JPH08264883A - Semiconductor laser module and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor laser module and manufacture thereof

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JPH08264883A
JPH08264883A JP6578195A JP6578195A JPH08264883A JP H08264883 A JPH08264883 A JP H08264883A JP 6578195 A JP6578195 A JP 6578195A JP 6578195 A JP6578195 A JP 6578195A JP H08264883 A JPH08264883 A JP H08264883A
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JP
Japan
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semiconductor device
lens
electrode
silicon substrate
laser module
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Withdrawn
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JP6578195A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsugio Kumai
次男 熊井
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To reduce the number of assembly steps of a semiconductor laser module by integrating a laser beam converging lens with a semiconductor mounting substrate in the semiconductor laser module structure. CONSTITUTION: A semiconductor laser module comprises a semiconductor device 4 having electrodes 4a, 4b at the opposed front and rear surfaces and a light emitting region 4c near the center of the lateral surface of a thickness directional intermediate area, an electrode 35 having a groove of the size mounted with the device 4 at the one side ridge area of the surface, and a semiconductor device mounting substrate 3' with a lens formed with a lens part 31b protruding from the rear surface at the predetermined position corresponding to the semiconductor mounting position of the rear surface. The electrode 4b corresponding to the electrode is opposed to the electrode 35 in the groove of the substrate 3' with the lens, and the device 4 in which the region 4c is directed to the lens part 31b side is mounted at the electrode 35.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置としてのレー
ザ・ダイオード(以下LDとする)から拡散状に射出す
るレーザ光を収斂または平行化させて光ファイバに結合
せしめるための半導体レーザ・モジュールに係り、特に
レーザ光を収斂または平行化させるためのレンズ部を上
記LDを位置決めして実装する基体と一体化形成してモ
ジュールとしての組立工数の削減による生産性向上を図
った半導体レーザ・モジュールとその製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser module for converging or collimating a laser beam emitted from a laser diode (hereinafter referred to as LD) as a semiconductor device in a diffused state and coupling it to an optical fiber. In particular, a semiconductor laser module in which a lens portion for converging or collimating a laser beam is integrally formed with a base body on which the LD is positioned and mounted to improve productivity by reducing the number of assembly steps as a module. The manufacturing method is related.

【0002】LDと光フアイバや光導波路等を結合せし
めるモジュールは光伝送や高速データ伝送等への適用が
増えるにつれて益々の低コスト化が叫ばれているが、従
来のモジュールではその組立工数の大半がLDに対する
レンズ系の配置位置や光軸合わせ等の調整に費やされて
いる現状にあるため、これらの工数を如何に削減するか
が大きな課題となっている。
A module for coupling an LD with an optical fiber, an optical waveguide, or the like is being demanded to be further reduced in cost as its application to optical transmission and high-speed data transmission is increased. However, because of the current situation where adjustments such as the arrangement position of the lens system with respect to the LD and optical axis alignment are made, how to reduce the man-hours of these is a major issue.

【0003】[0003]

【従来の技術】図4は従来の半導体レーザ・モジュール
の構成例を示す概略図である。本発明に係わる主要部を
光軸に沿う面で断面視した図4で半導体レーザ・モジュ
ール2は、LDがパッケージされたLDパッケージ1を
位置決めして収容する有底筒状のケース21と、球レンズ
22が位置決め保持された状態で該ケース21の内径部に挿
入し得るレンズホルダ23、該レンズホルダ23の端面に固
定されて光ファイバ25を位置決めするフランジ付パイブ
24等を主要部材として構成されているものである。
2. Description of the Related Art FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration example of a conventional semiconductor laser module. Referring to FIG. 4, which is a cross-sectional view of a main part according to the present invention taken along a plane along the optical axis, a semiconductor laser module 2 has a cylindrical case 21 with a bottom for accommodating and housing an LD package 1 in which an LD is packaged. lens
A lens holder 23 that can be inserted into the inner diameter portion of the case 21 in a state where 22 is positioned and held, and a flanged pipe that is fixed to the end surface of the lens holder 23 and positions the optical fiber 25.
It is composed mainly of 24 etc.

【0004】この場合、LDパッケージ1から拡散状に
射出するレーザ光を無駄なく且つ効率的に収斂させまた
は平行化するには、少なくとも該レーザ光の光軸と上記
レンズホルダ23の中心軸ひいては球レンズ22の中心との
軸合わせを確実化すると同時に拡散状に射出する該レー
ザ光を効率よく球レンズ22に入射させるために光軸方向
の確実なる位置合わせが必要なることから、該レンズホ
ルダ23をX,Y,Zの三次元方向に調整して上記LDパ
ッケージ1の上面(図では右側面)に固定するようにし
ている。
In this case, in order to converge or collimate the laser light emitted from the LD package 1 in a diffused state efficiently and efficiently, at least the optical axis of the laser light and the central axis of the lens holder 23, and hence the sphere, are used. In order to ensure the axial alignment with the center of the lens 22 and at the same time to efficiently enter the laser light emitted in a diffused state into the spherical lens 22, it is necessary to perform a reliable alignment in the optical axis direction. Are adjusted in the three-dimensional directions of X, Y, and Z to be fixed on the upper surface (the right side surface in the figure) of the LD package 1.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる半導体
レーザ・モジュール2ではLDパッケージ1と球レンズ
22を保持するレンズホルダ23とが別部品であるため、上
述したレンズホルダ23のLDパッケージ1に対する上記
三次元方向の調整に特別な技術を要することとなり、結
果的にモジュールとしての組立と調整に多くの工数が掛
かって生産性の向上を期待することができないと言う問
題があった。
However, in such a semiconductor laser module 2, the LD package 1 and the spherical lens are used.
Since the lens holder 23 that holds 22 is a separate component, a special technique is required to adjust the above-mentioned lens holder 23 in the three-dimensional direction with respect to the LD package 1, resulting in assembly and adjustment as a module. There is a problem that it takes a lot of man-hours and cannot expect improvement in productivity.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題は、半導体装置
から射出するレーザ光を光ファイバに進入せしめる半導
体レーザ・モジュールであって、背向する前後面に電極
が設けられ該前後方向中間域の幅方向表面中央部近傍に
設けられた発光領域から高さ方向にレーザ光を射出する
上記半導体装置と、シリコン基板素材の表面に形成され
た溝と裏面に形成されたレンズ部とを有するレンズ付半
導体装置実装基板とからなり、該レンズ付半導体装置実
装基板の溝は、前記半導体装置の幅にほぼ等しい幅と該
半導体装置の高さにほぼ等しい深さと該半導体装置の前
後方向長さを越える長さを有し、該溝の長さ方向壁面に
形成された上記シリコン基板素材の表面にまで延出する
電極には、該電極に対応する上記半導体装置の電極が接
するようにまた前記レンズ部側にレーザ光が射出するよ
うに該半導体装置が実装され、前記レンズ部が該半導体
装置の射出光と対応する位置に形成されている半導体レ
ーザ・モジュールによって解決される。
The above problem is a semiconductor laser module that allows a laser beam emitted from a semiconductor device to enter an optical fiber. With a lens having the above semiconductor device that emits laser light in the height direction from a light emitting region provided near the center of the surface in the width direction, and a groove having a groove formed on the front surface of the silicon substrate material and a lens portion formed on the back surface. A groove for the semiconductor device mounting substrate with a lens, the width of which is substantially equal to the width of the semiconductor device, the depth of which is substantially equal to the height of the semiconductor device, and the longitudinal length of the semiconductor device. The electrode having a length and extending to the surface of the silicon substrate material formed on the wall surface in the lengthwise direction of the groove is in contact with the electrode of the semiconductor device corresponding to the electrode. The semiconductor device so that the laser beam is emitted is mounted on the lens unit side, the lens portion is solved by a semiconductor laser module which is formed at a position corresponding to the emitted light of the semiconductor device.

【0007】また、請求項1記載の半導体レーザ・モジ
ュールの製造方法であって、シリコン基板の片側表面
に、請求項1記載の半導体装置の幅にほぼ等しい幅と該
半導体装置の前後方向長さの2倍を越える長さと該半導
体装置の高さに対応する深さとを持つ角穴を形成する工
程と、該シリコン基板裏面の上記各角穴の長手方向両側
の壁面と対応する各位置近傍の所定位置に該裏面から突
出するレンズ部を形成する工程と、上記各角穴の長手方
向両側の壁面に表面まで延出する電極を形成する工程
と、該電極が形成された該シリコン基板を、少なくとも
上記各角穴の長手方向中心点近傍を通る幅方向に切断し
てレンズ付半導体装置実装基板を形成する工程と、該レ
ンズ付半導体装置実装基板の上記壁面に位置する各電極
に、上記半導体装置を上記レンズ付半導体装置実装基板
の電極に対応する電極が対面し発光点がレンズ部側を向
くように配置して実装する工程、を含める半導体レーザ
・モジュールの製造方法によって解決される。
In the method of manufacturing a semiconductor laser module according to claim 1, a width substantially equal to the width of the semiconductor device according to claim 1 and a length in the front-rear direction of the semiconductor device are provided on one surface of the silicon substrate. Forming a square hole having a length of more than twice the length and a depth corresponding to the height of the semiconductor device, and forming a square hole on the back surface of the silicon substrate in the vicinity of each position corresponding to the wall surfaces on both sides in the longitudinal direction of the square hole. A step of forming a lens portion projecting from the back surface at a predetermined position, a step of forming electrodes extending to the front surface on the wall surfaces on both sides in the longitudinal direction of each of the square holes, and the silicon substrate having the electrodes formed thereon, At least a step of forming a semiconductor device mounting board with a lens by cutting in the width direction passing through the vicinity of the longitudinal center point of each of the square holes, and the semiconductor on each electrode located on the wall surface of the lens-equipped semiconductor device mounting board. Equipment Step electrodes corresponding to the electrodes of the semiconductor device mounting substrate with serial lens facing to the light emitting point is implemented disposed such that the lens unit side, is solved by the method for manufacturing a semiconductor laser module including a.

【0008】[0008]

【作用】レーザ光を無駄なく収斂させまたは平行化させ
るためのレンズ部をLDを位置決めして添着する基体と
一体化形成すると、レーザ光の光軸とレンズ部の中心と
の三次元方向にわたる調整をなくすことができる。
When the lens part for converging or collimating the laser light without waste is integrally formed with the substrate for positioning and attaching the LD, the adjustment of the optical axis of the laser light and the center of the lens part over the three-dimensional direction. Can be eliminated.

【0009】そこで本発明では、 (110)シリコン基板の
片面には上述したLDがそのP電極全面で添着し得るよ
うな幅と深さの壁面を持つ凹穴を形成すると共に、発光
領域(発光点)が該シリコン基板の他面側を向くように
該壁面に添着された上記LDの該発光点と対応する該シ
リコン基板他面側の領域に該LDからのレーザ光を収斂
しまたは平行化し得る凸のレンズ部を形成した基体を使
用して所要の半導体レーザ・モジュールを構成するよう
にしている。
Therefore, according to the present invention, a concave hole having a wall surface with a width and a depth such that the LD can be attached to the entire surface of the P electrode is formed on one surface of the (110) silicon substrate, and a light emitting region (light emitting region) is formed. Point) faces the other surface of the silicon substrate and converges or collimates the laser light from the LD on a region on the other surface of the silicon substrate corresponding to the light emitting point of the LD attached to the wall surface. The required semiconductor laser module is constructed by using the substrate on which the obtained convex lens portion is formed.

【0010】このことは、基体における該LDの添着部
となる上記凹穴壁面とレンズ部とが一体化形成されてい
ることから、添着後のLD発光点ひいてはレーザ光光軸
と該レンズ部とが調整なしに合致させられることを意味
する。
This means that the wall surface of the concave hole, which serves as the attachment portion of the LD in the substrate, and the lens portion are integrally formed. Therefore, the LD emission point after attachment, that is, the laser light optical axis and the lens portion are formed. Means to be matched without adjustment.

【0011】従って、従来の半導体レーザ・モジュール
で少なくとも必要としたレーザ光光軸と球レンズの中心
間の位置調整作業をレンズホルダ等の機械的部材と共に
なくすことができて、モジュールとしての組立工数や部
材の削減による生産性向上を期待することができる。
Therefore, the position adjustment work between the optical axis of the laser beam and the center of the spherical lens, which is at least required in the conventional semiconductor laser module, can be eliminated together with mechanical members such as a lens holder, and the number of assembly steps as a module is increased. It can be expected that productivity will be improved by reducing the number of parts and materials.

【0012】[0012]

【実施例】図1は本発明の半導体レーザ・モジュールを
製造方法と共に説明する図(その1)であり、図2は本
発明の半導体レーザ・モジュールを製造方法と共に説明
する図(その2)である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram (No. 1) for explaining a semiconductor laser module of the present invention together with a manufacturing method, and FIG. 2 is a diagram (No. 2) for explaining a semiconductor laser module of the present invention together with a manufacturing method. is there.

【0013】また図3は他の実施例を説明する図であ
る。先ず、本発明になる半導体レーザ・モジュール3を
図1と図2で順を追って説明する。
FIG. 3 is a diagram for explaining another embodiment. First, the semiconductor laser module 3 according to the present invention will be described step by step with reference to FIGS.

【0014】図1の(1) は斜視図(1′) で示す (110)シ
リコン基板31を例えば矢印a〜a′で切断した断面図で
あり、その表面は通常の熱酸化技術による酸化膜(SiO2)
32で例えば2μm 程度の厚さに被覆されている。
FIG. 1A is a cross-sectional view of the (110) silicon substrate 31 shown in the perspective view (1 ') taken along arrows a to a', the surface of which is an oxide film formed by a conventional thermal oxidation technique. (SiO 2 )
It is coated with 32 to a thickness of, for example, about 2 μm.

【0015】そこで、該酸化膜32上に幅が後述するLD
4の幅a1とほぼ等しいb1で長さが該LD4の厚さa2の2
倍以上のb2である角形の窓が整列するように通常のポジ
形レジストをパターン形成した後、例えば四フッ化炭素
(CF4) 等のガスでドライエッチングすると上述した窓か
ら露出する酸化膜32の領域窓パターン32a としてエッチ
ング除去されるので、上記ポジ形レジストを取り除くこ
とで(2) に示す状態とすることができる。
Therefore, an LD whose width will be described later is formed on the oxide film 32.
The width a 1 of the LD 4 is approximately equal to the width b 1 and the length is 2 of the thickness a 2 of the LD 4.
After patterning a regular positive resist so that the square windows that are more than double b 2 are aligned, for example carbon tetrafluoride
When dry etching is performed with a gas such as (CF 4 ), it is etched away as the region window pattern 32a of the oxide film 32 exposed from the above-mentioned window, and therefore the state shown in (2) can be obtained by removing the positive resist. it can.

【0016】次いで、例えば“エチレンジアミン+ピロ
カテコール+水〔NH2(CH2)2NH2+C6H4(OH)2 +H2O 〕”
の如く面選択性のあるエッチング液を使用し、上記酸化
膜32から露出する (110)シリコン基板面を上記LD4の
高さa3とほぼ等しい深さb3までエッチングするとほぼ直
方体状の角穴31a を掘ることができるので、上記酸化膜
32を例えばフッ酸(F) で取り除いて(3) に示す状態とす
る。
Then, for example, "ethylenediamine + pyrocatechol + water [NH 2 (CH 2 ) 2 NH 2 + C 6 H 4 (OH) 2 + H 2 O]"
When a surface of the silicon substrate exposed from the oxide film 32 is etched to a depth b 3 approximately equal to the height a 3 of the LD 4 by using a surface selective etching solution as shown in FIG. 31a can be dug, so the above oxide film
32 is removed with, for example, hydrofluoric acid (F) to obtain the state shown in (3).

【0017】(3′) はこのときの状態を示した斜視図で
ある。一方、かかるシリコン基板面に該面から突出する
レンズ部を形成する方法は、例えば「電子情報通信学会
・信学技報・OQE92-173(1993-02) ・43〜48頁」に記
載された公知技術を利用することで実現することができ
る。
(3 ') is a perspective view showing the state at this time. On the other hand, a method for forming a lens portion projecting from the surface of the silicon substrate is described in, for example, "Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, IEICE Technical Report, OQE 92-173 (1993-02), pages 43 to 48". It can be realized by using a known technique.

【0018】すなわち、先ず通常のフォトリソグラフィ
技術によって上記シリコン基板裏面側の上記穴31a の長
さ方向両端の壁面近傍にフォトレジスト33を円形にパタ
ーニング形成して(4) に示す状態とする。
That is, first, a photoresist 33 is circularly patterned and formed in the vicinity of the wall surfaces at both ends in the length direction of the hole 31a on the back surface side of the silicon substrate by a normal photolithography technique to obtain the state shown in (4).

【0019】そこで該フォトレジスト形成域を例えば 2
00℃程度に加熱して該フォトレジスト33を溶融させる
と、該フォトレジスト33はその表面張力で半球状突起33
a を形成して(5) に示す状態となる。
Therefore, the photoresist forming area is set to, for example, 2
When the photoresist 33 is melted by heating to about 00 ° C., the surface tension of the photoresist 33 causes the hemispherical projections 33 to be formed.
Form a and enter the state shown in (5).

【0020】次いで、通常のイオンビームエッチングで
該シリコン基板面を一様にエッチングすると、上記フォ
トレジスト33の半球状突起33a とほぼ等しい形状のレン
ズ部31b を該基板面に転写できて(6) の状態にすること
ができる。
Next, when the surface of the silicon substrate is uniformly etched by ordinary ion beam etching, the lens portion 31b having a shape substantially equal to the hemispherical projection 33a of the photoresist 33 can be transferred onto the surface of the substrate (6). Can be in the state of.

【0021】(6′) はこのときの状態を示した斜視図で
ある。なおこの場合のレンズ部31b の中心線(光軸)31
c はLD4に対応させる意味から、園内拡大図(6″) に
示す如く角穴31a の長手方向端面 31a′から後述する所
定距離“c”だけ内側に位置するように設定する。
(6 ') is a perspective view showing the state at this time. In this case, the center line (optical axis) of the lens part 31b 31
In order to correspond to LD4, c is set so as to be located a predetermined distance "c" described later from the longitudinal end face 31a 'of the rectangular hole 31a as shown in the enlarged view (6 ") in the garden.

【0022】次いで、該シリコン基板全面に厚さ2300Å
程度の酸化膜(SiO2)を形成した後、図2の(7) に示す如
く上記各穴31a の長手方向各片側端面 31a′-1のみが露
出し得る窓34a を備えた蒸着マスク34による角度αの通
常の斜め蒸着技術で、上記片側端面 31a′-1と表面の一
部にチタン(Ti), 金(Au)等の電極35-1をパターン形成す
る。
Next, a thickness of 2300Å is applied to the entire surface of the silicon substrate.
After forming an oxide film (SiO 2 ) to a certain extent, as shown in FIG. 2 (7), a vapor deposition mask 34 having a window 34a in which only one end face 31a ' -1 in the longitudinal direction of each hole 31a can be exposed is formed. An electrode 35 -1 made of titanium (Ti), gold (Au) or the like is patterned on the one end face 31a ' -1 and a part of the surface by a normal oblique vapor deposition technique with an angle α.

【0023】続いて、上記各角穴31a の長手方向各他壁
面 31a′-2と表面の一部に同じ蒸着マスク34による逆方
向の斜め蒸着技術で上記同様の電極35-2をパターン形成
すると(8) の状態になる。
Subsequently, the same electrode 35-2 as described above is patterned on the other wall surfaces 31a'- 2 in the longitudinal direction of each of the square holes 31a and a part of the surface by the oblique deposition technique in the opposite direction by the same deposition mask 34. The state becomes (8).

【0024】そこで、上記各角穴31a の長手方向各中心
点を結ぶ線A1と該長手方向で隣接する角穴間各中心点を
結ぶ線A2とで該シリコン基板31を例えばダイシング・ソ
ー等で切断して分離することで、レンズ付半導体装置実
装基板3′を(9) で示す斜視図のように得ることができ
る。
Therefore, the silicon substrate 31 is formed by, for example, a dicing saw with a line A 1 connecting the center points of the square holes 31a in the longitudinal direction and a line A 2 connecting the center points of adjacent square holes in the longitudinal direction. The semiconductor device mounting substrate 3'with a lens can be obtained by cutting the substrate with a lens or the like to separate it as shown in the perspective view of (9).

【0025】他方、上記各電極35-1, 35-2に添着される
LD4は上述したように幅a1・前後方向長さ(以下文中
では厚さとする)a2・高さa3の大きを持つ板状で片面に
はN電極4aがまた他面にはP電極4bがそれぞれ形成され
ていると共に、図示上面中央部のP電極側に発光点4cが
設けられているものである。
On the other hand, the LD 4 attached to each of the electrodes 35 -1 , 35 -2 has a size of width a 1 , length in the front-rear direction (hereinafter referred to as thickness) a 2 and height a 3 as described above. It has a plate shape having an N electrode 4a on one surface and a P electrode 4b on the other surface, and a light emitting point 4c is provided on the P electrode side at the center of the upper surface in the figure.

【0026】なお、図1の(6″) で説明したレンズ部31
b の中心線31c と穴31a の長手方向端面 31a′との隔た
り“c”は、上記各電極電極35-1, 35-2の厚さをc1
し、上記LD4における発光点4cのP電極面からの隔た
りをc2としたときに、“c=c1+c2”を満足するように
設定したものである。
The lens unit 31 described in (6 ") of FIG.
The distance "c" between the center line 31c of b and the end face 31a 'in the longitudinal direction of the hole 31a is defined by the thickness of each of the electrode electrodes 35 -1 , 35 -2 as c 1 and the P electrode of the light emitting point 4c of the LD 4 described above. It is set to satisfy "c = c 1 + c 2 " when the distance from the surface is c 2 .

【0027】そこで、該LD4のP電極4bが上記電極35
-1または35-2と接するように図示矢印Bの如く反転させ
た状態で例えば 300℃の熱ボンディング技術等で接続す
ることで、(10)で示すようにLD4が実装された所要の
半導体レーザ・モジュール3を整列した状態で得ること
ができる。
Therefore, the P electrode 4b of the LD 4 is the electrode 35
-1 or 35 -2 , the semiconductor laser with the LD4 mounted as shown in (10) is formed by connecting it in the inverted state as shown by the arrow B in the figure by, for example, a thermal bonding technique at 300 ° C. -The module 3 can be obtained in an aligned state.

【0028】かかる半導体レーザ・モジュール3では、
LD4の幅a1と基板角穴31a の幅b1がほぼ等しいので特
別な注意を払うことなく容易に位置決めして実装し得る
と共に該LD4の発光点4cと上述したレンズ部31b の中
心が対応して位置するので、基板側電極35とLD4のP
電極4bとの間に所定の電位を印加することで該LD4の
発光点4cから射出するレーザ光を無駄なくレンズ部31b
に入射させることができて該レーザ光の効率のよい収斂
または平行化を実現することができる。
In this semiconductor laser module 3,
Since the width a 1 and a width b 1 of the substrate rectangular hole 31a of the LD4 is substantially equal correspondence easily center of the lens portion 31b described above and the light emitting point 4c of the LD4 the positioning to be implemented without paying special attention Since the substrate side electrode 35 and LD4 P
By applying a predetermined potential between the electrode 4b and the electrode 4b, the laser light emitted from the light emitting point 4c of the LD 4 can be used without waste.
The laser beam can be made incident on the laser beam and the laser beam can be efficiently converged or collimated.

【0029】なお図2の(10)で示した半導体レーザ・モ
ジュールは複数の光ファイバに対応し得るようにアレイ
化されているままを示しているが、図5で説明した半導
体レーザ・モジュール2のように1個の光ファイバに対
応させるときには、アレイ化された上記半導体レーザ・
モジュールを個々のモジュール3に切断分離することで
対応させられるので、複数の半導体レーザ・モジュール
3が一括して形成できるメリットがある。
Although the semiconductor laser module shown in FIG. 2 (10) is shown as being arrayed so as to be compatible with a plurality of optical fibers, the semiconductor laser module 2 explained in FIG. When it corresponds to one optical fiber like
Since the modules can be dealt with by cutting and separating them into individual modules 3, there is an advantage that a plurality of semiconductor laser modules 3 can be collectively formed.

【0030】他の実施例を示した図3は、例えば「日本
オプトメカトロニクス協会発行の雑誌“光技術コンタク
ト”・Vol.30.No12(1992) ・15〜22頁」に記載された公
知技術に基づく平板マイクロレンズを使用して所要の半
導体レーザ・モジュールを構成した場合を示したもので
ある。
FIG. 3 showing another embodiment shows a known technique described in, for example, "Magazine" Optical Technology Contact "published by Japan Optomechatronics Association, Vol.30. No12 (1992), pages 15-22". It shows a case where a required semiconductor laser module is constructed by using a flat plate microlens based on the above.

【0031】すなわち図3でこの場合の半導体レーザ・
モジュールは、図1で説明した (110)シリコン基板31を
図1の加工技術を利用して形成したシリコン基板52と上
述した平板マイクロレンズ53とを接着一体化した基板51
をベースとして構成されている。
That is, in FIG. 3, the semiconductor laser in this case
The module is a substrate 51 in which a silicon substrate 52 formed by using the (110) silicon substrate 31 described in FIG. 1 by using the processing technique in FIG. 1 and the above-described flat plate microlens 53 are bonded and integrated.
Is configured as a base.

【0032】先ず図3の(3-1) は、図1の(1) と等しく
表面が酸化膜(SiO2)32で覆われた (110)シリコン基板31
である。そこで図1の(2) で説明した工程を経て上記酸
化膜(SiO2)32に窓パターン32aを形成して図3の(3-2)
に示す状態とする。
First, (3-1) of FIG. 3 is the same as (1) of FIG. 1 and the (110) silicon substrate 31 whose surface is covered with an oxide film (SiO 2 ) 32.
Is. Therefore, the window pattern 32a is formed on the oxide film (SiO 2 ) 32 through the process described in FIG. 1 (2) to form (3-2) in FIG.
The state is shown in.

【0033】次いで、前述したエチレンジアミン・ピロ
カテコール等の面選択性のあるエッチング液で上記窓パ
ターン32a から露出する基板領域を厚さ方向がなくなる
までエッチング除去すると、図1で説明した角穴31a が
貫通した角孔52a に変わったシリコン基板52を(3-3) に
示すように得ることができる。
Then, the area of the substrate exposed from the window pattern 32a is removed by etching with a surface-selective etching solution such as ethylenediamine / pyrocatechol described above until the thickness direction disappears, and the square hole 31a described in FIG. 1 is removed. It is possible to obtain the silicon substrate 52, which is changed to the penetrating square hole 52a, as shown in (3-3).

【0034】一方図の (3-1)′は、例えば透明なガラス
基板53′の表面に蒸着等手段で金属マスク53a を形成し
た後、通常のフォトリソグラフィ技術によって図1のフ
ォトレジスト33と同じ位置にほぼ同じ大きさの開口 53
a′を設けたものである。
On the other hand, (3-1) 'in the figure is the same as the photoresist 33 shown in FIG. 1 after the metal mask 53a is formed on the surface of the transparent glass substrate 53' by means of vapor deposition or the like and then by the ordinary photolithography technique. Around the same size in position 53
a'is provided.

【0035】そこで、該基板53′を例えば硝酸タリウム
( TlNO3 )等の溶融塩に浸したときのイオン交換で、上
記開口 53a′の近傍のみに (3-2)′に示す如き半球状の
レンズ効果域53″を形成することができる。
Then, the substrate 53 'is made of, for example, thallium nitrate.
By performing ion exchange when immersed in a molten salt such as (TlNO 3 ), a hemispherical lens effect region 53 ″ as shown in (3-2) ′ can be formed only in the vicinity of the opening 53a ′.

【0036】従ってその後金属マスク53a を剥離するこ
とで、図1の(6) におけるレンズ部31b と同じ位置にレ
ンズ効果域53″を備えた平板マイクロレンズ53を (3-
3)′に示すように形成することができる。
Therefore, by peeling off the metal mask 53a after that, the flat plate microlens 53 having the lens effect area 53 ″ at the same position as the lens portion 31b in FIG.
It can be formed as shown in 3) ′.

【0037】そこで、該平板マイクロレンズ53の裏面
(図では下面)側が上記シリコン基板52と接するよう
に、各レンズ効果域53″と角孔52a を対応させた位置で
両者をUV硬化性接着剤等で接着一体化させることで、
(3-4) に示す基板51を構成することができる。
Therefore, a UV curable adhesive is applied to each of the lens effect areas 53 "and the square holes 52a at positions corresponding to each other so that the back surface (lower surface in the figure) side of the flat plate microlens 53 is in contact with the silicon substrate 52. By bonding and integrating with, etc.,
The substrate 51 shown in (3-4) can be constructed.

【0038】なおこの場合のUV硬化性接着剤による接
着を、 1100 ℃程度の熱圧着で接合させても同様の基板
51を得ることができる。そしてこの場合のレンズ効果域
53″の中心線(光軸)と上記角孔長手方向の端面 52a′
とが“c”の隔たりを持っていることは、図1の(6″)
の場合と同様である。
Even if the UV-curable adhesive in this case is bonded by thermocompression bonding at about 1100 ° C., the same substrate
You can get 51. And the lens effect range in this case
53 ″ center line (optical axis) and the end face 52a ′ in the longitudinal direction of the square hole
The fact that there is a “c” gap between and means that it is (6 ″) in FIG.
Is the same as

【0039】なお上述した基板51は、図3の(3-1) で示
した (110)シリコン基板31と図3の(3-3)′で示した平
板マイクロレンズ53とを上記手段で接着した後、図1の
(2)で説明した工程で該 (110)シリコン基板31の表面に
窓パターン32a を持つ酸化膜(SiO2)32を形成し、更に
(110)シリコン基板31の露出域を面選択性のあるエッチ
ング液でその厚さがなくなるまでエッチング除去しても
得ることができる。
In the above-mentioned substrate 51, the (110) silicon substrate 31 shown in (3-1) of FIG. 3 and the flat plate microlens 53 shown in (3-3) 'of FIG. 3 are bonded by the above means. After that,
An oxide film (SiO 2 ) 32 having a window pattern 32a is formed on the surface of the (110) silicon substrate 31 in the step described in (2), and
The exposed area of the (110) silicon substrate 31 can also be obtained by etching away with an etchant having surface selectivity until the thickness of the silicon substrate 31 is reduced.

【0040】次いで、図2の(7) と(8) で説明した工程
を経た後、図1に示したLD4を図2の(9) 同様に矢印
Cのように該基板51に導電接着剤等で添着して実装し、
更に図2で説明したA1,A2 線で切断することで、LD4
が実装された所要の半導体レーザ・モジュール5を(3-
5) に示すように得ることができる。
Next, after the steps described in (7) and (8) of FIG. 2 are performed, the LD 4 shown in FIG. 1 is attached to the substrate 51 by a conductive adhesive as indicated by arrow C as in (9) of FIG. Etc.
Further, by cutting along the lines A 1 and A 2 described in FIG.
The required semiconductor laser module 5 mounted with (3-
5) can be obtained.

【0041】かかる半導体レーザ・モジュール5では、
LD4実装位置とレンズ効果域53″との間にシリコン基
板の不透明域がないので、例えば可視光線を射出するL
EDや可視光線に近い波長光を射出する半導体装置等に
も適用させられるメリットがある。
In such a semiconductor laser module 5,
Since there is no opaque area of the silicon substrate between the LD4 mounting position and the lens effect area 53 ″, for example, L that emits visible light
There is a merit that it can be applied to a semiconductor device that emits light having a wavelength close to that of ED and visible light.

【0042】[0042]

【発明の効果】上述の如く本発明により、レーザ光を収
斂または平行化させるためのレンズ部を上記LDを位置
決めして添着する基体と一体化形成してモジュールとし
ての組立工数の削減による生産性向上を図った半導体レ
ーザ・モジュールとその製造方法を提供することができ
る。
As described above, according to the present invention, the lens portion for converging or collimating the laser beam is integrally formed with the substrate for positioning and adhering the LD, thereby reducing the man-hours for assembling the module to improve productivity. An improved semiconductor laser module and a method of manufacturing the same can be provided.

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

【図1】 本発明の半導体レーザ・モジュールを製造方
法と共に説明する図(その1)。
FIG. 1 is a diagram (No. 1) for explaining the semiconductor laser module of the present invention together with the manufacturing method.

【図2】 本発明の半導体レーザ・モジュールを製造方
法と共に説明する図(その2)。
FIG. 2 is a diagram (No. 2) for explaining the semiconductor laser module of the present invention together with the manufacturing method.

【図3】 他の実施例を説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating another embodiment.

【図4】 従来の半導体レーザ・モジュールの構成例を
示す概略図。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration example of a conventional semiconductor laser module.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3,5 半導体レーザ・モジュール 3′,51 レンズ付半導体装置実装基板 4 レーザ・ダイオード 4a N電極 4b P
電極 4c 発光領域(発光点) 31,52 (110)シリコン基板 31a,52a 角穴 31a′,31a′-1,31a′
-2,52a′ 壁面 31b レンズ部 31c 中
心線(光軸) 32 酸化膜 32a 窓
パターン 33 フォトレジスト 33a 半
球状突起 34 蒸着マスク 34a 窓 35, 35-1, 35-2 電極 51 レンズ付半導体装置実装基板 53 平板マイクロレンズ 53′ ガラス基板 53″ レ
ンズ効果域 53a 金属マスク 53a ′ 開口
3,5 Semiconductor laser module 3 ', 51 Semiconductor device mounting board with lens 4 Laser diode 4a N electrode 4b P
Electrode 4c Light emitting area (light emitting point) 31,52 (110) Silicon substrate 31a, 52a Square hole 31a ', 31a' -1 , 31, a '
-2 , 52a 'Wall surface 31b Lens part 31c Center line (optical axis) 32 Oxide film 32a Window pattern 33 Photoresist 33a Hemispherical protrusion 34 Evaporation mask 34a Window 35, 35 -1 , 35 -2 Electrode 51 Semiconductor device with lens mounted Substrate 53 Flat microlens 53 ′ Glass substrate 53 ″ Lens effect area 53a Metal mask 53a ′ Aperture

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体装置から射出するレーザ光を光フ
ァイバに進入せしめる半導体レーザ・モジュールであっ
て、 背向する前後面に電極が設けられ該前後方向中間域の幅
方向表面中央部近傍に設けられた発光領域から高さ方向
にレーザ光を射出する上記半導体装置と、 シリコン基板素材の表面に形成された溝と裏面に形成さ
れたレンズ部とを有するレンズ付半導体装置実装基板と
からなり、 該レンズ付半導体装置実装基板の溝は、前記半導体装置
の幅にほぼ等しい幅と該半導体装置の高さにほぼ等しい
深さと該半導体装置の前後方向長さを越える長さを有
し、 該溝の長さ方向壁面に形成された上記シリコン基板素材
の表面にまで延出する電極には、該電極に対応する上記
半導体装置の電極が接するようにまた前記レンズ部側に
レーザ光が射出するように該半導体装置が実装され、 前記レンズ部が該半導体装置の射出光と対応する位置に
形成されていることを特徴とする半導体レーザ・モジュ
ール。
1. A semiconductor laser module for allowing a laser beam emitted from a semiconductor device to enter an optical fiber, wherein electrodes are provided on the front and rear surfaces facing back, and the electrodes are provided in the vicinity of the central portion in the width direction surface of the front-rear intermediate region. The semiconductor device emitting laser light in the height direction from the light emitting region, and a lens-equipped semiconductor device mounting substrate having a groove formed on the front surface of the silicon substrate material and a lens portion formed on the back surface, The groove of the semiconductor device mounting board with lens has a width substantially equal to the width of the semiconductor device, a depth substantially equal to the height of the semiconductor device, and a length exceeding the length in the front-rear direction of the semiconductor device. The laser beam is formed on the lens portion side so that the electrode extending to the surface of the silicon substrate material formed on the wall surface in the length direction of the semiconductor device contacts the electrode of the semiconductor device corresponding to the electrode. Is the semiconductor device is implemented to output, semiconductor laser module in which the lens unit is characterized in that it is formed at a position corresponding to the emitted light of the semiconductor device.
【請求項2】 請求項1記載のレンズ付半導体装置実装
基板が、 半導体装置の高さを越える厚さのブロック状で、該半導
体装置の幅にほぼ等しい幅を保ったまま片側の辺まで延
びる切り欠けが該半導体装置の前後方向長さを越える長
さで形成され、該切り欠け最奥部の壁面に前記表面まで
延出する電極が形成されたシリコン基板と、 該シリコン基板の上記切り欠け最奥部の壁面と対応する
各位置近傍の裏面側所定位置にレンズ部が埋設された平
板マイクロレンズ、 との接合でなることを特徴とする半導体レーザ・モジュ
ール。
2. The lens-equipped semiconductor device mounting board according to claim 1, which has a block shape having a thickness exceeding the height of the semiconductor device and extends to one side while maintaining a width substantially equal to the width of the semiconductor device. A silicon substrate in which a notch is formed with a length exceeding the length in the front-rear direction of the semiconductor device, and an electrode extending to the surface is formed on a wall surface of the deepest part of the notch, and the notch of the silicon substrate. A semiconductor laser module, comprising: a flat plate microlens in which a lens portion is embedded at a predetermined position on the back surface near each position corresponding to the innermost wall surface.
【請求項3】 請求項1記載の半導体レーザ・モジュー
ルの製造方法であって、 シリコン基板の片側表面に、請求項1記載の半導体装置
の幅にほぼ等しい幅と該半導体装置の前後方向長さの2
倍を越える長さと該半導体装置の高さに対応する深さと
を持つ角穴を形成する工程と、 該シリコン基板裏面の上記各角穴の長手方向両側の壁面
と対応する各位置近傍の所定位置に該裏面から突出する
レンズ部を形成する工程と、 上記各角穴の長手方向両側の壁面に表面まで延出する電
極を形成する工程と、 該電極が形成された該シリコン基板を、少なくとも上記
各角穴の長手方向中心点近傍を通る幅方向に切断してレ
ンズ付半導体装置実装基板を形成する工程と、 該レンズ付半導体装置実装基板の上記壁面に位置する各
電極に、上記半導体装置を上記レンズ付半導体装置実装
基板の電極に対応する電極が対面し発光点がレンズ部側
を向くように配置して実装する工程、 を含めることを特徴とする半導体レーザ・モジュールの
製造方法。
3. The method for manufacturing a semiconductor laser module according to claim 1, wherein a width substantially equal to the width of the semiconductor device according to claim 1 and a length in the front-rear direction of the semiconductor device are provided on one surface of the silicon substrate. Of 2
A step of forming a square hole having a length more than double and a depth corresponding to the height of the semiconductor device, and a predetermined position near each position corresponding to the wall surfaces on both sides in the longitudinal direction of the square hole on the back surface of the silicon substrate A step of forming a lens portion protruding from the back surface, a step of forming electrodes extending to the front surface on the wall surfaces on both sides in the longitudinal direction of each of the square holes, and at least the silicon substrate having the electrodes formed thereon, A step of forming a semiconductor device mounting board with a lens by cutting in the width direction passing through the vicinity of the center point in the longitudinal direction of each square hole, and the above semiconductor device on each electrode located on the wall surface of the semiconductor device mounting board with a lens. A method of manufacturing a semiconductor laser module, comprising a step of arranging and mounting an electrode corresponding to an electrode of the semiconductor device mounting board with a lens facing each other so that a light emitting point faces a lens part side.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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