JP6792384B2

JP6792384B2 - 光モジュール

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Publication number: JP6792384B2
Application number: JP2016175255A
Authority: JP
Inventors: 今井　雅彦; 雅彦今井; 羽鳥　伸明; 伸明羽鳥; 臼杵　達哉; 達哉臼杵
Original assignee: Fujitsu Ltd; Photonics Electronics Technology Research Association
Current assignee: Fujitsu Ltd; Photonics Electronics Technology Research Association
Priority date: 2016-09-08
Filing date: 2016-09-08
Publication date: 2020-11-25
Anticipated expiration: 2036-09-08
Also published as: JP2018040968A

Description

本発明は光モジュールに関するもので、例えば、光導波路を設けた基板に光素子を実装する光モジュールに関するものである。

データ処理の大容量化・高速化への需要が高まり、光通信システムに用いられる光モジュールの開発が行われている。光通信システムは伝送距離が長く、大容量の情報送信や通信速度が速い等の利点があり、将来、有望な通信システムである。

光モジュールは光ファイバや光導波路の光伝送路と半導体レーザ等の発光素子或いはフォトダイオード等の受光素子を光学的に結合して形成しており、高性能化、小型化、低コスト化等が要求されている。この時、高効率に光導波路または光ファイバと光素子を光学的に結合した状態で実装するためには±１．０μｍ程度の高精度な高さや水平度等の位置合わせ精度が要求される。

位置合わせ方法としてパッシブアライメント法があり、基板と光素子にマーカーを設け画像認識により精度の良い位置合わせを実現する方法である。しかし、パッシブアライメント法は水平方向の位置合わせは精度良く比較的容易に作製可能であるが、高さ方向の位置合わせは困難である。

そこで、光伝送路を形成した基板に光素子を支持するための支持台座を形成し、光素子と光伝送路のコア層の高さ方向の位置ずれを抑制することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１１は、従来の光モジュール７０の説明図である。基板７１上に下部クラッド層７２、コア層７３及び上部クラッド層７４からなる光導波路を設け、光素子搭載領域のクラッド層７２，７４及び基板７１の一部を除去し、この光素子搭載領域に半導体レーザ８０を搭載する。この時、コア層と半導体レーザ８０の活性層の位置合わせのために、基板７１を加工して高さ調整したのち、支持台座７５及びアライメントマーク７６を設けている。

また、支持台座形成方法においては、支持台座材料に可変形部材と固定材を用いて可変形部材の荷重量に応じて可変形部材の変形量を調整し、高さ方向の位置を調整することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。或いは、光導波路形成層の間に薄膜のエッチングストッパ膜を設け、光導波路形成層の一部分を除去する際にエッチングストッパ膜厚が高さ方向位置の基準面とし、露出した導波路端面に光素子を光学的に結合させることも提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開平０５−１９６８４４号公報特開２００７−１３３０１１号公報特開平０９−３０４６６３号公報

しかし、このような支持台座を用いた場合にも光素子結合における光素子搭載後の光軸ずれが発生するという問題がある。このような光軸ずれの原因の１つとして支持台座上への異物付着による高さ方向の位置ずれがあり、図１２を参照して説明する。図１２は従来の光モジュールにおける高さずれの問題の説明図である。

光モジュールにおける高さずれの原因として異物の付着が考えられる。付着する異物は支持台座形成後のチップ化でのダイシング工程で発生する切削屑やバンプ下地膜形成のためのメタルリフトオフプロセスによるバリ等の基板面への再付着により発生する。この異物の大きさは１μｍ〜３μｍ程度であり、各光素子の高さ方向の位置決め精度である±１．０μｍ以下に対して有意に大きい。したがって、支持台座上に異物が付着することで高さ方向位置決め精度が±１．０μｍ以上になってしまい、光素子搭載後、光結合効率が低下し歩留り低下の原因となる。

図１２（ａ）は異物が付着した場合の説明図であり、支持台座７５に異物７９が付着すると、搭載した半導体レーザ８０が傾いて、光導波路のコア層７３と半導体レーザ８０のＭＱＷ活性層８３の位置ずれが発生し、光結合が十分行われなくなる。なお、図における符号８１,８２及び８４は、それぞれ半導体基板、ｎ型クラッド層及びｐ型クラッド層である。

支持台座上に異物が付着してしまうと洗浄等で異物を除去するのは難しいため、支持台座上に異物が付着すること自体を抑制する必要がある。抑制方法としては、支持台座を加工し、支持台座接触面を小さくすることで異物の付着が抑制可能である。しかし、支持台座接触面に異物を付着させないためには光素子との支持台座接触面積は極力小さくするのが望ましい。また、異物大きさを考慮すると、数μｍ程度、例えば、３μｍ以上の支持台座高さが必要となる。しかしながら、異物の付着を抑制するために支持台座接触面を小さくする程、台座形状のアスペクト比(支持台座高さ：支持台座接触面の長さ)が大きくなってしまう。

アスペクト比が大きくなることで機械的強度が小さくなるため光素子搭載時の荷重により破損し易くなり、高さ方向位置ずれが起こる課題が生じるので、その事情を図１２（ｂ）を参照して説明する。

図１２（ｂ）は、支持台座７５のアスペクト比を高めた場合の問題点の説明図であり、支持台座７５のアスペクト比を高めると機械的強度は小さくなる。機械的強度が小さくなると支持台座の一部が破損され破損台座８５となることで、搭載した半導体レーザ８０が傾いて、光導波路のコア層７３と半導体レーザ８０のＭＱＷ活性層８３の位置ずれが発生し、光結合が十分行われなくなる。

一方、強度を大きくするには、アスペクト比を小さくしなければならないが、アスペクト比と機械的強度はトレードオフの関係であり、両方を満たすことは困難であった。

したがって、光モジュールにおいて、異物の最大径である３μｍ以上の高さを有する支持台座の光素子との接触面積を小さくするとともに、機械的強度を大きくすることを目的とする。

一つの態様では、光モジュールは、基板と前記基板上に下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層を順次設けた光導波路と、前記光導波路を形成した領域以外に設けた前記コア層と光学的に結合する光素子を搭載する光素子搭載領域と、前記光素子搭載領域において前記光素子を支持する前記基板を加工した支持台座と、前記支持台座に搭載した前記光素子とを有し、前記支持台座の高さが３μｍ以上であり、前記支持台座が、最小幅部分の幅が１μｍ以下で且つ前記光素子との接触面の面積が前記支持台座の前記基板側の面積と同じ場合に比べて大きい機械的強度が得られる形状であり、前記支持台座と前記基板との間に、前記基板を加工した支持台座土台をさらに有する。

一つの側面として、異物の最大径である３μｍ以上の高さを有する支持台座の光素子との接触面積を小さくするとともに、機械的強度を大きくすることが可能になる。

本発明の実施の形態の光モジュールの説明図である。本発明の実施例１の光モジュールの説明図である。本発明の実施例１の光モジュールの支持台座の製造工程の説明図である。本発明の実施例２の光モジュールの説明図である。本発明の実施例３の光モジュールの説明図である。本発明の実施例３の光モジュールの支持台座の製造工程の説明図である。本発明の実施例４の光モジュールの説明図である。本発明の実施例５の光モジュールの説明図である。本発明の実施例５の光モジュールの支持台座の製造工程の説明図である。本発明の実施例６の光モジュールの支持台座の製造工程の説明図である。従来の光モジュールの説明図である。従来の光モジュールにおける高さズレの問題の説明図である。

ここで、図１を参照して、本発明の実施の形態の光モジュールを説明する。図１は本発明の実施の形態の光モジュールの説明図である。基板１１上に下部クラッド層１２、コア層１３及び上部クラッド層１４を順次設けた光導波路を形成した領域以外にコア層１３と光学的に結合する光素子１８を搭載する光素子搭載領域を設ける。光素子搭載領域には、光素子１８を支持する基板１１を加工した支持台座土台１５を設け、この支持台座土台１５上に支持台座１６を設ける。支持台座１６の高さは実測した異物の最大径の３μｍ以上とし、支持台座１６の最小幅部分の幅は実効的に位置ずれを起こす異物の最小径の１μｍ以下とする。或いは、光素子１８との接触面の面積が支持台座１６の支持台座土台１５との接触面の面積と同じ場合に比べて大きい機械的強度が得られる形状とする。なお、支持台座土台１５の間の空間には光素子１８をマウントする際の半田を設ける半田形成領域１９を設ける。

光素子１８との接触面の面積が支持台座１６の支持台座土台１５との接触面の面積と同じ場合に比べて大きい機械的強度が得られる形状とする場合には、支持台座１６の支持台座土台１５との接触面の面積が光素子１８との接触面の面積より７倍以上大きい形状にすれば良い。そのためには、マスクパターンを用いた支持台座形成工程において、等方性エッチングを用いれば良い。なお、支持台座土台１５は必須ではなく、支持台座土台１５を設けることなく、基板１１を直接加工して支持台座１６を形成しても良い。その場合には、支持台座１６の基板側の面積が光素子１８との接触面の面積より７倍以上大きい形状にすれば良い。

或いは、支持台座１６を、基板１１を加工した支持台座土台１５上に複数枚の壁状部材を組み合わせて形成しても良い。典型的には、複数枚の壁状部材を、Ｔ字型壁状部材或いはＨ字型壁状部材とするが、隔壁部材の組み合わせは任意である。例えば、十字型、Ｌ字型、Ｎ型、＃型等でも良い。

或いは、複数枚の壁状部材により包囲空間を形成した枠状支持台座でも良く、この場合には、複数枚の壁状部材上に異物が載置しないように、壁状部材と光素子１８との接触面幅を異物の最小径の１μｍ以下とすれば良い。

この様な包囲空間を、マトリクス状に配置しても良く、典型的には、光素子搭載領域を最小幅が１μｍの桟により包囲空間を形成したメッシュ状支持台座としても良い。

複数枚の壁状部材の光素子１８との接触面側の面積を、複数枚の壁状部材の支持台座土台１５との接触面側の面積より小さくしても良く、そのためには、複数枚の壁状部材の光素子１８との接触面側に絶縁物サイドウォールを設ければ良い。絶縁物サイドウォールを用いた場合には、光素子１８との接触面は絶縁物サイドウォールの先端部のみとなるので、光素子１８との接触面積を大幅に低減することができる。この場合、絶縁物サイドウォール形成後のシリコンエッチング量で支持台座１６の高さを調整できるため高さを有する支持台座１６を容易に作製できる。

Ｓｉフォトニクス技術を用いても良く、その場合には、基板１１として単結晶シリコン層／絶縁膜／単結晶シリコン基板構造のＳＯＩ基板の単結晶シリコン基板を用い、下部クラッド層１２としてＳＯＩ基板の絶縁膜を用いる。コア層としては、ＳＯＩ基板の単結晶シリコン層を加工して形成すれば良い。

光素子１８としては、半導体レーザ、半導体光増幅素子或いは半導体受光素子が一般的であるが、半導体レーザが最も典型的なものである。特に、コア層１３を複数本平行に配置することによって、半導体レーザアレイと光結合させることができる。

本発明の実施の形態においては、支持台座１６の高さを実測した異物の最大径の３μｍ以上とし、支持台座１６の最小幅部分の幅は実効的に位置ずれを起こす異物の最小径の１μｍ以下としている。さらに、支持台座１６の光素子１８との接触面の面積を支持台座１６の支持台座土台１５との接触面の面積と同じ場合に比べて大きい機械的強度が得られる壁状部材の組み合わせ形状或いは角錐台形状等の形状にしているため、支持台座のアスペクト比を大きくしても機械的強度を十分保つことができる。

本発明の実施の形態においては、支持台座１６の加工プロセスにおいては高精度で安定したプロセスで作製できるため、プロセス工程による支持台座高さのばらつきはほとんど生じることがない。

次に、図２及び図３を参照して、本発明の実施例１の光モジュールを説明する。図２は本発明の実施例１の光モジュールの説明図である。まず、ＳＯＩ基板を利用して下部クラッド層となるＢＯＸ層２２上に設けた単結晶Ｓｉ層を加工してＳｉ細線コア２３を形成し、その上にＳｉＯ_２膜を設けて上部クラッド層２４とする。次いで、光素子搭載領域の上部クラッド層２４乃至ＢＯＸ層２２を除去してＳｉ基板２１を露出する。

次いで、Ｓｉ細線コア２３と半導体レーザ２５の光軸調整のため露出したＳｉ基板２１のエッチングを行ったのち、支持台座形成用ブロック及びアライメントマーク３６を形成する。次いで、支持台座形成用ブロックを加工してＴ字型支持台座３４を形成する。この時、支持台座形成用ブロックの残部が支持台座土台３５となる。次いで、このＴ字型支持台座３４上に半導体レーザ２５をパッシブアライメント法により搭載することで、光モジュール２０が得られる。なお、支持台座土台３５の間の領域には半導体レーザ２５をマウントする際の半田を設ける半田形成領域２６を設ける。

図３は、本発明の実施例１の光モジュールの支持台座の形成工程の説明図である。まず、Ｓｉ基板２１を加工した高さが７μｍ程度で、１００μｍ×３０μｍ程度の支持台座形成用ブロック３０上に、Ｔ字状のレジパターン３１を設ける。この時、Ｔ字状のレジパターン３１の線幅を１μｍ以下にする。なお、Ｔ字状パターンの寸法は任意であるが、ここでは、線幅を０.５μｍとし、水平部の長さを６０μｍとし、垂直部の付け根の長さを３０μｍとする。

次いで、図３（ｂ）に示すように、反応性イオンエッチングにより異方性エッチングを行うことにより高さが３μｍ以上の壁状部材３２，３３を形成する。ここでは、壁状部材３２，３３の高さを５μｍとする。この時の壁状部材３２，３３の形状は垂直形状が望ましいが、テーパ形状でも構わない。

次いで、図３（ｃ）に示すように、レジストパターン３１を除去することによって、壁状部材３２と壁状部材３３を組み合わせたＴ字型支持台座３４が得られ、支持台座形成用ブロック３０の残部が支持台座土台３５となる。この実施例１のＴ字型支持台座３４においては、２枚の壁状部材３２,３３を組み合わせているので、機械的強度を一枚の壁状部材に比べて大幅に向上することができる。

また、Ｔ字型支持台座３４の線幅を１μｍ以下にしているので、サイズが１μｍ〜３μｍの異物がＴ字型支持台座３４の頂部に付着しようとしても、安定に付着できないので、その後の洗浄工程で容易に除去することができる。また、Ｔ字型支持台座３４の深さを３μｍ以上にしているので、サイズが１μｍ〜３μｍの異物がＴ字型支持台座３４の近傍に付着しても、Ｔ字型支持台座３４の高さを超えることはない。したがって、異物が半導体レーザ２５の搭載に影響を与えることはないので、高さ方向の位置ずれが発生することはない。

次に、図４を参照して、本発明の実施例２の光モジュールを説明するが、支持台座の形状が異なるだけで、製造工程は同じであるので、最終構造のみを説明する。図４の本発明の実施例２の光モジュールの説明図である。まず、ＳＯＩ基板を利用して下部クラッド層となるＢＯＸ層２２上に設けた単結晶Ｓｉ層を加工してＳｉ細線コア２３を形成し、その上にＳｉＯ_２膜を設けて上部クラッド層２４とする。次いで、光素子搭載領域の上部クラッド層２４乃至ＢＯＸ層２２を除去してＳｉ基板２１を露出する。

次いで、Ｓｉ細線コア２３と半導体レーザ２５の光軸調整のため露出したＳｉ基板２１のエッチングを行ったのち、支持台座形成用ブロック及びアライメントマーク３６を形成する。次いで、支持台座形成用ブロックを加工してＨ字型支持台座３７を形成する。この時、支持台座形成用ブロックの残部が支持台座土台３５となる。次いで、このＨ字型支持台座３７上に半導体レーザ２５をパッシブアライメント法により搭載することで、光モジュール２０が得られる。なお、支持台座土台３５の間の領域には半導体レーザ２５をマウントする際の半田を設ける半田形成領域２６を設ける。

この場合のＨ字型支持台座３７の線幅を１μｍ以下にするとともに、高さを３μｍ以上とする。なお、Ｈ字型支持台座３７の寸法は任意であるが、ここでは、線幅を０.５μｍとし、高さを５μｍとし、２本の縦方向の長さを６０μｍとし、横方向の長さを３０μｍとする。この時の壁状部材の形状は垂直形状が望ましいが、テーパ形状でも構わない。

この実施例２においては、３枚の壁状部材を組み合わせてＨ字型支持台座３７を形成しているので、Ｔ字型支持台座より機械的強度を高めることができる。また、Ｈ字型支持台座３７の線幅を１μｍ以下にしているので、サイズが１μｍ〜３μｍの異物がＨ字型支持台座３７の頂部に付着しようとしても、安定に付着できないので、その後の洗浄工程で容易に除去することができる。また、Ｈ字型支持台座３７の深さを３μｍ以上にしているので、サイズが１μｍ〜３μｍの異物がＨ字型支持台座３７の近傍に付着しても、Ｈ字型支持台座３７の高さを超えることはない。したがって、異物が半導体レーザ２５の搭載に影響を与えることはないので、高さ方向の位置ずれが発生することはない。

次に、図５及び図６を参照して、本発明の実施例３の光モジュールを説明する。図５は本発明の実施例３の光モジュールの説明図である。まず、ＳＯＩ基板を利用して下部クラッド層となるＢＯＸ層２２上に設けた単結晶Ｓｉ層を加工してＳｉ細線コア２３を形成し、その上にＳｉＯ_２膜を設けて上部クラッド層２４とする。次いで、光素子搭載領域の上部クラッド層２４乃至ＢＯＸ層２２を除去してＳｉ基板２１を露出する。

次いで、Ｓｉ細線コア２３と半導体レーザ２５の光軸調整のため露出したＳｉ基板２１のエッチングを行ったのち、支持台座形成用ブロック及びアライメントマーク３６を形成する。次いで、支持台座形成用ブロックを加工して枠状支持台座４６を形成する。この時、支持台座形成用ブロックの残部が支持台座土台４７となる。次いで、この枠状支持台座４６上に半導体レーザ２５をパッシブアライメント法により搭載することで、光モジュール２０が得られる。なお、支持台座土台４７の間の領域には半導体レーザ２５をマウントする際の半田を設ける半田形成領域２６を設ける。

図６は、本発明の実施例３の光モジュールの支持台座の形成工程の説明図である。まず、Ｓｉ基板２１を加工した高さが７μｍ程度で、１００μm×３０μm程度の支持台座形成用ブロック４０上に、枠状のレジストパターン４１を設ける。この時、枠状のレジストパターン４１の線幅を１μｍ以下にする。なお、枠状のレジストパターン４１の寸法は任意であるが、包囲空間を形成する内枠の寸法Ｂ_１，Ｂ_２の内の最小寸法が３μｍ以上になるようにする。ここでは、図６（ｃ）に示すように、線幅を０.５μｍとし、Ａ_１、Ａ_２、Ｂ_１、Ｂ_２を夫々、３０μｍ、６０μｍ、２９μｍ、５９μｍとする。

次いで、図６（ｂ）に示すように、反応性イオンエッチングにより異方性エッチングを行うことにより高さが３μｍ以上の壁状部材４２〜４５を形成する。ここでは、壁状部材４２〜４５の高さを５μｍとする。

次いで、図６（ｃ）に示すように、レジストパターン４１を除去することによって、４枚の壁状部材４２〜４５で囲まれた枠状支持台座４６が得られ、支持台座形成用ブロック４０の残部が支持台座土台４７となる。この実施例３の枠状支持台座４６においては、４枚の壁状部材４２〜４５を組み合わせているので、機械的強度をＨ字型支持台座に比べて向上することができる。

また、枠状支持台座４６の線幅を１μｍ以下にしているため、サイズが１μｍ〜３μｍの異物が枠状支持台座４６の頂部に付着しようとしても、安定に付着できないので、その後の洗浄工程で容易に除去することができる。また、枠状支持台座４６の包囲空間を形成する内枠の最小寸法を３μｍ以上とし、深さを３μｍ以上にしているので、サイズが１μｍ〜３μｍの異物が包囲空間内に付着しても、枠状支持台座４６の高さを超えることはない。したがって、異物が半導体レーザ２５の搭載に影響を与えることはなく、高さ方向の位置ずれが発生することはない。

次に、図７を参照して、本発明の実施例４の光モジュールを説明するが、支持台座の形状が異なるだけで、製造工程は実施例３と同じであるので、最終構造のみを説明する。図７は本発明の実施例３の光モジュールの説明図である。まず、ＳＯＩ基板を利用して下部クラッド層となるＢＯＸ層２２上に設けた単結晶Ｓｉ層を加工してＳｉ細線コア２３を形成し、その上にＳｉＯ_２膜を設けて上部クラッド層２４とする。次いで、光素子搭載領域の上部クラッド層２４乃至ＢＯＸ層２２を除去してＳｉ基板２１を露出する。

次いで、露出したＳｉ基板２１を加工して、高さが７μｍ程度で、１００μm×３０μm程度の支持台座形成用ブロック及びアライメントマーク３６を形成し、支持台座形成用ブロックの上にメッシュ状のレジストパターンを設ける。この時、メッシュ状のレジストパターンの線幅を１μｍ以下にする。なお、メッシュ状のレジストパターンの寸法は任意であるが、包囲空間を形成する内枠の寸法の内の最小寸法が３μｍ以上になるようにする。

次いで、反応性イオンエッチングにより異方性エッチングを行うことにより高さが３μｍ以上の壁状部材により包囲空間を有するメッシュ状支持台座４８を形成する。この時、支持台座形成用ブロックの残部が支持台座土台４９となる。ここでは、壁状部材の高さを５μｍとする。次いで、このメッシュ状支持台座４８上に半導体レーザ２５をパッシブアライメント法により搭載することで、光モジュール２０が得られる。なお、支持台座土台４９の間の領域には半導体レーザ２５をマウントする際の半田を設ける半田形成領域２６を設ける。なお、図においては、作図の都合上、実際の寸法の関係を無視している。

この実施例４においては、格子状桟によってメッシュ状支持台座４８を形成しているので、機械的強度を飛躍的に向上することができる。また、格子状桟の線幅を１μｍ以下にしているので、サイズが１μｍ〜３μｍの異物が格子状桟の頂部に付着しようとしても、安定に付着できないので、その後の洗浄工程で容易に除去することができる。また、メッシュ状支持台座４８の包囲空間を形成する内枠の最小寸法を３μｍ以上とし、深さを３μｍ以上にしているので、サイズが１μｍ〜３μｍの異物が包囲空間内に付着しても、メッシュ状支持台座４８の高さを超えることはない。したがって、異物が半導体レーザ２５の搭載に影響を与えることはなく、高さ方向の位置ずれが発生することはない。

次に、図８及び図９を参照して、本発明の実施例５の光モジュールを説明する。図８はの本発明の実施例５の光モジュールの説明図である。まず、ＳＯＩ基板を利用して下部クラッド層となるＢＯＸ層２２上に設けた単結晶Ｓｉ層を加工してＳｉ細線コア２３を形成し、その上にＳｉＯ_２膜を設けて上部クラッド層２４とする。次いで、光素子搭載領域の上部クラッド層２４乃至ＢＯＸ層２２を除去してＳｉ基板２１を露出する。

次いで、Ｓｉ細線コア２３と半導体レーザ２５の光軸調整のため露出したＳｉ基板２１のエッチングを行ったのち、支持台座形成用ブロック及びアライメントマーク３６を形成する。次いで、支持台座形成用ブロックを加工して角錐台状支持台座５４を形成する。次いで、この角錐台状支持台座５４上に半導体レーザ２５をパッシブアライメント法により搭載することで、光モジュール２０が得られる。なお、支持台座土台５５の間の領域には半導体レーザ２５をマウントする際の半田を設ける半田形成領域２６を設ける。なお、図８においては、角錐台状支持台座５４を３×２として示しているが、その数及び配置は任意である。

図９は、本発明の実施例５の光モジュールの支持台座の形成工程の説明図である。まず、図９（ａ）に示すように、Ｓｉ基板２１を加工した高さが７μｍ程度で、１００μｍ×３０μｍ程度の支持台座形成用ブロック５０上に、開口部５２を有するＸｅＦ_２ガスに対してエッチング耐性が大きいレジストまたはＴｉ膜からなるマスクパターン５１を設ける。この時、マスクパターン５１の寸法は任意であるが、包囲空間を形成する内枠の寸法Ａ_１，Ａ_２の内の最小寸法がサイドエッチング量を見込んだ最終値が３μｍ以上になるようにし、且つ、図９（ｃ）に示した角錐台状支持台座５４の頂面の最小幅部の寸法を１μｍ以下する。また、線幅Ｂ_１，Ｂ_２もサイドエッチング量を見込んで線幅Ｂ_１，Ｂ_２下の支持台座形成用ブロック５０がエッチングされる値に決定する。ここでは、Ａ_１、Ａ_２、Ｂ_１、Ｂ_２を夫々、５μｍ、５μｍ、１１μｍ、１１μｍとする。

次いで、図９（ｂ）に示すように、ＸｅＦ_２ガスを用いた等方性気相エッチングにより支持台座形成用ブロック５０をエッチング凹部５３の深さが３μｍ以上になるようにエッチングする。ＸｅＦ_２ガスを用いた等方性エッチングにより支持台座接触面より支持台座底面の方が大きな角錐台状支持台座形を形成することができる。シリコンエッチング量Ｃ_１とサイドエッチング量Ｃ_２は縦横方向に同等のエッチング量となり、形成される溝径Ｄ_１,Ｄ_２はエッチングホール径Ａ_１，Ａ_２と２倍のサイドエッチング量により決定される。ここでは、エッチング凹部５３の最深深さを５μｍとする。

次いで、図９（ｃ）に示すように、剥離液または希ＨＦ溶液を用いてマスクパターン５１を除去することによって、エッチング凹部５３で分離された角錐台状支持台座５４が得られ、支持台座形成用ブロック５０の残部が支持台座土台５５となる。この実施例５においては、等方性エッチングを用いて光素子搭載面より支持台座土台５５側の底面積が大きな角錐台状支持台座５４を形成しているので、機械的強度を十分向上することができる。ここでは、等方性エッチングを用いて角錐台状支持台座５４を形成しているが、ＳＦ_６ガスやＨＢｒガスを用いた異方性エッチングにより角錐台状台座を形成しても構わない。

この時、角錐台状支持台座５４の頂面の最小幅部の寸法を１μｍ以下にしているので、サイズが１μｍ〜３μｍの異物が角錐台状支持台座５４の頂部に付着しようとしても、安定に付着できないので、その後の洗浄工程で容易に除去することができる。また、角錐台状支持台座５４の近傍にサイズが１μｍ〜３μｍの異物が包囲空間内に付着しても、角錐台状支持台座５４の高さを超えることはない。したがって、異物が半導体レーザ２５の搭載に影響を与えることはないので、高さ方向の位置ずれが発生することはない。なお、支持台座は角錐台状に限られものではなく、円錐台状でも良い。

次に、図１０を参照して、本発明の実施例６の光モジュールを説明するが、支持台座の形状が異なるだけで、基本的な構造は実施例３と同じであるので、支持台座の製造工程のみを説明する。図１０は本発明の実施例６の光モジュールの支持材台の製造工程の説明図である。まず、図１０（ａ）に示すように、Ｓｉ基板２１を加工した高さが７μｍ程度で、１００μｍ×３０μｍの支持台座形成用ブロック６０上に、最小幅寸法が３μｍ以上のＳｉパターン６１を形成する。ここでは、Ｓｉパターン６１のサイズを５μｍ×５μｍとし、高さを０．２μｍとする。

次いで、図１０（ｂ）に示すように、全面にＳｉＯ_２膜を堆積したのち、異方性エッチングを行うことにより、Ｓｉパターン６１の側面にＳｉＯ_２膜からなるサイドウォール６２を形成する。サイドウォール６２の膜厚を厚くすれば機械的強度を大きくできるが、光導波路端面にもサイドウォールが成膜されるため光透過性を考慮すると１．０μｍ以下にするのが望ましい。

次いで、図１０（ｃ）に示すように、支持台座形成領域以外をレジストパターン（図示は省略）で覆った状態でサイドウォール６２をマスクとして支持台座形成用ブロック６０を３μｍ以上の深さにエッチングする。ここでは、サイドウォール６２とＳｉとのエッチング選択比が高いＨＢｒをエッチングガスとして用い、エッチング深さを５μｍとする。その後、レジストパターンを除去する。その結果、４枚の壁状部材６３上にサイドウォール６２を有し、包囲空間６４を有する支持台座６５が得られる。この時、支持台座形成用ブロック６０の残部が支持台座土台６６となる。シリコン壁状部材形状は垂直形状が望ましいが包囲空間を形成する内枠底辺の最小寸法を３μｍ以上にすればテーパ形状でも構わない。

支持台座６５の半導体レーザとの接触面はサイドウォール６２の頂部だけであるので、接触面積を大幅に低減することができ、このサイドウォール６２の頂部にサイズが１μｍ〜３μｍの異物が付着することはない。また、包囲空間６４の最小寸法を３μｍ以上とし、深さを３μｍ以上にしているので、サイズが１μｍ〜３μｍの異物が包囲空間６４内に付着しても、支持台座６５の高さを超えることはない。したがって、異物が半導体レーザ２５の搭載に影響を与えることはないので、高さ方向の位置ずれが発生することはない。なお、サイドウォールはＳｉＯ_２膜ではなくＳｉＮ膜等の他の皮膜でも良い。また、Ｓｉパターン６１の平面形状も矩形に限られるものではなく、円形等の他の形状でも良い。

上記の実施例１乃至実施例６の光モジュールの支持台座形成における加工領域(支持台座土台サイズ)、支持台座の加工サイズ(パターン幅、高さ)、設置数(単数または複数)は光素子との接触面幅が１μｍ以下、凹幅及び高さが３μｍ以上の条件を満たし、光素子搭載に必要なはんだ形成領域を確保できていれば任意に設定可能である。

ここで、実施例１乃至実施例６を含む本発明の実施の形態に関して、以下の付記を付す。
（付記１）基板と前記基板上に下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層を順次設けた光導波路と、前記光導波路を形成した領域以外に設けた前記コア層と光学的に結合する光素子を搭載する光素子搭載領域と、前記光素子搭載領域において前記光素子を支持する前記基板を加工した支持台座と、前記支持台座に搭載した前記光素子とを有し、前記支持台座の高さが３μｍ以上であり、前記支持台座の最小幅部分の幅が１μｍ以下で且つ前記光素子との接触面の面積が前記支持台座の前記基板側の面積と同じ場合に比べて大きい機械的強度が得られる形状である光モジュール。
（付記２）前記支持台座と前記基板との間に、前記基板を加工した支持台座土台をさらに有する付記１に記載の光モジュール。
（付記３）前記支持台座が、前記支持台座の前記基板側の面積が前記光素子との接触面の面積より７倍以上大きい形状である付記１または付記２に記載の光モジュール。
（付記４）前記支持台座が、複数枚の壁状部材からなる付記１乃至付記３のいずれか１に記載の光モジュール。
（付記５）前記複数枚の壁状部材が、Ｔ字型壁状部材或いはＨ字型壁状部材である付記４に記載の光モジュール。
（付記６）前記複数枚の壁状部材が、包囲空間を形成し、且つ、前記包囲空間の最小幅部分の幅が３μｍ以上である付記４に記載の光モジュール。
（付記７）前記支持台座が、前記包囲空間をマトリクス状に有するメッシュ状支持台座である付記６に記載の光モジュール。
（付記８）前記複数枚の壁状部材の前記光素子との接触面側の面積が、前記複数枚の壁状部材の前記基板側の面積より小さい付記５乃至付記７のいずれか１に記載の光モジュール。
（付記９）前記前記複数枚の壁状部材の先端部に絶縁物サイドウォールを有する付記８に記載の光モジュール。
（付記１０）前記基板が、単結晶シリコン層／絶縁膜／単結晶シリコン基板構造のＳＯＩ基板の前記単結晶シリコン基板であり、前記下部クラッド層が、前記ＳＯＩ基板の絶縁膜であり、前記コア層が、前記ＳＯＩ基板の単結晶シリコン層を加工したものである付記１乃至付記９のいずれか１に記載の光モジュール。
（付記１１）前記光素子が、半導体レーザである付記１乃至付記１０のいずれか１に記載の光モジュール。

１０光モジュール
１１基板
１２下部クラッド層
１３コア層
１４上部クラッド層
１５支持台座土台
１６支持台座
１７アライメントマーク
１８光素子
１９半田形成領域
２０光モジュール
２１Ｓｉ基板
２２ＢＯＸ層
２３Ｓｉ細線コア
２４上部クラッド層
２５半導体レーザ
２６半田形成領域
３０，４０，５０，６０支持台座形成用ブロック
３１，４１レジストパターン
３２，３３，４２〜４５壁状部材
３４Ｔ字型支持台座
３５，４７，４９，５５，６６支持台座土台
３６アライメントマーク
３７Ｈ字型支持台座
４６枠状支持台座
４８メッシュ状支持台座
５１マスクパターン
５２開口部
５３エッチング凹部
５４角錐台状支持台座
６１Ｓｉパターン
６２サイドウォール
６３壁状部材
６４包囲空間
６５支持台座
７０光モジュール
７１基板
７２下部クラッド層
７３コア層
７４上部クラッド層
７５支持台座
７６アライメントマーク
７７半田形成領域
７８メタル配線
７９異物
８０半導体レーザ
８１半導体基板
８２ｎ型クラッド層
８３ＭＱＷ活性層
８４ｐ型クラッド層
８５破損台座

Claims

基板と
前記基板上に下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層を順次設けた光導波路と、
前記光導波路を形成した領域以外に設けた前記コア層と光学的に結合する光素子を搭載する光素子搭載領域と、
前記光素子搭載領域において前記光素子を支持する前記基板を加工した支持台座と、
前記支持台座に搭載した前記光素子と
を有し、
前記支持台座の高さが３μｍ以上であり、
前記支持台座の最小幅部分の幅が１μｍ以下で且つ前記光素子との接触面の面積が前記支持台座の前記基板側の面積と同じ場合に比べて大きい機械的強度が得られる形状であり、前記支持台座と前記基板との間に、前記基板を加工した支持台座土台をさらに有する光モジュール。
前記支持台座が、前記支持台座の前記基板側の面積が前記光素子との接触面の面積より７倍以上大きい形状である請求項１に記載の光モジュール。
前記支持台座が、前記基板を加工した複数枚の壁状部材からなる請求項１または請求項２に記載の光モジュール。
前記複数枚の壁状部材が、包囲空間を形成し、且つ、前記包囲空間の最小幅部分の幅が３μｍ以上である請求項３に記載の光モジュール。
前記複数枚の壁形状材の前記光素子との接触面側の面積が、前記複数枚の壁状部材の前記基板側の面積より小さい請求項３または請求項４に記載の光モジュール。