(57)【要約】【課題】分波器を用いることなく波長多重信号を受信可能なコンパクトで信頼性も高い光半導体装置及びその製造方法並びに光通信システムを提供することを目的とする。【解決手段】互いに周期が異なる少なくとも２以上の回折格子（８〜１１）が設けられた光ファイバ（７）と、少なくとも２以上の受光素子（１３）と、を備え、前記２以上の受光素子のそれぞれは、前記２以上の回折格子のそれぞれから放出される放射モード光を検出可能とされたことを特徴とする光半導体装置を提供する。光ファイバは、シリコンの表面マイグレーションを利用して基板の中に埋設できる。【選択図】　　　図１
2004138863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに周期が異なる少なくとも２以上の回折格子が設けられた光ファイバと、
少なくとも２以上の受光素子と、
を備え、
前記２以上の受光素子のそれぞれは、前記２以上の回折格子のそれぞれから放出される放射モード光を検出可能とされたことを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
シリコン基板と、
互いに周期が異なる少なくとも２以上の回折格子が設けられ、前記シリコン基板に埋設された光ファイバと、
前記シリコン基板の上に設けられた少なくとも２以上の受光素子と、
を備え、
前記２以上の受光素子のそれぞれは、前記シリコン基板に設けられた開口を介して、前記２以上の回折格子のそれぞれから放出される放射モード光を検出可能とされたことを特徴とする光半導体装置。
【請求項３】
シリコン基板と、
互いに周期が異なる少なくとも２以上の回折格子が設けられ、前記シリコン基板の内部に形成された空洞の一端に固定された光ファイバと、
前記シリコン基板の上に設けられた少なくとも２以上の受光素子と、
を備え、
前記２以上の受光素子のそれぞれは、前記シリコン基板に設けられた開口を介して、前記空洞内に露出された前記２以上の回折格子のそれぞれから放出される放射モード光を検出可能とされたことを特徴とする光半導体装置。
【請求項４】
前記光ファイバは、その下面及び側面が前記シリコン基板と接触して保持され、その上面は前記空洞内に露出されたことを特徴とする請求項３記載の光半導体装置。
【請求項５】
シリコン基板と、
互いに周期が異なる少なくとも２以上の回折格子が設けられ、前記シリコン基板に形成された溝の中に樹脂によって埋め込まれた光ファイバと、
前記樹脂の上に設けられた少なくとも２以上の受光素子と、
を備え、
前記２以上の受光素子のそれぞれは、前記樹脂を介して、前記２以上の回折格子のそれぞれから放出される放射モード光を検出可能とされたことを特徴とする光半導体装置。
【請求項６】
シリコン基板と、
互いに周期が異なる少なくとも２以上の回折格子が設けられ、前記シリコン基板に形成された溝の中に樹脂によって埋め込まれた光ファイバと、
前記樹脂の上に設けられた少なくとも２以上の受光素子と、
を備え、
前記２以上の受光素子のそれぞれは、前記樹脂に設けられた開口を介して、前記２以上の回折格子のそれぞれから放出される放射モード光を検出可能とされたことを特徴とする光半導体装置。
【請求項７】
前記２以上の回折格子のそれぞれは、前記光ファイバを導波される光に対して２次の回折格子として作用することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の光半導体装置。
【請求項８】
シリコン基板に溝を形成する工程と、
互いに周期が異なる少なくとも２以上の回折格子が設けられ光ファイバを前記溝の中に配置する工程と、
前記シリコン基板を加熱してシリコンを流動させることにより前記溝を塞いで前記光ファイバを前記シリコン基板の内部に埋設する工程と、
前記シリコン基板に開口を形成して前記２以上の回折格子のそれぞれを露出させる工程と、
前記２以上の回折格子のそれぞれから放出される放射モード光を前記開口を介して検出するように受光素子を設ける工程と、
を備えたことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項９】
シリコン基板に溝を形成する工程と、
互いに周期が異なる少なくとも２以上の回折格子が設けられ光ファイバを前記溝の中に配置する工程と、
前記シリコン基板を加熱してシリコンを流動させることにより前記溝の上方を塞いで、前記溝の下方は前記光を含む空洞として前記シリコン基板の内部に残留させる工程と、
前記シリコン基板に開口を形成し、前記空洞を介して前記２以上の回折格子のそれぞれを露出させる工程と、
前記２以上の回折格子のそれぞれから放出される放射モード光を前記開口及び前記空洞を介して検出するように受光素子を設ける工程と、
を備えたことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記空洞内において、光ファイバの下面及び側面が前記シリコン基板と接触して保持され、その上面は前記空洞内に露出された状態とすることを特徴とする請求項９記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
互いに波長が異なる複数の光信号を合波して出力する光出力装置と、
前記光出力装置から出力された光信号を伝送する光ファイバと、
請求項１〜７のいずれか１つに記載の光半導体装置と、
を備え、
前記光半導体装置は、前記光出力装置から出力され前記光ファイバを伝送される前記複数の光信号のそれぞれを前記放射モード光として受信することを特徴とする光通信システム。
【請求項１２】
前記２以上の回折格子のそれぞれは、前記複数の光信号のそれぞれに対して２次の回折格子として作用することを特徴とする請求項１１記載の光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光半導体装置及びその製造方法並びに光通信システムに関し、特に、波長多重（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＷＤＭ）方式の光通信システムなどにおける受信装置として用いて好適な光半導体装置及びその製造方法並びに光通信システムに関する。
【従来の技術】
光通信の分野においては、一本の光ファイバーに多数の波長チャネルを通すことができる波長多重方式や、これをさらに進化させた高密度波長多重（Ｄｅｎｓｅ　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＤＷＤＭ）方式が開発され、通信情報量の増大に貢献している。例えば、光加入者系システムの場合も、動画や音声データ等の配信に伴う伝送容量の増大に応じて、ＷＤＭ方式が採用されつつあり、その波長多重数も、４波、８波、１６波と増えている。
【０００２】
図１１は、従来の波長多重光通信システムの要部を表す概念図である。同図に表したように、複数の送信モジュール１（ＴＸ１，　ＴＸ２，　ＴＸ３，　・・・・）から発信される異なる波長の光信号は、合波器２で一本の光ファイバ３に合波されて送信される。送信された信号は、分波器４で各波長に分波され、それぞれ受信モジュール５（ＲＸ１，　ＲＸ２，　ＲＸ３，・・・）で受信される。
【０００３】
このように、分波器と波長チャネル数に応じた複数の受光素子を有する受信モジュールは、例えば、、例えば、非特許文献１に開示されている。
【０００４】
【非特許文献１】
信学技報　ＥＭＤ２０００−４１，ＣＰＭ２０００−５６，　ＯＰＥ２０００−５３，　ＬＱＥ２０００−４７　（２０００−０８）ｐｐ．１−６
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような波長多重光通信システムでは、波長多重数に相当する数の送受信モジュールと、それに対応する合波器・分波器が必須機器であり、多重数が増加するにしたがって送受信モジュール数の増加、合波器・分波器の大型化を伴う。
【０００６】
送受信モジュール数の増加、合波器・分波器の大型化は通信システムの複雑化、コストアップ、設置面積の増大などの点で不利であった。
【０００７】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、分波器を用いることなく波長多重信号を受信可能なコンパクトで信頼性も高い光半導体装置及びその製造方法並びに光通信システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の光半導体装置は、互いに周期が異なる少なくとも２以上の回折格子が設けられた光ファイバと、少なくとも２以上の受光素子と、を備え、
前記２以上の受光素子のそれぞれは、前記２以上の回折格子のそれぞれから放出される放射モード光を検出可能とされたことを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、コンパクトな構成で波長多重光信号を受信することができる。
【００１０】
また、本発明の第２の光半導体装置は、シリコン基板と、互いに周期が異なる少なくとも２以上の回折格子が設けられ、前記シリコン基板に埋設された光ファイバと、前記シリコン基板の上に設けられた少なくとも２以上の受光素子と、を備え、
前記２以上の受光素子のそれぞれは、前記シリコン基板に設けられた開口を介して、前記２以上の回折格子のそれぞれから放出される放射モード光を検出可能とされたことを特徴とする。
【００１１】
上記構成によっても、コンパクトな構成で波長多重光信号を受信することができる。
【００１２】
また、本発明の第３の光半導体装置は、シリコン基板と、互いに周期が異なる少なくとも２以上の回折格子が設けられ、前記シリコン基板の内部に形成された空洞の一端に固定された光ファイバと、前記シリコン基板の上に設けられた少なくとも２以上の受光素子と、を備え、
前記２以上の受光素子のそれぞれは、前記シリコン基板に設けられた開口を介して、前記空洞内に露出された前記２以上の回折格子のそれぞれから放出される放射モード光を検出可能とされたことを特徴とする。
【００１３】
上記構成によっても、コンパクトな構成で波長多重光信号を受信することができる。
上記第３の光半導体装置において、前記光ファイバは、その下面及び側面が前記シリコン基板と接触して保持され、その上面は前記空洞内に露出されたものとすることができる。
【００１４】
また、本発明の第４の光半導体装置は、シリコン基板と、互いに周期が異なる少なくとも２以上の回折格子が設けられ、前記シリコン基板に形成された溝の中に樹脂によって埋め込まれた光ファイバと、前記樹脂の上に設けられた少なくとも２以上の受光素子と、を備え、
前記２以上の受光素子のそれぞれは、前記樹脂を介して、前記２以上の回折格子のそれぞれから放出される放射モード光を検出可能とされたことを特徴とする。
【００１５】
上記構成によっても、コンパクトな構成で波長多重光信号を受信することができる。
【００１６】
また、本発明の第５の光半導体装置は、シリコン基板と、互いに周期が異なる少なくとも２以上の回折格子が設けられ、前記シリコン基板に形成された溝の中に樹脂によって埋め込まれた光ファイバと、前記樹脂の上に設けられた少なくとも２以上の受光素子と、を備え、
前記２以上の受光素子のそれぞれは、前記樹脂に設けられた開口を介して、前記２以上の回折格子のそれぞれから放出される放射モード光を検出可能とされたことを特徴とする。
【００１７】
上記構成によっても、コンパクトな構成で波長多重光信号を受信することができる。
【００１８】
また、上記第１乃至第５の光半導体装置において、前記２以上の回折格子のそれぞれは、前記光ファイバを導波される光に対して２次の回折格子として作用するものとすれば、回折格子の周期により、波長多重光通信の各チャネルの光信号を分離して取り出すことができる。
【００１９】
一方、本発明の光半導体装置の製造方法は、シリコン基板に溝を形成する工程と、互いに周期が異なる少なくとも２以上の回折格子が設けられ光ファイバを前記溝の中に配置する工程と、前記シリコン基板を加熱してシリコンを流動させることにより前記溝を塞いで前記光ファイバを前記シリコン基板の内部に埋設する工程と、前記シリコン基板に開口を形成して前記２以上の回折格子のそれぞれを露出させる工程と、前記２以上の回折格子のそれぞれから放出される放射モード光を前記開口を介して検出するように受光素子を設ける工程と、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
上記構成によれば、光ファイバをシリコン基板に埋め込んで、光結合が確実に確保された光半導体装置を製造することができる。
【００２１】
また、本発明の第２の光半導体装置の製造方法は、シリコン基板に溝を形成する工程と、互いに周期が異なる少なくとも２以上の回折格子が設けられ光ファイバを前記溝の中に配置する工程と、前記シリコン基板を加熱してシリコンを流動させることにより前記溝の上方を塞いで、前記溝の下方は前記光を含む空洞として前記シリコン基板の内部に残留させる工程と、前記シリコン基板に開口を形成し、前記空洞を介して前記２以上の回折格子のそれぞれを露出させる工程と、前記２以上の回折格子のそれぞれから放出される放射モード光を前記開口及び前記空洞を介して検出するように受光素子を設ける工程と、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
上記第２の製造方法において、前記空洞内において、光ファイバの下面及び側面が前記シリコン基板と接触して保持され、その上面は前記空洞内に露出された状態とするものとすることができる。
【００２３】
一方、本発明の光通信システムは、互いに波長が異なる複数の光信号を合波して出力する光出力装置と、前記光出力装置から出力された光信号を伝送する光ファイバと、上記いずれかの光半導体装置と、を備え、
前記光半導体装置は、前記光出力装置から出力され前記光ファイバを伝送される前記複数の光信号のそれぞれを前記放射モード光として受信することを特徴とする。
【００２４】
また、ここで、前記２以上の回折格子のそれぞれは、前記複数の光信号のそれぞれに対して２次の回折格子として作用するものとすることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
【００２６】
図１は、本発明の実施の形態にかかる半導体装置の要部を表す模式図である。すなわち、同図は、波長多重光通信用受信モジュールのパッケージ内部に収容される部分を表し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。
【００２７】
シリコン基板を加工して作られたシリコン（Ｓｉ）プラットフォーム６の内部に、光ファイバ７が埋設されている。この光ファイバ７には、複数の２次のグレーティング（回折格子）８〜１１が形成されている。これら２次のグレーティングは、波長多重光信号をそれぞれの波長の光信号に分波する。
【００２８】
すなわち、ファイバ７には、図示しない光送信モジュールから送信された波長多重光信号が伝送されてくる。この波長多重光信号は、異なる波長の光信号を合波したものである。そして、これら異なる波長の光信号のそれぞれは、２次のグレーティングのいずれかにおいて、ファイバ７から取り出される。これは、２次のグレーティングが有する「放射モード」の形成作用を利用したものである。゜
図２は、２次のグレーティングにおける放射モードを説明するための概念図である。すなわち、光ファイバ７などの導波体を光が導波される場合、導波体に２次のグレーティングが設けられていると、それに対応した波長の「放射モード光」が導波方向に対して略垂直な方向に放出される。
【００２９】
例えば、２次のグレーティングの周期をＡ、導波体の実効屈折率をｎｅｆｆとすると、ブラッグ波長（λＢｒａｇｇ　）は次式で表される。
ＮλＢｒａｇｇ　＝２ｎｅｆｆ　Ａ　　　　　　　　　　　　　　（１）
【００３０】
ここで、Ｎは、「回折の次数」を表す。そして、Ｎ＝２、すなわち２次の回折が生ずる周期Ａを有するグレーティングが、２次の回折格子として作用する。
【００３１】
従って、図１において、２次のグレーティング８〜１１のそれぞれは、ファイバ７を介して伝送される波長多重光信号に含まれるそれぞれの波長の光信号に対して２次のブラッグ回折条件を満たすような周期を有する。このようにして、波長多重光信号を構成するそれぞれの波長の光信号を放射モード光として分波し取り出すことができる。
【００３２】
なお、図１においては、２次のグレーティング８〜１１として４個を設けた場合を例示したが、本発明はこれには限定されず、グレーティングの数は、波長多重光信号の多重数に応じて形成することができる。
【００３３】
さて、図１に表したように、２次のグレーティング８〜１１のそれぞれから放出された放射モード光、すなわち分波された各チャネルの光信号は、その上に設けられた受光素子１３により検出される。このため、シリコン・プラットフォーム６には、開口部１２が設けられ、受光素子１３は、この開口部１２の上に配置されている。開口部１２の周囲のプラットフォーム６表面には、受光素子１３を実装するためのカソード側電極パターン１４が形成されている。
【００３４】
受光素子１３は、いわゆる「裏面入射型」の素子構造を有するなどを用いることができ、その光吸収層（光検出層）は、光信号の波長に応じたバンドギャップを有する半導体により形成することができる。
【００３５】
受光素子１３の近傍には信号処理回路（ＩＣ）１５が設置され、ボンディングワイヤ１６によって受光素子１３と直接結線されている。また、ＩＣ１５の出力は、シリコン・プラットフォーム６の表面に形成された信号ライン１７に結線され、外部に取り出される。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態によれば、光ファイバに２次のグレーティングを設けて波長多重光信号を分波し受光素子により検出することができるので、極めてコンパクト且つシンプルな構造の波長多重光通信用受信モジュールを提供できる。この受信モジュールは、独立した分波器を不要とするため、部品点数を減らすことができ、システムの信頼性も高くすることができる。
【００３７】
次に、図１の光半導体装置の製造方法について説明する。
【００３８】
図３は、本実施形態の光半導体装置の製造方法の要部を表す工程図である。すなわち、図３（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）は、図１における左側側面図に対応し、図３（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）は、図１における平面図に対応する。
【００３９】
まず、図３（ａ）及び（ｂ）に表したように、シリコン・プラットフォーム６となるシリコン基板６に溝Ｔを形成する。
【００４０】
そして、図３（ｃ）及び（ｄ）に表したように、溝Ｔに光ファイバ７を収容する。
【００４１】
次に、図３（ｅ）及び（ｆ）に表したように、光ファイバ７をシリコン・プラットフォーム６の内部に埋設する。ここで、シリコンの「表面マイグレーション」による流動化を利用することができる。
【００４２】
図４は、シリコンの表面マイグレーションにより光ファイバ７が埋設される様子を概念的に表した斜視透視図である。すなわち、シリコンプラットフォーム６を真空中あるいは水素雰囲気中におき、約１１００℃の熱処理を施す。すると、この熱処理によりシリコンプラットフォーム６の表面でシリコン原子の表面拡散が生じ、この表面拡散は表面エネルギーを極小にする方向への変形を引き起こす。従って、シリコンの表面拡散は、最も曲率半径の短い箇所で顕著となる。
【００４３】
溝Ｔが形成されている場合は、溝Ｔの底部の角や、溝Ｔの上部開口の角における曲率半径が最も短い。シリコンの表面拡散は、これらの部分の曲率半径が大きくなるように生ずる。溝Ｔには光ファイバ７が設置されているために、シリコン原子の表面マイグレーションは、この光ファイバ７を埋め込むように生ずる。
【００４４】
その結果として、溝Ｔは塞がれて、光ファイバ７はシリコン・プラットフォーム６の中に埋設された状態とされる。そして、プラットフォーム６の表面も最終的に平坦になる。
【００４５】
このようなシリコンの「表面マイグレーション」を開示した文献としては、例えば、非特許文献２を挙げることができる。
【００４６】
【非特許文献２】
応用物理　第６９巻　第１０号（２０００）ｐｐ．１１８７−１１９１
【００４７】
本発明者の検討の結果、真空中または圧力が約１０００パスカル程度の水素雰囲気中で、１１００℃で数分乃至数１０分度程度の熱処理を施すことにより、光ファイバ７をシリコン・プラットフォーム６の中に埋め込むことが可能であることが分かった。
【００４８】
このように、シリコンの表面マイグレーションにより光ファイバ７をプラットフォーム６の中に埋設したら、次に、図３（ｇ）及び（ｈ）に表したように、放射モード光を取り出すための開口部１２を形成する。
【００４９】
すわなち、光ファイバ７の２次のグレーティング８〜１１が形成されている箇所に対応して、シリコン・プラットフォーム６をエッチングし、開口部１２を形成する。
【００５０】
この後、シリコン・プラットフォーム６の表面に配線パターンを形成し、受光素子１３や信号処理回路１５などをマウントし、さらにこれらをボンディング・ワイアにより結線することにより、図１に表した光半導体装置の要部が完成する。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態においては、シリコンの表面マイグレーションにより光ファイバ７をプラットフォーム６の中に埋設することが可能となる。このようにすると、光ファイバ７はプラットフォームに対してほぼ「モノリシック」に形成され、「位置ずれ」などの問題が解消される。つまり、機械的あるいは熱的な振動あるいは衝撃などに対して極めて強固な光半導体装置を実現できる。
【００５２】
次に、本発明の第１の変形例について説明する。
【００５３】
図５は、本変形例の光半導体装置を表す模式図である。すなわち、同図は、図１（ｂ）に対応する断面図である。同図については、図１乃至図４に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５４】
本変形例においても、光ファイバ７はプラットフォーム６の中に埋設されているが、光ファイバ７の上方には、空洞Ｖが形成されている。すなわち、光ファイバ７は、シリコン・プラットフォーム６に対して、側面及び底面において接触し保持されているが、光ファイバ７の上面は、シリコン・プラットフォーム６とは接触せず、空洞Ｖの中に露出されている。
【００５５】
このような構造も、シリコンの表面マイグレーションにより形成することができる。
【００５６】
図６は、本変形例の光半導体装置の製造方法の要部を表す工程図である。すなわち、図６（ａ）乃至（ｄ）は、図３（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）にそれぞれ表した側面図に対応する。
【００５７】
本変形例においては、図１あるいは図３に例示したものと比較して、溝Ｔが深く形成されている。すなわち、熱処理によるシリコンの表面拡散は、最も曲率半径の短い箇所で顕著となる。溝Ｔが形成されている場合は、溝Ｔの底部の角や、溝Ｔの上部開口の角における曲率半径が最も短い。シリコンの表面拡散は、これらの部分の曲率半径が大きくなるように生ずる。溝Ｔがある程度の深さを有する場合、溝低部と上部開口付近での表面拡散が独立して起きる。
【００５８】
その結果として、溝Ｔの上部開口における表面マイグレーションが顕著となり、溝Ｔの開口が塞がれて、孤立した空洞Ｖが形成される。
【００５９】
図７は、シリコンの表面マイグレーションにより孤立した空洞が形成される様子を表した模式図である。すなわち、プラットフォーム６の表面にトレンチＴを形成し、これを加熱すると、シリコンの表面マイグレーションによりトレンチＴの中程が徐々に狭まる。そして、トレンチの底部が孤立した空洞Ｖとして残留し、トレンチの開口付近は、周囲からのシリコンの流入により最終的に平坦化される。
【００６０】
ここで、孤立した空洞Ｖが形成されるためには、トレンチＴのアスペクト比がある程度大きいことが望ましい。つまり、トレンチＴの開口幅に対する深さがある程度大きいと、孤立した空洞Ｖが形成されやすくなる。
【００６１】
そして、この方法による場合、光ファイバ７の下面や側面は、シリコン・プラットフォーム６と接触して強固に保持することが可能である。
【００６２】
一方、光ファイバ７の上面は、プラットフォーム６とは接触しないので、２次のグレーティング８〜１１が高温化でシリコンと結合することによる回折格子形状の劣化を抑制することができる。つまり、空洞Ｖが形成されるように光ファイバ７をプラットフォーム６の中に埋め込むと、２次のグレーティング８〜１１の回折格子形状を良好な状態に維持し、高い回折効率により強い放射モード光を得ることができる。その結果として、波長多重光信号に対する分波効率を高くすることができる。
【００６３】
また同時に、光ファイバ７の下面や側面はシリコン・プラットフォーム６により接触保持されている。その結果として、光ファイバ７はプラットフォームに対してほぼ「モノリシック」に形成され、「位置ずれ」などの問題が解消される。つまり、機械的あるいは熱的な振動あるいは衝撃などに対して極めて強固な光半導体装置を実現できる。
【００６４】
次に、本発明の第２の変形例について説明する。
【００６５】
図８は、本発明の第２変形例の光半導体装置を表す模式図である。すなわち、同図も、波長多重光通信用受信モジュールのパッケージ内部に収容される部分を表し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はその左側側面図である。同図についても、図１乃至図７に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６６】
本変形例においても、光ファイバ７はプラットフォーム６の中に埋設されているが、シリコンにより覆われている訳ではなく、光透過性を有する樹脂１９により保持されている。すなわち、プラットフォーム６には、Ｖ字状の断面形状を有する溝１８が形成され、光ファイバ７は、この溝１８の中に収容されて樹脂１９により固定されている。プラットフォーム６に設けられるＶ字状の溝１８は、例えば、結晶面方位に対する依存性を有するウエット・エッチング液を用いてエッチング形成することができる。
【００６７】
本変形性においては、光ファイバ７に設けられた２次のグレーティング８〜１１により分波された放射モード光は、樹脂１９を透過し、それぞれ受光素子１３により検出される。
【００６８】
樹脂１９は、例えばＢＣＢ、ポリイミド、エポキシ、シリコーンなどをはじめとする各種の材料を用いて形成できる。ただし、２次のグレーティング８〜１１により分波されて放出される放射モード光に対して透過性を有するものであることが望ましい。さらにまた、光ファイバ７を溝１８内に固定し保持できる機械的な強度、物理的・化学的な安定性などを併せ持つことが望ましい。
【００６９】
本変形例によれば、樹脂１９により光ファイバ７をプラットフォーム６内に埋設するので、比較的、低温で形成できる。つまり、光ファイバ７及びその表面に形成されたグレーティング８〜１１などを高温に晒すことなく形成できるという利点がある。
【００７０】
次に、本発明の第３の変形例について説明する。
【００７１】
図９は、本発明の第３変形例の光半導体装置を表す模式図である。すなわち、同図も、波長多重光通信用受信モジュールのパッケージ内部に収容される部分を表し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はその左側側面図である。同図についても、図１乃至図８に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７２】
本変形例においても、第２変形例と同様に、樹脂１９を用いて光ファイバ７をプラットフォーム６の中に埋設している。ただし、本変形例においては、２次のグレーティング８〜１１の上方において樹脂１９が除去されて開口部１２が形成されている。すなわち、グレーティング８〜１１により分波された放射モード光は、樹脂１９を介することなく受光素子１３に直接、入射する。
【００７３】
その結果として、樹脂１９による分波光の吸収損失を防ぎ、検出効率を上げることができる。さらに、樹脂１９の材料として、光透過性を有する必要がなくなるため、機械的な強度などの点でより好適なものを用いることが可能となる。
【００７４】
以上、図１乃至図９を参照しつつ説明したように、本発明の光半導体装置は、コンパクト且つ高い信頼性を有し、波長多重光通信システムの受信モジュールとして用いて好適なものである。
【００７５】
図１０は、本発明の受信モジュールを用いた波長多重光通信システムの要部を表す概念図である。図１１に表したものと同様に、光送信側は、チャネル数（波長数）に応じた送信モジュール１（ＴＸ１，　ＴＸ２，　ＴＸ３，　・・・）が設けられ、これらから出力された光信号は、合波器２により多重化されて光ファイバ３を介して伝送される。
【００７６】
そして、受信側には、本発明の光半導体装置１００すなわち受信モジュールが設けられる。この受信モジュール１００は、図１１に例示したような従来のシステムにおける光分波器４とその後段に設置される複数の受信モジュール５（ＲＸ１，
ＲＸ２，　ＲＸ３，　・・・）の代わりとなるものである。
【００７７】
本発明によれば、図１０に表したように、従来と比較して極めてコンパクトで、部品点数も少なく、波長多重光信号を受信することができる。しかも、本発明によれば、光ファイバと受光素子とがそれぞれプラットフォーム６に対して強固に固定され、「位置ずれ」などの問題が生じにくいので、信頼性の高い光通信システムを提供することも可能となる。
【００７８】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
【００７９】
例えば、本発明の半導体装置における受信チャネル数すなわち２次のグレーティング８〜１１及び受光素子１３の数については、適用する波長多重光通信システムのチャネル数に応じて適宜増減することができる。
【００８０】
また、プラットフォーム６の形状やサイズ、また、そこに配置される光ファイバ、受光素子、信号処理回路などをはじめとする各部品の種類、数、形状、配置関係などについても、当業者が適宜設計変更したものに関しては、本発明の要旨を有する限り、本発明の範囲に包含される。
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、２次のグレーティングを形成した光ファイバをシリコン・プラットフォームの中に埋設し、それぞれのグレーティングからの放射モード光を受光素子により検出することにより、極めてコンパクト且つシンプルな構造の波長多重光通信用受信モジュールとして用いることができる光半導体装置を提供できる。
【００８１】
この光半導体装置は、独立した分波器を不要とするため、部品点数を減らすことができ、光通信システムの信頼性も高くすることができ、産業上のメリットは多大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる半導体装置の要部を表す模式図である。
【図２】２次のグレーティングにおける放射モードを説明するための概念図である。
【図３】本発明の実施形態の光半導体装置の製造方法の要部を表す工程図である。
【図４】シリコンの表面マイグレーションにより光ファイバ７が埋設される様子を概念的に表した斜視透視図である。
【図５】本発明の第１変形例の光半導体装置を表す模式図である。
【図６】本発明の第１変形例の光半導体装置の製造方法の要部を表す工程図である。
【図７】シリコンの表面マイグレーションにより孤立した空洞が形成される様子を表した模式図である。
【図８】本発明の第２変形例の光半導体装置を表す模式図である。
【図９】本発明の第３変形例の光半導体装置を表す模式図である。
【図１０】本発明の受信モジュールを用いた波長多重光通信システムの要部を表す概念図である。
【図１１】従来の波長多重光通信システムの要部を表す概念図である。
【符号の説明】
１　送信モジュール
２　合波器
３　光ファイバ
４　分波器
５　受信モジュール
６　シリコンプラットフォーム
７　光ファイバ
８〜１１　グレーティング
１２　開口部
１３　受光素子
１４　カソード側電極パターン
１５　信号処理回路（ＩＣ）
１６　ボンディングワイヤ
１７　信号ライン
１８　溝
１９　樹脂
１００　光半導体装置
Ｔ　溝
Ｖ　空洞
【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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【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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