JP3918870B2 - 半導体レンズの製造方法 - Google Patents
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Description
本基本例では、後述の各実施形態1〜3にて説明する半導体レンズの製造方法の基本となる製造方法の一例として、p形のシリコン基板からなる半導体基板10(図2(a)参照)の一部を陽極酸化工程において多孔質化することにより形成した多孔質シリコンからなる多孔質部14(図2(d)参照)を除去してシリコンレンズからなる半導体レンズ1(図2(e)参照)を製造する製造方法を例示する。なお、本基本例では、半導体基板10の抵抗率を80Ωcmに設定してあるが、この数値は特に限定するものではない。ただし、半導体基板10の抵抗率は、好ましくは0.1〜1000Ωcm、より好ましくは数Ωcm〜数100Ωcmである。
Si+2HF+(2−n)h+→SiF2+2H++ne−
SiF2+2HF→SiF4+H2
SiF4+2HF→SiH2F6
すなわち、シリコン基板からなる半導体基板10の陽極酸化では、Fイオンの供給量とホールh+の供給量との兼ね合いで多孔質化あるいは電解研磨が起こることが知られており、Fイオンの供給量の方がホールの供給量よりも多い場合には多孔質化が起こり、ホールh+の供給量がFイオンの供給量よりも多い場合には電解研磨が起こる。したがって、本基本例のように半導体基板10としてp形のシリコン基板を用いている場合には、陽極酸化による多孔質化の速度はホールh+の供給量で決まるから、半導体基板10中を流れる電流の電流密度で多孔質化の速度が決まり、多孔質部14の厚みが決まることになる。本基本例では、半導体基板10中を図5の矢印で示すような経路で電流が流れるので、半導体基板10の上記他表面側(図5における上面側)では、陽極12の厚み方向に沿った開孔部13の中心線から離れるほど電流密度が徐々に大きくなるような電流密度の面内分布を有することとなり、p形シリコン基板10の上記他表面側に形成される多孔質部14は、陽極12の開孔部13の上記中心線に近くなるほど徐々に薄くなっている。
本実施形態の半導体レンズの製造方法は基本例と略同じであって、所望のレンズ形状に応じてパターン設計した陽極を半導体基板の一表面側に形成する陽極形成工程において、図1(a)に示すようにp形のシリコン基板からなる半導体基板10の一表面側(図1(b)における下面側)に、シリコンレンズからなる半導体レンズ1の形成予定領域ごとに複数個(図示例では、3個であるが、個数は特に限定するものではない)の陽極12a,12b,12cを形成している点が相違する。ここで、図1(a)は陽極形成工程後の下面図を示しており、陽極12a,12b,12cと半導体基板10の上記一表面の露出部位とを識別しやすいように陽極12a,12b,12cにハッチングを施してある。また、本実施形態の半導体レンズの製造方法は、陽極酸化工程において、図1(b)に示すように電圧源31から各陽極12a,12b,12cそれぞれに流れる電流を制御することで上記レンズ形状に対応する多孔質部14を形成するようにしている点で基本例と相違している。なお、他の工程は基本例と同じなので説明を省略する。
本実施形態の半導体レンズの製造方法は実施形態1と略同じであって、実施形態1では複数個の陽極12a,12b,12cに対して1個の電圧源31を共通接続して陽極酸化を行うのに対して、図8に示すように、各陽極12a,12b,12cごとに各別の電圧源31a,31b,31cを接続し、各陽極12a,12b,12cに流す電流を陽極12a,12b,12cごとに独立して制御することで上記レンズ形状に対応する多孔質部14を形成するようにしている点が相違する。ここにおいて、各電圧源31a,31b,31cと各陽極12a,12b,12cとの間には、基本例にて説明した電流センサ32(図4参照)がそれぞれ設けられており、基本例にて説明した制御部33(図4参照)により各電圧源31a,31b,31cを制御するようにしている。なお、他の工程は基本例と同じなので説明を省略する。
本実施形態の半導体レンズの製造方法は実施形態2と略同じであって、図9に示すように、各電圧源31a,31b,31cと各陽極12a,12b,12cとの間に、スイッチSWa,SWb,SWcを挿入してあり、基本例にて説明した制御部33において電圧源31a,31b,31cの制御だけでなくスイッチSWa,SWb,SWcのオンオフ制御を行うようにしている点が相違する。なお、他の工程は実施形態2および基本例と同じなので説明を省略する。
本実施形態の半導体レンズの製造方法は実施形態1と略同じであって、陽極形成工程において半導体基板10の一表面側に2個の陽極12a,12bを形成している点、陽極酸化工程と多孔質部除去工程とからなる基本工程を2回繰り返すようにしている点、1回目の基本工程と2回目の基本工程とで陽極12a,12bの組への通電パターンを異ならせている点などが相違する。なお、実施形態1と同様の工程については説明を適宜省略する。
12a,12b,12c 陽極
14 多孔質部
25 陰極
31 電圧源
Claims (6)
- 半導体基板の一部を除去して半導体レンズを製造する半導体レンズの製造方法であって、所望のレンズ形状に応じてパターン設計した陽極を半導体基板の一表面側に形成する陽極形成工程と、電解液中で半導体基板の他表面側に対向配置される陰極と陽極との間に通電して半導体基板の他表面側に除去部位となる多孔質部を形成する陽極酸化工程と、多孔質部を除去する多孔質部除去工程とを備え、陽極形成工程では、陽極と半導体基板との接触がオーミック接触となるように前記陽極を複数個形成し、陽極酸化工程では、電解液として、半導体基板の構成元素の酸化物をエッチング除去する溶液を用いるようにし、各陽極それぞれに流れる電流を制御することで前記レンズ形状に対応する多孔質部を形成することを特徴とする半導体レンズの製造方法。
- 前記陽極酸化工程では、前記各陽極に流す電流を前記陽極ごとに独立して制御することを特徴とする請求項1記載の半導体レンズの製造方法。
- 前記レンズ形状は、少なくとも一面が凸曲面のレンズ形状であり、前記陽極形成工程では、前記複数個の陽極の大きさを異ならせ相対的に大きな陽極が相対的に小さな陽極を囲むようにし、前記陽極酸化工程では、前記複数個の陽極のうち外側の陽極ほど通電時間を長くすることを特徴とする請求項1記載の半導体レンズの製造方法。
- 前記レンズ形状は、少なくとも一面が凹曲面のレンズ形状であり、前記陽極形成工程では、前記複数個の陽極の大きさを異ならせ相対的に大きな陽極が相対的に小さな陽極を囲むようにし、前記陽極酸化工程では、前記複数個の陽極のうち内側の陽極ほど通電時間を長くすることを特徴とする請求項1記載の半導体レンズの製造方法。
- 前記陽極酸化工程と前記多孔質部除去工程とからなる基本工程を繰り返すことで前記半導体基板を所望のレンズ形状に加工することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の半導体レンズの製造方法。
- 前記半導体基板としてp形のシリコン基板を用いることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の半導体レンズの製造方法。
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