(57)【要約】【課題】  部品間のわずかなずれを補正し、光損失を最小限とし、ずれに対して敏感でなく、多くの光ビームを送信する装置に対して容易にスケーリングされうる構造を提供する光インターコネクト及び方法を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明は、半導体プロセス工程と互換性のある、光学的に活性の領域を有する基板の離間した対向する面の間に光接続を与える構造及びかかる構造の製造方法に関連する。光ポリマーは、基板及び部品の対向する面の間に、又は、２つの基板の間に設けられ、それらの間を光信号が通ること、及び、対向する面をボンディングすることを可能とする。１つの実施例では、導波管は、光コネクションを提供するようパターニングされ、硬化され、エッチングされた感光性ポリマーから形成される。他の実施例では、光退色性ポリマーは、導波管コアを与えるよう接続された導波管を通る光により硬化される。【選択図】  図２ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの第１の光学的に活性の領域を含む第１の面を有する第１の基板と、
前記第１の基板と対向して離間した関係に配置された第２の面を有し、前記第２の面は前記少なくとも１つの第１の光学的に活性の領域に対向する少なくとも１つの第２の光学的に活性の領域を有する、第２の基板と、
前記第１及び第２の面上の前記第１及び第２の光学的に活性の領域の間の、それらの間で光を伝達するポリマーのコア及びクラッドを有する導波管とを有する、
光を伝達する装置。
【請求項２】
前記クラッドは第２のポリマーを含み、前記第１のポリマーは感光性ポリマーである、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記第１のポリマーはフッ素化ポリマーを含む、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記第１の基板は光回路板である、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記第１の基板及び第２の基板は、複数の光学的に活性の領域を夫々有する、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記第１の基板と前記第２の基板の間の空間は、ポリマー材料によって実質的に満たされる、請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記ポリマー材料内に１つ又はそれ以上の更なる構造が埋め込まれる、請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記第１の基板と前記第２の基板は略平行であり、約０．０２ｍｍ乃至約０．１５ｍｍの範囲の距離だけ離間している、請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記第２の基板はＩＣである、請求項４記載の装置。
【請求項１０】
前記第２の基板は導波管ドーター・ボードである、請求項４記載の装置。
【請求項１１】
前記光学的に活性の領域はフォトダイオードを含む、請求項１記載の装置。
【請求項１２】
前記光学的に活性の領域のうちの１つは半導体レーザを含む、請求項１記載の装置。
【請求項１３】
離間した第１の基板及び第２の基板の対向する面上の光学的に活性の領域の間に光インターコネクトを形成する方法であって、
感光性の光ポリマーから、前記第１の基板の光学的に活性の領域上に、前記第１の基板から突出し、前記基板から遠位に端を有する１つ又はそれ以上の導波管コアを形成する段階と、
第２のポリマーから、前記導波管コアの周りに導波管クラッドを形成する段階と、
第２の基板上の光学的に活性の領域を前記導波管コアと整列させた後に前記第２の基板を前記導波管コアの前記遠位端に結合する段階とを有する方法。
【請求項１４】
前記導波管コアを形成する段階は、
前記第１の基板の少なくとも一部を前記感光性ポリマーで被覆する段階と、
前記感光性ポリマーを部分的に硬化させる段階と、
前記感光性ポリマーの選択された領域を化学線を用いて更に硬化させる段階と、
前記ポリマーの露光されていない部分を除去する段階とを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記部分的に硬化させる段階は、ソフトベーキングを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記導波管クラッドを形成する段階は、
前記導波管コアの周りの前記基板の少なくとも一部を前記第２のポリマーで被覆する段階と、
前記ポリマーを硬化させる段階とを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
前記クラッド・ポリマーは、加熱によって硬化される、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
第１の基板及び第２の基板の離間した対向する面上の光学的に活性の領域間に光インターコネクトを形成する方法であって、
前記第１の基板上の前記光学的に活性の領域上に光退色性ポリマーを堆積させる段階と、
前記光退色性ポリマーを部分的に硬化させる段階と、
前記光退色性ポリマーの上に横たわる部分の屈折率を変更させ、それにより前記ポリマー内に導波管コア領域を形成するよう、前記第１の基板上の光学的に活性の領域から化学線を発する段階と、
前記第２の基板上の光学的に活性の領域を前記ポリマー内の導波管コア領域と整列させる段階と、
前記第２の基板を前記ポリマーに結合させる段階とを含む、方法。
【請求項１９】
前記第２の基板をボンディングする段階は、前記ポリマーを硬化させることを含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記ポリマーは、前記第１の基板及び前記第２の基板の対向する面の間の体積の略全体を占める、請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光装置の相互接続に関連する。特に、本発明は、電子部品と光回路板を光学的に接続する装置及び方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
音声及びデータの高速データ転送を扱うことが可能なネットワークの成長により、光ネットワークへの要請が生じた。情報は、長距離に亘って光学的に転送されうる一方で、光ネットワークの光学部分を電気光学部品とインタフェース接続することも必要である。従って、例えば、光ネットワークは、光ビームを強める増幅器、信号をルーティングするスイッチ、及びネットワークのいずれかの端における電気信号と光信号の間の変換を含む。これらの機能は、光学部品、電気光学部品、及び電気部品を含む装置によって実行される。
【０００３】
電子装置では、光学部品及び電気光学部品を、装置間の相互接続を可能とする回路板上にチップ状の形態で配置することが有利である。集積回路チップの光ビームの相互接続のための多くの方法が提案されてきた。公知の方法及び構造は、整列に関する課題を有するか、光ビームの伝送において損失があるか、製造又は使用に費用がかかるか、困難である。提案された構造及び方法を多数の光ビームに適用させるように拡大しようとすると他の課題が生ずる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、既存の相互接続及び処理技術と互換性があり、部品間のわずかなずれを補正し、光損失が最小限であるか全くなく、ずれに対して比較的敏感でなく、多くの光ビームを送信する装置に対して容易にスケーリングされうる構造を提供する光学的インターコネクト及び方法を提供することが望ましい。また、チップの費用のかかる処理を必要とせず、信頼性が高く、比較的廉価な光コネクション及び方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、例えば光回路板とＩＣの間等の光学的に活性の領域を有する２つの基板間の光インターコネクト、及び、光インターコネクトを提供する方法に関連する。本願では、「光学的に活性」の領域とは、基板上の光が送られ又は受け取られる領域を意味し、導波管の端、並びに、半導体レーザ、フォトダイオード、発光ダイオード等の活性の光学的な装置を含む。
【０００６】
本発明の１つの面は、基板の対向する面が平行であり且つ離間され、光ポリマーによって隔てられた２つの基板を光学的に接続する装置及び方法を提供することである。部品の間に配置された任意の部材は、光ポリマー内に又は光ポリマーに隣接して埋め込まれることができ、部品間に機械的な支持／又は電気的な接続を提供しうる。
【０００７】
本発明の１つの面は、２つの基板上の対向する離間した面上の光学的に活性の領域間で、２つの基板の間の空間内のポリマー導波管を用いて、光を伝える装置を提供することである。ポリマー導波管は、コア及びクラッドを有する。１つの実施例では、コアのポリマーは、ポリマー・フォトレジスト等の感光性ポリマーを含みうる。他の実施例では、ポリマーは光退色性ポリマーであり、コアは、クラッド・ポリマーとして作用する周囲の領域とは異なった屈折率を有するよう、ブリーチされる。基板のうちの一方は、光回路板であってもよく、他方は光学的に活性の領域を有するＩＣチップであってもよい。
【０００８】
本発明の他の面は、対向し且つ離間した基板上の光学的に活性の領域間に光インターコネクトを形成する方法を提供することである。方法は、感光性ポリマーから一方の基板上の活性の領域上に、基板から突出し、遠位端を有する導波管コアを形成する段階と、第２のポリマーから導波管コアを囲む導波管クラッドを形成する段階と、光学的に活性の領域を整列させた後、第２の基板を導波管に結合させる段階を含む。
【０００９】
本発明の他の実施例では、導波管コアを形成する段階は、光学的に活性の領域の上に横たわる基板のうちの一方の少なくとも一部を感光性ポリマーで被覆し、ポリマーを部分的に硬化させ、光学的に活性の領域に対応する位置でポリマーをパターン化された化学線に露光させ、ポリマーの露光されていない部分を選択的にエッチング除去する段階を含む。
【００１０】
本発明の他の実施例では、導波管クラッドを形成する段階は、導波管コアを囲む基板の少なくとも一部を第２のポリマーで被覆すること、及び、第２のポリマーを硬化させていることを含む。本発明の更なる面は、相互接続ポリマーの露光面を研磨することを含む。
【００１１】
本発明の他の面は、対向する離間した基板上の光学的に活性の領域間に光インターコネクトを形成する方法であって、基板のうちの一方の少なくとも光学的な領域を覆うよう基板上に光退色性ポリマーを堆積させ、ポリマーを部分的に硬化させ、ポリマーの屈折率を変化させるよう基板上の光学的に活性の領域から化学線を発し、ポリマーを硬化させる方法を提供する。
【００１２】
当業者によれば以下の詳細な説明から明らかとなる、上述の特徴は、様々な付随的な要素及び特徴とともに、本発明の光インターコネクション構造及びかかる構造を製造する方法により得られ、その望ましい実施例については例として添付の図面を参照して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の上述の面及び付随する利点は、添付の図面と共に以下の詳細な説明を参照することにより、より容易に明らかとなろう。
【００１４】
本発明は、光インターコネクト構造、並びに、異なった基板上に実装又は形成されたフォトダイオード、レーザ、発光ダイオード等を接続するかかる構造を製造する方法に関連する。ＩＣは、電気部品に加えて複数のかかる能動光学部品を組み込んでもよく、能動部品間の光路は、導波管の入力と出力の間で受動的に光をルーティングするよう、基板のうちの一方又は両方に形成された１つ又はそれ以上の導波管をしばしば含む。
【００１５】
本発明によれば、対向する基板上の光学的に活性の領域を光学的に接続する構造及び方法は、光ポリマーを使用する。適切な有用な光ポリマー材料は、従来技術で周知であり、ポリウレタン、ポリカーボネート、アクリル系ポリマー、及びビニルポリマー等の材料を含む。アクリル系ポリマー、例えば、メタクリルアミドの重合体、又は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等のメタクリル酸アルキルの重合体は、可視領域に近い短い波長において有用である。本発明において有用な１つの種類の光ポリマーは、通常は紫外線（ＵＶ）光である化学線に露光されることによりパターニングされる、ある種のポリイミドといった「感光性（photosensitive）」又は「光定義可能な（photodefinable）」ポリマーである。感光性ポリマーは、ポリマーの部分をＵＶ光のパターンに露光することにより固体特徴を形成するのみ使用され、パターンは固体ポリマーの所望のパターンに対応する。感光性ポリマーは、ＵＶ光の露光に従って硬化し、露光されていないポリマーはエッチングで除去され、所望のポリマーパターンが残される。
【００１６】
本発明で有用な他の種類の光ポリマーは、「光退色性（photobleachable）」ポリマーである。本願で用いる光退色性ポリマーという用語は、例えばＵＶ光といった化学線に露光されたときに屈折率等の１つ又はそれ以上の光学的性質の変化を受けるポリマーを指す。光退色性ポリマーは、例えば、液体ポリマー中の色素を組み入れてもよく、色素は、ポリマー／色素の混合物の性質を変化させる化学線の吸収から生ずる化学的な変化を受ける。光退色性ポリマーは、選択された領域においてポリマーを光ブリーチング及び硬化させることにより異なった屈折率を有するポリマーのパターンを作るのに用いられる。
【００１７】
本発明について、まず、図１及び図２を参照して説明する。図１は、光部品を含む集積回路（ＩＣ）パッケージ１００の概略平面図である。図２は、本発明の２つの特定の実施例の図１の線２−２に沿った断面図を示す。ＩＣパッケージ１００は、ＩＣ又は同様の装置１０３がその上に実装された光基板１０１を含む。一般的に、光基板１０１は多層基板でありえ、かかる光基板は、その中で光をルーティングする導波管を含む少なくとも１つの光学層１０１ａを有する多層プリント回路板を有し、また、フォトダイオード、半導体レーザ及び発光ダイオード等の能動光学装置を含みうる。本願で用いられる「光基板」の用語は、ＩＣ等の複数の能動装置を実装する基板であって、光学的に活性の領域と、能動装置間で、又は、光回路板の外部の１つ又はそれ以上の個々の能動装置と部品の間で光ビームをルーティングする構造とを有する基板を意味する。
【００１８】
装置１０３は、基板１０１に実装され、基板１０１内又は基板１０１上に形成された経路を介して伝達される光及び／又は電気信号を用いて、基板１０１上に又は基板の外部に実装された他の装置と通信する１つ又はそれ以上の電気的、光学的、又は電気光学的部品を含む。従って、本発明の望ましい実施例では、基板１０１は、光信号をルーティングする少なくとも１つの光学層１０１ａと、電気信号をルーティングする及び／又は装置１０３へ電力を供給する少なくとも１つの電気層１０１ｂとを有する多層基板である。層１０１ａは、１つ又はそれ以上の光導波管１０７を含む。層１０１ｂは、１つ又はそれ以上の導体路１０９を含む。
【００１９】
図１に示すように、装置１０３は、電気導体１０９及び光導波管１０７の上に配置され、必要に応じて、装置と、導体及び導波管のうちの１つ又はそれ以上との間に接続が形成される。例えば、部品１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，及び１０３ｄは、導体１０９及び導波管１０７の両方の上に配置され、部品１０３ｅは導波管の上のみに配置され、部品１０３ｆは導体の上のみに配置される。
【００２０】
図示の実施例では、基板のうちの一方はＩＣ装置であり、他方の基板はその上に１つ又はそれ以上のＩＣ装置が実装される光回路板である。しかしながら、本発明はかかる組合せに限られることが意図されたものではない。当業者は、本発明の光インターコネクト構造が、他のＩＣチップ上に又はＩＣチップと光回路板の間に配置された「インターポーザ」基板上に直接実装されたＩＣチップ又は同様の装置の間を接続するため、又は、２つの光回路板を接続するために有用であることを認識するであろう。概して、本発明は、２つの基板の対向する面上の光学的に活性の領域の間に、例えば「フリップチップ」構成で光配線を形成するのに使用され、本発明の方法は、そのような実装技術に適合する。
【００２１】
本発明の２つの実施例を、図２Ａ及び図２Ｂに示す。光回路板１０１は、基板の面に対して略垂直な方向に光を受光又は投射する１つ又はそれ以上の光学的に活性の領域１１１ａを有する面１１１を有する。図２Ａの実施例では、導波管１０７は、層１０１ａの平面内の第１の導波管部分２０５と、第１の導波管に対して垂直な第２の導波管部分２０９と、第１の導波管部分と第２の導波管部分の間で光の方向を変える角度を付けられた部分２０７とを含む。導波管１０７は、周知の光学原理に従った導波管とは異なった屈折率を有するクラッド１０８で囲まれる。装置１０３ｄは、領域１１１ａに整列された光学的に活性の領域２０１ａを有する面２０１を有する。対向する面２０１及び１１１は、概して平行であり、距離「ｘ」だけ離れており、一対の対向し離間した面を形成する。光回路の動作中、光信号は対向する基板の面上の光学的に活性の領域の間で伝達される。図示の実施例では、光学的に活性の領域１１１ａは、導波管１０７への入力及び出力として役立つ。本発明は、面２０１と１１１の間の広い範囲の間隔に有用である。距離ｘは、約０．０２ｍｍ乃至約０．１５ｍｍであり、望ましくは約０．０５ｍｍ乃至約０．１０ｍｍである。
【００２２】
図２Ａ中、ポリマー層１０５は、面１１１と２０１の間に配置され、光学的に活性の領域の各対向する対の間に光ポリマーの導波管２１５を含む。本発明の層１０５は、面１１１と面２０１の間の完全な体積を満たしうる。図２Ａ中、層１０５は、導波管クラッド２１６によって囲まれた対向する面上の光学的に活性の領域の間に延びる光学ポリマー、また、望ましくはコア材料２２１を囲む光学ポリマーから形成される導波管コア２１５を有する。図示のように、クラッド材料２１６は、面１１１と２０１の間の残る体積を実質的に満たす。当業者により周知であるように、コア材料及びクラッド材料は、導波管内に光を閉じ込めるよう、異なった屈折率を有する。導波管２１５は、このように、層１０５を通じて、各対向する対の光学的に活性の領域１１１ａ及び２０１ａの間で光を伝達する経路を与える。
【００２３】
図２Ｂ中、ポリマー導波管２１５は、面１１１と２０１の間の体積の一部、特に、光学的に活性の領域１１１ａと２０１ａの間の部分を満たす。導波管２１５を囲む領域が、例えば残る空間がガスで満たされる場合又は真空である場合のように、異なった屈折率を有する場合、クラッド材料は必要でない。導波管１０５は、面２０１の一部を覆うのみである。この場合、光学要素２２５は、接続された部品１０３と基板１０１に対して更なる機械的な支持体を与える。要素２２５は、ハンダボール又は他の機械的な支持体であってもよく、面１１１及び２０１の間で電気接続も与えうる。
【００２４】
図３は、回路板１０１に光学的且つ電気的に接続された装置１０３ａを示す。光学的な接続は、図２Ａを参照して上述したのと同様に与えられる。電気的な接続は、まずハンダバンプ又は柱体として形成され、後に層１０５に埋め込まれる、公知の構造を用いて形成される。（図３中、かかる電気的な接続のうちの１つのみを示す）。層１０１ｂ内の導体路は、パッド１０９において終端する。ビア３０１は、パッド１０９と、基板１１１上の電気的に活性の領域１１１ｂとの間に延びる。装置１０３ａは、電気的に活性の領域１１１ｂに対向する基板２０１の電気的に活性の領域２０１ｂを有する。従って、層１０５は、光学回路板基板１０１と装置１０３ａとの間に電気接続を与えるよう、埋め込まれた電気インターコネクト要素３０３を有する。
【００２５】
対向する面１１１と２０１の間の空間は、基板の間に電気的又は光学的接続を与えることなく物理的な支持を与えるよう、基板１０１及び部品１０３に取り付けられ層１０５内に埋め込まれた他の要素を組み込みうる。層１０５は、基板及び部品のうちの一方又は両方に蒸着、接着、又は他の方法で付着されうる。図２Ａ及び図３は、対向する基板の間の空間全体を占める層１０５を示すが、かかる層は空間全体よりも少ない空間を占めてもよい。
【００２６】
以下、図４、図５、及び図６を参照して、幾つかの更なる光学的なインターコネクトの実施例について説明する。図４は、装置１０３と、光学層１０１ａ及び導波管１０７’を有する基板１０１との間の層１０５内に形成された第１の実施例の光学的な接続を示す概略断面図である。層１０５は、上述のように光導波管２１５を含む。図４の導波管１０７’は、図２及び図３の導波管１０７とは異なった構造を有する。導波管１０７’は、光学的に透明なクラッド１０８によって囲まれた角度を付けられた部分２０７’を有する導波管コア２０５’を含む。角度を付けられた部分２０７’によって反射された光は、コアとクラッドの間の境界に、境界面に対して略垂直に当たるため、光は、境界を通ってクラッドへ進み、光学的に活性の領域１１１ａまで伝搬する。このように、クラッド材料は、導波管の長手方向に対して略平行に伝搬する光を閉じ込める一方で、境界面に対して垂直に進行する光に対しては透明である。従って、この実施例では、角度を付けられた部分２０７’と、光回路板１０１の面上の光学的に活性の領域１１１ａとの間で光をルーティングするために、導波管１０７’の中に特別な構造が形成されることはない。特定の閉じ込め構造が無いことにより、僅かに大きい光の分散が生じうるが、垂直方向の光路は非常に短く、殆どの場合、追加的な構造を含めることは必要でない。
【００２７】
図４の実施例の層１０５は、コア材料４０１及びクラッド材料４０３を含む。材料４０１及び４０３の形態及び光学的な性質は、対向する面２１３の各対の間に導波管２１５を形成するよう協働する。コア材料４０１は、装置１０３及び基板１０１上の一対の対向する光学的に活性の面の間に延び、実質的にこれらを覆う。クラッド材料４０３は、コア４０１を囲んで、部品１０３と基板１０１の間の残る空間を実質的に満たす。コア材料４０１及びクラッド材料４０３は、光ポリマーから形成されることが望ましく、コア４０１とクラッド４０３の間の境界面では屈折率の変化がある。屈折率の変化は、段階的な変化であっても、グレーデッド・インデックス導波管のように徐々に変化するものであってもよい。導波管を形成するためのコア材料４０１及びクラッド材料４０３の光学的な性質は、従来技術で周知である。
【００２８】
本発明の１つの実施例では、コア材料４０１は感光性ポリマーであり、クラッド材料４０３は熱硬化型ポリマーである。望ましい感光性ポリマーは、Ｕｌｔｒａｄｅｌ等のフッ素化光学ポリマー、フッ素化されたポリイミドを含む重合体（Ａｍｏｃｏ）、ＸＵ３５１２１、ペルフルオロシクロブテンを含む重合体（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）、及びＨｉｔａｃｈｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ製のフッ素化ポリマー等を含むが、これらに限られるものではない。望ましい熱硬化されたポリマーは、Ｎｉｐｐｏｎ  Ｓｔｅｅｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から市販のＶ２５９ＥＨを含む。
【００２９】
他の実施例では、コア材料４０１及びクラッド材料４０３は、同じ光退色性ポリマーから形成され、層１０５の定義された領域は、屈折率を変化させるよう光ブリーチングされ、それにより、１つの工程で、異なった屈折率の定義された領域を有する層を形成する。この実施例では、コア材料４０１は、コア材料が化学線によって照射されており、従って屈折率が変化していることのみにより、クラッド材料４０３とは異なる。望ましい光退色性ポリマーは、Ｏｐｔ．Ｅｎｇ．３９（３）（２０００年３月）に記載のように、Ｐ２ＡＮＡ、ＰＰＭＡ共重合体（Ｈｏｅｃｈｓｔ  Ｃｅｌａｎｅｓｅ）、Ｇｌａｓｉａ、光感光ポリシラン（Ｎｉｐｐｏｎ  Ｐａｉｎｔ）、色素４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチル）４Ｈピランでドープされた重合体ＰＭＭＡ等の色素でドープされた重合体である。
【００３０】
図５は、基板間の光学的な接続の他の実施例を示す断面図である。基板１０１は、図４の基板と同様であるが、導波管１０７’を有する。導波管２１５は、基板間で光を伝達する。この実施例では、２つの基板上の対向する光学的に活性の領域の間に個々の導波管２１５が形成される。各導波管２１５は、光ポリマーから形成されたコア材料５０１と、やはり望ましくは光ポリマーから形成されるクラッド材料５０３とを含む。導波管は、まず基板のうちの一方に形成され、次に、他方の基板を導波管の露光された面に結合するために接着剤５０５が用いられる。望ましくは、第１の材料５０１及び第２の材料５０３は、硬化されたポリマーである。１つの実施例では、第１の材料５０１は感光性ポリマーであり、第２の材料５０３は熱硬化型ポリマーである。望ましいポリマーは、上述のものと同じである。
【００３１】
図６Ａは、２つの基板上の対向する光学的に活性の領域間に延びる材料６０１から形成される導波管２１５を有する他の実施例である。望ましい材料６０１は、その中心部分で屈折率の変化が起こるように光ブリーチングされた光退色性ポリマーである。好適な光退色性ポリマーについては上述した。図６Ｂ乃至図６Ｄに、導波管２１５の他の形状をより詳細に示す。
【００３２】
上述の光接続は、半導体製造技術に適合する技術を用いて製造されうる。図７Ａ乃至図７Ｅは、図４の実施例を製造する方法を示す図である。図７Ａに示すように、感光性の光学ポリマー７０１の層は、まず、光基板層１０１ａ上に堆積される。ポリマー７０１は、スピンコーティング又はカーテンコーティングといった従来技術で公知の方法を用いて塗布される。被覆後、感光性ポリマー７０１は、堆積された時は液体である材料を、作業のために十分に堅くなるよう、部分的に硬化させる。部分的な硬化は、一般的にはソフトベーキングによって行われる。ポリマーに依存して、ソフトベーキングは、一般的には約８０℃乃至約１００℃の範囲内である。
【００３３】
図７Ｂに示すように、感光性ポリマー７０１は、次に、ポリマーの選択された領域を更に硬化させるようパターン化された化学線７０３に露光される。導波管２１５の所望の位置に対応する部分における選択的な硬化は、光学的に活性の領域１１１ｂの上方の領域内でマスク（図示せず）を用いることによって、ポリマー７０１を露光させることによって成される。露光されていないポリマーは、図７Ｃに示すように、コア端７０６を有するコア７０５を残して、ウェットエッチング等のエッチング処理によって除去される。望ましくは熱硬化型ポリマーであるポリマー７０７の層は、コア７０５を囲みコア端７０６の上面近くへ延びるよう任意の適当な方法を用いて面１０１ａに塗布される。ポリマー７０７は、次に、例えば典型的には約１５０℃乃至約１８０℃の温度へ加熱することにより硬化される。
【００３４】
次に、ポリマー７０１及び７０７は、図７Ｄに示すように研磨された面７０９を形成するよう研磨され、研磨は、機械的な研磨によって行われてもよく、望ましくは化学機械的な研磨によって行われる。最後に、装置１０３の光学的に活性の領域２０１ａは、コア端７０６と整列され、図７Ｅに示すように、面２０１と１１１は、例えばボンディングにより結合される。ボンディングは、結合されるべき面のうちの一方に熱可塑性の光学ポリマーの非常に薄い層を塗布し、次に基板が整列した後に硬化させることによって行われうる。望ましくは、ボンディング層は約１μｍよりも薄い厚さを有する。
【００３５】
図８Ａ乃至図８Ｄは、図４の実施例を製造する他の方法を示す。図８Ａに示すように、光退色性ポリマー８０１は、まず光基板層１０１ａ上に被覆される。ポリマー８０１は、上述のように基板１０１ａ上に被覆される。次に、ポリマー８０１は、ポリマーを部分的に硬化させるようソフトベーキングされる。図８Ｂに示すように、装置１０３は、対応する光学的に活性の領域を整列させて、ポリマー８０１上に配置される。次に、光退色性ポリマー８０１は、光学的に活性の面の間の領域で、露光された領域の屈折率を変化させるよう、ＵＶ光といった化学線に露光される。図８Ｃは、導波管１０７’を通り且つビーム８０５としてポリマー８０１を通って伝搬するＵＶ光線８０３を示す。ビーム８０３の波長及び露光は、ポリマー８０１の退色性及び屈折率の必要な変化に依存する。ポリマー８０１は次に、図８Ｄに示すように、層１０５を完全に硬化させるよう加熱される。他の方法では、装置１０３は、光ブリーチング後にポリマー層８０１に結合されえ、硬化工程は完了する。
【００３６】
図９Ａ乃至図９Ｅは、図５の本発明の実施例を製造する方法を示す。図９Ａ乃至図９Ｃに示すコアのエッチングまでの及びエッチングを含む工程は、図７Ａ乃至図７Ｃに示す工程と同様である。次の工程を図９Ｄに示し、コア端７０６は研磨され、基板１０１の領域１１１ａ及び装置１０３の領域２０１ａは整列されている。任意に、接着剤９０１は、コア端を部品１０３にボンディングするためにコア端７０６上に配置されうる。最後に、熱硬化型ポリマー９０３は、基板の間の隙間でコア材料７０５の周りの領域を見たし、ポリマー９０３は硬化される。
【００３７】
図１０Ａ乃至図１０Ｄは、図６の実施例を製造する方法を示す。図１０Ａに示すように、光退色性ポリマーのボール１００１は、光学的に活性の領域１１１ａ上に配置され、ポリマーを部分的に硬化させるようソフトベーキングされる。図１０Ｂに示すように、部品１０３は、対向する光学的に活性の領域を整列させてポリマーボール１００１上に配置される、光学的に活性の面の対の間のポリマーボール１００１の領域は、屈折率を変更するよう化学線に露光される。図１０Ｃは、導波管１０７’を通り且つビーム１００５としてポリマーボール１００１の内部体積を通って伝搬するＵＶ光線１００３を示す。ポリマーボール１００１は、上述のように、ポリマーを完全に硬化させるよう加熱される。
【００３８】
このように、本発明は、２つの光学的な基板を接続する方法及び装置を提供する。上述の実施例は、本発明を例示するものであり、本発明の範囲を上述の特定の実施例に制限することを意図したものではない。従って、本発明の１つ又はそれ以上の実施例が図示及び説明されているが、本発明の趣旨及び本質的な特徴から逸脱することなく、様々な変更が成されうることが認められるであろう。例えば、本願では、いくつかの光学ポリマーの使用について説明しているが、他のポリマー又はポリマーの組合せが使用されうる。従って、本願の開示及び記載は、特許請求の範囲に記載する本発明の範囲を例示するものであって、制限するものではないことが意図される。
【００３９】
（付記１）
少なくとも１つの第１の光学的に活性の領域を含む第１の面を有する第１の基板と、
前記第１の基板と対向して離間した関係に配置された第２の面を有し、前記第２の面は前記少なくとも１つの第１の光学的に活性の領域に対向する少なくとも１つの第２の光学的に活性の領域を有する、第２の基板と、
前記第１及び第２の面上の前記第１及び第２の光学的に活性の領域の間の、それらの間で光を伝達するポリマーのコア及びクラッドを有する導波管とを有する、
光を伝達する装置。
（付記２）
前記クラッドは第２のポリマーを含み、前記第１のポリマーは感光性ポリマーである、付記１記載の装置。
（付記３）
前記第１のポリマーはフッ素化ポリマーを含む、付記２記載の装置。
（付記４）
前記第１の基板は光回路板である、付記１記載の装置。
（付記５）
前記第１の基板及び第２の基板は、複数の光学的に活性の領域を夫々有する、付記１記載の装置。
（付記６）
前記第１の基板と前記第２の基板の間の空間は、ポリマー材料によって実質的に満たされる、付記１記載の装置。
（付記７）
前記ポリマー材料内に１つ又はそれ以上の更なる構造が埋め込まれる、付記６記載の装置。
（付記８）
前記第１の基板と前記第２の基板は略平行であり、約０．０２ｍｍ乃至約０．１５ｍｍの範囲の距離だけ離間している、付記１記載の装置。
（付記９）
前記第２の基板はＩＣである、付記４記載の装置。
（付記１０）
前記第２の基板は導波管ドーター・ボードである、付記４記載の装置。
（付記１１）
前記光学的に活性の領域はフォトダイオードを含む、付記１記載の装置。
（付記１２）
前記光学的に活性の領域のうちの１つは半導体レーザを含む、付記１記載の装置。
（付記１３）
離間した第１の基板及び第２の基板の対向する面上の光学的に活性の領域の間に光インターコネクトを形成する方法であって、
感光性の光ポリマーから、前記第１の基板の光学的に活性の領域上に、前記第１の基板から突出し、前記基板から遠位に端を有する１つ又はそれ以上の導波管コアを形成する段階と、
第２のポリマーから、前記導波管コアの周りに導波管クラッドを形成する段階と、
第２の基板上の光学的に活性の領域を前記導波管コアと整列させた後に前記第２の基板を前記導波管コアの前記遠位端に結合する段階とを有する方法。
（付記１４）
前記導波管コアを形成する段階は、
前記第１の基板の少なくとも一部を前記感光性ポリマーで被覆する段階と、
前記感光性ポリマーを部分的に硬化させる段階と、
前記感光性ポリマーの選択された領域を化学線を用いて更に硬化させる段階と、
前記ポリマーの露光されていない部分を除去する段階とを含む、付記１３記載の方法。
（付記１５）
前記部分的に硬化させる段階は、ソフトベーキングを含む、付記１４記載の方法。
（付記１６）
前記導波管クラッドを形成する段階は、
前記導波管コアの周りの前記基板の少なくとも一部を前記第２のポリマーで被覆する段階と、
前記ポリマーを硬化させる段階とを含む、付記１４記載の方法。
（付記１７）
前記クラッド・ポリマーは、加熱によって硬化される、付記１６記載の方法。
（付記１８）
前記遠位端を、第２の基板に結合させる前に研磨する段階を更に含む、付記１３記載の方法。
（付記１９）
前記整列させる段階は、前記クラッドを形成する段階に先行する、付記１３記載の方法。
（付記２０）
前記第１の基板及び前記第２の基板の対向する面は、結合された後は約０．０２ｍｍ乃至約０．１５ｍｍ離間している、付記１３記載の方法。
（付記２１）
前記第１の基板は光回路板である、付記１３記載の方法。
（付記２２）
前記第２の基板はＩＣである、付記２１記載の方法。
（付記２３）
前記光学的に活性の領域のうちの少なくとも１つは、フォトダイオード、半導体レーザ、又は発光ダイオードを含む、付記１３記載の方法。
（付記２４）
ポリマー導波管コア材料及びポリマー・クラッド材料は、前記対向する面の間の空間の略全体を占める、付記１３記載の方法。
（付記２５）
第１の基板及び第２の基板の離間した対向する面上の光学的に活性の領域間に光インターコネクトを形成する方法であって、
前記第１の基板上の前記光学的に活性の領域上に光退色性ポリマーを堆積させる段階と、
前記光退色性ポリマーを部分的に硬化させる段階と、
前記光退色性ポリマーの上に横たわる部分の屈折率を変更させ、それにより前記ポリマー内に導波管コア領域を形成するよう、前記第１の基板上の光学的に活性の領域から化学線を発する段階と、
前記第２の基板上の光学的に活性の領域を前記ポリマー内の導波管コア領域と整列させる段階と、
前記第２の基板を前記ポリマーに結合させる段階とを含む、方法。
（付記２６）
前記第２の基板をボンディングする段階は、前記ポリマーを硬化させることを含む、付記２５記載の方法。
（付記２７）
前記ポリマーは、前記第１の基板及び前記第２の基板の対向する面の間の体積の略全体を占める、付記２５記載の方法。
（付記２８）
前記光退色性ポリマーを前記第１の基板上の光学的に活性の領域上に堆積させる段階は、各光学的に活性の領域上にポリマーボールを堆積させる段階を含む、付記２５記載の方法。
（付記２９）
前記第１の基板及び前記第２の基板の前記対向する面は略平坦であり、約０．０２ｍｍ乃至約０．１５ｍｍの範囲内の距離だけ離間する、付記２５記載の方法。
（付記３０）
一方の基板は光回路板である、付記２５記載の方法。
（付記３１）
他方の基板はＩＣである、付記３０記載の方法。
（付記３２）
前記光学的に活性の領域のうちの少なくとも１つは、フォトダイオード、半導体レーザ、又は発光ダイオードを含む、付記３０記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】集積された光導波管を有する回路板を光学部品が実装された状態で示す平面図である。
【図２】Ａは、本発明の一つの実施例を示す図１の線２−２に沿った概略断面図である。Ｂは、本発明の他の実施例を示す図１の線２−２に沿った概略断面図である。
【図３】層内に埋め込まれた電気配線を有する本発明の実施例を示す図１の線３−３に沿った概略断面図である。
【図４】本発明の一つの実施例を示す概略断面図である。
【図５】本発明の他の実施例を示す概略断面図である。
【図６】Ａ乃至Ｄは、本発明の更なる実施例を示す概略断面図である。
【図７】Ａ乃至Ｅは、図４の実施例を製造する一つの方法を示す概略断面図である。
【図８】Ａ乃至Ｄは、図４の実施例を製造する他の方法を示す概略断面図である。
【図９】Ａ乃至Ｅは、図５の実施例を製造する方法を示す概略断面図である。
【図１０】Ａ乃至Ｄは、図６の実施例を製造する方法を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０１  光回路板
１０１ａ  光学層
１０１ｂ  電気層
１０３ｄ  装置
１０５  層
１０７  導波管
１０８  クラッド
１１１  面
１１１ａ  光学的に活性の領域
２０１  面
２０１ａ  光学的に活性の領域
２０５  第１の導波管部分
２０７  角度を付けられた部分
２０９  第２の導波管部分
２１３  面
２１５  導波管
【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】
2005275405.tif 000008
【図７】
2005275405.tif 000009
【図８】
2005275405.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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