JP3018688B2 - Ｓｉ基板を用いたガラス導波路の製造方法 - Google Patents
Ｓｉ基板を用いたガラス導波路の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＳｉ基板を用いたガラス
導波路の製造方法に関するものである。
導波路の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ通信の進展に伴い、光デバイ
スには(1) 大量生産性、(2) 高信頼性(3) 結合の無調整
化、(4) 自動組立、(5) 低損失化などが要求されるよう
になり、これらの課題を解決するために導波路型の光デ
バイスが注目されるようになってきた。光導波路の中で
も石英系ガラス光導波路は低損失であり、また光ファイ
バとの接続損失も非常に小さいため、将来の光導波路と
して有望視されている。
スには(1) 大量生産性、(2) 高信頼性(3) 結合の無調整
化、(4) 自動組立、(5) 低損失化などが要求されるよう
になり、これらの課題を解決するために導波路型の光デ
バイスが注目されるようになってきた。光導波路の中で
も石英系ガラス光導波路は低損失であり、また光ファイ
バとの接続損失も非常に小さいため、将来の光導波路と
して有望視されている。
【０００３】従来、石英系ガラス光導波路の製造方法と
して、図５に示す火炎堆積法が知られている。これは、
(a) Ｓｉ基板１上への石英ガラス多孔質膜（バッファ
層）１５の形成およびそのバッファ層１５上への屈折率
制御用ドーパント（ＴｉあるいはＧｅなど）を含んだ石
英ガラス多孔質膜（コアガラス膜）１６の形成、(b) 多
孔質石英ガラスの加熱透明化による平面光導波膜の形
成、(c) コアガラス膜１６上へのコアマスク１７の形
成、(d) コアマスク１７をマスクにしたエッチングによ
る３次元光導波路（コア）１８の形成、(e) クラッドと
なる石英ガラス多孔質膜１９の形成、(f) その加熱透明
化によるクラッド２０の形成、によって実現されている
（宮下：光導波路技術，１．最近の光導波路技術，Ｏpl
use Ｅ,NO.78，PP.59-67）。
して、図５に示す火炎堆積法が知られている。これは、
(a) Ｓｉ基板１上への石英ガラス多孔質膜（バッファ
層）１５の形成およびそのバッファ層１５上への屈折率
制御用ドーパント（ＴｉあるいはＧｅなど）を含んだ石
英ガラス多孔質膜（コアガラス膜）１６の形成、(b) 多
孔質石英ガラスの加熱透明化による平面光導波膜の形
成、(c) コアガラス膜１６上へのコアマスク１７の形
成、(d) コアマスク１７をマスクにしたエッチングによ
る３次元光導波路（コア）１８の形成、(e) クラッドと
なる石英ガラス多孔質膜１９の形成、(f) その加熱透明
化によるクラッド２０の形成、によって実現されている
（宮下：光導波路技術，１．最近の光導波路技術，Ｏpl
use Ｅ,NO.78，PP.59-67）。
【０００４】また、Ｓｉ基板上に光導波路を形成する別
の方法として、Ｓｉ基板表面に熱酸化により酸化膜を形
成してこれをクラッド層とし、このクラッド層の上に略
矩形状のコアパターンを形成し、最後に全体をクラッド
層で覆う方法が提案されている（特開昭57-176006
号）。さらに、上記酸化膜を形成した後、酸化膜中にコ
アを形成する方法も提案されている（特開平3-10205
号，特開平3-13907 号）。
の方法として、Ｓｉ基板表面に熱酸化により酸化膜を形
成してこれをクラッド層とし、このクラッド層の上に略
矩形状のコアパターンを形成し、最後に全体をクラッド
層で覆う方法が提案されている（特開昭57-176006
号）。さらに、上記酸化膜を形成した後、酸化膜中にコ
アを形成する方法も提案されている（特開平3-10205
号，特開平3-13907 号）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の石英系
ガラス光導波路の製造方法には次のような問題点があっ
た。
ガラス光導波路の製造方法には次のような問題点があっ
た。
【０００６】(1) コア１８とクラッド２０の屈折率差の
大きいガラス導波路を製造するために屈折率の高いコア
ガラス膜１６をバッファ層（あるいはクラッド層）１５
の上に形成すると、熱膨張係数の違いによって基板全体
の反りが生じ、高寸法精度の光回路をパターニングする
ことが難しい。
大きいガラス導波路を製造するために屈折率の高いコア
ガラス膜１６をバッファ層（あるいはクラッド層）１５
の上に形成すると、熱膨張係数の違いによって基板全体
の反りが生じ、高寸法精度の光回路をパターニングする
ことが難しい。
【０００７】(2) 上記製造方法は、(1) の理由以外に次
の理由によりコア１８とクラッド２０の屈折率差に限界
があることがわかった。すなわち、屈折率の高いコア用
多孔質膜１６を堆積させても図５(b) の焼結プロセスで
屈折率制御用ドーパントが揮散してしまい、屈折率の高
いコア１８を実現するのが難しい。
の理由によりコア１８とクラッド２０の屈折率差に限界
があることがわかった。すなわち、屈折率の高いコア用
多孔質膜１６を堆積させても図５(b) の焼結プロセスで
屈折率制御用ドーパントが揮散してしまい、屈折率の高
いコア１８を実現するのが難しい。
【０００８】(3) 屈折率制御用ドーパントを多く含んだ
コア層を図５(d) に示すようにドライエッチングプロセ
スによりパターニングすると、ＳｉＯ2 と上記ドーパン
トのエッチング速度の違いによってエッチング側面が凸
凹に荒れ、散乱損失が増大する。
コア層を図５(d) に示すようにドライエッチングプロセ
スによりパターニングすると、ＳｉＯ2 と上記ドーパン
トのエッチング速度の違いによってエッチング側面が凸
凹に荒れ、散乱損失が増大する。
【０００９】(4) 焼結プロセスが２回もあり時間がかか
るため、ユーティリティコストがかかり低コスト化が難
しい。
るため、ユーティリティコストがかかり低コスト化が難
しい。
【００１０】(5) Ｓｉ酸化膜中に拡散によって屈折率の
高いコアを形成する方法では、コア形状は矩形状に形成
することができない。そのために、２つのコアを平行に
配置させた光方向性結合器や光分波器、光フィルタなど
の光回路を設計することが難しく、かつ再現性良く実現
することが難しい。また、コア内の屈折率分布が不均一
であるためにコア内への光の閉じ込めが悪く、低損失化
が難しい。
高いコアを形成する方法では、コア形状は矩形状に形成
することができない。そのために、２つのコアを平行に
配置させた光方向性結合器や光分波器、光フィルタなど
の光回路を設計することが難しく、かつ再現性良く実現
することが難しい。また、コア内の屈折率分布が不均一
であるためにコア内への光の閉じ込めが悪く、低損失化
が難しい。
【００１１】本発明の目的は、前記した従来技術の欠点
を解消し、Ｓｉ基板を用い、反りがほとんどなく、コア
とクラッドの屈折率差が大きく、かつ低損失なガラス導
波路の製造方法を提供することにある。
を解消し、Ｓｉ基板を用い、反りがほとんどなく、コア
とクラッドの屈折率差が大きく、かつ低損失なガラス導
波路の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のＳｉ基板を用いたガラス導波路の製造方法は、
Ｓｉ基板表面にコア部となる溝を形成し、その溝の内面
に熱酸化処理を施した後、溝内に高屈折率のガラスとし
てアルカリ族シリケートの水溶液Ｍｅ2 Ｏ・ｎＳｉＯ 2
・ｘＨ2 Ｏ（Ｍｅ：アルカリ金属）の塗布後、これを乾
燥、固化させ埋め込んで基板表面を平坦化し、その平坦
化された基板表面にクラッドガラス膜を形成するように
したことを特徴とするＳｉ基板を用いた方法からなる。
本発明のＳｉ基板を用いたガラス導波路の製造方法は、
Ｓｉ基板表面にコア部となる溝を形成し、その溝の内面
に熱酸化処理を施した後、溝内に高屈折率のガラスとし
てアルカリ族シリケートの水溶液Ｍｅ2 Ｏ・ｎＳｉＯ 2
・ｘＨ2 Ｏ（Ｍｅ：アルカリ金属）の塗布後、これを乾
燥、固化させ埋め込んで基板表面を平坦化し、その平坦
化された基板表面にクラッドガラス膜を形成するように
したことを特徴とするＳｉ基板を用いた方法からなる。
【００１３】
【作用】本発明のガラス導波路の製造方法によれば、従
来技術のように屈折率制御用のドーパントを多く含んだ
コア層をバッファ層上に形成し、ドライエッチングプロ
セスにより矩形状にパターニングする必要がないため、
ＳｉＯ2 と上記ドーパントとのエッチング速度の違いに
よって生じるエッチング側面の凸凹のあれがなく、散乱
損失の低い導波路を得ることが可能である。また、コア
形状を再現性良く矩形状に実現可能であるため、たとえ
ば、光方向性結合器、光合分波器などのような二つのコ
ア導波路間の結合した光回路の特性を再現性よく得るこ
とが可能である。
来技術のように屈折率制御用のドーパントを多く含んだ
コア層をバッファ層上に形成し、ドライエッチングプロ
セスにより矩形状にパターニングする必要がないため、
ＳｉＯ2 と上記ドーパントとのエッチング速度の違いに
よって生じるエッチング側面の凸凹のあれがなく、散乱
損失の低い導波路を得ることが可能である。また、コア
形状を再現性良く矩形状に実現可能であるため、たとえ
ば、光方向性結合器、光合分波器などのような二つのコ
ア導波路間の結合した光回路の特性を再現性よく得るこ
とが可能である。
【００１４】また、高屈折率のコア用ガラス膜を溝内に
埋め込むだけで、その後、コア用ガラス膜を焼結プロセ
スにより焼結させる必要なくクラッドガラス膜を被覆す
るだけでよい。そのため従来のように焼結プロセスによ
る熱膨張係数の違いによって生ずる基板全体の反り現象
とか、屈折率制御用ドーパントの揮散といった不都合は
生じない。また、焼結プロセスはクラッド膜を形成した
後に１回行うだけでよいため、ユーティリティコストは
従来法に比して安い。
埋め込むだけで、その後、コア用ガラス膜を焼結プロセ
スにより焼結させる必要なくクラッドガラス膜を被覆す
るだけでよい。そのため従来のように焼結プロセスによ
る熱膨張係数の違いによって生ずる基板全体の反り現象
とか、屈折率制御用ドーパントの揮散といった不都合は
生じない。また、焼結プロセスはクラッド膜を形成した
後に１回行うだけでよいため、ユーティリティコストは
従来法に比して安い。
【００１５】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。
【００１６】図１に本発明の製造方法（実施例は後述）
により得られるガラス導波路の断面構造を示す。同図
(a) はクラッド層が一層の場合、(b) はクラッド層が二
層の場合である。いずれの場合もＳｉ基板１の表面にＳ
ｉ酸化膜２を有し、そのＳｉ酸化膜２の中に高屈折率ガ
ラスからなる断面略矩形状のコア３が形成されており、
コア３の下方部７のＳｉ酸化膜２が基板１の内側に膨出
しているところに特徴がある。このガラス導波路構造を
採用することによりコアの電界分布を均一に保ち、偏波
依存性の少ない光回路を実現できる。Ｓｉ酸化膜２の厚
みは数μｍから２０μｍの範囲内に設定され、これが厚
い程、導波路の伝搬損失を低減することができる。この
Ｓｉ酸化膜２は後述するように、Ｓｉ基板１表面の高温
熱酸化によって得られる。コア３の屈折率ｎw はＳｉ酸
化膜の屈折率ｎs 、クラッド層４および第１クラッド５
の屈折率４1 第２クラッド６の屈折率ｎ2 のどれよりも
高い値に設定される。このコア３の高屈折率ガラスは、
ＳｉＯ2 にＰ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｚｎ、Ｚｒ、
Ｌｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｌｎ、Ｅｒ、Ｎｄなどのドーパントを
少なくとも１種含んだもので構成される。コア３の幅Ｗ
および厚みＴは、シングルモード伝送用の場合、数μｍ
から２０μｍの範囲内、マルチモード伝送用の場合、数
十μｍから１００μｍの範囲内にそれぞれ設定される。
クラッド層４および第１クラッド層５にはＳｉＯ2 、あ
るいはＳｉＯ2 にＢ、Ｆ、Ｐ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｌ
ｉ、Ｋ、Ｎａなどのドーパントを少なくとも１種含んだ
ものが用いられ、その屈折率ｎs はＳｉ酸化膜２の屈折
率ｎs と等しいか、僅かに低い、あるいは僅かに高い値
となるように選ぶことができる。また、その厚みは数μ
ｍから数十μｍの範囲より選ばれる。第２クラッド層６
はコア３内への光の閉じ込め状態を調整するための層で
あり、その光の閉じ込め状態は第２クラッド層６の屈折
率ｎ2 によって変えられる。このｎ2 の値は第１クラッ
ド層５の屈折率ｎ1 よりも低い値か僅かに高い値となる
ように設定される。Ｓｉ酸化膜２の膨出部２ａはコア３
内を伝搬する光信号の伝搬損失を小さくする上で重要で
ある。すなわち、コア３内からしみだし光がＳｉ基板１
内に及ばないようにするために設けられたものである。
このようにコア３の周りをｎs およびｎ1 （あるいはｎ
2 ）の層で略等方的に囲むことにより、しみだし光によ
る損失が抑えられる。
により得られるガラス導波路の断面構造を示す。同図
(a) はクラッド層が一層の場合、(b) はクラッド層が二
層の場合である。いずれの場合もＳｉ基板１の表面にＳ
ｉ酸化膜２を有し、そのＳｉ酸化膜２の中に高屈折率ガ
ラスからなる断面略矩形状のコア３が形成されており、
コア３の下方部７のＳｉ酸化膜２が基板１の内側に膨出
しているところに特徴がある。このガラス導波路構造を
採用することによりコアの電界分布を均一に保ち、偏波
依存性の少ない光回路を実現できる。Ｓｉ酸化膜２の厚
みは数μｍから２０μｍの範囲内に設定され、これが厚
い程、導波路の伝搬損失を低減することができる。この
Ｓｉ酸化膜２は後述するように、Ｓｉ基板１表面の高温
熱酸化によって得られる。コア３の屈折率ｎw はＳｉ酸
化膜の屈折率ｎs 、クラッド層４および第１クラッド５
の屈折率４1 第２クラッド６の屈折率ｎ2 のどれよりも
高い値に設定される。このコア３の高屈折率ガラスは、
ＳｉＯ2 にＰ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｚｎ、Ｚｒ、
Ｌｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｌｎ、Ｅｒ、Ｎｄなどのドーパントを
少なくとも１種含んだもので構成される。コア３の幅Ｗ
および厚みＴは、シングルモード伝送用の場合、数μｍ
から２０μｍの範囲内、マルチモード伝送用の場合、数
十μｍから１００μｍの範囲内にそれぞれ設定される。
クラッド層４および第１クラッド層５にはＳｉＯ2 、あ
るいはＳｉＯ2 にＢ、Ｆ、Ｐ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｌ
ｉ、Ｋ、Ｎａなどのドーパントを少なくとも１種含んだ
ものが用いられ、その屈折率ｎs はＳｉ酸化膜２の屈折
率ｎs と等しいか、僅かに低い、あるいは僅かに高い値
となるように選ぶことができる。また、その厚みは数μ
ｍから数十μｍの範囲より選ばれる。第２クラッド層６
はコア３内への光の閉じ込め状態を調整するための層で
あり、その光の閉じ込め状態は第２クラッド層６の屈折
率ｎ2 によって変えられる。このｎ2 の値は第１クラッ
ド層５の屈折率ｎ1 よりも低い値か僅かに高い値となる
ように設定される。Ｓｉ酸化膜２の膨出部２ａはコア３
内を伝搬する光信号の伝搬損失を小さくする上で重要で
ある。すなわち、コア３内からしみだし光がＳｉ基板１
内に及ばないようにするために設けられたものである。
このようにコア３の周りをｎs およびｎ1 （あるいはｎ
2 ）の層で略等方的に囲むことにより、しみだし光によ
る損失が抑えられる。
【００１７】図２に、図１(a) に示したクラッド層が一
層構造のガラス導波路の製造方法の一実施例を示す。ま
ず(a) に示すようにＳｉ基板１の表面にメタル膜（たと
えばＷＳｉ、Ｗ、Ｍｏ、など）８を形成し、その上に、
溝状パターンを形成するためのフォトレジスト膜９のパ
ターンを形成する。上記メタル膜８は通常よく用いられ
るスパッタリング法、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法な
どを用いて形成する。フォトレジスト膜９のパターニン
グはフォトリソグラフィプロセスによって実現すること
ができる。次に(b) に示すように、フォトレジスト膜９
のパターンをマスクにしてエッチングプロセスによりメ
タル膜８のパターニングを行い、その後、これら２つの
膜８，９をマスクにしてエッチングプロセスによりＳｉ
基板１の表面にコア部となる溝１０を形成する。上記エ
ッチングプロセスにはドライあるいはウエットエッチン
グを用いることができる。次に(c) に示すように、Ｓｉ
基板１の表面のフォトレジスト膜９およびメタル膜８を
除去する。その後(d) に示すように、高温（1200℃程
度）下でＳｉ基板１を加熱し、溝４が形成されている基
板表面にＳｉ酸化膜２を形成する。この熱酸化プロセス
も半導体集積回路の製造の際によく用いられている方法
を用いることができる。次に(e) に示すように、Ｓｉ酸
化膜２の表面に高屈折率ガラス膜１１を形成し、溝４内
を高屈折率ガラスで埋め込む。この高屈折率ガラス膜１
１は、アルカリ金属シリケートの水溶液Ｍｅ2 Ｏ・ｎＳ
ｉＯ2 ・ｘＨ2 Ｏ（Ｍｅ：アルカリ金属）をＳｉ酸化膜
２の表面に塗布後、これを乾燥させることによってガラ
ス膜を形成する方法を用いてもよい。ここで、Ｍｅとし
てはＮａ，Ｋ，Ｌｉ，Ｎ+ Ｒ４，などを少なくとも一種
含んだものを用いる。また、上記水溶液に屈折率制御用
ドーパントとしてＰ，Ｂ，Ｔｉ，Ｇｅ，Ａｌなどを含ん
だ水溶液、あるいは希土類元素を含んだ水溶液を添加し
て用いることもできる。たとえば、Ｐ2 Ｏ5 ，Ｎａ2 Ｃ
Ｏ3 ，Ｌｉ2 ＣＯ3，Ｈ3 ＢＯ3 ，ＢＣｌ3 などの水溶
液を用いることができる。上記高屈折率ガラス膜１１の
形成プロセスは低温（800 ℃以下）プロセスで、屈折率
制御用ドーパントの揮散はほとんどない。次に、溝４の
中のみに高屈折率ガラス膜１１が存在するよう、(f) に
示すようにＳｉ酸化膜２の平坦面上の不要な高屈折率ガ
ラスは取り除かれる。すなわち、この工程により溝４内
に残された高屈折率ガラスがコア３を構成することにな
る。上記不要な高屈折率ガラスの取り除きは、ドライあ
るいはウエットエッチング、さらには表面研磨などによ
って行われる。最後に(g) に示すように、クラッド層４
がＳｉ酸化膜２およびコア３の表面全体を覆うようにし
て基板上に形成される。このクラッド層４は、プラズマ
ＣＶＤ法、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング
法、火炎堆積法、などによって形成することができる。
なお、このクラッド層４を形成した後、最後に焼結プロ
セスを行ってこれがよりち蜜なガラスとなるようにして
もよい。
層構造のガラス導波路の製造方法の一実施例を示す。ま
ず(a) に示すようにＳｉ基板１の表面にメタル膜（たと
えばＷＳｉ、Ｗ、Ｍｏ、など）８を形成し、その上に、
溝状パターンを形成するためのフォトレジスト膜９のパ
ターンを形成する。上記メタル膜８は通常よく用いられ
るスパッタリング法、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法な
どを用いて形成する。フォトレジスト膜９のパターニン
グはフォトリソグラフィプロセスによって実現すること
ができる。次に(b) に示すように、フォトレジスト膜９
のパターンをマスクにしてエッチングプロセスによりメ
タル膜８のパターニングを行い、その後、これら２つの
膜８，９をマスクにしてエッチングプロセスによりＳｉ
基板１の表面にコア部となる溝１０を形成する。上記エ
ッチングプロセスにはドライあるいはウエットエッチン
グを用いることができる。次に(c) に示すように、Ｓｉ
基板１の表面のフォトレジスト膜９およびメタル膜８を
除去する。その後(d) に示すように、高温（1200℃程
度）下でＳｉ基板１を加熱し、溝４が形成されている基
板表面にＳｉ酸化膜２を形成する。この熱酸化プロセス
も半導体集積回路の製造の際によく用いられている方法
を用いることができる。次に(e) に示すように、Ｓｉ酸
化膜２の表面に高屈折率ガラス膜１１を形成し、溝４内
を高屈折率ガラスで埋め込む。この高屈折率ガラス膜１
１は、アルカリ金属シリケートの水溶液Ｍｅ2 Ｏ・ｎＳ
ｉＯ2 ・ｘＨ2 Ｏ（Ｍｅ：アルカリ金属）をＳｉ酸化膜
２の表面に塗布後、これを乾燥させることによってガラ
ス膜を形成する方法を用いてもよい。ここで、Ｍｅとし
てはＮａ，Ｋ，Ｌｉ，Ｎ+ Ｒ４，などを少なくとも一種
含んだものを用いる。また、上記水溶液に屈折率制御用
ドーパントとしてＰ，Ｂ，Ｔｉ，Ｇｅ，Ａｌなどを含ん
だ水溶液、あるいは希土類元素を含んだ水溶液を添加し
て用いることもできる。たとえば、Ｐ2 Ｏ5 ，Ｎａ2 Ｃ
Ｏ3 ，Ｌｉ2 ＣＯ3，Ｈ3 ＢＯ3 ，ＢＣｌ3 などの水溶
液を用いることができる。上記高屈折率ガラス膜１１の
形成プロセスは低温（800 ℃以下）プロセスで、屈折率
制御用ドーパントの揮散はほとんどない。次に、溝４の
中のみに高屈折率ガラス膜１１が存在するよう、(f) に
示すようにＳｉ酸化膜２の平坦面上の不要な高屈折率ガ
ラスは取り除かれる。すなわち、この工程により溝４内
に残された高屈折率ガラスがコア３を構成することにな
る。上記不要な高屈折率ガラスの取り除きは、ドライあ
るいはウエットエッチング、さらには表面研磨などによ
って行われる。最後に(g) に示すように、クラッド層４
がＳｉ酸化膜２およびコア３の表面全体を覆うようにし
て基板上に形成される。このクラッド層４は、プラズマ
ＣＶＤ法、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング
法、火炎堆積法、などによって形成することができる。
なお、このクラッド層４を形成した後、最後に焼結プロ
セスを行ってこれがよりち蜜なガラスとなるようにして
もよい。
【００１８】図３に、本発明に係る製造方法の他の実施
例を示す。これは図２のメタル膜８の代わりにＳｉＯ2
膜１２を用いた構成である。まず(a) に示すように、Ｓ
ｉ基板１の表面上にＳｉＯ2 膜１２を形成し、その上に
フォトレジスト膜９のパターンを形成する。次に(b) に
示すようにフォトレジスト膜９をマスクにしてＳｉＯ2
膜１２をパターニングし、その後、これら２つの膜９，
１２をマスクにしてＳｉ基板１の表面をエッチングし、
コア部となる溝１０を形成する。次に、(c) に示すよう
にフォトレジスト膜９を除去する。その後、(d) に示す
ように高温雰囲気下でＳｉ基板１の溝４の内面に熱酸化
処理を施し断面Ｕ字状のＳｉ酸化膜１３を形成させる。
このＵ字状のＳｉ酸化膜１３は、先に基板１表面に形成
された平坦状のＳｉ酸化膜１２と連続しており、図１で
説明したＳｉ酸化膜２の膨出部７に相当する。次に、
(e) に示すように基板１上に高屈折率ガラス膜１１を形
成させ、溝１０を高屈折率ガラスで埋め込む。その後
(f) に示すように、コア３となる高屈折率ガラスのみを
溝１０内に残すよう、不要な高屈折率ガラスをエッチン
グ、あるいは表面研磨などによって取り除く。最後に
(g) に示すように、クラッドガラス膜１４を形成してコ
ア３を被覆する。この構成では、ＳｉＯ2 膜１２はマス
クとして作用する以外に第２クラッド層としても作用す
る。
例を示す。これは図２のメタル膜８の代わりにＳｉＯ2
膜１２を用いた構成である。まず(a) に示すように、Ｓ
ｉ基板１の表面上にＳｉＯ2 膜１２を形成し、その上に
フォトレジスト膜９のパターンを形成する。次に(b) に
示すようにフォトレジスト膜９をマスクにしてＳｉＯ2
膜１２をパターニングし、その後、これら２つの膜９，
１２をマスクにしてＳｉ基板１の表面をエッチングし、
コア部となる溝１０を形成する。次に、(c) に示すよう
にフォトレジスト膜９を除去する。その後、(d) に示す
ように高温雰囲気下でＳｉ基板１の溝４の内面に熱酸化
処理を施し断面Ｕ字状のＳｉ酸化膜１３を形成させる。
このＵ字状のＳｉ酸化膜１３は、先に基板１表面に形成
された平坦状のＳｉ酸化膜１２と連続しており、図１で
説明したＳｉ酸化膜２の膨出部７に相当する。次に、
(e) に示すように基板１上に高屈折率ガラス膜１１を形
成させ、溝１０を高屈折率ガラスで埋め込む。その後
(f) に示すように、コア３となる高屈折率ガラスのみを
溝１０内に残すよう、不要な高屈折率ガラスをエッチン
グ、あるいは表面研磨などによって取り除く。最後に
(g) に示すように、クラッドガラス膜１４を形成してコ
ア３を被覆する。この構成では、ＳｉＯ2 膜１２はマス
クとして作用する以外に第２クラッド層としても作用す
る。
【００１９】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。高屈折率ガラスからなるコア３はＳｉ基板
１の表面以外に裏面にも形成してあってもよい。また図
３(f) の基板を２枚張り合わせることによって、図４に
示すようなコア３をＳｉ酸化膜１３で略対称的に取り囲
んだ構造の導波路を実現することもできる。コアの断面
形状は矩形状以外に三角形状、逆三角形状、楕円形状、
などでもよい。また、Ｓｉ酸化膜２，１２，１３を形成
する際にこれにＢやＦなどのドーパントを含ませてもよ
い。このようにすると、コアの屈折率ｎw とＳｉ酸化膜
の屈折率ｎs の屈折率差をさらに大きくすることができ
る。また図３において、Ｓｉ酸化膜１２の代わりに、
Ｂ，Ｆなどの屈折率制御用ドーパント含んだＳｉ酸化膜
を用いれば、コア３とＳｉ酸化膜１２との間に屈折率差
を上記ドーパントでも制御することができる。さらに、
クラッド層は３層以上の多層状に構成されてもよい。
のではない。高屈折率ガラスからなるコア３はＳｉ基板
１の表面以外に裏面にも形成してあってもよい。また図
３(f) の基板を２枚張り合わせることによって、図４に
示すようなコア３をＳｉ酸化膜１３で略対称的に取り囲
んだ構造の導波路を実現することもできる。コアの断面
形状は矩形状以外に三角形状、逆三角形状、楕円形状、
などでもよい。また、Ｓｉ酸化膜２，１２，１３を形成
する際にこれにＢやＦなどのドーパントを含ませてもよ
い。このようにすると、コアの屈折率ｎw とＳｉ酸化膜
の屈折率ｎs の屈折率差をさらに大きくすることができ
る。また図３において、Ｓｉ酸化膜１２の代わりに、
Ｂ，Ｆなどの屈折率制御用ドーパント含んだＳｉ酸化膜
を用いれば、コア３とＳｉ酸化膜１２との間に屈折率差
を上記ドーパントでも制御することができる。さらに、
クラッド層は３層以上の多層状に構成されてもよい。
【００２０】
【発明の効果】以上要するに、本発明のガラス導波路の
製造方法によれば次の如き優れた効果が発揮できる。
製造方法によれば次の如き優れた効果が発揮できる。
【００２１】(1) コアの側面荒れが極めて少なく、散乱
損失の低い導波路を得ることができ、結果的に低損失導
波路を実現できる。
損失の低い導波路を得ることができ、結果的に低損失導
波路を実現できる。
【００２２】(2) コアに高屈折率のガラスを用いても基
板の反り現象がほとんどなく、また屈折率制御用ドーパ
ントの揮散も非常に少ない。
板の反り現象がほとんどなく、また屈折率制御用ドーパ
ントの揮散も非常に少ない。
【００２３】(3) 焼結プロセスは１回でよく、かつ簡易
に製造できるので導波路の低コスト化を実現できる。
に製造できるので導波路の低コスト化を実現できる。
【図１】本発明の製造方法により得られるガラス導波路
の実施例を示す断面図であり、(a) はクラッド層が一層
の場合、(b) はクラッド層が二層の場合である。
の実施例を示す断面図であり、(a) はクラッド層が一層
の場合、(b) はクラッド層が二層の場合である。
【図２】本発明に係る製造方法の一実施例を示す一連の
工程図である。
工程図である。
【図３】本発明に係る製造方法の他の実施例を示す一連
の工程図である。
の工程図である。
【図４】本発明の製造方法により得られるガラス導波路
の他の実施例を示す断面図である。
の他の実施例を示す断面図である。
【図５】従来の製造方法を示す一連の工程図である。
１ Ｓｉ基板 ２ Ｓｉ酸化膜 ３ コア ４ クラッド層 ５ 第１クラッド層 ７ コアの下方部 ８ メタル膜 ９ フォトレジスト膜 １０ 溝 １１ 高屈折率ガラス膜 １２ Ｓｉ酸化膜 １３ Ｓｉ酸化膜
Claims (1)
- 【請求項１】Ｓｉ基板表面にコア部となる溝を形成し、
その溝の内面に熱酸化処理を施した後、溝内に高屈折率
のガラスとしてアルカリ族シリケートの水溶液Ｍｅ2 Ｏ
・ｎＳｉＯ 2 ・ｘＨ2 Ｏ（Ｍｅ：アルカリ金属）の塗布
後、これを乾燥、固化させ埋め込んで基板表面を平坦化
し、その平坦化された基板表面にクラッドガラス膜を形
成するようにしたことを特徴とするＳｉ基板を用いたガ
ラス導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33221591A JP3018688B2 (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | Ｓｉ基板を用いたガラス導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33221591A JP3018688B2 (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | Ｓｉ基板を用いたガラス導波路の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05164932A JPH05164932A (ja) | 1993-06-29 |
| JP3018688B2 true JP3018688B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=18252465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33221591A Expired - Fee Related JP3018688B2 (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | Ｓｉ基板を用いたガラス導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3018688B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101361058B1 (ko) | 2009-12-09 | 2014-02-12 | 한국전자통신연구원 | 광 소자를 포함하는 반도체 장치의 형성 방법 |
-
1991
- 1991-12-16 JP JP33221591A patent/JP3018688B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05164932A (ja) | 1993-06-29 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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