JP2000049414A

JP2000049414A - 光機能素子装置、これを用いた光送受信装置、光インターコネクション装置および光記録装置

Info

Publication number: JP2000049414A
Application number: JP10226509A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Onouchi; 敏彦尾内
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-07-27
Filing date: 1998-07-27
Publication date: 2000-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】光機能素子を該素子の基板以外の別基板を用い
て実装する場合の歩留まり、生産性を上げることを可能
にした構成を持つ光機能素子装置である。【解決手段】光機能素子装置は光機能素子を有する。光
機能素子に電流を注入する或は電圧を印加するための電
極の一部は、光機能素子の機能部以外の部分に引き出し
て第１の基板２１に設けられた電極パッド６と、光機能
素子が形成された第１の基板２１とは異なる第２の基板
３０に形成された配線パターン上の電極パッド１２とを
電気的導通が得られる様に接合して成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作製が容易で歩留
まりが高く、２次元アレイ型などの構成にするのに適し
た面型半導体発光／受光デバイスなどの光機能素子装
置、およびそれを用いた光送受信装置、光インターコネ
クション装置、光記録装置等に関する。

【０００２】

【従来の技術】大容量並列光情報処理、高速光接続、高
速記録技術、薄型表示素子などへの応用のため、２次元
アレイ型の面型固体発光素子の開発が望まれている。こ
れらの応用のためには、低コスト、低消費電力、高生産
性、高信頼性などがこうした発光素子に対して必要条件
となる。発光素子の材料としては様々なものが研究開発
されているが、信頼性を確保するためには半導体単結晶
は非常に適しており、特に化合物半導体を用いた面型発
光素子の開発が盛んに行われている。

【０００３】また、発光素子のなかでも両端面に反射ミ
ラーを備えたレーザダイオード（ＬＤ）では、自然発光
に比べて非常に発光効率が高く、２次元アレイ化した場
合にも消費電力を小さくすることができる。この様な観
点から面型の半導体レーザ（Vertical Cavity Surface
Emitting Laser:VCSEL）の開発が近年活発に行なわれて
いる。

【０００４】現在、ＶＣＳＥＬも波長４００ｎｍ程度の
青色から通信波長帯である１．５５μｍまで開発されつ
つあり、サファイア基板上のＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ
系、ＧａＡｓ基板上のＩｎＧａＡｌＰ／ＩｎＡｌＰ系、
ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＰ基板上のＩｎＧ
ａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ系などの材料系で研究されてい
る。ＶＣＳＥＬの基本的な構造を図１８に示す。これ
は、基板から垂直にレーザ光を出射し、数μｍ厚程度の
エピタキシャル成長層１００３の両面に９９％以上の高
反射膜１００２、１００４を備える構造となっている。
反射膜としては、屈折率の異なるλ／４厚の膜を多層に
したものが主に用いられ、材料としては、誘電体ガラ
ス、あるいはエピ成長した半導体（例えばＡｌＡｓ／Ｇ
ａＡｓ多層膜:ELECTRONICS LETTERS, 31, p.560(1995)
参照）などが一般的である。尚、図１８において、１０
０１はレーザ用基板、１００５は絶縁膜、１００６は電
極、１００７はレーザ機能部、１００８はレーザ基板側
電極、１００９は埋め込み層、１０１０は電極１００６
の窓領域である。

【０００５】このＶＣＳＥＬの実装方法も幾つか提案さ
れている。例えば、特開平８−１８６３２６号公報で
は、図１９の様に、レーザ出力に対して透明なパッケー
ジ兼ヒートシンクに熱的接合および電気的接合を得る様
に実装する方法が開示されている。この場合、各ＶＣＳ
ＥＬに対応してヒートシンク側に配線が形成され、電気
的接合は、該ＶＣＳＥＬの部分でハンダ加熱あるいはＡ
ｕ同士の超音波接合によって電気的接触が得られてい
る。尚、図１９において、１１１０は樹脂モールド体、
１１１１はレーザ電極、１１１２はレーザ基板、１１１
３、１１１７は反射膜、１１１４、１１１６はクラッド
層、１１１８は電流ブロック層、１１１９はキャップ
層、１１２０はパッケージ窓、１１２１はパッケージ窓
側電極である。

【０００６】また、特開平６−２３７０１６号公報で
は、図２０の様に、電子回路が形成された基板１２０１
に電気配線を設けて、やはり、これと各ＶＣＳＥＬ１２
０３とが電気的接点を得る様に固定されており、さらに
ＶＣＳＥＬ基板１２０２に穴を開けて光ファイバ１２１
０をも実装する方法が開示されている。この際、ＶＣＳ
ＥＬ１２０３の下にはトランジスタ１２０４が実装され
ており、該ＶＣＳＥＬのカソードと該トランジスタのコ
レクタが接統する様に実装されている。尚、図２０にお
いて、１２０５はエミッタ電極、１２０６はベース電
極、１２０７はアノード電極、１２０８は絶縁膜、１２
０９はガイド穴、１２１１は接着剤である。

【０００７】また、ＶＣＳＥＬをアレイ化した場合に
は、特開平９−１５４５９号公報にある様に、支持基板
１３０５側に配線１３０４を設けて各ＶＣＳＥＬ１３０
２との接続を得る様に実装している（図２１参照）。
尚、図２１において、１３０１は半導体基板、１３０３
は光ファイバのガイド穴、１３０６は光ファイバテー
プ、１３０７は光ファイバのコア、１３０８は光ファイ
バのクラッド、１３０９は光ファイバ心線、１３１０は
被覆材、１３１１は光ビーム、１３１２は光ファイバ心
線の露出長である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この様な従来の実装例
では、個々のＶＣＳＥＬの上面（エピタキシャル層面）
に形成された電極パッドと該ＶＣＳＥＬに対応する様な
位置に電極パッドを持つ配線基板とを、パッド同士の電
気的接続を取りながら接合するものであった。しかしな
がら、この様な実装方法では、２次元アレイ化したＶＣ
ＳＥＬの密度が高くなった場合、あるいは高速応答を重
視するために電極パッドの大きさを小さくした場合など
に、ＶＣＳＥＬのパッドと配線基板のパッドを貼り合わ
せるときのアライメント精度が要求される。これは、パ
ッド同士の位置合わせはもちろんであるが、配線基板上
の他の配線とショートしない様にアライメントおよび接
合しなければならないからである。密度が高くなるとパ
ッドの間に多くの配線を通す様になるためショートする
確率が増加する。このため、貼り合わせる面を直接モニ
タできないこの方法ではアライメントが困難であり、歩
留まりや、生産性の低下につながっていた。

【０００９】また、ハンダで接合を得る場合には、溶融
したハンダがレーザ光を取り出すべき窓に流れ出して光
を遮ったり、ハンダがＡｕ電極を溶かすためにＶＣＳＥ
Ｌとのオーミック接触抵抗を上昇させる問題点があっ
た。また、Ａｕ電極同士を直接超音波などで接合する場
合も、接合点がＶＣＳＥＬに近い場合には、ＶＣＳＥＬ
にダメージを与えて特性劣化を招くことがあった。

【００１０】また、ＶＣＳＥＬからの光を取り出す場合
に、図１９（特開平８−１８６３２６号公報）の例では
ヒートシンク窓１１２０から出射光を空間伝送させる或
は光ファイバに結合させる場合に、レンズが必須である
ため光学系が複雑になりコストが上昇するという問題点
があった。

【００１１】一方、図２０（特開平６−２３７０１６号
公報）の例ではレーザ光に対して透明なレーザ基板１２
０２を用いなければならないので（図２０では基板１２
０２が完全に除かれてガイド穴１２０９が形成されてい
る様に見えるが、実際には基板１２０２部分がＶＣＳＥ
Ｌ１２０３とガイド穴１２０９の間に残らない様に作製
するのは難しく、歩留まり低下につながる）、使用でき
る波長帯が限られている。さらに、レーザ光をファイバ
１２１０に結合する方法としてレーザ基板１２０２にガ
イド穴１２０９を設ける方法が開示されているが、穴の
位置のアライメントが難しく、さらにレーザ光をレンズ
なしでファイバ１２１０に結合させるために結合ロスが
小さくできない、ファイバ差込時にレーザにダメージを
与えることがあるなどの問題点があった。

【００１２】この様な課題に鑑み、本発明の目的は、光
機能素子を該素子の基板以外の別基板を用いて実装する
場合の歩留まり、生産性を上げて低コスト化を図ること
を可能にした構成を持つ光機能素子装置、およびそれを
用いた光送受信装置、光インターコネクション装置、光
記録装置等を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の光機能素子装置は、少なくとも１つの光機能素子を
有し、それへ電流を注入する或は電圧を印加するための
電極の一部は、該光機能素子の機能部以外の部分に引き
出して第１の基板に設けられた電極パッドと、該光機能
素子が形成された第１の基板とは異なる第２の基板に形
成された配線パターン上の電極パッドとを電気的導通が
得られる様に接合して成り、該第２の基板から該光機能
素子の機能部に電流注入或は電圧印加可能であることを
特徴とする。光機能素子の機能部から離れた位置に設け
られた電極パッドまで引き出す配線を第１の基板上に設
けて、他の配線基板の電極パッドと電気的導通が得られ
る様に接合することで、光機能素子のピッチ（光機能素
子を複数設ける場合）、大きさに関係なく接合するとき
のアライメント精度、光機能素子へのダメージ等を軽減
することができるため、歩留まり、生産性が向上する。

【００１４】上記基本構成に基づいて、以下の様なより
具体的な形態が可能である。前記光機能素子への光の入
出力が第１の基板側から行なうことができる様に構成さ
れている。この様にする為に、例えば、第１の基板のう
ち、光機能素子の機能部が形成された領域において、機
能層のみ残して基板を除去して窓領域が形成されてい
る。これにより、上記基本構成の様に実装した場合の光
の入出力方法および実装された光機能素子の他素子との
結合方法を提供でき、波長帯に関係なく光機能素子の第
１の基板側から光の入出力を行なえる。この様にする為
には、第１の基板が、光機能素子の扱う光に対して透明
な材料で形成されている様にしてもよい。

【００１５】前記光機能素子への光の入出力が第２の基
板側から行なうことができる様に構成されている。この
様にする為に、例えば、第２の基板が、光機能素子の扱
う光に対して透明な材料で形成されている。

【００１６】第２の基板側から光の入出力を行なう場合
において、第２の基板には、光機能素子に対応する位置
に、光機能素子への光の入出力をガイドする手段が設け
られている。これにより、上記基本構成の様に実装した
場合の光の入出力の光機能素子への光結合の効率を高め
ることである。このガイド手段としては、前記第２の基
板に、光機能素子に対応する位置にマイクロレンズ、フ
レネルレンズなどを形成してもよい。配線基板の光機能
素子に対応する位置にマイクロレンズ、フレネルレンズ
などを形成することで、光のコリメート集光等が可能に
なり、光入出力の結合効率を上げることができる。ま
た、第２の基板に、光機能素子に対応する位置に光ファ
イバが第２の基板に密接して固定されており（例えば、
第２の基板に、光ファイバを固定するための穴を形成す
る）、光機能素子への光入出力が該光ファイバを介して
可能である様にしてもよい。これにより、光機能素子と
その光の入出力を行なう光ファイバとが一体化された装
置を提供できる。

【００１７】第２の基板の上に、前記光ファイバを固定
するための穴が形成された第３の基板が接着される様に
してもよい。

【００１８】前記光機能素子は、該素子が形成された第
１の基板面から垂直に光を出射する面型発光素子（典型
的には、半導体結晶で構成され、活性層の両側に反射ミ
ラーを備えた面型半導体レーザ）であったり、該素子に
照射された光を電気に変換する光検出器であったりす
る。

【００１９】前記電極パッドの電気的導通を得ながら接
合する手段は、電極パッド上にハンダをメッキ等で形成
して加熱することであったり（光機能素子側あるいは配
線基板側の電極パッドにハンダをメッキしておくことに
より、互いに対応する電極パッドとのアライメントを行
なって加熱すれば、簡単に電気的および機械的結合が得
られる）、電極パッド上に異方導電性接着剤或は導電性
接着剤を塗布して（加圧しながら）加熱することであっ
たり（光機能素子側あるいは配線基板側の電極パッドに
異方導電性接着剤或は導電性接着剤を塗布しておくこと
により、互いに対応する電極パッドとのアライメントを
行なって（加圧および）加熱すれば、簡単に電気的およ
び機械的結合が得られる）、表面電極同士を圧着するこ
とであったりする（光機能素子側および配線基板側の互
いに対応する電極パッドのアライメントを行なって加圧
すれば、圧着により電気的および機械的結合が得られ
る。このとき超音波を加えるか、電極パッドに凹凸を形
成するかしておくことにより、より簡単に圧着でき
る）。

【００２０】前記電極パッドの電気的導通を得ながら接
合されていると共に、光機能素子の機能部と第２の基板
との間に、周囲と電気的に絶縁された金属バンプを配置
して該機能部で発生する熱を第２の基板に有効に放熱で
きる構造を持つ。光機能素子と配線基板との間に電気的
に独立した金属バンプを形成して、電極同士の接合と同
時にバンプと光機能素子の圧着を行なえば、機能素子の
放熱効果が得られる。

【００２１】前記電極パッドの電気的導通を得ながら接
合されていると共に、光機能素子の機能部と第２の基板
との間にできた空隙に樹脂が充填された構造を持つ。こ
れにより、上記の様に実装する場合の光機能素子の密着
強度を増せ、実装の機械的強度を増すことができる。

【００２２】第２の基板に形成した前記配線パターン上
の電極パッドは、光機能素子が形成された領域の外側に
設けられている。これによって、上記基本構成の目的を
有効に達成できる。

【００２３】第２の基板に形成された電極配線は、直接
あるいは第３の配線基板を介してパッケージ、他の電子
機能素子あるいは電気回路が形成されたプリント基板に
実装される。これにより、上記の様に実装した場合の光
の入出力方法および実装された光機能素子の他素子との
結合方法を提供できる。例えば、配線基板をさらに他の
配線基板を接合して、ＩＣパッケージあるいはプリント
基板等に実装することで、駆動回路もまとめて容易に小
型に一体化できる。また、配線基板に光に対して透明な
材料を用いることで、配線基板側からの光の入出力が可
能で、ＩＣパッケージあるいはプリント基板等に実装す
ることで、駆動回路もまとめて容易に小型に一体化でき
る。

【００２４】第１の基板が全面的にヒートシンクとして
も働くパッケージ内面に接合されている。これによって
も、光機能素子の有効な放熱手段を提供できる。

【００２５】第２の基板は半導体単結晶であり、第２の
基板に電子機能素子が集積化されて、光機能素子の駆動
や制御の回路を同一基板上に備えている。配線基板に半
導体単結晶基板を用いて、光機能素子の駆動素子を該基
板上に作製できて、小型の光送受信器などが提供でき
る。

【００２６】前記電極パッドの電気的導通を得ながら接
合する時に生じる恐れのある第１の基板端面の短絡の影
響を避けるために、光機能素子の光機能部の領域の外周
部に第１の基板から光機能層までエッチングして溝が形
成されている。これにより、上記の様に実装する場合の
光機能素子を形成した基板の端面の影響を除去でき、接
合時の基板のショートの影響を回避できる。

【００２７】光機能素子は第１の基板上に複数集積化し
てあり、第１の基板上に、該集積された光機能素子の機
能部の周囲に前記電極パッドが配置される様に各光機能
素子に電流注入或は電圧印加するための配線パターンが
形成されている。本発明の構成は、特に集積化した場合
に効果を発揮するものであり、各光機能素子のピッチ、
大きさに関係なく接合するときのアライメント精度、光
機能素子へのダメージ等を軽減することができる。この
場合、光機能素子は、該素子が形成された第１の基板面
から垂直に光を出射する面型発光素子と該素子に照射さ
れた光を電気に変換する光検出器の機能部が同一領域に
集積化された構造を有するものであってもよい。また、
前記光機能素子の機能部間の光、電気および熱の相互干
渉を避けるために、各機能部間の第１の基板および機能
層をエッチングして溝が形成されるようにしてもよい。

【００２８】前記光機能素子に電流注入或は電圧印加す
るための配線パターンは独立駆動型で形成されている。
マトリックス駆動となる様に配線もできるが、独立駆動
型の配線パターンも容易に実現できる。

【００２９】また、上記目的を達成する本発明の光機能
素子装置の光ファイバを固定するための穴の作製方法
は、面型発光素子である前記光機能素子に電流を注入し
て発光させる工程と、該発光した光を目印としてホトマ
スクのアライメントを行なう工程と、該ホトマスクを用
いてパターニングを行なって第２の基板或は第３の基板
にエッチングにより穴を形成する工程を含むことを特徴
とする。これにより、光ファイバとが一体化された光機
能素子装置を製造するに際し、セルフアライン的に精
度、歩留まり良く光ファイバガイド穴を作製できる。

【００３０】また、上記目的を達成する本発明の光記録
装置は、光機能素子装置を光源として用いて、信号を載
せた該光源からの光を記録媒体にあてることを特徴とす
る。これにより、上記光機能素子装置を用いてプリン
タ、ＣＤ−ＲＯＭ等の光記録を行なえ、安価な光記録装
置を提供できる。

【００３１】また、上記目的を達成する本発明の光送受
信装置は、上記光機能素子装置を送信機として備えたこ
とを特徴とする。これにより、上記光機能素子装置を用
いて光情報伝送を行なえ、安価な光情報伝送装置を提供
できる。また、本発明の光インターコネクション装置
は、上記の光送受信装置を用いてボード間の並列伝送、
処理を行なうことを特徴とする。

【００３２】具体例を用いて、本発明の原理、特徴を以
下に説明する。例えば、８×８の２次元アレイＶＣＳＥ
Ｌの実装を考える。個々のＶＣＳＥＬの位置で電気的接
合を得ることは課題のところで述べた様に困難であるた
め、図２に示す様に、ＶＣＳＥＬの上面（エピタキシャ
ル層面）に、ＶＣＳＥＬアレイ領域の外側に電極パッド
が配置される様に配線パターンを引き出し線として形成
する。このとき該配線は各対応するＶＣＳＥＬの部分の
みにオーミンク接触を得ており、それ以外の領域では絶
縁膜（ＳｉＯ₂、ＳｉＮ_x等）でアイソレーションされて
いる。各ＶＣＳＥＬの構成は、例えば図１８の従来例の
様に、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多重量子井戸活性層を１
波長共振器長になる様にスペーサ層を介してＡｌＡｓ／
ＧａＡｓエピミラーで挟んだ構造になっている。光の取
り出し方は波長によって異なるが、基板側から取り出せ
る場合は基板側に電極の窓を開け、図１８の様にエピタ
キシャル層側から取り出す場合はエピタキシャル層上面
の電極に窓を設ける。

【００３３】この様にＶＣＳＥＬ基板上に引き出し電極
を形成することは公知であるが、ＶＣＳＥＬ基板上の電
極パッドからワイヤボンディングでパッケージや他のデ
バイスとの電気的接続を行なう場合、ボンディング時の
ダメージなどで歩留まりが低下する問題がある。

【００３４】一方、配線基板側は、簡単な例として図３
の様なＶＣＳＥＬのサブマウントを形成する。材料は、
ＳｉやＧａＡｓなどの半導体、ＡｌＮやＡｌ₂Ｏ₃などの
セラミック、サファイアやダイヤモンドなどの単結晶な
ど、熱伝導性のよいものを使用したが、用途によっては
プリント基板等でもよい。もちろん、Ｓｉ基板等を使用
する場合には、同一表面あるいは裏面に電子回路、光検
出器等が集積されていてもよい。ＶＣＳＥＬアレイの外
側に配置された各パッドと対応する様にパッドが形成さ
れ、該パッドから更に電極が引き出せる様にパターンを
形成している。

【００３５】この様に、ＶＣＳＥＬアレイ領域の外側に
引き出された電極パッド同士で接合する場合には、電極
形状、サイズ、間隔は自由に設計できアライメント精度
を軽減することができるために、歩留まり、生産性の向
上につながる。また、接合点がＶＣＳＥＬから離れてい
るために、接合時にＶＣＳＥＬにダメージを与えること
はない。

【００３６】パッド同士の接合は、一般的にはパッドに
ハンダをメッキ等で形成しておき加圧しながら加熱すれ
ばよい。断面形状のイメージとしては図１の様になる。
この接合には、Ａｕパッド同士を合わせて超音波をかけ
る方法、あるいは表面に凹凸を形成して加圧して直接接
合する方法もある。また、導電粒子を含んだ接着剤いわ
ゆる異方導電性接着剤を塗布して、加圧、加熱接着して
もよい。この場合、配線パターンをメッキ等で１０μｍ
以上の厚膜にしておけばバンプとして作用するため、隣
接するパターンとの接触を防げられる。

【００３７】光の取り出し方にはいろいろあり、ＧａＡ
ｓ基板上で０．９８μｍ帯で発振するＶＣＳＥＬでは、
図１の様に直接ＶＣＳＥＬを形成した基板側から取り出
せばよい。この場合は、エピタキシャル層面の電極は窓
開けをする必要がなくなる。また、このとき図４の様
に、放熱性を上げるために、各ＶＣＳＥＬの下に配線と
は関係なく電気的には独立したＡｕバンプ等を設けて、
電極パッド同士の接合時に同時に対応したＶＣＳＥＬと
接合される様にしてもよい。

【００３８】０．８５μｍ帯、０．７７μｍ帯の様にＶ
ＣＳＥＬ基板が吸収体になる場合には、図５の様にＶＣ
ＳＥＬアレイ領域のみ基板を除去して、エピミラー面が
現れる様にエッチングすればよい。一方、配線基板とし
てサファイア、ダイヤモンド等の透明基板を用いるとき
は、図６の様に配線基板側から光を取り出すことができ
る。

【００３９】更に、図１１の様に、サブマウウント（ガ
ラス基板）の各ＶＣＳＥＬに対応した位置に形成したマ
イクロレンズを介してコリメートした光として取り出す
場合には、どの様な波長帯でも対応できる。このときレ
ーザ基板とサブマウントとの位置のアライメントは、レ
ーザを光らせながらマイクロレンズを通して出力光をモ
ニタすることで簡単に行う事ができる。さらに、光ファ
イバを実装する場合に、図１３の様に第３の基板を貼り
付けてここにガイド穴を形成してガイド穴に光ファイバ
を差し込むことで簡単に実装できる。このガイド穴の形
成に際し、レーザ光に対して透明な基板を用いた場合に
は、図１４の様にレジストを塗布してレーザを光らせて
該レジスト露光する時のアライメントマークとして利用
する事により、セルフアラインでガイド穴の位置合わせ
ができる。このために生産性が向上し、低コスト化でき
る。実際にファイバを差し込む場合も、レーザにダメー
ジを与えることがないために歩留まりが向上する。もち
ろん、図１５の様に１枚の基板でマイクロレンズとファ
イバガイド穴の両方の機能を備えてもよい。また、上記
のセルフアライン工程はマイクロレンズの作製にも応用
できる。

【００４０】一方、配線基板としてマイクロレンズアレ
イつきガラスではなくＳｉ基板を用いた場合には、図１
６の様にＶＣＳＥＬアレイの領域のみホールエッチング
を行えば、Ｓｉ基板が吸収体となる波長でも対応でき
る。この穴領域にファイバテープあるいは平板マイクロ
レンズアレイ、ボールレンズを嵌め込む様な形でもよ
い。また、平板マイクロレンズ以外にも図１７の様なフ
レネルレンズアレイをサブマントにする方法でもよい。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。

【００４２】（第１実施例）本発明による第１の実施例
は、０．９８μｍ帯の８×８の２次元ＶＣＳＥＬアレー
に本発明の考え方を適用したものである。図１におい
て、ＶＣＳＥＬウェハ２１は、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ
歪み２重量子井戸活性層とＡｌＧａＡｓスペーサ層から
なる１波長共振器３を、ＡｌＡｓ／ＡｌＧａＡｓの１／
４波長厚の多層膜（２０〜３０組程度）から成るＤＢＲ
（分布反射）ミラー２および４で挟む様にＭＯＶＰＥ
（有機金属気相成長）法などによってＧａＡｓ基板１上
にエピタキシャル成長した構造となっている。ＤＢＲミ
ラー４の最上層は電極コンタクトを取り易い様にハイド
ープのＧａＡｓ層となっている。

【００４３】発光領域８に電流狭窄を行なうため、円環
状に活性層３近傍までエッチングした後、ポリイミド９
で凹部を埋め込んで平坦化し、そこにＳｉＮ_x等の絶縁
膜６を形成して窓開けしてから電極６を形成している。
この際、円環状にエッチングして現れたＤＢＲミラー４
の側面のＡｌＡｓ層のみ選択酸化して、更に電流狭窄化
してもよい。

【００４４】電極６は、図２の様にＶＣＳＥＬアレイ領
域２０から外に電極パッド６を引き出す様に配線パター
ンが形成されている。本実施例では、蒸着によるＣｒ／
Ａｕを電極として用いたが、配線の長さによっては抵抗
低減のためにＡｕメッキによる厚膜にしてもよい。ま
た、ハンダ接合するときの密着を増すためおよび半導体
とのコンタクト抵抗の低減のために、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ
等から成る密着／バリア／配線層で形成してもよい（Ｔ
ｉは半導体との密着が良く、Ｐｔはハンダに溶けないの
でバリアとなり、Ａｕはハンダに溶けて合金を作る）。
また、本実施例でのサイズは、ＶＣＳＥＬの発光領域８
が１０μｍφ、その間隔が１２５μｍであり、従ってＶ
ＣＳＥＬアレイ領域２０は８７５μｍ□、全体のチップ
２１は３ｍｍ□としたが、もちろんサイズは自由に設計
できる。ＶＣＳＥＬのＧａＡｓ基板１側の電極７はＡｕ
Ｇｅ／Ａｕで形成し、アレイ領域２０の部分だけ除去し
て基板１側から光を取り出せる構造としている（ＧａＡ
ｓ基板１は０．９８μｍ帯の光に対して透明である）。

【００４５】一方、ＶＣＳＥＬ基板２１を実装するサブ
マウント３０には、図３に示す様なパターンを形成し
た。すなわち、ＶＣＳＥＬの各発光領域８に対応する電
極パッド６に合う様に電極パッドが形成してあり、その
外側に電極１２を引き出す様なパターンとしている。サ
ブマウント３０は、図１に示す様に、Ｓｉ基板１０上に
熱酸化により形成したＳｉＯ₂膜１１の上に配線１２が
Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕのメッキ等により形成してある。さら
に、この電極パッド部にはハンダ１３がやはりメッキ等
により形成してある。こうして、ＶＣＳＥＬ基板２１と
配線基板３０をアライメントして加熱することで簡単に
電気的接合及び機械的結合が得られる。

【００４６】この電気的接合はハンダを使う手段以外
に、Ａｕ電極同士を圧着あるいは超音波をかけて接合す
る方法もある。また、導電粒子（４〜１０μｍ程度の大
きさである）の入った異方導電性接着剤を塗布して加
圧、加熱してもよい。この場合、Ａｕ配線をメッキで形
成して１０μｍ以上の厚さにしておけば、導電粒子の大
きさとの関係から接着剤の異方性（垂直方向には導電性
を持つが横方向は絶縁する）を引き出すことができ、歩
留まり良く隣り合う配線の絶縁を取りながら対応する電
極間の接合ができる。

【００４７】なお、電極の接合によって形成された空隙
１５はそのままでもよいし、樹脂などを充填してもよ
い。また、本実施例では、配線のパターンは各デバイス
独立駆動型としているが、マトリックス駆動となる様に
配線してもよい。この場合は、例えば、ＶＥＣＳＥＬの
エピタキシャル層側の電極６を、２次元アレイの一方の
方向の行について、接続して配線してＶＥＣＳＥＬ領域
２０外の電極パッドアレイに引き出し、基板１側は、電
極分離をエピタキシャル層側と同様に行い（例えば、上
から見てます目状に基板１から活性層３の下辺りまでエ
ッチングしてそこに絶縁材料を埋め込んで平坦化す
る）、こうして分離されたＶＥＣＳＥＬの基板側の電極
７を、２次元アレイの他の一方の方向の列について、接
続して配線してＶＥＣＳＥＬ領域外の電極パッドアレイ
に引き出す必要がある（後述する図１０を参照）。

【００４８】浅いボックス形状のパッケージに上記の構
造を収めるときには、配線基板３０をパッケージの内部
底面上にダイボンディングし、各電極ないし電極パッド
をワイヤボンディング１４によりパッケージの側壁に設
けられたピンと接続すればよい。このパッケージはプリ
ント基板などに装着されて使用される。

【００４９】本実施例では、ＶＣＳＥＬ基板２１と配線
基板３０を貼り合わせるときのアライメントに精度が要
求されないため、歩留まり、生産性が向上する。また、
ＶＣＳＥＬ近傍での接合等の作業がないために、ＶＣＳ
ＥＬへの特性劣化などのダメージがない。

【００５０】（第２実施例）本発明による第２の実施例
は、ＶＣＳＥＬの放熱性を改善するために図４の様に各
発光領域８の下に放熱構造を設けるものである。その他
の構造、すなわち、ＶＣＳＥＬ構造、配線構造等は第１
実施例と同様である。

【００５１】配線基板３０の各ＶＣＳＥＬに対応する場
所に、大きさが１００μｍφ程度で高さが配線基板３０
の配線１２とハンダ１３を合わせた程度の厚さになる様
に、Ａｕなどの金属でドット４０をメッキなどで形成し
ておく。このＡｕドット４０は電気的には互いに独立
で、配線には全く関係ないものである。ＶＣＳＥＬ基板
２１を貼り合わせるときに加圧することで、このＡｕド
ット４０とＶＣＥＳＬの電極６が圧着され、熱的な導通
が得られる様になる。これにより、ＶＣＳＥＬの発振特
性の向上につながる。すなわち、しきい値電流の低減、
最大パワーの向上、隣接するＶＣＳＥＬ間の熱的クロス
トークの低減が可能になる。

【００５２】このＡｕの圧着には、Ａｕドット４０の表
面に１０μｍピッチ程度の凹凸を形成しておくと、圧着
しやすく、また強度を増すことができる。また、電極パ
ッド同士の接合の様に、超音波やハンダを用いてもよ
い。ＶＣＳＥＬへのダメージが問題になる場合は、発光
領域８の大きさだけ中心をくり貫いた円環状のＡｕドッ
ト４０を形成すればよい。

【００５３】第１、第２の実施例では、ＧａＡｓ基板上
のＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系の例を示してきたが、もち
ろん他の材料、すなわち青色発光のＧａＮ系、ＧａＡｓ
基板上の長波材料であるＧａＩｎＮＡｓなどでも同様の
ことが実現できる。

【００５４】（第３実施例）本発明による第３の実施例
は、図５に示す構造の様にＶＣＳＥＬアレイの領域だけ
ＶＣＳＥＬ側の基板５１をエッチングにより除去して光
を取り出すものである。

【００５５】ＧａＡｓ系のＶＣＳＥＬでも波長が０．９
μｍ以下の場合は、ＧａＡｓ基板が吸収体になってしま
うため、ＶＣＳＥＬ基板側から光を取り出す場合には基
板を除去する必要がある。本実施例では、ＤＢＲミラー
２、４は第１、第２の実施例と同様にＡｌＡｓ／ＡｌＧ
ａＡｓ多層膜になっているが、活性層５３がＧａＡｓ／
ＡｌＧａＡｓ系の多重量子井戸になっているところが若
干異なる。

【００５６】第２実施例の様に、Ａｕドット４０で放熱
性を良くする構造にしてあるが、このＡｕドット４０は
基板５１を除去した後の補強台としても機能する。ま
た、空隙には樹脂１５を充填している。基板５１のＶＣ
ＳＥＬアレイ領域部分の除去（基板５１を除去した領域
を５０で示す）は、過酸化水素水とアンモニアの混合液
で行う。この混合液でＧａＡｓとＡｌＡｓの選択エッチ
が可能であるため、ＤＢＲミラー２面でエッチングを簡
単に止めることができる。

【００５７】本実施例の基板除去はＧａＡｓ系のもので
述べたが、ＩｎＰ系の様に誘電体ミラーを形成する必要
がある場合にも本構造が適用できる。すなわち、ＨＣｌ
などでＩｎＧａＡｓＰ（ＩｎＧａＡｓＰエッチストップ
層がＩｎＰ基板上に形成されている）との選択エッチン
グによりＩｎＰ基板を除去して、その除去部に誘電体ミ
ラーをスパッタ等で形成することができる。

【００５８】本実施例によりＶＣＳＥＬの材料、発振波
長に依らない構造を提供することができる。

【００５９】（第４実施例）本発明による第４の実施例
は、図６に示す様に配線基板６０としてＶＣＳＥＬの発
振波長に対して透明な材料を使用した場合の実装形態に
関わるものである。第１実施例で示した材料系では、Ｓ
ｉ基板を配線基板とした場合でも光を透過させることが
できるが吸収もあるため、配線基板としてはガラス等の
透明体の方が望ましい。ヒートシンク効果を上げるため
には、ダイヤモンドやサファイアが適している。このと
きのＶＣＳＥＬ構造は、図１８の様に、エピタキシャル
面から光を取り出すために電極６に窓を設ける必要があ
る。

【００６０】本実施例のＶＣＳＥＬアレイは、図６に示
す様に、ＶＣＳＥＬ基板１側はたとえば箱型のパッケー
ジ６１にボンディングして、コンパクトなパッケージン
グが可能である。パッケージ６１はセラミック等で形成
され、ＶＣＳＥＬ基板１側の電極６７はパッケージ６１
の内側に配された配線（破線６５で示す））を介して、
配線基板６０の適当な配線６８と接続される様に実装す
ればよい。ＶＣＳＥＬアレイからの配線は、配線基板６
０を介して他の基板６２、たとえば、Ｓｉからなる電子
デバイス基板や電気回路が形成されているプリント基板
と直接電気的接合が取れる様に実装される。

【００６１】この様な実装方法により、ＶＣＳＥＬアレ
イと該ＶＣＳＥＬ用のドライバをコンパクトに一体化し
て実装することができる。また、プロセッサなどを含む
高機能電子回路を実装したプリント基板同士の接続を光
で行う、いわゆるボード間光インターコネクション用の
実装形態として応用できる。

【００６２】（第５実施例）本実施例では、第１から第
３の実施例のタイプで、配線基板３０から他の部分への
配線をワイヤボンディングではなく第４実施例の様にさ
らに他の基板７１との電気的接合で行うものである。Ｖ
ＣＳＥＬアレイをＩＣパッケージ等に収める場合、図７
の様にＶＣＳＥＬ基板２１の部分だけくり貫いた表面熱
酸化Ｓｉ基板７１（７３が表面熱酸化層）に、配線基板
３０の電極パッド１２と対応する様な電極パッド７２お
よびパッケージのピンまでの配線を形成し、今までの実
施例と同様にハンダ等で電極パッド１２、７２同士及び
配線基板３０のパッケージのピンまでの配線とパッケー
ジのピンの電気的接合を得る。このとき、配線基板３０
は箱形のパッケージの底面にボンディングし、これに上
記表面熱酸化Ｓｉ基板７１を蓋をする様に被せるのであ
る。これによりワイヤボンディングの手間を大幅に省く
ことができ、生産性向上、低コスト化につながる。この
例ではパッケージに収める例を述べたが、第４実施例の
様に実装する他の配線基板７１として、電気回路を形成
したプリント基板等でもよい。

【００６３】（第６実施例）本実施例では、図８の様に
配線基板８０そのものに電子デバイスを形成したもので
ある。第１実施例と同様の配線基板８０には、配線電極
８１（図１の１２で示されるものに相当する）がそのま
まＶＣＳＥＬ駆動用のトランジスタ８２のコレクタ電極
あるいは配線を細くして形成した抵抗を介してエミッタ
電極につながっており、その他の電極も配線基板８０上
でさらに他の電子デバイスや電源等と接続するために配
線が形成されている。ＶＣＳＥＬ駆動用のトランジスタ
８２の電極の接続の仕方は、ＶＣＳＥＬがアノードコモ
ンかカソードコモンかによって決まる。

【００６４】この様に配線基板上にＶＣＳＥＬ駆動用デ
バイス等を形成すればコンパクトな光インタコネクショ
ン等に最適な光源装置が提供できる。

【００６５】（第７実施例）本実施例では、図９の様に
電極パッド同士の接着時にハンダや接着剤（９０で示
す）が回り込んで起こるＶＣＳＥＬ基板２１の端面のシ
ョートがＶＣＳＥＬの特性を劣化させることがあるの
で、これを回避するためにＶＣＳＥＬ基板２１と配線基
板３０の接合後に、基板１からエピタキシャル面まで溝
９１をエッチングしたものである（溝９１は、ここを境
に極性が変わるノンドープの活性層３を越えていればよ
い）。ＶＣＳＥＬ基板２１の端面の影響は、図１８の様
に活性層およびその近傍層が全基板に亙ってつながって
いる構造のときに、この層を介して漏れ電流が生じるた
めに特に起きやすい。

【００６６】また、図１０に平面図を示すが、隣り合う
ＶＣＳＥＬ間の電流や熱、光のクロストークも無視でき
ない場合があるため、各ＶＣＳＥＬの間も格子状に同様
の溝９２、９１のエッチング形成を行なってもよい。こ
の場合、基板１側の電極は、エッチング後に溝９２をポ
リイミド等で埋め込んで段差を緩和した後に配線９３を
形成する。この配線９３はＶＣＳＥＬからの出射光の窓
９４を開けて形成している。図１０の様な構造では、マ
トリックス配線としてＶＣＳＥＬを駆動することが可能
であり、アレイ数が多くなった場合に特に有効になる。
この場合、エピタキシャル層側の電極配線６も図２の様
な完全な独立駆動型のものでなく、配線９３の行方向に
直交する列方向に並ぶＶＣＳＥＬを結んだものとなる。
それに合わせて、配線基板３０上の配線１２も図１０に
示す様に列方向の両側にのみ設けられる。

【００６７】もちろん第６実施例までの様な配線の仕方
でもよい。この場合は、エピタキシャル層側の電極配線
６は図２の様な完全な独立駆動型のものになっているの
で、発光部のみ窓を開ける様に基板１全面に基板側電極
を形成すればよい。

【００６８】ここまで挙げた実施例では、８×８の２次
元ＶＣＳＥＬアレイであったが、もちろんアレイ数には
制限はなく、また１つのＶＣＳＥＬでもよい。また、面
発光レーザアレイであったが、端面発光型のレーザアレ
イにも適用できる。この場合、端面発光型レーザは端面
から基板面に平行的に光を出すので、典型的には端面発
光型レーザが１次元的に並んで基板側電極は基板裏面全
面に施されて共通電極となりエピタキシャル層側の電極
は光出射方向にストライプ状に伸びて並んでおり、そし
て、これらストライプ状電極から電極パッドが夫々引き
出されている。配線基板側は、該電極パッドに対応した
電極パッドが形成されてこれらが更に配線基板の縁部の
電極パッドに夫々引き出されている。

【００６９】さらに、面型受光素子も同様の方法で作
製、実装することができ、同一基板上にレーザアレイと
光検出器アレイを備えた光送受信ユニットも提供でき
る。

【００７０】（第８実施例）以下の実施例に、配線基板
側で光の入出力が行なわれる例を説明する。図１１は第
８実施例を示し、図１の符号と同じ符号は同一機能部を
示しその部分の説明は省略する。

【００７１】本実施例では、ＶＣＳＥＬ部分の電極１０
６は中心に５μｍφの窓を設けて、エピヤキシャル層側
からも光を取り出せる構造としている。一方、ＶＣＳＥ
Ｌ基板を実装するサブマウントないし配線基板１３０と
しては、図１２の様なパターンとした。すなわち、ＶＣ
ＳＥＬの各発光領域に対応する電極パッド１０６（これ
は図２と同様な配線になっている）に合う様に配線１１
２が形成してある（本質的は図３の配線と同じであ
る）。該サブマウント１３０は、図１１に示す様に、ガ
ラス基板１１０に拡散により屈折率分布を形成した平板
マイクロレンズ１１１がアレイ化され、その裏面には配
線１１２がＣｕ／Ｎｉ／Ａｕのメッキ等により形成して
ある。

【００７２】電極１０６、１１２の接合によって形成さ
れた空隙１１５はそのままでもよいし、レーザ光に対し
て吸収、散乱の少ない樹脂などを充填してもよい。ま
た、ガラス基板１１０の両面にはＶＣＳＥＬへの反射の
影響を低減するために無反射コーティングを施してもよ
い。

【００７３】本実施例では、ＶＣＳＥＬ基板２１と配線
基板１３０のアライメントは、レーザを光らせながらマ
イクロレンズ１１１を通して出力光をモニタすることで
精度良く行うことができる。このとき、レンズなしの配
線基板でももちろんよいし、また、実装してからレーザ
を光らせて位置決めを行い、マイクロレンズ１１１を作
製してもよい。さらに、上記の様に位置決めを行い、エ
ッチングにより溝を形成してから、その溝にボールレン
ズ等をはめ込んで接着剤等で固定する方法でもよい。

【００７４】ＶＣＳＥＬアレイからの配線は、配線基板
１３０を介して、他の基板１１７、たとえば、Ｓｉから
なる電子デバイス基板や電気回路が形成されているプリ
ント基板の配線１１６と直接電気的接合が取れる様に実
装される。

【００７５】この様な実装方法により、ＶＣＳＥＬアレ
イとそのレーザ光のコリメートレンズ、該ＶＣＳＥＬ用
のドライバをコンパクトに一体化して実装することがで
きる。また、プロセッサなどを含む高機能電子回路を実
装したプリント基板同士の接続を光で行う、いわゆるボ
ード間光インターコネクション用の実装形態としても応
用できる。

【００７６】一方、ＶＣＳＥＬアレイをＩＣパッケージ
等に収める場合、配線基板１３０のサイズをパッケージ
のキャビティーサイズに合わせ、配線基板の配線１１２
をパッケージのピンまで接続できる様に形成してハンダ
等で電気的接合を得れば、配線１１２からのワイヤボン
ディングの手間が省ける。レーザ基板２１をＩＣパッケ
ージの底面にダイボンディングする場合は、レーザ光は
配線基板１３０側からのみ取り出せる（図６の説明も参
照）。

【００７７】本実施例でも、ＶＣＳＥＬ基板２１と配線
基板１３０を貼り合わせるときのアライメントが容易な
ため、歩留まり、生産性が向上する。また、ＶＣＳＥＬ
近傍での接合等の作業がないためにＶＣＳＥＬへの特性
劣化などのダメージがない。本実施例では、ＧａＡｓ基
板上のＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ系の例を示したが、もち
ろん、他の材料、波長、すなわち青色発光のＧａＮ系、
ＧａＡｓ基板上の長波材料であるＧａＩｎＮＡｓなどで
も同様のことが実現できる。

【００７８】（第９実施例）本発明による第９の実施例
は、図１３の様にＶＣＳＥＬからのレーザ光を結合させ
る光ファイバ１４３も集積化させたものである。その他
の構造、すなわち、ＶＣＳＥＬ構造、配線構造等は第８
実施例と同様であるが、放熱のためのヒートシンク１４
０をレーザ基板２１側に設けた構造となっている。ヒー
トシンク１４０はＡｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮなどのセラミックが
一般的で、図１３の様に箱型にレーザ基板２１を覆い、
基板側の電極７はこのヒートシンク１４０の内縁伝いに
配線基板１３０の対応する電極１１２と電気的接合が取
れる様に構成してある（図６の説明を参照）。

【００７９】光ファイバ１４３を実装する場合には、図
１３の様に第３の基板１４１を配線基板１３０に貼り付
けてガイド穴を形成して、ここに光ファイバ１４３を差
し込むことで簡単に実装できる。このガイド穴の形成プ
ロセスを図１４を用いて説明する。

【００８０】例えば、ファイバ支持基板１４１として５
００μｍ厚のＳｉウェハを用いる。図１４（ａ）におい
て、第８実施例の様な方法でＶＣＳＥＬアレイとマイク
ロレンズ付き配線基板１３０の実装を行い、さらにＳｉ
基板１４１を陽極接合法などで配線基板１３０に接合し
てレジスト１５０を塗布する。陽極接合は、配線基板１
３０となるガラスに陰極、Ｓｉ基板１４１に陽極を当て
て電圧をかけることで接合する手段である。この接合に
はポリイミド系やエポキシ系の接着剤を用いてもよい。

【００８１】次に、図１４（ｂ）において、ホトマスク
１５４を用いて各ＶＣＳＥＬの位置に合う様なファイバ
ガイド溝を形成するためのパターニングを行う。このと
き、プローブ１５１およびプローブ１５２を用いてＶＣ
ＳＥＬに電流を流して発光させ、マイクロレンズ１１１
を通してレジスト面１５０に到達した光１５３とホトマ
スクの開口部１５５（大きさは光１５３のスポット径の
方が小さい）の位置関係を、ＣＣＤでモニタしながらア
ライメントすれば簡単に精度良いパターニングができ
る。

【００８２】最後に図１４（ｃ）において、ＲＩＢＥ
（Reactive Ion Beam Etching）法で４００μｍほどエ
ッチングを行い、さらにＫＯＨによるＳｉ（１４１）と
ガラス（１３０）の選択ウエットエッチングでガイド溝
１４２を形成する。

【００８３】この様に形成したガイド溝１４２に光ファ
イバ１４３（端面に無反射のための処理をしてあること
が望ましい）を差し込んで、エポキシ系接着剤等で固定
すれば簡単に高効率な光結合が得られ、生産性が向上
し、低コスト化できる。本実施例では、ファイバ１４３
を差し込む場合にレーザにダメージを与えることがない
ために、歩留まりが向上する。

【００８４】本実施例では、マイクロレンズ１１１を備
える構成になっているが、光ファイバ１４３がマルチモ
ードファイバの場合は、ＶＣＳＥＬ出射面から１００μ
ｍ程度離れていても充分結合できるため、配線基板とし
てのガラス基板１３０の厚さを１００μｍ程度にすれば
レンズ１１１は無しでもよい。

【００８５】（第１０実施例）本発明による第１０の実
施例は、図１５に示す構造の様に配線ガラス基板１６０
にマイクロレンズ１６１および光ファイバ用ガイド溝１
６２の両方を備える場合である。作製方法等は第８、第
９の実施例と同様である。異なる点は、マイクロレンズ
１６１が配線ガラス基板１６０のＶＣＳＥＬアレイに面
した表面に形成されているので、マイクロレンズ１６１
とＶＣＳＥＬの距離が近くなるため、焦点距離の短いレ
ンズ１６１になっていることである。また、ファイバガ
イド溝１６２のエッチングにはウエットエッチング液と
してふっ酸を用いるため、エッチングストップには注意
を要する。しかし、ガラス基板１６０と他の基板との接
合がないことでコストの低減が図れる。

【００８６】（第１１実施例）第８、第９、第１０の実
施例では、配線基板１３０、１６０にマイクロレンズ１
１１、１６１があるために、基板材料として主にガラス
を用いる例であった。一方、配線基板１７０として、図
１６の様にＶＣＳＥＬアレイ領域のみ（第８実施例のタ
イプのＶＣＳＥＬの場合、約ｌｍｍ□）のホールエッチ
ングを行ってレーザ光の取り出し口１７１を形成すれ
ば、材料による限定はなくなる。例えば、配線基板１７
０としてＳｉ基板を用いて、ＫＯＨで基板のホールエッ
チングを行えば、レーザ波長がＳｉの吸収領域にあって
も光を取り出せる。しかも、マイクロレンズアレイ１７
２や光ファイバテープ１７３を外形が配線基板１７０の
ホール部分１７１に一致する様に形成しておけば、これ
をホール部分１７１に嵌め込んで接着剤等で固定すれば
簡単に実装できる。ボールレンズを嵌め込んでもよい。
その他の点は第９実施例などと同じである。

【００８７】（第１２実施例）本実施例では、拡散によ
り形成した平板マイクロレンズではなく、図１７の様に
配線基板１８０にフレネルレンズ１８１を用いたもので
ある。その他の構成等は第８実施例などと同様である。

【００８８】フレネルレンズの作製方法も、ファイバガ
イド溝の形成の様にＶＣＳＥＬを発光させてセルフアラ
イン法でパターニングすることで行うことができる。平
板マイクロレンズに比べると、フレネルレンズ１８１は
効率的には低下するが、作製が容易であり、Ｓｉ基板を
用いることもできるため、低コスト化が図れる。例え
ば、配線基板１８０の厚さが３５０μｍ、すなわちレン
ズ１８１からＶＣＳＥＬまでの距離が約３６０μｍの場
合、波長によって設計する必要があるが、直径１００μ
ｍ、深さ０．５μｍ程度のリング状溝で形成される３ゾ
ーンのフレネルレンズで集光可能である。

【００８９】第８乃至第１２の実施例で説明してきた実
施例でも、８×８の２次元ＶＣＳＥＬアレイであった
が、もちろんアレイ数には制限はなく１つのＶＣＳＥＬ
でもよい。また、端面発光型のレーザアレイにも適用で
きる（この場合、レーザからの光を基板垂直方向に向け
るミラーなどをレーザ端面近くに設ける必要がある）。
さらに、面型受光素子も同様の方法で作製、実装するこ
とができ、同一基板上にレーザアレイと光検出器アレイ
を備えた光送受信ユニットも提供できる。

【００９０】ところで、今まで説明してきた実施例にお
いて、レーザなどの光機能素子のカソード、アノードに
対応する電極は、光機能素子基板の表と裏で構成する例
を述べてきたが、エッチングにより段差を形成すること
で（この段差は、エッチングする側から活性層より深い
層に達するまで形成され、ここにエッチングにより現れ
た側壁に絶縁膜を形成してから電極配線を施して活性層
より深い層の極性の電極を取り出す）、どちらか一方に
両極を備えることもできる。

【００９１】また、今まで説明してきたＶＣＳＥＬアレ
イは、空間伝送で使用する場合には、ボード間光インタ
ーコネクション、光書き込みによる記録すなわちレーザ
ビームプリンタ、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク等の光
源として用いることができる。また、光ファイバに結合
して大容量光並列伝送の光源装置として用いることもで
きる。

【００９２】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によって、光
機能素子を該素子の基板以外の別基板を用いて実装する
場合の歩留まり、生産性を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明による第１実施例のＶＣＳＥＬア
レイの断面図である。

【図２】図２は本発明によるＶＣＳＥＬアレイ基板の平
面図である。

【図３】図３は本発明によるＶＣＳＥＬアレイを接合す
る配線基板の平面図である。

【図４】図４は本発明による第２実施例のＶＣＳＥＬア
レイの断面図である。

【図５】図５は本発明による第３実施例のＶＣＳＥＬア
レイの断面図である。

【図６】図６は本発明による第４実施例のＶＣＳＥＬア
レイモジュールの断面図である。

【図７】図７は本発明による第５実施例のＶＣＳＥＬア
レイの断面図である。

【図８】図８は本発明による第６実施例の電子デバイス
集積化ＶＣＳＥＬアレイの断面図である。

【図９】図９は本発明による第７実施例のＶＣＳＥＬア
レイの断面図である。

【図１０】図１０は本発明による第７実施例のＶＣＳＥ
Ｌアレイの平面図である。

【図１１】図１１は本発明による第８実施例のＶＣＳＥ
Ｌアレイの断面図である。

【図１２】図１２は本発明によるＶＣＳＥＬアレイを接
合する配線基板の平面図である。

【図１３】図１３は本発明による第９実施例のＶＣＳＥ
Ｌアレイモジュールの断面図である。

【図１４】図１４は本発明による第９実施例のＶＣＳＥ
Ｌアレイモジュールの作製方法を示す図である。

【図１５】図１５は本発明による第１０実施例のＶＣＳ
ＥＬアレイモジュールの断面図である。

【図１６】図１６は本発明による第１１実施例のＶＣＳ
ＥＬアレイモジュールの断面図である。

【図１７】図１７は本発明による第１２実施例のＶＣＳ
ＥＬアレイモジュールの断面図である。

【図１８】図１８は従来のＶＣＳＥＬの断面構造図であ
る。

【図１９】図１９は配線基板兼ヒートシンク基板付きＶ
ＣＳＥＬの従来例を示す図である。

【図２０】図２０は電子回路基板付きＶＣＳＥＬの従来
例を示す図である。

【図２１】図２１はＶＣＳＥＬアレイの配線基板への実
装形態の従来例を示す図である。

【符号の説明】

１、５１、１００１、１１１２レーザ用基板２、４、１００２、１００４半導体多層膜ミラー３、５３、１００３、１１１５活性層５、１１、７３、１００５、１２０８絶縁膜６、１０６レーザ側電極兼配線７、６７、１００８レーザ基板側電極８、１００７レーザ機能部９、１００９埋め込み領域１０、７１、１１０、１６０、１７０、１８０配線
用基板１２、６８、７２、８１、１１２配線基板側電極兼
配線１３接合用金属１４ボンディングワイヤ１５、１１５樹脂２０ＶＣＳＥＬアレイ領域２１レーザ基板３０、１３０配線基板４０放熱用金属５０基板を除去した領域６０透明な配線基板６１、１４０パッケージ６２、１１７、２０１電子回路基板６５パッケージ内壁配線８０電子デバイス基板８２、１２０４レーザ駆動用トランジスタ９０ハンダのはい上がり９１、９２分離溝９３マトリックス電極９４、１０１０電極の窓領域１１１、１６１平板マイクロレンズ１１６電子回路基板用電極１４１ファイバ固定用基板１４２、１６２、１２０９、１３０３ファイバ用ガ
イド穴１４３、１２１０光ファイバ１５０ホトレジスト１５１、１５２電流プローブ１５３、１３１１光ビーム１５４ホトマスク１５５ホトマスク開口部１７１配線基板開口部１７２マイクロレンズアレイ１７３、１３０６光ファイバテープ１８１フレネルレンズ１００６、１１１１レーザ電極１０１１レーザ共振器１１１０樹脂モールド体１１１３、１１１７反射膜１１１４、１１１６クラッド層１１１８電流ブロック層１１１９キャップ層１１２０パッケージ窓１１２１パッケージ窓側電極１２０２発光チップ１２０３、１３０２面発光レーザ１２０５エミッタ電極１２０６ベース電極１２０７アノード電極１２１１接着剤１３０１半導体基板１３０４配線パターン１３０５支持基板１３０７コア１３０８クラッド１３０９光ファイバ心線１３１０被覆材１３１２露出長

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光機能素子を有し、それへ電流を注入する
或は電圧を印加するための電極の一部が、該光機能素子
の機能部以外の部分に引き出して第１の基板に設けられ
た電極パッドと、該光機能素子が形成された第１の基板
とは異なる第２の基板に形成された配線パターン上の電
極パッドとを電気的導通が得られる様に接合して成り、
該第２の基板から該光機能素子の機能部に電流注入或は
電圧印加可能である様に構成されたことを特徴とする光
機能素子装置。
【請求項２】前記光機能素子への光の入出力が第１の基
板側から行なうことができる様に構成されていることを
特徴とする請求項１記載の光機能素子装置。
【請求項３】前記光機能素子において、光の入出力は光
機能素子が形成された第１の基板側から行なうことがで
きる様に、第１の基板のうち、光機能素子の機能部が形
成された領域において、機能層のみ残して基板を除去し
て窓領域が形成されていることを特徴とする請求項２記
載の光機能素子装置。
【請求項４】前記第１の基板が、光機能素子の扱う光に
対して透明な材料で形成されていることを特徴とする請
求項２記載の光機能素子装置。
【請求項５】前記光機能素子への光の入出力が第２の基
板側から行なうことができる様に構成されていることを
特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の光機能素子
装置。
【請求項６】前記第２の基板が、光機能素子の扱う光に
対して透明な材料で形成されていることを特徴とする請
求項５記載の光機能素子装置。
【請求項７】前記第２の基板には、光機能素子に対応す
る位置に、光機能素子への光の入出力をガイドする手段
が設けられていることを特徴とする請求項５または６記
載の光機能素子装置。
【請求項８】前記第２の基板には、光機能素子に対応す
る位置にマイクロレンズが形成されていることを特徴と
する請求項７記載の光機能素子装置。
【請求項９】前記第２の基板には、光機能素子に対応す
る位置にフレネルレンズが形成されていることを特徴と
する請求項７記載の光機能素子装置。
【請求項１０】前記第２の基板には、光機能素子に対応
する位置に光ファイバが第２の基板に密接して固定され
ており、光機能素子への光入出力が該光ファイバを介し
て可能であることを特徴とする請求項７、８または９記
載の光機能素子装置。
【請求項１１】前記第２の基板には、前記光ファイバを
固定するための穴が形成されていることを特徴とする請
求項１０記載の光機能素子装置。
【請求項１２】前記第２の基板の上に、前記光ファイバ
を固定するための穴が形成された第３の基板が接着され
ていることを特徴とする請求項７、８または９記載の光
機能素子装置。
【請求項１３】前記光機能素子は、該素子が形成された
第１の基板面から垂直に光を出射する面型発光素子であ
ることを特徴とする請求項１乃至１２の何れかに記載の
光機能素子装置。
【請求項１４】前記面型発光素子は半導体結晶で構成さ
れ、活性層の両側に反射ミラーを備えた面型半導体レー
ザであることを特徴とする請求項１３記載の光機能素子
装置。
【請求項１５】前記光機能素子は、該素子に照射された
光を電気に変換する光検出器であることを特徴とする請
求項１乃至１２の何れかに記載の光機能素子装置。
【請求項１６】前記電極パッドの電気的導通を得ながら
接合する手段が、電極パッド上にハンダをメッキ等で形
成して加熱することであることを特徴とする請求項１乃
至１５の何れかに記載の光機能素子装置。
【請求項１７】前記電極パッドの電気的導通を得ながら
接合する手段が、電極パッド上に異方導電性接着剤或は
導電性接着剤を塗布して加熱する工程を含むことである
ことを特徴とする請求項１乃至１５の何れかに記載の光
機能素子装置。
【請求項１８】前記電極パッドの電気的導通を得ながら
接合する手段が、表面電極同士を圧着することであるこ
とを特徴とする請求項１乃至１５の何れかに記載の光機
能素子装置。
【請求項１９】前記電極パッドの電気的導通を得ながら
接合されていると共に、光機能素子の機能部と第２の基
板との間に、周囲と電気的に絶縁された金属バンプを配
置して該機能部で発生する熱を第２の基板に有効に放熱
できる構造を持つことを特徴とする請求項１乃至１８の
何れかに記載の光機能素子装置。
【請求項２０】前記電極パッドの電気的導通を得ながら
接合されていると共に、光機能素子の機能部と第２の基
板との間にできた空隙に樹脂が充填された構造を持つこ
とを特徴とする請求項１乃至１９の何れかに記載の光機
能素子装置。
【請求項２１】前記第２の基板に形成した前記配線パタ
ーン上の電極パッドは、光機能素子が形成された領域の
外側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至２
０の何れかに記載の面型発光素子装置。
【請求項２２】前記第２の基板に形成された電極配線
は、直接あるいは第３の配線基板を介してパッケージ、
他の電子機能素子あるいは電気回路が形成されたプリン
ト基板に実装されることを特徴とする請求項１乃至２１
の何れかに記載の光機能素子装置。
【請求項２３】前記第１の基板がヒートシンクとしても
働くパッケージ内面に全面的に接合されていることを特
徴とする請求項１乃至２２の何れかに記載の光機能素子
装置。
【請求項２４】前記第２の基板は半導体単結晶であり、
第２の基板に電子機能素子が集積化されて、前記光機能
素子の駆動や制御の回路を同一基板上に備えていること
を特徴とする請求項１乃至２３の何れかに記載の光機能
素子装置。
【請求項２５】前記電極パッドの電気的導通を得ながら
接合する時に生じる恐れのある第１の基板端面の短絡の
影響を避けるために、前記光機能素子の光機能部の領域
の外周部に第１の基板から光機能層までエッチングして
溝が形成されていることを特徴とする請求項１乃至２４
の何れかに記載の光機能素子装置。
【請求項２６】前記光機能素子は第１の基板上に複数集
積化してあり、第１の基板上において、該集積された光
機能素子の機能部の周囲に前記電極パッドが配置される
様に各光機能素子に電流注入或は電圧印加するための配
線パターンが形成されていることを特徴とする請求項１
乃至２５の何れかに記載の光機能素子装置。
【請求項２７】前記光機能素子は、該素子が形成された
第１の基板面から垂直に光を出射する面型発光素子と該
素子に照射された光を電気に変換する光検出器の機能部
が同一領域に集積化された構造を有することを特徴とす
る請求項２６記載の光機能素子装置。
【請求項２８】前記光機能素子の機能部間の光、電気お
よび熱の相互干渉を避けるために、各機能部間の第１の
基板および機能層をエッチングして溝が形成されている
ことを特徴とする請求項２６または２７記載の光機能素
子装置。
【請求項２９】前記光機能素子に電流注入或は電圧印加
するための配線パターンは独立駆動型で形成されている
ことを特徴とする請求項２６、２７または２８記載の光
機能素子装置。
【請求項３０】請求項１１または１２記載の光機能素子
装置の光ファイバを固定するための穴の作製方法が、面
型発光素子である前記光機能素子に電流を注入して発光
させる工程と、該発光した光を目印としてホトマスクの
アライメントを行なう工程と、該ホトマスクを用いてパ
ターニングを行なって第２の基板或は第３の基板にエッ
チングにより穴を形成する工程を含むことを特徴とする
光機能素子装置の製造方法。
【請求項３１】請求項１乃至２９の何れかに記載の光機
能素子装置を光源として用いて、信号を載せた該光源か
らの光を記録媒体にあてることを特徴とする光記録装
置。
【請求項３２】請求項１乃至２９の何れかに記載の光機
能素子装置を送信機として備えたことを特徴とする光送
受信装置。
【請求項３３】請求項３２記載の光送受信装置を用いて
ボード間の並列伝送、処理を行なうことを特徴とする光
インターコネクション装置。