(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光層周辺における寄生容量を除去するため前記発光層の左右両側部分に凹型溝が形成された発光素子と、導波路を形成した基板とを備え、
前記基板には前記発光素子に形成された前記凹型溝と互いに嵌まり合う凸型突起が形成されており、前記凹型溝の長さは前記発光素子のチップ全長よりも短く形成され、かつ前記凸型突起の長さは前記凹型溝の長さより長く形成され、前記凹型溝は前記導波路側の端まで延びている光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信用光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザを始めとする発光素子・光導波路・光ファイバー等を組み合わせて光通信に用いようとする技術は膨大に膨れ上がる通信量に伴い、研究開発が盛んとなっている。こうした中で、光に情報をのせて伝送するためには、半導体レーザ等の発光素子と光ファイバーや導波路との間を上手く光結合させる必要がある。このとき、発光素子が発する光の出射軸と光導波路とを精度良く一致させなければ、その部分で大きな光結合損失が発生してしまうという課題があった。例えば、レーザと光ファイバのコア間のアライメントに際しては、±１μｍ程度の精度が求められている。
【０００３】
こうした位置調整の手法は発光素子を発光させながら調芯するアクティブアライメント及び発光させずに位置決めができるパッシブアライメントの２つに分類することができる。アクティブアライメントはレーザ、レンズ、光ファイバなどの部品を動作状態で、光出力をモニターしながら、その光量が最大となるように各部品の位置を調節する手法である。しかしながら、この手法は長い作業時間と工数を必要とし、量産性に劣りコストが高いという課題があった。
【０００４】
こうした課題を解決する方法として、後者のパッシブアライメントが有効で、高精度な実装技術により無調整化するものである。この手法を用いることにより、低コスト・作業時間の短縮化が期待できる。従来までの実装技術としては、アライメントマーカーを用いたパッシブアライメントが多くのモジュールで用いられている。その一例として、半導体レーザと光ファイバのパッシブアライメントを取り上げる。
【０００５】
基板上に発光素子を実装する際に用いるアライメントマーカー及び、光ファイバーを位置決めするための凹型溝をエッチング法などの技術を用いて同時形成しておく。このとき、アライメントマーカーの位置は発光素子を実装した際に、発光素子の光出射部分が凹型溝の位置に来るように形成しておく。その後、発光素子はアライメントマーカーを利用して位置決めを行い、光ファイバは凹型溝上にセッティングして固定することで、自動的に光学調整ができることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうしたアライメントマーカーを用いたパッシブアライメントを半導体レーザ等の発光素子と光導波路や光ファイバ等の光導波路との結合において用いるには、依然として多くの課題が残っている。
【０００７】
その課題の一つとして、発光素子における発光点のズレに起因する光結合ロスが挙げられる。パッシブアライメントを用いた発光素子と光ファイバとの軸合わせにおいて、発光素子の発光点が常に同じ位置に形成されてあれば、位置精度は実装の精度のみで決定される。しかし実際の半導体レーザ等のチップは活性層の位置、つまり発光点位置のばらつき（誤差）が存在する。例えば図２に見られるような端面放射型の半導体レーザの場合、両端面２０４，２０５を作製する際にへき開技術を用いているが、へき開後におけるチップサイズのばらつきは小さく見積もっても数μｍのオーダーとなる。
【０００８】
アライメントマーカーを利用して精度良くレーザチップ自体を実装したとしても、チップサイズばらつきの影響により活性層（発光点）２０３の位置もチップによってばらつきが生じてしまう。それに伴い、こうした半導体レーザの発光点と導波路との位置ずれに起因する光結合ロスが発生してしまい、歩留りが上がらず低コストなモジュール開発の妨げとなっている。
【０００９】
発光素子端面と導波路端面間のアライメントに関しても、発光素子端面が導波路端面に接触するように位置調整を行っても良いが、発光素子及び導波路の端面保護から考えると好ましくない。このように、何らかの手法を用いて発光素子端面と導波路端面間には一定の距離をあけて実装することが必要となる。
【００１０】
本発明は、このような従来の位置調整の課題を考慮し、実装時の発光点と導波路間の位置合わせが不用となる光モジュールを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の問題点を解決するために、
第１の本発明は、発光層周辺における寄生容量を除去するため前記発光層の左右両側部分に凹型溝が形成された発光素子と、導波路を形成した基板とを備え、
前記基板には前記発光素子に形成された前記凹型溝と互いに嵌まり合う凸型突起が形成されており、前記凹型溝の長さは前記発光素子のチップ全長よりも短く形成され、かつ前記凸型突起の長さは前記凹型溝の長さより長く形成され、前記凹型溝は前記導波路側の端まで延びている光モジュールである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（参考例１）
以下、発光素子の一例として端面発光型の半導体レーザ装置を取り上げ、図面を用いて説明する。
【００２７】
高速直接変調を行う半導体レーザは高速変調特性を低下させる要因となる発光層（活性層）周辺における寄生容量を除去するため、一般には図２に見られるように発光層の左右両側部分において電気的絶縁の為に設けられた凹型溝２０１，２０２が切り込まれている。この凹型溝２０１，２０２は、溝を形成する部分を除きフォトレジストによりカバーし、発光素子における発光点（活性層）の位置２０３を基準としてフォトリソグラフィー法やエッチング法等の半導体プロセスによって作製するため、発光点〜凹型溝の距離は±１μｍ程度の誤差範囲で作製することができる。エッチング法はドライエッチング法でもウェットエッチング法のどちらでも構わない。
【００２８】
次に、この半導体レーザを実装する基板作製について図１を用いて説明する。まず、半導体レーザ上に形成された凹型溝形状に対応する凸型突起１０２及び導波路用の溝１０８を形成するための型を作製する。今回、型材料としては石英、型の加工方法としては機械加工を用いた。前もって走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）等を利用して半導体レーザ上に形成された凹溝形状を測量しておき、型形成時においてそれと同等寸法の凹溝形状を型上に形成する。
【００２９】
この型上に形成された凹溝形状が基板上に転写されると、半導体レーザ実装時に利用する凸型突起となる。本参考例では型の材料として石英を用いたが、基板となる材料を成形できる強度を持つ材料であれば、その材料を問わない。また、型の加工方法に関しても、放電加工やドライエッチング等の手法を使用しても構わない。
【００３０】
こうして作製された石英型を用いたプレス成形技術により、樹脂基板１０１上に、半導体レーザ実装用凸型突起１０２及び導波路１０８を形成する。導波路１０８はプレス成形技術で導波路溝を形成し、その凹溝に樹脂を埋め込むことにより形成することができる。図２に見られるように、光導波路１０８が形成された基板２０８上に半導体レーザ上の凹型溝２０２に対応した凸型突起１０２を形成するが、この時に凸型突起２０６と導波路２０７間の距離Ｗ２が発光素子上の凹型溝２０２と発光点２０３までの距離Ｗ１と一致するように基板２０８を形成する必要がある。よって、凸型突起２０６と導波路２０７を一括形成することが好ましい。
【００３１】
図１のように、この凸型突起１０２と発光素子１０５の凹型溝部分が一致するように実装することで、発光点１０４の位置と導波路１０８の位置ずれは発生せず、Ｘ軸方向のアライメントは不用となる。こうした凸型突起・凹型溝共に形状はＶ型の溝である必要はなく、凸型突起と凹型溝のペアであれば形状を問わない。また、凸型突起と凸型突起を入れ替えた場合、例えば図４のように発光素子４０５に凸型突起を形成し、導波路４０８を形成した基板４０１上にそれに対応した凹型４０２を形成しても良い。図５のように発光素子上に設けられた凸型突起５０２を基板上の凹型溝に合わせて実装することにより、Ｘ軸方向のアライメントを行うことができる。
【００３２】
なお、本参考例では半導体レーザ実装用凸型突起１０２及び導波路１０８の形成には成形技術を用いた。成形技術による基板形成が生産性の観点から最も望ましいが、エッチング法などで形成しても構わない。また、凸型突起及び導波路が形成される基板を樹脂としたがこれに限るものでない。プレス成形が可能な熱可塑性樹脂やガラスなどが最も望ましいが、熱可塑性がない樹脂を用いても良い。この場合はドライエッチングを用いれば光導波路溝の加工が可能である。
Ｙ軸方向については図３に見られるように、半導体レーザの凹型溝３０２を凸型突起３０１に合わせて実装し、そのまま凸型突起に合わせてスライドさせ、導波路端面部分３０３と接触させるまで移動させ、容易に位置決めを行うことができる。このように実装すれば、Ｙ軸方向のアライメントは不用となる。
【００３３】
このように、導波路端面に接触するように位置調整を行なっても良いが、発光素子及び導波路の端面保護の観点から考えると好ましくない。また、半導体レーザと導波路間にレンズやアイソレータ等の光学部品を挿入したい場合には、その間に間隔を必要とする。そこで、図１２のように、凸型突起１２０１，１２０２の凸型突起の終端部分に、少なくとも１２０１，１２０２よりも大きな凸型突起（ストッパー）１２０３，１２０４を形成する。図１３のように、基板上の凸型突起１３０１に発光素子１３０３の凹型溝１３０７及びストッパー端面１３０４に合わせて実装すれば、素子端面と導波路間の距離は大きな凸型突起の幅Ｌ４となる。この幅Ｌ４は任意の長さに形成できるため、発光素子の端面と光導波路間の距離を任意の間隔にすることができ、発光素子や受光素子の端面部分を接触しないように実装することができる。こうした実装の位置調整を行なうストッパー形成も成形技術を用いて行なえば、容易に行なうことができる。
【００３４】
活性層２０３とチップ表面までの間にある層は結晶成長や蒸着といった膜厚精度の高い手法のみで作製されるため、±１μｍの厚み精度が得られる。そこで、図１のように発光層（活性層）側を基板側に向けて実装するジャンクションダウン実装を行えば、基板から活性層までのＺ方向の膜厚は一意的に決まる為、導波路１０８の中心部分の位置を半導体レーザの発光層の位置に合わせて形成することによりＺ軸方向のアライメントも不用となる。
【００３５】
このように、発光素子の高速化に向けて寄生容量を低減するために形成される凹型溝等を実装時のアライメントに使用し、それに互いに嵌合する実装用凸型突起と導波路等を成形技術により一括形成することで、実装時の発光点と導波路間の位置合わせが不用となる。発光素子と光導波路間の位置調整を自由かつ高精度に行うことができ、横方向・奥行き方向・高さ方向全ての方向に対してマーカー等を用いず容易に光結合効率の良好なパッシブアライメントを実現することができるため、光モジュールの低コスト化を図ることができる。
【００３６】
なお、本参考例における凸型突起もしくは凹型溝の断面形状について、図中においてはくさび、もしくは三角形状を示しているが、これに限定されるものではなく、矩形、台形や半円形などの形状であっても良い。
【００３７】
（参考例２）
以下、発光素子の一例として端面発光型の半導体レーザ装置を取り上げ、図面を用いて説明する。
【００３８】
参考例１においては、発光素子上に設けられた凹型溝と基板上の凸型突起を１つずつ用いて実装を行なう方法について詳述したが、より高い実装強度を得たい場合や高さ方向（Ｚ軸）の位置調整を行ないたい場合には、図６のように発光素子６０５上に設けられた複数（両方）の凹型溝を用いて実装することもできる。発光素子の作製に関しては、参考例１と同様のため省略する。
【００３９】
半導体レーザを実装する基板作製について図６を用いて説明する。まず、半導体レーザ上に形成された凹型溝形状に対応する凸型突起６０２，６０３及び導波路用の溝６０８を形成するための型を作製する。今回、型材料としては石英、型の加工方法としては機械加工を用いた。前もって走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）等を利用して半導体レーザ上に形成された凹溝形状を測量しておき、型形成時においてそれと同等寸法の凹溝形状を型上に形成する。
【００４０】
この型上に形成された凹溝形状が基板上に転写されると、半導体レーザ実装時に利用する凸型突起となる。本参考例では型の材料として石英を用いたが、基板となる材料を成形できる強度を持つ材料であれば、その材料を問わない。また、型の加工方法に関しても、放電加工やドライエッチング等の手法を使用しても構わない。
【００４１】
こうして作製された石英型を用いたプレス成形技術により、樹脂基板６０１上に半導体レーザ実装用凸型突起６０２，６０３及び導波路６０８を形成する。導波路６０８はプレス成形技術で導波路溝を形成し、その凹溝に樹脂を埋め込むことにより形成することができる。図７のように、この凹型溝７０１，７０２は発光素子における発光点（活性層）の位置７０３を基準としてフォトリソグラフィー法、エッチング法等の手法を用いて作製する。この時、発光素子上の凹型溝７０２〜発光点７０３までの距離Ｗ３と凹型溝７０１〜発光点７０３までの距離Ｗ４が等しくなる、つまり凹型溝７０１，７０２の中心に発光点（活性層）が来るように形成しておく。
【００４２】
次に、基板（Ｓｉ、ガラス、樹脂等）７０８上に、この凹型溝に対応した凸型突起７０６，７０７を形成する。この時、発光素子上の凹型溝７０２〜発光点７０３までの距離Ｗ３と基板上に設けられた凸型突起７０６〜導波路７０９までの距離Ｗ５（もしくは凹型溝７０１〜発光点７０３までの距離Ｗ４と凸型突起７０７〜導波路７０９までの距離Ｗ６）が等しくなるように形成する。このとき、基板上の凸型突起７０６〜導波路の距離Ｗ５と凸型突起７０７〜導波路の距離Ｗ６が等しくなる、つまり凸型突起７０６，７０７の中心部分に導波路７０９が来るようにすれば、図６のように凸型突起７０６，７０７と発光素子６０５上の凹型溝部分を一致させることにより、発光点（活性層）６０４の位置と導波路６０８の位置ずれは発生せず、この場合もＸ軸方向のアライメントは不用となる。よって、凸型突起６０２，６０３と導波路６０８を一括形成することが好ましい。ここでは基本的なＷ３＝Ｗ４，Ｗ５＝Ｗ６の例を示したが、Ｗ３＝Ｗ５，Ｗ４＝Ｗ６であれば、Ｗ３≠Ｗ４，Ｗ５≠Ｗ６であっても構わない。こうした凸型突起・凹型溝共に形状はＶ型の溝である必要はなく、凸型突起と凹型溝のペアであれば形状を問わない。
【００４３】
なお、本参考例では半導体レーザ実装用凸型突起６０２，６０３及び導波路６０８の形成には成形技術を用いた。成形技術による基板形成が生産性の観点から最も望ましいが、エッチング法などで形成しても構わない。また、溝が形成される基板を樹脂としたがこれに限るものでない。プレス成形が可能な熱可塑性樹脂やガラスなどが最も望ましいが、熱可塑性がない樹脂を用いても良い。この場合はドライエッチングを用いれば光導波路溝の加工が可能である。Ｙ軸方向のアライメントについては参考例１と同様のため、省略する。
【００４４】
Ｚ軸方向のアライメントについては複数の実装用凸型突起を持つため、凸型突起の高さを工夫することで半導体レーザの発光層位置を微調させることができる。基板上に形成された凸型突起の高さを発光素子に形成された凹型溝よりも高く形成する、もしくは基板上に形成された凹型溝の深さを前記発光素子に形成された凸型突起よりも浅く形成することにより、発光素子の高さを自由に設定することが可能である。
【００４５】
実装時の強度を得たい場合には、図７に見られるような容量低減のため活性層両側に作りこまれた凹型溝７０１，７０２だけでなく、図８の８０４，８０７のように実装用としてその両側に別途凹型溝を形成しても良い。凹型溝は複数個であっても、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程により一括形成できるため、作業性や量産性が低下することはない。
【００４６】
なお、本参考例における凸型突起もしくは凹型溝の断面形状について、図中においてはくさび、もしくは三角形状を示しているが、これに限定されるものではなく、矩形、台形や半円形などの形状であっても良い。
【００４７】
（実施の形態１）
以下、発光素子の一例として端面発光型の半導体レーザ装置を取り上げ、図面を用いて説明する。
【００４８】
高速直接変調を行う半導体レーザは高速変調特性を低下させる要因となる発光層（活性層）周辺における寄生容量を除去するため、一般には図９に見られるように発光層の左右両側部分において電気的絶縁の為に設けられた凹型溝９０２，９０３が切り込まれている。この凹型溝９０２，９０３は参考例１、２と異なり、図９，１０に見られるように、発光素子上に形成する凹型溝１００１の長さＬ２をチップ全長Ｌ３よりも少なくとも短くしておく必要がある（Ｌ３＞Ｌ２）。
【００４９】
この凹型溝は、溝を形成する部分を除きフォトレジストによりカバーし、発光素子における発光点（活性層）の位置２０３を基準としてフォトリソグラフィー法やエッチング法等の半導体プロセスによって作製するため、発光点〜凹型溝の距離は±１μｍ程度の誤差範囲で作製することができる。エッチング法はドライエッチング法でもウェットエッチング法のどちらでも構わない。
【００５０】
次に、この半導体レーザを実装する基板作製については参考例１、２と同様で、図９，１０に見られるようにプレス成形技術により樹脂基板上に半導体レーザ実装用凸型突起を形成する。Ｙ軸方向のアライメントについて、導波路端面に接触するように実装をおこなうのは発光素子及び導波路の端面保護から考えると好ましくない。そこで、この凸型突起部の長さＬ１は半導体レーザ１００３上に形成された凹型溝１００１の長さＬ２以上とする必要がある。
【００５１】
発光素子上に形成する凹型溝１００１の長さＬ２をチップ全長Ｌ３よりも少なくとも短くし（Ｌ３＞Ｌ２）、基板側の凸型突起１００２の長さＬ１もそれに合わせて短く形成することでＹ軸方向の位置調整を行う。基板上の凸型突起１００２と発光素子１００３の凹型溝部分を一致させ、半導体レーザを導波路側にスライドさせて実装することで、素子端面と導波路間の距離はＬ２−Ｌ１となる。Ｌ１，Ｌ２の長さは自由に変化させることができるため、素子端面と導波路間の距離は任意に設定することが可能となる。
【００５２】
なお、本発明の実施の形態における凸型突起もしくは凹型溝の断面形状について、図中においてはくさび、もしくは三角形状を示しているが、これに限定されるものではなく、矩形、台形や半円形などの形状であっても良い。
【００５３】
（参考例３）
以下、発光素子の一例として端面発光型の半導体レーザ装置を取り上げ、図面を用いて説明する。
【００５４】
発光素子や基板の作製方法に関しては、参考例１と同様の為、省略する。
【００５５】
戻り光対策として、図１１に見られるように導波路１１０３の光軸と発光素子から出射される光軸とをずらせば良いことが知られている。そこで、基板側に形成する凸型突起１１０１，１１０２を導波路１１０３の光軸に対して適当な角度を持って形成する。その上に沿って発光素子１１０６の凹型溝１１０７，１１０８を合わせるように実装することで、導波路の光軸と発光素子から出射される光軸との間に任意の角度を持たせることができる。
【００５６】
一般的に、半導体レーザから出射した光が導波路端面部分において反射して半導体レーザに戻ることにより、半導体レーザの不安定動作を引き起こす。しかしながら、こうした実装を行うことで導波路から発光素子への反射戻り光を抑制することができ、半導体レーザの安定した動作を実現することができる。
【００５７】
（参考例４）
実施の形態１、及び参考例１〜３においては端面発光型の半導体レーザを例に挙げて説明をしてきたが、面発光レーザ装置に関しても同様の手法が利用可能であるため、以下に図面を用いて説明する。
【００５８】
図１６に見られるように、面発光レーザにおいてレーザ光出射部分１６０６を基準にして、その外側に凹型溝１６０４，１６１０を形成する。この時、面発光レーザ上の凹型溝１６０４〜発光点１６０６までの距離Ｗ９と凹型溝１６１０〜発光点１６０６までの距離Ｗ１０が等しくなる、つまり凹型溝１６０４，１６１０の中心に発光点が来るように形成しておく。この凹型溝は、溝を形成する部分を除きフォトレジストによりカバーし、発光素子における発光点の位置を基準としてフォトリソグラフィー法やエッチング法等の半導体プロセスによって作製するため、発光点〜凹型溝の距離は±１μｍ程度の誤差範囲で作製することができる。エッチング法はドライエッチング法でもウェットエッチング法のどちらでも構わない。
【００５９】
次に、この半導体レーザを実装する基板作製について説明する。まず、面発光レーザ上に形成された凹型溝形状１６０４，１６１０に互いに嵌合する凸型突起１６０５，１６１１及び導波路１６０２を形成するための型を作製する。今回、型材料としては石英、型の加工方法としては機械加工を用いた。前以って走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）等を利用して面発光レーザ上に形成された凹溝形状を測量しておき、型形成時においてそれと同等寸法の凹溝形状を型上に形成する。
【００６０】
この型上に形成された凹溝形状が基板上に転写されると、面発光レーザ実装時に利用する凸型突起となる。本参考例では型の材料として石英を用いたが、基板となる材料を成形できる強度を持つ材料であれば、その材料を問わない。また、型の加工方法に関しても、放電加工やドライエッチング等の手法を使用しても構わない。
【００６１】
こうして作製された石英型を用いたプレス成形技術により、樹脂基板１６０９上に面発光レーザ実装用凸型突起１６０５，１６１１及び導波路１６０２を形成する。導波路１６０２はプレス成形技術で導波路溝を形成し、その凹溝に樹脂を埋め込むことにより形成することができる。光導波路１６０２が形成された基板（Ｓｉ、ガラス、樹脂等）１６０９上に面発光レーザ上の凹型溝１６０４，１６１０に対応した凸型突起１６０５，１６１１を形成するが、この時に発光素子上の凹型溝１６０４〜発光点１６０６までの距離Ｗ９と基板上に設けられた凸型突起１６０５〜導波路１６０２までの距離Ｗ７（もしくは凹型溝１６１０〜発光点１６０６までの距離Ｗ１０と凸型突起１６１１〜導波路１６０６までの距離Ｗ８）が等しくなるように形成する。この時、基板上の凸型突起１６０５〜導波路の距離Ｗ７と凸型突起１６１１〜導波路の距離Ｗ８が等しくなる、つまり凸型突起１６０５，１６１１の中心部分に導波路１６０２が来るようにすれば、図１６のように凸型突起１６０５，１６１１と発光素子１６０１上の凹型溝部分を一致させることにより、発光点１６０６の位置と導波路１６０２の位置ずれは発生せず、この場合もＸ軸方向のアライメントは不用となる。よって、凸型突起１６０５，１６１１と導波路１６０２を一括形成することが好ましい。ここでは基本的なＷ７＝Ｗ８，Ｗ９＝Ｗ１０の例を示したが、Ｗ７＝Ｗ９，Ｗ８＝Ｗ１０であれば、Ｗ７≠Ｗ８，Ｗ９≠Ｗ１０であっても構わない。こうした凸型突起・凹型溝共に形状はＶ型の溝である必要はなく、凸型突起と凹型溝のペアであれば形状を問わない。
【００６２】
図１４のように、この凸型突起１４０２と発光素子１４０６の凹型溝部分が一致するように実装することで、発光点１４０９の位置と導波路１４０３の位置ずれは発生せず、Ｘ軸方向のアライメントは不用となる。こうした凸型突起・凹型溝共に形状はＶ型の溝である必要はなく、凸型突起と凹型溝のペアであれば形状を問わない。
【００６３】
Ｙ軸方向のアライメントについては、レーザ実装用凸型突起形状と面発光レーザ上に形成した凹型溝形状を互いに嵌合するように構成してあれば、図１５のように面発光レーザを導波路端面１５０６に接触する形で実装を行えばよい。しかしながら、面発光レーザの端面と導波路の端面間に距離（Ｙ軸方向）を要する場合には、レーザ実装用凸型突起１５０４の凸型突起の高さを面発光レーザ上に形成した凹型溝形状１５０２よりも高く形成することにより、面発光レーザの端面部分における発光点と導波路間の間隔を任意に設定することが可能である。
【００６４】
なお、本参考例では面発光レーザ実装用凸型突起１４０２及び導波路１４０３の形成には成形技術を用いた。成形技術による基板形成が生産性の観点から最も望ましいが、エッチング法などで形成しても構わない。また、溝が形成される基板を樹脂としたがこれに限るものでない。プレス成形が可能な熱可塑性樹脂やガラスなどが最も望ましいが、熱可塑性がない樹脂を用いても良い。この場合はドライエッチングを用いれば光導波路溝の加工が可能である。
【００６５】
面発光レーザの発光点は精度良く作製することができるため、予め発光点の位置と導波路の高さが合うように基板側の導波路を形成することでＺ軸方向のアライメントに関しても不用となる。
【００６６】
このように、端面発光型の半導体レーザと同様にして面発光素子に関してもエッチング法等で凹型溝を作製し、それに互いに嵌合する実装用凸型突起と導波路等を成形技術により一括形成することで、実装時の発光点と導波路間の位置合わせが不用となる。面発光素子と光導波路間の位置調整を自由かつ高精度に行うことができ、横方向・奥行き方向・高さ方向全ての方向に対してマーカー等を用いず容易に光結合効率の良好なパッシブアライメントを実現することができるため、光モジュールの低コスト化を図ることができる。また、こうした発光素子と導波路間のパッシブアライメントと同様に、受光素子においても凹型溝を形成することで、導波路と受光素子間のパッシブアライメントにも使用できる。
【００６７】
なお、本参考例における凸型突起もしくは凹型溝の断面形状について、図中においてはくさび、もしくは三角形状を示しているが、これに限定されるものではなく、矩形、台形や半円形などの形状であっても良い。
【００６８】
（参考例５）
実施の形態１、及び参考例１〜４までは、発光素子と光導波路間のアライメントを取り上げて説明をしてきたが、発光素子と光ファイバ間のアライメントにも同様の手法が利用可能であるため、以下に図面を用いて説明する。
【００６９】
発光素子の作製に関しては、参考例１と同様のため省略する。
【００７０】
半導体レーザを実装する基板作製について図１８を用いて説明する。まず、半導体レーザ上に形成された凹型溝形状に対応する凸型突起１８０６，１８０７及び光ファイバを実装するためのガイド溝１８０９を形成するための型を作製する。今回、型材料としては石英、型の加工方法としては機械加工を用いた。前以って走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）等を利用して半導体レーザ上に形成された凹溝形状を測量しておき、型形成時においてそれと同等寸法の凹溝形状を型上に形成する。この型上に形成された凹溝形状が基板上に転写されると、半導体レーザ実装時に利用する凸型突起となる。本参考例では型の材料として石英を用いたが、基板となる材料を成形できる強度を持つ材料であれば、その材料を問わない。また、型の加工方法に関しても、放電加工やドライエッチング等の手法を使用しても構わない。
【００７１】
こうして作製された石英型を用いたプレス成形技術により、樹脂基板１８０８上に半導体レーザ実装用凸型突起１８０６，１８０７及びガイド溝１８０９を形成する。ガイド溝１８０９はプレス成形技術で形成し、そのガイド溝に沿って光ファイバ１８０８の実装を行なう。凹型溝１８０１，１８０２は発光素子における発光点（活性層）の位置１８０３を基準としてフォトリソグラフィー法、エッチング法等の手法を用いて作製する。このとき、発光素子上の凹型溝１８０２〜発光点１８０３までの距離Ｗ１１と凹型溝１８０１〜発光点１８０３までの距離Ｗ１２が等しくなる、つまり凹型溝１８０１，１８０２の中心に発光点（活性層）が来るように形成しておく。
【００７２】
次に、基板（Ｓｉ、ガラス、樹脂等）１８０８上に、この凹型溝に対応した凸型突起１８０６，１８０７を形成する。このとき、発光素子上の凹型溝１８０２〜発光点１８０３までの距離Ｗ１１と凸型突起１８０６〜光ファイバ１８０８のコア部分までの距離Ｗ１３（もしくは凹型溝１８０１〜発光点１８０３までの距離Ｗ１２と凸型突起１８０７〜１８０６〜光ファイバ１８０８のコア部分までの距離Ｗ１４）が等しくなるように形成する。
【００７３】
このとき、凸型突起１８０６〜光ファイバ１８０８のコア部分までの距離Ｗ１３と凸型突起１８０７〜１８０６〜光ファイバ１８０８のコア部分までの距離Ｗ１４が等しくなる、つまり凸型突起１８０６，１８０７の中心部分に光ファイバ１８０８のコア部分が来るようにすれば、図１７のように凸型突起１７０２，１７０３と発光素子１７０５上の凹型溝部分を一致させることにより、発光点（活性層）１７０４の位置と光ファイバ１７０８のコア部分の位置ずれは発生せず、この場合もＸ軸方向のアライメントは不用となる。よって、凸型突１７０２，１７０３とファイバ実装用ガイド溝１７０９を一括形成することが好ましい。ここでは基本的なＷ１１＝Ｗ１２，Ｗ１３＝Ｗ１４の例を示したが、Ｗ１１＝Ｗ１３，Ｗ１２＝Ｗ１４であれば、Ｗ１１≠Ｗ１２，Ｗ１３≠Ｗ１４であっても構わない。こうした凸型突起・凹型溝共に形状はＶ型の溝である必要はなく、凸型突起と凹型溝のペアであれば形状を問わない。
【００７４】
なお、本参考例では半導体レーザ実装用凸型突起１７０２，１７０３及びガイド溝１７０９の形成には成形技術を用いた。成形技術による基板形成が生産性の観点から最も望ましいが、エッチング法などで形成しても構わない。また、溝が形成される基板を樹脂としたがこれに限るものでない。プレス成形が可能な熱可塑性樹脂やガラスなどが最も望ましいが、熱可塑性がない樹脂を用いても良い。この場合はドライエッチングを用いれば光導波路溝の加工が可能である。
【００７５】
Ｙ軸方向については図１９に見られるように、半導体レーザの凹型溝１９０２を凸型突起１９０１に合わせて実装し、そのまま凸型突起に合わせてスライドさせ、ガイド溝形成部分の端面１９０３と接触させるまで移動させ、容易に位置決めを行うことができる。このように実装すれば、Ｙ軸方向のアライメントは不用となる。このとき、ファイバ端面保護の為にファイバ先端と半導体レーザの端面が触れないように間隔をあけておくのが望ましい。
【００７６】
Ｚ軸方向のアライメントについては複数の実装用凸型突起を持つため、凸型突起の高さを工夫することで半導体レーザの発光層位置を微調させることができる。基板上に形成された凸型突起の高さを発光素子に形成された凹型溝よりも高く形成する、もしくは基板上に形成された凹型溝の深さを前記発光素子に形成された凸型突起よりも浅く形成することにより、発光素子の高さを自由に設定することが可能である。
【００７７】
以上のように、発光素子とファイバ間の位置調整も自由かつ高精度に行うことができ、横方向・奥行き方向・高さ方向全ての方向に対してマーカー等を用いず容易に光結合効率の良好なパッシブアライメントを実現することができるため、光モジュールの低コスト化を図ることができる。
【００７８】
なお、本発明の参考例における凸型突起もしくは凹型溝の断面形状について、図中においてはくさび、もしくは三角形状を示しているが、これに限定されるものではなく、矩形、台形や半円形などの形状であっても良い。
上述したように、上記構成例によれば、発光素子上において寄生容量を除去するために発光層の両側部分に設けられた凹型溝と、光導波路が形成された基板（Ｓｉ、ガラス、樹脂等）上に形成した凸型突起とが互いに嵌合するように実装を行う。この時、発光素子上に形成された凹型溝と発光部分までの間隔と、基板に形成された凸型突起と導波路までの間隔を等しくしておくことで、発光点の位置と導波路のアライメントを自動的に行うことができる。この凹型溝及び凸型突起は複数個形成しても構わないし、容量低減のため活性層両側に作りこまれた凹型溝だけでなく、実装用として別途凹型溝を形成しても良い。凹型溝は複数個であっても、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程により一括形成できるため、作業性や量産性が低下することはない。また凹型溝と凸型突起を逆にして、発光素子上に凸型突起を形成し、基板側に凹型溝を形成する形態をとっても構わない。
また、素子端面と導波路端面間の距離に関しては、発光素子上に形成する凹型溝もしくは凸型突起の長さを素子自体の長さよりも少なくとも短く形成し、前記基板に形成された凸型突起もしくは凹型溝の長さもそれに合わせて短く形成した上に素子を実装することで、素子端面と導波路間の距離を任意に設定することができる。別の方法として、基板上に形成された凸型突起の終端部分に、少なくとも前記凸型突起よりも大きな凸型突起を形成する、もしくは前記凹型溝の終端部分に、少なくとも前記凹型溝よりも小さな凹型溝を形成する、もしくは前記基板上に形成された凸型突起もしくは凹型溝の終端部分に、前記凸型突起もしくは凹型溝とは形状の異なる凸型突起もしくは凹型溝を形成した上に素子を実装することで、素子端面と導波路間の距離はこの大きさ・形状の異なる凸型突起の幅となる。この幅は任意の長さに形成できるため、発光素子の端面と光導波路間の距離を任意の間隔にすることができる。こうした手法を用いることで、発光素子や受光素子の端面部分を接触しないように実装することができる。
また、高さ方向のアライメントに関しては、基板上に形成された凸型突起の高さを発光素子に形成された凹型溝よりも高く形成する、もしくは基板上に形成された凹型溝の深さを前記発光素子に形成された凸型突起よりも浅く形成することにより、発光素子の高さを自由に設定することができる。
このように、発光素子の高速化に向けて寄生容量を低減するために形成される凹型溝等を実装時のアライメントに使用し、それに互いに嵌合する実装用凸型突起と導波路等を成形技術により一括形成することで、実装時の発光点と導波路間の位置合わせが不用となる。発光素子と光導波路間の位置調整を自由かつ高精度に行うことができ、横方向・奥行き方向・高さ方向全ての方向に対してマーカー等を用いず容易に光結合効率の良好なパッシブアライメントを実現することができるため、光モジュールの低コスト化を図ることができる。こういったアライメント方法に加えて、基板側に形成する凸型突起を導波路の光軸に対して適当な角度を持って形成し、その上に発光素子の凹型溝を合わせるように実装することで、導波路の光軸と発光素子から出射される光軸をずらすことができ、導波路から発光素子への戻り光を抑制することもできる。
なお、端面発光型の発光素子と同様にして面発光素子に関してもエッチング法等で凹型溝もしくは凸型突起を作製しておき、導波路側にそれに互いに嵌合する凸型突起もしくは凹型溝にはめ込むことにより同様のパッシブアライメントが実現できる。また、上記に述べたような発光素子と導波路間のパッシブアライメントと同様に、受光素子においても凹型溝もしくは凸型突起を形成することで、導波路と受光素子間のパッシブアライメントにも使用できる。また、導波路部分に光ファイバーを実装するような形態に置き換えても同様の効果が得られる。
また、上述したように、発光素子の高速化に向けて寄生容量を低減するために形成される凹型溝等を実装時のアライメントに使用し、それに互いに嵌合する実装用凸型突起と導波路等を成形技術により一括形成することで、実装時の発光点と導波路間の位置合わせが不用となる。発光素子と光導波路間の位置調整を自由かつ高精度に行うことができ、横方向・奥行き方向・高さ方向全ての方向に対してマーカー等を用いず容易に光結合効率の良好なパッシブアライメントを実現することができる。従来法と比較して短時間のフルパッシブアライメントが可能になるため、光モジュールの低コスト化を図ることができ、デバイスの量産化に大きく貢献するものである。
【００７９】
【発明の効果】
本発明によれば、実装時の発光点と導波路間の位置合わせが不用となるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考例１における実装用凸型突起付き基板への発光素子実装例を示した斜視図
【図２】  本発明の参考例１における実装用凸型突起付き基板への発光素子実装例を示した断面図
【図３】  本発明の参考例１における発光素子実装時（凸型突起上）のＹ軸方向位置合わせを説明する為の断面図
【図４】  本発明の参考例１における実装用凹型溝付き基板への発光素子実装例を示した斜視図
【図５】  本発明の参考例１における発光素子実装時（凹型溝上）のＹ軸方向位置合わせを説明する為の断面図
【図６】  本発明の参考例２における複数の実装用凸型突起付き基板への発光素子実装例を示した斜視図
【図７】  本発明の参考例２における複数の実装用凸型突起付き基板への発光素子実装例を示した断面図
【図８】  本発明の参考例２における複数の凹型溝を形成した発光素子を基板上に実装した状態の斜視概要図
【図９】  本発明の実施の形態１における実装用凸型突起付き基板への発光素子実装例を示した斜視図
【図１０】  本発明の実施の形態１における発光素子実装時のＹ軸方向位置合わせを説明する為の断面図
【図１１】  本発明の参考例３における導波路の光軸に対して傾けて形成した発光素子実装用凸型突起上への半導体レーザ実装例を示した斜視図
【図１２】  本発明の参考例１における実装用凸型突起及びストッパー付き基板への発光素子実装例を示した斜視図
【図１３】  本発明の参考例１における実装用凸型突起及びストッパー付き基板への発光素子実装例を示した断面図
【図１４】  本発明の参考例４における実装用凸型突起付き基板への面発光素子実装例を示した斜視図
【図１５】  本発明の参考例４における実装用凸型突起付き基板への面発光素子実装例を示した断面図
【図１６】  本発明の参考例４における実装用凸型突起付き基板への面発光素子実装例を真上から見た図
【図１７】  本発明の参考例５におけるファイバ実装用ガイド溝付き基板への発光素子実装例を示した斜視図
【図１８】  本発明の参考例５におけるファイバ実装用ガイド溝付き基板への発光素子実装例を示した断面図
【図１９】  本発明の参考例５における発光素子実装時（凸型突起上）のＹ軸方向位置合わせを説明する為の断面図
【符号の説明】
１０１，２０８，３０６，６０１，７０８，８０２，９０１，１００６，１１０５，１２０７，１３０６  凸型突起及び導波路が形成された基板
１０２，２０６，３０１，６０２，６０３，７０６，７０７，９０２，９０３，１００２，１１０１，１１０２，１２０１，１２０２，１３０１，１７０２，１７０３，１８０６，１８０７，１９０１・・・基板上の凸型突起
１０４，２０３，３０７，４０４，５０７，６０４，７０３，８０３，９０４，１２１１，１３０２，１４０９，１６０６，１７０４，１８０３，１９０７・・・発光層（活性層）部分
１０５，３０５，４０５，５０５，６０５，８０１，９０５，１００３，１１０６，１２０８，１３０３，１７０５，１９０５・・・発光素子
１０８，２０７，３０４，４０８，５０４，６０８，７０９，８０３，９０８，１００５，１１０３，１２０５，１３０５，１４０３，１５０５，１６０２・・・導波路
２０１，２０２，３０２，７０１，７０２，８０５，８０６，１００１，１１０７，１１０８，１２０９，１２１０，１３０７，１８０１，１８０２，１９０２・・・発光素子上の凹型（分離）溝
２０４，２０５，７０４，７０５，１８０４，１８０５・・・発光素子の端面部分
３０３，５０３，１００４，１５０６・・・光導波路及び基板の端面部分
４０１，５０６・・・凹型溝及び導波路が形成された基板
４０２，５０１・・・基板上の凹型溝
５０２・・・発光素子上の凸型突起
８０４，８０７・・・発光素子上の凹型（実装用）溝
１２０３，１２０４・・・実装時のストッパー用凸型突起
１３０４・・・実装時のストッパー用凸型突起の端面部分
１４０１，１５０１，１６０９・・・面発光素子実装用凸型突起及び導波路が形成された基板
１４０２，１４０４，１５０４，１６０５，１６１１・・・面発光素子実装用凸型突起
１４０６，１５０３，１６０１・・・面発光素子
１５０２，１６０４，１６１０・・・面発光素子上の凹型溝
１７０１，１９０６・・・凸型突起及びファイバ実装用ガイド溝が形成された基板
１７０８，１８０８，１９０４・・・光ファイバ
１７０９，１８０９・・・ファイバ実装用ガイド溝
１９０３・・・ガイド溝形成部分の端面
【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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【図１９】
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