JPH09145965A - 光モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、光素子における出射部または
出射部を基板上の形成された光導波路に対して正確に位
置が合わせられて光素子を基板上に接合搭載された光モ
ジュールを製造できるようにした光モジュールの製造方
法を提供することにある。 【解決手段】本発明は、基板および光素子を透過する光
を前記基板の表面側または裏面側から照射し、前記基板
および光素子を通して得られる基板の接合面上に形成さ
れた第１の位置合わせマーカーと光素子の接合面上に形
成された第２の位置合わせマーカーとの画像信号を検出
し、この検出された画像信号に基づいて前記光素子にお
ける出射部または出射部を前記基板上に形成された光導
波路に対して位置合わせして、前記光素子の接合面に形
成された上側電極と前記基板上の接合面に形成された下
側電極との間において接合して光モジュールを製造する
ことを特徴とする光モジュールの製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上にレーザー
ダイオード（ＬＤ）やホトダイオード（ＰＤ）等の光素
子を位置合わせして組立（接合搭載）して光モジュール
を製造する光モジュールの製造方法および基板上に光素
子を接合搭載して構成した光モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】光モジュールを組立（接合搭載）する光
モジュールの製造方法における基板上への光素子の位置
決め搭載方法として、１９９４年信学全春期大Ｃ−２９
２「画像認識によるＬＤ位置決め実装方式」（第１の従
来技術）に記載されている方法が知られている。この第
１の従来技術は、ＬＤとＳｉ基板の光路をはさんで２個
の円形のマーカーをホトリソグラフィーによるパターニ
ングで設けて、双方のマーカー（いれこになっており、
片方のマーカーの影がもう一方のくり抜き穴にはまる構
成となっている。）を赤外線画像で検出して位置ずれを
測定して、位置合わせを行うものである。この方式では
画像検出の分解能を補うため、それぞれのマーカーの面
積重心を計算して位置ずれを算出している。また特開平
４−１０２８１０号公報（第２の従来技術）においても
知られている。この第２の従来技術にも、発光素子の接
合面上に形成された上側電極のメサ・ストライプ構造の
溝の中央に基板の接合面上に形成された下側電極の位置
合わせマーカーを合わせることにより基板上に形成され
た光導波路のコアと発光素子の活性領域とが正確に位置
合わせされて発光素子が基板に接合されることが記載さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記いずれの従来技術
においても、マーカーがいれこであるため、初期位置の
ずれが大きいと、発光素子側のマーカーが基板側のマー
カーの外側と重なり、発光素子側のマーカーの検出が困
難となって、位置測定に支障を来すことが生じる。そし
て、片側のマーカー対に重なり合いがない場合でも、方
向のずれが検出できないため、位置合わせ作業は続行で
きない。

【０００４】本発明の目的は、上記課題を解決すべく、
光素子における出射部または出射部を基板上の形成され
た光導波路に対して正確に位置が合わせられて光素子を
基板上に接合搭載された光モジュールを製造できるよう
にした光モジュールの製造方法を提供することにある。
また本発明の他の目的は、基板側の位置合わせマーカー
と光素子側の位置合わせマーカーとの間において、初期
位置のずれが大きくても透過光学画像に基づいて高精度
の位置合わせを可能にして、光素子における出射部また
は出射部を基板上の形成された光導波路に対して正確に
位置が合わせられて光素子を基板上に接合搭載された光
モジュールを製造できるようにした光モジュールの製造
方法を提供することにある。また本発明の他の目的は、
光素子における出射部または出射部を基板上の形成され
た光導波路に対して正確に位置が合わせられて光素子を
基板上に接合搭載されて構成された光モジュールを提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、基板および光素子を透過する光を前記基
板の表面側または裏面側から照射し、前記基板および光
素子を通して得られる基板の接合面上に形成された第１
の位置合わせマーカーと光素子の接合面上に形成された
第２の位置合わせマーカーとの画像信号を検出し、この
検出された画像信号に基づいて前記光素子における出射
部または出射部を前記基板上に形成された光導波路に対
して位置合わせして、前記光素子の接合面に形成された
上側電極と前記基板上の接合面に形成された下側電極と
の間において接合して光モジュールを製造することを特
徴とする光モジュールの製造方法である。また本発明
は、基板および光素子を透過する光を前記基板の表面側
または裏面側から照射し、前記基板および光素子を通し
て得られる互いに重ならないように基板の接合面上に形
成された第１の位置合わせマーカーと光素子の接合面上
に形成された第２の位置合わせマーカーとの画像信号を
検出し、この検出された画像信号に基づいて前記光素子
における出射部または出射部を前記基板上に形成された
光導波路に対して位置合わせして、前記光素子の接合面
に形成された上側電極と前記基板上の接合面に形成され
た下側電極との間において接合して光モジュールを製造
することを特徴とする光モジュールの製造方法である。

【０００６】また本発明は、基板および光素子を透過す
る光を前記基板の表面側または裏面側から照射し、前記
基板および光素子を通して得られる基板の接合面上に上
側電極から離して形成された第１の２次元位置合わせマ
ーカーと光素子の接合面上に下側電極から離して形成さ
れた第２の２次元位置合わせマーカーとの画像信号を検
出し、この検出された画像信号に基づいて前記光素子に
おける出射部または出射部を前記基板上の形成された光
導波路に対して２次元に位置合わせして、前記光素子の
接合面に形成された上側電極と前記基板上の接合面に形
成された下側電極との間において接合して光モジュール
を製造することを特徴とする光モジュールの製造方法で
ある。また本発明は、基板および光素子を透過する光を
前記基板の表面側または裏面側から照射し、前記基板お
よび光素子を通して得られる基板の接合面上に上側電極
から離して形成された第１の２次元位置合わせマーカー
と光素子の接合面上に下側電極から離して前記第１の２
次元位置合わせマーカーと重ならないように形成された
第２の２次元位置合わせマーカーとの画像信号を検出
し、この検出された画像信号に基づいて前記光素子にお
ける出射部または出射部を前記基板上の形成された光導
波路に対して２次元に位置合わせして、前記光素子の接
合面に形成された上側電極と前記基板上の接合面に形成
された下側電極との間において接合して光モジュールを
製造することを特徴とする光モジュールの製造方法であ
る。

【０００７】また本発明は、基板および光素子を透過す
る光を前記基板の表面側または裏面側から照射し、前記
基板および光素子を通して得られる基板の接合面上に上
側電極から離して形成された複数の第１の長方形位置合
わせマーカーと光素子の接合面上に下側電極から離して
形成された複数の第２の長方形位置合わせマーカーとの
画像信号を検出し、この検出された画像信号に基づいて
前記光素子における出射部または出射部を前記基板上の
形成された光導波路に対して２次元に位置合わせして、
前記光素子の接合面に形成された上側電極と前記基板上
の接合面に形成された下側電極との間において接合して
光モジュールを製造することを特徴とする光モジュール
の製造方法である。また本発明は、基板および光素子を
透過する光を前記基板の表面側または裏面側から照射
し、前記基板および光素子を通して得られる基板の接合
面上に上側電極から離して形成された複数の第１の長方
形位置合わせマーカーと光素子の接合面上に下側電極か
ら離して前記複数の第１の長方形位置合わせマーカーと
重ならないように形成された複数の第２の長方形位置合
わせマーカーとの画像信号を検出し、この検出された画
像信号に基づいて前記光素子における出射部または出射
部を前記基板上の形成された光導波路に対して２次元に
位置合わせして、前記光素子の接合面に形成された上側
電極と前記基板上の接合面に形成された下側電極との間
において接合して光モジュールを製造することを特徴と
する光モジュールの製造方法である。

【０００８】また本発明は、光導波路を有し、第１の接
合面上に下側電極を形成し、該下側電極から離して対称
軸を前記光導波路の光軸と平行にして透過光学画像に基
づいて位置合わせするための第１の２次元位置合わせマ
ーカーを前記第１の接合面上に形成した基板と、出射部
または出射部を有し、第２の接合面上に上側電極を形成
し、該上側電極から離して対称軸を前記出射部または出
射部の光軸と平行にして前記第１の２次元位置合わせマ
ーカーと重ならないような透過光学画像光に基づいて位
置合わせするための第１の２次元位置合わせマーカーを
前記第２の接合面上に形成した光素子とを備え、前記基
板の第１の接合面上の上側電極と前記光素子の第２の接
合面上の下側電極との間において接合して構成したこと
を特徴とする光モジュールである。

【０００９】また本発明は、光軸に平行な複数の長方形
からなる基板側の位置合わせマーカーの間隔を、光軸に
平行な複数の長方形からなる光素子側の位置合わせマー
カーの間隔よりも互いに重ならないように広くまたは狭
くして、各位置合わせのマーカーを基板の接合面上にお
よび光素子の接合面上の各々に形成したことを特徴とす
る。また本発明は、レーザーダイオード（ＬＤ）やホト
ダイオード（ＰＤ）等の光素子において、接合面上に電
極と離して形成する位置合わせマーカーの一方の端部
を、特に光の出射または入射する面と一致させることを
特徴とする。また本発明は、多数の光素子を作り込むウ
エハ上において、隣接する光素子間でこの光素子の分離
線を越えて二つの光素子にまたがるように２次元の例え
ば長方形の位置合わせマーカーを設けることを特徴とす
る。

【００１０】以上説明したように、本発明によれば、光
素子における出射部または出射部を基板上の形成された
光導波路に対して正確に位置が合わせられて光素子を基
板上に接合搭載された光モジュールを製造することがで
きる効果を奏する。また本発明によれば、基板側の位置
合わせマーカーと光素子側の位置合わせマーカーとの間
において、初期位置のずれが大きくても透過光学画像に
基づいて高精度の位置合わせを可能にして、光素子にお
ける出射部または出射部を基板上の形成された光導波路
に対して正確に位置が合わせられて光素子を基板上に接
合搭載された光モジュールを製造することができる効果
を奏する。また本発明によれば、光素子における出射部
または出射部を基板上の形成された光導波路に対して正
確に位置が合わせられて光素子を基板上に接合搭載され
て構成された光モジュールを実現することができる。ま
た本発明によれば、レーザーダイオード（ＬＤ）やホト
ダイオード（ＰＤ）等の光素子において、レーザー光が
出射または入射する端面は壁開によって形成されるた
め、この壁開面の位置はホトリソグラフィーなどによる
薄膜構造に対し±３０μｍ程度、精度の良い場合で±１
０μｍ程度の位置ばらつきを生じたとしても、光素子に
おける出射部または出射部を基板上の形成された光導波
路に対して光軸及び光軸と直角方向について正確に位置
合わせが行われるので、基板上の光導波路と光素子にお
ける出射部または出射部との間における光結合損失をな
くし、光モジュールとして大幅な性能向上を図ることが
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係る実施の形態について
図面を用いて説明する。ところで、光素子として、レー
ザーダイオード（ＬＤ）やホトダイオード（ＰＤ）の各
々と両方が形成されたものとがある。

【００１２】図１は、本発明に係る光モジュールの一実
施例における組立構成を示す斜視図である。図２は、本
発明に係る光モジュールの一実施例における組立時の上
面図で、説明のためにマーカーと電極も破線で示してい
る。即ち、光素子の内ＬＤ１を、基板（一部分のみ図
示）１０のＬＤ搭載ピット１１に搭載する構成となって
いる。ＬＤ１の接合面２には、上側電極４が形成され、
この上側電極４と離して位置合わせ用の複数本の長方形
状（直線状成分が２軸方向に有する形状）のマーカー５
が形成される。レーザー光の出射はＬＤ１の出射部（活
性領域）６からなされる。即ち、ＬＤ１の出射部（活性
領域）６から出射されるレーザー光の光軸を図２に一点
鎖線７で示す。基板１０にはレーザー光を導く光導波路
１２があり、ＬＤ１の出射レーザー光は、この光導波路
１２に入射する。即ち、基板１０上の光導波路１２とＬ
Ｄ１からのレーザ光の出射部とは光結合される。また基
板１０の接合面上に形成された下側電極１３は、ＬＤ１
の接合面２上に形成された上側電極４との間において、
例えばＡｕ／Ｓｎ等の接合材にて接合接続される。

【００１３】そして、位置合わせ用の複数本の長方形状
のマーカー５における長手方向の直線成分は、上記ＬＤ
１の出射部（活性領域）６の光軸７に対して平行で、且
つ対称に上側電極４から離して形成している。なおレー
ザーの出射は、複数本のマーカー５にはさまれた上側電
極４の細長く飛び出た部分４ａのすぐ上の部分６からな
される。基板１０のＬＤ搭載ピット１１内の接合面上に
も、下側電極１３と離して複数本の長方形状（直線状成
分が２軸方向に有する形状）のマーカー１４を形成して
いる。そして、位置合わせ用の複数本の長方形状のマー
カー１４における長手方向の直線成分は、上記光導波路
１２の光軸に対して平行で、且つ対称に下側電極１３か
ら離して形成している。そして図２に示すように、位置
合わせ用のマーカー１４と位置合わせ用のマーカー５と
は、基板１０とＬＤ１との間において相当位置ずれが生
じていても互いに重ならないように基板１０およびＬＤ
１の各々の接合面上に電極と離して配置されている。な
お、双方の位置合わせ用のマーカー５、１４は、必ずし
も光軸を中心として対称に配置する必要はない。その場
合、複数本の位置合わせ用のマーカー５、１４の対称軸
が、光軸からシフトすることになる。しかし、このシフ
ト量は予め定まっているので、位置合わせする際この決
められたシフト量を補正することによって基板１０上の
光導波路１２とＬＤ１の出射部と位置合わせすることが
できる。

【００１４】ところで、ＬＤ１の基材の材質はＩｎＰを
主成分とし、基板１０の基材の材質はＳｉで形成されて
いるため、赤外光に対して透明である。一方、双方の位
置合わせ用のマーカー５、１４は、各接合面に金属の導
電膜を成膜して、エッチング加工で電極と同時に形成さ
れる。そして、基板１０上の光導波路１２は、エッチン
グ加工された位置合わせ用のマーカー１４を基準にして
サブミクロンの高精度に形成される。ＬＤ１は、ウエハ
状態でウエハ上に形成された基準マークを基準にしてＬ
Ｄ素子構成を形成した後、接合面２に金属の導電膜を形
成してウエハ上に形成された基準マークを基準にして上
側電極４及び位置合わせ用のマーカー５をエッチング加
工で形成する。従って、ＬＤ１において、位置合わせ用
のマーカー５はレーザ光の出射部６を基準にしてサブミ
クロンの高精度に形成されることになる。このようにＬ
Ｄ１および基板１０の基材は、共に赤外光に対して透明
であり、しかも双方の位置合わせ用のマーカー５、１４
は共に電極と同じ金属の導電膜で形成されているので、
赤外光をＬＤ１の表面側または基板１０の裏側から照明
することにより、双方の位置合わせ用のマーカー５、１
４についての赤外光による透過画像を検出器３７により
明瞭に、即ち高解像度で認識することができる。

【００１５】そして、ＬＤ１の接合面２の上側電極４ま
たは基板１０の接合面の下側電極１３上にはＡｕ／Ｓｎ
等の接合材膜（接合材層）が形成される。次にＬＤ１
を、基板１０のＬＤ搭載ピット１１に接合搭載して組立
て製造することについて説明する。図３には、組立装置
の概略構成を示す。まず上記の如く製造された基板１０
を、例えばＸ，Ｙ微動ステージ３１上に位置決めして載
置する。他方上記の如く製造されて位置決めされたＬＤ
（発光素子）１を例えば搬送アーム３２の先に設けられ
たチャック３３で吸着して上記基板１０のＬＤ搭載ピッ
ト１１内に搬送して停止させて基板１０の接合面（下側
電極１３が形成された面）とＬＤ１の接合面２（上側電
極４が形成された面）とを軽く接触させるかまたは僅か
な間隙が生じるように対向させる。次に赤外光光源３４
から出射された赤外光を集光レンズ３５により集光させ
て平行光で基板１０の裏側から照射し、透過光に基づく
位置合わせ用のマーカー５、１４の像をＮＡが０．３〜
０．４程度で、倍率が１５〜３０倍程度の顕微鏡用対物
レンズ３６で拡大して結像させ、この結像した位置合わ
せ用のマーカー５、１４の画像を検出器（ＴＶカメラ等
の２次元イメージセンサ）３７で受光して位置合わせ用
のマーカー５、１４の画像信号を得ることができる。

【００１６】そして、ＣＰＵ３８は、上記検出器３７か
ら得られる位置合わせ用のマーカー５、１４の画像信号
（図４にはＹ方向の一走査線の画像信号４６を示す。図
５にはあるマーカー上のＸ方向の一走査線の画像信号５
１を示す。）に基づいて各位置合わせ用のマーカー５、
１４における各長方形形状に対してＹ方向及びＸ方向の
多数のエッジの位置座標を算出し、算出された各長方形
形状の多数個のエッジ位置座標に対して直線近似を行う
ことで、精度よく各マーカ５、１４における各長方形形
状に対してＹ方向及びＸ方向の平均的なエッジ位置を算
出し、これら算出された各長方形形状のＹ方向及びＸ方
向の平均的なエッジ位置から、各位置合わせ用のマーカ
ー５、１４のＹ方向の中心位置ｙ5，ｙ14からＹ方向の
位置ずれΔｙ＝（ｙ5−ｙ14）を算出すると共に各位置
合わせ用のマーカー５、１４における各長方形形状のＸ
方向の中心位置ｘ5a，ｘ5b；ｘ14a，ｘ14bからＸ方向の
位置ずれΔｘ＝（（ｘ5a＋ｘ5b）／２−（ｘ14a＋ｘ14
b）／２）を算出する。また回転ずれΔθ＝ｔａｎ~¹(ｘ
14a−ｘ14b)／Ｌ14−ｔａｎ~¹(ｘ5a−ｘ5b)／Ｌ5 によ
って算出することができる。上記説明では、ＣＰＵ３８
は各位置合わせ用のマーカー５、１４から得られる画像
信号（図４にはＹ方向の一走査線の画像信号４６を示
す。図５にはあるマーカー上のＸ方向の一走査線の画像
信号５１を示す。）から長方形形状のマーカのエッジ座
標を算出してからＹ方向の位置ずれΔｙ＝（ｙ5−ｙ1
4）およびＸ方向の位置ずれΔｘ＝（（ｘ5a＋ｘ5b）／
２−（ｘ14a＋ｘ14b）／２）を算出したが、画像信号に
対してある座標において折り返してその信号の一致度を
調べて一致度が最小の座標をＹ方向の中心位置ｙ5，ｙ1
4およびＸ方向の中心位置ｘ5a，ｘ5b；ｘ14a，ｘ14bと
し（折り返しパターンマッチング方式）、これからＹ方
向の位置ずれΔｙ＝（ｙ5−ｙ14）およびＸ方向の位置
ずれΔｘ＝（（ｘ5a＋ｘ5b）／２−（ｘ14a＋ｘ14b）／
２）を算出しても良い。ところで、光軸７と直角方向
（Ｙ方向）には高い位置合わせ精度が得られれば、光軸
７方向（Ｘ方向）には比較的低い位置合わせ精度でも基
板１０上の光導波路１２とＬＤ１からのレーザ光の出射
部との間において光結合損失のない光結合を実現するこ
とができる。そこで、マーカーとして長方形形状に限定
されるものではないが、Ｙ方向のエッジ座標データがよ
り多く得られるようにＸ方向を向いた直線成分が多くと
れるようにマーカーとして長方形形状またはこの長方形
形状に類似した形成をとることにした。即ち、マーカー
において長方形形状にしたのは、長辺側においてより多
くの走査線によるエッジ座標データが得られ、その結果
Ｙ方向には高精度の位置算出が可能となるためである。
一般にこのようなＬＤ素子１の搭載では、光軸７方向
（Ｘ方向）の位置合わせ精度は緩く、光軸７と垂直方向
（Ｙ方向）は厳しい。長方形形状マーカーはこの必要な
位置合わせ精度にも合致させることができ、位置合わせ
に都合がよい。

【００１７】たとえば、マーカーを検出するための光学
系に、ＮＡ＝０．３５で倍率２０倍の顕微鏡用対物レン
ズ３６を用い、観察するときの赤外線の波長を約１．３
μｍとすると光学系の解像度は約２．６μｍとなる。検
出器３７も含めたＣＰＵの画像処理系３８における画素
サイズを０．９μｍとし、光軸垂直方向の必要精度を
０．３μｍとすると約８４個のエッジ位置データを用い
れば、必要精度の確保が可能となる。ちなみに８４個の
エッジデータを得る為のマーカーの長さは７６μｍであ
る。位置検出に伴う誤差には、像のボケや像歪があるが
ここでは省略する。マーカーは２本の場合、光軸７と平
行なエッジは４本となるので、マーカーの長さの４倍の
エッジデータを用いることが可能であり、長さ５０ない
し１００μｍ程度のマーカーで十分な精度が得られる。
一方光軸方向の必要精度を２．５μｍとすると、光軸と
垂直な辺での２個のエッジデータがあれば良い。このよ
うに、長方形のマーカーは必要とするデータの個数に合
わせた形状とすることが可能であり、画像処理に適切で
ある。また長辺が光軸と平行であるため、エッジ位置デ
ータからの直線近似結果から、光軸方向をも精度良く補
正することが可能となる。

【００１８】また上記に説明したように、基板１０側の
２本のマーカー１４の間隔は、ＬＤ１のマーカー５の間
隔より広くして形成してあるので、原理的に２組のマー
カーが同時に重なり合うことはない。従って、初期の位
置ずれが大きくて、片方のマーカーが重なっても、もう
一方のマーカーど位置検出可能である。また片方のマー
カー同士の間隔はＬＤの初期位置誤差よりも広くしてお
くことで、マーカーの重なりを極力生じないようにする
ことができる。一般にＬＤ１を搭載する装置において、
プリアライメントを行うことでこの初期の位置誤差は１
０ないし２０μｍ程度とすることが可能である。したが
って、ＬＤと基板の双方のマーカーの間隔は２０μｍを
越える程度とすると良い。なお、基板側のマーカーの間
隔をＬＤ側マーカーより広い場合で説明したが、これは
反対であっても良い。次に、ＣＰＵ３８は、算出された
Ｙ方向の位置ずれΔｙおよびＸ方向の位置ずれΔｘに基
づいて、Ｘ，Ｙ微動ステージ３１を駆動する駆動手段４
０の駆動回路３９を駆動制御して、Ｘ，Ｙ微動ステージ
３１を微動させて基板１０のＸ，Ｙ方向の位置を補正し
てチャック３３に吸着されたＬＤ１に対して、基板１０
は位置合わせされる。回転方向についても位置ずれ量が
仕様を満足せず、位置合わせする必要がある場合には、
回転ずれΔθに基づいても補正をする。上記実施例で
は、Ｘ，Ｙ微動ステージ３１を微動させて基板１０の位
置を補正する方式について説明したが、搬送アーム３２
またはチャック３３に微動ステージを備えてＬＤ１を
Ｘ，Ｙ方向に微動させても良い。

【００１９】次にチャック３３またはＸ，Ｙ微動ステー
ジ３１をＺ方向に微動させて接合材膜が形成された状態
でＬＤ１の接合面２に形成された上側電極４と基板１０
の接合面に形成された下側電極１３とを密着させる。次
にレーザ光を照射加熱などの手段により接合材を加熱し
てＬＤ１は基板１０のＬＤ搭載ピット１１に接合搭載し
て組立られる。次に、基板１０のＬＤ搭載ピット１１内
の下側電極１３の端子１３ｂと基板１０上に形成された
端子１５との間でワイヤボンディングによって接続し、
更にＬＤ１に形成された端子１６と基板１０上に形成さ
れた端子１７との間でワイヤボンディングによって接続
する。これによって光モジュールが完成する。この光モ
ジュールの組立に当たっては、ＬＤ１の出射レーザー光
が基板１０の導波路１１に入射するようにＬＤ１の位置
合わせ用のマーカー５と基板１０の位置合わせ用のマー
カー１４との位置を上記した如く透過画像で検出し、サ
ブミクロンオーダーで相対的な位置ずれを算出し、この
算出されたサブミクロンオーダーでの相対的な位置ずれ
を補正して、ＬＤ１を基板１０に接合搭載して固定する
ことにより、基板１０上の光導波路１２とＬＤ１からの
レーザ光の出射部との間においてサブミクロンオーダー
の精度で位置合わせすることが可能となり、光結合損失
の少ない光結合を実現することができる。

【００２０】以上説明した実施例は、基板上に搭載する
光素子としてレーザーダイオード（ＬＤ）のみを用いて
説明したが、ホトダイオードやほかの機能の光素子であ
っても適用は可能である。即ち、上記実施例において、
ＬＤ１の代わりにホトダイオード（ＰＤ）にしても、同
様に基板１０上の光導波路１２とＰＤへのレーザ光の入
射部との間において光結合損失の少ない光結合を実現し
て基板１０上にＰＤを接合搭載して組立ることができ
る。また図６には、光素子１’としてレーザーダイオー
ドおよびホトダイオードが組み込まれた場合を示したも
のである。光素子１’において、図６に示す手前側はＬ
Ｄで、奥側はＰＤで構成される。１８はＰＤに入射する
レーザ光の入射部を示す。１９は接合面２に形成された
ＰＤにおける上側電極を示す。５’は、図１及び図２に
示す位置合わせ用のマーカー５と同様に、光素子１’の
接合面２に上側電極４、１９から離して長手方向をＸ方
向（光軸方向）に向けた複数の長方形形状をした位置合
わせ用のマーカーである。この位置合わせ用のマーカー
５’は、出射部６および入射部１８を基準にして０．０
２μｍ以下の高精度でエッチング加工により形成されて
いるものとする。

【００２１】１１’は基板１０’上に形成された光素子
搭載ピットである。２０は基板１０’上に設けられたレ
ーザ光が送られてくる光導波路である。２１は光素子搭
載ピット１１’内に接合面に形成されたＰＤに対する下
側電極である。１４’は図１及び図２に示す位置合わせ
用のマーカー１４と同様に、基板１０’の接合面に下側
電極１３、２１から離して長手方向をＸ方向（光軸方
向）に向けた複数の長方形形状をした位置合わせ用のマ
ーカーである。光導波路１２および光導波路１８は、位
置合わせ用のマーカー１４’を基準にして０．０２μｍ
以下の高精度で基板１０’上に設けられるものとする。

【００２２】そして上記基板１０’上に設けられた光導
波路１２と光導波路１８とはその先で光分岐回路（図示
せず）に接続され、更にその先は光ファイバ（図示せ
ず）に接続される。次に図１及び図２に示す実施例と同
様に、光素子１’を、基板１０’の光素子搭載ピット１
１’に接合搭載して組立て製造することについて説明す
る。図３には、組立装置の概略構成を示す。まず上記の
如く基板１０と同様に製造された基板１０’を、例えば
Ｘ，Ｙ微動ステージ３１上に位置決めして載置する。他
方上記の如くＬＤ１と同様に製造されて位置決めされた
光素子１’を例えば搬送アーム３２の先に設けられたチ
ャック３３で吸着して上記基板１０’の光素子搭載ピッ
ト１１’内に搬送して停止させて基板１０’の接合面
（下側電極１３および２１が形成された面）と光素子
１’の接合面（上側電極４および１９が形成された面）
とを軽く接触させるかまたは僅かな間隙が生じるように
対向させる。次に赤外光光源３４から出射された赤外光
を集光レンズ３５により集光させて平行光で基板１０’
の裏側から照射し、透過光に基づく位置合わせ用のマー
カー５’、１４’の像をＮＡが０．３〜０．４程度で、
倍率が１５〜３０倍程度の顕微鏡用対物レンズ３６で拡
大して結像させ、この結像した位置合わせ用のマーカー
５’、１４’の画像を検出器（ＴＶカメラ等の２次元イ
メージセンサ）３７で受光して位置合わせ用のマーカー
５’、１４’の画像信号を得ることができる。

【００２３】そして、ＣＰＵ３８は、上記検出器３７か
ら得られる位置合わせ用のマーカー５’、１４’の画像
信号（図４にはＹ方向の一走査線の画像信号４６を示
す。図５にはあるマーカー上のＸ方向の一走査線の画像
信号５１を示す。）に基づいて各位置合わせ用のマーカ
ー５’、１４’における各長方形形状に対してＹ方向及
びＸ方向の多数のエッジの位置座標を算出し、算出され
た各長方形形状の多数個のエッジ位置座標に対して直線
近似を行うことで、精度よく各マーカ５’、１４’にお
ける各長方形形状に対してＹ方向及びＸ方向の平均的な
エッジ位置を算出し、これら算出された各長方形形状の
Ｙ方向及びＸ方向の平均的なエッジ位置から、各位置合
わせ用のマーカー５’、１４’のＹ方向の中心位置ｙ
5，ｙ14からＹ方向の位置ずれΔｙ＝（ｙ5−ｙ14）を算
出すると共に各位置合わせ用のマーカー５、１４におけ
る各長方形形状のＸ方向の中心位置ｘ5a，ｘ5b；ｘ14
a，ｘ14bからＸ方向の位置ずれΔｘ＝（（ｘ5a＋ｘ5b）
／２−（ｘ14a＋ｘ14b）／２）を算出する。また回転ず
れΔθ＝ｔａｎ~¹(ｘ14a−ｘ14b)／Ｌ14−ｔａｎ~¹(ｘ5
a−ｘ5b)／Ｌ5 によって算出することができる。上記説
明では、ＣＰＵ３８は各位置合わせ用のマーカー５’、
１４’から得られる画像信号（図４にはＹ方向の一走査
線の画像信号４６を示す。図５にはあるマーカー上のＸ
方向の一走査線の画像信号５１を示す。）から長方形形
状のマーカのエッジ座標を算出してからＹ方向の位置ず
れΔｙ＝（ｙ5−ｙ14）およびＸ方向の位置ずれΔｘ＝
（（ｘ5a＋ｘ5b）／２−（ｘ14a＋ｘ14b）／２）を算出
したが、画像信号に対してある座標において折り返して
その信号の一致度を調べて一致度が最小の座標をＹ方向
の中心位置ｙ5，ｙ14およびＸ方向の中心位置ｘ5a，ｘ5
b；ｘ14a，ｘ14bとし（折り返しパターンマッチング方
式）、これからＹ方向の位置ずれΔｙ＝（ｙ5−ｙ14）
およびＸ方向の位置ずれΔｘ＝（（ｘ5a＋ｘ5b）／２−
（ｘ14a＋ｘ14b）／２）を算出しても良い。

【００２４】次に、ＣＰＵ３８は、算出されたＹ方向の
位置ずれΔｙおよびＸ方向の位置ずれΔｘに基づいて、
Ｘ，Ｙ微動ステージ３１を駆動する駆動手段４０の駆動
回路３９を駆動制御して、Ｘ，Ｙ微動ステージ３１を微
動させて基板１０’のＸ，Ｙ方向の位置を補正してチャ
ック３３に吸着された光素子１’に対して、基板１０’
は位置合わせされる。４１はＸ，Ｙ微動ステージの変位
を検出する変位検出器またはレーザ測長器である。従っ
て、駆動回路３９において駆動手段４０を駆動制御して
Ｘ，Ｙ微動ステージ３１を微動させる際、変位検出器ま
たはレーザ測長器４１から検出されるＸ，Ｙ微動ステー
ジの変位情報をフィードバックさせるためである。その
必要がない場合には、変位検出器またはレーザ測長器４
１は不要となる。ところで回転方向についても位置ずれ
量が仕様を満足せず、位置合わせする必要がある場合に
は、回転ずれΔθに基づいても補正をする。上記実施例
では、Ｘ，Ｙ微動ステージ３１を微動させて基板１０の
位置を補正する方式について説明したが、搬送アーム３
２またはチャック３３に微動ステージを備えてＬＤ１を
Ｘ，Ｙ方向に微動させても良い。

【００２５】次にチャック３３またはＸ，Ｙ微動ステー
ジ３１をＺ方向に微動させて接合材膜が形成された状態
で光素子１’の接合面に形成された上側電極４および１
９と基板１０’の接合面に形成された下側電極１３およ
び２１とを密着させる。次にレーザ光を照射加熱などの
手段により接合材を加熱して光素子１’は基板１０’の
光素子搭載ピット１１’に接合搭載して組立られる。こ
れにより、基板１０’上の光導波路１２および２０と光
素子１’におけるレーザ光の出射部６およびレーザ光の
入射部１８との間において光結合損失のない光結合を実
現することができる。次に基板１０’の光素子搭載ピッ
ト１１’内の下側電極１３の端子１３ｂと基板１０’上
に形成された端子１５との間でワイヤボンディングによ
って接続し、更に光素子１’のＬＤに形成された端子１
６と基板１０’上に形成された端子１７との間でワイヤ
ボンディングによって接続する。更に基板１０’の光素
子搭載ピット１１’内の下側電極２１の端子２１ｂと基
板１０’上に形成された端子２２との間でワイヤボンデ
ィングによって接続し、更に光素子１’のＰＤに形成さ
れた端子２３と基板１０’上に形成された端子２４との
間でワイヤボンディングによって接続する。これにより
光モジュールが完成する。

【００２６】図７は、本発明に係るＬＤの接合面に形成
した位置合わせ用のマーカーの他の実施例を示すＬＤの
上面からの透視図である。マーカー５の一辺がＬＤ１の
レーザー光の出射する端面３まであることが特徴であ
る。これによりマーカーのエッジ位置を測定すること
で、レーザー光を出射する端面位置を取得することがで
き、ＬＤの基板搭載時に、基板１０の導波路１２とＬＤ
１との間隔を精度良く位置合わせすることが可能とな
る。図８は本発明に係るマーカーをウエハ段階で形成す
ることを説明するための図であり、ウエハ全体とその一
部拡大図で説明する。ウエハ５０には多数の光素子（Ｌ
Ｄ素子）５１が作り込まれており、個々の素子分離のた
めの分割線５２がある。拡大図で分割線５２ａはレーザ
ー光の出射する端面または入射する端面に対応し、その
両側に光素子５１ａと５１ｂがある。マーカー線５３
（５、５’）はこの分割線５２ａを越えてふたつの光素
子５１ａと５１ｂにかけて形成してある。分割線５２ａ
に沿って光素子を分離（切断）すると、マーカー線５３
は光素子５１ａと５１ｂ側に２分され、図１及び図２並
びに図６に示すマーカー５、５’となる。このとき、マ
ーカーの端は光素子分割の端面位置と一致して形成され
る。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、光素子と基板との間で
マーカーの位置ずれが大きくても、同時の重なりが生じ
ないため、確実な位置および方向の検出が可能となり、
その結果確実で、且つ高精度な光素子の基板への接合搭
載による基板上の光導波路と光素子におけるレーザ光の
出射部または入射部との間において光結合損失のない光
結合を実現した光モジュールを得ることができる効果を
奏する。また本発明によれば、光を出射する面の位置を
精度良く取得することができるので、光素子に相対する
光導波路との間隔を狭くまたはばらつきの少ない量に設
定でき、その結果この間隔に起因する光損失を低減また
はばらつきを小さくでき、光モジュールの特性を向上さ
せることができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光モジュールの一実施例を示す組
立構成図である。

【図２】本発明に係る光モジュールの一実施例における
組立時の上面図である。

【図３】本発明に係る組立装置の一実施例を示す概略構
成図である。

【図４】図３に示す検出器で検出される画像信号におい
てＹ方向の走査線によって得られる信号波形を示す図で
ある。

【図５】図３に示す検出器で検出される画像信号におい
てマーカー上のＸ方向の走査線によって得られる信号波
形を示す図である。

【図６】本発明に係る光モジュールの他の実施例を示す
組立構成図である。

【図７】本発明に係るＬＤの接合面に形成した位置合わ
せ用のマーカーの他の実施例を示すＬＤの上面からの透
視図である。

【図８】本発明に係る光素子の接合面に形成する位置合
わせ用のマーカーをウエハの状態から作り上げる方法を
説明するための図である。

【符号の説明】

１…ＬＤ（レーザダイオード）、 １’…光素子、 ２
…接合面 ３…レーザー光出射端面、 ４、１９…上側電極 ５、５’…位置合わせ用のマーカー、 ６…レーザ光出
射部 ７…光軸、 １０、１０’…基板、 １１…ＬＤ搭載ピ
ット １１’…光素子搭載ピット、 １２…光導波路、 １
３、２１…下側電極 １４、１４’…位置合わせ用のマーカー ３１…Ｘ，Ｙ微動ステージ、 ３２…搬送アーム、 ３
３…チャック ３４…赤外光光源、 ３５…集光レンズ、 ３６…顕微
鏡用対物レンズ ３７…検出器、 ３８…ＣＰＵ、 ３９…駆動回路、
４０…駆動手段 ５０…ウエハ、 ５２…分割線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊池 悟 埼玉県入間郡毛呂山町旭台15番地日立東部 セミコンダクタ株式会社内 (72)発明者 高橋 龍太 茨城県日立市日高町５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 宍倉 正人 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株 式会社日立製作所中央研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板および光素子を透過する光を前記基板
   の表面側または裏面側から照射し、前記基板および光素
   子を通して得られる基板の接合面上に形成された第１の
   位置合わせマーカーと光素子の接合面上に形成された第
   ２の位置合わせマーカーとの画像信号を検出し、この検
   出された画像信号に基づいて前記光素子における出射部
   または出射部を前記基板上に形成された光導波路に対し
   て位置合わせして、前記光素子の接合面に形成された上
   側電極と前記基板上の接合面に形成された下側電極との
   間において接合して光モジュールを製造することを特徴
   とする光モジュールの製造方法。
2. 【請求項２】基板および光素子を透過する光を前記基板
   の表面側または裏面側から照射し、前記基板および光素
   子を通して得られる互いに重ならないように基板の接合
   面上に形成された第１の位置合わせマーカーと光素子の
   接合面上に形成された第２の位置合わせマーカーとの画
   像信号を検出し、この検出された画像信号に基づいて前
   記光素子における出射部または出射部を前記基板上に形
   成された光導波路に対して位置合わせして、前記光素子
   の接合面に形成された上側電極と前記基板上の接合面に
   形成された下側電極との間において接合して光モジュー
   ルを製造することを特徴とする光モジュールの製造方
   法。
3. 【請求項３】基板および光素子を透過する光を前記基板
   の表面側または裏面側から照射し、前記基板および光素
   子を通して得られる基板の接合面上に上側電極から離し
   て形成された第１の２次元位置合わせマーカーと光素子
   の接合面上に下側電極から離して形成された第２の２次
   元位置合わせマーカーとの画像信号を検出し、この検出
   された画像信号に基づいて前記光素子における出射部ま
   たは出射部を前記基板上の形成された光導波路に対して
   ２次元に位置合わせして、前記光素子の接合面に形成さ
   れた上側電極と前記基板上の接合面に形成された下側電
   極との間において接合して光モジュールを製造すること
   を特徴とする光モジュールの製造方法。
4. 【請求項４】基板および光素子を透過する光を前記基板
   の表面側または裏面側から照射し、前記基板および光素
   子を通して得られる基板の接合面上に上側電極から離し
   て形成された第１の２次元位置合わせマーカーと光素子
   の接合面上に下側電極から離して前記第１の２次元位置
   合わせマーカーと重ならないように形成された第２の２
   次元位置合わせマーカーとの画像信号を検出し、この検
   出された画像信号に基づいて前記光素子における出射部
   または出射部を前記基板上の形成された光導波路に対し
   て２次元に位置合わせして、前記光素子の接合面に形成
   された上側電極と前記基板上の接合面に形成された下側
   電極との間において接合して光モジュールを製造するこ
   とを特徴とする光モジュールの製造方法。
5. 【請求項５】基板および光素子を透過する光を前記基板
   の表面側または裏面側から照射し、前記基板および光素
   子を通して得られる基板の接合面上に上側電極から離し
   て形成された複数の第１の長方形位置合わせマーカーと
   光素子の接合面上に下側電極から離して形成された複数
   の第２の長方形位置合わせマーカーとの画像信号を検出
   し、この検出された画像信号に基づいて前記光素子にお
   ける出射部または出射部を前記基板上の形成された光導
   波路に対して２次元に位置合わせして、前記光素子の接
   合面に形成された上側電極と前記基板上の接合面に形成
   された下側電極との間において接合して光モジュールを
   製造することを特徴とする光モジュールの製造方法。
6. 【請求項６】基板および光素子を透過する光を前記基板
   の表面側または裏面側から照射し、前記基板および光素
   子を通して得られる基板の接合面上に上側電極から離し
   て形成された複数の第１の長方形位置合わせマーカーと
   光素子の接合面上に下側電極から離して前記複数の第１
   の長方形位置合わせマーカーと重ならないように形成さ
   れた複数の第２の長方形位置合わせマーカーとの画像信
   号を検出し、この検出された画像信号に基づいて前記光
   素子における出射部または出射部を前記基板上の形成さ
   れた光導波路に対して２次元に位置合わせして、前記光
   素子の接合面に形成された上側電極と前記基板上の接合
   面に形成された下側電極との間において接合して光モジ
   ュールを製造することを特徴とする光モジュールの製造
   方法。
7. 【請求項７】光導波路を有し、第１の接合面上に下側電
   極を形成し、該下側電極から離して対称軸を前記光導波
   路の光軸と平行にして透過光学画像に基づいて位置合わ
   せするための第１の２次元位置合わせマーカーを前記第
   １の接合面上に形成した基板と、出射部または出射部を
   有し、第２の接合面上に上側電極を形成し、該上側電極
   から離して対称軸を前記出射部または出射部の光軸と平
   行にして前記第１の２次元位置合わせマーカーと重なら
   ないような透過光学画像光に基づいて位置合わせするた
   めの第１の２次元位置合わせマーカーを前記第２の接合
   面上に形成した光素子とを備え、前記基板の第１の接合
   面上の上側電極と前記光素子の第２の接合面上の下側電
   極との間において接合して構成したことを特徴とする光
   モジュール。