JP2005345953A - Optical waveguide and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2005345953A JP2004168349A JP2004168349A JP2005345953A JP 2005345953 A JP2005345953 A JP 2005345953A JP 2004168349 A JP2004168349 A JP 2004168349A JP 2004168349 A JP2004168349 A JP 2004168349A JP 2005345953 A JP2005345953 A JP 2005345953A
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Yoshikazu Kaibuchi
良和 貝渕
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical waveguide of a low PDL and a manufacturing method thereof. <P>SOLUTION: The manufacturing method of the optical waveguide is characterized in manufacturing the optical waveguide 6 by forming a core layer of a material with a refractive index higher than that of a lower clad layer on the lower clad layer 2 of a substrate 1, next, forming a core 3b having an optical waveguide structure by etching the core layer, then, forming on the lower clad layer and the core a 1st upper clad layer 4 formed of a material whose reflow temperature is lower than that of the core, heating the 1st upper clad layer to reflow, and then forming a 2nd upper clad layer 5 on the 1st upper clad layer 4' after the reflow. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光通信分野等で使用される光導波路に関し、特に偏波依存性損失の低い光導波路とその製造方法に関する。   The present invention relates to an optical waveguide used in the field of optical communication and the like, and more particularly to an optical waveguide having a low polarization dependent loss and a method for manufacturing the same.

代表的な光導波路である平面型導波路は、シリコンや石英の基板上に、下層クラッド層、コア層及び上層クラッド層を形成して製造される。図１は従来の光導波路の製造方法における製造工程を順に示す概略断面図である。従来の光導波路の製造方法では、まず、図１（ａ）に示すように、基板１の表面上に、化学気相堆積法（ＣＶＤ法）、火炎堆積法（ＦＨＤ法）などにより、第１の石英系膜（以下、「下層クラッド層」と記す。）２、および、この下層クラッド層２よりも屈折率の高い材料からなる第２の石英系層（以下、「コア層」と記す。）３ａを順次堆積形成する。次いで、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法などにより、コア層３ａ上に、多結晶シリコンやケイ化タングステンなどからなるエッチングマスクを形成する。次いで、エッチングマスクの表面上に、スピンコート法などによりフォトレジストを塗布する。次いでフォトレジストの表面に導波路形状が形成されたフォトマスクを配置し、露光、現像処理を行って不必要なフォトレジストを取り除き、導波路形状の開口部を有するレジスト膜を形成する。次いで、レジスト膜をマスクとして、ドライエッチングにより、レジスト膜が形成されていない部分のエッチングマスクを除去し、エッチングマスクを導波路形状に形成し、次いで残ったレジスト膜を灰化（アッシング）する。次いでエッチングマスクをマスクとして、ドライエッチングによりエッチングマスクの形成されていない部分のコア層３ａを除去し、図１（ｂ）に示すように所望の導波路形状に形成されたコア３ｂを得る。次いで、図１（ｃ）に示されるように導波路形状に形成されたコア３ｂの表面上に、ＣＶＤ法、ＦＨＤ法などにより、上層クラッド層４を堆積し、光導波路を得る。   A planar waveguide, which is a typical optical waveguide, is manufactured by forming a lower clad layer, a core layer, and an upper clad layer on a silicon or quartz substrate. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view sequentially showing manufacturing steps in a conventional method for manufacturing an optical waveguide. In the conventional method of manufacturing an optical waveguide, first, as shown in FIG. 1A, a first method is used on the surface of a substrate 1 by a chemical vapor deposition method (CVD method), a flame deposition method (FHD method), or the like. And a second quartz-based layer (hereinafter referred to as “core layer”) made of a material having a higher refractive index than that of the lower-layer cladding layer 2. 3a is sequentially deposited. Next, an etching mask made of polycrystalline silicon, tungsten silicide, or the like is formed on the core layer 3a by sputtering, electron beam evaporation, or the like. Next, a photoresist is applied on the surface of the etching mask by spin coating or the like. Next, a photomask in which a waveguide shape is formed is placed on the surface of the photoresist, exposure and development processes are performed to remove unnecessary photoresist, and a resist film having a waveguide-shaped opening is formed. Next, using the resist film as a mask, the etching mask in a portion where the resist film is not formed is removed by dry etching, the etching mask is formed in a waveguide shape, and the remaining resist film is then ashed (ashed). Next, using the etching mask as a mask, the core layer 3a where the etching mask is not formed is removed by dry etching to obtain a core 3b formed in a desired waveguide shape as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 1C, the upper clad layer 4 is deposited on the surface of the core 3b formed in the waveguide shape by the CVD method, the FHD method, or the like to obtain an optical waveguide.

しかし、このコア３ｂを上層クラッド層４で埋め込むことにより光導波路を形成する際に、複数のコア３ｂが近接されて配置される構造、例えばコア分岐部の近傍部分において、上層クラッド層４の埋め込みが不完全になる場合があり、図１（ｃ）に示すように、気泡Ａがコア３ｂの間に形成される可能性がある。このようにして生じた気泡Ａは、光導波路の伝搬損失、偏波依存性などの光学特性を劣化させるために除去する必要がある。   However, when an optical waveguide is formed by embedding the core 3b with the upper clad layer 4, a structure in which a plurality of cores 3b are arranged close to each other, for example, in the vicinity of the core branching portion, the upper clad layer 4 is buried. May become incomplete, and bubbles A may be formed between the cores 3b as shown in FIG. The bubble A generated in this way needs to be removed in order to deteriorate optical characteristics such as propagation loss and polarization dependency of the optical waveguide.

従来、この種の光導波路において、気泡Ａの発生を防ぎ、低損失な光導波路を製造するための方法として、コア３ｂをエッチングにより形成した後に、上層クラッド層４をリフローさせて光導波路を形成する技術がある。この上層クラッド４の材料としては、ボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）などの酸化物を混入した低融点ガラスであるＢＰＳＧ等が広く使われており、これを上層クラッド層４の材料として用いた光導波路の製造では、８００℃丘で低温リフローし、光導波路を製造することができる。図２は、このように製造された光導波路を例示する図であり、この図２において符号１は基板、２は下層クラッド層、３ｂはコア、４はＢＰＳＧ等の低融点ガラスからなる上層クラッド層である。この光導波路において、下層クラッド層２とコア３ｂの形成手順は、前述した図１（ａ），（ｂ）と同様である。この図２に示した光導波路は、ＢＰＳＧ等の低融点ガラスを低温リフローさせることによって上層クラッド層４を形成している。
特開平１−２６７５０９号公報 特開平８−１７９１４５号公報 Conventionally, in this type of optical waveguide, as a method for preventing the generation of bubbles A and manufacturing a low-loss optical waveguide, the core 3b is formed by etching and then the upper cladding layer 4 is reflowed to form the optical waveguide. There is technology to do. As the material of the upper cladding layer 4, BPSG, which is a low-melting glass mixed with an oxide such as boron (B) or phosphorus (P), is widely used. In the production of the optical waveguide, the optical waveguide can be produced by low-temperature reflow at an 800 ° C. hill. FIG. 2 is a diagram illustrating an optical waveguide manufactured in this manner. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a substrate, 2 denotes a lower cladding layer, 3b denotes a core, and 4 denotes an upper cladding made of a low melting point glass such as BPSG. Is a layer. In this optical waveguide, the formation procedure of the lower cladding layer 2 and the core 3b is the same as that shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). In the optical waveguide shown in FIG. 2, the upper clad layer 4 is formed by low-temperature reflowing low melting point glass such as BPSG.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-267509 JP-A-8-179145

前述した通り、従来の光導波路の製造方法では、上層クラッド層としてＣＶＤ法、ＦＨＤ法などによってコア上に石英ガラスを堆積する場合には、コア分岐部近傍で気泡Ａが形成されてしまい、光導波路の伝搬損失、偏光依存性などの光学特性が劣化してしまうという問題がある。
一方、上層クラッド層の材料としてＢＰＳＧなどの低融点ガラスを用いてこれを低温リフローさせる方法では、低温といっても８００℃程度の加熱を必要とするため、基板や下部クラッド層として用いられている石英ガラスなどの材料と、ＢＰＳＧなどの低融点ガラスとの熱膨張の違いから、リフロー後に残留応力が残ってしまい、この残留応力によって光導波路の偏波依存性損失（以下、ＰＤＬと記す。）などの光学特性が劣化してしまうという問題がある。また、上層クラッド層が均一にリフローできず、埋め込みが不均一になり、複数のコアが接近した間の部分等に気泡が残る可能性があるという問題がある。 As described above, in the conventional method of manufacturing an optical waveguide, when quartz glass is deposited on the core as the upper clad layer by the CVD method, the FHD method, or the like, bubbles A are formed in the vicinity of the core branching portion. There is a problem that optical characteristics such as propagation loss and polarization dependency of the waveguide deteriorate.
On the other hand, in the method of using a low melting point glass such as BPSG as the material of the upper clad layer and reflowing it at a low temperature, heating at about 800 ° C. is required even if the temperature is low, so it is used as a substrate or a lower clad layer. The residual stress remains after reflow due to the difference in thermal expansion between the material such as quartz glass and the low melting point glass such as BPSG, and this residual stress causes the polarization-dependent loss (hereinafter referred to as PDL) of the optical waveguide. ) And other optical characteristics are degraded. In addition, there is a problem that the upper clad layer cannot be reflowed uniformly, the embedding becomes uneven, and bubbles may remain in a portion between a plurality of cores approaching each other.

本発明は前記事情に鑑みてなされ、ＰＤＬの低い光導波路とその製造方法の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an optical waveguide having a low PDL and a manufacturing method thereof.

前記目的を達成するため、本発明は、基板の下層クラッド層上に、該下層クラッド層よりも屈折率の高い材料からなる導波路構造を有するコアが設けられ、下層クラッド層及びコアの上にコアよりもリフロー温度が低い材料からなる第１上層クラッド層が形成され、該第１上層クラッド層上に第２上層クラッド層が形成されてなることを特徴とする光導波路を提供する。
本発明の光導波路において、コアは、Ｂ，Ｆ，Ｐ及びＧｅを含有するＳｉＯ２からなることが好ましい。
本発明の光導波路において、第１上層クラッド層は、ＢとＰがドーピングされたガラスであるＢＰＳＧからなることが好ましい。
本発明の光導波路において、第１上層クラッド層と第２上層クラッド層の屈折率は同等であることが好ましい。
本発明の光導波路において、第１上層クラッド層の膜厚はコア高さよりも薄いことが好ましい。
本発明の光導波路において、下層クラッド層と第２上層クラッド層がＳｉＯ２又はＳｉＯ２を主成分とするガラスからなることが好ましい。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a core having a waveguide structure made of a material having a refractive index higher than that of the lower cladding layer is provided on the lower cladding layer of the substrate. An optical waveguide is provided in which a first upper clad layer made of a material having a lower reflow temperature than a core is formed, and a second upper clad layer is formed on the first upper clad layer.
In the optical waveguide of the present invention, the core is preferably made of SiO 2 containing B, F, P and Ge.
In the optical waveguide of the present invention, the first upper cladding layer is preferably made of BPSG which is a glass doped with B and P.
In the optical waveguide of the present invention, it is preferable that the refractive indexes of the first upper cladding layer and the second upper cladding layer are equal.
In the optical waveguide of the present invention, it is preferable that the film thickness of the first upper clad layer is thinner than the core height.
In the optical waveguide of the present invention, the lower clad layer and the second upper clad layer are preferably made of glass containing SiO 2 or SiO 2 as a main component.

また本発明は、基板の下層クラッド層上に、該下層クラッド層よりも屈折率の高い材料からなるコア層を形成し、次いで該コア層をエッチングして導波路構造を有するコアを形成し、次いで下層クラッド層及びコアの上にコアよりもリフロー温度が低い材料からなる第１上層クラッド層を形成し、該第１上層クラッド層を加熱してリフローし、次いでリフロー後の第１上層クラッド層上に第２上層クラッド層を形成して光導波路を製造することを特徴とする光導波路の製造方法を提供する。
本発明の製造方法において、コアは、Ｂ，Ｆ，Ｐ及びＧｅを含有するＳｉＯ２からなることが好ましい。
本発明の製造方法において、第１上層クラッド層は、ＢとＰがドーピングされたガラスであるＢＰＳＧからなることが好ましい。
本発明の製造方法において、第１上層クラッド層と第２上層クラッド層の屈折率は同等であることが好ましい。
本発明の製造方法において、リフロー後の第１上層クラッド層の膜厚はコア高さよりも薄いことが好ましい。
本発明の製造方法において、下層クラッド層と第２上層クラッド層がＳｉＯ２又はＳｉＯ２を主成分とするガラスからなることが好ましい。 In the present invention, a core layer made of a material having a higher refractive index than the lower clad layer is formed on the lower clad layer of the substrate, and then the core layer is etched to form a core having a waveguide structure. Next, a first upper cladding layer made of a material having a lower reflow temperature than the core is formed on the lower cladding layer and the core, the first upper cladding layer is heated and reflowed, and then the first upper cladding layer after reflowing An optical waveguide manufacturing method is provided, wherein a second upper clad layer is formed thereon to manufacture an optical waveguide.
In the production method of the present invention, the core is preferably made of SiO 2 containing B, F, P and Ge.
In the manufacturing method of the present invention, the first upper cladding layer is preferably made of BPSG which is a glass doped with B and P.
In the manufacturing method of the present invention, the refractive indexes of the first upper clad layer and the second upper clad layer are preferably equal.
In the manufacturing method of the present invention, the film thickness of the first upper clad layer after reflowing is preferably thinner than the core height.
In the manufacturing method of the present invention, the lower clad layer and the second upper clad layer are preferably made of glass containing SiO 2 or SiO 2 as a main component.

本発明によれば、コア及び下層クラッド層上にリフロー温度が低いガラスからなる第１上層クラッド層を形成し、これをリフローさせることによって、光導波路のコア同士が近接した領域における上層クラッド層の埋め込みが良好となり、該領域に気泡が残ることが少なくなり、気泡の残留に起因する伝送損失、偏光依存性などの光学特性の劣化を少なくすることができる。
また、下層クラッド層とコアの上に、薄い第１上層クラッド層を形成し、その上に第２上部クラッド層を形成したので、下層クラッド層と上層クラッド層との熱膨張の違いによる残留応力を緩和することができ、コアの周囲を応力緩和された第１上層クラッド層で囲むことでコアのＰＤＬを低減することができる。 According to the present invention, the first upper clad layer made of glass having a low reflow temperature is formed on the core and the lower clad layer, and this is reflowed, whereby the upper clad layer in the region where the cores of the optical waveguide are close to each other is formed. Embedding is improved, and bubbles are less likely to remain in the region, so that deterioration of optical characteristics such as transmission loss and polarization dependency due to remaining bubbles can be reduced.
In addition, since the thin first upper clad layer is formed on the lower clad layer and the core and the second upper clad layer is formed thereon, the residual stress due to the difference in thermal expansion between the lower clad layer and the upper clad layer. PDL of the core can be reduced by surrounding the core with the first upper clad layer whose stress has been relaxed.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図３は、本発明に係る光導波路の製造方法の一例を工程順に示す断面図であり、また図３（ｅ）は本発明の光導波路の一実施形態を示す図である。図中符号１は基板、２は下層クラッド層、３ａはコア層、３ｂは導波路形状にエッチングした後のコア、４´は第１上層クラッド層、５は第２上層クラッド層、６は光導波路である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing method of the optical waveguide according to the present invention in the order of steps, and FIG. 3E is a diagram showing an embodiment of the optical waveguide of the present invention. In the figure, reference numeral 1 is a substrate, 2 is a lower clad layer, 3a is a core layer, 3b is a core after etching into a waveguide shape, 4 'is a first upper clad layer, 5 is a second upper clad layer, and 6 is an optical fiber. It is a waveguide.

まず、光導波路の一実施形態を説明する。本実施形態の光導波路６は、図３（ｅ）に示すように、基板１の上面に設けられた下層クラッド層２上に、該下層クラッド層２よりも屈折率の高い材料からなる導波路構造を有するコア３ｂが設けられ、下層クラッド２及びコア３ｂの上にコア３ｂよりもリフロー温度が低い材料からなる第１上層クラッド層４´が形成され、該第１上層クラッド層４´上に第２上層クラッド層５が形成された構成になっている。   First, an embodiment of an optical waveguide will be described. As shown in FIG. 3E, the optical waveguide 6 of this embodiment is a waveguide made of a material having a higher refractive index than the lower cladding layer 2 on the lower cladding layer 2 provided on the upper surface of the substrate 1. A core 3b having a structure is provided, and a first upper clad layer 4 'made of a material having a lower reflow temperature than the core 3b is formed on the lower clad 2 and the core 3b, and the first upper clad layer 4' is formed on the first upper clad layer 4 '. The second upper cladding layer 5 is formed.

本実施形態において、光導波路６の基板１としては、シリコン（Ｓｉ）製基板や石英ガラス基板を用いることが好ましい。
この基板１上に形成される下層クラッド層２は、プラズマＣＶＤ法などのＣＶＤ法やＦＨＤ法などにより形成されるＳｉＯ２又はＳｉＯ２を主成分とするガラスからなっている。この下層クラッド層２の厚さは特に限定されず、数μｍ以上あればよい。
なお、基板１として石英ガラス基板を用いる場合、基板１を下層クラッド層２として利用することができ、その場合には下層クラッド層２を省くこともできる。 In the present embodiment, it is preferable to use a silicon (Si) substrate or a quartz glass substrate as the substrate 1 of the optical waveguide 6.
The lower clad layer 2 formed on the substrate 1 is made of SiO 2 or SiO 2 is formed by a CVD method or a FHD method such as a plasma CVD method of a glass as a main component. The thickness of the lower cladding layer 2 is not particularly limited, and may be several μm or more.
When a quartz glass substrate is used as the substrate 1, the substrate 1 can be used as the lower clad layer 2, and in that case, the lower clad layer 2 can be omitted.

この下層クラッド層２上に形成されたコア３は、下層クラッド層２よりも屈折率の高い材料からなり、例えば、Ｂ，Ｆ，Ｐ及びＧｅを含有するＳｉＯ２からなることが好ましい。コア３ｂは、所望の導波路形状に沿って形成され、その厚さ（コア高さ）は限定されないが、通常は数μｍ〜数十μｍ程度とされる。 The core 3 formed on the lower cladding layer 2 is made of a material having a higher refractive index than that of the lower cladding layer 2, and is preferably made of, for example, SiO 2 containing B, F, P and Ge. The core 3b is formed along a desired waveguide shape, and its thickness (core height) is not limited, but is usually about several μm to several tens of μm.

このコア３ｂと下層クラッド層２の上には、コア３ｂを囲むように、コア３ｂよりもリフロー温度が低い材料からなる第１上層クラッド層４´が形成されている。この第１上層クラッド層４´は、ＢとＰがドーピングされたガラスであるＢＰＳＧからなることが好ましい。このＢＰＳＧは、８００℃程度の低温でリフローすることが可能である。この第１上層クラッド層４´の厚さは、コア３ｂの高さよりも薄くなるように形成することが好ましい。   On the core 3b and the lower clad layer 2, a first upper clad layer 4 'made of a material having a reflow temperature lower than that of the core 3b is formed so as to surround the core 3b. The first upper cladding layer 4 ′ is preferably made of BPSG which is a glass doped with B and P. This BPSG can be reflowed at a low temperature of about 800 ° C. The thickness of the first upper clad layer 4 'is preferably formed so as to be thinner than the height of the core 3b.

この第１上層クラッド層４´の上には、下層クラッド層２と同じくＳｉＯ２又はＳｉＯ２を主成分とするガラスからなる第２上部クラッド層５が形成されている。この第２上部クラッド層５の厚さは特に限定されず、例えば数μｍ以上、好ましくは数μｍ〜数百μｍ程度の厚さとされる。第１上層クラッド層４´と第２上層クラッド層５の屈折率は同等であることが好ましい。 On the first upper clad layer 4 ′, a second upper clad layer 5 made of glass containing SiO 2 or SiO 2 as a main component is formed as in the lower clad layer 2. The thickness of the second upper clad layer 5 is not particularly limited and is, for example, several μm or more, preferably about several μm to several hundred μm. The refractive indexes of the first upper clad layer 4 ′ and the second upper clad layer 5 are preferably equal.

次に、本発明の製造方法の一例を図３（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。本例において光導波路６を製造するには、まず、基板１上にプラズマＣＶＤ法、ＦＨＤ法などによってＳｉＯ２又はＳｉＯ２を主成分とするガラスを堆積して下層クラッド層２を形成し、さらに下層クラッド層２上に、この下層クラッド層２よりも屈折率の高い石英系材料からなるコア層３ａを順次堆積形成し、図３（ａ）に示す積層体を製造する。 Next, an example of the manufacturing method of this invention is demonstrated with reference to Fig.3 (a)-(e). In order to manufacture the optical waveguide 6 in this example, first, the lower clad layer 2 is formed by depositing glass containing SiO 2 or SiO 2 as a main component on the substrate 1 by plasma CVD, FHD, or the like. A core layer 3a made of a quartz-based material having a refractive index higher than that of the lower clad layer 2 is sequentially deposited on the lower clad layer 2 to produce a laminate shown in FIG.

次いで、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法などにより、コア層３ａ上に、多結晶シリコンやケイ化タングステンなどからなるエッチングマスクを形成する。次いで、エッチングマスクの表面上に、スピンコート法などによりフォトレジストを塗布する。次いでフォトレジストの表面に導波路形状が形成されたフォトマスクを配置し、露光、現像処理を行って不必要なフォトレジストを取り除き、導波路形状の開口部を有するレジスト膜を形成する。次いで、レジスト膜をマスクとして、ドライエッチングにより、レジスト膜が形成されていない部分のエッチングマスクを除去し、エッチングマスクを導波路形状に形成し、次いで残ったレジスト膜を灰化（アッシング）する。次いでエッチングマスクをマスクとして、ドライエッチングによりエッチングマスクの形成されていない部分のコア層３ａを除去し、図３（ｂ）に示すように所望の導波路形状に形成されたコア３ｂを得る。   Next, an etching mask made of polycrystalline silicon, tungsten silicide, or the like is formed on the core layer 3a by sputtering, electron beam evaporation, or the like. Next, a photoresist is applied on the surface of the etching mask by spin coating or the like. Next, a photomask in which a waveguide shape is formed is placed on the surface of the photoresist, exposure and development processes are performed to remove unnecessary photoresist, and a resist film having a waveguide-shaped opening is formed. Next, using the resist film as a mask, the etching mask in a portion where the resist film is not formed is removed by dry etching, the etching mask is formed in a waveguide shape, and the remaining resist film is then ashed (ashed). Next, using the etching mask as a mask, the core layer 3a where the etching mask is not formed is removed by dry etching to obtain a core 3b formed in a desired waveguide shape as shown in FIG.

次いで、図３（ｃ）に示されるように、導波路形状に形成されたコア３ｂと下層クラッド層２の上に、ＢとＰがドーピングされたガラスであるＢＰＳＧからなる第１上層クラッド層４を形成する。
次いで、第１上層クラッド層４を形成した積層体を７５０℃〜１１００℃程度の温度の電気炉に入れて加熱し、第１上層クラッド層４のリフローを行う。図３（ｄ）は、リフロー後の積層体を示し、リフロー後の第１上層クラッド層４´は、コア３ｂの分岐部近傍などの隙間に入り込み、この隙間を埋めて気泡の残留を防ぐことができる。 Next, as shown in FIG. 3C, the first upper cladding layer 4 made of BPSG which is a glass doped with B and P on the core 3b and the lower cladding layer 2 formed in a waveguide shape. Form.
Next, the laminated body on which the first upper clad layer 4 is formed is heated in an electric furnace having a temperature of about 750 ° C. to 1100 ° C., and the first upper clad layer 4 is reflowed. FIG. 3D shows the laminated body after reflow, and the first upper clad layer 4 ′ after reflow enters a gap such as in the vicinity of a branching portion of the core 3 b and fills this gap to prevent bubbles from remaining. Can do.

次いで、リフローを行った第１上層クラッド層４´の上にプラズマＣＶＤ法、ＦＨＤ法などによってＳｉＯ２又はＳｉＯ２を主成分とするガラスを堆積して第２上層クラッド層５を形成し、図３（ｅ）に示す光導波路６を製造する。 Next, glass containing SiO 2 or SiO 2 as a main component is deposited on the reflowed first upper clad layer 4 ′ by plasma CVD, FHD, or the like to form the second upper clad layer 5. The optical waveguide 6 shown in 3 (e) is manufactured.

本実施形態による光導波路及びその製造方法によれば、コア３ｂ及び下層クラッド層２上にリフロー温度が低いガラスからなる層４を堆積し、これをリフローさせて第１クラッド層４´を形成するのでることによって、光導波路のコア同士が近接した領域における上層クラッド層４の埋め込みが良好となり、該領域に気泡が残ることが少なくなり、気泡の残留に起因する伝送損失、偏光依存性などの光学特性の劣化を少なくすることができる。
また、下層クラッド層２とコア３ｂの上に、薄い第１上層クラッド層４´を形成し、その上に第２上部クラッド層５を形成したので、下層クラッド層２と上層クラッド層との熱膨張の違いによる残留応力を緩和することができ、コア３ｂの周囲を応力緩和された第１上層クラッド層４´で囲むことでコア３ｂのＰＤＬを低減することができる。 According to the optical waveguide and the manufacturing method thereof according to the present embodiment, the layer 4 made of glass having a low reflow temperature is deposited on the core 3b and the lower cladding layer 2, and this is reflowed to form the first cladding layer 4 '. As a result, the upper cladding layer 4 is well embedded in the region where the cores of the optical waveguide are close to each other, bubbles are less likely to remain in the region, and transmission loss, polarization dependence, and the like due to the remaining bubbles are reduced. Degradation of optical characteristics can be reduced.
Further, since the thin first upper clad layer 4 ′ is formed on the lower clad layer 2 and the core 3 b and the second upper clad layer 5 is formed thereon, the heat of the lower clad layer 2 and the upper clad layer Residual stress due to the difference in expansion can be relaxed, and the PDL of the core 3b can be reduced by surrounding the core 3b with the stress-relaxed first upper cladding layer 4 ′.

［実施例］
図３（ａ）〜（ｅ）に示す工程に従って、本発明に係る光導波路を製造した。
シリコン基板１上にプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ２からなる下層クラッド層２を形成し、さらに下層クラッド層２上にこの下層クラッド層２よりも屈折率の高いＢ，Ｆ，Ｐ及びＧｅを含有するＳｉＯ２からなるコア層３ａを順次堆積形成した。次いで、スパッタリング法によりコア層３ａ上にエッチングマスクを形成し、さらにエッチングマスクの表面上に、スピンコート法によりフォトレジストを塗布した。次いでフォトレジストの表面に導波路形状が形成されたフォトマスクを配置し、露光、現像処理を行って不必要なフォトレジストを取り除き、導波路形状の開口部を有するレジスト膜を形成し、レジスト膜をマスクとして、ドライエッチングにより、レジスト膜が形成されていない部分のエッチングマスクを除去し、エッチングマスクを導波路形状に形成し、次いで残ったレジスト膜を灰化（アッシング）した。次いでエッチングマスクをマスクとして、ドライエッチングによりエッチングマスクの形成されていない部分のコア層３ａを除去し、１×８光スプリッタ用の導波路形状に形成したコア３ｂを形成した。次いで、コア３ｂと下層クラッド層２の上に、プラズマＣＶＤ法によりＢＰＳＧからなる第１上層クラッド層４を堆積させた。次いで、これを７５０〜１１００℃の電気炉に入れて第１上層クラッド層４が十分にリフローされるまで熱処理した。第１上層クラッド層４の堆積厚みは、リフロー後の第１上層クラッド層４´がコア３ｂ周囲を囲む程度になるように調整した。リフロー後、除熱、徐冷して第１上層クラッド層４´の残留応力を緩和させた。次いで、第１上層クラッド層４´上にプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ２からなる第２上層クラッド層５を形成し、光導波路（１×８光スプリッタ）を製造した。 [Example]
The optical waveguide according to the present invention was manufactured according to the steps shown in FIGS.
A lower clad layer 2 made of SiO 2 is formed on a silicon substrate 1 by a plasma CVD method, and SiO containing B, F, P and Ge having a higher refractive index than the lower clad layer 2 is further formed on the lower clad layer 2. 2 core layers 3a were sequentially deposited. Next, an etching mask was formed on the core layer 3a by sputtering, and a photoresist was applied on the surface of the etching mask by spin coating. Next, a photomask having a waveguide shape formed on the surface of the photoresist is disposed, exposure and development are performed to remove unnecessary photoresist, and a resist film having a waveguide-shaped opening is formed. As a mask, the portion of the etching mask where the resist film was not formed was removed by dry etching, the etching mask was formed into a waveguide shape, and the remaining resist film was then ashed (ashed). Next, using the etching mask as a mask, the core layer 3a where the etching mask was not formed was removed by dry etching to form a core 3b formed into a waveguide shape for a 1 × 8 optical splitter. Next, a first upper cladding layer 4 made of BPSG was deposited on the core 3b and the lower cladding layer 2 by plasma CVD. Next, this was put in an electric furnace at 750 to 1100 ° C. and heat-treated until the first upper clad layer 4 was sufficiently reflowed. The deposition thickness of the first upper cladding layer 4 was adjusted so that the first upper cladding layer 4 ′ after reflowing would surround the core 3 b. After the reflow, the residual stress of the first upper clad layer 4 ′ was relaxed by removing heat and gradually cooling. Next, the second upper clad layer 5 made of SiO 2 was formed on the first upper clad layer 4 ′ by plasma CVD to produce an optical waveguide (1 × 8 optical splitter).

［比較例］
下層クラッド層２の上に１×８光スプリッタ用の導波路形状に形成したコア３ｂを形成後、第１上層クラッド層を形成することなく、コア３ｂと下層クラッド層２の上に直接ＳｉＯ２からなる上層クラッド層を形成した以外は、実施例と同様にして光導波路（１×８光スプリッタ）を製造した。 [Comparative example]
After forming the core 3b formed in the waveguide shape for the 1 × 8 optical splitter on the lower cladding layer 2, the SiO 2 is directly formed on the core 3b and the lower cladding layer 2 without forming the first upper cladding layer. An optical waveguide (1 × 8 optical splitter) was manufactured in the same manner as in the example except that an upper clad layer made of was formed.

実施例と比較例でそれぞれ製造した光導波路（１×８光スプリッタ）について、各ポート間のＰＤＬを測定した。その結果を図４に示す。なお、図４において実施例の光導波路（１×８光スプリッタ）は「ＢＰＳＧ有り」として記してあり、比較例の光導波路（１×８光スプリッタ）は「ＳｉＯ２のみ」として記してある。
図４に示すＰＤＬ測定結果から、実施例の「ＢＰＳＧ有り」の光導波路では、各ポートのＰＤＬが全体的に低く、かつ各ポート間のＰＤＬのばらつきが小さい。
一方、比較例の「ＳｉＯ２のみ」の光導波路では、各ポートのＰＤＬが全体的に高く、かつ各ポート間のＰＤＬのばらつきが大きくなっている。
この結果から、本発明によれば、ＰＤＬの低い高性能な光導波路が得られることがわかる。 The PDL between each port was measured for the optical waveguides (1 × 8 optical splitter) manufactured in each of the example and the comparative example. The result is shown in FIG. In FIG. 4, the optical waveguide (1 × 8 optical splitter) of the embodiment is described as “with BPSG”, and the optical waveguide (1 × 8 optical splitter) of the comparative example is described as “SiO 2 only”.
From the PDL measurement results shown in FIG. 4, in the optical waveguide with “BPSG” in the example, the PDL of each port is low overall, and the variation in PDL between the ports is small.
On the other hand, in the optical waveguide of “SiO 2 only” in the comparative example, the PDL of each port is high overall, and the variation in PDL between the ports is large.
From this result, it can be seen that according to the present invention, a high-performance optical waveguide with low PDL can be obtained.

従来の光導波路の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional optical waveguide in order of a process. 従来の光導波路の別な例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another example of the conventional optical waveguide. 本発明の光導波路の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the optical waveguide of this invention in order of a process. 実施例の結果を示し、実施例及び比較例で製造した光導波路（１×８光スプリッタ）の各ポート間のＰＤＬを示すグラフである。It is a graph which shows the result of an Example and shows PDL between each port of the optical waveguide (1x8 optical splitter) manufactured by the Example and the comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

１…基板、２…下層クラッド層、３ａ…コア層、３ｂ…コア、４…第１上層クラッド層、４´…リフロー後の第１上層クラッド層、５…第２上層クラッド層、６…光導波路。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Lower clad layer, 3a ... Core layer, 3b ... Core, 4 ... First upper clad layer, 4 '... First upper clad layer after reflow, 5 ... Second upper clad layer, 6 ... Optical Waveguide.

Claims (12)

基板の下層クラッド層上に、該下層クラッド層よりも屈折率の高い材料からなる導波路構造を有するコアが設けられ、下層クラッド層及びコアの上にコアよりもリフロー温度が低い材料からなる第１上層クラッド層が形成され、該第１上層クラッド層上に第２上層クラッド層が形成されてなることを特徴とする光導波路。   A core having a waveguide structure made of a material having a refractive index higher than that of the lower cladding layer is provided on the lower cladding layer of the substrate, and a first layer made of a material having a lower reflow temperature than the core is formed on the lower cladding layer and the core. 1. An optical waveguide comprising: an upper clad layer; and a second upper clad layer formed on the first upper clad layer. コアが、Ｂ，Ｆ，Ｐ及びＧｅを含有するＳｉＯ２からなることを特徴とする請求項１に記載の光導波路。 The optical waveguide according to claim 1, wherein the core is made of SiO 2 containing B, F, P and Ge. 第１上層クラッド層が、ＢとＰがドーピングされたガラスであるＢＰＳＧからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の光導波路。   3. The optical waveguide according to claim 1, wherein the first upper cladding layer is made of BPSG which is glass doped with B and P. 4. 第１上層クラッド層と第２上層クラッド層の屈折率が同等であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光導波路。   The optical waveguide according to any one of claims 1 to 3, wherein the first upper cladding layer and the second upper cladding layer have the same refractive index. 第１上層クラッド層の膜厚がコア高さよりも薄いことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光導波路。   The optical waveguide according to any one of claims 1 to 4, wherein a film thickness of the first upper cladding layer is thinner than a core height. 下層クラッド層と第２上層クラッド層がＳｉＯ２又はＳｉＯ２を主成分とするガラスからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光導波路。 The optical waveguide according to claim 1, wherein the lower clad layer and the second upper clad layer are made of glass containing SiO 2 or SiO 2 as a main component. 基板の下層クラッド層上に、該下層クラッド層よりも屈折率の高い材料からなるコア層を形成し、次いで該コア層をエッチングして導波路構造を有するコアを形成し、次いで下層クラッド層及びコアの上にコアよりもリフロー温度が低い材料からなる第１上層クラッド層を形成し、該第１上層クラッド層を加熱してリフローし、次いでリフロー後の第１上層クラッド層上に第２上層クラッド層を形成して光導波路を製造することを特徴とする光導波路の製造方法。   A core layer made of a material having a refractive index higher than that of the lower clad layer is formed on the lower clad layer of the substrate, and then the core layer is etched to form a core having a waveguide structure. A first upper clad layer made of a material having a reflow temperature lower than that of the core is formed on the core, the first upper clad layer is heated and reflowed, and then the second upper layer is formed on the first upper clad layer after the reflow. An optical waveguide manufacturing method comprising: forming a cladding layer to manufacture an optical waveguide. コアが、Ｂ，Ｆ，Ｐ及びＧｅを含有するＳｉＯ２からなることを特徴とする請求項７に記載の光導波路の製造方法。 Core, B, F, method of manufacturing an optical waveguide according to claim 7, characterized in that it consists of SiO 2 containing P and Ge. 第１上層クラッド層が、ＢとＰがドーピングされたガラスであるＢＰＳＧからなることを特徴とする請求項７又は８に記載の光導波路の製造方法。   9. The method of manufacturing an optical waveguide according to claim 7, wherein the first upper clad layer is made of BPSG which is a glass doped with B and P. 第１上層クラッド層と第２上層クラッド層の屈折率が同等であることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の光導波路の製造方法。   The method for manufacturing an optical waveguide according to claim 7, wherein the refractive indexes of the first upper cladding layer and the second upper cladding layer are equal. リフロー後の第１上層クラッド層の膜厚がコア高さよりも薄いことを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の光導波路の製造方法。   The method for manufacturing an optical waveguide according to claim 7, wherein the film thickness of the first upper cladding layer after reflowing is thinner than the core height. 下層クラッド層と第２上層クラッド層がＳｉＯ２又はＳｉＯ２を主成分とするガラスからなることを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載の光導波路の製造方法。
The method for producing an optical waveguide according to claim 7, wherein the lower clad layer and the second upper clad layer are made of glass containing SiO 2 or SiO 2 as a main component.
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