JPH06123813A - 希土類イオン・窒素添加酸化膜の製造方法及び光導波路の製造方法 - Google Patents
希土類イオン・窒素添加酸化膜の製造方法及び光導波路の製造方法Info
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- JPH06123813A JPH06123813A JP4272939A JP27293992A JPH06123813A JP H06123813 A JPH06123813 A JP H06123813A JP 4272939 A JP4272939 A JP 4272939A JP 27293992 A JP27293992 A JP 27293992A JP H06123813 A JPH06123813 A JP H06123813A
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/14—Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
- C03B19/1415—Reactant delivery systems
- C03B19/1438—Reactant delivery systems for delivering and depositing additional reactants as liquids or solutions, e.g. solution doping of the article or deposit
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
- C03B2201/20—Doped silica-based glasses doped with non-metals other than boron or fluorine
- C03B2201/24—Doped silica-based glasses doped with non-metals other than boron or fluorine doped with nitrogen, e.g. silicon oxy-nitride glasses
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
- C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
- C03B2201/34—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with rare earth metals, i.e. with Sc, Y or lanthanides, e.g. for laser-amplifiers
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高屈折率で透明度が良く、反りが少なく低損
失で、高寸法精度且つ超小型で、低コストで製造でき、
コア側面の荒れが少なく低損失な希土類イオン・窒素添
加酸化膜の製造方法及び光導波路の製造方法を提供す
る。 【構成】 基板１上にＳｉＯ2 の多孔質膜３を形成する
工程と、この多孔質膜を希土類元素を含む溶液中に液浸
してこの元素を上記多孔質膜中に所定濃度添加した後乾
燥させる工程と、この多孔質膜をＮＨ3 ガスを含む雰囲
気下で加熱透明化する工程を有するようにした。
失で、高寸法精度且つ超小型で、低コストで製造でき、
コア側面の荒れが少なく低損失な希土類イオン・窒素添
加酸化膜の製造方法及び光導波路の製造方法を提供す
る。 【構成】 基板１上にＳｉＯ2 の多孔質膜３を形成する
工程と、この多孔質膜を希土類元素を含む溶液中に液浸
してこの元素を上記多孔質膜中に所定濃度添加した後乾
燥させる工程と、この多孔質膜をＮＨ3 ガスを含む雰囲
気下で加熱透明化する工程を有するようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光導波路の製造方法に
係り、高屈折率で透明度が良く、反りが少なく低損失
で、高寸法精度且つ超小型で、低コストで製造でき、コ
ア側面の荒れが少なく低損失な希土類イオン・窒素添加
酸化膜の製造方法及び光導波路の製造方法に関するもの
である。
係り、高屈折率で透明度が良く、反りが少なく低損失
で、高寸法精度且つ超小型で、低コストで製造でき、コ
ア側面の荒れが少なく低損失な希土類イオン・窒素添加
酸化膜の製造方法及び光導波路の製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、ガラス導波路やファイバのコア内
に希土類イオンを添加することにより、レーザや光増幅
器を実現しようとする研究開発が注目されている。
に希土類イオンを添加することにより、レーザや光増幅
器を実現しようとする研究開発が注目されている。
【０００３】図５は、ガラス導波路のコア内に希土類イ
オンを添加する方法の従来例を示したものである。すな
わち、光が伝搬するコア５５とコア５５の周りにクラッ
ド層５６を有するガラス光導波路膜を基板上に形成させ
る際に、基板５１上にバッファ層５２、コア用ガラス多
孔質膜５３を形成し、このコア用ガラス多孔質膜５３に
希土類元素と遷移金属元素から選ばれた１種類以上の元
素を含む溶液中に液浸して、この元素をコア用ガラス多
孔質膜５３に所定濃度に添加させ、乾燥、焼結後、フォ
トリソグラフィ，ドライエッチングプロセスによりコア
５５を形成し、コア５５表面上にクラッド層５６を堆積
させてレーザ用、あるいは光増幅器用希土類イオン添加
ガラス導波路を得る方法である（特開平２−２５０８３
号）。
オンを添加する方法の従来例を示したものである。すな
わち、光が伝搬するコア５５とコア５５の周りにクラッ
ド層５６を有するガラス光導波路膜を基板上に形成させ
る際に、基板５１上にバッファ層５２、コア用ガラス多
孔質膜５３を形成し、このコア用ガラス多孔質膜５３に
希土類元素と遷移金属元素から選ばれた１種類以上の元
素を含む溶液中に液浸して、この元素をコア用ガラス多
孔質膜５３に所定濃度に添加させ、乾燥、焼結後、フォ
トリソグラフィ，ドライエッチングプロセスによりコア
５５を形成し、コア５５表面上にクラッド層５６を堆積
させてレーザ用、あるいは光増幅器用希土類イオン添加
ガラス導波路を得る方法である（特開平２−２５０８３
号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図５に示した従来の希
土類イオン添加ガラス導波路の製造方法には以下のよう
な難しい問題点がある。
土類イオン添加ガラス導波路の製造方法には以下のよう
な難しい問題点がある。
【０００５】（１）コアとクラッドとの屈折率差の大き
いガラス導波路を製造するために、屈折率制御用添加物
を含んだ屈折率の高いコアガラス膜をバッファ層の上に
形成すると、基板全体が熱膨張係数の違いによって反り
を生じ、その反り量が１０μｍをはるかに超える大きな
値となるので、高寸法精度の光回路をパターニングする
ことがむずかしい。この点で屈折率差を大きくするには
限界があった。
いガラス導波路を製造するために、屈折率制御用添加物
を含んだ屈折率の高いコアガラス膜をバッファ層の上に
形成すると、基板全体が熱膨張係数の違いによって反り
を生じ、その反り量が１０μｍをはるかに超える大きな
値となるので、高寸法精度の光回路をパターニングする
ことがむずかしい。この点で屈折率差を大きくするには
限界があった。
【０００６】（２）また、上記（１）の理由以外に、コ
アとクラッドと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を堆積させ
ても、加熱透明化の焼結プロセスで屈折率制御用添加物
が揮散してしまい、屈折率の高いコア層を実現すること
がむずかしく、最大でも１．４７を超えることはなかっ
た。そのため、比屈折率差はたかだか１％程度が限界で
あった。
アとクラッドと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を堆積させ
ても、加熱透明化の焼結プロセスで屈折率制御用添加物
が揮散してしまい、屈折率の高いコア層を実現すること
がむずかしく、最大でも１．４７を超えることはなかっ
た。そのため、比屈折率差はたかだか１％程度が限界で
あった。
【０００７】（３）屈折率制御用添加物を多く含んだコ
ア層を矩形状にドライエッチングすると、コア層を構成
するＳｉＯ2 と上記添加物とのエッチング速度の違いに
よってエッチング側面が凹凸状に荒れ、それが原因で散
乱損失を増大させる。
ア層を矩形状にドライエッチングすると、コア層を構成
するＳｉＯ2 と上記添加物とのエッチング速度の違いに
よってエッチング側面が凹凸状に荒れ、それが原因で散
乱損失を増大させる。
【０００８】（４）また、屈折率制御用添加物を増大さ
せていくと、吸収及び散乱損失が増え、低損失な光導波
路を実現することがむずかしい。
せていくと、吸収及び散乱損失が増え、低損失な光導波
路を実現することがむずかしい。
【０００９】本発明の目的は前記した従来技術の欠点を
解消し、高屈折率で透明度が良く、反りが少なく低損失
で、高寸法精度且つ超小型で、低コストで製造でき、コ
ア側面の荒れが少なく低損失な希土類イオン・窒素添加
酸化膜の製造方法及び光導波路の製造方法を提供するこ
とにある。
解消し、高屈折率で透明度が良く、反りが少なく低損失
で、高寸法精度且つ超小型で、低コストで製造でき、コ
ア側面の荒れが少なく低損失な希土類イオン・窒素添加
酸化膜の製造方法及び光導波路の製造方法を提供するこ
とにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、基板上にＳｉＯ2 の多孔質膜を形成する工
程と、この多孔質膜を希土類元素を含む溶液中に液浸し
てこの元素を上記多孔質膜中に所定濃度添加した後乾燥
させる工程と、この多孔質膜をＮＨ3 ガスを含む雰囲気
下で加熱透明化する工程を有するものである。
に本発明は、基板上にＳｉＯ2 の多孔質膜を形成する工
程と、この多孔質膜を希土類元素を含む溶液中に液浸し
てこの元素を上記多孔質膜中に所定濃度添加した後乾燥
させる工程と、この多孔質膜をＮＨ3 ガスを含む雰囲気
下で加熱透明化する工程を有するものである。
【００１１】ＳｉＯ2 多孔質膜としてＧｅ，Ｐ，Ａｌ，
Ｂ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｎ，Ｚｒなどの屈折率制御用添加物
を少なくとも１種含んだＳｉＯ2 多孔質膜を用いること
もできる。
Ｂ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｎ，Ｚｒなどの屈折率制御用添加物
を少なくとも１種含んだＳｉＯ2 多孔質膜を用いること
もできる。
【００１２】多孔質膜をＮＨ3 ガスを含む雰囲気下で加
熱透明化する際に、Ｈｅ，Ｃｌ2 などのガスを少なくと
も１種添加してもよい。
熱透明化する際に、Ｈｅ，Ｃｌ2 などのガスを少なくと
も１種添加してもよい。
【００１３】基板と多孔質膜との間に、希土類イオン・
窒素添加酸化膜の屈折率よりも低屈折率のクラッド層を
設ける工程を有してもよい。
窒素添加酸化膜の屈折率よりも低屈折率のクラッド層を
設ける工程を有してもよい。
【００１４】また、希土類イオン・窒素添加光導波路の
製造方法は、基板上にＳｉＯ2 の多孔質膜を形成する工
程と、この多孔質膜を希土類元素を含む溶液中に液浸し
てこの元素を上記多孔質膜中に所定濃度添加した後乾燥
させる工程と、この多孔質膜をＮＨ3 ガスを含む雰囲気
下で加熱透明化する工程と、この透明な酸化膜をフォト
リソグラフィ、ドライエッチングプロセスを用いて略矩
形状のパターンに形成する工程と、このパターン表面に
低屈折率のクラッド膜を被覆する工程とを有する。
製造方法は、基板上にＳｉＯ2 の多孔質膜を形成する工
程と、この多孔質膜を希土類元素を含む溶液中に液浸し
てこの元素を上記多孔質膜中に所定濃度添加した後乾燥
させる工程と、この多孔質膜をＮＨ3 ガスを含む雰囲気
下で加熱透明化する工程と、この透明な酸化膜をフォト
リソグラフィ、ドライエッチングプロセスを用いて略矩
形状のパターンに形成する工程と、このパターン表面に
低屈折率のクラッド膜を被覆する工程とを有する。
【００１５】
【作用】上記構成により、基板上に屈折率が１．４６〜
１．９０の範囲の高屈折率で且つ透明度が高い希土類イ
オン・窒素添加酸化膜（ＳｉｘＯｙＮｚ：ｘ，ｙ，ｚは
実数）を、基板に反りを発生させずに形成することがで
きる。上記屈折率の値は、ＮＨ3 ガス濃度、加熱透明化
の温度、加熱時間によって制御することができる。例え
ば、ＮＨ3 ガス濃度を濃くすれば屈折率を高くすること
ができる。また、加熱透明化の温度或いは加熱時間の増
大によっても屈折率を高くすることができる。
１．９０の範囲の高屈折率で且つ透明度が高い希土類イ
オン・窒素添加酸化膜（ＳｉｘＯｙＮｚ：ｘ，ｙ，ｚは
実数）を、基板に反りを発生させずに形成することがで
きる。上記屈折率の値は、ＮＨ3 ガス濃度、加熱透明化
の温度、加熱時間によって制御することができる。例え
ば、ＮＨ3 ガス濃度を濃くすれば屈折率を高くすること
ができる。また、加熱透明化の温度或いは加熱時間の増
大によっても屈折率を高くすることができる。
【００１６】多孔質膜は、火炎加水分解法、火炎堆積
法、ＣＶＤ法、コーティング法などによって成膜するの
で不純物の混入も少なく、且つＮＨ3 ガス雰囲気下で加
熱透明化しても不純物混入による光透過率の低下、即ち
光損失の増大を招くことがなく、低損失な膜を形成する
ことができる。
法、ＣＶＤ法、コーティング法などによって成膜するの
で不純物の混入も少なく、且つＮＨ3 ガス雰囲気下で加
熱透明化しても不純物混入による光透過率の低下、即ち
光損失の増大を招くことがなく、低損失な膜を形成する
ことができる。
【００１７】ＳｉＯ2 多孔質膜に屈折率制御用添加物を
添加することで、さらに高屈折率の膜を形成することが
できる。また、屈折率制御用添加物は、基板と膜との熱
膨張係数の整合用添加物として使うことができるので、
種々の材質の基板を用いることができる。さらに、Ｇ
ｅ，Ｐ，Ａｌ等の添加は増幅度を高めたり増幅帯域幅の
拡大効果を期待することができる。
添加することで、さらに高屈折率の膜を形成することが
できる。また、屈折率制御用添加物は、基板と膜との熱
膨張係数の整合用添加物として使うことができるので、
種々の材質の基板を用いることができる。さらに、Ｇ
ｅ，Ｐ，Ａｌ等の添加は増幅度を高めたり増幅帯域幅の
拡大効果を期待することができる。
【００１８】加熱透明化する際にＨｅガスを添加するこ
とにより多孔質膜中にＮを容易に混入させることができ
る。また、多孔質膜の透明化を促進させることができ
る。さらに、Ｃｌガスを添加すれば多孔質膜中のＯＨ基
の含有量を最小限にすることができる。
とにより多孔質膜中にＮを容易に混入させることができ
る。また、多孔質膜の透明化を促進させることができ
る。さらに、Ｃｌガスを添加すれば多孔質膜中のＯＨ基
の含有量を最小限にすることができる。
【００１９】基板と多孔質膜との間に低屈折率のクラッ
ド層を設けることにより基板にはガラス、半導体、磁性
体、強誘電体など広い範囲に亘って用いることができ
る。
ド層を設けることにより基板にはガラス、半導体、磁性
体、強誘電体など広い範囲に亘って用いることができ
る。
【００２０】また、上記構成により、コアとクラッドと
の屈折率差の大きい希土類イオン・窒素添加光導波路を
実現することができる。この時、コアとクラッドとの比
屈折率差は０．５〜１０数％である。また、基板の反り
がほとんど生じないので偏光依存性の少ない光回路を実
現することができる。フォトリソグラフィの際に設計し
たマスク寸法に近い高寸法精度のパターンをパターンニ
ングすることができるので、所望設計値通りの光回路を
実現することができる。また、高比屈折率差の実現によ
り、従来の導波路型光回路に比し、１／３から１／５０
程度の超小型光回路を実現することができる。また、超
小型化により低損失な光回路を実現することができ、低
コスト化を達成することができる。さらに、一度に多量
の数を量産することができ、これによる低コスト化も期
待できる。また、Ｐ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｃｌ等は熱膨脹係数
の整合用、増幅効率の増大、増幅帯域幅の拡大などを目
的として添加するために、従来のように多量に添加する
必要はなく結果的にドライエッチングの際のＳｉＯ２と
上記添加物とのエッチング速度の違いによるコア側面の
エッチング荒れを軽減することができ、散乱損失の低減
を図ることができる。さらに、基板上に長尺のコアパタ
ーンを形成することができるので増幅度の高い光導波路
が期待できる。
の屈折率差の大きい希土類イオン・窒素添加光導波路を
実現することができる。この時、コアとクラッドとの比
屈折率差は０．５〜１０数％である。また、基板の反り
がほとんど生じないので偏光依存性の少ない光回路を実
現することができる。フォトリソグラフィの際に設計し
たマスク寸法に近い高寸法精度のパターンをパターンニ
ングすることができるので、所望設計値通りの光回路を
実現することができる。また、高比屈折率差の実現によ
り、従来の導波路型光回路に比し、１／３から１／５０
程度の超小型光回路を実現することができる。また、超
小型化により低損失な光回路を実現することができ、低
コスト化を達成することができる。さらに、一度に多量
の数を量産することができ、これによる低コスト化も期
待できる。また、Ｐ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｃｌ等は熱膨脹係数
の整合用、増幅効率の増大、増幅帯域幅の拡大などを目
的として添加するために、従来のように多量に添加する
必要はなく結果的にドライエッチングの際のＳｉＯ２と
上記添加物とのエッチング速度の違いによるコア側面の
エッチング荒れを軽減することができ、散乱損失の低減
を図ることができる。さらに、基板上に長尺のコアパタ
ーンを形成することができるので増幅度の高い光導波路
が期待できる。
【００２１】
【実施例】図１に本発明の希土類イオンとＮを含有した
酸化膜を基板上に形成する方法の第１の実施例を示す。
まず、図１（ａ）は基板１上の第１クラッド２（屈折率
Ｎｅ）上にコア用多孔質膜３を形成する工程である。な
お、同図は側断面図を示したものである。基板１には、
ガラス（石英系ガラス，多成分系ガラス等）、半導体
（Ｓｉ，ＧａＡｓ，ＩｎＰ，酸化膜付きＳｉ等）、磁性
体，強誘電体（ＬｉＮｂＯ3 ，ＬｉＴａＯ3 等）等を用
いる。コア用多孔質膜３としては、ＳｉＯ2 ，あるいは
ＳｉＯ2 にＧｅ，Ｐ，Ａｌ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｚｒ，
Ｃｅ，Ｎａ，Ｋ，Ｂ等の屈折率制御用添加物を少なくと
も１種含んだものを用いる。第１クラッド２もＳｉＯ2
あるいはＳｉＯ2 にＢ，Ｆ，Ｐ，Ｇｅ等の上記添加物を
少なくとも１種含んだものを用いる。この第１クラッド
２はＣＶＤ法，電子ビーム蒸着法，スパッタリング法等
によって形成する。コア用多孔質膜３は火炎加水分解
法，火炎堆積法，熱ＣＶＤ法，ゾル・ゲル法，コーティ
ング法等によって形成するが、その膜厚は数μｍから百
数十μｍの範囲から選ばれる。
酸化膜を基板上に形成する方法の第１の実施例を示す。
まず、図１（ａ）は基板１上の第１クラッド２（屈折率
Ｎｅ）上にコア用多孔質膜３を形成する工程である。な
お、同図は側断面図を示したものである。基板１には、
ガラス（石英系ガラス，多成分系ガラス等）、半導体
（Ｓｉ，ＧａＡｓ，ＩｎＰ，酸化膜付きＳｉ等）、磁性
体，強誘電体（ＬｉＮｂＯ3 ，ＬｉＴａＯ3 等）等を用
いる。コア用多孔質膜３としては、ＳｉＯ2 ，あるいは
ＳｉＯ2 にＧｅ，Ｐ，Ａｌ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｚｒ，
Ｃｅ，Ｎａ，Ｋ，Ｂ等の屈折率制御用添加物を少なくと
も１種含んだものを用いる。第１クラッド２もＳｉＯ2
あるいはＳｉＯ2 にＢ，Ｆ，Ｐ，Ｇｅ等の上記添加物を
少なくとも１種含んだものを用いる。この第１クラッド
２はＣＶＤ法，電子ビーム蒸着法，スパッタリング法等
によって形成する。コア用多孔質膜３は火炎加水分解
法，火炎堆積法，熱ＣＶＤ法，ゾル・ゲル法，コーティ
ング法等によって形成するが、その膜厚は数μｍから百
数十μｍの範囲から選ばれる。
【００２２】次に、図１（ｂ）に示すように、数百℃か
ら1000℃の範囲の温度で加熱してコア用多孔質膜３のか
さ密度を上げる。その後、図１（ｃ）に示すように、基
板１を希土類元素（あるいは希土類元素と遷移金属元素
から選ばれた１種類以上元素）を含む溶液中（たとえ
ば、アルコール液に溶けたＥｒＣｌ３の溶液中）に液浸
し、この元素を上記コア用多孔質膜３内に添加させ、そ
の後、乾燥させる。
ら1000℃の範囲の温度で加熱してコア用多孔質膜３のか
さ密度を上げる。その後、図１（ｃ）に示すように、基
板１を希土類元素（あるいは希土類元素と遷移金属元素
から選ばれた１種類以上元素）を含む溶液中（たとえ
ば、アルコール液に溶けたＥｒＣｌ３の溶液中）に液浸
し、この元素を上記コア用多孔質膜３内に添加させ、そ
の後、乾燥させる。
【００２３】次に、図１（ｄ）に示すように、基板１を
ガラス管６内に挿入し、電気炉４で加熱して透明な膜と
なるように焼結する。この加熱はＨｅとＮＨ3 ガス雰囲
気中で行ない、膜３中にＮを添加させる。この膜３中へ
のＮの添加量は、ＮＨ3 ガスの濃度、加熱時間（通常、
１〜５時間）、加熱温度（1300〜1450℃) によって調節
することができる。希土類元素としては、Ｅｒ，Ｎｄ，
Ｐｒ，Ｙｂ，Ｈｏ，Ｔｍ，Ｓｍ，Ｃｅ，等を少なくとも
１種含んだものを用いる。またこの加熱は上記ガス雰囲
気下で加圧した状態で行なうと、より効率的にＮを膜中
に添加することができる。
ガラス管６内に挿入し、電気炉４で加熱して透明な膜と
なるように焼結する。この加熱はＨｅとＮＨ3 ガス雰囲
気中で行ない、膜３中にＮを添加させる。この膜３中へ
のＮの添加量は、ＮＨ3 ガスの濃度、加熱時間（通常、
１〜５時間）、加熱温度（1300〜1450℃) によって調節
することができる。希土類元素としては、Ｅｒ，Ｎｄ，
Ｐｒ，Ｙｂ，Ｈｏ，Ｔｍ，Ｓｍ，Ｃｅ，等を少なくとも
１種含んだものを用いる。またこの加熱は上記ガス雰囲
気下で加圧した状態で行なうと、より効率的にＮを膜中
に添加することができる。
【００２４】図１（ｅ）は焼結し終えた基板を示してお
り、第１クラッド２上に希土類イオンとＮの添加された
酸化膜７が形成されている。
り、第１クラッド２上に希土類イオンとＮの添加された
酸化膜７が形成されている。
【００２５】図２に本発明の希土類イオンとＮを含有し
た酸化膜を基板上に形成する方法の第２の実施例を示
す。図２（ａ）〜図２（ｃ）までは、図１（ａ）〜図１
（ｃ）までと同じであるが、図１（ｄ）と図２（ｄ）と
では加熱透明化プロセスが異なる。すなわち、焼結の際
に、ＮＨ3 ガスとＨｅとＣｌ2 を含む雰囲気下で行な
う。このＣｌ2 ガスの導入は、コア用多孔質膜３中に含
まれている水分を取除くことを目的に行なう。
た酸化膜を基板上に形成する方法の第２の実施例を示
す。図２（ａ）〜図２（ｃ）までは、図１（ａ）〜図１
（ｃ）までと同じであるが、図１（ｄ）と図２（ｄ）と
では加熱透明化プロセスが異なる。すなわち、焼結の際
に、ＮＨ3 ガスとＨｅとＣｌ2 を含む雰囲気下で行な
う。このＣｌ2 ガスの導入は、コア用多孔質膜３中に含
まれている水分を取除くことを目的に行なう。
【００２６】図３に本発明の希土類イオンとＮを含有し
たコアを用いた光導波路の製造方法の実施例を示す。図
３（ａ）は図１あるいは図２の方法によって得た希土類
イオンとＮを含有したコア用酸化膜７付きの基板１の側
断面図を示したものである。図３（ｂ）は酸化膜７の上
にマスク用メタル膜（たとえば、ＷＳｉ膜）８をスパッ
タリング法により形成したものである。このメタル膜８
の膜厚は数百ｎｍから１μｍの範囲が好ましい。
たコアを用いた光導波路の製造方法の実施例を示す。図
３（ａ）は図１あるいは図２の方法によって得た希土類
イオンとＮを含有したコア用酸化膜７付きの基板１の側
断面図を示したものである。図３（ｂ）は酸化膜７の上
にマスク用メタル膜（たとえば、ＷＳｉ膜）８をスパッ
タリング法により形成したものである。このメタル膜８
の膜厚は数百ｎｍから１μｍの範囲が好ましい。
【００２７】次に、図３（ｃ）に示すように、上記メタ
ル膜８の上にフォトレジスト膜９を塗布し、マスクを介
して紫外線露光，ベーキング，現象，定着のいわゆるフ
ォトリソグラフィ工程により、フォトレジスト膜９を形
成する。
ル膜８の上にフォトレジスト膜９を塗布し、マスクを介
して紫外線露光，ベーキング，現象，定着のいわゆるフ
ォトリソグラフィ工程により、フォトレジスト膜９を形
成する。
【００２８】次に、このフォトレジスト膜９をマスクに
して、図３（ｄ）に示すように、ドライエッチングによ
りメタル膜８をエッチングする。このドライエッチング
は、たとえば、ＮＦ３ガスを用いてプラズマ雰囲気下で
行なう。
して、図３（ｄ）に示すように、ドライエッチングによ
りメタル膜８をエッチングする。このドライエッチング
は、たとえば、ＮＦ３ガスを用いてプラズマ雰囲気下で
行なう。
【００２９】その後、図３（ｅ）に示すように、図３
（ｄ）で形成したメタル膜８をマスクにしてドライエッ
チングを行ない、希土類イオンとＮとを含有したコア用
酸化膜７をエッチングする。このエッチングガスは、た
とえば、ＣＨＦ3 ガスを用いて行なう。
（ｄ）で形成したメタル膜８をマスクにしてドライエッ
チングを行ない、希土類イオンとＮとを含有したコア用
酸化膜７をエッチングする。このエッチングガスは、た
とえば、ＣＨＦ3 ガスを用いて行なう。
【００３０】次に、図３（ｆ）に示すように、コア用酸
化膜７上のメタル膜８をドライエッチングにより剥離す
る。そして最後に、図３（ｇ）に示すように、コア用酸
化膜７の屈折率よりも低い材質のクラッド膜１０を形成
し、コア用酸化膜７を埋め込んだ構造のいわゆる埋込み
型光導波路を得ることができる。
化膜７上のメタル膜８をドライエッチングにより剥離す
る。そして最後に、図３（ｇ）に示すように、コア用酸
化膜７の屈折率よりも低い材質のクラッド膜１０を形成
し、コア用酸化膜７を埋め込んだ構造のいわゆる埋込み
型光導波路を得ることができる。
【００３１】図４も本発明の希土類イオンとＮを含有し
た光導波路の製造方法の実施例を示したものである。図
３と異なる点は、図４（ａ）の希土類イオンとＮ含有コ
ア用酸化膜７付きの基板として、基板１上に予め第１ク
ラッド膜２が形成され、その上に希土類イオンとＮ含有
コア用酸化膜７が形成されたものを用いた点である。後
の図４（ｂ）から図４（ｇ）の工程は図３（ｂ）から図
３（ｇ）までと同様の工程からなる。
た光導波路の製造方法の実施例を示したものである。図
３と異なる点は、図４（ａ）の希土類イオンとＮ含有コ
ア用酸化膜７付きの基板として、基板１上に予め第１ク
ラッド膜２が形成され、その上に希土類イオンとＮ含有
コア用酸化膜７が形成されたものを用いた点である。後
の図４（ｂ）から図４（ｇ）の工程は図３（ｂ）から図
３（ｇ）までと同様の工程からなる。
【００３２】次に、図１の具体的実施例について述べ
る。基板１にＳｉＯ2 ガラス（直径３インチ，厚さ１ｍ
ｍ）を用い、この基板１に、第１クラッド２としてＳｉ
Ｏ2 膜（膜厚５μｍ）をプラズマＣＶＤ法により形成し
た。その上に火炎堆積法によりＳｉＯ2 −Ｐ2 Ｏ5 系の
多孔質膜３を２０μｍ形成した。この後、８００℃の温
度で２時間仮焼結を行なった（図１（ｂ））。次に図１
（ｃ）に示すように、ＥｒＣｌ3 をアルコール液に溶か
した溶液を用意し、この溶液中に基板を液浸した。十分
に液浸後、乾燥させた。その後、図１（ｄ）に示すよう
に、石英のガラス管６内に入れ、矢印５−１方向からＨ
ｅとＮＨ3 ガスを流しながら1350℃の温度で加熱した。
ＮＨ3 ガス流量（１００cc/minから3 ｌ/min）、加熱時
間（２時間から４時間）を変えて２種作成した結果、希
土類イオンとＮを添加した酸化膜の屈折率を１．７６５
から１．９０の範囲のものを得ることができた。また希
土類イオンの含有量は数百ｐｐｍから２％まで変えるこ
とができた。これらの基板の反り量は３５μｍであっ
た。
る。基板１にＳｉＯ2 ガラス（直径３インチ，厚さ１ｍ
ｍ）を用い、この基板１に、第１クラッド２としてＳｉ
Ｏ2 膜（膜厚５μｍ）をプラズマＣＶＤ法により形成し
た。その上に火炎堆積法によりＳｉＯ2 −Ｐ2 Ｏ5 系の
多孔質膜３を２０μｍ形成した。この後、８００℃の温
度で２時間仮焼結を行なった（図１（ｂ））。次に図１
（ｃ）に示すように、ＥｒＣｌ3 をアルコール液に溶か
した溶液を用意し、この溶液中に基板を液浸した。十分
に液浸後、乾燥させた。その後、図１（ｄ）に示すよう
に、石英のガラス管６内に入れ、矢印５−１方向からＨ
ｅとＮＨ3 ガスを流しながら1350℃の温度で加熱した。
ＮＨ3 ガス流量（１００cc/minから3 ｌ/min）、加熱時
間（２時間から４時間）を変えて２種作成した結果、希
土類イオンとＮを添加した酸化膜の屈折率を１．７６５
から１．９０の範囲のものを得ることができた。また希
土類イオンの含有量は数百ｐｐｍから２％まで変えるこ
とができた。これらの基板の反り量は３５μｍであっ
た。
【００３３】
【発明の効果】本発明は次のような効果を有している。
【００３４】（１）屈折率が１．４６〜１．９０の範囲
の高屈折率で、かつ透明度が良いので、レーザや光増幅
器の用途に好適である。
の高屈折率で、かつ透明度が良いので、レーザや光増幅
器の用途に好適である。
【００３５】（２）ＳｉｘＯｙＮｚの膜を形成するさい
に基板に反りを発生させないので光回路のパターンニン
グが容易になる。
に基板に反りを発生させないので光回路のパターンニン
グが容易になる。
【００３６】（３）光信号の増幅度が増大し、増幅帯域
幅が拡大するので、レーザや光増幅器の用途に好適であ
る。
幅が拡大するので、レーザや光増幅器の用途に好適であ
る。
【００３７】（４）基板にガラス，半導体，磁性体，強
誘電体など多様な材料が使用できるので簡便である。
誘電体など多様な材料が使用できるので簡便である。
【００３８】（５）エッチング側面があれないので散乱
損失が少なくなり、光導波路の性能が向上する。
損失が少なくなり、光導波路の性能が向上する。
【００３９】（６）偏光依存性の少ない光回路を実現す
ることができることと、フォトリソグラフィの際に設計
したマスク寸法に近い高寸法精度のパターンをパターニ
ングすることができるので、所望設計値通りの光回路を
実現することができる。
ることができることと、フォトリソグラフィの際に設計
したマスク寸法に近い高寸法精度のパターンをパターニ
ングすることができるので、所望設計値通りの光回路を
実現することができる。
【００４０】（７）超小型化を実現することができ、こ
れにより低コスト化を図ることができる。
れにより低コスト化を図ることができる。
【００４１】（８）高比屈折率化により、基板上に長尺
のコアパターンを形成することができるので、増幅度の
高い光導波路型増幅回路を期待できる。
のコアパターンを形成することができるので、増幅度の
高い光導波路型増幅回路を期待できる。
【図１】本発明の希土類イオンとＮを含有した酸化膜を
基板上に形成する方法を示す工程図である。
基板上に形成する方法を示す工程図である。
【図２】本発明の希土類イオンとＮを含有した酸化膜を
基板上に形成する方法を示す別の工程図である。
基板上に形成する方法を示す別の工程図である。
【図３】本発明の希土類イオンとＮを含有したコアを用
いた光導波路の製造方法を示す工程図である。
いた光導波路の製造方法を示す工程図である。
【図４】本発明の希土類イオンとＮを含有した光導波路
の製造方法を示す別の工程図である。
の製造方法を示す別の工程図である。
【図５】従来の希土類イオン添加ガラス導波路の製造方
法を示す工程図である。
法を示す工程図である。
１ 基板 ３ コア用多孔質膜 ７ 希土類イオンとＮの添加された酸化膜
Claims (5)
- 【請求項１】 基板上にＳｉＯ2 の多孔質膜を形成する
工程と、該多孔質膜を希土類元素を含む溶液中に液浸し
て該元素を該多孔質膜中に所定濃度添加した後乾燥させ
る工程と、該多孔質膜をＮＨ3 ガスを含む雰囲気下で加
熱透明化する工程とを有することを特徴とする希土類イ
オン・窒素添加酸化膜の製造方法。 - 【請求項２】 ＳｉＯ2 多孔質膜としてＧｅ，Ｐ，Ａ
ｌ，Ｂ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｎ，Ｚｒなどの屈折率制御用添
加物を少なくとも１種含んだＳｉＯ2 多孔質膜を用いる
ことを特徴とする請求項１記載の希土類イオン・窒素添
加酸化膜の製造方法。 - 【請求項３】 多孔質膜をＮＨ3 ガスを含む雰囲気下で
加熱透明化する際に、Ｈｅ，Ｃｌ2 などのガスを少なく
とも１種添加したことを特徴とする請求項１又は２記載
の希土類イオン・窒素添加酸化膜の製造方法。 - 【請求項４】 基板と多孔質膜との間に、希土類イオン
・窒素添加酸化膜の屈折率よりも低屈折率のクラッド層
を設ける工程を有することを特徴とする請求項１記載の
希土類イオン・窒素添加酸化膜の製造方法。 - 【請求項５】 基板上にＳｉＯ2 の多孔質膜を形成する
工程と、該多孔質膜を希土類元素を含む溶液中に液浸し
て該元素を該多孔質膜中に所定濃度添加した後乾燥させ
る工程と、該多孔質膜をＮＨ3 ガスを含む雰囲気下で加
熱透明化する工程と、該透明な酸化膜をフォトリソグラ
フィ、ドライエッチングプロセスを用いて略矩形状のパ
ターンに形成する工程と、該パターン表面に低屈折率の
クラッド膜を被覆する工程とを有することを特徴とする
希土類イオン・窒素添加光導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4272939A JPH06123813A (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | 希土類イオン・窒素添加酸化膜の製造方法及び光導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4272939A JPH06123813A (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | 希土類イオン・窒素添加酸化膜の製造方法及び光導波路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06123813A true JPH06123813A (ja) | 1994-05-06 |
Family
ID=17520877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4272939A Pending JPH06123813A (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | 希土類イオン・窒素添加酸化膜の製造方法及び光導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06123813A (ja) |
-
1992
- 1992-10-12 JP JP4272939A patent/JPH06123813A/ja active Pending
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