JP7180538B2 - 光デバイス、試験方法、光送受信装置、および製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、光デバイス、試験方法、光送受信装置、および製造方法に関する。
光変調器等の光デバイスの小型化が進んでいる。シリコン導波路は光の閉じ込め効果が強く、導波路の曲げ半径を小さくできるので、従来のＬＮ変調器や化合物半導体変調器に比べて光変調器のサイズを小さくすることができる。シリコン導波路を用いた光変調器では、シリコン導波路にＰＮ接合部を設け、メタル配線を介してＰＮ接合部に電圧を印加することにより、ＰＮ接合部に電界を発生させ、シリコン導波路の屈折率を変化させる。シリコン導波路の屈折率が変化すると、シリコン導波路を伝搬する光信号の速度が変化し、シリコン導波路から出力される光信号の位相が変化する。シリコン導波路を用いた光変調器では、この性質を利用して光信号を変調することができる。
また、シリコン導波路を用いた光変調器は、シリコンプロセスにおいて製造することができ、１枚の基板上に複数の光デバイスを形成することが可能である。光デバイスの製造過程では、ダイシング前の基板上で様々な電気特性のチェックが行われる。電気特性のチェックは、個々の光デバイスの配線にプローバのプローブ針を接触させながら行われる。ダイシング前の基板上では、複数の光デバイスについて、電気特性のチェックを一括して行うことも可能である。
ところで、光デバイスの小型化が進むと、光デバイスの配線が細くなり、配線間隔も狭くなる。また、光デバイスの小型化が進むと、プローブ針を接触させるためのパッドが形成されるスペースの確保も難しくなる。そのため、光デバイスの小型化が進むと、ダイシング前の基板上の光デバイスにプローブ針を接触させて電気特性のチェックを行うことが難しくなる。
本願に開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、基板上に形成された複数の光デバイスの電気特性のチェックを一括して行うことができる光デバイス、試験方法、光送受信装置、および製造方法を提供することを目的とする。
１つの側面では、光デバイスは、基板と、基板に設けられ、光信号を伝送する導波路と、基板に設けられ、電気信号を伝送する金属配線と、基板に設けられ、不純物が添加されたシリコンであるシリコン配線とを備える。金属配線は、基板の端部から所定距離以上離れた基板の領域に配置される。シリコン配線の一端は、金属配線に接続され、シリコン配線の他端は、基板の端部まで延伸している。
１実施形態によれば、基板上に形成された複数の光デバイスの電気特性のチェックを一括して行うことができる。
以下に、本願が開示する光デバイス、試験方法、光送受信装置、および製造方法の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す実施例は開示の技術を限定するものではない。
［光送受信装置１０の構成］
図１は、光送受信装置１０の一例を示す図である。本実施例における光送受信装置１０は、光送受信部１１、ＬＤ（Laser Diode）１２、およびＤＳＰ（Digital Signal Processor）１３を備える。光送受信部１１は、光送信デバイス２０および光受信デバイス３０を有する。光送信デバイス２０および光受信デバイス３０は、光デバイスの一例である。
図１は、光送受信装置１０の一例を示す図である。本実施例における光送受信装置１０は、光送受信部１１、ＬＤ（Laser Diode）１２、およびＤＳＰ（Digital Signal Processor）１３を備える。光送受信部１１は、光送信デバイス２０および光受信デバイス３０を有する。光送信デバイス２０および光受信デバイス３０は、光デバイスの一例である。
光送信デバイス２０は、ＬＤ１２から供給された光を、ＤＳＰ１３から出力された送信信号に基づいて変調する。そして、光送信デバイス２０は、送信信号に応じて変調された光信号（Ｔｘ＿ｏｕｔ）を出力する。光受信デバイス３０は、光信号（Ｒｘ＿ｉｎ）を受光する。受光された光信号は、偏波分離され、ＬＤ１２から供給された光を用いて復調され、電気信号に変換されてＤＳＰ１３へ出力される。
［光送信デバイス２０の構成］
図２は、光送信デバイス２０の一例を示す図である。光送信デバイス２０は、ＸＩ変調器２１－１、ＸＱ変調器２１－２、ＹＩ変調器２１－３、およびＹＱ変調器２１－４を備える。また、光送信デバイス２０は、ＶＯＡ２４－１、ＶＯＡ２４－２、ＰＲ２５、ｍＰＤ２８－１、ｍＰＤ２８－２、およびＰＢＣ２９を備える。ＶＯＡはVariable Optical Attenuatorの略であり、ＰＲはPolarization Rotatorの略であり、ｍＰＤはmonitor PhotoDiodeの略であり、ＰＢＣはPolarization Beam Combinerの略である。なお、以下では、ＸＩ変調器２１－１、ＸＱ変調器２１－２、ＹＩ変調器２１－３、およびＹＱ変調器２１－４のそれぞれを区別することなく総称する場合に変調器２１と記載する。また、以下では、ＶＯＡ２４－１およびＶＯＡ２４－２のそれぞれを区別することなく総称する場合にＶＯＡ２４と記載し、ｍＰＤ２８－１およびｍＰＤ２８－２のそれぞれを区別することなく総称する場合にｍＰＤ２８と記載する。
図２は、光送信デバイス２０の一例を示す図である。光送信デバイス２０は、ＸＩ変調器２１－１、ＸＱ変調器２１－２、ＹＩ変調器２１－３、およびＹＱ変調器２１－４を備える。また、光送信デバイス２０は、ＶＯＡ２４－１、ＶＯＡ２４－２、ＰＲ２５、ｍＰＤ２８－１、ｍＰＤ２８－２、およびＰＢＣ２９を備える。ＶＯＡはVariable Optical Attenuatorの略であり、ＰＲはPolarization Rotatorの略であり、ｍＰＤはmonitor PhotoDiodeの略であり、ＰＢＣはPolarization Beam Combinerの略である。なお、以下では、ＸＩ変調器２１－１、ＸＱ変調器２１－２、ＹＩ変調器２１－３、およびＹＱ変調器２１－４のそれぞれを区別することなく総称する場合に変調器２１と記載する。また、以下では、ＶＯＡ２４－１およびＶＯＡ２４－２のそれぞれを区別することなく総称する場合にＶＯＡ２４と記載し、ｍＰＤ２８－１およびｍＰＤ２８－２のそれぞれを区別することなく総称する場合にｍＰＤ２８と記載する。
光送信デバイス２０上には、光信号を伝搬する導波路２３が形成されている。ＬＤ１２の光は、導波路２３の入力端２３０から入力され、導波路２３を介してそれぞれの変調器２１に入力される。それぞれの変調器２１には、ＰＮ接合部が設けられており、ＰＮ接合部は導波路２３としても機能する。それぞれの変調器２１のＰＮ接合部には、信号配線２２とグランド配線２６との間に印加される電圧に応じて電界が発生し、ＰＮ接合部の導波路２３の屈折率が変化する。これにより、導波路２３内を伝搬する光の位相が変化する。信号配線２２に印加される電圧を送信信号に応じて変化させることにより、送信信号に応じて光を変調することができる。それぞれの変調器２１において、送信信号は、光信号の入力端側の信号配線２２に供給される。
それぞれの変調器２１によって変調された光信号は、ＶＯＡ２４によって強度が調整される。ＶＯＡ２４から出力された光信号は、ｍＰＤ２８によって受光される。ＶＯＡ２４は、ｍＰＤ２８の受光電流に応じて、光信号の強度を調整する。
ＰＲ２５は、ＶＯＡ２４－２によって強度が調整された光信号の偏光面を回転させる。ＶＯＡ２４－１によって強度が調整された光信号は、ＰＢＣ２９によって偏光面が回転された光信号と合成され、光信号（Ｔｘ＿ｏｕｔ）として導波路２３の出力端２３１から出力される。
それぞれの変調器２１には、電気信号である送信信号を供給するための信号配線２２が接続されている。それぞれの信号配線２２の両側には、グランドに接続されるグランド配線２６が配置されている。本実施例において、信号配線２２およびグランド配線２６は、光送信デバイス２０の端部から所定距離ΔＬ以上離れた光送信デバイス２０の領域内に配置されている。また、本実施例において、信号配線２２およびグランド配線２６は、金属を含む材料により形成される。信号配線２２およびグランド配線２６は、金属配線の一例である。
それぞれの信号配線２２は、ビア２２０を介して、シリコン配線２７の一端に接続されている。一端がビア２２０を介して信号配線２２に接続されたシリコン配線２７の他端は、光送信デバイス２０の端部まで延伸している。信号配線２２に接続されたシリコン配線２７は、第１のシリコン配線の一例である。また、それぞれのグランド配線２６は、ビア２６０を介して、シリコン配線２７の一端に接続されている。一端がビア２６０を介してグランド配線２６に接続されたシリコン配線２７の他端は、光送信デバイス２０の端部まで延伸している。グランド配線２６に接続されたシリコン配線２７は、第２のシリコン配線の一例である。
本実施例において、シリコン配線２７は、ｎ型の不純物が高濃度に添加されたシリコンである。なお、シリコン配線２７は、ｐ型の不純物が高濃度に添加されたシリコンであってもよい。
また、本実施例において、信号配線２２およびグランド配線２６は、光送信デバイス２０の表面に形成されており、シリコン配線２７は、光送信デバイス２０の内部に埋め込まれている。なお、他の例として、信号配線２２およびグランド配線２６の少なくともいずれかは、光送信デバイス２０の内部に埋め込まれていてもよく、シリコン配線２７は、光送信デバイス２０の表面に形成されてもよい。
［変調器２１の構造］
図３は、変調器２１の構造の一例を示す図である。図４は、変調器２１の構造の一例を示すＡ－Ａ断面図である。図３のＡ－Ａ断面が図４に対応する。変調器２１は、信号配線２２、グランド配線２６、半導体層２１０－１、半導体層２１０－２、半導体層２１０－３、および半導体層２１０－４を備える。信号配線２２、グランド配線２６、半導体層２１０－１、半導体層２１０－２、半導体層２１０－３、および半導体層２１０－４は、導波路２３に沿って配置されている。
図３は、変調器２１の構造の一例を示す図である。図４は、変調器２１の構造の一例を示すＡ－Ａ断面図である。図３のＡ－Ａ断面が図４に対応する。変調器２１は、信号配線２２、グランド配線２６、半導体層２１０－１、半導体層２１０－２、半導体層２１０－３、および半導体層２１０－４を備える。信号配線２２、グランド配線２６、半導体層２１０－１、半導体層２１０－２、半導体層２１０－３、および半導体層２１０－４は、導波路２３に沿って配置されている。
例えば図４に示されるように、半導体層２１０－１、半導体層２１０－２、半導体層２１０－３、および半導体層２１０－４は、単結晶シリコン等の基板Ｗ上に積層されたＢＯＸ（Buried OXide）層５１上に形成されている。半導体層２１０－１、半導体層２１０－２、半導体層２１０－３、および半導体層２１０－４の上には、酸化シリコン等の絶縁層５３が積層されており、信号配線２２およびグランド配線２６は、絶縁層５３上に形成されている。基板Ｗは、シリコン基板の一例である。
半導体層２１０－１は、例えばリン等のｎ型の不純物が高濃度に添加されたシリコンである。半導体層２１０－２は、例えばリン等のｎ型の不純物が、半導体層２１０－１よりも低濃度に添加されたシリコンである。半導体層２１０－３は、例えばボロン等のｐ型の不純物が低濃度に添加されたシリコンである。半導体層２１０－４は、例えばボロン等のｐ型の不純物が、半導体層２１０－３よりも高濃度に添加されたシリコンである。
半導体層２１０－２と半導体層２１０－３との接合部は、導波路２３として機能する。半導体層２１０－１には、金属を含む材料で構成されたコンタクト２２１を介して信号配線２２が接続されている。半導体層２１０－４には、金属を含む材料で構成されたコンタクト２６１を介してグランド配線２６が接続されている。
［複数の光送信デバイス２０が形成される基板Ｗ］
図５は、複数の光送信デバイス２０が形成された基板Ｗの一例を示す図である。光送信デバイス２０は、例えば図５に示されるように、１枚の基板Ｗ上に複数形成される。光送信デバイス２０が形成される基板Ｗ上の領域は、デバイス領域の一例である。基板Ｗ上には、光送信デバイス２０に加えて、複数の試験領域４０が形成される。それぞれの光送信デバイス２０の信号配線２２およびグランド配線２６は、シリコン配線２７を介して、基板Ｗ上で隣接する試験領域４０に設けられたパッドに接続されている。
図５は、複数の光送信デバイス２０が形成された基板Ｗの一例を示す図である。光送信デバイス２０は、例えば図５に示されるように、１枚の基板Ｗ上に複数形成される。光送信デバイス２０が形成される基板Ｗ上の領域は、デバイス領域の一例である。基板Ｗ上には、光送信デバイス２０に加えて、複数の試験領域４０が形成される。それぞれの光送信デバイス２０の信号配線２２およびグランド配線２６は、シリコン配線２７を介して、基板Ｗ上で隣接する試験領域４０に設けられたパッドに接続されている。
プローバ４９は、プローブ針４９０を試験領域４０のパッドに接触させ、試験領域４０を介して光送信デバイス２０に試験信号を供給し、試験領域４０を介して光送信デバイス２０から出力された出力信号を取得する。そして、プローバ４９は、光送信デバイス２０からの出力信号に基づいて、光送信デバイス２０の電気特性を評価する。例えば、プローバ４９は、光送信デバイス２０からの出力信号の電圧値または電流値が、予め定められた範囲内の値であるか否かを判定することにより、光送信デバイス２０の電気特性を評価する。そして、プローバ４９は、評価結果を図示しないディスプレイ等に出力する。
本実施例において、プローバ４９は、複数の試験領域４０に設けられたパッドに試験信号を供給し、供給された試験信号に応じて出力された出力信号を取得する。これにより、プローバ４９は、複数の光送信デバイス２０の電気特性を一括して評価することができる。
プローバ４９によるそれぞれの光送信デバイス２０の評価が終了した場合、基板Ｗは、ダイシングライン２００に沿ってダイシングされることにより、個々の光送信デバイス２０に分離される。本実施例において、基板Ｗは、例えばレーザ光を用いてダイシングされる。そのため、レーザ光が透過しない金属の配線とダイシングライン２００とが交差すると、レーザ光を用いて基板Ｗをダイシングすることが難しい。そのため、本実施例では、ダイシングライン２００と交差する配線には、レーザ光が透過するシリコン配線２７が用いられる。
［試験領域４０の詳細］
図６は、試験領域４０の構造の一例を示す図である。試験領域４０には、例えば図６に示されるように、複数の信号配線４１およびグランド配線４２が設けられている。信号配線４１およびグランド配線４２は、金属を含む材料により試験領域４０の表面に形成されている。
図６は、試験領域４０の構造の一例を示す図である。試験領域４０には、例えば図６に示されるように、複数の信号配線４１およびグランド配線４２が設けられている。信号配線４１およびグランド配線４２は、金属を含む材料により試験領域４０の表面に形成されている。
図７は、ダイシングライン付近の基板ＷのＢ－Ｂ断面の一例を示す図である。ビア２２０を介して信号配線２２に接続されているシリコン配線２７は、例えば図７に示されるように、ダイシングライン２００と交差して試験領域４０内の領域まで延伸している。試験領域４０に設けられた信号配線４１の一端は、例えば図７に示されるように、信号配線２２に接続されたシリコン配線２７に、ビア４１１を介して接続されている。信号配線２２は、ダイシングライン２００から所定距離ΔＬ以上離れた光送信デバイス２０の領域内に配置されており、信号配線４１は、ダイシングライン２００から所定距離ΔＬ以上離れた試験領域４０内に配置されている。
図６に戻って説明を続ける。信号配線４１の他端には、金属を含む材料により形成されたパッド４１０が設けられている。プローバ４９は、パッド４１０にプローブ針４９０を接触させることにより、信号配線４１を介して光送信デバイス２０に試験信号を供給する。パッド４１０は、第１のパッドの一例であり、パッド４１０に接触するプローブ針４９０は、第１のプローブ針の一例である。
また、ビア２６０を介してグランド配線２６に接続されているシリコン配線２７は、例えば図７と同様に、ダイシングライン２００と交差して試験領域４０内の領域まで延伸している。試験領域４０に設けられたグランド配線４２の端部は、例えば図７と同様に、グランド配線２６に接続されたシリコン配線２７に、ビア４２１を介して接続されている。グランド配線２６は、ダイシングライン２００から所定距離ΔＬ以上離れた光送信デバイス２０の領域内に配置されており、グランド配線４２は、ダイシングライン２００から所定距離ΔＬ以上離れた試験領域４０内に配置されている。
また、グランド配線４２の他の端部には、金属を含む材料により形成されたパッド４２０が設けられている。プローバ４９は、パッド４２０にプローブ針４９０を接触させることにより、グランド配線４２を介して光送信デバイス２０から出力された出力信号を取得する。パッド４２０は、第２のパッドの一例であり、パッド４２０に接触するプローブ針４９０は、第２のプローブ針の一例である。
［光送信デバイス２０の製造手順］
次に、光送信デバイス２０の製造手順について図８～図１６を参照しながら説明する。図８～図１６は、光送信デバイス２０の製造過程の一例を示す図である。図８～図１６では、光送信デバイス２０の中の変調器２１の製造過程について例示されている。
次に、光送信デバイス２０の製造手順について図８～図１６を参照しながら説明する。図８～図１６は、光送信デバイス２０の製造過程の一例を示す図である。図８～図１６では、光送信デバイス２０の中の変調器２１の製造過程について例示されている。
まず、例えば図８に示されるように、基板Ｗ上にＢＯＸ層５１が積層され、ＢＯＸ層５１上にシリコン層５４が積層される。そして、シリコン層５４上にレジスト５５が積層され、半導体層２１０－１および半導体層２１０－２が配置される領域が露出するように、レジスト５５がパターニングされる。そして、例えば図９に示されるように、レジスト５５で覆われていないシリコン層５４の領域に、例えばリン等のｎ型の不純物のイオンが注入される。これにより、ｎ型の不純物が低濃度に添加された半導体層５６が形成される。そして、レジスト５５が除去される。ｎ型の不純物は、第１の不純物の一例である。
なお、図９に例示された工程では、シリコン配線２７が形成される領域も露出するように、レジスト５５がパターニングされる。これにより、シリコン配線２７が形成されるシリコン層５４の領域にもｎ型の不純物のイオンが注入される。
次に、再びシリコン層５４上にレジスト５５が積層され、半導体層２１０－３および半導体層２１０－４が配置される領域が露出するように、レジスト５５がパターニングされる。そして、例えば図１０に示されるように、レジスト５５で覆われていないシリコン層５４の領域に、例えばボロン等のｐ型の不純物のイオンが注入される。これにより、ｐ型の不純物が低濃度に添加された半導体層５７が形成される。そして、レジスト５５が除去される。ｐ型の不純物は、第２の不純物の一例である。
次に、再びシリコン層５４上にレジスト５５が積層され、半導体層２１０－１が配置される領域が露出するように、レジスト５５がパターニングされる。そして、例えば図１１に示されるように、レジスト５５で覆われていない半導体層５６の領域に、例えばリン等のｎ型の不純物のイオンがさらに注入される。これにより、半導体層２１０－１が配置される領域に、半導体層５６よりもｎ型の不純物が高低濃度に添加された半導体層５８が形成される。そして、レジスト５５が除去される。
なお、図１１に示された工程では、シリコン配線２７が形成される領域も露出するように、レジスト５５がパターニングされる。これにより、シリコン配線２７が形成される領域にもｎ型の不純物のイオンがさらに注入される。これにより、シリコン配線２７が形成されるシリコン層５４の領域にｎ型の不純物が高低濃度に添加されたシリコン配線２７が形成される。このように、光送信デバイス２０を製造するプロセスの中で、シリコン配線２７を形成することができるため、基板Ｗ上にシリコン配線２７を効率よく形成することができる。
次に、再びシリコン層５４上にレジスト５５が積層され、半導体層２１０－４が配置される領域が露出するように、レジスト５５がパターニングされる。そして、例えば図１２に示されるように、レジスト５５で覆われていない半導体層５７の領域に、例えばボロン等のｐ型の不純物のイオンがさらに注入される。これにより、半導体層２１０－４が配置される領域に、半導体層２１０－３よりもｐ型の不純物が高濃度に添加された半導体層５９が形成される。そして、レジスト５５が除去される。
次に、再びシリコン層５４上にレジスト５５が積層され、導波路２３となるＰＮ接合部の周囲が露出するように、レジスト５５がパターニングされる。そして、レジスト５５で覆われていない領域がエッチングされることにより、例えば図１３に示されるように、ＰＮ接合部に沿って凹部６０が形成される。そして、レジスト５５が除去される。
次に、例えば図１４に示されるように、半導体層５６、半導体層５７、半導体層５８、および半導体層５９を覆うように絶縁層５３が積層される。半導体層５６は、半導体層２１０－２に対応し、半導体層５７は、半導体層２１０－３に対応し、半導体層５８は、半導体層２１０－１に対応し、半導体層５９は、半導体層２１０－４に対応する。
次に、絶縁層５３上にレジスト５５が積層され、コンタクト２２１およびコンタクト２６１が形成される領域が露出するように、レジスト５５がパターニングされる。そして、レジスト５５で覆われていない領域がエッチングされることにより、例えば図１５に示されるように、絶縁層５３に凹部６２が形成される。そして、レジスト５５が除去される。
この時、ビア２２０、ビア２６０、ビア４１１、およびビア４２１が形成される領域も露出するように、レジスト５５がパターニングされ、レジスト５５で覆われていない領域がエッチングされる。これにより、ビア２２０、ビア２６０、ビア４１１、およびビア４２１が形成される位置の絶縁層５３にも凹部６２が形成される。
次に、例えば図１６に示されるように、凹部６２内に金属を含む配線材料６３が積層され、絶縁層５３の上にさらに配線材料６３が積層される。そして、配線材料６３がパターニングされることにより、図４に例示された光送信デバイス２０が形成される。
この時、ビア２２０、ビア２６０、ビア４１１、およびビア４２１の位置に形成された凹部６２にも金属を含む配線材料６３が積層され、絶縁層５３の上にさらに配線材料６３が積層される。そして、配線材料６３がパターニングされることにより、図６に例示された信号配線４１およびグランド配線４２が形成される。
［試験方法］
図１７は、光送信デバイス２０の試験方法の一例を示すフローチャートである。
図１７は、光送信デバイス２０の試験方法の一例を示すフローチャートである。
まず、複数の光送信デバイス２０が形成された基板Ｗが、図示しないホルダにセットされ、ホルダによって保持される（Ｓ１０）。そして、プローバ４９および基板Ｗの少なくともいずれか一方が移動することにより、プローバ４９は基板Ｗに対して相対的に移動し、プローブ針４９０の先端の位置と試験領域４０のパッド４１０またはパッド４２０の位置とを合わせる（Ｓ１１）。そして、プローバ４９は、プローブ針４９０の先端をパッド４１０およびパッド４２０に近づけ、プローブ針４９０の先端とパッド４１０およびパッド４２０とを接触させる（Ｓ１２）。
次に、プローバ４９は、信号配線４１のパッド４１０に接触しているプローブ針４９０から光送信デバイス２０に試験信号を供給する（Ｓ１３）。そして、プローバ４９は、グランド配線４２のパッド４２０に接触しているプローブ針４９０から光送信デバイス２０の出力信号を取得する（Ｓ１４）。そして、プローバ４９は、取得された出力信号に基づいて、光送信デバイス２０の電気特性を評価する。例えば、プローバ４９は、光送信デバイス２０からの出力信号の電圧値または電流値が、予め定められた範囲内の値であるか否かを判定することにより、光送信デバイス２０の電気特性を評価する。そして、プローバ４９は、評価結果を図示しないディスプレイ等に出力する（Ｓ１５）。
次に、プローバ４９は、基板Ｗ上の全ての光送信デバイス２０について試験が行われたか否かを判定する（Ｓ１６）。基板Ｗ上に試験が行われていない光送信デバイス２０が存在する場合（Ｓ１６：Ｎｏ）、プローバ４９は、再びステップＳ１１に示された処理を実行する。一方、基板Ｗ上の全ての光送信デバイス２０について試験が行われた場合（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、基板Ｗがホルダから搬出される（Ｓ１７）。そして、図１７に例示された試験方法が終了する。
［実施例の効果］
上記説明から明らかなように、本実施例の光送信デバイス２０は、基板Ｗと、導波路２３と、信号配線２２と、シリコン配線２７とを備える。導波路２３は、基板Ｗに設けられ、光信号を伝送する。信号配線２２は、基板Ｗに設けられ、電気信号を伝送する。シリコン配線２７は、基板Ｗに設けられ、不純物が添加されたシリコンである。信号配線２２は、基板Ｗの端部から所定距離以上離れた基板Ｗの領域に配置される。シリコン配線２７の一端は、信号配線２２に接続され、シリコン配線２７の他端は、基板Ｗの端部まで延伸している。これにより、基板Ｗ上で電気特性のチェックが行われた後にダイシングを行うことができる。従って、基板Ｗ上に形成された複数の光送信デバイス２０の電気特性のチェックを一括して行うことができる。
上記説明から明らかなように、本実施例の光送信デバイス２０は、基板Ｗと、導波路２３と、信号配線２２と、シリコン配線２７とを備える。導波路２３は、基板Ｗに設けられ、光信号を伝送する。信号配線２２は、基板Ｗに設けられ、電気信号を伝送する。シリコン配線２７は、基板Ｗに設けられ、不純物が添加されたシリコンである。信号配線２２は、基板Ｗの端部から所定距離以上離れた基板Ｗの領域に配置される。シリコン配線２７の一端は、信号配線２２に接続され、シリコン配線２７の他端は、基板Ｗの端部まで延伸している。これにより、基板Ｗ上で電気特性のチェックが行われた後にダイシングを行うことができる。従って、基板Ｗ上に形成された複数の光送信デバイス２０の電気特性のチェックを一括して行うことができる。
また、上記した実施例における光送信デバイス２０は、電気信号に応じて導波路２３を伝送される光信号を変調する変調器２１を備え、信号配線２２は、変調器２１に電気信号を供給する。これにより、基板Ｗ上で変調器２１の電気特性のチェックが行われた後にダイシングを行うことができる。
また、上記した実施例において、シリコン配線２７には、ｎ型の不純物が添加されている。これにより、シリコン配線２７の抵抗値を小さくすることができる。なお、上記した実施例において、シリコン配線２７には、ｎ型の不純物に代えてｐ型の不純物が添加されていてもよい。
また、上記した実施例において、変調器２１には、導波路２３に沿ってｎ型の不純物が添加されたシリコンである半導体層２１０－１が設けられており、導波路２３に沿ってｐ型の不純物が添加されたシリコンである半導体層２１０－４が設けられている。これにより、変調器２１を製造するプロセスの中で、シリコン配線２７を形成することができるため、基板Ｗ上にシリコン配線２７を効率よく形成することができる。
また、上記した実施例において、光送受信装置１０は、電気信号に応じて変調された光信号を送信する光送信デバイス２０と、光信号を受信し、受信された光信号に応じた電気信号を出力する光受信デバイス３０とを備える。これにより、生産性の高い光送受信装置１０を提供することができる。
また、上記した実施例における試験方法では、ダイシングライン２００を挟んで光送信デバイス２０および試験領域４０が形成された基板Ｗが保持される。そして、試験領域４０に設けられたパッド４１０にプローブ針４９０が接触し、試験領域４０に設けられたパッド４２０にプローブ針４９０が接触する。そして、パッド４１０に接触しているプローブ針４９０を介して試験信号が供給され、パッド４２０に接触しているプローブ針４９０を介して出力された出力信号に基づいて、光送信デバイス２０の電気特性が評価される。これにより、基板Ｗ上で電気特性のチェックが行われた後にダイシングを行うことができる。従って、基板Ｗ上に形成された複数の光送信デバイス２０の電気特性のチェックを一括して行うことができる。
また、上記した実施例における製造方法では、単結晶シリコン等の基板Ｗ上において、光送信デバイス２０が形成されるデバイス領域の中の一部の領域に不純物が注入される。また、デバイス領域を規定するダイシングライン２００が通過する領域に不純物を注入することで、デバイス領域とダイシングライン２００を挟んでデバイス領域に隣接する試験領域４０との間にダイシングライン２００と交差するシリコン配線２７が形成される。また、基板Ｗ上に絶縁層５３が積層され、デバイス領域においてダイシングライン２００から所定距離以上離れた絶縁層５３上に、不純物が注入された領域とシリコン配線２７とに接続された信号配線２２が形成される。また、試験領域４０においてダイシングライン２００から所定距離以上離れた絶縁層５３上に、シリコン配線２７に接続されたパッド４１０が形成される。
＜その他＞
なお、開示の技術は、上記した各実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
なお、開示の技術は、上記した各実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
例えば、上記した実施例では、変調器２１の入力端側の信号配線２２にビア２２０を介してシリコン配線２７が接続されており、ダイシング後も、変調器２１の入力端側の信号配線２２にシリコン配線２７が残ることになる。シリコン配線２７が変調器２１の入力端側の信号配線２２に残っていると、シリコン配線２７による送信信号の反射により、一部の周波数において送信信号の減衰等が生じ、変調器２１の周波数特性が劣化する場合がある。
そこで、例えば図１８に示されるように、変調器２１の終端側の信号配線２２にビア２２０を介してシリコン配線２７が接続されるようにしてもよい。図１８は、試験領域４０の構造の他の例を示す図である。変調器２１に供給される送信信号は、導波路２３に沿って配置された信号配線２２の入力端側から入力されるが、シリコン配線２７は、信号配線２２の終端側に接続されている。これにより、変調器２１の入力端側の信号配線２２から供給された送信信号が変調器２１の終端側の信号配線２２に接続されたシリコン配線２７で反射しても、反射波が変調器２１に到達するまでに反射波を十分に減衰させることができる。これにより、変調器２１の周波数特性の劣化を抑えることができる。
また、図１８に例示された試験領域４０では、変調器２１の入力端側のグランド配線２６にビア２６０を介してシリコン配線２７が接続されており、ダイシング後も、変調器２１の入力端側のグランド配線２６にシリコン配線２７が残ることになる。シリコン配線２７が変調器２１のグランド配線２６の入力端側に残っていると、変調器２１の周波数特性が劣化する場合がある。
そこで、例えば図１９に示されるように、シリコン配線２７は、変調器２１の終端側に設けられるようにしてもよい。図１９は、試験領域４０の構造の他の例を示す図である。図２０は、ダイシングライン２００付近の基板ＷのＣ－Ｃ断面の一例を示す図である。変調器２１に供給される送信信号は、信号配線２２の入力端側から入力される。試験領域４０の信号配線４１に接続されたシリコン配線２７は、信号配線２２の終端側に接続され、試験領域４０のグランド配線４２に接続されたシリコン配線２７は、信号配線２２の終端側に対応するグランド配線２６の端部に接続されている。
ビア２６０を介してグランド配線２６に接続された複数のシリコン配線２７は、それぞれ、例えば図２０に示されるように、ビア４２２を介して中間配線４２３に接続されている。中間配線４２３は、信号配線４１およびグランド配線４２と同じ材料により形成される。なお、中間配線４２３は、シリコン配線２７と同じ材料により形成されてもよい。中間配線４２３は、ビア４２４を介してパッド４２０に接続されている。これにより、変調器２１の周波数特性の劣化をさらに抑えることができる。
また、上記した実施例では、それぞれの信号配線２２の一端から試験信号を入力し、グランド配線２６から出力された出力信号に基づいて光送信デバイス２０の電気特性が評価されたが、開示の技術はこれに限られない。例えば図２１に示されるように、それぞれの信号配線２２において、一端から試験信号を入力し、他端から出力された信号に基づいて、信号配線２２の導通確認が行われてもよい。図２１は、試験領域４０の構造の他の例を示す図である。これにより、光送信デバイス２０に形成されたそれぞれの信号配線２２の導通確認を行うことができる。それぞれの信号配線２２の入力端に接続されたシリコン配線２７は、第３のシリコン配線の一例であり、それぞれの信号配線２２の終端に接続されたシリコン配線２７は、第４のシリコン配線の一例である。
また、例えば図２２に示されるように、隣り合う信号配線２２どうしが、試験領域４０上の配線４１２を介してデイジーチェーン状に接続されてもよい。図２２は、試験領域４０の構造の他の例を示す図である。これにより、試験領域４０の領域を小さくすることができ、１枚の基板Ｗ上により多くの光送信デバイス２０を形成することができる。
また、上記した実施例では、シリコン導波路のＰＮ接合を利用した光変調器を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。例えば、強誘電体材料やポリマー等を用いた光変調器に対しても、開示の技術を適用することができる。強誘電体材料やポリマー等を用いた光変調器では、材料に電圧を印加してポーリングする工程がある。上記した実施例における信号配線２２、グランド配線２６、およびシリコン配線２７の配置は、光変調器の試験だけでなく、ポーリングの工程においても利用することができる。
Ｗ 基板
１０ 光送受信装置
１１ 光送受信部
１２ ＬＤ
１３ ＤＳＰ
２０ 光送信デバイス
２００ ダイシングライン
２１ 変調器
２１０ 半導体層
２２ 信号配線
２２０ ビア
２２１ コンタクト
２３ 導波路
２４ ＶＯＡ
２５ ＰＲ
２６ グランド配線
２６０ ビア
２６１ コンタクト
２７ シリコン配線
２８ ｍＰＤ
２９ ＰＢＣ
３０ 光受信デバイス
４０ 試験領域
４１ 信号配線
４１０ パッド
４１１ ビア
４１２ 配線
４２ グランド配線
４２０ パッド
４２１ ビア
４２２ ビア
４２３ 中間配線
４２４ ビア
４９ プローバ
４９０ プローブ針
５１ ＢＯＸ層
５３ 絶縁層
５４ シリコン層
５５ レジスト
１０ 光送受信装置
１１ 光送受信部
１２ ＬＤ
１３ ＤＳＰ
２０ 光送信デバイス
２００ ダイシングライン
２１ 変調器
２１０ 半導体層
２２ 信号配線
２２０ ビア
２２１ コンタクト
２３ 導波路
２４ ＶＯＡ
２５ ＰＲ
２６ グランド配線
２６０ ビア
２６１ コンタクト
２７ シリコン配線
２８ ｍＰＤ
２９ ＰＢＣ
３０ 光受信デバイス
４０ 試験領域
４１ 信号配線
４１０ パッド
４１１ ビア
４１２ 配線
４２ グランド配線
４２０ パッド
４２１ ビア
４２２ ビア
４２３ 中間配線
４２４ ビア
４９ プローバ
４９０ プローブ針
５１ ＢＯＸ層
５３ 絶縁層
５４ シリコン層
５５ レジスト
Claims (12)
- 基板と、
前記基板に設けられ、光信号を伝送する導波路と、
前記基板に設けられ、電気信号を伝送する金属配線と、
前記基板に設けられ、不純物が添加されたシリコンであるシリコン配線と
を備え、
前記金属配線は、前記基板の端部から所定距離以上離れた前記基板の領域に配置され、
前記シリコン配線の一端は、前記金属配線に接続され、
前記シリコン配線の他端は、前記基板の端部まで延伸していること特徴とする光デバイス。 - 電気信号に応じて前記導波路を伝送される前記光信号を変調する変調器を備え、
前記金属配線は、前記変調器に電気信号を供給することを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。 - 前記シリコン配線には、ｎ型の不純物が添加されていることを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。
- 前記変調器には、前記導波路に沿ってｎ型の不純物が添加されたシリコンである半導体層が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の光デバイス。
- 前記シリコン配線には、ｐ型の不純物が添加されていることを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。
- 前記変調器には、前記導波路に沿ってｐ型の不純物が添加されたシリコンである半導体層が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の光デバイス。
- 前記変調器に供給される電気信号は、前記導波路に沿って配置された前記金属配線の入力端側から入力され、
前記シリコン配線は、前記金属配線の終端側に接続されることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の光デバイス。 - 前記金属配線には、
前記導波路に沿って配置され、前記変調器に供給される電気信号を伝送する信号配線と、
前記信号配線に沿って配置され、グランドに接続されるグランド配線と
が含まれ、
前記シリコン配線には、
前記信号配線に接続される第１のシリコン配線と、
前記グランド配線に接続される第２のシリコン配線と
が含まれ、
前記変調器に供給される電気信号は、前記信号配線の入力端側から入力され、
前記第１のシリコン配線は、前記信号配線の終端側に接続され、
前記第２のシリコン配線は、前記信号配線の終端側に対応する前記グランド配線の端部に接続されることを特徴とする請求項７に記載の光デバイス。 - 前記変調器に供給される電気信号は、前記導波路に沿って配置された前記金属配線の入力端側から入力され、
前記シリコン配線には、
前記金属配線の入力端側に接続される第３のシリコン配線と、
前記金属配線の終端側に接続される第４のシリコン配線と
が含まれることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の光デバイス。 - 電気信号に応じて変調された光信号を送信する光送信デバイスとして機能する請求項１から９のいずれか一項に記載の光デバイスと、
光信号を受信し、受信された光信号に応じた電気信号を出力する光受信デバイスと
を備えることを特徴とする光送受信装置。 - ダイシングラインを挟んで光デバイスおよび試験領域が形成された基板を保持し、
前記試験領域に設けられた第１のパッドに第１のプローブ針を接触させ、
前記試験領域に設けられた第２のパッドに第２のプローブ針を接触させ、
前記第１のプローブ針を介して試験信号を供給し、
前記第２のプローブ針を介して出力された出力信号に基づいて、前記光デバイスの電気特性を評価する
処理を実行し、
前記光デバイスには、
光信号を伝送する導波路と、
電気信号を伝送する第１の金属配線および第２の金属配線と、
不純物が添加されたシリコンである第１のシリコン配線および第２のシリコン配線と
が設けられ、
前記第１の金属配線および前記第２の金属配線は、前記ダイシングラインから所定距離以上離れた前記光デバイスの領域に配置され、
前記第１のシリコン配線の一端は、前記第１の金属配線に接続され、
前記第１のシリコン配線の他端は、前記ダイシングラインを介して前記第１のパッドに接続され、
前記第２のシリコン配線の一端は、前記第２の金属配線に接続され、
前記第２のシリコン配線の他端は、前記ダイシングラインを介して前記第２のパッドに接続されること特徴とする試験方法。 - シリコン基板上において、光デバイスが形成されるデバイス領域の中の一部の領域に不純物を注入し、
前記デバイス領域を規定するダイシングラインが通過する領域に前記不純物を注入することにより、前記デバイス領域と前記ダイシングラインを挟んで前記デバイス領域に隣接する試験領域との間に前記ダイシングラインと交差するシリコン配線を形成し、
前記シリコン基板上に絶縁層を積層し、
前記ダイシングラインから所定距離以上離れた前記デバイス領域の前記絶縁層上に、前記不純物が注入された領域と前記シリコン配線とに接続された金属配線を形成し、
前記ダイシングラインから所定距離以上離れた前記試験領域の前記絶縁層上に、前記シリコン配線に接続されたパッドを形成することを特徴とする製造方法。
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| JP2016142755A (ja) | 2015-01-29 | 2016-08-08 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光変調器 |
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