[发明专利]平面光波线路及其制作方法和光波导装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种平面光波线路，其在衬底上具有光波导部件和光学元件安装部件等。在下文中“平面光波线路”简称为PLC。

背景技术

作为光学接入行业的市场上使用的光学收发器，有设置有LD(激光二极管)、PD(光电二极管)、薄膜滤波器、透镜等的微光学器件型模块，和通过在硅衬底上制作石英波导并在其表面安装LD、PD等而构成的PLC模块。这两种类型都有优点和缺点。但是，因为后者在监视光输出的时候不需要调整光轴，因此其在成本和运输方面很有利。用在后一种PLC模块中的安装方法通常被称作被动对准封装。使用被动对准封装，通过用红外线对对准标记进行图像识别可以确保关于水平方向相对于波导芯片的定位精确度。通过被称为基座(pedestal)的块可以确保关于垂直方向的精确度。高精度地设置基座的高度，因此可能通过简单地将光学组件安装到基座上使光学组件与光波导对准。最后，将这些组件都通过焊接等固定。日本登记专利公布No.2823044(专利文件1)公开了这种结构的例子。在下文中，关于专利文件1的技术将会作为相关技术描述。

图7是根据相关技术的光波导装置封装前的详细透视图。以下将参考此附图提供说明。

根据相关技术的光波导装置70有PLC 71和安装到PLC 71上的LD72。PLC 71包括：光波导部件80，其具有形成在硅衬底73的一部分上的下部包层81、芯层84和上部包层82；光学元件安装部件90，用于在硅衬底73上安装LD 72，其中LD 72通过光波导端面87光学地耦合。上部包层82设置有用于覆盖芯层84的包埋层(embedding layer)85和叠加在包埋层85之上的包层86。

光波导部件80在硅衬底73上形成有二氧化硅薄膜。在光学元件安装部件90上，硅衬底73上的部分二氧化硅薄膜被除去，并且形成了用于装载LD 72的基座91-94以及对准标记95、96。基座91-94的高度设计使得当LD 72安装到其上时，LD 72的有源层74符合光波导部件80的芯层84的高度。同时，使用对准标记95和96调节平面方向。以圆柱形形成这些对准标记95和96并且其上表面覆盖金属薄膜。基于芯层84的位置高精确度地调节对准标记95和96上表面的圆心。此外，形成有如圆环切削模的金属式样的对准标记75和76同样形成在LD 72的背面(外侧(epi-side)表面)上。根据有源层74的位置高精确度地调节对准标记75和76上表面的圆心。通过从硅衬底73的背面侧发射出红外线并从上方通过CCD(电荷耦合器件)监视透射光，使对准标记95、96与对准标记75、76相互重叠。因为仅在金属部件处屏蔽红外线，所以可以产生LD 72与PLC 71之间的标记图像。PLC 71侧的对准标记75、76的位置与LD 72侧的对准标记95、96的位置分别相对于芯层84和有源层74被高精确度的确定。因此，可以通过在两个标记的圆心相互匹配的位置装载LD 72使平面方向的光轴对准。

图8为图7的光波导装置封装之后的截面图。在下文中将会参考图7和图8描述相关技术的要点。

通常地，LD 72通过光波导端面87与PLC 71耦合，光波导端面87是通过RIE(反应离子蚀刻)形成的。此时，在平行于硅衬底73蚀刻出来的表面与通过蚀刻逐渐形成的光波导端面87间的交叉点的邻近区域趋向于有低的压力。因此，蚀刻气体不能挥发并趋向于停留在哪里。结果，反应产物膜(例如碳氟聚合物膜)变得容易产生，因此下部包层81的端面81a形成为斜面。以这种方式形成的光波导端面87最后变为有轻微倾斜的形状(下部变的突出)。

由于以下原因，这种趋势变得更加显著。一般地，几乎没有实施掺杂的纯薄膜(例如，NSG：无掺杂硅酸盐玻璃)被用于下部包层81，并且在较高的温度(大约1000摄氏度)实施热处理。这是因为有必要将上部包层82形成为有足够高的软化点的膜，使得在形成下部包层81之后为形成芯层84和上部包层82而实施热处理时，芯层84等不会渗入下部包层81。同时，上部包层82需要为有相对低的软化温度的薄膜，以便没有空隙地包埋形成的芯层84。因此，使用了掺有杂质的薄膜(例如，BPSG：硼磷硅玻璃)，并且在相对低的温度(850摄氏度)实施热处理。