特開 2024-117571 サブキャリアウェハ、サブキャリア、レーザーモジュール、光学エンジンモジュール、ＸＲグラス、サブキャリアウェハの製造方法及びサブキャリアの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024117571

(43)【公開日】2024-08-29

(54)【発明の名称】サブキャリアウェハ、サブキャリア、レーザーモジュール、光学エンジンモジュール、ＸＲグラス、サブキャリアウェハの製造方法及びサブキャリアの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/023 20210101AFI20240822BHJP

   H01S 5/02255 20210101ALI20240822BHJP

【ＦＩ】

H01S5/023

H01S5/02255

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023023737

(22)【出願日】2023-02-17

(71)【出願人】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100163496

【弁理士】

【氏名又は名称】荒 則彦

(74)【代理人】

【識別番号】100114937

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 裕幸

(72)【発明者】

【氏名】本田 隆

(72)【発明者】

【氏名】青柳 岳

(72)【発明者】

【氏名】福田 誠

(72)【発明者】

【氏名】小巻 壮

(72)【発明者】

【氏名】福▲崎▼ 亮平

【テーマコード（参考）】

5F173

【Ｆターム（参考）】

5F173MA10

5F173MB03

5F173MC30

5F173MD03

5F173MD04

5F173MD12

5F173MD64

5F173MD84

5F173ME22

5F173ME44

5F173ME66

5F173ME83

5F173MF03

5F173MF25

5F173MF26

5F173MF28

(57)【要約】

【課題】チッピング、パーティクル、クラックなどの抑制されたサブキャリアウェハを提供する。
【解決手段】このサブキャリアウェハは、レーザーモジュール用のサブキャリアウェハであって、ウェハと、前記ウェハの主面に設けられた複数の保護層と、を備え、前記複数の保護層は、離間して配列されており、前記ウェハの主面の一部が露出している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザーモジュール用のサブキャリアウェハであって、
ウェハと、
前記ウェハの主面に設けられた複数の保護層と、を備え、
前記複数の保護層は、離間して配列されており、
前記ウェハの主面の一部が露出している、サブキャリアウェハ。

【請求項2】

前記保護層の側面は、テーパー形状をしており、
前記複数の保護層のうち隣接する保護層の距離は、前記ウェハの主面から離れるに従い大きい、請求項１に記載のサブキャリアウェハ。

【請求項3】

前記ウェハのうち、前記保護層と重ならない領域は、前記保護層と重なる領域と比べて凹んだ凹部が形成されている、請求項１又は２に記載のサブキャリアウェハ。

【請求項4】

前記ウェハは、Ｓｉを主成分として含み、
前記保護層は、Ｓｉの酸化物と、Ｓｉの窒化物と、ＴＥＯＳ膜と、からなる群から選択されるいずれかを主成分として含む、請求項１又は２に記載のサブキャリアウェハ。

【請求項5】

前記複数の保護層のうち、隣接する保護層の距離は、１０μｍ以上である、請求項１又は２に記載のサブキャリアウェハ。

【請求項6】

レーザーモジュール用のサブキャリアであって、
基台と、
前記基台の主面に設けられた保護層と、を備え、
前記保護層の側面はテーパー形状をしており、
前記保護層を平面視したときの面積は、前記基台から離れるに従い、小さくなる、サブキャリア。

【請求項7】

請求項６に記載のサブキャリアを備える、レーザーモジュール。

【請求項8】

請求項７に記載のレーザーモジュールと、
前記レーザーモジュールから出射された光を走査する光走査ミラーと、を備える、光学エンジンモジュール。

【請求項9】

請求項８に記載の光学エンジンモジュールを備える、ＸＲグラス。

【請求項10】

主面に保護層が形成されたウェハに対してエッチングを行い、前記ウェハの一部領域を露出させて複数の保護層を区画化する表面加工工程を有する、サブキャリアウェハの製造方法。

【請求項11】

主面に保護層が形成されたウェハに対してエッチングを行い、前記ウェハの一部領域を露出させて複数の保護層を区画化する表面加工工程と、
前記表面加工工程により前記ウェハが露出した領域に対してダイシングを行うダイシング工程と、を有する、サブキャリアの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、サブキャリアウェハ、サブキャリア、レーザーモジュール、光学エンジンモジュール、ＸＲグラス、サブキャリアウェハの製造方法及びサブキャリアの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

データトラフィックの増大に伴い、光通信システムや、光通信システムを用いた身の回りの種々の光デバイスの多機能化が進んでいる。最近では多機能化と共に高密度化が求められ、多機能且つ小型な光デバイスが検討されている。

【0003】

近年、シリコン導波路に発光素子や受光素子を集積させるシリコンフォトニクスの技術が進展し、光通信システムに用いられている。合波・分波・波長選択等の光信号処理を行う平面光波回路（Planar Lightwave Circuit：ＰＬＣ）は、光通信システムに用いられる代表的なシリコン導波路の１つである（例えば、特許文献１）。

【0004】

光通信システム以外の例えば身の回りのウェアラブルデバイスや小型プロジェクタ等においても、使用目的に応じて複数の機能を発現し、且つ装置全体を持ち歩き可能とする、多機能且つ小型な光デバイスが求められている。

【0005】

ＡＲ（Augmented Reality：拡張現実）グラス、ＶＲ（Virtual Reality：仮想現実）グラス等のＸＲグラスは小型のウェアラブルデバイスとして期待されている。ＡＲグラス、ＶＲグラスのようなウェアラブルデバイスにおいては通常の眼鏡型のサイズに各機能が収まるように小型化されることが普及に対するカギとなっている。

【0006】

ＡＲグラス、ＶＲグラスなどには、サブキャリア上にレーザーダイオードが備えられたものが知られている。サブキャリアは、Ｓｉウェハ上にＳｉの酸化物乃至窒化物で構成された保護層等が形成された部材である。特許文献１では、種々の部材が形成されたウェハがチップ上に切り出されたものが用いられている。ウェハのチップ化は、ブレードダイシングやレーザーを用いてステルスダイシングにより行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１６－００１２８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ここで、保護層は、ウェハと比べて硬い材料で構成されており、保護層が形成されたウェハに対してブレードダイシングを施す場合、カッティングブレードが接触する部分にチッピングやパーティクルが発生する場合があった。また、保護層が形成されたウェハに対してステルスダイシングを施す場合、個片化するためのエキスパンド時に、ウェハ及び保護層の密着性の違いからチッピングやクラックが生じる場合があった。上記の通り、従来技術ではチッピング、パーティクル、クラックなどのないサブキャリアウェハを提供することが難しかった。

【0009】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、チッピング、パーティクル、クラックなどの抑制されたサブキャリアウェハ、サブキャリア、レーザーモジュール、光学エンジンモジュール、ＸＲグラス、サブキャリアウェハの製造方法及びサブキャリア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】

【0010】

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。

【0011】

（１）本発明の一態様に係るサブキャリアウェハは、レーザーモジュール用のサブキャリアウェハであって、ウェハと、前記ウェハの主面に設けられた複数の保護層と、を備え、前記複数の保護層は、離間して配列されており、前記ウェハの主面の一部が露出している。

【0012】

（２）上記（１）のサブキャリアウェハにおいて、前記保護層の側面は、テーパー形状をしており、前記複数の保護層のうち隣接する保護層の距離は、前記ウェハの主面から離れるに従い大きくてもよい。

【0013】

（３）上記（１）又は（２）のサブキャリアウェハにおいて、前記ウェハのうち、前記保護層と重ならない領域は、前記保護層と重なる領域と比べて凹んだ凹部が形成されていてもよい。

【0014】

（４）上記（１）～（３）のサブキャリアウェハにおいて、前記ウェハは、Ｓｉを主成分として含み、前記保護層は、Ｓｉの酸化物と、Ｓｉの窒化物と、ＴＥＯＳ膜と、からなる群から選択されるいずれかを主成分として含んでいてもよい。

【0015】

（５）上記（１）～（４）のサブキャリアウェハにおいて、前記複数の保護層のうち、隣接する保護層の距離は、１０μｍ以上であってもよい。

【0016】

（６）本発明の一態様に係るサブキャリアは、レーザーモジュール用のサブキャリアであって、基台と、前記基台の主面に設けられた保護層と、を備え、前記保護層の側面はテーパー形状をしており、前記保護層を平面視したときの面積は、前記基台から離れるに従い、小さくなる。

【0017】

（７）本発明の一態様に係るレーザーモジュールは、上記態様に係るサブキャリアを備える。

【0018】

（８）本発明の一態様に係る光学エンジンモジュールは、上記態様に係るレーザーモジュールと、前記レーザーモジュールから出射された光を走査する光走査ミラーと、を備える。

【0019】

（９）本発明の一態様に係るＸＲグラスは、上記態様に係る光学エンジンモジュールを備える。

【0020】

（１０）本発明の一態様に係るサブキャリアウェハの製造方法は、主面に保護層が形成されたウェハに対してエッチングを行い、前記ウェハの一部領域を露出させて複数の保護層を区画化する表面加工工程を有する。

【0021】

（１１）本発明の一態様に係るサブキャリアの製造方法は、主面に保護層が形成されたウェハに対してエッチングを行い、前記ウェハの一部領域を露出させて複数の保護層を区画化する表面加工工程と、前記表面加工工程により前記ウェハが露出した領域に対してダイシングを行うダイシング工程と、を有する。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、チッピング、パーティクル、クラックなどの抑制されたサブキャリアウェハ、サブキャリア、レーザーモジュール、光学エンジンモジュール、ＸＲグラス、サブキャリアウェハの製造方法及びサブキャリアの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の一実施形態に係るサブキャリアウェハの構成の一例を示す斜視図である。

【図2】図１のサブキャリアウェハのＩＩ－ＩＩ線で矢視した断面図である。

【図3】本発明の一実施形態に係るサブキャリアの製造方法のフローチャートである。

【図4】図３におけるダイシング工程の一態様を説明する概念図である。

【図5】図３におけるダイシング工程の一態様を説明する概念図であって、図４の変形例を示す図である。

【図6】図３の変形例に係るサブキャリアの製造方法のフローチャートである。

【図7】本発明の一実施形態に係るレーザーモジュールの構成の一例を示す斜視図である。

【図8】図７のレーザーモジュールのＰＬＣの入射面の断面図である。

【図9】図７のレーザーモジュールの一部の平面図である。

【図10】図７のレーザーモジュールのＸ－Ｘ線で矢視した断面図である。

【図11】図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、図７のレーザーモジュールの製造方法の一例を説明するための断面図である。

【図12】パッケージされたレーザーモジュールの平面図である。

【図13】図１２のレーザーモジュールの断面図である。

【図14】図１２のレーザーモジュールのカバーを外した状態の平面図である。

【図15】図１２のレーザーモジュールの出射部側から見た側面図である。

【図16】図１２のレーザーモジュールの使用時の一形態を示す斜視図である。

【図17】本発明の一実施形態に係るＸＲグラスを説明するための概念図である。

【図18】本発明の一実施形態に係るレーザーモジュールから出射されたレーザー光によって網膜に直接画像が投影される様子を示す概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。

【0025】

［サブキャリアウェハ］
図１は、本発明の一実施形態に係るサブキャリアウェハの構成の一例を示す斜視図である。図２は、図１のサブキャリアウェハのＩＩ－ＩＩ線で矢視した断面図である。図１及び図２では、説明の便宜上、サブキャリアウェハの一部を拡大して示している。図１及び図２に示されるサブキャリアウェハ１００は、レーザーモジュール用のサブキャリアウェハであって、ウェハ１０、及びウェハ１０の主面Ｓに設けられた複数の保護層１５を備え、複数の保護層１５は、離間して配列されており、ウェハ１０の主面Ｓの一部が露出している。複数の保護層１５は、詳細を後述する通り、例えばマトリクス状に配列されている。

【0026】

ウェハ１０は、例えばＳｉを主成分として含む。保護層１５は、例えば、Ｓｉの酸化物膜、Ｓｉの熱酸化膜、Ｓｉの窒化物、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）からなる群から選択されるいずれかを主成分として含む。すなわち、ウェハ１０は、Ｓｉウェハであり、保護層１５は、例えば、ＳｉＯ_ｘで構成された層ＳｉＮ_ｘで構成された層、ＴＥＯＳで構成された層のいずれかである。

【0027】

サブキャリアウェハ１００は、ダイシングされて所定のチップ（サブキャリア）となる。サブキャリアウェハ１００に備えられる保護層１５の数は、例えば、後の工程を経てサブキャリアウェハ１００から作製されるサブキャリアの数と同じである。サブキャリアウェハ１００は、例えば、保護層１５上に第１金属層７５及び第２金属層７６が形成されている。

【0028】

保護層１５の厚みは、例えば、０．０３μｍ以上５μｍ以下であり、０．２μｍ以上２μｍ以下であることが好ましい。

【0029】

サブキャリアウェハ１００において、複数の保護層１５は、例えば、積層方向から平面視してマトリクス状に配列されている。図１及び図２に示される例において、複数の保護層１５は、Ｘ方向及びＹ方向に並び、Ｘ方向及びＹ方向に離間している。複数の保護層１５は、Ｘ方向及びＹ方向において等間隔で配列されていることが好ましい。

【0030】

複数の保護層１５のうち、最近接の保護層１５の距離ｄは、例えば１０μｍ以上１００μｍ以下であり、３０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。上記距離ｄは、最近接の保護層１５の最近接の部分同士の距離である。距離ｄは、１枚のウェハから作製できるサブキャリアの数を多くする観点で小さいことが好ましい。一方、距離ｄは、サブキャリアの製造方法においてカッティングブレードダイシングする場合に、カッティングブレードの厚みよりも大きくして接触しないようにするために、一定の大きさ以上に設計されている。尚、サブキャリアの製造方法においてステルスダイシングする場合、サブキャリアとなるチップ同士の界面となる切断線ＣＬは、使用されるレーザーのレーザー中心に沿うため、レーザー中心においてウェハ１０が露出していれば十分である。

【0031】

保護層１５の側面は、例えばテーパー形状をしており、複数の保護層１５のうち隣接する保護層１５の距離は、例えば、ウェハ１０の主面から離れるに従って大きい。保護層１５の側面がウェハ１０の主面Ｓとなす角は、例えば、３０°以上９０°以下であり、４０°以上８０°以下であることが好ましい。保護層１５の側面がウェハ１０の主面Ｓとなす角が鋭角であることで、複数の保護層１５のうち隣接する保護層１５の距離は、ウェハ１０の主面から離れるに従って大きい形状になる。

【0032】

ウェハ１０のうち、保護層１５と重ならない領域は、例えば、保護層１５と重なる領域と比べて凹んだ凹部Ｃが形成されている。

【0033】

第１金属層７５及び第２金属層７６は、ウェハ１０及びＬＤ３０の間に設けられた層である。ウェハ１０及びＬＤ３０は、第１金属層７５、第２金属層７６を介して接続されている。第１金属層７５、第２金属層７６を形成する方法としては、公知の方法が利用可能で特に問わないが、スパッタ、蒸着、ペースト化した金属の塗布等の公知手段が利用可能である。第１金属層７５、第２金属層７６は、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）及びタンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）とスズ（Ｓｎ）の合金、スズ（Ｓｎ）－銀（Ａｇ）－銅（Ｃｕ）系はんだ合金（ＳＡＣ）、ＳｎＣｕ、ＩｎＢｉ、ＳｎＰｄＡｇ、ＳｎＢｉＩｎ及びＰｂＢｉＩｎからなる群から選択される１又は複数の金属で構成されている。第１金属層７５、第２金属層のそれぞれは、共晶化された金属層や、電極層を含んでいてもよい、少なくとも一層の任意の層数からなる層である。

【0034】

上記実施形態は、本発明の一実施形態であり、特許請求の範囲の要旨の範囲内で適宜変更可能である。例えば、ウェハ１０のうち保護層１５と重ならない領域に凹部Ｃが形成されている例を示したが、凹部Ｃが形成されていてなくてもよい。すなわち、ウェハ１０の主面Ｓは、平坦であってもよい。また、接着層７５、電極パッド８０等の形状は、概略的に示したものであり、適宜変更できる。また例えば、ウェハ１０の主面Ｓのうち隣接する保護層１５の間の領域が凹部Ｃとなっている例を示したが、該領域が平坦形状であってもよい。

【0035】

［サブキャリアウェハの製造方法］
続いて、上記実施形態に係るサブキャリアウェハ１００の製造方法について説明する。本実施形態に係るサブキャリアウェハ１００の製造方法は、主面に保護層が形成されたウェハに対してエッチングを行い、ウェハの一部領域を露出させて複数の保護層を区画化する表面加工工程を有する。

【0036】

表面加工工程は、例えば、物理的エッチング、又は、化学的エッチングにより加工を行う。表面加工工程において、ウェハを露出させる領域は、後述するサブキャリアの製造方法において、ダイシングする領域である。ウェハから作製するサブキャリアの数を多くする観点から、表面加工工程は、ウェハが露出する領域が格子状となるように行うことが好ましい。

【0037】

尚、サブキャリアウェハの製造には、ウェハ上に保護層が形成されているものを用いてもよく、ウェハに対して保護層を形成する成膜工程を行ってから上記表面加工工程を行ってもよい。成膜工程は、例えば、化学気相成長法により行う。

【0038】

尚、上記実施形態では、保護層１５に対してエッチングを行うことでその表面の一部を露出させる例を示したが、成膜工程を含むサブキャリアウェハの製造方法を行う場合、エッチング加工を省略可能である。サブキャリアの製造方法においてエッチング加工を省略する場合、例えば、準備工程及び除去工程をさらに有する。この場合、準備工程は、成膜工程よりも先の工程であり、ウェハに対してエッチングマスクを形成する。また、成膜工程において、エッチングマスクが形成されたウェハに対して保護層を形成し、その後、マスクを除去することにより複数の保護層が離間して形成されたサブキャリアウェハを作製できる。

【0039】

本実施形態に係るサブキャリアウェハ及びその製造方法によれば、チッピング、パーティクル、クラックなどの原因となる、ウェハ１０と比較して硬い保護層１５が部分的に除去されているため、保護層１５が除去された領域に対してダイシングをすることで、チッピング、パーティクル、クラックが抑制される。

【0040】

［サブキャリア］
本実施形態に係るサブキャリアは、レーザーモジュール用のサブキャリアであって、基台と、基台１０の主面Ｓに設けられた保護層１５と、を備え、保護層１５の側面はテーパー形状をしており、保護層１５の積層方向と直交する面の面積は、基台から離れるに従い小さい。基台は、ウェハ１０が切断されることで形成された部材である。基台は、ウェハ１０の切断線ＣＬによって画定される。

【0041】

本実施形態のサブキャリアは、サブキャリアウェハをダイシングして作製される。すなわち、本実施形態のサブキャリアの製造方法は、例えば、上記表面加工工程、及び、表面加工工程によりウェハが露出した領域に対してダイシングを行うダイシング工程を有する。図３は、本発明の一実施形態に係るサブキャリアの製造方法のフローチャートである。

【0042】

図４は、図３におけるダイシング工程の一態様を説明する概念図であって、サブキャリアウェハ１００がカッティングブレード９０によってダイシングされている様子を示す。図４には、説明の便宜上、切断線ＣＬが二点鎖線で示されている。

【0043】

ダイシング工程は、例えば、ブレードダイシングにより行う。ダイシング工程をブレードダイシングにより行う場合、表面加工工程において、サブキャリアの保護層１５の距離ｄがカッティングブレード９０の厚みより大きくなるように複数の保護層１５を区画化する。次いで、ダイシング工程において、カッティングブレード９０を用いてサブキャリアウェハ１００をダイシングする。

【0044】

図５は、図３におけるダイシング工程の一態様を説明する概念図であって、図４の変形例を示す図である。図５には、サブキャリアウェハ１００に対して、レーザー照射器９１によりレーザーＬが照射されている様子を示す。ダイシング工程は、ステルスダイシングにより行ってもよい。ダイシング工程をステルスダイシングにより行う場合、先ずレーザー照射器９１を用いてサブキャリアウェハ１００に対してレーザーＬを照射する。次いで、サブキャリアウェハ１００に対して外力を加えて個片化する。サブキャリアにおいてレーザーが照射された箇所が切断線ＣＬとなる。ダイシング工程をステルスダイシングにより行う場合、レーザーＬの中心において、ウェハ１０が露出していれば、個片化時のチッピングやクラックの発生を抑制できる。

【0045】

図５では、レーザーＬが保護層１５と重ならない例を示したが、レーザーＬの中心が保護層１５と重ならなければ、その一部が保護層１５と重なっていてもよい。

【0046】

図６は、図３の変形例に係るサブキャリアの製造方法のフローチャートである。変形例に係るサブキャリアの製造方法は、主面Ｓに保護層が形成されたウェハ１０に対してエッチングを行う表面加工工程を省略可能である。変形例に係るサブキャリアの製造方法は、準備工程及び成膜工程をさらに有する。準備工程は、成膜工程よりも先に行う工程であり、ウェハに対してエッチングマスクを形成する。成膜工程では、エッチングマスクが形成されたウェハに対して保護層を形成し、その後、マスクを除去することにより複数の保護層が離間して形成されたサブキャリアウェハを作製できる。次いで、ダイシング工程を行い、主面Ｓが露出した領域に対してダイシングを行うことで、サブキャリアを作製できる。

【0047】

本実施形態に係るサブキャリアの製造方法では、上記の通り、複数の保護層１５が離間して配置されており、主面Ｓの一部が露出したウェハ１０の露出部に切断線ＣＬが重なるようにダイシング工程を行う。そのため、ダイシング工程をブレードダイシングにより行う場合、カッティングブレード９０及び保護層１５の接触を抑制し、ダイシング工程をステルスダイシングにより行う場合、レーザー中心が保護層１５と重なることを抑制できる。従って、本実施形態のサブキャリアの製造方法によれば、ブレードダイシングを行う場合、保護層１５と接触することを抑制し、チッピング及びパーティクルの発生を抑制できる。また、ステルスダイシングを行う場合、レーザーＬの中心が保護層１５と重ならないように調整されているため、外力を印加して個片化する際に保護層のクラック及びチッピングの発生を抑制できる。

【0048】

［レーザーモジュール］
図７は、本発明の一実施形態に係るレーザーモジュールの構成の一例を示す斜視図である。図８は、図７のレーザーモジュールのＰＬＣの入射面の断面図である。図９は、図７のレーザーモジュールの一部の平面図である。図１０は、図７のレーザーモジュールのＸ－Ｘ線で矢視した断面図である。図７～図１０では、保護層１５、第１金属層７５及び第２金属層７６が形成された基台１０を合わせてサブキャリア２０と呼称する。また、図７～図１０では、説明の便宜上、第１金属層７５及び第２金属層７６をサブキャリア２０とは別途図示する場合と、省略する場合がある。レーザーモジュールに備えられる部材のように、面内方向に切断済みのウェハを基台と称する。

【0049】

図７～図１０に示されるレーザーモジュール５００は、サブキャリア２０、サブキャリア２０の上面（表面）２１に設けられたＬＤ（光半導体素子）３０、基板４０、及び基板４０の上面（表面）４１に設けられたＰＬＣ（光導波路）５０を備える。

【0050】

レーザーモジュール５００は、例えば、光の３原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のそれぞれの色の光を合わせる合波器である。レーザーモジュール５００は、例えば、ヘッドマウントディスプレイに搭載される合波器として適用可能である。使用する光源であるＬＤ３０は、市販の赤色光、緑色光、青色光等の各種レーザー素子を使用可能である。ＬＤ３０は、適宜所望の用途により選択すればよく、例えば、赤色光は、ピーク波長が６１０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下である光が使用可能であり、緑色光は、ピーク波長が５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下である光が使用可能であり、青色光は、ピーク波長が４３５ｎｍ以上４８０ｎｍ以下である光が使用可能である。

【0051】

レーザーモジュール５００は、赤色光を発するＬＤ３０－１、緑色光を発するＬＤ３０－２、及び青色光を発するＬＤ３０－３を備える。ＬＤ３０－１，３０－２，３０－３は、それぞれのＬＤから発せられる光の出射方向に略直交する方向において互いに間隔をあけて配置され、個別のサブキャリア２０の上面２１に設けられている。ＬＤ３０－１は、サブキャリア２０－１の上面２１－１に設けられている。ＬＤ３０－２は、サブキャリア２０－２の上面２１－２に設けられている。ＬＤ３０－３は、サブキャリア２０－３の上面２１－３に設けられている。以下では、レーザーモジュール５００の任意の構成要素の符号Ｚについて、符号Ｚ－１，Ｚ－２，…，Ｚ－Ｋの構成要素に共通する内容については、これらをまとめて符号Ｚと記載する場合がある。前述のＫは２以上の自然数である。

【0052】

なお、言うまでもないが、本実施形態として示した赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）以外の光も使用可能であり、図面を用いて説明した赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の搭載順についても、この順である必要性はなく適宜変更可能である。

【0053】

ＬＤ３０は、ベアチップでサブキャリア２０に実装されている。サブキャリア２０は、上記の通り、例えばＳｉ等で構成された基台１０及び基台１０上に形成され、ＳｉＯ_ｘ，ＳｉＮ_ｘ，ＴＥＯＳ膜、等で構成された保護層１５を備える。ＬＤ３０は、図１０に示される通り、サブキャリア２０とＬＤ３０の間には、第１金属層７５、第２金属層７６が設けられている。サブキャリア２０とＬＤ３０は、第１金属層７５、第２金属層７６を介して接続されている。第１金属層７５、第２金属層７６を形成する手段は、公知の方法が利用可能であり、特に問われないが、スパッタ、蒸着、ペースト化した金属の塗布等を利用可能である。第１金属層７５、第２金属層７６は、例えば金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）及びタンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）とスズ（Ｓｎ）の合金、スズ（Ｓｎ）－銀（Ａｇ）－銅（Ｃｕ）系はんだ合金（ＳＡＣ）、ＳｎＣｕ、ＩｎＢｉ、ＳｎＰｄＡｇ、ＳｎＢｉＩｎ及びＰｂＢｉＩｎからなる群から選択される１又は複数の金属で構成されている。

【0054】

基板４０は、シリコン（Ｓｉ）で構成されている。ＰＬＣ５０は、集積回路等の微細な構造を形成する際に用いられる公知のフォトリソグラフィやドライエッチングを含む半導体プロセスによって、上面４１に基板４０と一体になるように作製されている。図７及び図８に示すように、ＰＬＣ５０には、複数且つＬＤ３０－１，３０－２，３０－３と同数のコア５１－１，５１－２，５１－３と、コア５１－１，５１－２，５１－３を囲むクラッド５２が設けられている。クラッド５２の厚みと、コア５１－１，５１－２，５１－３の幅方向寸法は、特に制限されない。例えば、２～５０μｍ程度の厚みを有するクラッド５２中に、数ミクロン程度の幅方向寸法を有し、クラッドよりも薄い厚みを有するコア５１－１，５１－２，５１－３が配設されている。

【0055】

コア５１－１，５１－２，５１－３及びクラッド５２は、例えば石英で構成されている。コア５１－１，５１－２，５１－３の屈折率は、クラッド５２の屈折率より所定値だけ高くなっている。このことによって、コア５１－１，５１－２，５１－３の各々に入射した光が、各コアとクラッド５２との界面で全反射しながら、各コアを伝搬する。コア５１－１，５１－２，５１－３には、例えばゲルマニウム（Ｇｅ）等の不純物が前述の所定値に応じた量でドープされている。

【0056】

以下、ＬＤ３０から発せられる光の出射方向をｙ方向とする。ｙ方向を含む面内でｙ方向に直交し、且つＬＤ３０－１，３０－２，３０－３が互いに間隔をあけて配置されている方向をｘ方向とする。ｘ方向及びｙ方向に直交し、且つサブキャリア２０からＬＤ３０に向かう方向をｚ方向とする。図７以降に示されるｘ、ｙ、ｚ方向は、必ずしも図１及び図２のＸ，Ｙ，Ｚ方向と対応していない。ＰＬＣ５０の入射面６１では、コア５１－１，５１－２，５１－３は、ｘ方向及びｚ方向に関してＬＤ３０－１，３０－２，３０－３から発せられる光の光軸に合わせて配置されている。

【0057】

図７及び図９に示すように、コア５１－１，５１－２，５１－３は、ＰＬＣ５０の出射面６４に到達する手前側で互いに１つに集められている。即ち、コア５１－１，５１－２，５１－３は、ｙ方向の前方に向かうにしたがって順次互いに近づき、１つのコア５１－４に合流する。コア５１－１，５１－２，５１－３からの漏れ光が生じないように、コア５１－１，５１－２，５１－３はそれぞれ、所定の曲率半径以上の曲率半径でコア５１－４に接続されるのが好ましい。

【0058】

図９に示すように、ＰＬＣ５０の入射面６１がＬＤ３０の出射面３１と対向するように配置されている。詳細には、ＬＤ３０－１の出射面３１－１がコア５１－１の入射面６１－１と対向している。ｘ方向及びｚ方向において、ＬＤ３０－１から発せられる赤色光の光軸と入射面６１－１の中心とが略重なっている。同様に、ＬＤ３０－２の出射面３１－２がコア５１－２の入射面６１－２と対向している。ｘ方向及びｚ方向において、ＬＤ３０－２から発せられる緑色光の光軸と入射面６１－２の中心とが略重なっている。ＬＤ３０－３の出射面３１－３がコア５１－３の入射面６１－３と対向している。ｘ方向及びｚ方向において、ＬＤ３０－３から発せられる青色光の光軸と入射面６１－３の中心とが略重なっている。このような構成及び配置によって、ＬＤ３０－１，３０－２，３０－３から発せられる赤色光、緑色光、青色光の少なくとも一部は、コア５１－１，５１－２，５１－３に入射可能である。

【0059】

ＬＤ３０－１，３０－２，３０－３から発せられる赤色光、緑色光、青色光は、コア５１－１，５１－２，５１－３にそれぞれ入射した後、各コアを伝搬する。コア５１－１，５１－２及びこれらのコアを伝搬する赤色光及び緑色光は、合流位置５７－２よりｙ方向の後方の所定の合流位置５７－１（図９参照）で合わさる。コア５１－１，５１－２同士が合流したコア５１－７（図９参照）とコア５１－３及びこれらのコアを伝搬する赤色光、緑色光及び青色光は、合流位置５７－２で合わさる。合流位置５７－２で集光された赤色光、緑色光及び青色光は、コア５１－４を伝搬し、出射面６４に到達する。出射面６４から出射される３色光は、例えばレーザーモジュール５００の使用目的に応じて信号光等として用いられる。

【0060】

図１０に示すように、サブキャリア２０は、例えば、接合膜７１を介して基板４０と接続されている。接合膜７１としては、例えば、ＡｕＳｎ接合膜等が用いられる。

【0061】

ＬＤ３０とＰＬＣ５０との間に反射防止膜（不図示）が設けられていてもよい。例えば、反射防止膜は、基板４０の側面４２とＰＬＣ５０の入射面６１とに、一体的に形成されている。但し、反射防止膜８１は、ＰＬＣ５０の入射面６１のみに形成されていてもよい。

【0062】

入射面６１に加えて出射面６４にも、反射防止膜（不図示）が設けられていてもよい。なお、図７では、レーザーモジュール５００の概略構成を示しており、接合膜７１の図示は省略されている。

【0063】

反射防止膜は、ＰＬＣ５０への入射光又は出射光が入射面６１又は出射面６４から各面に進入する方向とは逆向きに反射することを防止し、入射光又は出射光の透過率を高めるための膜である。反射防止膜は、例えば複数の種類の誘電体が、入射光である赤色光、緑色光、青色光の波長に応じた所定の厚みで交互に積層されることによって形成される多層膜である。前述の誘電体としては、例えば酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）等が挙げられる。

【0064】

ＬＤ３０の出射面３１とＰＬＣ５０の入射面６１とは、所定の間隔で配置されている。入射面６１は出射面３１と対向しており、ｙ方向において出射面３１と入射面６１との間には隙間７０がある。レーザーモジュール５００は空気中に露出されているので、隙間７０には空気が満ちている。レーザーモジュール５００がヘッドマウントディスプレイに用いられる点及びヘッドマウントディスプレイで求められる光量等をふまえると、隙間（間隔）７０のｙ方向の大きさは、例えば０μｍより大きく、５μｍ以下である。

【0065】

次いで、レーザーモジュール５００の製造方法の一例を簡単に説明する。先ず、サブキャリア２０の上面２１にベアチップのＬＤ３０を公知の手法を用いて実装する。例えば、サブキャリア２０の上面２１に、第１金属層７５をスパッタ又は蒸着等を用いて形成する。さらに、ＬＤ３０の下面３３（例えば、ＬＤ３０－１の下面３３－１）に、第２金属層７６をスパッタ又は蒸着等を用いて形成する。次に、図１１（ａ）に示すように、例えば、レーザー９６からレーザー光をサブキャリア２０に照射し、サブキャリア２０のみを溶融及び変形しない程度に加熱する。サブキャリア２０からの伝熱によって、第１金属層７５、第２金属層７６を軟化或いは溶融させ、その後冷却する。これにより、サブキャリア２０の上面２１にＬＤが第１金属層７５、第２金属層７６を介して接合される。また、ＬＤ３０のサブキャリア２０への実装前、或いは、実装後に、サブキャリア２０の側面２２に他の金属と共晶化して接合膜７１を形成する金属膜をスパッタ又は蒸着等を用いて形成する。

【0066】

次に、基板４０の上面４１に、公知の半導体プロセスによってＰＬＣ５０を形成する。続いて、基板４０のｙ方向の後方に、他の金属と共晶化して接合膜７１を形成する金属膜をスパッタ又は蒸着によって形成する。

【0067】

次に、ｘ方向及びｚ方向において、互いに対応するＬＤ３０とコア５１－１，５１－２，５１－３の出射面３１と入射面６１とをｙ方向に間隔をあけて対向させる。ＬＤ３０から発せられる各色光の光軸と対応するコアの入射面６１の中心とを略重ねる。この時、例えば、サブキャリア２０の底面２３と、基板４０の底面４３とが略同一平面上になるように、サブキャリア２０の底面２３と、基板４０の底面４３とを揃えて配置してもよい。

【0068】

次いで、図１１（ｂ）に示すように、レーザー９６からレーザー光をサブキャリア２０に照射し、サブキャリア２０からの伝熱によってサブキャリア２０と基板４０の間に形成された金属の層を軟化或いは溶融させる。ＬＤ３０とＰＬＣ５０との相対位置を調整し、ＰＬＣ５０が形成された基板４０に、ＬＤ３０が実装されたサブキャリア２０を接合する。こうした工程を経て、レーザーモジュール５００を製造することができる。

【0069】

本発明の一実施形態に係るレーザーモジュールは、図１２～図１６に示されるようにパッケージ１１０に収容されていてもよい。図１２は、パッケージされたレーザーモジュールの平面図である。図１３は、図１２のレーザーモジュールの断面図であり、図１４は、図１２のレーザーモジュールのカバーを外した状態の平面図であり、図１５は、図１２のレーザーモジュールの出射部側から見た側面図であり、図１６は、図１２のレーザーモジュールの使用時の一形態を示す斜視図である。図１２～図１６に示されるレーザーモジュール５００Ａは、レーザーモジュール５００がパッケージ１１０に収容されている。パッケージ１１０は、キャビティ構造を有する本体１０２、及び、本体１０２を覆うカバー１０５を備える。

【0070】

本体１０２は、レーザーモジュール５００が収容される箱状の収容部１０７、及び、収容部１０７と隣り合う電極部１０８を備える。本体１０２は、例えば、セラミック等で形成されている。収容部１０７の上面には開口が形成されている。上面視で開口の周縁の収容部１０７の上面には、コバール等の金属膜１１２が形成されている。カバー１０５は、金属膜１１２を介して、収容部１０７の上面に形成された開口を隙間なく覆っている。カバー１０５で収容部１０７を気密封止する際に、収容部１０７は、カバー１０５によって気密封止されている。収容部１０７の内部空間は、不活性ガスで満たされている。これにより、隙間７０（図１１（ｂ）参照）には不活性ガスが満たされる。

【0071】

図視されるように、収容部１０７の低壁部１３１の所定の位置には、例えばレーザーモジュール５００を設置するための土台１８０が設けられている。レーザーモジュール５００は、土台１８０の上に設けられている。つまり、レーザーモジュール５００は、収容部１０７の内部空間に配置されている。レーザーモジュール５００は、サブキャリア２０の底面２３と、基板４０の底面（基板底面）４３とが、互いに略同一平面Ｐ上に形成されていてもよい。ここで、略同一平面Ｐ上であるとは、底面２３及び底面（基板底面）４３の僅かなズレを許容する。具体的には、基板４０のｚ方向に沿った厚みに対して２０μｍ以下の範囲のズレを許容する。また、サブキャリア２０の底面２３及び基板４０の底面（基板底面）４３は、土台１８０の上面１８０ａ（一内面）との間で接着層１８２を介して接合されていてもよい。

【0072】

接着層１８２は、例えば、フィラーが混合された樹脂で構成されている。樹脂としては、エポキシ樹脂等が使用され、フィラーとしては銀粉末等が使用される。また、接着層１８２は、一定以上の熱伝導性を保つために、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。

【0073】

このような構成により、ＬＤ３０の動作により生じた熱をサブキャリア２０の底面２３、及び、基板４０の底面（基板底面）４３の両方から土台１８０に向けて効率よく放熱することが出来る。また、サブキャリア２０の底面２３及び基板４０の底面（基板底面）４３の両方を、フィラーを混合した樹脂からなる接着層により接合してもよい。

【0074】

ｙ方向においてサブキャリア２０の下方の土台１８０と外部電極パッド２１０との間の位置の底壁部１３１には、ｘ方向に間隔をあけて複数の内部電極パッド２０２が設けられている。
ＬＤ３０及びサブキャリア２０の各々と複数の内部電極パッド２０２のうち各ＬＤ３０に対応する内部電極パッド２０２とは、ワイヤーボンディング等の方法を用いてワイヤー９５によって接続されている。例えば、ＬＤ３０－１及びサブキャリア２０－１の各々と２つの内部電極パッド２０２－１の各々とは、ワイヤー９５－１によって個別に接続されている。ＬＤ３０－２及びサブキャリア２０－２の各々と２つの内部電極パッド２０２－２の各々とは、ワイヤー９５－２によって個別に接続されている。ＬＤ３０－３及びサブキャリア２０－３の各々と２つの内部電極パッド２０２－３の各々とは、ワイヤー９５－３によって個別に接続されている。

【0075】

内部電極パッド２０２－１、２０２－２、２０２－３の各々は、互いに異なる外部電極パッド２１０と接続されている。前述のように内部電極パッド２０２－１２０２－２、２０２－３の各々と電気的に接続された外部電極パッド２１０は、不図示の電源等と電気的に接続されている。つまり、レーザーモジュール５００Ａでは、ＬＤ３０と不図示の電源とがワイヤー９５、内部電極パッド２０２－１、２０２－２、２０２－３及び外部電極パッド２１０によって接続されている。不図示の電源から内部電極パッド２０２－１、２０２－２、２０２－３の各々に対応する外部電極パッド２１０に電力が供給されることによって、ＬＤ３０－１、３０－２、３０－３から赤色光、緑色光、青色光が出射される。

【0076】

レーザーモジュール５００Ａは、収容部１０７の側壁部１３２のうち、レーザーモジュール５００のＰＬＣ５０の出射面３１と対向する側壁部１３２には、開口１３３が形成されている。開口１３３は、側壁部１３２においてＰＬＣ５０のコア５１－４から出射され、収容部１０７の内部空間で拡がった３色光の側壁部１３２の表面上での大きさよりも大きく形成されている。図１４及び図１５に示すように、開口１３３は、側壁部１３２の外方からガラス板２２０によって気密封止されている。ガラス板２２０の両板面には、不図示の反射防止膜が設けられている。

【0077】

開口１３３は、ＰＬＣ５０のコア５１－４から出射される３色光が通過してパッケージ１１０の外部に伝搬するための窓である。図１６に示すように、ＰＬＣ５０のコア５１－４から出射された３色光ＬＬは、ｙ方向を中心に拡散しつつ、開口１３３及びガラス板２２０を通り、パッケージ１１０のｙ方向で奥側、即ちｙ方向の前方に進行する。例えば、パッケージ１１０の側壁部１３２－１よりもｙ方向で奥側に、コリメートレンズ３１０を備えたコリメート装置３００を配置できる。ｙ方向における出射面３１とコリメートレンズ３１０との距離をコリメートレンズ３１０の焦点距離に合わせ、３色光ＬＬの光軸上にコリメートレンズ３１０の中心を合わせることによって、コア５１－４から出射された３色光ＬＬがコリメートされ、平行光になる。

【0078】

［ＸＲグラス］［光学エンジンモジュール］
本実施形態に係るＸＲグラスは、上記実施形態に係るレーザーモジュールのいずれかがグラスに搭載されている。ＸＲグラス（眼鏡）は、眼鏡型の端末であり、ＸＲは、仮想現実（ＶＲ：Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）、拡張現実（ＡＲ：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）、複合現実（Ｍｉｘｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）の総称である。

【0079】

図１７は、本発明の一実施形態に係るＸＲグラスを説明するための概念図である。図１７に示すＸＲグラス１００００は、フレーム１００１０にレーザーモジュール１００１が搭載されている。図１７中の符号Ｌｉは、画像表示光である。また、図１８は、本発明の一実施形態に係るレーザーモジュールから出射されたレーザー光によって網膜に直接画像が投影される様子を示す概念図である。

【0080】

本実施形態では、図１７に示す、レーザーモジュール１００１、光走査ミラー３００１、並びに、レーザーモジュール１００１及び光走査ミラー３００１を結ぶ光学系２００１を合わせて光学エンジンモジュール５００１と称する。レーザーモジュール１００１としては、上記実施形態に係るレーザーモジュールを使用可能である。

【0081】

レーザーモジュール１００１の光源としては、例えば、赤色レーザー光源６０－１、緑色レーザー光源６０－２及び青色レーザー光源６０－３のＲＧＢレーザー光源、並びに、近赤外光レーザー光源を有するものを用いることができる。

【0082】

図１８に示すように、メガネフレームに取り付けられたレーザーモジュール１００１から照射されたレーザーＲは、光走査ミラー３００１で反射され、その反射光はヒトの眼球Ｅ方向へ反射するミラー４００１で反射され、人の眼球Ｅ内に入り、網膜Ｍに直接画像（映像）を投影できる。
光学エンジンモジュールは、アイトラッキング機構を備えることにより、アイトラッキングを行いながら、網膜に直接画像が投影される。アイトラッキング機構としては、公知のものを用いることが出来る。

【0083】

光走査ミラー３００１は、例えば、ＭＥＭＳミラーである。２Ｄ画像を投影するためには、光走査ミラー３００１は、水平方向（Ｘ方向）及び垂直方向（Ｙ方向）に角度を変えてレーザー光を反射するように振動する２軸ＭＥＭＳミラーであることが好ましい。

【0084】

光学エンジンモジュールは、例えば、レーザーモジュール１００１から出射したレーザー光を光学的に処理する光学系２００１として、コリメータレンズ２００１ａ、スリット２００１ｂ、及びＮＤフィルタ２００１ｃを備える。上記光学系は、一例であり、光学系２００１は、他の構成であってもよい。

【0085】

光学エンジンモジュール５００１は、レーザードライバ１１００、光走査ミラードライバ１２００、及び、これらのドライバを制御するビデオコントローラ１３００を備える。

【符号の説明】

【0086】

１０ ウェハ、１５ 保護層、２０，２０－１，２０－２，２０－３ サブキャリア、
２１，２１－１，２１－２，２１－３ 上面、
２２，２２－１、２２－２、２２－３ 側面（第１側面）、２３ 底面、
３０ レーザーダイオード（ＬＤ）、３１，３１－１，３１－２，３１－３ 出射面
３３ 下面、４０ 基板、４１ 上面、４２ 側面、４３ 底面（基板底面）、
５１－１，５１－２，５１－３ コア、５２ クラッド、
６０－１ 赤色レーザー光源、６０－２ 緑色レーザー光源、６０－３ 青色レーザー光源、６１，６１－１，６１－２，６１－３ 入射面、６４ 出射面、７０ 隙間（間隔）、７５ 第１金属層、７６ 第２金属層、８１，８２ 反射防止膜、
９０ カッティングブレード、９１ レーザー照射器
１００ サブキャリアウェハ、１０２ 本体、１０５ カバー、１０７ 収容部、
１０８ 電極部、１１０ パッケージ、１１２ 金属膜、１３１ 低壁部、
１３２ 側壁部、１３３ 開口、１８０ 土台、１８０ａ 上面、１８２ 接着層、
２０２ 外部電極パッド、２２０ ガラス板、３００ コリメート装置、
３１０ コリメートレンズ、５００，５００Ａ，１００１ レーザーモジュール、
１１００ レーザードライバ、１２００ 光走査ミラードライバ、１３００ ビデオコントローラ、２００１ 光学系、２００１ａ コリメータレンズ、２００１ｂ スリット、
２００１ｃ ＮＤフィルタ、３００１ 光走査ミラー、４００１ ミラー、
５００１ 光学エンジンモジュール、１００００ ＸＲグラス、１００１０ フレーム
Ｃ 凹部、ＣＬ 切断線、ｄ 距離、Ｅ 眼球、Ｌ レーザー、Ｍ 網膜

【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】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】