專利名稱：集成器件和集成器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在同一基板上搭載有光學(xué)元件和電氣元件的集成器件和集成器件的 制造方法。
背景技術(shù)：
歷來，已知有激光元件等光學(xué)元件(光素子)和IC等電氣元件被混載于同一基板 上的模塊(例如參照下述專利文獻(xiàn)1。)。專利文獻(xiàn)1所述的模塊是在由硅等構(gòu)成的基板上 裝配有光學(xué)元件和控制光學(xué)元件的電氣元件。在基板上形成有與光學(xué)元件進(jìn)行光耦合且將 光導(dǎo)出到外部的光波導(dǎo)管之模塊也存在。另外，在專利文獻(xiàn)1所述的模塊中，光學(xué)元件和電氣元件相對(duì)于基板通過倒裝芯 片裝配工藝被裝配。即，在光學(xué)元件和電氣元件的下面形成凸起(bump)，使該凸起與基板的 電極等接觸且加壓加熱而進(jìn)行金屬接合，由此進(jìn)行裝配。另外還已知有一種與上述不同的技術(shù)，是將激光元件等的光學(xué)元件通過表面活化 接合法相對(duì)于基板進(jìn)行接合(例如參照專利文獻(xiàn)2)。就表面活化接合法進(jìn)行簡(jiǎn)單說明的 話，是將覆蓋物質(zhì)表面的氧化膜、污染物等惰性層經(jīng)等離子體處理等去除而使之活化，且使 表面能高的原子彼此接觸，從而利用原子間的粘附力(凝著力)以低溫進(jìn)行接合的方法。先行技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1特開2007-72206號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開2005-311298號(hào)公報(bào)但是，在上述結(jié)構(gòu)的集成器件中，為了獲得高性能的集成器件而混載由不同的材 料構(gòu)成的功能元件時(shí)，形成有光波導(dǎo)管的搭載基板因熱過程(熱履歴)造成的變形蓄積，會(huì) 引起光軸偏移等，因此不能使基板上所搭載的光學(xué)元件和基板上所形成的光波導(dǎo)管正確地 進(jìn)行光耦合。特別是隨著混載的光學(xué)元件和電子元件的數(shù)量增加，工序數(shù)量增加，搭載基板 的因熱過程造成的變形的蓄積也增多，從而不能使基板上所搭載的光學(xué)元件和基板上所形 成的光波導(dǎo)管正確地進(jìn)行光耦合。即，為了使光學(xué)元件和光波導(dǎo)管正確地進(jìn)行光耦合，就需 要將光學(xué)元件和光波導(dǎo)管以亞微米的精度進(jìn)行定位，但這尚未實(shí)現(xiàn)。如專利文獻(xiàn)1所述，通過倒裝芯片裝配工藝裝配有光學(xué)元件和電氣元件時(shí)所存在 的問題是，因?yàn)楣鈱W(xué)元件、電氣元件和基板被加熱，所以由于各構(gòu)件的熱膨脹系數(shù)不同而導(dǎo) 致各構(gòu)件彼此發(fā)生錯(cuò)位。另外，在對(duì)電氣元件進(jìn)行倒裝芯片裝配后使光學(xué)元件如專利文獻(xiàn)2所述那樣進(jìn)行 表面活化接合時(shí)，仍存在如下問題即由于在電氣元件的裝配時(shí)基板被加熱，導(dǎo)致基板發(fā)生 翹曲，給在使光學(xué)元件進(jìn)行表面活化接合時(shí)的位置精度帶來不利影響。除此之外，在將電氣元件通過流動(dòng)方式、回流方式相對(duì)于基板進(jìn)行焊接裝配時(shí)，也 因?yàn)殡姎庠突灞患訜峋蜁?huì)發(fā)生同樣的問題。如此，在現(xiàn)有的集成器件中，在基板上搭 載光學(xué)元件、電氣元件還不能提高各自的位置精度。同樣，也不能使搭載于基板上的光學(xué)元件和形成于基板上的光波導(dǎo)管正確地進(jìn)行光耦合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解除上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題點(diǎn)，其目的在于，提供一種集成器件和集 成器件的制造方法，其能夠?qū)⒒迳纤钶d的部件在不加熱的狀態(tài)下高精度而簡(jiǎn)單地進(jìn)行 裝配。為了解決上述課題，達(dá)成其目的，本發(fā)明的集成器件是在基板上裝配有光學(xué)元件 和電氣元件的集成器件，其特征在于，所述光學(xué)元件和所述電氣元件經(jīng)由表面活化接合技 術(shù)被接合在所述基板上所形成的且由金屬材料構(gòu)件的接合部。根據(jù)上述的構(gòu)成，能夠使熱膨脹系數(shù)互不相同的材質(zhì)所構(gòu)成的光學(xué)元件和所述電 氣元件高精度且簡(jiǎn)單地裝配在同一基板上的接合部。另外，其特征在于，所述接合部具有微凸起構(gòu)造。根據(jù)上述的構(gòu)成，因?yàn)樵O(shè)有形成于接合部的微凸起，所以能夠在光學(xué)元件和電氣 元件的電極以表面活化接合技術(shù)容易地接合。另外，其特征在于，所述金屬材料是Au。根據(jù)上述的構(gòu)成，微凸起是容易發(fā)生塑性變形的材質(zhì)，容易接合。另外，其特征在于，作為所述光學(xué)元件的激光元件被接合在所述接合部。另外，其特征在于，作為所述光學(xué)元件的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件被接合在所述接合部。另外，其特征在于，作為所述光學(xué)元件的光接收元件被接合在所述接合部。根據(jù)上述的構(gòu)成，即使是由不同的材質(zhì)構(gòu)成、熱膨脹系數(shù)不同的元件，不論搭載的 順序，都能夠彼此互不影響地搭載在同一基板上。另外，其特征在于，所述基板是硅基板。另外，其特征在于，在所述硅基板內(nèi)，內(nèi)置有集成電路。根據(jù)上述的構(gòu)成，硅基板能夠經(jīng)由CMOS-LSI的形成工序而平坦化，能夠形成構(gòu)成 光互連、電路的波導(dǎo)。另外，能夠內(nèi)置電氣布線、邏輯LSI和溫度傳感器等的集成電路。另外，本發(fā)明的集成器件的制造方法，是在基板上裝配光學(xué)元件和電氣元件的集 成器件的制造方法，其特征在于，包括如下工序在所述基板上形成由金屬材料構(gòu)成的接合 部之接合部形成工序；將所述光學(xué)元件和所述電氣元件通過表面活化接合而接合在所述接 合部的接合工序。根據(jù)上述的構(gòu)成，能夠?qū)崤蛎浵禂?shù)互不相同的材質(zhì)所構(gòu)成的光學(xué)元件和前述電 氣元件高精度且簡(jiǎn)單地裝配于同一基板的接合部。另外，其特征在于，在所述接合部形成工序中，形成具有所述微凸起構(gòu)造的所述接 合部，在所述接合工序中，對(duì)所述微凸起構(gòu)造接合所述光學(xué)元件和所述電氣元件。根據(jù)上述的構(gòu)成，光學(xué)元件和電氣元件雖然熱膨脹系數(shù)互不相同，卻能夠不論搭 載的順序而互不影響地搭載在同一基板上。另外，在所述接合部形成工序中，其特征在于，形成由Au構(gòu)成的所述接合部。根據(jù)上述的構(gòu)成，微凸起為易于發(fā)生塑性變形的材質(zhì)，容易進(jìn)行接合。另外，其特征在于，所述接合部形成工序具有如下步驟在所述基板上形成金屬膜 的金屬膜形成步驟；在所述金屬膜上形成第一抗蝕劑的第一抗蝕劑形成步驟；將形成有所述第一抗蝕劑的金屬膜進(jìn)行蝕刻，形成布線圖案和作為所述接合部的金屬圖案的第一蝕刻 步驟；在所述金屬圖案上形成第二抗蝕劑的第二抗蝕劑形成步驟；將形成有所述第二抗蝕 劑的金屬圖案進(jìn)行半蝕刻，形成接合用微凸起的第二蝕刻步驟。根據(jù)上述的構(gòu)成，能夠?qū)⒒迳纤枰慕饘倌ぜ床季€圖案和接合部、以及接合 部微凸起高效率地制造。另外，在所述接合工序中，其特征在于，將作為所述光學(xué)元件的激光元件接合于所 述接合部。另外，在所述接合工序中，其特征在于，將作為所述光學(xué)元件的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件接合 于所述接合部。另外，在所述接合工序中，其特征在于，將作為所述光學(xué)元件的光接收元件接合于 所述接合部。另外，其特征在于，作為所述基板使用硅基板。另外，其特征在于，還具有如下工序在所述硅基板內(nèi)形成集成電路的集成電路形 成工序；使形成有所述集成電路的所述硅基板平坦化的平坦化工序。根據(jù)上述的構(gòu)成，硅基板能夠經(jīng)由CMOS-LSI的形成工序而平坦化，能夠形成構(gòu)成 光互連、電路的波導(dǎo)。另外，能夠內(nèi)置電氣布線、邏輯LSI和溫度傳感器等的集成電路。根據(jù)本發(fā)明，即使是由不同的材質(zhì)構(gòu)成、熱膨脹系數(shù)不同的元件，也能夠不論搭載 的順序，互不影響地搭載于同一基板上。由此所起到的效果是，能夠高精度且簡(jiǎn)單地在基板 上裝配光學(xué)元件和電氣元件。


圖1是表示實(shí)施方式的集成器件的立體圖。圖2是表示實(shí)施方式的集成器件的俯視圖。圖3是表示接合部的微凸起制造工序的一例的工序圖。圖4是表示在電極上所形成的微凸起的立體圖。圖5是表示基板的波導(dǎo)形成工序的一例的工序圖。圖6是表示使用了表面活化接合的部件裝配的狀態(tài)的圖。圖7是表示基板的波導(dǎo)形成工序的一例的工序圖。圖8是表示接合部的微凸起制造工序的一例的工序圖。圖9是表示接合處的加強(qiáng)的工序的工序圖。
圖10是表示接合處的加強(qiáng)狀態(tài)的立體圖。圖11是表示基板上所形成的波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)的俯視圖。符號(hào)說明100 基板101 (IOla 101c) LD 搭載區(qū)域102 (102a 102c)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件搭載區(qū)域103驅(qū)動(dòng)器IC搭載區(qū)域104 波導(dǎo)105 端口
110、111、112 接合部120布線圖案121激光發(fā)光元件(LD)122波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件123 驅(qū)動(dòng)器 IC30 IAu 膜301a 槽301b 微凸起302、303、503 抗蝕劑膜501硅氧化膜502硅氮化膜600污染物1001 分散器(dispenser)1002 樹脂嵌條(fillet)1201 90°間距轉(zhuǎn)換器1202多波長(zhǎng)復(fù)用器1203 (1203a 1203c)檢測(cè)器1204 控制部1210 (1210a、1210b)波導(dǎo)型定向耦合器
具體實(shí)施例方式以下參照附圖，詳細(xì)地說明本發(fā)明的集成器件和集成器件的制造方法的適當(dāng)?shù)膶?shí) 施方式。(實(shí)施的方式)(集成器件的構(gòu)成)本發(fā)明的集成器件，是在硅基板(Si平板Si flat form)上混載作為光學(xué)元件的 激光發(fā)光元件(LD)、波導(dǎo)、LD驅(qū)動(dòng)電路、光接收元件和進(jìn)行電子信息處理的由Si等構(gòu)成的 LSI，從而實(shí)現(xiàn)混合型的光電集成電路。作為該硅基板，優(yōu)選使用將電氣布線、邏輯電路LSI 和溫度傳感器內(nèi)置進(jìn)而平坦化且形成有作為光互連、回路的波導(dǎo)之基板。在該Si平板上，搭載例如以微型投影機(jī)(pico projector)裝置的引擎作為基本 功能時(shí)，作為光學(xué)元件搭載LD、根據(jù)需要進(jìn)行光的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的鈮酸鋰(PPLN、LiNbO3)的具 有波導(dǎo)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件、和進(jìn)行輸出糾正的PD，除此之外，作為電氣元件混載LD驅(qū)動(dòng)電路、 圖像處理用的LS0、通信用LSI等的封裝部件。于是，在通過該混載所搭載的各器件的材料不同時(shí)，通常熱膨脹系數(shù)和熱傳導(dǎo)率 大不相同，但是在本發(fā)明中，在基板上所形成的金屬制的電極上形成微凸起、且通過表面活 化接合法裝配光學(xué)和電子功能元件。由此，可將各元件以與現(xiàn)有技術(shù)相比較低的溫度(例 如常溫)在基板上接合，因此混載不同材料的器件時(shí)以及不論搭載的順序，都能夠防止在 接合界面的剝離和裂紋的發(fā)生。圖1是表示實(shí)施方式的集成器件的立體圖。在Si材質(zhì)的平板狀的基板100上，混載有各種部件。在該圖的例子中，搭載有多個(gè)LD121、將LD121所出射的光進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件122、LD121和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件122的驅(qū)動(dòng)器IC123。就LD121而言，由GaAs、GaN等的材質(zhì)構(gòu)成，對(duì)應(yīng)于光的三原色R、G、B而配置有3 個(gè)LD。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件122分別配置于R、G、B的系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換成R、G、B的光。例如僅是R的系 統(tǒng)，也能夠不配置波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件122而成為直接出射LD121的R成分的光的構(gòu)成。除此之外，在基板100上，經(jīng)過既定的平坦化工序之后，形成有構(gòu)成將波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元 件122所輸出的光引導(dǎo)至端口 105的光回路的波導(dǎo)104。在基板100內(nèi)，雖然未圖示，但預(yù) 先內(nèi)置有CPU、存儲(chǔ)器等CM0SLSI (集成電路)、電氣布線、溫度傳感器等。期望的構(gòu)成為，在 基板100上配置驅(qū)動(dòng)器IC、視頻處理器、MEMS驅(qū)動(dòng)器等由功率消耗而發(fā)熱的部件，在基板 100的內(nèi)部配置邏輯元件。在該基板100的下面設(shè)置有散熱用的散熱片。圖2是表示實(shí)施方式的集成器件的俯視圖。是從圖1的構(gòu)成中去除了部件的狀態(tài)。 在LD搭載區(qū)域101，按照對(duì)應(yīng)于光的三原色R、G、B的方式形成有3個(gè)LD搭載區(qū)域IOla 101c。就波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件搭載區(qū)域102而言，在R、G、B系統(tǒng)分別形成波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件搭載區(qū)域 102a 102c。在驅(qū)動(dòng)器IC搭載區(qū)域103，形成有與驅(qū)動(dòng)器IC的電極位置相對(duì)應(yīng)的多個(gè)接合部
110。該接合部110與驅(qū)動(dòng)器IC的電極接合，經(jīng)由布線圖案120被引出到LD搭載區(qū)域101 和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件搭載區(qū)域102。另外，在LD搭載區(qū)域101和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件搭載區(qū)域102，也 同樣形成有與LD、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的電極位置相對(duì)應(yīng)的接合部111、112。將LD、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件 和驅(qū)動(dòng)器IC通過常溫下進(jìn)行的表面活化接合法(詳情后述)搭載于該LD搭載區(qū)域101、波 長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件搭載區(qū)域102、驅(qū)動(dòng)器IC搭載區(qū)域103上。(制造工序例1-接合部的微凸起形成例)圖3是表示接合部的微凸起制造工序的一例的工序圖。該圖3是圖2的A-A線剖 面圖，在基板100上設(shè)有LD搭載區(qū)域101、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件搭載區(qū)域102和布線圖案120。首先，如工序(a)所示，在經(jīng)過CMOS-LSI的形成工序而被平坦化的Si基板100 上，形成材質(zhì)為金的Au膜301。接著在工序(b)中，在作為電極要?dú)埩舻牟糠中纬煽刮g劑 膜302。該電極是指上述接合部110、111、112。在圖示的例子中，相當(dāng)于圖2所示的接合部
111、112和布線圖案120。其次，如工序(c)所示，進(jìn)行蝕刻，將未由抗蝕劑膜302覆蓋的部分的Au膜301去 除，而形成電極。然后如工序(d)所示，在電極之中的、裝配部件的接合部111、112上形成 微凸起用的抗蝕劑膜303。另外，在作為布線圖案120剩余的部分，將抗蝕劑膜303在Au膜 301的整個(gè)面形成。最后在工序(e)中，通過半蝕刻，在抗蝕劑膜303間的接合部111、112形成既定深 度的槽301a。由此，在除掉抗蝕劑膜303之后，在接合部111、112上形成微凸起301b。還 有，接合部111、112在形成微凸起301b之后，微凸起301b下部仍由Au膜301連接，因此整 體上是作為電極可以導(dǎo)電的狀態(tài)。另外，布線圖案120的部分，不形成微凸起，仍是平坦的 圖案的狀態(tài)。上述工序(d)中的抗蝕劑膜303，例如俯視下形成為多個(gè)圓形。由此在工序(e) 中，在接合部111、112上形成有多個(gè)圓形的微凸起301b。圖4是表示在電極上所形成的微 凸起的立體圖。該微凸起301b例如能夠以直徑Φ8μπκ高2μπι的程度形成。根據(jù)上述工序，能夠高效率地制造基板100上所需要的金屬膜即布線圖案120、和接合部111、112以及 接合部111U12的微凸起301b。(基板上的波導(dǎo)形成工序)圖5是表示基板的波導(dǎo)形成工序的一例的工序圖。表示圖3所示的微凸起形成后 的工序。工序(a)是在圖3的工序(e)之后除掉抗蝕劑膜303的狀態(tài)，在接合部111、112 上形成有微凸起301b。接著，如工序(b)所示，通過等離子體CVD等，在基板100的整個(gè)面 上形成硅氧化膜501和硅氮化膜502。其后，如工序(c)所示，在形成波導(dǎo)104之處形成抗蝕劑膜503。然后，如工序(d) 所示，進(jìn)行蝕刻，去除波導(dǎo)104部分以外的硅氧化膜501和硅氮化膜502。最后，除掉抗蝕 劑膜503，由此如工序(e)所示，由硅氧化膜501和硅氮化膜502構(gòu)成的波導(dǎo)104的設(shè)置完畢。(關(guān)于基于表面活化接合的部件裝配工序)表面活化接合技術(shù)，是將覆蓋物質(zhì)表面的氧化膜、灰塵(污染物)等惰性層經(jīng)等離 子體處理等除掉而使之活化，且使表面能高的原子彼此接觸，從而利用原子間的粘附力進(jìn) 行接合的技術(shù)。但是，即使在以該技術(shù)對(duì)平坦的接合面進(jìn)行彼此接合時(shí)，若不施加一定程度 (100 150°C)的加熱，則不能進(jìn)行接合。在本申請(qǐng)發(fā)明中，為了使接合溫度更低，通過在 接合面的單側(cè)，即在上述的基板100的接合部111、112等形成由易于發(fā)生塑性變形的Au的 材質(zhì)構(gòu)成的微凸起301b，從而可以進(jìn)行常溫下的接合。在此，關(guān)于表面活化接合的原理進(jìn)行說明。在裝配表面(接合部111、112等)上 存在氧化膜、污染物。因此，通過等離子體清洗和由離子束進(jìn)行的濺射蝕刻，使接合部111、 112的表面活化，使接合部111、112處于具有結(jié)合鍵的原子露出的活性狀態(tài)。由此，只要使 作為接合對(duì)象的驅(qū)動(dòng)器IC和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的電極與接合部111、112接觸，就能夠使之進(jìn)行 原子間接合。使用上述的表面活化接合技術(shù)，能夠在基板100上進(jìn)行部件常溫接合。根據(jù)該表 面活化接合，因?yàn)槭菬o加熱接合，所以具有下述的各優(yōu)點(diǎn)。1.不會(huì)發(fā)生由于熱膨脹系數(shù)差異的殘留應(yīng)力造成的部件破壞。2.不存在針對(duì)部件的熱應(yīng)力，不會(huì)發(fā)生部件的功能劣化。3.因?yàn)槭菬o加熱和固相接合，所以裝配時(shí)不會(huì)發(fā)生錯(cuò)位。4.不會(huì)對(duì)其他部件產(chǎn)生熱影響。5.因?yàn)槭窃拥闹苯咏雍?，所以接合層不?huì)產(chǎn)生經(jīng)時(shí)劣化。列舉在上述的基板100上所混載的部件的構(gòu)成材料的熱膨脹系數(shù)的例子。熱膨脹 系數(shù)一般是溫度的函數(shù)，為了進(jìn)行簡(jiǎn)單的比較而表示室溫鄰域的值?！?LD121 材料GaAs :5· 7Χ1(Γ6/ΚGaN :5· 6Χ1(Γ6/Κ 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件122材料LiNbO3 :X、Y 軸向的熱膨脹率 1. 54Χ10-5_5/ΚZ軸向的熱膨脹率0. 75Χ10-5—7Κ·電子信息處理用LSI、LD驅(qū)動(dòng)器(驅(qū)動(dòng)器IC123)和Si平板Si :4. 2X 10-6_6/Κ
圖6是表示使用了表面活化接合的部件裝配的狀態(tài)的圖。在基板100上形成有接 合部111、112，在這些接合部111、112上，經(jīng)上述的工序而形成有多個(gè)微凸起301b。在該狀 態(tài)下通過上述的表面活化接合，使LD121和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件122接合。如(a)所示，基板100 的接合部111、112和作為部件的LD121、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件122的電極通過氬等離子體進(jìn)行清 洗，使各自的表面活化。然后，如(b)所示，使LD21的電極701位于接合部111，使波長(zhǎng)轉(zhuǎn) 換元件122的電極702位于接合部112，僅通過使其彼此接觸加壓，就能夠在常溫下進(jìn)行接 合，可以完成部件裝配。(制造工序例2-基板上的波導(dǎo)路形成工序)在該工序中，先形成波導(dǎo)之后再形成微凸起。圖7是表示基板的波導(dǎo)形成工序的 一例的工序圖。附加與制造工序例1同樣的符號(hào)進(jìn)行說明。首先，如工序(a)所示，通過等 離子體CVD等，在基板100的整個(gè)面形成硅氧化膜501和硅氮化膜502。之后，如工序(b)所示，在形成波導(dǎo)104之處形成抗蝕劑膜503。然后，如工序(c) 所示，進(jìn)行蝕刻，將波導(dǎo)104部分以外的硅氧化膜501和硅氮化膜502去除。其后，如工序 (d)所示，除掉抗蝕劑膜503，由此，由硅氧化膜501和硅氮化膜502構(gòu)成的波導(dǎo)104的設(shè)置 完畢。然后如工序(e)所示，在Si的基板100上形成Au膜301。(接合部的微凸起形成例)圖8是表示接合部的微凸起制造工序的一例的工序圖。關(guān)于在圖7(e)的工序后 進(jìn)行的工序進(jìn)行說明。首先，在工序(a)中，在作為電極要?dú)埩舻牟糠中纬煽刮g劑膜302。 該電極是指上述接合部110、111、112。在圖示的例子中，相當(dāng)于圖2所示的接合部111、112 和布線圖案120。其次，如工序(b)所示，進(jìn)行蝕刻，將未由抗蝕劑膜302覆蓋的部分的Au膜301去 除，而形成電極。這時(shí)，將硅氧化膜501和硅氮化膜502所形成的波導(dǎo)104保留。然后如工 序(c)所示，在電極之中的、裝配部件的接合部111、112上形成微凸起用的抗蝕劑膜303。 另外，在作為布線圖案120剩余的部分，將抗蝕劑膜303形成于Au膜301的整個(gè)面。其后在工序(d)中，通過半蝕刻，在抗蝕劑膜303間的接合部111、112上形成既定 深度的槽301a。由此，如工序(e)所示，在除掉抗蝕劑膜303之后，在接合部111、112上形 成微凸起301b。還有，接合部111、112在形成微凸起301b之后，微凸起301b下部仍由Au 膜301連接，因此整體上是作為電極可導(dǎo)電的狀態(tài)。另外，布線圖案120的部分，不形成微 凸起，而是平坦的圖案的狀態(tài)。在上述制造工序例1、2中，均說明的是在圖2由A-A線剖面切斷之處的基板100 上形成微凸起301b的例子，因此是在LD121和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件122的接合部111、112上形成 有微凸起301b的結(jié)構(gòu)，但是在接合部110上、即搭載驅(qū)動(dòng)器IC123的電極上也能夠同樣形 成。(關(guān)于接合處的加強(qiáng))經(jīng)上述的表面活化接合所接合的接合部，能夠通過樹脂的涂布對(duì)接合狀態(tài)進(jìn)行加 強(qiáng)。圖9是表示接合處的加強(qiáng)工序的工序圖。圖中表示從側(cè)面觀看波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件122部分 的圖。如圖9的工序(a)所示，使波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件122的電極702位于接合部112，使彼此 接合后，如工序(b)所示，通過分散器(dispenser) 1001等，以波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件122的電極702和基板100上的接合部112的部分為中心涂布樹脂(例如UV樹脂)。然后，如工序(c)所 示，從波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件122側(cè)面夾住接合部112、電極702跨越其與基板100上面之間而形成 樹脂嵌條(fillet，7 4 > 7卜)1002。由此，能夠使搭載于基板100上的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件122 更強(qiáng)固地接合。在該圖中，是對(duì)于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件122的接合加強(qiáng)進(jìn)行說明，但如圖10的立 體圖所示，如果是搭載于基板100上的部件，則對(duì)于上述的LD121、驅(qū)動(dòng)器IC123等其他部件 也能夠同樣地進(jìn)行接合加強(qiáng)。(使用波導(dǎo)的復(fù)用器的結(jié)構(gòu))圖11是表示在基板上所形成的波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖11的記述為了方便而改 變了圖2所示的尺寸。圖11中，在基板100上配置有LD121 (121a 121c)、兼有90度彎 曲部的 90° 間距轉(zhuǎn)換器(pitch converter,匕”千二 一夕)1201 (1201a 1201c)、多 波長(zhǎng)復(fù)用器1202、檢測(cè)器1203 (1203a、1203b)、控制部1204等。多波長(zhǎng)復(fù)用器1202由波導(dǎo) 型定向耦合器1210a、1210b構(gòu)成。例如，LD121a使用AlInGaP(紅色=R)的半導(dǎo)體激光器、 LD121b使用hGaN(藍(lán)色B)的半導(dǎo)體激光器。另外，LD121c也可以使用直接發(fā)光型的綠 色(G)的LD，但在圖示的例子中，為GaAs(近紅外，例如1064nm)的LD，配置波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件 122。如圖2所示，與LD121a 121c裝配間隔相比，多波長(zhǎng)復(fù)用器1202的波導(dǎo)型定向耦 合器1210a、1210b的間隔非常狹窄。因此為了使LD121側(cè)的波導(dǎo)的間隔距離與多波長(zhǎng)復(fù)用 器1202側(cè)的間隔距離匹配，將兼有90度彎曲部的90°間距轉(zhuǎn)換器1201 (1201a 1201c) 設(shè)于LD121的連接用波導(dǎo)和多波長(zhǎng)復(fù)用器1202的輸入之間的角部分。借助該90°間距轉(zhuǎn) 換器1201 (1201a 1201c)而使光的行進(jìn)方向改變90°。作為90°間距轉(zhuǎn)換器1201，除了 在內(nèi)側(cè)設(shè)有共振區(qū)域的方式以外，也能夠使用不設(shè)共振區(qū)域的單純的90°彎頭型的波導(dǎo)。對(duì)于多波長(zhǎng)復(fù)用器(也稱合波器)1202的合波進(jìn)行說明。在波導(dǎo)型定向耦合器 1210中，使兩個(gè)波導(dǎo)在耦合長(zhǎng)度的這一長(zhǎng)度范圍平行接近配置。然后，從兩個(gè)輸入端口入射 波長(zhǎng)不同的至少兩個(gè)的多條入射波，由此對(duì)于從多個(gè)入射波之中由波長(zhǎng)選擇性選擇的多條 入射波進(jìn)行合波，使合波后的光波從一個(gè)輸出端口出射。未合波的波長(zhǎng)的光波從余下的輸 出端口出射。具體來說，如圖11所示，在3個(gè)LD121所連接的3個(gè)波導(dǎo)之中鄰接的R、B兩個(gè)波 導(dǎo)間，以耦合長(zhǎng)度Ll形成第一級(jí)的波導(dǎo)型定向耦合器1210a。其次，在耦合R、B的波導(dǎo)和余 下的G的波導(dǎo)之間，以耦合長(zhǎng)度L2形成第二級(jí)的波導(dǎo)型定向耦合器1210b。從各波導(dǎo)分別 入射不同波長(zhǎng)的光R、G、B。從LD121a入射的R(波長(zhǎng)λ 1)的光和從LD121b入射的B (波 長(zhǎng)的光，具有波導(dǎo)型定向耦合器1210a的耦合長(zhǎng)度Ll而被合波(耦合)。其后，被合 波的R、B的光與G的光具有波導(dǎo)型定向耦合器1210b的耦合長(zhǎng)度L2而被合波(耦合)。所 合波的RGB的光從端口 105輸出。另外，在圖示的例子中，將為了監(jiān)測(cè)藍(lán)色⑶的光輸出的檢測(cè)器(PD) 1203a連接于 波導(dǎo)型定向耦合器1210a的另一方的輸出端口，而將用于監(jiān)測(cè)綠色(G)的光輸出的檢測(cè)器 120 連接在波導(dǎo)型定向耦合器1210b的另一方的輸出端口。另外，將用于監(jiān)測(cè)紅色(R)光 的輸出的檢測(cè)器1203c配置在LD121a的背光側(cè)。根據(jù)上述的多波長(zhǎng)復(fù)用器1202，可成為僅僅多級(jí)連接波導(dǎo)型定向耦合器1210這 樣簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，利用各級(jí)的波導(dǎo)型定向耦合器1210將波長(zhǎng)不同的光波依次耦合，由此將多個(gè)入射波階段性地合波。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，不必使用棱鏡等空間光學(xué)系統(tǒng)的元件就能夠?qū)⒍鄠€(gè) 波長(zhǎng)不同的光波進(jìn)行合波，可以抑制部件個(gè)數(shù)的增加而實(shí)現(xiàn)小型化。根據(jù)以上說明的集成器件，在電極上形成微凸起，使用表面活化接合法，由此在形 成有作為光互連的波導(dǎo)的同一平坦化基板上，能夠?qū)⒉馁|(zhì)不同的部件即光學(xué)元件和電氣元 件的全部以低溫簡(jiǎn)單地搭載。由此，根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制基板的應(yīng)變，另外，即使是上述光學(xué)元件和電氣元件 這樣的熱膨脹系數(shù)的差異大的部件，也不用介意其熱過程，就能夠高精度地裝配在同一基 板上。由于能夠在同一基板上混載功能不同的光學(xué)元件和電氣元件，能夠使該集成器件具 有的功能提高，能夠減少使用集成器件的裝置的基板的數(shù)量，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置整體的小型化、 低成本化和可靠性的提高。另外，Si的基板100的內(nèi)部還內(nèi)置有其他LSI，根據(jù)這一結(jié)構(gòu)，可以制造更高性能 的集成器件。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性如上，本發(fā)明的集成器件，對(duì)于將多種不同的部件搭載在同一基板上的情況有用， 特別適用于混載材質(zhì)不同、熱膨脹系數(shù)不同的光學(xué)元件和電氣元件等的混合型光電子集成 電路，以及使用該集成器件的投影機(jī)、通信用模塊、高性能照明等的裝置。
權(quán)利要求
1.一種集成器件，其在基板上裝配有光學(xué)元件和電氣元件，其特征在于，所述光學(xué)元件和所述電氣元件經(jīng)由表面活化接合技術(shù)被接合在所述基板上所形成的 且由金屬材料構(gòu)件的接合部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成器件，其特征在于，所述接合部具有微凸起構(gòu)造。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成器件，其特征在于，所述金屬材料為Au。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的集成器件，其特征在于，作為所述光學(xué)元件的激 光元件被接合在所述接合部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的集成器件，其特征在于，作為所述光學(xué)元件的波 長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件被接合在所述接合部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的集成器件，其特征在于，作為所述光學(xué)元件的光 接收元件被接合在所述接合部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的集成器件，其特征在于，所述基板是硅基板。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的集成器件，其特征在于，在所述硅基板內(nèi)，內(nèi)置有集成電路。
9.一種集成器件的制造方法，該集成器件在基板上裝配有光學(xué)元件和電氣元件，其特 征在于，所述集成器件的制造方法包括如下工序接合部形成工序，其在所述基板上形成由金屬材料構(gòu)成的接合部；和接合工序，其將所述光學(xué)元件和所述電氣元件通過表面活化接合而接合在所述接合部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的集成器件的制造方法，其特征在于，在所述接合部形成工序 中，形成具有所述微凸起構(gòu)造的所述接合部，在所述接合工序中，對(duì)所述微凸起構(gòu)造接合所述光學(xué)元件和所述電氣元件。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的集成器件的制造方法，其特征在于，在所述接合部形成 工序中，形成由Au構(gòu)成的所述接合部。
12.根據(jù)權(quán)利要求9 11中任一項(xiàng)所述的集成器件的制造方法，其特征在于，所述接合 部形成工序具有在所述基板上形成金屬膜的金屬膜形成步驟； 在所述金屬膜上形成第一抗蝕劑的第一抗蝕劑形成步驟；將形成有所述第一抗蝕劑的金屬膜進(jìn)行蝕刻，形成布線圖案和作為所述接合部的金屬 圖案的第一蝕刻步驟；在所述金屬圖案上形成第二抗蝕劑的第二抗蝕劑形成步驟；將形成有所述第二抗蝕劑的金屬圖案進(jìn)行半蝕刻，形成接合用微凸起的第二蝕刻步馬聚ο
13.根據(jù)權(quán)利要求9 12中任一項(xiàng)所述的集成器件的制造方法，其特征在于，在所述接 合工序中，將作為所述光學(xué)元件的激光元件接合在所述接合部。
14.根據(jù)權(quán)利要求9 13中任一項(xiàng)所述的集成器件的制造方法，其特征在于，在所述接 合工序中，將作為所述光學(xué)元件的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件接合在所述接合部。
15.根據(jù)權(quán)利要求9 14中任一項(xiàng)所述的集成器件的制造方法，其特征在于，在所述接 合工序中，將作為所述光學(xué)元件的光接收元件接合在所述接合部。
16.根據(jù)權(quán)利要求9 15中任一項(xiàng)所述的集成器件的制造方法，其特征在于，作為所述基板使用硅基板。
17.根據(jù)權(quán)利要求9 16中任一項(xiàng)所述的集成器件的制造方法，其特征在于，還具有如 下工序集成電路形成工序，其在所述硅基板內(nèi)形成集成電路； 平坦化工序，其使形成有所述集成電路的所述硅基板平坦化。
全文摘要
本發(fā)明提供一種集成器件和集成器件的制造方法。其中，能夠使基板上所搭載的部件在不加熱的狀態(tài)下高精度且簡(jiǎn)單地進(jìn)行裝配。集成器件中，在基板(100)上混載裝配作為光學(xué)元件的LD121、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件122、和作為電氣元件的驅(qū)動(dòng)器IC123。光學(xué)元件和電氣元件通過表面活化接合被接合在形成于基板(100)上的由金屬材料構(gòu)成的接合部(110、111、112)上。通過在該接合部(110、111、112)上形成有微凸起、且利用原子間的粘附力就能夠在常溫進(jìn)行接合。
文檔編號(hào)H01L21/60GK102142431SQ20101055780
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者井出昌史, 依田薰, 瀧澤亨 申請(qǐng)人:西鐵城控股株式會(huì)社