JP6221540B2 - 光デバイス、光モジュール、光デバイスの製造方法及び光モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光デバイス、光モジュール、光デバイスの製造方法及び光モジュールの製造方法に関し、例えば受光部又は発光部上に樹脂レンズを備えた光デバイス、光モジュール、光デバイスの製造方法及び光モジュールの製造方法に関する。

光通信に用いられる受光素子及び発光素子である光素子は、光伝送媒体である光ファイバ等に光結合される。光素子と光ファイバとの光結合は、レンズを用いて行われる。例えば光素子の受光部又は発光部上に樹脂性のマイクロレンズを形成し、このマイクロレンズを用いて、光素子と光ファイバとを光結合させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、基板上にマイクロレンズを形成する方法として様々な方法が提案されている（例えば、特許文献２−６参照）。

特開２０００−１８０６０５号公報 特開平１−１７８４４３号公報 特開２００６−１５０７５１号公報 特開２００６−３２３１４７号公報 特開２００６−２６４２５３号公報 特開２０００−７５１０６号公報

光素子の受光径及び発光径の微細化が進んでいる。これは、例えば受光素子の受光径を小さくすることで、高速動作が可能となるためである。受光部又は発光部上に樹脂レンズが形成された光デバイスでは、受光径及び発光径の微細化に伴い、樹脂レンズも小さくなるため、樹脂レンズの密着力の低下が懸念される。例えば光デバイスを配線基板にフリップチップ実装する場合、バンプを高温に加熱したり又はバンプに超音波振動を作用させることがなされる。このような高温又は超音波によって樹脂レンズに負荷が掛かり、樹脂レンズの密着力が十分でないと、樹脂レンズが光素子から剥離することが生じ得る。

本光デバイス、光モジュール、光デバイスの製造方法及び光モジュールの製造方法は、樹脂レンズの密着力を向上させることを目的とする。

本明細書に記載の光デバイスは、半導体基板と前記半導体基板上に設けられた半導体層とを備え、主面に受光部または発光部を有し、前記受光部または前記発光部の周囲の前記主面に前記受光部または前記発光部に接して前記受光部または前記発光部よりも突起した突起部を有する光素子と、前記光素子の前記主面内に設けられ、前記受光部または前記発光部を覆う樹脂層と、前記樹脂層上に設けられた樹脂レンズと、を備え、前記樹脂層は、前記樹脂レンズよりも前記主面に平行な方向において大きな形状をしていて、且つ、前記受光部または前記発光部上から前記突起部上に延在し、前記突起部によって形状が規定されて前記受光部または前記発光部から前記突起部の端まで広がっている。また、本明細書に記載の光デバイスは、半導体基板と前記半導体基板上に設けられた半導体層とを備え、主面に受光部または発光部を有し、前記受光部または前記発光部の周囲の前記主面に前記受光部または前記発光部から離れて前記主面よりも突起した突起部を有する光素子と、前記光素子の前記主面内に設けられ、前記受光部または前記発光部を覆う樹脂層と、前記樹脂層上に設けられた樹脂レンズと、を備え、前記樹脂層は、前記樹脂レンズよりも前記主面に平行な方向において大きな形状をしていて、且つ、前記突起部の内側部分を覆って設けられ、前記突起部によって形状が規定されている。

本明細書に記載の光モジュールは、上記記載の光デバイスと、前記光デバイスがフリップチップ実装された配線基板と、を備えている。

本明細書に記載の光デバイスの製造方法は、半導体基板と前記半導体基板上に設けられた半導体層とを備え、主面に受光部または発光部を有し、且つ前記受光部または前記発光部の周囲の前記主面に前記受光部または前記発光部に接して前記受光部または前記発光部よりも突起した突起部を有する光素子の前記受光部または前記発光部上に第１樹脂を塗布して、前記受光部または前記発光部を覆い、前記突起部によって形状が規定されて前記受光部または前記発光部から前記突起部の端まで広がる樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層上に第２樹脂を塗布して、前記樹脂層よりも前記主面に平行な方向において小さな形状の樹脂レンズを形成する工程と、を備える。また、本明細書に記載の光デバイスの製造方法は、半導体基板と前記半導体基板上に設けられた半導体層とを備え、主面に受光部または発光部を有し、且つ前記受光部または前記発光部の周囲の前記主面に前記受光部または前記発光部から離れて前記主面よりも突起した突起部を有する光素子の前記受光部または前記発光部上に第１樹脂を塗布して、前記受光部または前記発光部を覆い、前記突起部の内側を覆って設けられ、前記突起部によって形状が規定された樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層上に第２樹脂を塗布して、前記樹脂層よりも前記主面に平行な方向において小さな形状の樹脂レンズを形成する工程と、を備える。

本明細書に記載の光モジュールの製造方法は、上記の製造方法によって製造された光デバイスを、配線基板上にフリップチップ実装する工程を備える。

本明細書に記載の光デバイス、光モジュール、光デバイスの製造方法及び光モジュールの製造方法によれば、樹脂レンズの密着力を向上させることができる。

図１は、実施例１に係る光デバイスを示す断面図である。 図２（ａ）から図２（ｄ）は、実施例１に係る光デバイスの製造方法を示す断面図である。 図３は、比較例１に係る光デバイスを示す断面図である。 図４は、実施例２に係る光デバイスを示す断面図である。 図５（ａ）から図５（ｄ）は、実施例２に係る光デバイスの製造方法を示す断面図である。 図６（ａ）は、実施例３に係る光デバイスを示す上面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ間を示す断面図である。 図７（ａ）から図７（ｄ）は、実施例３に係る光デバイスの製造方法を示す断面図（その１）である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、実施例３に係る光デバイスの製造方法を示す断面図（その２）である。 図９は、実施例４に係る光デバイスを示す断面図である。 図１０（ａ）から図１０（ｃ）は、実施例４に係る光デバイスの製造方法を示す断面図である。 図１１（ａ）から図１１（ｄ）は、実施例５に係る光デバイスの製造方法を示す断面図である。 図１２は、実施例６に係る光モジュールを示す断面図である。 図１３は、光トランシーバを示すブロック図である。

以下、図面を参照し実施例について説明する。

図１は、実施例１に係る光デバイスを示す断面図である。図１のように、実施例１の光デバイス１００は、受光素子１０、樹脂層１２及び樹脂レンズ１４を備える。受光素子１０は、例えば８５０ｎｍ帯の波長を用いた光通信に利用される受光素子であり、主面１６に８５０ｎｍ帯の波長の光を吸収する受光部１８が形成されている。受光素子１０は、例えばＧａＡｓ基板上に、光吸収層としてＧａＡｓ層が設けられた構成をしている。受光部１８の幅（受光径）は、高速動作のために小さくなっており、例えばマルチモード光ファイバのコア径（例えば５０μｍ）よりも小さく、３０μｍ程度となっている。

樹脂層１２は、受光部１８上に設けられており、受光部１８よりも大きな面積で受光素子１０に接触している。即ち、樹脂層１２は、受光部１８の全面を覆って設けられている。例えば受光部１８の幅が３０μｍ程度であるのに対して、樹脂層１２の幅Ｘ１は２００μｍ程度となっている。樹脂層１２の最も厚い部分の厚さは、例えば５μｍ〜２５μｍである。樹脂層１２の形状は、例えば円形形状をしているが、その他の形状をしていてもよい。

樹脂レンズ１４は、樹脂層１２上に設けられており、樹脂層１２よりも主面１６に平行な方向において小さい形状をしている。例えば樹脂レンズ１４の幅Ｘ２は５０μｍ程度である。樹脂レンズ１４は、例えば球面形状をしており、曲率半径Ｒは２５μｍ程度である。なお、樹脂レンズ１４は、非球面形状の場合でもよい。樹脂層１２と樹脂レンズ１４とを比較すると、樹脂層１２は、樹脂レンズ１４よりも粘度が低い樹脂によって形成されている。

樹脂レンズ１４によって、マルチモード光ファイバ（不図示）から出射される光は、樹脂レンズ１４で集光されて、受光部１８に入射する。このように、樹脂層１２及び樹脂レンズ１４は、マルチモード光ファイバから出射される光（例えば８５０ｎｍ帯の波長の光）に対して透明となっている。また、樹脂層１２は、マルチモード光ファイバから出射される光が通過するだけであり、レンズとしての機能を実質的には有さない。

次に、実施例１に係る光デバイスの製造方法について説明する。図２（ａ）から図２（ｄ）は、実施例１に係る光デバイスの製造方法を示す断面図である。図２（ａ）のように、受光素子１０の主面１６に形成された受光部１８上に、インクジェットヘッド２０を用いて、第１樹脂２２を塗布する。第１樹脂２２は、例えば低めの粘度（例えば５ｍＰａ程度）を有するＵＶ（ultraviolet）硬化型の樹脂を用いることができる。第１樹脂２２の粘度が低めであるため、第１樹脂２２は、受光部１８上から周囲に大きく広がって形成される。

図２（ｂ）のように、第１樹脂２２に対してＵＶを照射して、第１樹脂２２を硬化させる。これにより、受光部１８上に、受光部１８よりも大きな面積で受光素子１０に接触する樹脂層１２が形成される。

図２（ｃ）のように、樹脂層１２上に、インクジェットヘッド２０を用いて、第２樹脂２４を塗布する。第２樹脂２４は、例えば第１樹脂２２よりも粘度の高い（例えば２０ｍＰａ程度）ＵＶ硬化型の樹脂を用いることができる。第２樹脂２４の粘度が第１樹脂２２よりも高いため、第２樹脂２４は第１樹脂２２のようには広がらず、レンズ形状となることができる。このように、第２樹脂２４には、所望のレンズ形状となるような粘度を有する樹脂を用いる。

図２（ｄ）のように、第２樹脂２４に対してＵＶを照射して、第２樹脂２４を硬化させる。これにより、樹脂層１２上に、樹脂層１２よりも受光素子１０の主面１６に平行な方向において小さい形状をした樹脂レンズ１４が形成される。このような製造工程を含んで、実施例１に係る光デバイス１００は形成される。

ここで、実施例１の光デバイス１００の効果を説明するために、比較例１の光デバイスについて説明する。図３は、比較例１に係る光デバイスを示す断面図である。図３のように、比較例１の光デバイス３００は、受光部１８上に樹脂層１２が設けられておらず、樹脂レンズ１４が受光素子１０に直接接して形成されている。その他の構成は、実施例１の図１と同じであるため説明を省略する。

比較例１では、樹脂レンズ１４が、受光素子１０に直接接して形成されている。受光部１８の幅（受光径）が高速動作のために小さくなると、樹脂レンズ１４の直径も小さくなる。このため、比較例１の構成では、樹脂レンズ１４と受光素子１０との間の接触面積が小さくなり、また、受光素子１０は半導体で形成されていることから、樹脂レンズ１４は十分な密着力が得られ難い。したがって、例えば比較例１の光デバイス３００を配線基板にフリップチップ実装する際の温度又は超音波によって、樹脂レンズ１４が受光素子１０から剥離することが生じ得る。

一方、実施例１では、図１のように、受光部１８上に、樹脂レンズ１４よりも主面１６に平行な方向において大きな形状をした樹脂層１２が設けられ、樹脂レンズ１４は、樹脂層１２上に設けられている。樹脂層１２は、樹脂レンズ１４よりも主面１６に平行な方向において大きな形状をしているため、受光素子１０との接触面積が大きくなり、受光素子１０との間の密着力が大きくなる。樹脂レンズ１４は、樹脂層１２上に設けられており、樹脂間接合となるため、樹脂層１２との間の密着力が大きい。このことから、実施例１によれば、樹脂レンズ１４の密着力を向上させることができる。例えば、高速動作のために受光部１８の受光径が小さい場合でも、十分な密着力を有する樹脂レンズ１４を得ることができる。

実施例１の光デバイス１００は、図２（ａ）から図２（ｄ）のように、受光部１８上に第１樹脂２２を塗布して樹脂層１２を形成し、樹脂層１２上に第２樹脂を塗布することで樹脂レンズ１４を形成する。この際、樹脂層１２が、樹脂レンズ１４よりも主面１６に平行な方向において大きな形状になるように、第１樹脂２２を塗布するが、このような構造を得るために、第１樹脂２２は第２樹脂２４よりも粘度が低いことが好ましい。つまり、樹脂層１２は、樹脂レンズ１４よりも粘度が低い樹脂からなることが好ましい。また、第１樹脂２２の粘度が低いと、第１樹脂２２を塗布することで形成される樹脂層１２は、受光素子１０との接触面積が大きくなると共に、層の厚さは薄くなる。このため、樹脂層１２の受光素子１０に対する密着力はより大きくなる。

受光素子１０は、８５０ｎｍ帯の波長を用いた光通信に利用される受光素子である場合に限られず、その他の波長帯で用いられる受光素子の場合でもよい。例えば１．３μｍ波長帯で用いられる受光素子の場合でもよい。しかしながら、８５０ｎｍ波長帯で用いられる受光素子の場合に、本願発明を適用することが好ましい。これは以下の理由のためである。即ち、１．３μｍ波長帯の受光素子は、例えばＩｎＰ基板上に、光吸収層としてＩｎＡｌＧａＡｓ層が設けられた構成をしている。ＩｎＰ基板は１．３μｍ波長帯の光に対して透明であるため、ＩｎＰ基板の下面をレンズ形状に加工することで、レンズを集積させた構造とすることができる。しかしながら、８５０ｎｍ波長帯の受光素子は、例えばＧａＡｓ基板上に、光吸収層としてＧａＡｓ層が設けられた構成をしている。このため、ＧａＡｓ基板の下面をレンズ形状としても、８５０ｎｍ波長帯の光はＧａＡｓ基板で吸収されてしまい、受光素子として機能しなくなってしまう。このように、８５０ｎｍ波長帯の受光素子では、基板の下面をレンズ形状とする技術を採用することができないため、本願発明を適用することが好ましい。このことは、基板と光吸収層とが同じ半導体材料で形成された受光素子に対しても当てはまる。

図２（ａ）における第１樹脂２２の塗布は、１回だけ行う場合でもよいし、複数回行う場合でもよい。複数回行うことによって、樹脂層１２が厚くなり、その結果、樹脂レンズ１４の高さを稼ぐことができる。

図４は、実施例２に係る光デバイスを示す断面図である。図４のように、実施例２の光デバイス１１０は、受光部１８が受光素子１０の主面１６から突起したメサ形状をしていると共に、受光部１８の周囲に、受光部１８に接して電極３０が設けられている。電極３０は、例えば受光素子１０のカソード電極である。電極３０は、受光部１８よりも突起した形状をしている。樹脂層１２は、受光部１８上から電極３０上に延在して設けられ、樹脂層１２の形状は、電極３０によって規定されている。また、樹脂層１２は、受光部１８上で凹んだ形状をしている。樹脂レンズ１４は、この凹みに形成されている。その他の構成は、実施例１の図１と同じであるため説明を省略する。

図５（ａ）から図５（ｄ）は、実施例２に係る光デバイスの製造方法を示す断面図である。図５（ａ）のように、受光部１８よりも突起した電極３０が周囲に接して形成された受光部１８上に、インクジェットヘッド２０を用いて、第１樹脂２２を塗布する。第１樹脂２２は、実施例１で説明したように、例えば低めの粘度を有するＵＶ硬化型の樹脂を用いることができる。第１樹脂２２は、粘度が低めであることから受光部１８上から電極３０上に延在して広がるが、電極３０が突起形状であるため、表面張力によって電極３０から外側には広がらずに、電極３０によって形状が規定される。また、電極３０が受光部１８よりも突起した形状をしているため、第１樹脂２２は、受光部１８上で凹んだ形状となる。

図５（ｂ）のように、第１樹脂２２に対してＵＶを照射して、第１樹脂２２を硬化させる。これにより、受光部１８上から電極３０上に延在して設けられ、形状が電極３０によって規定されると共に、受光部１８上に凹みを有する樹脂層１２が形成される。

図５（ｃ）のように、樹脂層１２上に、インクジェットヘッド２０を用いて、第２樹脂２４を塗布する。第２樹脂２４は、実施例１で説明したように、例えば高めの粘度を有するＵＶ硬化型の樹脂を用いることができる。第２樹脂２４の粘度が第１樹脂２２より高いため、第２樹脂２４は、第１樹脂２２のようには広がらずにレンズ形状となり、また、樹脂層１２の受光部１８上が凹んでいるため、この凹みに形成される。

図５（ｄ）のように、第２樹脂２４に対してＵＶを照射して、第２樹脂２４を硬化させる。これにより、樹脂層１２上に、樹脂層１２よりも受光素子１０の主面１６に平行な方向において小さい形状をした樹脂レンズ１４が形成される。このような製造工程を含んで、実施例２に係る光デバイス１１０は形成される。

実施例２によれば、図４のように、受光素子１０は、受光部１８の周囲に、受光部１８に接して、受光部１８よりも突起した電極３０を有する。樹脂層１２は、受光部１８上から電極３０上に延在して設けられ、樹脂層１２の形状は、電極３０によって規定されている。このような構成は、図５（ａ）及び図５（ｂ）のように、受光部１８よりも突起した電極３０が周囲に接して形成された受光部１８上に第１樹脂２２を塗布することで形成できる。これによれば、第１樹脂２２の塗布位置が受光部１８の中心からずれた場合でも、樹脂層１２の中心を受光部１８の中心に一致させることが容易にできる。また、樹脂層１２の受光部１８上の部分は凹んだ形状となるため、この凹みに樹脂レンズ１４を形成することができ、樹脂レンズ１４の中心を受光部１８の中心に容易に合わせることができる。

実施例２では、受光部１８の周囲に、受光部１８に接して設けられ、受光部１８よりも突起した突起部が電極３０の場合を例に示したが、この場合に限られず、例えば受光素子１０を保護する保護膜の場合でもよい。

図６（ａ）は、実施例３に係る光デバイスを示す上面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ間を示す断面図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）のように、実施例３の光デバイス１２０は、受光素子１０の主面１６上に、受光部１８から離れ且つ受光部１８を囲んで突起部４０が設けられている。突起部４０は、例えば樹脂層１２よりも粘度の高い樹脂からなり、樹脂レンズ１４を形成する樹脂と同じ樹脂を用いることができる。なお、突起部４０は、樹脂以外の物で形成されてもよい。突起部４０は、図６（ａ）のように環状形状をしているが、矩形形状等、その他の形状をしていてもよい。突起部４０の内径は、例えば２００μｍ程度であり、最も厚い部分の厚さは、例えば５μｍ〜２５μｍである。樹脂層１２は、突起部４０で囲まれた内側部分を覆って設けられ、樹脂層１２の形状は、突起部４０によって規定されている。樹脂層１２は、突起部４０による張力によって、中心部分（即ち、受光部１８上）が凹んだ形状をしている。樹脂レンズ１４は、この凹みに形成されている。その他の構成は実施例１の図１と同じであるため説明を省略する。

図７（ａ）から図８（ｂ）は、実施例３に係る光デバイスの製造方法を示す断面図である。図７（ａ）のように、受光部１８が形成された受光素子１０の主面１６上に、インクジェットヘッド２０を用いて、受光部１８から離れ且つ受光部１８を囲むように第３樹脂４２を塗布する。第３樹脂４２は、例えば実施例１の第１樹脂２２よりも高い粘度を有するＵＶ硬化型の樹脂を用いることができる。第３樹脂４２は、例えば実施例１の第２樹脂４２と同じ樹脂を用いることができる。

図７（ｂ）のように、第３樹脂４２に対してＵＶを照射して、第３樹脂４２を硬化させる。これにより、受光素子１０の主面１６上に、受光部１８から離れ且つ受光部１８を囲む突起部４０が形成される。

図７（ｃ）のように、受光部１８上に、インクジェットヘッド２０を用いて、第１樹脂２２を塗布する。第１樹脂２２は、実施例１で説明したように、例えば低めの粘度を有するＵＶ硬化型の樹脂を用いることができる。第１樹脂２２は、粘度が低めであることから、受光部１８上から周囲に広がって形成されるが、突起部４０によって広がりが抑えられる。

図７（ｄ）のように、第１樹脂２２に対してＵＶを照射して、第１樹脂２２を硬化させる。これにより、突起部４０の内側部分を覆い、突起部４０によって形状が規定された樹脂層１２が形成される。樹脂層１２は、突起部４０の張力によって、中央部分（受光部１８上）が凹んだ形状となる。

図８（ａ）のように、樹脂層１２上に、インクジェットヘッド２０を用いて、第２樹脂２４を塗布する。第２樹脂２４は、実施例１で説明したように、例えば高めの粘度を有するＵＶ硬化型の樹脂を用いることができる。第２樹脂２４の粘度が第１樹脂２２よりも高いため、第２樹脂２４は、第１樹脂２２ようには広がらずにレンズ形状となり、また、樹脂層１２の中央部分が凹んでいるため、この凹みに形成される。

図８（ｂ）のように、第２樹脂２４に対してＵＶを照射して、第２樹脂２４を硬化させる。これにより、樹脂層１２上に、樹脂層１２よりも受光素子１０の主面１６に平行な方向において小さい形状をした樹脂レンズ１４が形成される。このような製造工程を含んで、実施例３に係る光デバイス１２０は形成される。

実施例３によれば、図６のように、受光素子１０は、受光部１８の周囲に、受光部１８から離れて、主面１６よりも突起した突起部４０を有する。樹脂層１２は、突起部４０の内側部分を覆って設けられ、樹脂層１２の形状は、突起部４０によって規定されている。このような構成は、図７（ａ）から図７（ｄ）のように、受光部１８の周囲に、受光部１８から離れて、主面１６よりも突起した突起部４０を形成し、その後、受光部１８上に第１樹脂２２を塗布することで得られる。これによれば、樹脂層１２の形状は、突起部４０によって規定されるため、樹脂層１２の製造自由度が高くなる。また、第１樹脂２２の塗布位置が受光部１８の中心からずれた場合でも、樹脂層１２の中心を受光部１８の中心に一致させることが容易にできる。さらに、樹脂層１２の中央部分は突起部４０の張力によって凹んだ形状となるため、この凹みに樹脂レンズ１４を形成することができ、樹脂レンズ１４の中心を受光部１８の中心に容易に合わせることができる。

図９は、実施例４に係る光デバイスを示す断面図である。図９のように、実施例４の光デバイス１３０は、樹脂層１２と樹脂レンズ１４との間に撥水膜５０が設けられている。撥水膜５０は、樹脂層１２及び受光素子１０の主面１６よりも撥水性が高い膜からなり、例えばフッ素樹脂からなる。樹脂レンズ１４は、例えば樹脂層１２を形成する樹脂と同じ樹脂から形成されている。その他の構成は、実施例１の図１と同じであるため説明を省略する。

図１０（ａ）から図１０（ｃ）は、実施例４に係る光デバイスの製造方法を示す断面図である。まず、実施例１の図２（ａ）及び図２（ｂ）の工程を実施する。その後、図１０（ａ）のように、樹脂層１２の表面を覆うように撥水膜５０を形成する。撥水膜５０の形成は、撥水膜５０の塗布、乾燥によって形成することができる。

図１０（ｂ）のように、樹脂層１２上に、インクジェットヘッド２０を用いて、第２樹脂２４ａを塗布する。第２樹脂２４ａは、実施例１の第２樹脂２４と異なり、例えば低めの粘度を有するＵＶ硬化型の樹脂を用いることができる。第２樹脂２４ａは、例えば樹脂層１２を形成する第１樹脂２２と同じ樹脂を用いることができる。樹脂層１２上に撥水膜５０が設けられて濡れ性が低下しているため、低めの粘度を有する第２樹脂２４ａを塗布しても、第２樹脂２４ａはあまり広がらずにレンズ形状となる。

図１０（ｃ）のように、第２樹脂２４ａに対してＵＶを照射して、第２樹脂２４ａを硬化させる。これにより、樹脂層１２上に、樹脂層１２よりも受光素子１０の主面１６に平行な方向において小さい形状をした樹脂レンズ１４が形成される。その後、樹脂層１２と樹脂レンズ１４との間以外の部分の撥水膜５０をウエットエッチングによって除去する。このような製造工程を含んで、実施例４に係る光デバイス１３０は形成される。

実施例４によれば、図９のように、樹脂層１２と樹脂レンズ１４との間に撥水膜５０が設けられおり、撥水膜５０は、図１０（ａ）のように、樹脂レンズ１４を形成する前に、樹脂層１２の表面を覆って形成される。撥水膜５０を設けることで、樹脂レンズ１４の形成に用いる第２樹脂２４ａに低めの粘度を有する樹脂を用いることができる。例えば樹脂層１２の形成に用いる第１樹脂２２と同じ樹脂を用いることができる。よって、実施例４によれば、同じ粘度を有する１種類の樹脂によって、樹脂層１２と樹脂レンズ１４とを形成することができる。樹脂層１２と樹脂レンズ１４とが同じ樹脂からなることで、樹脂層１２と樹脂レンズ１４との間の密着力をより向上させることができる。

図１１（ａ）から図１１（ｄ）は、実施例５に係る光デバイスの製造方法を示す断面図である。図１１（ａ）のように、受光素子１０の主面１６に対してプラズマ処理を施して、主面１６を粗化させる。その後、受光部１８上に、インクジェットヘッド２０を用いて、第１樹脂２２ａを塗布する。第１樹脂２２ａは、実施例１の第１樹脂２２と異なり、例えば高めの粘度を有するＵＶ硬化型の樹脂を用いることができる。第１樹脂２２ａは、例えば樹脂レンズ１４を形成する第２樹脂２４と同じ樹脂を用いることができる。受光素子１０の主面１６を粗化させているため、高めの粘度を有する第１樹脂２２ａを塗布しても、第１樹脂２２ａは、受光部１８上から周囲に大きく広がって形成される。

図２（ｂ）のように、第１樹脂２２ａに対してＵＶを照射して、第１樹脂２２ａを硬化させる。これにより、受光部１８上に、受光部１８よりも大きな面積で受光素子１０に接する樹脂層１２が形成される。

図２（ｃ）のように、樹脂層１２上に、インクジェットヘッド２０を用いて、第２樹脂２４を塗布する。第２樹脂２４は、実施例１で説明したように、例えば高めの粘度を有する樹脂を用いることができる。第２樹脂２４の粘度が高めであるため、第２樹脂２４はあまり広がらずにレンズ形状となる。

図２（ｄ）のように、第２樹脂２４に対してＵＶを照射して、第２樹脂２４を硬化させる。これにより、樹脂層１２上に、樹脂層１２よりも受光素子１０の主面１６に平行な方向において小さい形状をした樹脂レンズ１４が形成される。このような製造工程を含んで、実施例５に係る光デバイス１４０は形成される。

実施例５によれば、樹脂層１２を形成する前に、受光素子１０の主面１６に対してプラズマ処理を施す。これにより、主面１６が粗化されるため、樹脂層１２の形成に用いる第１樹脂２２ａに高めの粘度を有する樹脂を用いることができる。例えば樹脂レンズ１４の形成に用いる第２樹脂２４と同じ樹脂を用いることができる。よって、実施例５によれば、同じ粘度を有する１種類の樹脂によって、樹脂層１２と樹脂レンズ１４とを形成することができ、樹脂層１２と樹脂レンズ１４との間の密着力をより向上させることができる。

実施例１から５では、光素子として受光部１８を有する受光素子１０を備える光デバイスの場合を例に示したが、発光部を有する発光素子を備える光デバイスの場合でもよい。この場合、発光素子には、例えば面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）を用いることができ、樹脂層は、発光部上に設けられる。また、光素子は、基板上に半導体層が形成された光半導体素子の場合に限らず、その他の場合でもよい。

樹脂層１２と樹脂レンズ１４とは、インクジェット法を用いて、第１樹脂２２、２２ａと第２樹脂２４、２４ａとを塗布することで形成する場合を例に示したが、その他の方法によって形成する場合でもよい。樹脂層１２と樹脂レンズ１４とはＵＶ硬化型の樹脂からなる場合、即ち、第１樹脂２２、２２ａと第２樹脂２４、２４ａとがＵＶ硬化型の樹脂からなる場合を例に示したが、熱硬化型の樹脂からなる場合でもよい。また、実施例３の突起部４０を形成する第３樹脂４２もＵＶ硬化型の樹脂に限らず、熱硬化型の樹脂を用いてもよい。

実施例６は、実施例１の光デバイス１００を備える光モジュールの例である。図１２は、実施例６に係る光モジュールを示す断面図である。図１２のように、実施例６の光モジュール２００は、実施例１の光デバイス１００が、バンプ７４によって、配線基板７０の上面に形成されたパッド７２にフリップチップ実装されている。光デバイス１００の実装方法には、ワイヤを用いたフェースアップ実装もあるが、ワイヤを用いた場合、ワイヤのインピーダンス成分が高速化に当って問題となるため、フリップチップ実装を用いることが好ましい。光デバイス１００に相対する位置の配線基板７０の下面に、レンズ７８を備えたレンズフィルム７６が接着層８０によってパッド７２に接着される。レンズフィルム７６には、マルチモード光ファイバ８２が接続される。マルチモード光ファイバ８２から出射される光信号は、レンズ７８及び光デバイス１００に備わる樹脂レンズ１４によって、受光素子１０の受光部１８に集光される。

配線基板７０の上面には更にＴＩＡ（Transimpedance Amplifier）８４が実装されている。ＴＩＡ８４も、バンプ７４によって、配線基板７０の上面に形成されたパッド７２にフリップチップ実装されている。ＴＩＡ８４は、光デバイス１００から出力される電流信号をインピーダンス変換、増幅し、電圧信号として出力するＩＣ（Integrated Circuit）である。

実施例６の光モジュール２００は、実施例１の光デバイス１００が、配線基板７０にフリップチップ実装された構成をしている。光デバイス１００を配線基板７０にフリップチップ実装するに当たり、バンプ７４を高温に加熱したり又はバンプ７４に超音波振動を作用させることを行う。光デバイス１００の樹脂レンズ１４は、実施例１で説明したように、密着力が向上している。このため、フリップチップ実装での高温又は超音波による負荷が樹脂レンズ１４に掛かった場合でも、樹脂レンズ１４が受光素子１０から剥離することを抑制できる。

実施例６では、実施例１の光デバイス１００を備える場合を例に示したが、実施例２から５の光デバイスを備える場合でも、同様の効果を得ることができる。また、実施例６では、受光素子１０とＴＩＡ８４とを備える光エンジンモジュールの場合を例に示した。しかしながら、図１３のように、受光素子１０とＴＩＡ８４に加えて、発光素子８６とドライバ８８を備える光トランシーバモジュールの場合でもよい。

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１）主面に受光部または発光部を有する光素子と、前記受光部または前記発光部上に設けられた樹脂層と、前記樹脂層上に設けられた樹脂レンズと、を備え、前記樹脂層は、前記樹脂レンズよりも前記主面に平行な方向において大きな形状をしていることを特徴とする光デバイス。
（付記２）前記光素子は、前記受光部または前記発光部の周囲に、前記受光部または前記発光部に接して、前記受光部または前記発光部よりも突起した突起部を有し、前記樹脂層は前記受光部または前記発光部上から前記突起部上に延在して設けられ、前記樹脂層の形状は前記突起部によって規定されていることを特徴とする付記１記載の光デバイス。
（付記３）前記光素子は、前記受光部または前記発光部の周囲に、前記受光部または前記発光部から離れて、前記主面よりも突起した突起部を有し、前記樹脂層は前記突起部の内側部分を覆って設けられ、前記樹脂層の形状は前記突起部によって規定されていることを特徴とする付記１記載の光デバイス。
（付記４）前記突起部は、前記樹脂層よりも粘度が高い樹脂からなることを特徴とする付記３記載の光デバイス。
（付記５）前記樹脂層は、前記樹脂レンズよりも粘度が低い樹脂からなることを特徴とする付記１から４のいずれか一項記載の光デバイス。
（付記６）前記樹脂層と前記樹脂レンズとの間に設けられた撥水膜を備えることを特徴とする付記１から４のいずれか一項記載の光デバイス。
（付記７）前記樹脂層と前記樹脂レンズとは、同じ樹脂からなることを特徴とする付記６記載の光デバイス。
（付記８）付記１から７のいずれか一項記載の光デバイスと、前記光デバイスがフリップチップ実装された配線基板と、を備えることを特徴とする光モジュール。
（付記９）主面に受光部または発光部を有する光素子の前記受光部または前記発光部上に第１樹脂を塗布して、樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層上に第２樹脂を塗布して、樹脂レンズを形成する工程と、を備え、前記樹脂層を形成する工程は、前記樹脂層が前記樹脂レンズよりも前記主面に平行な方向において大きな形状となるように、前記第１樹脂を塗布することを特徴とする光デバイスの製造方法。
（付記１０）前記樹脂層および前記樹脂レンズの形成は、インクジェット法によって前記第１樹脂および前記第２樹脂を塗布することでなされることを特徴とする付記９記載の光デバイスの製造方法。
（付記１１）前記樹脂層の形成は、前記受光部または前記発光部よりも突起した突起部が周囲に接して形成された前記受光部または前記発光部上に前記第１樹脂を塗布することでなされることを特徴とする付記９または１０記載の光デバイスの製造方法。
（付記１２）前記樹脂層を形成する工程の前に、前記受光部または前記発光部の周囲に、前記受光部または前記発光部から離れて、前記主面よりも突起した突起部を形成する工程を備えることを特徴とする付記９または１０記載の光デバイスの製造方法。
（付記１３）前記突起部は、前記主面上に、前記第１樹脂よりも粘度が高い第３樹脂を塗布することで形成されることを特徴とする付記１２記載の光デバイスの製造方法。
（付記１４）前記第１樹脂は、前記第２樹脂よりも粘度が低いことを特徴とする付記９から１３のいずれか一項記載の光デバイスの製造方法。
（付記１５）前記樹脂レンズを形成する工程の前に、前記樹脂層の表面を覆う撥水膜を形成する工程を備えることを特徴とする付記９から１３のいずれか一項記載の光デバイスの製造方法。
（付記１６）前記樹脂層を形成する工程の前に、前記光素子の前記主面に対してプラズマ処理を施す工程を備えることを特徴とする付記９または１０記載の光デバイスの製造方法。
（付記１７）前記第１樹脂と前記第２樹脂とは同じ樹脂からなることを特徴とする付記１５または１６記載の光デバイスの製造方法。
（付記１８）付記９から１７のいずれか一項によって製造された光デバイスを、配線基板上にフリップチップ実装する工程を備えることを特徴とする光モジュールの製造方法。

１０ 受光素子
１２ 樹脂層
１４ 樹脂レンズ
１６ 主面
１８ 受光部
２０ インクジェットヘッド
２２、２２ａ 第１樹脂
２４、２４ａ 第２樹脂
３０ 電極
４０ 突起部
４２ 第３樹脂
５０ 撥水膜
７０ 配線基板
７２ パッド
７４ バンプ
８４ ＴＩＡ
８６ 発光素子
８８ ドライバ
１００〜１４０ 光デバイス
２００ 光モジュール

Claims (11)

1. 半導体基板と前記半導体基板上に設けられた半導体層とを備え、主面に受光部または発光部を有し、前記受光部または前記発光部の周囲の前記主面に前記受光部または前記発光部に接して前記受光部または前記発光部よりも突起した突起部を有する光素子と、
   前記光素子の前記主面内に設けられ、前記受光部または前記発光部を覆う樹脂層と、
   前記樹脂層上に設けられた樹脂レンズと、を備え、
   前記樹脂層は、前記樹脂レンズよりも前記主面に平行な方向において大きな形状をしていて、且つ、前記受光部または前記発光部上から前記突起部上に延在し、前記突起部によって形状が規定されて前記受光部または前記発光部から前記突起部の端まで広がっていることを特徴とする光デバイス。
2. 半導体基板と前記半導体基板上に設けられた半導体層とを備え、主面に受光部または発光部を有し、前記受光部または前記発光部の周囲の前記主面に前記受光部または前記発光部から離れて前記主面よりも突起した突起部を有する光素子と、
   前記光素子の前記主面内に設けられ、前記受光部または前記発光部を覆う樹脂層と、
   前記樹脂層上に設けられた樹脂レンズと、を備え、
   前記樹脂層は、前記樹脂レンズよりも前記主面に平行な方向において大きな形状をしていて、且つ、前記突起部の内側部分を覆って設けられ、前記突起部によって形状が規定されていることを特徴とする光デバイス。
3. 前記樹脂層は、前記樹脂レンズよりも粘度が低い樹脂からなることを特徴とする請求項１または２記載の光デバイス。
4. 前記樹脂層と前記樹脂レンズとの間に設けられた撥水膜を備えることを特徴とする請求項１または２記載の光デバイス。
5. 前記樹脂層と前記樹脂レンズとは、同じ樹脂からなることを特徴とする請求項４記載の光デバイス。
6. 請求項１から５のいずれか一項記載の光デバイスと、
   前記光デバイスがフリップチップ実装された配線基板と、を備えることを特徴とする光モジュール。
7. 半導体基板と前記半導体基板上に設けられた半導体層とを備え、主面に受光部または発光部を有し、且つ前記受光部または前記発光部の周囲の前記主面に前記受光部または前記発光部に接して前記受光部または前記発光部よりも突起した突起部を有する光素子の前記受光部または前記発光部上に第１樹脂を塗布して、前記受光部または前記発光部を覆い、前記突起部によって形状が規定されて前記受光部または前記発光部から前記突起部の端まで広がる樹脂層を形成する工程と、
   前記樹脂層上に第２樹脂を塗布して、前記樹脂層よりも前記主面に平行な方向において小さな形状の樹脂レンズを形成する工程と、を備えることを特徴とする光デバイスの製造方法。
8. 半導体基板と前記半導体基板上に設けられた半導体層とを備え、主面に受光部または発光部を有し、且つ前記受光部または前記発光部の周囲の前記主面に前記受光部または前記発光部から離れて前記主面よりも突起した突起部を有する光素子の前記受光部または前記発光部上に第１樹脂を塗布して、前記受光部または前記発光部を覆い、前記突起部の内側を覆って設けられ、前記突起部によって形状が規定された樹脂層を形成する工程と、
   前記樹脂層上に第２樹脂を塗布して、前記樹脂層よりも前記主面に平行な方向において小さな形状の樹脂レンズを形成する工程と、を備えることを特徴とする光デバイスの製造方法。
9. 前記樹脂層を形成する工程の前に、前記光素子の前記主面に対してプラズマ処理を施す工程を備えることを特徴とする請求項８記載の光デバイスの製造方法。
10. 前記第１樹脂と前記第２樹脂とは同じ樹脂からなることを特徴とする請求項９記載の光デバイスの製造方法。
11. 請求項７から１０のいずれか一項によって製造された光デバイスを、配線基板上にフリップチップ実装する工程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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