JPH01191811A - 光学装置の製造方法 - Google Patents
光学装置の製造方法Info
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- JPH01191811A JPH01191811A JP63016667A JP1666788A JPH01191811A JP H01191811 A JPH01191811 A JP H01191811A JP 63016667 A JP63016667 A JP 63016667A JP 1666788 A JP1666788 A JP 1666788A JP H01191811 A JPH01191811 A JP H01191811A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は光学装置及びその製造方法に関し、特に詳細に
は、レンズ付き半導体光学装置に及びこの製造方法に関
する。
は、レンズ付き半導体光学装置に及びこの製造方法に関
する。
近年、半導体発光素子、例えばレーザダイオードの放射
光を利用する光通信システムが発達してきた。このよう
なシステムでは、半導体発光素子チップからの放射光を
光ファイバ等の光学部品に効率よく光結合する必要があ
る。しかし、半導体発光素子チップから放射される光は
、通常約30度から約60度の広がり角を以って放射さ
れる。
光を利用する光通信システムが発達してきた。このよう
なシステムでは、半導体発光素子チップからの放射光を
光ファイバ等の光学部品に効率よく光結合する必要があ
る。しかし、半導体発光素子チップから放射される光は
、通常約30度から約60度の広がり角を以って放射さ
れる。
そのため、この状態で、光ファイバ等の光学部品に光結
合すると、放射光が分散し光結合効率が低くなる。そこ
で、このような半導体発光素子を光ファイバ等の光学部
品に光結合する場合には、半導体発光素子チップの発光
部の直前にレンズ等の受動光学要素を置き、放射された
光を平行光束にしたり、他の光学部品等の光入射部に放
射光が集束するように構成していた。このような場合、
レンズ等の光学部品を配置する際、この光学部品の光軸
と放射光の光軸とを一致させ、さらに、光学部品を半導
体素子の発光部に対して適切な位置に設置する必要があ
る。具体的には、半導体レーザの放射光を直径的0.3
mm程度の平行光束にするには、半導体レーザの発光部
から約100μmから150μm程度の離れた位置にレ
ンズを配置するのが好ましい。
合すると、放射光が分散し光結合効率が低くなる。そこ
で、このような半導体発光素子を光ファイバ等の光学部
品に光結合する場合には、半導体発光素子チップの発光
部の直前にレンズ等の受動光学要素を置き、放射された
光を平行光束にしたり、他の光学部品等の光入射部に放
射光が集束するように構成していた。このような場合、
レンズ等の光学部品を配置する際、この光学部品の光軸
と放射光の光軸とを一致させ、さらに、光学部品を半導
体素子の発光部に対して適切な位置に設置する必要があ
る。具体的には、半導体レーザの放射光を直径的0.3
mm程度の平行光束にするには、半導体レーザの発光部
から約100μmから150μm程度の離れた位置にレ
ンズを配置するのが好ましい。
このようなレンズ付き半導体発光装置を第7図に示す。
この第7図では、半導体発光素子チップ1はパッケージ
本体2に形成された位置合わせ溝4に沿って位置決めさ
れ、ハンダ付は等によりパッケージ2に固定されている
。更に、この半導体発光素子チップ1はパッケージ本体
2に設けられた電極部3とボンディングワイヤ16を介
して電気的に接続されている。レンズ5はパッケージ本
体2に形成されたレンズ収容四部6に嵌め込まれ、紫外
線硬化樹脂等の接着剤等7で固定されていた。そして、
この位置合わせ溝4及び凹部6は機械加工により形成し
ていた。
本体2に形成された位置合わせ溝4に沿って位置決めさ
れ、ハンダ付は等によりパッケージ2に固定されている
。更に、この半導体発光素子チップ1はパッケージ本体
2に設けられた電極部3とボンディングワイヤ16を介
して電気的に接続されている。レンズ5はパッケージ本
体2に形成されたレンズ収容四部6に嵌め込まれ、紫外
線硬化樹脂等の接着剤等7で固定されていた。そして、
この位置合わせ溝4及び凹部6は機械加工により形成し
ていた。
一般にレンズ等を用いて半導体発光素子チップの放射光
を効率良く利用するためには、この先軸間のずれを約1
0μm以下に押さえる必要がある。
を効率良く利用するためには、この先軸間のずれを約1
0μm以下に押さえる必要がある。
また、半導体発光素子チップの発光部とレンズとの位置
関係もできるだけ精度良くしておくことが好ましい。し
かし、先に説明した従来のレンズ付き半導体発光装置で
は、半導体発光素子チップの位置決めに使用する位置合
わせ溝4及びレンズの位置を決めるレンズ収容凹部6が
機械加工で形成されているため、こ゛れらの相対位置関
係の精度を±50μm以下にすることが難しく、半導体
発光素子チップの発光部の光軸とレンズの光軸とが±5
0μm程度ずれる可能性が大きい。このため、従来では
、第7図に示すようなレンズ付き半導体発光装置を多量
に生産し、その中から、良好な位置精度を有している製
品のみを選別し、使用していた。この様に多量の製品か
ら良品のみを選別する方法では、製品の歩留まりが高く
することが出来ず、極めて不経済である。そのため、こ
のようにして製造された装置は製品単価が高くなってい
た。
関係もできるだけ精度良くしておくことが好ましい。し
かし、先に説明した従来のレンズ付き半導体発光装置で
は、半導体発光素子チップの位置決めに使用する位置合
わせ溝4及びレンズの位置を決めるレンズ収容凹部6が
機械加工で形成されているため、こ゛れらの相対位置関
係の精度を±50μm以下にすることが難しく、半導体
発光素子チップの発光部の光軸とレンズの光軸とが±5
0μm程度ずれる可能性が大きい。このため、従来では
、第7図に示すようなレンズ付き半導体発光装置を多量
に生産し、その中から、良好な位置精度を有している製
品のみを選別し、使用していた。この様に多量の製品か
ら良品のみを選別する方法では、製品の歩留まりが高く
することが出来ず、極めて不経済である。そのため、こ
のようにして製造された装置は製品単価が高くなってい
た。
また、この様な不経済を避けるため、半導体発光素子チ
ップ又はレンズのいずれか一方を先にパッケージに取り
付け、他方を位置調整しつつ固定する方法も考えられる
。しかしこの方法では、例え顕微鏡を介して観察したと
しても、レンズの軸心(中心)を視認することが非常に
難しい。又、レンズを介して半導体発光素子チップの発
光部を見定めてレンズと半導体発光素子チップの光軸を
合わせることは、半導体発光素子チップの発光部の位置
をレンズを介して視認するため、さらに困難である。そ
のため、実用には向かない。
ップ又はレンズのいずれか一方を先にパッケージに取り
付け、他方を位置調整しつつ固定する方法も考えられる
。しかしこの方法では、例え顕微鏡を介して観察したと
しても、レンズの軸心(中心)を視認することが非常に
難しい。又、レンズを介して半導体発光素子チップの発
光部を見定めてレンズと半導体発光素子チップの光軸を
合わせることは、半導体発光素子チップの発光部の位置
をレンズを介して視認するため、さらに困難である。そ
のため、実用には向かない。
また更に、半導体発光素子チップを先にパッケージに固
定し、半導体発光素子チップを発光させ、その放射光を
レンズを介して光検知器にて検知しつつ、その放射光の
光強度が最大となるように調整し固定する方法も考えら
れる。しかし、この方法では、検知装置が複雑かつ高価
となり量産には向かないのである。
定し、半導体発光素子チップを発光させ、その放射光を
レンズを介して光検知器にて検知しつつ、その放射光の
光強度が最大となるように調整し固定する方法も考えら
れる。しかし、この方法では、検知装置が複雑かつ高価
となり量産には向かないのである。
本発明は上記問題点を解決し、光学能動素子の光を効率
の良く利用することのできる光学装置を提供することを
目的とする。
の良く利用することのできる光学装置を提供することを
目的とする。
また更に、本発明は光学能動素子の光を効率良く利用で
きる光学装置を安価でかつ高い歩留まりで製造できる製
造方法を提供することを目的とする。
きる光学装置を安価でかつ高い歩留まりで製造できる製
造方法を提供することを目的とする。
上記課題を達成するため、本発明の光学装置では、基体
上に装着され、該基体の上面に沿って光を発光または受
光する光学能動素子と、該基体の上面に垂直な面に取り
付けられる光透過性の薄板とを含み、該薄板が、該光学
素子と反対側の面に光学受動素子を収容するための光学
受動素子収容凹部を有し、更に該光学素子側の面の該光
学受動素子収容四部に対応する部分に位置合わせ用のマ
ークを有し、該光学受動素子が凹部に固定され、該位置
合わせ用マーク及び光学受動素子収容凹部がフォトリソ
グラフィ法により形成されていることを特徴とする。
上に装着され、該基体の上面に沿って光を発光または受
光する光学能動素子と、該基体の上面に垂直な面に取り
付けられる光透過性の薄板とを含み、該薄板が、該光学
素子と反対側の面に光学受動素子を収容するための光学
受動素子収容凹部を有し、更に該光学素子側の面の該光
学受動素子収容四部に対応する部分に位置合わせ用のマ
ークを有し、該光学受動素子が凹部に固定され、該位置
合わせ用マーク及び光学受動素子収容凹部がフォトリソ
グラフィ法により形成されていることを特徴とする。
さらに本発明の光学装置の製造方法では、光学能動素子
を基体の上面に固定する工程と1、光透過性の薄板の一
方の面に円形状の凹部を、他方の面の該凹部に対応する
部分に位置合わせ用マークをフォトリソグラフィ法によ
りそれぞれ形成する工程と、前記工程により形成された
薄板を該基体の上面に垂直な面に当接させ、前記位置合
わせ用マークを利用して、該薄板に形成した該凹部中心
部と光学能動素子の光軸との位置合わせを行う工程と、
前記位置合わせ工程完了後、前記薄板を該垂直な面に固
定し、更に、前記凹部に光学受動素子を固定する工程を
含むことを特徴とする。
を基体の上面に固定する工程と1、光透過性の薄板の一
方の面に円形状の凹部を、他方の面の該凹部に対応する
部分に位置合わせ用マークをフォトリソグラフィ法によ
りそれぞれ形成する工程と、前記工程により形成された
薄板を該基体の上面に垂直な面に当接させ、前記位置合
わせ用マークを利用して、該薄板に形成した該凹部中心
部と光学能動素子の光軸との位置合わせを行う工程と、
前記位置合わせ工程完了後、前記薄板を該垂直な面に固
定し、更に、前記凹部に光学受動素子を固定する工程を
含むことを特徴とする。
本発明の光学装置では、光学受動素子を固定する薄板を
、光学能動素子を載せている基体と別体にし、光学能動
素子と光学受動素子の相対位置調整を可能にし、それら
の光軸を正確に一致できるようにしている。
、光学能動素子を載せている基体と別体にし、光学能動
素子と光学受動素子の相対位置調整を可能にし、それら
の光軸を正確に一致できるようにしている。
また、上記相対位置調整では、薄板上にフォトリソグラ
フィ法で光学受動素子収容凹部を形成し、さらにフォト
リソグラフィ法を利用して、この光学受動素子収容凹部
に対して正確に位置決めれた位置合わせマークを形成し
、これらを利用して位置調整を行い正確でかつ簡単な位
置決めを可能にしている。
フィ法で光学受動素子収容凹部を形成し、さらにフォト
リソグラフィ法を利用して、この光学受動素子収容凹部
に対して正確に位置決めれた位置合わせマークを形成し
、これらを利用して位置調整を行い正確でかつ簡単な位
置決めを可能にしている。
本発明の光学装置では、上述のように、レンズ等の光学
受動素子と光を発光又は受光する光学能動素子との光軸
合わせに使用するマーク等が光学受動素子を固定する薄
板内にフォトリソグラフィ法により形成されているので
、これを用いて正確な光軸合わせが可能になる。
受動素子と光を発光又は受光する光学能動素子との光軸
合わせに使用するマーク等が光学受動素子を固定する薄
板内にフォトリソグラフィ法により形成されているので
、これを用いて正確な光軸合わせが可能になる。
また、上記光学装置を製造する際にも、光学受動素子を
介することなく位置合わせマーク及び能動光学素子の光
軸を視認できるため、光軸合わせが容易となり、光学装
置を歩留まり高く安価に製造することができる。
介することなく位置合わせマーク及び能動光学素子の光
軸を視認できるため、光軸合わせが容易となり、光学装
置を歩留まり高く安価に製造することができる。
以下図面を参照しつつ本発明に従う実施例について説明
する。
する。
同一符号を付した要素は同一機能を有するため、重複す
る説明は省略する。
る説明は省略する。
第1図は本発明に従う第1の実施例のレンズ付き半導体
発光装置の構成を示す。ここに示す実施例は、半導体発
光素子を高速度で動作させるためのチップキャリア型パ
ッケージに関するものである。この図において、パッケ
ージ本体2に位置決め用溝4が形成されている。半導体
発光素子チップ1が位置決め用溝4に沿って位置決めさ
れ、ハンダ付けによりパッケージ本体2に固定されてい
る。パッケージ本体2には、更に電極部3が設けられ、
この電極部3は半導体発光素子チップ1にボンデングワ
イヤ16により電気的に接続されている。
発光装置の構成を示す。ここに示す実施例は、半導体発
光素子を高速度で動作させるためのチップキャリア型パ
ッケージに関するものである。この図において、パッケ
ージ本体2に位置決め用溝4が形成されている。半導体
発光素子チップ1が位置決め用溝4に沿って位置決めさ
れ、ハンダ付けによりパッケージ本体2に固定されてい
る。パッケージ本体2には、更に電極部3が設けられ、
この電極部3は半導体発光素子チップ1にボンデングワ
イヤ16により電気的に接続されている。
パッケージ本体2の側面2aには光透過性の薄板8が固
定されている。この光透過性の薄板8の材料としては、
石英ガラス−1通常のガラス、光学ガラス等のガラス材
料、又は可視光及び赤外光を透過するプラスチック等が
考えられる。更に、単結晶又は多結晶又はアモルファス
状の材料でもよい。
定されている。この光透過性の薄板8の材料としては、
石英ガラス−1通常のガラス、光学ガラス等のガラス材
料、又は可視光及び赤外光を透過するプラスチック等が
考えられる。更に、単結晶又は多結晶又はアモルファス
状の材料でもよい。
薄板8の構造を第2(b)図及び第2(c)図に示す。
これらの図はそれぞれ薄板8の表面及び裏面を示してい
る。この薄板8の一方の面には、レンズが嵌め込まれる
円形状のレンズ収容凹部6が形成されており、また他方
の面のこの凹部に対応する部分には、光軸位置合わせ用
マーク9が形成されている。この光軸位置合せ用マーク
9を利用し、レンズの軸心と半導体発光素子チップ2の
発光部の光軸とが一致するように位置調整を行う。
る。この薄板8の一方の面には、レンズが嵌め込まれる
円形状のレンズ収容凹部6が形成されており、また他方
の面のこの凹部に対応する部分には、光軸位置合わせ用
マーク9が形成されている。この光軸位置合せ用マーク
9を利用し、レンズの軸心と半導体発光素子チップ2の
発光部の光軸とが一致するように位置調整を行う。
そして、この位置調整後、レンズをこのレンズ収容四部
6に嵌め込み、固定する。そして、このレンズが嵌め込
まれるレンズ収容凹部6及び位置合せ用マーク9はフォ
トリソグラフィ法を利用して形成されている。
6に嵌め込み、固定する。そして、このレンズが嵌め込
まれるレンズ収容凹部6及び位置合せ用マーク9はフォ
トリソグラフィ法を利用して形成されている。
次に、上記半導体発光装置の製造方法について説明する
。
。
上記半導体発光素子チップ1は、InP基板にI nG
aAs P混晶系のエピタキシャル層を形成することに
より、形成し、例えば1.5μmの波長のレーザ光を発
光する半導体レーザを形成する。
aAs P混晶系のエピタキシャル層を形成することに
より、形成し、例えば1.5μmの波長のレーザ光を発
光する半導体レーザを形成する。
このような半導体レーザを形成する方法は当業者にとっ
てよく知られているので、ここでは省略する。
てよく知られているので、ここでは省略する。
次に、上記実施例で使用する光透過性の薄板8の製造方
法を第2図及び第3図を用いて説明する。
法を第2図及び第3図を用いて説明する。
まず、厚さ250μmで、その両面が鏡面研磨されてい
るGaP結晶基板10を用意する。
るGaP結晶基板10を用意する。
GaP結晶基板10上にSiO2膜8aを1000A程
度の厚さで形成する。この状態を第3(a)図に示す。
度の厚さで形成する。この状態を第3(a)図に示す。
次に、この結晶基板10上の5i02膜上にフォトレジ
スト8bを塗布し、フォトリソグラフィ法によりSiO
2膜8aに直径400μmの円形状の穴部を形成する。
スト8bを塗布し、フォトリソグラフィ法によりSiO
2膜8aに直径400μmの円形状の穴部を形成する。
この形成過程及び形成された状態を第3(b)図及び第
3(c)図に示す。ここで、第2(a)図に示すように
1枚の結晶基板上に一度に多量の薄板を形成する。この
方法はフォトリソグラフィ法の利点を生かせて好ましい
。次に、S i O2膜10a上のレジストを除去し、
化学エツチング法によりGaP結晶基板10をエツチン
グし、深さ約100μmのレンズ収容凹部6を形成する
。次に凹部6を形成した面とは反対の面に、先に形成し
たマスク位置合せ用マーク11を利用して、半導体発光
素子チップ1の発光部とレンズの軸心との位置合わせに
使用する光軸位置合せ用マーク9をフォトリソグラフィ
法を使用して形成する。このレンズ収容凹部6の形成と
同時に、マスク位置合せ用マーク11をSiO2膜上に
形成する。この位置合わせマーク11の形状は矩形状で
、その内部にクロス部分を有するようにしているが、こ
の形状に限定されるものでなく、以下に述べる光軸位置
合わせ用マーク形成の際使用するフォトマスクの位置合
わせに使用できるものであれば、どの様な形状のマーク
でもよい。光軸位置合せ用マーク9の形状は長さ10μ
m1幅5μm程度の長方形のパターンを第5図に示すよ
うに十字型である。
3(c)図に示す。ここで、第2(a)図に示すように
1枚の結晶基板上に一度に多量の薄板を形成する。この
方法はフォトリソグラフィ法の利点を生かせて好ましい
。次に、S i O2膜10a上のレジストを除去し、
化学エツチング法によりGaP結晶基板10をエツチン
グし、深さ約100μmのレンズ収容凹部6を形成する
。次に凹部6を形成した面とは反対の面に、先に形成し
たマスク位置合せ用マーク11を利用して、半導体発光
素子チップ1の発光部とレンズの軸心との位置合わせに
使用する光軸位置合せ用マーク9をフォトリソグラフィ
法を使用して形成する。このレンズ収容凹部6の形成と
同時に、マスク位置合せ用マーク11をSiO2膜上に
形成する。この位置合わせマーク11の形状は矩形状で
、その内部にクロス部分を有するようにしているが、こ
の形状に限定されるものでなく、以下に述べる光軸位置
合わせ用マーク形成の際使用するフォトマスクの位置合
わせに使用できるものであれば、どの様な形状のマーク
でもよい。光軸位置合せ用マーク9の形状は長さ10μ
m1幅5μm程度の長方形のパターンを第5図に示すよ
うに十字型である。
この形成は先に説明したS 102マークに穴部を形成
したと同様な方法で行う。
したと同様な方法で行う。
次に、レンズ収容凹部6と光軸位置合わせ用マー り9
をGaP結晶基板10に形成した後、結晶基板10の両
面に無反射コーティングを施す。これは半導体発光素子
チップへの反射光を防止するためである。この無反射コ
ーティングは、例えば電子サイクロトロン共鳴型の化学
気相堆積装置(以下、ECR型CVD装置という。)等
を用いて付着させる。その−例として、窒化シリコン膜
を付着させることによって、反射率0.5%以下の無反
射コーティングが形成できた。また、このECR型CV
D装置は、指向性をもって膜を形成できるので、レンズ
収容凹部6の底面に膜を形成するのに特に適している。
をGaP結晶基板10に形成した後、結晶基板10の両
面に無反射コーティングを施す。これは半導体発光素子
チップへの反射光を防止するためである。この無反射コ
ーティングは、例えば電子サイクロトロン共鳴型の化学
気相堆積装置(以下、ECR型CVD装置という。)等
を用いて付着させる。その−例として、窒化シリコン膜
を付着させることによって、反射率0.5%以下の無反
射コーティングが形成できた。また、このECR型CV
D装置は、指向性をもって膜を形成できるので、レンズ
収容凹部6の底面に膜を形成するのに特に適している。
しかし、この様な無反射コーティングを形成する装置と
しては、ECR型CVD装置に限定されず、屈折率1.
5〜2程度の透明誘電体膜をその堆積厚さを制御しつつ
堆積できる装置、例えば、プラズマCVD装置、電子ビ
ーム蒸着装置、スパッタリング装置等を使用しても無反
射コーティングを行うことができる。
しては、ECR型CVD装置に限定されず、屈折率1.
5〜2程度の透明誘電体膜をその堆積厚さを制御しつつ
堆積できる装置、例えば、プラズマCVD装置、電子ビ
ーム蒸着装置、スパッタリング装置等を使用しても無反
射コーティングを行うことができる。
次に、GaP結晶基板10の光軸位置合わせマーク形成
側の面に金属膜25を真空蒸着により形成する。更に、
この金属膜25上にすずをメツキし、メタライズ部分を
形成する。このようにしてメタライズ部分を形成した状
態を第2(b)図及び第2(C)図に示す。この第2(
b)図及び第2(C)図では薄板に分離した状態を示し
ている。
側の面に金属膜25を真空蒸着により形成する。更に、
この金属膜25上にすずをメツキし、メタライズ部分を
形成する。このようにしてメタライズ部分を形成した状
態を第2(b)図及び第2(C)図に示す。この第2(
b)図及び第2(C)図では薄板に分離した状態を示し
ている。
このメタライズ部分は、形成された薄板8をパッケージ
本体2の側面に固定する際、使用される。
本体2の側面に固定する際、使用される。
更に、このように形成したGaP結晶基板10をダイシ
ングし、約1.5mmx3mm程度の小片に分割し、薄
板8を完成させる。
ングし、約1.5mmx3mm程度の小片に分割し、薄
板8を完成させる。
上記のように形成した半導体発光素子チップ1□及び薄
板8をパッケージ本体2に固定し、半導体発光装置を製
造する。以下、これらの組み立て方法について説明する
。
板8をパッケージ本体2に固定し、半導体発光装置を製
造する。以下、これらの組み立て方法について説明する
。
まず最初に半導体発光素子チップ1をパッケージ本体2
にダイボンディングし、次にこの半導体発光素子チップ
1とパッケージ本体2に設けた電極部3とをボンディン
グワイヤにより、電気的に接続する。このようにして半
導体発光素子を形成する。次に、この半導体素子に薄板
を固定する方法を第4図及び第5図を用いて説明する。
にダイボンディングし、次にこの半導体発光素子チップ
1とパッケージ本体2に設けた電極部3とをボンディン
グワイヤにより、電気的に接続する。このようにして半
導体発光素子を形成する。次に、この半導体素子に薄板
を固定する方法を第4図及び第5図を用いて説明する。
まず第4図に示すように、マイクロマニプレータ上のス
テージ12上に先に説明したように形成した半導体素子
チップ1が固定されたパッケージ本体2をクランプ13
により固定する。つぎに、薄板8を真空チャック14に
て吸着し、レンズ収容凹部6が半導体発光素子チップ1
の発光部の真上にくるようにマイクロマニプレータを動
かす。
テージ12上に先に説明したように形成した半導体素子
チップ1が固定されたパッケージ本体2をクランプ13
により固定する。つぎに、薄板8を真空チャック14に
て吸着し、レンズ収容凹部6が半導体発光素子チップ1
の発光部の真上にくるようにマイクロマニプレータを動
かす。
真上にきたら、真空チャック14を下降させ、薄板8を
パッケージ本体2の側面に軽く接触させる。
パッケージ本体2の側面に軽く接触させる。
次に、光学顕微鏡を用いて半導体発光素子チップ1の発
光部及び光軸合わせ用マーク9を視認しつつ、光軸合わ
せを行う。
光部及び光軸合わせ用マーク9を視認しつつ、光軸合わ
せを行う。
光学顕微鏡はマイクロマニプレータのステージ12の上
方に設置されている。そして半導体発光素子チップ1の
直上部付近に、この光学顕微鏡の対物レンズ15が位置
するように設置する。この対物レンズ15の作動距離は
十分長いものである必要がある。また、ここで使用する
真空チャック14は上下動のみするものでもよいが、マ
ニプレータにより前後左右に微動調整できるものが好ま
しい。この様な状態で、光学顕微鏡を覗きつつ、半導体
発光素子チップ1の発光部の光軸が薄板8に形成したレ
ンズ収容凹部6の中心に位置するようにマイクロマニプ
レータを作動し、位置調整をする。
方に設置されている。そして半導体発光素子チップ1の
直上部付近に、この光学顕微鏡の対物レンズ15が位置
するように設置する。この対物レンズ15の作動距離は
十分長いものである必要がある。また、ここで使用する
真空チャック14は上下動のみするものでもよいが、マ
ニプレータにより前後左右に微動調整できるものが好ま
しい。この様な状態で、光学顕微鏡を覗きつつ、半導体
発光素子チップ1の発光部の光軸が薄板8に形成したレ
ンズ収容凹部6の中心に位置するようにマイクロマニプ
レータを作動し、位置調整をする。
この位置調整方法は以下の通りである。
第5図に光学顕微鏡の視野の状態を示す。この図に示す
ように、半導体発光素子チップ1の発光部ではエピタキ
シャル成長時の段差1aが残っているので、容易に発光
部の光軸を視認することができる。また、光軸位置合わ
せ用マーク9は、レンズ収容凹部6の中心に関して点対
称に配置されているため、この先軸位置合わせ用マーク
9のパターンの中心がこのレンズ収容四部6の中心にな
る。ここで、半導体発光素子チップ1のエピタキシャル
成長の段差1aが、第5図に示すように、光軸位置合わ
せマーク9のパターンの中心にくるようにマイクロマニ
プレータを動かし位置調整する。
ように、半導体発光素子チップ1の発光部ではエピタキ
シャル成長時の段差1aが残っているので、容易に発光
部の光軸を視認することができる。また、光軸位置合わ
せ用マーク9は、レンズ収容凹部6の中心に関して点対
称に配置されているため、この先軸位置合わせ用マーク
9のパターンの中心がこのレンズ収容四部6の中心にな
る。ここで、半導体発光素子チップ1のエピタキシャル
成長の段差1aが、第5図に示すように、光軸位置合わ
せマーク9のパターンの中心にくるようにマイクロマニ
プレータを動かし位置調整する。
この調整においては、先に説明したように光軸合わせマ
ーク9のパターンの中心がレンズ収容凹部6の中心、す
なわち、レンズがこの四部6に嵌め込まれたときのレン
ズ5の中心となるため、レンズ5の中心を容易に視認す
ることができる。また、半導体発光素子チップ10発光
部の視認が単なる平板状の透明体を介して行うことがで
きるので、そのエピタキシャル成長の段差1aを容易に
視認することができる。このため、これらのマークを使
用して容易に光軸位置合わせ行うことが可能になる。
ーク9のパターンの中心がレンズ収容凹部6の中心、す
なわち、レンズがこの四部6に嵌め込まれたときのレン
ズ5の中心となるため、レンズ5の中心を容易に視認す
ることができる。また、半導体発光素子チップ10発光
部の視認が単なる平板状の透明体を介して行うことがで
きるので、そのエピタキシャル成長の段差1aを容易に
視認することができる。このため、これらのマークを使
用して容易に光軸位置合わせ行うことが可能になる。
光軸位置合わせ完了後、パッケージ本体2の側面に付着
したハンダ2bを介して、パッケージ本体2に押し付け
る。次に、マイクロマニプレータのステージ12内に設
けたヒータに電流を流し、パッケージ本体2を加熱し、
パッケージ本体2の側面に付着させたハンダ2bを溶か
し、薄板8の光軸位置合わせ用マーク9が形成されてい
る面のメタライズ部分に融着させ、薄板8とパッケージ
本体2を固定する。
したハンダ2bを介して、パッケージ本体2に押し付け
る。次に、マイクロマニプレータのステージ12内に設
けたヒータに電流を流し、パッケージ本体2を加熱し、
パッケージ本体2の側面に付着させたハンダ2bを溶か
し、薄板8の光軸位置合わせ用マーク9が形成されてい
る面のメタライズ部分に融着させ、薄板8とパッケージ
本体2を固定する。
次に、真空チャック14を薄板8からはずし、真空チャ
ック14でレンズ5を吸着し、レンズ収容凹部6の近傍
にレンズ5を置く。レンズ5は自動的にレンズ収容凹部
6に落ち込み、落ち込んだ状態でレンズの軸心と半導体
発光素子チップ1の発光部の光軸とが一致する。このレ
ンズが落ち込んだ状態を第3(d)図に示す。この図に
おいてレンズ5は点線で示しあり、レンズ5はレンズ収
容凹部6のエッヂ部分で支持させることになる。
ック14でレンズ5を吸着し、レンズ収容凹部6の近傍
にレンズ5を置く。レンズ5は自動的にレンズ収容凹部
6に落ち込み、落ち込んだ状態でレンズの軸心と半導体
発光素子チップ1の発光部の光軸とが一致する。このレ
ンズが落ち込んだ状態を第3(d)図に示す。この図に
おいてレンズ5は点線で示しあり、レンズ5はレンズ収
容凹部6のエッヂ部分で支持させることになる。
この後、このレンズ5を紫外線硬化型の樹脂で以って薄
板8に固定する。このようにして、本発明に従う実施例
である光学装置が製造できる。
板8に固定する。このようにして、本発明に従う実施例
である光学装置が製造できる。
本発明は上記実施例に限定されるものでなく、種々の変
形例が考えられ得る。
形例が考えられ得る。
具体的には、上記実施例では光を発生する半導体レーザ
を例にとって説明したが、この代わりに、光信号を別の
ファイバに切替るようなスイッチ素子に本発明を適用し
てもよい。
を例にとって説明したが、この代わりに、光信号を別の
ファイバに切替るようなスイッチ素子に本発明を適用し
てもよい。
また更に、上記実施例では、レンズ収容凹部は化学エツ
チング法により形成しているが、ドライエツチング法、
例えば、プラズマエツチング法によっても形成できる。
チング法により形成しているが、ドライエツチング法、
例えば、プラズマエツチング法によっても形成できる。
上記実施例では、薄板8とパッケージ本体2の固定をハ
ンダ2bを用いて行っているが、これらの固定を紫外線
硬化型の樹脂や、接着剤を使用してもよい。
ンダ2bを用いて行っているが、これらの固定を紫外線
硬化型の樹脂や、接着剤を使用してもよい。
また、レンズ5をレンズ収容凹部に固定する際、紫外線
硬化型の樹脂の代わりに熱硬化型の樹脂を用いてもよい
。
硬化型の樹脂の代わりに熱硬化型の樹脂を用いてもよい
。
また更に、上記実施例ではInGaAsPを用いた半導
体レーザを例にとって説明したが、このタイプのものに
限定されるものでなく、AI GaAs、I nGaA
、Q P等の各種の混晶系の材料を用いた半導体発光素
子であればどれでも使用できる。また、半導体レーザに
よらず端面発光型の発光ダイオードに使用してもよい。
体レーザを例にとって説明したが、このタイプのものに
限定されるものでなく、AI GaAs、I nGaA
、Q P等の各種の混晶系の材料を用いた半導体発光素
子であればどれでも使用できる。また、半導体レーザに
よらず端面発光型の発光ダイオードに使用してもよい。
また更に、上記実施例では、薄板にGaP結晶基板を使
用しているが、サファイヤ等の光透過率の良い材料、ガ
ラス等の可視光や赤外光を透過できる材料であってフォ
トリソグラフィ法で加工が可能のものであれば良い。こ
の薄板の形成の際、この両面を研磨した結晶基板をガラ
ス板に張り付けて、フォトリソグラフィ法により円形状
のレンズ収容凹部6、マスク位置合せ用マーク11及び
光軸位置合せ用マーク9をしてもよい。ガラス板に張り
付けた状態を第2(d)図に示す。このようにガラス板
に張り付は処理することにより、光軸位置合わせ用マー
ク9及び円形状のレンズ収容凹部6形成の際、位置決め
に使用する位置合わせ用マークをこのガラス板の周辺部
上に形成し、この位置合わせ用マークを利用して、光軸
位置合わせ用マーク9及び円形状のレンズ収容凹部6を
フォトリソグラフィで形成できる。このように形成する
ことにより、容易に位置決め用マークを有する薄板を一
度に多量に製造することができる。
用しているが、サファイヤ等の光透過率の良い材料、ガ
ラス等の可視光や赤外光を透過できる材料であってフォ
トリソグラフィ法で加工が可能のものであれば良い。こ
の薄板の形成の際、この両面を研磨した結晶基板をガラ
ス板に張り付けて、フォトリソグラフィ法により円形状
のレンズ収容凹部6、マスク位置合せ用マーク11及び
光軸位置合せ用マーク9をしてもよい。ガラス板に張り
付けた状態を第2(d)図に示す。このようにガラス板
に張り付は処理することにより、光軸位置合わせ用マー
ク9及び円形状のレンズ収容凹部6形成の際、位置決め
に使用する位置合わせ用マークをこのガラス板の周辺部
上に形成し、この位置合わせ用マークを利用して、光軸
位置合わせ用マーク9及び円形状のレンズ収容凹部6を
フォトリソグラフィで形成できる。このように形成する
ことにより、容易に位置決め用マークを有する薄板を一
度に多量に製造することができる。
また更に、薄板にレンズ収容凹部を形成する際、SiO
膜を形成して行っているが、513N4膜を形成して、
レンズ収容四部を形成しても良い。
膜を形成して行っているが、513N4膜を形成して、
レンズ収容四部を形成しても良い。
更に、上記実施例では光軸位置合せ用マーク9の形状は
長さ10μm、幅5μm程度の長方形のパターンを第5
図に示すように十字型としているが、このパターンはこ
の形状、大きさに限定にされるものでなく、種々の形状
、異なる大きさでもよい。例えば、パターン形状を三角
形状、環状等のちのでもよい。
長さ10μm、幅5μm程度の長方形のパターンを第5
図に示すように十字型としているが、このパターンはこ
の形状、大きさに限定にされるものでなく、種々の形状
、異なる大きさでもよい。例えば、パターン形状を三角
形状、環状等のちのでもよい。
上記実施例では、この先軸位置合せ用マーク9は、エツ
チングによりGaP結晶基板上に彫り込むように形成し
ているが、金属の蒸着により形成してもよい。
チングによりGaP結晶基板上に彫り込むように形成し
ているが、金属の蒸着により形成してもよい。
また更に、上記実施例ではいわゆるチップキャリア型の
高周波用のパッケージを用いた半導体発光装置について
説明したが、低周波用のいわゆるメタルキャン型と呼ば
れるパッケージにも適用出来る。この適用例を第6図に
示す。この第6図において、半導体発光素子1はパッケ
ージ本体2上に固定され、このパッケージ本体2の側面
には薄板8が固定されている。この薄板8は上記実施例
のものと同じ方法で形成できる。そしてこの薄板8には
レンズ5が固定されている。このレンズ5と半導体発光
素子1との光軸位置合わせは上記実施例の場合と同様に
行うことができる。更に、このパッケージ本体2には発
光素子の出力強度調整用半導体受光素子18が固定され
る。更に、このパッケージ本体2の全面には保護キャッ
プ17をかぶせ、半導体発光素子1及び半導体受光素子
18を保護している。これらの半導体発光素子1及び半
導体受光素子18には、外部端子19、20及び21が
それぞれに接続されており、他の電気部品と接続できる
ようになっている。
高周波用のパッケージを用いた半導体発光装置について
説明したが、低周波用のいわゆるメタルキャン型と呼ば
れるパッケージにも適用出来る。この適用例を第6図に
示す。この第6図において、半導体発光素子1はパッケ
ージ本体2上に固定され、このパッケージ本体2の側面
には薄板8が固定されている。この薄板8は上記実施例
のものと同じ方法で形成できる。そしてこの薄板8には
レンズ5が固定されている。このレンズ5と半導体発光
素子1との光軸位置合わせは上記実施例の場合と同様に
行うことができる。更に、このパッケージ本体2には発
光素子の出力強度調整用半導体受光素子18が固定され
る。更に、このパッケージ本体2の全面には保護キャッ
プ17をかぶせ、半導体発光素子1及び半導体受光素子
18を保護している。これらの半導体発光素子1及び半
導体受光素子18には、外部端子19、20及び21が
それぞれに接続されており、他の電気部品と接続できる
ようになっている。
本発明の光学装置では、光学能動素子と光学受動素子と
の光軸合わせか、簡単にかつ正確に行なっているのでえ
るので、安価で、効率のよい光学装置が実現できる。
の光軸合わせか、簡単にかつ正確に行なっているのでえ
るので、安価で、効率のよい光学装置が実現できる。
また、本発明の製造方法では、目視により、かつ簡単に
光学素子同志の光軸位置合わせができるため、製品歩留
りが高くなる。したがって、従来のように、多量に製造
した光学装置の中から、完成品を選別し、不良品を廃棄
するといった不経済性をなくすことができ、また更に、
目視により位置合わせができるため、位置合わせ用に高
価な測定装置を使用しなくてすむ。又位置合わせの際に
、光学能動素子に電気を流したりする設備が不要になる
。
光学素子同志の光軸位置合わせができるため、製品歩留
りが高くなる。したがって、従来のように、多量に製造
した光学装置の中から、完成品を選別し、不良品を廃棄
するといった不経済性をなくすことができ、また更に、
目視により位置合わせができるため、位置合わせ用に高
価な測定装置を使用しなくてすむ。又位置合わせの際に
、光学能動素子に電気を流したりする設備が不要になる
。
以上のように、本発明に従う光学装置は安価でかつ光結
合効率の高いものであるので、本発明は光通信等のオプ
トエレクトロニクスの分野の技術発展に資するところが
大きい。
合効率の高いものであるので、本発明は光通信等のオプ
トエレクトロニクスの分野の技術発展に資するところが
大きい。
第1図は本発明の実施例の斜視図、第2図は第1図に示
す半導体発光装置で使用する薄板の製造の過程及び薄板
の構成図、第3図は第2図に示す薄板にレンズ収容凹部
を形成する工程を示す図、第4図は薄板を半導体発光素
子に対して位置調整する方法を説明する図、第5図は第
4図で使用する光学顕微鏡視野の状態を示す図、第6図
は本発明の別の実施例を示す図及び第7図は従来例の斜
視図である。 1・・・半導体発光素子チップ、1a・・・段差部、2
・・・パッケージ本体、2a・・・パッケージ本体側面
、2b・・・ハンダ、3・・・電極部、4・・・位置合
わせ溝、5・・・レンズ、6・・・レンズ収容凹部、7
・・・紫外線硬化型樹脂、8・・・薄板、8a・・・S
iO2膜、8b・・・レジスト、9・・・光軸合わせ用
マーク、10・・・GaP結晶基板、11・・・マスク
位置合わせ用マーク、12・・・ステージ、13・・・
クランプ、14・・・真空チャック、15・・・対物レ
ンズ、16・・・ボンディングワイヤ。 特許出願人 住友電気工業株式会社 代理人弁理士 長谷用 芳 樹間
寺 嶋 史 開本発明の一実施例 第1図 本発明の光学装置をこ使用する薄板 第2図 第3図 薄板の調節固定 第4図 顕微鏡視野 第5図 本発明の別の実施例 第6図 従来例 第7図 手続補正書 昭和63年8月11日
す半導体発光装置で使用する薄板の製造の過程及び薄板
の構成図、第3図は第2図に示す薄板にレンズ収容凹部
を形成する工程を示す図、第4図は薄板を半導体発光素
子に対して位置調整する方法を説明する図、第5図は第
4図で使用する光学顕微鏡視野の状態を示す図、第6図
は本発明の別の実施例を示す図及び第7図は従来例の斜
視図である。 1・・・半導体発光素子チップ、1a・・・段差部、2
・・・パッケージ本体、2a・・・パッケージ本体側面
、2b・・・ハンダ、3・・・電極部、4・・・位置合
わせ溝、5・・・レンズ、6・・・レンズ収容凹部、7
・・・紫外線硬化型樹脂、8・・・薄板、8a・・・S
iO2膜、8b・・・レジスト、9・・・光軸合わせ用
マーク、10・・・GaP結晶基板、11・・・マスク
位置合わせ用マーク、12・・・ステージ、13・・・
クランプ、14・・・真空チャック、15・・・対物レ
ンズ、16・・・ボンディングワイヤ。 特許出願人 住友電気工業株式会社 代理人弁理士 長谷用 芳 樹間
寺 嶋 史 開本発明の一実施例 第1図 本発明の光学装置をこ使用する薄板 第2図 第3図 薄板の調節固定 第4図 顕微鏡視野 第5図 本発明の別の実施例 第6図 従来例 第7図 手続補正書 昭和63年8月11日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、基体上に装着され、該基体の上面に沿って光を発光
または受光する光学能動素子と、該基体の上面に垂直な
面に取り付けられる光透過性の薄板とを含み、 該薄板が、該光学能動素子と反対側の面に光学受動素子
を収容するための光学受動素子収容凹部を有し、更に該
光学能動素子側の面の該光学受動素子収容凹部に対応す
る部分に位置合わせ用のマークを有し、 該光学受動素子が凹部に固定され、該位置合わせ用マー
ク及び光学受動素子収容凹部がフォトリソグラフィ法に
より形成されている光学装置。 2、光学能動素子を基体の上面に固定する工程と、 光透過性の薄板の一方の面に円形状の凹部を、他方の面
の該凹部に対応する部分に位置合わせ用マークをフォト
リソグラフィ法によりそれぞれ形成する工程と、 前記工程により形成された薄板を該基体の上面に垂直な
面に当接させ、前記位置合わせ用マークを利用して、該
薄板に形成した該凹部中心部と光学能動素子の光軸との
位置合わせを行う工程と、前記位置合わせ工程完了後、
前記薄板を該垂直な面に固定し、更に、前記凹部に光学
受動素子を固定する工程を含む光学装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1666788A JPH0716028B2 (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 光学装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1666788A JPH0716028B2 (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 光学装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01191811A true JPH01191811A (ja) | 1989-08-01 |
JPH0716028B2 JPH0716028B2 (ja) | 1995-02-22 |
Family
ID=11922675
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1666788A Expired - Fee Related JPH0716028B2 (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 光学装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0716028B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100379044B1 (ko) * | 1999-09-30 | 2003-04-07 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | 광학 장치용 위치 결정 기판 및 상기 기판을 사용하는 위치 결정 방법 |
JP2011197633A (ja) * | 2010-02-23 | 2011-10-06 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光導波路コリメータおよび光スイッチ装置 |
WO2012046464A1 (ja) * | 2010-10-06 | 2012-04-12 | 古河電気工業株式会社 | 光導波路コリメータおよび光スイッチ装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5691482A (en) * | 1979-12-25 | 1981-07-24 | Fujitsu Ltd | Photoelectric converter device and light fiber combining system device |
JPS5740663A (en) * | 1980-08-26 | 1982-03-06 | Japan Radio Co Ltd | Wake indicator |
-
1988
- 1988-01-27 JP JP1666788A patent/JPH0716028B2/ja not_active Expired - Fee Related
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