特開 2024-60736 光接続構造、光モジュール

(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】P2024060736

(43)【公開日】2024-05-07

(54)【発明の名称】光接続構造、光モジュール

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/12 20060101AFI20240425BHJP

   G02B 6/122 20060101ALI20240425BHJP

【ＦＩ】

G02B6/12

G02B6/12 301

G02B6/122 311

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022168205

(22)【出願日】2022-10-20

(71)【出願人】

【識別番号】000190688

【氏名又は名称】新光電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】吉田 和洋

【テーマコード（参考）】

2H147

【Ｆターム（参考）】

2H147AB04

2H147AB05

2H147AB24

2H147BB02

2H147BB04

2H147BB07

2H147CC12

2H147CC13

2H147CC14

2H147CC15

2H147CD15

2H147DA08

2H147EA13A

2H147EA13C

2H147EA14B

2H147EA16A

2H147EA16B

2H147EA17A

2H147EA17B

2H147EA19A

2H147EA19B

2H147EA20A

2H147EA20B

2H147FA16

2H147FC08

2H147FD15

2H147FE02

2H147FF05

(57)【要約】      （修正有）

【課題】シリコンフォトニクスチップと光導波路とを有する光接続構造において、シリコンフォトニクスチップと光導波路との位置精度を向上する。
【解決手段】本光接続構造は、第１側面を備えた第１シリコンフォトニクスチップと、前記第１側面と対向する、第２側面を備えた第２シリコンフォトニクスチップと、前記第１シリコンフォトニクスチップと第２シリコンフォトニクスチップとに跨って配置される光導波路と、を有し、前記第１シリコンフォトニクスチップは、第１シリコン基板と、第１シリコン導波路と、を備え、前記第２シリコンフォトニクスチップは、第２シリコン基板と、第２シリコン導波路と、を備え、前記光導波路は、前記第１側面と前記第２側面との間を埋める第１クラッドと、前記第１クラッド上に配置され、前記第１シリコン導波路と前記第２シリコン導波路とを光学的に接続するコアと、前記コアを被覆する第２クラッドと、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１側面を備えた第１シリコンフォトニクスチップと、
第２側面を備え、前記第２側面が前記第１側面と対向するように配置された第２シリコンフォトニクスチップと、
前記第１シリコンフォトニクスチップと第２シリコンフォトニクスチップとに跨って配置される光導波路と、を有し、
前記第１シリコンフォトニクスチップは、
第１シリコン基板と、
前記第１シリコン基板の一方の面側に設けられた第１シリコン導波路と、を備え、
前記第２シリコンフォトニクスチップは、
第２シリコン基板と、
前記第２シリコン基板の一方の面側に設けられた第２シリコン導波路と、を備え、
前記光導波路は、
前記第１側面と前記第２側面との間を埋める第１クラッドと、
前記第１クラッド上に配置され、前記第１シリコン導波路の一端と、前記第２シリコン導波路の一端とを被覆し、前記第１シリコン導波路と前記第２シリコン導波路とを光学的に接続するコアと、
前記コアを被覆する第２クラッドと、を備える、光接続構造。

【請求項2】

平面視で、前記第１シリコン導波路の一端は、前記第１クラッドに近づくにつれて幅が狭くなり、
平面視で、前記第２シリコン導波路の一端は、前記第１クラッドに近づくにつれて幅が狭くなる、請求項１に記載の光接続構造。

【請求項3】

支持基板を有し、
前記第１シリコン基板の他方の面は、第１接着層を介して前記支持基板の一方の面と接続され、
前記第２シリコン基板の他方の面は、第２接着層を介して前記支持基板の一方の面と接続されている、請求項１に記載の光接続構造。

【請求項4】

前記支持基板と前記第１シリコンフォトニクスチップ、及び前記支持基板と前記第２シリコンフォトニクスチップとは、電気的に未接続である、請求項３に記載の光接続構造。

【請求項5】

前記第１シリコン導波路は、前記第１シリコン基板上に設けられた第１保護膜と、前記第１保護膜上に設けられた第２保護膜と、の間に配置され、
前記第１シリコン導波路の一端は、前記第２保護膜から露出し、
前記第２シリコン導波路は、前記第２シリコン基板上に設けられた第３保護膜と、前記第３保護膜上に設けられた第４保護膜と、の間に配置され、
前記第２シリコン導波路の一端は、前記第４保護膜から露出している、請求項１に記載の光接続構造。

【請求項6】

前記第２保護膜上及び前記第４保護膜上に、外部接続用の電極パッドを備えた、請求項５に記載の光接続構造。

【請求項7】

前記第１保護膜の前記第１シリコン導波路が配置される面と、前記第３保護膜の前記第２シリコン導波路が配置される面と、前記第１クラッドの前記コアが配置される面とは、面一である、請求項５に記載の光接続構造。

【請求項8】

前記第１シリコンフォトニクスチップは、前記第１シリコン導波路の他端に光を入射する発光素子を備え、
前記第２シリコンフォトニクスチップは、前記第２シリコン導波路の他端から出射される光を受光する受光素子を備えている、請求項１に記載の光接続構造。

【請求項9】

前記第１シリコン基板の一方の面側に、複数の前記第１シリコン導波路が設けられ、
前記第２シリコン基板の一方の面側に、複数の前記第２シリコン導波路が設けられ、
前記光導波路は、
各々の前記第１シリコン導波路の一端と、各々の前記第２シリコン導波路の一端とを被覆し、各々の前記第１シリコン導波路と各々の前記第２シリコン導波路とを光学的に接続する複数の前記コアを備える、請求項１に記載の光接続構造。

【請求項10】

請求項１乃至９の何れか一項に記載の光接続構造と、配線基板と、を有し、
前記第１シリコンフォトニクスチップ及び前記第２シリコンフォトニクスチップが前記配線基板にフリップチップ実装された、光モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光接続構造、及び光モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

各種のコンピュータやデータ通信などの装置が設置されたデータセンター等において、シリコンフォトニクスチップと光導波路とを有する光接続構造を用いて光信号の送受信が行われている。

【0003】

例えば、光導波路を有する配線基板上にシリコンフォトニクスチップをフリップチップ実装し、シリコンフォトニクスチップに含まれるシリコン導波路と、光導波路に含まれるコアとを空隙を隔てて対向するように配置した光接続構造が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０２２／０９１９１４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記の光接続構造では、シリコンフォトニクスチップと光導波路との位置合わせが困難であるため、シリコンフォトニクスチップと光導波路との位置精度が十分でない場合があった。

【0006】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、シリコンフォトニクスチップと光導波路とを有する光接続構造において、シリコンフォトニクスチップと光導波路との位置精度を向上することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本光接続構造は、第１側面を備えた第１シリコンフォトニクスチップと、第２側面を備え、前記第２側面が前記第１側面と対向するように配置された第２シリコンフォトニクスチップと、前記第１シリコンフォトニクスチップと第２シリコンフォトニクスチップとに跨って配置される光導波路と、を有し、前記第１シリコンフォトニクスチップは、第１シリコン基板と、前記第１シリコン基板の一方の面側に設けられた第１シリコン導波路と、を備え、前記第２シリコンフォトニクスチップは、第２シリコン基板と、前記第２シリコン基板の一方の面側に設けられた第２シリコン導波路と、を備え、前記光導波路は、前記第１側面と前記第２側面との間を埋める第１クラッドと、前記第１クラッド上に配置され、前記第１シリコン導波路の一端と、前記第２シリコン導波路の一端とを被覆し、前記第１シリコン導波路と前記第２シリコン導波路とを光学的に接続するコアと、前記コアを被覆する第２クラッドと、を備える。

【発明の効果】

【0008】

開示の技術によれば、シリコンフォトニクスチップと光導波路とを有する光接続構造において、シリコンフォトニクスチップと光導波路との位置精度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態に係る光接続構造を例示する図である。

【図2】第１実施形態に係る光接続構造の製造工程を例示する図（その１）である。

【図3】第１実施形態に係る光接続構造の製造工程を例示する図（その２）である。

【図4】第１実施形態に係る光接続構造の製造工程を例示する図（その３）である。

【図5】第１実施形態に係る光接続構造の製造工程を例示する図（その４）である。

【図6】第１実施形態に係る光モジュールを例示する断面図である。

【図7】比較例に係る光モジュールを例示する断面図である。

【図8】第１実施形態の変形例１に係る光接続構造を例示する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0011】

〈第１実施形態〉
［光接続構造］
図１は、第１実施形態に係る光接続構造を例示する図であり、図１（ａ）は、平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ－Ａ線に沿う断面図である。また、図１では、参考のため、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向を規定している。以降の図においても、必要に応じて、同様の方向を規定する場合がある。

【0012】

図１に示すように、第１実施形態に係る光接続構造１は、第１シリコンフォトニクスチップ１０と、第２シリコンフォトニクスチップ２０と、光導波路３０とを有している。ここでは、一例として、光接続構造１の平面形状が矩形であり、矩形の長辺がＸ方向に平行であり、矩形の短辺がＹ方向に平行である。Ｚ方向は、光接続構造１を構成する各層の積層方向である。なお、Ｚ方向から対象物を視ることを平面視、そのときに視える形状を平面形状とする。

【0013】

第１シリコンフォトニクスチップ１０は、第１シリコン基板１１と、第１シリコン基板１１の一方の面側に設けられた第１シリコン導波路１３とを備えている。第１シリコンフォトニクスチップ１０は、第１側面１０ｃを備えている。第１側面１０ｃは、例えば、ＹＺ平面に平行である。第１シリコン基板１１の厚さは、例えば、１００μｍ～８００μｍ程度である。

【0014】

第１シリコン導波路１３は、第１シリコン基板１１上に設けられた第１保護膜１２と、第１保護膜１２上に設けられた第２保護膜１４との間に配置されている。第１保護膜１２及び第２保護膜１４は、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＯｘ等から形成することができる。第１保護膜１２及び第２保護膜１４の厚さは、例えば、２μｍ～６μｍ程度である。

【0015】

第１シリコン導波路１３の個数は必要に応じて決定することができるが、図１の例では、第１保護膜１２上に、平面視でＸ方向を長手方向とする細長状の４つの第１シリコン導波路１３がＹ方向に所定間隔で並置されている。並置される第１シリコン導波路１３のピッチは、例えば、２０μｍ～３００μｍ程度とすることができる。各々の第１シリコン導波路１３の一部は、第２保護膜１４で被覆されている。第１シリコン導波路１３はコアとして機能し、第１保護膜１２及び第２保護膜１４はクラッドとして機能する。

【0016】

各々の第１シリコン導波路１３の一端は、第２保護膜１４から露出している。平面視で、各々の第１シリコン導波路１３の一端は、テーパー形状になっている。すなわち、平面視で、各々の第１シリコン導波路１３の一端は、第１クラッド３１（後述）に近づくにつれて幅が狭くなっている。このような形状により、第１シリコン導波路１３とコア３２（後述）との光結合効率を向上できる。第１シリコン導波路１３の幅は、テーパー形状の部分以外では、例えば、２００ｎｍ～５００ｎｍ程度である。テーパー形状の部分の先端の幅は、例えば、一定幅の部分の半分程度である。各々の第１シリコン導波路１３の厚さは一定である。各々の第１シリコン導波路１３の厚さは、例えば、２０ｎｍ～３００ｎｍ程度である。

【0017】

第１シリコンフォトニクスチップ１０は、さらに、第１シリコン導波路１３の他端に光を入射する発光素子１５及び１６と、第１シリコン導波路１３の他端から出射される光を受光する受光素子１７及び１８とを備えている。発光素子１５及び１６、並びに受光素子１７及び１８は、例えば、第１シリコン基板１１上に実装されている。第１シリコン基板１１に、発光素子１５及び１６や受光素子１７及び１８を実装するためのキャビティを設けてもよい。発光素子１５及び１６は、例えば、レーザダイオードである。受光素子１７及び１８は、例えば、フォトダイオードである。

【0018】

第１シリコンフォトニクスチップ１０は、さらに、外部接続用の電極パッド１９を備えている。電極パッド１９は、例えば、第２保護膜１４上に複数個設けられており、発光素子１５及び１６、並びに受光素子１７及び１８と電気的に接続されている。電極パッド１９は、例えば、銅やアルミニウムから形成することができる。

【0019】

第２シリコンフォトニクスチップ２０は、第２シリコン基板２１と、第２シリコン基板２１の一方の面側に設けられた第２シリコン導波路２３とを備えている。第２シリコンフォトニクスチップ２０は、第２側面２０ｃを備えている。第２側面２０ｃは、例えば、ＹＺ平面に平行である。第２シリコンフォトニクスチップ２０は、第２側面２０ｃが第１側面１０ｃと対向するように配置されている。第２シリコン基板２１の厚さは、例えば、第１シリコン基板１１の厚さと同様である。

【0020】

第２シリコン導波路２３は、第２シリコン基板２１上に設けられた第３保護膜２２と、第３保護膜２２上に設けられた第４保護膜２４との間に配置されている。第３保護膜２２及び第４保護膜２４は、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＯｘ等から形成することができる。第３保護膜２２及び第４保護膜２４の厚さは、例えば、第１保護膜１２及び第２保護膜１４の厚さと同様である。

【0021】

第２シリコン導波路２３の個数は必要に応じて決定することができるが、図１の例では、第３保護膜２２上に、平面視でＸ方向を長手方向とする細長状の４つの第２シリコン導波路２３がＹ方向に所定間隔で並置されている。並置される第２シリコン導波路２３のピッチは、例えば、並置される第１シリコン導波路１３のピッチと同様である。各々の第２シリコン導波路２３の一部は、第４保護膜２４で被覆されている。第２シリコン導波路２３はコアとして機能し、第３保護膜２２及び第４保護膜２４はクラッドとして機能する。

【0022】

各々の第２シリコン導波路２３の一端は、第４保護膜２４から露出している。平面視で、各々の第２シリコン導波路２３の一端は、テーパー形状になっている。すなわち、平面視で、各々の第２シリコン導波路２３の一端は、第１クラッド３１（後述）に近づくにつれて幅が狭くなっている。このような形状により、第２シリコン導波路２３とコア３２（後述）との光結合効率を向上できる。第２シリコン導波路２３の幅は、第１シリコン導波路１３の幅と同様である。テーパー形状の部分の先端の幅は、第１シリコン導波路１３と同様である。各々の第２シリコン導波路２３の厚さは一定である。各々の第２シリコン導波路２３の厚さは、例えば、各々の第１シリコン導波路１３の厚さと同様である。

【0023】

第２シリコンフォトニクスチップ２０は、さらに、第２シリコン導波路２３の他端から出射される光を受光する受光素子２５及び２６と第２シリコン導波路２３の他端に光を入射する発光素子２７及び２８とを備えている。受光素子２５及び２６、並びに発光素子２７及び２８は、例えば、第２シリコン基板２１上に実装されている。第２シリコン基板２１に、受光素子２５及び２６や発光素子２７及び２８を実装するためのキャビティを設けてもよい。受光素子２５及び２６は、例えば、フォトダイオードである。発光素子２７及び２８は、例えば、レーザダイオードである。

【0024】

第２シリコンフォトニクスチップ２０は、さらに、外部接続用の電極パッド２９を備えている。電極パッド２９は、例えば、第４保護膜２４上に複数個設けられており、受光素子２５及び２６、並びに発光素子２７及び２８と電気的に接続されている。電極パッド２９は、例えば、銅やアルミニウムから形成することができる。

【0025】

光導波路３０は、第１シリコンフォトニクスチップ１０と第２シリコンフォトニクスチップ２０とに跨って配置されている。光導波路３０は、第１クラッド３１と、コア３２と、第２クラッド３３とを備えている。第１クラッド３１は、第１シリコンフォトニクスチップ１０の第１側面１０ｃと第２シリコンフォトニクスチップ２０の第２側面２０ｃとの間を埋めている。第１側面１０ｃ第２側面２０ｃとの距離は、例えば、０．３ｍｍ～２０ｍｍ程度である。

【0026】

第１保護膜１２の第１シリコン導波路１３が配置される上面と、第３保護膜２２の第２シリコン導波路２３が配置される上面と第１クラッド３１のコア３２が配置される上面とは、例えば、面一である。第１クラッド３１の下面は、第１シリコン基板１１の下面及び第２シリコン基板２１の下面より突起していてもよい。あるいは、第１クラッド３１の下面は、第１シリコン基板１１の下面及び第２シリコン基板２１の下面と面一であってもよい。

【0027】

第１クラッド３１は、例えば、感光性の材料により形成されている。具体的には、第１クラッド３１は、例えば、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリノルボルネン系樹脂等のポリマーにより形成できる。第１クラッド３１の厚さは、例えば、１０μｍ以上であることが望ましい。

【0028】

コア３２は、第１クラッド３１上に選択的に配置され、第１クラッド３１上から第１保護膜１２上及び第３保護膜２２上に延伸する。図１の例では、第１クラッド３１上に、平面視でＸ方向を長手方向とする細長状の４つのコア３２がＹ方向に所定間隔で並置されている。各々のコア３２は、各々の第１シリコン導波路１３の一端と、各々の第２シリコン導波路２３の一端とを被覆し、第１シリコン導波路１３と第２シリコン導波路２３とを光学的に接続する。各々のコア３２は、各々の第１シリコン導波路１３及び各々の第２シリコン導波路２３の少なくともテーパー部分を被覆する。並置されるコア３２のピッチは、例えば、１００μｍ～３００μｍ程度とすることができる。コア３２は、第１クラッド３１と同様の材料により形成できる。コア３２の厚さは、例えば、３μｍ～１０μｍ程度とすることができる。コア３２の短手方向の断面形状は、例えば、正方形とすることができる。

【0029】

第２クラッド３３は、第１クラッド３１上に形成され、第１クラッド３１上から第１保護膜１２上及び第３保護膜２２上に延伸する。第２クラッド３３は、各々のコア３２の少なくとも上面、長手方向の両側面、及び短手方向の両側面を被覆する。第２クラッド３３は、第２保護膜１４から露出する第１シリコン導波路１３、及び第４保護膜２４から露出する第２シリコン導波路２３を被覆することが好ましい。第２クラッド３３は、第２保護膜１４及び第４保護膜２４の端部を被覆してもよい。これにより、第１シリコン導波路１３及び第２シリコン導波路２３からの光漏れによる光学損失を低減することができる。第２クラッド３３は、第１クラッド３１と同様の材料により形成できる。第２クラッド３３の厚さは、例えば、１０μｍ～３０μｍ程度とすることができる。

【0030】

上記のように、第１クラッド３１、コア３２、及び第２クラッド３３は同一の材料から形成できるが、コア３２の屈折率は、第１クラッド３１及び第２クラッド３３の屈折率よりも高い。コア３２に、例えば、Ｇｅ等の屈折率制御用添加剤を含むことにより、コア３２の屈折率を第１クラッド３１及び第２クラッド３３の屈折率よりも高くすることができる。第１クラッド３１及び第２クラッド３３の屈折率は例えば１．５、コア３２の屈折率は例えば１．６とすることができる。

【0031】

図１において、例えば、発光素子１５から出射された光は、第１シリコン導波路１３内に入射し、第１シリコン導波路１３内を伝搬して光導波路３０のコア３２内に入射する。コア３２内を伝搬してコア３２内から出射した光は、第２シリコン導波路２３内に入射し、第２シリコン導波路２３内を伝搬して受光素子２５に達し、受光素子２５で電気信号に変換される。

【0032】

また、発光素子１６から出射された光は、第１シリコン導波路１３内に入射し、第１シリコン導波路１３内を伝搬して光導波路３０のコア３２内に入射する。コア３２内を伝搬してコア３２内から出射した光は、第２シリコン導波路２３内に入射し、第２シリコン導波路２３内を伝搬して受光素子２６に達し、受光素子２６で電気信号に変換される。

【0033】

また、発光素子２７から出射された光は、第２シリコン導波路２３内に入射し、第２シリコン導波路２３内を伝搬して光導波路３０のコア３２内に入射する。コア３２内を伝搬してコア３２内から出射した光は、第１シリコン導波路１３内に入射し、第１シリコン導波路１３内を伝搬して受光素子１７に達し、受光素子１７で電気信号に変換される。

【0034】

また、発光素子２８から出射された光は、第２シリコン導波路２３内に入射し、第２シリコン導波路２３内を伝搬して光導波路３０のコア３２内に入射する。コア３２内を伝搬してコア３２内から出射した光は、第１シリコン導波路１３内に入射し、第１シリコン導波路１３内を伝搬して受光素子１８に達し、受光素子１８で電気信号に変換される。

【0035】

［光接続構造の製造方法］
次に、光接続構造１の製造方法について説明する。図２～図５は、第１実施形態に係る光接続構造の製造工程を例示する図である。図２～図５において、（ａ）は図１（ａ）に対応する平面図、（ｂ）は図１（ｂ）に対応する断面図である。

【0036】

まず、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す工程では、第１シリコンフォトニクスチップ１０、第２シリコンフォトニクスチップ２０、及び少なくとも一方の面が平坦な支持基板１００を準備する。そして、支持基板１００の一方の面に、第１シリコンフォトニクスチップ１０及び第２シリコンフォトニクスチップ２０を、第１側面１０ｃと第２側面２０ｃとが対向するように、第１接着層１２０及び第２接着層１３０を用いてフェイスアップで接着する。第１接着層１２０及び第２接着層１３０としては、例えば、ダイアタッチフィルム、感光性パターニング接着剤、液状の接着剤等が挙げられる。なお、支持基板１００と第１シリコンフォトニクスチップ１０及び第２シリコンフォトニクスチップ２０とは、機械的に接続するだけであり、電気的に未接続である。

【0037】

支持基板１００としては、シリコン、ガラス、セラミック、金属等の基板を用いることができる。支持基板１００の厚さは、例えば、５００μｍ程度とすることができる。支持基板１００の一方の面には、第１シリコンフォトニクスチップ１０及び第２シリコンフォトニクスチップ２０を接着する際の位置合わせに使用するアライメントマークが形成されていることが好ましい。

【0038】

支持基板１００の一方の面に第１シリコンフォトニクスチップ１０及び第２シリコンフォトニクスチップ２０を接着する際に、圧力及び熱を印加しながら行ってもよい。このときに必要な圧力及び熱は、一般にデバイスをフリップチップ実装する際に必要な圧力及び熱よりも十分に低くすることができる。

【0039】

なお、支持基板１００の一方の面には、光接続構造１を形成する複数の領域が画定されている。複数の領域は、例えば、行列状に２次元に配置される。図２（ａ）に示す一点鎖線Ｃで囲まれた領域が、光接続構造１を形成する１つの領域である。この工程では、支持基板１００の一方の面に画定された各領域に、第１シリコンフォトニクスチップ１０及び第２シリコンフォトニクスチップ２０を接着する。

【0040】

次に、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す工程では、支持基板１００の一方の面に、第１シリコンフォトニクスチップ１０の第１側面１０ｃと第２シリコンフォトニクスチップ２０の第２側面２０ｃとの間を埋めるように、第１クラッド３１を形成する。第１クラッド３１は、例えば、フィルム状の樹脂材料をラミネートして形成することができる。第１クラッド３１は、液状又はペースト状の樹脂材料を、支持基板１００の一方の面に塗布した後、紫外線照射や加熱等により硬化させることにより形成してもよい。第１クラッド３１の材料等は前述の通りである。この工程では、第１クラッド３１の上面を押圧する等により、第１クラッド３１の上面を第１保護膜１２の上面及び第３保護膜２２の上面と面一とすることが好ましい。これにより、コア３２の形成が容易となる。

【0041】

次に、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す工程では、第１クラッド３１の上面、第１保護膜１２の上面、及び第３保護膜２２の上面に、複数のコア３２を形成する。各々のコア３２は、各々の第１シリコン導波路１３の一端と、各々の第２シリコン導波路２３の一端とを被覆し、第１シリコン導波路１３と第２シリコン導波路２３とを光学的に接続するように形成される。各々のコア３２は、各々の第１シリコン導波路１３の少なくともテーパー部分を被覆するように形成される。各々のコア３２は、例えば、フィルム状の樹脂材料をラミネートして形成することができる。各々のコア３２は、液状又はペースト状の樹脂材料を塗布した後、紫外線照射や加熱等により硬化させることにより形成してもよい。各々のコア３２の材料等は前述の通りである。

【0042】

次に、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す工程では、各々のコア３２を覆うように、第１クラッド３１の上面、第１保護膜１２の上面、及び第３保護膜２２の上面に第２クラッド３３を形成する。第２クラッド３３は、各々のコア３２の少なくとも上面、長手方向の両側面、及び短手方向の両側面を被覆するように形成される。第２クラッド３３は、第２保護膜１４から露出する第１シリコン導波路１３、及び第４保護膜２４から露出する第２シリコン導波路２３を被覆することが好ましい。第２クラッド３３は、第２保護膜１４及び第４保護膜２４の端部を被覆してもよい。第２クラッド３３は、例えば、第１クラッド３１と同様の方法により形成できる。第２クラッド３３の材料等は前述の通りである。

【0043】

次に、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す工程の後、支持基板１００を除去し、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す一点鎖線Ｃの位置で切断して個片化することにより、複数の光接続構造１が完成する。切断は、ダイサー等を用いて行うことができる。なお、第１接着層１２０及び第２接着層１３０は、支持基板１００と同時に除去されてもよいし、一部または全部が光接続構造１側に残存してもよい。

【0044】

このように、光接続構造１では、支持基板１００上で、第１シリコンフォトニクスチップ１０、第２シリコンフォトニクスチップ２０、及び光導波路３０を一体化している。支持基板１００への第１シリコンフォトニクスチップ１０及び第２シリコンフォトニクスチップ２０の接着には電気的な接続を伴わないため、フリップチップ実装と比較して加圧や加熱の印加量を低減できる。その結果、第１シリコンフォトニクスチップ１０及び第２シリコンフォトニクスチップ２０と光導波路３０との高精度な位置合わせが可能となり、サブミクロンオーダ（例えば、±０．５μｍ程度）の位置精度を実現できる。

【0045】

また、光接続構造１では、第１シリコンフォトニクスチップ１０の第１シリコン導波路１３及び第２シリコンフォトニクスチップ２０の第２シリコン導波路２３と光導波路３０とを、空隙を介さずに直接接続する。そのため、第１シリコン導波路１３及び第２シリコン導波路２３と光導波路３０との間の光学損失を低減することができる。

【0046】

［光モジュール］
図６は、第１実施形態に係る光モジュールを例示する断面図である。図６に示すように、光モジュール２は、光接続構造１と、配線基板３とを有している。配線基板３は、例えば、絶縁層と配線層とが交互に積層されたビルドアップ基板であるが、これには限定されず、シリコン基板やセラミック基板等の任意の配線基板であり得る。なお、図６において、光接続構造１は、図１等に対して上下が反転した状態で描かれている。

【0047】

光モジュール２において、光接続構造１の第１シリコンフォトニクスチップ１０及び第２シリコンフォトニクスチップ２０は、配線基板３にフリップチップ実装されている。具体的には、配線基板３の上面には、複数の電極パッド５０が形成されている。そして、配線基板３の電極パッド５０は、接合部材６０を介して、第１シリコンフォトニクスチップ１０の電極パッド１９及び第２シリコンフォトニクスチップ２０の電極パッド２９と電気的に接続されている。接合部材６０は、例えば、はんだボールや銅ピラーバンプ等である。

【0048】

光モジュール２において、配線基板３からの電気信号に応じて第１シリコンフォトニクスチップ１０の発光素子１５等が光を出射し、第２シリコンフォトニクスチップ２０の受光素子２５等で電気信号に変換されて配線基板３に送られる。光モジュール２において、フリップチップ実装が採用される理由は、配線基板３から高速の電気信号を第１シリコンフォトニクスチップ１０及び第２シリコンフォトニクスチップ２０へ入出力させるためである。

【0049】

図７は、比較例に係る光モジュールを例示する断面図である。図７に示すように、比較例に係る光モジュール２Ｘでは、互いに独立する第１シリコンフォトニクスチップ１０Ｘ、第２シリコンフォトニクスチップ２０Ｘ、及び光導波路３０Ｘが、配線基板３にフリップチップ実装されている。

【0050】

第１シリコンフォトニクスチップ１０Ｘ、第２シリコンフォトニクスチップ２０Ｘ、及び光導波路３０Ｘは、配線基板３に実装される際に位置合わせされる。例えば、光導波路３０Ｘが形成された配線基板３に、第１シリコンフォトニクスチップ１０Ｘ及び第２シリコンフォトニクスチップ２０Ｘを、光導波路３０Ｘとの光学的な位置合わせをしつつフリップチップ実装する。フリップチップ実装は、圧力及び熱を印加しながら行うため、第１シリコンフォトニクスチップ１０Ｘ及び第２シリコンフォトニクスチップ２０Ｘと光導波路３０Ｘとの位置精度は、ミクロンオーダ（例えば、±２～３μｍ程度）となる。

【0051】

一方、第１シリコンフォトニクスチップ１０Ｘ及び第２シリコンフォトニクスチップ２０Ｘと光導波路３０Ｘとの位置合わせには、サブミクロンオーダ（例えば、±０．５μｍ程度）の位置精度が求められる。光導波路３０Ｘとの光学的な位置合わせをしつつフリップチップ実装することが必要な光モジュール２Ｘの構造では、サブミクロンオーダ（例えば、±０．５μｍ程度）の位置精度を達成することは極めて困難である。

【0052】

これに対し、光モジュール２では、第１シリコンフォトニクスチップ１０、第２シリコンフォトニクスチップ２０、及び光導波路３０を一体化した光接続構造１を配線基板３にフリップチップ実装している。第１シリコンフォトニクスチップ１０及び第２シリコンフォトニクスチップ２０と光導波路３０とに必要な位置精度は、光接続構造１で既に達成されている。そのため、光接続構造１を配線基板３にフリップチップ実装する際の位置精度がミクロンオーダ（例えば、±２～３μｍ程度）であっても光通信には影響がない。

【0053】

このように、光モジュール２では、光接続構造１を配線基板３に通常の位置精度でフリップチップ実装しても、第１シリコンフォトニクスチップ１０及び第２シリコンフォトニクスチップ２０と光導波路３０とに要求されるサブミクロンオーダの位置精度を達成することができる。すなわち、比較例に係る光モジュール２Ｘと比べて、第１シリコンフォトニクスチップ１０及び第２シリコンフォトニクスチップ２０と光導波路３０との位置精度を向上することができる。

【0054】

〈第１実施形態の変形例１〉
第１実施形態の変形例１では、支持基板を有する光接続構造の例を示す。なお、第１実施形態の変形例１において、既に説明した実施形態と同一構成部品についての説明は省略する場合がある。

【0055】

図８は、第１実施形態の変形例１に係る光接続構造を例示する断面図である。図８に示すように、光接続構造１Ａは、支持基板１００を有している点が、光接続構造１と相違する。

【0056】

光接続構造１Ａにおいて、第１シリコン基板１１の他方の面は、第１接着層１２０を介して支持基板１００の一方の面と接続されている。また、第２シリコン基板２１の他方の面は、第２接着層１３０を介して支持基板１００の一方の面と接続されている。支持基板１００と第１シリコンフォトニクスチップ１０、及び支持基板１００と第２シリコンフォトニクスチップ２０とは、機械的に接続されているだけであり、電気的に未接続である。光接続構造１Ａを製造するには、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す工程で支持基板１００を除去せずに個片化を行えばよい。

【0057】

このように、光接続構造１Ａは、支持基板１００を備えることにより、光接続構造１よりも高剛性化することができる。一方、光接続構造１は支持基板１００を備えていないため、支持基板１００が設けられていた位置にヒートシンク等の任意の部材を配置できる点で設計自由度が高い。

【0058】

なお、光モジュール２において、光接続構造１に代えて光接続構造１Ａを用いてもよい。

【0059】

以上、好ましい実施形態について詳説したが、上述した実施形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0060】

１，１Ａ 光接続構造
２ 光モジュール
３ 配線基板
１０ 第１シリコンフォトニクスチップ
１０ｃ 第１側面
１１ 第１シリコン基板
１２ 第１保護膜
１３ 第１シリコン導波路
１４ 第２保護膜
１５，１６，２７，２８ 発光素子
１７，１８，２５，２６ 受光素子
１９，２９ 電極パッド
２０ 第２シリコンフォトニクスチップ
２０ｃ 第２側面
２１ 第２シリコン基板
２２ 第３保護膜
２３ 第２シリコン導波路
２４ 第４保護膜
３０ 光導波路
３１ 第１クラッド
３２ コア
３３ 第２クラッド
５０ 電極パッド
６０ 接合部材
１００ 支持基板
１２０ 第１接着層
１３０ 第２接着層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】