特許 6239989 光路変換構造体、発光モジュール及び受光モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6239989

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】光路変換構造体、発光モジュール及び受光モジュール

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/13 20060101AFI20171120BHJP

   G02B 6/12 20060101ALI20171120BHJP

   G02B 6/122 20060101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/13

   G02B6/12 301

   G02B6/122

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-6628(P2014-6628)

(22)【出願日】2014年1月17日

(65)【公開番号】特開2015-135403(P2015-135403A)

(43)【公開日】2015年7月27日

【審査請求日】2016年2月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】591230295

【氏名又は名称】ＮＴＴエレクトロニクス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119677

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 賢治

(74)【代理人】

【識別番号】100115794

【弁理士】

【氏名又は名称】今下 勝博

(72)【発明者】

【氏名】近藤 信行

(72)【発明者】

【氏名】柳澤 雅弘

(72)【発明者】

【氏名】守田 圭一

(72)【発明者】

【氏名】小川 育生

【審査官】 野口 晃一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２６２１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２３５０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０４７０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１６３７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２９３６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１６４８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０９１９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０９３９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１５９０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２６６６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３４５５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００２−５３９７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００４／０２５３４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／０４３０７９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１０５８１２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０６８８５７９５（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／１２− ６／１４

Ｇ０２Ｆ １／００− １／１２５

１／２１− ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上に形成された光導波路に溝を有し、前記溝の壁面の一部に前記光導波路の端面が配置され、前記溝の前記端面に対向する面は開放面である平面導波回路と、
ミラー形成層の結晶面に沿った斜面の少なくとも一部に形成されたミラーを有し、前記端面から出射された光の光路上に前記ミラーが位置するように前記溝に配置されたミラー支持体と、
前記ミラー支持体と一体に形成され、前記溝の幅よりも幅が大きく、前記溝の外部の前記基板上に配置され、前記開放面に隣接する前記平面導波回路の両端面と面で接触するハンドリング部と、
を備える光路変換構造体。

【請求項2】

前記ミラーの前記斜面は、凹面である
請求項１に記載の光路変換構造体。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の光路変換構造体と、
前記ミラーへと光を入射させる発光素子と、
を備える発光モジュール。

【請求項4】

請求項１又は２に記載の光路変換構造体と、
前記ミラーから光を受光する受光素子と、
を備える受光モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光通信に用いられる光路変換構造体及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

光通信分野では、平面導波回路を用いて光機能部品を構成して集積することが行われている。このような平面導波回路を用いて光通信を行うためには、光学素子から平面導波回路へと光を入力する光学的結合を要する。また、平面導波回路から光の一部又は全部を取り出して、他の光学素子に入力するための光学的結合を要する。

【0003】

一体集積型受信フロントエンドモジュール等の一体集積モジュールは、平面導波回路側面より出力される光を、光路変換することなく側面に配置した光学素子を用いて受光する。また、平面導波回路の側面へ光学素子で光を入力する。光学素子の例としてＬａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ（ＬＤ）や、Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ（ＰＤ）が挙げられる。モジュールを小型化するためには、光路変換機能をモジュールに備え、かつ、光学素子を表面実装する必要がある。

【0004】

そこで、平面導波回路と光学素子との光学的結合構造に垂直入出力構造を用いた一体集積モジュールが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１の垂直入出力構造は、平面導波回路の一部に光路を変換するための光路変更ミラーを設け、平面導波回路内での光の進行方向と垂直方向に光を入出力する。しかし、特許文献１に示されている一体集積モジュールは、ミラーの製造工程においてレーザー等による加工を含むため、高精度な作成が困難であった。そのため、特許文献１の一体集積モジュールは、製造コストが高くなる問題があった。

【0005】

一方で、基板上に形成された平面導波回路内に樹脂を用いてミラー支持体を形成し、ミラー支持体に金属を蒸着等することによって、高精度かつ歩留まり良くミラーを形成するミラーの製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。しかし、特許文献２に示されているミラーの製造方法は、樹脂を用いるため、熱耐性に劣り、環境条件によりミラーに変形が生じる場合がある。そのため、特許文献２のミラーの製造方法を用いても、製造コストが高くなる問題は解決できない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１１−１５３７１９号公報

【特許文献2】特開２００７−２４０７８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

前記課題を解決するために、本発明は、製造コストの低い光路変換構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本願発明に係る光路変換構造体は、ミラーを備えるミラー構造体と、ミラー構造体を配置する溝を備える平面導波回路及び基板を別の構成とした。また、本願発明に係る光路変換構造体の製造方法は、ウエハプロセス及び異方性エッチングを用いてミラー構造体にミラーを形成する。

【0009】

具体的には、本願発明の光路変換構造体の製造方法は、ミラー形成層の少なくとも一部を残して前記ミラー形成層の少なくとも一部を異方性エッチングしてミラーを設けるための斜面を形成し、前記斜面の少なくとも一部にミラーを形成することによりミラー支持体を形成するミラー形成工程と、基板の上に形成された光導波路を備える平面導波回路に、壁面の一部に前記光導波路の端面が配置された溝を形成する溝形成工程と、前記ミラー形成工程で形成した前記ミラーが、前記端面から出射された光の光路上に位置するように、前記溝形成工程で形成した溝の内部に前記ミラー支持体を設置する設置工程とを有する。

【0010】

本願発明の光路変換構造体の製造方法は、ミラー形成工程及び溝形成工程を個別に有し、その後の設置工程において平面導波回路にミラーを設置するため、樹脂を用いることなくウエハプロセスを用いてミラー形成工程及び溝形成工程を行うことができる。このため、本願発明の光路変換構造体の製造方法は、高精度で歩留まりよくミラーを形成することができるため、製造コストを低くすることができる。

【0011】

本願発明の光路変換構造体の製造方法は、前記ミラー形成工程において、前記ミラー形成層に電圧を印加しながら前記ミラー支持体の異方性エッチングを行うことで前記斜面を凹面にしてもよい。

【0012】

具体的には、本願発明の光路変換構造体は、基板上に形成された光導波路に溝を有し、前記溝の壁面の一部に前記光導波路の端面が配置された平面導波回路と、ミラー形成層の結晶面に沿った斜面の少なくとも一部に形成されたミラーを有し、前記端面から出射された光の光路上に前記ミラーが位置するように前記溝に配置されたミラー支持体とを備える。

【0013】

本発明に係る光路変換構造体は、平面導波回路及びミラー支持体を備えるため、樹脂を用いることなくウエハプロセスを用いてミラーを形成することができる。したがって、本願発明の光路変換構造体は、樹脂を用いることなく、高精度で歩留まりよくミラーを形成することができるため、製造コストを低くすることができる。

【0014】

本願発明の光路変換構造体では、前記ミラー支持体と一体に形成され、前記溝の幅よりも幅が大きく、前記溝の外部の前記基板上に配置されるハンドリング部をさらに備えてもよい。
前記平面導波回路における前記溝の前記端面に対向する面は開放面であり、前記ハンドリング部と前記開放面に隣接する前記平面導波回路の両端面が面で接触してもよい。

【0015】

本願発明の光路変換構造体では、ミラーの斜面は凹面であってもよい。

【0016】

本願発明の発光モジュールは、本願発明に係る光路変換構造体と、光路変換構造体に備わるミラーへと光を入射させる発光素子とを備える。

【0017】

本願発明の受光モジュールは、本願発明に係る光路変換構造体と、光路変換構造体に備わるミラーから光を受光する受光素子とを備える。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、製造コストの低い光路変換構造体及びその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本願発明の第一の実施形態に係る光路変換構造体の斜視図の一例を示す。

【図2】本願発明の第一の実施形態に係る光路変換構造体からミラー構造体を取り外した状態の斜視図の一例を示す。

【図3】本願発明の第一の実施形態に係る光路変換構造体の断面図の一例を示す。

【図4】本願発明の第一の実施形態に係る光路変換構造体の断面図の他の例を示す。

【図5】本願発明の第一の実施形態に係るミラー形成工程のうち、支持基板の上及びミラー形成層の下にマスク層を積層した状態の一例を示す。

【図6】本願発明の第一の実施形態に係るミラー形成工程のうち、支持基板の上のマスク層をエッチングした状態の一例を示す。

【図7】本願発明の第一の実施形態に係るミラー形成工程のうち、支持基板をエッチングして分離した状態の一例を示す。

【図8】本願発明の第一の実施形態に係るミラー形成工程のうち、エッチングにより分離した支持基板をさらにエッチングした状態の一例を示す。

【図9】本願発明の第一の実施形態に係るミラー形成工程のうち、支持基板及びミラー形成層を異方性エッチングした状態の一例を示す。

【図10】本願発明の第一の実施形態に係るミラー形成工程のうち、エッチングによりマスク層を除去した状態の一例を示す。

【図11】本願発明の第一の実施形態に係るミラー形成工程のうち、反射膜の蒸着によりミラーを形成した状態の断面図と上面図の一例を示す。

【図12】本願発明の第二の実施形態である、発光モジュールを説明する模式図の一例を示す。

【図13】本願発明の第三の実施形態である、受光モジュールを説明する模式図の一例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

【0021】

（第一の実施形態）
本願発明の第一の実施形態に係る光路変換構造体１０の斜視図の一例を図１に示す。また、図１の光路変換構造体１０から、ミラー構造体８１０を取り外した状態の斜視図を図２に示す。本実施形態に係る光路変換構造体１０は、ミラー構造体８１０と、基板１１と、平面導波回路１２とを備える。図１ではミラー構造体８１０を太線で示した。ミラー構造体８１０は、ミラー支持体８１０ａと、ハンドリング部８１０ｂを備える。ミラー支持体８１０ａと、ハンドリング部８１０ｂは一体構造となっている。

【0022】

平面導波回路１２は基板１１の上に配置される。基板１１及び平面導波回路１２は、溝１８を備える。溝１８の壁面には、平面導波回路１２が備える光導波路の端面１２ｂが配置される。例えば、平面導波回路１２が、基板１１の上に配置された下部クラッドと、下部クラッドの上に配置されたコアと、コアの上に配置された上部クラッドで形成され、コア内部を光が導波する場合には、溝１８はコアよりも深い。

【0023】

溝１８の内部に、ミラー支持体８１０ａが収容される。溝１８の長さＬｇは、ミラー支持体８１０ａの長さＬｍよりも大きい。また、溝の幅Ｗｇはミラー支持体８１０ａの幅Ｗｍよりも大きいが、ＷｇとＷｍがほぼ等しいことが好ましい。また、溝１８は内部に溝１８の一方の端部１２ａが配置される。端部１２ａは、光導波路の端面１２ｂを備える。平面導波回路１２を導波する光は、端面１２ｂより出射し、ミラー８１により反射される。また、平面導波回路１２へと入射する光は、ミラー８１により反射され、端面１２ｂより平面導波回路１２へと入射する。１４は、溝１８を構成する辺のうち、端面１２ｂより出射し又は端面１２ｂへ入射する光の光路と平行な辺である。

【0024】

図１のＡ−Ａ’で示した一点鎖線の位置の断面図を図３に示す。図１のＡ−Ａ’で示した一点鎖線は、基板１１と平面導波回路１２が接する面と平行な面上にあり、溝１８の内側にあり、さらに、溝の辺１４と並行である。図３に示すＡ−Ａ’断面図は、Ａ−Ａ’で示した一点鎖線を含み、基板１１と平面導波回路１２が接する面に垂直な面でみた図である。図３に示した光路１６は、平面導波回路１２を導波する光の光路の例である。光路１７は、ミラー８１と、ミラー８１の方向とを結ぶ光の光路の例である。ここで、ミラー８１の向きは、図３の基板１１の上側へと光を反射及び入射する方向である光路１６及び光路１７に対応した方向に限定されるわけではなく、図３の紙面に対して手前側又は奥側へと光を反射及び入射する方向であってもよい。

【0025】

図１のＢ−Ｂ’で示した一点鎖線の位置の断面図を図４に示す。図１のＢ−Ｂ’で示した一点鎖線は、溝１８の外側の基板１１と平面導波回路１２が接する面上にあり、溝の辺１４と並行である。図４に示すＢ−Ｂ’断面図は、Ｂ−Ｂ’で示した一点鎖線を含み、基板１１と平面導波回路１２が接する面に垂直な面でみた図である。

【0026】

ミラー支持体８１０ａは、ミラー８１と、ミラー形成層２２を備える。ミラー８１は、ミラー支持体８１０ａが備えるミラー形成層２２の結晶面に沿った斜面の少なくとも一部に形成される。また、ミラー８１は、平面導波回路１２を導波する光の光路上に配置される。なお、ミラー８１を形成するミラー形成層２２の斜面は、凹面であってもよい。ハンドリング部８１０ｂは、ミラー形成層２２と、接続層２３と、支持基板２４と、反射膜８２とを備える。

【0027】

ハンドリング部８１０ｂの幅Ｗｈは、溝１８の幅Ｗｇよりも大きく、溝１８の外部に配置される。また、ハンドリング部８１０ｂの一部であって、ミラー８１が配置される側の面の一部が、ミラー構造体側突き当て部１５として機能する。平面導波回路１２のうち、溝１８の端面１２ｂに対向する面は開放面である。平面導波回路１２は、開放面に隣接する両端面、すなわち辺１４に接する面に、ＰＬＣ側突き当て部１３を備える。ＰＬＣ側突き当て部１３は、図４のようにミラー構造体側突き当て部１５と面で接触する。ＰＬＣ側突き当て部１３及びミラー構造体側突き当て部１５を備えることにより、溝１８へのミラー構造体８１０の配置が容易となる。これによって、光路変換構造体１０のコスト上昇を抑えることができる。

【0028】

基板１１の例として、Ｓｉ基板や、ＳｉＯ_２基板が挙げられる。平面導波回路１２の例として、Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ（ＰＬＣ）による光導波路が挙げられる。なお、図１では、ミラー構造体８１０付近のみを抜き出して示しており、図１で示していない部分にも平面導波回路１２と、基板１１は繋がっている。また、図１に示した光路変換構造体１０が設けられているのは、平面導波回路１２と、基板１１の端部に限られるわけではなく、中間部であってもよい。

【0029】

第一の実施形態に係るミラー構造体８１０の製造方法について説明する。光路変換構造体１０の製造方法はミラー形成工程と、溝形成工程と、設置工程とを有する。ミラー形成工程はミラー形成層２２の少なくとも一部を残してミラー形成層２２の少なくとも一部を異方性エッチングしてミラー８１を設けるための斜面からなるミラー支持面６５を形成し、ミラー支持面６５の少なくとも一部にミラー８１を形成することによりミラー構造体８１０を形成する工程である。溝形成工程は基板１１の上に形成された光導波路を備える平面導波回路１２に光導波路よりも深い溝１８を形成する工程である。設置工程はミラー形成工程で形成したミラー８１が、平面導波回路１２から出射された光の光路上にミラー構造体８１０の少なくとも一面に設けられたミラー８１が位置するように、溝形成工程で形成した溝１８の内部に設置する工程である。

【0030】

まず、ミラー形成工程のうち、ミラー形成層２２の少なくとも一部を残してミラー形成層２２の少なくとも一部を異方性エッチングしてミラー８１を設けるための斜面からなるミラー支持面６５を形成する工程について説明する。具体的には、図５の状態から、図６、図７、図８、図９の状態を経て、図１０の状態へ至る工程が、ミラー形成層２２の少なくとも一部を残してミラー形成層２２の少なくとも一部を異方性エッチングしてミラー８１を設けるための斜面からなるミラー支持面６５を形成する工程である。

【0031】

図５に示すように、支持基板２４の上にマスク層２５を積層し、ミラー形成層２２の下にマスク層２１を積層する。ミラー形成層２２の上、かつ、支持基板２４の下には接続層２３がある。ここでは、ミラー形成工程の終了後にミラー構造体８１０を形成するミラー形成層２２、接続層２３、支持基板２４を積層する。マスク層２１、マスク層２５はミラー構造体８１０を形成するために用いる層である。

【0032】

ミラー形成層２２の例としてＳｉが挙げられる。マスク層２１及びマスク層２５及び接続層２３の例としてＳｉＯ_２等の酸化膜層が挙げられる。支持基板２４の例として、Ｓｉが挙げられる。マスク層２１及びマスク層２５の積層方法の例として、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）が挙げられる。マスク層２１及びマスク層２５の厚さは、例えば、約５μｍである。ここでは、支持基板２４、接続層２３、ミラー形成層２２の積層方法については示していないが、同じような構造を有する張り合わせで作成されたＳＯＩ基板を用いてもよい。一般的には、ＳＯＩ基板は支持基板２４と接続層２３とミラー形成層２２に対応する構造を既に有している。

【0033】

次に、図５に示したマスク層２５の上にレジスト３２を積層する。レジスト３２の形状は、エッチング後のマスク層２５の形状を決める。マスク層２５の形状は、ミラー構造体８１０が備える支持基板２４の形状を決める。そのため、レジスト３２は、ミラー構造体８１０が備える支持基板２４に要求される形状を実現できる形状とする。ミラー構造体８１０を形成する過程では、支持基板２４を三段階に分けてエッチングする。レジスト３２を用いて形成するマスク層２５は、支持基板２４の二段階目及び三段階目のエッチング部分を決める。レジスト３２の例として、フォトレジストが挙げられる。フォトレジストとは、フォトリソグラフィにおいて使用される、紫外線等で溶解性などの物性が変化する化合物である。フォトレジストは物質表面に塗布され、後に続くエッチングなどの処理から物質表面を保護する。次に、レジスト３２が上にないマスク層２５を、図６に示すようにエッチングにより除去する。

【0034】

次に、図６に示したレジスト３２を除去する。次に、レジスト４２を積層する。レジスト４２は支持基板２４の一段階目のエッチングの場所を決める。また、レジスト４２の形状は、ミラー構造体８１０が備えるミラー形成層２２の形状を決める。そのため、レジスト４２は、ミラー構造体８１０が備えるミラー形成層２２に要求される形状を実現できる形状とする。次に、レジスト４２が上にない支持基板２４をエッチングする。このエッチングは、支持基板２４の一段階目のエッチングである。支持基板２４のエッチング方法の例として、Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ−Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ（ＩＣＰ−ＲＩＥ）が挙げられる。支持基板２４の厚みは、例えば、約４００μｍである。

【0035】

次に、図７に示したレジスト４２を除去する。次に、マスク層２５をマスクとして用いて、支持基板２４をエッチングする。支持基板２４のエッチングは、支持基板２４の二段階目のエッチングである。このエッチングでは、マスク層２５が上にない支持基板２４をエッチングする。エッチングは、支持基板２４が完全になくなる前に中止する。支持基板２４の二段階目のエッチングにより、ミラー構造体８１０を形成した後、図３に示したミラー８１で反射された光の光路１７を、支持基板２４が遮ることがなくなる。

【0036】

次に、図８の支持基板２４及びミラー形成層２２に対し、異方性のウェットエッチングを行う。この異方性ウェットエッチングは、支持基板２４の三段階目のエッチングである。支持基板２４の三段階目のエッチングは、ミラー構造体８１０のミラー８１を形成するミラー支持面であるミラー支持面６５及びミラー支持面６６を形成するために行う。ウェットエッチングに用いるエッチング液の例として、水酸化カリウム（ＫＯＨ）が挙げられる。ＫＯＨを用いるエッチングでは、例えば、ＫＯＨが質量パーセント濃度で４０％のエッチング液を用いる。エッチングの際の温度は、例えば、８０℃である。図９に示すように、ミラー形成層２２及び支持基板２４のエッチングされた面は、マスク層２１に対して傾斜している。

【0037】

エッチングの際には、支持基板２４と、ミラー形成層２２に電圧を加えてもよい。支持基板２４と、ミラー形成層２２に加える電圧の例として、６Ｖが挙げられる。エッチングの際に支持基板２４と、ミラー形成層２２に電圧を加えると、エッチングされた支持基板２４と、ミラー形成層２２のエッチングされた傾斜面を凹面とすることができる。

【0038】

異方性エッチングについて簡単に説明する。Ｓｉの単結晶はダイヤモンド構造をしており、結晶内部のＳｉ原子はそれぞれ４本のボンドで共有結合している。表面のＳｉ原子は、表面に現れる結晶面によって結合状態が異なる。例えばＳｉの（１００）面では、Ｓｉ原子の４本のボンドのうち２本のボンドが切れて２本のボンドでつながっている。しかし、Ｓｉの（１１１）面ではＳｉ原子は３本のボンドでつながっていて、１本のボンドだけ切れている。このため、（１１１）面の方が（１００）面よりエッチングされにくく、エッチング速度が遅くなる。結果として、Ｓｉ単結晶をＳｉの（１００）面からウェットエッチングすると、表面にエッチングされにくい（１１１）面が現れる。エッチング後に残る面は、結晶面に沿った平滑面となる。

【0039】

支持基板２４とミラー形成層２２がＳｉの単結晶である場合、ミラー支持面６５、及びミラー支持面６６、及び斜面６７、及び斜面６８はＳｉの（１１１）面となる。つまり、支持基板２４とミラー形成層２２の結晶面が、エッチングによって接続層５１及び接続層５３に対して傾斜するように表出する。しかし、Ｓｉの（１１１）面の向きはＳｉ単結晶である支持基板２４とミラー形成層２２の結晶軸の向きで決まる。そのため、ミラー形成層２２と、支持基板２４を積層する際の結晶軸の向きを変更することにより、表出するＳｉの（１１１）面の向きを変更することができる。表出するＳｉの（１１１）面の向きを変更することにより、ミラー８１へ入射した光が反射する方向を選択することができる。

【0040】

Ｓｉ（１００）面が表面である支持基板２４とミラー形成層２２を表面、つまり図７では上側からＫＯＨでエッチングすると、図８に示すミラー支持面６５の角度αと、ミラー支持面６６の角度βと、ミラー支持面６７の角度γと、ミラー支持面６８の角度δは、それぞれ約５５度となる。支持基板２４とミラー形成層２２に電圧を加えるエッチングでは、支持基板６２及び支持基板６４及びミラー支持体６１及びミラー支持体６３が凹面となるので、ミラー８１及びミラー８３は集光効果も備える。ここでは、ＫＯＨを用いるエッチングについて述べたが、エッチング液の他の例として、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）や、硝酸とフッ酸と酢酸の混合液が挙げられる。

【0041】

次に、図９のマスク層２１、マスク層２５、接続層２３をエッチングする。このエッチングは、ミラー構造体８１０へミラー８１を設けるために行う。エッチングにより、図１０に示すように、マスク層２１、マスク層２５を除去する。

【0042】

次に、ミラー形成工程のうち、斜面の少なくとも一部にミラーを形成する工程について説明する。図１０のミラー形成層２２、支持基板２４にミラー８１及びミラー８３を形成する反射膜の蒸着を行う。この反射膜の蒸着により、図１１の断面図に示したように、ミラー８１、ミラー８３、反射膜８２、反射膜８４が形成される。説明した斜面の少なくとも一部にミラーを形成する工程では用いていないが、例えばリフトオフで金属の反射膜を堆積させ、ミラー８１、ミラー８３を形成し、反射膜８２、反射膜８４は形成しないようにすることもできる。リフトオフとは、フォトレジストで作ったパターンに金属を蒸着し、後でフォトレジストを取り去ると、フォトレジストがなかった部分にだけ金属のパターンが残る手法である。反射膜として用いられる金属の例として、金、アルミニウムが挙げられる。

【0043】

次に、ミラー構造体８１０にハンドリング部８１０ｂを設ける工程について説明する。ミラー構造体８１０の下側から、図１１の下面図に網掛けで示した下面から除去する部分８５に対応するミラー形成層２２及び接続層２３をエッチングして、支持基板２４をハンドリング部８１０ｂとする。ミラー構造体８１０の下側は、ＳＯＩウエハでは裏面に対応する。具体的には、ミラー支持面６５と正対した場合のミラー支持面６５の左右両端から中央に向かってミラー形成層２２を除去し、ミラー支持面６５と正対した場合のミラー形成層２２の幅を溝形成工程によって形成される溝の幅Ｗｇよりも小さくする。この支持体２２の一部除去により、ミラー構造体８１０の一部であって溝の中に収納されない部分が、溝の幅よりも大きな幅であるハンドリング部８１０ｂとなる。

【0044】

図１及び図１１に示したエッチング後におけるミラー形成層２２の幅Ｗｍは、溝の幅Ｗｇより狭くする。ミラー形成層２２のエッチング後に、支持基板２４はエッチングを行っていないので、ハンドリング部８１０ｂとして機能する支持基板２４の幅Ｗｈは、ミラー形成層２２の幅Ｗｍ及び溝の幅Ｗｇよりも広くなる。ハンドリング部８１０ｂの形成により、ミラー構造体８１０及びミラー構造体８１１が完成する。ここでは、ミラー構造体８１０について述べたが、ミラー構造体８１０とミラー構造体８１１は同じ構造となる。

【0045】

次に、溝形成工程について説明する。溝形成工程は基板１１の上に形成された光導波路を備える平面導波回路１２に光導波路のコアよりも深い溝１８を形成し、さらに、ＰＬＣ側突き当て部１３を形成する工程である。図１の基板１１及び平面導波回路１２に、ミラー構造体８１０を設置するための溝１８を形成する。溝１８の形状は少なくとも、ミラー構造体８１０が設置できる幅及び深さであって、ミラー構造体８１０を設置すると、平面導波回路１２を導波する光をミラー構造体８１０が有するミラー８１が反射できる形状とする必要がある。そのため、溝１８の幅Ｗｇは、ミラー構造体８１０の幅Ｗｍより大きくなる。Ｗｈ、Ｗｇ、Ｗｍの大きさを比較すると、最も大きなのがＷｈであり、次に大きなのがＷｇであり、最も小さいのがＷｍである。ここでは、ミラー構造体８１０を設置する溝１８の形成について述べたが、ミラー構造体８１１や他のミラー構造体を用いる場合でも同じである。

【0046】

次に、平面導波回路１２の一部をエッチングして、ＰＬＣ側突き当て部１３を形成する。具体的には、溝の外部にある平面導波回路１２の一部であり、平面導波回路１２が有する光導波路の端面１２ｂに対向する面に隣接する面に、ＰＬＣ側突き当て部１３を形成する。図３に示す光路１６と垂直な方向にある溝の端部の少なくとも一部は、ＰＬＣ側突き当て部１３を形成するために開放される。ＰＬＣ側突き当て部１３の形成により、後述する設置工程の後には、ハンドリング部８１０ｂの一部として機能するミラー形成層２２は、基板１１の上に設置される。

【0047】

次に、設置工程について説明する。設置工程は、ミラー形成工程で形成したミラー８１が、平面導波回路１２から出射された光の光路上に位置するように、溝形成工程で形成した溝の内部にミラー構造体８１０を設置する工程である。具体的には、ミラー構造体８１０を、図１のように基板１１および平面導波回路１２の中に設けられた溝の中に設置する。また、ミラー構造体８１０は、ミラー構造体８１０のミラー構造体側突き当て部１５を、図１及び図４のように、ＰＬＣ側突き当て部１３に接触させる。ＰＬＣ側突き当て部１３とミラー構造体側突き当て部１５を接触させるパッシブアライメントによってミラー構造体８１０を設置できるので、溝１８へのミラー構造体８１０の配置が容易となる。

【0048】

ミラー構造体８１０の固定が必要な場合には、例えば、紫外線硬化性樹脂を用いて、ミラー構造体８１０のハンドリング部８１０ｂを平面導波回路１２に固定する。ミラー構造体８１０が図３に示すように基板１１および平面導波回路１２に設けられた溝に設置されると、ミラー構造体８１０が備えるミラー８１は、図１２及び図１３のミラー８１として機能する。図１で示した光路変換構造体等は、光路変換構造体付近のみを抜き出して示しており、図１で示していない部分にも光導波路等は繋がっている。ここでは、ミラー構造体８１０を設置する溝の形成について述べたが、ミラー構造体８１１や他のミラー構造体を用いる場合も同じである。

【0049】

（第二の実施形態）
図１２に、本発明の第二の実施形態に係る発光モジュールを示す。本実施形態に係る発光モジュールは、光路変換構造体１０と、発光素子９１と、光学素子固定基板９３とを備える。９１１は発光素子９１が出力した光がミラー８１に反射されるまでの光路、９１２は発光素子９１が出力した光がミラー８１で反射された後の光路である。９２は発光素子９１がＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）等の端面発光素子の場合に、発光素子９１の出力光を光路９１１へと導くための反射面である。つまり、発光素子９１が面発光素子であり、発光面がミラー８１の上部にあり、発光素子９１からの出射光が光路９１１及び光路９１２を通る場合には、反射面９２は不要である。

【0050】

発光素子９１が出力する光は、ミラー８１により反射されて光路変換され、平面導波回路１２へと入力される。発光素子９１が反射面１８を有する場合には、発光素子９１と平面導波回路１２との間の光路に反射面９２が挿入される。

【0051】

（第三の実施形態）
図１３に本発明の第三の実施形態に係る受光モジュールの一例を示す。本実施形態に係る受光モジュールは、光路変換構造体１０と、受光素子１０１とを備える。本実施形態では、第一の実施形態が備えていた発光素子９１を受光素子１０１に置き換え、第一の実施形態が発光素子９１を用いるために備えていた光学素子固定基板９３及び反射面９２を省略している。受光素子が受光する光の光路が１０１１及び１０１２である。１０１１は受光素子１０１が受光する光がミラー８１で反射された後の光路、１０１２は受光素子１０１が受光する光がミラー８１で反射される前の光路である。平面導波回路１２を導波する光は、ミラー８１が反射して光路変換し、受光素子１０１に入力される。

【産業上の利用可能性】

【0052】

本発明の光路変換構造体及びその作成方法は、通信産業に適用することができる。

【符号の説明】

【0053】

１０：光路変換構造体
１１：基板
１２：平面導波回路
１２ａ：端部
１２ｂ：端面
１３：ＰＬＣ側突き当て部
１４：溝の辺
１５：ミラー構造体側突き当て部
１６：光路
１７：光路
１８：溝
２１：マスク層
２２：ミラー形成層
２３：接続層
２４：支持基板
２５：マスク層
３２：レジスト
４２：レジスト
６５：ミラー支持面
６６：ミラー支持面
６７：斜面
６８：斜面
８１：ミラー
８２：反射膜
８３：ミラー
８４：反射膜
８５：下面から除去する部分
８１０：ミラー構造体
８１０ａ：ミラー支持体
８１０ｂ：ハンドリング部
８１１：ミラー構造体
９１：発光素子
９２：反射面
９３：光学素子固定基板
９１１：光路
９１２：光路
１０１：受光素子
１０１１：光路
１０１２：光路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】