ｂと、一導電型半導体層２ａと逆導電型半導体層２ｂとの接合部分２ｃを含み、発光素子または受光素子として働く。
　一導電型半導体層２ａは、たとえば一導電型の不純物がドーピングされたＧａＡｓによって形成される。
　逆導電型半導体層２ｂは、たとえば逆導電型の不純物がドーピングされたＧａＡｓによって形成される。
　複数の光学素子２は、露出面２ｄを露出させるように透光性材料層３に埋没した状態で、互いに間隔を空けて配置されている。各光学素子２は、複数の半導体層の各端面によって形成される側面において透光性材料層３と接合されている。光学素子２の側面は、露出面２ｄに向かって光学素子２の幅が広くなるように傾斜している。
　本実施形態では、透光性材料層３は、全ての光学素子２と一体的に接合し、電極層４の全面にわたって設けられている。なお、透光性材料層３は、逆導電型半導体層２ｂと電極層４との間の電気絶縁性を確保しつつ、光学素子２を保持することができれば、電極層４の一部のみを被覆していてもよい。たとえば、透光性材料層３が独立した複数部分に分かれており、各光学素子２をそれぞれ保持するように設けられていてもよい。
　光学素子２の厚みは、たとえば２μｍ～１０μｍとすればよい。また、透光性材料層３の厚みとしては、たとえば０．２μｍ～１００μｍとすればよい。
　透光性材料層３は、光学素子２との接合性、後述の電極層４との接合性を備え、透光性を有していればどのような材質で構成されていても構わないが、たとえば、発光素子のモールド樹脂として一般的に使用されるエポキシ樹脂材料、アクリル系樹脂材料、ポリイミドなどを用いることができる。なお、透光性の樹脂であることにも限定されず、透光性を有する材料であれば特に限定されない。
　さらに、光学デバイス１全体としては、曲面への貼り付けや電子ペーパの光源として使用するために、変形可能であることが好ましい。この場合、透光性材料層３が可撓性を有することが好ましい。
　電極層４は、透光性材料層３と接合して設けられ、導電性を有する。電極層４は、光学素子２と電気的に導通しており、複数の光学素子２の共通電極として機能する。また、光学素子２が発光素子の場合、電極層４は、光学素子２から放射され透光性材料層３を透過した光を反射して、光学素子２の露出面２ｄ側に出射する。なお、光学素子２が受光素子の場合、電極層４は、光学素子２の露出面２ｄ側から透光性材料層３に入射し、透光性材料層３を透過した光を反射して光学素子２へと集光する。
　電極層４は、たとえば、金、銅等で構成されていることが好ましい。電極層４の厚みとしては、たとえば０．２μｍ～１０μｍとすればよい。
　電極層４と光学素子２との電気的導通は、透光性材料層３を厚み方向に貫通する貫通孔（コンタクトホール）内に設けられた導電体４ａによってなされている。このコンタクトホール内の導電体４ａは、たとえば、コンタクトホールの内面を被覆する導電層か、コンタクトホール内に充填された導電性材料によって構成されている。本実施形態では、コンタクトホール内を電極層４と同じ導電性材料で充填している。
　コンタクトホールは、光学素子２の露出面２ｄとは反対側の面２ｅから電極層４に達するまで形成されている。
　導電体４ａは、光学素子２の面２ｅ全体と接合している。導電体４ａと光学素子２の面２ｅとの電気抵抗（コンタクト抵抗）を低くするには、導電体４ａと光学素子２の面２ｅとの接合面積は、大きい方が好ましい。本実施形態では、導電体４ａが光学素子２の面２ｅ全体と接合しているので、電気抵抗（コンタクト抵抗）は比較的小さくされている。さらに、導電体４ａが、光学素子２の面２ｅ全体と接合しているので、光学素子２の面２ｅから出射される光は、この導電体４ａとの接合面によって良好に反射される。また、導電体４ａは、光学素子２の面２ｅから電極層４に向かって徐々に幅が広がる角錐台形状に形成されている。導電体４ａの側面は反射面として働き、かかる側面で光学素子２からの発光を反射して、光学素子２の露出面２ｄ側に出射する。なお、導電体４ａは、光学素子２の面２ｅ全体と接合していることに限定されず、光学素子２の面２ｅの一部分のみと接合していてもよい。また、導電体４ａの形状は角錐台形状に限定されず、導電体４ａの側面が例えば光学素子２の面２ｅから略垂直に延びる直方体形状であってもよい。
　導電体４ａの材質としては、たとえば、金、銀、銅、アルミニウムなどを用いることができる。
　光学デバイス１では、光学素子２の発光または受光にともなって発生する熱が、電極層４に比較的良好に伝わり、この電極層４から比較的良好に放熱される。電極層４は、保護層５の表面全体を被覆するように設けられており、光学素子２の数に対し、表面積の割合も比較的大きい。また、光学素子２と電極層４とが、たとえば金属からなる、熱伝導性が比較的高い導電体４ａとで繋がっている。また、光学素子２と電極層４との間隙も比較的小さい。そのため、光学デバイス１では、各光学素子２から発せられた熱が、導電体４ａを介して電極層４に良好に伝導する。この熱は、電極層４全体に拡散して良好に放熱される。したがって、光学素子２の温度上昇を抑制することができる。
　電極層４の下面側には、保護層５が設けられていれる。本実施形態では、保護層５が、透光性材料層３、電極層４および光学素子２を支持する支持部材として機能する。また、保護層５の、光学素子２に対応する領域には、凹部が形成されている。この部分では、保護層５に設けられている電極層４も凹状とされ、この凹部を埋めるように透光性材料層３が設けられている。すなわち、光学デバイス１は、一方の表面に凹部を有する保護層５（支持部材）と、保護層５の凹部の内面と対向して配置された光学素子２と、保護層５の凹部の内面を被覆するとともに、光学素子２と電気的に接続された光反射性を有する電極層４と、電極層４と光学素子２との間に介在し、電気絶縁性および透光性を有する透光性材料層３と、を備えている。
　なお、保護層５は、電極層４と比較的良好な接合性を備えていればよい。また、光学デバイス１を、曲面への貼り付けや電子ペーパの光源として使用するためには、保護層５が可撓性を有していることが好ましく、特に、透光性材料層３と同程度の可撓性を有していることが好ましい。保護層５の材料は、たとえばエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂等の樹脂材料、又はガラス系材料などであってもよい。保護層５の厚みとしては、たとえば２μｍ～１００μｍであればよい。
　本実施形態において、凹部の内面形状は、光学素子２から放射された光を、光学素子の露出面２ｄと略垂直な方向に反射するような形状とされている。これにより、光学素子２からの発光を、比較的高い指向性で、所定の方向に向けて照射することが可能である。
　また、本実施形態では、光学素子２の側面は、光学素子２の幅が露出面２ｄに向かうにつれて広くなるように傾斜している。これにより、光学素子２の側面から出射される光が、比較的大きな割合で電極層４に到達し、電極層４によって反射されて、高い指向性をもって発光デバイス１から出射される。したがって、発光デバイス１から放射される光の量は比較的大きくなる。保護層５の凹部の内面形状は、光学素子２の側面の傾斜に応じて設定すればよい。
　また、光学素子２の面２ｅは、保護層５の凹部の周囲に位置する上面５ａと、凹部の底面との間の位置に配置されている。すなわち、光学素子２の面２ｅは、保護層５の凹部の内部に配置され、光学素子２の少なくとも一部が保護層５の上面５ａから突出して配置されている。このため、光学素子２が発光素子の場合、光学素子２から発光される光は、凹部の内面を被覆する反射電極層４に到達するのみでなく、その一部が、保護層５の上面５ａ上の電極層４にも到達し易い。それ故、かかる光は、この上面５ａ上の電極層４で反射される。これにより、光学デバイス１から出射される光の濃度ムラが比較的少なくなり、かつ指向性も比較的高くなっている。
　光学素子２が受光素子の場合、凹部の内面を被覆する反射電極層４で反射した光のみでなく、保護層５の上面５ａ上の電極層４で反射した光も光学素子２に入射し易くなる。このため、光学デバイス１では、光学素子２の受光光量を増大させることができる。
　また、光学デバイス１が全体として可撓性を有する場合、光学デバイス１を曲面に追従させることができる。
　なお、凹部の周囲の保護層５の上面５ａを被覆する電極層４上にも、透光性材料層３は配置されており、この部分の透光性材料層３によって各光学素子２同士が比較的良好に絶縁されている。
　透光性樹脂層３の表面には、複数の光学素子２の各露出面２ｄを電気的に接続する第１電極配線６、第２電極配線７が設けられている。図１の左右方向に沿って延びた第１電極配線６、および図１の上下方向に沿って延びた第２電極配線７は、マトリクス状に配置された光学素子２の各露出面２ｄの中央部分を連結するように格子状に設けられている。
　また、電極層４との導通のために、取出電極端子８が、透光性材料層３を貫通して設けられている。取出電極端子８は、その一方の面が電極層４に接触し、他方の面が透光性材料層３から露出している。一方、透光性材料層３の表面には、第１電極配線６同士を接続する第１共通電極９と、第２電極配線７同士を接続する第２共通電極１０とが設けられている。光学素子２が発光素子の場合、光学素子２に対して通電するため、取出電極端子８は、外部電源の一方端子に接続され、第１共通電極９および第２共通電極１０は、該外部電源の他方端子に接続される。光学素子２が受光素子の場合、取出電極端子８、第１共通電極９および第２共通電極１０は、光学素子２で発生した電流を取り出すための端子として機能する。
　本実施形態において光学デバイス１の厚みは、透光性材料層３、電極層４および保護層５の厚みによって決まり、２μｍ～２００μｍと比較的薄く形成することができる。第１の実形形態の光学デバイス１のみで取り扱う場合、光学デバイス１の厚みが、たとえば５０μｍ～２００μｍと比較的厚いことが好ましい。
　図３は、本発明の第２の実施形態である光学デバイス１１の構成を示す断面図である。本実施形態の光学デバイス１１は、第１の実施形態である光学デバイス１が、支持基体１２をさらに有する構成となっている。この第２の実施形態においては、第１の実施形態の保護層５が、接着層１３を介して支持基体１２と接合されている。
　なお、支持基体１２および接着層１３以外の構成については、第１の実施形態で示した光学デバイス１の各構成と同じであるので、同じ参照符号を付して説明を省略する。この第２の実施形態では、支持基体１２、接着層１３及び保護層５の集合体によって支持部材が構成されている。
　支持基体１２は、板状またはフィルム状の部材で、透光性材料層３、電極層４及び保護層５に比べて剛性が高い材質で構成される。たとえば、セラミックス、ガラス、エポキシ系樹脂、シリコン、ＳｉＣ、および有機フィルムなどが挙げられる。支持基体１２の厚みは、たとえば４０μｍ～５０００μｍとされる。支持基体１２を備えた構成とすると、光学デバイス１の厚みを比較的薄く構成しても、光学デバイス全体の取り扱いが比較的容易となる。たとえば、透光性材料層３と電極層４と保護層５との厚みの合計を、２μｍ～５０μｍと、比較的小さくすることができる。
　第２の実施形態では、支持基体１２を設けることにより、光学デバイス１１の機械的強度がより高くなっている。接着層１３は、保護層５と支持基体１２とが接着可能な材質で構成され、後述する製造工程において、支持基体１２を保護層５に接合する際に緩衝材として機能する。このような特性を有する接着層１３の材質としては、たとえば、ＢＣＢ、ポリイミド、エポキシ系樹脂、ＵＶ硬化樹脂などの有機材料や、はんだなどを用いればよい。
　次に、光学デバイス１の製造方法について説明する。
　図４Ａ～図４Ｇは、本実施形態の光学デバイス１及び１１の製造方法を示す工程図である。
　図４Ａに示すように、まず土台基板１００の表面に複数の結晶層が積層されてなる半導体層１０１を形成する。
　土台基板１００は、半導体層をエピタキシャル成長させるために一時的に使用する基板である。土台基板１００は、高抵抗または絶縁性を有し、たとえばノンドープのシリコン（Ｓｉ）またはガリウム砒素（ＧａＡｓ）によって形成されている。土台基板１００をＳｉによって形成した場合、ハンドリングや加工の容易性、および製造コストの面等で有利である。
　半導体層１０１は、一導電型半導体層１０１ａ及び逆導電型半導体層１０１ｂをこの順に土台基板１００上に積層して形成されている。半導体層１０１の各層は、たとえばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって形成される。
　次に、図４Ｂに示すように、半導体層１０１を加工して、土台基板１００上に複数の独立した光学素子２を形成する。光学素子２は、半導体層１０１上にフォトリソグラフィーによって所望のマスクパターンを形成した後、土台基板１００の表面が露出するまでエッチングすることによって形成される。このエッチング処理では、たとえばウエットエッチングを行い、土台基板１００から上面に近づくに従って幅が次第に小さくなるような、いわゆるメサ形状断面を有する光学素子２を形成する。このウエットエッチングでは、好ましくは異方性エッチングによって、所定のメサ形状の光学素子２を形成する。
　次に、図４Ｃに示すように、光学素子２の上面および側面を被覆するように透光性樹脂材料を塗布するとともに、塗布した透光性樹脂材料を硬化させて透光性材料層３を形成する。次いで、光学素子２上の透光性材料層３をエッチングしてコンタクトホールを形成する。そして、導電体４ａでコンタクトホールを充填するとともに、透光性材料層３および導電体４ａを被覆するように電極層４を形成する。
　透光性樹脂材料は、たとえば、スピンコート法、スプレイコート法、ディップ法等によって塗布され、オーブン、ホットプレート、キュア炉によって熱硬化され、これにより、透光性材料層３が形成される。たとえば、厚さ２μｍの光学素子２が形成されている場合、たとえば透光性樹脂材料を２μｍの厚さに塗布する。これにより、図４Ｃに示すような、光学素子２の表面に応じた形状を有する透光性材料層３が形成される。光学素子２と同程度の厚さに透光性樹脂層３を形成することで、透光性樹脂層３は、光学素子２の形状に対応した形状となる。
　また、透光性樹脂材料を、たとえば５０～１００μｍと比較的厚く塗布した後、公知のフォトリソグラフィー法およびエッチング法によって、この透光性樹脂材料の表面に凹部を形成してもよい。こうすると、凹部を所望の位置に、比較的高い自由度で形成することができる。
　電極層４は、たとえば公知の薄膜形成法、たとえば電子ビーム蒸着法や抵抗加熱蒸着法によって形成すればよい。
　次に、図４Ｄに示すように、電極層４上に保護層材料を塗布するとともに、塗布した保護層材料を硬化させて保護層５を形成する。
　保護層材料は、たとえばスピンコート法、スプレイコート法、ディップ法等によって塗布され、オーブン、ホットプレート、キュア炉によって熱硬化される。
　次に、図４Ｅに示すように、土台基板１００を除去する。土台基板１００の除去は、エッチングによって可能である。土台基板１００がシリコンからなり、光学素子２がＧａＡｓからなる場合は、シリコンを選択的にエッチングするエッチング剤を用いてエッチングを行うことで容易に土台基板１００を除去することができる。また、たとえば、半導体層１０１の成長に先がけて、土台基板１００の表面に犠牲層を形成しておき、この犠牲層を選択的にエッチング除去することで、土台基板１００を分離してもよい。
　最後に、図４Ｆに示すように、第１電極配線６、第２電極配線７、取出電極端子８、第１共通電極９及び第２共通電極１０を形成して光学デバイス１を得る。
　なお、図４Ｇに示すように、光学デバイス１を得た後に、保護層５上に接着層１３を形成し、支持基体１２を接合して、第２の実施形態である光学デバイス１１を作製することも可能である。
　なお、第２の実施形態である光学デバイス１１は、たとえば以下のように作製することができる。
　保護層５を形成するまでの工程は、上記の図４Ａ～図４Ｄに示した工程と同じであるが、図４Ｄに示した工程の後、土台基板１００を除去せずに残した状態で、保護層５上に接着層１３を形成する。この後、接着層１３に比較的剛性が高い支持基体１２を接合する。接着層１３と支持基体１２との接合は、接着層１３と支持基体１２とを加圧するとともに加熱して行う。
　支持基体１２の接合時に、光学素子２は保護層５および接着層１３により保護されているので、支持基体１２の接合に係る加熱や加圧による光学素子２の特性劣化や損傷を抑制することができる。
　支持基体１２を接合した後は、図４Ｅおよび図４Ｆの工程と同じく、土台基板１００の除去および電極配線等の形成を行うことで、支持基体１２を有する光学デバイス１１が得られる。
　このようにして、製造時（特に支持基体との接合時）の光学素子の特性劣化を比較的低減しつつ、比較的薄くて小型の光学デバイスを製造することができる。
　以上、本発明の光学デバイスおよび光学デバイスの製造方法について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
　本実施形態の変形例として、光学素子２は、非晶質層からなる有機ＥＬ素子であってもよい。また本実施形態の変形例として、保護層５に設けられる各凹部に、複数の光学素子２が配置されてもよい。
　また、図１に示す光学デバイス１からなる光源を複数用いてマトリクス状に配置した表示装置を構成することもできる。このような表示装置は、マトリクス状に配置した光源を選択的に発光させることで、文字や図形等を表示することができる。

Claims (7)

  1. 　一方の表面に凹部を有する支持部材と、
    　前記支持部材の前記凹部の内面と対向して配置された光学素子と、
    　前記支持部材の前記凹部の内面を被覆するとともに、前記光学素子と電気的に接続された光反射性を有する電極層と、
    　前記電極層と前記光学素子との間に介在し、電気絶縁性および透光性を有する材料層と、
    を備えたことを特徴とする、光学デバイス。
  2. 　前記光学素子は、前記電極層と対向する第１の主面と、前記第１の主面とは反対側の第２の主面と、該第１の主面と該第２の主面に連続する側面とを有しており、
    　前記光学素子の前記側面は、前記第１の主面から前記第２の主面に向かうにつれて該光学素子の幅が広がるように傾斜していることを特徴とする、請求項１に記載の光学デバイス。
  3. 　前記光学素子はＬＥＤ素子であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光学デバイス。
  4. 　前記光学素子の前記第２の主面が、前記凹部の周囲に位置する前記支持部材の前記一方の表面よりも、前記凹部の底面から離間していることを特徴とする、請求項２又は３に記載の光学デバイス。
  5. 　前記光学素子と前記電極層とは、光反射性を有する導電体によって電気的に接続されており、
    　前記導電体が、前記光学素子の前記第１の主面に接合されていることを特徴とする、請求項１～４のいずれかに記載の光学デバイス。
  6. 　前記支持部材は、前記一方の表面に前記凹部を複数有しており、
    　前記電極層は、複数の前記凹部の内面を被覆するとともに、隣接する該各凹部の領域とを連続的に被覆していることを特徴とする、請求項１～５のいずれかに記載の光学デバイス。
  7. 　一方の表面に凹部を有する保護層と、接着層と、前記保護層に前記接着層を介して接合される支持基体とを有する支持部材、及び、前記保護層の凹部に対向して配置された光学素子を有する光学デバイスの製造方法であって、
    　前記光学素子が前記保護層の凹部に対向して配置された構造体を準備する工程と、
    　前記保護層に前記接着層を介して前記支持基体を加圧して接合する工程と、
    を備えることを特徴とする、光学デバイスの製造方法。
PCT/JP2009/056386 2008-03-28 2009-03-27 光学デバイスおよび光学デバイスの製造方法 WO2009119847A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010505870A JPWO2009119847A1 (ja) 2008-03-28 2009-03-27 光学デバイスおよび光学デバイスの製造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008-088849 2008-03-28
JP2008088849 2008-03-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009119847A1 true WO2009119847A1 (ja) 2009-10-01

Family

ID=41114033

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2009/056386 WO2009119847A1 (ja) 2008-03-28 2009-03-27 光学デバイスおよび光学デバイスの製造方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2009119847A1 (ja)
WO (1) WO2009119847A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10535641B2 (en) 2017-06-30 2020-01-14 Nichia Corporation Light emitting device and method of manufacturing same
JP7289849B2 (ja) 2018-04-06 2023-06-12 ナノシス， インコーポレイテッド 多層バス電極を含む発光ダイオードアレイ、および、その製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004095959A (ja) * 2002-09-02 2004-03-25 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体発光素子
JP2007019511A (ja) * 2005-07-05 2007-01-25 Lg Electronics Inc 発光素子及びその製造方法
JP2007081088A (ja) * 2005-09-14 2007-03-29 Showa Denko Kk 窒化物系半導体発光素子
JP2008066704A (ja) * 2006-08-11 2008-03-21 Sharp Corp 窒化物半導体発光素子およびその製造方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10041328B4 (de) * 2000-08-23 2018-04-05 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verpackungseinheit für Halbleiterchips
JP2006041113A (ja) * 2004-07-26 2006-02-09 C I Kasei Co Ltd 発光ダイオード組立用基板および発光ダイオード組立体用基板を用いた表示装置
US20070053179A1 (en) * 2005-09-08 2007-03-08 Pang Slew I Low profile light source utilizing a flexible circuit carrier

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004095959A (ja) * 2002-09-02 2004-03-25 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体発光素子
JP2007019511A (ja) * 2005-07-05 2007-01-25 Lg Electronics Inc 発光素子及びその製造方法
JP2007081088A (ja) * 2005-09-14 2007-03-29 Showa Denko Kk 窒化物系半導体発光素子
JP2008066704A (ja) * 2006-08-11 2008-03-21 Sharp Corp 窒化物半導体発光素子およびその製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10535641B2 (en) 2017-06-30 2020-01-14 Nichia Corporation Light emitting device and method of manufacturing same
US10950590B2 (en) 2017-06-30 2021-03-16 Nichia Corporation Light emitting device
JP7289849B2 (ja) 2018-04-06 2023-06-12 ナノシス， インコーポレイテッド 多層バス電極を含む発光ダイオードアレイ、および、その製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2009119847A1 (ja) 2011-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4416731B2 (ja) 発光ダイオードパッケージ及びその製造方法
US7982237B2 (en) Light emitting device package including a semiconductor substrate having at least one surface
US20170098747A1 (en) Light emitting device
KR100860102B1 (ko) 표시장치 및 그 제조방법
JP5148336B2 (ja) 発光ダイオードチップおよびその製造方法
EP2197048B1 (en) Light-emitting device
TW200816524A (en) Thin film semiconductor component and component combination
JP5568476B2 (ja) オプトエレクトロニクス部品
KR100616680B1 (ko) 발광 다이오드 패키지 및 그 제조 방법
KR20130054414A (ko) 갈바니 코팅된 광전자 반도체 소자 및 광전자 반도체 소자의 제조 방법
KR20110057263A (ko) 캐리어 기판 및 복수 개의 복사 방출 반도체 소자를 포함한 광전 모듈 및 그 제조 방법
JP2012504318A (ja) Ｌｅｄモジュールおよびその製造方法
KR20200042215A (ko) Led 소자 및 led 소자의 제조 방법
KR20160036862A (ko) 발광 소자 제조 방법 및 그것에 의해 제조된 발광 소자
US20200403130A1 (en) Method for transferring light-emitting structures
WO2009119847A1 (ja) 光学デバイスおよび光学デバイスの製造方法
TW201241942A (en) Optoelectronic semiconductor device comprising a semiconductor chip, a carrier substrate and film, and a method for producing said optoelectronic semiconductor device
JP2016092016A (ja) 発光体
KR102329776B1 (ko) 금속 벌크를 포함하는 발광 소자
TWI467808B (zh) 發光二極體元件、其製作方法以及發光裝置
EP2221890B1 (en) Light emitting device package
JP2021507527A (ja) 変換素子を製造する方法および変換素子
KR102475409B1 (ko) 금속 벌크를 포함하는 발광 소자
JP7432846B2 (ja) 発光装置の製造方法
KR102601420B1 (ko) 금속 벌크를 포함하는 발광 소자

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09724475

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010505870

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09724475

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1