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(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】
(24)【登録日】2023-07-24
(45)【発行日】2023-08-01
(54)【発明の名称】受光装置
(51)【国際特許分類】
G02F 2/00 20060101AFI20230725BHJP
H01L 31/0232 20140101ALI20230725BHJP
H01L 31/02 20060101ALI20230725BHJP
H05K 3/34 20060101ALI20230725BHJP
【ＦＩ】
G02F2/00
H01L31/02 D
H01L31/02 B
H05K3/34 501D
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2020013722
(22)【出願日】2020-01-30
(65)【公開番号】P2021120695
(43)【公開日】2021-08-19
【審査請求日】2022-08-22
(73)【特許権者】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100136722
【弁理士】
【氏名又は名称】▲高▼木 邦夫
(74)【代理人】
【識別番号】100174399
【弁理士】
【氏名又は名称】寺澤 正太郎
(74)【代理人】
【識別番号】100140453
【弁理士】
【氏名又は名称】戸津 洋介
(72)【発明者】
【氏名】八木 英樹
(72)【発明者】
【氏名】沖本 拓也
(72)【発明者】
【氏名】黒川 宗高
【審査官】堀部 修平
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－０３２６２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１９４３０８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】RUNGE, Patrick et al.，“Monolithic InP Receiver Chip With a Variable Optical Attenuator for Colorless WDM Detection”，IEEE Photonics Technology Letters，2014年02月，Vol. 26, No. 4，p.349-351，DOI: 10.1109/LPT.2013.2293635
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｆ １／００ － １／１２５
Ｇ０２Ｆ １／２１ － ７／００
Ｈ０１Ｌ ３１／００ － ３１／０２
Ｈ０５Ｋ ３／３２ － ３／３４
Ｈ０５Ｋ １／１８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１主面及び前記第１主面と反対側の第２主面を有する半導体基板と、前記第２主面上に設けられた金属パターン層と、を備える受光デバイスと、前記第２主面に対向配置された第３主面を有する支持基板と、前記第３主面上に設けられ前記金属パターン層に接合された半田パターン層とを備えるキャリアと、
を備え、
前記第１主面には、可変光減衰器と、光９０°ハイブリッド素子と、前記光９０°ハイブリッド素子を介して前記可変光減衰器に光学的に結合された複数の受光素子と、が設けられており、
前記半田パターン層及び前記金属パターン層は、前記第１主面の法線方向から見て、前記可変光減衰器及び前記光９０°ハイブリッド素子が位置する中央領域を取り囲む周囲領域に位置し、
前記第１主面において、前記可変光減衰器及び前記光９０°ハイブリッド素子は、第１方向に配列されており、
前記半田パターン層は、前記第１主面の法線方向から見て、前記第１方向に沿って延在する一対の第１部分と、前記一対の第１部分同士を連結する第２部分と、を有し、
前記金属パターン層は、前記第１主面の法線方向から見て、前記第１方向に沿って延在する一対の第３部分と、前記一対の第３部分とは離間して配置された第４部分と、を有し、
前記一対の第１部分は前記一対の第３部分に接合されており、
前記第２部分は前記第４部分に接合されている、受光装置。
【請求項2】
前記第１主面には、局部発振光が入力される入力ポートが設けられ、前記入力ポートは、前記光９０°ハイブリッド素子に光学的に結合されており、
前記半田パターン層及び前記金属パターン層は、前記第１主面の法線方向から見て、前記入力ポートに隣接する部分を有する、請求項１に記載の受光装置。
【請求項3】
前記第２部分は、前記第１主面の法線方向から見て、前記第１方向に交差する方向に延在し、前記第４部分は、前記第１主面の法線方向から見て、前記第１方向に交差する方向に延在する、請求項１または請求項２に記載の受光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、受光装置に関する。
【背景技術】
【0002】
非特許文献１は、可変光減衰器（ＶＯＡ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）と光９０°ハイブリッド素子と複数の受光素子とがＩｎＰ基板上にモノリシックに集積された受光デバイスを開示する。
【0003】
特許文献１は、半導体光素子を搭載する搭載基板を開示する。搭載基板の主面上には半田層が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１７－９２１３７号公報
【非特許文献】
【0005】
【文献】Patrick Runge et al., "MonolithicInP Receiver Chip With a Variable Optical Attenuator for Colorless WDMDetection", IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 26, NO. 4, FEBRUARY 15,2014
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
非特許文献１の受光デバイスを搭載基板に搭載する場合、搭載基板の主面上の半田層を溶融させることによって、受光デバイスの裏面全体に設けられた金属層に溶融した半田層を接合させる。金属層と半田層との接合面積が大きくなると、受光デバイスが受ける応力が大きくなる。そこで、搭載基板の主面の一部のみに半田層を設けることが考えられる。しかしながら、半田層を溶融させる際に、溶融した半田が金属層の表面に沿って移動する可能性がある。その結果、金属層と半田層との接合面積が大きくなることがある。
【0007】
本開示は、金属層と半田層との接合面積を小さくできる受光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示の一側面に係る受光装置は、第１主面及び前記第１主面と反対側の第２主面を有する半導体基板と、前記第２主面上に設けられた金属パターン層と、を備える受光デバイスと、前記第２主面に対向配置された第３主面を有する支持基板と、前記第３主面上に設けられ前記金属パターン層に接合された半田パターン層とを備えるキャリアと、を備え、前記第１主面には、可変光減衰器と、光９０°ハイブリッド素子と、前記光９０°ハイブリッド素子を介して前記可変光減衰器に光学的に結合された複数の受光素子と、が設けられており、前記半田パターン層及び前記金属パターン層は、前記第１主面の法線方向から見て、前記可変光減衰器及び前記光９０°ハイブリッド素子が位置する中央領域を取り囲む周囲領域に位置する。
【発明の効果】
【0009】
本開示によれば、金属層と半田層との接合面積を小さくできる受光装置が提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
［本開示の実施形態の説明］
一実施形態に係る受光装置は、第１主面及び前記第１主面と反対側の第２主面を有する半導体基板と、前記第２主面上に設けられた金属パターン層と、を備える受光デバイスと、前記第２主面に対向配置された第３主面を有する支持基板と、前記第３主面上に設けられ前記金属パターン層に接合された半田パターン層とを備えるキャリアと、を備え、前記第１主面には、可変光減衰器と、光９０°ハイブリッド素子と、前記光９０°ハイブリッド素子を介して前記可変光減衰器に光学的に結合された複数の受光素子と、が設けられており、前記半田パターン層及び前記金属パターン層は、前記第１主面の法線方向から見て、前記可変光減衰器及び前記光９０°ハイブリッド素子が位置する中央領域を取り囲む周囲領域に位置する。
一実施形態に係る受光装置は、第１主面及び前記第１主面と反対側の第２主面を有する半導体基板と、前記第２主面上に設けられた金属パターン層と、を備える受光デバイスと、前記第２主面に対向配置された第３主面を有する支持基板と、前記第３主面上に設けられ前記金属パターン層に接合された半田パターン層とを備えるキャリアと、を備え、前記第１主面には、可変光減衰器と、光９０°ハイブリッド素子と、前記光９０°ハイブリッド素子を介して前記可変光減衰器に光学的に結合された複数の受光素子と、が設けられており、前記半田パターン層及び前記金属パターン層は、前記第１主面の法線方向から見て、前記可変光減衰器及び前記光９０°ハイブリッド素子が位置する中央領域を取り囲む周囲領域に位置する。
【0012】
上記受光装置では、半田パターン層を溶融させることによって、半田パターン層と金属パターン層とが互いに接合される。その際に、半田パターン層及び金属パターン層が周囲領域に位置しているので、溶融した半田が金属パターン層の表面を伝って周囲領域から中央領域に移動することが抑制される。よって、半田パターン層と金属パターン層との接合面積を小さくできる。したがって、受光デバイスが受ける応力を低減できる。
【0013】
前記第１主面には、局部発振光が入力される入力ポートが設けられ、前記入力ポートは、前記光９０°ハイブリッド素子に光学的に結合されており、前記半田パターン層及び前記金属パターン層は、前記第１主面の法線方向から見て、前記入力ポートに隣接する部分を有してもよい。
【0014】
この場合、第１主面の法線方向から見て、入力ポートに隣接する部分において、半田パターン層と金属パターン層とが互いに接合される。そのため、入力ポートに隣接する部分において熱膨張による受光デバイスの反りが抑制される。
【0015】
前記第１主面において、前記可変光減衰器及び前記光９０°ハイブリッド素子は、第１方向に配列されており、前記半田パターン層は、前記第１主面の法線方向から見て、前記第１方向に沿って延在する一対の第１部分と、前記一対の第１部分同士を連結する第２部分と、を有し、前記金属パターン層は、前記第１主面の法線方向から見て、前記第１方向に沿って延在する一対の第３部分と、前記一対の第３部分とは離間して配置された第４部分と、を有してもよい。
【0016】
この場合、金属パターン層の第４部分が一対の第３部分とは離間して配置されるので、一対の第３部分と第４部分との間の離間領域では、金属パターン層が半田パターン層に接合されない。そのため、金属パターン層と半田パターン層との接合面積を更に小さくできる。よって、受光デバイスが受ける応力を低減できる。
【0017】
前記第２部分は、前記第１主面の法線方向から見て、前記第１方向に交差する方向に延在し、前記第４部分は、前記第１主面の法線方向から見て、前記第１方向に交差する方向に延在してもよい。第２部分及び第４部分の延在方向は互いに同じであってもよいし、異なってもよい。
【0018】
この場合、第２部分及び第４部分が第１方向に交差する方向に延在することにより、第１方向に延在する対称軸に関して、金属パターン層及び半田パターン層が全体として線対称性を有することができる。よって、例えば当該対称軸に関して線対称性を有する２つの可変光減衰器が存在する場合に、当該２つの可変光減衰器が受ける応力を対称にできる。
【0019】
［本開示の実施形態の詳細］
以下、添付図面を参照しながら本開示の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。図面には必要に応じてＸＹＺ座標系が示される。Ｘ軸方向（第１方向）、Ｙ軸方向（第２方向）及びＺ軸方向は、互いに交差（例えば直交）する。
以下、添付図面を参照しながら本開示の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。図面には必要に応じてＸＹＺ座標系が示される。Ｘ軸方向（第１方向）、Ｙ軸方向（第２方向）及びＺ軸方向は、互いに交差（例えば直交）する。
【0020】
図１は、一実施形態に係る受光装置を模式的に示す斜視図である。図２は、一実施形態に係る受光装置のキャリア及びレンズアレイを模式的に示す平面図である。図３は、一実施形態に係る受光装置の受光デバイス及びレンズアレイを模式的に示す平面図である。図４及び図６は、一実施形態に係る受光装置を模式的に示す平面図である。図５は、図４のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。
【0021】
図１、図４及び図６に示される受光装置１００は、例えばコヒーレント光通信に用いられる。受光装置１００は、受光デバイス１００ａと、キャリア１００ｂとを備える。受光デバイス１００ａ及びキャリア１００ｂは、Ｚ軸方向に沿って配列される。図２においては、受光デバイス１００ａが省略されている。図３においては、キャリア１００ｂが省略されている。受光装置１００は、レンズアレイ１００ｃを備えてもよい。レンズアレイ１００ｃ及び受光デバイス１００ａはＸ軸方向に沿って配列される。レンズアレイ１００ｃは、複数（例えば３つ）のレンズ１００ｃ１，１００ｃ２，１００ｃ３を備える。レンズ１００ｃ１，１００ｃ２，１００ｃ３は、Ｙ軸方向に沿って配列される。レンズ１００ｃ２は、レンズ１００ｃ１とレンズ１００ｃ３との間に配置される。
【0022】
受光デバイス１００ａは、第１主面１１０ｓ及び第１主面１１０ｓと反対側の第２主面１１０ｔを有する半導体基板１１０と、第２主面１１０ｔ上に設けられた金属パターン層１１４，１１６，１１８（図３参照）とを備える。第１主面１１０ｓ及び第２主面１１０ｔのそれぞれは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に延在し、例えば矩形形状を有する。半導体基板１１０は例えばＩｎＰ基板等のＩＩＩ－Ｖ族半導体基板である。半導体基板１１０の厚みは１００μｍ以上２００μｍ以下であってもよい。金属パターン層１１４，１１６，１１８は例えば金を含む。
【0023】
以下、主として図６を参照しながら受光デバイス１００ａの第１主面１１０ｓに集積された素子について説明する。
【0024】
第１主面１１０ｓには、複数（例えば３つ）の入力ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３と、複数（例えば２つ）の可変光減衰器（ＶＯＡ）１０ａ，１０ｂと、複数（例えば２つ）の光９０°ハイブリッド素子２０ａ，２０ｂと、複数（例えば８つ）の受光素子３０ａ１，３０ａ２，３０ａ３，３０ａ４，３０ｂ１，３０ｂ２，３０ｂ３，３０ｂ４とが設けられている。可変光減衰器１０ａ，１０ｂ、光９０°ハイブリッド素子２０ａ，２０ｂ、受光素子３０ａ１から３０ａ４，３０ｂ１から３０ｂ４は、第１主面１１０ｓにモノリシックに集積されている。第１主面１１０ｓにおいて、入力ポートＰ１、可変光減衰器１０ａ、光９０°ハイブリッド素子２０ａ及び受光素子３０ａ１から３０ａ４は、第１方向（Ｘ軸方向）に配列されている。同様に、第１主面１１０ｓにおいて、入力ポートＰ３、可変光減衰器１０ｂ、光９０°ハイブリッド素子２０ｂ及び受光素子３０ｂ１から３０ｂ４は、Ｘ軸方向に配列されている。
【0025】
複数（例えば４つ）の受光素子３０ａ１から３０ａ４は、光９０°ハイブリッド素子２０ａを介して可変光減衰器１０ａに光学的に結合されている。複数の受光素子３０ａ１から３０ａ４のそれぞれは、光導波路により光９０°ハイブリッド素子２０ａに接続されている。光９０°ハイブリッド素子２０ａは、例えば２入力２出力の多モード干渉（ＭＭＩ：Ｍｕｌｔｉ－Ｍｏｄｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）カプラ等の光分波器５２ａを介して可変光減衰器１０ａに光学的に結合されている。可変光減衰器１０ａは、例えば１入力２出力のＭＭＩカプラ等の光分波器５０ａ，５１ａを介してスポットサイズ変換器４０ａに光学的に結合されている。スポットサイズ変換器４０ａは第１主面１１０ｓの縁（Ｙ軸方向に延在する縁）に位置する。
【0026】
複数（例えば４つ）の受光素子３０ｂ１から３０ｂ４は、光９０°ハイブリッド素子２０ｂを介して可変光減衰器１０ｂに光学的に結合されている。複数の受光素子３０ｂ１から３０ｂ４のそれぞれは、光導波路により光９０°ハイブリッド素子２０ｂに接続されている。光９０°ハイブリッド素子２０ｂは、例えば２入力２出力のＭＭＩカプラ等の光分波器５２ｂを介して可変光減衰器１０ｂに光学的に結合されている。可変光減衰器１０ｂは、例えば１入力２出力のＭＭＩカプラ等の光分波器５０ｂ，５１ｂを介してスポットサイズ変換器４０ｂに光学的に結合されている。スポットサイズ変換器４０ｂは第１主面１１０ｓの縁（Ｙ軸方向に延在する縁）に位置する。
【0027】
光９０°ハイブリッド素子２０ａ，２０ｂは、例えば１入力２出力のＭＭＩカプラ等の光分波器５２ｃを介してスポットサイズ変換器４０ｃに光学的に結合されている。スポットサイズ変換器４０ｃは第１主面１１０ｓの縁（Ｙ軸方向に延在する縁）に位置する。スポットサイズ変換器４０ｃは、Ｙ軸方向において、スポットサイズ変換器４０ａとスポットサイズ変換器４０ｂとの間に位置する。
【0028】
スポットサイズ変換器４０ａは、レンズ１００ｃ１から第１信号光ＳｉｇＸが入力される入力ポートＰ１として機能する。スポットサイズ変換器４０ｂは、レンズ１００ｃ３から第２信号光ＳｉｇＹが入力される入力ポートＰ３として機能する。スポットサイズ変換器４０ｃは、レンズ１００ｃ２から局部発振光ＬＯが入力される入力ポートＰ２として機能する。スポットサイズ変換器４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、光のモード径を広げることができる。
【0029】
第１信号光ＳｉｇＸは、例えば互いに異なる４つの位相及び同じ波長を有するＸ偏波である。第２信号光ＳｉｇＹは、例えば互いに異なる４つの位相及び同じ波長を有するＹ偏波である。第１信号光ＳｉｇＸ及び第２信号光ＳｉｇＹのそれぞれは、例えばＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：４位相偏移変調）方式により変調された信号光である。第１信号光ＳｉｇＸ及び第２信号光ＳｉｇＹのそれぞれは、１５３０ｎｍから１５７０ｎｍの波長範囲、すなわちＩＴＵ－Ｔ（International Telecommunication Union TelecommunicationStandardization Sector）におけるＣバンド帯において波長多重化されている。局部発振光ＬＯは、例えば第１信号光ＳｉｇＸ及び第２信号光ＳｉｇＹのそれぞれと同じ波長を有する。
【0030】
スポットサイズ変換器４０ａの出力端は、光導波路Ｗａにより光分波器５０ａの入力端に接続されている。光分波器５０ａの第１出力端は、光導波路により光分波器５１ａの入力端に接続されている。光分波器５０ａの第２出力端は、光導波路により受光素子６０ａに接続されている。受光素子６０ａのアノードは、例えばアノード電極を介して電極パッドＥａ７に電気的に接続され、受光素子６０ａのカソードは、例えばカソード電極を介して電極パッドＥａ１０に電気的に接続されている。受光素子６０ａは、第１信号光ＳｉｇＸの大きさをモニタする。受光素子６０ａは、例えばＰＩＮフォトダイオードである。受光素子６０ａは、バットジョイント接合を規定する領域ＢＪ６０ａに位置する。
【0031】
光分波器５１ａの第１出力端及び第２出力端は、光導波路により可変光減衰器１０ａの入力端に接続されている。可変光減衰器１０ａは、例えばマッハツェンダ型の光減衰器である。可変光減衰器１０ａは、第１及び第２のアーム光導波路をそれぞれ加熱するためのヒータ１２ａ，１３ａを備える。ヒータ１２ａ，１３ａはそれぞれ第１及び第２のアーム光導波路に沿って延在する。ヒータ１２ａの一端は、配線Ｌａ１２により電極パッドＥ１２ａに電気的に接続され、ヒータ１２ａの他端は、配線Ｌａ１４により電極パッドＥ１４ａに電気的に接続される。ヒータ１３ａの一端は、配線Ｌａ１３により電極パッドＥ１３ａに電気的に接続され、ヒータ１３ａの他端は、配線Ｌａ１４により電極パッドＥ１４ａに電気的に接続される。可変光減衰器１０ａの出力端は、光導波路により光分波器５２ａの入力端に接続されている。光分波器５２ａの第１出力端は、光導波路により光９０°ハイブリッド素子２０ａの第１入力端に接続されている。光分波器５２ａの第２出力端は、光導波路により受光素子６１ａに接続されている。受光素子６１ａのアノードは、例えばアノード電極を介して電極パッドＥａ１１に電気的に接続され、受光素子６１ａのカソードは、例えばカソード電極を介して電極パッドＥａ８に電気的に接続されている。電極パッドＥａ８と電極パッドＥａ１１とは、受光装置１００の外部に設けられる信号処理装置（図示せず）に、ワイヤボンディングを用いて電気的に接続される。信号処理装置が電気信号の大きさを検出することによって、可変光減衰器１０ａから出力された第１信号光ＳｉｇＸの大きさが間接的にモニタされる。受光素子６１ａは、例えばＰＩＮフォトダイオードである。受光素子６１ａは、バットジョイント接合を規定する領域ＢＪ６１ａに位置する。
【0032】
光９０°ハイブリッド素子２０ａは、例えば２入力４出力のＭＭＩカプラ２１ａと、２入力２出力のＭＭＩカプラ２２ａとを含む。ＭＭＩカプラ２１ａの第１入力端が光９０°ハイブリッド素子２０ａの第１入力端となる。ＭＭＩカプラ２１ａの第２入力端が光９０°ハイブリッド素子２０ａの第２入力端となる。ＭＭＩカプラ２１ａの４つの出力端のうち２つは、光導波路を介して、ＭＭＩカプラ２２ａの２つの入力端とそれぞれ結合されている。これらの光導波路の光路長は互いに異なっており、位相シフト部２３ａにおいて、一方の光導波路が湾曲して他方の光導波路から離れることにより、一方の光導波路が他方の光導波路よりも僅かに長くなっている。これにより、一方の光導波路を伝搬する信号成分が、他方の光導波路を伝搬する信号成分に対して４５°の位相に相当する遅延を有することとなる。ＭＭＩカプラ２１ａの他の２つの出力端は、それぞれ光導波路により受光素子３０ａ１，３０ａ２に接続されている。受光素子３０ａ１のアノードは、電極パッドＥａ１に電気的に接続され、受光素子３０ａ１のカソードは、電極パッドＥａ５に電気的に接続されている。受光素子３０ａ２のアノードは、電極パッドＥａ２に電気的に接続され、受光素子３０ａ２のカソードは、電極パッドＥａ５に電気的に接続されている。ＭＭＩカプラ２２ａの２つの出力端は、それぞれ光導波路により受光素子３０ａ３，３０ａ４に接続されている。受光素子３０ａ３のアノードは、電極パッドＥａ３に電気的に接続され、受光素子３０ａ３のカソードは、電極パッドＥａ６に電気的に接続されている。受光素子３０ａ４のアノードは、電極パッドＥａ４に電気的に接続され、受光素子３０ａ４のカソードは、電極パッドＥａ６に電気的に接続されている。電極パッドＥａ１から電極パッドＥａ６は、受光装置１００の外部に設けられるトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）（図示せず）に、ワイヤボンディングを用いて電気的に接続される。ＴＩＡが各受光素子からの電気信号を検出することよって、受光素子３０ａ１から受光素子３０ａ４のそれぞれに入る光の強度が検出される。受光素子３０ａ１から３０ａ４は、バットジョイント接合を規定する領域ＢＪ３０に位置する。受光素子３０ａ１から３０ａ４は、例えばＰＩＮフォトダイオードである。
【0033】
第１主面１１０ｓには、電極パッドＥａ１５，Ｅａ１６，Ｅａ１７，Ｅａ１８が設けられる。これらの電極パッドは、ワイヤボンディングを用いて、ＴＩＡのグランド電極に電気的に接続される。
【0034】
スポットサイズ変換器４０ｂの出力端は、光導波路Ｗｂにより光分波器５０ｂの入力端に接続されている。光分波器５０ｂの第１出力端は、光導波路により光分波器５１ｂの入力端に接続されている。光分波器５０ｂの第２出力端は、光導波路により受光素子６０ｂに接続されている。受光素子６０ｂのアノードは、例えばアノード電極を介して電極パッドＥｂ７に電気的に接続され、受光素子６０ｂのカソードは、例えばカソード電極を介して電極パッドＥｂ１０に電気的に接続されている。受光素子６０ｂは、第２信号光ＳｉｇＹの大きさをモニタする。受光素子６０ｂは、例えばＰＩＮフォトダイオードである。受光素子６０ｂは、バットジョイント接合を規定する領域ＢＪ６０ｂに位置する。
【0035】
光分波器５１ｂの第１出力端及び第２出力端は、光導波路により可変光減衰器１０ｂの入力端に接続されている。可変光減衰器１０ｂは、例えばマッハツェンダ型の光減衰器である。可変光減衰器１０ｂは、第１及び第２のアーム光導波路をそれぞれ加熱するためのヒータ１２ｂ，１３ｂを備える。ヒータ１２ｂ，１３ｂはそれぞれ第１及び第２のアーム光導波路に沿って延在する。ヒータ１２ｂの一端は、配線Ｌｂ１２により電極パッドＥ１２ｂに電気的に接続され、ヒータ１２ｂの他端は、配線Ｌｂ１４により電極パッドＥ１４ｂに電気的に接続される。ヒータ１３ｂの一端は、配線Ｌｂ１３により電極パッドＥ１３ｂに電気的に接続され、ヒータ１３ｂの他端は、配線Ｌｂ１４により電極パッドＥ１４ｂに電気的に接続される。可変光減衰器１０ｂの出力端は、光導波路により光分波器５２ｂの入力端に接続されている。光分波器５２ｂの第１出力端は、光導波路により光９０°ハイブリッド素子２０ｂの第１入力端に接続されている。光分波器５２ｂの第２出力端は、光導波路により受光素子６１ｂに接続されている。受光素子６１ｂのアノードは、例えばアノード電極を介して電極パッドＥｂ１１に電気的に接続され、受光素子６１ｂのカソードは、例えばカソード電極を介して電極パッドＥｂ８に電気的に接続されている。電極パッドＥｂ８と電極パッドＥｂ１１とは、受光装置１００の外部に設けられる信号処理装置（図示せず）に、ワイヤボンディングを用いて電気的に接続される。信号処理装置が電気信号の大きさを検出することによって、可変光減衰器１０ｂから出力された第２信号光ＳｉｇＹの大きさが間接的にモニタされる。受光素子６１ｂは、例えばＰＩＮフォトダイオードである。受光素子６１ｂは、バットジョイント接合を規定する領域ＢＪ６１ｂに位置する。
【0036】
光９０°ハイブリッド素子２０ｂは、例えば２入力４出力のＭＭＩカプラ２１ｂと、２入力２出力のＭＭＩカプラ２２ｂとを含む。ＭＭＩカプラ２１ｂの第１入力端が光９０°ハイブリッド素子２０ｂの第１入力端となる。ＭＭＩカプラ２１ｂの第２入力端が光９０°ハイブリッド素子２０ｂの第２入力端となる。ＭＭＩカプラ２１ｂの４つの出力端のうち２つは、光導波路を介して、ＭＭＩカプラ２２ｂの２つの入力端とそれぞれ結合されている。これらの光導波路の光路長は互いに異なっており、位相シフト部２３ｂにおいて、一方の光導波路が湾曲して他方の光導波路から離れることにより、一方の光導波路が他方の光導波路よりも僅かに長くなっている。これにより、一方の光導波路を伝搬する信号成分が、他方の光導波路を伝搬する信号成分に対して４５°の位相に相当する遅延を有することとなる。ＭＭＩカプラ２１ｂの他の２つの出力端は、それぞれ光導波路により受光素子３０ｂ１，３０ｂ２に接続されている。受光素子３０ｂ１のアノードは、電極パッドＥｂ１に電気的に接続され、受光素子３０ｂ１のカソードは、電極パッドＥｂ５に電気的に接続されている。受光素子３０ｂ２のアノードは、電極パッドＥｂ２に電気的に接続され、受光素子３０ｂ２のカソードは、電極パッドＥｂ５に電気的に接続されている。ＭＭＩカプラ２２ｂの２つの出力端は、それぞれ光導波路により受光素子３０ｂ３，３０ｂ４に接続されている。受光素子３０ｂ３のアノードは、電極パッドＥｂ３に電気的に接続され、受光素子３０ｂ３のカソードは、電極パッドＥｂ６に電気的に接続されている。受光素子３０ｂ４のアノードは、電極パッドＥｂ４に電気的に接続され、受光素子３０ｂ４のカソードは、電極パッドＥｂ６に電気的に接続されている。電極パッドＥｂ１から電極パッドＥｂ６は、受光装置１００の外部に設けられるトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）（図示せず）に、ワイヤボンディングを用いて電気的に接続される。ＴＩＡが各受光素子からの電気信号を検出することよって、受光素子３０ｂ１から受光素子３０ｂ４のそれぞれに入る光の強度が検出される。受光素子３０ｂ１から３０ｂ４は、バットジョイント接合を規定する領域ＢＪ３０に位置する。受光素子３０ｂ１から３０ｂ４は、例えばＰＩＮフォトダイオードである。
【0037】
第１主面１１０ｓには、電極パッドＥｂ１５，Ｅｂ１６，Ｅｂ１７，Ｅｂ１８が設けられる。これらの電極パッドは、ワイヤボンディングを用いて、ＴＩＡのグランド電極に電気的に接続される。
【0038】
スポットサイズ変換器４０ｃの出力端は、光導波路Ｗｃにより光分波器５２ｃの入力端に接続されている。光分波器５２ｃの第１出力端は、光導波路により光９０°ハイブリッド素子２０ａの第２入力端に接続されている。光分波器５２ｃの第２出力端は、光導波路により光９０°ハイブリッド素子２０ｂの第２入力端に接続されている。
【0039】
受光デバイス１００ａによれば、スポットサイズ変換器４０ａに入力された第１信号光ＳｉｇＸは、スポットサイズ変換器４０ｃに入力された局部発振光ＬＯと共に光９０°ハイブリッド素子２０ａに入力される。光９０°ハイブリッド素子２０ａにおいて第１信号光ＳｉｇＸと局部発振光ＬＯとが互いに干渉することによって、第１信号光ＳｉｇＸは、４つの成分の光に分離される。４つの成分の光は、受光素子３０ａ１から３０ａ４によってそれぞれ検出される。受光素子３０ａ１，３０ａ２によって検出される光は、互いに１８０°異なる位相を有する同相（In-Phase）成分Ｉである。例えば、受光素子３０ａ１によって検出される光の位相は１８０°であり、受光素子３０ａ２によって検出される光の位相は０°である。受光素子３０ａ３，３０ａ４によって検出される光は、同相成分Ｉの位相とは９０°異なり、互いに１８０°異なる位相を有する直角位相（Quadrature）成分Ｑである。例えば、受光素子３０ａ３によって検出される光の位相は２７０°であり、受光素子３０ａ４によって検出される光の位相は９０°である。
【0040】
スポットサイズ変換器４０ｂに入力された第２信号光ＳｉｇＹは、スポットサイズ変換器４０ｃに入力された局部発振光ＬＯと共に光９０°ハイブリッド素子２０ｂに入力される。光９０°ハイブリッド素子２０ｂにおいて第２信号光ＳｉｇＹと局部発振光ＬＯとが互いに干渉することによって、第２信号光ＳｉｇＹは、第１信号光ＳｉｇＸと同様に４つの成分の光に分離される。４つの成分の光は、受光素子３０ｂ１から３０ｂ４によってそれぞれ検出される。
【0041】
次に、図３を参照しながら受光デバイス１００ａの第２主面１１０ｔ上に設けられた金属パターン層１１４，１１６，１１８について説明する。
【0042】
金属パターン層１１４は、第２主面１１０ｔの縁（Ｙ軸方向に延在する縁）に沿って延在する。金属パターン層１１６は、Ｘ軸方向に沿って延在する一対の第３部分１１６ａ，１１６ｂと、一対の第３部分１１６ａ，１１６ｂとは離間して配置された第４部分１１６ｃとを有する。一対の第３部分１１６ａ，１１６ｂは、Ｙ軸方向において互いに離間して配置される。第４部分１１６ｃは、金属パターン層１１４と一対の第３部分１１６ａ，１１６ｂとの間において、Ｙ軸方向に延在する。金属パターン層１１８は、第２主面１１０ｔの縁（Ｙ軸方向に延在し、金属パターン層１１４が設けられた縁とは反対側の縁）に沿って延在する。金属パターン層１１６の配置は、光分波器５２ｃを通りＸ軸方向に延在する線（図示せず）に対し、線対称であるのが好ましい。２つの可変光減衰器１０ａ，１０ｂも当該線に対して線対称であるので、金属パターン層１１６に起因する応力が、２つの可変光減衰器１０ａ，１０ｂに影響を与えるとしても、その影響は均等になる。よって、２つの可変光減衰器の特性の不均一が、回避される。第４部分１１６ｃがＹ軸方向に延在することにより、金属パターン層１１６が全体として線対称性を有することができる。
【0043】
次に、図１、図２、図４及び図５を参照しながらキャリア１００ｂについて説明する。図１及び図２に示されるように、キャリア１００ｂは、第２主面１１０ｔに対向配置された第３主面１０２ｓを有する支持基板１０２と、第３主面１０２ｓ上に設けられた半田パターン層１０４，１０６，１０８とを備える。支持基板１０２は、第３主面１０２ｓと反対側の第４主面１０２ｔを有する。第３主面１０２ｓ及び第４主面１０２ｔのそれぞれは例えば矩形形状を有する。半田パターン層１０４は金属パターン層１１４に接合される。半田パターン層１０６は金属パターン層１１６に接合される。半田パターン層１０８は金属パターン層１１８に接合される。支持基板１０２は例えばＡｌＮ基板等の基板である。半田パターン層１０４，１０６，１０８は例えばＡｕＳｎ等の半田を含む。
【0044】
半田パターン層１０４は、Ｙ軸方向に延在する。半田パターン層１０４は、第３主面１０２ｓの縁（Ｙ軸方向に延在する縁）に沿って延在する。
【0045】
半田パターン層１０６は、Ｘ軸方向において半田パターン層１０４から離間して配置される。半田パターン層１０６は、Ｘ軸方向に沿って延在する一対の第１部分１０６ａ，１０６ｂと、一対の第１部分１０６ａ，１０６ｂ同士を連結する第２部分１０６ｃとを有する。第２部分１０６ｃは、Ｘ軸方向において半田パターン層１０４から離間して配置され、Ｙ軸方向に延在する。一対の第１部分１０６ａ，１０６ｂは、半田パターン層１０４に近い端部を有し、当該端部において第２部分１０６ｃに一体的に接続されている。したがって、半田パターン層１０６は例えばＵ字形状を有する。
【0046】
半田パターン層１０８は、Ｘ軸方向において半田パターン層１０６から離間して配置される。半田パターン層１０８は、第３主面１０２ｓの縁（Ｙ軸方向に延在し、半田パターン層１０４が設けられた縁とは反対側の縁）に設けられる。半田パターン層１０８は、Ｙ軸方向において第３主面１０２ｓの縁の中心に位置する。
【0047】
次に、図４を参照しながらＺ軸方向（第１主面１１０ｓの法線方向）から見た受光装置１００について説明する。図４に示されるように、半田パターン層１０４，１０６，１０８及び金属パターン層１１４，１１６，１１８は、Ｚ軸方向から見て、中央領域Ｒ１を取り囲む周囲領域Ｒ２に位置する。中央領域Ｒ１は、第１主面１１０ｓの中心を含む領域である。周囲領域Ｒ２は、第１主面１１０ｓの縁を含む領域である。中央領域Ｒ１には、半田パターン層１０４，１０６，１０８及び金属パターン層１１４，１１６，１１８が位置していない。中央領域Ｒ１には、光分波器５０ａ，５０ｂ，５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ、可変光減衰器１０ａ，１０ｂ、光９０°ハイブリッド素子２０ａ，２０ｂ及び受光素子６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６１ｂが位置する。周囲領域Ｒ２には、電極パッドＥａ１からＥａ８，Ｅａ１０からＥ１８ａ，Ｅｂ１からＥｂ８，Ｅｂ１０からＥ１８ｂ及び受光素子３０ａ１から３０ａ４，３０ｂ１から３０ｂ４が位置する。
【0048】
図４に示されるように、Ｚ軸方向から第１主面１１０ｓと第２主面１１０ｔとを見たとき、金属パターン層１１４，１１６，１１８の縁の内側には、可変光減衰器１０ａ，１０ｂ、および光９０°ハイブリッド素子２０ａ，２０ｂは、配置されない。より具体的には、金属パターン層１１４，１１６，１１８と、可変光減衰器１０ａ，１０ｂのための光分波器５０ａ，５１ａ，５２ａ，５０ｂ，５１ｂ，５２ｂとは、Ｚ軸方向から見たとき重ならず、離れている。金属パターン層１１４，１１６，１１８と、光９０°ハイブリッド素子２０ａ，２０ｂのための光分波器５２ｃとは、Ｚ軸方向から見たとき重ならず、離れている。金属パターン層１１４，１１６，１１８と、光９０°ハイブリッド素子２０ａ，２０ｂのＭＭＩカプラ２１ａ，２２ａ，２１ｂ，２２ｂとは、Ｚ軸方向から見たとき重ならず，離れている。光分波器及びＭＭＩカプラの光学特性は、応力にとりわけ敏感である。このような金属パターン層の配置は、金属パターン層に起因する応力による可変光減衰器又は光９０°ハイブリッドの光学特性の劣化を避けるために有効である。
【0049】
電極パッドＥａ１０，Ｅａ７，Ｅａ１４，Ｅａ１２，Ｅａ１３，Ｅａ１１，Ｅａ８は、Ｘ軸方向に沿って互いに隣接して順に配列される。Ｚ軸方向から見て、電極パッドＥａ１０，Ｅａ７，Ｅａ１４，Ｅａ１２，Ｅａ１３，Ｅａ１１，Ｅａ８の全体は、金属パターン層１１６の一方の第３部分１１６ａと重なっている。Ｚ軸方向から見て、金属パターン層１１６の第３部分１１６ａの全体は、半田パターン層１０６の一方の第１部分１０６ａと重なっている。
【0050】
電極パッドＥｂ１０，Ｅｂ７，Ｅｂ１４，Ｅｂ１２，Ｅｂ１３，Ｅｂ１１，Ｅｂ８は、Ｘ軸方向に沿って互いに隣接して順に配列される。Ｚ軸方向から見て、電極パッドＥｂ１０，Ｅｂ７，Ｅｂ１４，Ｅｂ１２，Ｅｂ１３，Ｅｂ１１，Ｅｂ８の全体は、金属パターン層１１６の他方の第３部分１１６ｂと重なっている。Ｚ軸方向から見て、金属パターン層１１６の第３部分１１６ｂの全体は、半田パターン層１０６の他方の第１部分１０６ｂと重なっている。
【0051】
Ｚ軸方向から見て、金属パターン層１１６の第４部分１１６ｃの全体は、半田パターン層１０６の第２部分１０６ｃと重なっている。金属パターン層１１６の第４部分１１６ｃ及び半田パターン層１０６の第２部分１０６ｃは、Ｚ軸方向から見て、複数の受光素子３０ａ１から３０ａ４，３０ｂ１から３０ｂ４と光９０°ハイブリッド素子２０ａ，２０ｂとの間において、Ｙ軸方向に延在している。
【0052】
Ｚ軸方向から見て、半田パターン層１０８の全体は金属パターン層１１８と重なっている。半田パターン層１０８及び金属パターン層１１８は、Ｚ軸方向から見て、入力ポートＰ２に隣接する部分である。金属パターン層１１８は、Ｚ軸方向から見て、入力ポートＰ１，Ｐ３に隣接してもよい。
【0053】
電極パッドＥａ１５，Ｅａ１，Ｅａ５，Ｅａ２，Ｅａ１６，Ｅａ１７，Ｅａ３，Ｅａ６，Ｅａ４，Ｅａ１８，Ｅｂ１５，Ｅｂ１，Ｅｂ５，Ｅｂ２，Ｅｂ１６，Ｅｂ１７，Ｅｂ３，Ｅｂ６，Ｅｂ４，Ｅｂ１８は、Ｘ軸方向に沿って互いに隣接して順に配列される。Ｚ軸方向から見て、電極パッドＥａ１からＥａ６，Ｅａ１５からＥａ１８，Ｅｂ１からＥｂ６，Ｅｂ１５からＥｂ１８の全体は、金属パターン層１１４と重なっている。Ｚ軸方向から見て、金属パターン層１１４の全体は、半田パターン層１０４と重なっている。
【0054】
図７は、図３のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った断面図である。図７に示されるように、可変光減衰器１０ａは、基板２上に設けられた一対のメサＭ１，Ｍ２を備える。各メサＭ１，Ｍ２は光導波路に沿って延在する。メサＭ１はヒータ１２ａによって加熱され、メサＭ２はヒータ１３ａによって加熱される。本実施形態において、ヒータ１３ａに供給される電力は、ヒータ１２ａに供給される電力よりも大きい。ヒータ１２ａ，１３ａに供給される電力を制御することによって、可変光減衰器１０ａを動作させることができる。
【0055】
各メサＭ１，Ｍ２は、クラッド層５、コア層６及びクラッド層７を含む。クラッド層５は基板２上に設けられる。コア層６はクラッド層５上に設けられる。クラッド層７はコア層６上に設けられる。
【0056】
基板２は、例えば半絶縁性ＩｎＰ基板等の半絶縁性ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体基板である。クラッド層５は、例えばｎ－ＩｎＰ等のｎ型ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層である。コア層６は、例えばｉ－ＧａＩｎＡｓＰ等のＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層である。クラッド層７は、例えばｉ－ＩｎＰ等のｉ型ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層である。
【0057】
ヒータ１２ａは、メサＭ１の頂面上に順に設けられた複数の金属層１２ａ１，１２ａ２，１２ａ３を含む。金属層１２ａ１は例えばＴｉ層である。金属層１２ａ２は例えばＴｉＷ層である。金属層１２ａ３は例えばＡｕメッキ層である。ヒータ１３ａは、メサＭ２の頂面上に順に設けられた複数の金属層１３ａ１，１３ａ２，１３ａ３を含む。金属層１３ａ１は例えばＴｉ層である。金属層１３ａ２は例えばＴｉＷ層である。金属層１３ａ３は例えばＡｕメッキ層である。
【0058】
可変光減衰器１０ａは、メサＭ１，Ｍ２を覆う絶縁膜９を有する。絶縁膜９は、メサＭ１，Ｍ２を覆う第１絶縁膜９ａと、第１絶縁膜９ａ上に設けられた第２絶縁膜９ｂとを含む。第１絶縁膜９ａは例えばＳｉＮ膜である。第２絶縁膜９ｂは例えばＳｉＯＮ膜である。第２絶縁膜９ｂは、メサＭ１の頂面上に設けられた開口９ｂ１と、メサＭ２の頂面上に設けられた開口９ｂ２とを有する。本実施形態では、開口９ｂ１が金属層１２ａ１上に設けられ、開口９ｂ１内には金属層１２ａ２が埋め込まれる。同様に、開口９ｂ２が金属層１３ａ１上に設けられ、開口９ｂ２内には金属層１３ａ２が埋め込まれる。
【0059】
可変光減衰器１０ｂも可変光減衰器１０ａと同様の構成を備える。光分波器５０ａ，５０ｂ，５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ及び光９０°ハイブリッド素子２０ａ，２０ｂは、メサＭ１，Ｍ２と同様に、クラッド層５、コア層６及びクラッド層７を含むメサを有する。
【0060】
図８は、図３のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。図８に示されるように、受光素子６１ｂは、基板２上に設けられたメサＭ３を備える。メサＭ３は、クラッド層５、光吸収層６ａ、クラッド層７ａ及びｐ型コンタクト層７ｂを含む。クラッド層５は基板２上に設けられる。光吸収層６ａはクラッド層５上に設けられる。クラッド層７ａは光吸収層６ａ上に設けられる。ｐ型コンタクト層７ｂはクラッド層７ａ上に設けられる。メサＭ３の側面はＦｅ－ＩｎＰ等のＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層８によって覆われている。ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層８は暗電流を低減できる。
【0061】
受光素子６１ｂにおいて、クラッド層５はｎ型コンタクト層としても機能する。光吸収層６ａは、例えばｉ－ＧａＩｎＡｓ等のＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層である。クラッド層７ａは、例えばｐ－ＩｎＰ等のｐ型ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層である。ｐ型コンタクト層７ｂは、例えばｐ－ＧａＩｎＡｓ等のｐ型ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層である。
【0062】
受光素子６１ｂは、ｐ型コンタクト層７ｂに接続された第１電極１４ｐと、クラッド層５に接続された第２電極１４ｎとを備える。第１電極１４ｐは、メサＭ３の頂面上に順に設けられた複数の金属層１４ｐ１，１４ｐ２，１４ｐ３を含む。金属層１４ｐ１は例えばオーミック層である。金属層１４ｐ２は例えばＴｉＷ層である。金属層１４ｐ３は例えばＡｕメッキ層である。第２電極１４ｎは、メサＭ３の隣においてクラッド層５上に順に設けられた複数の金属層１４ｎ１，１４ｎ２，１４ｎ３を含む。金属層１４ｎ１は例えばオーミック層である。金属層１４ｎ２は例えばＴｉＷ層である。金属層１４ｎ３は例えばＡｕメッキ層である。
【0063】
メサＭ３は絶縁膜９によって覆われている。絶縁膜９は、メサＭ３を覆う第１絶縁膜９ａと、第１絶縁膜９ａ上に設けられた第２絶縁膜９ｂとを含む。絶縁膜９は、メサＭ３の頂面上に設けられた開口９ｈ１と、メサＭ３の隣においてクラッド層５上に設けられた開口９ｈ２とを有する。本実施形態では、開口９ｈ１が金属層１４ｐ１上に設けられ、開口９ｈ１内には金属層１４ｐ２が埋め込まれる。開口９ｈ２内には金属層１４ｎ１，１４ｎ２が埋め込まれる。
【0064】
他の受光素子３０ａ１から３０ａ４，３０ｂ１から３０ｂ４，６０ａ，６０ｂ，６１ａも受光素子６１ｂと同様の構成を備える。
【0065】
本実施形態の受光装置１００では、半田パターン層１０４，１０６，１０８を溶融させ、その後固化させることによって、半田パターン層１０４，１０６，１０８と金属パターン層１１４，１１６，１１８とがそれぞれ互いに接合される。その際に、半田パターン層１０４，１０６，１０８及び金属パターン層１１４，１１６，１１８が周囲領域Ｒ２に位置しているので、溶融した半田が金属パターン層１１４，１１６，１１８の表面を伝って周囲領域Ｒ２から中央領域Ｒ１に移動することが抑制される（図４参照）。よって、半田パターン層１０４，１０６，１０８と金属パターン層１１４，１１６，１１８との接合面積を小さくできる。溶融した半田が固化するとき、半田パターン層と金属パターン層の接合面において応力が発生する。この応力は半導体基板１１０を介して第１主面１１０ｓに設けられた可変光減衰器又は光９０°ハイブリッドの光学特性に影響を与える。両者の接合面積が小さいことにより、受光デバイス１００ａが受ける応力は低減される。その結果、応力に起因する受光デバイス１００ａの光学特性の劣化が低減される。
【0066】
また、第２主面１１０ｔに配置される金属パターン層１１４，１１６，１１８と、第１主面１１０ｓに配置される光分波器５０ａ，５１ａ，５２ａ，５０ｂ，５１ｂ，５２ｂ，５２ｃとは、Ｚ軸方向から見て、重ならない。光分波器と金属層パターンとがＺ軸方向から見たときに離れていることにより、半田パターン層と金属パターン層の接合面に発生した応力による光分波器の光学特性の変化が、抑制される。
【0067】
また、Ｚ軸方向から見て、電極パッドＥａ１０，Ｅａ７，Ｅａ１４，Ｅａ１２，Ｅａ１３，Ｅａ１１，Ｅａ８が金属パターン層１１６の第３部分１１６ａ及び半田パターン層１０６の第１部分１０６ａと重なっている。さらに、Ｚ軸方向から見て、電極パッドＥｂ１０，Ｅｂ７，Ｅｂ１４，Ｅｂ１２，Ｅｂ１３，Ｅｂ１１，Ｅｂ８が金属パターン層１１６の第３部分１１６ｂ及び半田パターン層１０６の第１部分１０６ｂと重なっている。さらに、Ｚ軸方向から見て、電極パッドＥａ１からＥａ６，Ｅａ１５からＥａ１８，Ｅｂ１からＥｂ６，Ｅｂ１５からＥｂ１８が金属パターン層１１４と重なっている。したがって、各電極パッドにワイヤボンディングを行う際に、キャリア１００ｂによって受光デバイス１００ａを支持することができる。結果として、電極パッドにワイヤボンディングを行う際の局所的な衝撃による受光デバイス１００ａの破損の懸念が、低減される。
【0068】
半田パターン層１０８と金属パターン層１１８とが互いに接合される場合、入力ポートＰ２に隣接する部分において熱膨張による受光デバイス１００ａの反りが抑制される。よって、例えばＸ軸方向に沿った入力ポートＰ２の光軸のずれ（受光デバイス１００ａの反りに起因するレンズ１００ｃ２の光軸に対するＺ軸方向のずれ）を抑制できる。
【0069】
金属パターン層１１６の第４部分１１６ｃが一対の第３部分１１６ａ，１１６ｂとは離間して配置される場合、一対の第３部分１１６ａ，１１６ｂと第４部分１１６ｃとの間の離間領域では、金属パターン層１１６が半田パターン層１０６に接合されない。そのため、金属パターン層１１６と半田パターン層１０６との接合面積を更に小さくできる。よって、受光デバイス１００ａが受ける応力を低減できる。
【0070】
受光装置１００は、以下のようにして製造される。まず、受光デバイス１００ａ及びキャリア１００ｂを準備する。次に、キャリア１００ｂを加熱することによって、半田パターン層１０４，１０６，１０８を溶融させる。半田パターン層１０４，１０６，１０８が溶融した状態で、受光デバイス１００ａの金属パターン層１１４，１１６，１１８を半田パターン層１０４，１０６，１０８にそれぞれ接合する。
【0071】
【0072】
まず、例えば有機金属気相成長法（ＯＭＶＰＥ：Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）等を用いて、基板２上に、クラッド層５、光吸収層６ａ、クラッド層７ａ及びｐ型コンタクト層７ｂを順に成長する（図９の（ａ）参照）。
【0073】
次に、例えば化学気相成長法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等を用いて、ＳｉＮ膜等の絶縁膜（例えば厚さ２００ｎｍ）をｐ型コンタクト層７ｂ上に堆積した後、フォトリソグラフィー及びエッチング（例えばバッファードフッ酸を用いたウェットエッチング）によりバットジョイント用のマスクを形成する。バットジョイント用のマスクは、領域ＢＪ６０ａ，ＢＪ６１ａ，ＢＪ６０ｂ，ＢＪ６１ｂ，ＢＪ３０に形成される（図６参照）。続いて、例えばＨＣｌ系又はＨＢｒ系のエッチャントを用いたウェットエッチングにより、光吸収層６ａ、クラッド層７ａ及びｐ型コンタクト層７ｂをエッチングする。光吸収層６ａをエッチングする際に、クラッド層５がエッチングストップ層として機能する。
【0074】
次に、バットジョイント用のマスクを用いて、例えば有機金属気相成長法等によりコア層６及びクラッド層７をクラッド層５上に選択成長する（図９の（ｂ）参照）。これにより、領域ＢＪ６０ａ，ＢＪ６１ａ，ＢＪ６０ｂ，ＢＪ６１ｂ，ＢＪ３０の縁にバットジョイント接合が形成される。その後、バットジョイント用のマスクを除去する。
【0075】
次に、例えばＳｉＮ膜又はＳｉＯ２膜等の絶縁膜（例えば厚さ３００ｎｍ）をクラッド層７及びｐ型コンタクト層７ｂ上に堆積した後、フォトリソグラフィーにより、メサＭ１，Ｍ２，Ｍ３等のメサを形成するためのレジストパターンを形成する。レジストパターンを用いて、例えばＣＦ４を用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）により絶縁膜をエッチングすることによって、第１絶縁マスクＭＳ１を形成する（図９の（ａ）及び（ｂ）参照）。第１絶縁マスクＭＳ１を用いて、例えばＣｌ２系ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、クラッド層５、光吸収層６ａ、クラッド層７ａ、ｐ型コンタクト層７ｂ、コア層６及びクラッド層７をエッチングする。その結果、メサＭ１，Ｍ２，Ｍ３等のメサが形成される。このようにして、可変光減衰器１０ａ，１０ｂ、光９０°ハイブリッド素子２０ａ，２０ｂ、光分波器５０ａ，５０ｂ，５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ、光導波路及び受光素子３０ａ１から３０ａ４，３０ｂ１から３０ｂ４，６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６１ｂに含まれるメサが形成される。フォトリソグラフィー及びウェットエッチング（例えばバッファードフッ酸等のエッチャントを用いたエッチング）により、第１絶縁マスクＭＳ１のうちテラス上に設けられた不要な部分は除去される。テラスは、メサと同じ高さを有する部分である。
【0076】
次に、例えばＳｉＮ膜等の絶縁膜（例えば厚さ１００ｎｍ）をメサ及び第１絶縁マスクＭＳ１上に堆積した後、スポットサイズ変換器４０ａ，４０ｂ，４０ｃ及び受光素子３０ａ１から３０ａ４，３０ｂ１から３０ｂ４，６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６１ｂ以外のメサ（例えばメサＭ１，Ｍ２等）を覆うレジストパターンを形成する。レジストパターンを用いて、ウェットエッチング（例えばバッファードフッ酸等のエッチャントを用いたエッチング）により絶縁膜をエッチングすることによって、スポットサイズ変換器及び受光素子以外のメサ（例えばメサＭ１，Ｍ２等）を覆う第２絶縁マスクＭＳ２を形成する（図１０の（ａ）及び（ｂ）参照）。第２絶縁マスクＭＳ２はメサＭ３上に形成されない。その後、ＨＣｌ系のエッチャントを用いたウェットエッチングにより、ドライエッチングにより形成されたダメージ層を除去する。
【0077】
次に、第１絶縁マスクＭＳ１及び第２絶縁マスクＭＳ２を用いて、例えば有機金属気相成長法等により、スポットサイズ変換器４０ａ，４０ｂ，４０ｃ及び受光素子３０ａ１から３０ａ４，３０ｂ１から３０ｂ４，６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６１ｂに含まれるメサ（例えばメサＭ３等）の側面にＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層８を形成する（図８参照）。続いて、バッファードフッ酸を用いたウェットエッチングにより、第１絶縁マスクＭＳ１及び第２絶縁マスクＭＳ２を除去する。
【0078】
次に、例えばＳｉＮ膜等の絶縁膜（例えば厚さ３００ｎｍ）をクラッド層５上に堆積した後、フォトリソグラフィーにより、隣り合う受光素子間に開口を有するレジストパターンを形成する。レジストパターンを用いて、例えばＣＦ４を用いた反応性イオンエッチングにより絶縁膜をエッチングすることによって、隣り合う受光素子間に開口を有する第３絶縁マスクＭＳ３を形成する（図１１の（ａ）及び（ｂ）参照）。第３絶縁マスクＭＳ３を用いて、例えばＣｌ２系ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、クラッド層５を除去する。これにより、隣り合う受光素子間のクラッド層５が除去されるので、隣り合う受光素子同士が分離される。同時に、メサＭ１，Ｍ２間においてもクラッド層５が除去される（図７参照）。続いて、第３絶縁マスクＭＳ３を除去する。
【0079】
次に、可変光減衰器１０ａ，１０ｂにおいて、例えばＳｉＮ膜等の第１絶縁膜９ａをメサＭ１，Ｍ２及び基板２上に形成した後、メサＭ１，Ｍ２の頂面上に開口を有するレジストパターンを用いて、リフトオフ法により、メサＭ１上に金属層１２ａ１を形成し、メサＭ２上に金属層１３ａ１を形成する（図７参照）。
【0080】
次に、受光素子３０ａ１から３０ａ４，３０ｂ１から３０ｂ４，６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６１ｂにおいて、第１絶縁膜９ａを開口した後、リフトオフ法を用いて、メサＭ３上に金属層１４ｐ１を形成し、メサＭ３の隣に金属層１４ｎ１を形成する（図８参照）。
【0081】
次に、例えばＳｉＮ膜又はＳｉＯＮ膜等の第２絶縁膜９ｂを堆積した後、フォトリソグラフィーにより、金属層１２ａ１，１３ａ１，１４ｐ１，１４ｎ１上に開口を有するレジストパターンを形成する。レジストパターンを用いて、第２絶縁膜９ｂをエッチングすることにより、開口９ｂ１，９ｂ２，９ｈ１，９ｈ２を形成する（図７及び図８参照）。
【0082】
次に、フォトリソグラフィーにより、開口９ｂ１，９ｂ２，９ｈ１，９ｈ２よりも大きい開口を有する第１レジストパターンを形成した後、スパッタリングにより金属層１２ａ２，１３ａ２，１４ｐ２，１４ｎ２を堆積する（図７及び図８参照）。その後、同様の開口を有する第２レジストパターンを形成した後、メッキにより金属層１２ａ３，１３ａ３，１４ｐ３，１４ｎ３を堆積する。第２レジストパターンを除去した後、例えばＳＦ６を用いた反応性イオンエッチングにより、不要な金属層１２ａ２，１３ａ２，１４ｐ２，１４ｎ２を除去する。その後、例えば酸素アッシング等により第１レジストパターンを除去する。
【0083】
次に、半導体基板１１０の第２主面１１０ｔの研磨を行うことによって、半導体基板１１０を薄くする。その後、例えばメッキにより、半導体基板１１０上に金属膜を形成する。金属膜は、例えばＰｔ／Ａｕ下地層とＡｕメッキ層とを含む。その後、フォトリソグラフィーにより、金属膜をエッチングすることによって、金属パターン層１１４，１１６，１１８を形成する（図３及び図５参照）。Ｐｔ／Ａｕ下地層はドライエッチングされ、Ａｕメッキ層はウェットエッチングされる。
【0084】
以上、本開示の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本開示は上記実施形態に限定されない。
【符号の説明】
【0085】
１…受光デバイス
２…基板
５，７，７ａ…クラッド層
６…コア層
６ａ…光吸収層
７ｂ…ｐ型コンタクト層
８…ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層
９…絶縁膜
９ａ…第１絶縁膜
９ｂ…第２絶縁膜
９ｂ１，９ｂ２，９ｈ１，９ｈ２…開口
１０ａ，１０ｂ…可変光減衰器
１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ…ヒータ
１２ａ１，１２ａ２，１２ａ３，１３ａ１，１３ａ２，１３ａ３…金属層
１４ｎ…第２電極
１４ｎ１，１４ｎ２，１４ｎ３，１４ｐ１，１４ｐ２，１４ｐ３…金属層
１４ｐ…第１電極
２０ａ，２０ｂ…ハイブリッド素子
２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ…ＭＭＩカプラ
２３ａ，２３ｂ…位相シフト部
３０ａ１，３０ａ２，３０ａ３，３０ａ４，３０ｂ１，３０ｂ２，３０ｂ３，３０ｂ４…受光素子
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…スポットサイズ変換器
５０ａ，５０ｂ，５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，…光分波器
６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６１ｂ…受光素子
１００…受光装置
１００ａ…受光デバイス
１００ｂ…キャリア
１００ｃ…レンズアレイ
１００ｃ１…レンズ
１００ｃ２…レンズ
１００ｃ３…レンズ
１０２…支持基板
１０２ｓ…第３主面
１０４，１０６，１０８パターン層
１０６ａ，１０６ｂ…第１部分
１０６ｃ…第２部分
１１０…半導体基板
１１０ｓ…第１主面
１１０ｔ…第２主面
１１４，１１６，１１８パターン層
１１６ａ，１１６ｂ…第３部分
１１６ｃ…第４部分
１２０ｔ…第４主面
ＢＪ３０，ＢＪ６０ａ，Ｊ６０ｂ，ＢＪ６１ａ，ＢＪ６１ｂ…領域
Ｅａ１，Ｅａ２，Ｅａ３，Ｅａ４，Ｅａ５，Ｅａ６，Ｅａ７，Ｅａ８，Ｅａ１０，Ｅａ１１，Ｅ１２ａ，Ｅ１３ａ，Ｅ１４ａ，Ｅａ１５，Ｅ１６ａ，Ｅ１７ａ，Ｅ１８ａ，Ｅｂ１，Ｅｂ２，Ｅｂ３，Ｅｂ４，Ｅｂ５，Ｅｂ６，Ｅｂ７，Ｅｂ８，Ｅｂ１０，Ｅｂ１１，Ｅ１２ｂ，Ｅ１３ｂ，Ｅ１４ｂ，Ｅｂ１５，Ｅ１６ｂ，Ｅ１７ｂ，Ｅ１８ｂ…電極パッド
Ｌａ１２，Ｌａ１３，Ｌａ１４，Ｌｂ１２，Ｌｂ１３，Ｌｂ１４…配線
ＬＯ…局部発振光
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３…メサ
ＭＳ１…第１絶縁マスク
ＭＳ２…第２絶縁マスク
ＭＳ３…第３絶縁マスク
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…入力ポート
Ｒ１…中央領域
Ｒ２…周囲領域
Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ…光導波路
２…基板
５，７，７ａ…クラッド層
６…コア層
６ａ…光吸収層
７ｂ…ｐ型コンタクト層
８…ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層
９…絶縁膜
９ａ…第１絶縁膜
９ｂ…第２絶縁膜
９ｂ１，９ｂ２，９ｈ１，９ｈ２…開口
１０ａ，１０ｂ…可変光減衰器
１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ…ヒータ
１２ａ１，１２ａ２，１２ａ３，１３ａ１，１３ａ２，１３ａ３…金属層
１４ｎ…第２電極
１４ｎ１，１４ｎ２，１４ｎ３，１４ｐ１，１４ｐ２，１４ｐ３…金属層
１４ｐ…第１電極
２０ａ，２０ｂ…ハイブリッド素子
２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ…ＭＭＩカプラ
２３ａ，２３ｂ…位相シフト部
３０ａ１，３０ａ２，３０ａ３，３０ａ４，３０ｂ１，３０ｂ２，３０ｂ３，３０ｂ４…受光素子
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…スポットサイズ変換器
５０ａ，５０ｂ，５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，…光分波器
６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６１ｂ…受光素子
１００…受光装置
１００ａ…受光デバイス
１００ｂ…キャリア
１００ｃ…レンズアレイ
１００ｃ１…レンズ
１００ｃ２…レンズ
１００ｃ３…レンズ
１０２…支持基板
１０２ｓ…第３主面
１０４，１０６，１０８パターン層
１０６ａ，１０６ｂ…第１部分
１０６ｃ…第２部分
１１０…半導体基板
１１０ｓ…第１主面
１１０ｔ…第２主面
１１４，１１６，１１８パターン層
１１６ａ，１１６ｂ…第３部分
１１６ｃ…第４部分
１２０ｔ…第４主面
ＢＪ３０，ＢＪ６０ａ，Ｊ６０ｂ，ＢＪ６１ａ，ＢＪ６１ｂ…領域
Ｅａ１，Ｅａ２，Ｅａ３，Ｅａ４，Ｅａ５，Ｅａ６，Ｅａ７，Ｅａ８，Ｅａ１０，Ｅａ１１，Ｅ１２ａ，Ｅ１３ａ，Ｅ１４ａ，Ｅａ１５，Ｅ１６ａ，Ｅ１７ａ，Ｅ１８ａ，Ｅｂ１，Ｅｂ２，Ｅｂ３，Ｅｂ４，Ｅｂ５，Ｅｂ６，Ｅｂ７，Ｅｂ８，Ｅｂ１０，Ｅｂ１１，Ｅ１２ｂ，Ｅ１３ｂ，Ｅ１４ｂ，Ｅｂ１５，Ｅ１６ｂ，Ｅ１７ｂ，Ｅ１８ｂ…電極パッド
Ｌａ１２，Ｌａ１３，Ｌａ１４，Ｌｂ１２，Ｌｂ１３，Ｌｂ１４…配線
ＬＯ…局部発振光
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３…メサ
ＭＳ１…第１絶縁マスク
ＭＳ２…第２絶縁マスク
ＭＳ３…第３絶縁マスク
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…入力ポート
Ｒ１…中央領域
Ｒ２…周囲領域
Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ…光導波路
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】