特許 7138744 光デバイス接続方法、光デバイス接続構造及び光デバイス接続システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-08

(45)【発行日】2022-09-16

(54)【発明の名称】光デバイス接続方法、光デバイス接続構造及び光デバイス接続システム

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/26 20060101AFI20220909BHJP

   G02B 6/136 20060101ALI20220909BHJP

   G02B 6/122 20060101ALI20220909BHJP

【ＦＩ】

G02B6/26

G02B6/136

G02B6/122

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021088463

(22)【出願日】2021-05-26

【審査請求日】2021-05-26

(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

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】日比野 善典

(72)【発明者】

【氏名】黒澤 幹寛

(72)【発明者】

【氏名】石井 元速

(72)【発明者】

【氏名】山田 智之

(72)【発明者】

【氏名】布谷 伸浩

【審査官】坂上 大貴

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１８５９７８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００９－００８７６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００８５７６０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００３－０９６４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０３２７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０９５４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０９７０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１５１３９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１７０５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２８１９７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ６／１２－６／１４

６／２６－６／２７

６／３０－６／３４

６／４２－６／４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光導波路を有する光デバイス同士を接続する光デバイス接続方法であって、
第１の光デバイスの第１の基板に形成された第１のコアを含む第１の光導波路の一部をエッチングして、前記第１の光導波路から前記第１のコアの端面が前記第１の基板と交差する面に向かって露出するコア露出面及び、前記第１の光導波路が切欠かれたことにより露出する前記第１の基板の面である基板露出面を形成する工程と、
前記基板露出面に熱酸化膜を形成する工程と、
第２のコアを含む第２の光導波路を有する第２の光デバイスを、前記第２の光導波路と前記基板露出面上の前記熱酸化膜との間に接着剤を注入して接続し、前記第２のコアの端面と、前記コア露出面から露出する前記第１のコアの端面と、を接続する工程と、を含む、光デバイス接続方法。

【請求項2】

前記第１の光デバイス、前記第２の光デバイスの少なくとも一方は、他方との相対的な位置を調整するための位置合わせマークを有する、請求項１に記載の光デバイス接続方法。

【請求項3】

前記第２の光デバイスは、前記第２の光導波路が前記基板露出面と対向するように前記基板露出面と接続される、請求項１または２に記載の光デバイス接続方法。

【請求項4】

前記接着剤は、紫外線により硬化する光硬化性と共に、加熱によって硬化する熱硬化性を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の光デバイス接続方法。

【請求項5】

前記第１の光デバイスは、石英系ガラスを主体とする平面光波回路型光デバイスである、請求項１から４のいずれか一項に記載の光デバイス接続方法。

【請求項6】

前記第２の光デバイスは、Ｓｉ－Ｐ型の光デバイスである、請求項５に記載の光デバイス接続方法。

【請求項7】

前記第２の光デバイスは、光半導体型の光デバイスである、請求項６に記載の光デバイス接続方法。

【請求項8】

コアを含む光導波路を有する光デバイス同士が接続された接続構造であって、
第１のコアを含む第１の光導波路が第１の基板の一部に形成され、前記第１の光導波路から前記第１のコアの端面が前記第１の基板と交差する面に向かって露出するコア露出面及び、前記第１の光導波路が形成されていない前記第１の基板の面である基板露出面を有する第１の光デバイスと、
前記基板露出面上に形成された熱酸化膜上に注入された接着剤により接続され、第２のコアを含む第２の光導波路を有する第２の光デバイスと、を備え、
前記第２のコアの端面と、前記コア露出面から露出する前記第１のコアの端面と、が接続されている、接続構造。

【請求項9】

コアを含む光導波路を有する光デバイス同士を接続する光デバイス接続システムであって、
第１のコアを含む第１の光導波路が第１の基板の一部に設けられ、前記第１のコアの端面が前記第１の光導波路から露出するコア露出面及び前記第１の光導波路が形成されていない前記第１の基板である基板露出面を有する第１の光デバイスを保持する第１の保持部と、
第２のコアを含む第２の光導波路を有する第２の光デバイスを保持する第２の保持部と、
前記第１の保持部に保持された前記第１の光デバイスと、前記第２の保持部に保持された前記第２の光デバイスとの位置を調整する位置合わせ部と、
前記位置合わせ部により調整された位置において、前記基板露出面上に形成された熱酸化膜上に注入された接着剤により前記第２の光デバイスを接続し、前記第２のコアと、前記コア露出面から露出する前記第１のコアと、を接続する接続部と、
を含む、光デバイス接続システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光デバイス同士を接続する光デバイス接続方法、光デバイス接続構造及び光デバイス接続システムに関する。

【背景技術】

【0002】

通信等に使用される光の導波路（以下、「光導波路」とも記す）を有するデバイス（以下、「光デバイス」とも記す）を作製するには、要求される性能に合わせて石英系ガラス、シリコン（Ｓｉ）、ＩｎＰ等の各種材料が用いられる。光デバイスの高機能化、大規模化には、異種材料で個別に作製された光デバイスをハイブリッド接続することが効果的、効率的である。このようなハイブリッド接続された光デバイスにおける信号品質の信頼性を確保するため、光導波路同士を充分な接続強度を持って接続することが求められている。光デバイスの光導波路を他の光デバイスの光導波路と接続することは、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の接続構造は、光導波路デバイスの端面に光接続部品を接続している。光接続部品は、複数のＶ溝が形成されたＶ溝基板と、Ｖ溝基板に重ねられる平板のリッド基板とにより構成される。特許文献１には、このような光接続部品が光導波路デバイスの端面に接着固定されることが記載されている。

【0003】

図１１（ａ）、図１１（ｂ）は、従来の一般的な接続構造を説明するための模式図である。図１１（ａ）、図１１（ｂ）は、例えば特許文献１に記載のように、光デバイス同士を互いの端面に接着剤で接続する構成を示していて、光導波路型の光デバイス１１０と光デバイス１２０とを接続する接続構造の例を示している。図１１（ａ）は、接続構造１００の上面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す接続構造１００の断面線XIbに沿う断面図である。図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示す例では、光デバイス１１０は平面光波回路（Planar Light wave Circuit：以下、「ＰＬＣ」とも記す）であり、光デバイス１２０は、光ファイバを用いるファイバ部品である。ＰＬＣである光デバイス１１０は、Ｓｉ基板１１２上に光導波路１１１を備えている。光導波路１１１は、コア１１１ａ、コア１１１ａを挟んで形成されるクラッド層１１１ｂを有する。また、光デバイス１１０は、光導波路１１１上にガラスリッド１１３を設けている。

【0004】

一方、光デバイス１２０は、Ｖ字のＶ溝１２４を有するガラス基板１２２、Ｖ溝１２４に固定された光ファイバ１２１、固定された光ファイバ１２１を押さえるガラス板１２３を有している。光ファイバ１２１は、コア１２１ａ及びクラッド層１２１ｂを有している。光デバイス１１０と光デバイス１２０とは、それぞれコア１１１ａ、１２１ａが露出する端面同士を合わせて接着剤１５０により接着、接続される。

【0005】

光導波路１１１の厚さ及び光ファイバ１２１の径は、いずれも数μｍから１００μｍオーダーである。また、Ｓｉ基板１１１やガラス基板１２２は凡そ１ｍｍ程度の厚さであり、具体的には、例えば、光ファイバ１２１の外径が１２５μｍ（コア１２１ａが１０μm、クラッド層１２１ｂが２０μm）、コア１１２ａが７μｍ、上下のクラッド層１１２ｂがそれぞれ２０μmである。このような光デバイス１１０、１２０を接続する場合、本体のみでは十分な強度を保証する接着面積を確保することが難しく、接続の信頼性が低下する。

【0006】

図１１に示す接続構造１００は、光デバイス１１０の接着面積を確保し、接着強度を高めるために厚さが約１．５ｍｍのガラスリッド１１３、ガラス板１２３を備えている。そして、ガラスリッド１１３が接着された光デバイス１１０及びガラス板１２３が接着された光デバイス１２０は、接着面となる端面が研磨により平坦化された後に互いに接着される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０２０－４６５４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ＰＬＣ型の光デバイス（以下、単に「ＰＬＣ」とも記す）は、例えば、光半導体のようなＩｎＰ（インジウムリン）等の化合物基板を利用した光デバイスと接続され、光モジュールを構成することに用いられる場合がある。光半導体系の材料をＰＬＣの劈開面に接着する場合、接続構造１００と同様に、接着面積が不足して接着の強度を確保することが課題となる。しかしながら、光半導体系の材料は、単体でも研磨することが困難であることが知られている。このため、接着面積を確保するために光半導体にガラス等の補強部材を接着して研磨することはできなかった。また、ＰＬＣと光半導体の接続時に補強部材を取り付けることは、接続工程及び接続システムの占有時間が長くなり、光デバイスの生産効率を低下させることが懸念される。また、補強部材の取り付けは、補強部材の厚さの制御が困難であるために接続構造の品質が安定し難く、十分な信頼性を得ることができない。

【0009】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、光デバイス同士の接続において、十分な接続強度を確保し、生産効率を低下させることがなく、しかも接続の高い信頼性を実現する光デバイス接続方法、接続構造及び光デバイス接続システムに関する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するために本発明の光デバイス接続方法の一形態は、光導波路を有する光デバイス同士を接続する光デバイス接続方法であって、第１の光デバイスの第１の基板に形成された第１のコアを含む第１の光導波路の一部をエッチングして、前記第１の光導波路から前記第１のコアの端面が前記第１の基板と交差する面に向かって露出するコア露出面及び、前記第１の光導波路が切欠かれたことにより露出する前記第１の基板の面である基板露出面を形成する工程と、前記基板露出面に熱酸化膜を形成する工程と、第２のコアを含む第２の光導波路を有する第２の光デバイスを、前記第２の光導波路と前記基板露出面上の前記熱酸化膜との間に接着剤を注入して接続し、前記第２のコアの端面と、前記コア露出面から露出する前記第１のコアの端面と、を接続する工程と、を含む。

【0011】

また、本発明の光デバイス接続構造の一形態は、コアを含む光導波路を有する光デバイス同士が接続された接続構造であって、第１のコアを含む第１の光導波路が第１の基板の一部に形成され、前記第１の光導波路から前記第１のコアの端面が前記第１の基板と交差する面に向かって露出するコア露出面及び、前記第１の光導波路が形成されていない前記第１の基板の面である基板露出面を有する第１の光デバイスと、前記基板露出面上に形成された熱酸化膜上に注入された接着剤により接続され、第２のコアを含む第２の光導波路を有する第２の光デバイスと、を備え、前記第２のコアの端面と、前記コア露出面から露出する前記第１のコアの端面と、が接続されている。

【0012】

また、本発明の光デバイス接続システムの一形態は、コアを含む光導波路を有する光デバイス同士を接続する光デバイス接続システムであって、第１のコアを含む第１の光導波路が第１の基板の一部に設けられ、前記第１のコアの端面が前記第１の光導波路から露出するコア露出面及び前記第１の光導波路が形成されていない前記第１の基板である基板露出面を有する第１の光デバイスを保持する第１の保持部と、第２のコアを含む第２の光導波路を有する第２の光デバイスを保持する第２の保持部と、前記第１の保持部に保持された前記第１の光デバイスと、前記第２の保持部に保持された前記第２の光デバイスとの位置を調整する位置合わせ部と、前記位置合わせ部により調整された位置において、前記基板露出面上に形成された熱酸化膜上に注入された接着剤により前記第２の光デバイスを接続し、前記第２のコアと、前記コア露出面から露出する前記第１のコアと、を接続する接続部と、を含む。

【発明の効果】

【0013】

以上の形態によれば、光デバイス同士の接続において、十分な接続強度を確保し、生産効率を低下させることがなく、しかも接続の高い信頼性を実現する光デバイス接続方法、接続構造及び光デバイス接続システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】（ａ）は本発明の一実施形態の接続構造の模式的な上面図、（ｂ）は（ａ）の接続構造の模式的な断面図である。

【図2】図１（ｂ）に示す接続構造の一部を拡大して示す図である。

【図3】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、本発明の一実施形態の光デバイス接続方法の模式的な工程図である。

【図4】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、図３（ｄ）に続く光デバイス接続方法の模式的な工程図である。

【図5】本発明の一実施形態の光デバイス接続システムを説明するための模式図である。

【図6】第一実施例のサブモジュールの上面図である。

【図7】（ａ）は図６に示すサブモジュールの模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）に示すサブモジュールの一部を拡大して示す図である。

【図8】（ａ）は図７（ａ）、（ｂ）に示すサブモジュールをパッケージ化した光モジュールの上面図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。

【図9】（ａ）は第二実施例のサブモジュールの上面図、（ａ）は（ｂ）の断面図である。

【図10】図９（ａ）、（ｂ）に示すサブモジュールをパッケージ化した光モジュールの上面図である。

【図11】（ａ）は公知の接続構造の上面図、（ｂ）は（ａ）に示す接続構造の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に、本発明の一実施形態を図面と共に説明する。本実施形態の説明に用いる図面は、いずれも模式図であり、実施形態の具体的な形状やサイズを限定しない。また、図面は、図示された構成の寸法形状や縦横比等を正確に示すとは限らない。図中において、同様の部材には同様の符号が付与されていて、その説明を一部略す場合がある。

【0016】

（接続構造）
図１（ａ）、図１（ｂ）及び図２は、本実施形態の接続構造１を説明するための図である。図１（ａ）は、接続構造１の上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）中に示す断面線Iｂに沿う断面図である。図２は、図１（ｂ）に示す断面の範囲IIで示す部分の拡大図である図１（ａ）、図１（ｂ）でいう上下は、図１（ａ）、図１（ｂ）中に示す座標系のｚ軸に沿って決められる。図１（ａ）、図１（ｂ）においては、ｚ軸の座標の大きい側を「上」、座標の小さい側を「下」とする。また、本明細書において、「光デバイス」は、光を利用して情報の記録や伝達をする部品であればよく、光デバイスを接続した構成を光モジュールと記す。「接続構造」は、光モジュールにおいて光デバイス同士を接続した部分を指す。

【0017】

図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、接続構造１は、光デバイス１０と光デバイス２０とを接続する。光デバイス１０、２０は、いずれも光導波路を有する光デバイスである。接続構造１の例では光デバイス１０を平面光波回路型光デバイス、すなわちＰＬＣとし、光デバイス２０をＩｎＰを基板とする光半導体デバイスとする。ただし、光デバイス２０は、例えば基板がＧａＡｓを材料とする光半導体デバイス、さらには光ファイバや光アイソレータ等であってもよい。

【0018】

図２に示すように、光デバイス１０は、コア１１ａと、コア１１ａよりも屈折率の低いクラッド層１１ｂを有している。また、光デバイス２０は、コア２１ａと、コア２１ａよりも屈折率の低いクラッド層２１ｂを有している。コア１１ａ、コア２１ａは、それぞれ、クラッド層１１ｂ、２１ｂに覆われている。光デバイス１０はコア及びクラッド層が石英系ガラスを主体とする材料により形成されている。コア及びクラッド層の材料としては、石英ガラスの他、フッ化物ガラス、カルコゲナイドガラス、多成分ガラス、あるいはプラスチック等が挙げられる。コア１１ａ及びクラッド層１１ｂは光導波路１１を構成し、コア２１ａ及びクラッド層２１ｂは光導波路２１を構成する。また、光デバイス１０はＳｉ基板１２を有し、光導波路１１はＳｉ基板１２の表面に形成されている。光デバイス２０はＩｎＰ基板２２を有し、光導波路２１はＩｎＰ基板２２の表面に形成されている。

【0019】

また、図２に示すように、光デバイス２０は、ＩｎＰ基板２２を上にして光デバイス１０に接続される。このため、図１（ａ）において、ＩｎＰ基板２２の図示を省き、ＩｎＰ基板２２下の光導波路２１を図示している。

【0020】

光デバイス１０は、図１（ａ）に示すように、光導波路１１がＳｉ基板１２の一部に形成されている。ＰＬＣである光デバイス１０の光導波路１１は、コア１１ａとクラッド層１１ｂとを含む層であり、コア１１ａを含まないクラッド層１１ｂの部分をも含む。Ｓｉ基板１２のうち、光導波路１１が形成されている面を光導波路形成面１２ａ、光導波路１１が形成されていない面を基板露出面１２ｂとする。なお、基板露出面１２ｂは、光導波路１１が形成されていない面であればよく、例えば酸化膜等の他の部材によりＳｉ基板が覆われて露出していないものも含む。基板露出面１２ｂは、光導波路１１との間で段差を有し、光導波路１１よりも低い面である。このような形状の基板露出面１２ｂは、テラス部とも呼ばれている。

【0021】

また、光デバイス１０は、光導波路１１からＳｉ基板１２と交差する面に向かってコア１１ａが露出するコア露出面１３を有している。「Ｓｉ基板１２と交差する面」は、Ｓｉ基板１２と平行な面を除くことを指し、本実施形態では、コア１１ａがＳｉ基板１２と直交する面に向かって露出する。光デバイス２０は、基板露出面１２ｂと接続し、コア２１ａがコア１１ａに接続される。コア２１ａとコア１１ａとは、光の伝搬が可能な状態に接続される。この接続では、コア１１ａ、２１ａ間で伝搬する光の信号特性、及び接続損失を損なわないことが望ましい。

【0022】

後述するように、本実施形態の基板露出面１２ｂは、光導波路１１及び光導波路１１と積層される複数の層をエッチングして形成されている。光導波路１１及び光導波路１１と積層される他の層を、以下、「デバイス層」とも記す。つまり、デバイス層は、光デバイス１０からＳｉ基板１２を除いた部分である。デバイス層を切欠いたことにより、基板露出面１２ｂと同時にデバイス層の端面にコア露出面１３が形成される。

【0023】

コア露出面１３のｚ方向の長さは、デバイス層の厚さに略等しい。これに対し、基板露出面１２ｂは、Ｓｉ基板１２上のデバイス層の任意の領域をエッチングして形成されるので、デバイス層の厚さより十分に大きい領域を確保することができる。そして、本実施形態は、光デバイス２０を基板露出面１２ｂに接着することによって光デバイス１０と接続する。このようにすれば、コア露出面１３よりも十分面積の大きな基板露出面１２ｂを接着面にし、光デバイス１０と光デバイス２０とを接続することができる。このため、本実施形態は、公知の構成よりも大きな接着面を確保することによって光デバイス同士の接着強度を高め、ひいては光デバイスを接続して構成される光モジュールの信頼性を高めることができる。

【0024】

また、本実施形態は、光デバイス１０、２０を接続するに際し、コア１１ａとコア２１ａとを正確に位置合わせすることが好ましい。コア１１ａ、２１ａの位置合わせは、図１に示すｚ軸方向及びｘ－ｙ方向に行われる。本実施形態は、コア１１ａ、２１ａをｚ軸方向に位置合わせするため、Ｓｉ基板１２に熱酸化膜を形成してもよい。また、本実施形態は、接続に先立って基板露出面１２ｂに図示しない酸化膜を成膜してもよい。このようにすれば、コア２１ａの位置を酸化膜の厚さの分だけ高くすることができる。酸化膜の厚さは、数十ｎｍのオーダーで調整可能であるため、このような構成は、コア１１ａとコア２１ａとのｚ軸方向の位置合わせを高い精度で調整することもできる。なお、光デバイス１０、２０を接続する工程においては、さらに高精度でコア１１ａ、２１ａの光軸を合わせるために後述する調芯が行われる。

【0025】

また、コア１１ａ、１２ａのｘ－ｙ方向の位置合わせは、位置合わせマークを使って行ってもよい。このため、本実施形態は、光デバイス１０、２０の少なくとも一方に、他方との相対的な位置を調整するための位置合わせマークを設けるようにしてもよい。図１（ａ）に示すマーカ２７は、ｘ－ｙ方向の位置合わせに使用される光デバイス２０の側の位置合わせマークである。本実施形態は、光デバイス１０の基板１２にもマーカ１７を形成し、このマーカ１７にマーカ２７の位置を合わせることによって光デバイス１０と光デバイス２０とを位置合わせする。なお、この位置合わせは、画像認識を用いたパッシブアライメントにより行われる。

【0026】

（光デバイス接続方法）
図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）、図３（ｄ）、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）及び図４（ｄ）は、本実施形態の光デバイス接続方法を説明するための図である。光デバイス接続方法は、Ｓｉ基板１２の表面に形成された光導波路１１の一部をエッチングして、コア露出面１３及び基板露出面１２ｂを形成する工程と、光デバイス２０を基板露出面１２ｂに接続し、コア露出面１３から露出するコア１１ａの端面と、コア２１ａの端面とを、接続する工程と、を含んでいる。図３（ａ）はコア露出面１３及び基板露出面１２ｂの形成工程を示す図である。図３（ｂ）から図４（ｄ）は、コア１１ａの端面とコア２１ａの端面とを接続する工程を説明するための図である。

【0027】

本実施形態の光デバイス接続方法においては、図３（ａ）に示すように、ＰＬＣウエハ１２０が作製される。本実施形態でいうＰＬＣウエハ１２０は、ＰＬＣを有する複数の光デバイスが形成されたＳｉウエハを指す。光デバイスの製造は、クラッド層の形成、コアとなるガラス層の形成及び加工、再度のクラッド層の形成等の工程を含む。コアとなる層及びクラッド層の形成は、例えば、火炎堆積法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、スパッタリング等により行われる。コアとなる層の加工は、フォトリソグラフィ及びエッチングにより行われる。ＰＬＣウエハ１２０は、エッチングされて複数の基板露出面１２ｂが形成される。基板露出面１２ｂの形成後、ＰＬＣウエハ１２０は、ダイシングソーで切断される。切断されたＰＬＣウエハ１２０の各々は、図３（ｂ）に示すように、光デバイス１０となる。また、図示を略すが、光デバイス２０は、同様に、光半導体を含む複数の光デバイスが形成されたウエハを切断することによって形成される。

【0028】

次に、光デバイス１０は、後に詳述する光デバイス接続システム(図５)によって光デバイス２０と接続される。このとき、光デバイス２０は、図３（ｃ）に示すように、光デバイス接続システムの中で光デバイス１０の近くに移動される。続いて、光デバイス２０は、図３（ｄ）に示すように、ｘ－ｙ方向の調芯を行いながら基板露出面１２ｂ上に載置される。このとき、ｘ－ｙ方向の調芯は、例えば、光デバイス１０に形成されたマーカ１７と、図１に示した光デバイス２０のマーカ２７とを使って行われる。ｘ－ｙ方向の調芯後、光デバイス２０を下方に移動させ、タッチセンサ、またはカメラによる目視等により光デバイス２０と光デバイス１０との適正な接触位置を検出する。

【0029】

次に、本実施形態は、図４（ａ）に示すように、光デバイス１０、２０のｚ方向の調芯を実行する。具体的には、例えば、光デバイス２０を予め測定されている光デバイス１０のコア１１ａの位置に合わせて上方に移動させながらコア２１ａとコア１１ａとの光軸が一致する位置を探索する。このとき、本実施形態では、光デバイス２０についてもコア２１ａの位置を事前に測定しておいて、コア２１ａとコア１１ａとの光軸を正確に一致させる。

【0030】

上記調芯により、光デバイス２０のｚ方向の適正な位置が決定すると、続いて、光デバイス１０と光デバイス２０とが接続される。図４（ｂ）、図４（ｃ）は、光デバイス１０と光デバイス２０との接続を説明するための図である。図４（ｂ）に示すように、光デバイス２０の光導波路２１と基板露出面１２ｂとを対向させて、光導波路２１と基板露出面１２ｂとの間に接着剤１５が注入される。接着剤１５の注入は、ディスペンサ６１により行われる。注入された接着剤１５は、光導波路２１と基板露出面１２ｂとの間及びその周囲に広がる。このような接着剤１５に対し、本実施形態は、図４（ｃ）に示すように、ＵＶ（UltraViolet）光照射部６２により紫外線を照射する。紫外線の照射により、光導波路２１と基板露出面１２ｂとの周囲で接着剤１５が硬化し、光デバイス２０は光デバイス１０と接着される。図４（ｄ）は、接着剤１５が硬化した後の光デバイス１０と光デバイス２０とを示す図である。

【0031】

接着剤１５は、紫外線により硬化する光硬化性と共に、加熱によって硬化する熱硬化性を有している。上記した紫外線の照射による光デバイス１０と光デバイス２０との接着は仮接着であり、この後に接着後の光デバイス１０、２０は光デバイス接続装置から取り外され、加熱される。接着剤１５は、加熱によりさらに硬化する。紫外線で硬化した接着剤１５をさらに加熱して硬化させるのは、光デバイス１０のＳｉ基板１２及び光デバイス２０のＩｎＰ基板２２が紫外線を透過しないため、硬化に十分な量の紫外線が接着剤１５に照射されないことが懸念されるためである。また、熱硬化に先立って紫外線により接着剤１５を硬化させるのは、調芯後の光デバイス２０の位置が接着剤１５の熱膨張によりずれることを防ぐためである。

【0032】

また、上記したように、基板露出面１２ｂと光導波路２１との間に接着剤が入るため、本実施形態は、光デバイス１０の製造時、コア１１ａの高さがコア２１ａの高さよりも高くなるようにプロセス条件を設定している。

【0033】

また、光デバイス２０は、図２に示したように、光導波路２１が基板露出面１２ｂと対向するように基板露出面１２ｂと接続されている。このような構成では、光デバイス２０のＩｎＰを材料とする光導波路２１と、Ｓｉ基板１２とを接続することができる。Ｓｉは石英（ＳｉＯ₂）よりもＩｎＰと熱特性が近いために、光デバイス２０と熱膨張や反りが同様に生じる。このため、光導波路２１とＳｉ基板１２を接続する構成は、加熱により接続が損なわれる可能性を低減することができる。

【0034】

以上説明した本実施形態の光デバイスの接続方法によれば、光デバイス１０のＳｉ基板１２の一部を光デバイス２０との接着面に利用することができるので、光デバイス２０との十分な接続強度を確保することができる。このため、本実施形態は、光デバイス１０と光デバイス２０との接続強度を保証し、ひいては光デバイス同士を接続して構成される光モジュールの信頼性を高めることができる。また、本実施形態の光デバイスの接続方法は、光デバイス１０、２０を研磨することがなく、補強部材を取り付ける工程が不要であるため、光デバイスを接続する光モジュールの生産効率を低下させることがない。さらに、本実施形態は、補強部材の厚さのばらつきに起因して光モジュールの特性がばらつくことを防ぐことができる。

【0035】

（光デバイス接続システム）
図５は、上記した光デバイスの接続方法により接続構造を製造する光デバイス接続システム２００を説明するための模式図である。光デバイス接続システム２００は、光デバイス１０を保持する第１の保持部であるステージ２１０と、光デバイス２０を保持する第２の保持部である保持具２０８と、を備えている。なお、ステージ２１０に保持される光デバイス１０は、Ｓｉ基板１２の基板露出面１２ｂに図示しない熱酸化膜が形成されている。

【0036】

ステージ２１０は、ｘ－ｙステージであって、光デバイス１０を載置、固定すると共に、光デバイス１０を面方向に移動させる機能を有する。ステージ２１０の移動は、ステージ２１０が備える図示しない移動用モータにより行われる。本実施形態では、ステージ２１０が図示しない真空ポンプにより真空引きされるチャック孔２１１を有し、光デバイス１０は、チャック孔２１１を通じて矢線Ｖａの方向に吸引され、ステージ２１０に吸着、固定される。また、保持具２０８は、例えば、図示しないロボットのアーム２０９の先端の治具であってもよく、アーム２０９を通じて矢線Ｖａの方向に真空引きされチャッキングされてもよい。

【0037】

また、光デバイス接続システム２００は、ステージ２１０に保持されている光デバイス１０と、保持具２０８に保持されている光デバイス２０との位置を調整する上方カメラ２０１、側方カメラ２０２、調芯用ミラー２０６及びタッチセンサ２５０を備えている。上方カメラ２０１は、光デバイス１０、２０を上方から撮像し、側方カメラ２０２は側方から撮像する。調芯用ミラー２０６は、光デバイス１０と光デバイス２０の間に挿入され、それぞれに形成されているマーカ１７、２７を映す。調芯用ミラー２０６に映ったマーカ１７、２７は、上方カメラ２０１及び側方カメラ２０２に撮像される。上方カメラ２０１には、ＩｎＰを透過するＩＲカメラを用いてもよい。なお、光デバイス接続システム２００における上下は、図５中に記した座標系のｚ軸にしたがい、ｚ軸の座標が大きい側を小さい側よりも上とする。タッチセンサ２５０は、光デバイス２０が光デバイス１０に接触したことを高い精度で検出する。光デバイス接続システム２００において、以上の構成は位置合わせ部として機能する。

【0038】

また、光デバイス接続システム２００は、位置合わせ部により調整された位置において、基板露出面１２ｂに光デバイス２０を設置し、コア露出面１３を介して光デバイス１０のコア１１ａと、光デバイス２０のコア２１ａとを接続するディスペンサ６１及び光照射部６２を備えている。ディスペンサ６１は、接着剤１５を収容し、光導波路２１と基板露出面１２ｂとの間に注入する。本実施形態は、ディスペンサ６１を例えばステッピングモータにより駆動可能に構成し、接着剤１５の注入開始、注入中、注入終了といった動作に合わせて上下、あるいは前後に駆動するようにしてもよい。光照射部６２は、ディスペンサ６１により注入された後の接着剤１５に対して紫外線を照射する図示しない光源と、光源を必要に応じてオン、オフする図示しないスイッチとを備える構成であってもよい。

【0039】

さらに、光デバイス接続システム２００は、上方カメラ２０１及び側方カメラ２０２によって撮像された画像を示す画像データと、タッチセンサ２５０により出力される接触の検出信号と、を入力する制御部２８０を備えている。制御部２８０は、画像データを処理してマーカ１７、２７を検出し、検出されたマーカ１７、２７の位置に基づいてアーム２０９による光デバイス１０の移動動作を制御してもよい。また、制御部２８０は、ステージ２１０の図示しない移動用モータを制御してもよい。制御部２８０は、タッチセンサ２５０の検出信号に基づいて、アーム２０９のｚ軸方向の移動を制御してもよい。このような制御部２８０は、光デバイスの接続に専用の装置であってもよいし、光デバイス接続用のソフトウェアがインストールされた汎用的なコンピュータであってもよい。制御部２８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ装置及び無線あるいは有線で情報を入出力するインターフェース等の公知のハードウェアと、これらを制御するソフトウェアが協同することによって実現する。なお、このような制御部２８０が光デバイス接続システム２００の全体を制御する構成にあっては、制御部２８０は、本実施形態の位置合わせ部及び接続部のそれぞれ一つとして機能する。

【0040】

次に、以上説明した構成の光デバイス接続システム２００の動作を説明する。動作の開始時、光デバイス１０はステージ２１０上に吸着され、光デバイス２０はアーム２０９によりチャッキングされている。制御部２８０は、アーム２０９に制御信号を出力し、光デバイス２０を光デバイス１０上に移動させる。上方カメラ２０１は、光デバイス１０、２０の画像データを制御部２８０に出力する。制御部２８０は、画像データを画像処理して光デバイス１０、２０の相対的な位置を検出する。そして、光デバイス２０を光デバイス１０に対する適正な接続位置に近づけるようにアーム２０９を制御して両者のラフな位置合わせ、すなわち粗調芯を行う。なお、粗調芯に際し、制御部２８０は、図示しない移動用モータに制御信号を出力し、ステージ２１０を移動させてもよい。

【0041】

次に、アーム２０９は、光デバイス２０と光デバイス１０との間隔が１０ｃｍ程度になるように光デバイス２０を移動する。ミラー保持具２０５は、例えば制御部２８０の制御により駆動し、調芯用ミラー２０６が光デバイス１０と光デバイス２０との間に挿入される。側方カメラ２０２は、三角形を有する調芯用ミラー２０６を通して光デバイス１０に形成されたマーカ１７（図３（ｂ）、図３（ｃ））と、光デバイス２０のマーカ２７（図１（ａ））とを撮像する。制御部２８０は、撮像された画像データを処理し、マーカ１７、２７の位置に基づいてアーム２０９、あるいは移動モータを制御して光デバイス１０、２０のｘ－ｙ方向の調芯を実行する。

【0042】

次に、制御部２８０は、ミラー保持具２０５を制御して、光デバイス１０と光デバイス２０との間から調芯用ミラー２０６を除く。そして、アーム２０９を制御して、保持具２０８に保持されている光デバイス２０を下方に向かって移動させる。下方に向かって光デバイス２０が移動することにより、光デバイス２０と光デバイス１０とが接近する。光デバイス２０が光デバイス１０の基板露出面１２ｂに接触すると、タッチセンサ２５０から接触を示す接触信号が制御部２８０に入力する。

【0043】

本実施形態では、クラッド層２１ｂの基板露出面１２ｂに向かう面を基準にしたコア２１ａの中心のｚ軸方向の位置（高さ）が予め測定されて制御部２８０に保存されている。また、クラッド層１１ｂの光導波路形成面１２ａに向かう面を基準にしたコア１１ａの中心の高さが予め測定されて制御部２８０に保存されている。制御部２８０は、アーム２０９を制御して、光デバイス２０を基板露出面１２ｂとの接触位置から上方に移動させ、コア２１ａとコア１１ａとの高さを一致させる。このような動作は、例えば、光デバイス２０のコア２１ａの中心の高さが２．５μｍ、光デバイス１０のコア１１ａの中心の高さが１２．５μｍである場合、アーム２０９が光デバイス２０を１０μｍ上方に移動させるように行われる。上方に移動した光デバイス２０と基板露出面１２ｂとの間には、幅が１０μmの間隙が生じる。なお、このような動作を実現するため、本実施形態は、コア１１ａの中心高さをコア２１ａの中心高さよりも高くする、すなわち、コア１１ａの下側のクラッド層１１ｂの厚さがクラッド層２１ｂの厚さよりも厚くなるように予めプロセス条件を設定している。

【0044】

次に、制御部２８０は、コア１１ａとコア２１ａとの高さが一致した光デバイス２０のｚ方向の位置を記録する。アーム２０９は、光デバイス２０をさらに上方に移動させ、光デバイス２０を光デバイス１０から遠ざける。光デバイス１０と光デバイス２０との間にディスペンサ６１が移動し、基板露出面１２ｂに接着剤１５を適量注入する。制御部２８０は、アーム２０９を制御して先に記録されているｚ方向の位置に光デバイス２０を移動させ、光照射部６２をオンして接着剤１５に紫外線を照射する。紫外線の照射を受けた接着剤１５が硬化し、光デバイス２０が基板露出面１２ｂに仮固定される。

【0045】

仮固定された光デバイス１０及び光デバイス２０は、光デバイス接続システム２００から取り外された後、例えば、１００℃の温度で３０分加熱される。接着剤１５は、加熱処理によってさらに硬化し、光デバイス１０と光デバイス２０との接続が完了する。本発明者らは、光デバイス接続システム２００を使って接続された接続構造の接続損失を評価し、接続による過剰損失が１ｄＢ以下という良好な特性を確認した。このような結果から、本実施形態の光デバイス接続システム２００は、種別の異なる光デバイス同士を適正に接続し、接続損失の少ない接続構造、ひいては接続構造を有する光モジュールを製造することができるといえる。

【0046】

ただし、本実施形態の光デバイス接続システムは、上記のように、予め光デバイス１０、２０のコアの高さを測定し、測定されたコアの高さに基づいて光デバイス２０の接続位置を決定することに限定されず、他の方法で調芯を行ってもよい。他の調芯の方法としては、例えば、ステージ２１０を移動させながら光デバイス２０のコア２１ａからコア１１ａに光を入力し、コア１１ａから出力される光を観測するアクティブアライメントがある。アクティブアライメントにより調芯を行う場合、制御部２８０は、コア１１ａから出力される光の強度が最も強くなる位置を記録する。そして、上記と同様に、アーム２０９が、光デバイス２０をいったん上方に移動させ、接着剤１５が基板露出面１２ｂに注入された後に光デバイス２０を記録されている位置に移動させてもよい。

【実施例】

【0047】

（第一実施例）
次に、以上説明した実施形態の実施例を説明する。第一実施例は、ＰＬＣ型の光デバイス３０とＩｎＰ系の光半導体デバイス４０とを接続し、High Bandwidth Coherent Driver Modulator（ＨＢ－ＣＤＭ）を構成する例である。図６、図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第一実施例のＨＢ－ＣＤＭのサブモジュール６を説明するための図である。図６は、サブモジュール６をｚ軸の上方から下方に見た上面図である。図７（ａ）は、図６に示すサブモジュール６の断面線VII、VIIに沿う断面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す範囲VIIｂで示す部分の拡大図である。図６、図７（ａ）に示すように、光デバイス３０は、Ｓｉ基板３２と、Ｓｉ基板３２の表面に形成される光導波路３１とを有している。光導波路３１は石英系ガラス製の光導波路である。光導波路３１は、コア３１ａ、コア３１ａの上部及び下部に形成されるクラッド層３１ｂを備えている。コア３１ａ及びクラッド層３１ｂは、いずれも酸化膜により形成されている。

【0048】

Ｓｉ基板３２は、光導波路形成面３２ａと、基板露出面３２ｂと、を有している。Ｓｉ基板３２においては、光導波路形成面３２ａの表面に酸化膜を形成し、コア３１ａの高さが高い精度で調整されている。図６に示すように、光デバイス３０は、偏波合波器（ＰＢＳ）３６、Ｙ分岐部３７及び偏波ローテータ３８を備えている。光デバイス３０のチップサイズは８×６ｍｍ、厚さは１ｍｍ、図７（ｂ）に示すコア３１ａの厚さは４μｍ、コア３１ａの上部のクラッド層３１ｂは厚さ２０μｍ、下部のクラッド層３１ｂの厚さは１０μｍであった。

【0049】

光半導体デバイス４０は、ＩｎＰ系光半導体で構成されるマッハツェンダー型変調器（ＩｎＰ－ＭＺＭ）を構成する。光半導体デバイス４０は、光導波路４１とＩｎＰ基板４２とを有している。光導波路４１は、４個の子マッハツェンダー型干渉計４５ａ、２個の親マッハツェンダー型干渉計４５ｂ、子マッハツェンダー型干渉計４５ａをそれぞれ変調動作させる８個の電極４６及び光デバイス３０との位置合わせに使用されるマーカ４７を備えている。光導波路４１は、コア４１ａと、クラッド層４１ｂとを有している。光半導体デバイス４０のチップサイズは５×２．５ｍｍ、基板４２の厚さは２５０μｍ、コア３１ａの厚さは０．８μｍ、クラッド層４１ｂの厚さは３μｍ以下であった。サブモジュール６は、光デバイス３０の基板露出面３２ｂに対し、光半導体デバイス４０を、ＩｎＰ基板４２を上方に向けて接着剤３５で接着し、コア露出面３３から露出したコア３１ａとコア４１ａとを接続することによって形成される。このため、図６においては、ＩｎＰ基板４２の図示を省き、ＩｎＰ基板４２下の光導波路４１を図示している。

【0050】

接続された光デバイス３０と光半導体デバイス４０との光入出力ポートを調芯するため、第一実施例は、図６に示したマーカ４７を画像認識してｘ－ｙ方向のパッシブアライメントを行った。また、第一実施例においては、光デバイス３０の光導波路形成面３２ａに向かうクラッド層３１ｂの高さと、光半導体デバイス４０のクラッド層４１ｂの高さとを調芯に先立って予め測定した。そして、光半導体デバイス４０が基板露出面３２ｂに接触した後、コア４１ａの高さがコア３１ａの高さと一致するように、光半導体デバイスをロボットのアーム等により上方に移動させた。次に、第一実施例は、ＵＶ硬化性と熱硬化性の両方を有する接着剤３５を、基板露出面３２ｂと光導波路４１の表面との間に適量注入した。注入された接着剤３５は、基板露出面３２ｂと光導波路４１の表面との間に留まると共に、一部がその周囲に少量はみ出すように広がった。接着剤３５は、紫外線の照射を受けて硬化し、光半導体デバイス４０は、コア４１ａの高さがコア３１ａの高さと一致する位置において光デバイス３０と仮固定された。

【0051】

なお、第一実施例で用いた接着剤３５は、アクリル系１液タイプの接着剤であり、その特性は、粘度５０ｍＰａ・ｓ、ガラス転移温度１８４℃、弾性係数２．５×１０１０ｄｙｎ／ｃｍ、接着強度２００ｋｇ／ｃｍ²以上である。また、接着剤３５の屈折率は、動作波長１．５５μｍで約１．５０８である。

【0052】

第一実施例においては、仮固定された光デバイス３０及び光半導体デバイス４０を光デバイス接続システムから取り外し、恒温槽内で加熱した。加熱されたことによって接着剤３５は更に硬化し、光デバイス３０と光半導体デバイス４０との接続強度及び安定性が向上した。また、本発明者らは、光デバイス３０と光半導体デバイス４０とを接続したサブモジュール６の接続損失を評価し、接続による過剰損失が１ｄＢ以下という良好な結果を得た。さらに、コア露出面３３と光半導体デバイス４０との間の接着剤３５の層が数μｍ程度と薄いため、コア３１ａとコア４１ａとの境界の接着剤は、接続構造及びこれを用いた光モジュールの光学特性に影響がなかった。また、第一実施例では、光デバイス２０のチップの端面にＡＲコート（Anti-Reflection Coating）を蒸着して、反射戻り光を抑制した。

【0053】

従来、マッハツェンダー型変調器の高速変調特性を生かしてＨＢ－ＣＤＭを実現する場合、ＩｎＰ系光デバイスは、比較的面積の大きい回路の形成が歩留の観点で難しい、あるいはレンズなどの個別部品を用いると組立コストが高いという欠点があった。しかし、第一実施例に示した構成によれば、ＰＬＣの低損失性、高い集積性、比較的な大面積の回路を容易に作製できるという利点を生かして、高性能、低コストのＨＢ－ＣＤＭを実現することが可能となる。

【0054】

また、第一実施例では、以上説明したサブモジュール６をパッケージに収容してＨＢ－ＣＤＭとなる光モジュールを作製した。図８（ａ）、図８（ｂ）は、光モジュールを説明するための図であって、図８（ａ）は光モジュールの上面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示した断面線VIIIｂに沿う断面図である。図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、サブモジュール６は、基板３２が上になるようにパッケージ７０に収容される。つまり、図８（ａ）、図８（ｂ）は、図６に示すに示すサブモジュール６の上面を下にした状態を示している。

【0055】

サブモジュール６は、アルミナ（ＡｌＮ）基板７１に固定されてパッケージ７０の内部に収容される。アルミナ基板７１には駆動用ドライバ７２が搭載されて、光半導体デバイス４０はボンディングワイヤ７３により駆動用ドライバ７２と接続されている。また、光半導体デバイス４０には図示しないメタル配線が形成されていて、電極４６に駆動電圧が印加される。光デバイス３０には入出力用偏波保持光ファイバ（Polarization Maintaining Fiber：PMF）７６が接続されている。この際、入出力用偏波保持光ファイバ７６は、ファイバ部品７４に接着剤で固定され、ファイバ部品７４の端面が研磨後の光デバイス３０に接続される。さらに、入出力用偏波保持光ファイバ７６は、パッケージ７０の外周面に取り付けられたファイバ保持部７５に固定される。第一実施例は、光デバイス３０のファイバ部品７４との接続端面を補強するために、ガラスリッド７９を光デバイス３０の光導波路３１の側に接着した。ガラスリッド７９は、光デバイス３０の端面の研磨の前に光デバイス３０に接着される。

【0056】

以上のようにしてサブモジュール６が搭載されたアルミナ基板７２は、温度制御素子（Thermoelectric Controller: TEC）７７に銀ペーストで固定される。さらに、全体が基板７８に搭載される。ＨＢ－ＣＤＭは、このような状態のパッケージ７０の内部を窒素ガスで封止して完成する。

【0057】

本発明の発明者らは、第一実施例のＨＢ－ＣＤＭの特性を測定した。そして、測定の結果、第一実施例のＨＢ－ＣＤＭが、ＯＩＦ（Optical Internetworking Forum）に準拠するＯＩＦ－ＨＢ－ＣＤＭ－０１．０．ｐｄｆを満たすことを確認した。さらに、本発明者らは、第一実施例のＨＢ－ＣＤＭの信頼性試験を行い、信頼性に問題がないことを確認した。以上説明したように、第一実施例は、温度安定性を必要とするマッハツェンダー型干渉計４５を有する光半導体デバイス４０を温度制御素子７７に搭載し、信頼性の高い光モジュールを提供できることを確認した。

【0058】

（第二実施例）
次に、本発明の第二実施例を説明する。第二実施例は、Ultra-High Bandwidth Integrated Coherent Receiver（以下、「ＵＨＢ－ＩＣＲ」と記す）となる光モジュールを構成する例である。シリコンフォトニクス（Ｓｉ－Ｐ）型導波路フォトダイオード（Waveguide Photodiode:ＷＧ－ＰＤ）の高速高感度受光特性を生かしてＵＨＢ－ＩＣＲを実現する場合、８チェンネルのＷＧ－ＰＤと偏波制御関係のDual Polarization Optical Hybrid（以下、「ＤＰＯＨ」と記す）回路部分が必要となる。しかしながら、８ｃｈのＷＧ－ＰＤは、１チップで実現することは歩留の観点から困難であるため、２つの４ｃｈのチップを用いて構成される。また、Ｓｉ－ＰでＤＰＯＨを構成することは、位相制御等の課題から容易ではなかった。第二実施例は、ＰＬＣ型光デバイスの低接続損失性、高い集積性、比較的大面積の光回路を容易に作製できるという利点を生かしてＩＣＲ用ＤＰＯＨを作製する。そして、このＤＰＯＨを２つの４ｃｈのＳｉ－Ｐ型ＷＧ－ＰＤと接続し、高性能、低コストのＵＨＢ－ＩＣＲを実現する。

【0059】

図９（ａ）、図９（ｂ）は、第二実施例のサブモジュール９を説明するための図である。図９（ａ）はサブモジュール９をｚ軸の上方から下方に見た上面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示すサブモジュール９の断面線IX、IXに沿う断面図である。第二実施例は、ＰＬＣ型の光デバイス８０と、二つのＳｉ－Ｐ型光デバイス９０ａ、９０ｂとを接続する。光デバイス８０は、第一実施例と同様に、Ｓｉ基板８２と光導波路８１を備え、光導波路８１は、コア８１ａ及びコア８１ａを挟んで形成されるクラッド層８１ｂを有している。光デバイス８０は、第一実施例の光デバイス３０と同様に、偏波合波器（ＰＢＳ）３６、Ｙ分岐部３７及び偏波ローテータ３８を備えている。さらに、光デバイス８０は、９０°位相制御部（Optical Hybrid、OH）４８を備えている。光デバイス８０のＳｉ基板８２は、光導波路形成面８２ａ、基板露出面８２ｂを有し、Ｓｉ－Ｐ型光デバイス９０ａ、９０ｂは、いずれも基板露出面８２ｂに接着剤８５によって接着されている。基板露出面８２ｂの形成によって光導波路８１にはコア露出面８３が形成される。光デバイス８０のチップサイズは１０×８ｍｍ、厚さは１ｍｍ、図９（ｂ）に示す光導波路８１の総合的な厚さは３４μｍであった。

【0060】

Ｓｉ－Ｐ型光デバイス９０ａ、９０ｂは、Ｓｉ－Ｐ型ＷＧ－ＰＤであって、シリコン基板及びＳｉ基板に形成されたＳｉ光導波路を有している。Ｓｉ光導波路にＧｅ（ゲルマニウム）を注入することによって高速受信用のＷＧ－ＰＤ９６が形成される。Ｓｉ－Ｐ型光デバイス９０ａ、９０ｂのチップサイズは４×２ｍｍ、Ｓｉ基板の厚さは０．５ｍｍである。

【0061】

サブモジュール９の作製にあたり、Ｓｉ－Ｐ型光デバイス９０ａ、９０ｂは、基板露出面８２ｂに光導波路の側を向けてそれぞれ接着されて光デバイス８０と接続された。接着に係る光デバイス８０とＳｉ－Ｐ型光デバイス９０ａ、９０ｂとの調芯は、第一実施例と同様に行われた。すなわち、ｘ－ｙ方向の調芯は、マーカ９７を撮像した画像を画像処理しながら光デバイス８０と位置合わせするパッシングアライメントにより行われた。また、ｚ方向の調芯は、Ｓｉ－Ｐ型光デバイス９０ａ、９０ｂを、光導波路の側が基板露出面８２ｂに接触した後に上方に移動させることによって行われる。なお、第二実施例においても、Ｓｉ－Ｐ型光デバイス９０ａ、９０ｂ及び光デバイス８０のコアの高さとみなせるクラッド層の高さが予め測定されている。このため、第二実施例は、Ｓｉ－Ｐ型光デバイス９０ａ、９０ｂを光デバイス８０とコア同士の高さが一致するまで引き上げ、両者の端面を合わせることができる。第二実施例は、Ｓｉ－Ｐ型光デバイス９０ａ、９０ｂを個別に調芯し、その両方を低接続損失、かつ安定に光デバイス８０と接続することができる。

【0062】

次に、Ｓｉ－Ｐ型光デバイス９０ａ、９０ｂの光導波路と基板露出面８２ｂとの間に接着剤８５が注入され、続いて紫外線が照射される。紫外線が照射された接着剤８５は硬化してＳｉ－Ｐ型光デバイス９０ａ、９０ｂを光デバイス８０に仮固定する。仮固定後のＳｉ－Ｐ型光デバイス９０ａ、９０ｂと光デバイス８０は、光デバイス接続システムから取り外されて加熱される。接着剤８５は、加熱によってさらに硬化し、ＵＨＢ－ＩＣＲのサブモジュール９が完成する。このような第二実施例によれば、サブモジュール９におけるＳｉ－Ｐ型光デバイス９０ａ、９０ｂの基板の高さが一致し、パッケージ化の際にサブモジュール９を安定してパッケージ７０内に固定することができる。

【0063】

図１０は、サブモジュール９をパッケージ化した光モジュール説明するための図であって、光モジュールの上面図である。図１０に示す光モジュールは、ＵＨＢ－ＩＣＲを構成する。図１０に示すように、サブモジュール９は、基板８２が上になるようにパッケージ７０に収容される。つまり、図１０は、図９（ａ）に示すに示すサブモジュール９の上面を下にした状態を示している。サブモジュール９は、アルミナ（ＡｌＮ）基板７１に固定されてパッケージ７０の内部に収容される。アルミナ基板７１には受信用増幅器（Trance Impedance Amplifier：TIA）７０２が搭載されて、Ｓｉ－Ｐ型光デバイス９０ａ、９０ｂはボンディングワイヤ７３により受信用増幅器７０２と接続されている。光デバイス８０の端面には入出力用光ファイバ７０６が接続されている。この際、入出力用光ファイバ７０６は、ファイバ部品７４に接着剤で固定され、ファイバ部品７４の端面が研磨後の光デバイス８０に接続される。サブモジュール９が搭載されたアルミナ基板７１は、銀ペーストによりパッケージ７０に固定され、パッケージ７０の内部は窒素ガスにより封止される。以上により、第二実施例のＵＨＢ－ＩＣＲが完成する。

【0064】

本発明の発明者らは、第二実施例のＵＨＢ－ＩＣＲの特性を測定した。そして、測定の結果、第二実施例のＵＨＢ－ＩＣＲが、ＯＩＦに準拠するＯＩＦ－ＤＰＣ－ＭＲＸ－０２．０．ｐｄｆを満たすことを確認した。さらに、本発明者らは、第二実施例のＵＨＢ－ＩＣＲの信頼性試験を行い、信頼性に問題がないことを確認した。以上説明したように、第二実施例は、３個以上の光デバイスを含むサブモジュールをパッケージ化し、信頼性の高い光モジュールを提供できることを確認した。

【符号の説明】

【0065】

１・・・接続構造
６，９・・・サブモジュール
１０，２０，３０，４０，８０・・・光デバイス
１１，２１，３１，４１，８１・・・光導波路
１１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａ，８１ａ・・・コア
１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，４１ｂ，８１ｂ・・・クラッド層
１２，２２，３２，４２，８２・・・Ｓｉ基板
１２ａ，３２ａ・・・光導波路形成面
１２ｂ，３２ｂ・・・基板露出面
１３，３３，８３・・・コア露出面
１５，３５，８５・・・接着剤
１７，２７，４７，９７・・・マーカ
４０・・・光半導体デバイス
６１・・・ディスペンサ
６２・・・光照射部
９０ａ，９０ｂ・・・Ｓｉ－Ｐ型光デバイス
２００・・・光デバイス接続システム
２０１・・・上方カメラ
２０２・・・側方カメラ
２０５・・・ミラー保持具
２０６・・・調芯用ミラー
２０８・・・保持具
２０９・・・アーム
２１０・・・ステージ
２５０・・・タッチセンサ
２８０・・・制御部

【要約】

【課題】光デバイス同士の接続において、十分な接続強度を確保し、生産効率を低下させることがなく、しかも接続の高い信頼性を実現する光デバイス接続方法を提供する。
【解決手段】Ｓｉ基板１２に形成されたコア１１ａを含む光導波路１１の一部をエッチングして、光導波路１１からコア１１ａの端面が基板１２と交差する面に向かって露出するコア露出面１３及び、光導波路１１が切欠かれたことにより露出する基板１２の面である基板露出面１２ｂを形成する工程と、コア２１ａを含む光導波路２１を有する光デバイス２０を基板露出面１２ｂに接続し、コア２１ａの端面と、コア露出面１３から露出するコア１１ａの端面とを接続する工程と、により光導波路１１、２１を有する光デバイス１０、２０同士を接続する。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】