JP2003517630A - Ｓｉ基板上の能動光学素子および受動光学素子のハイブリッド集積 - Google Patents

Ｓｉ基板上の能動光学素子および受動光学素子のハイブリッド集積

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エフ． クーマン，ヨケン
リスホルト ポールセン，モーゲンス
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、シリコン基板上に能動および受動光子および／または光電子デバイスを組み立てる組立体構造と方法とに関する。本発明は特に、組み立て処置の際に光子デバイスを整列する組立体構造と方法とに関する。本発明によれば、組立体構造は、光学軸と少なくとも実質的に平行な方向のテーパ状側面部分を具備する一つかそれ以上の整列機構を備えている。前記第一光学軸と少なくとも実質的に平行な方向にテーパにすることによって、不正確なところがあってもそれが影響するのは主として光学軸に沿った方向のあまり重大でない位置決めであって、重大な光学軸の横方向の位置決めは整列機構の対称性だけに依存する。整列機構の位置と形状の固有の不正確さによる誤差はそれによって最小化される。また、整列すべきデバイスはシリコン基板上の基本構造の一部を形成する整列機構の上部に配置されるのが好ましい。全ての整列機構はそれによって、整列が実行される構造と共に単一マスク工程で画成されるので、組立体構造の精度が改善される。結果として得られる素子は特に広帯域電気通信素子用に使用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、シリコン基板上で能動および受動光子デバイスおよび／または光電
子デバイスを組み立てる組立体構造と方法に関する。本発明は特に、組み立て処
置の際に光子デバイスを整列させる組立体構造と方法に関する。結果として得ら
れる素子は特に広帯域電気通信素子として使用される。
【０００２】 光子素子（photonic component）の組み立ては非常に困難で費用のかかる工程
である。現時点で最新の技術では、能動整列処置（active alignment procedure
）によって光子組織に対して光ファイバを位置決めする。これは、整列処置の際
、素子が非常に正確なステージ（±０．１μｍ）によって操作されるということ
を意味する。微細操作の間、最適な伝送光が決定されるまで入射光信号および出
射光信号が監視される。次に、様々な技術を利用してファイバが機械的に固定さ
れる。最後の組み立て工程はファイバ終端素子を外被内に入れることであるが、
外被はその後半導体素子を保護するため気密シールされる。外被は電気的および
光学的なフィードスルーを提供する。光ファイバ用のフィードスルーを作ること
も、やはり製造が困難な工程である。
【０００３】 光子素子の組み立ては非常に要求の厳しい製造工程のため、時間がかかると共
に通常素子費用の８０％を構成する。ここで、受動素子としてだけでなく広帯域
電気通信システム用に平面導波回路（ＰＬＣ）を使用すれば多くのものを得られ
るだろう。ＰＬＣは、半導体素子をＰＬＣ基板上に直接設置することによって機
能性を増大する非常に魅力的な可能性を有している。しかし最も重要なことは、
文献中でハイブリッド化とも呼ばれるこの概念がさらに、素子の組み立てとその
後の素子の気密シールを高度に促進することである。
【０００４】 ハイブリッド集積光子素子の通常の適用例が図１に示されるが、そこではポン
プレーザデバイス２がＰＬＣ基板１０に取り付けられており、これは光をレーザ
から平面導波回路（ＰＬＣ）の他の部品に導く導波路４のホストにもなる。半導
体素子の整列と組み立ては簡単な「クリップオン」技術によって達成されるが、
これは能動整列を必要としないので、組み立ての費用は大きく低下する。
【０００５】 ハイブリッド集積概念に固有の利点は、ポンプレーザからの光を直接導波路に
結合できることであるが、一方従来の技術では、各素子をファイバに個別に接続
し、外被内に入れ、光ファイバコネクタを使用して接続しなければならない。現
時点で最新の概念によって得られるのは粗大で取り扱いの困難な素子であるが、
ハイブリッド化によれば集積度の高い小型モジュールが得られる。
【０００６】 ＰＬＣの可能性を完全に活用しようと努力する場合、いかにしてＰＬＣ基板上
の光子素子と導波路構造との間の長期的な機械的安定性を達成するか、およびい
かにして能動整列処置を回避するかという問題が鍵になる。この問題は光ファイ
バ素子産業にとっての技術的課題を生み出した。必要な結合公差はサブミクロン
領域であり、固定箇所はあらゆる可能な動作および保管条件下で＋／−０．１μ
ｍ未満の機械的安定性を必要とする。
【０００７】 従来技術では、受動整列によってレーザのような光子素子のＰＬＣ基板への固
定を達成しようとするいくつかの試みが存在する。
【０００８】 例えば、極めて正確なフリップチップボンディング機械を使用する方法が開発
された。こうした方法は、基板および光子素子上の基準（整列マーク）の光学検
出を利用する。しかし、位置合わせや位置決めには時間がかかってしまい、さら
に機器は非常に高価である。
【０００９】 ファイバ固定用微細機械加工Ｖ溝と溶融はんだ材料の表面張力を利用する自己
整列性ボンディングが提案され、世界中の研究施設によって取り上げられた。こ
の方法は必要な公差を達成することが証明されている。しかし、１μｍ以内とい
う必要な精度を得るにははんだ付けとＶ溝微細機械加工において非常によく制御
された処理公差が必要であり、それを開発するのは費用がかかってしまう。
【００１０】 エッチング整列構造と溶融はんだ材料の表面張力を利用する整列概念の一つが
米国特許第５６５６５０７号で提示されている。ここでは導波路、二つの整列止
め、Ｖ形溝および底部にＬ形金属パッドを有するトレンチを伴うシリコン基板が
用意される。レーザの底部は、シリコン基板上のＶ形溝とＬ形金属パッドに係合
するように、はんだバンプによって隆起部とＬ形金属パッドを保持する。この原
理はレーザがシリコン基板上に配置されて隆起部が溝に挿入され縁端が整列止め
に当接する時、二つのＬ形金属パッドがはんだバンプによって接続されているも
ののわずかに転位しているということである。はんだは溶解すると表面張力によ
ってレーザを導波路に整列させる。
【００１１】 多くの企業は組み立て部品上の整列基準と共にきわめて正確なピックアンドプ
レイス機械を必要とする整列概念に視点を移している（Ｈ．Ｌ．アルタウス（H.
L.Althaus）他、「電気通信およびデータ通信適用業務用高信頼性光ファイバ素
子の大量生産のための微細システムおよびウェハ処理」（“Microsystems and W
aferprocesses for Volumeproduction of Highly Reliable Fiber Optic Compon
ents for Telecom and Datacom Applications”）、第四７回ＥＣＴＣ会議、カ
リフォルニア州サンホゼ、１９９７年、７〜１５ページ参照）。こうした概念は
非常に特定用途向けであり、大きな生産量でしか引き合わない多くの投資を必要
とする。それと平行して、例えば、Ｄ．Ａ．アッカーマン（D.A.Ackerman）（米
国特許第５０２３８８１号）、Ｊ．ゲイツ（J.Gates）他（「ハイブリッド集積
シリコン光ベンチ平面導波回路」（“Hybrid Integrated Silicon Optical Benc
h Planar Lightguide Circuits”）、第四８回ＥＣＴＣ会議、ワシントン州シア
トル、１９９８年、５５１〜５５９ページ）およびＳ．Ａ．メリット（S.A.Merr
it）（「半導体レーザダイオードアレイ用高速フリップチップボンディング法」
（“A Rapid Flip-Chip Bonding Method for Semiconductor Laser Diode Array
s”）、第四８回ＥＣＴＣ会議、ワシントン州シアトル、１９９８年、７７５〜
７７９ページ）といった乾式または湿式エッチング整列構造を利用する概念を提
案する出版物も増大している。
【００１２】 米国特許第５０２３８８１号は初めにレーザと基板の間の間隙を形成する基台
の使用を対象とする。二つの基台の上部にレーザを配置することによって垂直方
向の整列が達成され、精度は非常に多くの個々の層の厚さに依存する。固有の整
列工程は後続のはんだ付けの際レーザを仮止めする圧接からなる。水平方向の整
列はこの特許では対処されておらず、（「所定の方法で」）微細操作によって推
定により実現する必要がある。
【００１３】 エッチング整列構造を利用する別の整列概念が米国特許第５７２１７９７号で
提示されている。この特許はファイバまたは導波路に対してレーザを整列する方
法を開示する。ここでは導波路に関する方法のみを対象にする。二つのトレンチ
が後で導波路構造（第一トレンチ）とレーザ設置場所（第二トレンチ）のホスト
となるためシリコン基板にエッチングされる。次に第二トレンチがはんだ材料で
満たされ、第一トレンチは光導波路用のクラッディング材料で満たされる。この
処理は導波路コアがレーザ導波路の光放出コアと同じ高さにあることを保証する
（垂直方向の整列）。導波路コア材料と同時に三つの整列止めが形成され、それ
にレーザ素子が組み立ての際当接し水平方向の整列を達成する。製造工程は上部
クラッディングをコア導波路材料の上に置くことで終了する。
【００１４】 次にレーザがはんだの上部に設置される（第二トレンチに置かれる）と、素子
は三つの整列構造の方向に滑って移動し水平方向の整列を保証する。水平方向お
よび垂直方向それぞれに整列させるのは、整列止めに当接するレーザの側面とは
んだ付着の厚さであることが重要である。組立体に熱を印加し、それによっては
んだを溶解すると、レーザはシリコン基板上に機械的に固定される。
【００１５】 ハイブリッド集積装置は様々な製造業者製の多様な光子デバイスと互換性がな
いことが多い。従来技術の大部分はハイブリッド集積を行うためデバイスのある
寸法と特徴を示唆している（米国特許第５７２１７９７号）。デバイスの設計が
変更されると、組立体構造も変更しなければならない。高度ＰＬＣを製造する状
況では光子デバイスの寸法が変更される。組立体構造の調整を行うのはあまりに
も高価で時間がかかる。
【００１６】 既存の整列概念（米国特許第５７２１７９７号）の欠点は水平方向の整列の精
度が、整列構造の精密エッチングとレーザ素子の精密なクリービングに依存する
ことである。二つの技術の必要な精度は製造上厳しい範囲（＜１μｍ）である。
【００１７】 既存の整列概念（米国特許第５７２１７９７号）の欠点はレーザをＰＬＣ基板
上に固定するためのはんだの溶解の際、溶融はんだの表面張力によってレーザチ
ップが移動し、水平方向および特に垂直方向の整列が破壊されてしまうことであ
る。
【００１８】 既存の整列概念（米国特許第５０２３８８１号）の欠点は素子の水平方向の整
列のため整列マークの位置合わせと、水平方向の整列を達成するための正確で費
用のかかる操作が必要であることである。
【００１９】 既存の整列概念（米国特許第５０２３８８１号および米国特許第５７２１７９
７号）のさらなる欠点は垂直方向の整列がいくつかの個々の材料層（例えば、は
んだ付着）の厚さに依存し、それがＰＬＣの導波路コアである基準層の厚さに対
して正確に付着されなければならないということである。
【００２０】 本発明の目的は固定処置の前に整列が実現される自己整列性ハイブリッド組み
立ての組立体構造と方法を提供することである。
【００２１】 本発明の別の目的は故障した素子は構造体を加熱して新しい素子と交換するこ
とで取り外せるので、光子素子の故障の場合補修が可能である自己整列性ハイブ
リッド組み立ての組立体構造と方法を提供することである。
【００２２】 本発明のまた別の目的は光子デバイスへの「付加」機構が最小であることを意
味し、光子デバイスが一定の寸法であることを必要としない自己整列性ハイブリ
ッド組み立ての組立体構造と方法を提供することである。
【００２３】 本発明のまた別の目的は脆弱であることの多い光子デバイスのエッチングとい
った工程を必要としない自己整列性ハイブリッド組み立ての組立体構造と方法を
提供することである。
【００２４】 本発明のまた別の目的は水平方向の整列がフォトリソグラフィ工程における単
一のマスク工程に依存する自己整列性ハイブリッド組み立ての組立体構造と方法
を提供することである。
【００２５】 本発明のまた別の目的は垂直方向の整列が同じ表面の本質的に異なった部分の
上に整列される素子を位置決めすることに依存する自己整列性ハイブリッド組み
立ての組立体構造と方法を提供することである。
【００２６】 本発明のまた別の目的はクリービングされた表面が整列の際当接しないため、
正確なクリービングが必要ない自己整列性ハイブリッド組み立ての組立体構造と
方法を提供することである。
【００２７】 本発明のまた別の目的は小型でひいては梱包と積み重ねが容易な光子素子の自
己整列性ハイブリッド組み立ての組立体構造と方法を提供することである。
【００２８】 本発明のまた別の目的は基板上に光子デバイスの列のある自己整列性ハイブリ
ッド組み立ての組立体構造と方法を提供することである。
【００２９】 本発明のまた別の目的は組立体構造を形成するのに使用されるのと基本的に同
じマスク、材料および処理工程を使用して半導体素子の気密シールが処理に統合
されることである。
【００３０】 上記の目的は、本発明の第一の態様において、部クラッディング層を保持する
基板であって、該底部クラッディング層が第一部分と第二部分とを具備し、各部
分が距離ｄだけ離れた上面と底面とを具備する基板と、 上面および底面と光入力端または光出力端とを具備する光導波路であって、該
光導波路が第一光学軸を画成し、該光導波路の底面が底部クラッディング層の底
面よりも上方の距離ｄより大きいかまたはそれと等しい距離に位置決めされる光
導波路と、 底部クラッディング層の第二部分に形成される一つかそれ以上の第一整列機構
であって、一つかそれ以上の整列機構が第一光学軸と少なくとも実質的に平行な
方向の第一テーパ状側面部分と第二テーパ状側面部分とを具備する一つかそれ以
上の第一整列機構とを具備する組立体構造を提供することによって達成される。
【００３１】 第一整列機構の上面は底部クラッディング層の第一部分の上面と本質的に同じ
平面中にある。光を光導波路内に制限するため導波路コアを埋め込む追加材料が
提供される。
【００３２】 組立体はさらに、半導体レーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）またはフォトダイ
オードといった光電子デバイスに電気エネルギーを提供するのに適した一組の電
気接点パッドを備えている。
【００３３】 光導波路の底面は距離ｄにほぼ等しい距離で底部クラッディング層の上面上に
位置決めされるのが好ましい。ここで距離ｄは底部クラッディング層の底面から
測定される。
【００３４】 本発明の第一の態様による組立体構造はさらに、能動部分と光入力ポートまた
は光出力ポートを具備する光電子デバイスであって、光電子デバイスを第一整列
機構の上部に配置して垂直方向の整列を得ることによって入力ポートまたは出力
ポートが導波路の出力端または入力端と光学的に整列せしめられる光電子デバイ
スを具備することがある。
【００３５】 整列機構の上部に光電子デバイスを配置することによって、デバイスの能動部
分と導波路との間の垂直方向の整列が達成される。しかし、デバイスの能動部分
はデバイスの底面の上の所定の高さに位置決めされ、それによって、デバイスが
整列機構の上部に配置される時光入力ポートまたは光出力ポートは底部クラッデ
ィング層の上の所定の高さに位置決めされる。この所定の高さと、入力／出力ポ
ートと導波路端の対応する寸法に応じて、導波路は底部クラッディング層の底面
の上の距離ｄ＋ｘに位置決めされるが、ここでｘは光電子デバイスの能動部分の
所定の高さに対応する。距離ｘは、底部クラッディング層と導波路コアとの間に
一つかそれ以上の材料層を付着させることで調整される。
【００３６】 光導波路の光を受ける入力端を光電子デバイスの光出力ポートと水平方向に整
列するため、組立体構造は、底部クラッディング層の第二部分の一つかそれ以上
の第一整列機構と当接する一つかそれ以上の第二整列機構を具備することがある
。好適には、第二整列機構は第一整列機構の第一テーパ状側面部分および第二テ
ーパ状側面部分と当接し、それによって導波路の光学軸に対して横の方向に水平
方向の整列が行われる。
【００３７】 テーパ表面部分はいくつかの点で水平方向の整列の改善を提供する。第二整列
機構がテーパ状側面部分に当接することによって光電子デバイスが構造体に固定
され、それによってデバイスが確実に固定されるまでの安定した固定を提供する
。さらに、テーパ状側面部分の方向付けによって、導波路に対する光電子デバイ
スの重大な位置決めパラメータの精度が改善される。水平方向の整列においては
、導波路と能動領域との間で光を結合するため、導波路の光学軸に対して横の方
向が非常に重大である。しかし、光学軸に沿った導波路と能動領域との間の距離
はそれほど重大ではない。第一光学軸に対して少なくとも実質的に平行な方向に
テーパにすることで、第一整列機構および第二整列機構の位置と形状の固有の不
正確さは主としてあまり重大でない導波路と能動領域との間の距離に影響を与え
るようになる。
【００３８】 例えば、光電子デバイスは、光出力ポート、能動部分および底部クラッディン
グ層の第二部分の一つかそれ以上の第一整列機構と当接するようになっている一
つかそれ以上の第二整列機構とを具備する光源であり、光導波路の光受け入力端
は光源の光出力ポートと整列する。
【００３９】 組立体構造を製造するためエッチングが適用される。エッチング工程を調整す
るため、エッチ止め層が製造工程のある段階で第一整列機構の上部に提供される
ことがある。本発明による一つの実施形態ではエッチ止め層は第一整列機構の上
部に維持され、それによって光電子デバイスの下に配置される。
【００４０】 組立体構造の形成の際、光導波路と第一整列機構の位置決めは単一のマスクを
使用して画成されるのが好適である。この理由は、製造工程でマスクが必要とさ
れる毎に、他のマスクに対する一つのマスクの位置決めの不確実性が導入される
からである。
【００４１】 第二整列機構は第一整列機構の側壁に少なくとも部分的に係合するように光電
子デバイスの底部に配置されるはんだ片を具備することがある。少なくとも二つ
のはんだ片が光電子デバイスの底部に配置されるのが好ましい。光電子デバイス
に電力を提供するために、光電子デバイスは基板の露出部分に形成される金属化
接点パッドにはんだ付けされることがある。
【００４２】 はんだ片が対称的に位置決めされている限り、分離または寸法の不正確がある
と光電子デバイスと導波路の間の間隙が変化するが横方向のずれは生じない。こ
のことが意味するのは対称的に成形された二つのはんだ片の幅の公差があれば水
平方向の整列は影響されず、テーパ角によって変化するのはあまり重大でない導
波路と光電子デバイスとの間の距離だということである。
【００４３】 二つの第一整列機構は外側側面表面に第一テーパ状側面部分と第二テーパ状側
面部分とを提供するのが好ましく、整列機構は光電子デバイスの能動部分の幅よ
り大きい距離だけ離れていることがある。
【００４４】 上述したように、光電子デバイスは半導体レーザまたはダイオードといった多
様な光源を備えていることがある。
【００４５】 第二の態様では本発明は光電子デバイスと光導波路とを組み立てる組立体構造
を形成する方法であって、前記光導波路は光電子デバイスの出力ポートから放出
される光を受ける光入力端を備える方法において、 基板の上部に底部クラッディング層を提供する工程であって、前記底部クラッ
ディング層が第一部分と第二部分とを備え、各部分が距離ｄだけ離れた上面と底
面とを具備する工程と、 底部クラッディング層の少なくとも一部の上部にコア層を提供する工程と、 コア層中に光導波路を形成する工程であって、これにより光導波路が平面中の
第一光学軸に沿って底部クラッディング層の第一部分の底面から距離ｄより大き
いかまたはそれと等しい距離において延びる工程と、 第一整列機構の少なくとも一つの上面が底部クラッディング層の第一部分の上
面と本質的に同じ平面中にあるように底部クラッディング層の第二部分に一つか
それ以上の第一整列機構を形成する工程であって、この一つかそれ以上の第一整
列機構を形成する工程が第一光学軸と少なくとも実質的に平行な方向に第一テー
パ状側面部分と第二テーパ状側面部分とを形成する工程を具備する工程とを具備
する方法に関する。
【００４６】 本発明の第二の態様による方法は、光電子デバイスの出力ポートを光導波路の
光入力端と整列する工程であって、該整列が垂直方向の整列を得るように一つか
それ以上の整列機構の上部に光電子デバイスを配置する工程を含む工程を具備す
る。
【００４７】 光導波路は底部クラッディング層の底面よりも上方の距離ｄにほぼ等しい距離
で底部クラッディング層の上面上に延びる。
【００４８】 本発明の第一の態様に関連して上述したように、光電子デバイスは、光導波路
の光を受ける入力端を光電子デバイスの光出力ポートと水平方向に整列するよう
に第一整列機構の第一テーパ状側面部分と第二テーパ状側面部分とに当接する一
つかそれ以上の第二整列機構をさらに具備することがある。第一光学軸と少なく
とも実質的に平行な方向にテーパにすることで、第一整列機構と第二整列機構と
の位置と形状の固有の不正確さは主としてあまり重大でない導波路と能動領域と
の間の距離に影響を与えるようになる。やはり、光導波路と第一整列機構の位置
決めが単一のマスクを使用して画成されることが好適である。
【００４９】 本発明の第二の態様による方法は、コア層の蒸着の前に底部クラッディング層
の第二部分の少なくとも一部にエッチ止め層を提供する工程であって、前記コア
層が底部クラッディング層の第一部分と第二部分との両方に延び、これによって
エッチ止め層の少なくとも一部を覆う工程をさらに具備する。
【００５０】 光導波路と第一整列機構の形成は好適には、 ａ）単一マスク処理によってコ
ア層中に光導波路と第一整列機構の水平構成を画成する工程と、 ｂ）コア層を部分的に除去し、それによってコア層中に光導波路を形成し第一
整列機構を画成する工程と、 ｃ）コア層によって覆われていないエッチ止め層の一部を除去する工程と、 ｄ）コア層中に形成される光導波路と必要に応じて一つかそれ以上の整列機構
とを少なくとも部分的に覆うように上部クラッディング層を提供する工程と、 ｅ）底部クラッディング層中に第一整列機構を形成するために上部クラッディ
ング層と、コア層と、底部クラッディング層の第二部分の少なくとも一部とを除
去する工程とを具備する。
【００５１】 底部クラッディング層中に形成される一つかそれ以上の整列機構を画成するエ
ッチ止め層は必要に応じて完全に除去されるか、または部分的にだけ除去される
。エッチ止め層が部分的にだけ除去される場合、残りの層は光導波路に対する光
電子デバイスの高さを調整するために使用される。
【００５２】 工程ｅ）における除去は第一整列機構によって覆われていない基板の一部を露
出させるように、底部クラッディングの第二部分をエッチングする工程を具備す
る。好適には、エッチング工程は反応性イオンエッチングのような異方性エッチ
ングを含む。
【００５３】 好適には、第一整列機構は外向きテーパ状側面部分を有する二つの整列機構を
備え、前記二つの整列機構は光電子デバイスの能動部分の幅より大きいかまたは
それと等しい距離だけ離れている。一つかそれ以上の第二整列機構は光電子デバ
イスを整列させる一方で第一整列機構の外壁に少なくとも部分的に係合するよう
に光電子デバイスの底部に配置される。第二整列機構は光電子デバイスを例えば
電源に電気接続するようにはんだ片を具備する。好適には少なくとも二つのはん
だ片が光電子デバイスの底部に配置される。
【００５４】 本発明の第二の態様による方法は、基板の露出部分上の整列機構に近接して形
成される一つかそれ以上の電気接点パッドに光電子デバイスをはんだ付けする工
程をさらに具備する。好適には、はんだ付けははんだ片に一定の溶解温度より高
い熱を加えることによって行われる。例えば、はんだ付けの際に不良接続が確立
されているかまたは光電子デバイスが故障していることが判明した場合、デバイ
スは組立体を加熱することによって取り外されその後新しいデバイスと交換され
る。
【００５５】 光電子デバイスはレーザダイオードまたはＬＥＤといった任意の種類の光源を
備えている。レーザダイオードは半導体レーザダイオードでもよい。
【００５６】 第三の態様では、本発明は、上部に配置される一つかそれ以上の第一整列機構
を有する基板と、 第一光学軸に沿って光を受け入れまたは放出する光入力ポートまたは光出力ポ
ートを有し、上部に配置される一つかそれ以上の第二整列機構を有する底面を有
する第一光子デバイスとを具備する組立体構造において、 一つかそれ以上の第一または第二整列機構が、第一光学軸と少なくとも実質的
に平行な方向にテーパである第一テーパ状側面部分と第二側面部分とを形成する
ことと、 第一光子デバイスが一つかそれ以上の整列機構の少なくとも一つの上部に配置
され、それによって一つかそれ以上の第一整列機構と第二整列機構との二つかそ
れ以上の表面部分が一つかそれ以上の第二整列機構の二つかそれ以上の表面部分
に当接し、この当接する表面部分が第一側面部分と第二側面部分とを具備するこ
とを特徴とする組立体構造に関する。
【００５７】 第一の態様の場合と同様に第一光学軸と少なくとも実質的に平行な方向にテー
パにすることで、第一整列機構と第二整列機構との位置と形状の固有の不正確さ
は主として第一光学軸に沿ったあまり重大でない位置決めに影響を与えるように
なる。
【００５８】 本発明の第三の態様による組立体構造はさらに、第二光学軸に沿って光を受け
入れまたは放出する光入力ポートまたは光出力ポートを備えると共に上部に配置
される一つかそれ以上の第二整列機構を有する底面を具備する第二光子デバイス
を具備し、 一つかそれ以上の第一または第二整列機構が第二光学軸と少なくとも実質的に
平行な方向にテーパである第三および第四側面部分を提供し、 第二光子デバイスは一つかそれ以上の第一整列機構の少なくとも一つの上部に
配置され、それによって一つかそれ以上の第二整列機構の二つかそれ以上の表面
部分は一つかそれ以上の第二整列機構の二つかそれ以上の表面部分に当接し、当
接する表面部分は第三側面部分および第四側面部分を具備する。
【００５９】 第一光子デバイスおよび／または第二光子デバイスの光入力ポートまたは光出
力ポートは基板に対して所定の方向と高さを有しうる。この所定の方向と高さは
光子デバイスが光を受け入れまたは放出する光学軸を決定する。大部分の場合、
光子デバイスは、入力または出力ポートから放射状に広がる円錐内の方向といっ
た小さな範囲の方向に沿って伝播する光を受け入れまたは放出するので、一つの
固有の光学軸を画成するものではない。すなわち、こうした場合、第一光学軸は
こうした円錐の中心軸として画成される。また、光学軸は光子デバイスを出入り
する光を結合する他の入力または出力ポートといった組立体構造の別の機構によ
って画成されることもある。
【００６０】 一つの例では、第一光子デバイスは光入力ポートを具備し、第二光子デバイス
は光出力ポートを具備する。これら光子デバイスは第一光子デバイスの光入力ポ
ートを第二光子デバイスの光出力ポートに整列するように配置される。この例は
、光電子デバイスからの電磁放射を光導波路に結合するように半導体レーザまた
はＬＥＤといった光源が光ファイバまたは平面導波路といった光導波路の光を受
ける入力端と整列される場合である。この場合第一光学軸は出力ポートと入力ポ
ートとの間の直線として画成される。
【００６１】 別の例では、第一光子デバイスと第二光子デバイスの両方が光出力ポートを有
し、これら光子デバイスは二つの平行な光学軸に沿って二つの光出力ポートを整
列するように配置される。この例は、二つの半導体レーザダイオードが例えば電
磁放射の二つのほぼ平行なビームを放出するように互いに対して整列される場合
である。
【００６２】 第一光子デバイスおよび／または第二光子デバイスの第二整列機構は一つかそ
れ以上のはんだ片を具備することがある。好適には、少なくとも二つのはんだ片
が光子デバイスの底部に配置される。
【００６３】 光子デバイスはファイバ増幅器のような光増幅器等の能動導波路素子を具備す
ることがある。
【００６４】 第四の態様では本発明は組立体構造を形成する方法であって、 上部に配置される一つかそれ以上の第一整列機構を有する基板を提供する工程
と、 第一光学軸に沿って光を受け入れまたは放出する光入力ポートまたは光出力ポ
ートを有し、上部に配置される一つかそれ以上の第二整列機構を有する底面を有
する第一光子デバイスを提供する工程とを具備し、 一つかそれ以上の第一整列機構または第二整列機構は第一光学軸と少なくとも
実質的に平行な方向にテーパである第一側面部分と第二側面部分とを形成し、 一つかそれ以上第一整列機構の少なくとも一つの上部に第一光子デバイスを位
置決めする工程であって、それによって一つかそれ以上の第一整列機構の二つか
それ以上の表面部分が一つかそれ以上の第二整列機構の二つかそれ以上の表面部
分に当接し、当接する表面部分が第一側面部分と第二側面部分とを具備する工程
をさらに具備する方法に関する。
【００６５】 ここでも、第一光学軸と少なくとも実質的に平行な方向にテーパにすることで
、第一整列機構と第二整列機構との位置と形状の固有の不正確さは主としてあま
り重大でない導波路と能動領域との間の距離に影響を与えるようになる。基板ま
たは光子デバイスによって保持される第一整列機構または第二整列機構のいずれ
かはテーパ状側面部分を具備することがある。必要に応じて、第一整列機構と第
二両方の整列機構とがテーパになる。
【００６６】 本方法は、第二光学軸に沿って光を受け入れまたは放出する光入力ポートまた
は光出力ポートを備えると共に上部に配置される一つかそれ以上の第二整列機構
を有する底面を具備する第二光子デバイスを提供する工程であって、 一つかそれ以上の第一または第二整列機構が第二光学軸と少なくとも実質的に
平行な方向にテーパである第三および第四側面部分を提供する工程と、 一つかそれ以上の第一整列機構の少なくとも一つの上部に第二光子デバイスを
位置決めする工程であって、それによって一つかそれ以上の第一整列機構の二つ
かそれ以上の表面部分が一つかそれ以上の第二整列機構の二つかそれ以上の表面
部分に当接し、当接する表面部分が第三および第四側面部分を具備する工程とを
さらに具備する。
【００６７】 大部分の応用の場合、光子デバイスの光入力ポートまたは光出力ポートは基板
に対して所定の方向と高さを有する。この所定の方向と高さは光子デバイスが光
を受け入れまたは放出する光学軸を決定する。
【００６８】 異なったスキームも生じうる。第一光子デバイスが光入力ポートを有し、第二
光子デバイスが光出力ポートを有することもある。第一光子デバイスと第二光子
デバイスの両方が光出力ポートを有する状況もありうる。どちらの場合でも、第
一光子デバイスおよび第二光子デバイスは電磁放射がほぼ少なくとも一つの所定
の光学軸に沿って伝播するように入力／出力を整列するため互いに位置決めされ
る。
【００６９】 好適には、第一整列機構の高さは垂直方向の整列を得るよう調整される。第一
整列機構と第二整列機構の係合によって水平方向の整列が保証される。すなわち
、垂直方向および水平方向の整列はどちらも光子デバイスの固定の前に達成され
る。
【００７０】 好適には、基板によって保持され且つテーパ状側面部分を提供するのは第一整
列機構である。第一光子デバイスおよび第二光子デバイスの整列を提供するため
、第一〜第四テーパ状側面部分を提供する第一整列機構は単一マスク工程で形成
される。第一光子デバイスおよび／または第二光子デバイスの第二整列機構は一
つかそれ以上のはんだ片を具備することがある。好適には、少なくとも二つのは
んだ片が各光子デバイスの底部に配置される。
【００７１】 光子デバイスは、光ファイバまたは平面導波路といった光導波路等の受動光学
素子を具備することがある。光子デバイスはまた、レーザダイオードまたはＬＥ
Ｄといった光電子デバイスを具備することもある。最後に、光子デバイスは、光
増幅器のような能動導波路素子を具備することがある。増幅を達成するため、能
動導波路はエルビウムのような希土類材料を含むことがある。
【００７２】 また別の態様では、本発明は第一の下方構造部分と第二の上方構造部分とを具
備する組立体構造であって、 第一の構造部分が、 第一基板であって、その上面が第一平面を画成し、この基板が第一部分と第二
部分とを具備する第一基板と、 第一基板の第一部分またはその上方に、固定した関係で位置決めされる第一放
射誘導、放出、および／または受け入れ手段であって、この手段が第一平面と少
なくともほぼ平行に延びる第一光学軸を画成する第一放射誘導、放出、および／
または受け入れ手段と、 第一基板の第二部分またはその上方に位置決めされる一つかそれ以上の第一整
列要素であって、この一つかそれ以上の第一整列要素が第一光学軸および第一平
面と固定された関係にある一つかそれ以上の上面部分を有し、この一つかそれ以
上の第一整列要素が第一光学軸に対して所定の位置に位置決めされる一つかそれ
以上の側面部分を有する一つかそれ以上の第一整列要素とを具備し、 第二の構造部分が、 第一平面と少なくともほぼ平行である第二平面を画成する下面を有する第二基
板と、 放射を誘導、放出、および／または受け入れる第二手段であって、この手段が
第二光学軸を画成し第二基板の下方に固定された関係で位置決めされる第二手段
と、 第二基板の下方に位置決めされる一つかそれ以上の第二整列要素であって、こ
の一つかそれ以上の第二整列要素が第二光学軸に対して所定の位置に位置決めさ
れる一つかそれ以上の側面部分を有する一つかそれ以上の第二整列要素とを具備
し、 この第二構造部分は第二光学軸と第二平面とに対して固定された関係にある一
つかそれ以上の下面部分を有し、 一つかそれ以上の第一整列要素と第二整列要素とは第一光学軸および第二光学
軸が少なくともほぼ一致する時、一つかそれ以上の第一整列要素の一つかそれ以
上の上面部分の少なくとも一部が第二構造部分の一つかそれ以上の下面部分の少
なくとも一部に当接し、一つかそれ以上の第一整列要素の一つかそれ以上の側面
部分の少なくとも一部が一つかそれ以上の第二整列要素の一つかそれ以上の側面
部分の少なくとも一部に当接し、一つかそれ以上の第一整列要素と第二整列要素
との少なくとも一つの当接する側面部分が、第一光学軸から０〜９０度異なる角
度で異なった平面に延びる少なくとも二つの表面部分を具備するように相対的に
位置決めされる組立体構造に関する。
【００７３】 これは、当接する側面部分と上部および下面部分が第一平面の上に垂直に突出
する時に第一平面中の範囲内にあるように位置決めされ、その範囲が、第一平面
の上に垂直に突出する時第一部分と第二部分との間の重なりとして画成されると
いう利点を有する。すなわち、全ての係合部分または表面は、こうした構造部分
の大量生産に続く分離によって形成される構造部分の縁端の一部を含まない。
【００７４】 普通、多数の構造部分は同じ工程で同じウェハ上に準備される。その後分離は
、構造部分を伴うウェハを単純に切断または分割することによって行われる。こ
の分離は普通、例えば構造部分中の一つかそれ以上の光ガイド等に対して明確な
位置と距離を有する縁端を生じない。
【００７５】 上述したように、第一部分と第二部分とが、各々第一部分および第二部分の接
点パッドと当接または係合すると共にそれによってそれとの電気接触を提供する
ように配置される一組の電気接点パッドをさらに具備することが望ましい。
【００７６】 好適な実施形態では第二整列要素は少なくとも一つ、例えば少なくとも二つと
いったはんだ片を備え、第一構造要素は第二部分の少なくとも一つのはんだ片に
当接または係合するよう位置決めされる少なくとも一つの接点パッドを備えてい
る。この状況では、第一構造部分および第二構造部分ははんだ片と接点パッドと
の間のはんだ付けなどの係合によって少なくとも部分的に固定式に相互接続され
る。
【００７７】 当然ではあるが、二つの構造部分の全体的な配置と固定は二つの構造部分の二
つの放射誘導、放出、および／または受け入れ手段の機能または動作に関する要
求を課さない。すなわち、第一構造部分および第二構造部分の少なくとも一つの
放射誘導、放出、および／または受け入れ手段は、例えば、 光学軸が導波路の縦軸によって画成される光ファイバまたは平面導波路といっ
た導波路と、 光学軸が光エミッタによって放出される放射の対称軸として画成される半導体
レーザダイオードまたはＬＥＤといった光エミッタと、および／または 光学軸が導波路の縦軸によって画成されるファイバ増幅器といった光増幅器等
の能動導波路素子とを具備する。
【００７８】 本組立体の一つの利点は、第一構造部分中に一つかそれ以上の上面部分が、放
射を誘導、放出および／または受け入れる手段の下部側面を少なくともほぼ具備
する平面を画成することとして見られる。このことは、上述したように相互配置
が良好な精度で得られるという利点を提供する。
【００７９】 構造部分の正確で再現可能な配置を得るために、第一構造部分と第二構造部分
との一方の当接する側面部分は好適には放射を誘導、放出、および／または受け
入れる対応する手段から見て外向きにテーパの部分を画成し、第一構造部分およ
び第二構造部分のもう一方の当接する側面部分は好適には放射を誘導、放出、お
よび／または受け入れる対応する手段から見て内向きにテーパの部分を画成する
。この方法で、二つのテーパ部分は、迅速で誤りのない接続が得られるような形
で係合するようになる。
【００８０】 この状況では、第一構造部分および第二構造部分の一つまたは両方において、
一つかそれ以上の整列要素は放射を誘導、放出、および／または受け入れる手段
の能動部分の断面に少なくとも対応する空間を提供するように位置決めされ、そ
の断面はそれぞれの構造部分の第二部分にわたる対応する光学軸に沿って変換さ
れる。この方法で、こうした寸法を有する放射誘導、放出、および／または受け
入れ手段は、他の放射誘導、放出、および／または受け入れ手段と光学的に一致
するようにその空間中に配置される。
【００８１】 また別の態様では、本発明は組立体構造中で使用される第一構造部分および／
または第二構造部分に関する。
【００８２】 また、本発明の態様は組立体構造中で使用される第一構造部分を製造する方法
において、 １．第一部分および第二部分を有する基板を提供する工程と、 ２．光を誘導、放出、および／または受け入れる手段を提供する工程であって
、この手段が光学軸を画成し、この手段が基板に対して固定された関係にあり、
光学軸が基板に対して所定の関係にあるように基板の第一部分またはその上方に
位置決めされる工程と、 ３．基板またはその上方に一つかそれ以上の整列要素を提供する工程であって
、この一つかそれ以上の整列要素が、基板の第二部分またはその上方に、一つか
それ以上の整列要素が第一光学軸と第一平面に対して固定された関係にある一つ
かそれ以上の上面部分を有するように、且つ一つかそれ以上の第一整列要素が、
第一光学軸に対して所定の位置に位置決めされる一つかそれ以上の側面部分を有
するように位置決めされる工程とを具備する方法に関する。
【００８３】 好適には、工程２）および３）は、 Ｉ．基板の第一部分および第二部分の上面の少なくともほぼ全てまたはその上
方に第一材料の第一層を提供する工程であって、この第一材料が第一有効屈折率
を有する工程と、 ＩＩ．第一層の上面の少なくともほぼ全ておよび基板の第一部分の少なくとも
上方またはその上に第二材料の第二層を提供する工程であって、この第二材料が
第一有効屈折率と異なった第二有効屈折率を有する工程と、 ＩＩＩ．第二層の所定の部分を除去する工程とを具備する。
【００８４】 有利には、工程２）は、工程Ｉ）とＩＩ）の間において、第一層の上面の上お
よび基板の第二部分の少なくとも上方またはその上に第三材料の第三層を提供す
る工程を具備する。好適には、第三材料は第一層の少なくとも一部を除去する処
理に耐えられるものである。
【００８５】 また、工程ＩＩ）は第三層の上にも第二層を提供する工程を含み、 工程ＩＩＩ）は、 ａ）基板の第一部分と第二部分との上方またはその上に、除去すべき第二層の
一部を事前画定する工程と、 ｂ）第二層の事前画定部分を除去する工程とを具備することが望ましい。
【００８６】 その状況では、工程２）は、基板の第一部分の少なくとも上方またはその上の
両方に、工程ｂ）の後生じる構造上に第四材料の第四層を提供する工程であって
、第四材料が第二屈折率と異なった屈折率を有する工程を具備することがある。
【００８７】 工程ＩＩＩ）は第二層の所定の部分が位置決めされる第三層の部分をさらに除
去する工程をさらに具備することがある。
【００８８】 この状況では、工程３）は好適には基板の第二部分またはその上方の第二層の
全ての残りの部分を除去する工程をさらに具備する。
【００８９】 また、工程２）は好適にはさらに第一層の少なくともほぼ全ての部分を除去す
る工程であって、その部分が工程ｂ）で除去される第三層の部分に対応する工程
を具備する。
【００９０】 好適には、工程ＩＩＩ）はさらに基板の第二部分の上方またはその上で第三層
の少なくともほぼ全ての残りの部分を除去する工程を含む。
【００９１】 本発明の主要な利点は、工程ａ）が単一工程で部分を事前画定する工程を含む
ことである。当然だが、これは事実上あらゆる技術を使用して得られる。しかし
、現時点では、リソグラフィ工程を使用し単一マスクの使用によることが好適で
ある。
【００９２】 また、工程３）のさらに除去する工程が反応性イオンエッチングのようなエッ
チング処置等の所定の除去処置を使用して行われ、工程ＩＩ）が所定の除去工程
の際除去されないように適用されるエッチ止めのような第三材料の第三層を提供
する工程を具備することが好ましい。
【００９３】 本発明のまた別の態様は上述の組立体構造を組み立てる方法であって、 第一構造部分と第二構造部分とを提供する工程と、その後、 組立体を形成するため第一構造部分と第二構造部分とを位置決めする工程と、
最後に、 第一構造部分と第二構造部分とを互いに固定する工程を具備する方法に関する
。
【００９４】 部分を最初に配置しその後固定するこの工程は例えば、各部分の正しい機能が
不可逆的な工程である固定の前に検査できるといった幾つかの明らかな利点を有
する。
【００９５】 以下、図を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
【００９６】 本発明のハイブリッド集積処置で適用される構造の製造は標準的な半導体技術
を利用する。なお、本発明は複数の実施形態において実現されるが、ここではそ
の一部のみを説明する。
【００９７】 第一実施形態では、本発明は、導波路を保持する基板への光電子デバイスのハ
イブリッド化を行う組立体構造に関する。光電子デバイスはレーザまたは発光ダ
イオード（ＬＥＤ）のような発光素子、またはフォトダイオードのような受光素
子である。ハイブリッド集積にはレーザと導波路とを整列する工程と長期的な機
械的安定性を確保するためにレーザを基板にはんだ付けする工程とが含まれる。
【００９８】 この第一実施形態の説明は本発明に含まれる本質的な特徴の一般的な説明の役
目をも果たす。従って、この説明に含まれる全ての工程と特徴が本発明を実現す
るために必要なわけではなく、本説明は決して本発明の範囲を制限するものと解
釈されるべきものではない。組立体構造の構成は図２〜図１３を参照して工程毎
に製造手順を追っていくことで最もよく説明される。
【００９９】 図２は組立体構造が製造される第一工程を示し、この第一工程では基板１０上
に底部クラッディング層１２が蒸着される。基板１０はシリコンまたは他の無機
材料または有機材料から構成されるのが好ましく、底部クラッディング層１２は
ＳｉＯ2であるか、または後で蒸着されるコア材料とは異なった他の材料である
。図示される構造は名目上、（後方にある）第一部分と（前方にある）第二部分
とに分割される。図３では、エッチ止め１４が底部クラッディング層１２の第二
部分に蒸着される。使用されうるエッチ止め１４の材料はポリシリコン、ボロン
ドープポリシリコン、金属または他の無機材料である。次の工程は図４に示され
るようにコアガラスの蒸着層１６で構造体を覆うことからなる。コアガラス層１
６はクラッディング材料とは異なった通常ゲルマニウムドープＳｉＯ2または他
の材料である。
【０１００】 クラッディング層、エッチ止めおよびコアガラス層の蒸着は、プラズマ強化化
学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）、または他の真空蒸着技術
を使用して実行される。
【０１０１】 図５ではフォトリソグラフィ処理によって導波路コアと整列用テーパテンプレ
ートとの形成が実行される。まず、上述したようにコアガラス層がＳｉウェハ上
に蒸着される。次に、導波路コアと整列用テーパテンプレートとが同じフォトレ
ジスト処理工程でレジスト中に形成される。続くＲＩＥ処理では導波路コア１８
と整列用テーパテンプレート１９だけを残して周囲のコアガラス材料が除去され
る。本質的な水平方向の整列が行われるのはこの工程である。導波路コア１８と
整列用テーパテンプレート１９とが一つのマスク工程で同時に形成されるので、
水平方向の整列の精度は非常に精密なものとなる。
【０１０２】 一般に光学装置を取り扱う場合、入力ファセット／出力ファセットのような表
面からの後方散乱を回避するように注意することが多い。本発明においてこのこ
とを行う簡単な手段が上述したフォトリソグラフィ・マスク工程によって提供さ
れる。照明マスクを変化させることで導波路コアの端部に角度がつくように形成
されるので、この表面からの反射があってもシステムを離れるようになる。
【０１０３】 整列用テーパテンプレートによって覆われていないポリシリコン製エッチ止め
１４が湿式エッチングまたは乾式エッチングによって除去され、図６に示したよ
うに底部クラッディング層１２が露出する。導波路コア１８は電磁放射を誘導で
きるようにするための材料によって覆われていなければならない。導波路コア１
８が電磁放射を誘導できるように導波路コア１８を埋め込む材料にはいくつかの
選択肢が存在する。それら材料は屈折率のようなパラメータを考慮して決定され
る。このことは図７でなされるが、ここでは底部クラッディング層１２と同様で
ある上部クラッディング層１３が図６の構造体上に蒸着されるのが好ましい。こ
の上部クラッディング層は再びＲＩＥ処理で除去されるが、除去されるのは構造
体の第二部分からだけであるので、結果として図８の構造体が生じる。
【０１０４】 図９のエッチング処理が完了すると、底部クラッディング１２に整列用テーパ
部分２０が形成される。図８から図９に進むときに通常エッチ止めマスク１５は
除去され、整列用テーパ部分１２の上面が現れる。ここで、底部クラッディング
層１２の上面が整列用テーパ部分１２の上面と導波路コア１８が蒸着される表面
との両方を形成すること、すなわちこれらが共に同じ平面中にあるということは
重要である。これにより、整列用テーパ部分１２の上部に整列すべき物体を配置
することで非常に精密な垂直方向の整列が達成できる。
【０１０５】 図１０に示されるように整列用テーパ部分２０の隣のシリコン基板１０の露出
部分に幾つかの金属パッド２２が蒸着される。これら金属パッド２２はその後の
はんだ付けではんだを基板に結合する溶解領域の役目を果たす（図１６参照）。
このはんだ付けの後、この金属パッドはシリコン基板への伝熱路と光電子デバイ
スとの電気接点の両方の役目を果たす。金属の蒸着は電気メッキまたは真空蒸着
技術によって実行される。
【０１０６】 図１０に示されるように、組立体構造３０全体は基板１０の上に蒸着されるの
でシリコンウェハ中のトレンチまたは溝のエッチングは必要ない。
【０１０７】 ここで図１１を参照すると、光電子デバイス２４、好適な実施形態では半導体
レーザが、導波路と整列すべき能動領域２８を示すように裏返しに示されている
。能動領域２８はその光学軸が底部クラッディング層上の導波路１８の光学軸ま
での距離と等しい距離だけレーザ２４の底面より上方に高くなるように位置する
のが好ましい。能動領域の正確な位置については後述する。
【０１０８】 またレーザ２４は一つかそれ以上の整列機構（alignment feature）を保持し
、ここでは整列機構は一つかそれ以上のはんだ片２６の形態である。これらはん
だ片２６は能動領域２８が中央にくるようにレーザ２４の底面に対称的に蒸着さ
れる。はんだ片２６を蒸着させるのにレーザ２４の能動領域２８を基準として整
列させる一つの整列工程が必要であり、その精度は通常０．２μｍである。本発
明のはんだ材料としては非常に平滑な表面構造を有するＡｕＳｎ８０の電気メッ
キ片が好ましい。半導体レーザは脆弱であることが多く非常に穏やかな取り扱い
が必要である。ここではんだ片２６は「付加」物であるのでレーザ２４をエッチ
ングする必要がなく、このことは大きな利点と考えられる。
【０１０９】 整列を行うためにレーザ２４は、はんだ片２６が整列用テーパ部分２０に適合
するように図１１の矢印に従って裏返される。その後、レーザ２４は図１２で達
成されているようにはんだ片２６が整列用テーパ部分２０に当接するまで組立体
構造の第一部分に向かう方向に摺動せしめられる。この最後の操作によって、整
列用テーパ部分２０のテーパ形状がレーザ２４を案内するかまたはかみ合うので
能動領域２８が導波路コア１８に整列され、よって導波路との整列が行われる。
この時レーザ２４は整列用テーパ部分２０上に置かれるので垂直方向の整列が保
証され（上述した能動領域の垂直方向の位置参照）、はんだ片２６が整列用テー
パ部分２０を挟持するので水平方向の整列が保証される。このように垂直および
水平両方の整列が達成され、さらにはんだ片２６によって固定されるため整列用
テーパ部分２０とレーザ２４とは分離できなくなることはないながらも堅固に保
持される。
【０１１０】 水平方向の整列は能動領域２８に対するはんだ片２６の相対的な整列にしか影
響されない。すなわち、はんだ片２６が対称的に配置されている限りはんだ片２
６の離隔距離を変更してもレーザ２４と導波路１８との間の間隙が変化するだけ
で横方向のずれは生じない。図１２には、光電子デバイスを固定するためにはん
だ片２６を溶解した際の整列され且つ組み立てられた構造が示される。図１３は
図１２の構造の分解図を示すものであり、溶解したはんだ片２６を示す。
【０１１１】 図１１〜図１３で行われる整列および固定処置は図１４〜図１６を参照して詳
細に説明される。図１４は図１２の正面図を示すが、ここでははんだ片２６が整
列用テーパ部分２０の間に能動領域２８を正確に位置決めしているの分かる。ま
た、図１５の拡大図から分かるようにはんだ片２６は水平方向の整列のみに貢献
し、したがってはんだ片２６の高さは整列用テーパ部分２０の高さのみによって
制限される。なお、整列は光電子デバイスの固定の前に行われるので、完全な整
列を妨げる誤差または不正確さがあれば検出され、光電子デバイスの固定は拒否
される。
【０１１２】 整列の後、組立体構造を加熱することによって図１５〜図１６のはんだ片２６
の溶解が行われる。図１６ではハンダは隆起し、溶解しており、余分のハンダは
金属パッド２２に沿って流れ、シリコン基板１０への熱的および電気的接点を形
成する。この接点はレーザ２４への電力供給を可能にすると共に広範囲に亘って
いることによりレーザ２４の温度安定性を向上させる。さらに、レーザ２４への
ワイヤボンディングを行うと組立体はかなり加熱されるが、整列用テーパ部分２
０の上部にレーザ２４が置かれているのではんだが軟化しても問題は生じない。
【０１１３】 上記の組立体構造の説明（図１１）において能動領域２８はレーザ２４の底面
よりも上方の或る高さに位置することが示唆されていた。しかし、特定の光電子
デバイスでは、導波路１８と整列すべき領域はデバイスの内面の底面よりも上方
であって導波路コアの中心の高さに等しくない所定の高さに位置する。この場合
、整列すべき領域２８はデバイスが設置される時、導波路１８の中心に対して高
くなったりまたは低くなったりする。
【０１１４】 本発明の二つの実施形態がこの問題の解決に向けられており、第一実施形態は
能動領域が導波路コア中心より高い時適用され、第二実施形態は低い時適用され
る。
【０１１５】 まず、第一実施形態について説明する。真空蒸着によるコア層（図４の１６）
の形成の前に第二クラッディング層を蒸着することによって、導波路コア１８を
高くすることができる。これにより図５の導波路コア１８は底部クラッディング
層の上面に置かれる代わりに、底部クラッディング層１２上に配置される第二ク
ラッディング層の残りの部分の上に置かれる。こうして導波路１８は底部クラッ
ディング層１２上の第二クラッディング層の厚さに等しい距離だけ高くなる。こ
こで図９を参照すると、整列用テーパ部分２０の上面はやはり底部クラッディン
グ層１２の上面の平面中にある。第二クラッディング層の厚さはわかっているの
で、整列用テーパ部分２０の上面は導波路１８に対して正しく配置される。
【０１１６】 次に、第二実施形態について説明する。整列用テーパ部分２０の高さを増大す
ることによって、設置されるデバイスを導波路１８に対して高くすることができ
る。これは、通常クラッディング層のエッチングの後除去される図８のエッチ止
めマスクの全部または一部を残すことによって容易になされる。エッチ止め層の
元の厚さを調整することによって、設置されるデバイスは導波路に対して或る高
さだけ高くなる。
【０１１７】 一つの層の厚さだけを使用するこうした二つの明確な高さ調整によって、整列
すべき領域が光電子デバイスの底面よりも上方、すなわち光電子デバイス内の或
る高さにある時でも導波路と光電子デバイスとの垂直方向の精密な整列が可能に
なる。
【０１１８】 本発明の代替実施形態は幾つかの光子デバイスを互いに対してまたは別の物体
に対して整列することが目的である場合に関する。ここで、光子デバイスとは光
電子素子およびこれとは別の増幅導波路のような光学デバイスの両方を指す。こ
の場合には組立体構造中に導波路は存在しないことがある。整列用テーパ部分は
、図１７および図１８で説明される以下の二つの方法の何れかで配置される。 １．複数の整列用テーパ部分２０は一つのマスク工程で画成され且つ全てのテ
ーパ部分２０の上面が同じ平面中にあるように同じクラッディング層中に形成さ
れる（図１７ＡおよびＢ）。 ２．複数の整列用テーパ部分２０は上記１と同様に画成され且つ形成されるが
、一つのマスク工程が基板上の別の機構３２の画成をも行う。この別の機構３２
は光子デバイスまたは他の整列機構でよい。
【０１１９】 図１７Ａで扱われる実施形態は、二つかそれ以上の光子デバイスが同一線上に
並ぶようにハイブリッド集積される場合に利用される。上述した組立体構造中の
導波路と反対に、整列すべき光子デバイスは基板上に形成されない。二つかそれ
以上の光子デバイス２５は光入力／出力ポートを有し、これらは相互間の有効な
光結合を得るため内部で整列される。
【０１２０】 図１７Ｂおよび図１８に示される実施形態では、整列用テーパ部分とそれに取
り付けられるデバイスとは仮想の基準枠に対して方向付けされる。整列は、整列
と、特に整列用テーパ部分に対して横方向において高い精度を有する三次元位置
決めとの両方である。
【０１２１】 例えば、光子デバイスが列状となっていることが望ましい場合、こうした二つ
の実施形態が利用される。独立した基板１１上で上記の１（図１７Ｂ）で説明さ
れているように整列用テーパ部分の列が形成され、それによって内部で整列され
たデバイス２５の列が保持される。また、２（図１８）で説明されているように
、光子デバイスの列は３２のような他の機構を保持する基板上で形成されて内部
で整列されることもあり、その場合光子デバイスの列はこれらの機構に対しても
整列せしめられる。整列用テーパ部分を形成しデバイスを取り付ける手順は、図
２〜図１３を参照して説明された実施形態と本質的に同じである。
【０１２２】 本発明の一つかそれ以上のテーパ整列機構は異なった形状を有することがある
。代替実施形態では、図１９に例示されるように、内側の側面部分としてテーパ
状側面部分を提供するテーパ整列機構が形成される。ここでは組立体構造は導波
路１８とテーパ整列機構４２とを保持する基板１０上に形成される。組み立ての
精度を向上させるため、導波路１８とテーパ整列機構４２とは一回のマスク工程
で形成されるのが好ましい。また、テーパ整列機構４２の上面は導波路１８を保
持する底部クラッディング層と同じ平面にあるのが好ましい。光電子デバイス２
５の能動領域２８はテーパ整列機構４２の上部に光電子デバイス２５を位置決め
することによって導波路１８と垂直方向において整列せしめられる。能動領域２
８の付近に対称的に位置決めされるはんだ片４８のような第二整列機構は光電子
デバイス２５の下面に形成される。はんだ片４８がテーパ整列機構４２のテーパ
状側面部分に当接するまで導波路１８の方向に光電子デバイス２５を移動させる
と能動領域２８が導波路１８と水平に整列される。光電子デバイス２５を固定し
且つこの光電子デバイス２５への電気接続を提供するために、はんだ片が溶解せ
しめられて金属化領域４４への結合電気接続が形成される。また、第二整列機構
は一つかそれ以上のシリカ構造体といったはんだ片４８以外の構造体によって形
成されることもある。この場合、光電子デバイス２５の固定と電気接続は金属化
領域４６への結合電気接続を形成するはんだ片５０によって形成される。
【０１２３】 本発明の原理は、基板上の異なった位置にデバイスと構造体を位置決めし整列
する精密な方法を提供する。幾つかの三次元位置決めおよび整列機構は、上述し
た実施形態の何れかと結合することによって実現可能である。また、整列と位置
決めを含むハイブリッド統合は、非常に多くの種類の光子デバイスを対象として
おり、本発明の範囲をさらに拡大している。
【０１２４】 また、本発明の組立体構造は組立体構造上の一つかそれ以上の光電子デバイス
をシールするのに適した組立体を提供する。
【０１２５】 図２０は、ガラス導波路と整列機構とを形成する処理工程が、保護のため電子
デバイスの周囲に気密はんだシールを形成する必要な工程と統合される応用の例
を示す。
【０１２６】 図２０Ａは、本発明の好適な実施形態による組立体構造の上面図を示す。導波
路１８の形成と平行して、設置された光電子デバイス２５と導波路１８の光入力
／出力端との周囲にガラスリング３２が形成される。ガラスリング３２は、組立
体構造を形成するために使用されたのと同じ処理工程、マスクおよび材料を使用
して形成される。ガラスリング３２の上部は図２０Ｂの断面図で見られるように
金属化領域３５とはんだシールリング３７とを保持する。ガラスリング３２は導
波路構造の底部クラッディング層３１および上部クラッディング層５１および基
台３６と連続的に交差する。蓋４０は蓋４０上ではんだシールリング３７と金属
化領域３５との間の接点が形成されるように組立体構造上に蓋４０を位置決めす
ることによって、組立体構造にはんだ付けされる。組立体を加熱することで、蓋
４０は固定され、デバイスがシールされる。蓋４０はシリコンからなるのが好ま
しい。
【０１２７】 基台３６上においてガラスリング３２の下面は好適には高ドープポリシリコン
からなる導電性フィードスルー３９を包囲する。フィードスルー３９はワイヤま
たはリボンボンド３３によって相互接続される金属化領域３５に接続される。図
２０Ａに見られるように、金属化領域３５はボンド３３およびフィードスルー３
９と共に、シールの外側からシールされた光電子デバイスへの電気接続を形成す
る。また、電気接続は基板１０の上面および底面を電気接続する垂直フィードス
ルー４１によって形成されることもある。
【０１２８】 上述したように、シールを提供するのに必要な構成作業は導波路と整列機構と
を形成するために使用される処理工程に含まれる。
【０１２９】 基台３６とガラスリング３２の下部とは（図５および図９に関連して説明され
た工程と同様に）導波路底部クラッディング層３１と整列用テーパ３４とを構成
するのと同じ処理工程とマスクで形成される。また、ポリシリコンフィードスル
ー３９の構成は図６に関連して説明されたのと同じ処理工程でなされる。同様に
、金属化領域３５は図１０に関連して説明された金属化領域２２を形成するため
に使用された処理工程で形成される。
【０１３０】 はんだシールリング３７は図２０Ｂに示されるような金属化ガラス隆起部３２
に適用されるが、これは金属化領域３５と蓋４０とにも適用されることがある。
はんだシールリング３７は半導体デバイスを第一表面上に設置するために使用さ
れるはんだ合金より低い融点を有する合金からなるのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ハイブリッド集積ポンプレーザと導波路を含む通常の光チップを示す。
【図２】 組立体構造を製造する第一工程を示し、ここでは底部クラッディング層がシリ
コン基板上に蒸着されている。
【図３】 底部クラッディング層の一部の上に適用されるポリシリコン製エッチ止めを示
す。
【図４】 図３の構造上に適用されるコアガラスの層を示す。
【図５】 導波路と整列用テーパテンプレートとを画成するエッチング工程後の図４の構
造を示す。
【図６】 アクセス可能なポリシリコン製エッチ止めを除去した後の図５の構造を示す。
【図７】 図６の構造上に適用される幾つかの上部クラッディング層を示す。
【図８】 上部クラッディング層と整列用テーパテンプレートの前部をエッチングによっ
て除去した後の図７の構造を示す。
【図９】 整列用テーパ部分を完成する図８の構造の連続エッチングを示す。
【図１０】 図９の構造上に適用されるレーザ電極と熱経路の役目を果たす金属パッドを示
す。
【図１１】 図１０の構造上に適用される光子デバイスを示す。
【図１２】 固定のためはんだ片を溶解する際の整列された組立体構造を示す。
【図１３】 溶解されたはんだ片を示す図１２の構造の分解図を示す。
【図１４】 整列された組立体構造の正面図である。
【図１５】 はんだ片、整列用テーパ部分および金属パッドを示す図１４の拡大図である。
【図１６】 はんだ片を溶解した後の図１５と同じ図を示す。
【図１７】 光子デバイスを伴う整列用テーパ部分の列を示す。
【図１８】 他の機構をも保持する基板上の光子デバイスを伴う整列用テーパ部分の列を示
す。
【図１９】 本発明のテーパ整列機構の代替実施形態を示す。
【図２０】 本発明による組立体構造に有効なシールが提供される場合の上面図および断面
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ， ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ， ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ポールセン，モーゲンス リスホルト デンマーク国，デーコー−2100 コペンハ ーゲン エー，４．テーホー．，ノルドレ フリハウンスガーデ 57 Ｆターム(参考） 2H047 KA03 MA07 NA01 PA03 PA05 PA24 QA02 TA05 TA41 【要約の続き】

Claims (82)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 底部クラッディング層を保持する基板であって、該底部クラ
    ッディング層が第一部分と第二部分とを具備し、各部分が距離ｄだけ離れた上面
    と底面とを具備する基板と、 上面および底面と光を受け入れる入力端とを具備する光導波路であって、該光
    導波路が第一光学軸を画成し、該光導波路の底面が前記底部クラッディング層の
    底面よりも上方の距離ｄより大きいかまたはそれと等しい距離に位置決めされる
    光導波路と、 前記底部クラッディング層の第二部分に形成される一つかそれ以上の第一整列
    機構であって、該第一整列機構が前記底部クラッディング層の第一部分の上面と
    本質的に同じ平面中にある上面を有し、前記一つかそれ以上の第一整列機構がさ
    らに前記第一光学軸と少なくとも実質的に平行な方向の第一テーパ状側面部分と
    第二テーパ状側面部分とを具備する一つかそれ以上の第一整列機構と、 前記光導波路内の電磁放射を誘導するように光導波路を取り囲む上部クラッデ
    ィング層とを具備する組立体構造。
  2. 【請求項２】 一組の電気接点パッドをさらに具備する請求項１に記載の組
    立体構造。
  3. 【請求項３】 前記光導波路の底面が前記底部クラッディング層の底面より
    も上方の距離ｄにほぼ等しい距離にある該底部クラッディング層の上面上に位置
    決めされる請求項１または２に記載の組立体構造。
  4. 【請求項４】 能動部分と光出力ポートを具備する光電子デバイスであって
    、前記光導波路の光を受け入れる入力端と該光電子デバイスの光出力ポートとの
    間の垂直方向の整列を得るために光電子デバイスを前記第一整列機構の上部に配
    置することによって、該光出力ポートが光導波路の入力端と光学的に整列される
    光電子デバイスをさらに具備する請求項１〜３のいずれか一つに記載の組立体構
    造。
  5. 【請求項５】 前記光電子デバイスが一つかそれ以上の第二整列機構をさら
    に具備し、前記光導波路の光を受け入れる入力端が前記光電子デバイスの光出力
    ポートと水平方向に整列せしめられるように一つかそれ以上の第二整列機構が前
    記第一整列機構の第一テーパ状側面部分と第二テーパ状側面部分とに当接する請
    求項４に記載の組立体構造。
  6. 【請求項６】 光出力ポートと能動部分と一つかそれ以上の第二整列機構と
    を具備する光電子デバイスであって、前記光導波路の光を受け入れる入力端が前
    記光電子デバイスの光出力ポートと整列せしめられるように一つかそれ以上の第
    二整列機構が前記第一整列機構の第一テーパ状側面部分と第二テーパ状側面部分
    とに当接する光電子デバイスをさらに具備する請求項１〜３のいずれか一つに記
    載の組立体構造。
  7. 【請求項７】 前記光電子デバイスの能動部分が前記第一光学軸と少なくと
    もほぼ一致する第二光学軸を画成する請求項４〜６のいずれか一つに記載の組立
    体構造。
  8. 【請求項８】 前記光電子デバイスの下方の第一整列機構の上部にエッチ止
    め層が提供される請求項４〜７のいずれか一つに記載の組立体構造。
  9. 【請求項９】 当該組立体の形成の間、前記光導波路と前記第一整列機構と
    の配置が単一のマスクを使用してなされる請求項１〜８のいずれか一つに記載の
    組立体構造。
  10. 【請求項１０】 二つの第一整列機構がテーパ状側面部分を提供し、該二つ
    の整列機構が前記光電子デバイスの能動部分の幅より大きい距離だけ離れている
    請求項１〜９のいずれか一つに記載の組立体構造。
  11. 【請求項１１】 前記第二整列機構が前記第一整列機構の外壁に少なくとも
    部分的に係合するようにはんだ片を具備し、該はんだ片は光電子デバイスの底部
    に配置される請求項５〜１０のいずれか一つに記載の組立体構造。
  12. 【請求項１２】 前記光電子デバイスの底部に少なくとも二つのはんだ片が
    配置される請求項１１に記載の組立体構造。
  13. 【請求項１３】 前記光電子デバイスが前記基板の露出部分上に形成される
    接点パッドにはんだ付けされる請求項４〜１２のいずれか一つに記載の組立体構
    造。
  14. 【請求項１４】 前記光電子デバイスが半導体レーザダイオードを具備する
    請求項４〜１３のいずれか一つに記載の組立体構造。
  15. 【請求項１５】 前記光電子デバイスがＬＥＤまたはフォトダイオードを具
    備する請求項４〜１３のいずれか一つに記載の組立体構造。
  16. 【請求項１６】 前記基板が前記光電子デバイスを少なくとも部分的に取り
    囲む隆起部を保持し、当該組立体構造が前記光電子デバイスと前記導波路の入力
    端をシールするため隆起部にはんだ付けされる蓋をさらに具備する請求項４〜６
    のいずれか一つに記載の組立体構造。
  17. 【請求項１７】 光電子デバイスと光導波路とを組み立てる組立体構造を形
    成する方法であって、光導波路が光電子デバイスの出力ポートから放出される光
    を受け入れる光入力端を備える方法において、 基板上に底部クラッディング層を提供する工程であって、該底部クラッディン
    グ層が第一部分と第二部分とを具備し、各部分が距離ｄだけ離れた上面と底面と
    を具備する工程と、 前記底部クラッディング層の少なくとも一部の上にコア層を提供する工程と、 前記コア層中に前記光導波路を形成する工程であって、前記光導波路が平面中
    の第一光学軸に沿って延び且つ前記底部クラッディング層の第一部分の底面から
    距離ｄより大きいかまたはそれと等しい距離において延びる工程と、 第一整列機構の少なくとも一つの上面が前記底部クラッディング層の第一部分
    の上面と本質的に同じ平面中にあるように前記底部クラッディング層の第二部分
    中に一つかそれ以上の第一整列機構を形成する工程であって、前記一つかそれ以
    上の第一整列機構を形成する前記工程が前記第一光学軸と少なくとも実質的に平
    行な方向の第一第一テーパ状側面部分と第二テーパ状側面部分とを形成する工程
    を含む工程とを具備する方法。
  18. 【請求項１８】 前記光電子デバイスの出力ポートを前記光導波路の光入力
    端に整列する工程であって、前記整列が垂直方向の整列を得るように前記光電子
    デバイスを前記一つかそれ以上の整列機構の上部に配置する工程を含む工程をさ
    らに具備する請求項１７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記光導波路が前記底部クラッディング層の底面よりも上
    方の距離ｄとほぼ等しい距離にある該底部クラッディング層の上面上で延びる請
    求項１７または１８に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記光電子デバイスが一つかそれ以上の第二整列機構をさ
    らに具備し、前記光電子デバイスの出力ポートを光導波路の光入力端と整列する
    工程はこれらが水平方向に整列するように前記第二整列機構を前記第一整列機構
    の第一テーパ状側面部分と第二テーパ状側面部分とに当接させる工程をさらに具
    備する請求項１８または１９に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記光導波路と前記第一整列機構との配置が単一のマスク
    を使用してなされる請求項１７〜２０のいずれか一つに記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記光電子デバイスの下方の第一整列機構の上部にエッチ
    止め層が提供される請求項１８〜２１のいずれか一つに記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記コア層を蒸着する前に前記底部クラッディング層の第
    二部分の少なくとも一部にエッチ止め層が提供され、該コア層が該底部クラッデ
    ィング層の第一部分と第二部分との両方の上に延びそれによって前記エッチ止め
    層の少なくとも一部を覆い、 前記光導波路と前記第一整列機構との形成が、 ａ）単一のマスク処理によって前記コア層中に光導波路と第一整列機構との水
    平構成を画成する工程と、 ｂ）コア層を部分的に除去して該コア層中に光導波路を形成すると共に第一整
    列機構を画成する工程と、 ｃ）前記コア層によって覆われていない前記エッチング層の部分を除去する工
    程と、 ｄ）前記コア層中に形成される前記光導波路と、必要に応じて前記一つかそれ
    以上の整列機構とを少なくとも部分的に覆うように上部クラッディング層を提供
    する工程と、 ｅ）前記底部クラッディング層中に第一整列機構を形成するように、上部クラ
    ッディング層とコア層と底部クラッディング層の少なくとも一部とを除去する工
    程とを具備する請求項１７〜２２のいずれか一つに記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記底部クラッディング層中に形成される一つかそれ以上
    の整列機構を画成するエッチ止め層を除去する工程をさらに具備する請求項２３
    および請求項１７〜２１のいずれか一つに記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記工程ｅ）における除去が、前記第一整列機構によって
    覆われていない基板の部分を露出するように、前記底部クラッディング層の前記
    第二部分をエッチングする工程を具備する請求項２３に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記工程ｅ）が反応性イオンエッチングによってエッチン
    グする工程を具備する請求項２３〜２５のいずれか一つに記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記光電子デバイスを整列する時に前記第一整列機構の外
    壁に少なくとも部分的に係合するように一つかそれ以上の第二整列機構が光電子
    デバイスの底部に配置される請求項１７〜２６のいずれか一つに記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記第二整列機構がはんだ片を具備する請求項２７に記載
    の方法。
  29. 【請求項２９】 少なくとも二つのはんだ片が前記光電子デバイスの底部に
    配置される請求項２８に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 前記基板の露出部分において前記整列機構の傍に形成され
    る一つかそれ以上の接点パッドに前記光電子デバイスをはんだ付けする工程をさ
    らに具備する請求項１８〜２９のいずれか一つに記載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記光電子デバイスが半導体レーザダイオードを具備する
    請求項１７〜３０のいずれか一つに記載の方法。
  32. 【請求項３２】 前記光電子デバイスがＬＥＤまたはフォトダイオードを具
    備する請求項１７〜３０のいずれか一つに記載の方法。
  33. 【請求項３３】 前記光電子デバイスを少なくとも部分的に取り囲む隆起部
    を前記基板上に形成する工程と、 蓋を提供する工程と、 光電子デバイスと前記導波路の入力端とをシールするために前記蓋を前記隆起
    部にはんだ付けする工程とをさらに具備する請求項１７〜３２のいずれか一つに
    記載の方法。
  34. 【請求項３４】 上部に配置される一つかそれ以上の第一整列機構を有する
    基板と、 第一光学軸に沿って光を受け入れる光入力ポートまたは光を放出する光出力ポ
    ートを有すると共に上部に配置される一つかそれ以上の第二整列機構を有する底
    面を有する第一光子デバイスとを備える前記組立体構造において、 前記一つかそれ以上の第一整列機構または第二整列機構が前記第一光学軸と少
    なくとも実質的に平行な方向にテーパである第一側面部分と第二側面部分とを形
    成することと、 前記第一光子デバイスが前記一つかそれ以上の第一整列機構の少なくとも一つ
    の上部に位置決めされ、それによって前記一つかそれ以上の第一整列機構の二つ
    かそれ以上の表面部分が前記一つかそれ以上の第二整列機構の二つかそれ以上の
    表面部分に当接し、該当接する表面部分が前記第一側面部分と前記第二側面部分
    とを具備することとを特徴とする組立体構造。
  35. 【請求項３５】 第二光学軸に沿って光を受け入れる光入力ポートまたは光
    を放出する光出力ポートを有すると共に上部に配置される一つかそれ以上の第二
    整列機構を有する底面を有する第二光子デバイスであって、 前記一つかそれ以上の第一整列機構または第二整列機構が前記第二光学軸と少
    なくとも実質的に平行な方向にテーパである第三側面部分と第四側面部分とを提
    供し、 前記第二光子デバイスが前記一つかそれ以上の第一整列機構の少なくとも一つ
    の上部に位置決めされ、それによって前記一つかそれ以上の第一整列機構の二つ
    かそれ以上の表面部分が前記一つかそれ以上の第二整列機構の二つかそれ以上の
    表面部分に当接し、該当接する表面部分が前記第三側面部分と前記第四側面部分
    とを具備する第二光子デバイスをさらに具備する請求項３４に記載の組立体構造
    。
  36. 【請求項３６】 前記光子デバイスの光入力ポートまたは光出力ポートが前
    記基板に対して所定の方向と高さとを有する請求項３４または３５に記載の方法
    。
  37. 【請求項３７】 前記第一光子デバイスが光入力ポートを具備すると共に前
    記第二光子デバイスが光出力ポートを具備し、且つこれら光子デバイスは第一光
    子デバイスの光入力ポートが第二光子デバイスの光出力ポートに整列されるよう
    に位置決めされる請求項３５または３６に記載の組立体構造。
  38. 【請求項３８】 前記第一光子デバイスと前記第二光子デバイスとの両方が
    光出力ポートを具備し、これら光子デバイスは二つの少なくともほぼ平行な光経
    路に沿って二つの光出力ポートが整列されるように位置決めされる請求項３５ま
    たは３６に記載の方法。
  39. 【請求項３９】 前記第一光学軸と前記第二光学軸とが少なくともほぼ平行
    である請求項３５または３６に記載の組立体構造。
  40. 【請求項４０】 前記第一光子デバイスおよび／または前記第二光子デバイ
    スの第二整列機構が一つかそれ以上のはんだ片を具備する請求項３４〜３９のい
    ずれか一つに記載の方法。
  41. 【請求項４１】 光子デバイスの底部に少なくとも二つのはんだ片が配置さ
    れる請求項４０に記載の組立体構造。
  42. 【請求項４２】 前記一つかそれ以上の第一整列機構の高さは垂直方向に整
    列するように調整される請求項３５〜４１のいずれか一つに記載の組立体構造。
  43. 【請求項４３】 光子デバイスが光ファイバまたは平面導波路といった光導
    波路等の受動光学素子を具備する請求項３４〜４２のいずれか一つに記載の組立
    体構造。
  44. 【請求項４４】 光子デバイスが、レーザダイオード、ＬＥＤまたはフォト
    ダイオードといった光電子デバイスを具備する請求項３４〜４３のいずれか一つ
    に記載の組立体構造。
  45. 【請求項４５】 光子デバイスがファイバ増幅器のような光増幅器等の能動
    導波路素子を具備する請求項３４〜４４のいずれか一つに記載の組立体構造。
  46. 【請求項４６】 上部に配置される一つかそれ以上の第一整列機構を有する
    基板を提供する工程と、 第一光学軸に沿って光を受け入れる光入力ポートまたは光を放出する光出力ポ
    ートを有すると共に上部に配置される一つかそれ以上の第二整列機構を有する底
    面を有する第一光子デバイスを提供する工程とを具備し、 前記一つかそれ以上の第一整列機構または第二整列機構が前記第一光学軸と少
    なくとも実質的に平行な方向にテーパである第一側面部分と第二側面部分とを形
    成し、 前記一つかそれ以上の第一整列機構の少なくとも一つの上部に前記第一光子デ
    バイスを位置決めする工程であって、それによって前記一つかそれ以上の第一整
    列機構の二つかそれ以上の表面部分が前記一つかそれ以上の第二整列機構の二つ
    かそれ以上の表面部分に当接し、該当接する表面部分が前記第一側面部分と第二
    側面部分とを具備する工程とを具備する組立体構造を形成する方法。
  47. 【請求項４７】 第二光学軸に沿って光を受け入れる光入力ポートまたは光
    を放出する光出力ポートを有すると共に上部に配置される一つかそれ以上の第二
    整列機構を有する底面を具備する第二光子デバイスを提供する工程を具備し、 前記一つかそれ以上の第一整列機構または第二整列機構が前記第二光学軸と少
    なくとも実質的に平行な方向にテーパである第三側面部分と第四側面部分とを提
    供し、 前記第二光子デバイスを前記一つかそれ以上の第一整列機構の少なくとも一つ
    の上部に位置決めする工程であって、それによって前記一つかそれ以上の第一整
    列機構の二つかそれ以上の表面部分が前記一つかそれ以上の第二整列機構の二つ
    かそれ以上の表面部分に当接し、該当接する表面部分が前記第三側面部分と第四
    側面部分とを具備する工程をさらに具備する請求項４６に記載の方法。
  48. 【請求項４８】 前記光子デバイスの光入力ポートまたは光出力ポートが前
    記基板に対して所定の方向と高さとを有する請求項４６または４７に記載の方法
    。
  49. 【請求項４９】 前記第一光子デバイスが光入力ポートを具備すると共に前
    記第二光子デバイスが光出力ポートを具備し、且つこれら光子デバイスは第一光
    子デバイスの光入力ポートが第二光子デバイスの光出力ポートに整列されるよう
    に位置決めされる請求項４７または４８に記載の方法。
  50. 【請求項５０】 前記第一光子デバイスと前記第二光子デバイスとの両方が
    光出力ポートを具備し、これら光子デバイスは二つの少なくともほぼ平行な光経
    路に沿って二つの光出力ポートが整列されるように位置決めされる請求項４７ま
    たは４８に記載の方法。
  51. 【請求項５１】 前記光子デバイスは前記第一光学軸と前記第二光学軸とが
    少なくともほぼ平行になるように位置決めされる請求項４７または４８に記載の
    方法。
  52. 【請求項５２】 前記第一光子デバイスおよび／または前記第二光子デバイ
    スの第二整列機構が一つかそれ以上のはんだ片を具備する請求項４６〜５１のい
    ずれか一つに記載の方法。
  53. 【請求項５３】 光子デバイスの底部に少なくとも二つのはんだ片が配置さ
    れる請求項５２に記載の方法。
  54. 【請求項５４】 前記第一整列機構の高さは垂直方向に整列するように調整
    される請求項４６〜５３のいずれか一つに記載の方法。
  55. 【請求項５５】 前記第一整列機構と前記第二整列機構との係合により水平
    方向の整列が保証される請求項４６〜５４のいずれか一つに記載の方法。
  56. 【請求項５６】 光子デバイスが光ファイバまたは平面導波路といった光導
    波路等の受動光学要素を具備する請求項４６〜５５のいずれか一つに記載の方法
    。
  57. 【請求項５７】 光子デバイスが、レーザダイオード、ＬＥＤまたはフォト
    ダイオードといった光電子デバイスを具備する請求項４６〜５５のいずれか一つ
    に記載の方法。
  58. 【請求項５８】 光子デバイスがファイバ増幅器のような光増幅器等の能動
    導波路素子を具備する請求項４６〜５５のいずれか一つに記載の方法。
  59. 【請求項５９】 第一の下方構造部分と第二の上方構造部分とを具備する組
    立体構造において、 第一の構造部分が、 第一基板であって、その上面が第一平面を画成すると共に該基板が第一部分と
    第二部分とを備える第一基板と、 前記第一基板の前記第一部分上またはその上方に固定した関係で位置決めされ
    る第一放射誘導、放出、および／または受け入れ手段であって、該手段が前記第
    一平面と少なくともほぼ平行に延びる第一光学軸を画成する第一放射誘導、放出
    、および／または受け入れ手段と、 前記第一基板の前記第二部分またはその上方に位置決めされる一つかそれ以上
    の第一整列要素であって、該一つかそれ以上の整列要素が前記第一光学軸および
    前記第一平面と固定された関係にある一つかそれ以上の上面部分を有し、且つ一
    つかそれ以上の第一整列要素が前記第一光学軸に対して所定の位置に位置決めさ
    れる一つかそれ以上の第一整列要素とを具備し、 第二の構造部分が、 前記第一平面と少なくともほぼ平行である第二平面を画成する下面を有する第
    二基板と、 放射を誘導、放出、および／または受け入れる第二手段であって、該第二手段
    が前記第二光学軸を画成し前記第二基板の下方に固定された関係で位置決めされ
    る第二手段と、 前記第二基板の下方に位置決めされる一つかそれ以上の第二整列要素であって
    、該一つかそれ以上の第二整列要素が前記第二光学軸に対して所定に位置に位置
    決めされる一つかそれ以上の側面部分を有する一つかそれ以上の第二整列要素と
    を具備し、 前記第二の構造部分が前記第二光学軸と前記第二平面とに対して固定された関
    係にある一つかそれ以上の下面部分を有し、 前記一つかそれ以上の第一整列要素および第二整列要素は前記第一光学軸およ
    び第二光学軸が少なくともほぼ一致する時、 前記一つかそれ以上の第一整列要素の一つかそれ以上の上面部分の少なくとも
    一部が前記第二構造部分の一つかそれ以上の下面部分の少なくとも一部に当接し
    、 前記一つかそれ以上の第一整列要素の一つかそれ以上の側面部分の少なくとも
    一部が前記一つかそれ以上の第二整列要素の前記一つかそれ以上の側面部分の少
    なくとも一部に当接し、 前記一つかそれ以上の第一整列要素および第二整列要素の少なくとも一つの前
    記当接する側面部分が前記第一光学軸から０〜９０度異なる角度で異なった平面
    に延びる少なくとも二つの表面部分を具備するよう相対的に位置決めされる組立
    体構造。
  60. 【請求項６０】 前記当接する側面部分と上面部分および下面部分とが、前
    記第一平面の上に垂直に突出する時、前記第一平面中の範囲内にあるように位置
    決めされ、その範囲が、前記第一平面の上に垂直に突出する時前記第一部分と第
    二部分との間の重なり合いとして画成される請求項５９に記載の組立体。
  61. 【請求項６１】 前記第一構造部分と第二構造部分とが各々さらに当接また
    は係合しそれによって前記第一部分と第二部分との接点パッドの間の電気接触を
    提供するよう位置決めされる一組の電気接点パッドを具備する請求項５９または
    ６０に記載の組立体構造。
  62. 【請求項６２】 前記第二整列要素が少なくとも一つ、例えば少なくとも二
    つといったはんだ片を具備する請求項５９〜６１のいずれか一つに記載の組立体
    構造。
  63. 【請求項６３】 前記第一構造要素が前記第二部分の前記少なくとも一つの
    はんだ片に当接または係合するよう位置決めされる少なくとも一つの接点パッド
    を具備する請求項６２に記載の組立体構造。
  64. 【請求項６４】 前記第一部分と第二部分とが前記はんだ片と接点パッドと
    の間のはんだ付けのような係合によって少なくとも部分的に固定式に相互接続さ
    れる請求項６３に記載の組立体構造。
  65. 【請求項６５】 前記第一構造部分と第二構造部分との少なくとも一つの前
    記放射誘導、放出、および／または受け入れ手段が、 前記光学軸が導波路の縦軸によって画成される光ファイバまたは平面導波路と
    いった導波路と、 前記光学軸が、光エミッタによって放出される放射の対称軸として画成される
    、半導体レーザダイオードまたはＬＥＤといった光エミッタと、および／または 前記光学軸が前記導波路の縦軸によって画成されるファイバ増幅器といった光
    増幅器等の能動導波路素子とを具備する請求項５９〜６４のいずれか一つに記載
    の組立体構造。
  66. 【請求項６６】 前記第一構造部分中で前記一つかそれ以上の上面部分が放
    射を誘導、放出、および／または受け入れる前記第一手段の下部側面を少なくと
    もほぼ具備する平面を画成する請求項５９〜６５のいずれか一つに記載の組立体
    構造。
  67. 【請求項６７】 前記第一構造部分と第二構造部分との一つの前記当接する
    側面部分が放射を誘導、放出、および／または受け入れる対応する前記手段から
    見て内向きまたは外向きテーパ部分を画成する請求項５９〜６６のいずれか一つ
    に記載の組立体構造。
  68. 【請求項６８】 前記第一構造部分と第二構造部分との一つまたは両方で前
    記一つかそれ以上の整列要素が放射を誘導、放出、および／または受け入れる前
    記手段の能動部分の断面に少なくとも対応する空間を提供するように位置決めさ
    れ、前記断面が前記対応する構造部分の前記第二部分にわたる対応する光学軸に
    沿って変換される請求項６７に記載の組立体構造。
  69. 【請求項６９】 請求項５９〜６８のいずれか一つに記載の組立体構造中で
    使用される第一構造部分。
  70. 【請求項７０】 請求項５９〜６８のいずれか一つに記載の組立体構造中で
    使用される第二構造部分。
  71. 【請求項７１】 請求項５９〜６８のいずれか一つに記載の組立体構造中で
    使用される第一構造部分を製造する方法であって、前記方法が、 １．第一部分および第二部分を有する基板を提供する工程と、 ２．光を誘導、放出、および／または受け入れる手段を提供する工程であって
    、前記手段が光学軸を画成し、前記手段が、前記基板に対して固定された関係に
    あり、前記光学軸が前記基板に対して所定の関係にあるように、前記基板の前記
    第一部分またはその上方に位置決めされる工程と、 ３．前記基板またはその上方に一つかそれ以上の整列要素を提供する工程とを
    具備し、前記一つかそれ以上の整列要素が前記基板の前記第二部分またはその上
    方に、該一つかそれ以上の整列要素が前記第一光学軸および前記第一平面に対し
    て固定された関係にある一つかそれ以上の上面部分を有するように、且つ一つか
    それ以上の整列要素が前記第一光学軸に対して所定の位置に位置決めされる一つ
    かそれ以上の側面部分を有するように位置決めされる方法。
  72. 【請求項７２】 前記工程２）および工程３）が、 Ｉ．前記基板の前記第一部分および第二部分の上面の少なくともほぼ全てまた
    はその上方に第一材料の第一層を提供する工程であって、前記第一材料が第一有
    効屈折率を有する工程と、 ＩＩ．前記第一層の上面の少なくともほぼ全ておよび前記基板の前記第一部分
    の少なくとも上方またはその上に第二材料の第二層を提供する工程であって、前
    記第二材料が前記第一有効屈折率と異なった第二有効屈折率を有する工程と、 ＩＩＩ．前記第二層の所定の部分を除去する工程とを具備する請求項７１に記
    載の方法。
  73. 【請求項７３】 工程２）が工程Ｉ）および工程ＩＩ）の間に、前記第一層
    の上面および前記基板の第二部分の少なくとも上方またはその上に第三材料の第
    三層を提供する工程であって、前記第三材料が前記第一層の少なくとも一部を除
    去する処理に耐えられるものである工程を具備する請求項７２に記載の方法。
  74. 【請求項７４】 工程ＩＩ）が前記第三層の上にも第二層を提供する工程を
    具備し、 工程ＩＩＩ）が、 ａ）前記基板の前記第一部分および第二部分の上方またはその上の両方に除去
    すべき第二層の一部を事前画定する工程と、 ｂ）前記第二層の事前画定部分を除去する工程とを具備する請求項７３に記載
    の方法。
  75. 【請求項７５】 工程２）が前記基板の第一部分の少なくとも上部またはそ
    の上に工程ｂ）の後生じる前記構造上に第四材料の第四層を提供する工程であっ
    て、前記第四材料が前記第二屈折率と異なった屈折率を有する工程を具備する請
    求項７４に記載の方法。
  76. 【請求項７６】 工程ＩＩＩ）が前記第二層の所定の部分が位置決めされる
    第三層の部分を除去する工程をさらに具備する請求項７４または７５に記載の方
    法。
  77. 【請求項７７】 工程３）が前記基板の前記第二部分またはその上方で前記
    第二層の全ての残りの部分を除去する工程をさらに具備する請求項７６に記載の
    方法。
  78. 【請求項７８】 工程２）が工程ｂ）の間に除去される前記第三層の部分に
    対応する前記第一層の少なくともほぼ全ての部分を除去する工程をさらに具備す
    る請求項７６または７７に記載の方法。
  79. 【請求項７９】 工程ＩＩＩ）が前記基板の第二部分の上方またはその上で
    前記第三層の少なくともほぼ全ての残りの部分を除去する工程をさらに具備する
    請求項７４〜７７の何れかに記載の方法。
  80. 【請求項８０】 工程ａ）が好適にはリソグラフィ処理を使用し単一のマス
    クを使用することによって単一の処置で前記部分を事前画定する工程を具備する
    請求項７４に記載の方法。
  81. 【請求項８１】 工程３）のさらに除去する工程が反応性イオンエッチング
    のようなエッチング処理等の所定の除去処置を使用して行われ、 工程ＩＩ）が前記所定の除去工程の間に除去されないように適用されるエッチ
    止めのような第三材料の第三層を提供する工程を具備する請求項７４に記載の方
    法。
  82. 【請求項８２】 請求項５９〜６８のいずれか一つに記載の組立体構造を組
    み立てる方法において、 前記第一構造部分と第二構造部分とを提供する工程と、 前記組立体を形成するため前記第一構造部分と第二構造部分とを位置決めする
    工程と、 前記第一構造部分と第二構造部分とを互いに固定する工程とを具備する方法。
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