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JP4729893B2 - Manufacturing method of semiconductor optical device - Google Patents
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Description

本発明は、半導体光学装置製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor optical device.

従来、半導体光学装置として、例えば、半導体レーザと、半導体基板と一体的に形成されたマイクロレンズとを備え、その半導体基板上に形成された半導体レーザ用ガイド溝に、半導体レーザが配置されているものがある(例えば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a semiconductor optical device, for example, a semiconductor laser and a microlens formed integrally with a semiconductor substrate are provided, and the semiconductor laser is disposed in a semiconductor laser guide groove formed on the semiconductor substrate. There are some (see, for example, Patent Document 1).

これは、次のようにして製造される。まず、半導体基板のエッチング加工された部分に、スパッタリング法によりSiO膜を成膜した後、そのSiO膜をエッチング加工することでマイクロレンズを形成する。さらに、半導体基板をエッチング加工することで、半導体レーザ用ガイド溝を形成する。最後に、その半導体レーザ用ガイド溝に半導体レーザを配置する。 This is manufactured as follows. First, the etched portions of the semiconductor substrate, after forming a SiO 2 film by a sputtering method to form the microlens by etching the SiO 2 film. Furthermore, a semiconductor laser guide groove is formed by etching the semiconductor substrate. Finally, a semiconductor laser is placed in the semiconductor laser guide groove.

このように半導体レーザ用ガイド溝に半導体レーザを配置することで、マイクロレンズと半導体レーザとの間隔を容易に制御することができる。したがって、この製造方法によれば、マイクロレンズと半導体レーザとの位置決めを容易にし、これらの光結合効率を高めることができる。
特開平5−241047号公報
By disposing the semiconductor laser in the semiconductor laser guide groove in this way, the distance between the microlens and the semiconductor laser can be easily controlled. Therefore, according to this manufacturing method, the positioning of the microlens and the semiconductor laser can be facilitated, and their optical coupling efficiency can be increased.
JP-A-5-241047

しかし、上記した半導体光学装置の製造方法では、マイクロレンズと半導体レーザ用ガイド溝とを別々のエッチング工程で形成しているため、エッチング工程で用いるマスクのズレ等により、マイクロレンズと半導体レーザとの位置決めにばらつきが生じる。なお、このような問題は、マイクロレンズと半導体レンズとの位置決めのみに限らず、他の光学部品同士の位置決めにおいても同様に発生する。   However, in the semiconductor optical device manufacturing method described above, the microlens and the semiconductor laser guide groove are formed in separate etching processes. Variation in positioning occurs. Such a problem occurs not only in the positioning of the microlens and the semiconductor lens but also in the positioning of other optical components.

本発明は、上記点に鑑み、光学部品同士の位置決め精度を従来技術よりも向上させることを目的とする。   In view of the above points, an object of the present invention is to improve the positioning accuracy between optical components as compared with the prior art.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、半導体基板(1)をエッチングすることで、半導体基板(1)における第1の光学部品の形成予定領域(30)を第1の光学部品(1a)の輪郭形状に加工すると同時に、第2の光学部品()の位置を決めるための位置決め用構造部(1c)を半導体基板(1)に形成する第1の工程と、第1の光学部品の形成予定領域(30)に第1の光学部品(1a)を形成する第2の工程と、位置決め用構造部(1c)に第2の光学部品()を接触させて、半導体基板(1)に第2の光学部品()を搭載する第3の工程とを有し、
第1の工程では、半導体基板(1)のうち、第1の光学部品の形成予定領域(30)に複数のトレンチ(33)を形成し、
第2の工程では、トレンチ(33)の内部を半導体基板(1)を構成する材料の酸化物(37)で充填し、かつ、トレンチ(33)間に位置するトレンチ側壁部(36)を酸化物(37)に置き換えることで、第1の光学部品(1a)を形成することを特徴としている。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the first optical component formation region ( 30 ) in the semiconductor substrate (1) is formed in the first optical component by etching the semiconductor substrate (1). A first step of forming a positioning structure (1c) on the semiconductor substrate (1) for determining the position of the second optical component ( 2 ) simultaneously with processing into the contour shape of the component ( 1a ); A second step of forming the first optical component ( 1a ) in the planned formation region ( 30 ) of the optical component, and the second optical component ( 2 ) in contact with the positioning structure (1 c) A third step of mounting the second optical component ( 2 ) on the substrate (1),
In the first step, a plurality of trenches (33) are formed in the formation planned region ( 30 ) of the first optical component in the semiconductor substrate (1),
In the second step, the inside of the trench (33) is filled with the oxide (37) of the material constituting the semiconductor substrate (1), and the trench sidewall (36) located between the trenches (33) is oxidized. The first optical component ( 1a ) is formed by replacing the object (37).

本発明では、第1の工程で、一回のエッチングにより、半導体基板の第1の光学部品の形成予定領域を加工するとともに、同一の半導体基板に位置決め用構造部を形成し、第2に工程で、第1の光学部品の形成予定領域に第1の光学部品を形成している。   In the present invention, in the first step, the formation region of the first optical component of the semiconductor substrate is processed by one etching, and the positioning structure portion is formed on the same semiconductor substrate, and the second step. Thus, the first optical component is formed in the region where the first optical component is to be formed.

このため、第1の光学部品と位置決め用構造部との相対的な位置は、エッチングの精度により決まる。これにより、上記した従来技術のように、第1の光学部品と位置決め用構造部とを別々に形成する場合と比較して、第1の光学部品と位置決め用構造部との位置決めを高精度に行うことができる。   Therefore, the relative position between the first optical component and the positioning structure is determined by the etching accuracy. Thereby, as compared with the case where the first optical component and the positioning structure are separately formed as in the conventional technique described above, the positioning of the first optical component and the positioning structure is highly accurate. It can be carried out.

そして、本発明では、第3の工程で、第2の光学部品を位置決め用構造部に接触させて、半導体基板に搭載しているので、第1の光学部品と第2の光学部品との位置決め精度を従来技術よりも向上させることができ、光学部品同士の光結合効率を従来よりも向上させることができる。   In the present invention, since the second optical component is brought into contact with the positioning structure and mounted on the semiconductor substrate in the third step, the positioning of the first optical component and the second optical component is performed. The accuracy can be improved as compared with the conventional technique, and the optical coupling efficiency between the optical components can be improved as compared with the conventional technique.

具体的には、請求項4に示すように、第1の工程では、位置決め用構造部(1c)のうち、第2の光学部品()との接触面(2a)が、第1の光学部品における第2の光学部品に対向する面(21)よりも第2の光学部品側に位置するように、位置決め用構造部(1c)を形成する。そして、第3の工程では、位置決め用構造部(1c)に第2の光学部品()を接触させることで、第1の光学部品(1a)と第2の光学部品()の間隔を所定の大きさとすることができる。 Specifically, as shown in claim 4, in the first step, in the positioning structure (1c), the contact surface (2a) with the second optical component ( 2 ) is the first optical component. The positioning structure portion (1c) is formed so as to be positioned on the second optical component side with respect to the surface (21) facing the second optical component in the component. Then, in the third step, by contacting the second optical component positioning structure (1c) (2), the distance between the first optical component (1a) and a second optical component (2) It can be set to a predetermined size.

これにより、第1の光学部品と第2の光学部品との必要な距離を確保することができる。すなわち、第1の光学部品と第2の光学部品との間隔を従来技術よりも高精度に制御することができる。   Thereby, the necessary distance between the first optical component and the second optical component can be ensured. That is, the distance between the first optical component and the second optical component can be controlled with higher accuracy than in the prior art.

また、請求項5に示すように、第1の工程では、第3の工程で半導体基板(1)に第2の光学部品()を搭載したとき、第2の光学部品()における第1の光学部品に対向する面の一部(2a)が、位置決め用構造部(1c)と接触するように、位置決め用構造部(1c)を配置することができる。 In the first step, when the second optical component ( 2 ) is mounted on the semiconductor substrate (1) in the third step, the first step in the second optical component ( 2 ) is performed. The positioning structure portion (1c) can be arranged so that a part (2a) of the surface facing one optical component is in contact with the positioning structure portion (1c).

仮に、第2の光学部品における第1の光学部品に対向する面の全領域を、位置決め用構造部と接触させた場合では、これらの接触している領域のどこかに異物が入ると、第1の光学部品と第2の光学部品との間隔が変わってしまうという問題が発生する。   If the entire region of the surface of the second optical component that faces the first optical component is brought into contact with the positioning structure, if a foreign object enters somewhere in these contacting regions, There arises a problem that the distance between the first optical component and the second optical component changes.

そこで、請求項に記載の発明では、第2の光学部品における第1の光学部品に対向する面の全領域ではなく、その面の一部を位置決め用構造部と接触させることで、第2の光学部品における第1の光学部品に対向する面の全領域を位置決め用構造部と接触させる場合と比較して、接触面積を小さくしている。 Therefore, in the invention described in claim 5 , the second optical component is not the entire region of the surface facing the first optical component, but a part of the surface is brought into contact with the positioning structure portion, thereby the second optical component. Compared with the case where the entire region of the surface facing the first optical component in this optical component is brought into contact with the positioning structure portion, the contact area is reduced.

これにより、第2の光学部品における第1の光学部品に対向する面の全領域を位置決め用構造部と接触させる場合と比較して、接触領域に異物が入る確率を低減できる。   Thereby, compared with the case where the whole area | region of the surface facing the 1st optical component in a 2nd optical component is made to contact with the structure part for positioning, the probability that a foreign material will enter into a contact area can be reduced.

なお、第1の光学部品として、例えば、請求項6に示すように、マイクロレンズ形成することができる。 As the first optical component, for example, as shown in claim 6, it is possible to form the microlens.

また、請求項2に示すように、第1の工程で、さらに、半導体基板における第3の光学部品(3)の形成予定領域(40)を第3の光学部品(3)の輪郭形状に加工するとともに、第3の光学部品の形成予定領域(40)においても複数のトレンチ(33)を形成し、第2の工程で、トレンチ(33)の内部を、半導体基板を構成する材料の酸化物で充填し、かつ、トレンチ(33)間に位置するトレンチ側壁部(36)を酸化物に置き換えることで、第3の光学部品(3)を形成することもできる。 According to a second aspect of the present invention, in the first step, the formation planned region (40) of the third optical component (3) in the semiconductor substrate is further processed into the contour shape of the third optical component (3). At the same time, a plurality of trenches (33) are formed also in the formation planned region (40) of the third optical component, and in the second step, the inside of the trench (33) is an oxide of a material constituting the semiconductor substrate. The third optical component (3) can also be formed by replacing the trench sidewall (36) located between the trenches (33) with an oxide.

これにより、第1の光学部品と第3の光学部品との相対的な位置も、エッチングの精度のみにより決まる。したがって、第1の光学部品と第3の光学部品とを異なる半導体基板に形成する場合と比較して、第1の光学部品と第3の光学部品との位置決めを高精度に行うことができる。この結果、半導体光学装置全体の光軸を高精度で合わせることができる。   Thereby, the relative positions of the first optical component and the third optical component are also determined only by the etching accuracy. Therefore, as compared with the case where the first optical component and the third optical component are formed on different semiconductor substrates, the positioning of the first optical component and the third optical component can be performed with high accuracy. As a result, the optical axis of the entire semiconductor optical device can be aligned with high accuracy.

なお、第1の光学部品、第3の光学部品としては、例えば、請求項に示すように、それぞれ、マイクロレンズ(1a)、光導波路(3)を形成することができる As the first optical component and the third optical component, for example, as shown in claim 7 , a microlens (1a) and an optical waveguide (3) can be formed, respectively .

また、請求項8に示すように、第2の光学部品として、例えば、レーザダイオード(2)もしくは発光ダイオード形成することができる。 Further, as shown in claim 8, as a second optical component, for example, it is possible to form a laser diode (2) or light-emitting diodes.

請求項3に記載の発明では、第1の工程で、第1の光学部品(1a)の光軸と第2の光学部品(2)の光軸とを一致させるために、第1の光学部品の形成予定領域(30)に、所定深さの複数のトレンチ(33)を形成することを特徴としている。 In the invention according to claim 3, in the first step, the first optical component is used in order to make the optical axis of the first optical component ( 1a ) coincide with the optical axis of the second optical component (2). A plurality of trenches (33) having a predetermined depth are formed in the formation planned region ( 30 ).

請求項に記載の方法で第1の光学部品を形成する場合、半導体基板上における第1の光学部品の光軸の位置は、第1の光学部品の形成予定領域に形成されるトレンチの深さで決まる。したがって、このように第1の光学部品の形成予定領域でのトレンチの深さを調整することで、第1の光学部品の光軸と第2の光学部品の光軸とを一致させることができる。 When the first optical component is formed by the method according to claim 1 , the position of the optical axis of the first optical component on the semiconductor substrate is determined by the depth of the trench formed in the formation region of the first optical component. Determined by Therefore, the optical axis of the first optical component and the optical axis of the second optical component can be matched by adjusting the depth of the trench in the region where the first optical component is to be formed. .

また、請求項9に記載の発明では、第3の工程では、第1の光学部品(1a)の光軸と第2の光学部品()の光軸とを一致させるために、所定厚さの基板上に形成された第2の光学部品(2)を用意し、第2の光学部品(2)を半導体基板(1)に搭載することを特徴としている。 In the invention described in claim 9, in the third step, a predetermined thickness is used in order to make the optical axis of the first optical component ( 1a ) coincide with the optical axis of the second optical component ( 2 ). The second optical component (2) formed on the substrate is prepared, and the second optical component (2) is mounted on the semiconductor substrate (1).

第2の光学部品の光軸の高さは、第2の光学部品が形成されている基板の厚さによって決まる。したがって、第2の光学部品が形成されている基板の厚さを調整することで、第1の光学部品の光軸と第2の光学部品の光軸とを一致させることができる。   The height of the optical axis of the second optical component is determined by the thickness of the substrate on which the second optical component is formed. Therefore, by adjusting the thickness of the substrate on which the second optical component is formed, the optical axis of the first optical component and the optical axis of the second optical component can be matched.

また、請求項10に示すように、サブマウント材(7)を介して、半導体基板(1)に第2の光学部品(2)を搭載し、このサブマウント材の厚さを調整することで、第1の光学部品の光軸と第2の光学部品の光軸とを一致させることもできる。 Further, as shown in claim 10 , by mounting the second optical component (2) on the semiconductor substrate (1) via the submount material (7) and adjusting the thickness of the submount material. The optical axis of the first optical component and the optical axis of the second optical component can be matched.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

(第1実施形態)
図1に本発明の第1実施形態における半導体光学装置の斜視図を示す。また、図2に図1中の半導体光学装置のA−A’線断面図を示し、図3に図1、2中の破線で示す領域Bの斜視図を示す。なお、図1ではヒートシンクを省略している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor optical device according to the first embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the semiconductor optical device in FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view of a region B indicated by a broken line in FIGS. In FIG. 1, the heat sink is omitted.

本実施形態の半導体光学装置は第1の光学部品としての第1のマイクロレンズ1aと、該マイクロレンズ1aと独立して搭載される第2のマイクロレンズ基板4、第2の光学部品としてのレーザダイオード基板2と、第3の光学部品としての光導波路3と、ヒートシンク6とを備えている。   The semiconductor optical device of this embodiment includes a first microlens 1a as a first optical component, a second microlens substrate 4 mounted independently of the microlens 1a, and a laser as a second optical component. A diode substrate 2, an optical waveguide 3 as a third optical component, and a heat sink 6 are provided.

第1のマイクロレンズ1aは平凸型のシリンドリカルレンズであり、図3に示すように、平坦な入射面21と凸面よりなる出射面22を有している。第1のマイクロレンズ1aは、第1のマイクロレンズ基板1と一体形成されたマイクロレンズ台座部1bの上に配置されている。ここで、本明細書で言う一体とは、別々の部材が接合等されているのではなく、同一材料が連続している状態を意味する。また、マイクロレンズ台座部1bは、マイクロレンズ1aの輪郭と同一形状となっている。   The first microlens 1a is a plano-convex cylindrical lens, and has a flat entrance surface 21 and an exit surface 22 composed of a convex surface, as shown in FIG. The first microlens 1 a is disposed on a microlens pedestal portion 1 b that is integrally formed with the first microlens substrate 1. Here, the term “integral” as used in this specification means that separate members are not joined or the like, but the same material is continuous. Further, the microlens pedestal portion 1b has the same shape as the outline of the microlens 1a.

独立して搭載される第2のマイクロレンズ基板4は、図3には図示していないが、平凸型のシリンドリカルレンズが形成された基板である。この第2のマイクロレンズ基板4は、第1のマイクロレンズ1aとレーザダイオード基板2との間に配置されており、レーザダイオードからの速軸方向の拡がり光をコリメートして、第1のマイクロレンズ1aに入射させる機能を持つ。レーザダイオードからの光は、さらに、第1のマイクロレンズ1aによって、遅軸方向の拡がり光がコリメートされ、第1のマイクロレンズ1aより出射される。なお、図示していないが、コリメートされた光はポリゴンミラー等に入射させ、レーザ光をスキャニングして対象物までの距離を計測する装置としての応用が可能である。   The second microlens substrate 4 mounted independently is a substrate on which a plano-convex cylindrical lens is formed, although not shown in FIG. The second microlens substrate 4 is disposed between the first microlens 1a and the laser diode substrate 2, and collimates the light spread in the fast axis direction from the laser diode to produce the first microlens. It has a function to enter 1a. The light from the laser diode is further collimated by the first microlens 1a with the spread light in the slow axis direction and emitted from the first microlens 1a. Although not shown, the collimated light is incident on a polygon mirror or the like, and can be applied as an apparatus for measuring the distance to an object by scanning a laser beam.

なお、本実施形態では、第1のマイクロレンズ基板1は例えばシリコンにより構成されており、第1のマイクロレンズ1aは例えばシリコン酸化膜により構成されている。また、第1のマイクロレンズ1aは、図3に示すように、上下方向の厚さ(高さ)24が10μm以上、具体的には100μm程度である。また、第1のマイクロレンズ1aの水平方向の幅25は500μm程度である。   In the present embodiment, the first microlens substrate 1 is made of, for example, silicon, and the first microlens 1a is made of, for example, a silicon oxide film. Further, as shown in FIG. 3, the first microlens 1a has a vertical thickness (height) 24 of 10 μm or more, specifically about 100 μm. The horizontal width 25 of the first microlens 1a is about 500 μm.

第1のマイクロレンズ基板1には、第1のマイクロレンズ1aの他に位置決め用構造部1cが形成されている。位置決め用構造部1cは、第1のマイクロレンズ基板1の面のうち、第1のマイクロレンズ1aが形成されている側の面上に形成されている。位置決め用構造部1cも第1のマイクロレンズ基板1と一体となっている。また、位置決め用構造部1cは、第1のマイクロレンズ基板1のうち、第1のマイクロレンズ1aの外側の領域に配置されている。   In addition to the first microlens 1a, a positioning structure 1c is formed on the first microlens substrate 1. The positioning structure portion 1c is formed on the surface of the first microlens substrate 1 on the side where the first microlens 1a is formed. The positioning structure 1 c is also integrated with the first microlens substrate 1. Further, the positioning structure portion 1c is disposed in a region of the first microlens substrate 1 outside the first microlens 1a.

本実施形態では、図3に示すように、第1のマイクロレンズ1aの両端に位置決め用構造部1cが配置されている。また、位置決め用構造部1cは第1のマイクロレンズ1aとレーザダイオード基板2および第2のマイクロレンズ4とレーザダイオード基板2との位置合わせをするための基準面23aおよび23bを有している。この基準面23aおよび23bはマイクロレンズ1aの入射面21と平行である。なお、第2のマイクロレンズは基準面23bに接触している。   In the present embodiment, as shown in FIG. 3, positioning structure portions 1c are arranged at both ends of the first microlens 1a. The positioning structure portion 1c has reference surfaces 23a and 23b for aligning the first microlens 1a with the laser diode substrate 2 and the second microlens 4 with the laser diode substrate 2. The reference surfaces 23a and 23b are parallel to the incident surface 21 of the microlens 1a. The second microlens is in contact with the reference surface 23b.

レーザダイオード基板2はレーザダイオード基板2の発光面2aと第1のマイクロレンズ1aの入射面21とは位置決め用構造体1cを介して向かい合っており、レーザダイオード基板2のレーザダイオードは第1のマイクロレンズ1aと結合されている。   In the laser diode substrate 2, the light emitting surface 2a of the laser diode substrate 2 and the incident surface 21 of the first microlens 1a face each other through the positioning structure 1c, and the laser diode of the laser diode substrate 2 is the first micro diode. It is combined with the lens 1a.

具体的には、レーザダイオード基板2は、第1のマイクロレンズ基板1の第1のマイクロレンズ1aが形成されている側の面上に、サブマウント材7を介して、搭載されている。そして、レーザダイオード基板2の側面のうち、発光面2aである側面の一部が、基準面23aである位置決め用構造部1cの側面と接触している。   Specifically, the laser diode substrate 2 is mounted on the surface of the first microlens substrate 1 on the side where the first microlenses 1a are formed via the submount material 7. Of the side surfaces of the laser diode substrate 2, a part of the side surface that is the light emitting surface 2a is in contact with the side surface of the positioning structure portion 1c that is the reference surface 23a.

なお、本実施形態では、図3に示すように、第1のマイクロレンズ基板1の表面上での位置合わせ用構造部1cの上下方向の厚さ(高さ)26は、第1のマイクロレンズ1aの高さとマイクロレンズ台座部1bの高さの合計と同じである。位置決め用構造部1cの水平方向の幅27は、レーザダイオード基板2を基準面に突き合わせて保持できればよいことから、500μm程度となっている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the vertical thickness (height) 26 of the alignment structure portion 1 c on the surface of the first microlens substrate 1 is the first microlens. This is the same as the sum of the height of 1a and the height of the microlens base 1b. The horizontal width 27 of the positioning structure portion 1c is about 500 μm as long as the laser diode substrate 2 can be held in contact with the reference plane.

また、位置決め用構造部1cの基準面23aと、第1のマイクロレンズ1aの入射面21との光軸方向での間隔28aは、レーザダイオード基板2の発光面2aからのレーザ光をコリメートすることができる位置に第1のマイクロレンズ1aが置かれるように設定されている。また、第1のマイクロレンズ1aとレーザ2の発光面2aの光軸の高さが一致するように、レーザダイオード基板2の厚さおよびサブマウント材7の厚さが設定されている。   The distance 28a in the optical axis direction between the reference surface 23a of the positioning structure portion 1c and the incident surface 21 of the first microlens 1a collimates the laser light from the light emitting surface 2a of the laser diode substrate 2. It is set so that the first microlens 1a is placed at a position where it can be Further, the thickness of the laser diode substrate 2 and the thickness of the submount material 7 are set so that the heights of the optical axes of the first microlens 1a and the light emitting surface 2a of the laser 2 coincide.

また、第2のマイクロレンズ基板4と接触している基準面23bと、レーザダイオード基板2と接触している基準面23aとの間隔28bは、第2のマイクロレンズ基板4とレーザダイオード基板2との距離や、第2のマイクロレンズ基板4と第1のマイクロレンズ1aとの距離が所定の大きさとなるように、設定されている。   Further, an interval 28b between the reference surface 23b that is in contact with the second microlens substrate 4 and the reference surface 23a that is in contact with the laser diode substrate 2 is such that the second microlens substrate 4 and the laser diode substrate 2 And the distance between the second microlens substrate 4 and the first microlens 1a are set to have a predetermined size.

サブマウント材7は、レーザダイオード基板の残留応力を低減するために熱膨張係数がレーザダイオード基板2と同一の材質により構成されている。なお、レーザダイオード基板2と異なる材質により構成されたサブマウント材7を用いることもできる。そして、図3に示すように、サブマウント材7と第1のマイクロレンズ基板1は第1の接合材8で接合されている。また、サブマウント材7とレーザダイオード基板2は第2の接合材9で接合されている。   The submount material 7 is made of the same material as that of the laser diode substrate 2 in order to reduce the residual stress of the laser diode substrate. A submount material 7 made of a material different from that of the laser diode substrate 2 can also be used. Then, as shown in FIG. 3, the submount material 7 and the first microlens substrate 1 are bonded by a first bonding material 8. Further, the submount material 7 and the laser diode substrate 2 are joined by a second joining material 9.

このようにして、本実施形態の半導体光学装置では、レーザダイオード基板2のレーザダイオードから出射された光が第1のマイクロレンズ1aによってコリメートされている。   Thus, in the semiconductor optical device of this embodiment, the light emitted from the laser diode of the laser diode substrate 2 is collimated by the first microlens 1a.

なお、本実施形態では、サブマウント材7をレーザダイオード基板2と第1のマイクロレンズ基板1bとの間に配置しているが、レーザダイオード基板2を製造する際にレーザダイオード基板2の厚さに制約がない、もしくは、サブマウント材7を設けなくても、レーザダイオード基板2の厚さで光軸を一致させることができれ、サブマウント材7を設けないようにすることもできる。   In the present embodiment, the submount material 7 is disposed between the laser diode substrate 2 and the first microlens substrate 1b. However, when the laser diode substrate 2 is manufactured, the thickness of the laser diode substrate 2 is increased. Even if the submount material 7 is not provided, the optical axis can be matched with the thickness of the laser diode substrate 2 and the submount material 7 can be omitted.

ヒートシンク6は、第3の接合材10により、レーザダイオード基板2と接合されている。ヒートシンク6は、レーザダイオード基板2の発光時の発熱を放出させるため、例えば、Cu、CuW、CuMo、Mo、WC等の熱伝導率が大きな材料により構成されている。また、図3に示すように、ヒートシンク材7にはレーザダイオードを駆動するための電位取り出しパッド11が形成されている。そして、その電位取り出しパッド11とレーザ基板2の表面とが配線ワイヤ12により電気的に接続されている。   The heat sink 6 is bonded to the laser diode substrate 2 by a third bonding material 10. The heat sink 6 is made of a material having a high thermal conductivity such as Cu, CuW, CuMo, Mo, WC or the like, for example, in order to release heat generated when the laser diode substrate 2 emits light. Further, as shown in FIG. 3, the heat sink material 7 is formed with a potential extraction pad 11 for driving the laser diode. The potential extraction pad 11 and the surface of the laser substrate 2 are electrically connected by a wiring wire 12.

光導波路3はマイクロレンズ基板1に形成されており、第1のマイクロレンズ1aと一対一で対応するように配置され、第1のマイクロレンズ1aと光導波路3とが結合されている。光導波路3は、図2に示すように、第1のマイクロレンズ基板1と一体形成された光導波路台座部1d上に形成されており、下側から順に、第1のシリコン酸化膜13、高濃度の不純物を含む第2のシリコン酸化膜14、第3のシリコン酸化膜15により構成されている。また、光導波路3は、第4の接合材17により、ヒートシンク6と接合されている。   The optical waveguide 3 is formed on the microlens substrate 1 and is disposed so as to correspond to the first microlens 1a on a one-to-one basis, and the first microlens 1a and the optical waveguide 3 are coupled to each other. As shown in FIG. 2, the optical waveguide 3 is formed on an optical waveguide pedestal 1d integrally formed with the first microlens substrate 1, and in order from the lower side, the first silicon oxide film 13, A second silicon oxide film 14 and a third silicon oxide film 15 containing a concentration of impurities are formed. The optical waveguide 3 is bonded to the heat sink 6 by a fourth bonding material 17.

なお、図1〜3では、第1のマイクロレンズ1aは、1つであったが、複数とすることもできる。この場合、レーザダイオードの数は、第1のマイクロレンズ1aと同じである第1のマイクロレンズ1aを複数とすることで、距離計測用としてのレーザ出力を向上させることができる。   1 to 3, the number of the first microlenses 1 a is one, but a plurality of the first microlenses 1 a may be used. In this case, the number of laser diodes can be the same as that of the first microlens 1a, and a plurality of first microlenses 1a can be provided to improve laser output for distance measurement.

次に、本実施形態における半導体光学装置の製造方法について説明する。以下では、第1のマイクロレンズ1aの数が2つである場合を説明する。図4〜8に半導体光学装置の製造工程を示す。なお、図4〜6では、便宜上、第1のマイクロレンズ1aの数を1つとしている。   Next, a method for manufacturing the semiconductor optical device in the present embodiment will be described. Below, the case where the number of the 1st micro lens 1a is two is demonstrated. 4 to 8 show a manufacturing process of the semiconductor optical device. 4 to 6, the number of the first microlenses 1 a is one for convenience.

まず、図4に示す工程で、第1のマイクロレンズ基板1上に第1のマイクロレンズ1a、光導波路3および位置決め用構造部1cを形成する。具体的には、例えば、図9〜図11に示す工程を行う。なお、図9、10において、図(a)は基板の上面図を示しており、図(b)は図(a)中の半導体基板のC−C’線断面図を示しており、図(c)は図(a)中の半導体基板のD−D’線断面図を示している。図11は基板の上面図を示している。   First, in the step shown in FIG. 4, the first microlens 1 a, the optical waveguide 3, and the positioning structure portion 1 c are formed on the first microlens substrate 1. Specifically, for example, the steps shown in FIGS. 9 to 11 are performed. 9 and 10, FIG. 9A shows a top view of the substrate, and FIG. 9B shows a cross-sectional view along the line CC ′ of the semiconductor substrate in FIG. c) shows a cross-sectional view taken along the line DD ′ of the semiconductor substrate in FIG. FIG. 11 shows a top view of the substrate.

図9に示す工程では、図示しないが、第1のマイクロレンズ基板1となるシリコンウェハを用意し、第1のマイクロレンズ基板1の上に酸化膜を形成する。その後、この酸化膜をパターニングする。そして、パターニングされた酸化膜をマスクとして、図9(a)、(b)に示すように、第1のマイクロレンズ1aの形成予定領域30と位置決め用構造部1cの形成予定領域31を残すように第1のマイクロレンズ基板1をエッチングし、第1のトレンチ32を形成する。   In the step shown in FIG. 9, although not shown, a silicon wafer to be the first microlens substrate 1 is prepared, and an oxide film is formed on the first microlens substrate 1. Thereafter, this oxide film is patterned. Then, using the patterned oxide film as a mask, as shown in FIGS. 9A and 9B, the formation planned region 30 of the first microlens 1a and the formation planned region 31 of the positioning structure portion 1c are left. Then, the first microlens substrate 1 is etched to form a first trench 32.

これにより、第1のマイクロレンズ基板1のうち、第1のマイクロレンズ1aの形成予定領域30を第1のマイクロレンズ1aの輪郭と同様の形状に加工すると同時に、第1のマイクロレンズ基板1に位置決め用構造部1cを形成する。なお、この工程が本発明の第1の工程に相当する。   As a result, in the first microlens substrate 1, the formation planned region 30 of the first microlens 1 a is processed into the same shape as the outline of the first microlens 1 a, and at the same time, The positioning structure 1c is formed. This step corresponds to the first step of the present invention.

このとき、図9(a)、(b)に示すように、第1のマイクロレンズ1aの形成予定領域30内に、一定の幅である第2のトレンチ33を一定の間隔で多数並設する。なお、複数の第2のトレンチ33の開口形状は、図9(a)に示すように、同一方向に、かつ、光軸に対して平行な状態で延びている形状とする。   At this time, as shown in FIGS. 9A and 9B, a large number of second trenches 33 each having a constant width are arranged in parallel at a predetermined interval in the formation planned region 30 of the first microlens 1a. . As shown in FIG. 9A, the opening shape of the plurality of second trenches 33 is a shape extending in the same direction and in a state parallel to the optical axis.

具体的には、トレンチ幅(以下では、抜き幅と呼ぶ)34とトレンチ間に位置し、側壁となるシリコンの幅(以下では、残し幅と呼ぶ)35の比率は、0.55:0.45となるようにマスクの開口部の幅および開口部の間隔を調整する。例えば、抜き幅34が1.1μmなら、残し幅35は0.9μm、抜き幅が2.2μmなら、残し幅は1.8μmとする。なお、この第2のトレンチ33の下側で、エッチングされずに残された部分がマイクロレンズ台座部1bとなる。   Specifically, the ratio of the trench width (hereinafter referred to as the extraction width) 34 and the silicon width (hereinafter referred to as the remaining width) 35 located between the trenches and serving as the sidewall is 0.55: 0. The width of the opening of the mask and the interval between the openings are adjusted so as to be 45. For example, if the extraction width 34 is 1.1 μm, the remaining width 35 is 0.9 μm, and if the extraction width is 2.2 μm, the remaining width is 1.8 μm. Note that the portion left unetched below the second trench 33 becomes the microlens pedestal portion 1b.

このように、第1のマイクロレンズ基板1に第1のトレンチ32と第2のトレンチ33とを形成することで、第1のマイクロレンズ1aの輪郭形状とされたマイクロレンズ台座部1bを形成すると同時に、位置決め用構造部1cを形成する。   As described above, when the first trench 32 and the second trench 33 are formed in the first microlens substrate 1, the microlens pedestal portion 1b having the contour shape of the first microlens 1a is formed. At the same time, the positioning structure 1c is formed.

なお、第1のマイクロレンズ基板1上での第1のマイクロレンズ1aの光軸の高さは、マイクロレンズ台座部1bの高さによって決まる。また、マイクロレンズ台座部1bの高さは、第2のトレンチ33の深さにより決まることから、第2のトレンチ33の深さにより、第1のマイクロレンズ1aの光軸の高さが決まる。このため、第2のトレンチ33を形成するとき、第1のマイクロレンズ1aの光軸とレーザダイオード基板2の光軸とを一致させるように、第2のトレンチ33の深さを設定する。   Note that the height of the optical axis of the first microlens 1a on the first microlens substrate 1 is determined by the height of the microlens base 1b. In addition, since the height of the microlens pedestal portion 1b is determined by the depth of the second trench 33, the height of the optical axis of the first microlens 1a is determined by the depth of the second trench 33. For this reason, when forming the second trench 33, the depth of the second trench 33 is set so that the optical axis of the first microlens 1a coincides with the optical axis of the laser diode substrate 2.

また、位置決め用構造部1cを形成するとき、位置決め用構造部1cの基準面23aおよび23bが、後の工程で第1のマイクロレンズ基板1に搭載するレーザダイオード基板2の発光面2aと平行となるように、位置決め用構造部1cを形成する。本実施形態では、基準面23aが第1のマイクロレンズ1aの入射面と平行となるように、位置決め用構造部1cを形成する。これは、後の工程で、レーザダイオード基板2の発光面2aと、第1のマイクロレンズ1aの入射面21とを平行に向かい合わせ、レーザダイオード基板2と第1のマイクロレンズ1aとを結合させるためである。   Further, when forming the positioning structure portion 1c, the reference surfaces 23a and 23b of the positioning structure portion 1c are parallel to the light emitting surface 2a of the laser diode substrate 2 mounted on the first microlens substrate 1 in a later step. Thus, the positioning structure 1c is formed. In the present embodiment, the positioning structure portion 1c is formed so that the reference surface 23a is parallel to the incident surface of the first microlens 1a. In this later step, the light emitting surface 2a of the laser diode substrate 2 and the incident surface 21 of the first microlens 1a face each other in parallel, and the laser diode substrate 2 and the first microlens 1a are coupled. Because.

また、位置決め用構造部1cを形成するとき、図3に示すように、位置決め用構造部1cの基準面23aと第1のマイクロレンズ1aの入射面21とが、同一平面上に位置せず、これらの面の位置がずれている状態となるように、基準面23aの位置を設定する。すなわち、基準面23aが第1のマイクロレンズ1aの入射面21よりもレーザダイオード基板2側に位置するように、基準面23aの位置を設定する。   Further, when forming the positioning structure 1c, as shown in FIG. 3, the reference surface 23a of the positioning structure 1c and the incident surface 21 of the first microlens 1a are not located on the same plane, The position of the reference surface 23a is set so that the positions of these surfaces are shifted. That is, the position of the reference surface 23a is set so that the reference surface 23a is positioned closer to the laser diode substrate 2 than the incident surface 21 of the first microlens 1a.

具体的には、位置決め用構造部1cの基準面23aの第1のマイクロレンズ1aに対する位置を、レーザダイオードからの光をコリメートできるように、第1のマイクロレンズ1aの焦点距離を考慮した位置となるように設定する。例えば、半導体レーザのコリメート用に用いる場合を想定すると、レーザの広がり角を90°とした場合、半導体レーザの発光端と第1のマイクロレンズ1aの距離28を例えば1000μm程度とする。すなわち、半導体レーザの発光端に第1のマイクロレンズ1aの入射面21を1000μm程度まで近づけたとき、その位置でレーザダイオード基板2の側面2aと位置決め用構造部1cの基準面23aとが接触するように、位置決め用構造部1cを形成する。   Specifically, the position of the reference surface 23a of the positioning structure 1c with respect to the first microlens 1a is a position that takes into account the focal length of the first microlens 1a so that the light from the laser diode can be collimated. Set as follows. For example, assuming that the semiconductor laser is used for collimation, when the laser divergence angle is 90 °, the distance 28 between the light emitting end of the semiconductor laser and the first microlens 1a is, for example, about 1000 μm. That is, when the incident surface 21 of the first microlens 1a is brought close to about 1000 μm to the light emitting end of the semiconductor laser, the side surface 2a of the laser diode substrate 2 and the reference surface 23a of the positioning structure portion 1c come into contact with each other. Thus, the positioning structure 1c is formed.

また、第2のマイクロレンズ基板4と接触させるための基準面23bが、レーザダイオード基板2と接触させるための基準面23aと、第1のマイクロレンズ1aとの間に位置するように、基準面23bの位置を設定する。   The reference surface 23b for contacting the second microlens substrate 4 is positioned between the reference surface 23a for contacting the laser diode substrate 2 and the first microlens 1a. The position of 23b is set.

また、図9(a)、(c)に示すように、図9に示す工程では、第1のマイクロレンズ基板1に第1のトレンチ32を形成することで、第1のマイクロレンズ1aの形成予定領域30を第1のマイクロレンズ1aの輪郭形状に加工し、かつ、位置決め用構造部1cを形成すると同時に、第1のマイクロレンズ基板1のうち、光導波路3の形成予定領域40を光導波路3の輪郭形状に加工する。なお、光導波路3の形成予定領域40においても、第1のマイクロレンズ1aの形成予定領域30と同様に第2のトレンチ33を形成する。これにより、光導波路3の形成予定領域40に光導波路3と同様の輪郭形状の光導波路台座部1dを形成する。   Further, as shown in FIGS. 9A and 9C, in the process shown in FIG. 9, the first microlens 1a is formed by forming the first trench 32 in the first microlens substrate 1. The planned region 30 is processed into the contour shape of the first microlens 1a, and the positioning structure 1c is formed. At the same time, the planned region 40 of the optical waveguide 3 in the first microlens substrate 1 is formed into the optical waveguide. 3 contour shape. Note that the second trench 33 is also formed in the planned formation region 40 of the optical waveguide 3 in the same manner as the planned formation region 30 of the first microlens 1a. Thereby, the optical waveguide pedestal portion 1 d having the same contour shape as that of the optical waveguide 3 is formed in the planned formation region 40 of the optical waveguide 3.

エッチング後の第1のトレンチ32の側壁表面、特に第1のマイクロレンズ1aの形成予定領域30の最外周部を規定する側壁表面の平坦性は、この面が光の入射あるいは出射する面21、22となるため重要である。このため、第1のマイクロレンズ基板1をエッチングした後、図示しないが、基板1の全体を水素雰囲気中でアニール処理してトレンチ側壁での表面粗さを小さくする。この後、いわゆる犠牲酸化を行うことで平滑な表面を持つレンズ面を得ることができる。なお、この技術に関しては特開2002−231945号公報に開示されている。さらに、エッチングの際に用いた酸化膜マスクをフッ酸溶液への浸漬等により除去する。   The flatness of the side wall surface of the first trench 32 after etching, particularly the side wall surface that defines the outermost peripheral portion of the region 30 where the first microlens 1a is to be formed, is a surface 21 on which this surface is incident or output of light. 22 is important. For this reason, after etching the first microlens substrate 1, although not shown, the entire substrate 1 is annealed in a hydrogen atmosphere to reduce the surface roughness on the trench sidewalls. Thereafter, a lens surface having a smooth surface can be obtained by performing so-called sacrificial oxidation. This technique is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-231945. Further, the oxide film mask used in the etching is removed by immersion in a hydrofluoric acid solution.

続いて、図10に示す工程では、第1のマイクロレンズ1aの形成予定領域30に第1のマイクロレンズ1aを形成し、光導波路3の形成予定領域40の形成予定領域に光導波路3を形成する。より具体的には、熱酸化により第2のトレンチ33内をシリコン酸化物37で充填するとともに、第2のトレンチ33間のシリコン層であるトレンチ側壁部36をシリコン酸化物37で置き換える。このようにして、第1のマイクロレンズ基板1と一体的な第1のマイクロレンズ1aを形成する。なお、この工程が本発明の第2の工程に相当する。   Subsequently, in the step shown in FIG. 10, the first microlens 1 a is formed in the formation planned region 30 of the first microlens 1 a, and the optical waveguide 3 is formed in the formation planned region 40 of the optical waveguide 3. To do. More specifically, the inside of the second trench 33 is filled with the silicon oxide 37 by thermal oxidation, and the trench side wall portion 36 which is a silicon layer between the second trenches 33 is replaced with the silicon oxide 37. In this way, the first microlens 1a integrated with the first microlens substrate 1 is formed. This step corresponds to the second step of the present invention.

このときの酸化膜37の厚さは、抜き幅34と残し幅35との合計と同じか、それ以上に設定する。通常、熱酸化膜はシリコン表面の内側と外側に0.45:0.55の割合で進行する。本実施形態では、この比率に合わせて抜き幅34と残し幅35を設定しており、すなわち、熱酸化において第2のトレンチ33内がシリコン酸化物で充填されると同時にトレンチ間のシリコン層36がシリコン酸化物になる寸法となっている。   At this time, the thickness of the oxide film 37 is set equal to or more than the sum of the blank width 34 and the remaining width 35. Usually, the thermal oxide film proceeds at a ratio of 0.45: 0.55 on the inside and outside of the silicon surface. In this embodiment, the extraction width 34 and the remaining width 35 are set in accordance with this ratio, that is, the second trench 33 is filled with silicon oxide in the thermal oxidation, and at the same time, the silicon layer 36 between the trenches. Is a dimension that becomes silicon oxide.

したがって、第2のトレンチ33の内部が全て熱酸化膜で埋まった時点でトレンチ間のシリコン層36も全て酸化される。すなわち、図10(a)に示すように、この時点で第1のマイクロレンズ1aの形成予定領域30全体が一塊りのシリコン酸化物(SiO)37となり、第1のマイクロレンズ1aができる。このとき、第1のトレンチ32を構成する側壁面から位置決め用構造部1cの表面にかけて酸化膜38が形成される。すなわち、第1のマイクロレンズ1aの形成と同時に位置決め用構造部1cも形成される。 Therefore, when the entire interior of the second trench 33 is filled with the thermal oxide film, the silicon layer 36 between the trenches is all oxidized. That is, as shown in FIG. 10A, at this point, the entire formation region 30 of the first microlens 1a becomes a lump of silicon oxide (SiO 2 ) 37, and the first microlens 1a is formed. At this time, an oxide film 38 is formed from the side wall surface constituting the first trench 32 to the surface of the positioning structure portion 1c. That is, the positioning structure 1c is formed simultaneously with the formation of the first microlens 1a.

なお、この熱酸化工程の後に、第1のマイクロレンズ1aの光透過率向上のために、必要に応じて基板全体に反射防止膜をコーティングすることができる。   In addition, after this thermal oxidation process, in order to improve the light transmittance of the first microlens 1a, an antireflection film can be coated on the entire substrate as necessary.

また、光導波路3の形成予定領域40においても、第1のマイクロレンズ1aの形成予定領域30と同様に、図10に示す工程で、熱酸化により第2のトレンチ33内をシリコン酸化物37で充填するとともに、第2のトレンチ33間のシリコン層36をシリコン酸化物37で置き換える。このように本実施形態では、第1のマイクロレンズ1aの形成と同時に、光導波路台座部1dの上にシリコン酸化物層を形成する。   Further, in the planned formation region 40 of the optical waveguide 3, as in the planned formation region 30 of the first microlens 1 a, the silicon oxide 37 is formed in the second trench 33 by thermal oxidation in the step shown in FIG. 10. In addition, the silicon layer 36 between the second trenches 33 is replaced with a silicon oxide 37. Thus, in the present embodiment, a silicon oxide layer is formed on the optical waveguide pedestal portion 1d simultaneously with the formation of the first microlens 1a.

さらに、このシリコン酸化物層に不純物を注入することで、図10(b)、(c)に示すように、第1のシリコン酸化膜13、第2のシリコン酸化膜14、第3のシリコン酸化膜15から構成された第1のマイクロレンズ1aおよび光導波路3を形成する。   Further, by implanting impurities into this silicon oxide layer, as shown in FIGS. 10B and 10C, the first silicon oxide film 13, the second silicon oxide film 14, and the third silicon oxide film are formed. The first microlens 1 a and the optical waveguide 3 constituted by the film 15 are formed.

なお、本実施形態では、第1のマイクロレンズ1aと光導波路3とを同一の半導体基板1に形成する場合を説明したが、光導波路3と第1のマイクロレンズ1aとを別々の半導体基板に形成し、これらを接合することもできる。   In the present embodiment, the case where the first microlens 1a and the optical waveguide 3 are formed on the same semiconductor substrate 1 has been described. However, the optical waveguide 3 and the first microlens 1a are formed on different semiconductor substrates. They can be formed and joined together.

次に、図11に示す工程では、メタルマスクを用いて、第1のマイクロレンズ1aが形成されたウェハ1の表面に対し、レーザダイオード基板2の搭載予定領域41のみにAu/Ti膜42を成膜する。なお、図11では光導波路3を省略している。   Next, in the process shown in FIG. 11, an Au / Ti film 42 is applied only to the mounting region 41 of the laser diode substrate 2 on the surface of the wafer 1 on which the first microlens 1a is formed using a metal mask. Form a film. In FIG. 11, the optical waveguide 3 is omitted.

ここで、Au/Ti膜42におけるTiは第1のマイクロレンズ基板1表面の酸化膜38とAuとの密着性を良好にするためのものであり、Au/Ti膜42におけるAuは、あらかじめサブマウント材7の裏面に成膜されたAuSn共晶はんだと共晶接合するためと、後の工程でAu配線と接続させるためのものである。   Here, Ti in the Au / Ti film 42 is for improving the adhesion between the oxide film 38 on the surface of the first microlens substrate 1 and Au, and the Au in the Au / Ti film 42 is sublimated in advance. This is for eutectic bonding with AuSn eutectic solder formed on the back surface of the mounting material 7 and for connection with Au wiring in a later step.

その後、第1のマイクロレンズ1aが形成されたウェハ1をダイシングカットする。ダイシングカットは、図示していない領域に対して行う。これにより、ウェハ1を所望の大きさとする。ダイシングカットする際では、Siの切り屑が第1のマイクロレンズ表面に付着するため、レジスト等の保護膜をウェハ表面に塗布してカットする。あるいは、ウェハ裏面からハーフカットして劈開する。これにより、マイクロレンズを汚損することなくチップ状にすることができる。   Thereafter, the wafer 1 on which the first microlenses 1a are formed is diced. Dicing cut is performed on a region not shown. Thereby, the wafer 1 is set to a desired size. At the time of dicing cutting, since Si chips adhere to the surface of the first microlens, a protective film such as a resist is applied to the surface of the wafer and cut. Alternatively, half-cut from the wafer back surface and cleave. As a result, the microlens can be formed into a chip shape without fouling.

このようにして、図4に示すように、第1のマイクロレンズ基板1にマイクロレンズ1a、位置決め用構造部1cを形成する。なお、図4(a)は図11中のE−E’断面図であり、図4(b)は図11中のF−F’断面図である。また、図4(c)は第1のマイクロレンズ1aと位置決め用構造部1cが形成されている部分の斜視図である。   In this way, as shown in FIG. 4, the microlens 1 a and the positioning structure portion 1 c are formed on the first microlens substrate 1. 4A is a cross-sectional view taken along the line E-E ′ in FIG. 11, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line F-F ′ in FIG. 11. FIG. 4C is a perspective view of a portion where the first microlens 1a and the positioning structure 1c are formed.

次に、図5に示す工程では、図5(a)、(b)、(c)に示すように、第2のマイクロレンズ基板4を、基準面23bに接触させて、第1のマイクロレンズ基板1に搭載する。そして、マイクロレンズ基板1上に、サブマウント材7を位置決め用構造部1cの基準面23aに接触させてマウントする。サブマウント材7は、レーザダイオードの光軸と第1のマイクロレンズ1aの光軸とを一致させるためのものである。なお、サブマウント材7の表裏面にはあらかじめ、AuとSnからなる共晶合金層等の接合材43、44が成膜されている。これらの接合材43、44におけるサブマウント材7の裏面側の接合材43と、Au/Ti膜42とが第1の接合材8である。   Next, in the step shown in FIG. 5, as shown in FIGS. 5A, 5B, and 5C, the second microlens substrate 4 is brought into contact with the reference surface 23b, so that the first microlens. Mounted on the substrate 1. Then, the submount material 7 is mounted on the microlens substrate 1 in contact with the reference surface 23a of the positioning structure 1c. The submount material 7 is for making the optical axis of the laser diode coincide with the optical axis of the first microlens 1a. Note that bonding materials 43 and 44 such as a eutectic alloy layer made of Au and Sn are formed on the front and back surfaces of the submount material 7 in advance. The bonding material 43 on the back surface side of the submount material 7 and the Au / Ti film 42 in these bonding materials 43 and 44 are the first bonding material 8.

続いて、図6に示す工程では、図6(a)、(b)、(c)に示すように、レーザダイオード基板2の側面2aを位置決め用構造部1cの基準面23aに接触させて、サブマウント材7の上にマウントする。これにより、レーザダイオードの発光面2aと第1のマイクロレンズ1aとの必要な距離が確保される。このようにして、レーザダイオード基板2の発光面2aと第1のマイクロレンズ1aの入射面21とを向かい合わせ、レーザダイオード基板2と第1のマイクロレンズ1aとを結合させる。   Subsequently, in the step shown in FIG. 6, as shown in FIGS. 6A, 6B, and 6C, the side surface 2a of the laser diode substrate 2 is brought into contact with the reference surface 23a of the positioning structure portion 1c. Mount on the submount 7. Thereby, a necessary distance between the light emitting surface 2a of the laser diode and the first microlens 1a is secured. In this way, the light emitting surface 2a of the laser diode substrate 2 and the incident surface 21 of the first microlens 1a face each other, and the laser diode substrate 2 and the first microlens 1a are coupled.

なお、この工程が本発明の第3の工程に相当する。また、レーザダイオード基板2の表裏面にはあらかじめAu膜45、46が成膜されている。これらのAu膜45、46におけるレーザダイオード基板2の裏面側のAu膜45と、サブマウント材7の表面側の接合材44とが第2の接合材9である。   This step corresponds to the third step of the present invention. Further, Au films 45 and 46 are formed in advance on the front and back surfaces of the laser diode substrate 2. The Au film 45 on the back side of the laser diode substrate 2 in these Au films 45 and 46 and the bonding material 44 on the front surface side of the submount material 7 are the second bonding material 9.

なお、レーザダイオード基板2の厚さにより、レーザダイオード基板2の光軸の位置を調整することができる。したがって、第1のマイクロレンズ1aの光軸とレーザダイオード基板2の光軸とを一致させるために、レーザダイオード基板2の厚さが所定厚さに設定されたものを用意する。   The position of the optical axis of the laser diode substrate 2 can be adjusted by the thickness of the laser diode substrate 2. Therefore, in order to make the optical axis of the first microlens 1a coincide with the optical axis of the laser diode substrate 2, a laser diode substrate 2 having a predetermined thickness is prepared.

その後、加熱加圧してレーザダイオード基板2、サブマウント材7、および第1のマイクロレンズ基板1を接合する。このとき、Au−Sn共晶合金の共晶点以上の温度、例えば300℃程度で加熱する。なお、ここでは、接合材としてAu−Sn共晶合金を用いたが、これに限らず、例えば、Au−Si共晶合金、AuとGeからなる合金層あるいはSnPbはんだを用いることもできる。   Thereafter, the laser diode substrate 2, the submount material 7, and the first microlens substrate 1 are bonded by heating and pressing. At this time, heating is performed at a temperature equal to or higher than the eutectic point of the Au—Sn eutectic alloy, for example, about 300 ° C. Here, the Au—Sn eutectic alloy is used as the bonding material. However, the present invention is not limited to this. For example, an Au—Si eutectic alloy, an alloy layer made of Au and Ge, or SnPb solder can also be used.

次に、図7に示す工程では、図6に示されている基板1を上下反転させ、レーザダイオード発光時の熱を放熱するためのヒートシンク材6を第3の接合材10となるInを介して熱圧着する。なお、図7は図6(a)と同じ断面を示している。Inはあらかじめヒートシンク材6での接合領域のみにマスク蒸着等により成膜しておく。また、ヒートシンク材6の表面には、電位取り出しパッド11として、ポリイミド等の絶縁膜11a、Au膜11bを順に接合前にあらかじめ成膜しておく。   Next, in the step shown in FIG. 7, the substrate 1 shown in FIG. 6 is turned upside down, and the heat sink material 6 for radiating the heat at the time of laser diode emission is passed through In serving as the third bonding material 10. And thermocompression. FIG. 7 shows the same cross section as FIG. In is formed in advance by mask vapor deposition or the like only in the bonding region of the heat sink material 6. Further, an insulating film 11a such as polyimide and an Au film 11b are sequentially formed on the surface of the heat sink material 6 in advance as a potential extraction pad 11 before bonding.

なお、第3の接合材10としては、Inの他に、例えば、Au−Si共晶合金、AuとSnからなる共晶合金、AuとGeからなる合金層あるいはSnPbはんだを用いることができる。   In addition to In, for example, an Au—Si eutectic alloy, an eutectic alloy composed of Au and Sn, an alloy layer composed of Au and Ge, or SnPb solder can be used as the third bonding material 10.

このとき、第2のマイクロレンズ基板4は、ヒートシンク6とマイクロレンズ基板1とにより挟み込むことで固定される。   At this time, the second microlens substrate 4 is fixed by being sandwiched between the heat sink 6 and the microlens substrate 1.

続いて、図8に示す工程で、ワイヤボンディングを行い、レーザダイオード基板2とヒートシンク6上に形成された電位取り出しパッド11とを、配線ワイヤ12により電気的に接続する。配線ワイヤ12としては、図8(b)に示すように、例えば、幅広のAuリボンを用いることができる。幅広のAuリボンを使用する目的は、レーザダイオードの発光時に放熱するためである。なお、Auリボンをボンディングする位置や、Auリボンの本数はデイスの特性に応じて変更可能である。   Subsequently, in the step shown in FIG. 8, wire bonding is performed, and the potential extraction pad 11 formed on the laser diode substrate 2 and the heat sink 6 is electrically connected by the wiring wire 12. As the wiring wire 12, as shown in FIG. 8B, for example, a wide Au ribbon can be used. The purpose of using a wide Au ribbon is to dissipate heat when the laser diode emits light. Note that the bonding position of the Au ribbon and the number of Au ribbons can be changed according to the characteristics of the disk.

以上のようにして、図1、2、3に示す半導体光学装置を製造することができる。   The semiconductor optical device shown in FIGS. 1, 2, and 3 can be manufactured as described above.

本実施形態では、図9に示す工程で、第1のマイクロレンズ基板1に対して一回のエッチングを行うことで、第1のマイクロレンズ基板1の第1のマイクロレンズ1aの形成予定領域30を第1のマイクロレンズ1aの形状に加工すると同時に、位置決め用構造部1cを形成している。そして、第1のマイクロレンズ1aの形成予定領域30に第1のマイクロレンズ1aを形成している。   In the present embodiment, in the process shown in FIG. 9, the first microlens substrate 1 is to be formed once by performing etching once on the first microlens substrate 1. Is processed into the shape of the first microlens 1a, and at the same time, the positioning structure 1c is formed. And the 1st micro lens 1a is formed in the formation plan area 30 of the 1st micro lens 1a.

このため、第1のマイクロレンズ1aと位置決め用構造部1cとの相対的な位置は、エッチングの精度のみにより決まる。これにより、第1のマイクロレンズと位置決め用構造部とを別々に形成する場合と比較して、第1のマイクロレンズ1aと位置決め用構造部1cとの位置決めを高精度に行うことができる。   For this reason, the relative positions of the first microlens 1a and the positioning structure portion 1c are determined only by the accuracy of etching. Thereby, compared with the case where the 1st micro lens and the positioning structure part are formed separately, the positioning of the 1st micro lens 1a and the positioning structure part 1c can be performed with high accuracy.

また、位置決め用構造部1cの基準面23aの位置は、第1のマイクロレンズ1aの入射面21とレーザダイオード基板2の発光面2aとの間における必要な距離が確保できるように設定されている。そして、図6に示す工程で、レーザダイオード基板2の側面のうち、発光面2aとなる側面の一部を、位置決め用構造部1cの基準面23aに接触させて、第1のマイクロレンズ基板1にレーザダイオード基板2を搭載している。   Further, the position of the reference surface 23a of the positioning structure portion 1c is set so as to ensure a necessary distance between the incident surface 21 of the first microlens 1a and the light emitting surface 2a of the laser diode substrate 2. . Then, in the step shown in FIG. 6, a part of the side surface of the laser diode substrate 2 that becomes the light emitting surface 2a is brought into contact with the reference surface 23a of the positioning structure portion 1c, so that the first microlens substrate 1 is formed. The laser diode substrate 2 is mounted on the.

このことから、レーザダイオード基板2の発光面2aと第1のマイクロレンズ1aの入射面21との間隔を所定の大きさとすることができる。すなわち、第1のマイクロレンズ1aとレーザダイオード基板2との位置決め精度を従来技術よりも向上させることができ、第1のマイクロレンズ1aとレーザダイオード基板2との光結合効率を従来よりも向上させることができる。   Accordingly, the distance between the light emitting surface 2a of the laser diode substrate 2 and the incident surface 21 of the first microlens 1a can be set to a predetermined size. That is, the positioning accuracy between the first microlens 1a and the laser diode substrate 2 can be improved as compared with the prior art, and the optical coupling efficiency between the first microlens 1a and the laser diode substrate 2 can be improved as compared with the prior art. be able to.

また、位置決め用構造部1cの基準面23bに接触させて、第1のマイクロレンズ基板1に第2のマイクロレンズ基板4を搭載している。これにより、レーザダイオード基板2の発光面2aと第2のマイクロレンズ基板4との間隔や、第2のマイクロレンズ基板4と第1のマイクロレンズ1aとの間隔を、容易に所望の大きさとすることができる。   In addition, the second microlens substrate 4 is mounted on the first microlens substrate 1 in contact with the reference surface 23b of the positioning structure 1c. Thus, the distance between the light emitting surface 2a of the laser diode substrate 2 and the second microlens substrate 4 and the distance between the second microlens substrate 4 and the first microlens 1a are easily set to a desired size. be able to.

さらに、本実施形態では、図9に示す工程で、第1のマイクロレンズ1aの形成予定領域30の加工と同時に、光導波路3の形成予定領域40を光導波路3の形状に加工している。そして、その光導波路3の形成予定領域40に光導波路3を形成している。   Furthermore, in this embodiment, in the step shown in FIG. 9, the formation planned region 40 of the optical waveguide 3 is processed into the shape of the optical waveguide 3 simultaneously with the processing of the formation planned region 30 of the first microlens 1 a. Then, the optical waveguide 3 is formed in a region 40 where the optical waveguide 3 is to be formed.

このため、第1のマイクロレンズ1aと光導波路3との相対的な位置も、エッチングの精度のみにより決まる。これにより、第1のマイクロレンズ1aと光導波路3とを異なる半導体基板に形成する場合と比較して、第1のマイクロレンズ1aと光導波路3との位置決めを高精度に行うことができる。   Therefore, the relative position between the first microlens 1a and the optical waveguide 3 is also determined only by the etching accuracy. Thereby, compared with the case where the 1st micro lens 1a and the optical waveguide 3 are formed in a different semiconductor substrate, the positioning of the 1st micro lens 1a and the optical waveguide 3 can be performed with high precision.

また、上記背景技術の欄で説明したように、スパッタリング法により半導体基板上に酸化膜を堆積させてレンズを製造する場合、スパッタリング法ではレンズの高さを5μm以上とすることが困難であった。また、仮に上記背景技術の欄で説明した技術により、例えば、10μm程度の厚さの酸化膜が形成できたとしても、この技術では、基板の全面上に酸化膜を形成するため、基板を構成するシリコンと酸化膜の熱膨張係数差により、基板が反ることが予想される。このため、エッチング工程でのウェハチャッキング時にウェハが割れる不具合が多発する恐れがある。   In addition, as described in the background section above, when a lens is manufactured by depositing an oxide film on a semiconductor substrate by a sputtering method, it is difficult to set the height of the lens to 5 μm or more by the sputtering method. . Further, even if an oxide film having a thickness of, for example, about 10 μm can be formed by the technique described in the above background art section, this technique forms an oxide film on the entire surface of the substrate. It is expected that the substrate warps due to the difference in thermal expansion coefficient between the silicon and the oxide film. For this reason, there is a possibility that a problem that the wafer breaks during wafer chucking in the etching process frequently occurs.

これに対して、本実施形態では、図9に示す工程で、第1のマイクロレンズ基板1のうち、第1のマイクロレンズ1aの形成予定領域30を第1のマイクロレンズ1aの輪郭形状とするとともに、第1のマイクロレンズ1aの形成予定領域30内に複数の第2のトレンチ33を形成している。そして、図10に示す工程で、熱酸化により、第2のトレンチ33を酸化膜37で充填し、第2のトレンチ33間のシリコン層36を酸化膜37に置換することで、マイクロレンズ台座部1bの上に第1のマイクロレンズ1aを形成している。   On the other hand, in the present embodiment, in the step shown in FIG. 9, in the first microlens substrate 1, the formation planned region 30 of the first microlens 1 a is set as the contour shape of the first microlens 1 a. At the same time, a plurality of second trenches 33 are formed in the formation planned region 30 of the first microlens 1a. Then, in the step shown in FIG. 10, the microlens pedestal portion is formed by filling the second trench 33 with the oxide film 37 by thermal oxidation and replacing the silicon layer 36 between the second trenches 33 with the oxide film 37. A first microlens 1a is formed on 1b.

このような方法により第1のマイクロレンズ1aを形成するため、本実施形態では高さ24が5μm以上である第1のマイクロレンズ1aを形成することが容易である。また、第1のマイクロレンズ1aの形成予定領域30のみに厚い酸化膜を形成していることから、高さ24が5μm以上である第1のマイクロレンズ1aを形成しても、第1のマイクロレンズ基板1に反りが発生するのを抑制することができる。   Since the first microlens 1a is formed by such a method, in this embodiment, it is easy to form the first microlens 1a having a height 24 of 5 μm or more. In addition, since a thick oxide film is formed only in the formation region 30 of the first microlens 1a, the first microlens 1a having a height 24 of 5 μm or more is formed even if the first microlens 1a is formed. It is possible to suppress warping of the lens substrate 1.

また、上記背景技術の欄で説明した従来技術では、マイクロレンズ設置面とガイド溝との段差に、レーザダイオード基板を引っかけて固定することで、レーザダイオード基板とマイクロレンズとの相対的な位置が決定されていた。一方、上記した従来技術では、基板上にマイクロレンズを形成した後、フォトリソグラフィおよびエッチング技術により、同一の基板上にガイド溝を形成していた。したがって、基板の凹凸部では、フォトレジストの被覆性が悪く、また、それを回避するためにフォトレジストを厚くすると露光が困難となる。   In the prior art described in the background section above, the relative position between the laser diode substrate and the microlens is fixed by hooking and fixing the laser diode substrate to the step between the microlens installation surface and the guide groove. It was decided. On the other hand, in the above-described prior art, after forming a microlens on a substrate, a guide groove is formed on the same substrate by photolithography and etching techniques. Therefore, the unevenness of the substrate has poor photoresist coverage, and exposure becomes difficult if the photoresist is thickened to avoid it.

このことから、上記背景技術の欄で説明した従来技術では、例えば、100μm程度等の深いガイド溝を形成するのは困難であり、マイクロレンズ設置面とガイド溝との段差は小さかった。このため、レーザダイオード基板をその段差に引っかけて十分に固定することができない恐れがあった。   For this reason, in the prior art described in the background section above, it is difficult to form a deep guide groove of about 100 μm, for example, and the step between the microlens installation surface and the guide groove is small. For this reason, there is a possibility that the laser diode substrate cannot be sufficiently fixed by being caught on the step.

これに対して、本実施形態では、図9に示す工程で、第1のマイクロレンズ基板1に凹凸部が存在する前に、フォトリソグラフィおよびエッチングを行い、第1のマイクロレンズ基板1に第1のトレンチ32を形成することで、位置決め用構造部1cを形成している。   On the other hand, in the present embodiment, in the step shown in FIG. 9, photolithography and etching are performed before the uneven portion exists in the first microlens substrate 1, and the first microlens substrate 1 is subjected to the first process. By forming the trench 32, the positioning structure portion 1c is formed.

このため、上記従来技術でのガイド溝よりも深い第1のトレンチ32を形成することができる。これにより、位置決め用構造部1cの第1のマイクロレンズ基板1上での高さ26(図3参照)を上記従来技術の段差よりも大きくできる。この結果、レーザダイオード基板2を位置決め用構造部1cの基準面23aに接触させて、レーザダイオード基板2をマイクロレンズ基板1に搭載したとき、レーザダイオード基板2を位置決め用構造部1cに引っかけて十分に固定することができる。   For this reason, the 1st trench 32 deeper than the guide groove in the said prior art can be formed. Thereby, the height 26 (refer FIG. 3) on the 1st micro lens board | substrate 1 of the structure part 1c for positioning can be made larger than the level | step difference of the said prior art. As a result, when the laser diode substrate 2 is mounted on the microlens substrate 1 by bringing the laser diode substrate 2 into contact with the reference surface 23a of the positioning structure portion 1c, the laser diode substrate 2 is sufficiently hooked on the positioning structure portion 1c. Can be fixed to.

また、上記した従来技術では、レーザダイオード基板の側面のうち、発光面となる側面の全てを、マイクロレンズ設置面とガイド溝との段差に接触させていた。この場合、レーザダイオード基板の発光面となる側面と段差との間のどこかに異物が入ると、レーザダイオードとマイクロレンズとの相対的な位置がずれてしまうという問題があった。   In the above-described prior art, all of the side surfaces of the laser diode substrate that serve as the light emitting surface are brought into contact with the step between the microlens installation surface and the guide groove. In this case, there is a problem that the relative position between the laser diode and the microlens is shifted if a foreign substance enters somewhere between the side surface that becomes the light emitting surface of the laser diode substrate and the step.

これに対して、本実施形態では、図3、図6に示すように、レーザダイオード基板2の発光面2aとなる側面のうち、位置決め用構造部1cに対応する部分を、位置決め用構造部1cの基準面23aと接触させている。このように本実施形態では、レーザダイオード基板2の発光面2aとなる側面のうち、必要最小限の領域のみを位置決め用構造部1cの基準面23と接触させている。   On the other hand, in this embodiment, as shown in FIGS. 3 and 6, the portion corresponding to the positioning structure portion 1c among the side surfaces to be the light emitting surface 2a of the laser diode substrate 2 is defined as the positioning structure portion 1c. In contact with the reference surface 23a. As described above, in the present embodiment, only the minimum necessary region of the side surface to be the light emitting surface 2a of the laser diode substrate 2 is brought into contact with the reference surface 23 of the positioning structure portion 1c.

これにより、レーザダイオード基板2の発光面2aの全てが位置決め用構造部1cと接触している場合よりも、異物によるレーザダイオード基板2とマイクロレンズ1aとの相対的な位置のずれが発生するのを抑制することができる。   As a result, the relative position shift between the laser diode substrate 2 and the microlens 1a due to the foreign matter occurs as compared with the case where all of the light emitting surface 2a of the laser diode substrate 2 is in contact with the positioning structure portion 1c. Can be suppressed.

また、上記した従来技術では、台座部を設けず、半導体基板上に直にSiO膜からなるマイクロレンズを形成していた。この場合、半導体基板とマイクロレンズとの界面には、マイクロレンズの側面と半導体基板とがなす角部が存在する。このため、半導体基板とマイクロレンズとの熱膨張係数差により、その角部において応力が集中してしまう。これが、マイクロレンズの強度に対する信頼性を低下させる原因であった。 Further, in the above-described prior art, a microlens made of a SiO 2 film is formed directly on a semiconductor substrate without providing a pedestal portion. In this case, a corner formed by the side surface of the microlens and the semiconductor substrate exists at the interface between the semiconductor substrate and the microlens. For this reason, stress is concentrated at the corner due to the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor substrate and the microlens. This was a cause of reducing the reliability with respect to the strength of the microlens.

これに対して、本実施形態では、マイクロレンズ台座部1bの形状を第1のマイクロレンズ1aと同一の形状としている。すなわち、マイクロレンズ台座部1bの側面と第1のマイクロレンズ1aの側面とを一致させている。   In contrast, in the present embodiment, the shape of the microlens pedestal portion 1b is the same as that of the first microlens 1a. That is, the side surface of the microlens pedestal portion 1b and the side surface of the first microlens 1a are matched.

これにより、マイクロレンズ台座部1bと第1のマイクロレンズ1aとの界面に角部が存在しないようにすることができる。また、本実施形態では、マイクロレンズ台座部1bと第1のマイクロレンズ基板1との界面に、マイクロレンズ台座部1bの側面と第1のマイクロレンズ基板1の上面とがなす角部が存在する。   Thereby, a corner | angular part can be made not to exist in the interface of the micro lens base part 1b and the 1st micro lens 1a. Further, in the present embodiment, a corner portion formed by the side surface of the microlens pedestal portion 1 b and the upper surface of the first microlens substrate 1 exists at the interface between the microlens pedestal portion 1 b and the first microlens substrate 1. .

このように、本実施形態では、半導体光学装置の構造を、第1のマイクロレンズ1aから離れたマイクロレンズ台座部1bと第1のマイクロレンズ基板1との界面に角部が存在する構造としているので、第1のマイクロレンズ1aの強度に対する信頼性を向上させることができる。   As described above, in the present embodiment, the structure of the semiconductor optical device is a structure in which corners are present at the interface between the microlens pedestal 1b and the first microlens substrate 1 that are separated from the first microlens 1a. Therefore, the reliability with respect to the strength of the first microlens 1a can be improved.

また、本実施形態では、半導体光学装置に温度変化が生じた場合、熱膨張係数差により、マイクロレンズ台座部1bと第1のマイクロレンズ1aとの界面に応力が生じるが、マイクロレンズ台座部1bが変形することで、この応力が緩和されるようになっている。このことからも、第1のマイクロレンズ1aの強度に対する信頼性が向上されていると言える。   In the present embodiment, when a temperature change occurs in the semiconductor optical device, a stress is generated at the interface between the microlens pedestal portion 1b and the first microlens 1a due to the difference in thermal expansion coefficient, but the microlens pedestal portion 1b. This stress is relieved by deforming. From this, it can be said that the reliability of the strength of the first microlens 1a is improved.

なお、マイクロレンズ台座部1bの形状が第1のマイクロレンズ1aよりも大きな場合、第1のマイクロレンズ1aとマイクロレンズ台座部1bとの界面において、マイクロレンズ台座部1bの上面と第1のマイクロレンズ1aの側面とがなす角部が存在する。このため、単にマイクロレンズ台座部1bが存在するだけでは、第1のマイクロレンズ1aの強度に対する信頼性の向上には、不十分である。   When the shape of the microlens pedestal portion 1b is larger than that of the first microlens 1a, the upper surface of the microlens pedestal portion 1b and the first microlens pedestal 1b are formed at the interface between the first microlens 1a and the microlens pedestal portion 1b. There is a corner formed by the side surface of the lens 1a. For this reason, the presence of the microlens pedestal portion 1b is not sufficient for improving the reliability of the first microlens 1a.

また、本実施形態のように、マイクロレンズ台座部1bの形状を第1のマイクロレンズ1aと同一の形状とすることで、第1のマイクロレンズ1aとレーザダイオード基板2の発光面2aとの距離を任意に設定することができる。すなわち、本実施形態によれば、第1のマイクロレンズ1aとレーザダイオード基板2の性能、例えば、第1のマイクロレンズ1aの焦点距離が短い場合、第1のマイクロレンズ1aとレーザダイオード基板2の発光面2aとの距離を小さく設定することが容易となる。   In addition, as in the present embodiment, the distance between the first microlens 1a and the light emitting surface 2a of the laser diode substrate 2 is obtained by making the shape of the microlens pedestal portion 1b the same as that of the first microlens 1a. Can be set arbitrarily. That is, according to the present embodiment, when the performance of the first microlens 1 a and the laser diode substrate 2, for example, the focal length of the first microlens 1 a is short, the first microlens 1 a and the laser diode substrate 2 It becomes easy to set the distance from the light emitting surface 2a small.

(第2実施形態)
図12に本実施形態における半導体光学装置の一部を示す。図12は図2に対応する断面図であり、図12では光導波路3を省略している。なお、図12に示す半導体光学装置の構造部のうち、図2に示す半導体光学装置と同様の構造部には同一の符号を付すことで説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 12 shows a part of the semiconductor optical device according to this embodiment. FIG. 12 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 2, and the optical waveguide 3 is omitted in FIG. Of the structural parts of the semiconductor optical device shown in FIG. 12, the same structural parts as those of the semiconductor optical device shown in FIG.

第1実施形態の半導体光学装置では、図2に示すように、第1のマイクロレンズ1aとレーザダイオード基板2との間に第2のマイクロレンズ基板4を挿入した構造となっていたのに対して、本実施形態の半導体光学装置は、第2のマイクロレンズ1aをレーザダイオード基板2と光軸方向に対し、反対側に設置した構造例である。ヒートシンク6に衝立部51を有するレンズ台座基板52が接合されており、その衝立部51にレンズ4が接合された構造となっている。   In the semiconductor optical device according to the first embodiment, as shown in FIG. 2, the second microlens substrate 4 is inserted between the first microlens 1 a and the laser diode substrate 2. The semiconductor optical device according to the present embodiment is a structural example in which the second microlens 1a is disposed on the opposite side of the laser diode substrate 2 with respect to the optical axis direction. A lens base substrate 52 having a partition 51 is bonded to the heat sink 6, and the lens 4 is bonded to the partition 51.

本実施形態の半導体光学装置は、一部を除いて、第1実施形態と同様の製造工程により製造することができる。第1実施形態での製造工程と異なる点は、図7に示す工程で、例えば共晶はんだによりレンズ台座基板52が接合されたヒートシンク6を用意する点と、レンズ4を衝立部51にエポキシ樹脂を主成分とするUV硬化性の接着剤等により接合する点である。   The semiconductor optical device of this embodiment can be manufactured by the same manufacturing process as that of the first embodiment, except for a part. 7 differs from the manufacturing process of the first embodiment in the process shown in FIG. 7 in that, for example, a heat sink 6 in which a lens base substrate 52 is bonded by eutectic solder is prepared, and the lens 4 is attached to a partition 51 with an epoxy resin. It is the point which joins with the UV curable adhesive etc. which have as a main component.

なお、レンズ4とレーザダイオード発光面2aからの距離はレンズを保持するレンズ台座基板52の衝立部51の厚さ51aで調整する。位置精度が要求される場合は、衝立側面を位置合わせ用構造部1cの側面のうち、基準面23aの反対側の面53と接触させて位置決めする。また、レンズ台座基板52とヒートシンク材6との固定は共晶はんだを用いた方法に限らず、他の方法で接合することもできる。例えば、接合温度が他の材料に影響する、あるいは接合強度に問題が出る場合は、銀ロウ付けによって、レンズ台座基板とヒートシンクを一体にしておくこともできる。   The distance between the lens 4 and the laser diode light emitting surface 2a is adjusted by the thickness 51a of the partition 51 of the lens base substrate 52 that holds the lens. When the positional accuracy is required, the partitioning side surface is positioned in contact with the surface 53 on the opposite side of the reference surface 23a among the side surfaces of the alignment structure portion 1c. Further, the fixing of the lens base substrate 52 and the heat sink material 6 is not limited to the method using eutectic solder, but can be joined by other methods. For example, when the bonding temperature affects other materials or a problem arises in the bonding strength, the lens base substrate and the heat sink can be integrated by silver brazing.

本実施形態のように半導体光学装置を製造しても第1実施形態と同様の効果を有する。   Even if the semiconductor optical device is manufactured as in the present embodiment, the same effect as in the first embodiment is obtained.

(第3実施形態)
第1、第2実施形態では、第1の光学部品として、第1のマイクロレンズ1aを用いる場合を例として説明したが、本実施形態では、第1の光学部品として、光導波路3を用いる場合を説明する。なお、速軸方向の光の拡がりをコリメートするための第2のマイクロレンズ基板の挿入する位置は第1実施形態と同じである。
(Third embodiment)
In the first and second embodiments, the case where the first microlens 1a is used as the first optical component has been described as an example. However, in the present embodiment, the optical waveguide 3 is used as the first optical component. Will be explained. Note that the insertion position of the second microlens substrate for collimating the spread of light in the fast axis direction is the same as in the first embodiment.

図13に本実施形態における半導体光学装置の断面図を示す。なお、図13に示す半導体光学装置は、図2に示す半導体光学装置に対して、第1のマイクロレンズ1aを有していない点が異なり、他の構造部については図2と同様であるため、同一の符号を付すことで説明を一部省略する。   FIG. 13 is a sectional view of the semiconductor optical device according to this embodiment. The semiconductor optical device shown in FIG. 13 is different from the semiconductor optical device shown in FIG. 2 in that it does not have the first microlens 1a, and the other structural parts are the same as those in FIG. A part of the description is omitted by giving the same reference numerals.

この半導体光学装置は、光導波路3と、第2の光学部品としてのレーザダイオード基板2と、ヒートシンク6とを備えている。   This semiconductor optical device includes an optical waveguide 3, a laser diode substrate 2 as a second optical component, and a heat sink 6.

光導波路3は、第1実施形態と同様に、半導体基板1と一体形成されており、この半導体基板1には、位置決め用構造部1cも半導体基板1と一体形成されている。そして、レーザダイオード基板2の発光面となる側面2aが位置決め用構造部1cの基準面23aに接触した状態で、レーザダイオード基板2が半導体基板1に搭載されている。   As in the first embodiment, the optical waveguide 3 is formed integrally with the semiconductor substrate 1, and the positioning structure portion 1 c is also formed integrally with the semiconductor substrate 1 on the semiconductor substrate 1. The laser diode substrate 2 is mounted on the semiconductor substrate 1 with the side surface 2a serving as the light emitting surface of the laser diode substrate 2 in contact with the reference surface 23a of the positioning structure portion 1c.

次に、本実施形態の半導体光学装置の製造方法について説明する。ここでは、光導波路3および位置決め用構造部1cを形成する工程について主に説明する。図14、15(a)、(b)に半導体光学装置の製造工程の一部を示す。図14は半導体基板の上面図であり、図15(a)、(b)はそれぞれ、図14中のG−G’断面図、H−H’断面図である。なお、これらの図では、図9、図10と同様の構造部については、図9、10と同一の符号を付している。   Next, a method for manufacturing the semiconductor optical device of this embodiment will be described. Here, the process of forming the optical waveguide 3 and the positioning structure 1c will be mainly described. 14, 15 (a) and 14 (b) show a part of the manufacturing process of the semiconductor optical device. 14 is a top view of the semiconductor substrate, and FIGS. 15A and 15B are a G-G ′ sectional view and a H-H ′ sectional view in FIG. 14, respectively. Note that, in these drawings, the same reference numerals as those in FIGS. 9 and 10 are given to the same structural portions as those in FIGS. 9 and 10.

図14に示す工程では、半導体基板1を用意し、図9に示す工程と同様に、半導体基板1に対してエッチングを行う。なお、この工程が図9と異なるのは、図9中のマイクロレンズ1aの形成予定領域30が光導波路3の形成予定領域40に置き換わっている点である。   In the step shown in FIG. 14, the semiconductor substrate 1 is prepared, and the semiconductor substrate 1 is etched in the same manner as in the step shown in FIG. Note that this step is different from FIG. 9 in that the planned formation region 30 of the microlens 1 a in FIG. 9 is replaced with the planned formation region 40 of the optical waveguide 3.

具体的には、半導体基板1に第1のトレンチ32を形成することで、半導体基板1のうち、光導波路3の形成予定領域40を光導波路3の輪郭形状に加工すると同時に、半導体基板1に位置決め用構造部1cを形成する。このとき、図9に示す工程と同様に、光導波路3の形成予定領域40に第2のトレンチ33を形成する。   Specifically, by forming the first trench 32 in the semiconductor substrate 1, the formation planned region 40 of the optical waveguide 3 in the semiconductor substrate 1 is processed into the outline shape of the optical waveguide 3, and at the same time, The positioning structure 1c is formed. At this time, the second trench 33 is formed in the region 40 in which the optical waveguide 3 is to be formed, as in the step shown in FIG.

このように、半導体基板1に第1のトレンチ32と第2のトレンチ33とを形成することで、光導波路3の輪郭と同様の形状とされた光導波路台座部1dを形成すると同時に、位置決め用構造部1cを形成する。   Thus, by forming the first trench 32 and the second trench 33 in the semiconductor substrate 1, the optical waveguide pedestal portion 1d having the same shape as the contour of the optical waveguide 3 is formed, and at the same time, for positioning The structure part 1c is formed.

次に、図15に示す工程では、図10に示す工程と同様に、熱酸化により、光導波路3の形成予定領域40において、第2のトレンチ33内をシリコン酸化物で充填するとともに、第2のトレンチ33間のシリコン層36をシリコン酸化物で置き換える。これにより、光導波路台座部1dの上にシリコン酸化物層を形成する。さらに、このシリコン酸化物層に不純物を注入することで、第1のシリコン酸化膜13、第2のシリコン酸化膜14、第3のシリコン酸化膜15から構成された光導波路3を形成する。   Next, in the step shown in FIG. 15, as in the step shown in FIG. 10, the second trench 33 is filled with silicon oxide in the region 40 where the optical waveguide 3 is to be formed by thermal oxidation. The silicon layer 36 between the trenches 33 is replaced with silicon oxide. As a result, a silicon oxide layer is formed on the optical waveguide pedestal 1d. Further, by injecting impurities into this silicon oxide layer, the optical waveguide 3 composed of the first silicon oxide film 13, the second silicon oxide film 14, and the third silicon oxide film 15 is formed.

その後は、図示しないが、第1実施形態と同様に、位置決め用構造部1cに接触させながら、第2のマイクロレンズ基板4を半導体基板に搭載する。さらに、サブマウント材7およびレーザダイオード基板2を半導体基板1に搭載し、レーザダイオード基板2と光導波路3とを結合させる。そして、第2のマイクロレンズ基板4を半導体基板1とヒートシンク6とにより挟み込みながら、レーザダイオード基板2および光導波路3と、ヒートシンク6とを接合する。このようにして、図13に示す半導体光学装置を製造することができる。   Thereafter, although not shown, the second microlens substrate 4 is mounted on the semiconductor substrate while being in contact with the positioning structure portion 1c, as in the first embodiment. Further, the submount material 7 and the laser diode substrate 2 are mounted on the semiconductor substrate 1, and the laser diode substrate 2 and the optical waveguide 3 are coupled. Then, the laser diode substrate 2 and the optical waveguide 3 and the heat sink 6 are joined while the second microlens substrate 4 is sandwiched between the semiconductor substrate 1 and the heat sink 6. In this way, the semiconductor optical device shown in FIG. 13 can be manufactured.

本実施形態においても、半導体基板1に対して一回のエッチングを行うことで、半導体基板1の光導波路3の形成予定領域40を光導波路3の形状に加工すると同時に、位置決め用構造部1cを形成している。そして、その光導波路台座部1dの上に光導波路3を形成している。   Also in this embodiment, by performing etching once on the semiconductor substrate 1, the formation planned region 40 of the optical waveguide 3 of the semiconductor substrate 1 is processed into the shape of the optical waveguide 3, and at the same time, the positioning structure portion 1 c is formed. Forming. And the optical waveguide 3 is formed on the optical waveguide base part 1d.

このため、光導波路3と位置決め用構造部1cとの相対的な位置は、エッチングの精度のみにより決まる。これにより、光導波路と位置決め用構造部とを別々に形成する場合と比較して、光導波路3と位置決め用構造部1cとの位置決めを高精度に行うことができる。   For this reason, the relative position between the optical waveguide 3 and the positioning structure portion 1c is determined only by the accuracy of etching. Thereby, compared with the case where an optical waveguide and a positioning structure part are formed separately, the optical waveguide 3 and the positioning structure part 1c can be positioned with high accuracy.

また、本実施形態でも第1実施形態と同様に、レーザダイオード基板2を、位置決め用構造部1cの基準面23aに接触させて、半導体基板1にレーザダイオード基板2を搭載している。このことから、光導波路3とレーザダイオード基板2との位置決め精度を従来技術よりも向上させることができ、光導波路3とレーザダイオード基板2との光結合効率を従来よりも向上させることができる。   Also in this embodiment, as in the first embodiment, the laser diode substrate 2 is mounted on the semiconductor substrate 1 so that the laser diode substrate 2 is brought into contact with the reference surface 23a of the positioning structure portion 1c. Therefore, the positioning accuracy between the optical waveguide 3 and the laser diode substrate 2 can be improved as compared with the conventional technique, and the optical coupling efficiency between the optical waveguide 3 and the laser diode substrate 2 can be improved as compared with the conventional technique.

また、本実施形態によれ、第1実施形態と比較して、第1のマイクロレンズ1aを省略している分、部品点数を少なくできるため、低コストで半導体光学装置を製造することができる。   Further, according to the present embodiment, compared with the first embodiment, since the number of parts can be reduced by the amount of the first microlens 1a being omitted, a semiconductor optical device can be manufactured at a low cost.

また、本実施形態においても、第1実施形態におけるマイクロレンズ台座部1bと同様に、光導波路台座部1dが光導波路3の輪郭と同様の形状となっている。これにより、光導波路3の強度に対する信頼性を向上させることができる。   Also in this embodiment, the optical waveguide pedestal portion 1 d has the same shape as the contour of the optical waveguide 3, similarly to the microlens pedestal portion 1 b in the first embodiment. Thereby, the reliability with respect to the intensity | strength of the optical waveguide 3 can be improved.

(他の実施形態)
(1)第1から第3実施形態では、基板1のうち、光導波路3の形成予定領域を光導波路3の形状に加工し、その領域に酸化膜を形成した後、その領域に不純物を注入することで、光導波路3を形成していたが、他の方法で光導波路3を形成することもできる。
(Other embodiments)
(1) In the first to third embodiments, a region where the optical waveguide 3 is to be formed is processed into the shape of the optical waveguide 3 in the substrate 1, an oxide film is formed in the region, and then an impurity is injected into the region Thus, the optical waveguide 3 is formed, but the optical waveguide 3 can be formed by other methods.

例えば、次のように光導波路3を形成することもできる。図16に光導波路3の製造工程を示す。図16(a)に示すように、シリコン基板61を用意する。続いて、図16(b)に示すように、シリコン基板61の表面に高濃度不純物を含むシリコン層62をエピタキシャル成長法により形成する。さらに、図16(c)に示すように、シリコン層62の上に、エピタキシャル成長法により不純物を含まないノンドープシリコン層63を形成する。このようにして、高濃度不純物を含むシリコン層62を有する基板1を形成する。   For example, the optical waveguide 3 can be formed as follows. FIG. 16 shows a manufacturing process of the optical waveguide 3. As shown in FIG. 16A, a silicon substrate 61 is prepared. Subsequently, as shown in FIG. 16B, a silicon layer 62 containing a high concentration impurity is formed on the surface of the silicon substrate 61 by an epitaxial growth method. Further, as shown in FIG. 16C, a non-doped silicon layer 63 containing no impurities is formed on the silicon layer 62 by an epitaxial growth method. In this way, the substrate 1 having the silicon layer 62 containing high concentration impurities is formed.

続いて、図16(d)に示すように、第1、第2実施形態の図9に示す工程や第3実施形態の図14に示す工程で、第1のトレンチ32、第2のトレンチ33を形成する。
その後、図10に示す工程、図15に示す工程と同様に熱酸化を行うことで、光導波路3を形成することができる。
Subsequently, as shown in FIG. 16D, in the step shown in FIG. 9 of the first and second embodiments and the step shown in FIG. 14 of the third embodiment, the first trench 32 and the second trench 33 are formed. Form.
Then, the optical waveguide 3 can be formed by performing thermal oxidation similarly to the process shown in FIG. 10 and the process shown in FIG.

(2)上記した各実施形態では、図9、10に示す工程により、第1のマイクロレンズ1aを形成する場合を説明したが、他の方法により、第1のマイクロレンズ1aを形成することもできる。例えば、図9に示す工程に対して、第1のマイクロレンズ1aの形成予定領域30に第2のトレンチ33を形成せず、第1のマイクロレンズ1aの形成予定領域30を第1のマイクロレンズ1aの形状に加工する。その後、SOG(Spin-On Glass)により、第1のマイクロレンズ1aの形成予定領域30の上にガラス膜を塗布することで、第1のマイクロレンズ1aを形成することもできる。   (2) In each of the embodiments described above, the case where the first microlens 1a is formed by the steps shown in FIGS. 9 and 10 has been described. However, the first microlens 1a may be formed by other methods. it can. For example, in the process shown in FIG. 9, the second trench 33 is not formed in the formation region 30 of the first microlens 1a, and the formation region 30 of the first microlens 1a is changed to the first microlens. Process into the shape of 1a. Then, the 1st micro lens 1a can also be formed by apply | coating a glass film on the formation plan area | region 30 of the 1st micro lens 1a by SOG (Spin-On Glass).

(3)上記した各実施形態では、図3に示すように、レーザダイオード基板2とヒートシンク6とを第3の接合材10により接続していたが、低出力での発光で、レーザダイオード基板2とヒートシンク6との間に、シリコン基板を挿入しても特性劣化を生じない場合には、図17に示す構造とすることもできる。   (3) In each of the above-described embodiments, as shown in FIG. 3, the laser diode substrate 2 and the heat sink 6 are connected by the third bonding material 10, but the laser diode substrate 2 emits light at a low output. If the deterioration of the characteristics does not occur even if a silicon substrate is inserted between the heat sink 6 and the heat sink 6, the structure shown in FIG.

図17に他の実施形態における半導体光学装置の一部を示す。なお、図17では、半導体光学装置の構造部のうち、図3と同様の構造部には同一の符号を付している。図17に示す半導体光学装置は、第1のマイクロレンズ1aが形成された第1のマイクロレンズ基板1にレーザダイオード基板2を搭載した後、第3の接合材10により、第1のマイクロレンズ基板1をヒートシンク6に接合した構造となっている。   FIG. 17 shows a part of a semiconductor optical device according to another embodiment. In FIG. 17, the same reference numerals are assigned to the same structural portions as those in FIG. 3 among the structural portions of the semiconductor optical device. In the semiconductor optical device shown in FIG. 17, after the laser diode substrate 2 is mounted on the first microlens substrate 1 on which the first microlens 1 a is formed, the first microlens substrate is formed by the third bonding material 10. 1 is joined to the heat sink 6.

(4)半導体光学装置を図18に示す構造とすることもできる。図18に示す半導体光学装置では、図3に示しているマイクロレンズ基板1とレーザダイオード基板2とが結合されている部分を1つの光学部品ユニット71として、その光学部品ユニット71を2つ用いた構造となっている。   (4) The semiconductor optical device may have a structure shown in FIG. In the semiconductor optical device shown in FIG. 18, a part where the microlens substrate 1 and the laser diode substrate 2 shown in FIG. 3 are combined is used as one optical component unit 71, and two optical component units 71 are used. It has a structure.

このように、レーザダイオード基板2を2つ用いることで、上記した各実施形態よりも大出力化することができる。なお、レーザの出力を大きくする方法としては、1つのレーザダイオード基板2中の発光層数を増加させることが考えられるが、レーザダイオード基板2が長くなる程、レーザダイオード基板2に反りが発生し易くなり、製造歩留まりが低下してしまう。これに対して、図18に示す半導体光学装置では、レーザダイオード基板2を複数用いるため、レーザダイオード基板2を長くしなくてもよい。これにより、レーザダイオード2の反りによる製造歩留まりを向上することができる。   Thus, by using two laser diode substrates 2, it is possible to increase the output as compared with the above-described embodiments. As a method for increasing the laser output, it is conceivable to increase the number of light emitting layers in one laser diode substrate 2, but as the laser diode substrate 2 becomes longer, the laser diode substrate 2 warps. It becomes easy and a manufacturing yield will fall. On the other hand, in the semiconductor optical device shown in FIG. 18, since a plurality of laser diode substrates 2 are used, the laser diode substrate 2 need not be lengthened. Thereby, the manufacturing yield due to the warp of the laser diode 2 can be improved.

(5)上記した各実施形態では、レーザダイオード基板2を用いる場合を例として説明したが、レーザダイオードの代わりに発光ダイオードを用いることもできる。   (5) In each of the embodiments described above, the case where the laser diode substrate 2 is used has been described as an example. However, a light emitting diode can be used instead of the laser diode.

(6)第1、第2実施形態では、第1の光学部品として、マイクロレンズ1aを用いる場合を例として説明したが、第1の光学部品として、プリズム、ミラーとしての機能を持つ光学素子や、格子などの偏光素子を用いることもできる。   (6) In the first and second embodiments, the case where the micro lens 1a is used as the first optical component has been described as an example. However, as the first optical component, an optical element having a function as a prism or a mirror, A polarizing element such as a grating can also be used.

第1実施形態における半導体光学装置の斜視図である。1 is a perspective view of a semiconductor optical device according to a first embodiment. 図1中の半導体光学装置のA−A’線断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor optical device taken along the line A-A ′ in FIG. 1. 図2中の領域Bの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a region B in FIG. 2. 第1実施形態における半導体光学装置の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the semiconductor optical device in 1st Embodiment. 図4に続く半導体光学装置の製造工程を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing manufacturing steps of the semiconductor optical device following FIG. 4. 図5に続く半導体光学装置の製造工程を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing manufacturing steps of the semiconductor optical device following FIG. 5. 図6に続く半導体光学装置の製造工程を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing manufacturing steps of the semiconductor optical device following FIG. 6. 図7に続く半導体光学装置の製造工程を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating manufacturing steps of the semiconductor optical device following FIG. 7. 図4に示す工程をさらに詳細に説明するための図であり、(a)は半導体基板の上面図であり、(b)は(a)中における基板のC−C’線断面図、(c)はD−D’線断面図である。5A and 5B are diagrams for explaining the process shown in FIG. 4 in more detail, wherein FIG. 5A is a top view of the semiconductor substrate, FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of the substrate in FIG. ) Is a cross-sectional view along the line DD ′. 図9に続く製造工程を示す図であり、(a)は半導体基板の上面図であり、(b)は(a)中における基板のC−C’線断面図、(c)はD−D’線断面図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a manufacturing process subsequent to FIG. 9, in which (a) is a top view of the semiconductor substrate, (b) is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of the substrate in (a), and (c) is DD. FIG. 図10に続く製造工程を示しており、半導体基板の上面図である。FIG. 11 shows a manufacturing process following FIG. 10 and is a top view of the semiconductor substrate. 第2実施形態における半導体光学装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor optical apparatus in 2nd Embodiment. 第3実施形態における半導体光学装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor optical device in 3rd Embodiment. 第3実施形態における半導体光学装置の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the semiconductor optical device in 3rd Embodiment. 図14に続く製造工程を示す図であり、(a)は図14中の基板のG−G’線断面図、(b)はH−H’線断面図である。FIG. 15 is a diagram illustrating manufacturing steps subsequent to FIG. 14, in which (a) is a cross-sectional view taken along line G-G ′ of the substrate in FIG. 14, and (b) is a cross-sectional view taken along line H-H ′. 他の実施形態における半導体光学装置の製造工程の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of manufacturing process of the semiconductor optical device in other embodiment. 他の実施形態の第1の例における半導体光学装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor optical device in the 1st example of other embodiment. 他の実施形態の第2の例における半導体光学装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor optical apparatus in the 2nd example of other embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…マイクロレンズ基板(半導体基板)、1a…第1のマイクロレンズ、
1b…マイクロレンズ台座部、1c…位置決め用構造部、1d…光導波路台座部、
2…レーザダイオード基板、3…光導波路、4…第2のマイクロレンズ、
6…ヒートシンク、7…サブマウント材、8…第1の接合材、9…第2の接合材、
10…第3の接合材、11…電位取り出しパッド、12…配線ワイヤ、21…入射面、
22…出射面、23…位置決め用構造部の基準面。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Micro lens board | substrate (semiconductor substrate), 1a ... 1st micro lens,
1b: Microlens base part, 1c: Positioning structure part, 1d: Optical waveguide base part,
2 ... laser diode substrate, 3 ... optical waveguide, 4 ... second microlens,
6 ... heat sink, 7 ... submount material, 8 ... first bonding material, 9 ... second bonding material,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... 3rd joining material, 11 ... Potential extraction pad, 12 ... Wiring wire, 21 ... Incident surface,
22 ... Outgoing surface, 23 ... Reference surface of positioning structure.

Claims (10)

半導体基板(1)に形成された第1の光学部品(1a)と、第2の光学部品()とが結合されている半導体光学装置の製造方法において、
半導体基板(1)をエッチングすることで、前記半導体基板(1)における前記第1の光学部品の形成予定領域(30)を前記第1の光学部品(1a)の輪郭形状に加工すると同時に、前記第2の光学部品()の位置を決めるための位置決め用構造部(1c)を前記半導体基板(1)に形成する第1の工程と、
前記第1の光学部品の形成予定領域(30)に前記第1の光学部品(1a)を形成する第2の工程と、
前記位置決め用構造部(1c)に前記第2の光学部品()を接触させて、前記半導体基板(1)に前記第2の光学部品()を搭載する第3の工程とを有し、
前記第1の工程では、前記半導体基板(1)のうち、前記第1の光学部品の形成予定領域(30)に複数のトレンチ(33)を形成し、
前記第2の工程では、前記トレンチ(33)の内部を前記半導体基板(1)を構成する材料の酸化物(37)で充填し、かつ、前記トレンチ(33)間に位置するトレンチ側壁部(36)を前記酸化物(37)に置き換えることで、前記第1の光学部品(1a)を形成することを特徴とする半導体光学装置の製造方法。
In the method of manufacturing a semiconductor optical device in which the first optical component ( 1a ) formed on the semiconductor substrate (1) and the second optical component ( 2 ) are coupled,
By etching the semiconductor substrate (1), the formation planned region ( 30 ) of the first optical component in the semiconductor substrate (1) is processed into the contour shape of the first optical component ( 1a ), and at the same time, A first step of forming on the semiconductor substrate (1) a positioning structure (1c) for determining the position of the second optical component ( 2 );
A second step of forming the first optical component ( 1a ) in the formation planned region ( 30 ) of the first optical component;
A third step of mounting the second optical component ( 2 ) on the semiconductor substrate (1) by bringing the second optical component ( 2 ) into contact with the positioning structure (1c). ,
In the first step, a plurality of trenches (33) are formed in a region ( 30 ) where the first optical component is to be formed in the semiconductor substrate (1),
In the second step, the inside of the trench (33) is filled with an oxide (37) of a material constituting the semiconductor substrate (1), and a trench side wall portion (between the trenches (33)) ( 36) replacing the oxide (37) to form the first optical component ( 1a ), a method for manufacturing a semiconductor optical device.
前記第1の工程では、前記第1の光学部品(1a)の形成予定領域(30)の加工と同時に、前記半導体基板における第3の光学部品(3)の形成予定領域(40)を前記第3の光学部品(3)の輪郭形状に加工するとともに、前記第3の光学部品の形成予定領域(40)においても前記複数のトレンチ(33)を形成し、
前記第2の工程では、前記トレンチ(33)の内部を、前記半導体基板を構成する材料の酸化物で充填し、かつ、前記トレンチ(33)間に位置するトレンチ側壁部(36)を前記酸化物に置き換えることで、前記第3の光学部品(3)を形成することを特徴とする請求項1に記載の半導体光学装置の製造方法。
In the first step, simultaneously with the processing of the formation planned region (30) of the first optical component (1a), the formation planned region (40) of the third optical component (3) in the semiconductor substrate is formed in the first step. while machining the contour shape of the third optical component (3), also forming a plurality of trenches (33) Oite to the third optical component formation region (40),
In the second step, the inside of the trench (33) is filled with an oxide of a material constituting the semiconductor substrate, and the trench sidewall (36) located between the trenches (33) is oxidized. The method of manufacturing a semiconductor optical device according to claim 1, wherein the third optical component (3) is formed by replacing with an object.
前記第1の工程では、前記第1の光学部品(1a)の光軸と前記第2の光学部品(2)の光軸とを一致させるために、記第1の光学部品の形成予定領域(30)に、所定深さの前記複数のトレンチ(33)を形成することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体光学装置の製造方法。 In the first step, the first to match the optical axis of the optical component the optical axis of (1a) a second optical component (2), forming region before Symbol first optical component 3. The method of manufacturing a semiconductor optical device according to claim 1, wherein the plurality of trenches (33) having a predetermined depth are formed in ( 30 ). 前記第1の工程では、前記位置決め用構造部(1c)のうち、前記第2の光学部品()との接触面(23a)が、前記第1の光学部品における前記第2の光学部品に対向する面(21)よりも、前記第2の光学部品()側に位置するように、前記位置決め用構造部(1c)を形成し、
前記第3の工程では、前記位置決め用構造部(1c)に前記第2の光学部品()を接触させることで、前記第1の光学部品(1a)と前記第2の光学部品()との間隔を所定の大きさとすることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の半導体光学装置の製造方法。
In the first step, a contact surface (23a) with the second optical component ( 2 ) of the positioning structure portion (1c) serves as the second optical component in the first optical component. The positioning structure (1c) is formed so as to be positioned closer to the second optical component ( 2 ) than the opposing surface (21),
Wherein in the third step, the positioning structure by contacting said second optical component (2) to (1c), said first optical component (1a) and said second optical component (2) 4. The method of manufacturing a semiconductor optical device according to claim 1, wherein the distance between the first and second electrodes is set to a predetermined size. 5.
前記第1の工程では、前記第3の工程で前記半導体基板(1)に前記第2の光学部品()を搭載したとき、前記第2の光学部品()における前記第1の光学部品に対向する面(2a)の一部が、前記位置決め用構造部(1c)と接触するように、前記位置決め用構造部(1c)を配置することを特徴とする請求項4に記載の半導体光学装置の製造方法。 In the first step, when the second optical component ( 2 ) is mounted on the semiconductor substrate (1) in the third step, the first optical component in the second optical component ( 2 ). 5. The semiconductor optical according to claim 4, wherein the positioning structure portion (1 c) is arranged so that a part of the surface (2 a) facing the contact portion contacts the positioning structure portion (1 c). Device manufacturing method. 前記第1の光学部品はマイクロレンズ(1a)あることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の半導体光学装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor optical device according to the first optical component is any one of claims 1 to 5, characterized in that a microlens (1a). 前記第1の光学部品はマイクロレンズ(1a)であり、前記第3の光学部品は光導波路(3)であることを特徴とする請求項2に記載の半導体光学装置の製造方法。   3. The method of manufacturing a semiconductor optical device according to claim 2, wherein the first optical component is a microlens (1a) and the third optical component is an optical waveguide (3). 前記第2の光学部品はレーザダイオード(2)もしくは発光ダイオードあることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1つに記載の半導体光学装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor optical device according to the second optical component according to any one of claim 1 to 7, characterized in that a laser diode (2) or light-emitting diodes. 前記第3の工程では、前記第1の光学部品(1a)の光軸と前記第2の光学部品()の光軸とを一致させるために、所定厚さの基板上に形成された前記第2の光学部品(2)を用意し、前記第2の光学部品(2)を前記半導体基板(1)に搭載することを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1つに記載の半導体光学装置の製造方法。 In the third step, the optical axis of the first optical component ( 1a ) and the optical axis of the second optical component ( 2 ) are formed on a substrate having a predetermined thickness to match the optical axis of the second optical component ( 2 ). 9. The semiconductor according to claim 1, wherein a second optical component (2) is prepared, and the second optical component (2) is mounted on the semiconductor substrate (1). Manufacturing method of optical device. 前記第3の工程では、前記第1の光学部品(1a)の光軸と前記第2の光学部品(2)の光軸とを一致させるために、所定厚さのサブマウント材(7)を介して、前記半導体基板(1)に前記第2の光学部品(2)を搭載することを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1つに記載の半導体光学装置の製造方法。 In the third step, in order to make the optical axis of the first optical component ( 1a ) coincide with the optical axis of the second optical component (2), a submount material (7) having a predetermined thickness is used. The method for manufacturing a semiconductor optical device according to claim 1, wherein the second optical component (2) is mounted on the semiconductor substrate (1).
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