JPH0629513A - 光電子集積用バイリシック複合系 - Google Patents
光電子集積用バイリシック複合系Info
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- JPH0629513A JPH0629513A JP4294989A JP29498992A JPH0629513A JP H0629513 A JPH0629513 A JP H0629513A JP 4294989 A JP4294989 A JP 4294989A JP 29498992 A JP29498992 A JP 29498992A JP H0629513 A JPH0629513 A JP H0629513A
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- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
- G02B6/4228—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements
- G02B6/423—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using guiding surfaces for the alignment
- G02B6/4231—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using guiding surfaces for the alignment with intermediate elements, e.g. rods and balls, between the elements
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
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- H01S5/02325—Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
- H01S5/02326—Arrangements for relative positioning of laser diodes and optical components, e.g. grooves in the mount to fix optical fibres or lenses
Abstract
(57)【要約】
【目的】 能動光電子素子、受動光導波路素子および機
能光導波路素子といった光電子構成部品のハイブリッド
集積のための方法を提供する。 【構成】 第１の材料でできた第１のチップおよび別の
材料でできた第２のチップという２つのチップから成る
光電子複合系。例えば、第１のチップは、全部がモノリ
シックに集積されている、レーザダイオードおよびフォ
トダイオードなどの複数の能動光電子素子を含む。導波
路などの多数の他の光学素子は、第２のチップにモノリ
シックに集積される。さらに、この第２のチップは、前
記第１のチップに集積された素子の大きさの凹部を有す
る。第２のチップのそれらの素子および導波路は、両チ
ップを一体に閉じ合わせた時に自動的にアラインメント
が得られる。
能光導波路素子といった光電子構成部品のハイブリッド
集積のための方法を提供する。 【構成】 第１の材料でできた第１のチップおよび別の
材料でできた第２のチップという２つのチップから成る
光電子複合系。例えば、第１のチップは、全部がモノリ
シックに集積されている、レーザダイオードおよびフォ
トダイオードなどの複数の能動光電子素子を含む。導波
路などの多数の他の光学素子は、第２のチップにモノリ
シックに集積される。さらに、この第２のチップは、前
記第１のチップに集積された素子の大きさの凹部を有す
る。第２のチップのそれらの素子および導波路は、両チ
ップを一体に閉じ合わせた時に自動的にアラインメント
が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、１つの材料系で製造さ
れた光電子構成部品と１つ以上の異なる材料系で製造さ
れた他の構成部品との受動的アラインメント用構造物に
関する。
れた光電子構成部品と１つ以上の異なる材料系で製造さ
れた他の構成部品との受動的アラインメント用構造物に
関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】ダイオードやトランジス
タなどのような単一の基本素子に始まって、今や、極め
て多数の微小構成部品が１つのチップ上に三次元的に集
積される地点に達した、従来の半導体素子の分野におけ
る実装密度の増大と同様に、光電子構成部品の集積はま
すます重要になっている。光電子工学における傾向は、
光ディスク用光ヘッド、光マルチプレクサ／デマルチプ
レクサ、光コンピュータ用回路などといった全一な光電
子装置を形成するために、能動光電子素子、受動光導波
路素子および機能導波路素子の集積に向かっている。光
電子集積によって、さらに小型で、安定した、機能的な
光システムが得られる。
タなどのような単一の基本素子に始まって、今や、極め
て多数の微小構成部品が１つのチップ上に三次元的に集
積される地点に達した、従来の半導体素子の分野におけ
る実装密度の増大と同様に、光電子構成部品の集積はま
すます重要になっている。光電子工学における傾向は、
光ディスク用光ヘッド、光マルチプレクサ／デマルチプ
レクサ、光コンピュータ用回路などといった全一な光電
子装置を形成するために、能動光電子素子、受動光導波
路素子および機能導波路素子の集積に向かっている。光
電子集積によって、さらに小型で、安定した、機能的な
光システムが得られる。
【０００３】光電子集積回路（ＯＥＩＣ）は、光集積回
路（ＯＩＣ）とも呼ばれ、材料の観点から２つの主な種
類に分けられる。回路の全部の構成部品がＳｉ，ＧａＡ
ｓまたはＩｎＰといった単一の基板に集積される場合、
その集積の形式はモノリシック光電子集積回路と呼ばれ
る。平面導波路６とともにＧａＡｓ基板５上に集積され
たＧａＡｓレーザダイオード７およびフォトダイオード
８を備えた代表的なモノリシック光電子集積回路が、図
１ａ）に示されている。代表的なモノリシック集積によ
るレーザその他の構成部品については、Ｙ．Ｓｕｅｍａ
ｔｓｕ他による論文“Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｏｐｔｉ
ｃｓ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ Ａｄｖａｎｃｅｄ
Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒｓ”（Ｐｒｏ
ｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ，１９８７
年１１月 第７５巻 第１１号，１４７２〜１４８７
頁）に記載されている。Ｓｉ基板でのＧａＡｓ構成部品
のモノリシック集積のその他の実例は、米国特許第４，
８９０，８９５号および同第４，７７４，２０５号に見
られる。
路（ＯＩＣ）とも呼ばれ、材料の観点から２つの主な種
類に分けられる。回路の全部の構成部品がＳｉ，ＧａＡ
ｓまたはＩｎＰといった単一の基板に集積される場合、
その集積の形式はモノリシック光電子集積回路と呼ばれ
る。平面導波路６とともにＧａＡｓ基板５上に集積され
たＧａＡｓレーザダイオード７およびフォトダイオード
８を備えた代表的なモノリシック光電子集積回路が、図
１ａ）に示されている。代表的なモノリシック集積によ
るレーザその他の構成部品については、Ｙ．Ｓｕｅｍａ
ｔｓｕ他による論文“Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｏｐｔｉ
ｃｓ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ Ａｄｖａｎｃｅｄ
Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒｓ”（Ｐｒｏ
ｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ，１９８７
年１１月 第７５巻 第１１号，１４７２〜１４８７
頁）に記載されている。Ｓｉ基板でのＧａＡｓ構成部品
のモノリシック集積のその他の実例は、米国特許第４，
８９０，８９５号および同第４，７７４，２０５号に見
られる。
【０００４】構成部品が異なる材料で製造された後、一
体に結合された場合、これはハイブリッド光電子集積回
路と呼ばれる。例えば、図１ｂ）に示されたハイブリッ
ド光集積回路では、レーザダイオード３はヒ化ガリウム
アルミニウム（ＡｌＧａＡｓ）で作られ、検出器ダイオ
ード４はシリコン（Ｓｉ）でできており、基板１上に成
長された平面導波路２はニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ
3 ）でできている。
体に結合された場合、これはハイブリッド光電子集積回
路と呼ばれる。例えば、図１ｂ）に示されたハイブリッ
ド光集積回路では、レーザダイオード３はヒ化ガリウム
アルミニウム（ＡｌＧａＡｓ）で作られ、検出器ダイオ
ード４はシリコン（Ｓｉ）でできており、基板１上に成
長された平面導波路２はニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ
3 ）でできている。
【０００５】モノリシック形ＯＥＩＣは、ＯＥＩＣとし
て理想的であるが、その実施は現在のところ極めて困難
である。Ｓｉ基板にモノリシック集積されたＧａＡｓ構
成部品の性能は、米国特許第４，８９０，８９５号を参
照すれば、良好ではあるが、それらの構成部品は、Ｇａ
Ａｓ基板を用いて製作されたものの品質には依然達して
いない。通常のＯＥＩＣは複数の異なる光構成部品から
成るので、それらの全部にとって最適である唯一の基板
材料というものはまったくない。従って、妥協が行われ
なければならない。
て理想的であるが、その実施は現在のところ極めて困難
である。Ｓｉ基板にモノリシック集積されたＧａＡｓ構
成部品の性能は、米国特許第４，８９０，８９５号を参
照すれば、良好ではあるが、それらの構成部品は、Ｇａ
Ａｓ基板を用いて製作されたものの品質には依然達して
いない。通常のＯＥＩＣは複数の異なる光構成部品から
成るので、それらの全部にとって最適である唯一の基板
材料というものはまったくない。従って、妥協が行われ
なければならない。
【０００６】他方、ハイブリッド形は、製作が相対的に
容易であるが、基本構成部品の組立てに伴う問題があ
る。これらの構成部品の実装およびアラインメントは、
時間と費用がかかるものである。それにもかかわらず、
ハイブリッド光電子集積回路は、各素子にとって現在最
も適切とされる材料および製作技術が利用できるという
点で、大きな利点を有している。こうした有利さによ
り、ハイブリッド光電子集積回路は、集中的な研究開発
の対象となっている。
容易であるが、基本構成部品の組立てに伴う問題があ
る。これらの構成部品の実装およびアラインメントは、
時間と費用がかかるものである。それにもかかわらず、
ハイブリッド光電子集積回路は、各素子にとって現在最
も適切とされる材料および製作技術が利用できるという
点で、大きな利点を有している。こうした有利さによ
り、ハイブリッド光電子集積回路は、集中的な研究開発
の対象となっている。
【０００７】１つ以上の光ファイバが光電子構成部品ま
たは導波路に接続されている、各種ハイブリッド光電子
パッケージは当業で公知である。シリコンチップカップ
リングの概念は、Ｅ．Ｊ．Ｍｕｒｐｈｙ他による論文
“Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ ｏｆ
Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ Ａｒｒａｙｓｔ
ｏ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ”（ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａ
ｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ，１９８５年８月 第ＬＴ−３巻 第４号，７９５〜
７９８頁）に記載されている。Ｅ．Ｊ．Ｍｕｒｐｈｙに
よって説明されたこのカップリング概念は、並列シング
ルモード光ファイバの束を実装するためのＶ形溝を有す
るシリコンチップにもとづいている。これらの光ファイ
バの研磨端面は、光セメントを用いて導波路を備えた基
板に突き合わせ結合される。Ｈ．Ｆ．Ｋａｕｍａｎ他
は、その論文“Ｓｅｌｆ−Ａｄｊｕｓｔｅｄ Ｐｅｒｍ
ａｎｅｎｔ Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ ｏｆ Ｆｉｂｅｒ
ｓ ｔｏ ＧａＡｓ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｃｏｍｐｏ
ｎｅｎｔｓ”（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ，１９８６年６月 第２２巻 第１２号，６４２〜６
４４頁）の中で、光ファイバをＧａＡｓチップに対して
整列させるためのアラインメント方式を述べている。こ
のアラインメント方式は、Ｖ形溝フリップチップ実装技
術と呼ばれ、２つの光ファイバおよびＧａＡｓチップが
Ｖ形溝を備えた基板に実装され、それらの光ファイバを
このＶ形溝に沿ってチップ方向へ動かすことによってア
ラインメントが得られるという点を特徴とする。
たは導波路に接続されている、各種ハイブリッド光電子
パッケージは当業で公知である。シリコンチップカップ
リングの概念は、Ｅ．Ｊ．Ｍｕｒｐｈｙ他による論文
“Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ ｏｆ
Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ Ａｒｒａｙｓｔ
ｏ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ”（ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａ
ｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ，１９８５年８月 第ＬＴ−３巻 第４号，７９５〜
７９８頁）に記載されている。Ｅ．Ｊ．Ｍｕｒｐｈｙに
よって説明されたこのカップリング概念は、並列シング
ルモード光ファイバの束を実装するためのＶ形溝を有す
るシリコンチップにもとづいている。これらの光ファイ
バの研磨端面は、光セメントを用いて導波路を備えた基
板に突き合わせ結合される。Ｈ．Ｆ．Ｋａｕｍａｎ他
は、その論文“Ｓｅｌｆ−Ａｄｊｕｓｔｅｄ Ｐｅｒｍ
ａｎｅｎｔ Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ ｏｆ Ｆｉｂｅｒ
ｓ ｔｏ ＧａＡｓ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｃｏｍｐｏ
ｎｅｎｔｓ”（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ，１９８６年６月 第２２巻 第１２号，６４２〜６
４４頁）の中で、光ファイバをＧａＡｓチップに対して
整列させるためのアラインメント方式を述べている。こ
のアラインメント方式は、Ｖ形溝フリップチップ実装技
術と呼ばれ、２つの光ファイバおよびＧａＡｓチップが
Ｖ形溝を備えた基板に実装され、それらの光ファイバを
このＶ形溝に沿ってチップ方向へ動かすことによってア
ラインメントが得られるという点を特徴とする。
【０００８】光電子構成部品に対する導波路および／ま
たは光ファイバのアラインメントのための別な原理は、
米国特許第４，８９２，３７４号に記載されている。同
特許の記載によれば、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの
光電子構成部品は、その発光面がその基板に集積されて
いる導波路に結合されるように、基板の凹部で接合され
る。Ｅ．Ｂ．Ｆｌｉｎｔ他による論文“Ｍｕｌｔｉ−Ｗ
ａｖｅｇｕｉｄｅ／Ｌａｓｅｒ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ”
（ＩＢＭ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ
Ｂｕｌｌｅｔｉｎ，１９８９年３月 第３１巻 第１
０号，３８４〜３８６頁）では、シリコンアラインメン
ト固定具によって保持された光ファイバを含むハイブリ
ッドパッケージが開示されている。横方向および軸方向
のアラインメントのために、光ファイバのアレイに結合
されなければならないレーザアレイの上面、および、ア
ラインメント固定具に溝が形成されている。このパッケ
ージは、光ファイバアレイに対するレーザアレイのセル
フアラインメントを可能にする。別の受動的アラインメ
ント方式は、Ｃ．Ａ．Ａｒｍｉｅｎｔｏ他による“Ｐａ
ｓｓｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｏｆ ＩｎＧａＡｓＰ
／ＩｎＰ ＬａｓｅｒＡｒｒａｙ ａｎｄ Ｓｉｎｇｌ
ｅｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒｓ ｕｓｉｎｇ Ｓｉｌｉｃｏ
ｎ Ｗａｆｅｒｂｏａｒｄ”（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９９１年６月 第２７巻 第１２
号，１１０９〜１１１１頁）に記載されている。レーザ
アレイは、光ファイバが配置されるＶ形溝を備えた基板
にアラインメント用台座および絶縁体を備えた集積プラ
ットフォームを付与することによって、光ファイバアレ
イに対してアラインメントが得られる。
たは光ファイバのアラインメントのための別な原理は、
米国特許第４，８９２，３７４号に記載されている。同
特許の記載によれば、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの
光電子構成部品は、その発光面がその基板に集積されて
いる導波路に結合されるように、基板の凹部で接合され
る。Ｅ．Ｂ．Ｆｌｉｎｔ他による論文“Ｍｕｌｔｉ−Ｗ
ａｖｅｇｕｉｄｅ／Ｌａｓｅｒ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ”
（ＩＢＭ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ
Ｂｕｌｌｅｔｉｎ，１９８９年３月 第３１巻 第１
０号，３８４〜３８６頁）では、シリコンアラインメン
ト固定具によって保持された光ファイバを含むハイブリ
ッドパッケージが開示されている。横方向および軸方向
のアラインメントのために、光ファイバのアレイに結合
されなければならないレーザアレイの上面、および、ア
ラインメント固定具に溝が形成されている。このパッケ
ージは、光ファイバアレイに対するレーザアレイのセル
フアラインメントを可能にする。別の受動的アラインメ
ント方式は、Ｃ．Ａ．Ａｒｍｉｅｎｔｏ他による“Ｐａ
ｓｓｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｏｆ ＩｎＧａＡｓＰ
／ＩｎＰ ＬａｓｅｒＡｒｒａｙ ａｎｄ Ｓｉｎｇｌ
ｅｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒｓ ｕｓｉｎｇ Ｓｉｌｉｃｏ
ｎ Ｗａｆｅｒｂｏａｒｄ”（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９９１年６月 第２７巻 第１２
号，１１０９〜１１１１頁）に記載されている。レーザ
アレイは、光ファイバが配置されるＶ形溝を備えた基板
にアラインメント用台座および絶縁体を備えた集積プラ
ットフォームを付与することによって、光ファイバアレ
イに対してアラインメントが得られる。
【０００９】上述の各種ハイブリッドアラインメント方
式のいくつかの欠点は、その製造にコストおよび時間が
かかり、カップリングが非効率的なことである。別の欠
点は、基板に精確に接合されなければならないレーザそ
の他のダイオードなどの小形構成部品の取扱いの難しさ
である。アラインメントの問題は、モノリシック集積回
路の分野では公知ではない。その理由は、能動素子、受
動素子および機能導波路素子が、他方では全部の異なる
構成部品が同一材料で作られなければならないという短
所はあるが、特別なフォトリソグラフィックマスクを使
用することによって自動的にアラインメントが行われる
からである。
式のいくつかの欠点は、その製造にコストおよび時間が
かかり、カップリングが非効率的なことである。別の欠
点は、基板に精確に接合されなければならないレーザそ
の他のダイオードなどの小形構成部品の取扱いの難しさ
である。アラインメントの問題は、モノリシック集積回
路の分野では公知ではない。その理由は、能動素子、受
動素子および機能導波路素子が、他方では全部の異なる
構成部品が同一材料で作られなければならないという短
所はあるが、特別なフォトリソグラフィックマスクを使
用することによって自動的にアラインメントが行われる
からである。
【００１０】こうした公知の方法は、複数の構成部品、
導波路および光ファイバの効率的なアラインメントを可
能にしない。複数の能動光電子素子、機能光導波路素子
および受動光導波路素子のハイブリッド集積のための同
時的かつ自己調整的なアラインメント方式に関するいか
なる従来技術も公知となっていない。
導波路および光ファイバの効率的なアラインメントを可
能にしない。複数の能動光電子素子、機能光導波路素子
および受動光導波路素子のハイブリッド集積のための同
時的かつ自己調整的なアラインメント方式に関するいか
なる従来技術も公知となっていない。
【００１１】本発明の目的は、能動光電子素子、受動光
導波路素子および機能光導波路素子といった光電子構成
部品のハイブリッド集積のための方法を供することであ
る。
導波路素子および機能光導波路素子といった光電子構成
部品のハイブリッド集積のための方法を供することであ
る。
【００１２】本発明の第２の目的は、能動光電子素子、
受動光導波路素子および機能光導波路素子といった光電
子構成部品のハイブリッド集積のための構造を供するこ
とである。
受動光導波路素子および機能光導波路素子といった光電
子構成部品のハイブリッド集積のための構造を供するこ
とである。
【００１３】本発明の第３の目的は、良好に適する材料
系を用いてそれぞれの構成部品を製作することによっ
て、光電子集積回路（ＯＥＩＣ）の性能および信頼性を
改善することである。
系を用いてそれぞれの構成部品を製作することによっ
て、光電子集積回路（ＯＥＩＣ）の性能および信頼性を
改善することである。
【００１４】本発明の第４の目的は、複数の構成部品の
自動アラインメントを同時に可能にし、それによって複
雑かつ極めて信頼性の高い高度集積回路を得るアライン
メント方式を供することである。
自動アラインメントを同時に可能にし、それによって複
雑かつ極めて信頼性の高い高度集積回路を得るアライン
メント方式を供することである。
【００１５】本発明の第５の目的は、個別の基板上に各
種素子を製作し、各種類から良好な素子だけを一体に接
合することによって複雑な光電子系の全収量を改善する
ことである。
種素子を製作し、各種類から良好な素子だけを一体に接
合することによって複雑な光電子系の全収量を改善する
ことである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
満たし、かつ、公知のモノリシックおよびハイブリッド
光電子集積回路の他の欠点を排除しようとするものであ
る。これを達成する原理は、第１の材料によって製作さ
れた構成部品を備えた第１の基板、および、別の材料に
よって製作された構成部品を備えた第２の基板を有する
バイリシック複合系を付与することである。それらの構
成部品は、両基板を接合する際に自動的にアラインメン
トが行われるようにそれらの基板上に配置される。
満たし、かつ、公知のモノリシックおよびハイブリッド
光電子集積回路の他の欠点を排除しようとするものであ
る。これを達成する原理は、第１の材料によって製作さ
れた構成部品を備えた第１の基板、および、別の材料に
よって製作された構成部品を備えた第２の基板を有する
バイリシック複合系を付与することである。それらの構
成部品は、両基板を接合する際に自動的にアラインメン
トが行われるようにそれらの基板上に配置される。
【００１７】
【実施例】以下に、それらの一部は本発明のバイリシッ
ク複合系で集積できる特殊材料を要求する、各種電子お
よび光電子構成部品について説明する。本発明は、トラ
ンジスタ、ダイオード、コンデンサ、抵抗などといった
従来の電子構成部品のほか、能動光電子素子、受動光導
波路素子および機能光導波路素子の集積も可能にする。
それらの従来の構成部品については、その設計および製
作が当業で公知であるので、詳述しない。これらの構成
部品は、通常、Ｓｉ、ＧａＡｓのほか、他のＩＩＩ−Ｖ
族半導体およびＩＩ−ＶＩ族半導体によって製作でき
る。
ク複合系で集積できる特殊材料を要求する、各種電子お
よび光電子構成部品について説明する。本発明は、トラ
ンジスタ、ダイオード、コンデンサ、抵抗などといった
従来の電子構成部品のほか、能動光電子素子、受動光導
波路素子および機能光導波路素子の集積も可能にする。
それらの従来の構成部品については、その設計および製
作が当業で公知であるので、詳述しない。これらの構成
部品は、通常、Ｓｉ、ＧａＡｓのほか、他のＩＩＩ−Ｖ
族半導体およびＩＩ−ＶＩ族半導体によって製作でき
る。
【００１８】光電子構成部品は、３つの主要な群に分類
できる。受動光導波路素子、能動光電子素子および機能
光導波路素子である。これらの構成部品の一部は、完全
ではないかもしれないが、表１〜３に掲載してある。
できる。受動光導波路素子、能動光電子素子および機能
光導波路素子である。これらの構成部品の一部は、完全
ではないかもしれないが、表１〜３に掲載してある。
【００１９】代表的な受動光導波路素子は、光波に関し
て静的特性を示す、すなわち、外部信号による光波制御
機能を持たないものであり、光路屈曲構成部品、光ビー
ム分割器、偏光子、波長デマルチプレクサ、レンズ、ミ
ラーなどである。これらの受動光導波路素子の製作に
は、クォーツ（ＳｉＯ2 ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮ
ｂＯ3 ）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ3 ）、タンタル
酸リチウム（ＬｉＴａＯ3 ）、チタン酸バリウム（Ｂａ
ＴｉＯ3 ）、硫化ヒ素（Ａｓ2 Ｓ3 ）、セレン化ヒ素
（Ａｓ2 Ｓｅ3 ）、五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）、五
酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5 ）、ニオブ酸チタン（ＬｉＮｂ
Ｏ3 ）、シリコン、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、カルサイト
（ＣａＣＯ3 ）、ポリミド、エポキシおよびガラスとい
った、光生成ができない、受動材料が使用される。受動
光導波路素子の種類は、バルク構成部品および導波路構
成部品にさらに分類される。バルク構成部品の例には、
ミラー、レンズおよびプリズムがある。こうしたバルク
構成部品により実現不可能な新規の機能は、導波路構成
部品を用いて得られるであろう。これらの構成部品に実
施できる各種材料は、表１に示されている。
て静的特性を示す、すなわち、外部信号による光波制御
機能を持たないものであり、光路屈曲構成部品、光ビー
ム分割器、偏光子、波長デマルチプレクサ、レンズ、ミ
ラーなどである。これらの受動光導波路素子の製作に
は、クォーツ（ＳｉＯ2 ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮ
ｂＯ3 ）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ3 ）、タンタル
酸リチウム（ＬｉＴａＯ3 ）、チタン酸バリウム（Ｂａ
ＴｉＯ3 ）、硫化ヒ素（Ａｓ2 Ｓ3 ）、セレン化ヒ素
（Ａｓ2 Ｓｅ3 ）、五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）、五
酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5 ）、ニオブ酸チタン（ＬｉＮｂ
Ｏ3 ）、シリコン、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、カルサイト
（ＣａＣＯ3 ）、ポリミド、エポキシおよびガラスとい
った、光生成ができない、受動材料が使用される。受動
光導波路素子の種類は、バルク構成部品および導波路構
成部品にさらに分類される。バルク構成部品の例には、
ミラー、レンズおよびプリズムがある。こうしたバルク
構成部品により実現不可能な新規の機能は、導波路構成
部品を用いて得られるであろう。これらの構成部品に実
施できる各種材料は、表１に示されている。
【００２０】 表１：受動光導波路素子 構成部品 材料／材料の種類 プリズム ＳｉＯ2 ，ＬｉＮｂＯ3 ，ガラス，ＺｎＳ，エポキシ ジオデシック構成部品 ＺｎＳ，エポキシ ファセットミラー Ｓｉ，ガラス，ＴｉＮｂＯ3 ，ＺｎＳ，エポキシ リッジ Ｓｉ 反射形回析格子 Ａｓ2 Ｓ3 ，ＬｉＮｂＯ3 屈曲導波路 ＳｉＯ2 ，ＬｉＮｂＯ3 ，ガラス，ＺｎＳ，エポキシ パワードライバ ＳｉＯ2 ，ＬｉＮｂＯ3 ，ガラス，ＺｎＳ，エポキシ 偏光子 ＬｉＮｂＯ3 ，ＣａＣＯ3 ，Ｎｂ2 Ｏ5 導波路マルチプレクサ／ デマルチプレクサ Ａｓ2 Ｓ3 ，Ｔａ2 Ｏ5 導波路レンズ ＬｉＮｂＯ3 ，Ａｓ2 Ｓ3 ，Ｔａ2 Ｏ5 ，ＺｎＳ， Ｎｂ2 Ｏ5 集束回析格子カプラ ガラス，ＬｉＮｂＯ3 これらの受動光素子については、Ｈ．Ｎｉｓｈｉｈａｒ
ａ他による著作“Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ
ｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ”（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ Ｏ
ｐｔｉｃａｌ Ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃａｌ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｅｒｉｅｓ， ＭｃＧｒ
ａｗ−Ｈｉｌｌ Ｂｏｏｋ社，１９８７年，第９章）に
詳述されている。
ａ他による著作“Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ
ｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ”（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ Ｏ
ｐｔｉｃａｌ Ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃａｌ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｅｒｉｅｓ， ＭｃＧｒ
ａｗ−Ｈｉｌｌ Ｂｏｏｋ社，１９８７年，第９章）に
詳述されている。
【００２１】代表的な機能光導波路素子は、表２に掲載
してある。これまで、多種多様なこうした素子が提起さ
れ製作されている。それらのすべてにおいて、光は本質
的に物理現象によって制御されている。これらの現象
は、電子光学（ＥＯ）、音響光学（ＡＯ）、磁気光学
（ＭＯ）、非線形光学（ＮＯ）および熱光学（ＴＯ）効
果にもとづいている。電子光学効果を利用する電子光学
導波路素子は、当業で公知であり、それらのほとんど
は、Ｔｉ分散導波路を備えたＬｉＮｂＯ3 基板を用いて
実施されている。いくつかの例を表２に示す。
してある。これまで、多種多様なこうした素子が提起さ
れ製作されている。それらのすべてにおいて、光は本質
的に物理現象によって制御されている。これらの現象
は、電子光学（ＥＯ）、音響光学（ＡＯ）、磁気光学
（ＭＯ）、非線形光学（ＮＯ）および熱光学（ＴＯ）効
果にもとづいている。電子光学効果を利用する電子光学
導波路素子は、当業で公知であり、それらのほとんど
は、Ｔｉ分散導波路を備えたＬｉＮｂＯ3 基板を用いて
実施されている。いくつかの例を表２に示す。
【００２２】音響光学効果にもとづいた音響光学素子
は、光波制御の重要な手段を付与し、各種機能素子を提
供する。音響光学素子は、共線的・共面的素子における
各自のカップリング構成によって分類される。さらに、
それぞれの材料の組合せによっても分類できる。例示的
な組合せは以下の通りである。
は、光波制御の重要な手段を付与し、各種機能素子を提
供する。音響光学素子は、共線的・共面的素子における
各自のカップリング構成によって分類される。さらに、
それぞれの材料の組合せによっても分類できる。例示的
な組合せは以下の通りである。
【００２３】・Ｔｉ−ＬｉＮｂＯ3 トランスデューサを
備えた圧電導波路および基板 ・ＬｉＮｂＯ3 トランスデューサを備えた圧電基板（Ｌ
ｉＮｂＯ3 など）上の非圧電被膜導波路（Ａｓ2 Ｓ3 な
ど） ・ＺｎＯトランスデューサを備えた圧電基板（ＳｉＯ2
など）上の圧電被膜導波路（ＺｎＯなど） ・薄膜圧電ＺｎＯトランスデューサを備えた非圧電基板
（ＳｉＯ2 ／Ｓｉなど）および非圧電導波路（Ａｓ2 Ｓ
3 など） いくつかの例示的なＡＯ素子を表２に掲載してある。代
表的な薄膜ＡＯ素子については、Ｅ．Ｇ．Ｈ．Ｌｅａｎ
他による論文“Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ Ａｃｏｕｓｔｏｏ
ｐｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ”（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ
ｏｆ ｔｈｅＩＥＥＥ， １９７６年５月 第６４巻
第５号，７７９〜７８７頁）に記載されている。音響
光学（ＡＯ）および電子光学（ＥＯ）素子に使用される
材料の諸特性については、Ｅ．Ｇ．Ｈ．Ｌｅａｎによる
上述の論文の７８５頁の表１に掲載されている。
備えた圧電導波路および基板 ・ＬｉＮｂＯ3 トランスデューサを備えた圧電基板（Ｌ
ｉＮｂＯ3 など）上の非圧電被膜導波路（Ａｓ2 Ｓ3 な
ど） ・ＺｎＯトランスデューサを備えた圧電基板（ＳｉＯ2
など）上の圧電被膜導波路（ＺｎＯなど） ・薄膜圧電ＺｎＯトランスデューサを備えた非圧電基板
（ＳｉＯ2 ／Ｓｉなど）および非圧電導波路（Ａｓ2 Ｓ
3 など） いくつかの例示的なＡＯ素子を表２に掲載してある。代
表的な薄膜ＡＯ素子については、Ｅ．Ｇ．Ｈ．Ｌｅａｎ
他による論文“Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ Ａｃｏｕｓｔｏｏ
ｐｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ”（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ
ｏｆ ｔｈｅＩＥＥＥ， １９７６年５月 第６４巻
第５号，７７９〜７８７頁）に記載されている。音響
光学（ＡＯ）および電子光学（ＥＯ）素子に使用される
材料の諸特性については、Ｅ．Ｇ．Ｈ．Ｌｅａｎによる
上述の論文の７８５頁の表１に掲載されている。
【００２４】導波路磁気光学素子は、近赤外領域で透過
性である磁気材料のＹＩＧ（Ｙ3 Ｆｅ5 Ｏ12）の導波路
を用いて実施されている。小電流によって生じる磁場に
よってこの材料で誘導される大きなファラデー効果は、
低駆動電力による比較的高速の光変調およびスイッチン
グを可能にし、そのため、今後のハイブリッドＯＥＩＣ
にとって極めて重要となっている。導波路磁気光学素子
の例は、表２に示してある。
性である磁気材料のＹＩＧ（Ｙ3 Ｆｅ5 Ｏ12）の導波路
を用いて実施されている。小電流によって生じる磁場に
よってこの材料で誘導される大きなファラデー効果は、
低駆動電力による比較的高速の光変調およびスイッチン
グを可能にし、そのため、今後のハイブリッドＯＥＩＣ
にとって極めて重要となっている。導波路磁気光学素子
の例は、表２に示してある。
【００２５】非線形性効果は、非線形光学素子で使用さ
れている。これらの素子は光学双安定素子とも呼ばれ
る。実例は表２に示してある。
れている。これらの素子は光学双安定素子とも呼ばれ
る。実例は表２に示してある。
【００２６】熱光学効果を利用する機能光学導波路素子
は、屈折率が温度によって変化するという事実にもとづ
いている。温度上昇によって生じる変形または何らかの
質の変化を伴うことなく、安定した熱光学効果がそれら
の材料内でのみ得られる。すなわち、ＴＯ導波路素子の
要求条件は、導波路形成のための温度が素子の動作温度
によりも著しく高いことである。この要求条件を満たす
導波路材料は数多くある。特に、ガラス導波路は、ＴＯ
素子にとって最も興味深いものである。それは、熱光学
効果が、これまで受動光導波路素子でのみ使用されてき
た、ガラス導波路で光変調およびスイッチング機能を付
与できるためである。ＴＯ導波路素子の例は表２に示し
てある。
は、屈折率が温度によって変化するという事実にもとづ
いている。温度上昇によって生じる変形または何らかの
質の変化を伴うことなく、安定した熱光学効果がそれら
の材料内でのみ得られる。すなわち、ＴＯ導波路素子の
要求条件は、導波路形成のための温度が素子の動作温度
によりも著しく高いことである。この要求条件を満たす
導波路材料は数多くある。特に、ガラス導波路は、ＴＯ
素子にとって最も興味深いものである。それは、熱光学
効果が、これまで受動光導波路素子でのみ使用されてき
た、ガラス導波路で光変調およびスイッチング機能を付
与できるためである。ＴＯ導波路素子の例は表２に示し
てある。
【００２７】 表２：機能光学導波路素子 構成部品 材料／材料の種類 基本現象 位相変調器 ＬｉＮｂＯ3 ＥＯ 偏光変調器 ＬｉＮｂＯ3 ，ＧａＡｓ，ＩｎＰ ＥＯ 干渉計導波路変調器 ＬｉＮｂＯ3 ＥＯ 光波長フィルタ ＬｉＮｂＯ3 ＥＯ 光スイッチ ＬｉＮｂＯ3 ，ＬｉＴａＯ3 ，ＩｎＰ ＥＯ ブラッグ回析格子 ＬｉＮｂＯ3 ＥＯ モード変換器 ＬｉＮｂＯ3 ，ガラス，ＺｎＯ ＥＯ 調整可能波長フィルタ ＬｉＮｂＯ3 ，ＺｎＯ ＡＯ ブラッグ変調器 Ｔａ2 Ｏ5 ，Ａｓ2 Ｓ3 ，ＬｉＮｂＯ3 ＡＯ ブラッグ偏向子 ＬｉＮｂＯ3 ＡＯ モード変換形スイッチ ＹＩＧ（Ｙ3 Ｆｅ5 Ｏ12）， ＧＧＧ（Ｇｄ3 Ｇａ3 Ｏ12） ＭＯ モード変換形変調器 ＹＩＧ，ＧＧＧ ＭＯ 光アイソレータ ＹＩＧ，ＧＧＧ，ＬｉＮｂＯ3 ＭＯ ファブリーペロー共振器 ＫＴＰ ＮＯ 第２高調波生成 ＬｉＮｂＯ3 ，ポリマー，ＫＮｂＯ3 ＮＯ 双安定光スイッチ ＺｎＳ，ＺｎＳｅ ＮＯ 遮断スイッチ ガラス ＴＯ 分岐導波路スイッチ ガラス ＴＯ 代表的な機能光学導波路素子については、前述のＨ．Ｎ
ｉｓｈｉｈａｒａの著書に記載されている。非線形ファ
ブリーペロー共振器は、Ｅ．Ｇａｒｍｉｒｅ編、Ｊｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉ
ｃｓ ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｉｓｔａｂｉｌｉｔｙ
特別号（１９８５年１０月）に記載されている。“Ｏｐ
ｔｉｃａｌ Ｂｉｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｗｉｔｈｏｕｔ
Ｏｐｒｔｉｃａｌ Ｆｅｅｄｂａｃｋ ａｎｄ Ａｂ
ｓｏｒｐｔｉｏｎ−Ｒｅｌａｔｅｄ Ｎｏｎｌｉｎｅａ
ｒｉｔｉｅｓ”と題する別の論文では、同著者は、Ｚｎ
Ｓｅ導波路を利用して光双安定性を得るための手段につ
いて記載している。この論文は、Ｊ．Ｌ．Ｂｉｒｍａｎ
他編による著書“Ｌａｓｅｒ Ｏｐｔｉｃｓ ｏｆＣｏ
ｎｄｅｎｓｅｄ Ｍａｔｔｅｒ”（Ｐｌｅｎｕｍ Ｐｒ
ｅｓｓ， ＮｅｗＹｏｒｋ ＆ Ｌｏｎｄｏｎ， ４８
１〜４９０頁）に発表されている。非線形光学（Ｎ
Ｏ）、特にＬｉＮｂＯ3 薄膜光学導波路の第２高調波生
成への応用に関する別の論文は、Ｈ．Ｔａｍａｄａ他に
よるＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ（１９９１年９月 第７０巻 第５号，２５３６
〜２５４１頁）に発表されている。この論文の題名は、
“ＬｉＮｂＯ3 Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ Ｏｐｔｉｃａｌ
Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒｏｗｎ ｂｙ Ｌｉｑｕｉ
ｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ ａｎｄ ｉｔｓ Ａ
ｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏ Ｓｅｃｏｎｄ−Ｈａｒｍｏ
ｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ”である。
ｉｓｈｉｈａｒａの著書に記載されている。非線形ファ
ブリーペロー共振器は、Ｅ．Ｇａｒｍｉｒｅ編、Ｊｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉ
ｃｓ ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｉｓｔａｂｉｌｉｔｙ
特別号（１９８５年１０月）に記載されている。“Ｏｐ
ｔｉｃａｌ Ｂｉｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｗｉｔｈｏｕｔ
Ｏｐｒｔｉｃａｌ Ｆｅｅｄｂａｃｋ ａｎｄ Ａｂ
ｓｏｒｐｔｉｏｎ−Ｒｅｌａｔｅｄ Ｎｏｎｌｉｎｅａ
ｒｉｔｉｅｓ”と題する別の論文では、同著者は、Ｚｎ
Ｓｅ導波路を利用して光双安定性を得るための手段につ
いて記載している。この論文は、Ｊ．Ｌ．Ｂｉｒｍａｎ
他編による著書“Ｌａｓｅｒ Ｏｐｔｉｃｓ ｏｆＣｏ
ｎｄｅｎｓｅｄ Ｍａｔｔｅｒ”（Ｐｌｅｎｕｍ Ｐｒ
ｅｓｓ， ＮｅｗＹｏｒｋ ＆ Ｌｏｎｄｏｎ， ４８
１〜４９０頁）に発表されている。非線形光学（Ｎ
Ｏ）、特にＬｉＮｂＯ3 薄膜光学導波路の第２高調波生
成への応用に関する別の論文は、Ｈ．Ｔａｍａｄａ他に
よるＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ（１９９１年９月 第７０巻 第５号，２５３６
〜２５４１頁）に発表されている。この論文の題名は、
“ＬｉＮｂＯ3 Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ Ｏｐｔｉｃａｌ
Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒｏｗｎ ｂｙ Ｌｉｑｕｉ
ｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ ａｎｄ ｉｔｓ Ａ
ｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏ Ｓｅｃｏｎｄ−Ｈａｒｍｏ
ｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ”である。
【００２８】能動光電子素子の諸例としては、レーザダ
イオード、フォトダイオード、発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）、太陽電池などがある。本発明の著しい柔軟性は、
従来のダイオードレーザに代わり、ウェーハ表面に対し
て垂直に発光する、新開発のマイクロレーザを集積する
ことによってわかる。これらのマイクロレーザについて
は、Ｊ．Ｌ．Ｊｅｗｅｌｌ他による論文“Ｍｉｃｒｏｌ
ａｓｅｒｓ”（Ｓｉｅｎｔｉｆｉｃ Ａｍｅｒｉｃａ
ｎ， １９９１年１１月， ５６〜６２頁）に述べられ
ている。
イオード、フォトダイオード、発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）、太陽電池などがある。本発明の著しい柔軟性は、
従来のダイオードレーザに代わり、ウェーハ表面に対し
て垂直に発光する、新開発のマイクロレーザを集積する
ことによってわかる。これらのマイクロレーザについて
は、Ｊ．Ｌ．Ｊｅｗｅｌｌ他による論文“Ｍｉｃｒｏｌ
ａｓｅｒｓ”（Ｓｉｅｎｔｉｆｉｃ Ａｍｅｒｉｃａ
ｎ， １９９１年１１月， ５６〜６２頁）に述べられ
ている。
【００２９】能動光電子素子は、ヒ化ガリウム（ＧａＡ
ｓ）、ヒ化アルミニウムガリウム（ＧａＡｌＡｓ）、リ
ン化ヒ化ガリウム（ＧａＡｓＰ）、ヒ化インジウムガリ
ウム（ＧａＩｎＡｓ）ならびに他のＩＩＩ−Ｖ族および
ＩＩ−ＶＩ族のダイレクトバンドギャップ半導体といっ
た、光生成のできる能動材料で製作される。これらの材
料の欠点は、それらが受動光導波路素子および機能光導
波路素子の集積にとっては最適ではないことである。代
表的な能動光電子素子は、以下の表３に掲載する。
ｓ）、ヒ化アルミニウムガリウム（ＧａＡｌＡｓ）、リ
ン化ヒ化ガリウム（ＧａＡｓＰ）、ヒ化インジウムガリ
ウム（ＧａＩｎＡｓ）ならびに他のＩＩＩ−Ｖ族および
ＩＩ−ＶＩ族のダイレクトバンドギャップ半導体といっ
た、光生成のできる能動材料で製作される。これらの材
料の欠点は、それらが受動光導波路素子および機能光導
波路素子の集積にとっては最適ではないことである。代
表的な能動光電子素子は、以下の表３に掲載する。
【００３０】 表３：能動光電子素子 構成部品 材料／材料の種類 レーザダイオード ＧａＡｓ，ＩｎＰ，ＩＩＩ−Ｖ族， ＩＩ−ＶＩ族半導体 マイクロレーザダイオード ＧａＡｓ 発光ダイオード ＧａＡｓ，ＩｎＰ，ＩＩＩ−Ｖ族半導体， ＩＩ−ＶＩ族半導体 ＰＩＮ光検出器 ＧａＡｓ，ＩＩＩ−Ｖ族半導体 上述の能動光電子素子、受動光導波路素子および機能光
導波路素子のいくつかを含む本発明の実施例を、図３〜
図１７によって説明する。本発明の原理は、図３および
図４に例示された第１の実施例による文脈で説明する。
この実施例は、上部チップがＧａＡｓといった能動材料
などの第１の材料によってできており、第２のチップが
ＬｉＮｂＯ3 といった受動材料などの第２の材料によっ
てできている、２つのチップ１０および１３から成って
いる。この第１のチップ１０には、２つの能動光電子素
子、レーザダイオード１１およびフォトダイオード１２
が製作されている。第２のチップ１３は、受動光素子、
ＬｉＮｂＯ3 へのＴｉ拡散によって製作されているＹ字
形導波路１６、および、第１のチップ１０にある構成部
品１１および１２の大きさを有する２つの凹部１４およ
び１５を含む。チップ１３の凹部１４および１５の位置
および導波路１６に対する凹部１４および１５のアライ
ンメントは、このチップの製作中に使用されるリソグラ
フィックマスクによって規定される。図４に示すよう
に、両チップ１０および１３は、一体に閉じ合わされた
時に各自のチップの全部の構成部品が自動的にアライン
メントが得られるようになっている複合系を形成する。
第１の実施例では、これらの２つの能動素子１１および
１２ならびに対面側の凹部１４および１５は、両チップ
を最適位置にさせるアラインメント手段として働く。そ
れらはまた、機械的アラインメント手段としても働く。
一体に結合される２つのチップから成るこの複合系は、
金属ハウジング内の取り付け基部に実装することがで
き、また、チップの熱源とヒートシンクとの間の伝熱の
ために従来のピストンまたはスプリングを備えることが
できる。
導波路素子のいくつかを含む本発明の実施例を、図３〜
図１７によって説明する。本発明の原理は、図３および
図４に例示された第１の実施例による文脈で説明する。
この実施例は、上部チップがＧａＡｓといった能動材料
などの第１の材料によってできており、第２のチップが
ＬｉＮｂＯ3 といった受動材料などの第２の材料によっ
てできている、２つのチップ１０および１３から成って
いる。この第１のチップ１０には、２つの能動光電子素
子、レーザダイオード１１およびフォトダイオード１２
が製作されている。第２のチップ１３は、受動光素子、
ＬｉＮｂＯ3 へのＴｉ拡散によって製作されているＹ字
形導波路１６、および、第１のチップ１０にある構成部
品１１および１２の大きさを有する２つの凹部１４およ
び１５を含む。チップ１３の凹部１４および１５の位置
および導波路１６に対する凹部１４および１５のアライ
ンメントは、このチップの製作中に使用されるリソグラ
フィックマスクによって規定される。図４に示すよう
に、両チップ１０および１３は、一体に閉じ合わされた
時に各自のチップの全部の構成部品が自動的にアライン
メントが得られるようになっている複合系を形成する。
第１の実施例では、これらの２つの能動素子１１および
１２ならびに対面側の凹部１４および１５は、両チップ
を最適位置にさせるアラインメント手段として働く。そ
れらはまた、機械的アラインメント手段としても働く。
一体に結合される２つのチップから成るこの複合系は、
金属ハウジング内の取り付け基部に実装することがで
き、また、チップの熱源とヒートシンクとの間の伝熱の
ために従来のピストンまたはスプリングを備えることが
できる。
【００３１】本発明の重要な特徴は、以下の通りであ
る。 ・他方の構成部品に対する一方のチップの構成部品の精
確で永久的な受動的アラインメントが得られる。 ・別の実施例で示すように、多数の光学および電子構成
部品の１回のアラインメント段階による同時アラインメ
ントが得られる。 ・（モノリシック集積によっては得られない）低損失お
よび各構成部品にとって最適品質を有する「受動」チッ
プで、透明導波路、機能光導波路素子および受動光素子
を製作できる能力を有する。 ・「能動」チップおよび「受動」チップが個別に製作で
きるので、バイリシック複合系の収量が各チップの収量
の積ではなくなる。各「能動」および「受動」チップの
良好なサンプルは、それらを結合する前に試験すること
によって選択することができる。 ・能動光電子素子、受動光導波路素子および機能光導波
路素子の製作を最適化する基板が選択できる。例えば、
ＬｉＮｂＯ3 チップが、非線形光学（ＭＯ）素子のレー
ザによる整合のためにＧａＡｓチップに閉じ合わせるこ
とができよう。 ・能動光電子素子、受動光導波路素子および機能光導波
路素子が、いずれの数でも、また、それぞれの基板上で
エッチドミラー技術を用いていずれの配向でも作ること
ができる。 ・トランジスタ、ダイオード、コンデンサ、抵抗、ドラ
イバ回路などの従来の電子構成部品が、チップの１つに
集積され、全一な機能単位を形成することができる。 ・わずか２つの異なる基板、および、パッケージングに
おける１回のアラインメントによって全一かつ複雑な回
路が作れる。 ・水平アラインメントと同様に垂直アラインメントがマ
イクロリソグラフィー技術によって規定され、従って極
めて精確である。 ・各チップが、例えば、配線が接点パッドに接合でき、
かつ、光ファイバがＶ形溝でアラインメントを得るなど
して各チップ上で導波路に結合できるといったように、
電気的および／または光学的相互接続のための手段を保
持することができる。
る。 ・他方の構成部品に対する一方のチップの構成部品の精
確で永久的な受動的アラインメントが得られる。 ・別の実施例で示すように、多数の光学および電子構成
部品の１回のアラインメント段階による同時アラインメ
ントが得られる。 ・（モノリシック集積によっては得られない）低損失お
よび各構成部品にとって最適品質を有する「受動」チッ
プで、透明導波路、機能光導波路素子および受動光素子
を製作できる能力を有する。 ・「能動」チップおよび「受動」チップが個別に製作で
きるので、バイリシック複合系の収量が各チップの収量
の積ではなくなる。各「能動」および「受動」チップの
良好なサンプルは、それらを結合する前に試験すること
によって選択することができる。 ・能動光電子素子、受動光導波路素子および機能光導波
路素子の製作を最適化する基板が選択できる。例えば、
ＬｉＮｂＯ3 チップが、非線形光学（ＭＯ）素子のレー
ザによる整合のためにＧａＡｓチップに閉じ合わせるこ
とができよう。 ・能動光電子素子、受動光導波路素子および機能光導波
路素子が、いずれの数でも、また、それぞれの基板上で
エッチドミラー技術を用いていずれの配向でも作ること
ができる。 ・トランジスタ、ダイオード、コンデンサ、抵抗、ドラ
イバ回路などの従来の電子構成部品が、チップの１つに
集積され、全一な機能単位を形成することができる。 ・わずか２つの異なる基板、および、パッケージングに
おける１回のアラインメントによって全一かつ複雑な回
路が作れる。 ・水平アラインメントと同様に垂直アラインメントがマ
イクロリソグラフィー技術によって規定され、従って極
めて精確である。 ・各チップが、例えば、配線が接点パッドに接合でき、
かつ、光ファイバがＶ形溝でアラインメントを得るなど
して各チップ上で導波路に結合できるといったように、
電気的および／または光学的相互接続のための手段を保
持することができる。
【００３２】これらのチップは、大きさについて複合系
の示差熱膨張によってのみ限定される。チップの構成お
よびアラインメント手段の設計は、チップ上の熱源によ
って生じる加熱が、複合系を破壊し得る、または、構成
部品間のカップリング効率を低減し得る応力または歪み
を生じないようになされなければならない。最大許容温
度上昇は、以下の方程式によって評価することができ
る。
の示差熱膨張によってのみ限定される。チップの構成お
よびアラインメント手段の設計は、チップ上の熱源によ
って生じる加熱が、複合系を破壊し得る、または、構成
部品間のカップリング効率を低減し得る応力または歪み
を生じないようになされなければならない。最大許容温
度上昇は、以下の方程式によって評価することができ
る。
【００３３】 ΔＴ＝Δｌ／ｌ｜Ｔｃｅ1 −Ｔｃｅ2 ｜ （１） 式中、Ｔｃｅは基板１および２の温度係数、ｌはチップ
間のオーバラップの長さ、Δｌは最大アラインメント許
容差である。例えば、両チップがｌ＝０．０１ｍの長さ
および０．１ μｍの最大アラインメント公差（極めて
厳密である）を有する方形チップである、Ｓｉチップ
（Ｔｃｅ1 ＝２．６ｘ１０-6）とＧａＡｓチップ（Ｔｃ
ｅ2 ＝６．８６ｘ１０-6）との複合系では、許容ΔＴは
約２℃である。このΔＴは、従来のペルチエ冷却器など
によって極めて容易に得られる。温度係数の一覧を表４
に示す。これらの材料に関する詳細については、Ｌａｎ
ｄｏｌｔおよびＢｏｒｎｓｔｅｉｎ共著“Ｚａｈｌｅｎ
ｗｅｒｔｅ ｕｎｄ Ｆｕｎｋｔｉｏｎｅｎ ａｕｓ
Ｐｈｙｓｉｋ， Ｃｈｅｍｉｅ， Ａｓｔｒｏｎｏｍｉ
ｅ， Ｇｅｏｐｈｙｓｉｋ， Ｔｅｃｈｎｉｋ”（第６
版、第２巻、第１部）、および、Ｌａｎｄｏｌｔおよび
Ｂｏｒｎｓｔｅｉｎ共著による新シリーズの第３類“Ｚ
ａｈｌｅｎｗｅｒｔｅ ｕｎｄ Ｆｕｎｋｔｉｏｎｅｎ
ａｕｓ Ｎａｔｕｒｗｉｓｓｅｎｓｃｈａｆｔｅｎ
ｕｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｋ”（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒ
ｌａｇ Ｂｅｒｌｉｎ， Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ， １
９８４年）といった著作に見ることができる。
間のオーバラップの長さ、Δｌは最大アラインメント許
容差である。例えば、両チップがｌ＝０．０１ｍの長さ
および０．１ μｍの最大アラインメント公差（極めて
厳密である）を有する方形チップである、Ｓｉチップ
（Ｔｃｅ1 ＝２．６ｘ１０-6）とＧａＡｓチップ（Ｔｃ
ｅ2 ＝６．８６ｘ１０-6）との複合系では、許容ΔＴは
約２℃である。このΔＴは、従来のペルチエ冷却器など
によって極めて容易に得られる。温度係数の一覧を表４
に示す。これらの材料に関する詳細については、Ｌａｎ
ｄｏｌｔおよびＢｏｒｎｓｔｅｉｎ共著“Ｚａｈｌｅｎ
ｗｅｒｔｅ ｕｎｄ Ｆｕｎｋｔｉｏｎｅｎ ａｕｓ
Ｐｈｙｓｉｋ， Ｃｈｅｍｉｅ， Ａｓｔｒｏｎｏｍｉ
ｅ， Ｇｅｏｐｈｙｓｉｋ， Ｔｅｃｈｎｉｋ”（第６
版、第２巻、第１部）、および、Ｌａｎｄｏｌｔおよび
Ｂｏｒｎｓｔｅｉｎ共著による新シリーズの第３類“Ｚ
ａｈｌｅｎｗｅｒｔｅ ｕｎｄ Ｆｕｎｋｔｉｏｎｅｎ
ａｕｓ Ｎａｔｕｒｗｉｓｓｅｎｓｃｈａｆｔｅｎ
ｕｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｋ”（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒ
ｌａｇ Ｂｅｒｌｉｎ， Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ， １
９８４年）といった著作に見ることができる。
【００３４】 表４：熱膨張の温度係数 材料 Ｔｃｅ〔℃-1〕 ＧａＡｓ ６．８６×１０-6 Ｓｉ ２．６×１０-6 ＳｉＯ2 ０．５×１０-6 ＩｎＰ ４．７５×１０-6 ＬｉＮｂＯ3 ４×１０-6 ＣａＣＯ3 ２１×１０-6 ＺｎＯ ６×１０-6 ＧａＰ ４．６５×１０-6 ＢａＴｉＯ3 １．９×１０-5 Ａｓ2 Ｓ3 ２．４×１０-5 ＺｎＳ ６．９×１０-6 ガラス 文献参照（〜３ｘ１０-6） 各種アラインメント手段の利用によって、本発明による
複合系の一部であるチップの機械的アラインメントとと
もに、垂直および水平アラインメントを得ることができ
る。いくつかの例示的アラインメント手段を図５〜図８
に示す。図５を参照すれば、めっき基部の上面に成長し
た電着支柱４２、および、反対側の凹部４１．１が、下
位チップ４１に対する上位チップ４０のアラインメント
をとるために利用されている。電着支柱その他の類似手
段は、高アスペクト比（アスペクト比は高さ／幅）が得
られるために良好に適する。図６に示すチップ４４は、
基板と同一の材料でできている凸部４７を有する。反対
側のチップ４５の凹部４６は、両チップ４４および４５
を一体に閉じ合わせた時に凸部４７がこの凹部４６に嵌
合するように設計されている。この凹部の側壁は、それ
らがチップ表面に対して垂直であるようにドライエッチ
ングされている。図７に示すチップ４８および４９のア
ラインメントのための類似したアラインメント手段は、
凸部５１および凹部の側壁がウェットエッチングされる
点のみが若干異なる。図８に示した提起手段は、光ファ
イバホルダとして機能するのに加え、上部チップ５２お
よび下部チップ５３を同時にアラインメントを得る。こ
れを行うために、光ファイバ５４は、チップ５２および
５３のＶ形溝に配置される。
複合系の一部であるチップの機械的アラインメントとと
もに、垂直および水平アラインメントを得ることができ
る。いくつかの例示的アラインメント手段を図５〜図８
に示す。図５を参照すれば、めっき基部の上面に成長し
た電着支柱４２、および、反対側の凹部４１．１が、下
位チップ４１に対する上位チップ４０のアラインメント
をとるために利用されている。電着支柱その他の類似手
段は、高アスペクト比（アスペクト比は高さ／幅）が得
られるために良好に適する。図６に示すチップ４４は、
基板と同一の材料でできている凸部４７を有する。反対
側のチップ４５の凹部４６は、両チップ４４および４５
を一体に閉じ合わせた時に凸部４７がこの凹部４６に嵌
合するように設計されている。この凹部の側壁は、それ
らがチップ表面に対して垂直であるようにドライエッチ
ングされている。図７に示すチップ４８および４９のア
ラインメントのための類似したアラインメント手段は、
凸部５１および凹部の側壁がウェットエッチングされる
点のみが若干異なる。図８に示した提起手段は、光ファ
イバホルダとして機能するのに加え、上部チップ５２お
よび下部チップ５３を同時にアラインメントを得る。こ
れを行うために、光ファイバ５４は、チップ５２および
５３のＶ形溝に配置される。
【００３５】可能なアラインメント手段の断面は図５〜
図８に例示されているが、それらの手段をチップ上のど
こに置くかは示していない。一例は図９に示してある。
２つの凹部５６および５７を有するチップ５５の平面図
が示されている。凹部５６は長方形をしており、凹部５
７は正方形をしている。下部チップ５５に閉じ合わされ
なければならない上部チップは、この図には示されてい
ない。アラインメント手段５８．１〜５８．３だけが円
形断面により略示されている。金属球または円柱などに
よるアラインメント手段５８．１〜５８．３は、チップ
５５の凹部５６および５７に嵌合する。アラインメント
手段５８．２は、下位チップに対する上部チップの位置
を規定するが、ｚ軸との平行軸を中心とする回転運動は
許す。アラインメント手段５８．１は、その複合系での
温度差によって生じる線形運動などのｙ軸に平行な線形
運動を許すが、ｚ軸との平行軸を中心とする回転運動は
防ぐ。反対側のチップの凹部によって案内されない支柱
または球５８．３は、ｘ−ｙ平面での線形運動とともに
回転運動を許す第３の支点である。上述その他のアライ
ンメント手段の各種組合せが想定できる。これらのアラ
インメント手段のほかに、図４に例示したように、複合
系の両チップのアラインメントを得るために、一方のチ
ップの構成部品を反対側のチップの凹部に入れることが
できる。
図８に例示されているが、それらの手段をチップ上のど
こに置くかは示していない。一例は図９に示してある。
２つの凹部５６および５７を有するチップ５５の平面図
が示されている。凹部５６は長方形をしており、凹部５
７は正方形をしている。下部チップ５５に閉じ合わされ
なければならない上部チップは、この図には示されてい
ない。アラインメント手段５８．１〜５８．３だけが円
形断面により略示されている。金属球または円柱などに
よるアラインメント手段５８．１〜５８．３は、チップ
５５の凹部５６および５７に嵌合する。アラインメント
手段５８．２は、下位チップに対する上部チップの位置
を規定するが、ｚ軸との平行軸を中心とする回転運動は
許す。アラインメント手段５８．１は、その複合系での
温度差によって生じる線形運動などのｙ軸に平行な線形
運動を許すが、ｚ軸との平行軸を中心とする回転運動は
防ぐ。反対側のチップの凹部によって案内されない支柱
または球５８．３は、ｘ−ｙ平面での線形運動とともに
回転運動を許す第３の支点である。上述その他のアライ
ンメント手段の各種組合せが想定できる。これらのアラ
インメント手段のほかに、図４に例示したように、複合
系の両チップのアラインメントを得るために、一方のチ
ップの構成部品を反対側のチップの凹部に入れることが
できる。
【００３６】本発明の第２の実施例を、上部チップ６０
および下部チップ６４を示す図１０によって以下に説明
する。図１１および図１２は、チップ６４の２つの拡大
斜視図である。上部チップ６０は、ＩｎＰで構成されて
おり、エッチドミラーを備えた４つのＩｎＰ／ＩｎＧａ
ＡｓＰレーザダイオード６２．１〜６２．４および双方
向４ｘ４光学ＩｎＰスイッチ６１を有する。この４ｘ４
光学スイッチは、キャリア注入により、屈折率を変化さ
せることによって、スイッチング動作を行う光電子機能
導波路素子である。この各スイッチは、他の形式のスイ
ッチに交換することができ、詳細については、Ｓｉｅｍ
ｅｎｓ ＡＧ社（Ｇｅｓｃｈａｆｔｓｇｅｂｉｅｔ Ｏ
ｆｆｅｎｔｌｉｃｈｅ Ｖｅｒｍｉｔｔｌｕｎｇｓｓｙ
ｓｔｅｍｍｅ， Ｐｏｓｔｆａｃｈ ７０ ００ ７
３， ８０００ Ｍｕｎｉｃｈ ７０， Ｇｅｒｍａｎ
ｙ， 注文番号Ａ３０９３０−Ｎ１２５０−Ｐ−２４−
１−７６２９）発行の“ＮＣＭ， Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃ
ｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＭｏｄｕｌｅ， Ｏｐｔｉｃ
ａｌ Ｓｗｉｔｃｈ”に記載されている。チップ６０の
左側にボンディングパッド６３が配置されている。これ
らのパッドは、能動素子６１および６２．１〜６２．４
と接続されており、他の回路への電気的相互接続ポー
ト、電源などを供給する。ボンディングパッド６３およ
びそれぞれの伝導経路は略示してあるにすぎない。
および下部チップ６４を示す図１０によって以下に説明
する。図１１および図１２は、チップ６４の２つの拡大
斜視図である。上部チップ６０は、ＩｎＰで構成されて
おり、エッチドミラーを備えた４つのＩｎＰ／ＩｎＧａ
ＡｓＰレーザダイオード６２．１〜６２．４および双方
向４ｘ４光学ＩｎＰスイッチ６１を有する。この４ｘ４
光学スイッチは、キャリア注入により、屈折率を変化さ
せることによって、スイッチング動作を行う光電子機能
導波路素子である。この各スイッチは、他の形式のスイ
ッチに交換することができ、詳細については、Ｓｉｅｍ
ｅｎｓ ＡＧ社（Ｇｅｓｃｈａｆｔｓｇｅｂｉｅｔ Ｏ
ｆｆｅｎｔｌｉｃｈｅ Ｖｅｒｍｉｔｔｌｕｎｇｓｓｙ
ｓｔｅｍｍｅ， Ｐｏｓｔｆａｃｈ ７０ ００ ７
３， ８０００ Ｍｕｎｉｃｈ ７０， Ｇｅｒｍａｎ
ｙ， 注文番号Ａ３０９３０−Ｎ１２５０−Ｐ−２４−
１−７６２９）発行の“ＮＣＭ， Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃ
ｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＭｏｄｕｌｅ， Ｏｐｔｉｃ
ａｌ Ｓｗｉｔｃｈ”に記載されている。チップ６０の
左側にボンディングパッド６３が配置されている。これ
らのパッドは、能動素子６１および６２．１〜６２．４
と接続されており、他の回路への電気的相互接続ポー
ト、電源などを供給する。ボンディングパッド６３およ
びそれぞれの伝導経路は略示してあるにすぎない。
【００３７】下部チップ６４は、上部チップ６０が、両
チップを閉じ合わせた時にその左側部分が重なり合うよ
うに設計されている。チップ６４はＬｉＮｂＯ3 から成
る。レーザダイオード６２．１〜６２．４および光スイ
ッチ６１の対面側に、それらの能動素子の大きさを有す
る凹部６６．１〜６６．４が配置されている。チップ６
４はさらに、導波路、導波路方向性カプラ６８．１〜６
８．４、Ｖ形溝７０．１、光アイソレータ６７．１〜６
７．４を含む。Ｖ形溝は、複合系と結合されなければな
らない外部光ファイバのアラインメント手段として機能
する。光ファイバ６９．１を備えたＶ形溝７２を、拡大
斜視図として図１１に略示してある。この図からわかる
ように、Ｖ形溝７２は、その溝の終端面がＴｉ分散Ｌｉ
ＮｂＯ3導波路７３に対するアラインメントが得られる
ように、ＬｉＮｂＯ3 基板６４にエッチングされてい
る。光導波路、特にＴｉ−ＬｉＮｂＯ3 導波路の材料お
よび製作技術の詳細については、Ｈ．Ｎｉｓｈｉｈａｒ
ａ他著“Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉ
ｒｃｕｉｔｓ”（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ Ｏｐｔｉｃ
ａｌ Ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃａｌ Ｅｎｇ
ｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｅｒｉｅｓ， ＭｃＧｒａｗ−Ｈ
ｉｌｌ Ｂｏｏｋ社）の第６章に示されている。Ｔｉ−
ＬｉＮｂＯ3 導波路の別の製作技術は、Ｂ．Ｆａｎ他に
よる論文“Ｌａｓｅｒ Ｍｉｃｒｏ−Ｆａｂｒｉｃａｔ
ｉｏｎ ｏｆ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ”
（ＩＢＭ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ
Ｂｕｌｌｅｔｉｎ， １９８９年４月 第３１巻 第
１１号，１５０〜１５２頁）に述べられている。
チップを閉じ合わせた時にその左側部分が重なり合うよ
うに設計されている。チップ６４はＬｉＮｂＯ3 から成
る。レーザダイオード６２．１〜６２．４および光スイ
ッチ６１の対面側に、それらの能動素子の大きさを有す
る凹部６６．１〜６６．４が配置されている。チップ６
４はさらに、導波路、導波路方向性カプラ６８．１〜６
８．４、Ｖ形溝７０．１、光アイソレータ６７．１〜６
７．４を含む。Ｖ形溝は、複合系と結合されなければな
らない外部光ファイバのアラインメント手段として機能
する。光ファイバ６９．１を備えたＶ形溝７２を、拡大
斜視図として図１１に略示してある。この図からわかる
ように、Ｖ形溝７２は、その溝の終端面がＴｉ分散Ｌｉ
ＮｂＯ3導波路７３に対するアラインメントが得られる
ように、ＬｉＮｂＯ3 基板６４にエッチングされてい
る。光導波路、特にＴｉ−ＬｉＮｂＯ3 導波路の材料お
よび製作技術の詳細については、Ｈ．Ｎｉｓｈｉｈａｒ
ａ他著“Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉ
ｒｃｕｉｔｓ”（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ Ｏｐｔｉｃ
ａｌ Ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃａｌ Ｅｎｇ
ｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｅｒｉｅｓ， ＭｃＧｒａｗ−Ｈ
ｉｌｌ Ｂｏｏｋ社）の第６章に示されている。Ｔｉ−
ＬｉＮｂＯ3 導波路の別の製作技術は、Ｂ．Ｆａｎ他に
よる論文“Ｌａｓｅｒ Ｍｉｃｒｏ−Ｆａｂｒｉｃａｔ
ｉｏｎ ｏｆ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ”
（ＩＢＭ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ
Ｂｕｌｌｅｔｉｎ， １９８９年４月 第３１巻 第
１１号，１５０〜１５２頁）に述べられている。
【００３８】外部光ファイバ６９．１は、それを導波路
７３方向に動かし、光学セメントで最適位置に固定する
ことによって、溝７２に固定される。これらの光ファイ
バ−導波路カプラは当業で公知であり、それらのカップ
リング効率は極めて良好である。このカップリング原理
について述べている論文には以下の２つがある。Ｃ．
Ａ．Ａｒｍｉｅｎｔｏ他による“Ｐａｓｓｉｖｅ Ｃｏ
ｕｐｌｉｎｇ ｏｆ ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ Ｌａｓ
ｅｒ Ａｒｒａｙ ａｎｄ Ｓｉｎｇｌｅｍｏｄｅ Ｆ
ｉｂｅｒｓ Ｕｓｉｎｇ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｗａｆｅｒ
ｂｏａｒｄ”（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ，１９９１年６月 第２７巻 第１２号，１１０９〜
１１１１頁）；Ｂ．ＨｉｌｌｅｒｉｃｈおよびＡ．Ｇｅ
ｙｅｒによる“Ｓｅｌｆ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｆｌａｔ−
Ｐａｃｋ Ｆｉｂｅｒ−Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ Ｃｏｕ
ｐｌｉｎｇ”（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ，第２４巻 第１５号，９１８〜９１９頁）。
７３方向に動かし、光学セメントで最適位置に固定する
ことによって、溝７２に固定される。これらの光ファイ
バ−導波路カプラは当業で公知であり、それらのカップ
リング効率は極めて良好である。このカップリング原理
について述べている論文には以下の２つがある。Ｃ．
Ａ．Ａｒｍｉｅｎｔｏ他による“Ｐａｓｓｉｖｅ Ｃｏ
ｕｐｌｉｎｇ ｏｆ ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ Ｌａｓ
ｅｒ Ａｒｒａｙ ａｎｄ Ｓｉｎｇｌｅｍｏｄｅ Ｆ
ｉｂｅｒｓ Ｕｓｉｎｇ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｗａｆｅｒ
ｂｏａｒｄ”（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ，１９９１年６月 第２７巻 第１２号，１１０９〜
１１１１頁）；Ｂ．ＨｉｌｌｅｒｉｃｈおよびＡ．Ｇｅ
ｙｅｒによる“Ｓｅｌｆ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｆｌａｔ−
Ｐａｃｋ Ｆｉｂｅｒ−Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ Ｃｏｕ
ｐｌｉｎｇ”（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ，第２４巻 第１５号，９１８〜９１９頁）。
【００３９】導波路方向性カプラ６８．４の拡大斜視図
を図１２に示す。チップ６４上に集積されるこれらの導
波路方向性カプラ６８．１〜６８．４の原理について
は、Ｈ．Ｎｉｓｈｉｈａｒａ他著“Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉ
ｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ”（ＭｃＧｒａ
ｗ−Ｈｉｌｌ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｏｐｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｅｒｉ
ｅｓ， ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ Ｂｏｏｋ社， 第９
章）に記載されている。参照番号７６．１で示された、
上部導波路と導波路７５との間の分離ｇは、約２ μｍ
でなければならない。レーザダイオード６２．４によっ
て放出された光波は、導波路分岐７６．１を通って進
み、「ニー」７７を通り、分岐７６．２で導波路方向性
カプラ６８．４を離れる。分岐７６．２で反対側に到達
し、パワーＰ1 を有する光波は、相当量まで第２の導波
路７６．２に結合され、そこで光ファイバ６９．４に供
給される。導波路７５に結合されたこの光波のパワーＰ
2 は、Ｐ1 よりも小さい。導波路７５に結合されない残
りの光波の部分は、パワーＰ3 ＝Ｐ1 −Ｐ2 を有する。
こうしたダイオードの損傷の原因となり得るレーザダイ
オード６２．１〜６２．４の光帰還を防ぐために、導波
路方向性カプラ６７．１〜６７．４とそれらのダイオー
ドとの間に光アイソレータ６８．１〜６８．４が挿入さ
れている。
を図１２に示す。チップ６４上に集積されるこれらの導
波路方向性カプラ６８．１〜６８．４の原理について
は、Ｈ．Ｎｉｓｈｉｈａｒａ他著“Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉ
ｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ”（ＭｃＧｒａ
ｗ−Ｈｉｌｌ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｏｐｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｅｒｉ
ｅｓ， ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ Ｂｏｏｋ社， 第９
章）に記載されている。参照番号７６．１で示された、
上部導波路と導波路７５との間の分離ｇは、約２ μｍ
でなければならない。レーザダイオード６２．４によっ
て放出された光波は、導波路分岐７６．１を通って進
み、「ニー」７７を通り、分岐７６．２で導波路方向性
カプラ６８．４を離れる。分岐７６．２で反対側に到達
し、パワーＰ1 を有する光波は、相当量まで第２の導波
路７６．２に結合され、そこで光ファイバ６９．４に供
給される。導波路７５に結合されたこの光波のパワーＰ
2 は、Ｐ1 よりも小さい。導波路７５に結合されない残
りの光波の部分は、パワーＰ3 ＝Ｐ1 −Ｐ2 を有する。
こうしたダイオードの損傷の原因となり得るレーザダイ
オード６２．１〜６２．４の光帰還を防ぐために、導波
路方向性カプラ６７．１〜６７．４とそれらのダイオー
ドとの間に光アイソレータ６８．１〜６８．４が挿入さ
れている。
【００４０】例えば、Ｈ．Ｎｉｓｈｉｈａｒａ他著“Ｏ
ｐｔｉｃａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ
ｓ”（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｎ
ｄＥｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉ
ｎｇ Ｓｅｒｉｅｓ， ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ Ｂｏ
ｏｋ社）の第１０章に記載されたような光アイソレータ
が、理想的なダイオードに比肩できる。この光アイソレ
ータは、左側で挿入された（本発明の実施例）光波を、
導波路方向性カプラおよび後続の４ｘ４光スイッチへ極
めて低損失で導くことができる。導波路カプラからこの
光アイソレータに到達した光は、レーザダイオードには
光がまったく到達しないように停止する。この第２の実
施例は、本発明を実施する方法の詳細の一部を示してい
る。さらに例示的な詳細は、図１３〜図１７に示されて
いる。
ｐｔｉｃａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ
ｓ”（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｎ
ｄＥｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉ
ｎｇ Ｓｅｒｉｅｓ， ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ Ｂｏ
ｏｋ社）の第１０章に記載されたような光アイソレータ
が、理想的なダイオードに比肩できる。この光アイソレ
ータは、左側で挿入された（本発明の実施例）光波を、
導波路方向性カプラおよび後続の４ｘ４光スイッチへ極
めて低損失で導くことができる。導波路カプラからこの
光アイソレータに到達した光は、レーザダイオードには
光がまったく到達しないように停止する。この第２の実
施例は、本発明を実施する方法の詳細の一部を示してい
る。さらに例示的な詳細は、図１３〜図１７に示されて
いる。
【００４１】図１３は、本発明に従った複合系の断面図
である。上部チップ８０（以下、「能動」チップと称す
る）は、エッチドミラーを備えたレーザダイオード８
５、および、めっき基部８２の上面に電着された金属支
柱８３を含む。「能動」チップ８０に集積されたよう
な、エッチドミラーを備えたレーザダイオードを製作す
る方法は、欧州特許出願書第０ ３６３ ５４７号“Ｍ
ｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｅｔｃｈｉｎｇ Ｍｉｒｒｏｒ
Ｆａｃｅｔｓ ｏｆ ＩＩＩ−Ｖ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕ
ｃｔｏｒ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ”に開示されている。
である。上部チップ８０（以下、「能動」チップと称す
る）は、エッチドミラーを備えたレーザダイオード８
５、および、めっき基部８２の上面に電着された金属支
柱８３を含む。「能動」チップ８０に集積されたよう
な、エッチドミラーを備えたレーザダイオードを製作す
る方法は、欧州特許出願書第０ ３６３ ５４７号“Ｍ
ｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｅｔｃｈｉｎｇ Ｍｉｒｒｏｒ
Ｆａｃｅｔｓ ｏｆ ＩＩＩ−Ｖ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕ
ｃｔｏｒ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ”に開示されている。
【００４２】反対側のチップ８１（以下、「受動」チッ
プと称する）は、略示された導波路８６および凹部８４
を含む。これらの「能動」チップと「受動」チップとを
一体に閉じ合わせると、金属支柱８３は、レーザダイオ
ード８５の発光端面の導波路８６に対するアラインメン
トが得られるように、凹部８４に嵌合する。この導波路
８６は、その終端でレーザビーム８９を「受動」チップ
８１の基板へ反射させる傾斜面を有する。レーザビーム
８９は、このチップの背面８８で反射され、上方に向け
てチップを離れる。傾斜面を備えた導波路については以
下の論文に記載されている。 ・Ｍ．Ｍ．Ｏｐｒｙｓｋｏ他著，“Ｆａｂｒｉｃａｔｉ
ｏｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｅｖ
ｅｌｅｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｉｎ Ｏｐｔｉｃａ
ｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ”，ＩＢＭ Ｔｅｃｈｎｉｃ
ａｌ Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ， １
９９０年４月 第３２巻 第１１号， ３０５〜３０７
頁． ・Ｅ．Ｂ．Ｆｌｉｎｔ他著，“Ｂｅｖｅｌｅｄ Ｗａｖ
ｅｇｕｉｄｅｓ ｆｏｒＦｌｉｐ Ｃｈｉｐ Ｏｐｔｏ
−Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ”，ＩＢ
Ｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ Ｂｕ
ｌｌｅｔｉｎ，１９９０年１２月 第３３巻 第７号，
１９４〜１９６頁． ・Ｍ．Ｍ．Ｏｐｒｙｓｋｏ他著，“Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍ
ｅｎｓｉｏｎａｌ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄ
ｅ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ”，ＩＢＭ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ
Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ， １９９
１年１０月 第３４巻 第５号， ４６〜４８頁． 上述の例示論文からわかるように、ビームを導波路から
反射させる手段の実施については各種解決策が当業で公
知である。両チップ８０および８１の材料およびこれら
のチップに集積される構成部品は、表１〜４に示したよ
うに選択することができる。
プと称する）は、略示された導波路８６および凹部８４
を含む。これらの「能動」チップと「受動」チップとを
一体に閉じ合わせると、金属支柱８３は、レーザダイオ
ード８５の発光端面の導波路８６に対するアラインメン
トが得られるように、凹部８４に嵌合する。この導波路
８６は、その終端でレーザビーム８９を「受動」チップ
８１の基板へ反射させる傾斜面を有する。レーザビーム
８９は、このチップの背面８８で反射され、上方に向け
てチップを離れる。傾斜面を備えた導波路については以
下の論文に記載されている。 ・Ｍ．Ｍ．Ｏｐｒｙｓｋｏ他著，“Ｆａｂｒｉｃａｔｉ
ｏｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｅｖ
ｅｌｅｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｉｎ Ｏｐｔｉｃａ
ｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ”，ＩＢＭ Ｔｅｃｈｎｉｃ
ａｌ Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ， １
９９０年４月 第３２巻 第１１号， ３０５〜３０７
頁． ・Ｅ．Ｂ．Ｆｌｉｎｔ他著，“Ｂｅｖｅｌｅｄ Ｗａｖ
ｅｇｕｉｄｅｓ ｆｏｒＦｌｉｐ Ｃｈｉｐ Ｏｐｔｏ
−Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ”，ＩＢ
Ｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ Ｂｕ
ｌｌｅｔｉｎ，１９９０年１２月 第３３巻 第７号，
１９４〜１９６頁． ・Ｍ．Ｍ．Ｏｐｒｙｓｋｏ他著，“Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍ
ｅｎｓｉｏｎａｌ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄ
ｅ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ”，ＩＢＭ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ
Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ， １９９
１年１０月 第３４巻 第５号， ４６〜４８頁． 上述の例示論文からわかるように、ビームを導波路から
反射させる手段の実施については各種解決策が当業で公
知である。両チップ８０および８１の材料およびこれら
のチップに集積される構成部品は、表１〜４に示したよ
うに選択することができる。
【００４３】本発明の別の実施例を図１４に例示する。
図１３に示した複合系と同様に、「能動」チップ９０
は、エッチドミラーを備えたレーザダイオード９３を有
する。「受動」チップ９１は、上述のレーザダイオード
９３の大きさを有する凹部９２、および、凹部９２に対
してアラインメントが得られている略示された導波路９
４を含む。図１４に示すように、両チップを一体に閉じ
合わせると、レーザ９３は凹部９２に嵌合し、導波路９
４に対して自動的にアラインメントが得られる。レーザ
９３によって放射されたレーザビーム９５は、この導波
路中を導かれ、複合系から結合される。この例では、一
方の側にあるレーザダイオード９３および他方の側にあ
る凹部９２が、アラインメント手段として機能する。
図１３に示した複合系と同様に、「能動」チップ９０
は、エッチドミラーを備えたレーザダイオード９３を有
する。「受動」チップ９１は、上述のレーザダイオード
９３の大きさを有する凹部９２、および、凹部９２に対
してアラインメントが得られている略示された導波路９
４を含む。図１４に示すように、両チップを一体に閉じ
合わせると、レーザ９３は凹部９２に嵌合し、導波路９
４に対して自動的にアラインメントが得られる。レーザ
９３によって放射されたレーザビーム９５は、この導波
路中を導かれ、複合系から結合される。この例では、一
方の側にあるレーザダイオード９３および他方の側にあ
る凹部９２が、アラインメント手段として機能する。
【００４４】図１５にその断面を示す別の想定可能な複
合系は、「能動」チップ１００と「受動」チップ１０１
との間にさらに大きな距離を要する。レーザダイオード
１０４はやはり「能動」チップ１００に配置される。さ
らにこのチップには、めっき基部１０３．２に電着され
る電着ミラー（詳細には４５°）および凹部１０９が配
置される。「受動」チップ１０１は、めっき基部１０
３．１の上に形成される支柱１０２および導波路１０８
を含む。この導波路は一端に傾斜面を有する。導波路１
０８の上には、導波路コリメーティングレンズ１０６お
よび集束回析格子カプラ１０７が配置されている。導波
路レンズ１０６は導波路モードをコリメートするために
使用され、集束回析格子カプラ１０７は導波路１０８か
らの光を焦点Ｆに集束させる。導波路レンズ１０６との
組合せによる集束回析格子カプラ１０７の詳細について
は、Ｇ．Ｎ．Ｌａｗｒｅｎｃｅ他による論文“Ｒｏｔａ
ｔｉｏｎａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｃｏｎｓｔｒ
ｕｃｔｉｏｎ Ｏｐｔｉｃｓｆｏｒ ａ Ｗａｖｅｇｕ
ｉｄｅ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ Ｇｒａｔｉｎｇ”，１９９
０年５月 第２９巻 第１５号， ２３１５〜２３１９
頁に述べられている。
合系は、「能動」チップ１００と「受動」チップ１０１
との間にさらに大きな距離を要する。レーザダイオード
１０４はやはり「能動」チップ１００に配置される。さ
らにこのチップには、めっき基部１０３．２に電着され
る電着ミラー（詳細には４５°）および凹部１０９が配
置される。「受動」チップ１０１は、めっき基部１０
３．１の上に形成される支柱１０２および導波路１０８
を含む。この導波路は一端に傾斜面を有する。導波路１
０８の上には、導波路コリメーティングレンズ１０６お
よび集束回析格子カプラ１０７が配置されている。導波
路レンズ１０６は導波路モードをコリメートするために
使用され、集束回析格子カプラ１０７は導波路１０８か
らの光を焦点Ｆに集束させる。導波路レンズ１０６との
組合せによる集束回析格子カプラ１０７の詳細について
は、Ｇ．Ｎ．Ｌａｗｒｅｎｃｅ他による論文“Ｒｏｔａ
ｔｉｏｎａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｃｏｎｓｔｒ
ｕｃｔｉｏｎ Ｏｐｔｉｃｓｆｏｒ ａ Ｗａｖｅｇｕ
ｉｄｅ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ Ｇｒａｔｉｎｇ”，１９９
０年５月 第２９巻 第１５号， ２３１５〜２３１９
頁に述べられている。
【００４５】図１６は、本発明の複合系のためのパッケ
ージングの例を示す。「受動」チップである上部チップ
１１４および「能動」チップである下部チップを含むこ
の複合系は、取り付け基部１１１に実装される。複合系
全体は、光相互接続ポートとして機能する窓１１８を有
する金属ハウジング１１０内にカプセル封入される。２
本の金属ピン１１２．１および１１２．２が略示されて
おり、複合系と他の回路との間の相互接続を可能にす
る。複合系は、それらのうちの１本が図１６において参
照番号１１７で示されている金属線によって上述のピン
に接続されている。ピストン１１６は、チップ１１４の
背面とハウジング１１０との間の伝熱ブリッジとして機
能する。この伝熱ブリッジは、欧州特許出願書第９１８
１０３４２．５号“Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｓｔｒｕｃｔｕｒ
ｅｓ ａｎｄ Ｐａｃｋａｇｅ Ｍｏｄｕｌｅｓ ｆｏ
ｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ”に記載されたよう
な他のブリッジに代えてもよい。取り付け基部１１１
は、「能動」ブリッジとハウジング１１０との間の伝熱
ブリッジとして機能する。ミラー１１５（詳細には電着
ミラー）は、上部チップ１１４によって放射された光ビ
ームが窓１１８を通ってハウジングから反射されるよう
に、下部チップ１１３上に配置されている。本発明に従
った複合系用の他の異なるパッケージモジュールが想定
できる。例えば、「受動」チップは取り付け基部に直接
実装することもでき、また、上部「能動」チップをキャ
プスタン、ピストンまたはスプリングによって冷却する
こともできる。
ージングの例を示す。「受動」チップである上部チップ
１１４および「能動」チップである下部チップを含むこ
の複合系は、取り付け基部１１１に実装される。複合系
全体は、光相互接続ポートとして機能する窓１１８を有
する金属ハウジング１１０内にカプセル封入される。２
本の金属ピン１１２．１および１１２．２が略示されて
おり、複合系と他の回路との間の相互接続を可能にす
る。複合系は、それらのうちの１本が図１６において参
照番号１１７で示されている金属線によって上述のピン
に接続されている。ピストン１１６は、チップ１１４の
背面とハウジング１１０との間の伝熱ブリッジとして機
能する。この伝熱ブリッジは、欧州特許出願書第９１８
１０３４２．５号“Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｓｔｒｕｃｔｕｒ
ｅｓ ａｎｄ Ｐａｃｋａｇｅ Ｍｏｄｕｌｅｓ ｆｏ
ｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ”に記載されたよう
な他のブリッジに代えてもよい。取り付け基部１１１
は、「能動」ブリッジとハウジング１１０との間の伝熱
ブリッジとして機能する。ミラー１１５（詳細には電着
ミラー）は、上部チップ１１４によって放射された光ビ
ームが窓１１８を通ってハウジングから反射されるよう
に、下部チップ１１３上に配置されている。本発明に従
った複合系用の他の異なるパッケージモジュールが想定
できる。例えば、「受動」チップは取り付け基部に直接
実装することもでき、また、上部「能動」チップをキャ
プスタン、ピストンまたはスプリングによって冷却する
こともできる。
【００４６】図１７は、本発明の複合系の詳細図であ
る。この複合系は、電着金属バルクを備えた下部チップ
１２１、および、能動構成部品１２３を備えたもう一方
のチップ１２０を有する。上部チップ１２０は、能動構
成部品１２３が直接またはサーマルグリースによって熱
的に金属バルク１２２に接続されるように、下部チップ
と閉じ合わされる。このバルクは、ヒートシンクまたは
伝熱ブリッジとして機能する。さらに、この金属バルク
は、能動構成部品への電気的接点としても使用すること
ができる。上述の欧州特許出願書第９１８１０３４２．
５号に開示された実施例と同様に、冷却構造物と称する
金属構造物を「能動」チップの能動素子の上に電着さ
せ、極めて効率的な伝熱ブリッジまたは小規模熱源用ヒ
ートシンクを形成することができる。複合系の極めて効
率的な冷却は、熱誘導応力または歪みによって生じる損
傷を防止し、能動素子間の熱的クロストークを避けるた
めに要求される。前述の通り、本発明の温度を管理する
ためにペルチエ素子を利用することができる。
る。この複合系は、電着金属バルクを備えた下部チップ
１２１、および、能動構成部品１２３を備えたもう一方
のチップ１２０を有する。上部チップ１２０は、能動構
成部品１２３が直接またはサーマルグリースによって熱
的に金属バルク１２２に接続されるように、下部チップ
と閉じ合わされる。このバルクは、ヒートシンクまたは
伝熱ブリッジとして機能する。さらに、この金属バルク
は、能動構成部品への電気的接点としても使用すること
ができる。上述の欧州特許出願書第９１８１０３４２．
５号に開示された実施例と同様に、冷却構造物と称する
金属構造物を「能動」チップの能動素子の上に電着さ
せ、極めて効率的な伝熱ブリッジまたは小規模熱源用ヒ
ートシンクを形成することができる。複合系の極めて効
率的な冷却は、熱誘導応力または歪みによって生じる損
傷を防止し、能動素子間の熱的クロストークを避けるた
めに要求される。前述の通り、本発明の温度を管理する
ためにペルチエ素子を利用することができる。
【図１】同一基板に集積されたレーザダイオードおよび
フォトダイオードを備えた従来技術によるモノリシック
ＧａＡｓ光電子集積回路（ＯＥＩＣ）の例示図。
フォトダイオードを備えた従来技術によるモノリシック
ＧａＡｓ光電子集積回路（ＯＥＩＣ）の例示図。
【図２】導波路を備えたＬｉＮｂＯ3 基板に突き合わせ
結合されたＡｌＧａＡｓレーザダイオードおよびＳｉフ
ォトダイオードを備えた従来技術によるハイブリッド光
電子集積回路（ＯＥＩＣ）の例示図。
結合されたＡｌＧａＡｓレーザダイオードおよびＳｉフ
ォトダイオードを備えた従来技術によるハイブリッド光
電子集積回路（ＯＥＩＣ）の例示図。
【図３】集積されたレーザダイオードおよびフォトダイ
オードを備えた上部チップと、集積導波路および、上部
チップのフォトダイオードおよびレーザダイオードの大
きさを有する２つの凹部を備えた下部チップとの２つの
異なるチップから構成される本発明に従ったバイリシッ
ク複合系の説明図。
オードを備えた上部チップと、集積導波路および、上部
チップのフォトダイオードおよびレーザダイオードの大
きさを有する２つの凹部を備えた下部チップとの２つの
異なるチップから構成される本発明に従ったバイリシッ
ク複合系の説明図。
【図４】図３に示す複合系の斜視図。
【図５】本発明に従ったアラインメント手段の略図。
【図６】本発明に従ったアラインメント手段の略図。
【図７】本発明に従ったアラインメント手段の略図。
【図８】本発明に従ったアラインメント手段の略図。
【図９】本発明に従ったアラインメント手段の略図。
【図１０】本発明に従った複合系の両チップの説明図。
【図１１】図１０の一部の詳細説明図。
【図１２】図１０の一部の詳細説明図。
【図１３】本発明に従った複合系の断面図。
【図１４】本発明に従った複合系の断面図。
【図１５】本発明に従った複合系の断面図。
【図１６】本発明に従った複合系を含む光電子パッケー
ジの断面図。
ジの断面図。
【図１７】本発明に従った複合系の詳細断面図。
【符号の説明】 １０ 第１のチップ １３ 第２のチップ １１ レーザダイオード １２ フォトダイオード １４，１５ 凹部 １６ Ｙ字形導波路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デイビッド、ジョン、ウェブ スイス国リュシュリコン、ミューレシュト ラーセ、４ (72)発明者 ペーター、フェッティガー スイス国ラングナウ、アム、アルビス、ラ ングモースシュトラーセ、33
Claims (9)
- 【請求項１】１つ以上の能動光電子素子および／または
受動光電子素子および／または機能光導波路素子、また
は、それらのいずれかの組合せが配置される第１のチッ
プおよび第２のチップを有する光電子複合系であって、
前記複合系は雄型部分および対応する雌型部分から成る
アラインメント手段を有しており、前記チップの一方に
配置された各雄型部分は他方のチップの対応する雌型部
分を有しており、それによって、前記雄型部分を前記雌
型部分に嵌合することにより前記第１のチップと第２の
チップとの結合が前記第１のチップ上の素子と前記第２
のチップ上の素子とのアラインメントを得るようになっ
ていることを特徴とする光電子複合系。 - 【請求項２】請求項１記載の複合系であって、前記素子
のうちの１つ以上が前記アラインメント手段の雄型部分
として機能し、前記他方のチップの凹部が対応する雌型
部分として機能することを特徴とする光電子複合系。 - 【請求項３】請求項１記載の複合系であって、前記雄型
部分が支柱であり、前記対応する雌型部分が適切な凹部
であることを特徴とする光電子複合系。 - 【請求項４】請求項１記載の複合系であって、前記雄型
部分が稜線形、詳細には稜線形導波路であり、前記対応
する雌型部分が適切な凹部であることを特徴とする光電
子複合系。 - 【請求項５】請求項１記載の複合系であって、前記第１
のチップのＶ形溝に光ファイバが配置され、前記第２の
チップのＶ形溝がアラインメント手段として機能するこ
とを特徴とする光電子複合系。 - 【請求項６】請求項１記載の複合系であって、前記チッ
プの一方が他方のチップに一部にせよ重なり合うことを
特徴とする光電子複合系。 - 【請求項７】請求項１記載の複合系であって、前記チッ
プの一方に、１つ以上の従来の電子素子、詳細にはトラ
ンジスタまたはトランジスタ回路が集積されることを特
徴とする光電子複合系。 - 【請求項８】請求項２記載の複合系であって、前記第１
のチップが１つ以上の能動光電子素子、特にレーザダイ
オードを含み、前記第２のチップが１つ以上の受動光導
波路素子、特に導波路を含んでおり、前記能動光電子素
子は前記アラインメント手段の雄型部分として機能し、
前記能動光電子素子の大きさを有する凹部が対応する雌
型部分として機能し、それによって、前記受動光導波路
素子が、両チップが一体に結合され、前記能動光電子素
子を前記対応する凹部に嵌合させた後に前記能動光電子
素子に対して自動的にアラインメントを得られるように
なっていることを特徴とする光電子複合系。 - 【請求項９】１つ以上の能動光電子素子および／または
受動光導波路素子および／または機能光導波路素子、ま
たは、それらのいずれかの組合せが配置される２つのチ
ップの複合系を有する光電子モジュールであって、前記
複合系は雄型部分および対応する雌型部分から成るアラ
インメント手段を有しており、前記チップの一方に配置
された各雄型部分は他方のチップの対応する雌型部分を
有しており、それによって、前記アラインメント手段の
雄型部分が対応する雌型部分に嵌合するように前記両チ
ップを一体に結合した後に、前記第１のチップ上の素子
が前記第２のチップ上の素子とのアラインメントを得ら
れるようになっていることを特徴とする光電子モジュー
ル。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP91810995A EP0548440A1 (en) | 1991-12-23 | 1991-12-23 | Bilithic composite for optoelectronic integration |
| CH91810995.0 | 1991-12-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0629513A true JPH0629513A (ja) | 1994-02-04 |
Family
ID=8208917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4294989A Pending JPH0629513A (ja) | 1991-12-23 | 1992-11-04 | 光電子集積用バイリシック複合系 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5319725A (ja) |
| EP (1) | EP0548440A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0629513A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000208859A (ja) * | 1999-01-13 | 2000-07-28 | Hitachi Ltd | 光伝送装置 |
| KR101016520B1 (ko) * | 2006-10-13 | 2011-02-24 | 캐논 가부시끼가이샤 | 현상 장치 및 프로세스 카트리지 |
| WO2019208053A1 (ja) * | 2018-04-25 | 2019-10-31 | 日本電信電話株式会社 | 光モジュール、光配線基板および光モジュールの製造方法 |
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| DE4300652C1 (de) * | 1993-01-13 | 1994-03-31 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Herstellung einer hybrid integrierten optischen Schaltung und Vorrichtung zur Emission von Lichtwellen |
| IL111219A0 (en) * | 1993-10-18 | 1994-12-29 | Hughes Aircraft Co | Microelement assembly |
| TW255015B (ja) * | 1993-11-05 | 1995-08-21 | Motorola Inc | |
| KR100217714B1 (ko) * | 1993-12-31 | 1999-09-01 | 윤종용 | 레이저 다이오드가 결합된 간섭형 광온도 센싱 시스템 |
| FR2715776B1 (fr) * | 1994-01-28 | 1996-03-01 | Thomson Csf Semiconducteurs | Laser de grande puissance à deux étages. |
| US5432878A (en) * | 1994-03-03 | 1995-07-11 | Cts Corporation | Silicon carrier for testing and alignment of optoelectronic devices and method of assembling same |
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| JPH0945995A (ja) * | 1995-07-26 | 1997-02-14 | Sony Corp | 光学装置 |
| JP3727106B2 (ja) * | 1996-04-17 | 2005-12-14 | 豊田合成株式会社 | ３族窒化物半導体レーザダイオードの製造方法 |
| IL121138A (en) | 1997-06-23 | 2001-11-25 | Chiaro Networks Ltd | An integrated device for optical components for beam deflection |
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