JP2985830B2 - 光モジュール及びその製造方法 - Google Patents

光モジュール及びその製造方法

Info

Publication number
JP2985830B2
JP2985830B2 JP9128399A JP12839997A JP2985830B2 JP 2985830 B2 JP2985830 B2 JP 2985830B2 JP 9128399 A JP9128399 A JP 9128399A JP 12839997 A JP12839997 A JP 12839997A JP 2985830 B2 JP2985830 B2 JP 2985830B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
solder
optical
solder bonding
optical module
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP9128399A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH10319280A (ja
Inventor
純一 佐々木
正隆 伊藤
直樹 北村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP9128399A priority Critical patent/JP2985830B2/ja
Publication of JPH10319280A publication Critical patent/JPH10319280A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2985830B2 publication Critical patent/JP2985830B2/ja
Priority to US09/885,518 priority patent/US6393171B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

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
    • 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
    • G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4228—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements
    • G02B6/423—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using guiding surfaces for the alignment
    • 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
    • G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4228—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements
    • G02B6/4232—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using the surface tension of fluid solder to align the elements, e.g. solder bump techniques

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】．本発明は、発光素子や受光
素子などの光素子と、光ファイバや光導波路などの光伝
送路とが一体的に構成され、光伝送、光通信などに用い
られる光モジュール及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の光モジュールにおいて
は、発光素子や受光素子などの光素子と、光フアイバ、
光導波路などの光伝送路とが、その結合が最良になるよ
うに位置決めされ、固定されている必要がある。一方、
光モジュールを広く普及させるためには、その製造コス
トを低減する必要がある。半導体レーザから出射された
レーザ光をＳｉ基板上に形成された石英系光導波路によ
って伝搬する構成の光モジュールを低コストで製造する
方法として、特開平８−１７９１５４号公報に提案され
ている技術がある。図５はこの公報に記載の技術を説明
するための図であり、光素子をハンダ（半田）バンプの
表面張力を利用したセルフアライメントによって実装す
る事で、光軸調整をせずに光素子と光伝送路とを光軸整
合し、これにより光軸調整等の工程を不要にして低コス
ト化が実現されている。
【０００３】すなわち、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は
その完成された状態の平面図、正面図、右側面図であ
る。この技術では、まずＳｉ基板１上に、フォトリソグ
ラフィおよびエッチングによって金属からなる基板側ハ
ンダ接合パッド２を形成し、また、これとひと続きのフ
ォトリソプロセスで平面型光導波路６を形成する。そし
て、前記基板側ハンダ接合パッド２上にハンダバンプ３
を形成し、別工程で製造されている半導体レーザチップ
５を前記ハンダバンプ３上に仮搭載する。前記半導体レ
ーザチップ５には金属からなる光素子側ハンダ接合パッ
ド９が形成されている。次いで、ハンダバンプ３を溶融
することによって半導体レーザチップ５をＳｉ基板１上
に接合する。このとき、溶融したハンダバンプが溶融さ
れることにより、ハンダの表面張力によって光素子側ハ
ンダ接合パッド９がハンダの左右バランスの取れる状態
にまで微動されることで、そのセルフアライメント効果
により半導体レーザチップ５が所定の接合位置に自動的
に位置決めされる。
【０００４】したがって、Ｓｉ基板１側では光導波路６
の光軸と基板側ハンダ接合パッド２の中心線との相対位
置はフォトリソプロセスですでに整合されており、同様
に半導体レーザチップ５の活性層８と光素子側ハンダ接
合パッド９の各中心線の相対位置はフォトリソプロセス
で整合されているため、両接合パッド２，９の中心線の
相対位置が整合されることにより、半導体レーザチップ
５の活性層８と光導波路６の光軸とがセルフアライメン
トによって整合されることになる。なお、高さ方向の位
置決めはハンダバンプの体積によって決められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この従来の技術では、
Ｓｉ基板上に形成される光導波路と基板側ハンダ接合パ
ッドとの相対位置を高精度に設定するために、これら光
導波路と基板側ハンダ接合パッドとをひと続きのフォト
リソプロセスによって形成する必要がある。このため、
この基板側ハンダ接合パッドを形成した後に、石英系光
導波路のように８００℃以上の高温の堆積プロセスを必
要とする光導波路を形成した場合には、先に形成した、
金属からなるパッドが高温にさらされることにより劣化
し、ハンダバンプを形成することが不可能になる。ま
た、基板側ハンダ接合パッドがＳｉ基板上に直接形成さ
れているため、基板側半田接合パッドを微細に形成した
ときには、このパッドがＳｉ基板から剥がれ易いものと
なり、しかもＳｉ基板の表面の影響を受けて、ハンダバ
ンプによるセルフアライメント作用による前記した位置
決め効果が低減されることもある。このため、従来の光
モジュールに高信頼度のものを得ることが難しいという
問題が生じている。
【０００６】本発明の目的はこのような問題を解消し、
高信頼度でかつ低コストに製造できる光モジュール及び
その製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、光導波路が形
成された基板上に前記光導波路と対向して配置される光
素子が搭載され、この光素子は前記基板表面に形成され
た基板側ハンダ接合パッド上にハンダバンプにより接合
固定されてなる光モジュールにおいて、前記基板上に非
ハンダ接合性金属膜が形成され、この非ハンダ接合性金
属膜の上にハンダ接合性金属膜からなる前記基板側ハン
ダ接合パッドが形成されていることを特徴としている。
また、前記光素子にも、前記ハンダバンプにより前記基
板側ハンダ接合パッドに接合される光素子側ハンダ接合
パッドが設けらる。そして、前記基板側ハンダ接合パッ
ドおよび光素子側ハンダ接合パッドは、平面形状がスト
ライプ状に形成され、かつその長手方向が前記光導波路
の光軸方向と平行および垂直に向けられた複数個のパッ
ドで構成されることが特徴とされる。
【０００８】また、本発明の光モジュールの製造方法
は、前記基板側ハンダ接合パッドは前記光導波路が形成
された後の工程で形成され、かつ、前記ハンダバンプは
個片状のハンダシートを前記基板側ハンダ接合パッド上
に固定することによって形成されることを特徴としてい
る。例えば、本発明の製造方法の一例としては、基板に
光導波路を形成する工程と、前記基板上の前記光導波路
と対向する位置に非ハンダ接合性合金膜を形成する工程
と、この非ハンダ接合性合金膜の上にハンダ接合性金属
膜からなる基板側ハンダ接合パッドを形成する工程と、
搭載する光素子に前記基板側ハンダ接合パッドに対応す
る光素子側ハンダ接合パッドを形成する工程と、前記基
板側ハンダ接合パッド上にハンダバンプを形成する工程
と、前記ハンダバンプ上に前記光素子を仮置きする工程
と、前記ハンダバンプを溶融して前記基板側ハンダ接合
パッドと光素子側ハンダ接合パッドとを接合する工程を
含むことを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。 （第１の実施形態）図１及び図２は本発明の第１の実施
形態を工程順に示す断面図である。ここでは、光モジュ
ールの基板としてＳｉ基板、光素子として半導体レーザ
チップ、ハンダバンプとしてＡｕＳｎ、光導波路として
石英からなる平面型光導波路がそれぞれ用いられた実施
形態である。先ず、図１（ａ）のように、Ｓｉ基板１上
にＷＳｉ層４を形成してパターニングを行い、かつ全面
に石英からなる光導波路下部クラッド層１２およびコア
層１３を順次堆積した上で前記コア層１３をフォトリソ
グラフィとエッチングによってパターニングして光導波
路６を形成する。次いで、図１（ｂ）のように、全面に
光導波路上部クラッド層１４を堆積する。次に、図１
（ｃ）のように、堆積した前記各層１２，１３，１４
は、後工程で半導体レーザチップ５が搭載される部分を
エッチングによって除去し、光導波路端面を露出させ
る。次に、図１（ｄ）のように、全面にメタル層１５を
形成し、かつこのメタル層１５をフォトリソグラフィと
エッチングによってパターニングし、図１（ｅ）のよう
に、前記ＷＳｉ層４上に基板側ハンダ接合パッド２を形
成する。このとき、前記基板側ハンダ接合パッド２は複
数個形成されており、かつそれぞれはストライプ状に形
成され、しかもその長手方向が前記光導波路６と平行な
方向と、これと垂直な方向のそれぞれのものが形成され
る。
【００１０】ここで、前記メタル層１５をパターニング
するためのフォトリソグラフィの際にフォトレジストを
Ｓｉ基板上に塗布しているが、図１（ｃ）に示されてい
るように光導波路６のある部分と無い部分とでＳｉ基板
１の表面に段差が生じているため通常のスピンコートで
はレジストが均一に塗布できないことがある。そこでこ
の実施形態ではフォトレジストの塗布方法としてスプレ
ー噴霧による塗布を選択する。また、前記段差が存在し
ているため、Ｓｉ基板の表面の凹部にハンダ接合パッド
をパターン形成することになり、したがって、通常の密
着露光によるフォトプロセスでは露光時の焦点ずれが生
じパターンの輪郭が不正確になる。そこでこの実施形態
ではステッパ露光方式を選択する。この方式により段差
のある基板でも高精度なフォトリソグラフィが可能とな
る。なお、光導波路６と基板側ハンダ接合パッド２との
相対位置はフォトプロセスのマスク目合わせによって達
成する。
【００１１】次に、図２（ａ）のように、基板側ハンダ
接合パッド２上にＡｕＳｎからなるハンダバンプ３を形
成する。ここでハンダバンプ３は、ＡｕＳｎシート１６
を微小なポンチ１７とダイ１８で打ち抜いたＡｕＳｎ個
片をそのまま基板側ハンダ接合パッド２に熱圧着するこ
とにより形成する。このとき、ハンダバンプ３を形成し
た後に、フラックスを添加して溶融させ、ハンダバンプ
３の表面酸化膜を除去すると共にハンダバンプ３をより
確実に基板側ハンダ接合パッド２に固定しても良い。そ
して、図２（ｂ）に示すように、前記基板側半田接合パ
ッド２に対応して、ストライプ状でかつその長手方向が
互いに直交された複数個の光素子側ハンダ接合パッド９
と、光を出射する活性層８があらかじめ形成されている
半導体レーザチップ５を前記ハンダバンプ３上に仮置き
する。
【００１２】しかる上で、前記Ｓｉ基板１をＮ2 雰囲気
中で加熱することによりハンダバンプ３を溶融させる
と、ストライプ状のパッド２に熱圧着されているハンダ
バンプ３が溶融して光素子側、基板側双方のパッド２，
９の全体に濡れ広がり、図２（ｃ），（ｄ）のように、
溶融したハンダの表面張力に起因するセルフアライメン
ト作用によって双方のパッド２，９が所定の位置関係に
設定される。これにより、図２（ｅ）のように、半導体
レーザチップ５がＳｉ基板１上の所定の位置に正確に位
置決めされる。
【００１３】ここで、ＷＳｉ層４はハンダ濡れ性を持た
ないため、ハンダバンプ３はハンダ接合パッド２上にの
み濡れ広がり、また各パッド２，９がストライプ状をし
ているため、溶融されたハンダバンプは、ストライプの
長手方向に対して垂直な方向にセルフアライメント作用
を持つ。したがって、ここでは複数個のパッド２，９の
長手方向が光導波路６と平行及びこれと垂直な方向に向
けられているため、ハンダバンプのセルフアライメント
作用は光導波路６と垂直および平行な方向に働き、その
結果半導体レーザチップ５の活性層８と光導波路６との
相対的な平面位置が所望の位置関係に設定されることに
なる。また、高さ方向の位置はハンダバンプ３の体積に
よって決まる。これにより、ハンダバンプ３の体積を所
定量に管理すれば、半導体レーザチップ５の活性層８と
光導波路６の光軸７とが一致し、半導体レーザチップ５
からの出射光が光導波路６によって伝搬される光モジュ
ールが実現できる。
【００１４】このように、Ｓｉ基板１上に光導波路６を
形成した後に基板側ハンダ接合パッド２を形成すること
により、石英系光導波路のように形成に８００℃以上の
高温プロセスを要する場合でも、金属からなる基板側ハ
ンダ接合パッド２が高温にさらされて劣化することな
く、安定したパッド形成が可能でとなり、ハンダバンプ
３の形成が可能となる。また、ハンダバンプ３を形成す
る際にハンダシートを微小なボンチ１７とダイ１８で打
ち抜いてなる個片状のハンダをハンダ接合パッド２上に
固定しているため、従来の蒸着やメッキとは異なり、Ａ
ｕＳｎ合金ハンダバンプを正確な共晶合金組成で、迅速
かつ低コストに形成することが可能となる。
【００１５】また、Ｓｉ基板１上に形成したハンダバン
プ３を、レーザチップ５の接合に先立ってフラックスを
添加して加熱することにより、フラックスの還元作用で
ハンダバンプ表面の酸化膜が除去されるため、その後に
行われるレーザチップ５の接合において、溶融したハン
ダが光素子側ハンダ接合パッド９に良好に濡れ広がり、
良好な接合とセルフアライン作用が得られる。さらに、
基板側ハンダ接合パッド２は非ハンダ接合性のＷＳｉ膜
４上に形成されることにより、基板側ハンダ接合パッド
２がＳｉ等の上に直接形成されるよりも強い密着性で形
成できる。これは、例えばＳｉ表面上に金属からなる微
小な基板側ハンダ接合パッドを形成すると、Ｓｉ表面に
存在する酸化膜との密着性が低く、また接合面積が少な
いためパッドが剥がれやすいのに対し、Ｓｉの上に広い
面積の金属膜を形成し、その上に基板ハンダ接合パッド
を形成した方が同じ接合面積でも密着性が良くなるため
である。また、前記ＷＳＩ膜４は光導波路を形成する前
の工程で設けられることにより、光導波路６の形成前の
平坦なウェハ上でフォトリソプロセスが可能なためパタ
ーニングがし易くなる。特に、非ハンダ接合性金属膜と
してＷＳｉ膜を選択することにより、後工程である導波
路の形成に必要な高温に耐えることが可能でとなる。
【００１６】さらに、Ｓｉ基板１とレーザチップ５を接
合するためにハンダバンプ３を溶融する際、Ｎ2 のガス
雰囲気で行うことによりハンダバンプ３の酸化を防ぐこ
とができる。これは、Ａｒのガス雰囲気で行っても同じ
である。また、Ｈ2 のガス雰囲気で行えば、ハンダバン
プ３の酸化膜を還元できるため、溶融したハンダが光素
子側ハンダ接合パッドに良好に濡れ広がり、良好な接合
とセルフアライン作用が得られる。加えて、ハンダバン
プの材料にＡｕＳｎ合金を用いることにより、通常のＰ
ｂＳｎと比較して、フラックスを使用せずにレーザチッ
プ５とＳｉ基板１をハンダバンプ３で接合することがで
きるため、レーザチップ５の端面にフラックスが付着す
ることによって生じる光素子の特性劣化や、フラックス
に含まれる活性成分による配線ラインの腐食等を防ぐこ
とができるので信頼性の高い光モジュールが得られる。
また、通常のＰｂＳｎの場合に起こりやすい、ハンダク
リープ現象による光素子の位置ずれを防ぐことができ
る。
【００１７】さらに、基板側及び光素子側の各ハンダ接
合パッド２，９の材質として、ＡｕもしくはＰｔを使う
ことにより、パッド表面に酸化皮膜が生じ難くすること
ができるため、ハンダバンプを溶融した際に溶融したハ
ンダが基板側及び光素子側の各ハンダ接合パッド表面上
に良好に濡れ広がり、十分なセルフアライン作用が得ら
れる。
【００１８】（第２の実施形態）図３は本発明の第２の
実施形態の主要な製造工程を示す図であり、この実施形
態では、基板としてＳｉ基板、光素子として半導体光増
幅素子、ハンダバンプとしてＡｕＳｎからなるハンダバ
ンプ、光導波路として石英からなる平面型光導波路をそ
れぞれ用い、第１の光導波路を伝搬してきた光を光増幅
素子によって増幅し、第２の光導波路に入射させる光モ
ジュールの例である。先ず、前記第１の実施形態の図１
（ａ）から図１（ｃ）と同様の工程で図３（ａ）のよう
にＳｉ基板１上にＷＳｉ層４、光導波路６を形成する。
なお、このとき光導波路６はその中間部位がエッチング
され、このエッチングされた箇所にＷＳｉ層４が形成さ
れる。また、このエッチングによって分断された光導波
路６の一方を第１の光導波路２１、他方を第２の光導波
路２２とする。
【００１９】次に、図１（ｄ）および図１（ｅ）と同様
の工程で図３（ｂ）のように前記ＷＳｉ層４上に基板側
ハンダ接合パッド２を形成する。この基板側ハンダ接合
パッド２も、第１の実施形態と同様にストライブ状に複
数個形成され、かつそれぞれの長手方向が第１及び第２
の各光導波路２１，２２と平行及び垂直に向けられる。
しかる上で、図２（ｃ）に示すように、基板側ハンダ接
合パッド２上に図２（ａ）ないし図２（ｅ）と同様の工
程で半導体光増幅素子２３をハンダバンプ３のセルフア
ライメント効果を利用して光軸無調整で搭載する。これ
により半導体光増幅素子２３の活性層８と、第１の光導
波路２１および第２の光導波路２２の光軸７とが一致
し、第１の光導波路２１を伝搬してきた光を光増幅素子
２３によって増幅し、第２の光導波路２２に入射させる
光増幅器モジュールが実現する。
【００２０】（第３の実施形態）図４は本発明の第３の
実施形態を工程順に示す図であり、この実施形態では、
光導波路を伝搬してきた光を光増幅素子によって増幅
し、光ファイバに入射させる光増幅器モジュールの例で
ある。先ず、図４（ａ）のように、酸化膜３１を形成し
たＳｉ基板１上に第１の実施形態と同様の方向でＷＳｉ
層４、石英からなる光導波路６および金属からなる基板
側ハンダ接合パッド２を形成する。次に、図４（ｂ）の
ように、後工程で光ファイバを搭載する部分の酸化膜３
１をエッチングにより除去してＳｉを露出させる。続い
て、図４（ｃ）に示すようにＳｉ基板１の表面を前記光
導波路６の延長上に沿ってエッチングしてＶ溝３２を形
成する。さらに、図４（ｄ）のように、前記Ｖ溝３２の
端面位置において前記Ｓｉ基板１を表面側から切削し、
光ファイバ端面の位置決めのためのスリット３３を形成
する。
【００２１】しかる上で、図４（ｅ）に示すように、前
記基板側ハンダ接合パッド２の上にハンダバンプ３を形
成し、かつその上に活性層８と光素子側ハンダ接合パッ
ド９が形成されている半導体光増幅素子２３を仮置き
し、ハンダバンプ３を溶融することで、そのセルフアラ
イメント効果を利用して半導体光増幅素子２３をＳｉ基
板１上に光軸無調整で接合する。また、光ファイバ３４
をＶ溝３２およびスリット３３によって位置決めし接着
剤等によりＳｉ基板１に固定する。これにより半導体光
増幅素子２３の活性層８、光導波路６および光ファイバ
３４の各光軸７が一致し、光導波路６を伝搬してきた光
を光増幅素子２３によって増幅し、光ファイバ３４に入
射させる光増幅器モジュールが実現する。
【００２２】ここで、前記各実施形態において光素子と
して半導体レーザチップ、および半導体光増幅素子を例
示したが、導波路型受光素子、半導体光変調素子等のよ
うな他の光素子でも良い。ハンダバンプとしてはＡｕＳ
ｎを例示したが、ＡｕＳｉ、ＡｕＧｅ等他のハンダ材料
でも実施が可態である。さらに、ハンダと濡れ性の悪い
非ハンダ接合性金属膜としてはＷＳｉを例示したが、基
板およびハンダ接合パッドとの密着性が良くかつハンダ
濡れ性が無い材料であればこれ以外のものでも良い。ま
た、光導波路としては光分岐器、光スイッチ等であって
もよい。あるいは、光素子および光導波路は単芯構造に
限られず、多芯の光素子および光導波路を用いても良
い。
【００２３】また、本発明においては、光素子の光入出
力部分にはスポットサイズ変換器を設けても良い。通
常、半導体レーザ等の光素子と光導波路との結合におい
ては両者のモードフィールドの不一致により結合損失が
生じるが、スポットサイズ変換器を用いることによりそ
の不一致が低減され、高効率な結合を得ることができ
る。逆に、光素子側にスポットサイズ変換部分を設けな
い場合でも、光ファイバや光導波路先端にレンズを設け
ても良い。これによってもモードフィールドの差が低減
するため高効率な結合を得ることができる。また、第３
の実施形態でファイバの光軸方向の位置決めのためにス
リットを設けたが、ファイバを接着剤で固定する場合、
これとは別に接着剤を逃がすための溝もしくは穴をＶ溝
の途中に設けても良い。
【００２４】
【実施例】なお、前記各実施形態における各部の具体的
な数値を例示する。基板側ハンダ接合パッドの膜構成
は、Ｓｉ基板側からＴｉ−Ｐｔ−Ａｕとした。また、基
板側ハンダ接合パッドおよび光素子側ハンダ接合パッド
の寸法は長さ１４０μｍ、幅２５μｍのストライプ状で
周囲に丸みのある形状、厚さは０．７μｍとし、接合後
のバンプ高さは基板側および光素子側の両ハンダ接合パ
ッドの厚さを含めて１８μｍとした。リフロー接合時の
加熱温度は３００℃とした。ハンダバンプの形成におい
てはＡｕＳｎシートハンダの厚さを２０μｍ、ボンチの
直径をφ６０μｍとし、シートハンダの打ち抜きはＡｕ
Ｓｎシートハンダを１８０℃に加熱し、Ｓｉ基板を１５
０℃に加熱した状態で行った。光導波路の下部クラッド
層の厚さは１９μｍ、コア層の厚みは６μｍ、上部クラ
ッド層の厚さは２０μｍとし、導波路のサイズは６μｍ
×６μｍ、Ｓｉ基板表面から光導波路の中心までの高さ
は２２μｍとした。光ファイバを用いる場合の、ファイ
バの直径は１２５μｍ、モードフィールド径は９．５μ
ｍとし、Ｖ溝の幅は１２２μｍ、深さは５０μｍ以上、
Ｖ溝をエッチングにより形成する際のマスク層となる酸
化膜の厚みは０．５μｍ以上とした。
【００２５】
【発明の効果】以上に示したように本発明の光モジュー
ルによれば、基板上に光導波路を形成した後に、金属か
らなる基板側ハンダ接合パッドを形成しているため、光
導波路の形成に高温プロセスを要する場合でも、金属か
らなるパッドが高温にさらされて劣化することなく、安
定したパッド形成が可能となり、良好なバンプ接合が可
能となる。また、ハンダ接合パッドを非ハンダ接合性金
属膜の上に設けることにより、ハンダによるセルフアラ
イメント作用を有効に活用して高精度の位置決めが可能
になるとともに、パッドの密着性が強くなり、信頼性の
高いバンプ実装が実現できる。したがって、本発明の製
造方法では、高信頼度で、かつ光軸調整が不要な低コス
トの光モジュールを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を製造工程順に示す断
面図のその１である。
【図２】本発明の第１の実施形態を製造工程順に示す断
面図のその２である。
【図３】本発明の第２の実施形態の主要な製造工程を示
す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態を製造工程順に示す断
面図である。
【図５】従来の光モジュールの一例を示す平面図、正面
図、側面図である。
【符号の説明】
１ Ｓｉ基板 ２ 基板側ハンダ接合パッド ３ ハンダバンプ ４ ＷＳｉ膜（非ハンダ接合性金属膜） ５ レーザチップ ６ 光導波路 ８ 活性層 ９ 光素子側ハンダ接合パッド １２，１４ クラッド層 １３ コア層 １５ メタル層 １６ ＡｕＳｎシート ２１，２２ 光導波路 ２３ 半導体光増幅素子 ３２ Ｖ溝 ３３ スリット ３４ 光ファイバ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−168058（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−179154（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 6/42 - 6/43 H01S 3/18

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光導波路が形成された基板と、前記基板
    上に搭載されて前記光導波路と対向して配置される光素
    子を備え、前記光素子は前記基板表面に形成された基板
    側ハンダ接合パッド上にハンダバンプにより接合固定さ
    れた光モジュールにおいて、前記基板上に非ハンダ接合
    性金属膜が形成され、この非ハンダ接合性金属膜の上に
    ハンダ接合性金属膜からなる前記基板側ハンダ接合パッ
    ドが形成されていることを特徴とする光モジュール。
  2. 【請求項２】 前記光素子は、前記ハンダバンプにより
    前記基板側ハンダ接合パッドに接合される光素子側ハン
    ダ接合パッドが設けられている請求項１に記載の光モジ
    ュール。
  3. 【請求項３】 前記基板側ハンダ接合パッドおよび光素
    子側ハンダ接合パッドは、平面形状がストライプ状に形
    成され、かつその長手方向が前記光導波路の光軸方向と
    平行および垂直に向けられた複数個のパッドで構成され
    る請求項２に記載の光モジュール。
  4. 【請求項４】 前記非ハンダ接合性金属膜はＷＳｉであ
    る請求項１ないし３のいずれかに記載の光モジュール。
  5. 【請求項５】 前記ハンダバンプの材料はＡｕＳｎ合金
    である請求項１ないし４のいずれかに記載の光モジュー
    ル。
  6. 【請求項６】 前記基板側及び光素子側のパッドの材料
    はＡｕもしくはＰｔである請求項１ないし５のいずれか
    に記載の光モジュール。
  7. 【請求項７】 光導波路が形成された基板と、前記基板
    上に搭載されて前記光導波路と対向して配置される光素
    子を備え、前記光素子は前記基板表面に形成された基板
    側ハンダ接合パッド上にハンダバンプにより接合固定さ
    れた光モジュールにおいて、前記基板側ハンダ接合パッ
    ドは前記光導波路が形成された後の工程で形成され、か
    つ、前記ハンダバンプは個片状のハンダシートを前記基
    板側ハンダ接合パッド上に固定することによって形成さ
    れることを特徴とする光モジュールの製造方法。
  8. 【請求項８】 基板に光導波路を形成する工程と、前記
    基板上の前記光導波路と対向する位置に非ハンダ接合性
    合金膜を形成する工程と、この非ハンダ接合性合金膜の
    上にハンダ接合性金属膜からなる基板側ハンダ接合パッ
    ドを形成する工程と、搭載する光素子に前記基板側ハン
    ダ接合パッドに対応する光素子側ハンダ接合パッドを形
    成する工程と、前記基板側ハンダ接合パッド上にハンダ
    バンプを形成する工程と、前記ハンダバンプ上に前記光
    素子を仮置きする工程と、前記ハンダバンプを溶融して
    前記基板側ハンダ接合パッドと光素子側ハンダ接合パッ
    ドとを接合する工程を含むことを特徴とする光モジュー
    ルの製造方法。
  9. 【請求項９】 前記ハンダバンプを形成した後、当該ハ
    ンダバンプにフラックスを塗布して加熱溶融し、その上
    に光素子を仮置きし、かつ前記ハンダバンプを再度加熱
    溶融して接合を行う請求項７または８に記載の光モジュ
    ールの製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記非ハンダ接合性金属膜は前記光導
    波路を形成する前の工程で設けられる請求項７ないし９
    のいずれかに記載の光モジュールの製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記ハンダバンプの加熱溶融をＮ2 、
    ＡｒもしくはＨ2 雰囲気中で行う請求項７ないし１０の
    いずれかに記載の光モジュールの製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記基板側ハンダ接合パッドはステッ
    パ露光を用いたフォトリソグラフイによって形成される
    請求項７ないし１１のいずれかに記載の光モジュールの
    製造方法。
JP9128399A 1997-05-19 1997-05-19 光モジュール及びその製造方法 Expired - Fee Related JP2985830B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9128399A JP2985830B2 (ja) 1997-05-19 1997-05-19 光モジュール及びその製造方法
US09/885,518 US6393171B2 (en) 1997-05-19 2001-06-20 Optical module for optical transmission and manufacturing process therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9128399A JP2985830B2 (ja) 1997-05-19 1997-05-19 光モジュール及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10319280A JPH10319280A (ja) 1998-12-04
JP2985830B2 true JP2985830B2 (ja) 1999-12-06

Family

ID=14983845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9128399A Expired - Fee Related JP2985830B2 (ja) 1997-05-19 1997-05-19 光モジュール及びその製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6393171B2 (ja)
JP (1) JP2985830B2 (ja)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000261087A (ja) * 1999-03-11 2000-09-22 Hitachi Cable Ltd ３次元光受動導波路回路付きアクティブデバイス
KR100296382B1 (ko) * 1999-04-26 2001-07-12 윤종용 평면도파로형 광모듈 제작방법
JP2001324631A (ja) * 2000-05-12 2001-11-22 Nec Corp 基板、光ファイバ接続端部材、光素子ハウジング部材、光モジュール及び基板の製造方法
AU2002228926A1 (en) * 2000-11-10 2002-05-21 Unitive Electronics, Inc. Methods of positioning components using liquid prime movers and related structures
US6584250B2 (en) * 2001-02-20 2003-06-24 Industrial Technology Research Institute Optical fiber alignment element using integrated micro ball lens
KR20030056333A (ko) * 2001-12-28 2003-07-04 한국전자통신연구원 광도파로 플랫폼 및 그 제조 방법
AU2003206553A1 (en) * 2002-02-14 2003-09-04 Silex Microsystems Ab Three dimensional alignment method and system
KR100427582B1 (ko) * 2002-08-08 2004-04-28 한국전자통신연구원 광도파로 플랫폼 및 그 제조 방법
JP2007514555A (ja) * 2003-12-19 2007-06-07 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Ｍｅｍｓの部品を自己位置合わせさせるための方法およびシステム
US7229219B2 (en) * 2004-09-17 2007-06-12 Fujitsu Limited Apparatuses and methods for integrating opto-electric components into the optical pathways of routing substrates with precision optical coupling and compact electrical interconnection
US7262498B2 (en) * 2004-10-19 2007-08-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Assembly with a ring and bonding pads formed of a same material on a substrate
JP5125060B2 (ja) * 2006-11-02 2013-01-23 日亜化学工業株式会社 発光装置
JP4764373B2 (ja) * 2007-04-13 2011-08-31 日本電信電話株式会社 光導波回路およびその作製方法
JP5428256B2 (ja) * 2008-09-10 2014-02-26 日本電気株式会社 光モジュール及び光伝送方法
US9496431B2 (en) * 2013-10-09 2016-11-15 Skorpios Technologies, Inc. Coplanar integration of a direct-bandgap chip into a silicon photonic device
US11181688B2 (en) 2009-10-13 2021-11-23 Skorpios Technologies, Inc. Integration of an unprocessed, direct-bandgap chip into a silicon photonic device
US8830466B2 (en) 2011-11-10 2014-09-09 Cisco Technology, Inc. Arrangement for placement and alignment of opto-electronic components
KR20130071747A (ko) * 2011-12-21 2013-07-01 한국전자통신연구원 광 송신소자와 광 능동소자를 하이브리드 집적한 광 도파로 플랫폼 및 그 제작방법
US9209142B1 (en) 2014-09-05 2015-12-08 Skorpios Technologies, Inc. Semiconductor bonding with compliant resin and utilizing hydrogen implantation for transfer-wafer removal
US10509163B2 (en) 2016-02-08 2019-12-17 Skorpios Technologies, Inc. High-speed optical transmitter with a silicon substrate
US10732349B2 (en) 2016-02-08 2020-08-04 Skorpios Technologies, Inc. Broadband back mirror for a III-V chip in silicon photonics
US10234626B2 (en) * 2016-02-08 2019-03-19 Skorpios Technologies, Inc. Stepped optical bridge for connecting semiconductor waveguides
JP2019519914A (ja) * 2016-05-11 2019-07-11 スコーピオズ テクノロジーズ インコーポレイテッド シリコンフォトニクスにおけるｉｉｉ−ｖチップの作成および集積化
WO2018017962A1 (en) 2016-07-22 2018-01-25 Skorpios Technologies, Inc. On-chip high capacitance termination for transmitters
US10928588B2 (en) 2017-10-13 2021-02-23 Skorpios Technologies, Inc. Transceiver module for optical communication

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4892374A (en) 1988-03-03 1990-01-09 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Article comprising an opto-electronic device and an optical waveguide coupled thereto, and method of making the article
US6274391B1 (en) * 1992-10-26 2001-08-14 Texas Instruments Incorporated HDI land grid array packaged device having electrical and optical interconnects
JPH08179514A (ja) 1994-12-22 1996-07-12 Canon Inc 露光装置および露光方法
JP3147141B2 (ja) 1995-08-30 2001-03-19 株式会社日立製作所 光アセンブリ
US5999269A (en) 1996-02-09 1999-12-07 Gte Laboratories Incorporated One-dimensional active alignment of optical or opto-electronic devices on a substrate
JP2823044B2 (ja) 1996-05-14 1998-11-11 日本電気株式会社 光結合回路及びその製造方法
FR2749672B1 (fr) 1996-06-06 1998-07-03 Commissariat Energie Atomique Positionnement vertical d'un composant optoelectronique sur un support, en regard d'un guide optique integre a ce support
KR100277695B1 (ko) * 1998-09-12 2001-02-01 정선종 에스 오 아이 광도파로를 이용한 하이브리드 광집적회로용 기판 제조방법
JP2000098157A (ja) * 1998-09-25 2000-04-07 Japan Aviation Electronics Industry Ltd 光分岐装置およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US6393171B2 (en) 2002-05-21
JPH10319280A (ja) 1998-12-04
US20010033718A1 (en) 2001-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2985830B2 (ja) 光モジュール及びその製造方法
JP3028791B2 (ja) チップ部品の実装方法
JP2817778B2 (ja) 光モジュール及びその製造方法
JPH08204288A (ja) 光半導体装置
KR19980030121A (ko) 브이홈에 정렬된 렌즈를 가진 광모듈 및 그 제작방법
JPH07249798A (ja) 光部品固定装置及びその製造方法
JP3036446B2 (ja) 光素子の実装方法
JP2655112B2 (ja) 光モジュールの実装方法および構造
JPH06120225A (ja) 光モジュールの製造方法
KR100442609B1 (ko) 플립칩 본딩구조 및 본딩방법
JPH08220385A (ja) 自己整列型光繊維−光素子結合装置の製造方法
JP4429564B2 (ja) 光部品及び電気部品の実装構造及びその方法
JP2994235B2 (ja) 光受発光素子モジュール及びその製作方法
JP4605850B2 (ja) 光実装基板の製造方法
KR100524672B1 (ko) 광수동 정렬용 각진 홈을 이용한 플립칩 본딩방법 및 광모듈
JP3393483B2 (ja) 光半導体モジュール及びその製造方法
JP2001298199A (ja) 光半導体装置の接続構造
JP2000022279A (ja) 光素子の実装構造
JP3884903B2 (ja) 光モジュール、光伝送装置及びその製造方法
JP5534155B2 (ja) デバイス、及びデバイス製造方法
JP2000249876A (ja) 光モジュール，実装基板，及び光導波路素子
JP2616550B2 (ja) 光モジュール
JP3087818B2 (ja) 光素子固定方法
JPH10170773A (ja) 光デバイス実装基板の作製方法及び光モジュール
WO2002067033A2 (en) Optical module

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071001

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081001

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091001

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101001

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111001

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121001

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131001

Year of fee payment: 14

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees