JPH09307144A - 発光素子及びその製造方法 - Google Patents
発光素子及びその製造方法Info
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- JPH09307144A JPH09307144A JP8118700A JP11870096A JPH09307144A JP H09307144 A JPH09307144 A JP H09307144A JP 8118700 A JP8118700 A JP 8118700A JP 11870096 A JP11870096 A JP 11870096A JP H09307144 A JPH09307144 A JP H09307144A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
-
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発光素子と光ファイバとの光軸調整を簡素化
し、高効率で光結合させることできる信頼性に優れた発
光素子の提供及びその発光素子を生産性良く製造できる
発光素子の製造方法の提供を目的としている。 【解決手段】 発光素子１の発光面２の真上に直接形成
された放射線感応性樹脂からなるレンズ５を有すること
によって、発光素子１と光ファイバ６との光軸調整を簡
素化し、高効率で光結合させることが可能である信頼性
に優れた発光素子を提供することが可能となる。また、
複数の発光面を有する発光素子ウエハー上にレジスト層
を形成する工程と、発光面の真上部分をマスクする工程
と、マスク部分以外のレジスト層を除去する工程と、レ
ジスト層をレンズに成形する工程を備えたことにより、
信頼性に優れた発光素子を製造することができる製造方
法を提供することが可能となる。
し、高効率で光結合させることできる信頼性に優れた発
光素子の提供及びその発光素子を生産性良く製造できる
発光素子の製造方法の提供を目的としている。 【解決手段】 発光素子１の発光面２の真上に直接形成
された放射線感応性樹脂からなるレンズ５を有すること
によって、発光素子１と光ファイバ６との光軸調整を簡
素化し、高効率で光結合させることが可能である信頼性
に優れた発光素子を提供することが可能となる。また、
複数の発光面を有する発光素子ウエハー上にレジスト層
を形成する工程と、発光面の真上部分をマスクする工程
と、マスク部分以外のレジスト層を除去する工程と、レ
ジスト層をレンズに成形する工程を備えたことにより、
信頼性に優れた発光素子を製造することができる製造方
法を提供することが可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子及びその
製造方法、特にレンズ機能を備えた発光素子及びその製
造方法に関するものである。
製造方法、特にレンズ機能を備えた発光素子及びその製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信用の発光素子として半導体レーザ
やＬＥＤが用いられている。これらの発光素子と光伝送
媒体である光ファイバを高効率でかつ簡単に光結合させ
るために、発光素子とレンズを組み合わせた発光素子モ
ジュールや発光素子自身にレンズ機能を付与した発光素
子の開発が盛んに行われている。このような従来の発光
素子について、図６〜図８を用いて説明する。
やＬＥＤが用いられている。これらの発光素子と光伝送
媒体である光ファイバを高効率でかつ簡単に光結合させ
るために、発光素子とレンズを組み合わせた発光素子モ
ジュールや発光素子自身にレンズ機能を付与した発光素
子の開発が盛んに行われている。このような従来の発光
素子について、図６〜図８を用いて説明する。
【０００３】図６は、個別に配置された発光素子とレン
ズ及び光ファイバとの光結合を示す断面模式図であり、
図７は一体化されたレンズを有する発光素子と光ファイ
バとの光結合を示す断面模式図であり、図８は一部分を
レンズ状に成形した発光素子と光ファイバとの光結合を
示す断面模式図である。図６〜図８において、１８は発
光素子、１９は発光面、２０はレンズ、２１は光ファイ
バ、２２は発光素子と一体化されたレンズ、２３は接着
剤、２４は発光素子の一部に形成されたレンズを示して
いる。図６に示したように、発光素子１８とレンズ２０
を個別部品として配置する場合には、発光素子１８と光
ファイバ２１との光結合効率が高くなるように、発光素
子１８に対してレンズ２０と光ファイバ２１をそれぞれ
光軸調整する必要があるため、光軸調整が煩雑で多大な
時間を要していた。これに対して、図７に示したよう
に、レンズ２２を接着剤２３により発光面１９の真上に
おいて発光素子１８に固定し、発光素子１８とレンズ２
２を一体化したり、図８に示したように、発光面１９の
真上の発光素子１８の一部をレンズ状に成形して、発光
素子にレンズ機能を付与したりして、レンズを個別に光
軸調整する作業を無くし光軸調整を簡素化するととも
に、発光素子と光ファイバとの結合に必要な部品点数を
削減することが行われてきた。
ズ及び光ファイバとの光結合を示す断面模式図であり、
図７は一体化されたレンズを有する発光素子と光ファイ
バとの光結合を示す断面模式図であり、図８は一部分を
レンズ状に成形した発光素子と光ファイバとの光結合を
示す断面模式図である。図６〜図８において、１８は発
光素子、１９は発光面、２０はレンズ、２１は光ファイ
バ、２２は発光素子と一体化されたレンズ、２３は接着
剤、２４は発光素子の一部に形成されたレンズを示して
いる。図６に示したように、発光素子１８とレンズ２０
を個別部品として配置する場合には、発光素子１８と光
ファイバ２１との光結合効率が高くなるように、発光素
子１８に対してレンズ２０と光ファイバ２１をそれぞれ
光軸調整する必要があるため、光軸調整が煩雑で多大な
時間を要していた。これに対して、図７に示したよう
に、レンズ２２を接着剤２３により発光面１９の真上に
おいて発光素子１８に固定し、発光素子１８とレンズ２
２を一体化したり、図８に示したように、発光面１９の
真上の発光素子１８の一部をレンズ状に成形して、発光
素子にレンズ機能を付与したりして、レンズを個別に光
軸調整する作業を無くし光軸調整を簡素化するととも
に、発光素子と光ファイバとの結合に必要な部品点数を
削減することが行われてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のレンズ機能を備えた発光素子においては、レンズを
発光素子に接着剤等により固定する場合、その接着工程
が必要であるとともに発光素子とレンズとの接着部分に
おける長期的な安定性及び信頼性に欠けるという問題を
有していた。また、一部をレンズ状に成形した発光素子
についても、イオンエッチング等のレンズ状加工成形が
いまだ技術開発の段階であり、所望の形状に成形するこ
とが困難で光ファイバとの光結合効率が低く、発光素子
の生産性も悪いという問題を有していた。
来のレンズ機能を備えた発光素子においては、レンズを
発光素子に接着剤等により固定する場合、その接着工程
が必要であるとともに発光素子とレンズとの接着部分に
おける長期的な安定性及び信頼性に欠けるという問題を
有していた。また、一部をレンズ状に成形した発光素子
についても、イオンエッチング等のレンズ状加工成形が
いまだ技術開発の段階であり、所望の形状に成形するこ
とが困難で光ファイバとの光結合効率が低く、発光素子
の生産性も悪いという問題を有していた。
【０００５】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
のであり、発光素子の発光面の真上に放射線感応性樹脂
からなるレンズを直接形成することによって、発光素子
と光ファイバとの光軸調整を簡素化し、高効率で光結合
させることが可能である信頼性に優れた発光素子の提供
及び発光素子と光ファイバとの光軸調整を簡素化し、高
効率で光結合させることが可能である信頼性に優れた発
光素子を生産性良く製造することができる発光素子の製
造方法を提供することを目的としている。
のであり、発光素子の発光面の真上に放射線感応性樹脂
からなるレンズを直接形成することによって、発光素子
と光ファイバとの光軸調整を簡素化し、高効率で光結合
させることが可能である信頼性に優れた発光素子の提供
及び発光素子と光ファイバとの光軸調整を簡素化し、高
効率で光結合させることが可能である信頼性に優れた発
光素子を生産性良く製造することができる発光素子の製
造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の発光素子は、発
光素子の発光面の真上に直接形成された放射線感応性樹
脂からなるレンズを有する構成よりなる。この構成によ
り、発光素子と光ファイバとの光軸調整を簡素化し、高
効率で光結合させることが可能である信頼性に優れた発
光素子を提供することが可能となる。また、本発明の発
光素子の製造方法は、複数の発光面を有する発光素子ウ
エハー上又は複数の発光面を有する発光素子ウエハー上
に形成された下地膜上に放射線感応性樹脂からなるレジ
スト層を形成するレジスト層形成工程と、レジスト層形
成工程により形成されたレジスト層の各発光面の真上部
分を所定の大きさでマスクするマスク工程と、マスク工
程によりマスクされたレジスト層のみを残して他の部分
のレジスト層を発光素子ウエハー上から取り除くレジス
ト層除去工程と、レジスト層除去工程により発光素子ウ
エハー上に残されたレジスト層を半球状又は擬似半球状
のレンズに成形するレジスト層成形工程を備えた構成よ
りなる。この構成により、発光素子と光ファイバとの光
軸調整を簡素化し、高効率で光結合させることが可能で
ある信頼性に優れた発光素子を生産性良く製造すること
ができる発光素子の製造方法を提供することが可能とな
る。
光素子の発光面の真上に直接形成された放射線感応性樹
脂からなるレンズを有する構成よりなる。この構成によ
り、発光素子と光ファイバとの光軸調整を簡素化し、高
効率で光結合させることが可能である信頼性に優れた発
光素子を提供することが可能となる。また、本発明の発
光素子の製造方法は、複数の発光面を有する発光素子ウ
エハー上又は複数の発光面を有する発光素子ウエハー上
に形成された下地膜上に放射線感応性樹脂からなるレジ
スト層を形成するレジスト層形成工程と、レジスト層形
成工程により形成されたレジスト層の各発光面の真上部
分を所定の大きさでマスクするマスク工程と、マスク工
程によりマスクされたレジスト層のみを残して他の部分
のレジスト層を発光素子ウエハー上から取り除くレジス
ト層除去工程と、レジスト層除去工程により発光素子ウ
エハー上に残されたレジスト層を半球状又は擬似半球状
のレンズに成形するレジスト層成形工程を備えた構成よ
りなる。この構成により、発光素子と光ファイバとの光
軸調整を簡素化し、高効率で光結合させることが可能で
ある信頼性に優れた発光素子を生産性良く製造すること
ができる発光素子の製造方法を提供することが可能とな
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、発光素子の発光面の真上に直接形成された放射線感
応性樹脂からなるレンズを有することとしたものであ
り、発光素子と光ファイバとの光軸調整を簡素化し、高
効率で光結合させることが可能である信頼性に優れた発
光素子が得られるという作用を有する。
は、発光素子の発光面の真上に直接形成された放射線感
応性樹脂からなるレンズを有することとしたものであ
り、発光素子と光ファイバとの光軸調整を簡素化し、高
効率で光結合させることが可能である信頼性に優れた発
光素子が得られるという作用を有する。
【０００８】放射線感応性樹脂としては、（Ａ）アルカ
リ可溶性樹脂と、放射線感応性酸生成化合物と、エポキ
シ基を分子内に少なくとも２個有する化合物、を含有す
る放射線感応性樹脂組成物、（Ｂ）ｐ−ヒドロキシスチ
レン類のホモポリマー又はｐ−ヒドロキシスチレン類と
スチレン類のコポリマーであってｐ−ヒドロキシスチレ
ン類に由来する構造単位が少なくとも７０モル％を占め
るアルカリ可溶性ポリマーと、１，２−ナフトキノンジ
アジドスルホン酸エステルと、分子内に少なくとも２個
のエポキシ基を有する化合物、を含有する放射線感応性
樹脂組成物、（Ｃ）アルカリ可溶性樹脂と、１，２−キ
ノンジアジド化合物と、分子内に２個以上のエポキシ基
を有する化合物と、メラミン類と、トリハロメチルトリ
アジン類又はオニウム塩類、を含有する放射線感応性樹
脂組成物、（Ｄ）不飽和カルボン酸及び／又は不飽和カ
ルボン酸無水物と、エポキシ基含有ラジカル重合性化合
物と、モノ及び／又はジオレフィン系不飽和化合物との
共重合体からなる樹脂及び放射線吸収性化合物、を含有
する放射線感応性樹脂組成物等から得られる放射線感応
性樹脂が用いられるが、特にこれに限定されるものでは
なく、放射線照射により硬化し、さらに加熱処理によっ
て形状を変化させることが可能で、加熱処理後において
は耐熱変形性及び透明性に優れた屈折率の高い熱硬化性
樹脂であれば良い。
リ可溶性樹脂と、放射線感応性酸生成化合物と、エポキ
シ基を分子内に少なくとも２個有する化合物、を含有す
る放射線感応性樹脂組成物、（Ｂ）ｐ−ヒドロキシスチ
レン類のホモポリマー又はｐ−ヒドロキシスチレン類と
スチレン類のコポリマーであってｐ−ヒドロキシスチレ
ン類に由来する構造単位が少なくとも７０モル％を占め
るアルカリ可溶性ポリマーと、１，２−ナフトキノンジ
アジドスルホン酸エステルと、分子内に少なくとも２個
のエポキシ基を有する化合物、を含有する放射線感応性
樹脂組成物、（Ｃ）アルカリ可溶性樹脂と、１，２−キ
ノンジアジド化合物と、分子内に２個以上のエポキシ基
を有する化合物と、メラミン類と、トリハロメチルトリ
アジン類又はオニウム塩類、を含有する放射線感応性樹
脂組成物、（Ｄ）不飽和カルボン酸及び／又は不飽和カ
ルボン酸無水物と、エポキシ基含有ラジカル重合性化合
物と、モノ及び／又はジオレフィン系不飽和化合物との
共重合体からなる樹脂及び放射線吸収性化合物、を含有
する放射線感応性樹脂組成物等から得られる放射線感応
性樹脂が用いられるが、特にこれに限定されるものでは
なく、放射線照射により硬化し、さらに加熱処理によっ
て形状を変化させることが可能で、加熱処理後において
は耐熱変形性及び透明性に優れた屈折率の高い熱硬化性
樹脂であれば良い。
【０００９】本発明の請求項２に記載の発明は、レンズ
が、発光素子の表面に形成された下地膜上に直接形成さ
れていることとしたものであり、下地膜によって発光素
子表面の凹凸を緩和するとともに、発光素子とレンズと
の密着性が向上するという作用を有する。
が、発光素子の表面に形成された下地膜上に直接形成さ
れていることとしたものであり、下地膜によって発光素
子表面の凹凸を緩和するとともに、発光素子とレンズと
の密着性が向上するという作用を有する。
【００１０】下地膜としては、発光素子上に放射線感応
性樹脂からなるレンズを形成する際の加熱処理に対して
耐熱性を有し、かつ発光素子や放射線感応性樹脂と化学
的に反応性がない熱硬化性樹脂が用いられる。
性樹脂からなるレンズを形成する際の加熱処理に対して
耐熱性を有し、かつ発光素子や放射線感応性樹脂と化学
的に反応性がない熱硬化性樹脂が用いられる。
【００１１】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１又は２の内のいずれか１に記載の発明において、発光
素子が、複数の発光面と各発光面に対応する複数のレン
ズを有することとしたものであり、複数の光ファイバが
配設された光ファイバアレイへ高効率でかつ簡単に光結
合させることができる発光素子が得られるという作用を
有する。
１又は２の内のいずれか１に記載の発明において、発光
素子が、複数の発光面と各発光面に対応する複数のレン
ズを有することとしたものであり、複数の光ファイバが
配設された光ファイバアレイへ高効率でかつ簡単に光結
合させることができる発光素子が得られるという作用を
有する。
【００１２】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
１乃至３の内のいずれか１に記載の発明において、発光
素子が、面発光半導体レーザ又は面発光ＬＥＤであるこ
ととしたものであり、面発光半導体レーザ又は面発光Ｌ
ＥＤの発光面から出射される発散光を高効率でかつ簡単
に光ファイバへ光結合させることができるという作用を
有する。
１乃至３の内のいずれか１に記載の発明において、発光
素子が、面発光半導体レーザ又は面発光ＬＥＤであるこ
ととしたものであり、面発光半導体レーザ又は面発光Ｌ
ＥＤの発光面から出射される発散光を高効率でかつ簡単
に光ファイバへ光結合させることができるという作用を
有する。
【００１３】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
１乃至４の内のいずれか１に記載の発明において、発光
素子から出射されレンズを通過した光が、所定の位置に
おいて所定のスポット径を有する集束光となることとし
たものであり、レンズを通過した光をシングルモードフ
ァイバ又はマルチモードファイバのコア部へ高効率でか
つ簡単に光結合させることができるという作用を有す
る。
１乃至４の内のいずれか１に記載の発明において、発光
素子から出射されレンズを通過した光が、所定の位置に
おいて所定のスポット径を有する集束光となることとし
たものであり、レンズを通過した光をシングルモードフ
ァイバ又はマルチモードファイバのコア部へ高効率でか
つ簡単に光結合させることができるという作用を有す
る。
【００１４】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項
５に記載の発明において、スポット径が、８〜６０μ
ｍ、好ましくは１０〜５０μｍであることとしたもので
あり、シングルモードファイバ又はマルチモードファイ
バのコア部への光結合効率が向上するという作用を有す
る。スポット径が１０μｍよりも小さくなるにつれて、
シングルモードファイバのモードフィールド径よりもス
ポット径が小さくなり、シングルモードファイバへの光
結合効率が低下する傾向を生じ、５０μｍよりも大きく
なるにつれてマルチモードファイバのコア径よりもスポ
ット径が大きくなり、マルチモードファイバへの光結合
効率が低下する傾向を生じるので、それぞれ好ましくな
い。
５に記載の発明において、スポット径が、８〜６０μ
ｍ、好ましくは１０〜５０μｍであることとしたもので
あり、シングルモードファイバ又はマルチモードファイ
バのコア部への光結合効率が向上するという作用を有す
る。スポット径が１０μｍよりも小さくなるにつれて、
シングルモードファイバのモードフィールド径よりもス
ポット径が小さくなり、シングルモードファイバへの光
結合効率が低下する傾向を生じ、５０μｍよりも大きく
なるにつれてマルチモードファイバのコア径よりもスポ
ット径が大きくなり、マルチモードファイバへの光結合
効率が低下する傾向を生じるので、それぞれ好ましくな
い。
【００１５】本発明の請求項７に記載の発明は、請求項
１乃至４の内のいずれか１に記載の発明において、発光
素子から出射されレンズを通過した光が、所定方向への
平行光となることとしたものであり、平行光を別部品で
あるレンズで集光した後光ファイバへ結合させることが
可能になるとともに、光軸の水平及び垂直方向における
発光素子と光ファイバとの光軸調整の許容幅を大きくす
ることができるという作用を有する。
１乃至４の内のいずれか１に記載の発明において、発光
素子から出射されレンズを通過した光が、所定方向への
平行光となることとしたものであり、平行光を別部品で
あるレンズで集光した後光ファイバへ結合させることが
可能になるとともに、光軸の水平及び垂直方向における
発光素子と光ファイバとの光軸調整の許容幅を大きくす
ることができるという作用を有する。
【００１６】本発明の請求項８に記載の発明は、複数の
発光面を有する発光素子ウエハー上に放射線感応性樹脂
からなるレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、
レジスト層形成工程により形成されたレジスト層の各発
光面の真上部分を所定の大きさでマスクするマスク工程
と、マスク工程によりマスクされたレジスト層のみを残
して他の部分のレジスト層を発光素子ウエハー上から取
り除くレジスト層除去工程と、レジスト層除去工程によ
り発光素子ウエハー上に残されたレジスト層を半球状又
は擬似半球状のレンズに成形するレジスト層成形工程を
備えたこととしたものであり、発光素子と光ファイバと
の光軸調整を簡素化し、高効率で光結合させることが可
能である信頼性に優れた発光素子を生産性良く製造する
ことができるという作用を有する。
発光面を有する発光素子ウエハー上に放射線感応性樹脂
からなるレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、
レジスト層形成工程により形成されたレジスト層の各発
光面の真上部分を所定の大きさでマスクするマスク工程
と、マスク工程によりマスクされたレジスト層のみを残
して他の部分のレジスト層を発光素子ウエハー上から取
り除くレジスト層除去工程と、レジスト層除去工程によ
り発光素子ウエハー上に残されたレジスト層を半球状又
は擬似半球状のレンズに成形するレジスト層成形工程を
備えたこととしたものであり、発光素子と光ファイバと
の光軸調整を簡素化し、高効率で光結合させることが可
能である信頼性に優れた発光素子を生産性良く製造する
ことができるという作用を有する。
【００１７】本発明の請求項９に記載の発明は、複数の
発光面を有する発光素子ウエハー上に下地膜を形成する
下地膜形成工程と、下地膜形成工程により形成された下
地膜上に放射線感応性樹脂からなるレジスト層を形成す
るレジスト層形成工程と、レジスト層形成工程により形
成されたレジスト層の各発光面の真上部分を所定の大き
さでマスクするマスク工程と、マスク工程によりマスク
されたレジスト層のみを残して他の部分のレジスト層を
発光素子ウエハー上から取り除くレジスト層除去工程
と、レジスト層除去工程により発光素子ウエハー上に残
されたレジスト層を半球状又は擬似半球状のレンズに成
形するレジスト層成形工程を備えたこととしたものであ
り、下地膜によって発光素子表面の凹凸を緩和すること
によって、発光素子と光ファイバとの光軸調整を簡素化
し、高効率で光結合させることができるとともに、発光
素子とレンズとの密着性が高い信頼性に優れた発光素子
を生産性良く製造することができるという作用を有す
る。
発光面を有する発光素子ウエハー上に下地膜を形成する
下地膜形成工程と、下地膜形成工程により形成された下
地膜上に放射線感応性樹脂からなるレジスト層を形成す
るレジスト層形成工程と、レジスト層形成工程により形
成されたレジスト層の各発光面の真上部分を所定の大き
さでマスクするマスク工程と、マスク工程によりマスク
されたレジスト層のみを残して他の部分のレジスト層を
発光素子ウエハー上から取り除くレジスト層除去工程
と、レジスト層除去工程により発光素子ウエハー上に残
されたレジスト層を半球状又は擬似半球状のレンズに成
形するレジスト層成形工程を備えたこととしたものであ
り、下地膜によって発光素子表面の凹凸を緩和すること
によって、発光素子と光ファイバとの光軸調整を簡素化
し、高効率で光結合させることができるとともに、発光
素子とレンズとの密着性が高い信頼性に優れた発光素子
を生産性良く製造することができるという作用を有す
る。
【００１８】以下に本発明の実施の形態の具体例を図１
〜図４を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の第１実施の形態にお
ける発光素子と光ファイバとの光結合を示す断面模式図
である。図１において、１は発光素子、２は発光面、３
は上部電極、４は下部電極、５はレンズ、６は光ファイ
バ、３０ａ、３０ｂは上部電極３、下部電極４のそれぞ
れに配設されたリード線である。発光素子としては、面
発光半導体レーザ、面発光ＬＥＤ等が用いられ、また光
ファイバとしては、シングルモードファイバ、マルチモ
ードファイバ等が用いられる。図１において、リード線
３０ａ、３０ｂによって接続された電極駆動装置（図示
せず）を用いて、発光素子１の一部に形成された上部電
極３と下部電極４の間に所定の電流を通電することによ
り、発光面２から出射された光が発光素子１の発光面２
の真上に形成された放射線感応性樹脂からなるレンズ５
によって集光された後、光ファイバ６に結合される。
〜図４を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の第１実施の形態にお
ける発光素子と光ファイバとの光結合を示す断面模式図
である。図１において、１は発光素子、２は発光面、３
は上部電極、４は下部電極、５はレンズ、６は光ファイ
バ、３０ａ、３０ｂは上部電極３、下部電極４のそれぞ
れに配設されたリード線である。発光素子としては、面
発光半導体レーザ、面発光ＬＥＤ等が用いられ、また光
ファイバとしては、シングルモードファイバ、マルチモ
ードファイバ等が用いられる。図１において、リード線
３０ａ、３０ｂによって接続された電極駆動装置（図示
せず）を用いて、発光素子１の一部に形成された上部電
極３と下部電極４の間に所定の電流を通電することによ
り、発光面２から出射された光が発光素子１の発光面２
の真上に形成された放射線感応性樹脂からなるレンズ５
によって集光された後、光ファイバ６に結合される。
【００１９】以上のように、本実施の形態によれば、発
光素子の発光面の真上に放射線感応性樹脂からなるレン
ズを直接形成することによって、発光素子と光ファイバ
との光軸調整を簡素化し、高効率で光結合させることが
可能となる。
光素子の発光面の真上に放射線感応性樹脂からなるレン
ズを直接形成することによって、発光素子と光ファイバ
との光軸調整を簡素化し、高効率で光結合させることが
可能となる。
【００２０】（実施の形態２）図２は、本発明の第２実
施の形態における発光素子と光ファイバとの光結合を示
す断面模式図である。図２において、７は発光素子、８
は光ファイバアレイである。発光面２、上部電極３、下
部電極４、レンズ５、光ファイバ６、リード線３０ａ、
３０ｂは第１実施の形態と同様のものなので、同一の符
号を付して説明を省略する。図２に示したように、発光
素子７は複数の発光面２を有しており、各発光面２の真
上に形成された放射線感応性樹脂からなるレンズ５を介
して、各発光面２から出射された光は集束され、複数の
光ファイバ６を配設した光ファイバアレイ８の対応する
各光ファイバ６へ結合される。
施の形態における発光素子と光ファイバとの光結合を示
す断面模式図である。図２において、７は発光素子、８
は光ファイバアレイである。発光面２、上部電極３、下
部電極４、レンズ５、光ファイバ６、リード線３０ａ、
３０ｂは第１実施の形態と同様のものなので、同一の符
号を付して説明を省略する。図２に示したように、発光
素子７は複数の発光面２を有しており、各発光面２の真
上に形成された放射線感応性樹脂からなるレンズ５を介
して、各発光面２から出射された光は集束され、複数の
光ファイバ６を配設した光ファイバアレイ８の対応する
各光ファイバ６へ結合される。
【００２１】以上のように、本実施の形態によれば、複
数の発光面を有する発光素子上に各発光面に対応した放
射線感応性樹脂からなるレンズを直接形成することによ
って、複数の発光面を有する発光素子と光ファイバアレ
イとの光軸調整を簡素化し、各発光面から出射された光
を各光ファイバへ高効率で光結合させることが可能とな
る。
数の発光面を有する発光素子上に各発光面に対応した放
射線感応性樹脂からなるレンズを直接形成することによ
って、複数の発光面を有する発光素子と光ファイバアレ
イとの光軸調整を簡素化し、各発光面から出射された光
を各光ファイバへ高効率で光結合させることが可能とな
る。
【００２２】尚、図２において、発光素子の発光面及び
光ファイバアレイに配設された光ファイバの数を３つと
したが、特にこれに限定されるものではない。
光ファイバアレイに配設された光ファイバの数を３つと
したが、特にこれに限定されるものではない。
【００２３】（実施の形態３）図３は、本発明の第３実
施の形態における発光素子と光ファイバとの光結合を示
す断面模式図である。図３において、発光素子１、発光
面２、上部電極３、下部電極４、レンズ５、光ファイバ
６、リード線３０ａ、３０ｂは第１実施の形態と同様の
ものなので、同一の符号を付して説明を省略する。ま
た、図３において９はレンズを示す。レンズ９として
は、球レンズ、非球面レンズ、円柱レンズ等が用いられ
るが、平行光を集束することができるレンズであれば特
に限定されるものではない。図３に示したように、発光
面２から出射された光はレンズ５によって平行光とな
り、その後発光素子１と光ファイバ６との間に配置され
た別部材のレンズ９へ入射して集束され、光ファイバ６
へ結合する。
施の形態における発光素子と光ファイバとの光結合を示
す断面模式図である。図３において、発光素子１、発光
面２、上部電極３、下部電極４、レンズ５、光ファイバ
６、リード線３０ａ、３０ｂは第１実施の形態と同様の
ものなので、同一の符号を付して説明を省略する。ま
た、図３において９はレンズを示す。レンズ９として
は、球レンズ、非球面レンズ、円柱レンズ等が用いられ
るが、平行光を集束することができるレンズであれば特
に限定されるものではない。図３に示したように、発光
面２から出射された光はレンズ５によって平行光とな
り、その後発光素子１と光ファイバ６との間に配置され
た別部材のレンズ９へ入射して集束され、光ファイバ６
へ結合する。
【００２４】以上のように、本実施の形態によれば、発
光素子上に直接形成された放射線感応性樹脂からなるレ
ンズによって、発光面から出射された光を平行光にした
後、別レンズを介して光ファイバへ結合させることによ
って、光軸の水平及び垂直方向における発光素子と光フ
ァイバとの光軸調整の許容幅を大きくし、光軸調整をさ
らに簡素化することができる。
光素子上に直接形成された放射線感応性樹脂からなるレ
ンズによって、発光面から出射された光を平行光にした
後、別レンズを介して光ファイバへ結合させることによ
って、光軸の水平及び垂直方向における発光素子と光フ
ァイバとの光軸調整の許容幅を大きくし、光軸調整をさ
らに簡素化することができる。
【００２５】尚、本実施の形態においては、発光素子内
の発光面の数を１つとしたが、複数の発光面を有する発
光素子の各発光面の真上に複数のレンズを直接形成する
ものでもよい。また、上記第１実施の形態〜第３実施の
形態においては、発光素子の表面上に形成された下地膜
上に放射線感応性樹脂からなるレンズが直接形成された
構成も可能である。
の発光面の数を１つとしたが、複数の発光面を有する発
光素子の各発光面の真上に複数のレンズを直接形成する
ものでもよい。また、上記第１実施の形態〜第３実施の
形態においては、発光素子の表面上に形成された下地膜
上に放射線感応性樹脂からなるレンズが直接形成された
構成も可能である。
【００２６】（実施の形態４）図４（ａ）は発光素子ウ
エハーの断面模式図であり、図４（ｂ）は本発明の第４
実施の形態のレジスト層形成工程によりレジスト層が形
成された発光素子ウエハーの断面模式図であり、図４
（ｃ）は本発明の第４実施の形態のレジスト層除去工程
により発光面の真上部分だけにレジスト層が形成された
発光素子ウエハーの断面模式図であり、図４（ｄ）は本
発明の第４実施の形態のレジスト層成形工程により擬似
半球状のレンズが形成された発光素子ウエハーの断面模
式図である。図４（ａ）〜図４（ｄ）において、１０は
発光素子ウエハー、１１は発光面、１２は上部電極層、
１３は下部電極層、１４はレジスト層、１５は部分レジ
スト層、１６はレンズである。発光素子ウエハーとして
は、面発光半導体レーザ、面発光ＬＥＤ等のウエハーが
用いられる。
エハーの断面模式図であり、図４（ｂ）は本発明の第４
実施の形態のレジスト層形成工程によりレジスト層が形
成された発光素子ウエハーの断面模式図であり、図４
（ｃ）は本発明の第４実施の形態のレジスト層除去工程
により発光面の真上部分だけにレジスト層が形成された
発光素子ウエハーの断面模式図であり、図４（ｄ）は本
発明の第４実施の形態のレジスト層成形工程により擬似
半球状のレンズが形成された発光素子ウエハーの断面模
式図である。図４（ａ）〜図４（ｄ）において、１０は
発光素子ウエハー、１１は発光面、１２は上部電極層、
１３は下部電極層、１４はレジスト層、１５は部分レジ
スト層、１６はレンズである。発光素子ウエハーとして
は、面発光半導体レーザ、面発光ＬＥＤ等のウエハーが
用いられる。
【００２７】図４（ａ）〜図４（ｄ）を用いて、本実施
の形態による発光素子の製造方法を説明する。図４
（ａ）に示した複数の発光面１１を有する発光素子ウエ
ハー１０の発光方向側の表面上に、図４（ｂ）に示した
ように放射線感応性樹脂からなるレジスト層１４を形成
する。次に、レジスト層１４の発光面１１の真上部分を
クロムマスク等によりマスクし、ＵＶ露光し、現像・洗
浄する所謂フォトリソグラフィー技術によって、図４
（ｃ）に示したように発光素子ウエハー１０上に部分レ
ジスト層１５を残して他のレジスト層１４を除去する。
その後、発光素子ウエハー１０の水分を十分に除去し、
部分レジスト層１５にポスト露光した後、発光素子ウエ
ハー１０を加熱して部分レジスト層１５を半球状又は擬
似半球状に成形することによって、図４（ｄ）に示した
ようにレンズ１６を発光素子ウエハー１０上に直接形成
する。この後、発光素子ウエハー１０を所定の大きさの
チップに切断する工程（図示せず）と各チップにリード
線を配設する工程（図示せず）を経て、発光素子が完成
する。
の形態による発光素子の製造方法を説明する。図４
（ａ）に示した複数の発光面１１を有する発光素子ウエ
ハー１０の発光方向側の表面上に、図４（ｂ）に示した
ように放射線感応性樹脂からなるレジスト層１４を形成
する。次に、レジスト層１４の発光面１１の真上部分を
クロムマスク等によりマスクし、ＵＶ露光し、現像・洗
浄する所謂フォトリソグラフィー技術によって、図４
（ｃ）に示したように発光素子ウエハー１０上に部分レ
ジスト層１５を残して他のレジスト層１４を除去する。
その後、発光素子ウエハー１０の水分を十分に除去し、
部分レジスト層１５にポスト露光した後、発光素子ウエ
ハー１０を加熱して部分レジスト層１５を半球状又は擬
似半球状に成形することによって、図４（ｄ）に示した
ようにレンズ１６を発光素子ウエハー１０上に直接形成
する。この後、発光素子ウエハー１０を所定の大きさの
チップに切断する工程（図示せず）と各チップにリード
線を配設する工程（図示せず）を経て、発光素子が完成
する。
【００２８】以上のように、本実施の形態によれば、フ
ォトリソグラフィー技術を用いて発光素子ウエハー上に
放射線感応性樹脂からなるレンズを直接形成することに
よって、発光素子と光ファイバとの光軸調整を簡素化
し、高効率で光結合させることが可能である信頼性に優
れた発光素子を生産性良く製造することができる。
ォトリソグラフィー技術を用いて発光素子ウエハー上に
放射線感応性樹脂からなるレンズを直接形成することに
よって、発光素子と光ファイバとの光軸調整を簡素化
し、高効率で光結合させることが可能である信頼性に優
れた発光素子を生産性良く製造することができる。
【００２９】（実施の形態５）図５（ａ）は発光素子ウ
エハーの断面模式図であり、図５（ｂ）は本発明の第５
実施の形態の下地膜形成工程により下地膜が形成された
発光素子ウエハーの断面模式図であり、図５（ｃ）は本
発明の第５実施の形態のレジスト層形成工程により下地
膜上にレジスト層が形成された発光素子ウエハーの断面
模式図であり、図５（ｄ）は本発明の第５実施の形態の
レジスト層除去工程により発光面の真上部分だけにレジ
スト層が形成された発光素子ウエハーの断面模式図であ
り、図５（ｅ）は本発明の第５実施の形態のレジスト層
成形工程により擬似半球状のレンズが形成された発光素
子ウエハーの断面模式図である。図５（ａ）〜図５
（ｅ）において、１７は下地膜であり、発光素子ウエハ
ー１０、発光面１１、上部電極層１２、下部電極層１
３、レジスト層１４、部分レジスト層１５、レンズ１６
は第４実施の形態と同様のものなので、同一の符号を付
して説明を省略する。
エハーの断面模式図であり、図５（ｂ）は本発明の第５
実施の形態の下地膜形成工程により下地膜が形成された
発光素子ウエハーの断面模式図であり、図５（ｃ）は本
発明の第５実施の形態のレジスト層形成工程により下地
膜上にレジスト層が形成された発光素子ウエハーの断面
模式図であり、図５（ｄ）は本発明の第５実施の形態の
レジスト層除去工程により発光面の真上部分だけにレジ
スト層が形成された発光素子ウエハーの断面模式図であ
り、図５（ｅ）は本発明の第５実施の形態のレジスト層
成形工程により擬似半球状のレンズが形成された発光素
子ウエハーの断面模式図である。図５（ａ）〜図５
（ｅ）において、１７は下地膜であり、発光素子ウエハ
ー１０、発光面１１、上部電極層１２、下部電極層１
３、レジスト層１４、部分レジスト層１５、レンズ１６
は第４実施の形態と同様のものなので、同一の符号を付
して説明を省略する。
【００３０】図５（ａ）〜図５（ｅ）を用いて、本実施
の形態による発光素子の製造方法を説明する。図５
（ａ）に示した複数の発光面１１を有する発光素子ウエ
ハー１０の発光方向側の表面上に、下地材を塗布後加熱
することにより、図５（ｂ）に示したように下地膜１７
を形成する。次に、図５（ｃ）に示したように下地膜１
７上に放射線感応性樹脂からなるレジスト層１４を形成
した後、レジスト層１４の発光面１１の真上部分をクロ
ムマスク等によりマスクし、ＵＶ露光し、現像・リンス
する所謂フォトリソグラフィー技術によって、図５
（ｄ）に示したように発光素子ウエハー１０上に部分レ
ジスト層１５を残して他のレジスト層１４を除去する。
さらに、発光素子ウエハー１０の水分を十分に除去し、
部分レジスト層１５にポスト露光した後、発光素子ウエ
ハー１０を加熱して部分レジスト層１５を半球状又は擬
似半球状に成形することによって、レンズ１６を下地膜
１７上に直接形成する。この後、発光素子ウエハー１０
を所定の大きさのチップに切断する工程（図示せず）と
各チップにリード線を配設する工程（図示せず）を経
て、発光素子ウエハー１０上に形成された下地膜１７上
にレンズ１６が直接形成された発光素子が完成する。
の形態による発光素子の製造方法を説明する。図５
（ａ）に示した複数の発光面１１を有する発光素子ウエ
ハー１０の発光方向側の表面上に、下地材を塗布後加熱
することにより、図５（ｂ）に示したように下地膜１７
を形成する。次に、図５（ｃ）に示したように下地膜１
７上に放射線感応性樹脂からなるレジスト層１４を形成
した後、レジスト層１４の発光面１１の真上部分をクロ
ムマスク等によりマスクし、ＵＶ露光し、現像・リンス
する所謂フォトリソグラフィー技術によって、図５
（ｄ）に示したように発光素子ウエハー１０上に部分レ
ジスト層１５を残して他のレジスト層１４を除去する。
さらに、発光素子ウエハー１０の水分を十分に除去し、
部分レジスト層１５にポスト露光した後、発光素子ウエ
ハー１０を加熱して部分レジスト層１５を半球状又は擬
似半球状に成形することによって、レンズ１６を下地膜
１７上に直接形成する。この後、発光素子ウエハー１０
を所定の大きさのチップに切断する工程（図示せず）と
各チップにリード線を配設する工程（図示せず）を経
て、発光素子ウエハー１０上に形成された下地膜１７上
にレンズ１６が直接形成された発光素子が完成する。
【００３１】以上のように、本実施の形態によれば、下
地膜によって発光素子表面の凹凸を緩和することによっ
て、発光素子と光ファイバとの光軸調整を簡素化し、高
効率で光結合させることができるとともに、発光素子と
レンズとの密着性が高い信頼性に優れた発光素子を生産
性良く製造することができる。
地膜によって発光素子表面の凹凸を緩和することによっ
て、発光素子と光ファイバとの光軸調整を簡素化し、高
効率で光結合させることができるとともに、発光素子と
レンズとの密着性が高い信頼性に優れた発光素子を生産
性良く製造することができる。
【００３２】次に、本発明を実施例を用いて説明する。
【００３３】
（実施例１）複数の発光面を有する半導体レーザウエハ
ー上に出射光を焦点距離約５００μｍ、スポット径１０
μｍの集束光にするためのレンズを形成するため、半導
体レーザウエハーの発光方向側の表面に放射線感応性樹
脂（日本合成ゴム製ＭＦＲ３２６、屈折率１．５４、ポ
ジ型）をスピンコート法により塗布した後、９０℃で３
分間熱処理して、厚さ３μｍのレジスト層を形成した。
このレジスト層を形成した半導体レーザウエハーの各発
光面の真上に直径５０μｍのクロムマスクを施してか
ら、レジスト層側からＵＶ（ｉ線、照射エネルギー１０
０ｍＪ／ｃｍ2）露光した後、半導体レーザウエハーを
テトラメチルアンモニウムハイドライド１．４％水溶液
（日本合成ゴム製）中に２５℃で１分間浸漬して現像
後、超純水を用いて２５℃で２０秒間洗浄して、各発光
面の真上に直径約５０μｍのレジスト層を残して、他の
部分のレジスト層を半導体レーザウエハー上から除去し
た。この半導体レーザウエハー上の水分を十分に除去
し、レジスト層側からＵＶ（ｉ線、照射エネルギー３０
０ｍＪ／ｃｍ2）露光した後、１４０℃で１０分間、ホ
ットプレート上で加熱して各発光面の真上のレジスト層
を溶解し、擬似半球状に成形して放射線感応性樹脂から
なるレンズを各発光面の真上に形成した。レンズを形成
した半導体レーザウエハーを所定の大きさに切断してチ
ップ化した後、各チップの上部電極及び下部電極にリー
ド線を配設してレンズ機能を備えた半導体レーザを作製
した。このようにして作製された半導体レーザのリード
線に１２ｍＡの電流を通電し、発光させたところ、レン
ズを通過した光は半導体レーザーの上部電極から４５０
μｍの位置でスポット径が１０μｍの集束光となってい
ることが判った。
ー上に出射光を焦点距離約５００μｍ、スポット径１０
μｍの集束光にするためのレンズを形成するため、半導
体レーザウエハーの発光方向側の表面に放射線感応性樹
脂（日本合成ゴム製ＭＦＲ３２６、屈折率１．５４、ポ
ジ型）をスピンコート法により塗布した後、９０℃で３
分間熱処理して、厚さ３μｍのレジスト層を形成した。
このレジスト層を形成した半導体レーザウエハーの各発
光面の真上に直径５０μｍのクロムマスクを施してか
ら、レジスト層側からＵＶ（ｉ線、照射エネルギー１０
０ｍＪ／ｃｍ2）露光した後、半導体レーザウエハーを
テトラメチルアンモニウムハイドライド１．４％水溶液
（日本合成ゴム製）中に２５℃で１分間浸漬して現像
後、超純水を用いて２５℃で２０秒間洗浄して、各発光
面の真上に直径約５０μｍのレジスト層を残して、他の
部分のレジスト層を半導体レーザウエハー上から除去し
た。この半導体レーザウエハー上の水分を十分に除去
し、レジスト層側からＵＶ（ｉ線、照射エネルギー３０
０ｍＪ／ｃｍ2）露光した後、１４０℃で１０分間、ホ
ットプレート上で加熱して各発光面の真上のレジスト層
を溶解し、擬似半球状に成形して放射線感応性樹脂から
なるレンズを各発光面の真上に形成した。レンズを形成
した半導体レーザウエハーを所定の大きさに切断してチ
ップ化した後、各チップの上部電極及び下部電極にリー
ド線を配設してレンズ機能を備えた半導体レーザを作製
した。このようにして作製された半導体レーザのリード
線に１２ｍＡの電流を通電し、発光させたところ、レン
ズを通過した光は半導体レーザーの上部電極から４５０
μｍの位置でスポット径が１０μｍの集束光となってい
ることが判った。
【００３４】尚、本実施例における個々の条件は、面発
光半導体レーザの発光条件や所望する焦点距離及びスポ
ット径によって、変更及び／又は最適化される必要があ
る。
光半導体レーザの発光条件や所望する焦点距離及びスポ
ット径によって、変更及び／又は最適化される必要があ
る。
【００３５】（実施例２）複数の発光面を有する半導体
レーザウエハー上に出射光を直径３０μｍの平行光とす
るためのレンズを形成するため、半導体レーザウエハー
の発光方向側の表面に放射線感応性樹脂（日本合成ゴム
製ＭＦＲ３２６、屈折率１．５４、ポジ型）をスピンコ
ート法により塗布した後、９０℃で３分間熱処理して、
厚さ３μｍのレジスト層を形成した。このレジスト層を
形成した半導体レーザウエハーの各発光面の真上に直径
６０μｍのクロムマスクを施してから、レジスト層側か
らＵＶ（ｉ線、照射エネルギー１００ｍＪ／ｃｍ2）露
光した後、半導体レーザウエハーをテトラメチルアンモ
ニウムハイドライド１．４％水溶液（日本合成ゴム製）
中に２５℃で１分間浸漬して現像後、超純水を用いて２
５℃で２０秒間洗浄して、各発光面の真上に直径約６０
μｍのレジスト層を残して、他の部分のレジスト層を半
導体レーザウエハー上から除去した。この半導体レーザ
ウエハー上の水分を十分に除去し、レジスト層側からＵ
Ｖ（ｉ線、照射エネルギー３００ｍＪ／ｃｍ2）露光し
た後、１３０℃で６分間、ホットプレート上で加熱して
各発光面の真上のレジスト層を溶解し、擬似半球状に成
形して放射線感応性樹脂からなるレンズを各発光面の真
上に形成した。レンズを形成した半導体レーザウエハー
を所定の大きさに切断してチップ化した後、各チップの
上部電極及び下部電極にリード線を配設してレンズ機能
を備えた半導体レーザを作製した。このようにして作製
された半導体レーザのリード線に１２ｍＡの電流を通電
し、発光させたところ、レンズを通過した光は半導体レ
ーザーの上部電極から１ｍｍの位置で、発散角０．１°
以下の直径２８μｍの平行光となっていることが判っ
た。
レーザウエハー上に出射光を直径３０μｍの平行光とす
るためのレンズを形成するため、半導体レーザウエハー
の発光方向側の表面に放射線感応性樹脂（日本合成ゴム
製ＭＦＲ３２６、屈折率１．５４、ポジ型）をスピンコ
ート法により塗布した後、９０℃で３分間熱処理して、
厚さ３μｍのレジスト層を形成した。このレジスト層を
形成した半導体レーザウエハーの各発光面の真上に直径
６０μｍのクロムマスクを施してから、レジスト層側か
らＵＶ（ｉ線、照射エネルギー１００ｍＪ／ｃｍ2）露
光した後、半導体レーザウエハーをテトラメチルアンモ
ニウムハイドライド１．４％水溶液（日本合成ゴム製）
中に２５℃で１分間浸漬して現像後、超純水を用いて２
５℃で２０秒間洗浄して、各発光面の真上に直径約６０
μｍのレジスト層を残して、他の部分のレジスト層を半
導体レーザウエハー上から除去した。この半導体レーザ
ウエハー上の水分を十分に除去し、レジスト層側からＵ
Ｖ（ｉ線、照射エネルギー３００ｍＪ／ｃｍ2）露光し
た後、１３０℃で６分間、ホットプレート上で加熱して
各発光面の真上のレジスト層を溶解し、擬似半球状に成
形して放射線感応性樹脂からなるレンズを各発光面の真
上に形成した。レンズを形成した半導体レーザウエハー
を所定の大きさに切断してチップ化した後、各チップの
上部電極及び下部電極にリード線を配設してレンズ機能
を備えた半導体レーザを作製した。このようにして作製
された半導体レーザのリード線に１２ｍＡの電流を通電
し、発光させたところ、レンズを通過した光は半導体レ
ーザーの上部電極から１ｍｍの位置で、発散角０．１°
以下の直径２８μｍの平行光となっていることが判っ
た。
【００３６】尚、本実施例における個々の条件は、面発
光半導体レーザの発光条件や所望する焦点距離及びスポ
ット径によって、変更及び／又は最適化される必要があ
る。
光半導体レーザの発光条件や所望する焦点距離及びスポ
ット径によって、変更及び／又は最適化される必要があ
る。
【００３７】（実施例３）複数の発光面を有するＬＥＤ
ウエハー上に出射光を焦点距離約５００μｍ、スポット
径４０μｍの集束光とするためのレンズを形成するた
め、ＬＥＤウエハーの発光方向側の表面に下地材（日本
合成ゴム製ＬＣ−７００）をスピンコート法により塗布
した後、１５０℃で１０分間熱処理して、厚さ１．０μ
ｍの下地膜を形成した。この下地膜上に放射線感応性樹
脂（日本合成ゴム製ＭＦＲ３２６、屈折率１．５４、ポ
ジ型）をスピンコート法により塗布した後、９０℃で３
分間熱処理して、厚さ２．５μｍのレジスト層を形成し
た。このレジスト層を形成したＬＥＤウエハーの各発光
面の真上に直径７０μｍのクロムマスクを施してから、
レジスト層側からＵＶ（ｉ線、照射エネルギー１００ｍ
Ｊ／ｃｍ2）露光した後、ＬＥＤウエハーをテトラメチ
ルアンモニウムハイドライド１．４％水溶液（日本合成
ゴム製）中に２５℃で１分間浸漬して現像後、超純水を
用いて２５℃で２０秒間洗浄して、各発光面の真上に直
径約７０μｍのレジスト層を残して、他の部分のレジス
ト層をＬＥＤウエハー上から除去した。このＬＥＤウエ
ハー上の水分を十分に除去し、レジスト層側からＵＶ
（ｉ線、照射エネルギー３００ｍＪ／ｃｍ2）露光した
後、１４０℃で８分間、ホットプレート上で加熱して各
発光面の真上のレジスト層を溶解し、擬似半球状に成形
して放射線感応性樹脂からなるレンズをＬＥＤウエハー
の各発光面の真上に形成した。レンズを形成したＬＥＤ
ウエハーを所定の大きさに切断してチップ化した後、各
チップの上部電極及び下部電極にリード線を配設してレ
ンズ機能を備えたＬＥＤを作製した。このようにして作
製されたＬＥＤのリード線に２０ｍＡの電流を通電し、
発光させたところ、レンズを通過した光はＬＥＤの上部
電極から６００μｍの位置でスポット径が４０μｍの集
束光となっていることが判った。
ウエハー上に出射光を焦点距離約５００μｍ、スポット
径４０μｍの集束光とするためのレンズを形成するた
め、ＬＥＤウエハーの発光方向側の表面に下地材（日本
合成ゴム製ＬＣ−７００）をスピンコート法により塗布
した後、１５０℃で１０分間熱処理して、厚さ１．０μ
ｍの下地膜を形成した。この下地膜上に放射線感応性樹
脂（日本合成ゴム製ＭＦＲ３２６、屈折率１．５４、ポ
ジ型）をスピンコート法により塗布した後、９０℃で３
分間熱処理して、厚さ２．５μｍのレジスト層を形成し
た。このレジスト層を形成したＬＥＤウエハーの各発光
面の真上に直径７０μｍのクロムマスクを施してから、
レジスト層側からＵＶ（ｉ線、照射エネルギー１００ｍ
Ｊ／ｃｍ2）露光した後、ＬＥＤウエハーをテトラメチ
ルアンモニウムハイドライド１．４％水溶液（日本合成
ゴム製）中に２５℃で１分間浸漬して現像後、超純水を
用いて２５℃で２０秒間洗浄して、各発光面の真上に直
径約７０μｍのレジスト層を残して、他の部分のレジス
ト層をＬＥＤウエハー上から除去した。このＬＥＤウエ
ハー上の水分を十分に除去し、レジスト層側からＵＶ
（ｉ線、照射エネルギー３００ｍＪ／ｃｍ2）露光した
後、１４０℃で８分間、ホットプレート上で加熱して各
発光面の真上のレジスト層を溶解し、擬似半球状に成形
して放射線感応性樹脂からなるレンズをＬＥＤウエハー
の各発光面の真上に形成した。レンズを形成したＬＥＤ
ウエハーを所定の大きさに切断してチップ化した後、各
チップの上部電極及び下部電極にリード線を配設してレ
ンズ機能を備えたＬＥＤを作製した。このようにして作
製されたＬＥＤのリード線に２０ｍＡの電流を通電し、
発光させたところ、レンズを通過した光はＬＥＤの上部
電極から６００μｍの位置でスポット径が４０μｍの集
束光となっていることが判った。
【００３８】尚、本実施例における個々の条件は、面発
光ＬＥＤの発光条件や所望する焦点距離及びスポット径
によって、変更及び／又は最適化される必要がある。
光ＬＥＤの発光条件や所望する焦点距離及びスポット径
によって、変更及び／又は最適化される必要がある。
【００３９】
【発明の効果】本発明における発光素子によれば、光フ
ァイバとの結合における部品点数を削減し光軸調整を簡
素化できることから、光ファイバへの結合効率が高くか
つ低コストな光半導体モジュールを提供することが可能
になるという優れた効果が得られる。また、フォトリソ
グラフィー技術を応用して、発光素子上に直接レンズを
形成することから、安定性及び信頼性に優れた発光素子
を用いる光半導体モジュールを提供することが可能にな
るという優れた効果が得られる。さらに、本発明による
発光素子の製造方法によれば、光ファイバとの結合にお
ける光軸調整を簡素化できる発光素子を生産性よく製造
できることから、レンズ機能を備えた発光素子の製造コ
ストを低減し、低価格のレンズ機能を備えた発光素子を
供給することが可能になるという優れた効果が得られ
る。
ァイバとの結合における部品点数を削減し光軸調整を簡
素化できることから、光ファイバへの結合効率が高くか
つ低コストな光半導体モジュールを提供することが可能
になるという優れた効果が得られる。また、フォトリソ
グラフィー技術を応用して、発光素子上に直接レンズを
形成することから、安定性及び信頼性に優れた発光素子
を用いる光半導体モジュールを提供することが可能にな
るという優れた効果が得られる。さらに、本発明による
発光素子の製造方法によれば、光ファイバとの結合にお
ける光軸調整を簡素化できる発光素子を生産性よく製造
できることから、レンズ機能を備えた発光素子の製造コ
ストを低減し、低価格のレンズ機能を備えた発光素子を
供給することが可能になるという優れた効果が得られ
る。
【図１】本発明の第１実施の形態における発光素子と光
ファイバとの光結合を示す断面模式図
ファイバとの光結合を示す断面模式図
【図２】本発明の第２実施の形態における発光素子と光
ファイバとの光結合を示す断面模式図
ファイバとの光結合を示す断面模式図
【図３】本発明の第３実施の形態における発光素子と光
ファイバとの光結合を示す断面模式図
ファイバとの光結合を示す断面模式図
【図４】（ａ）発光素子ウエハーの断面模式図 （ｂ）本発明の第４実施の形態のレジスト層形成工程に
よりレジスト層が形成された発光素子ウエハーの断面模
式図 （ｃ）本発明の第４実施の形態のレジスト層除去工程に
より発光面の真上部分だけにレジスト層が形成された発
光素子ウエハーの断面模式図 （ｄ）本発明の第４実施の形態のレジスト層成形工程に
より擬似半球状のレンズが形成された発光素子ウエハー
の断面模式図
よりレジスト層が形成された発光素子ウエハーの断面模
式図 （ｃ）本発明の第４実施の形態のレジスト層除去工程に
より発光面の真上部分だけにレジスト層が形成された発
光素子ウエハーの断面模式図 （ｄ）本発明の第４実施の形態のレジスト層成形工程に
より擬似半球状のレンズが形成された発光素子ウエハー
の断面模式図
【図５】（ａ）発光素子ウエハーの断面模式図 （ｂ）本発明の第５実施の形態の下地膜形成工程により
下地膜が形成された発光素子ウエハーの断面模式図 （ｃ）本発明の第５実施の形態のレジスト層形成工程に
より下地膜上にレジスト層が形成された発光素子ウエハ
ーの断面模式図 （ｄ）本発明の第５実施の形態のレジスト層除去工程に
より発光面の真上部分だけにレジスト層が形成された発
光素子ウエハーの断面模式図 （ｅ）本発明の第５実施の形態のレジスト層成形工程に
より擬似半球状のレンズが形成された発光素子ウエハー
の断面模式図
下地膜が形成された発光素子ウエハーの断面模式図 （ｃ）本発明の第５実施の形態のレジスト層形成工程に
より下地膜上にレジスト層が形成された発光素子ウエハ
ーの断面模式図 （ｄ）本発明の第５実施の形態のレジスト層除去工程に
より発光面の真上部分だけにレジスト層が形成された発
光素子ウエハーの断面模式図 （ｅ）本発明の第５実施の形態のレジスト層成形工程に
より擬似半球状のレンズが形成された発光素子ウエハー
の断面模式図
【図６】個別に配置された発光素子とレンズ及び光ファ
イバとの光結合を示す断面模式図
イバとの光結合を示す断面模式図
【図７】一体化されたレンズを有する発光素子と光ファ
イバとの光結合を示す断面模式図
イバとの光結合を示す断面模式図
【図８】一部分をレンズ状に成形した発光素子と光ファ
イバとの光結合を示す断面模式図
イバとの光結合を示す断面模式図
１ 発光素子 ２ 発光面 ３ 上部電極 ４ 下部電極 ５ レンズ ６ 光ファイバ ７ 発光素子 ８ 光ファイバアレイ ９ レンズ １０ 発光素子ウエハー １１ 発光面 １２ 上部電極層 １３ 下部電極層 １４ レジスト層 １５ 部分レジスト層 １６ レンズ １７ 下地膜 １８ 発光素子 １９ 発光面 ２０ レンズ ２１ 光ファイバ ２２ 発光素子と一体化されたレンズ ２３ 接着剤 ２４ 発光素子の一部に形成されたレンズ ３０ａ、３０ｂ リード線
Claims (9)
- 【請求項１】発光素子の発光面の真上に直接形成された
放射線感応性樹脂からなるレンズを有することを特徴と
する発光素子。 - 【請求項２】前記レンズが、前記発光素子の表面に形成
された下地膜上に直接形成されていることを特徴とする
請求項１に記載の発光素子。 - 【請求項３】前記発光素子が、複数の前記発光面と前記
各発光面に対応する複数の前記レンズを有することを特
徴とする請求項１又は２の内のいずれか１に記載の発光
素子。 - 【請求項４】前記発光素子が、面発光半導体レーザ又は
面発光ＬＥＤであることを特徴とする請求項１乃至３の
内のいずれか１に記載の発光素子。 - 【請求項５】前記発光素子から出射され前記レンズを通
過した光が、所定の位置において所定のスポット径を有
する集束光となることを特徴とする請求項１乃至４の内
のいずれか１に記載の発光素子。 - 【請求項６】前記スポット径が、８〜６０μｍ、好まし
くは１０〜５０μｍであることを特徴とする請求項５に
記載の発光素子。 - 【請求項７】前記発光素子から出射され前記レンズを通
過した光が、所定方向への平行光となることを特徴とす
る請求項１乃至４の内のいずれか１に記載の発光素子。 - 【請求項８】複数の発光面を有する発光素子ウエハー上
に放射線感応性樹脂からなるレジスト層を形成するレジ
スト層形成工程と、前記レジスト層形成工程により形成
された前記レジスト層の前記各発光面の真上部分を所定
の大きさでマスクするマスク工程と、前記マスク工程に
よりマスクされた前記レジスト層のみを残して他の部分
の前記レジスト層を前記発光素子ウエハー上から取り除
くレジスト層除去工程と、前記レジスト層除去工程によ
り前記発光素子ウエハー上に残された前記レジスト層を
半球状又は擬似半球状のレンズに成形するレジスト層成
形工程を備えた発光素子の製造方法。 - 【請求項９】複数の発光面を有する発光素子ウエハー上
に下地膜を形成する下地膜形成工程と、前記下地膜形成
工程により形成された前記下地膜上に放射線感応性樹脂
からなるレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、
前記レジスト層形成工程により形成された前記レジスト
層の前記各発光面の真上部分を所定の大きさでマスクす
るマスク工程と、前記マスク工程によりマスクされた前
記レジスト層のみを残して他の部分の前記レジスト層を
前記発光素子ウエハー上から取り除くレジスト層除去工
程と、前記レジスト層除去工程により前記発光素子ウエ
ハー上に残された前記レジスト層を半球状又は擬似半球
状のレンズに成形するレジスト層成形工程を備えた発光
素子の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8118700A JPH09307144A (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | 発光素子及びその製造方法 |
| US08/854,140 US5907162A (en) | 1996-05-14 | 1997-05-09 | Light-emitting device and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8118700A JPH09307144A (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | 発光素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09307144A true JPH09307144A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14742987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8118700A Pending JPH09307144A (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | 発光素子及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5907162A (ja) |
| JP (1) | JPH09307144A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006201226A (ja) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Sharp Corp | 光結合器 |
| US7155090B2 (en) | 2003-08-01 | 2006-12-26 | Seiko Epson Corporation | Optical device and method for manufacturing the same, optical module, and optical transmission device |
| JP2007242885A (ja) * | 2006-03-08 | 2007-09-20 | Sony Corp | 半導体発光装置およびその製造方法 |
| JP2008122527A (ja) * | 2006-11-09 | 2008-05-29 | Nec Electronics Corp | 光トランシーバモジュールおよびその製造方法 |
| DE102010012762A1 (de) | 2009-03-26 | 2010-09-30 | Keyence Corporation | Hauptkörpereinheit eines photoelektronischen Lichtleitfasersensors und photoelektronischer Lichtleitfasersensor |
| JP2011101003A (ja) | 2009-11-06 | 2011-05-19 | Leister Process Technologies | 温度制御されたビーム形成部材を備えたレーザダイオード装置及びそのレーザダイオード装置によるガス検出方法 |
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| US6940704B2 (en) | 2001-01-24 | 2005-09-06 | Gelcore, Llc | Semiconductor light emitting device |
| FR2836234B1 (fr) * | 2002-02-21 | 2004-06-25 | Framatome Connectors Int | Connecteur de ferules optiques |
| DE10224710B4 (de) * | 2002-06-04 | 2005-12-08 | Schott Ag | Verfahren zur hermetischen Gehäusung von optischen Bauelementen sowie verfahrensgemäß hergestellte optische Bauelemente |
| US6686609B1 (en) * | 2002-10-01 | 2004-02-03 | Ultrastar Limited | Package structure of surface mounting led and method of manufacturing the same |
| DE10250540B3 (de) | 2002-10-29 | 2004-07-15 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteiles |
| JP2013164497A (ja) * | 2012-02-10 | 2013-08-22 | Enplas Corp | レンズアレイおよびこれを備えた光モジュール |
| CN103605192B (zh) * | 2013-11-29 | 2015-07-15 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种光学耦合装置及其制作方法 |
| CN106461881B (zh) * | 2014-02-07 | 2018-11-09 | 法国国立工艺学院 | 制造垂直光耦合结构的过程 |
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|---|---|---|---|---|
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| FR2554606B1 (fr) * | 1983-11-04 | 1987-04-10 | Thomson Csf | Dispositif optique de concentration du rayonnement lumineux emis par une diode electroluminescente, et diode electroluminescente comportant un tel dispositif |
| NL8403535A (nl) * | 1984-11-21 | 1986-06-16 | Philips Nv | Inrichting voor het optisch koppelen van een stralingsbron aan een optische transmissievezel. |
| JP2792722B2 (ja) * | 1990-07-16 | 1998-09-03 | 三菱電機株式会社 | 半導体発光装置 |
| JPH04301810A (ja) * | 1991-03-29 | 1992-10-26 | Nec Corp | 光半導体アレイモジュール |
| US5221641A (en) * | 1991-06-21 | 1993-06-22 | Rohm Co., Ltd. | Process for making light emitting diodes |
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| SE503416C2 (sv) * | 1994-10-25 | 1996-06-10 | Asea Brown Boveri | Optoelektrisk komponent samt förfarande för montering av en sådan |
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-
1996
- 1996-05-14 JP JP8118700A patent/JPH09307144A/ja active Pending
-
1997
- 1997-05-09 US US08/854,140 patent/US5907162A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5907162A (en) | 1999-05-25 |
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