JP3197758B2 - 光結合装置およびその製造方法 - Google Patents
光結合装置およびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザと、フッ素
化ポリイミドを構成材料とした光導波路とを、同一の基
板上に一体化して構成し、半導体レーザからの出射光
を、フッ素化ポリイミド導波路を介して外部に出射した
り、また、光導波路に入射された外部からの光をフォト
ダイオードで検出する構造の光結合装置に関する。
化ポリイミドを構成材料とした光導波路とを、同一の基
板上に一体化して構成し、半導体レーザからの出射光
を、フッ素化ポリイミド導波路を介して外部に出射した
り、また、光導波路に入射された外部からの光をフォト
ダイオードで検出する構造の光結合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体レーザ等の半導体光素子と
光導波路からなる光結合装置の一体化形成は、例えば、
春季応用物理学会予稿集２９ｐ−ＺＨ−１，（1988
年），ｐｐ．846（鈴木与志雄ら：「半導体光源、ガラ
ス導波路集積化光素子の作製」）において発表されてい
る。これは、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、スパ
ッタ法などにより上部クラッド層１５としてＳｉＯ2膜
（屈折率が低いためにクラッド層とする）等、コア層９
としてＳｉＮ（屈折率が比較的高いためコア層とする）
等を形成していたが、この方法ではビームの中心線とコ
ア層とが斜めになるコア傾斜部１０が形成されるために
〔図１３（ａ）〕、光が散乱し、またコア層とクラッド
層の屈折率差Δｎを小さく制御できないので、コア層９
を厚くすることができず、高々１μｍ程度であり、たと
え、光導波路の端面を半導体レーザ出射端面と数μｍか
ら十数μｍのギャップを有するようにコア層９の端面を
エッチングしたとしても〔図１３（ｂ）〕、半導体レー
ザの活性層７の高さと、光導波路のコア層９の高さの位
置合わせはすこぶる困難であり、接続効率が悪いばかり
でなく、半導体光素子と光導波路との間に空気などの隙
間が発生することにより、半導体光素子端面に塵埃や、
水滴などが付着するうえ、コア傾斜部１０を除去する際
に、例えばイオンエッチング等で除去するとイオン衝撃
によって、半導体光素子に損傷が加えられ半導体光素子
の特性の劣化を引き起こすという問題があった。一方、
レジスト等に用いられているＰＭＭＡ〔ポリ（メチルメ
タクリレート）〕等の有機物により光導波路を構成する
と、屈折率差Δｎを小さくすることができるのでコア層
９を厚くすることができるメリットがあり、半導体レー
ザの活性層７の位置と、コア層９の位置合わせが容易と
なり光接続効率が向上するメリットがある。しかし、上
記のＰＭＭＡなどの有機物の耐熱温度はせいぜい２３０
℃位であり、半導体レーザの作製の最終段階で行われる
半導体レーザ基板の薄片化のための裏面研磨除去１７
（図１０参照）、および裏面オーミック電極１８（図１
０参照）の形成のために約４００℃の熱処理を行う必要
があり、このため半導体レーザと一体化して形成するこ
とは耐熱性などの問題があって極めて難しい。それで、
従来はいったん半導体レーザ基板の薄片化のための裏面
研磨除去１７と、裏面オーミック電極１８を形成して半
導体光素子を作製したうえで、その薄片化された基板
を、別の基板に接着固定した状態で光導波路の作製を行
わねばならないので、半導体光素子と光導波路を一体化
して形成することは製造工程が複雑となり、かつ実用上
問題があった。また、この種の有機物をエッチングする
際には、Ｔｉなどの金属をマスクとして用いることか
ら、コア層のエッチングや最終段階での光導波路のエッ
チングの後に、残留したＴｉなどの金属マスクの除去の
際に、半導体基板を溶解する塩酸などの酸性液で溶解し
て除去するか、あるいはＣ−Ｆ（炭素−フッ素）系の反
応性ガスでドライエッチングして除去することになり、
ポリイミド光導波路や半導体レーザ基板が損傷されると
いう問題があって、従来は半導体光素子と一体化形成が
できる光導波路は存在しなかった。
光導波路からなる光結合装置の一体化形成は、例えば、
春季応用物理学会予稿集２９ｐ−ＺＨ−１，（1988
年），ｐｐ．846（鈴木与志雄ら：「半導体光源、ガラ
ス導波路集積化光素子の作製」）において発表されてい
る。これは、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、スパ
ッタ法などにより上部クラッド層１５としてＳｉＯ2膜
（屈折率が低いためにクラッド層とする）等、コア層９
としてＳｉＮ（屈折率が比較的高いためコア層とする）
等を形成していたが、この方法ではビームの中心線とコ
ア層とが斜めになるコア傾斜部１０が形成されるために
〔図１３（ａ）〕、光が散乱し、またコア層とクラッド
層の屈折率差Δｎを小さく制御できないので、コア層９
を厚くすることができず、高々１μｍ程度であり、たと
え、光導波路の端面を半導体レーザ出射端面と数μｍか
ら十数μｍのギャップを有するようにコア層９の端面を
エッチングしたとしても〔図１３（ｂ）〕、半導体レー
ザの活性層７の高さと、光導波路のコア層９の高さの位
置合わせはすこぶる困難であり、接続効率が悪いばかり
でなく、半導体光素子と光導波路との間に空気などの隙
間が発生することにより、半導体光素子端面に塵埃や、
水滴などが付着するうえ、コア傾斜部１０を除去する際
に、例えばイオンエッチング等で除去するとイオン衝撃
によって、半導体光素子に損傷が加えられ半導体光素子
の特性の劣化を引き起こすという問題があった。一方、
レジスト等に用いられているＰＭＭＡ〔ポリ（メチルメ
タクリレート）〕等の有機物により光導波路を構成する
と、屈折率差Δｎを小さくすることができるのでコア層
９を厚くすることができるメリットがあり、半導体レー
ザの活性層７の位置と、コア層９の位置合わせが容易と
なり光接続効率が向上するメリットがある。しかし、上
記のＰＭＭＡなどの有機物の耐熱温度はせいぜい２３０
℃位であり、半導体レーザの作製の最終段階で行われる
半導体レーザ基板の薄片化のための裏面研磨除去１７
（図１０参照）、および裏面オーミック電極１８（図１
０参照）の形成のために約４００℃の熱処理を行う必要
があり、このため半導体レーザと一体化して形成するこ
とは耐熱性などの問題があって極めて難しい。それで、
従来はいったん半導体レーザ基板の薄片化のための裏面
研磨除去１７と、裏面オーミック電極１８を形成して半
導体光素子を作製したうえで、その薄片化された基板
を、別の基板に接着固定した状態で光導波路の作製を行
わねばならないので、半導体光素子と光導波路を一体化
して形成することは製造工程が複雑となり、かつ実用上
問題があった。また、この種の有機物をエッチングする
際には、Ｔｉなどの金属をマスクとして用いることか
ら、コア層のエッチングや最終段階での光導波路のエッ
チングの後に、残留したＴｉなどの金属マスクの除去の
際に、半導体基板を溶解する塩酸などの酸性液で溶解し
て除去するか、あるいはＣ−Ｆ（炭素−フッ素）系の反
応性ガスでドライエッチングして除去することになり、
ポリイミド光導波路や半導体レーザ基板が損傷されると
いう問題があって、従来は半導体光素子と一体化形成が
できる光導波路は存在しなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した従来技術における問題点を解消するものであって、
半導体光素子と光導波路との光接続効率が良く、半導体
光素子の損傷、劣化が少なく、耐熱性のある新規な光導
波路を構成することにより半導体光素子と光導波路とを
同一基板上に一体に作製することが可能な構造の高性能
で耐久性に優れた光結合装置およびその製造方法を提供
することにある。そして、本発明は具体的に下記の課題
を解決するものである。 （１）コア層とクラッド層の屈折率差Δｎを小さくし
て、コア層の厚さを大きくして、半導体レーザの活性層
と光導波路のコア層の中心線を同一高さにすることが容
易に実現できるようにすること、またコア層の端面が基
板と垂直（半導体光素子の端面と平行）となるように構
成することにより光接続効率を向上させる。 （２）半導体光素子の作製プロセスにおけ最高温度４０
０℃に耐えられる耐熱性のある光導波路を実現する。 （３）半導体光素子の端面の保護と電極パッドの設置を
同時に実現する。 （４）フッ素化ポリイミド光導波路のエッチング後に残
留するマスクの除去が光導波路および半導体光素子に損
傷、劣化を与えないようなマスクを選択する。
した従来技術における問題点を解消するものであって、
半導体光素子と光導波路との光接続効率が良く、半導体
光素子の損傷、劣化が少なく、耐熱性のある新規な光導
波路を構成することにより半導体光素子と光導波路とを
同一基板上に一体に作製することが可能な構造の高性能
で耐久性に優れた光結合装置およびその製造方法を提供
することにある。そして、本発明は具体的に下記の課題
を解決するものである。 （１）コア層とクラッド層の屈折率差Δｎを小さくし
て、コア層の厚さを大きくして、半導体レーザの活性層
と光導波路のコア層の中心線を同一高さにすることが容
易に実現できるようにすること、またコア層の端面が基
板と垂直（半導体光素子の端面と平行）となるように構
成することにより光接続効率を向上させる。 （２）半導体光素子の作製プロセスにおけ最高温度４０
０℃に耐えられる耐熱性のある光導波路を実現する。 （３）半導体光素子の端面の保護と電極パッドの設置を
同時に実現する。 （４）フッ素化ポリイミド光導波路のエッチング後に残
留するマスクの除去が光導波路および半導体光素子に損
傷、劣化を与えないようなマスクを選択する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記本発明の課題を解決
するために、本発明の光結合装置およびその製造方法
は、特許請求の範囲に記載されているような構成とする
ものである。すなわち、請求項１に記載のように、半導
体レーザ基板と、該半導体レーザ基板上に、フッ素含有
量がそれぞれ異なるフッ素化ポリイミドよりなる下部ク
ラッド層、コア層および上部クラツド層を積層した三層
構造の光導波路を一体に構成した光結合装置であって、
半導体レーザの出射端面を、上記フッ素化ポリイミドよ
りなる下部クラッド層と同じ組成のフッ素含有量の多い
フッ素化ポリイミドで被覆し、フッ素含有量の少ないフ
ッ素化ポリイミドからなるコア層の端面と、半導体レー
ザの出射端面との間にギャップを設け、かつ半導体レー
ザ基板の活性層の中心線がコア層の中心線とほぼ同一高
さにあって、上記コア層よりもフッ素含有量の多いフッ
素化ポリイミドにより上記ギャップを埋めると共に、上
記コア層上に上部クラッド層を形成した構造とするもの
である。また、請求項２に記載のように、フォトダイオ
ード基板と、該フォトダイオード基板上に、フッ素含有
量がそれぞれ異なるフッ素化ポリイミドよりなる下部ク
ラッド層、コア層および上部クラツド層を積層した三層
構造の光導波路を一体に構成した光結合装置であって、
フォトダイオードの受光端面を、上記フッ素化ポリイミ
ドよりなる下部クラッド層と同じ組成のフッ素含有量の
多いフッ素化ポリイミドで被覆し、フッ素含有量の少な
いフッ素化ポリイミドからなるコア層の端面と、フォト
ダイオードの受光端面との間にギャップを設け、かつフ
ォトダイオード基板の活性層の中心線がコア層の中心線
とほぼ同一高さにあって、上記コア層よりもフッ素含有
量の多いフッ素化ポリイミドにより上記ギャップを埋め
ると共に、上記コア層上に上部クラッド層を形成した構
造とするものである。そして、請求項３に記載のよう
に、請求項１または請求項２において、フッ素化ポリイ
ミドは、酸二無水物である６ＦＤＡ〔2,2-Bis（3,4-dic
arboxyphenyl）hexafluoropropane Dianhydride…2,2-
ビス（3,4-ジカーボキシフェニール）ヘキサフルオロプ
ロパン ジアンハイドライド〕およびＰＭＤＡ〔Pyromel
litic Dianhydride…ピロメリティック アンハイドライ
ド〕と、フッ素化ジアミンであるＴＦＤＢ〔2,2-Bis（t
rifluoromethyl）-4,4′-diaminobiphenyl…2,2-ビス
（トリフルオロメチル）-4,4′-ジアミノビフェニー
ル〕との重合・脱水反応に基づいて生成されるフッ素化
ポリイミドを用いるものである。また、本発明は請求項
４に記載のように、請求項１に記載の光結合装置を製造
する方法であって、半導体レーザの電流供給領域の電極
パッド上に設ける電極膜を、酸素プラズマに耐性のある
金または白金、もしくは金または白金を主成分とする合
金を用いて形成する工程と、半導体レーザの電極パッド
の上に、光導波路を構成するフッ素化ポリイミドよりな
る下部クラッド層、コア層および上部クラッド層の三層
を積層した後、該フッ素化ポリイミドよりなる三層を、
シリコーンベースの感光性レジストをマスクとして、酸
素プラズマによりエッチングする工程と、上記上部クラ
ッド層の形成後に、酸素プラズマにより光導波路を形成
するためのエッチングを行うと同時に、電極パッド部の
金、白金、もしくはこれらの合金からなる電極膜の表面
まで、積層されたフッ素化ポリイミドよりなる三層をエ
ッチングして、電極部の窓開けを行い電極パッドとする
工程を、少なくとも含む光結合装置の製造方法とするも
のである。 また、本発明は請求項５に記載のように、請
求項２に記載の光結合装置を製造する方法であって、フ
ォトダイオードの電流取り出し領域の電極パッド上に設
ける電極膜を、酸素プラズマに耐性のある金または白
金、もしくは金または白金を主成分とする合金を用いて
形成する工程と、フォトダイオードの電極パッドの上
に、光導波路を構成するフッ素化ポリイミドよりなる下
部クラッド層、コア層および上部クラッド層の三層を積
層した後、該フッ素化ポリイミドよりなる三層を、シリ
コーンベースの感光性レジストをマスクとして、酸素プ
ラズマによりエッチングする工程と、上記上部クラッド
層の形成後に、酸素プラズマにより光導波路を形成する
ためのエッチングを行うと同時に、電極パッド部の金、
白金、もしくはこれらの合金からなる電極膜の表面ま
で、積層されたフッ素化ポリイミドよりなる三層をエッ
チングして、電極部の窓開けを行い電極パッドとする工
程を、少なくとも含む光結合装置の製造方法とするもの
である。 また、本発明は請求項６に記載のように、請求
項４または請求項５記載の光結合装置の製造方法におい
て、光導波路を構成するフッ素化ポリイミドよりなる下
部クラッド層、コア層および上部クラッド層の三層を積
層する工程において、酸二無水物とフッ素化ジアミンの
重合・脱水反応により生成されるフッ素化ポリイミドを
積層する光結合装置の製造方法とするものである。そし
て、上記のシリコーンベースの感光性レジスト（ＳＰＰ
…silicone-basedpositive photoresist）は、アセチル
化された〔ポリ（フェニールシルセスキオキサン）…po
ly（phenylsilsesquioxane）〕と感光剤であるジアゾナ
フトキノン（diazonaphthoqinone）を含有するポジティ
ブの感光性レジストである。本発明の光結合装置および
その製造方法において、従来技術と異なる具体的な点を
挙げると、 （１）光導波路の下部クラッド層および上部クラッド層
のみで半導体光素子（半導体レーザ及びフォトダイオー
ド）端面を被覆するものである。 （２）光導波路の材料として、耐熱性が高く、しかもコ
ア層とクラッド層の屈折率差Δｎを小さく制御できるフ
ッ素化ポリイミドを使用すると同時に、電極パッドの最
上層の電極膜にＡｕやＰｔ、もしくはこれらの金属を主
成分とする合金を用いるものである。 （３）クラッド層およびコア層を形成した後、コア層と
半導体レーザ端面との間にギャップを設け、コア部をエ
ッチングした後、そのギャップを下部クラッド層と同じ
材質のフッ素化ポリイミドで埋め込む構造とする。 （４）フッ素化ポリイミド光導波路におけるコア層の端
面の形成および三層構造を形成するために、フッ素化ポ
リイミド層で覆われた電極パッドの窓開けを行うために
ＳＰＰレジストをマスクとして酸素プラズマによりエッ
チングすることにより、同一基板に一体に構成された光
結合装置を作製する。
するために、本発明の光結合装置およびその製造方法
は、特許請求の範囲に記載されているような構成とする
ものである。すなわち、請求項１に記載のように、半導
体レーザ基板と、該半導体レーザ基板上に、フッ素含有
量がそれぞれ異なるフッ素化ポリイミドよりなる下部ク
ラッド層、コア層および上部クラツド層を積層した三層
構造の光導波路を一体に構成した光結合装置であって、
半導体レーザの出射端面を、上記フッ素化ポリイミドよ
りなる下部クラッド層と同じ組成のフッ素含有量の多い
フッ素化ポリイミドで被覆し、フッ素含有量の少ないフ
ッ素化ポリイミドからなるコア層の端面と、半導体レー
ザの出射端面との間にギャップを設け、かつ半導体レー
ザ基板の活性層の中心線がコア層の中心線とほぼ同一高
さにあって、上記コア層よりもフッ素含有量の多いフッ
素化ポリイミドにより上記ギャップを埋めると共に、上
記コア層上に上部クラッド層を形成した構造とするもの
である。また、請求項２に記載のように、フォトダイオ
ード基板と、該フォトダイオード基板上に、フッ素含有
量がそれぞれ異なるフッ素化ポリイミドよりなる下部ク
ラッド層、コア層および上部クラツド層を積層した三層
構造の光導波路を一体に構成した光結合装置であって、
フォトダイオードの受光端面を、上記フッ素化ポリイミ
ドよりなる下部クラッド層と同じ組成のフッ素含有量の
多いフッ素化ポリイミドで被覆し、フッ素含有量の少な
いフッ素化ポリイミドからなるコア層の端面と、フォト
ダイオードの受光端面との間にギャップを設け、かつフ
ォトダイオード基板の活性層の中心線がコア層の中心線
とほぼ同一高さにあって、上記コア層よりもフッ素含有
量の多いフッ素化ポリイミドにより上記ギャップを埋め
ると共に、上記コア層上に上部クラッド層を形成した構
造とするものである。そして、請求項３に記載のよう
に、請求項１または請求項２において、フッ素化ポリイ
ミドは、酸二無水物である６ＦＤＡ〔2,2-Bis（3,4-dic
arboxyphenyl）hexafluoropropane Dianhydride…2,2-
ビス（3,4-ジカーボキシフェニール）ヘキサフルオロプ
ロパン ジアンハイドライド〕およびＰＭＤＡ〔Pyromel
litic Dianhydride…ピロメリティック アンハイドライ
ド〕と、フッ素化ジアミンであるＴＦＤＢ〔2,2-Bis（t
rifluoromethyl）-4,4′-diaminobiphenyl…2,2-ビス
（トリフルオロメチル）-4,4′-ジアミノビフェニー
ル〕との重合・脱水反応に基づいて生成されるフッ素化
ポリイミドを用いるものである。また、本発明は請求項
４に記載のように、請求項１に記載の光結合装置を製造
する方法であって、半導体レーザの電流供給領域の電極
パッド上に設ける電極膜を、酸素プラズマに耐性のある
金または白金、もしくは金または白金を主成分とする合
金を用いて形成する工程と、半導体レーザの電極パッド
の上に、光導波路を構成するフッ素化ポリイミドよりな
る下部クラッド層、コア層および上部クラッド層の三層
を積層した後、該フッ素化ポリイミドよりなる三層を、
シリコーンベースの感光性レジストをマスクとして、酸
素プラズマによりエッチングする工程と、上記上部クラ
ッド層の形成後に、酸素プラズマにより光導波路を形成
するためのエッチングを行うと同時に、電極パッド部の
金、白金、もしくはこれらの合金からなる電極膜の表面
まで、積層されたフッ素化ポリイミドよりなる三層をエ
ッチングして、電極部の窓開けを行い電極パッドとする
工程を、少なくとも含む光結合装置の製造方法とするも
のである。 また、本発明は請求項５に記載のように、請
求項２に記載の光結合装置を製造する方法であって、フ
ォトダイオードの電流取り出し領域の電極パッド上に設
ける電極膜を、酸素プラズマに耐性のある金または白
金、もしくは金または白金を主成分とする合金を用いて
形成する工程と、フォトダイオードの電極パッドの上
に、光導波路を構成するフッ素化ポリイミドよりなる下
部クラッド層、コア層および上部クラッド層の三層を積
層した後、該フッ素化ポリイミドよりなる三層を、シリ
コーンベースの感光性レジストをマスクとして、酸素プ
ラズマによりエッチングする工程と、上記上部クラッド
層の形成後に、酸素プラズマにより光導波路を形成する
ためのエッチングを行うと同時に、電極パッド部の金、
白金、もしくはこれらの合金からなる電極膜の表面ま
で、積層されたフッ素化ポリイミドよりなる三層をエッ
チングして、電極部の窓開けを行い電極パッドとする工
程を、少なくとも含む光結合装置の製造方法とするもの
である。 また、本発明は請求項６に記載のように、請求
項４または請求項５記載の光結合装置の製造方法におい
て、光導波路を構成するフッ素化ポリイミドよりなる下
部クラッド層、コア層および上部クラッド層の三層を積
層する工程において、酸二無水物とフッ素化ジアミンの
重合・脱水反応により生成されるフッ素化ポリイミドを
積層する光結合装置の製造方法とするものである。そし
て、上記のシリコーンベースの感光性レジスト（ＳＰＰ
…silicone-basedpositive photoresist）は、アセチル
化された〔ポリ（フェニールシルセスキオキサン）…po
ly（phenylsilsesquioxane）〕と感光剤であるジアゾナ
フトキノン（diazonaphthoqinone）を含有するポジティ
ブの感光性レジストである。本発明の光結合装置および
その製造方法において、従来技術と異なる具体的な点を
挙げると、 （１）光導波路の下部クラッド層および上部クラッド層
のみで半導体光素子（半導体レーザ及びフォトダイオー
ド）端面を被覆するものである。 （２）光導波路の材料として、耐熱性が高く、しかもコ
ア層とクラッド層の屈折率差Δｎを小さく制御できるフ
ッ素化ポリイミドを使用すると同時に、電極パッドの最
上層の電極膜にＡｕやＰｔ、もしくはこれらの金属を主
成分とする合金を用いるものである。 （３）クラッド層およびコア層を形成した後、コア層と
半導体レーザ端面との間にギャップを設け、コア部をエ
ッチングした後、そのギャップを下部クラッド層と同じ
材質のフッ素化ポリイミドで埋め込む構造とする。 （４）フッ素化ポリイミド光導波路におけるコア層の端
面の形成および三層構造を形成するために、フッ素化ポ
リイミド層で覆われた電極パッドの窓開けを行うために
ＳＰＰレジストをマスクとして酸素プラズマによりエッ
チングすることにより、同一基板に一体に構成された光
結合装置を作製する。
【０００５】
【作用】本発明の光結合装置は、請求項１および請求項
２に記載のように、半導体レーザ基板と同一の基板上に
一体化して形成した光導波路を耐熱性の高いフッ素化ポ
リイミドにより作製しているので、半導体光素子の製造
工程における最高加熱温度４００℃においても変質する
ことがなく、半導体光素子の製造プロセスにおいて十分
に耐久性があるため、半導体レーザやフォトダイオード
などの半導体光素子との一体化を容易に実現することが
できる。また、半導体光素子端面を高耐熱性のみならず
耐腐食性の高いフッ素化ポリイミドで覆っていることか
ら、水滴、塵埃などが端面に付着して半導体レーザの反
射率の変化を引き起こすことがなく安定した半導体レー
ザの光出力特性、およびフォトダイオードの暗電流特性
が得られる。さらに、コア層とクラッド層の屈折率差Δ
ｎを小さくできることから、コア層を厚くでき、半導体
レーザの活性層とコア層の位置合わせが容易になると共
に、半導体光素子のエッチドミラー面側にコア層のエッ
チドミラーが形成されているために、光散乱が少なく高
い光接続効率で再現性よく作製することができる。そし
て、本発明の光結合装置の製造方法は、請求項３に記載
のように、光導波路のエッチング後に残留したマスクが
半導体レーザ基板および光導波路に損傷を与えることが
なく、容易にマスクの除去ができることから良好な光導
波路の伝達特性が得られる。
２に記載のように、半導体レーザ基板と同一の基板上に
一体化して形成した光導波路を耐熱性の高いフッ素化ポ
リイミドにより作製しているので、半導体光素子の製造
工程における最高加熱温度４００℃においても変質する
ことがなく、半導体光素子の製造プロセスにおいて十分
に耐久性があるため、半導体レーザやフォトダイオード
などの半導体光素子との一体化を容易に実現することが
できる。また、半導体光素子端面を高耐熱性のみならず
耐腐食性の高いフッ素化ポリイミドで覆っていることか
ら、水滴、塵埃などが端面に付着して半導体レーザの反
射率の変化を引き起こすことがなく安定した半導体レー
ザの光出力特性、およびフォトダイオードの暗電流特性
が得られる。さらに、コア層とクラッド層の屈折率差Δ
ｎを小さくできることから、コア層を厚くでき、半導体
レーザの活性層とコア層の位置合わせが容易になると共
に、半導体光素子のエッチドミラー面側にコア層のエッ
チドミラーが形成されているために、光散乱が少なく高
い光接続効率で再現性よく作製することができる。そし
て、本発明の光結合装置の製造方法は、請求項３に記載
のように、光導波路のエッチング後に残留したマスクが
半導体レーザ基板および光導波路に損傷を与えることが
なく、容易にマスクの除去ができることから良好な光導
波路の伝達特性が得られる。
【０００６】
【実施例】以下に本発明の実施例を挙げ、図面を用いて
さらに詳細に説明する。図１（ａ）、（ｂ）は、本発明
の実施例で例示する光結合装置の構成を示す模式図であ
る。本実施例においては、半導体光素子として半導体レ
ーザを用いた場合について説明する。本発明の光結合装
置を実現するために、酸二無水物である６ＦＤＡとＰＭ
ＤＡの２種類と、フッ素化ジアミンＴＦＤＢとの混合物
を作製した。すなわち、酸二無水物／フッ素化ジアミ
ン：６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ（屈折率は波長λ：０．８４μ
ｍに対して１．５９）と、酸二無水物／フッ素化ジアミ
ン：ＰＭＤＡ／ＴＦＤＢ（屈折率は波長λ：０．８４μ
ｍに対して１．５３）の混合比を変えた２種類のフッ素
化ポリイミド（両者の屈折率は波長λ０．８４μｍに対
して１．５３３と１．５４１で屈折率差Δｎ：０．００
８）重合体をあらかじめ作製した。まず、図１（ａ）、
（ｂ）に示すように、厚さ３５０μｍ程度の半導体レー
ザ基板（ＧａＡｓ基板）１に、３つの量子井戸構造の活
性層を持つ半導体レーザ部２を多数作製しておく。その
一つの半導体レーザのワンチップに相当する寸法は約
０．８×１．０ｍｍ位である。ここで、電極について説
明する。図２（ａ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ断面、図２
（ｂ）は、図１（ｂ）のＢ−Ｂ断面を示し、以下図１１
まで同様に表示した。図２（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、半導体レーザの 電流注入領域３ではＡｕＺｎＮｉ
のオーミックコンタクを形成し、それ以外の部分はＳｉ
Ｏ2やＳｉ3Ｎ4などの絶縁膜を、半導体レーザ部２から
電極パッド部４まで被覆しておき、その上に電極の密着
性を良くするためにＣｒなどの膜を薄く形成し、Ａｕや
Ｐｔもしくはこれらの金属を主成分とする合金からなる
電極膜５を形成する。この場合、半導体レーザ部２のエ
ッチドミラー６の深さは、活性層７から下へ５．５μ
ｍ、上へ２．５μｍの合計８μｍの厚さを、純塩素の反
応性ガスを用いてエッチングした。次に、光導波路の下
部クラッド層８を形成するために屈折率１．５３３のフ
ッ素化ポリイミドを塗付した後、ベークして脱水反応を
起こさせ、半導体レーザ部２はもちろんのこと、電極パ
ッド部４のすべてを被覆した〔図３（ａ）、（ｂ）〕。
上記フッ素化ポリイミドの厚さは半導体レーザ端面近傍
を除いたところでは、目標値４μｍに対して３．９μｍ
の厚さであった。引き続きコア層９を形成するために、
クラッド層と屈折率の異なる１．５４１のフッ素化ポリ
イミドを塗付・焼結した〔図４（ａ）、（ｂ）〕。この
場合、屈折率差Δｎを０．００８と小さく制御できるこ
とから、シングルモードが得られるコア層９の厚さは
３．５μｍであるので、このときのコア層９の厚みの目
標を３μｍとした。実際には３．０μｍの厚みのほぼ目
標値どおりに形成できた。この後、図５（ａ）、（ｂ）
に示すように、光を導波するための伝搬路を酸素プラズ
マに曝された部分がＳｉＯ2変質層１２に変化するシリ
コーンベースのポジティブの感光性レジストであるＳＰ
Ｐレジスト１１を用いて、ホトリソグラフィをした後、
酸素ガス雰囲気中で半導体レーザの端面近傍に形成され
るコア傾斜部１０を、反応性エッチングにより除去し
た。なお、本実施例では電極パッド部４の上に形成され
るコア層９はエッチングしなかった。この時のエッチン
グ深さは多少オーバぎみで約４μｍであった。コア層９
の端面と半導体レーザの端面との間に、１０μｍのギャ
ップ（隙間）１３を形成した。この反応性エッチングに
おいて、下部クラッド層８は、半導体レーザ上に残され
た状態となっている。したがって、本実施例のようにコ
ア層９をオーバエッチングしても半導体レーザ端面がフ
ッ素化ポリイミドで覆われているため、エッチングの際
のイオン衝撃を半導体レーザ端面が受けることがないこ
とから、後述するように、半導体レーザの特性の劣化を
引き起こすことはない。また、最終的に裏面電極形成後
に電流を注入した場合に、コア層の中心はエッチングの
底面から５．４μｍで、活性層７の高さ５．５μｍとの
ずれは約０．１μｍしかないので、コア層が３μｍと厚
いために十分に半導体レーザの活性層７から出射したビ
ームはコア層９内へ伝達されていく。コア層９上に残さ
れたＳＰＰレジスト１１の表面が、酸素プラズマに曝さ
れＳｉＯ2に変化してＳｉＯ2変質層１２が形成されてい
るため、１０％の緩衝フッ酸に数秒ほど浸漬し、ソルフ
ァインＴＭを用いて除去しエチルアルコールでリンスす
ると、フッ素化ポリイミド層が損傷されることなく、Ｓ
ＰＰレジスト１１のみがきれいに除去された〔図６
（ａ）（ｂ）〕。その後、再度、フッ素化ポリイミドよ
りなるクラッド材を、下部クラッド層８形成と同様の手
順で塗付・焼結して、上部クラッド層１５を形成すると
同時に、半導体レーザとコア層９との間にあるギャップ
１３をも埋めた〔図７（ａ）、（ｂ）〕。また、フッ素
化ポリイミドの粘度が高いために平坦化にも有効で、塗
布・ベーク後、半導体レーザ端面付近のギャップ１３部
の段差は大幅に減少した。この三層構造のフッ素化ポリ
イミドを、先に作製した半導体レーザ部２と光軸の合致
した光導波路とするために、ＳＰＰレジスト１１を用い
たホトリソグラフィ技術と、酸素プラズマによる反応性
イオンエッチング加工により光導波路１６を形成すると
同時に、電極パッド部４上のフッ素化ポリイミド層を窓
開けして、電極膜（Ａｕ）５を露出させた〔図８
（ａ）、（ｂ）〕。なお、図９は半導体レーザ基板のワ
ンチップを示す平面図で、光導波路（三層構造）１６の
位置を示す。さらに、半導体レーザの裏面電極形成のた
めに、約２８０μｍほど半導体レーザ基板の薄片化のた
めの裏面研磨除去１７を行い、約７０μｍ近くまで薄片
化し、裏面オーミック電極１８形成のために、ＡｕＧｅ
Ｎｉ合金を抵抗加熱により蒸着して、ベーク炉で４００
℃で２０秒ほど焼成し、図１０（ａ）、（ｂ）に示す本
発明の半導体レーザと光導波路を同一基板上に形成した
光結合装置を得た。図１０（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、本発明の光結合装置は、耐熱性、かつ耐食性の良好
なフッ素化ポリイミドからなる光導波路（三層構造）に
より、半導体レーザあるいはフォトダイオード等の半導
体光素子を覆う形をとっているので、素子の端面に塵埃
とか水滴が付着することがなく、使用可能な環境条件が
緩和される。また、フッ素化ポリイミドを使用すること
によって、コア層とクラッド層の屈折率差Δｎが小さく
できるので、コア層９を厚くすることができ、半導体レ
ーザの活性層７との高さの調整が容易となり、しかもコ
ア層９の端面を半導体光素子端面と平行にエッチングし
て除去することができるため、半導体光素子からの出射
あるいは半導体光素子への入射の際に散乱光が少なく、
光接続効率を大幅に向上させることができる。次に、フ
ッ素化ポリイミドからなる導波路の作製による半導体レ
ーザ特性の劣化の有無を確認するために、図１１に示す
ように、窓開けした電極パッド４に、測定用プローブ２
４を当てて、電流を半導体レーザ部２に注入して半導体
レーザを発光させた。その注入電流Ｉ（ｍＡ）と出力光
Ｌ（ｍＷ）との関係を、図１２に示す。半導体レーザ端
面が空気でなく、屈折率が約１．５のポリイミド導波路
が接触し、半導体レーザ共振面（端面）の反射率が低下
することから、若干発振のためのしきい値電流は低下す
るが、発振出力勾配などまったく低下は認められなかっ
た。また、上記のＩ−Ｌ特性から分るように、光接続効
率が１ｄＢ以下と優れた結果が得られた。上述したよう
に、本実施例では、半導体光素子として半導体レーザを
取り上げ説明したが、フォトダイオードでも同じであ
り、このフォトダイオードの場合、光はフッ素化ポリイ
ミド導波路をを伝達した後、フォトダイオード端面の活
性層に入射され、上部オーミックコンタクト領域から電
極パッド部において、フォトダイオードに入射した光量
に相当する電流が引き出せる。光の伝達の向きがフォト
ダイオードと半導体レーザとで異なるだけであって、構
造的にはまったく同じである。また、半導体レーザ基板
として上記実施例ではＧａＡｓ基板を使用したが、その
他、ＩｎＰ基板などのよりバンドギャップの小さい高波
長用の基板を用いても本実施例と同様の効果が得られる
ものであり、本発明は半導体レーザ基板の種類を限定す
るものではない。
さらに詳細に説明する。図１（ａ）、（ｂ）は、本発明
の実施例で例示する光結合装置の構成を示す模式図であ
る。本実施例においては、半導体光素子として半導体レ
ーザを用いた場合について説明する。本発明の光結合装
置を実現するために、酸二無水物である６ＦＤＡとＰＭ
ＤＡの２種類と、フッ素化ジアミンＴＦＤＢとの混合物
を作製した。すなわち、酸二無水物／フッ素化ジアミ
ン：６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ（屈折率は波長λ：０．８４μ
ｍに対して１．５９）と、酸二無水物／フッ素化ジアミ
ン：ＰＭＤＡ／ＴＦＤＢ（屈折率は波長λ：０．８４μ
ｍに対して１．５３）の混合比を変えた２種類のフッ素
化ポリイミド（両者の屈折率は波長λ０．８４μｍに対
して１．５３３と１．５４１で屈折率差Δｎ：０．００
８）重合体をあらかじめ作製した。まず、図１（ａ）、
（ｂ）に示すように、厚さ３５０μｍ程度の半導体レー
ザ基板（ＧａＡｓ基板）１に、３つの量子井戸構造の活
性層を持つ半導体レーザ部２を多数作製しておく。その
一つの半導体レーザのワンチップに相当する寸法は約
０．８×１．０ｍｍ位である。ここで、電極について説
明する。図２（ａ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ断面、図２
（ｂ）は、図１（ｂ）のＢ−Ｂ断面を示し、以下図１１
まで同様に表示した。図２（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、半導体レーザの 電流注入領域３ではＡｕＺｎＮｉ
のオーミックコンタクを形成し、それ以外の部分はＳｉ
Ｏ2やＳｉ3Ｎ4などの絶縁膜を、半導体レーザ部２から
電極パッド部４まで被覆しておき、その上に電極の密着
性を良くするためにＣｒなどの膜を薄く形成し、Ａｕや
Ｐｔもしくはこれらの金属を主成分とする合金からなる
電極膜５を形成する。この場合、半導体レーザ部２のエ
ッチドミラー６の深さは、活性層７から下へ５．５μ
ｍ、上へ２．５μｍの合計８μｍの厚さを、純塩素の反
応性ガスを用いてエッチングした。次に、光導波路の下
部クラッド層８を形成するために屈折率１．５３３のフ
ッ素化ポリイミドを塗付した後、ベークして脱水反応を
起こさせ、半導体レーザ部２はもちろんのこと、電極パ
ッド部４のすべてを被覆した〔図３（ａ）、（ｂ）〕。
上記フッ素化ポリイミドの厚さは半導体レーザ端面近傍
を除いたところでは、目標値４μｍに対して３．９μｍ
の厚さであった。引き続きコア層９を形成するために、
クラッド層と屈折率の異なる１．５４１のフッ素化ポリ
イミドを塗付・焼結した〔図４（ａ）、（ｂ）〕。この
場合、屈折率差Δｎを０．００８と小さく制御できるこ
とから、シングルモードが得られるコア層９の厚さは
３．５μｍであるので、このときのコア層９の厚みの目
標を３μｍとした。実際には３．０μｍの厚みのほぼ目
標値どおりに形成できた。この後、図５（ａ）、（ｂ）
に示すように、光を導波するための伝搬路を酸素プラズ
マに曝された部分がＳｉＯ2変質層１２に変化するシリ
コーンベースのポジティブの感光性レジストであるＳＰ
Ｐレジスト１１を用いて、ホトリソグラフィをした後、
酸素ガス雰囲気中で半導体レーザの端面近傍に形成され
るコア傾斜部１０を、反応性エッチングにより除去し
た。なお、本実施例では電極パッド部４の上に形成され
るコア層９はエッチングしなかった。この時のエッチン
グ深さは多少オーバぎみで約４μｍであった。コア層９
の端面と半導体レーザの端面との間に、１０μｍのギャ
ップ（隙間）１３を形成した。この反応性エッチングに
おいて、下部クラッド層８は、半導体レーザ上に残され
た状態となっている。したがって、本実施例のようにコ
ア層９をオーバエッチングしても半導体レーザ端面がフ
ッ素化ポリイミドで覆われているため、エッチングの際
のイオン衝撃を半導体レーザ端面が受けることがないこ
とから、後述するように、半導体レーザの特性の劣化を
引き起こすことはない。また、最終的に裏面電極形成後
に電流を注入した場合に、コア層の中心はエッチングの
底面から５．４μｍで、活性層７の高さ５．５μｍとの
ずれは約０．１μｍしかないので、コア層が３μｍと厚
いために十分に半導体レーザの活性層７から出射したビ
ームはコア層９内へ伝達されていく。コア層９上に残さ
れたＳＰＰレジスト１１の表面が、酸素プラズマに曝さ
れＳｉＯ2に変化してＳｉＯ2変質層１２が形成されてい
るため、１０％の緩衝フッ酸に数秒ほど浸漬し、ソルフ
ァインＴＭを用いて除去しエチルアルコールでリンスす
ると、フッ素化ポリイミド層が損傷されることなく、Ｓ
ＰＰレジスト１１のみがきれいに除去された〔図６
（ａ）（ｂ）〕。その後、再度、フッ素化ポリイミドよ
りなるクラッド材を、下部クラッド層８形成と同様の手
順で塗付・焼結して、上部クラッド層１５を形成すると
同時に、半導体レーザとコア層９との間にあるギャップ
１３をも埋めた〔図７（ａ）、（ｂ）〕。また、フッ素
化ポリイミドの粘度が高いために平坦化にも有効で、塗
布・ベーク後、半導体レーザ端面付近のギャップ１３部
の段差は大幅に減少した。この三層構造のフッ素化ポリ
イミドを、先に作製した半導体レーザ部２と光軸の合致
した光導波路とするために、ＳＰＰレジスト１１を用い
たホトリソグラフィ技術と、酸素プラズマによる反応性
イオンエッチング加工により光導波路１６を形成すると
同時に、電極パッド部４上のフッ素化ポリイミド層を窓
開けして、電極膜（Ａｕ）５を露出させた〔図８
（ａ）、（ｂ）〕。なお、図９は半導体レーザ基板のワ
ンチップを示す平面図で、光導波路（三層構造）１６の
位置を示す。さらに、半導体レーザの裏面電極形成のた
めに、約２８０μｍほど半導体レーザ基板の薄片化のた
めの裏面研磨除去１７を行い、約７０μｍ近くまで薄片
化し、裏面オーミック電極１８形成のために、ＡｕＧｅ
Ｎｉ合金を抵抗加熱により蒸着して、ベーク炉で４００
℃で２０秒ほど焼成し、図１０（ａ）、（ｂ）に示す本
発明の半導体レーザと光導波路を同一基板上に形成した
光結合装置を得た。図１０（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、本発明の光結合装置は、耐熱性、かつ耐食性の良好
なフッ素化ポリイミドからなる光導波路（三層構造）に
より、半導体レーザあるいはフォトダイオード等の半導
体光素子を覆う形をとっているので、素子の端面に塵埃
とか水滴が付着することがなく、使用可能な環境条件が
緩和される。また、フッ素化ポリイミドを使用すること
によって、コア層とクラッド層の屈折率差Δｎが小さく
できるので、コア層９を厚くすることができ、半導体レ
ーザの活性層７との高さの調整が容易となり、しかもコ
ア層９の端面を半導体光素子端面と平行にエッチングし
て除去することができるため、半導体光素子からの出射
あるいは半導体光素子への入射の際に散乱光が少なく、
光接続効率を大幅に向上させることができる。次に、フ
ッ素化ポリイミドからなる導波路の作製による半導体レ
ーザ特性の劣化の有無を確認するために、図１１に示す
ように、窓開けした電極パッド４に、測定用プローブ２
４を当てて、電流を半導体レーザ部２に注入して半導体
レーザを発光させた。その注入電流Ｉ（ｍＡ）と出力光
Ｌ（ｍＷ）との関係を、図１２に示す。半導体レーザ端
面が空気でなく、屈折率が約１．５のポリイミド導波路
が接触し、半導体レーザ共振面（端面）の反射率が低下
することから、若干発振のためのしきい値電流は低下す
るが、発振出力勾配などまったく低下は認められなかっ
た。また、上記のＩ−Ｌ特性から分るように、光接続効
率が１ｄＢ以下と優れた結果が得られた。上述したよう
に、本実施例では、半導体光素子として半導体レーザを
取り上げ説明したが、フォトダイオードでも同じであ
り、このフォトダイオードの場合、光はフッ素化ポリイ
ミド導波路をを伝達した後、フォトダイオード端面の活
性層に入射され、上部オーミックコンタクト領域から電
極パッド部において、フォトダイオードに入射した光量
に相当する電流が引き出せる。光の伝達の向きがフォト
ダイオードと半導体レーザとで異なるだけであって、構
造的にはまったく同じである。また、半導体レーザ基板
として上記実施例ではＧａＡｓ基板を使用したが、その
他、ＩｎＰ基板などのよりバンドギャップの小さい高波
長用の基板を用いても本実施例と同様の効果が得られる
ものであり、本発明は半導体レーザ基板の種類を限定す
るものではない。
【０００７】
【発明の効果】以上詳細に説明したごとく、本発明の光
結合装置およびその製造方法は、以下に示す効果があ
る。 （１）半導体光素子（半導体レーザあるいはフォトダイ
オード）端面をはじめ、電極パッド以外がフッ素化ポリ
イミドで覆われているために、端面に塵埃とか水滴が付
着することがなく、使用可能な環境条件が緩和される。 （２）フッ素化ポリイミドを使用することによって、コ
ア層とクラッド層の屈折率差Δｎが小さくできるためコ
ア層を厚くすることができ、半導体レーザの活性層との
高さの調整が容易となり、しかもコア端面を半導体光素
子端面と平行にエッチングして除去するために、半導体
光素子からの出射あるいは半導体光素子への入射の際の
散乱光が少なく光接続効率を大幅に向上できる。また、
端面から塵埃とか水滴の付着が防止でき、光結合装置の
耐久性および信頼性が向上する。 （３）ＳＰＰレジストを使用し、酸素プラズマのみでエ
ッチングすることにより、電極パッドの窓開けにおい
て、ＡｕまたはＰｔ、もしくはこれらの合金膜がストッ
パとなるので窓開けが極めて容易となる。また、光導波
路のエッチング後に残留したＳＰＰマスクを、光導波路
に損傷を与えることなく容易に除去することができるの
で、半導体レーザなどの光素子との一体化構成が実現で
きる。すなわち、ＳＰＰマスクを用いた酸素プラズマに
よるエッチングとフッ素化ポリイミドの耐熱性が半導体
光素子製造プロセスとの整合性が取れるため一体化を容
易に実現することができる。
結合装置およびその製造方法は、以下に示す効果があ
る。 （１）半導体光素子（半導体レーザあるいはフォトダイ
オード）端面をはじめ、電極パッド以外がフッ素化ポリ
イミドで覆われているために、端面に塵埃とか水滴が付
着することがなく、使用可能な環境条件が緩和される。 （２）フッ素化ポリイミドを使用することによって、コ
ア層とクラッド層の屈折率差Δｎが小さくできるためコ
ア層を厚くすることができ、半導体レーザの活性層との
高さの調整が容易となり、しかもコア端面を半導体光素
子端面と平行にエッチングして除去するために、半導体
光素子からの出射あるいは半導体光素子への入射の際の
散乱光が少なく光接続効率を大幅に向上できる。また、
端面から塵埃とか水滴の付着が防止でき、光結合装置の
耐久性および信頼性が向上する。 （３）ＳＰＰレジストを使用し、酸素プラズマのみでエ
ッチングすることにより、電極パッドの窓開けにおい
て、ＡｕまたはＰｔ、もしくはこれらの合金膜がストッ
パとなるので窓開けが極めて容易となる。また、光導波
路のエッチング後に残留したＳＰＰマスクを、光導波路
に損傷を与えることなく容易に除去することができるの
で、半導体レーザなどの光素子との一体化構成が実現で
きる。すなわち、ＳＰＰマスクを用いた酸素プラズマに
よるエッチングとフッ素化ポリイミドの耐熱性が半導体
光素子製造プロセスとの整合性が取れるため一体化を容
易に実現することができる。
【図１】本発明の実施例で例示した光結合装置の構成を
示す模式図。
示す模式図。
【図２】本発明の実施例で例示した光結合装置の作製過
程を示す断面図。
程を示す断面図。
【図３】本発明の実施例で例示した光結合装置の作製過
程を示す断面図。
程を示す断面図。
【図４】本発明の実施例で例示した光結合装置の作製過
程を示す断面図。
程を示す断面図。
【図５】本発明の実施例で例示した光結合装置の作製過
程を示す断面図。
程を示す断面図。
【図６】本発明の実施例で例示した光結合装置の作製過
程を示す断面図。
程を示す断面図。
【図７】本発明の実施例で例示した光結合装置の作製過
程を示す断面図。
程を示す断面図。
【図８】本発明の実施例で例示した光結合装置の作製過
程を示す断面図。
程を示す断面図。
【図９】本発明の実施例で例示した光結合装置の構成を
示す平面図。
示す平面図。
【図１０】本発明の実施例で例示した光結合装置の構成
を示す断面図。
を示す断面図。
【図１１】本発明の実施例で例示した光結合装置の構成
を示す断面図。
を示す断面図。
【図１２】本発明の実施例で例示した光結合装置の特性
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図１３】従来の光結合装置の構成を示す模式図。
１…半導体レーザ基板（ＧａＡｓ基板） ２…半導体レーザ部 ３…電流注入領域 ４…電極パッド部 ５…電極膜 ６…エッチドミラー ７…活性層 ８…下部クラッド層 ９…コア層 １０…コア傾斜部 １１…ＳＰＰレジスト（シリコーンベースの感光性レジ
スト）層 １２…ＳｉＯ2変質層 １３…ギャップ １４…ビーム １５…上部クラッド層 １６…光導波路（３層構造） １７…半導体レーザ基板の薄片化のための裏面研磨除去 １８…裏面オーミック電極 １９…マスク ２０…反応性イオン ２１…コア傾斜部を除去した部分（コア層の端面をエッ
チング除去） ２２…絶縁膜 ２３…Ａｕ（金）電極 ２４…測定用プローブ
スト）層 １２…ＳｉＯ2変質層 １３…ギャップ １４…ビーム １５…上部クラッド層 １６…光導波路（３層構造） １７…半導体レーザ基板の薄片化のための裏面研磨除去 １８…裏面オーミック電極 １９…マスク ２０…反応性イオン ２１…コア傾斜部を除去した部分（コア層の端面をエッ
チング除去） ２２…絶縁膜 ２３…Ａｕ（金）電極 ２４…測定用プローブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鍔本 美恵子 東京都武蔵野市御殿山１丁目１番３号 エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロ ジ株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−328504（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−46292（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−155788（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 G02B 6/12
Claims (6)
- 【請求項１】半導体レーザ基板と、該半導体レーザ基板
上に、フッ素含有量がそれぞれ異なるフッ素化ポリイミ
ドよりなる下部クラッド層、コア層および上部クラツド
層を積層した三層構造の光導波路を一体に構成した光結
合装置であって、半導体レーザの出射端面を、上記フッ
素化ポリイミドよりなる下部クラッド層と同じ組成のフ
ッ素含有量の多いフッ素化ポリイミドで被覆し、フッ素
含有量の少ないフッ素化ポリイミドからなるコア層の端
面と、半導体レーザの出射端面との間にギャップを設
け、かつ半導体レーザ基板の活性層の中心線がコア層の
中心線とほぼ同一高さにあって、上記コア層よりもフッ
素含有量の多いフッ素化ポリイミドにより上記ギャップ
を埋めると共に、上記コア層上に上部クラッド層を形成
してなることを特徴とする光結合装置。 - 【請求項２】 フォトダイオード基板と、該フォトダイオ
ード基板上に、 フッ素含有量がそれぞれ異なるフッ素化
ポリイミドよりなる下部クラッド層、コア層および上部
クラツド層を積層した三層構造の光導波路を一体に構成
した光結合装置であって、フォトダイオードの受光端面
を、上記フッ素化ポリイミドよりなる下部クラッド層と
同じ組成のフッ素含有量の多いフッ素化ポリイミドで被
覆し、フッ素含有量の少ないフッ素化ポリイミドからな
るコア層の端面と、フォトダイオードの受光端面との間
にギャップを設け、かつフォトダイオード基板の活性層
の中心線がコア層の中心線とほぼ同一高さにあって、上
記コア層よりもフッ素含有量の多いフッ素化ポリイミド
により上記ギャップを埋めると共に、上記コア層上に上
部クラッド層を形成してなることを特徴とする光結合装
置。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２において、フッ素
化ポリイミドは、酸二無水物とフッ素化ジアミンの重合
・脱水反応に基づいて生成されるフッ素化ポリイミドで
あることを特徴とする光結合装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載の光結合装置を製造する方
法であって、半導体レーザの電流供給領域の電極パッド
上に設ける電極膜を、酸素プラズマに耐性のある金また
は白金、もしくは金または白金を主成分とする合金を用
いて形成する工程と、 半導体レーザの電極パッドの上に、光導波路を構成する
フッ素化ポリイミドよりなる下部クラッド層、コア層お
よび上部クラッド層の三層を積層した後、該フッ素化ポ
リイミドよりなる三層を、シリコーンベースの感光性レ
ジストをマスクとして、酸素プラズマによりエッチング
する工程と、 上記上部クラッド層の形成後に、酸素プラズマにより光
導波路を形成するためのエッチングを行うと同時に、電
極パッド部の金、白金、もしくはこれらの合金からなる
電極膜の表面まで、積層されたフッ素化ポリイミドより
なる三層をエッチングして、電極部の窓開けを行い電極
パッドとする工程を、少なくとも含むことを特徴とする
光結合装置の製造方法。 - 【請求項５】 請求項２に記載の光結合装置を製造する方
法であって、フォトダイオードの電流取り出し領域の電
極パッド上に設ける電極膜を、 酸素プラズマに耐性のあ
る金または白金、もしくは金または白金を主成分とする
合金を用いて形成する工程と、 フォトダイオードの電
極パッドの上に、光導波路を構成するフッ素化ポリイミ
ドよりなる下部クラッド層、コア層および上部クラッド
層の三層を積層した後、該フッ素化ポリイミドよりなる
三層を、シリコーンベースの感光性レジストをマスクと
して、酸素プラズマによりエッチングする工程と、 上記上部クラッド層の形成後に、酸素プラズマにより光
導波路を形成するためのエッチングを行うと同時に、電
極パッド部の金、白金、もしくはこれらの合金からなる
電極膜の表面まで、積層されたフッ素化ポリイミドより
なる三層をエッチングして、電極部の窓開けを行い電極
パッドとする工程を、少なくとも含むことを特徴とする
光結合装置の製造方法。 - 【請求項６】 請求項４または請求項５記載の光結合装置
の製造方法において、光導波路を構成するフッ素化ポリ
イミドよりなる下部クラッド層、コア層および上部クラ
ッド層の三層を積層する工程において、酸二無水物とフ
ッ素化ジアミンの重合・脱水反応により生成されるフッ
素化ポリイミドを積層することを特徴とする光結合装 置
の製造方法。
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