JP5571749B2 - 受光部品および光受信モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ通信用に用いられる受光部品および光受信モジュールの製造方法に関する。

光ファイバ通信用の受光器においては、光ファイバを伝播してきた信号光が、フォトダイオードの受光部で損失無く光電変換されることが望ましい。このためには、光ファイバやプレーナ型光回路などの光部品の光出射端から出射される光のスポットが、フォトダイオードの受光面内に収まることが重要となる。このために、一般には、光部品とフォトダイオードとの間には集光レンズが用いられている。特に、高速動作が要求されるフォトダイオードにおいては、接合容量を小さくするために受光面積を小さくすることになり、集光レンズの必要性が増している。

一方、近年の通信容量の増大に伴いＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）などの多重化方式が一般的となっている。このような多重化された光信号を、光フィルタで分離して配列された各々の光として受光するため、受光モジュールは、複数のフォトダイオードおよび集光レンズを配列した状態（アレイ化された状態）で用いられている。このような、受光モジュールは、複数のフォトダイオードが配列されたフォトダイオードアレイチップと、複数の集光レンズが配列されたレンズアレイ、およびファイバーや平面型光回路などの光部品を固定実装して形成されている。これらの実装を行う際には、フォトダイオードの光電変換が最大効率となるように、各部品の位置を最適化する調芯の工程が重要となる。

上述した調芯として、光受信モジュールを組み立てる際に、フォトダイオードアレイチップと、これに接続するＰＬＣや空間結合用レンズなどとの両者に、位置合わせマークや嵌め合わせの構造を設け、これらの機械的精度に頼って光軸を合わせる方法がある。この場合、例えば、嵌め合わせて組み立てるだけで調芯が完了するため、調芯の工程が極めて短時間で行え、コストの低減が可能である（非特許文献１参照）。

しかしながら、この調芯では、機械的な精度に頼っているため、フォトダイオードに入射する光のスポットサイズに対する、フォトダイオードの受光面積のマージンが、組み立て実装時のばらつきに対して十分大きいことが必要となる。このため、上述したマージンが十分大きくないと、実用的な許容誤差を設定することができない。例えば、前述したように、高速化のためにフォトダイオードの受光面積を小さくすると、十分なマージンが取れず、上述した調芯は実用的ではなくなる。

上述した方法に対し、フォトダイオードを受光動作状態とし、各フォトダイオードの受光部で光電変換されて発生する光電流の強度を確認することで、調芯を行う方法がある。この調芯では、実際に光強度を検出しているため、例えば、高速化のためにフォトダイオードの受光面積を小さくした場合でも、十分な精度が得られる。

H. Takahara et al. , "Passively Aligned LD/PD Array Submodules by Using Micro-Capillaries",IEEE TRANSACTIONS ON ADVANCED PACKAGING, vol.23, no.2, pp.323-327, 2000.

しかしながら、上述した調芯では、フォトダイオードを動作状態とするために、フォトダイオードと外部電源と接続する配線構造などを、調芯工程の前に形成しておくことが必要となり、組み立て工程が煩雑になる。特に、光部品およびレンズアレイが先に固定してあり、フォトダイオードアレイチップを動かして調芯する構成の場合には、各フォトダイオードに接続する電源接続のための配線の取り回しが複雑になる。また、固定実装の前の事前の配線工程は、高コストである。このように、高い精度で行う調芯では、組み立て工程が煩雑，複雑となり、コストの上昇を招くという問題があった。

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、組み立て工程を煩雑，複雑にすること無く、コストの上昇を招くこと無く高い精度で調芯が行えるようにすることを目的とする。

本発明に係る受光部品は、半導体からなる光吸収層を備えて対象とする光が透過するチップ基板の上に形成された通信用フォトダイオードと、光を遮断する材料から構成されて通信用フォトダイオードの受光領域より小さい孔径の孔部を備えてチップ基板の上に形成された複数の位置合わせ部と、半導体からなる光吸収層を備えてチップ基板の上に形成された信号強度確認用フォトダイオードと、信号強度確認用フォトダイオードの上面に形成された電極とを備え、孔部は、電極に形成されている。

また、本発明に係る受光部品は、半導体からなる光吸収層を備えて対象とする光が透過するチップ基板の上に形成された通信用フォトダイオードと、光を遮断する材料から構成されて通信用フォトダイオードの受光領域より小さい孔径の孔部を備えてチップ基板の上に形成された複数の位置合わせ部とチップ基板に上に形成された配線とを備え、孔部は、配線に形成されている。

また、本発明に係る受光部品は、半導体からなる光吸収層を備えて対象とする光が透過するチップ基板の上に形成された通信用フォトダイオードと、光を遮断する材料から構成されて通信用フォトダイオードの受光領域より小さい孔径の孔部を備えてチップ基板の上に形成された複数の位置合わせ部とチップ基板に設けられて光を集光する集光レンズとを備え、集光レンズで集光された光が孔部を通過する。上記受光部品において、チップ基板が実装される実装基板と、孔部に対応して実装基板に形成された貫通孔とを備えるようにしてもよい。

また、本発明に係る受光部品は、半導体からなる光吸収層を備えて対象とする光が透過するチップ基板の上に形成された通信用フォトダイオードと、光を遮断する材料から構成されて通信用フォトダイオードの受光領域より小さい孔径の孔部を備えてチップ基板の上に形成された複数の位置合わせ部と、チップ基板が実装される実装基板と、孔部に対応して実装基板に形成された貫通孔と、集光レンズが設けられた第１光導波路と第２光導波路からなる光部品とを備え、光部品の光出射側は、チップ基板の裏面に配置されている。

本発明に係る光受信モジュールの製造方法は、半導体からなる光吸収層を備える通信用フォトダイオードを対象とする光が透過するチップ基板の上に形成する第１工程と、光を遮断する材料から構成されて通信用フォトダイオードの受光領域より小さい孔径の孔部を備える複数の位置合わせ部をチップ基板の上に形成する第２工程と、通信用フォトダイオードに対応する第１光導波路および位置合わせ部に対応する第２光導波路が一体に形成された光部品を形成する第３工程と、光部品の光出射側にチップ基板を挟んで光検出手段を配置する第４工程と、第２光導波路より出射する位置合わせ光が孔部を透過して光検出手段に検出される状態に光部品とチップ基板とを位置合わせしてチップ基板に光部品を組み合わせて光受信モジュールとする第５工程とを備える。

上記光受信モジュールの製造方法において、チップ基板を実装基板に実装する第６工程を備え、第５工程では、実装基板に光部品を実装してチップ基板に光部品を組み合わせるようにしてもよい。

以上説明したことにより、本発明によれば、組み立て工程を煩雑，複雑にすること無く、コストの上昇を招くこと無く高い精度で調芯が行えるようになるという優れた効果が得られる。

図１は、本発明の実施の形態１における受光部品の構成を示す断面図である。 図２は、本発明の実施の形態１における他の受光部品の構成を示す平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。 図３Ａは、本発明の実施の形態１における光受信モジュールの製造方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。 図３Ｂは、本発明の実施の形態１における光受信モジュールの製造方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。 図３Ｃは、本発明の実施の形態１における光受信モジュールの製造方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。 図４は、本発明の実施の形態１における受光部品を用いた光受信モジュールの構成例を示す断面図である。 図５は、本発明の実施の形態２における受光部品を用いた光受信モジュールの構成例を示す断面図である。 図６は、本発明の実施の形態３における受光部品を用いた光受信モジュールの構成例を示す断面図である。 図７は、本発明の実施の形態４における受光部品を用いた光受信モジュールの構成例を示す断面図である。 図８は、本発明の実施の形態５における受光部品およびこの受光部品を用いた光受信モジュールの構成例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１における受光部品の構成を示す断面図である。この受光部品は、チップ基板１０１の上に形成された通信用フォトダイオード１０２と、チップ基板１０１の上に形成された複数の位置合わせ部１０３とを備える。

通信用フォトダイオード１０２は、半導体からなる光吸収層１２２を備える。例えば、通信用フォトダイオード１０２は、チップ基板１０１の上に形成されたｎ型の半導体層１２１と、半導体層１２１の上に形成された光吸収層１２２と、光吸収層１２２の上に形成されたｐ型の半導体層１２３とを備えるいわゆるｐｉｎ型のフォトダイオードである。また、通信用フォトダイオード１０２は、半導体層１２３の上に形成された電極１２４と、半導体層１２１に接続する図示しない電極とを備える。通信用フォトダイオード１０２は、例えば、チップ基板１０１の側より光を入射する裏面入射型の構造を有する。チップ基板１０１は、通信用フォトダイオード１０２に入射する対象とする波長の光が透過する機能を有する（あるいは、部材から成る）。

また、位置合わせ部１０３は、上述した光を遮断する材料から構成され、通信用フォトダイオード１０２の受光領域より小さい孔径の孔部１３１を備えている。

例えば、図２に示すように、チップ基板１０１の上には、配線２０３，配線２０４，配線２０５が形成されており、配線２０３に孔部１３１を形成することで、位置合わせ部としてもよい。なお、配線２０４は、通信用フォトダイオード１０２の半導体層１２３の上に形成された電極２２４に接続している。この例では、電極２２４はリング状に形成され、中央部に光が入射可能とされている。また、配線２０５は、通信用フォトダイオード１０２の半導体層１２１上に形成された電極２２５に接続している。

次に、上述した受光部品を用いた光受信モジュールの製造方法について、図３Ａ〜図３Ｃを用いて説明する。図３Ａ〜図３Ｃは、実施の形態１における光受信モジュールの製造方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。図３Ａ〜図３Ｃにおいて、図１と同じ構成については同一の符号を付けている。

まず、図３Ａに示すように、通信用フォトダイオード１０２をチップ基板１０１の上に形成する（第１工程）。例えば、高抵抗なＩｎＰからなるチップ基板１０１の上に、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法などのエピタキシャル成長法により、ｎ型ＩｎＰ層、ノンドープＩｎＧａＡｓ層、およびｐ型ＩｎＧａＡｓ層を順次に形成する。次に、公知のフォトリソグラフィーおよびエッチング技術により、上述したｐ型ＩｎＧａＡｓ層，ノンドープＩｎＧａＡｓ層，およびｎ型ＩｎＰ層をメサ型に加工し、半導体層１２１，光吸収層１２２，半導体層１２３からなる通信用フォトダイオード１０２とする。また、半導体層１２１および半導体層１２３に、各々オーミック接触する電極を形成する。半導体層１２３には、電極１２４がオーミック接触する。

なお、通信用フォトダイオード１０２が、基板１０１を通過する裏面入射型の場合には、素子上部に配置する電極（電極１２４）は、中心部で光が透過しない構成がよい。例えば、通信用フォトダイオード１０２の半導体層１２３の上（素子上部）の全域を覆う状態に電極１２４を形成するとよい。これは、基板１０１の側から入射される信号光が、素子上部の電極で反射されることで、半導体からなる光吸収層を２度通過することになり、光結合効率が向上するためである。この点は、後述する裏面入射型の他の実施の形態についても同様である。

また、通信用フォトダイオード１０２の受光領域より小さい孔径の孔部１３１を備える複数の位置合わせ部１０３をチップ基板１０１の上に形成する（第２工程）。例えば、チップ基板１０１の主表面上に、位置合わせ部１０３を形成する箇所に開口部を備えるマスクパターンを公知のフォトリソグラフィーにより形成し、この状態で真空蒸着技術によりＡｕからなるメタル膜を形成し、この後、上記マスクパターンを除去（リフトオフ）することで位置合わせ部１０３が形成できる。上記マスクパターンに、孔部１３１に対応するレジストが存在するパターン部を形成しておけば、上記リフトオフ工程において、孔部１３１も同時に形成できる。

例えば、２つの位置合わせ部１０３を設け、図２（ａ）に示すような平面図において、２つの孔部１３１を通る直線上に、２つの通信用フォトダイオード１０２の受光部が配置される状態にすればよい。

次に、図３Ｂに示すように、通信用フォトダイオード１０２に対応する光ファイバ（第１光導波路）３０２および位置合わせ部１０３に対応する光ファイバ（第２光導波路）３０３が一体に形成された光部品３００を形成し（第３工程）、形成した光部品３００の光出射側をチップ基板１０１の裏面に配置する。ここでは、光ファイバ３０２には、集光レンズ３０４が設けられ、光ファイバ３０２から出射する光を集光する。同様に、光ファイバ３０３には、集光レンズ３０５が設けられ、光ファイバ３０３から出射する光を集光する。また、各集光レンズの配置間隔、各光ファイバの配置間隔、および通信用フォトダイオード１０２や位置合わせ部１０３の配置間隔は、各々一致したものとする。ファイバ３０３と集光レンズ３０５は、ファイバ３０２と集光レンズ３０４と同じ構造である方が、製造が容易である。

次に、図３Ｃに示すように、光部品３００の光出射側にチップ基板１０１を挟んで光検出部３０６を配置する（第４工程）。光検出部３０６は、例えば、単独のフォトダイオードでもよく、また、撮像管や複数のフォトダイオードから構成されたイメージセンサであればよい。この後、光ファイバ３０３より出射する調芯光３３１が、孔部１３１を通過して光検出部３０６に検出される状態に、光部品３００とチップ基板１０１とを位置合わせする。この状態で、チップ基板１０１に光部品３００を組み合わせて光受信モジュールとする（第５工程）。なお、言うまでもないが、光検出部３０６は、調芯を行う製造過程で用いられるものであり、光受信モジュールを構成するものではなく、製造後には光受信モジュールから切り離される。

例えば、光ファイバ３０３より調芯光３３１を出射し、また、光検出部３０６を動作させた状態で、チップ基板１０１と光部品３００とを相対的に移動させ、光検出部３０６で最大受光強度の調芯光３３１が受光された位置で、チップ基板１０１と光部品３００とを接着剤などで固定すればよい。この状態では、光ファイバ３０３より出射する調芯光３３１の光軸（中心）が、孔部１３１を通過する状態となっている。

上述した調芯においては、位置合わせ部１０３（孔部１３１）および通信用フォトダイオード１０２の位置関係と、光ファイバ３０３（集光レンズ３０５）および光ファイバ３０２（集光レンズ３０４）の位置関係とは、同じ状態としているので、光ファイバ３０２より出射する光の光軸も、対応する通信用フォトダイオード１０２の受光中央部を通過する状態となり、最大受光効率となる配置が得られる。また、この調芯では、通信用フォトダイオード１０２において、入射する光を検出している必要が無く、言い換えると、通信用フォトダイオード１０２に外部電源と接続するための配線などを接続しておく必要が無い。

なお、孔部１３１の大きさ（孔径）については、用いる集光レンズ３０５に応じて決定すればよい。これは、集光レンズ３０５の特性に依存する調芯光のビーム径に比較して孔部１３１が大きすぎると、孔部１３１の中心部に調芯光の光軸が配置されていなくても、光検出部３０６では、最大受光強度の状態と検出されるため、高い精度で中心位置を決定することができないからである。孔部１３１の孔径は、調芯光のビーム径と同等程度が望ましい。ただし、孔部１３１の孔径は、少なくとも、通信用フォトダイオード１０２の受光領域より小さくしておく。

より詳細に説明すると、ピンホール径は小さすぎると透過光強度が検出限界まで低減してしまうので、調芯光の強度分布をガウシアン分布であるとみなし、ガウシアンビーム半径の０．２３倍以上であることが望ましい。また、ピンホール径は大きすぎると位置合わせの際に、位置に対する光検出部の検出光強度の関係がビーム中心付近で変化しないフラットトップの形状となり、ビーム位置調整に波形処理などの演算処理が必要となって処理が複雑になるため、ビーム径の２倍程度までに抑えることが望ましい。

また、粗く調芯するための大きめの孔部を備える複数の粗調位置合わせ部と、精度よく位置固定するための微調用の小さい孔径の孔部を備える複数の微調位置合わせ部と設けるようにしてもよい。微調位置合わせ部のみの場合、孔部の孔径が小さいため、この位置を検出することが容易ではなく時間がかかる場合がある。これに対し、粗調位置合わせ部を設けることで、より迅速に位置合わせ部の位置を検出することが可能となり、調芯に要する時間が短縮できるようになる。

なお、図４に示すように、各光ファイバはファイバーブロック３１１で固定し、また、集光レンズ３０４および集光レンズ３０５は、集光レンズアレイ基板３１２にバンプ４０１により固定して用いるようにしてもよい。この例では、通信用フォトダイオード１０２は、光部品３００に対する向きが逆になり、素子の上側（上面）より光を入射する構成となる。この場合、通信用フォトダイオード１０２の素子上部の電極は、図２を用いて説明した電極２２４と同様にリング状に形成され、中央部に光が入射可能とされていればよい。なお、素子上部の電極が、計測する通信波長帯の光を透過する材料から構成されている場合、電極の形状はリング状に制限されるものではない。

［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について図５を用いて説明する。図５は、本発明の実施の形態２における受光部品の構成、およびこの受光部品を用いた光受信モジュールの構成を示す断面図である。

まず、受光部品は、チップ基板１０１の上に形成された通信用フォトダイオード１０２と、チップ基板１０１の上に形成された複数の位置合わせ部１０３とを備える。通信用フォトダイオード１０２は、実施の形態１と同様に、半導体からなる光吸収層（不図示）を備える。チップ基板１０１は、通信用フォトダイオード１０２に入射する対象とする光が透過する。また、位置合わせ部１０３は、上述した光を遮断する材料から構成され、通信用フォトダイオード１０２の受光領域より小さい孔径の孔部１３１を備えている。これらの構成は、前述した実施の形態１と同様であり、同じ構成については同一の符号を付けている。

また、光受信モジュールは、通信用フォトダイオード１０２に対応する光ファイバ（第１光導波路）５０２および位置合わせ部１０３に対応する光ファイバ（第２光導波路）５０３が一体に形成された光部品５００を備える。各光ファイバは、ファイバーブロック５１１で固定されている。また、集光レンズ５０４および集光レンズ５０５は、集光レンズアレイ基板５１２に固定されている。集光レンズ５０４により光ファイバ５０２から出射した光を集光し、集光レンズ５０５により光ファイバ５０３から出射した光を集光する。また、各集光レンズの配置間隔、各光ファイバの配置間隔、および通信用フォトダイオード１０２や位置合わせ部１０３の配置間隔は、各々一致している。

加えて、実施の形態２では、受光部品のチップ基板１０１が、実装基板５２２に実装されている。例えば、チップ基板１０１が、ＡｕＳｎハンダなどによるバンプ４０１により実装基板５２２に実装（フリップチップ接続）されている。また、実装基板５２２には、孔部１３１に対応する（対向）する位置に、貫通孔５２３が形成されている。実装基板５２２は、例えば、セラミック基板から構成され、金（Ａｕ）から構成された配線を備える。配線は、公知のフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によりパターニングすることで形成されたものである。このように、チップ基板１０１が実装された実装基板５２２と光部品５００とが、固定用ブロック５２１により接続して組み立てられている。

実施の形態２では、調芯において、光ファイバ５０３より出射する調芯光５３１が、チップ基板１０１の裏面より入射して透過し、孔部１３１を通過し、貫通孔５２３を通過して光検出部３０６に最大受光強度で検出される状態に、光部品５００と実装基板５２２とを位置合わせする。この状態で、実装基板５２２と光部品５００とを固定用ブロック５２１で接続（接合）して光受信モジュールとする。

実施の形態２においても、上述した調芯においては、位置合わせ部１０３（孔部１３１）および通信用フォトダイオード１０２の位置関係と、光ファイバ５０３（集光レンズ５０５）および光ファイバ５０２（集光レンズ５０４）の位置関係とは、同じ状態としているので、光ファイバ５０２より出射する光の光軸も、対応する通信用フォトダイオード１０２の受光中央部を通過する状態となり、最大受光効率となる配置が得られる。また、この調芯では、通信用フォトダイオード１０２において、入射する光を検出している必要が無く、言い換えると、通信用フォトダイオード１０２に外部電源と接続するための配線などを接続しておく必要が無い。

なお、調芯の精度は、実施の形態１と同様に、孔部１３１によって決定される。従って、実装基板５２２に形成する貫通孔５２３は、孔部１３１のように微細な孔径とする必要は無く、孔部１３１を通過した調芯光５３１を遮蔽しないように、十分大きな孔径としておくことが重要となる。なお、貫通孔５２３は、実装基板５２２における電気配線用のスルーホールで兼用してもよい。

［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３について図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施の形態３における受光部品の構成、およびこの受光部品を用いた光受信モジュールの構成を示す断面図である。

まず、受光部品は、チップ基板１０１の上に形成された通信用フォトダイオード１０２と、チップ基板１０１の上に形成された複数の位置合わせ部１０３とを備える。通信用フォトダイオード１０２は、実施の形態１と同様であり半導体からなる光吸収層（不図示）を備える。チップ基板１０１は、通信用フォトダイオード１０２に入射する対象とする光が透過する。また、位置合わせ部１０３は、上述した光を遮断する材料から構成され、通信用フォトダイオード１０２の受光領域より小さい孔径の孔部１３１を備えている。これらの構成は、前述した実施の形態１，２と同様であり、同じ構成については同一の符号を付けている。

また、光受信モジュールは、通信用フォトダイオード１０２に対応する光ファイバ３０２および位置合わせ部１０３に対応する光ファイバ３０３が一体に形成された光部品３００を備える。各光ファイバは、ファイバーブロック３１１で固定されている。また、集光レンズ３０４および集光レンズ３０５は、集光レンズアレイ基板３１２に固定されている。集光レンズ３０４により光ファイバ３０２から出射した光を集光し、集光レンズ３０５により光ファイバ３０３から出射した光を集光する。また、各集光レンズの配置間隔、各光ファイバの配置間隔、および通信用フォトダイオード１０２や位置合わせ部１０３の配置間隔は、各々一致している。これらの構成は、実施の形態１と同様であり、同じ構成については同一の符号を付けている。

加えて、実施の形態３では、受光部品のチップ基板１０１が、実装基板６２２に実装されている。例えば、チップ基板１０１が、ＡｕＳｎハンダなどによるバンプ４０１により実装基板６２２に実装（フリップチップ接続）されている。また、実装基板６２２には、孔部１３１に対応する（対向）する位置に、貫通孔６２３が形成されている。実装基板６２２は、例えば、セラミック基板から構成され、Ａｕから構成された配線を備える。配線は、公知のフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によりパターニングすることで形成されたものである。このように、実装基板６２２に実装されたチップ基板１０１と光部品３００とが、接続して組み立てられている。実施の形態３では、チップ基板１０１の裏面が光部品３００に接続（接合）されている。この接続状態は、実施の形態１と同様である。

実施の形態３では、調芯において、光ファイバ３０３より出射する調芯光３３１が、チップ基板１０１の裏面より入射して透過し、孔部１３１を通過し、貫通孔６２３を通過して光検出部３０６に最大受光強度で検出される状態に、実装基板６２２に実装されたチップ基板１０１と光部品３００とを位置合わせする。この状態で、チップ基板１０１の裏面と光部品３００とを接続（接合）して光受信モジュールとする。

実施の形態３においても、上述した調芯においては、位置合わせ部１０３（孔部１３１）および通信用フォトダイオード１０２の位置関係と、光ファイバ３０３（集光レンズ３０５）および光ファイバ３０２（集光レンズ３０４）の位置関係とは、同じ状態としているので、光ファイバ３０２より出射する光の光軸も、対応する通信用フォトダイオード１０２の受光中央部を通過する状態となり、最大受光効率となる配置が得られる。また、この調芯では、通信用フォトダイオード１０２において、入射する光を検出している必要が無く、言い換えると、通信用フォトダイオード１０２に外部電源と接続するための配線などを接続しておく必要が無い。

なお、調芯の精度は、実施の形態１と同様に、孔部１３１によって決定される。従って、実装基板６２２に形成する貫通孔６２３は、孔部１３１のように微細な孔径とする必要は無く、孔部１３１を通過した調芯光３３１を遮蔽しないように、十分大きな孔径としておくことが重要となる。なお、貫通孔６２３は、実装基板６２２における電気配線用のスルーホールで兼用してもよい。

［実施の形態４］
次に、本発明の実施の形態４について図７を用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態４における受光部品の構成、およびこの受光部品を用いた光受信モジュールの構成を示す断面図である。

まず、受光部品は、チップ基板１０１の上に形成された通信用フォトダイオード１０２と、チップ基板１０１の上に形成された複数の位置合わせ部１０３とを備える。通信用フォトダイオード１０２は、実施の形態１と同様であり半導体からなる光吸収層（不図示）を備える。チップ基板１０１は、通信用フォトダイオード１０２に入射する対象とする光が透過する。

なお、実施の形態４では、通信用フォトダイオード１０２は、素子の上側（上面）より光を入射する構成となる。この場合、通信用フォトダイオード１０２の素子上部の電極は、図２を用いて説明した電極２２４と同様にリング状に形成され、中央部に光が入射可能とされていればよい。なお、素子上部の電極が、計測する通信波長帯の光を透過する材料から構成されている場合、電極の形状はリング状に制限されるものではない。また、位置合わせ部１０３は、上述した光を遮断する材料から構成され、通信用フォトダイオード１０２の受光領域より小さい孔径の孔部１３１を備えている。これらの構成は、前述した実施の形態１〜３と同様であり、同じ構成については同一の符号を付けている。

また、光受信モジュールは、通信用フォトダイオード１０２に対応する光ファイバ（第１光導波路）３０２および位置合わせ部１０３に対応する光ファイバ（第２光導波路）３０３が一体に形成された光部品３００を備える。各光ファイバは、ファイバーブロック３１１で固定されている。また、集光レンズ３０４および集光レンズ３０５は、集光レンズアレイ基板３１２に固定されている。集光レンズ３０４により光ファイバ３０２から出射した光を集光し、集光レンズ３０５により光ファイバ３０３から出射した光を集光する。また、各集光レンズの配置間隔、各光ファイバの配置間隔、および通信用フォトダイオード１０２や位置合わせ部１０３の配置間隔は、各々一致している。これらの構成は、実施の形態１と同様であり、同じ構成については同一の符号を付けている。

加えて、実施の形態４では、受光部品のチップ基板１０１が、実装基板７０１に実装されている。例えば、チップ基板１０１が、ＡｕＳｎハンダなどによるバンプ４０１により実装基板７０１に実装（フリップチップ接続）されている。また、実装基板７０１には、通信用フォトダイオード１０２および位置合わせ部１０３などが形成されている領域に対応して、開口部７０２が形成されている。

実装基板７０１は、例えば、セラミック基板から構成され、Ａｕから構成された配線を備える。配線は、公知のフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によりパターニングすることで形成されたものである。このように、実装基板７０１に実装されたチップ基板１０１と光部品３００とが、組み立てられている。実施の形態４では、チップ基板１０１が実装された実装基板７０１が、光部品３００の集光レンズアレイ基板３１２に接続して組み立てられている。

実施の形態４では、調芯において、光ファイバ３０３より出射する調芯光３３１が、チップ基板１０１の表面側より孔部１３１に入射して孔部１３１を通過してチップ基板１０１を透過し、光検出部３０６に最大受光強度で検出される状態に、実装基板７０１と光部品３００を位置合わせする。この状態で、実装基板７０１と光部品３００とを接続（接合）して光受信モジュールとする。

実施の形態４においても、上述した調芯においては、位置合わせ部１０３（孔部１３１）および通信用フォトダイオード１０２の位置関係と、光ファイバ３０３（集光レンズ３０５）および光ファイバ３０２（集光レンズ３０４）の位置関係とは、同じ状態としているので、光ファイバ３０２より出射する光の光軸も、対応する通信用フォトダイオード１０２の受光中央部を通過する状態となり、最大受光効率となる配置が得られる。また、この調芯では、通信用フォトダイオード１０２において、入射する光を検出している必要が無く、言い換えると、通信用フォトダイオード１０２に外部電源と接続するための配線などを接続しておく必要が無い。

［実施の形態５］
次に、本発明の実施の形態５について図８を用いて説明する。図８は、本発明の実施の形態５における受光部品の構成、およびこの受光部品を用いた光受信モジュールの構成を示す断面図である。

まず、受光部品は、チップ基板１０１の上に形成された通信用フォトダイオード１０２を備える。通信用フォトダイオード１０２は、実施の形態１と同様であり半導体からなる光吸収層（不図示）を備える。また、チップ基板１０１は、通信用フォトダイオード１０２に入射する対象とする光が透過する。これらの構成は、実施の形態１と同様である。

また、実施の形態５では、チップ基板１０１の上に複数の信号強度確認用フォトダイオード８０２を備え、信号強度確認用フォトダイオード８０２の上面に形成された電極８０３に孔部８３１を形成し、これらで位置合わせ部を構成している。なお、電極８０３は、光を遮断する材料から構成され、また、孔部８３１は、通信用フォトダイオード１０２の受光領域より小さい孔径とされている。

例えば、高抵抗なＩｎＰからなるチップ基板１０１の上に、ＭＯＶＰＥ法などのエピタキシャル成長法により、ｎ型ＩｎＰ層、ノンドープＩｎＧａＡｓ層、およびｐ型ＩｎＧａＡｓ層を順次に形成する。次に、公知のフォトリソグラフィーおよびエッチング技術により、上述したｐ型ＩｎＧａＡｓ層、ノンドープＩｎＧａＡｓ層，ｎ型ＩｎＰ層をメサ型に加工し、ｐ型半導体層，光吸収層，ｎ型半導体層からなる信号強度確認用フォトダイオード８０２とすればよい。また、電極８０３は、ｐ型半導体層にオーミック接触している。なお、ｎ型半導体層にもオーミック接続する電極（不図示）が形成されている。これらは、通信用フォトダイオード１０２と同様の構成であり、通信用フォトダイオード１０２と同時に作製すればよい。

また、光受信モジュールは、通信用フォトダイオード１０２に対応する光ファイバ（第１光導波路）３０２、および信号強度確認用フォトダイオード８０２に対応する光ファイバ（第２光導波路）３０３が、一体に形成された光部品３００を備える。集光レンズ３０４により光ファイバ３０２から出射した光を集光し、集光レンズ３０５により光ファイバ３０３から出射した光を集光する。また、各集光レンズの配置間隔、各光ファイバの配置間隔、および通信用フォトダイオード１０２や信号強度確認用フォトダイオード８０２の配置間隔は、各々一致している。

実施の形態５では、調芯において、光ファイバ３０３より出射する調芯光３３１が、チップ基板１０１の裏面側より入射し、チップ基板１０１を透過して信号強度確認用フォトダイオード８０２に入射し、信号強度確認用フォトダイオード８０２を透過して孔部８３１を通過し、光検出部３０６に最大受光強度で検出される状態に、チップ基板１０１と光部品３００を位置合わせする。この状態で、チップ基板１０１と光部品３００とを接続（接合）して光受信モジュールとする。

実施の形態５においても、上述した調芯においては、孔部８３１および通信用フォトダイオード１０２の位置関係と、光ファイバ３０３（集光レンズ３０５）および光ファイバ３０２（集光レンズ３０４）の位置関係とは、同じ状態としているので、光ファイバ３０２より出射する光の光軸も、対応する通信用フォトダイオード１０２の受光中央部を通過する状態となり、最大受光効率となる配置が得られる。また、この調芯では、通信用フォトダイオード１０２において、入射する光を検出している必要が無く、言い換えると、通信用フォトダイオード１０２に外部電源と接続するための配線などを接続しておく必要が無い。

また、実施の形態では、孔部８３１を設けている信号強度確認用フォトダイオード８０２は、上述したように、調芯に用いると共に、通信光の信号強度確認のために用いることができる。例えば、光ファイバ３０３に通信用強度確認光を伝播させることで、信号強度確認用フォトダイオード８０２を、通信用強度確認光のオン・オフを検出するために用いることができる。また、信号強度確認用フォトダイオード８０２は通信用フォトダイオード１０２と同時に作製すればよく、孔部８３１は、実施の形態１の孔部１３１と同様にして形成すればよいため、作製のために工程数が増加することが無い。

また、信号強度確認用フォトダイオード８０２の受光径（メサ径）は、孔部８３１の径より大きくても何ら問題は無い。通信光の信号強度確認では、高速な光電変換が必要ではなく、接合容量を小さくする必要が無いためである。なお、上述の場合、調芯時に調芯光３３１が、信号強度確認用フォトダイオード８０２を透過し、一部吸収されるが、調芯光３３１の強度については調整が可能であるので、問題とはならない。

以上に説明したように、本発明によれば、通信用フォトダイオードの受光領域より小さい孔径の孔部を備えてチップ基板の上に形成された複数の位置合わせ部を用いて調芯を行うようにしたので、組み立て工程を煩雑，複雑にすること無く、コストの上昇を招くこと無く高い精度で調芯が行えるようになる。

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、上述では、２つの位置合わせ部を備える場合を例示したが、これに限るものでは無く、１つのチップ基板に３つ以上の位置合わせ部を備えるようにしてもよい。また、上述では、光部品として光ファイバを用いるようにしたが、これに限るものではなく、プレーナ型光導波路（光回路）を用いるようにしてもよい。

また、集光レンズは、チップ基板に形成されているようにしてもよい。例えば、チップ基板の裏面側に、公知のエッチング技術により、主表面側のフォトダイオード形成位置や孔部形成位置にあわせて各々レンズを形成しておけばよい。例えば、フレネルゾーンプレート、あるいは凸レンズなどが形成可能である。このように構成することで、光部品の側に、レンズを設ける必要が無くなる。

１０１…チップ基板、１０２…通信用フォトダイオード、１０３…位置合わせ部、１２１…半導体層、１２２…光吸収層、１２３…半導体層、１２４…電極、１３１…孔部。

Claims (7)

1. 半導体からなる光吸収層を備えて対象とする光が透過するチップ基板の上に形成された通信用フォトダイオードと、
   前記光を遮断する材料から構成されて前記通信用フォトダイオードの受光領域より小さい孔径の孔部を備えて前記チップ基板の上に形成された複数の位置合わせ部と、
   半導体からなる光吸収層を備えて前記チップ基板の上に形成された信号強度確認用フォトダイオードと、
   前記信号強度確認用フォトダイオードの上面に形成された電極と
   を備え、
   前記孔部は、前記電極に形成されていることを特徴とする受光部品。
2. 半導体からなる光吸収層を備えて対象とする光が透過するチップ基板の上に形成された通信用フォトダイオードと、
   前記光を遮断する材料から構成されて前記通信用フォトダイオードの受光領域より小さい孔径の孔部を備えて前記チップ基板の上に形成された複数の位置合わせ部と
   前記チップ基板に上に形成された配線と
   を備え、
   前記孔部は、前記配線に形成されていることを特徴とする受光部品。
3. 半導体からなる光吸収層を備えて対象とする光が透過するチップ基板の上に形成された通信用フォトダイオードと、
   前記光を遮断する材料から構成されて前記通信用フォトダイオードの受光領域より小さい孔径の孔部を備えて前記チップ基板の上に形成された複数の位置合わせ部と
   前記チップ基板に設けられて前記光を集光する集光レンズと
   を備え、
   前記集光レンズで集光された前記光が前記孔部を通過することを特徴とする受光部品。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の受光部品において、
   前記チップ基板が実装される実装基板と、
   前記孔部に対応して前記実装基板に形成された貫通孔と
   を備えることを特徴とする受光部品。
5. 半導体からなる光吸収層を備えて対象とする光が透過するチップ基板の上に形成された通信用フォトダイオードと、
   前記光を遮断する材料から構成されて前記通信用フォトダイオードの受光領域より小さい孔径の孔部を備えて前記チップ基板の上に形成された複数の位置合わせ部と、
   前記チップ基板が実装される実装基板と、
   前記孔部に対応して前記実装基板に形成された貫通孔と、
   集光レンズが設けられた第１光導波路と第２光導波路からなる光部品と
   を備え、
   前記光部品の光出射側は、前記チップ基板の裏面に配置されていることを特徴とする受光部品。
6. 半導体からなる光吸収層を備える通信用フォトダイオードを対象とする光が透過するチップ基板の上に形成する第１工程と、
   前記光を遮断する材料から構成されて前記通信用フォトダイオードの受光領域より小さい孔径の孔部を備える複数の位置合わせ部を前記チップ基板の上に形成する第２工程と、
   前記通信用フォトダイオードに対応する第１光導波路および前記位置合わせ部に対応する第２光導波路が一体に形成された光部品を形成する第３工程と、
   前記光部品の光出射側に前記チップ基板を挟んで光検出手段を配置する第４工程と、
   前記第２光導波路より出射する位置合わせ光が前記孔部を透過して前記光検出手段に検出される状態に前記光部品と前記チップ基板とを位置合わせして前記チップ基板に前記光部品を組み合わせて光受信モジュールとする第５工程と
   を備えることを特徴とする光受信モジュールの製造方法。
7. 請求項６記載の光受信モジュールの製造方法において、
   前記チップ基板を実装基板に実装する第６工程を備え、
   前記第５工程では、前記実装基板に前記光部品を実装して前記チップ基板に前記光部品を組み合わせることを特徴とする光受信モジュールの製造方法。

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