JPH095578A - ハイブリッド光集積用基板 - Google Patents
ハイブリッド光集積用基板Info
- Publication number
- JPH095578A JPH095578A JP15195695A JP15195695A JPH095578A JP H095578 A JPH095578 A JP H095578A JP 15195695 A JP15195695 A JP 15195695A JP 15195695 A JP15195695 A JP 15195695A JP H095578 A JPH095578 A JP H095578A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- convex portion
- optical
- optical element
- substrate
- electric wiring
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコン基板を用いて低浮遊容量での素子搭
載を可能とするハイブリッド光集積用基板を提供する。 【構成】 シリコン基板21上で光素子搭載部を構成す
る上端が平坦な凸部のうち、電気配線パタン24と接触
する半田パタン25で覆われた面積の小さな第1の凸部
21aにより光素子との低浮遊容量による電気的接続を
可能とし、該第1の凸部21aとほぼ高さが等しくかつ
電気配線パタン24と接触しない半田パタン26で覆わ
れた面積の大きな第2の凸部21bにより十分な強度を
もった光素子の固定を可能とする。
載を可能とするハイブリッド光集積用基板を提供する。 【構成】 シリコン基板21上で光素子搭載部を構成す
る上端が平坦な凸部のうち、電気配線パタン24と接触
する半田パタン25で覆われた面積の小さな第1の凸部
21aにより光素子との低浮遊容量による電気的接続を
可能とし、該第1の凸部21aとほぼ高さが等しくかつ
電気配線パタン24と接触しない半田パタン26で覆わ
れた面積の大きな第2の凸部21bにより十分な強度を
もった光素子の固定を可能とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高速動作可能なハイブ
リッド光集積用基板に関するものである。
リッド光集積用基板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、光部品の実装コストの低減及び光
部品の高機能化を図るために、シリコン(Si)基板を
光実装基板(プラットフォーム)として用い、この上に
光素子をフリップチップボンディングすることにより、
Si基板に搭載した光ファイバまたはSi基板上に形成
した光導波路との光結合を実現するハイブリッド光集積
技術の研究開発が活発化している。
部品の高機能化を図るために、シリコン(Si)基板を
光実装基板(プラットフォーム)として用い、この上に
光素子をフリップチップボンディングすることにより、
Si基板に搭載した光ファイバまたはSi基板上に形成
した光導波路との光結合を実現するハイブリッド光集積
技術の研究開発が活発化している。
【0003】図1は従来のハイブリッド光集積用基板の
一例、ここではC.A.Armiento et al., Electron. Let
t., vol.27, 1991, pp.1109-1111に記載された例を示す
ものである。同図において、1はSi基板、2は電気配
線を兼ねる半田パタンであり、半田パタン2上に光素子
として半導体レーザ3がその活性層側を下向きにしたジ
ャンクションダウンの状態で搭載・固定されている。ま
た、4はSi基板1に形成されたV溝であり、このV溝
4中に光ファイバ5が挿入・固定される。この状態で半
導体レーザ3と光ファイバ5とが光結合する如くなって
いる。
一例、ここではC.A.Armiento et al., Electron. Let
t., vol.27, 1991, pp.1109-1111に記載された例を示す
ものである。同図において、1はSi基板、2は電気配
線を兼ねる半田パタンであり、半田パタン2上に光素子
として半導体レーザ3がその活性層側を下向きにしたジ
ャンクションダウンの状態で搭載・固定されている。ま
た、4はSi基板1に形成されたV溝であり、このV溝
4中に光ファイバ5が挿入・固定される。この状態で半
導体レーザ3と光ファイバ5とが光結合する如くなって
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記構造では、電気配
線が全てSi基板上に直接または厚さ0.5μm程度の
熱酸化膜上に形成される。しかしながら、一般に、Si
基板は誘電率が大きく、また、誘電率の虚数成分に対応
する誘電損失が大きいため、図1のようなSi基板上の
電気配線では、1GHz以上の高周波領域における信号
の損失が著しく大きいという問題があった。
線が全てSi基板上に直接または厚さ0.5μm程度の
熱酸化膜上に形成される。しかしながら、一般に、Si
基板は誘電率が大きく、また、誘電率の虚数成分に対応
する誘電損失が大きいため、図1のようなSi基板上の
電気配線では、1GHz以上の高周波領域における信号
の損失が著しく大きいという問題があった。
【0005】この問題を解決するものとして、発明者ら
は図2に示す構造を提案した(S.Mino et al., Electro
n. Lett. vol.30, 1994, pp.1888-1890 参照)。同図に
おいて、6は光素子、例えば半導体レーザ、7は光素子
の搭載部を構成する凸部7aを備えたSi基板であり、
該凸部7a上には厚さ0.5μmの熱酸化膜を介して電
極パタン8が形成されている。また、Si基板7の平面
部(凸部以外の部位)7bの一方には石英系光導波路9
が形成され、さらにまた、凸部7aを挟んで光導波路9
の反対側には石英ガラス膜10が形成されている。この
石英系ガラス膜10の表面の高さは凸部7aの上端より
低くなるように設定されており、この上に電気配線パタ
ン11が設けられている。また、電極パタン8と電気配
線パタン11とは凸部7a上で電気的に接続されてい
る。
は図2に示す構造を提案した(S.Mino et al., Electro
n. Lett. vol.30, 1994, pp.1888-1890 参照)。同図に
おいて、6は光素子、例えば半導体レーザ、7は光素子
の搭載部を構成する凸部7aを備えたSi基板であり、
該凸部7a上には厚さ0.5μmの熱酸化膜を介して電
極パタン8が形成されている。また、Si基板7の平面
部(凸部以外の部位)7bの一方には石英系光導波路9
が形成され、さらにまた、凸部7aを挟んで光導波路9
の反対側には石英ガラス膜10が形成されている。この
石英系ガラス膜10の表面の高さは凸部7aの上端より
低くなるように設定されており、この上に電気配線パタ
ン11が設けられている。また、電極パタン8と電気配
線パタン11とは凸部7a上で電気的に接続されてい
る。
【0006】このような構造のプラットフォームでは、
電気配線は全て誘電率及び誘電損失の小さい石英系ガラ
ス膜上に形成されるので、高周波信号の損失は小さくな
り、プラットフォームの高周波特性は大幅に改善され
る。
電気配線は全て誘電率及び誘電損失の小さい石英系ガラ
ス膜上に形成されるので、高周波信号の損失は小さくな
り、プラットフォームの高周波特性は大幅に改善され
る。
【0007】しかしながら、この構造においても電極パ
タン8は凸部7aの広い領域にわたって形成されるの
で、該電極パタン8での浮遊容量が大きい。このため、
この凸部7a上にフォトディテクタを搭載するとCR時
定数が大きくなってしまい、高速動作ができないと問題
があった。
タン8は凸部7aの広い領域にわたって形成されるの
で、該電極パタン8での浮遊容量が大きい。このため、
この凸部7a上にフォトディテクタを搭載するとCR時
定数が大きくなってしまい、高速動作ができないと問題
があった。
【0008】以上述べたように、Si基板は放熱性及び
加工性に優れることからハイブリッド光集積用基板とし
ての適用が期待され、いくつかの応用が検討されてきて
いるが、従来のSi基板を用いたプラットフォームで
は、電極パタンをSi基板上に形成していたので、電極
パタンでの浮遊容量が大きくなり、特に浮遊容量の低減
を必要とするフォトディテクタの搭載が難しいという問
題があった。
加工性に優れることからハイブリッド光集積用基板とし
ての適用が期待され、いくつかの応用が検討されてきて
いるが、従来のSi基板を用いたプラットフォームで
は、電極パタンをSi基板上に形成していたので、電極
パタンでの浮遊容量が大きくなり、特に浮遊容量の低減
を必要とするフォトディテクタの搭載が難しいという問
題があった。
【0009】本発明の目的は、シリコン基板を用いて低
浮遊容量での素子搭載を可能とするハイブリッド光集積
用基板を提供することにある。
浮遊容量での素子搭載を可能とするハイブリッド光集積
用基板を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の請求項1では、光素子搭載部を構成する上
端が平坦な凸部を備えたシリコン基板上に、光導波部
と、誘電体層及びその上に形成された電気配線パタンよ
りなる電気配線部とを前記光素子搭載部に隣接して設け
たハイブリッド光集積用基板において、光素子搭載部
を、電気配線パタンと接触する導電性固定材で覆われた
第1の凸部と、該第1の凸部とほぼ高さが等しくかつ電
気配線パタンと接触しない導電性固定材で覆われた第2
の凸部とで構成したハイブリッド光集積用基板を提案す
る。
め、本発明の請求項1では、光素子搭載部を構成する上
端が平坦な凸部を備えたシリコン基板上に、光導波部
と、誘電体層及びその上に形成された電気配線パタンよ
りなる電気配線部とを前記光素子搭載部に隣接して設け
たハイブリッド光集積用基板において、光素子搭載部
を、電気配線パタンと接触する導電性固定材で覆われた
第1の凸部と、該第1の凸部とほぼ高さが等しくかつ電
気配線パタンと接触しない導電性固定材で覆われた第2
の凸部とで構成したハイブリッド光集積用基板を提案す
る。
【0011】また、請求項2では、第1の凸部の上端の
面積を第2の凸部の上端の面積より小さくした請求項1
記載のハイブリッド光集積用基板を提案する。また、請
求項3では、光素子の搭載時に該光素子の活性層の高さ
が光導波部のコアの高さと一致するように第1の凸部の
高さを設定した請求項1または請求項2記載のハイブリ
ッド光集積用基板を提案する。
面積を第2の凸部の上端の面積より小さくした請求項1
記載のハイブリッド光集積用基板を提案する。また、請
求項3では、光素子の搭載時に該光素子の活性層の高さ
が光導波部のコアの高さと一致するように第1の凸部の
高さを設定した請求項1または請求項2記載のハイブリ
ッド光集積用基板を提案する。
【0012】また、請求項4では、光導波部をシリコン
基板上に形成した平面光導波路とした請求項1乃至3い
ずれか記載のハイブリッド光集積用基板を提案する。ま
た、請求項5では、光導波部をシリコン基板に搭載した
光ファイバとした請求項1乃至3いずれか記載のハイブ
リッド光集積用基板を提案する。
基板上に形成した平面光導波路とした請求項1乃至3い
ずれか記載のハイブリッド光集積用基板を提案する。ま
た、請求項5では、光導波部をシリコン基板に搭載した
光ファイバとした請求項1乃至3いずれか記載のハイブ
リッド光集積用基板を提案する。
【0013】
【作用】本発明の請求項1によれば、光素子搭載部を、
電気配線パタンと接触する導電性固定材で覆われた第1
の凸部と、該第1の凸部とほぼ高さが等しくかつ電気配
線パタンと接触しない導電性固定材で覆われた第2の凸
部とで構成したことにより、光素子の支持・固定は主と
して第2の凸部に行わせ、光素子との電気的接続を第1
の凸部に行わせるといった役割分担を可能とし、これに
よって浮遊容量が十分に小さくなるように第1の凸部の
面積を小さく設定することが可能となる。また、第1及
び第2の凸部の表面の高さを概ね等しく形成することに
より、第2の凸部に光素子を接触させると同時に該光素
子を第1の凸部に接触させることができ、これによっ
て、従来の半田バンプ法によらず、薄膜の半田を用いた
接続・固定が可能となる。
電気配線パタンと接触する導電性固定材で覆われた第1
の凸部と、該第1の凸部とほぼ高さが等しくかつ電気配
線パタンと接触しない導電性固定材で覆われた第2の凸
部とで構成したことにより、光素子の支持・固定は主と
して第2の凸部に行わせ、光素子との電気的接続を第1
の凸部に行わせるといった役割分担を可能とし、これに
よって浮遊容量が十分に小さくなるように第1の凸部の
面積を小さく設定することが可能となる。また、第1及
び第2の凸部の表面の高さを概ね等しく形成することに
より、第2の凸部に光素子を接触させると同時に該光素
子を第1の凸部に接触させることができ、これによっ
て、従来の半田バンプ法によらず、薄膜の半田を用いた
接続・固定が可能となる。
【0014】また、請求項2によれば、第1の凸部の上
端の面積を第2の凸部の上端の面積より小さくしたこと
により、光素子との間で浮遊容量の小さい電気的接続を
実現できる。また、請求項3によれば、光素子の搭載時
に該光素子の活性層の高さが光導波部のコアの高さと一
致するように第1の凸部の高さを設定したことにより、
光素子を第1及び第2の凸部上に置くだけで高さ方向の
位置合わせを行うことができる。
端の面積を第2の凸部の上端の面積より小さくしたこと
により、光素子との間で浮遊容量の小さい電気的接続を
実現できる。また、請求項3によれば、光素子の搭載時
に該光素子の活性層の高さが光導波部のコアの高さと一
致するように第1の凸部の高さを設定したことにより、
光素子を第1及び第2の凸部上に置くだけで高さ方向の
位置合わせを行うことができる。
【0015】また、請求項4によれば、光導波部をシリ
コン基板上に形成した平面光導波路としたことにより、
低浮遊容量な光素子の実装が可能で高速駆動可能な光モ
ジュールを実現できる。また、請求項5によれば、光導
波部をシリコン基板に搭載した光ファイバとしたことに
より、低浮遊容量な光素子の実装が可能で高速駆動可能
な光ファイバ直結型の光モジュールを実現できる。
コン基板上に形成した平面光導波路としたことにより、
低浮遊容量な光素子の実装が可能で高速駆動可能な光モ
ジュールを実現できる。また、請求項5によれば、光導
波部をシリコン基板に搭載した光ファイバとしたことに
より、低浮遊容量な光素子の実装が可能で高速駆動可能
な光ファイバ直結型の光モジュールを実現できる。
【0016】
【実施例1】図3は本発明のハイブリッド光集積用基板
の第1の実施例を示すもので、図中、21はシリコン
(Si)基板、22は光導波路、23は誘電体層、24
は電気配線パタンである。
の第1の実施例を示すもので、図中、21はシリコン
(Si)基板、22は光導波路、23は誘電体層、24
は電気配線パタンである。
【0017】Si基板21は、上端が平坦な第1の凸部
21a及び第2の凸部21bと、これら凸部以外の平面
部21cとを備えている。
21a及び第2の凸部21bと、これら凸部以外の平面
部21cとを備えている。
【0018】第1の凸部21aは主として光素子(図3
には図示せず)との電気的な接続を行うためのもので、
ここでは2つ設けられ、その上には導電性固定材として
AuSn半田パタン25が設けられている。また、第2
の凸部21bは光素子を支持・固定するためのもので、
ここでは2つ設けられ、その上にも導電性固定材として
AuSn半田パタン26が設けられている。これらの4
つの凸部が光素子搭載部を構成するが、以下、第1の凸
部を電極テラス、第2の凸部を固定テラスと称すものと
する。
には図示せず)との電気的な接続を行うためのもので、
ここでは2つ設けられ、その上には導電性固定材として
AuSn半田パタン25が設けられている。また、第2
の凸部21bは光素子を支持・固定するためのもので、
ここでは2つ設けられ、その上にも導電性固定材として
AuSn半田パタン26が設けられている。これらの4
つの凸部が光素子搭載部を構成するが、以下、第1の凸
部を電極テラス、第2の凸部を固定テラスと称すものと
する。
【0019】光導波路22はSi基板21の一方の平面
部21c上に形成された誘電体光導波路であり、コア2
2a、下部クラッド層21b及び上部クラッド層21c
からなる。この光導波路22は光導波部を構成するもの
で、本実施例では石英系光導波路を用いている。
部21c上に形成された誘電体光導波路であり、コア2
2a、下部クラッド層21b及び上部クラッド層21c
からなる。この光導波路22は光導波部を構成するもの
で、本実施例では石英系光導波路を用いている。
【0020】誘電体層23はSi基板21の他方の平面
部21c上に連続して形成された光導波路22の下部ク
ラッド層からなるものである。また、電気配線パタン2
4は電極テラス21aに対応した数、ここでは2つ設け
られ、各電極テラス21a上のAuSn半田パタン25
とそれぞれ電気的に接続される如く誘電体層23上に形
成される。なお、固定テラス21b上のAuSn半田パ
タン26とは電気的に絶縁される如く形成される。この
電気配線パタン24は誘電体層23とともに電気配線部
を構成するもので、本実施例ではAu薄膜パタンを用い
ている。
部21c上に連続して形成された光導波路22の下部ク
ラッド層からなるものである。また、電気配線パタン2
4は電極テラス21aに対応した数、ここでは2つ設け
られ、各電極テラス21a上のAuSn半田パタン25
とそれぞれ電気的に接続される如く誘電体層23上に形
成される。なお、固定テラス21b上のAuSn半田パ
タン26とは電気的に絶縁される如く形成される。この
電気配線パタン24は誘電体層23とともに電気配線部
を構成するもので、本実施例ではAu薄膜パタンを用い
ている。
【0021】前述した電極テラス21aの大きさは20
μm角に設定してある。また、固定テラス21bの大き
さは幅50μm、長さ400μmに設定してあり、その
上の半田パタン26は光導波路22の端面より100μ
m離れた所から電気配線部に向けて設けられている。ま
た、固定テラス21bの光導波路22の端面に近い部位
には光素子のアライメントマーカ27が設けられてい
る。また、電極テラス21a及び固定テラス21bは共
に、その半田パタンの表面から光導波路22のコア22
aまでの高さが5μmに設定してある。この寸法は光素
子搭載部に搭載する光素子の電極表面から活性層の中心
までの距離と一致している。
μm角に設定してある。また、固定テラス21bの大き
さは幅50μm、長さ400μmに設定してあり、その
上の半田パタン26は光導波路22の端面より100μ
m離れた所から電気配線部に向けて設けられている。ま
た、固定テラス21bの光導波路22の端面に近い部位
には光素子のアライメントマーカ27が設けられてい
る。また、電極テラス21a及び固定テラス21bは共
に、その半田パタンの表面から光導波路22のコア22
aまでの高さが5μmに設定してある。この寸法は光素
子搭載部に搭載する光素子の電極表面から活性層の中心
までの距離と一致している。
【0022】図4は図3のハイブリッド光集積用基板に
光素子を搭載した時の状態を、図3のA−A’線におけ
る断面で示したものである。即ち、図中、28は光素
子、ここでは導波路型フォトディテクタ(PD)であ
る。
光素子を搭載した時の状態を、図3のA−A’線におけ
る断面で示したものである。即ち、図中、28は光素
子、ここでは導波路型フォトディテクタ(PD)であ
る。
【0023】前述したように、電極テラス21a及び固
定テラス21b上の半田パタンから光導波路のコアの中
心までの距離を、PD28の電極表面から活性層の中心
までの距離と等しく設定したので、PD28を光素子搭
載部、即ち電極テラス21a及び固定テラス21b上に
置くだけで高さ方向の位置合わせを行うことができる。
また、水平方向については、前述した基板上のアライメ
ントマーカ27に予めPD28に設けたアライメントマ
ーカ(図示せず)を合わせるのみで位置合わせを行うこ
とができる。
定テラス21b上の半田パタンから光導波路のコアの中
心までの距離を、PD28の電極表面から活性層の中心
までの距離と等しく設定したので、PD28を光素子搭
載部、即ち電極テラス21a及び固定テラス21b上に
置くだけで高さ方向の位置合わせを行うことができる。
また、水平方向については、前述した基板上のアライメ
ントマーカ27に予めPD28に設けたアライメントマ
ーカ(図示せず)を合わせるのみで位置合わせを行うこ
とができる。
【0024】本実施例では、前述したように面積が小さ
い電極テラス21aと面積が十分大きい固定テラス21
bとにより光素子搭載部を構成したため、PD28を基
板上に搭載するに当たって、固定テラス21b上の大き
な半田パタンにより十分な固定強度を実現でき、一方、
電極テラス21a上の小さな半田パタンにより電気配線
パタン24及びPD28間の浮遊容量の小さい電気的接
続を実現でき、電気配線にともなうCR時定数を小さく
できるので、高周波特性の優れたハイブリッド光実装を
実現できる。
い電極テラス21aと面積が十分大きい固定テラス21
bとにより光素子搭載部を構成したため、PD28を基
板上に搭載するに当たって、固定テラス21b上の大き
な半田パタンにより十分な固定強度を実現でき、一方、
電極テラス21a上の小さな半田パタンにより電気配線
パタン24及びPD28間の浮遊容量の小さい電気的接
続を実現でき、電気配線にともなうCR時定数を小さく
できるので、高周波特性の優れたハイブリッド光実装を
実現できる。
【0025】図5は前述した第1の実施例の製造工程の
要部を、図3のA−A´線における断面により示すもの
で、これに従って簡単に説明する。
要部を、図3のA−A´線における断面により示すもの
で、これに従って簡単に説明する。
【0026】まず、図5(a) に示すように、Si基板2
1の一部を除去して凸部21a及び21b、即ち電極テ
ラス21a及び固定テラス21bを形成し、石英系光導
波路を形成し、その不要部分をエッチングにより除去し
て誘電体層23を形成し、光素子搭載部及び電気配線部
を形成する。次に、図5(b) に示すように、電気配線パ
タン24を誘電体層23及び電極テラス21a上に形成
する。また、この際、高さを一致させるため、固定テラ
ス21b上にも電気配線パタン24と電気的に絶縁した
状態でAu薄膜パタン、例えば29を形成しておくと良
い。最後に、図5(c) に示すように、電極テラス21a
上に半田パタン25を形成し、固定テラス21b上に半
田パタン26を形成すれば良い。
1の一部を除去して凸部21a及び21b、即ち電極テ
ラス21a及び固定テラス21bを形成し、石英系光導
波路を形成し、その不要部分をエッチングにより除去し
て誘電体層23を形成し、光素子搭載部及び電気配線部
を形成する。次に、図5(b) に示すように、電気配線パ
タン24を誘電体層23及び電極テラス21a上に形成
する。また、この際、高さを一致させるため、固定テラ
ス21b上にも電気配線パタン24と電気的に絶縁した
状態でAu薄膜パタン、例えば29を形成しておくと良
い。最後に、図5(c) に示すように、電極テラス21a
上に半田パタン25を形成し、固定テラス21b上に半
田パタン26を形成すれば良い。
【0027】
【比較例】本発明の効果を確認するため、光素子搭載部
を構成する凸部を電極テラス及び固定テラスに分割しな
い構造の基板を作成し、その特性を本発明の典型的な第
1の実施例と比較した。
を構成する凸部を電極テラス及び固定テラスに分割しな
い構造の基板を作成し、その特性を本発明の典型的な第
1の実施例と比較した。
【0028】図6は第1の比較例を示すもので、ここで
は図2に示した従来例と同様に凸部を一つのみ設けた例
を示す。即ち、図中、31はシリコン(Si)基板であ
り、上端が平坦な凸部31aと、該凸部以外の平面部3
1bとを備えている。凸部31a上には半田パタン32
が2つ設けられている。また、一方の平面部31b上に
は光導波路33が形成され、また、他方の平面部31b
上には誘電体層34が形成され、また、該誘電体層34
上には2つの半田パタン32とそれぞれ電気的に接続す
る2つの電気配線パタン35が形成されている。
は図2に示した従来例と同様に凸部を一つのみ設けた例
を示す。即ち、図中、31はシリコン(Si)基板であ
り、上端が平坦な凸部31aと、該凸部以外の平面部3
1bとを備えている。凸部31a上には半田パタン32
が2つ設けられている。また、一方の平面部31b上に
は光導波路33が形成され、また、他方の平面部31b
上には誘電体層34が形成され、また、該誘電体層34
上には2つの半田パタン32とそれぞれ電気的に接続す
る2つの電気配線パタン35が形成されている。
【0029】ここで、光素子と基板との間の十分な固定
強度を得るため、半田パタン32の寸法は100μm×
300μmに設定し、また、電気配線パタン35の長さ
は10mm(厚さ15μmの誘電体層上)に設定した。
この際、半田パタン32及び電気配線パタン35を合わ
せた浮遊容量は、約300pFとなる。一方、本発明の
第1の実施例では電極テラス上の半田パタンの大きさが
20μm×20μmであるので、浮遊容量は前記比較例
の約1/75の0.4pFとなる。
強度を得るため、半田パタン32の寸法は100μm×
300μmに設定し、また、電気配線パタン35の長さ
は10mm(厚さ15μmの誘電体層上)に設定した。
この際、半田パタン32及び電気配線パタン35を合わ
せた浮遊容量は、約300pFとなる。一方、本発明の
第1の実施例では電極テラス上の半田パタンの大きさが
20μm×20μmであるので、浮遊容量は前記比較例
の約1/75の0.4pFとなる。
【0030】図7は第2の比較例を示すもので、ここで
は凸部を2つ設けてそれぞれを固定テラスとして用いる
とともに光素子との電気的な接続を半田バンプにより行
う例を示す。即ち、図中、41はシリコン(Si)基板
であり、上端が平坦な2つの凸部41aと、該凸部以外
の平面部41bとを備えている。2つの凸部、即ち固定
テラス41a上には半田パタン42がそれぞれ設けられ
ている。また、一方の平面部41b上には光導波路43
が形成され、また、他方の平面部41b上には誘電体層
44が形成され、また、該誘電体層44上には2つの電
気配線パタン45が形成され、さらにまた、2つの固定
テラス41a間まで延設された各電気配線パタン45上
には半田バンプ46がそれぞれ形成されている。
は凸部を2つ設けてそれぞれを固定テラスとして用いる
とともに光素子との電気的な接続を半田バンプにより行
う例を示す。即ち、図中、41はシリコン(Si)基板
であり、上端が平坦な2つの凸部41aと、該凸部以外
の平面部41bとを備えている。2つの凸部、即ち固定
テラス41a上には半田パタン42がそれぞれ設けられ
ている。また、一方の平面部41b上には光導波路43
が形成され、また、他方の平面部41b上には誘電体層
44が形成され、また、該誘電体層44上には2つの電
気配線パタン45が形成され、さらにまた、2つの固定
テラス41a間まで延設された各電気配線パタン45上
には半田バンプ46がそれぞれ形成されている。
【0031】この構造では、光素子との電気的な接続部
は半田バンプ46のみとなるので、光素子の実装に伴う
浮遊容量を小さくすることは可能であるが、本発明の第
1の実施例と比較すると、その製造工程が複雑になる。
即ち、第2の比較例では固定テラス41a上の半田パタ
ン42よりも半田バンプ46の厚さを厚くしなければな
らないが、この場合、半田パタン42と半田バンプ46
の表面の高さを一致させることが容易ではない。このた
め、第2の比較例の基板を製造するには次に説明する製
造工程が必要となる。
は半田バンプ46のみとなるので、光素子の実装に伴う
浮遊容量を小さくすることは可能であるが、本発明の第
1の実施例と比較すると、その製造工程が複雑になる。
即ち、第2の比較例では固定テラス41a上の半田パタ
ン42よりも半田バンプ46の厚さを厚くしなければな
らないが、この場合、半田パタン42と半田バンプ46
の表面の高さを一致させることが容易ではない。このた
め、第2の比較例の基板を製造するには次に説明する製
造工程が必要となる。
【0032】図8,9は前述した第2の比較例の製造工
程を、図7のA−A´線における断面により示すもの
で、これに従って説明する。
程を、図7のA−A´線における断面により示すもの
で、これに従って説明する。
【0033】まず、Si基板41の一部を除去して2つ
の凸部、即ち固定テラス41aを形成し、光導波路を形
成し、その不要部分をエッチングにより除去して誘電体
層44を形成し、さらに前記2つの固定テラス41a間
の誘電体層44上に電気配線パタン45を形成した
(a)後、この上にSiO2 薄膜47を堆積して窓を形
成する(b)。次に、前述した窓上に下地金属パタン4
8を形成し、この上に該下地金属パタン48より若干大
きい半田バンプ46を形成する(c)。
の凸部、即ち固定テラス41aを形成し、光導波路を形
成し、その不要部分をエッチングにより除去して誘電体
層44を形成し、さらに前記2つの固定テラス41a間
の誘電体層44上に電気配線パタン45を形成した
(a)後、この上にSiO2 薄膜47を堆積して窓を形
成する(b)。次に、前述した窓上に下地金属パタン4
8を形成し、この上に該下地金属パタン48より若干大
きい半田バンプ46を形成する(c)。
【0034】次に、固定テラス41a上に半田パタン4
2を形成する(d)が、この際、固定テラス41a上の
半田パタン42と半田バンプ46の表面の高さを一致さ
せることは容易でないので、むしろ半田バンプ46の表
面を固定テラス41a上の半田パタン42より十分に低
く設定しておく。従って、次に光素子、例えば49を搭
載する(e)が、この時点では光素子49の電極と半田
バンプ46とは電気的に接触しない。
2を形成する(d)が、この際、固定テラス41a上の
半田パタン42と半田バンプ46の表面の高さを一致さ
せることは容易でないので、むしろ半田バンプ46の表
面を固定テラス41a上の半田パタン42より十分に低
く設定しておく。従って、次に光素子、例えば49を搭
載する(e)が、この時点では光素子49の電極と半田
バンプ46とは電気的に接触しない。
【0035】この後、半田をリフローすることにより、
半田バンプ46の高さを上昇させ、これによって光素子
49の電極と電気的に接続させることになる(f)。こ
の半田バンプ46の高さの上昇は工程(b),(c)に
おいて、SiO2 薄膜47及び下地金属パタン48を導
入した結果として可能となる。
半田バンプ46の高さを上昇させ、これによって光素子
49の電極と電気的に接続させることになる(f)。こ
の半田バンプ46の高さの上昇は工程(b),(c)に
おいて、SiO2 薄膜47及び下地金属パタン48を導
入した結果として可能となる。
【0036】このような工程によれば、第2の比較例の
基板を製造できるが、その工程は前述したように複雑で
ある。これに対して、本発明の第1の実施例によれば、
固定テラスととともに電極テラスを用いたことにより、
これらの上に半田パタンを同時に形成するのみで高さを
一致させることができ、その製造工程は図5に示したよ
うに極めて単純となる。
基板を製造できるが、その工程は前述したように複雑で
ある。これに対して、本発明の第1の実施例によれば、
固定テラスととともに電極テラスを用いたことにより、
これらの上に半田パタンを同時に形成するのみで高さを
一致させることができ、その製造工程は図5に示したよ
うに極めて単純となる。
【0037】
【実施例2】図10は本発明の第2の実施例を示すもの
で、ここでは光導波部を光ファイバで構成した例を示
す。
で、ここでは光導波部を光ファイバで構成した例を示
す。
【0038】即ち、図中、51はシリコン(Si)基板
であり、上端が平坦な第1の凸部51a及び第2の凸部
51bと、これら凸部以外の平面部51cとを備えてい
る。第1の凸部51aは主として光素子との電気的な接
続を行うためのもので、第1の実施例と同様に2つ設け
られ、その上にはAuSn半田パタン52が設けられて
いる。また、第2の凸部51bは光素子とともに光ファ
イバを支持・固定するためのもので、第1の凸部51a
を挟んで配置される2つの部位の上にはAuSn半田パ
タン53が設けられており、前述した凸部51a並びに
凸部51bにおける半田パタン53の付設部位が光素子
搭載部を構成する。
であり、上端が平坦な第1の凸部51a及び第2の凸部
51bと、これら凸部以外の平面部51cとを備えてい
る。第1の凸部51aは主として光素子との電気的な接
続を行うためのもので、第1の実施例と同様に2つ設け
られ、その上にはAuSn半田パタン52が設けられて
いる。また、第2の凸部51bは光素子とともに光ファ
イバを支持・固定するためのもので、第1の凸部51a
を挟んで配置される2つの部位の上にはAuSn半田パ
タン53が設けられており、前述した凸部51a並びに
凸部51bにおける半田パタン53の付設部位が光素子
搭載部を構成する。
【0039】また、第2の凸部51bの第1の凸部51
aに対向する部位にはV溝54が設けられており、前記
V溝54中に光導波部を構成する光ファイバ55が挿入
・固定される。また、56はSi基板51の平面部51
c上に形成された誘電体層、57は該誘電体層56上に
形成された電気配線パタンであり、これらは電気配線部
を構成する。なお、前述した光素子搭載部及び電気配線
部の基本的な構造は第1の実施例の場合と全く同様であ
る。
aに対向する部位にはV溝54が設けられており、前記
V溝54中に光導波部を構成する光ファイバ55が挿入
・固定される。また、56はSi基板51の平面部51
c上に形成された誘電体層、57は該誘電体層56上に
形成された電気配線パタンであり、これらは電気配線部
を構成する。なお、前述した光素子搭載部及び電気配線
部の基本的な構造は第1の実施例の場合と全く同様であ
る。
【0040】この実施例によれば、Si基板に設けたV
溝に光ファイバを挿入・固定することにより、無調心で
光素子と光ファイバとの結合を実現できるともに、浮遊
容量を低減した光素子の実装を実現でき、高速駆動可能
な光ファイバ直結型の光モジュールを提供することがで
きる。
溝に光ファイバを挿入・固定することにより、無調心で
光素子と光ファイバとの結合を実現できるともに、浮遊
容量を低減した光素子の実装を実現でき、高速駆動可能
な光ファイバ直結型の光モジュールを提供することがで
きる。
【0041】
【実施例3】図11は本発明の第3の実施例を示すもの
で、ここでは電極端子数の多い光素子に対応した例を示
す。
で、ここでは電極端子数の多い光素子に対応した例を示
す。
【0042】即ち、図中、61はシリコン(Si)基板
であり、上端が平坦な第1の凸部61a及び第2の凸部
61bと、これら凸部以外の平面部61cとを備えてい
る。第1の凸部61aは主として光素子との電気的な接
続を行うためのもので、ここでは8つ設けられ、その上
にはAuSn半田パタン62が設けられている。また、
第2の凸部61bは主として光素子を支持・固定するた
めのもので、ここでは1つのみ設けられ、その上にはA
uSn半田パタン63が設けられ、さらにアライメント
マーカ64が設けられている。前記凸部61a及び凸部
61bは各凸部61aが凸部61bの周囲を取り巻くよ
うに配置され、光素子搭載部を構成している。
であり、上端が平坦な第1の凸部61a及び第2の凸部
61bと、これら凸部以外の平面部61cとを備えてい
る。第1の凸部61aは主として光素子との電気的な接
続を行うためのもので、ここでは8つ設けられ、その上
にはAuSn半田パタン62が設けられている。また、
第2の凸部61bは主として光素子を支持・固定するた
めのもので、ここでは1つのみ設けられ、その上にはA
uSn半田パタン63が設けられ、さらにアライメント
マーカ64が設けられている。前記凸部61a及び凸部
61bは各凸部61aが凸部61bの周囲を取り巻くよ
うに配置され、光素子搭載部を構成している。
【0043】また、65はSi基板61の平面部61c
上に形成された光導波路であり、この光導波路65が光
導波部を構成する。また、66はSi基板61の平面部
21c上に連続して形成された光導波路65の下部クラ
ッド層からなる誘電体層であり、また、67は該誘電体
層66上に形成された電気配線パタンであり、これらは
電気配線部を構成する。なお、前述した光素子搭載部、
光導波部及び電気配線部の基本的な構造は第1の実施例
の場合と全く同様である。
上に形成された光導波路であり、この光導波路65が光
導波部を構成する。また、66はSi基板61の平面部
21c上に連続して形成された光導波路65の下部クラ
ッド層からなる誘電体層であり、また、67は該誘電体
層66上に形成された電気配線パタンであり、これらは
電気配線部を構成する。なお、前述した光素子搭載部、
光導波部及び電気配線部の基本的な構造は第1の実施例
の場合と全く同様である。
【0044】また、68は電極端子数の多い光素子、例
えば2チャネルOEICであり、予め設けたアライメン
トマーカを凸部61b上のアライメントマーカ64に合
わせることにより、その各電極端子を凸部61aに当接
させ、中央部を凸部61bに当接させて接続・固定する
ことができる。
えば2チャネルOEICであり、予め設けたアライメン
トマーカを凸部61b上のアライメントマーカ64に合
わせることにより、その各電極端子を凸部61aに当接
させ、中央部を凸部61bに当接させて接続・固定する
ことができる。
【0045】この実施例によれば、面積の広い第2の凸
部の周囲に面積の狭い第1の凸部を配置して電極端子数
の多い光素子を固定するようにしたので、実装に伴う浮
遊容量を低減できるとともに十分な固定強度を得ること
ができる。
部の周囲に面積の狭い第1の凸部を配置して電極端子数
の多い光素子を固定するようにしたので、実装に伴う浮
遊容量を低減できるとともに十分な固定強度を得ること
ができる。
【0046】
【発明の効果】以上述べたように本発明の請求項1によ
れば、光素子搭載部を、電気配線パタンと接触する導電
性固定材で覆われた第1の凸部と、該第1の凸部とほぼ
高さが等しくかつ電気配線パタンと接触しない導電性固
定材で覆われた第2の凸部とで構成したことにより、光
素子の支持・固定は主として第2の凸部に行わせ、光素
子との電気的接続を第1の凸部に行わせるといった役割
分担を可能とし、これによって浮遊容量が十分に小さく
なるように第1の凸部の面積を小さく設定することが可
能となる。このため、フォトディテクタのように、CR
時定数を十分に小さくする必要がある光素子の搭載に効
果を発揮できる。また、第1及び第2の凸部の表面の高
さを概ね等しく形成することにより、第2の凸部に光素
子を接触させると同時に該光素子を第1の凸部に接触さ
せることができ、これによって、従来の半田バンプ法に
よらず、薄膜の半田を用いた接続・固定が可能となり、
その製造が極めて容易となる。
れば、光素子搭載部を、電気配線パタンと接触する導電
性固定材で覆われた第1の凸部と、該第1の凸部とほぼ
高さが等しくかつ電気配線パタンと接触しない導電性固
定材で覆われた第2の凸部とで構成したことにより、光
素子の支持・固定は主として第2の凸部に行わせ、光素
子との電気的接続を第1の凸部に行わせるといった役割
分担を可能とし、これによって浮遊容量が十分に小さく
なるように第1の凸部の面積を小さく設定することが可
能となる。このため、フォトディテクタのように、CR
時定数を十分に小さくする必要がある光素子の搭載に効
果を発揮できる。また、第1及び第2の凸部の表面の高
さを概ね等しく形成することにより、第2の凸部に光素
子を接触させると同時に該光素子を第1の凸部に接触さ
せることができ、これによって、従来の半田バンプ法に
よらず、薄膜の半田を用いた接続・固定が可能となり、
その製造が極めて容易となる。
【0047】また、本発明の請求項2によれば、第1の
凸部の上端の面積を第2の凸部の上端の面積より小さく
したことにより、光素子との間で浮遊容量の小さい電気
的接続を実現できる。
凸部の上端の面積を第2の凸部の上端の面積より小さく
したことにより、光素子との間で浮遊容量の小さい電気
的接続を実現できる。
【0048】また、本発明の請求項3によれば、光素子
の搭載時に該光素子の活性層の高さが光導波部のコアの
高さと一致するように第1の凸部の高さを設定したこと
により、光素子を第1及び第2の凸部上に置くだけで高
さ方向の位置合わせを行うことができる。
の搭載時に該光素子の活性層の高さが光導波部のコアの
高さと一致するように第1の凸部の高さを設定したこと
により、光素子を第1及び第2の凸部上に置くだけで高
さ方向の位置合わせを行うことができる。
【0049】また、本発明の請求項4によれば、光導波
部をシリコン基板上に形成した平面光導波路としたこと
により、低浮遊容量な光素子の実装が可能で高速駆動可
能な光モジュールを実現できる。
部をシリコン基板上に形成した平面光導波路としたこと
により、低浮遊容量な光素子の実装が可能で高速駆動可
能な光モジュールを実現できる。
【0050】また、本発明の請求項5によれば、光導波
部をシリコン基板に搭載した光ファイバとしたことによ
り、低浮遊容量な光素子の実装が可能で高速駆動可能な
光ファイバ直結型の光モジュールを実現できる。
部をシリコン基板に搭載した光ファイバとしたことによ
り、低浮遊容量な光素子の実装が可能で高速駆動可能な
光ファイバ直結型の光モジュールを実現できる。
【図1】従来のハイブリッド光集積用基板の一例を示す
斜視図
斜視図
【図2】従来のハイブリッド光集積用基板の他の例を示
す斜視図
す斜視図
【図3】本発明のハイブリッド光集積用基板の第1の実
施例を示す斜視図
施例を示す斜視図
【図4】図3のハイブリッド光集積用基板に光素子を搭
載した時の状態を示す図3のA−A’線における断面図
載した時の状態を示す図3のA−A’線における断面図
【図5】第1の実施例の製造工程の要部を図3のA−A
´線における断面により示す説明図
´線における断面により示す説明図
【図6】第1の比較例を示す斜視図
【図7】第2の比較例を示す斜視図
【図8】第2の比較例の製造工程を図7のA−A´線に
おける断面により示す説明図
おける断面により示す説明図
【図9】第2の比較例の製造工程を図7のA−A´線に
おける断面により示す説明図
おける断面により示す説明図
【図10】本発明のハイブリッド光集積用基板の第2の
実施例を示す斜視図
実施例を示す斜視図
【図11】本発明のハイブリッド光集積用基板の第3の
実施例を示す斜視図
実施例を示す斜視図
21,51,61…シリコン(Si)基板、21a,5
1a,61a…第1の凸部、21b,51b,61b…
第2の凸部、21c,51c,61c…平面部、22,
65…光導波路、23,56,66…誘電体層、24,
57,67…電気配線パタン、25,26,52,5
3,62,63…半田パタン、27,64…アライメン
トマーカ、28,68…光素子、54…V溝、55…光
ファイバ。
1a,61a…第1の凸部、21b,51b,61b…
第2の凸部、21c,51c,61c…平面部、22,
65…光導波路、23,56,66…誘電体層、24,
57,67…電気配線パタン、25,26,52,5
3,62,63…半田パタン、27,64…アライメン
トマーカ、28,68…光素子、54…V溝、55…光
ファイバ。
フロントページの続き (72)発明者 赤津 祐史 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内
Claims (5)
- 【請求項1】 光素子搭載部を構成する上端が平坦な凸
部を備えたシリコン基板上に、光導波部と、誘電体層及
びその上に形成された電気配線パタンよりなる電気配線
部とを前記光素子搭載部に隣接して設けたハイブリッド
光集積用基板において、 光素子搭載部を、電気配線パタンと接触する導電性固定
材で覆われた第1の凸部と、該第1の凸部とほぼ高さが
等しくかつ電気配線パタンと接触しない導電性固定材で
覆われた第2の凸部とで構成したことを特徴とするハイ
ブリッド光集積用基板。 - 【請求項2】 第1の凸部の上端の面積を第2の凸部の
上端の面積より小さくしたことを特徴とする請求項1記
載のハイブリッド光集積用基板。 - 【請求項3】 光素子の搭載時に該光素子の活性層の高
さが光導波部のコアの高さと一致するように第1の凸部
の高さを設定したことを特徴とする請求項1または請求
項2記載のハイブリッド光集積用基板。 - 【請求項4】 光導波部をシリコン基板上に形成した平
面光導波路としたことを特徴とする請求項1乃至3いず
れか記載のハイブリッド光集積用基板。 - 【請求項5】 光導波部をシリコン基板に搭載した光フ
ァイバとしたことを特徴とする請求項1乃至3いずれか
記載のハイブリッド光集積用基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15195695A JPH095578A (ja) | 1995-06-19 | 1995-06-19 | ハイブリッド光集積用基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15195695A JPH095578A (ja) | 1995-06-19 | 1995-06-19 | ハイブリッド光集積用基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH095578A true JPH095578A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=15529890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15195695A Pending JPH095578A (ja) | 1995-06-19 | 1995-06-19 | ハイブリッド光集積用基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH095578A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103630989A (zh) * | 2012-08-27 | 2014-03-12 | 西铁城控股株式会社 | 光学设备 |
-
1995
- 1995-06-19 JP JP15195695A patent/JPH095578A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103630989A (zh) * | 2012-08-27 | 2014-03-12 | 西铁城控股株式会社 | 光学设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3345518B2 (ja) | 光半導体モジュールの製造方法 | |
| JP3204355B2 (ja) | 光/電子ハイブリッド実装基板およびその製造方法ならびに光/電子ハイブリッド集積回路 | |
| US20030218793A1 (en) | Micro mirror unit including mirror substrate and wiring substrate spaced by conductive spacer | |
| JP3250496B2 (ja) | 光素子実装基板 | |
| CN109638638B (zh) | 光学模块 | |
| KR100803417B1 (ko) | 광실장기판의 제조방법 | |
| JPH0786693A (ja) | 光半導体モジュール | |
| KR19980045943A (ko) | 하이브리드 광집적회로용 마이크로 거울, 그의 제조방법, 마이크로 거울-광검출기 어셈블리 및 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리 | |
| US20030039043A1 (en) | Optical hybrid module, optical device thereof and semifabricated product for the optical device | |
| JP2004093606A (ja) | 光モジュール及び光伝送装置 | |
| JP3613290B2 (ja) | 光伝送モジュール | |
| JPH08110446A (ja) | 光伝送モジュール | |
| JPH11326662A (ja) | 光平面回路 | |
| JP2002031731A (ja) | ハイブリッド光集積回路 | |
| JP3230506B2 (ja) | 受光モジュール | |
| US5959315A (en) | Semiconductor to optical link | |
| JPH095578A (ja) | ハイブリッド光集積用基板 | |
| JP3389226B2 (ja) | 光サブモジュール | |
| JP2000137148A (ja) | 光モジュール及びその製造方法 | |
| JP2002232054A (ja) | 光モジュールの実装構造 | |
| JP2001127373A (ja) | 光モジュール | |
| JP3716951B2 (ja) | ハイブリッド光集積回路の製造方法 | |
| JP2608585B2 (ja) | ハイブリッド光集積回路 | |
| JPH10186183A (ja) | 光アレーモジュール | |
| JP3884903B2 (ja) | 光モジュール、光伝送装置及びその製造方法 |