(57)【要約】【課題】光の入出射面の寸法（縦又は横あるいは直径）が１０μｍ程度以下の微小な光素子にこれと光結合すべき光部品を簡易にかつ高精度に位置合わせすることを可能とする。【解決手段】  単結晶シリコンのプラットフォーム１１にＶ溝１２が、結晶異方性ウエットエッチングにより形成され、そのＶ溝１２の中間部に光素子チップ２１の凸部が嵌め合わされて取付けられる。単結晶シリコンウエハに対し異方性ウエットエッチングにより多数の四角錐台形の凸部が縦横に配列形成され、これら各凸部の突出面にフォトニック結晶よりなるフィルタ素子が、光素子として形成され、その後光素子ごとにウエハが分割されて上記光素子チップ２１が作成される。チップ２１の両側でＶ溝１２に光ファイバ３１及び３２がそれぞれ配置されると、これら光ファイバのコアと光素子の光入出射面が一直線上に位置する【選択図】  図４
2004310066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光素子チップが取付けられたプラットフォームに、上記光素子チップの光素子と光結合される光部品が実装される光素子アセンブリであって、
上記光素子チップはチップ本体の一面に凸部が形成され、その凸部の突出端面に上記光素子が形成され、
上記プラットフォームの上記光部品が実装されるべき実装面に、凹部が素子取付け部として形成され、
上記光素子チップが、その凸部と上記素子取付け部とが嵌め合わされて取付けられて、上記光素子は上記実装面に対し位置決めされ、
上記光部品が上記実装面に対し位置決めされて取付けられ、その光部品と上記光素子とを光結合させる部品用凹部が上記プラットフォームの上記実装面に形成されていることを特徴とする光素子アセンブリ。
【請求項２】
請求項１記載の光素子アセンブリにおいて、
上記光素子の上記実装面に対する位置決めは、上記光素子を、上記実装面より所定の深さで上記実装面と平行とし、かつ上記実装面と平行な１方向における位置であり、上記光部品の上記実装面に対する位置決めは、上記光部品の光軸を上記所定の深さで上記実装面と平行とし、かつ上記実装面と上記平行な方向における位置であることを特徴とする光素子アセンブリ。
【請求項３】
請求項１記載の光素子アセンブリにおいて、
上記光素子の上記実装面に対する位置決めは、上記凸部の一対の対向側面と、上記素子取付け部の一対の対向壁面とが互いに面接触して決まる、上記実装面と平行とし、かつ上記側面及び壁面の各配列方向における位置であり、上記光部品の上記実装面に対する位置決めは、上記部品用凹部の、上記素子取付け部の上記一対の対向壁面とそれぞれ平行な対向壁面が上記光部品と接触して決まる、これら対向壁面の配列方向における位置であることを特徴とする光素子アセンブリ。
【請求項４】
請求項３記載の光素子アセンブリにおいて、
上記素子取付け部は上記実装面に形成されたＶ溝の一部であり、上記凸部の上記面接触する一対の側面の上記光素子側の端縁の間隔で上記光素子の上記実装面に対する深さが決まり、かつ光素子が上記実装面に対し平行とされ、上記部品用凹部は上記Ｖ溝の両壁面とそれぞれ平行した対向壁面があり、これら対向壁面と上記光部品との上記接触により上記光部品の光軸の上記実装面に対する深さが決まることを特徴とする光素子アセンブリ。
【請求項５】
請求項４記載の光素子アセンブリにおいて、
上記素子取付け部及び上記部品用凹部は共通のＶ溝の互いに異なる部分であることを特徴とする光素子アセンブリ。
【請求項６】
請求項４記載の光素子アセンブリにおいて、
上記素子取付け部及び上記部品用凹部はそれぞれ上記実装面と垂直な面内で互いに平行したＶ溝であり、上記素子取付け部のＶ溝の幅は上記部品用凹部のＶ溝の幅より小さいことを特徴とする光素子アセンブリ。
【請求項７】
光素子チップが取付けられたプラットフォームに、上記光素子チップの光素子と光結合される光部品が実装される光素子アセンブリであって、
上記光素子チップはチップ本体の一面に凹部が形成され、その凹部の底面に上記光素子が形成され、
上記プラットフォームの上記光部品が実装されるべき実装面に、凸部が素子取付け部として形成され、
上記光素子チップが、その凹部と上記素子用凸部とが嵌め合わされて取付けられて、上記光素子は上記実装面に対し位置決めされ、
上記光部品が上記実装面に対し位置決めされて取付けられ、その光部品と上記光素子とを光結合させる部品用凹部が上記プラットフォームの上記実装面に形成されていることを特徴とする光素子アセンブリ。
【請求項８】
請求項７記載の光素子アセンブリにおいて、
上記光素子の上記実装面に対する位置決めは、上記光素子を、上記実装面より所定の高さで上記実装面と平行とし、かつ上記実装面と平行な１方向における位置であり、上記光部品の上記実装面に対する位置決めは、上記光部品の光軸を上記所定の高さで上記実装面と平行とし、かつ上記実装面と上記平行な方向における位置であることを特徴とする光素子アセンブリ。
【請求項９】
請求項３又は８記載の光素子アセンブリにおいて、
上記光素子の光入出射面と上記光部品の光軸とが同一直線上にあることを特徴とする光素子アセンブリ。
【請求項１０】
請求項７記載の光素子アセンブリにおいて、
上記光素子の上記実装面に対する位置決めは、上記凹部の一対の対向壁面と、上記素子取付け部の一対の対向側面とが互いに面接触して決まる、上記実装面と平行とし、かつ上記側面及び壁面の各配列方向における位置であり、上記光部品の上記実装面に対する位置決めは、上記部品用凹部の、上記素子取付け部の上記一対の対向側面とそれぞれ平行な対向壁面が上記光部品と接触して決まる、これら対向壁面の配列方向における位置であることを特徴とする光素子アセンブリ。
【請求項１１】
請求項１０記載の光素子アセンブリにおいて、
上記素子取付け部は上記実装面に形成された方形枠状Ｖ溝に囲まれた四角錐台形であり、上記素子取付け部の上記面接触する一対の側面の上記実装面側の端縁の間隔で上記光素子の上記実装面に対する高さが決まり、かつ光素子が上記実装面に対し平行とされ、上記部品用凹部は上記面接触する両側面の配列方向と直角な方向とそれぞれ平行した対向壁面があり、これら対向壁面と上記光部品の上記接触により上記光部品の光軸の上記実装面に対する高さが決まることを特徴とする光素子アセンブリ。
【請求項１２】
請求項１１記載の光素子アセンブリにおいて、
上記部品用凹部はＶ溝であることを特徴とする光素子アセンブリ。
【請求項１３】
光素子チップが取付けられたプラットフォームに上記光素子チップの光素子と光結合される光部品が実装される光素子アセンブリの製造方法であって、
ウエハの一面にその面を基準として所定の高さの凸部をリソグラフィ及びエッチング技術により縦横に多数配列形成する工程と、
上記各凸部の突出端面に、その少なくとも一対の対向側面に対し、所定の位置関係に、光素子を形成する工程と、
上記ウエハを上記各光素子ごとに分割して多数の光素子チップを得る工程と、
プラットフォームの光部品実装面に、凹部を素子取付け部として、また上記光部品を位置決めする部品用凹部とを上記実装面を基準としてリソグラフィ及びエッチング技術により形成する工程と、
上記光素子チップの１つを、その凸部を上記素子取付け部に嵌め合わせ、上記光素子が上記実装面に対し位置決めされて上記プラットフォームに取付ける工程と
を有することを特徴とする光素子アセンブリの製造方法。
【請求項１４】
光素子チップが取付けられたプラットフォームに上記光素子チップの光素子と光結合される光部品が実装される光素子アセンブリの製造方法であって、
ウエハの一面にその面を基準として所定の高さの凹部をリソグラフィ及びエッチング技術により縦横に多数配列形成する工程と、
上記各凹部の底面に、その少なくとも一対の対向壁面に対し、所定の位置関係に、光素子を形成する工程と、
上記ウエハを上記各光素子ごとに分割して多数の光素子チップを得る工程と、
プラットフォームの光部品実装面に、凸部を素子取付け部として、また上記光部品を位置決めする部品用凹部とを上記実装面を基準としてリソグラフィ及びエッチング技術により形成する工程と、
上記光素子チップの１つを、その凹部を上記素子取付け部に嵌め合わせ、上記光素子が上記実装面に対し位置決めされて上記プラットフォームに取付ける工程と
を有することを特徴とする光素子アセンブリの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は例えば光通信等の分野において用いられ、フォトニック結晶光素子のごとき微小な光素子と光ファイバ等の光部品との高精度な位置合わせを可能とする光素子のアセンブリ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信の分野において、光の波長程度の周期で屈折率が変化する人工結晶材料（フォトニック結晶）が注目されている。フォトニック結晶を用いると、従来は不可能であった高度な光制御機能素子、例えば低損失急激曲げ光導波路、低しきい値レーザ、波長分割多重素子等を、一辺１００μｍ以下の大きさで実現できると期待されている。微細加工技術の急速な発展に伴って、光通信波長帯で動作する、３次元のフォトニック結晶や２次元フォトニック結晶を用いた超小型光素子の試作が報告されるようになった。
２次元フォトニック結晶を用いた光素子の代表例として、スラブ型フォトニック結晶光導波路がある。スラブ型フォトニック結晶は、薄膜状の高屈折率材質の中に２次元周期的な空孔を配列した構造のものと、高屈折率材料の柱が低屈折率材料の中に２次元周期的に配列された構造のものが典型的で、共に特定の周期条件を満たすとフォトニックバンドギャップが生ずる。周期構造の中に空孔または柱の配列がない部分、つまり結晶欠陥を導入すると、その部分のみを光が伝搬する光の導波路ができる。そのため、低損失の超小型光導波路を実現する方法として有望視されている。
【０００３】
しかしながら、このようなスラブ型フォトニック結晶光導波路の光入出射面の大きさ（厚さ）は１μｍ以下程度と光ファイバのコア径（単一モードで４〜１０μｍ程度）に比べて小さいため、光ファイバとの高精度な位置合わせが難しく、高効率な光入力が困難である。また、高屈折率材料に周期的な空孔を配列したフォトニック結晶光導波路の場合は空気中から高屈折率材料に光を入射させるため、その入射面での反射率が高く、結合損失が大きい。
以上のように、フォトニック結晶を用いた光素子は超小型であることが大きな利点であるが、実際にフォトニック結晶を光素子として利用するために不可欠となる信号伝送用光ファイバや微小レンズ等の光部品との簡便で有効な結合方法や結合損失を小さくする方法の検討はほとんど行われていないのが現状である。
【０００４】
従来から光素子と、光ファイバなどの光部品とを高精度に光結合する方法として単結晶シリコン基板に形成されたＶ溝構造を用いる手法が広く利用されている。単結晶シリコンにおいてはその結晶方位によるエッチング特性の異方性を利用した、いわゆる単結晶シリコン異方性エッチングによりＶ溝を簡単に形成することができる。その単純な例では単結晶シリコン基板のＶ溝に光ファイバの一端部を固定し、単結晶シリコン基板から光ファイバが導出されている側と反対側のＶ溝が形成されていない部分上に半導体レーザなどの光素子を直接固定して光ファイバと光素子との位置合わせを行う方法が例えば、特許文献１に示されている。
【０００５】
また例えば特許文献２に示す方法もある。
この方法を簡単に述べる。単結晶シリコンのウエハの主面を結晶面（１００）又は（１１０）とし、フォトリソグラフィ、その後のエッチング技術を用い、単結晶シリコンの結晶方位を利用した異方性エッチングにより、同一大きさの方形凹部を多数縦横に配列形成し、この各方形凹部の内面形状は、四角錐台形を逆さにした外形と同様になっており、その各方形凹部の中心を縦、横に切るように、ウエハをダイシング切断して図１中に示す光素子キャリア１を多数個作る。光素子キャリア１の図１において底面には、前記異方性エッチングによる方形凹部の形成に基づく、十字型突起２が形成され、その十字型突起２の各側面は、異方性エッチングによる高い精度のテーパ面となっており、つまり十字型突起２はその突出端面（前記ウエハの主面）に近づくに従って幅狭となっている。この光素子キャリア１の１側面（前記ウエハの厚み部分）に光半導体素子３が取付けられる。
【０００６】
単結晶シリコンプラットフォーム４に十字型Ｖ溝５と、その一方溝の延長線上に、この溝より小さいファイバ用Ｖ溝６とが、同様に単結晶シリコン異方性エッチングによりそれぞれ形成される。十字型Ｖ溝５とファイバ用Ｖ溝６との間にこれらと連通した方形溝７が直角に形成される。なおこのプラットフォームも、単結晶シリコンウエハを用いて多数個を同様の手法により同時に形成する。このプラットフォーム４の十字型Ｖ溝５にキャリア１の十字型突起２が嵌め合わせられて取付けられ、ファイバ用Ｖ溝６に光ファイバ８が位置決めされて取付られる。十字型突起２と十字型Ｖ溝５は高い寸法精度を有しており、その機械的精度を利用してプラットフォーム４にキャリア１を著しく精度よく配置することが可能となる。従ってキャリア１に取付けられた光半導体素子３は、Ｖ溝６に配置された光ファイバ８のコアとの光結合が良好に行われる。
【０００７】
しかし、前記特許文献１の方法は光素子を、Ｖ溝基板に対し、また特許文献２の方法はキャリアに対し、いずれもそれぞれ取付けられるべき側に予め形成したマーカを利用して視覚的にフリップチップボンディングなどの方法で固定される。そのため、位置合わせ精度はこの際のボンディング精度に依存し、異方性エッチングにより形成されるＶ溝や凹凸構造（突起・溝）の嵌せ合わせ精度より悪くなる。
一方、この問題を避ける方法として、単結晶シリコン基板の一部にＶ溝が形成され、その基板のＶ溝が形成されていない部分上に、Ｖ溝の一端と一端が対向した光導波路を直接成膜形成することにより、微細加工精度での位置合わせを可能とすることが例えば特許文献３に示されている。
【０００８】
フォトニック結晶素子のような微小な光素子は、特許文献１及び２に示す方法で実装することはまず困難であり、実装できたとしても上述したように位置合わせ精度がボンディング精度に依存する問題がある。一方、特許文献３に示す方法で直接Ｖ溝基板にフォトニック結晶素子のような微小な光素子を作り込むと、Ｖ溝基板全体に対する微小光素子部分の割合が非常に小さくなり、コストが高くなる。つまりこの方法は微小光素子を多数一括して基板上に作製した後、個々に切り出し、分割して利用するような技術を利用できないため、一括大量生産によるコストダウンを図ることができず、光素子が微小であることの利点を生かせない。
【特許文献１】特開平９−２８１３６０号公報（1997年10月31日発行）
【特許文献２】特開２００２−１４２５８号公報（2002年1月18日発行）
【特許文献３】特開平８−３１３７５６号公報（1996年11月29日発行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明の目的は光の入出射面の寸法（縦又は横あるいは直径）が１０μｍ程度以下の微小な光素子にこれと光結合すべき光部品を簡易にかつ高精度に位置合わせすることを可能とし、かつその微小な光素子を一括大量生産可能とする光素子アセンブリ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の光素子アセンブリにおいては、光素子チップがプラットフォームの素子取付け部に取付けられ、光素子チップのチップ本体の一面に凸部又は凹部が形成され、その凸部の突出端面又は凹部の底面に光素子が形成され、上記光素子チップはその凸部又は凹部と上記素子取付け部との嵌め合わせによりプラットフォームに取付けられ、この取付けにより上記光素子の、プラットフォームの光素子チップ取付け面（以下実装面という）に対する位置決めがなされ、プラットフォームの上記実装面には、光部品が位置決めされて取付けられ、光素子とその光部品とを光結合させる部品用凹部が形成されている。
【００１１】
この発明の製造方法によれば、ウエハの一面に、その面を基準として所定の高さ又は深さの凸部又は凹部を、リソグラフィ技術及びその後のエッチング技術により、縦横に多数配列形成し、これら各凸部の突出端面又は凹部の底面に光素子をそれぞれ形成し、その後、上記ウエハを各光素子ごとに分割して多数の光素子チップとし、プラットフォームの光部品が実装されるべき実装面に、素子取付け部と、上記光部品が位置決めされて取付けられる部品用凹部を、リソグラフィ技術及びその後のエッチング技術によりそれぞれ形成し、上記光素子チップを、その凸部又は凹部と上記素子取付け部との嵌め合わせによりプラットフォームに取付ける。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の光素子アセンブリは上記構成であるため、光素子はプラットフォームの実装面に位置決めされ、また部品用凹部が光部品を実装面に対し位置決めする構造となっているため、部品用凹部に光部品を取付けると、光部品が自動的に実装面に対して位置決めされ、光部品と光素子との光結合が精度高く行われる。つまり光素子は光素子チップの凸部突出端面又は凹部の底面に形成されているため、ウエハ上に多数の凸部又は凹部を一括作製し、またその凸部の突出端面又は凹部の底面に光素子をそれぞれ一括作製し、その後、光素子ごとに分割して光素子チップとすることができ、同一寸法形状のものを高精度に安価に作ることができ、光素子チップの嵌め合わせによるプラットフォームへの取付けにより実装面に高い精度で位置決めされたものが得られ、従って、光部品をその部品用凹部に取付けると、光部品と光素子の光結合が良好に行われることになる。しかも、光素子を安価に作ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下にこの発明の実施例を説明するが、まず凸部をもつ光素子チップを用いる実施例につき述べる。
実施例１
実施例１は光素子としてフォトニック結晶により構成された波長フィルタを光素子とする例である。図２に示すようにプラットフォーム１１の一面、つまり実装面１１ａに形成された素子取付け部１２ａに、光素子チップ２１が実装面１１ａに対し位置決めされてプラットフォーム１１に取付けられる。光素子チップ２１のプラットフォーム１１への固定は例えば接着により行われ、この例ではプラットフォーム１１の実装面１１ａにＶ溝１２が一端から他端まで形成され、そのＶ溝１２の中間部が素子取付け部１２ａとされている。Ｖ溝１２の素子取付け部１２ａの両側はそれぞれ部品用凹部１２ｂ及び１２ｃとされ、この例では光部品として光ファイバ３１及び３２の各一端部が部品用凹部１２ｂ及び１２ｃに挿入されて実装面１１ａに対し位置決めされてプラットフォーム１１に取付けられる。光ファイバ３１及び３２のプラットフォーム１１への固定は例えば接着により行われるが、この光ファイバ３１，３２の取付けはこの光素子アセンブリを利用するユーザが行ってもよい。
【００１４】
光素子チップ２１はこの例では図３に示すように、方形板状チップ本体２２の一面に凸部２３が一体に形成され、凸部２３の突出端面に光素子２４が形成されている。この例では光素子２４としてフォトニック結晶により波長フィルタを構成した場合である。つまり高屈折率材質の層中に空孔２５が２次元周期的に配列され、その空孔２５の１列が形成されず代わりに大きさの異なる１つの空孔が形成されている部分があり、この部分が特定の波長の光を選択透過させる波長選択性光導波路２６を構成している。またこの例では凸部２３の側面は四角錐台形の外周形状をしており、つまり凸部２３のチップ本体２２側端と突出端は相似した方形であり、４つの側面は傾斜面とされている。
【００１５】
図４及び図５に示すように、光素子チップ２１の凸部２３がプラットフォーム１１の素子取付け部１２ａに挿入嵌め合わされて、光素子２４の実装面１１ａに対する位置決めがなされて光素子チップ２１がプラットフォーム１１に取付けられる。なお、これらの図４及び図５において、プラットフォーム１１のＶ溝１２より下の厚さを縮小して示してある。以下の対応する図も同様である。
素子取付け部１２ａのＶ溝の両壁面１２ａ１及び１２ａ２がなす角度と、凸部２３の対向する一対の側面２３ａ及び２３ｂがなす角度とが等しく、従って素子取付け部１２ａに挿入された凸部２３は壁面１２ａ１及び１２ａ２の間隔が側面２３ａ及び２３ｂの光素子２４側の端縁の間隔と一致した状態で壁面１２ａ１及び１２ａ２と側面２３ａ及び２３ｂとが図５に示すように互いに面接触して凸部２３が素子取付け部１２ａに嵌め合わされた状態になる。この嵌め合わされた状態における光素子２４の実装面１１ａよりの深さＤ１、つまり実装面１１ａと垂直な方向における光素子２４の実装面１１ａに対する位置が決定される。また光素子２４の側面２３ａ及び２３ｂ間の中心線が、素子取付け部１２ａの壁面１２ａ１と１２ａ２との真中に位置し実装面１１ａと平行な面内でのＶ溝１２の延長方向と直角方向における光素子２４の位置が決定される。
【００１６】
更に光素子２４は実装面１１ａと平行となる。つまり凸部２３を素子取付け部１２ａに嵌め合わせることにより光素子２４の実装面１１ａに対する位置決めが自動的に行われる。
光ファイバ３１及び３２は部品用凹部１２ｂ及び１２ｃに挿入されると、光ファイバ３１及び３２の各コア３１ａ及び３２ａは部品用凹部１２ｂ及び１２ｃの各Ｖ溝の両壁面間の真中に位置し、かつ実装面１１ａからの深さ（距離）Ｄ２も決まる。つまり光ファイバ３１及び３２を部品用凹部１２ｂ及び１２ｃにそれぞれ挿入取付けると、光ファイバ３１及び３２は実装面１１ａに対する位置決めが自動的に行われる。
【００１７】
つまり光ファイバ３１及び３２は市販のものを用い、その径は予め知られているから、光ファイバ３１及び３２を部品用凹部１２ｂ及び１２ｃに取付けた時の、これらコア３１ａ及び３２ａの実装面１１ａからの距離（深さ）Ｄ２における部品用凹部１２ｂ及び１２ｃのＶ溝の両壁面間の間隔Ｗ１と、凸部２３の側面２３ａ及び２３ｂの光素子２４側端縁間の間隔Ｗ２とが一致するように、また側面２３ａ及び２３ｂの各傾斜をＶ溝１２の壁面の傾斜と一致させられており、コア３１ａと光素子２４とコア３２ａとが同一直線上に位置し、光素子２４と光ファイバ３１及び３２との光結合が自動的に良好に行われる。
【００１８】
この実施例によれば光素子チップ２１の凸部２３をプラットフォーム１１の素子取付け部１２ａに嵌め合わせにより取付けると、光素子２４の実装面１１ａに対する垂直方向及び１つの平行方向における位置が決定され、かつ光素子２４が実装面１１ａと平行となり、部品用凹部１３ｂ及び１３ｃに光ファイバ３１及び３２に取付けると、光ファイバ３１及び３２は実装面１１ａに対する前記垂直方向及び１つの平行方向における各位置と同一となり、光ファイバ３１及び３２と光素子２４とが精度よく光結合することになる。
この構成において光ファイバ３１より伝搬された光はフォトニック結晶光素子２４に入射され、この光素子２４の構成により決る波長の光成分のみが光素子２４を透過して光ファイバ３２に入射伝搬される。
製造方法実施例
前述した実施例１の光素子アセンブリの製造方法の実施例を以下に説明する。
【００１９】
図６−１Ａに示すように、例えば単結晶シリコンウエハ２０の結晶面（１００）上にレジスト層４１を形成し、このレジスト層４１に対し、紫外線又は電子線リソグラフィによりパターニングし、レジスト層４１を現像する。この際、凸部２３を形成するためのパターニングと、フォトニック結晶素子、この例では空孔２５及び波長選択性光導波路２６のためのパターニングを同時に行う。つまり図６−１Ｂに示すように、多数配列された方形レジスト４１ａが多数残され、これら方形レジスト４１ａには図３に示した多数の空孔２５と大きさの異なる１つの空孔とが形成される。図６−１Ｂでは便宜上これら空孔を区別することなく単に点として示した。
【００２０】
これら方形レジスト４１ａを含むウエハ２０上に保護膜を形成し、この保護膜に対しフォトリソグラフィによりパターニングして各方形レジスト４１ａ上に図６−１Ｃに示すように保護膜６１を形成する。
次にＫＯＨ液により保護膜６１及び方形レジスト４１ａをマスクとしてウエハ２０をエッチングする。単結晶シリコンの結晶方位異方性により図６−１Ｄに示すように縦横格子溝６２が形成されて溝６２で囲まれた四角錐台形の凸部２３が多数、縦横に配列形成される。保護膜６１を除去した後、ウエハ２０上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィによりパターニングして、図６−２Ｅに示すように、縦横格子溝６２を保護するレジスト部６３を形成し、かつ凸部２３の突出端面（頂面）上のフォトニック結晶のパターンが形成されている方形レジスト４１ａを露出させる。
【００２１】
誘導結合プラズマエッチング等のドライエッチング法を用いて方形レジスト４１ａをマスクとして凸部２３の頂面にフォトニック結晶光素子２４を加工形成する。その後方形レジスト４１ａおよび保護レジスト部を除去し、図６−２Ｆに示すように、凸部２３の頂面にフォトニック結晶光素子（波長選択性導波路素子）２４が直接作り込まれた構造が完成する。保護膜６１および保護レジスト部６３をパターニングする際の露光マスクとウエハの相対的な位置合わせは、例えば、凸部２３とフォトニック結晶光素子をパターニングした際にこれらと同時に位置決めされたマーカを用いて行う。
【００２２】
フォトニック結晶の加工は上述したリソグラフィによるものに限らず、例えばフェムト秒レーザ加工等の方法を用いることもできる。この場合は例えば凸部２３を作製するためのフォトリソグラフィ用のマスクで凸部２３と同時に位置決めがされたマーカを形成し、その後、そのマーカ部分をエッチングによりウエハに貫通孔を形成し、その複数貫通孔を透過するフェムト秒レーザの光強度をモニタして、ウエハ２０に対するレーザビームの位置を知り、位置決めレーザ加工をする。
各凸部２３の頂面にフォトニック結晶光素子２４が形成されたウエハ２０をダイシングすることにして図５に示したような光素子チップ２１の多数個とする。
【００２３】
プラットフォーム１１も例えば単結晶シリコンウエハ上にその結晶方位異方性エッチングを利用して多数のＶ溝１２を平行に配列形成し、その後、ウエハをダイシングして、図２に示したプラットフォーム１１を多数個作製する。
この製造方法に示すように、Ｖ溝１２を形成する際のレジストマスクの幅で、光ファイバ３１及び３２の各コア３１ａ及び３２ａが位置する実装面１１ａよりの深さＤ２が精度よく決めることができる。またその深さＤ２におけるＶ溝１２の両壁面の間隔Ｗ１が決り、凸部２３の形成時の側面２３ａ及び２３ｂの形成を決定するレジストマスクの幅を、光素子２４の凸部２３の側面２３ａ及び２３ｂ側の各端間の間隔Ｗ２と等しくしておき、この精度も高く決めることができる。Ｖ溝１２の両壁面がなす角と側面２３ａ及び２３ｂがなす角度とは同一になる。
【００２４】
光素子２４の素子取付け部１２ａに対する挿入位置、つまり実装面１１ａに対する位置を決める、側面２３ａ及び２３ｂの端縁間の間隔Ｗ２を決定する基準と、光素子２４の光素子チップ２１に対する形成時の位置、この例では特に光素子２４の波長選択性光導波路２６の光入出射面の位置を決める基準も図６−１及び図６−２を参照して述べたように、光素子チップ２１の作製時のフォトリソグラフィに用いるマスクの同一基準点であるため、光素子チップ２１をプラットフォーム１１に取付けた時に、光素子２４が高い精度でプラットフォーム１１に対し位置決めされる。またプラットフォーム１１における素子取付け部１２ａと、部品用凹部１２ｂ及び１２ｃとの実装面１１ａに対する位置及び形状も、そのフォトリソグラフィを用いての形成時の同一のマスクが基準となるためこれらも高い精度のものになる。従って光素子２４、この例では波長選択性光導波路２６の入出射面と、光ファイバ３１のコア３１ａと光ファイバ３２のコア３２ａとを精度よく一直線上に位置し、光素子２４と光ファイバのコア３１ａ及び３２ａとが極めて良好に光結合する。
【００２５】
前記のように単結晶シリコンウエハの異方性ウエットエッチングを用いれば、原子層レベルで平坦かつ寸法精度の高い側面形状を得ることができる。従って、この実施例によれば光素子２４の光入出射面と光ファイバ３１及び３２の各コア３１ａ及び３２ａとの光結合をさせるための位置合わせを１μｍ程度以下という高い精度で行うことができ、光入出射面の大きさ（厚さ）が１μｍ以下程度のスラブ型フォトニック結晶光導波路に対しても高い精度の位置合わせが可能となる。しかも光素子チップ２１を一括した多量生産することができ、そのプラットフォーム１１への取付けも嵌め合わせにより頗る簡単に行うことができる。
【００２６】
図３に示したように、光素子２４として高屈折率材質層に空孔２５が配列された２次元フォトニック結晶光素子を用いる場合は、低屈折率の空気と高屈折率の光素子２４の間で光の入出射が行われるため、大きな反射損失が発生するおそれがある。よってフォトニック結晶光素子２４の光入出射面に反射防止膜を形成しておくとよい。図３では凸部２３の波長選択性光導波路２６と垂直な側面に反射防止膜２９ａ及び２９ｂが形成されている。この反射防止膜２９ａ及び２９ｂは例えば図６−１及び図６−２を参照して説明した光素子チップ作製過程の途中で凸部２３を形成後、ウエハ２０が分割される前に各凸部２３に同時に形成すればよい。
実施例２
この実施例２は素子取付け部１２ａのＶ溝幅を、部品用凹部１２ｂ及び１２ｃより狭くし、凸部２３の突出長を短くして、１枚のウエハ２０（図６−１及び図６−２）から光素子チップ２１の作製数を増加させることを可能としたものである。この実施例２のプラットフォーム１１の例を図７に示す。それぞれＶ溝で構成された素子取付け部１２ａと、部品用凹部１２ｂ及び１２ｃとの各中心線は実装面１１ａと垂直な方向から見て同一直線上に位置しているが、素子取付け部１２ａの溝幅Ｗ３は、部品用凹部１２ｂ及び１２ｃの各溝幅Ｗ４より小さくされてある。これらＶ溝を単結晶シリコンの結晶方位異方性を利用したウエットエッチングにより構成する場合は、素子取付け部１２ａの両端が深さ方向に斜めに部品用凹部１２ｂ，１２ｃ側に出張るため、これが邪魔になりそれだけ光ファイバ３１及び３２を光素子２４に近づけられない。この例では素子取付け部１２ａと部品用凹部１２ｂ及び１２ｃとの各境界位置で各Ｖ溝と直角にカッタにより細溝１３ａ及び１３ｂを形成し、素子取付け部１２ａの部品用凹部１２ｂ及び１２ｃの各面を実装面１１ａに対して垂直にしてある。
【００２７】
図４及び図５とにそれぞれ対応するこの実施例２の断面図を図８及び図９に示す。図９からわかるように、光素子２４から実装面１１ａまで距離Ｄ１と、光ファイバのコア３１ａ及び３２ａから実装面１１ａまでの距離Ｄ２とは等しいが、凸部２３の素子取付け部１２ａへ挿入の深さが位置決めされる側面２３ａ及び２３ｂの端縁の間隔Ｗ２は素子取付け部１２ａの狭いＶ溝により決められ、凸部２３の挿入深さＤ１は実施例１と同一であるが、間隔Ｗ２は実施例１の場合より狭くなる。なお実施例１ではＷ２はコア３１ａ，３２ａの位置におけるＶ溝の壁面間隔Ｗ１と等しい。従って凸部２３の突出端面の大きさを、実施例１より小さくすることができる。
実施例３
実施例３は光部品として微小レンズを用いた例である。実施例１における図４の断面と対応する、実施例３の断面を図１０に示し、そのプラットフォーム１１の例を図１１に示す。プラットフォーム１１の実装面１１ａに方形の部品用凹部１４が形成され、また部品用凹部１４とその一辺においてこれと直角に連通したＶ溝１５が形成され、そのＶ溝１５の一部１５ａが素子取付け部１５ａとされている。この例ではＶ溝１５は、その延長線上において素子取付け部１５ａと反対側においてもＶ溝１５ｂとして延長形成され、つまりＶ溝１５の両端面はプラットフォーム１１の外側に開口されている。これら部品用凹部１４及びＶ溝１５は例えば単結晶シリコンの結晶方位異方性ウエットエッチングにより同時に形成することができる。
【００２８】
図１０に示すように、微小球状レンズ３３が部品用凹部１４内に配され、部品用凹部１４により位置決めされて、球状レンズ３３の光軸３４の実装面１１ａに対する位置が決まる。つまり部品用凹部１４の、この例では４つの壁面１４ａ〜１４ｄと球状レンズ３３がそれぞれ接触して、それより挿入されない状態になり、光軸３４の実装面１１ａまでの距離Ｄ３、つまり実装面１１ａと垂直な方向における位置が決まると共に実装面１１ａと垂直かつ、壁面１４ａと１４ｃとの中心線を含む面内に光軸３４が位置決めされる。つまり球状レンズ３３は部品用凹部１４により実装面１１ａに対する位置決めが自動的に行われる。球状レンズ３３のプラットフォーム１１への固定は例えば接着により行う。
【００２９】
光素子チップ２１は例えば実施例１と同様の構成とされている。従って光素子チップ２１の凸部２３をＶ溝の素子取付け部１５ａに挿入して取付けると、その一対の対向側面（実施例１中の側面２３ａ及び２３ｂと対する側面）が、Ｖ溝１５の両壁面と面接触し、前記一対の対向側面の光素子２４側の端縁間の間隔（実施例中の間隔Ｗ２と対応）により挿入深さＤ１が決まり、実施例１と同様に光素子２４の実装面１１ａに対する位置決めが行われる。従って実施例１と同様な手法により光素子２４の深さＤ１と光軸３４の深さＤ３とが等しくなるようにし、実装面１１ａと垂直な面で、凹部１４の壁面１４ａ及び１４ｃ間の中心軸を含む面と、Ｖ溝１５の両壁面間の２等分線を含む面とが一致するようにする。これはプラットフォーム１１に対しては例えば単結晶シリコンの結晶方位異方性ウエットエッチングにより部品用凹部１４とＶ溝１５を形成することにより容易に達成できる。
【００３０】
また球状レンズ３３の焦点が、光素子２４の球状レンズ３３側の光入出射面と一致するようにすることが好ましい。部品用凹部１４の球状レンズ３３と光素子２４の配列方向に並んでいる壁面１４ｂと１４ｄとの間を２等分する面から、球状レンズ３３の焦点距離Ｄ４だけ離れた位置に光素子２４の光入出射面が位置するように、例えば実装面１１ａ上の光素子取付け部１５ａの近辺に例えばチップ本体２２の凸部２３側の面が実装面１１ａに対向するように前記２等分する面を基準に図１１に示すように少なくとも２個所にマーカ１６ａ及び１６ｂを、この例ではＶ溝１５を挟んで等距離に形成する。このマーカ１６ａ及び１６ｂは、例えば部品用凹部１４及びＶ溝１５をフォトリソグラフィ技術を利用して形成する際に、同様にフォトリソグラフィ技術を利用して金属膜により形成すればよい。このマーカ１６ａ及び１６ｂを基準に光素子チップ２１を取付け部１５ａに取付けるには、例えばフリップチップボンディング技術で行われていると同様に顕微鏡により、マーカ１６ａ及び１６ｂと、チップ本体２２の凸部２３側の面の両角部とを位置合わせして凸部２３を素子取付け部１５ａに挿入すればよい。光素子チップ２１とプラットフォーム１１との固定は例えば接着により行う。
【００３１】
この光素子アセンブリは球状レンズ３３の光軸３４が光素子２４と平行一致し、かつ球状レンズ３３の焦点が光素子２４のレンズ側の光入出射面に位置する。つまり球状レンズ３３と光素子２４との光結合が良好に行われる。球状レンズ３３に光素子２４と反対側から入射された光は球状レンズ３３で集束されて、光素子２４に入射され、この例ではその入射光の特定の波長成分のみが波長フィルタとして作用する光素子２４を透過する。この実施例３においても実施例１と同様の作用効果が得られることは容易に理解されよう。
実施例４
実施例４は光素子２４として、フォトニック結晶により光導波路を構成した素子を用いる例である。その例の要部の平面図を図１２に示す。図１２において光素子チップ２１はその光素子２４側を紙面側として伏せた状態を２点鎖線で示した。プラットフォーム１１の実装面１１ａに大きさ形状が同一のＶ溝１２及び１７が直交して形成され、その交差部が素子取付け部１８とされ、Ｖ溝１２及び１７の各素子取付け部１８により分断された一方がそれぞれ部品用凹部１２ｂ及び１７ａとされる。つまり部品用凹部１２ｂ及び１７ａが直角に形成され、その角が素子取付け部１８とされる。
【００３２】
光素子チップ２１は実施例１のそれとほぼ同様であるが、光素子２４としてフォトニック結晶により構成され、直角に曲げられた光導波路２７が形成されている点が異なる。光導波路２７は例えば高屈折率材質層に２次元周期的な空孔が配列されるが、直角に空孔が形成されていない部分があり、その空孔が形成されていない部分が光導波路２７となる。
光素子２４、特に光導波路２７を含めた実装面１１ａに対する位置決めは実施例１の場合と同様である。つまり光素子チップ２１の凸部２３の一対の対向側面と、素子取付け部１８の部品用凹部１２ｂの延長されたＶ溝の両壁面との嵌め合わせにより、実装面１１ａよりの深さ方向（垂直方向）及びＶ溝１２の延長方向と直角で実装面１１ａと平行方向における各位置が決まり、また光素子チップ２１の凸部２３の他の一対の対向側面と、素子取付け部１８の部品用凹部１７ａの延長されたＶ溝の両壁面との嵌め合わせにより、実装面１１ａよりの深さ及びＶ溝１７の延長方向と直角で実装面１１ａと平行方向における各位置が決まる。この場合、これら実装面１１ａからの両深さ位置は同一値とされる。つまり凸部２３の突出端面は正方形とされている。
【００３３】
部品用凹部１２ｂに光ファイバ３１の一端部が、実施例１と同様に位置決めされて取付けられ、部品用凹部１７ａに光ファイバ３２の一端部が同様に位置決めされて取付けられる。従って、コア３１ａを含む実装面１１ａと垂直な断面は図４中から光ファイバ３２を除いた状態とほぼ一致し、またコア３２ａを含む実装面１１ａと垂直な断面に図４中から光ファイバ３１を除いた状態とほぼ一致し、光導波路１７の曲り角でコア３１ａ及び実装面１１ａとそれぞれ垂直な断面は図５とほぼ一致する。ただし図５中の波長選択性光導波路２６の代りに光導波路２７となる。
【００３４】
このように構成されているから、実施例１で説明したと同様に、光素子２４の光導波路２７と光ファイバ３１のコア３１ａとが精度よく一直線上に位置し、また光素子２４の光導波路２７と光ファイバ３２のコア３２ａとが精度よく一直線上に位置し、光ファイバ３１のコア３１ａと光ファイバ３２のコア３２ａとが光素子２４の光導波路２７を介して良好に光結合することになる。
実施例５
光素子２４はフォトニック結晶を利用したものに限らないが、その例として面発光レーザ（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser）を用いる場合の例を実施例５に示す。面発光レーザは例えば日本国雑誌レーザ研究第２９巻第１２号（２００１年１２月）PP.７７３〜７７８に示されている。面発光レーザの光出射面の大きさとして３μｍ径程度のものもあり、このレーザと光部品との位置合わせも可成り高精度に行うことが望まれる。
【００３５】
図１３及び図１４はこの実施例５を示し、図１３は、図１４の１３−１３線切断をプラットフォーム１１のみに対し行い、その他は切断しない断面を示し、図１４に図１３の左側面を示す。プラットフォーム１１の実装面１１ａにはＶ溝１２が図２に示したと同様に形成され、そのＶ溝１２の一部は素子取付け部１２ａとされ、Ｖ溝１２の素子取付け部１２ａより一方側、図１３で左側は部品用凹部１２ｂとされる。光素子チップ２１の外形形状は実施例１とほぼ同様であるが、その凸部２３の突出端面に光素子２４として面発光レーザ２８が形成されている点が異なる。この光素子チップ２１は、例えば単結晶ＧａＡｓウエハに、フォトリソグラフィ技術その後の結晶方位異方性ウエットエッチングにより、図６−１及び図６−２を参照して説明したと同様な方法により多数の凸部２３を縦横に配列形成し、その後、各凸部２３の突出端面上に面発光レーザ２８としてフォトリソグラフィによるパターニング、結晶成長による薄膜形成及びエッチングを利用して化合物半導体レーザを形成し、次にウエハを各面発光レーザ２８ごとに分割して光素子チップ２１を得る。
【００３６】
この光素子チップ２１はその凸部２３が素子取付け部１２ａにそのＶ溝と嵌め合わせにより位置決めされて取付けられる。つまり実施例１と同様に凸部２３の側面２３ａ及び２３ｂのレーザ２８側の端縁間の間隔Ｗ１により決まる深さにレーザ２８が実装面１１ａに対して自動的に位置決めされる。また図１３及び図１４中には示していないが、例えば図１１を参照して説明したように光素子チップ２１はＶ溝１２の長さ方向における実装面１１ａ上の位置がマーカ１６ａ，１６ｂ（図１１参照）に合わせて予め決めた位置に取付けられる。
【００３７】
光ファイバ３１の一端部が、部品用凹部１２ｂにそのＶ溝により位置決めされて実施例１と同様に取付けられる。光素子２４の部品用凹部１２ｂと反対側においてＶ溝１２にミラー３５が位置決めされてプラットフォーム１１に取付けられる。ミラー３５は例えば十分な直径精度をもつ金属、セラミックス、ガラスなどの円柱の一端が斜めに切断され、その切断面に金属膜が形成されてミラー面３５ａとされる。そのミラー面３５ａは光素子２４としての面発光レーザ２８の光放射面及び光ファイバ３１のコア３１ａと対向している。これらの位置関係は、面発光レーザ２８から放射した光はミラー面３５ａに入射し、ミラー面３５ａで反射されてコア３１ａに入射するようにされる。
【００３８】
つまりミラー３５はその円柱形状によりＶ溝１２により実装面１１ａからの深さが位置決めされるが、その際、光ファイバ３１のコア３１ａの深さＤ２の位置にミラー面３５ａのいずれかの部分が位置すればよく、そのようにミラー３５の太さを選定する。またミラー面３５ａが面発光レーザ２８と対応するように視覚的にミラー３５を位置させ、面発光レーザ２８を発光させ、光ファイバ３１からの出射光の強度をモニタして、その強度が最大になるようにミラー３５をその軸心まわりに回転し、また光ファイバ３１との距離を微調節して、ミラー３５をプラットフォーム１１に例えば接着固定する。このミラー３５の位置調節は比較的簡単に行うことができる。
【００３９】
つまりこの実施例では面発光レーザ２８は凸部２３の突出端面に形成され、この突出端面及び凸部２３はエッチングの際のマスクにより決められて、つまり同一基準点に基づき形成され、凸部２３に対し面発光レーザ２８は凸部２３の突出端面の中心に高い精度で位置されている。凸部２３の側面２３ａ及び２３ｂとＶ溝１２の面壁面とにより面発光レーザ２８は位置決めされるため、面発光レーザ２８はＶ溝１２を２等分し、実装面１１ａと垂直な面に精度よく位置する。またこの垂直な面内に光ファイバ３１のコア３１ａも精度よく位置する。よって面発光レーザ２８と光ファイバ３１とは良好に光結合することになる。
【００４０】
実施例１〜４において光ファイバに代えて、実施例５と同様に微小レンズと光素子２４とを光結合させる構成としてもよい。
実施例６
この実施例６は光素子チップとしてそのチップ本体の一面に凹部が形成され、その凹部の底面に光素子が形成されたものが用いられる。つまりこの発明において、光素子チップはチップ本体の一面に凸部又は凹部が形成され、その凸部の突出面又は凹部の底面に光素子が形成されているものである。以下に凹部の底面に光素子が形成された光素子チップを用いる実施例を説明する。
【００４１】
図１５及び図１６にこの実施例６の図４及び図５とそれぞれ対応する断面を示す。プラットフォーム１１の実装面１１ａに凸状素子取付け部４１が形成され、その素子取付け部４１に光素子チップ２１が嵌め合わせにより取付けられる。つまり光素子チップ２１のチップ本体２２の一面に凹部５１が形成され、凹部５１の底面に光素子２４が形成されている。凹部５１と素子取付け部４１とが嵌め合わされてプラットフォーム１１に取付けられ、光素子２４が前記嵌め合わせにより、実装面１１ａに対し自動的に位置決めされる。光素子チップ２１はこの光素子アセンブリで用いる光に対して透過性材料により構成されている。
【００４２】
実装面１１ａの素子取付け部４１の両側に部品用凹部４２及び４３が互いに反対方向に延長形成され、部品用凹部４２及び４３内に光部品としての光ファイバ３１及び３２の各端部が配置されて取付けられ、部品用凹部４２，４３により光ファイバ３１，３２の各コア３１ａ，３２ａが実装面１１ａに対して自動的に位置決めされる。
図１７にこの実施例６に用いられる光素子チップ２１の例を示す。チップ本体２２の一面に内壁面の形状が、四角錐台形を逆さにした状態の凹部５１が形成され、その底面に光素子２４として、例えば図３に示したように高屈折率材質層に空孔２５が２次元に周期的に配列形成され、かつそれに波長選択性光導波路２６が形成されたフォトニック結晶光素子が形成されている。この光素子チップ２１は図６−１及び図６−２を参照して説明した場合と同様の方法で多数個を一括作製することができる。ただこの場合、例えば図１９に示すように、単結晶シリコンウエハ２０に、方形開口をもつマスクを利用してその結晶方位異方性エッチングにより多数の凹部５１を多数形成し、その各凹部５１の底面に光素子２４としてのフォトニック結晶光素子を形成する。各凹部５１のウエハ２０と垂直な断面は逆台形状となり、つまり図１７中の凹部５１が形成される。ウエハ２０を各光素子２４ごとに分割して、光素子チップ２１を得る。
【００４３】
図１８にプラットフォーム１１の例を示す。実装面１１ａの中央部に断面が逆台形の方形枠溝４４が形成されて、方形枠溝４４に囲まれた四角錐台形状の凸部、つまり素子取付け部４１が形成される。素子取付け部４１を２等分する線上において、素子取付け部４１の両側に、方形枠溝４４と連通したＶ溝が部品用凹部４２及び４３として形成される。例えばプラットフォーム１１は単結晶シリコンで構成され、単結晶シリコンの結晶方位異方性ウエットエッチングにより、素子取付け部４１及び部品用凹部４２及び４３を容易に形成することができる。
【００４４】
図１６に示すように、素子取付け部４１の一対の対向側面４１ａ及び４１ｂの突出端縁間の間隔Ｗ６に、光素子チップ２１の凹部５１の一対の対向壁面５１ａ及び５１ｂの間隔がなる所で側面４１ａ及び４１ｂと壁面５１ａ及び５１ｂとが互いに面接触して、素子取付け部４１と凹部５１とが互いに嵌め合わされた状態になる。この時の実装面１１ａに対する光素子２４の高さ（距離）をＨ１とする。一方、光ファイバ３１及び３２は部品用凹部４２及び４３にそのＶ溝構造により位置決めされて取付けられる。その時の光ファイバ３１及び３２の各コア３１ａ及び３２ａの実装面１１ａに対する高さ（距離）をＨ２とする。凹部５１の深さＤ３が、その壁面５１ａ及び５１ｂの間隔がＷ６となる深さＤ４との差がＨ１になり、Ｈ１とＨ２が等しくなるように、Ｖ溝４２，４３の深さ、あるいは凹部５１の深さＤ３が設定されている。また素子取付け部４１の側面４１ａと４１ｂとの中心線上に部品用凹部４２及び４３の各Ｖ溝の中心線とが同一直線上に位置するようにされている。
【００４５】
この構成によれば、一方の光ファイバ３１より伝搬されて来た光は光素子２４、特に波長選択性光導波路２６に入射し、特定の波長成分が光素子２４を通過して光ファイバ３２に入射される。
光素子２４は凹部５１の底面に形成されるから、光素子２４の形成位置の基準点は、凹部５１の形成時の位置基準点と同一となり、凹部５１に対し、光素子２４を著しく高い精度で形成することができる。光素子チップ２１を素子取付け部４１に嵌め合わせにより取付けると、光素子２４の実装面１１ａに対し自動的に位置決めされ、この精度は実施例１と同様に非常に高いものとすることができ、同様に光ファイバ３１及び３２も部品用凹部４２及び４３に取付けると、その各コア３１ａ及び３２ａの実装面１１ａに対し自動的に高い精度で位置決めされる。従って光素子２４と光ファイバ３１及び３２とは良好に光結合するものとなる。その他実施例１と同様の作用効果が得られることは容易に理解されよう。図１７に示すように光素子チップ２１の光ファイバ３１及び３２とそれぞれ対向する側面にそれぞれ反射防止膜２９ａ及び２９ｂを形成しておくとよい。
【００４６】
光素子チップ２１の凹部５１の底面に形成する光素子２４としては、図１２中に示したフォトニック結晶よりなる光導波路素子でもよく、フォトニック結晶を利用したレーザでもよく、実施例５で説明した、化合物半導体の面発光レーザなどでもよい。これら使用する光素子２４の種類に対応して、先の各実施例で説明したようにプラットフォーム１１の素子取付け部４１の構造、プラットフォーム１１に、光部品、つまり光ファイバや微小レンズを取付けるための部品用凹部の構造、配置などの変更がなされることになる。
変形例
光素子チップ２１の凸部２３の突出面と垂直な断面は台形ではなく、方形でもよい、つまり凸部２３は軸が短かい四角柱でもよい。その例を光素子２４として波長選択性光導波路とした場合について図２０及び図２１を参照して説明する。図２０及び図２１はそれぞれ図４及び図５と対応するものである。これらと異なる点は光素子２４の凸部２３が短かい四角柱とされ、これに伴い、Ｖ溝の代りに、断面が方形の方形溝４５とされ、その中央部の幅Ｗ７が狭くされ素子取付け部４５ａとされ、その両側のＷ７より広い幅Ｗ８の部分が部品用凹部４５ｂ及び４５ｃとされている。幅Ｗ７は凸部２３の一対の対向側面２３ａ及び２３ｂの間隔Ｗ９と同一とされ、凸部２３と素子取付け部４５ａとが嵌め合わされて光素子チップ２１がプラットフォーム１１に取付けられる。凸部２３の突出長Ｈ３は凸部２３の突出面を基準に設定され、チップ本体２２がプラットフォーム１１の実装面１１ａに対接される。
【００４７】
部品用凹部４５ｂ及び４５ｃに光ファイバ３１及び３２がそれぞれ、位置決め配置される。つまり各光ファイバ３１，３２は、その周面が部品用凹部４５ｂ及び４５ｃの各底面と、各方形溝の実装面１１ａ側の角とにそれぞれ線接触して、実装面１１ａに対する位置が決められる。この状態での光ファイバ３１及び３２の各コア３１ａ及び３２ａの実装面１１ａに対し距離Ｈ４は光素子２４の実装面１１ａに対する距離Ｈ３と等しく、かつコア３１ａ及び３２ａは光素子２４、特に波長選択性光導波路２６の光入出射面と対向されている。
【００４８】
この例における光素子チップ２１のウエハからの多数個一括作製時における凸部２３の形成や、プラットフォーム１１に対する部品用凹部４５ａ，４５ｂ，４５ｃの形成は例えばドライエッチングなどにより行うことができる。
光素子チップ２１の凹部５１の内面形状を短かい四角柱としてもよい。その例を光素子２４として波長選択性光導波路とした場合について図２２及び図２３を参照して説明する。図２２及び図２３はそれぞれ図１６及び図１８と対応したものである。実施例６と異なる点は、光素子チップ２１の凹部５１がその内面形状が短い四角柱であり、これに伴い素子取付け部４１の凸部が短かい四角柱であり、チップ本体２２が枠状溝４４の底面と対接されている。部品用凹部４２及び４３は断面が方形の溝、つまり溝の両壁面が実装面１１ａに対し垂直とされ、また底面が実装面１１ａと平行とされている。枠状溝４４の４つの壁面も実装面１１ａと垂直とされ、底面は実装面１１ａと平行とされている。光ファイバ３１及び３２の周面は部品用凹部４２及び４３の各底面と、各壁面の実装面１１ａ側の角とにそれぞれ線接触している。
【００４９】
光素子２４の深さＨ５はその凹部５１が形成された面を基準に設定され、チップ本体２２が枠状溝４４の底面と接触して実装面１１ａに対する光素子２４の位置が決まり、枠状溝４４の深さＨ６は実装面１１ａを基準に設定される。光ファイバ３１及び３２の実装面１１ａに対する位置は部品用凹部４２，４３により決まり、光ファイバ３１及び３２の各コア３１ａ及び３２ａが光素子２４の光入出射面、特にこの例では波長選択性光導波路の光入出射面と対向し、つまりこれらの光軸が互いに同一直線上に位置するように各部の寸法が設定されている。
【００５０】
上述した光素子チップ２１として凸部２３又は凹部５１を備えるものについても、その光素子２４としては光導波路、面発光素子など他のものでもよい。また光部品としては微小レンズその他のものでもよい。
上述では光素子チップ２１及びプラットフォーム１１をそれぞれ単結晶シリコンにより構成したものを示したが、ウエハ及びプラットフォームの材料としてはＧａＡｓや水晶、セラミックス、ガラス、プラスチックなどでもよい。ただし光素子チップ２１に凹部を設けるものとしては光通信波長帯などのその光素子アセンブリでの使用波長帯の光に対して透明の必要がある。これらの材料に対し、ドライエッチングにより光素子チップの凸部や凹部、プラットフォームの素子取付け部や部品用凹部を形成することができる。特に単結晶ＧａＡｓや水晶の場合はその結晶方位に基づく異方性ウエットエッチングも可能である。プラットフォームの作製はプラスチックの場合、成形加工によって作ることができる。シリコンやガラスにより光素子チップ及びプラットフォームを構成する場合はこれらを互いに融着固定してもよい。なお、この発明において光素子アセンブリとしてはプラットフォームに光素子チップが取付けられたもの、あるいはこれに対して光部品が取付けられたもののいずれでもよい。上述では光素子チップやプラットフォームの作成にフォトリソグラフィ技術を用いたが、紫外線リソグラフィや電子線リソグラフィ技術を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】従来の光素子アセンブリを示す分解斜視図。
【図２】凸部をもつ光素子チップを備えるこの発明の実施例を示す斜視図。
【図３】図２中の光素子チップの拡大斜視図。
【図４】図２に示す実施例の一部の拡大断面であり、図５中の４−４線断面図。
【図５】図４中の５−５線断面図。
【図６−１】Ａはレジスト膜が形成されたウエハの一部の断面図、Ｂはウエハ上のレジスト膜に対しパターニングした例の一部を示す斜視図、Ｃは方形レジスト４１ａ上に保護膜６１を形成したウエハの一部の拡大断面図、Ｄは複数の凸部を形成したウエハの一部を示す斜視図である。
【図６−２】Ｅは凸部が形成されたウエハ上に、パターニングにより溝保護レジスト部を形成した一部の拡大断面図、Ｆは各凸部上に光素子を形成したウエハの一部を示す斜視図である。
【図７】プラットフォームの他の例を示す斜視図。
【図８】図７に示したプラットフォームを用いた実施例の一部の拡大断面であり、図９の８−８線断面図。
【図９】図８の９−９線断面図。
【図１０】光部品として微小レンズを用いる実施例を示す拡大断面図。
【図１１】図１０中のプラットフォームを示す斜視図。
【図１２】光導波路の光素子を用いる実施例を示す平面図。
【図１３】光素子として面発光素子を用いた実施例を示し、図１４中の１３−１３線断面図。
【図１４】図１３の左側面図。
【図１５】凹部をもつ光素子チップを用いる実施例を示し、図１６の１５−１５線断面図。
【図１６】図１５の１６−１６線断面図。
【図１７】図１５の光素子チップを示す斜視図。
【図１８】図１５に示した実施例中のプラットフォームを示す斜視図。
【図１９】図１７に示した光素子チップの多数個をウエハ上に形成した一部を示す斜視図。
【図２０】図２１の２０−２０線断面図。
【図２１】図２０の２１−２１線断面図。
【図２２】凹部に光素子を形成した光素子チップを用いる図１６と対応した断面図。
【図２３】図２２中のプラットフォームの例を示す斜視図。
【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６−１】
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【図６−２】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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