JP4031806B2

JP4031806B2 - 光モジュール

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Publication number: JP4031806B2
Application number: JP2006087608A
Authority: JP
Inventors: 重雄青野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2022-01-29
Also published as: JP2006215576A

Description

本発明は、光通信及び光情報通信分野等において使用される光モジュールに関する。

表面実装型の光伝送モジュールにおいて、動作電流や温度特性に優れた面発光レーザー（Vertical Cavity Surface Emitting Laser、以下、ＶＣＳＥＬともいう）の出射光を、所定形状の基体の反射面により光路を変えて、光ファイバ等の光素子に光学的接続を容易に行わせることが可能である。また、次世代の光情報通信ネットワークにおいて、情報伝送容量が増大するため、複数の光源を有する（アレイ状）面発光レーザーの導入が進み、基体の反射面となる面に個々の光源に対応する受光素子を搭載することで、ＶＣＳＥＬの出力監視が容易になる。

ところで、上述の光路変換体を、光伝送モジュールの基板として好適に用いられる単結晶シリコンで形成する場合、光路変換体の反射面は基板の異方性エッチングで形成することにより、高精度に平坦な反射面を作製できる。

しかし、基板を異方性エッチングにより高精度に平坦な反射面を作製するには、不純物の少ない基板を選択しなければならず、そのための製法が限定されしかもコスト高となる。すなわち、例えばＦＺ（フローティング・ゾーン）法によって製作された、コストの高い単結晶シリコン基板が選ばれる。これは、例えばＣＺ（チョコラルスキー）法などの比較的安価な手法によって製作された単結晶シリコン基板は、製法プロセス上、不純物が混入し、結晶中に欠陥を作りやすいためである。このような欠陥は異方性エッチングの際に、エッチング面にピットが形成され、これにより平坦な反射面が作製できない。

また、上記ＦＺ法で製作された単結晶シリコン基板を用いた場合でも、高精度に平坦な反射面を作製するには、エッチング条件を最適化しなければならず、このような最適化は容易ではない。

また、受光素子のような光半導体素子を上記のような光路変換体を利用して搭載する場合、異方性エッチングで形成された面に搭載することになり、この面は基板表面に対し傾斜しているので、多数の光半導体素子を精度良く搭載するのが困難であるという問題が生じる。

また、上記光路変換体を搭載する場合、光伝送体への光結合効率を向上するために調芯が必要であり、さらに、複数の光源を有するために、光モジュールの搭載プロセスが複雑になるという問題が生じる。

また、多数個の光半導体素子を上記のような光路変換体の反射面に搭載する場合、基板表面と接するエッチング面に比べて面積が大きくなるために、光路変換体が不安定になり転倒するという問題が生じる。

そこで本発明では、上述の問題を解消し、光反射面または素子配設面として平坦性の優れた面を備えた光路変換体を用い、さらに、複数の光源を持つ面発光素子と光伝送体との光接続を高効率にできる、信頼性の高い光モジュールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の光モジュールは、高低差のある、高位置面及び低位置面を有する基板と、前記基板の低位置面に配設され、複数の発光点を備えた面発光素子と、前記基板の低位置面に配設され、異方性エッチングで形成された、上面と前記基板への配設面である下面と、鏡面研磨された非エッチング面であって前記面発光素子の出射光を反射させる光反射面とを備えた柱状の光路変換体と、前記基板の高位置面に配設され、前記光路変換体からの反射光を入射させる複数の光伝送体と、前記光伝送体を覆う一主面と、溝を有する他主面とを有する固定ブロックであって、前記溝の底の一辺部分と前記光路変換体の前記光反射面の一部とを係合させて、前記光路変換体と前記光伝送体とを位置合わせする固定ブロックと、を具備するものとする。

本発明の光モジュールは、高低差のある、高位置面及び低位置面を有する基板と、前記基板の低位置面に配設され、複数の発光点を備えた面発光素子と、前記基板の低位置面に配設され、異方性エッチングで形成された、上面と前記基板への配設面である下面と、鏡面研磨された非エッチング面である受光素子配設面とを備えた柱状の光路変換体と、前記受光素子配設面に配設され、前記面発光素子からの出射光をモニターするとともにこの出射光の一部を反射させ前記光伝送体へ入射させる、複数の受光素子と、前記基板の高位置面に配設され、前記光路変換体からの反射光を入射させる複数の光伝送体と、前記光伝送体を覆う一主面と、溝を有する他主面とを有する固定ブロックであって、前記溝の底の一辺部分と前記光路変換体の前記受光素子配設面の一部とを係合させて、前記光路変換体と前記光伝送体とを位置合わせする固定ブロックと、を具備するものとする。

本発明の光モジュールは、上記構成において、前記光路変換体の前記上面と前記下面との高さは、前記基板の前記低位置面と前記固定ブロックの前記他主面の高低差と等しくされているものとする。

なお、ここで非エッチング面とは前記異方性エッチングの際の非エッチング面であり、その前後の工程においてエッチングがなされてもよいこととする。

本発明の光モジュールによれば、異方性エッチング技術を用いた傾斜面を光反射用の斜面として用いず、鏡面研磨がしやすいウエハの両主面を光反射面または光半導体素子の素子配設面とすることができ、平坦性の優れた光反射面または複数の素子配設面を備えた優れた光路変換体を備えたものであるので、ウエハ面方位により入射光に対して所定角度で光路変換させるようにできるため、面発光素子からの複数の出射光を効率的に入射光学系へ効率的に光接続できる光モジュールを提供できる。

また、本発明の光路変換体において、素子配設面に複数の受光素子を配設させることにより、面発光素子の個々の出射光を精度よくモニターすることができるとともに、受光素子からの反射光を効率的に光伝送体へ入射させることが可能な優れた光モジュールを提供できる。

さらに、本発明の光路変換体と光伝送体の固定ブロックを係合させることにより、複雑な調芯を行わずに、アレイ状のＶＣＳＥＬと光を複数の光伝送体との光接続を高効率にできる信頼性の高い光モジュールを短時間で容易に提供できる。

以下に、本発明に係る実施形態の例について模式的に示した図面に基づき詳細に説明する。

図１，図２に本発明の光モジュールＭ１，Ｍ２の断面図を示す。光モジュールＭ１，Ｍ２は、高低差のある低位置面１ａ及び高位置面１ｂを形成した基板１の低位置面１ａに、アレイ状に複数の発光点を備えた面発光手段である面発光素子５、及び面発光素子５の出射光Ｌ１を反射させる光路変換体２をそれぞれ配設し、光伝送体固定ブロック３，４および基板１を基板１の高位置面１ｂ上に積み上げ、光軸に直交する断面形状がＶ字状を成す搭載溝６に、光路変換体２からの反射光Ｌ２を先端８ａに入射させる光ファイバやその他の光導波路体から成る光伝送体８を配設している。

ここで、光路変換体２は異方性エッチングが可能な材料から成り柱状である。そして、この本体の上下面２ａ，２ｂはアルカリ水溶液等を用いた異方性エッチングで形成されている。また、非エッチング面である傾斜面２ｃは、面発光素子５からの入射光Ｌ１を所定方向へ光路変換させるための金属膜９ａ等の反射膜を設けた光反射面（図１を参照）、または受光素子等の光半導体素子９ｂを配設（素子の形成を含む）するための素子配設面（素子形成面）である（図２を参照）。なお、ここで非エッチング面とは前記異方性エッチングの際の非エッチング面であり、その前後の工程においてエッチングがなされてもよい。

この光路変換体２において、特に本体が単結晶シリコンまたはそれと同様な結晶構造の半導体材料から成り、異方性エッチングを施す上下面２ａ，２ｂは（１１１）面またはその等価な面であり、かつ光反射面または素子配設面が、（１００）面から［１１０］方向へ５°〜１５°傾斜させた面（より好適には９°〜１０°、最適には９．７°）またはその等価な面であり、面発光素子５からのほぼ垂直な出射光を、光路変換体２の傾斜面２ｃでほぼ９０°角度またはそれに近い角度で光路変換させて（略水平方向へ）水平に配設された光伝送体８へ入射させることができ、効率よく光接続できる。このように、光反射面は入射光に対してほぼ９０°の角度で光路変換させるように形成されているとよい。

光路変換体２は、以下のようにして製造される。まず、図３に平面図、図４に図３のＡ−Ａ’線断面図にて示すように、単結晶ウエハＷの両主面１０，１３に対し、異方性エッチングの保護を目的とし、フォトリソグラフィ技術を用いて窒化シリコン膜１１を所定の領域に形成し、露出面に対しアルカリ水溶液等による異方性エッチングを施すことにより、両主面１０，１３上に交互に位置するＶ溝１２を所定方向に複数条に形成する。これにより、Ｖ溝１２の両側に形成され断面が平行四辺形状で厚みが交互に異なる柱状部１４，１５が形成される。

なお、光路変換体２の傾斜面２ｃは、光反射面または光半導体素子を高精度に配設するため、単結晶ウエハの両主面１０、１３は、ＭＣＰ（メカノケミカルポリッシュ）により鏡面（算術平均粗さが１０ｎｍ以下）に研磨されたものを用いる。

次に、厚みの小さい方の柱状部１４の両側に示したラインＤにおいてダイシングを行なうことにより除去し、厚みの大きい方の柱状部１５を分離する。なお、図４において、θ１は４０°〜５０°、θ２は５９．４°〜６９．４°となる。θ１は４５°に対して±５°、θ２は６４．４°に対して±５°とするのは、光ファイバに光を有効に入射させるように、光ファイバの開口比を考慮して傾きの範囲を±５°とするためである。

このようにして得た、柱状をなす本体の非エッチング面の一部を、入射光を所定方向へ光路変換させるための金属膜９ａを設けた光反射面（図１を参照）、または光半導体素子９ｂを設ける素子配設面（図２を参照）とする。

面発光素子５は、例えばＶＣＳＥＬアレイを用いるが、実装基板表面に対し法線方向に発光している形状であれば適用可能である。

光伝送体８は、複数の光ファイバで構成される場合、これを覆う光伝送体固定ブロック３，４で固定される。なお、この光伝送体は、各種形状の光導波路体や基板１および光伝送体固定ブロックに直接形成した光導波路としてもよい。

光伝送体固定ブロック３は、以下のようにして製造される。まず、単結晶ウエハの両主面に対し、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜あるいは窒化シリコン膜などを形成し、所定の領域に露出面を形成する。次に、露出面に対しＫＯＨ水溶液等のアルカリ水溶液等による異方性エッチングを施すことにより、両主面上にＶ溝を所定方向に複数条に形成し、ダイシングで切り分けて作製する。

また、最上段の光伝送体固定ブロック４の場合は、一主面上に浅溝７を，他主面上にＶ溝を所定方向に複数条に形成する。このとき、図９に示す浅溝７の底面における一辺３８の長さは、図７に示す光路変換体２の一辺の長さＷ１に相当する。その後、中央部をダイシングなどの切削加工により、９０°の角度を有するＶ溝を形成しながら切断し、図９に示す上面の一部に突設部３９を設けて作製する。

さらに、光伝送体固定ブロック３，４の高さ、および実装基板１の高低差の和は、図７に示す光路変換体２の高さＨ１に等しくする。

そのため、図１５に最終組み上げ図にて示すように、光伝送体固定ブロック３の浅溝７の底における一辺部分を、光路変換体２の光反射面の一部に係合させることにより、光路変換体２の転倒を防ぎ、さらに、光路変換体２の互いに直交するＸ−Ｙ−ＺにおけるＸ方向において正確な位置決めを可能にし、光路変換体２の最上面２ａは光伝送体固定ブロック３の最上面３７と同一平面であるために光路変換体２のＺ方向の位置決めを可能にし、光伝送体固定ブロック３の突設部３９は、光路変換体２のＹ方向の位置合わせを可能にする。

かくして、異方性エッチング技術を用いた傾斜面を光反射用の斜面として用いず、鏡面研磨されたウエハの両主面を光反射面とすることができ、平坦性の優れた光反射面または素子配設面を備えた、優れた光路変換体を提供できる。

また、光路変換体はウエハプロセスによる一括作製が可能なため、非常に低コストに作製可能である。

また、ウエハ面方位により入射光に対して所定角度で光路変換させる光路変換体を提供できるため、任意の傾斜角を形成でき、面発光素子からの出射光を効率的に入射光学系へ効率的に入射する光学系を提供できる。

また、受光素子付き光路変換体の一部を光伝送体固定ブロックの凹部に組み込むことにより、アレイ状のＶＣＳＥＬと複数の光伝送体との光接続を高効率にできる信頼性の高い光モジュールを短時間で容易に作製することができる。

さらに、光路変換体として単結晶シリコンを用いることにより、光半導体素子をシリコン基板上に直接形成したり、光半導体素子としてシリコンとは異なる化合物半導体材料を用いる場合、別の化合物半導体基板上に複数の光半導体素子を形成し、複数の光路変換体が形成されたシリコン基板表面へ、一括して貼り合わせる接着が可能なため、実装コストを削減した優れた受光素子付き光路変換体が実現される。

次に、本発明に係る他の実施形態について説明する。

図５に示すように、光路変換体２の非エッチング面である傾斜面（素子配設面）２ｃに、フォトダイオード等の受光素子である光半導体素子を配設する。光半導体素子は、以下のようにして製造される。まず、図５（ａ）に断面図にて示すように、例えばＳｉ単結晶ウエハＷにｐ型基板を用い、ダイシング前の柱状部１５の主面１０に対し、所定のＳｉＯ_２膜あるいはＳｉＮ膜１１を形成する。

次に、図５（ｂ）に断面図にて示すように、露出面に対し、例えばリンを拡散しｎ型領域２１，２５を形成する。その後、図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、ｐ型領域２２を露出させ、各領域の電極配線を配設し、図６に平面図にて示すような電極配線の光半導体素子を有する光反射面を作製する。

また、光路変換体２において、その本体の下面２ｂと素子配設面２ｃとの間、すなわち、素子配設面２ｃとエッチング面である下面２ｂとの境界部において、オーミックコンタクト用の不純物拡散領域２５が形成されている。

このようにして構成した光路変換体２を用い、図２に断面図にて示すように、光モジュールＭ２は、高低差のある低位置面及び高位置面を形成した基板１の低位置面１ａに、面発光素子５及びこれからの出射光を反射させる光路変換体２を配設するとともに、前記高位置面に光路変換体２からの反射光を入射させる光伝送体８を配設している。なお、光モジュールＭ２において、光路変換体２に光半導体素子９を配設すること以外の構成は、図１に示す光モジュールＭ１とほぼ同様であり、同一構成要素については同一符号を付し説明を省略する。

かくして、光モジュールＭ２によれば、光モジュールＭ１と同様な効果を奏する上に、異方性エッチング技術を用いた傾斜面を光反射用の斜面として用いず、鏡面研磨されたウエハの両主面を光半導体素子の素子配設面とすることができ、平坦性の優れた光反射面または素子配設面を備えた、優れた光路変換体を提供できる。

また、素子配設面と光路変換体の下面との間に所定以上（例えば１×１０^１８ｃｍ^−３以上）の不純物濃度が拡散されているため、金属薄膜等で形成される受光素子の電極線路を２面に形成する必要が無くなり、電気配線が光路変換体のエッジで断線することがない。

さらに、受光素子付き光路変換体の一部を光伝送体固定ブロックの凹部に組み込むことにより、アレイ状のＶＣＳＥＬと光を複数の受光素子でモニターできる信頼性の高い光モジュールを短時間で容易に実現される。

次に、本発明の光モジュールをより具体化した実施例について説明する。

＜実施例１＞
図１に示す光モジュールＭ１において、単結晶シリコンから成り高低差のある基板１の低位置面１ａに光路変換体２及び面発光レーザー５が配設され、基板１の高位置面１ｂに形成された断面Ｖ字形状の搭載溝６に光ファイバ８が配設されたものとした。なお、本実施例ではＶＣＳＥＬの光源を２×３個のアレイで図示しているが、それ以外の１次元あるいは他の２次元アレイであってもよい。

図１０〜図１５について説明する。まず、図１０に示す基板１は特に材質がＣＺ法で作製されたコストが安いことに特徴のある単結晶シリコンを用いた。段差は異方性エッチングにより形成し、また、光ファイバ８の搭載溝６は異方性エッチングにより形成した。この段差は２００μｍとした。これは、後述の搭載溝のＶ溝深さよりも深いが、搭載溝はＶ溝形成後にエッチングが終端し、Ｖ溝深さは変化しないので問題はない。搭載溝６の深さは、後述する光伝送体固定ブロック４と基板１の搭載溝６によって光伝送体の光ファイバが４点で固定され、さらに、基板１と光伝送体固定ブロック４の間に隙間が出来ないようにするために、例えば直径１２５μｍのマルチモードファイバーに対して、搭載溝６の深さを１１５．８μｍとした。なおこの時、搭載溝６の深さは、ファイバが上下の搭載溝で固定されている場合であれば、搭載溝深さは上述以下であれば問題ない。また、後述の搭載溝６の深さも同一とした。

次に、図１１に示す面発光レーザーアレイ５を加圧・密着させ、実装基板１に形成された薄膜半田（不図示）を溶解・冷却し、基板１上に実装固定した。

次に、図１２に示す光ファイバ８を搭載溝６上に搭載した。

次に、図１３に示す光伝送体固定ブロック４は、実装基板１上の光ファイバ８を、押圧固定する等の方法で実装固定すると同時に、光伝送体固定ブロック４の位置決めに利用した。

また、光伝送体固定ブロック４は以下のようにして作製した。例えば厚み４００μｍの単結晶ウエハの両主面に対し、ＬＰＣＶＤ法によりＳｉＮ膜１１を形成し、フォトリソグラフィ技術により、搭載用Ｖ溝に露出面を形成した。次に、露出面に対しアルカリ水溶液等による異方性エッチングを施すことにより、両主面上にＶ溝１２を所定方向に複数条に形成し、ダイシングにより個々のブロックに切り分けて光伝送体固定ブロック４を作製した。

次に、図１４に示す光伝送体固定ブロック３は、光伝送体固定ブロック４上の光ファイバ８を、押圧固定する等の方法で実装固定すると同時に、光伝送体固定ブロック３の位置決めに利用した。

また、光伝送体固定ブロック３は、以下のようにして作製した。図８（ａ）に断面図にて示すように、例えば厚み４００μｍの単結晶ウエハ３０の両主面３１，３２に対し、ＬＰＣＶＤ法により窒化シリコン膜３３を形成し、フォトリソグラフィ技術により、搭載用Ｖ溝の領域３５および光路変換体位置決め用の浅溝領域３４に露出面を形成した。次に、図８（ｃ）、（ｄ）にて示すように、露出面に対しアルカリ水溶液等による異方性エッチングを施すことにより、主面３１上には浅溝７，主面３２上にはＶ溝を所定方向に複数条に形成した。このとき、図９にて示す浅溝７の底の一辺３８は、図７に示す光路変換体２の一辺Ｗ１の長さに相当する。その後、図８（ｆ）の側面図にて示すように、中央部を９０度の角度を有する刃（ブレード）を用いたダイシングの切削加工により、Ｖ溝３６を形成しながら切断し、図９に示すように、浅溝７を形成する面３１に突設部３９を有する光伝送体固定ブロック３を作製した。

次に、図１５に示すように、光路変換体２は、光伝送体固定ブロック３の浅溝７の一底辺を利用して、Ｘ方向へ正確に位置決めした。また、光路変換体２の上面２ａは、光伝送体固定ブロック３の上面３７と同一平面となるので、Ｚ方向へ正確に位置決めした。さらに、光伝送体固定ブロック４の突設部３９を利用し、Ｙ方向へ正確に位置決めし、最終的に、固定材にはＡｕＳｕ系の半田を用い実装固定した。

また、光路変換体２は以下のようにして作製した。まず、図３に示すように、ＭＣＰにより鏡面に研磨された表裏面１０，１３が（１００）面から９．７°傾いた面を有し、厚みが１ｍｍのウエハＷを用い、表裏面において、フォトリソグラフィ技術およびＬＰＣＶＤ法によるＳｉＮ成膜技術により、［１１０］方向へ沿って直線状にＳｉＮ膜１１を等間隔に被着形成し、このウエハＷの露出部を水酸化カリウム水溶液に浸すことにより異方性エッチングを施した。これにより、（１１１）面及びそれに等価な面が斜面の断面Ｖ字状の溝１２が形成された。ウエハＷの厚みを１ｍｍとするのは、基板１の高低差と光伝送体固定ブロック３，４の高さの合計と同じくするためである。

図４に示すように、ウエハＷは（１００）から前記［１１０］方向へ９．７°傾いているので、傾斜角θ１は４５°、θ２は６４．４°となる。なお、θ１は光路を９０°変換するために、θ１＝４５°に設定する必要があり、この形成は異方性エッチングにより高精度に形成した。

また、４５°斜面を有する光路変換体用の柱状部１５を形成するように、表面１０と裏面１３でフォトレジスト１６の形成領域をずらした。

次に、フォトレジスト１６をリムーバーにより除去し、その後、光路変換体用の柱状部１５の上下面１０，１３に光反射膜を形成するべく金属薄膜を形成した。ここで、金属薄膜の最上層には反射率の高いＡｕを用いた。また、この最上層金属膜をウエハＷのシリコン基体上に有効に形成させるために、最上層金属薄膜とシリコン基体の間に下地金属膜としてＣｒ層を用い、シリコン基体表面にシリコン酸化膜層を形成した。金属薄膜の合計膜厚は約１μｍとした。

そして、図４に示すラインＤに沿って、ダイシングにより切断を行い、個々の光路変換体となるように切り分けた。その際に、エッチング残部である小さい方の柱状部１４が完全に除去され、所定形状の光路変換体が作製できた。

かくして、光モジュールＭ１によれば、光反射面はミラー加工された｛１００｝面を利用するので、高精度に平坦化された反射面を実現できる。また、異方性エッチングにおいてエッチング面を高精度に平坦化する必要がないことにより、ＦＺ法、ＣＺ法等の各種の製法で作製したシリコン基板を用いることができ、また、エッチング中に超音波揚動などを行う必要がなく、エッチング条件の最適化が省けた。また、光路変換体はシリコンウエハの両面からエッチングを行うことにより、断面が略平行四辺形で、光路変換体の上面が平坦になることから、光路変換体は光伝送体固定ブロックの一部を利用し、複数の光源でも、容易に短時間での高精度の実装も可能となった。

＜実施例２＞
光路変換体２の作製は実施例１と同様にして行った。

そして、図５（ａ）〜（ｄ）、および図６に示すように、光路変換体２の傾斜面２ｃに、光半導体素子５を以下のようにして配設した。

また、図２に示す光モジュールＭ２は、光路変換体２に光半導体素子２６を配設し、その配線等を施した以外については、既に説明した光モジュールＭ１と同様に構成した。

この実施例では、図５（ｂ）に示すように、光路変換体２の光反射面である傾斜面２ｃと下面２ｂの境界部分２５にも、例えばリンを拡散し、不純物濃度を１×１０^１８ｃｍ^−３以上とした。なおこの時、砒素など半導体の不純物であればリン以外でも良い。

次に、光半導体素子のアノード用線路２３、カソード用線路２４を金属薄膜で形成した。この金属薄膜は上層／下層で、Ａｕ／Ｃｒとし、その厚みは合計で約１μｍとした。このとき、各線路の一端は、不純物拡散領域２５まで配置した。

また、光ファイバへの反射する所望の光強度を得るために、上記の光半導体素子のｎ型領域上の金属電極は、全面あるいは一部に真空蒸着により作製しても良い。

また、２個のｎ型領域に対して１個のｐ型領域として共通アノード電極を用いたが、受光素子の性能を有するようにすれば電極配線はこれ以外でも良い。

また、単結晶基板にｐ型を用いたが、ｎ型を用いてボロンを注入しｐ型領域を形成しても同様の受光素子が作製できる。

また、光半導体素子５は、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰなどの化合物半導体材料でも、また、ＰＮ型フォトダイオード以外のＰＩＮ型フォトダイオード、アバランシェ・フォト・ダイオードなど、フォトダイオードの機能を有するものを貼り合わせの技術を用いて搭載しても良い。

このようにして得た受光素子付き光路変換体２は、光伝送体固定ブロック３を利用して、正確に位置決めし実装した。その後、光半導体素子が搭載された光路変換体と実装基板および光伝送体固定ブロックに対して３００〜４００℃の熱処理を行い、実装基板上の電気線路と反射鏡素子の不純物拡散領域をアニールすることによりオーミック接合された。

かくして、光モジュールＭ２によれば、光モジュールＭ１の作用・効果に加えて、以下のような効果を奏する。受光素子は、シリコン基板表面に固相拡散やイオン注入などの技術およびフォトリソグラフィ技術を用いて、シリコンのフォトダイオードを形成することにより、実装時間の削減・高精度の実装が実現できた。

また、ＶＣＳＥＬアレイの個別の出力光を正確に制御することが可能となった。

また、受光素子付き光路変換体の端部に存在する高濃度の不純物領域を介して、実装基板と受光素子付き光路変換体の電極が結合される。その結果、受光素子付き光路変換体のエッジ部に電極が配線されていないことから断線することがなくなった。

さらに、受光素子付き光路変換体の一部を光伝送体固定ブロックの凹部に組み込むことにより、アレイ状のＶＣＳＥＬと光を複数の受光素子でモニターできる信頼性の高い光モジュールを短時間で容易に作製できた。

本発明に係る光モジュールを模式的に説明する断面図である。本発明に係る他の光モジュールを模式的に説明する断面図である。本発明に係る光路変換体の製造方法を模式的に説明するための平面図である。図３におけるＡ−Ａ’線断面図である。（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明に係る他の光路変換体製造方法を模式的に説明するための断面図である。本発明に係る他の光路変換体を模式的に説明するための平面図である。本発明に係る他の光路変換体を模式的に説明するための斜視図である。（ａ）、（ｃ）、（ｅ）はそれぞれ本発明に係る光伝送体固定ブロックを模式的に説明するための製造方法を模式的に説明するための断面図、（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）はそれぞれ側面図である。本発明に係る光伝送体固定ブロックを模式的に説明するための斜視図である。本発明に係る光モジュールの組み立てを模式的に説明する斜視図である。本発明に係る光モジュールの組み立てを模式的に説明する斜視図である。本発明に係る光モジュールの組み立てを模式的に説明する斜視図である。本発明に係る光モジュールの組み立てを模式的に説明する斜視図である。本発明に係る光モジュールの組み立てを模式的に説明する斜視図である。本発明に係る光モジュールの組み立てを模式的に説明する斜視図である。

符号の説明

１：基板
１ａ：基板１の低位置面
１ｂ：基板１の高位置面
２：光路変換体
２ａ、２ｂ：光路変換体の上下面
２ｃ：光路変換体の傾斜面
３、４：光伝送体固定用ブロック
５：面発光素子アレイ
６：搭載溝
７：浅溝
８：光伝送体
８ａ：光伝送体の先端
９ａ：金属膜
９ｂ：光半導体素子（受光素子、フォトダイオード）
１０、１３：単結晶ウエハＷの両主面
１１：ＳｉＮ膜
１２：Ｖ溝
１４，１５：光路変換体用柱状部
１６：フォトレジスト
２１：ｎ型領域
２２：ｐ型領域
２３：アノード用線路
２４：カソード用線路
２５：反射面端部ｎ型領域
３０：光伝送体固定ブロック作製用単結晶ウエハ
３１、３２：光伝送体固定ブロック作製用単結晶ウエハＷの両主面
３３：レジスト
３４：浅溝作製領域
３５：搭載溝作製領域
３６：切削Ｖ溝
３７：光伝送体固定ブロック最上面
３８：浅溝の一辺
３９：突起部
Ｄ：ダイシングライン
Ｄ１：浅溝深さ
Ｄ２：搭載溝深さ
Ｈ１：光路変換体２の高さ
Ｌ１，Ｌ２：出射光
Ｍ１，Ｍ２：光モジュール
Ｗ：単結晶ウエハ
Ｗ１：光路変換体２の一辺
Ｗ２：浅溝の一辺
Ｘ：光モジュールのＸ方向
Ｙ：光モジュールのＹ方向
Ｚ：光モジュールのＺ方向
θ１、θ２：エッチング面の傾斜角度

Claims

高低差のある、高位置面及び低位置面を有する基板と、
前記基板の低位置面に配設され、複数の発光点を備えた面発光素子と、
前記基板の低位置面に配設され、異方性エッチングで形成された、上面と前記基板への配設面である下面と、鏡面研磨された非エッチング面であって前記面発光素子の出射光を反射させる光反射面とを備えた柱状の光路変換体と、
前記基板の高位置面に配設され、前記光路変換体からの反射光を入射させる複数の光伝送体と、
前記光伝送体を覆う一主面と、溝を有する他主面とを有する固定ブロックであって、前記溝の底の一辺部分と前記光路変換体の前記光反射面の一部とを係合させて、前記光路変換体と前記光伝送体とを位置合わせする固定ブロックと、を具備する光モジュール。
高低差のある、高位置面及び低位置面を有する基板と、
前記基板の低位置面に配設され、複数の発光点を備えた面発光素子と、
前記基板の低位置面に配設され、異方性エッチングで形成された、上面と前記基板への配設面である下面と、鏡面研磨された非エッチング面である受光素子配設面とを備えた柱状の光路変換体と、
前記受光素子配設面に配設され、前記面発光素子からの出射光をモニターするとともにこの出射光の一部を反射させ前記光伝送体へ入射させる、複数の受光素子と、
前記基板の高位置面に配設され、前記光路変換体からの反射光を入射させる複数の光伝送体と、
前記光伝送体を覆う一主面と、溝を有する他主面とを有する固定ブロックであって、前記溝の底の一辺部分と前記光路変換体の前記受光素子配設面の一部とを係合させて、前記光路変換体と前記光伝送体とを位置合わせする固定ブロックと、を具備する光モジュール。
前記光路変換体の前記上面と前記下面との高さは、前記基板の前記低位置面と前記固定ブロックの前記他主面の高低差と等しくされている、請求項１または２に記載の光モジュール。