專利名稱：光模塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使用了 MEMS (微機電系統(tǒng)Micro Electro MechanicalSystems)技術 的光模塊。
背景技術：
近年來，使用MEMS技術制作的MEMS裝置的開發(fā)不斷取得進展，這樣的MEMS裝置 可以被應用于各種各樣的光學部件。例如在專利文獻1中公開了使用MEMS技術將干涉光 學系統(tǒng)構成于SOI (絕緣體上硅，Silicon On Insulator)基板上的發(fā)明。該專利文獻1所 涉及的干涉光學系統(tǒng)具備分束鏡(beam splitter)、被安裝于靜電驅(qū)動器上的可動鏡以及 固定鏡，這些部件是通過將SOI基板的硅層以及絕緣層蝕刻成任意的形狀而形成的。此外， 在該SOI基板上形成有用于設置光纖的溝槽，由干涉光學系統(tǒng)產(chǎn)生的光的干涉圖像通過被 設置于該溝槽的光纖而被導出至外部。 專利文獻1 :日本專利申請公開2008-102132號公報

發(fā)明內(nèi)容
然而，在專利文獻1所記載的結構中存在著下述的問題。即，雖然通過光纖取出由 干涉光學系統(tǒng)生成的光的干涉圖像，但是需要在裝置外部將光檢測器連接到該光纖上。因 此，裝置的整體變大。此外，被稱之為可動鏡的驅(qū)動部是尺寸為數(shù)Pm 數(shù)十ym的微小 形狀，所以在該可動鏡與基板之間一旦附著了塵埃以及水滴等就會很容易產(chǎn)生工作上的不 良情況。因此，為了防止塵埃和水滴等的侵入最好是氣密性地封閉包含可動鏡的光學系統(tǒng)， 然而在通過光纖取出所謂光的干涉圖像的輸出光的結構中，難以充分確保光纖附近的氣密 性。 本發(fā)明正是鑒于上述的問題，目的在于提供一種可以提高包含可動鏡的光學系統(tǒng) 的氣密性而且可以實現(xiàn)小型化的光模塊。 為了解決上述問題，本發(fā)明的光模塊為由具有支撐基板以及經(jīng)由絕緣層而被配置
于支撐基板的一個板面上的半導體層的基板制品制作而成的光模塊，其特征在于具備可
動鏡，其包含所述半導體層的一部分，該部分與所述支撐基板之間的所述絕緣層被除去，從
而在沿著所述一個板面的規(guī)定方向上可以移動，且鏡面被形成于與所述規(guī)定方向相交的側(cè)
面上、光半導體元件，其被設置于支撐基板的一個板面上并與可動鏡的鏡面光互連、帽部
件，其被設置于支撐基板的一個板面上，氣密性地封閉可動鏡以及光半導體元件、以及元件
用電極部，其貫通所述支撐基板以及所述絕緣層，且與所述光半導體元件電連接。 在本發(fā)明所涉及的光模塊中，光半導體元件被設置于支撐基板上，并且光半導體
元件與可動鏡一起被帽部件氣密性地封閉。此外，該光半導體元件與可動鏡的鏡面被光互
連。利用這樣的結構，不必設置如前面所述的專利文獻1所記載的裝置所具備的用于與外
部檢測器等相連接的光纖，所以可以提高帽部件對包含可動鏡的光學系統(tǒng)的氣密性。此外，
由于光半導體元件被設置于支撐基板上，所以不必將光檢測器等設置于裝置的外部，并且可以實現(xiàn)小型化。 此外，在有必要通使支撐基板上的部件和電器元件通電的情況下，一般將配線圖 形形成于支撐基板上并引出至該模塊的包裝的外部。但是，這樣的配線所產(chǎn)生的凹凸可能 會損壞包含可動鏡的光學系統(tǒng)的氣密性。雖然也有用絕緣膜覆蓋與帽部件相接觸的地方并 對該絕緣膜加以研磨來使與帽部件的接觸面平坦的方法，但是這不僅增加工序數(shù)，根據(jù)裝 置的種類會有不能利用這樣的方法的情況。對此，在本發(fā)明所涉及的光模塊中，與光半導體 元件電連接的元件用電極部被設置為貫通支撐基板以及絕緣層。由此，因為可以從支撐基 板另一個板面上向光半導體元件通電，所以不必在支撐基板的一個板面上引出配線圖形， 從而可以進一步提高帽部件對包含可動鏡的光學系統(tǒng)的氣密性。 利用上述的光模塊，可以提高包含可動鏡的光學系統(tǒng)的氣密性并實現(xiàn)小型化。


圖1是本發(fā)明第1實施方式所涉及的光模塊1A的結構示意圖，(a)是光模塊1A的 立體圖，(b)是沿著(a)的Ib-Ib線的光模塊1A的側(cè)截面圖。
圖2是光模塊1A的制作工序示意圖 是光模塊1A的端面圖。 圖3是光模塊1A的制作工序示意圖 是光模塊1A的端面圖。 圖4是光模塊1A的制作工序示意圖 是光模塊1A的端面圖。 圖5是光模塊1A的制作工序示意圖 是光模塊1A的端面圖。 圖6是光模塊1A的制作工序示意圖 是光模塊1A的端面圖。 圖7是光模塊1A的制作工序示意圖 是光模塊1A的端面圖。 圖8是光模塊1A的制作工序示意圖 是光模塊1A的端面圖。 圖9是光模塊1A的制作工序示意圖 是光模塊1A的端面圖。 圖10是光模塊1A的制作工序示意圖， (b)是光模塊1A的端面圖。 圖11是光模塊1A的制作工序示意圖， (b)是光模塊1A的端面圖。 圖12是光模塊1A的制作工序示意圖， (b)是光模塊1A的端面圖。 圖13是光模塊1A的制作工序示意圖， (b)是光模塊1A的端面圖。 圖14是光模塊1A的制作工序示意圖，
(a)是制作過程中的光模塊1A的平面圖，(b) (a)是制作過程中的光模塊1A的平面圖，(b) (a)是制作過程中的光模塊1A的平面圖，(b) (a)是制作過程中的光模塊1A的平面圖，(b) (a)是制作過程中的光模塊1A的平面圖，(b) (a)是制作過程中的光模塊1A的平面圖，(b) (a)是制作過程中的光模塊1A的平面圖，(b) (a)是制作過程中的光模塊1A的平面圖，(b) (a)是制作過程中的光模塊1A的平面圖， (a)是制作過程中的光模塊1A的平面圖， (a)是制作過程中的光模塊1A的平面圖， (a)是制作過程中的光模塊1A的平面圖， (a)是制作過程中的光模塊1A的平面圖，
4(b)是光模塊IA的端面圖。 圖15是光模塊1A的制作工序示意圖，(a)是制作過程中的光模塊1A的平面圖， (b)是光模塊IA的端面圖。 圖16是光模塊1A的制作工序示意圖，是制作過程中的光模塊1A的端面圖。
圖17是光模塊1A的制作工序示意圖，是制作過程中的光模塊1A的端面圖。
圖18是光模塊1A的制作工序示意圖，是制作過程中的光模塊1A的端面圖。
圖19是光模塊1A的制作工序示意圖，是制作過程中的光模塊1A的端面圖。
圖20是光模塊1A的制作工序示意圖，是制作過程中的光模塊1A的端面圖。
圖21是本發(fā)明第2實施方式所涉及的光模塊IB的結構示意圖，(a)是光模塊IB 的平面圖，(b)是沿著(a)的XXIb-XXIb線的光模塊IB的側(cè)截面圖。
具體實施例方式
以下參照附圖詳細說明本發(fā)明的光模塊的優(yōu)選實施方式。其中，在附圖的說明中，
將相同的符號標注于相同要素，省略重復的說明。(第1實施方式) 圖1是本發(fā)明第1實施方式所涉及的光模塊1A的結構示意圖，(a)是光模塊1A 的立體圖，(b)是沿著(a)的Ib-Ib線的光模塊1A的側(cè)截面圖。其中，為了便于理解，在圖 1(a)中省略了光模塊1A所具備的帽部件34的圖示。此外，為了便于理解，在圖1(a)以及 圖1 (b)中用XYZ直角坐標系表示。 光模塊1A為由基板制品SOI基板制作而成的光模塊，具備擁有由硅(Si)構成的 一對板面10a， 10b的支撐基板10、被設置于支撐基板10的一個板面10a上的絕緣層12、經(jīng) 由絕緣層12而被配置在支撐基板10的板面10a上的導電性半導體層14。絕緣層12例如 是由氧化硅(Si02)構成的，半導體層14例如是由Si構成的。 在絕緣層12以及半導體層14上形成有用于構成邁克耳遜干涉光學系統(tǒng)的多個構 件。即，光模塊1A具備入射鏡16、光分支部(分束鏡))18、固定鏡20、可動鏡22、靜電驅(qū)動 器24以及元件搭載部26。 入射鏡16主要由半導體層14的一部分構成，經(jīng)由絕緣層12被固定于支撐基板10 的板面10a上。入射鏡16具有相對于支撐基板10的板面10a在X軸方向上傾斜的鏡面 16a。鏡面16a的傾斜角為例如相對于板面10a呈45° 。從垂直于板面10a的方向(Z軸方 向)使被測光入射到該鏡面16a。入射鏡16向沿著板面10a的方向(在本實施方式中 是X軸方向)反射該被測光Lp 光分支部18主要由半導體層14的一部分構成的，經(jīng)由絕緣層12被固定于支撐基 板10的板面10a上。光分支部18在X軸方向上與入射鏡16具有一定間隔而并列設置。光 分支部18具有沿著與支撐基板10的板面10a相垂直的方向(Z軸方向)延伸的一對的半 反射面18a， 18b。 一個半反射面18a相對于從入射鏡16接受的被測光的光路傾斜，向后 述的可動鏡22反射被測光的一部分。在本實施方式中，半反射面18a相對于X軸方向 傾斜45° ，向Y軸方向反射沿著X軸方向入射的被測光LJ勺一部分。此外，除了被反射的 一部分的被測光之外，半反射面18a透過其余的被測光L" 固定鏡20主要由半導體層14的一部分構成，經(jīng)由絕緣層12被固定于支撐基板10的板面10a上。固定鏡20在X軸方向上與入射鏡16具有一定間隔而并列設置，并且被配 置為與入射鏡16之間夾持有光分支部18。在與光分支部18相對的固定鏡20的側(cè)面上形 成有鏡面20a。鏡面20a與光分支部18的另一個半反射面18b光互連。固定鏡20向光分 支部18反射透過光分支部18的被測光k。被反射的被測光由光分支部18的另一個半 反射面18b向后述的元件搭載部26反射。 可動鏡22主要由半導體層14的一部分構成，通過除去該部分與支撐基板10之間 的絕緣層12，從而其可以在沿著板面10a的規(guī)定方向(在本實施方式中是Y軸方向)上移 動?？蓜隅R22具有與光分支部18相對的側(cè)面(即與上述規(guī)定方向相交的側(cè)面)，在該側(cè)面 上形成有鏡面22a。鏡面22a與光分支部18的一個半反射面18a光互連?？蓜隅R22向光 分支部18反射在光分支部18的半反射面18a上反射的被測光L1Q被反射的被測光透 過光分支部18的半反射面18a，與從固定鏡20輸出的被測光相合波而成為光的干涉圖 像L2，并向元件搭載部26傳播。 靜電驅(qū)動器24為用于使可動鏡22在Y軸方向上移位的驅(qū)動部。靜電驅(qū)動器24 具有被固定于支撐基板10的板面10a的第1電極28、被固定于可動鏡22的第2電極30。 靜電驅(qū)動器24為通過使靜電力產(chǎn)生于第1電極28與第2電極30之間從而使第2電極30 相對于第l電極28移位的裝置。 第1電極28被配置于支撐基板10的板面10a上。第1電極28具有經(jīng)由絕緣層 12而被固定于支撐基板10的板面10a的固定部28a、被形成于與第2電極30相對的固定 部28a的側(cè)面的梳齒部28b。其中，通過除去該部分與支撐基板10之間的絕緣層12，使得 梳齒部28b成為相對于支撐基板10浮起的狀態(tài)。 第2電極30在支撐基板10的板面10a上被配置于可動鏡22與第1電極28之間。 第2電極30具有在Y軸方向上被延伸設置并在其一端支撐可動鏡22的支柱30a、支撐支 柱30a的另一端且在X軸方向上被延伸設置的梳齒部30b、具備連接板彈簧的結構且彈性支 撐梳齒部30b的兩端的支撐部30c。通過除去與支撐基板10之間的絕緣層12，從而使支柱 30a、梳齒部30b以及支撐部30c成為相對于支撐基板10浮起的狀態(tài)。此外，支撐部30c的 一端支撐梳齒部30b的端部，支撐部30c的另一端被固定于存留在光模塊1A的周邊部的半 導體層14。利用這樣的結構，支柱30a以及梳齒部30b可以在Y軸方向上可以移位。梳齒 部30b與第1電極28的梳齒部28b相對，梳齒部30b的齒被配置于梳齒部28b的各個齒之 間。 如果規(guī)定電壓被施加于第2電極30，則靜電力在梳齒部30b與梳齒部28b之間產(chǎn) 生作用。由于該靜電力由被施加于第2電極30的電壓值所決定，所以梳齒部30b與梳齒部 28b的間隔是由該電壓值控制的。即，由梳齒部28b以及支柱30a支撐的可動鏡22的Y軸 方向上的位置是由被施加于第2電極30的電壓控制的。 元件搭載部26主要由半導體層14的一部分構成，經(jīng)由絕緣層12被固定于支撐基 板10的板面10a上。元件搭載部26為用于搭載被設置于支撐基板10的板面10a上的光 半導體元件光電二極管32的構件。本實施方式的元件搭載部26由在X軸方向上排列的3 個部分26a 26c構成。在這些部分26a 26c的上面形成有金屬膜，光電二極管32被安 裝于這些金屬膜上。例如，在位于兩端的2個部分26a，26c的金屬膜上導電連接光電二極 管32的陰極電極。此外，在位于中央的部分26b的金屬膜上導電連接光電二極管32的陽
6極電極。 此外，位于中央的部分26b的側(cè)面中，與可動鏡22相對的側(cè)面上形成有鏡面26d。 鏡面26d相對于支撐基板10的板面10a在Y軸方向上傾斜，其傾斜角度為例如相對于板面 10a為35° 。該鏡面26d與光分支部18的半反射面18b光互連。從光分支部18輸出的光 的干涉圖像L2入射到鏡面26d。鏡面26d向Z軸方向反射該光的干涉圖像L2，并使之入射 到光電二極管32。即，本實施方式的光電二極管32與可動鏡22的鏡面22a實行光互連。
本實施方式的光模塊1A除了以上所說明的結構之外，還具備帽部件34、元件用電 極部36、驅(qū)動器用電極部38以及凸點電極(BumpElectrodes)42，44。 帽部件34被配置于支撐基板10的板面10a上，是用于氣密性地密封由入射鏡16、 光分支部18、固定鏡20、可動鏡22、靜電驅(qū)動器24、元件搭載部26以及由光電二極管32構 成的干涉光學系統(tǒng)的部件。帽部件34具有與支撐基板10大致相同的平面形狀，由沿著板 面10a的蓋板部分34a、被設置于蓋板部分34a周邊部且與存留于上述干涉光學系統(tǒng)周圍的 半導體層14相接合的邊緣部34b構成的。帽部件34(特別是蓋板部分34a)是由可以透過 光電二極管32的受光對象的被測光的波長的光的材料構成的。由此，從光模塊1A的外 部輸入的被測光可以通過帽部件34的蓋板部分34a到達入射鏡16。
元件用電極部36是用于向光電二極管32進行通電的電極部。如圖l(b)所示，元 件用電極部36在元件搭載部26的正下方被設置為貫通支撐基板10以及絕緣層12。在此， 在元件搭載部26的3個部分26a 26c的每一個上面，分別設置1個元件用電極部36，總 計3，在圖l(b)中，作為代表，示意對應于其中一個部分26b的元件用電極部36的截面。
具體而言，在支撐基板10以及絕緣層12上，形成有貫通孔10c，該貫通孔10c的上 端到達元件搭載部26的部分26b。此外，在貫通孔10c的內(nèi)側(cè)面上形成絕緣膜40，并在該 絕緣膜40上形成作為元件用電極部36的金屬膜。該元件用電極部36的前端與由元件搭 載部26的部分26b上的半導體層14構成的部分相接觸，并通過部分26b與光電二極管32 的陽極電連接。此外，在支撐基板10的板面10b上還形成有絕緣膜40，元件用電極部36的 一部分被延伸設置于該絕緣膜40的一部分區(qū)域。 驅(qū)動器用電極部38是用于與靜電驅(qū)動器24通電的電極部。如圖l(b)所示，驅(qū)動 器用電極部38在靜電驅(qū)動器24的第1電極28的正下方被設置為貫通支撐基板10以及絕 緣層12。對于靜電驅(qū)動器24的第2電極30，也是在存留于光模塊1A周邊部的半導體層 14的正下方以同樣方式設置驅(qū)動器用電極部，在圖l(b)中，作為代表，示意對應于第1電 極28的驅(qū)動器用電極部38的截面。具體而言，在支撐基板10以及絕緣層12上形成有貫 通孔10d，該貫通孔10d的上端到達第1電極28。此外，在貫通孔10d的內(nèi)側(cè)面上形成有絕 緣膜40，而在該絕緣膜40上形成有作為驅(qū)動器用電極部38的金屬膜。該驅(qū)動器用電極部 38的前端與由第1電極28上的半導體層14構成的部分相接觸并與該部分電連接。此外， 驅(qū)動器用電極部38的一部分被延伸設置于被形成于板面10b上的絕緣膜40的一部分區(qū)域 上。 凸點電極42，44被設置于支撐基板10的板面10b上，并分別與元件用電極部36 以及驅(qū)動器用電極部38電連接。在本實施方式中，凸點電極42被形成于在元件用電極部 36中形成于板面10b上的部分之上，凸點電極44被形成于驅(qū)動器用電極部38中形成于板 面10b上的部分之上。
7
以下，說明具備以上所說明的結構的光模塊1A的制作方法。圖2 圖20是依次 表示光模塊1A的制作工序的示意圖。此外，在圖2 圖15中，(a)是制作過程當中的光模 塊1A的平面圖，(b)是其端面圖。此外，圖16 圖20中，(a)， (b)均表示制作過程當中的 光模塊IA的端面圖。 首先，如圖2(a)以及其IIB-IIB端面圖，即圖2(b)所示，準備SOI基板100。該 SOI基板100具有由Si構成的支撐基板10、被設置于支撐基板10的一個板面10a上的 由Si02構成的絕緣層12、被設置于絕緣層12上的由Si構成的半導體層14。在該SOI基板 100的半導體層14的表面上以及支撐基板10的另一個板面10b上，形成有Si氧化膜102。 此時，例如可以使用濕法氧化方式來使半導體層14以及支撐基板10的表面的Si氧化。其 中，被形成于板面10b上的Si氧化膜102成為圖1所示的絕緣膜40。 接著，如圖3 (a)以及其11IB-II IB端面圖，即圖3 (b)所示，將抗蝕圖形104形成于 被形成于半導體層14表面上的Si氧化膜102之上。在該抗蝕圖形104上，形成有圖1 (a) 所示的對應于入射鏡16的傾斜的鏡面16a的開口 104a、對應于元件搭載部26的傾斜的鏡 面26d的開口 104b。 接著，對于被形成于半導體層14的表面上的Si氧化膜102，隔著抗蝕圖形104實 施干法蝕刻。由此，如圖4(a)以及其IVb-IVb端面圖，即圖4(b)所示，在Si氧化膜102上 形成了對應于入射鏡16的傾斜的鏡面16a的開口 102a、對應于元件搭載部26的傾斜的鏡 面26d的開口102b。之后，除去抗蝕圖形。 接著，如圖5(a)以及其Vb-Vb端面圖，即圖5(b)所示，在涵蓋SOI基板100的半 導體層14上的全部區(qū)域上，形成Si氮化膜106。此時，例如由LP-CVD(低壓化學氣相沉積， Low Pressure-ChemicalVapor D印osition)方式將SiN成膜于半導體層14上(對于形成 有Si氧化膜102的區(qū)域稱Si氧化膜102上)即可。 接著，如圖6(a)以及其VIb-VIb端面圖，即圖6(b)所示，在Si氮化膜106的上面 形成有抗蝕圖形108。在該抗蝕圖形108上形成有對應于圖l(a)所示的入射鏡16的圖形 108a、對應于光分支部18的圖形108b、對應于固定鏡20的圖形108c、對應于可動鏡22的圖 形108d、對應于靜電驅(qū)動器24的第1電極28的圖形108e、對應于靜電驅(qū)動器24的第2電 極30的圖形108f以及對應于元件搭載部26的各個部分26a 26c的圖形108g 108i。
接著，對于Si氮化膜106以及其下面的Si氧化膜102，隔著抗蝕圖形108實施干 法蝕刻。由此，如圖7(a)以及其VIIb-VIIb端面圖，即圖7(b)所示，在Si氮化膜106以及 Si氧化膜102上形成有分別對應于入射鏡16、光分支部18、固定鏡20、可動鏡22、靜電驅(qū)動 器24(第1電極28以及第2電極30)以及元件搭載部26的各個部分26a 26c的多個圖 形。 接著，如圖8(a)以及其VIIIb-VIIIb端面圖，即圖8(b)所示，隔著Si氮化膜106 以及Si氧化膜102對半導體層14實施干法蝕刻。此時，蝕刻半導體層14直至絕緣層12 露出為止。由此，在半導體層14上形成入射鏡16、光分支部18、固定鏡20、可動鏡22、靜電 驅(qū)動器24 (第1電極28以及第2電極30)、以及構成元件搭載部26各個部分26a 26c的 各個部分。之后，除去抗蝕圖形108(參照圖9(a)以及其IXb-IXb端面圖，即圖9(b))。
接著，如圖10(a)以及其Xb-Xb端面圖，即圖10(b)所示，為了保護半導體層14的 露出的側(cè)面，而在半導體層14的側(cè)面上形成Si氧化膜110。此時，例如也可以使用濕法氧化方式使半導體層14的露出側(cè)面的Si氧化。 接著，如圖11(a)以及其XIb-XIb端面圖，即圖11(b)所示，除去Si氮化膜106。 此時，例如使用熱磷酸(被加熱的磷酸溶液)等，從而不但使Si氧化膜102保留，而且只選 擇性蝕刻Si氮化膜106。由此，對應于入射鏡16的傾斜的鏡面16a的Si氧化膜102的開 口、對應于元件搭載部26的傾斜的鏡面26d的Si氧化膜102的開口再次出現(xiàn)，該部分的半 導體層14露出。 接著，如圖12(a)以及其XIIb-XIIb端面圖，即圖12(b)所示，對所露出的半導體 層14實施濕法蝕刻。此時，例如利用堿性蝕刻對半導體層14的露出部分實施各向異性蝕 亥!J。由此，成為入射鏡16的傾斜的鏡面16a以及元件搭載部26鏡面26d的各個斜面112a， 112b被形成于半導體層14上。 接著，如圖13(a)以及其XIIIb-XIIIb端面圖，即圖13(b)所示，通過實施使用例 如HF水溶液等的蝕刻液的濕法蝕刻從而除去Si氧化膜102中被形成于半導體層14上的 部分、Si氧化膜110、絕緣層12的一部分(主要是露出的一部分)。此時，通過除去半導體 層14上的成為可動鏡22的部分、成為靜電驅(qū)動器24的第2電極30的部分以及成為第1 電極梳齒部28b的部分與支撐基板10之間的絕緣層12，從而形成這些部分從支撐基板10 浮起的狀態(tài)(失去層的蝕刻)。通過該工序從而顯現(xiàn)出入射鏡16、光分支部18、固定鏡20、 以及元件搭載部26的各個部分26a 26c，此外，形成了可動鏡22以及靜電驅(qū)動器24(第 1電極28以及第2電極30)。 接著，如圖14(a)以及其XIVb-XIVb端面圖，即圖14(b)所示，形成入射鏡16的鏡 面16a、固定鏡20的鏡面20a、可動鏡22的鏡面22a、元件搭載部26的鏡面26d以及元件搭 載部26上的金屬膜116。首先，以覆蓋支撐基板10的板面10a側(cè)的方式配置蔭罩(Shadow mask) 114。在該蔭罩114上形成對應于入射鏡16上成為鏡面16a的部分、固定鏡20上成為 鏡面20a的部分、可動鏡22中成為鏡面22a的部分、以及全部元件搭載部26的開口 114a。 然后，通過隔著該蔭罩114對金屬材料進行物理蒸鍍等，從而將金屬膜形成于上述各個部 分。由此，形成了鏡面16a，20a，22a，26d以及元件搭載部26上的金屬膜116。之后，拆除蔭 罩114。 接著，如圖15(a)以及其XVb-XVb端面圖，即圖15(b)所示，將光電二極管32安裝 于元件搭載部26上并用帽部件34覆蓋支撐基板10的板面10a側(cè)。此時，通過使帽部件34 的邊緣部34b與存留于支撐基板10的板面10a周邊部上的半導體層14的上表面互相接合， 從而氣密性地封閉包含可動鏡22以及光電二極管32的干涉光學系統(tǒng)。
接著，形成元件用電極部36以及驅(qū)動器用電極部38 (參照圖1)。首先，如圖16 (a) 所示，將抗蝕圖形118形成于被形成在支撐基板10的板面10b上的Si氧化膜102之上。將 圖l(b)所示的對應于貫通孔10c的開口 118a以及對應于貫通孔10d的開口 118b形成于 該抗蝕圖形118。 接著，如圖16(b)所示，對于被形成在板面10b上的Si氧化膜102，隔著抗蝕圖形 118實施干法蝕刻。由此，在Si氧化膜102上形成對應于貫通孔10c的開口 102c以及對應 于貫通孔10d的開口 102d。之后，除去抗蝕圖形118。 接著，如圖17(a)所示，隔著Si氧化膜102，對支撐基板10實施濕法蝕刻。此時， 利用例如堿性蝕刻對支撐基板10的露出部分實施各向異性蝕刻。由此，在支撐基板10上形成如圖17(a)所表示的大致圓錐狀的貫通孔10c， 10d。此時，在帽部件不是玻璃等未被蝕 刻的材料的情況下，可以用蠟將玻璃等粘合于帽部件，或使氮化膜成膜于帽部件從而保護 帽部件。之后，如圖17(b)所示，將絕緣膜40形成于支撐基板10的貫通孔10c， 10d內(nèi)側(cè)面 上。此時，作為絕緣膜40，由使用了四乙氧基硅烷的TEOS-CVD法來形成Si氧化膜即可。
接著，如圖18(a)所示，在被形成于支撐基板10的板面10b上的Si氧化膜102 (絕 緣膜40)上以及在被形成于貫通孔10c，10d內(nèi)側(cè)面的絕緣膜40上，形成抗蝕圖形120。該 抗蝕圖形120是通過例如噴涂而形成的，在相當于貫通孔10c，10d前端的部分分別具有開 口 120a， 120b。此外，通過隔著抗蝕圖形而實施干法蝕刻，從而如圖18(b)所示，對于絕緣膜 40以及絕緣層12形成貫通孔。由此，元件搭載部26以及第1電極28上的半導體層14露 出。之后，除去抗蝕圖形120。 接著。如圖19 (a)所示，在被形成于支撐基板10的板面10b上的Si氧化膜102 (絕 緣膜40)上，利用例如噴涂法而形成有抗蝕圖形122。該抗蝕圖形122具有使被形成于貫通 孔10c，10d以及其周邊部分的絕緣膜40露出的開口 122a，122b。此外，由利用了該抗蝕圖 形122的剝離法(lift-off method)將金屬膜形成于絕緣膜40上。該金屬膜為圖19(b) 所示的元件用電極部36以及驅(qū)動器用電極部38。 最后，如圖20所示，在被形成于元件用電極部36以及驅(qū)動器用電極部38中Si氧 化膜102(絕緣膜40)上的部分之上形成凸點電極42,44。這樣就完成了圖1所示的光模塊 1A的制作。 以下，說明由上述的光模塊1A獲得的效果。在以可動鏡22的形式具有可以驅(qū)動部 分的MEMS裝置中，由于驅(qū)動部分是數(shù)P m 數(shù)十ii m的微小部件，所以其動作會由于塵埃 和水分的附著而變得困難。但是，在制作MEMS裝置的半導體工藝中所必須的劃片(dicing) 工序中，必定會產(chǎn)生塵埃。此外，在刀片劃片的情況下，由于一邊噴吹水霧一邊實行劃片，所 以不僅僅會附著粉塵而且還會附著水分。因此，必須防塵和防水以保護驅(qū)動部分。作為保 護驅(qū)動部分的有效手段，可以考慮在劃片工序之前氣密性地封閉包含驅(qū)動部分的區(qū)域的方 式。然而，利用如以上所述專利文獻1中所公開的結構難以獲得充分的氣密性，而且裝置整 體也會變得大型化。 在本實施方式所涉及的光模塊1A中，光電二極管32被設置于支撐基板10上，而 且光電二極管32與可動鏡22 —起被帽部件34氣密性地封閉。此外，該光電二極管32與 可動鏡22的鏡面22a光互連。利用這樣的結構，由于不必設置用于與外部的檢測器等相連 接的光纖，所以可以提高利用帽部件34的包含可動鏡22的干涉光學系統(tǒng)的氣密性。此外， 由于光電二極管32被設置于支撐基板10上，所以在裝置外部就不必設置光檢測器等，從而 可以實現(xiàn)小型化。 此外，在有必要對支撐基板10上的構件和電器元件通電的情況下，一般是將配線 圖形形成于支撐基板10上并引出至該模塊包裝的外部。但是，這樣的布線而產(chǎn)生的凹凸可 能會損害包含可動鏡22的光學系統(tǒng)的氣密性。雖然也有用絕緣膜覆蓋與帽部件34相接觸 的部位并研磨該絕緣膜而使與帽部件34的接觸面平坦的方法，但是這不僅增加了工序數(shù)， 而且還會有依裝置種類不同而不能利用這樣的方法的情況。此外，在如本實施方式的靜電 驅(qū)動器24那樣存在電獨立的第1電極28以及第2電極30的情況下，由于與模塊外部的接 口 ，而不能弓I出配線圖形。在此情況下，雖然可以利用接合線而實行電連接，但是需要在劃片工序前的階段具備連接線，從而增加了在搬運該基板時發(fā)生損傷的可能性。 相對于此，在本實施方式所涉及的光模塊1A中，與光電二極管32電連接的元件用
電極部36被設置為貫通支撐基板10以及絕緣層12。由此，因為可以從支撐基板10的板面
10b上向光電二極管32進行通電，所以不必在支撐基板10的板面10a上引出配線圖形，也
就可以進一步提高利用帽部件34的包含可動鏡22的光學系統(tǒng)的氣密性。此外，因為由于
對于電獨立的第1電極28以及第2電極30也不必進行導線連接，所以在制造時容易搬運基板。 此外，如本實施方式所示，光模塊1A也可以具備利用在第1電極28與第2電極30 之間所產(chǎn)生的靜電力而驅(qū)動可動鏡22的靜電驅(qū)動器24、貫通支撐基板10以及絕緣層12而 設置的驅(qū)動器用電極部38。通過將這種結構的靜電驅(qū)動器24形成于支撐基板10上，從而 可以適宜地驅(qū)動微小的可動鏡22。 此外，如本實施方式所示，優(yōu)選帽部件34由透過光電二極管32的受光對象的被測 光1^的材料構成。由此，就可以在支撐基板10的板面10a側(cè)經(jīng)由帽部件34輸入被測光Lp 因此，不必將作為光輸入用光纖的構件設置于支撐基板10的板面10a上，從而可以更進一 步提高包含可動鏡22的干涉光學系統(tǒng)的氣密性。 此外，如本實施方式所示，優(yōu)選設置包含半導體層14的一部分并搭載光電二極管 32的元件搭載部26，且元件用電極部36的前端接觸于元件搭載部26上的半導體層14的 部分。由于光模塊1A具備這樣的元件搭載部26，所以可以在支撐基板10上將光電二極管 32倒裝焊(flipchip)安裝，所以無需用于對光電二極管32進行通電的導線連接，也容易 進行制造時對支撐基板10等進行的處理。此外，由于該元件搭載部2b的半導體層14部分 與元件用電極部36相接觸，所以可以容易地實現(xiàn)元件用電極部36與光電二極管32的電連 接。 此外，如本實施方式所示，優(yōu)選光模塊1A被設置于支撐基板10的板面10b上，且 具備與元件用電極部36電連接的凸點電極42。由此，就可以由回流焊方式等的簡便方法將 光模塊1A安裝于配線基板等之上。 此外，在形成了如可動鏡22和第2電極30那樣的動作部分之后直至安裝帽部件 34，為了防止由于水分而造成上述動作部分的動作困難，不進行濕法工藝。因此，在形成金 屬膜時，雖然主要為使用蔭罩的方法，但由于該方法尺寸精度較低，所以精細的配線難以形 成。對此，在本實施方式所涉及的光模塊1A中，通過物理性地分離導電性的半導體層14從 而持有配線的功能，并且半導體層14的蝕刻即使是數(shù)十P m的細小線寬也可以進行，所以 可以安裝幾乎所有的通常的光半導體元件。此外，由于板面10b上的元件用電極36和驅(qū)動 器用電極部38被設置為與外部的接口，所以不要求微小的精度。
(第2實施方式) 圖21是表示本發(fā)明第2實施方式所涉及的光模塊1B的結構示意圖。圖21 (a)是 光模塊1B的平面圖，圖21 (b)是表示沿著圖21 (a)的XXIb-XXIb線的光模塊1B的側(cè)截面 圖。其中，在圖21(a)中，為了便于理解，省略了光模塊1B所具備的帽部件34。此外，在圖 21 (a)，圖21 (b)中使用XYZ直角坐標系表示。 本實施方式的光模塊1B與第1實施方式的光模塊1A相同，是由SOI基板制作而 成的光模塊，具備支撐基板10、絕緣層12以及半導體層14。此外，在絕緣層12以及半導體層14上，形成有作為用于構成邁克耳遜干涉光學系統(tǒng)的構件的一部分的可動鏡22以及靜 電驅(qū)動器24。此外，光模塊IB具備帽部件34、驅(qū)動器用電極部38以及凸點電極44。這些 結構與第1實施方式相同，在此省略對其說明。 本實施方式所涉及的光模塊IB與第1實施方式的不同點在于，取代第1實施方式 的入射鏡16、光分支部18、固定鏡20以及元件搭載部26，本實施方式所涉及的光模塊1B具 備光學構件52和元件搭載部54。此外，在位于光學構件52的正下方的支撐基板10的部 分上形成有光通過孔10e。該光通過孔10e貫通支撐基板10以及絕緣層12，通過光通過孔 10e輸入被測光L3。 光學構件52是綜合具有第1實施方式的入射鏡16、光分支部18以及固定鏡20的 功能的構件。光學構件52主要由半導體層14的一部分構成，經(jīng)由絕緣層12而被固定于支 撐基板10的板面10a上的。在光學構件52的側(cè)面上形成有相對于支撐基板10的板面10a 而傾斜的鏡面52a、在與板面10a相垂直的方向(Z軸方向)上延伸的半反射面52b以及鏡 面52c。 鏡面52a的傾斜角為例如相對于板面10a為45。。通過被形成于支撐基板10的 光通過孔10e并透過光學構件52內(nèi)部的被測光L3到達該鏡面52a。鏡面52a在沿著板面 10a的面內(nèi)向半反射面52b反射該被測光L3。 半反射面52b與鏡面52a， 52c、可動鏡22的鏡面22a以及元件搭載部54光互連。 半反射面52b向鏡面52c反射經(jīng)由鏡面52a而入射的被測光L3的一部分。此外，半反射面 52b使除了被反射了的一部分被測光L3之外的被測光L3向可動鏡22透過。可動鏡22向 半反射面52b反射透過半反射面52b的被測光L3。該被測光L3在半反射面52b上向元件 搭載部54反射。此外，鏡面52c向半反射面52b反射在半反射面52b上反射的被測光L3。 該被測光L3向元件搭載部54透過半反射面52b，并與從可動鏡22到達的被測光L3合波而 成為光的干涉圖像1^4。 元件搭載部54具有與第1實施方式的元件搭載部26相同的構造，其配置和朝向 與第1實施方式有所不同。即，元件搭載部54是用于搭載作為光半導體元件的光電二極管 32的構件，是由在某個方向上排列的3個部分54a 54c構成的。在這些部分54a 54c 的上面形成有金屬膜，光電二極管32被安裝于這些金屬膜上。在此，雖然沒有圖示，但是對 于元件用電極部，與第1實施方式的元件用電極部36具有相同的結構的部分被設置于元件 搭載部54的正下方。 此外，在部分54b側(cè)面內(nèi)與半反射面52b相對的側(cè)面上形成有相對于板面10a傾 斜的鏡面。將從半反射面52b輸出的光的干涉圖像L4輸入到該鏡面上。該鏡面向Z軸方 向反射光的干涉圖像L4并將其提供給光電二極管32。 利用本實施方式所涉及的光模塊IB的結構，也同樣可以獲得與第1實施方式的光 模塊1A相同的效果。S卩，通過光電二極管32與可動鏡22 —起被帽部件34氣密性地封閉， 由此，因為不必設置用于與外部檢測器連接的光纖，所以就可以提高利用帽部件34的包含 可動鏡22的干涉光學系統(tǒng)的氣密性。此外，由于光電二極管32被設置于支撐基板10上， 所以在裝置外部不必設置光檢測器等，從而可以實現(xiàn)小型化。 此外，如本實施方式所示，也可以通過貫通支撐基板10以及絕緣層12的光通過孔 10e而輸入光電二極管32受光的被測光L3。由此，可以從支撐基板10的板面10b側(cè)輸入被測光L3。因此，不必將構件光輸入用光纖設置于支撐基板10的板面10a上，從而可以進 一步提高包含可動鏡22的干涉光學系統(tǒng)的氣密性。其中，如本實施方式那樣，通過以貫通 絕緣層12的形式形成光通過孔10e，從而可以避免被測光L3在絕緣層12上反射，因而可以 提高被測光L3的利用效率。 本發(fā)明的光模塊并不局限于上述的實施方式，可以有各種各樣的變形的可能。例 如，在上述各個實施方式中，作為具備光模塊的光半導體元件例示了作為受光元件的光電 二極管，但是本發(fā)明所涉及的光模塊也可以具備發(fā)光元件作為光半導體元件。在此情況下， 上述各個實施方式中的被測光Lp L3以及光的干涉圖像1^， LJ皮置換為從發(fā)光元件發(fā)出的 光。即，在第1實施方式中，從發(fā)光元件發(fā)出的光透過帽部件34而被輸出，在第2實施方式 中，從發(fā)光元件發(fā)出的光通過光通過孔10e而被輸出。 此外，在上述各個實施方式中，作為具備光模塊的光學系統(tǒng)例示了干涉光學系統(tǒng)， 但是本發(fā)明所涉及的光模塊，只要是具有可動鏡以及光半導體元件的光學系統(tǒng)，也可以具 備其他結構的元件。 此外，在上述各個實施方式中，在入射被測光時，為了防止在帽部件34的表面和 光學構件52的底面產(chǎn)生反射，可以以A/4n(A :被測光的波長，n:氮化膜的折射率)的厚 度將氮化膜形成于這些面上。 在此，上述實施方式的光模塊，是由具有支撐基板以及經(jīng)由絕緣層而被配置于支 撐基板的一個板面上的半導體層的基板制品制作而成的光模塊，并具有可動鏡，其包含半 導體層的一部分，該部分與支撐基板之間的絕緣層被除去，且在沿著一個板面的規(guī)定方向 上可以移動，鏡面被形成于與規(guī)定方向相交的側(cè)面上、光半導體元件，其被設置于支撐基板
的一個板面上并與可動鏡的鏡面光互連、帽部件，其被設置于支撐基板的一個板面上并氣 密性地封閉可動鏡以及光半導體元件、元件用電極部，其貫通支撐基板以及絕緣層來并與 光半導體元件電連接。 此外，光模塊還可以具備靜電驅(qū)動器，其具有被固定于支撐基板的第1電極以及 被固定于可動鏡的第2電極，利用在第1電極與第2電極之間所產(chǎn)生的靜電力驅(qū)動可動鏡、 以及驅(qū)動器用電極部，其貫通支撐基板以及絕緣層且與第l電極電連接。通過這樣的靜電 驅(qū)動器形成于支撐基板上，可以適宜驅(qū)動微小的可動鏡。 此外，光模塊也可以被制作成帽部件由透過光半導體元件所接受的光或所發(fā)出的 光的材料構成。由此，可以在支撐基板的一個板面?zhèn)韧ㄟ^帽部件輸入或輸出入射光或射出 光。或，光模塊也可以制作成具有貫通支撐基板以及絕緣層的光通過孔，并且通過該光通過 孔輸入或輸出光半導體元件所接受的光或所發(fā)出的光。由此，在支撐基板的另一個板面?zhèn)龋?可以通過光通過孔輸入或輸出入射光或射出光。因此，通過還具備這些當中任意一種結構， 可以不必將作為光輸入用或光輸出用光纖的構件設置于支撐基板的一個板面上，因而可以 更進一步提高包含可動鏡的光學系統(tǒng)的氣密性。 此外，光模塊也可以還具備固定鏡以及分束鏡，其中固定鏡包含半導體層的一部 分且鏡面被形成于一個側(cè)面上并被固定于支撐基板的一個板面上，分束鏡包含半導體層的 一部分，一個面與可動鏡的鏡面光互連而另一個面則與固定鏡的鏡面光互連，可動鏡的鏡 面、固定鏡的鏡面以及分束鏡構成了干涉儀。 此外，光模塊也可以還具備包含半導體層的一部分且搭載光半導體元件的元件搭
13載部；元件用電極部的前端接觸于元件搭載部上的半導體層的部分。由于光模塊具備這樣 的元件搭載部，可以在支撐基板上倒裝焊安裝光半導體元件，因此無需用于對光半導體元 件進行通電的導線連接，制造時對支撐基板10等的處理變得簡單。此外，由于該元件搭載 部的半導體層部分與元件用電極部相接觸，所以可以容易地實現(xiàn)元件用電極部與光半導體 元件的電連接。 此外，光模塊也可以還具備被設置于支撐基板的另一個板面上并與元件用電極部 電連接的凸點電極。由此，可以由回流焊方式等的簡便方法將該光模塊安裝于配線基板等 之上。 本發(fā)明既可以提高包含可動鏡的光學系統(tǒng)的氣密性，而且可以作為能夠?qū)崿F(xiàn)小型 化的光模塊而被利用。
權利要求
一種光模塊，其特征在于，由具有支撐基板以及經(jīng)由絕緣層而被配置于所述支撐基板的一個板面上的半導體層的基板制品制作而成，所述光模塊具備可動鏡，其包含所述半導體層的一部分，該部分與所述支撐基板之間的所述絕緣層被除去，從而在沿著所述一個板面的規(guī)定方向上可以移動，且鏡面被形成于與所述規(guī)定方向相交的側(cè)面上；光半導體元件，其被設置于所述支撐基板的所述一個板面上并與所述可動鏡的所述鏡面光互連；帽部件，其被設置于所述支撐基板的所述一個板面上并氣密性地封閉所述可動鏡以及所述光半導體元件；以及元件用電極部，其貫通所述支撐基板以及所述絕緣層，且與所述光半導體元件電連接。
2. 如權利要求l所述的光模塊，其特征在于， 還具備靜電驅(qū)動器，其具有被固定于所述支撐基板的第1電極以及被固定于所述可動鏡的第 2電極，利用在所述第1電極與所述第2電極之間產(chǎn)生的靜電力驅(qū)動所述可動鏡；以及 驅(qū)動器用電極部，其貫通所述支撐基板以及所述絕緣層，并與所述第1電極電連接。
3. 如權利要求1或2所述的光模塊，其特征在于，所述帽部件是由透過所述光半導體元件所接受的光或所發(fā)出的光的材料構成的。
4. 如權利要求1或2所述的光模塊，其特征在于，具有貫通所述支撐基板以及所述絕緣層的光通過孔，通過所述光通過孔輸入或輸出所 述光半導體元件所接受的光或所發(fā)出的光。
5. 如權利要求1或2所述的光模塊，其特征在于， 還具備固定鏡，其包含所述半導體層的一部分，鏡面被形成于一個側(cè)面上并被固定于所述支 撐基板的所述一個板面上；以及分束鏡，其包含所述半導體層的一部分， 一個面與所述可動鏡的所述鏡面光互連，另一 個面與所述固定鏡的所述鏡面光互連，所述可動鏡的所述鏡面、所述固定鏡的所述鏡面以及所述分束鏡構成干涉儀。
6. 如權利要求1或2所述的光模塊，其特征在于，還具備元件搭載部，其包含所述半導體層的一部分且搭載所述光半導體元件， 所述元件用電極部的前端接觸于所述元件搭載部的所述半導體層的部分。
7. 如權利要求1或2所述的光模塊，其特征在于，還具備凸點電極，其被設置于所述支撐基板的另一個板面上并與所述元件用電極部電 連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光模塊(1A)，是由具有支撐基板(10)以及經(jīng)由絕緣層(12)而被配置于支撐基板10的板面(10a)上的半導體層(14)的SOI基板制作而成的光模塊；具備可動鏡(22)，其可以在Y軸方向上移動且在與Y軸方向相交的側(cè)面上形成有鏡面22a、光電二極管(32)，其被設置于支撐基板(10)的板面(10a)上并與可動鏡(22)的鏡面(22a)光互連、帽部件(34)，其被設置于支撐基板(10)的板面(10a)上并氣密性地封閉可動鏡(22)以及光電二極管(32)、元件用電極部(36)，其貫通支撐基板(10)以及絕緣層(12)且與光電二極管(32)電連接。由此，可以提高包含可動鏡的光學系統(tǒng)的氣密性并實現(xiàn)小型化。
文檔編號B81B7/02GK101786592SQ20101010396
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月26日 優(yōu)先權日2009年1月26日
發(fā)明者藁科禎久, 鈴木智史 申請人:浜松光子學株式會社