JP2010020116A

JP2010020116A - 光通信モジュール

Info

Publication number: JP2010020116A
Application number: JP2008180834A
Authority: JP
Inventors: Akira Sekikawa; 亮関川
Original assignee: Oki Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2008-07-11
Filing date: 2008-07-11
Publication date: 2010-01-28

Abstract

【課題】接着樹脂の光路溝への侵入による不具合を回避可能な光通信モジュールを提供すること。光路に対する受光素子の位置決め精度の向上を図ること。
【解決手段】本発明に係る光通信モジュールは、半導体基板と；接着樹脂によって前記半導体基板上に搭載され、受信した光（受信光）を電気信号に変換する受光素子とを備えている。前記半導体基板には、前記受光素子に導かれる受信光が通過する光路溝が形成されている。前記受光素子の底部には、前記光路溝内に配置される嵌合部が形成されている。
【選択図】図１８

Description

本発明は、通信機器として用いられる光通信モジュールに関する。本発明は、特に、表面実装法を用いて基板上に送受信用の光学素子をまとめて搭載する光通信モジュールに関する。

ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）を代表とする光通信ネットワークにおいては、一芯双方向の光通信方式が普及しつつある。一芯双方向の光通信方式では、局舎とユーザ間を１本の光ファイバでつなぎ、異なる波長を持つ２種類の光をそれぞれ送信信号、受信信号として双方向の通信を行なう。

この方式において使用される双方向光通信モジュールの例としては、特許文献１（特開平１０−２０６６７８号公報）に示されるようなモジュールがある。特許文献１に記載のモジュールにおいては、送信部であるレーザモジュールと受信部であるフォトダイオードを別々にパッケージングする。そして、これらのモジュール（送信モジュール、受信モジュール）と、送信光及び受信光を分岐する波長分波器（波長フィルタ）とを一つにまとめてパッケージングする。これにより双方向通信が実現される。
特開平１０−２０６６７８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方式においては、パッケージングされた送信モジュール及び、受信モジュールについて別々に調整（光軸調整など）する必要が有るため、製作コストが大きくなる。また、モジュール全体が大きくなり、小型化が難しいという問題があった。

これらの問題を解決する方法としては、特許文献２（特開２００６−１５４５３５号公報）などに記載の一芯双方向光通信モジュールが提案されている。特許文献２等に記載のモジュールにおいては、送信部と受信部、及び波長フィルタをまとめて一つの基板に搭載している。これにより、光通信モジュールの小型化、低コスト化を実現している。
特開２００６−１５４５３５号公報

図１は、特許文献２に開示された従来の一芯双方向光通信モジュールの構造を示す斜視図である。図２は、図１の側面Ａ（受信側）及び側面Ｂ（送信側）から観察した様子を示す側面図である。図１及び図２において、支持基板であるシリコン基板１００上には、実装時の素子との位置合わせに用いられるアライメントマーク１０９と、横方向から見た断面形状がＶ字形状となるＶ溝１０１，１０２が異方性エッチングにより形成されている。この基板１００上に、送信用の光を放射するレーザチップ（ＬＤ）１０３、送信側レンズ１０４、受信側レンズ１０５、光信号を電気信号に変換する受光素子（ＰＤ）１０６、波長フィルタ１０８を搭載し、光通信モジュールを作製する。

次に、特許文献２に開示された光通信モジュールによる双方向通信の方法について説明する。図３は、図１に示す従来の光通信モジュールの光路を示す平面図である。図４は、図１に示す従来の光通信モジュールの光路を、受信側と送信側に分けて示す側面図である。図３及び図４に示すように、送信時においては、ＬＤ１０３から出射される送信光１１９は、直近のレンズ２０４によってコリメートされ、波長フィルタ１０８を介した後、ボールレンズ１１４によって光ファイバ１１２に集光される。

受信時においては、光ファイバ１１２から出射された受信光１２０がボールレンズ１１４によって回折された後、波長フィルタ１０８の反射膜によって９０°屈折して受信側のレンズ１０５に達する。受信光１２０はレンズ１０５において回折した後、受光側のＶ溝１０２内を通過し、Ｖ溝１０２の終端面に形成された反射面（図示せず）で反射し、その上面に実装されたＰＤ１０６の受光面に到達する。

上記の方式による双方向の通信では、ノイズの影響を避けるために一つの基板上に実装されるＬＤ１０３とＰＤ１０６はそれぞれ電気的、光学的に分離（絶縁）されている必要がある。

図５〜図７は、図１に示す従来の光通信モジュールの組み立て工程の一部を示す上面図及び側面図である。ここで、図５は接着樹脂を塗布する前の状態；図６は接着樹脂を塗布した状態；図７は接着樹脂の上に素子を搭載した状態を各々示す。

図５に示す状態から、まず、図６に示すように、基板１００のＶ溝１０１，１０２の周辺に接着樹脂１２２を塗布する。次に、図７に示すように、ＰＤ１０６を押し付けた状態で熱による硬化を行い、接着する。

図８は、図１に示す従来の光通信モジュールの問題点を示すための説明図（側面図）である。図９は、図１に示す従来の光通信モジュールの問題点を示すための説明図（側面図・受信側光路）である。

上記のような従来の方式によると、図８に示すように、接着樹脂１２２の塗布時に接着樹脂１２２が過剰に塗布された場合や、素子の搭載時に接着樹脂１２２の上からＰＤ１０６を押し付けることにより樹脂１２２が基板１００上を移動した場合に問題が発生する。すなわち、接着樹脂１２２がＶ溝１０２に流れ込む現象が起こる。

図９に示すように、Ｖ溝１０２に流れ込んだ接着樹脂１２２はＶ溝１０２内部を埋める形で固定され、反射層１２１を覆うことになる。このため、光ファイバから届く受信光１２０の経路が接着樹脂１２２によって塞がれ、ＰＤ１０６の受光部に受信光が正常に到達できなくなり、受光エラーが発生する。

また、光通信モジュールにおいては受信光に対する受光素子（ＰＤ）の位置決めが重要であるにもかかわらず、図１０に示すように、接着樹脂１２２上に搭載された受光素子（ＰＤ）１０６の位置がずれてしまう場合がある。

特許文献３（特開２０００−１８３２３７号公報）には、プリント配線板に半導体チップを実装してなる半導体装置が開示され、接着用樹脂が半導体チップ周辺から広がることを防止することにより、より高密度な実装を可能とする構造が示されている。
特開２０００−１８３２３７号公報

特許文献４（特開２００１−１９４５５９号公報）には、突起を用いて光学素子と基板との位置あわせをする構造が開示されている。また、特許文献５（特開２００２−１４２５８号公報）には、光半導体素子キャリアの十字型突起を基板の十字型溝に嵌め込むことで位置合わせをする構造が開示されている。しかしながら、従来の構造においては受光素子と基板との位置決め精度の向上は期待できるが、最も重要な光路に対する受光素子の位置合わせについては何ら考慮されていない。
特開２００１−１９４５５９号公報特開２００２−１４２５８号公報

本発明は上記のような状況に鑑みてなされたものであり、接着樹脂の光路溝への侵入による不具合を回避可能な光通信モジュールを提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、光路に対する受光素子の位置決め精度の向上を図り得る光通信モジュールを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る光通信モジュールは、半導体基板と；接着樹脂によって前記半導体基板上に搭載され、受信した光（受信光）を電気信号に変換する受光素子とを備えている。前記半導体基板には、前記受光素子に導かれる受信光が通過する光路溝が形成されている。前記受光素子の底部には、前記光路溝内に配置される嵌合部が形成されている。

上記のような構成の本発明によれば、接着樹脂の塗布位置がずれた場合や塗布量が過剰だった場合においても、受光素子の底部に形成された勘合部によって光路溝への接着樹脂の侵入を防ぐことができる。これにより、光路溝内部において確実に光路を確保することが可能となる。

また、勘合部によって受光素子と光路溝とが精密に位置合わせされるため、受光素子と受信光（光路）との位置合わせ精度が向上することになる。

（第１実施例）
図１１は、本発明の第１実施例に係る光通信モジュールの構造を示す斜視図である。図１２は、図１１の側面Ａ（受信側）及び側面Ｂ（送信側）から観察した様子を示す側面図である。本実施例に係る光通信モジュールは、半導体基板２００と；半導体基板２００上に搭載され、送信用の光（送信光）を出力する発光素子２０３と；接着樹脂２２２によって半導体基板２００上に搭載され、受信した光（受信光）を電気信号に変換する受光素子２０６と；受光素子２０６に導かれる受信光と発光素子２０３から出力される送信光とを分岐する波長フィルタ（波長分波器）２０８とを備えている。半導体基板２００には、受光素子２０６に導かれる受信光が通過する光路溝２０２が形成されている。

半導体基板２００は、ダイシングによる溝が形成されたシリコンウェハーからなる。発光素子２０３としては、レーザーダイオード（ＬＤ）を使用することができる。接着樹脂２２２としては、熱硬化性樹脂等を使用することができる。また、受光素子２０６としては、フォトダイオード（ＰＤ）を使用することができる。

半導体基板２００上に形成された、複数のアライメントマーク２０９と、横方向から見た断面形状がＶ字形状となるＶ溝２０１，２０２は、異方性エッチングによって形成される。半導体基板２００には、当該基板２００上の位置を定める凹状の複数のアライメントマーク２０９が更に形成されている。

本実施例において、受光素子２０６は接着樹脂２２２によって半導体基板２００上に直接搭載されているが、ガラス部材を介して搭載することもできる。この場合、１つの半導体基板２００上に実装される発光素子２０３と受光素子２０６とが、電気的、光学的に分離（絶縁）される。

本実施例に係る光送受信モジュールは、更に、発光素子２０３から出力された送信光を回折する出力用シリコンレンズ２０４と、受光素子２０６に入射する受信光を回折する入力用シリコンレンズ２０５とを備えている。ここで、シリコンレンズ２０４，２０５は断面がＶ字状の光路溝２０１，２０２を基準に位置決めされる。受光素子２０６は、少なくとも底面の一部が光路溝２０２上に配置される。光路溝２０２には、入力用シリコンレンズ２０５によって回折された受信光２２０を受光素子２０６に導く反射部材（図示せず）が設けられている。

シリコンレンズ２０４、２０５は、角柱状の支持部に同じ厚さの円柱状のレンズ部を形成した構造となっている。そして、円柱状のレンズ部の外周が断面Ｖ字状の光路溝２０１、２０２の傾斜した内壁面に接することにより芯決めされる。

なお、シリコンレンズ２０４、２０５；波長フィルタ２０８；発光素子２０３；受光素子２０６；光路溝（Ｖ溝）２０１，２０２等の個々の基本的な構成については、特開２００６−１５４５３５号公報に開示されたものを採用することができる。

次に、本実施例に係る光通信モジュールによる双方向通信の方法について説明する。図１３は、図１１に示す光通信モジュールの光路を示す平面図である。図１４は、図１１に示す光通信モジュールの光路を、受信側と送信側に分けて示す側面図である。図１３及び図１４に示すように、送信時においては、ＬＤ２０３から出射される送信光２１９は、直近のレンズ２０４によってコリメートされ、波長フィルタ２０８を介した後、ボールレンズ２１４によって光ファイバ２１２に集光される。

一方、受信時においては、光ファイバから出射された受信光２２０がボールレンズ２１４によって回折された後、波長フィルタ２０８の反射膜によって９０°屈折して受信側のシリコンレンズ２０５に達する。受信光２２０はシリコンレンズ２０５において回折した後、受光側の光路溝２０２内を通過し、溝２０２の終端面に形成された反射面（図示せず）に達する。反射面で反射した光は、その上面に実装された受光素子２０６の受光面２０６ａに到達する。

次に、本実施例に係る光通信モジュールの組み立て工程について説明する。図１５〜図１７は、図１１に示す光通信モジュールの組み立て工程の一部を示す上面図及び側面図である。ここで、図１５は接着樹脂を塗布する前の状態；図１６は接着樹脂を塗布した状態；図１７は接着樹脂の上に素子を搭載した状態を各々示す。先ず、個片化前の（ウエハ）状態の基板２００上にレジストを塗布し、基板設計の図面を元に素子搭載のためのＶ溝パターン（２０１，２０２）、位置合わせ用のアライメントパターン（２０９）、フィルタ搭載面作製パターン２４８を露光形成する。次に、この基板２００をウェットエッチングすることにより、素子搭載のためのＶ溝２０１，２０２、位置合わせ用のアライメントマーク２０９、フィルタ搭載面を形成する。この時、それぞれの溝の深さはエッチングの時間とパターンの幅によって決定され、パターン幅が狭いほど深さは小さくなる。

次に、素子搭載用のＶ溝２０１，２０２の断面を出すためにダイシングラインに沿ってダイシングを行う。その後、基板間を分離するためにダイシングラインに沿ってダイシングを行い、チップを個片化する。

チップを個片化した後、ＬＤ、シリコンレンズ、ＰＤ、波長フィルタを搭載する。各素子を搭載する順序については、基本的に高温での熱処理が必要なものから始めて低温の処理が必要な素子という順序にすることが好ましい。また、各素子の搭載位置については事前の光学設計によって設定される。

半導体基板２００に形成される光路溝２０１，２０２及びアライメントマーク２０９は、周知のフォトリソグラフィー技術、異方性エッチングにより形成される。受信側の光路溝２０２の終端部には、反射膜が形成される。送信側の光路溝２０１の端部に電極パッドが形成され、さらにその上に発光素子２０３を接着するための半田膜が形成される。その後、半田膜の上に発光素子２０３を接着・搭載する。この時、発光素子２０３を表面実装機によりピックアップし、半導体基板２００上に設置されたアライメントマーク２０９から発光素子２０３の搭載座標を画像認識により算出する。その後、発光素子２０３の中心座標を同じく画像認識により算出し、両座標が一致するように表面実装機により発光素子２０３の位置を調整する。半田膜を介した発光素子２０３と電極パッドとの接続に際しては、発光素子２０３を半田膜に対して圧着した後、規定の圧力・温度(約３５０〜４００度)で熱処理を行う。

次に、発光素子２０３からの光をコリメートして出射するためのシリコンレンズ２０４を搭載する。シリコンレンズ２０４と半導体基板２００の接着については接着樹脂２２２によって行う。まず、半導体基板２００上のレンズを搭載する光路溝２０１の両端に所定量の接着樹脂２２２を塗布する。その後、発光素子２０３の時と同様に表面実装機によりシリコンレンズ２０４をピックアップし、基板２００上のアライメントマーク２０９との間で画像認識を行い、搭載位置の調整を行った後、シリコンレンズ２０４を圧着し、約２００度での熱処理を行い固定する。

次に、光ファイバから入射した光を受光素子２０６に導くシリコンレンズ２０５を搭載する。発光素子側のシリコンレンズ２０４と同様、半導体基板２００との接着には接着樹脂２２２を用いる。シリコンレンズ２０５が搭載される光路溝２０２の両端に所定量の接着樹脂２２２を塗布した後、シリコンレンズ２０５をピックアップし、アライメントマーク２０９との間で画像認識を行って搭載位置を調整した後、シリコンレンズ２０５を圧着し、約２００度での熱処理を行い固定する。

次に、受光素子２０６を基板２００上に熱硬化性の樹脂２２２を用いて接着する。ここで、受光素子２０６の基板２００上への搭載は、シリコンレンズ２０５の搭載の後、波長フィルタ２０８の搭載の前に行う。

次に、波長フィルタ２０８の搭載を行う。波長フィルタ２０８は、半導体基板２００上に接着樹脂２２２により固定される。搭載の手順は、シリコンレンズ２０４，２０５及び受光素子２０６と同様である。即ち、搭載位置に樹脂２２２を塗布した後、アライメントマーク２０９とフィルタ２０８間で画像認識を行い、位置を調整した後、圧着して熱処理を行い固定する。上記のような工程を経て本実施例の一芯双方向光通信モジュールが作製される。

図１８及び図１９は、受光素子２０６の構造を示す断面図及び斜視図である。図２０（Ａ）、（Ｂ）は、図１１に示す第１実施例に係る光通信モジュールの製造工程の一部（受光素子の搭載工程）を示す断面図である。図において、符号２５０は実装機コレットを示す。

本実施例に係る受光素子２０６は、例えば５００×３８０×２００ミクロンの大きさに成形される。受光素子２０６は、受信光を受信して電気信号に変換する受光部２０６ａと、光路溝２０２の内部に勘合する勘合部２０６ｂを備えている。勘合部２０６ｂは、受光素子２０６の底部に形成され、光路溝２０２と同じ傾斜に成形されており、光路溝２０２の内側面と接するようになっている。

これによって、受光素子２０６が光路溝２０２に対して嵌め合わされ、接着樹脂などの不要な物質の侵入を防ぐようになっている。即ち、接着樹脂２２２の塗布量が過剰だった場合においても、受光素子２０６の下面に生じる隙間を埋めることが出来、押し込まれた樹脂２２２が光路溝２０２内に入り込むことを防ぐことが出来る。また、受光素子２０６が光路溝２０２に勘合する勘合部２０６ｂを備えているため、受光素子２０６が光路溝２０２に対して正確に位置決めされることになる。即ち、接着樹脂２２２による受光素子２０６の位置ずれに関しても、受光素子２０６の水平方向の位置ずれ及び回転角度の位置ずれについても抑制可能となる。

図２１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び図２２（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）は、受光素子２０６の製造工程を示す断面図である。本実施例に係る受光素子２０６を成形するに際しては、まず、図２１（Ａ）に示すようなシリコンウェハー２５２を用意する。次に、図２１（Ｂ）に示すように、シリコン基板２５２上に、例えばＩｎＰ層２５４を蒸着し、受光部２５６を形成し、複数のフォトダイオードを一括で形成する。

次に、図２１（Ｃ）に示すように、フォトダイオードを形成したシリコンウェハー２５２の裏面にレジスト２５８を塗布する。続いて、フォトリソグラフィーにより基板の切込みを入れる箇所に穴を空けたレジストパターン（２５８）を作成した後、図２２（Ｄ）に示すように、異方性エッチング処理によりシリコンウエハ２５２の裏面に溝２６２を形成する。

次に、レジスト２５８を除去した後に、図２２（Ｅ）に示すように、フォトダイオードの分割ラインに沿ってダイシング処理を行う。これによって、図２２（Ｆ）に示すように、フォトダイオード２０６を個片化する。

図２３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び図２４（Ｄ）、（Ｅ）は、受光素子２０６の他の方法による製造工程を示す。この例においては、まず、図２３（Ａ）に示すようなシリコンウェハー２５２を用意する。次に、図２３（Ｂ）に示すように、シリコン基板２５２上に、例えばＩｎＰ層２５４を蒸着し、受光部２５６を形成し、複数のフォトダイオードを一括で形成する。

次に、図２３（Ｃ）に示すように、刃先を切り込み形状に合わせて凸型となっているダイシングソーを用い、切込みを形成したい箇所に沿ってチップが個片化されない程度の深さで浅くダイシング処理を行う。

次に、図２４（Ｄ）に示すように、フォトダイオードの分割ラインに沿ってダイシング処理を行う。これによって、図２４（Ｅ）に示すように、フォトダイオード２０６を個片化する。

（第２実施例）
図２５は、本発明の第２実施例に係る光通信モジュールの構造を示す斜視図である。本実施例に係る光通信モジュールは、半導体基板３００と；半導体基板３００上に搭載され、送信用の光（送信光）を出力する発光素子３０３と；接着樹脂３２２によって半導体基板３００上に搭載され、受信した光（受信光）を電気信号に変換する受光素子３０６と；受光素子３０６に導かれる受信光と発光素子３０３から出力される送信光とを分岐する波長フィルタ（波長分波器）３０８とを備えている。半導体基板３００には、受光素子３０６に導かれる受信光が通過する光路溝３０２が形成されている。なお、本実施例と上述した第１実施例とでは受光素子の構造のみが異なり、他の構造及び動作については同一であるため、重複した説明は省略する。

半導体基板３００は、ダイシングによる溝が形成されたシリコンウェハーからなる。発光素子３０３としては、レーザーダイオード（ＬＤ）を使用することができる。接着樹脂３２２としては、熱硬化性樹脂等を使用することができる。また、受光素子３０６としては、フォトダイオード（ＰＤ）を使用することができる。

半導体基板３００上に形成された、複数のアライメントマーク３０９と、横方向から見た断面形状がＶ字形状となるＶ溝３０１，３０２は、異方性エッチングによって形成される。半導体基板３００には、当該基板３００上の位置を定める凹状の複数のアライメントマーク３０９が更に形成されている。

本実施例において、受光素子３０６は接着樹脂３２２によって半導体基板３００上に直接搭載されているが、ガラス部材を介して搭載することもできる。この場合、１つの半導体基板３００上に実装される発光素子３０３と受光素子３０６とが、電気的、光学的に分離（絶縁）される。

本実施例に係る光送受信モジュールは、更に、発光素子３０３から出力された送信光を回折する出力用シリコンレンズ３０４と、受光素子３０６に入射する受信光を回折する入力用シリコンレンズ３０５とを備えている。ここで、シリコンレンズ３０４，３０５は断面がＶ字状の光路溝３０１，３０２を基準に位置決めされる。受光素子３０６は、少なくとも底面の一部が光路溝３０２上に配置される。光路溝３０２には、入力用シリコンレンズ３０５によって回折された受信光を受光素子３０６に導く反射部材（図示せず）が設けられている。

シリコンレンズ３０４、３０５は、角柱状の支持部に同じ厚さの円柱状のレンズ部を形成した構造となっている。そして、円柱状のレンズ部の外周が断面Ｖ字状の光路溝３０１、３０２の傾斜した内壁面に接することにより芯決めされる。

なお、シリコンレンズ３０４、３０５；波長フィルタ３０８；発光素子３０３；受光素子３０６；光路溝（Ｖ溝）３０１，３０２等の個々の基本的な構成については、特開２００６−１５４５３５号公報に開示されたものを採用することができる。

本実施例の光通信モジュールによる双方向通信の方法について説明する。従来と同様に送信時においては、ＬＤ３０３から出射される送信光は、直近のシリコンレンズ３０４によってコリメートされる。その後、波長フィルタ３０８を介してボールレンズに入射し、光ファイバに集光される。

一方、受信時においては、光ファイバから出射された受信光がボールレンズによって回折された後、波長フィルタ３０８の反射膜によって９０°屈折して受信側のシリコンレンズ３０５に達する。受信光はシリコンレンズ３０５において回折した後、受光側の光路溝３０２内を通過し、溝３０２の終端面に形成された反射面（図示せず）に達する。反射面で反射した光は、その上面に実装された受光素子３０６の受光面３０６ａに到達する。

次に、本実施例に係る光通信モジュールの組み立て工程について説明する。先ず、個片化前の（ウエハ）状態の基板３００上にレジストを塗布し、基板設計の図面を元に素子搭載のためのＶ溝パターン（３０１，３０２）、位置合わせ用のアライメントパターン（３０９）、フィルタ搭載面作製パターンを露光形成する。次に、この基板３００をウェットエッチングすることにより、素子搭載のためのＶ溝３０１，３０２、位置合わせ用のアライメントマーク３０９、フィルタ搭載面を形成する。この時、それぞれの溝の深さはエッチングの時間とパターンの幅によって決定され、パターン幅が狭いほど深さは小さくなる。

次に、素子搭載用のＶ溝３０１，３０２の断面を出すためにダイシングラインに沿ってダイシングを行う。その後、基板間を分離するためにダイシングラインに沿ってダイシングを行い、チップを個片化する。

半導体基板３００に形成される光路溝３０１，３０２及びアライメントマーク３０９は、周知のフォトリソグラフィー技術、異方性エッチングにより形成される。受信側の光路溝３０２の終端部には、反射膜が形成される。送信側の光路溝３０１の端部に電極パッドが形成され、さらにその上に発光素子３０３を接着するための半田膜が形成される。その後、半田膜の上に発光素子３０３を接着・搭載する。この時、発光素子３０３を表面実装機によりピックアップし、半導体基板３００上に設置されたアライメントマーク３０９から発光素子３０３の搭載座標を画像認識により算出する。その後、発光素子３０３の中心座標を同じく画像認識により算出し、両座標が一致するように表面実装機により発光素子３０３の位置を調整する。半田膜を介した発光素子３０３と電極パッドとの接続に際しては、発光素子３０３を半田膜に対して圧着した後、規定の圧力・温度(約３５０〜４００度)で熱処理を行う。

次に、発光素子３０３からの光をコリメートして出射するためのシリコンレンズ３０４を搭載する。シリコンレンズ３０４と半導体基板３００の接着については接着樹脂３２２によって行う。まず、半導体基板３００上のレンズを搭載する光路溝２０１の両端に所定量の接着樹脂３２２を塗布する。その後、発光素子３０３の時と同様に表面実装機によりシリコンレンズ３０４をピックアップし、基板３００上のアライメントマーク３０９との間で画像認識を行い、搭載位置の調整を行った後、シリコンレンズ３０４を圧着し、約２００度での熱処理を行い固定する。

次に、光ファイバから入射した光を受光素子３０６に導くシリコンレンズ３０５を搭載する。発光素子側のシリコンレンズ３０４と同様、半導体基板３００との接着には接着樹脂３２２を用いる。シリコンレンズ３０５が搭載される光路溝３０２の両端に所定量の接着樹脂２２２を塗布した後、シリコンレンズ３０５をピックアップし、アライメントマーク３０９との間で画像認識を行って搭載位置を調整した後、シリコンレンズ２０５を圧着し、約２００度での熱処理を行い固定する。

次に、受光素子３０６を基板３００上に熱硬化性の樹脂３２２を用いて接着する。ここで、受光素子３０６の基板３００上への搭載は、シリコンレンズ３０５の搭載の後、波長フィルタ３０８の搭載の前に行う。

次に、波長フィルタ３０８の搭載を行う。波長フィルタ３０８は、半導体基板３００上に接着樹脂３２２により固定される。搭載の手順は、シリコンレンズ３０４，３０５及び受光素子３０６と同様である。即ち、搭載位置に樹脂３２２を塗布した後、アライメントマーク３０９とフィルタ３０８間で画像認識を行い、位置を調整した後、圧着して熱処理を行い固定する。上記のような工程を経て本実施例の一芯双方向光通信モジュールが作製される。

図２６及び図２７は、受光素子３０６の構造を示す断面図及び斜視図である。図２８（Ａ）、（Ｂ）は、図２５に示す第２実施例に係る光通信モジュールの製造工程の一部（受光素子の搭載工程）を示す断面図である。図２８において、符号３５０は実装機コレットを示す。

本実施例に係る受光素子３０６は、受信光を受信して電気信号に変換する受光部３０６ａと、光路溝３０２の内部に勘合する勘合部３６０を備えている。勘合部３６０は、第１実施例とは異なり後述するように受光素子３０６の底部に蒸着層として形成され、光路溝３０２と同じ傾斜に成形されており、光路溝３０２の内側面と接するようになっている。

これによって、受光素子３０６が光路溝３０２に対して嵌め合わされ、接着樹脂などの不要な物質の侵入を防ぐようになっている。即ち、接着樹脂３２２の塗布量が過剰だった場合においても、受光素子３０６の下面に生じる隙間を埋めることが出来、押し込まれた樹脂３２２が光路溝３０２内に入り込むことを防ぐことが出来る。また、受光素子３０６が光路溝３０２に勘合する勘合部３６０を備えているため、受光素子３０６が光路溝３０２に対して正確に位置決めされることになる。即ち、接着樹脂３２２による受光素子３０６の位置ずれに関しても、受光素子３０６の水平方向の位置ずれ及び回転角度の位置ずれについても抑制可能となる。

図２９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び図３０（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）は、受光素子３０６の製造工程を示す断面図である。本実施例に係る受光素子３０６を成形するに際しては、まず、図２９（Ａ）に示すように、シリコン基板３５２上に、例えばInP層３５４を蒸着し、受光部３５６を形成し、複数のフォトダイオードを一括で形成する。

次に、図２９（Ｂ）に示すように、フォトダイオードを形成したシリコンウェハー３５２の裏面に膜厚２０μｍのＳｉＯ２層３５８を蒸着により形成する。次に、図２９（Ｃ）に示すように、ＳｉＯ２層３５８の裏面にレジスト３５９を塗布する。続いて、フォトリソグラフィーにより基板の切込みを入れる箇所に穴を空けたレジストパターンを作成した後、図３０（Ｄ）に示すように、異方性エッチング処理によりシリコンウエハ３５２の裏面に溝３６２を形成する。

次に、レジスト３５９を除去した後に、図３０（Ｅ）に示すように、フォトダイオードの分割ラインに沿ってダイシング処理を行う。これによって、図３０（Ｆ）に示すように、フォトダイオード３０６を個片化する。

図３１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び図３２（Ｄ）、（Ｅ）は、受光素子３０６の他の方法による製造工程を示す。この例においては、まず、図３１（Ａ）に示すように、シリコン基板３５２上に、例えばＩｎＰ層３５４を蒸着し、受光部３５６を形成し、複数のフォトダイオードを一括で形成する。

次に、図３１（Ｂ）に示すように、フォトダイオードを形成したシリコンウェハー３５２の裏面にＳｉＯ２層３５８を蒸着により形成する。次に、図３１（Ｃ）に示すように、刃先を切り込み形状に合わせて凸型となっているダイシングソーを用い、切込みを形成したい箇所に沿ってチップが個片化されない程度の深さで浅くダイシング処理を行う。

次に、図３２（Ｄ）に示すように、フォトダイオードの分割ラインに沿ってダイシング処理を行う。これによって、図３２（Ｅ）に示すように、フォトダイオード３０６を個片化する。

図３３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）及び図３４（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）は、受光素子３０６の更に他の方法による製造工程を示す。この例においては、まず、図３３（Ａ）に示すように、シリコン基板３５２上に、例えばＩｎＰ層３５４を蒸着し、受光部３５６を形成し、複数のフォトダイオードを一括で形成する。

次に、図３３（Ｂ）に示すように、フォトダイオードを形成したシリコンウェハー３５２の裏面にレジスト３５９を塗布する。次に、図３３（Ｃ）に示すように、フォトリソグラフィーによりＳｉＯ２膜を形成したい箇所に穴を空けたパターンを作成する。その後、図３３（Ｄ）に示すように、蒸着によりシリコン基板３５２の裏面にＳｉＯ２膜３５８を形成する。

次に、図３４（Ｅ）に示すように、リフトオフ法により残ったレジスト３５９を除去する。続いて、図３４（Ｆ）に示すようにフォトダイオードの分割ラインに沿ってダイシング処理を行い、図３４（Ｇ）に示すフォトダイオード３０６を個片化する。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではなく、特許請求の範囲に示された技術的思想の範疇において変更可能なものである。上述した実施例においては、基板との接着は受光素子を直接基板上に搭載することで行っているが、他の素子について、例えば発光素子とのクロストークを抑制するために受光素子と基板間にガラス素子を挟んだ構成を採用した光集積素子についても、ガラスの下面に本発明の勘合部を形成することにより、同様の効果を得ることができる。

図１は、従来の光通信モジュールの構造を示す斜視図である。図２は、図１の側面Ａ（受信側）及び側面Ｂ（送信側）から観察した様子を示す側面図である。図３は、図１に示す従来の光通信モジュールの光路を示す平面図である。図４は、図１に示す従来の光通信モジュールの光路を、受信側と送信側に分けて示す側面図である。図５は、図１に示す従来の光通信モジュールの組み立て工程の一部を示す上面図及び側面図であり、接着樹脂を塗布する前の状態を示す。図６は、図１に示す従来の光通信モジュールの組み立て工程の一部を示す上面図及び側面図である。図７は、図１に示す従来の光通信モジュールの組み立て工程の一部を示す上面図及び側面図であり、接着樹脂の上に素子を搭載した状態を示す。図８は、図１に示す従来の光通信モジュールの問題点を示すための説明図（側面図）である。図９は、図１に示す従来の光通信モジュールの問題点を示すための説明図（側面図・受信側光路）である。図１０は、図１に示す従来の光通信モジュールの問題点を示すための説明図（上面図・側面図）である。図１１は、本発明の第１実施例に係る光通信モジュールの構造を示す斜視図である。図１２は、図１１の側面Ａ（受信側）及び側面Ｂ（送信側）から観察した様子を示す側面図である。図１３は、図１１に示す光通信モジュールの光路を示す平面図である。図１４は、図１１に示す光通信モジュールの光路を、受信側と送信側に分けて示す側面図である。図１５は、図１１に示す光通信モジュールの組み立て工程の一部を示す上面図及び側面図であり、接着樹脂を塗布する前の状態を示す。図１６は、図１１に示す光通信モジュールの組み立て工程の一部を示す上面図及び側面図である。図１７は、図１１に示す光通信モジュールの組み立て工程の一部を示す上面図及び側面図であり、接着樹脂の上に素子を搭載した状態を示す。図１８は、図１１に示す第１実施例に係る光通信モジュールの要部（受光素子）の構造を示す断面図である。図１９は、図１１に示す第１実施例に係る光通信モジュールの要部（受光素子）の構造を示す斜視図である。図２０（Ａ）、（Ｂ）は、図１１に示す第１実施例に係る光通信モジュールの製造工程の一部（受光素子の搭載工程）を示す断面図である。図２１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図１１に示す第１実施例に係る光通信モジュールの製造工程の一部（受光素子の製造工程）を示す断面図である。図２２（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）は、図１１に示す第１実施例に係る光通信モジュールの製造工程の一部（受光素子の製造工程）を示す断面図である。図２３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図１１に示す第１実施例に係る光通信モジュールの製造工程の一部（受光素子の搭載工程）を示す断面図である。図２４（Ｄ）、（Ｅ）は、図１１に示す第１実施例に係る光通信モジュールの製造工程の一部（受光素子の製造工程）を示す断面図である。図２５は、本発明の第２実施例に係る光通信モジュールの構造を示す斜視図である。図２６は、図２５に示す第２実施例に係る光通信モジュールの要部（受光素子）の構造を示す断面図である。図２７は、図２５に示す第２実施例に係る光通信モジュールの要部（受光素子）の構造を示す斜視図である。図２８（Ａ）、（Ｂ）は、図２５に示す第２実施例に係る光通信モジュールの製造工程の一部（受光素子の搭載工程）を示す断面図である。図２９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図２５に示す第２実施例に係る光通信モジュールの製造工程の一部（受光素子の製造工程）を示す断面図である。図３０（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）は、図２５に示す第２実施例に係る光通信モジュールの製造工程の一部（受光素子の製造工程）を示す断面図である。図３１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図２５に示す第２実施例に係る光通信モジュールの製造工程の一部（受光素子の製造工程）を示す断面図である。図３２（Ｄ）、（Ｅ）は、図２５に示す第２実施例に係る光通信モジュールの製造工程の一部（受光素子の製造工程）を示す断面図である。図３３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、図２５に示す第２実施例に係る光通信モジュールの製造工程の一部（受光素子の製造工程）を示す断面図である。図３４（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）は、図２５に示す第２実施例に係る光通信モジュールの製造工程の一部（受光素子の製造工程）を示す断面図である。

符号の説明

２００：半導体基板
２０１：送信側光路溝（Ｖ溝）
２０２：受信側光路溝（Ｖ溝）
２０３：発光素子（ＬＤ）
２０４：送信側シリコンレンズ
２０５：受信側シリコンレンズ
２０６：受光素子（ＰＤ）
２０８：波長フィルタ（分波器）
２０９：アライメントマーク
２２２：接着樹脂

Claims

半導体基板と；
接着樹脂によって前記半導体基板上に搭載され、受信した光（受信光）を電気信号に変換する受光素子とを備え、
前記半導体基板には、前記受光素子に導かれる受信光が通過する光路溝が形成され、
前記受光素子の底部には、前記光路溝内に配置される嵌合部が形成されていることを特徴とする光通信モジュール。
前記嵌合部は前記光路溝の側面に接し、当該光路溝への前記接着樹脂の侵入を遮断することを特徴とする請求項１に記載の光通信モジュール。
前記嵌合部は、前記受光素子の底部を直接加工することによって成形されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光通信モジュール。
前記嵌合部は、前記受光素子の底部に設けられた蒸着層を加工することによって成形されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光通信モジュール。
前記嵌合部は、前記光路溝の断面形状に沿った形状であることを特徴とする請求項１，２，３又は４に記載の光通信モジュール。
前記光路溝の断面形状はＶ字状であることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５に記載の光通信モジュール。
前記半導体基板上に搭載され、送信用の光（送信光）を出力する発光素子と；
前記受光素子に導かれる受信光と前記発光素子から出力される送信光とを分岐する波長フィルタと；
前記発光素子から出力された送信光を回折する出力用シリコンレンズと、前記受光素子に入射する受信光を回折する入力用シリコンレンズとを更に備え、
前記光路溝には、前記入力用シリコンレンズによって回折された受信光を前記受光素子に導く反射部材が設けられていることを特徴とする請求項１，２，３，４，５又は６に記載の光通信モジュール。