JPH0990177A - 光半導体装置 - Google Patents

光半導体装置

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JPH0990177A
JPH0990177A JP7249248A JP24924895A JPH0990177A JP H0990177 A JPH0990177 A JP H0990177A JP 7249248 A JP7249248 A JP 7249248A JP 24924895 A JP24924895 A JP 24924895A JP H0990177 A JPH0990177 A JP H0990177A
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JP
Japan
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hole
optical fiber
groove
fixed
semiconductor device
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JP7249248A
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Naoyuki Mineo
尚之 峯尾
Ryozo Furukawa
量三 古川
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/1515Shape
    • H01L2924/15151Shape the die mounting substrate comprising an aperture, e.g. for underfilling, outgassing, window type wire connections

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  • Semiconductor Lasers (AREA)
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  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバとの光結合を簡単な構成で達成で
きるとともに、コンパクトなモジュール化を図る。 【解決手段】 光半導体装置において、異方性エッチン
グにより正方形の大径開口部13−1と小径開口部13
−2とこれらの開口部間に形成される結晶方位により定
まる一定の角度を持つ側面13Aを有する貫通穴13
と、この貫通穴13に連通するV溝12が形成されるシ
リコン基板11と、貫通穴13の小径開口部13−2に
固定される集光用レンズ16を一体形成した裏面入射型
PIN−PD15と、斜め研磨した端面18を有する光
ファイバ17をV溝12に敷設し、斜め研磨した端面1
8を集光用レンズ16に対向させるように、光ファイバ
17をV溝12に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザある
いはホトダイオードモジュール等の光半導体装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の光半導体装置には、特開
平6−67069号公報に開示されたものがあった。図
3はかかる従来の光半導体装置の構成図であり、図3
(a)はその光半導体装置の上面図、図3(b)は図3
(a)のA−A線断面図、図3(c)はその光半導体装
置の下面図である。
【0003】これらの図に示すように、この光半導体装
置は、球レンズ3とPIN−PD4で構成されている。
シリコン基板1には、開口部とシリコン基板1の結晶方
位により定まる一定の角度を持つ側面2Aを有する貫通
穴2が形成されている。球レンズ3はその貫通穴2の側
面に接して固定されている。シリコン基板1の裏面に
は、PIN−PD4の受光面が、貫通穴2の開口部に面
するように固定されている。なお、5,6は電極、7は
ワイヤである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の光半導体装置の構造では、集光手段として球レ
ンズを使用し、この球レンズをシリコン基板の貫通穴に
固定する構造であるので、この装置をモジュール化し、
光ファイバと光結合する場合、光ファイバを別の手段を
用いて、この装置に固定しなければならないという問題
点があった。
【0005】本発明は、上記問題点を除去し、光ファイ
バとの光結合を簡単な構成で達成できるとともに、コン
パクトなモジュール化を図ることができる光半導体装置
を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 (A)光半導体装置において、異方性エッチングにより
正方形の大径開口部(13−1)と小径開口部(13−
2)とこれらの開口部間に形成される結晶方位により定
まる一定の角度を持つ側面(13A)を有する貫通穴
(13)と、この貫通穴(13)に連通するV溝(1
2)が形成されるシリコン基板(11)と、前記貫通穴
(13)の小径開口部(13−2)に固定される集光用
レンズ(16)を一体形成した裏面入射型PIN−PD
(15)と、斜め研磨した端面(18)を有する光ファ
イバ(17)を前記V溝(12)に敷設し、前記斜め研
磨した端面(18)を前記集光用レンズ(16)に対向
させるように、前記光ファイバ(17)を前記V溝(1
2)に固定するようにしたものである。
【0007】したがって、 (1)光ファイバ(17)がV溝(12)に固定され、
貫通穴(13)を通してPIN−PD(15)に光を入
射させるので、光ファイバ(17)の位置調整が容易
で、固定後の位置ずれが生じることなく、高い信頼性が
得られる。 (2)斜め研磨した端面(18)を有する光ファイバ
(17)を使用し、光軸を曲げ、そしてシリコン基板
(11)上にすべての部品を固定しているので、薄型化
が可能である。
【0008】(3)ホトリソグラフィ技術を用いてシリ
コン基板(11)にV溝(12)及び貫通穴(13)を
形成することができるので、量産性に優れている。 (4)集光用レンズ(16)を一体形成した裏面入射型
のPIN−PD(15)を使用しているので、個別のレ
ンズが不要で良好な光結合が得られる。 (B)光半導体装置において、異方性エッチングにより
正方形の大径開口部(13−1)と、小径開口部(13
−2)と、これらの開口部間を形成される結晶方位によ
り定まる一定の角度を持つ側面(13A)を有する貫通
穴(13)と、この貫通穴(13)に連通するV溝(1
2)が形成されるシリコン基板(11)と、前記貫通穴
(13)の小径開口部(13−2)に固定されるレンズ
(32)を一体形成した発光装置(31)と、斜め研磨
した端面(18)を有する光ファイバ(17)を前記V
溝(12)に敷設し、前記斜め研磨した端面(18)を
前記レンズ(32)に対向させるように、前記光ファイ
バ(17)を前記V溝(12)に固定するようにしたも
のである。
【0009】したがって、上記(A)記載の(1)〜
(3)の効果に加えて、レンズ(32)を一体形成した
発光装置(32)からの照射光を光ファイバ(17)に
入射することができ、その場合、個別のレンズが不要で
良好な光結合が得られる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明における発明の実施
の形態について図面を参照しながら説明する。図1は本
発明の第1実施例を示す光半導体装置の構成図であり、
図1(a)はその光半導体装置の上面図、図1(b)は
図1(a)のA−A′線断面図、図1(c)は図1
(a)のB−B′線断面図、図1(d)はその光半導体
装置の下面図である。
【0011】これらの図に示すように、この光半導体装
置は、V溝12と貫通穴13を備えたシリコン基板11
と、斜め研磨した端面18を有する光ファイバ17と、
集光用レンズ16を一体形成したPIN−PD15から
構成されている。V溝12は、シリコン基板11上に異
方性エッチングにより形成する。その形状は、角度につ
いてはシリコン基板11の結晶方位により決定されるの
で、その深さを使用する光ファイバ17の直径、斜め研
磨した端面18の角度、シリコン基板11の厚み及び集
光用レンズ16の焦点距離を考慮して、光ファイバ17
がV溝12の側壁に接して固定される時に、光軸が所望
の位置に配置されるように決定する。
【0012】貫通穴13も同様にシリコン基板11上に
異方性エッチングにより形成する。この貫通穴13は、
上面に正方形の大径開口部13−1と、下面に小径開口
部13−2と、これらの開口部間に形成される側面13
Aを有する。その貫通穴13の中心がV溝12の谷部と
一致するようにし、その貫通穴13の小径開口部13−
2(シリコン基板裏側)の大きさは、使用するPIN−
PD15の大きさよりも小さく、且つ集光用レンズ16
よりも大きくなるように形成する。
【0013】また、その貫通穴13の大径開口部13−
1は、光ファイバ17の直径よりも大きくする。シリコ
ン基板11の裏面には配線用電極20,21が形成され
ている。光ファイバ17の斜め研磨した端面18で反射
された光線がPIN−PD15側に向かうようにする。
その研磨角度は、所望の光学系により決定する。また、
斜め研磨端面18には、反射を生じさせるために金など
の光反射率の膜を形成する。PIN−PD15は、集光
用レンズ16を受光面15Aの逆側に一体形成した裏面
入射型のPDである。
【0014】この光半導体装置の組立は、以下のように
行う。まず、V溝12と貫通穴13を備えたシリコン基
板11の裏面の小径開口部13−2に、PIN−PD1
5の集光用レンズ16が基板11側になるように半田や
ロウ材を使用して固定し、ワイヤ19を配線する。光フ
ァイバ17の斜め研磨した端面18が、貫通穴13の大
径開口部13−1側となるように、且つ光ファイバ17
から集光用レンズ16に向くように回転調整し、V溝1
2に置き、光ファイバ17の他端から光を入射する。光
ファイバ17をV溝12の方向のみで移動し、PIN−
PD15の出力電流が最大になる位置を決定する。その
位置で接着剤や半田をV溝12に流し込み、光ファイバ
17を押さえ板14と共にシリコン基板11と固定す
る。
【0015】上述した組立法では、PIN−PD15に
光を入射させ、その電流を測定し、最適位置を決定した
が、上方より顕微鏡等で観察しながら光ファイバ17を
V溝12の方向のみで移動し、幾何学に所定位置に配置
されるように調整する方法を用いてもよい。この実施例
によれば、V溝12と、貫通穴13を備えたシリコン基
板11と、斜め研磨した端面18を有する光ファイバ1
7と、集光用レンズ16を一体形成したPIN−PD1
5から構成されているので、以下のような効果を得るこ
とができる。
【0016】(1)光ファイバ17がV溝12に固定さ
れ、貫通穴13を通してPIN−PD15に光を入射さ
せるので、光ファイバ17の位置調整が容易で、固定後
の位置ずれが生じることはなく、高い信頼性が得られ
る。 (2)斜め研磨した端面18を有する光ファイバ17を
使用し、光軸を曲げ、そしてシリコン基板11上にすべ
ての部品を固定しているので、薄型化が可能である。
【0017】(3)集光用レンズ16を一体形成した裏
面入射型のPIN−PD15を使用しているので、個別
のレンズが不要で良好な光結合が得られる。また、薄型
化が可能である。 (4)ホトリソグラフィ技術を用いて、シリコン基板1
1にV溝12及び貫通穴13を形成できるので、量産性
に優れている。
【0018】次に、本発明の第2実施例について説明す
る。図2は本発明の第2実施例を示す光半導体装置の要
部断面図である。この実施例は、上記した第1実施例の
集光用レンズ16を一体形成した裏面入射型のPIN−
PD15に代えて、レンズ32を一体形成したLEDや
面発光レーザを用いた発光装置31を設けるようにした
ものであり、その他の部分は第1実施例と同様であり、
その説明は省略する。
【0019】このように構成したので、発光装置31か
ら照射される光は、レンズ32を通して、光ファイバ1
7の斜め研磨した端面18で反射されて、V溝12に固
定された光ファイバ17によって伝搬される。したがっ
て、レンズを一体成型した発光装置からの照射光を光フ
ァイバに入射することができ、その場合、個別のレンズ
が不要で良好な光結合が得られる。
【0020】更に、本発明は以下のような利用形態を有
する。上記第1実施例においては、受光素子として単体
のPIN−PDに適用した例について説明したが、単体
のPIN−PDの代わりに、アレイPDを用い、シリコ
ン基板上に多数のV溝と貫通穴を形成し、多数本の光フ
ァイバを一括で固定するアレイPD装置にも適用可能で
ある。
【0021】また、上記第2実施例に示した単体の発光
装置の代わりに、アレイ化した発光装置にも適用可能で
ある。なお、本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であ
り、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【0022】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 〔A〕請求項1記載の発明によれば、 (1)光ファイバがV溝に固定され、貫通穴を通してP
IN−PDに光を入射させるので、光ファイバの位置調
整が容易で、固定後の位置ずれが生じることなく、高い
信頼性が得られる。
【0023】(2)斜め研磨した端面を有する光ファイ
バを使用し、光軸を曲げ、そしてシリコン基板上にすべ
ての部品を固定しているので、薄型化が可能である。 (3)ホトリソグラフィ技術を用いて、シリコン基板に
V溝及び貫通穴を形成することができるので、量産性に
優れている。 (4)集光用レンズを一体形成した裏面入射型のPIN
−PDを使用しているので、個別のレンズが不要で良好
な光結合が得られる。
【0024】〔B〕請求項2記載の発明によれば、上記
(A)記載の(1)〜(3)の効果に加えて、レンズを
一体形成した発光装置からの照射光を光ファイバに入射
することができ、その場合、個別のレンズが不要で良好
な光結合が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す光半導体装置の構成
図である。
【図2】本発明の第2実施例を示す光半導体装置の要部
断面図である。
【図3】従来の光半導体装置の構成図である。
【符号の説明】
11 シリコン基板 12 V溝 13 貫通穴 13−1 大径開口部 13−2 小径開口部 13A 側面 14 押さえ板 15 PIN−PD 15A 受光面 16 集光用レンズ 17 光ファイバ 18 斜め研磨した端面 19 ワイヤ 20,21 配線用電極 31 発光装置 32 レンズ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)異方性エッチングにより正方形の大
    径開口部と小径開口部とこれらの開口部間に形成される
    結晶方位により定まる一定の角度を持つ側面を有する貫
    通穴と該貫通穴に連通するV溝が形成されるシリコン基
    板と、(b)前記貫通穴の小径開口部に固定される集光
    用レンズを一体形成した裏面入射型PIN−PDと、
    (c)斜め研磨した端面を有する光ファイバを前記V溝
    に敷設し、前記斜め研磨した端面を前記集光用レンズに
    対向させるように、前記光ファイバを前記V溝に固定す
    るようにしたことを特徴とする光半導体装置。
  2. 【請求項2】(a)異方性エッチングにより正方形の大
    径開口部と小径開口部とこれらの開口部間を形成される
    結晶方位により定まる一定の角度を持つ側面を有する貫
    通穴と該貫通穴に連通するV溝が形成されるシリコン基
    板と、(b)前記貫通穴の小径開口部に固定されるレン
    ズを一体形成した発光装置と、(c)斜め研磨した端面
    を有する光ファイバを前記V溝に敷設し、前記斜め研磨
    した端面を前記レンズに対向させるように、前記光ファ
    イバを前記V溝に固定するようにしたことを特徴とする
    光半導体装置。
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