JPH09113767A - 光伝送構造を整合するための電子部品 - Google Patents
光伝送構造を整合するための電子部品Info
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- JPH09113767A JPH09113767A JP8272981A JP27298196A JPH09113767A JP H09113767 A JPH09113767 A JP H09113767A JP 8272981 A JP8272981 A JP 8272981A JP 27298196 A JP27298196 A JP 27298196A JP H09113767 A JPH09113767 A JP H09113767A
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-
- H—ELECTRICITY
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型で費用効率が高い光伝送構造を整合する
ための電子部品を提供する。 【解決手段】 光ファイバまたは導波路のような光伝送
構造（１９）を整合するための電子部品（１０）は、少
なくとも１つの半導体素子（１２）を収容あるいは支持
する半導体基板（１１）を含む。半導体素子（１２）に
電気的絶縁と機械的保護とを与えるために、パシベーシ
ョン層（２５）を半導体基板（１１）上に配する。パシ
ベーション層（２５）上および半導体素子（１２）上
に、光伝送構造（１９）のための少なくとも１つの整合
構造（１４）を設ける。この整合構造（１４）は、フリ
ップ・チップ・バンプ・プロセスの間に同時に製造され
るので、余分な処理工程の必要がなく、整合機能を追加
することができる。
ための電子部品を提供する。 【解決手段】 光ファイバまたは導波路のような光伝送
構造（１９）を整合するための電子部品（１０）は、少
なくとも１つの半導体素子（１２）を収容あるいは支持
する半導体基板（１１）を含む。半導体素子（１２）に
電気的絶縁と機械的保護とを与えるために、パシベーシ
ョン層（２５）を半導体基板（１１）上に配する。パシ
ベーション層（２５）上および半導体素子（１２）上
に、光伝送構造（１９）のための少なくとも１つの整合
構造（１４）を設ける。この整合構造（１４）は、フリ
ップ・チップ・バンプ・プロセスの間に同時に製造され
るので、余分な処理工程の必要がなく、整合機能を追加
することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に電子およ
び光学素子に関し、更に特定すれば、光伝送構造(light
transmitting structure)を整合するための電子部品に
関するものである。
び光学素子に関し、更に特定すれば、光伝送構造(light
transmitting structure)を整合するための電子部品に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバや導波路のような光伝送構造
は、チップ−チップ間、基板−チップ間、基板−基板
間、そして更にコンピュータ−コンピュータ間の高速通
信を向上させるために用いられている。例えば、垂直空
胴表面放出レーザ（ＶＣＳＥＬ:vertical cavity surfa
ce emitting laser)のような光学素子は光信号を発生す
ることができ、発生された光信号は光伝送構造によって
伝送される。適当な光転送効率を確保するためには、光
学素子と光伝送構造との結合は、互いに正確に整合し合
わなければならない。かかる正確な整合を達成する既存
の構造および方法は、高価であったり、製造不可能であ
ったり、あるいは利用可能な空間の非効率的な使用のた
めに不必要に大きな素子を生産するものであった。
は、チップ−チップ間、基板−チップ間、基板−基板
間、そして更にコンピュータ−コンピュータ間の高速通
信を向上させるために用いられている。例えば、垂直空
胴表面放出レーザ（ＶＣＳＥＬ:vertical cavity surfa
ce emitting laser)のような光学素子は光信号を発生す
ることができ、発生された光信号は光伝送構造によって
伝送される。適当な光転送効率を確保するためには、光
学素子と光伝送構造との結合は、互いに正確に整合し合
わなければならない。かかる正確な整合を達成する既存
の構造および方法は、高価であったり、製造不可能であ
ったり、あるいは利用可能な空間の非効率的な使用のた
めに不必要に大きな素子を生産するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、正確な
整合は、コストがかからず、しかも達成も難しくないも
のが好ましい。その上、素子の集積化によってより小型
で簡潔な(compact) システムを生産する絶え間ない努力
をもってすれば、光学素子、導波路および光ファイバの
実際のまたは物理的整合機構も、同様に小型でしかも簡
潔にできる筈である。
整合は、コストがかからず、しかも達成も難しくないも
のが好ましい。その上、素子の集積化によってより小型
で簡潔な(compact) システムを生産する絶え間ない努力
をもってすれば、光学素子、導波路および光ファイバの
実際のまたは物理的整合機構も、同様に小型でしかも簡
潔にできる筈である。
【０００４】したがって、使用が簡単で、製造可能であ
り、しかも費用効率が高い、光伝送構造を整合するため
の電子部品が必要とされている。
り、しかも費用効率が高い、光伝送構造を整合するため
の電子部品が必要とされている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】例えば、光ファイバや導
波路のような光伝送構造を整合するための電子部品は、
少なくとも１つの半導体素子を収容するあるいは支持す
る半導体基板を使用する。半導体基板内の半導体素子ま
たは素子群に電気的絶縁および機械的保護を与えるため
に、半導体基板上にパシベーション層を配することがで
きる。このパシベーション層上に、光伝送構造を正確に
位置付けるための少なくとも１つの整合構造を設ける。
本発明のこの概略実施例では、電子素子の最終サイズ
は、従来技術と比較して、小型化されている。その理由
は、光ファイバを整合するために用いられている従来の
半導体基板では、電子または光学半導体素子が収容ある
いは支持されることがないからである。
波路のような光伝送構造を整合するための電子部品は、
少なくとも１つの半導体素子を収容するあるいは支持す
る半導体基板を使用する。半導体基板内の半導体素子ま
たは素子群に電気的絶縁および機械的保護を与えるため
に、半導体基板上にパシベーション層を配することがで
きる。このパシベーション層上に、光伝送構造を正確に
位置付けるための少なくとも１つの整合構造を設ける。
本発明のこの概略実施例では、電子素子の最終サイズ
は、従来技術と比較して、小型化されている。その理由
は、光ファイバを整合するために用いられている従来の
半導体基板では、電子または光学半導体素子が収容ある
いは支持されることがないからである。
【０００６】本発明の具体的な実施例では、半導体基板
内の半導体素子は、光または光学信号を発生する光学素
子であり、整合構造は、光学素子の光放出部上に配置さ
れたコレット(collet)である。コレットを用いて安価に
しかし正確に、光ファイバを光学素子に整合する。
内の半導体素子は、光または光学信号を発生する光学素
子であり、整合構造は、光学素子の光放出部上に配置さ
れたコレット(collet)である。コレットを用いて安価に
しかし正確に、光ファイバを光学素子に整合する。
【０００７】別の実施例では、整合構造として、少なく
とも２つのほぼ平行な構造を用いる。光ファイバは、こ
れら２つのほぼ平行な構造の間に配置され、平行な構造
が自動的に光ファイバを整合する。この実施例では、下
地の半導体基板の半導体素子に、光ファイバを直接接続
する必要はない。
とも２つのほぼ平行な構造を用いる。光ファイバは、こ
れら２つのほぼ平行な構造の間に配置され、平行な構造
が自動的に光ファイバを整合する。この実施例では、下
地の半導体基板の半導体素子に、光ファイバを直接接続
する必要はない。
【０００８】本発明の他の実施例は、高価な整合機器ま
たは工具を必要とせずに、光学素子および導波路の結合
を可能にする。この実施例では、整合構造は、従来のフ
リップ・チップ・バンプと同時に、そして同様の材料で
製造することができる。
たは工具を必要とせずに、光学素子および導波路の結合
を可能にする。この実施例では、整合構造は、従来のフ
リップ・チップ・バンプと同時に、そして同様の材料で
製造することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら詳細に説
明する。図１は、本発明による、光ファイバを整合する
ための電子部品の部分断面図を示す。電子部品１０は、
半導体基板１１を含み、この基板１１は少なくとも１つ
の半導体素子１２を収容あるいは支持する。半導体基板
１１は、シリコン、砒化ガリウム、炭化シリコンまたは
燐化インディウムを含むがこれらには限定されない、半
導体物質で構成されている。具体的には、半導体素子１
２は、米国特許第5,351,257 号に記載されているよう
な、垂直空胴表面放出レーザ（ＶＣＳＥＬ）のような光
学素子または光放出素子であることが好ましい。この特
許の内容は、本願でも使用可能である。半導体素子、即
ち、垂直空胴表面放出レーザ１２は領域、即ち、部分１
３を有し、この部分から半導体基板１１および部分１３
から離れる方向に光を光信号として放射する。あるい
は、半導体素子１２は、例えば、フォトダイオードのよ
うな、光検出素子とすることもできる。
明する。図１は、本発明による、光ファイバを整合する
ための電子部品の部分断面図を示す。電子部品１０は、
半導体基板１１を含み、この基板１１は少なくとも１つ
の半導体素子１２を収容あるいは支持する。半導体基板
１１は、シリコン、砒化ガリウム、炭化シリコンまたは
燐化インディウムを含むがこれらには限定されない、半
導体物質で構成されている。具体的には、半導体素子１
２は、米国特許第5,351,257 号に記載されているよう
な、垂直空胴表面放出レーザ（ＶＣＳＥＬ）のような光
学素子または光放出素子であることが好ましい。この特
許の内容は、本願でも使用可能である。半導体素子、即
ち、垂直空胴表面放出レーザ１２は領域、即ち、部分１
３を有し、この部分から半導体基板１１および部分１３
から離れる方向に光を光信号として放射する。あるい
は、半導体素子１２は、例えば、フォトダイオードのよ
うな、光検出素子とすることもできる。
【００１０】半導体素子、即ち、発光素子１２を製造し
た後、パシベーション層２５を設けるが、好ましくは、
半導体基板１１および半導体素子１２上にパシベーショ
ン層２５を堆積する。パシベーション層２５は、窒化シ
リコン、酸窒化シリコン、またはポリイミドを含むがこ
れらには限定されない、従来のパシベーション物質から
成る。パシベーション層２５に開口２３をエッチング
し、半導体素子１２の部分１３上で整合し、これを露出
させる。半導体素子１２の部分１３から放射する光信号
は、開口２３があるために、パシベーション層２５によ
って半導体素子１２内に取り込まれず、光信号は半導体
基板１１から遠ざかるように放射することができる。
た後、パシベーション層２５を設けるが、好ましくは、
半導体基板１１および半導体素子１２上にパシベーショ
ン層２５を堆積する。パシベーション層２５は、窒化シ
リコン、酸窒化シリコン、またはポリイミドを含むがこ
れらには限定されない、従来のパシベーション物質から
成る。パシベーション層２５に開口２３をエッチング
し、半導体素子１２の部分１３上で整合し、これを露出
させる。半導体素子１２の部分１３から放射する光信号
は、開口２３があるために、パシベーション層２５によ
って半導体素子１２内に取り込まれず、光信号は半導体
基板１１から遠ざかるように放射することができる。
【００１１】次に、半導体素子１２、半導体基板１１、
およびパシベーション層２５上に、整合構造１４を形成
する。本発明のこの実施例では、整合構造１４は、コレ
ット形状を有し、光ファイバ即ち光伝送構造１９の一端
部２２を、半導体素子１２の部分１３に整合する。整合
構造即ちコレット１４は、パシベーション層２５の一部
を露出させ、パシベーション層２５の開口２３上で整合
する、即ち、開口２３を露出させる開口２４を有する。
開口２４は、半導体素子１２の部分１３上でも整合され
る。即ち、この部分１３を露出させる。コレット１４の
開口２４は、部分１５によって形成される直径１８と、
コレット１４の部分１６によって形成される直径１７と
を有する。図１に描かれているように、直径１７は直径
１８よりも大きい。コレット１４は、鋭角の円筒状(rig
ht angle cirular cylinder)であることが好ましいが、
他の様々な形状とすることもできる。例えば、パシベー
ション層２５の開口２３付近では狭く、開口２３から離
れるに連れて広がるテーパ構造とすることもできる。
およびパシベーション層２５上に、整合構造１４を形成
する。本発明のこの実施例では、整合構造１４は、コレ
ット形状を有し、光ファイバ即ち光伝送構造１９の一端
部２２を、半導体素子１２の部分１３に整合する。整合
構造即ちコレット１４は、パシベーション層２５の一部
を露出させ、パシベーション層２５の開口２３上で整合
する、即ち、開口２３を露出させる開口２４を有する。
開口２４は、半導体素子１２の部分１３上でも整合され
る。即ち、この部分１３を露出させる。コレット１４の
開口２４は、部分１５によって形成される直径１８と、
コレット１４の部分１６によって形成される直径１７と
を有する。図１に描かれているように、直径１７は直径
１８よりも大きい。コレット１４は、鋭角の円筒状(rig
ht angle cirular cylinder)であることが好ましいが、
他の様々な形状とすることもできる。例えば、パシベー
ション層２５の開口２３付近では狭く、開口２３から離
れるに連れて広がるテーパ構造とすることもできる。
【００１２】パシベーション層２５上にコレット１４を
作成するために、めっき技法を用いることができる。好
適実施例では、コレット１４は、フリップ・チップ・バ
ンプ・プロセスにおいて用いられるような、めっき技法
を用いて作成される。本好適実施例では、光ファイバ整
合という付加的な機能を設けるために、処理工程の追加
を必要としない。パシベーション層２５上にシード層
（図示せず）をスパッタすることができ、更に、シード
層上にパターニングされた第１フォトレジスト層（図示
せず）を配し、開口２４の直径１８を維持しつつ、部分
１５を所望の高さまでめっきすることができる。次に、
部分１５の領域全体にわたって、パターニングされた第
２フォトレジスト層（図示せず）を配し、更にめっきプ
ロセスを継続し、開口２４の直径１７を維持しつつ、部
分１６を形成することができる。
作成するために、めっき技法を用いることができる。好
適実施例では、コレット１４は、フリップ・チップ・バ
ンプ・プロセスにおいて用いられるような、めっき技法
を用いて作成される。本好適実施例では、光ファイバ整
合という付加的な機能を設けるために、処理工程の追加
を必要としない。パシベーション層２５上にシード層
（図示せず）をスパッタすることができ、更に、シード
層上にパターニングされた第１フォトレジスト層（図示
せず）を配し、開口２４の直径１８を維持しつつ、部分
１５を所望の高さまでめっきすることができる。次に、
部分１５の領域全体にわたって、パターニングされた第
２フォトレジスト層（図示せず）を配し、更にめっきプ
ロセスを継続し、開口２４の直径１７を維持しつつ、部
分１６を形成することができる。
【００１３】コレット１４の剛性および構造的一体性(s
tructural integrity)を向上させるために、付加層（図
示せず）を部分１５，１６上にめっきすることができ
る。このように、部分１５，１６は、例えば、金や銅の
ようなフリップ・チップ・バンプめっきプロセスにおい
て従来より用いられている、軟質の材料で構成すること
ができる。付加層は、ローディウム、タングステン、イ
リディウム、またはコレット１４の部分１５，１６上に
堅牢な保護層を設けることができる他の物質で構成する
ことが好ましい。
tructural integrity)を向上させるために、付加層（図
示せず）を部分１５，１６上にめっきすることができ
る。このように、部分１５，１６は、例えば、金や銅の
ようなフリップ・チップ・バンプめっきプロセスにおい
て従来より用いられている、軟質の材料で構成すること
ができる。付加層は、ローディウム、タングステン、イ
リディウム、またはコレット１４の部分１５，１６上に
堅牢な保護層を設けることができる他の物質で構成する
ことが好ましい。
【００１４】コレット１４の形成後、光ファイバ１９の
端部２２を、コレット１４によってまたはこれに隣接し
て位置付け、コレット１４の開口２４に挿入する。開口
２４は、光ファイバ１９を半導体素子１２により正確に
整合するために、円形であることが好ましい。光ファイ
バ１９をコレット１４内で機械的に接着し、永久的な接
続とする。光ファイバ１９は、半導体素子１２の部分１
３から放出される光または光信号を導通させる。
端部２２を、コレット１４によってまたはこれに隣接し
て位置付け、コレット１４の開口２４に挿入する。開口
２４は、光ファイバ１９を半導体素子１２により正確に
整合するために、円形であることが好ましい。光ファイ
バ１９をコレット１４内で機械的に接着し、永久的な接
続とする。光ファイバ１９は、半導体素子１２の部分１
３から放出される光または光信号を導通させる。
【００１５】直径１７，１８の好適な寸法は、光ファイ
バ１９のサイズによって異なる。具体的には、光ファイ
バは直径２０，２１を有する。伝送された光信号は直径
２１を通過し、直径２０，２１間の差は、光ファイバ１
９の壁部即ちクラッディング層の厚さを表わす。コレッ
ト１４の直径１７は、光ファイバ１９の直径２０以上で
あり、コレット１４の直径１８は、光ファイバ１９の直
径２１以下である。このように、光ファイバ１９の端部
２２は、コレット１４の開口２４内に配置即ち挿入され
たとき、端部２２はコレット１４の部分１５の高さだ
け、半導体素子１２の部分１３からずれることになる。
端部２２と部分１３との間のずれは、半導体素子１２か
ら光ファイバ１９への光転送効率を最大に高め、半導体
素子１２への機械的な損傷を防止するために望ましいも
のである。
バ１９のサイズによって異なる。具体的には、光ファイ
バは直径２０，２１を有する。伝送された光信号は直径
２１を通過し、直径２０，２１間の差は、光ファイバ１
９の壁部即ちクラッディング層の厚さを表わす。コレッ
ト１４の直径１７は、光ファイバ１９の直径２０以上で
あり、コレット１４の直径１８は、光ファイバ１９の直
径２１以下である。このように、光ファイバ１９の端部
２２は、コレット１４の開口２４内に配置即ち挿入され
たとき、端部２２はコレット１４の部分１５の高さだ
け、半導体素子１２の部分１３からずれることになる。
端部２２と部分１３との間のずれは、半導体素子１２か
ら光ファイバ１９への光転送効率を最大に高め、半導体
素子１２への機械的な損傷を防止するために望ましいも
のである。
【００１６】コレット１４の部分１５の好適な高さは、
開口２３のサイズおよび光ファイバ１９の直径２１のサ
イズによって異なる。単一モード光伝送では、開口２３
と光ファイバ１９との間に、８度の散乱半角(scatterin
g half angle) を維持することが好ましい。一例として
のみ述べると、光ファイバ１９の直径２１が約１２５ミ
クロンであり、開口２３の幅が約１０ミクロンであると
すると、コレット１４の部分１５の高さは約１０ミクロ
ンとすることができる。
開口２３のサイズおよび光ファイバ１９の直径２１のサ
イズによって異なる。単一モード光伝送では、開口２３
と光ファイバ１９との間に、８度の散乱半角(scatterin
g half angle) を維持することが好ましい。一例として
のみ述べると、光ファイバ１９の直径２１が約１２５ミ
クロンであり、開口２３の幅が約１０ミクロンであると
すると、コレット１４の部分１５の高さは約１０ミクロ
ンとすることができる。
【００１７】光を発生する半導体素子は、大量の熱を生
成する可能性があり、半導体素子の信頼性を高めるため
には、この熱を効率的に散逸させる必要がある。図１に
は示していないが、コレット１４がパシベーション層２
５の大部分を覆うことによって、半導体素子１２からの
熱を散逸させるのを補助することができる。しかしなが
ら、そのサイズとは無関係に、コレット１４は、整合構
造およびヒート・シンク(heat sink) ２６の双方として
機能することができる。
成する可能性があり、半導体素子の信頼性を高めるため
には、この熱を効率的に散逸させる必要がある。図１に
は示していないが、コレット１４がパシベーション層２
５の大部分を覆うことによって、半導体素子１２からの
熱を散逸させるのを補助することができる。しかしなが
ら、そのサイズとは無関係に、コレット１４は、整合構
造およびヒート・シンク(heat sink) ２６の双方として
機能することができる。
【００１８】したがって、図１に示すように、正確にし
かも容易に光ファイバ１９を半導体素子１２に整合する
電子部品１０として具現化した、低価格構造が提供され
る。半導体素子１２は、複数の光放出領域と、対応する
複数のコレットを収容可能であることは理解されよう。
同様に、半導体基板１１は、複数の半導体素子を収容す
ることができる。図１に具現化した本発明の更に別の変
形は、コレット１４の形状を矩形溝(rectangular troug
h)に変更することにより、複数の光ファイバを同時に半
導体基板１１に結合可能とする。
かも容易に光ファイバ１９を半導体素子１２に整合する
電子部品１０として具現化した、低価格構造が提供され
る。半導体素子１２は、複数の光放出領域と、対応する
複数のコレットを収容可能であることは理解されよう。
同様に、半導体基板１１は、複数の半導体素子を収容す
ることができる。図１に具現化した本発明の更に別の変
形は、コレット１４の形状を矩形溝(rectangular troug
h)に変更することにより、複数の光ファイバを同時に半
導体基板１１に結合可能とする。
【００１９】続いて図２を参照すると、本発明による光
ファイバを整合するための電子部品の部分断面図によっ
て、本発明の別の実施例が表わされている。電子部品３
０は、半導体素子３２，３３を収容あるいは支持する半
導体基板３１を含む。半導体基板３１は、シリコン、砒
化ガリウム、炭化シリコン、または燐化インディウムを
含むがこれらには限定されない、半導体物質で構成され
る。半導体基板３１は、図２に描いた２つの半導体素子
よりも、少数または多数の半導体素子でも収容あるいは
支持可能であることは理解されよう。半導体基板３１上
の半導体素子３２，３３は、従来の半導体製造プロセス
を用いて製造されたものである。
ファイバを整合するための電子部品の部分断面図によっ
て、本発明の別の実施例が表わされている。電子部品３
０は、半導体素子３２，３３を収容あるいは支持する半
導体基板３１を含む。半導体基板３１は、シリコン、砒
化ガリウム、炭化シリコン、または燐化インディウムを
含むがこれらには限定されない、半導体物質で構成され
る。半導体基板３１は、図２に描いた２つの半導体素子
よりも、少数または多数の半導体素子でも収容あるいは
支持可能であることは理解されよう。半導体基板３１上
の半導体素子３２，３３は、従来の半導体製造プロセス
を用いて製造されたものである。
【００２０】相互接続構造３５，３６が、半導体素子３
２に電気的に結合されている。相互接続構造３５，３６
は相互接続部上の単一層を示すが、相互接続構造３５，
３６は、マルチレベル相互接続構造も同様に表わすこと
ができることは理解されよう。半導体基板３１および半
導体素子３２，３３上にパシベーション層３４を配す
る。パシベーション層３４は、図１のパシベーション層
２５と同様の目的のために機能し、同様の組成を有する
ことができる。
２に電気的に結合されている。相互接続構造３５，３６
は相互接続部上の単一層を示すが、相互接続構造３５，
３６は、マルチレベル相互接続構造も同様に表わすこと
ができることは理解されよう。半導体基板３１および半
導体素子３２，３３上にパシベーション層３４を配す
る。パシベーション層３４は、図１のパシベーション層
２５と同様の目的のために機能し、同様の組成を有する
ことができる。
【００２１】図２のパシベーション層３４、半導体基板
３１、および半導体素子３２，３３上に、整合構造３７
を設け、光伝送構造即ち光ファイバ４５，４６を整合す
る。整合構造３７は、構造３８，３９，４０，４１から
成る。これらは、めっき技法を用いて作成することがで
きる。好適実施例では、整合構造３７は、フリップ・チ
ップ・バンプ・プロセスにおいて用いられるような、め
っき技術を用いて作成される。本好適実施例では、光フ
ァイバの整合という付加的な機能を設けるために、処理
工程の追加を必要としない。
３１、および半導体素子３２，３３上に、整合構造３７
を設け、光伝送構造即ち光ファイバ４５，４６を整合す
る。整合構造３７は、構造３８，３９，４０，４１から
成る。これらは、めっき技法を用いて作成することがで
きる。好適実施例では、整合構造３７は、フリップ・チ
ップ・バンプ・プロセスにおいて用いられるような、め
っき技術を用いて作成される。本好適実施例では、光フ
ァイバの整合という付加的な機能を設けるために、処理
工程の追加を必要としない。
【００２２】整合構造３７の剛性および構造的一体性を
向上させるために、付加層（図示せず）を構造３８，３
９，４０，４１上にめっきすることができる。したがっ
て、構造３８，３９，４０，４１は、例えば、金や銅を
含みこれらには限定されない、フリップ・チップ・バン
プめっきプロセスにおいて従来より用いられている、軟
質の材料で構成することができる。付加層を用いる場
合、ローディウム、タングステン、イリディウム、また
は整合構造３７上に堅牢な保護層を設けることができる
他の物質で構成することが好ましい。
向上させるために、付加層（図示せず）を構造３８，３
９，４０，４１上にめっきすることができる。したがっ
て、構造３８，３９，４０，４１は、例えば、金や銅を
含みこれらには限定されない、フリップ・チップ・バン
プめっきプロセスにおいて従来より用いられている、軟
質の材料で構成することができる。付加層を用いる場
合、ローディウム、タングステン、イリディウム、また
は整合構造３７上に堅牢な保護層を設けることができる
他の物質で構成することが好ましい。
【００２３】整合構造３７は、２つの構造３８，３９間
に位置付けられた開口４２を有し、２つの構造３９，４
０間に位置付けられた開口４３を有し、更に構造４０，
４１間に位置付けられた開口４４を有する。開口４２，
４３，４４は、パシベーション層３４の一部分を露出さ
せる。光ファイバ４５は、開口４３内に配置あるいは位
置付けられ、構造３９，４０によってまたはこれらに隣
接して配置され、一方光ファイバ４６は開口４４内に配
置あるいは位置付けられ、構造４０，４１に隣接する。
図２には描かれていないが、電子部品３０の開口４２に
は、更に別の光ファイバを配置することも可能である。
に位置付けられた開口４２を有し、２つの構造３９，４
０間に位置付けられた開口４３を有し、更に構造４０，
４１間に位置付けられた開口４４を有する。開口４２，
４３，４４は、パシベーション層３４の一部分を露出さ
せる。光ファイバ４５は、開口４３内に配置あるいは位
置付けられ、構造３９，４０によってまたはこれらに隣
接して配置され、一方光ファイバ４６は開口４４内に配
置あるいは位置付けられ、構造４０，４１に隣接する。
図２には描かれていないが、電子部品３０の開口４２に
は、更に別の光ファイバを配置することも可能である。
【００２４】図２に示すように、構造３８，３９，４
０，４１は、互いにほぼ平行であり、光ファイバ４５，
４６の正確な整合が得られる。ほぼ平行ではあるが、構
造３８，３９，４０，４１は図２に示すような直線状で
ある必要はなく、整合構造３７の所望形状に応じて、湾
曲させることも可能である。開口４２，４３，４４のサ
イズは、整合すべき光ファイバのサイズによって異な
る。光ファイバの直径が大きい程、大きなサイズの開口
が必要となる。
０，４１は、互いにほぼ平行であり、光ファイバ４５，
４６の正確な整合が得られる。ほぼ平行ではあるが、構
造３８，３９，４０，４１は図２に示すような直線状で
ある必要はなく、整合構造３７の所望形状に応じて、湾
曲させることも可能である。開口４２，４３，４４のサ
イズは、整合すべき光ファイバのサイズによって異な
る。光ファイバの直径が大きい程、大きなサイズの開口
が必要となる。
【００２５】光ファイバ４５，４６を適当に支持するた
めに、構造３８，３９，４０，４１の好適な高さは、少
なくとも光ファイバ４５，４６の直径の１／３である。
同様の理由で、構造３８，３９，４０，４１の好適な幅
は、光ファイバ４５，４６の直径の少なくとも１／５で
ある。
めに、構造３８，３９，４０，４１の好適な高さは、少
なくとも光ファイバ４５，４６の直径の１／３である。
同様の理由で、構造３８，３９，４０，４１の好適な幅
は、光ファイバ４５，４６の直径の少なくとも１／５で
ある。
【００２６】光ファイバ４５，４６は、それぞれ開口４
３，４４内で機械的に接着することにより、電子部品３
０に永久的に接続することができる。あるいは、過剰め
っき構造(overplating structure) ３９，４０，４１に
よって、光ファイバ４５，４６を開口４３，４４内に固
定することもできる。言い換えれば、光ファイバ４５，
４６を位置付けた後、付加的なめっきプロセスを用い
て、光ファイバ４５，４６を電子部品３０に取り付け、
光ファイバ４５，４６をそれぞれ開口４３，４４内に密
閉することができる。
３，４４内で機械的に接着することにより、電子部品３
０に永久的に接続することができる。あるいは、過剰め
っき構造(overplating structure) ３９，４０，４１に
よって、光ファイバ４５，４６を開口４３，４４内に固
定することもできる。言い換えれば、光ファイバ４５，
４６を位置付けた後、付加的なめっきプロセスを用い
て、光ファイバ４５，４６を電子部品３０に取り付け、
光ファイバ４５，４６をそれぞれ開口４３，４４内に密
閉することができる。
【００２７】更に図２に描かれているように、構造３８
を相互接続構造３５に電気的に結合し、一方構造３９を
相互接続構造３６に電気的に結合する。このように、構
造３８，３９は、半導体素子３２への電気的接触を与え
ることができる。更に、整合構造３７はフリップ・チッ
プ・バンプ・プロセスの間に製造することができるの
で、構造３８もフリップ・チップ・バンプまたは電気接
点３８と呼ぶことができ、構造３９も電気接点３９と呼
ぶことができる。上に位置する整合構造は、構造３８，
３９によって示されるように、それぞれ下に位置する相
互接続構造よりも、狭くすることも広くすることも可能
である。
を相互接続構造３５に電気的に結合し、一方構造３９を
相互接続構造３６に電気的に結合する。このように、構
造３８，３９は、半導体素子３２への電気的接触を与え
ることができる。更に、整合構造３７はフリップ・チッ
プ・バンプ・プロセスの間に製造することができるの
で、構造３８もフリップ・チップ・バンプまたは電気接
点３８と呼ぶことができ、構造３９も電気接点３９と呼
ぶことができる。上に位置する整合構造は、構造３８，
３９によって示されるように、それぞれ下に位置する相
互接続構造よりも、狭くすることも広くすることも可能
である。
【００２８】図１の整合構造１４と同様、図２の整合構
造３７もヒート・シンクとすることができる。整合構造
３７をより効率的な熱散逸部として機能させるために、
構造３８，４１を、基板３１の対向する縁部まで横方向
に延長することができる。
造３７もヒート・シンクとすることができる。整合構造
３７をより効率的な熱散逸部として機能させるために、
構造３８，４１を、基板３１の対向する縁部まで横方向
に延長することができる。
【００２９】したがって、図２に示すように、支持基板
内に収容された活性回路上で正確にかつ容易に光ファイ
バを整合する電子部品３０として具現化された、低価格
構造の他の変形が提供される。従来技術では、通常、半
導体回路を全く含まない別個の半導体基板にエッチング
を行って、この半導体基板に光ファイバを整合するため
の溝を作っている。その結果、非効率的な空間の使用に
より、不必要に大きな最終製品が生産される。しかしな
がら、空間が関心事でないとしても、本発明によって、
エッチングができない物質または半導体以外の物質が、
半導体基板３１に使用可能となる。
内に収容された活性回路上で正確にかつ容易に光ファイ
バを整合する電子部品３０として具現化された、低価格
構造の他の変形が提供される。従来技術では、通常、半
導体回路を全く含まない別個の半導体基板にエッチング
を行って、この半導体基板に光ファイバを整合するため
の溝を作っている。その結果、非効率的な空間の使用に
より、不必要に大きな最終製品が生産される。しかしな
がら、空間が関心事でないとしても、本発明によって、
エッチングができない物質または半導体以外の物質が、
半導体基板３１に使用可能となる。
【００３０】次に図３および図４を参照すると、本発明
の更に他の実施例の斜視図が示されている。電子部品５
０は、従来のプロセスを用いて製造された少なくとも１
つの半導体素子を有する、半導体基板５１を含む。半導
体基板５１は、図１の半導体基板１１と、組成および機
能性において、類似したものである。更に、半導体基板
５１は、図１について先に述べたように、ＶＣＳＥＬを
含むことが好ましい。図３および図４のパシベーション
層５２は、半導体基板５１上に配され、図１のパシベー
ション層２５と類似の目的のために機能し、類似の組成
を有することができる。パシベーション層５２は開口５
６を有し、先に述べた半導体基板５１内の下に位置する
ＶＣＳＥＬの光放出部分を露出させる。
の更に他の実施例の斜視図が示されている。電子部品５
０は、従来のプロセスを用いて製造された少なくとも１
つの半導体素子を有する、半導体基板５１を含む。半導
体基板５１は、図１の半導体基板１１と、組成および機
能性において、類似したものである。更に、半導体基板
５１は、図１について先に述べたように、ＶＣＳＥＬを
含むことが好ましい。図３および図４のパシベーション
層５２は、半導体基板５１上に配され、図１のパシベー
ション層２５と類似の目的のために機能し、類似の組成
を有することができる。パシベーション層５２は開口５
６を有し、先に述べた半導体基板５１内の下に位置する
ＶＣＳＥＬの光放出部分を露出させる。
【００３１】フリップ・チップ・バンプ、即ち、電気接
点５５は、半導体基板５１の半導体素子に電気的に結合
されている。整合構造５７は、フリップ・チップ・バン
プ５５と同時に作成され、構造５３，５４から成る。整
合構造５７は、半導体基板５１およびパシベーション層
５２上に配置され、半導体基板５１の半導体素子上に配
置することができる。また、整合構造５７は、構造５４
によって表されるように、電子部品５０の縁に配置する
ことができ、あるいは構造５３によって表されるよう
に、電子部品５０の縁から離れて配置することもでき
る。図１および図２の整合構造１４，３７と同様、付加
的な保護層（図示せず）を、構造５３，５４上にめっき
することも可能である。
点５５は、半導体基板５１の半導体素子に電気的に結合
されている。整合構造５７は、フリップ・チップ・バン
プ５５と同時に作成され、構造５３，５４から成る。整
合構造５７は、半導体基板５１およびパシベーション層
５２上に配置され、半導体基板５１の半導体素子上に配
置することができる。また、整合構造５７は、構造５４
によって表されるように、電子部品５０の縁に配置する
ことができ、あるいは構造５３によって表されるよう
に、電子部品５０の縁から離れて配置することもでき
る。図１および図２の整合構造１４，３７と同様、付加
的な保護層（図示せず）を、構造５３，５４上にめっき
することも可能である。
【００３２】図４において、光伝送構造６４は、パッケ
ージ６０内に部分的に封入されている。パッケージ６０
は開口６１を有し、光伝送構造６４の一部分が露出され
ている。好適実施例では、光伝送構造６４は、米国特許
第5,271,083 号に記載されているように、あるいは45th
Electronic Components & Technology Conference (19
95) において発表された"A Low Cost, High Performanc
e Optical Interconnect" に記載され、Schwartz et a
l. によって書かれているように、導波路である。これ
らの内容は本願でも使用可能である。パッケージ６０の
開口６１は、電子部品５０の整合構造５７のための所定
の嵌合形状に成型されていることが好ましい。好適実施
例では、開口６１の角６２は整合構造５７の構造５４と
嵌合され、角６３は構造５３と嵌合される。したがっ
て、光伝送構造６４は、整合構造５７によってあるいは
これに隣接して位置付けられる。開口６１と整合構造５
７との嵌合により、開口５６と導波路６４とが正確に整
合され、電子部品５０内の光放出素子から導波路６４に
適当な光転送効率が維持される。
ージ６０内に部分的に封入されている。パッケージ６０
は開口６１を有し、光伝送構造６４の一部分が露出され
ている。好適実施例では、光伝送構造６４は、米国特許
第5,271,083 号に記載されているように、あるいは45th
Electronic Components & Technology Conference (19
95) において発表された"A Low Cost, High Performanc
e Optical Interconnect" に記載され、Schwartz et a
l. によって書かれているように、導波路である。これ
らの内容は本願でも使用可能である。パッケージ６０の
開口６１は、電子部品５０の整合構造５７のための所定
の嵌合形状に成型されていることが好ましい。好適実施
例では、開口６１の角６２は整合構造５７の構造５４と
嵌合され、角６３は構造５３と嵌合される。したがっ
て、光伝送構造６４は、整合構造５７によってあるいは
これに隣接して位置付けられる。開口６１と整合構造５
７との嵌合により、開口５６と導波路６４とが正確に整
合され、電子部品５０内の光放出素子から導波路６４に
適当な光転送効率が維持される。
【００３３】導波路６４と電子部品５０との整合精度
は、整合構造５７を製造するためのめっきプロセスにお
いて用いられる、フォトリソグラフィ・プロセスの整合
精度に左右される。図４の低価格嵌合技法を用いた場
合、４ミクロン未満の整合精度が達成可能である。更
に、この嵌合技法は、正確な整合のために設計された高
価な自動機器やロボットの必要性をなくし、より安価で
精度の低いロボットを使用可能とする。整合構造５７
は、電子部品５０にある領域を与え、その上に接着剤を
塗布して、導波路６４またはパッケージ６０に永久的な
機械的実装を行う。
は、整合構造５７を製造するためのめっきプロセスにお
いて用いられる、フォトリソグラフィ・プロセスの整合
精度に左右される。図４の低価格嵌合技法を用いた場
合、４ミクロン未満の整合精度が達成可能である。更
に、この嵌合技法は、正確な整合のために設計された高
価な自動機器やロボットの必要性をなくし、より安価で
精度の低いロボットを使用可能とする。整合構造５７
は、電子部品５０にある領域を与え、その上に接着剤を
塗布して、導波路６４またはパッケージ６０に永久的な
機械的実装を行う。
【００３４】したがって、図３および図４に示すよう
に、導波路または光伝送構造と光放出素子とを容易にか
つ精度高く整合する電子部品５０として具現化された、
安価な構造の更に他の変形が提供される。尚、本発明の
範囲および精神内において、開口６１や整合構造５７に
他の形状も使用可能であることは理解されよう。例え
ば、構造５３，５４の角または縁を丸めて、開口６１内
への構造５３，５４の挿入を容易にすることも可能であ
る。加えて、整合構造５７の寸法を拡大して、パシベー
ション層５２を覆う部分を広げることにより、熱散逸構
造としてより効率的に機能させることも可能である。
に、導波路または光伝送構造と光放出素子とを容易にか
つ精度高く整合する電子部品５０として具現化された、
安価な構造の更に他の変形が提供される。尚、本発明の
範囲および精神内において、開口６１や整合構造５７に
他の形状も使用可能であることは理解されよう。例え
ば、構造５３，５４の角または縁を丸めて、開口６１内
への構造５３，５４の挿入を容易にすることも可能であ
る。加えて、整合構造５７の寸法を拡大して、パシベー
ション層５２を覆う部分を広げることにより、熱散逸構
造としてより効率的に機能させることも可能である。
【００３５】結論として、本発明によれば、光伝送構造
を整合可能な電子部品の多くの異なる実施例が提供さ
れ、かかる電子部品により従来技術の欠点を克服したこ
とは明らかである。本発明は、簡単に使用でき、製造可
能で、時間を浪費することなく、光ファイバと導波路と
を整合するための安価な解決案を提供するものである。
を整合可能な電子部品の多くの異なる実施例が提供さ
れ、かかる電子部品により従来技術の欠点を克服したこ
とは明らかである。本発明は、簡単に使用でき、製造可
能で、時間を浪費することなく、光ファイバと導波路と
を整合するための安価な解決案を提供するものである。
【００３６】
【図１】本発明による、光ファイバを整合するための電
子部品の部分断面図。
子部品の部分断面図。
【００３７】
【図２】光ファイバを整合するための電子部品の別の実
施例を示す部分断面図。
施例を示す部分断面図。
【００３８】
【図３】本発明による更に別の実施例を示す斜視図。
【００３９】
【図４】本発明による更に別の実施例を示す斜視図。
【００４０】
１０ 電子部品 １１ 半導体基板 １２ 半導体素子 １４ コレット １９ 光伝送構造 ２３，２４ 開口 ２５ パシベーション層 ３０ 電子部品 ３１ 半導体基板 ３２，３３ 半導体素子 ３４ パシベーション層 ３５，３６ 相互接続構造 ３７ 整合構造 ３８，３９，４０，４１ 構造 ４２，４３，４４ 開口 ４５，４６ 光ファイバ ５０ 電子部品 ５１ 半導体基板 ５２ パシベーション層 ５３，５４ 構造 ５５ 電気接点 ５６ 開口 ５７ 整合構造 ６０ パッケージ ６１ 開口 ６４ 光伝送構造
Claims (3)
- 【請求項１】光伝送構造を整合するための電子部品であ
って：少なくとも１つの半導体素子を有する半導体基板
（１１，３１，５１）；前記少なくとも１つの半導体素
子上のパシベーション層（２５，３４，５２）；および
前記半導体基板（１１，３１，５１）上の整合構造であ
って、前記光伝送構造が隣接して配置されている前記整
合構造；から成ることを特徴とする電子部品。 - 【請求項２】光伝送構造を整合するための電子部品であ
って：半導体基板（１１，３１，５１）；前記半導体基
板（１１，３１，５１）によって支持された半導体素
子；前記半導体基板（１１，３１，５１）上のパシベー
ション層（２５，３４，５２）；前記パシベーション層
（２５，３４，５２）上にあり、前記パシベーション層
（２５，３４，５２）の第１部分を露出させる開口を有
する整合構造；および前記開口内に配置された前記光伝
送構造の第２部分；から成ることを特徴とする電子部
品。 - 【請求項３】一端を有する光ファイバを整合するための
電子部品であって：半導体基板（１１）；前記半導体基
板（１１）によって支持された光放出素子（１２）であ
って、前記光放出素子（１２）の部分から光を放射する
前記光放出素子（１２）；および前記光放出素子（１
２）上のコレット（１４）であって、前記光放出素子
（１２）の前記部分に整合された開口を有する前記コレ
ット（１４）；から成り、 前記光ファイバ（１９）の一端は、前記コレット（１
４）の開口内に配置され、前記光放出素子（１２）の前
記部分からの光を伝送する、ことを特徴とする電子部
品。
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