JP2015079830A - 光半導体装置、光半導体装置の製造方法、及び光モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】窓構造の長さを簡単に測定することができる光半導体装置、光半導体装置の製造方法、及び光モジュールの製造方法を得る。【解決手段】共振器端面２と光導波路３の間に窓構造４が形成されている。バーニャ５が窓構造４の上に設けられている。このバーニャ５は、光軸方向に沿った窓構造４の長さを測定できる。バーニャ５を上面から観察し、光軸方向の溝６の数を数えることで、容易に窓構造４の長さＬを測定することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、窓構造の長さを簡単に測定することができる光半導体装置、光半導体装置の製造方法、及び光モジュールの製造方法に関する。

共振器端面に窓構造が形成された光半導体装置において、共振器端面を形成するためのへき開の位置によって窓構造の長さがばらつく（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−２１６４８９号公報

窓構造の長さは光半導体装置の特性に影響を与えるため、窓構造の長さによって光半導体装置の良否選別を行いたい。しかし、従来の構造では窓構造の長さを簡単に測定することができなかった。

また、窓構造の長さは光学部品との結合効率にも影響を与える。しかし、従来構造では窓構造の長さを簡易に測定することができないため、窓構造の長さによらずに光半導体装置と光学部品との実装位置を決定していた。そのため、結合効率がばらつくという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は窓構造の長さを簡単に測定することができる光半導体装置、光半導体装置の製造方法、及び光モジュールの製造方法を得るものである。

本発明に係る光半導体装置は、共振器端面と、光導波路と、前記共振器端面と前記光導波路の間に形成された窓構造と、前記窓構造の上に設けられ、光軸方向に沿った前記窓構造の長さを測定できるバーニャとを備えることを特徴とする。

本発明は、窓構造の長さを測定できるバーニャを窓構造の上に設けたため、窓構造の長さを簡単に測定することができる。

本発明の実施の形態１に係る光半導体装置を示す上面図である。 図１の主要部を拡大した上面図である。 本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の製造工程を示す上面図である。 本発明の実施の形態１に係る光モジュールの製造工程を示す上面図である。 本発明の実施の形態２に係る光半導体装置を示す上面図である。 図５の光半導体装置を共振器端面側から見た側面図である。 本発明の実施の形態２に係る光半導体装置の製造工程を示す上面図である。 本発明の実施の形態３に係る光半導体装置を示す上面図である。 本発明の実施の形態３に係る光半導体装置の製造工程を示す上面図である。

本発明の実施の形態に係る光半導体装置、光半導体装置の製造方法、及び光モジュールの製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る光半導体装置を示す上面図である。図２は、図１の主要部を拡大した上面図である。光半導体装置１において、共振器端面２と光導波路３の間に窓構造４が形成されている。バーニャ５が窓構造４の上に設けられている。このバーニャ５は、光軸方向（共振器方向）に沿った窓構造４の長さを測定できる等間隔の目盛りである。窓構造４の長さＬは、光軸方向に沿った共振器端面２から光導波路３の端までの長さである。

本実施の形態ではバーニャ５は、窓構造４の半導体をドライエッチングにより掘った溝６のパターンである。なお、ドライエッチングの代わりにウェットエッチングを用いてもよい。溝６のパターンは光軸方向に周期的に配置されている。バーニャ５は光軸に対し垂直方向のチップ幅の中心から左右に等間隔に配置されている。

図２において、溝６のパターンの光軸方向の長さをａ、光軸方向の溝と溝の間隔をｂ、光軸方向に対し垂直方向の幅をｃ、光軸方向に対し垂直方向の溝と溝の間隔をＷと定義する。

続いて、上記の光半導体装置の製造方法を説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の製造工程を示す上面図である。まず、２つの光半導体装置１をウエハ上に窓構造４を向かい合わせて形成する。次に、２つの光半導体装置１をへき開によって分離する。このへき開位置によって窓構造４の長さがばらつく。

向かいあう２つの光半導体装置１の窓構造４の長さの和を２×Ｌｚと定義する。向かいあう２つの光半導体装置１のちょうど真ん中でへき開された場合の窓構造４の長さはＬｚとなる。

Ｌｚ＝（ａ＋ｂ）×ｎ＋ａ／２（ｎは整数）となるようにａ，ｂ，Ｌｚの長さを決定し、光半導体装置を作製する。例えばＬｚ＝２１μｍ、ａ＝２μｍ、ｂ＝２μｍ、ｃ＝１０μｍ、Ｗ＝７０ｕｍ、ｎ＝５とする。

溝６の数がｍ個（ｍは整数）の場合、窓構造４の長さＬは、（ａ＋ｂ）×（ｍ−１）から（ａ＋ｂ）×ｍの間である。例えばａ＝２μｍ、ｂ＝２μｍ、ｍ＝８の場合、窓構造４の長さＬは２８μｍ〜３２μｍである。

へき開位置によって窓構造４の長さＬはばらつくが、バーニャ５を上面から観察し、光軸方向の溝６の数を数えることで、容易に窓構造４の長さＬを測定することができる。その長さによって光半導体装置１の良否選別をする。即ち、窓構造４の長さＬがある範囲内であれば良品とし、範囲外であれば不良とする。これにより電気的，光学的特性検査を省略することができ、製造コストを削減することができる。

続いて、上記の光半導体装置を用いた光モジュールの製造方法を説明する。図４は、本発明の実施の形態１に係る光モジュールの製造工程を示す上面図である。まず、上記の方法により光半導体装置１の窓構造４の長さＬを測定する。次に、その長さによってレンズ７（光学部品）に対する光半導体装置１の光軸方向の実装位置を調整する。これにより、レンズ７と光半導体装置１の結合効率を調整することができる。

光半導体装置の溝６の数がｍ（ｍは整数）の場合、レンズ７と光半導体装置１の間の距離を［Ｌｚ−｛（ａ＋ｂ）×ｍ＋ａ｝］だけ補正すれば、窓構造４の長さばらつきによる結合効率の低下を防ぐことができる。

なお、溝６は四角形に限らず、ひし形、三角形、円形などでもよい。バーニャ５は溝６のパターンに限らず、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２などの絶縁膜又はＡｕなどのメタルのパターンでもよい。バーニャ５は、光導波路３の中心から左右に等間隔で配置しているが、これを片側だけに配置してもよい。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る光半導体装置を示す上面図である。図６は、図５の光半導体装置を共振器端面側から見た側面図である。バーニャ５は階段状のパターンである。これによりバーニャ５のパターン認識が容易になる。また、バーニャ５の２つの溝６のパターンは、共振器端面２からの距離に応じて互いの間隔が変わる。

溝６の光軸方向の長さをｅ、光軸に垂直方向の幅をｆと定義する。Ｌｚ＝ｅ×ｎ＋ｅ／２（ｎは整数）となるように、ｅ，Ｌｚの長さを決め、光半導体装置１を形成する。

続いて、上記の光半導体装置の製造方法を説明する。図７は、本発明の実施の形態２に係る光半導体装置の製造工程を示す上面図である。まず、２つの光半導体装置１をウエハ上に窓構造４を向かい合わせて形成する。次に、２つの光半導体装置１をへき開によって分離する。

このへき開位置によって窓構造４の長さＬはばらつくが、バーニャ５を上面から観察し、光軸方向の溝６の数を数えることで、容易に窓構造４の長さＬを測定することができる。その長さによって光半導体装置１の良否選別をする。

溝６の数がｍ（ｍは整数）の場合、窓構造４の長さＬは、ｅ×（ｍ−１）からｅ×ｍの間である。例えば、Ｌｚ＝２１μｍ、ｅ＝２μｍ、ｎ＝１０、ｍ＝８であった場合、窓構造４の長さＬは１４μｍ〜１６μｍである。

また、図６に示すように共振器端面２側から観察することで２つの溝６のパターンの間隔を測定して窓構造４の長さを求め、その長さによって光半導体装置１の良否選別をすることもできる。ただし、バーニャ５の最外部分を含む位置でへき開されたか否かによって、窓構造４の長さの測定方法が変わる。まず、バーニャ５を上面から観察し、バーニャ５の最外部分を含む位置でへき開されたか否か観察する。

バーニャ５の最外部分を含まない場合、窓構造の長さＬは（Ｗ／２−ｐ）／ｆ×ｅから（Ｗ／２−ｐ）／ｆ×ｅ＋ｅの間である。ここでチップ幅の中心から溝までの距離をｐとする。例えば、Ｌｚ＝２１μｍ、ｅ＝２μｍ、ｆ＝２μｍ、ｐ＝１０μｍ、Ｗ＝６０μｍの場合、窓構造４の長さＬは２０μｍ〜２２μｍである。

バーニャ５の最外部分を含む場合、窓構造４の長さＬは［Ｌｚ＋（Ｗ／２−ｐ）／ｆ×ｅ］から［Ｌｚ＋（Ｗ／２−ｐ）／ｆ×ｅ＋ｅ］の間である。例えばＬｚ＝２１μｍ、ｅ＝２μｍ、ｆ＝２μｍ、ｐ＝１０μｍ、Ｗ＝４０μｍの場合、窓構造４の長さＬは３１μｍ〜３３μｍの間である。

バーニャ５を上面から観察して粗い精度でしか溝６の数を数えられない場合でも、共振器端面２側から溝６の間隔を測定することで窓構造４の長さＬを測定することができる。

実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３に係る光半導体装置を示す上面図である。バーニャ５は、共振器端面２からの距離に応じて互いの間隔が変わる２つの直線状の溝６のパターンである。この場合でも実施の形態２と同様の効果を得ることができ、実施の形態２に比べてパターンの形成が容易である。溝の角度をθとする。

続いて、上記の光半導体装置の製造方法を説明する。図９は、本発明の実施の形態３に係る光半導体装置の製造工程を示す上面図である。まず、２つの光半導体装置１をウエハ上に窓構造４を向かい合わせて形成する。次に、２つの光半導体装置１をへき開によって分離する。

このへき開位置によって窓構造４の長さがばらつく。そこで、実施の形態２と同様に共振器端面２側から観察することで２つの溝のパターンの間隔を測定して窓構造４の長さを求め、その長さによって光半導体装置１の良否選別をする。ただし、バーニャ５の最外部分を含む位置でへき開されたか否かによって、窓構造４の長さの測定方法が変わる。

まず、バーニャ５を上面から観察し、バーニャ５の最外部分を含む位置でへき開されたか否か観察する。バーニャ５の最外部分を含まない場合、窓構造４の長さＬは（Ｗ／２−ｐ）×ｔａｎθである。バーニャ５の最外部分を含む場合、窓構造４の長さＬはＬ＝２×Ｌｚ−（Ｗ／２−ｐ）×ｔａｎθである。このように共振器端面２側からから溝６の間隔を測定することで窓構造４の長さＬを測定することができる。

１ 光半導体装置、２ 共振器端面、３ 光導波路、４ 窓構造、５ バーニャ、６ 溝、７ レンズ（光学部品）

Claims (8)

1. 共振器端面と、
   光導波路と、
   前記共振器端面と前記光導波路の間に形成された窓構造と、
   前記窓構造の上に設けられ、光軸方向に沿った前記窓構造の長さを測定できるバーニャとを備えることを特徴とする光半導体装置。
2. 前記バーニャは、前記窓構造の半導体を掘った溝のパターンであることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
3. 前記バーニャは、前記共振器端面からの距離に応じて互いの間隔が変わる２つの溝のパターンであることを特徴とする請求項２に記載の光半導体装置。
4. 前記バーニャは、絶縁膜又はメタルのパターンであることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
5. 前記バーニャは、階段状のパターンであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光半導体装置。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の光半導体装置を製造する方法であって、
   前記バーニャを上方から観察することで前記窓構造の長さを測定する工程と、その長さによって前記光半導体装置の良否選別をする工程とを備えることを特徴とする光半導体装置の製造方法。
7. 請求項３に記載の光半導体装置を製造する方法であって、
   前記共振器端面側から観察することで前記２つの溝のパターンの間隔を測定して前記窓構造の長さを求める工程と、その長さによって前記光半導体装置の良否選別をする工程とを備えることを特徴とする光半導体装置の製造方法。
8. 請求項１〜５の何れか１項に記載の光半導体装置の前記窓構造の長さを測定する工程と、
   その長さによって光学部品に対する前記光半導体装置の光軸方向の実装位置を調整する工程とを備えることを特徴とする光モジュールの製造方法。

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