(57)【要約】【課題】  小型化・高集積化された光機能素子を実現する。【解決手段】  ＳｉまたはＳｉＧｅからなる基板と、前記基板に実装された光電変換素子を備えた光機能素子であって、前記光電変換素子は直接遷移型半導体よりなることを特徴とする光機能素子を用いたため、単純な構造で、高集積化された光機能素子、および単純な構造で高集積化することが可能な光機能素子の製造方法を提供することが可能になった。また、この場合、さらに前記基板上に、前記基板を構成する半導体を用いた前記光機能素子を制御する制御素子が形成されていると、光電変換素子と制御素子が高密度に形成された光機能素子を実現できる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉまたはＳｉＧｅからなる基板と、
前記基板に実装された光電変換素子を備えた光機能素子であって、
前記光電変換素子は直接遷移型半導体よりなることを特徴とする光機能素子。
【請求項２】
前記光電変換素子は受光素子または発光素子であることを特徴とする請求項１記載の光機能素子。
【請求項３】
前記光電変換素子は、受光および発光を行う受発光素子であることを特徴とする請求項１記載の光機能素子。
【請求項４】
前記光電変換素子は前記基板に複数実装され、複数の当該光電変換素子は前記受光素子および前記発光素子を含むことを特徴とする請求項２記載の光機能素子。
【請求項５】
前記光電変換素子の信号光の入射方向または出射方向が、前記基板の前記光電変換素子が実装されている面と、略垂直となるように当該光電変換素子を実装したことを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか１項記載の光機能素子。
【請求項６】
前記光電変換素子の信号光の入射方向または出射方向が、前記基板の前記光電変換素子が実装されている面と、略平行となるように当該光電変換素子を実装したことを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか１項記載の光機能素子。
【請求項７】
前記光電変換素子は発光素子からなり、前記基板上に前記発光素子からの出射光の方向を偏光する偏光器を設けたことを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか１項記載の光機能素子。
【請求項８】
前記基板上に、前記基板を構成する半導体を用いた、前記光電変換素子を制御する制御素子を形成したことを特徴とする請求項１〜７のうち、いずれか１項記載の光機能素子。
【請求項９】
前記基板上に、前記光電変換素子に電気的に接続される配線部が形成され、前記光電変換素子と前記制御素子が前記配線部を介して電気的に接続されることを特徴とする請求項８記載の光機能素子。
【請求項１０】
前記光電変換素子は、前記配線部を介して電圧が印加されることを特徴とする請求項９記載の光機能素子。
【請求項１１】
前記光電変換素子は、略円筒状であることを特徴とする請求項１〜１０のうち、いずれか１項記載の光機能素子。
【請求項１２】
前記光電変換素子は、前記基板に形成された孔部に実装されることを特徴とする請求項１〜１１のうち、いずれか１項記載の光機能素子。
【請求項１３】
前記光電変換素子は、前記基板上に形成された絶縁材料に囲まれるように設置されることを特徴とする請求項１〜１２のうち、いずれか１項記載の光機能素子。
【請求項１４】
前記光電変換素子が埋設された第１の層と、当該第１の層上に形成された前記光電変換素子が埋設された第２の層が積層されてなることを特徴とする請求項１〜１３のうち、いずれか１項記載の光機能素子。
【請求項１５】
前記光電変換素子は、ＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＡｓＳｂ、ＧａＩｎＡｓおよびＡｌＧａＡｓよりなる群より選ばれる材料を含むことを特徴とする請求項１〜１４のうち、いずれか１項記載の光機能素子。
【請求項１６】
光電変換素子と、当該光電変換素子と接続される光導波路を有する光機能素子であって、
前記光電変換素子は直接遷移型半導体からなり、当該光電変換素子が、前記光導波路に埋設されるように装着されることを特徴とする光機能素子。
【請求項１７】
前記光電変換素子は、受光素子または発光素子であることを特徴とする請求項１６記載の光機能素子。
【請求項１８】
前記光電変換素子は、ＳｉまたはＳｉＧｅからなる基板に実装された構造であることを特徴とする請求項１６または１７記載の光機能素子。
【請求項１９】
前記光電変換素子に形成された第１の面が前記光導波路に面し、当該第１の面に対向する前記光電変換素子の第２の面が、前記基板に面する構造であることを特徴とする請求項１６〜１８のうち、いずれか１項記載の光機能素子。
【請求項２０】
前記基板上に、前記基板を構成する半導体を用いた前記光電変換素子を制御する制御素子を形成したことを特徴とする請求項１６〜１９のうち、いずれか１項記載の光機能素子。
【請求項２１】
前記光電変換素子が略円筒形状であることを特徴とする請求項１６〜２０のうち、いずれか１項記載の光機能素子。
【請求項２２】
ＳｉまたはＳｉＧｅからなる第１の基板に、直接遷移型半導体からなる光電変換素子を実装してなる光機能素子の製造方法であって、
直接遷移型半導体からなる第２の基板上に、結晶成長により光電変換膜を形成する膜形成工程と、
前記光電変換膜をエッチングして前記光電変換素子を形成するパターニング工程と、
前記光電変換素子を前記第２の基板より分離する分離工程と、
前記光電変換素子を前記第１の基板に実装する実装工程とを有することを特徴とする光機能素子の製造方法。
【請求項２３】
前記第分離工程では、ウェットエッチング処理によって前記光電変換素子を前記第２の基板より分離することを特徴とする請求項２２記載の光機能素子の製造方法。
【請求項２４】
前記分離工程では、ＣＭＰ（化学機械研磨）により前記第２の基板を除去することにより、前記光電変換素子を前記第２の基板より分離することを特徴とする請求項２２記載の光機能素子の製造方法。
【請求項２５】
前記実装工程では、前記光電変換素子の、前記膜形成工程で前記第２の基板に面した側が、前記第１の基板に面するようにして当該光電変換素子を実装することを特徴とする請求項２２〜２４のうち、いずれか１項記載の光機能素子の製造方法。
【請求項２６】
前記実装工程では、前記光電変換素子の、前記膜形成工程で前記第２の基板に面した側と対向する側が、前記第１の基板に面するようにして当該光電変換素子を実装することを特徴とする請求項２２〜２４のうち、いずれか１項記載の光機能素子の製造方法。
【請求項２７】
前記パターニング工程の後に、前記光電変換素子をダミー基板に装着する転写工程をさらに設け、
前記実装工程では、前記ダミー基板に装着された前記光電変換素子を前記第１の基板に実装することを特徴とする請求項２２〜２６のうち、いずれか１項記載の光機能素子の製造方法。
【請求項２８】
前記ダミー基板上に、複数の前記光電変換素子のうちの一部の前記光電変換素子が選択的に装着されるパターニング膜を設けることにより、前記第１の基板に実装される前記光電変換素子の数が制御されることを特徴とする請求項２７記載の光機能素子の製造方法。
【請求項２９】
前記第１の基板上に、前記第１の基板を構成する半導体を用いた前記光電変換素子を制御する制御素子を形成する工程をさらに設けたことを特徴とする請求項２２〜２８のうち、いずれか１項記載の光機能素子の製造方法。
【請求項３０】
前記光電変換膜は、ＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＡｓＳｂ、ＧａＩｎＡｓおよびＡｌＧａＡｓよりなる群より選ばれる材料を含むことを特徴とする請求項２２〜２９のうち、いずれか１項記載の光機能素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光機能素子および光機能素子の製造方法に関し、特には直接遷移型の半導体を用いた光機能素子および光機能素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電気複合基板を用いた光機能素子の研究や実用化は，通信容量の増大とともに重要になってきている。光機能素子は、例えば基本構成として，半導体レーザ(LD: Laser Diode)や発光ダイオード(Light Emitting Diode)などの光信号を生成する発光部や、ｐｉｎ光ダイオードやアバランシェダイオード(APD: Avalanche Photo Diode)などのフォトディテクタ(PD: Photo-Detector)による光信号受信部（受光部）など光電変換を行う光電変換素子を有している。
【０００３】
また、さらに光機能素子は、例えば発光部や受光部などの素子を結合する結合部分や、発光部や受光部の駆動部分である制御素子から構成されている。
【０００４】
図１（Ａ）には、従来の光機能素子を模式的に示した斜視図を示し、図１（Ｂ）には当該光機能素子の光電変換素子が形成された部分の拡大図を示す。
【０００５】
図１（Ａ）を参照するに、光機能素子１０は、光電変換素子を含むチップ１０Ａと、当該光電変換素子の制御素子を含むチップ１０Ｂを含み、チップ１０Ａとチップ１０Ｂは配線部１１で電気的に接続されている。チップ１０Ａには、光電変換素子が形成された基板を含む受発光部１０ａが形成されている。
【０００６】
図１（Ｂ）は、前記受発光部１０ａを拡大して模式的に示した図であるが、前記受発光部１０ａは、直接遷移型半導体基板１上に形成された光電変換素子２と、電極パッド４、当該電極パッドに電気的に接続されるワイヤ５からなる。
【０００７】
また、前記チップ１０Ｂに形成された、光電変換素子を制御する制御部１０ｂには、例えばＳｉなどの間接遷移型半導体基板上に、例えばＭＯＳトランジスタなどの光電変換素子を制御する制御素子が形成されている。
【０００８】
このように、従来は光電変換素子が形成されたチップと、制御素子が形成されたチップが別個に形成され、光電変換素子と制御素子が形成されたチップが配線されて、光機能素子として用いられてきた。
【０００９】
例えば、光電変換素子のうち、特に発光素子であるＬＤやＬＥＤの形成には，半導体のバンド間の電子とホールの再結合が直接起こる直接遷移型半導体が用いられる。具体的には、発光素子にはＧａＡｓや、ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓＰ，ＧａＮなどが用いられることが知られており、このような３元，４元半導体の混合割合から利得が得られる波長帯が制御され，共振器の条件によって、レーザの発振波長が決定される。
【００１０】
一方、このような光電変換素子の制御素子は、電気集積回路の技術を転用して、例えば間接遷移型半導体である、ＳｉによるＭＯＳトランジスタによる集積回路が用いられ、またさらに高速動作を必要とする場合には、同様に間接遷移型半導体であるＳｉＧｅを用いたＭＯＳトランジスタを用いる。
【００１１】
このように、光機能素子の光電気複合基板を構成する場合には、異なる半導体材料からなる素子を、集積させる必要が有る。
【００１２】
しかし、光機能素子内で、光電変換素子と、当該光電変換素子の制御素子を集積しようとした場合、光電変換素子と、制御素子はこれらを構成する半導体材料が異なるため、同一基板上にモノシリックに形成することが困難であり、高集積化が困難である問題が生じていた。
【００１３】
例えば、光電変換素子のうち、発光素子であるＬＤには、直接遷移型半導体基板上に結晶成長により形成された発光素子を用いるために、結晶成長による積層構造を形成したあとの直接遷移型半導体基板上に、従来のＭＯＳトランジスタなどの制御素子を形成することは困難であり、光電変換素子と制御素子を用いた素子を高集積化する上での問題となっていた。
【００１４】
このように、異種半導体からなる素子を集積させるための技術としては、結晶成長を用いることなく、基板上に直接接着(Direct Bonding)またはウェハ融着(Wafer Fusion)によって異種半導体を接合する技術は研究レベルで行われ，ＩｎＰ基板とＧａＡｓ基板の融着が発表された。（例えば非特許文献１参照。）さらに，ＧａＡｓ基板上にＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ発光基板を融着し，その後にこのＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ発光基板上に結晶成長により光電変換膜を形成し、面発光レーザの発振が得られている。（例えば非特許文献２参照）。
【００１５】
また、半導体からなるブロックを用いて当該ブロック上に素子を形成し、当該ブロックを半導体基板に嵌合する方法が提案されている。（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−８３９５３号公報
【特許文献２】特開２００１−９１９１２号公報
【非特許文献１】APL, vol. 56, no. 8, p. 737，1990
【非特許文献２】APL, vol. 58, no. 18, p. 1961，1991
【非特許文献３】IEEE Photon. Technol. Lett., vol 8, no. 11, p. 1507, 1996
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、上記したウェハを接着または融着する方法はウェハレベルの融着となり，張り合わせる材料によって融着条件が異なるので，２種類以上の材料が異なる素子を同一基板上に作りこむのは困難である。また，ウェハごとの貼りあわせでは，活用部分以外の電極バットなどが配置される部分は除去することになるので，高価な結晶成長ウェハを無駄にする部分が多くなる。
【００１７】
また、半導体からなるブロックを用いる方法では、例えばＳｉ基板をブロックに用いる凸部とブロックが埋設される凹部の２枚用意する必要があり，また異なる機能を持たせたものを実装する場合には，ＳｉブロックごとにＳｉ基板を用意しなくてはならず，そのブロックごとに基板貼り付け技術工程を行う必要があるために，基板の無駄や製作コスト高くなる問題があった。
【００１８】
このように、光電変換素子と当該光電変換素子を制御する素子を含む光機能素子を、単純な構造で高集積化することは困難となっていた。
【００１９】
そこで、本発明では、上記の問題を解決した新規で有用な光機能素子および光機能素子の製造方法を提供することを目的としている。
【００２０】
本発明の具体的な課題は、単純な構造で、高集積化された光機能素子、および単純な構造で高集積化することが可能な光機能素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は上記の課題を解決するために、以下の手段を用いた。
【００２２】
請求項１に記載したように、ＳｉまたはＳｉＧｅからなる基板と、前記基板に実装された光電変換素子を備えた光機能素子であって、前記光電変換素子は直接遷移型半導体よりなることを特徴とする光機能素子を用いたことにより、光機能素子を小型化・高集積化することが可能になる。
【００２３】
また、請求項２に記載したように、前記光電変換素子は受光素子または発光素子であることを特徴とする請求項１記載の光機能素子を用いると、受光素子または発光素子を有する光機能素子を小型化・高集積化することが可能になる。
【００２４】
また、請求項３に記載したように、前記光電変換素子は、受光および発光を行う受発光素子であることを特徴とする請求項１記載の光機能素子を用いると、受発光素子を有する光機能素子を小型化・高集積化することが可能になる。
【００２５】
また、請求項４に記載したように、前記光電変換素子は前記基板に複数実装され、複数の当該光電変換素子は前記受光素子および前記発光素子を含むことを特徴とする請求項２記載光機能素子を用いると、受光素子および発光素子を有する光機能素子を小型化・高集積化することが可能になる。
【００２６】
また、請求項５に記載したように、前記光電変換素子の信号光の入射方向または出射方向が、前記基板の前記光電変換素子が実装されている面と、略垂直となるように当該光電変換素子を実装したことを特徴とする光機能素子を用いると、小型化・高集積化された光機能素子で、基板と略垂直な方向での光通信が可能になる。
【００２７】
また、請求項６に記載したように、前記光電変換素子の信号光の入射方向または出射方向が、前記基板の前記光電変換素子が実装されている面と、略平行となるように当該光電変換素子を実装することを特徴とする光機能素子を用いると、小型化・高集積化された光機能素子で、基板と略平行な方向での光通信が可能になる。
【００２８】
また、請求項７に記載したように、前記光電変換素子は発光素子からなり、前記基板上に前記発光素子からの出射光の方向を偏光する偏光器を設けたことを特徴とする光機能素子を用いると、小型化・高集積化された光機能素子で、発光素子からの出射光の方向を偏光することが可能になる。
【００２９】
また、請求項８に記載したように、前記基板上に、前記基板を構成する半導体を用いた、前記光電変換素子を制御する制御素子を形成したことを特徴とする光機能素子を用いると、光電変換素子と制御素子が高密度に形成された光機能素子を実現できる。
【００３０】
また、請求項９に記載したように、前記基板上に、前記光電変換素子に電気的に接続される配線部が形成され、前記光電変換素子と前記制御素子が前記配線部を介して電気的に接続されることを特徴とする請求項８記載の光機能素子を用いると、光電変換素子と制御素子が高密度に形成された光機能素子で、当該制御素子で当該光機能素子を制御することができる。
【００３１】
また、請求項１０に記載したように、前記光電変換素子は、前記配線部を介して電圧が印加されることを特徴とする請求項９記載の光機能素子を用いると、前記光電変換素子の電圧の印加を制御することが可能となる。
【００３２】
また、請求項１１に記載したように、前記光電変換素子は、略円筒状であることを特徴とする請求項１〜１０のうち、いずれか１項記載の光機能素子を用いると、応力や衝撃で光電変換素子を破損する可能性が低下して好適である。
【００３３】
また、請求項１２に記載したように、前記光電変換素子は、前記基板に形成された孔部に実装されることを特徴とする請求項１〜１１のうち、いずれか１項記載の光機能素子を用いると、前記光電変換素子の実装の精度が良好となる。
【００３４】
また、請求項１３に記載したように、前記光電変換素子は、前記基板上に形成された絶縁材料に囲まれるように設置されることを特徴とする請求項１〜１２のうち、いずれか１項記載の光機能素子を用いると、前記光電変換素子の破損や移動を防止し、また絶縁が確保される。
【００３５】
また、請求項１４に記載したように、前記光電変換素子が埋設された第１の層と、当該第１の層上に形成された前記光電変換素子が埋設された第２の層が積層されてなることを特徴とする請求項１〜１３のうち、いずれか１項記載の光機能素子を用いると、前記光電変換素子をさらに高密度に実装できる。
【００３６】
また、請求項１５に記載したように、前記光電変換素子は、ＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＡｓＳｂ、ＧａＩｎＡｓおよびＡｌＧａＡｓよりなる群より選ばれる材料を含むことを特徴とする請求項１〜１４のうち、いずれか１項記載の光機能素子を用いると、上記材料を用いた光電変換素子を有する光機能素子を形成することが可能となる。
【００３７】
また、請求項１６に記載したように、光電変換素子と、当該光電変換素子と接続される光導波路を有する光機能素子であって、前記光電変換素子は直接遷移型半導体からなり、当該光電変換素子が、前記光導波路に埋設されるように装着されることを特徴とする光機能素子を用いると、光機能素子を小型化することが可能となる。
【００３８】
また、請求項１７に記載したように、前記光電変換素子は、受光素子または発光素子であることを特徴とする請求項１６記載の光機能素子を用いると、受光素子または発光素子を有する、小型化された光機能素子を実現できる。
【００３９】
また、請求項１８に記載したように、前記光電変換素子は、ＳｉまたはＳｉＧｅからなる基板に実装された構造であることを特徴とする請求項１６または１７記載の光機能素子を用いると、基板に実装された、小型化された光機能素子を実現できる。
【００４０】
また、請求項１９に記載したように、前記光電変換素子に形成された第１の面が前記光導波路に面し、当該第１の面に対向する前記光電変換素子の第２の面が、前記基板に面する構造であることを特徴とする請求項１６〜１８のうち、いずれか１項記載の光機能素子を用いると、前記光導波路に装着された前記光電変換素子を、前記基板に実装することが可能となる。
【００４１】
また、請求項２０に記載したように、前記基板上に、前記基板を構成する半導体を用いた前記光電変換素子を制御する制御素子を形成したことを特徴とする請求項１６〜１９のうち、いずれか１項記載の光機能素子を用いると、光電変換素子と制御素子が高密度に形成された、小型化された光機能素子を実現できる。
【００４２】
また、請求項２１に記載したように、前記光電変換素子が略円筒形状であることを特徴とする請求項１６〜２０のうち、いずれか１項記載の光機能素子を用いると、応力や衝撃で光電変換素子を破損する可能性が低下して好適である。
【００４３】
また、請求項２２に記載したように、ＳｉまたはＳｉＧｅからなる第１の基板に、直接遷移型半導体からなる光電変換素子を実装してなる光機能素子の製造方法であって、直接遷移型半導体からなる第２の基板上に、結晶成長により光電変換膜を形成する膜形成工程と、前記光電変換膜をエッチングして前記光電変換素子を形成するパターニング工程と、前記光電変換素子を前記第２の基板より分離する分離工程と、前記光電変換素子を前記第１の基板に実装する実装工程とを有することを特徴とする光機能素子の製造方法を用いると、小型化・高集積化された光機能素子を製造することが可能になる。
【００４４】
また、請求項２３に記載したように、前記第分離工程では、ウェットエッチング処理によって前記光電変換素子を前記第２の基板より分離することを特徴とする請求項２２記載の光機能素子の製造方法を用いると、前記光電変換素子を、前記第２の基板から容易に分離できる。
【００４５】
また、請求項２４に記載したように、前記分離工程では、ＣＭＰ（化学機械研磨）により前記第２の基板を除去することにより、前記光電変換素子を前記第２の基板より分離することを特徴とする請求項２２記載の光機能素子の製造方法を用いると、前記光電変換素子を、前記第２の基板から容易に分離できる。
【００４６】
また、請求項２５に記載したように、前記実装工程では、前記光電変換素子の、前記膜形成工程で前記第２の基板に面した側が、前記第１の基板に面するようにして当該光電変換素子を実装することを特徴とする請求項２２〜２４のうち、いずれか１項記載の光機能素子の製造方法を用いると、前記光電変換素子を容易に基板に実装することが可能となり、好適である。
【００４７】
また、請求項２６に記載したように、前記実装工程では、前記光電変換素子の、前記膜形成工程で前記第２の基板に面した側と対向する側が、前記第１の基板に面するようにして当該光電変換素子を実装することを特徴とする請求項２２〜２４のうち、いずれか１項記載の光機能素子の製造方法を用いると、光電変換素子の光の出射面または入射面の状態を良好とすることができる。
【００４８】
また、請求項２７に記載したように、前記パターニング工程の後に、前記光電変換素子をダミー基板に装着する転写工程をさらに設け、前記実装工程では、前記ダミー基板に装着された前記光電変換素子を前記第１の基板に実装することを特徴とする請求項２２〜２６のうち、いずれか１項記載の光機能素子の製造方法を用いると、前記光電変換素子の実装を容易に行う事が可能になる。
【００４９】
また、請求項２８に記載したように、前記ダミー基板上に、複数の前記光電変換素子のうちの一部の前記光電変換素子が選択的に装着されるパターニング膜を設けることにより、前記第１の基板に実装される前記光電変換素子の数が制御されることを特徴とする請求項２７記載の光機能素子の製造方法を用いると、前記第１の基板に実装される前記光電変換素子のパターンを制御することが可能になり、好適である。
【００５０】
また、請求項２９に記載したように、前記第１の基板上に、前記第１の基板を構成する半導体を用いた前記光電変換素子を制御する制御素子を形成する工程をさらに設けたことを特徴とする請求項２２〜２８のうち、いずれか１項記載の光機能素子の製造方法を用いると、光電変換素子と制御素子が高密度に形成された光機能素子を製造することが可能になる。
【００５１】
また、請求項３０に記載したように、前記光電変換膜は、ＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＡｓＳｂ、ＧａＩｎＡｓおよびＡｌＧａＡｓよりなる群より選ばれる材料を含むことを特徴とする請求項２２〜２９のうち、いずれか１項記載の光機能素子の製造方法を用いると、上記材料を用いた光電変換素子を有する光機能素子を形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明によれば、単純な構造で、高集積化された光機能素子、および単純な構造で高集積化することが可能な光機能素子の製造方法を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【実施例１】
【００５４】
図１は、本発明の実施例１による光機能素子２０を模式的に示した平面図である。
【００５５】
図１を参照するに、光機能素子２０は、間接遷移型の、例えばＳｉからなる基板２１上に形成された受発光部２２と、制御部２５を有している。前記受発光部２２には、直接遷移型の半導体からなる光電変換素子２３がＳｉからなる基板２１上に実装されている。当該光電変換素子２３は、当該光電変換素子２３と配線２４によって電気的に接続された前記制御部２５に形成された制御素子によって制御される構造になっている。
【００５６】
前記制御素子は、例えばＭＯＳトランジスタなどの素子からなり、前記受発光部２２に隣接する前記制御部２５に形成され、前記光電変換素子２３を制御する構造になっている。また、前記基板２１は、例えばＳｉからなるが、高速動作が必要な場合にはＳｉＧｅからなる基板を用いることが可能である。
【００５７】
前記受発光部２２を形成する場合には、例えば、まず直接遷移型半導体基板上に結晶成長により光電変換膜を堆積し、当該光電変換膜をエッチングすることにより光電変換素子を形成して、当該光電変換素子をＳｉ基板上に実装する方法をとっている。この詳細に関しては後述する。また、光電変換素子は、例えばＬＤなどの発光素子や、ＰＤのような受光素子、または一つの素子で発光と受光を兼ねる銃発光素子のいずれを用いることも可能である。
【００５８】
このように、間接遷移型半導体基板上に形成された、当該間接型半導体を用いた制御素子と隣接するように、当該間接遷移型半導体基板上に、直接遷移型半導体からなる光電変換素子を実装したことにより、光機能素子の高集積化を可能としている。
【００５９】
すなわち、同一の基板に異なる半導体材料からなる光電変換素子と制御素子を集積したため、例えば図２に示すように、光機能素子の幅Ｗ１を小さくすることが可能となり、光機能素子の高集積化を可能とし、そのために光機能素子の小型・軽量化を実現することが可能となっている。
【００６０】
また、基板の張り合わせや接合を用いて光電変換素子と制御素子を形成する場合に比べて構成が単純であり、より小型化・高集積化に好適であり、また製造コストが抑制されるという効果を奏する。また、光機能素子の量産を考慮した場合には、単純な構造で製造が可能なために歩留まりが高い特徴を有している。
【００６１】
次に、前記受発光部２２と、前記制御部２５の詳細について説明する。
【実施例２】
【００６２】
図３（Ａ）、（Ｂ）は前記光機能素子２０の受発光部２２と制御部２５の構成例の断面図を模式的に示した図であり、図３（Ａ）は受発光部を、図３（Ｂ）は制御部をそれぞれ示している。
【００６３】
まず、図３（Ａ）を参照するに、本図における基板１０１は前記図２における基板２１にあたり、Ｓｉからなる当該基板１０１上には、図２における光電変換素子２３にあたる受光素子１０２、および発光素子１０８が実装されている。
【００６４】
前記受光素子１０２はフォトダイオードであり、光電変換膜１０３と接合部１０４からなり、入射光である、基板１０１に略垂直な信号光Ｌ２が前記光電変換膜１０３に入射することにより、当該光電変換膜１０３で電子とホールが生成され、電流として検知される構造になっている。
【００６５】
また、前記発光素子１０８は例えば面発光レーザからなり、光電変換膜１１０と、当該光電変換膜１１０を矜持するように形成された、ブラック反射鏡（ＤＢＲ）からなる接合部１０９からなる。前記光電変換膜１１０は、量子井戸や歪量子井戸，量子細線，量子箱という形態をとり，電流印加により生じた電子ホール対が再結合して，バンドギャップに応じた周波数の光を放出し、例えば図に示すように、基板１０１に略垂直な信号光Ｌ１を放出する。
【００６６】
このような発光素子は、直接遷移型半導体基板、例えばＧａＡｓ、ＩｎＰまたはＧａＮからなる基板上に結晶成長を用いて堆積された光電変換膜をエッチングすることにより形成され、Ｓｉ基板上に実装される。前記発光素子１０８を構成する材料としては、前記光電変換膜／接合部の組み合わせで表記すると、例えば、ＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ／ＩｎＰ、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ、ＧａＡｓＳｂ／ＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓ／ＧａＡｓおよびＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓのいずれかを用いることが可能である。
【００６７】
また、前記受光素子に関しても、発光素子と同様に直接遷移型半導体基板上に結晶成長により形成した膜をエッチングして形成したものを用いることが可能である。また、受講素子の場合には、受光素子を間接遷移型半導体を用いて形成することも可能であり、例えばＳｉ基板上に、当該Ｓｉを用いた構造で形成することも可能である。
【００６８】
また、前記受光素子には配線部１０５、１０６が接続され、前記発光素子１０８の前記接合部１０９には配線部１１１、１１２が接続されて必要に応じて電力が供給され，また後述する制御部に形成された制御素子に電気的に接続されて制御される構造になっている。
【００６９】
前記配線部１０５，１０６，１１１および１１２の材料は、電子回路に使われる銅やアルミニウム，金，銀などが用いられ、半導体とのオーミックコンタクトを取る部分にはｐ側が金と亜鉛もしくはチタン白金の合金など，ｎ側には金ゲルマニウム合金などが用いられる。このような接合技術や配線技術は、半導体レーザやフォトダイオードなどに用いられる一般的な方法を用いることが可能である。
【００７０】
また、前記受光素子１０２および発光素子１０８の周囲には、絶縁膜からなる保護膜１０７が形成されている。これは、配線部間の絶縁や配線部の支持，光電変換素子の保持・保護や絶縁の目的で形成されている。前記保護膜１０７は、光学的に透明な材料を用いることが好適であるが、光の入出射部分を露出して光信号を送受信できるような形態をとっても良い。
【００７１】
前記受光素子１０２および発光素子１０８は略円筒形状をしている。例えば前記発光素子１０８の場合、円筒の直径が略１００μｍである。このように、微細な構造の光電変換素子を基板に実装する場合には、光電変換素子が形成された直接線型半導体基板、例えば１ｍｍ角程度のチップに切り出し、当該チップを前記基板１０１に、当該チップに素子が形成されている面が前記基板１０１と面するようにして接合する。接合には接着や半導体融着，金属同士の接合などの技術を用いることが可能である。
【００７２】
そこで、当該チップの裏面（素子が形成されていない面）を研磨もしくはウェットエッチングにより除去することで、間接遷移型半導体からなる前記基板１０１上に、直接遷移型半導体からなる光電変換素子を実装することができる。なお、この製造方法に関しては後述する。
【００７３】
従来は、例えば、異種のウェハを接合して，光機能素子の特定の場所に光電気変換素子を構成する方法が用いられていた。このようにウェハレベルで接合を行う方法を用いた場合には、光電変換素子を形成する基板を無駄にする面積が大きくなり、ＧａＡｓなどの高価な直接遷移型半導体基板を消費してしまうため、光機能素子の製造コストが高くなる問題が生じていた。
【００７４】
特に，レーザ活性層や面発光レーザのＤＢＲなど高度な半導体プロセス技術を必要とする場合、もしくはＩｎなどの希少金属を材料にする光電気変換素子の場合は、基板一枚から取り出せる光電変換素子の数に、製造コストが大きく依存する。本発明の場合には、光電変換素子を効率よく製造して実装することが可能であり、後述するように、１枚の基板から製造可能な光電変換素子の数が多く、そのために光機能素子の製造コストを抑制する効果を奏する。
【００７５】
次に、図３（Ｂ）を参照するに、前記基板１０１上には、前記受光素子１０２や、前記発光素子１０８などの、前記基板１０１上に実装された、光電変換素子を制御する制御素子が形成されている。前記制御素子は、前記基板１０１を構成する半導体材料を用いて構成されており、例えばＭＯＳトランジスタ(例えばＣＭＯＳなど)が形成される。
【００７６】
図３（Ｂ）に示す前記制御素子は、基板１０１上の素子分離絶縁膜１１２により分離された素子領域上に形成された、ゲート絶縁膜１１４Ａと、当該ゲート絶縁膜１１４Ａ上に形成されたゲート電極１１４と、当該ゲート電極１１４の両側に形成された拡散層１１５Ａ、１１５Ｂとを含む。
【００７７】
前記ゲート電極１１４は側壁面が側壁絶縁膜１１３Ａ，１１３Ｂにより覆われ、さらに前記Ｓｉ基板１０１上には、絶縁膜１１６が、前記ゲート電極１１４および側壁絶縁膜１１３Ａ、１１３Ｂを覆うように形成され、さらに前記絶縁膜１１６上には必要に応じて保護膜１１７が形成される。
【００７８】
前記絶縁膜１１６、および前記保護膜１１７には、前記拡散層１１５Ｂに通じるコンタクトホールが形成されており、当該コンタクトホール内壁にはバリア膜１１８が形成され、さらに前記バリア膜１１８が形成された当該コンタクトホールには、例えばＷ（タングステン）からなるコンタクトプラグ１１９が埋め込まれている。前記コンタクトプラグ１１９は、前記バリア膜１１８を介して前記拡散層１１５Ｂに電気的に接続される構造となっている。
【００７９】
前記保護膜１１７上には、絶縁膜１２０が形成され、当該絶縁膜１２０上にはキャップ膜１２１が形成されている。
【００８０】
当該配線間絶縁膜１１０および前記キャップ膜１２１には配線溝がエッチングにより形成され、当該配線溝には配線部１２２と、当該配線部１２２を囲むようにバリア膜１２２ａが形成され、前記配線部１２２は、前記バリア膜１２２ａを介して前記コンタクトプラグ１１９に電気的に接続されている。前記配線部１２２は光電変換素子に接続され、光電変換素子を制御する構造になっている。例えば光電変換素子の制御素子は、半導体レーザの直接変調や検出信号の処理，増幅機能などを行う。
【００８１】
本実施例を用いると、異なる材料の別の機能を有する素子、例えば光電変換素子と当該光電変換素子を制御する制御素子を同一平面内に高密度に配置することが可能となり，複雑な光受発光素子，具体的には光変調器，光スイッチ，空間光変調器，空間光スイッチ，光インターコネクション用受発光素子，光メモリー用光ピックアップ，ディスプレー用光源，光コンピューティング用並列光プロセッサなどの光機能素子を高集積化して小型化することが可能となる。
【００８２】
また、光電変換素子の形状や実装方法は本実施例の場合に限定されるものではなく、例えば以下に実施例３〜実施例１８に示すように、様々に変形・変更して用いることが可能であり、いずれの場合においても本実施例や実施例１に記載した場合と同様の効果を奏する。
【実施例３】
【００８３】
図４は、実施例２の変形例であり、前記光機能素子２０の前記受発光部の構成例の断面図を模式的に示した図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００８４】
図４を参照するに、本実施例では、前記基板１０１上に、それぞれ受光部１０２および発光部１０８を実装するための孔部１０２Ａおよび１０８Ａが設けられている。前記孔部１０２Ａおよび１０８Ａは、例えば光電変換素子と接する底面が略円状の孔であり、孔部の径が、当該底面から基板から離れる方向に向かって大きくなる、いわゆるテーパー形状を有している。
【００８５】
前記受光素子１０２は、前記孔部１０２Ａに、前記発光素子１０８は前記孔部１０８Ａにそれぞれ埋め込むように実装されている。このように、光電変換素子を、孔部に埋設するように実装してもよい。この場合、特にテーパー状の孔部に光電変換素子を実装する場合は、実装時の光電変換素子の位置決めが容易となり、光電変換素子が実装される位置の精度が良好となる効果を奏する。
【００８６】
また、本実施例の場合、図３（Ａ）における前記配線部１１１と、前記配線部１０５に該当する配線部１１３が、前記基板１０１の裏面に形成されている。このように、配線部を基板の裏面に形成することも可能である。
【００８７】
また、前記孔部と光電気変換素子は同程度の大きさを持ち、例えば孔部の径は１００μｍ以下程度である。光電変換素子は、孔部に埋め込むように実装されるため、光電変換素子は必要に応じて、孔部よりも５〜１０％程度小さく形成される。また、孔部に光電変換素子を埋設する深さは、５０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がより好ましい。光電気変換素子が埋没してしまい光信号のやり取りができなくならない程度の深さであれば良い。
【００８８】
光電変換素子が面発光レーザであれば、孔部の大きさは直径で５〜２０μｍ程度が好ましく、また孔部の断面形状は円形に限定されるものではなく、一辺をもつ円形もしくは多面体を含む矩形構造であってもよい。光電気変換素子が受光素子の場合には、孔部の大きさは直径で２０〜１００μｍ程度が好ましく、また同様に孔部の断面形状は円形に限定されるものではなく、一辺をもつ円形もしくは多面体を含む矩形構造であってもよい。これら孔部、または光電変換素子の大きさは、受光素子の受光感度などに依存する．
また、前記基板１０１上に、前記孔部１０２Ａおよび１０８Ａを形成する場合には、通常の、フォトリソグラフィーとドライエッチングで形成することが可能である。また、マスクを用いたウェットエッチングにより形成することも可能である。但し、ウェットエッチングで孔部を形成する場合には、エッチング溶液によっては異方性エッチングされ、側壁角度が垂直ではない場合がある。その場合は、側壁の角度とエッチング深さに対応して、エッチング形状のマージンを考慮したエッチングを行う必要がある。
【実施例４】
【００８９】
また、前記基板１０１に形成される、光電変換素子を実装するための孔部は、底面が基板表面と平行である必要はなく、様々に変形・変更が可能である。
【００９０】
図５には、実施例３に記載した受発光部の構成の変形例を模式的に示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００９１】
図５を参照するに、本実施例の場合には、前記発光部１０８を実装する孔部１１４が、前記基板１０１の表面に対して斜めに形成されている。そのため、前記孔部１１４に沿うように実装された面発光レーザからなる発光素子１０８は、孔部の形状に応じて、光の出射方向を変更することが可能になっている。また、本実施例の場合、前記接合部１０９にそれぞれ電極１０９Ａおよび１０９Ｂが設けてあり、アニール等のプロセスによって電極と接合部のオーミックコンタクトが確立されている。そのため、配線部１１２Ａおよび１１２Ｂと、発光素子１０８が確実に電気的に接続されている。
【実施例５】
【００９２】
次に、本発明による実施例５の、受発光部の構成を図６（Ａ），（Ｂ）に模式的に示す。図６（Ａ）は、平面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）でのＢ−Ｂ断面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００９３】
図６（Ａ）、（Ｂ）を参照するに、前記基板１０１には、複数の孔部１１７が形成されており、複数の光電変換素子、例えば発光素子１０８が当該孔部１１７に実装されている。前記基板１０１表面と前記発光素子１０８を覆うように、絶縁膜からなる保護膜１１６が形成されており、光電変換素子の保護と配線部の保持・絶縁の機能を果たしている。
【００９４】
また、前記接合部１０９には、前記保護膜１１６上に形成された配線部１１５が接続され、また前記基板１０１の裏面には配線部１１３が形成されて、複数の光電変換素子に個別に給電されるとともに、制御素子に接続されて、複数の光電変換素子の動作が個別に制御される構造になっている。
【００９５】
このように、基板に複数の孔部を設け、複数の光電変換素子を実装してもよく、またその場合、複数の光電変換素子は制御素子により、個別に制御される。
【００９６】
また、本実施例では、基板１０１の裏面に電極が形成してあるが、次に、図７に示すように、光電変換素子に電極を形成して配線部を接続するようにしてもよい。
【実施例６】
【００９７】
図７には、実施例５の変形例である本発明による実施例６の受発光部を示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００９８】
本実施例では、前記発光素子１０８の前記接合部１０９に、それぞれ電極１０９Ａおよび１０９Ｂが、アニールによるオーミックコンタクトをとって接合されている。前記基板１０１側に形成された前記電極１０９Ｂには、前記基板上から孔部１１７Ａの側壁面にかけて形成された配線部１１８が電気的に接続されている。また、前記光電変換膜１１０を挟んで前記電極１０９Ｂに対向するように形成された前記電極１０９Ａには、前記保護膜１１６上に形成された配線部１１５が電気的に接続されている。
【００９９】
このように、光電変換素子の実装方法や配線方法は様々に変形・変更して用いることが可能である。
【実施例７】
【０１００】
実施例１〜実施例６では、光機能素子の受発光部に、おもに略円筒状の光電変換素子を用いた場合を例にとって説明したが、光電変換素子の形状はこれに限定されるものではない。例えば次に図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、光電変換素子に、筐体形状のものを用いることも可能である。また、実施例１〜実施例６では、発光素子から出射される信号光と、受光部に入射する信号光の進行方向が、基板の上面、すなわち基板上で素子が形成される面に対して略垂直方向、すなわち基板から離れる方向、または近づく方向であった。本実施例の場合には、出射または入射光などの信号光の進行方向が、基板上の素子が形成されている面に対して略平行となる。
【０１０１】
図８（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施例７による、受発光部の構成を模式的に示したものであり、図８（Ａ）は、平面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）でのＤ−Ｄ断面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０１０２】
図８（Ａ）、（Ｂ）を参照するに、前記基板１０１には、チャネル状の孔部１２０が形成され、当該孔部１２０に、筐体形状の光電変換素子１０８’が実装されている。前記光電変換素子１０８’は、例えば面発光レーザまたは導波路型受光素子からなる。本実施例の場合には、光電変換素子１０８’を必要に応じて発光素子として、または受光素子としての機能を使い分けるようになっている。
【０１０３】
前記光電変換素子１０８’は、光電変換膜１１０’と、当該光電変換膜１１０’を矜持するように形成された、ブラック反射鏡（ＤＢＲ）からなる接合部１０９’からなる構造を有しており、前記光電変換膜１１０’は、量子井戸や歪量子井戸，量子細線，量子箱という形態をとり，電流印加により生じた電子ホール対が再結合して，バンドギャップに応じた周波数の光を放出し、例えば図に示すように信号光Ｌ１’となる。また，光電変換素子を受光素子として用いる場合は、光が入射することで電子ホールが生成して，電流が発生し，入射する信号光Ｌ２’を検知できる。
【０１０４】
本実施例においては、前記孔部１２０に前記光電変換素子１０８’が埋設されるように実装され、さらに当該光電変換素子１０８’を覆うように絶縁膜からなる保護膜１２１が形成され、当該発光素子１０８’の前記接合部１０９’には当該保護膜１２１上に形成された配線部１２２が電気的に接続されている。また、前記基板１０１の裏面（素子が形成されていない面）には、配線部１２３が形成されている。このように配線部が接続されることで、前記光電変換素子１０８’に給電が行われるとともに、制御素子と接続されて制御される構造になっている。
【０１０５】
本実施例の場合には、電圧印加方向によって受光素子と発光素子の機能が、同じ素子で実現できる。すなわち、同一の構造の素子で受光と発光が可能な受発光素子として用いることができるため、必要に応じて受光素子と発光素子の機能を使い分けることが可能である。このような制御は、基板１０１上に形成された制御素子によって行われる。
【０１０６】
また、必要とされる感度や動作速度に応じて異なる材料から構成される受発光素子を用いても良い。また、本実施例の構成であれば、受光素子に導波路型受光素子を用いることが可能となり、従来の面型受光素子と比較して高感度となり、さらに高速の応答が可能となり、例えば１０Ｇｂｐｓ以上の大容量高速の光通信などに用いることが可能となる。本実施例に用いた構造は、例えば基板の側壁面などの孔部に、端面発光レーザや導波路型受光素子を埋め込むのに適している。
【０１０７】
前記孔部１２０は、従来のフォトリソグラフィーとドライエッチングで構成することが可能であり、孔部の幅は１０μｍ以下であって孔部の深さが１〜１０μｍとすることが好ましい。孔部の幅は、横モードが単一モードとなる幅に対応して、電流狭窄構造を効果的に用いることができるように形成することがより好ましい。
【０１０８】
また、前記孔部１２０は、ウェットエッチングで形成することも可能である。ウェットエッチングの場合，異方性エッチングによりV字型の孔部を形成することも可能である。
このようにして形成された孔部に発光素子を実装する場合、端面発光レーザよりも円形構造をもつ面発光レーザを実装することが好ましい。すなわち、本実施例の場合には、光の共振方向が基板と平行方向となることが好ましいため、端面発光レーザが好適である。
【０１０９】
このように、基板と信号光（入射光または射出光）が基板と略平行となるように受発光部の光電変換素子を形成する構造は、本実施例に限定されるものではなく、様々に変形・変更が可能であり、実施例８に本実施例の変形例を示す。
【実施例８】
【０１１０】
次に、図９（Ａ）、（Ｂ）には、図８（Ａ）、（Ｂ）に示した実施例７の変形例で有る本発明の実施例８による受発光部の構成例を模式的に示す。図９（Ａ）は受発光部の断面図を模式的に示したものであり、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０１１１】
図９（Ａ）、（Ｂ）を参照するに、前記基板１０１には段差形状が設けれ、前記基板１０１上には、前記発光素子１０８と、コア部１２４およびクラッド部１２５からなる光導波路（光ファイバ）１２３が実装されている。前記光導波路１２４は、基板に石英やガラスを堆積する方法や，有機光学材料を堆積することにより構成できる。
前記段差形状は、前記発光素子１０８の出射端１０９Ａから放射された信号光が前記光導波路４０８のコア部４０９に略平行となるように、形成されている。
【０１１２】
また、前記発光素子１０８が設置された基板１０１の面には、図９（Ｂ）に示すように、断面がＶ字型になるように形成された溝状の孔部１２６が形成されており、当該孔部１２６の内壁面と前記発光素子１０８が接するように、当該発光素子１０８が実装されている。
【０１１３】
前記孔部１２６は、ウェットエッチングによる異方性エッチングでＶ字型に加工している。具体的には、前記基板１０１に、ウェットエッチングを多段階に施し，深さが異なるV字型の溝を構成している。
【０１１４】
また、前記発光素子１０８の、前記接合部１０９には、配線部１２１および１２２が接続されて、前記発光素子１０８に給電を可能とすると共に、前記基板１０１上に形成された制御素子に電気的に接続されて、当該制御素子によって前記発光素子１０８が制御される構造になっている。
【０１１５】
本実施例の構造を用いた場合、アライメントが極めて高精度でとれるため、発光素子または受光素子と、光導波路の信号光の光軸を精度良く合わせた構造とすることが可能となる。すなわち、発光素子または受光素子と、光導波路を高効率で結合させることが可能となる。
【実施例９】
【０１１６】
次に、本発明の実施例９として、受発光部の構造を模式的に示した断面図を図１０に示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０１１７】
前記基板１０１には、前記発光素子１０８を実装するために孔部が形成されており、前記発光素子１０８は、当該孔部に埋設されるように、当該孔部の底面に実装されている。
【０１１８】
前記発光素子１０８は、当該発光素子１０８が出射する信号光と、前記孔部の底面が略平行となるように実装されている。前記孔部には、前記発光素子１０８を覆うように、前記発光素子１０８を固定・保護するため、また絶縁のために絶縁膜からなる保護膜１３２が形成されている。
【０１１９】
前記発光素子１０８には、オーミックコンタクトが形成されている電極１０９Ａおよび１０９Ｂが形成され、それぞれ配線部１３３、１３４と接続されており、前記発光素子１０８に給電を可能とすると共に、制御素子によって制御される構造になっている。
【０１２０】
また、前記孔部の側壁面は底面に対して斜めに形成されている。Ｓｉからなる側壁面または、側壁面上に形成された前記配線部１３３、１３４は、前記発光素子１０８から出射される信号光を偏向する光偏向器１３５として機能する。
【０１２１】
例えば、Ｓｉ基板が露出した状態の側壁面を前記光偏向器１３５として用いる場合には、例えば当該側壁面を、Ｓｉの異方性エッチングにより形成することが好適である。異方性エッチングにより形成された面は，原子層レベルで平滑であるため，この平滑性のために高い反射率で光を反射できる。また、ダイシングや斜め方向のドライエッチングにより当該側壁面を形成してもよい。当該側壁面の反射率を向上させるために，金属や多層膜を付着させた面を用いても良い。金属の付着には金属蒸着やめっきなどの方法を用いることができるが、平滑な面を構成するには金属蒸着が好ましい。
【０１２２】
当該側壁面での信号光の反射率は、金属材料と光の波長に依存する。例えば、波長８５０ｎｍでは、側壁面に銀，金，銅膜を用いた場合には反射率が９５％以上、アルミニウム膜を用いた場合には反射率が８０％以上となることが推察できる。このように、用途やコストに応じて反射膜を選択することが可能である。
【０１２３】
また、前記配線部１３３、１３４を信号光の光偏向器１３５として用いる場合には、例えば銀，金，銅またはアルミニウムなどの金属を配線部に用いることで、充分な反射率を得ることが可能となる。
【０１２４】
また、前記保護膜１３２は、信号波長に対して透明な光学材料であることが好ましく、例えば、ポリマー材料を用いた場合、波長８５０ｎｍに対してはエポキシが、波長１．３μｍに対してはフッ素化ポリイミドなどを用いることが好ましい。
【０１２５】
このように、本実施例では、光の出射方向に光偏向器１３５を設けることで，光の進行方向を基板面（孔部の底面）に対して略平行から略垂直に変化させることができる。
【実施例１０】
【０１２６】
次に、本発明による実施例５の、受発光部の構成を図１１（Ａ），（Ｂ）に模式的に示す。図１１（Ａ）は、平面図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）でのｘ−ｘ断面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０１２７】
本実施例では、光電変換素子が形成された基板１０１に、外部配線と接続するためのパッドを形成した構成の例を示す。
【０１２８】
図１１（Ａ）、（Ｂ）を参照するに、前記基板１０１には、孔部１４１が形成され、前記発光素子１０８が埋設されるようにして実装され、さらに当該発光素子１０８を覆うように保護膜１４１が充填されるように形成され、前記基板１０１上には、保護膜１４２が形成されている。
【０１２９】
前記保護膜１４２と前記接着層１４３は異なる材料を用いても、また同じ材料からなる構造としてもよい。例えば、前記保護膜１４２または前記接着層１４３には、ポリイミドやベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）やエポキシなどの有機材料、または無機材料を用いることも可能である。
【０１３０】
当該孔部の底面には、配線部１４６が形成され、当該配線部１４６は、前記基板１０１に形成された溝部の底面を介して前記基板１０１に形成されたパッド１４５に電気的に接続される構造となっている。
【０１３１】
前記穴部の底面では前記配線部１４６上に、発光素子１０８とオーミックコンタクトが確立された電極１０９Ｂが電気的に接続されている。前記発光素子１０８の、前記電極１０９Ｂに対向する側には、電極１０９Ａが同様にオーミックコンタクトをとって設置され、配線部１４４に電気的に接続される構造となっている。
【実施例１１】
【０１３２】
また、前記実施例１０は、次に図１２に示すように変形することも可能である。図１２は、本発明による実施例１２の受発光部の断面を模式的に示した図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０１３３】
図１２を参照するに、本実施例では、回路の浮遊容量を低減するために、いわゆるＳＯＩ（Silicon-on-insulator）基板を用いている。このため、基板に起因する浮遊容量を低減して、例えば、基板上に形成される制御素子として用いられるＭＯＳトランジスタの動作速度を高速として、より高速度の光機能素子を実現することが可能となる。
【０１３４】
具体的には、基板１０１上に絶縁層１４７を形成し、当該絶縁層の上に、例えば結晶成長により、または接合によってＳｉ層１０１Ａを形成して、受発光部を形成するための基板として用いている。
【０１３５】
また、この場合前記Ｓｉ層１０１Ａは前記絶縁層１４７によって基板１０１と絶縁されるため、当該絶縁層１４７を貫通させた形で孔部を形成すれば，上下で電気的な分離が可能となる。
【実施例１２】
【０１３６】
次に、本発明による実施例１２の、受発光部の構造を模式的に示した断面図を図１３に示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０１３７】
図１２を参照するに、前記基板１０１には、孔部１５１が設けてあり、光電変換素子、例えば発光素子１０８が前記孔部１５１に埋設されるように実装されている。前記孔部１５１から前記基板１０１の表面にかけて、配線部の絶縁をするため、また光電変換素子を保持・保護する目的で、絶縁膜からなる保護膜１５３が形成されている。
【０１３８】
前記保護膜１５３上には、配線部１５４が形成され、前記発光素子１０８に電気的に接続されている。また、前記基板１０１の裏面には配線部１５５が形成されている。前記配線部１５５は、前記発光素子１０８と前記孔部１５１の底面の間の半導体融着部１５２を介して、前記発光素子１０８と電気的に接続される構造になっている。
【０１３９】
前記配線部１５４、１５５を介して、前記発光層１０８に給電されると共に、基板１０１上に形成された制御素子によって前記発光素子１０８は制御される。
【０１４０】
前記半導体融着部１５２は、前記接合部１０９と前記基板１０１に接合されている。半導体融着とは、格子不整合によりエピタキシャル成長では成長が困難である異種半導体を接合する技術である。
【０１４１】
半導体融着は以下のようにして行う。まず、接合する第１の半導体と第２の半導体の双方の表面処理を行って自然酸化膜を除去し、酸化膜が取り除かれた、第１の半導体および第２の半導体の、酸素が占有していた共有結合部分に、溶液処理で水酸基をつける。次に、処理後の第１の半導体および第２の半導体を接着することで、それらの酸基の水素結合によりファンデルワールス力で接着する。さらに、加熱しながら接着面に水素を流し込むと，水酸基は水蒸気となり抜けていき、半導体の結合面が形成される。
【０１４２】
この方法はWafer Fusionと呼ばれることもあり、例えば半導体レーザで異種半導体接合を行う場合に用いられることがある。
本発明はこの方法を用いることで、直接遷移型半導体からなる光電変換素子と、ＳｉまたはＳｉＧｅからなる半導体基板の界面に金属面を用いず，異なる２種類の半導体の融着面で導通を取ることを可能としている。
【０１４３】
本実施例により、配線構造を単純にすることが可能となり、光機能素子の構造を単純にして、光機能素子の製造コストを低減する効果を奏する。また、裏面をｎ側電極にすれば，移動度が高い電子を用いることで，基板の厚みが厚くなっても十分な電気的接続を得られる。
【実施例１３】
【０１４４】
また、図３（Ａ）、（Ｂ）に示した実施例２には、前記光電変換素子を制御する制御素子として、ＭＯＳトランジスタを用いる場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。また制御素子と光電変換素子の、基板１０１上での設置箇所や構造、または配線方法は必要に応じて変更・変形することが可能である。
【０１４５】
例えば、次に本発明の実施例１３として、光電変換素子を有する受発光部と制御部を前記基板１０１上に配置した例を図１４に示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０１４６】
図１４を参照するに、前記基板１０１上には配線部１６４が形成され、前記配線部１６４上には絶縁膜からなる保護膜１６１が形成されている。当該保護膜１６１に形成された孔部１６１Ａには、前記発光素子１０８が挿入されるように設置されて、前記配線部１６４と電気的に接続される。さらに、前記保護膜１６１上には前記発光素子１０８と電気的に接続される配線部１６３が形成されている。
【０１４７】
また、前記受発光部２２に形成された光電変換素子に隣接するようにして、前記基板１０１上には、配線部１６６、１６７が接続された制御素子１６５を有する前記制御部２５が形成されている。前記制御素子１６５は、例えば光電変換素子と接続されて、当該光電気変換素子の駆動・制御や信号の増幅を行う素子である。
【０１４８】
また、受発光部と制御部、すなわち光電変換素子と制御素子は、このように隣接して形成される構造に限定されるものではなく、例えば複数形成された光電変換素子に囲まれるように制御素子が形成される場合や、基板上に光電変換素子と制御素子が点在するように、すなわち複数の受発光部と複数の制御部が混在するように基板上に形成することも可能であり、光機能素子の設計に応じて様々に変形・変更することが可能である。
【０１４９】
このような構成により，直接遷移型からなる光電気変換素子と間接遷移型からなる制御素子を、単純な構造で高集積化することが可能となり、製造コストを低減した、安価で小型の光機能素子を実現することが可能となる。
【実施例１４】
【０１５０】
また、光電変換素子や、制御素子は単層構造に限定されるものではなく、例えば２層構造や３層構造といった、多層構造とすることが可能である。
【０１５１】
次に、受発光部の光電変換素子を多層に形成した例を、図１５に示す。図１５は、本発明による実施例１４の、受発光部の構成を模式的に示した断面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０１５２】
図１５を参照するに、前記基板上には絶縁膜からなる保護膜１７１が形成され、さらに当該保護膜１７１上に保護膜１７２が形成されている。前記保護膜１７１中と、前記保護膜１７２中には前記発光素子１０８が実装されている。前記保護膜１７１中に実装された前記発光素子１０８には、配線部１７３および１７４が、前記保護膜１７２中に実装された前記発光素子１０８には、配線部１７５および１７６がそれぞれ電気的に接続されており、発光素子に給電が可能となるとともに、多層に実装された発光素子が個別に制御素子によって制御可能になっている。
【０１５３】
このように、光電変換素子を多層に形成することで、光電変換素子をさらに高集積化することが可能になる。また、多層に形成される光電変換素子は、互いの信号光を遮断しないように実装されることが好ましい。
【０１５４】
また、保護膜には、受光または発光する信号光を遮断しないために、例えば貫通孔１７８を形成してもよい。保護膜の材料は、信号光に使われる光の波長に対して透明である材料を用いることが好ましく、その場合、貫通孔は不要となる。材料としては有機もしくは無機材料であり，例えば信号光の波長が８５０ｎｍであれば，エポキシなどの材料を用いることが好適である。
【０１５５】
配線部は、一般的には金属を用いるので光の出射部分（受光部分）を覆わないような配線構造にする必要があるが、配線部の線幅が１μｍ以下であることや、光電変換素子、特に発光素子は面発光レーザを用いた場合、光の出射面が２０μｍ程度であることを考えると，出射部分に配線部が存在することは、大きな損失の原因とはならない。
【実施例１５】
【０１５６】
次に、光電変換素子と配線部の電気的接続方法と、実装方法の詳細の例について、図１６（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。本図で説明する接続方法と実装方法は、実施例１〜１４に示した場合について、必要に応じて変形・変更して適用することが可能である。図１６（Ａ）は光電変換素子が実装された状態を模式的に示した断面図であり、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０１５７】
図１６（Ａ）、（Ｂ）を参照するに、前記基板１０１には略円筒状の孔部が設けられており、前記孔部の底面に光電変換素子、例えば略円筒状の前記発光素子１０８が実装される。前記発光素子１０８は、前記孔部の底面に、例えば金属性の電極２０１Ａを介して実装される。
【０１５８】
電極２０１Ａは、アニール処理によって前記発光素子１０８と電気的に接続されるようになっている。また前記発光素子１０８の前記電極２０１Ａと対向する側には、当該電極２０１Ａと同様にして前記発光素子１０８と電気的に接続された、金属からなる電極２０１Ｂが設置されている。前記電極２０１Ｂは、発光素子の出射部分を完全に遮ることがないように、例えばリング形状となっている。
【０１５９】
前記孔部１０１Ｂの側壁面と、前記基板１０１上の表面を覆うように、例えばＳｉＯ2などの絶縁膜からなる保護膜２０７が設けられ、前記保護膜２０７上には、例えばＣｕからなる配線部２０４が設けられている。前記配線部２０４と前記発光素子１０８の略輪体形状の隙間は、絶縁材料からなる保護膜２０８が充填され、当該保護膜２０８は、前記配線部２０４上にも形成され、さらに当該保護膜２０８上には、例えばＣｕからなる配線部２０５が形成されている。
【０１６０】
前記発光素子１０８には配線部２０４および２０５が電気的に接続されて給電が行われ、また配線部に接続された制御素子によって発光素子が制御される構造になっている。
【０１６１】
具体的には、前記発光素子１０８の、それぞれ前記電極２０１Ａおよび２０１Ｂに、前記配線部２０４および２０５が電気的に接続される構造となる。この場合、例えば電極２０１Ａと配線２０４、および電極２０１Ｂと配線２０５の接続は、それぞれ電気メッキにより形成される、金属からなる接続部２０２Ａおよび２０２Ｂによってなされる。
【０１６２】
本実施例によれば、高周波特性に優れ、また光配線の実装として位置合わせに優れた光機能素子を実現することが可能となる。また、実装される光電変換素子が、孔部の側壁面や、側壁面に形成される配線部と密着することなく、隙間を設けた構造となっているため、発光素子の実装時や、発光時の温度上昇によって当該発光素子にかかる応力を低減して光機能素子の信頼性を向上することが可能となる。
【０１６３】
前記保護膜２０８は、前記配線部２０４と配線部２０５を絶縁し、また、発光素子１０８を保持して位置ずれを防止する効果を有する。また、前記配線部２０４と前記発光素子１０８の隙間に充填される保護膜２０８は、輪体形状となるため、発光素子１０８の周囲からの衝撃や応力に対して、衝撃や応力が印加される方向に関わらず、同様にダメージを低減する効果を奏する。前記保護膜２０８の材料は、例えばポリイミドなどの高分子材料からなるものが好ましい。
【実施例１６】
【０１６４】
また、ここまで光電変換素子を基板に実装して光機能素子を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えばコア部とクラッド部を有する光導波路に、直接遷移型半導体からなる光電変換素子を埋設するようにして実装することで、従来の光機能素子に比べて小型で形状が単純な光機能素子を実現することが可能となる。
【０１６５】
図１７（Ａ）〜（Ｃ）は、光電変換素子を光導波路に埋設して形成する光機能素子の実施例を示した図であり、図１７（Ａ）は光機能素子を模式的に示した斜視図を、図１７（Ａ）は光電変換素子に発光素子を用いた場合の断面図を、図１７（Ｃ）には光電変換素子に受光素子を用いた場合の断面図を、それぞれ示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０１６６】
図１７（Ａ）を参照するに、光機能素子３００は、略円筒状の光導波路３０１と当該光導波路３０１に実装された光電変換素子、例えば発光素子１０８を有する。前記光導波路３０１は、例えば石英材料からなり、コア部３０２とクラッド部３０３を有している。
【０１６７】
前記光導波路３０１の端部、すなわち前記クラッド部３０２の端部には、前記発光素子１０８を実装する、略円筒状の孔である設置部３０４が設けられており、前記発光素子１０８は、当該設置部３０４に埋設するように実装される。このように、本実施例では光導波路に形成された、例えば略円筒状の孔部である設置部３０４に発光素子が埋設されるように実装されることが特徴であり、そのために光機能素子を小型化することが可能になる。
【０１６８】
また、例えば前記発光素子の円筒の径Ｄ１は３０μｍ程度であり、略円筒状のコア部の径は、シングルモードで５〜１０μｍ、マルチモードで５０〜６２．５μｍ程度であり、前記クラッド部の径Ｄ２は、１２５μｍ程度である。
【０１６９】
従来は、基板に形成された光電変換素子を含む受発光部を光導波路と集積する必要があったため、光導波路を含む光機能素子を高集積化・小型化することが困難であった。本実施例によれば、直接遷移型半導体からなる光電変換素子を、光導波路に埋設するようにして実装することにより、光機能素子を小型化することが可能となり、また例えば光電変換素子を複数実装する場合や、光導波路を複数形成する場合にも、光機能素子を大型化することなく構成する、すなわち光機能素子の高集積化を実現することを可能としている。
【０１７０】
図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）に示した光機能素子の断面図である。図１７（Ｂ）を参照するに、前記発光素子１０８の信号部の出射面は、コア部に面するように設置されており、発光素子の、当該出射面に対抗する面は、基板３０５に実装されている。前記基板３０５は、例えばＳｉまたはＳｉＧｅなどの間接遷移型半導体からなり、前記発光素子の制御素子３０８が形成されている。
【０１７１】
前記設置部３０４の内壁面には、前記発光素子１０８と電気的に接続される配線部３０６が形成されており、また、前記基板３０５には、前記発光素子１０８と電気的に接続される配線部３０７が接続されて、前記発光素子に給電を行い、また前記制御素子３０８と発光素子１０８が電気的に接続され、発光素子が制御素子によって制御される構造になっている。
【０１７２】
従来は図１に示す、受発光部と制御部が異なるチップに形成された光機能素子と、光導波路を集積する必要があった。本実施例によれば、発光素子と制御素子を同一の基板に実装することが可能となるため、光機能素子に制御素子を実装する場合に小型化・高集積化することが可能になっている。
【０１７３】
図１７（Ｃ）には、図１７（Ｂ）に示した光機能素子の変更例を示す。本図に示した場合には、光電変換素子に、発光素子１０８に換わって受光素子３１１を用いている。前記設置部３０４の内壁面には、前記受光素子３１１と電気的に接続される配線部３１２が形成されており、また、前記基板３０５には、前記受光素子３１１と電気的に接続される配線部３１２が接続されて、前記受光素子に給電を行い、また前記制御素子３０８によって受光素子が制御される構造になっている。
【０１７４】
光電変換素子に受光素子を用いた場合にも、光電変換素子に発光素子を用いた場合と同様の効果を奏する。
【実施例１７】
【０１７５】
次に、実施例１６に示した光機能素子３００をパッケージングする例を図１８に示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０１７６】
図１８を参照するに、前記光機能素子３００および前記基板３０５は、略円筒状のブロック３２０に接続され、さらに当該ブロック３２０の一部がコネクタ３３０の略円筒状の接続部３２２に、収納されるようにして接続される構造になっている。
【０１７７】
前記ブロック３２０は、円筒状の側壁部に電源供給用の電極３２２Ａと３２２Ｂが形成されている。また、信号線の接続のための電極ピン挿入穴３２３が複数形成されている。また、前記コネクタ３３０には、前記電極ピン挿入穴３２３に挿入される電極ピン３２３が複数形成されている。
【０１７８】
作動信号の通信は、単方向の通信の場合には信号線は２本必要となるが、例えば発光素子と受光素子を隣接するようにして複合実装して双方向通信とした場合には信号線は４本必要となる。
【０１７９】
また、この場合、光導波路の端面を電気接続に用いたことにより、従来の光伝送のコネクタと同様の大きさ（太さ）で光伝送と電気伝送の双方を行う事が可能となり、従来に比べて小型のマイクロ光コネクタを実現することが可能となる。
【０１８０】
また、上記の光導波路とコネクタを配列することで、高帯域の光伝送を省スペースで行う事が可能となる効果を奏する。
【実施例１８】
【０１８１】
次に、実施例１〜実施例１７に記載した光電変換素子を作成して当該光電変換素子を基板に実装し、光機能素子を製造する方法を以下に図１９〜図２６に基づき、説明する。
【０１８２】
図１９（Ａ）〜（Ｇ）は、本発明の実施例１８による光機能素子の製造方法を、手順を追って模式的に示した図である。
【０１８３】
本実施例では、例えばＧａＡｓ、ＩｎＰまたはＧａＮなどの基板に、エピタキシャル成長により、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＰＡｓまたはＧａＩｎＮなどの直接遷移型半導体からなる光電変換膜である発光層を成長させて光電変換素子である発光素子を形成し、当該光電変換素子をＳｉ基板に実装する。
【０１８４】
まず図１９（Ａ）に示す工程では、ＧａＡｓからなる基板４０１上に、エッチストップ層４０５を形成し、当該エッチストップ層４０５上に、例えばＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）によりｎ−ＧａＡｓ／ＡｌＡｓからなる、ブラック反射鏡（ＤＢＲ）となる接合層４０３Ａを形成する。
【０１８５】
前記接合層４０３Ａ上には、発光層となる、例えばＧａＩｎＡｓ／ＧａＡｓからなる光電変換膜４０２を結晶成長により形成する。当該光電変換膜４０２上には、ｐ−ＧａＡｓ／ＡｌＡｓからなる、ブラック反射鏡（ＤＢＲ）となる接合層４０３Ｂを形成する。さらに低しきい値化や発光効率向上のためにＡｌＡｓ酸化膜構造による電流狭窄層を形成する場合もある。
【０１８６】
また、前記接合層４０３Ｂ上には、配線部を接続するための、例えばＡｕ／Ｚｎ／Ａｕからなる電極４０６を蒸着により形成してもよい。（図１９（Ｂ）参照）。
【０１８７】
次に、図１９（Ｂ）に示す工程において、リソグラフィーや電子ビーム露光などで形成されたマスクを用いて、ドライもしくはウェットエッチング法により大きさが（径）が５０μｍ以下の、発光素子の形状のパターニングを行って、電極４０６を付した、接合部４０３Ａ、光電変換膜４０２および接合部４０３Ｂからなる発光素子４０４が形成される。
【０１８８】
次に図１９（Ｃ）に示す工程で、発光素子４０４を覆うように、例えば液体の有機材料をスピンコート法により塗布することで保護膜４０７を形成する。
【０１８９】
次に、図１９（Ｄ）に示す工程で、例えばウェットエッチングにより、前記発光素子４０４を、前記基板４０１から分離する。この場合前記基板４０１と発光素子の間にエッチング層を予め設けておき、ウェットエッチングによって当該エッチング層を除去することにより、前記基板４０１と発光素子４０４を分離すると好適である。また、前記基板４０１を前記発光素子４０４から分離する方法は、例えばＣＭＰ（化学機械研磨）により前記基板４０１を除去することにより、行ってもよい。
【０１９０】
また、前記発光素子４０４と前記基板４０１を分離する方法として、イオンスライス法を用いてもよい。イオンスライス法とは、例えば発光素子４０４と基板４０１の界面にイオンを注入しておき、発光素子と基板を加熱することにより、イオンが注入してある部分、すなわち発光素子４０４と基板４０１の界面付近の結合を切ることで発光素子と基板を分離する方法である。
【０１９１】
具体的には、図１９（Ａ）に示す工程の前に、イオン注入装置を用いて予め基板４０１にイオンを注入しておき、本工程で加熱することにより、発光素子４０４と基板４０１を分離する。
【０１９２】
次に、複数個形成された発光素子を必要な個数だけ基板に実装するために、前記保護膜４０７を切断して、所望の個数の発光素子４０４を含む保護膜４０７を形成する。
【０１９３】
次に、図１９（Ｅ）に示す工程で、例えば前記保護膜４０７を酸素プラズマでドライエッチングすることにより、前記発行素子４０４が、前記基板４０１に面していた側の一部が突出するようにする。
【０１９４】
次に、図１９（Ｆ）に示す工程において、発光素子を、例えばＳｉからなる基板４０８の、孔部４０８Ａに実装する。前記基板には、予め配線部を形成しておいてもよい。また、前記基板４０８上には、予め発光素子を制御する制御素子を形成しておいてもよく、また制御素子は発光素子の実装後に形成するようにしてもよい。なお、制御素子の形成方法に関しては後述する。
【０１９５】
次に、図１９（Ｇ）に示す工程において、前記保護膜４０７を、例えば酸素プラズマのドライエッチングによってエッチングして、前記電極４０６の一部が露出するようにする。さらに前記絶縁層４０７上に、前記電極４０６に接触するようにして配線部４１０を形成し、電極と配線部を電気的に接続する。
【０１９６】
また、前記基板４０８の裏面（素子が形成されていない側）には、配線部４０９を形成する。前記配線部４０９は、発光素子を実装する前に、予め基板に形成しておいてもよい。前記基板４０８と前記配線部４０９の間には、例えばn側の電極として、ＡｕＧｅからなる層を形成してもよい。また前記配線部４０９、４１０の材料としては、例えばＡｕ，Ｃｕ，Ａｌなどを用いることが可能である。
【０１９７】
本実施例に示したように、光電変換素子が、当該光電変換素子の制御素子を構成することが可能で比較的安価なＳｉまたはＳｉＧｅを用いることが好ましく、ＳｉまたはＳｉＧｅ基板上には、従来の半導体製造プロセスにより予め制御素子を形成しておいてもよく、また発光素子が実装された後で制御素子を形成してもよい。
【０１９８】
本実施例では、おもに直接遷移型半導体からなる光電変換素子を切り離して、ＳｉまたはＳｉＧｅ基板に実装する例を示したが、例えば直接遷移型半導体からなる制御素子を直接遷移型半導体基板から切り離して、ＳｉまたはＳｉＧｅなどの間接遷移型半導体基板上に実装することも可能である。
【０１９９】
例えば、高速動作を必要とされる制御素子を形成する場合には、ＧａＡｓなどの直接遷移型半導体基板を用いて結晶成長により形成し、形成された当該制御素子を、本実施例中に記載した方法を用いてＳｉ、ＳｉＧｅなどの基板上に実装することが可能である。この場合、制御部の高速動作が実現されると共に、光機能素子の小型化・高集積化が可能となる効果を奏する。
【０２００】
また、本実施例では、光電変換素子を例えば機械的なマニュピレーションによって，基板に実装を行うことも可能であるため、光電変換素子を高精度に実装をすることが可能となる効果も奏する。
【０２０１】
また、光機能素子の製造方法は本実施例に限定されるものではない。以下に実施例１９〜実施例２４として、本実施例の変形例を示すが、いずれの場合にも本実施例と同様の効果を奏する。
【実施例１９】
【０２０２】
図２０に、本発明の実施例１９による光機能素子の製造方法を図２０（Ａ）〜（Ｅ）に基づき、手順を追って説明する。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０２０３】
まず、図１９（Ａ）〜（Ｂ）に示した工程を実施し、図２０（Ａ）に示す状態とする。すなわち、図２０（Ａ）に示す工程は、実施例１８の図１９（Ｂ）に示す工程と同一である。
【０２０４】
次に、図２０（Ｂ）に示す工程において、前記保護膜４０７上にダミーとなる基板４１２を貼り付け、当該ダミー基板４１２を保持しながら、前記基板４０１をＣＭＰにより除去して前記発光素子４０４を前記基板４０１より分離する。またウェットエッチングによって発光素子４０４と基板４０１の分離を行っても良い。ウェットエッチングを用いる場合には、エッチング選択性が高いエッチストップ層を基板にエピタキシャル成長させておくと好適である。また、基板と発光素子の分離には前記イオンスライス法を用いてもよい。
【０２０５】
次に、図２０（Ｃ）に示す工程で、前記発光素子４０４を含む前記保護膜４０７を、必要な個数だけ前記発光素子４０４が含むように切断し、切断された当該保護膜４０７を、溶媒４１３によって溶解して、前記発光素子４０４を前記保護膜４０７から分離する。
【０２０６】
次に、分離された発光素子４０４を含む溶媒４１４を、孔部４０８Ａが形成されたＳｉからなる基板４０８に液滴し、当該基板４０８に振動を与えることで、孔部４０８Ａに発光素子４０４を充填する。
【０２０７】
次に、図２０（Ｅ）に示す工程において、溶媒を気化させた後、前記発光素子４０４を覆うように、保護膜４０７’を形成する。次に、図１９（Ｇ）の場合と同様にして配線部４０９、４１０を発光素子４０４に電気的に接続して光機能素子を形成する。
【０２０８】
また、本実施例の場合は、実装時に発光素子４０４実装される方向が、発光素子４０４が形成された時点と逆になる可能性があるため、前記光電気変換素子４０４は、前記光電変換膜４０２を挟んで、上下に対称な構造であることが望ましい。
【実施例２０】
【０２０９】
次に、図２１（Ａ）〜（Ｆ）に本発明による実施例２０の、光機能素子の製造方法を示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０２１０】
まず、実施例１８の図１９（Ａ）〜図１９（Ｂ）に示す工程を行って、図１９（Ｂ）の状態と同一の、図２１（Ａ）に示す状態とする。
【０２１１】
次に、図２１（Ｂ）に示す工程において、前記発光素子４０４の周囲を覆うように、例えば、ポリイイミドからなる保護膜４２３を形成する。前記保護膜４２３を形成する場合には、前記発光素子の一部が前記保護膜４２３より突出するように当該保護膜４２３を形成する。
【０２１２】
次に、図２１（Ｃ）に示す工程において、基板４０１を反転させ、真空処理容器内で前記電極４０６と、前記電極４０６と接合される基板４０８の表面をスパッタリングにより活性化させた後、前記電極４０６と前記基板４０８を密着させて常温接合を行い、発光素子４０４を、基板４０１から基板４０８に転写する。
【０２１３】
次に、図２１（Ｄ）に示す工程において、例えばＣＭＰによって前記基板４０１を除去して前記発光素子４０４を前記基板４０１から分離して、図２１（Ｅ）に示す状態とする。
【０２１４】
この場合前記基板４０１と発光素子の間にエッチング層を予め設けておき、ウェットエッチングによって当該エッチング層を除去することにより、前記基板４０１と発光素子４０４を分離することも可能である。また、また、図２１（Ｅ）に示す工程では、前記保護膜４２３は除去してもよいが、このまま前記発光素子の保護膜として用いてもよい。前記保護膜４２３の除去は、当該保護膜４２３がＳｉＯ２の場合にはＨＦを用いることができる。保護膜４２３にエポキシ樹脂等の有機高分子を用いた場合には、硫酸と硝酸、または硫酸とフッ酸との混合溶液で除去することができる。
【０２１５】
また、前記発光素子４０４を前記基板４０１に実装する場合に、前記基板に孔部を設けておくと、前記発光素子の位置決めの精度が良好となる効果を奏する。
【０２１６】
次に、図２１（Ｆ）に示す工程では、図２０（Ｅ）に示した場合と同様にして、配線部を発光素子に電気的に接続する。すなわち、前記発光素子４０４を覆うように、保護膜４０７’を形成し、配線部４０９、４１０を発光素子４０４に電気的に接続して光機能素子を形成する。
【０２１７】
本実施例に依れば、異なる種類の基板を用いて発光素子の基板間の転写を、より容易に行うことができるようになる。
【実施例２１】
【０２１８】
次に、図２２（Ａ）〜（Ｃ）に本発明による実施例２１の、光機能素子の製造方法を示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０２１９】
まず、図２２（Ａ）に示す工程で、基板４３１上に、前記基板４０１を接合する。この場合、常温接合、溶融接合、陰極接合または接着接合で接合を行う事が可能である。
【０２２０】
次に、図２４（Ｂ）に示す工程で、例えばＣＭＰによって前記基板４０１を研磨して、前記基板４３１上に、たとえばＧａＡｓの薄膜層が形成された状態とする。
【０２２１】
次に、実施例１８の図１９（Ａ）〜（Ｂ）に示した工程と同様にして、当該薄膜層の上に発光素子４０４、電極４０６を形成して、図２２（Ｃ）に示す状態とする。図２２（Ｃ）では、ＧａＡｓの図示は薄膜層は省略している。
【０２２２】
次に、図２１（Ｂ）〜（Ｆ）と同様の処理をすることで、光機能素子を形成する。この場合、図２１（Ｂ）〜（Ｆ）の工程における基板４０１が、本実施例の基板４３１に該当する。
【０２２３】
本実施例の場合、基板４０１と基板４３１を接合しているため、例えば接合する前に予め接合面にエッチング層を形成しておくことが容易である。そのため、形成された発光素子を基板から分離する際に、ウェットエッチングにより、容易に基板と発光素子を分離することができる。また、基板４０１と基板４３１の間に剥離層を形成しておくと、発光素子の転写が容易となり、好適である。
【実施例２２】
【０２２４】
次に、図２３（Ａ）〜（Ｆ）に本発明による実施例２２の、光機能素子の製造方法を示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０２２５】
本実施例は、実施例２０と同様の方法で、さらに基板上から別の基板上へ発光素子を転写させる工程を追加している。
【０２２６】
まず、図２３（Ａ）に示す工程は、図２１（Ａ）に示した状態と同一である
次に、図２３（Ｂ）に示す工程において、図２１（Ｂ）〜（Ｄ）に示した工程と同様にして、前記基板４０１上に形成された発光素子４０４を、ダミー基板である基板４４０に転写して、図２３（Ｃ）に示した状態とする。
【０２２７】
次に、図２３（Ｄ）に示す工程において、図２３（Ｂ）に示した工程と同様にして、前記基板４４０上に転写された前記発光素子４０４を、さらに前記基板４０８に転写して、図２３（Ｅ）に示す状態とする。
【０２２８】
次に、図２３（Ｆ）に示す状態において、図２１（Ｆ）に示した工程と同様にして、光機能素子を形成する。
【０２２９】
本実施例の場合、発光素子の転写が２回行われた結果、図２３（Ｆ）の工程において、発光素子４０４が基板４０８に実装される場合に、発光素子が形成された工程と同一の方向になっている。このため、例えば１実施例２０に記載した図２１（Ｆ）の場合と比べて、光の出射面の状態が良好である効果を奏する。これは、光の出射面が、エッチングや研磨面とならないために、すなわち、出射面の面制度や結晶の状態が良好であるため、閾値が低くなるためである。
【０２３０】
また、図２３（Ａ）の状態で、光の出射状態の検査を行った後、発光素子の転写を行う場合、最終的な光の出射面が、図２３（Ａ）の状態と同一の面となるために、転写による発光の不具合が発生する確率が非常に低くなる。そのため、検査工程が短くなり、また製品の歩留まりが向上するために、製造コストが抑制される効果を奏する。
【実施例２３】
【０２３１】
次に、図２４（Ａ）〜（Ｅ）に本発明による実施例２３の、光機能素子の製造方法を示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０２３２】
本実施例の場合、基板上から別の基板上へ発光素子を転写する回数を３回としている。
【０２３３】
まず、図２３（Ａ）〜（Ｃ）に示した工程を行い、基板４０１上に発光素子を形成して、基板４４０上に発光素子を転写した後、図２４（Ａ）に示す工程を行う。
【０２３４】
図２４（Ａ）に示す工程では、前記基板４４０上に転写された前記発光素子４４０を、さらに基板４５０上に転写する。但し、前記基板４５０上には、前記発光素子４０４と密着力が強い部分である密着部４５１Ａと、密着力が弱い非密着部４５１Ｂからなるパターニングシートが貼付してある。このため、発光素子４０４が転写される際は、図２４（Ｂ）に示すように、密着部４５１Ａに押圧される発光素子４０４のみが選択的に転写されることになる。
【０２３５】
次に、図２４（Ｃ）に示す工程において、前記基板４５０上の、前記パターンニングシート４５１に転写された前記発光素子４０４を、前記基板４０８に転写して、図２４（Ｄ）に示す状態とする。
【０２３６】
図２４（Ｅ）に示す工程では、図２１（Ｆ）に示す工程と同様にして、発光素子と配線部を電気的に接合して、光機能素子を形成する。
【０２３７】
本実施例によれば、発光素子を実装する場合に、実装する発光素子の間隔を容易に制御することが可能となる。
【０２３８】
また、光電変換素子を形成する直接遷移型基板は高価格であり、また光電変換素子を形成する場合も時間とコストがかかるが、本実施例では、光電変換素子を高密度に形成することで、直接遷移型基板を有効に利用して無駄になる面積を小さくし、さらに光電変換素子の生産性を向上させて製造コストを低減することを可能としている。また、この場合、光電変換素子を高密度に形成しても、必要に応じて、実装する間隔、すなわち実装するパターンを容易に制御することを可能としている。
【０２３９】
このため、実装間隔を最適にして、光電変換素子の間に電気配線を設けることが可能となり、また、光電変換素子の冷却効率を考慮した実装パターンを形成することが可能となり、光機能素子の信頼性が向上する。
【実施例２４】
【０２４０】
図２５（Ａ）、（Ｂ）は従来の光電変換素子と本発明による光電変換素子を比較した平面図であり、（Ａ）は従来の光機能素子の光電変換素子が実装された状態を、（Ｂ）は本発明による光機能素子の光電変換素子が実装された状態を示す。
【０２４１】
図２５（Ａ）を参照するに、従来は、例えば１辺の長さＨ１が３００μｍ程度の略正方形の直接遷移型半導体からなる基板５０１上に、例えば略円筒状の径２０μｍ程度の光電変換素子５０２が形成され、一辺が５０〜１２０μｍ程度の電極パッドが基板５０１上に１乃至２個設けられた構造を有していた。
【０２４２】
このように、従来は光電変換素子に比べて電極パッドが基板上で占める割合が大きく、光電変換素子を製造する場合には、電極パッドの面積を考慮する必要があり、１枚の基板から製造可能な光電変換素子の個数には制約があった。
【０２４３】
本実施例の場合には直接遷移型基板上に形成された光電変換素子を、例えばＳｉまたはＳｉＧｅからなる基板に実装する方法をとっているため、図２５（Ａ）に示した電極パッドの面積を考慮する必要がないため、直接遷移型半導体基板から形成可能な光電変換素子の数を多くすることができる。
【０２４４】
例えば図２５（Ｂ）に示すように、前記基板５０１から、例えば略円筒状の径２０μｍ程度の光電変換素子５０５を２５個程度形成することが可能であり、本実施例では従来の方法と比べた場合に、略２５倍の生産性を有する。
【０２４５】
また、このようにして生産された光電変換素子は、例えば実施例２３に示したような方法をとることにより、実装パターンを自由に制御・変更することが可能である。
【実施例２５】
【０２４６】
次に、実施例１５の、図１６に示した光機能素子の製造方法、具体的には、光電変換素子と配線部の電気的接続方法と実装の詳細について、図２６（Ａ）〜（Ｅ）に基づき、手順を追って説明する。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０２４７】
まず、図２６（Ａ）に示す工程において、前記基板１０１に例えばドライエッチング、またはウェットエッチングなどの方法で、径５０μの孔部１０１ａを設け、当該孔部１０１ａの側壁面と前記基板１０１の孔部が形成されていない表面を覆うように、例えばＳｉＯ2からなる保護膜２０７を形成する。
【０２４８】
次に、前記保護膜２０７を覆うように、例えばＣｕからなる配線部２０４を形成する。また、前記孔部１０１ａの底面１０１ｂは、下地処理としてＳｉ表面に親水化材料を滴下して乾燥させる。
【０２４９】
次に、図２６（Ｂ）に示す工程において、光電変換素子、例えば略円筒状の前記発光素子１０８を実装する。この場合、例えば前記接合部１０９と前記底面１０１ｂの間には、電極２０１Ａを形成して、例えばアニールによるオーミックコンタクトを確立して当該電極２０１Ａと前記接合部１０９の電気的な接続を確実にしておくことが好ましい。
【０２５０】
次に、図２６（Ｃ）に示す工程において、前記基板と発光素子を無電解メッキ浴に浸し、親水化処理した部分、すなわち前記底面１０１ｂが露出している部分に、電気メッキによって無電解銅からなる接続部２０２Ａを形成し、前記電極２０１Ａと前記配線部２０７を確実に電気的に接続する。
【０２５１】
次に、図２６（Ｄ）に示す工程において、前記配線部２０４と前記発光素子１０８の間の略輪体状の隙間を、絶縁材料、例えばポリイミドなどの高分子材料からなる保護材料２０６を輪体状に充填する。さらに当該保護材料２０６上に例えばＣｕからなる配線部２０５を形成する。
【０２５２】
また、前記発光素子１０８の前記電極２０１Ａと対向する側には、当該電極２０１Ａと同様にして前記発光素子１０８と電気的に接続された、金属からなる電極２０１Ｂが設置されていることが好ましい。前記電極２０１Ｂは、発光素子の出射部分を完全に遮ることがないように、リング形状となっている。
【０２５３】
次に、図２６（Ｅ）に示す工程において、図２６（Ｃ）に示した場合と同様にして、電気メッキにより、無電解銅からなる接続部２０２Ｂを形成し、前記電極２０１Ｂと前記配線部２０５を確実に電気的に接続する。また、電気メッキを用いない場合には、前記配線部２０５と前記電極２０１Ｂを直接電気的に接続する方法をとってもよい。
【０２５４】
また、接続部の形成方法は、上記の方法に限定されるものではなく、例えば、無電解メッキ、電鋳、蒸着、スパッタ、銅箔被覆等を、単独または複合して用いてよい。ただし、無電メッキや電鋳を用いた場合には、Ｓｉ基板に設けた微小な径の孔部の、さらに光電変換素子が充填された狭いギャプ間に、高い充填率で、かつ低抵抗で接合部を形成することが可能であるため、好適である。さらに、無電解メッキは親水処理をした部分に厚膜をつけることが可能となるので好ましい。但し、無電解メッキは、均一性や膜強度やメッキに要する時間に問題があるので、これらが問題とならない電解メッキと複合した方法で接合部を形成するようにすると、さらに好適である。
【０２５５】
また、シリコンのパターニングや、銅や絶縁体のパターンは、通常の半導体プロセスである、蒸着、スパッタ、ＣＶＤ，レジスト塗布によるフォトイリソグラフィー、ウエットエッチング、ドライエッチング、リフトオフ等の定法を用いて、比較的容易に形成することができる。また、これらのプロセスでダメージを受ける材料がある場合には、これらをあらかじめマスキング処理しておくことが効果的である。
【実施例２６】
【０２５６】
次に、実施例２の、図３（Ｂ）に示した制御部の制御素子の形成方法に関して、図２７（Ａ）〜（Ｃ）に基づき、手順を追って説明する。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０２５７】
まず、Ｓｉからなる前記基板１０１上に、素子分離絶縁膜１１２を形成して素子形成領域を作成した後、当該素子形成領域に不純物の拡散を行う。次に、ゲート絶縁膜１１４Ａと当該ゲート絶縁膜上のゲート電極を形成した後、不純物の打ち込みと拡散を行って、拡散層１１５Ａ、１１５Ｂを形成する。
【０２５８】
次に、図２７（Ｂ）に示す工程において、絶縁膜１１６が、前記ゲート電極１１４および側壁絶縁膜１１３Ａ、１１３Ｂを覆うように形成し、さらに前記絶縁膜１１６上には必要に応じて保護膜１１７を形成する。
【０２５９】
前記絶縁膜１１６、および前記保護膜１１７に、前記拡散層１１５Ｂに通じるコンタクトホールがドライエッチングにより形成し、当該コンタクトホール内壁には例えばスパッタリングまたはＣＶＤ（化学気相堆積）法によりバリア膜１１８を形成する。さらに前記バリア膜１１８が形成された当該コンタクトホールには、例えばＣＶＤ法により、Ｗ（タングステン）からなるコンタクトプラグ１１９の埋め込みを行う。前記コンタクトプラグ１１９は、前記バリア膜１１８を介して前記拡散層１１５Ｂに電気的に接続される構造とする。
【０２６０】
次に、図２７（Ｃ）に示す工程において、前記保護膜１１７上に、例えばＳｉＯ2からなる絶縁膜１２０を形成し、当該配線間絶縁膜１２０上にキャップ膜１２１を形成する。
【０２６１】
次に、当該配線間絶縁膜１１０および前記キャップ膜１２１には配線溝をドライエッチングにより形成し、当該配線溝には配線部１２２と、当該配線部１２２を囲むようにバリア膜１２２ａを形成し、前記配線部１２２は、前記バリア膜１２２ａを介して前記コンタクトプラグ１１９に電気的に接続される構造とする。前記配線部１２２は、光機能素子の光電変換素子に接続され、光電変換素子を制御する構造となる。
【０２６２】
本実施例ではＭＯＳトランジスタを形成する例を示したが、本発明による制御素子はこれに限定されるものではなく、その他にも例えば光電変換素子の信号を増制する素子など、様々な制御素子を用いることが可能である。
【０２６３】
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０２６４】
本発明によれば、単純な構造で、高集積化された光機能素子、および単純な構造で高集積化することが可能な光機能素子の製造方法を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０２６５】
【図１】（Ａ）は従来の光機能素子を模式的に示した図であり、（Ｂ）は（Ａ）の光機能素子の一部を拡大した図である。
【図２】実施例１による光機能素子を模式的に示した平面図である。
【図３】（Ａ）は実施例２による光機能素子の受発光部の断面を模式的に示した図であり、（Ｂ）は光機能素子の制御部の断面を模式的に示した図である。
【図４】実施例３による光機能素子の断面を模式的に示した図である。
【図５】実施例４による光機能素子の断面を模式的に示した図である。
【図６】（Ａ）は実施例５による光機能素子の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の光機能素子の断面を模式的に示した図である。
【図７】実施例６による光機能素子の断面を模式的に示した図である。
【図８】（Ａ）は実施例７による光機能素子の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の光機能素子の断面を模式的に示した図である。
【図９】（Ａ）は実施例８による光機能素子の断面を模式的に示した図であり、（Ｂ）は（Ａ）の光機能素子の一部の拡大断面図である。
【図１０】実施例９による光機能素子の断面を模式的に示した図である。
【図１１】（Ａ）は実施例１０による光機能素子の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の光機能素子の断面を模式的に示した図である。
【図１２】実施例１１による光機能素子の断面を模式的に示した図である。
【図１３】実施例１２による光機能素子の断面を模式的に示した図である。
【図１４】実施例１３による光機能素子の断面を模式的に示した図である。
【図１５】実施例１４による光機能素子の断面を模式的に示した図である。
【図１６】（Ａ）は、実施例１５による光機能素子の断面を模式的に示した図であり、（Ｂ）は（Ａ）の光機能素子の平面図である。
【図１７】（Ａ）は実施例１６による光機能素子を模式的に示した斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の光機能素子の断面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）の光機能素子の変形例を示す断面図である。
【図１８】図１７（Ａ）の光機能素子のパッケージング方法を模式的に示した図である。
【図１９】（Ａ）〜（Ｇ）は、実施例１８による光機能素子の製造方法を、手順を追って示した図である。
【図２０】（Ａ）〜（Ｅ）は、実施例１９による光機能素子の製造方法を、手順を追って示した図である。
【図２１】（Ａ）〜（Ｆ）は、実施例２０による光機能素子の製造方法を、手順を追って示した図である。
【図２２】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例２１による光機能素子の製造方法を、手順を追って示した図である。
【図２３】（Ａ）〜（Ｆ）は、実施例２２による光機能素子の製造方法を、手順を追って示した図である。
【図２４】（Ａ）〜（Ｅ）は、実施例２３による光機能素子の製造方法を、手順を追って示した図である。
【図２５】（Ａ）は従来の光機能素子で、光電変換素子が基板に実装された状態を示した図であり、（Ｂ）は本発明による光機能素子で、光電変換素子が基板に実装された状態を示す図である。
【図２６】（Ａ）〜（Ｅ）は、実施例２５による光機能素子の製造方法を、手順を追って示した図である。
【図２７】（Ａ）〜（Ｃ）は、光機能素子の制御部の製造方法を手順を追って示した図である。
【符号の説明】
【０２６６】
１０，２０，３００  光機能素子
１０Ａ，１０Ｂ  チップ
１０ａ，２２  受発光部
１０ｂ，２５  制御部
２，２３，５０２，５０５  光電変換素子
３，２４配線部
４  パッド
５  ワイヤ
１０１，４０１，４０８，４３１，４４０，４５０  基板
１０２，３１１受光素子
１０８，１０８‘，４０４  発光素子
１０３，１０９，１０９‘，４０３Ａ，４０３Ｂ  接合部
１０４，１１０，１１０‘  光電変換膜
１０５，１０６，１１１，１１２，１１３，１１２Ａ，１１２Ｂ，１１５，１１８，１２１，１２２，１２２，１２３，１３３，１３４，１４４，１４６，１５４，１５５，１６３，１６４，１６６，１６７，１７２，１７３，１７５，１７６，２０４，２０５，３０６，３０７，３１２，４０９，４１０  配線部
１０７  保護膜
１１２  素子分離絶縁膜
１１３Ａ，１１３Ｂ  側壁絶縁膜
１１４  ゲート電極
１１４Ａ  ゲート絶縁膜
１１５Ａ，１１５Ｂ  拡散層
１１６，１２０  絶縁層
１０７，１１７，１２１，１３２，１４１，１４２，１５３，１６１，１７０，１７１，２０７，２０８，４０７，４０７‘，４２３  保護膜
１１８，１２２ａ  バリア膜
１１９  コンタクトプラグ
１２２  配線部
１０８Ａ，１０２Ａ，１１４，１１７，１１７Ａ，１２０，１２６，１３１  孔部
１０９Ａ，１０９Ｂ、２０１Ａ，２０１Ｂ  電極
１２３，３０１  光導波路
１２４，３０２  コア部
１２５，３０３  クラッド部
１３５  偏光器
１４５  パッド
１６５  制御素子
３２０  ブロック
３２２Ａ，３２２Ｂ  電極
３２３  電極ピン挿入孔
３３０  コネクタ
３３１  電極ピン
【図１】
2005093722.tif 000003
【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】
2005093722.tif 000009
【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】
2005093722.tif 000019
【図１８】
2005093722.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2005093722.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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