JP4122649B2

JP4122649B2 - Manufacturing method of Si carrier

Info

Publication number: JP4122649B2
Application number: JP26260299A
Authority: JP
Inventors: 卓哉孝谷
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2019-09-16
Also published as: JP2001085707A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光通信用光受信モジュールに用いられるＳｉキャリアに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信における光集積回路の低コスト化、小型化を図るために、光モジュールの開発が活発となっている。特に、素子を駆動させずに素子や光ファイバーをＳｉキャリア上に実装するパッシブアライメント実装によるモジュール組立に注目が集まっている。
【０００３】
図９は、従来の光受信モジュールを説明するための断面図である。
５１はＳｉキャリア、５２はＳｉキャリア上に形成されたＶ溝、５３は光ファイバー、５４は側面照射型のフォトダイオードである。ここで、Ｖ溝５２はアルカリ異方性エッチングにより高精度に形成されているため、このＶ溝５２に固定される光ファイバー５３は自動的に位置決めされ、高さ方向及び横方向の位置精度は極めて高い。また、受光素子５４には半田リフローによるセルフアライン効果を利用したフリップチップ実装が用いられているため、素子を駆動させることなく、パッシブアライメントにより実装が可能となる。
【０００４】
しかしながら、この従来構造では、照射光の光路を変換する機構を備えておらず、表面または裏面照射型の受光素子に適用できないが、信学技報、ＥＭＤ９６−３０、１９９６、Ｐ．３７」に記載されている技術を用いることが可能である。この技術は、図１０に示すように、基板６０のＶ溝６１に光ファイバー６２が固定され、Ｖ溝６１の先端部での斜状面６３を利用し、光ファイバー６２からの照射光の光路を変換して、受光素子６４に表面照射するものである。
【０００５】
ところが、この構造にも問題がある。それは、照射光の光路を効率よく変換する場合、Ｖ溝６１の先端部での斜状面６３（光ファイバー６２の先端面と対向する面）にミラー用の反射膜を形成する必要があるが、Ｖ溝６１の段差（図１０中の溝深さＤ）は数１０μｍ以上あるためフォトリソ工程が難しく、ミラーを良好に形成することが困難であることである。
【０００６】
この問題を解決する技術として、特開平１０−２０１５７号公報に記載されている技術がある。これは、図１１に示すように、Ｖ溝７０に形成するミラー用斜状面７１をウエハ外周に延設するようにしてＳｉキャリアを形成するというものである。これにより、ミラーを形成する面が常にウエハ中心に向いているために、ミラー用斜状面（ミラーを形成する面）７１にはレジストが良好に被着されてミラーの加工が良好に行われる。
【０００７】
しかしながら、この方法では、制約を受けやすく自由度が小さい。つまり、ミラーを形成する斜状面７１を常にウエハ中心に向かわせる必要があり、Ｓｉキャリアの構成の制約が大きくなるとともに、ウエハ上の配置に関する制約も大きくなる。また、Ｖ溝７０は形成後のレジストのウエハ全面におけるカバレッジが悪い点については改善されておらず、プロセスの自由度も小さい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の目的は、Ｖ溝を形成してその先端の斜状面に反射膜を配置する際に制約を受けにくく自由度の大きい光受信モジュール用Ｓｉキャリアの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、Ｓｉ基板にエッチングによりＶ溝が形成され、Ｖ溝の内部を含むＳｉ基板上全面に、光路変換のための反射膜が被着される。そして、Ｖ溝の内部においてはＶ溝の深さよりも厚い溝埋め材が、Ｓｉ基板全面に形成され、溝埋め材に対する平坦化によりＶ溝内部以外の溝埋め材が除去される。さらに、Ｖ溝の内部に残っている溝埋め材を利用したエッチングによりＶ溝内部以外に形成されている反射膜が除去される。最後に、Ｖ溝の内部に残っている溝埋め材が除去される。
【００１５】
このように、Ｖ溝形成後の反射膜エッチングを平坦化後に残った溝埋め材を用いて行いＶ溝内部の全面に反射膜を残すようにしたので、Ｖ溝形成後に反射膜をパターニングするためのフォトリソ工程が不要となる。これにより、ウエハ全面においてＶ溝先端の斜状面（反射膜形成面）の方向に関わらず光路変換のための反射膜を良好に配置でき、Ｖ溝を形成してその先端の斜状面に反射膜を配置する際に制約を受けにくく自由度の大きいものとなる。また、Ｖ溝形成後にＳｉ基板の平坦化を行う製造方法としたため、線路等自由に形成でき、プロセスの自由度が大きいとともにウエハ上の配置に関しても自由度が大きい。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、Ｓｉ基板にエッチングによりＶ溝が形成され、Ｖ溝の内部を含むＳｉ基板上全面に、光路変換用反射膜および電気信号伝送用線路となる金属膜が被着される。そして、Ｖ溝の内部においてはＶ溝の深さよりも厚い溝埋め材が、Ｓｉ基板全面に形成され、溝埋め材に対する平坦化によりＶ溝内部以外の溝埋め材が除去される。さらに、フォトリソグラフィにより、線路形成領域にのみレジストパターンが残され、Ｖ溝内部の溝埋め材とレジストパターンを利用したエッチングにより、Ｖ溝内部および線路形成領域以外の金属膜が除去される。最後に、Ｖ溝の内部に残っている溝埋め材が除去される。
【００１７】
このように、Ｖ溝形成後の反射膜となる金属膜エッチングを平坦化後に残った溝埋め材を用いて行いＶ溝内部の全面に反射膜を残すようにしたので、Ｖ溝形成後に反射膜をパターニングするためのフォトリソ工程が不要となる。これにより、ウエハ全面においてＶ溝先端の斜状面（反射膜形成面）の方向に関わらず光路変換のための反射膜を良好に配置でき、Ｖ溝を形成してその先端の斜状面に反射膜を配置する際に制約を受けにくく自由度の大きいものとなる。また、Ｖ溝形成後にＳｉ基板の平坦化を行う製造方法としたため、線路等自由に形成でき、プロセスの自由度が大きいとともにウエハ上の配置に関しても自由度が大きい。
【００１８】
さらに、反射膜となる金属膜をパターニングする際に、同時に線路としてもパターニングするので、工数を低減することができる。
ここで、請求項３に記載の発明によれば、溝埋め材を酸化膜としているため、除去が容易にできる。
【００１９】
また、請求項４に記載の発明によれば、溝埋め材をポリイミドとしているため、Ｖ溝が深い場合でも平坦化が可能である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、この発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２３】
図１は、光受信モジュールの平面図である。また、図２には図１のＡ−Ａ線での縦断面を示す。さらに、図３には、光受信モジュールの側面図（図１のＢ矢視図）を示す。
【００２４】
光受信モジュールは、Ｓｉ基板１、表面照射型受光素子２、光ファイバー３、光路変換用の反射膜４、線路（導体パターン）５から構成されている。また、Ｓｉ基板１と反射膜４にてＳｉキャリアが構成されている。
【００２５】
Ｓｉ基板１の表面（上面）にはＶ溝６が延設されている。このＶ溝６は一端が基板側面に開口し、他端が基板の内方に直線的に延び、かつ、先端が斜状となっている。Ｖ溝６には光ファイバー３が固定されている。また、Ｖ溝６の先端での斜状面６ａには光路変換用の反射膜４が形成されている。この反射膜４によって光ファイバー３からの受信光の光軸が上下方向に変換される。
【００２６】
このように、光受信モジュール用Ｓｉキャリアは、光ファイバー固定用のＶ溝６と、受光素子２の表面照射のためにＶ溝６の先端の斜状面６ａに形成された光路変換用反射膜４とを備えている。
【００２７】
また、Ｓｉ基板１の上面には線路５がパターニングされている。線路（配線）５は受光素子実装用パッド５ａを有し、パッド５ａの上には表面照射型受光素子２がフリップチップ実装されている。
【００２８】
そして、光ファイバー３の受信光が反射膜４に照射されると、その光が上下方向に変換され、表面照射型受光素子２に照射され、この受光素子２にて電気信号に変換される。
【００２９】
次に、光受信モジュールの製造方法を説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、ウエハ状のＳｉ基板１を用意する。そして、Ｓｉ基板１の上に、Ｖ溝エッチング時にエッチングマスクとなる第１のマスク材としてのシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）７を、厚さ５００ｎｍ成膜する。さらに、図４（ｂ）に示すように、シリコン窒化膜７の上に、電気信号が伝送する線路５を形成（パターニング）する。引き続き、図４（ｃ）に示すように、その上に第２のマスク材としてのシリコン酸化膜（ＳｉＯ₂ 膜）８を、厚さ１０００ｎｍ成膜する。
【００３０】
その後、図５（ａ）に示すように、窒化膜７および酸化膜８の積層体に対しＶ溝エッチング用の開口部９を形成する。詳しくは、フォトリソ工程とエッチングによりＳｉＮ／ＳｉＯ₂ の絶縁膜７，８に開口部９を形成する。そして、この開口部９からのＫＯＨ等によるＳｉ基板１のエッチングによりＳｉ基板１にＶ溝６を形成する。
【００３１】
引き続き、図５（ｂ）に示すように、Ｖ溝６の内部を含む酸化膜８の全面に、光路変換のための反射膜となるＣｒ／Ａｕ膜（Ａｕを最上層とした多層膜）１０を蒸着して、Ｖ溝６内の露出部にＣｒ／Ａｕ膜１０を配置する。これにより、Ｖ溝６の先端の斜状面６ａに反射膜４が配置されることとなる。なお、Ｃｒ／Ａｕ膜（反射膜）１０の被着はスパッタでもよい。
【００３２】
そして、図５（ｃ）に示すように、酸化膜８およびその上のＣｒ／Ａｕ膜１０をエッチングにより同時に除去する。詳しくは、フッ酸等の、ＳｉＮ膜に対してＳｉＯ₂ 膜の方がエッチングレートが大きいエッチング液を用いて、ＳｉＯ₂ 膜８およびＳｉＯ₂ 膜８上のＣｒ／Ａｕ膜１０を除去する。このようして、酸化膜８の上のＣｒ／Ａｕ膜１０が酸化膜８と同時に除去される。
【００３３】
これにより、Ｖ溝６の内部にのみＣｒ／Ａｕ膜１０（反射膜４）が配置されたＳｉキャリアが形成される。
このＳｉキャリアを用いて、図１〜３に示すごとく、Ｖ溝６内に光ファイバー３を固定するとともに、表面照射型受光素子２を半田リフローによるセルフアラインにて実装する。
【００３４】
このようにして光受信モジュールが完成する。
以上のように、２層からなるマスク材７，８を用いてＶ溝６を形成し、このマスク材７，８をエッチングマスクとして利用してＶ溝６内部の全面に反射膜を残すようにしたので、Ｖ溝６の形成後に反射膜をパターニングするためのフォトリソ工程が不要となる。つまり、特開平１０−２０１５７号公報のようにＶ溝の斜状面（反射膜形成面）をウエハ中心に向かわせる必要がなくなる。これによって、ウエハ全面においてＶ溝先端の斜状面（反射膜形成面）の方向に関わらず光路変換のための反射膜を良好に配置でき、Ｖ溝を形成してその先端の斜状面に反射膜を配置する際に制約を受けにくく自由度の大きいものとなる。
【００３５】
また、シリコン窒化膜７の形成後に線路５を形成し、その上にシリコン酸化膜８を配置しているので、ＫＯＨ等によるＶ溝エッチング時にも線路５がシリコン酸化膜８で被覆されているために、エッチング液に晒されることがなく線路５が浸食されないため良好な線路５を得ることができる。
【００３６】
さらに、第１のマスク材を窒化膜７としたので、ＫＯＨ等アルカリ溶液への耐性があるため、エッチング部以外のＳｉ基板１が侵食されることがない。さらに、第２のマスク材を酸化膜８としたため、被着した反射膜と第２のマスク材（８）を除去する際に、第１のマスク材（７）を侵食せずにバッファードフッ酸で容易に除去することが可能となる。
【００３７】
なお、これまで説明した製造工程においてはＳｉＮ膜７を形成した後に線路５を形成したが、ＳｉＮ膜７を形成した後に線路５を形成せずに、ＳｉＯ₂ 膜８およびＳｉＯ₂ 膜８上のＣｒ／Ａｕ膜１０を除去した後に線路５を形成するようにしてもよい。
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００３８】
図６，７，８は、第２の実施形態の製造方法を説明するための図である。
まず、図６（ａ）に示すように、ウエハ状のＳｉ基板２１を用意し、図６（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板２１の表面にＫＯＨ等によりエッチングを行いＶ溝２２を形成する。そして、図６（ｃ）に示すように、Ｖ溝２２の内部を含むＳｉ基板２１の上全面に、Ａｕを最上層とした多層膜としてのＴｉ／Ａｕ膜（金属膜）２３を蒸着する。Ｔｉ／Ａｕ膜２３は、後に光路変換用反射膜および電気信号伝送用線路となるものである。なお、Ｔｉ／Ａｕ膜（金属膜）２３の被着はスパッタでもよい。
【００３９】
その後、図７（ａ）に示すように、Ｖ溝２２の深さよりも厚い膜厚のシリコン酸化膜２４を成膜する。つまり、Ｖ溝２２の内部においてはＶ溝２２の深さよりも厚いシリコン酸化膜（溝埋め材）２４を、Ｓｉ基板２１の全面に形成する。
【００４０】
そして、図７（ｂ）に示すように、酸化膜（溝埋め材）２４に対し研磨およびバッファードフッ酸によるエッチングにてＶ溝２２の内部以外の酸化膜（溝埋め材）２４を除去する。つまり、Ｔｉ／Ａｕ膜２３でのＡｕの表面が露出するまで、平坦化を行う。
【００４１】
引き続き、図８（ａ）に示すように、フォトリソグラフィにより、線路形成領域（電極パッドを有する配線の形成領域）にのみレジストパターン２５を残す。さらに、Ｖ溝２２の内部の酸化膜（溝埋め材）２４とレジストパターン２５をマスクとして利用したエッチングにより、図８（ｂ）に示すように、Ｖ溝２２の内部および線路形成領域以外の金属膜２３を除去する。これにより、基板２１の上にパッド２６ａを有する線路２６が配置される。このエッチングの際には、ヨウ素系エッチング液およびフッ酸を用いる。
【００４２】
このように、反射膜であるＴｉ／Ａｕ膜２３のエッチング（パターニング）の際に平坦化後に残った酸化膜２４をマスクとして用いており、Ｖ溝形成後に反射膜パターニングのためのフォトリソグラフィーを必要としない。
【００４３】
そして、図８（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィーおよびバッファードフッ酸によりＶ溝２２の内部に残っている酸化膜２４を除去する。
これにより、Ｖ溝２２の内部にＴｉ／Ａｕ膜２３（反射膜４）が配置されたＳｉキャリアが形成される。
【００４４】
このＳｉキャリアを用いて、図１〜３に示すごとく、Ｖ溝６（２２）内に光ファイバー３を固定するとともに、表面照射型受光素子２を半田リフローによるセルフアラインにて実装する。
【００４５】
このようにして光受信モジュールが完成する。
以上のように、Ｖ溝形成後の反射膜となる金属膜エッチングを平坦化後に残った溝埋め材２４を用いて行い、Ｖ溝内部の全面に反射膜を残すようにしたので、Ｖ溝形成後に反射膜をパターニングするためのフォトリソ工程が不要となる（特開平１０−２０１５７号公報のように斜状面（反射膜形成面）をウエハ中心に向かわせる必要がなくなる）。これにより、ウエハ全面においてＶ溝先端の斜状面（反射膜形成面）の方向に関わらず光路変換のための反射膜を良好に配置でき、Ｖ溝を形成してその先端の斜状面に反射膜を配置する際に制約を受けにくく自由度の大きいものとなる。また、Ｖ溝２２の形成後にＳｉ基板１の平坦化を行う製造方法としたため、線路等自由に形成でき、プロセスの自由度が大きいとともにウエハ上の配置に関しても自由度が大きい。
【００４６】
さらに、反射膜として金属膜２３を用い、反射膜となる金属膜２３をパターニングする際に、同時に線路としてもパターニングするので、工数を低減することができる。
【００４７】
なお、この第２の実施形態での製造工程においてはＳｉ基板２１の全面に形成したＴｉ／Ａｕ膜２３を、光路変換用反射膜および電気信号伝送用線路となる金属膜とし、Ｖ溝２２の内部の溝埋め材（酸化膜）２４に加えてレジストパターン２５をマスクとしたエッチングにより基板２１の上に線路２６を配置したが、Ｓｉ基板２１の全面に形成したＴｉ／Ａｕ膜２３を光路変換用反射膜のみに使用し（レジストパターン２５を形成せずに）、Ｖ溝２２の内部以外の金属膜（２３）を除去した後において改めて電気信号伝送用線路を形成してもよい。この場合もＶ溝２２の形成後にＳｉ基板１の平坦化を行う製造方法となり、線路等自由に形成でき、プロセスの自由度が大きいとともにウエハ上の配置に関しても自由度が大きい。
【００４８】
また、溝埋め材としてシリコン酸化膜２４を用いたが、ポノイミドを用いてもよい。溝埋め材を酸化膜とすると除去が容易にでき、また、ポリイミドを用いるとＶ溝が深い場合でも平坦化が可能である。
【００４９】
これまでの説明においては表面照射型受光素子に適用したが、裏面照射型受光素子に適用してもよい。つまり、受光素子の裏面から照射する場合に適用してもよい。
【００５０】
また、反射膜１０または金属膜２３は、Ａｕを最上層とした多層膜（例えば、第１実施形態でのＣｒ／Ａｕや第２実施形態でのＴｉ／Ａｕ）を用いたが、他にもＡｕを用いてもよい。Ａｕを用いると、光路の変換を効率よく行うことができる。また、反射材をＡｕを最上層とした積層構造とすると、密着性の低いＳｉとＡｕの接触を防ぐことが可能となる。さらに、Ｃｒ／ＡｕやＴｉ／Ａｕを用いると、Ｓｉへの密着性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態における光受信モジュールの平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線での縦断面図。
【図３】光受信モジュールの側面図。
【図４】第１の実施の形態における光受信モジュールの製造工程を説明するための斜視図。
【図５】光受信モジュールの製造工程を説明するための斜視図。
【図６】第２の実施の形態における光受信モジュールの製造工程を説明するための斜視図。
【図７】光受信モジュールの側面図。
【図８】光受信モジュールの製造工程を説明するための斜視図。
【図９】従来技術を説明するための光受信モジュールの断面図。
【図１０】従来技術を説明するための光受信モジュールの断面図。
【図１１】従来技術を説明するためのウエハの平面図。
【符号の説明】
１…Ｓｉ基板、２…表面照射型受光素子、３…光ファイバー、４…光路変換用反射膜、５…線路、６…Ｖ溝、７…シリコン窒化膜、８…シリコン酸化膜、９…開口部、１０…Ｃｒ／Ａｕ膜、２１…Ｓｉ基板、２２…Ｖ溝、２３…Ｔｉ／Ａｕ膜、２４…シリコン酸化膜、２５…レジストパターン、２６…線路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a Si carrier used for an optical receiver module for optical communication.
[0002]
[Prior art]
In recent years, optical modules have been actively developed in order to reduce the cost and size of optical integrated circuits in optical communications. In particular, attention is focused on module assembly by passive alignment mounting in which elements and optical fibers are mounted on a Si carrier without driving the elements.
[0003]
FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a conventional optical receiver module.
51 is a Si carrier, 52 is a V-groove formed on the Si carrier, 53 is an optical fiber, and 54 is a side-illuminated photodiode. Here, since the V-groove 52 is formed with high accuracy by alkali anisotropic etching, the optical fiber 53 fixed to the V-groove 52 is automatically positioned, and the positional accuracy in the height direction and the lateral direction is extremely high. high. Further, since the light receiving element 54 uses flip chip mounting utilizing the self-alignment effect by solder reflow, it can be mounted by passive alignment without driving the element.
[0004]
However, this conventional structure is not provided with a mechanism for changing the optical path of the irradiation light and cannot be applied to a front-side or back-side irradiation type light receiving element, but according to IEICE Technical Report, EMD 96-30, 1996, P.A. 37 "can be used. In this technique, as shown in FIG. 10, an optical fiber 62 is fixed to a V groove 61 of a substrate 60, and an optical path of irradiation light from the optical fiber 62 is converted by using an inclined surface 63 at the tip of the V groove 61. Thus, the light receiving element 64 is irradiated with the surface.
[0005]
However, this structure also has problems. In order to efficiently convert the optical path of the irradiation light, it is necessary to form a reflective film for the mirror on the oblique surface 63 (surface facing the front end surface of the optical fiber 62) at the front end of the V groove 61. Since the step (groove depth D in FIG. 10) of the V-groove 61 is several tens of μm or more, the photolithography process is difficult, and it is difficult to form a mirror well.
[0006]
As a technique for solving this problem, there is a technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-20157. As shown in FIG. 11, the Si carrier is formed so that the mirror inclined surface 71 formed in the V groove 70 extends to the outer periphery of the wafer. As a result, since the surface on which the mirror is formed is always directed toward the wafer center, the resist is satisfactorily deposited on the mirror oblique surface (the surface on which the mirror is formed) 71 and the mirror is processed satisfactorily. .
[0007]
However, this method is easily restricted and has a small degree of freedom. In other words, the inclined surface 71 that forms the mirror must always be directed toward the wafer center, which increases the restrictions on the configuration of the Si carrier and the restrictions on the arrangement on the wafer. Further, the V-groove 70 is not improved with respect to the poor coverage of the formed resist on the entire wafer surface, and the degree of freedom of the process is small.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a Si carrier for an optical receiver module that is less subject to restrictions when forming a V-groove and disposing a reflective film on the inclined surface at the tip thereof, and has a high degree of freedom. is there.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the V-groove is formed in the Si substrate by etching, and the reflection film for optical path conversion is deposited on the entire surface of the Si substrate including the inside of the V-groove. A groove filling material thicker than the depth of the V groove is formed on the entire surface of the Si substrate inside the V groove, and the groove filling material other than the inside of the V groove is removed by flattening the groove filling material. Further, the reflection film formed outside the V groove is removed by etching using the groove filling material remaining inside the V groove. Finally, the groove filling material remaining inside the V groove is removed.
[0015]
In this way, the reflection film etching after the V-groove formation is performed using the groove filling material remaining after the planarization, and the reflection film is left on the entire surface inside the V-groove, so that the reflection film is patterned after the V-groove formation. No photolithographic process is required. As a result, the reflection film for optical path conversion can be satisfactorily arranged regardless of the direction of the inclined surface (reflective film forming surface) at the tip of the V groove on the entire surface of the wafer, and the V groove is formed on the inclined surface at the tip. When the reflective film is arranged, it is difficult to be restricted and has a high degree of freedom. In addition, since the Si substrate is planarized after the V-groove is formed, the lines and the like can be freely formed, and the degree of freedom of the process is great and the degree of freedom on the arrangement on the wafer is also great.
[0016]
According to the second aspect of the present invention, the V groove is formed by etching in the Si substrate, and the metal film that becomes the reflection film for optical path conversion and the electric signal transmission line is formed on the entire surface of the Si substrate including the inside of the V groove. To be attached. A groove filling material thicker than the depth of the V groove is formed on the entire surface of the Si substrate inside the V groove, and the groove filling material other than the inside of the V groove is removed by flattening the groove filling material. Further, the resist pattern is left only in the line formation region by photolithography, and the metal film other than the inside of the V groove and the region other than the line formation region is removed by etching using the groove filling material inside the V groove and the resist pattern. Finally, the groove filling material remaining inside the V groove is removed.
[0017]
As described above, the metal film etching to be the reflection film after the V-groove formation is performed using the groove filling material remaining after the planarization, and the reflection film is left on the entire surface inside the V-groove. A photolithographic process for patterning is not required. As a result, the reflection film for optical path conversion can be satisfactorily arranged regardless of the direction of the inclined surface (reflective film forming surface) at the tip of the V groove on the entire surface of the wafer, and the V groove is formed on the inclined surface at the tip. When the reflective film is arranged, it is difficult to be restricted and has a high degree of freedom. In addition, since the Si substrate is planarized after the V-groove is formed, the lines and the like can be freely formed, and the degree of freedom of the process is great and the degree of freedom on the arrangement on the wafer is also great.
[0018]
Furthermore, when patterning the metal film serving as the reflective film, patterning is performed simultaneously as a line, so that the number of steps can be reduced.
According to the third aspect of the present invention, since the groove filling material is an oxide film, it can be easily removed.
[0019]
According to the fourth aspect of the present invention, since the groove filling material is polyimide, flattening is possible even when the V groove is deep .
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0023]
FIG. 1 is a plan view of the optical receiving module. FIG. 2 shows a longitudinal section taken along line AA in FIG. Further, FIG. 3 shows a side view of the optical receiver module (viewed in the direction of arrow B in FIG. 1).
[0024]
The light receiving module includes a Si substrate 1, a front-illuminated light receiving element 2, an optical fiber 3, a reflection film 4 for optical path conversion, and a line (conductor pattern) 5. The Si substrate 1 and the reflective film 4 constitute a Si carrier.
[0025]
A V-groove 6 is extended on the surface (upper surface) of the Si substrate 1. One end of the V-groove 6 opens on the side surface of the substrate, the other end extends linearly inward of the substrate, and the tip is inclined. An optical fiber 3 is fixed to the V groove 6. A reflection film 4 for optical path conversion is formed on the oblique surface 6a at the tip of the V-groove 6. The reflection film 4 converts the optical axis of the received light from the optical fiber 3 in the vertical direction.
[0026]
As described above, the Si carrier for the optical receiving module includes the V-groove 6 for fixing the optical fiber and the reflection film 4 for optical path conversion formed on the oblique surface 6a at the tip of the V-groove 6 for surface irradiation of the light receiving element 2. And.
[0027]
A line 5 is patterned on the upper surface of the Si substrate 1. The line (wiring) 5 has a light receiving element mounting pad 5a, and the surface irradiation type light receiving element 2 is flip-chip mounted on the pad 5a.
[0028]
When the light received by the optical fiber 3 is applied to the reflection film 4, the light is converted in the vertical direction, applied to the surface irradiation type light receiving element 2, and converted into an electric signal by the light receiving element 2.
[0029]
Next, a method for manufacturing the optical receiving module will be described.
First, as shown in FIG. 4A, a wafer-like Si substrate 1 is prepared. Then, a silicon nitride film (SiN film) 7 as a first mask material serving as an etching mask at the time of V-groove etching is formed on the Si substrate 1 to a thickness of 500 nm. Further, as shown in FIG. 4B, a line 5 for transmitting an electric signal is formed (patterned) on the silicon nitride film 7. Subsequently, as shown in FIG. 4C, a silicon oxide film (SiO ₂ film) 8 as a second mask material is formed thereon with a thickness of 1000 nm.
[0030]
Thereafter, as shown in FIG. 5A, an opening 9 for V-groove etching is formed in the laminated body of the nitride film 7 and the oxide film 8. Specifically, the opening 9 is formed in the SiN / SiO ₂ insulating films 7 and 8 by a photolithography process and etching. Then, the V groove 6 is formed in the Si substrate 1 by etching the Si substrate 1 with KOH or the like from the opening 9.
[0031]
Subsequently, as shown in FIG. 5B, a Cr / Au film (multilayer film with Au as the uppermost layer) 10 serving as a reflective film for optical path conversion is formed on the entire surface of the oxide film 8 including the inside of the V groove 6. The Cr / Au film 10 is disposed on the exposed portion in the V groove 6. As a result, the reflective film 4 is disposed on the inclined surface 6 a at the tip of the V-groove 6. The Cr / Au film (reflection film) 10 may be deposited by sputtering.
[0032]
Then, as shown in FIG. 5C, the oxide film 8 and the Cr / Au film 10 thereon are simultaneously removed by etching. Specifically, the SiO ₂ film 8 and the Cr / Au film 10 on the SiO ₂ film 8 are removed using an etchant such as hydrofluoric acid, which has a higher etching rate for the SiO ₂ film than for the SiN film. In this way, the Cr / Au film 10 on the oxide film 8 is removed simultaneously with the oxide film 8.
[0033]
Thereby, a Si carrier in which the Cr / Au film 10 (reflection film 4) is disposed only inside the V groove 6 is formed.
Using this Si carrier, as shown in FIGS. 1 to 3, the optical fiber 3 is fixed in the V-groove 6 and the surface irradiation type light receiving element 2 is mounted by self-alignment by solder reflow.
[0034]
In this way, the optical receiving module is completed.
As described above, the V-groove 6 is formed by using the two-layer mask materials 7 and 8, and the reflective material is left on the entire surface inside the V-groove 6 by using the mask materials 7 and 8 as an etching mask. Therefore, a photolithography process for patterning the reflective film after the formation of the V-groove 6 becomes unnecessary. That is, it is not necessary to make the oblique surface (reflection film forming surface) of the V groove face the center of the wafer as in JP-A-10-20157. This makes it possible to satisfactorily arrange a reflection film for optical path conversion on the entire surface of the wafer regardless of the direction of the inclined surface (reflective film forming surface) at the tip of the V groove. The V groove is formed on the inclined surface at the tip of the V groove. When the reflective film is arranged, it is difficult to be restricted and has a high degree of freedom.
[0035]
Further, since the line 5 is formed after the silicon nitride film 7 is formed and the silicon oxide film 8 is disposed thereon, the line 5 is covered with the silicon oxide film 8 even when the V-groove is etched with KOH or the like. In addition, since the line 5 is not eroded without being exposed to the etching solution, a good line 5 can be obtained.
[0036]
Furthermore, since the nitride film 7 is used as the first mask material, the Si substrate 1 other than the etching portion is not eroded because it has resistance to an alkaline solution such as KOH. Furthermore, since the second mask material is the oxide film 8, when removing the deposited reflective film and the second mask material (8), the first mask material (7) is not eroded and the buffered foot is not eroded. It can be easily removed with an acid.
[0037]
In the manufacturing process described so far, the line 5 is formed after the SiN film 7 is formed. However, the line 5 is not formed after the SiN film 7 is formed, and the SiO ₂ film 8 and the SiO ₂ film 8 are formed. The line 5 may be formed after removing the Cr / Au film 10.
(Second Embodiment)
Next, the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.
[0038]
6, 7 and 8 are diagrams for explaining the manufacturing method of the second embodiment.
First, as shown in FIG. 6A, a wafer-like Si substrate 21 is prepared, and as shown in FIG. 6B, etching is performed on the surface of the Si substrate 21 with KOH or the like to form a V groove 22. . Then, as shown in FIG. 6C, a Ti / Au film (metal film) 23 as a multilayer film having Au as the uppermost layer is deposited on the entire upper surface of the Si substrate 21 including the inside of the V groove 22. The Ti / Au film 23 will later become an optical path changing reflection film and an electric signal transmission line. The Ti / Au film (metal film) 23 may be deposited by sputtering.
[0039]
Thereafter, as shown in FIG. 7A, a silicon oxide film 24 having a thickness larger than the depth of the V groove 22 is formed. That is, a silicon oxide film (groove filling material) 24 thicker than the depth of the V groove 22 is formed on the entire surface of the Si substrate 21 inside the V groove 22.
[0040]
Then, as shown in FIG. 7B, the oxide film (groove filling material) 24 other than the inside of the V groove 22 is removed from the oxide film (groove filling material) 24 by polishing and etching with buffered hydrofluoric acid. . That is, planarization is performed until the surface of Au in the Ti / Au film 23 is exposed.
[0041]
Subsequently, as shown in FIG. 8A, the resist pattern 25 is left only in the line formation region (the formation region of the wiring having the electrode pads) by photolithography. Further, by etching using the oxide film (groove filling material) 24 and the resist pattern 25 inside the V groove 22 as a mask, as shown in FIG. 8B, metal other than the inside of the V groove 22 and the line formation region. The film 23 is removed. As a result, the line 26 having the pads 26 a is arranged on the substrate 21. In this etching, an iodine-based etchant and hydrofluoric acid are used.
[0042]
As described above, the oxide film 24 remaining after planarization is used as a mask when etching (patterning) the Ti / Au film 23 that is a reflective film, and photolithography for patterning the reflective film is necessary after forming the V-groove. And not.
[0043]
Then, as shown in FIG. 8C, the oxide film 24 remaining inside the V groove 22 is removed by photolithography and buffered hydrofluoric acid.
Thereby, a Si carrier in which the Ti / Au film 23 (reflection film 4) is disposed inside the V groove 22 is formed.
[0044]
Using this Si carrier, as shown in FIGS. 1 to 3, the optical fiber 3 is fixed in the V groove 6 (22), and the surface irradiation type light receiving element 2 is mounted by self-alignment by solder reflow.
[0045]
In this way, the optical receiving module is completed.
As described above, the metal film etching that becomes the reflection film after the V-groove formation is performed using the groove filling material 24 remaining after the planarization, and the reflection film is left on the entire surface inside the V-groove. A photolithographic process for patterning the reflective film later becomes unnecessary (there is no need to make the oblique surface (reflective film forming surface) face the center of the wafer as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-20157. As a result, the reflection film for optical path conversion can be satisfactorily arranged regardless of the direction of the inclined surface (reflective film forming surface) at the tip of the V groove on the entire surface of the wafer, and the V groove is formed on the inclined surface at the tip. When the reflective film is arranged, it is difficult to be restricted and has a high degree of freedom. Further, since the Si substrate 1 is flattened after the V-groove 22 is formed, the lines and the like can be freely formed, and the degree of freedom of the process is great and the degree of freedom on the wafer is also great.
[0046]
Furthermore, since the metal film 23 is used as the reflective film and the metal film 23 serving as the reflective film is patterned, it is also patterned as a line at the same time, so that the number of steps can be reduced.
[0047]
In the manufacturing process according to the second embodiment, the Ti / Au film 23 formed on the entire surface of the Si substrate 21 is used as a metal film that becomes a reflection film for optical path conversion and an electric signal transmission line. The line 26 is arranged on the substrate 21 by etching using the resist pattern 25 as a mask in addition to the internal groove filling material (oxide film) 24, but the Ti / Au film 23 formed on the entire surface of the Si substrate 21 is converted into an optical path. It may be used only for the reflective film (without forming the resist pattern 25), and after removing the metal film (23) other than the inside of the V-groove 22, an electric signal transmission line may be formed again. Also in this case, the Si substrate 1 is planarized after the V-groove 22 is formed, and the line can be formed freely. The degree of freedom of the process is great and the degree of freedom on the wafer is also great.
[0048]
Further, although the silicon oxide film 24 is used as the groove filling material, ponimide may be used. If the groove filling material is an oxide film, it can be easily removed, and if polyimide is used, planarization is possible even when the V groove is deep.
[0049]
In the description so far, the present invention has been applied to the front side illumination type light receiving element, but may be applied to the back side illumination type light receiving element. That is, you may apply when irradiating from the back surface of a light receiving element.
[0050]
The reflective film 10 or the metal film 23 is a multilayer film (for example, Cr / Au in the first embodiment or Ti / Au in the second embodiment) with Au as the uppermost layer. Au may be used. When Au is used, the optical path can be converted efficiently. Further, when the reflective material has a laminated structure with Au as the uppermost layer, it is possible to prevent contact between Si and Au having low adhesion. Furthermore, when Cr / Au or Ti / Au is used, adhesion to Si can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of an optical receiver module according to an embodiment.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 3 is a side view of the optical receiving module.
FIG. 4 is a perspective view for explaining a manufacturing process of the optical receiver module in the first embodiment.
FIG. 5 is a perspective view for explaining a manufacturing process of the optical receiver module.
FIG. 6 is a perspective view for explaining a manufacturing process of the optical receiver module in the second embodiment.
FIG. 7 is a side view of the optical receiving module.
FIG. 8 is a perspective view for explaining a manufacturing process of the optical receiver module.
FIG. 9 is a cross-sectional view of an optical receiver module for explaining a conventional technique.
FIG. 10 is a cross-sectional view of an optical receiver module for explaining a conventional technique.
FIG. 11 is a plan view of a wafer for explaining the prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Si substrate, 2 ... Surface irradiation type light receiving element, 3 ... Optical fiber, 4 ... Reflection film for optical path conversion, 5 ... Line, 6 ... V groove, 7 ... Silicon nitride film, 8 ... Silicon oxide film, 9 ... Opening DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Cr / Au film | membrane, 21 ... Si substrate, 22 ... V groove | channel, 23 ... Ti / Au film | membrane, 24 ... Silicon oxide film, 25 ... resist pattern, 26 ... line | wire.

Claims

Optical reception provided with a V-groove (6) for fixing an optical fiber and an optical path changing reflection film (4) formed on the oblique surface at the tip of the V-groove for irradiation of the back surface or the front surface of the light receiving element (2) A method of manufacturing a Si carrier for a module,
Forming a V groove (22) by Si substrate (2 1) to d etching,
Depositing a reflective film (23) for optical path conversion on the entire surface of the Si substrate (21) including the inside of the V-groove (22) ;
Forming a groove filling material (24) thicker than the depth of the V-groove (22) inside the V-groove (22) over the entire surface of the Si substrate (21) ;
Removing the groove filling material (24) other than the inside of the V groove (22) by planarizing the groove filling material (24) ;
Removing the V-shaped groove (22) reflective film formed on other inner (23) by etching utilizing groove filling material (24) remaining inside the V-groove (22),
Removing the groove filling material (24) remaining inside the V-groove (22) ;
The manufacturing method of Si carrier characterized by having.

Optical reception provided with a V-groove (6) for fixing an optical fiber and an optical path changing reflection film (4) formed on the oblique surface at the tip of the V-groove for irradiation of the back surface or the front surface of the light receiving element (2) A method of manufacturing a Si carrier for a module,
Forming a V-groove (22) in the Si substrate (21) by etching;
Depositing an optical path changing reflection film and an electric signal transmission line metal film (23) on the entire surface of the Si substrate (21) including the inside of the V groove (22);
Forming a groove filling material (24) thicker than the depth of the V-groove (22) inside the V-groove (22) over the entire surface of the Si substrate (21);
Removing the groove filling material (24) other than the inside of the V groove (22) by planarizing the groove filling material (24);
A step of leaving a resist pattern (25) only in a line formation region by photolithography,
Removing the metal film (23) other than the inside of the V groove (22) and the line forming region by etching using the groove filling material (24) inside the V groove (22) and the resist pattern (25);
Removing the groove filling material (24) remaining inside the V-groove (22);
The manufacturing method of Si carrier characterized by having .

In the manufacturing method of Si carrier of Claim 1 or 2,
The method for producing a Si carrier, wherein the groove filling material ( 24 ) is an oxide film.

In the manufacturing method of Si carrier of Claim 1 or 2 ,
The method for producing a Si carrier, wherein the groove filling material (24) is polyimide .