JP4654801B2 - PHOTOELECTRIC CONVERSION DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND OPTICAL INFORMATION PROCESSING DEVICE - Google Patents

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Description

本発明は、光電変換装置及びその製造方法、並びに光情報処理装置に関するものである。   The present invention relates to a photoelectric conversion device, a manufacturing method thereof, and an optical information processing device.

ＬＳＩ（Large Scale Integration）の微細化に伴い、トランジスタ単体の速度は著しく増加しており、例えば、インテル社製ペンティアム（登録商標）に代表されるＭＰＵ（Micro Processor Unit）は、３ＧＨｚ程度の動作速度で動作している。   With the miniaturization of LSI (Large Scale Integration), the speed of a single transistor has increased remarkably. For example, an MPU (Micro Processor Unit) represented by Pentium (registered trademark) manufactured by Intel has an operating speed of about 3 GHz. Is working with.

一方、データを送信する電気配線については、スケーリング則により配線抵抗が増加するため、配線遅延の課題が挙げられている。また、配線抵抗だけでなく、配線間の容量も大きな課題となっている。それらを解決するためには、材料が本質的に持っている物性値を変更する必要があり、配線に関してはアルミニウムから銅へ、配線間の層間膜に関してはより低誘電率の材料へと開発が進んでいる。   On the other hand, with respect to electrical wiring for transmitting data, the wiring resistance increases due to the scaling law, and therefore the problem of wiring delay is raised. Further, not only the wiring resistance but also the capacitance between the wirings is a big problem. In order to solve these problems, it is necessary to change the physical property values inherent in the material, and from aluminum to copper for wiring, the development of a lower dielectric constant material for the interlayer film between wiring Progressing.

上記はＬＳＩ内部に関するものであるが、ＬＳＩ外部にもデータを伝送する必要があり、上記と同様の課題が挙げられている。そのような状況の中で、以下に示すような技術的、能力的な背景がある。   The above relates to the inside of the LSI, but it is necessary to transmit data to the outside of the LSI, and the same problems as described above are raised. In such a situation, there are technical and capability backgrounds as shown below.

技術的な観点においては、半導体の微細化の進行により、ロジックとメモリー（ＤＲＡＭ：Dynamic Random Access Memory）を同一チップに形成するＳＯＣ（Silicon on chip）では、その両立が困難な領域になりつつあり、ロジックとメモリーを分割する傾向にある。能力的な観点においては、複数のＭＰＵを並列接続することにより、パフォーマンス向上をねらっている。   From a technical point of view, with the progress of semiconductor miniaturization, SOC (Silicon on chip) in which logic and memory (DRAM: Dynamic Random Access Memory) are formed on the same chip is becoming an area where it is difficult to achieve both. , Tend to split logic and memory. From the viewpoint of capability, performance is improved by connecting a plurality of MPUs in parallel.

即ち、ＬＳＩ同士の接続がＬＳＩの微細化及び性能向上に従い、増えることになる。上述したように、ＬＳＩの微細化に伴って電気配線の能力を材料の観点から向上していかなければならないが、既に量産的な観点から使用できる材料はほぼ適用されている状況にある。さらに、電気配線の場合、長距離伝送、高周波伝送になるほど減衰が増加するため、ＬＳＩ同士を接続する配線にはより厳しい状況となっている。   That is, the number of connections between LSIs increases as LSIs become smaller and improve performance. As described above, along with the miniaturization of LSI, it is necessary to improve the capability of electric wiring from the viewpoint of materials, but materials that can be used from the viewpoint of mass production are almost applied. Furthermore, in the case of electrical wiring, the attenuation increases as the long-distance transmission and the high-frequency transmission, so that the wiring for connecting LSIs is more severe.

上記のようなＬＳＩ間を接続する伝送律速を解決するために、様々な方法が提案されている。大別すると、電気配線技術の延命、電磁波による伝送、光による伝送である。   Various methods have been proposed to solve the transmission rate limiting for connecting the LSIs as described above. Broadly speaking, the life of electric wiring technology, transmission by electromagnetic waves, and transmission by light.

電気配線技術の延命では、配線長を短くするためにＳｉＰ（Silicon in Package）にする方法、特に３次元実装技術を用いたチップ積層化が有効である（例えば、電子情報通信学会論文誌C vol.J87-C No.11 pp.791-801 2004年11月を参照。）。回路設計技術においては、例えば、インピーダンス不整合点を結ぶ配線距離を信号切り替え時間の半分の整数倍で信号伝送時間に設計するインピーダンス不整合解決方法（例えば、特開２００１−１１１４０８号公報を参照。）等がある。   In order to extend the life of electrical wiring technology, it is effective to use SiP (Silicon in Package) in order to shorten the wiring length, especially chip stacking using 3D mounting technology (for example, IEICE paper C vol. .J87-C No.11 pp.791-801, see November 2004). In the circuit design technique, for example, an impedance mismatch solution method (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-111408, for example) is designed so that the wiring distance connecting the impedance mismatch points is an integral multiple of half the signal switching time. ) Etc.

電磁波による伝送では、ＭＥＭＳ（Mechanical Electrical Systems）技術を用い、送受信するアンテナをシリコン基板内に形成する方法がある（例えば、Rashid, et al, Proceedings of the IEEE 2003 international Inter-connect Technology Conference, pp.156-158, June 2003を参照。）。   In transmission by electromagnetic waves, there is a method of forming a transmitting / receiving antenna in a silicon substrate using MEMS (Mechanical Electrical Systems) technology (for example, Rashid, et al, Proceedings of the IEEE 2003 international Inter-connect Technology Conference, pp. 156-158, June 2003.)

ＬＳＩ間接続高速伝送技術の開発において、光による伝送方法が最も盛んに行われている。光伝送によるＬＳＩ間接続構造の基本的な構成部品は受光素子、発光素子及び光導波路であり、また、これら光デバイスとＬＳＩチップとを接続するインターポーザが多く使用されている（例えば、後記の特許文献１参照。）。   In the development of inter-LSI connection high-speed transmission technology, the optical transmission method is most actively performed. Basic components of the inter-LSI connection structure by optical transmission are a light receiving element, a light emitting element and an optical waveguide, and many interposers for connecting these optical devices and LSI chips are used (for example, patents described later). Reference 1).

特開２００４−３１４５６号公報（４頁４７行目〜７頁２４行目、図１、図２、図３、図４）JP 2004-31456 A (page 4, line 47 to page 7, line 24, FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4)

上記のような光システムにおいて、課題となる点は光のカップリングである。発光素子（例えば面発光レーザ）からの光放射全角度が２５°であるため、光ビームは広がる。このため、発光素子からの出射光を光導波路へ導入させたときに光伝送ロスが生じる。   In the optical system as described above, a problem is light coupling. Since the total light emission angle from the light emitting element (for example, a surface emitting laser) is 25 °, the light beam spreads. For this reason, an optical transmission loss occurs when light emitted from the light emitting element is introduced into the optical waveguide.

図６は、発光源として１０μｍΦの面発光レーザを使用した場合における、発光素子、光導波路間の距離と、光損失との関係を示すグラフである。図６に示すように、発光素子と光導波路の距離が７０μｍ未満ならば入射による光ロスはゼロであるが、それ以上の距離になると、例えば、１０５μｍの距離では５０％（約３ｄＢ）ロスになり、また２６０μｍの距離では９０％（約１０ｄＢ）ロスとなる。なお、システムの構造上、発光素子と光導波路の距離を数十μｍレベルで制御することは非常に困難である。   FIG. 6 is a graph showing the relationship between the light loss and the distance between the light emitting element and the optical waveguide when a surface emitting laser of 10 μmΦ is used as the light source. As shown in FIG. 6, if the distance between the light emitting element and the optical waveguide is less than 70 μm, the optical loss due to incidence is zero, but if the distance is longer than that, for example, the loss is 50% (about 3 dB) at the distance of 105 μm. In addition, at a distance of 260 μm, the loss is 90% (about 10 dB). In addition, it is very difficult to control the distance between the light emitting element and the optical waveguide at a level of several tens of μm because of the structure of the system.

これを解決するために、発光素子からの出射光が拡散するのを防止する手法として、一般的に、レンズが用いられている。これにより、発光素子からの出射光が拡散するのを防止するだけでなく、集光させることもできるので、光の拡散ロスは少ないものと予想される。   In order to solve this problem, a lens is generally used as a method for preventing the light emitted from the light emitting element from diffusing. This not only prevents the light emitted from the light emitting element from diffusing, but also allows the light to be condensed, so that it is expected that the light diffusion loss is small.

しかしながら、曲率を有するレンズを発光素子とモノリシックに形成することは非常に難しい。より具体的には、三次元の曲率を持つ形状を半導体プロセスで加工することは非常に難しい。   However, it is very difficult to form a lens having a curvature monolithically with a light emitting element. More specifically, it is very difficult to process a shape having a three-dimensional curvature by a semiconductor process.

本発明は、上述したような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、光の拡散を効果的に防止することができる光電変換装置、及びこの光電変換装置を容易に作製することができる光電変換装置の製造方法、並びにこの光電変換装置を適用した光情報処理装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a photoelectric conversion device that can effectively prevent the diffusion of light and the photoelectric conversion device. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a photoelectric conversion device that can be manufactured, and an optical information processing device to which the photoelectric conversion device is applied.

即ち、本発明は、光電変換素子と、前記光電変換素子が設けられた素子基体とを有し、前記光電変換素子とは反対の面側において前記素子基体にフォトニック結晶構造が形成され、少なくとも前記光電変換素子の出射光の光ビーム成分が前記フォトニック結晶構造を通して光路変更される、光電変換装置に係るものである。   That is, the present invention includes a photoelectric conversion element and an element base on which the photoelectric conversion element is provided, and a photonic crystal structure is formed on the element base on the side opposite to the photoelectric conversion element, and at least The present invention relates to a photoelectric conversion device in which a light beam component of light emitted from the photoelectric conversion element is changed in optical path through the photonic crystal structure.

また、本発明の光電変換装置の製造方法であって、素子基体に光電変換素子を設ける工程と、前記光電変換素子とは反対の面側において、前記素子基体にフォトニック結晶構造を形成する工程とを有する、光電変換装置の製造方法に係るものである。   Further, in the method for manufacturing a photoelectric conversion device of the present invention, a step of providing a photoelectric conversion element on an element base, and a step of forming a photonic crystal structure on the element base on the side opposite to the photoelectric conversion element It concerns on the manufacturing method of a photoelectric conversion apparatus which has these.

さらに、光電変換装置と、光導波部と、光電変換素子を駆動する駆動素子とからなり、前記光電変換装置が、
光電変換素子と、前記光電変換素子が設けられた素子基体とを有し、前記光電変換素 子とは反対の面側において前記素子基体にフォトニック結晶構造が形成され、少なくと も前記光電変換素子の出射光の光ビーム成分が前記フォトニック結晶構造を通して光路 変更される
ことを特徴とする、光情報処理装置に係るものである。 Furthermore, it comprises a photoelectric conversion device, an optical waveguide unit, and a drive element that drives the photoelectric conversion device, and the photoelectric conversion device comprises:
A photoelectric conversion element; and an element base on which the photoelectric conversion element is provided. A photonic crystal structure is formed on the element base on a side opposite to the photoelectric conversion element, and at least the photoelectric conversion is performed. The present invention relates to an optical information processing apparatus, wherein an optical path component of light emitted from an element is changed through the photonic crystal structure.

本発明において、前記フォトニック結晶構造とは、屈折率の異なる材料が光の波長より小さい範囲で周期的に配置された構造であり、前記フォトニック結晶構造に前記光ビーム成分を通すことにより、光路変更させることができる。   In the present invention, the photonic crystal structure is a structure in which materials having different refractive indexes are periodically arranged in a range smaller than the wavelength of light, and by passing the light beam component through the photonic crystal structure, The optical path can be changed.

本発明の光電変換装置によれば、前記光電変換素子とは反対の面側において前記素子基体に前記フォトニック結晶構造が形成され、少なくとも前記出射光の光ビーム成分が前記フォトニック結晶構造を通して光路変更されるので、少なくとも前記出射光が拡散するのを効果的に防止することができる。   According to the photoelectric conversion device of the present invention, the photonic crystal structure is formed on the element base on the side opposite to the photoelectric conversion element, and at least the light beam component of the emitted light passes through the photonic crystal structure to the optical path. Since it is changed, at least the emitted light can be effectively prevented from diffusing.

また、本発明の光電変換装置の製造方法によれば、前記フォトニック結晶構造が、屈折率の異なる材料が光の波長より小さい範囲で周期的に配置された構造であるので、上記の従来例のように曲率を有するレンズを形成するのと比べ、半導体プロセスで容易に作製することができる。   According to the method for manufacturing a photoelectric conversion device of the present invention, the photonic crystal structure is a structure in which materials having different refractive indexes are periodically arranged in a range smaller than the wavelength of light. Compared to forming a lens having a curvature as described above, it can be easily manufactured by a semiconductor process.

さらに、本発明の光電変換装置は、上述したように、少なくとも前記出射光の前記光ビーム成分が拡散するのを効果的に防止することができるので、例えば、前記出射光を前記光導波部へ導入する際の光損失を大幅に低減することができる。   Furthermore, as described above, since the photoelectric conversion device of the present invention can effectively prevent at least the light beam component of the emitted light from diffusing, for example, the emitted light is transmitted to the optical waveguide unit. Light loss during introduction can be greatly reduced.

本発明の光電変換装置において、前記フォトニック結晶構造が、前記光電変換素子の光軸を囲むように前記素子基体に形成された複数個の孔からなっていることが望ましい。   In the photoelectric conversion device of the present invention, it is preferable that the photonic crystal structure includes a plurality of holes formed in the element base so as to surround an optical axis of the photoelectric conversion element.

また、互いに隣接する前記孔間の距離が、少なくとも前記出射光の波長以下であることが好ましい。これにより、少なくとも前記出射光の光ビーム成分をより効果的に光路変更させることができる。   Moreover, it is preferable that the distance between the said adjacent holes is at least below the wavelength of the said emitted light. Thereby, at least the light beam component of the emitted light can be changed more effectively.

また、前記フォトニック結晶構造に隣接して、前記光電変換素子と前記フォトニック結晶構造との位置合わせ用のアライメントマークが設けられていることが好ましい。   It is preferable that an alignment mark for alignment between the photoelectric conversion element and the photonic crystal structure is provided adjacent to the photonic crystal structure.

さらに、前記光電変換素子としての発光素子アレイが前記素子基体に設けられていることが好ましい。   Furthermore, it is preferable that a light emitting element array as the photoelectric conversion element is provided on the element base.

本発明の光電変換装置の製造方法において、前記光電変換素子の光軸を囲むように前記素子基体に前記フォトニック結晶構造としての複数個の孔をエッチングによって形成することが望ましい。   In the method for manufacturing a photoelectric conversion device of the present invention, it is preferable that a plurality of holes as the photonic crystal structure are formed by etching in the element base so as to surround the optical axis of the photoelectric conversion element.

また、互いに隣接する前記孔間の距離を、少なくとも前記出射光の波長以下にエッチング加工することが好ましい。   Further, it is preferable to perform etching processing so that the distance between the adjacent holes is at least equal to or less than the wavelength of the emitted light.

また、前記素子基体の第１構成部分に前記光電変換素子と前記フォトニック結晶構造との位置合わせ用のアライメントマークを形成した後、このアライメントマークを基準にして、前記第１構成部分上の第２構成部分に前記光電変換素子を形成し、更に前記第１構成部分に前記フォトニック結晶構造を形成することが好ましい。   In addition, after forming an alignment mark for alignment between the photoelectric conversion element and the photonic crystal structure on the first component of the element substrate, the alignment mark on the first component is used as a reference. It is preferable to form the photoelectric conversion element in two constituent parts and further form the photonic crystal structure in the first constituent part.

本発明に基づく製造方法によれば、従来例のように曲率を有するレンズを形成するのと比べ、半導体プロセスで容易に作製することができる。   According to the manufacturing method based on this invention, it can manufacture easily by a semiconductor process compared with forming the lens which has a curvature like a prior art example.

第１の実施の形態
図１は、本発明に基づく光電変換装置の概略図である。図１（ａ）は、本発明に基づく光電変換装置の概略断面図であり、図１（ｂ）は、（ａ）のＡ方向から見た概略平面図である。 First Embodiment FIG. 1 is a schematic view of a photoelectric conversion device according to the present invention. FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of a photoelectric conversion device according to the present invention, and FIG. 1B is a schematic plan view seen from the A direction of FIG.

図１に示すように、本発明に基づく光電変換装置１は、光電変換素子２と、光電変換素子２が設けられた素子基体３とを有し、光電変換素子２とは反対の面側において素子基体３にフォトニック結晶構造４が形成され、少なくとも光電変換素子２の出射光の光ビーム成分がフォトニック結晶構造４を通して光路変更される。   As shown in FIG. 1, a photoelectric conversion device 1 according to the present invention has a photoelectric conversion element 2 and an element base 3 on which the photoelectric conversion element 2 is provided, and on the surface side opposite to the photoelectric conversion element 2. A photonic crystal structure 4 is formed on the element substrate 3, and at least the light beam component of the light emitted from the photoelectric conversion element 2 is changed in optical path through the photonic crystal structure 4.

また、フォトニック結晶構造４が、光電変換素子２の光軸を囲むように素子基体３に形成された複数個の孔５からなっていることが望ましい。   The photonic crystal structure 4 is preferably composed of a plurality of holes 5 formed in the element base 3 so as to surround the optical axis of the photoelectric conversion element 2.

また、互いに隣接する孔５間の距離が、少なくとも前記出射光の波長以下であることが好ましい。これにより、少なくとも前記出射光の光ビーム成分をより効果的に光路変更させることができる。   Moreover, it is preferable that the distance between the adjacent holes 5 is at least equal to or less than the wavelength of the emitted light. Thereby, at least the light beam component of the emitted light can be changed more effectively.

また、フォトニック結晶構造４に隣接して、光電変換素子２とフォトニック結晶構造４との位置合わせ用のアライメントマーク６が設けられていることが好ましい。   Further, an alignment mark 6 for alignment between the photoelectric conversion element 2 and the photonic crystal structure 4 is preferably provided adjacent to the photonic crystal structure 4.

さらに、光電変換素子２としての発光素子アレイ（例えば面発光レーザ）が素子基体３に設けられていることが好ましい。   Furthermore, a light emitting element array (for example, a surface emitting laser) as the photoelectric conversion element 2 is preferably provided on the element base 3.

図２（ａ）に示すように、従来例による光電変換装置は、前記光電変換素子としての発光素子２からの出射光７の光放射全角度が２５°であるため、光ビームは広がる。このため、発光素子２からの出射光７を前記光導波部（図示省略）へ導入させたときに光伝送ロスが生じる。   As shown in FIG. 2A, in the photoelectric conversion device according to the conventional example, since the total light emission angle of the emitted light 7 from the light emitting element 2 as the photoelectric conversion element is 25 °, the light beam spreads. For this reason, an optical transmission loss occurs when the emitted light 7 from the light emitting element 2 is introduced into the optical waveguide (not shown).

これに対し、本発明に基づく光電変換装置１によれば、図２（ｂ）に一部拡大して示すように、発光素子２からの出射光７の光ビーム成分が、孔５からなるフォトニック結晶構造４を通して光路変更、例えば平行光化されるので、出射光７が拡散するのを効果的に防止することができ、出射光７を前記光導波部（図示省略）へ導入させる際の光損失を大幅に低減することができる。   On the other hand, according to the photoelectric conversion device 1 according to the present invention, as shown in a partially enlarged view in FIG. Since the optical path is changed through the nick crystal structure 4, for example, it is converted into parallel light, it is possible to effectively prevent the outgoing light 7 from diffusing, and when the outgoing light 7 is introduced into the optical waveguide (not shown). Optical loss can be greatly reduced.

以下に、本発明に基づく光電変換装置１の製造方法の一例を図３、図４を参照して工程順に説明する。図３は、前記素子基体を構成する前記第１構成部分に前記光電変換素子（例えば面発光レーザ）と前記フォトニック結晶構造との位置決め用の前記アライメントマークを形成する方法の一例を工程順に示す概略断面図である。また、図４は、このアライメントマークを基準にして、前記第１構成部分上の前記第２構成部分に前記光電変換素子を形成し、更に前記第１構成部分に前記フォトニック結晶構造を形成する方法の一例を工程順に示す概略断面図である。   Below, an example of the manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus 1 based on this invention is demonstrated in order of a process with reference to FIG. 3, FIG. FIG. 3 shows an example of a method of forming the alignment mark for positioning the photoelectric conversion element (for example, a surface emitting laser) and the photonic crystal structure in the first constituent part constituting the element base in order of steps. It is a schematic sectional drawing. Further, in FIG. 4, with the alignment mark as a reference, the photoelectric conversion element is formed on the second component portion on the first component portion, and the photonic crystal structure is formed on the first component portion. It is a schematic sectional drawing which shows an example of a method in order of a process.

図３（ａ）は、素子基体３を構成する第１構成部分３ａの概略断面図であり、例えばガリウム砒素を用いることができる。なお、素子基体３（第１構成部分３ａ）の材料はガリウム砒素に限定するものではないが、現状の技術では最も一般的な材料である。   FIG. 3A is a schematic cross-sectional view of the first component 3a constituting the element substrate 3, and gallium arsenide can be used, for example. The material of the element base 3 (first component 3a) is not limited to gallium arsenide, but is the most common material in the current technology.

まず、図３（ｂ）に示すように、第１構成部分３ａ上にレジストマスク８を塗布し、このレジストマスク８に開口部９をパターン形成する。   First, as shown in FIG. 3B, a resist mask 8 is applied on the first component 3a, and openings 9 are formed in the resist mask 8 in a pattern.

次に、図３（ｃ）に示すように、レジストマスク８の開口部９をドライエッチングでエッチング加工し、第１構成部分３ａに開口部９ａをパターン形成する。ガリウム砒素のドライエッチングによる加工は、塩素系ガス等のハロゲンガス、又はハロゲンガスと水素や四塩化シリコン等との混合ガスを用いることができる。次いで、図３（ｄ）に示すように、レジストマスク８を除去する。ここで、開口部９ａのパターン形成は、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜等のハードマスクを用いて行う方法もある。この場合、レジストマスク８形成前にハードマスクとなる材料を成膜し、レジストマスク８の開口部９パターン形成を行った後、ハードマスクをエッチング加工して、ハードマスクの形成を行う。その後、このハードマスクをマスクとして用い、第１構成部分３ａをエッチング加工することになる。これによれば、ドライエッチング時のプラズマによる温度上昇に対してマージンがある利点を有する。   Next, as shown in FIG. 3C, the opening 9 of the resist mask 8 is etched by dry etching to form a pattern of the opening 9a in the first component 3a. Processing by dry etching of gallium arsenide can use a halogen gas such as a chlorine-based gas or a mixed gas of a halogen gas and hydrogen, silicon tetrachloride, or the like. Next, as shown in FIG. 3D, the resist mask 8 is removed. Here, there is also a method of forming the pattern of the opening 9a using a hard mask such as a silicon oxide film or a silicon nitride film. In this case, a material to be a hard mask is formed before the resist mask 8 is formed, the opening 9 pattern of the resist mask 8 is formed, and then the hard mask is etched to form a hard mask. After that, the first component 3a is etched using this hard mask as a mask. According to this, there is an advantage that there is a margin with respect to a temperature rise due to plasma during dry etching.

次に、図３（ｅ）に示すように、第１構成部分３ａの開口部９ａにＳＯＧ（Spin on Glass）１０を埋め込む。塗布系のプロセスを用いることがスループット的に有効であるが、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等の埋め込みに優れた気相成長法でも特に問題はない。   Next, as shown in FIG. 3E, an SOG (Spin on Glass) 10 is embedded in the opening 9a of the first component 3a. The use of a coating process is effective in terms of throughput, but there is no particular problem even in a vapor phase growth method excellent in embedding such as CVD (Chemical Vapor Deposition).

次に、図３（ｆ）に示すように、第１構成部分３ａ上に残存する過剰のＳＯＧ１０をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等の研磨方法にて除去する。   Next, as shown in FIG. 3F, excess SOG 10 remaining on the first component 3a is removed by a polishing method such as CMP (Chemical Mechanical Polishing).

以上のようにして、素子基体３を構成する第１構成部分３ａに光電変換素子２とフォトニック結晶構造４との位置決め用のアライメントマーク６を形成することができる。   As described above, the alignment mark 6 for positioning the photoelectric conversion element 2 and the photonic crystal structure 4 can be formed on the first component 3 a constituting the element substrate 3.

なお、アライメントマーク６は、一方の面側を次工程で説明する発光素子（光電変換素子）２形成時の位置決めに使用し、他方の面側をフォトニック結晶構造４形成時の位置決めに使用する。即ち、素子基体３の第１構成部分３ａの両面にそれぞれ、高精度にアライメントが取られたマークさえ設けることができれば、上記のような貫通孔でなくても良く、レーザマーカーのようなものでマークを形成することも可能である。   The alignment mark 6 uses one surface side for positioning when forming the light emitting element (photoelectric conversion element) 2 described in the next step, and uses the other surface side for positioning when forming the photonic crystal structure 4. . That is, as long as it is possible to provide marks with high precision alignment on both surfaces of the first component 3a of the element base 3, the above-described through-holes are not necessary and a laser marker is used. It is also possible to form marks.

次に、図４（ｇ）に示すように、上記のようにして作製した第１構成部分３ａ上に、アライメントマーク６を基準にして、前記光電変換素子としての発光素子（例えば面発光レーザ）２を形成する。面発光レーザ２は既に商品化されており、標準的なプロセスを適用することができる。その基本的な構成は電極−導電性反射層（ｎ又はｐ）−クラッド層−活性層−クラッド層−導電性反射層（ｐ又はｎ）−電極からなり、第１構成部分３ａに対して平行な層で形成されている。これにより、第１構成部分３ａ上の第２構成部分３ｂに前記光電変換素子としての発光素子（面発光レーザ）２を形成することができる。   Next, as shown in FIG. 4G, a light emitting element (for example, a surface emitting laser) as the photoelectric conversion element is formed on the first component 3a produced as described above with reference to the alignment mark 6. 2 is formed. The surface emitting laser 2 has already been commercialized, and a standard process can be applied. The basic structure is composed of electrode-conductive reflective layer (n or p) -cladding layer-active layer-cladding layer-conductive reflective layer (p or n) -electrode, and parallel to the first component 3a. It is formed with various layers. Thereby, the light emitting element (surface emitting laser) 2 as the photoelectric conversion element can be formed in the second component 3b on the first component 3a.

次に、図４（ｈ）に示すように、素子基体３の発光素子２とは反対の面側にフォトレジスト１１を塗布する。このレジスト１１はフォトニック結晶構造４を形成するためのマスクとなるものである。   Next, as shown in FIG. 4H, a photoresist 11 is applied to the surface of the element substrate 3 opposite to the light emitting element 2. This resist 11 serves as a mask for forming the photonic crystal structure 4.

次に、図４（ｉ）に示すように、レジスト１１をリソグラフィー工程にて露光及び現像する。この工程は標準的なリソグラフィー工程で形成可能である。素子基体３の第２構成部分３ｂに形成された発光素子２と、レジスト１１の開口部１２との位置決めは、上記で作製したアライメントマーク６を基準にして行うことができる。また、開口部１２のパターン形成は、ハードマスクを用いて形成することも可能である。ハードマスクプロセスでは、レジスト１１を塗布する前にハードマスク材料を成膜し、次いでレジスト１１塗布及びレジスト１１の露光及び現像を行い、ドライエッチングにてハードマスク材料をエッチングしてハードマスクを形成する。ハードマスク適用の有意性はドライエッチング時のプラズマによる温度耐性である。   Next, as shown in FIG. 4I, the resist 11 is exposed and developed in a lithography process. This process can be formed by a standard lithography process. The positioning of the light emitting element 2 formed in the second component 3b of the element base 3 and the opening 12 of the resist 11 can be performed with reference to the alignment mark 6 produced above. The pattern of the opening 12 can also be formed using a hard mask. In the hard mask process, a hard mask material is formed before the resist 11 is applied, then the resist 11 is applied and the resist 11 is exposed and developed, and the hard mask material is etched by dry etching to form a hard mask. . The significance of applying a hard mask is the temperature resistance due to plasma during dry etching.

次に、図４（ｊ）に示すように、上記のようにして作製したレジストマスク１１に対して、異方性ドライエッチングを行い、素子基体３の第１構成部分３ａに複数個の孔５からなるフォトニック結晶構造４を形成する。次いで、図４（ｋ）に示すように、レジスト１１を除去する。   Next, as shown in FIG. 4J, anisotropic dry etching is performed on the resist mask 11 manufactured as described above, and a plurality of holes 5 are formed in the first component 3a of the element base 3. A photonic crystal structure 4 is formed. Next, as shown in FIG. 4K, the resist 11 is removed.

以上のようにして、本発明に基づく光電変換装置１を作製することができる。   As described above, the photoelectric conversion device 1 according to the present invention can be manufactured.

従来例による、最も一般的な光ビーム成分の光路変更方法はレンズを用いる方法であり、レンズを発光素子に貼り付ける方法と、発光素子の形成された素子基体自体をレンズ加工する方法がある。しかしながら、貼り付け方法の場合、何らかの接着剤が必要となるが、発光素子とレンズとの熱膨張係数を充分に考慮しないと剥離の問題が発生する。また、接着剤の光の透過性も充分に考慮する必要がある。また、素子基体自体をレンズ加工する場合、半導体プレーナー技術を用いて一括形成が可能であるが、曲面を有するレンズ加工には高度なマスク技術が必要なため開発負荷が高い。   The most common method of changing the optical path of the light beam component according to the conventional example is a method using a lens, and there are a method of attaching a lens to a light emitting element and a method of processing a lens on an element substrate itself on which the light emitting element is formed. However, in the case of the affixing method, some kind of adhesive is required, but if the thermal expansion coefficient between the light emitting element and the lens is not fully taken into account, a problem of peeling occurs. In addition, it is necessary to sufficiently consider the light transmittance of the adhesive. In addition, when the element substrate itself is processed with a lens, it can be formed at once using a semiconductor planar technique. However, a high mask technology is required for processing a lens having a curved surface, and therefore the development load is high.

これに対し、本発明に基づく製造方法によれば、フォトニック結晶構造４はレンズのような三次元の曲面構造ではないので、標準的なマスク作製、リソグラフィー工程、エッチング工程で形成が可能であり、プロセス負荷が小さい。   On the other hand, according to the manufacturing method based on the present invention, the photonic crystal structure 4 is not a three-dimensional curved surface structure like a lens, and therefore can be formed by standard mask fabrication, lithography process, and etching process. The process load is small.

また、レンズを貼り付ける方法の場合、発光素子とレンズとのアライメントは機械的な精度によるところが大きい。これに対し、本発明に基づく製造方法によれば、発光素子２とフォトニック結晶構造４は半導体プレーナー技術で形成することができ、その形成には半導体プロセス技術で実績のあるステッパーやスキャナーを用いることができるので、そのアライメントは半導体プロセスのＣＤ（Critical Dimension）ロスレベルにすることができる。このため、発光素子２とフォトニック結晶構造４との光軸ズレは殆ど無視でき、発光素子２からの出射光をほぼ完全にフォトニック結晶構造４内に導入することができる。   In the case of a method of attaching a lens, alignment between the light emitting element and the lens is largely due to mechanical accuracy. On the other hand, according to the manufacturing method according to the present invention, the light emitting element 2 and the photonic crystal structure 4 can be formed by a semiconductor planar technique, and a stepper or a scanner that has a proven record in the semiconductor process technique is used for the formation. Therefore, the alignment can be set to a CD (Critical Dimension) loss level of the semiconductor process. For this reason, the optical axis shift between the light emitting element 2 and the photonic crystal structure 4 can be almost ignored, and the light emitted from the light emitting element 2 can be almost completely introduced into the photonic crystal structure 4.

また、本発明において、発光素子２とフォトニック結晶構造４との位置合わせ許容値（余裕度）は、従来例のレンズ貼り付け方法によるそれよりも大きいため、歩留り的な観点でも有意な効果を示す。   Further, in the present invention, since the alignment tolerance (margin) between the light emitting element 2 and the photonic crystal structure 4 is larger than that of the conventional lens attaching method, a significant effect can be obtained from the viewpoint of yield. Show.

第２の実施の形態
図５は、本発明に基づく光情報処理装置の一例の概略断面図である。図５に示すように、本発明に基づく光情報処理装置１３は、本発明に基づく光電変換装置１と、前記光導波部としての例えば光導波路１４と、光電変換素子２を駆動する駆動素子１５とからなる。 Second Embodiment FIG. 5 is a schematic sectional view of an example of an optical information processing apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 5, the optical information processing apparatus 13 according to the present invention includes a photoelectric conversion apparatus 1 according to the present invention, an optical waveguide 14 as the optical waveguide unit, and a drive element 15 that drives the photoelectric conversion element 2. It consists of.

また、本発明に基づく光電変換装置１は、前記光電変換素子としての発光素子アレイ２が素子基体３に設けられており、図５は図１（ｂ）のＶ−Ｖ’線一部概略断面図に相当する。   Further, in the photoelectric conversion device 1 according to the present invention, the light emitting element array 2 as the photoelectric conversion element is provided on the element base 3, and FIG. 5 is a partial schematic cross-sectional view taken along the line VV ′ of FIG. It corresponds to the figure.

受光素子アレイ１６は、受光素子１７にそれぞれ対応してレンズ１８が設けられている。   The light receiving element array 16 is provided with lenses 18 corresponding to the light receiving elements 17 respectively.

本発明に基づく光電変換装置１及び受光素子アレイ１６はそれぞれ、インターポーザ１９にはんだ２０によって実装され、またインターポーザ１９の光電変換装置１及び受光素子アレイ１６とは反対の面側において駆動素子１５が実装されている。そして、発光素子２、受光素子１７と駆動素子１５とがインターポーザ１９の貫通電極２１を介して電気的に接続されている。また、図示省略したが、インターポーザ１９には能動素子や配線等が形成されており、インターポーザ１９に搭載された各素子やチップが相互に接続されている。さらに、光導波路１４は例えばプリント配線板２２に実装されている。   The photoelectric conversion device 1 and the light receiving element array 16 according to the present invention are each mounted on an interposer 19 with solder 20, and the driving element 15 is mounted on the surface of the interposer 19 opposite to the photoelectric conversion device 1 and the light receiving element array 16. Has been. The light emitting element 2, the light receiving element 17, and the driving element 15 are electrically connected via the through electrode 21 of the interposer 19. Although not shown, the interposer 19 is formed with active elements, wirings, etc., and the elements and chips mounted on the interposer 19 are connected to each other. Furthermore, the optical waveguide 14 is mounted on the printed wiring board 22, for example.

前記光導波部としての光導波路１４は特に限定されず、従来公知のものが使用可能であるが、例えば、クラッド２３ａ、２３ｂと、これらクラッド２３ａ、２３ｂ間に挟持されたコア２４とを有し、また光入射部及び光出射部にそれぞれレンズ部材２５を有する。さらに、光導波路の光入射端面及び光出射端面は、４５°ミラー面に形成されている。   The optical waveguide 14 as the optical waveguide section is not particularly limited, and a conventionally known one can be used. For example, the optical waveguide 14 includes clads 23a and 23b and a core 24 sandwiched between the clads 23a and 23b. In addition, each of the light incident part and the light emission part has a lens member 25. Further, the light incident end face and the light exit end face of the optical waveguide are formed on a 45 ° mirror surface.

本発明に基づく光情報処理装置１３のメカニズムは、前記光電変換素子としての発光素子２によって信号変調された出射光（例えばレーザ光）がフォトニック結晶構造４を通して平行光化される。この信号光は、更に光導波路１４の光入射部に形成されたレンズ部材２５によって集光され、光導波路１４のコア２４へ効果的に入射される。入射した光は光導波路１４を導波し、光導波路１４の光出射部に形成されたレンズ部材２５によって平行光化されて、光導波路１４から出射される。そして、出射光はレンズ１８によって集光されて、受光素子１７に効果的に受光される。このように、光導波路１４を信号変調されたレーザ光等の伝送路として光伝送・通信システムを構築することができる。   The mechanism of the optical information processing apparatus 13 according to the present invention is such that emitted light (for example, laser light) that is signal-modulated by the light emitting element 2 as the photoelectric conversion element is collimated through the photonic crystal structure 4. The signal light is further collected by a lens member 25 formed at the light incident portion of the optical waveguide 14 and is effectively incident on the core 24 of the optical waveguide 14. The incident light is guided through the optical waveguide 14, converted into parallel light by the lens member 25 formed in the light emitting portion of the optical waveguide 14, and then emitted from the optical waveguide 14. The emitted light is condensed by the lens 18 and is effectively received by the light receiving element 17. In this way, an optical transmission / communication system can be constructed using the optical waveguide 14 as a transmission path for signal-modulated laser light or the like.

従来例による、最も一般的な光ビーム成分の光路変更にはレンズが用いられている。この場合、実装技術を用いてレンズを発光素子に貼り付けることになる。実装の位置合わせ精度は、スループットを考慮しても数μｍオーダーである。また、三次元の実装になるため、レンズだけの実装ばらつきはばらつき値の３乗となる。さらに、複数点数の実装を行うため、前後の実装部品とのアライメントを考慮する必要もある。即ち、実装点数はできる限り少なくした方が最終製品の歩留りは向上することになる。   A lens is used to change the optical path of the most common light beam component according to the conventional example. In this case, the lens is attached to the light emitting element using a mounting technique. Mounting alignment accuracy is on the order of several μm even in consideration of throughput. In addition, since the mounting is three-dimensional, the mounting variation of only the lens is the cube of the variation value. Furthermore, in order to mount a plurality of points, it is necessary to consider alignment with the front and rear mounting parts. That is, the yield of the final product is improved by reducing the number of mounting points as much as possible.

これに対し、本実施の形態によれば、本発明に基づく光電変換装置１を用いることにより、実装部品点数の削減になるため、歩留りをより向上させることができる。   On the other hand, according to this Embodiment, since the number of mounting components is reduced by using the photoelectric conversion apparatus 1 based on this invention, a yield can be improved more.

また、従来例のようにレンズを実装するためには何らかのガイドが必要であるが、本実施の形態によれば、本発明に基づく光電変換装置１を用いるのでガイド形成又は取り付けの工程を省略することができる。   In addition, some kind of guide is necessary for mounting the lens as in the conventional example, but according to the present embodiment, the photoelectric conversion device 1 according to the present invention is used, and therefore the guide formation or attachment process is omitted. be able to.

また、従来例のようにレンズにより光ビーム成分を光路変更させる場合、焦点距離を考慮した実装が必要であるが、本発明のようにフォトニック結晶構造４を通して光ビーム成分を光路変更させる場合、発光素子２の光出射部からの距離に依存した光分散分布となり、前記発光部から距離が大きくなるほど光の分散は大きくなる。即ち、本発明に基づく光電変換装置１と、光導波路１４とを接近させることにより、光ロスをより小さくすることができる。   Further, when the optical path of the light beam component is changed by the lens as in the conventional example, mounting in consideration of the focal length is necessary, but when the optical beam component is changed through the photonic crystal structure 4 as in the present invention, The light dispersion distribution depends on the distance from the light emitting portion of the light emitting element 2, and the dispersion of light increases as the distance from the light emitting portion increases. That is, the optical loss can be further reduced by bringing the photoelectric conversion device 1 according to the present invention close to the optical waveguide 14.

さらに、本発明に基づく光電変換装置１において、素子基体３の発光素子２とは反対の面側にはレンズのような凹凸形状がないため、光導波路１４を直接接着することが可能であり、その状態が最も光のロスが少ない。また、直接接着であるので、パッシブでの実装ができる。   Furthermore, in the photoelectric conversion device 1 according to the present invention, the optical waveguide 14 can be directly bonded because the surface of the element substrate 3 opposite to the light emitting element 2 has no uneven shape like a lens. This state has the least light loss. Moreover, since it is direct bonding, it can be mounted passively.

次に、システムのトータル的な利点を示すと、まず、実装点数が減少するので、システムの製造ＴＡＴ（Turn around time）が速くなる。   Next, the total advantage of the system will be described. First, since the number of mounting points decreases, the system manufacturing TAT (Turn around time) becomes faster.

また、実装点数が減少するので、システム全体のストレスバランスを最適化し易くなり、信頼性の高いシステムを構築できる。   In addition, since the number of mounting points decreases, it becomes easy to optimize the stress balance of the entire system, and a highly reliable system can be constructed.

また、前記光電変換素子としての発光素子２から光導波路１４への光結合ロスが低減できるので、発光素子２の出力を低減することができる。即ち、発光素子２をドライブさせるドライバーの消費電力を低減することができる。   Moreover, since the optical coupling loss from the light emitting element 2 as the photoelectric conversion element to the optical waveguide 14 can be reduced, the output of the light emitting element 2 can be reduced. That is, the power consumption of the driver that drives the light emitting element 2 can be reduced.

また、発光素子２から光導波路１４への光結合ロスが低減でき、効率的に前記出射光を光導波路１４に導入することができるので、受光素子１７の光電変換効率が大きくなり、それに伴い、受光素子１７から出力される電流値が大きくなるため、電流を増幅するアンプの消費電力を低減することができる。   Moreover, since the optical coupling loss from the light emitting element 2 to the optical waveguide 14 can be reduced and the emitted light can be efficiently introduced into the optical waveguide 14, the photoelectric conversion efficiency of the light receiving element 17 is increased. Since the current value output from the light receiving element 17 increases, the power consumption of the amplifier that amplifies the current can be reduced.

さらに、発光素子２から光導波路１４への光結合ロスが低減でき、効率的に光を光導波路１４に導入することができるので、出力側の受光素子の感度を落とすことができ（スペックを落とすことができ）、受光側のコスト低減ができる。   Furthermore, since the optical coupling loss from the light emitting element 2 to the optical waveguide 14 can be reduced and light can be efficiently introduced into the optical waveguide 14, the sensitivity of the light receiving element on the output side can be reduced (decrease in specifications). Cost) on the light receiving side.

以上、本発明を実施の形態について説明したが、上述の例は、本発明の技術的思想に基づき種々に変形が可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the above-mentioned example can be variously modified based on the technical idea of this invention.

例えば、前記光導波部として前記光導波路を用いる例を挙げて説明したが、例えば光ファイバー等も適用可能である。   For example, although an example in which the optical waveguide is used as the optical waveguide unit has been described, for example, an optical fiber or the like is also applicable.

また、前記フォトニック結晶構造を構成する前記複数個の孔のサイズ、位置、数などは適宜選択可能である。   The size, position, number, etc. of the plurality of holes constituting the photonic crystal structure can be selected as appropriate.

また、前記フォトニック結晶構造が、前記光電変換素子の光軸を囲むように前記素子基体に形成された前記複数個の孔からなっているのが好ましく、上記に前記複数個の孔が空間になっている例を挙げて説明したが、例えば、前記複数個の孔中にガリウム砒素等の素子基体材料よりも低屈折率の材料を埋め込んでも構わない。   The photonic crystal structure preferably includes the plurality of holes formed in the element base so as to surround the optical axis of the photoelectric conversion element. However, for example, a material having a refractive index lower than that of the element base material such as gallium arsenide may be embedded in the plurality of holes.

さらに、前記素子基体として１つの基体を用い、この一方の面側に前記アライメントマークを設け、他方の面側に凹部を形成し、この凹部に別途作製した前記光電変換素子としての前記発光素子を嵌め込んで、この基体の前記アライメントマークを有する面側に前記フォトニック結晶構造を形成しても良い。   In addition, a single substrate is used as the element substrate, the alignment mark is provided on one surface side, a concave portion is formed on the other surface side, and the light emitting device as the photoelectric conversion element separately manufactured in the concave portion is provided. The photonic crystal structure may be formed on the surface of the substrate having the alignment mark.

第１の実施の形態による、本発明に基づく光電変換装置の概略図である。It is the schematic of the photoelectric conversion apparatus based on this invention by 1st Embodiment. 同、本発明に基づく光電変換装置の光ビーム成分の光路変更を比較して示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing comparison of optical path changes of light beam components of the photoelectric conversion device according to the present invention. 同、本発明に基づく光電変換装置の製造方法の一例を工程順に示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus based on this invention in process order. 同、本発明に基づく光電変換装置の製造方法の一例を工程順に示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus based on this invention in process order. 第２の実施の形態による、本発明に基づく光情報処理装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the optical information processing apparatus based on this invention by 2nd Embodiment. 従来例による、発光部から光導波路までの距離と、光損失との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the distance from the light emission part to an optical waveguide, and optical loss by a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

１…光電変換装置、２…光電変換素子（発光素子）、３…素子基体、
３ａ…第１構成部分、３ｂ…第２構成部分、４…フォトニック結晶、５…孔、
６…アライメントマーク、７…出射光、８、１１…レジストマスク、９、９ａ、
１２…開口部、１０…ＳＯＧ、１３…光情報処理装置、１４…光導波路、
１５…駆動素子、１６…受光素子アレイ、１７…受光素子、１８…レンズ、
１９…インターポーザ、２０…はんだ、２１…貫通電極、２２…プリント配線板、
２３ａ、２３ｂ…クラッド、２４…コア、２５…レンズ部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photoelectric conversion apparatus, 2 ... Photoelectric conversion element (light emitting element), 3 ... Element base | substrate,
3a ... 1st component, 3b ... 2nd component, 4 ... Photonic crystal, 5 ... Hole,
6 ... alignment mark, 7 ... outgoing light, 8, 11 ... resist mask, 9, 9a,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Opening part, 10 ... SOG, 13 ... Optical information processing apparatus, 14 ... Optical waveguide,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Drive element, 16 ... Light receiving element array, 17 ... Light receiving element, 18 ... Lens
19 ... interposer, 20 ... solder, 21 ... through electrode, 22 ... printed wiring board,
23a, 23b ... clad, 24 ... core, 25 ... lens member

Claims (9)

素子基体と、
この素子基体の一方側の第１構成部分に設けられたフォトニック結晶構造と、
前記素子基体の前記一方側とは反対側の第２構成部分に形成された光電変換素子と
を有し、前記フォトニック結晶構造が、前記光電変換素子の光軸を囲むように前記素子基体の前記第１構成部分に形成された複数個の孔からなっており、互いに隣接する前記孔間の距離が前記出射光の波長以下であり、前記光電変換素子の出射光の光ビーム成分が前記フォトニック結晶構造を通して平行光化され、前記第１構成部分から前記一方側へ出射される、光電変換装置。 An element substrate;
A photonic crystal structure provided in the first component on one side of the element substrate;
And the one side of the element substrate and the photoelectric conversion element formed on the second component on the opposite side of
The photonic crystal structure is composed of a plurality of holes formed in the first component portion of the element base so as to surround the optical axis of the photoelectric conversion element, and between the adjacent holes. Is a wavelength equal to or shorter than the wavelength of the emitted light, and the light beam component of the emitted light of the photoelectric conversion element is collimated through the photonic crystal structure and emitted from the first component to the one side. Conversion device. 前記フォトニック結晶構造に隣接して、前記光電変換素子と前記フォトニック結晶構造との位置合わせ用のアライメントマークが前記第１構成部分に設けられている、請求項１に記載した光電変換装置。 Adjacent to the photonic crystal structure, the alignment mark for alignment between the photoelectric conversion element and the photonic crystal structure is provided on the first component, a photoelectric conversion device according to claim 1. 前記光電変換素子としての発光素子アレイが前記素子基体の前記第２構成部分に設けられている、請求項１に記載した光電変換装置。 The photoelectric conversion device according to claim 1 , wherein a light emitting element array as the photoelectric conversion element is provided in the second component portion of the element base. 素子基体の一方側の第１構成部分にフォトニック結晶構造を設ける工程と、
前記素子基体の前記一方側とは反対側の第２構成部分に光電変換素子を形成する工程 と
を有し、前記光電変換素子の光軸を囲むように前記素子基体の前記第１構成部分に前記フォトニック結晶構造としての複数個の孔がエッチングによって形成され、互いに隣接する前記孔間の距離が前記光電変換素子の出射光の波長以下にエッチング加工され、前記光電変換素子の出射光の光ビーム成分が前記フォトニック結晶構造を通して平行光化され、前記第１構成部分から前記一方側へ出射される、光電変換装置の製造方法。 Providing a photonic crystal structure in the first component on one side of the element substrate;
The other hand to the side have a forming a photoelectric conversion element to the second component opposite to the first component of the device substrate so as to surround the optical axis of the photoelectric conversion elements of the element substrate A plurality of holes as the photonic crystal structure are formed by etching, the distance between the adjacent holes is etched to be equal to or less than the wavelength of the emitted light of the photoelectric conversion element, and the light of the emitted light of the photoelectric conversion element A method for manufacturing a photoelectric conversion device, wherein a beam component is collimated through the photonic crystal structure and emitted from the first component to the one side . 前記素子基体の前記第１構成部分に前記光電変換素子と前記フォトニック結晶構造との位置合わせ用のアライメントマークを形成した後、このアライメントマークを基準にして、前記素子基体の前記第２構成部分に前記光電変換素子を形成し、更に前記第１構成部分に前記フォトニック結晶構造を形成する、請求項４に記載した光電変換装置の製造方法。 After forming the alignment mark for alignment between the photoelectric conversion element and the photonic crystal structure in the first component of the device substrate, based on the this alignment mark, the second component of the device body The method of manufacturing a photoelectric conversion device according to claim 4 , wherein the photoelectric conversion element is formed on the first component and the photonic crystal structure is formed on the first component. 前記光電変換素子としての発光素子アレイを前記素子基体の前記第２構成部分に設ける、請求項４に記載した光電変換装置の製造方法。 The manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus of Claim 4 which provides the light emitting element array as the said photoelectric conversion element in the said 2nd component part of the said element base | substrate. 素子基体と、この素子基体の一方側の第１構成部分に設けられたフォトニック結晶構 造と、前記素子基体の前記一方側とは反対側の第２構成部分に形成された光電変換素子 とを有し、前記フォトニック結晶構造が、前記光電変換素子の光軸を囲むように前記素 子基体の前記第１構成部分に形成された複数個の孔からなっており、互いに隣接する前 記孔間の距離が前記出射光の波長以下であり、前記光電変換素子の出射光の光ビーム成 分が前記フォトニック結晶構造を通して平行光化され、前記第１構成部分から前記一方 側へ出射される光電変換装置と、
前記光電変換素子を駆動する駆動素子と、
前記光電変換素子の前記出射光が導入される光導波路と、
この光導波路から出射された光を受光する受光素子と
を有することを特徴とする、光情報処理装置。 An element substrate, a photonic crystal structure formed in the first component of the one side of the element substrate, and the one side of the element substrate and the photoelectric conversion element formed on the second component on the opposite side of have the photonic crystal structure has become a plurality of holes formed in the first component of the element substrate so as to surround the optical axis of the photoelectric conversion element, SL prior adjacent The distance between the holes is equal to or less than the wavelength of the emitted light, and the light beam component of the emitted light of the photoelectric conversion element is collimated through the photonic crystal structure and emitted from the first component to the one side. A photoelectric conversion device;
A driving element for driving the photoelectric conversion element;
An optical waveguide into which the emitted light of the photoelectric conversion element is introduced;
A light receiving element for receiving light emitted from the optical waveguide;
An optical information processing apparatus comprising: 前記フォトニック結晶構造に隣接して、前記光電変換素子と前記フォトニック結晶構造との位置合わせ用のアライメントマークが前記第１構成部分に設けられている、請求項７に記載した光情報処理装置。 The optical information processing apparatus according to claim 7 , wherein an alignment mark for alignment between the photoelectric conversion element and the photonic crystal structure is provided in the first component adjacent to the photonic crystal structure. . 前記光電変換素子としての発光素子アレイが前記素子基体の前記第２構成部分に設けられている、請求項７に記載した光情報処理装置。 The optical information processing apparatus according to claim 7 , wherein a light emitting element array as the photoelectric conversion element is provided in the second component portion of the element base.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP7449042B2 (en) * 2019-02-28 2024-03-13 日本ルメンタム株式会社 Photoelectric conversion element, optical subassembly, and method for manufacturing photoelectric conversion element

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000284136A (en) * 1999-01-28 2000-10-13 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Production of two-dimensional and three-dimensional photonic crystals
JP2002022981A (en) * 2000-07-05 2002-01-23 Nec Corp Photonic crystal multiplayered substrate and method for manufacturing the same
JP2002043611A (en) * 2000-07-28 2002-02-08 Fuji Xerox Co Ltd Optical transmitting/receiving system
JP2005134451A (en) * 2003-10-28 2005-05-26 Matsushita Electric Works Ltd Optic/electric mixed mounting substrate

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000284136A (en) * 1999-01-28 2000-10-13 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Production of two-dimensional and three-dimensional photonic crystals
JP2002022981A (en) * 2000-07-05 2002-01-23 Nec Corp Photonic crystal multiplayered substrate and method for manufacturing the same
JP2002043611A (en) * 2000-07-28 2002-02-08 Fuji Xerox Co Ltd Optical transmitting/receiving system
JP2005134451A (en) * 2003-10-28 2005-05-26 Matsushita Electric Works Ltd Optic/electric mixed mounting substrate

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