JP2017107973A - 光モジュール、光モジュールを作製する方法、及び光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光モジュールの実装において該光モジュールの光結合の向きに関連して受ける制約を緩めることができる光モジュールを提供する。【解決手段】光モジュール１１は、ベンチ部品１３及びキャップ１５を備える。キャップ１５は、半導体光素子１９及びレンズ２１ａを収容可能なキャビティ２５、天井１５ａ、前壁１５ｂ、第１側壁１５ｄ、第１ウイング１６並びに後壁１５ｃを含むキャップベース２３と、第１ウイング１６に設けられた第１パッド電極２４ｐと、キャップベース２３上に設けられ第１パッド電極２４ｐに接続された第１導電体２６ｐとを備える。第２エリア１７ｄ上の電極３１ａ、３１ｂは、キャップベース２３上の導電体２６に電気的に接続される。【選択図】図１

Description

本発明は、光モジュール、光モジュールを作製する方法、及び光学装置に関する。

非特許文献１は、小型のレーザモジュールを開示する。

http://www.semiconwest.org/sites/semiconwest.org/files/docs/SW2013_P.%20De%20Dobbelaere_Luxtera.pdf

非特許文献１に開示されたレーザモジュールは、基板、基板上に設けられた光学部品、及び反射鏡を備える。光学部品は、端面発光型の半導体レーザ、レンズ、及びアイソレータを含み、反射鏡は、半導体レーザからの光を基板に向けて反射する。レーザモジュールに光学的に結合される外部デバイスは、レーザモジュールの基板から出射されるレーザ光を受ける。レーザモジュール及び外部デバイスは、基板上の半導体レーザに接続される電極（基板上の電極）を介して電気的に互いに接続される。

発明者の検討によれば、光モジュールと外部デバイスとの電気接続を基板上の電極を介して行うことは、光モジュールのアプリケーションを限定的にしている。このような電気接続に係る制約を緩めることには、この光モジュールのアプリケーションを広げる可能性がある。

本発明の一側面は、上記の背景に基づき為されたものであり、光モジュールを提供することを目的とし、この光モジュールは、当該光モジュールの実装において該光モジュールの光結合の向きに関連する制約を緩めることができる。本発明の別の側面は、上記の光モジュールを含む光学装置を提供することを目的とする。本発明の更なる別の側面は、上記の光モジュールを作製する方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る光モジュールは、第１エリア及び第２エリアを含む主面を有するベンチ、前記第１エリア及び前記第２エリア上に設けられた電極、前記第１エリアにおいて前記電極上に設けられた半導体光素子、並びに前記第１エリアに支持されたレンズを含むベンチ部品と、前記ベンチ部品上に設けられたキャップと、を備え、前記キャップは、前記半導体光素子及び前記レンズを収容可能なキャビティ、天井、前壁、第１側壁、第１ウイング並びに後壁を含むキャップベースと、前記第１ウイングに設けられたパッド電極と、前記キャップベース上に設けられ前記パッド電極に接続された導電体とを備え、前記ベンチの前記第２エリアは前記第１エリアを囲み、前記第２エリア上の前記電極は、前記キャップベース上の前記導電体に電気的に接続され、前記キャップベースの前記天井は、第１基準面に沿って延在し、前記前壁は、前記第１基準面に交差する第２基準面に沿って延在する前外面を有し、前記第１ウイングは、前記第１側壁に設けられ、前記後壁は、前記キャップから前記ベンチへ向かう方向に前記天井から延在する。

本発明の別の側面に係る光学装置は、本件に係る光モジュールと、前記光モジュールの前記前壁を支持する光学部品と、を備え、前記光学部品は、前記光モジュールの前記前壁を介して前記半導体光素子に光学的に結合され、前記半導体光素子に係る光を通過可能な材料を備える。

本発明の更なる別の側面は、光モジュールを作製する方法であって、複数の区画の配列における各区画において第１基準面に沿って配置された第１領域、第２領域、第３領域、第４領域、及び第５領域を備えており、第１面及び第２面を有する単結晶半導体基板を準備する工程と、第１開口パターン及び第２開口パターンを有する第１マスクを前記単結晶半導体基板の前記第１面に形成する工程と、前記第１マスクを用いたエッチングにより、前記第１開口パターン及び前記第２開口パターンにそれぞれ対応しておりキャビティのために設けられた第１内側開口及びウイングのために設けられた第２内側開口を前記単結晶半導体基板の前記第１面に形成する工程と、前記第１内側開口及び前記第２内側開口を形成した後に、前記単結晶半導体基板の前記第２内側開口にパッド電極及び導電体のための金属層を形成する工程と、第３開口パターンを有する第２マスクを前記単結晶半導体基板の前記第２面に形成する工程と、前記第２マスクを用いたエッチングにより、前記第３開口パターンに対応しており前壁のために設けられた外側開口を前記単結晶半導体基板の前記第２面に形成する工程と、複数の区画の配列における各区画において第１エリア及び第２エリアを含む主面を有する支持体と、前記支持体の前記第１エリア及び前記第２エリア上に設けられた電極と、前記支持体の前記第１エリアの前記電極上に設けられた半導体光素子と、前記支持体の前記第１エリア上に設けられたレンズとを含むベンチ生産物を準備する工程と、前記第１内側開口、前記第２内側開口及び前記外側開口を形成した後に、前記ベンチ生産物の前記支持体の前記第２エリアが前記単結晶半導体基板を支持するように、前記ベンチ生産物及び前記単結晶半導体基板を組み立てて、前記ベンチ生産物の前記電極を前記単結晶半導体基板の前記導電体に接続した組立体を作製する工程と、を備え、前記単結晶半導体基板の前記第１面は前記第２面の反対側に位置し、前記第１領域、前記第２領域、前記第３領域、前記第４領域、及び前記第５領域は、第１軸の方向に順に配列し、前記外側開口の一側面及び前記外側開口の底面は、前記単結晶半導体基板の前記第１領域に設けられ、前記外側開口の他側面は、前記単結晶半導体基板の前記第２領域に設けられ、前記第１内側開口の一側面は、前記単結晶半導体基板の前記第２領域に設けられ、前記第１内側開口の底面は、前記単結晶半導体基板の前記第３領域及び前記第４領域に延在し、前記第１内側開口の他側面は、前記単結晶半導体基板の前記第４領域に設けられ、前記第２内側開口の一側面は、前記単結晶半導体基板の前記第４領域に設けられ、前記第２内側開口の底面は、前記単結晶半導体基板の前記第４領域及び前記第５領域に設けられ、前記第１内側開口の前記一側面は前記第１基準面に交差する第１１基準面に沿って延在し、前記外側開口の前記一側面は前記第１基準面に交差する第１２基準面に沿って延在し、前記第２内側開口の前記一側面は前記第１基準面に交差する第１３基準面に沿って延在する。

本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。

以上説明したように、本発明の一側面は、光モジュールを提供でき、この光モジュールは、当該光モジュールの実装において該光モジュールの光結合の向きに関連する制約を緩めることができる。本発明の別の側面は、光モジュールを含む光学装置を提供できる。また、本発明の更なる別の側面は、光モジュールを作製する方法を提供できる。

図１は、本実施形態に係る光モジュールを模式的に示す図面である。 図２は、図１に示されたＩＩ−ＩＩ線に沿って取られた縦断面を模式的に示す図面である。 図３は、本実施形態の光モジュールを備える光学装置の一形態を模式的に示す図面である。 図４は、第１側壁の近傍における気密封止及び電気接続のための構造を示す図面である。 図５は、図２に示された断面に対応する工程断面におけるベンチ部品のためのベンチ生産物を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図６は、本実施形態に係るベンチ生産物を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図７は、本実施形態に係るベンチ生産物を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図８は、本実施形態に係るベンチ生産物を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図９は、本実施形態に係るベンチ生産物を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図１０は、本実施形態に係るベンチ生産物を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図１１は、本実施形態に係るベンチ生産物を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図１２は、本実施形態に係るベンチ生産物を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図１３は、本実施形態に係るベンチ生産物を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図１４は、図２に示された断面に対応する工程断面におけるキャップのためのキャップ生産物を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図１５は、シリコンウエハの第１面上の第１マスクを示す平面図である。 図１６は、本実施形態に係るキャップ生産物を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図１７は、シリコンウエハの第２面上の第２マスクを示す平面図である。 図１８は、絶縁膜を除去したシリコンウエハの第１面を示す平図面である。 図１９は、本実施形態に係るキャップ生産物を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図２０は、配線金属層を形成したシリコンウエハの第１面を示す図面である。 図２１は、配線金属層及び上側金属層を形成したシリコンウエハの第１面を示す図面である。 図２２は、ベンチ生産物及びキャップ生産物を接合する工程を模式的に示す図面である。 図２３は、組立体において、第１方向に延在する第１１切断線及び第１２切断線と、第１方向に直交する第２方向に延在する第２１切断線、第２２切断線、第２３切断線及び第２４切断線とを示す図面である。 図２４は、作成された光モジュールの外観を示す図面である。

引き続き、いくつかの具体例を説明する。

一形態に係る光モジュールは、（ａ）第１エリア及び第２エリアを含む主面を有するベンチ、前記第１エリア及び前記第２エリア上に設けられた電極、前記第１エリアにおいて前記電極上に設けられた半導体光素子、並びに前記第１エリアに支持されたレンズを含むベンチ部品と、（ｂ）前記ベンチ部品上に設けられたキャップと、を備え、前記キャップは、前記半導体光素子及び前記レンズを収容可能なキャビティ、天井、前壁、第１側壁、第１ウイング並びに後壁を含むキャップベースと、前記第１ウイングに設けられたパッド電極と、前記キャップベース上に設けられ前記パッド電極に接続された導電体とを備え、前記ベンチの前記第２エリアは前記第１エリアを囲み、前記第２エリア上の前記電極は、前記キャップベース上の前記導電体に電気的に接続され、前記キャップベースの前記天井は、第１基準面に沿って延在し、前記前壁は、前記第１基準面に交差する第２基準面に沿って延在する前外面を有し、前記第１ウイングは、前記第１側壁に設けられ、前記後壁は、前記キャップから前記ベンチへ向かう方向に前記天井から延在する。

この光モジュールによれば、ベンチ部品は、第１エリア及び第２エリア上に設けられた電極、第１エリアにおいて電極上に設けられた半導体光素子、並びに第１エリアに支持されたレンズを含む。ベンチ部品の電極は、ベンチの主面（第１エリア及び第２エリア）上を延在しており、キャップベース上の導電体に電気的に接続される。キャップベースは、第１側壁に設けられた第１ウイングを備え、第１ウイングはパッド電極を搭載する。このパッド電極は、第１ウイング上において光モジュールの後壁から前壁への方向に後壁から離れた位置に設けられる。光モジュールは、第１ウイング上のパッド電極が後壁から離れることを利用することによって、光モジュールの光結合の向きに関連して光モジュールの電気接続において生じる制約を緩めることができる。

一形態に係る光モジュールでは、前記キャップの前記キャップベースは、第２側壁及び第２ウイングを更に備え、前記第２ウイングは、前記第２側壁に設けられ、前記キャップベースの前記第１側壁及び前記第２側壁は、前記第１軸の方向に延在し、前記前壁、前記第１側壁、前記第２側壁及び前記後壁は、前記ベンチ部品の前記第２エリア上に位置しており、前記半導体光素子及び前記レンズは、前記ベンチ部品の前記第２エリア及び前記キャップにより封止されている。

この光モジュールによれば、キャップの前壁、第１側壁、第２側壁及び後壁をベンチ部品の第２エリアが支持することによって、半導体光素子及びレンズを封止することができる。別のパッド電極が第２ウイング上に位置し、該別のパッド電極の配置は、当該光モジュールの光結合の向きに関連して光モジュールの電気接続において生じる制約を緩めることを可能にする。

一形態に係る光モジュールでは、前記ベンチはシリコン製のベースを含み、前記ベンチの前記ベースの主面は、前記レンズを位置決めするための窪みを有する。

この光モジュールによれば、加工により、シリコン製のベースに電極及び位置決め窪みを形成できる。

一形態に係る光モジュールでは、前記ベンチ部品は、前記第２エリアにおいて前記電極上に設けられた絶縁層を備え、前記電極は、第１部分、第２部分及び第３部分を含み、前記電極の前記第１部分は、前記第１エリア上を延在して前記第２部分に接続され、前記絶縁層は前記電極の前記第２部分上を横切って延在しており、前記電極の前記第２部分は前記第３部分に接続され、前記第３部分は前記導電体に接続される。

この光モジュールによれば、導電体と電極との間の接続と、封止とを共に実現できる。

一形態に係る光モジュールでは、前記キャップは、前記ベンチ部品の前記第２エリア上に位置する絶縁層を備え、前記導電体は、第１部分、第２部分及び第３部分を含み、前記導電体の前記第１部分は、前記パッド電極を前記第２部分に接続しており、前記絶縁層は前記導電体の前記第２部分上を横切って延在しており、前記導電体の前記第２部分は前記第３部分に接続され、前記第３部分は前記電極に接続される。

この光モジュールによれば、導電体と電極との間の接続と、封止とを共に実現できる。

一形態に係る光学装置は、（ａ）上記のいずれかの光モジュールと、（ｂ）前記光モジュールの前記前壁を支持する光学部品と、を備え、前記光学部品は、前記光モジュールの前記前壁を介して前記半導体光素子に光学的に結合され、前記半導体光素子に係る光は、前記キャップの前記前壁を通過可能である。

この光学装置によれば、光モジュールが、該光モジュールの前壁を介して光学部品に光学的に結合されると共に、該光モジュールのキャップ上のパッド電極を用いて、当該光モジュールへの電気接続が可能になる。

一形態に係る光学装置では、前記光学部品は、前記半導体光素子に光学的に結合されるグレーティングカプラを備える半導体集積素子を含む。

この光学装置によれば、半導体集積素子は光モジュールに光学的に結合されると共に、光モジュールは、第１ウイング上及び／又は第２ウイング上のパッド電極を用いて電気的に接続可能である。

一形態に係る光モジュールを作製する方法は、（ａ）複数の区画の配列における各区画において第１基準面に沿って配置された第１領域、第２領域、第３領域、第４領域、及び第５領域を備えており、第１面及び第２面を有する単結晶半導体基板を準備する工程と、（ｂ）第１開口パターン及び第２開口パターンを有する第１マスクを前記単結晶半導体基板の前記第１面に形成する工程と、（ｃ）前記第１マスクを用いたエッチングにより、前記第１開口パターン及び前記第２開口パターンにそれぞれ対応しておりキャビティのために設けられた第１内側開口及びウイングのために設けられた第２内側開口を前記単結晶半導体基板の前記第１面に形成する工程と、（ｄ）前記第１内側開口及び前記第２内側開口を形成した後に、前記単結晶半導体基板の前記第２内側開口にパッド電極及び導電体のための金属層を形成する工程と、（ｅ）第３開口パターンを有する第２マスクを前記単結晶半導体基板の前記第２面に形成する工程と、（ｆ）前記第２マスクを用いたエッチングにより、前記第３開口パターンに対応しており前壁のために設けられた外側開口を前記単結晶半導体基板の前記第２面に形成する工程と、（ｇ）複数の区画の配列における各区画において第１エリア及び第２エリアを含む主面を有する支持体と、前記支持体の前記第１エリア及び前記第２エリア上に設けられた電極と、前記支持体の前記第１エリアの前記電極上に設けられた半導体光素子と、前記支持体の前記第１エリア上に設けられたレンズとを含むベンチ生産物を準備する工程と、（ｈ）前記第１内側開口、前記第２内側開口及び前記外側開口を形成した後に、前記ベンチ生産物の前記支持体の前記第２エリアが前記単結晶半導体基板を支持するように、前記ベンチ生産物及び前記単結晶半導体基板を組み立てて、前記ベンチ生産物の前記電極を前記単結晶半導体基板の前記導電体に接続した組立体を作製する工程と、を備え、前記単結晶半導体基板の前記第１面は前記第２面の反対側に位置し、前記第１領域、前記第２領域、前記第３領域、前記第４領域、及び前記第５領域は、第１軸の方向に順に配列し、前記外側開口の一側面及び前記外側開口の底面は、前記単結晶半導体基板の前記第１領域に設けられ、前記外側開口の他側面は、前記単結晶半導体基板の前記第２領域に設けられ、前記第１内側開口の一側面は、前記単結晶半導体基板の前記第２領域に設けられ、前記第１内側開口の底面は、前記単結晶半導体基板の前記第３領域及び前記第４領域に延在し、前記第１内側開口の他側面は、前記単結晶半導体基板の前記第４領域に設けられ、前記第２内側開口の一側面は、前記単結晶半導体基板の前記第４領域に設けられ、前記第２内側開口の底面は、前記単結晶半導体基板の前記第４領域及び前記第５領域に設けられ、前記第１内側開口の前記一側面は前記第１基準面に交差する第１１基準面に沿って延在し、前記外側開口の前記一側面は前記第１基準面に交差する第１２基準面に沿って延在し、前記第２内側開口の前記一側面は前記第１基準面に交差する第１３基準面に沿って延在する。

光モジュールを作製する方法によれば、単結晶半導体基板の第３領域に位置する底面を有するキャビティ用の第１内側開口と、単結晶半導体基板の第４領域に位置する縁を有する一側面を含むウイング用の第２内側開口とを第１面のエッチングにより形成すると共に、単結晶半導体基板の第１領域に底面を有する前壁用の外側開口を第２面のエッチングにより形成する。第１マスクの第１開口パターン及び第２マスクの第３開口パターンは、単結晶半導体基板の第２領域に第１内側開口の一側面及び外側開口の他側面が位置するようにパターン形成される。また、第１マスクの第２開口パターンは、第４領域に第２内側開口の一側面が位置するようにパターン形成される。個々のエッチングにより、キャップの前壁、後壁及びキャビティのそれぞれのための第１内側開口、第２内側開口、並びに外側開口を形成できる。第１内側開口の一側面、外側開口の一側面及び第２内側開口の一側面は、それぞれ、第１１基準面、第１２基準面及び第１３基準面に沿って延在しており、第１１基準面及び第１３基準面は第１基準面に対して鋭角を成す。ウイング用の第２内側開口には、パッド電極及び導電体のための金属層が形成される。この作製方法では、光モジュールの組立体は、ベンチ生産物上の電極（ベンチ部品の電極）が第２内側開口の金属層（パッド電極及び導電体のための金属層）に接続されるように作製される。第２内側開口の金属層は、ウイング上において光モジュールのパッド電極として利用される。

一形態に係る、光モジュールを作製する方法は、前記単結晶半導体基板の前記第１領域において前記組立体を切断する工程と、前記単結晶半導体基板の前記第５領域において前記組立体を切断する工程を更に備える。

この光モジュールを作製する方法によれば、切断により組立体から光モジュールを作製できる。

本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、光モジュール、光モジュールを作製する方法、及び光学装置に係る実施形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。

図１は、本実施形態に係る光モジュールを模式的に示す図面である。図２は、図１に示されたＩＩ−ＩＩ線に沿って取られた縦断面を模式的に示す図面である。光モジュール１１は、ベンチ部品１３及びキャップ１５を備える。キャップ１５は、ベンチ部品１３上に設けられ、シリコン製のキャップベース２３を有する。ベンチ部品１３は、ベンチ１７及び半導体光素子１９を有しており、必要な場合には、光学部品２１を更に含むことができる。光学部品２１は、レンズ２１ａを含むことができ、また光アイソレータ２１ｂを含むことができる。半導体光素子１９は、例えばレーザダイオード、フォトダイオード等であることができる。半導体光素子１９は、例えば１．３μｍ帯、１．５５μｍ帯、１．４９μｍ帯の光を処理することができる。ベンチ１７は、シリコン製のベース２７を含む。ベンチ１７（具体的には、ベース２７）は、主面１７ａ（具体的には、主面２７ａ）及び裏面１７ｂを有しており、裏面１７ｂは主面１７ａの反対側にある。主面１７ａは、第１エリア１７ｃ及び第２エリア１７ｄを含む。第２エリア１７ｄは第１エリア１７ｃを囲む。半導体光素子１９及び光学部品２１は、第１エリア１７ｃ上に設けられている。レンズ２１ａといった光学部品２１は、第１エリア１７ｃによって支持される。図２を参照すると、光モジュール１１は、外部デバイスとして働く光学部品４９に光学的に結合されて、光学装置ＤＥＶを構成する。

キャップ１５は、天井１５ａと、前壁１５ｂと、後壁１５ｃとを含む。キャップ１５は、半導体光素子１９及び光学部品２１を収容するキャビティ２５を含む。本実施例では、半導体光素子１９、光学部品２１、並びにキャップ１５の前壁１５ｂ及び後壁１５ｃが、第１軸Ａｘ１の方向に延在する光学基準面Ｒｏｐに沿ってベンチ１７の主面１７ａ上において配列されている。半導体光素子１９は、例えばレンズ２１ａといった光学部品２１を介してキャップ１５の前壁１５ｂに光学的に結合される。半導体光素子１９に係る光Ｉ（半導体光素子１９から出射される光又は半導体光素子１９に入射する光）は、キャップの前壁１５ｂを通過可能である。具体的には、図２に示されるように、天井１５ａは、第１基準面Ｒ１に沿って延在する。前壁１５ｂは、天井１５ａから第２基準面Ｒ２に沿って延在する。第２基準面Ｒ２は、角度ＡＣＵＴ２で第１基準面Ｒ１に対して傾斜している。前壁１５ｂの前内面１５ｇが、第１基準面Ｒ１に対して傾斜する第１１基準面Ｒ１１に沿って延在する部分を有すると共に、前壁１５ｂの前外面１５ｆが、第１基準面Ｒ１及び光学基準面Ｒｏｐに対して傾斜する第１２基準面Ｒ１２に沿って延在する部分を有する。好適な実施例では、第１１基準面Ｒ１１の傾斜角が角度ＡＣＵＴ２であることができ、第１２基準面Ｒ１２の傾斜角が角度ＡＣＵＴ２であることができる。角度ＡＣＵＴ２は、ゼロより大きく９０度以下の角度であることが好ましい。具体的には、前壁１５ｂの前外面１５ｆ及び前内面１５ｇにそれぞれ対応するキャップベース２３の外面及び内面が、ベース材のシリコンの（１１１）面を備えることができる。このときは、角度ＡＣＵＴ２は、シリコンの（１１１）面とシリコンの（００１）面との角度として、例えば５４．７度である。一実施例では、光学基準面Ｒｏｐはベンチ１７の主面１７ａの法線に対して交差している。ベンチ１７の主面１７ａの法線が光学基準面Ｒｏｐに直交するとき、光学基準面Ｒｏｐは、第２基準面Ｒ２、第１１基準面Ｒ１１及び第１２基準面Ｒ１２に対して鋭角を成す。

キャップ１５は、第１軸Ａｘ１の方向に延在する第１側壁１５ｄ及び第２側壁１５ｅを含む。具体的には、キャップ１５は、例えばシリコン製のキャップベース２３を有することができる。キャップベース２３が、天井１５ａ、前壁１５ｂ、後壁１５ｃ、第１側壁１５ｄ、第１ウイング１６、第２側壁１５ｅ、及び第２ウイング１８のベース部分を提供している。前壁１５ｂ、第１側壁１５ｄ、第２側壁１５ｅ及び後壁１５ｃは、ベンチ部品１３の第２エリア１７ｄ上に位置している。第１ウイング１６は、第１側壁１５ｄのベース部分に設けられ、第２ウイング１８は、第２側壁１５ｅのベース部分に設けられる。キャビティ２５は、天井１５ａ、前壁１５ｂ、後壁１５ｃ、第１側壁１５ｄ及び第２側壁１５ｅによって規定される。第１側壁１５ｄ及び第２側壁１５ｅは、前壁１５ｂから後壁１５ｃへの方向に延在する。

図３は、本実施形態の光モジュールを備える光学装置の一形態を模式的に示す図面である。図３の（ａ）部は、光学部品に実装された光モジュールの外観を示し、また、図１に示されたＩＩ−ＩＩ線に沿って取られた縦断面を示す。図３の（ｂ）部及び（ｃ）部は、光モジュールの背面図を示す。図１及び図３に示されるように、第１ウイング１６は、前端部１６ａ及び後端部１６ｃを有しており、前端部１６ａ及び後端部１６ｃは、第１側壁１５ｄ上に設けられる。前端部１６ａ及び後端部１６ｃは、第１軸Ａｘ１の方向に配列されている。後端部１６ｃは、後壁１５ｃから前壁１５ｂへの方向に後壁１５ｃの後端面１５ｒから後退したところに位置している。前端部１６ａは、本実施例では、前壁１５ｂのところに位置しているが、この配置に限定されない。第１ウイング１６が第１側壁１５ｄ上に設けられるので、第１ウイング１６の後端部１６ｃは、第１側壁１５ｄの側面１５ｐに対して段差を形成する。この段差に起因して、第１ウイング１６の後端部１６ｃは、後端面１６ｐを有する。第１ウイング１６は、中間部１６ｂを更に備えることができる。この中間部１６ｂは、前端部１６ａと後端部１６ｃとの間に位置する。後端部１６ｃの後端面１６ｐは、第１基準面Ｒ１に対して傾斜する第１３基準面Ｒ１３に沿って延在している。

第１ウイング１６は、第１基準面Ｒ１の方向に天井１５ａから延出する庇部１６ｄを有する。庇部１６ｄは、キャップベース２３の第１側壁１５ｄの上縁に沿って第１ウイング１６の後端部１６ｃから後壁１５ｃの後端面１５ｒまで第１軸Ａｘ１の方向に延在する。庇部１６ｄは、第１ウイング１６の機械的強度を高めることができる。第１ウイング１６の庇部１６ｄは、第１側壁１５ｄの側面１５ｐに対して段差を形成する。この段差を形作るために、庇部１６ｄは下面１６ｑを有する。後端部１６ｃの後端面１６ｐ及び庇部１６ｄの下面１６ｑは、第１側壁１５ｄの側面１５ｐに繋がっており、側面１５ｐは、後壁１５ｃの後端面１５ｒに繋がっている。

後壁１５ｃは、キャップ１５からベンチ部品１３へ向かう方向に、天井１５ａから延在する。後壁１５ｃの後端面１５ｒは、第１軸Ａｘ１に交差する第２軸Ａｘ２の方向に沿って延在し、後壁１５ｃの内面１５ｉは、第１基準面Ｒ１及び光学基準面Ｒｏｐに対して傾斜する第１４基準面Ｒ１４に沿って延在する。第１４基準面Ｒ１４は、角度ＡＣＵＴ４で第１基準面Ｒ１に対して傾斜している。角度ＡＣＵＴ４は、ゼロより大きく９０度より小さい角度であることが好ましい。具体的には、後壁１５ｃの内面１５ｉは、ベース材のシリコンの（１１１）面を備えることができる。

キャップ１５の前壁１５ｂ、半導体光素子１９及び光学部品２１は、主面１７ａ上において光学基準面Ｒｏｐ（具体例として、ベンチ１７の主面１７ａの法線に直交する平面）に沿って配列されている。本実施例では、この光学基準面Ｒｏｐに対して、キャップ１５の前壁１５ｂは傾斜している。前壁１５ｂの傾斜角が光学基準面Ｒｏｐを基準にして直角ではなく鋭角である形態では、この傾斜により、半導体光素子１９に係る光Ｉは、前壁１５ｂへの入射と前壁１５ｂからの出射の際に屈折して、これら二回の屈折の際にその進行方向を変えて、光学基準面Ｒｏｐから外れたレベルで伝搬する。

図３には、光学装置ＤＥＶが示される。光学装置ＤＥＶは、本実施形態のいずれか一形態として記載された光モジュール１１と、該光モジュール１１の前壁１５ｂを支持する光学部品４９とを備える。光学部品４９は、光モジュール１１の前壁１５ｂを介して半導体光素子１９に光学的に結合され、この半導体光素子１９に係る光Ｉは、キャップ１５の前壁１５ｂを通過可能である。この光学装置ＤＥＶによれば、光モジュール１１が、該光モジュール１１の前壁１５ｂを介して光学部品４９に光学的に結合される。光モジュール１１の前壁１５ｂは、屈折率調整材及び／又は接着材を含む固定部材５０を介して光学部品４９の主面４９ａによって支持される。

図３の（ａ）部に示されるように、第１３基準面Ｒ１３の傾斜角は、角度ＡＣＵＴ３であることができる。角度ＡＣＵＴ３は、３０度から７０度までの角度であることが好ましい。具体的には、後端部１６ｃの後端面１６ｐは、ベース材のシリコンの（１１１）面を備えることができ、庇部１６ｄの下面１６ｑは、シリコンの（００１）面を備えることができる。このときは、角度ＡＣＵＴ３は、後端部１６ｃの後端面１６ｐと庇部１６ｄの下面１６ｑとの角度である。角度ＡＣＵＴ３は、例えば５４．７度であり、この値は、シリコンの（１１１）面とシリコンの（００１）面との角度に対応する。前壁１５ｂと後端面１６ｐとの角度は、例えば、０度〜２０度の範囲であることができる。

図３の（ｂ）部及び（ｃ）部に示されるように、第１側壁１５ｄの側面１５ｐは、第１基準面Ｒ１からベンチ部品１３に向かって傾斜する第１５基準面Ｒ１５に沿って延在している。第１５基準面Ｒ１５の傾斜角は、角度ＡＣＵＴ５であることができる。角度ＡＣＵＴ５は、３０度から７０度までの角度であることが好ましい。具体的には、第１側壁１５ｄの側面１５ｐは、ベース材のシリコンの（１１１）面を備えることができる。角度ＡＣＵＴ５は、第１側壁１５ｄの側面１５ｐと庇部１６ｄの下面１６ｑとの角度である。角度ＡＣＵＴ５は、例えば５４．７度であり、この値は、シリコンの（１１１）面とシリコンの（００１）面との角度に対応する。

第１パッド電極２４ｐは、第１ウイング１６の後端部１６ｃ上に設けられることができる。本実施例では、第１パッド電極２４ｐは、後端部１６ｃの後端面１６ｐ上に位置する。このパッド電極は、光学部品４９の主面４９ａに光モジュールの前壁１５ｂが支えられる場合において、光学部品４９の主面４９ａとおおむね平行な位置関係を有する。従って光学部品４９の主面４９ａ上の電極に対しワイヤーボンディング可能な装置を用いれば、このパッド電極にもワイヤーボンディングは容易であり、ワイヤーボンディングを用いて、このパッド電極と光学部品４９の主面４９ａ上の電極との電気接続が容易に行える利点を有している。第１ウイング１６の後端部１６ｃ及び庇部１６ｄに係る２つの段差は、後端部１６ｃへの第１パッド電極２４ｐの接続のための経路を提供し、この経路によって後端部１６ｃ上への第１パッド電極２４ｐの接続が容易となる。第１パッド電極２４ｐは、第１側壁１５ｄ及び／又は第１ウイング１６上に設けられた第１導電体２６ｐに電気的に接続される。

本実施形態に係る光モジュール１１では、図１及び図３に示されるように、第２ウイング１８が、第２側壁１５ｅ上に設けられる。第２ウイング１８は、後端部１８ｃを有し、その後端面１８ｐ上に第２パッド電極２４ｑが設けられる。第２パッド電極２４ｑは、第２側壁１５ｅ及び／又は第２ウイング１８上に設けられた第２導電体２６ｑに電気的に接続される。第２ウイング１８は、前端部１８ａを有し、本実施例では、前壁１５ｂのところに位置することができる。

この光モジュール１１によれば、ベンチ部品１３は、電極３１ａ、３１ｂを含むことができ、電極３１ａ、３１ｂは、半導体光素子１９に接続され、第１エリア１７ｃ及び第２エリア１７ｄに設けられる。電極３１ａ、３１ｂは、第１エリア１７ｃと第２エリア１７ｄとの境界１７ｅを第３軸Ａｘ３の方向に横切って延在し、これによって電極３１ａ、３１ｂを介して、第１エリア１７ｃ上の半導体光素子１９への電気接続が第２エリア１７ｄにおいて行われることができる。ベンチ１７の第２エリア１７ｄ上の電極３１ａ、３１ｂは、それぞれ、キャップ１５の第１導電体２６ｐ及び第２導電体２６ｑに接続され、また、キャップ１５の第１パッド電極２４ｐ及び第２パッド電極２４ｑに接続される。本実施例では、電極３１ａ、３１ｂは、例えば、第３軸Ａｘ３の方向に境界１７ｅを横切るように延在する。この延在によりキャビティ２５内に存在する半導体光素子１９と、キャビティ２５の外に存在する電極との間の電気的接続を得ることができる。電極３１ａ、３１ｂは、必要な場合に、第３軸Ａｘ３と異なる方向に境界１７ｅを横切ることができる。

ベンチ部品１３は、第１エリア１７ｃにおいて電極３１ａ上に設けられた半導体光素子１９と、第１エリア１７ｃに支持されたレンズ２１ａとを更に含む。ベンチ部品１３の電極３１ａ、３１ｂは、ベンチ１７の主面１７ａ（第１エリア１７ｃ及び第２エリア１７ｄ）上を延在しており、これ故に、ベンチ１７の主面１７ａの向き及び該主面１７ａ上の電極３１ａ、３１ｂの表面の向きは、当該光モジュール１１の実装において光モジュール１１の光結合の向きに関連する。

図１及び図３に示されるように、本実施形態の光モジュール１１は、第１ウイング１６上及び第２ウイング１８上にそれぞれ設けられた第１パッド電極２４ｐ及び第２パッド電極２４ｑを用いて、光学部品４９に電気接続されることができる。第１パッド電極２４ｐと光学部品４９との電気的な接続のために、例えば、第１ボンディングワイヤ４８ａが用いられ、第２パッド電極２４ｑと光学部品４９との電気的な接続のために、例えば、第２ボンディングワイヤ４８ｂが用いられる。図３の（ｂ）部及び（ｃ）部に示されるように、例えば、第１ボンディングワイヤ４８ａは、後端面１６ｐ上において、第１パッド電極２４ｐに接続され、第２ボンディングワイヤ４８ｂは、後端面１８ｐ上の第２パッド電極２４ｑに接続される。本実施例では、第１ウイング１６及び第２ウイング１８が、それぞれ、第１側壁１５ｄ及び第２側壁１５ｅに設けられるので、第１パッド電極２４ｐ及び第２パッド電極２４ｑは、光モジュール１１の後壁１５ｃから前壁１５ｂへの方向に後壁１５ｃから離れた位置に設けられることができる。図３の（ａ）部に示されるように、第１ウイング１６又は第２ウイング１８は、距離２４ｈによって光モジュール１１の後壁１５ｃから後退する。第１ボンディングワイヤ４８ａ及び第２ボンディングワイヤ４８ｂは、第１ウイング１６上の第１パッド電極２４ｐ及び第２ウイング１８上の第２パッド電極２４ｑから曲がりながら延在して、光学部品４９に接続される。ボンディングワイヤの高さ４８ｈは、後壁１５ｃの高さ１３ｈよりも低いことが望ましい。高さ４８ｈは、光学部品４９の主面４９ａからボンディングワイヤの最高点までの距離として規定され、高さ１３ｈは、光学部品４９の主面４９ａから後壁１５ｃの後端面１５ｒまでの距離である。後壁１５ｃは、第１基準面Ｒ１に交差する第１６基準面Ｒ１６に沿って延在している。光モジュール１１は、第１ウイング１６上及び第２ウイング１８上に第１パッド電極２４ｐ及び第２パッド電極２４ｑを設けることによって、光モジュール１１の実装において光モジュール１１の光結合の向きに関連して生じる制約を緩めることができる。ボンディングワイヤの高さ４８ｈが後壁１５ｃの高さ１３ｈを越えないように、第１ボンディングワイヤ４８ａは、光学部品４９を第１パッド電極２４ｐに接続でき、第２ボンディングワイヤ４８ｂは、光学部品４９を第２パッド電極２４ｑに接続できる。

図３の（ｂ）部及び（ｃ）部には、パッド電極に接続されたボンディングワイヤの形態が例示されている。ベンチ部品１３の幅ＨＣ１がキャップ１５の下端の幅未満であるとき、より厳格には、ベンチ部品１３の幅ＨＣ１が第１側壁１５ｄの下端と第２側壁１５ｅの下端の幅ＨＣ２未満であるとき、第１ボンディングワイヤ４８ａ及び第２ボンディングワイヤ４８ｂは、例えば、図３の（ｂ）部に示されるように、第１側壁１５ｄ及び第２側壁１５ｅの側面に沿う方向に延在することができる。また、第１ボンディングワイヤ４８ａ及び第２ボンディングワイヤ４８ｂは、例えば、図３の（ｃ）部に示されるように、ベンチ部品１３の幅ＨＣ１が第１側壁１５ｄの下端と第２側壁１５ｅの下端の幅ＨＣ２未満であるとき、又は、幅ＨＣ２以上であるときのいずれにおいても、第１側壁１５ｄ及び第２側壁１５ｅの側面に交差する方向に延在することができる。あるいは、第１ボンディングワイヤ４８ａ及び第２ボンディングワイヤ４８ｂは、例えば、図３の（ｂ）部及び（ｃ）部に示された方向と異なる方向に延在してもよい。第１ボンディングワイヤ４８ａ及び第２ボンディングワイヤ４８ｂは、庇部１６ｄ及び庇部１８ｄによって保護される。

図２に示されるように、光学基準面Ｒｏｐに対して傾斜した前壁１５ｂを有する光モジュール１１によれば、半導体光素子１９、レンズ２１ａ、及びキャップ１５の前壁１５ｂは、光学基準面Ｒｏｐに沿って配列されて、これにより半導体光素子１９はレンズ２１ａといった光学部品２１を介してキャップ１５の前壁１５ｂに光学的に結合される。また、半導体光素子１９に係る光Ｉは、キャップ１５の前壁１５ｂを通過可能であって、半導体光素子１９に係る光Ｉは、第２基準面Ｒ２に沿って延在する前壁１５ｂの前内面１５ｇ及び前外面１５ｆにおいて屈折する。前壁１５ｂに係る第２基準面Ｒ２が、第１基準面Ｒ１及び光学基準面Ｒｏｐに対してゼロ度より大きい角度で傾斜する。具体的には、前壁１５ｂの前内面１５ｇが、鋭角で第１基準面Ｒ１に対して傾斜する第１１基準面Ｒ１１に沿って延在する部分を有すると共に、前壁１５ｂの前外面１５ｆが、鋭角で第１基準面Ｒ１及び光学基準面Ｒｏｐに対して傾斜する第１２基準面Ｒ１２に沿って延在する部分を有することができる。角度ＡＣＵＴ２が９０度未満の場合には、前壁１５ｂの傾斜によって、ベンチ１７の主面１７ａの法線方向に関して、光Ｉの光軸と前壁１５ｂの前外面１５ｆとの交差位置Ｐ１の高さを光Ｉの光軸と前壁１５ｂの前内面１５ｇとの交差位置Ｐ２の高さより高くできる。この高さの差異（シフト量ＳＨＦ）は、ベンチ１７の主面１７ａの法線方向に関して前壁１５ｂの先端ＴＩＰ（例えば切断端）から交差位置Ｐ１を離すことを可能にする。キャップ１５の製造に際して前壁１５ｂの先端ＴＩＰに光学的に不均一な形状が形成される可能性があるけれども、前壁１５ｂの傾斜により、不均一形状の部分が、半導体光素子１９から出射又は入射するために前壁１５ｂを通過する光Ｉを攪乱することを避けることができる。

また、前壁１５ｂの前外面１５ｆの傾斜面は、前内面１５ｇに比べて、ベンチ１７の主面１７ａから離れたところで終端する。これに対して、前壁１５ｂの前内面１５ｇの傾斜面は、前外面１５ｆに比べて、ベンチ１７の主面１７ａの近くまで延在して終端する。これらの終端の位置の差（終端位置の高さの違い）は、後述のキャップ１５の製造方法に起因する。一方、半導体光素子１９に係る光Ｉは、ベンチ１７の主面１７ａ上に配列された光学部品２１を伝搬するので、光Ｉの経路は、ベンチ１７の主面１７ａの近くにある。所望の厚さＴＨ及び所望の傾斜を有する前壁１５ｂは、前壁１５ｂを通過する光の屈折により、前壁１５ｂにおける伝搬光の入射レベル及び出射レベルを高さに関して互いに異ならせることを可能にする。前壁１５ｂの厚さＴＨは、例えば１００μｍ程度であることができ、例えば５０〜３００μｍであることができる。

光学部品４９は、シリコンフォトニクス素子といった半導体集積素子を含むことができ、光学部品４９（例えば半導体集積素子）は、半導体光素子１９に光学的に結合されるグレーティングカプラ４９ｃｐといった光結合素子を備える。光モジュール１１の光学基準面Ｒｏｐに対する前壁１５ｂ（１５ｆ、１５ｇ）の傾斜に起因して、光学部品４９の主面４９ａの法線軸ＮＸと光学基準面Ｒｏｐとの角度ＡＣＰは、半導体集積素子内の光結合デバイス、例えばグレーティングカプラ４９ｃｐの結合角に合わされることが好ましい。グレーティングカプラ４９ｃｐのための角度ＡＣＰは、例えば５度から１５度の範囲内にあるが、本形態は、これに限定されるものではない。角度ＡＣＰは、具体的には、キャップ１５の前壁１５ｂの傾きに関連しており、前壁１５ｂの傾きの大きさは、キャップ１５のキャップベース２３を形成するための半導体部材の主面の面方位に関連している。

図１及び図２に示されるように、半導体光素子１９及びレンズ２１ａは、ベンチ部品１３の第２エリア１７ｄ上においてキャップ１５により封止されている。キャップ１５の前壁１５ｂ、第１側壁１５ｄ、第２側壁１５ｅ及び後壁１５ｃをベンチ部品１３の第２エリア１７ｄが支持することによって、半導体光素子１９及びレンズ２１ａを封止できる。

光モジュール１１では、ベース２７の主面２７ａ上では、電極３１ａ、３１ｂが、第１エリア１７ｃと第２エリア１７ｄとの境界１７ｅを第３軸Ａｘ３の方向に横切って第１エリア１７ｃから第２エリア１７ｄまで延在する。ベンチ部品１３は、絶縁及び気密封止のための絶縁層２９を備え、絶縁層２９は、第２エリア１７ｄにおいて電極３１ａ、３１ｂ上に設けられる。具体的には、絶縁層２９が、ベース２７の前縁２７ｂ、第１側縁２７ｃ及び第２側縁２７ｄ、及びベース２７の後縁２７ｅに沿って延在するので、ベース２７の主面２７ａにおいて閉じた線に沿って帯状の形状を有する。本実施例では、帯状の絶縁層２９は、第１エリア１７ｃと第２エリア１７ｄとの境界１７ｅ上に設けられている。絶縁層２９は、例えばシリコン系無機絶縁膜であることができ、具体的にはＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等であることができる。絶縁層２９上には、気密封止のための下側金属層３９が設けられている。下側金属層３９もまた、ベース２７の主面２７ａにおいて閉じた線に沿って帯状に延在している。下側金属層３９は絶縁層２９上に設けられ、また絶縁層２９は電極３１ａ、３１ｂ上に設けられて、電極３１ａ、３１ｂは、絶縁層２９によって下側金属層３９から絶縁される。

キャップ１５の前壁１５ｂの先端ＴＩＰ、後壁１５ｃの外側面、第１ウイング１６の側面１６ｈ及び第２ウイング１８の側面１８ｈ（これらは切断された状態の端面である）を除いて、天井１５ａのキャップベース２３の外面、及び前壁１５ｂのキャップベース２３の外面は、外保護膜４１によって覆われている。また、天井１５ａのキャップベース２３の内面（キャビティの天井面）、前壁１５ｂのキャップベース２３の内面（キャビティの前面）及び下端面、後壁１５ｃのキャップベース２３の内面（キャビティの後面）及び下端面、第１側壁１５ｄのキャップベース２３の内面（キャビティの側面）及び下端面、並びに第２側壁１５ｅのキャップベース２３の内面（キャビティの側面）及び下端面は、内保護膜４３によって覆われている。外保護膜４１及び内保護膜４３は、シリコンベース上で反射防止膜として働く誘電体膜を備えることが好ましい。これによって、前壁１５ｂを介する光の出射／入射において、前壁１５ｂに起因する光学ロスを低減できる。

キャップ１５は、内保護膜４３上に設けられ、気密封止のための上側金属層４５を含む。上側金属層４５は、キャップ１５の前壁１５ｂのキャップベース２３の下端面、後壁１５ｃのキャップベース２３の下端面、第１側壁１５ｄのキャップベース２３の下端面、及び第２側壁１５ｅのキャップベース２３の下端面の内保護膜４３上に設けられる。上側金属層４５もまた、ベンチ部品１３の下側金属層３９と同様に、キャップベース２３における上記の下端面上において閉じた線に沿って延在する帯状の形状を有する。

ベンチ部品１３の下側金属層３９及びキャップ１５の上側金属層４５は、必要な場合には半田材といった金属体４７を介して互いに接合されて、ベンチ部品１３の下側金属層３９及びキャップ１５の組立体のキャビティ２５は、気密に封止される。光モジュール１１では、ベンチ部品１３の後縁２７ｅの位置は、キャップ１５の後壁１５ｃの後端の位置と同じであっていてもよく、又は後縁２７ｅから前縁２７ｂへの方向に向かって後壁１５ｃの後端の位置から後退していてもよい。

図４は、第１側壁の近傍における気密封止及び電気接続のための構造を示す図面であり、図１に示されたＩＶ−ＩＶ線に沿って取られた縦断面を示す。図４の（ａ）部は、図１及び図２に示された光モジュール１１の第１ウイング１６におけるインターコネクトを模式的に示す図面である。電極３１ａは、第１部分３２ａ、第２部分３２ｂ及び第３部分３２ｃを含む。絶縁層２９が第２部分３２ｂ上を横切って延在しているので、封止用の下側金属層３９は、電極３１ａから絶縁される。具体的には、第１部分３２ａは、第１エリア１７ｃ上を延在して第２部分３２ｂに接続され、第２部分３２ｂは第３部分３２ｃに接続される。第３部分３２ｃが、第２エリア１７ｄ上においてキャップ１５の第１導電体２６ｐに接続される。この光モジュール１１によれば、第１パッド電極２４ｐ及び第１導電体２６ｐと電極３１ａとの間の接続と、封止とを共に実現できる。第２側壁１５ｅの近傍における気密封止及び電気接続のための構造も、図４の（ａ）部に示す構造と同様であることができる。

図４の（ｂ）部は、図１及び図２に示された光モジュール１１のための別のインターコネクトを模式的に示す図面である。キャップ１５の第１導電体２６ｐは、第１部分２６ａ、第２部分２６ｂ及び第３部分２６ｃを含む。キャップ１５は、絶縁層２８を備え、絶縁層２８はベンチ部品１３の絶縁層２９と同様の役割を有する。絶縁層２８は、ベンチ部品１３の第１エリア１７ｃと第２エリア１７ｄとの境界１７ｅの位置に合わせて、後壁１５ｃの下端面上に設けられる。第１導電体２６ｐの第２部分２６ｂ上を絶縁層２８は横切って延在するので、封止用の上側金属層４５は、第１導電体２６ｐから絶縁される。第１導電体２６ｐの第１部分２６ａは、第１パッド電極２４ｐを第２部分２６ｂに接続している。第１導電体２６ｐの第２部分２６ｂは第３部分２６ｃに接続される。第３部分２６ｃは、第１エリア１７ｃ上の電極３１ａに接続される。この形態の光モジュール１１によれば、第１導電体２６ｐと電極３１ａとの間の接続と、封止とを共に実現できる。第２側壁１５ｅの近傍における気密封止及び電気接続のための構造も、図４の（ｂ）部に示す構造と同様であることができる。

再び図１及び図２を参照すると、ベンチ１７は、シリコン製のベース２７を含む。ベンチ１７（具体的には、ベース２７）の主面１７ａは、ボールレンズといったレンズ２１ａを位置決めするための第１窪み３３と、光アイソレータ２１ｂを収容する第２窪み３５とを有する。第１窪み３３及び第２窪み３５は、シリコン製のベース２７の加工により作製される。

レンズ２１ａ及び光アイソレータ２１ｂは、例えばエポキシ系接着材といった接着部材によってベンチ１７に固定される。半導体光素子１９は、例えば半田材（ＡｕＳｎ半田）によってベンチ１７の電極３１ａに固定される。半導体光素子１９は、ボンディングワイヤといった接続導体３２を介して電極３１ｂに接続される。レンズ２１ａは、半導体光素子１９に係る光の集光又はコリメートのために用いられる。

キャップベース２３がシリコン単結晶からなるとき、キャップ１５の前壁１５ｂのキャップベース２３の内面、後壁１５ｃのキャップベース２３の内面、第１側壁１５ｄのキャップベース２３の内面、及び第２側壁１５ｅのキャップベース２３の内面は、シリコンの（１１１）面を備えることができる。この構造は、（００１）面の主面を有するシリコン基板を用いて作製されることができる。この光モジュール１１は、基板裏面ではなくキャップ１５の側面において外部デバイスと光学的に結合可能である。

以上説明した本実施形態によれば、当該光モジュール１１の実装において該光モジュール１１の光結合の向きに関連する制約を緩めることができる。

引き続き、光モジュール１１を作製する方法における主要な工程を説明する。引き続く製造方法の記述において、理解を容易にするために、可能な場合には図１〜図４を参照しながら行われた光モジュール１１の説明における参照符合を用いる。図２に示された断面に対応する工程断面における図５、図６、図７〜図１３の（ａ）部、及び、ベンチ１７の平面図を表す図７〜図１３の（ｂ）部を参照しながら、ベンチ部品１３のためのベンチ生産物を準備する工程を説明する。引き続く説明から理解されるように、準備の一例として、ベンチ生産物の作製を行う。

工程Ｓ１０１では、図５に示されるように、単結晶半導体基板としてシリコンウエハ５１を準備する。シリコンウエハ５１は主面５１ａ及び裏面５１ｂを有しており、主面５１ａは例えば（００１）面を備える。シリコンウエハ５１は、複数の区画（単一のベンチ１７を作製するための区画）の配列を有する程度のサイズ（例えば、６インチ）を有し、例えば７２５μｍ厚を有する。区画の配列における各区画において、主面５１ａは、第１エリア５１ｃ、第２エリア５１ｄ、及び第３エリア５１ｅを有する。第２エリア５１ｄ及び第３エリア５１ｅは、切断のための切り代を含む。図５の（ａ）部に示されるように、シリコンウエハ５１の主面５１ａ上に、シリコン酸化膜といった第１絶縁膜５３を形成する。本実施例では、シリコンウエハ５１の裏面５１ｂを絶縁膜により覆ってないけれども、必要に応じて裏面５１ｂ上にも絶縁膜を形成することができる。

工程Ｓ１０２では、本実施例におけるレンズ２１ａを配置するための第１窪み３３をシリコンウエハ５１の各区画の第１エリア５１ｃに形成する。図５の（ｂ）部に示されるように、フォトリソグラフィを用いて、レンズ２１ａを配置するための第１窪み３３を規定する第１マスク５３ａを第１絶縁膜５３から形成する。図５の（ｃ）部に示されるように、ＫＯＨ溶液をエッチャントとして第１マスク５３ａを用いて、第１マスク５３ａの第１開口５３ｂに露出されたシリコン単結晶のウエットエッチングを行って、第１エリア５１ｃに第１窪み３３を形成する。第１開口５３ｂの形状は、シリコンの四回対称性に起因して、例えば長方形又は正方形等であることができ、本実施例では、シリコン結晶の＜１１０＞軸方向の一対の辺及び＜１１−０＞軸方向の一対の辺を含む正方形である。第１窪み３３が形成された後に、図５の（ｄ）部に示されるように、第１マスク５３ａを除去する。

工程Ｓ１０３では、第１マスク５３ａを除去した後に、図６の（ａ）部に示されるように、シリコンウエハ５１の主面５１ａ上に、シリコン酸化膜といった第２絶縁膜５５を形成する。シリコンウエハ５１の裏面５１ｂのエッチングを避けるためには、裏面５１ｂ上にもシリコン酸化膜といった絶縁膜を形成してもよい。

工程Ｓ１０４では、本実施例における光アイソレータ２１ｂを配置するための第２窪み３５をシリコンウエハ５１の各区画の第１エリア５１ｃに形成する。図６の（ｂ）部に示されるように、フォトリソグラフィを用いて、光アイソレータ２１ｂを配置するための第２窪み３５を規定する第２マスク５５ａを第２絶縁膜５５から形成する。図６の（ｃ）部に示されるように、第２マスク５５ａを用いて、第２マスク５５ａの第２開口５５ｂに露出されたシリコン単結晶のドライエッチングを行って、第１窪み３３の隣に第２窪み３５を形成する。第２開口５５ｂの形状は、例えば正方形又は長方形等であることができ、本実施例では、シリコン結晶の＜１１０＞軸方向の一対の辺及び＜１１−０＞軸方向の一対の辺を含む正方形である。第１エリア５１ｃに第２窪み３５が形成された後に、図５の（ｄ）部に示されるように、第２マスク５５ａを除去する。

工程Ｓ１０５では、図７に示されるように、第１エリア５１ｃに電極３１ａ、３１ｂを形成する。本実施例では、電極３１ａ、３１ｂをリフトオフ法により形成する。具体的には、リフトオフのためのパターンを有する犠牲膜を形成した後に、金属膜を蒸着法により成長する。犠牲膜はレジスト膜であることができ、金属膜は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ（１００ｎｍ／２００ｎｍ／５００ｎｍ）を備える。金属膜を成長した後に犠牲膜の剥離液にシリコンウエハ５１を浸漬して、金属膜のリフトオフを行う。

工程Ｓ１０６では、絶縁及び気密封止用の絶縁層２９を形成する。図８に示されるように、絶縁層２９のために化学的気相成長（ＣＶＤ）法により絶縁膜５７（例えば、５００ｎｍ厚のＳｉ_３Ｎ_４）を成長する。フォトリソグラフィ及びエッチングを用いて、封止用パターンを有する封止マスク５９を絶縁膜５７上に形成する。図８においては、本工程断面に現れる封止マスク５９の第１開口５９ａ及び第２開口５９ｂが描かれており、封止マスク５９は、絶縁層２９に対応する封止用の閉じたストライプ状のパターンを区画毎に有している。

工程Ｓ１０７では、図９に示されるように、封止マスク５９を用いてエッチャント（ＣＦ_４）によるドライエッチングを絶縁膜５７に施して絶縁層２９を第１エリア５１ｃ上に形成すると共に、エッチング後に封止マスク５９を剥離液により除去する。

工程Ｓ１０８では、図１０に示されるように、封止部材のためのパターンを有する犠牲膜６０を形成する。犠牲膜６０はレジスト膜であることができる。

工程Ｓ１０９では、図１１に示されるように、封止部材を形成する。封止部材としては、金属材、有機樹脂材等を使用することが可能である。本実施例では、金属材を備える封止部材、具体的には、下側金属層３９をリフトオフ法により形成する。犠牲膜６０及び絶縁層２９上に金属膜を蒸着法により成長する。金属膜は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ（１００ｎｍ／２００ｎｍ／５０ｎｍ）を備える。この金属膜のリフトオフのための剥離液にシリコンウエハ５１を浸漬して、パターン形成された金属膜、本実施例では下側金属層３９を区画毎に形成する。

工程Ｓ１１０では、半導体光素子１９のダイボンドを行う。図１２に示されるように、半導体光素子１９のダイボンドのための半田４７ａをリフトオフ法により形成する。具体的には、リフトオフのためのパターンを有する犠牲膜を形成した後に、金属膜を蒸着法により成長する。犠牲膜はレジスト膜であることができ、金属膜は、例えば２μｍ厚のＡｕＳｎ半田を堆積する。金属膜を形成した後に犠牲膜の剥離液にシリコンウエハ５１を浸漬して、金属膜のリフトオフを行う。次に、図１２に示されるように、半導体光素子１９のダイボンドを行う。具体的には、レーザダイオードを固着用のハンダ上に置いてソルダリングにより固着する。ワーク温度は例えば摂氏３３０度である。半導体光素子１９のダイボンドの後に、半導体光素子１９の上部電極を電極３１ｂに金ワイア６３を用いてワイアリングする。

工程Ｓ１１１では、図１３に示されるように、光学部品２１の配置を行う。本実施例では、ボールレンズ及びアイソレータをそれぞれ第１窪み３３及び第２窪み３５に固定する。この固着のために、例えばエポキシ接着剤といった接着部材６５を使用することができる。図１３の（ａ）部は、図１３の（ｂ）部に示されたＸＩＩＩａ−ＸＩＩＩａ線に沿ってとられた断面を示す。

これらの工程によって、ベンチ部品１３のための区画の配列を備えるベンチ生産物ＳＰＢＮが準備される。図１３の（ｂ）部は、工程Ｓ１１１における代表的な１つの区画を模式的に示す平面図である。ベンチ生産物ＳＰＢＮは、上記の処理が施されたシリコンウエハ５１を支持体として備え、この支持体の主面上において素子区画毎に半導体光素子１９及び光学部品２１が設けられている。また、ベンチ生産物ＳＰＢＮは、気密封止のための構造を有している。

引き続く説明においては、図１４〜図２１を参照しながら、キャップ１５のためのキャップ生産物を準備する工程を説明する。図１４、図１６及び図１９は、図２に示された断面に対応する断面を示す図面である。引き続く説明から理解されるように、準備の一例として、キャップ生産物の作製を行う。

工程Ｓ２０１では、図１４の（ａ）部に示されるように、単結晶半導体基板としてシリコンウエハ７１を準備する。基板厚さは例えば７２５μｍであることができる。シリコンウエハ７１は第１面７１ａ及び第２面７１ｂを有しており、シリコンウエハ７１の第１面７１ａ及び第２面７１ｂは、互いに平行であることが好ましい。本実施例では、第１面７１ａ及び第２面７１ｂの各々は、例えば（００１）面を備えるが、これに限定されない。この面方位の選択は、角度ＡＣＰに関連している。第１面７１ａ及び第２面７１ｂの各々が例えば（００１）面を備えるとき、第１面７１ａ及び第２面７１ｂの各々におけるオフ角は、シリコン結晶の（００１）面から−１度〜＋１度の範囲にあることができる。第１面７１ａは第２面７１ｂの反対側に位置する。シリコンウエハ７１は、複数の区画（単一のキャップのキャップベース２３を作製するための区画）の配列を有する程度のサイズ（例えば、６インチ）を有している。区画の配列における各区画において、単結晶半導体基板としてシリコンウエハ７１は、区画毎に、第１領域７１ｃ、第２領域７１ｄ、第３領域７１ｅ、第４領域７１ｆ及び第５領域７１ｇを有する。第１領域７１ｃ、第２領域７１ｄ、第３領域７１ｅ、第４領域７１ｆ及び第５領域７１ｇは、第１基準面ＲＥ１Ｆに沿って配列される。第１領域７１ｃ、第２領域７１ｄ、第３領域７１ｅ、第４領域７１ｆ及び第５領域７１ｇは、第１軸Ａｘ１の方向に順に配列している。シリコンウエハ７１の第１面７１ａ及び第２面７１ｂ上に、それぞれ、第３絶縁膜７３及び第４絶縁膜７５を形成する。第３絶縁膜７３及び第４絶縁膜７５の各々は、例えばシリコン酸化膜を備えることができる。

シリコンウエハ７１の第１面７１ａに第１内側開口及び第２内側開口を形成すると共に、シリコンウエハ７１の第２面７１ｂに外側開口を形成する。本実施例では、第１内側開口及び第２内側開口を形成した後に、外側開口を形成するけれども、外側開口を形成した後に、第１内側開口及び第２内側開口を形成することができる。

工程Ｓ２０２では、キャップ１５のキャビティ２５のための第１内側開口の配列及び第１ウイング１６及び第２ウイング１８のための第２内側開口の配列をシリコンウエハ７１の第１面７１ａ上に形成するプロセスを行う。図１４の（ｂ）部に示されるように、フォトリソグラフィを用いて、第３絶縁膜７３から第１マスク７７を第１面７１ａ上に形成する。図１５は、シリコンウエハ７１の第１面７１ａ上の第１マスク７７を示す平面図である。第１マスク７７は、キャビティ２５を提供できる第１内側開口のための第１開口パターン７７ａと、ウイング（図１に示された第１ウイング１６及び第２ウイング１８）を提供する第２内側開口のための第２開口パターン７７ｂ、７７ｃとを有する。引き続く説明は、第２開口パターン７７ｂを参照しながら行われる。図１５において、第１開口パターン７７ａの内側に描かれた破線及び第２開口パターン７７ｂ、７７ｃの内側に描かれた破線は、それぞれ、形成されるべき第１内側開口及び第２内側開口を示しており、第１開口パターン７７ａは、＜１１０＞軸及び＜１１−０＞軸のいずれか一方向に延在すると共に区画毎に設けられたストライプ形状を有しており、具体的には、第１開口パターン７７ａの形状は、区画毎に設けられた矩形であることができる。第１開口パターン７７ａの第１長さＬＧ１及び第１幅ＷＤ１は、キャビティ２５の長さに関連している。また、第２開口パターン７７ｂは、＜１１０＞軸及び＜１１−０＞軸のいずれか一方向に延在すると共に区画の境界に設けられたストライプ形状を有しており、具体的には、第２開口パターン７７ｂの形状は、区画に跨って設けられた矩形であることができる。第２開口パターン７７ｂは、ウイング（第１ウイング１６及び第２ウイング１８）上に設けられるパッド電極（第１パッド電極２４ｐ及び第２パッド電極２４ｑ）に十分な幅を提供するための大きさの第２幅ＷＤ２を有する。本実施例では、第１開口パターン７７ａは、例えばシリコン結晶の＜１１０＞軸方向の一対の辺及び＜１１−０＞軸方向の一対の辺を含み区画毎に設けられた長方形であり、第２開口パターン７７ｂは、例えばシリコン結晶の＜１１０＞軸方向の一対の辺及び＜１１−０＞軸方向の一対の辺を含み区画の境界上に設けられた長方形である。第１開口パターン７７ａ及び第２開口パターン７７ｂは、第３軸Ａｘ３方向に配列されることができる。

図１５では、第１開口パターン７７ａは、シリコンウエハ７１の各区画における第２領域７１ｄ、第３領域７１ｅ、及び第４領域７１ｆに設けられ、第２開口パターン７７ｂは、第４領域７１ｆ及び第５領域７１ｇに設けられる。第２開口パターン７７ｂは、第３領域７１ｅ及び第４領域７１ｆに設けられる。第２開口パターン７７ｂ、第１開口パターン７７ａ及び第２開口パターン７７ｃは、この順に第３軸Ａｘ３方向に配列されることができる。

第１マスク７７及びエッチャントのＫＯＨ溶液を用いて、第１マスク７７の第１開口パターン７７ａ及び第２開口パターン７７ｂ、７７ｃに露出されたシリコン単結晶をエッチングして、図１４の（ｃ）部及び（ｄ）部に示されるように、第１内側開口７９及び第２内側開口８３、８４を形成する。キャップ１５のキャビティ２５のための第１内側開口７９は、シリコンウエハ７１の区画における第２領域７１ｄ、第３領域７１ｅ、及び第４領域７１ｆに第１配列軸Ａｒ１に沿って延在する。第１ウイング１６及び第２ウイング１８のための第２内側開口８３、８４は、シリコンウエハ７１の区画における第４領域７１ｆ及び第５領域７１ｇに第２配列軸Ａｒ２に沿って延在する。第１配列軸Ａｒ１及び第２配列軸Ａｒ２は、各区画において第１軸Ａｘ１に交差する方向に第１基準面Ｒ１に沿って配列する。引き続く説明は、第１内側開口７９及び第２内側開口８３を参照しながら行われる。第１内側開口７９は、底面７９ａ、一側面７９ｂ及び後内面７９ｃを有する。底面７９ａは、第１基準面ＲＥ１Ｆの方向に沿って延在する。第１基準面ＲＥ１Ｆに沿って、第１領域７１ｃ、第２領域７１ｄ、第３領域７１ｅ、第４領域７１ｆ及び第５領域７１ｇが順に配置される。第１内側開口７９の底面７９ａは、第３領域７１ｅに設けられる。底面７９ａは、第３領域７１ｅ及び第４領域７１ｆに設けられてもよい。後内面７９ｃは、第４領域７１ｆに設けられ、第５領域７１ｇに設けられていない。第１内側開口７９の一側面７９ｂは、第２領域７１ｄに設けられている。第１内側開口７９の一側面７９ｂは、第１基準面ＲＥ１Ｆに対して鋭角ＡＣＵＴ１１を成す第１１基準面ＲＥ１１Ｆに沿って延在し、第１内側開口７９の後内面７９ｃは、第１基準面ＲＥ１Ｆに対して鋭角ＡＣＵＴ２１を成す第２１基準面ＲＥ２１Ｆに沿って延在して、この結果、第１内側開口７９は台形の縦断面を有する。第１内側開口７９は、キャップの側壁の内面になるべき第１側面７９ｄ及び第２側面７９ｅを含む。第１側面７９ｄは一側面７９ｂの一縁を後内面７９ｃの一縁に繋ぎ、第２側面７９ｅは一側面７９ｂの他縁を後内面７９ｃの他縁に繋ぐ。また、第２内側開口８３の一側面８３ｂ（図１に示される第１ウイング１６の後端部１６ｃの後端面１６ｐ、第２ウイング１８の後端部１８ｃの後端面１８ｐ）は、第４領域７１ｆに設けられ、底面８３ａは、第５領域７１ｇに設けられる。底面８３ａは、第４領域７１ｆ及び第５領域７１ｇに設けられてもよい。後内面８３ｃは、第５領域７１ｇに設けられる。第２内側開口８３の一側面８３ｂは、第１基準面ＲＥ１Ｆに対して鋭角ＡＣＵＴ１３を成す第１３基準面ＲＥ１３Ｆに沿って延在すると共に、後内面８３ｃは、第１基準面ＲＥ１Ｆに対して鋭角ＡＣＵＴ２３を成す第２３基準面ＲＥ２３Ｆに沿って延在する。この結果、第２内側開口８３は、台形の縦断面を有する。第２内側開口８３は、第３側面８３ｄ及び第４側面８３ｅを含む。第３側面８３ｄは一側面８３ｂの一縁を後内面８３ｃの一縁に繋ぎ、第４側面８３ｅは一側面８３ｂの他縁を後内面８３ｃの他縁に繋ぐ。第１内側開口７９と第２内側開口８３との間に位置する領域には、第１側壁１５ｄのための第１壁が設けられ、第１内側開口７９と第２内側開口８４との間に位置する領域には、第２側壁１５ｅのための第２壁が設けられる。

具体的には、第１内側開口７９の底面７９ａは、シリコンの（００１）面を備え、一側面７９ｂ及び後内面７９ｃは、例えばシリコンの（１１１）面を備えており、第１側面７９ｄ及び第２側面７９ｅは、例えばシリコンの（１１１）面を備える。第１内側開口７９の第１深さＤ１（例えば底面７９ａと第１面７１ａとの距離）は、例えば６５０μｍであり、５００〜７００μｍであることができる。第２内側開口８３の第２深さＤ２（例えば底面８３ａと第１面７１ａとの距離）は、第１深さＤ１と実質的に同じ深さであることができる。また、第２内側開口８３の底面８３ａは、シリコンの（００１）面を備え、一側面８３ｂ及び後内面８３ｃは、例えばシリコンの（１１１）面を備え、第３側面８３ｄ及び第４側面８３ｅは、例えばシリコンの（１１１）面を備える。第１内側開口７９及び第２内側開口８３、８４を形成した後に、第１マスク７７及び第４絶縁膜７５を除去する。

工程Ｓ２０３では、キャップ１５の前壁のための外側開口の配列を単結晶半導体基板の各区画における第１領域７１ｃ及び第２領域７１ｄの第２面７１ｂに形成する。図１６の（ａ）部に示されるように、シリコンウエハ７１の第１面７１ａ及び第２面７１ｂ上に、それぞれ、第５絶縁膜８７及び第６絶縁膜８９を成長する。第５絶縁膜８７及び第６絶縁膜８９の各々は、例えばシリコン酸化膜を備えることができる。図１６の（ｂ）部に示されるように、フォトリソグラフィを用いて、第６絶縁膜８９から第２マスク９１を第２面７１ｂ上に形成する。第２マスク９１は、キャップ１５の前壁１５ｂの外面を規定する外側開口のための第３開口パターン９１ａを有する。図１７は、シリコンウエハ７１の第２面７１ｂ上の第２マスク９１を示す平面図である。図１７において、第３開口パターン９１ａの内側に描かれた破線は、形成されるべき外側開口を示している。第３開口パターン９１ａの形状は、区画を横切って＜１１０＞軸及び＜１１−０＞軸のいずれか他方向（図１５の第１開口パターン７７ａの配列と同じ方向）に延在するストライプ形状であることができ、或いは、＜１１０＞軸及び＜１１−０＞軸のいずれか他方向（図１５の第１開口パターン７７ａの配列と同じ方向）に延在する矩形状を有していてもよい。本実施例では、第３開口パターン９１ａが、光モジュール１１の光出射及び／又は光入射に用いる前壁１５ｂを形造る溝のために設けられ、また、区画を横断するように延在する。第２マスク９１を用いたウエットエッチングを行う。図１６の（ｃ）部に示されるように、ＫＯＨ溶液のエッチャントを用いて、第２マスク９１の第３開口パターン９１ａに露出されたシリコン単結晶をエッチングして、外側開口９３を形成する。外側開口９３は、底面９３ａ、一側面９３ｂ及び他側面９３ｃを有する。底面９３ａは、第１基準面ＲＥ１Ｆの延在方向に延在する。外側開口９３の底面９３ａは第１領域７１ｃに設けられ、外側開口９３の一側面９３ｂは第２領域７１ｄに設けられ、外側開口９３の他側面９３ｃは第１領域７１ｃに設けられる。外側開口９３の一側面９３ｂは、第１基準面ＲＥ１Ｆに対して鋭角ＡＣＵＴ１２を成す第１２基準面ＲＥ１２Ｆに沿って延在し、外側開口９３の他側面９３ｃは、第１基準面ＲＥ１Ｆに対して鋭角ＡＣＵＴ２２を成す第２２基準面ＲＥ２２Ｆに沿って延在する。外側開口９３の一側面９３ｂ及び他側面９３ｃは、例えばシリコンの（１１１）面を備えており、底面９３ａは、シリコンの（００１）面を備える。外側開口９３を形成した後に、第２マスク９１及び第５絶縁膜８７を除去する。外側開口９３の第３深さＤ３（例えば底面９３ａと第２面７１ｂとの距離）は、第２面７１ｂを基準して例えば６７５μｍであり、６００〜７００μｍであることができる。

図１８は、絶縁膜を除去したシリコンウエハ７１の第１面７１ａを示す平面図である。第１内側開口７９の一側面７９ｂ及び外側開口９３の一側面９３ｂが、第２領域７１ｄに形成されて、前壁１５ｂのための隔壁を形造る。一側面７９ｂと一側面９３ｂとの間隔は、この製造方法によって作製されるキャップ１５の前壁１５ｂ（図２における厚さＴＨ）の厚さに関連しており、この厚さは光軸のシフト量（図２のシフト量ＳＨＦ）を規定している。これ故にシフト量ＳＨＦは、第１内側開口７９及び外側開口９３の配置に応じて変更可能である。前壁１５ｂの厚さＴＨは、例えば１００μｍ程度であることができる。厚さＴＨは、例えばシリコンの（１１１）に直交する方向に規定される。

工程Ｓ２０４では、第１内側開口７９、第２内側開口８３、８４及び外側開口９３を形成した後に、図１９に示されるように、シリコンウエハ７１の第１面７１ａ及び第２面７１ｂ上に、それぞれ、第７絶縁膜９５ａ及び第８絶縁膜９５ｂを成長する。第７絶縁膜９５ａ及び第８絶縁膜９５ｂは、反射防止膜として利用可能な絶縁膜、例えばシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）を備えることができる。具体的には、反射防止膜ＡＲＩＮは、第１内側開口７９の一側面７９ｂ上に設けられ、また反射防止膜ＡＲＯＴは、外側開口９３の一側面９３ｂ上に設けられる。

これらの絶縁膜を形成した後に、工程Ｓ２０５では、図２０に示されるように、第１パッド電極２４ｐ及び第１導電体２６ｐのための第１配線金属層８５ｐと第２パッド電極２４ｑ及び第２導電体２６ｑのための第２配線金属層８５ｑとを形成する。第１配線金属層８５ｐ及び第２配線金属層８５ｑは、例えば金を備える。具体的には、第１配線金属層８５ｐ及び第２配線金属層８５ｑをリフトオフ法により形成する。リフトオフのためのパターンを有する犠牲膜を形成した後に、金属を蒸着法により成長する。犠牲膜はレジスト膜であることができ、金属膜は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ（１００ｎｍ／２００ｎｍ／５００ｎｍ）を備える。金属膜を堆積した後に犠牲膜の剥離液にシリコンウエハ７１を浸漬して、金属膜のリフトオフを行う。これによって、パターン形成された金属膜、本実施例では第１配線金属層８５ｐ及び第２配線金属層８５ｑが区画毎に形成される。本実施例では、第１配線金属層８５ｐ及び第２配線金属層８５ｑは、第４領域７１ｆの第１面７１ａ、第２内側開口８３の一側面８３ｂ、第３側面８３ｄ、及び第４側面８３ｅ上に形成される。第１配線金属層８５ｐは、一側面８３ｂから第４領域７１ｆの第３側面８３ｄ上を延在して第１面７１ａに到達し、第１面７１ａ上において終端する。第２配線金属層８５ｑは、一側面８３ｂから第４領域７１ｆの第４側面８３ｅ上を延在して第１面７１ａに到達し、第１面７１ａ上において終端する。第１配線金属層８５ｐ及び第２配線金属層８５ｑは、それぞれ、第４領域７１ｆの第１面７１ａ上では電気的な接続用の第１導電体２６ｐ及び第２導電体２６ｑのための導電体を提供し、第２内側開口８３の一側面８３ｂ上では第１パッド電極２４ｐ及び第２パッド電極２４ｑのための導電体を提供し、必要な場合には、第２内側開口８３の第３側面８３ｄ及び第４側面８３ｅ上に設けられるべき導電体を提供する。

工程Ｓ２０６では、図２１に示されるように、封止部材を形成する。封止部材としては、金属材、有機樹脂材等を使用することが可能である。本実施例では、金属材を備える封止及び接合のための部材を形成する。具体的には、気密封止及び接合のための上側金属層４５をリフトオフ法では、リフトオフのためのパターンを有する犠牲膜を形成した後に、金属膜を蒸着法により成長する。犠牲膜はレジスト膜であることができ、金属膜は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ／ＳｕＡｇ（１００ｎｍ／２００ｎｍ／５０ｎｍ／２０００ｎｍ）を備える。金属膜を堆積した後に犠牲膜の剥離液にシリコンウエハ７１を浸漬して、金属膜のリフトオフを行う。これによって、パターン形成された金属膜、本実施例では、上側金属層４５が区画毎に形成される。封止のために、上側金属層４５の形状、位置及びサイズは、それぞれ、下側金属層３９の形状、位置及びサイズに対応している。本実施例では、上側金属層４５は、キャビティ２５のための第１内側開口７９を囲うように形成される。また、上側金属層４５は、接合のために、第４領域７１ｆの第１面７１ａ上の第１配線金属層８５ｐ及び第２配線金属層８５ｑ上に設けられる。

これらの工程によって、キャップ１５のための区画の配列を備えるキャップ生産物ＳＰＣＰが完成する。上記の処理を施した単結晶半導体基板をベンチ生産物と組み立てて、組立体が作製される。

図２１は、第１配線金属層８５ｐ、第２配線金属層８５ｑ及び上側金属層４５を形成したシリコンウエハ７１の第１面７１ａを示す図面である。図２１においては、第１面７１ａ上の第１内側開口７９が実線で描かれており、第２面７１ｂ上の外側開口９３が破線で描かれている。第１内側開口７９の一側面７９ｂ及び外側開口９３の一側面９３ｂは同じ方向に延在しており、好適な実施例では、一側面７９ｂ及び一側面９３ｂは実質的に平行であり、例えば（１１１）面を有する。

引き続き、ベンチ生産物ＳＰＢＮ及びキャップ生産物ＳＰＣＰから光モジュールを作製する工程を具体的に説明する。図２２は、ベンチ生産物ＳＰＢＮ及びキャップ生産物ＳＰＣＰを接合する工程を模式的に示す図面である。図２２の（ａ）部は図２２の（ｂ）部のＸＸＩＩａ−ＸＸＩＩａ線に沿ってとられた断面を示す。図２２の（ａ）部及び（ｂ）部に示されるように、工程Ｓ３０１では、半導体光素子１９及び光学部品２１の配列の軸に対して、キャップ生産物ＳＰＣＰの第１内側開口７９の一側面７９ｂの位置合わせを行って、ベンチ生産物ＳＰＢＮ及びキャップ生産物ＳＰＣＰの一方を他方の上に配置して、熱処理によって封止を行う。これによって、ベンチ生産物ＳＰＢＮ及びキャップ生産物ＳＰＣＰから組立体ＡＳＭが作製される。上記の配置において、下側金属層３９及び上側金属層４５を互いに位置合わせする。熱処理によって下側金属層３９及び上側金属層４５が接合されて、封止されたキャビティ２５が区画毎に形成される。また、電極３１ａ、３１ｂと第１配線金属層８５ｐ及び第２配線金属層８５ｑとの接合が形成されて、これによって、キャップ１５とベンチ部品１３との間の電気的接続が完成する。気密封止と電気接続との両方が実現される。キャップ生産物ＳＰＣＰの第１内側開口７９によるキャビティ２５は、ベンチ生産物ＳＰＢＮの半導体光素子１９、レンズ２１ａ及び光アイソレータ２１ｂを収容する。

組立体ＡＳＭを切断して、光モジュールを形成する。図２３は、組立体ＡＳＭのキャップ生産物ＳＰＣＰの上面を示す図面である。キャップ生産物ＳＰＣＰの上面には、外側開口９３が現れている。図２３は、組立体ＡＳＭにおいて第１方向に延在する第１１切断線Ｃ１１Ｔ及び第１２切断線Ｃ１２Ｔと、第１方向に直交する第２方向に延在する第２１切断線Ｃ２１Ｔ、第２２切断線Ｃ２２Ｔ、第２３切断線Ｃ２３Ｔ及び第２４切断線Ｃ２４Ｔとを示す。例えば、第１１切断線Ｃ１１Ｔ及び第１２切断線Ｃ１２Ｔによる切断を行った後に、第２１切断線Ｃ２１Ｔ、第２２切断線Ｃ２２Ｔ、第２３切断線Ｃ２３Ｔ及び第２４切断線Ｃ２４Ｔによる切断を行って、光モジュールを作製できる。これらの切断の順序を逆順に行っても、光モジュールを作製できる。

例えば、工程Ｓ３０２では、第１１切断線Ｃ１１Ｔ及び第１２切断線Ｃ１２Ｔによって示される第１方向に組立体ＡＳＭ（キャップ生産物ＳＰＣＰとベンチ生産物ＳＰＢＮの両方）を切断する。この切断は、例えばダイサーといった切断装置９７を用いて行われる。第１１切断線Ｃ１１Ｔは、外側開口９３の一側面９３ｂを残すように規定される。第１１切断線Ｃ１１Ｔの切断によって、光モジュール１１のための前壁１５ｂ及び前壁１５ｂの先端ＴＩＰが形成され、外側開口９３の底面９３ａは消失する。第１２切断線Ｃ１２Ｔは、光モジュール１１の後壁１５ｃを形成するように規定される。第１２切断線Ｃ１２Ｔの切断によって、光モジュール１１のための後壁１５ｃが形成される。これらの切断によって、光モジュール部品の一形態として例示される光モジュールバーが形成される。光モジュールバーが一方向に配列された多数の光モジュールの配列を備える。本実施例では、組立体ＡＳＭ（キャップ生産物ＳＰＣＰとベンチ生産物ＳＰＢＮの両方）を一緒に切断して、ベンチ部品１３の後縁２７ｅがキャップ１５の後壁１５ｃの後端の位置と同じになっている。

次いで、工程Ｓ３０３では、第２３切断線Ｃ２３Ｔ及び第２４切断線Ｃ２４Ｔによって示される第２方向に光モジュールバーのキャップ生産物ＳＰＣＰを切断し、第２１切断線Ｃ２１Ｔ及び第２２切断線Ｃ２２Ｔによって示される第２方向に光モジュールバーのベンチ生産物ＳＰＢＮを切断する。これらの切断は、例えばダイサーといった切断装置９７を用いて行われる。これらの切断によって、組立体ＡＳＭから光モジュールが作製され、また、これらの切断の順序を逆順に行って、組立体ＡＳＭから光モジュールを作製することができる。図２４は、これらの工程によって作成された光モジュールの外観を示す図面である。図２４の（ａ）部は、光モジュールバーの切断により作製された光モジュールの正面図を示す。図２４の（ｂ）部は、光モジュールバーの切断により作製された光モジュールの前面を示している。図２４の（ｃ）部は、光モジュールバーの切断により作製された光モジュールの背面を示している。本実施例の切断工程では、組立体ＡＳＭの第２内側開口８３内及び第２内側開口８４内に位置する第２３切断線Ｃ２３Ｔ及び第２４切断線Ｃ２４Ｔに沿ってキャップ生産物ＳＰＣＰの表面から組立体ＡＳＭのキャップ生産物ＳＰＣＰを切断し、組立体ＡＳＭの第１内側開口７９の外側に位置する第２１切断線Ｃ２１Ｔ及び第２２切断線Ｃ２２Ｔに沿って組立体ＡＳＭのベンチ生産物ＳＰＢＮを切断する。本実施例の切断工程では、ベンチ生産物ＳＰＢＮのための第２１切断線Ｃ２１Ｔと第２２切断線Ｃ２２Ｔとの間隔は、キャップ１５のための第２３切断線Ｃ２３Ｔと第２４切断線Ｃ２４Ｔとの間隔よりも小さくすることができる。

光モジュール１１を作製する方法によれば、単結晶半導体基板の一例としてシリコンウエハ７１の第３領域７１ｅ及び第４領域７１ｆに位置する底面７９ａを有するキャビティ用の第１内側開口７９、及びシリコンウエハの第４領域７１ｆに位置する一側面８３ｂを有する第１ウイング１６及び第２ウイング１８用の第２内側開口８３及び８４を第１面７１ａにエッチングにより形成すると共に、シリコンウエハ７１の第１領域７１ｃに底面９３ａを有する前壁１５ｂ用の外側開口９３を第２面７１ｂにエッチングにより形成する。第１マスク７７の第１開口パターン７７ａ及び第２マスク９１の第３開口パターン９１ａの各々は、シリコンウエハ７１の第２領域７１ｄに外側開口９３の一側面９３ｂ及び第１内側開口７９の一側面７９ｂが位置するようにパターン形成される。第１マスク７７の第１開口パターン７７ａは、第３領域７１ｅに位置し、第１マスク７７の第２開口パターン７７ｂは、第４領域７１ｆ及び第５領域７１ｇに位置する。上記のエッチングによる形成により、キャップ１５の前壁１５ｂ、後壁１５ｃ及びキャビティ２５のための第１内側開口７９、第２内側開口８３、８４及び外側開口９３を形成できる。第１内側開口７９の一側面７９ｂ、外側開口９３の一側面９３ｂ及び第２内側開口８３の一側面８３ｂは、それぞれ、第１１基準面ＲＥ１１Ｆ、第１２基準面ＲＥ１２Ｆ及び第１３基準面ＲＥ１３Ｆに沿って延在しており、第１１基準面ＲＥ１１Ｆ、第１２基準面ＲＥ１２Ｆ及び第１３基準面ＲＥ１３Ｆは第１基準面ＲＥ１Ｆに対して、それぞれ、鋭角ＡＣＵＴ１１、鋭角ＡＣＵＴ１２及び鋭角ＡＣＵＴ１３を成す。単結晶半導体基板の第４領域７１ｆ上に、第１パッド電極２４ｐ及び第２パッド電極２４ｑと第１導電体２６ｐ及び第２導電体２６ｑとのための第１配線金属層８５ｐ及び第２配線金属層８５ｑを形成するので、結果として得られる光モジュール１１は、第１ウイング１６と第２ウイング１８上とに、それぞれ、第１パッド電極２４ｐ及び第１導電体２６ｐと、第２パッド電極２４ｑ及び第２導電体２６ｑとを有する。この作製方法では、ベンチ生産物ＳＰＢＮ上の電極（ベンチ部品の電極）を利用するのではなくシリコンウエハ７１上の配線金属層（第１配線金属層８５ｐ及び第２配線金属層８５ｑ）を介して外部デバイスに電気的に接続可能な光モジュール１１を作製できる。当該光モジュール１１は、光モジュール１１の実装において当該光モジュールの光結合の向きに関連して制約を緩めることができる。

また、この作製方法によれば、シリコンウエハ７１の第１領域７１ｃに位置する底面９３ａを有する分離用の外側開口９３を第２面７１ｂに形成すると共に、シリコンウエハ７１の第３領域７１ｅに位置する底面７９ａを有するキャビティ用の第１内側開口７９を第１面７１ａに形成する。シリコンウエハ７１の第２領域７１ｄには、外側開口９３の一側面９３ｂ及び第１内側開口７９の一側面７９ｂが位置する。第１内側開口７９の一側面７９ｂ及び外側開口９３の一側面９３ｂは、それぞれ、第１１基準面ＲＥ１１Ｆ及び第１２基準面ＲＥ１２Ｆに沿って延在しており、第１１基準面ＲＥ１１Ｆ及び第１２基準面ＲＥ１２Ｆは、第１基準面ＲＥ１Ｆに対して、それぞれ、鋭角ＡＣＵＴ１１及び鋭角ＡＣＵＴ１２を成す。一側面７９ｂ及び一側面９３ｂを通過する光は、一側面７９ｂ及び一側面９３ｂの各々において屈折して、シリコンウエハ７１の第１面７１ａから第２面７１ｂへの方向に関して、外側開口９３の底面９３ａを基準にして外側開口９３の一側面９３ｂと光軸との交差位置の高さを第１内側開口７９の一側面７９ｂと光軸との交差位置の高さより高くできる。この高さの差異により、キャップ１５の前壁１５ｂの外面と光軸との交差位置を外側開口９３の底面９３ａの法線方向に関して外側開口９３の一側面９３ｂの端から離すことができ、キャップ１５の製造において外側開口９３の底面９３ａにおいて分離するに際して、分離端（先端ＴＩＰ）に光学的な不均一が形成される可能性があるけれども、この不均一な形状から、外側開口９３の一側面９３ｂと光軸との交差位置を離すことができる。以上説明した本実施形態によれば、基板裏面ではなく側面に光学的に結合可能な光モジュールを作製する方法が提供される。

（実施例）
以上説明した本実施形態に係る方法により、半導体光素子１９として働くレーザダイオードを備えるＬＤモジュールを作製する。ＬＤモジュールの縦、横及び高さは、例えば数ｍｍ程度のサイズである。ＬＤモジュールでは、図２に示されるように、レーザダイオードから出射されたレーザ光は、レンズで集光される。集光された光は、キャップの前壁のＳｉ（１１１）面に対して垂直に入射するものでなく、具体的には（１１１）面に対して垂直ではない角度（例えば５４．７度）で入射する。この入射角は、シリコンベースの主面の面方位及び（１１１）面の方向関係で決まる。シリコン半導体の屈折率（約３．４）は空気の屈折率（約１）より大きいので、レーザ光は、前壁のシリコン半導体に入射する際に入射方向に対して屈折されて、キャップ前壁のシリコン半導体内では入射位置に対してＬＤモジュールのベンチからキャップ前壁への方向に向きを変える。さらに、キャップ前壁のシリコン半導体から出射するときには、入射位置より高い出射位置に光軸を移して、入射光の伝搬方向に平行に伝搬していく。光を入射させる構造を作製できるので、当該製造方法におけるダイシングにより作製された前壁の先端による影響（光散乱による影響）を低減できる。ＬＤ光モジュールの製造では、キャップ生産物ＳＰＣＰをダイシングにより分離するけれども、レーザ光がシリコンキャップの前壁を通過する際の光伝搬経路が、上述のように、当該ダイシングにより作製された前壁の先端から離れるように変化する。

ＬＤモジュールは、（１１１）面の内面及び外面を有するキャップ前壁を外部デバイスによって支持されると共に、レーザダイオードは、ベンチ上の電極を介してキャップ上の電極に接続される。好ましくは、ベンチ上の電極を介してレーザダイオードがキャップ上の電極に接続される形態では、レーザダイオードは（１１１）面の内面及び外面を有するキャップ前壁を介して外部デバイスに光学的に結合される。

好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。

以上説明したように、本実施形態によれば、光モジュールの実装において該光モジュールの光結合の向きに関連して受ける制約を緩めることができる光モジュールを提供でき、またこの光モジュールを含む光学装置を提供できる。本実施形態は、光モジュールを作製する方法を提供できる。

１１…光モジュール、１３…ベンチ部品、１５…キャップ、１５ａ…天井、１５ｂ…前壁、１５ｃ…後壁、１５ｄ…第１側壁、１５ｅ…第２側壁、１６…第１ウイング、１７…ベンチ、１７ｃ…第１エリア、１７ｄ…第２エリア、１８…第２ウイング、１９…半導体光素子、２１…光学部品、２１ａ…レンズ、２１ｂ…光アイソレータ、２３…キャップベース、２４ｐ…第１パッド電極、２４ｑ…第２パッド電極、２５…キャビティ、２６ｐ…第１導電体、２６ｑ…第２導電体、３１ａ…電極、３１ｂ…電極、７１ｃ…第１領域、７１ｄ…第２領域、７１ｅ…第３領域、７１ｆ…第４領域、７１ｇ…第５領域、７７…第１マスク、７７ａ…第１開口パターン、７７ｂ…第２開口パターン、７９…第１内側開口、８３…第２内側開口、９１…第２マスク、９１ａ…第３開口パターン、９３…外側開口、Ａｘ１…第１軸、Ｒ１…第１基準面、Ｒ２…第２基準面。

Claims (9)

1. 光モジュールであって、
   第１エリア及び第２エリアを含む主面を有するベンチ、前記第１エリア及び前記第２エリア上に設けられた電極、前記第１エリアにおいて前記電極上に設けられた半導体光素子、並びに前記第１エリアに支持されたレンズを含むベンチ部品と、
   前記ベンチ部品上に設けられたキャップと、
   を備え、
   前記キャップは、前記半導体光素子及び前記レンズを収容可能なキャビティ、天井、前壁、第１側壁、第１ウイング並びに後壁を含むキャップベースと、前記第１ウイングに設けられたパッド電極と、前記キャップベース上に設けられ前記パッド電極に接続された導電体とを備え、
   前記ベンチの前記第２エリアは前記第１エリアを囲み、前記第２エリア上の前記電極は、前記キャップベース上の前記導電体に電気的に接続され、
   前記キャップベースの前記天井は、第１基準面に沿って延在し、前記前壁は、前記第１基準面に交差する第２基準面に沿って延在する前外面を有し、前記第１ウイングは、前記第１側壁に設けられ、前記後壁は、前記キャップから前記ベンチへ向かう方向に前記天井から延在する、光モジュール。
2. 前記キャップの前記キャップベースは、第２側壁及び第２ウイングを更に備え、
   前記第２ウイングは、前記第２側壁に設けられ、
   前記キャップベースの前記第１側壁及び前記第２側壁は、前記前壁から前記後壁への方向に延在し、
   前記前壁、前記第１側壁、前記第２側壁及び前記後壁は、前記ベンチ部品の前記第２エリア上に位置しており、
   前記半導体光素子及び前記レンズは、前記ベンチ部品の前記第２エリア及び前記キャップにより封止されている、請求項１に記載された光モジュール。
3. 前記ベンチはシリコン製のベースを含み、
   前記ベンチの前記ベースの主面は、前記レンズを位置決めするための窪みを有する、請求項１又は請求項２に記載された光モジュール。
4. 前記ベンチ部品は、前記第２エリアにおいて前記電極上に設けられた絶縁層を備え、前記電極は、第１部分、第２部分及び第３部分を含み、前記電極の前記第１部分は、前記第１エリア上を延在して前記第２部分に接続され、前記絶縁層は前記電極の前記第２部分上を横切って延在しており、前記電極の前記第２部分は前記第３部分に接続され、前記第３部分は前記導電体に接続される、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載された光モジュール。
5. 前記キャップは、前記ベンチ部品の前記第２エリア上に位置する絶縁層を備え、前記導電体は、第１部分、第２部分及び第３部分を含み、前記導電体の前記第１部分は、前記パッド電極を前記第２部分に接続しており、前記絶縁層は前記導電体の前記第２部分上を横切って延在しており、前記導電体の前記第２部分は前記第３部分に接続され、前記第３部分は前記電極に接続される、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載された光モジュール。
6. 光学装置であって、
   請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載された光モジュールと、
   前記光モジュールの前記前壁を支持する光学部品と、
   を備え、
   前記光学部品は、前記光モジュールの前記前壁を介して前記半導体光素子に光学的に結合され、前記半導体光素子に係る光は、前記キャップの前記前壁を通過可能である、光学装置。
7. 前記光学部品は、前記半導体光素子に光学的に結合されるグレーティングカプラを備える半導体集積素子を含む、請求項６に記載された光学装置。
8. 光モジュールを作製する方法であって、
   複数の区画の配列における各区画において第１基準面に沿って配置された第１領域、第２領域、第３領域、第４領域、及び第５領域を備えており、第１面及び第２面を有する単結晶半導体基板を準備する工程と、
   第１開口パターン及び第２開口パターンを有する第１マスクを前記単結晶半導体基板の前記第１面に形成する工程と、
   前記第１マスクを用いたエッチングにより、前記第１開口パターン及び前記第２開口パターンにそれぞれ対応しておりキャビティのために設けられた第１内側開口及びウイングのために設けられた第２内側開口を前記単結晶半導体基板の前記第１面に形成する工程と、
   前記第１内側開口及び前記第２内側開口を形成した後に、前記単結晶半導体基板の前記第２内側開口にパッド電極及び導電体のための金属層を形成する工程と、
   第３開口パターンを有する第２マスクを前記単結晶半導体基板の前記第２面に形成する工程と、
   前記第２マスクを用いたエッチングにより、前記第３開口パターンに対応しており前壁のために設けられた外側開口を前記単結晶半導体基板の前記第２面に形成する工程と、
   複数の区画の配列における各区画において第１エリア及び第２エリアを含む主面を有する支持体と、前記支持体の前記第１エリア及び前記第２エリア上に設けられた電極と、前記支持体の前記第１エリアの前記電極上に設けられた半導体光素子と、前記支持体の前記第１エリア上に設けられたレンズとを含むベンチ生産物を準備する工程と、
   前記第１内側開口、前記第２内側開口及び前記外側開口を形成した後に、前記ベンチ生産物の前記支持体の前記第２エリアが前記単結晶半導体基板を支持するように、前記ベンチ生産物及び前記単結晶半導体基板を組み立てて、前記ベンチ生産物の前記電極を前記単結晶半導体基板の前記導電体に接続した組立体を作製する工程と、
   を備え、
   前記単結晶半導体基板の前記第１面は前記第２面の反対側に位置し、
   前記第１領域、前記第２領域、前記第３領域、前記第４領域、及び前記第５領域は、第１軸の方向に順に配列し、
   前記外側開口の一側面及び前記外側開口の底面は、前記単結晶半導体基板の前記第１領域に設けられ、
   前記外側開口の他側面は、前記単結晶半導体基板の前記第２領域に設けられ、
   前記第１内側開口の一側面は、前記単結晶半導体基板の前記第２領域に設けられ、
   前記第１内側開口の底面は、前記単結晶半導体基板の前記第３領域及び前記第４領域に延在し、
   前記第１内側開口の他側面は、前記単結晶半導体基板の前記第４領域に設けられ、
   前記第２内側開口の一側面は、前記単結晶半導体基板の前記第４領域に設けられ、
   前記第２内側開口の底面は、前記単結晶半導体基板の前記第４領域及び前記第５領域に設けられ、
   前記第１内側開口の前記一側面は前記第１基準面に交差する第１１基準面に沿って延在し、前記外側開口の前記一側面は前記第１基準面に交差する第１２基準面に沿って延在し、前記第２内側開口の前記一側面は前記第１基準面に交差する第１３基準面に沿って延在する、光モジュールを作製する方法。
9. 前記単結晶半導体基板の前記第１領域において前記組立体を切断する工程と、
   前記単結晶半導体基板の前記第５領域において前記組立体を切断する工程と、
   を更に備える、請求項８に記載された光モジュールを作製する方法。

Images