(57)【要約】【課題】製造歩留まりを向上させることができる薄型光素子及びその製造方法、デバイス製造方法、並びに当該製造方法を用いて製造されたデバイスを備える電子機器を提供する。【解決手段】薄型光素子１０は、半導体層１１と半導体層１１上に形成された一対の電極１２，１３とを備え、半導体層１１の電極１２，１３が形成された面とは反対側の面を受光面１１ａとしている。この薄型光素子１０は、半導体層１１及び電極１２，１３の上部を覆うよう形成された強度付与層１４と、強度付与層１４上に形成された一対の接続電極１５，１６とを備えており、これら一対の電極１２，１３と一対の接続電極１５，１６とは、強度付与層１４に形成されたスルーホール１７，１８を介してそれぞれ接続されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層と当該半導体層上に形成された一対の電極とを備え、前記半導体層の前記電極が形成された面とは反対側の面を受光面とする薄型光素子において、
前記半導体層及び前記電極の上部を覆うよう形成された強度付与層と、
前記強度付与層上に形成された一対の接続電極と、
前記一対の電極と前記一対の接続電極とを前記強度付与層を介してそれぞれ接続する接続部と
を備えることを特徴とする薄型光素子。
【請求項２】
前記強度付与層は、樹脂からなることを特徴とする請求項１記載の薄型光素子。
【請求項３】
前記半導体層は、前記強度付与層よりも平面視の寸法が小さいことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の薄型光素子。
【請求項４】
前記一対の電極は、前記半導体層に対してショットキー接合されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の薄型光素子。
【請求項５】
前記一対の電極は、前記半導体層上に対向して配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の薄型光素子。
【請求項６】
前記一対の電極は、櫛歯形状に形成された櫛歯部をそれぞれ備えており、各々の櫛歯部が接触することなく互いに噛み合うように前記半導体層上に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の薄型光素子。
【請求項７】
前記一対の電極の一方は、平面視で前記半導体層の中心部を覆う形状の張出部を備えており、
前記一対の電極の他方は、平面視で前記張出部を取り囲む形状の画設部を備えている
ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の薄型光素子。
【請求項８】
前記半導体層及び前記一対の電極は、受光素子を形成していることを特徴とする請求項１から請求項７の何れか一項に記載の薄型光素子。
【請求項９】
半導体基板の上方に電子的な機能を有する機能部を形成する工程と、前記機能部を含む所望部位を前記半導体基板から分離して薄型光素子を形成する工程とを含む薄型光素子の製造方法であって、
前記機能部を形成する工程は、半導体基板の上方に半導体層を形成する工程と、
前記半導体層上に一対の電極を形成する工程と、
前記半導体層及び前記電極の上部を覆うように、前記半導体層に機械的な強度を付与する強度付与層を形成する工程と、
前記電極の上部を覆う前記強度付与層の一部を開口する開口部を形成し、当該開口部を介して前記一対の電極にそれぞれ接続される接続電極を形成する工程と
を含むことを特徴とする薄型光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記半導体基板上に犠牲層を形成する工程を含み、
前記半導体層は、前記犠牲層上に形成されることを特徴とする請求項９記載の薄型光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記薄型光素子を形成する工程は、前記犠牲層に達する深さを有する溝である分離溝を前記所望部位の周囲に形成する工程と、
前記接続電極及び前記強度付与層の上部にフィルムを貼付する工程と、
前記分離溝にエッチング液を注入して前記犠牲層をエッチングする工程と
を含むことを特徴とする請求項１０記載の薄型光素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１から請求項８の何れか一項に記載の薄型光素子、又は、請求項９から請求項１１の何れか一項に記載の薄型光素子の製造方法を用いて製造された薄型光素子を、所望の基板である最終基板に転載する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１３】
前記最終基板には、電気配線が形成されており、
前記最終基板に搭載された前記薄型光素子の接続電極と、前記最終基板上の電気配線とを金属配線により接続する工程を含むことを特徴とする請求項１２記載のデバイス製造方法。
【請求項１４】
前記金属配線は、金属インク配線、金属ペースト配線、金属蒸着配線、及び金属スパッタ配線の何れかであることを特徴とする請求項１３記載のデバイス製造方法。
【請求項１５】
請求項１２から請求項１４の何れか一項に記載のデバイス製造方法を用いて製造されたデバイスを備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄型光素子及びその製造方法、デバイス製造方法、並びに当該製造方法を用いて製造されたデバイスを備える電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光信号を用いて情報の送受信を行う光通信が多用されている。光通信は、電気信号を用いて情報の送受信を行う電気通信に比べて、信号の減衰が少ない、取り扱う情報量を増大させることができる、周囲への電磁波の放射を防止することができる等の利点がある。また、近年においては、これらの利点を生かして処理すべき各種情報を光信号として送受信することにより高速な情報処理を可能とする情報処理装置の開発も行われている。
【０００３】
光信号の送受信を行う場合には、電気信号を光信号に変換する発光素子、及び光信号を電気信号に変換する受光素子が用いられる。ここで、受光素子の一種にＭＳＭ（Metal-Semiconductor-Metal：金属−半導体−金属）型フォトダイオードがある。このＭＳＭ型フォトダイオードは、ＧａＡｓ系（ガリウム・ヒ素）、ＩｎＰ系（インジウムリン）、Ｓｉ（シリコン）等からなる半導体層の上面上に、櫛歯形状の２つの電極を、その櫛歯が互いに噛み合うよう配置して金属−半導体接触によるショットキー接合を形成した構造である。かかる構造のＭＳＭ型フォトダイオードは、電極が形成された面とは反対側の面を受光面としており、２つの電極間にバイアス電圧を印加して使用される。
【０００４】
ＭＳＭ型フォトダイオードの受光面から半導体層に光が入射すると、半導体層内において電子正孔対が生成され、この電子正孔対がバイアス電圧によって各電極に向けて移動することにより電極間に電流が流れる。電極間に流れる電流量は受光面に入射する光の光量に応じて変化するため、ＭＳＭ型フォトダイオードから出力される光電流を検出することにより、受光面に入射する光の光量を求めることができる。尚、以上の構造のＭＳＭ型フォトダイオードにおいては、電極の櫛歯部分以外の部分は、寄生容量となって高速動作の妨げになるため極力小さくなるように形成されている。
【０００５】
以上説明したＭＳＭ型フォトダイオードは、ｐｉｎ型フォトダイオードやアバランシェフォトダイオードに比べて構造が簡単であり、また超高速動作も可能であるという特徴がある。尚、従来のＭＳＭ型フォトダイオードについての詳細は、例えば以下の特許文献１を参照されたい。
【特許文献１】特開平６−１５１９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年においては、電気信号に対する電気配線、光電変換素子、及び光信号に対する光配線（光導波路）を備える光電気複合基板が開発されている。かかる光電気複合基板においては、光電気複合基板の内部、又は光電変換素子が搭載されるとともに電気配線が形成されている面とは反対の面に光導波路が形成される。光導波路を伝播してきた光を受光するためには、その受光面が光電気複合基板に向くようにＭＳＭ型フォトダイオードを光電気複合基板上に搭載する必要がある。
【０００７】
しかしながら、上述の特許文献１等で提案されているＭＳＭ型フォトダイオードは、半導体層の片面に櫛歯状の電極を形成した構造であるため極めて薄く剛性に欠ける。従って、かかる構造のＭＳＭ型フォトダイオードを、その受光面を光電気複合基板に向けて光電気複合基板上に搭載する際に、欠損させずに搭載することは極めて困難であり、製造歩留まりを向上させるのは難しいという問題が考えられる。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、製造歩留まりを向上させることができる薄型光素子及びその製造方法、デバイス製造方法、並びに当該製造方法を用いて製造されたデバイスを備える電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の薄型光素子は、半導体層と当該半導体層上に形成された一対の電極とを備え、前記半導体層の前記電極が形成された面とは反対側の面を受光面とする薄型光素子において、前記半導体層及び前記電極の上部を覆うよう形成された強度付与層と、前記強度付与層上に形成された一対の接続電極と、前記一対の電極と前記一対の接続電極とを前記強度付与層を介してそれぞれ接続する接続部とを備えることを特徴としている。
ここで、薄型光素子とは、例えば数百μｍ四方以下の面積であって、厚みが数十μｍ以下の光素子をいう。この薄型光素子は、例えば半導体基板上に犠牲層を形成し、その上部に電子的な機能部を形成した後で、犠牲層をエッチングして機能部を半導体基板から切り離す所謂ＥＬＯ法（エピタキシャル・リフト・オフ法）を用いて製造される。この薄型光素子は、電極が形成された面とは反対側の面を受光面とし、この受光面からの光の入力が可能である。
この発明によると、半導体層上に一対の電極が形成され、電極が形成された面とは反対側の面を受光面とする薄型光素子において、半導体層及び電極の上部を覆うように強度付与層を形成しているため、薄型光素子の強度を高めることができる。よって、例えば、薄型光素子を所望の最終基板に転載するときの破損を防止することができ、製造歩留まりを向上させることができる。また、強度付与層には、その下部に形成された一対の電極と、その上部に形成された一対の接続電極とをそれぞれ接続する接続部が形成されているため、電極と外部の電気回路（例えば、電源）等との接続には何ら支障を来さない。
また、本発明の薄型光素子は、前記強度付与層が、樹脂からなることが望ましい。ここで、樹脂としては、例えばポリイミド、エポキシ、ベンゾシクロブテン、及びベンズオキサゾールを用いることができる。これらの樹脂を用いることにより、強度付与層の剛性を高めることができ、更には強度付与層に絶縁性を持たせることができる。また、ポリイミド及びエポキシは形成し易く、且つ耐熱性があるため、剛性の高い薄型光素子を容易に製造することが可能となる。
また、本発明の薄型光素子は、前記半導体層が、前記強度付与層よりも平面視の寸法が小さいことを特徴としている。
この発明によると、半導体層の平面視の寸法が強度付与層の平面視の寸法よりも小さいため、半導体層を極めて薄く形成した場合、又は半導体層を剛性に欠ける材料を用いて形成した場合であっても薄型光素子の剛性を高めることができる。即ち、半導体層の全体を強度付与層によって機械的に保護することができ、薄型光素子を所望の基板に転載する工程等において半導体層に破損が生じることを回避することができる。また、半導体層を強度付与層で覆うことができるため、例えば薄型光素子の接続電極に接続される配線の半導体層への接触が防止され、短絡等の電気的不具合を防止することができる。更に、半導体層の平面視の寸法を強度付与層の平面視の寸法よりも小さくことで、接続電極の平面視の面積を大きくすることができるため、薄型光素子の接続電極と外部の電気回路との接続が容易になる。
また、本発明の薄型光素子は、前記一対の電極が、前記半導体層に対してショットキー接合されていることを特徴としている。
この発明によると、半導体層に形成される一対の電極が半導体層に対してショットキー接合されているため、ＭＳＭ（Metal-Semiconductor-Metal：金属−半導体−金属）型のフォトダイオード等を容易に製造することができる。
また、本発明の薄型光素子は、前記一対の電極が、前記半導体層上に対向して配置されていることを特徴としている。
ここで、本発明の薄型光素子は、前記一対の電極が、櫛歯形状に形成された櫛歯部をそれぞれ備えており、各々の櫛歯部が接触することなく互いに噛み合うように前記半導体層上に形成されていることを特徴としている。
この発明によると、一対の電極の各々が備える櫛歯部が接触することなく互いに噛み合うように半導体層上に形成されており、半導体層の表面に沿って一方の電極の櫛歯部と他方の電極の櫛歯部とが交互に配列されるため、半導体層に光が入射して生成される電子正孔対を効率良く各電極から取り出すことが可能になる。また、半導体層の内部で生成される電子正孔対に対する電極の距離を短くすることができるため、高速動作が可能となる。
或いは、本発明の薄型光素子は、前記一対の電極の一方が、平面視で前記半導体層の中心部を覆う形状の張出部を備えており、前記一対の電極の他方が、平面視で前記張出部を取り囲む形状の画設部を備えていることを特徴としている。
この発明によると、一対の電極の一方に平面視で半導体層の中心部を覆う形状の張出部が形成されており、一対の電極の他方に平面視で張出部を取り囲む形状の画設部が形成されており、各々の電極に櫛歯部を設けた場合に比べて短絡しやすい部分が少なく、短絡欠陥の発生しにくい信頼性の高い薄型光素子を提供することができる。
また、本発明の薄型光素子は、前記半導体層及び前記一対の電極が、受光素子を形成していることが望ましい。
上記課題を解決するために、本発明の薄型光素子の製造方法は、半導体基板の上方に電子的な機能を有する機能部を形成する工程と、前記機能部を含む所望部位を前記半導体基板から分離して薄型光素子を形成する工程とを含む薄型光素子の製造方法であって、前記機能部を形成する工程は、半導体基板の上方に半導体層を形成する工程と、前記半導体層上に一対の電極を形成する工程と、前記半導体層及び前記電極の上部を覆うように、前記半導体層に機械的な強度を付与する強度付与層を形成する工程と、前記電極の上部を覆う前記強度付与層の一部を開口する開口部を形成し、当該開口部を介して前記一対の電極にそれぞれ接続される接続電極を形成する工程とを含むことを特徴としている。
この発明によると、半導体基板に機能部を形成し、その機能部を半導体基板から分離して薄型光素子を形成する所謂ＥＬＯ法（エピタキシャル・リフト・オフ法）を用いて、剛性の高い薄型光素子を製造することができる。ここで、薄型光素子には、強度付与層が形成されるため、例えば薄型光素子を形成した後に、その薄型光素子を所望の基板に転載する工程等において、薄型光素子が破損することを回避することができ、薄型光素子を備えるデバイスの製造工程を容易化することができる。また、強度付与層には開口部が形成されて半導体層の上部に形成された電極と、強度付与層上の接続電極とが接続されるため、例えば薄型光素子を所望の基板に転載した後に、基板上に形成された電気配線等との電気的な接続に支障を来すことはない。
また、本発明の薄型光素子の製造方法は、前記半導体基板上に犠牲層を形成する工程を含み、前記半導体層は、前記犠牲層上に形成されることを特徴としている。
この発明によると、半導体基板上に犠牲層を形成してから半導体層を形成しているため、従来のＥＬＯ法と同様の方法を用いて機能部を含む所望部位を半導体基板から分離することができる。
また、本発明の薄型光素子の製造方法は、前記薄型光素子を形成する工程が、前記犠牲層に達する深さを有する溝である分離溝を前記所望部位の周囲に形成する工程と、前記接続電極及び前記強度付与層の上部にフィルムを貼付する工程と、前記分離溝にエッチング液を注入して前記犠牲層をエッチングする工程とを含むことを特徴としている。
本発明によると、簡便に実行できる工程を用いて、ＥＬＯ法により剛性の高い薄型光素子を製造することができる。
上記課題を解決するために、本発明のデバイス製造方法は、上記の何れかに記載の薄型光素子、又は、上記の何れかに記載の薄型光素子の製造方法を用いて製造された薄型光素子を、所望の基板である最終基板に転載する工程を含むことを特徴としている。
本発明によれば、強度付与層により薄型光素子の剛性を高めることができるため、その薄型光素子を最終基板に転載する工程等において、その薄型光素子が破損することを回避でき、薄型光素子を用いたデバイスの製造工程を容易化することができる。ここで、上記の薄型光素子は、半導体層の一対の電極が形成された面とは反対側の面を受光面としているため、この面を最終基板側に向けて最終基板上に転載される。このため、最終基板からの光を薄型光素子で受光するには、この受光面を最終基板の表面に密着させて最終基板上に搭載するのが望ましい。ここで、薄型光素子の受光面と最終基板の表面との「密着」は、薄型光素子の受光面と最終基板の表面とが直接接触している状態、及び、僅かな厚みを有する接着剤等を介して薄型光素子の受光面と最終基板の表面とが向き合っている状態の両状態が含まれる。
また、本発明のデバイス製造方法は、前記最終基板には、電気配線が形成されており、前記最終基板に搭載された前記薄型光素子の接続電極と、前記最終基板上の電気配線とを金属配線により接続する工程を含むことを特徴としている。この発明によると、薄型光素子を最終基板に転載する工程と、薄型光素子の接続電極と最終基板上の電気配線とを接続する工程が別途の工程であるため、薄型光素子の転載工程と薄型光素子の接続工程との各々の工程において一方の工程が他方の工程に制約となることはなく、各々の工程において最適な方法を用いることができる
ここで、前記金属配線が、金属インク配線、金属ペースト配線、金属蒸着配線、及び金属スパッタ配線の何れかであることが望ましい。かかる金属配線を用いれば、薄型光素子上に形成された接続電極と最終基板に形成された電気配線との高さの差（段差）があっても、これらを容易に接続することができる。
本発明の電子機器は、上記の何れかに記載のデバイス製造方法を用いて製造されたデバイスを備えることを特徴としている。
この発明によると、微小な形状であって信頼性が高い薄型光素子を有してなるデバイスを備えた電子機器を低コストで提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による薄型光素子及びその製造方法、デバイス製造方法、並びに電子機器について詳細に説明する。尚、以下に説明する実施形態は、本発明の一部の態様を示すものであり、本発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の説明で参照する各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００１１】
〔薄型光素子〕
〈第１実施形態〉
図１は本発明の第１実施形態による薄型光素子の要部を示す平面透視図であり、図２は図１中のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図１，図２に示す通り、本実施形態の薄型光素子１０は、半導体層１１、一対の電極１２，１３、強度付与層１４、及び一対の接続電極１５，１６を含んで構成される。また、図２に示す通り、半導体層１１の上部に一対の電極１２，１３が形成されており、半導体層１１及び一対の電極１２，１３を覆うように強度付与層１４が形成されており、強度付与層１４の上部に一対の接続電極１５，１６が形成されている。尚、本実施形態では、薄型光素子１０は、ＭＳＭ（Metal-Semiconductor-Metal：金属−半導体−金属）型フォトダイオードを備えるものとする。
【００１２】
半導体層１１は、例えばｎ型の半導体層であり、より具体的にはｎ型のＧａＡｓ等の化合物半導体からなる半導体層である。この半導体層１１は、平面視の寸法が強度付与層１４の平面視の寸法よりも小さくされており、強度付与層１４から平面的にはみ出さないように配置されている。これにより、半導体層１１の全体が強度付与層１４によって機械的に保護され剛性が高められたこととなり、半導体層１１の破損が抑えられる。この半導体層１１の厚みは、例えば１〜１０μｍ程度である。
【００１３】
尚、図１に示す例では半導体１１の平面形状が矩形形状に形成されている例を図示しているが、その平面形状は矩形形状に制限されることはなく、任意の形状とすることができる。また、半導体層１１の、電極１２，１３が形成された面と反対側の面は、検出すべき光が入射される受光面１１ａとされている。即ち、本実施形態では、薄型光素子１０が搭載されている基板ＳＢ側から薄型光素子１０の受光面１１ａに光が入射する。
【００１４】
電極１２は接続部１２ａと櫛歯部１２ｂとからなり、電極１３は接続部１３ａと櫛歯部１３ｂとからなる。図１に示す通り、接続部１２ａ，１３ａは平面形状が矩形形状であり、櫛歯部１２ｂ，１３ｂは図１中のＡ−Ａ線の方向に延びる櫛歯を、図１中のＡ−Ａ線に直交する方向に複数配列したものである。尚、櫛歯部１２ｂ，１３ｂの櫛歯の太さ、及び配列数は適宜設定することができる。電極１２及び電極１３は、半導体層１１上に対向して配置されている。より具体的には、電極１２の櫛歯部１２ｂと電極１３の櫛歯部１３ｂとが接触することなく互いに噛み合うように半導体層１１上に対向して形成されている。
【００１５】
電極１２の接続部１２ａと電極１３の接続部１３ａとは、その大部分を半導体層１１上には形成せず、半導体層１１からはみ出すように形成することが好ましい。これは、ＭＳＭ型フォトダイオードにおいて、電極１２，１３の接続部１２ａ，１３ａは寄生容量となって高速動作の妨げになるためである。つまり、本実施形態では、高速動作を実現するために、櫛歯部１２ｂ，１３ｂを半導体層１１上に形成し、接続部１２ｂ，１３ｂを半導体層１１からはみ出すように形成している。
【００１６】
電極１２，１３の櫛歯部１２ｂ，１３ｂは、半導体層１１に対してショットキー接合されている。電極１２，１３と半導体層１１とのショットキー接合により、ＭＳＭ型のフォトダイオードが形成されている。即ち、電極１２の櫛歯部１２ｂ及び電極１３の櫛歯部１３ｂの各々は半導体層１１に対してショットキー接合されており、これらによって金属−半導体−金属という構造が形成されているため、Metal-Semiconductor- Metal型のフォトダイオードが構成されている。尚、電極１２及び電極１３のうちの一方は、半導体層１１に対してショットキー接合ではなく、オーミック接合していてもよい。半導体層に対してショットキー接合される電極１２，１３の構成材料としては、金（Ａｕ），チタン（Ｔｉ），アルミニウム（Ａｌ），白金（Ｐｔ），ニッケル（Ｎｉ），パラジウム（Ｐｄ），ケイ化タングステン（ＷＳｉ），ＷＡｌ，ＭＮ等を用いることができる。
【００１７】
強度付与層１４は、半導体層１１に強度を付与することにより、薄型光素子１０の剛性を高めるためのものである。この強度付与層１４としては、絶縁性と機械的な強度性（剛性）とを有する部材であるのが好ましい。例えば、強度付与層１４の材質としては、樹脂を用いることができる。例えば、ポリイミド、エポキシ、アクリル、ベンゾシクロブテン、又はベンズオキサゾール等を用いることができる。尚、本実施形態では強度付与層１４の平面的な形状を矩形形状としているが、これに限定されるものではなく、例えば平面形状を他の多角形形状又は円形形状にすることもできる。また、前述した通り、半導体層１１の剛性を高めるために、強度付与層１４の平面視の寸法は、半導体層１１の平面視の寸法よりも大きくされている。尚、強度付与層１４の厚みは、薄型光素子１０で必要となる強度に応じて適宜設定することができる。
【００１８】
接続電極１５，１６は、電極１２，１３と、外部の電気回路（例えば、電源）等とを電気的な接続をするために設けられる。この接続電極１５，１６は、強度付与層１４の上部であって、平面視で電極１２の接続部１２ａ及び電極１３の接続部１３ａをそれぞれ覆う位置に形成されている。強度付与層１４には、電極１２の接続部１２ａの上方の複数箇所にスルーホール１７が形成されており、電極１３の接続部１３ａの上方の複数箇所にスルーホール１８が形成されている。電極１２及び接続電極１５はスルーホール１７を介して電気的に接続されており、電極１３及び接続電極１６はスルーホール１８を介して電気的に接続されている。
【００１９】
ここで、本実施形態では、半導体層１１の電極１２，１３が形成された面とは反対側の面が受光面１１ａとされているため、半導体層１１の電極１２，１３が形成された面からの光の入出力は必要がない。このため、強度付与層１４上において、接続電極１５，１６同士が短絡しない範囲において接続電極１５，１６の面積を大面積化することができ、これにより、外部の電気回路との接続が容易になる。尚、接続電極１５，１６を大面積化すると、電極１２，１３の櫛歯部１２ｂ，１３ｂとの間で寄生容量が形成されて高速動作が妨げられる可能性がある。このため、接続電極１５，１６の大面積化は、薄型光素子１０の高速動作を妨げない範囲で行うのが望ましい。
【００２０】
以上の構成の薄型光素子１０によれば、強度付与層１４によって、電極１２，１３と半導体層１１とがなすＭＳＭ型フォトダイオードの特性に影響を与えることなく、薄型光素子１０全体の剛性を高めることができる。また、本実施形態の薄型光素子１０によれば、薄型光素子１０全体の剛性を高めながら、半導体層１１を極めて薄く構成することができ、高感度なＭＳＭ型フォトダイオードとしながら、機械的に破損しにくい構成とすることができる。
【００２１】
〈第２実施形態〉
図３は、本発明の第２実施形態による薄型光素子を示す平面透視図である。本実施形態による薄型光素子２０は、一対の電極２２，２３、強度付与層２４、及び一対の接続電極２５，２６を含んで構成される。尚、図３においては、薄型光素子２０の平面透視図のみを図示しているが、薄型光素子２０の断面構造は薄型光素子１０の断面構造とほぼ同様の構造である。つまり、半導体層２１の上部に一対の電極２２，２３が形成されており、半導体層２１及び一対の電極２２，２３を覆うように強度付与層２４が形成されており、強度付与層２４の上部に一対の接続電極２５，２６が形成されている。尚、実施形態においても、薄型光素子２０は、ＭＳＭ（Metal-Semiconductor-Metal：金属−半導体−金属）型フォトダイオードを備えるものとする。
【００２２】
半導体層２１は、薄型光素子１０が備える半導体層１１と同様のものであり、例えばｎ型の半導体層であり、より具体的にはｎ型のＧａＡｓ等の化合物半導体からなる半導体層である。この半導体層２１は、強度付与層２４によって機械的な剛性を高めるために、平面視の寸法が強度付与層２４の平面視の寸法よりも小さくされており、強度付与層２４から平面的にはみ出さないように配置されている。尚、半導体層２１の厚みは、例えば１〜１０μｍ程度である。また、半導体層２１の平面形状は矩形形状に限らず、任意の形状とすることができる。更に、半導体層２１の裏面（電極２２，２３が形成された面と反対側の面）は、検出すべき光が入射される受光面とされている。
【００２３】
電極２２は接続部２２ａと画設部２２ｂとからなり、電極２３は接続部２３ａと張出部２３ｂとからなる。電極２２の接続部２２ａ及び電極２３の接続部２３ａは、薄型光素子２０の両端部に配置されており、電極２２，２３は、半導体層２１上に画設部２２ｂと張出部２３ｂとを対向させて配置されている。図３に示す通り、電極２３の張出部２３ｂはは平面形状が矩形形状であり、半導体層２１の中心部を覆うように、半導体層２１上に形成されている。これに対し、電極２２の画設部２２ｂは、平面形状がコ字形状（或いは、Ｃ字形状）であり、電極２３の張出部２３ｂと接触することなく、張出部２３ｂを取り囲むように半導体層２１の辺に沿って形成されている。
【００２４】
尚、本実施形態においても、電極２２の接続部２２ａと電極２３の接続部２３ａとは、寄生容量による高速動作の妨げを防止するために、その大部分が半導体層２１上には形成されておらず、半導体層２１からはみ出すように形成されている。電極２２の画設部２２ｂ及び電極２３の張出部２３ｂは、半導体層２１に対してショットキー接合されている。これら電極２２，２３と半導体層２１とのショットキー接合により、ＭＳＭ型のフォトダイオードが形成されている。尚、第１実施形態と同様に、電極２２及び電極２２のうちの一方は、半導体層２１に対してショットキー接合ではなく、オーミック接合していてもよい。
【００２５】
強度付与層２４は、強度付与層１４と同様に、半導体層２１に強度を付与することにより、薄型光素子２０の剛性を高めるためのものである。この強度付与層２４は、強度付与層１４と同様の材質を用いで形成するこができる。尚、強度付与層２４の平面的な形状は、矩形形状に限定される訳ではなく、例えば平面形状を他の多角形形状又は円形形状にすることもできる。また、強度付与層２４の厚みは、薄型光素子２０で必要となる強度に応じて適宜設定することができる。
【００２６】
接続電極２５，５６は、電極２２，２３と、外部の電気回路（例えば、電源）等とを電気的な接続をするために設けられる。この接続電極２５，２６は、強度付与層２４の上部であって、平面視で電極２２の接続部２２ａ及び電極２３の接続部２３ａをそれぞれ覆う位置に形成されている。強度付与層２４には、電極２２の接続部２２ａの上方の複数箇所にスルーホール２７が形成されており、電極２３の接続部２３ａの上方の複数箇所にスルーホール２８が形成されている。電極２２及び接続電極２５はスルーホール２７を介して電気的に接続されており、電極２３及び接続電極２６はスルーホール２８を介して電気的に接続されている。
【００２７】
以上の構成の薄型光素子２０によれば、薄型光素子１０と同様に、強度付与層２４によって、電極２２，２３と半導体層２１とがなすＭＳＭ型フォトダイオードの特性に影響を与えることなく、薄型光素子２０全体の剛性を高めることができる。また、本実施形態による薄型光素子２０も薄型光素子２０全体の剛性を高めながら、半導体層２１を極めて薄く構成することができ、高感度なＭＳＭ型フォトダイオードとしながら、機械的に破損しにくい構成とすることができる。更に、本実施形態による薄型光素子２０は、薄型光素子１０が備える電極１２，１３の櫛歯部１２ｂ，１３ｂに比べて短絡しやすい部分が少ないため、短絡欠陥の発生しにくい信頼性の高いＭＳＭ型フォトダイオードを提供することができる。
【００２８】
〔デバイス〕
図４は、本発明の第１実施形態による薄型光素子１０を備えるデバイスの要部を示す断面図である。尚、ここでは、本発明の第１実施形態による薄型光素子１０を備えている構成を例に挙げて説明するが、この薄型光素子１０に代えて本発明の第２実施形態による薄型光素子２０を備えていても良い。図４に示す通り、デバイス３０は、最終基板としての基板３１と、基板３１の表面３１ａ側に形成されたプリント配線３２，３３と、基板３１の表面３１ａ側に搭載された薄型光素子１０とを含んで構成される。
【００２９】
基板３１は、例えば絶縁特性及び耐熱性に優れ、可撓性を有するポリイミドフィルムで形成されている。より具体的には、ポリイミドフィルムからなる第１ベースフィルムと、この第１ベースフィルム上に貼り合わせされたポリイミドフィルムからなる第２ベースフィルムとから形成されている。尚、ここでは基板３１が可撓性を有する場合を例に挙げて説明するが、基板３１が可撓性を有していなくとも良い。
【００３０】
この基板３１の内部には、光導波路３４が形成されている。この光導波路３４は、例えば上記の第１ベースフィルムの上面に線状の溝を形成し、その溝の内部に透明部材を埋め込み、第２ベースフィルムを第１ベースフィルムの上面に貼り合わせて形成される。尚、光導波路３４を形成する透明部材は、第１ベースフィルム及び第２ベースフィルムの屈折率よりも高い屈折率を有し、薄型光素子１０に入力される光に対する吸収が少なく、可撓性を有する材質であるのが望ましい。尚、本実施形態では、基板３１の内部に光導波路３４が形成されている場合を例に挙げて説明するが、薄型光素子１０が搭載される基板はかかる基板３１に制限されることはない。
【００３１】
ここで、図４に示す通り、光導波路３４の端部は薄型光素子１０の搭載位置の下方に位置しており、光導波路３４が延びる方向に対して４５°の角度をなすように形成されている。これにより、薄型光素子１０と光導波路３４とを光学的に結合する結合部３５が形成されている。この結合部３５によって、光導波路３４を伝播する光は、上方（薄型光素子１０側）に偏向されて薄型光素子１０に入力される。
【００３２】
結合部３５は、第１ベースフィルム１４に上述した溝を形成するときに、光導波路３４の端部となるべき部分を、第１ベースフィルム１４の表面に対する角度が４５°である傾斜部とすることで形成することができる。尚、本実施形態では、基板３１が可撓性を有する場合について説明しているが、可撓性がほとんど無い基板としては、例えばガラスエポキシ基板、セラミック、ガラス、プラスチック、半導体基板、シリコン等を使用することができる。かかる基板を用いる場合にも、上述した方法と同様の方法で光導波路３４及び結合部３５を形成することができる。
【００３３】
プリント配線３２，３３は、基板３１の表面３１ａ側に表面３１ａに沿って形成されている。プリント配線３２の上部、薄型光素子１０の接続電極１５の上部、及びこれらの間には、金属電極３６が形成されている。また、プリント配線３３の上部、薄型光素子１０の接続電極１６の上部、及びこれらの間には、金属電極３７が形成されている。これにより、プリント配線３２と薄型光素子１０の電極１２とが電気的に接続されるとともに、プリント配線３３と薄型光素子１０の電極１３とが電気的に接続されている。ここで、金属配線３６，３７としては、例えば金属インク配線、金属ペースト配線、金属蒸着配線、及び金属スパッタ配線の何れかであることが望ましい。特に、金属インク配線で金属配線３６，３７を形成すると、生産性が高く低コストでの接続が可能となる。
【００３４】
また、図４に示す通り、基板３１上に形成されたプリント配線３２には正電圧が印加されており、プリント配線３３には負電圧が印加されている。これにより、薄型光素子１０の電極１２，１３及び半導体層１１のショットキー接合にはバイアス電圧がかけられた状態となっている。かかる状態において、基板３１内に形成された光導波路３４により光が伝搬されてくると、その光は結合部３５で上方（薄型光素子１０側）に偏向されて受光面１１から薄型光素子１０の半導体層１１内に入力する。
【００３５】
すると、半導体層１１において電子正孔対が生成される。この電子正孔対が電極１２，１３間に印加されたバイアス電圧によって各電極１２，１３に向けて移動することにより電極１２，１３間に電流が流れる。この電流を検出することにより、半導体層１１に光が照射されたことを検出でき、本デバイス３０を受光素子として動作させることができる。以上の通り、デバイス３０は、剛性の高い薄型光素子１０を備えているため、その薄型光素子１０を基板３１に転載する工程等において、その薄型光素子１０が破損することを容易に回避することができる。このため、デバイス３０を容易に製造することができ、破損のない信頼性の高いものとすることができる。
【００３６】
以上、本発明の実施形態による薄型光素子、薄型光素子を備えるデバイスについて説明したが、次に、薄型光素子の製造方法、及びデバイスの製造方法について説明する。尚、以下の説明では、本発明の第１実施形態による薄型光素子１０の製造方法、及びこの薄型光素子１０を備えるデバイス３０の製造方法について説明するが、以下に説明する薄型光素子の製造方法は本発明の第２実施形態による薄型光素子２０を製造する場合にも用いることができ、以下に説明するデバイス製造方法は、本発明の第２実施形態による薄型光素子２０を備えるデバイスを製造する場合にも用いることができる。
【００３７】
〔薄型光素子の製造方法〕
図５〜図７は、本発明の第１実施形態による薄型光素子１０の製造方法を示す断面図である。図５（ａ）において、基板１００は、半導体基板であり、例えばガリウム・ヒ素化合物半導体基板である。まず、この基板１００上に犠牲層１０１を形成する。犠牲層１０１は、例えばアルミニウム・ヒ素（ＡｌＡｓ）からなり、数百ｎｍ程度の厚みを有する層である。次いで、この犠牲層１０１上に半導体層１０２を形成する。半導体層１０２の厚みは、例えば１〜１０μｍ程度とする。
【００３８】
次に、図５（ｂ）に示す通り、半導体層１１２上に電極１２，１３を形成する。これらの電極１２，１３を形成するには、まず、蒸着法又はスパッタ法等を用いて半導体層１０２上に金属層を形成する、次いで、この金属層上にレジスト（図示省略）を塗布した後、リソグラフィ法によりレジストをパターニングする。これにより、金属層の上面に所定の平面形状を有するレジスト層が形成される。次いで、このレジスト層をマスクとして、例えばドライエッチング法により、金属層をエッチングする。そして、レジスト層を除去することにより、電極１２，１３が形成される。これら電極１２，１３と半導体層１１２との界面ではショットキー接合が形成され、これにより電気的な機能を有する機能部が形成される。
【００３９】
電極１２，１３が形成されると、次に図６（ａ）に示す通り、強度付与層１４を形成する。具体的には、電極１２，１３が形成された半導体層１０２の全面に、電極１２，１３を覆うように所定の厚みのポリイミド層を形成する。尚、ここで形成するポリイミド層の厚みは、薄型光素子１０で必要とされる強度に応じて適宜設定される。次いで、このポリイミド層上にレジスト（図示省略）を塗布した後、リソグラフィ法によりレジストをパターニングする。これにより、金属層の上面に所定の平面形状を有するレジスト層が形成される。次いで、このレジスト層をマスクとして、例えばウェットエッチング法により、ポリイミド層をエッチングする。そして、レジスト層を除去することにより、強度付与層１４が形成される。尚、この工程では、電極１２の上方の一部を開口する開口部であるスルーホール１７、及び電極１３の上方の一部を開口する開口部であるスルーホール１８も形成される。
【００４０】
強度付与層１４が形成されると、次に図６（ｂ）に示す通り、強度付与層１４の上部に接続電極１５，１６を形成する。具体的には、強度付与層１４上に金属層を形成する。尚、この金属層は、スルーホール１７，１８の内部にも形成される。次いで、この金属層上にレジスト（図示省略）を塗布した後、リソグラフィ法によりレジストをパターニングする。これにより、金属層の上面に所定の平面形状を有するレジスト層が形成される。次いで、このレジスト層をマスクとして、例えばドライエッチング法により、金属層をエッチングする。そして、レジスト層を除去することにより、電極１５，１６が形成される。
【００４１】
電極１５，１６の形成を終えると、図７（ａ）に示す通り、半導体層１０２、犠牲層１０１、及び基板１００に対して非選択性エッチングを行う。具体的には、強度付与層１４、接続電極１５，１６、及び半導体層１０２の上面全体にレジスト（図示省略）を塗布した後、リソグラフィ法によりレジストをパターニングする。これにより、強度付与層１４及び接続電極１５，１６上を覆うレジスト層が形成される。次いで、このレジスト層をマスクとして、例えばウェットエッチング法等により、半導体層１０２、犠牲層１０１、及び基板１００に対して非選択性エッチングを行う。このエッチングを終了後にレジスト層を除去する。これにより、半導体層１０２をパターニングするとともに、強度付与層１０１の両端における電極１２，１３の下にアンダーカットが生じて分離溝１０５が形成される。この分離溝１０５により犠牲層１０１の側面が露出する。
【００４２】
以上の工程が終了すると、中間転写フィルム（ハンドリングフィルム）１１０を基板１００の表面（強度付与層１４及び接続電極１５，１６の上面側）に貼り付ける。この中間転写フィルム１１０は、表面に粘着剤が塗られた可撓性のあるフィルムである。また中間転写フィルム１１０は、例えば基材としてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート；東レ製「Ｔ６０」厚さ５０μｍ）を用い、この上に粘着剤を３０〜５０μｍの程度厚さに製膜することで形成される。
【００４３】
次いで、分離溝１０５を介して中間転写フィルム１１０と基板１００との間に選択エッチング液を注入して、犠牲層１０１のみを選択的にエッチングする。選択エッチング液としては、例えばアルミニウム・ヒ素に対して選択性が高い低濃度の塩酸を用いる。犠牲層１０１が全てエッチングされると、図７（ｂ）に示す通り、基板１００から薄型光素子１０が切り離される。そして、中間転写フィルム１１０を基板１００から引き離すことにより、中間転写フィルム１１０に貼り付けられている薄型光素子１０を基板１００から引き離す。これらにより、図１に示した薄型光素子１０が基板１００からリフトオフされ、中間転写フィルム１１０に貼り付け保持されることとなる。ここで、薄型光素子１０の厚みは、例えば１〜１０μｍ程度であり、大きさ（縦横）が例えば数十〜数百μｍであるのが好ましい。
【００４４】
〔デバイスの製造方法〕
図８〜図１０は、本発明の一実施形態によるデバイス３０の製造方法を示す断面図である。このデバイス３０は、基板３１上に上述した製造方法を用いて製造された本発明の第１実施形態による薄型光素子１０を転載することに製造される。デバイスの製造が開始されると、まず、薄型光素子１０が貼り付けられた中間転載フィルム１１０を移動させることで、基板３１所望の位置に薄型光素子１０をアライメントする。
【００４５】
尚、基板３１は、図３を用いて説明した通り、その内部に光導波路３４及び結合部３５が形成されており、その表面３１ａ側に、表面３１ａに沿ってプリント配線３２，３３が形成されている。薄型光素子１０が搭載されるべき位置は結合部３５の上方であるため、薄型光素子１０は結合部３５の上方に配置される。尚、基板３１上の薄型光素子１０が搭載されるべき位置に、薄型光素子１０を接着するための接着剤（図示省略）を塗布しておく。この接着剤の厚さは例えば数μｍ以下としてもよい。或いは、接着剤を薄型光素子１０に塗布してもかまわない。
【００４６】
次いで、基板３１上において薄型光素子１０が搭載されるべき位置の上方にアライメントされた薄型光素子１０を、中間転載フィルム１１０越しに裏押しピン（図示省略）等で押しつけて基板３１に接合する。ここで、薄型光素子１０が搭載されるべき位置には接着剤が塗布されているため、その薄型光素子１０が搭載されるべき位置に薄型光素子１０が接着される。次に、中間転載フィルム１１０の粘着力を消失させて、薄型光素子１０から中間転載フィルム１１０を剥がす。中間転載フィルム１１０の粘着剤は、紫外線（ＵＶ）又は熱により粘着力が消失するものにしておく。ＵＶ硬化性の粘着剤とした場合は、裏押しピンを透明な材質にしておき、裏押しピンの先端から紫外線（ＵＶ）を照射することで中間転載フィルム１１０の粘着力を消失させる。
【００４７】
熱硬化性の接着剤とした場合は、裏押しピンを加熱すればよい。或いは、第１工程の後で、中間転載フィルム１１０を全面紫外線照射して中間転載フィルム１１０の粘着力を全面消失させておいてもよい。粘着力が消失したとはいえ実際には僅かに粘着性が残っており、薄型光素子１０は極めて薄く軽いため中間転載フィルム１１０に保持される。次いで、加熱処理等を施して、薄型光素子１０を基板３１に本接合する。以上の工程を経ることにより、図９に示す通り、薄型光素子１０が基板３１上に搭載される。薄型光素子１０の搭載を終えると、図１０に示す通り、基板３１上に形成されたプリント配線３２と薄型光素子１０の接続電極１５とを金属配線３６によって電気的に接続するとともに、プリント配線３３と薄型光素子１０の接続電極１６とを金属配線３７によって電気的に接続することで、デバイス３０が製造される。
【００４８】
以上説明した薄型光素子１０の製造方法によれば、半導体基板である基板１００に機能部を形成し、その機能部を基板１００から切り取ってタイル状素子を形成する所謂エピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）法を用いて、剛性の高い薄型光素子１０を製造することができる。また、以上説明したデバイスの製造方法によれば、薄型光素子１０を形成した後に、その薄型光素子１０を所望の基板３１に貼り付ける工程等において薄型光素子１０が破損することを回避することができ、薄型光素子１０を用いたデバイスの製造工程を容易化することができる。
【００４９】
〔電子機器〕
〈第１実施形態〉
次に、上記実施形態の薄型光素子が搭載されたデバイスを備える電子機器の例について説明する。尚、前述した実施形態では、薄型光素子１０，２０が共にＭＳＭ型フォトダイオードである場合について説明したが、以下の説明では便宜上、薄型光素子は受光機能又は発光機能を備えているとする。図１１は、本発明の第１実施形態による電子機器の要部を示す斜視透視図である。図１１に示す電子機器２００は、集積回路間の光インターコネクション回路である。
【００５０】
図１１に示す通り、基板２０１の内部には、光導波路２０２が形成されており、その上面にはＩＣ，ＬＳＩ等の集積回路２０３〜２０５が実装されている。また、基板２０１の上面には、複数の薄型光素子２０６が搭載されている。集積回路２０３〜２０５は、半導体チップからなり、基板２０１の上面にフリップチップ実装されている。尚、各集積回路２０３〜２０５は、フリップチップ実装以外の方法で基板２０１に実装してもよい。
【００５１】
薄型光素子２０６は、発光機能をもつものと受光機能をもつものとが一対となり、それぞれ１つの光導波路２０２の端部に設けられている。換言すると、発光機能をもつ薄型光素子２０６と受光機能をもつ薄型光素子２０６とが光導波路２０２を介して光学的に結合されている。尚、この受光機能をもつ薄型光素子２０６としては、前述した薄型光素子１０，２０を用いることができる。また、各薄型光素子２０６の電極は、基板２０１上に設けられた電極を介して近傍の集積回路２０３〜２０５と電気的に接続されている。上記構成において、例えば、集積回路２０３の出力信号（電気信号）は、電極等を介して近傍の薄型光素子２０６に出力される。その薄型光素子２０６は電気信号を光信号に変換して基板２０１内部に設けられた光導波路２０２に射出する。その光信号は、光導波路２０２の端部であって集積回路２０４の近隣に配置されている薄型光素子２０６で電気信号に変換され、主席回路２０４の入力信号となる。
【００５２】
本実施形態の電子機器によれば、集積回路間におけるデータ伝送及び通信を光信号により極めて高速化することができる集積回路間光インターコネクション回路を簡便に実現することができる。また、薄型光素子２０６の剛性が高く破損しにくいので、極めて微細な集積回路間光インターコネクション回路を信頼性高く、容易に製造することができる。本実施形態において、１つの光導波路２０２に、受光機能をもつ複数の薄型光素子２０６を接続して光バスを形成してもよい。かかる構成にすると、例えば、複数の集積回路２０３〜２０４で共有されるクロック信号の配信を光導波路２０２によって行うことができる。
【００５３】
〈第２実施形態〉
図１２は、本発明の第２実施形態による電子機器の要部を示す断面図である。図１２に示す電子機器３００は、薄型光素子を備えた積層構造の光インターコネクション集積回路である。図１２に示す通り、光インターコネクション集積回路は、３つの集積回路チップ（シリコン半導体基板）３０１〜３０３を、樹脂等の透明な接着材（図示せず）を挟んで重ね合わせて積層した構造である。集積回路チップ３０１〜３０３は、シリコン半導体基板に集積回路（ＬＳＩ等）を形成したものである。また集積回路チップ３０１〜３０３は、ガラス基板に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を形成したものでもよい。
【００５４】
また、図１２に示した、面発光レーザＶＣ１〜ＶＣ４、及びフォトディテクタＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，ＰＤ２２，ＰＤ３１，ＰＤ３２，ＰＤ４１，ＰＤ４２は、薄型光素子で構成されているものとする。尚、ここでいう薄型光素子は、例えば厚さ１〜２０μｍ程度、縦横の大きさ数十μ〜数百μｍ程度の大きさの光素子をいう。ここで、ＰＤ３１，ＰＤ４１，ＰＤ４２としては、前述した薄型光素子１０，２０を用いることができる。
【００５５】
集積回路チップ３０１の上面には、２つの面発光レーザＶＣ１，ＶＣ２と、２つのフォトディテクタＰＤ３１，ＰＤ４１とが所望の位置に接着されている。即ち、集積回路チップ３０１の上面における周縁部位に限らず、集積回路の中の任意の位置に面発光レーザＶＣ１，ＶＣ２及びフォトディテクタＰＤ３１，ＰＤ４１が配置されている。面発光レーザＶＣ１，ＶＣ２及びフォトディテクタＰＤ３１，ＰＤ４１それぞれの間隔は、極めて小さくすることができ、例えば数μｍとすることもできる。また、面発光レーザＶＣ１，ＶＣ２及びフォトディテクタＰＤ３１，ＰＤ４１等をなす各薄型光素子は、透明性を有する接着材３０５で集積回路チップ３０１の上面に接着されている。接着材３０５としては例えば樹脂を用いる。
【００５６】
集積回路チップ３０２の上面には、１つの面発光レーザＶＣ３と、３つのフォトディテクタＰＤ１１，ＰＤ２１，ＰＤ４２とが接着されている。ここで、面発光レーザＶＣ３及びフォトディテクタＰＤ１１，ＰＤ２１，ＰＤ４２は、透明性を有する接着材３０５で集積回路チップ３０２の上面に接着されている。また、集積回路チップ３０３の上面には、１つの面発光レーザＶＣ４と、３つのフォトディテクタＰＤ１２，ＰＤ２２，ＰＤ３２とが接着されている。ここで、面発光レーザＶＣ４及びフォトディテクタＰＤ１２，ＰＤ２２，ＰＤ３２は、透明性を有する接着材３０５で集積回路チップ３０３の上面に接着されている。
【００５７】
接着材３０５は、インクジェットノズル（図示せず）から接着材３０５を含む液滴を吐出して集積回路チップ３０１〜３０３に塗布する液滴吐出方式で設けることが好ましい。これにより、接着材３０５等の量を軽減でき、設計変更等にも容易に対応でき、製造コストを低減することができる。また、集積回路チップ３０１〜３０３を接着材で重ね合わせるときも、その接着材を液滴吐出方式で塗布することが好ましい。これにより、接着材等の量を軽減でき、設計変更等にも容易に対応でき、製造コストを低減することができる。
【００５８】
２つのフォトディテクタＰＤ１１，ＰＤ１２は、面発光レーザＶＣ１から射出されるレーザの光軸上に配置されており、２つのフォトディテクタＰＤ２１，ＰＤ２２は、面発光レーザＶＣ２から射出されるレーザ光の光軸上に配置されている。また、２つのフォトディテクタＰＤ３１，ＰＤ３２は、面発光レーザＶＣ３から射出されるレーザの光軸上に配置されており、２つのフォトディテクタＰＤ４１，ＰＤ４２は、面発光レーザＶＣ４から射出されるレーザ光の光軸上に配置されている。
【００５９】
面発光レーザＶＣ１は第１波長のレーザ光を射出し、面発光レーザＶＣ２は第２波長のレーザ光を射出する。また、面発光レーザＶＣ３は第３波長のレーザ光を射出し、面発光レーザＶＣ４は第４波長のレーザ光を射出する。ここで、第１〜第４波長は、例えば、集積回路チップ３０１〜３０３をシリコン半導体基板で形成した場合は１．１μｍ以上である。これにより、面発光レーザＶＣ１，ＶＣ２，ＶＣ３，ＶＣ４から射出されたレーザ光は、集積回路チップ３０１〜３０３を透過することが可能となる。例えば、第１波長を１．２０μｍ、第２波長を１．２２μｍ、第３波長を１．２４μｍ、第４波長を１．２６μｍとする。波長が１．１μｍ以下の光でもガラス基板であれば透過することができる。そこで、集積回路チップ３０１〜３０３をガラス基板を用いて形成した場合は、第１〜第４波長を１．１μｍ以下にすることもできる。例えば、第１波長を０．７９μｍ、第２波長を０．８１μｍ、第３波長を０．８３μｍ、第４波長を０．８５μｍとする。
【００６０】
各フォトディテクタＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，ＰＤ２２，ＰＤ３１，ＰＤ３２，ＰＤ４１，ＰＤ４２は、波長選択性を有することが好ましい。例えば、フォトディテクタＰＤ１１，ＰＤ１２は第１波長の光のみを検出し、フォトディテクタＰＤ２１，ＰＤ２２は第２波長の光のみを検出し、フォトディテクタＰＤ３１，ＰＤ３２は第３波長の光のみを検出し、フォトディテクタＰＤ４１，ＰＤ４２は第４波長の光のみを検出するのが好ましい。或いは、各フォトディテクタＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，ＰＤ２２，ＰＤ３１，ＰＤ３２，ＰＤ４１，ＰＤ４２の上面又は下面に波長選択性を有する薄膜等を設けて、波長選択性を有する受光素子としてもよい。
【００６１】
上記構成により、面発光レーザＶＣ１から下方に射出された第１波長のレーザ光は、面発光レーザＶＣ１と集積回路チップ３０１との間の接着材３０５、集積回路チップ３０１、及び、集積回路チップ３０１と集積回路チップ３０２との間の接着材を透過してフォトディテクタＰＤ１１に入射し、更に、フォトディテクタＰＤ１１、フォトディテクタＰＤ１１と集積回路チップ３０２との間の接着材３０５、集積回路チップ３０２、及び集積回路チップ３０２と集積回路チップ３０３との間の接着材を透過してフォトディテクタＰＤ１２に入射する。
【００６２】
また、面発光レーザＶＣ２から下方に射出された第２波長のレーザ光は、面発光レーザＶＣ２と集積回路チップ３０１との間の接着材３０５、集積回路チップ３０１、及び集積回路チップ３０１と集積回路チップ３０２との間の接着材を透過してフォトディテクタＰＤ２１に入射し、更に、フォトディテクタＰＤ２１、フォトディテクタＰＤ２１と集積回路チップ３０２との間の接着材３０５、集積回路チップ３０２、及び集積回路チップ３０２と集積回路チップ３０３との間の接着材を透過してフォトディテクタＰＤ２２に入射する。
【００６３】
また、面発光レーザＶＣ３から上方に射出された第３波長のレーザ光は、集積回路チップ３０２と集積回路チップ３０１との間の接着材、集積回路チップ３０１、及び集積回路チップ３０１とフォトディテクタＰＤ３１との間の接着材３０５を透過してフォトディテクタＰＤ３１に入射する。面発光レーザＶＣ３から下方に射出された第３波長のレーザ光は、面発光レーザＶＣ３と集積回路チップ３０２との間の接着材３０５、集積回路チップ３０２、及び集積回路チップ３０２と集積回路チップ３０３との間の接着材を透過してフォトディテクタＰＤ３２に入射する。
【００６４】
また、面発光レーザＶＣ４から上方に射出された第４波長のレーザ光は、集積回路チップ３０３と集積回路チップ３０２との間の接着材、集積回路チップ３０２、及び集積回路チップ３０２とフォトディテクタＰＤ４２との間の接着材３０５を透過してフォトディテクタＰＤ４２に入射し、更に、フォトディテクタＰＤ４２、集積回路チップ３０２と集積回路チップ３０１との間の接着材、集積回路チップ３０１、及び、集積回路チップ３０１とフォトディテクタＰＤ４１との間の接着材３０５を透過してフォトディテクタＰＤ４１に入射する。
【００６５】
従って、面発光レーザＶＣ１から第１波長のレーザ光として出力された光信号は、フォトディテクタＰＤ１１，ＰＤ１２に略同時に受信される。また、面発光レーザＶＣ２から第２波長のレーザ光として出力された光信号は、フォトディテクタＰＤ２１，ＰＤ２２に略同時に受信される。また、面発光レーザＶＣ３から第３波長のレーザ光として出力された光信号は、フォトディテクタＰＤ３１，ＰＤ３２に略同時に受信される。更に、面発光レーザＶＣ４から第４波長のレーザ光として出力された光信号は、フォトディテクタＰＤ４１，ＰＤ４２に略同時に受信される。
【００６６】
そこで、集積回路チップ３０１、集積回路チップ３０２、及び集積回路チップ３０３の相互間では、第１〜第４波長の４つの光信号を同時に並列に送受信して双方向通信を行うことができる。換言すると、面発光レーザＶＣ１，ＶＣ２，ＶＣ３，ＶＣ４及びフォトディテクタＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，ＰＤ２２，ＰＤ３１，ＰＤ３２，ＰＤ４１，ＰＤ４２が光バスの信号送受信手段となり、第１〜第４波長の４つの光信号が光バスの伝送信号となる。
【００６７】
これらにより、本実施形態の光インターコネクション集積回路は、３つの集積回路チップ３０１〜３０３の相互間において複数の光信号を並列に送受信する光バスを有するので、集積回路チップ間の信号伝送速度を高速化することができる。ここで、金属配線を用いて電気信号を送受信する場合には、（１）配線間の信号伝達タイミングのズレ（スキュー）が生ずる、（２）高周波信号の伝送時に大きな電力が必要となる、（３）配線レイアウトについて自由度が制限され設計が困難となる、（４）インピーダンスマッチングが必要となる、（５）アースノイズ、電磁誘導ノイズ等の対策が必要となる、等の問題が生ずる。本実施形態の光インターコネクション集積回路によれば、これらの問題に対処することができる。
【００６８】
また、本実施形態の光インターコネクション集積回路は、ＭＳＭ型フォトダイオードであるＰＤ３１，ＰＤ４１，ＰＤ４２をなす薄型光素子においても剛性が高く破損しにくいので、極めて微細な集積回路間光インターコネクション回路を信頼性高く、容易に製造することができる。
【００６９】
更に、本実施形態の光インターコネクション集積回路は、光バスの通信信号となる複数のレーザ光をそれぞれ異なる波長にしているので、発光素子と受光素子を１組とした複数組の光信号送受信手段を極めて近接して配置しても迷光等による混信を防ぐことが可能となり、更に装置をコンパクト化することができる。更にまた、本実施形態の光インターコネクション集積回路は、発光素子として面発光レーザを用いているので、更に通信速度を高速化することができるとともに、多層構造に積層した複数の集積回路チップを透過するレーザ光の射出手段（送信手段）を容易に形成することができる。また、本実施形態の光インターコネクション集積回路は、波長選択性を有する受光素子（フォトディテクタ）を用いることで、迷光等による混信を更に防ぐことが可能となり、更に装置をコンパクト化することができる。
【００７０】
次に、電子機器の具体例について説明する。本発明の電子機器は、上述したデバイスを備えるものであり、具体的には図１３に示すものが挙げられる。図１３は、本発明の電子機器の具体例を示す図である。図１３（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１３（ａ）において、携帯電話１０００は、上述したデバイスの何れかを備える。携帯電話１０００に設けられるデバイスは、例えばＣＰＵから表示データを光信号として表示部１００１に送信するために設けられる。
【００７１】
図１３（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１３（ｂ）において、時計１１００は、上述したデバイスを備える。この時計１１００においても、表示部１１０１に対して表示データを光信号で送信するためにデバイスが設けられる。図１３（ｃ）は、ワープロ、パソコン等の携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１３（ｃ）において、情報処理装置１２００は、キーボード等の入力部１２０２、上述したデバイスにより表示データが光信号で送信される表示部１２０６、情報処理装置本体（筐体）１２０４を備える。図１３（ａ）〜（ｃ）に示すそれぞれの電子機器は、上述したデバイスによる表示データが送信される表示部１００１，１１０１，１２０６を備えているので、良好な表示特性を有する電子機器が提供される。
【００７２】
尚、上述したデバイスは、上記の電子機器以外に、ビューワ、ゲーム機等の携帯情報端末、電子書籍、電子ペーパ等種々の電子機器に適応できる。また、光電気複合基板の何れかは、ビデオカメラ、デジタルカメラ、カーナビゲーション、カーステレオ、運転操作パネル、パーソナルコンピュータ、プリンタ、スキャナ、テレビ、ビデオプレーヤー等種々の電子機器にも適応できる。更には、レーザ光を対象物に投射し、その反射光の変化から対象物の位置変化や光学特性の変化を検出するリニアエンコーダ、ロータリーエンコーダ等の変位センサ及び圧力センサ、振動センサ、角度センサ、吸光センサ、ガスセンサ、パーティクルセンサ等の電子機器にも適用することができる。また更には、光通信の光通信モジュール（送信モジュール、受信モジュール）にも適用することができる。或いは、血液血流センサ、指紋センサ、高速電気変調回路、無線ＲＦ回路、携帯電話、無線ＬＡＮ等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１実施形態による薄型光素子の要部を示す平面透視図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態による薄型光素子を示す平面透視図である。
【図４】本発明の第１実施形態による薄型光素子１０を備えるデバイスの要部を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態による薄型光素子１０の製造方法を示す断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態による薄型光素子１０の製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態による薄型光素子１０の製造方法を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態によるデバイス３０の製造方法を示す断面図である。
【図９】本発明の一実施形態によるデバイス３０の製造方法を示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるデバイス３０の製造方法を示す断面図である。
【図１１】本発明の第１実施形態による電子機器の要部を示す斜視透視図である。
【図１２】本発明の第２実施形態による電子機器の要部を示す断面図である。
【図１３】本発明の電子機器の具体例を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０……薄型光素子
１１……半導体層
１１ａ……受光面
１２，１３……電極
１２ａ，１３ａ……接続部
１２ｂ，１３ｂ……櫛歯部
１４……強度付与層
１５，１６……接続電極
１７，１８……スルーホール
２０……薄型光素子
２１……半導体層
２２，２３……電極
２２ａ，２３ａ……接続部
２２ｂ……画設部
２３ｂ……張出部
２４……強度付与層
２５，２６……接続電極
２７，２８……スルーホール
３０……デバイス
３１……基板
３２，３３……プリント配線
３４……光導波路
３５……結合部
３６，３７……金属配線
１００……基板
１０１……犠牲層
１０２……半導体層
１０５……分離溝
１１０……中間転写フィルム
【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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【図１２】
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【図１３】
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