JPH05100130A - 受光素子と光導波路との光結合構造 - Google Patents
受光素子と光導波路との光結合構造Info
- Publication number
- JPH05100130A JPH05100130A JP25923891A JP25923891A JPH05100130A JP H05100130 A JPH05100130 A JP H05100130A JP 25923891 A JP25923891 A JP 25923891A JP 25923891 A JP25923891 A JP 25923891A JP H05100130 A JPH05100130 A JP H05100130A
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- Japan
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- optical waveguide
- receiving element
- optical
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光導波路と受光素子との間の光結合効率の向
上化を図る。 【構成】 光導波路コア１０２を形成した誘電体基板１
０１上に電気配線パタンを形成し、該誘電体基板１０１
上に形成した電極パッド１０７と前記受光素子１０８の
電極パッド１０７を高さの異なるはんだバンプ１０５
Ａ，１０５Ｂの粒で電気的コンタクトし、誘電体基板１
０１の基板面に対して受光素子１０８を傾斜させて搭載
することにより受光素子と光導波路との結合効率を向上
するようにした。
上化を図る。 【構成】 光導波路コア１０２を形成した誘電体基板１
０１上に電気配線パタンを形成し、該誘電体基板１０１
上に形成した電極パッド１０７と前記受光素子１０８の
電極パッド１０７を高さの異なるはんだバンプ１０５
Ａ，１０５Ｂの粒で電気的コンタクトし、誘電体基板１
０１の基板面に対して受光素子１０８を傾斜させて搭載
することにより受光素子と光導波路との結合効率を向上
するようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体受光素子及び光半
導体装置に係わり、光導波路とフリップチップ接続した
受光素子と光導波路との光結合構造に関する。
導体装置に係わり、光導波路とフリップチップ接続した
受光素子と光導波路との光結合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光導波路と面受光素子との光結合
構造としては、例えば、図３に示すミラー型の光結合形
態が知られている（L.R.Harriott,R.E.Scotti,K,D,Cumm
ings,and A,F,Ambrose,“Micromachining of optical s
tracture with focused ionbeams ”, J.Vac.Sci.Techn
ol,B5(1),207-210,(1987)）。図３において、１は面受
光素子、２は面受光素子１に設けられた受光面、７は誘
電体基板、６は誘電体基板７に設けられた光導波路、１
２は光導波路６の端面に形成したミラー面、１１は電極
である。
構造としては、例えば、図３に示すミラー型の光結合形
態が知られている（L.R.Harriott,R.E.Scotti,K,D,Cumm
ings,and A,F,Ambrose,“Micromachining of optical s
tracture with focused ionbeams ”, J.Vac.Sci.Techn
ol,B5(1),207-210,(1987)）。図３において、１は面受
光素子、２は面受光素子１に設けられた受光面、７は誘
電体基板、６は誘電体基板７に設けられた光導波路、１
２は光導波路６の端面に形成したミラー面、１１は電極
である。
【０００３】このミラー型の光結合素子においては、光
導波路６中を伝搬した信号光ａがミラー面１２により全
反射し、光路が９０度曲げられた信号光ｂとして面受光
素子１の受光面２と光結合する形態である。ここで、ミ
ラー面１２の製作方法は、集束イオンビームを用いた加
工を行い、斜めのミラー面とする方法である。この為、
ミラー面を深さ方向に工程を繰り返して製作する必要が
あり、製作効率が悪いなどの問題点があった。
導波路６中を伝搬した信号光ａがミラー面１２により全
反射し、光路が９０度曲げられた信号光ｂとして面受光
素子１の受光面２と光結合する形態である。ここで、ミ
ラー面１２の製作方法は、集束イオンビームを用いた加
工を行い、斜めのミラー面とする方法である。この為、
ミラー面を深さ方向に工程を繰り返して製作する必要が
あり、製作効率が悪いなどの問題点があった。
【０００４】他の例としては、図４に示すグレーティン
グ型の光結合形態が知られている（G.HataKoshi,H.Fuji
ma,and K.Goto,4th Topical Meeting on Graded-index
Optical Imaging Systems,FS,Kobe,Japan,4-5(1983))。
図４において、１は面受光素子、２は面受光素子１に設
けられた受光面、７は誘電体基板、６は誘電体基板７に
設けられた光導波路、１１は電極、１３は光導波路６上
面に光波長オーダの周期を有する溝として形成されたグ
レーティングである。
グ型の光結合形態が知られている（G.HataKoshi,H.Fuji
ma,and K.Goto,4th Topical Meeting on Graded-index
Optical Imaging Systems,FS,Kobe,Japan,4-5(1983))。
図４において、１は面受光素子、２は面受光素子１に設
けられた受光面、７は誘電体基板、６は誘電体基板７に
設けられた光導波路、１１は電極、１３は光導波路６上
面に光波長オーダの周期を有する溝として形成されたグ
レーティングである。
【０００５】このグレーティング型の光結合素子におい
ては、光導波路６を伝搬する光がグレーティング１３に
より、位相変調を受けて放射モードと結合し、空間に光
が放射され、そして、面受光素子１の受光面２と光結合
する形態である。ここで、グレーティング１３には波長
オーダの微細な周期が要求され、一般に電子線描画法を
用いて、各グレーティング毎に個別に製作する必要があ
る為、製作効率の点い問題があった。
ては、光導波路６を伝搬する光がグレーティング１３に
より、位相変調を受けて放射モードと結合し、空間に光
が放射され、そして、面受光素子１の受光面２と光結合
する形態である。ここで、グレーティング１３には波長
オーダの微細な周期が要求され、一般に電子線描画法を
用いて、各グレーティング毎に個別に製作する必要があ
る為、製作効率の点い問題があった。
【０００６】このように従来の光結合器としては、図３
に示すミラー型のもの、図４に示すグレーティング型の
ものがあるが、何れも、製作効率が悪くコスト高となる
欠点があった。
に示すミラー型のもの、図４に示すグレーティング型の
ものがあるが、何れも、製作効率が悪くコスト高となる
欠点があった。
【０００７】そこで、本出願人は先に図 に示すような
二段構造光結合器を用いた受光素子搭載法による受光素
子と光導波路との結合系を見出し、先に特願昭３−９８
４７６号（平成３年４月３０日出願）として出願した。
図において、２１は受光素子、２２は高さが同じはんだ
バンプ、２３は受光素子の受光面、２４は二段構造光結
合器、２５は基板兼光導波路の下側クラッド、２６は光
導波路コア、２７は電極パッドである。この受光素子搭
載法を用いた光導波路−受光素子光結合器の動作を説明
する。光導波路コア２６を伝搬する導波路伝搬光が二段
構造結合器２４に入射すると電磁波の干渉効果により、
導波路伝搬光の一部または大部分が該二段構造光結合器
２４に移行する。移行した光は二段構造光結合器２４の
端面において光出射する。この際、出射光は上方に屈折
し受光素子２１の受光面２３に入射し、受光素子と光導
波路との間で光結合が行われる。
二段構造光結合器を用いた受光素子搭載法による受光素
子と光導波路との結合系を見出し、先に特願昭３−９８
４７６号（平成３年４月３０日出願）として出願した。
図において、２１は受光素子、２２は高さが同じはんだ
バンプ、２３は受光素子の受光面、２４は二段構造光結
合器、２５は基板兼光導波路の下側クラッド、２６は光
導波路コア、２７は電極パッドである。この受光素子搭
載法を用いた光導波路−受光素子光結合器の動作を説明
する。光導波路コア２６を伝搬する導波路伝搬光が二段
構造結合器２４に入射すると電磁波の干渉効果により、
導波路伝搬光の一部または大部分が該二段構造光結合器
２４に移行する。移行した光は二段構造光結合器２４の
端面において光出射する。この際、出射光は上方に屈折
し受光素子２１の受光面２３に入射し、受光素子と光導
波路との間で光結合が行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た図２に示す二段構造光結合器２４の出射光の受光面２
１への入射角θが大きいため、受光面２３での反射光量
が大きくなり、十分に受光素子と光導波路との間で光結
合が行われないなどの問題点がある。
た図２に示す二段構造光結合器２４の出射光の受光面２
１への入射角θが大きいため、受光面２３での反射光量
が大きくなり、十分に受光素子と光導波路との間で光結
合が行われないなどの問題点がある。
【０００９】本発明は以上述べた事情に鑑み、光導波路
と受光素子との間の光結合効率の高い受光素子と光導波
路との光結合構造を提供することを目的とする。
と受光素子との間の光結合効率の高い受光素子と光導波
路との光結合構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る受光素子と光導波路との光結合構造は、受光素
子搭載用誘導体基板上に電気配線パタンを形成すると共
に、該基板上に形成された光導波路コアの一部に積層さ
れて凸部を形成する結合用光導波路を有する二段構造光
結合器と、高さの異なるはんだ粒で前記配線パタン面と
電気的コンタクトされて上記配線パタン面と傾斜するそ
の受光面を前記結合用光導波路の光伝搬方向の端面に対
向するよう搭載された受光素子とからなることを特徴と
する。
明に係る受光素子と光導波路との光結合構造は、受光素
子搭載用誘導体基板上に電気配線パタンを形成すると共
に、該基板上に形成された光導波路コアの一部に積層さ
れて凸部を形成する結合用光導波路を有する二段構造光
結合器と、高さの異なるはんだ粒で前記配線パタン面と
電気的コンタクトされて上記配線パタン面と傾斜するそ
の受光面を前記結合用光導波路の光伝搬方向の端面に対
向するよう搭載された受光素子とからなることを特徴と
する。
【００１１】
【作用】前記構成において、光導波路コアを伝搬してい
る光が二段構造光結合器に入射すると、電磁波の干渉効
果により、導波路伝搬光は二段構造光結合器に移行す
る。移行した光は空気中へ水平面に対して斜め方向に出
射し、受光素子の誘電体基板に面した受光面に光結合す
る。この際、はんだ粒の高さ比を変えて、誘電体基板に
受光素子を水平に対して傾斜して搭載することにより、
受光素子の受光面に入射する光の入射角度が小さくな
る。そして、この傾斜角度を約５度傾けるだけで、二段
構造光結合器からの出射光の結合効率を２倍程度向上さ
せることが可能となる。
る光が二段構造光結合器に入射すると、電磁波の干渉効
果により、導波路伝搬光は二段構造光結合器に移行す
る。移行した光は空気中へ水平面に対して斜め方向に出
射し、受光素子の誘電体基板に面した受光面に光結合す
る。この際、はんだ粒の高さ比を変えて、誘電体基板に
受光素子を水平に対して傾斜して搭載することにより、
受光素子の受光面に入射する光の入射角度が小さくな
る。そして、この傾斜角度を約５度傾けるだけで、二段
構造光結合器からの出射光の結合効率を２倍程度向上さ
せることが可能となる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を微小はんだバンプ
により搭載された受光素子と光導波路との結合形態を例
にして説明する。
により搭載された受光素子と光導波路との結合形態を例
にして説明する。
【００１３】図１は受光素子搭載法を用いた一実施例を
示す説明図である。図１に示すように、本実施例に係る
受光素子と光導波路との結合構造は、電気パタンを形成
した受光素子搭載用誘電体基板（以下「誘電体基板」と
いう。）１０１と、該誘電体基板１０１の屈折率と異な
る屈折率を有する誘電体膜を成膜してパターニングする
ことにより形成された光導波路コア１０２と、この光導
波路コア１０２の一部にこの光導波路１０２の屈折率と
異なるか或いは等しい屈折率を有する誘電体を積層して
凸部を形成した結合用光導波路１０３を有する二段構造
光結合器１０４と、高さの異なるはんだバンプ１０５
Ａ，１０５Ｂで前記配線パタン面と電気的コンタクトさ
れて上記配線パタン面と傾斜するその受光面１０６を前
記結合用光導波路１０４の光伝搬方向の端面１０３ａに
対向するよう電極パッド１０７を介して搭載された受光
素子１０８とを具備するものである。
示す説明図である。図１に示すように、本実施例に係る
受光素子と光導波路との結合構造は、電気パタンを形成
した受光素子搭載用誘電体基板（以下「誘電体基板」と
いう。）１０１と、該誘電体基板１０１の屈折率と異な
る屈折率を有する誘電体膜を成膜してパターニングする
ことにより形成された光導波路コア１０２と、この光導
波路コア１０２の一部にこの光導波路１０２の屈折率と
異なるか或いは等しい屈折率を有する誘電体を積層して
凸部を形成した結合用光導波路１０３を有する二段構造
光結合器１０４と、高さの異なるはんだバンプ１０５
Ａ，１０５Ｂで前記配線パタン面と電気的コンタクトさ
れて上記配線パタン面と傾斜するその受光面１０６を前
記結合用光導波路１０４の光伝搬方向の端面１０３ａに
対向するよう電極パッド１０７を介して搭載された受光
素子１０８とを具備するものである。
【００１４】すなわち本実施例に係る光結合構造は光導
波路コア１０２を形成した誘電体基板１０１上に電気配
線パタンを形成し、該誘電体基板１０１上に形成した電
極パッド１０７と前記受光素子１０８の電極パッド１０
７を高さの異なるはんだバンプ１０５Ａ，１０５Ｂの粒
で電気的コンタクトし、誘電体基板１０１の基板面に対
して受光素子１０８を傾斜させて搭載する構成としたも
のである。
波路コア１０２を形成した誘電体基板１０１上に電気配
線パタンを形成し、該誘電体基板１０１上に形成した電
極パッド１０７と前記受光素子１０８の電極パッド１０
７を高さの異なるはんだバンプ１０５Ａ，１０５Ｂの粒
で電気的コンタクトし、誘電体基板１０１の基板面に対
して受光素子１０８を傾斜させて搭載する構成としたも
のである。
【００１５】以下、本実施例に示す装置の動作について
説明する。光導波路コア１０２を伝搬している光が二段
構造光結合器１０３に入射すると、電磁波の干渉効果に
より、導波路伝搬光Ｌは二段構造光結合器１０３に移行
する。移行した光は空気中へ水平面に対して斜め方向に
出射し、受光素子１０８の誘電体基板１０１に面した受
光面１０６に光結合する。この際、はんだバンプ１０５
Ａ，１０５Ｂの高さ比を変えて、誘電体基板１０１に受
光素子１０８を水平に対して傾斜して搭載することによ
り、受光素子１０８の受光面１０６に入射する光の入射
角度が小さくなる。そして、この傾斜角θを約５度傾け
るだけで、二段構造光結合器１０３からの出射光の結合
効率を２倍程度向上させることが可能となる。
説明する。光導波路コア１０２を伝搬している光が二段
構造光結合器１０３に入射すると、電磁波の干渉効果に
より、導波路伝搬光Ｌは二段構造光結合器１０３に移行
する。移行した光は空気中へ水平面に対して斜め方向に
出射し、受光素子１０８の誘電体基板１０１に面した受
光面１０６に光結合する。この際、はんだバンプ１０５
Ａ，１０５Ｂの高さ比を変えて、誘電体基板１０１に受
光素子１０８を水平に対して傾斜して搭載することによ
り、受光素子１０８の受光面１０６に入射する光の入射
角度が小さくなる。そして、この傾斜角θを約５度傾け
るだけで、二段構造光結合器１０３からの出射光の結合
効率を２倍程度向上させることが可能となる。
【００１６】なお、本実施例では、一個の受光素子と光
導波路の結合系について述べたが本発明による搭載方法
により、多数個の受光素子と光導波路との光結合にも適
用可能であることは言うまでもない。
導波路の結合系について述べたが本発明による搭載方法
により、多数個の受光素子と光導波路との光結合にも適
用可能であることは言うまでもない。
【００１７】さらに、本実施例では受光素子の搭載法の
例として二段構造光結合器を実例にあげて説明している
が、ミラー、グレーティング等を応用した受光素子との
光結合法にも応用できるのも言うまでもない。
例として二段構造光結合器を実例にあげて説明している
が、ミラー、グレーティング等を応用した受光素子との
光結合法にも応用できるのも言うまでもない。
【００１８】
【発明の効果】以上実施例と共に詳しく説明したように
本発明に係る受光素子と光導波路との光結合構造は、異
なる高さのはんだ粒を利用して受光素子を誘電体基板に
対して傾斜搭載するようにしたので、光導波路から面受
光素子への信号光の高効率結合が可能となる。
本発明に係る受光素子と光導波路との光結合構造は、異
なる高さのはんだ粒を利用して受光素子を誘電体基板に
対して傾斜搭載するようにしたので、光導波路から面受
光素子への信号光の高効率結合が可能となる。
【図１】本実施例に係る半導体装置における受光素子搭
載構造の概略図である。
載構造の概略図である。
【図２】従来技術に係る半導体装置における受光素子搭
載構造の概略図である。
載構造の概略図である。
【図３】従来のミラー型光結合器の断面図である。
【図４】従来のグレーティング型光結合器の断面図であ
る。
る。
１０１ 受光素子搭載用誘電体基板 １０２ 光導波路コア １０３ 結合用光導波路 １０４ 二段構造光結合器 １０５Ａ，１０５Ｂ はんだバンプ １０６ 受光面 １０７ 電極パッド １０８ 受光素子 Ｌ 導波路伝搬光
Claims (1)
- 【請求項１】 受光素子搭載用誘導体基板上に電気配線
パタンを形成すると共に、該基板上に形成された光導波
路コアの一部に積層されて凸部を形成する結合用光導波
路を有する二段構造光結合器と、高さの異なるはんだ粒
で前記配線パタン面と電気的コンタクトされて上記配線
パタン面と傾斜するその受光面を前記結合用光導波路の
光伝搬方向の端面に対向するよう搭載された受光素子と
からなることを特徴とする受光素子と光導波路との光結
合構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25923891A JPH05100130A (ja) | 1991-10-07 | 1991-10-07 | 受光素子と光導波路との光結合構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25923891A JPH05100130A (ja) | 1991-10-07 | 1991-10-07 | 受光素子と光導波路との光結合構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05100130A true JPH05100130A (ja) | 1993-04-23 |
Family
ID=17331328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25923891A Pending JPH05100130A (ja) | 1991-10-07 | 1991-10-07 | 受光素子と光導波路との光結合構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05100130A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11326662A (ja) * | 1998-05-18 | 1999-11-26 | Nec Corp | 光平面回路 |
| JPWO2003096095A1 (ja) * | 2002-05-09 | 2005-09-15 | 住友電気工業株式会社 | 光デバイス |
| JP2015121592A (ja) * | 2013-12-20 | 2015-07-02 | 京セラ株式会社 | 光装置用基板、光装置および光モジュール |
-
1991
- 1991-10-07 JP JP25923891A patent/JPH05100130A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11326662A (ja) * | 1998-05-18 | 1999-11-26 | Nec Corp | 光平面回路 |
| JPWO2003096095A1 (ja) * | 2002-05-09 | 2005-09-15 | 住友電気工業株式会社 | 光デバイス |
| JP2015121592A (ja) * | 2013-12-20 | 2015-07-02 | 京セラ株式会社 | 光装置用基板、光装置および光モジュール |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20001205 |