(57)【要約】【課題】加熱することなく基板と光ファイバとを高精度に位置合わせして表面活性化接合し、最適状態を長期間維持する光デバイスの製造方法及び光デバイスを提供する。【解決手段】基板（１０）の一部に第１の金属膜（１２）を形成し、光ファイバ（２０）の外周の一部に第２の金属膜（２４）を形成し、第１の金属膜と第２の金属膜とを表面活性化接合により接合する工程を有することを特徴とする光デバイス（１）の製造方法及び光デバイス。【選択図】図４
2013092758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に光ファイバが配置された光デバイスの製造方法において、
前記基板の一部に第１の金属膜を形成し、
前記光ファイバの外周の一部に第２の金属膜を形成し、
前記第１の金属膜と前記第２の金属膜とを表面活性化接合により接合する、
工程を有することを特徴とする光デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記基板上にＶ溝を形成する工程を更に有し、
前記第１の金属膜は、前記Ｖ溝に形成される、請求項１に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記第１の金属膜は、前記Ｖ溝の長手方向に所定の間隔で形成された凹凸部を有し、前記凸部によって前記第２の金属膜と接合される、請求項２に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記第１の金属膜は、前記Ｖ溝の長手方向に所定の間隔で形成された開口部を有し、前記第１の金属膜は前記開口部以外の箇所で前記第２の金属膜と接合される、請求項２に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記第１の金属膜は、前記Ｖ溝の長手方向に所定の間隔で形成されたストライプ状に形成される、請求項２に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記第２の金属膜は、前記光ファイバの長手方向に所定の間隔で形成された凹凸部を有し、前記凸部によって前記第１の金属膜と接合される、請求項１〜５の何れか一項に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記第２の金属膜は、前記光ファイバの長手方向に所定の間隔で形成された開口部を有し、前記第２の金属膜は前記開口部以外の箇所で前記第１の金属膜と接合される、請求項１〜５の何れか一項に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記第２の金属膜は、前記光ファイバの長手方向に所定の間隔で形成されたストライプ状に形成される、請求項１〜５の何れか一項に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記Ｖ溝と前記光ファイバとの間の隙間に接着材を充填する工程を更に有する、請求項１〜８の何れか一項に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記第１の金属膜は、前記基板の基準平坦面上に形成される、請求項１に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記第１の金属膜上に配置された前記光ファイバを補強樹脂により固定する工程を更に有する、請求項１０に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記第１の金属膜はマイクロバンプで構成されている、請求項１〜１１の何れか一項に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記第１の金属膜又は前記第２の金属膜は、金属膜をレーザ加工することによって形成される、請求項１〜１１の何れか一項に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項１４】
前記第１の金属膜又は前記第２の金属膜は、金属膜をエッチング加工することによって形成される、請求項１〜１１の何れか一項に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項１５】
基板の一部に形成された第１の金属膜と、
光ファイバの外周の一部に形成された第２の金属膜と、を有し、
前記第１の金属膜と前記第２の金属膜とが表面活性化接合により接合されることによって、前記光ファイバが前記基板に固着されている、
ことを特徴とする光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に光ファイバが固着された光デバイス及び光デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光伝送路である光ファイバ、半導体レーザ、及び波長変換素子等によって構成される光デバイスでは、基板上に搭載する光ファイバと他の光素子との光学結合が最適になるようにそれらの位置決めを行い、最適状態を維持して固着する必要がある。
【０００３】
シリコン基板の表面にＶ溝を形成し、Ｖ溝の表面と光ファイバの表面にＡｕ膜を被覆して、光ファイバをＶ溝の底面に押圧して固着する光モジュールの製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の製造方法では、ボンディングツールによってシリコン基板を加熱した状態で、光ファイバのＶ溝への固着が行われる。
【０００４】
特許文献１の光モジュールの製造方法では、加熱と加圧によってＶ溝の表面のＡｕ膜と光ファイバの表面のＡｕ膜との接触界面における界面エネルギが上昇し、Ａｕ膜表面同士の間で金属原子の相互拡散が起こり、両方のＡｕ膜が接合される。したがって、接着剤やハンダなどの層を介さずに、基板と光ファイバとが接合するので、高精度な光ファイバの固定が可能となることが、特許文献１には記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２８１７７７８号公報（４−５頁、図４−図８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の光モジュールの製造方法では、シリコン基板と光ファイバの接合にボンディングツールを用いているので、シリコン基板を１００℃以上に加熱していると想定できる。ボンディングツールによる加熱によって、シリコン基板にひずみが発生して、シリゴン基板が変形し、光素子と光ファイバとの光軸にずれが生じ、光結合効率が低下する。
【０００７】
また、シリコン基板のＶ溝に形成されるＡｕ膜及び光ファイバの表面に形成されるＡｕ膜は、いずれもベタ構造であるので、Ａｕ膜への荷重がＶ溝の長手方向全体に分散し、Ａｕ膜への荷重が不十分となって強い接合力を得ることができない。Ａｕ膜同士の接合力が弱いので、半導体レーザと光ファイバとの光学結合が最適になるように位置決めができたとしても、その最適状態を長期間維持することが困難である。
【０００８】
本発明は、上記の不具合を解決することを可能とする光デバイス及び光デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明は、加熱することなく、基板と光ファイバとを高精度に位置合わせして最適状態を長期間維持することを可能とする光デバイス及び光デバイスの製造方法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】
【００１０】
本発明に係る光デバイスの製造方法は、基板の一部に第１の金属膜を形成し、光ファイバの外周の一部に第２の金属膜を形成し、第１の金属膜と第２の金属膜とを表面活性化接合により接合する工程を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る光デバイスの製造方法では、基板上にＶ溝を形成する工程を更に有し、第１の金属膜はＶ溝に形成されることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る光デバイスの製造方法では、第１の金属膜は、Ｖ溝の長手方向に所定の間隔で形成された凹凸部を有し、凸部によって第２の金属膜と接合されることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る光デバイスの製造方法では、第１の金属膜は、Ｖ溝の長手方向に所定の間隔で形成された開口部を有し、第１の金属膜は開口部以外の箇所で第２の金属膜と接合されることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る光デバイスの製造方法では、第１の金属膜は、Ｖ溝の長手方向に所定の間隔で形成されたストライプ状に形成されることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る光デバイスの製造方法では、第２の金属膜は、光ファイバの長手方向に所定の間隔で形成された凹凸部を有し、凸部によって第１の金属膜と接合されることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る光デバイスの製造方法では、第２の金属膜は、光ファイバの長手方向に所定の間隔で形成された開口部を有し、第２の金属膜は開口部以外の箇所で第１の金属膜と接合されることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る光デバイスの製造方法では、第２の金属膜は、光ファイバの長手方向に所定の間隔で形成されたストライプ状に形成されることが好ましい。
【００１８】
本発明に係る光デバイスの製造方法では、Ｖ溝と光ファイバとの間の隙間に接着材を充填する工程を更に有することが好ましい。
【００１９】
本発明に係る光デバイスの製造方法では、第１の金属膜は基板の基準平坦面上に形成されることが好ましい。
【００２０】
本発明に係る光デバイスの製造方法では、第１の金属膜上に配置された光ファイバを補強樹脂により固定する工程を更に有することが好ましい。
【００２１】
本発明に係る光デバイスの製造方法では、第１の金属膜はマイクロバンプで構成されていることが好ましい。
【００２２】
本発明に係る光デバイスの製造方法では、第１の金属膜又は第２の金属膜は、金属膜をレーザ加工することによって形成されることが好ましい。
【００２３】
本発明に係る光デバイスの製造方法では、第１の金属膜又は第２の金属膜は、金属膜をエッチング加工することによって形成されることが好ましい。
【００２４】
本発明に係る光デバイスは、基板の一部に形成された第１の金属膜と、光ファイバの外周の一部に形成された第２の金属膜と、を有し、第１の金属膜と第２の金属膜とが表面活性化接合により接合されることによって、光ファイバが基板に固着されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る光デバイス及び光デバイスの製造方法によれば、基板と光ファイバは、加熱する必要がない表面活性化接合技術によって固着される。したがって、加熱に起因する基板の歪みによる光軸ずれ、熱膨張係数差の残留応力による部品破壊、又は熱ストレスによる部品の機能劣化等を防ぐことが可能となる。
【００２６】
本発明に係る光デバイス及び光デバイスの製造方法によれば、光ファイバと、基板上に配置された他の光素子との光学結合を長期間最適に維持して、光結合効率が高く、信頼性に優れた光デバイスを提供することができる。
【００２７】
本発明に係る光デバイス及び光デバイスの製造方法によれば、金属膜の表面に凹凸部を設けることで、小さい荷重でも凸部または開口部以外の接触部に荷重が集中するので、基板と光ファイバとの接触部の接合強度を高めることが出来る。
【００２８】
本発明に係る光デバイス及び光デバイスの製造方法によれば、金属膜の表面に凹凸部を設けることで、荷重の変化による凸部または開口部以外の金属膜のつぶれ量の調整幅を大きくできるので、光ファイバの基板に対する高さ調整量を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】光デバイス１における基板と光ファイバとの接合前の構成を模式的に示した斜視図である。
【図２】光デバイス１における基板と光ファイバとの接合後の構成を模式的に示した斜視図である。
【図３】（ａ）は光デバイス１の正面図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａから見た光デバイス１の側面図である。
【図４】光デバイス１の製造工程の一例を示す工程図である。
【図５】他の光デバイス２における基板と光ファイバとの接合前の構成を模式的に示した斜視図である。
【図６】（ａ）は他の光デバイス２における基板と光ファイバとの接合後の構成を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｃから見た側面図である。
【図７】レーザ加工によって凹凸部を形成する凹凸部形成工程の一例を示す工程図である。
【図８】エッチング加工によって凹凸部を形成する凹凸部形成工程の一例を示す工程図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、光デバイス２において、シリコン基板１０に光ファイバ２０を接合する接合工程を示す図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、シリコン基板のＶ溝の第１の金属膜の凹凸部が荷重に応じて変形する様子を示す図である。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は、光ファイバの高さ調整を説明するための図である。
【図１２】更に他の光デバイス３における基板と光ファイバとの接合前の構成を模式的に示した斜視図である。
【図１３】（ａ）は更に他の光デバイス３における基板と光ファイバとの接合後の構成を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｄから見た側面図である。
【図１４】更に他の光デバイス４における基板と光ファイバとの接合前の構成を模式的に示した斜視図である。
【図１５】更に他の光デバイス５を示す図である。
【図１６】更に他の光デバイス６を示す図である。
【図１７】更に他の光デバイス７を示す図である。
【図１８】更に他の光デバイス１００を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下図面を参照して、本発明に係る光デバイスの製造方法及び光デバイスについて説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【００３１】
最初に、表面活性化接合技術の概略について説明する。
【００３２】
表面活性化接合技術は、物質表面を覆っている酸化膜、塵（コンタミ）などの不活性層をプラズマ処理などで取り除いて活性化し、表面エネルギの高い原子同士を接触させることで原子間の凝着力を利用して、常温で接合する技術である。
【００３３】
実在表面（各実施形態の第１、第２の金属膜表面）上には、酸化膜、コンタミ等が存在している。このため、プラズマ洗浄やイオンビームによるスパッタエッチングをおこない、接合面を活性化させ、接合面が結合手を持った原子が露出している活性状態にする。これにより、接合の対象である、光ファイバの第２の金属膜をシリコン基板のＶ溝の第１の金属膜に接触させるだけで原子間接合させることができる。
【００３４】
表面活性化接合は無加熱接合であるため、下記の各利点を有する。
１．熱膨張係数差の残留応力による部品破壊が発生しない。
２．部品に対する熱ストレスがなく部品の機能劣化が生じない。
３．無加熱および固相接合であるため、実装時の位置ずれが生じない。
４．他部品への熱影響が生じない。
５．原子の直接接合であるため、接合層の経時劣化が生じない。
【００３５】
図１は、光デバイス１における基板と光ファイバとの接合前の構成を模式的に示した斜視図である。
【００３６】
シリコン基板１０の表面には、所定の幅と長さのＶ溝１１が形成されている。Ｖ溝１１の表面には、所定の角度で対向する二つのＶ溝面１１ａ、１１ｂが形成されている。二つのＶ溝面１１ａ、１１ｂ全体には、所定の厚さで、ベタパターンの第１の金属膜１２が形成されている。第１の金属膜１２の材質はＡｕ（金）である。
【００３７】
光ファイバ２０は、中心部にコア層２１、その外周に屈折率の異なるクラッド層２２、更にその外周に保護層であるバッファ層２３を有している。光ファイバ２０の外周には、バッファ層２３を覆う様に、所定の厚さで、ベタパターンの第２の金属膜２４が形成されている。第２の金属膜２４の材質もＡｕ（金）である。
【００３８】
シリコン基板１０のＶ溝１１は、光ファイバ２０を確実に位置決めして固着するために形成されるが、Ｖ溝１１の幅は、填め込まれる光ファイバ２０の外形に合わせて決定され、Ｖ溝１１の長さは、光デバイスの仕様に応じて適宜決定される。
【００３９】
図２は、光デバイス１における基板と光ファイバとの接合後の構成を模式的に示した斜視図である。
【００４０】
光ファイバ２０は、シリコン基板１０のＶ溝１１に填め込まれ、所定の荷重で加圧される。これによって、Ｖ溝１１の表面の第１の金属膜１２と光ファイバ２０の外周の第２の金属膜２４とが表面活性化接合によって接合され、シリコン基板１０と光ファイバ２０は固着される。
【００４１】
シリコン基板１０のＶ溝１１の二つのＶ溝面１１ａ、１１ｂは、それぞれが平面であることに対して、光ファイバ２０の外周は円形である。したがって、シリコン基板１０のＶ溝１１の第１の金属膜１２と光ファイバ２０の外周の第２の金属膜２４とが接触する二つの接触部１５ａ、１５ｂ（図中では光ファイバ２０を透過させ、太い破線として示す）は、Ｖ溝面１１ａ、１１ｂのそれぞれの長手方向に沿って直線状に形成される（線接触）。なお、図２に示すシリコン基板１０と光ファイバ２０とが固着して一体化したものが、後述する製造方法で製造された光デバイス１である。
【００４２】
図３（ａ）は光デバイス１の正面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の矢印Ａから見た光デバイス１の側面図である。
【００４３】
図３（ａ）に示すように、光ファイバ２０は、シリコン基板１０のＶ溝１１に填め込まれて固着されているので、シリコン基板１０と光ファイバ２０の位置関係はずれることがなく、光ファイバ２０はシリコン基板１０に安定して固着される。光ファイバ２０は、シリコン基板１０のＶ溝１１に填め込まれているので、二つの接触部１５ａ、１５ｂによって挟まれるように固着されている。
【００４４】
図３（ｂ）に示すように、光ファイバ２０は長手方向に沿って、その一部がシリコン基板１０のＶ溝１１に埋め込まれるように固着されている。また、接触部１５ｂ（接触部１５ａは図３（ｂ）では表示していない）は、光ファイバ２０とＶ溝１１の長手方向に沿って直線状に形成されているので、光ファイバ２０は、Ｖ溝１１の全体で確実に固着される。
【００４５】
シリコン基板１０と光ファイバ２０は、二つの直線状の接触部１５ａ、１５ｂによって挟まれるように線接触しているので、光ファイバ２０が加圧されたときの荷重は、線接触される接触部１５ａ、１５ｂに集中する。これにより、シリコン基板１０の第１の金属膜１２と光ファイバ２０の第２の金属膜２４とは、比較的小さな荷重で表面活性化接合することができる。
【００４６】
図４は、光デバイス１の製造工程の一例を示す工程図である。
【００４７】
図４に示す工程図は、前述の光デバイス１の正面図（図３（ａ）参照）と同じ角度から光デバイス１を示してものである。また、図４の工程図は、後述する他の製造工程にも適用される。
【００４８】
光デバイス１の製造方法の特徴の１つは、基板上のＶ溝に形成される第１の金属膜と、光ファイバの外周に形成される第２の金属膜とが共にベタパターンであり、ベタパターンの第１の金属膜と第２の金属膜とを表面活性化接合によって接合する点にある。
【００４９】
最初に、必要な処理を行った所定の厚さのシリコン基板１０を準備する（シリコン基板製造工程Ｓ１）。
【００５０】
次に、シリコン基板１０の表面に、異方性エッチングによって所定の角度のＶ溝１１を形成する（Ｖ溝形成工程Ｓ２）。なお、Ｖ溝１１の形成はエッチング加工に限定されず、レーザ加工や機械加工によって形成しても良い。
【００５１】
次に、Ｖ溝形成工程Ｓ２によって形成されたＶ溝１１の幅Ｗ１を計測し、Ｖ溝１１が所定の大きさに形成されたかを判定する（Ｖ溝計測工程Ｓ３）。Ｖ溝計測工程Ｓ３は、Ｖ溝１１の幅を調整して、シリコン基板１０の表面に対する光ファイバ２０の光軸高さを調整するために行う工程である。
【００５２】
他の光素子（例えば半導体レーザなど）の光軸と光ファイバ２０との光軸を合わせるために、シリコン基板１０の表面に対する光ファイバ２０の光軸高さを調整する必要がある。そこで、Ｖ溝１１の幅Ｗ１を計測し、Ｖ溝１１に填め込まれる光ファイバ２０の光軸高さを算出する。Ｖ溝１１の幅Ｗ１が所定の大きさに形成されていれば次の工程に進み、所定の大きさに達していなければ、Ｖ溝形成工程Ｓ２に戻って、Ｖ溝１１の追加加工を実施する。
【００５３】
実際には、Ｖ溝１１の幅Ｗ１を多少狭く加工して、シリコン基板１０の表面に対する光ファイバ２０の光軸位置を所定の高さ（光ファイバ２０の光軸と他の素子の光軸が一致する高さ）より少し高めに設定する。その後、後述するように、接合時の荷重を変えて、金属膜のつぶれ量を調整して、光軸合わせのための光ファイバ２０の光軸高さの微調整を行う。
【００５４】
次に、シリコン基板１０の表面に形成されたＶ溝１１の二つのＶ溝面１１ａと１１ｂに、Ａｕによる第１の金属膜１２を所定の厚さで形成する（第１の金属膜形成工程Ｓ４）。第１の金属膜１２は、蒸着、またはメッキ等の工程によって形成される。
【００５５】
次に、光ファイバ２０を準備する（光ファイバ製造工程Ｓ５）。光ファイバ２０は、コア層２１、クラッド層２２、及びバッファ層２３によって構成される。光ファイバ２０の表面を第２の金属膜で被覆したメタライズドファイバとするために、バッファ層２３は、石英系光ファイバと第２の金属膜２４との密着性及び気密性を向上するために設けられる層である。バッファ層２３として、Ｎｉメッキ膜の単層、Ｔｉスパッタ膜の単層、又は、Ｔｉのスパッタ膜を形成した後にＮｉメッキ膜又はＮｉスパッタ膜を形成した２層構造の金属層、を用いることができる。
【００５６】
次に、光ファイバ２０の外周にＡｕによる第２の金属膜２４を所定の厚さに形成する（第２の金属膜形成工程Ｓ６）。第２の金属膜２４は、スパッタ、蒸着、又はメッキ等の工程によって形成される。
【００５７】
次に、シリコン基板１０と光ファイバ２０との接合の前に、シリコン基板１０のＶ溝１１の第１の金属膜１２と、光ファイバ２０の外周の第２の金属膜２４とを、アルゴンプラズマにより洗浄し、それぞれの表面を活性化させる。その後、第２の金属膜２４で覆われた光ファイバ２０を、第１の金属膜１２で覆われたシリコン基板１０のＶ溝１１に填め込み、所定の荷重によって押圧し、表面活性化接合によって第１の金属膜１２と第２の金属膜２４とを接合する（接合工程Ｓ７）。これにより、光ファイバ２０はシリコン基板１０に固着され、シリコン基板１０上に光ファイバ２０が配置された光デバイス１が完成する。
【００５８】
接合工程Ｓ７及び／又はその後の微調整工程を経て、光ファイバ２０と、他の光素子（半導体レーザ及び波長変換素子等）（不図示）とが、適切に光結合されることとなる。なお、他の光素子は、シリコン基板１０上に予め位置決めされて固定されていることが好ましい。
【００５９】
以上のような光デバイスの製造方法によれば、シリコン基板１０と光ファイバ２０は、加熱する必要がない表面活性化接合技術によって接合される。したがって、熱に起因する基板の歪みによる光軸ずれ、熱膨張係数差の残留応力による部品破壊、熱ストレスによる部品の機能劣化等を防ぐことができる。この結果、光ファイバと光素子との光学結合を長期間最適に維持し、光素子間の光結合効率が高く、信頼性に優れた光デバイスを提供することができる。また、光デバイス１の第１の金属膜１２と第２の金属膜２４は共にベタパターンであるので、金属膜の形成が簡単であり、光デバイスの製造工程を簡素化できるメリットがある。
【００６０】
図５は、他の光デバイス２における基板と光ファイバとの接合前の構成を模式的に示した斜視図である。図５において、図１と同じ要素には同じ番号を付して、その説明を省略する。
【００６１】
図５に示す様に、シリコン基板１０の表面には、所定の幅と長さのＶ溝１１が形成され、Ｖ溝１１の表面には、Ｖ溝１１の長手方向に所定の間隔で形成されたストライプ状の凹凸部を有する第１の金属膜１３が形成されている。第１の金属膜１３の材質はＡｕである。
【００６２】
第１の金属膜１３のストライプ状の凹凸部は、図面上、薄く塗りつぶされた箇所が凸部１３ａであり、図面上、白色の箇所が凹部１３ｂである。この凸部１３ａと凹部１３ｂでは、第１の金属膜１３の厚みが異なっており、凸部１３ａは金属膜（Ａｕ）が厚い部分であり、凹部１３ｂは金属膜（Ａｕ）が薄い部分である。凸部１３ａと凹部１３ｂは、Ｖ溝１１の長手方向にストライプ状に所定の間隔で繰り返し形成される。なお、凹部１３ｂには金属膜を有さず、シリコン基板１０の表面が露出するようにしても良い。この場合、第１の金属膜１３は、凸部１３ａにのみよって形成されることになる。
【００６３】
また、光ファイバ２０は、光デバイス１と同様であるので説明は省略するが、光ファイバ２０の外周には、ベタパターンの第２の金属膜２４が形成されている。第２の金属膜２４の材質はＡｕである。なお、切断線Ｂ−Ｂ´については後述する。
【００６４】
図６（ａ）は他の光デバイス２における基板と光ファイバとの接合後の構成を模式的に示した斜視図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の矢印Ｃから見た側面図である。
【００６５】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す様に、光ファイバ２０は、シリコン基板１０のＶ溝１１に填め込まれ、所定の荷重で加圧される。これによって、Ｖ溝１１の表面の凹凸部を有する第１の金属膜１３と、光ファイバ２０外周のベタパターンの第２の金属膜２４とが、表面活性化接合によって接合され、シリコン基板１０と光ファイバ２０は固着される。
【００６６】
シリコン基板１０のＶ溝１１の二つのＶ溝面１１ａ、１１ｂは平面であるのに対して、光ファイバ２０の外周は円形である。したがって、シリコン基板１０のＶ溝１１の第１の金属膜１３と、光ファイバ２０外周の第２の金属膜２４が接触する二つの接触部１６ａ、１６ｂ（図中では光ファイバ２０を透過させ、太い破線として示す）は、Ｖ溝面１１ａ、１１ｂのそれぞれの長手方向に沿って所定の間隔をおいて飛び飛びに形成される。
【００６７】
前述したように、Ｖ溝１１に形成される第１の金属膜１３は、所定の間隔で形成されるストライプ状の凹凸部を備えているので、第１の金属膜１３が光ファイバ２０の第２の金属膜２４と接触する箇所は、第１の金属膜１３の凸部１３ａのみになり、凹部１３ｂは接触しない。これによって、二つの接触部１６ａ、１６ｂは、所定の間隔で形成された凸部１３ａの領域に、飛び飛びに存在することになる。
【００６８】
図６（ｂ）に示す様に、光デバイス１と同様に、光デバイス２でも、光ファイバ２０は長手方向に沿って、その一部がシリコン基板１０のＶ溝１１に埋め込まれるように固着されている。したがって、接触部１６ｂ（図中では接触部１６ａは示していない）は、光ファイバ２０とＶ溝１１の長手方向に沿って所定の間隔をおいて飛び飛びに形成される。
【００６９】
このように、光デバイス２におけるシリコン基板１０と光ファイバ２０との接触位置は、所定の間隔で形成される凸部１３ａによる飛び飛び状の接触部１６ａ、１６ｂとなる。したがって、光デバイス２における接触状態は、複数の点接触に近い状態となり、光デバイス１における接触状態より更に小さな面積で接触する。この結果、シリコン基板１０と光ファイバ２０とを接合するための荷重は、点接触に近い接触部１６ａ、１６ｂに更に集中して加わるので、光デバイス１より小さな荷重でシリコン基板１０と光ファイバ２０を表面活性化接合によって固着できる。
【００７０】
また、光デバイス２において、光デバイス１の接合工程と同等の荷重で加圧すれば、接触部１６ａ、１６ｂには大きな荷重が集中するので、接合強度を更に強くできる。なお、図６に示すシリコン基板１０と光ファイバ２０とが固着して一体化したものが、後述する製造方法で製造された光デバイス２である。
【００７１】
なお、第１の金属膜１３のストライプ状の凸部１３ａと凹部１３ｂは、図５ではＶ溝１１の内部の全面に形成されているが、凸部１３ａと凹部１３ｂは、光ファイバ２０の第２の金属膜２４と接触する接触部１６ａ、１６ｂの近傍だけに形成しても良い。その場合、接触部１６ａ、１６ｂ以外の他の領域は、凹凸がないベタパターンの金属膜、または金属膜が無くてもよい。即ち、第１の金属膜１３の凹凸部は、光ファイバ２０の第２の金属膜２４との接触部１６ａ、１６ｂに形成されていればよい。更に、第１の金属膜１３の凹凸部の形状は、ストライプ状に限定されず、凹凸部が所定の間隔で形成されていれば、どのような形状でも良い。
【００７２】
光デバイス２の製造工程は、シリコン基板１０の第１の金属膜１３に凹凸部を形成する工程及びシリコン基板１０及び光ファイバ２０を接合する接合工程以外は、前述した光デバイス１の製造工程（図４参照）と同様であるので、それらの説明は省略する。以下、図４に示した第１の金属膜形成工程Ｓ４において、凹凸部を形成する工程について詳述する。
【００７３】
光デバイス２の製造方法の特徴１つは、基板上のＶ溝に形成される所定の間隔のストライプ状の凹凸部を有する第１の金属膜と、光ファイバの外周に形成される第２の金属膜とを表面活性化接合によって接合する点にある。
【００７４】
図７は、レーザ加工によって凹凸部を形成する凹凸部形成工程の一例を示す工程図である。なお、図７では、図５に示した切断線Ｂ−Ｂ´で切断した断面図を利用して示している。凹凸部形成工程は、図４に示した製造工程中の第１の金属膜形成工程Ｓ４に加わる工程であるので、以下、工程Ｓ４０〜工程Ｓ４２として説明する。
【００７５】
最初に、ＣＭＯＳ−ＬＳＩの形成工程などを経て平坦化されたシリコン基板１０の表面に、異方性エッチングを利用してＶ溝１１を形成し、形成されたＶ溝１１の表面に蒸着によって一様なＡｕから構成された第１の金属膜１３を形成する（第１の金属膜形成工程Ｓ４０）。なお、Ｖ溝１１は異方性エッチング以外の方法で形成されても良いし、第１の金属膜１３は蒸着以外の方法で成膜されても良い。
【００７６】
次に、第１の金属膜１３の表面に、レーザ加工によって凹凸部を形成する（レーザ加工開始工程Ｓ４１）。シリコン基板１０のＶ溝１１の長手方向に所定の間隔でストライプ状の凹凸部を形成する場合、レーザ加工機４０をＶ溝１１の長手方向（矢印Ｅ）に沿って移動させながら、レーザ光４１を所定の時間で照射を繰り返し、第１の金属膜１３の表面の一部のＡｕを飛ばし、その部分の膜厚を薄くする。レーザ光４１が照射された領域が凹部１３ｂとなり、レーザ光が照射されていない領域が凸部１３ａとなる。
【００７７】
次に、レーザ加工機４０を移動させながらレーザ光４１の照射を繰り返し、レーザ加工機４０をＶ溝１１の長手方向の端部まで移動させて、Ｖ溝１１の全領域に対して所定の間隔で凸部１３ａと凹部１３ｂを形成して加工を終了する（レーザ加工終了工程Ｓ４２）。レーザ加工開始工程Ｓ４１及びレーザ加工終了工程Ｓ４２によって、シリコン基板１０のＶ溝１１の表面は、第１の金属膜１３の厚みが維持されている凸部１３ａと、レーザ加工によって第１の金属膜１３の厚みが薄くなった凹部１３ｂがストライプ状に形成される。なお、凹部１３ｂの深さは、レーザ光４１の照射時間などを変えることで調整できる。
【００７８】
図８は、エッチング加工によって凹凸部を形成する凹凸部形成工程の一例を示す工程図である。なお、図８では、図５に示した切断線Ｂ−Ｂ´で切断した断面図を利用して示している。凹凸部形成工程は、図４に示した製造工程中の第１の金属膜形成工程Ｓ４に加わる工程であるので、以下、工程Ｓ４３〜工程Ｓ４５として説明する。また、図８に示す工程は、図７に示す工程の代わりに利用することができる。
【００７９】
最初に、ＣＭＯＳ−ＬＳＩの形成工程などを経て平坦化されたシリコン基板１０の表面に、異方性エッチングを利用してＶ溝１１を形成し、形成されたＶ溝１１の表面に蒸着によって一様なＡｕから構成された第１の金属膜１３を形成する（第１の金属膜形成工程Ｓ４３）。なお、Ｖ溝１１は異方性エッチング以外の方法で形成されても良いし、第１の金属膜１３は蒸着以外の方法で成膜されても良い。
【００８０】
次に、第１の金属膜１３の表面に凹凸部を形成するためのレジスト膜３０を形成する（レジスト形成工程Ｓ４３）。シリコン基板１０のＶ溝１１の長手方向に所定の間隔でストライプ状の凹凸部を形成する場合、凸部となる領域にレジスト膜３０を所定の間隔で形成し、凹部となる領域は、レジスト膜３０を形成しない。
【００８１】
次に、ハーフエッチングをおこない、レジスト膜３０が形成されていない領域の第１の金属膜１３をエッチングによって加工する（エッチング工程Ｓ４４）。加工された領域が、凹部１３ｂとなる。
【００８２】
次に、レジスト膜３０を除去する（レジスト除去工程Ｓ４５）。レジスト膜３０で覆われていた領域は、エッチング加工されていないので、第１の金属膜１３の厚みは、そのまま維持されて、凸部１３ａとなる。これにより、シリコン基板１０のＶ溝１１の表面は、第１の金属膜１３の厚みが維持されている凸部１３ａと、エッチング加工によって第１の金属膜１３の厚みが薄くなった凹部１３ｂが形成される。なお、凹部１３ｂの深さは、エッチング時間などを変えることで調整できる。
【００８３】
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、光デバイス２において、シリコン基板１０に光ファイバ２０を接合する接合工程を示す図である。
【００８４】
図９（ａ）に示す様に、シリコン基板１０のＶ溝１１の表面には、第１の金属膜１３が形成され、第１の金属膜１３には、Ｖ溝１１の長手方向に沿って凸部１３ａと凹部１３ｂが所定の間隔で形成されている。
【００８５】
光ファイバ２０の外周には、ベタパターンの第２の金属膜２４が形成されている。加圧ツール４２が、図面上の上部から光ファイバ２０に押し当てられる。加圧ツール４２は、シリコン基板１０のＶ溝１１の長さに略等しい範囲で光ファイバ２０を押し当てる構造が好ましい。前記構造によって、シリコン基板１０のＶ溝１１の長さ全体に対して、光ファイバ２０を均一に加圧できる。
【００８６】
加圧ツール４２による加圧によって、前述した表面活性化接合により、シリコン基板１０の第１の金属膜１３と光ファイバ２０の第２の金属膜２４とが接合される。なお、接合の前に第１の金属膜１３及び第２の金属膜２４は、アルゴンプラズマにより洗浄（図示せず）され、それぞれの表面が活性化されている。
【００８７】
次に、図９（ｂ）に示す様に、光ファイバ２０をシリコン基板１０のＶ溝１１に位置合わせして填め込み、加圧ツール４２によって光ファイバ２０に所定の荷重Ｋを加える。荷重の印加による表面活性化接合によって、シリコン基板１０の第１の金属膜１３と、光ファイバ２０の第２の金属膜２４とが接合する。
【００８８】
前述したように、シリコン基板１０のＶ溝１１の表面の第１の金属膜１３には、凸部１３ａと凹部１３ｂが形成されている。したがって、光ファイバ２０がＶ溝１１に填め込まれて加圧されたとき、光ファイバ２０の外周の第２の金属膜２４に接触する第１の金属膜１３は、凸部１３ａのみとなる。この結果、凸部１３ａに光ファイバ２０からの荷重Ｋが集中するので、比較的小さい荷重でも、凸部１３ａのＡｕと凸部１３ａに接触する第２の金属膜２４のＡｕとが常温で原子間接合する。よって、光ファイバ２０は、シリコン基板１０に表面活性化接合によって固着される。
【００８９】
図１０は、シリコン基板のＶ溝の第１の金属膜の凹凸部が荷重に応じて変形する様子を示す図である。図１０は、図９の側面図を部分的に拡大した拡大側面図である。
【００９０】
図１０（ａ）は、光ファイバ２０がシリコン基板１０に押し当てられる前の状態を示している。図１０（ａ）において、光ファイバ２０が押し当てられる前のシリコン基板１０のＶ溝１１の表面に形成されている第１の金属膜１３の凸部１３ａの高さをｈ０、凸部１３ａの幅をＦ０とする。
【００９１】
図１０（ｂ）に示す様に、光ファイバ２０が加圧ツール４２（図９参照）によってシリコン基板１０のＶ溝１１に荷重Ｋ１で押し当てられると、第１の金属膜１３の凸部１３ａに光ファイバ２０の第２の金属膜２４が接触して凸部１３ａを押し込む。これにより、凸部１３ａはつぶれて変形し、凹部１３ｂ側にはみ出すので、凸部１３ａの高さは低くなり（高さｈ１）、凸部１３ａの幅は広がる（幅Ｆ１）。
【００９２】
図１０（ｂ）の場合、加圧ツール４２による荷重の印加によって、光ファイバ２０はシリコン基板１０に表面活性化接合によって固着されるが、第１の金属膜１３の凸部１３ａは変形した状態を維持するので、凸部の高さはｈ１に保たれる。
【００９３】
図１０（ｃ）は、光ファイバ２０が加圧ツール４２（図９参照）によって、シリコン基板１０のＶ溝１１に荷重Ｋ１よりも大きな荷重Ｋ２で押し当てられた状態を示している。この場合、凸部１３ａは更につぶれて変形し、凹部１３ｂ側に大きくはみ出すので、凸部１３ａの高さは更に低くなり（高さｈ２）、凸部１３ａの幅は更に広がる（幅Ｆ２）。
【００９４】
図１０（ｃ）の場合、加圧ツール４２による荷重の印加によって、光ファイバ２０はシリコン基板１０に表面活性化接合によって固着されが、第１の金属膜１３の凸部１３ａは変形した状態を維持するので、凸部の高さはｈ２に保たれる。
【００９５】
このように、シリコン基板１０と光ファイバ２０は、所定の荷重を加えることで、表面活性化接合によって常温で接合する。また、接合と同時に、光ファイバ２０への荷重の大きさを調整することで、第１の金属膜１３の凸部１３ａの高さｈを変えることができる。第１の金属膜１３の凸部１３ａの高さｈが変えられると言うことは、光ファイバ２０のシリコン基板１０に対する高さ方向の位置を調整できることである。したがって、光ファイバ２０の光軸と、シリコン基板１０に搭載される他の光素子（例えば半導体レーザなど）との光軸を、高精度に位置合わせすることができる。
【００９６】
図１１は、光ファイバの高さ調整を説明するための図である。
【００９７】
図１１（ａ）に示す様に、比較的小さい荷重Ｋ１によって光ファイバ２０をシリコン基板１０のＶ溝１１に押し当てると、第１の金属膜１３の凸部１３ａ（図１０参照）のつぶれ量は小さい。したがって、シリコン基板１０の表面に対する光ファイバ２０の中心の光軸２６の高さＨ１は、比較的高い位置となる。
【００９８】
図１１（ｂ）に示す様に、比較的大きな荷重Ｋ２によって光ファイバ２０をシリコン基板１０のＶ溝１１に押し当てると、第１の金属膜１３の凸部１３ａ（図１０参照）のつぶれ量は大きくなる。したがって、シリコン基板１０の表面に対する光ファイバ２０の中心の光軸２６の高さＨ２は、比較的低い位置となる。
【００９９】
このように、シリコン基板１０と光ファイバ２０を表面活性化接合するための荷重の大きさを変えることによって、シリコン基板１０に対する光ファイバ２０の光軸２６の高さＨを任意に調整することができる。荷重の大きさによって光ファイバ２０の高さを調整することができるので、シリコン基板１０に搭載される他の光素子との光軸合わせを高精度に行うことができる。更に、素子間の光学結合を最適に調整でき、その最適状態を長期間維持する高性能な光デバイスを製造することができる。
【０１００】
図１〜図４に示した光デバイス１におけるベタパターンの金属膜を用いた接合でも、荷重を変化させることによって、光ファイバ２０の高さ調整を行うことが可能である。しかしながら、図５〜図１０に示した光デバイス２では、金属膜が凹凸部を備えているので、点接触に近い接触状態が形成され、凸部１３ａに荷重を集中できる。また、凸部１３ａが荷重によってつぶれて変形したときに、凸部１３ａのＡｕが周辺の凹部１３ｂ側にはみ出すことができるので、凸部１３ａのつぶれ量を大きくすることができる。そこで、光デバイス２では、荷重の変化に応じた凸部１３ａのつぶれによる光ファイバ２０の光軸高さの調整幅を光デバイス１と比較して大きくすることができる。
【０１０１】
このため、光デバイス２では、光ファイバ２０と他の光素子との光軸が比較的大きくずれていたとしても、光ファイバ２０の光軸高さの調整幅が大きいので、そのずれを調整して光結合効率が高い高性能な光デバイスを製造することができる。
【０１０２】
図１２は、更に他の光デバイス３における基板と光ファイバとの接合前の構成を模式的に示した斜視図である。図１２において、図１と同じ要素には同じ番号を付して、その説明を省略する。
【０１０３】
図１２において、シリコン基板１０の表面には、所定の幅と長さのＶ溝１１が形成され、Ｖ溝１１の表面には、光デバイス１と同様に、ベタパターンの第１の金属膜１２が形成されている。第１の金属膜１２の材質はＡｕである。
【０１０４】
光ファイバ２０の外周には、光ファイバ２０の長手方向に沿って所定の間隔で形成されたストライプ状の凹凸部を有する第２の金属膜２５が形成されている。第２の金属膜２５の材質はＡｕである。
【０１０５】
第２の金属膜２５のストライプ状の凹凸部は、図面上、薄く塗りつぶされた箇所が凸部２５ａであり、図面上、白色の箇所が凹部２５ｂである。凸部２５ａと凹部２５ｂでは、第２の金属膜２５の厚みが異なっており、凸部２５ａは金属膜（Ａｕ）が厚い部分であり、凹部２５ｂは金属膜（Ａｕ）が薄い部分である。凸部２５ａと凹部２５ｂは、光ファイバ２０の長手方向にストライプ状に所定の間隔で繰り返し形成される。
【０１０６】
第２の金属膜２５の形状によって、光ファイバ２０がシリコン基板１０に対してどのように回転しても、ストライプ状に形成される第２の金属膜２５の凸部２５ａと凹部２５ｂは、シリコン基板１０のＶ溝１１に接触することができる。なお、凹部２５ｂは、第２の金属膜２５が存在せず、光ファイバ２０のバッファ部２３が露出していてもよい。この場合は、第２の金属膜２５は、凸部２５ａにのみ形成されることになる。
【０１０７】
図１３（ａ）は更に他の光デバイス３における基板と光ファイバとの接合後の構成を模式的に示した斜視図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）の矢印Ｄから見た側面図である。
【０１０８】
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）において、光ファイバ２０は、シリコン基板１０のＶ溝１１に填め込まれ、所定の荷重で加圧される。これによって、Ｖ溝１１表面のベタパターンの第１の金属膜１２と、光ファイバ２０外周の凹凸部を有する第２の金属膜２５とが、表面活性化接合によって接合され、シリコン基板１０と光ファイバ２０は固着される。
【０１０９】
シリコン基板１０のＶ溝１１の二つのＶ溝面１１ａ、１１ｂは平面であるのに対して、光ファイバ２０の外周は円形である。したがって、シリコン基板１０のＶ溝１１の第１の金属膜１２と、光ファイバ２０外周の第２の金属膜２５が接触する二つの接触部１７ａ、１７ｂ（図中では光ファイバ２０を透過させ、太い破線として示す）は、Ｖ溝面１１ａ、１１ｂのそれぞれの長手方向に沿って所定の間隔をおいて飛び飛びに形成される。
【０１１０】
前述したように、光ファイバ２０の外周に形成される第２の金属膜２５は、所定の間隔で形成されるストライプ状の凹凸部を備えている。したがって、実際に第１の金属膜１２が光ファイバ２０の第２の金属膜２５と接触する箇所は、第２の金属膜２５の凸部２５ａのみになり、凹部２５ｂは接触しない。これによって、二つの接触部１７ａ、１７ｂは、所定の間隔の凸部２５ａの領域に飛び飛びに存在することになる。
【０１１１】
図１３（ｂ）に示す様に、光デバイス１と同様に、光ファイバ２０は長手方向に沿って、その一部がシリコン基板１０に埋め込まれるように固着される。接触部１７ｂ（図中では接触部１７ａは示していない）は、光ファイバ２０とＶ溝１１の長手方向に沿って所定の間隔をおいて飛び飛びに形成される。なお、図１３に示すシリコン基板１０と光ファイバ２０とが固着して一体化したものが、後述する製造方法で製造された光デバイス３である。
【０１１２】
このように、光デバイス３におけるシリコン基板１０と光ファイバ２０との接触は、光デバイス２と同様に、複数の点接触に近い状態となる。このため、接合するための荷重は、点接触に近い接触部１７ａ、１７ｂに更に集中して加わるので、光デバイス１第１より小さな荷重で、シリコン基板１０と光ファイバ２０を表面活性化接合によって固着できる。また、光デバイス１の接合工程と同等の荷重で加圧すれば、光デバイス３の接触部１７ａ、１７ｂには大きな荷重が集中するので、接合強度を更に強くできる。
【０１１３】
光ファイバ２０の第２の金属膜２５の凹凸部の形状はストライプ状に限定されない。光ファイバ２０の外周の第２の金属膜２５の凹凸部は、シリコン基板１０の第１の金属膜１２との接触部に沿って所定の間隔で形成されるのであれば、どのような形状であっても良い。
【０１１４】
光デバイス３の製造工程は、光ファイバ２０の外周の第２の金属膜２５に凹凸部を形成する工程及びシリコン基板１０と光ファイバ２０とを接合する工程以外は、前述した光デバイス１の製造工程（図４参照）と同様であるので、それらの説明は省略する。光ファイバ２０の外周の第２の金属膜２５に凹凸部を形成する工程が、図４に示す第２の金属膜形成工程Ｓ６の中に加わるが、その内容は前述した光デバイス２の凹凸部形成工程（レーザ加工（図７参照）又はエッチング加工（図８参照）と同様である。
【０１１５】
光デバイス３の製造方法の特徴の１つは、基板上のＶ溝に形成されるベタパターンの第１の金属膜と、光ファイバの外周に形成される所定の間隔のストライプ状の凹凸部を有する第２の金属膜とを表面活性化接合によって接合する点にある。
【０１１６】
光デバイス３において、シリコン基板１０と光ファイバ２０とを接合する接合工程Ｓ７（光ファイバの高さ調整を含む）は、凹凸部が形成される箇所（シリコン基板１０又は光ファイバ２０）の違いはあるが、基本的には光デバイス２の接合工程（図９〜図１１参照）と同様であるので、ここでの説明は省略する。また、光ファイバ２０の外周に形成される第２の金属膜２５の凹凸部による効果も光デバイス２の第１の金属膜１３の表面に形成される凹凸部と同様である。
【０１１７】
図１４は、更に他の光デバイス４における基板と光ファイバとの接合前の構成を模式的に示した斜視図である。図１４において、図１と同じ要素には同じ番号を付して、その説明を省略する。
【０１１８】
図１４において、シリコン基板１０の表面には、所定の大きさのＶ溝１１が形成され、Ｖ溝１１の表面には、Ｖ溝１１の長手方向に所定の間隔で形成された複数の四角状の開口部１４ａを有する第１の金属膜１４が形成されている。第１の金属膜１４の材質はＡｕである。
【０１１９】
第１の金属膜１４の開口部１４ａは、金属膜が無く、シリコン基板１０のＶ溝１１の表面が露出しているが、この構造に限定されず、開口部１４ａは、他の領域である第１の金属膜１４の厚みより薄い金属膜に覆われた構造でも良い。
【０１２０】
光ファイバ２０の外周には、光デバイス１の場合と同様に、ベタパターンの第２の金属膜２４が形成されている。第２の金属膜２４の材質はＡｕである。
【０１２１】
光ファイバ２０が、シリコン基板１０のＶ溝１１に填め込まれて、所定の荷重で加圧される。これによって、Ｖ溝１１の表面の第１の金属膜１４と光ファイバ２０の外周の第２の金属膜２４は、表面活性化接合によって接合されて、シリコン基板１０と光ファイバ２０は固着される。
【０１２２】
シリコン基板１０と光ファイバ２０が接触する接触部１８ａ、１８ｂ（太線で示す）は、光デバイス２と同様に、Ｖ溝１１の二つのＶ溝面１１ａ、１１ｂのそれぞれの長手方向に沿って所定の間隔をおいて飛び飛びに形成される。前述したように、第１の金属膜１４には、Ｖ溝１１の長手方向に所定の間隔で形成された四角状の開口部１４ａが形成されている。したがって、実際に第１の金属膜１４が光ファイバ２０の第２の金属膜２４と接触する箇所は、開口部１４ａが存在しない領域のみとなる。これによって、二つの接触部１８ａ、１８ｂは、開口部１４ａが存在しない第１の金属膜１４の領域に飛び飛びに存在することになる。
【０１２３】
このように、光デバイス４では、シリコン基板１０のＶ溝１１の表面に、Ｖ溝１１の長手方向に所定の間隔で形成された四角状の開口部１４ａを有している。また、光デバイス４の光ファイバ２０がＶ溝１１に接触する二つの接触部１８ａ、１８ｂは、光デバイス２における二つの接触部１６ａ、１６ｂと同様である。このため、接合工程において光ファイバ２０に荷重が加わったとき、開口部１４ａではない領域の接触部１８ａ、１８ｂに荷重が集中するので、比較的小さい荷重で光ファイバ２０を接合することができる。
【０１２４】
接触部１８ａ、１８ｂに荷重が集中して、その領域の金属膜がつぶれても、金属膜は開口部１４ａにはみ出すことができる。したがって、光デバイス４においても、光デバイス２と同様に、開口部１４ａではない領域のつぶれ量が大きくなり、シリコン基板１０に対する光ファイバ２０の光軸高さの調整幅を大きくできるという、優れた特徴を有している。なお、開口部１４ａの形状は、四角形に限定されず、たとえば、円形状などでも良い。
【０１２５】
また、光デバイス４における開口部１４ａは、光デバイス２において凹凸部を形成する製造工程（図７、図８参照）と同様に、レーザ加工又はエッチング加工によって形成することができるので、詳細な説明は省略する。また、光デバイス４におけるシリコン基板１０と光ファイバ２０との接合工程、及び光ファイバ２０の高さ調整についても、光デバイス２（図９〜図１１）と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【０１２６】
光デバイス４において、シリコン基板１０のＶ溝１１の第１の金属膜１４に開口部１４ａを有し、光ファイバ２０の外周にベタパターンの第２の金属膜２４が形成されている。しかしながら、光デバイス４はこの構成に限定されず、シリコン基板１０のＶ溝１１にベタパターンの第１の金属膜を形成し、光ファイバ２０の外周に開口部を有する第２の金属膜を形成するようにしてもよい。
【０１２７】
光デバイス４の製造方法の特長の１つは、基板上のＶ溝に形成される所定の間隔の開口部を有する第１の金属膜と、光ファイバの外周に形成されるベタパターンの第２の金属膜とを表面活性化接合によって接合する点である。
【０１２８】
図１５は、更に他の光デバイス５を示す図である。図１５において、図１と同じ要素には同じ番号を付して、その説明を省略する。
【０１２９】
図１５において、シリコン基板１０の表面には、所定の大きさのＶ溝１１が形成され、Ｖ溝１１の表面には、金属膜としてマイクロバンプ１９が形成されている。マイクロバンプの材料はＡｕである。マイクロバンプ１９について後述する。
【０１３０】
光ファイバ２０の外周には、光デバイス１の場合と同様に、ベタパターンの第２の金属膜２４が形成されている。第２の金属膜２４の材質はＡｕである。
【０１３１】
光ファイバ２０が、シリコン基板１０のＶ溝１１に填め込まれて、所定の荷重で加圧される。これによって、Ｖ溝１１の表面のマイクロバンプ１９と光ファイバ２０の外周の第２の金属膜２４は、表面活性化接合によって接合されて、シリコン基板１０と光ファイバ２０は固着される。
【０１３２】
マイクロバンプ１９は、Ｖ溝１１の表面にスパッタリングによって形成されたＡｕ層をドライエッチング又はウエットエッチングすることによって形成される。形成されたマイクロバンプ１９は、複数の高さ２μｍで直径５μｍの円柱状の突起が１０〜２５μｍピッチで左右均等に配置されたものである。なお、マイクロバンプの突起の形状、高さ、幅、ピッチ等は一例であって、上記に限定されるものではない。マイクロバンプ１９は、スパッタリングによって形成されたＡｕ層をエッチングすることによって成形されているため、マイクロバンプ１９に含まれる全ての突起の高さは高精度に均一化されている。
【０１３３】
図１５に示した光デバイス５の製造方法と、前述した光デバイス１の製造方法との差異は、Ｖ溝１１の表面に第１の金属膜１２を形成した後に（図４のＳ４参照）、エッチングによって、マイクロバンプ１９を形成することのみである。ベタの第１の金属膜１２と比較して、マイクロバンプ１９の方がつぶれ易く、光ファイバ２０を位置決めする際に、制御が容易である。
【０１３４】
図１６は、更に他の光デバイス６を示す図である。図１６において、図１と同じ要素には同じ番号を付して、その説明を省略する。
【０１３５】
図１６に示す光デバイス６と、図１に示す光デバイス１との差異は、光デバイス６が、Ｖ溝１１と光ファイバ２０との隙間に、接合樹脂６０が充填されている点である。
【０１３６】
図１６において、シリコン基板１０の表面には、所定の大きさのＶ溝１１が形成され、Ｖ溝１１の表面には、第１の金属膜１２が形成されている。第１の金属膜１２の材料はＡｕである。光ファイバ２０の外周には、光デバイス１の場合と同様に、ベタパターンの第２の金属膜２４が形成されている。第２の金属膜２４の材質はＡｕである。
【０１３７】
光ファイバ２０が、シリコン基板１０のＶ溝１１に填め込まれて、所定の荷重で加圧される。これによって、Ｖ溝１１の表面の第１の金属膜１２と光ファイバ２０の外周の第２の金属膜２４は、表面活性化接合によって接合されて、シリコン基板１０と光ファイバ２０は固着される。
【０１３８】
図１６に示した光デバイス６の製造方法と、前述した光デバイス１の製造方法との差異は、光ファイバ２０をシリコン基板１０に固着させた後に（図４のＳ７参照）、Ｖ溝１１と光ファイバ２０との隙間に、接合樹脂６０を充填する工程が追加される点のみである。光ファイバ１０とシリコン基板１０とは表面活性化接合によって接合されているため、接合樹脂６０が熱等によって、収縮又は膨張しても、光ファイバ２０とシリコン基板１０との位置関係がずれることはない。その上、光デバイス６では、接続樹脂６０によって、より強固に、光ファイバ２０とシリコン基板１０とを固着することが可能となった。なお、光デバイス６を製造する場合に、光デバイス２〜７に関して説明した製造方法に従って、シリコン基板１０上に光ファイバ２０を固着するようにしても良い。
【０１３９】
図１７は、更に他の光デバイス７を示す図である。図１７において、図１と同じ要素には同じ番号を付して、その説明を省略する。
【０１４０】
図１７に示す光デバイス７と、図１５に示す光デバイス５との差異は、光デバイス７が、Ｖ溝１１を有しておらず、補強樹脂７０を有する点である。
【０１４１】
図１７において、シリコン基板１０の表面には、マイクロバンプ１９が基準平坦面として形成されている。マイクロバンプの材料はＡｕである。マイクロバンプ１９の形状及び製造方法は、光デバイス５について説明したものと同様である。
【０１４２】
光ファイバ２０の外周には、光デバイス１の場合と同様に、ベタパターンの第２の金属膜２４が形成されている。第２の金属膜２４の材質はＡｕである。
【０１４３】
光ファイバ２０が、シリコン基板１０上の所定位置７１に配置されて、所定の荷重で加圧される。これによって、シリコン基板１０上のマイクロバンプ１９と光ファイバ２０の外周の第２の金属膜２４は、表面活性化接合によって接合されて、シリコン基板１０と光ファイバ２０は固着される。
【０１４４】
図１７に示した光デバイス７の製造方法と、前述した光デバイス５の製造方法との差異は、Ｖ溝１１を形成せずにマイクロバンプ１９が基板１０の基準平坦面に形成され、シリコン基板１０に対して光ファイバ２０を固着した後に、光ファイバ２０を補強樹脂７０により固定（又は補強）する工程を有する点である。
【０１４５】
光デバイス５と同様に、光デバイス１のベタの第１の金属膜１２と比較して、マイクロバンプ１９の方がつぶれ易く、光ファイバ２０を位置決めする際のシリコン基板１０の高さ方向（図中のＹ軸方向）の制御（調整）が容易である。
【０１４６】
図１７に示す光デバイス７では、Ｖ溝１１を有していないことから、シリコン基板１０上における光ファイバ２０の左右方向（図中のＸ軸方向）の位置ずれも、光ファイバ２０を移動させて調整することができる。これは、光ファイバ２０の左右方向にスペースが存在するからである。また、基板１０の基準平坦面を基準として、マイクロバンプ１９の各突起の高さを高い精度で合わせることができるので、Ｖ溝の場合と比較して、更に制度良く高さ方向の調整を行うことができる。
【０１４７】
図１７に示す光デバイス７では、基板１０の基準平坦面上にマイクロバンプ１９を形成したが、マイクロバンプ１９の代わりに、基板１０の基準平坦面上に光デバイス２で示したストライブ状の凹凸部を有する第１の金属膜１３、又は、光デバイス４で示した開口部１４ａを有する第１の金属膜１４を形成するようにしても良い。凹凸部を有する第１の金属膜１３及び開口部１４ａを有する第１の金属膜１４を基準平坦面上に形成した場合でも、光ファイバ２０の左右方向にスペースが存在する。したがって、シリコン基板１０上における光ファイバ２０の左右方向（図中のＸ軸方向）の位置ずれを制御（調整）することが可能となる。
【０１４８】
図１８は、更に他の光デバイス１００を示す斜視図である。
【０１４９】
光デバイス１００は、光デバイス２に関して説明した製造方法に従って、シリコン基板１０上に光ファイバ２０を固着したものである。しかしながら、光デバイス１００において、光デバイス１、３〜７に関して説明した製造方法に従って、シリコン基板１０上に光ファイバ２０を固着するようにしても良い。
【０１５０】
光デバイス１００において、光デバイス２と同一の要素には、同一の番号を付してその説明を省略する。光デバイス１００は、シリコン基板１０、シリコン基板１０に固着される光ファイバ２０、及び半導体レーザ５０によって構成される。
【０１５１】
半導体レーザ５０は、シリコン基板１０にマイクロバンプ（図示せず）等によって固着されている。Ｖ溝１１に形成された第１の金属膜１３と光ファイバ２０の外周に形成された第２の金属膜２４とが表面活性化接合することによって、光ファイバ２０がシリコン基板１０に固着されている。
【０１５２】
ここで、半導体レーザ５０が出力するレーザ光の光軸５１と、光ファイバ２０の光軸２６を一致させて固着することが極めて重要である。光ファイバ２０は、Ｖ溝１１に填め込まれて、シリコン基板１０に対する水平方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）は固定されている。また、光ファイバ２０の高さ方向（Ｚ軸方向）は、前述したように、接合時の荷重を変えることで、第１の金属膜１３の凸部１３ａ（図１０参照）のつぶれ量を調整して調整することができる。
【０１５３】
したがって、光デバイス１００では、シリコン基板１０に搭載される光素子間（半導体レーザ５０と光ファイバ２０）の光軸合わせを、荷重を調整することで高精度に行うことができる。したがって、最適な光学結合を実現した高性能な光デバイスを製造することができる。
【０１５４】
また、図１８では図示していないが、シリコン基板１０のＶ溝１１に形成する第１の金属膜１３の形成と同時に、シリコン基板１０の表面に、他の光素子を接合するための金属膜や配線パターン等を一括して効率的に形成できる。したがって、シリコン基板上に複数の光素子を効率よく集積化した光デバイスを容易に実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５５】
本発明に係る光デバイス及び光デバイスの製造方法は、レーザ・プロジェクタやレーザ光による照明装置、光ピンセットなどの様々な分野の光デバイス及びその製造方法に幅広く利用することができる。
【符号の説明】
【０１５６】
１、２、３、４、５、６、７、１００    光デバイス
１０    シリコン基板
１１    Ｖ溝
１１ａ、１１ｂ    Ｖ溝面
１２、１３、１４    第１の金属膜
１４ａ    開口部
１３ａ、２５ａ    凸部
１３ｂ、２５ｂ    凹部
１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂ    接触部
１９    マイクロバンプ
２０    光ファイバ
２１    コア層
２２    クラッド層
２３    バッファ層
２４、２５    第２の金属膜
２６、５１    光軸
３０    レジスト膜
４０    レーザ加工機
４１    レーザ光
４２    加圧ツール
５０    半導体レーザ
６０    接合樹脂
７０    補強樹脂
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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