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公開番号2025096193
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-26
出願番号2024213192
出願日2024-12-06
発明の名称光半導体装置、および光半導体装置の製造方法
出願人住友電気工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01S 5/22 20060101AFI20250619BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】位置ずれを抑制して実装を高精度に行うことができる光半導体装置、および光半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】一実施形態に係る光半導体装置は、第1接合面と、第1接合面に交差し光信号を出射可能な端面と、を有する第1半導体素子と、第1接合面に対向する第2接合面と、第2接合面に平行な方向に延在し光信号を伝送可能な光導波路と、を有する第2半導体素子と、を備える。第1接合面および第2接合面は、互いに親水化接合されており、第1半導体素子の端面と第2半導体素子の光導波路とが互いに光結合されている。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
第１接合面と、前記第１接合面に交差し光信号を出射可能な端面と、を有する第１半導体素子と、
前記第１接合面に対向する第２接合面と、前記第２接合面に平行な方向に延在し前記光信号を伝送可能な光導波路と、を有する第２半導体素子と、
を備え、
前記第１接合面および前記第２接合面は、互いに親水化接合されており、
前記第１半導体素子の前記端面と前記第２半導体素子の前記光導波路とが互いに光結合されている、
光半導体装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記第１接合面および前記第２接合面が互いに親水化接合されている部分である接合部に酸化膜が形成されている、
請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項３】
前記第１半導体素子は、前記第１接合面と平行な第３接合面を有し、
前記第２半導体素子は、前記第３接合面に対向する第４接合面を有し、
前記光半導体装置は、前記第３接合面および前記第４接合面を接合部において互いに接合する接合剤層をさらに備え、
前記第３接合面に交差する方向である交差方向に沿って見た場合における前記接合剤層の面積が、前記交差方向に沿って見た場合における前記接合部の面積よりも大きい、
請求項１または請求項２に記載の光半導体装置。
【請求項４】
前記第２接合面は、前記第２接合面に平行な方向である第１方向に沿って互いに離隔した第１小接合面と第２小接合面とを有し、
前記第１半導体素子は、前記第１小接合面と前記第２小接合面との間に、前記第１接合面と平行であるとともに前記第１方向と交差する方向である第２方向に延在する第３接合面を有し、
前記第２半導体素子は、前記第３接合面に対向するとともに前記第１方向に延在する第４接合面を有し、
前記光半導体装置は、前記第３接合面および前記第４接合面を接合部において互いに接合する接合剤層をさらに備える、
請求項１または請求項２に記載の光半導体装置。
【請求項５】
第１半導体素子の第１接合面を親水化する工程と、
前記第１接合面に第２半導体素子の第２接合面を相互に離隔した状態で対向させて、前記第１半導体素子の光信号を出射可能な端面と、前記第２半導体素子の前記光信号を伝送可能な光導波路と、を相互に光結合させるように位置合わせする工程と、
第１温度で前記第１接合面を前記第２接合面に接触させて前記第１半導体素子および前記第２半導体素子の少なくとも一方を押圧して相互に仮接合する工程と、
前記仮接合する工程の後に、前記第１半導体素子および前記第２半導体素子を加熱して前記第１温度より高い第２温度で前記第１接合面と前記第２接合面とを相互に本接合する工程と、
を含む、
光半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記親水化する工程では、大気暴露環境下において前記第１接合面に紫外線を照射することによって前記第１接合面を親水化する、
請求項５に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記親水化する工程では、真空環境下において前記第１接合面を酸素プラズマに曝すことによって前記第１接合面を親水化する、
請求項５に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記親水化する工程では、真空環境下において前記第１接合面を窒素プラズマに曝すことによって前記第１接合面を親水化する、
請求項５に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記仮接合する工程の後における前記第１接合面および前記第２接合面が互いに接合されている部分である接合部の強度は、５ＭＰａ以上である、
請求項５から請求項８のいずれか一項に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記位置合わせする工程を行うときにおける前記第１接合面と前記第２接合面との間の距離は、１μｍ以上かつ１００μｍ未満である、
請求項５から請求項８のいずれか一項に記載の光半導体装置の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光半導体装置、および光半導体装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体発光素子とその製造方法が記載されている。半導体発光素子は、第１ｎ側窒化物半導体層と、第１ｎ側窒化物半導体層上に設けられた第１活性層と、第１活性層上に設けられた第１ｐ側窒化物を少なくとも含む第１発光部と、第１発光部と直接接合する第２ｎ側窒化物半導体層とを含む。第１発光部は第１接合面を有し、第２ｎ側窒化物半導体層は第２接合面を有する。第１接合面は第２接合面に直接接合している。第１接合面は、樹脂または接着剤等を用いずに第２接合面に直接接触されている。直接接触として、表面活性化接合法、原子拡散接合法等により直接接して接合することが記載されている。
【０００３】
特許文献２には、光モジュールが記載されている。光モジュールは、シリコン製の基板であるＳｉプラットフォームの上面に、ＬＤ素子、ドライバＩＣ、光ファイバ、およびサブ基板が実装された集積化レーザモジュールである。ＬＤ素子には、半田実装によってドライバＩＣが実装される。ドライバＩＣが実装されたＬＤ素子は、表面活性化接合によってＳｉプラットフォームの上面に実装される。Ｓｉプラットフォームは、サブ基板およびＬＤ素子が接合される接合部を有する。サブ基板およびＬＤ素子のそれぞれは、Ｓｉプラットフォームの接合部の上に表面活性化接合される。
【０００４】
特許文献３には、光素子である波長変換素子がシリコン基板に搭載された光モジュールが記載されている。シリコン基板は、金によって構成されたマイクロバンプ構造である接合部を有する。波長変換素子は、接合部に表面活性化接合技術によって接合されている。
【０００５】
特許文献４には、光導波路を有するシリコンフォトニクスチップの上にフリップチップ実装される光源を有するレーザチップが記載されている。シリコンフォトニクスチップおよびレーザチップのそれぞれは垂直ストッパを有する。シリコンフォトニクスチップに対するレーザチップの位置合わせは、２つの垂直ストッパを上下に相互に突き合わせることによって行われる。レーザチップはシリコンフォトニクスチップにソルダによって実装されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２２－１３２１３０号公報
国際公開第２０１５／１４６３７７号
特開２０１３－２２８６９１号公報
米国特許出願公開第２０２２／０１２３５１８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したようにシリコンフォトニクスチップにソルダによってレーザチップを実装する場合、シリコンフォトニクスチップに対するレーザチップの位置合わせを行った後にソルダを加熱する。この加熱が行われるときに、レーザチップの位置ずれが生じることがある。レーザチップの位置ずれが生じると、光結合の効率が低下する可能性がある。したがって、位置ずれを抑制して実装を高精度に行うことが求められうる。
【０００８】
本開示は、位置ずれを抑制して実装を高精度に行うことができる光半導体装置、および光半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示に係る光半導体装置は、第１接合面と、第１接合面に交差し光信号を出射可能な端面と、を有する第１半導体素子と、第１接合面に対向する第２接合面と、第２接合面に平行な方向に延在し光信号を伝送可能な光導波路と、を有する第２半導体素子と、を備える。第１接合面および第２接合面は、互いに親水化接合されており、第１半導体素子の端面と第２半導体素子の光導波路とが互いに光結合されている。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、位置ずれを抑制して実装を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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