JPH0659147A - 光導波路及びその製造方法 - Google Patents
光導波路及びその製造方法Info
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- JPH0659147A JPH0659147A JP21411492A JP21411492A JPH0659147A JP H0659147 A JPH0659147 A JP H0659147A JP 21411492 A JP21411492 A JP 21411492A JP 21411492 A JP21411492 A JP 21411492A JP H0659147 A JPH0659147 A JP H0659147A
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- refractive index
- core
- optical waveguide
- substrate
- film
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12133—Functions
- G02B2006/12147—Coupler
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 コアとクラッドとの屈折率差が大きくて反り
も小さく、かつ低損失な光導波路を提供する。また低コ
ストな光導波路の製造方法も提供する。 【構成】 基板１上にプラズマＣＶＤ法により、屈折率
が１．４６〜１．６０の範囲内にあるＳｉＯｘ（ｘ＝
１．５〜１．９）を用いて略矩形状のコア２を形成し、
コア２をそれよりも屈折率の低い材料からなる低屈折率
材（クラッド３）で覆った。
も小さく、かつ低損失な光導波路を提供する。また低コ
ストな光導波路の製造方法も提供する。 【構成】 基板１上にプラズマＣＶＤ法により、屈折率
が１．４６〜１．６０の範囲内にあるＳｉＯｘ（ｘ＝
１．５〜１．９）を用いて略矩形状のコア２を形成し、
コア２をそれよりも屈折率の低い材料からなる低屈折率
材（クラッド３）で覆った。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光導波路及びその製造
方法に係り、特に、コアとクラッドとの屈折率差が大き
くて反りも小さく、かつ低損失なガラス導波路及びその
低コストな製造方法に関するものである。
方法に係り、特に、コアとクラッドとの屈折率差が大き
くて反りも小さく、かつ低損失なガラス導波路及びその
低コストな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）小型化、２）大量生産性、３）高信頼性、
４）結合の無調整化、５）自動組立、６）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。
スには、１）小型化、２）大量生産性、３）高信頼性、
４）結合の無調整化、５）自動組立、６）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。
【０００３】光導波路の中で、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。従
来、石英系ガラス光導波路の製造方法として、図９に示
す火炎堆積法が知られている。これは（ａ）シリコン基
板上への石英ガラス多孔質膜（バッファ層）の形成およ
びその膜上への屈折率制御用添加物（ＴｉあるいはＧｅ
など）を含んだ石英ガラス多孔質膜（コア層）の形成、
（ｂ）その加熱透明化による平面光導波膜の形成、
（ｃ）および（ｄ）パターン化による３次元光導波路の
形成、（ｅ）上記３次元光導波路上への石英ガラス多孔
質膜（クラッド層）の形成、（ｆ）その加熱透明化によ
って実現されている（宮下：光導波路、１．最近の光導
波路技術，Oplus E,No.78,P.59-67)。
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。従
来、石英系ガラス光導波路の製造方法として、図９に示
す火炎堆積法が知られている。これは（ａ）シリコン基
板上への石英ガラス多孔質膜（バッファ層）の形成およ
びその膜上への屈折率制御用添加物（ＴｉあるいはＧｅ
など）を含んだ石英ガラス多孔質膜（コア層）の形成、
（ｂ）その加熱透明化による平面光導波膜の形成、
（ｃ）および（ｄ）パターン化による３次元光導波路の
形成、（ｅ）上記３次元光導波路上への石英ガラス多孔
質膜（クラッド層）の形成、（ｆ）その加熱透明化によ
って実現されている（宮下：光導波路、１．最近の光導
波路技術，Oplus E,No.78,P.59-67)。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図９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る。
導波路の製造方法には次のような問題点がある。
【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、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。
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、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。
【０００６】（２）上記製造方法は、（１）の理由以外
に、次の理由により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（ｂ）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い。
に、次の理由により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（ｂ）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い。
【０００７】（３）屈折率制御用添加物を多く含んだコ
ア層を（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 と上記添加物と
のエッチング速度との違いによってエッチング側面が凹
凸に荒れ、散乱損失を増大させるという問題点があっ
た。
ア層を（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 と上記添加物と
のエッチング速度との違いによってエッチング側面が凹
凸に荒れ、散乱損失を増大させるという問題点があっ
た。
【０００８】（４）焼結プロセスが２回もあり、時間が
かかること、ユーティリティコストがかかり、低コスト
化がむずかしい。
かかること、ユーティリティコストがかかり、低コスト
化がむずかしい。
【０００９】本発明の目的は、前記した従来技術の欠点
を解消し、コアとクラッドとの屈折率差が大きくて反り
も小さく、かつ低損失なガラス導波路を提供することに
ある。また低コストなガラス導波路の製造方法も提供す
ることにある。
を解消し、コアとクラッドとの屈折率差が大きくて反り
も小さく、かつ低損失なガラス導波路を提供することに
ある。また低コストなガラス導波路の製造方法も提供す
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、基板上にプラズマＣＶＤ法により、屈折率
が１．４６〜１．６０の範囲内にあるＳｉＯｘ（ｘ＝
１．５〜１．９）を用いて略矩形状のコアを形成し、こ
のコアをそれよりも屈折率の低い材料からなる低屈折率
材で覆ったものである。
に本発明は、基板上にプラズマＣＶＤ法により、屈折率
が１．４６〜１．６０の範囲内にあるＳｉＯｘ（ｘ＝
１．５〜１．９）を用いて略矩形状のコアを形成し、こ
のコアをそれよりも屈折率の低い材料からなる低屈折率
材で覆ったものである。
【００１１】上記コアを添加物を含まないコアで形成し
てもよい。
てもよい。
【００１２】上記基板にガラス、強誘電体、磁性体或い
は半導体のいずれかを使用してもよい。
は半導体のいずれかを使用してもよい。
【００１３】上記低屈折率材をＳｉＯ2 、或いはＳｉＯ
2 にＢ、Ｆ、Ｐ、Ｇｅ等の屈折率制御用添加物を少なく
とも１種類添加した材料としてもよい。
2 にＢ、Ｆ、Ｐ、Ｇｅ等の屈折率制御用添加物を少なく
とも１種類添加した材料としてもよい。
【００１４】上記低屈折率材を高分子材料としてもよ
い。
い。
【００１５】また、その製造方法は、低屈折率材からな
る基板上にプラズマＣＶＤ法でＳｉＯｘ膜を成膜する工
程と、このＳｉＯｘ膜をフォトリソグラフィ及びドライ
エッチングにより略矩形状にパターン化する工程と、こ
のパターン表面に低屈折率材を被覆する工程とからな
る。
る基板上にプラズマＣＶＤ法でＳｉＯｘ膜を成膜する工
程と、このＳｉＯｘ膜をフォトリソグラフィ及びドライ
エッチングにより略矩形状にパターン化する工程と、こ
のパターン表面に低屈折率材を被覆する工程とからな
る。
【００１６】上記パターン表面に低屈折率材を被覆する
工程を、まずプラズマＣＶＤ法によって薄層の低屈折率
材を成膜し、その上に別の低屈折率材を被覆して行って
もよい。
工程を、まずプラズマＣＶＤ法によって薄層の低屈折率
材を成膜し、その上に別の低屈折率材を被覆して行って
もよい。
【００１７】上記プラズマＣＶＤ法でＳｉＯｘ膜を成膜
する際に、成膜時の真空度か、或いは基板加熱温度を変
えることによってＳｉＯｘ膜の屈折率を設定するように
してもよい。
する際に、成膜時の真空度か、或いは基板加熱温度を変
えることによってＳｉＯｘ膜の屈折率を設定するように
してもよい。
【００１８】
【作用】上記構成により、屈折率が１．４６〜１．６０
の範囲内にあるＳｉＯｘ（ｘ＝１．５〜１．９）を用い
て略矩形状のコアを形成し、このコアをそれよりも屈折
率の低い材料からなる低屈折率材で覆ったので、コアと
クラッドとの屈折率差が大きくなる。
の範囲内にあるＳｉＯｘ（ｘ＝１．５〜１．９）を用い
て略矩形状のコアを形成し、このコアをそれよりも屈折
率の低い材料からなる低屈折率材で覆ったので、コアと
クラッドとの屈折率差が大きくなる。
【００１９】また、光導波路のコア内には、従来用いて
いた屈折率制御用添加物（Ｇｅ，Ｐ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｚ
ｎ，Ｎａ，Ｋ等）が添加されていないので、光導波路の
製造工程中に上記添加物の揮散による屈折率変化がほと
んどない。またコア層の熱膨張係数は、バッファ層，ク
ラッド層あるいは基板とのそれと大きな違いがないの
で、反りがほとんど生じない。その結果、高寸法精度の
光回路をパターニングすることができる。
いた屈折率制御用添加物（Ｇｅ，Ｐ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｚ
ｎ，Ｎａ，Ｋ等）が添加されていないので、光導波路の
製造工程中に上記添加物の揮散による屈折率変化がほと
んどない。またコア層の熱膨張係数は、バッファ層，ク
ラッド層あるいは基板とのそれと大きな違いがないの
で、反りがほとんど生じない。その結果、高寸法精度の
光回路をパターニングすることができる。
【００２０】また、本発明の光導波路の製造方法は、
１）コア層内に高価な屈折率制御用添加物を添加しなく
てもよいこと、２）焼結プロセスが１回でよいこと、な
どの理由により、光導波路を低コストで作ることができ
る。
１）コア層内に高価な屈折率制御用添加物を添加しなく
てもよいこと、２）焼結プロセスが１回でよいこと、な
どの理由により、光導波路を低コストで作ることができ
る。
【００２１】
【実施例】図１に本発明の光導波路の断面図を示す。こ
れは基板１にＳｉＯ2 ガラスを用い、コア２にプラズマ
ＣＶＤ法（ＣＶＤ法；気相化学蒸着法）によって作成し
たＳｉＯｘ（ｘ＝１．５〜１．９）のガラス膜を用い
る。このコア２の屈折率ｎｗは、後述するように、１．
４６〜１．６０の範囲に入るように作成される。クラッ
ド３にはＳｉＯ2 、あるいはＳｉＯ2 にＢ，Ｐ，Ｆ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。このクラッド３はプラズマＣＶＤ法，常圧ＣＶＤ
法，スパッタリング法，電子ビーム蒸着法，火炎堆積法
等によって形成することができ、その屈折率ｎｃの値は
ｎｗの値よりも低くなるように選ぶ。たとえば、常圧Ｃ
ＶＤ法により、ＳｉＯ2 膜を形成した場合にはｎｃの値
は約１．４５８であり、コア２とクラッド３（あるいは
基板１）との比屈折率差は最大約８．８％を達成するこ
とができる。つまり、従来の方法では、たかだか比屈折
率差は１％程度が限界であったが、本発明の構成では従
来のそれの約８．８倍も大きくとることができる。しか
も、このＳｉＯx のコア膜はＳｉＯ2 基板１，クラッド
３の熱膨張係数に近い値を有しているので、成膜時にほ
とんど基板の反りがなく、高寸法精度の光回路をパター
ニングすることができる。またコア２内には、従来のよ
うに、屈折率制御用添加物としてＰ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｔ
ｉ，Ｂ等が含まれていないので、光導波路作成プロセス
の途中でコア２の屈折率が低下することがない。さら
に、コア２内には屈折率制御用添加物が含まれていない
ので、ドライエッチングプロセスにより略矩形状構造に
加工する際にほぼ等速でエッチングすることができ、側
面荒れの少ないコア側面を実現することができる。
れは基板１にＳｉＯ2 ガラスを用い、コア２にプラズマ
ＣＶＤ法（ＣＶＤ法；気相化学蒸着法）によって作成し
たＳｉＯｘ（ｘ＝１．５〜１．９）のガラス膜を用い
る。このコア２の屈折率ｎｗは、後述するように、１．
４６〜１．６０の範囲に入るように作成される。クラッ
ド３にはＳｉＯ2 、あるいはＳｉＯ2 にＢ，Ｐ，Ｆ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。このクラッド３はプラズマＣＶＤ法，常圧ＣＶＤ
法，スパッタリング法，電子ビーム蒸着法，火炎堆積法
等によって形成することができ、その屈折率ｎｃの値は
ｎｗの値よりも低くなるように選ぶ。たとえば、常圧Ｃ
ＶＤ法により、ＳｉＯ2 膜を形成した場合にはｎｃの値
は約１．４５８であり、コア２とクラッド３（あるいは
基板１）との比屈折率差は最大約８．８％を達成するこ
とができる。つまり、従来の方法では、たかだか比屈折
率差は１％程度が限界であったが、本発明の構成では従
来のそれの約８．８倍も大きくとることができる。しか
も、このＳｉＯx のコア膜はＳｉＯ2 基板１，クラッド
３の熱膨張係数に近い値を有しているので、成膜時にほ
とんど基板の反りがなく、高寸法精度の光回路をパター
ニングすることができる。またコア２内には、従来のよ
うに、屈折率制御用添加物としてＰ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｔ
ｉ，Ｂ等が含まれていないので、光導波路作成プロセス
の途中でコア２の屈折率が低下することがない。さら
に、コア２内には屈折率制御用添加物が含まれていない
ので、ドライエッチングプロセスにより略矩形状構造に
加工する際にほぼ等速でエッチングすることができ、側
面荒れの少ないコア側面を実現することができる。
【００２２】図２に本発明の光導波路の別の実施例を示
す。同図は光導波路の断面図を示しており、基板１にＳ
ｉ基板を用い、その基板１上に低屈折率層４（屈折率ｎ
ｂ＜ｎｗ）を設け、この低屈折率層４上にクラッド３に
囲まれたコア２を略矩形状に形成した構成である。低屈
折率層４の材質はクラッド３の材質と同様のものを用い
ることができ、その屈折率ｎｂはクラッド３の屈折率ｎ
ｃと同程度か、あるいはｎｂ＞ｎｃ、ｎｂ＜ｎｃであっ
てもよい。
す。同図は光導波路の断面図を示しており、基板１にＳ
ｉ基板を用い、その基板１上に低屈折率層４（屈折率ｎ
ｂ＜ｎｗ）を設け、この低屈折率層４上にクラッド３に
囲まれたコア２を略矩形状に形成した構成である。低屈
折率層４の材質はクラッド３の材質と同様のものを用い
ることができ、その屈折率ｎｂはクラッド３の屈折率ｎ
ｃと同程度か、あるいはｎｂ＞ｎｃ、ｎｂ＜ｎｃであっ
てもよい。
【００２３】図３は本発明の光導波路のさらに別の実施
例を示したものである。この図も光導波路の断面図を示
している。この構成は低屈折率層４およびコア２の上に
屈折率ｎｔ（ｎｔ≦ｎｂ）を有する薄層１５を設け、そ
の上にクラッド３を形成したものである。この薄層１５
はクラッド３を形成する方法と同様の方法によって成膜
することができる。この薄層１５を設けることによっ
て、コア２内への光の閉じ込めをさらに強くすることが
できる。
例を示したものである。この図も光導波路の断面図を示
している。この構成は低屈折率層４およびコア２の上に
屈折率ｎｔ（ｎｔ≦ｎｂ）を有する薄層１５を設け、そ
の上にクラッド３を形成したものである。この薄層１５
はクラッド３を形成する方法と同様の方法によって成膜
することができる。この薄層１５を設けることによっ
て、コア２内への光の閉じ込めをさらに強くすることが
できる。
【００２４】図４に本発明の光導波路の製造方法を示
す。まずＳｉＯ2 基板１上に、後述するように、プラズ
マＣＶＤ法によってコア層２´となるＳｉＯｘ膜を堆積
させる。このＳｉＯx の膜厚はシングルモード光導波路
を実現する場合には数μｍから２０数μｍ、マルチモー
ド光導波路を実現する場合には１数μｍから１００μｍ
の範囲内に設定する（図４（ａ））。次に、図４（ｂ）
に示すように、反応性イオンエッチング装置を用いてド
ライエッチングにより矩形状のコア２に加工する。その
後、プラズマＣＶＤ法，常圧ＣＶＤ法，あるいは火炎堆
積法等によってクラッド３の膜を堆積させる。このクラ
ッド３の膜厚は５μｍ以上あればよい。なお、プラズマ
ＣＶＤ法，減圧ＣＶＤ法などによってクラッド３を形成
した場合には、透明なガラス膜を形成することができる
ため、その後の高温熱処理工程を省いてもよい。火炎堆
積法，常圧ＣＶＤ法等でクラッド３の膜を形成した場合
には、その膜は多孔質状であるため、その後に高温熱処
理工程を必要とする。
す。まずＳｉＯ2 基板１上に、後述するように、プラズ
マＣＶＤ法によってコア層２´となるＳｉＯｘ膜を堆積
させる。このＳｉＯx の膜厚はシングルモード光導波路
を実現する場合には数μｍから２０数μｍ、マルチモー
ド光導波路を実現する場合には１数μｍから１００μｍ
の範囲内に設定する（図４（ａ））。次に、図４（ｂ）
に示すように、反応性イオンエッチング装置を用いてド
ライエッチングにより矩形状のコア２に加工する。その
後、プラズマＣＶＤ法，常圧ＣＶＤ法，あるいは火炎堆
積法等によってクラッド３の膜を堆積させる。このクラ
ッド３の膜厚は５μｍ以上あればよい。なお、プラズマ
ＣＶＤ法，減圧ＣＶＤ法などによってクラッド３を形成
した場合には、透明なガラス膜を形成することができる
ため、その後の高温熱処理工程を省いてもよい。火炎堆
積法，常圧ＣＶＤ法等でクラッド３の膜を形成した場合
には、その膜は多孔質状であるため、その後に高温熱処
理工程を必要とする。
【００２５】図５に本発明のプラズマＣＶＤ法によって
コア用膜を基板１上に堆積する方法の概略図を示す。プ
ラズマＣＶＤ装置５内には上部と下部に２つの平行平板
電極６，７が設置され、これらの電極間に高周波電源１
２から高周波電圧が印加されている。そしてこの装置５
内は真空排気装置６１によって真空に排気されている。
下部電極７の上には基板１が設置され、その電極７の下
のヒータ１０に電圧１１を印加することによって数百℃
に加熱されている。上部電極６は矢印９−１方向から送
られてきたガスを平行平板電極６、７間に一様に噴出す
るためのシャワー電極構造が用いられている。このシャ
ワー電極６は絶縁体１３によってプラズマＣＶＤ装置５
と絶縁されている。矢印９−１方向からプラズマＣＶＤ
装置５内に送り込むガスは、Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ，Ｓ
ｉ（ＯＣＨ3 ）4 等の金属アルコオキシドの蒸気をＯ2
ガスで搬送したものを用いるか、ＳｉＨ4 のようなシリ
コン化合物の蒸気をＯ2 ガスで搬送したものを用いる。
またプラズマ雰囲気８内には外部から矢印１４で示した
ように、Ｏ2 ガスが送り込まれている。このような装置
構成でＳｉＯx の膜は基板１上に形成される。ここで、
前述したコアの屈折率１．４６〜１．６０を実現するた
めの成膜条件の実施例について述べる。
コア用膜を基板１上に堆積する方法の概略図を示す。プ
ラズマＣＶＤ装置５内には上部と下部に２つの平行平板
電極６，７が設置され、これらの電極間に高周波電源１
２から高周波電圧が印加されている。そしてこの装置５
内は真空排気装置６１によって真空に排気されている。
下部電極７の上には基板１が設置され、その電極７の下
のヒータ１０に電圧１１を印加することによって数百℃
に加熱されている。上部電極６は矢印９−１方向から送
られてきたガスを平行平板電極６、７間に一様に噴出す
るためのシャワー電極構造が用いられている。このシャ
ワー電極６は絶縁体１３によってプラズマＣＶＤ装置５
と絶縁されている。矢印９−１方向からプラズマＣＶＤ
装置５内に送り込むガスは、Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ，Ｓ
ｉ（ＯＣＨ3 ）4 等の金属アルコオキシドの蒸気をＯ2
ガスで搬送したものを用いるか、ＳｉＨ4 のようなシリ
コン化合物の蒸気をＯ2 ガスで搬送したものを用いる。
またプラズマ雰囲気８内には外部から矢印１４で示した
ように、Ｏ2 ガスが送り込まれている。このような装置
構成でＳｉＯx の膜は基板１上に形成される。ここで、
前述したコアの屈折率１．４６〜１．６０を実現するた
めの成膜条件の実施例について述べる。
【００２６】図６は矢印９−１方向から導入するガスと
して、先に述べたＳｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 の上記とＯ2 ガ
スを用いて実験した場合の成膜時の真空度と屈折率，成
膜速度との関係を示したものである。このグラフでは、
屈折率を破線で、液成膜速度を実線で示した。体Ｓｉ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 の温度を１７℃とし、この液体内にＯ
2 ガスを４０SCCM送り込んでバブリングさせ、Ｓｉ（Ｏ
Ｃ2 Ｈ5 ）4 の蒸気とＯ2 ガスを矢印９−１方向から導
入した。また矢印１４方向からＯ2 ガスを５０SCCM導入
した。そして基板１をヒータ１０により３５０℃に加熱
し、高周波電源のパワーを１００Ｗに設定して成膜を行
なった。屈折率は所望値１．４６〜１．６０の範囲を達
成できることを示している。高真空になる程、屈折率は
低く、成膜速度は速い。逆に真空度が悪くなると、屈折
率は高くなるが、成膜速度は遅くなる傾向を示してい
る。
して、先に述べたＳｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 の上記とＯ2 ガ
スを用いて実験した場合の成膜時の真空度と屈折率，成
膜速度との関係を示したものである。このグラフでは、
屈折率を破線で、液成膜速度を実線で示した。体Ｓｉ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 の温度を１７℃とし、この液体内にＯ
2 ガスを４０SCCM送り込んでバブリングさせ、Ｓｉ（Ｏ
Ｃ2 Ｈ5 ）4 の蒸気とＯ2 ガスを矢印９−１方向から導
入した。また矢印１４方向からＯ2 ガスを５０SCCM導入
した。そして基板１をヒータ１０により３５０℃に加熱
し、高周波電源のパワーを１００Ｗに設定して成膜を行
なった。屈折率は所望値１．４６〜１．６０の範囲を達
成できることを示している。高真空になる程、屈折率は
低く、成膜速度は速い。逆に真空度が悪くなると、屈折
率は高くなるが、成膜速度は遅くなる傾向を示してい
る。
【００２７】図７は屈折率の基板温度依存性を示したも
のであり、屈折率は１．４６以上、１．６０以下を実現
できることがわかる。なお、この結果は高真空時（０．
４torr）の特性例である。
のであり、屈折率は１．４６以上、１．６０以下を実現
できることがわかる。なお、この結果は高真空時（０．
４torr）の特性例である。
【００２８】図８は図４（ａ）のコア層２´を形成した
場合のコア層２´の膜厚と屈折率の面内分布を測定した
結果である。基板１の平面図上に設けた０〜４の５カ所
の測定位置での測定結果が表に示されている。熱処理前
の特性は膜成形後のものであり、熱処理後の特性は、成
膜後に1000℃、Ｏ2 雰囲気（Ｏ2 ガス流量；3 ｌ／min
）で３時間加熱処理した後の特性を示したものであ
る。前述したように、コア層２´内には屈折率制御用添
加物が含まれていないので、熱処理前と後の屈折率特性
には密度の変化による違い程度の変化しか生じていな
い。つまり従来のように、熱処理によって屈折率制御用
添加物の揮散による屈折率の大幅な低下がない。また基
板の反りも数μｍ以下でほとんど問題にならない値であ
った。
場合のコア層２´の膜厚と屈折率の面内分布を測定した
結果である。基板１の平面図上に設けた０〜４の５カ所
の測定位置での測定結果が表に示されている。熱処理前
の特性は膜成形後のものであり、熱処理後の特性は、成
膜後に1000℃、Ｏ2 雰囲気（Ｏ2 ガス流量；3 ｌ／min
）で３時間加熱処理した後の特性を示したものであ
る。前述したように、コア層２´内には屈折率制御用添
加物が含まれていないので、熱処理前と後の屈折率特性
には密度の変化による違い程度の変化しか生じていな
い。つまり従来のように、熱処理によって屈折率制御用
添加物の揮散による屈折率の大幅な低下がない。また基
板の反りも数μｍ以下でほとんど問題にならない値であ
った。
【００２９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の光導波路及
びその製造方法は次のような効果を有している。
びその製造方法は次のような効果を有している。
【００３０】（１）高い比屈折率差の光導波路を実現す
ることができるので、光導波路の性能を可及的に向上す
ることができる。
ることができるので、光導波路の性能を可及的に向上す
ることができる。
【００３１】（２）基板の反りがほとんど生じないので
パターニングの精度が向上する。
パターニングの精度が向上する。
【００３２】（３）ドライエッチングプロセスによって
コアを矩形状にパターニングする際にコア側面のエッチ
ング荒れが極めて少ないので、散乱損失が少なくなる。
コアを矩形状にパターニングする際にコア側面のエッチ
ング荒れが極めて少ないので、散乱損失が少なくなる。
【００３３】（４）焼結プロセスが多くても１回でよい
ため、ユーティリティコストが安くてすむ。
ため、ユーティリティコストが安くてすむ。
【００３４】（５）高価な屈折率制御用添加物の使用量
を大幅に低減できるため（クラッド用のみで、コア用は
不要なため）、低コストを図れる。
を大幅に低減できるため（クラッド用のみで、コア用は
不要なため）、低コストを図れる。
【図１】本発明の一実施例を示す光導波路の断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の別の実施例を示す光導波路の断面図で
ある。
ある。
【図３】本発明の別の実施例を示す光導波路の断面図で
ある。
ある。
【図４】本発明の光導波路の製造方法を示す工程図であ
る。
る。
【図５】本発明のプラズマＣＶＤ法によってコア用膜を
基板上に堆積する方法の概略図である。
基板上に堆積する方法の概略図である。
【図６】本発明において、成膜時の真空度と屈折率，成
膜速度との関係を表すグラフを示す特性図である。
膜速度との関係を表すグラフを示す特性図である。
【図７】本発明において、屈折率の基板温度依存性を表
すグラフを示す特性図である。
すグラフを示す特性図である。
【図８】図４（ａ）のコア層２´を形成した場合のコア
層２´の膜厚と屈折率の面内分布を測定する位置を示す
基板の平面図及びその結果を示す表である。
層２´の膜厚と屈折率の面内分布を測定する位置を示す
基板の平面図及びその結果を示す表である。
【図９】従来例を示す火炎堆積法の工程図である。
１ 基板 ２ コア ３ クラッド
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年３月２９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 光導波路及びその製造方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光導波路及びその製造
方法に係り、特に、コアとクラッドとの屈折率差が大き
くて反りも小さく、かつ低損失なガラス導波路及びその
低コストな製造方法に関するものである。
方法に係り、特に、コアとクラッドとの屈折率差が大き
くて反りも小さく、かつ低損失なガラス導波路及びその
低コストな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）小型化、２）大量生産性、３）高信頼性、
４）結合の無調整化、５）自動組立、６）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。
スには、１）小型化、２）大量生産性、３）高信頼性、
４）結合の無調整化、５）自動組立、６）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。
【０００３】光導波路の中で、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。従
来、石英系ガラス光導波路の製造方法として、図９に示
す火炎堆積法が知られている。これは（ａ）シリコン基
板上への石英ガラス多孔質膜（バッファ層）の形成およ
びその膜上への屈折率制御用添加物（ＴｉあるいはＧｅ
など）を含んだ石英ガラス多孔質膜（コア層）の形成、
（ｂ）その加熱透明化による平面光導波膜の形成、
（ｃ）および（ｄ）パターン化による３次元光導波路の
形成、（ｅ）上記３次元光導波路上への石英ガラス多孔
質膜（クラッド層）の形成、（ｆ）その加熱透明化によ
って実現されている（宮下：光導波路、１．最近の光導
波路技術，Oplus E,No.78,P.59-67)。
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。従
来、石英系ガラス光導波路の製造方法として、図９に示
す火炎堆積法が知られている。これは（ａ）シリコン基
板上への石英ガラス多孔質膜（バッファ層）の形成およ
びその膜上への屈折率制御用添加物（ＴｉあるいはＧｅ
など）を含んだ石英ガラス多孔質膜（コア層）の形成、
（ｂ）その加熱透明化による平面光導波膜の形成、
（ｃ）および（ｄ）パターン化による３次元光導波路の
形成、（ｅ）上記３次元光導波路上への石英ガラス多孔
質膜（クラッド層）の形成、（ｆ）その加熱透明化によ
って実現されている（宮下：光導波路、１．最近の光導
波路技術，Oplus E,No.78,P.59-67)。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図９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る。
導波路の製造方法には次のような問題点がある。
【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、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。
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、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。
【０００６】（２）上記製造方法は、（１）の理由以外
に、次の理由により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（ｂ）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い。
に、次の理由により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（ｂ）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い。
【０００７】（３）屈折率制御用添加物を多く含んだコ
ア層を（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 と上記添加物と
のエッチング速度との違いによってエッチング側面が凹
凸に荒れ、散乱損失を増大させるという問題点があっ
た。
ア層を（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 と上記添加物と
のエッチング速度との違いによってエッチング側面が凹
凸に荒れ、散乱損失を増大させるという問題点があっ
た。
【０００８】（４）焼結プロセスが２回もあり、時間が
かかること、ユーティリティコストがかかり、低コスト
化がむずかしい。
かかること、ユーティリティコストがかかり、低コスト
化がむずかしい。
【０００９】本発明の目的は、前記した従来技術の欠点
を解消し、コアとクラッドとの屈折率差が大きくて反り
も小さく、かつ低損失なガラス導波路を提供することに
ある。また低コストなガラス導波路の製造方法も提供す
ることにある。
を解消し、コアとクラッドとの屈折率差が大きくて反り
も小さく、かつ低損失なガラス導波路を提供することに
ある。また低コストなガラス導波路の製造方法も提供す
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、基板上にプラズマＣＶＤ法により、屈折率
が１．４６〜１．６０の範囲内にあるＳｉＯｘ（ｘ＝
１．５〜１．９）を用いて略矩形状のコアを形成し、こ
のコアをそれよりも屈折率の低い材料からなる低屈折率
材で覆ったものである。
に本発明は、基板上にプラズマＣＶＤ法により、屈折率
が１．４６〜１．６０の範囲内にあるＳｉＯｘ（ｘ＝
１．５〜１．９）を用いて略矩形状のコアを形成し、こ
のコアをそれよりも屈折率の低い材料からなる低屈折率
材で覆ったものである。
【００１１】上記コアを添加物を含まないコアで形成し
てもよい。
てもよい。
【００１２】上記基板にガラス、強誘電体、磁性体或い
は半導体のいずれかを使用してもよい。
は半導体のいずれかを使用してもよい。
【００１３】上記低屈折率材をＳｉＯ2 、或いはＳｉＯ
2 にＢ、Ｆ、Ｐ、Ｇｅ等の屈折率制御用添加物を少なく
とも１種類添加した材料としてもよい。
2 にＢ、Ｆ、Ｐ、Ｇｅ等の屈折率制御用添加物を少なく
とも１種類添加した材料としてもよい。
【００１４】上記低屈折率材を高分子材料としてもよ
い。
い。
【００１５】また、その製造方法は、低屈折率材からな
る基板上にプラズマＣＶＤ法でＳｉＯｘ膜を成膜する工
程と、このＳｉＯｘ膜をフォトリソグラフィ及びドライ
エッチングにより略矩形状にパターン化する工程と、こ
のパターン表面に低屈折率材を被覆する工程とからな
る。
る基板上にプラズマＣＶＤ法でＳｉＯｘ膜を成膜する工
程と、このＳｉＯｘ膜をフォトリソグラフィ及びドライ
エッチングにより略矩形状にパターン化する工程と、こ
のパターン表面に低屈折率材を被覆する工程とからな
る。
【００１６】上記パターン表面に低屈折率材を被覆する
工程を、まずプラズマＣＶＤ法によって薄層の低屈折率
材を成膜し、その上に別の低屈折率材を被覆して行って
もよい。
工程を、まずプラズマＣＶＤ法によって薄層の低屈折率
材を成膜し、その上に別の低屈折率材を被覆して行って
もよい。
【００１７】上記プラズマＣＶＤ法でＳｉＯｘ膜を成膜
する際に、成膜時の真空度か、或いは基板加熱温度を変
えることによってＳｉＯｘ膜の屈折率を設定するように
してもよい。
する際に、成膜時の真空度か、或いは基板加熱温度を変
えることによってＳｉＯｘ膜の屈折率を設定するように
してもよい。
【００１８】
【作用】上記構成により、屈折率が１．４６〜１．６０
の範囲内にあるＳｉＯｘ（ｘ＝１．５〜１．９）を用い
て略矩形状のコアを形成し、このコアをそれよりも屈折
率の低い材料からなる低屈折率材で覆ったので、コアと
クラッドとの屈折率差が大きくなる。
の範囲内にあるＳｉＯｘ（ｘ＝１．５〜１．９）を用い
て略矩形状のコアを形成し、このコアをそれよりも屈折
率の低い材料からなる低屈折率材で覆ったので、コアと
クラッドとの屈折率差が大きくなる。
【００１９】また、光導波路のコア内には、従来用いて
いた屈折率制御用添加物（Ｇｅ，Ｐ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｚ
ｎ，Ｎａ，Ｋ等）が添加されていないので、光導波路の
製造工程中に上記添加物の揮散による屈折率変化がほと
んどない。またコア層の熱膨張係数は、バッファ層，ク
ラッド層あるいは基板とのそれと大きな違いがないの
で、反りがほとんど生じない。その結果、高寸法精度の
光回路をパターニングすることができる。
いた屈折率制御用添加物（Ｇｅ，Ｐ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｚ
ｎ，Ｎａ，Ｋ等）が添加されていないので、光導波路の
製造工程中に上記添加物の揮散による屈折率変化がほと
んどない。またコア層の熱膨張係数は、バッファ層，ク
ラッド層あるいは基板とのそれと大きな違いがないの
で、反りがほとんど生じない。その結果、高寸法精度の
光回路をパターニングすることができる。
【００２０】また、本発明の光導波路の製造方法は、
１）コア層内に高価な屈折率制御用添加物を添加しなく
てもよいこと、２）焼結プロセスが１回でよいこと、な
どの理由により、光導波路を低コストで作ることができ
る。
１）コア層内に高価な屈折率制御用添加物を添加しなく
てもよいこと、２）焼結プロセスが１回でよいこと、な
どの理由により、光導波路を低コストで作ることができ
る。
【００２１】
【実施例】図１に本発明の光導波路の断面図を示す。こ
れは基板１にＳｉＯ2 ガラスを用い、コア２にプラズマ
ＣＶＤ法（ＣＶＤ法；気相化学蒸着法）によって作成し
たＳｉＯｘ（ｘ＝１．５〜１．９）のガラス膜を用い
る。このコア２の屈折率ｎｗは、後述するように、１．
４６〜１．６０の範囲に入るように作成される。クラッ
ド３にはＳｉＯ2 、あるいはＳｉＯ2 にＢ，Ｐ，Ｆ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。このクラッド３はプラズマＣＶＤ法，常圧ＣＶＤ
法，スパッタリング法，電子ビーム蒸着法，火炎堆積法
等によって形成することができ、その屈折率ｎｃの値は
ｎｗの値よりも低くなるように選ぶ。たとえば、常圧Ｃ
ＶＤ法により、ＳｉＯ2 膜を形成した場合にはｎｃの値
は約１．４５８であり、コア２とクラッド３（あるいは
基板１）との比屈折率差は最大約８．８％を達成するこ
とができる。つまり、従来の方法では、たかだか比屈折
率差は１％程度が限界であったが、本発明の構成では従
来のそれの約８．８倍も大きくとることができる。しか
も、このＳｉＯx のコア膜はＳｉＯ2 基板１，クラッド
３の熱膨張係数に近い値を有しているので、成膜時にほ
とんど基板の反りがなく、高寸法精度の光回路をパター
ニングすることができる。またコア２内には、従来のよ
うに、屈折率制御用添加物としてＰ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｔ
ｉ，Ｂ等が含まれていないので、光導波路作成プロセス
の途中でコア２の屈折率が低下することがない。さら
に、コア２内には屈折率制御用添加物が含まれていない
ので、ドライエッチングプロセスにより略矩形状構造に
加工する際にほぼ等速でエッチングすることができ、側
面荒れの少ないコア側面を実現することができる。
れは基板１にＳｉＯ2 ガラスを用い、コア２にプラズマ
ＣＶＤ法（ＣＶＤ法；気相化学蒸着法）によって作成し
たＳｉＯｘ（ｘ＝１．５〜１．９）のガラス膜を用い
る。このコア２の屈折率ｎｗは、後述するように、１．
４６〜１．６０の範囲に入るように作成される。クラッ
ド３にはＳｉＯ2 、あるいはＳｉＯ2 にＢ，Ｐ，Ｆ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。このクラッド３はプラズマＣＶＤ法，常圧ＣＶＤ
法，スパッタリング法，電子ビーム蒸着法，火炎堆積法
等によって形成することができ、その屈折率ｎｃの値は
ｎｗの値よりも低くなるように選ぶ。たとえば、常圧Ｃ
ＶＤ法により、ＳｉＯ2 膜を形成した場合にはｎｃの値
は約１．４５８であり、コア２とクラッド３（あるいは
基板１）との比屈折率差は最大約８．８％を達成するこ
とができる。つまり、従来の方法では、たかだか比屈折
率差は１％程度が限界であったが、本発明の構成では従
来のそれの約８．８倍も大きくとることができる。しか
も、このＳｉＯx のコア膜はＳｉＯ2 基板１，クラッド
３の熱膨張係数に近い値を有しているので、成膜時にほ
とんど基板の反りがなく、高寸法精度の光回路をパター
ニングすることができる。またコア２内には、従来のよ
うに、屈折率制御用添加物としてＰ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｔ
ｉ，Ｂ等が含まれていないので、光導波路作成プロセス
の途中でコア２の屈折率が低下することがない。さら
に、コア２内には屈折率制御用添加物が含まれていない
ので、ドライエッチングプロセスにより略矩形状構造に
加工する際にほぼ等速でエッチングすることができ、側
面荒れの少ないコア側面を実現することができる。
【００２２】図２に本発明の光導波路の別の実施例を示
す。同図は光導波路の断面図を示しており、基板１にＳ
ｉ基板を用い、その基板１上に低屈折率層４（屈折率ｎ
ｂ＜ｎｗ）を設け、この低屈折率層４上にクラッド３に
囲まれたコア２を略矩形状に形成した構成である。低屈
折率層４の材質はクラッド３の材質と同様のものを用い
ることができ、その屈折率ｎｂはクラッド３の屈折率ｎ
ｃと同程度か、あるいはｎｂ＞ｎｃ、ｎｂ＜ｎｃであっ
てもよい。
す。同図は光導波路の断面図を示しており、基板１にＳ
ｉ基板を用い、その基板１上に低屈折率層４（屈折率ｎ
ｂ＜ｎｗ）を設け、この低屈折率層４上にクラッド３に
囲まれたコア２を略矩形状に形成した構成である。低屈
折率層４の材質はクラッド３の材質と同様のものを用い
ることができ、その屈折率ｎｂはクラッド３の屈折率ｎ
ｃと同程度か、あるいはｎｂ＞ｎｃ、ｎｂ＜ｎｃであっ
てもよい。
【００２３】図３は本発明の光導波路のさらに別の実施
例を示したものである。この図も光導波路の断面図を示
している。この構成は低屈折率層４およびコア２の上に
屈折率ｎｔ（ｎｔ≦ｎｂ）を有する薄層１５を設け、そ
の上にクラッド３を形成したものである。この薄層１５
はクラッド３を形成する方法と同様の方法によって成膜
することができる。この薄層１５を設けることによっ
て、コア２内への光の閉じ込めをさらに強くすることが
できる。
例を示したものである。この図も光導波路の断面図を示
している。この構成は低屈折率層４およびコア２の上に
屈折率ｎｔ（ｎｔ≦ｎｂ）を有する薄層１５を設け、そ
の上にクラッド３を形成したものである。この薄層１５
はクラッド３を形成する方法と同様の方法によって成膜
することができる。この薄層１５を設けることによっ
て、コア２内への光の閉じ込めをさらに強くすることが
できる。
【００２４】図４に本発明の光導波路の製造方法を示
す。まずＳｉＯ2 基板１上に、後述するように、プラズ
マＣＶＤ法によってコア層２´となるＳｉＯｘ膜を堆積
させる。このＳｉＯx の膜厚はシングルモード光導波路
を実現する場合には数μｍから２０数μｍ、マルチモー
ド光導波路を実現する場合には１数μｍから１００μｍ
の範囲内に設定する（図４（ａ））。次に、図４（ｂ）
に示すように、反応性イオンエッチング装置を用いてド
ライエッチングにより矩形状のコア２に加工する。その
後、プラズマＣＶＤ法，常圧ＣＶＤ法，あるいは火炎堆
積法等によってクラッド３の膜を堆積させる。このクラ
ッド３の膜厚は５μｍ以上あればよい。なお、プラズマ
ＣＶＤ法，減圧ＣＶＤ法などによってクラッド３を形成
した場合には、透明なガラス膜を形成することができる
ため、その後の高温熱処理工程を省いてもよい。火炎堆
積法，常圧ＣＶＤ法等でクラッド３の膜を形成した場合
には、その膜は多孔質状であるため、その後に高温熱処
理工程を必要とする。
す。まずＳｉＯ2 基板１上に、後述するように、プラズ
マＣＶＤ法によってコア層２´となるＳｉＯｘ膜を堆積
させる。このＳｉＯx の膜厚はシングルモード光導波路
を実現する場合には数μｍから２０数μｍ、マルチモー
ド光導波路を実現する場合には１数μｍから１００μｍ
の範囲内に設定する（図４（ａ））。次に、図４（ｂ）
に示すように、反応性イオンエッチング装置を用いてド
ライエッチングにより矩形状のコア２に加工する。その
後、プラズマＣＶＤ法，常圧ＣＶＤ法，あるいは火炎堆
積法等によってクラッド３の膜を堆積させる。このクラ
ッド３の膜厚は５μｍ以上あればよい。なお、プラズマ
ＣＶＤ法，減圧ＣＶＤ法などによってクラッド３を形成
した場合には、透明なガラス膜を形成することができる
ため、その後の高温熱処理工程を省いてもよい。火炎堆
積法，常圧ＣＶＤ法等でクラッド３の膜を形成した場合
には、その膜は多孔質状であるため、その後に高温熱処
理工程を必要とする。
【００２５】図５に本発明のプラズマＣＶＤ法によって
コア用膜を基板１上に堆積する方法の概略図を示す。プ
ラズマＣＶＤ装置５内には上部と下部に２つの平行平板
電極６，７が設置され、これらの電極間に高周波電源１
２から高周波電圧が印加されている。そしてこの装置５
内は真空排気装置６１によって真空に排気されている。
下部電極７の上には基板１が設置され、その電極７の下
のヒータ１０に電圧１１を印加することによって数百℃
に加熱されている。上部電極６は矢印９−１方向から送
られてきたガスを平行平板電極６、７間に一様に噴出す
るためのシャワー電極構造が用いられている。このシャ
ワー電極６は絶縁体１３によってプラズマＣＶＤ装置５
と絶縁されている。矢印９−１方向からプラズマＣＶＤ
装置５内に送り込むガスは、Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ，Ｓ
ｉ（ＯＣＨ3 ）4 等の金属アルコオキシドの蒸気をＯ2
ガスで搬送したものを用いるか、ＳｉＨ4 のようなシリ
コン化合物の蒸気をＯ2 ガスで搬送したものを用いる。
またプラズマ雰囲気８内には外部から矢印１４で示した
ように、Ｏ2 ガスが送り込まれている。このような装置
構成でＳｉＯx の膜は基板１上に形成される。ここで、
前述したコアの屈折率１．４６〜１．６０を実現するた
めの成膜条件の実施例について述べる。
コア用膜を基板１上に堆積する方法の概略図を示す。プ
ラズマＣＶＤ装置５内には上部と下部に２つの平行平板
電極６，７が設置され、これらの電極間に高周波電源１
２から高周波電圧が印加されている。そしてこの装置５
内は真空排気装置６１によって真空に排気されている。
下部電極７の上には基板１が設置され、その電極７の下
のヒータ１０に電圧１１を印加することによって数百℃
に加熱されている。上部電極６は矢印９−１方向から送
られてきたガスを平行平板電極６、７間に一様に噴出す
るためのシャワー電極構造が用いられている。このシャ
ワー電極６は絶縁体１３によってプラズマＣＶＤ装置５
と絶縁されている。矢印９−１方向からプラズマＣＶＤ
装置５内に送り込むガスは、Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ，Ｓ
ｉ（ＯＣＨ3 ）4 等の金属アルコオキシドの蒸気をＯ2
ガスで搬送したものを用いるか、ＳｉＨ4 のようなシリ
コン化合物の蒸気をＯ2 ガスで搬送したものを用いる。
またプラズマ雰囲気８内には外部から矢印１４で示した
ように、Ｏ2 ガスが送り込まれている。このような装置
構成でＳｉＯx の膜は基板１上に形成される。ここで、
前述したコアの屈折率１．４６〜１．６０を実現するた
めの成膜条件の実施例について述べる。
【００２６】図６は矢印９−１方向から導入するガスと
して、先に述べたＳｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 の上記とＯ2 ガ
スを用いて実験した場合の成膜時の真空度と屈折率，成
膜速度との関係を示したものである。このグラフでは、
屈折率を破線で、液成膜速度を実線で示した。体Ｓｉ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 の温度を１７℃とし、この液体内にＯ
2 ガスを４０SCCM送り込んでバブリングさせ、Ｓｉ（Ｏ
Ｃ2 Ｈ5 ）4 の蒸気とＯ2 ガスを矢印９−１方向から導
入した。また矢印１４方向からＯ2 ガスを５０SCCM導入
した。そして基板１をヒータ１０により３５０℃に加熱
し、高周波電源のパワーを１００Ｗに設定して成膜を行
なった。屈折率は所望値１．４６〜１．６０の範囲を達
成できることを示している。高真空になる程、屈折率は
低く、成膜速度は速い。逆に真空度が悪くなると、屈折
率は高くなるが、成膜速度は遅くなる傾向を示してい
る。
して、先に述べたＳｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 の上記とＯ2 ガ
スを用いて実験した場合の成膜時の真空度と屈折率，成
膜速度との関係を示したものである。このグラフでは、
屈折率を破線で、液成膜速度を実線で示した。体Ｓｉ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 の温度を１７℃とし、この液体内にＯ
2 ガスを４０SCCM送り込んでバブリングさせ、Ｓｉ（Ｏ
Ｃ2 Ｈ5 ）4 の蒸気とＯ2 ガスを矢印９−１方向から導
入した。また矢印１４方向からＯ2 ガスを５０SCCM導入
した。そして基板１をヒータ１０により３５０℃に加熱
し、高周波電源のパワーを１００Ｗに設定して成膜を行
なった。屈折率は所望値１．４６〜１．６０の範囲を達
成できることを示している。高真空になる程、屈折率は
低く、成膜速度は速い。逆に真空度が悪くなると、屈折
率は高くなるが、成膜速度は遅くなる傾向を示してい
る。
【００２７】図７は屈折率の基板温度依存性を示したも
のであり、屈折率は１．４６以上、１．６０以下を実現
できることがわかる。なお、この結果は高真空時（０．
４torr）の特性例である。
のであり、屈折率は１．４６以上、１．６０以下を実現
できることがわかる。なお、この結果は高真空時（０．
４torr）の特性例である。
【００２８】図４（ａ）のコア層２´を形成した場合の
コア層２´の膜厚と屈折率の面内分布を測定した結果を
説明する。図８に示されるように基板１の平面図上に設
けた０〜４の５カ所の測定位置での測定を行なった。そ
の結果が表１に示されている。
コア層２´の膜厚と屈折率の面内分布を測定した結果を
説明する。図８に示されるように基板１の平面図上に設
けた０〜４の５カ所の測定位置での測定を行なった。そ
の結果が表１に示されている。
【００２９】
【表１】
【００３０】表１において、熱処理前の特性は膜成形後
のものであり、熱処理後の特性は、成膜後に1000℃、Ｏ
2 雰囲気（Ｏ2 ガス流量；3 ｌ／min ）で３時間加熱処
理した後の特性を示したものである。前述したように、
コア層２´内には屈折率制御用添加物が含まれていない
ので、熱処理前と後の屈折率特性には密度の変化による
違い程度の変化しか生じていない。つまり従来のよう
に、熱処理によって屈折率制御用添加物の揮散による屈
折率の大幅な低下がない。また基板の反りも数μｍ以下
でほとんど問題にならない値であった。
のものであり、熱処理後の特性は、成膜後に1000℃、Ｏ
2 雰囲気（Ｏ2 ガス流量；3 ｌ／min ）で３時間加熱処
理した後の特性を示したものである。前述したように、
コア層２´内には屈折率制御用添加物が含まれていない
ので、熱処理前と後の屈折率特性には密度の変化による
違い程度の変化しか生じていない。つまり従来のよう
に、熱処理によって屈折率制御用添加物の揮散による屈
折率の大幅な低下がない。また基板の反りも数μｍ以下
でほとんど問題にならない値であった。
【００３１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の光導波路及
びその製造方法は次のような効果を有している。
びその製造方法は次のような効果を有している。
【００３２】（１）高い比屈折率差の光導波路を実現す
ることができるので、光導波路の性能を可及的に向上す
ることができる。
ることができるので、光導波路の性能を可及的に向上す
ることができる。
【００３３】（２）基板の反りがほとんど生じないので
パターニングの精度が向上する。
パターニングの精度が向上する。
【００３４】（３）ドライエッチングプロセスによって
コアを矩形状にパターニングする際にコア側面のエッチ
ング荒れが極めて少ないので、散乱損失が少なくなる。
コアを矩形状にパターニングする際にコア側面のエッチ
ング荒れが極めて少ないので、散乱損失が少なくなる。
【００３５】（４）焼結プロセスが多くても１回でよい
ため、ユーティリティコストが安くてすむ。
ため、ユーティリティコストが安くてすむ。
【００３６】（５）高価な屈折率制御用添加物の使用量
を大幅に低減できるため（クラッド用のみで、コア用は
不要なため）、低コストを図れる。
を大幅に低減できるため（クラッド用のみで、コア用は
不要なため）、低コストを図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す光導波路の断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の別の実施例を示す光導波路の断面図で
ある。
ある。
【図３】本発明の別の実施例を示す光導波路の断面図で
ある。
ある。
【図４】本発明の光導波路の製造方法を示す工程図であ
る。
る。
【図５】本発明のプラズマＣＶＤ法によってコア用膜を
基板上に堆積する方法の概略図である。
基板上に堆積する方法の概略図である。
【図６】本発明において、成膜時の真空度と屈折率，成
膜速度との関係を表すグラフを示す特性図である。
膜速度との関係を表すグラフを示す特性図である。
【図７】本発明において、屈折率の基板温度依存性を表
すグラフを示す特性図である。
すグラフを示す特性図である。
【図８】膜厚と屈折率の面内分布を測定する位置を示す
基板の平面図である。
基板の平面図である。
【図９】従来例を示す火炎堆積法の工程図である。
【符号の説明】 １ 基板 ２ コア ３ クラッド
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図８】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
Claims (8)
- 【請求項１】 基板上にプラズマＣＶＤ法により、屈折
率が１．４６〜１．６０の範囲内にあるＳｉＯｘ（ｘ＝
１．５〜１．９）を用いて略矩形状のコアを形成し、該
コアをそれよりも屈折率の低い材料からなる低屈折率材
で覆ったことを特徴とする光導波路。 - 【請求項２】上記コアを添加物を含まないコアで形成し
たことを特徴とする請求項１記載の光導波路。 - 【請求項３】上記基板にガラス、強誘電体、磁性体或い
は半導体のいずれかを使用することを特徴とする請求項
１記載の光導波路。 - 【請求項４】 上記低屈折率材をＳｉＯ2 、或いはＳｉ
Ｏ2 にＢ、Ｆ、Ｐ、Ｇｅ等の屈折率制御用添加物を少な
くとも１種類添加した材料とすることを特徴とする請求
項１記載の光導波路。 - 【請求項５】 上記低屈折率材を高分子材料とすること
を特徴とする請求項１記載の光導波路。 - 【請求項６】 低屈折率材からなる基板上にプラズマＣ
ＶＤ法でＳｉＯｘ膜を成膜する工程と、該ＳｉＯｘ膜を
フォトリソグラフィ及びドライエッチングにより略矩形
状にパターン化する工程と、該パターン表面に低屈折率
材を被覆する工程とからなることを特徴とする光導波路
の製造方法。 - 【請求項７】 上記パターン表面に低屈折率材を被覆す
る工程が、まずプラズマＣＶＤ法によって薄層の低屈折
率材を成膜し、その上に別の低屈折率材を被覆して行わ
れることを特徴とする請求項６記載の光導波路の製造方
法。 - 【請求項８】 上記プラズマＣＶＤ法でＳｉＯｘ膜を成
膜する際に、成膜時の真空度か、或いは基板加熱温度を
変えることによってＳｉＯｘ膜の屈折率を設定するよう
にしたことを特徴とする請求項６記載の光導波路の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21411492A JPH0659147A (ja) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | 光導波路及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21411492A JPH0659147A (ja) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | 光導波路及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0659147A true JPH0659147A (ja) | 1994-03-04 |
Family
ID=16650467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21411492A Pending JPH0659147A (ja) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | 光導波路及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0659147A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997025636A1 (en) * | 1996-01-09 | 1997-07-17 | Northern Telecom Limited | Waveguide pair with cladding |
| KR100418908B1 (ko) * | 2001-12-21 | 2004-02-14 | 엘지전자 주식회사 | 광도파로용 실리카막 제조방법 |
| JP2006243228A (ja) * | 2005-03-02 | 2006-09-14 | Toyota Gakuen | 光導波路形成方法 |
| JP2016090803A (ja) * | 2014-11-05 | 2016-05-23 | 日本電信電話株式会社 | 光導波路作製方法 |
| CN107430297A (zh) * | 2015-04-01 | 2017-12-01 | Eth苏黎世公司 | 电光调制器 |
-
1992
- 1992-08-11 JP JP21411492A patent/JPH0659147A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997025636A1 (en) * | 1996-01-09 | 1997-07-17 | Northern Telecom Limited | Waveguide pair with cladding |
| KR100418908B1 (ko) * | 2001-12-21 | 2004-02-14 | 엘지전자 주식회사 | 광도파로용 실리카막 제조방법 |
| JP2006243228A (ja) * | 2005-03-02 | 2006-09-14 | Toyota Gakuen | 光導波路形成方法 |
| JP4673642B2 (ja) * | 2005-03-02 | 2011-04-20 | 学校法人トヨタ学園 | 光導波路形成方法 |
| JP2016090803A (ja) * | 2014-11-05 | 2016-05-23 | 日本電信電話株式会社 | 光導波路作製方法 |
| CN107430297A (zh) * | 2015-04-01 | 2017-12-01 | Eth苏黎世公司 | 电光调制器 |
| CN107430297B (zh) * | 2015-04-01 | 2021-10-19 | Eth苏黎世公司 | 电光调制器 |
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