JPH08110446A - Light transmission module - Google Patents

Light transmission module

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JPH08110446A
JPH08110446A JP6245914A JP24591494A JPH08110446A JP H08110446 A JPH08110446 A JP H08110446A JP 6245914 A JP6245914 A JP 6245914A JP 24591494 A JP24591494 A JP 24591494A JP H08110446 A JPH08110446 A JP H08110446A
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JP
Japan
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semiconductor laser
substrate
photodiode
waveguide
waveguide layer
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Pending
Application number
JP6245914A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuhiro Shikida
光宏 式田
Akiomi Kono
顕臣 河野
Naoto Uetsuka
尚登 上塚
Hiroaki Okano
広明 岡野
Tatsuo Teraoka
達夫 寺岡
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Hitachi Cable Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide a module substrate structure for placing optical elements, such as semiconductor lasers, on a substrate having a waveguide layer in a short time with high accuracy. CONSTITUTION: This module substrate structure is formed to execute optical axis adjustment of the core of the waveguide layer 2 and the active layers of the semiconductor lasers 4 by butting the corner parts 21 of the apertures formed in the waveguide layer 2 of the Si substrate 1 and the corner parts for alignment formed on the semiconductor lasers 4. The module substrate allows the alignment of the semiconductor lasers to the substrate simply by only butting the substrate and, therefore, the alignment is executed in a short time and eventually the low-cost module substrate is realized.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光伝送モジュールに係
り、特に上記光学素子を基板上に高精度に位置決め固定
するためのモジュール基板構造及び光学素子固定方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical transmission module, and more particularly to a module substrate structure and an optical element fixing method for positioning and fixing the above optical element on a substrate with high accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】モジュール基板は、基板上に半導体レー
ザ、ホトダイオード、導波路層内のコアとクラッドから
なる導波路等の光学素子と、電子回路素子とを備えてい
る。光学素子及び電子回路素子は基板上にハイブリッド
実装され、各光学素子間は光接続される。低価格の光伝
送モジュールを実現するためにモジュール基板には以下
のことが要求されている。
2. Description of the Related Art A module substrate is provided with a semiconductor laser, a photodiode, an optical element such as a waveguide including a core and a clad in a waveguide layer, and an electronic circuit element on the substrate. The optical element and the electronic circuit element are hybrid-mounted on the substrate, and the optical elements are optically connected. In order to realize an inexpensive optical transmission module, the module substrate is required to have the following.

【0003】(1)高精度位置合わせ◆ 光学素子間での結合損失を最小にするために、例えば、
半導体レーザと導波路、またはホトダイオードと導波路
等の各光学素子間を数μm以下の位置合わせ精度で固定
する必要がある。特に、半導体レーザと導波路とを接続
する場合には結合損失に対する位置合わせ精度の影響が
大きいため、サブミクロンの精度が必要となる。
(1) High-precision alignment ◆ To minimize the coupling loss between optical elements, for example,
It is necessary to fix the optical elements such as the semiconductor laser and the waveguide, or the photodiode and the waveguide with a positioning accuracy of several μm or less. In particular, when connecting a semiconductor laser and a waveguide, sub-micron accuracy is required because the alignment loss greatly affects the coupling loss.

【0004】(2)高速位置合わせ◆ 低価格の光伝送モジュールを実現するためには、光学素
子を上記位置合わせ精度を確保しつつ、なおかつ基板上
に短時間で固定する必要がある。
(2) High-speed alignment ◆ In order to realize a low-cost optical transmission module, it is necessary to fix the optical element on the substrate in a short time while ensuring the alignment accuracy.

【0005】上記(1)の問題を解決する手段として、
直径50μm程度のハンダボールを用いて半導体レーザ
を基板上に位置決め固定する方法が、1993年電子情
報通信学会春季大会、4−314ページに記載されてい
る。この方法は半導体レーザ表面と、基板表面とに形成
された数十μmのパッド間にハンダボールを置き、ハン
ダボールの表面張力と、金属パッドに対するハンダのぬ
れ性を利用して、半導体レーザを位置決め固定してい
る。また、半導体レーザ上に造り込んだマーカと基板上
のマーカを合わせることで位置合わせをする方法が19
93年電子情報通信学会秋季大会、4−266ページに
記載されている。マーカを利用する方法では、赤外線顕
微鏡で二つの基板が密着している面内で各々の基板のマ
ーカを検出し、基板ステージを移動させ位置合わせ固定
している。
As a means for solving the above problem (1),
A method for positioning and fixing a semiconductor laser on a substrate using a solder ball having a diameter of about 50 μm is described in 1993 Spring Conference of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, page 4-314. In this method, a solder ball is placed between pads of several tens of μm formed on the surface of the semiconductor laser and the surface of the substrate, and the surface tension of the solder ball and the wettability of the solder to the metal pad are used to position the semiconductor laser. It is fixed. In addition, there is a method of performing alignment by aligning a marker formed on the semiconductor laser with a marker on the substrate.
It is described in 1993 Autumn Meeting of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, page 4-266. In the method of using a marker, the marker of each substrate is detected in the plane where the two substrates are in close contact with each other by an infrared microscope, and the substrate stage is moved and aligned and fixed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ハンダボールを利用し
て、基板上に半導体レーザを位置決め固定する方法は、
ハンダの表面張力を利用して位置合わせしているため、
半導体レーザをハンダボール上に置くだけで半導体レー
ザの位置が決定される。即ち、基板に対する半導体レー
ザの位置は半導体レーザ上及び基板上に形成した金属パ
ッドのパターンで自動的に決まる。このため、マーカを
用いる方法に比べて半導体レーザを短時間で位置決め固
定することができるという利点があるが、以下に示すよ
うな課題も有している。
A method for positioning and fixing a semiconductor laser on a substrate using a solder ball is as follows.
Since it is aligned using the surface tension of the solder,
The position of the semiconductor laser is determined simply by placing it on the solder ball. That is, the position of the semiconductor laser with respect to the substrate is automatically determined by the pattern of the metal pad formed on the semiconductor laser and the substrate. Therefore, there is an advantage that the semiconductor laser can be positioned and fixed in a short time as compared with the method using the marker, but it also has the following problems.

【0007】(1)半導体レーザと基板間の距離はハン
ダボールの体積で決定される。従って、半導体レーザと
基板間の距離を±1μmの精度で制御しようとした場
合、一つの半導体レーザを固定するために用いられる全
てのハンダボールの体積を均一にする必要が在る。
(1) The distance between the semiconductor laser and the substrate is determined by the volume of the solder ball. Therefore, in order to control the distance between the semiconductor laser and the substrate with an accuracy of ± 1 μm, it is necessary to make the volume of all the solder balls used to fix one semiconductor laser uniform.

【0008】(2)直径50μm程度のハンダボールを
使用しているため、ハンダボール上に置かれる半導体レ
ーザは基板よりハンダボールの高さ分だけ高い位置にあ
る。すなわち、ハンダボールの高さ分だけ半導体レーザ
下の基板を予め加工して、半導体レーザと基板上に形成
されている導波路との間の高さ調整を行わなければなら
ない。基板の高さ調整を行った結果、基板表面は凸凹と
なり、後行程で行われるハンダボール用金属パッドパタ
ーン形成及びハンダボールの供給が困難になる。また、
半導体レーザでの発熱はハンダボールのみを介して基板
方向に拡散するので、半導体レーザの放熱性が低くレー
ザの寿命が著しく低下する。
(2) Since the solder balls having a diameter of about 50 μm are used, the semiconductor laser placed on the solder balls is higher than the substrate by the height of the solder balls. That is, the substrate under the semiconductor laser must be processed in advance by the height of the solder ball to adjust the height between the semiconductor laser and the waveguide formed on the substrate. As a result of adjusting the height of the substrate, the surface of the substrate becomes uneven, and it becomes difficult to form the metal pad pattern for solder balls and supply the solder balls, which will be performed in the subsequent process. Also,
Since the heat generated by the semiconductor laser diffuses toward the substrate only through the solder balls, the heat dissipation of the semiconductor laser is low and the life of the laser is significantly reduced.

【0009】マーカを利用して基板上に半導体レーザを
位置決め固定する方法は、数μmのハンダ層を介して半
導体レーザと基板を接合するため、上記のハンダボール
のところで記載したような基板の加工等が無く、接合ま
での基板及び半導体レーザの加工が容易である。また、
半導体レーザ全体が基板上に固定されるので半導体レー
ザ部での発熱も問題にならない。しかし、半導体レーザ
の位置合わせには、マーカ検出によるアクティブアライ
メント方式を利用しているので、短時間で位置決めする
ことが困難である。このためモジュール基板自体のコス
トが高くなってしまうという不便さがある。
In the method of positioning and fixing the semiconductor laser on the substrate by using the marker, since the semiconductor laser and the substrate are bonded through the solder layer of several μm, the processing of the substrate as described in the above solder ball is performed. Therefore, the substrate and the semiconductor laser can be easily processed until the bonding. Also,
Since the entire semiconductor laser is fixed on the substrate, heat generation in the semiconductor laser section does not matter. However, it is difficult to position the semiconductor laser in a short time because the active alignment method using the marker detection is used for positioning the semiconductor laser. Therefore, there is an inconvenience that the cost of the module substrate itself becomes high.

【0010】本発明の目的は、短時間で光学素子を高精
度位置決め固定することが可能なモジュール構造及び光
学素子固定方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a module structure and an optical element fixing method capable of accurately positioning and fixing an optical element in a short time.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的は、基板上に光
を発する半導体レーザと、光を受け電気信号に変換する
ホトダイオードと、半導体レーザからの光及びホトダイ
オードへの光を導く光学素子と、半導体レーザ及びホト
ダイオードと光学素子とを光学的に結合する導波路層と
を備えてなる光伝送モジュールにおいて、導波路層に開
口部を設け、開口部の隅部に半導体レーザ及びホトダイ
オードの角部を合わせ止着することにより達成される。
The above object is to provide a semiconductor laser that emits light on a substrate, a photodiode that receives light and converts it into an electric signal, and an optical element that guides the light from the semiconductor laser and the light to the photodiode. In an optical transmission module comprising a semiconductor laser and a photodiode and a waveguide layer for optically coupling an optical element, an opening is provided in the waveguide layer, and the corners of the semiconductor laser and the photodiode are provided at the corners of the opening. It is achieved by fitting and fastening together.

【0012】上記の光伝送モジュールにおいて、基板に
半導体レーザ及びホトダイオードを載置するための凸部
形状が形成しても良く、開口部は複数個設け、各々の開
口部の隅部に半導体レーザ又はホトダイオードを止着し
ても良い。
In the above optical transmission module, a convex shape for mounting the semiconductor laser and the photodiode may be formed on the substrate, and a plurality of openings are provided, and the semiconductor laser or the semiconductor laser is provided at the corner of each opening. You may fix a photodiode.

【0013】また、上記目的は、基板上に光を発する半
導体レーザ又は光を受け電気信号に変換するホトダイオ
ードのいずれかと、半導体レーザからの光又はホトダイ
オードへの光を導く光学素子と、半導体レーザ又はホト
ダイオードと光学素子とを光学的に結合する導波路層と
を備えてなる光伝送モジュールにおいて、導波路層に開
口部を設け、開口部の隅部に半導体レーザ又はホトダイ
オードの角部を合わせ止着することにより達成される。
◆この光伝送モジュールにおいて、基板に半導体レーザ
又はホトダイオードを載置するための凸部形状が形成し
ても良い。
Further, the above object is to provide either a semiconductor laser that emits light on a substrate or a photodiode that receives light and converts it into an electric signal, an optical element that guides light from the semiconductor laser or light to the photodiode, a semiconductor laser or In an optical transmission module including a waveguide layer for optically coupling a photodiode and an optical element, an opening is provided in the waveguide layer, and a corner of a semiconductor laser or a photodiode is fixed to a corner of the opening for fixation. It is achieved by
In this optical transmission module, a convex shape for mounting a semiconductor laser or a photodiode may be formed on the substrate.

【0014】また、上記目的は、基板上に光を発する半
導体レーザと、光を受け電気信号に変換するホトダイオ
ードと、半導体レーザからの光及びホトダイオードへの
光を導く光学素子と、半導体レーザ及びホトダイオード
と光学素子とを光学的に結合する導波路層とを備えてな
る光伝送モジュールの製造方法において、半導体レーザ
及びホトダイオードの角部を導波路層に形成した開口部
の隅部に押し当てて位置決めした後、半導体レーザ及び
ホトダイオードを固定することにより達成される。◆上
記の光伝送モジュールの製造方法において、半導体レー
ザ及びホトダイオードは基板に設けた凸部と接合しても
よい。
Further, the above object is to provide a semiconductor laser that emits light on a substrate, a photodiode that receives the light and converts it into an electric signal, an optical element that guides the light from the semiconductor laser and the light to the photodiode, the semiconductor laser and the photodiode. In a method of manufacturing an optical transmission module comprising a waveguide layer that optically couples an optical element with an optical element, positioning is performed by pressing a corner portion of a semiconductor laser and a photodiode against a corner portion of an opening formed in the waveguide layer. After that, it is achieved by fixing the semiconductor laser and the photodiode. In the above method of manufacturing the optical transmission module, the semiconductor laser and the photodiode may be joined to the convex portion provided on the substrate.

【0015】[0015]

【作用】上記モジュール基板では、基板上の導波路層に
形成した開口部の隅部と、半導体レーザに形成した位置
合わせ用角部とを突き合わせて位置決めし、且つ半導体
レーザを直に基板上に載置して固定する。このため、本
モジュール基板構造では基板上に直に半導体レーザを載
置しているため、ハンダボールを用いる時に比べて基板
に対する半導体レーザの高さを高精度にすることができ
る。また、半導体レーザで発生した熱も半導体レーザ全
面から基板へ拡散するのでレーザ発振による発熱も問題
にならない。更に本モジュール基板構造ではハンダボー
ルを載置する煩わしさがない、基板を深く加工する必要
がないということからモジュール基板を容易に製作でき
る。
In the above module substrate, the corner of the opening formed in the waveguide layer on the substrate and the alignment corner formed on the semiconductor laser are abutted and positioned, and the semiconductor laser is directly placed on the substrate. Place and fix. For this reason, in the present module substrate structure, the semiconductor laser is mounted directly on the substrate, so that the height of the semiconductor laser with respect to the substrate can be made more accurate than when a solder ball is used. Further, the heat generated by the semiconductor laser also diffuses from the entire surface of the semiconductor laser to the substrate, so that heat generation due to laser oscillation does not pose a problem. Further, in this module substrate structure, the module substrate can be easily manufactured because there is no need to mount the solder balls and there is no need to deeply process the substrate.

【0016】本モジュール基板構造は、半導体レーザ又
はホトダイオード、及び半導体レーザとホトダイオード
を導波層内の開口部の隅部に突き当てるだけで基板上に
形成した導波路に対する半導体レーザ及びホトダイオー
ドの位置を合わせることが可能であるので、マーカ検出
を行うアクティブアライメント方式に比べて短い時間で
位置決めすることができ、その結果、低価格のモジュー
ル基板が可能となる。
The present module substrate structure has a semiconductor laser or photodiode, and a semiconductor laser and a photodiode positioned with respect to a waveguide formed on the substrate only by abutting the semiconductor laser and the photodiode on the corners of the opening in the waveguide layer. Since they can be aligned with each other, positioning can be performed in a shorter time than in the active alignment method that performs marker detection, and as a result, a low-priced module substrate can be obtained.

【0017】[0017]

【実施例】本発明の実施例を図面を用いて説明する。◆
図1は突き当て方式を用いて半導体レーザ及びホトダイ
オードを基板表面上にハイブリッド実装した光伝送モジ
ュールの斜視図である。光伝送モジュールは、基板1上
に形成される光導波路層2と、半導体レーザ4と、半導
体レーザ駆動用回路6と、ホトダイオード5と、ホトダ
イオード用回路7と、導波路層内の導波路と光接続され
る少なくとも一つ以上の光ファイバ8と、半導体レーザ
4とホトダイオード5を個別に封じ込めるキャップ3と
を備える。光学素子及び電子回路素子は基板上にハイブ
リッド実装され各光学素子間は光接続される。基板上に
は開口部を有する導波路層2が形成されており半導体レ
ーザ4及びホトダイオード5は導波層2内の開口部60
に載置される。導波路2内のコアと半導体レーザ4の活
性層と間の位置合わせは、導波路層2内に形成した開口
部60の隅部に半導体レーザ4及びホトダイオード5を
突き合わせて行う。光ファイバ8は基板1上に形成した
溝で位置決め固定される。なお、基板端面まで導波路層
が形成される場合は光ファイバを基板1の端面に固定す
ることもできる。半導体レーザ4とホトダイオード5を
個々の独立した開口部60に入れるのは半導体レーザと
ホトダイオードの信号のクロストークを防ぐためであ
る。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. ◆
FIG. 1 is a perspective view of an optical transmission module in which a semiconductor laser and a photodiode are hybrid-mounted on the surface of a substrate using the butting method. The optical transmission module includes an optical waveguide layer 2 formed on a substrate 1, a semiconductor laser 4, a semiconductor laser driving circuit 6, a photodiode 5, a photodiode circuit 7, a waveguide in a waveguide layer, and an optical waveguide. At least one optical fiber 8 to be connected and a cap 3 for individually enclosing the semiconductor laser 4 and the photodiode 5 are provided. The optical element and the electronic circuit element are hybrid-mounted on the substrate, and the optical elements are optically connected. The waveguide layer 2 having an opening is formed on the substrate, and the semiconductor laser 4 and the photodiode 5 have an opening 60 in the waveguide layer 2.
Placed on. The alignment between the core in the waveguide 2 and the active layer of the semiconductor laser 4 is performed by abutting the semiconductor laser 4 and the photodiode 5 on the corners of the opening 60 formed in the waveguide layer 2. The optical fiber 8 is positioned and fixed by the groove formed on the substrate 1. When the waveguide layer is formed up to the end face of the substrate, the optical fiber can be fixed to the end face of the substrate 1. The semiconductor laser 4 and the photodiode 5 are inserted into the individual independent openings 60 in order to prevent crosstalk between signals of the semiconductor laser and the photodiode.

【0018】図2以降の図を用いて、半導体レーザ部分
の突き当て構造について説明する。なお、図2以降の図
では基板上に半導体レーザを実装する場合についてのみ
記載しているが、ホトダイオードの場合にも半導体レー
ザの場合と同様に基板上に実装することが可能である。
The abutting structure of the semiconductor laser portion will be described with reference to FIGS. It should be noted that although the drawings after FIG. 2 only show the case where the semiconductor laser is mounted on the substrate, the photodiode can be mounted on the substrate as in the case of the semiconductor laser.

【0019】図2は突き当て方式により、半導体レーザ
4を基板上に実装したモジュール基板の半導体レーザ実
装部分を示している。なお、図は光伝送モジュールにお
けるレーザ実装部分のみを示している。半導体レーザ実
装部分は、Si基板1と、導波路層2と、半導体レーザ
4と、Siキャップ3とからなる。Si基板には半導体
レーザ内に形成されたレーザを発振するための活性層と
導波路層内に形成された光を導くコアとの高さ調整を行
うボス部(突起形状)9が形成されている。ボス部9の
高さを変えることにより基板(正確には導波路)に対す
るレーザの活性層の高さ調整を行う。
FIG. 2 shows a semiconductor laser mounting portion of a module substrate in which the semiconductor laser 4 is mounted on the substrate by the butting method. The figure shows only the laser mounting portion of the optical transmission module. The semiconductor laser mounting portion includes a Si substrate 1, a waveguide layer 2, a semiconductor laser 4, and a Si cap 3. A boss portion (projection shape) 9 is formed on the Si substrate for adjusting the height of an active layer for oscillating a laser formed in a semiconductor laser and a core for guiding light formed in a waveguide layer. There is. By changing the height of the boss portion 9, the height of the active layer of the laser with respect to the substrate (correctly, the waveguide) is adjusted.

【0020】また、半導体レーザ4の角部を導波路層内
に形成した開口部60の一方の隅部に押し当てることに
より平面内における半導体レーザ4の位置合わせを行
う。半導体レーザ4の角部と導波路層2内に形成した開
口部は半導体微細加工技術で用いられているドライエッ
チング装置で形成しているため、位置合わ時の基準とな
る半導体レーザ4角部と導波路層2内の開口部はサブミ
クロンの加工精度で形成することが可能である。
Further, the semiconductor laser 4 is aligned in the plane by pressing the corner of the semiconductor laser 4 against one corner of the opening 60 formed in the waveguide layer. Since the corners of the semiconductor laser 4 and the openings formed in the waveguide layer 2 are formed by the dry etching apparatus used in the semiconductor fine processing technology, the corners of the semiconductor laser 4 serving as a reference for alignment are The opening in the waveguide layer 2 can be formed with submicron processing accuracy.

【0021】また、半導体レーザに形成する角部の位置
と導波路層内の開口部の位置は、それぞれ半導体レーザ
の活性層及び導波路のコアに対してサブミクロンの位置
精度でパターニングされている。従って半導体レーザの
活性層と基板上の導波路のコアはサブミクロンの精度で
位置決めすることができる。
Further, the positions of the corners formed in the semiconductor laser and the positions of the openings in the waveguide layer are patterned with submicron positional accuracy with respect to the active layer of the semiconductor laser and the core of the waveguide, respectively. . Therefore, the active layer of the semiconductor laser and the waveguide core on the substrate can be positioned with sub-micron accuracy.

【0022】図2に示した各部の位置関係を図3から図
7を用いて説明する。なお、図3から図7に記載した寸
法は一例であり、各寸法は半導体レーザ4の大きさ及び
導波路構造の大きさなどによって異なる。
The positional relationship between the parts shown in FIG. 2 will be described with reference to FIGS. 3 to 7. It should be noted that the dimensions shown in FIGS. 3 to 7 are examples, and each dimension differs depending on the size of the semiconductor laser 4 and the size of the waveguide structure.

【0023】図3は図2のキャップを除いた半導体レー
ザ部分のモジュール基板の斜視図を示す。図4には図3
に示したモジュール基板のA−A断面図を、図6には図
3に示したモジュールのB−B断面図を、図5には図4
の領域Cの拡大断面図を、図7には図6の領域Dの拡大
断面図を示した。
FIG. 3 is a perspective view of the module substrate of the semiconductor laser portion excluding the cap shown in FIG. 3 is shown in FIG.
4 is a sectional view taken along line A-A of the module substrate shown in FIG. 6, FIG. 6 is a sectional view taken along line BB of the module shown in FIG.
6 is an enlarged sectional view of the region C of FIG.

【0024】図4には半導体レーザの位置合わせ用端部
19を用いて半導体レーザ4を導波路層2の一部に形成
した開口部に押し当てて位置決めしている構造が示され
ている。半導体レーザの位置合わせ用端部19は半導体
レーザ4の活性層13の形状(光共振器を形成するスト
ライプパターン)を基準にして加工されている。
FIG. 4 shows a structure in which the semiconductor laser 4 is pressed against an opening formed in a part of the waveguide layer 2 and positioned by using the positioning end 19 of the semiconductor laser. The semiconductor laser alignment end 19 is processed based on the shape of the active layer 13 of the semiconductor laser 4 (a stripe pattern forming an optical resonator).

【0025】図6にはSi基板上のボス部9を用いて、
半導体レーザ4の活性層13と導波路層2内のコア11
との高さ調整がなされている様子が示されている。ま
た、レーザはレーザ発光方向に対しても導波路層2の端
面に押し当てられている。
In FIG. 6, using the boss portion 9 on the Si substrate,
The active layer 13 of the semiconductor laser 4 and the core 11 in the waveguide layer 2
It is shown that the heights of and are being adjusted. The laser is also pressed against the end face of the waveguide layer 2 in the laser emission direction.

【0026】Si基板1上に設けられているボス部9は
Si基板1をエッチングして形成する。本実施例では水
酸化カリウム水溶液による異方性エッチングで形成し
た。ボス部9の高さはSi基板1のエッチング量で制御
する。Si基板1のエッチング量はサブミクロンの精度
で制御することが可能であるため、図5及び図7に示す
ようにボス部9の高さも高精度で加工できる。また、本
実施例では半導体レーザ4をジャンクションダウン(活
性層13が下側にくる)でSiボス部9に載置してい
る。
The boss portion 9 provided on the Si substrate 1 is formed by etching the Si substrate 1. In this embodiment, it is formed by anisotropic etching using an aqueous solution of potassium hydroxide. The height of the boss portion 9 is controlled by the etching amount of the Si substrate 1. Since the etching amount of the Si substrate 1 can be controlled with submicron accuracy, the height of the boss portion 9 can also be processed with high accuracy as shown in FIGS. Further, in this embodiment, the semiconductor laser 4 is mounted on the Si boss portion 9 with the junction down (the active layer 13 is on the lower side).

【0027】以上のことから本実施例では半導体レーザ
4の活性層13の位置をエッチングされたSi基板表面
に対してサブミクロン高さ精度で位置決めすることが可
能である。
From the above, in this embodiment, the position of the active layer 13 of the semiconductor laser 4 can be positioned with respect to the etched Si substrate surface with submicron height accuracy.

【0028】図8に図3に示したモジュール基板を上か
ら見た平面図を示す。図9及び図10は図8の領域Eを
拡大したものである。図9は半導体レーザ4を基板上に
載置する前の導波路層の開口部形状を示しており、図1
0は半導体レーザ4を載置した後の様子を示している。
図9に示すように、導波路層2内の一部に形成した開口
部には二つの凹み形状15、15’が形成されている。
一つは開口部隅部に、もう一つは導波路のコア11の終
端部に形成されている。開口部隅部の凹み15は半導体
レーザ4を載置する際、レーザチップ4の角部が開口部
隅部に当たるのを防ぐために形成されている。開口部隅
部に凹み15を設けることで半導体レーザ4は開口部と
二つの面で接触し位置決めされる。導波路のコア11の
端部の凹み15’は、半導体レーザ4を載置する際、半
導体レーザ内に形成した活性層13の端面が開口部に接
触して割れるのを防ぐためのものである。
FIG. 8 shows a plan view of the module substrate shown in FIG. 3 as seen from above. 9 and 10 are enlarged views of the area E of FIG. FIG. 9 shows the shape of the opening of the waveguide layer before mounting the semiconductor laser 4 on the substrate.
Reference numeral 0 indicates a state after mounting the semiconductor laser 4.
As shown in FIG. 9, two recessed shapes 15 and 15 ′ are formed in the opening formed in a part of the waveguide layer 2.
One is formed at the corner of the opening and the other is formed at the end of the core 11 of the waveguide. The recess 15 at the corner of the opening is formed to prevent the corner of the laser chip 4 from hitting the corner of the opening when the semiconductor laser 4 is mounted. By providing the recess 15 at the corner of the opening, the semiconductor laser 4 contacts the opening on two surfaces and is positioned. The recess 15 ′ at the end of the core 11 of the waveguide is for preventing the end face of the active layer 13 formed in the semiconductor laser from coming into contact with the opening and breaking when the semiconductor laser 4 is mounted. .

【0029】図11に半導体レーザモジュール部の主要
構成要素であるキャップ3、半導体レーザ4、導波路基
板14の詳細を示す。以下に各構成要素について記載す
る。導波路基板14には、Si基板1をベースにして、
半導体レーザ4と導波路の高さ合わせを行うSiボス部
9、半導体レーザ接合用ハンダ層18、導波路層2、半
導体レーザ4と導波路の位置合わせを行う開口部60の
隅部21、半導体レーザ4用フィードスルー電極20が
形成されている。半導体レーザ4には、活性層の他に半
導体レーザと導波路の位置合わせを行うL字型の端部1
9、半導体レーザ接合用ハンダ層18が付加されてい
る。キャップ3には、キャップ用溝部16、キャップを
基板に接合するための接合用ハンダ層17が形成されて
いる。
FIG. 11 shows details of the cap 3, the semiconductor laser 4, and the waveguide substrate 14, which are the main components of the semiconductor laser module section. Each component is described below. The waveguide substrate 14 is based on the Si substrate 1,
Si boss portion 9 for adjusting the height of the semiconductor laser 4 and the waveguide, solder layer 18 for semiconductor laser bonding, waveguide layer 2, corner portion 21 of the opening 60 for aligning the semiconductor laser 4 and the waveguide, semiconductor A feedthrough electrode 20 for the laser 4 is formed. In addition to the active layer, the semiconductor laser 4 has an L-shaped end portion 1 for aligning the semiconductor laser with the waveguide.
9. A semiconductor laser bonding solder layer 18 is added. On the cap 3, a cap groove 16 and a bonding solder layer 17 for bonding the cap to the substrate are formed.

【0030】以下に、図12から図17を用いて各構成
要素の加工プロセスを記載する。◆図12にキャップの
加工プロセスを示す。なお、各図にはキャップの断面図
を示した。
The processing process of each component will be described below with reference to FIGS. 12 to 17. ◆ Fig. 12 shows the process of processing the cap. In addition, each figure showed the cross-sectional view of the cap.

【0031】(a)キャップ構造の形成(図12
(a)) Si基板1上にホトリソグラフィーでエッチング用マス
ク22を形成した。エッチングマスク22を元に40%
水酸化カリウム水溶液中でSiをエッチングして溝部1
6を形成した。Si基板1には面方位が(100)のも
のを使用した。また、エッチング用マスク22には酸化
シリコン膜を用いた。エッチングにはSiの結晶軸によ
ってエッチレイトが異なる異方性エッチングを利用し
た。なお、溝16の深さは基板上に載置される半導体レ
ーザ4などの光学素子の大きさ等から決定されることが
望ましい。
(A) Formation of cap structure (FIG. 12)
(A)) An etching mask 22 was formed on the Si substrate 1 by photolithography. 40% based on etching mask 22
Groove 1 by etching Si in an aqueous solution of potassium hydroxide
6 was formed. The Si substrate 1 has a plane orientation of (100). A silicon oxide film was used for the etching mask 22. For the etching, anisotropic etching having different etching rates depending on the crystal axis of Si was used. The depth of the groove 16 is preferably determined based on the size of the optical element such as the semiconductor laser 4 mounted on the substrate.

【0032】(b)エッチング用マスクの除去(図12
(b)) 上記(a)で使用したエッチング用マスク22を除去す
る。本実施例ではフッ酸とフッ化アンモニウムの混合液
を用いてエッチング用マスクである酸化シリコン膜を除
去した。
(B) Removal of etching mask (FIG. 12)
(B)) The etching mask 22 used in the above (a) is removed. In this example, the silicon oxide film as the etching mask was removed using a mixed solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride.

【0033】(c)キャップ接合用ハンダ層の形成(図
12(c)) キャップ3と導波路基板14を接合するためのハンダ層
17をキャップのテラス部分に形成する。本実施例では
メタルマスクを用いてハンダ金属17を形成した。ハン
ダ金属17の成膜には指向性の高い真空蒸着法を用い
た。なお、スパッタリング法で成膜することも可能であ
る。また、ホトレジストを用いたホトリソグラフィーで
ハンダ金属膜17をテラス部分にのみ形成することも可
能である。
(C) Formation of solder layer for cap bonding (FIG. 12 (c)) A solder layer 17 for bonding the cap 3 and the waveguide substrate 14 is formed on the terrace portion of the cap. In this embodiment, the solder metal 17 is formed using a metal mask. A vacuum evaporation method with high directivity was used for forming the solder metal 17. It is also possible to form a film by a sputtering method. It is also possible to form the solder metal film 17 only on the terrace portion by photolithography using a photoresist.

【0034】図13に半導体レーザ4の加工プロセスを
示す。◆ (a)基板上への半導体レーザ形成(図13(a))◆ 化合物半導体基板51、例えばInP基板上に発光デバ
イスを形成する。図中の活性層13部分が発光部であ
る。
FIG. 13 shows a processing process of the semiconductor laser 4. ◆ (a) Formation of semiconductor laser on substrate (FIG. 13A) ◆ A light emitting device is formed on a compound semiconductor substrate 51, for example, an InP substrate. The active layer 13 portion in the figure is a light emitting portion.

【0035】(b)半導体レーザ4と導波路を位置合わ
せするためのL字型端部19の形成(図13(b))◆ 複数の半導体レーザを形成した基板上にドライエッチン
グ用マスクをホトリソグラフィーで形成する。マスクパ
ターンをもとに反応性イオンエッチング装置で基板を約
30μmエッチングして、半導体レーザと導波路の位置
合わせを行うためのL字型の端部19を形成する。な
お、エッチング量は導波路層2の厚さ及ぶSiボス部9
の高さ、半導体レーザ内における活性層18の位置等か
ら決定されることが望ましい。すなわち、位置決め固定
に必要とされる深さ分だけ基板はエッチングされる。
(B) Formation of L-shaped end portion 19 for aligning the semiconductor laser 4 and the waveguide (FIG. 13B) ◆ A dry etching mask is formed on the substrate on which a plurality of semiconductor lasers are formed. It is formed by lithography. The substrate is etched by about 30 μm with a reactive ion etching device based on the mask pattern to form an L-shaped end portion 19 for aligning the semiconductor laser and the waveguide. The etching amount is the thickness of the waveguide layer 2 and the Si boss portion 9
It is desirable to be determined from the height, the position of the active layer 18 in the semiconductor laser, and the like. That is, the substrate is etched by the depth required for positioning and fixing.

【0036】(c)接合用ハンダ層18の形成(図13
(c))◆ 半導体レーザ接合用ハンダ層18を基板上に形成する。
ハンダ形成には前述の「キャップ接合用ハンダ層形成」
のところで記載した方法と同じ方法で金属膜18を基板
上に形成した。すなわち、ハンダ層のパターニングには
メタルマスクもしくはホトレジストを用い、成膜には真
空蒸着もしくはスパッタリングの何れかを用いた。
(C) Formation of solder layer 18 for bonding (see FIG. 13)
(C)) ◆ The semiconductor laser bonding solder layer 18 is formed on the substrate.
For solder formation, the above-mentioned "formation of solder layer for cap bonding"
The metal film 18 was formed on the substrate by the same method as described above. That is, a metal mask or photoresist was used for patterning the solder layer, and either vacuum vapor deposition or sputtering was used for film formation.

【0037】(d)チップ形成(図13(d))◆ 基板51を劈開及びダイシングすることでチップ状の半
導体レーザ4を形成する。なお、(b)のところで形成
したエッチングホールの一部で基板51を分離する。半
導体レーザと導波路の位置合わせを行う部分19は、ド
ライエッチングで形成した開口部の端面であるので、ダ
イシングの加工精度はチップ状の半導体レーザの位置合
わせには関与しない。
(D) Chip formation (FIG. 13 (d)) ◆ The chip-shaped semiconductor laser 4 is formed by cleaving and dicing the substrate 51. The substrate 51 is separated by a part of the etching hole formed in (b). Since the portion 19 for aligning the semiconductor laser and the waveguide is the end face of the opening formed by dry etching, the processing accuracy of dicing does not contribute to the alignment of the chip-shaped semiconductor laser.

【0038】図14及び図15に基板1上に導波路層2
を形成した導波路基板14の加工プロセスを示す。図1
4には導波路基板14の加工プロセス毎の構造斜視図
を、図15には図14の(a)、(b)、(c)各々の
断面表示部C−C、D−D、E−E部の断面図を示し
た。以下に導波路基板14の製作方法を記載する。
14 and 15, the waveguide layer 2 is formed on the substrate 1.
The processing process of the waveguide substrate 14 in which is formed is shown. FIG.
4 is a structural perspective view of each processing step of the waveguide substrate 14, and FIG. 15 is a sectional display portion CC, DD, E- of each of FIGS. 14A, 14B, and 14C. The sectional view of the E part was shown. The method of manufacturing the waveguide substrate 14 will be described below.

【0039】(a)半導体レーザ4と導波路との高さ調
整用ボス部形成(図14(a))◆ 半導体レーザの活性層と導波路のコアの高さを一致させ
るためのボス部9をSi基板1上に形成する。◆ホトリ
ソグラフィーで形成したマスク22をもとにSi基板1
をエッチングしてSiボス部9を形成する。Si基板1
には面方位が(100)のものを使用した。また、エッ
チング用マスクには酸化シリコン膜を、エッチング液に
は40%水酸化カリウム水溶液を用いた。エッチングに
はSiの結晶軸によってエッチレイトが異なる異方性エ
ッチングを利用した。
(A) Formation of height adjusting boss between semiconductor laser 4 and waveguide (FIG. 14 (a)) ◆ Boss 9 for matching the height of the active layer of the semiconductor laser with the height of the core of the waveguide. Are formed on the Si substrate 1. ◆ Si substrate 1 based on mask 22 formed by photolithography
Is etched to form the Si boss portion 9. Si substrate 1
The surface orientation was (100). A silicon oxide film was used as an etching mask and a 40% potassium hydroxide aqueous solution was used as an etching solution. For the etching, anisotropic etching having different etching rates depending on the crystal axis of Si was used.

【0040】(b)フィードスルー電極20の作成(図
14(b))◆ 半導体レーザ4への電力供給手段としてフィードスルー
用電極20をSi基板1上に形成する。本実施例では白
金を電極材として用いたが、電極材は後工程とのマッチ
ング等を考えて適宜選択するのが望ましい。なお、フィ
ードスルー電極20パターンには半導体レーザに電力を
供給するという役目以外にも、後工程の一つであるドラ
イエッチング時にSi基板の一部を保護するという役目
もある。また、実際にフィードスルー電極20に使用し
ない部分でも後工程でフィードスルー電極上に形成する
導波路層2の表面を平坦に保つために電極パターン24
が形成されている。
(B) Preparation of feedthrough electrode 20 (FIG. 14B) ◆ Feedthrough electrode 20 is formed on Si substrate 1 as a means for supplying power to semiconductor laser 4. Although platinum is used as the electrode material in this embodiment, it is desirable to appropriately select the electrode material in consideration of matching with the subsequent process. In addition to the role of supplying power to the semiconductor laser, the feed-through electrode 20 pattern also has a role of protecting a part of the Si substrate during dry etching which is one of the subsequent steps. Further, in order to keep the surface of the waveguide layer 2 formed on the feed-through electrode in a later step flat even in a portion not actually used for the feed-through electrode 20, the electrode pattern 24 is formed.
Are formed.

【0041】(c)導波路10と半導体レーザ4とを位
置合わせするための開口部の形成(図14(c))◆ 基板上に導波路10と半導体レーザとを位置合わせする
ための開口部隅21を導波路層2の一部に作成する。以
下に導波路層2の製作方法を示す。
(C) Formation of opening for aligning the waveguide 10 and the semiconductor laser 4 (FIG. 14 (c)) ◆ Opening for aligning the waveguide 10 and the semiconductor laser on the substrate The corner 21 is formed in a part of the waveguide layer 2. The method of manufacturing the waveguide layer 2 will be described below.

【0042】先ず、フィードスルー電極20を形成した
基板上に導波路層内のクラッド12を形成する(図15
(c−1))。クラッド12を形成することでボス部9
を有する基板を平坦化する。次に、クラッド12上にコ
ア11を形成し、タングステンシリサイド(WSi)の
マスクパターン22を用いてコア11をパターニングす
る(図15(c−2))。なお、コア11のパターニン
グにはドライエッチング装置の一つである反応性イオン
ビームエッチング装置を用いた。最後に、コア11を厚
さ数十μmのクラッド12を用いて埋め込み、導波路層
2を形成する(図15(c−3))。なお、本実施例で
はクラッド形成には真空蒸着、スパッタリング、火炎堆
積法の何れかを用い、コア形成には真空蒸着もしくはス
パッタリングを用いた。
First, the clad 12 in the waveguide layer is formed on the substrate on which the feedthrough electrode 20 is formed (FIG. 15).
(C-1)). By forming the clad 12, the boss portion 9
Planarize the substrate having. Next, the core 11 is formed on the clad 12, and the core 11 is patterned using the mask pattern 22 of tungsten silicide (WSi) (FIG. 15C-2). A reactive ion beam etching apparatus, which is one of dry etching apparatuses, was used for patterning the core 11. Finally, the core 11 is embedded using the clad 12 having a thickness of several tens of μm to form the waveguide layer 2 (FIG. 15C-3). In this example, any one of vacuum vapor deposition, sputtering, and flame deposition was used for forming the cladding, and vacuum vapor deposition or sputtering was used for forming the core.

【0043】導波路層2内への位置合わせ用開口部角部
21の作成方法について述べる。◆導波路層2上にドラ
イエッチング用の金属マスクパターン22を形成する。
マスクパターン22は導波路層内のコアパターン11の
位置に対してサブミクロンの精度で位置合わせされてい
る。金属マスクパターン22をもとに導波路層部分をエ
ッチングして、開口部隅部21を製作する(図15(c
−4))。なお、この時、Si基板上に形成してあるフ
ィードスルー電極部がエッチングストップ層の役目を担
うようになっている。
A method of forming the alignment opening corner portion 21 in the waveguide layer 2 will be described. ◆ A metal mask pattern 22 for dry etching is formed on the waveguide layer 2.
The mask pattern 22 is aligned with submicron accuracy with respect to the position of the core pattern 11 in the waveguide layer. The waveguide layer portion is etched based on the metal mask pattern 22 to manufacture the opening corner portion 21 (FIG. 15C.
-4)). At this time, the feed-through electrode portion formed on the Si substrate serves as an etching stop layer.

【0044】次に、半導体レーザ接合用ハンダ層18を
ボス部9上に形成する。製作方法は前述の「キャップ接
合用ハンダ層形成」のところで記載した方法と同様の製
作方法でハンダ層18をボス部9上に形成する(図15
(c−5))。すなわち、パターニングにはメタルマス
クもしくはホトレジストを用い、成膜には真空蒸着もし
くはスパッタリングの何れかを用いた。なお、ハンダ層
18は半導体レーザ4とフィードスルー電極20を電気
的に接続する役目も担っている。
Next, the solder layer 18 for semiconductor laser bonding is formed on the boss portion 9. The manufacturing method is the same as the method described in "Formation of solder layer for cap joining" described above, and the solder layer 18 is formed on the boss portion 9 (FIG. 15).
(C-5)). That is, a metal mask or photoresist was used for patterning, and either vacuum vapor deposition or sputtering was used for film formation. The solder layer 18 also plays a role of electrically connecting the semiconductor laser 4 and the feedthrough electrode 20.

【0045】上記導波路基板の製作方法の(a)では、
Siエッチング法でSi基板上にボス部を形成した。図
16及び図17にはSi基板上にボス部を形成する他の
方法を示す。図16では、メッキ膜を利用してボス部を
形成する。
In the above method (a) of manufacturing the waveguide substrate,
A boss portion was formed on the Si substrate by the Si etching method. 16 and 17 show another method of forming a boss portion on a Si substrate. In FIG. 16, the boss portion is formed by using the plating film.

【0046】基板1上にボス部形成用金属パターン24
をホトリソグラフィーで作成する。その後、めっきで金
属パターン24上にのみ金属膜を成長させボス部25を
形成する。図16で示した方法では、半導体レーザを載
置するボス部を熱伝導率がSiに比べて大きい金属で形
成しているため、ボス部上の半導体レーザで発生した熱
を効率良く基板に拡散することでき、高出力の半導体レ
ーザを使うことができるという利点がある。なお、図1
6に示した方法もめっきの成膜時間を管理することでボ
ス部の高さをサブミクロンの精度で製作することができ
る。
A boss forming metal pattern 24 is formed on the substrate 1.
Is created by photolithography. Then, a metal film is grown only on the metal pattern 24 by plating to form the boss portion 25. In the method shown in FIG. 16, since the boss portion on which the semiconductor laser is mounted is formed of a metal having a thermal conductivity higher than that of Si, the heat generated by the semiconductor laser on the boss portion is efficiently diffused to the substrate. Therefore, there is an advantage that a high output semiconductor laser can be used. FIG.
Also in the method shown in FIG. 6, the height of the boss portion can be manufactured with submicron accuracy by controlling the plating film formation time.

【0047】図17ではSiエッチング技術とエッチン
グストップ技術とを組み合わせてボス部を形成する。本
方式ではSi基板内に酸化シリコン膜27が挟まれてい
るSOI(シリコン オン イシュレータ)基板1を用
いる。上側のSi26上にエッチングマスクパターン2
2を形成する。このマスクパターン22をもとに上側の
Si26をエッチングしてSiボス部9を形成する。本
方式の場合、埋め込まれているシリコン酸化膜27のエ
ッチングレイトがSiに比べて非常に遅いため、エッチ
ングはシリコン酸化膜層でストップする。すなわち、ボ
ス部の高さは上側のSiの厚さに対応している。
In FIG. 17, the boss portion is formed by combining the Si etching technique and the etching stop technique. In this method, an SOI (silicon on insulator) substrate 1 in which a silicon oxide film 27 is sandwiched between Si substrates is used. Etching mask pattern 2 on the upper Si 26
Form 2 The upper Si 26 is etched based on the mask pattern 22 to form the Si boss portion 9. In the case of this method, since the etching rate of the embedded silicon oxide film 27 is much slower than that of Si, the etching stops at the silicon oxide film layer. That is, the height of the boss portion corresponds to the thickness of Si on the upper side.

【0048】図14(a)で述べた方法では、ボス部の
高さをエッチング時間のみで制御しているため、エッチ
ング量(ボス部の高さ)が製作する毎によってばらつく
という不具合があるが、図17に示した方法では、Si
エッチングがエッチングストップ層(シリコン酸化膜)
に達した時点で一義的に終了してしまうため、均一な高
さを有するボス部を再現性良く製作することができる。
◆ボス部9の高さは基板上にマウントされる半導体レー
ザ4及び光導波路などの光学素子の大きさから決定され
ることが望ましい。
In the method described with reference to FIG. 14A, since the height of the boss is controlled only by the etching time, there is a problem that the etching amount (height of the boss) varies depending on the manufacture. In the method shown in FIG. 17, Si
Etching is an etching stop layer (silicon oxide film)
Since it ends uniquely when reaching, it is possible to manufacture a boss portion having a uniform height with good reproducibility.
It is desirable that the height of the boss portion 9 is determined from the size of the semiconductor laser 4 mounted on the substrate and the size of the optical element such as the optical waveguide.

【0049】図18及び図19に、図12から図17で
製作したキャップ3、半導体レーザ4、導波路基板14
を組み立てる手順を示す。図18にはモジュール基板の
各構成要素の斜視図を、図19には図18(a)、
(b)、(c)に示した断面表示部F−F、G−G、H
−Hに対応した断面図を示した。図18(a)及び図1
9(a)は組立てのベースとなる導波路基板14を示し
ている。図14及び図15の方法で製作した導波路基板
14のボス部9上に、図13の方法で製作した半導体レ
ーザ4を押し当て方式で導波路層2内に形成した開口部
の隅部21に位置合わせした後、接合する(図18
(b)、図19(b))。
18 and 19, the cap 3, the semiconductor laser 4, and the waveguide substrate 14 manufactured in FIGS. 12 to 17 are manufactured.
The procedure for assembling is shown. FIG. 18 is a perspective view of each component of the module substrate, and FIG. 19 is FIG.
The cross-sectional display portions FF, GG, H shown in (b) and (c)
A sectional view corresponding to -H is shown. 18 (a) and 1
9 (a) shows a waveguide substrate 14 which is a base for assembly. The semiconductor laser 4 manufactured by the method of FIG. 13 is pressed onto the boss portion 9 of the waveguide substrate 14 manufactured by the method of FIGS. 14 and 15, and the corner portion 21 of the opening formed in the waveguide layer 2 is pressed. After aligning with the
(B), FIG. 19 (b)).

【0050】外部と半導体レーザ4との電気的接続は、
ボス部のハンダ層18を介してフィードスルー電極20
に接続される部分と、半導体レーザ4の裏面からもう一
つのフィードスルー電極20に接続される部分とで賄わ
れる。なお、半導体レーザ4をボス部9上に固定する
際、レーザ4は導波路の開口部隅部21に押し当てられ
ることで位置決めされる。最後に、ハンダ層が形成され
ているキャップ3を導波路基板14上に接合して半導体
レーザ4部分を気密封止する(図18(c)、図19
(c))。
The electrical connection between the outside and the semiconductor laser 4 is
Feedthrough electrode 20 via solder layer 18 at the boss
And a portion connected from the back surface of the semiconductor laser 4 to the other feedthrough electrode 20. When fixing the semiconductor laser 4 on the boss 9, the laser 4 is positioned by being pressed against the corner 21 of the opening of the waveguide. Finally, the cap 3 having the solder layer formed thereon is bonded onto the waveguide substrate 14 to hermetically seal the semiconductor laser 4 portion (FIGS. 18C and 19).
(C)).

【0051】上記製作方法では、外部と半導体レーザ4
との電気的接続に、半導体レーザ接合による半導体レー
ザとボス部フィードスルー電極とのコンタクトと、金線
29による半導体レーザとフィードスルー電極とのコン
タクトとが用いられていた。金線29による電気的接続
部を改良したモジュール構造を図20に示す。図20に
示す実施例では半導体レーザの裏面からの電極配線とし
てキャップ内に形成した金属層を利用している。すなわ
ち、図20に示す実施例ではキャップ3を基板上の導波
路表面と、半導体レーザ裏面とに接合することで、半導
体レーザの気密封止と電極配線を行っている。この方法
はキャップ接合が電気的コンタクトを兼ねていることか
ら金線を用いる方法に比べて簡易であるという利点があ
る。なお、図21に図20に示したモジュールの外観
を、そして図22には各構成要素の斜視図を示す。
In the above manufacturing method, the semiconductor laser 4 and the outside
The contact between the semiconductor laser and the boss feed-through electrode by semiconductor laser bonding and the contact between the semiconductor laser and the feed-through electrode by the gold wire 29 have been used for electrical connection with. FIG. 20 shows a module structure in which the electrical connection part by the gold wire 29 is improved. In the embodiment shown in FIG. 20, the metal layer formed in the cap is used as the electrode wiring from the back surface of the semiconductor laser. That is, in the embodiment shown in FIG. 20, the cap 3 is joined to the waveguide surface on the substrate and the semiconductor laser back surface to hermetically seal the semiconductor laser and perform electrode wiring. This method has an advantage that it is simpler than the method using a gold wire because the cap joining also serves as an electrical contact. 21 shows an external view of the module shown in FIG. 20, and FIG. 22 shows a perspective view of each component.

【0052】[0052]

【発明の効果】本発明のモジュール基板では、Si基板
上の導波路層内に形成した開口部の隅部に半導体レーザ
に形成した位置合わせ用角部を突き合わせて位置決め固
定する。すなわち本モジュール基板構造では基板上に直
に半導体レーザを載置するので、ハンダボールを用いる
時に比べて基板に対する半導体レーザの高さを高精度に
することができる。また、半導体レーザで発生した熱も
半導体レーザ全面から基板へ拡散するのでレーザ発振に
よる発熱も問題にならない。更に、本モジュール基板構
造ではハンダボールを載置する煩わしさ及び基板を深く
加工する必要がないということからモジュール基板を容
易に製作できる。
According to the module substrate of the present invention, the corners for alignment formed on the semiconductor laser are abutted and fixed to the corners of the opening formed in the waveguide layer on the Si substrate. That is, in this module substrate structure, since the semiconductor laser is mounted directly on the substrate, the height of the semiconductor laser with respect to the substrate can be made more accurate than when solder balls are used. Further, the heat generated by the semiconductor laser also diffuses from the entire surface of the semiconductor laser to the substrate, so that heat generation due to laser oscillation does not pose a problem. Furthermore, in this module substrate structure, the module substrate can be easily manufactured because the troublesomeness of placing the solder balls and the deep processing of the substrate are not required.

【0053】本モジュール基板は、突き当てるだけで基
板に対する半導体レーザの位置を合わせることが可能で
あるため、短い時間で位置決めすることができ、その結
果、低価格のモジュール基板が実現可能となる。
In this module substrate, the position of the semiconductor laser can be aligned with the substrate just by abutting it, so that the positioning can be performed in a short time, and as a result, a low-cost module substrate can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る、突き当て方式で半導
体レーザ及びホトダイオードを導波路を有する基板表面
上に実装したモジュール基板全体を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an entire module substrate in which a semiconductor laser and a photodiode are mounted on a substrate surface having a waveguide by a butting method according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例に係る、半導体レーザを基板
上に実装したモジュール基板の半導体レーザ実装部分を
示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a semiconductor laser mounting portion of a module substrate in which a semiconductor laser is mounted on a substrate according to an embodiment of the present invention.

【図3】図2の半導体レーザ部分のモジュール基板にお
ける各部の位置関係を説明するモジュール基板の斜視図
である。
FIG. 3 is a perspective view of the module substrate for explaining the positional relationship of each part in the module substrate of the semiconductor laser portion of FIG.

【図4】図3のA−A部分の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

【図5】図4の領域Cの拡大断面図である。5 is an enlarged cross-sectional view of a region C of FIG.

【図6】図3のB−B部分の断面図である。6 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.

【図7】図6の領域Dの拡大断面図である。7 is an enlarged sectional view of a region D of FIG.

【図8】図3のモジュール基板の平面図である。8 is a plan view of the module substrate of FIG.

【図9】図8の領域Eの半導体レーザ載置前の拡大図で
ある。
9 is an enlarged view of a region E of FIG. 8 before mounting a semiconductor laser.

【図10】図8の領域Eの半導体レーザ載置後の拡大図
である。
10 is an enlarged view of a region E of FIG. 8 after mounting the semiconductor laser.

【図11】本発明の一実施例に係る半導体レーザ部分の
モジュール基板の主要構成要素の組合せ関係を説明する
斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view illustrating a combination relationship of main components of a module substrate of a semiconductor laser portion according to an embodiment of the present invention.

【図12】図11のモジュール基板用キャップの加工プ
ロセスを示す断面図である。
12 is a cross-sectional view showing a processing process of the module substrate cap of FIG.

【図13】図11のモジュール基板用半導体レーザの加
工プロセスを示す断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a processing process of the semiconductor laser for module substrate of FIG. 11.

【図14】図11のモジュール基板用導波路基板の加工
プロセスを示す斜視図である。
14 is a perspective view showing a processing process of the waveguide substrate for module substrate of FIG. 11. FIG.

【図15】図14に対応するモジュール基板用導波路基
板の加工プロセスを示す断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a processing process of the module substrate waveguide substrate corresponding to FIG. 14;

【図16】図11のモジュール基板用導波路基板の他の
加工プロセスの一部を示す断面図である。
16 is a cross-sectional view showing a part of another processing process of the waveguide substrate for module substrate of FIG.

【図17】図11のモジュール基板用導波路基板の他の
加工プロセスの一部を示す断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a part of another processing process of the waveguide substrate for module substrate of FIG. 11.

【図18】図11のモジュール基板の組立て手順を示す
斜視図である。
18 is a perspective view showing an assembling procedure of the module board of FIG. 11. FIG.

【図19】図18に対応するモジュール基板の組立て手
順を示す断面図である。
FIG. 19 is a sectional view showing an assembling procedure of the module board corresponding to FIG. 18;

【図20】本発明の他の実施例のモジュール基板を示す
断面図である。
FIG. 20 is a sectional view showing a module substrate according to another embodiment of the present invention.

【図21】図20の実施例のモジュール基板を示す斜視
図である。
FIG. 21 is a perspective view showing the module substrate of the embodiment of FIG.

【図22】図20の実施例のモジュール基板の主要構成
要素の組合せ関係を説明する斜視図である。
22 is a perspective view illustrating a combination relationship of main components of the module board of the embodiment of FIG. 20. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板、2…導波路層、3…キャップ、4…半導体レ
ーザ、5…ホトダイオード、6…半導体レーザ駆動用回
路、7…ホトダイオード駆動用回路、8…光ファイバ、
9…ボス部、10…導波路、11…コア、12…クラッ
ド、13…活性層、14…導波路基板、15…凹み、1
6…キャップ用溝部、17…キャップ接合用ハンダ層、
18…半導体レーザ接合用ハンダ層、19…半導体レー
ザと導波路との位置合わせ用端部、20…フィードスル
ー用電極、21…半導体レーザと導波路との位置合わせ
用開口部隅部、22…マスク、24…金属パターン、2
5…めっき層、26…Si、27…SiO2、28…電
極パッド、29…金線。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Waveguide layer, 3 ... Cap, 4 ... Semiconductor laser, 5 ... Photodiode, 6 ... Semiconductor laser drive circuit, 7 ... Photodiode drive circuit, 8 ... Optical fiber,
9 ... Boss portion, 10 ... Waveguide, 11 ... Core, 12 ... Clad, 13 ... Active layer, 14 ... Waveguide substrate, 15 ... Recess, 1
6 ... cap groove, 17 ... cap joining solder layer,
Reference numeral 18 ... Solder layer for joining semiconductor laser, 19 ... End portion for alignment between semiconductor laser and waveguide, 20 ... Electrode for feedthrough, 21 ... Corner portion for alignment opening between semiconductor laser and waveguide, 22 ... Mask, 24 ... Metal pattern, 2
5 ... Plating layer, 26 ... Si, 27 ... SiO2, 28 ... Electrode pad, 29 ... Gold wire.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上塚 尚登 茨城県日立市日高町五丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者 岡野 広明 茨城県日立市日高町五丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者 寺岡 達夫 茨城県日立市日高町五丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Naoto Uezuka 5-1-1 Hidaka-cho, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Cable Company, Ltd., Optro System Research Center (72) Inventor Hiroaki Okano Hitachi City, Hidaka, Ibaraki Prefecture 5-1-1, Machi, Hitachi Cable, Ltd., Optro System Laboratory (72) Inventor, Tatsuo Teraoka 5-1-1, Hidakacho, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Cable, Ltd., Optro System Laboratory

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上に光を発する半導体レーザと、光を
受け電気信号に変換するホトダイオードと、前記半導体
レーザからの光及びホトダイオードへの光を導く光学素
子と、前記半導体レーザ及びホトダイオードと光学素子
とを光学的に結合する導波路層とを備えてなる光伝送モ
ジュールにおいて、前記導波路層に開口部を設け、該開
口部の隅部に半導体レーザ及びホトダイオードの角部を
合わせ止着してなることを特徴とする光伝送モジュー
ル。
1. A semiconductor laser that emits light onto a substrate, a photodiode that receives the light and converts it into an electric signal, an optical element that guides the light from the semiconductor laser and the light to the photodiode, and the semiconductor laser and the photodiode. In an optical transmission module comprising a waveguide layer for optically coupling an element with each other, an opening is provided in the waveguide layer, and corners of the semiconductor laser and photodiode are aligned and fixed to corners of the opening. An optical transmission module characterized by:
【請求項2】請求項1記載の光伝送モジュールにおい
て、前記基板に半導体レーザ及びホトダイオードを載置
するための凸部形状が形成されていることを特徴とする
光伝送モジュール。
2. The optical transmission module according to claim 1, wherein a convex shape for mounting a semiconductor laser and a photodiode is formed on the substrate.
【請求項3】請求項1記載の光伝送モジュールにおい
て、前記開口部は複数個設け、各々の開口部の隅部に半
導体レーザ又はホトダイオードを止着したことを特徴と
する光伝送モジュール。
3. The optical transmission module according to claim 1, wherein a plurality of the openings are provided, and a semiconductor laser or a photodiode is fixed to a corner of each opening.
【請求項4】基板上に光を発する半導体レーザ又は光を
受け電気信号に変換するホトダイオードのいずれかと、
前記半導体レーザからの光又はホトダイオードへの光を
導く光学素子と、前記半導体レーザ又はホトダイオード
と光学素子とを光学的に結合する導波路層とを備えてな
る光伝送モジュールにおいて、前記導波路層に開口部を
設け、該開口部の隅部に半導体レーザ又はホトダイオー
ドの角部を合わせ止着してなることを特徴とする光伝送
モジュール。
4. A semiconductor laser which emits light on a substrate or a photodiode which receives light and converts it into an electric signal,
In an optical transmission module comprising an optical element that guides light from the semiconductor laser or light to a photodiode, and a waveguide layer that optically couples the semiconductor laser or photodiode and the optical element, in the waveguide layer. An optical transmission module, characterized in that an opening is provided, and a corner of a semiconductor laser or a photodiode is aligned and fixed to a corner of the opening.
【請求項5】請求項4記載の光伝送モジュールにおい
て、前記基板に半導体レーザ又はホトダイオードを載置
するための凸部形状が形成されていることを特徴とする
光伝送モジュール。
5. The optical transmission module according to claim 4, wherein a convex shape for mounting a semiconductor laser or a photodiode is formed on the substrate.
【請求項6】基板上に光を発する半導体レーザと、光を
受け電気信号に変換するホトダイオードと、前記半導体
レーザからの光及びホトダイオードへの光を導く光学素
子と、前記半導体レーザ及びホトダイオードと光学素子
とを光学的に結合する導波路層とを備えてなる光伝送モ
ジュールの製造方法において、前記半導体レーザ及びホ
トダイオードの角部を前記導波路層に形成した開口部の
隅部に押し当てて位置決めした後、半導体レーザ及びホ
トダイオードを固定することを特徴とする光伝送モジュ
ールの製造方法。
6. A semiconductor laser that emits light on a substrate, a photodiode that receives the light and converts it into an electric signal, an optical element that guides the light from the semiconductor laser and the light to the photodiode, and the semiconductor laser and the photodiode. In a method of manufacturing an optical transmission module comprising a waveguide layer optically coupling an element, positioning is performed by pressing the corners of the semiconductor laser and the photodiode against the corners of the opening formed in the waveguide layer. After that, the method for manufacturing an optical transmission module is characterized in that the semiconductor laser and the photodiode are fixed.
【請求項7】請求項6記載の光伝送モジュールの製造方
法において、前記半導体レーザ及びホトダイオードは基
板に設けた凸部と接合してなることを特徴とする光伝送
モジュールの製造方法。
7. The method of manufacturing an optical transmission module according to claim 6, wherein the semiconductor laser and the photodiode are joined to a convex portion provided on a substrate.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09318845A (en) * 1996-05-24 1997-12-12 Ricoh Co Ltd Optical transmission module
US6470103B2 (en) 1998-03-20 2002-10-22 Fujitsu Limited Semiconductor parts and semiconductor mounting apparatus
JP2007073711A (en) * 2005-09-06 2007-03-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Airtight sealing package and optical submodule
JP2013539082A (en) * 2010-10-06 2013-10-17 エルジー イノテック カンパニー リミテッド Optical printed circuit board and manufacturing method thereof
JP2017116865A (en) * 2015-12-25 2017-06-29 日本電信電話株式会社 Optical device
WO2021065948A1 (en) * 2019-09-30 2021-04-08 京セラ株式会社 Optical waveguide package and light emitting device
WO2021065949A1 (en) * 2019-09-30 2021-04-08 京セラ株式会社 Optical waveguide package and light emitting device
WO2021085621A1 (en) * 2019-10-31 2021-05-06 京セラ株式会社 Optical waveguide package and light emitting device
CN114375501A (en) * 2019-09-30 2022-04-19 京瓷株式会社 Optical waveguide package and light emitting device

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09318845A (en) * 1996-05-24 1997-12-12 Ricoh Co Ltd Optical transmission module
US6470103B2 (en) 1998-03-20 2002-10-22 Fujitsu Limited Semiconductor parts and semiconductor mounting apparatus
US6566669B2 (en) * 1998-03-20 2003-05-20 Fujitsu Limited Semiconductor parts and semiconductor mounting apparatus
US6583402B1 (en) 1998-03-20 2003-06-24 Fujitsu Limited Semiconductor parts and semiconductor mounting apparatus
JP2007073711A (en) * 2005-09-06 2007-03-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Airtight sealing package and optical submodule
JP2013539082A (en) * 2010-10-06 2013-10-17 エルジー イノテック カンパニー リミテッド Optical printed circuit board and manufacturing method thereof
US9459391B2 (en) 2010-10-06 2016-10-04 Lg Innotek Co., Ltd. Optical printed circuit board and method for manufacturing the same
JP2017116865A (en) * 2015-12-25 2017-06-29 日本電信電話株式会社 Optical device
JPWO2021065948A1 (en) * 2019-09-30 2021-04-08
WO2021065949A1 (en) * 2019-09-30 2021-04-08 京セラ株式会社 Optical waveguide package and light emitting device
WO2021065948A1 (en) * 2019-09-30 2021-04-08 京セラ株式会社 Optical waveguide package and light emitting device
JPWO2021065949A1 (en) * 2019-09-30 2021-04-08
CN114375501A (en) * 2019-09-30 2022-04-19 京瓷株式会社 Optical waveguide package and light emitting device
CN114424099A (en) * 2019-09-30 2022-04-29 京瓷株式会社 Optical waveguide package and light emitting device
CN114430809A (en) * 2019-09-30 2022-05-03 京瓷株式会社 Optical waveguide package and light emitting device
EP4040515A4 (en) * 2019-09-30 2023-10-25 Kyocera Corporation Optical waveguide package and light emitting device
EP4040517A4 (en) * 2019-09-30 2023-10-25 Kyocera Corporation Optical waveguide package and light-emitting device
EP4040516A4 (en) * 2019-09-30 2023-11-15 Kyocera Corporation Optical waveguide package and light emitting device
WO2021085621A1 (en) * 2019-10-31 2021-05-06 京セラ株式会社 Optical waveguide package and light emitting device
JPWO2021085621A1 (en) * 2019-10-31 2021-05-06
US20220373736A1 (en) * 2019-10-31 2022-11-24 Kyocera Corporation Optical waveguide package and light-emitting device

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