JPH08236747A - ハイブリッド光集積回路の製造方法 - Google Patents
ハイブリッド光集積回路の製造方法Info
- Publication number
- JPH08236747A JPH08236747A JP7039756A JP3975695A JPH08236747A JP H08236747 A JPH08236747 A JP H08236747A JP 7039756 A JP7039756 A JP 7039756A JP 3975695 A JP3975695 A JP 3975695A JP H08236747 A JPH08236747 A JP H08236747A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- optical axis
- bench
- alignment mark
- oxide film
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- Pending
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 寸法精度の高いハイブリッド光集積回路の製
造方法を提供する。 【構成】 半導体光素子の底面に複数の光軸調整用の光
素子側マークを形成し、他方、光導波路素子が形成され
た基板上に複数の光軸調整用の基板側マークを形成し、
両マーク同士を合わせて半導体光素子と導波路素子とを
光学的に結合するハイブリッド光集積回路の製造方法に
おいて、基板１０上に基板側マークのマスク材を形成す
る前に基板表面に酸化膜１４を形成することを特徴とし
ている。
造方法を提供する。 【構成】 半導体光素子の底面に複数の光軸調整用の光
素子側マークを形成し、他方、光導波路素子が形成され
た基板上に複数の光軸調整用の基板側マークを形成し、
両マーク同士を合わせて半導体光素子と導波路素子とを
光学的に結合するハイブリッド光集積回路の製造方法に
おいて、基板１０上に基板側マークのマスク材を形成す
る前に基板表面に酸化膜１４を形成することを特徴とし
ている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光集積回路の製造方法
に関し、特にハイブリッド光集積回路の製造方法に関す
る。
に関し、特にハイブリッド光集積回路の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】Ｓｉ基板上に形成された石英系光導波路
に、半導体素子（光素子）を位置決め固定する方法とし
て、光素子上に設けた光軸調整用合わせマークとＳｉ基
板上に設けた光軸調整用合わせマークを合わせることで
位置合わせを行う方法が提案されている（１９９３年電
子情報通信学会秋季大会講演論文集４−２６６頁）。
に、半導体素子（光素子）を位置決め固定する方法とし
て、光素子上に設けた光軸調整用合わせマークとＳｉ基
板上に設けた光軸調整用合わせマークを合わせることで
位置合わせを行う方法が提案されている（１９９３年電
子情報通信学会秋季大会講演論文集４−２６６頁）。
【０００３】これは、赤外線顕微鏡で各々のマークを検
出し、基板ステージを移動させて位置決め固定するもの
である。
出し、基板ステージを移動させて位置決め固定するもの
である。
【０００４】図２は従来技術によるハイブリッド光集積
回路の拡散分解斜視図である。
回路の拡散分解斜視図である。
【０００５】これは光素子２２上に設けた光軸調整用合
わせマーク２３と、Ｓｉ基板上２１に形成した光軸調整
用合わせマーク２４とを赤外線顕微鏡で検出し、光素子
２２をＳｉ基板２１上に位置決め固定したものである。
なお、同図において２５はバッファ層、２６はコア層、
２７はクラッド層である。
わせマーク２３と、Ｓｉ基板上２１に形成した光軸調整
用合わせマーク２４とを赤外線顕微鏡で検出し、光素子
２２をＳｉ基板２１上に位置決め固定したものである。
なお、同図において２５はバッファ層、２６はコア層、
２７はクラッド層である。
【０００６】図３は本出願人による先行技術を説明する
ための工程図である（特願平６−２４５４３８号）。
ための工程図である（特願平６−２４５４３８号）。
【０００７】Ｓｉ基板３１上にＳｉベンチ３２を形成し
（図３（ａ）、（ｂ））、このＳｉベンチ３２上にＳｉ
Ｏ2 のガラス膜３３を堆積させる（図３（ｃ））。
（図３（ａ）、（ｂ））、このＳｉベンチ３２上にＳｉ
Ｏ2 のガラス膜３３を堆積させる（図３（ｃ））。
【０００８】研磨などにより不要なＳｉＯ2 ガラス膜を
除去してバッファ層３４とする（図３（ｄ））。
除去してバッファ層３４とする（図３（ｄ））。
【０００９】バッファ層３４が埋め込まれたＳｉ基板３
１上にバッファ層３４よりも屈折率が僅かに大きいコア
ガラス膜３５を形成する（図３（ｅ））。
１上にバッファ層３４よりも屈折率が僅かに大きいコア
ガラス膜３５を形成する（図３（ｅ））。
【００１０】このコアガラス膜３５をフォトリソグラフ
ィ技術を用いて光導波路コアパターン３６と光軸調整用
合わせマークのパターン３７とを形成する（図３
（ｆ））。
ィ技術を用いて光導波路コアパターン３６と光軸調整用
合わせマークのパターン３７とを形成する（図３
（ｆ））。
【００１１】光軸調整用合わせマークのパターン３７を
マスク材として、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用
いてＳｉベンチ３２の一部分をエッチングし、Ｓｉベン
チ３２上に光軸調整用合わせマーク３８を形成する（図
３（ｇ））。
マスク材として、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用
いてＳｉベンチ３２の一部分をエッチングし、Ｓｉベン
チ３２上に光軸調整用合わせマーク３８を形成する（図
３（ｇ））。
【００１２】光導波路コアパターン３６と光軸調整用合
わせマーク３８とが形成されたＳｉ基板３１上にクラッ
ド層３９を形成し（図３（ｈ））、その後Ｓｉベンチ３
２のクラッド層３９をエッチングし、光素子搭載用ピッ
ト４０を形成する（図３（ｉ））。
わせマーク３８とが形成されたＳｉ基板３１上にクラッ
ド層３９を形成し（図３（ｈ））、その後Ｓｉベンチ３
２のクラッド層３９をエッチングし、光素子搭載用ピッ
ト４０を形成する（図３（ｉ））。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、Ｓｉベンチ
３２の上に形成したパターン３７をマスク材としてＫＯ
Ｈ水溶液を用いてＳｉベンチ３２の一部分をエッチング
し、光軸調整用合わせマーク３８をＳｉベンチ３２上に
形成すると、パターン３７とＳｉベンチ３２との間にエ
ッチング液がまわり込んでパターン３７の下部にあるＳ
ｉベンチ３２がエッチングされることにより光軸調整用
合わせマーク３８の寸法が設計値より大きくなってしま
い、光素子２２を高精度に塔載することができないとい
う問題が発生した。
３２の上に形成したパターン３７をマスク材としてＫＯ
Ｈ水溶液を用いてＳｉベンチ３２の一部分をエッチング
し、光軸調整用合わせマーク３８をＳｉベンチ３２上に
形成すると、パターン３７とＳｉベンチ３２との間にエ
ッチング液がまわり込んでパターン３７の下部にあるＳ
ｉベンチ３２がエッチングされることにより光軸調整用
合わせマーク３８の寸法が設計値より大きくなってしま
い、光素子２２を高精度に塔載することができないとい
う問題が発生した。
【００１４】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、光軸調整用合わせマークを高精度に形成することが
できるハイブリッド光集積回路の製造方法を提供するこ
とにある。
し、光軸調整用合わせマークを高精度に形成することが
できるハイブリッド光集積回路の製造方法を提供するこ
とにある。
【００１５】
【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、半導体光素子の底面に複数の光軸調整用の
光素子側マークを形成し、他方、光導波路素子が形成さ
れた基板上に複数の光軸調整用の基板側マークを形成
し、両マーク同士を合わせて半導体光素子と導波路素子
とを光学的に結合するハイブリッド光集積回路の製造方
法において、基板上に基板側マークのマスク材を形成す
る前に基板表面に酸化膜を形成するものである。
に本発明は、半導体光素子の底面に複数の光軸調整用の
光素子側マークを形成し、他方、光導波路素子が形成さ
れた基板上に複数の光軸調整用の基板側マークを形成
し、両マーク同士を合わせて半導体光素子と導波路素子
とを光学的に結合するハイブリッド光集積回路の製造方
法において、基板上に基板側マークのマスク材を形成す
る前に基板表面に酸化膜を形成するものである。
【００１６】上記構成に加え本発明は、酸化膜を熱酸化
膜で形成したものである。
膜で形成したものである。
【００１７】上記構成に加え本発明は、酸化膜を化学気
相堆積法により形成したものである。
相堆積法により形成したものである。
【００１８】
【作用】マスク材の下部にエッチング液がまわり込む原
因を究明したところ、ガラスからなるマスク材とＳｉベ
ンチとの密着性の低さが原因であることが判明した。
因を究明したところ、ガラスからなるマスク材とＳｉベ
ンチとの密着性の低さが原因であることが判明した。
【００１９】すなわち、バッファ層が埋め込まれたＳｉ
基板において、研磨などの手段を用いて不要なＳｉＯ2
ガラス膜を除去しているため、Ｓｉベンチの表面にはＳ
ｉが露出している。このＳｉベンチの上に直接マスク材
となるガラス膜を形成すると、Ｓｉとガラスとの密着度
が著しく低下してエッチング液がまわり込みやすくなる
のである。
基板において、研磨などの手段を用いて不要なＳｉＯ2
ガラス膜を除去しているため、Ｓｉベンチの表面にはＳ
ｉが露出している。このＳｉベンチの上に直接マスク材
となるガラス膜を形成すると、Ｓｉとガラスとの密着度
が著しく低下してエッチング液がまわり込みやすくなる
のである。
【００２０】そこで、Ｓｉベンチ上にマスク材を形成す
る前にＳｉベンチ表面に酸化膜を形成することにより、
Ｓｉベンチ表面とマスク材との密着性が向上してエッチ
ング液がマスク材の下部にまわり込むことがなくマスク
材下部のＳｉベンチがエッチングされるのが防止され
る。これにより光軸調整用合わせマークの寸法が設計値
に等しくなる。
る前にＳｉベンチ表面に酸化膜を形成することにより、
Ｓｉベンチ表面とマスク材との密着性が向上してエッチ
ング液がマスク材の下部にまわり込むことがなくマスク
材下部のＳｉベンチがエッチングされるのが防止され
る。これにより光軸調整用合わせマークの寸法が設計値
に等しくなる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
て詳述する。
【００２２】図１は本発明のハイブリッド光集積回路の
製造方法の一実施例を示す工程図である。
製造方法の一実施例を示す工程図である。
【００２３】直径約７６ｍｍ、厚さ１ｍｍのＳｉ基板１
０の両面に、厚さ約１μｍの酸化膜（ＳｉＯ2 ）を形成
し、フォトレジストを塗布し、マスクアライナでＳｉベ
ンチ形成用のパターンを転写する（図１（ａ））。
０の両面に、厚さ約１μｍの酸化膜（ＳｉＯ2 ）を形成
し、フォトレジストを塗布し、マスクアライナでＳｉベ
ンチ形成用のパターンを転写する（図１（ａ））。
【００２４】反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）又はフ
ッ酸を用いて不要な酸化膜を除去し、残された酸化膜を
マスク材としてＳｉ基板のエッチングを行う。エッチン
グ液は、濃度４０重量％、温度４０℃のＫＯＨ水溶液を
用いる。深さ２５μｍのエッチングを行ってＳｉベンチ
１１を形成する（図１（ｂ））。
ッ酸を用いて不要な酸化膜を除去し、残された酸化膜を
マスク材としてＳｉ基板のエッチングを行う。エッチン
グ液は、濃度４０重量％、温度４０℃のＫＯＨ水溶液を
用いる。深さ２５μｍのエッチングを行ってＳｉベンチ
１１を形成する（図１（ｂ））。
【００２５】Ｓｉベンチ１１上にＳｉＯ2 のガラス膜１
２を電子ビーム蒸着法や火炎堆積法で２５μｍ堆積させ
（図１（ｃ））、さらに研磨などの手段を用いて不要な
ＳｉＯ2 のガラス膜を削り取りバッファ層１３とする。
このときＳｉベンチ１１の表面はＳｉが露出している
（図１（ｄ））。
２を電子ビーム蒸着法や火炎堆積法で２５μｍ堆積させ
（図１（ｃ））、さらに研磨などの手段を用いて不要な
ＳｉＯ2 のガラス膜を削り取りバッファ層１３とする。
このときＳｉベンチ１１の表面はＳｉが露出している
（図１（ｄ））。
【００２６】Ｓｉベンチ１１上に酸素雰囲気での加熱あ
るいは化学気相堆積法で酸化膜１４を０．５から１μｍ
の厚さに形成する（図１（ｅ））。
るいは化学気相堆積法で酸化膜１４を０．５から１μｍ
の厚さに形成する（図１（ｅ））。
【００２７】バッファ層１３が埋め込まれたＳｉ基板１
０上にバッファ層１３よりもわずかに屈折率の大きいコ
アガラス膜１５を電子ビーム蒸着法で８μｍの厚さに形
成する（図１（ｆ））。
０上にバッファ層１３よりもわずかに屈折率の大きいコ
アガラス膜１５を電子ビーム蒸着法で８μｍの厚さに形
成する（図１（ｆ））。
【００２８】コアガラス膜１５の表面上に厚さ約１μｍ
のＷＳｉ膜をマグネトロン・スパッタリング法により形
成する。フォトレジストを塗布した後、マスクアライナ
で光導波路と光軸調整用合わせマークを形成するための
パターンを転写し、ＲＩＥでコアガラス膜１５をエッチ
ングし、導波路コアパターン１６と光軸調整用合わせマ
ークのパターン１７を形成する（図１（ｇ））。
のＷＳｉ膜をマグネトロン・スパッタリング法により形
成する。フォトレジストを塗布した後、マスクアライナ
で光導波路と光軸調整用合わせマークを形成するための
パターンを転写し、ＲＩＥでコアガラス膜１５をエッチ
ングし、導波路コアパターン１６と光軸調整用合わせマ
ークのパターン１７を形成する（図１（ｇ））。
【００２９】光軸調整用合わせマークのパターン１７が
形成されたＳｉ基板１０を濃度４０重量％、温度４０℃
のＫＯＨ水溶液に入れ、光軸調整用合わせマークのパタ
ーンをマスク材としてＳｉベンチ１１の一部をエッチン
グし、光軸調整用合わせマーク１８をＳｉベンチ１１上
に形成する（図１（ｈ））。
形成されたＳｉ基板１０を濃度４０重量％、温度４０℃
のＫＯＨ水溶液に入れ、光軸調整用合わせマークのパタ
ーンをマスク材としてＳｉベンチ１１の一部をエッチン
グし、光軸調整用合わせマーク１８をＳｉベンチ１１上
に形成する（図１（ｈ））。
【００３０】導波路コアパターンと光軸調整用合わせマ
ークが形成されたＳｉ基板を、加熱されたターンテーブ
ルに置き、火炎堆積法でＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5
系の多孔質ガラス層を３００μｍ形成する。その後この
基板を電気炉において、石英炉心管内に置き、Ｈｅガス
雰囲気で約１３３０℃の温度で１時間保持することによ
り透明ガラス化し、クラッド層１９を厚さ約３０μｍ形
成する（図１（ｉ））。
ークが形成されたＳｉ基板を、加熱されたターンテーブ
ルに置き、火炎堆積法でＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5
系の多孔質ガラス層を３００μｍ形成する。その後この
基板を電気炉において、石英炉心管内に置き、Ｈｅガス
雰囲気で約１３３０℃の温度で１時間保持することによ
り透明ガラス化し、クラッド層１９を厚さ約３０μｍ形
成する（図１（ｉ））。
【００３１】クラッド層１９の屈折率は、バッファ層１
３の屈折率に等しい。また導波路コアの幅および高さは
共に約８μｍであり、コア、バッファ層間及びコア、ク
ラッド層間の比屈折率差は０．３％である。
３の屈折率に等しい。また導波路コアの幅および高さは
共に約８μｍであり、コア、バッファ層間及びコア、ク
ラッド層間の比屈折率差は０．３％である。
【００３２】クラッド層１９の表面に、ＷＳｉ膜をマグ
ネトロン・スパッタリング法で約２．５μｍ形成する。
そしてフォトレジストを塗布した後マスクアライナで光
素子搭載用のピットのパターンを転写し、ＲＩＥでクラ
ッド層１９のガラス膜の一部をエッチングし、光素子搭
載用ピット２０を形成する（図１（ｊ））。
ネトロン・スパッタリング法で約２．５μｍ形成する。
そしてフォトレジストを塗布した後マスクアライナで光
素子搭載用のピットのパターンを転写し、ＲＩＥでクラ
ッド層１９のガラス膜の一部をエッチングし、光素子搭
載用ピット２０を形成する（図１（ｊ））。
【００３３】尚、従来技術により形成された光軸調整用
合わせマークはマスク設計値１０μｍに対して１９μｍ
であった。
合わせマークはマスク設計値１０μｍに対して１９μｍ
であった。
【００３４】一方、本実施例による光軸調整用合わせマ
ークは、マスク設計値１０μｍに対してわずか１０．５
μｍであった。
ークは、マスク設計値１０μｍに対してわずか１０．５
μｍであった。
【００３５】以上において本実施例によれば、基板上に
基板側マークのマスク材を形成する前に基板表面に酸化
膜を形成することにより、光軸調整用合わせマークが形
成されるＳｉ基板表面とコアガラス膜との密着性が向上
し、エッチング時にコアガラス膜でマスクされた部分の
基板がエッチングされるのが防止される。これにより光
軸調整用合わせマークの寸法が設計値に等しくなり、寸
法精度が向上する。
基板側マークのマスク材を形成する前に基板表面に酸化
膜を形成することにより、光軸調整用合わせマークが形
成されるＳｉ基板表面とコアガラス膜との密着性が向上
し、エッチング時にコアガラス膜でマスクされた部分の
基板がエッチングされるのが防止される。これにより光
軸調整用合わせマークの寸法が設計値に等しくなり、寸
法精度が向上する。
【００３６】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００３７】基板上に基板側マークのマスク材を形成す
る前に基板表面に酸化膜を形成するので、寸法精度の高
いハイブリッド光集積回路を実現することができる。
る前に基板表面に酸化膜を形成するので、寸法精度の高
いハイブリッド光集積回路を実現することができる。
【図１】本発明のハイブリッド光集積回路の製造方法の
一実施例を示す工程図である。
一実施例を示す工程図である。
【図２】従来技術によるハイブリッド光集積回路の拡散
分解斜視図である。
分解斜視図である。
【図３】本出願人による先行技術を説明するための工程
図である。
図である。
１０ 基板 １４ 酸化膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺岡 達夫 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体光素子の底面に複数の光軸調整用
の光素子側マークを形成し、他方、光導波路素子が形成
された基板上に複数の光軸調整用の基板側マークを形成
し、両マーク同士を合わせて半導体光素子と導波路素子
とを光学的に結合するハイブリッド光集積回路の製造方
法において、上記基板上に上記基板側マークのマスク材
を形成する前に上記基板表面に酸化膜を形成することを
特徴とするハイブリッド光集積回路の製造方法。 - 【請求項２】 上記酸化膜を熱酸化膜で形成した請求項
１記載のハイブリッド光集積回路の製造方法。 - 【請求項３】 上記酸化膜を化学気相堆積法により形成
した請求項１記載のハイブリッド光集積回路の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7039756A JPH08236747A (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | ハイブリッド光集積回路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7039756A JPH08236747A (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | ハイブリッド光集積回路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08236747A true JPH08236747A (ja) | 1996-09-13 |
Family
ID=12561804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7039756A Pending JPH08236747A (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | ハイブリッド光集積回路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08236747A (ja) |
-
1995
- 1995-02-28 JP JP7039756A patent/JPH08236747A/ja active Pending
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