JP2803346B2 - 小形発光モジュールの製造方法 - Google Patents
小形発光モジュールの製造方法Info
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- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 小形発光モジュールの製造方法に関し、 同一基板上に形成された光導波路に発光素子，たとえ
ば、半導体レーザチップを効率よく結合させて搭載接合
することを目的とし、 基板上に形成された光導波路に発光素子を位置合わせ
して前記基板上に接合する小形発光モジュールの製造方
法において、前記基板上に位置合わせマーカを有する下
部電極を設け、前記位置合わせマーカを基準として光導
波路を形成したあと、前記基板の下方から基板を透過す
る光を用いて観察しながら、前記下部電極に設けた位置
合わせマーカーに前記発光素子に設けた位置合わせマー
カを位置合わせして接合するように小形発光モジュール
の製造方法を構成する。
ば、半導体レーザチップを効率よく結合させて搭載接合
することを目的とし、 基板上に形成された光導波路に発光素子を位置合わせ
して前記基板上に接合する小形発光モジュールの製造方
法において、前記基板上に位置合わせマーカを有する下
部電極を設け、前記位置合わせマーカを基準として光導
波路を形成したあと、前記基板の下方から基板を透過す
る光を用いて観察しながら、前記下部電極に設けた位置
合わせマーカーに前記発光素子に設けた位置合わせマー
カを位置合わせして接合するように小形発光モジュール
の製造方法を構成する。
本発明は光伝送用光送信モジュール，とくに、小型・
軽量化のために１枚の基板上にベアチップ状の発光素子
と光導波路とをハイブリッド実装する小形発光モジュー
ルの製造方法に関する。
軽量化のために１枚の基板上にベアチップ状の発光素子
と光導波路とをハイブリッド実装する小形発光モジュー
ルの製造方法に関する。
第２図は小型発光モジュールの外観を示す斜視図であ
る。
る。
図中、１は基板で，たとえば、シリコンあるいはガラ
スなどである。３は光導波路，たとえば、基板１上に形
成されたプラスチック光導波路であり、30はそのコアで
ある。４は発光素子，たとえば、半導体レーザチップ、
40は活性領域、41′a,41′ｂは活性領域40の両側に設け
られたメサ・ストライプ構造の溝である。２′は下部電
極で基板１の上に形成され、発光素子４がダイボンディ
ングされるとともに一方の電極の引き出し端子パッドを
構成する。５は電極端子パッドで同じく基板１上に形成
され、発光素子４のもう一方の電極との間をワイヤ50で
ワイヤボンディングされる。
スなどである。３は光導波路，たとえば、基板１上に形
成されたプラスチック光導波路であり、30はそのコアで
ある。４は発光素子，たとえば、半導体レーザチップ、
40は活性領域、41′a,41′ｂは活性領域40の両側に設け
られたメサ・ストライプ構造の溝である。２′は下部電
極で基板１の上に形成され、発光素子４がダイボンディ
ングされるとともに一方の電極の引き出し端子パッドを
構成する。５は電極端子パッドで同じく基板１上に形成
され、発光素子４のもう一方の電極との間をワイヤ50で
ワイヤボンディングされる。
いま、電極端子パッド５と下部電極２′の間に図示し
ていない電源制御回路部から電圧を印加すると発光素子
４の活性領域40で発光し光導波路３のコア30に結合して
光が伝送されるように構成されたもので極めて小型化さ
れた発光モジュールである。
ていない電源制御回路部から電圧を印加すると発光素子
４の活性領域40で発光し光導波路３のコア30に結合して
光が伝送されるように構成されたもので極めて小型化さ
れた発光モジュールである。
このような小型のモジュールの性能を決めるものゝ重
要な問題の一つは発光素子４と光導波路３との間の光結
合を高効率で行う必要があるということである。
要な問題の一つは発光素子４と光導波路３との間の光結
合を高効率で行う必要があるということである。
第３図は従来の小型発光モジュールの実装方法の例を
示す図で、同図（イ）は側面図、同図（ロ）は上面図で
ある。
示す図で、同図（イ）は側面図、同図（ロ）は上面図で
ある。
図中、６は真空ピンセット、９は電源で発光素子４を
励起する電圧を与へる。10は光検知器、11はパワーメー
タである。
励起する電圧を与へる。10は光検知器、11はパワーメー
タである。
なお、前記の図面で説明したものと同等の部分につい
ては同一符号を付し、かつ、同等部分についての説明は
省略する。
ては同一符号を付し、かつ、同等部分についての説明は
省略する。
実際に基板１上に発光素子４を搭載して接合するに
は、先ず光導波路３を基板１上に形成したあと発光素子
4,たとえば、半導体レーザチップを真空ピンセット６で
吸着し、それを基板１の下部電極２に接触させ、電源９
から適当なプローブ（たとえば、この場合一方は金属製
の真空ピンセット６を利用すればよい）で発光素子４の
上部電極と下部電極２′に所定電圧を印加して発光素子
４を発光させ、光導波路３の右端から出射する光の強度
を光検知器10とパワーメータ11で測定しながら，すなわ
ち、発光素子４と光導波路３との結合状態を確認しなが
ら発光素子４の位置を調整して下部電極２′に接合，た
とえば、熱圧着ボンディングして小型発光モジュールを
製造している。
は、先ず光導波路３を基板１上に形成したあと発光素子
4,たとえば、半導体レーザチップを真空ピンセット６で
吸着し、それを基板１の下部電極２に接触させ、電源９
から適当なプローブ（たとえば、この場合一方は金属製
の真空ピンセット６を利用すればよい）で発光素子４の
上部電極と下部電極２′に所定電圧を印加して発光素子
４を発光させ、光導波路３の右端から出射する光の強度
を光検知器10とパワーメータ11で測定しながら，すなわ
ち、発光素子４と光導波路３との結合状態を確認しなが
ら発光素子４の位置を調整して下部電極２′に接合，た
とえば、熱圧着ボンディングして小型発光モジュールを
製造している。
最近のシングルモードのレーザ光を結合させるには１
μｍ以下の位置合わせ精度が必要となっている。
μｍ以下の位置合わせ精度が必要となっている。
しかし、上記の従来方法では発光素子４を下部電極
２′に接触したまゝでこのような微細な移動を行うこと
は難しく，通常、一度発光素子4,たとえば、半導体レー
ザチップを下部電極２′から浮かし僅かにずらしてか
ら、また接触，発光，光強度測定の操作を繰り返し行い
位置合わせを行っている。このため発光素子４の位置合
わせ接合作業が極めて煩雑となり，かつ、長時間を要す
るという問題があり、その解決が必要であった。
２′に接触したまゝでこのような微細な移動を行うこと
は難しく，通常、一度発光素子4,たとえば、半導体レー
ザチップを下部電極２′から浮かし僅かにずらしてか
ら、また接触，発光，光強度測定の操作を繰り返し行い
位置合わせを行っている。このため発光素子４の位置合
わせ接合作業が極めて煩雑となり，かつ、長時間を要す
るという問題があり、その解決が必要であった。
上記の課題は、基板１上に形成された光導波路３に発
光素子４を位置合わせして前記基板１上に接合する小形
発光モジュールの製造方法において、 前記基板１上に位置合わせマーカ20を有する下部電極
２を設け、前記位置合わせマーカ20を基準として光導波
路３を形成したあと、前記基板１の下方から基板１を透
過する光を用いて観察しながら、前記下部電極２に設け
た位置合わせマーカ20に前記発光素子４に設けた位置合
わせマーカ41を位置合わせして接合する小形発光モジュ
ールの製造方法によって解決することができる。なお、
前記発光素子４の位置合わせマーカ41として活性領域40
の両側に設けられたメサ・ストライプ構造の溝を利用す
ることができる。
光素子４を位置合わせして前記基板１上に接合する小形
発光モジュールの製造方法において、 前記基板１上に位置合わせマーカ20を有する下部電極
２を設け、前記位置合わせマーカ20を基準として光導波
路３を形成したあと、前記基板１の下方から基板１を透
過する光を用いて観察しながら、前記下部電極２に設け
た位置合わせマーカ20に前記発光素子４に設けた位置合
わせマーカ41を位置合わせして接合する小形発光モジュ
ールの製造方法によって解決することができる。なお、
前記発光素子４の位置合わせマーカ41として活性領域40
の両側に設けられたメサ・ストライプ構造の溝を利用す
ることができる。
本発明方法によれば、位置合わせに際して一々発光素
子４を発光させる必要がなく、下部電極２に設けた位置
合わせマーカ20a,20bを基準として光導波路３を形成
し，さらに、前記位置合わせマーカ20a,20bと発光素子
４に設けた位置合わせマーカ41a,41bとを顕微鏡による
拡大映像を観察しながら位置合わせして基板１に発光素
子４を接合するので、位置合わせ接合作業が極めて容易
であり，かつ、作業時間は極めて短時間で済ませること
ができる。
子４を発光させる必要がなく、下部電極２に設けた位置
合わせマーカ20a,20bを基準として光導波路３を形成
し，さらに、前記位置合わせマーカ20a,20bと発光素子
４に設けた位置合わせマーカ41a,41bとを顕微鏡による
拡大映像を観察しながら位置合わせして基板１に発光素
子４を接合するので、位置合わせ接合作業が極めて容易
であり，かつ、作業時間は極めて短時間で済ませること
ができる。
第１図は本発明の実施例方法を示す図で、主な工程を
図示したものである。
図示したものである。
図中、２は下部電極、20a,20bは下部電極２に設けら
れた位置合わせマーカ、41a,41bは発光素子４に設けら
れた位置合わせマーカ、７は顕微鏡、８はTVモニタであ
る。
れた位置合わせマーカ、41a,41bは発光素子４に設けら
れた位置合わせマーカ、７は顕微鏡、８はTVモニタであ
る。
なお、前記の諸図面で説明したものと同等の部分につ
いては同一符号を付し、かつ、同等部分についての説明
は省略する。
いては同一符号を付し、かつ、同等部分についての説明
は省略する。
以下、主な工程を順を追って説明する。
工程（１）：基板1,たとえば、シリコン基板の上に熱
酸化により約300nmの厚さのSiO2膜を形成し、その上に
厚さ100nmのTi膜，厚さ250nmのAu膜，厚さ２μｍのIn膜
を下から順次形成し、公知のホトリソグラフィ技術を用
いて図示したごとき形状の電極端子パッド５と下部電極
２を形成する。この時、位置合わせマーカ20a,20b,たと
えば、図示したごとき巾３μm,長さ50μｍの細長い溝状
の切り欠き部を中央部の両サイドに同時に形成する。
酸化により約300nmの厚さのSiO2膜を形成し、その上に
厚さ100nmのTi膜，厚さ250nmのAu膜，厚さ２μｍのIn膜
を下から順次形成し、公知のホトリソグラフィ技術を用
いて図示したごとき形状の電極端子パッド５と下部電極
２を形成する。この時、位置合わせマーカ20a,20b,たと
えば、図示したごとき巾３μm,長さ50μｍの細長い溝状
の切り欠き部を中央部の両サイドに同時に形成する。
工程（２）：上記処理基板の電極が形成されていない
部分の基板１上（SiO2膜は残されている）にコア30を有
する光導波路３を形成する。
部分の基板１上（SiO2膜は残されている）にコア30を有
する光導波路３を形成する。
具体的には，たとえば、プラスチック光導波路などを
形成すればよい。このようなプラスチック光導波路とし
ては、アクリル系ポリマをクラッドとしアクリル系ポリ
マとポリビニールカルバゾール（PVCZ）の混合体をコア
とする薄膜光導波路を光重合反応で形成する方法が既に
本発明者らにより提案されている（特願平２−8959
7）。この方法によればクラッド層，コア層をそれぞれ
薄膜状にコートし、コア部は通常のホトリソグラフィ技
術の露光と同様にマスクを用いて紫外線露光し光重合を
起こさせて形成するので、露光時のマスクに設けた位置
合わせマーカと前記位置合わせマーカ20a,20bを位置合
わせして露光すれば、所定の位置にコア30を正確に配置
した光導波路３が形成される。
形成すればよい。このようなプラスチック光導波路とし
ては、アクリル系ポリマをクラッドとしアクリル系ポリ
マとポリビニールカルバゾール（PVCZ）の混合体をコア
とする薄膜光導波路を光重合反応で形成する方法が既に
本発明者らにより提案されている（特願平２−8959
7）。この方法によればクラッド層，コア層をそれぞれ
薄膜状にコートし、コア部は通常のホトリソグラフィ技
術の露光と同様にマスクを用いて紫外線露光し光重合を
起こさせて形成するので、露光時のマスクに設けた位置
合わせマーカと前記位置合わせマーカ20a,20bを位置合
わせして露光すれば、所定の位置にコア30を正確に配置
した光導波路３が形成される。
工程（３）：上記処理基板の下部電極２の反対側，す
なわち、基板１の下面側から基板１を透過する光，たと
えば、シリコン基板の場合は赤外線を用いる顕微鏡７を
セットし、拡大像をTVモニタ８上で観察できるように基
板１を配置する。なお、移動制御機構その他は図面の簡
略化のため省略してある。
なわち、基板１の下面側から基板１を透過する光，たと
えば、シリコン基板の場合は赤外線を用いる顕微鏡７を
セットし、拡大像をTVモニタ８上で観察できるように基
板１を配置する。なお、移動制御機構その他は図面の簡
略化のため省略してある。
（３）−１は上から見た状態で真空ピンセット６で発
光素子4,たとえば、半導体レーザチップを吸引して下部
電極２の上に静かに近接させる。なお、顕微鏡７やTVモ
ニタ８は図示してない。
光素子4,たとえば、半導体レーザチップを吸引して下部
電極２の上に静かに近接させる。なお、顕微鏡７やTVモ
ニタ８は図示してない。
（３）−２は側面から見た状態であり、発光素子４の
活性領域40と光導波路３のコア30は予めそれぞれの高
さ、すなわち、それぞれの薄膜の厚さを考慮して形成さ
れているので、下部電極２上に発光素子４を載置すれば
0.2μｍ以内の精度で高さの整合が可能である。この場
合、発光素子４は活性領域40に近い面を下部電極２に接
合するようにすれば、全て薄膜部分どうしの高さ制御で
あるので極めて高精度の高さ位置合わせが可能である。
活性領域40と光導波路３のコア30は予めそれぞれの高
さ、すなわち、それぞれの薄膜の厚さを考慮して形成さ
れているので、下部電極２上に発光素子４を載置すれば
0.2μｍ以内の精度で高さの整合が可能である。この場
合、発光素子４は活性領域40に近い面を下部電極２に接
合するようにすれば、全て薄膜部分どうしの高さ制御で
あるので極めて高精度の高さ位置合わせが可能である。
（３）−３は基板１の下方から見た図（イ）およびＹ
−Ｙ矢視断面図（ロ）であり、基板1,たとえば、シリコ
ン基板は赤外線を透過するので、電極端子パッド５およ
び下部電極２は（イ）に図示したごとく位置合わせマー
カ20a,20bを含めて，たとえば、TVモニタ８上に拡大さ
れて明瞭に観察できる。
−Ｙ矢視断面図（ロ）であり、基板1,たとえば、シリコ
ン基板は赤外線を透過するので、電極端子パッド５およ
び下部電極２は（イ）に図示したごとく位置合わせマー
カ20a,20bを含めて，たとえば、TVモニタ８上に拡大さ
れて明瞭に観察できる。
41a,41bは発光素子４の下面に設けられた位置合わせ
マーカで，たとえば、通信用に使用される半導体レーザ
チップの場合には発光領域40の両側に設けられたメサ・
ストライプ構造の溝41′a,41′ｂを用いることができ
る。図はこのようにメサ・ストライプ構造の溝41′a,4
1′ｂを位置合わせマーカ41a,41bとして利用した場合で
あり、約10μｍの間隔のメサ・ストライプ構造の溝41′
a,41′ｂの中央に下部電極２の位置合わせマーカ20a,20
bを合わせることにより、活性領域40と下部電極２の位
置合わせマーカ20a,20bが正確に合致する。したがっ
て、予め下部電極２の位置合わせマーカ20a,20bに合わ
せて形成されている光導波路３のコア30と発光素子４の
活性領域40とが正確に位置合わせされ，結局、発光素子
４は光導波路３に高効率で結合される。この状態で約16
0℃で加熱圧着すればIn層による融着が行われ本発明の
小型発光モジュールが作製されるのである。これにより
従来に比較して位置合わせ接合作業が極めて容易にな
り、かつ、作業時間は従来の約1/10に短縮された。
マーカで，たとえば、通信用に使用される半導体レーザ
チップの場合には発光領域40の両側に設けられたメサ・
ストライプ構造の溝41′a,41′ｂを用いることができ
る。図はこのようにメサ・ストライプ構造の溝41′a,4
1′ｂを位置合わせマーカ41a,41bとして利用した場合で
あり、約10μｍの間隔のメサ・ストライプ構造の溝41′
a,41′ｂの中央に下部電極２の位置合わせマーカ20a,20
bを合わせることにより、活性領域40と下部電極２の位
置合わせマーカ20a,20bが正確に合致する。したがっ
て、予め下部電極２の位置合わせマーカ20a,20bに合わ
せて形成されている光導波路３のコア30と発光素子４の
活性領域40とが正確に位置合わせされ，結局、発光素子
４は光導波路３に高効率で結合される。この状態で約16
0℃で加熱圧着すればIn層による融着が行われ本発明の
小型発光モジュールが作製されるのである。これにより
従来に比較して位置合わせ接合作業が極めて容易にな
り、かつ、作業時間は従来の約1/10に短縮された。
なお、上記実施例では基板１としてシリコン基板を用
いたが、これに限定されるものではなくガラスその他の
基板を用いてもよいことは言うまでもない。光導波路３
もプラスチック光導波路以外の光ファイバや強誘電体に
よる光導波路であってもよい。
いたが、これに限定されるものではなくガラスその他の
基板を用いてもよいことは言うまでもない。光導波路３
もプラスチック光導波路以外の光ファイバや強誘電体に
よる光導波路であってもよい。
また、上記実施例では発光素子４の位置合わせマーカ
41として活性領域40の両側のメサ・ストライプ構造の溝
41′a,41′ｂを利用したが、本発明はこれに限るもので
はなく予め他の形状や配置の専用のマーカを形成して用
いてよいことは勿論であり、下部電極２の位置合わせマ
ーカ20についても同様である。
41として活性領域40の両側のメサ・ストライプ構造の溝
41′a,41′ｂを利用したが、本発明はこれに限るもので
はなく予め他の形状や配置の専用のマーカを形成して用
いてよいことは勿論であり、下部電極２の位置合わせマ
ーカ20についても同様である。
以上述べた実施例は一例を示したもので、本発明の趣
旨に添うものである限り、使用する素材や構成など適宜
好ましいもの，あるいは、その組み合わせを用いてよい
ことは言うまでもない。
旨に添うものである限り、使用する素材や構成など適宜
好ましいもの，あるいは、その組み合わせを用いてよい
ことは言うまでもない。
以上説明したように、本発明方法によれば位置合わせ
に際して一々発光素子４を発光させる必要がなく、下部
電極２に設けた位置合わせマーカ20a,20bを基準として
光導波路３を形成し，さらに、前記位置合わせマーカ20
a,20bと発光素子４に設けた位置合わせマーカ41a,41bと
を顕微鏡による拡大映像を観察しながら位置合わせして
基板１に発光素子４を接合するので、位置合わせ接合作
業が極めて容易であり，かつ、作業時間は極めて短時間
で済ませることができ、小型発光モジュールの品質安定
化と低価格化に寄与するところが極めて大きい。
に際して一々発光素子４を発光させる必要がなく、下部
電極２に設けた位置合わせマーカ20a,20bを基準として
光導波路３を形成し，さらに、前記位置合わせマーカ20
a,20bと発光素子４に設けた位置合わせマーカ41a,41bと
を顕微鏡による拡大映像を観察しながら位置合わせして
基板１に発光素子４を接合するので、位置合わせ接合作
業が極めて容易であり，かつ、作業時間は極めて短時間
で済ませることができ、小型発光モジュールの品質安定
化と低価格化に寄与するところが極めて大きい。
第１図は本発明の実施例方法を示す図、 第２図は小型発光モジュールの外観を示す斜視図、 第３図は従来の小型発光モジュールの実装方法の例を示
す図である。 図において、 １は基板、 ２は下部電極、 ３は光導波路、 ４は発光素子、 ５は電極端子パッド、 ６は真空ピンセット、 ７は顕微鏡、 ８はTVモニタ、 20（20a,20b）,41（41a,41b）は位置合わせマーカ、 30はコア、 40は活性領域である。
す図である。 図において、 １は基板、 ２は下部電極、 ３は光導波路、 ４は発光素子、 ５は電極端子パッド、 ６は真空ピンセット、 ７は顕微鏡、 ８はTVモニタ、 20（20a,20b）,41（41a,41b）は位置合わせマーカ、 30はコア、 40は活性領域である。
Claims (2)
- 【請求項１】基板（１）上に形成された光導波路（３）
に発光素子（４）を位置合わせして前記基板（１）上に
接合する小形発光モジュールの製造方法において、 前記基板（１）上に位置合わせマーカ（20）を有する下
部電極（２）を設け、 前記位置合わせマーカ（20）を基準として光導波路
（３）を形成したあと、 前記基板（１）の下方から基板（１）を透過する光を用
いて観察しながら、前記下部電極（２）に設けた位置合
わせマーカ（20）に前記発光素子（４）に設けた位置合
わせマーカ（41）を位置合わせして接合することを特徴
とした小形発光モジュールの製造方法。 - 【請求項２】前記発光素子（４）の位置合わせマーカ
（41）が活性領域（40）の両側に設けられたメサ・スト
ライプ構造の溝であることを特徴とした請求項（１）記
載の小形発光モジュールの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2220300A JP2803346B2 (ja) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | 小形発光モジュールの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2220300A JP2803346B2 (ja) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | 小形発光モジュールの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04102810A JPH04102810A (ja) | 1992-04-03 |
| JP2803346B2 true JP2803346B2 (ja) | 1998-09-24 |
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ID=16748998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2220300A Expired - Fee Related JP2803346B2 (ja) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | 小形発光モジュールの製造方法 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2803346B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8048523B2 (en) | 1997-10-31 | 2011-11-01 | Nanogram Corporation | Cerium oxide nanoparticles |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1990
- 1990-08-22 JP JP2220300A patent/JP2803346B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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| JPH04102810A (ja) | 1992-04-03 |
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