KR100460388B1 - 마이크로미러를 구비한 광도파로, 그 제조방법 및광정보처리장치 - Google Patents

Abstract

전반광을 기판면 상방에 입출시시키기 위해, 내부에 마이크로미러를 비치한 광도파로를 용이하게 제조하기 위한 제조방법을 제공한다. 이 제조방법은, 측면이 경사진 凸부를, 표면에 가지는 클래드층 12를 기판 10 상에 형성하는 제 1의 공정과, 클래드층 12의 凸부의 측면상에, 반사막 13을 형성하는 제2의 공정과, 클래드층 12의 凸부 위에, 광도파로 14를 형성하는 제3의 공정을 갖는다. 제 1의 공정에서는, 측면이 경사진 凸부를 형성하기 위하여 등방성엣칭을 사용한다.

Description

마이크로미러를 구비한 광도파로, 그 제조방법 및 광정보처리장치{Optical waveguide with micromirror, its manufacturing method and optical information processor}

복수의 집적회로간에서의 신호의 송수신을 위하여, 전기신호를 일단 광신호로 변환하고, 광신호로 송수신하는 광인터커넥션(내부광결합)의 기술로서, 문헌 Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 36 (1997) pp. 1903-1906 에서는, 기판상의 광도파로를 사용하여 전기신호를 전반하는 구성이 개시되어 있다. 이 구성에서는, LSI기판에, 전기신호와 광신호와의 변환을 위한 발광 다이오드 및 수광소자를 설치하고, 이 LSI 기판을 광도파로가 형성된 기판상에 탑재하고 있다. 그리고, 광도파로를 전반하는 광신호를, 광도파로내의 마이크로미러로 기판면에 수직한 방향으로 편향시킴으로써, 광도파로에서 출사시키고, 이 광신호를 LSI기판상의 수광소자로 수광한다. 또, 발광다이오드에서 광도파로에 향하여 광신호를 출사시키고, 이것을 광도파로 내의 마이크로미러로 광도파로의 전반방향으로 편향시키고, 광도파로를 전반시킨다. 이 광도파로 내의 마이크로미러로서는, 광도파로 하면상에 형성한 산모양의 알루미늄미러를 사용하고 있다. 이 산형의 알루미늄미러의 사면(斜面)에서 광을 반사시켜 편향시키고 있다.

그러나, 광도파로내의 마이크로미러를 효율 좋게 제조하는 방법은, 종래 알려저 있지 아니 하였다.

또, 광도파로내에 마이크로미러를 다단으로 배치한 경우에, 전반손실(傳搬損失)때문에 후단의 마이크로미러에 의한 반사광 강도가 감소해 버린다는 문제도 있었다.

또, 상술한 광인터커넥션의 시스템에서는, LSI의 입출력신호는 광신호로 변환되기 때문에, 광도파로로 전송할 수 있으나, LSI나 발광다이오드나 수광소자에는 여전히 전원전압을 공급할 필요가 있다. 이 때문에, 전원전압공급용의 배선을 어디에 배치하는가가 문제가 된다.

[발명의 개시 ]

본 발명은, 전반광을 기판면의 상방에 입출사시키기 위해, 내부에 마이크로미러를 구비한 광도파로를 용이하게 제조하기 위한 제조방법을 제공하는 것을 제 1의 목적으로 한다.

본 발명은, 전반광을 기판면의 상방에 입출사시키기 위하여, 내부에 다단의 마이크로미러를 구비한 광도파로이며, 후단의 마이크로미러의 반사광의 강도를 일정 이상으로 할 수가 있는 광도파로를 제공하는 것을 제 2의 목적으로 한다.

본 발명은, 전기회로와 수발광소자가 형성된 기판을, 광도파로기판 상에 탑재하는 구성의 광정보처리장치이며, 전기회로 등에의 전원공급용배선을, 효율 좋게 콤팩트하게 배치하는 것이 가능한 광정보처리장치를 제공하는 것을 제 3의 목적으로 한다.

상기 제 1의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 이하와 같은 광도파로의 제조방법이 제공된다.

즉, 측면이 경사진 凸부를, 표면에 있는 클래드층을 기판상에 형성하는 제 1의 공정과,

상기 클래드층의 상기 凸부의 측면상에, 반사막을 형성하는 제 2의 공정과,

상기 클래드층의 상기 凸부상에, 광도파로를 형성하는 제 3의 공정을 가지며, 상기 제 1의 공정은, 상기 측면이 경사된 凸부를 형성하기 위하여, 등방성엣칭을 사용하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러를 구비한 광도파로의 제조방법이다.

또, 상기 제2의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, 이하와 같은 광도파로가 제공된다.

즉, 기판과,

상기 기판상에 형성된, 측면이 경사된 凸부를 복수표면에 가지는 클래드층과,

상기 클래드층상에 형성된 광도파로층과를 구비하고 있으며,

상기 복수의 凸부의 사면의 광의 진행방향에 대하여 동일측에 반사막이 형성된 광도파로이며,

상기 반사막은 반사막에 도달하는 광량의 감쇄도에 따라 반사광량이 일정하게 되도록 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 광도파로이다.

또, 상기 제 3의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, 이하와 같은 광정보처리장치가 제공된다.

즉, 광도파로와 소정의 배선패턴을 구비한 도파로기판과,

상기 광도파로와 대향(對向)하도록 상기 도파로기판상에 탑재된 전기회로기판과,

상기 도파로기판과 상기 전기회로기판을 연결하는 1이상의 연결부를 가지며,

상기 전기회로기판은, 상기 광도파로를 전반하는 광신호를 수광하기 위한 수광소자와, 전기회로를 구비하고,

상기 연결부는, 전도성이며,

상기 배선패턴은, 상기 연결부를 개재하여, 상기 수광소자 및 전기회로와 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 광정보처리장치이다.

본 발명은, 집적회로간을 접속하기 위하여 사용되는 광도파로(光導波路) 및 그 제조방법, 및, 광도파로를 사용하여 광신호를 전반(傳搬)하는 광정보처리장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1의 실시의 형태의 마이크로미러를 구비한 광도파로를 제조하는 공정을 표시하는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 제 1의 실시의 형태의 마이크로미러를 구비한 광도파로를 제조하는 공정을 표시하는 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제 1의 실시의 형태의 마이크로미러를 구비한 광도파로를 제조하는 공정을 표시하는 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제 1의 실시의 형태의 마이크로미러를 구비한 광도파로를 제조하는 공정을 표시하는 단면도이다.

도 5는 본 발명의 제 1의 실시의 형태의 마이크로미러를 구비한 광도파로를 제조하는 공정을 표시하는 단면도이다.

도 6은 본 발명의 제 1의 실시의 형태의 마이크로미러를 구비한 광도파로를 제조하는 공정을 표시하는 단면도이다.

도 7은 본 발명의 제 1의 실시의 형태의 마이크로미러를 구비한 광도파로를 제조하는 공정을 표시하는 단면도이다.

도 8은 보 발명의 제 1의 실시의 형태의 마이크로미러를 구비한 광도파로를 제조하는 공정을 표시하는 단면도이다.

도 9는 제 1의 실시의 형태의 마이크로미러를 구비한 광도파로의 전반광의 입출사를 표시하는 설명도이다.

도 10은 본 발명의 제 2의 실시의 형태의 마이크로미러를 구비한 광도파로를 제조하는 표시하는 단면도이나.

도 11은 본 발명의 제 2의 실시의 형태의 마이크로미러를 구비한 광도파로를 제조하는 공정을 표시하는 단면도이다.

도 12은 본 발명의 제 2의 실시의 형태의 마이크로미러를 구비한 광도파로를 제조하는 공정을 표시하는 단면도이다.

도 13은 본 발명의 제 2의 실시의 형태의 마이크로미러를 구비한 광도파로를 제조하는 공정을 표시하는 단면도이다.

도 14는 본 발명의 제 3의 실시의 형태의 마이크로미러를 구비한 광도파로를 제조하는 공정을 표시하는 단면도이다.

도 15는 본 발명의 제 3의 실시의 형태의 마이크로미러를 구비한 광도파로를 제조하는 공정을 표시하는 단면도이다.

도 16은 제 3의 실시의 형태에서, 마이크로미러를, 광도파로를 횡단하는 배선의 일부로 한 경우의 광도파로의 구성을 표시하는 단면도이다.

도 17은 도 16의 광도파로와 배선의 상면도이다.

도 18은 제 1 ∼ 제 3의 실시의 형태의 광도파로에 상부클래드를 설치하고, 또, 광도파로상면을 평탄하게 한 구성을 표시하는 단면도이다.

도 19는 본 발명의 제 4의 실시의 형태의 광정보처리시스템의 기판 10상의 광도파로 및 배선의 구성을 설명하기 위한 상면도이다.

도 20은 도 19의 광정보처리시스템에서, 기판 100, 111, 112에 탑재되는 LSI, 수광소자 및 발광다이오드의 배선을 표시하는 블록도이다.

도 21은 도 19의 광정보처리시스템에서, 기판 10과, 기판 100 등의 사이의 연결구조를 표시하는 단면도이다.

도 22 (a), (b), (c)는 도 19의 광정보처리시스템에서, 기판 100, 111, 112 상의 배선을 표시하는 블록도이다.

도 23은 도 19의 광정보처리시스템에서, 광신호의 흐름을 표시하는 설명도이다.

도 24는 도 19의 광정보처리시스템의 기판 10상의 광도파로를 제조하는 공정을 표시하는 단면도이다.

도 25는 도 24의 C - C' 단면도이다.

도 26은 본 발명의 제 5의 실시의 형태의 광정보처리시스템의 광도파로의 형상을 표시하는 설명도이다.

도 27은 본 발명의 제 6의 실시의 형태의 광정보처리시스템의 광도파로의 형상을 표시하는 설명도이다.

도 28은 본 발명의 제 7의 실시의 형태의 마이크로미러를 구비한 광도파로의 구성을 설명하기 위한 상면도이다.

도 29는 도 28의 D - D' 단면도이다.

도 30은 제 7의 실시의 형태의 마이크로미러를 구비한 광도파로이며, 기판 10에 단차부(段差部) 815를 설치한 경우의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.

도 31은 제 7의 실시의 형태의 마이크로미러를 구비한 광도파로이며, 凸부 15의 폭을 광도파로 14의 폭보다 크게 한 경우의 구성을 표시한 상면도이다.

도 32는 도 31의 광도파로 14의 구성을 설명하기 위한 사시도이다.

도 33은 도 8에서 凸부 15 및 알루미늄막 13의 폭을 광도파로 14의 폭과 동등 또는 그 이상으로 한 구성을 표시하기 위한 단면도이다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

본 발명의 일 실시의 형태에 대하여, 이하 도면을 사용하여 설명한다.

우선, 본 발명의 제 1의 실시의 형태의 마이크로미러를 구비한 광도파로의 제조방법에 대하여 도 1 ∼ 도 8을 사용하여 설명한다.

우선, 도 1과 같이, 실리콘기판 10상에 두께 약 1μm의 레지스트막 11을 형성한다. 구체적으로는, 점도 20cp의 감광성수지용액 ((주)토쿄오카샤제 OFPR-800)을 1500rpm으로 2초, 다시 3000rpm으로 30초의 조건으로 스피너를 사용하여 도포한 후, 큐어링함으로서 레지스트막 11을 형성한다. 그 후, 노광 및 현상하고, 도 2와 같은 형상에 패터닝한다. 현상액으로서는, 테트라메틸암모늄히드록시드 2.38%를 함유하는 현상액 ((주)토쿄오카샤제 NMD-3)을 사용한다.

다음에, 레지스트막 11을 마스킹으로 하고, 실리콘기판 10을 등방성엣칭하는 엣칭액을 사용하여 엣칭을 하고, 실리콘기판 10에, 높이 약 0.5μm의 凸부 15를 형성한다 (도 3). 엣칭액으로서는, 본 실시의 형태에서는, HNO₃/ HF = 95 / 5의 비율로 혼합한 것을 사용한다. 이와 같이 등방성엣칭을 하면, 엣칭이 실리콘기판 10의 두께 방향 외에 횡방향으로도 진행하기 때문에, 레지스트막 11의 하부에도 엣칭액이 침투하여 언더카트가 생긴다. 이것에 의하여, 형성된 凸부 15의 측면을, 미러면에 적합한 각도의 경사면으로 할 수가 있다.

이 후, 레지스트막 11을 제거하고, 실리콘기판 10의 표면 전체를 1100℃에서 6시간 걸려 열산화하여, 두께 1.2μm 정도의 산화막을 형성한다 (도 4). 이것에 의하여, 전기 凸부 15의 형상으로 되도록 산화막을 형성할 수가 있다. 이 산화막이 하부클래드 12로 된다. 또, 하부클래드 12상에, 두께 0.2μm의 알루미늄막 13을 스팟타 성막으로 형성한(도 5) 후, 알루미늄막 13이 凸부 15의 경사면을 덮도록 남기고, 남은 부분을 포토리소그라피에 의하여 제거한다. 이것에 의하여, 알루미늄막13으로 되는 마이크로미러를 구성할 수가 있다.

다음에, 하부 클래드 12의 표면에, 두께가 분자오더의 극히 엷은 유기지르코늄화합물의 피막을 형성한다. 이와 같이 유기지르코늄화합물의 피막을 형성하는 것은, 그 위에 형성하는 폴리이미드의 광도파로 14와 하부 클레드 12와의 밀착강도를 향상시키기 때문이다. 그리고, 히다치카세이코교(카부시키가이샤)제의 OPI-N3505를 도포. 베이킹하여 소망하는 두께의 폴리이미드층을 형성한 후, 도 8과 같이, 리지형도파로형상으로 드라이엣칭에 의하여 엣칭하고, 폴리이미드에서 되는 광도파로 14를 형성한다. 또, 도 33과 같이, 凸부 15의 폭 및 알루미늄막 13의 폭을 광도파로 14의 폭과 동등 또는 그 이상으로 넓게 한 구성으로 할 수도 있다. 도 33의 구성의 경우, 알루미늄막 13에 의하여 편향되는 광량이 커지고, 편향광량을 크게 하고 싶은 경우의 구성으로서 적합하다.

이 광도파로 14는, 도 9와 같이, 공기를 상부클래드로 하여 빛을 전반한다. 전반광의 일부는, 알루미늄막 13의 마이크로미러의 한쪽의 경사면 13a에 의하여, 실리콘기판 10의 상방을 향하여 편향되고, 광도파로 14로부터 상방을 향하여 출사된다. 따라서, 실리콘기판 10의 상방에, LSI 103, 수광소자 101 및 발광다이오드 (LED외 레저다이오드 등의 발광소자를 포함) 102를 탑재한 기판 100을 배치하여 둠으로써, 광도파로 14의 전반광의 일부를, 수광소자 101로 수광할 수가 있다. 이것에 의하여, 전반광을 광신호를 전기신호로 변환하여, LSI 103으로 처리할 수가 있다. 또, LSI 1103에서 출력되는 전기신호를 발광다이오드 102에 의하여 광신호로 변환하고, 알루미늄막 13의 마이크로미러를 향하여 출사시킴으로써, 알루미늄막 13의 또 한편의 경사면 13b로 반사하여, 광도파로 14의 전반방향으로 편향할 수가 있다. 이것에 의하여, LSI 103이 출력한 전기신호를, 광도파로 14로 전송할 수가 있다.

이와 같이, 제 1의 실시의 형태의 제조방법에서는, 등방성 엣칭에 의한 언더엣칭을 이용함으로써, 마이크로미러에 적합한 사면을 갖는 凸부를 용이하게 형성할 수가 있기 때문에, 이것에 금속막을 씨움으로써, 마이크로미러를 구비한 광도파로 14를 용이하게 제조할 수가 있다. 또, 등방성엣칭의 엣칭조건을 변화시킴으로써, 형성되는 凸부의 형상을 제어할 수가 있기 때문에, 광도파로를 전반하는 빛의 모드 등에 따라, 凸부의 경사면의 각도를 제어하고, 소망하는 방향으로 빛을 편향하는 마이크로미러를 제조할 수가 있다.

또, 본 실시의 형태에서는, 마이크로미러를 구성하기 위하여 알루미늄막 13을 사용하고 있으나, 다른 금속, 예를 들면, Cr, Cu, Au, Ag 등의 막을 사용하는 것도 물론 가능하다. 또, 금속막 이외에, 전반광을 반사하는 유전체막을 사용하는 것도 가능하다.

또, 광도파로 14의 굴절률에 대하여, 凸부 15의 굴절률이 작게 되도록 함과 동시, 凸부 15의 경사면의 각도를 조정하여 형성함으로써, 금속막 등의 반사막을 특별히 설치하는 일 없이, 凸부 15 만으로 마이크로미러를 구성하는 것도 가능하다. 이 경우, 광도파로 14의 굴절률과 凸부 15의 굴절율에 따라 凸부 15의 경사면의 각도를 조정하는 것으로, 전반사의 마이크로미러를 구성하는 것이 가능하다.

또, 상술한 실시의 형태에서는, 하부클래드 12를 열산화에 의한 산화막으로 형성하고 있으나, 열산화 대신에 도 4의 공정으로, 기판 10상에 CVD, 스파타링 등에 의하여 SiO₂막 등을 형성하고, 이것을 하부 클래드 12로 하는 것도 가능하다. 이 경우, 두께가 두터운 하부클래드 12를 용이하게 형성할 수가 있다. 또, SOG (Spin On Glass)막을 도포하고 경화시킴으로써, 하부 클래드 12를 형성하는 것도 가능하다. 또, 하부 클래드 12를, 도파로 14보다도 굴절률이 작은 수지를 사용하여 형성할 수도 있다. 이 경우, 안가로 제조할 수가 있다.

또, 상술한 실시의 형태에서는, 기판 10의 표면에 凸부 15를 형성하고, 여기에 적합하도록 하부 클래드 12를 형성하므로서, 하부 클래드 12의 표면에 凸부 15를 형성하고 있으나, 이 방법만이 아니라, 평탄한 기판 10 상에 하부 클래드 12를 형성한 후, 하부 클래드 12의 표면을 등방성엣칭함으로써, 하부 클래드 12의 표면에 직접 凸부를 형성하는 것도 가능하다.

또, 도 9의 구성에 있어서, LSI 103, 발광다이오드 102 및 수광소자 101를 구동전류를 공급하기 위한 전원선이나 그란드선, 및, 이들로부터 출력 되는 전기신호를 전달하기 위한 전기배선을, 후술하는 바와 같이, 기판 10상에 형성할 수가 있다. 이 경우에는, 알루미늄막 13을 마이크로미러의 형상으로 패터닝함과 동시에, 전원선, 그란드선, 배선 등의 소망의 배선패턴으로 패턴함으로써, 마이크로미러와 배선을 일괄하여 제조할 수가 있다. 또, 도 16, 도 17에 표시하는 형상에 알루미늄막13을 패터닝함으로서, 마이크로미러를 광도파로 14를 횡단하는 배선의 일부로 하는 것도 가능하다.

다음에, 본 발명의 제 2의 실시의 형태의 마이크로미러를구비한 광도파로의 제조방법에 대하여 도 10 ∼ 도 13을 사용하여 설명한다.

본 실시의 형태에서는, 금속막을 등방성엣칭을 함으로써, 사면을 갖는 마이크로미러를 형성한다.

우선, 실리콘기판 10 상에, SiO막을 성막하여 하부 클래드 21을 형성한 후, 다시 알루미늄막 22를 성막한다 (도 10). 이 위에, 레지스트막 23을 형성하여 패터닝한다 (도 11). 이 레지스트막 23을 마스크로 하여, 알루미늄막 22를 등방성에칭하는 엣칭액을 사용하여 엣칭을 하면, 레지스트막 23하부에도 엣칭액이 침투하여 언더엣칭이 발생하고, 경사면을 갖는 凸형상의 알루미늄막 22의 마이크로미러를 형성할 수가 있다. 이 후, 제 1의 실시의 형태와 동일한 방법으로, 하부 클래드 21의 표면을 OPI 카플라로 처리한 후, 폴리이미드의 광도파로 14를 형성항다.

이 방법에서는, 알루미늄막 22를 직접 등방성엣칭하기 때문에, 하부 클래드 21을 평탄하게 할 수가 있으며, 광도파로 14의 전반효율을 높일 수가 있다.

또, 이 방법에서는, 하부 클래드 21이 평탄하기 때문에, 하부클래드 21을 폴리이미드 등의 유기수지에 의하여 형성하는 것도 가능하다.

또, 본 발명의 제 3의 실시의 형태의 마이크로미러를 구비한 광도파로의 제조방법에 대하여 설명한다. 본 실시의 형태에서는, 이방성엣칭을 이용하여 기판상에 경사면을 가지는 凸부를 형성한다.

제 3의 실시형태의 제조방법은, 제 1의 실시형태와 거의 동일하나, 실리콘기판 10으로 하여, 기판면이 (100)면의 것을 사용한다. 이와 같은 기판 10을 사용하고, 도14와 같이 레지스트막 11을 형성하고, 엣칭액으로서 수산화칼륨수용액을 사용하면, 실리콘결정의 (111)면의 엣칭속도가, (100)면의 엣칭속도보다도 극히 느리다는 특성을 이용하여, 측면이 (111)면의 사면으로 되는 凸부 25를 형성할 수가 있다. 이 이후의 공정은, 제 1의 실시의 형태와 동일하게 한다.

이 방법에서는, 경사면인 (111)면의 각도가 기판면의 (111)면에 대하여, 54.7°로 정확하게 결정되기 때문에, 마이크로미러의 경사면의 흩어짐을 없앨 수가 있다. 따라서, 이 경사면의 각도에 맞추어, 광도파로의 모드를 설계하여 둠으로써, 정도 (精度)가 좋은 소망의 방향으로 빛을 편향할 수가 있다.

또, 상술한 각 실시의 형태의 광도파로는, 공기를 상부 클래드로 하는 구성이였으나, 도 18과 같이 상부 클래드 17을 구비하는 구성으로 할 수도 있다. 상부 클래드 17로서는, 스파타링법 등으로 형성한 SiO₂막이나, 히다치카세이코교샤제인 OPI-N1005를 도포 및 베이킹하여 형성한 폴리이미드층 등의 유기수지층을 사용할 수가 있다.

다시, 상술한 각 실시의 형태에서는, 광도파로 14의 하부에, 凸형상의 마이크로미러를 구성하기 위해, 이 부분에서 광도파로 14도 凸형상으로 된다. 그래서, 광도파로 14의 상면을 연마함으로써, 도 18과 같이 상면이 평탄한 광도파로 14를 형성하는 것도 가능하다. 이 경우, 광도파로 14의 전반손실을 저감할 수가 있다는 효과가 얻어진다.

또, 상술한 제 1 및 제 2의 실시의 형태에서는, 등방성엣칭으로서, 웨트엣칭을 사용하고 있으나, 본 발명은 웨트엣칭에 한정되는 것은 아니고, 언더컷이 발생하는 등방성엣칭을 할 수 있는 조건이면, 드라이엣칭을 사용하는 것도 가능하다.

다음에, 본 발명의 제 4의 실시의 형태로서, 제 1의 실시형태의 광도파로 14를 사용하여 구성한 광정보처리시스템에 대하여 설명한다.

실리콘기판 10에는, 도 19와 같이, 환상의 광도파로 14가 형성되어 있다. 또, 기판 10 위에는, 합계 6매의 LSI기판 100, 111, 112가, 광도파로 14에 따라 탑재되어 있다. LSI기판 100, 111, 112의 기판 10에 대향하는 면의 4모퉁이에는, 도 21과 같이, 알루미늄패드 121이 형성되고, 기판 10상에도, 알루미늄패드 121과 대향하는 위치에 알루미늄패드 122가 형성되어 있다. 이들은, 크롬막 123에 의하여 접속되어 있다. 이것에 의하여, 기판 100, 111, 112가, 세미한 간격을 두고 기판 10상에 탑재된다. 또, 크롬막 123은, 동범프 124과 알루미늄패드 122와의 접착강도를 높이기 위하여 배치되어 있다.

또, 기판 10상에는, 광도파로 14 외에, 도 19 와 같이, 전원용배선 113, 그란드용배선 114, 클록신호용배선 115, 및, 입출력신호배선 116, 117이 형성되어 있다. 전원용배선 113, 그란드용배선 114, 클록신호용배선 115는, 기판 100, 111, 112 아레 네 모통이에 알루미늄패드 122의 어느 하나에 각각 접속되어 있다. 또, 입력신호배선 116은, 기판 112의 알루미패드 122에 접속되고, 출력신호배선 117은, 기판 111의 알루미패드 122에 접속되어 있다. 따라서, 전원, 그란드, 클록신호, 입출력신호는, 각각, 동범프 124, 알루미늄패드 121를 개재하여, 기판 100, 111, 112에 공급된다. 또, 전원용배선 113, 그란드용배선 114, 클록신호용배선 115, 및, 입출력신호배선 116, 117에는, 알루미늄패드 121와는 역측의 단부에 각각 접속패드 113a, 114a, 115a, 116a, 117a가 형성되어 있다. 접속패드 113a는, 전원회로 130에접속되고, 접속패드 114a는, 아스 131에 접속되고, 접속패드 115a는, 클록회로 132에 접속되어 있다. 또, 접속패드 116a, 117a는, 제어부 133에 접속되어 있다. 또, 도 19에서는, 기판 10 상의 배선 113 등의 경로를 알기 쉽게 하기 위해 모식적인 배선경로로 하고 있으나, 실제의 배선경로는 배선 113의 끌고 다니기 등을 고려한 효율적인 경로로 한다. 또, 도 19, 도 21에서는, 도시를 생략하고 있으나, 배선 113 등의 위에는 보호막이 형성되어 있다.

또, 4매의 LSI기판 100에는, 도 20과 같이, 발광다이오드 102와 수광소자 101과 LSI 103이 탑재되어 있다. 또, LSI기판 111에는, 발광다이오드는 탑재되어 있지 않으며, 수광소자 101과 LSI 103이 탑재되어 있다. LSI기판 112에는, 수광소자는 탑재되어 있지 않고, 발광다이오드 102와 LSI 103이 탑재되어 있다. 발광다이오드 102 및 수광소자 101은, 각각, 도 21, 도 9와 같이 수발광면이 광도파로 14의 바로 위에 위치하고, 더구나, 수발광면이 광도파로 14를 향하도록 기판 100, 111, 112에 탑재되어 있다.

LSI기판 100에는, 동범프를 개재하여 기판 10 측으로부터 공급되는 전원전압 및 그란드전압을 발광다아이오드 102, 수광소자 101, LSI 103에 공급함과 동시에, 클록신호를 LSI 103에 입력하기 위한 배선 134가 배치되어 있다 (도 22(a)). 또, 수광소자 101의 출력을 LSI 103에 입력하기 위한 배선 134 및 LSI의 출력을 발광다이오드 102에 입력하기 위한 배선 134가 배치되어 있다.

LSI기판 112에도 동일하게, 발광다이오드 102 및 LSI 103에 전원전압 및 그란드전압을 공급함과 동시, 클록신호를 LSI 103에 입력하기 위한 배선 135가 형성되어 있다 (도 22(a)). 또, 기판 112에는, 수광소자가 탑재되어 있지 않기 때문에, 외부의 제어부 133으로부터의 입력신호를 LSI 103에 입력하기 위한 배선 135도 배치되어 있다. LSI기판 111에도, 수광소자 101 및 LSI 103에 전원전압 및 그란드전압을 공급함과 동시, 클록신호를 LSI 103에 입력하기 위한 배선 136이 형성되어 있다 (도 22 (c)). 또, 기판 111에는, 발광소자가 탑재되어 있지 않기 때문에, LSI 103의 출력신호를 외부의 제어부 133에 출력하기 위한 배선 136도 배치되어 있다.

또, 광도파로 14에는, 6매의 기판 100, 111, 112와 대향하는 위치에, 알루미늄막 13로 되는 마이크로미러가 구비되어 있다 (도 9). 이 마이크로미러는, 광도파로 14의 빛의 전반방향을 따라 2개의 경사면 13a, 13b를 구비하며, 한편의 경사면 13a에 의하여, 전반광의 일부를 기판 10의 상방에 편향한다. 또, 타방의 경사면 13b에 의하여, 발광다이오드 102에서 출사된 빛을, 광도파로 14의 전반방향으로 편향하고, 광도파로 14에 전반된다.

다음에, 본 실시의 형태의 광정보처리시스템의 동작에 대하여 설명한다.

전원회로 130으로부터의 전원전압은, 기판 10상의 접속패드 113a 및 전원용 배선 113 및 알루미늄패드 122를 통한 후, 동범프 124를 통하여 6매의 LSI기판 100, 111, 112에 달하고, 이들의 기판 100, 111, 112 상의 배선 134, 135, 136에 의하여, 발광다이오드 102, 수광소자 101 및 LSI 103에 공급된다. 동일하게, 그란드전압도, 기판 10상의 접속패드 114a, 그란드용배선 114, 알루미늄패드 122, 동범프 124, 알루미늄패드 121 및 배선 134, 135, 136을 경유하여 발광다이오드 102, 수광소자 101 및 LSI 103에 공급된다. 클록회로 132에서 출력된 클록신호도, 동일하게,기판상의 클록신호용 배선 115, 동범프 124 등을 경유하여, LSI 103에 공급된다.

이들 전원전압 및 그란드전압의 공급에 의하여, 발광다이오드 102 및 수광소자 101은, 수발광이 가능하게 된다.

4매의 기판 100상의 LSI 103은, 모두 수광소자 101 및 발광다이오드 102와 접속되어 있기 때문에, 타의 기판 100, 111, 112의 LSI 103과의 사이에서 송수신 하여야 할 신호를, 모두 광신호로 변환하여, 광도파로 14를 개재하여 송수신한다. 단, 기판 111에는 발광다이오드는 탑재되어 있지 않기 때문에, 기판 111의 LSI 103은, 광도파로 14를 개재하여 타의 기판 100, 112의 LSI 103으로부터 광신호를 수광소자 101을 개재하여 받을 수는 있으나, 받은 신호를 연산한 결과는, 전기신호 그대로 제어부 133에 넘겨준다. 또, 기판 111에는 수광소자는 탑재되어 있지 않기 때문에, 기판 111의 LSI 103은, 제어부 133으로부터 전기신호로서 받은 신호를 연산한 후, 발광다이오드 102에 의하여 광신호로 변환하여 타의 기판 100, 111의 LSI에 출력한다. 제어부 133과의 전기신호는, 동범프 124, 기판 10 상의 신호용 배선 116, 117를 경유하여 송수신된다.

본 실시의 형태에서는, 기판 100의 LSI 103은, 선택회로와, 연산회로와, 신호출력회로를 구비하는 구성으로 한다. 선택회로는, 수광소자 101이 받은 신호에서 자기에게 향하여 발신된 신호만을 선택한다. 연산회로는, 선택회로가 선택한 신호를 사용하여 미리 정해진 연산을 행한다. 그리고, 신호출력회로는, 연산회로의 연산결과에, 기판 111의 LSI 103을 표시하는 수신자의 신호를 붙인 신호를 작성하고, 그것을 발광다이오드 102에 광신호로서 출력시킨다.

또, 기판 112의 LSI 103은, 정보분할회로와 신호출력회로를 구비하는 구성으로 한다. 이 정보분할회로는, 제어부 133으로부터 받은 처리할 정보를, 4개의 정보로 분할하고, 각각의 정보를 4개의 기판 100의 LSI 103에 하나씩 할당한다. 신호출력회로는, 분할한 정보에 할당한 상대를 표시하는 수신자신호를 붙인 신호를 작성하고, 그것을 발광다이오드 102에 광신호로서 출력시킨다.

기판 111의 LSI 103은, 선택회로와, 출력회로를 구비한다. 선택회로는, 수광소자 101이 받은 신호에서 자기를 향하여 발신된 신호만을 선택한다. 출력회로는, 받은 신호를 합성하고, 제어부 133에 출력한다.

이들의 동작에 대하여 구체적으로 설명한다. 기판 112의 LSI 103은, 도 23과 같이, 처리할 정보를 제어부 133으로부터 전기신호로서 받는다. 기판 112의 LSI 103의 정보분할회로는, 받은 정보를 4개의 정보로 분할하고, 분할한 정보를 하나씩 할당할 편의 기판 100을 정한다. 기판 112의 LSI 103의 신호출력회로는, 4개의 정보로 각각 할당선의 기판 100을 특정하는 수신선 신호를 붙인 신호를 작성하고, 그것을 발광다이오드 102에 광신호로서 출력시킨다. 기판 112의 발광다이오드 102에서 발생된 광은, 기판 112의 아래에 있는 알루미늄막 13으로 되는 마이크로미러로 편향됨으로써, 광도파로 14의 전반광으로 되어, 광도파로 14를 전반한다.

4개의 광신호는, 각각 광도파로를 전반하고, 기판 112에 가장 가까운 기판 100의 하부에 도달하면, 알루미늄막 13으로 되는 마이크로미러에 의하여 전반관의 일부가 도 9와 같이 기판 10의 상방으로 편향되고, 기판 100상의 수광소자 101에 의하여 수광되고, 전기신호로 변환되고, LSI 103에게 인도된다. 기판 100의 LSI 103의 선택회로는, 받은 전기신호 중, 자기에게 온 정보 신호만을 선택하고, 연산회로가 그 정보를 연산한다. 그리고, 신호출력회로는, 연산결과에, 기판 111의 LSI 103을 표시하는 수신편의 신호를 붙인 신호를 작성하고, 그것을 발광다이오드 102에 광신호로서 출력시킨다. 기판 100의 발광다이오드 102에서 발한 빛은, 기판 100 아래에 있는 알루미늄막 13으로 되는 마이크로미러로 편향시킴으로써, 광도파로 14의 전반광으로 되어, 광도파로 14를 전반한다.

동일하게, 다른 기판 100의 하부에 있어서도, 광도파로 14를 전반하고 있는 광의 일부가 마이크로미러에 의하여 편향됨으로 해서, 수광소자 101에 의하여 수광되고, 기판 100의 LSI 103에게 인도된다. 기판 100의 LSI 103은, 그 중의 자기에게 온 정보의 신호만을 선택하여 연산하고, 연산결과에 기판 111의 LSI 103을 표시하는 수신자신호를 붙인 신호를 작성하고, 그것을 발광다이오드 102에게 광신호로서 출력시킨다. 이 광신호는, 광도파로 14의 전반광이 되어, 광도파로 14를 전반한다.

기판 111의 하부에 있어서도, 광도파로 14를 전반하고 있는 광의 일부가 마이크로미러에 의하여 편향됨으로써, 수광소자 101에 의하여 수광되고, 기판 111의 LSI 103에게 인도된다. 기판 111의 LSI 103의 선택회로는, 그 중의 자기에게 온 정보의 신호만을 선택함으로써, 4개의 기판 100의 LSI 103이 각각 연산한 결과를 받는다. 그리고, 이 결과를 합성함으로써 소망의 연산결과를 얻어, 출력회로가 전기신호로서 제어부 133에게 인도한다.

이와 같이, 본 실시 형태의 광정보처리시스템에서는, 환상의 광도파로 14를 사용하고 있기 때문에, 정보가 광도파로 14를 환상으로 순환하고 있다. 따라서, 어느기판에서 출력된 정보를, 항상, 모든 기판에서 수신 가능한 상태에 있다. 그러므로, LSI기판 100, 111, 112를 1대1로 광도파로로 접속할 필요가 없으며, 1개의 광도파로 14로 모든 LSI기판 100, 111, 112 사이에서의 신호의 송수신이 가능하게 된다는 이점이 있다. 따라서, 복잡한 광도파로망을 형성할 필요가 없다. 또, 본 실시의 형태에서는, 6매의 기판 100, 111, 112를 탑재하고 있으나, 정보처리내용이 변경되고, 기판을 추가할 필요가 생겼을 경우에도, 광도파로 14상의 어딘가에, 추가해야 할 기판을 탑재하는 것만으로도, 다른 모든 기판과의 사이에서 정보의 송수신이 가능하게 된다. 따라서, 광도파로 14의 경로를 다시 만들 필요가 없으며, 용이하게 정보처리내용의 변경을 행할 수가 있다. 또, 이 경우에는, 추가하는 기판의 위치에, 마이크로미러나 전원용배선 등이 필요하기 때문에, 미리 기판 10상에 광도파로 14를 제조하는 단계에서, 기판을 추가 가능한 위치의 모두에 마이크로미러나 알루미늄패드 122를 설치하여 두는 것이 바람직하다. 이 경우, 기판이 배치되어 있지 않은 위치의 마이크로미러에 있어서도, 전반광의 일부가 편향되고, 빛의 손실이 되나, 발광다이오드 102의 출력과 강도를 충분히 크게 설정하여 두면 문제는 발생하지 않는다.

또, 본 실시의 형태에서는, LSI 기판 112가, 전기신호로 처리할 정보를 받아, LSI기판 100이 분할처리하고, LSI기판 111로 처리결과를 합성하여 출력한다는 구성을 표시하였으나, 본 발명은, 이 구성에 한정되는 것은 아니고, LSI기판 100 사이에서 연산결과를 수송신하는 구성으로 하는 것도 물론 가능하다. 또, 전기신호로 처리할 정보를 외부에서 받아들이는 것은 아니고, 광도파로 14에 접속된 광도파로에서 광신호로서 받아들이는 구성이나, 처리결과를 광신호로서 외부로 출력하는 구성으로 하는 것도 가능하다. 이와 같이, 입출력되는 정보를 모두 광신호로 하는 경우에는, LSI기판 111, 112와 같이 전기신호로 정보를 입출력시키는 기판으로 바꾸어, 모든 LSI기판을 기판 100과 같이, 발광다이오드 102 및 수광소자 101을 구비한 구성으로 한다.

또, 본 실시의 형태에서는, LSI기판 100, 111, 112로의 전원전압 등의 공급을, 기판 10상에 설치한 배선 113 등, 및, LSI기판 100 등을 지지하기 위한 동범프를 개재하여 행하고 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 발광다이오드 102, 수광소자 101을 하면측에 탑재하고 있는 기판 100, 111, 112 등으로의 급전을, 프립. 칩과 같이 하면측에서 행할 수가 있다. 이것에 의하여, 기판 100, 111, 112의 상면측에 배선이나 단자를 설치할 필요가 없다. 또, 기판 100, 111, 112의 기판 10상에의 설치와, 전기적인 접속을 동범프에 의하여 동시에 행할 수가 있기 때문에, 제조공정이 간단하게 된다.

또, 기판 10상에 배선 113 등을 배치함으로써, 배선 113을 형성하는 공정을, 알루미늄막 13으로 되는 마이크로미러를 형성하는 공정이나, 광도파로 14 등을 형성하는 공정과 일련의 공정으로서 간단하게 형성할 수 있다는 이점도 있다. 이하, 기판 10상에, 광도파로 14, 마이크로미러, 및, 배선 113 등을 형성하는 제조공정에 대하여 설명한다.

우선, 제 1의 실시의 형태에서 설명한 도 1 ∼ 도 6의 공정에 의하여, 도 19의 기판 10상에 하부클래드를 형성함과 동시, 기판 100, 111, 112의 하부로 되는 위치에 알루미늄막 13과 凸부 15로서 되는 마이크로미러를 형성한다.

다음에, 하부 클래드 12상에 레지스트막을 형성한 후, 리프트오프법에 의하여 배선 113, 114, 115, 116, 117, 알루미늄패드 122, 접속패드 113a, 114a, 115a, 116a, 117a를, 두께 0.8μm의 알루미늄막에 의하여 형성한다. 또, 기판 10의 표면 전체에, 히다치카세이코교사제인 PIX-1400을 도포 및 베이킹 함으로써, 표면 전체에 폴리이미드로서 되는 보호막 140를 형성한다 (도 14). 그 후, 드라이엣칭에 의하여, 광도파로 14를 형성할 영역, 알루미늄패드 122, 및, 접속패드 113a 등의 영역에서 보호막 140을 제거한다.

다음에, 광도파로 14를 형성할 영역의 하부클래드 12 표면에, 히다치카세이코교사제인 OPI 카플라를 도포하고, 하부 클래드 12 표면에, 두께가 분자 오다의 극히 얇은 OPI카플라의 유기분자막을 형성한다. 이와 같이, OPI카플러의 유기분자막을 형성하는 것은, 이 위에 형성하는 폴리이미드의 광도파로 14와 하부 클래드 12과의 밀착 강도를 향상시키기 위함이다. 그리고, 히다치카세이코교사제인 OPI-N3505를 도포, 베이킹하여 소망하는 두께의 폴리이미드층을 형성한 후, 도 13, 도 14와 같이, 릿지형 도파로 형상으로 드라이엣칭에 의하여 엣칭하고, 폴리이미드으로 되는 광도파로 14를 형성한다.

다음에, 알루미늄패드 122상에, 크롬막 123을 성막한 후, 도금법에 의하여, 높이 30μm의 동범프 124를 형성한다. 그리고, 별도로 작성한 기판 100, 111, 112, 적외투과광을 사용하여 기판 10과 얼라인먼트하면서, 은페이스트에 의한 도전성접착재층 142를 형성하고, 기판 100, 111, 112를 고정한다.

이 제조방법에서는, 배선 113, 114 등을 제조하기 위한 성막 및 리소그라피의 공정을, 타의 알루미늄막 13 등을 성막 및 리소그라피하는 공정과 연속하여 행할 수가 있다는 이점이 있다.

또, 상술한 제조방법에서는, 마이크로미러를 구성하는 알루미늄막 13과, 배선 113, 114 등을 구성하는 알루미막과를 따로 따로의 공정에서 형성하고 있으나, 2개의 알루미늄막 13과 배선 113, 114 등을 하나의 공정에서 같이 가공하는 것도 가능하다. 구체적으로는, 도 6의 공정에서 알루미늄막 13을 리소그라피할 때에, 마이크로미러의 형상과, 배선 113, 114 등의 형상으로 한번에 패터닝한다. 이것에 의하여, 제조공정을 간략화 할 수가 있다. 또, 그 때에, 도 17, 도 18에 표시하는 바와 같이 마이크로미러의 알루미늄막 13이 배선 114, 115의 일부가 되도록 패터닝함으로써, 마이크로미러와 배선 114와, 115가 일체로 할 수가 있다. 이것에 의하여, 마이크로미러를 광도파로 14를 횡단하는 배선부분 140 (도 19, 도 20)으로 하여 이용할 수가 있기 때문에, 배선 114, 115가 광도파로 14를 횡단하는 개소(箇所)를 줄일 수가 있으며, 광도파로 14의 전반 손실을 감소시킬 수가 있다.

또, 본 실시의 형태에서는, 마이크로미러 및 배선을 구성하기 위해 알루미늄막을 사용하고 있으나, 다른 금속, 예를들면, Cr, Cu, Au, Ag 등의 막을 사용하는 것도 물론 가능하다. 또, 금속막 이외에, 전반광을 반사하는 유전체막을 사용하는 것도 가능하다.

또, 본 실시의 형태에서는, 기판 10과, 탑재되는 기판 100, 111, 112를 동범프 124에 의하여 접속하고 있으나, 도전성이며, 기판 100, 111, 112를 지지할 수 있는것이라면, 동범프 124 이외의 것을 사용하는 것도 물론 가능하다. 예를 들어, 땜질 등의 다른 금속의 범프나, 아니소름을 사용하는 것도 가능하다. 땜질 범프를 사용하는 경우에는, 접착제층 142를 사용하는 일 없이, 땜질범프를 용융함으로써, 기판 100, 111, 112를 접착할 수가 있다. 땜질범프는, 도금법은 아니고, 미리 구상으로 성형된 범프를 사용할 수가 있다. 아니소름은, 접착제수지성분 (예를 들면 에폭시수지, 아크릴고무 및 잠재성경화제)에 도전입자를 혼입.분산한 것으로, 가압(加壓)된 개소는 도전입자의 접촉에 의하여 도전성으로 되고, 가압되지 않은 개소는 절연성이다. 따라서, 기판 100, 111, 112를 탑재할 때에 가압함으로서, 접착과 도통을 동시에 행할 수가 있다. 아니소름의 도전입자는, 예를 들면 Au, Ag, Cu나 땜질 등의 금속의 입자나, 폴리스틸렌 등의 고분자의 구상의 핵재에 Ni, Cu, Au, 땜질 등의 도전층을 설치한 것을 사용할 수 있다. 접착제수지성분 100용량부에 대한 도전입자의 비율로서는, 0.3 ∼ 30용량부가 바람직하다. 또, 아니소름은, 미리 필름상으로 성형한 것을 사용할 수도 있다.

또, 본 실시의 형태에서는, 광도파로 14를 링상으로 함으로써, 광신호를 순환시키고 있으나, 빛이 순환하는 구조이면 링상 이외의 광도파로의 형상일지라도 무방하다. 예를 들면, 제 5의 실시의 형태로서 도 26에 표시하는 바와 같이, 1개의 직선상의 광도파로 150의 양단에 미러 151을 배치하고, 전반광을 미러 151로 반사시키고, 광도파로 150을 왕복시킴으로써 순환시키는 구성으로 할 수가 있다. 또, 제 6의 실시의 형태로서 도 27에 표시하는 바와 같이, 직선상의 광도파로 152를 평행으로 배치하고, 각각의 단면에 미러 153을 배치한 구성으로 할 수도 있다. 이 도27의 구성에서는, 광도파로 152의 전반한 빛이, 단면에서 출사되어, 미러 153에 의하여 반사되고, 다음의 광도파로 152의 단면에서 입사하는 것을 반복시킴으로써, 빛을 순환시키는 구성이다. 도 26, 도 27의 구성은, 광도파로 150, 152가 직선상이기 때문에, 광도파로 150, 151의 제조가 간단하다. 또, 도 27의 구성은, 기판 10의 크기 비율로 광도파로 152의 길이를 길게 할 수 있기 때문에, 작은 기판 10상에, 다수의 LSI기판을 효율 좋게 배치할 필요가 있을 경우에 적합하다.

다음에, 본 발명의 제 7의 실시형태의 마이크로미러를 구비한 광도파로에 대하여 설명한다.

제 1의 실시형태에서 표시한 마이크로미러를 구비한 광도파로 14에서는, 광도파로 14에 따라 복수의 마이크로미러를 배치한 경우, 미러의 단수가 진행함에 따라, 미러에 의하여 편향되는 광강도가 지수관수적(指數關數的)으로 감소되기 때문에, 많은 미러를 배치하기 위하여서는, 광도파로 14에 입사시키는 빛 강도를 증가시키지 않으면 아니 된다. 이하, 광도파로 상방에 광을 편향하는 곳을 " 튀어 오르기" 라고도 한다.

튀어 올린 광강도를 증가하기 위해서는 凸부 15 의 단차의 높이를 높이는 방법을 생각할 수 있으나, 이것은 리소그라피공정이 번잡하게 되는 결점이 있다.

그래서, 이 제 7의 실시형태에서는, 전반광을 기판면의 상방에 입출사시키기 때문에, 내부에 마이크로미러를 설치한 광도파로에 있으며, 마이크로미러에서의 반사광량이 일정하게 되도록 조제된 광도파로를 제공한다.

도 27 및 도 28의 구성의 광도파로 14는, 凸부 15의 빛의 입사측의 사면에만 알루미늄막 822를 설치하여 마이크로미러를 구성하고 있다. 광도파로 14를 전반하는 빛은, 일반적으로, 광도파로 14, 하부 클래드 21, 마이크로미러 등의 구성부재의 재질이나, 균질도, 계면의 형상 등의 영향을 받아 흡수 또는 산란되기 때문에, 전반광 강도는, 광도파로 내를 전반하는데 따라 감쇠한다. 마이크로미러가 광도파로 14 중에 형성되어 있지 않는 경우에는, 대개 람바트의 흡수칙에 따라 전반 거리와 더불어 지수관수적으로 감쇠한다. 마이크로미러가 있는 것으로 해서 광신호는 일부 편향한다. 이 편향에 의한 전반광강도의 감쇠는, 마이크로미러의 면적이 클수록 커진다. 또, 도 31과 같은 형상에 凸부 15를 형성한 경우, 알루미늄막 822부분에서 편향되는 외에, 凸부 15의 형상에 따라 전반광은 일부 편향 또는 산란한다.

이와 같이, 마이크로미러를 갖는 광도파로 14 내를 전반하는 광신호의 감쇠의 모양은 복잡하다. 도 28에서 광입사방향 31에 전반하는 광신호는, 제 1의 마이크로미러에 도달할 때와 제2, 제3 .....의 마이크로미러에 도달하는 때와는, 순서로 감쇠하여 도달광량이 감쇠한다. 그래서, 마이크로미러의 면적이 모두 일정한 경우에는, 각각의 마이크로미러로 편향되는 광량이 순서로 감소하게 된다. 예를 들면, 마이크로미러로 편향된 광신호는, 도 9에 표시한 바와 같이 실장된 수광소자 101을 탑재한 기판 100에 출사되지만, 이 때, 수광소자 101의 감도 이상의 광량이 마이크로미러로 편향되는 것이 필수이다. 그 때문에, 광의 입사부로부터 가장 먼 위치에 있는 마이크로미러, 즉, 가장 광신호가 감쇠하여 도달한 마이크로미러 상에 설치된 수광소자 101에 충분한 광량을 입사시킬 수가 있도록, 당초의 광도파로 14에 입사시키는 광량을 강하게 해 두지 않으면 아니된다.

제 7의 실시형태에서는, 각 마이크로미러에서의 반사광량을 일정으로 하기 위해, 각각의 마이크로미러에 도달하는 광량의 감쇠도에 따라 반사광량이 일정하게 되도록 조제한다. 구체적으로는, 빛의 입사점에 가까운 마이크로미러에서는, 미러를 작게, 멀어짐에 따라 미러를 크게 하도록 한다. 이와 같이 마이크로미러의 크기가 조정되어 있는 광도파로의 경우에는, 각 마이크로미러에서의 반사광량이 수광소자의 감도 이상으로 되도록 하는 것으로, 당초 광도파로 14에 입사시키는 광량을 작게 하는 것이 가능하다. 예를 들면, 도 19에 표시한 바와 같은 광멀티칩모듈에 이것을 적용함으로써 소비전력을 저감할 수가 있다.

각 마이크로미러에서의 반사광량을 일정하게 하기 위해서는, 상술한 바와 같이 도달광량이 큰 미러에서는, 미러의 면적을 작게 하고, 도달광량이 작은 미러에서는, 미러의 면적을 크게 하면 된다. 마이크로미러간의 거리가 동일하게 설치되어 있으며 각각의 마이크로미러가 면적 이외는 동일한 구조를 가지고 있는 경우에는, 마이크로미러의 면적을 등비급수적으로 크게 해 가면 반사광량 일정의 조건을 실현할 수 있다.

마이크로미러의 면적을 등비급수적으로 변화시키기 위해서는, 예를 들면, 미러의 높이를 일정하게 하고, 미러의 폭을 등비급수적 (공비 = W₂/ W₁= W₃/ W₂=. . .= Wn / Wn-₁) 로 변화시킴으로써 실현할 수 있다. 이 경우, 미러의 높이를 낮게 하는 것이 바람직하다. 미러의 높이는, 광도파로 14의 5 ∼ 20% 인 것이 바람직하다.

마이크로미러의 면적을 등비급수적으로 변화시키기 위해서는, 도 31과 같이 凸부 15의 폭을 광도파로 14의 폭보다도 넓게 하여, 반사막인 알루미늄막 822의 부분의 면적 만을 변화시킴으로써 실현할 수 있다.

마이크로미러의 면적을 등비급수적으로 변화시키기 위해서는, 도 28과 같이 凸부 15의 폭을 변화시킴으로써 반사막의 면적을 조제하는 것으로도 실현할 수 있다. 이 구성은, 필요한 凸부 15에서의 광신호의 감쇠가 없기 때문에 마이크로미러부에서의 손실이 작아지고 바람직하다. 이와 같이 광도파로 14의 내부에 미러를 수납하는 것이 바람직하다. 리소그라피의 마진을 고려하여, 코아단부에서 미러단부까지 2μm 이상 떼는 것이 바람직하다.

마이크로미러를 형성하기 위한 凸부 15의 광신호의 전반방향의 길이는, 리소그래피의 마진에서 5 ∼ 200μm이 적당하다.

마이크로미러의 면적을 등비급수적으로 변화시키기 위해서는, 또, 미러의 폭을 일정하게 하여, 미러의 높이를 등비급수적으로 변화시킴으로써 실현할 수 있다.

알루미늄막 822 등의 반사막의 광신호의 전반방향의 길이는 2 ∼ 20μm 가 호적하다. 너무 길면 알루미늄막 822이 금속크래딩으로서 작용하는 영향으로 과잉의 손실을 초래하게 되고, 너무 짧으면 리소그라피가 곤란하게 된다.

광도파로 14의 치수는 폭 10 ∼ 50μm, 높이 5 ∼ 20μm이 호적하다. 광도파로 14의 치수가 너무 크면, 모드가 너무 증가하기 때문에 균일한 도파광강도가 얻어지지 않게 된다. 또, 유기재료, 예를 들면, 폴리이미드를 광도파로 14의 재료로 사용할 수가 있다.

또, 반사광량이 일정하게 된다는 것은, 실질적으로 일정하다는 것을 의미한다.즉, 각 마이크로미러에서 튕겨오른 광신호가, 각각의 미러상부에 실장된 수광소자 101에 입사하는 때에, 어느 수광소자 101에 있어서도 그 검출감도 이하로 되지 않고, 당초의 광도파로 14에 입사시키는 광량을 과대로 하지 않아도 되는 정도로 일정하면 된다.

또, 마이크로미러를 구성하는 凸부 15의 경사면의 형상은, 평면, 凹면. 凸면의 어느 것도 좋다. 목적에 따라 평면, 凹면, 凸면의 형상을 선택하여 사용함으로써, 집광, 확산 등의 효과를 더불어 가지게 할 수가 있다.

마이크로미러를 구성하는 凸부 15의 경사면의 각도는 0 ∼ 90°의 어느 것이나 된다. 또, 도 28 ∼ 도 31에서는 상방으로 편향하는 구성을 표시하였으나, 편향의 방향은, 상방, 하방. 측방의 어느 것이나 좋다. 수광소자, 발광소자의 설치위치, 설치방향 등을 고려하여 결정할 수가 있다.

도 28, 도 29와 같은 마이크로미러를 구성하는 凸부 15를 형성하는 수순을 간단하게 설명한다. 우선, 평탄한 기판상에 평탄한 하부클래드 21을 형성한 후, 이 위에 광도파로 14와 동일한 재질의 막을 형성하고, 이 막을 등방성엣칭 등의 방법으로 테이퍼상으로 엣칭함으로써 凸부 15를 형성한다. 이 凸부 15상에 알루미늄막 822를 형성한 후, 광도파로 14를 형성한다. 이 방법은, 특히 도 31 또는 도 32와 같이 마이크로미러를 구성하는 凸부 15를 광도파로 14에서 삐어져 나오는 폭으로 형성하여도, 과잉한 손실이 생기지 않기 때문에 바람직하다.

이 방법으로 작성한 하부 클래드 21의 상면은 평탄하게 되나, 제 1의 실시의 형태와 동일하게 기판 10의 표면을 凸부 15를 형성하는 방법으로 하는 것도 가능하다. 이 경우, 도 30과 같이, 하부 클래드 21의 상면은 평탄하게는 되지 않는다. 도 30과 같은 마이크로미러를 가지는 광도파로 14의 제조방법에 대하여 더욱 구체적으로 설명한다.

(1) 포토레지스트OFPR-800 (토쿄오카제)를 실리콘웨이퍼기판 10에 도포하고, 90℃에서 30분 오븐으로 프리베이킹한 후 마스크를 개재하여 노광하고, 현상 . 린스를 행하여 凸부 15의 하부에 단차부를 형성하기 위한 레지스타패턴을 얻었다. 단차의 간격은 200μm로 하였다. 다음에 농초산 / 붕산 혼합액 ( = 95 / 5)을 사용하여 15초간 웨트엣칭을 한 후, 농황산 / 과산화수소수혼합액 ( = 2 / 1) 처리로 레지스트를 박리하고, 기판 10에 단차패턴 815 (높이 0.5μm)를 형성하였다.

(2) (1)의 기판에 열산화처리 (1100℃ / 6시간, 파이로)를 행하고, 표면에 1.2μm의 산화막 (하부클래드 21)을 형성하였다. 다음에 알루미늄막을 두께 0.2μm가 되도록 스팻타하고, 단차의 측면에 걸치도록 길이 20μm 정도로 리소그래피처리하여 알루미늄막 822를 형성하였다. 이 때, 알루미늄막 822의 폭 W는, 최초의 미러의 폭 Wn을 다음 식으로 규정되는 공비로 설정하였다.

공비 = W₂/ W₁= Wn＋₁/ Wn

(3) (2)에서 형성한 하부클래드 21상에 광도파로 14의 재료로서 OPI-N3505 (히다치카세이 제)를 도포 . 베이킹하고, 드라이엣칭에 의하여, 마이크로미러상에 릿지형상을 남기고 광도파로 14 (폭 40μm x 높이 4μm)를 형성하였다.

(4) 광도파로 14의 단부에서 파장 633nm의 He / Ne 레이저광을 입사하고, 마이크로미러에 의하여 튕겨 올라가는 빛을 CCD카메라로 관찰하고, 화상처리에 의하여 튀어 오르는 광량 분포를 조사하였다. 미러의 폭이 불변인 공비 = 1.0에서는, 튀어 오른 광량이 감쇠하였다. 등비급수적으로 미러폭을 증가시켜 가는 경우, 공비 = 1.2에서는 거의 동일한 튀어오르기 광량을 얻어진데 대하여, 공비 1.3에서는 튀어오르기 광량이 n의 증가에 따라 증가한다는 것이 확인되엇다.

제 7의 실시의 형태의 광도파로 14에 있어서, 입사점에 가까운 곳에서는 미러를 작게, 멀어짐에 따라 크게 함으로써, 튀어 오르는 광량의 감소를 억제할 수가 있다. 또, 미러의 크기를 전반광량의 감소보다도 크게 함으로써, 튀어 오르는 광량을 일정량씩 증가시켜 가는 것도 용이하게 가능하다. 이것에 의하여, 수광소자 101의 임계값 이상의 광량을 튕겨 올리기가 가능하게 되기 때문에, 광도파로 14에 배치가능한 마이크로미러 단수를 증가 시킬 수가 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 전반광을, 기판면 상방에 입출사시키기 위해, 내부에 마이크로미러를 구비한 광도파로를 용이하게 제조할 수 있는 제조방법을 제공할 수가 있다.

또, 본 발명에 의하면, 전기회로와 수발광소자가 형성된 기판을, 광도파로 기판상에 탑재하는 구성의 광정보처리장치에 있어서, 전기회로등에의 전원공급용 배선을, 도파로 기판상에 배치함으로써, 효율 좋게 콤팩트하게 배치하는 것이 가능하다.

이상과 같이, 본 발명에 관한 마이크로미러를 구비한 광도파로의 제조방법은, 마이크로미러를 구비한 광도파로를 효율 좋게 제조하는데 유용하다. 또, 본 발명에관련한 마이크로미러를 구비한 광도파로는, 광정보처리장치의 광신호를 전반하는 광도파로로서 유용하다. 또, 본 발명에 관한 광정보처리장치는, 정보전달을 광신호로 행할 수가 있기 때문에, 처리속도가 빠른 정보처리장치로서 유용하다.

Claims (27)

1. 삭제
2. 측면이 경사진 凸부를 표면에 가지는 클래드층을, 기판상에 형성하는 제 1의 공정과,

   상기 클래드층의 상기 凸부 측면상에, 반사막을 형성하는 제 2의 공정과,

   상기 클래드층의 상기 凸부 상에, 광도파로를 형성하는 제 3의 공정을 가지며,

   상기 제 1의 공정은,

   상기 기판 표면에, 등방성엣칭을 사용하여, 측면이 경사진 凸부를 형성하는 공정과,

   상기 기판 표면에, 상기 凸부의 형상에 따르도록 SOG 또는 수지에 의하여 클래드층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러를 구비한 광도파로의 제조방법.
3. 측면이 경사진 凸부를, 표면에 가지는 클래드층을, 기판상에 형성하는 제 1의 공정과,

   상기 클래드층의 상기 凸부의 측면상에, 반사막을 형성하는 제 2의 공정과,

   상기 클래드층의 상기 凸부 상에, 광도파로를 형성하는 제 3의 공정이 있으며,

   상기 제 1의 공정은,

   평탄한 상면을 갖는 상기 기판의 그 상면에 상기 클래드층을 형성하는 공정과,

   상기 클래드층 상면에, 상기 등방성엣칭을 사용하여, 상기 측면이 경사진 凸부를 형성하는 공정과를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러를 구비한 광도파로의 제조방법.
4. 기판상에 클래드층을 형성하는 제 1의 공정과,

   상기(前記) 클래드층상에, 반사막을 형성하는 제 2의 공정과,

   상기 반사막을, 등방성에칭을 사용하여 엣칭함으로써, 측면이 경사진 凸부로 가공하는 제 3의 공정과,

   상기 반사막상에 광도파로를 형성하는 제 4의 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로미러를 구비한 광도파로의 제조방법
5. 실리콘단결정기판 표면에, 실리콘단결정의 결정면에 의한 엣칭속도의 차를 이용하여, 측면이 경사진 凸부를 형성하는 제 1의 공정과,

   상기 凸부의 형상을 따르도록, 상기 기판상에 SOG 또는 수지에 의하여 클래드층을 형성하는 제 2의 공정과,

   상기 클래드층의 상기 凸부 측면상에 반사막을 형성하는 제 3의 공정과,

   상기 클래드층의 상기 凸부상에, 광도파로를 형성하는 제 4의 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로미러를 구비한 광도파로의 제조방법.
6. 제2항 또는 제3항 또는 제5항에 있어서,

   상기 반사막을 형성하는 공정에서, 상기 반사막을 금속재료로 형성하고, 상기 반사막을, 상기 광도파로를 횡단하는 배선의 일부를 이루도록 형성하는 것을 특징으로 하는, 마이크로미러를 구비한 광도파로의 제조방법.
7. 기판과, 상기 기판 상에 배치된 수지로서 되는 클래드층과, 상기 클래드층 상에 배치된 광도파로층을 가지며,

   상기 기판은, 상면에, 측면이 경사진 형상의 凸부를 구비하고, 상기 클래드층은, 상기 기판의 凸부에 따르는 형상의 凸부를 가지며,

   상기 클래드층의 상기 凸부의 측면과 상기 광도파로층과의 사이에는, 반사막이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광도파로.
8. 기판과,

   상기 기판상에 형성된, 측면이 경사진 凸부를 복수표면에 가지는 클래드층과,

   상기 클래드층상에 형성된 광도파로층을 구비하고 있으며,

   상기 복수의 凸부 사면의 광의 진행방향에 대하여 동일측(同一側)에 반사막이 형성된 광도파로이며,

   상기 반사막은 이 반사막에 도달하는 광량의 감쇄도에 따라 반사광량이 일정하게 되도록 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 광도파로.
9. 제8항에 있어서,

   상기 반사막의 면적을 변화시킴으로써, 상기 반사막에 도달하는 광량의 감쇄도에 따라 반사광량이 일정하게 되도록 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 광도파로.
10. 제9항에 있어서,

    상기 반사막의 면적을 변화시키기 위해, 상기 반사막의 횡폭(橫幅)을 변화시키는 것을 특징으로 하는 광도파로.
11. 제10항에 있어서,

    상기 반사막의 높이를 일정하게 하는 것을 특징으로 하는 광도파로.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서,

    상기 반사막의 높이가 광도파로층의 두께의 20% 이하인 것을 특징으로 하는 광도파로.
13. 제7항 내지 11항 중 어느 한 항에 기재된 광도파로와 소정의 배선패턴을 구비한 도파로기판과,

    상기 광도파로와 대향하도록 상기 도파로 기판상에 탑재된 전기회로기판과,

    상기 도파로 기판과 상기 전기회로기판을 연결하는 1 이상의 연결부를 가지며,

    상기 전기회로기판은 상기 광도파로를 전반하는 광신호를 수광하기 위한 수광소자와, 전기회로를 구비하고,

    상기 연결부는 도전성이며,

    상기 배선패턴은 상기 연결부를 개재하여, 상기 수광소자 및 전기회로와 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 광정보처리장치.
14. 제13항에 있어서,

    상기 배선패턴은 급전용배선(給電用配線)을 가지며, 상기 1 이상의 연결부의 하나를 개재하여 적어도 상기 수광소자에 급전하는 것을 특징으로 하는 광정보처리장치.
15. 제13항에 있어서,

    상기 배선패턴은 클록신호용배선을 가지고, 상기 1 이상의 연결부의 하나를 개재하여, 상기 전기회로에 클록신호를 공급하는 것을 특징으로 하는 광정보처리장치.
16. 제13항에 있어서,

    상기 배선패턴은 입출력데이타용 배선을 가지며, 입출력데이타용 배선은, 상기 1 이상의 연결부의 하나를 개재하여, 상기 전기회로에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 광정보처리장치.
17. 제13항에 있어서,

    상기 광도파로는 광을 순환시키는 구성인 것을 특징으로 하는 광정보처리장치.
18. 제13항에 있어서,

    상기 전기회로기판은 상기 수광소자가 상기 광도파로 상부에 위치하도록 고정되고,

    상기 광도파로에는 상기 수광소자를 향하여 전반광의 일부를 편향하는 편향수단이 설치 되어 있는 것을 특징으로 하는 광정보처리장치.
19. 제13항에 있어서,

    상기 전기회로기판은 복수이며,

    상기 복수의 전기회로기판의 적어도 하나에는, 상기 광도파로를 향하여 광을 조사하는 발광소자가 탑재되고,

    상기 광도파로에는, 상기 발광소자에서 발광된 광을, 광도파로의 전반방향으로 편향하는 편향수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광정보처리장치.
20. 제18항에 있어서,

    상기 편향수단을 구비한 상기 광도파로는,

    측면이 경사진 凸부를, 표면에 갖는 클래드층을 상기 도파로기판상에 형성하는 제 1의 공정과,

    상기 클래드층의 상기 凸부의 측면상에, 반사막을 형성하는 제 2의 공정과,

    상기 클래드층의 상기 凸부상에, 상기 광도파로를 형성하는 제 3의 공정을 포함하는 제조방법에 의하여 제조되고,

    상기 제 1의 공정은, 상기 측면이 경사진 凸부를 형성하기 위하여, 등방성엣칭을 사용하는 것을 특징으로 하는 광정보처리장치.
21. 제18항에 있어서,

    상기 전기회로기판은 복수이며, 상기 수광소자는 복수의 전기회로기판의 각각에 탑재되고,

    상기 광도파로는 상기 도파로기판상에 형성된 클래드층과, 그 위에 형성된 광도파로층을 가지며,

    상기 편향수단은, 상기 각각의 수광소자 하부의 상기 클래드층 상면에 형성된 凸부와, 반사막을 가지며,

    상기 凸부는 측면이 사(斜)면이며, 상기 반사막은 상기 사면 상에 배치되고,

    상기 반사막은 상기 반사막에 도달하는 광량의 감쇄도에 따라 반사광량이 일정하게 되도록 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 광정보처리장치.
22. 삭제
23. 삭제
24. 기판과, 상기 기판상에 배치된 클래드층과, 상기 클래드층 상면에 배치된, 측면이 경사진 형상의 凸부와, 상기 凸부를 메우듯이 상기 클래드층 상에 배치된 광도파로층을 가지며,

    상기 凸부와 상기 광도파로층과는, 같은 재료로 되며,

    상기 凸부의 측면에는 반사막이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광도파로.
25. 제24항에 있어서,

    상기 광도파로의 폭 방향에 대한 상기 凸부의 길이는, 상기 광도파로의 폭보다도 크며, 상기 凸부의 양단이 상기 광도파로에서 삐어져 나온 것을 특징으로 하는 광도파로.
26. 제25항에 있어서,

    상기의 반사막은, 상기 凸부의 상기 측면의 일부분만에 배치되고, 그 반사막의 면적은, 상기 凸부마다에 반사광량을 일정하게 하기 위해, 상기 광도파로층을 전반하여 그 반사막에 도달한 전반광의 광량의 감쇄도에 따라 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 광도파로.
27. 제24항에 있어서,

    상기 凸부와 상기 광도파로층은 수지로 되는 것을 특징으로 하는 광도파로.