NL1002752C2 - A method for the hybrid integration of at least one optoelectronic component and a waveguide, and an integrated electro optical device. - Google Patents
A method for the hybrid integration of at least one optoelectronic component and a waveguide, and an integrated electro optical device. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1002752C2 NL1002752C2 NL1002752A NL1002752A NL1002752C2 NL 1002752 C2 NL1002752 C2 NL 1002752C2 NL 1002752 A NL1002752 A NL 1002752A NL 1002752 A NL1002752 A NL 1002752A NL 1002752 C2 NL1002752 C2 NL 1002752C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- waveguide
- coupling piece
- coupling
- substrate
- opto
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4292—Coupling light guides with opto-electronic elements the light guide being disconnectable from the opto-electronic element, e.g. mutually self aligning arrangements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/4214—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element having redirecting reflective means, e.g. mirrors, prisms for deflecting the radiation from horizontal to down- or upward direction toward a device
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
- G02B6/4228—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements
- G02B6/423—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using guiding surfaces for the alignment
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
Werkwijze voor de hybride integratie van ten minste één opto-electronische component en een golfgeleider, en een geïntegreerde electro optische inrichtingA method for the hybrid integration of at least one opto-electronic component and a waveguide, and an integrated electro-optical device
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de hybride integratie van ten minste één opto-electronische component en een golfgeleider die is aangebracht op een substraat.The invention relates to a method for the hybrid integration of at least one opto-electronic component and a waveguide mounted on a substrate.
55
Een dergelijke werkwijze is bekend uit EP 0 617 303 Al. In dit octrooi schrift wordt beschreven hoe materiaal uit een planaire golfgeleider, die is opgebouwd uit een substraat, een onderkeerlaag, een kernlaag en een bovenkeerlaag, wordt verwijderd. In de aldus 10 verkregen ruimte wordt een halfgeleider component geplaatst die is verkregen door een proces dat wordt aangeduid met de term "epitaxial li ft-off".Such a method is known from EP 0 617 303 A1. This patent describes how material is removed from a planar waveguide composed of a substrate, a bottom layer, a core layer and a top layer. In the space thus obtained, a semiconductor component obtained by a process referred to as "epitaxial li ft-off" is placed.
Met een dergelijke werkwijze kunnen halfgeleider componenten, zoals LED's, laserdiodes en VCSELs ("Vertical Cavity Surface Emitting Laser Diodes"), alsmede detectoren opgenomen worden in een geïntegreerde structuur met polymeren of glas waarin licht wordt getransporteerd en eventueel ook wordt gemoduleerd. Deze geïntegreerde structuren hebben enkele belangrijke toepassingen op 2Q het gebied van de optische telecommunicatie (bijvoorbeeld externe modulatie van licht afkomstig van een laserdiode, routing in interconnect!enetwerken, optische versterking, monitoren van signalen, golflengte-divisie multiplexering, etc.), hoge snelheidsinterconnecties in computers ("optical backplane"), 25 optische sensoren, etc., en zijn daarnaast meer handzaam en beter hanteerbaar dan electro optische structuren welke zijn opgebouwd uit afzonderlijke, niet geïntegreerde componenten. Andere voordelen van dergelijke structuren zijn onder meer de mogelijkheid om een groot aantal functionaliteiten in één elektro optische inrichting in te 30 bouwen en de verbeterde koppelingsefficientie van licht in en uit de golfgeleider.With such a method, semiconductor components such as LEDs, laser diodes and VCSELs ("Vertical Cavity Surface Emitting Laser Diodes"), as well as detectors, can be incorporated into an integrated structure with polymers or glass in which light is transported and optionally also modulated. These integrated structures have some important applications in 2Q in the field of optical telecommunication (eg external modulation of light from a laser diode, routing in interconnect networks, optical amplification, signal monitoring, wavelength division multiplexing, etc.), high speed interconnections in computers ("optical backplane"), optical sensors, etc., and in addition are more handy and easier to handle than electro optical structures, which are made up of separate, non-integrated components. Other advantages of such structures include the ability to incorporate a large number of functionalities into one electro-optical device and the improved coupling efficiency of light in and out of the waveguide.
1002752 21002752 2
In EP O 617 303 Al wordt de alignatie van de halfgeleider component en de golfgeleiderstructuur in transversale richting (dit is de richting loodrecht op het substraat van de golfgeleider, ook wel 5 aangeduid als z-richting) verkregen door de hoogte van de "stack", waarop de halfgeleider component is aangebracht, zorgvuldig te kiezen, terwijl de alignatie in de laterale richting (dit is de richting evenwijdig aan de rand van de golfgeleider) verkregen wordt door de golfgeleiderkanalen pas te definiëren na plaatsing van de 1Q halfgeleider component. De alignatie in de longitudinale richting (dit is de richting loodrecht op de beide andere richtingen) is afhankelijk van de nauwkeurigheid van het "pick-and-place" apparaat waarmee de halfgeleider component geplaatst wordt.In EP 0 617 303 A1, the alignment of the semiconductor component and the waveguide structure in transverse direction (this is the direction perpendicular to the substrate of the waveguide, also referred to as z-direction) is obtained by the height of the "stack" , on which the semiconductor component is mounted, to be carefully selected, while the alignment in the lateral direction (this is the direction parallel to the edge of the waveguide) is obtained by defining the waveguide channels only after placement of the 1Q semiconductor component. The alignment in the longitudinal direction (this is the direction perpendicular to the other two directions) depends on the accuracy of the "pick-and-place" device with which the semiconductor component is placed.
Er bestaat behoefte aan een methode waarmee opto-electronische 15 .There is a need for a method for optoelectronic 15.
componenten nog eenvoudiger met golfgeleider structuren nauwkeurig gealigneerd kunnen worden. Bij deze alignatie moet bij voorkeur zoveel mogelijk gebruik gemaakt kunnen worden van conventionele, en daarmee betrouwbare, technieken voor de verschillende processtappen.components can be aligned even more easily with waveguide structures. Preferably, this alignment should make maximum use of conventional, and therefore reliable, techniques for the various process steps.
2020
Met de uitvinding wordt dit bereikt doordat in de werkwijze zoals beschreven in de eerste alinea één of meer opto-electronische componenten op een koppelstuk worden aangebracht, welk koppelstuk op het substraat wordt geplaatst en tegen de rand van de golfgeleider 25 wordt geschoven, waarbij de vorm van de golfgeleider en de vorm van het koppelstuk geheel of grotendeels complementair zijn en het koppelstuk, wanneer het aanligt tegen de rand van de golfgeleider, slechts één graad van vrijheid in het vlak van het substraat heeft.With the invention this is achieved in that in the method as described in the first paragraph one or more opto-electronic components are applied to a coupling piece, which coupling piece is placed on the substrate and is pushed against the edge of the waveguide 25, whereby the shape of the waveguide and the shape of the coupling are wholly or largely complementary and the coupling, when abutting the edge of the waveguide, has only one degree of freedom in the plane of the substrate.
30 Als het koppelstuk op het substraat geplaatst wordt heeft het in het vlak van het substraat drie graden van vrijheid (één rotatie, twee translaties). Door de complementaire, lossende vorm kan het koppelstuk als het tegen de golfgeleider aanligt nog maar in één richting, namelijk recht van de golfgeleider af, bewogen worden.When placed on the substrate, the connector has three degrees of freedom in the plane of the substrate (one rotation, two translations). Due to the complementary, releasing shape, the coupling piece can only be moved in one direction, namely straight away from the waveguide, when it rests against the waveguide.
1002752 31002752 3
Door deze complementaire, lossende vorm zal het koppelstuk eenvoudig tegen de rand van de golfgeleider geschoven kunnen worden en precies de beoogde positie innemen. Een dergelijke vorm laat passieve (en dus goedkope en snelle) alignatie toe.Due to this complementary, loosening shape, the coupling piece can easily be pushed against the edge of the waveguide and take exactly the intended position. Such a shape allows passive (and therefore cheap and fast) alignment.
55
Dankzij het koppelstuk kan bovendien de volgorde van de verschillende processtappen die nodig zijn om tot een geïntegreerde electro optische inrichting te komen met meer vrijheid gekozen worden. Zo kan de opto-electronische component (of componenten) al 1Q op het koppelstuk aangebracht worden voordat de koppeling met de golfgeleider plaatsvindt. Er wordt dan een kant en klare module verkregen die eenvoudig tegen de golfgeleider aan geschoven en bevestigd kan worden. Anderzijds kan de opto-electronische component op het koppelstuk bevestigd worden nadat dit koppelstuk 1C tegen de rand van de golfgeleider is geplaatst, lbThanks to the coupling piece, the sequence of the different process steps required to arrive at an integrated electro-optical device can also be chosen with more freedom. For example, the opto-electronic component (or components) can already be applied to the coupling piece before the coupling to the waveguide takes place. A ready-to-use module is then obtained which can simply be pushed against the waveguide and attached. On the other hand, the opto-electronic component can be mounted on the coupler after this coupler 1C is placed against the edge of the waveguide, lb
De opto-electronische component wordt bij voorkeur met een (voor de vakman bekende) zogenaamde "flip-chip technique" op het koppelstuk bevestigd, omdat deze techniek nauwkeurige positionering van de chip 2q t.o.v. het koppelstuk toelaat. Voorbeelden van de "flip-chip technique" zijn "solder bump flip-chip" en "Au-Au thermocompression". Bij gebruikmaking van deze techniek zal het koppelstuk van een reflecterend oppervlak voorzien moeten worden waarmee optische signalen van de golfgeleider in de 25 opto-electronische component of componenten gekoppeld kunnen worden (als de opto-electronische component een detector is), of vice versa (als de opto-electronische component een bron is).The opto-electronic component is preferably attached to the coupling piece with a so-called "flip-chip technique" (known to the person skilled in the art), because this technique allows accurate positioning of the chip 2q relative to the coupling piece. Examples of the "flip chip technique" are "solder bump flip chip" and "Au-Au thermocompression". Using this technique, the coupler will need to be provided with a reflective surface with which to couple optical signals from the waveguide into the opto-electronic component or components (if the opto-electronic component is a detector), or vice versa (if the opto-electronic component is a source).
Als de opto-electronische component met één van de genoemde 2Q technieken op het koppelstuk bevestigd wordt nadat het koppelstuk tegen de rand van de golfgeleider is geplaatst, verdient het de voorkeur voor het koppelstuk een materiaal te kiezen dat een goede warmtegeleiding heeft. De hitte die zeer plaatselijk wordt toegepast 1002752 4 om een verbinding tussen de opto-electronische component en het koppelstuk tot stand te brengen kan dan snel worden verspreid door het hele koppelstuk en eventueel worden overgedragen op het substraat (dat dan dienst doet als "heat sink"). Hierdoor wordt 5 vermeden dat het materiaal van de golfgeleider wordt aangetast door de warmte.If the optoelectronic component is attached to the coupler by any of the aforementioned 2Q techniques after the coupler is placed against the edge of the waveguide, it is preferable for the coupler to choose a material that has good heat conductivity. The heat that is applied very locally 1002752 4 to establish a connection between the opto-electronic component and the connector can then be quickly distributed throughout the connector and optionally transferred to the substrate (which then acts as a "heat sink "). This prevents the material of the waveguide from being attacked by the heat.
Overigens wordt bij gebruikmaking van materialen met een goede warmtegeleiding vanzelfsprekend ook de warmte die eventueel door de jq opto-electronische component wordt gegenereerd snel afgevoerd.Incidentally, when materials with good heat conductivity are used, the heat possibly generated by the opto-electronic component is of course also quickly dissipated.
De golfgeleider kan bestaan in een planaire, bij voorkeur polymere, golfgeleider, maar kan ook een rij parallel verlopende optische vezels ("fibre ribbon") die bijvoorbeeld in groeven in het substraat 1C zijn aangebracht omvatten, loThe waveguide may consist of a planar, preferably polymeric, waveguide, but may also include a row of parallel fiber fibers ("fiber ribbon"), which are, for example, grooved in the substrate 1C, lo
Een planaire golfgeleider bestaat in het algemeen uit één of meer lagen polymeer materiaal aangebracht op een substraat. De golfgeleider kan volledig zijn, in dat geval omvat de golfgeleider 2q doorgaans een onderkeerlaag, een kernlaag (waarin de golfgeleiderkanalen gedefinieerd zijn), en een bovenkeerlaag, maar het is ook mogelijk dat de struktuur onvolledig is, en bijvoorbeeld alleen uit een onderkeerlaag en een kernlaag bestaat.A planar waveguide generally consists of one or more layers of polymeric material applied to a substrate. The waveguide may be complete, in which case the waveguide 2q usually comprises a bottom layer, a core layer (in which the waveguide channels are defined), and a top layer, but it is also possible that the structure is incomplete, for example only from a bottom layer and a core layer exists.
2g Men kan het polymere materiaal bijvoorbeeld in de vorm van een poly-meeroplossing op een substraat aanbrengen, bij voorkeur door middel van "spincoating", en vervolgens het oplosmiddel laten verdampen. Afhankelijk van de aard van het polymeer kan men het ook vormgeven door middel van gieten, spuitgieten of andere op zichzelf bekende 3Q ver-werkingstechnieken.2g For example, the polymeric material can be applied to a substrate in the form of a polymer solution, preferably by "spin coating", and then the solvent is allowed to evaporate. Depending on the nature of the polymer, it can also be shaped by casting, injection molding or other 3Q processing techniques known per se.
Geschikte substraten zijn bijvoorbeeld silicium "wafers" of kunststof laminaten die bijvoorbeeld gebaseerd zijn op een, i c o 2 7 5 2 5 eventueel versterkte, epoxyhars. Geschikte substraten zijn de vakman bekend. Het substraat is voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding niet essentieel.Suitable substrates are, for example, silicon "wafers" or plastic laminates, which are based, for example, on an epoxy resin which is optionally reinforced. Suitable substrates are known to the person skilled in the art. The substrate is not essential for carrying out the method of the present invention.
5 De voorkeur gaat uit naar de planaire golfgeleider (boven "fibre ribbons") omdat de rand hiervan (ten minste op de plaats die complementair is met het koppelstuk) door het verwijderen van golfgeleider materiaal op eenvoudige wijze complementair met het koppelstuk gemaakt kan worden. Een ander voordeel van planaire golf gel eiders boven optische vezels is gelegen in het feit dat golfgeleiderkanalen in een planaire golfgeleider voor wat betreft de richting waarin zij zich uitstrekken niet afhankelijk zijn van het substraat waarop de golfgeleider is aangebracht. Optische vezels daarentegen worden meestal in V-groeven gefixeerd en de richting van 1C dergelijke V-groeven, die practisch altijd door nat etsen worden verkregen, wordt gedicteerd door het kristal rooster van het substraat (meestal silicium).The planar waveguide (over "fiber ribbons") is preferred because its edge (at least in the place that is complementary to the connector) can be easily made complementary to the connector by removing waveguide material. Another advantage of planar waveguides over optical fibers lies in the fact that waveguide channels in a planar waveguide do not depend on the substrate on which the waveguide is mounted in their direction of extension. Optical fibers, on the other hand, are usually fixed in V-grooves and the direction of 1C such V-grooves, which are practically always obtained by wet etching, is dictated by the crystal grid of the substrate (usually silicon).
Het verwijderen van het golfgeleider materiaal (ten minste op de 2o plaats die complementair is met het koppelstuk) kan gebeuren door middel van alle geschikte etstechnieken, bijvoorbeeld die welke bekend zijn uit de fabricage van geïntegreerde schakelingen (ICs). Men kan hierbij denken aan natchemische etstechnieken, bijvoorbeeld onder toepassing van organische oplosmiddelen of sterke basen. De 2g voorkeur wordt echter gegeven aan fotolithografische etstechnieken, zoals sputter etsen (niet-reactief plasma etsen), laser-ablatie, reactieve-ionen etsen (RIE of "Reactive ion etching") of reactief-plasma etsen. Dergelijke technieken zijn de vakman bekend en behoeven hier geen nadere toelichting.Removal of the waveguide material (at least in the 2o position that is complementary to the linker) can be accomplished by any suitable etching techniques, for example, those known from integrated circuit fabrication (ICs). Examples include wet chemical etching techniques, for example using organic solvents or strong bases. However, preference is given to photolithographic etching techniques, such as sputter etching (non-reactive plasma etching), laser ablation, reactive ion etching (RIE or "Reactive ion etching") or reactive plasma etching. Such techniques are known to the person skilled in the art and need no further explanation here.
3030
Etsen kan echter ook plaatsvinden op mechanische wijze, zoals slijpen, fresen, boren, of door bombardement met afschurend werkende deeltjes zoals alumina, silica, en meer in het bijzonder puimsteen.Etching, however, can also be done mechanically, such as grinding, frees, drilling, or by bombardment with abrasive particles such as alumina, silica, and more particularly pumice.
1002752 61002752 6
Men kan van de vakman verwachten dat deze zonder buitensporig experimenteren een geschikt etsmiddel weet te kiezen voor het betreffende polymeer.Those skilled in the art can be expected to choose a suitable etchant for the particular polymer without undue experimentation.
5 Het is met name van belang dat men het polymere materiaal op zodanige wijze wegetst dat een gelijkmatig vlak (facet) wordt verkregen. Tevens dient het aangeëtste oppervlak geen verontreinigingen of oneffenheden te vertonen.It is particularly important that the polymeric material is etched away in such a way that an even surface (facet) is obtained. In addition, the etched surface must not show any impurities or irregularities.
Teneinde het gewenste gedeelte van het polymeer te verwijderen past men bij toepassing van niet-mechanische etstechnieken een masker toe ter afdekking van die gedeelten die niet door het etsmiddel dienen te worden aangetast. Deze maskers, waarvoor het belangrijkste vereiste is dat zij bestand zijn tegen de werking van het etsmiddel, 1C zijn onder andere uit de IC technologie bekend. Een dergelijk masker X j kan voorgevormd zijn, en bijvoorbeeld uit metaal of kunststof bestaan, maar het kan ook worden vervaardigd door een fotogevoelige hars ("fotoresist") aan te brengen en deze volgens het gewenste patroon te belichten en te ontwikkelen.In order to remove the desired portion of the polymer, using non-mechanical etching techniques, a mask is used to cover those areas which should not be affected by the etchant. These masks, for which the main requirement is that they are resistant to the action of the etchant, 1C are known, inter alia, from the IC technology. Such a mask Xj may be preformed, and may consist of, for example, metal or plastic, but it may also be manufactured by applying a photosensitive resin ("photoresist") and exposing and developing it in the desired pattern.
2020
Bij gebruik van een planaire golfgeleider kunnen de golfgeleiderkanalen onder meer aangebracht worden door delen van de vlakke golfgeleider te verwijderen, bijvoorbeeld door middel van natchemische' of droge etstechnieken, en de ontstane leemtes op te 25 vullen met een materiaal dat een lagere brekingsindex bezit (zodat een kanaal ontstaat van kernlaagmateriaal alzijdig omgeven door keerlaagmateriaal). Ook kan men fotogevoelig materiaal gebruiken, dat na bestraling kan worden ontwikkeld. Dit betreft bijvoorbeeld een negatieve fotolak, dat wil zeggen materiaal dat na bestraling 2Q resistent is tegen een bepaald oplosmiddel (ontwikkelaar). Niet bestraald materiaal kan dan met behulp van de ontwikkelaar worden verwijderd. Bij een positieve fotolak wordt juist het belichte gedeelte door middel van de ontwikkelaar verwijderd.When using a planar waveguide, the waveguide channels can be provided, inter alia, by removing parts of the planar waveguide, for example by means of wet chemical or dry etching techniques, and filling the resulting gaps with a material having a lower refractive index (so that a channel is created of core layer material surrounded on all sides by barrier layer material). Photosensitive material can also be used, which can be developed after irradiation. This concerns, for example, a negative photoresist, i.e. material which after irradiation is resistant to a certain solvent (developer). Non-irradiated material can then be removed with the aid of the developer. With a positive photoresist, the exposed part is removed by means of the developer.
1002752 71002752 7
In het kader van deze uitvinding kan bijvoorbeeld ook uitgegaan worden van kernmateriaal waarin men zonder materiaal weg te etsen een golfgeleiderpatroon kan aanbrengen. Er bestaan kernlaagmaterialen die onder invloed van warmte, licht of UV 5 bestraling chemisch wordt omgezet in een materiaal met een andere brekingsindex. Betreft dit een brekingsindexverhoging dan kan men het behandelde materiaal als kernmateriaal benutten. Dit bijvoorbeeld door de behandeling uit te voeren met behulp van een masker, waarbij de openingen in het masker gelijk zijn aan het 10 gewenste golfgeleiderpatroon. Betreft het een brekingsindexverlaging dan is het behandelde materiaal juist geschikt als keermateriaal. De betreffende behandeling kan men dan bijvoorbeeld doorvoeren met behulp van een masker waarvan de dichte delen gelijk zijn aan het gewenste golfgeleiderpatroon.In the context of this invention, it is also possible to start from, for example, core material in which a waveguide pattern can be applied without etching away material. There are core layer materials that are chemically converted under the influence of heat, light or UV irradiation into a material with a different refractive index. If this concerns an increase in refractive index, then the treated material can be used as core material. This, for example, by carrying out the treatment with the aid of a mask, wherein the openings in the mask are equal to the desired waveguide pattern. If it concerns a refractive index reduction, the treated material is suitable as turning material. The treatment in question can then be carried out, for example, with the aid of a mask whose closed parts are equal to the desired waveguide pattern.
1515
Men ken een planaire golfgeleider gebruiken waarvan de kernlaag een polymeer omvat dat men onder invloed van bestraling kan bleken. Dit betreft een bij-zondere vorm van lichtgevoelig dan wel UV gevoelig kernlaagmateriaal. Waarschijnlijk ten gevolge van een chemische 2q omleggingsreaktie verlaagt bestraling, veelal bij voorkeur met blauw licht, de bre-kingsindex van een dergelijk materiaal zonder dat overige fysische, en mechanische eigenschappen wezenlijk worden beïnvloed. Bij voorkeur voorziet men de vlakke golfgeleider van een masker dat het gewenste kanalenpatroon afdekt om met behulp van 25 bestraling de brekingsindex van het omliggende kernlaagmateriaal te verlagen ("bleken"). Zo ontstaan naar wens golfgeleiderkanalen die alzijdig zijn omgeven door materiaal van lagere brekingsindex (de onder- en bovenkeerlaag alsmede het omliggende gebleekte kernlaagmateriaal). Dergelijke bleekbare polymeren zijn beschreven 30 in EP 358 476.A planar waveguide whose core layer comprises a polymer that can be bleached under the influence of irradiation is known. This concerns a special form of photosensitive or UV-sensitive core layer material. Probably as a result of a chemical rearrangement reaction, irradiation, often preferably with blue light, lowers the refractive index of such a material without substantially affecting other physical and mechanical properties. Preferably, the planar waveguide is provided with a mask covering the desired channel pattern to lower ("bleach") the refractive index of the surrounding core layer material by irradiation. This creates waveguide channels, which are surrounded on all sides by material of lower refractive index (the lower and upper reverse layer as well as the surrounding bleached core layer material). Such bleachable polymers are described in EP 358 476.
Het definiëren van de kanalen kan in principe zowel vóór als na het in contact brengen van het koppelstuk met de golfgeleider uitgevoerd 1002752 -λ Γ“.The defining of the channels can in principle be carried out both before and after contacting the coupling piece with the waveguide 1002752 -λ Γ “.
8 worden. In de praktijk is het echter het meest eenvoudig om de kanalen te definiëren voordat het koppelstuk met de golfgeleider in contact wordt gebracht.8. In practice, however, it is most simple to define the channels before the coupling is brought into contact with the waveguide.
5 De eindvlakken van elk van de golfgeleiderkanalen (zowel in een planaire golf geleider als in optische vezels) maken bij voorkeur een hoek met de optische as van dat golfgeleiderkanaal. Op die manier wordt de terugreflectie van signalen die in- of uitgekoppeld worden sterk gereduceerd. Dergelijke terugreflecties kunnen, bijvoorbeeld doordat ze weer in de "laser cavity" van een laserdiode terecht komen, zeer schadelijke gevolgen hebben voor het signaal. Gebleken is dat de terugrefelectie met name sterk wordt gereduceerd als deze hoek groter is dan 8 graden.The end faces of each of the waveguide channels (both in a planar waveguide and in optical fibers) preferably make an angle with the optical axis of that waveguide channel. In this way, the back reflection of signals that are coupled in or out is greatly reduced. Such back reflections can, for example because they return to the "laser cavity" of a laser diode, have very harmful effects on the signal. It has been found that the backreflection is particularly strongly reduced if this angle is greater than 8 degrees.
Indien een planaire golfgeleider wordt gebruikt kunnen deze schuine 15 hoeken tegelijk met de vorm van de rand van de golfgeleider die moet aansluiten op het koppelstuk fotolithografische gedefinieerd worden. Er kan dan volstaan worden met één masker voor beide doeleinden.If a planar waveguide is used, these bevel angles can be defined photolithographically at the same time as the shape of the edge of the waveguide to be connected to the coupler. It is then sufficient to have one mask for both purposes.
2Q Een zeer efficiënte manier om het koppelstuk een vorm te geven die het koppelstuk geschikt maakt voor gebruik in de werkwijze volgens de uitvinding, is die waarbij een rechthoekig gat in het koppelstuk wordt geëtst. Als het koppelstuk van een éénkristal is vervaardigd zal een gat ontstaan met drie schuine randen. Eén van deze randen 25 kan, bij die uitvoeringen waarbij de opto-electronische component(en) op het koppelstuk zijn aangebracht, eventueel dienst doen als het hierboven al genoemde reflecterende vlak.2Q A very efficient way of shaping the coupling to make the coupling suitable for use in the method according to the invention is to etch a rectangular hole in the coupling. If the connector is made of a single crystal, a hole will be created with three beveled edges. One of these edges 25 can, in those embodiments in which the opto-electronic component (s) are mounted on the coupling piece, possibly serve as the above-mentioned reflecting surface.
Een additioneel voordeel van het aldus verkregen reflecterende vlak 2Q is dat het over de gehele hoogte van het koppelstuk loopt. Hierdoor hoeft niet in de transversale of z-richting gealigneerd te worden.An additional advantage of the reflective surface 2Q thus obtained is that it runs over the entire height of the coupling piece. This does not require alignment in the transverse or z direction.
10027521002752
. ifi '.L. ifi '.L
99
Uit één wafer kan een aantal koppelstukken tegelijk worden vervaardigd door vierkante of rechthoekige gaten in de wafer te etsen en de wafer vervolgens te klieven. Dit zal nader worden toegelicht in het voorbeeld.A number of connectors can be made from one wafer at a time by etching square or rectangular holes in the wafer and then cleaving the wafer. This will be further explained in the example.
55
De uitvinding heeft voorts betrekking op een geïntegreerde electro optische inrichting die onder meer verkregen kan worden met de bovenbeschreven werkwijze. Bij voorkeur is de opto-electronische component (of componenten) bovenop het koppelstuk bevestigd en omvat 10 het koppelstuk een spiegel die optische signalen van de opto-electronische component of componenten in de golfgeleider kan koppelen en vice versa.The invention furthermore relates to an integrated electro-optical device which can be obtained, inter alia, by the above-described method. Preferably, the optoelectronic component (or components) is mounted on top of the coupling piece and the coupling piece comprises a mirror which can couple optical signals from the optoelectronic component or components in the waveguide and vice versa.
Door het gebruik van de spiegel is de uitvinding niet beperkt tot 1C zijdelings detecterende of emitterende componenten, maar kan ook 1 b gebruik gemaakt worden van detectoren (en bronnen) die oppervlakte detecterend (emitterend) zijn.By using the mirror, the invention is not limited to 1C laterally detecting or emitting components, but 1b can also use detectors (and sources) that are surface detecting (emitting).
Indien de hoek die de spiegel met het substraat van de golfgeleider 2Q maakt kleiner is dan 40 en groter is dan 50 graden worden terugreflecties aan het eindvlak van de golfgeleiderkanalen of aan het oppervlak van de opto-electronische component gereduceerd of vermeden.If the angle the mirror makes to the substrate of the waveguide 2Q is less than 40 and greater than 50 degrees, back reflections on the end face of the waveguide channels or on the surface of the opto-electronic component are reduced or avoided.
2^ De uitvinding heeft bovendien betrekking op een module omvattende een koppelstuk geschikt voor gebruik in de uitvinding waarop ten minste één opto-electronisch component is bevestigd.The invention furthermore relates to a module comprising a coupling piece suitable for use in the invention on which at least one opto-electronic component is mounted.
Opgemerkt wordt nog dat uit EP 420 029 Al een inrichting bekend is 30 voor het reflecteren en focusseren van licht afkomstig uit een laserchip. Het licht wordt in een silicium lichaam gekoppeld en via een schuin vlak in dit lichaam gereflecteerd in de richting van een 1002/52 Γ* · 10 focusseerinrichting. Alignatie van het silicium lichaam en de laserchip wordt niet besproken.It is also noted that from EP 420 029 A1 an apparatus is known for reflecting and focusing light originating from a laser chip. The light is coupled into a silicon body and reflected through an oblique plane in this body in the direction of a 1002/52 Γ * · 10 focusing device. Alignment of the silicon body and the laser chip is not discussed.
Voorts beschrijft EP 607 524 een inrichting omvattende een silicium 5 lichaam voorzien van een V-groef waarin een optische vezel geplaatst is. Licht dat uit de optische vezel komt wordt in het silicium lichaam gekoppeld en via een schuin vlak in dit lichaam in de richting van een ontvangstelement gereflecteerd. Het integreren van opto-electronische componenten met golfgeleiders die zich op een jq substraat bevinden wordt niet beschreven.Furthermore, EP 607 524 describes a device comprising a silicon body provided with a V-groove in which an optical fiber is placed. Light coming from the optical fiber is coupled into the silicon body and reflected via an oblique plane in this body towards a receiving element. The integration of opto-electronic components with waveguides located on a jq substrate is not described.
Overigens wordt volgens de uitvinding de voorkeur gegeven aan uitvoeringen waar het licht reflecteert op het koppelstuk en niet in het koppelstuk gekoppeld wordt. Ten eerste heeft het inkoppelen op 1C zich weer additionele verliezen en reflecties tot gevolg. Ten tweede lb is het materiaal van het koppelstuk (bijvoorbeeld silicium) altijd maar voor een beperkt golflengte bereik transparant.Incidentally, according to the invention preference is given to embodiments where the light reflects on the coupling piece and is not coupled in the coupling piece. Firstly, coupling at 1C again results in additional losses and reflections. Secondly, the material of the coupling piece (for example silicon) is always transparent only for a limited wavelength range.
De uitvinding zal hieronder, aan de hand van een in de figuren 2Q weergegeven, uitvoeringsvoorbeeld nader worden toegelicht. De uitvinding beperkt zich vanzelfsprekend niet tot dit voorbeeld.The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment shown in Figures 2Q. The invention is of course not limited to this example.
Fig. 1 toont in bovenaanzicht een silicium “wafer" waarin een aantal vierkante gaten is geëtst.Fig. 1 is a plan view of a silicon "wafer" in which a number of square holes have been etched.
2525
Fig. 2 toont in zijaanzicht van een doorsnede van een geïntegreerde electro optische inrichting volgens de uitvinding.Fig. 2 shows a cross-sectional side view of an integrated electro-optical device according to the invention.
Fig. 3 toont in bovenaanzicht de integratie van een koppelstuk, waarop een detector array is bevestigd, met een planaire <?w golfgeleider.Fig. 3 shows in top view the integration of a coupling piece, on which a detector array is mounted, with a planar waveguide.
1002752 111002752 11
Fig. 4 toont een perspectivisch aanzicht van een uitvoering volgens de uitvinding.Fig. 4 shows a perspective view of an embodiment according to the invention.
VOORBEELDEXAMPLE
' 55
Op een aan beide zijden gepolijste Si (silicium van het kristal type dat wordt aangeduid met (100)) wafer 1 wordt aan beide zijden een laag SiNx (250 nm dik) aangebracht d.m.v. PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition). Op één van de zijden van de wafer 1 10 wordt een metaal (Au) patroon aangebracht (de electrische paden 7; Fig. 3). Dit metaal patroon wordt aangedikt middels electrolytische depositie en vervolgens wordt over dit metaal patroon een tweede laag Si Nx aangebracht. Het SiNx wordt daarna verwijderd (d.m.v. RIE) conform de gaten 2 en de lijnen 4 en 5. Vervolgens wordt de wafer 1 1C ondergedompeld in een warme KOH-IPA oplossing zodat het vrijliggende silicium anisotroop wordt weggeëtst. Als het silicium in voldoende mate is verwijderd (op de plaatsen 2 is het silicium dan volledig verdwenen) wordt de wafer 1 uit het bad gehaald en grondig gespoeld. Op de plaatsen waar de electrische paden 7 in contact met andere 2o componenten moet worden gebracht wordt het SiNx verwijderd met RIE.A layer of SiNx (250 nm thick) is applied on both sides to a polished Si (silicon of the crystal type which is denoted by (100)) wafer 1 on both sides. PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition). A metal (Au) pattern is applied to one of the sides of the wafer 1 (the electrical paths 7; Fig. 3). This metal pattern is thickened by means of electrolytic deposition and then a second layer of Si Nx is applied over this metal pattern. The SiNx is then removed (by RIE) in accordance with holes 2 and lines 4 and 5. Subsequently, the wafer 1 1C is immersed in a warm KOH-IPA solution to etch away the exposed silicon anisotropically. When the silicon has been sufficiently removed (in places 2 the silicon has then completely disappeared), the wafer 1 is removed from the bath and rinsed thoroughly. At the places where the electrical paths 7 are to be brought into contact with other 20 components, the SiNx is removed with RIE.
De middelste zijwand 3 (die door de aard van het Si (100) kristal een hoek van 54.7 graden met het ondervlak van de wafer 1 maakt) wordt voorzien van een laagje Au om de reflecterende eigenschappen 25 van deze zijwand 3 te optimaliseren (Au is een goede reflector voor IR licht).The middle side wall 3 (which, due to the nature of the Si (100) crystal, makes an angle of 54.7 degrees with the bottom surface of the wafer 1) is provided with a layer of Au to optimize the reflective properties of this side wall 3 (Au is a good reflector for IR light).
Vervolgens wordt met een, voor de vakman bekende, "solder bump (8) flip-chip technique" een detector array 9 voorzien van 8 detectoren 2Q op het koppelstuk 6 geplaatst en wordt elk van de detectoren 10 electrisch verbonden met één van de paden 7. Het andere einde van de paden 7 kan door middel van "Tape Automated Bonding" electrisch verbonden worden met andere electrische componenten.Then, with a "solder bump (8) flip chip technique" known to the skilled person, a detector array 9 provided with 8 detectors 2Q is placed on the coupling piece 6 and each of the detectors 10 is electrically connected to one of the paths 7 The other end of the paths 7 can be electrically connected to other electrical components by means of "Tape Automated Bonding".
100? 752 12100? 752 12
Tenslotte wordt de wafer 1 waarin de koppelstukken 6 zijn gerealiseerd gebroken langs de lijnen 4 en 5 zodat individuele koppelstukjes ontstaan.Finally, the wafer 1 in which the coupling pieces 6 are realized is broken along the lines 4 and 5 so that individual coupling pieces are formed.
. 5 Tegelijk met het vervaardigen van het koppelstuk 6 wordt in een planaire golfgeleider structuur, die twee keerlagen 11 en een kernlaag 12 aangebracht op een substraat 13 omvat, op bekende wijze een aantal golfgeleiderkanalen 14 gerealiseerd. Vervolgens wordt door middel van het RIE-proces een gedeelte van de planaire 10 golfgeleider verwijderd waarbij aan de rand van de golfgeleider wordt voorzien in een gedeelte dat complementair is aan de vorm van het koppelstuk 6. De eindvlakken van elk van golfgeleiderkanalen 14 worden zo gedefinieerd dat ze een hoek van 10 graden maken met de optische as hiervan. De golfgeleiderkanalen 14 lopen enigermate schuin door de planaire golfgeleider. Door de genoemde hoek van 10 15 graden wordt het optische signaal bij uittreden heel licht afgebogen. Dit kan gecompenseerd worden door de golfgeleiderkanalen zelf ook schuin te laten lopen.. At the same time as the manufacture of the coupling piece 6, a number of waveguide channels 14 are realized in a planar waveguide structure, which comprises two retaining layers 11 and a core layer 12 applied to a substrate 13. Then, by the RIE process, a portion of the planar waveguide is removed, the portion of the waveguide being provided in the portion that is complementary to the shape of the connector 6. The end faces of each of waveguide channels 14 are defined in this way that they make an angle of 10 degrees with its optical axis. The waveguide channels 14 are slightly inclined through the planar waveguide. Due to the said angle of 10-15 degrees, the optical signal is very slightly deflected upon exit. This can be compensated for by also inclining the waveguide channels themselves.
20 Nu wordt de module (koppelstuk 6 voorzien van array 9) op het substraat 13 van de golfgeleider geplaatst, passend tegen de golfgeleider aangeschoven en vastgelijmd.The module (coupling piece 6 provided with array 9) is now placed on the substrate 13 of the waveguide, snugly fitted against the waveguide and glued.
25 30 ); 7 5 230); 7 5 2
Claims (11)
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1002752A NL1002752C2 (en) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | A method for the hybrid integration of at least one optoelectronic component and a waveguide, and an integrated electro optical device. |
| AU25084/97A AU715381B2 (en) | 1996-04-01 | 1997-04-01 | Process for the hybrid integration of at least one opto-electronic component and a waveguide, and an integrated electro-optical device |
| KR1019980707490A KR20000004926A (en) | 1996-04-01 | 1997-04-01 | Process for the hybrid intergration of at least one opto electronic component,a waveguide and an intergrated electro optical device. |
| PCT/EP1997/001693 WO1997037261A1 (en) | 1996-04-01 | 1997-04-01 | Process for the hybrid integration of at least one opto-electronic component and a waveguide, and an integrated electro-optical device |
| JP9534951A JP2000507713A (en) | 1996-04-01 | 1997-04-01 | Method for hybrid integration of at least one optoelectronic element and one waveguide, and integrated electro-optical device |
| EP97916434A EP0892934A1 (en) | 1996-04-01 | 1997-04-01 | Process for the hybrid integration of at least one opto-electronic component and a waveguide, and an integrated electro-optical device |
| CN97193532A CN1215480A (en) | 1996-04-01 | 1997-04-01 | Process for the hybrid integration of at least one opto-electronic component and a waveguide, and an integrated electro-optical device |
| CA002250517A CA2250517A1 (en) | 1996-04-01 | 1997-04-01 | Process for the hybrid integration of at least one opto-electronic component and a waveguide, and an integrated electro-optical device |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1002752A NL1002752C2 (en) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | A method for the hybrid integration of at least one optoelectronic component and a waveguide, and an integrated electro optical device. |
| NL1002752 | 1996-04-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1002752C2 true NL1002752C2 (en) | 1997-10-02 |
Family
ID=19762592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1002752A NL1002752C2 (en) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | A method for the hybrid integration of at least one optoelectronic component and a waveguide, and an integrated electro optical device. |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0892934A1 (en) |
| JP (1) | JP2000507713A (en) |
| KR (1) | KR20000004926A (en) |
| CN (1) | CN1215480A (en) |
| AU (1) | AU715381B2 (en) |
| CA (1) | CA2250517A1 (en) |
| NL (1) | NL1002752C2 (en) |
| WO (1) | WO1997037261A1 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19929878A1 (en) * | 1999-06-29 | 2001-01-04 | Bosch Gmbh Robert | Support comprises a silicon body having a part with a reflecting surface and a part for receiving an optoelectronic component |
| KR100770853B1 (en) * | 2006-02-09 | 2007-10-26 | 삼성전자주식회사 | Optical module |
| KR200480731Y1 (en) | 2015-06-19 | 2016-06-30 | 주식회사 이엘텍 | unified duct for air-conditioner for a cabin of construction heavy equipment |
| KR20200000633U (en) | 2018-09-12 | 2020-03-20 | 주식회사 이엘텍 | Air conditioner for a cabin of heavy equipment |
| KR20200000650U (en) | 2018-09-17 | 2020-03-25 | 주식회사 이엘텍 | Air conditioning system for folklift using battery of the electric folklif |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0596613A2 (en) * | 1992-10-14 | 1994-05-11 | Fujitsu Limited | Optical fibre coupling modules |
| EP0607524A1 (en) * | 1992-11-25 | 1994-07-27 | Robert Bosch Gmbh | Device for coupling the ends of light wave guides to emitting or receiving elements |
| EP0617303A1 (en) * | 1993-03-19 | 1994-09-28 | Akzo Nobel N.V. | A method of integrating a semiconductor component with a polymeric optical waveguide component, and an electro-optical device comprising an integrated structure so attainable |
-
1996
- 1996-04-01 NL NL1002752A patent/NL1002752C2/en not_active IP Right Cessation
-
1997
- 1997-04-01 KR KR1019980707490A patent/KR20000004926A/en not_active Application Discontinuation
- 1997-04-01 WO PCT/EP1997/001693 patent/WO1997037261A1/en not_active Application Discontinuation
- 1997-04-01 CA CA002250517A patent/CA2250517A1/en not_active Abandoned
- 1997-04-01 CN CN97193532A patent/CN1215480A/en active Pending
- 1997-04-01 JP JP9534951A patent/JP2000507713A/en active Pending
- 1997-04-01 EP EP97916434A patent/EP0892934A1/en not_active Withdrawn
- 1997-04-01 AU AU25084/97A patent/AU715381B2/en not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0596613A2 (en) * | 1992-10-14 | 1994-05-11 | Fujitsu Limited | Optical fibre coupling modules |
| EP0607524A1 (en) * | 1992-11-25 | 1994-07-27 | Robert Bosch Gmbh | Device for coupling the ends of light wave guides to emitting or receiving elements |
| EP0617303A1 (en) * | 1993-03-19 | 1994-09-28 | Akzo Nobel N.V. | A method of integrating a semiconductor component with a polymeric optical waveguide component, and an electro-optical device comprising an integrated structure so attainable |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20000004926A (en) | 2000-01-25 |
| WO1997037261A1 (en) | 1997-10-09 |
| AU715381B2 (en) | 2000-02-03 |
| EP0892934A1 (en) | 1999-01-27 |
| AU2508497A (en) | 1997-10-22 |
| JP2000507713A (en) | 2000-06-20 |
| CN1215480A (en) | 1999-04-28 |
| CA2250517A1 (en) | 1997-10-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0950204B1 (en) | Flexible optic connector assembly | |
| US10222564B2 (en) | Three-dimensional optical path with 1×m output ports using SOI-based vertically-splitting waveguides | |
| US9804334B2 (en) | Fiber to chip optical coupler | |
| US5345524A (en) | Optoelectronic transceiver sub-module and method for making | |
| JP7130001B2 (en) | Photonic chip with integrated collimation structure | |
| KR100762387B1 (en) | Hybrid integration of active and passive optical components on an si-board | |
| US9958625B2 (en) | Structured substrate for optical fiber alignment | |
| US8818145B2 (en) | Optical interposer with transparent substrate | |
| KR19980030121A (en) | Optical module with lens aligned in V-groove and manufacturing method thereof | |
| NL1002752C2 (en) | A method for the hybrid integration of at least one optoelectronic component and a waveguide, and an integrated electro optical device. | |
| WO2003012512A1 (en) | High density fibre coupling | |
| Palen | Optical coupling to monolithic integrated photonic circuits | |
| TW201543092A (en) | Optical assembly | |
| Jahns et al. | Light efficient parallel interconnect using integrated planar free-space optics and vertical-cavity surface-emitting laser diodes | |
| Kopp et al. | PLATIMO: versatile assembling facilities to bring concepts to prototypes and automated production |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| SD | Assignments of patents |
Owner name: JDS FITEL PHOTONICS C.V. |
|
| VD1 | Lapsed due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 20011101 |