JP4211188B2

JP4211188B2 - 光導波路の形成方法および光送受信装置の製造方法

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Publication number: JP4211188B2
Application number: JP2000086976A
Authority: JP
Inventors: 剛小川
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2000-03-27
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2020-03-27
Also published as: JP2001272565A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に、光を伝搬可能な光導波路を形成するための光導波路の形成方法および光送受信装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ（Integrated Circuit；集積回路）やＬＳＩ（Large Scale Integration ；大規模集積回路）における技術の進歩により、それらの動作速度や集積規模が向上し、例えばマイクロプロセッサの高性能化やメモリチップの大容量化が急速に進んでいる。ところで、これらの性能を向上させるためには電気信号の高速化や電気信号配線の高密度化が必要となるが、電気信号配線を用いた場合には、これらの高速化や高密度化が困難になるとともに、電気信号の遅延が問題となってしまう。また、電気信号の高速化や電気信号配線の高密度化を図ることによってＥＭＩ（Electromagnetic Interference）ノイズが発生するため、このようなノイズを防止するための対策が不可欠となる。
【０００３】
そこで、上述した電気信号配線の使用において生じる問題を解消する方法として、光配線（光インターコネクション）が注目されている。この光配線は、機器間、機器内のボード間、またはボード内のチップ間など種々の箇所において適用可能であると考えられている。その中でも、チップ間のように比較的短距離間での電気信号の伝送においては、チップが搭載されている基板上に光導波路を形成し、この光導波路を信号伝送路とした光伝送・通信システムを構築することが好適であると考えられている。そこで、このような光導波路を信号伝送路として形成した光伝送・通信システムを普及させるためには、光導波路の作製プロセスを確立することが重要である。
【０００４】
上述の光導波路に要求される条件としては、その光伝送損失が小さいこと、その作製が容易であることなどが挙げられる。このような条件を満たす光伝送損失が低い材料としては石英系の材料がある。石英は、既に光ファイバで実証されているように、光透過性が極めて良好である。従って、石英を用いて光導波路を作製した場合には、０．１ｄＢ／ｃｍ以下の低損失化が達成されている。しかし、この場合、その作製に長時間を要すること、作製温度が高温（８００°Ｃ以上）となること、大面積化が困難であること、作製コストが高くなることなどの問題がある。そこで、低温の作製プロセス下でこのような光導波路を作製可能にするための材料として、ポリメチルメタクリエート（ＰＭＭＡ）、ポリイミドなどの高分子材料が挙げられる。
【０００５】
ところで、このような光導波路を用いた光伝送・通信システムを、例えばマルチチップモジュール（Multichip Module；ＭＣＭ）のＬＳＩ間を結ぶ伝送路に適用する際に、光信号の出力側の発光素子として端面発光型の半導体レーザダイオード（Laser Diode ；ＬＤ）または発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）を使用することが考えられる。この場合、光導波路の端面に発光端面が対向するように基板上に例えばＬＤを配置し、このＬＤから出射された光信号を光導波路へ入射させるようにすればよい。なお、ここで、端面発光型のＬＤとは、素子の主たる表面（以下、主表面という。）に対して垂直な端面から光が出射する型のＬＤのことである。
【０００６】
しかし、省電力化を図る場合や２次元アレイ状の配置には好適なＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）のような面発光型のＬＤを使用する場合には、光導波路の端面に発光面が対向するようにＬＤを基板上に配置することは困難である。なお、ここで、面発光型のＬＤとは、素子の主表面から光が出射する型のＬＤのことである。また、光信号の入力側の受光素子に関しても、フォトダイオードに代表される通常の光検出器は一般に主表面で光を受ける面受光型であるので、光導波路の端面に受光面が対向するようにこのような受光素子を基板上に配置することは困難である。
【０００７】
以上のことから、通常、面発光型の発光素子および面受光型の受光素子は、基板上の光導波路の上側（すなわち、光導波路の光伝搬方向と直交し、かつ基板から離れる位置）に、発光面または受光面を下向きにして設けられる場合が多い。このような場合、光導波路の端面近傍に、光導波路の外部からの光信号を反射させて光導波路内に入射させるための光反射用ミラー、または光導波路内を伝搬してきた光信号を反射させて光導波路の外部に出射するための光反射用ミラーを形成する必要がある。
【０００８】
この光反射用ミラーを形成する方法としては、例えば、図２４（Ａ）、（Ｂ）に示すようなレーザアブレーション法がある。この方法では、誘電体基板１０１上に光導波路を構成するコア層１０２を形成した後、レーザ光ＬＢの光強度を変化させつつレーザ光ＬＢを走査しながら照射することによりコア層１０２に傾斜面を形成し、この形成した傾斜面を光反射用ミラー１０２ａとしている。また、レーザ光ＬＢを照射する代わりに、例えばイオンビームを照射することによりコア層１０２に光反射用ミラー１０２ａを形成する方法もある。さらに、レーザ光ＬＢを走査する代わりに、レーザ光ＬＢを固定しつつマスクを移動させながらレーザ光ＬＢを照射することにより、コア層１０２に光反射用ミラー１０２ａを形成することもできる。このようにして形成された光反射用ミラー１０２ａによって、図２４（Ｂ）に示したように、コア層１０２の内部を伝搬してきた光信号Ｓの伝搬方向を、誘電体基板１０１の主表面と直交する方向に変化させることができる。
【０００９】
さらに、光反射用ミラーの他の形成方法としては、例えば特開平６−２６５７３８号公報に開示されているような方法がある。この方法では、図２５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、熱酸化シリコン基板１１１上に、コア層１１２およびフォトレジスト膜１１３を順次形成し、フォトレジスタ膜１１３にその厚みが徐々に薄くなるような斜面構造１１３ａを設けた後、酸素プラズマＰを用いたドライエッチング行うことにより、コア層１１２における斜面構造１１３ａに対応する位置に光反射用ミラー１１２ａが形成される。このようにして形成された光反射ミラー１１２ａによっても、図２５（Ｂ）に示したように、コア層１１２の内部を伝搬してきた光Ｓの伝搬方向を、熱酸化シリコン基板１１１の主表面と直交する方向に変化させることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したような光反射用ミラーの形成方法においては、次のような問題点があった。
【００１１】
すなわち、レーザ光やイオンビームを用いた光反射用ミラーの形成方法では、レーザ光またはイオンビームを走査しながら光反射用ミラーを１個ずつ形成しているため、多数の光反射用ミラーを形成する際には多くの時間と労力が必要となり、製造コストが増加してしまうという問題があった。
【００１２】
また、特開平６ー２６５７３８号公報に記載されている光反射用ミラーの形成方法では、光導波路を構成するコア層の上面に形成するフォトレジスタ膜の斜面構造の厚みを高精度に制御することが必要であるとともに、使用するフォトレジスタの感度や照射する光の強度も厳密に制御する必要があり、光反射用ミラーを再現性よく欲形成することが困難であるという問題があった。
【００１３】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光伝搬方向に対して所定の傾斜角をなす光反射用ミラーを有する光導波路を、簡単なプロセスで再現性よくかつ容易に作製することが可能な光導波路の形成方法および光送受信装置の製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明による光導波路の形成方法は、開口部を有し、且つ、金属材料からなる成形型を前記基板上に配置する工程と、この基板上に配置された成形型の開口部に硬化性材料を充填する工程と、開口部に充填された硬化性材料を硬化させる工程と、硬化性材料を硬化した後に成形型を基板から取り外す工程とを含んでいる。
【００１５】
また、本発明による光送受信装置の製造方法は、開口部を有し、且つ、金属材料からなる成形型を基板上に配置する工程と、基板上に配置された成形型の開口部に硬化性材料を充填する工程と、開口部に充填された硬化性材料を硬化させる工程と、硬化性材料を硬化した後に成形型を基板から取り外すことにより光導波路を形成する工程と、形成された光導波路を介して光信号を送受信するための発光素子および受光素子を配置する工程とを含んでいる。
【００１６】
本発明による光導波路の形成方法または光送受信装置の製造方法では、両端部が光伝搬方向に沿って傾斜して形成されている開口部を有する成形型を基板上に配置し、この成形型の開口部に硬化性材料を充填してこの硬化性材料を硬化させた後に成形型を基板上から取り外すことにより、光伝搬方向に対して所定の傾斜角をなす光反射用ミラーを有する光導波路が形成される。さらに、この光導波路を介して光信号を送受信するための発光素子および受光素子を配置することにより光送受信装置が製造される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
（第１の実施の形態）
図１から図１１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る光導波路の形成方法および光送受信装置の製造方法について説明する。図１から図１１は本実施の形態に係る光導波路の形成方法および光送受信装置の製造方法の一例を説明するための断面図である。なお、図１（Ａ）から図７（Ａ）は光伝搬方向と直交する方向に沿った断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す線ＩＢ−ＩＢに沿った断面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示す線IIＢ−IIＢに沿った断面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示す線III Ｂ−III Ｂに沿った断面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）に示す線IVＢ−IVＢに沿った断面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）に示す線V Ｂ−V Ｂに沿った断面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）に示す線VIＢ−VIＢに沿った断面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）に示す線VII Ｂ−VII Ｂに沿った断面図である。また、図８から図１１は図１（Ｂ）から図７（Ｂ）と同様な位置における断面図である。
【００１９】
まず、図１に示したように、例えばガラス基板またはシリコン基板である基板１１を準備し、スピンコーティングにより基板１１上に液状のエポキシ樹脂を塗布した後に加熱処理を行う。これにより、このエポキシ樹脂により構成されるクラッド層１２が基板１１上に形成される。なお、後述する光導波路の他の基板への転写を容易にするために、基板１１とクラッド層１２との間に図示しない基板分離層を形成しておく。
【００２０】
次に、図２に示したように、クラッド層１２上の所定の位置に後述するストライプ状のコア層パターンを形成するために、例えば金型である成形型２１の位置合わせを行った後、成形型２１をクラッド層１２上に密着させて配置する。
【００２１】
成形型２１は、金型のように金属材料により構成されている成形型に限られることなく、例えば樹脂材料により構成されている成形型であってもよい。このような成形型を構成する樹脂材料として、ポリオレフィン樹脂（例えばデュポン社製のテフロン（登録商標））やポリイミドなどを用いることができる。
【００２２】
また、成形型２１は、ほぼ直方体状に開放されており、かつ両端部が光導波路の光伝搬方向（長手方向）に沿って傾斜して形成されている複数（ここでは、２つ）の開口部２１ａを有している。すなわち、成形型２１の開口部２１ａは、その両端部において所定の傾斜角で傾斜している傾斜部２１ｂ、２１ｃを有している。この所定の傾斜角は、基板１１の表面に垂直な方向に対してほぼ４５°である。
【００２３】
なお、このような成形型２１の中でも、開口部２１ａの内側の側壁などの表面が滑らかに処理されている成形型を用いる方が望ましい。これは、このように処理された開口部２１ａを有する成形型２１を用いることにより、形成後の光導波路の表面が滑らかになり、光導波路における光伝搬損失を低減することが可能になるからである。
【００２４】
さらに、図３に示したように、成形型２１の開口部２１ａに対して後述するコア層を形成するためのコア層形成材料１３ａを充填するように注入する。このコア層形成材料１３ａが本発明の「硬化性材料」の一具体例に対応している。
【００２５】
コア層形成材料１３ａは、液状の高分子材料であり、加熱処理により硬化する熱硬化性樹脂や、光の照射により硬化する例えば紫外光（ＵＶ光）硬化性樹脂のような光硬化性樹脂である。なお、本発明の実施の形態では、コア層形成材料１３ａとして紫外光硬化性樹脂を用いている。
【００２６】
その後、図４に示したように、開口部２１ａに対するコア層形成材料１３ａの充填によって成形型２１の上面からはみ出たコア層形成材料１３ａのはみ出し部分１３ｂのみを拭う（ワイプする）などして除去し、成形型２１の上面にコア層形成材料１３ａのはみ出し部分１３ｂが残らないようにする。コア層形成材料１３ａのはみ出し部分１３ｂが成形型２１の上面に残っていると、後述の工程で硬化されるはみ出し部分１３ｂの存在によって、成形型２１を上方向（基板１１の表面に対して垂直な方向）に取り外すことができなくなる場合が生じるからである。
【００２７】
コア層形成材料１３ａのはみ出し部分１３ｂを除去した後、図５に示したように、成形型２１の上方から紫外光を照射することにより、成形型２１の開口部２１ａに充填されたコア層形成材料１３ａが硬化される。なお、紫外光の照射は基板１１の表面に対して垂直な方向から行うことに限られない。例えば紫外光を基板１１の表面に対して斜め方向から照射するいわゆる斜方照射を行うことも可能である。
【００２８】
コア層形成材料１３ａが熱硬化性樹脂である場合には、紫外光を照射する代わりに、加熱処理を行うことにより成形型２１の開口部２１ａに充填されたコア層形成材料１３ａが硬化される。この場合、コア層形成材料１３ａの硬化のための加熱処理において耐熱性を有しかつ開口部２１ａが変形しないような材料により成形型２１を構成する必要がある。
【００２９】
上述のようにしてコア層形成材料１３ａを硬化させた後、基板１１上のクラッド層１２上に配置していた成形型２１を取り外す。成形型２１には、ストライプ状のコア層パターンが得られるように開口部２１ａが形成されているので、成形型２１の上方向への取り外しが可能となる。
【００３０】
なお、成形型２１の上方向への取り外しの際、硬化させたコア層形成材料１３ａを成形型２１から剥離しなければならない。そのため、成形型２１とコア層形成材料１３ａとの間の界面において密着性がよい場合には、成形型２１の開口部２１ａの表面に対して剥離性を高めるような処理を行うことが望まれる。例えば、フッ素系のコーティング処理やシリコン系のコーティング処理を行うことにより開口部２１ａの内側の表面上に剥離性を高めるための離型性膜（図示しない）を形成する。このようなコーティング処理を行って離型性膜を形成しておくことにより、成形型２１とコア層形成材料１３ａの間の剥離が容易となる。
【００３１】
成形型２１の取り外しにより、図６に示したように、硬化されたコア層形成材料１３ａがほぼ直方体状のコア層１３となる。コア層１３の長手方向における両端部には所定の傾斜角（基板１１の表面に垂直な方向に対してほぼ４５°）で傾斜している傾斜部１５ａ、１５ｂが形成されている。傾斜部１５ａ、１５ｂは光導波路の光反射用ミラーとして機能するものである。
【００３２】
成形型２１を取り外した後、図７に示したように、クラッド層１２およびコア層１３の上に、クラッド層１４をスピンコーティングおよび加熱処理などにより形成する。なお、コア層１３は、クラッド層１２、１４の屈折率よりも高い屈折率を有することが好ましい。
【００３３】
以上のような工程により、コア層１３およびこれを覆うクラッド層１２、１４よりなるいわゆる埋め込み型の光導波路を形成することができる。
【００３４】
次に、図８に示したように、コア層１３およびクラッド層１２、１４により構成される光導波路が形成されている基板１１を上下反転させる。また、基板１１とは別の基板２５を準備し、基板２５上に接着剤を塗布することにより接着層２６を形成する。
【００３５】
図９に示したように、光導波路の別の基板への転写を行うために、上下反転させた基板１１上のクラッド層１４を基板２５上の接着層２６に接着させる。その後、基板１１と基板２５とを基板分離層を溶解する溶液に浸すことにより、図１０に示したように、基板１１とクラッド層１２との間に形成されていた基板分離層（図示しない）が溶解除去され、基板１１が光導波路から分離される。これにより、光導波路が基板２５に転写されることになる。
【００３６】
上述のように光導波路を基板２５に転写した後、図１１に示したように、面発光型の半導体レーザダイオード２７および面受光型のフォトダイオード２８を準備し、半導体レーザダイオード２７およびフォトダイオード２８に、例えば金よりなる球状のバンプ５０、５１、５２、５３をそれぞれ圧着する。その後、例えばフリップチップボンディングにより、基板２５上に形成されている光導波路の光反射用ミラーとしての傾斜部１５ａ、１５ｂと対向する位置に半導体レーザダイオード２７およびフォトダイオード２８を実装する。その際、バンプ５０、５１、５２、５３を基板２５上に形成されているボンディングパッド（図示しない）に載せるような位置決めを行う。ここで、半導体レーザダイオード２７が本発明の「発光素子」の一具体例に対応し、フォトダイオード２８が本発明の「受光素子」の一具体例に対応している。
【００３７】
以上のような工程により、両端部に光反射用ミラーが形成されたコア層を含む光導波路を有する光送受信装置が製造される。
【００３８】
次に、上述のような工程によって製造された光送受信装置の作用について説明する。この光送受信装置において、半導体レーザダイオード２７から光信号が出射されると、この光信号は、図１２に示すように、光導波路を構成するコア層１３の一方の端部に形成されている光反射用ミラーとしての傾斜部１５ａに入射し、入射方向に対してほぼ垂直な方向（光伝搬方向）に反射する。傾斜部１５ａで反射した光信号は、コア層１３の内部を光伝搬方向に沿って伝搬し、コア層１３の他方の端部に形成されている光反射用ミラーとしての傾斜部１５ｂに入射する。傾斜部１５ｂに入射した光信号は、その入射方向に対してほぼ垂直な方向に反射した後、フォトダイオード２８に入射する。
【００３９】
以上のように、本発明の第１の実施の形態では、両端部が光伝搬方向に沿って傾斜して形成されている開口部２１ａを有する成形型２１を基板１１上に配置し、成形型２１の開口部２１ａにコア層形成材料１３ａを充填した後に光を照射することによりコア層形成材料１３ａを硬化させてコア層１３を形成している。従って、光反射用ミラーとしての傾斜部１５ａ、１５ｂを有するコア層１３およびクラッド層１２、１４よりなる光導波路を再現性よく作製することができる。
【００４０】
また、成形型２１を用いて、コア層１３の形成とともに傾斜部１５ａ、１５ｂの形成を同時に行っている。従って、従来においてコア層を形成した後に行っていた傾斜部の形成工程は不要となるので、光導波路の作製プロセスを簡単化でき、光導波路を備えた光送受信装置を容易に製造することができる。
【００４１】
なお、例えば、半導体レーザダイオード２７として端面発光型を用い、フォトダイオード２８として端面受光型を用いる場合には、コア層１３に傾斜部１５ａ、１５ｂを形成する必要はない。
【００４２】
（第２の実施の形態）
図１３から図２２を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る光導波路の形成方法および光送受信装置の製造方法について説明する。図１３から図２２は本実施の形態に係る光導波路の形成方法および光送受信装置の製造方法の一例を説明するための断面図である。なお、図１３（Ａ）から図１８（Ａ）は光伝搬方向と直交する方向に沿った断面図、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）に示す線XIIIＢ−XIIIＢに沿った断面図、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）に示す線XIV Ｂ−XIV Ｂに沿った断面図、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）に示す線XVＢ−XVＢに沿った断面図、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）に示す線XVI Ｂ−XVI Ｂに沿った断面図、図１７（Ｂ）は図１７（Ａ）に示す線XVIIＢ−XVIIＢに沿った断面図、図１８（Ｂ）は図１８（Ａ）に示す線XVIII Ｂ−XVIII Ｂに沿った断面図である。また、図１９から図２２は図１３（Ｂ）から図１８（Ｂ）と同様な位置における断面図である。また、本発明の第１の実施の形態の場合と同一の構成要素には同一の符号を付しており、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【００４３】
まず、本発明の第１の実施の形態の場合の図１から図６に示す工程と同様の工程を経て、図１３に示したように、基板１１上のクラッド層１２上にストライプ状のコア層１６が形成される。なお、コア層１６は、成形型２１の開口部２１ａとは異なる形状（直方体状に開放されているだけであり、傾斜部１５ａ、１５ｂは形成されていない）の開口部を有する成形型（図示しない）を用いて形成される。
【００４４】
次に、図１４に示したように、コア層１６を覆うように後述するクラッド層を形成するために、コア層１６よりも幅および長さが大きい複数（ここでは、２つ）の開口部２２ａを有する例えば金型である成形型２２の位置合わせを行った後、成形型２２をクラッド層１２上に密着させて配置する。この場合、成形型２２は、その開口部２２ａの幅方向（長手方向と直交する方向）の中心がコア層１６の幅方向の中心とほぼ一致するような位置に配置される。なお、成形型２１の開口部２１ａと比較して、開口部２２ａのサイズは大きくなっている。
【００４５】
成形型２２は、成形型２１と同様な材料（金属材料や樹脂材料など）により構成されている。また、開口部２２ａも成形型２１の開口部２１ａと同様な形状で形成されており、所定の傾斜角（基板１１の表面に垂直な方向に対してほぼ４５°）で傾斜している傾斜部２２ｂ、２２ｃを有している。
【００４６】
また、成形型２１の開口部２１ａの場合と同様の理由により、成形型２２の開口部２２ａの内側の側壁などの表面が滑らかに処理されている成形型を用いる方が望ましい。
【００４７】
さらに、図１５に示したように、成形型２２の開口部２２ａに対して後述するクラッド層を形成するためのクラッド層形成材料１７ａを充填するように注入する。このクラッド層形成材料１７ａも本発明の「硬化性材料」の一具体例に対応している。
【００４８】
クラッド層形成材料１７ａは、液状の高分子材料であり、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂である。本発明の実施の形態では、クラッド層形成材料１７ａとしてコア層１６よりも屈折率の低い紫外光硬化性樹脂を用いている。
【００４９】
その後、図１６に示したように、開口部２２ａに対するクラッド層形成材料１７ａの充填によって成形型２２の上面からはみ出たクラッド層形成材料１７ａのはみ出し部分１７ｂのみを拭う（ワイプする）などして除去し、成形型２２の上面にクラッド層形成材料１７ａのはみ出し部分１７ｂが残らないようにする。
【００５０】
クラッド層形成材料１７ａのはみ出し部分１７ｂを除去した後、図１７に示したように、成形型２２の上方から紫外光を照射することにより、成形型２２の開口部２２ａに充填されたクラッド層形成材料１７ａが硬化される。なお、クラッド層形成材料１７ａが熱硬化性樹脂である場合には、紫外光を照射する代わりに加熱処理を行うことにより、成形型２２の開口部２２ａに充填されたコア層形成材料１７ａが硬化される。
【００５１】
上述のようにしてクラッド層形成材料１７ａを硬化させた後、基板１１上のクラッド層１２上に配置していた成形型２２を上方向に取り外す。なお、成形型２１の場合と同様に、フッ素系やシリコン系のコーティング処理を行うことにより開口部２２ａの内側の表面上に剥離性を高めるための離型性膜（図示しない）を形成し、成形型２２とクラッド層形成材料１７ａの間の剥離を容易にする。
【００５２】
成形型２２の取り外しにより、図１８に示したように、硬化されたクラッド層形成材料１７ａがコア層１６の周囲を覆うクラッド層１７となる。なお、クラッド層１７の長手方向における両端部には所定の傾斜角（基板１１の表面に垂直な方向に対してほぼ４５°）で傾斜している傾斜部１８ａ、１８ｂが形成されている。傾斜部１８ａ、１８ｂは光導波路の光反射用ミラーとして機能するものである。
【００５３】
以上のような工程により、コア層１６およびこれを覆うクラッド層１２、１７よりなる光導波路を形成することができる。
【００５４】
次に、図１９に示したように、コア層１６およびクラッド層１２、１７により構成される光導波路が形成されている基板１１を上下反転させる。また、基板１１とは別の基板３０を準備し、基板３０上に接着剤を塗布することにより接着層３１を形成する。
【００５５】
図２０に示したように、光導波路の別の基板への転写を行うために、上下反転させた基板１１のクラッド層１７を基板３０上の接着層３１に接着させる。その後、基板１１と基板３０とを基板分離層を溶解する溶液に浸すことにより、図２１に示したように、基板１１とクラッド層１２との間に形成されていた基板分離層が溶解除去されることにより、基板１１が光導波路から分離される。これにより、光導波路が基板３０に転写されることになる。
【００５６】
上述のように光導波路を基板３０に転写した後、図２２に示したように、半導体レーザダイオード３５およびフォトダイオード３６を準備し、半導体レーザダイオード３５およびフォトダイオード３６に、例えば金よりなる球状のバンプ５４、５５、５６、５７をそれぞれ圧着する。その後、例えばフリップチップボンディングにより、半導体レーザダイオード３５およびフォトダイオード３６を、基板３０上に形成されている光導波路の光反射用ミラーに対応する傾斜部１８ａ、１８ｂと対向する位置に実装する。その際、バンプ５４、５５、５６、５７を基板３０上に形成されているボンディングパッド（図示しない）に載せるような位置決めを行う。
【００５７】
以上のような工程により、両端部に光反射用ミラーが形成されたクラッド層を含む光導波路を有する光送受信装置が製造される。
【００５８】
次に、上述のような工程により製造された光送受信装置の作用について説明する。この光送受信装置において、半導体レーザダイオード３５から光信号が出射されると、この光信号は、図２３に示すように、光導波路を構成するクラッド層１７の一方の端部に形成されている光反射用ミラーに対応する傾斜部１８ａに入射し、入射方向に対してほぼ垂直な方向（光伝搬方向）に反射する。傾斜部１８ａで反射した光信号は、コア層１６の内部に入射し、コア層１６の内部を光伝搬方向に沿って伝搬する。コア層１６を通過した光信号は、クラッド層１７の他方の端部に形成されている光反射用ミラーに対応する傾斜部１８ｂに入射する。傾斜部１８ｂに入射した光信号は、その入射方向に対してほぼ垂直な方向に反射した後、フォトダイオード３６に入射する。
【００５９】
以上のように、本発明の第２の実施の形態では、両端部が光伝搬方向に沿って傾斜して形成されている開口部２２ａを有する成形型２２を、コア層１６が形成された基板１１上に配置し、成形型２２の開口部２２ａにクラッド層形成材料１７ａを充填した後に光を照射することによりクラッド層形成材料１７ａを硬化させてクラッド層１７を形成している。従って、コア層１６と光反射用ミラーとしての傾斜部１８ａ、１８ｂが形成されているクラッド層１７とによって構成される光導波路を再現性よく作製することができる。
【００６０】
また、成形型２２を用いて、コア層１６を覆うクラッド層１７の形成とともに傾斜部１８ａ、１８ｂの形成を同時に行っている。従って、従来のプロセスと比較して、光導波路の作製プロセスを簡単化でき、光導波路を備えた光送受信装置を容易に製造することができる。
【００６１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。
【００６２】
例えば、形成した光導波路を他の基板に転写することなく、光導波路が形成されている基板を用いて光送受信装置を製造することも可能である。このような光送受信装置を製造する場合には、発光素子と受光素子を光導波路の下層に予め配置しておくことが好ましい。なお、端面発光型の発光素子と端面受光型の受光素子を用いる場合には、これらの発光素子と受光素子を光導波路の端面に隣接させて配置すればよい。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１から９のいずれか１項に記載の光導波路の形成方法または請求項１０もしくは請求項１１に記載の光送受信装置の製造方法によれば、開口部を有し、且つ、金属材料からなる成形型を基板上に配置し、その成形型の開口部に硬化性樹脂を充填して硬化させた後にこの成形型を取り外すようにしたので、光導波路を再現性よく、しかも容易に作製することができるという効果を奏する。
【００６４】
特に、請求項３に記載の光導波路の形成方法または請求項１１に記載の光送受信装置の製造方法によれば、両端部が光伝搬方向に沿って傾斜して形成されている開口部を有する成形型を用いることにより、光導波路を構成するコア層またはクラッド層を形成するとともに、このコア層またはクラッド層の両端部に光反射用ミラーに対応する傾斜部を同時に形成するようにしたので、製造プロセスを簡単化し、製造コストを低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光導波路の形成方法および光送受信装置の製造方法の一例を説明するための断面図である。
【図２】図１に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図３】図２に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図４】図３に示した工程に続く工程を説明するための断面図である
【図５】図４に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図６】図５に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図７】図６に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図８】図７に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図９】図８に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図１０】図９に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図１１】図１０に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る光送受信装置の作用を説明するための断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る光導波路の形成方法および光送受信装置の製造方法の一例を説明するための断面図である。
【図１４】図１３に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図１５】図１４に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図１６】図１５に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図１７】図１６に示した工程に続く工程を説明するための断面図である
【図１８】図１７に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図１９】図１８に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図２０】図１９に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図２１】図２０に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図２２】図２１に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図２３】本発明の第２の実施の形態に係る光送受信装置の作用を説明するための断面図である。
【図２４】従来の光導波路の製造方法の一例を説明するための断面図である。
【図２５】従来の光導波路の製造方法の他の例を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１１，２５，３０…基板、１２，１４，１７…クラッド層、１３，１６…コア層、１３ａ…コア層形成材料、１５ａ，１５ｂ，１８ａ，１８ｂ，２１ｂ，２１ｃ，２２ｂ，２２ｃ…傾斜部、１７ａ…クラッド層形成材料、２１，２２…成形型、２１ａ，２２ａ…開口部、２６，３１…接着層、２７，３５…半導体レーザダイオード、２８，３６…フォトダイオード、５０，５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７…バンプ。

Claims

基板上に、光を伝搬可能な光導波路を形成するための方法であって、
開口部を有し、且つ、金属材料からなる成形型を前記基板上に配置する工程と、
前記基板上に配置された前記成形型の開口部に硬化性材料を充填する工程と、
前記開口部に充填された硬化性材料を硬化させる工程と、
前記硬化性材料を硬化した後に前記成形型を前記基板から取り外す工程と
を含むことを特徴とする光導波路の形成方法。
さらに、前記硬化性材料を硬化する前に、前記開口部に充填された硬化性材料のうち前記開口部からはみ出た硬化性材料を除去する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の光導波路の形成方法。
前記光導波路が、光伝搬方向に対して所定の傾斜角をなす光反射用ミラーを有するものである場合において、前記成形型として、両端部が光伝搬方向に沿って傾斜して形成されている開口部を有するものを用いるようにしたことを特徴とする請求項１記載の光導波路の形成方法。
前記成形型として、複数の開口部を有するものを用いるようにしたことを特徴とする請求項１記載の光導波路の形成方法。
前記硬化性材料として、熱硬化性材料を用いるようにしたことを特徴とする請求項１記載の光導波路の形成方法。
前記硬化性材料として、光硬化性材料を用いるようにしたことを特徴とする請求項１記載の光導波路の形成方法。
前記光硬化性材料として、紫外光硬化性材料を用いるようにしたことを特徴とする請求項６記載の光導波路の形成方法。
前記硬化性材料として、その硬化によって前記光導波路のコア層を構成するものを用いるようにしたことを特徴とする請求項１記載の光導波路の形成方法。
前記硬化性材料として、その硬化によって前記光導波路のクラッド層を構成するものを用いるようにしたことを特徴とする請求項１記載の光導波路の形成方法。
基板上に、光を伝搬可能な光導波路を有する光送受信装置の製造方法であって、
開口部を有し、且つ、金属材料からなる成形型を前記基板上に配置する工程と、
前記基板上に配置された前記成形型の開口部に硬化性材料を充填する工程と、
前記開口部に充填された硬化性材料を硬化させる工程と、
前記硬化性材料を硬化した後に前記成形型を前記基板から取り外すことにより前記光導波路を形成する工程と、
形成された光導波路を介して光信号を送受信するための発光素子および受光素子を配置する工程と
を含むことを特徴とする光送受信装置の製造方法。
前記光導波路が、光伝搬方向に対して所定の傾斜角をなす光反射用ミラーを有するものである場合において、前記成形型として、両端部が光伝搬方向に沿って傾斜して形成されている開口部を有するものを用いるようにしたことを特徴とする請求項１０記載の光送受信装置の製造方法。