JP4841110B2

JP4841110B2 - 光電子混在基板

Info

Publication number: JP4841110B2
Application number: JP2004050697A
Authority: JP
Inventors: 勝弘金子; 真一阿部
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2004-02-26
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2024-02-26
Also published as: JP2005241897A

Description

本発明は、光通信システム用の光送受信モジュールやチップ間光インターコネクション等に使用される低伝搬損失な光導波路および電気配線ならびに発光素子を有する光電子混在基板に関するものである。

近年、光ファイバを使用した光通信システムにおいて、基板上に、光信号を伝送するための光導波路と、光信号を受信するための受光素子と、光信号を発信するための発光素子と、これらの受光素子，発光素子を実装するための金属電極パッドおよび半田を含む、受光素子，発光素子の駆動や信号の処理を行なうための電気配線および回路素子と、外部と光信号をやり取りするための光ファイバ等とが配置された光電子混在基板を使用した光送受信モジュールが用いられている。

例として、特許文献１で提案されている光電子混在基板を用いた光送受信モジュールの一例を図２に斜視図で示す。プラットフォーム110の中央に直線状に設けられた、受信光と送信光を導く光ガイド（光導波路）114と、光導波路114の終端に設けられた、送信光を発生する発光素子（ＬＤ，ＬＥＤ）124と、光ガイド114の途中においてその直上に設けられた、受信光を検知するＰＤ115と、前置増幅器122と、光ガイド114の途中に斜め上向きに設けられた、光ガイド114を進行する受信光を反射してＰＤ115に導き送信光を透過するフィルタ117等とから成り、一本の光ファイバで双方向の光通信を行なうものである。

ここで、発光素子（ＬＤ，ＬＥＤ）124，ＰＤ115，前置増幅器122はワイヤによって相互に、また、外部電気回路へと電気的に接続されるメタライズ電極131〜136等と接続されている。また、図示されてはいないが、これら発光素子（ＬＤ，ＬＥＤ）124，ＰＤ115，前置増幅器122はプラットフォーム110や光導波路114の層の表面に形成された金属電極パッド上に設置されており、各々の金属電極パッドはワイヤにより外部電気回路へと接続されている。なお、120，121はガイドピンであり、それぞれＶ溝118，119に接着剤により固定されている。

また、このような光電子混在基板に使用される光導波路としては、より高い生産性や低コスト化の要求から、樹脂系材料を用いた光導波路を使用することが望まれている。これに対して本発明者らは特願2002−253006号において、光導波路に用いる樹脂系材料の一つとして、光透過性や耐熱性に優れており、光導波路の製作における加工性にも優れており、耐クラック性に優れ温度サイクル試験等に対する信頼性にも優れたシロキサン系ポリマ被膜を得ることができるシロキサン系ポリマ被膜形成用塗液組成物およびそれにより形成したシロキサン系ポリマ被膜を用いた光導波路を提案した。この他に光導波路用材料としては、フッ素化ポリイミドやアクリル系樹脂，エポキシ系樹脂等も利用されている。

光電子混在基板上に形成される金属電極パッドや電気配線としては、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔｉ等からなる下地密着金属層上に金属導電層をＡｕとして積層した金属層が通常よく用いられる。その際の配線パターン形成方法としては、フォトレジストパターンを形成した後に金属層を蒸着し、その後、フォトレジスト上に堆積した金属層をフォトレジストとともに除去する、いわゆるリフトオフ法が利用される。また、金属層を形成した後に、金属層上にフォトレジストパターンを形成し、そのパターンに露出した金属層をドライエッチングやウェットエッチングにより除去して配線パターンを形成する方法も用いられる。

一方、発光素子（ＬＤ，ＬＥＤ）としてはＩｎＧａＡｓ，ＩｎＰ等の半導体材料からなるものが製作され、それらの個別の発光素子（ＬＤ，ＬＥＤ）を光電子混在基板上に光軸を合わせつつ搭載していた。
特開2000−241642号公報特開平８−315981号公報

しかしながら、個別の発光素子（ＬＤ，ＬＥＤ）を光電子混在基板上に搭載する場合には、光電子混在基板上に形成された光導波路やレンズ，光ファイバ等の光学部品と光軸を合わせつつ搭載固定することが困難であり、また生産性が低いという問題点があった。

さらに、ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＰ等の半導体材料からなる発光素子（ＬＤ，ＬＥＤ）を作製するには高い技術が必要であり、歩留まり良く作製することが困難であるという問題点があった。

本発明は以上のような従来の技術における問題点を解決すべく案出されたものであり、その目的は、生産性良く作製することが可能な、一つの基板上に光導波路と電気回路と有機発光素子とが形成された光電子混在基板を提供することにある。

本発明の光電子混在基板は、基板上に、クラッド部およびその内部のコア部からなる光導波路と、電気回路を構成する導体層と、第１電極，有機発光層および第２電極が順次積層された、前記光導波路と光結合する端面出射型の有機発光素子と、前記有機発光素子を
介して前記光導波路と対向するように形成された、上部が底部よりも幅広の分断隔壁とが形成されており、前記導体層は、前記光導波路上、前記有機発光層上および前記分断隔壁上に形成されているとともに、前記有機発光層上に形成された一部が前記第２電極を構成しており、前記分断隔壁によって前記第２電極を構成する部分と前記分断隔壁上に被着している部分とに分断されて、前記分断隔壁上に被着している部分が前記電気回路の一部とされていることを特徴とするものである。

また、本発明の光電子混在基板は、上記構成において、前記分断隔壁は、前記クラッド部と同じ材料を用いて形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明の光電子混在基板は、上記構成において、前記第１電極および前記第２電極は、前記有機発光層が発光する光に対して不透明な金属からなることを特徴とするものである。

また、本発明の光電子混在基板は、上記構成において、前記第１電極は、前記有機発光層が発光する光に対して透明であり、その下に前記有機発光層が発光する光に対して不透明な金属からなるバッファ層が形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明の光電子混在基板は、上記構成において、前記第１電極は、前記有機発光層が発光する光に対して透明であり、その下に前記第１電極の屈折率よりも小さな屈折率を有するバッファ層が形成されていることを特徴とするものである。

本発明の光電子混在基板によれば、基板上に、クラッド部およびその内部のコア部からなる光導波路と、電気回路を構成する導体層と、第１電極，有機発光層および第２電極が順次積層された、前記光導波路と光結合する端面出射型の有機発光素子とが形成されており、前記導体層は、前記基板の上面もしくは前記光導波路の上面に形成された分断隔壁によって前記基板上もしくは前記光導波路上に被着している部分と前記分断隔壁上に被着している部分とに分断されているとともに、前記基板上に被着している部分の一部が前記第２電極を構成しているので、従来のように発光素子と光導波路とをそれぞれ個別に作製して、その発光素子を光導波路が形成された基板上に光軸を合わせつつ搭載固定して光電子混在基板を製作するのではなく、光導波路が形成された基板上に有機発光素子を積層プロセスで一括製作することができ、容易に生産性よく光電子混在基板を製作することができる。

ここで、有機発光素子の形成において、第１電極および有機発光層を形成した後に第２電極を形成してパターニングする場合に、有機発光層の耐熱性，耐溶剤性，耐湿性の低さのためにフォトリソグラフィ法等の通常の薄膜加工技術が利用できないという問題点がある。例えば、フォトリソグラフィ法を有機発光素子に用いると、フォトレジスト中の溶剤の素子への浸入や、フォトレジストをベークする際の熱や、フォトレジスト現像液や第２電極のエッチング液の素子への浸入や、ドライエッチング時のプラズマ等によって、有機発光素子が劣化するという問題点がある。これに対し、本発明の光電子混在基板によれば、基板の上面もしくは光導波路の上面に形成された分断隔壁によって、第２電極を構成する部分と分断隔壁上に被着している部分とに物理的にかつ電気的に分断されるので、それぞれを例えば信号配線部とグランド配線部とした所望の電気配線を形成して電気回路を構成することができるので、有機発光層や光導波路を形成した後に電気回路を構成するに当たって、リフトオフ法やエッチングを用いることなく、従って、有機発光層や光導波路にダメージを与えることなく電気配線を形成することができる。

また、本発明の光電子混在基板によれば、前記分断隔壁が前記クラッド部と同じ材料を用いて形成されているときには、光導波路を形成するプロセスで同時に分断隔壁も形成することができるため、光導波路を形成した後に分断隔壁をフォトレジスト等を用いて別プロセスで形成するよりも、少ない工数によって有機発光素子を形成した光電子混在基板を作製することができる。

また、本発明の光電子混在基板によれば、前記第１電極および前記第２電極は、前記有機発光層が発光する光に対して不透明な金属からなるものであるときには、前記有機発光層が発光する光は第１電極および第２電極で反射されるので、第１電極および第２電極を通して外部へ放出されることがなく、有機発光層の端部開口部から効率よく光が出射する端面出射型の有機発光素子となり、光導波路とも効率よい光結合を行なうことができるものとなる。

また、本発明の光電子混在基板によれば、前記第１電極は、前記有機発光層が発光する光に対して透明であり、その第１電極の下に前記有機発光層が発光する光に対して不透明な金属からなるバッファ層が形成されているときには、有機発光層が発光して第１電極を通過した光はこのバッファ層で反射されるため外部へ放出されることがなく、有機発光層の端部開口部から効率よく光が出射する端面出射型の有機発光素子となり、光導波路とも効率よい光結合を行なうことができるものとなる。

また、本発明の光電子混在基板によれば、前記第１電極が前記有機発光層が発光する光に対して透明であり、その第１電極の下に前記第１電極の屈折率よりも小さな屈折率を有するバッファ層が形成されているときには、第１電極とこのバッファ層との間で有機発光層が発光した光を全反射させることができ、第１電極を通して光が外部へ放出されることが抑制されるので、有機発光層の端部開口部から効率よく光が出射する端面出射型の有機発光素子となり、光導波路とも効率よい光結合を行なうことができるものとなる。

以下、本発明の光電子混在基板について図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は本発明の光電子混在基板の実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１は基板、２は光導波路４のクラッド部、３は光導波路４のコア部、５はバッファ層、６（６ａ）は第１の電極、７（７ａ）は有機発光層、８は導体層、８ａは導体層８の一部で構成された第２の電極、９は分断隔壁である。第１の電極６，有機発光層７および第２の電極８ａが順次積層されて有機発光素子が構成される。また、導体層８は分断隔壁９によって、基板１上に被着している部分８ａ（この一部が第２電極８ａを構成している。）と、光導波路４上に被着している部分８ｂと、分断隔壁９上に被着している部分８ｃとに分断されている。なお、この例では、分断隔壁９によって導体層８とともに、第１電極６（６ａ）と同じ層が、第１電極６を構成する基板１上に被着している部分６ａと、光導波路４上に被着している部分６ｂと、分断隔壁９上に被着している部分６ｃとに分断されており、有機発光層７（７ａ）と同じ層が、有機発光層７を構成する基板１上に被着している部分７ａと、光導波路４上に被着している部分７ｂと、分断隔壁９上に被着している部分７ｃとに分断されている。導体層８（８ａ，８ｂ，８ｃ）は、このようにその下に第１電極６（６ａ）と同じ層が分断されて被着している部分６ｂ，６ｃおよび有機発光層７（７ａ）と同じ層が分断されて被着している部分７ｂ，７ｃが形成されていても構わず、このように積層された状態でも、また単独で導体層８だけが分断されて被着している状態でも、これによって電気回路を構成することができる。

本発明の光電子混在基板において、基板１は、第１の電極６（６ａ）や第２の電極８（８ａ）とそれぞれ接続する電気配線や、光導波路４，有機発光素子，有機発光素子を駆動するための電子回路が形成され、また、光ファイバや電気素子，受発光素子等が設置固定される支持基板として使用されるものであり、例えばシリコン基板やアルミナ基板・ガラスセラミック基板・多層セラミック基板・薄膜多層セラミック基板・プラスチック電気配線基板等が使用できる。

本発明の光電子混在基板に用いられる光導波路４のクラッド部２およびコア部３の形成材料としては、光導波路４を形成できる種々の光学材料を用いることができるが、中でもシロキサン系ポリマを用いることが望ましい。シロキサン系ポリマによる光導波路４とすれば、クラッド部２にシロキサン系ポリマを用い、コア部３に金属、例えばチタン（Ｔｉ）を含有したシロキサン系ポリマを用いた光導波路４とすることにより、チタン含有量の制御によってクラッド部２とコア部３との間で所望の屈折率差を有する光導波路４を容易に作製することができる。また、100℃〜300℃程度の低温で光導波路４を作製することができるので、熱的にぜい弱な基板１上に形成が可能である。また、下地の表面状態によらず膜表面の平坦化性・平滑化性に優れており、電気配線を被覆するように光導波路４を形成する場合に、散乱損失を招来する表面の凹凸を緩和することができるので好適である。

このようなシロキサン系ポリマとしては、ポリマの骨格にシロキサン結合が含まれている樹脂であればよく、例えばポリフェニルシルセスキオキサン・ポリメチルフェニルシルセスキオキサン・ポリジフェニルシルセスキオキサン等がある。

また、コア部３ならびにクラッド部２に含有させる金属としては、チタンに限られるものではなく、ゲルマニウム（Ｇｅ）・アルミニウム（Ａｌ）・エルビウム（Ｅｒ）等も使用できる。これらの金属を含有したコア部３を形成するには、その金属アルコキシドを添加したシロキサン系ポリマ層を形成し、これを所望の形状・寸法に加工すればよい。

なお、クラッド部２に用いるシロキサン系ポリマにも上記と同様の金属を含有させてもよく、その場合はコア部３との含有量の差により屈折率差を設けるようにすればよい。

また、屈折率を制御するには、金属を添加する他に、例えばシロキサン系ポリマの組成を変化させて屈折率を制御してもよい。あるいは、光重合型のシロキサン系ポリマを用いて光照射量の違いによって生じる屈折率変化を利用してもよい。

また、光導波路４の材料としては、この他にも、低損失で光を伝搬させることができる透明性があり、所望の屈折率差を得ることができるコア部材とクラッド部材との組合せであれば各種の材料を用いることができる。シロキサン系ポリマ以外には、例えばフッ素化ポリイミド・ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）・ポリカーボネート（ＰＣ）等の溶液状態で塗布可能な樹脂系光学材料が好適に用いられる。また、気相成長法によるシリカ等の無機材料を用いてもよい。

光導波路４の作製方法としては、まず基板１上にクラッド部２の一部を下層として形成する。次にコア部３となるコア層を積層形成した後、フォトリソグラフィやＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等の周知の薄膜微細加工技術を用いて、所定の形状でコア部３を形成する。その後、クラッド部２の一部となる上層を被覆形成する。この薄膜微細加工技術によれば、種々の回路形状のコア部３を有する光導波路４を容易に形成できる。また、スタンプ法やフォトブリーチング法等他の周知の光導波路形成方法を用いてもよい。

コア部３の高さ・幅・屈折率、クラッド部２の厚さ・屈折率は、所望の特性が得られるように周知の光導波路理論やシミュレーションや実験から決定すればよい。

バッファ層５は、有機発光層７（７ａ）から出射される光が光導波路４と光結合し得るように高さを合わせるための層を兼ねつつ、第１電極６（６ａ）が有機発光層７（７ａ）が発する光に対して透明である場合には、その光に対して不透明な金属からなるもの、あるいは第１電極６（６ａ）の屈折率よりも小さな屈折率を有するものとして、第１電極６（６ａ）の下に形成される。このようなバッファ層５を形成して第１電極６（６ａ）とバッファ層５との間で光を全反射させることによって、第１電極６（６ａ）を通して有機発光層７（７ａ）からの光が外部に放出されることを抑制するものである。

このバッファ層５は光導波路４を形成する前か後のどちらでも形成できるが、より簡便には、光導波路４を形成する前に、バッファ層５となる層を成膜した後にエッチングして所望のパターン形状にする等の周知の薄膜加工手法を用いて形成するとよい。

第１電極６（６ａ）も光導波路４を形成する前か後のどちらでも形成できるが、より簡便には、光導波路４を形成する前に、バッファ層５を形成した後に、第１電極６（６ａ）となる層を成膜した後にエッチングして所望のパターン形状にする等の周知の薄膜加工手法を用いて形成するとよい。第１電極６（６ａ）は、有機発光素子の陽極または陰極のどちらかになるものである。陽極となる材料には仕事関数が大きいＡｕ，Ｎｉ，Ｗ，Ｃｒ，Ａｌ等の金属やＩＴＯ，ＺｎＯ等の透明電極が好適である。これらの陽極材料は電子ビーム蒸着法やスパッタリング法等の成膜技術やフォトリソグラフィ技術やエッチング技術を組み合わせて所望のパターン形状に加工すればよい。陽極となるこれらの材料を成膜する場合には、荷電粒子やプラズマ衝撃、あるいは熱等によって有機発光層７（７ａ）にダメージを与え易いため、第１電極６（６ａ）は陽極として、有機発光層７（７ａ）の下層とするのが望ましい。

分断隔壁９は、導体層８の電気的な分断を行なうことにより、基板１上もしくは光導波路４上に電気回路を構成するとともに、その基板１上に被着された部分８ａの一部でもって有機発光層７（７ａ）の上に第２電極８（８ａ）を形成するものであり、所望の電気回路のパターン状に基板１の上面もしくは光導波路４の上面に形成された、上部が底部よりも幅広の、いわゆる逆テーパ形状の断面形状を有するものが好ましく、分断隔壁９を形成した後に導体層８を形成したときに、導体層８が基板１上に被着している部分８ａもしくは光導波路４上に被着している部分８ｂとこの分断隔壁９上に被着している部分８ｃとに物理的および電気的に分断されるような機能を果たすものである。

分断隔壁９の材料としては、フォトレジスト・シロキサン系ポリマ・ポリイミド系樹脂・アクリル系樹脂・ベンゾシクロブテン系樹脂・フッ素系樹脂・エポキシ系樹脂等の樹脂系絶縁材料を用いればよい。また、シリカ・アルミナ・ジルコニア・チタニア・ゲルマニア・窒化アルミ・窒化珪素等の無機系絶縁材料を用いることもできる。

さらに、分断隔壁９は電気回路の配線間の誘電体としても機能するので、フッ素系樹脂や多孔質性の材料等の誘電損失，誘電率が小さい材料を用いれば、良好な高周波電気特性を有するものとなり好適である。以上の材料は、基板１，光導波路６および導体層５の材料・特性・仕様等に応じて好適な組合せとなるように適宜選定すればよい。

分断隔壁９の材料として光照射で現像液に対して不溶化される材料を用いて形成されたものである場合には、ネガ型フォトレジストと同様のフォトプロセスによって容易に逆テーパ形状の断面形状を有するものを得ることができる。

分断隔壁９の形成方法としては、分断隔壁９の材料として光照射で現像液に対して不溶化する材料を用いて形成する場合には、光照射によって現像液に対して不溶化する材料からなる層を形成した後に、所定の開口部を有するフォトマスクを通して光照射を行なうと、その層の上部は光強度が強く光照射量が多いので現像液に対する不溶性が高くなり、一方、その層の下部は光強度が上部よりも弱く光照射量も少ないので現像液に対する不溶性が低いものとなる。従って、これに対して現像液でその層の光照射部以外を溶解して除去することにより、光照射した部分によって、上部が底部よりも幅広の、いわゆる逆テーパ形状の断面形状を有する分断隔壁９を容易に形成することができる。

また、分断隔壁９の別の形成方法としては、分断隔壁９の材料からなる層を形成した後に、フォトレジストやメタルをマスクとしてドライエッチングを行なって分断隔壁９を形成してもよい。その場合、分断隔壁９上に位置するマスクに対して分断隔壁９の形成材料が選択的にエッチングされ、かつサイドエッチされるような条件でエッチングすることにより、分断隔壁９の上に位置するマスクが分断隔壁９に対して突出するように、すなわち、オーバーハング形状となるようにすればよい。例えば、マスクにＡｌやＣｒ，Ｗ等を用い、分断隔壁９の形成材料としてフォトレジストやポリイミド系樹脂を用いて、Ｏ_２ガスを用いたリアクティブイオンエッチングを行なえば、容易にオーバーハング形状の分断隔壁９を形成することができる。この場合には、光導波路４をシロキサン系ポリマ等の酸素プラズマに耐性のある材料で形成しておけば、光導波路４にダメージを与えることなく分断隔壁９を形成することができる。また、分断隔壁９上に位置するマスクは、酸等で溶解する等して除去しても、そのまま残してもよい。

分断隔壁９の材料として光重合型シロキサン系ポリマを用いると、ネガ型フォトレジストと同様のフォトプロセスによって容易に逆テーパ形状の断面形状を有するものを形成することができ、また、屈折率が1.44程度であり、光透過性も良好であり、通常よく用いられるシロキサン系ポリマやフッ素化ポリイミド等のポリマからなる光導波路４の表面上に分断隔壁９を形成した場合に光導波路４を伝搬する光がこの分断隔壁９に侵入して放射損失を生じることがないので、光導波路４の伝搬特性を良好に維持することができる。光重合型シロキサン系ポリマの形成には、シリコン原子に水酸基と、メチル基およびフェニル基等の官能基とが付帯したポリマあるいはオリゴマと、光反応型の重合促進剤と、有機溶媒とから成る光重合型シロキサン系ポリマ膜形成用溶液を用いればよい。この光重合型シロキサン系ポリマ膜形成用溶液をスピンコート法等により光導波路４が形成された基板１に塗布し、100℃／30分間の加熱処理を行ない有機溶媒を蒸発させて、その後、配線パターンおよび第２電極８（８ａ）を形成するための分断隔壁９のパターンの開口部を有するフォトマスクを通して高圧水銀ランプの紫外光を照射して、ホットプレート上で100℃／90秒間の加熱処理を行ない紫外光照射部分のシロキサン系ポリマを光重合し高分子量化する。その後、テトラメチルアンモニウムハイドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液等のアルカリ水溶液を用いて紫外光未照射部分のシロキサン系ポリマを除去する。照射量，加熱処理条件，アルカリ水溶液の浸漬時間等を適当な条件とすることにより、断面形状が逆テーパ形状のシロキサン系ポリマからなる分断隔壁９を容易に形成することができる。

また、分断隔壁９として光導波路４を利用することもできる。この場合も、前述した分断隔壁９を形成する方法と同様にして光導波路４の端部を逆テーパ形状等にすればよい。

有機発光層７には、発光層の他に、正孔注入層，正孔輸送層等の正孔輸送能を持つ材料からなる層や、電子輸送層，電子注入層等の電子輸送能を持つ材料からなる層等が含まれる。これらの材料の組み合わせや膜厚は、発光波長，発光効率，素子寿命等を考慮して適当なものを用いればよい。発光層としては、アルミ錯体，アントラセン類，希土類錯体，イリジウム錯体等の低分子材料やポリフェニレンビニレン類，ポリフルオレン類等の高分子材料を用いればよい。正孔注入層としては、アリールアミン類，フタロシアニン類等を用いればよい。正孔輸送層としては、アリールアミン類を用いればよい。電子輸送層としては、アルミ錯体，オキサジアゾール類，トリアゾール類等を用いればよい。電子注入層としては、リチウム等のアルカリ金属やその化合物を用いればよい。これらの層は、陽極側から正孔注入層，正孔輸送層，有機発光層，電子輸送層，電子注入層，陰極の順に配置される。

これらの層の形成方法としては、抵抗加熱による真空蒸着法を用いればよい。また、溶液にしてインクジェット法やスプレー法で形成しても、シート状にした後に加熱転写する方法等を用いて形成してもよい。

有機発光層７を形成した後に、第２電極８（８ａ）となる導体層８を形成するための金属材料を電子ビーム蒸着法，抵抗加熱蒸着法，スパッタリング法，イオンプレーティング法等の周知の真空プロセスによる金属薄膜形成方法を用いて、光導波路４および分断隔壁９が形成された基板１に被着させる。この際、分断隔壁９の逆テーパ形状やオーバーハング形状による遮蔽効果によって、導体層８は基板１上に被着する部分８ａもしくは光導波路４上に被着する部分８ｂと分断隔壁９上に被着する部分８ｃとに物理的にかつ電気的に分断される。なお、以上の金属薄膜形成方法の内、電子ビーム蒸着法や抵抗加熱蒸着法は蒸着粒子の方向性を高くすることができ、逆テーパ形状やオーバーハング形状の分断隔壁９の遮蔽効果により確実に分断された導体層８（８ａ，８ｂ，８ｃ）を容易に得ることができ好適である。

導体層８の材料としては、金属材料であるＡｕ・Ｔｉ・Ｐｄ・Ｐｔ・Ａｌ・Ｃｕ・Ｗ・Ｃｒ等の配線導体材料を用いた単体もしくはこれらの合金による単層や多層体を用いればよい。

分断隔壁９のパターン形状により導体層８が分断隔壁９によって分断されて、そのパターンに応じた信号配線やグランド配線等が形成され、併せてその基板１上に被着している部分８ａの一部によって第２電極８ａが形成されるのであるが、これに際しては、電気回路として所望の電気特性が得られるように周知の回路シュミレータ等の設計ツールを用いて、分断隔壁９の誘電率や導体層８の電気電導率等を考慮して、分断隔壁９のパターン形状，幅，厚み（高さ）等、および導体層８の層構成，厚み等を設計すればよい。

なお、導体層８の基板１上に被着している部分８ａもしくは光導波路４上に被着している部分８ｂと分断隔壁９上に被着している部分８ｃとを電気的に接続する場合には、ワイヤボンディングで接続したり、接続部を順テーパ形状にして電気的な接続が得られるようにしたり、電気的に接続するための導体材料を充填したコンタクトホールを分断隔壁９内に形成しこれを介して接続したりすればよい。

なお、第２電極８（８ａ）は第１電極６（６ａ）と逆の極性とするが、有機発光層７（７ａ）にダメージを与えないように、第２電極８（８ａ）は陰極として、Ａｌ，Ｃａ，Ｍｇ等の単体もしくは合金、または積層体金属を抵抗加熱による真空蒸着法により成膜するのが望ましい。これら金属からなる導体層８が分断隔壁９の逆テーパ形状やオーバーハング形状による遮蔽効果によって物理的および電気的に分断されて、第２電極８（８ａ）をはじめとして電極回路を構成する配線パターンが形成される。また、第２電極８（８ａ）は、基板１上に別途設けた引き回し電極や電極パッド等に接続されて外部電気回路と接続され、あるいは直接外部電気回路と接続される。

次に、本発明の光電子混在基板の具体例を説明する。

まず、基板上の有機発光素子を形成する位置に厚さ４μｍのポリイミドとその表面の厚さ１μｍのＡｌからなるバッファ層を形成した。

次に、厚さ10ｎｍのＩＴＯを順次積層パターニングした第１電極を形成した。

次に、メチルトリメトキシシラン７モル／ジメチルジメトキシシラン３モル／フェニルトリメトキシシラン２モルと、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル1.5ｋｇと、触媒として塩酸0.1モルと、水33モルとを原料として、混合・加水分解させてシロキサン系ポリマを合成した。途中、130℃のオイルバスで加熱し、低沸点物を留出させながら反応させた。得られた溶液に対しプロピレングリコールモノメチルエーテルを用いてシロキサン系ポリマ固形分濃度を35質量％に調製したシロキサン系ポリマ被膜形成用塗液を得た。そして、この塗液をシリコン基板上にスピンコータを用いて塗布し、100℃／30分、続いて窒素雰囲気中で200℃／４時間の加熱処理を行ない、厚さ約４μｍのシロキサン系ポリマ被膜から成る下部クラッド層を形成した。

次に、シロキサン系ポリマ被膜形成用塗液組成物にシロキサン系ポリマ固形分に対する質量比として0.2のテトラｎブトキシチタンを混合した溶液を同基板にスピンコータで塗布し、120℃／30分、続いて窒素雰囲気中で200℃／４時間の加熱処理を行ない、厚さ４μｍのシロキサン系ポリマ被膜から成るコア層を形成した。

次に、スパッタリング法によって厚さ0.3μｍのＡｌ膜を形成し、フォトリソグラフィやエッチング処理を行なって、コア部の元パターンとなる幅が約４μｍのストライプ状のＡｌパターンを形成した。

次に、このＡｌパターンをマスクとしてコア層に対してＣＦ_４ガスによるＲＩＥ加工を施し、断面形状が約４μｍ角のコア部を形成した。次いで、Ａｌパターンをアルカリ水溶液で除去した後、下部クラッド層を形成したのと同じシロキサン系ポリマ被膜形成用塗液組成物をスピンコータで塗布し、100℃／30分、続いて窒素雰囲気中で200℃／４時間の加熱処理を行ない、コア部上方の厚さが４μｍとなるようなシロキサン系ポリマ被膜から成る上部クラッド層を被覆形成した。

次に、スパッタリング法によって厚さ0.3μｍのＡｌ膜を形成し、フォトリソグラフィとエッチング処理を行なって、有機発光素子を形成するための開口部と、第２電極のパターンを形成するための開口部を形成し、ＫｒＦエキシマレーザを用いて開口部の光導波路層を選択的に除去するとともに、端部が逆テーパとなるようにして、光導波路層を利用した分断隔壁を形成した。

次に、抵抗加熱による真空蒸着法により、まず、正孔注入層として銅フタロシアニンを膜厚50ｎｍで成膜し、続いて、正孔輸送層としてα−ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ビス−（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジンをＣｕＰｃの上に膜厚20ｎｍで成膜した。さらに、発光層兼電子輸送層としてのＡｌｑ_３（トリス（８−キノリノラト）アルミニウム(III)）を膜厚50ｎｍで成膜した。

次に、電子ビーム蒸着法によって厚さ３ｎｍのＣａ，次いで厚さ10ｎｍのＡｌからなる導体層（第２電極）を形成した。

次に、水分や酸素によって有機発光素子が劣化しないように乾燥剤を内包した金属キャップを用いて封止した。

以上によりシロキサン系ポリマからなる光導波路と導体層からなる電気回路と有機発光素子が形成された光電子混在基板が得られた。

作製した光電子混在基板の有機発光素子を発光させたところ、有機発光素子が発光する緑色光が光導波路に良好に光結合し、この光導波路を伝搬して、光導波路の別のポートから出射することが確認できた。

なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更を行なうことは何ら差し支えない。例えば、電気回路を構成する導体層８からなる電気配線を、図１に示すように光導波路４上ではなく、基板１上の光導波路４の無い部分に分断隔壁９を用いて形成したり、形成した電気配線を絶縁材料で被覆したり、その上にさらに電気配線の層を積層したりしてもよい。また、分断隔壁９は、基板１の上面だけでなく、光導波路４の上面に形成して、光導波路４上に導体層８によって電気回路やコア部３に電界を印加するための導体パターン等を形成してもよい。

本発明の光電子混在基板の実施の形態の一例を示す断面図である。従来の光電子混在基板を用いた光送受信モジュールの一例を示す斜視図である。

符号の説明

１・・・基板
２・・・光導波路のクラッド部
３・・・光導波路のコア部
４・・・光導波路
５・・・バッファ層
６（６ａ）・・・第１電極
７（７ａ）・・・有機発光層
８・・・導体層
８ａ・・・第２電極（基板上に被着している部分）
８ｂ・・・光導波路上に被着している部分
８ｃ・・・分断隔壁上に被着している部分
９・・・分断隔壁

Claims

基板上に、クラッド部およびその内部のコア部からなる光導波路と、電気回路を構成する導体層と、第１電極，有機発光層および第２電極が順次積層された、前記光導波路と光結合する端面出射型の有機発光素子と、前記有機発光素子を介して前記光導波路と対向するように形成された、上部が底部よりも幅広の分断隔壁とが形成されており、前記導体層は、前記光導波路上、前記有機発光層上および前記分断隔壁上に形成されているとともに、前記有機発光層上に形成された一部が前記第２電極を構成しており、前記分断隔壁によって前記第２電極を構成する部分と前記分断隔壁上に被着している部分とに分断されて、前記分断隔壁上に被着している部分が前記電気回路の一部とされていることを特徴とする光電子混在基板。
前記分断隔壁は、前記クラッド部と同じ材料を用いて形成されていることを特徴とする請求項１記載の光電子混在基板。
前記第１電極および前記第２電極は、前記有機発光層が発光する光に対して不透明な金属からなることを特徴とする請求項１記載の光電子混在基板。
前記第１電極は、前記有機発光層が発光する光に対して透明であり、その下に前記有機発光層が発光する光に対して不透明な金属からなるバッファ層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の光電子混在基板。
前記第１電極は、前記有機発光層が発光する光に対して透明であり、その下に前記第１電極の屈折率よりも小さな屈折率を有するバッファ層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の光電子混在基板。