JP2007080933A - 半導体光学装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体光学装置およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007080933A JP2007080933A JP2005263638A JP2005263638A JP2007080933A JP 2007080933 A JP2007080933 A JP 2007080933A JP 2005263638 A JP2005263638 A JP 2005263638A JP 2005263638 A JP2005263638 A JP 2005263638A JP 2007080933 A JP2007080933 A JP 2007080933A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positioning
- optical component
- semiconductor
- optical
- optical device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
【解決手段】 レーザダイオードチップ5の右側面5aおよび前面5bを、位置決め用構造部3の第1の位置決め面3aおよび第2の位置決め面3bにそれぞれ接触させることにより、レーザダイオードチップ5の第1の方向F1、第2の方向F2および第3の方向F3に対する位置決めを高精度に行うことができる。そのように位置決めした状態でレーザダイオードチップ5を半導体基板2に搭載すれば、レーザダイオードチップ5が上記3方向に対して高精度に位置決めされて搭載された半導体光学装置を実現することができる。したがって、マイクロレンズ4とレーザダイオードチップ5との光結合効率を従来よりも向上させることができる。
【選択図】 図1
Description
図9は、特許文献1に記載された半導体光学装置を示す説明図である。シリコン基板70を横断するようにエッチング加工された平坦部71にはマイクロレンズ80が形成されており、そのマイクロレンズ80の光軸および焦点距離に合わせたレーザ用ガイド溝90と、光ファイバ用ガイド溝73とが、マイクロレンズ80を挟んで同一基板上に形成されている。レーザ用ガイド溝90には、半導体レーザを有したレーザ用ガイド50が配置されており、光ファイバ用ガイド溝73には、光ファイバ60が配置されている。レーザ用ガイド50は、光軸方向に形成された両側面51,52をレーザ用ガイド溝90の内部に形成された両壁面91,92と一致させた状態で配置される。また、裏面ガイド54は、シリコン基板70の表面93と一致させた状態で配置される。
この構成により、レーザ用ガイド50と光ファイバ60の位置はそれぞれのガイド溝90,73により確定されるため、半導体レーザの活性層53と光ファイバ60のコアとの光軸および焦点距離合わせを行うことができる。
しかし、レーザ用ガイド50の活性層53が基板面に対して垂直に形成されている場合は、レーザ用ガイド50の光軸と基板面の面方向で直交する方向、つまりレーザ用ガイド溝90の内部における幅方向での位置決めが高精度に行われることが重要であるが、レーザ用ガイド50の側面のいずれか一方をレーザ用ガイド溝90のいずれか一方の壁面に接触させる構造では、高精度の位置決めを行うことができない。
したがって、レーザ用ガイド50とマイクロレンズ80との光結合効率が低下してしまう。なお、このような問題は、マイクロレンズと半導体レーザとの位置決めのみに限らず、他の光学部品同士の位置決めにおいても同様に発生する。
なお、上記括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
請求項1に係る半導体光学装置は、第2の光学部品の第2の方向(第1および第2の光学部品間の光軸方向に対して基板面の面方向で直交する方向)に対する位置決め位置が設定された第1の位置決め部を有する位置決め用構造部が半導体基板と一体形成されており、第2の光学部品は、自身の一の部位を第1の位置決め部に接触させることにより、第2の方向に対する位置決めがされた状態で半導体基板に搭載されている。
つまり、第2の光学部品の一の部位を第1の位置決め部の位置決め位置に接触させることにより、第2の光学部品の第2の方向に対する位置決めを高精度に行うことができ、そのように位置決めした状態で第2の光学部品を半導体基板に搭載すれば、第2の光学部品が第2の方向に対して高精度に位置決めされて搭載された半導体光学装置を実現することができる。
したがって、第1の光学部品と第2の光学部品との光結合効率を従来よりも向上させることができる。
また、位置決め用構造部は、第1の光学部品が形成された同じ半導体基板と一体形成されているため、その半導体基板に形成された第1の光学部品と位置決め用構造部との位置合わせ精度は、第1の光学部品および位置決め用構造部の形成精度によって決まる。
したがって、第2の光学部品が位置決め用構造部に接触して半導体基板に搭載されていることから、第1の光学部品と第2の光学部品との位置決め精度も、第1の光学部品および位置決め用構造部の形成精度によって決まる。
特に、請求項2に係る半導体光学装置の位置決め用構造部は、第2の光学部品の第1の方向に対する位置決め位置が設定された第2の位置決め部を備えており、第2の光学部品は、自身の一の部位を第1の位置決め部に接触させ、かつ、自身の他の部位を第2の位置決め部に接触させることにより、第1および第2の方向に対する位置決めがされた状態で半導体基板に搭載されている。
つまり、第2の光学部品の一の部位および他の部位をそれぞれ第1および第2の位置決め部の位置決め位置に接触させることにより、第2の光学部品の第1の方向(第1および第2の光学部品間の光軸方向)および第2の方向に対する位置決めを高精度に行うことができ、そのように位置決めした状態で第2の光学部品を半導体基板に搭載すれば、第2の光学部品が第1および第2の方向に対して高精度に位置決めされて搭載された半導体光学装置を実現することができる。
特に、請求項3に係る半導体光学装置によれば、位置決め用構造部は、基板面と垂直な方向を第3の方向とした場合に、第2の光学部品の自身の一の部位を第1の位置決め部に接触させ、かつ、自身の他の部位を第2の位置決め部に接触させることにより、第1、第2および第3の方向に対する第2の光学部品の位置決め位置が一義的に特定されるので、3方向に対する高精度の位置決めを容易に行うことができる。
請求項4に係る半導体光学装置によれば、第2の光学部品の前記一の部位および他の部位を、第1および第2の位置決め部の境界部に接触させることにより、各方向に対する第2の光学部品の位置決め位置が一義的に特定されるので、各方向に対する高精度の位置決めを容易に行うことができる。
請求項5に係る半導体光学装置によれば、第2の光学部品の前記一の部位および他の部位を、第1および第2の位置決め部が交わる交線の両側にそれぞれ接触させることにより、前記各方向に対する前記第2の光学部品の位置決め位置が一義的に特定されるので、各方向に対する高精度の位置決めを容易に行うことができる。
特に、請求項6に係る半導体光学装置の位置決め用構造部は、第1および第2の位置決め部によって画定された領域に位置決め用の角部を備えており、かつ、第2の光学部品の一の部位および他の部位によって形成された角部を位置決め用の角部に合致させることにより、第1および第2の方向に対する第2の光学部品の位置決めがされるように構成されている。
つまり、第2の光学部品の角部を位置決め用構造部の角部に合致させるだけで、第2の光学部品の第1および第2の方向に対する位置決めを高精度に行うことができる。また、角部同士を合致させて位置決めする構成であるため、第1および第2の方向の2方向に対する位置決め位置が一義的(ピンポイント)に特定されるので、高精度の位置決めを容易に行うことができる。
請求項7に係る半導体光学装置の位置決め用構造部の境界部には、第2の光学部品の一の部位および他の部位の少なくとも一方と非接触となる空間が形成されているため、例えば、位置決め用構造部の第1の位置決め部と第2の光学部品とを接合材によって接合したときに、溶融した接合材を上記空間に溜めることが可能となるため、その接合材が第2の位置決め部に付着するなどの、位置決め精度の悪化を回避することができる。
請求項7に係る半導体光学装置によれば、上記空間を、第1および第2の位置決め部の少なくとも一方に配置された別部材によって形成することができる。
また、第2の光学部品の焦点距離が短いような場合は、位置決め用構造部の厚さを薄くする必要があるが、強度の面で境界部に空間を形成できない場合がある。
しかし、上記の別部材を配置することにより、上記空間を形成すれば、強度が低下することなく、上記溶融した接合材を上記空間に溜めることができる。
上記した特許文献1に示されるように、台座部がなく、半導体基板上に直にマイクロレンズ等の光学部品が形成されている場合であって、光学部品が半導体基板と異なる材質の場合では、半導体基板と光学部品との熱膨張係数差により、半導体基板と光学部品との界面、特にそのうちの角部において応力が集中してしまう。
しかし、請求項9に係る半導体光学装置の第1の光学部品は、これと同一形状で基板面に形成された台座部の上に形成されているため、上記応力を台座部で吸収することができるので、第1および第2の光学部品の位置関係がずれるおそれがない。また、応力集中により、マイクロレンズ等の光学部品が破損することもない。
また、台座部の形状を第1の光学部品と同一形状とすることで、台座部の形成位置を制御することにより、第1の光学部品と第2の光学部品の発光面との距離を任意に設定することができる。つまり、第1の光学部品と第2の光学部品の性能、例えば、第1の光学部品の焦点距離が短い場合、第1の光学部品と第2の光学部品の発光面との距離を小さく設定することが容易となる。
請求項10に係る半導体光学装置では、第2の光学部品から出射された光のビーム径を制限する第1の制限手段が基板面と一体形成されているため、第2の光学部品から第1の光学部品に入射する光のビーム径を制限することができる。
また、第1の制限手段は基板面と一体形成されているため、基板面に対する第1の制限手段の形成位置の精度を高めることができる。
さらに、半導体基板と個別に製造して基板面に取付ける構成のものよりも製造工程が少ないので、製造コストを低減することができる。
請求項11に係る半導体光学装置では、第1の制限手段の一部は、位置決め用構造部の一部であるため、第1の制限手段と位置決め用構造部との位置関係の精度を高めることができる。
また、位置決め用構造部と個別に製造する場合よりも製造材料および製造工程が少ないので、製造コストを低減することができる。
請求項12に係る半導体光学装置では、第1の光学部品から出射された光のビーム径を制限する第2の制限手段が基板面と一体形成されているため、第2の光学部品から出射する光のビーム径を制限することができる。たとえば、第1の光学部品の内部に間隙が存在するために回折光が発生する場合であっても、その回折光を第2の制限手段によって遮光することができる。
また、第2の制限手段は基板面と一体形成されているため、基板面に対する第2の制限手段の形成位置の精度を高めることができる。
さらに、半導体基板と個別に製造して基板面に取付ける構成のものよりも製造工程が少ないので、製造コストを低減することができる。
第2の光学部品は、請求項13に記載するように、蒸着あるいはスパッタリング手段により位置決め用構造部に形成された接合層を介して位置決め用構造部に接合することができる。この場合、請求項13に記載するように、蒸着あるいはスパッタリング手段に用いる蒸着あるいはスパッタリング物質に対して第1の光学部品を遮蔽するための遮蔽部材を基板面と一体形成することにより、第1の光学部品に蒸着あるいはスパッタリング物質が付着するおそれがなくなる。
請求項14に係る半導体光学装置では、第1および第2の制限手段の一方と、遮蔽部材とが一体形成されているため、第1および第2の制限手段の一方と、遮蔽部材との位置関係の精度を高めることができる。
また、第1および第2の制限手段の一方と、遮蔽部材とを個別に製造して基板面に取付ける構成のものよりも製造工程が少ないので、製造コストを低減することができる。
請求項15に記載するように、第2の光学部品に備えられた発光層の向きが、半導体基板表面に対し垂直である場合は、第2の光学部品の第2の方向(F2)に対する位置決めの誤差が光軸のずれとなって表れてしまうが、請求項1ないし請求項14のいずれかに記載の発明によれば、第2の光学部品を第2の方向(F2)に対して高精度で位置決めすることができるため、そのような光軸のずれが発生するおそれがない。
請求項16に記載するように、第1の光学部品がマイクロレンズまたは光導波路である場合、あるいは、請求項17に記載するように、第2の光学部品がレーザダイオード、発光ダイオードまたは光ファイバである場合、さらには、請求項18に記載するように、第1の光学部品はマイクロレンズであり、第2の光学部品がレーザダイオードである場合は、第2の光学部品の取付け位置に対して特に高い位置決め精度が要求されるが、請求項1ないし請求項15のいずれかに記載の発明によれば、その要求に応えることができる。
請求項1に係る半導体光学装置は、請求項19に係る製造方法によって製造することができる。つまり、半導体基板を加工することにより、第1の光学部品と、第2の光学部品を位置決めするための位置決め用構造部とを半導体基板の基板面上に形成する工程において、第2の光学部品の第2の方向に対する位置決め位置が設定された第1の位置決め部を位置決め用構造部に形成する。
請求項2に係る半導体光学装置は、請求項20に係る製造方法によって製造することができる。つまり、第2の光学部品の第1の方向に対する位置決め位置が設定された第2の位置決め部を位置決め用構造部に形成する。
請求項3に係る半導体光学装置は、請求項21に係る製造方法によって製造することができる。つまり、第2の光学部品を第1および第2の位置決め部に接触させることにより、第2の光学部品が第1、第2および第3の方向に対して位置決めされるように第1および第2の位置決め部を形成する。
請求項22に係る発明によれば、半導体基板を加工することにより、半導体基板の同一基板面に第1の光学部品および位置決め用構造部を形成するため、第1の光学部品および位置決め用構造部の位置決め精度を高めることができ、第1および第2の光学部品の位置決め精度も高めることができる。
請求項23に係る発明によれば、第2の光学部品を各位置決め部に接合する工程を有するため、第1および第2の光学部品が高精度に位置決めされた半導体光学装置を製造することができる。
この実施形態の半導体光学装置1は、第1の光学部品としてのマイクロレンズ4と、第2の光学部品としてのレーザダイオードチップ5と、レーザダイオードチップ5の位置決めを行うための位置決め用構造部3と、レーザダイオードチップ5からマイクロレンズ4に入射される光のビーム径を制限するスリット(3c,6a)と、マイクロレンズ4に対する蒸着マスク7とを備える。図示しないが、用途に応じてマイクロレンズ4の出射方向には、光導波路、マイクロレンズ、ポリゴンミラーなどが配置される。
以下の説明では、マイクロレンズ4およびレーザダイオードチップ5間の光軸X1の方向を第1の方向F1とし、この第1の方向F1に対して半導体基板2の基板面2aの面方向で直交する方向を第2の方向F2とし、基板面2aと垂直な方向を第3の方向F3とする。また、図1に示す状態で前後左右を定義するものとし、光の進行方向を前方、その逆方向を後方とする。さらに、「一体」とは、別々の部材が接合等されているのではなく、同一材料が連続している状態を意味する。
なお、この実施形態では、半導体基板2は、例えばシリコンにより構成されており、マイクロレンズ4は、例えばシリコン酸化膜により構成されている。また、マイクロレンズ4の第3の方向F3の厚さ(高さ)は10μm以上、具体的には100μm程度であり、第2の方向の幅は500μm程度である。
この実施形態では、位置決め用構造部3は、例えば直方体に形成されており、マイクロレンズ4の光軸X1から見て右側に配置されている。また、位置決め用構造部3は、例えばその左側面の一部が直方体形状に切欠かれた形状に形成されており、その切欠きにより形成された領域に第1の位置決め面3aおよび第2の位置決め面3bが表出している。さらに、この実施形態では、レーザダイオードチップ5は、例えば直方体に形成されている。発光する活性層は、基板の厚さ方向に積層化して形成される。
また、第2の位置決め面3bは、レーザダイオードチップ5の前面5bを接触させた場合に、レーザダイオードチップ5の第1の方向F1に対する位置決めが高精度になされるように形成されている。つまり、レーザダイオードチップ5を第1の方向F1に沿って移動させて位置決めする必要がないようになっている。
また、レーザダイオードチップ5の右側面5aおよび前面5bを、第1の位置決め面3aおよび第2の位置決め面3bの境界部3eに接触させることにより、各方向に対するレーザダイオードチップの位置決め位置が一義的に特定されるので、各方向に対する高精度の位置決めを容易に行うことができる。
また、レーザダイオードチップ5の第3の方向F3に対する位置決め精度は、角部3eの位置、つまり位置決め用構造部3の基板面2aからの厚さの影響を受けるが、レーザダイオードチップ5の厚さの影響も受ける。このため、レーザダイオードチップ5の第3の方向F3に対する位置決め精度は、レーザダイオードチップ5の厚さの精度が高いほど、高精度にすることができる。
また、レーザダイオードチップ5の幅(F2方向)を位置決め用構造部3の深さ(F2方向)と同一に形成し、レーザダイオードチップ5の上下の角部5e,5fを位置決め用構造部3の上下の角部3e,3fにそれぞれ合致させることにより、第1、第2および第3の方向に対する位置決めを行うようにしてもよい。
配線ワイヤ11,12は、それぞれ電位取り出しパッド(図示せず)と電気的に接続されている。レーザダイオードチップ5および電位取り出しパッドは、レーザダイオードチップ5の発光時の発熱を放出するためのヒートシンク(図示せず)に搭載されている。
この実施形態では、配線ワイヤ11,12には、例えば、幅広のAuリボンを用いることができる。幅広のAuリボンを使用する目的は、レーザダイオードチップ5の発光時に放熱するためである。また、ヒートシンクは、レーザダイオードチップ5の発光時の発熱を放出させるため、例えば、Cu、CuW、CuMo、Mo、WC等の熱伝導率が大きな材料により構成されている。
つまり、位置決め用構造部3の一部3cおよびスリット構成部材6aによって第1のスリットが構成されている。この第1のスリットは、レーザダイオードチップ5からマイクロレンズ4の入射面4aに出射された光のビーム径を制限する。このため、間隙6bは、スリット構成部材6aの右側面6dおよび位置決め用構造部3の左側面3dの少なくとも一方の第2の方向F2に対する位置を変更することにより、所望の距離に設定することができる。また、スリット構成部材6aおよび位置決め用構造部3の一部3cは、共に基板面2aと一体形成されているため、その位置決め精度は、形成位置によって決まるので、スリットを別部材として基板面2aに取付ける構造のものよりも、位置決めを高精度に行うことができる。
この実施形態では、スリット構成部材6aは、基板面2aから鉛直に立設され、第1の方向F1に対する厚さの薄い板状に形成されているが、間隙6bを調整できれば、形状は問わない。
この実施形態では、蒸着マスク7は、基板面2aから鉛直に立設され、第2の方向F2に対する厚さの薄い板状に形成されているが、マイクロレンズ4の左方を遮蔽することができれば、形状は問わない。
レーザダイオードチップ5から出射されたレーザ光は、マイクロレンズ4によって、遅軸方向の拡がり光がコリメートされ、マイクロレンズ4から出射される。なお、図示していないが、コリメートされた光はポリゴンミラー等に入射させ、レーザ光をスキャニングして対象物までの距離を計測する装置としての応用が可能である。
次に、上記構成の半導体光学装置1の主な製造方法について図2を参照して説明する。図2は、半導体光学装置1の製造工程を示す説明図であり、(a)はパターニングの説明図、(b)はエッチングの説明図、(c)は熱酸化の説明図、(d)はレジスト塗布の説明図、(e)はダイシングカットおよびレジスト除去の説明図、(f)はレーザダイオードチップの位置決め接合の説明図である。図8は、製造された半導体光学装置の斜視図である。
なお、実際の製造工程では、1枚のシリコンウエハから複数の半導体光学装置1を得るが、以下では説明をし易くするため1つの半導体装置1の部分を例にして説明する。
図示しないが、半導体基板2となるシリコンウェハを用意し、その上に酸化膜(SiO2)を形成する。その後、この酸化膜を図2(a)に示すように、半導体光学装置1の各構成部材の横断面形状に対応するマスクをパターニングする。具体的には、マイクロレンズ4のマスク4dと、位置決め用構造部3のマスク3hと、スリット構成部材6aのマスク6eと、蒸着マスク7のマスク7aとを形成する。マイクロレンズ4のマスク4dは、後述するトレンチエッチングにより、光軸X1と平行に延びるトレンチ(縦溝)が交互に多数形成されるように形成する。なお、マスク4dにおいて光軸X1と平行に延びる黒色の線は、空隙を表す。
そして、半導体基板2をエッチングする。これにより、図2(b)に示すように、マイクロレンズ4の形成予定領域をマイクロレンズ4の輪郭と同様の形状に加工すると同時に、位置決め用構造部3、スリット構成部材6aおよび蒸着マスク7を加工する。マイクロレンズ4の形成予定領域には、エッチングにより残った部分のシリコン層4eおよびエッチングされたトレンチ4fが交互に形成される。各トレンチ4fの開口部の第2の方向F2に対する幅(以下、抜き幅という)は、それぞれ一定に形成されており、かつ、光軸X1に対して平行な状態で延びている。
なお、半導体基板2の基板面2a上でのマイクロレンズ4の光軸X1の高さは、台座部4cの高さによって決まる。また、台座部4cの高さは、トレンチ4fの深さにより決まることから、トレンチ4fの深さにより、マイクロレンズ4の光軸X1の高さが決まる。このため、トレンチ4fを形成するとき、マイクロレンズ4の光軸X1とレーザダイオードチップ5の光軸とを一致させるように、トレンチ4fの深さ(第3の方向F3に対する高さ)を設定する。
さらに、第1の位置決め面3aおよび第2の位置決め面3bの境界部3eの形状、あるいは、基板面2aからの高さは、その境界部3eにレーザダイオードチップ5の右側面5aおよび前面5bを接触させたときに、第3の方向F3に対するマイクロレンズ4の光軸およびレーザダイオードチップ5の光軸が一致するように設定する。
なお、図示したレーザダイオードチップ5の角部5eは直角に形成されているが、その他の形状でもよく、この場合、その形状と合致するように第1の位置決め面3aおよび第2の位置決め面3bを形成することもできる。
熱酸化により、各トレンチ4f内をシリコン酸化物で充填するとともに、トレンチ4fの側壁部をシリコン酸化物で置き換える。このようにして、シリコン基板の基板面2aと一体的なマイクロレンズ4を形成する(図2(c))。このとき形成される酸化膜の厚さは、抜き幅と残し幅との合計と同じか、それ以上に設定する。通常、熱酸化膜はシリコン表面の内側と外側に0.45:0.55の割合で進行する。この実施形態では、この比率に合わせて抜き幅と残し幅を設定しており、つまり、熱酸化においてトレンチ4f内がシリコン酸化物で充填されると同時にトレンチ4f間のシリコン層4eがシリコン酸化物になる寸法となっている。
さらに、シリコン酸化物層に不純物を注入することで、第1のシリコン酸化膜、第2のシリコン酸化膜および第3のシリコン酸化膜から構成されたマイクロレンズ4を形成する。
なお、この熱酸化工程の後に、マイクロレンズ4の光透過率向上のために、必要に応じてシリコン基板の全体に反射防止膜をコーティングすることができる。
次の工程のダイシングカットのときに切削屑が付着しないようにするため、図2(d)に示すように、半導体基板2の表面にレジスト16を塗布および硬化する。
マイクロレンズ4などが形成された半導体基板2をダイシングカットする。ダイシングカットは、図示していない領域に対して行う。これにより、半導体基板2を半導体光学装置1単位の所望のチップ状とする(図2(e))。また、半導体基板2の裏面からハーフカットして半導体基板2の外周を外方へ引っ張ることによりカットしてもよい。この手法によれば、マイクロレンズ4などを汚損することなくチップ状にすることができる。
位置決め用構造部3の第1の位置決め面3aに、レーザダイオードチップ5を電気的に接合するための接合層を形成する。具体的には、半導体基板2を第1の位置決め面3aが真上になった姿勢にし、例えば蒸着法により第1の位置決め面3aに接合層を成膜する。このとき、マイクロレンズ4の真上には蒸着マスク7が配置された姿勢となり、マイクロレンズ4を蒸着物質から遮蔽するため、蒸着物質がマイクロレンズ4に付着するおそれがない。この実施形態では、例えば第1の位置決め面3aにAu/Ti膜を成膜する。
ここで、Au/Ti膜におけるTiは、第1の位置決め面3a表面の酸化膜とAuとの密着性を良好にするためのものであり、Au/Ti膜におけるAuは、レーザダイオードチップ5の右側面5aにAuにより形成された導電部(図示せず)および配線ワイヤ11と電気的に接続させるためのものである。
なお、ヒートシンク材5hの表面に、配線ワイヤ11,12と電気的に接続される1組の電位取り出しパッドを取付ける場合は、ヒートシンク材5hの表面に電位取り出しパッドとして、ポリイミド等の絶縁膜、Au膜を順に接合前に予め成膜しておく。
(1)上記実施形態の半導体光学装置1を使用すれば、レーザダイオードチップ5の右側面5aを第1の位置決め面3aに接触させることにより、レーザダイオードチップ5の第2の方向F2に対する位置決めを高精度に行うことができ、そのように位置決めした状態でレーザダイオードチップ5を半導体基板2に搭載すれば、レーザダイオードチップ5が第2の方向F2に対して高精度に位置決めされて搭載された半導体光学装置を実現することができる。
したがって、マイクロレンズ4とレーザダイオードチップ5との光結合効率を従来よりも向上させることができる。
したがって、レーザダイオードチップ5が位置決め用構造部3に接触して半導体基板2に搭載されていることから、マイクロレンズ4とレーザダイオードチップ5との位置決め精度も、マイクロレンズ4および位置決め用構造部3の形成精度によって決まる。
また、台座部4cの形状をマイクロレンズ4と同一形状とすることで、台座部4cの形成位置を制御することにより、マイクロレンズ4とレーザダイオードチップ5の発光面との距離を任意に設定することができる。つまり、マイクロレンズ4およびレーザダイオードチップ5の性能、例えば、マイクロレンズ4の焦点距離が短い場合、マイクロレンズ4とレーザダイオードチップ5の発光面との距離を小さく設定することが容易となる。
また、第1のスリットは基板面2aと一体形成されているため、基板面2aに対する第1のスリットの形成位置の精度を高めることができる。
さらに、半導体基板2と個別に製造して基板面2aに取付ける構成のものよりも製造工程が少ないので、製造コストを低減することができる。
また、位置決め用構造部3と個別に製造する場合よりも製造材料および製造工程が少ないので、製造コストを低減することができる。
(1)図3は、上記実施形態の半導体光学装置1を使用した応用例を基板面2aの上方から見た説明図である。位置決め用構造部3には、上記実施形態と同じ手法によって位置決めされたレーザダイオードチップ5が接合されている。マイクロレンズ4の入射側には、スリット構成部材6a,6cにより構成された第1のスリットが配置されている。スリット構成部材6cは、スリット構成部材6aと同じように基板面2aに立設された板状に形成されており、基板面2aと一体形成されている。マイクロレンズ4の出射側には、マイクロレンズ4から出射された光の出射方向を制限するスリット8が配置されている。スリット8は、間隙8bを挟んで配置されたスリット構成部材8a,8cから構成される。スリット構成部材8aの左端と、第1のスリットを構成するスリット構成部材6aの左端との間には蒸着マスク7が配置されている。つまり、スリット構成部材6a,8aおよび蒸着マスク7は、それぞれ基板面2aと一体形成されており、かつ、相互に一体形成されている。
このように、第2のスリット8が基板面2aと一体形成されているため、基板面2aに対する第2のスリット8の形成位置の精度を高めることができる。
また、第2のスリット8を半導体基板2と個別に製造して基板面2aに取付ける構成のものよりも製造工程が少ないので、製造コストを低減することができる。さらに、この応用例の半導体光学装置は、前述の実施形態の各効果と同じ効果を奏することができる。
マイクロレンズ9の出射側には第2のスリット(8a,8c)が配置されている。第2のスリットの出射方向には、MEMS(Micro Electrical Mechanical System)技術を用いて小型に形成されたマイクロミラーチップ10が配置されている。マイクロレンズ4,9の左方(図4では上方)には、マイクロレンズ4,9の左側面を蒸着工程時の蒸着物質から遮蔽するための蒸着マスク7が配置されている。
レーザダイオードチップ5から出射されたレーザ光は、第1のスリット(6a,6c)を介してマイクロレンズ4に入射され、コリメート光となってマイクロレンズ9に入射され、マイクロレンズ9によって集光された光は、第2のスリット(8a,8c)を介してマイクロミラーチップ10で反射され、シート状のレーザ光14となる。
この応用例の半導体光学装置は、シート状のレーザ光14を得ることができる他、前述の実施形態の各効果と同じ効果を奏することができる。
第2のスリット(8a,8c)から出射されたレーザ光は、レンズ13によってコリメートされ、図4に示したシート状のレーザ光よりも薄いシート状のレーザ光15となる。
この応用例の半導体光学装置は、図4に示したシート状のレーザ光14よりも薄いシート状のレーザ光15を得ることができる他、前述の実施形態の各効果と同じ効果を奏することができる。
この構造を用いれば、溶融した接合材を上記空間3gに溜めることが可能となるため、その接合材が第2の位置決め面3bに付着するなどの、位置決め精度の悪化を回避することができる。
3・・位置決め用構造部、3a・・第1の位置決め面(第1の位置決め部)、
3b・・第2の位置決め面(第2の位置決め部)、3c・・位置決め用構造部の一部、
3e・位置決め用の角部、4・・マイクロレンズ(第1の光学部品)、
4b・・台座部、5・・レーザダイオードチップ(第2の光学部品)、
5a・・右側面(一の部位)、5b・・前面(他の部位)、5d・・発光層、
5e・・角部、6a・・スリット構成部材(第1の制限手段)、
7・・蒸着マスク(遮蔽部材)、8・・第2のスリット(第2の制限手段)、
F1・・第1の方向、F2・・第2の方向、F3・・第3の方向。
Claims (23)
- 半導体基板に形成された第1の光学部品と、この第1の光学部品と光学的に結合された第2の光学部品とを備えた半導体光学装置において、
前記第1および第2の光学部品間の光軸方向を第1の方向とし、この第1の方向に対して前記半導体基板の基板面の面方向で直交する方向を第2の方向とした場合に、
前記第2の光学部品の前記第2の方向に対する位置決め位置が設定された第1の位置決め部を有する位置決め用構造部が前記半導体基板と一体形成されており、
前記第2の光学部品は、自身の一の部位を前記第1の位置決め部に接触させることにより、前記第2の方向に対する位置決めがされた状態で前記半導体基板に搭載されていることを特徴とする半導体光学装置。 - 前記位置決め用構造部は、前記第2の光学部品の前記第1の方向に対する位置決め位置が設定された第2の位置決め部を備えており、
前記第2の光学部品は、前記自身の一の部位を前記第1の位置決め部に接触させ、かつ、自身の他の部位を前記第2の位置決め部に接触させることにより、前記第1および第2の方向に対する位置決めがされた状態で前記半導体基板に搭載されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体光学装置。 - 前記基板面と垂直な方向を第3の方向とした場合に、前記第2の光学部品の前記自身の一の部位を前記第1の位置決め部に接触させ、かつ、自身の他の部位を前記第2の位置決め部に接触させることにより、前記第1、第2および第3の方向に対する前記第2の光学部品の位置決めがされるように構成されていることを特徴とする請求項2に記載の半導体光学装置。
- 前記位置決め用構造部は、前記第1および第2の位置決め部の境界部を備えており、かつ、前記第2の光学部品の前記一の部位および他の部位を前記境界部に接触させることにより、前記各方向に対する前記第2の光学部品の位置決めがされるように構成されていることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の半導体光学装置。
- 前記境界部には、前記第1および第2の位置決め部が交わる交線が形成されており、
前記第2の光学部品の前記一の部位および他の部位を前記交線の両側にそれぞれ接触させることにより、前記各方向に対する前記第2の光学部品の位置決めがされるように構成されていることを特徴とする請求項4に記載の半導体光学装置。 - 前記境界部は、前記第1および第2の位置決め部によって画定された領域に備えられた位置決め用の角部であり、
前記第2の光学部品の前記一の部位および他の部位によって形成された角部を前記位置決め用の角部に合致させることにより、前記各方向に対する前記第2の光学部品の位置決めがされるように構成されていることを特徴とする請求項4に記載の半導体光学装置。 - 前記境界部には、前記第2の光学部品の前記一の部位および他の部位の少なくとも一方と非接触となる空間が形成されていることを特徴とする請求項4ないし請求項6のいずれか1つに記載の半導体光学装置。
- 前記空間は、前記第1および第2の位置決め部の少なくとも一方に配置された別部材によって形成されていることを特徴とする請求項7に記載の半導体光学装置。
- 前記第1の光学部品は、これと同一形状で前記基板面に形成された台座部の上に形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1つに記載の半導体光学装置。
- 前記第2の光学部品から出射された光のビーム径を制限する第1の制限手段が前記基板面と一体形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1つに記載の半導体光学装置。
- 前記第1の制限手段の一部は、前記位置決め用構造部の一部であることを特徴とする請求項10に記載の半導体光学装置。
- 前記第1の光学部品から出射された光のビーム径を制限する第2の制限手段が前記基板面と一体形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれか1つに記載の半導体光学装置。
- 前記第2の光学部品は、蒸着あるいはスパッタリング手段により前記位置決め用構造部に形成された接合層を介して前記位置決め用構造部に接合されており、
前記蒸着あるいはスパッタリング手段に用いる蒸着あるいはスパッタリング物質に対して前記第1の光学部品を遮蔽するための遮蔽部材が、前記基板面と一体形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項12のいずれか1つに記載の半導体光学装置。 - 前記第2の光学部品は、蒸着あるいはスパッタリング手段により前記位置決め用構造部に形成された接合層を介して前記位置決め用構造部に接合されており、
前記蒸着あるいはスパッタリング手段に用いる蒸着あるいはスパッタリング物質に対して前記第2の光学部品を遮蔽するための遮蔽部材と、前記第1の光学部品から出射された光のビーム径を制限する第2の制限手段とが前記基板面と一体形成されており、
前記第1および第2の制限手段の一方と、前記遮蔽部材とが一体形成されていることを特徴とする請求項10または請求項11に記載の半導体光学装置。 - 前記第2の光学部品は、積層方向が前記基板面に対して垂直な発光層を備えていることを特徴とする請求項1ないし請求項14のいずれか1つに記載の半導体光学装置。
- 前記第1の光学部品はマイクロレンズまたは光導波路であることを特徴とする請求項1ないし請求項15のいずれか1つに記載の半導体光学装置。
- 前記第2の光学部品はレーザダイオード、発光ダイオードまたは光ファイバであることを特徴とする請求項1ないし請求項16のいずれか1つに記載の半導体光学装置。
- 前記第1の光学部品はマイクロレンズであり、前記第2の光学部品はレーザダイオードであることを特徴とする請求項1ないし請求項17のいずれか1つに記載の半導体光学装置。
- 半導体基板に形成された第1の光学部品と、この第1の光学部品と光学的に結合された第2の光学部品とを備えた半導体光学装置の製造方法において、
前記半導体基板を加工することにより、前記第1の光学部品と、前記第2の光学部品を位置決めするための位置決め用構造部とを前記半導体基板の基板面上に形成する工程を有し、
前記第1および第2の光学部品間の光軸方向を第1の方向とし、この第1の方向に対して前記半導体基板の基板面の面方向で直交する方向を第2の方向とした場合に、前記工程では、前記第2の光学部品の前記第2の方向に対する位置決め位置が設定された第1の位置決め部を前記位置決め用構造部に形成することを特徴とする半導体光学装置の製造方法。 - 前記工程では、前記第2の光学部品の前記第1の方向に対する位置決め位置が設定された第2の位置決め部を前記位置決め用構造部に形成することを特徴とする請求項19に記載の半導体光学装置の製造方法。
- 前記基板面と垂直な方向を第3の方向とした場合に、前記工程では、前記第2の光学部品を前記第1および第2の位置決め部に接触させることにより、前記第2の光学部品が前記第1、第2および第3の方向に対して位置決めされるように前記第1および第2の位置決め部を形成することを特徴とする請求項20に記載の半導体光学装置の製造方法。
- 半導体基板を加工することにより、前記半導体基板の同一基板面に前記第1の光学部品および位置決め用構造部を形成することを特徴とする請求項19ないし請求項21のいずれか1つに記載の半導体光学装置の製造方法。
- 前記第2の光学部品を前記各位置決め部に接合する工程を有することを特徴とする請求項19ないし請求項22のいずれか1つに記載の半導体光学装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005263638A JP4967283B2 (ja) | 2005-09-12 | 2005-09-12 | 半導体光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005263638A JP4967283B2 (ja) | 2005-09-12 | 2005-09-12 | 半導体光学装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007080933A true JP2007080933A (ja) | 2007-03-29 |
JP4967283B2 JP4967283B2 (ja) | 2012-07-04 |
Family
ID=37940951
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005263638A Expired - Fee Related JP4967283B2 (ja) | 2005-09-12 | 2005-09-12 | 半導体光学装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4967283B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012109480A (ja) * | 2010-11-19 | 2012-06-07 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 発光装置及びパッケージ部品 |
WO2016148020A1 (ja) * | 2015-03-17 | 2016-09-22 | カナレ電気株式会社 | 半導体レーザ及び半導体レーザ光源モジュール |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0376189A (ja) * | 1989-08-17 | 1991-04-02 | Mitsubishi Electric Corp | 端面部分コーティング方法 |
JPH04315486A (ja) * | 1991-04-15 | 1992-11-06 | Hitachi Ltd | 光電子装置およびその製造方法 |
JPH07110420A (ja) * | 1993-10-13 | 1995-04-25 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ素子モジュール,およびその組立方法 |
JPH09185018A (ja) * | 1996-01-08 | 1997-07-15 | Nec Corp | レーザ光源ユニット |
JP2002094166A (ja) * | 2000-09-13 | 2002-03-29 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | 光源装置 |
JP2002217479A (ja) * | 2001-01-17 | 2002-08-02 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | レーザ光源装置、レーザ光源装置の製造方法、および光ヘッド装置 |
JP2005136385A (ja) * | 2003-10-06 | 2005-05-26 | Denso Corp | 半導体光学装置およびその製造方法 |
-
2005
- 2005-09-12 JP JP2005263638A patent/JP4967283B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0376189A (ja) * | 1989-08-17 | 1991-04-02 | Mitsubishi Electric Corp | 端面部分コーティング方法 |
JPH04315486A (ja) * | 1991-04-15 | 1992-11-06 | Hitachi Ltd | 光電子装置およびその製造方法 |
JPH07110420A (ja) * | 1993-10-13 | 1995-04-25 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ素子モジュール,およびその組立方法 |
JPH09185018A (ja) * | 1996-01-08 | 1997-07-15 | Nec Corp | レーザ光源ユニット |
JP2002094166A (ja) * | 2000-09-13 | 2002-03-29 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | 光源装置 |
JP2002217479A (ja) * | 2001-01-17 | 2002-08-02 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | レーザ光源装置、レーザ光源装置の製造方法、および光ヘッド装置 |
JP2005136385A (ja) * | 2003-10-06 | 2005-05-26 | Denso Corp | 半導体光学装置およびその製造方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012109480A (ja) * | 2010-11-19 | 2012-06-07 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 発光装置及びパッケージ部品 |
WO2016148020A1 (ja) * | 2015-03-17 | 2016-09-22 | カナレ電気株式会社 | 半導体レーザ及び半導体レーザ光源モジュール |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4967283B2 (ja) | 2012-07-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7991251B2 (en) | Optical module mounted with WDM filter | |
WO2010108399A1 (zh) | 侧向耦合光纤构件及其加工方法 | |
JPH06275870A (ja) | 光結合部材の製造方法および光結合用部材 | |
JP2010170029A (ja) | 光モジュール | |
EP3781972B1 (en) | Optical assembly | |
JP6489001B2 (ja) | 光モジュール、光モジュールを作製する方法、及び光学装置 | |
JP2009069668A (ja) | 光導波路搭載基板及びその製造方法 | |
JP2016213412A (ja) | 光学装置及び光照射装置 | |
WO2017179144A1 (ja) | 内視鏡用光学ユニットの製造方法および内視鏡 | |
WO2015141577A1 (ja) | 光ファイバ保持部材、内視鏡、および光ファイバ保持部材の製造方法 | |
JP4967283B2 (ja) | 半導体光学装置 | |
JP4729893B2 (ja) | 半導体光学装置の製造方法 | |
KR100524672B1 (ko) | 광수동 정렬용 각진 홈을 이용한 플립칩 본딩방법 및 광모듈 | |
JP4069856B2 (ja) | 光半導体素子実装用基板及びその製造方法 | |
US9806495B2 (en) | Optical module, method for fabricating the same | |
US20050079716A1 (en) | Semiconductor optical device and method for manufacturing the same | |
JP2006039255A (ja) | 光結合装置及びその製造方法 | |
JP6551008B2 (ja) | 光モジュール、光学装置 | |
JP2015530739A (ja) | 光電子コンポーネント、光学コンポーネント又はフォトニック・コンポーネント用のサブマウント | |
JP2009237326A (ja) | 光集積回路モジュール、このモジュールに用いる光学ベンチ、及び光集積回路モジュールの作製方法 | |
JP6435820B2 (ja) | 光半導体装置および光半導体素子の実装方法 | |
WO2022118861A1 (ja) | 光デバイス | |
JPH06160676A (ja) | 半導体レーザモジュールの製造方法 | |
JP5350859B2 (ja) | 光学部材および光学装置の製造方法と光学装置 | |
US20170102509A1 (en) | Carrier for mounting optical elements and associated fabrication process |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071029 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100831 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100914 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101109 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110809 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110921 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120306 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120319 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150413 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4967283 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150413 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |