JP2003529213A - 光ファイバと光電子素子との受動的位置合わせのための方法およびデバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、光ファイバと光電子素子との受動的位置合わせのための方法およびデバイスに関するものである。本発明においては、基板層と第１層と少なくとも１つの活性領域を有する第２層とを備えてなる少なくとも１つの光電子素子を使用し、この素子を、第２層が支持体を向くようにして支持体上に配置し、素子を、コーティング材料によって、支持体を起点として第１層を超える高さ位置にまで少なくとも部分的にコーティングし、活性領域に対向した基板部分を第１層の高さ位置にまで選択的に除去し、これにより、光ファイバの端部を受領し得るキャビティを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、少なくとも１つの光ファイバと少なくとも１つの光電子素子（光電
子光学的素子、オプトエレクトロニクス素子）とを正確に組み立てるという目的
のためにこれらを受動的に位置合わせし得るような方法およびデバイスに関する
ものである。

【０００２】 光電子素子は、光検出器や発光器（例えば、ダイオードタイプの発光器やレー
ザータイプの発光器）とすることができる。

【０００３】 本発明は、特に、少なくとも１つの光ファイバと少なくとも１つのＶＣＳＥＬ
（vertical cavity surface emitting laser）すなわち縦型キャビティ表面発光
レーザーとからなる組立体、または、少なくとも１つの光ファイバとプレーナ型
光検出器とからなる組立体、に対して適用される。

【０００４】 本発明は、高処理能力を有したファイバリンク（例えば、コネクタ付きの光フ
ァイバケーブル）を備えた光電子素子の組立に対して、特に応用される。

【０００５】 また、本発明は、多数の光ファイバと、並置された多数の光電子素子と、から
なる複数の並列組立体に対して適用される。

【０００６】 本発明の他の格別の応用は、以下のようなものである。 −単一コアまたは複数コアを使用した集積型光ケーブルの製造。すなわち、複
数の端部コネクタと、各端部コネクタ内に組み付けられた制御回路と、を備えた
ケーブル。 −カードの２つの領域を連結する少なくとも１つの光ファイバを使用している
カード上における光学的相互連結。 −光ファイバと光学回路と制御回路とを連結することを必要とするようなすべ
ての応用。

【０００７】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】

光ファイバとレーザー発光器との連結においては、この素子（すなわち、この
レーザー発光器）と光ファイバとの間の正確な位置合わせを必要とする。通常は
、１０μｍに近いような位置合わせが必要とされる。要求される精度は、単一モ
ードの光ファイバどうしの場合よりも、高度なものでさえすらある。光ファイバ
と検出素子（例えば、光検出器として動作するＶＣＳＥＬ）との連結においても
、光ファイバと発光素子との間の連結と同じ精度が要求される。

【０００８】 光ファイバとレーザー発光器との連結を例にとって説明すると、通常的に使用
されている技術においては、レーザー発光器に対して電力を供給することにより
レーザービームを発生させながら、光ファイバとレーザー発光器とを能動的に位
置合わせしている。位置合わせが完了した後には、半田付けによってあるいは接
着剤を使用することによって、レーザー発光器に対して固定される。

【０００９】 この能動的位置合わせ技術においては、組立体を形成するために大きなコスト
がかかってしまう。

【００１０】 この理由のために、受動的位置合わせ技術が想定されている。受動的位置合わ
せの場合には、光ファイバと発光素子または受光素子との間の相対的位置合わせ
ならびにその後の固定は、（素子に対して）電圧を供給することもなくまた発光
を使用することもなく、行われる。光ファイバと光学素子とは、互いに機械的に
ロックされ、そして、正確に連結される。

【００１１】 例えば、光ファイバと、側方発光を使用しているレーザーロッドと、を連結す
るための周知の受動的組立技術が存在する。この組立体は、図１に概略的に示さ
れている。

【００１２】 通常はシリコンから形成されるＶ字形グルーブ（４）という形状とされた位置
合わせ支持体（２）を使用することによって、光ファイバ（６）が配置される。
光ファイバは、Ｖ字形状シリコン内に結合され、レーザーロッド（８）が、位置
合わせ支持体を使用することによって光ファイバに対して正確に組み付けられる
。

【００１３】 この技術においては、１μｍ〜５μｍという程度の正確さを得ることができる
。

【００１４】 この技術に関しては、例えば文献［１］を参照することができる。文献［１］
と、後に引用することとなる他の文献とは、この説明の最後の部分に列記されて
いる。

【００１５】 シリコン内のＶ字形グルーブを使用した先の技術は、光ファイバと側方発光型
レーザーとの組立に際して適用することができるものの、光ファイバと、前面か
ら光を放出するＶＣＳＥＬデバイスと、の組立に際しては適用することができな
い。

【００１６】 しかしながら、この技術は、そのような組立を行い得るように修正された。つ
まり、機械的手段または光学的手段を使用することによって、ＶＣＳＥＬデバイ
スを、光ファイバに対して９０°の状態に配置する。

【００１７】 これに関しては、例えば、文献［２］を参照することができる。

【００１８】 しかしながら、この技術は、受動的位置合わせを変更し、複雑な操作を必要と
する。特に、補助的位置合わせ手段を必要とする。

【００１９】 光ファイバと、文献［５］に記載されたようなＶＣＳＥＬまたは文献［３］ま
たは［４］に記載されたような内面または背面から発光し得るＶＣＳＥＬと、の
連結に際しても、また、同様の問題が発生する。

【００２０】 後者の場合、縦型キャビティレーザーすなわちＶＣＬが上面や前面ではなく基
体を通して発光することにより、縦型キャビティレーザーすなわちＶＣＬを参照
することには、意味がある。

【００２１】 また、文献［３］に記載されているような、ＶＣＬデバイスとシリコン制御回
路とを連結するためのフリップチップ技術に注意が必要である。

【００２２】

【課題を解決するための手段】

本発明の目的は、光ファイバと光電子工学的発光器または受光器との間の受動
的位置合わせ（すなわち、素子を動作させずに行う位置合わせ）に関する問題点
を解決することであり、受動的位置合わせを、他の公知の受動的位置合わせ技術
と同等の精度でもってなおかつより容易に行うことである。

【００２３】 本発明は、側面ではなく主面の１つを使用して動作する（発光するまたは受光
する）ような例えば縦型発光レーザーといったような特に平面型光電子素子に関
しての問題点を解決する。

【００２４】 より詳細には、本発明の目的は、少なくとも１つの光ファイバと、少なくとも
１つの活性領域を有した少なくとも１つの光電子素子と、の受動的位置合わせ方
法であって、 −基板層と、この基板が除去されたときにでも保持されるる第１層と、少なく
とも１つの活性領域を有する第２層であって活性領域が第１層とは反対側に位置
しかつ第１層に関して透明であるような光ビームを放出または検出するために使
用されるものとされている第２層と、を備えてなる光電子素子を使用し、 −光電子素子を、第２層が支持体に対して対向するようにして、支持体上に配
置し、 −光電子素子を、コーティング材料によって、支持体を起点として第１層を超
える高さ位置にまで、少なくとも部分的にコーティングし、 −基板の少なくとも一部と、コーティング材料のうちの、基板の当該一部の上
方に位置している対応部分と、を第１層の高さ位置にまで選択的に除去し、この
場合、この除去を、活性領域の反対側において行い、これにより、活性領域の反
対側において第１層の高さ位置までの露出を行い、これにより、少なくとも１つ
の光ファイバの端部を受領し得るとともにこの端部の挿入によって光ファイバと
光電子素子との位置合わせを行い得るキャビティを形成する、 ことを特徴とする方法である。

【００２５】 基板の少なくとも一部の除去においては、第１層をエッチング停止層として使
用しつつ、エッチング技術を使用して行うことができる。

【００２６】 支持体は、光電子素子が接続されることとなる電気回路を備えることができる
。

【００２７】 好ましくは、キャビティ内への光ファイバ端部の挿入後には、光ファイバは、
光電子素子に対する所定位置にロックされる。

【００２８】 本発明による方法の第１実施形態においては、支持体上に光電子素子を配置す
る前に、光電子素子を、第１層および第２層に対して垂直な面であるとともにキ
ャビティを形成すべき基板領域を取り囲む面によって、拘束する。

【００２９】 本発明による方法の第２実施形態においては、支持体上に光電子素子を配置す
る前に、活性領域の周囲において、第２層の自由面から基板内へとチャネルを形
成し、活性領域に最も近接したチャネルの壁が、キャビティが後に形成されるこ
ととなる場所において基板領域を形成している。

【００３０】 好ましくは、チャネルが、チャネルの底部へと向かうにつれて互いに接近する
こととなるような２つの壁によって形成されている。

【００３１】 本発明の第１態様においては、基板と一緒に除去される前においては、コーテ
ィング材料は、第１層を超える高さ位置にまで、光電子素子を完全に被覆する。

【００３２】 本発明の第２態様においては、コーティング材料は、第１層を超える高さ位置
にまで、光電子素子を部分的に被覆する。

【００３３】 第１の例においては、光電子素子は、この素子の中央に配置されたただ１つの
活性領域を備え、基板は、第１層および第２層と平行な平面内において、光ファ
イバの直径と同じ辺長さを有した正方形形状とされ、基板のすべてが、素子の第
１層の高さ位置にまで除去され、これにより、光ファイバの端部が挿入されると
ともにこの端部に対してのガイドとして機能するキャビティが形成されるように
なっている。

【００３４】 第２の例においては、光電子素子は、複数の活性領域を備え、基板の全体が、
素子の第１層の高さ位置にまで下向きに除去され、これにより、結束手段を使用
することによって互いに堅固に結束された複数の光ファイバの端部が挿入される
キャビティが形成され、キャビティは、光ファイバの複数の端部に対して各活性
領域を光学的に連結させるため、結束手段に対するガイドとして機能する。

【００３５】 第３の例においては、光電子素子は、複数の活性領域を備え、素子の基板の複
数の部分が除去され、これにより、各活性領域に対向した複数の平行キャビティ
が形成され、これらキャビティは、光ファイバの複数の端部に対して各活性領域
を光学的に連結させるため、複数の光ファイバの端部に対するガイドとして機能
する。

【００３６】 本発明においては、複数の光ファイバの互いに堅固に一括的に結束された複数
の端部に対して光学的に連結されることを意図した複数の活性領域を備えている
光電子素子を、使用することができる。

【００３７】 同様に、単一の支持体上に配置された複数の光電子素子を、使用することがで
きる。

【００３８】 本発明においては、各光電子素子は、縦型キャビティ表面発光レーザーとする
ことができる。

【００３９】 本発明のさらなる目的は、少なくとも１つの光ファイバと、少なくとも１つの
光電子素子と、のための受動的位置合わせデバイスであって、このデバイスは、
光電子素子が、層内に少なくとも１つの活性領域を有した層を備え、この活性領
域は、光ビームを放出または検出することができ、光電子素子は、この層が支持
体に対して対向するようにして、支持体上に配置され、光電子素子は、活性領域
を向いているとともに少なくとも１つの光ファイバの端部を受領することができ
る少なくとも１つのキャビティを備え、このキャビティは、このキャビティ内へ
と端部を挿入することによって光ファイバと光電子素子との位置合わせを行うこ
とができ、これにより、端部と活性領域とを光学的に連結させることができるこ
とを特徴としている。

【００４０】 本発明によるデバイスの第１実施形態においては、光電子素子が、ただ１つの
活性領域と、この活性領域を中心としたただ１つのキャビティと、を備え、この
キャビティは、光ファイバの端部と活性領域とを光学的に連結し得るよう、光フ
ァイバの端部を案内することができる。

【００４１】 本発明によるデバイスの第２実施形態においては、光電子素子が、複数の活性
領域と、各活性領域を中心とした複数の平行キャビティと、を備え、これらキャ
ビティは、複数の光ファイバの各端部と各活性領域とを光学的に連結し得るよう
、複数の光ファイバの端部を案内することができる。

【００４２】 本発明によるデバイスの第３実施形態においては、光電子素子が、複数の活性
領域と、各活性領域を向いたただ１つのキャビティと、を備え、このキャビティ
は、各活性領域のそれぞれに対して連結されるべき複数の光ファイバの平行端部
上に設置された結束手段を案内することができる。

【００４３】

【発明の実施の形態】

本発明は、添付図面を参照しつつ、本発明を限定するものではなく単なる例示
としての以下の説明を参照することにより、容易に理解されるであろう。

【００４４】 以下、図２において長さ方向断面が概略的に示されている光電子素子（１０）
を使用した縦方向機械的位置合わせガイドの形成について、説明する。この位置
合わせにおいては、位置合わせ支持体や付加的な位置合わせ固定具を使用するこ
となく、光ファイバと素子とを位置合わせすることができる。

【００４５】 以下においては、光ファイバと、例示としてＶＣＳＥＬとされた素子と、の間
の組立に関する各製造段階について説明する。

【００４６】 第１段階においては、光電子素子（１０）を製造する。この素子は、 −半導体基板（１１）と、 −この基板（１１）上に形成され、後述するような特性を有したエッチング停
止層をなすとともに、この素子から放出されるまたはこの素子によって検出され
る光（１３）に対して透明であるような、層（１２）と、 −このエッチング停止層（１２）上に形成され、この素子において光を放出し
たりまたは光を検出するために使用される活性部材または活性領域（１６）が形
成されるエピタキシャル層をなす、半導性層（１４）と、 を備えている。

【００４７】 層（１４）も、また、素子から放出されるまたは素子によって検出される光に
対して透明である。

【００４８】 素子（１０）は、さらに、フリップチップ法を使用して素子と制御回路とを連
結可能とする相互連結部分をなす１つまたは複数の層（１８）を備えている。

【００４９】 このような相互連結層（１８）は、図２においては、活性領域（１６）の両側
に示されている。また、図２においては、層（１８）上に、電気伝導性コンタク
ト（２０）が形成されている。コンタクト（２０）を使用することによって素子
をバイアスすることにより、ＶＣＳＥＬが発光器である場合には光を放出させる
ことができ、素子が受光器である場合には電気信号を生成することができる。

【００５０】 実際、この素子は、同一の半導体ウェハを使用して多数のものが同時に製造さ
れ、その後、各素子が、領域（１６）を中心としかつＤＬ（図２）という辺長さ
を有した正方形形状へと、カットされる。この寸法（ＤＬ）は、素子（１０）に
対して連結されることとなる光ファイバの直径のために、必要である。

【００５１】 第２段階は、図３に概略的に示されている。この第２段階においては、フリッ
プチップ法を使用して、素子（１０）を、制御回路（２４）上へと転送する。制
御回路（２４）は、例えば、シリコンやＧａＡｓ等からなる相互連結ネットワー
クや能動回路とすることができる。

【００５２】 図３においては、コンタクト（２０）のそれぞれが、制御回路内に形成された
さらなる電気伝導性コンタクト（２６）に対して、半田ボール（２８）を使用す
ることによって、連結されていることが示されている。

【００５３】 また、図３においては、活性領域（１６）が、制御回路に対して平行とされて
いること、また、この活性領域（１６）から放出されるまたはこの活性領域（１
６）によって検出される光（１３）が、エピタキシャル層（１４）およびエッチ
ング停止層（１２）と交差しなければならないこと、が示されている。

【００５４】 また、図３からは、導電ライン（２９）が、制御回路（２４）上に形成されて
いて、コンタクト（２６）に対しての接続をもたらしていることがわかる。

【００５５】 よって、素子から放出されるまたは素子によって検出される光は、背面から利
用可能である。すなわち、活性領域（１６）が配置されている面とは反対側の面
から利用可能である。

【００５６】 第３段階は、エッチング停止層の上方に最小高さのコーティングを形成するこ
とを目的とするものであり、図４に概略的に示されている。この第３段階におい
ては、樹脂コーティング（３０）を使用して素子をコーティングする。

【００５７】 図４の例においては、コーティングは、全体的に適用されている。

【００５８】 樹脂コーティング（３０）は、毛細管作用によって、素子の下側や周囲にも侵
入している。樹脂コーティング（３０）は、基板（１１）を完全に被覆している
。樹脂コーティングの高さｈ（ｈ＞０）が、エッチング停止層の上面を起点とし
て測定されていることに注意されたい。

【００５９】 このような技術は、文献［６］に記載されている。

【００６０】 ＶＣＳＥＬ素子が、フリップチップ技術以外の他の技術を使用して、例えば異
方性接着剤や複数の電気伝導性ポリマーボールを使用してさらには予備結合を利
用したハイブリッド化さえも使用して、転送可能であるに注目することは有効で
ある。

【００６１】 第４段階は、図５に概略的に示されている。第４段階においては、素子（１０
）の上面（３１）における研磨や機械的薄肉化によって、凹所が形成される。

【００６２】 樹脂によってコーティングされた素子は、機械的に研磨され、これにより、樹
脂コーティング（３０）と基板（１１）の一部との、所定厚さを超えている部分
が、同時に除去される。研磨は、機械的に研磨された素子の高さが所定値（Ｈ２
）（制御回路（２４）を起点として測定されている）となるところまで、行われ
る。

【００６３】 図６の例においては、素子（１０）は、部分的にしかコーティングされていな
い。つまり、樹脂コーティング（３０）は、素子の上面を被覆していない。この
ことは、下側充填として公知である。

【００６４】 よって、図５において示された段階は、樹脂コーティングが素子の上面を被覆
していない場合には、付加的なものである。

【００６５】 第５段階においては、図７に概略的に示されているように、素子基板が、化学
的にエッチングされる。

【００６６】 前の段階では、樹脂コーティングが除去された部分において基板の背面が露出
される。その後、（適切な液体またはプラズマを使用することによって）化学的
エッチングが使用される。このエッチングによって、エッチング停止層のところ
まで、残りの基板が除去される。これにより、樹脂コーティングの露出内面が残
される。

【００６７】 そのため、この化学的エッチングは、エッチング停止層とコーティング樹脂と
に関して選択的なものでなければならない。すなわち、エッチング停止層もコー
ティング樹脂も除去することなく基板を除去し得るものでなければならない。

【００６８】 第６段階は、図８に概略的に示されている。

【００６９】 図８においては、長さ方向断面図によって、素子（１０）に対して位置合わせ
された光ファイバ（３２）が示されている。すなわち、この素子（１０）の活性
領域（１６）に対して光学的に連結されることとなる光ファイバ（３２）が示さ
れている。

【００７０】 光ファイバの光学軸は、記号（Ｘ）によって示されている。より厳密には、光
ファイバのコア（３４）の光学軸が、記号（Ｘ）によって示されている。光ファ
イバの直径は、より厳密には、光ファイバのクラッド（３６）の直径（外径）は
、記号（ＤＦ）によって示されている。素子の光学軸、すなわち、この素子の活
性領域の光学軸は、記号（Ｙ）によって示されている。この場合の目的は、軸（
Ｘ，Ｙ）を位置合わせする（軸合わせする）ことである。

【００７１】 図８において、値（ε）は、ＤＬとＤＦとの間の差の半分に等しい。

【００７２】 第６段階においては、光ファイバが、基板が除去されることによって形成され
たキャビティ（３８）に対して位置合わせされる。よって、光ファイバを、この
キャビティ内に挿入することができる。

【００７３】 はじめに、キャビティの底部内に挿入されることとなる光ファイバ端部を、例
えば紫外放射の照射によって重合可能なタイプの重合性接着剤といったような接
着剤でもって、コーティングすることができる。

【００７４】 光ファイバは、コアとＶＣＳＥＬの活性領域との間の位置合わせ誤差（ε）で
もって、キャビティ内に挿入される。

【００７５】 図９は、図８を上方から見た図である。

【００７６】 光ファイバと素子との間の位置合わせ精度は、 −素子の光学中心（光学軸Ｙ）が、樹脂（３０）を使用して形成されたモール
ドのエッジ（３９）に関して、完全なる中心に位置し（所望の精度を完全に制御
し得ることについては、後述する）、 −光ファイバのコアが、光ファイバのクラッドの周縁部に関して、完全なる中
心に位置している、 という場合に得られる。

【００７７】 光ファイバを、ソケットすなわちキャビティ（３８）内に挿入した後には、単
に、接着剤を硬化させるだけで良い（例えば、接着剤が、紫外照射によって重合
するタイプのものである場合には、紫外光を使用する）。

【００７８】 図１０は、本発明による方法における第７段階を概略的に示している。この第
７段階においては、光ファイバ（３２）がキャビティ（３８）内に挿入されそし
て素子（１０）に対して堅固に連結されてなるという本発明によるデバイスを製
造する。

【００７９】 これを行うために、接着剤（４２）が適用され、これにより、形成される光学
的連結の良好な剛直さがもたらされる。この接着剤は、コーティング樹脂（３０
）と光ファイバ（３２）とを被覆する。

【００８０】 上述したような紫外放射の下で重合する接着剤の使用が、固定用接着剤（４２
）の硬化時に発生しかねない位置ズレの防止を意味していることに、注目された
い。

【００８１】 光ファイバと、半導体ウェハのカットによって得られたＶＣＳＥＬ（図２）と
、の間の良好な位置合わせに関して必要な条件について、以下、説明する。

【００８２】 光電子素子の面をカットする際の精度が、図２および図８に示す値（ＤＬ）の
精度を決定する。

【００８３】 実際、コーティング樹脂（３０）は、光電子素子またはチップのネガタイプモ
ールドを構成する。よって、キャビティ（３８）の幅（キャビティのエッジの長
さ）は、カット後におけるこのチップの幅に等しい。

【００８４】 ＤＬ±５μｍという寸法へとまたはそれよりも良好な寸法へとチップをカット
することは、基準／位置合わせパターンを使用して測定したときには、容易に得
ることができる。よって、光学的活性領域（１６）に関しては、ネガタイプモー
ルドの値において５μｍよりも良好な精度を得ることができる。

【００８５】 光ファイバ中心に対しての、光ファイバコアの配置に関する精度は、５μｍよ
りも良好である。

【００８６】 よって、光ファイバのコア（３４）と光電子素子の活性領域（１６）との間の
位置合わせは、１０μｍよりも良好とすることが容易であると、結論づけること
ができる。よって、光電子素子と光ファイバとの間の受動取付を、何らの特別の
位置合わせ道具を使用することなく、１０μｍよりも良好な精度でもって行うこ
とができる。

【００８７】 光電子素子のエッチングを使用した、光ファイバとＶＣＳＥＬ素子との間の位
置合わせに関して必要とされる条件について、以下、説明する。

【００８８】 上記説明においては、位置合わせガイド（素子の側方カット面）へと成形した
後における素子自体を使用している。

【００８９】 光ファイバの直径は、１２５μｍとすることができる。よって、１２５μｍと
いうエッジ長さを有した光電子素子の使用（ハイブリッド化）が必要とされる。

【００９０】 これよりも大きな光電子素子が使用される場合には、および／または、光ファ
イバに対する良好な機械的ガイドとしてＶ字形グルーブを形成するために大きな
光電子素子が使用される場合には、本発明による以下の方法が使用される。

【００９１】 上述した段階が、そのまま使用される。図２に示す光電子素子（１０）の形成
だけが、相違する。

【００９２】 素子は、図１１に概略的に示すような光電子素子（４３）によって代替される
（図１１の例においては、複数の活性領域（１６）を備えた素子が例示されてい
ることに注意されたい）。図１１に示す素子も、また、基板（１１）と、この基
板上に形成されたエッチング停止層（１２）と、このエッチング停止層上に形成
され、発光器または検出器として使用される複数の領域すなわち複数の活性領域
（１６）を有している層すなわち活性層（１４）と、を備えている。

【００９３】 この活性層にも、また、素子のバイアスのために使用される電気伝導性コンタ
クト（２０）が形成されている。

【００９４】 図１１においては、素子（４３）が、活性層（１４）の自由表面から深くエッ
チングされていることが示されている。これにより、素子の各活性領域（１６）
の周囲には、チャネル（４４）が形成されている。

【００９５】 図示の例においては、このチャネル（４４）は、素子を長さ方向断面図で見た
ときには、Ｖ字形状とされている。

【００９６】 素子（４３）のエッチングへと話を戻す。次に、そのような素子または光電子
チップの製造について説明する。

【００９７】 半導体ウェハ上における複数のそのようなチップの製造時に、深いチャネルの
各々が、形成される。深いチャネルは、素子（４３）の中のこのようなチャネル
によって囲まれている活性領域（１６）と光ファイバとの間のその後の位置合わ
せを可能とするためＤＬに等しいような内径をチャネル開口部分が有しているよ
うに、その形状が制御されたものでなければならない。

【００９８】 実際、最終組立段階において光ファイバを容易に案内し得るようなＶ字形状チ
ャネルが、形成されることとなる。

【００９９】 このチャネルの深さは、必要とされる位置合わせ条件に応じて、１５μｍから
、１００μｍ以上へと、変更することができる。

【０１００】 このようにして形成されたウェハは、その後、個々の光電子チップへとカット
される。各チップは、（図１１の場合のチップのように）複数の光学的画素を有
することができる。これにより、複数の光学的画素からなるストリップやさらに
はマトリクスさえもを、形成することができる。

【０１０１】 次に、図１２を参照して、図１１に示す素子（４３）を使用した場合の本発明
による光電子デバイスの製造について説明する。この製造は、先に説明したもの
と同様である。制御回路（４５）上において、上述の光電子チップがハイブリッ
ド化され、先の第２段階〜第７段階と同様の各段階が行われる。この場合の製造
は、集中的である。

【０１０２】 また、活性領域からなるストリップまたはマトリクスを備えた素子を使用する
ことができ、この素子に対して、複数の光ファイバからなるリボンやまたは複数
の光ファイバからなる束を連結することができる。

【０１０３】 図１２に話を戻すと、素子（４３）が示されており、この素子は、複数の活性
領域（１６）と、それぞれ光ファイバ（３２）を受領するための複数のキャビテ
ィ（４６）を有している樹脂コーティング（３０）と、を備えている。各キャビ
ティは、機械的位置合わせガイドを構成している。

【０１０４】 素子の各活性領域（１６）は、キャビティの中央に配置されている。これは、
活性領域の光学軸（Ｙ）とキャビティの中央軸とが一致していることを意味して
いる。

【０１０５】 各キャビティ内において、光ファイバ（３２）は、光ファイバの軸（Ｘ）と対
応活性領域の軸（Ｙ）とが位置合わせされているようにして、挿入される。

【０１０６】 各光ファイバは、例えば紫外線放射の使用によって重合し得るような接着剤と
いったような接着剤（４２）からなる層によって、対応キャビティに対しての所
定位置へと保持されることが、さらに補助される。

【０１０７】 光学素子が、素子（４３）内における接続のために使用される電気コンタクト
（２０）と制御回路内における接続のために使用される電気コンタクト（２６）
とを接続している半田ボール（２８）の使用によって、制御回路（４５）に対し
て電気的に接続されていることに注意されたい。

【０１０８】 よって、素子の個々の活性領域を制御することができる。

【０１０９】 次に、本発明による、チャネルを使用した実施形態の利点について、説明する
。

【０１１０】 この実施形態においては、素子のサイズが光ファイバよりもずっと大きいこと
により、光電子チップを、より容易に取り扱うことができ、カットやハイブリッ
ド化やコーティングを行うことができる。

【０１１１】 フォトリソグラフィー技術を使用してチャネルを形成することによって位置合
わせを行うことにより、この実施形態においては、また、位置合わせガイドと光
ビームとの間の位置合わせ精度を、カット技術を使用した場合（図２）よりも、
より高精度とすることができる。

【０１１２】 さらに、この実施形態においては、光ファイバ束の組立に際して必要なハイブ
リッド化の数を低減することができる（光電子チップレベルにおける処理のグル
ープ化）。

【０１１３】 本発明は、発光素子（例えば、ＬＥＤ、ＶＣＳＥＬ）や光検出素子（例えば、
ＰＩＮフォトダイオード、ＭＳＭ）以外の素子に対しても適用可能であることに
注意されたい。受動素子（レンズ、ミラー、フィルタ、ネットワーク、…）に対
しても、また、このような位置合わせ方法を適用することができる。

【０１１４】 次に、一群をなす組立体に対しての本発明の拡張について説明する。実際、本
発明は、リボンタイプのまたはマトリクスタイプのパラレルケーブルの製造に対
して適用することができる。

【０１１５】 例えば、１つの光電子素子を１つの制御回路に対してハイブリッド化すること
に代えて、単一のかつ同一の制御回路に対して複数の光電子素子をハイブリッド
化することは、容易である。これは、図１３に概略的に示されている。

【０１１６】 図１３においては、制御回路（４８）に対して、各々がそれぞれ活性領域（１
６）を備えているような複数の光電子素子（５０）をハイブリッド化することが
示されている。また、各素子のキャビティ（３８）内にそれぞれ光ファイバ（３
２）が挿入されていることも、明瞭に示されている。各キャビティは、活性領域
（１６）を中心としたものである。

【０１１７】 また、各素子に対しての所定位置に光ファイバを保持するための接着剤層（４
２）が、示されている。

【０１１８】 １つの光ファイバ（３２）は、素子（５０）のキャビティ（３８）内へと正に
取り付けられようとしている状態で図示されている。この光ファイバ（３２）は
、一端に、素子に対しての所定位置に光ファイバを堅固に保持するために使用さ
れることとなるいくらかの接着剤（４２）を有している。

【０１１９】 本発明においては、複数の光電子素子を、制御回路をなすウェハ全体に対して
ハイブリッド化することができる。

【０１２０】 本発明の目的をなす共通組立方法は、以下の２つの見出しで捉えることができ
る。 −光学的ウェハの観点からの共通組立（深いチャネルを使用した変形） −制御回路の観点からの共通組立（チップ上への組立、または、制御回路をな
すウェハ上への組立）

【０１２１】 いくつかの数値例を以下に示す。

【０１２２】 第１の例は、１２５μｍ直径の光ファイバと、ＶＣＳＥＬレーザーデバイスと
、の連結に関するものである。ＶＣＳＥＬレーザーデバイスをなすウェハが形成
され、その後、１２５μｍ角の個々の複数のチップへとカットされた。上述の方
法を使用することによって、１つのレーザーチップと１つの制御回路とが連結さ
れる（あるいは、複数のレーザーチップと、複数の制御機能を有した単一制御回
路と、が連結される）。光電子チップは、カットプロセスおよびハイブリッド化
プロセスにおいては、非常に注意深く取り扱う必要がある。

【０１２３】 第２の例は、５本×５本というマトリクスをなす複数の光ファイバと、単一の
制御回路と、の連結に関するものである。半導体ウェハ上に、マトリクス状をな
す複数のＶＣＳＥＬレーザーデバイスが形成される。この場合、ピッチは、５０
０μｍとされ、各レーザーの周囲は、１２５μｍ幅のチャネルによって囲まれて
いる。得られたチップのサイズは、３×３ｍｍである。このようなチップは、上
述の方法を使用する際の取扱いが容易である。

【０１２４】 シリコンウェハ上のすべてのチップに対して本発明による方法を集中的に適用
することによって、１００ｍｍ直径のまたは１５０ｍｍ直径のシリコンウェハに
対して、直接的にハイブリッド化することができる。

【０１２５】 図１４は、複数の活性領域（１６）が形成されている光電子素子（５２）を使
用するという、本発明の他の例を概略的に示している。層（１４）内に、複数の
活性領域が配置され、この層（１４）の上に、エッチング停止層（１２）が配置
されていることが示されている。

【０１２６】 素子（５２）とハイブリッド化されている制御回路（５４）が示されている。
活性領域を有する層（１４）と、制御回路とは、互いに平行とされている。

【０１２７】 上述したように、素子は、樹脂コーティング（３０）によってコーティングさ
れた後に、機械的手法によって薄肉化され、さらに、素子を形成した基板が除去
されたものである。

【０１２８】 よって、図１４には、キャビティ（５６）が示されている。この例においては
、キャビティ（５６）は、適切なコネクタ（６０）を使用することによって平行
端部どうしが互いに堅固に結束されている一群（５８）をなす複数の光ファイバ
（３２）の端部を受領し得るものとされている。コネクタ（６０）は、キャビテ
ィ内へと挿入された後、上述したような接着剤層（４２）を使用することによっ
て堅固に固定される。

【０１２９】 図１５において長さ方向断面図によって概略的に示されている本発明の一例は
、図１４に示す例と比較して、図１５におけるこの例においては基板（１１）の
全体が除去されているわけではない点において、相違している。

【０１３０】 より詳細には、図７の例において上述したようにして基板を化学的にエッチン
グする代わりに、図示していないマスクをフォトリソグラフィー法において使用
することによって、基板を貫通するとともに図１５における光電子素子（６２）
上の各活性領域（１６）をそれぞれの中心とした互いに平行な複数のキャビティ
（６４）を形成することができる。各キャビティは、上方から見たときには、活
性領域に対して光学的に連結されることとなる各光ファイバの直径と同じ辺長さ
を有した正方形形状とされている。

【０１３１】 このようなキャビティは、光ファイバに対しての機械的ガイドとして機能する
。各光ファイバは、それぞれ対応するキャビティ内へと挿入した後には、適切な
接着剤（４２）を使用することによって、素子（６２）に対しての所定位置に堅
固に保持することができる。

【０１３２】 図１４および図１５に関し、図３において符号（２９）で示したようなタイプ
の、制御回路（５４）に対しての電気接続ラインは、図１４および図１５をなす
紙面に対して垂直に配置されていることに、注意されたい。そのため、これら接
続ラインは、図示されていない。

【０１３３】 本発明は、様々な利点を有している。特に、位置合わせ支持体が不要であり、
このような位置合わせ支持体に起因する位置合わせ誤差が導入されることがない
、という利点を有している。本発明は、高密度に集積された位置合わせデバイス
をもたらす。使用コストが低減される。本発明の主題をなす方法は、共通組立応
用に対して容易に適合することができる。

【０１３４】 本明細書中で参照した文献は、以下の通りである。 ［１］Use of silicon Vee groove technology in the design and volume manufacture of optical devices, R.Cann et al., SPIE, vol. 3004, p. 170 to 173 ［２］Optical module and a fabrication thereof, 米国特許第５，８５３，６
２６号明細書, M.Kato ［３］Flip-chip bonded, back-emitting microlensed arrays of monolithic vertical cavity lasers and resonant photodetectors, C.A.Coldren et al.,
IEEE 1999 Electronic components and technology conference, p. 733 to 740 ［４］Low cost, free-space optical interconnects, A.Duane et al., Compound semiconductor, December 1998, p. 11 to 13 ［５］VCSEL electrical packaging analysis and design guidelines for multi-GHz applications, IEEE Trans. On components, packaging and manufacturing technology - Part B, vol. 20, No. 3, August 1997, p. 191 to 196 ［６］Process for coating electronic components hybridized by bumps on a
substrate, 米国特許第５，４９６，７６９号明細書, F.Marion and M.Boitel,
仏国特許出願公開明細書第２ ７０４ ６９１号も併せて参照されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 光ファイバとレーザーロッドとからなる公知の組立体を概略的に
示す図である。

【図２】 本発明による方法における様々な段階を概略的に示す図である。

【図３】 本発明による方法における様々な段階を概略的に示す図である。

【図４】 本発明による方法における様々な段階を概略的に示す図である。

【図５】 本発明による方法における様々な段階を概略的に示す図である。

【図６】 図４および図５に示す段階の変形例を概略的に示す図である。

【図７】 本発明による方法における他の段階を概略的に示す図である。

【図８】 本発明による方法における他の段階を概略的に示す図である。

【図９】 図８を上方から見た図である。

【図１０】 本発明による方法を使用して形成された組立体を概略的に示す
図である。

【図１１】 本発明において使用される複数の活性領域を備えた光電子素子
を概略的に示す図である。

【図１２】 複数の光ファイバと図１１の素子との組立体を概略的に示す図
である。

【図１３】 本発明によって得られた、複数の光ファイバと複数の光電子素
子との組立体を概略的に示す図である。

【図１４】 本発明によって得られた、複数の光ファイバと複数の光電子素
子との組立体を概略的に示す図である。

【図１５】 本発明によって得られた、複数の光ファイバと複数の光電子素
子との組立体を概略的に示す図である。

【符号の説明】

１０ 光電子素子 １１ 基板 １２ エッチング停止層（第１層） １４ 半導体層、エピタキシャル層、活性層（第２層） １６ 活性領域 ２４ 制御回路（支持体） ２９ 導電ライン（電気回路） ３０ コーティング樹脂（コーティング材料） ３２ 光ファイバ ４３ 光電子素子 ４４ チャネル ４５ 制御回路（支持体） ４８ 制御回路（支持体） ５０ 光電子素子 ５２ 光電子素子 ５４ 制御回路（支持体） ５６ キャビティ ６０ コネクタ（結束手段） ６２ 光電子素子 ６４ キャビティ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H037 BA02 BA05 BA11 BA14 DA04 DA06 DA11 DA17 5F073 AA53 AA89 AB04 AB17 AB28 BA02 DA22 DA25 EA29 FA07 FA30 5F088 AA20 BA16 BA18 BB01 CB14 DA01 EA03 EA14 HA20 JA03 JA09 JA14

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つの光ファイバ（３２）と、少なくとも１つの
   活性領域（１６）を有した少なくとも１つの光電子素子と、の受動的位置合わせ
   方法であって、 −基板（１１）をなす層と、この基板の除去プロセスに対して耐え得る第１層
   （１２）と、少なくとも１つの活性領域を有する第２層（１４）であって前記活
   性領域が前記第１層とは反対側に位置しかつ前記第１層に関して透明であるよう
   な光ビームを放出または検出するために使用されるものとされている第２層（１
   ４）と、を備えてなる少なくとも１つの光電子素子（１０，５０，４３，５２，
   ６２）を使用し、 −前記光電子素子を、前記第２層が支持体（２４，４８，４５，５４）に対し
   て対向するようにして、前記支持体上に配置し、 −前記光電子素子を、コーティング材料（３０）によって、前記支持体を起点
   として前記第１層を超える高さ位置にまで、少なくとも部分的にコーティングし
   、 −前記基板の少なくとも一部と、前記コーティング材料のうちの、前記基板の
   当該一部の上方に位置している対応部分と、を前記第１層の高さ位置にまで選択
   的に除去し、この場合、この除去を、前記活性領域の反対側において行い、これ
   により、前記活性領域に対向した部分に関して前記第１層の高さ位置までの露出
   を行い、これにより、少なくとも１つの光ファイバの端部を受領し得るとともに
   この端部の挿入によって前記光ファイバと前記光電子素子との位置合わせを行い
   得るキャビティを形成する、 ことを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の方法において、 前記基板（１１）の前記少なくとも一部の除去においては、前記第１層（１２
   ）をエッチング停止層として使用しつつ、前記基板のエッチングを行うことを特
   徴とする方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の方法において、 前記支持体が、前記光電子素子が接続されることとなる電気回路（２９）を備
   えていることを特徴とする方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の方法において、 前記光ファイバ（３２）の前記端部を、前記キャビティ内に挿入し、前記光フ
   ァイバを、前記光電子素子に対して堅固に保持することを特徴とする方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の方法において、 前記支持体（２４）上に配置する前に、前記光電子素子（１０）を、前記第１
   層（１２）および前記第２層（１４）に対して垂直な面であるとともに前記キャ
   ビティを形成すべき基板領域を取り囲む面によって、拘束することを特徴とする
   方法。
6. 【請求項６】 請求項１〜４のいずれかに記載の方法において、 前記支持体（２４）上に前記光電子素子を配置する前に、前記活性領域（１６
   ）の周囲において、前記第２層の自由面から前記基板に至るようなチャネル（４
   ４）を形成し、 前記活性領域に最も近接した前記チャネルの壁が、前記キャビティが後に形成
   されることとなる場所において基板領域を囲んでいることを特徴とする方法。
7. 【請求項７】 請求項６記載の方法において、 前記チャネル（４４）が、前記チャネルの底部へと向かうにつれて互いに接近
   することとなるような２つの壁によって形成されていることを特徴とする方法。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載の方法において、 前記基板（１１）と一緒に除去される前においては、前記コーティング材料（
   ３０）は、前記第１層（１２）を超える高さ位置にまで、前記光電子素子（１０
   ）を完全に被覆していることを特徴とする方法。
9. 【請求項９】 請求項１〜７のいずれかに記載の方法において、 前記コーティング材料（３０）は、前記第１層を超える高さ位置にまで、前記
   光電子素子（１０）を部分的に被覆していることを特徴とする方法。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれかに記載の方法において、 前記光電子素子（１０）は、この素子の中央に、ただ１つの活性領域（１６）
    を備え、 前記基板は、前記第１層および前記第２層と平行な平面内において、前記光フ
    ァイバの直径と同じ辺長さを有した正方形形状とされ、 前記基板のすべてが、前記素子の前記第１層の高さ位置にまで除去され、これ
    により、前記光ファイバ（３２）の端部が挿入されるとともにこの端部に対して
    のガイドとして機能するキャビティが形成されるようになっていることを特徴と
    する方法。
11. 【請求項１１】 請求項１〜９のいずれかに記載の方法において、 前記光電子素子（５２）は、複数の活性領域（１６）を備え、 前記基板のすべてが、前記素子の前記第１層の高さ位置にまで除去され、これ
    により、結束手段（６０）を使用することによって互いに堅固に結束された複数
    の光ファイバ（３２）の端部が挿入されるキャビティ（５６）が形成され、 該キャビティは、前記光ファイバの前記複数の端部に対して各活性領域を光学
    的に連結させるため、前記結束手段に対するガイドとして機能することを特徴と
    する方法。
12. 【請求項１２】 請求項１〜９のいずれかに記載の方法において、 前記光電子素子（６２）は、複数の活性領域（１６）を備え、 前記素子の前記基板（１１）の複数の部分が除去され、これにより、各活性領
    域に対向した複数の平行キャビティ（６４）が形成され、 該キャビティは、前記光ファイバの前記複数の端部に対して各活性領域を光学
    的に連結させるため、複数の光ファイバ（３２）の端部に対するガイドとして機
    能することを特徴とする方法。
13. 【請求項１３】 請求項１〜１２のいずれかに記載の方法において、 前記光電子素子は、複数の光ファイバ（３２）の互いに堅固に結束された前記
    複数の端部に対して光学的に連結されることを意図した、複数の活性領域（１６
    ）を備えていることを特徴とする方法。
14. 【請求項１４】 請求項１〜１３のいずれかに記載の方法において、 複数の光電子素子（５０）が使用され、 これら素子は、単一の支持体（４８）上に配置されることを特徴とする方法。
15. 【請求項１５】 請求項１〜１４のいずれかに記載の方法において、 各光電子素子が、縦型キャビティ表面発光レーザーであることを特徴とする方
    法。
16. 【請求項１６】 少なくとも１つの光ファイバ（３２）と、少なくとも１つ
    の光電子素子（１０，５０，４３，５２，６２）と、の受動的位置合わせのため
    のデバイスであって、 前記光電子素子が、層内に少なくとも１つの活性領域（１６）を有した層（１
    ４）を備え、 前記活性領域は、光ビームを放出または検出することができ、 前記光電子素子は、この層（１４）が支持体に対して対向するようにして、前
    記支持体上に配置され、 前記光電子素子は、前記活性領域を向いているとともに少なくとも１つの光フ
    ァイバの端部を受領することができる少なくとも１つのキャビティを備え、 このキャビティは、このキャビティ内へと前記端部を挿入することによって前
    記光ファイバと前記光電子素子との位置合わせを行うことができ、これにより、
    前記端部と前記活性領域とを光学的に連結させることを特徴とするデバイス。
17. 【請求項１７】 請求項１６記載のデバイスにおいて、 前記光電子素子が、ただ１つの活性領域（１６）と、この活性領域を中心とし
    たただ１つのキャビティと、を備え、 このキャビティは、前記光ファイバの前記端部と前記活性領域とを光学的に連
    結し得るよう、前記光ファイバ（３２）の前記端部を案内することができること
    を特徴とするデバイス。
18. 【請求項１８】 請求項１６記載のデバイスにおいて、 前記光電子素子が、複数の活性領域（１６）と、各活性領域を中心とした複数
    の平行キャビティ（６４）と、を備え、 これらキャビティは、複数の光ファイバ（３２）の各端部と各活性領域とを光
    学的に連結し得るよう、前記複数の光ファイバの端部を案内することができるこ
    とを特徴とするデバイス。
19. 【請求項１９】 請求項１６記載のデバイスにおいて、 前記光電子素子が、複数の活性領域（１６）と、各活性領域を向いたただ１つ
    のキャビティ（５６）と、を備え、 このキャビティは、各活性領域のそれぞれに対して連結されるべき複数の光フ
    ァイバ（３２）の平行端部上に設置された結束手段（６０）を案内することがで
    きることを特徴とするデバイス。