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JP7384091B2 - Integrated optical device, integrated optical module, and method for manufacturing integrated optical device - Google Patents

Integrated optical device, integrated optical module, and method for manufacturing integrated optical device Download PDF

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JP7384091B2 JP2020056035A JP2020056035A JP7384091B2 JP 7384091 B2 JP7384091 B2 JP 7384091B2 JP 2020056035 A JP2020056035 A JP 2020056035A JP 2020056035 A JP2020056035 A JP 2020056035A JP 7384091 B2 JP7384091 B2 JP 7384091B2
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Description

本発明は、集積光学装置、集積光モジュール及び集積光学装置の製造方法に関する。 The present invention relates to an integrated optical device, an integrated optical module, and a method for manufacturing an integrated optical device.

データトラフィックの増大に伴い、光通信システムや、光通信システムを用いた身の回りの種々の光デバイスの多機能化が進んでいる。最近では多機能化と共に高密度化が求められ、多機能且つ小型な光デバイスが検討されている。 With the increase in data traffic, optical communication systems and various optical devices around us using optical communication systems are becoming more multifunctional. Recently, there has been a demand for higher density as well as multifunctionality, and multifunctional and compact optical devices are being considered.

近年、シリコン導波路に発光素子や受光素子を集積させるシリコンフォトニクスの技術が進展し、光通信システムに用いられている。合波・分波・波長選択等の光信号処理を行う平面光波回路（Planar Lightwave Circuit：ＰＬＣ）は、光通信システムに用いられる代表的なシリコン導波路の１つである。 In recent years, silicon photonics technology, which integrates light-emitting elements and light-receiving elements in silicon waveguides, has progressed and is used in optical communication systems. A planar lightwave circuit (PLC) that performs optical signal processing such as multiplexing, demultiplexing, and wavelength selection is one of the typical silicon waveguides used in optical communication systems.

光通信システム以外の例えば身の回りのウェアラブルデバイスや小型プロジェクタ等においても、使用目的に応じて複数の機能を発現し、且つ装置全体を持ち歩き可能とする、多機能且つ小型な光デバイスが求められている。 In addition to optical communication systems, such as everyday wearable devices and small projectors, there is a need for multifunctional and compact optical devices that can perform multiple functions depending on the purpose of use and that can be carried around as a whole. .

従来、複数の光学素子を集積化するために、例えば、ミラー及びレンズが用いられている。特許文献１には、筐体内にレーザーダイオード（Laser Diode：ＬＤ）、光学レンズ、全反射用波長フィルタ、波長分離用フィルタ、ファイバコリメータ、フォトダイオードが共通の筐体に集積された光モジュールが開示されている。特許文献１に開示されている光モジュールでは、ＬＤから発せられた波長１．３μｍの光が集光レンズ、キャピラリ、コリメータレンズを通り、全反射用波長フィルタ及び波長分離用フィルタで全反射し、ファイバコリメータで受光される。ファイバコリメータから入力された波長１．４９μｍ，１．５５μｍの光は、波長分離用フィルタを通過してから、前述とは別の波長分離用フィルタによって互いに分離される。分離された後の１．５５μｍの光は、全反射用波長フィルタで全反射し、結合レンズによりフォトダイオードに入射する。分離された後の１．４９μｍの光は、結合レンズにより前述とは別のフォトダイオードに入射する。 Conventionally, mirrors and lenses, for example, have been used to integrate a plurality of optical elements. Patent Document 1 discloses an optical module in which a laser diode (LD), an optical lens, a total reflection wavelength filter, a wavelength separation filter, a fiber collimator, and a photodiode are integrated in a common housing. has been done. In the optical module disclosed in Patent Document 1, light with a wavelength of 1.3 μm emitted from an LD passes through a condensing lens, a capillary, and a collimator lens, and is totally reflected by a wavelength filter for total reflection and a filter for wavelength separation. The light is received by a fiber collimator. The lights with wavelengths of 1.49 μm and 1.55 μm inputted from the fiber collimator pass through a wavelength separation filter, and then are separated from each other by another wavelength separation filter. The separated light of 1.55 μm is totally reflected by a wavelength filter for total reflection, and is incident on a photodiode through a coupling lens. The separated 1.49 μm light enters another photodiode through a coupling lens.

特許文献２には、パッケージ内に光素子搭載基板と、レンズアレイと、波長合分波器が所望の相対位置で配置されている光送受信モジュールが開示されている。波長合分波器は、透明基板の表面及び裏面に波長選択フィルタ及びミラーが搭載された機器である。特許文献２に開示されている光送受信モジュールでは、波長選択フィルタ及びミラーの配置に合わせて互いに異なる所定の波長を有する複数の光が入射し、波長合分波器で合波される。 Patent Document 2 discloses an optical transceiver module in which an optical element mounting board, a lens array, and a wavelength multiplexer/demultiplexer are arranged at desired relative positions in a package. A wavelength multiplexer/demultiplexer is a device in which wavelength selection filters and mirrors are mounted on the front and back surfaces of a transparent substrate. In the optical transmitting/receiving module disclosed in Patent Document 2, a plurality of lights having predetermined wavelengths different from each other according to the arrangement of wavelength selection filters and mirrors are incident, and are multiplexed by a wavelength multiplexer/demultiplexer.

特許文献１，２のようにミラーやレンズを用いた自由空間型の集積化とは別の集積化構造として、例えば特許文献３、４には導波路構造を備えた光デバイスが開示されている。特許文献３に開示されている合波器では、任意のＮ本の薄いクラッドを持つファイバ素線がチップ型の基板に固定され、複数のファイバ素線の出射端が互いに束ねられている。特許文献４には、半導体チップと、ＰＬＣチップとを一体化・集積化した光モジュールが開示されている。半導体チップは、半導体導波路を有し、且つ第１の基板上に搭載されている。 For example, Patent Documents 3 and 4 disclose optical devices equipped with a waveguide structure as an integrated structure different from the free space type integration using mirrors and lenses as in Patent Documents 1 and 2. . In the multiplexer disclosed in Patent Document 3, N arbitrary thin clad fiber wires are fixed to a chip-type substrate, and the output ends of the plurality of fiber wires are bundled together. Patent Document 4 discloses an optical module in which a semiconductor chip and a PLC chip are integrated. The semiconductor chip has a semiconductor waveguide and is mounted on the first substrate.

特許文献４に開示されている光モジュールでは、半導体チップにおいてＰＬＣチップに対向する端面とＰＬＣチップにおいて半導体チップに対向する端面とは、ギャップをあけて互いに離れている。半導体チップとＰＬＣチップとは、紫外線硬化接着剤によって接着されている。 In the optical module disclosed in Patent Document 4, the end face of the semiconductor chip facing the PLC chip and the end face of the PLC chip facing the semiconductor chip are separated from each other with a gap. The semiconductor chip and the PLC chip are bonded together using an ultraviolet curing adhesive.

特開２００５－３０９３７０号公報Japanese Patent Application Publication No. 2005-309370 特開２００９－１０５１０６号公報Japanese Patent Application Publication No. 2009-105106 特開２０１６－１１８７５０号公報Japanese Patent Application Publication No. 2016-118750 特開２０１１－１０２８１９号公報Japanese Patent Application Publication No. 2011-102819

しかしながら、上述の特許文献１、２に開示されている光デバイスの部品数は多く、個々の部品の大きさがあり、ミラーやレンズを用いて自由空間光学系で構成されている。個々の部品の大きさや自由空間光学系での構成を考慮すると、特許文献１、２に開示されている光デバイスの小型化には限界がある。特許文献３、４に開示されているように導波路を用いた集積光学装置では、部品同士が紫外線硬化樹脂によって接着され、自由空間光学系に比べると小型化を図りやすい。しかしながら、導波路を用いた集積光学装置では、光源のワイヤーボンディングの工程等による温度変化による紫外線硬化接着剤の膨張・収縮が生じる。紫外線硬化接着剤の膨張・収縮が生じると、互いに接着されていた部品同士の調芯精度が低下し、集積光学装置の信頼性が低下する虞があった。導波路を用いた集積光学装置では、集積光学素子、ＬＤ等の光半導体素子を作動させるために基板に導通する必要がある。基板に導通させる際に、ワイヤーボンディング等の方法を用いて光半導体素子と電源とを基板上で接続する。光半導体素子に対して光導波路が固定される強度が十分でないと、ワイヤーボンディングする際に、光半導体素子が滑落し、集積光学装置の信頼性が低下する虞があった。
このように、上記特許文献１～４のいずれの技術においても、高い信頼性を実現しながら更なる小型化のニーズに対応するのは困難であり、改善の余地がある。 However, the optical devices disclosed in Patent Documents 1 and 2 mentioned above have a large number of parts, each of which has a large size, and are configured as a free space optical system using mirrors and lenses. There are limits to the miniaturization of the optical devices disclosed in Patent Documents 1 and 2 when considering the sizes of individual components and the configuration of the free space optical system. In integrated optical devices using waveguides as disclosed in Patent Documents 3 and 4, components are bonded together using ultraviolet curable resin, and miniaturization is easier than in free space optical systems. However, in an integrated optical device using a waveguide, the ultraviolet curable adhesive expands and contracts due to temperature changes caused by the wire bonding process of the light source. When the ultraviolet curable adhesive expands and contracts, there is a risk that the alignment accuracy of the components bonded to each other will decrease, and the reliability of the integrated optical device will decrease. In an integrated optical device using a waveguide, it is necessary to conduct to a substrate in order to operate an integrated optical element or an optical semiconductor element such as an LD. When making the substrate conductive, the optical semiconductor element and the power source are connected on the substrate using a method such as wire bonding. If the optical waveguide is not fixed with sufficient strength to the optical semiconductor element, there is a risk that the optical semiconductor element may slip off during wire bonding, reducing the reliability of the integrated optical device.
As described above, in any of the techniques disclosed in Patent Documents 1 to 4, it is difficult to meet the need for further miniaturization while achieving high reliability, and there is room for improvement.

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、高い信頼性と共に更なる小型化を実現することができる集積光学装置、集積光モジュール及び集積光学装置の製造方法を提供する。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and provides an integrated optical device, an integrated optical module, and a method for manufacturing an integrated optical device that can achieve high reliability and further miniaturization.

本発明に係る集積光学装置は、複数の基台と、前記複数の基台に設けられた複数の光半導体素子と、基板と、前記基板に設けられ、前記複数の光半導体素子から出射される光を入射可能に配置された光導波路と、を備え、前記複数の基台のうちの一の基台と前記基板とが金属層を介して接続されており、前記複数の基台のうちの他の基台と前記基板とが、前記金属層とは異なる融点を有する他の金属層を介して接続されている。 An integrated optical device according to the present invention includes a plurality of bases, a plurality of optical semiconductor elements provided on the plurality of bases, a substrate, and a plurality of optical semiconductor elements provided on the substrate and emitted from the plurality of optical semiconductor elements. an optical waveguide arranged to allow light to enter, one of the plurality of bases and the substrate are connected via a metal layer, one of the plurality of bases is connected to the substrate through a metal layer; Another base and the substrate are connected via another metal layer having a melting point different from that of the metal layer.

本発明に係る集積光学装置では、前記複数の光半導体素子は、３つ以上の光半導体素子であり、前記複数の基台は、前記３つ以上の光半導体素子が搭載された３つ以上の基台であり、前記３つ以上の光半導体素子が並列して配置され且つ前記光導波路と光接合しており、前記３つ以上の基台を前記基板に固定する３つ以上の金属層のうちの隣り合う２つの金属層の融点が異なってもよい。 In the integrated optical device according to the present invention, the plurality of optical semiconductor elements are three or more optical semiconductor elements, and the plurality of bases are three or more optical semiconductor elements on which the three or more optical semiconductor elements are mounted. a base, on which the three or more optical semiconductor elements are arranged in parallel and optically bonded to the optical waveguide, and three or more metal layers fixing the three or more bases to the substrate; Two adjacent metal layers may have different melting points.

本発明に係る集積光学装置では、前記３つ以上の光半導体素子は、赤色光、緑色光及び青色光を発する３つの光半導体素子であり、前記３つ以上の基台は、前記３つの光半導体素子が搭載された３つの基台であり、前記３つの基台のうちの中央に位置する基台を前記基板に固定する金属層の融点が、前記３つの基台のうちの両側に位置する２つの基台を前記基板に固定する２つの金属層の融点と異なってもよい。 In the integrated optical device according to the present invention, the three or more optical semiconductor elements are three optical semiconductor elements that emit red light, green light, and blue light, and the three or more bases are the three or more optical semiconductor elements that emit red light, green light, and blue light. There are three bases on which semiconductor elements are mounted, and the melting point of the metal layer that fixes the base located in the center of the three bases to the substrate is located on both sides of the three bases. The melting points of the two metal layers fixing the two bases to the substrate may be different.

本発明に係る集積光学装置では、前記３つの基台のうちの中央に位置する基台を前記基板に固定する金属層の融点が、前記３つの基台のうちの両側に位置する２つの基台を前記基板に固定する２つの金属層の融点よりも高くてもよい。 In the integrated optical device according to the present invention, the melting point of the metal layer that fixes the base located at the center of the three bases to the substrate is the same as that of the two bases located on both sides of the three bases. It may be higher than the melting point of the two metal layers securing the platform to the substrate.

本発明に係る集積光学装置では、前記基台と前記光半導体素子とは、第１金属層を介して接続されてもよい。 In the integrated optical device according to the present invention, the base and the optical semiconductor element may be connected via a first metal layer.

本発明に係る集積光学装置では、基台と前記光半導体素子とは、第１樹脂層を介して接続されてもよい。 In the integrated optical device according to the present invention, the base and the optical semiconductor element may be connected via a first resin layer.

本発明に係る集積光学装置では、前記光半導体素子から前記光が出射される出射面と前記光導波路において前記光が入射する入射面との間に隙間空間が形成され、前記光は前記出射面から出射され、前記隙間空間を伝搬し、前記入射面から前記光導波路のコアに入射するように構成されてもよい。 In the integrated optical device according to the present invention, a gap space is formed between an output surface through which the light is output from the optical semiconductor element and an input surface through which the light is incident in the optical waveguide, and the light is transmitted through the output surface. The optical waveguide may be configured to be emitted from the optical waveguide, propagate through the gap space, and enter the core of the optical waveguide from the incident surface.

本発明に係る集積光学装置では、前記光半導体素子から前記光が出射される出射面と前記光導波路において前記光が入射する入射面との間に樹脂が設けられ、前記光は前記出射面から出射され、前記樹脂を伝搬し、前記入射面から前記光導波路のコアに入射するように構成されてもよい。 In the integrated optical device according to the present invention, a resin is provided between an output surface through which the light is output from the optical semiconductor element and an input surface through which the light enters in the optical waveguide, and the light is transmitted from the output surface. The light may be emitted, propagate through the resin, and enter the core of the optical waveguide from the incident surface.

本発明に係る集積光モジュールでは、上述の集積光学装置がパッケージに収容されている。前記集積光学装置は、第２金属層及び第２樹脂層の何れかを介して前記パッケージ内で固定されている。 In the integrated optical module according to the present invention, the above-described integrated optical device is housed in a package. The integrated optical device is fixed within the package via either a second metal layer or a second resin layer.

本発明に係る集積光学装置の製造方法は、複数の基台と、前記複数の基台上に設けられた複数の光半導体素子と、基板と、前記基板上に設けられ、前記複数の光半導体素子から出射される光を入射可能に配置された光導波路とを備える集積光学装置の製造方法であって、前記複数の基台のうちの一の基台と前記基板とを金属層を介して接続し、前記複数の基台のうちの他の基台と前記基板とを、前記金属層とは異なる融点を有する他の金属層を介して接続する。 A method for manufacturing an integrated optical device according to the present invention includes a plurality of bases, a plurality of optical semiconductor elements provided on the plurality of bases, a substrate, and a plurality of optical semiconductor elements provided on the substrate and the plurality of optical semiconductor elements provided on the substrate. A method for manufacturing an integrated optical device comprising an optical waveguide arranged to allow light emitted from an element to enter therein, the method comprising connecting one of the plurality of bases and the substrate via a metal layer. Another base of the plurality of bases and the substrate are connected via another metal layer having a melting point different from that of the metal layer.

本発明によれば、高い信頼性と共に更なる小型化を実現することができる集積光学装置、集積光モジュール及び集積光学装置の製造方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an integrated optical device, an integrated optical module, and a method for manufacturing an integrated optical device that can achieve high reliability and further miniaturization.

図１は、本発明に係る一実施形態の集積光学装置の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an integrated optical device according to an embodiment of the present invention. 図２は、図１に示す集積光学装置をＡ－Ａ´線で矢視した断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the integrated optical device shown in FIG. 1 taken along line AA'. 図３は、図１に示す集積光学装置のＰＬＣの入射面の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the entrance plane of the PLC of the integrated optical device shown in FIG. 図４は、図２の断面図の位置を拡大した図である。FIG. 4 is an enlarged view of the position of the cross-sectional view of FIG. 図５は、図１に示す集積光学装置の一部の平面図である。FIG. 5 is a plan view of a portion of the integrated optical device shown in FIG. 図６は、図５に示す集積光学装置の変形例を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a modification of the integrated optical device shown in FIG. 図７は、図１に示す集積光学装置を備える集積光モジュールの平面図である。FIG. 7 is a plan view of an integrated optical module including the integrated optical device shown in FIG. 図８は、図７に示す集積光モジュールの側面図である。FIG. 8 is a side view of the integrated optical module shown in FIG. 7. 図９は、図７に示す集積光モジュールのカバーを外した状態の平面図である。FIG. 9 is a plan view of the integrated optical module shown in FIG. 7 with the cover removed. 図１０は、図９に示す集積光モジュールの一部をＣ－Ｃ´線で矢視した断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a part of the integrated optical module shown in FIG. 9 taken along line CC'. 図１１は、図７に示す集積光モジュールを光が出射される方向に沿って見た側面図である。FIG. 11 is a side view of the integrated optical module shown in FIG. 7, viewed along the direction in which light is emitted. 図１２は、図７に示す集積光モジュールの使用例を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing an example of how the integrated optical module shown in FIG. 7 is used. 図１３は、図１に示す集積光学装置の製造方法を説明するための側面図である。FIG. 13 is a side view for explaining a method of manufacturing the integrated optical device shown in FIG. 1. 図１４は、図１に示す集積光学装置の製造方法を説明するための側面図である。FIG. 14 is a side view for explaining a method of manufacturing the integrated optical device shown in FIG. 1. 図１５は、図１に示す集積光学装置の製造方法を説明するための平面図である。FIG. 15 is a plan view for explaining a method of manufacturing the integrated optical device shown in FIG. 1. 図１６は、図１に示す集積光学装置の製造方法を説明するためのグラフであって、光半導体素子と光導波路との離間距離と光利用効率との関係を示すグラフである。FIG. 16 is a graph for explaining the manufacturing method of the integrated optical device shown in FIG. 1, and is a graph showing the relationship between the separation distance between the optical semiconductor element and the optical waveguide and the light utilization efficiency. 図１７は、図１に示す集積光学装置の製造方法を説明するための平面図である。FIG. 17 is a plan view for explaining a method of manufacturing the integrated optical device shown in FIG. 1. 図１８は、図１に示す集積光学装置の変形例の部分断面図である。FIG. 18 is a partial cross-sectional view of a modification of the integrated optical device shown in FIG. 図１９は、図１に示す集積光学装置の変形例の部分断面図である。FIG. 19 is a partial cross-sectional view of a modification of the integrated optical device shown in FIG.

以下、本発明の集積光学装置及び集積光モジュールの好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the integrated optical device and integrated optical module of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１に示すように、本実施形態の集積光学装置１０は、複数のサブキャリア（基台）２０と、複数のＬＤ（光半導体素子）３０と、ＰＬＣ（光導波路）５０と、を備える。 As shown in FIG. 1, the integrated optical device 10 of this embodiment includes a plurality of subcarriers (bases) 20, a plurality of LDs (optical semiconductor devices) 30, and a PLC (optical waveguide) 50.

集積光学装置１０は、例えば光の３原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のそれぞれの色の光を合わせる合波器である。集積光学装置１０は、例えばヘッドマウントディスプレイに搭載される合波器として適用可能である。使用する光源であるＬＤ（光半導体素子）３０は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）とは限らず、本実施形態において、例示として示した３原色の光のうち、赤色光とは、ピーク波長が例えば６１０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下である光が使用可能であり、緑色光とは、ピーク波長が例えば５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下である光が使用可能であり、青色光とは、ピーク波長が例えば４３５ｎｍ以上４８０ｎｍ以下である光が使用可能である。 The integrated optical device 10 is, for example, a multiplexer that combines lights of the three primary colors of light, red (R), green (G), and blue (B). The integrated optical device 10 can be applied, for example, as a multiplexer mounted on a head-mounted display. The LD (optical semiconductor device) 30 that is the light source used is not limited to red (R), green (G), and blue (B), but in this embodiment, among the three primary color lights shown as an example, red light is used. Light can be light with a peak wavelength of, for example, 610 nm or more and 750 nm or less, green light can be light with a peak wavelength of 500 nm or more and 560 nm or less, and blue light can have a peak wavelength of 500 nm or more and 560 nm or less. For example, light having a wavelength of 435 nm or more and 480 nm or less can be used.

集積光学装置１０は、複数のサブキャリア２０に設けられた複数のＬＤ３０を備える。この集積光学装置１０は、例えば赤色光を発するＬＤ３０－１、緑色光を発するＬＤ３０－２、及び青色光を発するＬＤ３０－３を備える。ＬＤ３０－１，３０－２，３０－３は、ｘ方向で互いに間隔をあけて配置されている。但し、これに限らず、集積光学装置１０は、複数のＬＤ３０を有していてもよく、３つ以上のＬＤ３０を有していてもよい。ｙ方向は、ＬＤ３０から発せられる光の出射方向、即ち光軸に沿う方向である。ｘ方向は、ｙ方向に略直交する方向である。ｚ方向は、ｘ方向及びｙ方向に直交し、サブキャリア２０からＬＤ３０に向かう方向である。
なお、言うまでもないが、本実施形態として示した赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）以外の光も使用可能であり、図面を用いて説明した赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の搭載順についても、この順である必要性はなく適宜変更可能である。 The integrated optical device 10 includes a plurality of LDs 30 provided on a plurality of subcarriers 20. This integrated optical device 10 includes, for example, an LD 30-1 that emits red light, an LD 30-2 that emits green light, and an LD 30-3 that emits blue light. The LDs 30-1, 30-2, and 30-3 are spaced apart from each other in the x direction. However, the present invention is not limited to this, and the integrated optical device 10 may have a plurality of LDs 30, or may have three or more LDs 30. The y direction is the direction in which light is emitted from the LD 30, that is, the direction along the optical axis. The x direction is a direction substantially perpendicular to the y direction. The z direction is orthogonal to the x direction and the y direction, and is a direction from the subcarrier 20 to the LD 30.
Needless to say, it is also possible to use light other than red (R), green (G), and blue (B) shown in this embodiment, and the red (R), green (G) light explained using the drawings can be used. , blue (B) are not necessarily mounted in this order and can be changed as appropriate.

集積光学装置１０は、複数のＬＤ３０と同じ数の複数のサブキャリア２０を備え、３つのサブキャリア２０－１、２０－２、２０－３を備える。ＬＤ３０は、ベアチップでサブキャリア２０に実装されている。ＬＤ３０－１は、サブキャリア２０－１の上面（表面）２１－１に設けられている。ＬＤ３０－２は、サブキャリア２０－２の上面（表面）２１－２に設けられている。ＬＤ３０－３は、サブキャリア２０－３の上面（表面）２１－３に設けられている。但し、これに限らず、集積光学装置１０は、複数のサブキャリア２０を有していてもよく、３つ以上のサブキャリア２０を有していてもよい。 The integrated optical device 10 includes the same number of subcarriers 20 as the LDs 30, and includes three subcarriers 20-1, 20-2, and 20-3. The LD 30 is mounted on the subcarrier 20 as a bare chip. LD 30-1 is provided on the upper surface (surface) 21-1 of subcarrier 20-1. LD 30-2 is provided on the upper surface (front surface) 21-2 of subcarrier 20-2. LD 30-3 is provided on the upper surface (front surface) 21-3 of subcarrier 20-3. However, the present invention is not limited to this, and the integrated optical device 10 may have a plurality of subcarriers 20, or may have three or more subcarriers 20.

サブキャリア２０は、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン（Ｓｉ）等で構成されている。図２に示すように、サブキャリア２０とＬＤ３０との間には、第１金属層９１が設けられている。つまり、ＬＤ３０は、第１金属層９１を介してサブキャリア２０と接続されている。第１金属層９１は、サブキャリア２０の上面２１に接する金属層７５と、金属層７５の上面及びＬＤ３０の下面３３に接する金属層７６と、を有する。集積光学装置１０では、ｚ方向において、サブキャリア２０－１とＬＤ３０－１とが金属層７５－１及び金属層７６－１を有する第１金属層９１－１を介して接続されている。ｚ方向において、サブキャリア２０－２とＬＤ３０－２とが金属層７５－２及び金属層７６－２を有する第１金属層９１－２を介して接続されている。ｚ方向において、サブキャリア２０－３とＬＤ３０－３とが金属層７５－３及び金属層７６－３を有する第１金属層９１－３を介して接続されている。 The subcarrier 20 is made of, for example, aluminum nitride (AlN), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon (Si), or the like. As shown in FIG. 2, a first metal layer 91 is provided between the subcarrier 20 and the LD 30. That is, the LD 30 is connected to the subcarrier 20 via the first metal layer 91. The first metal layer 91 includes a metal layer 75 in contact with the upper surface 21 of the subcarrier 20 and a metal layer 76 in contact with the upper surface of the metal layer 75 and the lower surface 33 of the LD 30. In the integrated optical device 10, the subcarrier 20-1 and the LD 30-1 are connected in the z direction via a first metal layer 91-1 having a metal layer 75-1 and a metal layer 76-1. In the z direction, the subcarrier 20-2 and the LD 30-2 are connected via a first metal layer 91-2 having a metal layer 75-2 and a metal layer 76-2. In the z direction, the subcarrier 20-3 and the LD 30-3 are connected via a first metal layer 91-3 having a metal layer 75-3 and a metal layer 76-3.

第１金属層９１を構成する各金属層７５，７６を形成する方法は、特定されない。金属層７５，７６は、公知の方法によってｚ方向でサブキャリア２０とＬＤ３０との間に形成され、例えばスパッタ、蒸着、ペースト化した金属の塗布等の公知の手法によって形成可能である。金属層７５は、例えば金（Ａｕ）とスズ（Ｓｎ）との合金、スズ（Ｓｎ）と銅（Ｃｕ）との合金、インジウム（Ｉｎ）とビスマス（Ｂｉ）との合金及びスズ（Ｓｎ）－銀（Ａｇ）－銅（Ｃｕ）系はんだ合金（ＳＡＣ）からなる群から選択されるいずれかの合金で構成されている。金属層７６は、例えば金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）及びニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択される１又は複数の金属で構成されている。 The method of forming each of the metal layers 75 and 76 constituting the first metal layer 91 is not specified. The metal layers 75 and 76 are formed between the subcarrier 20 and the LD 30 in the z direction by a known method, and can be formed by a known method such as sputtering, vapor deposition, or application of a metal paste. The metal layer 75 is made of, for example, an alloy of gold (Au) and tin (Sn), an alloy of tin (Sn) and copper (Cu), an alloy of indium (In) and bismuth (Bi), and an alloy of tin (Sn). It is made of any alloy selected from the group consisting of silver (Ag)-copper (Cu) based solder alloys (SAC). The metal layer 76 is made of one or more metals selected from the group consisting of, for example, gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), lead (Pb), indium (In), and nickel (Ni). ing.

ＰＬＣ５０は、基板４０に設けられている。このＰＬＣ５０は、公知の半導体プロセスによって、基板４０の上面４１に、基板４０と一体になるように作製されている。基板４０は、シリコン（Ｓｉ）で構成されている。前述の半導体プロセスは、集積回路等の微細な構造を形成する際に用いられるフォトリソグラフィやドライエッチングを含む。 The PLC 50 is provided on the substrate 40. This PLC 50 is fabricated on the upper surface 41 of the substrate 40 so as to be integrated with the substrate 40 by a known semiconductor process. The substrate 40 is made of silicon (Si). The aforementioned semiconductor processes include photolithography and dry etching, which are used to form fine structures such as integrated circuits.

基板４０のｙ方向の後方即ち手前側の側面４２、及びコア５１の入射面６１を含むＰＬＣ５０のｙ方向の後方即ち手前側の側面には、反射防止膜８１が設けられている。基板４０のｙ方向の前方即ち奥側の側面、及びコア５１の出射面６４を含むＰＬＣ５０のｙ方向の前方即ち奥側の側面には、反射防止膜８２が設けられている。反射防止膜８１は、ＰＬＣ５０のｙ方向の後方の側面のみに設けられてもよい。同様に、反射防止膜８２は、ＰＬＣ５０のｙ方向の前方の側面のみに設けられてもよい。なお、図１では、第３金属層９３及び反射防止膜８１，８２は、省略されている。 An antireflection film 81 is provided on the rear side surface 42 of the substrate 40 in the y direction, that is, the front side surface of the PLC 50, which includes the entrance surface 61 of the core 51, and on the rear side surface 42 of the substrate 40 in the y direction, that is, the front side surface. An antireflection film 82 is provided on the front or back side of the substrate 40 in the y direction, and on the front or back side of the PLC 50 in the y direction, including the output surface 64 of the core 51 . The antireflection film 81 may be provided only on the rear side surface of the PLC 50 in the y direction. Similarly, the antireflection film 82 may be provided only on the front side surface of the PLC 50 in the y direction. Note that in FIG. 1, the third metal layer 93 and antireflection films 81 and 82 are omitted.

反射防止膜８１，８２は、ＰＬＣ５０への入射光又は出射光が入射面６１又は出射面６４から各面に進入する方向とは逆向きに反射することを防止し、入射光又は出射光の透過率を高めるための膜である。反射防止膜８１，８２は、例えば複数の種類の誘電体が入射光である赤色光、緑色光、青色光の波長に応じた所定の厚みで交互に積層された多層膜である。前述の誘電体は、例えば酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等である。 The anti-reflection films 81 and 82 prevent the incident light or the emitted light from being reflected in the direction opposite to the direction in which the incident light or the emitted light from the PLC 50 enters each surface from the incident surface 61 or the exit surface 64, and prevent the transmission of the incident light or the emitted light. It is a membrane to increase the rate. The antireflection films 81 and 82 are, for example, multilayer films in which a plurality of types of dielectric materials are alternately laminated with predetermined thicknesses depending on the wavelengths of the incident light, namely red light, green light, and blue light. The aforementioned dielectric material is, for example, titanium oxide (TiO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), or the like.

図３に示すように、ＰＬＣ５０は、複数ＬＤ３０に対応する複数のコア５１を有する。例えば、ＰＬＣ５０は、ＬＤ３０－１，３０－２，３０－３と同数のコア５１－１，５１－２，５１－３と、ｙ方向に交差する方向でコア５１－１，５１－２，５１－３を囲むクラッド５２と、を備える。コア５１－１，５１－２，５１－３の各々のｘ方向の大きさ及びｚ方向の大きさは、赤色光、緑色光、青色光の各波長を考慮して適宜設定されている。クラッド５２のｚ方向の大きさは、特に限定されず、コア５１－１，５１－２，５１－３の各々の大きさを考慮して適宜設定され、例えば５０μｍ程度である。 As shown in FIG. 3, the PLC 50 has a plurality of cores 51 corresponding to the plurality of LDs 30. For example, the PLC 50 has the same number of cores 51-1, 51-2, 51-3 as the LDs 30-1, 30-2, 30-3, and cores 51-1, 51-2, 51 in the direction crossing the y direction. -3. The size in the x direction and the size in the z direction of each of the cores 51-1, 51-2, and 51-3 are appropriately set in consideration of each wavelength of red light, green light, and blue light. The size of the cladding 52 in the z direction is not particularly limited, and is appropriately set in consideration of the respective sizes of the cores 51-1, 51-2, and 51-3, and is, for example, about 50 μm.

コア５１－１，５１－２，５１－３及びクラッド５２は、主に石英で構成されている。コア５１－１，５１－２，５１－３の各々の屈折率は、クラッド５２の屈折率よりも所定値高い。コア５１－１，５１－２，５１－３には、前述の所定値に応じた量の不純物が添加されている。不純物は、例えばゲルマニウム（Ｇｅ）等である。 The cores 51-1, 51-2, 51-3 and the cladding 52 are mainly made of quartz. The refractive index of each of the cores 51-1, 51-2, and 51-3 is higher than the refractive index of the cladding 52 by a predetermined value. The cores 51-1, 51-2, and 51-3 are doped with impurities in an amount corresponding to the predetermined value described above. The impurity is, for example, germanium (Ge).

図４に示すように、サブキャリア２０は、第３金属層９３及び反射防止膜８１を介して基板４０と接続されている。第３金属層９３は、金属層７１，７２，７３を有する。金属層７１は、サブキャリア２０において基板４０に対向する側面２２に接している。金属層７２は、基板４０においてサブキャリア２０に対向する側面４２と反射防止膜８１を介して接している。金属層７３は、ｙ方向で金属層７１，７２の間に設けられている。金属層７３の融点は、金属層７５の融点よりも低いことが好ましい。 As shown in FIG. 4, the subcarrier 20 is connected to the substrate 40 via the third metal layer 93 and the antireflection film 81. The third metal layer 93 includes metal layers 71, 72, and 73. The metal layer 71 is in contact with the side surface 22 of the subcarrier 20 that faces the substrate 40 . The metal layer 72 is in contact with the side surface 42 of the substrate 40 facing the subcarrier 20 via the antireflection film 81 . Metal layer 73 is provided between metal layers 71 and 72 in the y direction. The melting point of metal layer 73 is preferably lower than the melting point of metal layer 75.

金属層７１は、金属層７５と接触しない範囲で、側面２２の略全域に設けられている。ｙ方向に沿って見たとき、金属層７２，７３は、サブキャリア２０よりも大きく形成されている。金属層７２，７３の各々のｚ方向の前端、即ち金属層７２，７３の各々の上端は、金属層７１のｚ方向の前端、即ち金属層７１の上端と略同じ位置にある。金属層７２のｚ方向の後端、即ち下端は、金属層７１のｚ方向の後端、即ち金属層７１の下端よりもｚ方向の後方に位置している。金属層７３のｚ方向の後端、即ち下端は、金属層７２のｚ方向の後端よりもｚ方向の後方に位置している。金属層７３のｚ方向の後端は、反射防止膜８１のｚ方向の後端、即ち反射防止膜８１の下端よりもｚ方向の前方に位置している。 The metal layer 71 is provided over substantially the entire side surface 22 without contacting the metal layer 75 . When viewed along the y direction, the metal layers 72 and 73 are formed larger than the subcarrier 20. The front end of each of the metal layers 72 and 73 in the z direction, that is, the upper end of each of the metal layers 72 and 73, is located at approximately the same position as the front end of the metal layer 71 in the z direction, that is, the upper end of the metal layer 71. The rear end of the metal layer 72 in the z direction, that is, the lower end is located further back in the z direction than the rear end of the metal layer 71 in the z direction, that is, the lower end of the metal layer 71. The rear end of the metal layer 73 in the z direction, that is, the lower end, is located further back in the z direction than the rear end of the metal layer 72 in the z direction. The rear end of the metal layer 73 in the z direction is located further forward in the z direction than the rear end of the antireflection film 81 in the z direction, that is, the lower end of the antireflection film 81 .

金属層７１の面積、即ち金属層７１のｘ方向及びｚ方向を含む面内の大きさは、金属層７２，７３の面積、金属層７２，７３のｘ方向及びｚ方向を含む面内の大きさと略同じであるか、あるいは金属層７２，７３の面積よりも小さいことが好ましい。前述の構成では、基板４０に対するサブキャリア２０の接続強度が最大限に確保される。 The area of the metal layer 71, that is, the size of the metal layer 71 in a plane including the x and z directions, is the area of the metal layers 72 and 73, and the size of the metal layers 72 and 73 in a plane including the x and z directions. It is preferable that the area of the metal layers 72 and 73 be approximately the same as that of the metal layers 72 and 73 or smaller than the area of the metal layers 72 and 73. In the above configuration, the connection strength of the subcarrier 20 to the substrate 40 is ensured to the maximum.

金属層７１は、スパッタ又は蒸着等によって側面２２に当接した状態で設けられ、例えば金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）及びタンタル（Ｔａ）からなる群から選択される１又は複数の金属で構成されている。金属層７１は、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）及びニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択される何れかの金属で構成されることが好ましい。 The metal layer 71 is provided in contact with the side surface 22 by sputtering or vapor deposition, and is made of, for example, gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), lead (Pb), indium (In), or nickel (Ni). ), titanium (Ti), and tantalum (Ta). The metal layer 71 is made of any metal selected from the group consisting of gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), lead (Pb), indium (In), and nickel (Ni). is preferred.

金属層７２は、スパッタ又は蒸着等によって側面４２に当接した状態で設けられ、例えばチタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）及びタングステン（Ｗ）からなる群から選択される１又は複数の金属で構成されている。金属層７２は、タンタル（Ｔａ）で構成されることが好ましい。 The metal layer 72 is provided in contact with the side surface 42 by sputtering or vapor deposition, and is made of one or more metals selected from the group consisting of titanium (Ti), tantalum (Ta), and tungsten (W), for example. has been done. Preferably, the metal layer 72 is made of tantalum (Ta).

金属層７３は、例えばＡｕＳｎ、ＳｎＣｕ、ＩｎＢｉ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＰｄＡｇ、ＳｎＢｉＩｎ及びＰｂＢｉＩｎからなる群から選択される１又は複数の合金で構成されている。金属層７３は、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕ及びＳｎＢｉＩｎからなる群から選択されるいずれかの合金で構成されることが好ましい。 The metal layer 73 is made of one or more alloys selected from the group consisting of, for example, AuSn, SnCu, InBi, SnAgCu, SnPdAg, SnBiIn, and PbBiIn. The metal layer 73 is preferably made of any alloy selected from the group consisting of AuSn, SnAgCu, and SnBiIn.

サブキャリア２０と基板４０が上述のように第３金属層９３及び反射防止膜８１を介して接続されることによって、ＬＤ３０の出射面３１とＰＬＣ５０において赤色光（光）、緑色光（光）、青色光（光）が入射するコア５１の入射面６１との間に隙間空間１０１が形成されている。ＬＤ３０－１の出射面３１－１は、コア５１－１の入射面６１－１と対向している。図示していないが、ＬＤ３０－２の出射面３１－２は、コア５１－２の入射面６１－２と対向している。ＬＤ３０－３の出射面３１－３は、コア５１－３の入射面６１－３と対向している。 By connecting the subcarrier 20 and the substrate 40 through the third metal layer 93 and the antireflection film 81 as described above, red light (light), green light (light), A gap space 101 is formed between the core 51 and the entrance surface 61 of the core 51 into which the blue light (light) enters. The exit surface 31-1 of the LD 30-1 faces the entrance surface 61-1 of the core 51-1. Although not shown, the exit surface 31-2 of the LD 30-2 faces the entrance surface 61-2 of the core 51-2. The output surface 31-3 of the LD 30-3 faces the input surface 61-3 of the core 51-3.

ＰＬＣ５０は、ＬＤ３０の出射面３１から出射される光をコア５１に入射可能に配置されている。コア５１－１の軸線ＪＸ－１は、ＬＤ３０－１の出射面３１－１から出射される赤色光ＬＲの光軸ＡＸＲと略重なっている。図示していないが、コア５１－２の軸線ＪＸ－２は、ＬＤ３０－２の出射面３１－２から出射される緑色光ＬＧの光軸ＡＸＧと重なっている。コア５１－３の軸線ＪＸ－３は、ＬＤ３０－３の出射面３１－３から出射される青色光ＬＢの光軸ＡＸＢと重なっている。 The PLC 50 is arranged so that the light emitted from the output surface 31 of the LD 30 can enter the core 51 . The axis JX-1 of the core 51-1 substantially overlaps with the optical axis AXR of the red light LR emitted from the emission surface 31-1 of the LD 30-1. Although not shown, the axis JX-2 of the core 51-2 overlaps with the optical axis AXG of the green light LG emitted from the emission surface 31-2 of the LD 30-2. The axis JX-3 of the core 51-3 overlaps with the optical axis AXB of the blue light LB emitted from the emission surface 31-3 of the LD 30-3.

ＬＤ３０の出射面３１とＰＬＣ５０のコア５１の入射面６１とのｙ方向での間隔は、前述のようにＬＤ３０の出射面３１から出射される光が所定の光量でコア５１に入射するように適宜設定され、例えば２ｕｍ程度である。例えば、ヘッドマウントディスプレイに用いられる集積光学装置１０では、ＬＤ３０の出射面３１とＰＬＣ５０のコア５１の入射面６１とのｙ方向での間隔は、０μｍよりも大きく、５μｍ以下である。 The distance in the y direction between the output surface 31 of the LD 30 and the input surface 61 of the core 51 of the PLC 50 is set appropriately so that the light emitted from the output surface 31 of the LD 30 enters the core 51 in a predetermined amount as described above. For example, it is about 2 um. For example, in the integrated optical device 10 used for a head-mounted display, the distance in the y direction between the output surface 31 of the LD 30 and the entrance surface 61 of the core 51 of the PLC 50 is greater than 0 μm and less than or equal to 5 μm.

ｙ方向において、ＬＤ３０の出射面３１とサブキャリア２０においてｙ方向でＰＬＣ５０の方を向く側面２２とは、略同一面上に配されていてもよい。例えば、ｙ方向において、ＬＤ３０の出射面３１とサブキャリア２０の側面２２とは、略同一の位置にあり、互いに略同一面を形成している。「略同一」とは、ＬＤ３０の出射面３１とサブキャリア２０の側面２２とのｙ方向でのずれが光学的に無視できる程度の大きさであることを意味する。 In the y direction, the output surface 31 of the LD 30 and the side surface 22 of the subcarrier 20 facing toward the PLC 50 in the y direction may be arranged on substantially the same plane. For example, in the y direction, the output surface 31 of the LD 30 and the side surface 22 of the subcarrier 20 are located at substantially the same position and form substantially the same plane. "Substantially the same" means that the deviation in the y direction between the output surface 31 of the LD 30 and the side surface 22 of the subcarrier 20 is of such a magnitude that it can be optically ignored.

図５に示すように、コア５１－１，５１－２，５１－３は、ＰＬＣ５０の出射面６４に到達するｙ方向での位置よりもｙ方向の後方で互いに１つに集められている。コア５１－１，５１－２，５１－３は、ｙ方向の前方に向かうにしたがって順次互いに近づき、１つのコア５１－４に合流する。コア５１－１，５１－２，５１－３からの漏れ光が生じないように、コア５１－１，５１－２，５１－３はそれぞれ、所定の曲率半径以上の曲率半径でコア５１－４に接続されるのが好ましい。 As shown in FIG. 5, the cores 51-1, 51-2, and 51-3 are gathered together behind the position in the y direction where they reach the output surface 64 of the PLC 50 in the y direction. The cores 51-1, 51-2, and 51-3 sequentially approach each other toward the front in the y direction and merge into one core 51-4. In order to prevent light leakage from the cores 51-1, 51-2, 51-3, the cores 51-1, 51-2, 51-3 each have a radius of curvature greater than a predetermined radius of curvature of the core 51-4. preferably connected to.

ＬＤ３０－１，３０－２，３０－３から発せられる赤色光、緑色光、青色光は、コア５１－１，５１－２，５１－３にそれぞれ入射した後、各コア内を伝搬する。コア５１－１，５１－２を伝搬する赤色光及び緑色光は、合流位置５７－１で合わさり、コア５１－１，５１－２同士が合流したコア５１－７内を伝搬する。コア５１－３、５１－７を伝搬する赤色光、緑色光及び青色光は、合流位置５７－２で合わさり、コア５１－３、５１－７同士が合流し、コア５１－４に入射する。合流位置５７－２は、合流位置５７－１よりもｙ方向の前方にある。合流位置５７－２で赤色光、緑色光及び青色光が合わさった３色光は、コア５１－４内を伝搬し、出射面６４に到達する。出射面６４から出射される３色光は、例えば集積光学装置１０の使用目的に応じて信号光等として用いられる。 The red light, green light, and blue light emitted from the LDs 30-1, 30-2, and 30-3 enter the cores 51-1, 51-2, and 51-3, respectively, and then propagate within each core. The red light and green light propagating through the cores 51-1 and 51-2 are combined at a merging position 57-1, and propagated within the core 51-7 where the cores 51-1 and 51-2 have merged. The red light, green light, and blue light propagating through the cores 51-3 and 51-7 are combined at a merging position 57-2, and the cores 51-3 and 51-7 are merged together and enter the core 51-4. The merging position 57-2 is located ahead of the merging position 57-1 in the y direction. The three-color light, in which the red light, green light, and blue light are combined at the merging position 57-2, propagates within the core 51-4 and reaches the output surface 64. The three-color light emitted from the emitting surface 64 is used as signal light or the like depending on the purpose of use of the integrated optical device 10, for example.

本実施形態では、３つのサブキャリア２０－１，２０－２，２０－３のうちの一のサブキャリアと基板４０とが金属層を介して接続されており、３つのサブキャリア２０－１，２０－２，２０－３のうちの他のサブキャリアと基板４０とが、上記金属層とは異なる融点を有する他の金属層を介して接続されている。例えば、３つのサブキャリア２０－１，２０－２，２０－３が並列して配置され且つＰＬＣ５０と光接合している場合において、３つのサブキャリア２０－１，２０－２，２０－３を基板４０に固定する３つの金属層７１－１，７１－２，７１－３のうちの隣り合う２つの金属層、すなわち金属層７１－１と金属層７１－２の融点が異なるか、或いは金属層７１－２と金属層７１－３の融点が異なる。 In this embodiment, one of the three subcarriers 20-1, 20-2, and 20-3 is connected to the substrate 40 via a metal layer, and the three subcarriers 20-1, 20-2, and 20-3 are connected to the substrate 40 through a metal layer. The other subcarriers 20-2 and 20-3 and the substrate 40 are connected via another metal layer having a melting point different from that of the metal layer. For example, when three subcarriers 20-1, 20-2, 20-3 are arranged in parallel and optically connected to PLC 50, three subcarriers 20-1, 20-2, 20-3 are Of the three metal layers 71-1, 71-2, and 71-3 fixed to the substrate 40, two adjacent metal layers, that is, metal layer 71-1 and metal layer 71-2, have different melting points, or Layer 71-2 and metal layer 71-3 have different melting points.

また、３つのＬＤ３０－１，３０－２，３０－３が、赤色光、緑色光及び青色光を発する場合において、３つのサブキャリア２０－１，２０－２，２０－３のうちの中央に位置するサブキャリア２０－２を基板４０に固定する金属層７１－２の融点が、上記３つのサブキャリアのうちの両側に位置する２つのサブキャリア２０－１，２０－３を基板４０に固定する２つの金属層７１－１，７１－３の融点と異なるのが好ましい。特に、３つのサブキャリア２０－１，２０－２，２０－３うちの中央に位置するサブキャリア２０－２を基板４０に固定する金属層７１－２の融点が、上記３つのサブキャリアのうちの両側に位置する２つのサブキャリア２０－１，２０－３を基板４０に固定する２つの金属層７１－１，７１－３の融点よりも高いことがより好ましい。 In addition, when the three LDs 30-1, 30-2, 30-3 emit red light, green light, and blue light, the center of the three subcarriers 20-1, 20-2, 20-3 The melting point of the metal layer 71-2 that fixes the located subcarrier 20-2 to the substrate 40 fixes the two subcarriers 20-1 and 20-3 located on both sides of the three subcarriers to the substrate 40. The melting points of the two metal layers 71-1 and 71-3 are preferably different. In particular, the melting point of the metal layer 71-2 that fixes the subcarrier 20-2 located at the center of the three subcarriers 20-1, 20-2, and 20-3 to the substrate 40 is higher than that of the three subcarriers. More preferably, the melting point is higher than the melting point of the two metal layers 71-1, 71-3 that fix the two subcarriers 20-1, 20-3 located on both sides of the substrate 40 to the substrate 40.

金属層７１－１は、例えば金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、鉛（Ｐｂ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）及びニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択される１又は複数の金属で構成されている。金属層７１－２は、例えば金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、鉛（Ｐｂ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）及びニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択される１又は複数の金属で構成されている。金属層７１－３は、例えば金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、鉛（Ｐｂ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）及びニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択される１又は複数の金属で構成されている。特に、金属層７１－２の融点が２つの金属層７１－１，７１－３の融点よりも高い場合、金属層７１－２は、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、アンチモン（Ｓｂ）、銅（Ｃｕ）からなる群から選択されるいずれかの金属で構成され、金属層７１－１，７１－３は、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）からなる群から選択されるいずれかの金属で構成されているのが好ましい。 The metal layer 71-1 is made of, for example, gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), copper (Cu), lead (Pb), antimony (Sb), bismuth (Bi), indium (In), and nickel ( It is composed of one or more metals selected from the group consisting of (Ni). The metal layer 71-2 is made of, for example, gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), copper (Cu), lead (Pb), antimony (Sb), bismuth (Bi), indium (In), and nickel ( It is composed of one or more metals selected from the group consisting of (Ni). The metal layer 71-3 is made of, for example, gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), copper (Cu), lead (Pb), antimony (Sb), bismuth (Bi), indium (In), and nickel ( It is composed of one or more metals selected from the group consisting of (Ni). In particular, when the melting point of the metal layer 71-2 is higher than the melting points of the two metal layers 71-1 and 71-3, the metal layer 71-2 is made of gold (Au), platinum (Pt), antimony (Sb), The metal layers 71-1 and 71-3 are made of a metal selected from the group consisting of copper (Cu), and the metal layers 71-1 and 71-3 are made of a metal selected from the group consisting of lead (Pb), bismuth (Bi), and indium (In). Preferably, it is made of any metal.

また本実施形態では、サブキャリア２０と基板４０との接続部において１つの金属層７２及び１つの金属層７３が設けられているが、これに限らず、図６に示すように、３つのサブキャリア２０－１，２０－２，２０－３に対応する３つの金属層７２－１，７２－２，７２－３、及び３つの金属層７３－１，７３－２，７３－３が設けられてもよい。
この場合、第３金属層９３は、３つの第３金属層９３－１，９３－２，９３－３を有し、３つのサブキャリア２０－１，２０－２，２０－３が、３つの第３金属層９３－１，９３－２，９３－３を介して基板４０に接続される（図４参照）。第３金属層９３－１は金属層７１－１，７２－１,７３－１で構成され、第３金属層９３－２は金属層７１－２，７２－２,７３－２で構成され、第３金属層９３－３は金属層７１－３，７２－３,７３－３で構成される。そして、３つのサブキャリア２０－１，２０－２，２０－３のうちの一のサブキャリアと基板４０とが第３金属層９３（金属層）を介して接続され、上記３つのサブキャリアのうちの他のサブキャリアと基板４０とが、上記第３金属層９３とは異なる融点を有する他の第３金属層９３（他の金属層）を介して接続される。例えば、３つのサブキャリア２０－１，２０－２，２０－３を基板４０に固定する３つの第３金属層９３－１，９３－２，９３－３のうちの隣り合う２つの第３金属層、すなわち第３金属層９３－１と第３金属層９３－２の融点が異なるか、或いは第３金属層９３－２と第３金属層９３－３の融点が異なる。 Further, in this embodiment, one metal layer 72 and one metal layer 73 are provided at the connection portion between the subcarrier 20 and the substrate 40, but the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. Three metal layers 72-1, 72-2, 72-3 and three metal layers 73-1, 73-2, 73-3 corresponding to carriers 20-1, 20-2, 20-3 are provided. You can.
In this case, the third metal layer 93 has three third metal layers 93-1, 93-2, 93-3, and the three subcarriers 20-1, 20-2, 20-3 have three third metal layers 93-1, 93-2, 93-3. It is connected to the substrate 40 via third metal layers 93-1, 93-2, and 93-3 (see FIG. 4). The third metal layer 93-1 is composed of metal layers 71-1, 72-1, 73-1, and the third metal layer 93-2 is composed of metal layers 71-2, 72-2, 73-2. The third metal layer 93-3 is composed of metal layers 71-3, 72-3, and 73-3. Then, one of the three subcarriers 20-1, 20-2, and 20-3 is connected to the substrate 40 via the third metal layer 93 (metal layer), and the three subcarriers are The other subcarrier and the substrate 40 are connected through another third metal layer 93 (another metal layer) having a melting point different from that of the third metal layer 93. For example, two adjacent third metal layers of the three third metal layers 93-1, 93-2, 93-3 that fix the three subcarriers 20-1, 20-2, 20-3 to the substrate 40 The melting points of the third metal layer 93-1 and the third metal layer 93-2 are different, or the melting points of the third metal layer 93-2 and the third metal layer 93-3 are different.

また、３つのサブキャリア２０－１，２０－２，２０－３のうちの中央に位置するサブキャリア２０－２を基板４０に固定する第３金属層９３－２の融点が、上記３つのサブキャリアのうちの両側に位置する２つのサブキャリア２０－１，２０－３を基板４０に固定する２つの第３金属層９３－１，９３－３の融点と異なるのが好ましい。特に、３つのサブキャリア２０－１，２０－２，２０－３うちの中央に位置するサブキャリア２０－２を基板４０に固定する第３金属層９３－２の融点が、上記３つのサブキャリアのうちの両側に位置する２つのサブキャリア２０－１，２０－３を基板４０に固定する２つの第３金属層９３－１，９３－３の融点よりも高いことがより好ましい。 Furthermore, the melting point of the third metal layer 93-2 that fixes the subcarrier 20-2 located at the center of the three subcarriers 20-1, 20-2, and 20-3 to the substrate 40 is different from that of the three subcarriers 20-1, 20-2, and 20-3. It is preferable that the melting point is different from that of the two third metal layers 93-1, 93-3 that fix the two subcarriers 20-1, 20-3 located on both sides of the carrier to the substrate 40. In particular, the melting point of the third metal layer 93-2 that fixes the subcarrier 20-2 located at the center of the three subcarriers 20-1, 20-2, and 20-3 to the substrate 40 is the same as that of the three subcarriers. More preferably, the melting point is higher than the melting point of the two third metal layers 93-1 and 93-3 that fix the two subcarriers 20-1 and 20-3 on both sides of the subcarriers 93-1 and 93-3 to the substrate 40.

更に、第３金属層９３－１，９３－２，９３－３の各々は３層で構成されるが、これに限らず、単層で構成されてもよい。この場合にも、上記と同様、３つのサブキャリア２０－１，２０－２，２０－３のうちの一のサブキャリアと基板４０とが第３金属層（単層）を介して接続され、上記３つのサブキャリアのうちの他のサブキャリアと基板４０とが、上記第３金属層とは異なる融点を有する他の金属層（単層）を介して接続される。 Further, each of the third metal layers 93-1, 93-2, and 93-3 is composed of three layers, but is not limited to this, and may be composed of a single layer. In this case as well, one of the three subcarriers 20-1, 20-2, 20-3 and the substrate 40 are connected via the third metal layer (single layer), Another subcarrier among the three subcarriers and the substrate 40 are connected via another metal layer (single layer) having a melting point different from that of the third metal layer.

この場合、第３金属層９３－１は、例えばＡｕＳｎ、ＳｎＣｕ、ＩｎＢｉ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＰｄＡｇ、ＳｎＢｉＩｎ及びＰｂＢｉＩｎからなる群から選択される１又は複数の金属で構成される。第３金属層９３－２は、例えばＡｕＳｎ、ＳｎＣｕ、ＩｎＢｉ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＰｄＡｇ、ＳｎＢｉＩｎ及びＰｂＢｉＩｎからなる群から選択される１又は複数の金属で構成される。第３金属層９３－３は、例えばＡｕＳｎ、ＳｎＣｕ、ＩｎＢｉ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＰｄＡｇ、ＳｎＢｉＩｎ及びＰｂＢｉＩｎからなる群から選択される１又は複数の金属で構成される。特に、第３金属層９３－２の融点が２つの第３金属層９３－１，９３－３の融点よりも高い場合、第３金属層９３－２は、ＡｕＳｎ、ＳｎＣｕ及びＳｎＡｇＣｕからなる群から選択されるいずれかの金属で構成され、第３金属層９３－１，９３－３は、ＩｎＢｉ、ＳｎＰｄＡｇ、ＳｎＢｉＩｎ及びＰｂＢｉＩｎからなる群から選択されるいずれかの金属で構成されるのが好ましい。 In this case, the third metal layer 93-1 is made of one or more metals selected from the group consisting of, for example, AuSn, SnCu, InBi, SnAgCu, SnPdAg, SnBiIn, and PbBiIn. The third metal layer 93-2 is made of one or more metals selected from the group consisting of, for example, AuSn, SnCu, InBi, SnAgCu, SnPdAg, SnBiIn, and PbBiIn. The third metal layer 93-3 is made of one or more metals selected from the group consisting of, for example, AuSn, SnCu, InBi, SnAgCu, SnPdAg, SnBiIn, and PbBiIn. In particular, when the melting point of the third metal layer 93-2 is higher than the melting points of the two third metal layers 93-1 and 93-3, the third metal layer 93-2 is selected from the group consisting of AuSn, SnCu, and SnAgCu. The third metal layers 93-1 and 93-3 are preferably made of any metal selected from the group consisting of InBi, SnPdAg, SnBiIn, and PbBiIn.

図７及び図８に示すように、本実施形態の集積光モジュール１００は、上述の集積光学装置１０をパッケージ１１０に収容したモジュールである。集積光モジュール１００は、集積光学装置１０と、パッケージ１１０と、を備える。パッケージ１１０は、キャビティ構造を有する本体１０２と、本体１０２を覆うカバー１０５と、を備える。 As shown in FIGS. 7 and 8, the integrated optical module 100 of this embodiment is a module in which the above-described integrated optical device 10 is housed in a package 110. The integrated optical module 100 includes an integrated optical device 10 and a package 110. The package 110 includes a main body 102 having a cavity structure and a cover 105 that covers the main body 102.

本体１０２は、集積光学装置１０が収容される箱状の収容部１０７と、収容部１０７に隣り合う電極部１０８と、を有する。本体１０２は、例えばセラミック等で形成されている。収容部１０７の上面には開口が形成されている。上面視で開口の周縁の収容部１０７の上面には、金属膜１１２が形成されている。カバー１０５は、金属膜１１２を介して、収容部１０７の上面に形成された開口を隙間なく覆っている。カバー１０５で収容部１０７を気密封止する際に、収容部１０７の内部空間に窒素（Ｎ２）等の不活性ガスが封入されている。つまり、収容部１０７は、カバー１０５によって気密封止されている。収容部１０７の内部空間は、不活性ガスで満たされている。 The main body 102 includes a box-shaped housing section 107 in which the integrated optical device 10 is housed, and an electrode section 108 adjacent to the housing section 107 . The main body 102 is made of, for example, ceramic. An opening is formed in the upper surface of the accommodating portion 107. A metal film 112 is formed on the upper surface of the accommodating portion 107 at the periphery of the opening when viewed from above. The cover 105 covers the opening formed on the upper surface of the accommodating portion 107 without any gap, with the metal film 112 interposed therebetween. When the housing section 107 is hermetically sealed with the cover 105, an inert gas such as nitrogen ( N2 ) is filled in the internal space of the housing section 107. That is, the housing portion 107 is hermetically sealed by the cover 105. The internal space of the housing section 107 is filled with inert gas.

電極部１０８は、収容部１０７のｙ方向で後方、即ちｙ方向の手前側に配置されている。電極部１０８のｚ方向の前方の面、即ち上面は、収容部１０７のｚ方向の前方の面、即ち上面よりもｚ方向の後方即ち下に位置している。電極部１０８の底面は、収容部１０７の底面と略同じ高さに位置している。電極部１０８の上面には、ｘ方向に間隔をあけて複数の外部電極パッド２１０が設けられている。 The electrode section 108 is arranged at the rear of the accommodating section 107 in the y direction, that is, at the front side in the y direction. The front surface of the electrode section 108 in the z direction, that is, the top surface, is located behind, that is, below, the front surface of the housing section 107 in the z direction, that is, the top surface. The bottom surface of the electrode section 108 is located at approximately the same height as the bottom surface of the housing section 107. A plurality of external electrode pads 210 are provided on the upper surface of the electrode section 108 at intervals in the x direction.

図９及び図１０に示すように、収容部１０７の底壁部１３１の所定の位置に、集積光学装置１０を設置するための土台１８０が設けられている。つまり、集積光学装置１０は、収容部１０７の内部空間に配置されている。 As shown in FIGS. 9 and 10, a base 180 for installing the integrated optical device 10 is provided at a predetermined position on the bottom wall portion 131 of the housing portion 107. That is, the integrated optical device 10 is arranged in the internal space of the housing section 107.

図９に示すように、底壁部１３１の上面においてｙ方向でサブキャリア２０の下方の土台１８０と外部電極パッド２１０との間の位置には、ｘ方向に間隔をあけて複数の内部電極パッド２０２が設けられている。 As shown in FIG. 9, a plurality of internal electrode pads are provided at intervals in the x direction on the upper surface of the bottom wall portion 131 at positions between the base 180 and the external electrode pads 210 below the subcarrier 20 in the y direction. 202 is provided.

内部電極パッド２０２－１、２０２－２、２０２－３の各々は、互いに異なる外部電極パッド２１０と接続されている。前述のように内部電極パッド２０２－１、２０２－２、２０２－３の各々と電気的に接続された外部電極パッド２１０は、不図示の電源等と電気的に接続されている。つまり、集積光モジュール１００では、ＬＤ３０と不図示の電源とがワイヤー９５、内部電極パッド２０２－１、２０２－２、２０２－３及び外部電極パッド２１０によって接続されている。不図示の電源から内部電極パッド２０２－１、２０２－２、２０２－３の各々に対応する外部電極パッド２１０に電力が供給されることによって、ＬＤ３０－１、３０－２、３０－３から赤色光、緑色光、青色光が出射される。 Each of the internal electrode pads 202-1, 202-2, and 202-3 is connected to a different external electrode pad 210. The external electrode pad 210, which is electrically connected to each of the internal electrode pads 202-1, 202-2, and 202-3 as described above, is electrically connected to a power source (not shown) or the like. That is, in the integrated optical module 100, the LD 30 and a power source (not shown) are connected by the wire 95, the internal electrode pads 202-1, 202-2, 202-3, and the external electrode pad 210. By supplying power from a power supply (not shown) to the external electrode pads 210 corresponding to each of the internal electrode pads 202-1, 202-2, and 202-3, red color is generated from the LDs 30-1, 30-2, and 30-3. Light, green light, and blue light are emitted.

図１０に示すように、集積光学装置１０は、第２金属層９２を介してパッケージ１１０の土台１８０に固定されている。第２金属層９２は、金属層１７１，１７２，１７３を有する。なお、図１０では、集積光学装置１０の第３金属層９３の金属層７１，７２，７３は、まとめて第３金属層９３として示されている。サブキャリア２０、基板４０、第３金属層９３及び反射防止膜８１，８２の各々のｚ方向の後方即ち手前側の表面は互いに略同一面を形成していてもよい。金属層１７１は、基板４０の底面に接している。金属層１７２は、土台１８０の上面即ちｚ方向の前方且つ奥側の表面に接している。金属層１７３は、ｚ方向で金属層１７１，１７２の間に設けられている。金属層１７１，１７２，１７３の各々を構成する金属及び合金等は、例えば金属層７１，７２，７３の各々を構成する金属、合金等と同じであってもよく、金属層７１，７２，７３について説明した各群のうちから選択されてもよい。 As shown in FIG. 10, the integrated optical device 10 is fixed to the base 180 of the package 110 via the second metal layer 92. The second metal layer 92 has metal layers 171, 172, and 173. Note that in FIG. 10, the metal layers 71, 72, and 73 of the third metal layer 93 of the integrated optical device 10 are collectively shown as the third metal layer 93. The rear or front surfaces of each of the subcarrier 20, the substrate 40, the third metal layer 93, and the antireflection films 81 and 82 in the z direction may be substantially flush with each other. Metal layer 171 is in contact with the bottom surface of substrate 40 . The metal layer 172 is in contact with the upper surface of the base 180, that is, the front and back surface in the z direction. Metal layer 173 is provided between metal layers 171 and 172 in the z direction. The metal, alloy, etc. that make up each of the metal layers 171, 172, 173 may be the same as the metal, alloy, etc. that make up each of the metal layers 71, 72, 73, for example. may be selected from the groups described above.

収容部１０７の側壁部１３２のうち、集積光学装置１０のＰＬＣ５０の出射面３１と対向する側壁部１３２には、開口１３３が形成されている。開口１３３は、側壁部１３２においてＰＬＣ５０のコア５１－４から出射される３色光の光軸と交差する位置を略中心として形成されている。開口１３３は、コア５１－４から出射され、収容部１０７の内部空間で拡がった３色光の側壁部１３２の表面上での大きさよりも大きく形成されている。図１１及び図１２に示すように、開口１３３は、側壁部１３２－１の外方からガラス板２２０によって隙間なく覆われている。つまり、収容部１０７は、カバー１０５に加えてガラス板２２０によって気密封止されている。ガラス板２２０の両板面には、不図示の反射防止膜が設けられている。開口１３３は、ＰＬＣ５０のコア５１－４から出射される３色光が通過してパッケージ１１０の外部に出射させるための窓である。 An opening 133 is formed in the side wall portion 132 of the accommodating portion 107 that faces the output surface 31 of the PLC 50 of the integrated optical device 10 . The opening 133 is formed in the side wall portion 132 approximately at a position intersecting the optical axis of the three-color light emitted from the core 51-4 of the PLC 50. The opening 133 is formed to be larger than the size of the three-color light emitted from the core 51-4 and spread in the internal space of the housing section 107 on the surface of the side wall section 132. As shown in FIGS. 11 and 12, the opening 133 is covered without any gap by the glass plate 220 from the outside of the side wall 132-1. That is, the housing portion 107 is hermetically sealed by the glass plate 220 in addition to the cover 105. An antireflection film (not shown) is provided on both surfaces of the glass plate 220. The opening 133 is a window through which the three-color light emitted from the core 51-4 of the PLC 50 passes and is emitted to the outside of the package 110.

集積光学装置１０のＰＬＣ５０のコア５１－４から出射された３色光ＬＬは、ｙ方向を中心に拡散しつつ、図１２に示すように、開口１３３及びガラス板２２０を通り、パッケージ１１０の外部に出射され、ｙ方向で奥側、即ちｙ方向の前方に進行する。例えば、パッケージ１１０の側壁部１３２－１よりもｙ方向の前方即ち奥側に、コリメートレンズ３１０を備えたコリメート装置３００を配置できる。ｙ方向における出射面３１とコリメートレンズ３１０との距離をコリメートレンズ３１０の焦点距離に合わせ、３色光ＬＬの光軸上にコリメートレンズ３１０の中心を合わせることによって、集積光学装置１０のＰＬＣ５０のコア５１－４から出射された３色光ＬＬがコリメートされ、平行光になる。なお、図１２には、コリメート装置３００がパッケージ１１０の外部に配置されているが、コリメートレンズ３１０がパッケージ１１０の内部に収容されてもよい。ガラス板２２０が開口１３３を気密封止できれば、ガラス板２２０を介してＰＬＣ５０から出射された３色光が通る領域にコリメートレンズ３１０が形成されてもよい。 The three-color light LL emitted from the core 51-4 of the PLC 50 of the integrated optical device 10 passes through the opening 133 and the glass plate 220 to the outside of the package 110, as shown in FIG. 12, while being diffused mainly in the y direction. The light is emitted and travels to the back in the y direction, that is, to the front in the y direction. For example, the collimating device 300 including the collimating lens 310 can be placed in front of the side wall portion 132-1 of the package 110 in the y direction, that is, on the back side. By adjusting the distance between the exit surface 31 and the collimating lens 310 in the y direction to the focal length of the collimating lens 310, and aligning the center of the collimating lens 310 on the optical axis of the three-color light LL, the core 51 of the PLC 50 of the integrated optical device 10 is adjusted. The three-color light LL emitted from -4 is collimated and becomes parallel light. Note that although the collimating device 300 is disposed outside the package 110 in FIG. 12, the collimating lens 310 may be housed inside the package 110. If the glass plate 220 can hermetically seal the opening 133, the collimating lens 310 may be formed in a region through which the three-color light emitted from the PLC 50 passes through the glass plate 220.

次いで、集積光学装置１０の製造方法を簡単に説明する。 Next, a method for manufacturing the integrated optical device 10 will be briefly described.

先ず、サブキャリア２０の上面２１に、ベアチップのＬＤ３０を公知の手法を用いて実装する。例えば、サブキャリア２０の上面２１に金属層７５をスパッタ又は蒸着等を用いて形成した後、ＬＤ３０の下面３３（例えば、ＬＤ３０－１の下面３３－１）に金属層７６をスパッタ又は蒸着等を用いて形成する。サブキャリア２０の上面２１に金属層をスパッタ又は蒸着等を用いて形成した後に、上記金属層の上に金属層７５をスパッタ又は蒸着等を用いて形成してもよい。 First, the bare chip LD 30 is mounted on the upper surface 21 of the subcarrier 20 using a known method. For example, after forming the metal layer 75 on the upper surface 21 of the subcarrier 20 using sputtering or vapor deposition, the metal layer 76 is formed on the lower surface 33 of the LD 30 (for example, the lower surface 33-1 of the LD 30-1) by sputtering or vapor deposition. Form using. After forming a metal layer on the upper surface 21 of the subcarrier 20 using sputtering, vapor deposition, etc., the metal layer 75 may be formed on the metal layer using sputtering, vapor deposition, etc.

次に、図１３に示すように、例えば、レーザー９０からレーザー光をサブキャリア２０に照射する。レーザー光の照射によって、サブキャリア２０のみを溶融及び変形しない程度に加熱し、サブキャリア２０からの伝熱によって金属層７５，７６を軟化あるいは溶融し、第１金属層９１を形成し、その後冷却する。これらの作業により、サブキャリア２０の上面２１に、金属層７５，７６を介してＬＤ３０を接合する。その後、サブキャリア２０の側面２２に金属層７１をスパッタ又は蒸着等を用いて形成する。 Next, as shown in FIG. 13, the subcarrier 20 is irradiated with laser light from a laser 90, for example. By irradiating the laser beam, only the subcarrier 20 is heated to an extent that it is not melted or deformed, and the metal layers 75 and 76 are softened or melted by heat transfer from the subcarrier 20 to form the first metal layer 91, and then cooled. do. Through these operations, the LD 30 is bonded to the upper surface 21 of the subcarrier 20 via the metal layers 75 and 76. Thereafter, a metal layer 71 is formed on the side surface 22 of the subcarrier 20 using sputtering, vapor deposition, or the like.

基板４０の上面４１に、公知の半導体プロセスによってＰＬＣ５０を形成する。続いて、入射面６１及び出射面６４に反射防止膜８１，８２、不図示の反射防止膜を形成する。その後、反射防止膜８１のｙ方向の後方に、金属層７２，７３をこの順に、スパッタ又は蒸着等を用いて形成する。 A PLC 50 is formed on the upper surface 41 of the substrate 40 by a known semiconductor process. Subsequently, antireflection films 81 and 82 and an antireflection film (not shown) are formed on the incident surface 61 and the exit surface 64. Thereafter, metal layers 72 and 73 are formed in this order behind the antireflection film 81 in the y direction using sputtering, vapor deposition, or the like.

次に、互いに対応するＬＤ３０－１，３０－２，３０－３の出射面３１－１，３１－２，３１－３とコア５１－１，５１－２，５１－３の入射面６１－１，６１－２，６１－３とをｘ方向及びｚ方向において互いに重ね、ｙ方向に所定の間隔をあけて対向させる。ＬＤ３０から発せられる各色光の光軸と対応するコアの入射面６１の軸線とを略重ねる。 Next, the exit surfaces 31-1, 31-2, 31-3 of the LDs 30-1, 30-2, 30-3 and the entrance surfaces 61-1 of the cores 51-1, 51-2, 51-3 correspond to each other. , 61-2, and 61-3 are stacked on top of each other in the x and z directions, and are opposed to each other with a predetermined interval in the y direction. The optical axis of each color light emitted from the LD 30 and the axis of the corresponding core entrance surface 61 substantially overlap.

次に、図１４に示すように、レーザー９０からレーザー光をサブキャリア２０に照射し、サブキャリア２０からの伝熱によって金属層７１，７２，７３を軟化あるいは溶融させ、第３金属層９３を形成し、ＬＤ３０とＰＬＣ５０との相対位置を調整しつつ、ＰＬＣ５０が形成された基板４０に、ＬＤ３０が実装されたサブキャリア２０を接合する。 Next, as shown in FIG. 14, the subcarrier 20 is irradiated with laser light from the laser 90, and the metal layers 71, 72, 73 are softened or melted by heat transfer from the subcarrier 20, and the third metal layer 93 is The subcarrier 20 on which the LD 30 is mounted is bonded to the substrate 40 on which the PLC 50 is formed while adjusting the relative position between the LD 30 and the PLC 50.

このとき、複数のサブキャリアのうちの一のサブキャリアと基板４０とを第３金属層９３（金属層）を介して接続し、複数のサブキャリアのうちの他のサブキャリアと基板４０とを、上記第３金属層９３とは異なる融点を有する他の第３金属層（他の金属層）を介して接続する。例えば、３つのサブキャリア２０－１，２０－２，２０－３を並列して配置し且つＰＬＣ５０と光接合させる場合において、３つのサブキャリア２０－１，２０－２，２０－３のうちの隣り合う２つのサブキャリアを、互いに融点の異なる２つの第３金属層９３を介してそれぞれ基板４０に固定する。 At this time, one subcarrier among the plurality of subcarriers and the substrate 40 are connected via the third metal layer 93 (metal layer), and another subcarrier among the plurality of subcarriers and the substrate 40 are connected. , are connected via another third metal layer (another metal layer) having a melting point different from that of the third metal layer 93. For example, when three subcarriers 20-1, 20-2, 20-3 are arranged in parallel and optically coupled to the PLC 50, one of the three subcarriers 20-1, 20-2, 20-3 Two adjacent subcarriers are each fixed to the substrate 40 via two third metal layers 93 having different melting points.

この場合、上記３つのサブキャリア２０－１，２０－２，２０－３のうちの中央に位置するサブキャリア２０－２を、第３金属層９３－２を介して基板４０に固定し、その後、上記３つのサブキャリアのうちの両側に位置する２つのサブキャリア２０－１，２０－３を、第３金属層９３－２とは融点の異なる第３金属層９３－１，９３－３を介して基板４０に固定するのが好ましい（図５参照）。また、上記３つのサブキャリア２０－１，２０－２，２０－３のうちの中央に位置するサブキャリア２０－２を、第３金属層９３－２を介して基板４０に固定し、その後、上記３つのサブキャリアのうちの両側に位置する２つのサブキャリア２０－１，２０－３を、第３金属層９３－２とは融点の低い第３金属層９３－１，９３－３を介して基板４０に固定するのがより好ましい。 In this case, the subcarrier 20-2 located at the center of the three subcarriers 20-1, 20-2, and 20-3 is fixed to the substrate 40 via the third metal layer 93-2, and then , the two subcarriers 20-1, 20-3 located on both sides of the three subcarriers, and the third metal layer 93-1, 93-3 having a different melting point from the third metal layer 93-2. It is preferable to fix it to the substrate 40 via the substrate 40 (see FIG. 5). Further, the subcarrier 20-2 located at the center of the three subcarriers 20-1, 20-2, and 20-3 is fixed to the substrate 40 via the third metal layer 93-2, and then, The two subcarriers 20-1, 20-3 located on both sides of the three subcarriers are connected to the third metal layer 93-2 through the third metal layer 93-1, 93-3 having a low melting point. It is more preferable to fix it to the substrate 40 by using the same method.

上述したサブキャリア２０と基板５０の接合時には、例えば、図１５に示すように、ｘ方向におけるサブキャリア２０－１の両側にレーザー９０を配置する。レーザー９０から出射された光を図１５の矢印で示す方向に沿ってサブキャリア２０－１に当てて加熱し、サブキャリア２０－１のみを溶融及び変形しない程度に加熱する。同時に、ＬＤ３０－１から各色光を発し、発光強度を検出すると共に、ＰＬＣ５０のコア５１－１等を通ってコア５１－４から出射される単色光或いは３色光の出射強度を検出する。 When bonding the subcarrier 20 and the substrate 50 described above, for example, as shown in FIG. 15, lasers 90 are placed on both sides of the subcarrier 20-1 in the x direction. The light emitted from the laser 90 is applied to the subcarrier 20-1 along the direction indicated by the arrow in FIG. 15 to heat the subcarrier 20-1, and only the subcarrier 20-1 is heated to the extent that it is not melted or deformed. At the same time, each color light is emitted from the LD 30-1, and the emitted light intensity is detected, and the emitted intensity of monochromatic light or three-color light emitted from the core 51-4 through the core 51-1 of the PLC 50 is detected.

サブキャリア２０－２と基板５０の接合時にも、上記と同様、ｘ方向におけるサブキャリア２０－２の両側にレーザー９０を配置する。レーザー９０から出射された光をサブキャリア２０－２に当てて加熱し（図１５参照）、サブキャリア２０－２のみを溶融及び変形しない程度に加熱する。同時に、ＬＤ３０－２から各色光を発し、発光強度を検出すると共に、ＰＬＣ５０のコア５１－２等を通ってコア５１－４から出射される単色光或いは３色光の出射強度を検出する。また、サブキャリア２０－３と基板５０の接合時にも、上記と同様、ｘ方向におけるサブキャリア２０－３の両側にレーザー９０を配置する。レーザー９０から出射された光をサブキャリア２０－３に当てて加熱し（図１５参照）、サブキャリア２０－３のみを溶融及び変形しない程度に加熱する。同時に、ＬＤ３０－３から各色光を発し、発光強度を検出すると共に、ＰＬＣ５０のコア５１－３等を通ってコア５１－４から出射される単色光或いは３色光の出射強度を検出する。 When subcarrier 20-2 and substrate 50 are bonded, lasers 90 are placed on both sides of subcarrier 20-2 in the x direction, similarly to the above. The light emitted from the laser 90 is applied to the subcarrier 20-2 to heat it (see FIG. 15), and only the subcarrier 20-2 is heated to the extent that it does not melt or deform. At the same time, each color light is emitted from the LD 30-2 and the emitted light intensity is detected, and the emitted intensity of monochromatic light or three-color light emitted from the core 51-4 through the core 51-2 of the PLC 50 is detected. Furthermore, when subcarrier 20-3 and substrate 50 are bonded, lasers 90 are placed on both sides of subcarrier 20-3 in the x direction, similarly to the above. The light emitted from the laser 90 is applied to the subcarrier 20-3 to heat it (see FIG. 15), and only the subcarrier 20-3 is heated to the extent that it does not melt or deform. At the same time, each color light is emitted from the LD 30-3 and the emitted light intensity is detected, and the emitted intensity of monochromatic light or three-color light emitted from the core 51-4 through the core 51-3 of the PLC 50 is detected.

図１６に示すように、ｙ方向における出射面３１と入射面６１との間隔Ｓをミクロンオーダーの値で変化させ、発光強度に対する出射強度を光利用効率［％］とすると、間隔Ｓが大きくなる程、光利用効率が低下する。図１６では、Ｓａ＜Ｓｂ＜Ｓｃ＜Ｓｄ＜Ｓｅ＜Ｓｆ＜Ｓｇである。最適な間隔Ｓは、集積光学装置１０の使用用途、ＬＤ３０の発光パターン、コア５１－１，５１－２，５１－３のｘ方向及びｚ方向の大きさによって変わる。これらの条件を勘案し、求められる光利用効率を満たすように間隔Ｓ及びＬＤ３０の位置、姿勢を調整する。前述したＬＤ３０の位置、姿勢の調整は、所謂アクティブアライメント及びギャップコントロールを行うことを意味する。前述の間隔Ｓ及びＬＤ３０の調整は、アクティブアライメントの機能を有する公知の装置を用いて行うことができる。 As shown in FIG. 16, when the distance S between the exit surface 31 and the entrance surface 61 in the y direction is changed by a value on the order of microns, and the output intensity relative to the emission intensity is defined as light utilization efficiency [%], the distance S becomes larger. The more the light usage efficiency decreases. In FIG. 16, S a <S b <S c <S d <S e <S f <S g . The optimal spacing S varies depending on the intended use of the integrated optical device 10, the light emission pattern of the LD 30, and the sizes of the cores 51-1, 51-2, and 51-3 in the x and z directions. Taking these conditions into consideration, the distance S and the position and orientation of the LD 30 are adjusted so as to satisfy the required light utilization efficiency. Adjusting the position and posture of the LD 30 described above means performing so-called active alignment and gap control. The above-described adjustment of the spacing S and LD30 can be performed using a known device having an active alignment function.

アクティブアライメント及びギャップコントロールとサブキャリア２０の加熱を行うと、図１５に示すように、最適な位置に配置されたＬＤ３０の出射面３１と入射面６１との間の金属層７１，７２，７３は、金属層７３の合金化及び僅かな熱収縮によって、ＬＤ３０の出射面３１とコア５１の入射面６１との間に挟まれていない各金属層よりも薄くなる。レーザー９０によるサブキャリア２０の加熱を止めることによって冷却され、ＬＤ３０の位置が固定される。以上の手順を進めることによって、集積光学装置１０を製造できる。 When active alignment, gap control, and heating of the subcarrier 20 are performed, as shown in FIG. , due to alloying and slight thermal contraction of the metal layer 73, it becomes thinner than each metal layer that is not sandwiched between the output surface 31 of the LD 30 and the input surface 61 of the core 51. By stopping the heating of the subcarrier 20 by the laser 90, the subcarrier 20 is cooled and the position of the LD 30 is fixed. By proceeding with the above steps, the integrated optical device 10 can be manufactured.

上述したように、本実施形態によれば、３つのサブキャリア２０－１，２０－２，２０－３のうちの一のサブキャリアと基板４０とが第３金属層９３を介して接続されており、３つのサブキャリア２０－１，２０－２，２０－３のうちの他のサブキャリアと基板４０とが、上記第３金属層９３とは異なる融点を有する他の第３金属層９３を介して接続されているので、例えば先にサブキャリアを基板４０に固定する際に高融点を有する第３金属層を用い、その後にサブキャリアを基板４０に固定する際に相対的に低融点を有する第３金属層を用いることができる。これにより、２つ目以降のサブキャリアを基板４０に固定する際に、それよりも前に基板４０に固定されたサブキャリアの第３金属層の接合強度が低下するのを抑制することができ、高い接続信頼性を実現することができる。また、２つ目以降のサブキャリアを基板４０に固定する際に生じた熱が、それよりも前に基板４０に固定されたサブキャリアの第３金属層に伝達された場合であっても、当該第３金属層の接合強度が低下するのを抑制することができる。その結果、隣接して配置されるサブキャリア２０同士やＬＤ３０同士の間隔（配列ピッチ）を小さくすることができ、集積光学装置１０の更なる小型化を実現することができる。 As described above, according to the present embodiment, one of the three subcarriers 20-1, 20-2, and 20-3 and the substrate 40 are connected via the third metal layer 93. In this case, other subcarriers among the three subcarriers 20-1, 20-2, and 20-3 and the substrate 40 have another third metal layer 93 having a melting point different from that of the third metal layer 93. For example, when the subcarrier is first fixed to the substrate 40, a third metal layer having a high melting point is used, and then when the subcarrier is fixed to the substrate 40, a third metal layer having a relatively low melting point is used. A third metal layer can be used. As a result, when the second and subsequent subcarriers are fixed to the substrate 40, it is possible to suppress a decrease in the bonding strength of the third metal layer of the subcarriers previously fixed to the substrate 40. , high connection reliability can be achieved. Further, even if the heat generated when fixing the second and subsequent subcarriers to the substrate 40 is transferred to the third metal layer of the subcarrier that was fixed to the substrate 40 earlier, It is possible to suppress the bonding strength of the third metal layer from decreasing. As a result, the interval (array pitch) between subcarriers 20 and LDs 30 that are arranged adjacent to each other can be reduced, and further miniaturization of the integrated optical device 10 can be realized.

集積光学装置１０では、サブキャリア２０とＬＤ３０とは、金属層７５，７６を有する第１金属層９１を介して接続されている。このことによって、集積光学装置１０の製造において、金属層７５，７６を溶融あるいは軟化してＬＤ３０とサブキャリア２０とを接合した後、金属層７１，７２，７３を溶融あるいは軟化してサブキャリア２０と基板４０とを接合する際に、金属層７５が再溶融してＬＤ３０とサブキャリア２０との相対的な位置ずれが生じるのを防止できる。ＬＤ３０とサブキャリア２０との相対的な位置ずれを防止することによって、サブキャリア２０を介して接続されたＬＤ３０とＰＬＣ５０との位置精度を高め、信頼性の高い集積光学装置１０を提供できる。 In the integrated optical device 10, the subcarrier 20 and the LD 30 are connected via a first metal layer 91 having metal layers 75 and 76. As a result, in manufacturing the integrated optical device 10, after the metal layers 75 and 76 are melted or softened to join the LD 30 and the subcarrier 20, the metal layers 71, 72, and 73 are melted or softened to form the subcarrier 20. When bonding the substrate 40 and the substrate 40, it is possible to prevent the metal layer 75 from being remelted and causing a relative positional shift between the LD 30 and the subcarrier 20. By preventing relative positional deviation between the LD 30 and the subcarrier 20, the positional accuracy of the LD 30 and the PLC 50 connected via the subcarrier 20 can be improved, and a highly reliable integrated optical device 10 can be provided.

合金化による金属層７５，７６によるサブキャリア２０とＬＤ３０との接合は、熱に強く、例えば図１７に示すようにワイヤーボンディング等の工程で周囲の環境温度が高くなっても解除されにくい。例えばワイヤーボンディング等の方法を用いてＬＤ３０と不図示の電源とをワイヤー９５によってサブキャリア２０の上面２１で接続する際に、サブキャリア２０とＬＤ３０との接合状態が良好に維持された状態が維持される。つまり、ワイヤーボンディングする際に、ＬＤ３０とサブキャリア２０が離れず、ＬＤ３０がサブキャリア２０の最適な位置に維持される。このことによって、集積光学装置１０に所望の光利用効率及び光学特性を発揮させ、集積光学装置１０の信頼性を高めることができる。 The bond between the subcarrier 20 and the LD 30 by the metal layers 75 and 76 formed by alloying is resistant to heat, and is difficult to be broken even if the surrounding environmental temperature becomes high during a process such as wire bonding, for example, as shown in FIG. For example, when connecting the LD 30 and a power supply (not shown) on the upper surface 21 of the subcarrier 20 using a method such as wire bonding, the bonding state between the subcarrier 20 and the LD 30 is maintained in a good condition. be done. That is, when performing wire bonding, the LD 30 and the subcarrier 20 are not separated, and the LD 30 is maintained at an optimal position on the subcarrier 20. This allows the integrated optical device 10 to exhibit desired light utilization efficiency and optical characteristics, and improves the reliability of the integrated optical device 10.

集積光学装置１０では、ＬＤ３０の出射面３１とＰＬＣ５０において各色光が入射する入射面６１との間に隙間空間１０１が形成されている。集積光学装置１０は、ＬＤ３０の出射面３１から出射された各色光は、隙間空間１０１をｙ方向に沿って伝搬し、入射面６１からＰＬＣ５０のコア５１に入射するように構成されている。前述の構成によって、ＬＤ３０の出射面３１から出射された各色光を所定の結合効率を満たした状態でＰＬＣ５０のコア５１に入射させることが容易であり、信頼性の高い集積光学装置１０を提供できる。 In the integrated optical device 10, a gap space 101 is formed between the output surface 31 of the LD 30 and the input surface 61 of the PLC 50 on which each color light enters. The integrated optical device 10 is configured such that each color light emitted from the output surface 31 of the LD 30 propagates through the gap space 101 along the y direction and enters the core 51 of the PLC 50 from the input surface 61. With the above configuration, it is easy to make each color light emitted from the output surface 31 of the LD 30 enter the core 51 of the PLC 50 while satisfying a predetermined coupling efficiency, and a highly reliable integrated optical device 10 can be provided. .

本実施形態に係る集積光モジュール１００では、上述の集積光学装置１０がパッケージ１１０に収容されている。したがって、パッケージ１１０内に充填したガスは、隙間空間１０１も同じガスで占有されることになる。ガスは特に限定されるものではないが、空気や、窒素等の不活性ガスが使用できる。
以上説明した通り、集積光モジュール１００において、集積光学装置１０は、第２金属層９２を介してパッケージ１１０の内部で固定されている。集積光モジュール１００は、集積光学装置１０を備え、ＬＤ３０の出射面３１とサブキャリア２０の側面２２とがｙ方向で略同一の位置にあるので、信頼性を高めることができる。集積光モジュール１００によれば、高い信頼性のもとで、使用目的に合った所望の光量の３色光を得られる。 In the integrated optical module 100 according to this embodiment, the above-described integrated optical device 10 is housed in a package 110. Therefore, the same gas that fills the package 110 also occupies the gap space 101. Although the gas is not particularly limited, air and an inert gas such as nitrogen can be used.
As described above, in the integrated optical module 100, the integrated optical device 10 is fixed inside the package 110 via the second metal layer 92. The integrated optical module 100 includes the integrated optical device 10, and since the output surface 31 of the LD 30 and the side surface 22 of the subcarrier 20 are located at substantially the same position in the y direction, reliability can be improved. According to the integrated optical module 100, it is possible to obtain three-color light with a desired amount of light suitable for the purpose of use with high reliability.

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications may be made within the scope of the gist of the present invention described within the scope of the claims. Changes are possible.

例えば、図１８に示すように、集積光学装置１０において、サブキャリア２０とＬＤ３０とは、第１樹脂層９９を介して接続されてもよい。第１樹脂層９９は、例えば紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂等で構成されている。第１樹脂層９９として紫外線硬化樹脂を用いる場合は、集積光学装置１０の製造工程において、サブキャリア２０の上面２１にＬＤ３０を接合する際に、図１３に示す構成において、金属層７５，７６を紫外線硬化樹脂に置き換え、レーザー９０を紫外線照射装置に置き換えればよい。前述の変形例の集積光学装置では、ＬＤ３０の出射面３１とサブキャリア２０の側面２２とが略同一面上に配されているので、集積光学装置１０と同様の作用効果を得ることができる。 For example, as shown in FIG. 18, in the integrated optical device 10, the subcarrier 20 and the LD 30 may be connected via a first resin layer 99. The first resin layer 99 is made of, for example, an ultraviolet curing resin or a thermosetting resin. When using an ultraviolet curable resin as the first resin layer 99, when bonding the LD 30 to the upper surface 21 of the subcarrier 20 in the manufacturing process of the integrated optical device 10, in the configuration shown in FIG. What is necessary is to replace the laser 90 with an ultraviolet curing resin and an ultraviolet irradiation device. In the integrated optical device of the above-mentioned modification, the output surface 31 of the LD 30 and the side surface 22 of the subcarrier 20 are arranged on substantially the same plane, so that the same effects as the integrated optical device 10 can be obtained.

図１９に示すように、集積光学装置１０において、ＬＤ３０の出射面３１とＰＬＣ５０のコア５１の入射面６１との間に樹脂９８、あるいは樹脂以外の任意素材が設けられてもよい。但し、樹脂９８及び前述の任意素材は、ＬＤ２０から出射された光を透過可能である。ＰＬＣ５０のコア５１への光の結合効率を高めるために、樹脂９８及び前述の任意素材のＬＤ２０から出射される光に対する全光透過率は高い程好ましく、例えば８０％以上であることが好ましい。ＬＤ３０の出射面３１とＰＬＣ５０のコア５１の入射面６１との間に樹脂９８が設けられた場合、各色光はＬＤ３０の出射面３１から出射され、樹脂９８に入射すると共に樹脂９８を伝搬し、入射面６１からＰＬＣ５０のコア５１に入射する。樹脂９８及び前述の任意素材の屈折率を適切に設定することによって、反射防止膜８１を省略できる。前述の変形例の集積光学装置では、ＬＤ３０の出射面３１とサブキャリア２０の側面２２とが略同一面上に配されているので、集積光学装置１０と同様の作用効果を得ることができる。 As shown in FIG. 19, in the integrated optical device 10, a resin 98 or an arbitrary material other than resin may be provided between the output surface 31 of the LD 30 and the entrance surface 61 of the core 51 of the PLC 50. However, the resin 98 and the above-mentioned arbitrary materials can transmit the light emitted from the LD 20. In order to increase the coupling efficiency of light to the core 51 of the PLC 50, the higher the total light transmittance of the light emitted from the resin 98 and the LD 20 made of the above-mentioned arbitrary material, the better, for example, 80% or more. When a resin 98 is provided between the output surface 31 of the LD 30 and the input surface 61 of the core 51 of the PLC 50, each color light is output from the output surface 31 of the LD 30, enters the resin 98, and propagates through the resin 98. The light enters the core 51 of the PLC 50 from the entrance surface 61. The antireflection film 81 can be omitted by appropriately setting the refractive index of the resin 98 and the above-mentioned arbitrary material. In the integrated optical device of the above-mentioned modification, the output surface 31 of the LD 30 and the side surface 22 of the subcarrier 20 are arranged on substantially the same plane, so that the same effects as the integrated optical device 10 can be obtained.

例えば、図１０に示す集積光モジュール１００の一部の構成において、図示していないが、集積光学装置１０は、第２金属層９２に替えて第２樹脂層を介してパッケージ１１０の内部で土台１８０に固定されてもよい。第２樹脂層は、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂等を含む紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂等で構成されている。樹脂による固定を行うことで、金属固定のように局所的な加熱をすることは困難であるもののが、金属固定よりも低い温度での固定が可能となり、集積光学装置１０への熱による影響を小さくすることが可能となる。前述の変形例の集積光学装置では、ＬＤ３０の出射面３１とサブキャリア２０の側面２２とが略同一面上に配されているので、集積光学装置１０と同様の作用効果を得ることができる。 For example, in a part of the configuration of the integrated optical module 100 shown in FIG. It may be fixed at 180. The second resin layer is made of, for example, an ultraviolet curing resin or a thermosetting resin, including an acrylic resin, an epoxy resin, or the like. By fixing with resin, it is difficult to apply local heating like with metal fixing, but it can be fixed at a lower temperature than metal fixing, and the influence of heat on the integrated optical device 10 can be reduced. It is possible to make it smaller. In the integrated optical device of the above-mentioned modification, the output surface 31 of the LD 30 and the side surface 22 of the subcarrier 20 are arranged on substantially the same plane, so that the same effects as the integrated optical device 10 can be obtained.

例えば、集積光学装置１０では、第１金属層９１は、１つの金属層によって構成されてもよく、３つ以上の互いに異なる金属層によって構成されてもよい。サブキャリア２０と金属層７５との間に新たな金属層を設けることによって、新たな金属層を設けない場合に比べて集積光学装置１０の信頼性を向上させることができる。新たな金属層は、例えばチタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）及びタングステン（Ｗ）からなる群から選択される１又は複数の金属で構成される。 For example, in the integrated optical device 10, the first metal layer 91 may be composed of one metal layer, or may be composed of three or more different metal layers. By providing a new metal layer between subcarrier 20 and metal layer 75, the reliability of integrated optical device 10 can be improved compared to the case where no new metal layer is provided. The new metal layer is composed of one or more metals selected from the group consisting of titanium (Ti), tantalum (Ta), and tungsten (W), for example.

例えば、集積光学装置１０では、サブキャリア２０とＬＤ３０とが、少なくとも金属層７５，７６との合金層を含む不図示の金属複合層を介して接続されてもよい。「少なくとも第１金属層９１の金属層７５，７６との合金層を含む金属複合層」とは、金属複合層の一部に金属層７５，７６との合金層を有している層であるか、又は、金属複合層の全部が当該合金層で構成されている層を意味する。例えば、集積光学装置１０において、金属層７５，７６の金属がｚ方向の一部又は全体に亘って合金化し、合金層を形成してもよい。金属層７５，７６の金属がｚ方向の一部で合金化された場合、サブキャリア２０とＬＤ３０との間には、金属層７５，７６の合金層と、金属層７５，７６の何れか又は双方とが介在する。介在する金属層及び合金層の組成は、上述説明した集積光学装置１０の製造方法の実施時におけるサブキャリア２０の加熱条件等によって変わり得る。金属層７５，７６の金属がｚ方向の全体に亘って合金化された場合、サブキャリア２０とＬＤとの間には、実質的に上記合金層のみが介在してもよい。即ち、「金属層」は、一種類の金属からなる層、複数の金属を含む層、複数の金属が合金化した合金層を広く含む。 For example, in the integrated optical device 10, the subcarrier 20 and the LD 30 may be connected via a metal composite layer (not shown) including at least an alloy layer with metal layers 75 and 76. “A metal composite layer including at least an alloy layer with the metal layers 75 and 76 of the first metal layer 91” is a layer having an alloy layer with the metal layers 75 and 76 as a part of the metal composite layer. Or, it means a layer in which the entire metal composite layer is composed of the alloy layer. For example, in the integrated optical device 10, the metals of the metal layers 75 and 76 may be alloyed partially or entirely in the z direction to form an alloy layer. When the metals of the metal layers 75 and 76 are alloyed in a part of the z direction, between the subcarrier 20 and the LD 30, there is an alloy layer of the metal layers 75 and 76 and either one of the metal layers 75 and 76 or Both parties intervene. The compositions of the intervening metal layer and alloy layer may vary depending on the heating conditions of the subcarrier 20 during the implementation of the method for manufacturing the integrated optical device 10 described above. When the metals of the metal layers 75 and 76 are alloyed throughout the z direction, substantially only the alloy layer may be interposed between the subcarrier 20 and the LD. That is, the "metal layer" broadly includes a layer made of one type of metal, a layer containing multiple metals, and an alloy layer formed by alloying multiple metals.

例えば、集積光学装置１０では、第１金属層９１の金属層７５，７６同士の界面において、金属層７６のｙ方向の全体に亘って金属層７５，７６が合金化し、金属層７５，７６との合金層が形成されることが好ましい。しかしながら、金属層７６のｙ方向の一部で金属層７５，７６が合金化し、上記合金層が形成されてもよい。 For example, in the integrated optical device 10, the metal layers 75 and 76 are alloyed over the entire metal layer 76 in the y direction at the interface between the metal layers 75 and 76 of the first metal layer 91, and the metal layers 75 and 76 are alloyed. It is preferable that an alloy layer of . However, the metal layers 75 and 76 may be alloyed in a portion of the metal layer 76 in the y direction to form the alloy layer.

例えば、集積光学装置１０では、サブキャリア２０と基板４０とが、少なくとも金属層７１，７３との合金層、及び／又は金属層７２，７３との合金層を含む不図示の他の金属複合層を介して接続されてもよい。「少なくとも金属層７１，７３との合金層、及び／又は金属層７２，７３との合金層を含む他の金属複合層」とは、その一部に金属層７１の金属と金属層７３との合金層、及び／又は金属層７２，７３との合金層を有しているか、又は、その全部が、金属層７１の金属と金属層７３との合金層、及び金属層７２の金属と金属層７３との合金層で構成されている層を意味する。例えば、集積光学装置１０において、金属層７１の金属と、金属層７３の金属とがｙ方向の一部又は全体に亘って合金化し、１つの合金層が形成されてもよい。金属層７２の金属と、金属層７３の金属とがｙ方向の一部又は全体に亘って合金化し、１つの合金層が形成されてもよい。サブキャリア２０と基板４０とは、金属層７１，７３との合金層、及び金属層７２，７３との合金層の何れか又は双方を介して接続されてもよい。 For example, in the integrated optical device 10, the subcarrier 20 and the substrate 40 include other metal composite layers (not shown) including at least an alloy layer with the metal layers 71 and 73 and/or an alloy layer with the metal layers 72 and 73. may be connected via. "Another metal composite layer containing at least an alloy layer with the metal layers 71 and 73 and/or an alloy layer with the metal layers 72 and 73" means that a part of the metal composite layer includes the metal of the metal layer 71 and the metal layer 73. It has an alloy layer and/or an alloy layer with the metal layers 72 and 73, or all of them are an alloy layer of the metal of the metal layer 71 and the metal layer 73, and a metal layer of the metal layer 72. It means a layer composed of an alloy layer with 73. For example, in the integrated optical device 10, the metal of the metal layer 71 and the metal of the metal layer 73 may be partially or entirely alloyed in the y direction to form one alloy layer. The metal of the metal layer 72 and the metal of the metal layer 73 may be partially or entirely alloyed in the y direction to form one alloy layer. Subcarrier 20 and substrate 40 may be connected through either or both of an alloy layer with metal layers 71 and 73 and an alloy layer with metal layers 72 and 73.

第１金属層９１の金属層７５，７６の合金層を含む金属複合層の融点は、金属層７１，７３の合金層及び金属層７２，７３の合金層を含む他の金属複合層の融点よりも高いことが好ましい。例えば、金属層７５を構成する金属と金属層７６を構成する金属との合金層を構成する合金の融点は、金属層７１を構成する金属と金属層７３を構成する金属との合金層を構成する合金の融点よりも高いことが好ましい。第１金属層９１の金属層７５を構成する金属と金属層７６を構成する金属との合金層を構成する合金の融点は、金属層７２を構成する金属と金属層７３を構成する金属との合金層を構成する合金の融点よりも高いことが好ましい。前述の各構成では、集積光学装置１０の製造工程において、金属層７１，７２，７３を溶融あるいは軟化させてサブキャリア２０と基板４０とを接合する際に、金属層７５，７６の合金層が再溶融してＬＤ３０とサブキャリア２０との相対的な位置ずれが生じるのを防止できる。金属複合層は、単独の合金層、金属層と合金層との組み合わせ、互いに異なる組成の合金層同士の組み合わせ、前述の組み合わせとは異なり且つ少なくとも合金層を含む多層構造の何れであってもよい。 The melting point of the metal composite layer including the alloy layer of the metal layers 75 and 76 of the first metal layer 91 is higher than the melting point of other metal composite layers including the alloy layer of the metal layers 71 and 73 and the alloy layer of the metal layers 72 and 73. It is also preferable that the For example, the melting point of the alloy forming the alloy layer of the metal forming the metal layer 75 and the metal forming the metal layer 76 is the melting point of the alloy forming the alloy layer of the metal forming the metal layer 71 and the metal forming the metal layer 73. The melting point of the alloy is preferably higher than that of the alloy. The melting point of the alloy constituting the alloy layer of the metal constituting the metal layer 75 of the first metal layer 91 and the metal constituting the metal layer 76 is the melting point of the metal constituting the metal layer 72 and the metal constituting the metal layer 73. It is preferable that the melting point is higher than the melting point of the alloy constituting the alloy layer. In each of the above configurations, in the manufacturing process of the integrated optical device 10, when the metal layers 71, 72, 73 are melted or softened to join the subcarrier 20 and the substrate 40, the alloy layers of the metal layers 75, 76 are It is possible to prevent relative displacement between the LD 30 and the subcarrier 20 due to remelting. The metal composite layer may be a single alloy layer, a combination of a metal layer and an alloy layer, a combination of alloy layers with different compositions, or a multilayer structure different from the above combinations and including at least an alloy layer. .

第１金属層９１及び金属層７１，７２，７３の各融点の条件を前述のように考慮することによって、サブキャリア２０を介して接続されたＬＤ３０とＰＬＣ５０との位置精度が高く、信頼性の高い集積光学装置１０を提供できる。各金属層の界面あるいはその近傍に形成された合金層の融点は、金属層７５あるいは金属層７３の融点に依存する。例えば、金属層７５を金属層７６よりも厚く形成すること、あるいは金属層７３を金属層７１，７２よりも厚く形成することで、各金属層の界面あるいはその近傍に形成された合金層の融点を容易に制御できる。 By considering the melting point conditions of the first metal layer 91 and the metal layers 71, 72, and 73 as described above, the positional accuracy of the LD 30 and the PLC 50 connected via the subcarrier 20 is high, and the reliability is high. A highly integrated optical device 10 can be provided. The melting point of the alloy layer formed at or near the interface of each metal layer depends on the melting point of metal layer 75 or metal layer 73. For example, by forming the metal layer 75 thicker than the metal layer 76 or forming the metal layer 73 thicker than the metal layers 71 and 72, the melting point of the alloy layer formed at or near the interface of each metal layer can be can be easily controlled.

サブキャリア２０と基板４０とを接合するためにこれらの間に介在させる金属材料は、サブキャリア２０、基板４０、金属層７１の各材料に応じて適宜変更可能である。金属層や合金層の金属材料の厚みは、サブキャリア２０、基板４０、金属層７１の各材料に応じて適宜設定可能である。 The metal material interposed between the subcarrier 20 and the substrate 40 to bond them can be changed as appropriate depending on the materials of the subcarrier 20, the substrate 40, and the metal layer 71. The thickness of the metal material of the metal layer or the alloy layer can be set as appropriate depending on the materials of the subcarrier 20, the substrate 40, and the metal layer 71.

集積光学装置１０では、第１金属層９１は、２つの金属層７５，７６を有するが、例えば１つの金属層７５のみ、あるいは金属層７６のみを有してもよい。集積光学装置１０では、サブキャリア２０と基板４０とが、金属層７１，７２，７３及び反射防止膜８１を介して接続されているが、１つの金属層のみを介して接続されてもよい。 In the integrated optical device 10, the first metal layer 91 has two metal layers 75 and 76, but may have only one metal layer 75 or only one metal layer 76, for example. In the integrated optical device 10, the subcarrier 20 and the substrate 40 are connected through the metal layers 71, 72, 73 and the antireflection film 81, but they may be connected through only one metal layer.

集積光学装置１０では、サブキャリア２０の側面２２と基板４０の側面４２とが、ｙ方向の後方から前方に向かって金属層７１、金属層７２、金属層７３、反射防止膜８１の順に介して接続されている。しかしながら、サブキャリア２０の側面２２と基板４０の側面４２との間の構成は、金属層７１，７２，７３及び反射防止膜８１の積層構造に限られない。サブキャリア２０において基板４０に対向する下面と基板４０においてサブキャリア２０に対向する上面とが、金属層７１，７２，７３を介して接続されてもよい。この場合、金属層７５の融点は、金属層７３の融点よりも高いことが好ましい。前述の変形例の集積光学装置では、ＬＤ３０の出射面３１とサブキャリア２０の側面２２とが略同一面上に配されているので、集積光学装置１０と同様の作用効果を得ることができる。 In the integrated optical device 10, the side surface 22 of the subcarrier 20 and the side surface 42 of the substrate 40 are interposed between the metal layer 71, the metal layer 72, the metal layer 73, and the antireflection film 81 in this order from the back to the front in the y direction. It is connected. However, the structure between the side surface 22 of the subcarrier 20 and the side surface 42 of the substrate 40 is not limited to the laminated structure of the metal layers 71, 72, 73 and the antireflection film 81. The lower surface of subcarrier 20 facing substrate 40 and the upper surface of substrate 40 facing subcarrier 20 may be connected via metal layers 71, 72, and 73. In this case, the melting point of the metal layer 75 is preferably higher than the melting point of the metal layer 73. In the integrated optical device of the above-mentioned modification, the output surface 31 of the LD 30 and the side surface 22 of the subcarrier 20 are arranged on substantially the same plane, so that the same effects as the integrated optical device 10 can be obtained.

上述の変形例において、サブキャリア２０と基板４０とが、少なくとも金属層７１の金属と金属層７３との合金層、及び／又は金属層７２の金属と金属層７３との合金層を含む不図示の他の金属複合層を介して接続されてもよい。この場合も、上記変形例と同様、金属層７５の融点は、金属層７１の金属と金属層７３との合金層及び／又は金属層７２と金属層７３との合金層を含む他の金属複合層の融点よりも高いことが好ましい。 In the above modification, the subcarrier 20 and the substrate 40 include at least an alloy layer of the metal of the metal layer 71 and the metal layer 73, and/or an alloy layer of the metal of the metal layer 72 and the metal layer 73 (not shown). may be connected through other metal composite layers. In this case, as in the above modification, the melting point of the metal layer 75 is determined by the melting point of the metal layer 75, which is the same as that of other metal composites including an alloy layer of the metal of the metal layer 71 and the metal layer 73 and/or an alloy layer of the metal layer 72 and the metal layer 73. Preferably it is higher than the melting point of the layer.

上述の集積光学装置１０の用途は、ウェアラブルデバイスや小型プロジェクタ等に限定されない。しかしながら、本発明に係る集積光学装置が処理する光の波長は、赤、緑、青に限定されず、可視波長域に限定されない。本発明に係る集積光学装置が処理する光の波長域は、可視波長域から近赤外波長域にわたってもよく、光通信で用いられることを目的として近赤外波長域のみであってもよい。本発明に係る集積光学装置が処理する光の波長の数は、３つに限定されず、所望の数に設定可能である。本発明に係る集積光学装置が処理する光の波長に応じて、基板４０やＰＬＣ５０、各種金属層及び合金層の材料は適宜選択され得る。 The application of the above-described integrated optical device 10 is not limited to wearable devices, small projectors, and the like. However, the wavelengths of light processed by the integrated optical device according to the present invention are not limited to red, green, and blue, and are not limited to the visible wavelength range. The wavelength range of light processed by the integrated optical device according to the present invention may range from the visible wavelength range to the near-infrared wavelength range, or may be limited to the near-infrared wavelength range for the purpose of being used in optical communications. The number of wavelengths of light processed by the integrated optical device according to the present invention is not limited to three, but can be set to any desired number. Depending on the wavelength of light processed by the integrated optical device according to the present invention, materials for the substrate 40, PLC 50, various metal layers, and alloy layers can be selected as appropriate.

上述の集積光モジュール１００の構成は、図７から図１２を参照して説明した構成に限定されない。パッケージ１１０の収容部１０７には、集積光モジュール１００の用途、ＰＬＣ５０におけるコア５１の形状に合わせて、コリメートレンズ３１０以外の結像レンズ、ビームスプリッター、波長フィルタ、多機能光学フィルタ、受光器等の光学素子を自由に収容できる。前述の光学素子は、図１２に示すコリメート装置３００のようにパッケージ１１０の収容部１０７の外部に設置してもよい。集積光モジュール１００は、任意の光学処理装置に一体的に組み込まれていてもよい。 The configuration of the above-described integrated optical module 100 is not limited to the configuration described with reference to FIGS. 7 to 12. The accommodation section 107 of the package 110 may contain an imaging lens other than the collimating lens 310, a beam splitter, a wavelength filter, a multifunctional optical filter, a light receiver, etc., depending on the purpose of the integrated optical module 100 and the shape of the core 51 in the PLC 50. Optical elements can be freely accommodated. The above-mentioned optical element may be installed outside the housing section 107 of the package 110 like the collimating device 300 shown in FIG. 12. Integrated optical module 100 may be integrally incorporated into any optical processing device.

１０ 集積光学装置
２０ サブキャリア（基台）
２０－１ サブキャリア（基台）
２０－２ サブキャリア（基台）
２０－３ サブキャリア（基台）
２１ 上面
２１－１ 上面
２１－２ 上面
２１－３ 上面
２２ 側面
２２－１ 側面
２２－２ 側面
２２－３ 側面
３０ ＬＤ（光半導体素子）
３０－１ ＬＤ（光半導体素子）
３０－２ ＬＤ（光半導体素子）
３０－３ ＬＤ（光半導体素子）
３１ 出射面
３１－１ 出射面
３１－２ 出射面
３１－３ 出射面
４０ 基板
４１ 上面（表面）
４２ 側面
５０ ＰＬＣ（光導波路）
５１ コア
５１－１ コア
５１－２ コア
５１－３ コア
６１ 入射面
６１－１ 入射面
６１－２ 入射面
６１－３ 入射面
６４ 出射面
７１ 金属層
７１－１ 金属層
７１－２ 金属層
７１－３ 金属層
７２ 金属層
７２－１ 金属層
７２－２ 金属層
７２－３ 金属層
７３ 金属層
７３－１ 金属層
７３－２ 金属層
７３－３ 金属層
９１ 第１金属層
９２ 第２金属層
９３ 第３金属層（金属層）
９３－１ 第３金属層
９３－２ 第３金属層
９３－３ 第３金属層
９６ 第２樹脂層
９８ 樹脂
９９ 第１樹脂層
１００ 集積光モジュール
１０１ 隙間空間 10 Integrated optical device 20 Subcarrier (base)
20-1 Subcarrier (base)
20-2 Subcarrier (base)
20-3 Subcarrier (base)
21 Top surface 21-1 Top surface 21-2 Top surface 21-3 Top surface 22 Side surface 22-1 Side surface 22-2 Side surface 22-3 Side surface 30 LD (optical semiconductor element)
30-1 LD (optical semiconductor device)
30-2 LD (optical semiconductor device)
30-3 LD (optical semiconductor device)
31 Output surface 31-1 Output surface 31-2 Output surface 31-3 Output surface 40 Substrate 41 Top surface (front surface)
42 Side 50 PLC (optical waveguide)
51 Core 51-1 Core 51-2 Core 51-3 Core 61 Incident surface 61-1 Incident surface 61-2 Incident surface 61-3 Incident surface 64 Output surface 71 Metal layer 71-1 Metal layer 71-2 Metal layer 71- 3 Metal layer 72 Metal layer 72-1 Metal layer 72-2 Metal layer 72-3 Metal layer 73 Metal layer 73-1 Metal layer 73-2 Metal layer 73-3 Metal layer 91 First metal layer 92 Second metal layer 93 Third metal layer (metal layer)
93-1 Third metal layer 93-2 Third metal layer 93-3 Third metal layer 96 Second resin layer 98 Resin 99 First resin layer 100 Integrated optical module 101 Gap space

Claims (7)

側面視矩形の３つの基台と、
前記３つの基台に搭載され、赤色光、緑色光及び青色光を発する３つの光半導体素子と、
基板と、
前記基板に設けられ、前記３つの光半導体素子から出射される光を入射可能に配置された光導波路と、
を備え、
前記３つの光半導体素子が並列して配置され且つ前記光導波路と光接合しており、
前記３つの基台のうちの一の基台が、金属層を介して前記基板の側面に接続されており、
前記３つの基台のうちの他の基台が、前記金属層とは異なる融点を有する他の金属層を介して前記基板の前記側面に接続されており、
前記３つの基台のうちの中央に位置する基台を前記基板に固定する金属層の融点が、前記３つの基台のうちの両側に位置する２つの基台を前記基板に固定する２つの金属層の融点よりも高い、集積光学装置。 Three bases that are rectangular in side view ,
three optical semiconductor elements mounted on the three bases and emitting red light, green light, and blue light ;
A substrate and
an optical waveguide provided on the substrate and arranged to allow light emitted from the three optical semiconductor elements to enter;
Equipped with
The three optical semiconductor elements are arranged in parallel and optically connected to the optical waveguide,
One of the three bases is connected to a side surface of the substrate via a metal layer,
Another base among the three bases is connected to the side surface of the substrate via another metal layer having a melting point different from that of the metal layer,
The melting point of the metal layer that fixes the base located in the center of the three bases to the substrate is the same as that of the metal layer that fixes the two bases located on both sides of the three bases to the substrate. Integrated optical device, higher than the melting point of the metal layer . 前記基台と前記光半導体素子とは、第１金属層を介して接続されている、
請求項１に記載の集積光学装置。 The base and the optical semiconductor element are connected via a first metal layer,
An integrated optical device according to claim 1. 前記基台と前記光半導体素子とは、第１樹脂層を介して接続されている、
請求項１に記載の集積光学装置。 The base and the optical semiconductor element are connected via a first resin layer,
An integrated optical device according to claim 1. 前記光半導体素子から前記光が出射される出射面と前記光導波路において前記光が入射する入射面との間に隙間空間が形成され、
前記光は前記出射面から出射され、前記隙間空間を伝搬し、前記入射面から前記光導波路のコアに入射するように構成されている、
請求項１から３の何れか一項に記載の集積光学装置。 A gap space is formed between an output surface through which the light is output from the optical semiconductor element and an input surface through which the light enters the optical waveguide,
The light is configured to be emitted from the output surface, propagate through the gap space, and enter the core of the optical waveguide from the input surface.
An integrated optical device according to any one of claims 1 to 3 . 前記光半導体素子から前記光が出射される出射面と前記光導波路において前記光が入射する入射面との間に樹脂が設けられ、
前記光は前記出射面から出射され、前記樹脂を伝搬し、前記入射面から前記光導波路のコアに入射するように構成されている、
請求項１から３の何れか一項に記載の集積光学装置。 A resin is provided between an output surface through which the light is output from the optical semiconductor element and an input surface through which the light enters the optical waveguide,
The light is configured to be emitted from the output surface, propagate through the resin, and enter the core of the optical waveguide from the input surface.
An integrated optical device according to any one of claims 1 to 3 . 請求項１から５の何れか一項に記載の集積光学装置がパッケージに収容され、
前記集積光学装置は、第２金属層及び第２樹脂層の何れかを介して前記パッケージ内で固定されている、
集積光モジュール。 The integrated optical device according to any one of claims 1 to 5 is housed in a package,
the integrated optical device is fixed within the package via either a second metal layer or a second resin layer;
Integrated optical module. 側面視矩形の３つの基台と、前記３つの基台上に設けられた３つの光半導体素子と、基板と、前記基板上に設けられ、前記３つの光半導体素子から出射される光を入射可能に配置された光導波路とを備える集積光学装置の製造方法であって、
前記３つの基台のうちの中央に位置する一の基台を、金属層を介して前記基板の側面に接続し、
前記３つの基台のうちの両側に位置する他の基台を、前記金属層よりも低い融点を有する他の金属層を介して前記基板の前記側面に接続する、集積光学装置の製造方法。 three bases that are rectangular in side view ; three optical semiconductor elements provided on the three bases; a substrate; and radiation emitted from the three optical semiconductor elements provided on the substrate. A method for manufacturing an integrated optical device comprising: an optical waveguide arranged to allow light to enter the integrated optical device;
one base located in the center of the three bases is connected to a side surface of the substrate via a metal layer,
A method for manufacturing an integrated optical device , wherein other bases located on both sides of the three bases are connected to the side surface of the substrate via another metal layer having a lower melting point than the metal layer. .
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