(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバー固定用のＶ溝（６）と、受光素子（２）の裏面または表面照射のためにＶ溝の先端の斜状面に形成された光路変換用反射膜（４）とを備えた光受信モジュール用Ｓｉキャリアの製造方法であって、
Ｓｉ基板（２１）にエッチングによりＶ溝（２２）を形成する工程と、
Ｖ溝（２２）の内部を含むＳｉ基板（２１）上全面に、光路変換のための反射膜（２３）を被着する工程と、
Ｖ溝（２２）の内部においてはＶ溝（２２）の深さよりも厚い溝埋め材（２４）を、Ｓｉ基板（２１）全面に形成する工程と、
前記溝埋め材（２４）に対する平坦化によりＶ溝（２２）内部以外の溝埋め材（２４）を除去する工程と、
Ｖ溝（２２）の内部に残っている溝埋め材（２４）を利用したエッチングによりＶ溝（２２）内部以外に形成されている反射膜（２３）を除去する工程と、
Ｖ溝（２２）の内部に残っている溝埋め材（２４）を除去する工程と、
を有することを特徴とするＳｉキャリアの製造方法。
【請求項２】
光ファイバー固定用のＶ溝（６）と、受光素子（２）の裏面または表面照射のためにＶ溝の先端の斜状面に形成された光路変換用反射膜（４）とを備えた光受信モジュール用Ｓｉキャリアの製造方法であって、
Ｓｉ基板（２１）にエッチングによりＶ溝（２２）を形成する工程と、
Ｖ溝（２２）の内部を含むＳｉ基板（２１）上全面に、光路変換用反射膜および電気信号伝送用線路となる金属膜（２３）を被着する工程と、
Ｖ溝（２２）の内部においてはＶ溝（２２）の深さよりも厚い溝埋め材（２４）を、Ｓｉ基板（２１）全面に形成する工程と、
前記溝埋め材（２４）に対する平坦化によりＶ溝（２２）内部以外の溝埋め材（２４）を除去する工程と、
フォトリソグラフィにより、線路形成領域にのみレジストパターン（２５）を残す工程と、
前記Ｖ溝（２２）内部の溝埋め材（２４）と前記レジストパターン（２５）を利用したエッチングにより、Ｖ溝（２２）内部および線路形成領域以外の金属膜（２３）を除去する工程と、
Ｖ溝（２２）の内部に残っている溝埋め材（２４）を除去する工程と、
を有することを特徴とするＳｉキャリアの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のＳｉキャリアの製造方法において、
前記溝埋め材（２４）が酸化膜であることを特徴とするＳｉキャリアの製造方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載のＳｉキャリアの製造方法において、
前記溝埋め材（２４）がポリイミドであることを特徴とするＳｉキャリアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光通信用光受信モジュールに用いられるＳｉキャリアに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信における光集積回路の低コスト化、小型化を図るために、光モジュールの開発が活発となっている。特に、素子を駆動させずに素子や光ファイバーをＳｉキャリア上に実装するパッシブアライメント実装によるモジュール組立に注目が集まっている。
【０００３】
図９は、従来の光受信モジュールを説明するための断面図である。
５１はＳｉキャリア、５２はＳｉキャリア上に形成されたＶ溝、５３は光ファイバー、５４は側面照射型のフォトダイオードである。ここで、Ｖ溝５２はアルカリ異方性エッチングにより高精度に形成されているため、このＶ溝５２に固定される光ファイバー５３は自動的に位置決めされ、高さ方向及び横方向の位置精度は極めて高い。また、受光素子５４には半田リフローによるセルフアライン効果を利用したフリップチップ実装が用いられているため、素子を駆動させることなく、パッシブアライメントにより実装が可能となる。
【０００４】
しかしながら、この従来構造では、照射光の光路を変換する機構を備えておらず、表面または裏面照射型の受光素子に適用できないが、信学技報、ＥＭＤ９６−３０、１９９６、Ｐ．３７」に記載されている技術を用いることが可能である。この技術は、図１０に示すように、基板６０のＶ溝６１に光ファイバー６２が固定され、Ｖ溝６１の先端部での斜状面６３を利用し、光ファイバー６２からの照射光の光路を変換して、受光素子６４に表面照射するものである。
【０００５】
ところが、この構造にも問題がある。それは、照射光の光路を効率よく変換する場合、Ｖ溝６１の先端部での斜状面６３（光ファイバー６２の先端面と対向する面）にミラー用の反射膜を形成する必要があるが、Ｖ溝６１の段差（図１０中の溝深さＤ）は数１０μｍ以上あるためフォトリソ工程が難しく、ミラーを良好に形成することが困難であることである。
【０００６】
この問題を解決する技術として、特開平１０−２０１５７号公報に記載されている技術がある。これは、図１１に示すように、Ｖ溝７０に形成するミラー用斜状面７１をウエハ外周に延設するようにしてＳｉキャリアを形成するというものである。これにより、ミラーを形成する面が常にウエハ中心に向いているために、ミラー用斜状面（ミラーを形成する面）７１にはレジストが良好に被着されてミラーの加工が良好に行われる。
【０００７】
しかしながら、この方法では、制約を受けやすく自由度が小さい。つまり、ミラーを形成する斜状面７１を常にウエハ中心に向かわせる必要があり、Ｓｉキャリアの構成の制約が大きくなるとともに、ウエハ上の配置に関する制約も大きくなる。また、Ｖ溝７０は形成後のレジストのウエハ全面におけるカバレッジが悪い点については改善されておらず、プロセスの自由度も小さい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の目的は、Ｖ溝を形成してその先端の斜状面に反射膜を配置する際に制約を受けにくく自由度の大きい光受信モジュール用Ｓｉキャリアの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、Ｓｉ基板にエッチングによりＶ溝が形成され、Ｖ溝の内部を含むＳｉ基板上全面に、光路変換のための反射膜が被着される。そして、Ｖ溝の内部においてはＶ溝の深さよりも厚い溝埋め材が、Ｓｉ基板全面に形成され、溝埋め材に対する平坦化によりＶ溝内部以外の溝埋め材が除去される。さらに、Ｖ溝の内部に残っている溝埋め材を利用したエッチングによりＶ溝内部以外に形成されている反射膜が除去される。最後に、Ｖ溝の内部に残っている溝埋め材が除去される。
【００１５】
このように、Ｖ溝形成後の反射膜エッチングを平坦化後に残った溝埋め材を用いて行いＶ溝内部の全面に反射膜を残すようにしたので、Ｖ溝形成後に反射膜をパターニングするためのフォトリソ工程が不要となる。これにより、ウエハ全面においてＶ溝先端の斜状面（反射膜形成面）の方向に関わらず光路変換のための反射膜を良好に配置でき、Ｖ溝を形成してその先端の斜状面に反射膜を配置する際に制約を受けにくく自由度の大きいものとなる。また、Ｖ溝形成後にＳｉ基板の平坦化を行う製造方法としたため、線路等自由に形成でき、プロセスの自由度が大きいとともにウエハ上の配置に関しても自由度が大きい。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、Ｓｉ基板にエッチングによりＶ溝が形成され、Ｖ溝の内部を含むＳｉ基板上全面に、光路変換用反射膜および電気信号伝送用線路となる金属膜が被着される。そして、Ｖ溝の内部においてはＶ溝の深さよりも厚い溝埋め材が、Ｓｉ基板全面に形成され、溝埋め材に対する平坦化によりＶ溝内部以外の溝埋め材が除去される。さらに、フォトリソグラフィにより、線路形成領域にのみレジストパターンが残され、Ｖ溝内部の溝埋め材とレジストパターンを利用したエッチングにより、Ｖ溝内部および線路形成領域以外の金属膜が除去される。最後に、Ｖ溝の内部に残っている溝埋め材が除去される。
【００１７】
このように、Ｖ溝形成後の反射膜となる金属膜エッチングを平坦化後に残った溝埋め材を用いて行いＶ溝内部の全面に反射膜を残すようにしたので、Ｖ溝形成後に反射膜をパターニングするためのフォトリソ工程が不要となる。これにより、ウエハ全面においてＶ溝先端の斜状面（反射膜形成面）の方向に関わらず光路変換のための反射膜を良好に配置でき、Ｖ溝を形成してその先端の斜状面に反射膜を配置する際に制約を受けにくく自由度の大きいものとなる。また、Ｖ溝形成後にＳｉ基板の平坦化を行う製造方法としたため、線路等自由に形成でき、プロセスの自由度が大きいとともにウエハ上の配置に関しても自由度が大きい。
【００１８】
さらに、反射膜となる金属膜をパターニングする際に、同時に線路としてもパターニングするので、工数を低減することができる。
ここで、請求項３に記載の発明によれば、溝埋め材を酸化膜としているため、除去が容易にできる。
【００１９】
また、請求項４に記載の発明によれば、溝埋め材をポリイミドとしているため、Ｖ溝が深い場合でも平坦化が可能である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、この発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２３】
図１は、光受信モジュールの平面図である。また、図２には図１のＡ−Ａ線での縦断面を示す。さらに、図３には、光受信モジュールの側面図（図１のＢ矢視図）を示す。
【００２４】
光受信モジュールは、Ｓｉ基板１、表面照射型受光素子２、光ファイバー３、光路変換用の反射膜４、線路（導体パターン）５から構成されている。また、Ｓｉ基板１と反射膜４にてＳｉキャリアが構成されている。
【００２５】
Ｓｉ基板１の表面（上面）にはＶ溝６が延設されている。このＶ溝６は一端が基板側面に開口し、他端が基板の内方に直線的に延び、かつ、先端が斜状となっている。Ｖ溝６には光ファイバー３が固定されている。また、Ｖ溝６の先端での斜状面６ａには光路変換用の反射膜４が形成されている。この反射膜４によって光ファイバー３からの受信光の光軸が上下方向に変換される。
【００２６】
このように、光受信モジュール用Ｓｉキャリアは、光ファイバー固定用のＶ溝６と、受光素子２の表面照射のためにＶ溝６の先端の斜状面６ａに形成された光路変換用反射膜４とを備えている。
【００２７】
また、Ｓｉ基板１の上面には線路５がパターニングされている。線路（配線）５は受光素子実装用パッド５ａを有し、パッド５ａの上には表面照射型受光素子２がフリップチップ実装されている。
【００２８】
そして、光ファイバー３の受信光が反射膜４に照射されると、その光が上下方向に変換され、表面照射型受光素子２に照射され、この受光素子２にて電気信号に変換される。
【００２９】
次に、光受信モジュールの製造方法を説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、ウエハ状のＳｉ基板１を用意する。そして、Ｓｉ基板１の上に、Ｖ溝エッチング時にエッチングマスクとなる第１のマスク材としてのシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）７を、厚さ５００ｎｍ成膜する。さらに、図４（ｂ）に示すように、シリコン窒化膜７の上に、電気信号が伝送する線路５を形成（パターニング）する。引き続き、図４（ｃ）に示すように、その上に第２のマスク材としてのシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 膜）８を、厚さ１０００ｎｍ成膜する。
【００３０】
その後、図５（ａ）に示すように、窒化膜７および酸化膜８の積層体に対しＶ溝エッチング用の開口部９を形成する。詳しくは、フォトリソ工程とエッチングによりＳｉＮ／ＳｉＯ2 の絶縁膜７，８に開口部９を形成する。そして、この開口部９からのＫＯＨ等によるＳｉ基板１のエッチングによりＳｉ基板１にＶ溝６を形成する。
【００３１】
引き続き、図５（ｂ）に示すように、Ｖ溝６の内部を含む酸化膜８の全面に、光路変換のための反射膜となるＣｒ／Ａｕ膜（Ａｕを最上層とした多層膜）１０を蒸着して、Ｖ溝６内の露出部にＣｒ／Ａｕ膜１０を配置する。これにより、Ｖ溝６の先端の斜状面６ａに反射膜４が配置されることとなる。なお、Ｃｒ／Ａｕ膜（反射膜）１０の被着はスパッタでもよい。
【００３２】
そして、図５（ｃ）に示すように、酸化膜８およびその上のＣｒ／Ａｕ膜１０をエッチングにより同時に除去する。詳しくは、フッ酸等の、ＳｉＮ膜に対してＳｉＯ2 膜の方がエッチングレートが大きいエッチング液を用いて、ＳｉＯ2 膜８およびＳｉＯ2 膜８上のＣｒ／Ａｕ膜１０を除去する。このようして、酸化膜８の上のＣｒ／Ａｕ膜１０が酸化膜８と同時に除去される。
【００３３】
これにより、Ｖ溝６の内部にのみＣｒ／Ａｕ膜１０（反射膜４）が配置されたＳｉキャリアが形成される。
このＳｉキャリアを用いて、図１〜３に示すごとく、Ｖ溝６内に光ファイバー３を固定するとともに、表面照射型受光素子２を半田リフローによるセルフアラインにて実装する。
【００３４】
このようにして光受信モジュールが完成する。
以上のように、２層からなるマスク材７，８を用いてＶ溝６を形成し、このマスク材７，８をエッチングマスクとして利用してＶ溝６内部の全面に反射膜を残すようにしたので、Ｖ溝６の形成後に反射膜をパターニングするためのフォトリソ工程が不要となる。つまり、特開平１０−２０１５７号公報のようにＶ溝の斜状面（反射膜形成面）をウエハ中心に向かわせる必要がなくなる。これによって、ウエハ全面においてＶ溝先端の斜状面（反射膜形成面）の方向に関わらず光路変換のための反射膜を良好に配置でき、Ｖ溝を形成してその先端の斜状面に反射膜を配置する際に制約を受けにくく自由度の大きいものとなる。
【００３５】
また、シリコン窒化膜７の形成後に線路５を形成し、その上にシリコン酸化膜８を配置しているので、ＫＯＨ等によるＶ溝エッチング時にも線路５がシリコン酸化膜８で被覆されているために、エッチング液に晒されることがなく線路５が浸食されないため良好な線路５を得ることができる。
【００３６】
さらに、第１のマスク材を窒化膜７としたので、ＫＯＨ等アルカリ溶液への耐性があるため、エッチング部以外のＳｉ基板１が侵食されることがない。さらに、第２のマスク材を酸化膜８としたため、被着した反射膜と第２のマスク材（８）を除去する際に、第１のマスク材（７）を侵食せずにバッファードフッ酸で容易に除去することが可能となる。
【００３７】
なお、これまで説明した製造工程においてはＳｉＮ膜７を形成した後に線路５を形成したが、ＳｉＮ膜７を形成した後に線路５を形成せずに、ＳｉＯ2 膜８およびＳｉＯ2 膜８上のＣｒ／Ａｕ膜１０を除去した後に線路５を形成するようにしてもよい。
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００３８】
図６，７，８は、第２の実施形態の製造方法を説明するための図である。
まず、図６（ａ）に示すように、ウエハ状のＳｉ基板２１を用意し、図６（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板２１の表面にＫＯＨ等によりエッチングを行いＶ溝２２を形成する。そして、図６（ｃ）に示すように、Ｖ溝２２の内部を含むＳｉ基板２１の上全面に、Ａｕを最上層とした多層膜としてのＴｉ／Ａｕ膜（金属膜）２３を蒸着する。Ｔｉ／Ａｕ膜２３は、後に光路変換用反射膜および電気信号伝送用線路となるものである。なお、Ｔｉ／Ａｕ膜（金属膜）２３の被着はスパッタでもよい。
【００３９】
その後、図７（ａ）に示すように、Ｖ溝２２の深さよりも厚い膜厚のシリコン酸化膜２４を成膜する。つまり、Ｖ溝２２の内部においてはＶ溝２２の深さよりも厚いシリコン酸化膜（溝埋め材）２４を、Ｓｉ基板２１の全面に形成する。
【００４０】
そして、図７（ｂ）に示すように、酸化膜（溝埋め材）２４に対し研磨およびバッファードフッ酸によるエッチングにてＶ溝２２の内部以外の酸化膜（溝埋め材）２４を除去する。つまり、Ｔｉ／Ａｕ膜２３でのＡｕの表面が露出するまで、平坦化を行う。
【００４１】
引き続き、図８（ａ）に示すように、フォトリソグラフィにより、線路形成領域（電極パッドを有する配線の形成領域）にのみレジストパターン２５を残す。さらに、Ｖ溝２２の内部の酸化膜（溝埋め材）２４とレジストパターン２５をマスクとして利用したエッチングにより、図８（ｂ）に示すように、Ｖ溝２２の内部および線路形成領域以外の金属膜２３を除去する。これにより、基板２１の上にパッド２６ａを有する線路２６が配置される。このエッチングの際には、ヨウ素系エッチング液およびフッ酸を用いる。
【００４２】
このように、反射膜であるＴｉ／Ａｕ膜２３のエッチング（パターニング）の際に平坦化後に残った酸化膜２４をマスクとして用いており、Ｖ溝形成後に反射膜パターニングのためのフォトリソグラフィーを必要としない。
【００４３】
そして、図８（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィーおよびバッファードフッ酸によりＶ溝２２の内部に残っている酸化膜２４を除去する。
これにより、Ｖ溝２２の内部にＴｉ／Ａｕ膜２３（反射膜４）が配置されたＳｉキャリアが形成される。
【００４４】
このＳｉキャリアを用いて、図１〜３に示すごとく、Ｖ溝６（２２）内に光ファイバー３を固定するとともに、表面照射型受光素子２を半田リフローによるセルフアラインにて実装する。
【００４５】
このようにして光受信モジュールが完成する。
以上のように、Ｖ溝形成後の反射膜となる金属膜エッチングを平坦化後に残った溝埋め材２４を用いて行い、Ｖ溝内部の全面に反射膜を残すようにしたので、Ｖ溝形成後に反射膜をパターニングするためのフォトリソ工程が不要となる（特開平１０−２０１５７号公報のように斜状面（反射膜形成面）をウエハ中心に向かわせる必要がなくなる）。これにより、ウエハ全面においてＶ溝先端の斜状面（反射膜形成面）の方向に関わらず光路変換のための反射膜を良好に配置でき、Ｖ溝を形成してその先端の斜状面に反射膜を配置する際に制約を受けにくく自由度の大きいものとなる。また、Ｖ溝２２の形成後にＳｉ基板１の平坦化を行う製造方法としたため、線路等自由に形成でき、プロセスの自由度が大きいとともにウエハ上の配置に関しても自由度が大きい。
【００４６】
さらに、反射膜として金属膜２３を用い、反射膜となる金属膜２３をパターニングする際に、同時に線路としてもパターニングするので、工数を低減することができる。
【００４７】
なお、この第２の実施形態での製造工程においてはＳｉ基板２１の全面に形成したＴｉ／Ａｕ膜２３を、光路変換用反射膜および電気信号伝送用線路となる金属膜とし、Ｖ溝２２の内部の溝埋め材（酸化膜）２４に加えてレジストパターン２５をマスクとしたエッチングにより基板２１の上に線路２６を配置したが、Ｓｉ基板２１の全面に形成したＴｉ／Ａｕ膜２３を光路変換用反射膜のみに使用し（レジストパターン２５を形成せずに）、Ｖ溝２２の内部以外の金属膜（２３）を除去した後において改めて電気信号伝送用線路を形成してもよい。この場合もＶ溝２２の形成後にＳｉ基板１の平坦化を行う製造方法となり、線路等自由に形成でき、プロセスの自由度が大きいとともにウエハ上の配置に関しても自由度が大きい。
【００４８】
また、溝埋め材としてシリコン酸化膜２４を用いたが、ポノイミドを用いてもよい。溝埋め材を酸化膜とすると除去が容易にでき、また、ポリイミドを用いるとＶ溝が深い場合でも平坦化が可能である。
【００４９】
これまでの説明においては表面照射型受光素子に適用したが、裏面照射型受光素子に適用してもよい。つまり、受光素子の裏面から照射する場合に適用してもよい。
【００５０】
また、反射膜１０または金属膜２３は、Ａｕを最上層とした多層膜（例えば、第１実施形態でのＣｒ／Ａｕや第２実施形態でのＴｉ／Ａｕ）を用いたが、他にもＡｕを用いてもよい。Ａｕを用いると、光路の変換を効率よく行うことができる。また、反射材をＡｕを最上層とした積層構造とすると、密着性の低いＳｉとＡｕの接触を防ぐことが可能となる。さらに、Ｃｒ／ＡｕやＴｉ／Ａｕを用いると、Ｓｉへの密着性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態における光受信モジュールの平面図。
【図２】  図１のＡ−Ａ線での縦断面図。
【図３】  光受信モジュールの側面図。
【図４】  第１の実施の形態における光受信モジュールの製造工程を説明するための斜視図。
【図５】  光受信モジュールの製造工程を説明するための斜視図。
【図６】  第２の実施の形態における光受信モジュールの製造工程を説明するための斜視図。
【図７】  光受信モジュールの側面図。
【図８】  光受信モジュールの製造工程を説明するための斜視図。
【図９】  従来技術を説明するための光受信モジュールの断面図。
【図１０】  従来技術を説明するための光受信モジュールの断面図。
【図１１】  従来技術を説明するためのウエハの平面図。
【符号の説明】
１…Ｓｉ基板、２…表面照射型受光素子、３…光ファイバー、４…光路変換用反射膜、５…線路、６…Ｖ溝、７…シリコン窒化膜、８…シリコン酸化膜、９…開口部、１０…Ｃｒ／Ａｕ膜、２１…Ｓｉ基板、２２…Ｖ溝、２３…Ｔｉ／Ａｕ膜、２４…シリコン酸化膜、２５…レジストパターン、２６…線路。
【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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