DE19617921A1

DE19617921A1 - Integrierter optischer Modul mit Wellenleiter und Fotoempfangsvorrichtung

Info

Publication number: DE19617921A1
Application number: DE19617921A
Authority: DE
Inventors: Masao Makiuchi
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-05-12
Filing date: 1996-05-04
Publication date: 1996-11-21
Anticipated expiration: 2016-05-05
Also published as: CN1137520C; DE19617921C2; GB2300754A; GB2300754B; FR2734083A1; US5932114A; JP3828179B2; JPH08316506A; FR2734083B1; GB9607088D0; CN1141511A; US5701374A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf optische Halbleitervorrichtungen, und im besonderen auf einen integrierten optischen Modul, der eine Fotoempfangs vorrichtung und einen optischen Wellenleiter enthält, die miteinander integriert sind.

Halbleiterfotodetektionsvorrichtungen sind in optischen Informationsverarbeitungssystemen zur Verwendung auf dem Gebiet sogenannter Multimedia, wo Bilddaten und Tondaten als Teil der Informationssignale verarbeitet werden, die durch das System verarbeitet werden, unentbehrlich. In solchen optischen Informationsverarbeitungssystemen ist es wichtig, zwischen einem optischen Wellenleiter, der zum Übertragen optischer Signale verwendet wird, und einer Fotoempfangsvor richtung, die in einem optischen Modul zum Detektieren von optischen Signalen verwendet wird, die durch den optischen Wellenleiter übertragen wurden, eine effektive optische Kopplung zu erreichen.

Damit solche Multimedia von der menschlichen Gesell schaft umfassend akzeptiert werden, ist es andererseits notwendig, die optischen Verarbeitungssysteme mit niedrigen Kosten vorzusehen, während zwischen dem optischen Wellenlei ter und der entsprechenden Fotoempfangsvorrichtung eine effektive optische Kopplung erreicht wird.

Fig. 1 zeigt die Konstruktion eines herkömmlichen Foto detektionsmoduls, der durch den Erfinder der vorliegenden Erfindung früher vorgeschlagen wurde.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist der Fotodetektionsmodul auf einem Stützsubstrat 1 konstruiert, das auf sich Verdrah tungsmuster 1a und 1b trägt, welche Verdrahtungsmuster 1a und 1b mit einer Halbleiterfotoempfangsvorrichtung 10 ver bunden sind, die durch ein Flip-Chip-Verfahren auf das Stützsubstrat 1 montiert ist.

Die Fotoempfangsvorrichtung 10 enthält ein Substrat 2 aus n-Typ-InP, auf dem eine Pufferschicht 3 aus n-Typ-InP vorgesehen ist, welche Pufferschicht 3 eine undotierte Schicht 4 aus InGaAs und eine Schicht 5 aus n⁻-Typ-InP, die auf der InGaAs-Schicht 4 gebildet ist, auf sich trägt. Ferner sind p-Typ-Diffusionszonen 5a und 5b in der obigen InP-Schicht 5 gebildet. Es sei erwähnt, daß als Resultat pin-Dioden D1 und D2 in Entsprechung zu den Diffusionszonen 5a und 5b gebildet werden.

Fig. 2 zeigt ein Ersatzschaltungsdiagramm der Dioden D1 und D2.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 sei erwähnt, daß die Dioden D1 und D2 durch die n-Typ-InP-Schicht 3 mit einander entge gengesetzten Polaritäten verbunden sind, wobei die Diode D1 eine Treiberschaltung bildet, die die Diode D2 treibt. Genauer gesagt, die Diode D1 verursacht in der Diode D2 eine Vorspannung in Rückwärtsrichtung, wenn die Diode D1 selbst in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, welche Diode D2, die somit in Rückwärtsrichtung vorgespannt ist, ihrerseits als Reaktion auf einen einfallenden optischen Strahl eine Lei tung verursacht. Mit anderen Worten, die Diode D2 wirkt als Fotodiode. Es sei erwähnt, daß die p-Typ-Zone 5a, die der Treiberdiode D1 entspricht, einen wesentlich größeren Bereich als die p-Typ-Zone 5b hat, die die Fotodiode D2 bildet. Somit kann die Treiberdiode D1 der Fotodiode D2 einen großen Treiberstrom zuführen. Im Zusammenhang mit solch einem großen Bereich der p-Typ-Zone 5a hat die Trei berdiode D1 eine große Übergangskapazität Cp, während die Fotodiode D2 eine sehr kleine Übergangskapazität hat, die mit dem kleinen Bereich der p-Typ-Zone 5b zusammenhängt. Somit weist die Fotodiode D2 eine sehr hohe Reaktion gegen über dem einfallenden optischen Strahl auf.

Es sei erwähnt, daß in der Fotoempfangsvorrichtung 10 von Fig. 1 der Substrat 2 auf der Rückseite in Entsprechung zu der obigen Fotodiode D2 eine Mikrolinse 2a trägt, so daß der optische Strahl, der von einer optischen Faser 11 auf die Rückseite des Substrats 2 einfällt, auf einen Teil der InGaAs-Schicht 4 fokussiert wird, die über der p-Typ-Zone 5b angeordnet ist. Ferner enthält die Fotoempfangsvorrichtung 10 einen Isolierfilm 6, der die Oberfläche der n-Typ-InP- Schicht 5 bedeckt, welcher Isolierfilm 6 mit Kontaktlöchern 6a und 6b jeweilig in Entsprechung zu den Diffusionszonen 5a und 5b gebildet ist. Des weiteren sind Metallbondhügel 7a und 7b auf den Diffusionszonen 5a und 5b jeweilig in Ent sprechung zu den Kontaktlöchern 6a und 6b gebildet. Dadurch wird die Fotoempfangsvorrichtung 10 durch ein Flip-Chip- Verfahren in invertiertem oder umgedrehtem Zustand auf das Stützsubstrat 1 montiert, um den Fotodetektionsmodul zu bilden, und die Metallbondhügel 7a und 7b sind elektrisch sowie mechanisch mit den obengenannten Leitermustern 1a und 1b auf dem Stützsubstrat 1 verbunden.

Es sei erwähnt, daß bei der gezeigten Konstruktion ein anderes Leitermuster 1c auf der Rückseite des Stützsubstrats 1 in elektrischer Verbindung mit dem Leitermuster 1a oder 1b mittels eines Durchgangsloches 1d vorgesehen ist, welches Leitermuster 1c mit einer Gleichstromquelle 12 verbunden ist, die eine positive Spannung zuführt. Ferner sind ein Ausgangsanschluß und ein Lastwiderstand R_L mit dem Leiter muster 1b verbunden. Als Resultat wird eine Schaltung gebil det, wie in Fig. 2 gezeigt, in der die Diode D1 in Vorwärts richtung vorgespannt ist und die Fotodiode D2 in Rückwärts richtung vorgespannt ist. Es sei des weiteren erwähnt, daß in Fig. 1 die Rückseite des InP-Substrats 2 einen Antirefle xionsfilm 8 trägt.

Bei der Konstruktion von Fig. 1 wird die Fotoempfangs vorrichtung 10 durch Einsatz des Flip-Chip-Verfahrens auf das Stützsubstrat 1 mit niedrigen Kosten und zuverlässig montiert. Dadurch werden die Herstellungskosten des Foto detektionsmoduls wesentlich reduziert. Durch Reduzieren des Bereiches der Diffusionszone 5b, die den wesentlichen Teil der Fotodiode D2 bildet, wird ferner die Reaktion der Foto diode D2 wesentlich verbessert. Weiterhin ist solch eine Konstruktion von Fig. 1 zum Eliminieren des Anwendens von mechanischer Spannung auf die aktive Zone der Fotodiode D2 vorteilhaft, die für die Detektion des einfallenden opti schen Strahls wesentlich ist. In der Struktur von Fig. 1 wird der größte Teil der externen mechanischen Spannungen, die auf den Modul angewendet werden, durch die Diffusions zone 5a der Treiberdiode D1 absorbiert, die einen viel größeren Bereich als die Fotodiode D2 hat.

Andererseits hat der Fotodetektionsmodul von Fig. 1 den Nachteil, daß es erforderlich ist, einen separaten Halte mechanismus zum Halten der optischen Faser 11 in Ausrichtung mit der Mikrolinse 2a auf dem Substrat 2 vorzusehen, während solch ein Haltemechanismus für jede der Fotoempfangsvorrich tungen 10 so eingestellt werden muß, daß zwischen dem Kern der optischen Faser 11 und der Mikrolinse 2a eine optimale optische Kopplung erreicht wird. Da der Kern einer optischen Faser einen Durchmesser bestenfalls von etwa 6 µm hat, dauert solch eine Einstellung des Haltemechanismus der optischen Faser 11 beträchtliche Zeit. Es sei erwähnt, daß die Einstellung des Faserhaltemechanismus durch Überwachen der Ausgabe der Fotodiode D2 auf der Suche nach der optima len Position erfolgen muß, wo die Ausgabe der Fotodiode D2 maximal wird. Auf Grund der langen Zeit, die zur Einstellung benötigt wird, nehmen dadurch die Herstellungskosten der Vorrichtung bei dem optischen Modul von Fig. 1 unvermeidlich zu.

Andererseits gibt es Vorschläge für optische Module, die nicht solch einen Haltemechanismus der optischen Faser erfordern, wie in Fig. 3 gezeigt, in der jene Teile, die den vorher beschriebenen Teilen entsprechen, mit denselben Bezugszahlen bezeichnet sind und deren Beschreibung wegge lassen wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 ist ein optischer Wellen leiter 13 auf der oberen Hauptoberfläche des Stützsubstrats 1 vorgesehen, welcher optische Wellenleiter 13 auf dem Substrat 1 monolithisch gebildet ist und eine Wellenleiter schicht 13c enthält, die zwischen einem Paar von Mantel schichten 13a und 13b sandwichartig vertikal angeordnet ist. Ferner ist ein Spiegelelement 14, das eine Spiegeloberfläche 14a hat, in dem Weg des optischen Strahls vorgesehen, der von einer Kantenoberfläche 13a der vorher genannten Wellen leiterschicht 13c emittiert wird. Es sei erwähnt, daß das Spiegelelement 14 eine untere Hauptoberfläche hat, die die obere Hauptoberfläche des Stützsubstrats 1 kontaktiert, und eine obere Hauptoberfläche, die zu der vorher genannten unteren Hauptoberfläche parallel ist, und die Fotoempfangs vorrichtung 10 wird auf der oberen Hauptoberfläche des Spiegelelementes 14 getragen.

Bei solch einer Konstruktion wird der optische Strahl, der durch den optischen Wellenleiter 13 hindurchgeleitet wird und von der Kantenoberfläche 13A emittiert wird, durch die Spiegeloberfläche 14a reflektiert und trifft auf der hinteren Oberfläche des Substrats 2 der Fotoempfangsvorrich tung 10 auf, wobei der so in das Substrat 2 eingetretene optische Strahl die aktive Zone der Fotodiode D2 erreicht, die der Diffusionszone 5b entspricht.

Durch Vorsehen des Spiegelelementes 14 an einer vorbe stimmten Position des Stützsubstrats 1 und durch Vorsehen der Fotoempfangsvorrichtung 10 an einer vorbestimmten Posi tion der oberen Hauptoberfläche des Substrats 1 ist es somit möglich, zwischen dem optischen Wellenleiter 13 und der Fotodiode D2 der Fotoempfangsvorrichtung 10 ohne weiteres eine optische Kopplung zu erreichen, indem lediglich die Fotoempfangsvorrichtung 10, das Spiegelelement 14 und der optische Wellenleiter 13 auf dem Substrat 1 miteinander ausgerichtet werden. Es sei erwähnt, daß solch eine positio nelle Ausrichtung leicht erreicht werden kann, indem auf dem Substrat 1 oder auf dem Spiegelelement 14 Ausrichtungsmarken gebildet werden.

Die Konstruktion von Fig. 3 hat jedoch den Nachteil, daß sie das Spiegelelement 14 als zusätzliche Komponente benötigt. Im Zusammenhang damit erfordert die Konstruktion von Fig. 3 zusätzliche Herstellungsschritte. Ferner tendiert die Verwendung von solch einem Spiegelelement 14 dazu, eine Abwandlung des optischen Strahlenweges in der optischen integrierten Schaltung zu verursachen. Um zwischen der Fotodiode D2 und dem optischen Wellenleiter 13 eine optimale optische Kopplung zu erreichen, ist es notwendig, sowohl das Spiegelelement 14 als auch die Fotodetektionsvorrichtung 10 bezüglich des optischen Wellenleiters 13 einzustellen, während solch eine Einstellung extrem schwierig ist, beson ders wenn die Präzision des Spiegelelementes 14 unzureichend ist.

Ferner tendiert die Verwendung von solch einem Spiegel element 14 in dem optischen Weg des optischen Strahls dazu, die optische Weglänge des optischen Strahls, der von der Kantenoberfläche 13A des optischen Wellenleiters 13 emit tiert wird, zu vergrößern. Wenn die optische Weglänge des optischen Strahls vergrößert wird, erfährt der optische Strahl eine wesentliche Strahldivergenz, wenn er die aktive Zone der Fotodiode D2 erreicht. In solch einem Fall ist es notwendig, das Ausmaß der aktiven Zone der Fotodiode D2 in Entsprechung zu dem vergrößerten Strahldurchmesser des optischen Strahls zu vergrößern, während solch eine Vergrö ßerung des Ausmaßes der aktiven Zone der Fotodiode D2 eine Erhöhung der Übergangskapazität der Diffusionszone 5b her vorruft, die die aktive Zone der Fotodiode D2 bildet. Dadurch wird die Reaktion der Fotodiode D2 unvermeidlich verschlechtert. Wenn die Größe der aktiven Zone 5b der Fotodiode D2 zum Beibehalten einer hohen Reaktionsgeschwin digkeit klein festzulegen ist, wird andererseits die Effek tivität der optischen Kopplung der Fotodiode D2 wesentlich gemindert, auf Grund der Tatsache, daß der größte Teil des optischen Strahls von dem optischen Wellenleiter 13 die aktive Zone 5b der Fotodiode D2 verfehlt.

Fig. 4 zeigt die Konstruktion einer anderen herkömmli chen Fotodetektionsvorrichtung, in der jene zuvor beschrie benen Teile mit denselben Bezugszahlen versehen sind und deren Beschreibung weggelassen wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 sei erwähnt, daß nun die Fotoempfangsvorrichtung 10 durch Flip-Chip-Montage direkt auf der oberen Hauptoberfläche des Stützsubstrats 1 angeord net ist, das auch den optischen Wellenleiter 13 als integra len monolithischen Körper auf sich trägt. Bei solch einer Konstruktion ist die Kantenoberfläche der aktiven Schicht 4, die auf dem InP-Substrat 2 gebildet ist, der exponierten Kantenoberfläche 13A der Wellenleiterschicht 13c zugewandt, und der optische Strahl, der von der Kantenoberfläche 13A emittiert wird, tritt direkt in die aktive Schicht 4 ein. Dadurch wird das Problem der vergrößerten optischen Weg distanz des optischen Strahls erfolgreich eliminiert.

Andererseits hat solch eine Konstruktion auch einen Nachteil, weil der größte Teil des optischen Strahls, der von der optischen Wellenleiterschicht 13c emittiert wird, die typischerweise eine Dicke von etwa 6 um hat, die aktive Schicht 4, die eine Dicke von nur 2-3 µm hat, verfehlt. Es sei erwähnt, daß der optische Strahl, der von der optischen Wellenleiterschicht 13c emittiert wird, eine Größe hat, die der Dicke der Schicht 13c in der vertikalen Richtung ent spricht. Mit anderen Worten, die Konstruktion von Fig. 4 sieht inhärent eine großen optischen Verlust vor und kann keine zufriedenstellende optische Kopplung vorsehen.

Zusätzlich erfordert die Konstruktion von Fig. 4 einen Einstellungsprozeß zwischen der Fotodetektionsvorrichtung und der externen optischen Wellenleiterschicht 13 auf dem Substrat 1, zum Maximieren der optischen Kopplung zwischen der aktiven Schicht der Fotoempfangsvorrichtung 10 und dem optischen Wellenleiter 13, während solch eine Einstellung komplex ist und die Kosten des optischen Moduls erhöht.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Daher ist es eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuen und zweckmäßigen optischen Modul sowie einen Herstellungsprozeß von ihm vorzusehen, bei denen die obigen Probleme eliminiert sind.

Eine andere und spezifischere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen optischen Modul vorzusehen, der zum Optimieren der optischen Kopplung zwischen einer Fotoemp fangsvorrichtung und einem optischen Wellenleiter geeignet ist, ohne einen komplexen Einstellungsprozeß auszuführen, wie zum Beispiel jenen, bei dem nach einem Maximum der Ausgabe der Fotodetektionsvorrichtung gesucht wird.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen optischen Modul vorzusehen, mit:
einem Stützsubstrat;
einem optischen Wellenleiter, der auf dem Stützsubstrat vorgesehen ist, zum Hindurchleiten eines optischen Strahls;
einer Fotoempfangsvorrichtung, die auf dem Stütz substrat vorgesehen ist, welche Fotoempfangsvorrichtung einen Fotodetektionsbereich enthält, der auf einen ankommen den optischen Strahl reagiert;
einem Konvertierungsmittel des optischen Weges, zum Konvertieren eines optischen Weges des optischen Strahls, der durch den optischen Wellenleiter hindurchgeleitet wurde und von ihm emittiert wurde, von einem ersten optischen Weg in einen zweiten optischen Weg, der zu dem Fotodetektions bereich der Fotoempfangsvorrichtung führt;
welcher optische Wellenleiter eine Kantenoberfläche hat, zum Emittieren des optischen Strahls, der durch den optischen Wellenleiter hindurchgeleitet wurde, längs des ersten optischen Weges;
welche Fotoempfangsvorrichtung auf dem genannten Stütz substrat vorgesehen ist, um durch den optischen Strahl getroffen zu werden, der von der Kantenoberfläche des opti schen Wellenleiters emittiert wurde;
welches Konvertierungsmittel des optischen Weges auf der Fotodetektionsvorrichtung als Teil von ihr gebildet ist, so daß der optische Strahl, der von der Kantenoberfläche des optischen Wellenleiters emittiert wurde, auf dem Fotodetek tionsbereich der Fotoempfangsvorrichtung auftrifft.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Konvertie rungsmittel des optischen Weges auf der Fotoempfangsvorrich tung gebildet, die ihrerseits gemeinsam mit dem optischen Wellenleiter auf dem Stützsubstrat vorgesehen ist. Dadurch trifft der optische Strahl, der von dem optischen Wellenlei ter emittiert wird, mit Zuverlässigkeit auf das Konvertie rungsmittel des optischen Weges, und der so in das Konver tierungsmittel des optischen Weges eingetretene optische Strahl trifft auch mit Zuverlässigkeit auf den Fotodetek tionsbereich der Fotoempfangsvorrichtung, selbst wenn in dem optischen Strahl, der von der Kantenoberfläche des optischen Wellenleiters emittiert wurde, eine gewisse Ablenkung sein mag. Dadurch wird zwischen dem optischen Wellenleiter und der Fotoempfangsvorrichtung eine hohe optische Kopplung garantiert. Da der optische Wellenleiter und die Fotoemp fangsvorrichtung aus separaten Gliedern gebildet sind, erreicht die vorliegende Erfindung die gewünschte hohe optische Kopplung durch ledigliches Montieren der Fotoemp fangsvorrichtung auf dem Stützsubstrat, das schon den opti schen Wellenleiter als integralen Körper trägt. Dadurch kann die Ausrichtung zwischen der Fotoempfangsvorrichtung und dem optischen Wellenleiter einfach unter Verwendung eines Mar kierers erreicht werden, und ein komplexer Einstellungspro zeß, der typischerweise den Schritt zum Suchen nach dem Maximum der Ausgabe der Fotoempfangsvorrichtung enthält, kann eliminiert werden.

Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Fotodetektionsmoduls vorzusehen, mit den Schritten:
Bilden eines Schichtkörpers auf einem Substrat, so daß der Schichtkörper eine aktive Schicht enthält;
Bilden einer Vielzahl von Fotoempfangszonen auf dem Schichtkörper;
Bilden einer V-förmigen Nut auf dem Schichtkörper durch einen Ätzprozeß, so daß die V-förmige Nut eine Fotoempfangs zone von einer anderen Fotoempfangszone trennt;
Teilen des Schichtkörpers längs der Nut, um eine Viel zahl von Fotoempfangselementen zu bilden, so daß jedes der Fotoempfangselemente eine schräge Oberfläche in Entsprechung zu der V-förmigen Nut hat; und
Anordnen der Fotoempfangsvorrichtung auf einem Stütz substrat, das einen optischen Wellenleiter auf sich trägt, so daß die schräge Oberfläche einer Kantenoberfläche des optischen Wellenleiters zugewandt ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung hat jede Fotoempfangs vorrichtung eine schräge Kantenoberfläche, die der V-förmi gen Nut entspricht, und die schräge Kantenoberfläche wirkt als Prismenoberfläche oder Spiegeloberfläche, die den Weg des optischen Strahls, der von dem optischen Wellenleiter emittiert wurde und in die Fotoempfangsvorrichtung eintrat, verändert, so daß der optische Strahl auf die Fotodiode trifft, die in der Fotoempfangsvorrichtung gebildet ist. Da die schräge Oberfläche integral mit der Fotoempfangsvorrich tung als ein Teil von ihr gebildet ist, ist es nicht notwen dig, die Position der schrägen Oberfläche und der Fotodiode in der Fotoempfangsvorrichtung einzustellen. Da die Fotoemp fangsvorrichtung ferner direkt auf dem Stützsubstrat mon tiert ist, das den optischen Wellenleiter trägt, wird die Einstellung zwischen der Fotoempfangsvorrichtung und dem optischen Wellenleiter wesentlich erleichtert.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Halbleiter detektionsvorrichtung vorzusehen, mit den Schritten:
Abscheiden eines Resistmusters auf einem Substrat, das eine aktive Schicht auf sich trägt, so daß eine Fotoemp fangszone der aktiven Schicht exponiert wird;
Abscheiden einer Leiterschicht auf dem Resistmuster, so daß die Leiterschicht die exponierte Fotoempfangszone bedeckt;
Abscheiden einer Elektrodenschicht auf der Leiter schicht durch einen Elektroplattierungsprozeß, während die Leiterschicht als Elektrode verwendet wird; und
Bilden einer Elektrodenleitung durch Entfernen des Resistmusters unter der Elektrodenschicht.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Leitungselektrode zu bilden, so daß sich die Leitungselek trode parallel zu dem Schichtkörper, der die Fotoempfangs vorrichtung bildet, in einem Abstand von ihm erstreckt, indem ein Elektroplattierungsprozeß auf dem Resistmuster ausgeführt wird, dem eine Entfernung des Resistmusters folgt. Die Fotoempfangsvorrichtung mit solch einer Lei tungselektrode kann auf einem Stützsubstrat in solch einem Zustand montiert sein, daß die Fotoempfangsvorrichtung mit dem Stützsubstrat an einer Seitenwand von sich im Eingriff steht und daß sich eine Hauptoberfläche der Fotoempfangsvor richtung rechtwinklig zu dem Stützsubstrat erstreckt. Die zuvor genannte Leitungselektrode kann gebogen sein und mit einem Leitermuster verbunden sein, das auf dem Stützsubstrat gebildet ist. In solch einem Fall trifft der optische Strahl, der von einer Kantenoberfläche eines optischen Wellenleiters emittiert wurde, der auf dem Stützsubstrat vorgesehen ist, auf der Fotoempfangsvorrichtung im allgemei nen in der Richtung rechtwinklig zu der vorher genannten Hauptoberfläche auf und erfährt durch eine Prismenoberflä che, die auf einem Teil der Hauptoberfläche der Fotoemp fangsvorrichtung gebildet ist, eine Ablenkung hin zu einer Fotodiode, die in der Fotoempfangsvorrichtung gebildet ist. Dadurch wird die optische Weglänge des optischen Strahls, der von dem optischen Wellenleiter emittiert wurde und die Fotodiode erreicht, wesentlich reduziert, und das Problem des Ausbreitens des optischen Strahls an der Fotodiode wird minimiert.

Andere Aufgaben und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden eingehenden Beschreibung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen hervor.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Diagramm, das die Konstruktion eines herkömmlichen optischen Moduls zeigt;

Fig. 2 ist ein Schaltungsdiagramm, das das Ersatzschal tungsdiagramm des optischen Moduls von Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Konstruktion eines anderen herkömmlichen optischen Moduls zeigt;

Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Konstruktion von noch einem anderen herkömmlichen optischen Modul zeigt;

Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Konstruktion eines optischen Moduls gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 6 ist ein Diagramm, das die Konstruktion eines optischen Moduls gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 7 ist ein Diagramm, das den optischen Modul von Fig. 6 in einer Draufsicht zeigt;

Fig. 8 ist ein Diagramm, das einen Herstellungsschritt des optischen Moduls von Fig. 6 zeigt;

Fig. 9 ist ein Diagramm, das die Konstruktion eines optischen Moduls gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 10 ist ein Diagramm, das die Konstruktion eines optischen Moduls gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 11 ist ein Diagramm, das die Konstruktion eines optischen Moduls gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 12 ist ein Diagramm, das die Konstruktion eines optischen Moduls gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 13 ist ein Diagramm, das die Konstruktion eines optischen Moduls gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 14 ist ein Diagramm, das die Konstruktion eines optischen Moduls gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 15 ist ein Diagramm, das die Konstruktion eines optischen Moduls gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 16A-16H sind Diagramme, die den Herstellungspro zeß des optischen Moduls von Fig. 15 zeigen;

Fig. 17A und 17B sind Diagramme, die verschiedene Aus führungsformen einer Prismenoberfläche zeigen, die in dem optischen Modul der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und

Fig. 18 ist ein Diagramm, das die Konstruktion eines optischen Moduls gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 5 zeigt die Konstruktion eines optischen Moduls 200 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 ist der optische Modul 200 auf einem Stützsubstrat 21 aus Si gebildet und enthält einen optischen Wellenleiter 22, der auf dem Substrat 21 gebildet ist, und eine Fotoempfangsvorrichtung 20, die auch auf dem Substrat 21 gebildet ist, so daß eine Seitenwand der Fotoempfangsvorrichtung 20 einer Kantenoberfläche 22A des optischen Wellenleiters 22 zugewandt ist. Der optische Wellenleiter 22 ist aus Glas- oder Halbleiterschichten gebildet, die auf dem Si-Substrat 21 durch ein CVD-Verfahren abgeschieden sind, und enthält eine untere Mantelschicht 22a, eine Kernschicht 22b, die auf ihr gebildet ist, und eine obere Mantelschicht 22c, die ferner auf der Kernschicht 22b gebildet ist. Der optische Wellenleiter 22 kann mit einem anderen optischen Wellenleiter (nicht gezeigt) oder einer Lichtemissionsvorrichtung auf dem Stützsubstrat 21 (nicht gezeigt) optisch gekoppelt sein, welcher optische Wellenleiter 22 den optischen Strahl, der ihm injiziert wird, leitet und denselben an der vorher genannten Kan tenoberfläche 22A emittiert.

Die Fotoempfangsvorrichtung 20 andererseits ist auf einem Vorrichtungssubstrat 23 aus n-Typ-InP gebildet und enthält eine Pufferschicht 24 aus n-Typ-InP, die der Schicht 3 von Fig. 1 entspricht, eine Absorptionsschicht 25 aus undotiertem InGaAs, die in Entsprechung zu der Schicht 4 von Fig. 1 auf der Schicht 24 gebildet ist, und eine aktive Schicht 26 aus n⁻-Typ-InP, die der Schicht 5 von Fig. 1 entspricht, welche Schicht 26 eine p-Typ-Zone 26a enthält, mit einem ersten Bereich, und eine andere p-Typ-Zone 26b, mit einem zweiten, kleineren Bereich, jeweilig in Entspre chung zu der Treiberdiode D1 und der Fotodiode D2 von Fig. 2. Ferner sind Elektroden 27a und 27b jeweilig auf den Zonen 26a und 26b vorgesehen.

Es sei erwähnt, daß das Vorrichtungssubstrat 23 durch eine Seitenwand 23a definiert ist und auf dem Stützsubstrat 21 so vorgesehen ist, daß die Seitenwand 23a der Kantenober fläche 22A des zuvor genannten optischen Wellenleiters 22 zugewandt ist. Ferner ist auf der Seitenwand 23a ein Anti reflexionsfilm (nicht gezeigt) gebildet, und die Seitenwand 23a und die Kantenoberfläche 22A des optischen Wellenleiters stehen quer durch solch einen Antireflexionsfilm miteinander im Eingriff.

In dem optischen Modul 200 von Fig. 5 enthält das Vor richtungssubstrat 23 ferner eine Vertiefung, die durch eine schräge Oberfläche 23A auf der unteren Hauptoberfläche des Vorrichtungssubstrats 23 definiert ist. Somit ist zwischen dem Stützsubstrat 21 und dem Vorrichtungssubstrat 23 in Entsprechung zu der Vertiefung ein Hohlraum oder Raum 23B gebildet, weiche schräge Oberfläche 23A, die die Vertiefung definiert, einen Winkel 61 bezüglich der Hauptoberfläche des Stützsubstrats 21 bildet. Dadurch wirkt die schräge Oberflä che als Spiegeloberfläche, die den optischen Strahl, der von der Kantenoberfläche 22A des optischen Wellenleiters 22 auf sie einfällt, bin zu der p-Typ-Zone 26b reflektiert.

Damit der optische Strahl, der durch die Spiegelober fläche 23A reflektiert wird, die p-Typ-Zone 26b korrekt trifft, ist die Gesamtdicke T des Halbleiterschichtkörpers, der die Schichten 23-26 enthält, bezüglich des Winkels 61 festgelegt. Wenn die schräge Oberfläche 23A durch einen Naßätzprozeß des Vorrichtungssubstrats 23 gebildet wird, sei erwähnt, daß als Resultat des Naßätzprozesses die (111)- Oberfläche des InP erscheint. In diesem Fall nimmt der Winkel 61 theoretisch einen Wert von 54,7° an, der der (111)-Oberfläche des InP angemessen ist. Im allgemeinen schwankt der Winkel 61 etwas in Abhängigkeit von dem Typ des Ätzmittels oder des Maskenmusters, der bei dem Ätzprozeß verwendet wird. Unter Verwendung einer wäßrigen Lösung aus HCl, Br oder HBr kann die zuvor genannte (111)-Oberfläche an der Spiegeloberfläche 23A exponiert werden, und der Winkel Θ₁ nimmt einen Wert von etwa 55° an. Bei solch einem Naßätz prozeß ist es auch möglich, für das Ätzmittel eine Lösung aus HCl und H₃PO₄ oder Br-haltiges Ethanol zu verwenden.

Auf der unteren Hauptoberfläche des Vorrichtungs substrats 23 ist eine Flußschicht 23C vorgesehen, um die schräge Oberfläche 23A zu enthalten, welche Flußschicht 23C typischerweise Schichten aus Ti, Au, Sn und Au jeweilig mit Dicken von 0,1 µm, 0,1 µm, 2 µm und 0,1 µm enthält. Durch Verursachen eines Schmelzens in der Flußschicht 23C in dem Zustand, wenn das Vorrichtungssubstrat 23 auf dem Stütz substrat 21 angeordnet ist, wird die Fotoempfangsvorrichtung 20 fest auf das Stützsubstrat 21 gebondet. Dadurch wirkt die Flußschicht 23C, die die Spiegeloberfläche 23A bedeckt, als reflektierende Beschichtung, die den optischen Strahl reflektiert, der von der Kantenoberfläche 22A des optischen Wellenleiters 22 auf das Vorrichtungssubstrat 23 einfällt.

Bei dem gezeigten Beispiel wird der optische Strahl, der von der Kantenoberfläche 22A des optischen Wellenleiters 22 emittiert wird, durch die Spiegeloberfläche 23A in auf wärtiger Richtung zurück reflektiert. In Entsprechung zu dem Weg des reflektierten optischen Strahls wird somit die Diffusionszone 26b, die die Fotodiode D2 bildet, bezüglich der Diffusionszone 26a, die die Treiberdiode D1 bildet, dicht an der Seitenwand 23a gebildet.

In dem optischen Modul 200 von Fig. 5, wo die Fotoemp fangsvorrichtung 20 auf das Stützsubstrat 21 montiert ist, das auf sich den optischen Wellenleiter 22 trägt, so daß die untere Hauptoberfläche der Fotoempfangsvorrichtung 20 mit der oberen Hauptoberfläche des Stützsubstrats 21 im Eingriff steht und daß die Seitenwand 23a des Vorrichtungssubstrats 23 mit der Kantenoberfläche 22A des optischen Wellenleiters 22 im Eingriff steht, wobei der Antireflexionsfilm dazwi schen angeordnet ist, ist es möglich, die gewünschte hochef fektive optische Kopplung zwischen der Fotoempfangsvorrich tung 20 und dem optischen Wellenleiter 22 ohne weiteres durch einen einfachen Montageprozeß der Fotoempfangsvorrich tung 20 auf dem Stützsubstrat 21 zu erreichen. Die Ausrich tung zwischen der Fotoempfangsvorrichtung und dem optischen Wellenleiter wird leicht unter Verwendung einer Positionie rungsmarke M erreicht, wie in Fig. 5 gezeigt.

Es sei ferner erwähnt, daß bei der Konstruktion von Fig. 5 der optische Strahl, der von der Kantenoberfläche 22A des optischen Wellenleiters 22 emittiert wird, von der unteren Richtung auf die Diffusionszone 26b trifft, die die Fotodiode D2 von Fig. 2 sowie eine zugeordnete Verarmungs zone bildet. Dadurch fällt der gesamte Punkt des optischen Strahls auf die Diffusionszone 26b, und das Problem, daß zum Beispiel der optische Strahl die Diffusionszone 26b teil weise verfehlt, tritt nicht auf. Mit anderen Worten, der optische Modul von Fig. 5 hat das vorteilhafte Merkmal eines reduzierten optischen Verlustes.

Es sei erwähnt, daß das Stützsubstrat 21 bei der Struk tur von Fig. 5 keinesfalls auf Si begrenzt ist, sondern irgendein anderes geeignetes Halbleitermaterial, wie z. B. InP oder selbst ein Glas, kann für das Stützsubstrat 21 verwendet werden.

Fig. 6 zeigt die Konstruktion eines optischen Moduls 300 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 enthält der optische Modul 300 das Stützsubstrat 21, das auf sich den optischen Wellen leiter 22 trägt, ähnlich wie bei der Ausführungsform von Fig. 5, welches Stützsubstrat 21 jetzt eine Fotoempfangsvor richtung 30 trägt, die ein Vorrichtungssubstrat 33 aus n- Typ-InP enthält. Es sei erwähnt, daß das Vorrichtungs substrat 33 durch eine Seitenwand 33a definiert ist und eine schräge Oberfläche 33A enthält, die längs der Kante gebildet ist, wo die zuvor erwähnte Seitenwand 33a auf eine untere Hauptoberfläche 33b des Substrats 33 trifft, welche schräge Oberfläche 33A einen Winkel Θ₂ bezüglich der unteren Haupt oberfläche 33b des Vorrichtungssubstrats 33 bildet.

Ähnlich wie zuvor trägt das Vorrichtungssubstrat 33 auf seiner oberen Hauptoberfläche eine Pufferschicht 34 aus n- Typ-InP, die der InP-Schicht 3 oder 24 entspricht, und eine optische Absorptionsschicht 35 aus undotiertem InGaAs ist auf der Pufferschicht 34 in Entsprechung zu der optischen Absorptionsschicht 4 oder 25 vorgesehen, die zuvor beschrie ben wurde. Ferner ist eine aktive Schicht 36 aus n⁻-Typ-InP auf der Schicht 35 in Entsprechung zu der Schicht 5 oder 26 vorgesehen, die schon beschrieben wurde, welche Schicht 36 eine p-Typ-Zone 36a enthält, die der Fotodiode D2 ent spricht, und eine p-Typ-Zone 36b, die der Treiberdiode D1 entspricht.

Bei dem gezeigten Beispiel ist die untere Hauptoberflä che des Vorrichtungssubstrats 33 auf der oberen Hauptober fläche des Stützsubstrats 21 angebracht, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, und das Vorrichtungssubstrat 33 ist so angeordnet, daß die Seitenwand 33a der Kantenoberfläche 22A des optischen Wellenleiters 22 zugewandt ist und daß der optische Strahl, der von der Kantenoberfläche 22A des opti schen Wellenleiters 22 emittiert wird, auf die schräge Oberfläche 33A des Vorrichtungssubstrats 33 trifft.

In Fig. 6 ist gezeigt, daß die Kantenoberfläche 22A des optischen Wellenleiters 22 und die Seitenwand 33a des Vor richtungssubstrats 33 auf einer gemeinsamen Ebene ausgerich tet sind, während die vorliegende Ausführungsform nicht auf solch eine Ausführungsform begrenzt ist, und man kann das Vorrichtungssubstrat 33 so vorsehen, daß die Kantenoberflä che 22A des optischen Wellenleiters 22 an einer Position über die Seitenwand 33a hinaus angeordnet ist, wo die schräge Oberfläche 33A einen Überhang bildet. Auch bei solch einer Konstruktion kann man die positionelle Beziehung zwischen dem Vorrichtungssubstrat 33 und dem optischen Wellenleiter 22 unter Verwendung der Positionierungsmarke M, die auf dem Stützsubstrat 21 gebildet wird, leicht bestim men.

Es sei erwähnt, daß in dem optischen Modul 300 von Fig. 6 die zuvor erwähnte schräge Oberfläche 33A einen Antirefle xionsfilm (nicht gezeigt) trägt, und der optische Strahl, der von der Kantenoberfläche 22A des optischen Wellenleiters 22 emittiert wird, wird an der zuvor erwähnten schrägen Oberfläche 33A in aufwärtiger Richtung hin zu der oberen Hauptoberfläche des Vorrichtungssubstrats 33 reflektiert. Dadurch trifft der so gebrochene optische Strahl auf die Diffusionszone 36a auf, die die Fotodiode D2 bildet.

Um den optischen Strahl, der durch die schräge Oberflä che 33A, die jetzt als Prismenoberfläche wirkt, so gebrochen wurde, zu empfangen, enthält die Fotoempfangsvorrichtung 30 von Fig. 6 die Diffusionszone 36a, die die Fotodiode D2 bildet, auf der Seite, die von der Seitenwand 33a bezüglich der Diffusionszone 36b, die die Treiberdiode D1 bildet, entfernt ist.

Auch bei solch einer Konstruktion trifft der optische Strahl, der von der Kantenoberfläche 22A des optischen Wellenleiters 22 emittiert wird, die Diffusionszone 36a von der unteren Richtung, und das Problem des optischen Verlu stes, das durch den optischen Strahl verursacht wird, der die Diffusionszone 36a verfehlt, wird minimal.

Ähnlich wie zuvor fällt der Winkel Θ₂ der schrägen Oberfläche 33A bezüglich der unteren Hauptoberfläche 33b des Vorrichtungssubstrats 33 in einen Bereich zwischen 45°- 60°. Im besonderen nimmt der Winkel Θ₂ einen Wert von 54,7° an, wenn die schräge Oberfläche 33A durch die (111)-Oberflä che aus InP gebildet ist.

Fig. 7 zeigt die Fotoempfangsvorrichtung 30 des opti schen Moduls 300 von Fig. 6 in einer Draufsicht.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 sei erwähnt, daß die Diffu sionszone 36a, die die Fotodiode D2 bildet, einen Bereich hat, der wesentlich kleiner als die Diffusionszone 36b ist, die die Treiberdiode D1 bildet. Im Zusammenhang mit dem reduzierten Bereich für die Diffusionszone 36a, die den wesentlichen Teil der Fotodiode D2 bildet, weist die Foto diode D2 eine Reaktion mit sehr hoher Geschwindigkeit auf. Ferner sei erwähnt, daß der optische Strahl, der von der Kantenoberfläche 22A des optischen Wellenleiters 22 emit tiert wird, die Fotodiode D2 nach Durchlaufen des Vorrich tungssubstrats 33 mit einer reduzierten optischen Wegdistanz erreicht, verglichen mit dem Fall der Verwendung eines separaten Spiegelelementes wie bei der herkömmlichen Kon struktion von, Fig. 3. Dadurch wird die Divergenz des opti schen Strahls minimalgehalten, und man kann die Größe der Diffusionszone 36a entsprechend reduzieren. Dasselbe Argu ment wie oben trifft auch auf die unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschriebene erste Ausführungsform zu. Typischerweise kann die Diffusionszone 26b oder 36a gebildet sein, um einen Bereich zu haben, der kleiner als ein Zehntel des Bereiches der Diffusionszone 26a oder 36b ist.

Es sei erwähnt, daß in dem optischen Modul 200 von Fig. 6 das Vorrichtungssubstrat 33 eine andere schräge Oberfläche 33A′ auch längs einer Kante hat, wo die untere Hauptoberflä che 33b des Vorrichtungssubstrats 33 auf eine andere Seiten wand 33a′ trifft, die der Seitenwand 33a gegenüberliegt. Die Fotoempfangsvorrichtung 30, die solch eine Struktur hat, hat ein zusätzliches vorteilhaftes Merkmal, weil sie leicht hergestellt werden kann, indem eine Vielzahl von V-förmigen Nuten G₁-G₄ auf einem Substrat oder Wafer, der die Schich ten 34-36 trägt, die auf dem Vorrichtungssubstrat 33 gebildet sind, in Entsprechung zu den zuvor genannten schrä gen Oberflächen 33A und 33A′ gebildet wird, wie in Fig. 8 gezeigt, dem ein Spalten des Vorrichtungssubstrats 33 an jeder der Nuten G₁-G₄ folgt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 8 sei erwähnt, daß der gezeigte Halbleiterschichtkörper Vorrichtungszonen VORRICH- TUNG 1, VORRICHTUNG 2 und VORRICHTUNG 3 enthält, die ihrer seits jeweils die p-Typ-Diffusionszonen 36a und 36b in der n⁻-Typ-InP-Schicht 36 enthalten. Ferner ist ein Antirefle xionsfilm 38 auf der unteren Hauptoberfläche des Vorrich tungssubstrats 33 gebildet, das die Nuten G₁-G₄ enthält, von welchen Fotoempfangsvorrichtungen 30 jede durch eine Flußschicht auf der unteren Hauptoberfläche des Vorrich tungssubstrats 33 auf das Stützsubstrat 21 montiert ist, wie in Fig. 6 gezeigt.

Es sei erwähnt, daß in jeder der Ausführungsformen von Fig. 5 und 6 die richtige Injektion des optischen Strahls, der von der Kantenoberfläche 22A des optischen Wellenleiters 22 emittiert wird, in die Diffusionszone 26b oder 36a, die die Fotodiode D2 bildet, primär von einer richtigen Ein fallsposition des optischen Strahls auf die schräge Oberflä che 22A oder 33A abhängt, und damit von der relativen Höhe der Wellenleiterschicht 22b bezüglich der Halbleiterschich ten 25 und 26. Andererseits beeinflußt der Effekt der Distanz D (Fig. 6) zwischen der Wellenleiterkantenoberfläche 22A und dem Vorrichtungssubstrat 23 solch eine optische Kopplung zwischen dem optischen Wellenleiter 22 und der Fotodiode D2 nicht wesentlich.

Diesbezüglich ist die Konstruktion von Fig. 5 oder Fig. 6 besonders vorteilhaft, da das Vorrichtungssubstrat 33 direkt auf dem Stützsubstrat 21 montiert ist, und auf Grund der Tatsache, daß die Dicke der Halbleiterschichten 34-36 sowie der Schichten 22a-22c, die den optischen Wellenlei ter 22 bilden, mit hoher Präzision gesteuert werden kann. Da es nicht erforderlich ist, die Distanz D mit hoher Präzision einzustellen, ist die Grobeinstellung unter Verwendung des Markierers M zum Erreichen der gewünschten optischen Kopp lung ausreichend.

Als nächstes wird ein optischer Modul 400 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben, in der jene Teile, die zuvor beschrieben wurden, mit denselben Bezugszahlen verse hen sind und deren Beschreibung weggelassen wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 9 hat der optische Modul 400 eine Konstruktion, die mit dem Modul 200 von Fig. 5 im wesentlichen identisch ist, außer daß der optische Modul 400 eine gekrümmte Spiegeloberfläche 23A′ anstelle der ebenen Spiegeloberfläche 23A von Fig. 5 enthält. Als Resultat der Verwendung der gekrümmten Spiegeloberfläche 23A′ ist es möglich, den reflektierten optischen Strahl auf die Diffu sionszone 26b zu fokussieren, die die Fotodiode D2 bildet. Dadurch kann man den Bereich der Diffusionszone 26b und daher die Übergangskapazität der Fotodiode D2 weiter redu zieren, und die Reaktion der Fotodiode D2 wird verbessert.

Es sei erwähnt, daß solch eine gekrümmte Spiegelober fläche 23A′ durch einen Prozeß gebildet werden kann, der in dem Patent der Vereinigten Staaten 5,309,468 beschrieben ist, das als in Betracht gezogene Druckschrift enthalten ist. Kurz gesagt, bei dem Prozeß wird ein thermisch indu ziertes Aufschmelzen eines Resistmusters angewendet, das an der Kante des Resistmusters ein Abstumpfen verursacht, dem ein Trockenätzprozeß folgt, während solch ein abgestumpftes Resistmuster als Ätzmaske verwendet wird.

Da andere Aspekte der vorliegenden Ausführungsform mit jenen von Fig. 5 identisch sind, wird eine weitere Beschrei bung der vorliegenden Ausführungsform weggelassen.

Fig. 10 zeigt die Konstruktion eines optischen Moduls 500 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der jene zuvor beschriebenen Teile mit densel ben Bezugszahlen versehen sind und deren Beschreibung wegge lassen wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 10 hat der optische Modul 500 eine Konstruktion, die im wesentlichen mit dem Modul 300 von Fig. 6 identisch ist, außer daß der optische Modul 500 gekrümmte Prismenoberflächen 33B und 33B′ anstelle der ebenen Prismenoberflächen 33A und 33A′ von Fig. 6 enthält. Als Resultat der Verwendung der gekrümmten Prismenoberflä chen 33B und 33B′ ist es möglich, den gebrochenen optischen Strahl auf die Diffusionszone 36a zu fokussieren, die die Fotodiode D2 bildet. Dadurch kann man den Bereich der Diffu sionszone 36a und daher die Übergangskapazität der Fotodiode D2 weiter reduzieren, und die Reaktion der Fotodiode D2 wird verbessert.

Es sei erwähnt, daß solche gekrümmten Prismenoberflä chen 33B und 33B′ durch ein Verfahren gebildet werden kön nen, das im Patent der Vereinigten Staaten 5,309,468 beschrieben ist, ähnlich wie im Fall der gekrümmten Spiegel oberflächen 23A′.

Da andere Aspekte der vorliegenden Ausführungsform mit jenen von Fig. 6 identisch sind, wird die weitere Beschrei bung weggelassen.

Fig. 11 zeigt die Konstruktion eines optischen Moduls 600 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der jene Teile, die den zuvor beschriebenen Teilen entsprechen, mit denselben Bezugszahlen versehen sind und deren Beschreibung weggelassen wird.

Es sei erwähnt, daß bei der Konstruktion von Fig. 11 die Fotoempfangsvorrichtung 20 von Fig. 6 durch ein Flip- Chip-Verfahren in umgedrehtem Zustand auf das Stützsubstrat 21 montiert ist, so daß die Elektroden 27a und 27b mit den Verdrahtungsmustern 21a und 21b verbunden sind, die auf dem Stützsubstrat 21 gebildet sind. Zu diesem Zweck trägt die Fotoempfangsvorrichtung 20 Lötkontakthügel in Entsprechung zu den Elektroden 27a und 27b.

Es sei erwähnt, daß bei der Konstruktion von Fig. 11 die Spiegeloberfläche 23A jetzt auf der oberen Seite des Vorrichtungssubstrats 23 gebildet ist. Somit sieht der optische Modul 600 von Fig. 11 eine dicke Abstandsschicht 22B aus Polyimid auf dem Stützsubstrat 21 vor und bildet auf ihr einen optischen Wellenleiter 22′, so daß der optische Strahl, der von einer Kantenoberfläche 22A′ des optischen Wellenleiters 22′ emittiert wird, richtig auf die Spiegel oberfläche 23A trifft. Es sei erwähnt, daß der optische Wellenleiter 22′ eine untere Mantelschicht 22a′ enthält, die direkt auf der Abstandsschicht 22B gebildet ist, eine opti sche Wellenleiterschicht 22b′, die auf der Mantelschicht 22a′ gebildet ist, und eine obere Mantelschicht 22c′, die ferner auf der optischen Wellenleiterschicht 22b′ gebildet ist. Der durch die Spiegeloberfläche 23A so reflektierte optische Strahl trifft auf die Diffusionszone 26b der Foto diode D2. Um die Reflexion des optischen Strahls zu erleich tern, ist auf der oberen Hauptoberfläche des Vorrichtungs substrats 23 ein reflektierender Film 23C′ gebildet, um die Spiegeloberfläche 23A zu bedecken.

Da die Fotoempfangsvorrichtung 20 in dem optischen Modul 600 von Fig. 11 durch ein Flip-Chip-Verfahren auf das Stützsubstrat 21 montiert ist, ist es nicht mehr nötig, auf den Elektroden 27a und 27b der Fotoempfangsvorrichtung 20 ein Drahtbondverfahren vorzusehen. Dadurch wird das Risiko, daß die Diffusionszone 26b, die den wesentlichen Teil der Fotodiode D2 bildet, durch mechanische Spannung im Zusammen hang mit dem Drahtbondverfahren beschädigt wird, wesentlich reduziert. Ferner verbessert der Einsatz des Flip-Chip- Verfahrens den Produktionsdurchsatz.

Fig. 12 zeigt die Konstruktion eines optischen Moduls 700 gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der jene zuvor beschriebenen Teile mit densel ben Bezugszahlen versehen sind und deren Beschreibung wegge lassen wird.

Bei der Konstruktion von Fig. 12 ist die Fotoempfangs vorrichtung 30 von Fig. 6 durch ein Flip-Chip-Verfahren in umgedrehtem Zustand auf das Stützsubstrat 21 montiert, so daß die Elektroden 37a und 37b einen elektrischen sowie mechanischen Eingriff mit den Verdrahtungsmustern 21a und 21b verursachen, die auf dem Stützsubstrat 21 gebildet sind. Ferner ist der optische Wellenleiter 22′ auf dem Stütz substrat in dem Zustand vorgesehen, daß die Abstandsschicht 22B zwischen dem Stützsubstrat 21 und dem optischen Wellen leiter 22′ angeordnet ist. Somit erfährt der optische Strahl, der von der Kantenoberfläche 22A′ des optischen Wellenleiters 22′ emittiert wird, auf der Prismenoberfläche 33A, die jetzt auf der oberen Seite des Stützsubstrats 33 gebildet ist, eine Brechung in der abwärtigen Richtung und trifft auf die Diffusionszone 36a, die jetzt auf der unteren Seite des Vorrichtungssubstrats 33 angeordnet ist, wie in Fig. 12 gezeigt.

Auch bei der Konstruktion von Fig. 12 ist es möglich, auf Grund des Flip-Chip-Montageverfahrens jegliche mechani sche Spannung von der Fotodiode D2 zu eliminieren. Ferner wird der Produktionsdurchsatz des optischen Moduls verbes sert.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 13 ein optischer Modul 800 gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Unter Bezugnahme auf Fig. 13 enthält der optische Modul 800 eine Fotoempfangsvorrichtung 301, die eine Konstruktion hat, die der Fotoempfangsvorrichtung 30 ähnlich ist, welche Fotoempfangsvorrichtung 30₁ durch ein Flip-Chip-Verfahren auf das Stützsubstrat 21 montiert ist, ähnlich wie bei dem optischen Modul 700 von Fig. 12. Andererseits enthält die Fotoempfangsvorrichtung 30₁ die Halbleiterschichten 34-36 auf der unteren Seite des Vorrichtungssubstrats 33. Ferner enthält das Vorrichtungssubstrat 33 eine schräge Oberfläche 33C an der Kante, wo die Seitenwand 33a des Vorrichtungs substrats 33 und die Oberfläche der Halbleiterschicht 36 aufeinandertreffen. Somit trifft der optische Strahl, der von der Kantenoberfläche 22A des optischen Wellenleiters 22 emittiert wird, der auf dem Stützsubstrat 21 gebildet ist, auf der zuvor erwähnten schrägen Oberfläche 33C, die als Prismenoberfläche wirkt, gerade auf, und der optische Strahl erfährt auf der Prismenoberfläche 33C eine Brechung in der aufwärtigen Richtung.

Es sei erwähnt, daß das Vorrichtungssubstrat 33 ein Beugungsgitter 33X enthält, das bei dem gezeigten umgedreh ten Zustand der Fotoempfangsvorrichtung 30₁ auf dessen oberer Seite gebildet ist, so daß der optische Strahl, der durch die Prismenoberfläche 33C gebrochen wurde, eine Beu gung erfährt. Als Resultat der Beugung wird der optische Strahl in eine Anzahl von optischen Strahlelementen zerlegt, die jeweilig einer optischen Komponente entsprechen, die in dem optischen Strahl enthalten ist, worin die optischen Komponenten im Wellenlängenmultiplex vorhanden sind.

Die optischen Strahlelemente werden dadurch durch das Beugungsgitter 33X mit jeweiligen Beugungswinkeln gemäß deren Wellenlängen gebeugt und erreichen die untere Seite des Vorrichtungssubstrats 33, wo die Halbleiterschichten 34- 36 gebildet sind.

In dem optischen Modul 800 von Fig. 13 enthält die Schicht 36, die aus n⁻-Typ-InP gebildet ist, eine Anzahl von p-Typ-Diffusionszonen (36a)₁, (36a)₂, (36a)₃, . . . in Entspre chung dazu, wo das Auftreffen der gebeugten optischen Strahlelemente erwartet wird. Ferner sind Bondhügelelektro den (37a)₁, (37a)₂, (37a)₃, . . . in Entsprechung zu den Diffu sionszonen (36a)₁, (36a)₂, (36a)₃, . . . vorgesehen, von welchen Diffusionszonen (36a)₁, (36a)₂, (36a)₃, . . . jede eine Fotodiode D2 bildet. Die Fotoempfangsvorrichtung 30₁ ist durch ein Flip-Chip-Verfahren auf das Stützsubstrat 21 montiert, so daß die Bondhügelelektroden (37a)₁, (37a)₂, (37a)₃, . . . einen elektrischen sowie mechanischen Eingriff mit entsprechenden Verdrahtungsmustern (21a)₁, (21a)₂, (21a)₃, . . . erreichen, die auf dem Stützsubstrat 21 vorgese hen sind.

Somit erreicht der optische Modul 800 von Fig. 13 nicht nur die gewünschte effektive optische Kopplung zwischen dem optischen Wellenleiter 22 und der Fotodiode D2 mit niedrigen Kosten, sondern wirkt auch als optischer Demultiplexer zum Demultiplexieren eines wellenlängenmultiplexen optischen Signals, das von dem optischen Wellenleiter 22 zugeführt wird.

Als nächstes wird ein optischer Modul 900 gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 14 beschrieben, in der jene Teile, die den zuvor beschriebenen Teilen entsprechen, mit denselben Bezugszahlen versehen sind und deren Beschreibung weggelas sen wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 14 ist der optische Modul 900 eine Abwandlung des optischen Moduls 300 von Fig. 6 und enthält eine Fotoempfangsvorrichtung 302, worin die Halblei terschicht 34 in der Fotoempfangsvorrichtung 30 jetzt durch ein Mehrschichtfilter 34′ ersetzt ist. Das Mehrschichtfilter 34′ enthält eine alternierende Stapelung eines InGaAsP-Films und eines InP-Films, die jeweils eine Viertelwellenlängen dicke des einfallenden optischen Strahls haben, und läßt den optischen Strahl, der eine vorbestimmte Wellenlänge hat, selektiv zu der Fotodiode D2 hindurch, nachdem der optische Strahl durch die Prismenoberfläche 33A gebrochen wurde. Somit funktioniert der optische Modul 900 als wellenlängen selektiver optischer Detektor.

Als nächstes wird ein optischer Modul 1000 gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 15 beschrieben, in der jene zuvor beschriebenen Teile mit denselben Bezugszahlen versehen sind und deren Beschreibung weggelassen wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 15 enthält der optische Modul 1000 eine Fotoempfangsvorrichtung 303, die auf dem Stütz substrat 21 vorgesehen ist, in einem aufrechten Zustand, so daß die Seitenwand 33a jetzt mit der oberen Oberfläche des Stützsubstrats 21 im Eingriff steht. Genauer gesagt, die Fotoempfangsvorrichtung 303 ist auf dem Vorrichtungssubstrat 21 so angeordnet, daß die Hauptoberfläche 33b des Vorrich tungssubstrats 33 dem optischen Wellenleiter 22 zugewandt ist.

Somit trifft der optische Strahl, der von dem optischen Wellenleiter 22 emittiert wird, auf die schräge Oberfläche 33A, die als Prismenoberfläche wirkt, und wird in der auf wärtigen Richtung gebrochen, wobei der so gebrochene opti sche Strahl die p-Typ-Diffusionszone 36a erreicht, die auf der anderen Seite des Vorrichtungssubstrats 33 gebildet ist und die Fotodiode D2 bildet.

Die Fotoempfangsvorrichtung 303 von Fig. 15 enthält ferner eine L-förmige Leitungselektrode 39 in Verbindung mit der Elektrode 37a, die der Diffusionszone 36a entspricht, und die L-förmige Leitungselektrode 39 ist mit dem Verdrah tungsmuster 21a verbunden, das auf dem Stützsubstrat 21 gebildet ist. Es sei erwähnt, daß solch eine Verbindung der Leitungselektrode 39 mit dem Verdrahtungsmuster 21a leicht durch einen Oberflächenmontageprozeß erreicht wird.

Es sei erwähnt, daß in dem optischen Modul 1000 von Fig. 15 der optische Strahl, der von der Kantenoberfläche 22A des optischen Wellenleiters 22 emittiert wird, durch das Vorrichtungssubstrat 33 mit einer minimalen optischen Weglänge zu der Diffusionszone 36a gelangt. Dadurch wird die Divergenz des optischen Strahls auf der Diffusionszone 36a minimalgehalten.

Beim Herstellen des optischen Moduls 1000 von Fig. 15 ist es wünschenswert, die Leitungselektrode 39 auf der Fotoempfangsvorrichtung 303 eher durch Abscheidung einer Leiterschicht als durch Ausführen eines Drahtbondprozesses zu bilden, um von der Diffusionszone 36a Spannung zu elimi nieren.

Fig. 16A-16H zeigen den Prozeß zum Bilden der Lei tungselektrode 39, wobei Fig. 16B eine Draufsicht auf die Struktur von Fig. 16A zeigt, Fig. 16D eine Draufsicht auf die Struktur von Fig. 16C zeigt, Fig. 16F eine Draufsicht auf die Struktur von Fig. 16E zeigt, und Fig. 16H eine Draufsicht auf die Struktur von Fig. 16G zeigt.

Fig. 16A und 16B zeigen die Fotoempfangsvorrichtung 303 in dem Anfangszustand, bei dem die Diffusionszone 36a in der Schicht 36 aus n⁺-Typ-InP gebildet ist, wobei Fig. 16A den Querschnitt der Struktur von Fig. 16B längs einer Linie I-I′ zeigt.

Als nächstes wird bei dem Schritt von Fig. 16C und 16D eine Polyimidschicht 36₁ auf der InP-Schicht 36 abgeschie den, worauf ein Musterungsprozeß unter Verwendung einer Resistmaske 36₂ folgt, um die Diffusionszone 36a zu exponie ren. Ferner wird eine Elektrodenschicht 37 auf der Resistmaske 36₂ abgeschieden, um die exponierte Oberfläche der Diffusionszone 36a zu bedecken, indem nacheinander die Schichten aus Ti, Pt und Au abgeschieden werden. Dabei wirkt die Au-Schicht als Schicht mit niedrigem Widerstand, während die Ti- und Pt-Schichten als Metallsperrschicht wirken.

Als nächstes wird bei dem Schritt von Fig. 16E und 16F ein Resistmuster 39a gebildet, um die Zone zu exponieren, wo die Leitungselektrode 39 zu bilden ist, und die Leitungs elektrode 39 wird auf dem exponierten Teil der Elektroden schicht 37 durch einen Elektrodenplattierungsprozeß von Au gebildet.

Nachdem die Leitungselektrode 39 so gebildet ist, wird die Elektrodenschicht 37 außerhalb der Leitungselektrode 39 durch ein Ionenätzverfahren entfernt. Ferner wird durch Entfernen der Resistmuster 39a und 36₂ durch Auflösen des Harzes der Resistmuster in einem Lösungsmittel eine Struktur erhalten, die in Fig. 16G und 16H gezeigt ist. Es sei erwähnt, daß sich die Leitungselektrode 39 in der Struktur von Fig. 16G und 16H längs der Oberfläche der Halbleiter schicht 36 erstreckt, aber in einem Abstand von ihr. Ferner wird auf der Rückseite des Vorrichtungssubstrats 33 eine Ritzlinie 33Z gebildet, zum Erleichtern des Spaltungsprozes ses, der zum Teilen der Struktur in individuelle Fotoemp fangsvorrichtungen verwendet wird.

Fig. 17A und 17B zeigen eine Abwandlung der Pris menoberfläche 33A, die auf dem Vorrichtungssubstrat 33 gebildet ist.

Es sei erwähnt, daß die Prismenoberfläche 33A bei dem Beispiel von Fig. 17A nur auf einem Teil des Kamms gebildet ist, wo die Seitenwand 33a auf die untere Hauptoberfläche des Stützsubstrats 33 trifft, während sich die Prismenober fläche von Fig. 17B über die gesamte Länge des zuvor genann ten Kamms erstreckt.

Jede der Konstruktionen von Fig. 17A und Fig. 17B kann für die Fotodiode mit demselben Effekt hinsichtlich der Funktion der Vorrichtung eingesetzt werden, wobei die Kon struktion von Fig. 17A angesichts der Starrheit des Substrats vorteilhafter ist, wenn eine große Anzahl solcher Fotodioden auf einem gemeinsamen Substrat oder Wafer gebil det wird. Bei der Konstruktion von Fig. 17B kann die mecha nische Festigkeit des Wafers auf Grund der Nuten, die in großer Anzahl auf dem Wafer gebildet sind, verschlechtert werden.

Fig. 18 zeigt die Konstruktion eines optischen Moduls 1100 gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 18 enthält der optische Modul 1100 das Stützsubstrat 21, das auf sich die Fotoempfangsvor richtung 30 trägt, ähnlich wie bei dem optischen Modul 300 von Fig. 6, außer daß das Stützsubstrat 21 mit einer V- förmigen Nut 21 auf seiner Hauptoberfläche gebildet ist, zum Eingriff mit einer optischen Faser 220, die einen optischen Kern 221 enthält.

Bei solch einer Struktur trifft der optische Strahl in dem Kern 221 auf die Prismenoberfläche 33A des Vorrichtungs substrats 33 auf und erfährt eine Brechung ähnlich wie im Fall des optischen Moduls 300 von Fig. 6, wobei der so gebrochene optische Strahl auf die Diffusionszone 36a auf trifft, die die Fotodiode D2 bildet. Es sei erwähnt, daß solch eine V-förmige Nut auf einem Si-Substrat ohne weiteres durch einen wohlbekannten Ätzprozeß gebildet wird, bei dem KOH als Ätzmittel verwendet wird. In diesem Fall ist die V- förmige Nut durch ein Paar von Kristalloberflächen aus Si definiert.

Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen begrenzt, sondern verschiedene Veränderungen und Abwandlungen können vorgenom men werden, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Ein optischer Modul mit:
einem Stützsubstrat (21);
einem optischen Wellenleiter (22), der auf dem Stützsubstrat vorgesehen ist, zum Hindurchleiten eines optischen Strahls;
einer Fotoempfangsvorrichtung (20, 30), die auf dem Stützsubstrat vorgesehen ist, welche Fotoempfangsvor richtung einen Fotodetektionsbereich (D₂) enthält, der auf einen ankommenden optischen Strahl reagiert;
einem Konvertierungsmittel des optischen Weges (23A, 33A), zum Konvertieren eines optischen Weges des optischen Strahls, der durch den optischen Wellenleiter hindurchgeleitet wurde und von ihm emittiert wurde, von einem ersten optischen Weg in einen zweiten optischen Weg, der zu dem Fotodetektionsbereich der Fotoempfangsvorrichtung führt;
welcher optische Wellenleiter (22) eine Kan tenoberfläche (22A) hat, zum Emittieren des optischen Strahls, der durch den optischen Wellenleiter hindurchgelei tet wurde, längs des ersten optischen Weges;
welche Fotoempfangsvorrichtung (20, 30) auf dem genannten Stützsubstrat (21) so vorgesehen ist, um durch den optischen Strahl getroffen zu werden, der von der Kan tenoberfläche des optischen Wellenleiters emittiert wurde;
dadurch gekennzeichnet, daß
das Konvertierungsmittel des optischen Weges (23A, 33A) auf der Fotodetektionsvorrichtung als ein Teil von ihr gebildet ist, so daß der optische Strahl, der von der Kan tenoberfläche des optischen Wellenleiters emittiert wurde, auf dem Fotodetektionsbereich (D₂) der Fotoempfangsvorrichtung auftrifft.

2. Ein optischer Modul nach Anspruch 1, bei dem der optische Wellenleiter (22) so gebildet ist, daß der erste optische Weg zu einer Hauptoberfläche des Stützsubstrats (21) parallel ist, und bei dem das Konvertierungsmittel des optischen Weges eine schräge Oberfläche (23A, 33A) umfaßt, die auf der Fotoempfangsvorrichtung schräg zu der Hauptober fläche des Stützsubstrats gebildet ist.

3. Ein optischer Modul nach Anspruch 2, bei dem die schräge Oberfläche (33A) einen Winkel (Θ₂) bezüglich der Hauptoberfläche des Substrats bildet, so daß ein optischer Strahl, der von der Kantenoberfläche (22A) des optischen Wellenleiters (22) längs des ersten optischen Weges emit tiert wurde, von dem ersten optischen Weg zu dem zweiten optischen Weg gebrochen wird.

4. Ein optischer Modul nach Anspruch 2, bei dem die schräge Oberfläche (23A) einen Winkel (Θ₁) bezüglich der Hauptoberfläche des Substrats (21) bildet, so daß ein opti scher Strahl, der von der Kantenoberfläche (22A) des opti schen Wellenleiters längs des ersten optischen Weges emit tiert wurde, von dem ersten optischen Weg zu dem zweiten optischen Weg reflektiert wird.

5. Ein optischer Modul nach Anspruch 1, bei dem die Fotoempfangsvorrichtung ein Vorrichtungssubstrat (23, 33) enthält, das durch erste und zweite, einander gegenüberlie gende Hauptoberflächen und eine Seitenwand (33a) definiert ist, und eine aktive Schicht (36), die auf der ersten Hauptoberfläche vorgesehen ist, welche aktive Schicht in sich den Fotodetektionsbereich (D₂) enthält, welche Fotoemp fangsvorrichtung auf eine Hauptoberfläche des Stützsubstrats (21) in solch einem Zustand montiert ist, daß die zweite Hauptoberfläche des Vorrichtungssubstrats (23, 33) die Hauptoberfläche des Stützsubstrats (21) kontaktiert und daß die Seitenwand (23a, 33a) des Vorrichtungssubstrats (23, 33) der Kantenoberfläche (22A) des optischen Wellenleiters (22) zugewandt ist.

6. Ein optischer Modul nach Anspruch 5, bei dem das Konvertierungsmittel des optischen Weges eine schräge Ober fläche (33A) enthält, die auf der Seitenwand (33a) des Vorrichtungssubstrats gebildet ist, um einen schiefen Winkel (Θ₂) bezüglich der zweiten Hauptoberfläche des Vorrichtungs substrats (33) zu bilden, so daß ein optischer Strahl, der von dem optischen Wellenleiter (22) längs des ersten opti schen Weges emittiert wurde, hin zu der ersten Hauptoberflä che des Vorrichtungssubstrats (33) gebrochen wird.

7. Ein optischer Modul nach Anspruch 5, bei dem das Konvertierungsmittel des optischen Weges eine schräge Ober fläche (23A) enthält, die auf der zweiten Hauptoberfläche des Vorrichtungssubstrats (23) in einem Abstand von der Seitenwand (23a) des Vorrichtungssubstrats gebildet ist, welche schräge Oberfläche einen schiefen Winkel (Θ₁) bezüg lich der zweiten Hauptoberfläche des Vorrichtungssubstrats bildet, so daß ein optischer Strahl, der von dem optischen Wellenleiter (22) in dem ersten optischen Weg emittiert wurde, hin zu der ersten Hauptoberfläche des Vorrichtungs substrats reflektiert wird.

8. Ein optischer Modul nach Anspruch 6, bei dem die schräge Oberfläche (33B) eine Krümmung hat, so daß der gebrochene optische Strahl auf den Fotodetektionsbereich (D₂) der Fotoempfangsvorrichtung fokussiert wird.

9. Ein optischer Modul nach Anspruch 7, bei dem die schräge Oberfläche (23A′) eine Krümmung hat, so daß der reflektierte optische Strahl auf den Fotodetektionsbereich (D₂) der Fotoempfangsvorrichtung fokussiert wird.

10. Ein optischer Modul nach Anspruch 1, bei dem die Fotoempfangsvorrichtung ein Vorrichtungssubstrat (23, 33) enthält, das durch erste und zweite, einander gegenüberlie gende Hauptoberflächen und eine Seitenwand (23a, 33a) defi niert ist, eine aktive Schicht (26, 36), die in der ersten Hauptoberfläche des Vorrichtungssubstrats gebildet ist, welche aktive Schicht in sich einen Fotodetektionsbereich (D₂) enthält, und eine Bondhügelelektrode (27b, 37b), die auf der aktiven Schicht in Entsprechung zu dem Fotodetek tionsbereich vorgesehen ist, welche Fotoempfangsvorrichtung auf einer Hauptoberfläche des Stützsubstrats (21) so ange ordnet ist, daß die erste Hauptoberfläche des Vorrichtungs substrats der Hauptoberfläche des Stützsubstrats (21) zuge wandt ist, so daß die Bondhügelelektrode (27b, 37b) mit einem Leitermuster (21b) verbunden ist, das auf der Haupt oberfläche des Stützsubstrats (21) gebildet ist, und daß die Seitenwand (23a, 33a) des Vorrichtungssubstrats der Kan tenoberfläche (22A′) des optischen Wellenleiters (22) zuge wandt ist.

11. Ein optischer Modul nach Anspruch 10, bei dem das Konvertierungsmittel des optischen Weges eine schräge Ober fläche (33A) enthält, die auf der Seitenwand (33a) des Vorrichtungssubstrats (33) gebildet ist, welche schräge Oberfläche einen schiefen Winkel bezüglich der zweiten Hauptoberfläche des Vorrichtungssubstrats (33) bildet, so daß ein optischer Strahl, der von dem optischen Wellenleiter (22) längs des ersten optischen Weges emittiert wurde, hin zu der ersten Hauptoberfläche des Vorrichtungssubstrats (33) gebrochen wird.

12. Ein optischer Modul nach Anspruch 10, bei dem das Konvertierungsmittel des optischen Weges eine schräge Ober fläche (23A) enthält, die auf der zweiten Hauptoberfläche des Vorrichtungssubstrats (23) in einem Abstand von der Seitenwand (23a) des Vorrichtungssubstrats (23) gebildet ist, welche schräge Oberfläche (23A) einen Winkel bezüglich der zweiten Hauptoberfläche des Vorrichtungssubstrats (23) bildet, so daß ein optischer Strahl, der von dem optischen Wellenleiter (22) längs des ersten optischen Weges emittiert wurde, hin zu der ersten Hauptoberfläche des Vorrichtungs substrats (23) reflektiert wird.

13. Ein optischer Modul nach Anspruch 10, bei dem das Konvertierungsmittel des optischen Weges eine schräge Ober fläche (33C) enthält, die auf der Seitenwand (33a) des Vorrichtungssubstrats (33) mit einem schiefen Winkel bezüg lich der ersten Hauptoberfläche des Vorrichtungssubstrats (33) gebildet ist, so daß ein optischer Strahl, der von dem optischen Wellenleiter (22) längs des ersten optischen Weges emittiert wurde, hin zu der zweiten Hauptoberfläche des Vorrichtungssubstrats (33) gebrochen wird, und bei dem das Vorrichtungssubstrat ein Beugungsgitter (33X) auf der zwei ten Hauptoberfläche trägt.

14. Ein optischer Modul nach Anspruch 13, bei dem der Fotodetektionsbereich der Fotoempfangsvorrichtung eine Vielzahl von Fotodetektionsbereichen ((26a)₁, (26a)₂, (26a)₃) enthält, die jeweilig einer Wellenlänge des optischen Strahls entsprechen, der durch das Beugungsgitter gebeugt wurde.

15. Ein optischer Modul nach Anspruch 1, bei dem die Fotoempfangsvorrichtung ein Vorrichtungssubstrat (33) ent hält, eine aktive Schicht (36), die auf dem Vorrichtungs substrat vorgesehen ist, welche aktive Schicht in sich den Fotodetektionsbereich (D₂) enthält, und ein optisches Mehr schichtfilter (34′), das zwischen dem Vorrichtungssubstrat (33) und der aktiven Schicht (36) vorgesehen ist.

16. Ein optischer Modul nach Anspruch 1, bei dem die Fotoempfangsvorrichtung ein Vorrichtungssubstrat (33) ent hält, das durch einander gegenüberliegende, erste und zweite Hauptoberflächen und eine Seitenwand (33a) definiert ist, eine aktive Schicht (36), die auf der ersten Hauptoberfläche des Vorrichtungssubstrats vorgesehen ist, welche aktive Schicht in sich den Fotodetektionsbereich (36a) enthält, und eine Leitungselektrode (39), die auf der aktiven Schicht (36) in Entsprechung zu dem Fotodetektionsbereich (36a) vorgesehen ist, welche Fotoempfangsvorrichtung auf das Stützsubstrat (21) in solch einem Zustand montiert ist, daß die Seitenwand (33a) mit einer Hauptoberfläche des Stütz substrats (21) im Eingriff steht, bei dem das Konvertie rungsmittel des optischen Weges eine schräge Oberfläche (33A) enthält, die sich von der Seitenwand (33a) des Vor richtungssubstrats (33) zu der zweiten Hauptoberfläche erstreckt und so angeordnet ist, um einen optischen Strahl, der von der Kantenoberfläche (22A) des optischen Wellenlei ters (22) längs des ersten optischen Weges emittiert wurde, abzufangen, und bei dem die schräge Oberfläche einen Winkel bezüglich der Seitenwand (33a) des Vorrichtungssubstrats bildet, so daß ein optischer Strahl, der von der Kantenober fläche (22A) des optischen Wellenleiters (22) längs des ersten optischen Weges emittiert wurde, hin zu einer Rich tung gebrochen wird, die von der Hauptoberfläche des Stütz substrats (21) hinwegführt.

17. Ein optischer Modul nach Anspruch 16, bei dem die Leitungselektrode (39) einen ersten Teil enthält, der sich längs der aktiven Schicht (36), aber in einem Abstand von ihr, hin zu dem Stützsubstrat (21) erstreckt, und einen zweiten Teil, der sich an den ersten Teil anschließt und sich längs der Hauptoberfläche des Stützsubstrats (21) erstreckt, und bei dem der zweite Teil mit einem Verdrah tungsmuster (21a) verbunden ist, das auf der Hauptoberfläche des Stützsubstrats (21) vorgesehen ist.

18. Ein optischer Modul nach Anspruch 1, bei dem der optische Wellenleiter (22) einen integralen, monolithischen Teil des Stützsubstrats (21) bildet.

19. Ein optischer Modul nach Anspruch 1, bei dem der optische Wellenleiter (22) eine optische Faser (220) ist, die in einer Nut (21V) gehalten wird, die auf einer Haupt oberfläche des Stützsubstrats (21) gebildet ist.

20. Ein Verfahren zum Herstellen eines Fotodetektions moduls, gekennzeichnet durch die Schritte:
Bilden eines Schichtkörpers (34-36) auf einem Substrat (33), so daß der Schichtkörper eine aktive Schicht (36) enthält;
Bilden einer Vielzahl von Fotoempfangszonen (VORRICHTUNG 1-VORRICHTUNG 3) auf dem Schichtkörper;
Bilden einer V-förmigen Nut (G1-G3) auf dem Schichtkörper durch einen Ätzprozeß, so daß die V-förmige Nut eine Fotoempfangszone von einer anderen Fotoempfangszone trennt;
Teilen des Schichtkörpers längs der V-förmigen Nut, um eine Vielzahl von Fotoempfangselementen zu bilden, so daß jedes der Fotoempfangselemente eine schräge Oberflä che (33A, 33A′) in Entsprechung zu Seitenwänden der V-förmi gen Nut (G1-G3) hat; und
Anordnen der Fotoempfangsvorrichtung auf einem Stützsubstrat (21), das einen optischen Wellenleiter (22) auf sich trägt, so daß die schräge Oberfläche (33A) einer Kantenoberfläche (22A) des optischen Wellenleiters zugewandt ist.

21. Ein Verfahren nach Anspruch 20, bei dem der Ätz prozeß durch einen Naßätzprozeß durchgeführt wird, so daß die V-förmige Nut (G1-G3) durch ein Paar von Kristallober flächen definiert ist.

22. Ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Halb leiterdetektionsvorrichtung, gekennzeichnet durch die Schritte:
Abscheiden eines Resistmuster (36₂) auf einem Substrat (33), das auf sich eine aktive Schicht (36) trägt, so daß eine Fotoempfangszone der aktiven Schicht exponiert wird;
Abscheiden einer Leiterschicht (37) auf dem Resistmuster, so daß die Leiterschicht die exponierte Fotoempfangszone bedeckt;
Abscheiden einer Elektrodenschicht (39) auf der Leiterschicht (37) durch einen Elektroplattierungsprozeß, während die Leiterschicht als Elektrode verwendet wird; und Bilden einer Elektrodenleitung (39) durch Entfer nen des Resistmusters (36₂) unter der Elektrodenschicht.