【発明の詳細な説明】
少なくとも１つの光電子素子および１つの導波路をハイブリッド集積する方法、
並びに集積された電気−光学デバイス
本発明は、少なくとも１つの光電子素子および基材上に設けられた１つの導波路
をハイブリッド集積する方法に関する。
そのような方法は、欧州特許出願第0 617 303号より知られている。この特許出
願明細書は、基材、底面の偏向層、コア層、及び上面の偏向層からなるプレーナ
ー型導波路から、いかにして物質を除去するかについて記載する。このようにし
て作られた空洞中に、エピタキシャルリフトオフとして知られる方法により得ら
れる半導体素子が配置される。
該方法は、半導体素子、例えば１つ又は複数のＬＥＤ、半導体レーザー、及びＶ
ＣＳＥＬ(垂直共振器表面射出半導体レーザー)、並びに検出器を、内部で光が伝
播され、及び任意に変調されるところのポリマー又はガラスを含む集積構造内に
取りいれるために用いることができる。これらの集積構造は、光電信通信の分野
における多くの重要な用途(例えば、半導体レーザーから出射された光の外部変
調、相互に連結されたネットワークにおけるルーティング、光増幅器、信号のモ
ニタリング、波長分割多重等)、コンピュータにおける高速相互連結(光バックプ
レーン)、光セ
ンサー等を有し、並びに分離して集積されていない素子からなる電子−光学構造
よりも使用及び取り扱いが容易である。
そのような構造の他の利点には、広汎な機能を単一の電子−光学デバイスに取り
入れる可能性及び導波路に入射する光及び導波路から出射される光の結合におけ
る改良された効率が含まれる。
欧州特許出願第0 617 303号には、半導体素子と導波路との断面方向（すなわち
、該導波路の基材と垂直の方向であり、Ｚ−方向としても知られる）のアライメ
ントが、半導体素子が備えられる棚（スタック）の高さを注意深く選択すること
により得られ、また、横方向のアライメント（すなわち、導波路の端（エッジ）
と平行な方向）は、導波路のチャンネルを、該半導体素子が配置された後に初め
て規定することによって得られる。縦方向（すなわち、他の２方向と垂直な方向
）のアライメントは、該半導体素子を配置するためのピック−アンド−プレイス
装置の精度により決定される。
光電子素子を導波路構造と正確にアライメントするためのさらに容易な方法が必
要である。好ましくは、このアライメントにおいて、慣用の、従って信頼性があ
る、種々の方法の工程の技術が可能な限り完全に利用されるべきである。本発明
は、この目的を冒頭のパラグラフに記載した方法により達成し、コネクターピー
ス上に１又は２以上の光電子素子を備え、該コネクターピースは該基材上に置か
れ、そ
して導波路の端（エッジ）まで移動され、ここで該導波路の形状と該コネクター
ピースの形状は、完全に又は大部分相補的であり、及び該コネクターピースは、
それが該導波路の端に対向して接触した時に、該基材平面内において１の自由度
のみを有する方法である。
コネクターピースは、それが基材上に置かれた時には、基材平面内において自由
度３を有する(１の回転および２の並進)。該コネクターピースは、その相補的で
、余計なものが無い（クリアリング；clearing）形状により、導波路に接触した
時には、唯一の方向、すなわち導波路から直線方向に離れる方向にのみ動き得る
。この相補的な、障害の無い形状により、該コネクターピースは、該導波路端面
に接するまで容易に移動されて、想定された位置を占めることができる。そのよ
うな形状は、受動的（且つ、従って安価で速い）アライメントを可能とする。
さらに、該コネクターピースは、集積された電気光学デバイスを得るための種々
の方法の工程の流れを選択する際のより大きい自由度をもたらす。例えば、１又
は複数の光電子素子を、導波路と結合する前にコネクターピースに備えることが
できる。これは、容易に導波路に接するまで移動し、且つ据え付けることができ
る既成モジュールを与える。あるいは、光電子素子を、コネクターピースが導波
路の端に接するまで移動された後に、据え付けることができる。光電子素子は、
好ましくはコネクターピースに所謂フリップ−チップ技術（当業者には周知であ
る）を用いて据え付
けられる。なぜなら、この方法はコネクターピースに相対するチップの正確な位
置決めを可能とするからである。フリップ−チップ技術の例としては、ソルダー
バンプフリップ−チップ及び金−金熱圧着（サーモコンプレッション）がある。
この方法が採用される場合には、導波路から出射される光信号が（光電子素子が
検出器である場合）該１又は複数の光電子素子の中へと結合され、又は（光電子
素子が信号源である場合）その逆に結合されるように、該コネクターピースに反
射表面を備えることが必要である。
コネクターピースが導波路の端に対向して置かれた後に、光電子素子をコネクタ
ーピースに据え付けるために上述の方法のうちの１つが使用された場合、該コネ
クターピースのために熱伝導の良い物質を選択することが好ましい。この場合、
光電子素子とコネクターピースとを結合するための非常に局部的な加熱がコネク
ターピース全体に亘り速やかに分散し、及び、所望する場合には、基材（それは
、放熱板として機能する）へと移動する。これにより、導波路物質が熱により影
響を受けることを防止することができる。これに関連して、熱伝導の良い物質が
採用される場合には、光電子素子により生成される何らかの熱は、速やかに散逸
する。
導波路は、平面状の（プレーナー）形態を有してよく、好ましくはポリマーの導
波路である；又は基材内のグルーブ（溝）に配置された平行な光ファイバーの列
（ファイバーリボン）を含んでもよい。
プレーナー型導波路は、一般に基材上に設けられた１又は２以上のポリマー物質
の層からなる。導波路は完全な導波路であってよく、それは通常底面の偏向層、
コア層(この内部において導波路チャンネルが規定される)、及び上面の偏向層を
含み、又は、構造は不完全であって、例えば単に底面の偏向層及びコア層のみか
らなるものであってもよい。
ポリマー物質は基材上に、例えばポリマー溶液の形態で、好ましくはスピンコー
ティング法によって施与されることができ、溶媒の蒸発がそれに続く。ポリマー
は、その性質に応じてそれ自体公知の方法で成形、射出成形され、又は注型され
ることができる。
好適な基材としては、シリコンウェーファー又は合成ラミネート、例えば強化ま
たは強化されていないエポキシ樹脂に基づくもの、が含まれる。好適な基材は当
業者に知られている。本発明に従う方法を実施するために、基材は重要な問題で
はない。
プレーナー型導波路が（ファイバーリボンよりも）好ましく、それは、その端部
（少なくともコネクターピースと相補的である箇所において）を、導波路物質の
除去により、容易にコネクターピースと相補的であるようにできるからである。
ファイバーリボンと比べてプレーナー型導波路のさらなる利点は、それらが引き
伸ばされる方向に関して、プレーナー型導波路内の導波路チャンネルは、該導波
路が備えられている基材に依存しないということである。光フ
ァイバーは、それに反して、通常Ｖ−グルーブに固定され、該Ｖ−グルーブはほ
とんど必然的にウェットケミカルエッチングにより得られ、その方向は基材（一
般にシリコン）の結晶格子により決定される。
導波路物質（少なくとも、コネクターピースと相補的である箇所において）は、
何らかの適したエッチング法、例えば集積回路（ICs）の製造において知られる
方法、により除去されてよい。ここで思い浮かぶ方法としては、ウェットケミカ
ルエッチング、例えば有機溶媒または強塩基を用いる方法、がある。しかし、写
真平版（フォトリソグラフィック）エッチング法、例えばスパッタエッチング(
非反応性−プラズマエッヂング)、レーザーアブレーション、反応性イオンエッ
チング（ＲＩＥ）又は反応性プラズマエッチング等、が好ましい。これらの技術
は当業者に公知であり、ここではこれ以上の説明は必要ではない。
あるいは、エッチングは機械的に、例えば研磨、切削、ドリリング、又は研磨剤
、例えばアルミナ、シリカ及びより特には、軽石、による衝撃等によって行うこ
とができる。当業者は過度の実験を行うことなく、対象のポリマーに適したエッ
チング剤を選択することができる筈である。
ポリマー物質がエッチングにより平滑な表面(切子面：facet)を与えるように除
去されることが特に好適である。加えて、エッチングに付される表面が何らかの
異物又は粗さを呈してはならない。
ポリマーの所望する部分を除去するために非機械的エッチ
ング法を用いる場合には、エッチング剤により侵されずに残る部分にマスクを施
与して覆う。これらのマスクは、エッチング剤の作用に耐えることが主に要求さ
れる点であり、なかんずくIC技術から知られる。該マスクは予め形成され及び例
えば、金属又は合成物質からなる；又は感光性樹脂（フォトレジスト）を施与し
て、次いで、所望するパターンに従って該樹脂を露光し、そして現像して作るが
できる。
プレーナー型導波路が用いられる場合、該導波路のチャンネルは、とりわけ該平
らな導波路の一部分を、ウェットケミカル又はドライエッチング法により除去し
て、そして、このようにして形成された空洞をより低い屈折率の物質で満たすこ
とにより設けることができる(このようにして偏向層物質によって総ての側面を
囲まれたコア層物質のチャンネルが形成される)。又は、照射の後に現像するこ
とができる感光性物質を用いることが可能である；例えば、ネガティブフォトレ
ジスト、すなわち照射された後に特定の溶媒（現像液）に耐える物質である。そ
の場合、現像液は照射されていない物質を除去するのに用いられる。ポジテイブ
フォトレジストの場合は、これとは反対に、現像液で除去されるのは照射された
部分である。
本発明に従い、何らの物質も除去することなく導波路パターンを与えることがで
きるコア物質を用いてもよい。例えば、熱、光又はUV照射の影響により異なる屈
折率の物質へと化学的に転換できるコア層物質がある。屈折率が増加
する場合には、処理された物質をコア物質として用いることができる。マスクを
用いて該処理を実施する形態を採ってもよく、該マスクの孔は所望する導波路パ
ターンと同じである。反対に、屈折率が低下する場合には、処理された物質はク
ラッド物質としての利用に適する。その場合の処理は、塞がれている部分が所望
する導波路パターンと同じであるところのマスクを用いて実施してよい。
コア層が照射の影響下で漂白可能なポリマーを含むプレーナー型導波路を用いて
もよい。これは感光性又はUV感光性コア層物質の特別のタイプである。おそらく
化学的転位反応が原因で、照射は、好ましくは一般に青い光を使用して行い、本
質的に他の物理的及び機械的特性に影響を及ぼすことなく該物質の屈折率を低下
する。好ましくは、所望するチャンネルのパターンを覆うマスクを、平らな導波
路に与え、照射により周囲のコア層物質が低下された（漂白された）屈折率を有
し得るようにする。従って、所望したように、より低い屈折率を有する物質で総
ての側面を囲まれた（底面及び上面の偏向層及び周囲の漂白されたコア層物質）
導波路チャンネルが形成される。そのような漂白され得るポリマーは、欧州特許
第358 476号に記載されている。
原理的には、チャンネルは、コネクターピースが導波路に接触させられる前また
は後のいずれにおいても規定することができる。実際的には、コネクターピース
が導波路に接触させられる前にチャンネルを形成することが最も簡単で
ある。
各導波路チャンネルの端面（プレーナー型導波路並びに光ファイバーにおける）
は、好ましくは該導波路チャンネルの光軸とある角度を為す。これは、結合され
る入力信号及び出力信号の後方反射を大きく減じる。該後方反射は信号に対して
大変に害のある影響を与え、例えば、最後には再び半導体レーザーの「レーザー
共振器」内に帰る。後方反射は前記角度が８度より大きい場合に特に強力に減じ
られる。
プレーナー型導波路が採用される場合には、これらの斜めの角度はコネクターピ
ースに接続されるべき導波路端の形状と共に写真平版法により規定することがで
きる。その場合、両方の目的のために単一のマスクがあれば十分である。コネク
ターピースを、本発明に従う方法において使用するのに適するように形作るため
の一つの大変に効率的な方法は、その中に長方形の孔をエッチングして開けるこ
とである。コネクターピースが単結晶から作られるときには、３つの斜角の縁を
有する孔が形成される。コネクターピース上に１つ又は複数の光電子素子が備え
られる実施態様においては、３つの縁のうちの１つが、所望する場合には上述の
反射表面として働く。
このようにして得られた反射表面のさらなる利点は、それが該コネクターピース
の高さ全体に延びることである。これは、断面方向すなわちＺ−方向のアライメ
ントが必要でないことを意味する。
数個のコネクターピースを、単一のウェーファーから、該ウェーファーに正方形
又は長方形の孔をエッチングして開け、次いで、それを割ることにより同時に作
ることができる。これは実施例において、非常に詳細に説明される。
本発明はさらに、集積された電気光学デバイスに関し、該デバイスは、とりわけ
上述した方法により得られる。好ましくは、１つ又は複数の光電子素子はコネク
ターピースの上面の上に据え付けられ、該コネクターピースは１つ又は複数の光
電子素子からの光信号を導波路へと接続（カップリング）し及びその逆に接続す
ることができる鏡を含む。鏡を使用するので、本発明は横方向に検出し、又は出
射する素子に限定されないだけでなく、表面−検出する（又は出射する）検出器
（及び源）をも許容する。
導波路基材に対する鏡の角度が４０度未満または５０度を超えるときには、導波
路チャンネルの端面での、又は光電子素子の表面での後方反射は低減され又は回
避される。
さらに、本発明は、本発明における使用に適したコネクターピースを含むモジュ
ールに関し、少なくとも１つの光電子素子が該モジュール上に、且つコネクター
ピース自体に据え付けられている。好ましくは、コネクターピースは、その下側
の面に１又は２以上のグルーブ（溝）が設けられている(この実施態様について
は下記実施例で詳細に論じる)。
また、欧州特許出願第420 029号は、レーザーチップにより出射される光を反射
し、且つ焦点に集めるデバイスを
開示する。光はシリコンのボディ内へと接続され、このボディ内のある角度の表
面で、焦点に集めるデバイス内の方向へと反射される。
加えて、欧州特許第607 524号はＶ−グルーブ（その中に光ファイバーが置かれ
る）が設けられたシリコンのボディを含むデバイスを記載する。光ファイバーか
ら出射された光は該シリコンのボディへと接続され、このボディ内のある角度の
表面で受信素子の方向へと反射される。この文献は基材上に設けられた導波路と
集積される光電子素子については記載していない。
それに関連して、本発明に従い光がコネクターピースの上で、その中へと接続さ
れることなく、反射される実施態様が好ましい。第１に、接続はさらなる損失と
反射をもたらす。第２に、コネクターピースの物質(例えば、シリコン)は限定さ
れた波長範囲においてのみ常に透明である。以下に、図面に示された実施態様に
関連して、本発明がより詳細に説明される。言うまでもなく、本発明は該実施例
に限定されるものではない。
図１はエッチングにより数個の正方形の孔が開けられたシリコンウエーファーの
平面図である。
図２は、本発明に従う集積された電気−光学デバイス断面の側面図である。
図３は、上に検出器アレイが据え付けられたコネクターピースと導波路との集積
を表す平面図である。
図４は本発明に従う実施態様の斜視図である。
図５も本発明に従う実施態様の斜視図である。
両面研磨されたSi（(100)として表されるシリコンの結晶タイプ）ウェーファー
１は、PECVD（プラズマエンハーンスト化学真空蒸着）により両側面にSiNx（厚
み250nm）が塗布される。ウェーファー１の一つの側面には金属（Au）パターン
（電気経路７；図３）が与えられる。この金属パターンは電着により厚くされ、
その後、第２のSiNxの層が該金属パターン上に塗布される。次いで、該SiNxが孔
２及び線４及び線５に合せて（RIEにより）除去される。次にウェーファー１は
、熱いKOH−IPA溶液中に漬けられ、曝されたシリコンがエッチングにより異方性
除去される。シリコンが十分な程度除去されると(それは部位２から完全に消え
る)、ウェーファー１が浴から取り出され、そして十分リンスされる。電気経路
７が他の素子と接触させられなければならない時点で、SiNxがRIEにより除去さ
れる。
中心の側壁３（それはSi（100）結晶の特性からウェーファー１の底面から54.7
度の角度をなす）はAu層が塗布されてその反射特性が最適化される(Auは赤外光
の良い反射体である)。
続いて、当業者に知られるソルダーバンプ（８）フリップ−フロップ法を用いて
、８個の検出器を備えた検出器アレイ９がコネクターピース６の上に据え付けら
れ、各検出器10は電気経路７のうちの１つに電気的に接続される。経路７の他の
端はテープオートメイテッドボンディングに
より他の電気素子と接続され得る。
最後に、ウェーファー１（そこにおいてコネクターピース６が実現される）が線
４及び５に沿って割られて、小さい個々のピースが形成される。
コネクターピース６が製造されるのと同時に、基材13上に与えられた、２つの偏
向層11と１つのコア層12とを含むプレーナー型導波路において、公知の方法によ
り、多くの導波路チャンネル14が実現される。次に、プレーナー型導波路の一部
分を除去するためにRIE法が使用され、該導波路の端にコネクターピース６と相
補的な形状の部分が与えられる。各導波路チャンネル14の端面は、該チャンネル
の光軸と10度の角度をなすように規定される。導波路チャンネル14は、僅かな角
度でプレーナー型導波路内を通過する。前記１０度の角度のために、光信号は出
口において非常に僅か偏向する。これは、導波路チャンネル自体をある角度で走
らせることにより補償される。
次に、モジュール（アレイ９が備えられたコネクターピース６）が導波路の基材
13の上に備えられ、導波路に対してスムースに突き合わされ、そして糊により固
定される。図５は、本発明に従う特別の態様を示し、そこではコネクターピース
15は、導波路チャンネル17を通過させるために、その下面においてグルーブ16を
（例えば鋸引き又はエッチングにより）付与される。導波路チャンネル17は、枝
18を有し、それは、コネクターピース15の下面部のグルーブ16の間の位置に噛合
（マッチ）する導波路
構造における空洞19内に開放されている。さらに、導波路構造は比較的大きい空
洞20を有し、その中にコネクターピース15の下面部の残りの部分が噛み合う。空
洞（19及び20）の表面積は好ましくはコネクターピース15の下面の表面積よりも
少し大きく、このコネクターピースの容易且つ速やかな挿入を可能とする。
導波路チャンネル17の１つを通って伝播する信号の一部分は、枝18を通じてコネ
クターピース15に到達し、そして光電子素子（図示せず）へと反射される。この
ようにして、本発明に従うコネクターピースは１又は２以上の導波路の状況を監
視するために使用することができ、ブレイクダウンを素早く見出し且つ特定する
ことができる。その結果、本素子を一部とする光素子又は光ネットワークの価値
は大変に増強される。というのは、そのような制御機構は、高品質の素子及びネ
ットワーク（及び恐らく将来においては総てのネットワーク）にとって、大変に
望ましいからである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A method for hybrid integration of at least one optoelectronic device and one waveguide,
And integrated electro-optical device
The present invention relates to at least one optoelectronic device and one waveguide provided on a substrate.
For hybrid integration.
Such a method is known from European Patent Application 0 617 303. This patent was issued
The application describes a planar structure comprising a substrate, a bottom deflection layer, a core layer, and a top deflection layer.
-How to remove material from waveguides. Like this
Into the cavity created by a method known as epitaxial lift-off.
Semiconductor elements to be arranged are arranged.
The method comprises providing a semiconductor device, such as one or more LEDs, a semiconductor laser, and V
Light is transmitted internally through the CSEL (vertical cavity surface emitting semiconductor laser) and the detector.
In an integrated structure containing a polymer or glass that is sown and optionally modulated
Can be used to take in. These integrated structures are used in the field of
In many important applications (e.g., external conversion of light
Modulation, routing in interconnected networks, optical amplifiers, signal modeling
Monitoring, wavelength division multiplexing, etc.)
Lane)
-Optical structure consisting of elements that have sensors, etc., and are not separated and integrated
Easier to use and handle.
Another advantage of such a structure is that it combines a wide range of functions into a single electro-optical device.
In the coupling of light entering the waveguide and light exiting the waveguide
Improved efficiency.
European Patent Application No. 0 617 303 describes the cross-sectional direction of a semiconductor device and a waveguide (ie,
, A direction perpendicular to the substrate of the waveguide, also known as the Z-direction)
To carefully select the height of the shelves (stacks) where the semiconductor devices will be
And the lateral alignment (ie, the edge of the waveguide)
Direction parallel to), the channel of the waveguide is initially formed after the semiconductor element is arranged.
It is obtained by defining Longitudinal direction (ie, the direction perpendicular to the other two directions)
) Is a pick-and-place for arranging the semiconductor element.
Determined by the accuracy of the device.
There must be an easier way to accurately align the optoelectronic device with the waveguide structure.
It is important. Preferably, the alignment is conventional and thus reliable.
The techniques of the various process steps should be utilized as fully as possible. The present invention
Achieves this objective by the method described in the opening paragraph,
And one or more optoelectronic devices on the substrate, and the connector piece is placed on the substrate.
That
To the edge of the waveguide, where the shape of the waveguide and the connector
The shape of the pieces is completely or largely complementary, and the connector piece
One degree of freedom in the plane of the substrate when it contacts and opposes the end of the waveguide
It is a method having only
The connector piece is free in the plane of the substrate when it is placed on the substrate
It has a degree of 3 (one rotation and two translations). The connector piece is its complementary
, Contacted with the waveguide due to the clear (clearing) shape
Sometimes it can only move in one direction, i.e. in a direction linearly away from the waveguide
. Due to this complementary, unobstructed shape, the connector piece is
Can be easily moved until it touches and occupies the assumed position. That's it
Such a configuration allows for passive (and thus inexpensive and fast) alignment.
Further, the connector piece can be used to obtain integrated electro-optical devices.
Provides greater freedom in choosing the process flow of the method. For example, one or
May have multiple optoelectronic devices in the connector piece before coupling to the waveguide.
it can. It can be easily moved and installed until it touches the waveguide
Provide ready-made modules. Alternatively, the optoelectronic device is guided by the connector piece.
After being moved until it touches the end of the road, it can be installed. Optoelectronic devices are
Preferably, the connector piece is provided with a so-called flip-chip technique (known to those skilled in the art).
Installation)
Be killed. Because this method does not allow the exact position of the tip relative to the connector piece
This is because the placement is possible. Examples of flip-chip technology include solder
There are bump flip-chip and gold-gold thermocompression (thermocompression).
When this method is adopted, the optical signal emitted from the waveguide is
Coupled to the one or more optoelectronic devices (if it is a detector), or
If the element is the signal source) and vice versa,
It is necessary to provide a launch surface.
After the connector piece is placed facing the end of the waveguide, the optoelectronic device is
If one of the methods described above was used to mount the
It is preferable to select a material having good heat conductivity for the dent piece. in this case,
A very localized heating to connect the optoelectronic element and the connector piece
Disperses quickly throughout the tarpiece and, if desired, the substrate (which
, Which functions as a heat sink). This causes the waveguide material to be shadowed by heat.
It can be prevented from being affected. In this connection, materials with good heat conductivity
If employed, any heat generated by the optoelectronic device will be quickly dissipated
I do.
The waveguide may have a planar (planar) configuration, preferably a polymer waveguide.
A waveguide; or an array of parallel optical fibers arranged in grooves in a substrate
(Fiber ribbon).
Planar waveguides are generally composed of one or more polymer materials provided on a substrate.
Layers. The waveguide may be a complete waveguide, which is usually a bottom deflection layer,
The core layer (in which the waveguide channels are defined), and the top deflection layer
Including or incomplete structure, e.g., only the bottom deflection layer and core layer
It may be composed of:
The polymeric substance is deposited on the substrate, for example in the form of a polymer solution, preferably by spin coating.
It can be applied by a coating method, followed by evaporation of the solvent. polymer
Is molded, injection molded or cast in a manner known per se, depending on its properties.
Can be
Suitable substrates include silicon wafers or synthetic laminates, such as reinforced
Or those based on unreinforced epoxy resins. Suitable substrates are
Known to the trader. In order to carry out the method according to the invention, the substrate is an important issue.
There is no.
Planar waveguides (preferably over fiber ribbons) are preferred because their ends
(At least where it is complementary to the connector piece)
This is because the removal can easily be made complementary to the connector piece.
A further advantage of planar waveguides over fiber ribbons is that they
With respect to the direction of extension, the waveguide channel in the planar waveguide is
That is, it does not depend on the substrate on which the path is provided. Light
The fiber, on the contrary, is usually fixed in a V-groove, which is
It is almost inevitably obtained by wet chemical etching, and its direction is
It is determined by the crystal lattice of silicon (generally silicon).
The waveguide material (at least where it is complementary to the connector piece)
Any suitable etching method, for example known in the manufacture of integrated circuits (ICs)
Method. One of the methods that comes to mind here is wet chemical
For example, a method using an organic solvent or a strong base. However,
Photolithographic etching method, for example, sputter etching (
(Non-reactive-plasma etching), laser ablation, reactive ion etching
Pitching (RIE) or reactive plasma etching is preferred. These technologies
Are known to those skilled in the art and need no further explanation here.
Alternatively, the etching may be mechanical, such as polishing, cutting, drilling, or polishing
For example, by impact with alumina, silica and more particularly pumice.
Can be. One of ordinary skill in the art can, without undue experimentation, use an appropriate edge for the polymer of interest.
It should be possible to select a tinting agent.
Remove so that the polymer material gives a smooth surface (facet) by etching.
It is particularly preferred that they be removed. In addition, the surface to be etched
Must not show any foreign matter or roughness.
Non-mechanical etch to remove desired portions of polymer
When the etching method is used, a mask is applied to a portion which is not affected by the etching agent.
Give and cover. These masks are primarily required to withstand the effects of the etchant.
It is known from IC technology, among other things. The mask is pre-formed and
Composed of, for example, a metal or synthetic material; or provided with a photosensitive resin (photoresist).
And then exposing and developing the resin according to the desired pattern.
it can.
If a planar waveguide is used, the channel of the waveguide may be
A part of such a waveguide is removed by wet chemical or dry etching method.
And filling the cavity thus formed with a lower refractive index material.
(In this way, all the sides are controlled by the deflection layer material.
An enclosed channel of core layer material is formed). Alternatively, develop after irradiation.
It is possible to use a photosensitive material that is compatible with
Dist, that is, a substance that withstands a specific solvent (developer) after being irradiated. So
In this case, the developer is used to remove unirradiated substances. Positive
In the case of photoresist, on the contrary, it is irradiated which is removed by the developer.
Part.
According to the present invention, it is possible to provide a waveguide pattern without removing any material.
A core material that can be used may be used. For example, different bending due to the effects of heat, light or UV irradiation
There are core layer materials that can be chemically converted into materials of the desired index. Refractive index increased
If so, the treated material can be used as a core material. Mask
The mask may be used to carry out the processing, and the holes of the mask may be formed in a desired waveguide pattern.
Same as turn. Conversely, if the refractive index decreases, the treated material is
Suitable for use as rad material. In that case, the processing is
This may be performed using a mask that is the same as the waveguide pattern to be formed.
Using a planar waveguide whose core layer contains a polymer that can be bleached under the influence of irradiation
Is also good. This is a special type of photosensitive or UV-sensitive core layer material. Probably
Due to the chemical rearrangement reaction, the irradiation is preferably carried out generally using blue light and
Reducing the refractive index of the substance without qualitatively affecting other physical and mechanical properties
I do. Preferably, the mask covering the desired channel pattern is a flat waveguide.
Path, and has a reduced (bleached) refractive index in the surrounding core layer material upon irradiation.
To be able to do it. Thus, as desired, a material with a lower refractive index can be
Surrounded on all sides (deflection layers on bottom and top and surrounding bleached core layer material)
A waveguide channel is formed. Such bleachable polymers are disclosed in European Patent
No. 358,476.
In principle, the channel is located before the connector piece is brought into contact with the waveguide or
Can be specified in any of the following. Actually, the connector piece
It is easiest to form the channel before it is brought into contact with the waveguide.
is there.
End face of each waveguide channel (in planar waveguides and optical fibers)
Preferably makes an angle with the optical axis of the waveguide channel. It is combined
Back reflection of input and output signals. The back reflection is
It has a very harmful effect, for example, in the end, the "laser"
Return to "resonator". Back reflections are particularly reduced when the angle is greater than 8 degrees
Can be
If a planar waveguide is used, these oblique angles should be
Along with the shape of the waveguide end to be connected to the source.
Wear. In that case, a single mask is sufficient for both purposes. Connect
To shape the tarpiece suitable for use in the method according to the invention
One very efficient method is to etch and drill a rectangular hole in it.
And When the connector piece is made from a single crystal, the three beveled edges are
Holes are formed. One or more optoelectronic elements on the connector piece
In certain embodiments, one of the three edges is, if desired, described above.
Serves as a reflective surface.
A further advantage of the reflective surface obtained in this way is that
Is to extend over the entire height. This is because the alignment in the
Means that no event is needed.
Several connector pieces can be squared from a single wafer to the wafer
Or by etching a rectangular hole and then breaking it to make
Can be This is explained in great detail in the examples.
The invention further relates to an integrated electro-optical device, wherein the device comprises, inter alia,
Obtained by the method described above. Preferably, the one or more optoelectronic devices are connected
The connector piece is mounted on the top surface of the
Connecting (coupling) optical signals from electronic elements to the waveguide and vice versa
Includes a mirror that can be Because of the use of mirrors, the present invention detects or exits sideways.
Surface-detecting (or emitting) detector as well as being limited to emitting elements
(And source).
When the angle of the mirror to the waveguide substrate is less than 40 degrees or more than 50 degrees,
Back reflections at the end face of the circuit channel or at the surface of the optoelectronic device are reduced or reduced.
Evaded.
Further, the present invention provides a module including a connector piece suitable for use in the present invention.
At least one opto-electronic element on the module and a connector
It is installed on the piece itself. Preferably, the connector piece is located on its lower side
Is provided with one or two or more grooves (grooves) on this surface.
Are discussed in detail in the examples below).
European Patent Application No. 420 029 also reflects light emitted by a laser chip.
Device that focuses and focuses
Disclose. The light is coupled into the body of silicon and a table of angles within this body
At the surface, it is reflected in a direction in the device that is focused.
In addition, EP 607 524 discloses a V-groove (in which an optical fiber is placed).
A device comprising a body of silicon provided with () is described. Optical fiber
The light emitted from the body is connected to the body of the silicon, and an angle of
It is reflected at the surface in the direction of the receiving element. This document describes a waveguide provided on a substrate.
No mention is made of integrated optoelectronic devices.
In that regard, light is connected onto and into the connector piece in accordance with the present invention.
An embodiment that reflects without being reflected is preferred. First, the connection has additional losses
Brings reflection. Second, the material (eg, silicon) of the connector piece is limited.
It is always transparent only in the specified wavelength range. Hereinafter, the embodiment shown in the drawings will be described.
In connection therewith, the present invention will be described in more detail. Needless to say, the present invention
However, the present invention is not limited to this.
Figure 1 shows a silicon wafer with several square holes drilled by etching.
It is a top view.
FIG. 2 is a side view of a cross section of an integrated electro-optical device according to the present invention.
Figure 3 shows the integration of a waveguide with a connector piece on which a detector array is mounted.
FIG.
FIG. 4 is a perspective view of an embodiment according to the present invention.
FIG. 5 is also a perspective view of an embodiment according to the present invention.
Double-side polished Si (crystal type of silicon expressed as (100)) wafer
1 is SiNx (thickness) on both sides by PECVD (plasma enhanced chemical vacuum deposition).
250 nm) is applied. Metal (Au) pattern on one side of Wafer 1
(Electrical path 7; FIG. 3). This metal pattern is thickened by electrodeposition,
Thereafter, a second layer of SiNx is applied over the metal pattern. Next, the SiNx
2 and lines 4 and 5 are removed (by RIE). Next, Wafer 1
Immersed in hot KOH-IPA solution and exposed silicon is anisotropic by etching
Removed. Once the silicon has been removed to a sufficient extent (it has completely disappeared from Site 2)
Wafer 1 is removed from the bath and thoroughly rinsed. Electrical path
At the point when 7 must be brought into contact with other elements, the SiNx is removed by RIE.
It is.
Central side wall 3 (54.7 mm from the bottom of wafer 1 due to the characteristics of Si (100) crystal)
(At an angle of degrees) an Au layer is applied to optimize its reflection properties (Au is infrared
Is a good reflector).
Subsequently, using a solder bump (8) flip-flop method known to those skilled in the art.
, A detector array 9 with eight detectors mounted on the connector piece 6
Each detector 10 is electrically connected to one of the electrical paths 7. Other in route 7
End to tape automated bonding
It can be connected to other electric elements.
Finally, the wafer 1 (where the connector piece 6 is realized) is
Divided along 4 and 5 to form small individual pieces.
At the same time that the connector piece 6 is manufactured, the two biases provided on the substrate 13
In a planar waveguide including a facing layer 11 and one core layer 12, a known method is used.
Thus, many waveguide channels 14 are realized. Next, part of the planar waveguide
The RIE method is used to remove the components, and the end of the waveguide is combined with the connector piece 6.
Complementary shaped parts are provided. The end face of each waveguide channel 14 is
It is defined to make an angle of 10 degrees with the optical axis. The waveguide channel 14 has a slight corner
Pass through the planar waveguide at a certain degree. Due to the 10 degree angle, the optical signal is out
Very slight deflection in the mouth. This allows the waveguide channel itself to run at an angle.
Compensation.
Next, the module (the connector piece 6 provided with the array 9) is connected to the substrate of the waveguide.
13 and smoothly butted against the waveguide and glued
Is determined. FIG. 5 shows a special embodiment according to the invention, in which the connector piece
15 has a groove 16 on its lower surface for passing through a waveguide channel 17
(Eg, by sawing or etching). The waveguide channel 17 is a branch
18 which engages with the position between the grooves 16 on the lower surface of the connector piece 15
(Matching) waveguide
It is open into the cavity 19 in the structure. Furthermore, the waveguide structure has a relatively large empty space.
It has a cavity 20 into which the remaining part of the lower surface of the connector piece 15 engages. Sky
The surface area of the cavities (19 and 20) is preferably greater than the surface area of the underside of the connector piece 15.
Slightly larger, allowing easy and quick insertion of this connector piece.
A portion of the signal propagating through one of the waveguide channels 17 is connected through branch 18 to a connector.
, And is reflected back to the optoelectronic device (not shown). this
Thus, a connector piece according to the invention monitors the status of one or more waveguides.
Can be used to view and quickly locate and identify breakdowns
be able to. As a result, the value of optical devices or optical networks that incorporate this device
Is greatly enhanced. This is because such a control mechanism is a high quality device and network.
Network (and perhaps all networks in the future)
This is because it is desirable.
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(72)発明者 ファン デーレ，ペーター，ポール
ベルギー国，9300 アールスト，ステ ア
ナラーン 170────────────────────────────────────────────────── ───
Continuation of front page
(72) Inventor Van Dale, Peter, Paul
Belgium, 9300 Aalst, Steer
Naran 170