(57)【要約】【課題】３波長を制御することが出来る光モジュールを製造コストの大幅な増加を伴うことなく、実現する。【解決手段】シリコン単結晶基板４の主面４１、４２は、（１１１）結晶面に対して所定の角度θを持つように形成されている。シリコン単結晶基板４の主面４１、４２をエッチングすることによって傾斜面７，８が形成される。シリコン単結晶基板の第１の傾斜面７には第１のフィルタ膜９と第２のフィルタ膜１０が形成され、第２の傾斜面８には反射膜１１が形成されてフィルタ素子１８を構成している。実装基板１７には発光素子１４と第１の受光素子１５と第２の受光素子１６が形成されている。このような構成によれば、フィルタ素子１８と実装基板１７を接着した３波長を制御することが出来る光モジュールを安価に製造することが出来る。【選択図】図３
2011253064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1の主面に第１の傾斜面が形成され、第２の主面に第２の傾斜面が形成されたシリコン単結晶基板を有するフィルタ素子であって、
前記第１の傾斜面には、第１のフィルタ膜と第２のフィルタ膜が並んで形成され、
前記第２の傾斜面には反射膜が形成され、
前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面は平行であることを特徴とするフィルタ素子。
【請求項２】
第１の主面に第１の傾斜面が形成され、他方の主面は平面である第１のシリコン単結晶基板と、第２の主面に第２の傾斜面が形成され、他方の主面は平面である第２のシリコン単結晶基板とが、前記第１のシリコン単結晶基板の前記他方の主面と、前記第２のシリコン単結晶基板の前記他方の主面とにおいて接着して構成されており、
前記第１の傾斜面には、第１のフィルタ膜と第２のフィルタ膜が並んで形成され、
前記第２の傾斜面には反射膜が形成され、
前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面は平行であることを特徴とするフィルタ素子。
【請求項３】
前記シリコン単結晶基板に形成された前記第１の傾斜面および第２の傾斜面は、前記シリコン基板の（１１１）結晶面であることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルタ素子。
【請求項４】
前記第１の主面は間に存在する前記傾斜面によって隔てられ、前記第２の主面は間に存在する前記傾斜面によって隔てられていることを特徴とする請求項３に記載のフィルタ素子。
【請求項５】
前記反射膜は金属膜であることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルタ素子。
【請求項６】
前記第１のフィルタ膜と前記第２のフィルタ膜は、誘電体多層膜であることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載のフィルタ素子。
【請求項７】
フィルタ素子と発光素子と第１の受光素子と第２の受光素子を有する光モジュールであって、
前記フィルタ素子は、第1の主面の凹部に第１の傾斜面が形成され、第２の主面の凹部に第２の傾斜面が形成されたシリコン単結晶基板を有し、
前記第１の傾斜面には、第１のフィルタ膜と第２のフィルタ膜が並んで形成され、
前記第２の傾斜面には反射膜が形成され、
前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面は平行であり、
前記フィルタ素子の前記第１の傾斜面に対向して、発光素子と第１の受光素子と第２の受光素子が配置された実装基板が配置され、前記発光素子から出射する光は前記第１のフィルタを通過し、前記第１の受光素子に入射する光は、前記第１のフィルタ膜と前記反射膜を反射して前記第２の反射膜を通過したものであり、前記第２の受光素子に入射する光は、前記第１のフィルタ膜と前記反射膜と前記第２のフィルタ膜を反射したものであることを特徴とする光モジュール。
【請求項８】
前記第１のフィルタ膜の端部は、前記反射膜の端部よりもフィルタ素子の端部側に延在していることを特徴とする請求項７に記載の光モジュール。
【請求項９】
前記実装基板には凹部が形成され、前記凹部の底面に前記発光素子、前記第１の受光素子および前記第２の受光素子が配置されていることを特徴とする請求項７に記載の光モジュール。
【請求項１０】
前記実装基板は平板であり、前記平板の周辺にスペーサが形成され、前記スペーサを介して前記フィルタ素子と前記実装基板が接続していることを特徴とする請求項７に記載の光モジュール。
【請求項１１】
（１１１）面と所定の角度をなす第１の主面と第２の主面を有するシリコン単結晶基板の前記第１の主面と前記第２の主面にレジストを形成し、
前記シリコン基板をエッチングすることによって前記第１の主面に（１１１）面からなる複数の第１の傾斜面を形成するとともに、前記第２の主面に（１１１）面からなる複数の第２の傾斜面を形成し、
複数の前記第１の傾斜面の各々に第１のフィルタと第２のフィルタを形成し、複数の前記第２の傾斜面の各々に反射膜を形成することによって形成された複数のフィルタ素子を有するマザーフィルタ素子基板を形成し、
発光素子と第１の受光素子と第２の受光素子を有する光素子ユニットを複数形成したマザー実装基板を形成し、
前記マザー実装基板の前記光学素子ユニットと前記マザーフィルタ素子の前記第１の傾斜面を対向させるように、前記マザー実装基板と前記マザーフィルタ素子を貼り合わせてマザー光モジュール基板を形成し、
前記マザー光モジュール基板から光モジュールを分離することを特徴とする光モジュールの製造方法。
【請求項１２】
（１１１）面と所定の角度をなす第１の主面と、第２の主面を有する第１のシリコン単結晶基板の、前記第１の主面にレジストを形成し、前記第１のシリコン基板をエッチングすることによって前記第１の主面に（１１１）面からなる複数の第１の傾斜面を形成し、
前記複数の前記第１の傾斜面の各々に第１のフィルタと第２のフィルタを形成し、
（１１１）面と所定の角度をなす第３の主面と、第４の主面を有する第２のシリコン単結晶基板の、前記第３の主面にレジストを形成し、前記第２のシリコン基板をエッチングすることによって前記第３の主面に（１１１）面からなる複数の第２の傾斜面を形成し、
前記複数の前記第３の傾斜面の各々に反射膜を形成し、
前記第１のシリコン単結晶基板の前記第２の面と前記第２のシリコン単結晶基板の前記第４の面を貼り合わせることによって形成された複数のフィルタ素子を有するマザーフィルタ素子基板を形成し、
発光素子と第１の受光素子と第２の受光素子を有する光素子ユニットを複数形成したマザー実装基板を形成し、
前記マザー実装基板の前記光学素子ユニットと前記マザーフィルタ素子の前記第１の傾斜面を対向させるように、前記マザー実装基板と前記マザーフィルタ素子を貼り合わせてマザー光モジュール基板を形成し、
前記マザー光モジュール基板から光モジュールを分離することを特徴とする光モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信光モジュールに係り、特にＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing, 波長分割多重）方式の光通信システムに好適なフィルタ及びこれを用いた光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットの高速化に伴い、各家庭からのアクセス網にも高速の光通信への適合が求められるようになっている。このようなアクセス用の光通信モジュールには、平面導波路型光モジュールや、ＣＡＮ型モジュールを組み合わせた送受信モジュールが使用されてきた。平面導波路型光モジュールでは、光ファイバと光学結合されるその一端には一本の導波路が設けられ、これが途中で少なくとも２本に分離する。分離された一方の導波路の他端には発光素子が実装される。もう一方の導波路の他端には受光素子が実装される。これらの導波路の途中には必要に応じてバンドパスフィルタが挿入される。このような構造とすることで、発光素子により信号を送り、基地局からの光信号を受光素子で受光する送受信機を作ることができる。
【０００３】
ＣＡＮ型のモジュールを組み合わせる場合には、ファイバを金属などの筺体に固定し、ファイバからの光信号を光路変換素子により受信側に送り、送信部の発光素子からの光信号を、光路変換素子を介してファイバへ送る。受信側には、受光素子が実装されたＣＡＮモジュールを配置して、基地局からの光信号を受光する。送信部には、発光素子が実装されたＣＡＮモジュールを配置する。いずれも必要に応じて光路の途中にバンドパスフィルタが配置される。以上のようにして、光通信における送受信モジュールを作ることができる。
【０００４】
また近年では、プリズムなど一つの光学部品の表面にハンドパスフィルタを形成し、このバンドパスフィルタにより送信する光信号と、基地局からの受信のための光信号を分離するＷＤＭフィルタを用いて、単一のＣＡＮモジュール内に送受信の機能を集積したモジュールも開発されている。
【０００５】
ＷＤＭフィルタ及びこれを用いた光通信モジュールは、たとえば、次の８件の文献に論じられている。まず、「特許文献1」には、平面導波路型光モジュールの一例として、平面導波路の端部に受光素子が実装される構造と、増幅素子の実装構造とが開示されている。「特許文献２」には、平面導波路の途中に配置されたフィルタで、レーザーダイオード（以下、ＬＤ）及びフォトダイオード（以下、ＰＤ）の入出力信号を分離する構造が開示されている。「特許文献３」には、ＷＤＭフィルタを用いて光信号を多重化するモジュール構造が開示されている。
【０００６】
「特許文献４」には、ＬＤからの光を送信し、かつ基地局からの光を光路変換素子に通して受光する送受信モジュールが開示され、この送受信モジュールにはＣＡＮ実装された受光素子モジュール（CAN-packaged Light Receiving Module）が組み合わされている。「特許文献５」には、ＬＤ、ＰＤが光学フィルタとともに単一のＣＡＮ実装モジュール（CAN-packaged Module）中に実装され、当該ＬＤ及びＰＤとがモジュール外部の光ファイバに光学フィルタを介して結合された送受信モジュールが開示されている。
【０００７】
「特許文献６」には、プリズムの表面にバンドパスフィルタを形成して、ＷＤＭフィルタを形成する構造が開示されている。「特許文献７」には、誘電体多層膜のフィルタを組み合わせることで、アイソレーションの高いＷＤＭフィルタを形成する構造が開示されている。「特許文献８」には、バンドパスフィルタが設けられたガラス基板の表面に、傾斜面が形成された一対の単結晶基板（Ｓｉウェハ）を接合して作製するフィルタ素子と、複数の光素子が単一のＣＡＮ実装モジュール（CAN-packaged Module）中に実装され、当該光素子が該フィルタ素子を介してモジュール外部の光ファイバに結合された送受信光モジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２３２９６５号公報
【特許文献２】特開２００６−７１７３９号公報
【特許文献３】特開２００５−３１６２９１号公報
【特許文献４】特開２００７−１７９０３号公報
【特許文献５】特開２００４−２９４５１３号公報
【特許文献６】特開２００５−１５７１３６号公報
【特許文献７】特開２００５−２４９９６６号公報
【特許文献８】特開２０１０−１４８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、アナログ信号、デジタル信号の受信、送信など、光モジュールが光信号の送受信で扱う波長が、従来の二波長から三波長又はそれ以上に増えている。光モジュールは、例えば、これに備えられた発光素子は波長＝１．３μｍの光信号を送信しながら、他の基地局から送信された波長＝１．４８μｍと波長＝１．５５μｍの２種類の光信号をこれに備えられた受光素子で受けなければならない。
【００１０】
従って、一つの光モジュールで、波長が互いに異なる三つ又はそれ以上の光信号の送受信を行わなければならなくなる。背景技術で述べたような平面導波路型光モジュールに斯様な機能を与えるには、バンドパスフィルタをそれぞれの波長に応じて導波路途中に挿入するなどの必要があり、バンドパスフィルタの接着固定部での損失、接着固定作業の煩雑さによるコスト増などの問題が懸念される。またＣＡＮモジュールを組み合わせて送受信機を作る場合には、ＣＡＮモジュールを取り付ける筺体、光路の途中に挿入する光路変換素子、バンドパスフィルタなどの部品点数が多くなり、やはりコスト増が懸念される。
【００１１】
このため、プリズム上にバンドパスフィルタを形成して、単一のＣＡＮモジュール内にＬＤ、ＰＤを実装して送受信モジュールを形成するのが、コスト増を招かず、好適であるが、「特許文献５」に示す構造では、二つの波長までは対応可能であるが、三つ以上の波長を用いる光モジュールには適用することができない。
【００１２】
さらに、ＣＡＮモジュール内に実装される光素子の数が増大すると、それに応じてバンドパスフィルタを実装する必要が生まれるが、光学部品の実装では角度、位置精度等が重要であり、このような調整をできるだけ少なくすることが求められる。この要求を満たすために、「特許文献８」に示す構造では、以下に示すプロセスを用いている。
【００１３】
「特許文献８」に示す構造を図６に示す。まず、光素子１４〜１６を基板１７に実装し、その上に平面状のフィルタ素子（バンドパスフィルタ部品１８）を実装する。これにより少なくとも傾きに関しては、調整が必要なくなり、実装工程が大幅に簡略化される。また光モジュールを安価に作製するために、ウェハ状の光素子実装基板の上にウェハ状のフィルタ素子を接合し、これをダイシングすることで多数の光モジュールを一括で作製する、所謂ウェハレベルのプロセスを用いている。このように「特許文献８」に示す構造は、安価な送受信光モジュールを作製するのに好適な構造である。
【００１４】
しかしながら、この構造では、フィルタ素子（バンドパスフィルタ部品１８）の構造が複雑であるため、フィルタ素子（バンドパスフィルタ部品１８）を作製するための工数が多いという欠点がある。このフィルタ素子（バンドパスフィルタ部品１８）は、１枚のガラス基板１を２枚の単結晶基板２，３で挟む構造となっている。そのため、フィルタ素子（バンドパスフィルタ部品１８）を作製する際には、まず一方の単結晶基板２とガラス基板１とのウェハ接合が必要となる。次に、このようにして作製したフィルタ素子（バンドパスフィルタ部品１８）の一部ともう一方の単結晶基板３とのウェハ接合が必要となる。さらに光素子実装基板１７とフィルタ素子（バンドパスフィルタ部品１８）のウェハ接合も必要となる。従って、送受信光モジュールを作製するために、計３回のウェハ接合が必要となる。これによりフィルタ素子（バンドパスフィルタ部品１８）作製のためのコストが増大する。
【００１５】
本発明の課題は、３波長以上に対応可能な光モジュールを製作コストの大幅な増大を伴うことなく実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
以上のような課題を解決するための本発明における主な手段は次のとおりである。
【００１７】
（１）第1の主面に第１の傾斜面が形成され、第２の主面に第２の傾斜面が形成されたシリコン単結晶基板を有するフィルタ素子であって、前記第１の傾斜面には、第１のフィルタ膜と第２のフィルタ膜が並んで形成され、前記第２の傾斜面には反射膜が形成され、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面は平行であることを特徴とするフィルタ素子。
【００１８】
（２）第１の主面に第１の傾斜面が形成され、他方の主面は平面である第１のシリコン単結晶基板と、第２の主面に第２の傾斜面が形成され、他方の主面は平面である第２のシリコン単結晶基板とが、前記第１のシリコン単結晶基板の前記他方の主面と、前記第２のシリコン単結晶基板の前記他方の主面とにおいて接着して構成されており、前記第１の傾斜面には、第１のフィルタ膜と第２のフィルタ膜が並んで形成され、前記第２の傾斜面には反射膜が形成され、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面は平行であることを特徴とするフィルタ素子。
【００１９】
（３）前記シリコン単結晶基板に形成された前記第１の傾斜面および第２の傾斜面は、前記シリコン基板の（１１１）結晶面であることを特徴とする（１）または（２）のフィルタ素子。
【００２０】
（４）フィルタ素子と発光素子と第１の受光素子と第２の受光素子を有する光モジュールであって、前記フィルタ素子は、第1の主面の凹部に第１の傾斜面が形成され、第２の主面の凹部に第２の傾斜面が形成されたシリコン単結晶基板を有し、前記第１の傾斜面には、第１のフィルタ膜と第２のフィルタ膜が並んで形成され、前記第２の傾斜面には反射膜が形成され、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面は平行であり、前記フィルタ素子の前記第１の傾斜面に対向して、発光素子と第１の受光素子と第２の受光素子が配置された実装基板が配置され、前記発光素子から出射する光は前記第１のフィルタを通過し、前記第１の受光素子に入射する光は、前記第１のフィルタ膜と前記反射膜を反射して前記第２の反射膜を通過したものであり、前記第２の受光素子に入射する光は、前記第１のフィルタ膜と前記反射膜と前記第２のフィルタ膜を反射したものであることを特徴とする光モジュール。
【００２１】
（５）フィルタ素子が多数形成されたマザーフィルタ素子基板と、発光素子と第１の受光素子と第２の受光素子を有する光素子ユニットが複数形成されたマザー実装基板とを貼り合わせてマザー光モジュール基板を作成し、その後、マザー光モジュール基板から各光モジュールを分離する製造方法である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、３波長以上に対応可能な光モジュールを大幅なコストの増加を伴うことなく製作することが出来る。また、バンドパスフィルタを形成するフィルタの傾斜面は、結晶の特定の面を利用するので、精度の良い光モジュールを実現することが出来る。また、本発明の他の面によれば、光モジュールをウェハの状態で多数形成することが出来るので、安価な光モジュールを実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１の断面図である。
【図２】本発明の実施例１の平面図である。
【図３】本発明の実施例１による光モジュールの断面図である。
【図４】本発明の実施例２による光モジュールの断面図である。
【図５】本発明の実施例３による光モジュールの断面図である。
【図６】従来例による光モジュール構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２５】
本発明によるフィルタ素子及び光モジュールの第１の実施例について図1および図２を用いて説明する。図１は本発明のフィルタ素子を示す断面図である。図２は本発明のフィルタ素子の平面図であり、図１は図２のＡ−Ａ断面に相当する。図２に示すように、フィルタ素子の外形は長方形であり、大きさは例えば、長径Ｘが６ｍｍ、短径Ｙが３ｍｍである。
【００２６】
図１において、単結晶基板４（例えばＳｉウェハ）の対向し合う一対の主面（互いに平行な一対の表面）には、エッチングにより凹部（エッチピット（etch pit）とも記される）５，６が形成されている。ここで、第１の主面４１は下側の主面であり、第２の主面４２は上側の主面である。ただし、第１の主面の大部分はエッチングによって第１の傾斜面７を有する凹部５が形成され、第２の主面の大部分はエッチングによって第２の傾斜面８を有する凹部６が形成されている。
【００２７】
図１に示すような傾斜面７，８を備えた凹部５，６は、これが形成される単結晶基板の主面を特定の結晶面と所定の角度を持たせることで形成される。例えばシリコン単結晶基板では、その（１１１）結晶面と角度θとして１１°を成す面を主面として選ぶことができる。なお、シリコン単結晶では、（１１１）面が最密構造面となっている。
【００２８】
単結晶基板４の下側に形成された第１の傾斜面７と上側に形成された第２の傾斜面８は互いに平行である。さらに、第１の傾斜面７には、波長λ１の光のみを選択的に透過させることのできる光学フィルタ９と波長λ２のみを透過させることのできる光学フィルタ１０とが、形成されている。
【００２９】
本実施例で論じる「光学フィルタ９，１０」は、特定の波長を有し又は特定の波長帯域にある光に対する透過率が、当該特定波長とは異なり又は当該特定波長帯域外の波長の光に対する透過率よりも高くなる部材であり、当該特定波長又は特定波長帯域の光を選択的に透過させる部材とも記される。本実施例のフィルタ素子の後述される動作原理に照らせば、光学フィルタ９，１０のいずれも、その特定波長又は特定波長帯域の光に対する反射率が上記透過率より低く抑えられると良く、当該反射率が実質的に無視できることが望ましい。
【００３０】
このような光学特性を有する光学フィルタの代表例としては「バンドパスフィルタ」が知られているため、本実施例並びにこれに続く実施例において、光学フィルタ９，１０の各々は、「バンドパスフィルタ」と便器的に記される。しかし、本発明によるフィルタ素子や光モジュールを具現化するに際し、光学フィルタ９，１０のいずれもバンドパスフィルタに限定される必然性はなく、例えば、これをハイパスフィルタやロウパスフィルタに置き換えてもよい。
【００３１】
単結晶基板４の第１の傾斜面７に並列して透過波長帯域（range of transmissive wavelengths ）の異なる複数のバンドパスフィルタ（本実施例では２種のバンドパスフィルタ９，１０）が形成されている。本実施例では、バンドパスフィルタ９の透過波長λ１が１．３μｍに、バンドパスフィルタ１０が１．４８μｍに夫々設定されている。一方、単結晶基板４の第２の傾斜面８には全反射膜１１が形成されている。しかしこの全反射膜１１は、全反射膜１１に入射する光を反射できるものであれば良く、バンドパスフィルタ９を全反射膜１１の代わりに用いても良いし、他の反射膜でもよい。
【００３２】
図１に示されたフィルタ素子は、その単結晶基板４の第１の傾斜面において、図示されていない発光素子のからの波長λ１（＝１．３μｍ）の光を受け、その単結晶基板１の第２主面でレンズ１２を介して光ファイバ（導波路）１３と光学的に結合される。本実施例のフィルタ素子を形成する単結晶基板はＳｉの単結晶であり、１．３〜１．４μｍと赤外領域に広く渡る波長帯域の光を透過させる。
【００３３】
図示しない発光素子からの波長λ１の光は単結晶基板１の第１の傾斜面７に入射し、傾斜面７で屈折し、バンドパスフィルタ９の端部を透過し、単結晶基板４の第２の傾斜面８からレンズ１２を介して光ファイバ１３に入射される。
【００３４】
図１において、バンドパスフィルタ９は、全反射面１１よりも傾斜面の端部側に延在して形成されている必要がある。つまり、図１におけるｄがゼロよりも大きいということである。
【００３５】
一方、光ファイバ１３は、外部からの波長が互いに異なる複数の信号を伝搬し、レンズ１２を介してフィルタ素子（単結晶基板４の第２の傾斜面８）に入射させる。本実施例では、波長λ２＝１．４８μｍの光信号と、波長λ３＝１．５５μｍの光信号が光ファイバ１３で送信されてくる。
【００３６】
これらの光信号は、光ファイバ１３からレンズ１２を介してＳｉの単結晶基板４に入射する。フィルタ素子から光ファイバ１３へ送信される光信号（λ１）及び光ファイバ１３を通してフィルタ素子で受信される光信号（λ２，λ３）は、その波長に関係なく同じ光路を辿る。従って、これらの光信号の光路は互いに一致しているが、送信光（λ１）と受信光（λ２及びλ３）との挙動を見比べ易くするため、夫々の光路は少し横にずらして表示してある。
【００３７】
本実施例のフィルタ素子に設けられたバンドパスフィルタ９は、λ１＝１．３μｍの波長の光のみ透過させ、それ以外の波長の光は反射させる。従って、λ２とλ３の光信号はバンドパスフィルタ９で反射され、続いて全反射膜１１とバンドパスフィルタ９の間で多重反射される。このように多重反射された光信号がλ２＝１．４８μｍのみの光を透過させるバンドパスフィルタ１０に入射すると、波長λ２の光は、バンドパスフィルタ１０を透過する。一方、波長λ３＝１．５５μｍの光は、バンドパスフィルタ１０に反射されて、再び全反射膜１１とバンドパスフィルタ１０との間で多重反射されて、単結晶基板４の第１主面に形成された傾斜面７のバンドパスフィルタ１０が形成されていない領域で当該単結晶基板４の第１主面から出射される。
【００３８】
図３は、上述したフィルタ素子を備えた光モジュールの断面図である。図３において、Ｓｉの単結晶基板４の第１の傾斜面７における波長λ１の光の透過（入射）位置に対向させてＬＤ１４が、波長λ２の光の透過（出射）位置に対向させてＰＤ１５が、波長λ３の光の透過（出射）位置に対向させてＰＤ１６が、夫々配置される。なお、ＬＤ１４はレーザーダイオードであるが、ここでは、発光素子として機能する。また、ＰＤはフォトダイオードであるが、ここでは受光素子として機能する。
【００３９】
斯様に構成される本実施例の光モジュールは、送信信号に合わせたＬＤ１４のレーザー発振により波長λ１の光信号を送信し、光ファイバ１３から送られてきた波長λ２，λ３の光の強度変化を夫々検出することで、２種類の光信号を受信する。図３において、ＬＤ、ＰＤは基板１７に薄膜はんだによるダイボンディング、または、フリップチップ接続により接続される。
【００４０】
図３において、ＬＤあるいはＰＤを配置する基板１７の材料としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３あるいはＡｌＮ等で形成することが出来る。図３において、基板１７には凹部が形成され、この凹部にＬＤおよびＰＤを配置している。基板１７の凹部は、基板１７の材料によってエッチングで形成することもできるし、サンドブラストで形成することも出来る。一方、基板１７は平板で形成し、基板の周辺にスペーサを形成して、ＬＤおよびＰＤを配置するスペースを確保することも出来る。
【００４１】
図１に示される本実施例のフィルタ素子（バンドパスフィルタ部品）の製造プロセスを以下に説明する。まず、単結晶基板４の加工を行う。単結晶基板４がＳｉ基板であるとき、第１主面が例えば、（１１１）面に対して所定の角度を持つように、また、第２主面が（１１１）面に対して所定の角度を持つように単結晶基板４の加工を行う。単結晶基板４の第１主面及び第２主面をＫＯＨ(水酸化カリウム)などの溶液でウェットエッチングすることで、第１主面に対して（１１１）面で形成される傾斜面７を、第２主面に対して（１１１）面で形成される傾斜面８を形成することが出来る。
【００４２】
図１において、第１の傾斜面７の第１の主面に対する所定の角度θは１１度であり、第２の傾斜面の第２の主面に対する所定の角度θは１１度である。単結晶をこのような構成とした場合、図１に示すＳｉ単結晶基板４の上側の凹部６の一方の側面には（１００）面が現れ、この場合、傾斜面８と側壁との角度は５４．７度となる。Ｓｉ単結晶基板４の下側の凹部５の一方の側面には（１００）面が現れ、この場合、傾斜面７と側壁との角度φは５４．７度となる。
【００４３】
ところで、図１に示す第１の主面と第１の傾斜面のなす角度θ、あるいは、第２の主面と第２の傾斜面のなす角θが小さすぎると、第１の傾斜面及び第２の傾斜面において、光は十分に曲がらない。そうすると、単結晶基板４の傾斜面７，８に形成されるバンドパスフィルタは、当該傾斜面の反対側から入射する光の透過させたくない波長成分をも反射しきれなくなり、近赤外領域（波長＝０．７〜２．５μｍ）や可視領域（波長＝０．３６〜０．８３μｍ、JIS  Z８１２０に拠る）で異なる波長が割り当てられた複数の光信号のフィルタ素子による弁別が難しくなる。
【００４４】
したがって、本実施例のフィルタ素子を成す単結晶基板（Ｓｉ基板）のウェハを、その主面が（１１１）面と１１°の角度を成すように形成している。ただし、θの適正な角度は、単結晶基板の厚さ、ＬＤあるいはＰＤの配置、多重反射の許容回数等によって決まり、１１度に限る必要は無い。
【００４５】
単結晶基板（Ｓｉウェハ）１のエッチングは、その主面にＳｉＯ２酸化膜のマスクが形成された状態で当該ウェハをＫＯＨ溶液に浸して行われる。ＳｉＯ２酸化膜には、Ｓｉウェハの主面の予めエッチングしたい部分（単結晶基板（Ｓｉ）１の上記凹部５，６）に対応した開口部が形成され、この開口部で露出した主面のみが選択的にＫＯＨ溶液でエッチングされる。これによって第１の主面に第１の傾斜面７が、第２の主面に第２の傾斜面８が形成される。なお、エッチングのためのマスクは、ＳｉＯ２酸化膜にかぎらず、エッチャーに対するレジスト効果があれば何でも良い。
【００４６】
次に、第１の傾斜面７および第２の傾斜面８にレジスト膜のパターンを、フォトリソグラフィー技術により形成する。第１の傾斜面７および第２の傾斜面８に形成されたレジスト膜の各々には、上述したバンドパスフィルタや全反射膜の形成予定位置に当該傾斜面を露出する「開口」が形成されている。
【００４７】
次にレジスト膜が形成された第１の傾斜面７および第２の傾斜面８に、バンドパスフィルタ９，１０となる誘電体多層膜又は全反射膜１１となる金属膜を、スパッタ、あるいは蒸着などの方法を用いて形成する。これは、リフトオフ法によるパターニングである。もちろん、リフトオフ法以外のフォトリソグラフィ法によってもバンドパスフィルタ、あるいは全反射膜の形成は可能である。
【００４８】
バンドパスフィルタ９，１０を成す誘電体多層膜は、所望の透過特性（例えば、特定波長帯域に対する高い透過率とこの波長帯域以外の波長の光に対する高い反射率）が得られるように選ばれた組成の異なる複数の誘電体層を順次積層して形成される。誘電体多層膜は、例えばＳｉＯ２とＴａ２Ｏ５の多層膜などを用いることができる。全反射膜は、反射率の高い金属によるメタライズなどでも作製可能である。
【実施例２】
【００４９】
本発明によるフィルタ素子の第２の実施例と、これを備えた光モジュール構造について図４を用いて説明する。図４は、第２の実施例のフィルタ素子を備えた光モジュールの断面構造を模式的に示した図である。第１の実施例ではフィルタ素子（バンドパスフィルタ部品１８）を構成する単結晶基板は単結晶基板４の１枚のみであるが、図４に示すように互いに平行な主面の片方に第１の実施例で説明した傾斜面を有する一対の単結晶基板２，３を上記単結晶基板４の代わりとして置き換えることもできる。その場合、一対の単結晶基板２，３の傾斜面が形成されていない主面を向かい合わせ、バンドパスフィルタ９，１０と全反射膜１１の位置が所望の位置になるよう位置を合わせ、透明な接着剤を用いて接合する。
【００５０】
本実施例は、単結晶基板４において、傾斜面を形成するためのエッチングは、基板の片側だけ行えばよいので、実施例１に比較してプロセスの制御が容易だということである。ただし、一対の基板を接合するための接着材はＳｉ基板に近い屈折率を選ぶ必要がある。また、実施例１に比較して、２つの基板を接合するためのプロセスが追加になる。
【実施例３】
【００５１】
本発明によるフィルタ素子の第３の実施例と、これを備えた光モジュール及びその製造方法について、図５を用いて説明する。本実施例では、複数のフィルタ素子がシリコンウェハ上に形成され、複数の実装基板がマザー実装基板に形成される。そして、シリコンウェハとマザー実装基板を接着する。そうすると、複数の光モジュールが同時に形成される。その後、各光モジュールに分離される。これをウェハレベルプロセスという。
【００５２】
本実施例にて論じるバンドパスフィルタ部品１８には、第１の実施例にて説明されたフィルタ素子及びこれらに等価な構造のいずれも適用することが出来る。但し、バンドパスフィルタ部品１８に光素子１４〜１６が搭載された基板１７を所定の間隔を介して接合するために、その光素子１４〜１６が搭載された基板１７（例えばＳｉウェハ）にはエッチング等により凹部が形成されており、基板１７の周縁を単結晶基板１（例えば、Ｓｉウェハ）の第１主面（外表面）に接合する。
【００５３】
この基板１７の周縁の厚さは、光素子１４〜１６が実装される基板１７の内面とこれに対向する単結晶基板４の下側傾斜面である第１の傾斜面との間に、当該光素子であるＬＤやＰＤを配置することが出来、かつ、光信号の送受信を可能ならしめる空間が必要である。
【００５４】
このように調整された、バンドパスフィルタ部品１８、基板１７を図５（ａ）に示すように接合面１９でウェハ接合することで、マザー光モジュール基板（複数の光モジュールの集合体）とする。図５（ａ）にてＣＬと示されているＣｕｔｔｅｒ  Ｌｉｎｅでマザー光モジュール基板をダイシングにより切断することで、図５（ｂ）に示されるごとき個別の光モジュールが得られる。
【００５５】
以上で述べたようなプロセスをまとめると以下のようになる。すなわち、（１１１）面と所定の角度をなす第１の主面と第２の主面を有するシリコン単結晶基板の前記第１の主面と前記第２の主面にレジストを形成し、前記シリコン基板をエッチングすることによって前記第１の主面に（１１１）面からなる複数の第１の傾斜面を形成するとともに、前記第２の主面に（１１１）面からなる複数の第２の傾斜面を形成し、複数の前記第１の傾斜面の各々に第１のフィルタと第２のフィルタを形成し、複数の前記第２の傾斜面の各々に反射膜を形成することによって形成された複数のフィルタ素子を有するマザーフィルタ素子基板を形成し、
発光素子と第１の受光素子と第２の受光素子を有する光素子ユニットを複数形成したマザー実装基板を形成し、前記マザー実装基板の前記光学素子ユニットと前記マザーフィルタ素子の前記第１の傾斜面を対向させるように、前記マザー実装基板と前記マザーフィルタ素子を貼り合わせてマザー光モジュール基板を形成し、前記マザー光モジュール基板から光モジュールを分離することを特徴とする光モジュールの製造方法である。
【００５６】
このようなマザーフィルタ素子あるいはマザー実装基板を形成して、貼り合わせることによってマザー光モジュール基板を形成し、その後、各光モジュールを分離する方法は、実施例２で説明したような、シリコン単結晶基板を２枚用いてフィルタ素子を形成する場合についても適用することが出来る。
【００５７】
以下は、この場合の光モジュールの製造方法である。すなわち、（１１１）面と所定の角度をなす第１の主面と、第２の主面を有する第１のシリコン単結晶基板の、前記第１の主面にレジストを形成し、前記第１のシリコン基板をエッチングすることによって前記第１の主面に（１１１）面からなる複数の第１の傾斜面を形成し、前記複数の前記第１の傾斜面の各々に第１のフィルタと第２のフィルタを形成し、（１１１）面と所定の角度をなす第３の主面と、第４の主面を有する第２のシリコン単結晶基板の、前記第３の主面にレジストを形成し、前記第２のシリコン基板をエッチングすることによって前記第３の主面に（１１１）面からなる複数の第２の傾斜面を形成し、前記複数の前記第３の傾斜面の各々に反射膜を形成し、前記第１のシリコン単結晶基板の前記第２の面と前記第２のシリコン単結晶基板の前記第４の面を貼り合わせることによって形成された複数のフィルタ素子を有するマザーフィルタ素子基板を形成し、発光素子と第１の受光素子と第２の受光素子を有する光素子ユニットを複数形成したマザー実装基板を形成し、前記マザー実装基板の前記光学素子ユニットと前記マザーフィルタ素子の前記第１の傾斜面を対向させるように、前記マザー実装基板と前記マザーフィルタ素子を貼り合わせてマザー光モジュール基板を形成し、前記マザー光モジュール基板から光モジュールを分離することを特徴とする光モジュールの製造方法である。
【００５８】
以上説明したプロセスにおいて、第１のシリコン単結晶基板に形成される第１のフィルタ膜および第２のフィルタ膜、あるいは第２のシリコン単結晶基板に形成される反射膜は、第１のシリコン単結晶基板と第２のシリコン単結晶基板を貼り合わせる前に形成されるとしたが、第１のシリコン単結晶基板と第２のシリコン単結晶基板を貼り合わせた後、形成しても良い。
【００５９】
本実施例で述べた光モジュールの製造方法は、ウェハ状態にある基板１７上に光素子１４〜１６を実装し、さらにその上に、バンドパスフィルタ部品１８を一括して接合するため、多数の光モジュールを安価に且つ高い歩留まりで製造することが出来る。
【００６０】
以上の説明では、１個のＬＤと２個のＰＤを用いて３波長の制御を行う光モジュールについて説明した。しかし、同様な原理を用いることによって、より多くの波長の光を制御する光モジュールを実現することが出来る。例えば、図３におけるフィルタ素子の第１の傾斜面にバンドパスフィルタを３個形成し、基板に１個のＬＤと３個のＰＤを配置することによって４波長の光を制御することが出来る。
【符号の説明】
【００６１】
１…ガラス基板、２，３，４…Ｓｉ単結晶基板、５，６…凹部、７，８…傾斜面、９…波長λ１のみを透過させるバンドパスフィルタ、１０…波長λ２のみを透過させるバンドパスフィルタ、１１…全反射膜、１２…レンズ、１３…光ファイバ、１４…ＬＤ，１５，１６…ＰＤ，１７…基板、１８…バンドパスフィルタ部品（フィルタ素子）、１９…接合面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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