(57)【要約】  本発明は、光線（１０３）を発光及び／又は受光するオプトエレクトロニック部品（１０１）と、光線を輸送する光学的伝送手段（１０２）との間の気密カップリングデバイス（１００）に関する。気密カップリングデバイスは、めくら孔（１０５）を設けられた基板（１０４）を備え、このめくら孔は底壁（１１５）を有し、このめくら孔の中に光学的伝送手段（１０２）の一部（１１８）が挿入されている。基板は、第１の層（１１４）と第２の層（１０６）とからなるスタックから形成されている。光線は基板を通過し、めくら孔の底壁を貫通し、基板は、めくら孔の実質的に反対側にオプトエレクトロニック部品を収容している。反射パターン（１１２）は、めくら孔の実質的に周縁上において、気密カップリングデバイスの２つの層（１１４、１０６）の間に挿入され、オプトエレクトロニック部品によって発光された光線の一部（１２０）を反射する。
2009507253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのオプトエレクトロニック部品（１０１）であって、少なくとも１つの光線（１０３）を発光及び／又は受光するオプトエレクトロニック部品（１０１）と、前記光線（１０３）を輸送する光学的伝送手段（１０２）との間の気密カップリングデバイス（１００）であって、
少なくとも１つの底壁（１１５）を有するめくら孔（１０５）を設けられた基板（１０４）を備え、
前記めくら孔（１０５）に前記光学的伝送手段（１０２）の１つの部分（１１８）が挿入され、
前記基板（１０４）は、少なくとも１つの第１の層（１１４）と、前記第１の層（１１４）とオプトエレクトロニック部品（１０１）との間に配置された少なくとも１つの第２の層（１０６）とのスタックから形成され、
前記第１の層（１１４）は、完全に前記基板（１０４）を貫通する基板（１０４）のめくら孔（１０５）を有し、前記第２の層（１０６）は、基板（１０４）の前記めくら孔（１０５）の底壁（１１５）を形成し、前記基板（１０４）は、前記めくら孔（１０５）の実質的に反対側のオプトエレクトロニック部品（１０１）を受容するように意図され、
前記気密カップリングデバイス（１００）の２つの層（１１４、１０６）の間に挿入された反射パターン（１１２）であって、前記めくら孔（１０５）の実質的に周縁上に配置されるとともに、前記光電子的部品（１０１）によって発光された前記光線（１０３）の一部分（１２０）を反射するように意図された反射パターンを備えることを特徴とする気密カップリングデバイス（１００）。
【請求項２】
前記基板（１０４）は、シリコンのような、半導体ベースの材料からなることを特徴とする請求項１に記載の気密カップリングデバイス（１００）。
【請求項３】
前記めくら孔（１０５）の実質的に反対側に配置された、前記基板（１０４）の半導体表面上に一体化された光検知システム（１１１）を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の気密カップリングデバイス（１００）。
【請求項４】
前記光検知システム（１１１）は、少なくとも１つのＭＳＭタイプの光検出器であることを特徴とする請求項３に記載の気密カップリングデバイス（１００）。
【請求項５】
前記第２の層（１０６）は、該第２の層（１０６）を部分的に貫通するめくら孔（１０５）を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の気密カップリングデバイス（１００）。
【請求項６】
前記第２の層（１０６）は、シリコンのような半導体ベースの材料からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の気密カップリングデバイス（１００）。
【請求項７】
前記第２の層（１０６）は、ガラスベース又はシリカベースの材料からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の気密カップリングデバイス（１００）。
【請求項８】
前記第２の層（１０６）は、少なくとも２つの層（１０９、１１０）のスタックから形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の気密カップリングデバイス（１００）。
【請求項９】
少なくとも１つの第３の層（１０７）であって、前記めくら孔（１０５）と実質的に位置合わせされ、前記第３の層（１０７）を完全に貫通する少なくとも１つの孔（１０８）を有する、第３の層を備え、前記第２の層（１０６）は、前記第１の層（１１４）と前記第３の層（１０７）との間に配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の気密カップリングデバイス（１００）。
【請求項１０】
前記第３の層（１０７）は、シリコンのような半導体ベースの材料からなることを特徴とする請求項９に記載の気密カップリングデバイス（１００）。
【請求項１１】
少なくとも１つのオプトエレクトロニック発光及び／又は受光部品（１０１）と、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の気密カップリングデバイス（１００）とを備えるオプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス（２００）であって、
前記オプトエレクトロニック部品（１０１）は、前記気密カップリングデバイス（１００）に接合され、前記気密カップリングデバイス（１００）の前記めくら孔（１０５）の実質的に反対側に配置されている、オプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス（２００）。
【請求項１２】
前記オプトエレクトロニック部品（１０１）はＶＣＳＥＬのような光発光デバイスであるか、又はフォトダイオードのような光検出器であることを特徴とする請求項１１に記載のオプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス（２００）。
【請求項１３】
第１のオプトエレクトロニック部品と呼ばれる前記オプトエレクトロニック部品（１０１）に加えて、前記気密カップリングデバイス（１００）に接合され、前記めくら孔（１０５）の実質的に反対側に配置されている少なくとも１つの第２のオプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス（２０１）を備え、
前記第１のオプトエレクトロニック部品（１０１）は、気密カップリングデバイス（１００）と第２のオプトエレクトロニック部品（２０１）との間に配置されていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のオプトエレクトロニック発光及び／受光デバイス（２００）。
【請求項１４】
前記第１のオプトエレクトロニック部品（１０１）がレーザ発光器である場合に、前記第２のオプトエレクトロニック部品（２０１）はフォトダイオードのような光検出器であり、前記第１のオプトエレクトロニック部品（１０１）が光検出器である場合には、前記第２のオプトエレクトロニック部品（２０１）はＶＣＳＥＬのようなレーザ発光器であることを特徴とする請求項１３に記載のオプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス（２００）。
【請求項１５】
前記第１のオプトエレクトロニック部品（１０１）は、前記第２のオプトエレクトロニック部品（２０１）によって発光及び／又は受光される少なくとも１つの光線（２０３）に対して透明又はほぼ透明であり、前記光線（２０３）は、前記めくら孔（１０５）の前記底壁（１１５）を通過することによって前記第１のオプトエレクトロニック部品（１０１）と前記気密カップリングデバイス（１００）を貫通して通過し、前記光学的伝送手段（１０２）によって輸送されることを特徴とする請求項１３又は１４に記載のオプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス（２００）。
【請求項１６】
前記第２のオプトエレクトロニック部品（２０１）は、前記気密カップリングデバイス（１００）に直接、又は前記第１のオプトエレクトロニック部品（１０１）を介して接合されていることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス（２００）。
【請求項１７】
前記気密カップリングデバイス（１００）上へのオプトエレクトロニック部品又は複数のオプトエレクトロニック部品（１０１、２０１）の接合は、微小球（１１３、２１３）を使用する接続を介して達成されていることを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス（２００）。
【請求項１８】
前記微小球（１１３、２１３）は、金−及び錫−ベース、錫−及び鉛−ベース、又は純粋な若しくはほぼ純粋な錫−又はインジウム−ベースの金属のような熔融可能な材料からなることを特徴とする請求項１７に記載のオプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス（２００）。
【請求項１９】
前記オプトエレクトロニック部品又は複数の部品（１０１、２０１）を覆い、前記気密カップリングデバイス（１００）に接合された気密キャップ（２０２）を備えていることを特徴とする請求項１１〜１８のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス（２００）。
【請求項２０】
少なくとも１つの光学的伝送手段（１０２）と、請求項１１〜１９のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス（２００）とを備えるオプトエレクトロニック発光及び／又は受光システム（３００）であって、
前記光学的伝送手段（１０２）は、前記オプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス（２００）の気密カップリングデバイス（１００）のめくら孔（１０５）に挿入された一部（１１８）を有する、オプトエレクトロニック発光及び／又は受光システム（３００）。
【請求項２１】
前記光学的伝送手段（１０２）は光ファイバーであることを特徴とする請求項２０に記載のオプトエレクトロニック発光及び／又は受光システム（３００）。
【請求項２２】
前記光ファイバー（１０２）は、接着剤の小球（３０１）によって前記オプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス（２００）に固定されていることを特徴とする請求項２１に記載のオプトエレクトロニック発光及び／又は受光システム（３００）。
【請求項２３】
前記光学的伝送手段（１０２）は、接続部材（３０３）に挿入された光ファイバー（３０２）にパッシブに位置合わせされたレンズであり、
前記レンズ（１０２）の第１の部分と呼ばれる一部（１１８）は、前記オプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス（２００）の前記気密カップリングデバイス（１００）の前記めくら孔（１０５）に挿入されており、接続部材（３０３）のハウジング（３０４）に挿入される前記レンズ（１０２）の第２の部分（１１９）は、前記光ファイバー（３０２）に面していることを特徴とする請求項２０に記載のオプトエレクトロニック発光及び／又は受光システム（３００）。
【請求項２４】
前記レンズは、略球面上の形状であることを特徴とする請求項２３に記載のオプトエレクトロニック発光及び／又は受光システム（３００）。
【請求項２５】
前記光ファイバー（１０２、３０２）は、偏波保持ファイバーであることを特徴とする請求項２１〜２４のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニック発光及び／又は受光システム（３００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレコミュニケーションの分野に関し、より具体的には、気密封止されたカップリングデバイス、オプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス及び、システム、及びその製作のような、テレコミュニケーションネットワークの光学的／電気的インターフェースに配置された部品の分野に関する。これら装置は、光伝送手段と１つ以上のオプトエレクトロニック発光及び／又は受光部品との間の結合に特に適している。
【背景技術】
【０００２】
光ネットワークにおいては、光学的／電気的インターフェースに配置された部品は、通常は“送受信機”と呼ばれ、発光器及び／又は受光器として作用し、光信号の電気信号への変換、及び反対に電気信号の光信号への変換を行う。送受信機とともに通常は使用される光伝送手段は光ファイバーである。送受信機に使用される受光部品は、通常はフォトダイオードのタイプの光検出器である。送受信機に使用される発光部品は、通常は次の２つのタイプ、すなわちＥＥＬ（Ｅｄｇｅ  Ｅｎｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）又はＶＣＳＥＬ（ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）のうちの１つである。図１は、レーザビーム２を面３を介して発光するＶＣＳＥＬ１を示している。
【０００３】
ＥＥＬは、特に光ファイバーとの強力な結合に不適な略楕円形状のビームを発光する。光導波管における又は光学的結合システムの使用を通じた方式適合のような、この結合を改良するために考慮される解決法は、デバイスの位置誤差に対する感度を増加させることによって、複雑な構成及びＥＥＬと光ファイバーとの間の必要な位置合わせに対する困難性を生じさせる。
【０００４】
送受信機においては、ＶＣＳＥＬ及び／又はフォトダイオードは通常は、電気的相互接続のネットワークを備えるプラットフォーム上で混成されている。「混成される」という用語は、ここ及び本明細書の残りの部分において、機械的及び電気的の両方を兼ね備える接続を意味する。このプラットフォームは、例えばシリコン中に形成することができ、セラミックを配線回路とすることができる。光ファイバーをオプトエレクトロニック部品と結合させるための解決法は、プラットフォームに孔を開け、光ファイバーをオプトエレクトロニック部品に近づけること、及びファイバーの光学軸をオプトエレクトロニック部品の光学軸にパッシブに位置合わせすること、例えば部品によって発光又は受光されるレーザビームに依存することなく機械的に位置合わせすることから成る。
【０００５】
特許文献１は、図２に示されるカップリングデバイス６を提案し、このカップリングデバイスにおいては、光ファイバー７は、その直径がこの光ファイバー７の直径よりわずかに大きい孔８に挿入され、この孔はプラットフォーム９を完全に貫通している。この場合には光ファイバー７中にレーザビーム２を発光するＶＣＳＥＬであるオプトエレクトロニック部品５は、溶融可能な合金からなる半田ボール（微小球）４を有する混成技術を使用して、プラットフォーム９上において混成されるとともに孔８の上に正確に位置合わせされる。微小球を使用するこの混成技術は、通常「フリップチップ」と呼ばれ、部品５の光ファイバー７との、１マイクロメータのオーダの精度での位置合わせを達成することができる。
【０００６】
特許文献２は、基板１２に固定されたオプトエレクトロニック部品１１への垂直な光ファイバー１０のアセンブリを開示している。このアセンブリは図３に示されている。光ファイバー１０の一方の端部は、四角形状の区画を有して開口している貫通Ｖ字状溝１３中に当接状態となっている。この孔１３はファイバー１０をパッシブに位置合わせするため、及びファイバー１０の端部と部品１１との間の距離を決定するために使用される。この技術によって、結合の良好な精度、典型的には２マイクロメータ以下の精度を達成することができる。
【０００７】
一般的な規定として、送受信機上に存在する部品は、少なくとも２０年の期間の困難な環境条件に耐えなければならず、このことは、通常はベアチップの形態のこれら部品を環境からの攻撃（温度、湿度等）に対して隔離するための解決法の使用を含んでいる。これら制限は、非特許文献１又は非特許文献２のような様々な規準又は標準に規定されている。
【０００８】
主な保護方法は、気密キャップを使用してこれら部品を覆うことからなる。この気密キャップは、部品を外部環境に対して部分的に保護することができる。この保護を完成し、これら部品の周りの完全な気密シールを保証するために、光ファイバーが貫通して挿入されているプラットフォーム中の孔は、図２中の孔８及び図３中の孔１３のように気密に形成されている。
【０００９】
図３に、光ファイバー１０が孔１３中に、この場合は有機物接着剤である接着手段１４によって固定されていることを見ることができる。この接着剤は、ファイバー１０を固定するという役割を完璧に果たしているが、孔１３を気密にすることはできない。これら有機物接着剤の水蒸気に対する透過性はあまりにも高い。
【００１０】
光ファイバーが挿入される孔の気密シールに対してはいくつかの方法が存在する。
【００１１】
第１に、ファイバーは、金属被覆し、プラットフォームに設けられた孔の中にロウ付けすることができる。しかし、光ファイバーの金属被覆は高価であるとともに、ファイバーを弱化する場合があり、特に機械的応力のために、堆積された金属が冷却されるときに、弱化が生じる。また、ロウ付けのステップは、ロウ付けに必要とされる、通常は２００℃以上の温度上昇のためにファイバーに応力をかけ、弱化させる。最後に、ロウ付けステップもまた、冷却の際に生じる場合のある機械的ストレスに続いて、形成されたロウ付け結合部を弱化させる場合がある。
【００１２】
また、溶融可能なガラスを、図４に図示されているように、光ファイバーが挿入される孔の気密シールに使用することができる。この図においては、光ファイバー１５はフェルール１６の中に挿入され、ファイバー１５とフェルール１６との間の機密性は溶融ガラス１７によって得られている。しかしここでもまた、ガラス１７の使用は、通常は３００℃以上の、この溶融ガラス１７を再溶融するために必要とされる温度上昇のために、ファイバーに応力を与え、弱化させる場合がある。
【００１３】
最後に、光ファイバーはファイバーを収容するように意図された穴の中にクリンプ止めすることができる。この第３の方法においては、クリンプ套管がファイバーと孔との結合部の上に配置されている。しかし、クリンプの力は、ファイバー、クリンプ套管、及び孔の間の熱膨張係数の順応のために、ファイバーに応力をかけ、弱化させる。
【００１４】
機械的な面に加えて、光ファイバーにかかる応力の問題も、例えば偏波保持光ファイバーにとって、光学的に有害である場合がある。この場合、いずれの応力も、偏波状態の間の増大された結合による偏波保持性能を害する。
【００１５】
追加的に、光ファイバーを固定するために適用される高温に、プラットフォーム上に存在するオプトエレクトロニック部品又は電子部品は耐えられない場合がある。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／００９８５１１号明細書
【特許文献２】米国特許第４８２６２７２号明細書
【非特許文献１】Ｔｅｌｃｏｒｄｉａ  ＧＲ‐４６８‐ＣＯＲＥ
【非特許文献２】ＭＩＬ‐ＳＴＤ−８８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、光学的伝送手段と１つ以上のオプトエレクトロニック部品との間における、従来技術のパッシブアラインメント技術を使用する気密カップリングデバイスを提案することである。本発明のデバイスは、低コストで、光学的伝送手段が従来技術のデバイスにおいてこうむる機械的及び熱的応力を回避しつつ、光学的伝送手段のためのガイド孔の気密性を保証することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
これら目的を達成するために本発明は、少なくとも１つの光線を発光及び／又は受光すべき少なくとも１つのオプトエレクトロニック部品と、光線を輸送すべき光学的伝送手段との間の気密カップリングデバイスを提案している。気密カップリングデバイスは、少なくとも１つのめくら孔（１０５）を設けられた基板を備え、このめくら孔は底壁（１１５）を有し、このめくら孔に光学的伝送手段の１部分が挿入され、光線はめくら孔の底壁を貫通することによって基板を貫通して通過しなければならず、基板はめくら孔の実質的に反対側においてオプトエレクトロニック部品を受容するように意図されている。
【００１８】
したがって、非気密カップリングデバイス中の光学的伝送手段に対する貫通孔の気密シールの従来技術のうちの１つを使用する代わりに、オプトエレクトロニック部品の光学的伝送手段とのパッシブアラインメントを可能にし、また、オプトエレクトロニック部品と光学的伝送手段との間の貫通穴の気密性を保証するカップリングデバイスが提供される。
【００１９】
また、このデバイスは、光学的伝送手段が、従来技術の方法においてこうむる機械的及び熱適応力を克服することを可能にする。
【００２０】
基板は、シリコンのような半導体ベースの材料から構成することができる。
【００２１】
気密カップリングデバイスは、めくら孔の実質的に反対側に配置されるとともに、基板の半導体表面上に一体化された光検出システムを備えることができる。
【００２２】
この光検出システムは、例えば、少なくとも１つのＭＳＭタイプの光検出器とすることができる。
【００２３】
基板は、少なくとも１つの第１の層と、この第１の層とオプトエレクトロニック部品との間に配置されるように意図された少なくとも１つの第２の層とのスタックから形成することができ、めくら孔が第１の層の全体を貫通しており、第２の層は基板のめくら孔の底壁を形成している。
【００２４】
めくら孔は、第２の層を部分的に貫通することができる。
【００２５】
第２の層は、シリコン又はガラスベース、若しくはシリカベースのような半導体ベースの材料から構成することを考慮することができる。
【００２６】
第２の層は、少なくとも２つの副層のスタックから形成することができる。
【００２７】
気密カップリングデバイスは、気密カップリングデバイスの２つの層の間に挿入されるとともに、実質的にめくら孔の周縁に配置された反射パターンを備えることができ、オプトエレクトロニック部品によって発光された光線の一部を反射するように意図される。
【００２８】
気密カップリングデバイスは、少なくとも１つの第３の層を備え、この第３の層を少なくとも１つの孔が完全に貫通し、この孔はめくら孔に対して位置合わせされており、第２の層は、第１の層と第３の層との間に配置されている。
【００２９】
第３の層は、シリコンのような半導体材料から構成することができる。
【００３０】
また、本発明は、少なくとも１つのオプトエレクトロニック発光及び／又は受光部品を備えるオプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイスに関し、気密カップリングデバイスは、オプトエレクトロニック部品が気密カップリングデバイスに接合されるとともに、実質的に気密カップリングデバイスのめくら孔の反対側に配置されている。
【００３１】
オプトエレクトロニック部品は、ＶＣＳＥＬのようなレーザ発光器、又はフォトダイオードのような光検出器とすることができる。
【００３２】
オプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイスは、第１のオプトエレクトロニック部品と呼ばれるオプトエレクトロニック部品に加えて、気密カップリングデバイスに接合されるとともにめくら孔の実質的に反対側に配置された少なくとも１つの第２のオプトエレクトロニック部品を備えることができ、第１のオプトエレクトロニック部品は、気密カップリングデバイスと第２のオプトエレクトロニック部品との間に配置されている。
【００３３】
第１のオプトエレクトロニック部品がレーザ発光機である場合には、第２のオプトエレクトロニック部品は、フォトダイオードのような光検出器とすることができ、第１のオプトエレクトロニック部品が光検出器である場合には、第２のオプトエレクトロニック部品は例えばＶＣＳＥＬなどのレーザ発光器とすることができる。
【００３４】
第１のオプトエレクトロニック部品は、第２のオプトエレクトロニック部品によって発光及び／又は受光される少なくとも１つの光線に対して透明若しくはほぼ透明とすることができ、前記光線は、めくら孔の底壁を貫通することによって第１のオプトエレクトロニック部品と気密カップリングデバイスを貫通する必要があり、光学的伝送手段によって輸送される。
【００３５】
第２のオプトエレクトロニック部品は、直接又は第１のオプトエレクトロニック部品を介して、気密カップリングデバイスに固定することができる。
【００３６】
好ましくは、オプトエレクトロニック部品の気密カップリングデバイスへの固定は、微小球による接続を使用して行われる。
【００３７】
この場合、微小球は、金−及び錫−ベースの合金、錫−及び鉛−ベースの合金、又は純粋な、若しくはほとんど純粋な錫−若しくはインジウム−ベースの金属のような溶融可能な材料とすることができる。
【００３８】
オプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイスは、オプトエレクトロニック部品上に、気密カップリングデバイスに接合された気密キャップを備えることができる。
【００３９】
また、本発明は、少なくとも１つの光学的伝送手段とオプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイスとを備えるオプトエレクトロニック発光及び／又は受光システムに関し、光学的伝送手段は、オプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイスの気密カップリングデバイスのめくら孔に挿入された一部分を有している。
【００４０】
光学的伝送手段は、光ファイバーとすることができる。
【００４１】
光ファイバーは、接着剤の小粒によって、オプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイスに固定することができる。
【００４２】
別の変形態においては、光学的伝送手段はレンズであって、接続部材に挿入された光ファイバーにパッシブに位置合わせされており、レンズの第１の部分と呼ばれる一部分はオプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイスの気密カップリングデバイスのめくら孔に挿入され、レンズの第２の部分は接続部材の光ファイバーに面するハウジングに挿入されている。
【００４３】
レンズは、略球面状とすることができる。
【００４４】
光ファイバーは、偏波保持光ファイバーとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
本発明は、添付の図面を参照しつつ、単に例示目的のために与えられ、限定されるわけではない実施形態の例の記載を読むことにより、より良く理解されるであろう。
【００４６】
後述される、異なる図における同一、同様、又は同等の部分は、図の相互参照を容易化するように同じ参照符号を付されている。
【００４７】
図に示された別々の部分は、図をより良く解読するために、必ずしも一様の縮尺で記載されているわけではない。
【００４８】
異なる可能性（変形及び形態）は、互いに排他的であると解釈されるべきではなく、組み合わせることができる。
【００４９】
最初に、第１の実施形態による気密カップリングデバイス１００を示す図５を参照する。気密カップリングデバイス１００は、基板１０４を備え、少なくとも１つの、例えばレーザビーム又はエレクトロルミネッセンスのダイオードから生じる光線１０３を発光及び／又は受光するように意図された少なくとも１つのオプトエレクトロニック部品１０１の間の気密結合を形成するように意図され、この光線１０３を輸送するように意図された光伝送手段１０２をも備えている。また、図５は、第１の実施形態によるオプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス２００を示している。このオプトエレクトロニック発光及び／受光デバイス２００は、気密カップリングデバイス１００とオプトエレクトロニック部品１０１を備えている。また、最後に図５は、第１の実施形態によるオプトエレクトロニック発光及び／又は受光システム３００を示している。オプトエレクトロニック発光及び／又は受光システム３００は、発光及び／又は受光デバイス２００と、光学的伝送手段１０２とを備えている。
【００５０】
この第１の実施形態においては、基板１０４は単一基板である。図５において、基板１０４は、シリコンのような、半導体ベースの材料からなっている。基板１０４には、底壁１１５を有する少なくとも１つのめくら孔１０５が設けられ、この底壁１１５は基板１０４の一部である。よって、めくら孔１０５は基板１０４を完全に貫通している。図５において、めくら孔１０５は、例えば略円柱状の形状である。また、めくら孔は、外形がＶ字状の溝のような、別の形状を有することができる。めくら孔１０５は、例えばＤＲＩＥ（深部反応性イオンエッチング（Ｄｅｅｐ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ））のようなドライエッチングによって、ウエットエッチングによって、又はレーザー加工によって、若しくは他のいずれかの適合する技術によって得ることができる。これらエッチング技術は、この明細書の中にさらに記載されている。光学的伝送手段１０２の１つの部分１１８（ここでは光ファイバー１０２の一方の端部１１８）は、めくら孔１０５に挿入されることを意図されている。
【００５１】
図５において、オプトエレクトロニック部品１０１は例えばレーザ発光器、ここではＶＣＳＥＬであり、光線１０３を発光する。この場合の発光及び／又は受光デバイス２００は、よってオプトエレクトロニック発光デバイスである。ＶＣＳＥＬ１０１は、微小球１１３を使用して、めくら孔１０５の反対側の、基板１０４の表面１２２に接合されている。これら微小球１１３はＶＣＳＥＬ１０１のフリップチップによる混成化を可能とし、よって、ＶＣＳＥＬ１０１の光ファイバー１０２との、１マイクロメータ以下の精度での位置合わせを可能とする。これら微小球１１３の機械的及び電気的接続の役割に加えて、微小球１１３は、ＶＣＳＥＬ１０１の作用から生じる熱の散逸を可能とするので、熱的役割をも有する。多くの微小球１１３がこの混成化を達成するために使用される。これら微小球１１３は、ＶＣＳＥＬ１０１の表面１１７の実質的に周縁に配置されている。図５においては、２つの微小球１１３のみが示されている。これら微小球１１３は、金−ベース合金及び錫−ベース合金のような溶融可能な材料からなっている。また、錫−鉛の合金、又は錫−ベース又はインジウム−ベースの純粋な若しくはほぼ純粋な金属を溶融可能な材料として使用することが考えられる。ＶＣＳＥＬ１０１もまた、従来のロウ付けを使用して、気密カップリングデバイスに接合することができる。ＶＣＳＥＬ１０１は、光線１０３をめくら孔１０５中に発光するように配置され、よって光線１０３は、光ファイバー１０２によって伝送することができる。光ファイバーは、よって、めくら孔１０５に進入する前に、めくら孔１０５の底壁１１５を貫通しなければならない。よって、そうするためには、光線１０３は基板１０４の底壁１１５を貫通することを可能にする波長で発光されなければならず、逆に基板１０４の底壁１１５は、光線１０３が通過することができる材料とする、例えば光線１０３に対して少なくとも部分的に透明な材料とする必要がある。
【００５２】
ここではオプトエレクトロニック発光器３００であるシステムは、オプトエレクトロニック発光デバイス２００と、光ファイバー１０２とを備えている。光ファイバー１０２の端部１１８は、めくら孔１０５に挿入され、固定されている。この固定は、めくら孔１０５の直径が光ファイバー１０２の直径よりわずかに大きいので、自然に達成される。このオプトエレクトロニックシステム３００は、例えば偏波保持ファイバーである光ファイバー１０２に何ら機械的又は熱的応力を与えないので、光ファイバー１０２によって伝送される光線１０３の偏波状態間の結合に増加が認められることはない。
【００５３】
気密カップリングデバイス１００のこの第１の実施形態は、オプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス２００とオプトエレクトロニック発光及び／又は受光システム３００とからなり、オプトエレクトロニック部品１０１と光学的伝送手段１０２との間にパッシブな結合をまさに許容しつつ、孔１０５がめくら孔であるという事実によって、これら２つの要素の間の経路の気密性を保証する。基板１０４は、パッシブにオプトエレクトロニック部品１０１と位置合わせされた光学的伝送手段１０２のガイドの固定を保証している。ＤＲＩＥエッチングのような現在の精度の機械加工技術によっては、半導体材料からなる単体の基板１０４中に、オプトエレクトロニック部品１０１と光学的伝送手段１０２との間の光線１０３の光学的伝送を可能にするめくら孔１０５の底壁１１５を得ることは可能ではない。例えば、この第１の実施形態では、めくら孔１０５の底壁１１５の粗さは約数１０ナノメータであり、この界面における損失を含んでいる。さらに、シリコンのような半導体材料は可視光及び近赤外光に対して部分的に透明であり、各シリコン／空気の界面において損失がある。
【００５４】
図６は、第２の実施形態におけるオプトエレクトロニック発光システム３００を図示している。第１の実施形態とは異なり、このオプトエレクトロニック発光システム３００は、第１の層１１４と第２の層１０６とのスタックから形成された基板１０４を備えている。この第２の実施形態においては、第１の層１１４と第２の層１０６とは例えば、シリコンのような半導体材料からなっている。第１の層１１４の厚さは例えば約１〜１．５ミリメータであり、基板１０４のめくら孔１０５は完全に基板１０４を貫通している。第２の層１０６の厚さは５００マイクロメータ近辺にある。ここでは第２の層１０６はめくら孔１０５に部分的に交差している。第２の層１０６はめくら孔１０５の底壁１１５を形成している。図５におけるように、オプトエレクトロニック部品（この例ではＶＣＳＥＬ１０１）は、微小球１３３を使用して、基板１０４に、より正確には第２の層１０６の表面１２４に、めくら孔１０５の反対側において接合されている。めくら孔１０５の底壁１１５は、よって、第２の層１０６の一部分である。
【００５５】
第１の実施形態に対するのと同様に、オプトエレクトロニック発光及び／受光システム３００の第２の実施形態は、ＶＣＳＥＬ１０１と光ファイバー１０２との間のパッシブな結合を達成しつつ、これら２つの要素の間の経路の気密性を保障している。第１の層１１４は、ＶＣＳＥＬ１０１とパッシブに位置合わせされている光ファイバー１０２のガイドを達成し、光ファイバー１０２とＶＣＳＥＬ１０１との間の気密シールは、気密性を有する光学的ウインドウとして作用する第２の層１０６によって保証される。しかし、第２の層１０６は半導体材料からなっているので、この第２の実施形態は第１の実施形態の特徴と同様の特徴、特に、光線１０３の伝送の質に影響するめくら孔１０５の底壁１１５の質及び第２の層１０６の半導体材料の透明性を有する。
【００５６】
図７は、第３の実施形態によるオプトエレクトロニック発光システム３００を図示している。第２の実施形態におけるのと同様に、オプトエレクトロニック発光システム３００の気密カップリングデバイス１００の基板１０４は、２つの層１１４，１０６のスタックから形成されているが、第２の実施形態とは異なり、基板１０４の第２の層１０６は透明な材料、例えば硼化珪素ガラスのようなガラス材料からなる。また、この第２の層１０６は例えばシリコン材料からなることもできる。最後に、この第３の実施形態においてめくら孔１０５は、図６におけるめくら孔１０５とは異なり、第２の層１０６の中に延在していない。図５におけるように、この例ではＶＣＳＥＬ１０１であるオプトエレクトロニック部品は、例えば微小球１１３を使用して、基板１０４上に、より正確には第２の層１０６の表面１２４上に、めくら孔１０５の反対側において接合されている。
【００５７】
この第３の実施形態は、第２の層１０６がガラスベース、又はシリカベースであるという事実が、めくら孔１０５の数ナノメータの底壁の粗さを得ることが可能であることを意味するので、２つの上述の実施形態において生じた、ＶＣＳＥＬ１０１と光ファイバー１０２との間の光線１０３の光学的伝送の欠点を有することがない。また、２つの第１の実施形態において見られた、基板１０４の半導体に関係する透明性の特徴は、第３の実施形態においては第２の層１０６がガラス材料からなっているので、改善される。
【００５８】
図８は、第４の実施形態によるオプトエレクトロニック受光システム３００を示している。図８におけるオプトエレクトロニック受光システム３００の気密カップリングデバイス１００の基板１０４は、第１の層１１４、第２の層１０６、及び第３の層１０７からなるスタックから形成されている。第１の層１１４及び第２の層１０６は、図７における第１の層１１４及び第２の層１０６と略同様である。第３の層１０７は、第２の層１０６上にスタックされ、第２の層１０６に接合されている。第３の層１０７は例えばシリコンのような半導体材料であり、その厚さは例えば約５０マイクロメータである。第３の層１０７は、貫通穴１０８を有し、この貫通穴１０８は基板１０４のめくら孔１０５にほぼ位置合わせされており、第１の層１１４を貫通している。図８においては、穴１０８の直径は例えばめくら孔１０５の直径よりわずかに小さい。第２の層１０６は、２つの孔１０５，１０８に共通の底壁１１５を形成している。上述の複数の実施形態とは異なり、ここではオプトエレクトロニック部品１０１は、例えばフォトダイオードのような受光要素であり、例えば微小球１１３を使用して、第３の層の表面１２５にめくら孔１０５の反対側において接合されている。
【００５９】
オプトエレクトロニック発光及び／又は受光システム３３０のこの第４の実施形態は、第３の実施形態によって得られたのと同じ結合及び気密性の質を提供する。さらに、半導体材料からなる第３の層１０７は、上述の複数の実施形態に比べて、混成のための半導体層を必要とし、よって例えば第３の実施形態においてガラス又はシリカ材料からなる第２の層１０６上において混成することができない、別の電子部品又はオプトエレクトロニック部品を加える可能性を提供する。
【００６０】
図９Ａは、第５の実施形態によるオプトエレクトロニック発光システム３００を示している。第４の実施形態におけるのと同様に、基板１０４は３つの層のスタックから形成されている。しかし、第４の実施形態とは異なり、ここでは第２の層１０６は少なくとも２つの副層１０９、１１０のスタックから形成されている。これら副層１０９、１１０は例えばシリカ材料からなる。第２の層１０６は、それぞれがそれらの表面１２６及び１２７をシリカ副層１１０及び１０９の少なくとも１つでそれぞれコーティングされた第１の層１１４及び第３の層１０７を一緒にスタックし、接合することによって得られる。このように、第１の層１１４と第３の層１０７とを２つの副層１０９、１１０を介して接合することは、分子結合によるアセンブリ後に、第２の層１０６を形成する。２つの副層１０９、１１０のそれぞれは、例えば約１〜２マイクロメータの厚さを有することができる。よって、第２の層１０６の厚さは、ここでは２〜４マイクロメータである。基板１０４のめくら孔１０５と貫通孔１０８とは、図８におけるのと実質的に同じように配置されている。図９Ａにおける孔１０８は、例えばめくら孔１０５の直径と実質的に同様な直径を有している。また、この第５の実施形態の気密カップリングデバイス１００は、基板１０４の１つの半導体表面上、ここでは第３の層１０７の表面上に一体化された光検出システム１１１を備えている。図９Ａにおいては、光検出システム１１１は、例えばアルミニウムからなる導電線を第３の層１０７の一方の表面１２５上に堆積することによって得られるＭＳＭ（金属―半導体―金属）タイプからなる光検出器である。この光検出器１１１は、第３の層１０７を貫通する孔１０８の実質的な周縁上に、基板１０４のめくら孔１０５のほぼ反対側において配置されている。光検出器１１１は、オプトエレクトロニック部品−ここでは基板１０４の表面１２５に例えば微小球１１３を使用して接合されたＶＣＳＥＬ１０１−と、基板１０４との間に配置されている。したがって、ＶＣＳＥＬ１０１が光線１０８を発光する場合に、光検出器１１１はＶＣＳＥＬの発光を妨害することなく、光線１０３の強度を制御することができる。
【００６１】
オプトエレクトロニック発光及び／又は受光システム３００のこの第５の実施形態は、第４の実施形態によって得られるのと同じ結合及び気密性の質を提供するとともに、さらに基板１０４の表面上に一体化された光検出器１１１によって保証される機能を提供している。第２の層１０６が２つのシリカ副層１０９、１１０によって形成されているという事実は、例えば図８のようなガラス材料からなる第２の単一層と実質的に同じ光線１０３の光学的伝送の質を提供する。
【００６２】
図１０は第６の実施形態による、本発明の主題であるオプトエレクトロニックな発光システム３００を示している。オプトエレクトロニックな発光システム３００の気密カップリングデバイス１００の基板１０４は、実質的に第３の実施形態における基板１０４と同様である。例えば金属からなる反射パターン１１２が気密カップリングデバイス１００の２つの層、ここでは基板１０４の第１の層１１４と第２の層１０６との間に挿入されている。これら反射パターン１１２は、基板１０４のめくら孔１０５の実質的に周縁上に配置され、よってめくら孔１０５の端部の周りに環状の鏡を形成している。これら反射パターン１１２の厚さは、例えば５００ナノメータ〜１マイクロメータである。これら反射パターンの形成は後述される。オプトエレクトロニック発光システム３００は、２つのオプトエレクトロニック部品１０１，２０１を備えている。第１のオプトエレクトロニック部品１０１は、例えば図７におけるように配置されたＶＣＳＥＬであり、例えば微小球１１３を使用して接合されている。例えばフォトダイオードである第２のオプトエレクトロニック部品２０１は、実質的にめくら孔１０５の反対側に配置され、よってＶＣＳＥＬ１０１が、フォトダイオード２０１と気密カップリングデバイス１００の基板１０４との間に配置されている。フォトダイオード２０１は微小球２１３を使用して第２の層１０６の表面１２４上に混成されており、微小球２１３の直径は、例えば微小球１１３の直径より大きい。数１０の微小球２１３がこの混成を達成するために使用される。これら微小球２１３は、実質的にフォトダイオード２０１の表面２１７の周縁上に配置されている。図１０においては、２つの微小球のみが示されている。これら微小球２１３は、金−ベース、及び錫−ベースの合金のような溶融可能な金属からなっている。また、錫−及び鉛−の合金、又は純粋な若しくはほとんど純粋な錫−ベース若しくはインジウム−ベースの金属を溶融可能な金属として使用することも考えられる。したがって、ＶＣＳＥＬ１０１のように、フォトダイオード２１０は光学的伝送手段１０２にパッシブに、光学的伝送手段１０２へのＶＣＳＥＬ１０１の位置合わせに対して達成される精度と実質的に同様な精度まで位置合わせされる。微小球２１３の直径は、フォトダイオード２０１の気密カップリングデバイス１００からの距離を決定する。
【００６３】
オプトエレクトロニック発光システム３００の動作中は、ＶＣＳＥＬ１０１は光線１０３を伝送する。光線１０３の一部分１１４は、第２の層１０６を通過し、次いで光ファイバー１０２によって輸送される。光線１０３の別の部分１２０は、第２の層１０６を通過し、反射パターン１１２によって反射され、フォトダイオード２０１の方向へ戻る。次いで、フォトダイオード２０１が光線１０３の一部分１２０を受光し、ＶＣＳＥＬ１０１の発光出力のような、光線１０３の所定の特徴の測定を可能としている。
【００６４】
オプトエレクトロニック発光及び／又は受光システム３００のこの第６の実施形態は、第３の実施形態によって得られるのと同じ結合及び気密性の質を提供するとともに、さらにフォトダイオード２０１及び反射パターン１１２によって保証される機能を提供する。したがって、この第６の実施形態によって、光信号を発光することを可能とするとともに、この信号を制御することを可能とする独特のデバイスを得ることができる。
【００６５】
図１１Ａは第７の実施形態による、オプトエレクトロニック発光及び／又は受光システム３００を図示している。図１１Ａにおける基板１０４は、実質的に第８の実施形態における基板１０４と同様である。オプトエレクトロニック発光及び受光システム３００は、２つのオプトエレクトロニック部品１０１、２０１を備えている。第１のオプトエレクトロニック部品１０１は、例えば図８におけるように配置されたＶＣＳＥＬである。第２のオプトエレクトロニック部品２０１は、例えばフォトダイオードである。フォトダイオード２０１は、ＶＣＳＥＬ１０１の上であって、実質的にめくら孔１０５の反対側に配置され、よってＶＣＳＥＬ１０１は、基板１０４とフォトダイオード２０１との間に配置される。フォトダイオード２０１は、例えばＶＣＳＥＬ１０１と協働する微小球１１３と実質的に同様な微小球２１３を使用して、第１の部品１０１の上に直接混成化されている。したがって、フォトダイオード２０１は光学的伝送手段１０２に、ＶＣＳＥＬ１０１の光学的伝送手段１０２との位置合わせと実質的に同様な精度まで、パッシブに位置合わせされる。フォトダイオード２０１は、光学的伝送手段１０２から引き出された光線２０３を受光するように意図されている。よって、底壁１１５及びＶＣＳＥＬ１０１は、フォトダイオード２０１によって受光される光線に対して透明、又はほぼ透明でなければならない。ＶＣＳＥＬ１０１の透明度は、例えば、ＶＣＳＥＬ１０１の前部及び後部の表面近傍に配置された、図には示されていないブラッグミラー（Ｂｒａｇｇ ｍｉｒｒｏｒ）を最適化することによって得ることができる。また、オプトエレクトロニック発光及び／又は受光システム３００のオプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス２００は、基板１０４上に設けられているとともに基板１０４の第３の層１０７に固定されたオプトエレクトロニック部品１０１、２０１を覆う気密キャップ２０２を備えることができる。したがって気密性は、部品１０１、２０１と光学的伝送手段１０２との間の気密シールを保証する気密カップリングデバイス１００によって達成されるのでも、この気密キャップ２０２によって達成されるのでもない。よって、オプトエレクトロニック部品１０１、２０１は外部環境から完全に隔離されている。図１１Ａにおいて、光ファイバー１０２は、めくら孔１０５の中に保持され、基板１０４に接着剤の粒３０１を介して固定される。接着剤の粒３０１のみが光ファイバー１０２に対する固定作用を有する。接着剤は、例えば有機接着剤である。
【００６６】
オプトエレクトロニック発光及び／又は受光システム３００のこの第７の実施形態は、第４の実施形態で得られたのと同じ結合及び気密性の質を提供する。この実施形態においては、キャップ２０２の使用によって、基板１０４上に存在するオプトエレクトロニック部品１０１，２０１に対する完全な気密性が得られる。最終的に、光ファイバー１０２の固定は、接着剤の粒３０１の使用によって強化される。
【００６７】
図１２は第８の実施形態によるオプトエレクトロニック発光システム３００を示している。第３の実施形態におけるように、基板１０４は２つの層１１４、１０６のスタックから形成されている。前述の複数の実施形態とは異なり、めくら孔１０５は例えばピラミッド又は円錐台形状のようなＶ−字状の溝である。図５におけるように、この例ではＶＣＳＥＬ１０１であるオプトエレクトロニック部品は、基板１０４に、より正確には第２の層１０６に、例えば微小球１１３を使用して、めくら孔１０５の反対側において接合されている。光学的伝送手段１０２はここでは実質的に球面状のレンズである。レンズ１０２の一部分１１８はめくら孔１０５の中に挿入されている。めくら孔１０５のＶ字形状の外形は、この挿入を容易化している。よって、レンズ１０２はパッシブに及び精密にＶＣＳＥＬ１０１に位置合わせされる。特に、このＶ字状外形を有するめくら孔１０５を形成し、ＶＣＳＥＬ１０１の微小球１１３を混成化するために使用される技術の精度は、レンズ１０２のＶＣＳＥＬ１０１との約１〜２マイクロメータまでのパッシブアラインメントを可能にする。また、レンズ１０２は光ファイバー３０２にパッシブに位置合わせされる。このパッシブアラインメントは、接続部材３０３を使用して得られる。接続部材３０３は、例えば成形ポリマーからなり、めくら孔１０５の形状と略同様の形状の孔３０４を備えている。レンズ１０２の一部分１１９は、基板１０３の第１の層１１４とは反対側に位置する接続部材３０３の孔３０４に挿入されている。この光ファイバー３０２は、フェルール３０５を介して接続部材３０３に接合されている。このオプトエレクトロニック発光システム３００の機能中には、ＶＣＳＥＬ１０１によって発光される光線１０３は、めくら孔１０５の底壁１１５を通過し、次いでめくら孔１０５を通過し、レンズ１０２を貫通し、最終的に光ファイバー３０２に達する。この実施形態では通常、ＶＣＳＥＬ１０１の光ファイバー１０２との約５マイクロメータ以下の精度までのパッシブアラインメントを達成することができる。また、この実施形態は、フェルール３０５中のファイバー３０２の位置決めの規制を緩和している。したがって、ファイバー３０２は偏波保持ファイバーとすることができる。
【００６８】
図５に示された基板１０４のような基板１０４に、少なくとも１つのオプトエレクトロニック部品１０１と１つの光学的伝送手段１０２との間の気密カップリングデバイス１００を形成する１つの方法は、めくら孔１０５を形成するためのエッチングから構成することができる。図５における基板１０４のような単体構成の基板１０４に対しては、このステップは基板１０４の非貫通エッチングの実施から構成される。このエッチングは例えばドライエッチングとすることもウェットエッチングとすることもできる。
【００６９】
シリコンの異方性ウェットエッチングは、従来は例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）又はテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）の溶液で行われる。ウェットエッチングに使用される溶液の濃度及び温度は、エッチング速度及びエッチングの質に影響を与える。これら２つのパラメータは、例えば温水浴を使用して溶液が冷却されないようにするとともに、溶液の蒸気を凝集することによって溶液の当初の濃度を維持することを通じて、エッチングを通して一定に維持されている。従来から、２０〜２５％の濃度を有するこれら溶液は、約７０〜９０℃の温度範囲において、シリコンのエッチング速度が１分間に約０．５〜１．５マイクロメータの間の変化で得られることを可能にしている。ウェットエッチングのために使用されるマスキング材は、例えば窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）又はシリカ（ＳｉＯ２）のいずれかとすることができる。このマスキング材はエッチング速度に影響を与える。例えば、ＫＯＨ溶液又はＴＮＡＨ溶液と組み合わせて、マスキング材にＳｉＯ２を使用する場合、エッチング速度はＴＭＡＨ溶液による場合（一秒間に数ナノメータ）よりもＫＯＨ溶液による場合（一秒間に数１０ナノメータ）の方が早い。これら溶液は従来は、エッチング中にシリコンに特有の結晶面を出現させる、シリコンの大量加工に対して使用されている。
【００７０】
１つのドライエッチング法は例えばＤＲＩＥエッチングであり、乾式の方法によるシリコンの異方性エッチングに使用することができる。この方法は、デポジション法及びプラズマエッチングを組み合わせている。シリコンが加工される場合、それにつれて、この方法は保護膜のための加工された壁上のフッ化化合物のデポジションを可能にする。特定のガス及び時間を使用するエッチング−デポジションのサイクルは、シリコンの配向を考慮せずにシリコンの深い異方性エッチングを得るように留意する必要がある。使用されるマスキングは樹脂、シリカ、又はニッケル、クロム若しくはアルミニウムのような金属とすることができる。
【００７１】
図７における基板のように、数層から形成されている基板１０４の場合には、めくら孔１０５はドライエッチング又はウェットエッチングによって形成されており、基板１０４のめくら孔１０５は基板１０４の第１の層１１４を完全に貫通している。任意に、エッチングは、図６に示されるように、第２の層１０６まで連続させることができる。両方の場合において、第２の層１０６はめくら孔１０５の底壁１１５を形成している。
【００７２】
気密カップリングデバイス１００を形成する方法は、少なくとも１つの第１の層１１４を少なくとも１つの第２の層１０６に重ね、接合し、図６〜１２に示されるような少なくとも２つの層を備える基板１０４を形成するステップを備えることができる。この第１の層１１４と第２の層１０６との積み重ねと接合とのステップは、図１１Ｂから図１１Ａへと経過するように図示されており、上述のエッチングステップの前、又は後に形成することができる。
【００７３】
第１の層１１４の第２の層１０６との接合は、例えば、分子接合又はウェハ接合として知られている、２つの層の直接接合に対する既知の方法を使用して行うことができる。この技術は、ともにアセンブリされるように意図されている２つの層の表面を準備し、これら２つの表面が接触されるや否やほとんど瞬間的な結合が分子接着によって、すなわちいずれの材料の追加無しに、達成されるステップから構成されている。この準備は最初に、アセンブリされるべき表面を平坦化することを必要とする。例えば直径５センチメータ程度の層に対するこの平坦化は、表面全体に対して１又は２マイクロメータ以下の平坦度差を与える。また、準備はアセンブリされるべき表面の研磨から構成される。この研磨は数ナノメータ以下の粗さしか与えないようにできる。ほとんど瞬間的な結合は、通常は、例えば３００℃以上の温度における熱処理の使用によって強化される。分子結合は、電気的に正の水素原子と電気的に負の、酸素又は塩素原子との間に出現する水素結合によって得られる。
【００７４】
また、第１の層１１４と第２の層１０６との接合は、陽極結合（ａｎｏｄｉｃ  ｂｏｎｄｉｎｇ）によって得ることもできる。この技術は、ともにアセンブリされるように意図された２つの層の表面を準備し、例えば１０−３Ｐａ程度の加圧、例えば電極によって生じた２５００Ｖ程度の電場、及び約３００〜５００℃への加熱によってこれら２つの層をアセンブリするステップから構成されている。陽極結合を達成するための表面の準備は、上述の分子結合に対する準備と同様である。シリコンからなる第１の層１１４とガラスからなる第２の層との間の結合に対して、結合は、ガラスの酸素イオンがシリコン中に拡散することによる境界面におけるシリカの形成によって生じる。分子結合に比較すると、最初の表面状態での応力はそれほど大きなものではない。変型体として、例えばエポキシ接着剤の使用のような材料の追加による結合を使用することができる。
【００７５】
気密カップリングデバイス１００を形成する方法は、２つの層１１４、１０６が接合される前に、第１の層１１４と第２の層１０６との間に挿入されるように意図されている反射パターン１１２を、第１の層１１４上に形成するステップから構成される追加的なステップを備えることができる。これら反射層１１２は、図１０に示された気密カップリングデバイス１００に図示されているように、実質的に基板１０４のめくら孔１０５の周縁に配置することができる。図１３ａ〜１３ｄは、これら反射パターン１１２の形成のいくつかのステップを図示している。
【００７６】
図１３ａに示されるステップは、第１の層１１４上への，例えばアルミニウムのような金属層１２１のデポジションを図示している。このデポジションは、例えば蒸着又はスパッタリングによって行うことができる。図１３ｂに示されたステップ中には、金属層１２１は反射パターン１１２を形成するように構成されている。この構造は、例えばフォトリソグラフィーによって得られている。図１３ｃに示されるステップにおいては、第２の層１０６が、これもまた反射層１１２を覆っている第１の層１１４に接合されている。ステップ１３ｄにおいては、第２の層１０６が、分子結合による接合のために上述されたように平坦化され、研磨されている。
【００７７】
気密カップリングデバイス１００を形成する方法は、第１の層１１４の第２の層１０６への積み重ね及び接合の前又は後に、第３の層１０７を第２の層１０６に積み重ね、接合するステップを備えている。このステップは、例えば図８又は１１Ａに図示されている基板のような３層から形成された基板１０４を提供している。この第３の層１０７は、孔１０８が実質的に基板のめくら孔１０５に位置合わせされるように配置されている。第３の層１０７の第２の層１０６への接合は、例えば分子結合又は陽極結合によってなされている。第１の層１０７は最初は通常約５００マイクロメータの厚さの厚い層であり、この層は、例えば機械化学的研磨及び／又は例えば気相種のインプラントによって生じた弱化され埋設された領域における破壊によって、接合の後に薄化される。この第３の層１０７の第２の層１０６との積み重ね及び接合ステップは、図１１Ｂから図１１Ａへ経過するように図示されている。
【００７８】
第１の層１１４の第２の層１０６との積み重ね及び接合ステップに対する変型として、気密カップリングデバイス１００を形成する方法は、第１の層１１４における基板１０４のめくら孔１０５のエッチングステップの前又は後に、少なくとも２つの層１０９、１１０を使用して、少なくとも第１の層１１４を、孔１０８が完全に貫通している少なくとも１つの第３の層１０７に接合するステップを備え、これら層のそれぞれが、第１の層１１４及び第３の層１０７に接合されるべき面１２６及び１２７を担持している。これら副層１０９、１１０の積み重ねは、第１の層１１４と第３の層１０７との間に配置された第２の層１０６を形成している。これら３つの層１１４、１０６、１０７は、図９Ａに示されている基板のような基板１０４を形成している。この２つの副層１０９，１１０を介する第１の層１１４の第３の層１０７への、積み重ね及び接合のステップは、図９Ｂから図９Ａへ経過するように図示されており、例えば分子結合または陽極結合によって達成することができる。
【００７９】
気密カップリングデバイス１００を形成する方法は、第３の層１０７の第１の層１１４又は第２の層１０６への積み重ね及び接合のステップの前又は後に、第１の層１０７中に、ドライエッチング又はウエットエッチングのような追加的なエッチングステップを備え、図８、９、及び１１に図示されるような第３の層１０７を貫通する孔１０８を得ることができる。
【００８０】
また、気密カップリングデバイス１００を形成する方法は、第２の層１０７の表面上にオプトエレクトロニックシステム１１１を一体化するためのステップを備えている。この一体化は、基板１０４の半導体表面上、ここでは第３の層１０７の表面１２５上に、例えばアルミニウムからなる導電線をデポジットすることによって得ることができ、よってＭＳＭタイプのフォト検出器１１１を形成している。フォト検出システム１１１のこの一体化ステップは、図９Ｂから図９Ａへ経過するように図示されている。
【００８１】
オプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス２００を形成する１つの方法は、少なくとも１つのオプトエレクトロニック部品１０１を、前述した形成方法のうちの１つに従って形成された気密カップリングデバイス１００の基板１０４に接合するステップから構成することができる。図５〜１２は、気密カップリングデバイス１００の基板１０４上にオプトエレクトロニック部品１０１を備える、オプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス２００を示している。オプトエレクトロニック部品１０１は、基板１０４のめくら孔１０５の実質的に反対側に配置されている。オプトエレクトロニック部品１０１の接合ステップは、図９Ｂ〜図９Ａを経過するように図示されている。
【００８２】
オプトエレクトロニック部品１０１の気密カップリングデバイス１００の基板１０４へのこの接合は、２つのステップで行うことができる。第１のステップは、図５〜１２に示される熔融可能な材料からなる微小球１１３をオプトエレクトロニック部品１０１の一方の表面１１７上に形成することであり、この表面１１７は光学的伝送手段１０２に面するように意図されている。この目的のために、図には示されていないが、オプトエレクトロニック部品１０１上と基板１０４上とにメタライズされた表面が堆積され、フォトリソグラフィーによって正確に位置決めされる。次いで、微小球１１３がオプトエレクトロニック部品１０１のメタライズされた表面上に堆積される。次のステップは、微小球１１３を使用して、基板１０４上にオプトエレクトロニック部品１０１を混成化することである。このステップのために、オプトエレクトロニック部品１０１のメタライズされた表面を基板１０４のメタライズされた表面に位置決めすることによって、オプトエレクトロニック部品１０１と基板１０４との間に予備位置合わせが行われる。次いで、微小球１１３は、微小球１１３の熔融可能な材料が熔融するまで過熱される。次いで、微小球１１３はオプトエレクトロニック部品１０１と基板１０４とのメタライズされた表面に濡れ、熔融した金属がその表面積を最小化しようとするので、オプトエレクトロニック部品１０１は基板１０４に位置合わせされる。オプトエレクトロニック部品１０１を接合するこれらステップは、図９Ｂ〜図９Ａへ経過するように図示されている。
【００８３】
オプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス２００を形成する方法は、第１のオプトエレクトロニック部品と呼ばれるオプトエレクトロニック部品１０１を接合するステップの後に、少なくとも１つの第２のオプトエレクトロニック部品２０１を気密カップリングデバイス１００の基板１０４に、基板１０４のめくら孔１０５の実質的に反対側において接合するステップを備えることができる。この接合は、第１のオプトエレクトロニック部品１０１が基板１０４と第２のオプトエレクトロニック部品２０１との間に配置されるように行われる。図１０及び１１Ａは、機密カップリングデバイス１００の基板１０４に接合された第１及び第２のオプトエレクトロニックデバイス１０１、２０１を備えるオプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス２００を図示している。第２のオプトエレクトロニック部品２０１のこの接合は、第１のオプトエレクトロニック部品１０１を接合する方法と同様に、第２のオプトエレクトロニック部品２０１の表面２１７の周縁に配置された微小球２１３を使用して、２つのステップで行うことができる。第２のオプトエレクトロニック部品２０１のこの接合ステップは、図１１Ｂ〜１１Ａへと経過するように図示されている。
【００８４】
オプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス２００を形成する方法は、オプトエレクトロニック部品１０１、２０１を接合するステップの後に、図１１Ａに図示されているように、気密キャップ２０２を基板１０４上に固定するステップからなる追加的なステップを備えることができる。このキャップ２０２は、部品１０１、２０１を外部からの攻撃に対して保護し、よって気密カップリングデバイス１００による気密性を完全にしている。気密キャップ２０２の固定のこのステップは、図１１Ｂ〜１１Ａへ経過するように図示されている。
【００８５】
最終的に、オプトエレクトロニック発光及び／又は受光システム３００を形成する方法は、光学的伝送手段１０２を、上述の形成方法のいずれかに従って形成されたオプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス２００のめくら孔１０５に挿入するステップから構成することができる。図５〜１２は、オプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス２００のめくら孔１０５に挿入された光学的伝送手段１０２の一部分１１８を備える、オプトエレクトロニック発光及び／又は受光システム３００を示している。この挿入ステップは、図９Ｂ〜９Ａに経過するように図示されている。
【００８６】
オプトエレクトロニック発光及び／又は受光システム３００を得るこの方法は、光学的伝送手段１０２が図１１Ａに示されているような光ファイバーである場合には、光ファイバー１０２の部分１１８をめくら孔１０５に挿入するステップの後に、光ファイバー１０２を接着剤３０１のビーズ３０１によって発光及び／受光デバイス２００に固定するステップを備えることができる。光ファイバー１０２のこの固定のステップは、図１１Ｂから図１１Ａへと経過するように図示されている。
【００８７】
最終的に、オプトエレクトロニック発光及び／受光システム３００を得るこの方法は、光学的伝送手段１０２が略球面形状のレンズである場合であって、レンズ１０２の第１の部分と呼ばれる部分１１８をめくら孔１０５に挿入するステップの後に、レンズ１０２の第２の部分１１９を、図１２に示されているように、接続部材３０３に挿入されている光ファイバー３０２に面している接続部材３０３のハウジング３０４に、挿入するステップを備えることができる。
【００８８】
いくつかの実施形態が詳細に記述されてきたが、別の変更及び変型が、本発明の技術的範囲から逸脱することなく為すことができることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】従来技術の典型的なＶＣＳＥＬの図である。
【図２】従来技術の典型的なカップリングデバイスの図である。
【図３】従来技術の、光ファイバーと部品とのアセンブリ構造の図である。
【図４】従来技術による光ファイバーのための気密貫通孔を示す図である。
【図５】気密カップリングデバイスの図であり、第１の実施形態による、オプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイスと、オプトエレクトロニック発光及び／又は受光システムとの図である。
【図６】第２の実施形態による、オプトエレクトロニック発光及び／又は受光システムの図である。
【図７】第３の実施形態による、オプトエレクトロニック発光及び／又は受光システムの図である。
【図８】第４の実施形態による、オプトエレクトロニック発光及び／又は受光システムの図である。
【図９Ａ】第５の実施形態による、オプトエレクトロニック発光及び／又は受光システムの図である。
【図９Ｂ】第５の実施形態による、オプトエレクトロニック発光及び／又は受光システムの構成要素の図である。
【図１０】第６の実施形態による、本発明の主題のオプトエレクトロニック発光及び／又は受光システムの図である。
【図１１Ａ】第７の実施形態による、オプトエレクトロニック発光及び／又は受光システムの図である。
【図１１Ｂ】第７の実施形態による、オプトエレクトロニック発光及び／又は受光システムの構成要素の図である。
【図１２】第８の実施形態による、オプトエレクトロニック発光及び／又は受光システムの図である。
【図１３ａ】本発明の主題の気密カップリングデバイスを生産する方法中に形成される、気密カップリングデバイスの反射パターンを形成するステップを示す図である。
【図１３ｂ】本発明の主題の気密カップリングデバイスを生産する方法中に形成される、気密カップリングデバイスの反射パターンを形成するステップを示す図である。
【図１３ｃ】本発明の主題の気密カップリングデバイスを生産する方法中に形成される、気密カップリングデバイスの反射パターンを形成するステップを示す図である。
【図１３ｄ】本発明の主題の気密カップリングデバイスを生産する方法中に形成される、気密カップリングデバイスの反射パターンを形成するステップを示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
１００・・・気密カップリングデバイス
１０１、２０１・・・オプトエレクトロニック部品
１０２、３０２・・・光学的伝送手段（光ファイバー）
１０３、２０３・・・光線
１０４・・・基板
１０５・・・めくら孔
１０６・・・第２の層
１０７・・・第３の層
１０８・・・孔
１０９、１１０・・・層
１１１・・・光検知システム
１１２・・・反射パターン
１１３、２１３・・・微小球
１１４・・・第１の層
１１５・・・底壁
１１８・・・一部
１２０・・・光線の一部（１２０）を反射する。
２００・・・オプトエレクトロニック発光及び／又は受光デバイス
２０２・・・気密キャップ
３００・・・オプトエレクトロニック発光及び／又は受光システム
３０３・・・接続部材
３０４・・・ハウジング
【図１】
2009507253.tif 000003
【図２】
2009507253.tif 000004
【図３】
2009507253.tif 000005
【図４】
2009507253.tif 000006
【図５】
2009507253.tif 000007
【図６】
2009507253.tif 000008
【図７】
2009507253.tif 000009
【図８】
2009507253.tif 000010
【図９Ａ】
2009507253.tif 000011
【図９Ｂ】
2009507253.tif 000012
【図１０】
2009507253.tif 000013
【図１１Ａ】
2009507253.tif 000014
【図１１Ｂ】
2009507253.tif 000015
【図１２】
2009507253.tif 000016
【図１３ａ】
2009507253.tif 000017
【図１３ｂ】
2009507253.tif 000018
【図１３ｃ】
2009507253.tif 000019
【図１３ｄ】
2009507253.tif 000020
【国際調査報告】
2009507253.tif 000021
2009507253.tif 000022
2009507253.tif 000023
2009507253.tif 000024
2009507253.tif 000025
2009507253.tif 000026