(57)【要約】  ３Ｄポリマー導波路によりＶＣＳＥＬレーザーまたは光検出器をファイバリボンケーブルに接続している光相互接続構造体が記載される。導波路は、４５度側壁によって結合された水平な溝部分の一方端部に、垂直な部分を有する。垂直な部分は、フレキシブルな回路基板上に配置されたＶＣＳＥＬレーザーと接続している。水平な溝部分の他方端部は、ファイバに、機械トランスポートコネクタを介して接続している。フレキシブルな構造体はまた、ドライバ、レシーバ、パッド、アンプ、ＲＦチップ、および伝送ラインを保持する。製造方法は、多重露光技術を用いてポリマークラッド層を水平な溝および４５度側壁にパターン化することと、水平な溝および４５度側壁キャビティを充填してコアを形成してから、コア層を平坦化して過剰なコアを除去することと、４５度側壁と位置合わせした垂直なキャビティをパターン化して、反射器を形成することとを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に延びる光ポリマー導波路と
前記光ポリマー導波路に接続しているフレキシブルな構造体と、
前記フレキシブルな構造体上にマウントされたアクティブ光学デバイスであって、第２のコア構造体により光路を形成するアクティブ光学デバイスと、
第１のコア構造体により光路を形成する光ファイバケーブルと
を備え
前記光ポリマー導波路は、前記第１の方向に平行な第１のコア構造体、前記第１のコア構造体に対して垂直な第２のコア構造体、傾斜した表面を有する第３のコア構造体、及び前記第１のコア構造体および前記第２のコア構造体を囲むクラッド構造体を備え、
前記第３のコア構造体は、前記第１のコア構造体および前記第２のコア構造体により肘のように光路を形成し、前記第３のコア構造体の前記傾斜した表面は、前記第１の方向と４５度の角度を形成し、
前記クラッド構造体は、前記第１のコア構造体の一方の側で第１のポリマークラッディング材料で構成される第１のクラッド層、および前記第１のコア構造体の別の側で第２のポリマークラッディング材料で構成される第２のクラッド層を備える光相互接続装置。
【請求項２】
前記第１のコア構造体、前記第２のコア構造体、および前記第３のコア構造体は、ポリマーコア材料製であり、前記第１のポリマークラッディング材料と前記第２のポリマークラッディング材料は異なる、請求項１に記載の光相互接続装置。
【請求項３】
前記ポリマーコア材料の屈折率は、前記第１のポリマークラッディング材料および前記第２のポリマークラッディング材料の双方の屈折率よりも大きくて、光路に沿う全内部反射を光波に提供する、請求項２に記載の光相互接続装置。
【請求項４】
前記アクティブ光学デバイスは、垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）または光検出器（ＰＤ）である、請求項１に記載の光相互接続装置。
【請求項５】
前記クラッド構造体は、前記第３のコア構造体の前記傾斜した表面を囲む、請求項１に記載の光相互接続装置。
【請求項６】
前記第３のコア構造体の前記傾斜した表面は、空気によって囲まれる、請求項１に記載の光相互接続装置。
【請求項７】
前記第３のコア構造体の前記傾斜した表面は、液体によって囲まれる、請求項１に記載の光相互接続装置。
【請求項８】
前記光ポリマー導波路は、マルチモード導波路である、請求項１に記載の光相互接続装置。
【請求項９】
前記ポリマー導波路は、メカニカルトランスポート（ＭＴ）コネクタを介して前記光ファイバケーブルと接続している、請求項１に記載の光相互接続装置。
【請求項１０】
前記光ファイバケーブルは、マルチファイバリボンであり、前記メカニカルトランスポート（ＭＴ）コネクタは、マルチファイバメカニカルトランスポート（ＭＴ）コネクタである、請求項８に記載の光相互接続装置。
【請求項１１】
前記光ポリマー導波路に接続している前記フレキシブルな構造体は、前記光学アクティブデバイス用のドライバＩＣ、レシーバチップ、ＲＦ伝送デバイス、制御チップ、パッド、および複数の伝送ラインを含む、請求項１に記載の光相互接続装置。
【請求項１２】
前記アクティブ光学デバイスは、複数のＶＣＳＥＬ発光領域を有するＶＣＳＥＬアレイである、請求項１に記載の光相互接続装置。
【請求項１３】
光ポリマー導波路を製造する方法であって、
一時的な基板を支持体として用意することと、
前記一時的な基板上に、第１のポリマークラッディング材料を含む第１のポリマークラッド層を堆積させることと、
前記第１のポリマークラッド層を、多重露光パターニング技術を用いることによって、水平な溝および傾斜した側壁にパターン化することと、
前記第１のクラッド層上に第１のコア層を堆積させて、前記水平な溝中に、そして前記傾斜した側壁の最上部上に充填することと、
前記第１のコア層を平坦化して、前記第１のポリマークラッド層の最上部面から過剰な第１のコア層を除去することと、
第２のポリマークラッディング材料を含む第２のクラッド層を堆積させることと、
前記第２のクラッド層をパターン化して、前記先細の側壁と位置合わせした垂直なキャビティを形成することと、
第２のコア層を堆積させて、前記垂直なキャビティを充填すること、
前記第２のコア層を平坦化して、前記第２のクラッド層から過剰な前記第２のコア層を除去することと、
前記一時的な基板を取り払うことと
を含む、光ポリマー導波路を製造する方法。
【請求項１４】
多重露光技術を用いることは、
前記第１のポリマークラッド層内の前記水平な溝を第１のマスクにより露光することと、
前記傾斜した側壁を第２のマスクにより種々の露光エネルギーで露光することと
を含む、請求項１２に記載の光ポリマー導波路を製造する方法。
【請求項１５】
前記一時的な基板は、シリコンウエハー、ガラスプレート、または金属プレートである、請求項１２に記載の光ポリマー導波路を製造する方法。
【請求項１６】
前記第１のコア層および前記第２のコア層を平坦化することは、化学機械研磨（ＣＭＰ）技術を用いることを含む、請求項１２に記載の光ポリマー導波路を製造する方法。
【請求項１７】
前記第１のコア層および前記第２のコア層を平坦化することは、選択的ウェットエッチング技術を用いることを含む、請求項１２に記載の光ポリマー導波路を製造する方法。
【請求項１８】
前記第１のコア層および前記第２のコア層を平坦化することは、選択的ドライエッチング技術を用いることを含む、請求項１２に記載の光ポリマー導波路を製造する方法。
【請求項１９】
ウェットエッチング技術を用いて先細の表面を形成することをさらに含む、請求項１２に記載の光ポリマー導波路を製造する方法。
【請求項２０】
前記先細の表面は、前記ポリマー導波路の方向に対して４５度の角度を形成する、請求項１２に記載の光ポリマー導波路を製造する方法。
【請求項２１】
前記傾斜した側壁を、第３のポリマークラッディング材料を含む第３のポリマークラッド層でカバーすることをさらに含む、請求項１２に記載の光ポリマー導波路を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、米国仮特許出願第６２／５０８，９４０号明細書（表題「ＯＰＴＩＣＡＬ  ＣＯＵＰＬＩＮＧ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ」、２０１７年５月１９日出願）、および米国仮特許出願第６２／５０９，８９２号明細書（表題「ＯＰＴＩＣＡＬ  ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴ  ＭＯＤＵＬＥＳ」、２０１７年５月２３日出願）の利益を主張する。これらの出願は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本明細書中に記載される実施形態は、光相互接続モジュールに関する。より詳細には、ポリマー導波路による相互接続に関する。
【背景技術】
【０００３】
クラウドコンピューティング、エンタープライズネットワーク、およびデータセンターネットワークは、メトロおよび長距離ワイヤー、そしてデータセンター内のラックトゥラックワイヤー用の光導波路の帯域幅デマンドを、１００Ｇｂｐｓ以上に増大させようとし続けている。帯域幅デマンドの増大は、光学系の全体に、データ転送速度を全体的に高くしようとする動機を与えてきた。
【０００４】
光相互接続技術は、システム間の、そして種々の距離にわたる高速データ伝送について、可能性のある解決策として注目を集め続けている。例えば、光相互接続の解決策は、例えば、データセンター内のラック間の、家電間の、そしてサーバーシステム内のボード間またはチップ間の、種々の用途に提唱されてきた。光相互接続は、トランスミッタ系内およびレシーバ系内での採択に特に適している。
【０００５】
従来の光学サブアセンブリ（ＯＳＡ）設計において、トランスミッタモジュールが、伝送レーザー、ドライバ集積回路（ＩＣ）、およびプリント回路基板（ＰＣＢ）を備える一方、レシーバモジュールが、光検出器（ＰＤ）、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）、およびＰＣＢを備える。伝送レーザー（一般的に、垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ））とＰＤ間の光路は、典型的に、光ファイバ、例えば、ファイバリボンおよび光導波路である。集束レンズ、プリズム、およびファイバコネクタを備える複合型ビームルータが、光ファイバを光路と正確に位置合わせするのに用いられる。ネジ、クリップ、アラインメントピン、および構造的ハウジングを備える機械構造体が、一般的に、ビームルータを固定かつ位置合わせするのに用いられる。
【０００６】
しかしながら、光相互接続は、典型的に、ファイバアセンブリおよびレーザーの結合（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を必要とし、これは、レンズの位置合わせを包含するので、複雑性およびエネルギー損失が加わる。効率を向上させ、かつコストを引き下げるのに、あまり複雑でないアセンブリ技術が必要である。
【発明の概要】
【０００７】
３Ｄポリマー導波路によりＶＣＳＥＬレーザーをマルチモードファイバリボンケーブルに接続している光相互接続構造体が開示される。本開示に従う一実施形態において、光相互接続装置は、第１の方向に延びる光ポリマー導波路と、光ポリマー導波路の表面上に配置されたフレキシブルな回路構造体と、フレキシブルな回路構造体上にマウントされており、第２のコア構造体により光路を形成するアクティブ光学デバイスと、第１のコア構造体により遠端にて光路を形成する光ファイバケーブルとを備え、光ポリマー導波路は、第１の方向に平行な第１のコア構造体、第１のコア構造体に対して垂直な第２のコア構造体、第１の方向との角度が４５度である表面を形成する第３のコア構造体、及び第１のコア構造体および第２のコア構造体を囲むクラッド構造体を備え、第３のコア構造体は、第１および第２のコア構造体を肘のように接続し、クラッド構造体は、第１のコア構造体の一方の側で第１のポリマークラッディング材料で構成される第１のクラッド層、および第１のコア構造体の別の側で第２のポリマークラッディング材料で構成される第２のクラッド層を備える。
【０００８】
本開示に従う一実施形態において、第１、第２、および第３のコア構造体は、ポリマーコア材料製であり、クラッド構造体は、第１および第２のポリマークラッディング材料製であり、ポリマーコア材料の屈折率は、ポリマークラッディング材料の屈折率よりも大きく、これによって、光路に沿う全内部反射が実現する。
【０００９】
本開示に従う一実施形態において、アクティブ光学デバイスは、垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）または光検出器である。
【００１０】
本開示に従う一実施形態において、クラッド構造体は、第３のコア構造体の４５度表面を囲む。
【００１１】
本開示に従う一実施形態において、第３のコア構造体の４５度表面は、空気によって囲まれる。
【００１２】
本開示に従う別の実施形態において、光ポリマー導波路を製造する方法が開示され、当該方法は、一時的な基板を支持体として用意することと、一時的な基板上に第１のポリマークラッド層を堆積させることと、第１のポリマークラッド層を、多重露光技術を用いることによって、水平な溝および４５度傾斜した側壁にパターン化することと、第１のクラッド層上に第１のコア層を堆積させて、これを、水平な溝中に、そして４５度側壁上に充填することと、第１のコア層を平坦化して、第１のポリマークラッド層の最上部面から過剰な第１のコア層を除去することと、第２のクラッド層を堆積させることと、第２のクラッド層をパターン化して、４５度側壁と位置合わせした垂直なキャビティを形成することと、第２のコア層を堆積させて、垂直なキャビティを充填すること、第２のコア層を平坦化して、第２のクラッド層から過剰な第２のコア層を除去することと、一時的な基板を取り払うこととを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
このように一般的な用語で一部の実施形態を記載してきたが、次に添付の図面を参照することとする。図面は、必ずしも一定の比率で描かれているわけではない。
【００１４】
【図１】図１は、実施形態に従う、３Ｄポリマー導波路によるフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）−ベースの光相互接続の側断面図を示す。
【図２】図２は、実施形態に従う、３Ｄポリマー導波路による光相互接続の拡大側断面図を示す。
【図３】図３は、実施形態に従う、３Ｄポリマー導波路によるオンチップ光相互接続の拡大側断面図を示す。
【図４】図４は、実施形態に従う、３Ｄポリマー導波路による光相互接続のためのチップ回路領域の概略ダイアグラムを示す。
【図５】図５は、実施形態に従って、３Ｄポリマー導波路による光相互接続を形成する製造方法を示す概略ダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本開示は、以下でさらに、図面および実施形態と組み合わせて説明される。本明細書中に記載される特定の実施形態は、本開示を限定するのではなく、本開示を説明するのに単に用いられているだけであることを理解すべきである。また、説明を容易にするために、構造全体ではなく、本開示に関係する構造体の一部のみが図面に示されているだけであることに留意すべきである。
【００１６】
種々の実施形態において、図を参照して説明する。しかしながら、ある実施形態は、これらの具体的な詳細を１つ以上含まずに実行されてもよいし、他の知られている方法および構成と組み合わせて実行されてもよい。以下の説明では、多数の具体的な詳細、例えば、具体的な構成、寸法、およびプロセスが、実施形態の完全な理解をもたらすために示されている。他の例において、不必要に実施形態を不明確にすることを避けるために、周知の半導体プロセスおよび半導体製造技術が特に詳細に記載されていない。本明細書の全体を通して、「一実施形態」への言及は、当該実施形態に関連して記載されている特定の特徴、構造、構成、または特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれていることを意味する。ゆえに、本明細書の全体を通した種々の場所におけるフレーズ「一実施形態において」の出現は、必ずしも同実施形態に言及しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、構成、または特性は、１つ以上の実施形態において、適切なあらゆる様式で組み合わされてよい。
【００１７】
本明細書中で用いられる用語「の上方に（ａｂｏｖｅ）」、「をおおって（ｏｖｅｒ）」、「に（ｔｏ）」、「の間に（ｂｅｔｗｅｅｎ）」、および「上に（ｏｎ）」は、一方の層の、他方の層に対する相対位置を指し得る。一方の層が別の層「の上方に」、別の層「をおおって」、もしくは別の層「上に」ある、または別の層「に」結合している、もしくは別の層と「接触」している場合、他方の層と直接接触していてもよいし、１つ以上の層が介在していてもよい。層（複数）「の間に」ある一層は、当該層（複数）と直接接触していてもよいし、１つ以上の層が介在していてもよい。
【００１８】
光相互接続は、光ファイバケーブルによる通信の手段である。従来のケーブルと比較して、光ファイバは、１０Ｇｂｉｔ／ｓ〜最大１００Ｇｂｉｔ／ｓもの非常に高い帯域幅が可能である。（これは、正確な数値であるか？）
【００１９】
以下で開示される実施形態は、光相互接続およびアプリケーションプラットフォームを説明する。一態様において、実施形態に従う光相互接続およびプラットフォームは、従来の光相互接続アセンブリに一般的に利用される光レンズおよびファイバリボンなしでアセンブルすることができる。また、アセンブリ時間は、従来の技術と比較して、伝送ラインの形成のための、そしてアクティブデバイス、例えば、ドライバＩＣチップ、レーザー、ＰＤ、およびレシーバ（例えばＴＩＡ）チップのフリップチップ集積のための半導体プロセス技術を用いることにより、短くすることができる。また、製造技術は、電気信号のＲＦ性能を向上させて、光相互接続のデータ転送速度を上げることができる。以下で示される実施形態は、ＦＰＣを組み込んだ光相互接続として集積されてもよい。（これは正確か？）特に、実施形態は、３Ｄポリマー導波路をＦＰＣ内でモノリシックに集積することによって、ＶＣＳＥＬ／ＰＤとの光結合を向上させるのに利用することができる。４５度反射器で終わるポリマーベースの３Ｄ光導波路は、ファイバアセンブリおよびレンズの位置合わせなしでモジュールの光学構成を単純化するのに採択することができる。
【００２０】
実施形態において、マルチチャンネル３Ｄポリマー光導波路は、４５度反射器の近くに、垂直に曲がったコアを備える。そのような構成により、光路は、光信号をＶＣＳＥＬからファイバアレイに送信することができ、そして光信号をファイバアレイからＰＤアレイに受信することができる。
【００２１】
次に、図１を参照して、側断面図は、実施形態に従う、多重３Ｄポリマー光導波路によるフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）−ベースの光相互接続を示す。図１において示されるような光インターコネクタ１００は、光導波路１２０を備え、当該光導波路１２０は、コア層上に、垂直曲がり部１２５として示されるエッジ（例えば４５度）を有する。３Ｄ光導波路１２０は、水平クラッド層１２２ａおよび３Ｄ垂直クラッド層１２２ｂ、水平クラッド層１２２ａによって囲まれる水平コア層１２４ａ、ならびに垂直クラッド層１２２ｂによって囲まれる垂直コア層１２４ｂを備えてよい。直線状導波路の上方のクラッド層（時折、内部クラッドであることから、アンダークラッドと呼ぶ）および下方のクラッド層（時折、外部クラッドであることから、オーバークラッドと呼ぶ）は、異なる材料から製造されてよい。水平クラッド層および垂直クラッド層もまた、異なる材料から製造されてよい。光インターコネクタ１００はまた、３Ｄ垂直曲がり部１２５を直接覆うチップ回路基板１２１上にマウントされるフレキシブルチップ回路基板アクティブ光学デバイスであるＶＣＳＥＬまたはＰＤを備えてもよい。３Ｄ光導波路の遠端が、マルチファイバメカニカルトランスファコネクタ（ＭＴ）１２７およびリボンファイバケーブル１２８に結合されてよい。
【００２２】
実施形態に従って、４５度反射器で終わるマルチチャンネルポリマー導波路は、垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）１２１からファイバアレイ１２８に光信号を送信し、そしてファイバアレイからフォトダイオード（ＰＤ）アレイに光信号を受信する光路として設計されている。４５度反射器で終わるポリマーベースの光導波路は、モジュールの光学配置を、ファイバアセンブリなしで単純化することができる。図１は、ファイバアレイに対するそのようなコネクタ１２７を示す。特定の実施形態において、マルチチャンネルポリマー導波路は、マルチチャンネルメカニカルトランスファ（ＭＴ）コネクタ１２７（ポリマー導波路と接続する場合、ポリマーメカニカルトランスポート（ＰＭＴ）コネクタとも呼ばれる）で終わってファイバリボンケーブルと連結される。ゆえに、光相互接続は、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）−ベースとみなすことができる。
【００２３】
実施形態に従う図２の拡大側断面図において、光相互接続モジュール２００は、垂直曲がり部２２５を備え、当該垂直曲がり部２２５は、コア層２２４ａおよび水平クラッド層２２２ａに沿う光ポリマー導波路２２０の一方端部に、４５度傾斜したエッジ鏡を有する。水平クラッド層２２２ａおよび水平コア層２２４ａに加えて、垂直クラッド層２２２ｂおよび垂直コア層２２４ｂも存在し、双方とも、ポリマー導波路による効率的な結合のためにそれぞれモノリシックに製造されている。水平クラッド層２２２ａおよび垂直クラッド層２２２ｂは、異なる材料から製造されてよい。垂直曲がり部２２５の内側のコア構造体は、屈折率がポリマーコア材料の屈折率よりも低いクラッドまたは空気もしくは別の媒質と接触している４５度傾斜したエッジを有する。外側インターフェイスは、高反射鏡を形成するために、ことによるとレーザーによって、微細にエッチングされている。ＦＰＣベースの電気回路２２３は、垂直コア２２４ｂをおおって配置される。当該ＦＰＣベースの電気回路２２３は、相互接続用途に応じて、アクティブ光学デバイスＶＣＳＥＬ、ドライバＩＣ、またはフォトダイオードＰＤ、ＴＩＡＩＣを備えてよい。
【００２４】
図３に示すように、ＩＣドライバ、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）チップ２２６、電気トレース（伝送ライン）、および結合パッド２２８上のはんだバンプのような付加的な電子機器が、ＦＰＣ基板上に、３Ｄ導波路の前方端部の最上部面をおおって配置されるアクティブデバイス２２３、例えば、ＶＣＳＥＬ／ＰＤに隣接して形成される。
【００２５】
垂直キャビティ面発光レーザーまたはＶＣＳＥＬは、最上部面から垂直的なレーザービームを放射する半導体レーザーダイオードの一タイプであり、従来の、ウエハーから個々のチップを切断することによって形成される表面から放射する端面発光半導体レーザー（同じく平面型レーザー（ｉｎ−ｐｌａｎｅ  ｌａｓｅｒ））と異なる。６５０ｎｍから１３００ｎｍの波長にて発光する垂直キャビティ自己発光レーザーまたはＶＣＳＥＬは、典型的に、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）ウエハーに基づいており、回折ブラッグ反射器（ＤＢＲ）が、ＧａＡｓおよびヒ化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ａｓ）から形成されている。
【００２６】
現在、ＶＣＳＥＬにおいて電流を制限する２つの主要な方法が、２種類のＶＣＳＥＬ（イオン注入ＶＣＳＥＬおよびオキシドＶＣＳＥＬ）によって特徴付けられている。付加的な接着層、例えばポリイミド層または非導電性フィルム（ＮＣＦ）が、構成要素の接着を増強するのに用いられてもよい。ＲＦデバイス２２６を備える高速電気トレースは、導波路面上に、ドライバＩＣおよびＶＣＳＥＬアレイを接続するように、そしてトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）アレイを接続するように設計される。典型的には、ＶＣＳＥＬアレイは、４つのＶＣＳＥＬレーザーが一列に集積されている。
【００２７】
実施形態に従えば、オプティカルエンジンについて、チャンネルあたり２５ギガビット毎秒（Ｇｂｐｓ）のデータ転送速度にて作動させることができ、そして、より高いデータ転送速度、例えばチャンネルあたり５０Ｇｂｐｓにまで拡大させることができる。ＶＣＳＥＬの用途として、光ファイバ通信、精度センシング（ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  ｓｅｎｓｉｎｇ）、コンピュータマウス、およびレーザープリンタが挙げられる。マイクロメカ的に（ＭＥＭＳ）移動可能な鏡を備える調整可能なＶＣＳＥＬの最近の進展により、その用途が特に調整可能に拡張した。
【００２８】
図４は、実施形態に従う、図１〜図３の３Ｄポリマー導波路による光相互接続のためのＦＰＣベースの回路システム４００を示す概略ダイアグラムである。
【００２９】
回路システム４２１は、１つ以上のＶＣＳＥＬまたは１つ以上のＰＤ（レシーバの場合）４２３、ＶＣＳＥＬドライバーチップまたはＰＤレシーバ（例えばＴＩＡ）チップ４２７、コントローラ４２９、ＲＦチップ４２６、ならびにそれらの、電気伝送ライン、例えば、４２３１、４２６１、４２６２、４２７１、および４２８１を介したパッド４２８との接続（例えばフリップチップ）を備える。基板４００をカバーする絶縁層が存在する（不図示）。絶縁層は、ポリイミド等の有機材料製であってよい。次に、高速電気伝送ラインのパターン、結合パッド、およびはんだバンプが、絶縁層上に形成される。レーザーＶＣＳＥＬ  ４２３は、４５度傾斜したエッジを直接覆うポリマー導波路の垂直クラッド領域４２２ｂおよび垂直コア領域４２４ｂをおおってマウントされる。ＶＣＳＥＬ発光面は、垂直コア４２４ｂの最上部面と位置合わせかつ接続される。
【００３０】
光検出器がポリマー導波路の他方端部に必要な場合には、光検出器は、前方端部と同様に構築された導波路の別の４５度傾斜したエッジをおおって、直接マウントされてもよい。第２のＦＰＣベースの電子回路基板は、図４内のシステムと同様であるため、図に含めない。
【００３１】
また、図４を参照して、伝送ライン、結合パッド、およびはんだバンプは次に、リソグラフィおよびエッチング技術等の半導体製造技術を用いて、ポリマー導波路の前方側に製造されてもよい。加えて、アクティブデバイスは、ポリマー導波路の垂直な部分の前方側で伝送ライン上に結合かつアセンブルされたフリップチップであってもよい。例えば、特定の配置が、１×４  ＶＣＳＥＬ／ＰＤ  ４２３、ドライバＩＣ  ４２７、およびＴＩＡアレイ（不図示）を備えて、光相互接続システムを形成する。
【００３２】
図５は、実施形態に従って、３Ｄポリマー導波路による光相互接続を形成する製造方法を示す概略ダイアグラムである。
【００３３】
製造シーケンスは、スピンコーティングまたはスプレーコーティング等の適切な技術を用いて、一時的な基板上に第１のポリマークラッド層を堆積させる第１の工程５０２を含んでよい。第１のパターニングプロセス５０４において、ポリマー導波路の軸に沿う水平な溝が、第１のポリマークラッド層中にウェット／ドライエッチングされる。実施形態に従って、水平な溝は場合によっては、ＶＣＳＥＬ／ＰＤに最も近くなることとなる溝開口部が、コア溝層と接続する開口部よりも大きくなるように、傾斜した４５度側壁を備えてもよい。４５度側壁は、４５度反射器として用いられることとなる。４５度側壁を形成する別の方法は、最後の工程において水平な溝を形成するのとは別個の工程において、側壁側に多重リソグラフィ露光を施すことによって達成することができる。２つの露光について、水平溝領域および４５度側壁領域にて、２つのマスクを別個に用いる。傾斜した側壁を形成する際に、種々のマスク開口部による多重露光を用いることができる。次の工程５０６において、ポリマーコア層はその後、第１のクラッド層上に堆積して、水平な溝および４５度側壁キャビティを充填してから、コア溝およびキャビティの外側の過剰なコア材料を、化学機械研磨（ＣＭＰ）または選択的ドライ／ウェットエッチング等の平坦化技術を用いて除去する工程５０８が続く。次の工程５１０において、第２のクラッド層が、平坦化された表面をおおって堆積する。第２のクラッド層における第２のパターニングプロセス５１２を実行して、水平導波路による光路を形成するような、各４５度側壁反射器と位置合わせされた垂直キャビティを形成する。次の工程５１４では、垂直キャビティにコア材料を充填する。次に、別の平坦化プロセス５１６を用いて、垂直キャビティの外側の過剰なコア材料を除去して、垂直導波路とアクティブ光学デバイス出口面（ｅｘｉｔ  ｐｌａｎｅ）とのインターフェイスとなる平坦かつクリーンな表面を提供する。先の除去工程５０８におけるように、化学機械研磨（ＣＭＰ）または選択的ウェット／ドライエッチング等の平坦化技術を用いて、表面を平らにして、過剰なコア材料を除去することができる。導波路が形成されるとき、必要に応じて、工程５１８を実行して、一時的な基板を外す（ｄｉｓｅｎｇａｇｅ）。一時的な基板は、シリコンウエハー、ガラスプレート、またはプロセス中の支持を実現する別のフォームファクタであってよい。しかしながら、実施形態は、この特定のシーケンスに限定されず、代替の製造シーケンスが想定される。
【００３４】
実施形態の種々の態様を利用する際に、当業者であれば、上述の実施形態の組合せまたは変形物が、光相互接続の製造に使用可能であることが明らであろう。実施形態を、構造的な特徴および／または方法論的な行為に対して具体的な文言で説明してきたが、添付の特許請求の範囲は、記載される具体的な特徴または行為に必ずしも限定されるわけでないことが理解されるべきである。開示される具体的な特徴および行為は、その代わりとして、説明に有用な、特許請求の範囲の実施形態として理解されるべきである。
【図１】
2020521188.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2020521188.tif 000006
【図５】
2020521188.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月22日(2020.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に延びる光ポリマー導波路と
前記光ポリマー導波路に接続しているフレキシブルな構造体と、
前記フレキシブルな構造体上にマウントされたアクティブ光学デバイスであって、第２のコア構造体により光路を形成するアクティブ光学デバイスと、
第１のコア構造体により光路を形成する光ファイバケーブルと
を備え
前記光ポリマー導波路は、前記第１の方向に平行な第１のコア構造体、前記第１のコア構造体に対して垂直な第２のコア構造体、傾斜した表面を有する第３のコア構造体、及び前記第１のコア構造体および前記第２のコア構造体を囲むクラッド構造体を備え、
前記第３のコア構造体は、前記第１のコア構造体および前記第２のコア構造体により肘のように光路を形成し、前記第３のコア構造体の前記傾斜した表面は、前記第１の方向と４５度の角度を形成し、
前記クラッド構造体は、前記第１のコア構造体の一方の側で第１のポリマークラッディング材料で構成される第１のクラッド層、および前記第１のコア構造体の別の側で第２のポリマークラッディング材料で構成される第２のクラッド層を備える光相互接続装置。
【請求項２】
前記第１のコア構造体、前記第２のコア構造体、および前記第３のコア構造体は、ポリマーコア材料製であり、前記第１のポリマークラッディング材料と前記第２のポリマークラッディング材料は異なる、請求項１に記載の光相互接続装置。
【請求項３】
前記ポリマーコア材料の屈折率は、前記第１のポリマークラッディング材料および前記第２のポリマークラッディング材料の双方の屈折率よりも大きくて、光路に沿う全内部反射を光波に提供する、請求項２に記載の光相互接続装置。
【請求項４】
前記アクティブ光学デバイスは、垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）または光検出器（ＰＤ）である、請求項１に記載の光相互接続装置。
【請求項５】
前記クラッド構造体は、前記第３のコア構造体の前記傾斜した表面を囲む、請求項１に記載の光相互接続装置。
【請求項６】
前記第３のコア構造体の前記傾斜した表面は、空気によって囲まれる、請求項１に記載の光相互接続装置。
【請求項７】
前記第３のコア構造体の前記傾斜した表面は、液体によって囲まれる、請求項１に記載の光相互接続装置。
【請求項８】
前記光ポリマー導波路は、マルチモード導波路である、請求項１に記載の光相互接続装置。
【請求項９】
前記光ポリマー導波路は、メカニカルトランスポート（ＭＴ）コネクタを介して前記光ファイバケーブルと接続している、請求項１に記載の光相互接続装置。
【請求項１０】
前記光ファイバケーブルは、マルチファイバリボンであり、前記メカニカルトランスポート（ＭＴ）コネクタは、マルチファイバメカニカルトランスポート（ＭＴ）コネクタである、請求項８に記載の光相互接続装置。
【請求項１１】
前記光ポリマー導波路に接続している前記フレキシブルな構造体は、前記アクティブ光学デバイス用のドライバＩＣ、レシーバチップ、ＲＦ伝送デバイス、制御チップ、パッド、および複数の伝送ラインを含む、請求項１に記載の光相互接続装置。
【請求項１２】
前記アクティブ光学デバイスは、複数のＶＣＳＥＬ発光領域を有するＶＣＳＥＬアレイである、請求項１に記載の光相互接続装置。
【請求項１３】
光ポリマー導波路を製造する方法であって、
一時的な基板を支持体として用意することと、
前記一時的な基板上に、第１のポリマークラッディング材料を含む第１のポリマークラッド層を堆積させることと、
前記第１のポリマークラッド層を、多重露光パターニング技術を用いることによって、水平な溝および傾斜した側壁にパターン化することと、
前記第１のクラッド層上に第１のコア層を堆積させて、前記水平な溝中に、そして前記傾斜した側壁の最上部上に充填することと、
前記第１のコア層を平坦化して、前記第１のポリマークラッド層の最上部面から過剰な第１のコア層を除去することと、
第２のポリマークラッディング材料を含む第２のクラッド層を堆積させることと、
前記第２のクラッド層をパターン化して、先細の側壁と位置合わせした垂直なキャビティを形成することと、
第２のコア層を堆積させて、前記垂直なキャビティを充填すること、
前記第２のコア層を平坦化して、前記第２のクラッド層から過剰な前記第２のコア層を除去することと、
前記一時的な基板を取り払うことと
を含む、光ポリマー導波路を製造する方法。
【請求項１４】
多重露光技術を用いることは、
前記第１のポリマークラッド層内の前記水平な溝を第１のマスクにより露光することと、
前記傾斜した側壁を第２のマスクにより種々の露光エネルギーで露光することと
を含む、請求項１３に記載の光ポリマー導波路を製造する方法。
【請求項１５】
前記一時的な基板は、シリコンウエハー、ガラスプレート、または金属プレートである、請求項１３に記載の光ポリマー導波路を製造する方法。
【請求項１６】
前記第１のコア層および前記第２のコア層を平坦化することは、化学機械研磨（ＣＭＰ）技術を用いることを含む、請求項１３に記載の光ポリマー導波路を製造する方法。
【請求項１７】
前記第１のコア層および前記第２のコア層を平坦化することは、選択的ウェットエッチング技術を用いることを含む、請求項１３に記載の光ポリマー導波路を製造する方法。
【請求項１８】
前記第１のコア層および前記第２のコア層を平坦化することは、選択的ドライエッチング技術を用いることを含む、請求項１３に記載の光ポリマー導波路を製造する方法。
【請求項１９】
ウェットエッチング技術を用いて先細の表面を形成することをさらに含む、請求項１３に記載の光ポリマー導波路を製造する方法。
【請求項２０】
前記先細の表面は、前記ポリマー導波路の方向に対して４５度の角度を形成する、請求項１３に記載の光ポリマー導波路を製造する方法。
【請求項２１】
前記傾斜した側壁を、第３のポリマークラッディング材料を含む第３のポリマークラッド層でカバーすることをさらに含む、請求項１３に記載の光ポリマー導波路を製造する方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
光相互接続は、光ファイバケーブルによる通信の手段である。従来のケーブルと比較して、光ファイバは、１０Ｇｂｉｔ／ｓ〜最大１００Ｇｂｉｔ／ｓもの非常に高い帯域幅が可能である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
以下で開示される実施形態は、光相互接続およびアプリケーションプラットフォームを説明する。一態様において、実施形態に従う光相互接続およびプラットフォームは、従来の光相互接続アセンブリに一般的に利用される光レンズおよびファイバリボンなしでアセンブルすることができる。また、アセンブリ時間は、従来の技術と比較して、伝送ラインの形成のための、そしてアクティブデバイス、例えば、ドライバＩＣチップ、レーザー、ＰＤ、およびレシーバ（例えばＴＩＡ）チップのフリップチップ集積のための半導体プロセス技術を用いることにより、短くすることができる。また、製造技術は、電気信号のＲＦ性能を向上させて、光相互接続のデータ転送速度を上げることができる。以下で示される実施形態は、ＦＰＣを組み込んだ光相互接続として集積されてもよい。特に、実施形態は、３Ｄポリマー導波路をＦＰＣ内でモノリシックに集積することによって、ＶＣＳＥＬ／ＰＤとの光結合を向上させるのに利用することができる。４５度反射器で終わるポリマーベースの３Ｄ光導波路は、ファイバアセンブリおよびレンズの位置合わせなしでモジュールの光学構成を単純化するのに採択することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
垂直キャビティ面発光レーザーまたはＶＣＳＥＬは、最上部面から垂直的なレーザービームを放射する半導体レーザーダイオードの一タイプであり、従来の、ウエハーから個々のチップを切断することによって形成される表面から放射する端面発光半導体レーザー（同じく平面型レーザー（ｉｎ−ｐｌａｎｅ  ｌａｓｅｒ））と異なる。６５０ｎｍから１３００ｎｍの波長にて発光する垂直キャビティ面発光レーザーまたはＶＣＳＥＬは、典型的に、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）ウエハーに基づいており、回折ブラッグ反射器（ＤＢＲ）が、ＧａＡｓおよびヒ化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ａｓ）から形成されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
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【国際調査報告】
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