(57)【要約】【課題】無用な特性の劣化を引き起こすことなく、発光素子のスクリーニングを効率的に行うことができる基板型光デバイス、光送信機、及び基板型光デバイスのバーンイン方法を提供する。【解決手段】光送信機１は、少なくとも光導波路Ｇ０が設けられた基板ＳＢと、基板ＳＢに搭載されて、光導波路Ｇ０と光結合するＬＤ素子１１と、ＬＤ素子１１の周囲に配置されたヒータ素子１２と、を備えており、ヒータ素子１２でＬＤ素子１１を局所的に加熱しながらＬＤ素子１１を発光させて行うバーンインが可能である。【選択図】図１
2020118795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも光導波路が設けられた基板と、
前記基板に搭載されて、前記光導波路と光結合する発光素子と、
前記発光素子の周囲に配置された発熱素子と、
を備える基板型光デバイス。
【請求項２】
前記基板は、前記発光素子及び前記発熱素子が含まれる第１領域の周囲の少なくとも一部に形成された溝を有する、請求項１記載の基板型光デバイス。
【請求項３】
前記溝は、前記基板を平面視した場合に、前記第１領域の少なくとも２辺を囲んでいる、請求項２記載の基板型光デバイス。
【請求項４】
前記溝は、前記基板を平面視した場合に、前記光導波路と交差する方向に延びるように形成されている、請求項２又は請求項３記載の基板型光デバイス。
【請求項５】
前記発熱素子は、前記基板を平面視した場合に、前記発光素子と重ならない位置に配置される、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の基板型光デバイス。
【請求項６】
前記発熱素子は、前記基板を平面視した場合に、前記発光素子が搭載される第２領域の少なくとも２辺を囲んでいる、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の基板型光デバイス。
【請求項７】
前記発光素子及び前記発熱素子は、前記基板の前記光導波路が設けられた一面側に搭載及び配置されている、請求項１から請求項６の何れか一項に記載の基板型光デバイス。
【請求項８】
前記溝によって囲まれる第３領域に配置された温度検出素子を備える、請求項２から請求項４の何れか一項に記載の基板型光デバイス。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れか一項に記載の基板型光デバイスと、
前記基板に形成され、前記発光素子から射出されて前記光導波路を介した光を変調する光変調部と、
前記基板に形成され、前記光変調部で変調された光信号を光伝送媒体に結合させる光結合部と、
を備える光送信機。
【請求項１０】
請求項１から請求項８の何れか一項に記載の基板型光デバイスのバーンイン方法であって、
前記発熱素子によって前記発光素子を加熱しながら、前記発光素子を発光させる第１ステップと、
前記発光素子の発光パワーの変化に基づいて、基板型光デバイスのスクリーニングを行う第２ステップと、
を有する基板型光デバイスのバーンイン方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板型光デバイス、光送信機、及び基板型光デバイスのバーンイン方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信分野においては、シリコンフォトニクスを用いた基板型光デバイスが注目されている。シリコンフォトニクスとは、半導体として広く用いられるシリコン（Ｓｉ）に微細な光導波路構造を作り込み、様々な機能を持つデバイスを１つの小型チップに集積する技術である。このような技術を用いて、例えば、光回路（光変調器、受光素子、光導波路等）と電気回路（変調器、ドライバ、アンプ等）とを、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板等の基板上に形成した基板型光デバイスの開発が行われている。
【０００３】
現在、シリコンフォトニクスを用いた受光素子や光導波路等は実用化されているが、シリコンフォトニクスを用いた発光素子（光源)は実用化されていない。このため、上記の基板型光デバイスでは、別部品として製造された発光素子を基板上に搭載して、基板に形成された光回路と光結合させている。尚、このような発光素子としては、一般的にレーザダイオード（ＬＤ）が用いられる。
【０００４】
ここで、基板上に搭載された発光素子は、搭載時のダメージによって欠陥が生ずることがある。このため、発光素子が搭載された基板型光デバイスは、高温環境下で発光素子に通電して、欠陥が生じている発光素子が搭載されたものをスクリーニングする試験（バーンイン）が行われる。例えば、以下の特許文献１には、集積回路パッケージ内にヒータを組み込むことで、パッケージされた集積回路のバーンインを可能とする技術が開示されている。また、以下の特許文献２には、電熱線ヒータが内蔵されたリードフレームをＩＣチップ内に樹脂封止することで、恒温槽を必要とせずにＩＣチップのバーンインを可能とする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５４８４７８３号公報
【特許文献２】特開平５−９５０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した特許文献１，２に開示された技術を用いれば、上述した基板型光デバイスのバーンインを行うことも可能であると考えられる。しかしながら、特許文献１，２に開示された技術は何れも、内蔵されたヒータによって集積回路（ＩＣチップ）全体を加熱してバーンインを行うものである。このため、特許文献１，２に開示された技術を、基板型光デバイスのバーンインに適用した場合には、発光素子以外の回路や部品まで加熱されてしまい、特性の劣化が引き起こされる可能性が考えられる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、無用な特性の劣化を引き起こすことなく、発光素子のスクリーニングを効率的に行うことができる基板型光デバイス、光送信機、及び基板型光デバイスのバーンイン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】
上記課題を解決するために、本発明の一態様による基板型光デバイスは、少なくとも光導波路（Ｇ０）が設けられた基板（ＳＢ）と、前記基板に搭載されて、前記光導波路と光結合する発光素子(１１）と、前記発光素子の周囲に配置された発熱素子（１２、１２ａ、１２ｂ）と、を備える。
【０００９】
また、本発明の一態様による基板型光デバイスは、前記基板が、前記発光素子及び前記発熱素子が含まれる第１領域（Ｒ１）の周囲の少なくとも一部に形成された溝（１３、１３ａ、１３ｂ）を有する。
【００１０】
また、本発明の一態様による基板型光デバイスは、前記溝が、前記基板を平面視した場合に、前記第１領域の少なくとも２辺を囲んでいる。
【００１１】
また、本発明の一態様による基板型光デバイスは、前記溝が、前記基板を平面視した場合に、前記光導波路と交差する方向に延びるように形成されている。
【００１２】
また、本発明の一態様による基板型光デバイスは、前記発熱素子が、前記基板を平面視した場合に、前記発光素子と重ならない位置に配置される。
【００１３】
また、本発明の一態様による基板型光デバイスは、前記発熱素子が、前記基板を平面視した場合に、前記発光素子が搭載される第２領域（Ｒ２）の少なくとも２辺を囲んでいる。
【００１４】
また、本発明の一態様による基板型光デバイスは、前記発光素子及び前記発熱素子が、前記基板の前記光導波路が設けられた一面側に搭載及び配置されている。
【００１５】
また、本発明の一態様による基板型光デバイスは、前記溝によって囲まれる第３領域（Ｒ）に配置された温度検出素子（１４）を備える。
【００１６】
本発明の一態様による光送信機（１、２）は、上記の何れかに記載の基板型光デバイスと、前記基板に形成され、前記発光素子から射出されて前記光導波路を介した光を変調する光変調部（２０）と、前記基板に形成され、前記光変調部で変調された光信号を光伝送媒体（ＦＢ）に結合させる光結合部（３０）と、を備える。
【００１７】
本発明の一態様による基板型光デバイスのバーンイン方法は、上記の何れかに記載の基板型光デバイスのバーンイン方法であって、前記発熱素子によって前記発光素子を加熱しながら、前記発光素子を発光させる第１ステップ（Ｓ１３）と、前記発光素子の発光パワーの変化に基づいて、基板型光デバイスのスクリーニングを行う第２ステップ（Ｓ１６）と、を有する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、無用な特性の劣化を引き起こすことなく、発光素子のスクリーニングを効率的に行うことができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態による光送信機の要部構成を示す平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による光送信機が備える光源部の拡大図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるバーンイン方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態による光送信機が備える光源部の変形例を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態による光送信機の要部構成を示す平面図である。
【図６】本発明の第３実施形態で用いられるウェハの一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による基板型光デバイス、光送信機、及び基板型光デバイスのバーンイン方法について詳細に説明する。尚、以下では理解を容易にするために、図中に設定したＸＹＺ直交座標系（原点の位置は適宜変更する）を必要に応じて参照しつつ各部材の位置関係について説明する。
【００２１】
〔第１実施形態〕
〈光送信機、基板型光デバイス〉
図１は、本発明の第１実施形態による光送信機の要部構成を示す平面図である。図１に示す通り、本実施形態の光送信機１は、光源部１０、光変調部２０、及び光結合部３０が設けられた基板ＳＢを備える。基板ＳＢは、光結合部３０において、複数（図１に示す例では、４本）の光ファイバＦＢ（光伝送媒体）と光結合している。このような光送信機１は、光源部１０から出力される光（レーザ光）を光変調部２０で変調し、変調によって得られた光信号を光結合部３０から光ファイバＦＢに入射させることによって送信する。
【００２２】
基板ＳＢは、例えばＳｉ層Ｌ１、ＢＯＸ（Buried Oxide）層Ｌ２、及びＳＯＩ層Ｌ３（図２（ｂ）参照）の積層体からなるＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板である。図１に例示する基板ＳＢの平面視形状は長方形であるが、基板ＳＢの平面視形状は任意の形状とすることができる。尚、詳細は後述するが、基板ＳＢ上には、光源部１０においてＬＤ素子１１が搭載され、光結合部３０において光ファイバＦＢの一端が搭載される。このため、基板ＳＢは、シリコンオプティカルベンチ（Silicon Optical Bench）ということができる。
【００２３】
ここで、図１中に示すＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸が基板ＳＢの短辺に沿う方向に設定され、Ｙ軸が基板ＳＢの長辺に沿う方向に設定され、Ｚ軸が基板ＳＢの厚み方向（基板ＳＢに直交する方向）に設定されている。図１に示す通り、光源部１０、光変調部２０、及び光結合部３０は、基板ＳＢ上において、基板ＳＢの長辺に沿う方向（Ｙ方向）に沿って配列されている。
【００２４】
光ファイバＦＢは、基板ＳＢの奥側（＋Ｙ側）の端部から＋Ｙ方向に延びている。基板ＳＢ上の右側（＋Ｘ側）の端部には、電源接続部Ｃ１１及び終端回路接続部Ｃ２２が設けられている。基板ＳＢ上の左側（−Ｘ側）の端部には、電気信号入力部Ｃ２１が設けられている。基板ＳＢ上の手前側（−Ｙ側）の端部には、温度検出回路接続部Ｃ１２が設けられている。
【００２５】
光源部１０には、ＬＤ素子１１（発光素子）、ヒータ素子１２（発熱素子）、溝１３、及びサーミスタ１４（温度検出素子）が設けられている。ＬＤ素子１１及びヒータ素子１２は、電源接続部Ｃ１１に接続されている。電源接続部Ｃ１１には、ＬＤ素子１１及びヒータ素子１２に対して個別に電源供給を行う電源（図示省略）が接続される。サーミスタ１４は、温度検出回路接続部Ｃ１２に接続されている。温度検出回路接続部Ｃ１２には、サーミスタ１４を流れる電流によって温度の検出を行う温度検出回路（図示省略）が接続される。尚、光送信機１の光源部１０の部分は、本発明の第１実施形態による基板型光デバイスに相当するものである。
【００２６】
図２は、本発明の第１実施形態による光送信機が備える光源部の拡大図である。尚、図２（ａ）は、光源部１０を拡大した平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）中のＡ−Ａ線に沿う断面矢視図である。図２（ａ），（ｂ）に示す通り、ＬＤ素子１１は、電流注入によって、所定波長（例えば、１．５５μｍ）のレーザ光を射出するチップ状（例えば、直方体形状）の素子である。このＬＤ素子１１は、基板ＳＢとは別部品として製造されて基板ＳＢ上に搭載される。このようにするのは、シリコンフォトニクスを用いて基板ＳＢ上に実用的なＬＤ素子を形成するのは困難なためである。
【００２７】
ＬＤ素子１１は、基板ＳＢ上に形成されたＹ方向に延びる光導波路Ｇ０と光結合している。例えば、ＬＤ素子１１の光射出端が、光導波路Ｇ０の入射端（−Ｙ側の端部）と光学的に結合している。これにより、ＬＤ素子１１から射出されたレーザ光は、光導波路Ｇ０によって＋Ｙ方向に導かれる。尚、光導波路Ｇ０は、例えば図２（ｂ）に示すＳＯＩ層Ｌ３を利用して形成される。
【００２８】
基板ＳＢ上においてＬＤ素子１１が搭載される領域Ｒ２（第２領域）には、アノードパッドＰＤ１及びカソードパッドＰＤ２が形成されている。アノードパッドＰＤ１及びカソードパッドＰＤ２はそれぞれ、ＬＤ素子１１に形成された不図示のアノード電極及びカソード電極と対向するように形成されている。ＬＤ素子１１の不図示のアノード電極及びカソード電極は、例えば、金（Ａｕ）錫（Ｓｎ）共晶半田で、アノードパッドＰＤ１及びカソードパッドＰＤ２にそれぞれ接合されている。アノードパッドＰＤ１には、基板ＳＢ上に形成されたアノード電極Ｅ１１が接続されており、カソードパッドＰＤ２には、基板ＳＢ上に形成されたカソード電極Ｅ１２が接続されている。
【００２９】
アノード電極Ｅ１１は、アノードパッドＰＤ１から＋Ｙ方向に延びる直線部と、＋Ｘ方向に折れ曲がって電源接続部Ｃ１１まで延びる直線部とを有する平面視形状がＬ字形状の電極である。カソード電極Ｅ１２は、カソードパッドＰＤ２から＋Ｙ方向に延びる直線部と、＋Ｘ方向に折れ曲がって電源接続部Ｃ１１まで延びる直線部とを有する平面視形状がＬ字形状の電極である。アノード電極Ｅ１１及びカソード電極Ｅ１２は、基板ＳＢを平面視した場合に、互いに重ならないように形成されている。
【００３０】
ヒータ素子１２は、ＬＤ素子１１の周囲に配置され、ＬＤ素子１１を局所的に加熱するために用いられる。尚、ＬＤ素子１１及びヒータ素子１２は、図２に示す通り、基板ＳＢの一面側（光導波路Ｇ０が設けられた側）に搭載及び配置されている。具体的に、ヒータ素子１２は、基板ＳＢを平面視した場合に、ＬＤ素子１１と重ならない位置に配置される。このように配置するのは、基板ＳＢ上へのＬＤ素子１１の搭載を容易にするとともに、ヒータ素子１２がＬＤ素子１１に接近しすぎて（或いは、接触して）、ＬＤ素子１１が過熱状態になるのを防止するためである。
【００３１】
より具体的に、ヒータ素子１２は、基板ＳＢを平面視した場合に、基板ＳＢ上においてＬＤ素子１１が搭載される領域Ｒ２の少なくとも２辺を囲むように配置される。図１，図２に示す例では、ヒータ素子１２は、基板ＳＢを平面視した場合に、ＬＤ素子１１の左側（−Ｘ側)の辺と、ＬＤ素子１１の右側（＋Ｘ側)の辺とを囲むように配置される。つまり、ＬＤ素子１１をＸ方向に挟むようにヒータ素子１２ａとヒータ素子１２ｂとが配置される。このように配置するのは、ＬＤ素子１１を周囲（右側及び左側）から加熱することで温度ムラを極力少なくし、ＬＤ素子１１がほぼ均一に加熱されるようにするためである。
【００３２】
ヒータ素子１２は、例えば基板ＳＢ上に形成したポリシリコンの薄膜をエッチングして形成した抵抗体である。尚、ポリシリコンに代えて、ニクロム、五酸化タンタル等の薄膜をエッチングして形成した抵抗体をヒータ素子１２として用いても良い。図２（ａ）に示す例において、ヒータ素子１２（ヒータ素子１２ａ，１２ｂ）の平面視形状は、ＬＤ素子１１とほぼ同じ大きさの長方形とされている。ヒータ素子１２ａ，１２ｂは、基板ＳＢ上に形成されたヒータ電極Ｅ２１，Ｅ２２，Ｅ２３によって電気的に直列接続されている。
【００３３】
ヒータ電極Ｅ２１は、ヒータ素子１２ａの一端から＋Ｙ方向に延びる直線部と、＋Ｘ方向に折れ曲がって電源接続部Ｃ１１まで延びる直線部とを有する平面視形状がＬ字形状の電極である。ヒータ電極Ｅ２２は、ヒータ素子１２ｂの一端から＋Ｙ方向に延びる直線部と、＋Ｘ方向に折れ曲がって電源接続部Ｃ１１まで延びる直線部とを有する平面視形状がＬ字形状の電極である。ヒータ電極Ｅ２３は、ＬＤ素子１１の−Ｙ側においてＸ方向に沿って延び、ヒータ素子１２ａの他端とヒータ素子１２ｂの他端とに接続される直線状の電極である。尚、ヒータ電極Ｅ２１，Ｅ２２並びにアノード電極Ｅ１１及びカソード電極Ｅ１２は、基板ＳＢを平面視した場合に、互いに重ならないように形成されている。
【００３４】
溝１３は、ＬＤ素子１１及びヒータ素子１２が含まれる領域Ｒ１（第１領域）の周囲の少なくとも一部に形成されている。溝１３は、図２（ｂ）に示す通り、基板ＳＢの一面側（光導波路Ｇ０が設けられた側）において、Ｓｉ層Ｌ１の厚みの半分程度の深さに形成される。具体的に、溝１３は、基板ＳＢを平面視した場合に、ＬＤ素子１１及びヒータ素子１２が含まれる領域Ｒ１の少なくとも２辺を囲んでいる。図１，図２に示す例では、溝１３は、基板ＳＢを平面視した場合に、ヒータ素子１２ａの左側（−Ｘ側）の辺と、ヒータ素子１２ｂの右側（＋Ｘ側）の辺とを囲んでいる。つまり、ＬＤ素子１１及びヒータ素子１２ａ，１２ｂをＸ方向に挟むように溝１３ａと溝１３ｂとが形成されている。
【００３５】
溝１３ａは、ヒータ素子１２ａの左側（−Ｘ側）において、基板ＳＢの手前側（−Ｙ側）の端部からヒータ素子１２ａの一端付近まで、＋Ｙ方向に沿って直線状に形成されている。溝１３ｂは、ヒータ素子１２ｂの右側（＋Ｘ側）において、基板ＳＢの手前側（−Ｙ側）の端部からヒータ素子１２ｂの一端付近まで、＋Ｙ方向に沿って直線状に形成されている。
【００３６】
溝１３ａの＋Ｙ側の端部Ｑ１は、＋Ｘ方向に折れ曲がってヒータ電極Ｅ２１の直線部（＋Ｙ方向に延びる直線部）まで延びる直線状に形成されている。溝１３ｂの＋Ｙ側の端部Ｑ２は、−Ｘ方向に折れ曲がってヒータ電極Ｅ２２の直線部（＋Ｙ方向に延びる直線部）まで延びる直線状に形成されている。つまり、溝１３ａ，１３ｂは、基板ＳＢを平面視した場合に、ヒータ素子１２ａ，１２ｂの一端付近において、光導波路Ｇ０と交差する方向（Ｘ方向）に延びるように形成されている。
【００３７】
このような溝１３（溝１３ａ，１３ｂ）を形成するのは、基板ＳＢを介した熱の拡散を防いで（断熱して）、ＬＤ素子１１を効率的に加熱できるようにするためである。また、ヒータ素子１２ａ，１２ｂの一端付近において、光導波路Ｇ０と交差する方向（Ｘ方向）に延びるように溝１３ａ，１３ｂを形成するのは、ヒータ素子１２の熱が光導波路Ｇ０よりも＋Ｙ側に伝わるのを極力防いで（断熱して）、ＬＤ素子１１以外の回路や部品の特性劣化（加熱されることによる特性劣化）が生ずるのを防止するためである。
【００３８】
サーミスタ１４は、ヒータ素子１２によって加熱されるＬＤ素子１１の温度を検出するために用いられる。サーミスタ１４は、溝１３によって囲まれる領域Ｒ３（第３領域）に配置される。図２に示す例において、サーミスタ１４は、溝１３ａ，１３ｂと基板ＳＢの手前側（−Ｙ側）の辺とに囲まれる領域Ｒ３のうち、ＬＤ素子１１及びヒータ素子１２が含まれる領域Ｒ１以外の領域に配置される。溝１３によって囲まれる領域にサーミスタ１４を配置するのは、ヒータ素子１２の熱が溝１３で遮断されるため、溝１３によって囲まれる領域内の温度は、ＬＤ素子１１の温度とほぼ等しいと考えられるためである。
【００３９】
サーミスタ１４は、例えば基板ＳＢ上に形成したポリシリコンの薄膜をエッチングして形成される。サーミスタ１４には、検出電極Ｅ３１，Ｅ３２が接続されている。検出電極Ｅ３１は、サーミスタ１４の一端から温度検出回路接続部Ｃ１２まで−Ｙ方向に延びる直線状の電極である。検出電極Ｅ３２は、サーミスタ１４の他端から温度検出回路接続部Ｃ１２まで−Ｙ方向に延びる直線状の電極である。
【００４０】
光導波路Ｇ０は、光導波路Ｇ１と光導波路Ｇ２とに分岐される。光導波路Ｇ１は、光導波路Ｇ１１と光導波路Ｇ１２とに分岐される。光導波路Ｇ２は、光導波路Ｇ２１と光導波路Ｇ２２とに分岐される。つまり、ＬＤ素子１１から射出されて光導波路Ｇ０によって＋Ｙ方向に導かれたレーザ光は、最終的に光ファイバＦＢと同数の４つに分岐されて光変調部２０に入力される。尚、光導波路Ｇ１，Ｇ２、光導波路Ｇ１１，Ｇ１２、及び光導波路Ｇ２１，Ｇ２２は、光導波路Ｇ０と同様に、例えば図２（ｂ）に示すＳＯＩ層Ｌ３を利用して形成される。
【００４１】
光変調部２０には、光変調素子２０ａと駆動回路２０ｂとが設けられている。光変調素子２０ａは、光ファイバＦＢと同数（４つ）のマッハツェンダ干渉計ＭＺを備える。これら４つのマッハツェンダ干渉計ＭＺは、入力側が光導波路Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ２１，Ｇ２２にそれぞれ接続されており、出力側が光結合部３０において４つの光ファイバＦＢにそれぞれ結合されている。４つのマッハツェンダ干渉計ＭＺは同様の構成である。このため、以下では光導波路Ｇ２２に接続されたマッハツェンダ干渉計ＭＺについて説明し、他のマッハツェンダ干渉計ＭＺについて説明は省略する。
【００４２】
マッハツェンダ干渉計ＭＺは、入力される光（レーザ光)を２分岐する光分岐部２１、分岐された光を導く２つのアーム部２２ａ，２２ｂ、及びアーム部２２ａ，２２ｂを介した光を合波する光合波部２３を備える。また、アーム部２２ａに沿って直線状の位相変調部２４ａが設けられており、アーム部２２ｂに沿って直線状の位相変調部２４ｂが設けられている。尚、光合波部２３で合波された光は、出力側の光導波路Ｇ３によって光ファイバＦＢに導かれる。
【００４３】
位相変調部２４ａ，２４ｂは、一端が駆動回路２０ｂに接続されており、他端が終端回路接続部Ｃ２２に接続されている。尚、終端回路接続部Ｃ２２には、位相変調部２４ａ，２４ｂを終端するための終端回路（図示省略）が接続される。位相変調部２４ａ，２４ｂは、駆動回路２０ｂから出力される駆動信号（高周波電気信号）に応じて、アーム部２２ａ，２２ｂを伝播する光に所定の位相差を付与するものである。光合波部２３で合波された光は位相変調部２４ａ，２４ｂによって付与された位相差に応じて変調されたものとなる。
【００４４】
駆動回路２０ｂは、入力側が電気信号入力部Ｃ２１に接続されており、出力側がマッハツェンダ干渉計ＭＺに設けられた位相変調部２４ａ，２４ｂに接続されている。駆動回路２０ｂは、電気信号入力部Ｃ２１から入力される入力される信号から、マッハツェンダ干渉計ＭＺが備える位相変調部２４ａ，２４ｂに印加すべき駆動信号（高周波電気信号）を生成する。駆動回路２０ｂは、例えばシリコンフォトニクスを用いて基板ＳＢ上に形成されている。
【００４５】
光結合部３０は、基板ＳＢと光ファイバＦＢとを光結合させる部位である。具体的には、基板ＳＢの光変調部２０に設けられた４つのマッハツェンダ干渉計ＭＺの出力側を、４つの光ファイバＦＢにそれぞれ光結合させる部位である。光結合部３０には、４つのマッハツェンダ干渉計ＭＺに対応して、Ｙ方向に延びる４つのＶ溝３１がそれぞれ形成されている。これら４つのＶ溝３１は、対応するマッハツェンダ干渉計ＭＺの＋Ｙ側に形成されている。
【００４６】
マッハツェンダ干渉計ＭＺの出力側の光導波路Ｇ３は、対応するＶ溝３１の端部（−Ｙ側の端部）まで延びるように形成されている。光ファイバＦＢは、一端がＶ溝３１の端部（−Ｙ側の端部）に位置するよう、Ｖ溝３１に介挿された状態で固定されている。このように、光導波路Ｇ３の射出端（＋Ｙ側の端部）と光ファイバＦＢの一端とが近接した状態にされることによって、マッハツェンダ干渉計ＭＺの出力側の光導波路Ｇ３と、基板ＳＢ上に搭載された光ファイバＦＢとが光結合される。
【００４７】
〈バーンイン方法〉
図３は、本発明の第１実施形態によるバーンイン方法を示すフローチャートである。尚、本実施形態のバーンインは、ウェハレベル、チップレベル、及びパッケージレベルの何れのレベルでも行うことが可能である。ウェハレベルのバーンインは、複数の光送信機１がウェハに形成されている状態で行うバーンインである。チップレベルのバーンインは、光送信機１がチップ状にされた状態で行うバーンインである。モジュールレベルのバーンインは、チップ状の光送信機１に光ファイバＦＢが搭載されてパッケージ化された状態で行うバーンインである。
【００４８】
バーンインに先立って、ＬＤ素子１１及びヒータ素子１２には、ＬＤ素子１１及びヒータ素子１２に対して個別に電源供給を行う電源（図示省略）が接続される。また、サーミスタ１４には、サーミスタ１４を流れる電流によって温度の検出を行う温度検出回路（図示省略）が接続される。尚、上記の温度検出回路の検出結果、及びＬＤ素子１１から射出されるレーザ光のモニタ結果を、例えば制御装置（図示省略）に入力し、制御装置によって上記の電源を制御するようにしても良い。
【００４９】
ここで、ＬＤ素子１１から射出されるレーザ光をモニタする方法としては、例えば基板ＳＢに形成された光パワーモニタ（図示省略）を利用する方法、光導波路Ｇ３から射出される光を受光する方法、光ファイバＦＢから射出される光を受光する方法を用いることができる。上記の光パワーモニタは、光導波路Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２，Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ２１，Ｇ２２の何れかからの漏れ光を受光することで、ＬＤ素子１１から射出されるレーザ光のパワーをモニタするものである。例えば、上記の光パワーモニタは、光導波路の分岐部（例えば、光導波路Ｇ０が光導波路Ｇ１，Ｇ２に分岐している部位）で生ずる漏れ光を、受光素子（例えば、ゲルマニウムで形成されたフォトダイオード）で受光するようにしたものである。
【００５０】
上記の光パワーモニタ（図示省略）を利用する方法は、ウェハレベル、チップレベル、及びパッケージレベルのバーンインで用いることができる。上記の光導波路Ｇ３から射出される光を受光する方法は、ウェハレベル及びチップレベルのバーンインで用いることができる。上記の光ファイバＦＢから射出される光を受光する方法は、パッケージレベルのバーンインで用いることができる。
【００５１】
バーンインは、ヒータ素子１２に対する電流供給が行われることによって開始される。バーンインが開始されると、まず、サーミスタ１４により温度をモニタしつつ、ヒータ素子１２に供給する電流の調整が行われる（ステップＳ１１）。ヒータ素子１２に対する電流供給が開始されると、ヒータ素子１２の温度が徐々に上昇する。そして、サーミスタ１４によりモニタされる温度が、ＬＤ素子１１の試験温度（ＬＤ素子１１の使用上限温度）に近づくように、ヒータ素子１２に供給する電流の調整が行われる。
【００５２】
次に、サーミスタ１４によりモニタされる温度が、試験温度（例えば、１００℃）付近で安定したか否かが判断される（ステップＳ１２）。例えば、サーミスタ１４によりモニタされる温度の変化が、試験温度を基準として予め規定された範囲に収まっているか否かによって、温度が試験温度付近で安定したか否かが判断される。この判断は、例えば、上述した制御装置によって行われる。温度が試験温度付近で安定していないと判断された場合（ステップＳ１２の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、ステップＳ１１が行われる。
【００５３】
これに対し、温度が試験温度付近で安定したと判断された場合（ステップＳ１２の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、ＬＤ素子１１が発光される（ステップＳ１３：第１ステップ）。具体的には、不図示の電源からＬＤ素子１１に対して、例えば予め規定された一定の電流が供給されて、ＬＤ素子１１が発光される。これにより、ＬＤ素子１１は、ヒータ素子１２によって加熱されながら、所定の電流で駆動されて、レーザ光を射出している状態になる。尚、ＬＤ素子１１から射出されるレーザ光のパワーは、例えば４０ｍＷ程度である。
【００５４】
続いて、予め規定された試験時間（例えば、８〜２４時間程度）が経過したか否かが判断される（ステップＳ１４）。この判断は、例えば、上述した制御装置によって行われる。予め規定された試験時間が経過していないと判断された場合（ステップＳ１４の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、ステップＳ１４の処理が繰り返される。つまり、ＬＤ素子１１の試験（加熱した状態で発光させる試験）が継続される。
【００５５】
これに対し、予め規定された試験時間が経過したと判断された場合（ステップＳ１４の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、ＬＤ素子１１及びヒータ素子１２に対する電流供給が停止されて、ＬＤ素子１１の試験が終了する（ステップＳ１５）。ＬＤ素子１１の試験が終了すると、ＬＤ素子１１の出力特性の変化に応じて、光送信機１の選別（スクリーニング）が行われる（ステップＳ１６：第２ステップ）。例えば、試験開始から試験終了までに、射出されるレーザ光のパワー低下が所定値（例えば、１．５ｄＢ）以上であるＬＤ素子１１が搭載されている光送信機１が、不良として選別される。以上にて、バーンインが終了する。
【００５６】
尚、光送信機１の選別は、射出されるレーザ光のパワー低下以外に、閾値変動（レーザ発振が生ずる閾値の変動）や、微分効率変動（レーザ発振が生じている状態での電流に対する出力の変化率の変動）等の特性も考慮して総合的に行う。また、バーンインの条件（ＬＤ素子１１の試験条件、及び光送信機１の選別条件）は、例えばＬＤ素子１１の特性等に応じて任意に設定することができる。例えば、ＬＤ素子１１の試験条件として、試験温度７０℃、試験時間４８時間、ＬＤ素子１１に供給する電流１４０ｍＡを設定し、光送信機１の選別条件として、閾値変動５％以下、微分効率変動１ｄＢ以下を設定することもできる。
【００５７】
以上の通り、本実施形態では、基板ＳＢに搭載されて光導波路Ｇ０と光結合するＬＤ素子１１の周囲にヒータ素子１２を配置し、ヒータ素子１２でＬＤ素子１１を局所的に加熱しながらＬＤ素子１１を発光させて試験を行っている。このため、ＬＤ素子１１以外の回路や部品の特性劣化（加熱されることによる特性劣化）を引き起こすことなく、光送信機１のスクリーニングを効率的に行うことができる。
【００５８】
また、本実施形態では、基板ＳＢ上におけるＬＤ素子１１及びヒータ素子１２が含まれる領域Ｒ１の周囲の少なくとも一部に溝１３が形成されている。この溝１３によって、基板ＳＢを介した熱の拡散を防ぐことができる（断熱することができる）ため、ヒータ素子１２によってＬＤ素子１１を効率的に加熱することができる。
【００５９】
〈変形例〉
図４は、本発明の第１実施形態による光送信機が備える光源部の変形例を示す図である。図４（ａ）は、図２（ａ）に相当する図であり、図４（ｂ）は、図２（ｂ）に相当する図である。尚、図４においては、図２に示す構成に相当する構成については同一の符号を付してある。図４に示す光源部１０は、図２に示す光源部１０とは、溝１３及びヒータ電極Ｅ２１，Ｅ２２の構成が若干異なる。
【００６０】
図２（ａ）に示す溝１３ａは、＋Ｙ側の端部Ｑ１において＋Ｘ方向に折れ曲がった部分が、ヒータ電極Ｅ２１の直線部（＋Ｙ方向に延びる直線部）まで延びる直線状に形成されていた。これに対し、図４（ａ）に示す溝１３ａは、同部分が、アノード電極Ｅ１１の直線部（＋Ｙ方向に延びる直線部）まで延びる直線状に形成されている。また、図２（ａ）に示す溝１３ｂは、＋Ｙ側の端部Ｑ１において−方向に折れ曲がった部分が、ヒータ電極Ｅ２２の直線部（＋Ｙ方向に延びる直線部）まで延びる直線状に形成されていた。これに対し、図４（ａ）に示す溝１３ｂは、同部分が、カソード電極Ｅ１２の直線部（＋Ｙ方向に延びる直線部）まで延びる直線状に形成されている。
【００６１】
つまり、図４（ａ）に示す溝１３ａ，１３ｂは、基板ＳＢを平面視した場合に、光導波路Ｇ０と交差する方向（Ｘ方向）に延びる部分が、図２（ａ）に示す溝１３ａ，１３ｂよりも、光導波路Ｇ０に近い位置まで形成されている。ここで、ヒータ電極Ｅ２１は溝１３ａによって分断され、ヒータ電極Ｅ２２は溝１３ｂによって分断される。本変形例では、ヒータ電極Ｅ２１の分断された部分がワイヤボンドＷＢ１で接続され、ヒータ電極Ｅ２２の分断された部分がワイヤボンドＷＢ２で接続されている。
【００６２】
本変形例では、溝１３ａ，１３ｂの光導波路Ｇ０と交差する方向（Ｘ方向）に延びる部分が、図２（ａ）に示す溝１３ａ，１３ｂよりも長く形成されている（光導波路Ｇ０に近い位置まで形成されている）。このため、基板ＳＢを介した＋Ｙ方向への熱の拡散を、図２に示すものよりも防ぐことができる（断熱することができる）ため、ヒータ素子１２によってＬＤ素子１１をより効率的に加熱することができる。
【００６３】
尚、基板ＳＢを平面視した場合における、溝１３ａ，１３ｂの光導波路Ｇ０と交差する方向（Ｘ方向）に延びる部分は、光導波路Ｇ０に近接する位置まで形成されていても良い。このように形成される場合には、アノード電極Ｅ１１が溝１３ａによって分断され、カソード電極Ｅ１２が溝１３ｂによって分断されることになるが、アノード電極Ｅ１１及びカソード電極Ｅ１２の分断された部分をワイヤボンドによって個別に接続すれば良い。
【００６４】
〔第２実施形態〕
〈光送信機、基板型光デバイス〉
図５は、本発明の第２実施形態による光送信機の要部構成を示す平面図である。尚、図５においては、図１又は図２に示す構成に相当する構成については同一の符号を付してある。図５に示す光送信機２は、図１に示す光送信機１とは、光源部１０及び光結合部３０の構成が異なり、光受信部４０が追加された構成である。尚、光送信機２には、光ファイバＦＢ以外に複数（図５に示す例では、４本）の光ファイバＦＢ１が接続されている。
【００６５】
このような光送信機２は、光源部１０から出力される光（レーザ光）を光変調部２０で変調し、変調によって得られた光信号を光結合部３０から光ファイバＦＢに入射させることによって送信する。また、光送信機２は、光ファイバＦＢ１を介して送信されてきた光信号を光受信部４０で受光し、電気信号に変換して出力する。このように、光送信機２は、光信号の送受のみならず、光信号の受信が可能である。
【００６６】
図５に示す通り、本実施形態の光送信機２の光源部１０は、概して、図１に示す光源部１０を時計回りに９０度回転させ、溝１３の構成を変えたものである。具体的に、光送信機２の光源部１０では、光射出端が＋Ｘ側を向くようにＬＤ素子１１が基板ＳＢ上に搭載されており、ヒータ素子１２（ヒータ素子１２ａ，１２ｂ）がＬＤ素子１１をＹ方向に挟むように配置されており、溝１３（溝１３ａ，１３ｂ）が、ＬＤ素子１１及びヒータ素子１２ａ，１２ｂをＹ方向に挟むように形成されている。
【００６７】
ここで、ＬＤ素子１１は、光射出端が＋Ｘ側を向くように基板ＳＢ上に搭載されていることから、光導波路Ｇ０は、入射端側が−Ｘ側に折れ曲がってＬＤ素子１１の光射出端まで延びる直線状に形成されている。尚、電源接続部Ｃ１１は、基板ＳＢ上の手前側（−Ｙ側）の端部に設けられており、温度検出回路接続部Ｃ１２は、基板ＳＢ上の左側（−Ｘ側）の端部に設けられている。また、基板ＳＢ上の左側（−Ｘ側）の端部には、電気信号出力部Ｃ４１も設けられている。
【００６８】
溝１３ａは、ヒータ素子１２ａの奥側（＋Ｙ側）においてＸ方向に延びるよう形成された第１直線部と、ヒータ素子１２ａの左側（−Ｘ側）においてＹ方向に延びるよう形成された第２直線部とを有する。つまり、溝１３ａの第１直線部は、基板ＳＢを平面視した場合に、光導波路Ｇ０と交差する方向（Ｘ方向）に延びるように形成されている。溝１３ｂは、ヒータ素子１２ｂの手前側（−Ｙ側）において、基板ＳＢの左側（−Ｘ側）の端部からヒータ電極（図２に示すヒータ電極Ｅ２２に相当する電極）まで、＋Ｙ方向に沿って直線状に形成されている。尚、図５に示す例において、サーミスタ１４は、概ね、溝１３によって囲まれる領域Ｒ３（第３領域）に配置される。
【００６９】
また、図５に示す光送信機２には、溝１３ａ，１３ｂ以外に、溝１３ｃが形成されている。溝１３ｃは、駆動回路２０ｂの手前側（−Ｙ側）において、基板ＳＢの左側（−Ｘ側）の端部から光導波路Ｇ１の近傍まで、＋Ｙ方向に沿って直線状に形成されている。この溝１３ｃは、ヒータ素子１２の熱が、駆動回路２０ｂや後述する受信回路４２に伝わるのを更に防いで（断熱して）、駆動回路２０ｂや受信回路４２の特性劣化が生ずるのを防止するために設けられる。
【００７０】
光結合部３０には、Ｙ方向に延びる４つのＶ溝３１に加えて、Ｙ方向に延びる４つのＶ溝３２が形成されている。これらＶ溝３２は、光送信機２に接続される光ファイバＦＢ１に対応してそれぞれ形成される。Ｖ溝３２は、Ｖ溝３１の−Ｘ側において、一定の間隔をもって形成されている。光ファイバＦＢ１は、一端がＶ溝３２の端部（−Ｙ側の端部）に位置するよう、Ｖ溝３２に介挿された状態で固定されている。Ｖ溝３２に介挿された光ファイバＦＢ１には、光導波路Ｇ４の一端がそれぞれ光結合している。
【００７１】
光受信部４０には、ＰＤ（フォトダイオード）素子４１と受信回路４２とが設けられている。ＰＤ素子４１は、４つの光ファイバＦＢ１に対応して４つ設けられている。これら４つのＰＤ素子４１は、対応する光ファイバＦＢ１の−Ｙ側に形成されている。ＰＤ素子４１には、対応する光ファイバＦＢ１に一端が光結合している光導波路Ｇ４の他端が光結合している。ＰＤ素子４１は、例えばシリコンフォトニクスを用いて基板ＳＢ上に形成されている。
【００７２】
受信回路４２の入力側には、４つのＰＤ素子４１が接続されている。また、受信回路４２の出力側は、電気信号出力部Ｃ４１に接続されている。受信回路４２は、４つのＰＤ素子４１から出力される受光信号（電流信号）を個別に電圧信号に変換して増幅して出力する。この受信回路４２としては、例えばＴＩＡＬＡ（TransImpedance Amplifier + Limiting Amplifier）を用いることができる。受信回路４２は、例えばシリコンフォトニクスを用いて基板ＳＢ上に形成されている。
【００７３】
〈バーンイン方法〉
本実施形態の光送信機２は、概して、図１に示す光送信機１に、光受信部４０を設けたものである。このため、本実施形態におけるバーンインは、図３を用いて説明した方法と同様の方法で行われる。このため、バーンインについての詳細な説明は省略する。
【００７４】
〔第３実施形態〕
図６は、本発明の第３実施形態で用いられるウェハの一例を示す平面図である。尚、本実施形態では、ウェハレベルでのバーンインが行われる。図６に示す通り、ウェハＷには、多数の光送信機（基板型光デバイス）が形成されている。ウェハＷに形成された光送信機ＤＶは、第１実施形態の光送信機１であっても良く、第２実施形態の光送信機２であっても良い。尚、図６では、図示の都合上、ウェハＷに形成された多数の光送信機ＤＶについて、基板型光デバイスに相当する光源部１０の部分のみを拡大して図示している。
【００７５】
図６に示す通り、ウェハＷには、Ｘ方向及びＹ方向に沿って一定間隔で光送信機ＤＶが形成されている。尚、図６において、破線で示すＸ方向に延びる矩形領域ＤＡ１１〜ＤＡ１５は、ダイシングによって切削される部分（ダイシングエリア）を示している。同様に、図６において、破線で示すＹ方向に延びる矩形領域ＤＡ２１〜ＤＡ２５は、ダイシングによって切削される部分（ダイシングエリア）を示している。つまり、矩形領域ＤＡ１１〜ＤＡ１５及び矩形領域ＤＡ２１〜ＤＡ２５に沿ってウェハＷを切削すると、チップ状の光送信機ＤＶが多数得られる。
【００７６】
ウェハＷには、Ｙ方向に配列された複数の光送信機ＤＶを単位として、アノード電極パッドＰＤ１１、カソード電極パッドＰＤ１２、ヒータ電極パッドＰＤ２１、及びヒータ電極パッドＰＤ２２が形成されている。アノード電極パッドＰＤ１１とカソード電極パッドＰＤ１２との間では、上記単位における光送信機ＤＶのＬＤ素子１１が直列接続されるように配線がなされている。また、ヒータ電極パッドＰＤ２１とヒータ電極パッドＰＤ２２との間では、上記単位における光送信機ＤＶのヒータ素子１２が直列接続されるように配線がなされている。従って、本実施形態では、Ｙ方向に配列された複数の光送信機ＤＶを単位として、ＬＤ素子１１を発光させたり、ヒータ素子１２を加熱させたりすることができる。
【００７７】
ここで、ウェハレベルでのバーンインを行う場合には、高精度な多ピンプローバが必要になることから、コストの上昇を招くという不具合があったが、本実施形態では、Ｙ方向に配列された複数の光送信機ＤＶを単位として、ＬＤ素子１１を発光させたり、ヒータ素子１２を加熱させたりすることができるため、簡易な装置を用いて安価にバーンインを行うことができる。
【００７８】
尚、図６においては、Ｙ方向に配列された複数の光送信機ＤＶの単位において、ＬＤ素子１１及びヒータ素子１２がそれぞれ直列接続されるように配線がなされている例について説明した。しかしながら、Ｘ方向に配列された複数の光送信機ＤＶの単位において、ＬＤ素子１１及びヒータ素子１２がそれぞれ直列接続されるように配線がなされていても良い。或いは、ウェハＷに形成された全ての光送信機ＤＶについて、ＬＤ素子１１及びヒータ素子１２がそれぞれ直列接続されるように配線がなされていても良い。
【００７９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した第１，第２実施形態を適宜組み合わせても良い。例えば、上述した第１実施形態の変形例を、第２実施形態に適用しても良い。また、基板ＳＢとしては、ＳＯＩ基板以外に、ガリウム・ヒ素（ＧａＡｓ）基板、インジウム・ガリウム・ヒ素（ＩｎＧａＡｓ）基板等を用いることもできる。また、上記実施形態では、温度検出素子としてサーミスタ１４を用いる例について説明下が、サーミスタ１４に代えて熱電対を用いても良い。
【００８０】
また、上記実施形態では、基板ＳＢ上に搭載されたＬＤ素子１１が、基板ＳＢに形成された光導波路ＧＯに光結合している例について説明した。しかしながら、ＬＤ素子１１が光結合する光導波路は、必ずしも基板ＳＢに形成されたものである必要は無い。例えば、ＬＤ素子１１は、基板ＳＢ上に設けられた光ファイバ（例えば、基板ＳＢ上に固定された光ファイバ）に光結合していても良い。
【符号の説明】
【００８１】
１，２…光送信機、１１…ＬＤ素子、１２，１２ａ，１２ｂ…ヒータ素子、１３，１３ａ，１３ｂ…溝、１４…サーミスタ、２０…光変調部、３０…光結合部、ＦＢ…光ファイバ、Ｇ０…光導波路、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…領域、ＳＢ…基板
【図１】
2020118795.tif 000003
【図２】
2020118795.tif 000004
【図３】
2020118795.tif 000005
【図４】
2020118795.tif 000006
【図５】
2020118795.tif 000007
【図６】
2020118795.tif 000008