(57)【要約】  光配線チップは、光送信部と、前記光送信部に第１の光導波路を介して接続される第１のスポットサイズ変換器と、光受信部と、前記光受信部に第２の光導波路を介して接続される第２のスポットサイズ変換器と、前記第２のスポットサイズ変換器と前記光受信部の間に配置され、前記第２の導波路を伝搬する光の偏光方向を４５°回転するローテータと、前記ローテータの後段に配置され、前記第２の導波路を伝搬する光を偏波の方向に応じて分離するスプリッタと、を有し、前記第１のスポットサイズ変換器と前記第２のスポットサイズ変換器はウエハ上で直結されている。
2014112077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光送信部と、
前記光送信部に第１の光導波路を介して接続される第１のスポットサイズ変換器と、
光受信部と、
前記光受信部に第２の光導波路を介して接続される第２のスポットサイズ変換器と、
前記第２のスポットサイズ変換器と前記光受信部の間に配置され、前記第２の導波路を伝搬する光の偏光方向を４５°回転するローテータと、
前記ローテータの後段に配置され、前記第２の導波路を伝搬する光を偏波の方向に応じて分離するスプリッタと、
を有し、前記第１のスポットサイズ変換器と前記第２のスポットサイズ変換器がウエハ上で直結されていることを特徴とする光配線チップ。
【請求項２】
前記光送信部と前記光受信部は、前記ウエハ上の隣接するチップ領域に配置され、
前記第１のスポットサイズ変換器と前記第２のスポットサイズ変換器は、前記隣接するチップ領域の境界で連結していることを特徴とする請求項１に記載の光配線チップ。
【請求項３】
前記光送信部が配置される第１チップ領域内に配置される第２の光受信部と、
前記第２の光受信部に接続される第３のスポットサイズ変換器と、
前記光受信部が配置される第２チップ領域内に配置される第２の光送信部と、
前記第２の光送信部に接続される第４のスポットサイズ変換器と、
をさらに有し、
前記第３のスポットサイズ変換器と前記第４のスポットサイズ変換器が、前記第１チップ領域と前記第２チップ領域の境界で直結されていることを特徴とする請求項２に記載の光配線チップ。
【請求項４】
前記光送信部と前記光受信部は、前記ウエハ上の同じチップ領域内に配置され、
前記第１のスポットサイズ変換器と前記第２のスポットサイズ変換器は、前記チップ領域の外で連結していることを特徴とする請求項１に記載の光配線チップ。
【請求項５】
前記第１のスポットサイズ変換器と前記第２のスポットサイズ変換器は、前記チップ領域の外で馬蹄型の連結部で連結されていることを特徴とする請求項４に記載の光配線チップ。
【請求項６】
前記第１のスポットサイズ変換器と前記第２のスポットサイズ変換器は、前記チップ領域の外でＵ字型の連結部で連結されていることを特徴とする請求項４に記載の光配線チップ。
【請求項７】
１つ以上の前記光送信部と、
前記光送信部のそれぞれに接続される１以上の前記第１のスポットサイズ変換器と、
１つ以上の前記光受信部と、
前記光受信部のそれぞれに接続される１以上の前記第２のスポットサイズ変換器と、
前記第１のスポットサイズ変換器と前記第２のスポットサイズ変換器に接続される光分配器と、
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の光配線チップ。
【請求項８】
前記第１の導波路から分岐して配置される第１のモニタ用光検出器と、
前記第２の導波路から分岐して配置される第２のモニタ用光検出器と、
をさらに有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光配線チップ。
【請求項９】
光受信回路と、
前記光受信回路に光導波路を介して接続されるスポットサイズ変換器と、
前記スポットサイズ変換器と前記光受信回路の間に配置され、前記光導波路を伝搬する光の偏波方向を４５°回転させるローテータと、
前記ローテータの後段に配置され、前記光回路に入力される光を偏波の方向に応じて分離するスプリッタと、
を有する光受信器。
【請求項１０】
ウエハ上に、光送信回路と、前記光送信回路から延びる第１の光導波路と、光受信回路と、前記光受信回路から延びる第２の光導波路と、前記第１の光導波路と前記第２の光導波路を接続するスポットサイズ変換器と、前記第２の光導波路上に位置して前記第２の光導波路を伝搬する光の偏波方向を４５°回転させるローテータとを形成し、
前記ウエハ上で、前記光送信回路から前記スポットサイズ変換器を介して前記光受信回路に光信号を送信し、
前記光信号の送受信状態を検出して前記ウエハ上の光配線チップの性能を検査する、
ことを特徴とする光配線チップの検査方法。
【請求項１１】
前記第１導波路から分岐する位置に第１のモニタ用光検出器を配置し、
前記第２導波路から分岐する位置に第２のモニタ用光検出器を配置し、
前記第１及び第２のモニタ用光検出器の検出結果を用いて前記光配線チップの性能を判定する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の光配線チップの検査方法。
【請求項１２】
前記ウエハ上に、１以上の前記光送信回路と、前記光送信回路の各々に接続される１以上の前記第１のスポットサイズ変換器と、１以上の前記光受信回路と、前記光受信回路の各々に接続される１以上の前記第２のスポットサイズ変換器と、前記１以上の第１のスポットサイズ変換器と前記１以上の第２のスポットサイズ変換器に接続される光分配器と、を形成し、
前記光送信回路の１つから、前記分配器を介して前記１以上の光受信器に光信号を送信し、
前記光信号の送受信状態に基づいて前記光配線チップの性能を判定する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の光配線チップの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光配線チップとその検査方法、および光受信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速、大容量のデータ伝送のため、長距離の基幹通信システムでは光通信が実用化されている。コンピュータなどの情報処理装置でも、装置間の光通信はすでに実用化され、装置内、ボード内への光信号の導入が視野に入ってきている。【０００３】
シリコンを用いて微細な光回路を形成するシリコンフォトニクス技術が注目を集めている。シリコンは赤外線に対して透明であり、大きな屈折率（約３．５）を持ち、半導体製造技術を用いて微細加工品を量産できるという特徴がある。シリコンの大きな屈折率を利用して、光導波路である微細なシリコン細線に光を閉じ込め、数ミリ角のチップに光送受信器や波長合分波器を形成して、波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）トランシーバなどが作られる。【０００４】
シリコンフォトニクスは、半導体プロセスのように１枚のウエハ上に多数のチップを一括形成することができる。量産する場合は、チップの良品検査が必要である。半導体プロセスでは、ウエハ形状のままチップの検査を行い、良品と判定されたチップだけを使用する。シリコンフォトニクスでも同様の検査ができると効率的である。【０００５】
半導体プロセスでは、チップの端子に電気プローブを当てて動作を検査しているが、シリコンフォトニクスでは、ウエハ上のチップに光の入出力を行わなければならない。ウエハに形成されたシリコン細線を伝搬する光を光ファイバに取り出す方法として、スポットサイズ変換器（ＳＳＣ：Spot Size Converter）を用いる方法（たとえば、非特許文献１参照）と、グレーティングカプラ（ＧＣ）を用いる方法（たとえば、特許文献１参照）がある。【０００６】
ＳＳＣは、シリコン細線を先細り（テーパ）形状とし、これを大きなコアで覆うことで伝搬する光のサイズ（ＭＦＤ：Mode Field Diameter）を拡大している。しかし、ＳＳＣはチップ端面で光の入出力が行われるため、チップ状に切り出してからの検査となり、ウエハ状態での検査をすることができない。【０００７】
グレーティングカプラを用いる場合は、テーパで光を広げた後、回折格子で光を上方に反射させるので、ウエハ状態での検査が可能である。しかし、光の放射角は波長と回折格子のピッチで決まり、動作波長帯域が狭い。このため、波長幅の広いＷＤＭには向いていない。また、グレーティングカプラに対してシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）をμｍ精度で位置合わせしなければならず、ウエハ状に形成された大量のチップの検査は困難である。さらに、偏波依存性が大きいという問題もある。【０００８】
なお、光導波路中の偏波の方向を回転させる構成が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。【０００９】
通信で用いられている光導波路は、一般的に、極力ＴＥ（Transverse Electric）モードとＴＭ（transverse Magnetic）モードの違いが出ないように作られている。しかし、シリコンフォトニクスでは、光をきわめて小さいコアに閉じ込めるため、ＴＥモードとＴＭモードの違いが大きくなってしまう。そのため、一方の偏波状態、通常はＴＥモードだけが動作するように設計されている。【００１０】
シリコンフォトニクスのチップ内で光回線が完結していれば問題はないが、光ファイバの入出力を伴うと、偏波の問題が発生する。一般的なシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）では、伝搬中の偏波状態が保持されないため、ＳＭＦからシリコンフォトニクスチップに入ってくる偏波状態はＴＥとＴＭが混在している。このため、偏波ダイバーシティとよばれる手法を採用してＴＥ成分とＴＭ成分を分離して別々に処理し、双方の偏波状態に対処している。【００１１】
偏波保持ファイバ（ＰＭＦ：Polarization Maintaining Fiber）を用いると伝播光のＴＥ／ＴＭ比が保持されるため、シリコンフォトニクスチップ同士をＰＭＦで接続してＴＥモードだけを受信側で受けとることができる。しかし、これを実現するには、ＰＭＦの軸の向きをそろえる必要がある。具体的には、ＰＭＦの端面の顕微鏡画像を確認しながら回転方向を調整する。これは煩雑かつ高コストであり、現実的ではない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】T, Watanabe, et al, "Si wire waveguide device", Proceedings of SPIE, Vol. 6775, 67750K (September 2007)
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１１−１０７３８４号公報
【特許文献２】特開２０１０−８８１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
複雑な構成を用いずに、ウエハ状態で光ファイバ入力の偏波状態を考慮しながら光配線チップの検査を行うことのできる構成と手法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
ひとつの態様では、光配線チップは、
光送信部と、
前記光送信部に第１の光導波路を介して接続される第１のスポットサイズ変換器と、
光受信部と、前記光受信部に第２の光導波路を介して接続される第２のスポットサイズ変換器と、
前記第２のスポットサイズ変換器と前記光受信部の間に配置され、前記第２の導波路を伝搬する光の偏光方向を４５°回転するローテータと、
前記ローテータの後段に配置され、前記第２の導波路を伝搬する光を偏波の方向に応じて分離するスプリッタと、
を有し、前記第１のスポットサイズ変換器と前記第２のスポットサイズ変換器はウエハ上で直結されている。
【発明の効果】
【００１６】
ウエハ状態で、光ファイバ入力の偏波状態を考慮しながら光配線チップの検査を簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態の光配線チップの構成例を示す図である。
【図２】ウエハ上のチップ配列の例を示す図である。
【図３】ウエハ上に形成される光配線チップの具体的な構成を示す図である。
【図４】ウエハ上のチップ配列の例を示す図である。
【図５】ウエハ上のチップ配列の例を示す図である。
【図６】ウエハ上のチップ配列の例を示す図である。
【図７】図３の光配線チップの変形例を示す図である。
【図８】光配線チップのさらに別の例を示す図である。
【図９】図８の光配線チップの良否の判定例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下で、図面を参照して実施形態を説明する。実施形態では、多数の光配線チップをウエハ上に形成する場合に、検査対象となるチップの送信部のスポットサイズ変換器（Spot Size Converter；以下「ＳＣＣ」と略称する）と受信部のＳＳＣを直結して配置し、受信側のＳＳＣの直後に、偏波方向を４５°回転させる偏波ローテータを配置する。
【００１９】
検査対象となるチップが隣接する２チップである場合は、１つのチップの送信部のＳＣＣと、隣接するチップの受信部のＳＣＣを直結する。検査対象となるチップが１チップの場合は、そのチップ内に形成された送信部のＳＣＣと受信部のＳＣＣを直結する。
【００２０】
図１は、実施形態の光配線チップ１の構成例を示す図、図２は、ウエハ１００上のチップ配列を示す図である。図２に示すように、ウエハ１００上に、チップ境界１０５で区画される複数のチップ領域が形成されている。図１及び図２の例では、送信チップ１０と受信チップ２０は所定の方向に隣接して配置され、隣接する送信チップ１０と受信チップ２０で、光配線チップ１を形成する。
【００２１】
図１に示すように、送信チップ１０は、ＳＳＣ１１と光導波路１２と光回路（光送信部）１６を有する。光導波路１２はたとえば幅４００〜５００ｎｍ、高さ２００〜３００ｎｍ程度のシリコン細線であり、光回路１６と反対側の先端部はテーパ形状となってＳＳＣ１１に接続されている。
【００２２】
受信チップ２０は、ＳＣＣ２１と、ＳＣＣ２１の直後に配置される４５°偏波ローテータ２３と、偏波スプリッタ２４と、９０°偏波ローテータ２５と光回路２６ａ、２６ｂを含み、これらの要素は光導波路２２で接続されている。受信チップ２０は、この例では偏波ダイバーシティを行う光受信器である。光導波路２２の光回路（光受信部）１６ａ、１６ｂと反対側の端部はテーパ形状となってＳＣＣ２１に接続されている。
【００２３】
送信チップ１０のＳＳＣ１１と受信チップ２０のＳＳＣ２１は、直接接続されている。この構成では、間に光ファイバが存在しないため、送信チップ１０のＳＳＣ１１から単一モード（たとえばＴＥモード）の光しか出力されない。送信チップ１０からの光をそのまま受信チップ２０に入力しても、偏波ダイバーシティの片方の光回路（１６ａまたは１６ｂ）の検査しかできない。
【００２４】
そこで、受信器（この例では受信チップ２０）のＳＳＣ２１の直後に、４５°回転の偏波ローテータ２３を配置することで、伝搬光をＴＥ成分とＴＭ成分がほぼ等量含まれた状態にする。この明細書および特許請求の範囲で、「４５°回転」あるいは「４５°偏波ローテータ」という場合は、偏波面を厳密に４５°回転させるものではなく、許容誤差の範囲を含む。受信側ＳＳＣ２１の直後に４５°偏波ローテータ２３を配置することで、偏波ダイバーシティ機能を含めた検査が可能になる。これについては、後述する。
【００２５】
検査後に、ウエハ１００は図２のチップ境界１０５に沿って個別の送信チップ１０、受信チップ２０に切断される。このとき、４５°偏波ローテータ１３は製品としての受信チップ２０中に残るが、偏波状態が不定のＳＭＦ入力光を４５°回転しても、偏波ダイバーシティが正常の機能している限り、問題はない。
【００２６】
図３は、具体例として光配線チップ１Ａの構成を示す。光配線チップ１Ａは、図１の構成を４波長のＷＤＭトランシーバに適用したものである。光配線チップ１Ａは、ウエハ１００上で互いに隣接する送信チップ１０Ａと受信チップ２０Ａを含む。
【００２７】
送信チップ１０Ａは、４つの光源４１と、４つの変調器４２と、合波器４３と、ＳＳＣ１１と、これらの要素を接続する光導波路１２を有する。光源４１はたとえばレーザダイオード（ＬＤ）であり、それぞれ異なる波長の光を発振する。変調器４２は、対応する波長のレーザ光を変調して光信号を生成する。合波器４３は、たとえばアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：Arrayed Waveguide Grating）やマッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ：Mach Zehnder Interferometer）であり、光変調信号をひとつにまとめる。合波器４３の出力は、光導波路１２によりＳＳＣ１１に接続される。
【００２８】
送信チップ１０Ａで光導波路１２を伝搬する光の偏波の向き（電場の方向）は、図中の双方向矢印で示すように、ウエハ１００の表面と水平な方向であり（ＴＥモード）、かつ、光の伝搬方向と直交する方向である。
【００２９】
受信チップ２０Ａは、ＳＳＣ２１、ＳＳＣ２１の直後に配置される４５°偏波ローテータ２３、偏波スプリッタ２４、９０°偏波ローテータ２５、および光回路３０を有する。光回路３０は、分波器（たとえばＡＷＧ）３１ａ、３１ｂ、９０°偏波ローテータ３２、偏波スプリッタ３３、受光器３４を含む。
【００３０】
送信チップ１０Ａから受信チップ２０Ａに入力された光は、ＳＳＣ２１と光導波路２２を介して４５°偏波ローテータ２３に入射する。偏波ローテータ２３で、入力光の偏波面が４５°回転され、ＴＥ成分とＴＭ成分が生成される。偏波スプリッタ２４は、ＴＥ成分とＴＭ成分を分離する。ＴＥ成分は分波器３１ａに入力され、各波長の光が分離される。ＴＭ成分は、９０°偏波ローテータ２５でＴＥ成分に変換された上で合波器３１ｂに入力され、各波長に分離される。
【００３１】
分波器３１ａの出力は、９０°偏波ローテータ３２でＴＭ成分に変換される。偏波スプリッタ３３は、９０°偏波ローテータ３２から出力されるＴＭ成分（もともとのＴＥ成分）と、分波器３１ｂから出力されるＴＥ成分を混合する。混合された光が受光器３４を受光される。受光器３４は、フォトダイオード等の受光素子と、電流を電圧に変換・増幅するトランスインピーダンスアンプ（不図示）を含み、受信した光信号を電圧信号に変換する。
【００３２】
４５°偏波ローテータ２３は、たとえば特許文献２に記載されるように、ウエハ面に対して４５°の傾斜面を有するコアとして形成される。４５°傾斜面の長さを調節することにより、任意の角度に偏波を回転できる。もとろん、この例に限定されず、当業者にとって公知の偏波ローテータ構成を採用することができる。受信側ＳＳＣ２１の直後に４５°偏波ローテータ２３を配置することによって、シングルモード光ファイバを伝搬してきた光を受信することを想定した、ＴＥ成分とＴＭ成分を両方含まれる状態が作出される。
【００３３】
このように、図１、３に示す構成では複雑な構成を採用することなく、ウエハ状態で、光ファイバ入力の偏波状態を考慮しながらチップ機能を検査することができる。
【００３４】
検査では、ＬＤなどの光源４１に駆動電流を印加して連続波（ＣＷ）で発光させる。変調器４２にＤＣもしくは変調信号を供給し、受光器３４でこれを受信できるかどうかを判断する。この構成では、ウエハの状態で、電気プローブを用いて光配線チップ１Ａの性能検査を、偏波ダイバーシティ機能も含めて検査することができる。図２の例では偏波ダイバーシティ機能を有するチップを検査したが、これに限定されず、製品に求められている機能、性能に合わせて、検査項目を適宜追加することができる。
【００３５】
電気プローブを、送信チップ１０Ａと受信チップ２０Ａの所定の箇所（たとえば、ＬＤ４１や変調器４２と受光器３４）に押し当てるだけで検査が可能である。電気プローブの位置精度はグレーティングカプラに対する光ファイバの位置精度と比較して、緩めることができる。
【００３６】
図４〜図６は、ウエハ１００上のチップ配置例を示す。図４の例では、１つのチップ領域の送信器Ｔｘと受信器Ｒｘを有するトランシーバチップ５０ａ、５０ｂを対向させて光配線チップ２を形成する。
【００３７】
図４（Ｂ）に示すように、隣接するトランシーバチップ５０ａ、５０ｂは、それぞれ送信器Ｔｘと受信器Ｒｘを有する。トランシーバチップ５０ａの送信器Ｔｘおよび受信器Ｒｘと、トランシーバチップ５０ｂの送信器Ｔｘおよび受信器Ｒｘは、互い違いに配置されている。トランシーバチップ５０ａの送信器Ｔｘは、直結されたＳＳＣ１１ａとＳＳＣ２１ｂによってトランシーバチップ５０ｂの受信器Ｒｘに接続されている。トランシーバチップ５０ａの受信器Ｒｘは、直結されたＳＳＣ２１ａとＳＳＣ１１ｂによってトランシーバチップ５０ｂの送信器Ｔｘに接続されている。
【００３８】
検査時は、ＳＳＣによって接続される送信器Ｔｘと受信器Ｒｘの所定の箇所に電気プローブを押し当て、光信号が適切に送受信されているかどうかを判定する。良品とされたチップは、チップ境界１０５に沿って個別のチップ５０ａ、５０ｂに切り出される。切り出し後も、各チップ５０ａ、５０ｂの受信側ＳＣＣ２１ａ、ＳＣＣ２１ｂの直後には４５°偏波ローテータ２３（図１，３参照）が残っているが、上述したように、偏波ダイバーシティが正常に機能していれば問題はない。
【００３９】
図５は、光配線チップ３の配置例を示す。図５では、１つのチップ領域５１ａ内に送信器Ｔｘと受信器Ｒｘが搭載され、これらはひとつの馬蹄型ＳＳＣ６１で接続されている。ＳＳＣ６１は、送信器Ｔｘに接続される直線部６１ａと、受信器Ｒｘに接続される直線部６１ｃと、直線部６１ａと直線部６１ｃをチップ外の領域５１ｂで接続するアーチ状の連結部６１ｂを有する。図示はしないが、ＳＳＣ６１の受信側の直線部６１ｃの直後に、４５°偏波ローテータ２３（図１，２参照）が配置されている。
【００４０】
検査時には、送信器Ｔｘと受信器Ｒｘの所定の箇所に電気プローブを当てて検査する。検査後に、チップ境界１０５に沿って個別のチップ５１ａに切断する。切断により、ＳＣＣ６１の連結部６１ｂは切り落とされる。実際の使用時には、ＳＳＣ６１のＴｘ側直線部６１ａとＲｘ側直線部６１ｃに、それぞれ光ファイバが接続される。
【００４１】
チップ外の領域５１ｂは最終的には不要部分であるが、この領域を利用して送信器Ｔｘと受信器Ｒｘを直接連結するＳＳＣ６１を形成して、ウエハ状態でのチップ検査を行うことができる。
【００４２】
図６は、光配線チップ４の配置例を示す。図６では、１つのチップ領域５２ａ内に送信器Ｔｘと受信器Ｒｘが搭載され、これらはひとつのＵ字型ＳＳＣ６２で接続されている。ＳＳＣ６２は、送信器Ｔｘに接続される直線部６２ａと、受信器Ｒｘに接続される直線部６２ｃと、直線部６２ａと直線部６２ｃをチップ外領域５２ｂで接続する連結部６２ｂを有する。図示はしないが、ＳＳＣ６２の受信側の直線部６２ｃの直後に、４５°偏波ローテータ２３（図１，３参照）が配置されている。
【００４３】
検査時には、送信器Ｔｘと受信器Ｒｘの所定の箇所に電気プローブを当てて検査する。検査後に、チップ境界１０５に沿って個別のチップ５２ａに切断する。切断により、ＳＣＣ６２の連結部６２ｂは切り落とされる。実際の使用時にはＳＳＣ６２のＴｘ側直線部６２ａとＲｘ側直線部６２ｃに、それぞれ光ファイバが接続される。
【００４４】
図７は、図３の光配線チップ１Ａの変形例である光配線チップ１Ｂの概略図である。光配線チップ１Ｂは、送信チップ１０Ｂと受信チップ２０Ｂを含む。送信チップ１０Ｂは、合波器４３と送信側ＳＳＣ１１の間の導波路１２の一部を分岐して、モニタフォトダイオード（ＰＤ）１３を搭載する。受信チップ２０Ｂは、受信側ＳＳＣ２１と４５°偏波ローテータ２３の間の光導波路２２の一部を分岐させ、モニタフォトダイオード（ＰＤ）２７を搭載する。
【００４５】
図３の構成では、検査結果から不良と判定された場合に、送信チップ１０Ａと受信チップ２０Ａのどちらに問題があるのか不明となることがある。そこで、図７のように、送信チップ１０Ｂと受信チップ２０Ｂの必要な箇所にモニタＰＤ１３、２７を搭載する。この場合、送信チップ１０ＢのモニタＰＤ１３から得られる検査結果が良好で、受信チップ２０ＢのモニタＰＤ２７から得られる検査結果が不良である場合に、受信チップ２０Ｂが不良であると判断される。
【００４６】
この構成は、図４〜６のチップ配列にも適用できる。ただし、送信チップ１０Ｂに欠陥がある場合に、受信チップ２０Ｂが良品か不良品かの判断をすることができない。
【００４７】
図８は、さらに別のチップ構成を示す。光配線チップ５は、送信チップ７０Ａ、７０Ｂと、受信チップ８０Ａ、８０Ｂと、分配器９１を有する。送信チップ７０Ａは送信側ＳＳＣ１１Ａと有し、送信チップ７０Ｂは送信側ＳＳＣ１１Ｂを有する。受信チップ８０Ａは受信側ＳＳＣ２１Ａと、その直後に配置される４５°偏波ローテータ２３Ａを有する。受信チップ８０Ｂは受信側ＳＳＣ２１Ｂと、その直後に配置される４５°偏波ローテータ２３Ｂを有する。図示はしないが、図７と同様に、送信チップ７０Ａ、７０Ｂと受信チップ８０Ａ、８０Ｂの適切な箇所にモニタＰＤ１３、２７を配置してもよい。
【００４８】
複数の送信側ＳＳＣ１１Ａ，１１Ｂは、分配器９１により複数の送信側ＳＳＣ２１Ａ、２１Ｂに分配する。ＳＳＣの分配はほぼ均等であるのが望ましく、分配器９１は、４つのチップ７０Ａ、７０Ｂ、８０Ａ、８０Ｂの中央近傍に配置されている。
【００４９】
分配器９１として、分岐構造や多モード干渉計（ＭＭＩ：Multi-Mode Interferometer）などを用いることができる。分配しただけ受信チップ８０Ａ、８０Ｂで受光するパワーは低減するため、分配数は２〜３が望ましい。実際の通信では送信チップと受信チップの間に光ファイバや光コネクタなどによる損失が入るため、分岐やＭＭＩによる受信パワー減はさほど影響しない。
【００５０】
送信チップ７０Ａから送信された光信号は、送信側ＳＳＣ１１Ａから分配器９１により受信チップ８０Ａ、８０Ｂに分配される。受信チップ８０Ａに分配された光信号は、受信側ＳＳＣ２１Ａを介して４５°偏波ローテータ２３Ａに伝搬し、ＴＥモード成分とＴＭモード成分が混在する信号となる。同様に、受信チップ８０Ｂに分配された光信号は、受信側ＳＳＣ２１Ｂを介して４５°偏波ローテータ２３Ｂに伝搬し、ＴＥモード成分とＴＭモード成分が混在する信号となる。電気プローブを用いて各受信チッップ８０Ａ、８０Ｂでの受信状態を検査することで、チップの良否を判断できる。
【００５１】
同様に、送信チップ７０Ｂから送信された光信号は、送信側ＳＳＣ１１Ｂから分配器９１により受信チップ８０Ａ、８０Ｂに分配される。受信チップ８０Ａに分配された光信号は、受信側ＳＳＣ２１Ａを介して４５°偏波ローテータ２３Ａに伝搬し、ＴＥモード成分とＴＭモード成分が混在する信号となる。同様に、受信チップ８０Ｂに分配された光信号は、受信側ＳＳＣ２１Ｂを介して４５°偏波ローテータ２３Ｂに伝搬し、ＴＥモード成分とＴＭモード成分が混在する信号となる。電気プローブを用いて各受信チッップ８０Ａ、８０Ｂでの受信状態を検査することで、チップの良否を判断できる。
【００５２】
図９は、図８の光配線チップ５のチップ判定方法を示す図である。図８の構成では、送信チップ７０Ａから受信チップ８０Ａ、送信チップ７０Ａから受信チップ８０Ｂ、送信チップ７０Ｂから受信チップ８０Ａ、送信チップ７０Ｂから受信チップ８０Ｂの４通りの経路がある。４つの経路すべてで適切に受信できた場合は、４つのチップ７０Ａ、７０Ｂ、８０Ａ、８０Ｂのすべてが良品であると判定される。
【００５３】
送信チップ７０Ａからの信号も送信チップ７０Ｂからの信号も受信チップ８０Ｂで適切に受信されているのに、受信チップ８０Ａで受信できない場合は、受信チップ８０Ａが不良品であると判定される。逆に、送信チップ７０Ａからの信号も送信チップ７０Ｂからの信号も受信チップ８０Ａで適切に受信されているのに、受信チップ８０Ｂで受信できない場合は、受信チップ８０Ｂが不良品であると判定される。
【００５４】
他方、送信チップ７０Ｂからの信号が受信チップ８０Ａ、８０Ｂの双方で適切に受信されているのに、送信チップ７０Ａからの信号が受信チップ８０Ａ、８０Ｂで受信できない場合は、送信チップ７０Ａが不良品であると判定される。送信チップ７０Ａからの信号が受信チップ８０Ａ、８０Ｂの双方で適切に受信されているのに、送信チップ７０Ｂからの信号が受信チップ８０Ａ、８０Ｂで受信できない場合は、送信チップ７０Ｂが不良品であると判定される。
【００５５】
いずれの経路でも信号が適切に受信できない場合（右端のカラム）は、不良がどこで生じているか判定できない。しかし、複数のチップの同じ部分に故障がある確率は低いためこのような結果になるケースは少ない。
【００５６】
上述した構成と手法によると、電気のプローブだけで偏波ダイバーシティ機能を含めた検査を行うことができる。検査のスループットを改善することができ、ウエハ上の多数のチップ検査に有効である。また、ＳＳＣを用いているので、波長多重方式の伝送にも適している。また、検査に必要な送受信機能がウエハ状態のチップ上に搭載されているため、特別の検査デバイスを準備しなくてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１、１Ａ，１Ｂ，２，３，４，５  光配線チップ
１０、１０Ａ、１０Ｂ、７０Ａ、７０Ｂ  送信チップ
１１、１１ａ、１１ｂ、１１Ａ、１１Ｂ、６１ａ、６２ａ  送信側ＳＳＣ
１３、２７  モニタフォトダイオード
２０、２０Ａ、２０Ｂ、８０Ａ、８０Ｂ  受信チップ（光受信器）
２１、２１ａ、２１ｂ、２１Ａ、２１Ｂ、６１ｃ、６２ｃ  受信側ＳＳＣ
２３、２３Ａ、２３Ｂ  ４５°偏波ローテータ
６１、６２  ＳＣＣ
【図１】
2014112077.tif 000003
【図２】
2014112077.tif 000004
【図３】
2014112077.tif 000005
【図４】
2014112077.tif 000006
【図５】
2014112077.tif 000007
【図６】
2014112077.tif 000008
【図７】
2014112077.tif 000009
【図８】
2014112077.tif 000010
【図９】
2014112077.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月3日(2015.7.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光送信部と、
前記光送信部に第１の光導波路を介して接続される第１のスポットサイズ変換器と、
光受信部と、
前記光受信部に第２の光導波路を介して接続される第２のスポットサイズ変換器と、
前記第２のスポットサイズ変換器と前記光受信部の間に配置され、前記第２の導波路を伝搬する光の偏光方向を４５°回転するローテータと、
前記ローテータの後段に配置され、前記第２の導波路を伝搬する光を偏波の方向に応じて分離するスプリッタと、
を有し、前記第１のスポットサイズ変換器と前記第２のスポットサイズ変換器がウエハ上で直結されていることを特徴とする光配線チップ。
【請求項２】
前記光送信部と前記光受信部は、前記ウエハ上の隣接するチップ領域に配置され、
前記第１のスポットサイズ変換器と前記第２のスポットサイズ変換器は、前記隣接するチップ領域の境界で連結していることを特徴とする請求項１に記載の光配線チップ。
【請求項３】
前記光送信部が配置される第１チップ領域内に配置される第２の光受信部と、
前記第２の光受信部に接続される第３のスポットサイズ変換器と、
前記光受信部が配置される第２チップ領域内に配置される第２の光送信部と、
前記第２の光送信部に接続される第４のスポットサイズ変換器と、
をさらに有し、
前記第３のスポットサイズ変換器と前記第４のスポットサイズ変換器が、前記第１チップ領域と前記第２チップ領域の境界で直結されていることを特徴とする請求項２に記載の光配線チップ。
【請求項４】
前記光送信部と前記光受信部は、前記ウエハ上の同じチップ領域内に配置され、
前記第１のスポットサイズ変換器と前記第２のスポットサイズ変換器は、前記チップ領域の外で連結していることを特徴とする請求項１に記載の光配線チップ。
【請求項５】
１つ以上の前記光送信部と、
前記光送信部のそれぞれに接続される１以上の前記第１のスポットサイズ変換器と、
１つ以上の前記光受信部と、
前記光受信部のそれぞれに接続される１以上の前記第２のスポットサイズ変換器と、
前記第１のスポットサイズ変換器と前記第２のスポットサイズ変換器に接続される光分配器と、
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の光配線チップ。
【請求項６】
光受信回路と、
前記光受信回路に光導波路を介して接続されるスポットサイズ変換器と、
前記スポットサイズ変換器と前記光受信回路の間に配置され、前記光導波路を伝搬する光の偏波方向を４５°回転させるローテータと、
前記ローテータの後段に配置され、前記光回路に入力される光を偏波の方向に応じて分離するスプリッタと、
を有する光受信器。
【請求項７】
ウエハ上に、光送信回路と、前記光送信回路から延びる第１の光導波路と、光受信回路と、前記光受信回路から延びる第２の光導波路と、前記第１の光導波路と前記第２の光導波路を接続するスポットサイズ変換器と、前記第２の光導波路上に位置して前記第２の光導波路を伝搬する光の偏波方向を４５°回転させるローテータとを形成し、
前記ウエハ上で、前記光送信回路から前記スポットサイズ変換器を介して前記光受信回路に光信号を送信し、
前記光信号の送受信状態を検出して前記ウエハ上の光配線チップの性能を検査する、
ことを特徴とする光配線チップの検査方法。
【請求項８】
前記第１導波路から分岐する位置に第１のモニタ用光検出器を配置し、
前記第２導波路から分岐する位置に第２のモニタ用光検出器を配置し、
前記第１及び第２のモニタ用光検出器の検出結果を用いて前記光配線チップの性能を判定する、
ことを特徴とする請求項７に記載の光配線チップの検査方法。
【請求項９】
前記ウエハ上に、１以上の前記光送信回路と、前記光送信回路の各々に接続される１以上の前記第１のスポットサイズ変換器と、１以上の前記光受信回路と、前記光受信回路の各々に接続される１以上の前記第２のスポットサイズ変換器と、前記１以上の第１のスポットサイズ変換器と前記１以上の第２のスポットサイズ変換器に接続される光分配器と、を形成し、
前記光送信回路の１つから、前記分配器を介して前記１以上の光受信器に光信号を送信し、
前記光信号の送受信状態に基づいて前記光配線チップの性能を判定する、
ことを特徴とする請求項７に記載の光配線チップの検査方法。
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月18日(2016.8.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光送信部と、
前記光送信部に第１の光導波路を介して接続される第１のスポットサイズ変換器と、
光受信部と、
前記光受信部に第２の光導波路を介して接続される第２のスポットサイズ変換器と、
前記第２のスポットサイズ変換器と前記光受信部の間に配置され、前記第２の光導波路を伝搬する光の偏光方向を４５°回転するローテータと、
前記ローテータの後段に配置され、前記第２の光導波路を伝搬する光を偏波の方向に応じて分離するスプリッタと、
を有し、前記第１のスポットサイズ変換器と前記第２のスポットサイズ変換器がウエハ上で直結されていることを特徴とする光配線チップ。
【請求項２】
前記光送信部と前記光受信部は、前記ウエハ上の隣接するチップ領域に配置され、
前記第１のスポットサイズ変換器と前記第２のスポットサイズ変換器は、前記隣接するチップ領域の境界で連結していることを特徴とする請求項１に記載の光配線チップ。
【請求項３】
前記光送信部が配置される第１チップ領域内に配置される第２の光受信部と、
前記第２の光受信部に接続される第３のスポットサイズ変換器と、
前記光受信部が配置される第２チップ領域内に配置される第２の光送信部と、
前記第２の光送信部に接続される第４のスポットサイズ変換器と、
をさらに有し、
前記第３のスポットサイズ変換器と前記第４のスポットサイズ変換器が、前記第１チップ領域と前記第２チップ領域の境界で直結されていることを特徴とする請求項２に記載の光配線チップ。
【請求項４】
前記光送信部と前記光受信部は、前記ウエハ上の同じチップ領域内に配置され、
前記第１のスポットサイズ変換器と前記第２のスポットサイズ変換器は、前記チップ領域の外で連結していることを特徴とする請求項１に記載の光配線チップ。
【請求項５】
１つ以上の前記光送信部と、
前記光送信部のそれぞれに接続される１以上の前記第１のスポットサイズ変換器と、
１つ以上の前記光受信部と、
前記光受信部のそれぞれに接続される１以上の前記第２のスポットサイズ変換器と、
前記第１のスポットサイズ変換器と前記第２のスポットサイズ変換器に接続される光分配器と、
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の光配線チップ。
【請求項６】
光受信回路と、
前記光受信回路に光導波路を介して接続されるスポットサイズ変換器と、
前記スポットサイズ変換器と前記光受信回路の間に配置され、前記光導波路を伝搬する光の偏波方向を４５°回転させるローテータと、
前記ローテータの後段に配置され、前記光受信回路に入力される光を偏波の方向に応じて分離するスプリッタと、
を有する光受信器。
【請求項７】
ウエハ上に、光送信回路と、前記光送信回路から延びる第１の光導波路と、光受信回路と、前記光受信回路から延びる第２の光導波路と、前記第１の光導波路と前記第２の光導波路を接続するスポットサイズ変換器と、前記第２の光導波路上に位置して前記第２の光導波路を伝搬する光の偏波方向を４５°回転させるローテータとを形成し、
前記ウエハ上で、前記光送信回路から前記スポットサイズ変換器を介して前記光受信回路に光信号を送信し、
前記光信号の送受信状態を検出して前記ウエハ上の光配線チップの性能を検査する、
ことを特徴とする光配線チップの検査方法。
【請求項８】
前記第１の光導波路から分岐する位置に第１のモニタ用光検出器を配置し、
前記第２の光導波路から分岐する位置に第２のモニタ用光検出器を配置し、
前記第１及び第２のモニタ用光検出器の検出結果を用いて前記光配線チップの性能を判定する、
ことを特徴とする請求項７に記載の光配線チップの検査方法。
【請求項９】
前記ウエハ上に、１以上の前記光送信回路と、前記光送信回路の各々に接続される１以上の第１のスポットサイズ変換器と、１以上の光受信回路と、前記光受信回路の各々に接続される１以上の第２のスポットサイズ変換器と、前記１以上の第１のスポットサイズ変換器と前記１以上の第２のスポットサイズ変換器に接続される光分配器と、を形成し、
前記光送信回路の１つから、前記光分配器を介して前記１以上の光受信器に光信号を送信し、
前記光信号の送受信状態に基づいて前記光配線チップの性能を判定する、
ことを特徴とする請求項７に記載の光配線チップの検査方法。
【国際調査報告】
2014112077.tif 000012
2014112077.tif 000013
2014112077.tif 000014
2014112077.tif 000015