JP6661901B2

JP6661901B2 - 光モジュール、光モジュールを作製する方法

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Publication number: JP6661901B2
Application number: JP2015124833A
Authority: JP
Inventors: 章古谷
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2015-06-22
Filing date: 2015-06-22
Publication date: 2020-03-11
Anticipated expiration: 2035-06-22
Also published as: JP2017011096A; US9806495B2; US20160372886A1

Description

本発明は、光モジュール、光モジュールを作製する方法に関する。

非特許文献１は、小型のレーザーモジュールを開示する。

http://www.semiconwest.org/sites/semiconwest.org/files/docs/SW2013_P.%20De%20Dobbelaere_Luxtera.pdf

小型のレーザーモジュールは、基板と、基板上に設けられた光学部品（端面発光型の半導体レーザ、レンズ、アイソレータ）と、半導体レーザからの光を基板に向けて反射する反射鏡とを備える。このレーザーモジュールは、当該レーザーモジュールの基板裏面を介して外部デバイスに光学的に結合される。

発明者の知見によれば、基板裏面を介する光結合は、光モジュールのアプリケーション分野を限定的にしている。また、発明者の検討によれば、この技術分野に係るアプリケーションは、例えば半導体レーザの出射端面からの光を反射鏡を介さずに出射する光モジュールの形態に潜在的な需要を有する。

本発明の一側面は、上記の背景に基づき為されたものであり、基板裏面ではなく別の面で光学的に結合可能な光モジュールを提供することを目的とする。また、本発明の別の側面は、基板裏面ではなく別の面で光学的に結合可能な光モジュールを作製する方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る光モジュールは、第１軸の方向に配列された第１エリア及び第２エリアを含む主面を有するベンチ、前記第１エリア上に設けられた半導体光素子、並びに前記第１エリア上に設けられたレンズを含むベンチ部品と、前記ベンチ部品上に設けられ、シリコン製のベースを有するキャップと、を備え、前記キャップは、前記半導体光素子及び前記レンズを収容するキャビティを含み、前記キャップは、第１基準面に沿って延在する天井と、該天井から第２基準面に沿って延在する前壁と、前記キャップから前記ベンチへ向かう方向に該天井から延在する後壁と、を含み、前記半導体光素子、前記レンズ、及び前記キャップの前記前壁は、光学的基準面に沿って配列されており、前記第２基準面は、鋭角で前記第１基準面に対して傾斜する。

本発明の別の側面に係る、光モジュールを作製する方法は、複数の区画の配列における各区画において第１参照面に沿って順に配置された第１領域、第２領域、第３領域及び第４領域を備えており、第１面及び第２面を有する単結晶半導体基板を準備する工程と、第１開口パターンの配列を有する第１マスクを前記単結晶半導体基板の前記第１面に形成する工程と、前記第１マスクを用いてエッチングにより、前記第１開口パターンの配列に対応しておりキャビティのために設けられた内側開口の配列を前記単結晶半導体基板の前記第１面に形成する工程と、第２開口パターンを有する第２マスクを前記単結晶半導体基板の前記第２面に形成する工程と、前記第２マスクを用いてエッチングにより、前記第２開口パターンに対応しており分離のために設けられた外側開口を前記単結晶半導体基板の前記第２面に形成する工程と、主面を有する支持体と、前記支持体の前記主面上に設けられた半導体光素子と、前記支持体の前記主面上に設けられたレンズとを含むベンチ生産物を準備する工程と、前記内側開口及び前記外側開口を形成した後に、前記内側開口によるキャビティ内に前記ベンチ生産物の前記半導体光素子及び前記レンズを収容するように前記ベンチ生産物及び前記単結晶半導体基板を組み立てて、組立体を作製する工程と、光モジュールを形成する工程とを備え、前記外側開口の底面は前記単結晶半導体基板の前記第１領域に設けられ、前記内側開口の底面は前記単結晶シリコン基板の前記第３領域に設けられ、前記内側開口の一側面は前記第１参照面に対して鋭角を成す第１１参照面に沿って延在し、前記外側開口の一側面は前記第１参照面に対して鋭角を成す第１２参照面に沿って延在し、前記外側開口の前記一側面及び前記内側開口の前記一側面は前記単結晶半導体基板の前記第２領域に設けられ、前記組立体の前記半導体光素子は、前記キャビティの前記内側開口の前記一側面に前記レンズを介して光学的に結合されている。

本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。

以上説明したように、本発明の一側面によれば、基板裏面ではなく別の面で光学的に結合可能な光モジュールが提供される。また、本発明の別の側面によれば、基板裏面ではなく別の面で光学的に結合可能な光モジュールを作製する方法が提供される。

図１は、本実施形態に係る光モジュールを模式的に示す図面である。図２は、図１に示されたＩＩ−ＩＩ線に沿って取られた縦断面を示す図面である。図３は、図２に示された断面に対応する工程断面におけるベンチ部品のためのベンチ生産物を作製する方法における主要な工程を示す図面である。図４は、本実施形態に係るベンチ生産物を作製する方法における主要な工程を示す図面である。図５は、本実施形態に係るベンチ生産物を作製する方法における主要な工程を示す図面である。図６は、本実施形態に係るベンチ生産物を作製する方法における主要な工程を示す図面である。図７は、本実施形態に係るベンチ生産物を作製する方法における２つの区画を模式的に示す平面図である。図８は、図２に示された断面に対応する工程断面におけるキャップのためのキャップ生産物を作製する方法における主要な工程を示す図面である。図９は、本実施形態に係るキャップ生産物を作製する方法における主要な工程を示す図面である。図１０は、本実施形態に係るキャップ生産物を作製する方法における主要な工程を示す図面である。図１１は、本実施形態に係るキャップ生産物を作製する方法における主要な工程を示す図面である。図１２は、本実施形態に係るキャップ生産物を作製する方法における主要な工程を示す図面である。図１３は、本実施形態に係るキャップ生産物を作製する方法における主要な工程を示す図面である。図１４は、本実施形態に係るキャップ生産物を作製する方法における主要な工程を示す図面である。図１５は、本実施形態に係るキャップ生産物を作製する方法における主要な工程を示す図面である。図１６は、本実施形態に係るキャップ生産物及びベンチ生産物から光モジュールを作製する方法における主要な工程を示す図面である。図１７は、本実施形態に係る光モジュールを作製する方法における光モジュール生産物及び分離ラインを模式的に示す平面図である。図１８は、本実施形態に係る光モジュールを作製する方法におけるハーフカット工程を示す図面である。図１９は、本実施形態に係る光モジュールを作製する方法におけるフルカット工程を示す図面である。

引き続き、いくつかの具体例を説明する。

一形態に係る光モジュールは、（ａ）第１軸の方向に配列された第１エリア及び第２エリアを含む主面を有するベンチ、前記第１エリア上に設けられた半導体光素子、並びに前記第１エリア上に設けられたレンズを含むベンチ部品と、（ｂ）前記ベンチ部品上に設けられ、シリコン製のベースを有するキャップと、を備え、前記キャップは、前記半導体光素子及び前記レンズを収容するキャビティを含み、前記キャップは、第１基準面に沿って延在する天井と、該天井から第２基準面に沿って延在する前壁と、前記キャップから前記ベンチへ向かう方向に該天井から延在する後壁と、を含み、前記半導体光素子、前記レンズ、及び前記キャップの前記前壁は、光学的基準面に沿って配列されており、前記第２基準面は、鋭角で前記第１基準面に対して傾斜する。

この光モジュールによれば、半導体光素子はレンズを介してキャップの前壁に光学的に結合され、また半導体光素子に係る光は、キャップの前壁を通過可能である。半導体光素子に係る光は、第２基準面に沿って延在する前壁の内面及び外面において屈折する。前壁に係る第２基準面が、ゼロ度より大きく９０度より小さい鋭角で第１基準面に対して傾斜する。これ故に、前壁の内面が、具体的には鋭角の角度で第１基準面に対して傾斜する第１１基準面に沿って延在する部分を有すると共に、前壁の外面が、具体的には鋭角の角度で第１基準面に対して傾斜する第１２基準面に沿って延在する部分を有する。前壁の傾斜によって、ベンチの主面の法線方向に関して、半導体光素子に係る光の光軸と前壁の外面との交差位置の高さを該光軸と前壁の内面との交差位置の高さより高くできる。この高さの差異は、ベンチの主面の法線方向に関して前壁の先端から前壁の外面と光軸との交差位置を離すことを可能にする。キャップの製造に際してキャップ前壁の先端に光学的な不均一な形状が形成される可能性があるけれども、前壁の傾斜により、半導体光素子に係っており前壁を通過する光を不均一形状の部分が攪乱することを避けることができる。

一形態に係る光モジュールは、前記ベンチの前記第１エリアの前記主面上に設けられた光アイソレータを更に備え、前記半導体光素子は半導体レーザを含む。

この光モジュールによれば、光モジュールの外からの光が半導体レーザに到達することを避けることができる。

一形態に係る光モジュールでは、前記ベンチはシリコン製のベースを含み、前記ベンチの前記ベースの主面は、前記半導体光素子を搭載する電極、及び前記レンズを位置決めするための窪みを有する。

この光モジュールによれば、加工により、シリコン製のベースに、電極及び位置決め窪みを形成できる。

一形態に係る、光モジュールを作製する方法は、（ａ）複数の区画の配列における各区画において第１参照面に沿って順に配置された第１領域、第２領域、第３領域及び第４領域を備えており、第１面及び第２面を有する単結晶半導体基板を準備する工程と、（ｂ）第１開口パターンの配列を有する第１マスクを前記単結晶半導体基板の前記第１面に形成する工程と、（ｃ）前記第１マスクを用いてエッチングにより、前記第１開口パターンの配列に対応しておりキャビティのために設けられた内側開口の配列を前記単結晶半導体基板の前記第１面に形成する工程と、（ｄ）第２開口パターンを有する第２マスクを前記単結晶半導体基板の前記第２面に形成する工程と、（ｅ）前記第２マスクを用いてエッチングにより、前記第２開口パターンに対応しており分離のために設けられた外側開口を前記単結晶半導体基板の前記第２面に形成する工程と、（ｆ）主面を有する支持体と、前記支持体の前記主面上に設けられた半導体光素子と、前記支持体の前記主面上に設けられたレンズとを含むベンチ生産物を準備する工程と、（ｇ）前記内側開口及び前記外側開口を形成した後に、前記内側開口によるキャビティ内に前記ベンチ生産物の前記半導体光素子及び前記レンズを収容するように前記ベンチ生産物及び前記単結晶半導体基板を組み立てて、組立体を作製する工程と、（ｈ）前記組立体を切断して、光モジュールを形成する工程とを備え、前記外側開口の底面は前記単結晶半導体基板の前記第１領域に設けられ、前記内側開口の底面は前記単結晶シリコン基板の前記第３領域に設けられ、前記内側開口の一側面は前記第１参照面に対して鋭角を成す第１１参照面に沿って延在し、前記外側開口の一側面は前記第１参照面に対して鋭角を成す第１２参照面に沿って延在し、前記外側開口の前記一側面及び前記内側開口の前記一側面は前記単結晶半導体基板の前記第２領域に設けられ、前記組立体の前記半導体光素子は、前記キャビティの前記内側開口の前記一側面に前記レンズを介して光学的に結合されている。

光モジュールを作製する方法によれば、単結晶半導体基板の第１領域に位置する底面を有する分離用の外側開口を第２面に形成すると共に、単結晶シリコン基板の第３領域に位置する底面を有するキャビティ用の内側開口を第１面に形成する。単結晶半導体基板の第２領域には、外側開口の一側面及び内側開口の一側面が位置する。内側開口の一側面及び外側開口の一側面は、それぞれ、第１１参照面及び第１２参照面に沿って延在しており、第１１参照面及び第１２参照面は第１参照面に対して鋭角を成す。内側開口の一側面及び外側開口の一側面を通過する光は、内側開口の一側面及び外側開口の一側面の各々において屈折して、単結晶半導体基板の第１面から第２面への方向に関して、外側開口の底面を基準にして外側開口の一側面と光軸との交差位置の高さを内側開口の一側面と光軸との交差位置の高さより高くできる。この高さの差異により、前壁の外面と光軸との交差位置を外側開口の底面の法線方向に関して外側開口の一側面の端から離すことができ、キャップの製造において外側開口の底面において分離するに際して、分離端に光学的な不均一が形成される可能性があるけれども、この不均一な形状から、外側開口の一側面と光軸との交差位置を離すことができる。

一形態に係る製造方法では、前記ベンチ生産物の前記半導体光素子及び前記レンズは、前記単結晶半導体基板の前記区画の配列に対応して配列された素子区画毎に設けられる。

光モジュールを作製する方法によれば、複数の光モジュールを一括して製作可能である。

一形態に係る製造方法では、光モジュールを形成する前記工程では、前記単結晶半導体基板の前記第４領域において前記単結晶半導体基板を切断する。

光モジュールを作製する方法によれば、光モジュールのためのキャップの後壁に対応する部分を作製できる。

一形態に係る製造方法は、光モジュールを形成する前記工程では、前記単結晶半導体基板の前記第１面と前記ベンチ生産物の前記主面とを接合した後に、前記単結晶半導体基板の前記外側開口の位置において、前記単結晶半導体基板及び前記ベンチ生産物を切断する。

光モジュールを作製する方法によれば、ベンチ、半導体光素子、及びレンズを含むベンチ部品と、ベンチ部品上に設けられシリコン製のベースを有するキャップとを含む光モジュールを製作できる。

本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、光モジュール、光モジュールを作製する方法に係る本発明の実施形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。

図１は、本実施形態に係る光モジュールを模式的に示す図面である。図２は、図１に示されたＩＩ−ＩＩ線に沿って取られた縦断面を示す図面である。光モジュール１１は、ベンチ部品１３及びキャップ１５を備える。キャップ１５は、ベンチ部品１３上に設けられ、シリコン製のベース２３を有する。ベンチ部品１３は、ベンチ１７及び半導体光素子１９を有しており、必要な場合には、光学部品２１を更に含むことができる。光学部品２１は、レンズ２１ａを含むことができ、また光アイソレータ２１ｂを含むことができる。半導体光素子１９は、例えばレーザダイオード、フォトダイオード等であることができる。ベンチ１７は、主面１７ａ及び裏面１７ｂを有しており、裏面１７ｂは主面１７ａの反対側にある。主面１７ａは、第１軸Ａｘ１の方向に配列された第１エリア１７ｃ及び第２エリア１７ｄを含む。半導体光素子１９及び光学部品２１は、第１エリア１７ｃ上に設けられている。

キャップ１５は、半導体光素子１９及び光学部品２１を収容するキャビティ２５を含む。キャップ１５は、天井１５ａと、前壁１５ｂと、後壁１５ｃとを含む。キャップ１５の前壁１５ｂは、例えばレンズ２１ａといった光学部品２１を介して半導体光素子１９に光学的に結合される。半導体光素子１９に係る光Ｉ（半導体光素子１９から出射される光又は半導体光素子１９に入射する光）は、キャップの前壁１５ｂを通過可能である。具体的には、図２に示されるように、天井１５ａは、第１基準面Ｒ１に沿って延在する。前壁１５ｂは、天井１５ａから第２基準面Ｒ２に沿って延在する。後壁１５ｃは、キャップ１５からベンチ部品１３へ向かう方向（第１軸Ａｘ１に交差する第２軸Ａｘ２の方向）に天井１５ａから延在する。第２基準面Ｒ２は、鋭角ＡＣＵＴで第１基準面Ｒ１に対して傾斜している。鋭角ＡＣＵＴは、ゼロより大きく９０度より小さい角度である。前壁１５ｂの外面１５ｆ及び内面１５ｇ（具体的には、前壁１５ｂの外面１５ｆ及び内面１５ｇにそれぞれ対応するベース２３の外面及び内面）がベース材のシリコンの（１１１）面を備えるとき、鋭角ＡＣＵＴは例えば５４．７度である。本実施例では、キャップ１５の前壁１５ｂ、半導体光素子１９及び光学部品２１は、第１エリア１７ｃ上において光学的基準面Ｒｏｐに沿って配列されている。キャップ１５の前壁１５ｂは、光学的基準面Ｒｏｐに対して傾斜している。この傾斜により、半導体光素子１９に係る光Ｉは、前壁１５ｂへの入射と前壁１５ｂからの出射の際に屈折して、これらの屈折の際にその進行方向を変えて、光学的基準面Ｒｏｐから外れたレベルでも伝搬する。前壁１５ｂの傾斜角が光学的基準面Ｒｏｐを基準にして直角ではなく鋭角である。

本実施例では、キャップ１５は、第１軸Ａｘ１の方向に延在する第１側壁１５ｄ及び第２側壁１５ｅを含む。具体的には、第１側壁１５ｄ及び第２側壁１５ｅは、それぞれ、前壁１５ｂの一端及び他端に繋がっている。また、第１側壁１５ｄ及び第２側壁１５ｅは、それぞれ、後壁１５ｃの一端及び他端に繋がっている。前壁１５ｂの上端、後壁１５ｃの上端、第１側壁１５ｄの上端及び第２側壁１５ｅの上端は天井１５ａに繋がっており、これによって、天井１５ａ、前壁１５ｂ、後壁１５ｃ、第１側壁１５ｄ及び第２側壁１５ｅは、キャビティ２５を規定する。

この光モジュール１１によれば、半導体光素子１９、レンズ２１ａ、及びキャップ１５の前壁１５ｂは、光学的基準面Ｒｏｐに沿って配列されて、これにより半導体光素子１９はレンズ２１ａといった光学部品２１を介してキャップ１５の前壁１５ｂに光学的に結合される。また、半導体光素子１９に係る光Ｉは、キャップ１５の前壁１５ｂを通過可能であって、半導体光素子１９に係る光Ｉは、第２基準面Ｒ２に沿って延在する前壁１５ｂの内面１５ｇ及び外面１５ｆにおいて屈折する。前壁１５ｂに係る第２基準面Ｒ２が、ゼロ度より大きく９０度より小さい鋭角で第１基準面Ｒ１及び光学的基準面Ｒｏｐに対して傾斜する。これ故に、前壁１５ｂの内面１５ｇが、具体的には鋭角ＡＣＵＴの角度で第１基準面Ｒ１に対して傾斜する第１１基準面Ｒ１１に沿って延在する部分を有すると共に、前壁１５ｂの外面１５ｆが、具体的には鋭角の角度で第１基準面Ｒ１及び光学的基準面Ｒｏｐに対して傾斜する第１２基準面Ｒ１２に沿って延在する部分を有する。前壁１５ｂの傾斜によって、ベンチ１７の主面１７ａの法線方向に関して、光Ｉの光軸と前壁１５ｂの外面１５ｆとの交差位置Ｐ１の高さを光Ｉの光軸と前壁１５ｂの内面１５ｇとの交差位置Ｐ２の高さより高くできる。この高さの差異は、ベンチ１７の主面１７ａの法線方向に関して前壁１５ｂの先端ＴＩＰ（例えば切断端）から前壁１５ｂの外面１５ｆと光Ｉの光軸との交差位置Ｐ１を離すことを可能にする。キャップ１５の製造に際して前壁１５ｂの先端ＴＩＰに光学的な不均一な形状が形成される可能性があるけれども、前壁１５ｂの傾斜により、半導体光素子１９に係り前壁１５ｂを通過する光Ｉを不均一形状の部分が攪乱することを避けることができる。

また、前壁１５ｂの外面１５ｆの傾斜面は、前壁１５ｂの厚さ分に起因して、内面１５ｇに比べて、ベンチ１７の主面１７ａから離れたところで終端する。これに対して、前壁１５ｂの内面１５ｇの傾斜面は、外面１５ｆに比べて、ベンチ１７の主面１７ａの近くまで延在して終端する。これらの終端の位置の差（終端位置の高さの違い）は、前壁１５ｂの傾斜及び厚さに関係しており、キャップ１５の構造において不可避である。一方、半導体光素子１９に係る光Ｉは、ベンチ１７の主面１７ａ上に配列された光学部品２１を伝搬するので、光Ｉの経路は、ベンチ１７の主面１７ａの近くにある。所望の厚さ及び所望の傾斜を有する前壁１５ｂは、前壁１５ｂを通過する光の屈折の作用により、前壁１５ｂにおける伝搬光の入射レベル及び出射レベルを高さに関して互いに異ならせることを可能にする。

レンズ２１ａ及び光アイソレータ２１ｂは、例えばエポキシ系接着剤によってベンチ１７に固定される。半導体光素子１９は、例えば半田材（ＡｕＳｎ半田）によってベンチ１７に固定される。レンズ２１ａは、半導体光素子１９に係る光の集光のために用いられる。

ベンチ１７は、シリコン製のベース２７と、ベース２７の主面２７ａ上に設けられた電極３１ａ、３１ｂとを含むことができ、電極３１ａ、３１ｂは、半導体光素子１９に接続される。ベンチ１７の主面１７ａは、ボールレンズといったレンズ２１ａを位置決めするための第１窪み３３と、光アイソレータ２１ｂを収容する第２窪み３５とを有する。第１窪み３３及び第２窪み３５は、シリコン製のベース２７の加工により作製される。ベース２７の主面２７ａ上では、電極３１ａ、３１ｂが、第１エリア１７ｃと第２エリア１７ｄとの境界を横切って第１エリア１７ｃから第２エリア１７ｄまで延在する。絶縁及び気密封止のための絶縁層２９が、ベース２７の前縁２７ｂ、第１側縁２７ｃ及び第２側縁２７ｄに沿って、並びに第１エリア１７ｃと第２エリア１７ｄとの境界２７ｅ上に設けられている。絶縁層２９は、例えばシリコン系無機絶縁膜であることができ、具体的にはＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等であることができる。絶縁層２９は、ベース２７の主面２７ａにおいて閉じた線に沿って帯状に延在している。絶縁層２９上には、気密封止のための下側金属層３９が設けられている。下側金属層３９もまた、ベース２７の主面２７ａにおいて閉じた線に沿って帯状に延在している。絶縁層２９は電極３１ａ、３１ｂ上に設けられ、下側金属層３９は絶縁層２９上に設けられて、電極３１ａ、３１ｂは、絶縁層２９によって下側金属層３９から絶縁される。

キャップ１５は、シリコン製のベース２３を有する。図２に示されるように、キャップ１５の前壁１５ｂの先端ＴＩＰ、後壁１５ｃの外側面、第１側壁１５ｄの外側面及び第２側壁１５ｅの外側面（これらは切断面である）を除いて、天井１５ａのベース２３の外面、及び前壁１５ｂのベース２３の外面は、外保護膜４１によって覆われている。また、天井１５ａのベース２３の内面（キャビティの天井面）、前壁１５ｂのベース２３の内面（キャビティの前面）及び下端面、後壁１５ｃのベース２３の内面（キャビティの後面）及び下端面、第１側壁１５ｄのベース２３の内面（キャビティの側面）及び下端面、並びに第２側壁１５ｅのベース２３の内面（キャビティの側面）及び下端面は、内保護膜４３によって覆われている。外保護膜４１及び内保護膜４３は、シリコンベース上で反射防止膜として働く誘電体膜を備えることが好ましい。これによって、前壁１５ｂを介する光の出射／入射において、前壁１５ｂに起因する光学ロスを低減できる。

キャップ１５の前壁１５ｂのベース２３の下端面、後壁１５ｃのベース２３の下端面、第１側壁１５ｄのベース２３の下端面、及び第２側壁１５ｅのベース２３の下端面上の内保護膜４３には、気密封止のための上側金属層４５が設けられている。上側金属層４５もまた、ベース２３における上記の下端面において閉じた線に沿って帯状に延在している。

ベース２３がシリコン単結晶からなるとき、キャップ１５の前壁１５ｂのベース２３の内面、後壁１５ｃのベース２３の内面、第１側壁１５ｄのベース２３の内面、及び第２側壁１５ｅのベース２３の内面は、シリコンの（１１１）面を備えることができる。この構造は、例えば（００１）面の主面を有するシリコン基板を用いて作製されることができる。

ベンチ部品１３の下側金属層３９及びキャップ１５の上側金属層４５は、必要な場合には半田材といった金属体４７を介して接合されて、ベンチ部品１３の下側金属層３９及びキャップ１５の組立体のキャビティ２５は、気密に封止される。

以上説明した本実施形態によれば、基板裏面ではなく側面に光学的に結合可能な光モジュールが提供される。

引き続き、光モジュール１１を作製する方法における主要な工程を説明する。引き続く製造方法の記述において、理解を容易にするために、可能な場合には図１及び図２を参照しながら行われた光モジュール１１の説明における参照符合を用いる。図２に示された断面に対応する工程断面における図３〜図６、及び図７を参照しながら、ベンチ部品１３のためのベンチ生産物を準備する工程を説明する。引き続く説明から理解されるように、準備の一例として、ベンチ生産物の作製を行う。

工程Ｓ１０１では、単結晶半導体基板としてシリコンウエハ５１を準備する。シリコンウエハ５１は主面５１ａ及び裏面５１ｂを有しており、主面５１ａは例えば（００１）面を備える。シリコンウエハ５１は、複数の区画（単一のベンチ１７を作製するための区画）の配列を有する程度のサイズ（例えば、一区画のサイズが３ｍｍｘ４ｍｍ程度、シリコンウエハのサイズが６インチ）を有し、例えば７２５μｍ厚を有する。区画の配列における各区画において、主面５１ａは、第１エリア５１ｃ、第２エリア５１ｄ、第３エリア５１ｅ及び第４エリア５１ｆを有する。第３エリア５１ｅ及び第４エリア５１ｆは、切断のための切り代である。図３の（ａ）部に示されるように、シリコンウエハ５１の主面５１ａ上に、シリコン酸化膜といった第１絶縁膜５３を形成する。本実施例では、シリコンウエハ５１の裏面５１ｂを絶縁膜により覆ってないけれども、必要に応じて裏面５１ｂ上にも絶縁膜を形成することができる。

工程Ｓ１０２では、本実施例におけるレンズ２１ａを配置するための第１窪み３３の配列をシリコンウエハ５１の各区画の第１エリア５１ｃに形成する。図３の（ｂ）部に示されるように、フォトリソグラフィを用いて、レンズ２１ａを配置するための第１窪み３３を規定する第１マスク５３ａを第１絶縁膜５３から形成する。図３の（ｃ）部に示されるように、ＫＯＨ溶液をエッチャントとして第１マスク５３ａを用いて、第１マスク５３ａの第１開口５３ｂに露出されたシリコン単結晶をウエットエッチングして、第１エリア５１ｃに第１窪み３３を形成する。第１開口５３ｂの形状は、シリコンの四回対称性を起因して、例えば長方形又は正方形等であることができ、本実施例では、シリコン結晶の＜１１０＞軸方向の一対の辺及び＜１１−０＞軸方向の一対の辺を含む正方形である。第１窪み３３が形成された後に、図３の（ｄ）部に示されるように、第１マスク５３ａを除去する。

工程Ｓ１０３では、第１マスク５３ａを除去した後に、図４の（ａ）部に示されるように、シリコンウエハ５１の主面５１ａ上に、シリコン酸化膜といった第２絶縁膜５５を形成する。シリコンウエハ５１の裏面５１ｂのエッチングを避けるためには、裏面５１ｂ上にもシリコン酸化膜といった絶縁膜を形成してもよい。

工程Ｓ１０４では、本実施例における光アイソレータ２１ｂを配置するための第２窪み３５の配列をシリコンウエハ５１の各区画の第１エリア５１ｃに形成する。図４の（ｂ）部に示されるように、フォトリソグラフィを用いて、光アイソレータ２１ｂを配置するための第２窪み３５を規定する第２マスク５５ａを第２絶縁膜５５から形成する。図４の（ｃ）部に示されるように、第２マスク５５ａを用いて、第２マスク５５ａの第２開口５５ｂに露出されたシリコン単結晶をドライエッチングして、第１窪み３３の隣に第２窪み３５を形成する。第２開口５５ｂの形状は、例えば正方形又は長方形等であることができ、本実施例では、シリコン結晶の＜１１０＞軸方向の一対の辺及び＜１１−０＞軸方向の一対の辺を含む正方形である。第１エリア５１ｃに第２窪み３５が形成された後に、図４の（ｄ）部に示されるように、第２マスク５５ａを除去する。

工程Ｓ１０５では、図５の（ａ）部に示されるように、第１エリア５１ｃ及び第２エリア５１ｄに電極３１ａ、３１ｂを形成する。本実施例では、電極３１ａ、３１ｂをリフトオフ法により形成する。具体的には、リフトオフのためのパターンを有する犠牲膜を形成した後に、金属膜を蒸着法により成長する。犠牲膜はレジスト膜であることができ、金属膜は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ（１００ｎｍ／２００ｎｍ／５００ｎｍ）を備える。金属膜を成長した後に犠牲膜の剥離液にシリコンウエハ５１を浸漬して、金属膜のリフトオフを行う。

工程Ｓ１０６では、絶縁及び気密封止用の絶縁層２９を形成する。図５の（ｂ）部に示されるように、絶縁層２９のために化学的気相成長（ＣＶＤ）法により絶縁膜５７（例えば、５００ｎｍ厚のＳｉ_３Ｎ_４）を形成する。フォトリソグラフィを用いて、封止用パターンを有する第３マスク５９を絶縁膜５７上に形成する。図５の（ｂ）部においては、本工程断面に現れる第３マスク５９の第１開口５９ａ及び第２開口５９ｂが描かれており、第３マスク５９は、絶縁層２９に対応する封止用の閉じたストライプ状のパターンを区画毎に有している。

工程Ｓ１０７では、図５の（ｃ）部に示されるように、第３マスク５９を用いてエッチャント（ＣＦ_４）によるドライエッチングを絶縁膜５７に施して絶縁層２９を第１エリア上、第１エリアと第２エリアの境界上に形成すると共に、エッチング後に第３マスク５９を剥離液により除去する。

工程Ｓ１０８では、図５の（ｄ）部に示されるように、封止部材を形成する。封止部材としては、金属材、有機樹脂材等を使用することが可能である。本実施例では、金属材を備える封止部材を形成する。具体的には、気密封止のための下側金属層３９をリフトオフ法により形成する。具体的には、リフトオフのためのパターンを有する犠牲膜を形成した後に、金属膜を蒸着法により成長する。犠牲膜はレジスト膜であることができ、金属膜は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ（１００ｎｍ／２００ｎｍ／５０ｎｍ）を成長する。金属膜を堆積した後に犠牲膜の剥離液にシリコンウエハ５１を浸漬して、金属膜のリフトオフを行う。これによって、パターン形成された金属膜、本実施例では下側金属層３９が区画毎の絶縁層２９上に形成される。

工程Ｓ１０９では、半導体光素子１９のダイボンドを行う。図６の（ａ）部に示されるように、半導体光素子１９のダイボンドのための半田６１をリフトオフ法により形成する。具体的には、リフトオフのためのパターンを有する犠牲膜を形成した後に、金属膜を蒸着法により成長する。犠牲膜はレジスト膜であることができ、金属膜は、例えば２μｍ厚のＡｕＳｎ半田を堆積する。金属膜を形成した後に犠牲膜の剥離液にシリコンウエハ５１を浸漬して、金属膜のリフトオフを行う。次に、図６の（ｂ）部に示されるように、半導体光素子１９のダイボンドを行う。具体的には、レーザダイオードを固着用のハンダ上に置いてソルダリングにより固着する。ワーク温度は例えば摂氏３３０度である。半導体光素子１９のダイボンドの後に、半導体光素子１９の上部電極を電極３１ｂに金ワイア６３を用いてワイアリングする。

工程Ｓ１１０では、図７及び図６の（ｃ）部に示されるように、光学部品２１の配置を行う。本実施例では、ボールレンズ及びアイソレータをそれぞれ第１窪み３３及び第２窪み３５に固定する。この固着のために、例えばエポキシ接着剤といった接着部材６５を使用することができる。図６の（ｃ）部は、図７に示されたＶＩｃ−ＶＩｃ線に沿ってとられた断面を示す。

これらの工程によって、ベンチ部品１３のための区画の配列を備えるベンチ生産物ＳＰＢＮが準備される。図７は、工程Ｓ１１０における代表的な２つの区画を模式的に示す平面図である。ベンチ生産物ＳＰＢＮは、上記の処理が施されたシリコンウエハ５１を支持体として備え、この支持体の主面上に素子区画毎に半導体光素子１９及び光学部品２１が設けられている。また、ベンチ生産物ＳＰＢＮは、気密封止のための構造を有している。

引き続く説明においては、図２に示された断面に対応する工程断面における図８〜図１５を参照しながら、キャップ１５のためのキャップ生産物を準備する工程を説明する。引き続く説明から理解されるように、準備の一例として、キャップ生産物の作製を行う。

工程Ｓ２０１では、図８の（ａ）部に示されるように、単結晶半導体基板としてシリコンウエハ７１を準備する。シリコンウエハ７１は第１面７１ａ及び第２面７１ｂを有しており、シリコンウエハ７１の第１面７１ａ及び第２面７１ｂは、互いに平行であることが好ましい。本実施例では、第１面７１ａ及び第２面７１ｂの各々は（００１）面を備える。厚さは７２５μｍとすることができる。第１面７１ａ及び第２面７１ｂの各々は、例えば（００１）面からのオフ角として−１度〜＋１度の範囲にあることができる。第１面７１ａは第２面７１ｂの反対側に位置する。シリコンウエハ７１は、複数の区画（単一のキャップのベース２３を作製するための区画）の配列を有する程度のサイズ（例えば、一区画のサイズが３ｍｍｘ４ｍｍ程度、シリコンウエハのサイズが６インチ）を有している。区画の配列における各区画において、単結晶半導体基板としてシリコンウエハ７１は、区画毎に、第１領域７１ｃ、第２領域７１ｄ、第３領域７１ｅ及び第４領域７１ｆを有する。シリコンウエハ７１の第１面７１ａ及び第２面７１ｂ上に、それぞれ、第３絶縁膜７３及び第４絶縁膜７５を形成する。第３絶縁膜７３及び第４絶縁膜７５の各々は、例えばシリコン酸化膜を備えることができる。

シリコンウエハ７１の第１面７１ａに内部開口を形成すると共に、シリコンウエハ７１の第２面７１ｂに外部開口を形成する。本実施例では、内部開口を形成した後に、外部開口を形成するけれども、外部開口を形成した後に、内部開口を形成することができる。

工程Ｓ２０２では、キャップ１５のキャビティ２５のための内部開口の配列をシリコンウエハ７１の各区画の第２領域７１ｄ、第３領域７１ｅ及び第４領域７１ｆに形成する。図８の（ｂ）部に示されるように、フォトリソグラフィを用いて、第３マスク７７を第３絶縁膜７３から第１面７１ａに形成する。第３マスク７７は、キャビティ２５を規定する内部開口のための第１開口パターン７７ａを有する。図９は、シリコンウエハ７１の第１面７１ａ上の第３マスク７７を示す図面である。図９において、第１開口パターン７７ａの内側に描かれた破線は、形成されるべき内側開口を示しており、第１開口パターン７７ａは、＜１１０＞軸及び＜１１−０＞軸のいずれか一方向に延在すると共に区画毎に設けられたストライプ形状を有しており、具体的には、第１開口パターン７７ａの形状は、区画毎に設けられた矩形であることができる。本実施例では、第１開口パターン７７ａは、例えばシリコン結晶の＜１１０＞軸方向の一対の辺及び＜１１−０＞軸方向の一対の辺を含み区画毎に設けられた長方形である。図８の（ｃ）部に示されるように、ＫＯＨ溶液をエッチャントとして第３マスク７７を用いて、第３マスク７７の第１開口パターン７７ａに露出されたシリコン単結晶をエッチングして、内側開口７９を形成する。内側開口７９は、底面７９ａ、前内面７９ｂ及び後内面７９ｃを有する。底面７９ａは、第１参照面ＲＥ１Ｆに沿って延在する。第１参照面ＲＥ１Ｆに沿って、各区画において、第１領域７１ｃ、第２領域７１ｄ、第３領域７１ｅ及び第４領域７１ｆが順に配置される。内側開口７９の底面７９ａは第３領域７１ｅに設けられ、内側開口７９の前内面７９ｂは第２領域７１ｄに設けられ、内側開口７９の後内面７９ｃは第４領域７１ｆに設けられる。内側開口７９の前内面７９ｂは、第１参照面ＲＥ１Ｆに対して鋭角ＡＣＵＴを成す第１１参照面ＲＥ１１Ｆに沿って延在し、内側開口７９の後内面７９ｃは、第１参照面ＲＥ１Ｆに対して鋭角を成す第２１参照面ＲＥ２１Ｆに沿って延在して、この結果、内側開口７９は台形断面を有する。内側開口７９は、キャップの側壁の内面になる一側面７９ｄ及び他側面７９ｅを含む。一側面７９ｄは前内面７９ｂの一縁を後内面７９ｃの一縁に繋ぎ、他側面７９ｅは前内面７９ｂの他縁を後内面７９ｃの他縁に繋ぐ。内側開口７９の前内面７９ｂ及び後内面７９ｃは、例えばシリコンの（１１１）面を備えており、底面７９ａは、シリコンの（００１）面を備える。内側開口７９の第１深さＤ１（例えば底面７９ａと第１面７１ａとの距離）は、第１面７１ａを基準して例えば５５０μｍであり、４００〜６５０μｍであることができる。内側開口７９を形成した後に、図８の（ｄ）部に示されるように、第３マスク７７及び第３絶縁膜７３を除去する。

工程Ｓ２０３では、第３マスク７７を除去した後に、図１０の（ａ）部に示されるように、シリコンウエハ７１の第１面７１ａ上に、シリコン酸化膜といった第５絶縁膜８１を形成する。図１０の（ｂ）部に示されるように、フォトリソグラフィ及びエッチングを用いて、第５絶縁膜８１から第４マスク８１ａを形成する。第４マスク８１ａは、第１領域７１ｃの一部及び第４領域７１ｆの一部にそれぞれ開口パターン８１ｂ、８１ｃを有する。図１０の（ｃ）部に示されるように、第４マスク８１ａを用いて、開口パターン８１ｂ、８１ｃから露出されたシリコンウエハ７１の第１面７１ａをエッチングして、凹み８５ａ、８５ｂを形成する。凹み８５ａ、８５ｂの深さＤＥＰは、第１面７１ａを基準して例えば２５μｍであることができる。これらの凹み８５ａ、８５ｂは、後の工程において、シリコンウエハ７１からの生産物をダイサー等を用いて切断するときの刃の付き出しのために設けられる。内側開口７９を形成した後に、図１０の（ｄ）部に示されるように、第４マスク８１ａを除去する。

工程Ｓ２０４では、キャップ１５の前壁のための外部開口の配列を単結晶半導体基板の各区画の第１領域７１ｃ及び第２領域７１ｄの第２面７１ｂに形成する。図１１の（ａ）部に示されるように、シリコンウエハ７１の第１面７１ａ及び第２面７１ｂ上に、それぞれ、第６絶縁膜８７及び第７絶縁膜８９を成長する。第６絶縁膜８７及び第７絶縁膜８９の各々は、例えばシリコン酸化膜を備えることができる。図１１の（ｂ）部に示されるように、フォトリソグラフィを用いて、第７絶縁膜８９から第５マスク９１を第２面７１ｂ上に形成する。第５マスク９１は、キャップ１５の前壁１５ｂの外面を規定する外側開口のための第２開口パターン９１ａを有する。図１２は、シリコンウエハ７１の第２面７１ｂ上の第５マスク９１を示す平面図である。図１２において、第２開口パターン９１ａの内側に描かれた破線は、形成されるべき外部開口を示しており、第２開口パターン９１ａは、＜１１０＞軸及び＜１１−０＞軸のいずれか他方向（図９の第１開口パターン７７ａの配列と同じ方向）に延在する矩形状を有しており、具体的には、第２開口パターン９１ａの形状は、区画を横切って延在するストライプ形状であることができる。本実施例では、第２開口パターン９１ａは、区画を横断するように延在する。第５マスク９１を用いたウエットエッチングを行う。図１１の（ｃ）部に示されるように、ＫＯＨ溶液をエッチャントとして第５マスク９１を用いて、第５マスク９１の第２開口パターン９１ａに露出されたシリコン単結晶をエッチングして、外側開口９３を形成する。第１領域７１ｃに形成されるエッチングの底面と第１面７１ａとの間にある程度の厚みを残してエッチングを停止する。エッチング底面に残るシリコンウエハ７１の厚みが小さすぎると、この部分の剛性が弱くなり、後工程でのシリコンウエハ７１の取扱いが難しくなる。外側開口９３は、底面９３ａ、一側面９３ｂ及び他側面９３ｃを有する。底面９３ａは、第１参照面ＲＥ１Ｆの延在方向に延在する。外側開口９３の底面９３ａは第１領域７１ｃに設けられ、外側開口９３の一側面９３ｂは第２領域７１ｄに設けられ、外側開口９３の他側面９３ｃは第１領域７１ｃに設けられる。外側開口９３の一側面９３ｂは、第１参照面ＲＥ１Ｆに対して鋭角ＡＣＵＴを成す第１２参照面ＲＥ１２Ｆに沿って延在し、外側開口９３の他側面９３ｃは、第２２参照面ＲＥ２２Ｆに沿って延在する。外側開口９３の一側面９３ｂ及び他側面９３ｃは、例えばシリコンの（１１１）面を備えており、底面９３ａは、シリコンの（００１）面を備える。

外側開口９３を形成した後に、図１１の（ｄ）部に示されるように、第５マスク９１及び第６絶縁膜８７を除去する。外側開口９３の第２深さＤ２（例えば底面９３ａと第２面７１ｂとの距離）は、第２面７１ｂを基準して例えば６７５μｍであり、６２５〜７００μｍであることができる。図１３は、絶縁膜を除去した後におけるシリコンウエハ７１の第２面７１ｂを示す図面である。図１３の平面図において、前内面７９ｂの位置は一側面９３ｂに重なっている。内側開口７９と外側開口９３との重なり具合及び離れ具合は、この製造方法によって作製されるキャップ１５の前壁１５ｂ（図２における厚さＴＨ）の厚さに関連しており、この厚さは光軸のシフト量（図２のシフト量ＳＨＦ）に関連している。これ故にシフト量ＳＨＦは、内側開口７９及び外側開口９３の配置に応じて変更可能である。前壁１５ｂの厚さは、例えば１００μｍ程度であることができる。厚さＴＨは、例えばシリコンの（１１１）に直交する方向に規定される。

工程Ｓ２０５では、内側開口７９及び外側開口９３を形成した後に、図１４の（ａ）部に示されるように、シリコンウエハ７１の第１面７１ａ及び第２面７１ｂ上に、それぞれ、第８絶縁膜９５ａ及び第９絶縁膜９５ｂを成長する。第８絶縁膜９５ａ及び第９絶縁膜９５ｂは、反射防止膜として利用可能な絶縁膜、例えばシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）を備えることができる。具体的には、反射防止膜ＡＲＩＮは、内側開口７９の前内面７９ｂ上に設けられ、また反射防止膜ＡＲＯＴは、外側開口９３の一側面９３ｂ上に設けられる。

これらの絶縁膜を形成した後に、工程Ｓ２０６では、図１４の（ｂ）部に示されるように、封止部材を形成する。封止部材としては、金属材、有機樹脂材等を使用することが可能である。本実施例では、金属材を備える封止部材を形成する。具体的には、気密封止のための上側金属層４５をリフトオフ法により形成する。具体的には、リフトオフのためのパターンを有する犠牲膜を形成した後に、金属膜を蒸着法により成長する。犠牲膜はレジスト膜であることができ、金属膜は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ／ＳｕＡｇ（１００ｎｍ／２００ｎｍ／５０ｎｍ／２０００ｎｍ）を成長する。金属膜を堆積した後に犠牲膜の剥離液にシリコンウエハ５１を浸漬して、金属膜のリフトオフを行う。これによって、パターン形成された金属膜、本実施例では上側金属層４５が区画毎に形成される。上側金属層４５の形状、位置及びサイズは、それぞれ、下側金属層３９の形状、位置及びサイズに対応している。本実施例では、上側金属層４５は、キャビティ２５のための内側開口７９を囲うように形成される。

これらの工程によって、キャップ１５のための区画の配列を備えるキャップ生産物ＳＰＣＰが形成される。上記の処理を施した単結晶半導体基板をベンチ生産物と組み立てて、組立体が作製される。

図１５は、上側金属層４５を形成した後におけるシリコンウエハ７１の第１面７１ａを示す図面である。図１５におけるＸＩＩＩｂ−ＸＩＩＩｂ線は、図１４の（ｂ）部に示された断面に対応する。図１５においては、第１面７１ａ上の内側開口７９が実線で描かれており、第２面７１ｂ上の外側開口９３が破線で描かれている。内側開口７９の前内面７９ｂ及び外側開口９３の一側面９３ｂは同じ方向に延在しており、好適な実施例では、前内面７９ｂ及び一側面９３ｂは実質的に平行であり、例えば（１１１）面を有する。

引き続き、ベンチ生産物ＳＰＢＮ及びキャップ生産物ＳＰＣＰから光モジュールを作製することを具体的に説明する。図１６に示されるように、工程Ｓ３０１では、半導体光素子１９及び光学部品２１の配列の軸に対して、キャップ生産物ＳＰＣＰの内側開口７９の前内面７９ｂの位置合わせを行って、ベンチ生産物ＳＰＢＮ及びキャップ生産物ＳＰＣＰの一方を他方の上に配置して、熱処理によって封止を行う。これによって、ベンチ生産物ＳＰＢＮ及びキャップ生産物ＳＰＣＰから組立体ＡＳＭが作製される。上記の配置において、下側金属層３９及び上側金属層４５を互いに位置合わせする。熱処理によって下側金属層３９及び上側金属層４５が接合して、封止されたキャビティ２５が区画毎に形成される。キャップ生産物ＳＰＣＰの内側開口７９によるキャビティ２５は、ベンチ生産物ＳＰＢＮの半導体光素子１９、レンズ２１ａ及び光アイソレータ２１ｂを収容する。

組立体ＡＳＭを切断して、光モジュールを形成する。図１７は、組立体ＡＳＭのキャップ生産物ＳＰＣＰの上面を示す。キャップ生産物ＳＰＣＰの上面には、外側開口９３が現れている。例えば、以下の順序で切断することによって、光モジュールを作製できる。組立体ＡＳＭを形成するベンチ生産物ＳＰＢＮを切断しないようにしながら、キャップ生産物ＳＰＣＰを切断する、この切断は、片方を切断するという意味において「ハーフカット」として参照される。ハーフカット工程の後に、残されたキャップ生産物ＳＰＣＰとベンチ生産物ＳＰＢＮとの両方を切断する。この切断は、両方を切断するという意味において「フルカット」として参照される。

具体的には、ハーフカットＨＦＣは、例えば外側開口９３の延在方向に行われ、キャップ１５の後壁１５ｃの後端面を形成する。第１フルカットＦＬ１Ｃは、例えば外側開口９３の延在方向に行って、光モジュールの前壁及び後壁を形成する。この切断において、外側開口９３の底面９３ａ及び一側面９３ｂの境界付近におけるフルカット（ハーフカットＨＦＣの後に残されたキャップ生産物ＳＰＣＰとベンチ生産物ＳＰＢＮの両方の切断）により、光モジュール１１の前壁１５ｂの先端ＴＩＰが形成されると共に、電極３１ａ、３１ｂを残すようにベンチ生産物ＳＰＢＮが切断される。さらに、第２フルカットＦＬ２Ｃは、例えば外側開口９３の延在方向に交差する方向に行って、光モジュールの側面を形成する。

工程Ｓ３０２では、ハーフカットＨＦＣを行う。図１８に示されるように、ベンチ生産物ＳＰＢＮの電極３１ａ、３１ｂを露出させるために、組立体ＡＳＭのベンチ生産物ＳＰＢＮを切断しないようにしながら、キャップ生産物ＳＰＣＰを切断する。この分離のための切断線は、外側開口９３の延在方向に規定される。この切断は、例えばダイサーといった切断装置９７を用いて行われる。

次いで、工程Ｓ３０３では、第１フルカットＦＬ１Ｃを行う。図１９に示されるように、残されたキャップ生産物ＳＰＣＰとベンチ生産物ＳＰＢＮの両方を切断して、光モジュールのための前端及び後端を形成する。この第１フルカットＦＬ１Ｃによれば、光モジュール１１の区画が一列に配列されたモジュールバーが作製される。この切断は、例えばダイサーといった切断装置９７を用いて行われる。次いで、第２フルカットＦＬ２Ｃを行う。モジュールバー内の残されたキャップ生産物ＳＰＣＰ及びベンチ生産物ＳＰＢＮの両方を切断して、個々の光モジュールを形成する。この切断は、同様に切断装置９７を用いて行われる。

この作製方法によれば、シリコンウエハ７１の第１領域７１ｃに位置する底面９３ａを有する分離用の外側開口９３を第２面７１ｂに形成すると共に、シリコンウエハ７１の第３領域７１ｅに位置する底面７９ａを有するキャビティ用の内側開口７９を第１面７１ａに形成する。シリコンウエハ７１の第２領域７１ｄには、外側開口９３の一側面９３ｂ及び内側開口７９の前内面７９ｂが位置する。内側開口７９の前内面７９ｂ及び外側開口９３の一側面９３ｂは、それぞれ、第１１参照面ＲＥ１１Ｆ及び第１２参照面ＲＥ１２Ｆに沿って延在しており、第１１参照面ＲＥ１１Ｆ及び第１２参照面ＲＥ１２Ｆは第１参照面ＲＥ１Ｆに対して鋭角ＡＣＵＴを成す。前内面７９ｂ及び一側面９３ｂを通過する光は、前内面７９ｂ及び一側面９３ｂの各々において屈折して、シリコンウエハ７１の第１面７１ａから第２面７１ｂへの方向に関して、外側開口９３の底面９３ａを基準にして外側開口９３の一側面９３ｂと光軸との交差位置の高さを内側開口７９の前内面７９ｂと光軸との交差位置の高さより高くできる。この高さの差異により、キャップ１５の前壁１５ｂの外面と光軸との交差位置を外側開口９３の底面９３ａの法線方向に関して外側開口９３の一側面９３ｂの端から離すことができ、キャップ１５の製造において外側開口９３の底面９３ａにおいて分離するに際して、分離端（先端ＴＩＰ）に光学的な不均一が形成される可能性があるけれども、この不均一な形状から、外側開口９３の一側面９３ｂと光軸との交差位置を離すことができる。

以上説明した本実施形態によれば、基板裏面ではなく側面に光学的に結合可能な光モジュールを作製する方法が提供される。

（実施例）
以上説明した本実施形態に係る方法により、半導体光素子１９として働くレーザダイオードを備えるＬＤモジュールを作製する。ＬＤモジュールの縦、横及び高さは、例えば数ｍｍ程度のサイズである。ＬＤモジュールでは、図２に示されるように、レーザダイオードから出射されたレーザ光は、レンズで集光される。集光された光は、キャップの前壁のＳｉ（１１１）面に対して垂直に入射するものでなく、具体的には（１１１）面に対して垂直ではない角度（例えば５４．７度）で入射する。この入射角は、シリコンベースの主面の面方位及び（１１１）面の方向関係で決まる。シリコン半導体の屈折率（約３．４）は空気の屈折率（約１）より大きいので、レーザ光は、前壁のシリコン半導体に入射する際に入射方向に対して屈折されて、キャップ前壁のシリコン半導体内では入射位置に対してＬＤモジュールのベンチからキャップ前壁への方向に向きを変える。さらに、キャップ前壁のシリコン半導体から出射するときには、入射位置より高い出射位置に光軸を移して、入射光の伝搬方向に平行に伝搬していく。

ＬＤ光モジュールの製造では、キャップ生産物ＳＰＣＰをダイシングにより分離するけれども、レーザ光がシリコンキャップの前壁を通過する際の光伝搬経路が、上述のように、当該ダイシングにより作製された前壁の先端から離れるように変化する。キャップ前壁の内面及び外面の（１１１）面に対して、垂直から傾斜した角度で光を入射させる構造を作製できるので、当該製造方法におけるダイシングにより作製された前壁の先端による影響（光散乱による影響）を低減できる。

好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。

以上説明したように、本実施形態によれば、基板裏面ではなく別の面で光学的に結合可能な光モジュールが提供される。また、本実施形態によれば、基板裏面ではなく別の面で光学的に結合可能な光モジュールを作製する方法が提供される。

１１…光モジュール、１３…ベンチ部品、１５…キャップ、１７…ベンチ、１９…半導体光素子、２１…光学部品、２１ａ…レンズ、２１ｂ…光アイソレータ、１５ａ…天井、１５ｂ…前壁、１５ｃ…後壁。

Claims

光モジュールであって、
第１軸の方向に配列された第１エリア及び第２エリアを含む主面を有するベンチ、前記第１エリア上に設けられた半導体光素子、並びに前記第１エリア上に設けられたレンズを含むベンチ部品と、
前記ベンチ部品上に設けられ、シリコン製のベースを有するキャップと、
を備え、
前記キャップは、前記半導体光素子及び前記レンズを収容するキャビティを含み、
前記キャップは、第１基準面に沿って延在する天井と、該天井から第２基準面に沿って延在する前壁と、前記キャップから前記ベンチへ向かう方向に該天井から延在する後壁と、を含み、
前記前壁は、内面及び外面を有し、前記内面は、前記第１基準面に対して鋭角を成して傾斜する第１１基準面に沿って延在する部分を有し、前記外面は、前記第１基準面に対して鋭角を成して傾斜する第１２基準面に沿って延在する部分を有し、
前記半導体光素子、前記レンズ、及び前記キャップの前記前壁は、光学的基準面に沿って配列されて、前記半導体光素子が前記レンズを介して前記キャップの前記前壁に光学的に結合されており、
前記第２基準面は、鋭角で前記第１基準面に対して傾斜する、光モジュール。
前記ベンチの前記第１エリア上に設けられた光アイソレータを更に備え、
前記半導体光素子はレーザダイオードを含む、請求項１に記載された光モジュール。
前記ベンチはシリコン製のベースを含み、
前記ベンチの前記ベースの主面は、前記半導体光素子を搭載する電極、及び前記レンズを位置決めするための窪みを有する、請求項１又は請求項２に記載された光モジュール。
前記キャップは、前記前壁の下端に位置する先端を有する、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載された光モジュール。
光モジュールを作製する方法であって、
複数の区画の配列における各区画において第１参照面に沿って順に配置された第１領域、第２領域、第３領域及び第４領域を備えており、第１面及び第２面を有する単結晶半導体基板を準備する工程と、
第１開口パターンの配列を有する第１マスクを前記単結晶半導体基板の前記第１面に形成する工程と、
前記第１マスクを用いてエッチングにより、前記第１開口パターンの配列に対応しておりキャビティのために設けられた内側開口の配列を前記単結晶半導体基板の前記第１面に形成する工程と、
第２開口パターンを有する第２マスクを前記単結晶半導体基板の前記第２面に形成する工程と、
前記第２マスクを用いてエッチングにより、前記第２開口パターンに対応しており分離のために設けられた外側開口を前記単結晶半導体基板の前記第２面に形成する工程と、
主面を有する支持体と、前記支持体の前記主面上に設けられた半導体光素子と、前記支持体の前記主面上に設けられたレンズとを含むベンチ生産物を準備する工程と、
前記内側開口及び前記外側開口を形成した後に、前記内側開口によるキャビティ内に前記ベンチ生産物の前記半導体光素子及び前記レンズを収容するように前記ベンチ生産物及び前記単結晶半導体基板を組み立てて、組立体を作製する工程と、
前記組立体を切断して、光モジュールを形成する工程と、
を備え、
前記外側開口の底面は前記単結晶半導体基板の前記第１領域に設けられ、前記内側開口の底面は前記単結晶半導体基板の前記第３領域に設けられ、
前記外側開口の一側面及び前記内側開口の一側面は前記単結晶半導体基板の前記第２領域に設けられ、
前記内側開口の前記一側面は前記第１参照面に対して鋭角を成す第１１参照面に沿って延在し、前記外側開口の前記一側面は前記第１参照面に対して鋭角を成す第１２参照面に沿って延在し、
前記組立体の前記半導体光素子は、前記キャビティの前記内側開口の前記一側面に前記レンズを介して光学的に結合されている、光モジュールを作製する方法。
前記ベンチ生産物の前記半導体光素子及び前記レンズは、前記単結晶半導体基板の前記区画の配列に対応して配列された区画毎に設けられる、請求項５に記載された光モジュールを作製する方法。
光モジュールを形成する前記工程では、前記単結晶半導体基板の前記第４領域において前記単結晶半導体基板を切断する、請求項５又は請求項６に記載された光モジュールを作製する方法。
光モジュールを形成する前記工程では、前記単結晶半導体基板の前記第１面と前記ベンチ生産物の前記主面とを接合した後に、前記単結晶半導体基板の前記外側開口の位置において、前記単結晶半導体基板及び前記ベンチ生産物を切断する、請求項５〜請求項７のいずれか一項に記載された光モジュールを作製する方法。