JP3204437B2 - Fabrication method of mounting substrate for hybrid optical integration - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ハイブリッド光集積用
実装基板の作製方法に関し、特に、光通信や光情報処理
に用いるハイブリッド光集積回路において、そのプラッ
トホームとなる実装基板の作製に適用して有効な技術に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION This invention applies to a method for manufacturing a hybrid optical integrated for mounting board, in particular, in the hybrid optical integrated circuits used in optical communication and optical information processing, in the production of mounting board serving as its platform And effective technology.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年の光通信や光情報処理の高度化に伴
い、異種材料からなる光素子を同一基板上に集積化する
ハイブリッド光集積回路の実現が期待されている。特
に、基板の材料としてシリコン(Si)を、光導波路の
材料としてガラスを用いたハイブリッド光集積用実装基
板は、Siの持つ高加工性を利用した光学ベンチ機能
と、ガラス光導波路の優れた導波特性を合せ持つものと
して非常に有望である。2. Description of the Related Art With the advancement of optical communication and optical information processing in recent years, the realization of a hybrid optical integrated circuit in which optical elements made of different materials are integrated on the same substrate is expected. In particular, the mounting substrate for hybrid optical integration using silicon (Si) as the material of the substrate and glass as the material of the optical waveguide has an optical bench function utilizing the high workability of Si and an excellent waveguide of the glass optical waveguide. It is very promising as having both wave characteristics.
【0003】図13は、最近研究が進められている、凹
凸を有するSi基板1’上の凹部に石英系光導波路2’
を、凸状のテラス部4’に光素子搭載部を形成した「テ
ラス付き光導波路基板」(山田他、1993年電子情報
通信学会春季大会C-234「ハイブリッド光集積用S
iO2/Si基板の形成」)に半導体レーザーダイオー
ド(LD)3’を集積化した例である。Si基板1’の
凸状のテラス部4’の上には電気配線9’が形成されて
おり、この電気配線9’の上面から石英系光導波路2’
のコア7’の中心までの高さが、LD3’の素子表面か
ら活性層までの高さに等しく設定してあるので、LD
3’をSi基板1’の凸状のSiテラス部4’の上に搭
載するだけで高さの光軸合わせが無調芯で実現できる。
同時に、凸状のテラス部4’はLD3’のヒートシンク
としても機能する。このように、「テラス付き光導波路
基板」を用いれば、光導波路と光素子とのハイブリッド
集積が容易に実現できる。FIG. 13 shows a quartz-based optical waveguide 2 ′ in a concave portion on a Si substrate 1 ′ having irregularities, which has been studied recently.
Is referred to as “an optical waveguide substrate with a terrace” in which an optical element mounting portion is formed on a convex terrace portion 4 ′ (Yamada et al., 1993 IEICE Spring Conference C-234, “S for Hybrid Optical Integration”
Formation of iO 2 / Si Substrate ”) in which a semiconductor laser diode (LD) 3 ′ is integrated. An electric wiring 9 ′ is formed on the convex terrace 4 ′ of the Si substrate 1 ′, and a quartz optical waveguide 2 ′ is formed from the upper surface of the electric wiring 9 ′.
Is set to be equal to the height from the element surface of the LD 3 'to the active layer.
By simply mounting the 3 ′ on the convex Si terrace portion 4 ′ of the Si substrate 1 ′, alignment of the optical axis in height can be realized without adjustment.
At the same time, the convex terrace portion 4 'also functions as a heat sink for the LD 3'. Thus, the hybrid integration of the optical waveguide and the optical element can be easily realized by using the “optical waveguide substrate with a terrace”.
【0004】図14は、このような実装基板の作製方法
を説明するための各工程における各部の断面図である。
まず、最初に、図14の(a)図に示すように、Si基
板1’上の光素子搭載部を形成する部分に凸状のSiテ
ラス部4’を形成する。次に、図14の(b)図に示す
ように、凸状のSiテラス部4’を完全に埋め込むよう
にアンダークラッド層5’を堆積した後、図14の
(c)図に示すように、光素子(LD3’)の高さ方向
の位置決め用基準面を形成するために、基板表面の平坦
化研磨を行い、テラス面を露出させる。そして、図14
の(d)図に示すように、光素子搭載時に石英系光導波
路2’のコア7’の中心と光素子(LD3’)のそれが
一致するよう高さ調整用のバッファ層6’及びコア7’
を順次堆積する。続いて、図14の(e)図に示すよう
に、コア7’のパターン化及びオーバークラッド層8’
の堆積を行い、石英系光導波路2’を作製する。そし
て、最後に、図4の(f)図に示すように、搭載部のガ
ラス除去及び電気配線9’の形成を行って光素子搭載部
を作製し、実装基板の作製を完了する。FIG. 14 is a sectional view of each part in each step for explaining a method of manufacturing such a mounting board.
First, as shown in FIG. 14A, a convex Si terrace portion 4 'is formed on a portion of the Si substrate 1' where an optical element mounting portion is to be formed. Next, as shown in FIG. 14B, an under cladding layer 5 ′ is deposited so as to completely bury the convex Si terrace portion 4 ′, and then as shown in FIG. In order to form a reference surface for positioning the optical element (LD3 ') in the height direction, the substrate surface is flattened and polished to expose the terrace surface. And FIG.
As shown in FIG. 2D, when the optical element is mounted, the buffer layer 6 'for adjusting the height and the core so that the center of the core 7' of the quartz optical waveguide 2 'and that of the optical element (LD3') coincide with each other. 7 '
Are sequentially deposited. Subsequently, as shown in FIG. 14E, the patterning of the core 7 'and the over cladding layer 8'
Is deposited to produce a quartz optical waveguide 2 ′. Finally, as shown in FIG. 4 (f), the glass removal of the mounting portion and the formation of the electrical wiring 9 'are performed to produce the optical element mounting portion, and the production of the mounting substrate is completed.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
のテラス付き光導波路基板を検討した結果、以下の問題
点を見いだした。The present inventor has found the following problems as a result of studying the conventional terraced optical waveguide substrate.
【0006】前記従来のテラス付き光導波路基板の構造
においては、凸状のSiテラス部4’の傾斜側壁40’
上にも石英系光導波路4’が存在しているが、このため
に、Si凹部と傾斜側壁40’との界面部に応力が集中
するという問題があった。一般に、Si基板1’の特定
部分に応力集中が起こると、その部分の機械的強度が劣
化する懸念がある。In the structure of the conventional optical waveguide substrate having a terrace, the inclined side wall 40 'of the convex Si terrace portion 4' is provided.
The quartz optical waveguide 4 'also exists on the upper side, but this causes a problem that stress concentrates on the interface between the Si recess and the inclined side wall 40'. In general, when stress concentration occurs in a specific portion of the Si substrate 1 ', there is a concern that the mechanical strength of that portion is deteriorated.
【0007】また、前述の実装基板作製方法では、研磨
の工程が用いられているが、この工程によりいくつかの
問題が引き起こされている。まず、第1に、研磨により
基板表面が劣化し、石英系光導波路2’においては導波
損失の増大等導波特性の劣化を招き、また、光素子搭載
部においては、凸状のSiテラス部4’の表面の加工性
を劣化させて光学ベンチ機能を損ねるという問題があっ
た。[0007] In the above-described method of manufacturing a mounting board, a polishing step is used, but this step causes some problems. First, the surface of the substrate is deteriorated by polishing, which leads to deterioration of the waveguide characteristics such as an increase in the waveguide loss in the quartz optical waveguide 2 ′, and a convex Si in the optical element mounting portion. There is a problem that the workability of the surface of the terrace portion 4 'is deteriorated and the optical bench function is impaired.
【0008】第2に、Siとガラス材料、特に、石英系
ガラスにおいては、それらの熱膨張係数の違いにより、
Si基板1’上に数10μmもの厚みのガラス膜を形成
した場合、Si基板1’が大きく反ってしまい、残すべ
きガラス層の膜厚分布を均一にし、且つ、凸状のテラス
部4’の境界における表面段差をなくすために、2つの
異なる材料に対して均一に研磨するためには、平面矯正
など複雑な工程が必要となる。また、研磨が不均一にな
ってしまった場合は、石英系光導波路2’内での応力の
分布が不均一になり導波特性の劣下を招く場合があると
いう問題があった。[0008] Second, in the case of Si and glass materials, particularly, silica glass, due to the difference in their thermal expansion coefficients,
When a glass film having a thickness of several tens of μm is formed on the Si substrate 1 ′, the Si substrate 1 ′ is largely warped, the thickness distribution of the glass layer to be left is uniform, and the convex terrace portion 4 ′ is formed. In order to uniformly polish two different materials in order to eliminate a surface step at a boundary, a complicated process such as flattening is required. Further, when the polishing becomes non-uniform, the stress distribution in the quartz optical waveguide 2 ′ becomes non-uniform, and there is a problem that the waveguide characteristics may be deteriorated.
【0009】第3に、光素子アライメント用の基準面
は、常にアンダークラッド層5’の上面と凸状のSiテ
ラス4’の上面になってしまい、搭載する光素子の構造
(活性層中心から上部電極表面までの距離)に合せてバ
ッファ層6’の形成等の高さ調整が必要であり、また、
構造の異なる複数の素子の搭載に対しては、複数の光導
波路作製工程の中で複数のバッファ層6’の形成等を行
う必要が生じるという問題があった。Third, the reference plane for alignment of the optical element is always the upper surface of the under cladding layer 5 'and the upper surface of the convex Si terrace 4', and the structure of the mounted optical element (from the center of the active layer). It is necessary to adjust the height such as the formation of the buffer layer 6 'according to the distance to the upper electrode surface), and
For mounting a plurality of elements having different structures, there is a problem that it is necessary to form a plurality of buffer layers 6 'in a plurality of optical waveguide manufacturing steps.
【0010】第4に、研磨を行う場合、その研磨量を1
μm以内の精度で制御することは、非常に困難であり、
光ファイバ用のガイド溝や光素子位置決め用マーカー又
はフォトマスク合わせ用マーカーなどの高精度を必要と
する構造物を予め形成しておくことが不可能になってい
る。Fourth, when polishing is performed, the polishing amount is set to 1
It is very difficult to control with an accuracy within μm,
It is impossible to previously form a structure requiring high precision, such as a guide groove for an optical fiber, a marker for positioning an optical element, or a marker for aligning a photomask.
【0011】本発明の目的は、高性能のハイブリッド光
集積用実装基板を研磨工程を用いずに簡単な工程で作製
することが可能な光集積用実装基板作製方法を提供する
ことにある。An object of the present invention is to provide a high performance hybrid optical
Fabrication of integrated mounting substrate in a simple process without using a polishing process
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a mounting substrate for optical integration, which can be performed .
【0012】[0012]
【0013】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。The outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
【0015】即ち、本発明は、凹部及び凸部を有する基
板の凹部領域上にアンダークラッド層、コアパターン、
及びオーバークラッド層からなる光導波路を設け、前記
凸部を含む領域を光素子搭載部とし、該光素子搭載部上
に電気配線を有するハイブリッド光集積用実装基板の作
製方法であって、前記基板にウェットエッチングで凹部
と、傾斜側壁を有する凸部とを形成する基板加工工程
と、前記基板上の全面に所定の厚さのアンダークラッド
層を形成した後、前記アンダークラッド層上に所定形状
のコアパターンを形成し、その後、前記基板全面にオー
バークラッド層を形成する光導波路形成工程と、前記基
板の前記傾斜側壁を有する凸部と、その近傍の凹部にお
いて、前記光導波路を除去して表面を露出させる工程
と、前記露出に電気配線パターンを形成する電気配線形
成工程とを備えたことを特徴とする。 That is, the present invention provides a substrate having a concave portion and a convex portion.
An under cladding layer, a core pattern,
And providing an optical waveguide consisting of an over cladding layer,
The region including the convex portion is defined as an optical element mounting portion, and
Of mounting substrate for hybrid optical integration with electrical wiring
Manufacturing method, wherein the substrate is recessed by wet etching.
And a substrate processing step of forming a convex portion having an inclined side wall
And an under clad of a predetermined thickness on the entire surface of the substrate
After forming the layer, a predetermined shape is formed on the under cladding layer.
Core pattern is formed, and then the entire substrate is
Forming an optical waveguide for forming a bar clad layer;
The convex portion having the inclined side wall of the plate and the concave portion near the convex portion are provided.
Removing the optical waveguide to expose the surface
And an electric wiring pattern for forming an electric wiring pattern on the exposure
And a forming step .
【0016】本発明の好ましい実施の形態では、前記基
板は、シリコン基板であることを特徴とする。In a preferred embodiment of the present invention, the above group
The plate is a silicon substrate .
【0017】[0017]
【0018】[0018]
【0019】[0019]
【0020】[0020]
【0021】[0021]
【0022】[0022]
【0023】[0023]
【0024】[0024]
【0025】[0025]
【0026】[0026]
【作用】前述した手段によれば、基板の凸部及び凹部上
は光導波路が除去されており、かつ、光導波路が基板凸
部とは接触しないように配置したので、従来構成で懸念
された基板凸部底部での応力集中の発生が抑制できる。According to the above-mentioned means, the optical waveguide is removed from the convex and concave portions of the substrate, and the optical waveguide is arranged so as not to contact the convex portion of the substrate. The occurrence of stress concentration at the bottom of the substrate protrusion can be suppressed.
【0027】また、高さの異なる複数種類の基板凸部に
光素子搭載部を設けることにより、構造の異なる複数種
類の光素子を同一光実装基板上に搭載することができ
る。Further, by providing optical element mounting portions on a plurality of types of substrate protrusions having different heights, a plurality of types of optical elements having different structures can be mounted on the same optical mounting substrate.
【0028】また、本発明の作製方法によれば、光導波
路、光素子及びその搭載部の構造から設定される高さを
有する凸部を搭載部形成位置に予め形成し、これを高さ
方向アライメント用基準面として用いて光素子の搭載を
行っているので、従来方法における基準面作製のための
研磨工程は不要であり、これに起因する導波特性の劣下
等の種々の問題を解決することができる。Further, according to the manufacturing method of the present invention, a convex portion having a height set from the structure of the optical waveguide, the optical element and the mounting portion thereof is formed in advance at the mounting portion forming position, and is formed in the height direction. Since the optical element is mounted as a reference plane for alignment, the polishing step for the preparation of the reference plane in the conventional method is unnecessary, and various problems such as poor waveguide characteristics caused by this are eliminated. Can be solved.
【0029】また、本発明の作製方法によれば、光素子
搭載部を形成するために不要部分の光導波路を除去する
にあたり、基板凸部及び凹部上に存在する光導波路の厚
さが同一であるために、基板凸部の光導波路の除去が完
了すると、同時に、基板凹部表面の光導波路の除去を完
了することができる。このために、前述した本発明のハ
イブリッド光集積用実装基板の実現が容易になる。According to the manufacturing method of the present invention, when removing the unnecessary portion of the optical waveguide for forming the optical element mounting portion, the thickness of the optical waveguide existing on the convex portion and the concave portion of the substrate is the same. For this reason, when the removal of the optical waveguide on the substrate convex portion is completed, the removal of the optical waveguide on the surface of the substrate concave portion can be completed at the same time. This facilitates realization of the above-described mounting substrate for hybrid optical integration of the present invention.
【0030】また、本発明においては、基板研磨を行う
必要がないので、後工程において基板研磨による基板形
状の変形がない。このために、あらかじめ段差の異なる
複数種類の基板凸部を形成した後に光導波路を形成する
ことにより、構成の異なる複数種類の光素子を搭載する
ことが可能となる。Further, in the present invention, since it is not necessary to polish the substrate, there is no deformation of the substrate shape due to the substrate polishing in a later step. For this reason, by forming an optical waveguide after forming a plurality of types of substrate projections having different steps in advance, it becomes possible to mount a plurality of types of optical elements having different configurations.
【0031】また、同様の理由により、最初の工程で高
精度に基板上に形成された構造物はそのまま用いること
ができ、ガイド溝や各種マーカーの形成が可能となる。
特に、基板の材料としてSiを用いた場合、現在の優れ
たマイクロマシン技術を駆使することにより、種々の機
能を実装基板に付加することが可能となる。例えば、光
ファイバ用のガイド溝(V溝)や光素子アライメント用
のマーカーが形成できる。For the same reason, the structure formed on the substrate with high precision in the first step can be used as it is, and the guide groove and various markers can be formed.
In particular, when Si is used as the material of the substrate, various functions can be added to the mounting substrate by making full use of current excellent micromachine technology. For example, guide grooves (V grooves) for optical fibers and markers for alignment of optical elements can be formed.
【0032】また、基板研磨を行う必要がないので、光
導波路の材料として有機高分子材料を用いることができ
る。これらにより、経済的な実装基板の作製が可能であ
る。Further, since it is not necessary to polish the substrate, an organic polymer material can be used as the material of the optical waveguide. Thus, an economical mounting substrate can be manufactured.
【0033】[0033]
【実施例】以下、図面を参照して、本発明について実施
例ともに詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0034】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。In all the drawings for describing the embodiments, parts having identical functions are given same symbols and their repeated explanation is omitted.
【0035】(実施例1)図1は、本発明のハイブリッ
ド光集積用実装基板の実施例1の概略構成を示す図であ
り、1は基板、2は光導波路、3は光素子、3aは光素
子3のアンダークラッド層、3bは光素子3のコア、3
cは光素子3のオーバークラッド層、4は光素子搭載部
を有する凸部(テラス部)、5はアンダークラッド層、
7はコア、8はオーバークラッド層、40は傾斜側壁で
ある。(Embodiment 1) FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of a mounting substrate for hybrid optical integration according to Embodiment 1 of the present invention, wherein 1 is a substrate, 2 is an optical waveguide, 3 is an optical element, and 3a is The under cladding layer of the optical element 3 and the core 3b of the optical element 3
c is an over cladding layer of the optical element 3, 4 is a convex portion (terrace portion) having an optical element mounting portion, 5 is an under cladding layer,
7 is a core, 8 is an over cladding layer, and 40 is an inclined side wall.
【0036】本実施例1のハイブリッド光集積用実装基
板は、図1に示すように、前記基板1として、例えば、
Si基板を用い、光導波路2として、例えば、石英系導
波路を用い、光素子3として、例えば、半導体レーザダ
イオード(LD)を用いたものである。前記光導波路2
は、基板1の凹部領域に形成されており、アンダークラ
ッド層5、コアパターン7及びオーバークラッド層8か
らなる。そして、前記光導波路2は、例えば、石英系ガ
ラスで形成されている。すなわち、アンダークラッド層
5、コアパターン7及びオーバークラッド層8は、それ
ぞれ石英系ガラスからなる。As shown in FIG. 1, the mounting substrate for hybrid optical integration of the first embodiment is, for example,
The optical waveguide 2 uses, for example, a quartz-based waveguide, and the optical element 3 uses, for example, a semiconductor laser diode (LD). The optical waveguide 2
Is formed in a concave region of the substrate 1 and includes an under cladding layer 5, a core pattern 7, and an over cladding layer 8. The optical waveguide 2 is made of, for example, quartz glass. That is, the under cladding layer 5, the core pattern 7, and the over cladding layer 8 are each made of quartz glass.
【0037】前記凸部(Si凸部)4の上面に光素子搭
載部の領域が形成されている。前記基板の凸部及び凹部
上から石英系ガラスからなる光導波路2がすべて除去さ
れており、前記凸部(Si凸部)4及び凹部(Si凹
部)ともにその表面が露出下構造となっている。On the upper surface of the convex portion (Si convex portion) 4, a region for an optical element mounting portion is formed. The optical waveguides 2 made of silica glass are all removed from above the convex portions and concave portions of the substrate, and both the convex portions (Si convex portions) 4 and the concave portions (Si concave portions) have an exposed structure. .
【0038】前記凸部4の上面は、光素子搭載時の高さ
方向アライメント用の基準面となり、この凸部4の高さ
は、光導波路2及び凸部4上の素子搭載部での各層の厚
みと光素子3の構造により設定される。光導波路部にお
いては、高さ方向の精度を出すために、アンダークラッ
ド層5の厚さduは、導波損失に影響しない程度に通常
の場合の20〜30μmから10μmまで薄膜化した。The upper surface of the projection 4 serves as a reference plane for alignment in the height direction when the optical element is mounted, and the height of the projection 4 depends on the optical waveguide 2 and each layer in the element mounting portion on the projection 4. And the structure of the optical element 3. In the optical waveguide portion, the thickness du of the under cladding layer 5 was reduced from 20 to 30 μm in a normal case to 10 μm so as not to affect the waveguide loss in order to increase the accuracy in the height direction.
【0039】また、コアパターン層7の厚さdcを6μ
m、その幅を6μm、比屈折率差△を0.75%に設定
し、オーバークラッド層8の膜厚を20μmに設定し
た。したがって、アンダークラッド層5の底面から光導
波路2のコア7の中心までの高さ(du+dc/2)は1
3μmとなる。The thickness dc of the core pattern layer 7 is set to 6 μm.
m, its width was set to 6 μm, the relative refractive index difference △ was set to 0.75%, and the thickness of the over cladding layer 8 was set to 20 μm. Therefore, the height (du + dc / 2) from the bottom surface of the under cladding layer 5 to the center of the core 7 of the optical waveguide 2 is 1
3 μm.
【0040】一方、光素子搭載部においては、光素子
(LD)3のコア3bの高さ(光素子3の活性層中心と
上部電極表面との距離)Lを3μm、実装基板内の光素
子搭載部上に形成する電気配線9は、絶縁用SiO2膜
9a、導電パターン9b、及び半田膜9cからなり、厚
さをそれぞれを1μm、1μm、3μmと設定したの
で、凸部4の光素子搭載部の表面から電気配線9の表面
までの高さgは5μmとなる。光素子(LD)3をアッ
プサイドダウンで搭載したときの光素子(LD)3のコ
ア中心から凸部4の上面までの高さ(L+g)は8μm
となり、よって、両者の高さの差{(du+dc/2)−
(L+g)}より、凸部4の高さhは5μmに設定して
ある。このように設定したので、図1においては、凸部
4が高さ基準面として機能しているのである。On the other hand, in the optical element mounting portion, the height L (distance between the center of the active layer of the optical element 3 and the upper electrode surface) L of the core 3b of the optical element (LD) 3 is 3 μm, The electrical wiring 9 formed on the mounting portion is composed of an insulating SiO 2 film 9a, a conductive pattern 9b, and a solder film 9c. The thicknesses are set to 1 μm, 1 μm, and 3 μm, respectively. The height g from the surface of the mounting portion to the surface of the electric wiring 9 is 5 μm. The height (L + g) from the center of the core of the optical element (LD) 3 to the upper surface of the projection 4 when the optical element (LD) 3 is mounted upside down is 8 μm.
Therefore, the difference between the heights of the two {(du + dc / 2) −
From (L + g)}, the height h of the projection 4 is set to 5 μm. With such a setting, in FIG. 1, the convex portion 4 functions as a height reference plane.
【0041】本実施例1の最も特徴的なことは、前述の
ように、凸部4上の光素子搭載部は、すべての光導波路
層が除去されていることにある。特に、凸部4の近傍で
は、凸部4の側面の傾斜側壁40にも石英系光導波路2
が形成されない構造である。このような構造は、図14
に示す従来構造、すなわち、凸状のテラス部4’の傾斜
側壁40に光導波路2’が形成される構造と比較して、
基板1及び光導波路2への応力集中が防止できるという
効果がある。The most characteristic feature of the first embodiment is, as described above, that the entire optical waveguide layer is removed from the optical element mounting portion on the convex portion 4. In particular, in the vicinity of the convex portion 4, the quartz optical waveguide 2 is also provided on the inclined side wall 40 on the side surface of the convex portion 4.
Is not formed. Such a structure is shown in FIG.
, Ie, a structure in which the optical waveguide 2 ′ is formed on the inclined side wall 40 of the convex terrace portion 4 ′.
There is an effect that stress concentration on the substrate 1 and the optical waveguide 2 can be prevented.
【0042】すなわち、傾斜面に熱膨張係数の異なる石
英系光導波路が形成されていると、この領域では、他の
平坦領域とは異なる方向の応力が発生することになるた
めに、傾斜側壁40では基板1に応力集中が発生する傾
向にあった。本実施例1の構造により、この応力集中が
防止できる。That is, if a quartz optical waveguide having a different coefficient of thermal expansion is formed on the inclined surface, a stress in a direction different from that of the other flat region is generated in this region. In this case, stress concentration tends to occur on the substrate 1. With the structure of the first embodiment, this stress concentration can be prevented.
【0043】図2は、本実施例1(図1)のハイブリッ
ド光集積用実装基板の作製方法を説明するための各工程
における各部の断面図であり、(a)図は基板加工工程
時の断面図、(b)図,(c)図は光導波路形成工程時
の断面図、(d)図は光素子搭載部形成工程時の断面
図、(e)図は電気配線形成工程時の断面図である。図
3は、図2の(e)図における電気配線部の拡大図であ
る。FIG. 2 is a cross-sectional view of each part in each step for explaining a method of manufacturing the hybrid optical integrated mounting substrate of the first embodiment (FIG. 1). FIG. Sectional views, (b) and (c) are cross-sectional views during the optical waveguide forming step, (d) are cross-sectional views during the optical element mounting section forming step, and (e) are cross-sectional views during the electrical wiring forming step. FIG. FIG. 3 is an enlarged view of the electric wiring section in FIG.
【0044】本実施例1のハイブリッド光集積用実装基
板の作製は、図2の(a)図に示すように、光素子搭載
部を有する凸部4を形成する部分のSi基板1上に、金
(Au)からなるマスク10を用いて水酸化カリウム
(KOH)水溶液の異方性エッチングにより光素子搭載
部を有する凸部4を形成する。凸部4の高さhは5μm
に設定した。As shown in FIG. 2A, the mounting substrate for hybrid optical integration according to the first embodiment is manufactured by forming the convex portion 4 having the optical element mounting portion on the Si substrate 1. The convex portion 4 having the optical element mounting portion is formed by anisotropic etching of a potassium hydroxide (KOH) aqueous solution using a mask 10 made of gold (Au). The height h of the projection 4 is 5 μm
Set to.
【0045】次に、(b)図に示すように、火炎堆積法
(FHD法)により、前記のアンダークラッド層5及び
コア層7の堆積を連続して行い、そして、フッ素系ガス
を用いた反応性イオンエッチング(RIE法)によりコ
ア層7のパターン化を行う。その後、(c)図に示すよ
うに、オーバークラッド層8を堆積して光導波路2を形
成する。この光導波路形成工程において、アンダークラ
ッド層5の膜厚duを10μm、コア層の厚さdcを6μ
m、その幅を6μm、オーバークラッド層8の膜厚を2
0μmに設定した。Next, as shown in FIG. 5B, the under cladding layer 5 and the core layer 7 were continuously deposited by a flame deposition method (FHD method), and a fluorine-based gas was used. The core layer 7 is patterned by reactive ion etching (RIE). After that, as shown in FIG. 1C, the optical waveguide 2 is formed by depositing the over cladding layer 8. In this optical waveguide forming step, the thickness du of the under cladding layer 5 is 10 μm, and the thickness dc of the core layer is 6 μm.
m, the width is 6 μm, and the thickness of the over cladding layer 8 is 2
It was set to 0 μm.
【0046】なお、前記光導波路形成工程において、光
導波路2の表面には凸部4の段差によって若干の高低が
生じる。この高低が激しい場合には、(c)図における
コアパターン化工程において、パターン精度が著しく劣
化することになる。In the step of forming the optical waveguide, the surface of the optical waveguide 2 is slightly uneven due to the step of the convex portion 4. If this level is severe, the pattern accuracy will be significantly deteriorated in the core patterning step shown in FIG.
【0047】しかし、本実施例1のように、アンダーク
ラッド層5の厚さを可能な限り薄くし、かつ、これに対
応して光素子搭載部を有する凸部4の高さを低く設定す
ることにより、この問題は解決され、従来のような基板
研磨を必要としなくなった。However, as in the first embodiment, the thickness of the under cladding layer 5 is made as small as possible, and the height of the projection 4 having the optical element mounting portion is set low accordingly. As a result, this problem has been solved, and the conventional substrate polishing is no longer required.
【0048】次に、(d)図に示すように、反応性イオ
ンエッチング(RIE)法により、光導波路(石英系光
導波路)2をエッチングして、凸部4及び凹部表面を露
出させる。この後、(e)図及び図3に示すように、凸
部4及び凹部表面に1μm厚の絶縁層9a、1μm厚の
導体パターン9b及び3μm厚の半田膜9cからなる電
気配線9を形成した。したがって、光素子搭載部を有す
る凸部4の表面から電気配線9の表面までの高さgは5
μmとなる。Next, as shown in FIG. 4D, the optical waveguide (quartz optical waveguide) 2 is etched by reactive ion etching (RIE) to expose the surface of the convex portion 4 and the concave portion. Thereafter, as shown in FIG. 3E and FIG. 3, an electric wiring 9 composed of an insulating layer 9a having a thickness of 1 μm, a conductor pattern 9b having a thickness of 1 μm, and a solder film 9c having a thickness of 3 μm was formed on the surface of the convex portion 4 and the concave portion. . Therefore, the height g from the surface of the projection 4 having the optical element mounting portion to the surface of the electric wiring 9 is 5
μm.
【0049】この結果、電気配線9の面から光導波路
(石英系光導波路)2のコア7の中心までの高さは、次
式の〔数2〕により3μmとなる。As a result, the height from the surface of the electric wiring 9 to the center of the core 7 of the optical waveguide (quartz optical waveguide) 2 is 3 μm according to the following equation (Equation 2).
【0050】[0050]
【数2】(du+dc/2)−(h+g)=3 したがって、この凸部4上に、図3に示すように、素子
表面から活性層までの高さLを3μmに設定した光素子
(LD)3を搭載すると、光導波路(石英系光導波路)
2との高さ方向の位置合わせが無調芯で完了する。(Du + dc / 2)-(h + g) = 3 Therefore, as shown in FIG. 3, an optical element (LD) in which the height L from the element surface to the active layer is set to 3 μm on the convex portion 4 ) 3, the optical waveguide (quartz optical waveguide)
2 is completed without any alignment in the height direction.
【0051】ここで、本実施例1においては、凸部4の
形成にKOHによるウエットエッチング、導波路作製に
FHD法を用いているが、この作製方法に何ら限定され
るものではなく、例えば、基板1の凹凸加工にはフッ素
系ガスによるRIEを用い、また、光導波路作製におい
ては、化学気相堆積法(CVD法)を用いることも可能
である。なお、この場合には、Si基板凸部の形状は、
本実施例1のように傾斜側壁40を有するものではな
く、垂直な側壁を持つことになる。また、基板1の材料
としてSiを、光導波路用ガラス材料として石英系ガラ
スを用いているが、これらの材料に対しても何ら限定さ
れるものはなく、例えば、基板1として機械加工により
凸部4を形成したアルミナ基板を、光導波路2の材料と
して多成分ガラス、高分子薄膜等の各種誘電材料を用い
ることも可能である。In the first embodiment, the convex portions 4 are formed by wet etching using KOH and the waveguide is formed by the FHD method. However, the present invention is not limited to this method. RIE using a fluorine-based gas may be used for the unevenness processing of the substrate 1, and a chemical vapor deposition method (CVD method) may be used for manufacturing the optical waveguide. In this case, the shape of the convex portion of the Si substrate is
It does not have the inclined side wall 40 as in the first embodiment, but has a vertical side wall. Further, Si is used as the material of the substrate 1 and quartz glass is used as the glass material for the optical waveguide. However, there is no particular limitation on these materials. It is also possible to use various dielectric materials such as multi-component glass and polymer thin film as the material of the optical waveguide 2 on the alumina substrate on which the optical waveguide 4 is formed.
【0052】(実施例2)図4は、本発明のハイブリッ
ド光集積用実装基板の実施例2の概略構成を示す図であ
る。本実施例2のハイブリッド光集積用実装基板は、図
4に示すように、基板1の材料としてSiを用い、光導
波路2として石英系導波路を用いた実装基板の作製に際
し、光素子3のコアの高さの異なる複数の光素子のハイ
ブリッド光集積に対応して、高さの異なる複数の凸部4
a,4bを形成した例であり、本実施例2では複数の光
素子3として半導体レーザダイオード(LD)とフォト
ダイオード(PD)11の2素子の集積化を行った。(Embodiment 2) FIG. 4 is a view showing a schematic configuration of an embodiment 2 of a mounting substrate for hybrid optical integration according to the present invention. As shown in FIG. 4, the mounting substrate for hybrid optical integration of the second embodiment uses Si as the material of the substrate 1 and manufactures the mounting substrate using the quartz-based waveguide as the optical waveguide 2. In correspondence with hybrid optical integration of a plurality of optical elements having different core heights, a plurality of projections 4 having different heights are provided.
In the second embodiment, two elements of a semiconductor laser diode (LD) and a photodiode (PD) 11 are integrated as the plurality of optical elements 3.
【0053】図5は、本実施例2のハイブリッド光集積
用実装基板の作製方法を説明するための各工程における
各部の断面図である。本実施例2のハイブリッド光集積
用実装基板の作製方法は、図5に示すように、最初に、
基板1上にLD(光素子)3とPD11に対応してそれ
ぞれ高さの異なる凸部4a,4bの形成を行う。ここ
で、光導波路2及びLD3の構造は、前記実施例1と同
じとし、PD11のコア3aの高さを5μmに設定する
と、凸部4a,4bの高さは、LD3とPD11に対応
してそれぞれ5μmと3μmとなる。複数の凸部4a,
4bの形成は、凸部高さの大きいものから加工を行い、
まず、(a)図に示すように、LD用凸部4aを作製す
る部分に金(Au)からなるマスク10aを形成し、両
者の凸部高さの差の2μmだけエッチングする。次に、
(b)図に示すように、PD用凸部4bを作製する部分
にも金(Au)からなるマスク10bを形成した後、3
μmのエッチングを行い、両凸部4a,4b共に所定の
高さとする。後は、実施例1と同様の工程により実装基
板の作製を行う(図5のc)。FIG. 5 is a cross-sectional view of each part in each step for explaining the method of manufacturing the hybrid optical integrated mounting substrate of the second embodiment. As shown in FIG. 5, the manufacturing method of the mounting substrate for hybrid optical integration according to the second embodiment is as follows.
On the substrate 1, projections 4a and 4b having different heights corresponding to the LD (optical element) 3 and the PD 11 are formed. Here, the structures of the optical waveguide 2 and the LD 3 are the same as those in the first embodiment. If the height of the core 3a of the PD 11 is set to 5 μm, the heights of the protrusions 4a and 4b correspond to the LD 3 and the PD 11. They are 5 μm and 3 μm, respectively. The plurality of projections 4a,
The formation of 4b is performed from the one with the large convex part height,
First, as shown in FIG. 3A, a mask 10a made of gold (Au) is formed on a portion where the LD convex portion 4a is to be formed, and etching is performed by 2 μm, which is the difference in height between the two convex portions. next,
(B) As shown in the figure, after a mask 10b made of gold (Au) is also formed on a portion where the PD convex portion 4b is to be formed, 3
Etching of μm is performed, and both convex portions 4a and 4b are set to a predetermined height. Thereafter, a mounting substrate is manufactured in the same process as in the first embodiment (FIG. 5C).
【0054】本実施例2においては、2つの凸部4a,
4bを有する場合を示したが、最初に複数の高さからな
る凸部を形成しておきさえすれば、後工程で高さ調整を
することなく複数の光素子3を搭載することが可能であ
り、この構造は既存のマイクロマシン技術を適用するこ
とにより容易に作製可能である。In the second embodiment, two convex portions 4a,
4b is shown, but it is possible to mount a plurality of optical elements 3 without adjusting the height in a later step as long as a protrusion having a plurality of heights is formed first. Yes, this structure can be easily manufactured by applying existing micromachine technology.
【0055】(実施例3)図6は、本発明のハイブリッ
ド光集積用実装基板の実施例3の概略構成を示す図であ
り、(a)図は上から見た平面図、(b)図は(a)図
のC−C線で切った断面図、(c)図は(a)図のB−
B線で切った断面図である。(Embodiment 3) FIGS. 6A and 6B are diagrams showing a schematic configuration of an embodiment 3 of a mounting substrate for hybrid optical integration according to the present invention, wherein FIG. 6A is a plan view seen from above, and FIG. Is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 7A, and FIG.
It is sectional drawing cut | disconnected by the B line.
【0056】本実施例3のハイブリッド光集積用実装基
板は、図6に示すように、基板1の材料としてSiを、
光導波路2として石英系導波路を用いた実装基板の作製
に際し、凸部4上へ光ファイバ12をガイドする光ファ
イバ用ガイド溝13の形成を行った例である。As shown in FIG. 6, the mounting substrate for hybrid optical integration according to the third embodiment uses Si as a material of the substrate 1,
This is an example in which an optical fiber guide groove 13 for guiding the optical fiber 12 is formed on the convex portion 4 when manufacturing a mounting substrate using a silica-based waveguide as the optical waveguide 2.
【0057】図7は、本実施例3のハイブリッド光集積
用実装基板の作製方法を説明するための各工程における
各部の断面図である。本実施例3のハイブリッド光集積
用実装基板の作製方法は、まず、図7の(a)図に示す
ように、光素子搭載部を有する凸部及び光ファイバ用ガ
イド溝13を形成する部分を金(Au)からなるマスク
10でカバーし、10μm高さの凸部4を形成する。FIG. 7 is a cross-sectional view of each part in each step for explaining a method of manufacturing the hybrid optical integrated mounting substrate of the third embodiment. First, as shown in FIG. 7A, the method of manufacturing the mounting substrate for hybrid optical integration according to the third embodiment includes the steps of forming the projection having the optical element mounting portion and the guide groove 13 for the optical fiber. Covering with a mask 10 made of gold (Au), a projection 4 having a height of 10 μm is formed.
【0058】次に、図7の(b)図に示すように、前記
カバーしていた凸部4上にKOHの異方性エッチングに
より、図6の(b)図に示すようなV状の光ファイバ用
ガイド溝13を形成する。ここで、凸部4の上面から光
導波路2のコア7の中心まで8μmであり、光ファイバ
12の外径は125μmであるから、凸部4の上面に1
56μm幅の窓を開けて異方性エッチングを行う。Next, as shown in FIG. 7 (b), the V-shape as shown in FIG. 6 (b) is formed on the covered convex portion 4 by anisotropic etching of KOH. An optical fiber guide groove 13 is formed. Here, the distance from the upper surface of the projection 4 to the center of the core 7 of the optical waveguide 2 is 8 μm, and the outer diameter of the optical fiber 12 is 125 μm.
An anisotropic etching is performed by opening a window having a width of 56 μm.
【0059】続いて、図7の(c)図に示すように、前
記実施例1と同様の工程により光導波路2の形成から電
気配線9の形成までの工程を行い、そして最後に図7の
(d)図に示すように、ダイシングソーにより前記光導
波路2の光ファイバ接続端面14を形成する。Subsequently, as shown in FIG. 7C, the steps from the formation of the optical waveguide 2 to the formation of the electric wiring 9 are performed by the same steps as those in the first embodiment, and finally, as shown in FIG. (D) As shown in the figure, an optical fiber connection end face 14 of the optical waveguide 2 is formed by a dicing saw.
【0060】本実施例3においては、予め基板1上に光
ファイバ用ガイド溝13を形成しておき、その後、前記
実施例1と同様のガラス膜の堆積やエッチング加工を施
しているが、フッ素系ガスを用いてエッチングを行った
場合、Siとガラスの大きなエッチング選択比によりS
iがエッチングストップ面として働くため、形状の変形
が起こらず高精度なガイド溝が作製でき、本実施例3に
おいても過剰損失0.3dB以下での接続が実現でき
た。In the third embodiment, an optical fiber guide groove 13 is formed on the substrate 1 in advance, and then the same glass film is deposited and etched as in the first embodiment. When etching is performed using a base gas, S is selected due to a large etching selectivity between Si and glass.
Since i acts as an etching stop surface, a highly accurate guide groove can be produced without deformation of the shape, and connection with an excess loss of 0.3 dB or less was realized in the third embodiment as well.
【0061】(実施例4)図8は、本発明のハイブリッ
ド光集積用実装基板の実施例4の概略構成を示す図であ
り、(a)図は集積構造図、(b)図はLD表面の電極
構造図、(c)図は凸部上の形成されたアライメントマ
ーカーを示す図である。(Embodiment 4) FIGS. 8A and 8B are diagrams showing a schematic configuration of an embodiment 4 of a mounting substrate for hybrid optical integration according to the present invention, wherein FIG. 8A is an integrated structure diagram, and FIG. (C) is a diagram showing an alignment marker formed on the convex portion.
【0062】図8に示す実施例4のハイブリッド光集積
用実装基板は、基板1の材料としてSiを用い、光導波
路2として石英系導波路を用いた実装基板の作製に際
し、光素子搭載部を有する凸部4の表面に形成した光素
子アライメント用マーカー15とLD3上に形成された
電極パターン16を合わせてパッシブアライメント法に
よりハイブリッド光集積を行った例である。In the mounting substrate for hybrid optical integration according to the fourth embodiment shown in FIG. 8, when an optical device mounting portion is used for manufacturing a mounting substrate using Si as the material of the substrate 1 and using a quartz-based waveguide as the optical waveguide 2, This is an example in which hybrid optical integration is performed by a passive alignment method by combining an optical element alignment marker 15 formed on the surface of the convex portion 4 and an electrode pattern 16 formed on the LD 3.
【0063】図9は、本実施例4のハイブリッド光集積
用実装基板の作製方法を説明するための各工程における
各部の断面を示す断面図である。本実施例4のハイブリ
ッド光集積用実装基板の作製方法は、まず、最初に、図
9の(a)図に示すように、Si基板1上にアライメン
ト用マーカー15を形成する。次に、図9の(b)図に
示すように、マーカーを形成した部分を金(Au)から
なるマスク10でカバーしながら、光素子搭載位置に凸
部4を形成する。その後、図9の(c)図に示すよう
に、前記実施例1と同様の工程により実装基板の作製を
行う。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a cross section of each part in each step for explaining the method of manufacturing the mounting substrate for hybrid optical integration according to the fourth embodiment. In the method of manufacturing the mounting substrate for hybrid optical integration according to the fourth embodiment, first, the alignment marker 15 is formed on the Si substrate 1 as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 9B, the convex portion 4 is formed at the position where the optical element is mounted while the portion where the marker is formed is covered with a mask 10 made of gold (Au). Thereafter, as shown in FIG. 9C, a mounting substrate is manufactured by the same steps as in the first embodiment.
【0064】本実施例4においては、1番最初に基板1
が平坦な段階でアライメント用マーカー15の形成を行
っているので、寸法/形状共に高精度な加工が可能であ
り、また、前記実施例3と同様に後工程での変形も見ら
れず、サブミクロンでの光素子3と実装基板の位置合わ
せが実現できた。In the fourth embodiment, the first substrate 1
Since the alignment marker 15 is formed at the flat stage, the processing can be performed with high accuracy in both dimensions and shape, and no deformation is observed in the subsequent process as in the third embodiment. Positioning of the optical element 3 and the mounting substrate in microns was achieved.
【0065】(実施例5)図10は、本発明のハイブリ
ッド光集積用実装基板の実施例5の概略構成を示す図で
あり、(a)図は集積化構造を示す図、(b)図は電極
構造を示す図である。(Embodiment 5) FIGS. 10A and 10B are diagrams showing a schematic configuration of an embodiment 5 of a mounting substrate for hybrid optical integration according to the present invention, wherein FIG. 10A is a diagram showing an integrated structure, and FIG. FIG. 3 is a view showing an electrode structure.
【0066】図10に示す実施例5のハイブリッド光集
積用実装基板は、基板1の材料としてSiを用い、光導
波路2として石英系導波路を用いた実装基板の作製に際
し、光素子搭載部を有する凸部4の近傍に誘電体層17
を配置してこの上に電気配線9を形成することにより、
高周波電気特性の改善を図った例である。In the mounting substrate for hybrid optical integration according to the fifth embodiment shown in FIG. 10, when the mounting substrate using Si as the material of the substrate 1 and the quartz-based waveguide as the optical waveguide 2 is manufactured, the optical element mounting portion is used. A dielectric layer 17 near the protrusion 4
And forming the electric wiring 9 thereon,
This is an example in which high-frequency electrical characteristics are improved.
【0067】図11は、本実施例5のハイブリッド光集
積用実装基板の作製方法を説明するための各工程におけ
る各部の断面図である。本実施例5のハイブリッド光集
積用実装基板の作製方法は、図11の(a)図に示すよ
うに、光素子搭載部のガラス膜除去までは実施例1の工
程と同様である。次に、図11の(b)図に示すよう
に、光素子搭載部4のSi凸部の横に20μm厚のポリ
イミド層18を形成し、図11の(c)図に示すよう
に、そのポリイミド層18の上にコプレーナー型の電気
配線9を形成した後、最後にLD3aを搭載した。これ
によりSi基板1上に薄い絶縁膜を介して直接電気配線
9を形成する場合に比較して高周波特性が大幅に改善さ
れ、搭載したLD3の1ギガビット/秒(Gbit/
s)以上での駆動が可能である。FIG. 11 is a cross-sectional view of each part in each step for explaining the method of manufacturing the hybrid optical integrated mounting substrate of the fifth embodiment. As shown in FIG. 11A, the manufacturing method of the hybrid optical integration mounting substrate of the fifth embodiment is the same as that of the first embodiment up to the removal of the glass film of the optical element mounting portion. Next, as shown in FIG. 11B, a polyimide layer 18 having a thickness of 20 μm is formed on the side of the Si convex portion of the optical element mounting portion 4, and as shown in FIG. After forming the coplanar electric wiring 9 on the polyimide layer 18, the LD 3a was finally mounted. As a result, the high-frequency characteristics are greatly improved as compared with the case where the electric wiring 9 is formed directly on the Si substrate 1 via a thin insulating film, and 1 gigabit / second (Gbit /
s) Driving in the above is possible.
【0068】(実施例6)図12は、本発明のハイブリ
ッド光集積用実装基板の実施例6の概略構成を示す図で
あって、基板1の材料としてSiを用い、光導波路2と
して高分子導波路19を用いた本実施例6のハイブリッ
ド光集積用実装基板を作製し、LD3のハイブリッド光
集積を行った例である。ここで、本実施基板の作製工程
は、前記実施例1に記載されている工程の中で、FHD
法による石英系ガラス堆積の代わりにスピンコート法に
よる高分子導波膜形成を、RIE法に用いるガスをフッ
素系から酸素に代えることにより同様の工程で作製され
る。(Embodiment 6) FIG. 12 is a view showing a schematic configuration of an embodiment 6 of a mounting substrate for hybrid optical integration according to the present invention, wherein Si is used as a material of a substrate 1 and a polymer is used as an optical waveguide 2. This is an example in which the hybrid optical integration mounting substrate of the sixth embodiment using the waveguide 19 is manufactured, and the hybrid optical integration of the LD 3 is performed. Here, the manufacturing process of the substrate according to the present embodiment includes the FHD
A polymer waveguide film is formed by a spin coating method instead of the deposition of a silica-based glass by the RIE method, and is manufactured in a similar process by changing a gas used for the RIE method from a fluorine-based gas to oxygen.
【0069】なお、従来の研磨を用いた作製方法では、
光導波路2の材料として有機材料を用いることが困難で
あったが、本発明においては、基板研磨を行わないの
で、光導波路2の材料として有機材料を使用することが
可能であり、また、この成膜にはスピンコート法を用い
ることが可能である。これにより、実装基板作製におい
て大幅な経済性の向上が可能である。In the conventional manufacturing method using polishing,
Although it was difficult to use an organic material as the material of the optical waveguide 2, in the present invention, since the substrate is not polished, it is possible to use an organic material as the material of the optical waveguide 2. For film formation, a spin coating method can be used. As a result, it is possible to greatly improve economical efficiency in manufacturing a mounting substrate.
【0070】以上、本発明を、前記実施例に基づき具体
的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変
更可能であることは勿論である。Although the present invention has been specifically described based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, but may be variously modified without departing from the gist thereof. Of course.
【0071】[0071]
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を以下に簡単に説明す
る。The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed by the present application will be briefly described below.
【0072】(1)基板の凸部及び凹部上は光導波路が
除去されており、かつ、光導波路は基板凸部とは接触し
ない様に配置したので、従来構造で懸念された基板凸部
底部での応力集中の発生が抑制できる。(1) Since the optical waveguides are removed from the projections and recesses of the substrate, and the optical waveguides are arranged so as not to come into contact with the projections on the substrate, the bottom of the projections on the substrate, which is a concern in the conventional structure, is considered. The occurrence of stress concentration can be suppressed.
【0073】(2)高さの異なる複数種類の凸部を、基
板の光素子搭載位置に設けることにより、構造の異なる
複数種類の光素子を同一光実装基板上に搭載することが
可能となる。(2) By providing a plurality of types of protrusions having different heights at the optical element mounting positions on the substrate, it becomes possible to mount a plurality of types of optical elements having different structures on the same optical mounting substrate. .
【0074】(3)基板の光素子搭載部を形成する位置
に、光素子を配置した際にそのコア中心の位置と光導波
路のそれが一致するように高さを設定された凸部を予め
形成しておき、その後、順次導波膜の形成/加工、及
び、搭載部の加工を行い、露出した凸部上面を基準面と
して用いてその上に光素子を配置することにより、高精
度な高さ方向アライメントを行うので、従来の実装基板
作製に必須であった研磨工程を用いないで実装基板の作
製を容易に行うことができる。(3) At the position where the optical element mounting portion of the substrate is formed, when the optical element is arranged, a convex portion whose height is set so that the position of the center of the core coincides with that of the optical waveguide is set in advance. After that, the formation / processing of the waveguide film and the processing of the mounting portion are sequentially performed, and the optical element is disposed thereon by using the exposed upper surface of the projection as a reference surface, thereby achieving high precision. Since the alignment in the height direction is performed, the mounting substrate can be easily manufactured without using a polishing step which is indispensable for manufacturing a conventional mounting substrate.
【0075】(4)研磨工程が不要であるので、研磨自
体に起因する表面劣化等の問題も解決できる。更に、従
来の実装基板作製では、研磨を用いた場合、その研磨量
の精密な制御ができないため、ファイバガイド溝や光素
子搭載用の位置合わせマーカー等の精度を必要とする構
造物を予め基板上に形成することができなかったが、本
発明においては、研磨工程が不要であるので、ファイバ
ガイド溝や光素子搭載用の位置合わせマーカー等の精度
を必要とする構造物を予め基板上に形成することが可能
となり、特に、基板材料としてSiを用いた場合は、既
存のマイクロマシン技術を駆使することにより高精度構
造の作製が可能となる。(4) Since a polishing step is unnecessary, problems such as surface deterioration due to polishing itself can be solved. Furthermore, in the conventional mounting board fabrication, when polishing is used, since the polishing amount cannot be precisely controlled, a structure requiring precision, such as a fiber guide groove or an alignment marker for mounting an optical element, is preliminarily mounted on the substrate. However, in the present invention, since a polishing step is not required, a structure requiring precision, such as a fiber guide groove or an alignment marker for mounting an optical element, is previously formed on a substrate. In particular, when Si is used as a substrate material, a high-precision structure can be manufactured by making full use of existing micromachine technology.
【0076】(5)従来の研磨を用いた実装基板作製に
おいては、光導波路材料としての使用が困難であった有
機材料に関しても、研磨工程が不要であるので、使用可
能となる。(5) In the production of a mounting substrate using conventional polishing, an organic material, which has been difficult to use as an optical waveguide material, can be used because a polishing step is not required.
【0077】(6)前述の効果により、複雑な工程を必
要とする研磨が省けるので、大幅な経済性の向上が期待
できる。(6) By the above-mentioned effects, polishing which requires a complicated process can be omitted, so that a great improvement in economic efficiency can be expected.
【図1】 本発明のハイブリッド光集積用実装基板の実
施例1の概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a mounting substrate for hybrid optical integration according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 本実施例1のハイブリッド光集積用実装基板
の作製方法を説明するための各工程における各部の断面
図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of each part in each step for explaining the method for manufacturing the mounting substrate for hybrid optical integration of the first embodiment.
【図3】 図2の(e)図における電気配線近傍の拡大
図である。FIG. 3 is an enlarged view near the electric wiring in FIG. 2 (e).
【図4】 本発明のハイブリッド光集積用実装基板の実
施例2の概略構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a mounting substrate for hybrid optical integration according to a second embodiment of the present invention.
【図5】 本実施例2のハイブリッド光集積用実装基板
の作製方法を説明するための各工程における各部の断面
図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of each part in each step for explaining the method for manufacturing the mounting substrate for hybrid optical integration of the second embodiment.
【図6】 本発明のハイブリッド光集積用実装基板の実
施例3の概略構成を示す図である。FIG. 6 is a view showing a schematic configuration of a third embodiment of the mounting substrate for hybrid optical integration of the present invention.
【図7】 本実施例3のハイブリッド光集積用実装基板
の作製方法を説明するための各工程における各部の断面
図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of each part in each step for explaining the method for manufacturing the mounting substrate for hybrid optical integration of the third embodiment.
【図8】 本発明のハイブリッド光集積用実装基板の実
施例4の概略構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a fourth embodiment of the mounting substrate for hybrid optical integration of the present invention.
【図9】 本実施例4のハイブリッド光集積用実装基板
の作製方法を説明するための各工程における各部の断面
を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a cross section of each part in each step for explaining the method for manufacturing the hybrid optical integration mounting substrate of the fourth embodiment.
【図10】 本発明のハイブリッド光集積用実装基板の
実施例5の概略構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a fifth embodiment of the mounting substrate for hybrid optical integration of the present invention.
【図11】 本実施例5のハイブリッド光集積用実装基
板の作製方法を説明するための各工程における各部の断
面を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a cross section of each part in each step for explaining the method for manufacturing the hybrid optical integration mounting substrate of the fifth embodiment.
【図12】 本発明のハイブリッド光集積用実装基板の
実施例6の概略構成を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of a sixth embodiment of the mounting substrate for hybrid optical integration of the present invention.
【図13】 従来のハイブリッド光集積用実装基板の問
題点を説明するための図である。FIG. 13 is a view for explaining a problem of a conventional mounting substrate for hybrid optical integration.
【図14】 従来のハイブリッド光集積用実装基板の作
製方法の問題点を説明するための図である。FIG. 14 is a view for explaining a problem of a conventional method for manufacturing a mounting substrate for hybrid optical integration.
1…基板、2…光導波路、3…光素子(LD)、11…
光素子(PD)、4,4a,4b…凸部(テラス部)、
3a,5…アンダークラッド層、3b,7…コア、3
c,8…オーバークラッド層、9…電気配線、9a…絶
縁用SiO2膜、9b…導電パターン、9c…半田膜、
10,10a,10b…金からなるマスク、12…光フ
ァイバ、13…光ファイバ用ガイド溝、14…光ファイ
バ接続端面、15…凸部上光素子アライメントマーカ
ー、16…光素子上電極マーカー、17…誘電体層、1
8…ポリイミド層、19…高分子導波路、40…斜面側
壁。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Optical waveguide, 3 ... Optical element (LD), 11 ...
Optical element (PD), 4, 4a, 4b ... convex part (terrace part),
3a, 5: under cladding layer, 3b, 7: core, 3
c, 8: over cladding layer, 9: electric wiring, 9a: insulating SiO 2 film, 9b: conductive pattern, 9c: solder film,
Reference numerals 10, 10a, 10b: gold mask, 12: optical fiber, 13: optical fiber guide groove, 14: optical fiber connection end face, 15: convex optical element alignment marker, 16: optical element electrode marker, 17 ... dielectric layer, 1
8: polyimide layer, 19: polymer waveguide, 40: slope side wall.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安 光保 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 日比野 善典 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 鈴木 扇太 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−131104(JP,A) 特開 昭60−49304(JP,A) Lasers and Electr o−Optics Society A nnual Meeting,1994.L EOS ’94 Conference Proceedings.IEEE,V ol.2,P.271−272(1994) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/12 - 6/14 G02B 6/26 - 6/27 G02B 6/30 - 6/35 G02B 6/42 - 6/43 JICSTファイル(JOIS)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Anmitsuho 1-6, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Yoshinori Hibino 1-16-1, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Within Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Ota Suzuki 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (56) References JP-A-63-131104 (JP, A) JP-A Sho 60-49304 (JP, A) Lasers and Electro-Optics Society Annual Meeting, 1994. LEOS '94 Conference Proceedings. IEEE, Vol. 2, P. 271-272 (1994) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 6/12-6/14 G02B 6/26-6/27 G02B 6/30-6/35 G02B 6/42 -6/43 JICST file (JOIS)
Claims (2)
にアンダークラッド層、コアパターン、及びオーバーク
ラッド層からなる光導波路を設け、前記凸部を含む領域
を光素子搭載部とし、該光素子搭載部上に電気配線を有
するハイブリッド光集積用実装基板の作製方法であっ
て、 前記基板にウェットエッチングで凹部と、傾斜側壁を有
する凸部とを形成する基板加工工程と、 前記基板上の全面に所定の厚さのアンダークラッド層を
形成した後、前記アンダークラッド層上に所定形状のコ
アパターンを形成し、その後、前記基板全面にオーバー
クラッド層を形成する光導波路形成工程と、 前記基板の前記傾斜側壁を有する凸部と、その近傍の凹
部において、前記光導波路を除去して表面を露出させる
工程と、 前記露出に電気配線パターンを形成する電気配線形成工
程とを備えたことを特徴とするハイブリッド光集積用実
装基板の作製方法 。1. A method according to claim 1, wherein the substrate has a concave portion and a convex portion.
Undercladding layer, core pattern,
A region including an optical waveguide formed of a lad layer and including the convex portion;
Is the optical element mounting section, and electrical wiring is provided on the optical element mounting section.
Method for fabricating a mounting substrate for hybrid optical integration
The substrate has concave portions and inclined side walls by wet etching.
A substrate processing step of forming a convex portion to be formed, and an undercladding layer having a predetermined thickness on the entire surface of the substrate.
After the formation, a core having a predetermined shape is formed on the undercladding layer.
Pattern and then over the entire surface of the substrate
An optical waveguide forming step of forming a clad layer, a convex portion having the inclined side wall of the substrate, and a concave portion near the convex portion;
Removing the optical waveguide to expose the surface
Process and an electric wiring forming process for forming an electric wiring pattern on the exposure
For hybrid optical integration, comprising:
How to make a mounting board .
特徴とする請求項1に記載のハイブリッド光集積用実装
基板の作製方法。 2. The method according to claim 1, wherein the substrate is a silicon substrate.
The hybrid optical integration package according to claim 1, wherein:
How to make a substrate.
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---|---|---|---|
JP13022495A JP3204437B2 (en) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | Fabrication method of mounting substrate for hybrid optical integration |
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---|---|---|---|
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JPH08327841A JPH08327841A (en) | 1996-12-13 |
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- 1995-05-29 JP JP13022495A patent/JP3204437B2/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
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Lasers and Electro−Optics Society Annual Meeting,1994.LEOS ’94 Conference Proceedings.IEEE,Vol.2,P.271−272(1994) |
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