JP3080067B2 - 光モジュール結合用Si−V溝基板の製造方法 - Google Patents

光モジュール結合用Si−V溝基板の製造方法

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JP3080067B2 JP10144313A JP14431398A JP3080067B2 JP 3080067 B2 JP3080067 B2 JP 3080067B2 JP 10144313 A JP10144313 A JP 10144313A JP 14431398 A JP14431398 A JP 14431398A JP 3080067 B2 JP3080067 B2 JP 3080067B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光モジュール結合
用のSi−V溝基板を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】Si−V溝基板とは、光モジュール(L
D、PD)内で光素子(LD、PD)と光ファイバーと
の間の結合を無調整で行う(パッシブアライメント)た
めに開発されたものであり、Si基板をKOHによって
V溝加工する他に、LDへの電源、GNDのラインをA
u配線でパターニングする他、LDとSi基板とを電気
的に接続するためのAu/Sn半田もパターニングよっ
て形成することで、LDや光ファイバーの搭載を完全に
自動化するのに必要な機能を有する。
【0003】Si基板にV溝を形成したのち、種々の膜
を形成する技術は多数提案されている(たとえば特開平
9−266247号公報等)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一度V
溝形成を行うと、その後はその凹凸により、スピンコー
タでのレジスト塗布ができなくなる。このため、フォト
リソグラフィーによるパターンニングは断念せざるを得
なかった。つまり、V溝形成工程を最終工程に固定する
しか方法がなかった。そこで、次のような課題への解決
策がなく、これが大きな問題となっていた。・Au/S
n半田のパターンニング後に、KOH工程があり、特に
Snへの影響で半田の熔け具合がばらついてしまう。・
V溝の斜面にパターンニングをすることができない。・
LD搭載の精度向上のために、Auパターンの上に台座
を設けたいが、スパッタでSi酸化膜を成膜した場合、
KOH水溶液に対してのエッチングレートが高すぎて台
座がすべてなくなってしまう。つまり台座を形成できな
い。
【0005】本発明の目的は、これらの問題点をすべて
解消し、KOH処理後のパターンニングつまり、立体的
に加工されたSiウェハに対して、フォトリソグラフィ
ーによる加工技術を使うことが可能な光モジュール結合
用V溝基板の製造方法を抵抗することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、光モジュール
結合用Si−V溝基板を製造する方法であって、Siサ
ブストレート表面に、熱酸化膜を形成する工程と、前記
熱酸化膜上に、フォトレジストを塗布し、露光現像、エ
ッチングを行って、熱酸化膜にエッチング孔を開孔する
工程と、前記エッチング孔内において前記Siサブスト
レートをエッチングすることにより、V溝を形成する工
程と、前記熱酸化膜表面および前記V溝内面の全面にわ
たってスパッタ膜を形成する工程と、前記スパッタ膜上
に、スプレー式塗布によりレジストを塗布する工程と、
前記レジストをパターンニングし、ついてエッチングす
ることによりスパッタ膜を部分的に除去する工程と、前
記レジスト膜を除去する工程と、を備えたことを特徴と
する。
【0007】さらに本発明は、光モジュール結合用Si
−V溝基板を製造する方法であって、V溝および配線パ
ターンを設けたSiサブストレート表面の全体にわたっ
て台座用スパッタ膜を成膜する工程と、前記スパッタ膜
上に、スプレー式塗布によりレジストを塗布する工程
と、前記レジストをパターンニングし、ついてエッチン
グすることによりスパッタ膜を部分的に除去して台座用
パターンを形成する工程と、を備えたことを特徴とす
る。
【0008】本発明の特長は、Si基板にV溝エッチン
グという立体的な加工を行った後に、フォトリソグラフ
ィーを用いてパターンニングを行えることである。通
常、数10μm以上の段差のあるウェハには、スピンコ
ータでフォトレジストを均一に塗布することは不可能で
あるが、本発明の方法によれば、エアロコート装置によ
るスプレー式レジスト塗布方式をSi基板の加工に応用
することで、Si−V溝基板に対して、さまざまな付加
機能を設けることができる。
【0009】特に、プロセスの自由度が広がる。具体的
に説明すると、スピンコートによるレジスト塗布を行う
限り、複数回のフォトリソグラフィーを用いる場合、必
ず最終工程をKOH等によるV溝エッチング工程にする
必要があり、それまでに形成するパターンがKOHとい
う強アルカリに対して、十分な耐性を有するものしか用
いられなかった。ところが、本発明により、V溝エッチ
ングの工程をどの順番で行ってもよいという自由度が与
えられたことで、プロセスのバリエーションを格段に増
やすことが可能になる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例につい
て図1を参照して概略的に説明する。図1は、本発明で
利用される、一般に市販されているノードソン(株)製
のエアロコート装置の概念図である。図1において、符
号10はSi基板、11はウェハステージ、12はノズ
ル、13はエアロコート装置、14は霧状フォトレジス
トである。
【0011】このエアロコート装置では、液体のフォト
レジストを、適当なキャリアガスにのせて霧状に仕上
げ、その粒子一つ一つに高電圧をかけて帯電させたもの
をノズル12から噴霧する方式であり、被塗布物である
Si基板10は、電気的に接地させておくことで、クー
ロン力によってレジストが密着する。
【0012】本発明では、被塗布物はSi基板10であ
り、Si基板10を保持するウェハステージ11は接地
させておく。また、ここではエアロコート装置を用いる
ものとして説明するが、他のスプレー式塗布装置を用い
てもよい。
【0013】次に本発明方法のプロセスの構成について
図2を参照して述べる。本プロセスは、Siのアルカリ
に対する異方性エッチング特性を利用してV溝を形成
し、更に他の膜のパターンを同一基板上に形成して、さ
まざまな機能を持たせるものであることを意図してい
る。
【0014】図2(A)に示すように、面方位<100
>のSiサブストレート1に、加圧酸化等により、熱酸
化膜2を形成する。ついで、図2(B)のように、従来
から用いられているスピンコータ等によってフォトレジ
ストを塗布し、露光現像、エッチングを行って、熱酸化
膜2にエッチング孔3を開孔する。このときのエッチン
グは、バファードフッ酸によるウェットエッチングでも
よいが、より開孔部の寸法精度を出すためには、RIE
(反応性イオンエッチング)のようなドライエッチング
が望ましい。
【0015】つぎに、KOH水溶液、またはKOH水溶
液にIPA(イソプロピルアルコール)を混合した溶液
でSiサブストレート1をエッチングすることにより、
水平面に対して54.7゜の角度でエッチングが進み、
開孔3部分において、Siサブストレート1に横断面V
字形のV溝4が形成される。
【0016】続いて、図2(D)に示すように、Au/
Pt/Cr、またはAu/Tiのようなスパッタ膜5を
熱酸化膜2表面およびV溝4内面の全面にわたって形成
する。この例では、Au(金)をとりあげて説明する
と、Crの役目は、金属膜とSi酸化膜との密着性を向
上させる糊の役目をするものであり、またPtは、この
Auの上から、後工程で半田付け等で熱が加わったとき
に、AuがCr膜へ拡散するのを防ぐバリア膜として機
能する。また、Ti膜を使用する場合には、前記Crと
Ptに代わってその両方の機能を果たし、膜密着力を確
保しながらバリア膜としての役目も担うものである。
【0017】このスパッタ膜5の上に、図2(E)に示
すように、スプレー式塗布によりレジスト6を塗布す
る。この場合、通常のスピンコートでは、表面張力によ
りV溝4のエッジ部分にレジストが非常に厚く塗られて
しまう。またウェハの回転方向によって、V溝4の右と
左では遠心力によるレジストの流れが反対になり、両側
でのレジスト厚も大きく変わってしまう。このような不
均一な膜では、露光・現像はできないため、本発明で
は、レジストをスプレーで塗布する工法を用いる。本発
明方法で好適に使用できるスプレー装置としては、ノー
ドソン(株)製のエアロコート装置が挙げられる。しか
し、塗布の精度がそれほど問題にならなければ、他の一
般的なスプレー装置でも問題はない。
【0018】エアロコート装置を用いた場合、図1に示
したように、Si基板10をウェハステージ11に取り
付ける。ウェハステージは接地されており、電気的には
GNDレベルにある。フォトレジストは、エアロコート
装置13の中で、霧状になり更に高電圧を印加されて静
電気を帯電した状態でノズル12から噴霧される。噴霧
された霧状フォトレジスト14は、重力による落下とク
ーロン力によってSi基板10に密着する。
【0019】再び図2において、均一に塗布されたレジ
スト6は所定のマスクで露光、現像されて、目的のパタ
ーンでパターンニングされ、エッチングにより、所定の
部分のみを残してスパッタ膜5を部分的に除去する(図
2(F))。
【0020】つぎに、図2(G)に示すように、レジス
ト膜6を除去する。スパッタ膜5をAu/Tiとする
と、配線パターン7が、基板上に搭載される素子の電源
ラインや信号ラインとなる。また、V溝4の斜面にAu
の膜を残せば、光を反射させるミラーの役目も果たせ
る。これは、光ファイバーからの出る光を反射させるの
で、組み合わせるフォトダイオードなどの種類やレイア
ウトに自由度が広がる。このように、Si基板にV溝を
形成してからのフォトリソグラフィーによるパターンニ
ングができることが特徴的なプロセスである。
【0021】すなわちこのエッチングの順序で工程を進
めることで、V溝形成後に、膜のパターンニングを行う
ことが可能になる。
【0022】次に、発明の第2の実施形態として、図2
(G)の構造の配線パターン7およびミラー8を形成し
たウェハから、光モジュール結合用V溝基板を製造する
工程を図3を参照して説明する。
【0023】図3(A)は、図2(G)に示したものと
同一である。まず配線まで完了したウェハに、スパッタ
膜17(台座用)を成膜して、図3(B)の構造とす
る。この膜17の例として、Si酸化膜を用いたとす
る。Si酸化膜は、熱酸化膜よりもポーラスであるた
め、KOH水溶液に対してのエッチレートが早く、V溝
エッチング前には成膜することができないものである。
図3(C)、(D)の工程では、図2に示したプロセス
と同様に、スプレー式レジスト塗布工法を用いてパター
ンニングを行い、バッファードフッ酸やRIEによって
エッチングを行い、台座用パターンを9形成する。
【0024】このSi台座用パターン9は、配線パター
ン7の上に形成してレーザーダイオード(LD)の位置
決めに用いることができる。つまり、V溝4によって位
置決めされた光ファイバーのコアの部分と、LDの活性
層との位置とをミクロン単位で合わせたり、LDの基板
への搭載時に仰り角を小さくするなどの働きがあり、光
モジュール組立プロセスに有効である。
【0025】最後に、台座用パターン9上に残存する台
座用レジスト18を除去することにより、図3(E)の
ウェハが完成する。
【0026】最終的な仕上がりとしては、図4に示すよ
うなチップのデバイスとなる。この例では、Si基板1
5に光ファイバーを位置決めするためのV溝16を設
け、その対向部にはレーザーダイオード等の光チップ部
品を搭載して、信号電流を供給する配線パターン7を形
成したものとなる。
【0027】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
Si−V溝基板の製造プロセスの自由度を大幅に向上さ
せる効果がある。具体的にはつぎのような構造の基板を
つくるのに有効である。1)V溝斜面に膜を整形する場
合(金属膜によるミラー形成など)。2)V溝形成後
に、パターンを形成することで、KOHに弱い膜も基板
上に形成することができる。3)Au/Sn半田層のパ
ターンニングや、スパッタ酸化膜など。
【0028】つまりV溝をまず形成してしまい、その後
スプレー式レジスト塗布を行い、自由にプロセスを組む
ことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に使用するのに適したエアロコート装置
の構成を示す説明図。
【図2】本発明の第1の実施の形態における光モジュー
ル結合用V溝基板の製造工程を示す断面図。
【図3】本発明の第2の実施の形態における光モジュー
ル結合用V溝基板の製造工程を示す断面図。
【図4】本発明方法にしたがって製造された光モジュー
ル結合用V溝基板の斜視図。
【符号の説明】
1 Siサブストレート 2 熱酸化膜 3 開孔 4 V溝 5 スパッタ膜 6 レジスト 7 配線パターン 8 ミラー 9 台座用パターン 17 台座用スパッタ膜 18 台座用レジスト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/24 - 6/42

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光モジュール結合用Si−V溝基板を製
    造する方法であって、 Siサブストレート表面に、熱酸化膜を形成する工程
    と、 前記熱酸化膜上に、フォトレジストを塗布し、露光現
    像、エッチングを行って、熱酸化膜にエッチング孔を開
    孔する工程と、 前記エッチング孔内において前記Siサブストレートを
    エッチングすることにより、V溝を形成する工程と、 前記熱酸化膜表面および前記V溝内面の全面にわたって
    スパッタ膜を形成する工程と、 前記スパッタ膜上に、スプレー式塗布によりレジストを
    塗布する工程と、 前記レジストをパターンニングし、ついてエッチングす
    ることによりスパッタ膜を部分的に除去する工程と、 前記レジスト膜を除去する工程と、を備えたことを特徴
    とする方法。
  2. 【請求項2】 光モジュール結合用Si−V溝基板を製
    造する方法であって、 V溝および配線パターンを設けたSiサブストレート表
    面の全体にわたって台座用スパッタ膜を成膜する工程
    と、 前記スパッタ膜上に、スプレー式塗布によりレジストを
    塗布する工程と、 前記レジストをパターンニングし、ついてエッチングす
    ることによりスパッタ膜を部分的に除去して台座用パタ
    ーンを形成する工程と、を備えたことを特徴とする方
    法。
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