JPH07110417A - 半導体発光装置及び発光素子と光ファイバーの接続方法 - Google Patents
半導体発光装置及び発光素子と光ファイバーの接続方法Info
- Publication number
- JPH07110417A JPH07110417A JP25323693A JP25323693A JPH07110417A JP H07110417 A JPH07110417 A JP H07110417A JP 25323693 A JP25323693 A JP 25323693A JP 25323693 A JP25323693 A JP 25323693A JP H07110417 A JPH07110417 A JP H07110417A
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- opening
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 発光素子と光ファイバーの位置合わせが容易
で、かつ精度良く行える発光素子が作り込まれた半導体
発光装置、及びその発光素子と光ファイバーの接続方法
を提供すること。 【構成】 １は発光素子駆動回路（図示せず）等が形成
されたシリコン基板、２はシリコン基板１の表面に形成
された面発光レーザの如き発光素子、３は発光素子２に
対応する位置に形成された光ファイバー接合用の開口部
で、開口面側が発光素子側より大きい角錐台形状であ
る。 【効果】 光ファイバーの先端部を開口部３の開口面に
合わせて、発光素子２側に押し込むのみで、光ファイバ
ーの先端が開口部３の角錐側面に沿って発光素子２の直
下に導かれるため、精度の良いアライメントが容易に可
能となる。
で、かつ精度良く行える発光素子が作り込まれた半導体
発光装置、及びその発光素子と光ファイバーの接続方法
を提供すること。 【構成】 １は発光素子駆動回路（図示せず）等が形成
されたシリコン基板、２はシリコン基板１の表面に形成
された面発光レーザの如き発光素子、３は発光素子２に
対応する位置に形成された光ファイバー接合用の開口部
で、開口面側が発光素子側より大きい角錐台形状であ
る。 【効果】 光ファイバーの先端部を開口部３の開口面に
合わせて、発光素子２側に押し込むのみで、光ファイバ
ーの先端が開口部３の角錐側面に沿って発光素子２の直
下に導かれるため、精度の良いアライメントが容易に可
能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン基板に発光素
子が作り込まれた半導体発光装置の構造、及びその半導
体発光装置の発光素子と光ファイバーとを光結合する方
法に関するものである。
子が作り込まれた半導体発光装置の構造、及びその半導
体発光装置の発光素子と光ファイバーとを光結合する方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】情報化社会の発展と共に、企業や一般家
庭などのあらゆる分野で、情報通信の必要性が高まって
いる。特に、光ファイバーは大容量で高速な通信が可能
となるため、電話を始めあらゆる分野の情報伝送に用い
られている。また、情報を発信・受信する素子も、シス
テムの高機能化、高信頼性化と共に、光・電子集積回路
化（ＯＥＩＣ化）が進展し、信号処理回路を作り込んだ
シリコン基板上に、発光素子としての発光ダイオード
（ＬＥＤ）または半導体レーザ（ＬＤ）を設けたものが
実現されている。
庭などのあらゆる分野で、情報通信の必要性が高まって
いる。特に、光ファイバーは大容量で高速な通信が可能
となるため、電話を始めあらゆる分野の情報伝送に用い
られている。また、情報を発信・受信する素子も、シス
テムの高機能化、高信頼性化と共に、光・電子集積回路
化（ＯＥＩＣ化）が進展し、信号処理回路を作り込んだ
シリコン基板上に、発光素子としての発光ダイオード
（ＬＥＤ）または半導体レーザ（ＬＤ）を設けたものが
実現されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、発光ダイオー
ドや半導体レーザを光ファイバーと結合させる場合、発
光部分と光ファイバーとを精度良くアライメントするこ
とが必要となるが、アライメントを短時間で精度良く行
うことは困難である。
ドや半導体レーザを光ファイバーと結合させる場合、発
光部分と光ファイバーとを精度良くアライメントするこ
とが必要となるが、アライメントを短時間で精度良く行
うことは困難である。
【０００４】従来、光ファイバーを光源に結合する方法
としては、例えば、特開平２−２５６０１０号公報に開
示されているような方法がある。この方法によると、光
ファイバーを固定するためには治具が必要となり、ま
た、発光素子とその治具自体を精度良くアライメントす
るためにもマイクロメータ等が必要になる。実際の発光
素子では内部に調節機構を持つことは不可能であるた
め、外部から調節した後、固定しようとすると、結合構
造が立体的であるため、特に接着等の時点で位置ずれが
起こる可能性がある。
としては、例えば、特開平２−２５６０１０号公報に開
示されているような方法がある。この方法によると、光
ファイバーを固定するためには治具が必要となり、ま
た、発光素子とその治具自体を精度良くアライメントす
るためにもマイクロメータ等が必要になる。実際の発光
素子では内部に調節機構を持つことは不可能であるた
め、外部から調節した後、固定しようとすると、結合構
造が立体的であるため、特に接着等の時点で位置ずれが
起こる可能性がある。
【０００５】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、発光素子と光フ
ァイバーの位置合わせが容易で、かつ精度良く行える発
光素子が作り込まれた半導体発光装置、及びその発光素
子と光ファイバーの接続方法を提供することにある。
れたもので、その目的とするところは、発光素子と光フ
ァイバーの位置合わせが容易で、かつ精度良く行える発
光素子が作り込まれた半導体発光装置、及びその発光素
子と光ファイバーの接続方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の半導体発光装置は、シリコン基板上
に形成された発光素子と、その発光素子に対応する基板
裏面位置に正方形に開口し、上面が正方形の角錐を平面
で切ったような形状に形成された光ファイバー接合用の
開口部とを備えたものであり、請求項２記載の半導体発
光装置は、上記構成に加えて、前記開口部の上面中央部
から前記発光素子に至る円柱状のコア対応孔を形成した
ものである。
め、請求項１記載の半導体発光装置は、シリコン基板上
に形成された発光素子と、その発光素子に対応する基板
裏面位置に正方形に開口し、上面が正方形の角錐を平面
で切ったような形状に形成された光ファイバー接合用の
開口部とを備えたものであり、請求項２記載の半導体発
光装置は、上記構成に加えて、前記開口部の上面中央部
から前記発光素子に至る円柱状のコア対応孔を形成した
ものである。
【０００７】また、請求項３記載の発明は、請求項１記
載の半導体発光装置と光ファイバーとの接続方法であ
り、請求項４記載の発明は、請求項３記載の光ファイバ
ーをマルチモード光ファイバーに限定したものであり、
請求項５記載の発明は、請求項２記載の半導体発光装置
とシングルモード光ファイバーとの接続方法である。さ
らに、請求項６記載の発明は、光ファイバーの挿入を容
易にするため、光ファイバーの先端を面取りしたもので
ある。
載の半導体発光装置と光ファイバーとの接続方法であ
り、請求項４記載の発明は、請求項３記載の光ファイバ
ーをマルチモード光ファイバーに限定したものであり、
請求項５記載の発明は、請求項２記載の半導体発光装置
とシングルモード光ファイバーとの接続方法である。さ
らに、請求項６記載の発明は、光ファイバーの挿入を容
易にするため、光ファイバーの先端を面取りしたもので
ある。
【０００８】
【作用】本発明によれば、光ファイバーの先端部を開口
部の開口面に合わせて、発光素子側に押し込むのみで、
光ファイバーの先端が開口部の角錐側面に沿って発光素
子の直下に導かれるため、精度の良いアライメントが容
易に可能となる。
部の開口面に合わせて、発光素子側に押し込むのみで、
光ファイバーの先端が開口部の角錐側面に沿って発光素
子の直下に導かれるため、精度の良いアライメントが容
易に可能となる。
【０００９】
【実施例】図１は本発明に係る半導体発光装置の一実施
例を示す断面図で、図において、１は発光素子駆動回路
（図示せず）等が形成されたシリコン基板、２はシリコ
ン基板１の表面に形成された面発光レーザの如き発光素
子、３は発光素子２に対応する位置に形成された光ファ
イバー接合用の開口部で、開口面側が発光素子側より大
きい角錐台形状である。
例を示す断面図で、図において、１は発光素子駆動回路
（図示せず）等が形成されたシリコン基板、２はシリコ
ン基板１の表面に形成された面発光レーザの如き発光素
子、３は発光素子２に対応する位置に形成された光ファ
イバー接合用の開口部で、開口面側が発光素子側より大
きい角錐台形状である。
【００１０】図２は、上記半導体発光装置の発光素子２
とマルチモード光ファイバー４とを接続する状態を示す
斜視図であり、図３はその断面図である。
とマルチモード光ファイバー４とを接続する状態を示す
斜視図であり、図３はその断面図である。
【００１１】以下、図面を参照して上記半導体発光装置
の製法を説明する。まず、発光素子駆動回路（図示せ
ず）等を作り込んだシリコン（１００）基板１上の所望
位置に面発光素子２を形成する部分を設定する。ここ
で、基板１表面の面発光素子２に対応する部分の裏面の
酸化膜を、フォトリソグラフィーおよびＣＦ4 と酸素の
混合ガスを用いた反応性イオンエッチングで正方形に開
口する。
の製法を説明する。まず、発光素子駆動回路（図示せ
ず）等を作り込んだシリコン（１００）基板１上の所望
位置に面発光素子２を形成する部分を設定する。ここ
で、基板１表面の面発光素子２に対応する部分の裏面の
酸化膜を、フォトリソグラフィーおよびＣＦ4 と酸素の
混合ガスを用いた反応性イオンエッチングで正方形に開
口する。
【００１２】この開口部分を水酸化カリウムと純水の混
合液を用いてエッチングすると、エッチング速度のシリ
コン面方位依存性により、（１１１）面を露出した状態
でエッチングは停止する。このときの（１１１）面の角
度は、（１００）面に対して約５５度となる。この場
合、図２に示すように、上面（発光素子側）が正方形の
角錐を平面で切ったような形状（角錐台状）の開口部３
を形成することが可能となる。
合液を用いてエッチングすると、エッチング速度のシリ
コン面方位依存性により、（１１１）面を露出した状態
でエッチングは停止する。このときの（１１１）面の角
度は、（１００）面に対して約５５度となる。この場
合、図２に示すように、上面（発光素子側）が正方形の
角錐を平面で切ったような形状（角錐台状）の開口部３
を形成することが可能となる。
【００１３】この後、上記開口部３の上面中央部に対応
する基板１表面に、基板１側に有効に光を発するような
構造の面発光型の発光素子２を形成する。発光素子２
は、例えば、面発光レーザで、上部に反射層を有するも
のである。
する基板１表面に、基板１側に有効に光を発するような
構造の面発光型の発光素子２を形成する。発光素子２
は、例えば、面発光レーザで、上部に反射層を有するも
のである。
【００１４】このように、発光素子２と光ファイバー接
合用開口部３を上述のような方法で形成するため、フォ
トリソグラフィーの精度であるミクロンオーダー以下程
度の精度のアライメントが可能となる。
合用開口部３を上述のような方法で形成するため、フォ
トリソグラフィーの精度であるミクロンオーダー以下程
度の精度のアライメントが可能となる。
【００１５】因に、厚さ６２５μｍのシリコンウエハを
用いて作製した発光素子２に、直径１００μｍの光ファ
イバー４を接合することを想定した場合、発光素子２の
直下に厚さｄが１００μｍのシリコン基板１を残し、上
面が１００μｍ角の正方形の開口部３を形成するために
は、その開口面（底面）は一辺が約８４０μｍの正方形
となる。従って、図３に示すように、光ファイバー４の
先端部を開口部３の開口面に合わせて、発光素子２側に
押し込むのみで、光ファイバー４の先端が開口部３の角
錐側面に沿って発光素子２の直下に導かれるため、精度
の良いアライメントが容易に可能となることがわかる。
用いて作製した発光素子２に、直径１００μｍの光ファ
イバー４を接合することを想定した場合、発光素子２の
直下に厚さｄが１００μｍのシリコン基板１を残し、上
面が１００μｍ角の正方形の開口部３を形成するために
は、その開口面（底面）は一辺が約８４０μｍの正方形
となる。従って、図３に示すように、光ファイバー４の
先端部を開口部３の開口面に合わせて、発光素子２側に
押し込むのみで、光ファイバー４の先端が開口部３の角
錐側面に沿って発光素子２の直下に導かれるため、精度
の良いアライメントが容易に可能となることがわかる。
【００１６】なお、上記実施例では、酸化膜の開口をＣ
Ｆ4 と酸素の混合ガスを用いた反応性イオンエッチング
により行ったが、ＣＨＦ3 ，ＳＦ6 等を用いたドライエ
ッチングや弗酸溶液によるウェットエッチングでもよ
い。また、発光素子２の例として面発光レーザを示した
が、発光ダイオード（ＬＥＤ）、スーパールミネッセン
トダイオード等の発光素子でも同様の素子構成が可能で
ある。
Ｆ4 と酸素の混合ガスを用いた反応性イオンエッチング
により行ったが、ＣＨＦ3 ，ＳＦ6 等を用いたドライエ
ッチングや弗酸溶液によるウェットエッチングでもよ
い。また、発光素子２の例として面発光レーザを示した
が、発光ダイオード（ＬＥＤ）、スーパールミネッセン
トダイオード等の発光素子でも同様の素子構成が可能で
ある。
【００１７】図４は本発明の異なる実施例の要部を示す
断面図、図５はその斜視図であり、発光素子２とシング
ルモード光ファイバー４とを接続する場合の例である。
前記実施例と異なる点は、シリコン基板１における開口
部３の上面中央部から発光素子２に至る円柱状のコア対
応孔５を形成したことで、他の構成は前記実施例と同様
であるので、同等構成に同一符号を付すことにより説明
を省略する。
断面図、図５はその斜視図であり、発光素子２とシング
ルモード光ファイバー４とを接続する場合の例である。
前記実施例と異なる点は、シリコン基板１における開口
部３の上面中央部から発光素子２に至る円柱状のコア対
応孔５を形成したことで、他の構成は前記実施例と同様
であるので、同等構成に同一符号を付すことにより説明
を省略する。
【００１８】その製法は、上述と同様の方法で角錐台状
の開口部３を形成した後、両面マスクアライナを用いて
フォトリソグラフィーにより、シングルモード光ファイ
バー４のコア４ａに相当する部分を開口したレジストパ
ターニングを行い、その後、反応性イオンエッチングに
よって円柱状のコア対応孔５をシリコン基板１に形成す
る。この場合、エッチングに用いるガスは、例えばＣＨ
Ｆ3 と酸素の混合ガスであるが、エッチングが進行して
発光素子２が形成された面まで到達すると、シリコン基
板１と発光素子２との化学的性質の違いから殆どエッチ
ングされなくなり、事実上エッチングが停止する。この
ようにすることにより、図４および図５に示すように、
シリコン基板１に角錐台状の開口部３と、円柱状のコア
対応孔５が形成され。
の開口部３を形成した後、両面マスクアライナを用いて
フォトリソグラフィーにより、シングルモード光ファイ
バー４のコア４ａに相当する部分を開口したレジストパ
ターニングを行い、その後、反応性イオンエッチングに
よって円柱状のコア対応孔５をシリコン基板１に形成す
る。この場合、エッチングに用いるガスは、例えばＣＨ
Ｆ3 と酸素の混合ガスであるが、エッチングが進行して
発光素子２が形成された面まで到達すると、シリコン基
板１と発光素子２との化学的性質の違いから殆どエッチ
ングされなくなり、事実上エッチングが停止する。この
ようにすることにより、図４および図５に示すように、
シリコン基板１に角錐台状の開口部３と、円柱状のコア
対応孔５が形成され。
【００１９】図６はシングルモード光ファイバーの異な
る実施例を示す拡大斜視図で、図４および図５に示す半
導体発光装置に接続する場合に適するように先端を加工
したものである。その形状は、シングルモード光ファイ
バー４のコア４ａと、その周囲を一部残して光ファイバ
ー４の端面を面取りしたものである。図６において、面
取り部を符号４ｂで示す。この面取りは、例えば研磨に
より加工することが可能である。
る実施例を示す拡大斜視図で、図４および図５に示す半
導体発光装置に接続する場合に適するように先端を加工
したものである。その形状は、シングルモード光ファイ
バー４のコア４ａと、その周囲を一部残して光ファイバ
ー４の端面を面取りしたものである。図６において、面
取り部を符号４ｂで示す。この面取りは、例えば研磨に
より加工することが可能である。
【００２０】このように構成することにより、前記半導
体発光装置の開口部３に光ファイバー４の先端を接続す
るとき、先端部の位置合わせが、前記実施例と比べより
容易になる。
体発光装置の開口部３に光ファイバー４の先端を接続す
るとき、先端部の位置合わせが、前記実施例と比べより
容易になる。
【００２１】
【発明の効果】上述のように、請求項１記載の発明によ
れば、発光素子と光ファイバーの位置合わせが容易で、
かつ精度良く行える、発光素子が作り込まれた半導体発
光装置を提供できる。また、請求項２記載の発明によれ
ば、シングルモード光ファイバーとの接続がより精度良
く行える半導体発光装置を提供できる。さらに、請求項
３から６に記載の発光素子と光ファイバーの接続方法に
よれば、半導体発光装置に形成された発光素子と接続し
ようとする光ファイバーの位置合わせが容易で、かつ精
度良く行える。特に、請求項６記載の発明によれば、光
ファイバーの先端部の位置合わせがより容易となる。
れば、発光素子と光ファイバーの位置合わせが容易で、
かつ精度良く行える、発光素子が作り込まれた半導体発
光装置を提供できる。また、請求項２記載の発明によれ
ば、シングルモード光ファイバーとの接続がより精度良
く行える半導体発光装置を提供できる。さらに、請求項
３から６に記載の発光素子と光ファイバーの接続方法に
よれば、半導体発光装置に形成された発光素子と接続し
ようとする光ファイバーの位置合わせが容易で、かつ精
度良く行える。特に、請求項６記載の発明によれば、光
ファイバーの先端部の位置合わせがより容易となる。
【図１】本発明に係る半導体発光装置の一実施例を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】上記半導体発光装置の発光素子とマルチモード
光ファイバーとを接続する状態を示す斜視図である。
光ファイバーとを接続する状態を示す斜視図である。
【図３】図２の断面図である。
【図４】本発明の異なる実施例の要部を示す断面図であ
る。
る。
【図５】図４の斜視図である。
【図６】シングルモード光ファイバーの異なる実施例を
示す拡大斜視図である。
示す拡大斜視図である。
【符号の説明】 １ シリコン基板 ２ 発光素子 ３ 開口部 ４ 光ファイバー ５ コア対応孔
Claims (6)
- 【請求項１】 シリコン基板上に形成された発光素子
と、その発光素子に対応する基板裏面位置に正方形に開
口し、上面が正方形の角錐を平面で切ったような形状に
形成された光ファイバー接合用の開口部とを備えた半導
体発光装置。 - 【請求項２】 前記開口部の上面中央部から前記発光素
子に至る円柱状のコア対応孔が前記シリコン基板に形成
された請求項１記載の半導体発光装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の半導体発光装置の開口部
に、その開口面に光ファイバーの先端部を合わせて発光
素子側に押し込むことにより、発光素子と光ファイバー
とを光結合してなる光ファイバーの接続方法。 - 【請求項４】 前記光ファイバーがマルチモード光ファ
イバーである請求項３記載の発光素子と光ファイバーの
接続方法。 - 【請求項５】 請求項２記載の半導体発光装置の開口部
に、その開口面にシングルモード光ファイバーの先端部
を合わせて発光素子側に押し込み、光ファイバーのコア
部を前記コア対応孔に一致させ、発光素子と光ファイバ
ーとを光結合してなる光ファイバーの接続方法。 - 【請求項６】 前記光ファイバーの先端が面取りされて
いる請求項３，４，５のいずれかに記載の発光素子と光
ファイバーの接続方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25323693A JPH07110417A (ja) | 1993-10-08 | 1993-10-08 | 半導体発光装置及び発光素子と光ファイバーの接続方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25323693A JPH07110417A (ja) | 1993-10-08 | 1993-10-08 | 半導体発光装置及び発光素子と光ファイバーの接続方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07110417A true JPH07110417A (ja) | 1995-04-25 |
Family
ID=17248460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25323693A Withdrawn JPH07110417A (ja) | 1993-10-08 | 1993-10-08 | 半導体発光装置及び発光素子と光ファイバーの接続方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07110417A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006039046A (ja) * | 2004-07-23 | 2006-02-09 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 光導波路装着部材、基板、半導体装置、光導波路装着部材の製造方法、及び基板の製造方法 |
| JP2006255296A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Kyocera Corp | ファイバ用の光源及びファイバ光源装置とそれを用いた内視鏡 |
-
1993
- 1993-10-08 JP JP25323693A patent/JPH07110417A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006039046A (ja) * | 2004-07-23 | 2006-02-09 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 光導波路装着部材、基板、半導体装置、光導波路装着部材の製造方法、及び基板の製造方法 |
| JP4558400B2 (ja) * | 2004-07-23 | 2010-10-06 | 新光電気工業株式会社 | 半導体装置 |
| JP2006255296A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Kyocera Corp | ファイバ用の光源及びファイバ光源装置とそれを用いた内視鏡 |
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