光模块的制作方法

专利名称：光模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用了 MEMS (微机电系统Micro Electro MechanicalSystems)技术 的光模块。
背景技术：
近年来，使用MEMS技术制作的MEMS装置的开发不断取得进展，这样的MEMS装置 可以被应用于各种各样的光学部件。例如在专利文献1中公开了使用MEMS技术将干涉光 学系统构成于SOI (绝缘体上硅，Silicon On Insulator)基板上的发明。该专利文献1所 涉及的干涉光学系统具备分束镜(beam splitter)、被安装于静电驱动器上的可动镜以及 固定镜，这些部件是通过将SOI基板的硅层以及绝缘层蚀刻成任意的形状而形成的。此外， 在该SOI基板上形成有用于设置光纤的沟槽，由干涉光学系统产生的光的干涉图像通过被 设置于该沟槽的光纤而被导出至外部。 专利文献1 :日本专利申请公开2008-102132号公报

发明内容
然而，在专利文献1所记载的结构中存在着下述的问题。即，虽然通过光纤取出由 干涉光学系统生成的光的干涉图像，但是需要在装置外部将光检测器连接到该光纤上。因 此，装置的整体变大。此外，被称之为可动镜的驱动部是尺寸为数Pm 数十ym的微小 形状，所以在该可动镜与基板之间一旦附着了尘埃以及水滴等就会很容易产生工作上的不 良情况。因此，为了防止尘埃和水滴等的侵入最好是气密性地封闭包含可动镜的光学系统， 然而在通过光纤取出所谓光的干涉图像的输出光的结构中，难以充分确保光纤附近的气密 性。 本发明正是鉴于上述的问题，目的在于提供一种可以提高包含可动镜的光学系统 的气密性而且可以实现小型化的光模块。 为了解决上述问题，本发明的光模块为由具有支撑基板以及经由绝缘层而被配置
于支撑基板的一个板面上的半导体层的基板制品制作而成的光模块，其特征在于具备可
动镜，其包含所述半导体层的一部分，该部分与所述支撑基板之间的所述绝缘层被除去，从
而在沿着所述一个板面的规定方向上可以移动，且镜面被形成于与所述规定方向相交的侧
面上、光半导体元件，其被设置于支撑基板的一个板面上并与可动镜的镜面光互连、帽部
件，其被设置于支撑基板的一个板面上，气密性地封闭可动镜以及光半导体元件、以及元件
用电极部，其贯通所述支撑基板以及所述绝缘层，且与所述光半导体元件电连接。 在本发明所涉及的光模块中，光半导体元件被设置于支撑基板上，并且光半导体
元件与可动镜一起被帽部件气密性地封闭。此外，该光半导体元件与可动镜的镜面被光互
连。利用这样的结构，不必设置如前面所述的专利文献1所记载的装置所具备的用于与外
部检测器等相连接的光纤，所以可以提高帽部件对包含可动镜的光学系统的气密性。此外，
由于光半导体元件被设置于支撑基板上，所以不必将光检测器等设置于装置的外部，并且可以实现小型化。 此外，在有必要通使支撑基板上的部件和电器元件通电的情况下，一般将配线图 形形成于支撑基板上并引出至该模块的包装的外部。但是，这样的配线所产生的凹凸可能 会损坏包含可动镜的光学系统的气密性。虽然也有用绝缘膜覆盖与帽部件相接触的地方并 对该绝缘膜加以研磨来使与帽部件的接触面平坦的方法，但是这不仅增加工序数，根据装 置的种类会有不能利用这样的方法的情况。对此，在本发明所涉及的光模块中，与光半导体 元件电连接的元件用电极部被设置为贯通支撑基板以及绝缘层。由此，因为可以从支撑基 板另一个板面上向光半导体元件通电，所以不必在支撑基板的一个板面上引出配线图形， 从而可以进一步提高帽部件对包含可动镜的光学系统的气密性。 利用上述的光模块，可以提高包含可动镜的光学系统的气密性并实现小型化。


图1是本发明第1实施方式所涉及的光模块1A的结构示意图，(a)是光模块1A的 立体图，(b)是沿着(a)的Ib-Ib线的光模块1A的侧截面图。
图2是光模块1A的制作工序示意图 是光模块1A的端面图。 图3是光模块1A的制作工序示意图 是光模块1A的端面图。 图4是光模块1A的制作工序示意图 是光模块1A的端面图。 图5是光模块1A的制作工序示意图 是光模块1A的端面图。 图6是光模块1A的制作工序示意图 是光模块1A的端面图。 图7是光模块1A的制作工序示意图 是光模块1A的端面图。 图8是光模块1A的制作工序示意图 是光模块1A的端面图。 图9是光模块1A的制作工序示意图 是光模块1A的端面图。 图10是光模块1A的制作工序示意图， (b)是光模块1A的端面图。 图11是光模块1A的制作工序示意图， (b)是光模块1A的端面图。 图12是光模块1A的制作工序示意图， (b)是光模块1A的端面图。 图13是光模块1A的制作工序示意图， (b)是光模块1A的端面图。 图14是光模块1A的制作工序示意图，
(a)是制作过程中的光模块1A的平面图，(b) (a)是制作过程中的光模块1A的平面图，(b) (a)是制作过程中的光模块1A的平面图，(b) (a)是制作过程中的光模块1A的平面图，(b) (a)是制作过程中的光模块1A的平面图，(b) (a)是制作过程中的光模块1A的平面图，(b) (a)是制作过程中的光模块1A的平面图，(b) (a)是制作过程中的光模块1A的平面图，(b) (a)是制作过程中的光模块1A的平面图， (a)是制作过程中的光模块1A的平面图， (a)是制作过程中的光模块1A的平面图， (a)是制作过程中的光模块1A的平面图， (a)是制作过程中的光模块1A的平面图，
4(b)是光模块IA的端面图。 图15是光模块1A的制作工序示意图，(a)是制作过程中的光模块1A的平面图， (b)是光模块IA的端面图。 图16是光模块1A的制作工序示意图，是制作过程中的光模块1A的端面图。
图17是光模块1A的制作工序示意图，是制作过程中的光模块1A的端面图。
图18是光模块1A的制作工序示意图，是制作过程中的光模块1A的端面图。
图19是光模块1A的制作工序示意图，是制作过程中的光模块1A的端面图。
图20是光模块1A的制作工序示意图，是制作过程中的光模块1A的端面图。
图21是本发明第2实施方式所涉及的光模块IB的结构示意图，(a)是光模块IB 的平面图，(b)是沿着(a)的XXIb-XXIb线的光模块IB的侧截面图。
具体实施例方式
以下参照附图详细说明本发明的光模块的优选实施方式。其中，在附图的说明中，
将相同的符号标注于相同要素，省略重复的说明。(第1实施方式) 图1是本发明第1实施方式所涉及的光模块1A的结构示意图，(a)是光模块1A 的立体图，(b)是沿着(a)的Ib-Ib线的光模块1A的侧截面图。其中，为了便于理解，在图 1(a)中省略了光模块1A所具备的帽部件34的图示。此外，为了便于理解，在图1(a)以及 图1 (b)中用XYZ直角坐标系表示。 光模块1A为由基板制品SOI基板制作而成的光模块，具备拥有由硅(Si)构成的 一对板面10a， 10b的支撑基板10、被设置于支撑基板10的一个板面10a上的绝缘层12、经 由绝缘层12而被配置在支撑基板10的板面10a上的导电性半导体层14。绝缘层12例如 是由氧化硅(Si02)构成的，半导体层14例如是由Si构成的。 在绝缘层12以及半导体层14上形成有用于构成迈克耳逊干涉光学系统的多个构 件。即，光模块1A具备入射镜16、光分支部(分束镜))18、固定镜20、可动镜22、静电驱动 器24以及元件搭载部26。 入射镜16主要由半导体层14的一部分构成，经由绝缘层12被固定于支撑基板10 的板面10a上。入射镜16具有相对于支撑基板10的板面10a在X轴方向上倾斜的镜面 16a。镜面16a的倾斜角为例如相对于板面10a呈45° 。从垂直于板面10a的方向(Z轴方 向)使被测光入射到该镜面16a。入射镜16向沿着板面10a的方向(在本实施方式中 是X轴方向)反射该被测光Lp 光分支部18主要由半导体层14的一部分构成的，经由绝缘层12被固定于支撑基 板10的板面10a上。光分支部18在X轴方向上与入射镜16具有一定间隔而并列设置。光 分支部18具有沿着与支撑基板10的板面10a相垂直的方向(Z轴方向)延伸的一对的半 反射面18a， 18b。 一个半反射面18a相对于从入射镜16接受的被测光的光路倾斜，向后 述的可动镜22反射被测光的一部分。在本实施方式中，半反射面18a相对于X轴方向 倾斜45° ，向Y轴方向反射沿着X轴方向入射的被测光LJ勺一部分。此外，除了被反射的 一部分的被测光之外，半反射面18a透过其余的被测光L" 固定镜20主要由半导体层14的一部分构成，经由绝缘层12被固定于支撑基板10的板面10a上。固定镜20在X轴方向上与入射镜16具有一定间隔而并列设置，并且被配 置为与入射镜16之间夹持有光分支部18。在与光分支部18相对的固定镜20的侧面上形 成有镜面20a。镜面20a与光分支部18的另一个半反射面18b光互连。固定镜20向光分 支部18反射透过光分支部18的被测光k。被反射的被测光由光分支部18的另一个半 反射面18b向后述的元件搭载部26反射。 可动镜22主要由半导体层14的一部分构成，通过除去该部分与支撑基板10之间 的绝缘层12，从而其可以在沿着板面10a的规定方向(在本实施方式中是Y轴方向)上移 动。可动镜22具有与光分支部18相对的侧面(即与上述规定方向相交的侧面)，在该侧面 上形成有镜面22a。镜面22a与光分支部18的一个半反射面18a光互连。可动镜22向光 分支部18反射在光分支部18的半反射面18a上反射的被测光L1Q被反射的被测光透 过光分支部18的半反射面18a，与从固定镜20输出的被测光相合波而成为光的干涉图 像L2，并向元件搭载部26传播。 静电驱动器24为用于使可动镜22在Y轴方向上移位的驱动部。静电驱动器24 具有被固定于支撑基板10的板面10a的第1电极28、被固定于可动镜22的第2电极30。 静电驱动器24为通过使静电力产生于第1电极28与第2电极30之间从而使第2电极30 相对于第l电极28移位的装置。 第1电极28被配置于支撑基板10的板面10a上。第1电极28具有经由绝缘层 12而被固定于支撑基板10的板面10a的固定部28a、被形成于与第2电极30相对的固定 部28a的侧面的梳齿部28b。其中，通过除去该部分与支撑基板10之间的绝缘层12，使得 梳齿部28b成为相对于支撑基板10浮起的状态。 第2电极30在支撑基板10的板面10a上被配置于可动镜22与第1电极28之间。 第2电极30具有在Y轴方向上被延伸设置并在其一端支撑可动镜22的支柱30a、支撑支 柱30a的另一端且在X轴方向上被延伸设置的梳齿部30b、具备连接板弹簧的结构且弹性支 撑梳齿部30b的两端的支撑部30c。通过除去与支撑基板10之间的绝缘层12，从而使支柱 30a、梳齿部30b以及支撑部30c成为相对于支撑基板10浮起的状态。此外，支撑部30c的 一端支撑梳齿部30b的端部，支撑部30c的另一端被固定于存留在光模块1A的周边部的半 导体层14。利用这样的结构，支柱30a以及梳齿部30b可以在Y轴方向上可以移位。梳齿 部30b与第1电极28的梳齿部28b相对，梳齿部30b的齿被配置于梳齿部28b的各个齿之 间。 如果规定电压被施加于第2电极30，则静电力在梳齿部30b与梳齿部28b之间产 生作用。由于该静电力由被施加于第2电极30的电压值所决定，所以梳齿部30b与梳齿部 28b的间隔是由该电压值控制的。即，由梳齿部28b以及支柱30a支撑的可动镜22的Y轴 方向上的位置是由被施加于第2电极30的电压控制的。 元件搭载部26主要由半导体层14的一部分构成，经由绝缘层12被固定于支撑基 板10的板面10a上。元件搭载部26为用于搭载被设置于支撑基板10的板面10a上的光 半导体元件光电二极管32的构件。本实施方式的元件搭载部26由在X轴方向上排列的3 个部分26a 26c构成。在这些部分26a 26c的上面形成有金属膜，光电二极管32被安 装于这些金属膜上。例如，在位于两端的2个部分26a，26c的金属膜上导电连接光电二极 管32的阴极电极。此外，在位于中央的部分26b的金属膜上导电连接光电二极管32的阳
6极电极。 此外，位于中央的部分26b的侧面中，与可动镜22相对的侧面上形成有镜面26d。 镜面26d相对于支撑基板10的板面10a在Y轴方向上倾斜，其倾斜角度为例如相对于板面 10a为35° 。该镜面26d与光分支部18的半反射面18b光互连。从光分支部18输出的光 的干涉图像L2入射到镜面26d。镜面26d向Z轴方向反射该光的干涉图像L2，并使之入射 到光电二极管32。即，本实施方式的光电二极管32与可动镜22的镜面22a实行光互连。
本实施方式的光模块1A除了以上所说明的结构之外，还具备帽部件34、元件用电 极部36、驱动器用电极部38以及凸点电极(BumpElectrodes)42，44。 帽部件34被配置于支撑基板10的板面10a上，是用于气密性地密封由入射镜16、 光分支部18、固定镜20、可动镜22、静电驱动器24、元件搭载部26以及由光电二极管32构 成的干涉光学系统的部件。帽部件34具有与支撑基板10大致相同的平面形状，由沿着板 面10a的盖板部分34a、被设置于盖板部分34a周边部且与存留于上述干涉光学系统周围的 半导体层14相接合的边缘部34b构成的。帽部件34(特别是盖板部分34a)是由可以透过 光电二极管32的受光对象的被测光的波长的光的材料构成的。由此，从光模块1A的外 部输入的被测光可以通过帽部件34的盖板部分34a到达入射镜16。
元件用电极部36是用于向光电二极管32进行通电的电极部。如图l(b)所示，元 件用电极部36在元件搭载部26的正下方被设置为贯通支撑基板10以及绝缘层12。在此， 在元件搭载部26的3个部分26a 26c的每一个上面，分别设置1个元件用电极部36，总 计3，在图l(b)中，作为代表，示意对应于其中一个部分26b的元件用电极部36的截面。
具体而言，在支撑基板10以及绝缘层12上，形成有贯通孔10c，该贯通孔10c的上 端到达元件搭载部26的部分26b。此外，在贯通孔10c的内侧面上形成绝缘膜40，并在该 绝缘膜40上形成作为元件用电极部36的金属膜。该元件用电极部36的前端与由元件搭 载部26的部分26b上的半导体层14构成的部分相接触，并通过部分26b与光电二极管32 的阳极电连接。此外，在支撑基板10的板面10b上还形成有绝缘膜40，元件用电极部36的 一部分被延伸设置于该绝缘膜40的一部分区域。 驱动器用电极部38是用于与静电驱动器24通电的电极部。如图l(b)所示，驱动 器用电极部38在静电驱动器24的第1电极28的正下方被设置为贯通支撑基板10以及绝 缘层12。对于静电驱动器24的第2电极30，也是在存留于光模块1A周边部的半导体层 14的正下方以同样方式设置驱动器用电极部，在图l(b)中，作为代表，示意对应于第1电 极28的驱动器用电极部38的截面。具体而言，在支撑基板10以及绝缘层12上形成有贯 通孔10d，该贯通孔10d的上端到达第1电极28。此外，在贯通孔10d的内侧面上形成有绝 缘膜40，而在该绝缘膜40上形成有作为驱动器用电极部38的金属膜。该驱动器用电极部 38的前端与由第1电极28上的半导体层14构成的部分相接触并与该部分电连接。此外， 驱动器用电极部38的一部分被延伸设置于被形成于板面10b上的绝缘膜40的一部分区域 上。 凸点电极42，44被设置于支撑基板10的板面10b上，并分别与元件用电极部36 以及驱动器用电极部38电连接。在本实施方式中，凸点电极42被形成于在元件用电极部 36中形成于板面10b上的部分之上，凸点电极44被形成于驱动器用电极部38中形成于板 面10b上的部分之上。
7
以下，说明具备以上所说明的结构的光模块1A的制作方法。图2 图20是依次 表示光模块1A的制作工序的示意图。此外，在图2 图15中，(a)是制作过程当中的光模 块1A的平面图，(b)是其端面图。此外，图16 图20中，(a)， (b)均表示制作过程当中的 光模块IA的端面图。 首先，如图2(a)以及其IIB-IIB端面图，即图2(b)所示，准备SOI基板100。该 SOI基板100具有由Si构成的支撑基板10、被设置于支撑基板10的一个板面10a上的 由Si02构成的绝缘层12、被设置于绝缘层12上的由Si构成的半导体层14。在该SOI基板 100的半导体层14的表面上以及支撑基板10的另一个板面10b上，形成有Si氧化膜102。 此时，例如可以使用湿法氧化方式来使半导体层14以及支撑基板10的表面的Si氧化。其 中，被形成于板面10b上的Si氧化膜102成为图1所示的绝缘膜40。 接着，如图3 (a)以及其11IB-II IB端面图，即图3 (b)所示，将抗蚀图形104形成于 被形成于半导体层14表面上的Si氧化膜102之上。在该抗蚀图形104上，形成有图1 (a) 所示的对应于入射镜16的倾斜的镜面16a的开口 104a、对应于元件搭载部26的倾斜的镜 面26d的开口 104b。 接着，对于被形成于半导体层14的表面上的Si氧化膜102，隔着抗蚀图形104实 施干法蚀刻。由此，如图4(a)以及其IVb-IVb端面图，即图4(b)所示，在Si氧化膜102上 形成了对应于入射镜16的倾斜的镜面16a的开口 102a、对应于元件搭载部26的倾斜的镜 面26d的开口102b。之后，除去抗蚀图形。 接着，如图5(a)以及其Vb-Vb端面图，即图5(b)所示，在涵盖SOI基板100的半 导体层14上的全部区域上，形成Si氮化膜106。此时，例如由LP-CVD(低压化学气相沉积， Low Pressure-ChemicalVapor D印osition)方式将SiN成膜于半导体层14上(对于形成 有Si氧化膜102的区域称Si氧化膜102上)即可。 接着，如图6(a)以及其VIb-VIb端面图，即图6(b)所示，在Si氮化膜106的上面 形成有抗蚀图形108。在该抗蚀图形108上形成有对应于图l(a)所示的入射镜16的图形 108a、对应于光分支部18的图形108b、对应于固定镜20的图形108c、对应于可动镜22的图 形108d、对应于静电驱动器24的第1电极28的图形108e、对应于静电驱动器24的第2电 极30的图形108f以及对应于元件搭载部26的各个部分26a 26c的图形108g 108i。
接着，对于Si氮化膜106以及其下面的Si氧化膜102，隔着抗蚀图形108实施干 法蚀刻。由此，如图7(a)以及其VIIb-VIIb端面图，即图7(b)所示，在Si氮化膜106以及 Si氧化膜102上形成有分别对应于入射镜16、光分支部18、固定镜20、可动镜22、静电驱动 器24(第1电极28以及第2电极30)以及元件搭载部26的各个部分26a 26c的多个图 形。 接着，如图8(a)以及其VIIIb-VIIIb端面图，即图8(b)所示，隔着Si氮化膜106 以及Si氧化膜102对半导体层14实施干法蚀刻。此时，蚀刻半导体层14直至绝缘层12 露出为止。由此，在半导体层14上形成入射镜16、光分支部18、固定镜20、可动镜22、静电 驱动器24 (第1电极28以及第2电极30)、以及构成元件搭载部26各个部分26a 26c的 各个部分。之后，除去抗蚀图形108(参照图9(a)以及其IXb-IXb端面图，即图9(b))。
接着，如图10(a)以及其Xb-Xb端面图，即图10(b)所示，为了保护半导体层14的 露出的侧面，而在半导体层14的侧面上形成Si氧化膜110。此时，例如也可以使用湿法氧化方式使半导体层14的露出侧面的Si氧化。 接着，如图11(a)以及其XIb-XIb端面图，即图11(b)所示，除去Si氮化膜106。 此时，例如使用热磷酸(被加热的磷酸溶液)等，从而不但使Si氧化膜102保留，而且只选 择性蚀刻Si氮化膜106。由此，对应于入射镜16的倾斜的镜面16a的Si氧化膜102的开 口、对应于元件搭载部26的倾斜的镜面26d的Si氧化膜102的开口再次出现，该部分的半 导体层14露出。 接着，如图12(a)以及其XIIb-XIIb端面图，即图12(b)所示，对所露出的半导体 层14实施湿法蚀刻。此时，例如利用碱性蚀刻对半导体层14的露出部分实施各向异性蚀 亥!J。由此，成为入射镜16的倾斜的镜面16a以及元件搭载部26镜面26d的各个斜面112a， 112b被形成于半导体层14上。 接着，如图13(a)以及其XIIIb-XIIIb端面图，即图13(b)所示，通过实施使用例 如HF水溶液等的蚀刻液的湿法蚀刻从而除去Si氧化膜102中被形成于半导体层14上的 部分、Si氧化膜110、绝缘层12的一部分(主要是露出的一部分)。此时，通过除去半导体 层14上的成为可动镜22的部分、成为静电驱动器24的第2电极30的部分以及成为第1 电极梳齿部28b的部分与支撑基板10之间的绝缘层12，从而形成这些部分从支撑基板10 浮起的状态(失去层的蚀刻)。通过该工序从而显现出入射镜16、光分支部18、固定镜20、 以及元件搭载部26的各个部分26a 26c，此外，形成了可动镜22以及静电驱动器24(第 1电极28以及第2电极30)。 接着，如图14(a)以及其XIVb-XIVb端面图，即图14(b)所示，形成入射镜16的镜 面16a、固定镜20的镜面20a、可动镜22的镜面22a、元件搭载部26的镜面26d以及元件搭 载部26上的金属膜116。首先，以覆盖支撑基板10的板面10a侧的方式配置荫罩(Shadow mask) 114。在该荫罩114上形成对应于入射镜16上成为镜面16a的部分、固定镜20上成为 镜面20a的部分、可动镜22中成为镜面22a的部分、以及全部元件搭载部26的开口 114a。 然后，通过隔着该荫罩114对金属材料进行物理蒸镀等，从而将金属膜形成于上述各个部 分。由此，形成了镜面16a，20a，22a，26d以及元件搭载部26上的金属膜116。之后，拆除荫 罩114。 接着，如图15(a)以及其XVb-XVb端面图，即图15(b)所示，将光电二极管32安装 于元件搭载部26上并用帽部件34覆盖支撑基板10的板面10a侧。此时，通过使帽部件34 的边缘部34b与存留于支撑基板10的板面10a周边部上的半导体层14的上表面互相接合， 从而气密性地封闭包含可动镜22以及光电二极管32的干涉光学系统。
接着，形成元件用电极部36以及驱动器用电极部38 (参照图1)。首先，如图16 (a) 所示，将抗蚀图形118形成于被形成在支撑基板10的板面10b上的Si氧化膜102之上。将 图l(b)所示的对应于贯通孔10c的开口 118a以及对应于贯通孔10d的开口 118b形成于 该抗蚀图形118。 接着，如图16(b)所示，对于被形成在板面10b上的Si氧化膜102，隔着抗蚀图形 118实施干法蚀刻。由此，在Si氧化膜102上形成对应于贯通孔10c的开口 102c以及对应 于贯通孔10d的开口 102d。之后，除去抗蚀图形118。 接着，如图17(a)所示，隔着Si氧化膜102，对支撑基板10实施湿法蚀刻。此时， 利用例如碱性蚀刻对支撑基板10的露出部分实施各向异性蚀刻。由此，在支撑基板10上形成如图17(a)所表示的大致圆锥状的贯通孔10c， 10d。此时，在帽部件不是玻璃等未被蚀 刻的材料的情况下，可以用蜡将玻璃等粘合于帽部件，或使氮化膜成膜于帽部件从而保护 帽部件。之后，如图17(b)所示，将绝缘膜40形成于支撑基板10的贯通孔10c， 10d内侧面 上。此时，作为绝缘膜40，由使用了四乙氧基硅烷的TEOS-CVD法来形成Si氧化膜即可。
接着，如图18(a)所示，在被形成于支撑基板10的板面10b上的Si氧化膜102 (绝 缘膜40)上以及在被形成于贯通孔10c，10d内侧面的绝缘膜40上，形成抗蚀图形120。该 抗蚀图形120是通过例如喷涂而形成的，在相当于贯通孔10c，10d前端的部分分别具有开 口 120a， 120b。此外，通过隔着抗蚀图形而实施干法蚀刻，从而如图18(b)所示，对于绝缘膜 40以及绝缘层12形成贯通孔。由此，元件搭载部26以及第1电极28上的半导体层14露 出。之后，除去抗蚀图形120。 接着。如图19 (a)所示，在被形成于支撑基板10的板面10b上的Si氧化膜102 (绝 缘膜40)上，利用例如喷涂法而形成有抗蚀图形122。该抗蚀图形122具有使被形成于贯通 孔10c，10d以及其周边部分的绝缘膜40露出的开口 122a，122b。此外，由利用了该抗蚀图 形122的剥离法(lift-off method)将金属膜形成于绝缘膜40上。该金属膜为图19(b) 所示的元件用电极部36以及驱动器用电极部38。 最后，如图20所示，在被形成于元件用电极部36以及驱动器用电极部38中Si氧 化膜102(绝缘膜40)上的部分之上形成凸点电极42,44。这样就完成了图1所示的光模块 1A的制作。 以下，说明由上述的光模块1A获得的效果。在以可动镜22的形式具有可以驱动部 分的MEMS装置中，由于驱动部分是数P m 数十ii m的微小部件，所以其动作会由于尘埃 和水分的附着而变得困难。但是，在制作MEMS装置的半导体工艺中所必须的划片(dicing) 工序中，必定会产生尘埃。此外，在刀片划片的情况下，由于一边喷吹水雾一边实行划片，所 以不仅仅会附着粉尘而且还会附着水分。因此，必须防尘和防水以保护驱动部分。作为保 护驱动部分的有效手段，可以考虑在划片工序之前气密性地封闭包含驱动部分的区域的方 式。然而，利用如以上所述专利文献1中所公开的结构难以获得充分的气密性，而且装置整 体也会变得大型化。 在本实施方式所涉及的光模块1A中，光电二极管32被设置于支撑基板10上，而 且光电二极管32与可动镜22 —起被帽部件34气密性地封闭。此外，该光电二极管32与 可动镜22的镜面22a光互连。利用这样的结构，由于不必设置用于与外部的检测器等相连 接的光纤，所以可以提高利用帽部件34的包含可动镜22的干涉光学系统的气密性。此外， 由于光电二极管32被设置于支撑基板10上，所以在装置外部就不必设置光检测器等，从而 可以实现小型化。 此外，在有必要对支撑基板10上的构件和电器元件通电的情况下，一般是将配线 图形形成于支撑基板10上并引出至该模块包装的外部。但是，这样的布线而产生的凹凸可 能会损害包含可动镜22的光学系统的气密性。虽然也有用绝缘膜覆盖与帽部件34相接触 的部位并研磨该绝缘膜而使与帽部件34的接触面平坦的方法，但是这不仅增加了工序数， 而且还会有依装置种类不同而不能利用这样的方法的情况。此外，在如本实施方式的静电 驱动器24那样存在电独立的第1电极28以及第2电极30的情况下，由于与模块外部的接 口 ，而不能弓I出配线图形。在此情况下，虽然可以利用接合线而实行电连接，但是需要在划片工序前的阶段具备连接线，从而增加了在搬运该基板时发生损伤的可能性。 相对于此，在本实施方式所涉及的光模块1A中，与光电二极管32电连接的元件用
电极部36被设置为贯通支撑基板10以及绝缘层12。由此，因为可以从支撑基板10的板面
10b上向光电二极管32进行通电，所以不必在支撑基板10的板面10a上引出配线图形，也
就可以进一步提高利用帽部件34的包含可动镜22的光学系统的气密性。此外，因为由于
对于电独立的第1电极28以及第2电极30也不必进行导线连接，所以在制造时容易搬运基板。 此外，如本实施方式所示，光模块1A也可以具备利用在第1电极28与第2电极30 之间所产生的静电力而驱动可动镜22的静电驱动器24、贯通支撑基板10以及绝缘层12而 设置的驱动器用电极部38。通过将这种结构的静电驱动器24形成于支撑基板10上，从而 可以适宜地驱动微小的可动镜22。 此外，如本实施方式所示，优选帽部件34由透过光电二极管32的受光对象的被测 光1^的材料构成。由此，就可以在支撑基板10的板面10a侧经由帽部件34输入被测光Lp 因此，不必将作为光输入用光纤的构件设置于支撑基板10的板面10a上，从而可以更进一 步提高包含可动镜22的干涉光学系统的气密性。 此外，如本实施方式所示，优选设置包含半导体层14的一部分并搭载光电二极管 32的元件搭载部26，且元件用电极部36的前端接触于元件搭载部26上的半导体层14的 部分。由于光模块1A具备这样的元件搭载部26，所以可以在支撑基板10上将光电二极管 32倒装焊(flipchip)安装，所以无需用于对光电二极管32进行通电的导线连接，也容易 进行制造时对支撑基板10等进行的处理。此外，由于该元件搭载部2b的半导体层14部分 与元件用电极部36相接触，所以可以容易地实现元件用电极部36与光电二极管32的电连 接。 此外，如本实施方式所示，优选光模块1A被设置于支撑基板10的板面10b上，且 具备与元件用电极部36电连接的凸点电极42。由此，就可以由回流焊方式等的简便方法将 光模块1A安装于配线基板等之上。 此外，在形成了如可动镜22和第2电极30那样的动作部分之后直至安装帽部件 34，为了防止由于水分而造成上述动作部分的动作困难，不进行湿法工艺。因此，在形成金 属膜时，虽然主要为使用荫罩的方法，但由于该方法尺寸精度较低，所以精细的配线难以形 成。对此，在本实施方式所涉及的光模块1A中，通过物理性地分离导电性的半导体层14从 而持有配线的功能，并且半导体层14的蚀刻即使是数十P m的细小线宽也可以进行，所以 可以安装几乎所有的通常的光半导体元件。此外，由于板面10b上的元件用电极36和驱动 器用电极部38被设置为与外部的接口，所以不要求微小的精度。
(第2实施方式) 图21是表示本发明第2实施方式所涉及的光模块1B的结构示意图。图21 (a)是 光模块1B的平面图，图21 (b)是表示沿着图21 (a)的XXIb-XXIb线的光模块1B的侧截面 图。其中，在图21(a)中，为了便于理解，省略了光模块1B所具备的帽部件34。此外，在图 21 (a)，图21 (b)中使用XYZ直角坐标系表示。 本实施方式的光模块1B与第1实施方式的光模块1A相同，是由SOI基板制作而 成的光模块，具备支撑基板10、绝缘层12以及半导体层14。此外，在绝缘层12以及半导体层14上，形成有作为用于构成迈克耳逊干涉光学系统的构件的一部分的可动镜22以及静 电驱动器24。此外，光模块IB具备帽部件34、驱动器用电极部38以及凸点电极44。这些 结构与第1实施方式相同，在此省略对其说明。 本实施方式所涉及的光模块IB与第1实施方式的不同点在于，取代第1实施方式 的入射镜16、光分支部18、固定镜20以及元件搭载部26，本实施方式所涉及的光模块1B具 备光学构件52和元件搭载部54。此外，在位于光学构件52的正下方的支撑基板10的部 分上形成有光通过孔10e。该光通过孔10e贯通支撑基板10以及绝缘层12，通过光通过孔 10e输入被测光L3。 光学构件52是综合具有第1实施方式的入射镜16、光分支部18以及固定镜20的 功能的构件。光学构件52主要由半导体层14的一部分构成，经由绝缘层12而被固定于支 撑基板10的板面10a上的。在光学构件52的侧面上形成有相对于支撑基板10的板面10a 而倾斜的镜面52a、在与板面10a相垂直的方向(Z轴方向)上延伸的半反射面52b以及镜 面52c。 镜面52a的倾斜角为例如相对于板面10a为45。。通过被形成于支撑基板10的 光通过孔10e并透过光学构件52内部的被测光L3到达该镜面52a。镜面52a在沿着板面 10a的面内向半反射面52b反射该被测光L3。 半反射面52b与镜面52a， 52c、可动镜22的镜面22a以及元件搭载部54光互连。 半反射面52b向镜面52c反射经由镜面52a而入射的被测光L3的一部分。此外，半反射面 52b使除了被反射了的一部分被测光L3之外的被测光L3向可动镜22透过。可动镜22向 半反射面52b反射透过半反射面52b的被测光L3。该被测光L3在半反射面52b上向元件 搭载部54反射。此外，镜面52c向半反射面52b反射在半反射面52b上反射的被测光L3。 该被测光L3向元件搭载部54透过半反射面52b，并与从可动镜22到达的被测光L3合波而 成为光的干涉图像1^4。 元件搭载部54具有与第1实施方式的元件搭载部26相同的构造，其配置和朝向 与第1实施方式有所不同。即，元件搭载部54是用于搭载作为光半导体元件的光电二极管 32的构件，是由在某个方向上排列的3个部分54a 54c构成的。在这些部分54a 54c 的上面形成有金属膜，光电二极管32被安装于这些金属膜上。在此，虽然没有图示，但是对 于元件用电极部，与第1实施方式的元件用电极部36具有相同的结构的部分被设置于元件 搭载部54的正下方。 此外，在部分54b侧面内与半反射面52b相对的侧面上形成有相对于板面10a倾 斜的镜面。将从半反射面52b输出的光的干涉图像L4输入到该镜面上。该镜面向Z轴方 向反射光的干涉图像L4并将其提供给光电二极管32。 利用本实施方式所涉及的光模块IB的结构，也同样可以获得与第1实施方式的光 模块1A相同的效果。S卩，通过光电二极管32与可动镜22 —起被帽部件34气密性地封闭， 由此，因为不必设置用于与外部检测器连接的光纤，所以就可以提高利用帽部件34的包含 可动镜22的干涉光学系统的气密性。此外，由于光电二极管32被设置于支撑基板10上， 所以在装置外部不必设置光检测器等，从而可以实现小型化。 此外，如本实施方式所示，也可以通过贯通支撑基板10以及绝缘层12的光通过孔 10e而输入光电二极管32受光的被测光L3。由此，可以从支撑基板10的板面10b侧输入被测光L3。因此，不必将构件光输入用光纤设置于支撑基板10的板面10a上，从而可以进 一步提高包含可动镜22的干涉光学系统的气密性。其中，如本实施方式那样，通过以贯通 绝缘层12的形式形成光通过孔10e，从而可以避免被测光L3在绝缘层12上反射，因而可以 提高被测光L3的利用效率。 本发明的光模块并不局限于上述的实施方式，可以有各种各样的变形的可能。例 如，在上述各个实施方式中，作为具备光模块的光半导体元件例示了作为受光元件的光电 二极管，但是本发明所涉及的光模块也可以具备发光元件作为光半导体元件。在此情况下， 上述各个实施方式中的被测光Lp L3以及光的干涉图像1^， LJ皮置换为从发光元件发出的 光。即，在第1实施方式中，从发光元件发出的光透过帽部件34而被输出，在第2实施方式 中，从发光元件发出的光通过光通过孔10e而被输出。 此外，在上述各个实施方式中，作为具备光模块的光学系统例示了干涉光学系统， 但是本发明所涉及的光模块，只要是具有可动镜以及光半导体元件的光学系统，也可以具 备其他结构的元件。 此外，在上述各个实施方式中，在入射被测光时，为了防止在帽部件34的表面和 光学构件52的底面产生反射，可以以A/4n(A :被测光的波长，n:氮化膜的折射率)的厚 度将氮化膜形成于这些面上。 在此，上述实施方式的光模块，是由具有支撑基板以及经由绝缘层而被配置于支 撑基板的一个板面上的半导体层的基板制品制作而成的光模块，并具有可动镜，其包含半 导体层的一部分，该部分与支撑基板之间的绝缘层被除去，且在沿着一个板面的规定方向 上可以移动，镜面被形成于与规定方向相交的侧面上、光半导体元件，其被设置于支撑基板
的一个板面上并与可动镜的镜面光互连、帽部件，其被设置于支撑基板的一个板面上并气 密性地封闭可动镜以及光半导体元件、元件用电极部，其贯通支撑基板以及绝缘层来并与 光半导体元件电连接。 此外，光模块还可以具备静电驱动器，其具有被固定于支撑基板的第1电极以及 被固定于可动镜的第2电极，利用在第1电极与第2电极之间所产生的静电力驱动可动镜、 以及驱动器用电极部，其贯通支撑基板以及绝缘层且与第l电极电连接。通过这样的静电 驱动器形成于支撑基板上，可以适宜驱动微小的可动镜。 此外，光模块也可以被制作成帽部件由透过光半导体元件所接受的光或所发出的 光的材料构成。由此，可以在支撑基板的一个板面侧通过帽部件输入或输出入射光或射出 光。或，光模块也可以制作成具有贯通支撑基板以及绝缘层的光通过孔，并且通过该光通过 孔输入或输出光半导体元件所接受的光或所发出的光。由此，在支撑基板的另一个板面侧， 可以通过光通过孔输入或输出入射光或射出光。因此，通过还具备这些当中任意一种结构， 可以不必将作为光输入用或光输出用光纤的构件设置于支撑基板的一个板面上，因而可以 更进一步提高包含可动镜的光学系统的气密性。 此外，光模块也可以还具备固定镜以及分束镜，其中固定镜包含半导体层的一部 分且镜面被形成于一个侧面上并被固定于支撑基板的一个板面上，分束镜包含半导体层的 一部分，一个面与可动镜的镜面光互连而另一个面则与固定镜的镜面光互连，可动镜的镜 面、固定镜的镜面以及分束镜构成了干涉仪。 此外，光模块也可以还具备包含半导体层的一部分且搭载光半导体元件的元件搭
13载部；元件用电极部的前端接触于元件搭载部上的半导体层的部分。由于光模块具备这样 的元件搭载部，可以在支撑基板上倒装焊安装光半导体元件，因此无需用于对光半导体元 件进行通电的导线连接，制造时对支撑基板10等的处理变得简单。此外，由于该元件搭载 部的半导体层部分与元件用电极部相接触，所以可以容易地实现元件用电极部与光半导体 元件的电连接。 此外，光模块也可以还具备被设置于支撑基板的另一个板面上并与元件用电极部 电连接的凸点电极。由此，可以由回流焊方式等的简便方法将该光模块安装于配线基板等 之上。 本发明既可以提高包含可动镜的光学系统的气密性，而且可以作为能够实现小型 化的光模块而被利用。
权利要求
一种光模块，其特征在于，由具有支撑基板以及经由绝缘层而被配置于所述支撑基板的一个板面上的半导体层的基板制品制作而成，所述光模块具备可动镜，其包含所述半导体层的一部分，该部分与所述支撑基板之间的所述绝缘层被除去，从而在沿着所述一个板面的规定方向上可以移动，且镜面被形成于与所述规定方向相交的侧面上；光半导体元件，其被设置于所述支撑基板的所述一个板面上并与所述可动镜的所述镜面光互连；帽部件，其被设置于所述支撑基板的所述一个板面上并气密性地封闭所述可动镜以及所述光半导体元件；以及元件用电极部，其贯通所述支撑基板以及所述绝缘层，且与所述光半导体元件电连接。
2. 如权利要求l所述的光模块，其特征在于， 还具备静电驱动器，其具有被固定于所述支撑基板的第1电极以及被固定于所述可动镜的第 2电极，利用在所述第1电极与所述第2电极之间产生的静电力驱动所述可动镜；以及 驱动器用电极部，其贯通所述支撑基板以及所述绝缘层，并与所述第1电极电连接。
3. 如权利要求1或2所述的光模块，其特征在于，所述帽部件是由透过所述光半导体元件所接受的光或所发出的光的材料构成的。
4. 如权利要求1或2所述的光模块，其特征在于，具有贯通所述支撑基板以及所述绝缘层的光通过孔，通过所述光通过孔输入或输出所 述光半导体元件所接受的光或所发出的光。
5. 如权利要求1或2所述的光模块，其特征在于， 还具备固定镜，其包含所述半导体层的一部分，镜面被形成于一个侧面上并被固定于所述支 撑基板的所述一个板面上；以及分束镜，其包含所述半导体层的一部分， 一个面与所述可动镜的所述镜面光互连，另一 个面与所述固定镜的所述镜面光互连，所述可动镜的所述镜面、所述固定镜的所述镜面以及所述分束镜构成干涉仪。
6. 如权利要求1或2所述的光模块，其特征在于，还具备元件搭载部，其包含所述半导体层的一部分且搭载所述光半导体元件， 所述元件用电极部的前端接触于所述元件搭载部的所述半导体层的部分。
7. 如权利要求1或2所述的光模块，其特征在于，还具备凸点电极，其被设置于所述支撑基板的另一个板面上并与所述元件用电极部电 连接。
全文摘要
本发明涉及一种光模块(1A)，是由具有支撑基板(10)以及经由绝缘层(12)而被配置于支撑基板10的板面(10a)上的半导体层(14)的SOI基板制作而成的光模块；具备可动镜(22)，其可以在Y轴方向上移动且在与Y轴方向相交的侧面上形成有镜面22a、光电二极管(32)，其被设置于支撑基板(10)的板面(10a)上并与可动镜(22)的镜面(22a)光互连、帽部件(34)，其被设置于支撑基板(10)的板面(10a)上并气密性地封闭可动镜(22)以及光电二极管(32)、元件用电极部(36)，其贯通支撑基板(10)以及绝缘层(12)且与光电二极管(32)电连接。由此，可以提高包含可动镜的光学系统的气密性并实现小型化。
文档编号B81B7/02GK101786592SQ20101010396
公开日2010年7月28日 申请日期2010年1月26日 优先权日2009年1月26日
发明者藁科祯久, 铃木智史 申请人:浜松光子学株式会社