JPS624683B2 - - Google Patents
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- JPS624683B2 JPS624683B2 JP11826679A JP11826679A JPS624683B2 JP S624683 B2 JPS624683 B2 JP S624683B2 JP 11826679 A JP11826679 A JP 11826679A JP 11826679 A JP11826679 A JP 11826679A JP S624683 B2 JPS624683 B2 JP S624683B2
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Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光通信等に使用する光固体回路の製造
方法に関するものである。
方法に関するものである。
最近の光フアイバは低損失となり伝送に使用で
きる波長領域が広くなつた。従つて波長の異なる
光を同一のフアイバ中に伝送させる光波長多重伝
送が可能になる。光フアイバに波長の異なる複数
の光信号を伝送する光多重伝送では、その光信号
を目的に応じた伝送系の要所で二つ以上の光フア
イバに分波分岐したり、または逆に二つ以上の光
フアイバからの光を１本のフアイバに合波結合さ
ることは不可欠な問題である。
きる波長領域が広くなつた。従つて波長の異なる
光を同一のフアイバ中に伝送させる光波長多重伝
送が可能になる。光フアイバに波長の異なる複数
の光信号を伝送する光多重伝送では、その光信号
を目的に応じた伝送系の要所で二つ以上の光フア
イバに分波分岐したり、または逆に二つ以上の光
フアイバからの光を１本のフアイバに合波結合さ
ることは不可欠な問題である。
また、同一波長の光を分岐・結合する光カプラ
は、モニタする使に方以外に、同一波長の光源を
用いる双方向通信には不可欠のデバイスであり、
また多分岐のカプラは１つの場所より多数の場所
へ信号を伝送するのに大変有効な光デバイスであ
る。そのため、このような機能を持つ光の集積回
路の発展性が半導体のIC化と同様に期待され
る。しかし、光集積形光回路を実現するには、横
断面内で二次完方向に光を閉じこめる光導波路構
造にする必要がある。
は、モニタする使に方以外に、同一波長の光源を
用いる双方向通信には不可欠のデバイスであり、
また多分岐のカプラは１つの場所より多数の場所
へ信号を伝送するのに大変有効な光デバイスであ
る。そのため、このような機能を持つ光の集積回
路の発展性が半導体のIC化と同様に期待され
る。しかし、光集積形光回路を実現するには、横
断面内で二次完方向に光を閉じこめる光導波路構
造にする必要がある。
従来、光集積回路の製造はガラスのスパツタリ
ング等による導路形を形成する試みがされている
が、伝送損失が大きかつたり、あるいは膜厚が薄
くマルチモード伝送向きでなかつた。
ング等による導路形を形成する試みがされている
が、伝送損失が大きかつたり、あるいは膜厚が薄
くマルチモード伝送向きでなかつた。
本発明は上述の欠点に鑑みなされたもので、低
損失な光フアイバのコア部と同程度の大きさの光
導波路を基板の溝内にうめこんだ形で形成し、光
導波路間の結合量を増すため、および光導波路間
のギヤツプ及び結合長さを制御するのに便利なよ
うに裏面側より表面層に形成した光の導波路と対
向するように所定パターンの溝を形成し、表面層
に形成された光の導波路の低屈折率ガラス膜を介
して表面側の光導波路と接する光導波路を裏面側
から形成する光結合線路の製造方法を提供するも
のである。
損失な光フアイバのコア部と同程度の大きさの光
導波路を基板の溝内にうめこんだ形で形成し、光
導波路間の結合量を増すため、および光導波路間
のギヤツプ及び結合長さを制御するのに便利なよ
うに裏面側より表面層に形成した光の導波路と対
向するように所定パターンの溝を形成し、表面層
に形成された光の導波路の低屈折率ガラス膜を介
して表面側の光導波路と接する光導波路を裏面側
から形成する光結合線路の製造方法を提供するも
のである。
本発明はシリコン（Si）、石英ガラス、水晶
（SiC2）、サフアイヤ（Al2O3）、その他の材料の
基板を用いて、基板の表面及び裏面に所定パター
ンの溝を形成し、その溝内に光導波路を、光導波
路のクラツドとなる低屈折率ガラス膜を介して表
面と裏面側の光導波路が互いに部分的な領域で接
するように形成するものである。
（SiC2）、サフアイヤ（Al2O3）、その他の材料の
基板を用いて、基板の表面及び裏面に所定パター
ンの溝を形成し、その溝内に光導波路を、光導波
路のクラツドとなる低屈折率ガラス膜を介して表
面と裏面側の光導波路が互いに部分的な領域で接
するように形成するものである。
以下本発明の実施例について、図面を用いて詳
細な説明を行う。
細な説明を行う。
第１図は本発明の方法によるSi基板とする光結
合線路の製造工程の例を順次に示したものであ
る。
合線路の製造工程の例を順次に示したものであ
る。
第１図ａに示すごとく｛100｝面を表面とする
Siウエハ１を準備する。Si基板の厚さは約250μ
ｍ程度である。ｂはこのSi基板を熱酸化して形成
したシリコン酸化膜にホトレジストを用いてパタ
ーニングを行なつたシリコン酸化膜（SiO2）２を
保護膜としてSi基板１をKOH水容液中で異方性
エツチングを行い、開き角70.53゜のＶ溝もしく
は台形状の溝を形成したものである。次にｃに示
すごとくSi基板の溝に光の導波路をつくるため、
光導波路のクラツドとなるガラス層（以後クラツ
ド層と呼ぶ）３ａを形成もる。Si基板１に溝を形
成した後、基板表面全面にCVD法等によりクラ
ツド層となるSiO2もしくは屈折率を低下させる
ようなドーバントを含むシリカガラス層３ａを形
成する。なおクラツド層３ａの厚さは光を伝搬さ
せるに必要な膜厚でよい。次に、ｄに示すごと
く、クラツド層３ａの上面に、クラツド層３ａよ
り屈折率の大きな、光の導波路のコア層となる
P2O2、GeO2、B2O3等のドーパントを含むシリカ
ガラス層４ａをCVD法等により堆積させる。ガ
ラス層４を以後コアガラス層と呼ぶ。コアガラス
層４の堆積厚さはマルチモード用の場合60μｍ以
上が適当である。次いでｅに示すごとくSi基板１
の溝部に堆積した部分の７ラツド層３ａ及びコア
ガラス層４ａを残し、他の部分に堆積した層をエ
ツチング等の方法により除去して表面を平坦にす
る。ただし、場合により表面に凹凸を形成しても
差支えない。次いでｆに示すごとく、ｅで形成し
た基板の上にクラツド層３ｂをCVD法等により
堆積させ、光導波路のコアガラス層４ａをくるみ
光導波路を形成する。次にｇまたはｊに示すごと
く裏面より表面層に形成した光導波路と対向する
ように所定パターンの溝を形成し、表面層に形成
した光導波路の低屈折率ガラス膜３ａの底面か側
面かいずれかのガラス膜面を露出させる。次いで
裏面にも同様の方法で、低屈折率ガラス膜３ａを
介して表面側の光導波路と接する光の導波路を形
成する。ｈ，ｋは裏面より形成した溝内にクラツ
ド層３ｄを形成したものである。ｉ，ｌはクラツ
ド層３ｄの上面にコアガラス層４ｂを堆積させ、
Si基板１の溝部に堆積した部分のクラツド層３ｄ
及びコアガラス層４ｂを残し、他の部分に堆積し
たガラス層を除去して表面を平坦にし、次いで
CVD法等によりクラツド層３ｅを堆積させ、光
導波路を形成したものである。
Siウエハ１を準備する。Si基板の厚さは約250μ
ｍ程度である。ｂはこのSi基板を熱酸化して形成
したシリコン酸化膜にホトレジストを用いてパタ
ーニングを行なつたシリコン酸化膜（SiO2）２を
保護膜としてSi基板１をKOH水容液中で異方性
エツチングを行い、開き角70.53゜のＶ溝もしく
は台形状の溝を形成したものである。次にｃに示
すごとくSi基板の溝に光の導波路をつくるため、
光導波路のクラツドとなるガラス層（以後クラツ
ド層と呼ぶ）３ａを形成もる。Si基板１に溝を形
成した後、基板表面全面にCVD法等によりクラ
ツド層となるSiO2もしくは屈折率を低下させる
ようなドーバントを含むシリカガラス層３ａを形
成する。なおクラツド層３ａの厚さは光を伝搬さ
せるに必要な膜厚でよい。次に、ｄに示すごと
く、クラツド層３ａの上面に、クラツド層３ａよ
り屈折率の大きな、光の導波路のコア層となる
P2O2、GeO2、B2O3等のドーパントを含むシリカ
ガラス層４ａをCVD法等により堆積させる。ガ
ラス層４を以後コアガラス層と呼ぶ。コアガラス
層４の堆積厚さはマルチモード用の場合60μｍ以
上が適当である。次いでｅに示すごとくSi基板１
の溝部に堆積した部分の７ラツド層３ａ及びコア
ガラス層４ａを残し、他の部分に堆積した層をエ
ツチング等の方法により除去して表面を平坦にす
る。ただし、場合により表面に凹凸を形成しても
差支えない。次いでｆに示すごとく、ｅで形成し
た基板の上にクラツド層３ｂをCVD法等により
堆積させ、光導波路のコアガラス層４ａをくるみ
光導波路を形成する。次にｇまたはｊに示すごと
く裏面より表面層に形成した光導波路と対向する
ように所定パターンの溝を形成し、表面層に形成
した光導波路の低屈折率ガラス膜３ａの底面か側
面かいずれかのガラス膜面を露出させる。次いで
裏面にも同様の方法で、低屈折率ガラス膜３ａを
介して表面側の光導波路と接する光の導波路を形
成する。ｈ，ｋは裏面より形成した溝内にクラツ
ド層３ｄを形成したものである。ｉ，ｌはクラツ
ド層３ｄの上面にコアガラス層４ｂを堆積させ、
Si基板１の溝部に堆積した部分のクラツド層３ｄ
及びコアガラス層４ｂを残し、他の部分に堆積し
たガラス層を除去して表面を平坦にし、次いで
CVD法等によりクラツド層３ｅを堆積させ、光
導波路を形成したものである。
ｇ〜ｉは背面結合形の光結合線路を構成する例
であり、ｊ〜ｌは側面結合形の光結合線路を構成
する例である。
であり、ｊ〜ｌは側面結合形の光結合線路を構成
する例である。
このようにして形成される光の結合線路は２つ
の導波路間のギヤツプを堆積させるクラツド層
（3a＋3d）の厚さを変えることにより任意に制御
することができ、光の結合量を変えることができ
る。また、光導波路の損失が小さく実用上極めて
有効なものである。
の導波路間のギヤツプを堆積させるクラツド層
（3a＋3d）の厚さを変えることにより任意に制御
することができ、光の結合量を変えることができ
る。また、光導波路の損失が小さく実用上極めて
有効なものである。
なお、光導波路のクラツド層を形成する低屈折
率ガラスとしては例えば、CVD法等により堆積
させたSiO2ガラス、SiO2−B2O3ガラス、フツ素
をドーブしたSiO2ガラス等を用いてもよい。光
導波路のコアを形成する高屈折率ガラスとして
は、例えば、CVD法等により堆積させたP2O5、
GeO2、B2O3等をドーブしたドーブドシリカガラ
ス、リン酸系ガラス等の低損失ガラスを用いるこ
とができるが、これに限るものではなくアルコー
ル等の液体中に分散させたガラスの微粉末を基板
上に沈澱させ、これを乾燥、焼成、溶融してコア
ガラス層を形成しても良い。またZnCl2等の低損
失な誘電体材料を用いてもよい。光導波路を形成
する基板としてガラスを用いる場合には光導波路
を形成するとき、基板温度が余り上昇しない高周
波スパツタリングを用いて行えばよい。
率ガラスとしては例えば、CVD法等により堆積
させたSiO2ガラス、SiO2−B2O3ガラス、フツ素
をドーブしたSiO2ガラス等を用いてもよい。光
導波路のコアを形成する高屈折率ガラスとして
は、例えば、CVD法等により堆積させたP2O5、
GeO2、B2O3等をドーブしたドーブドシリカガラ
ス、リン酸系ガラス等の低損失ガラスを用いるこ
とができるが、これに限るものではなくアルコー
ル等の液体中に分散させたガラスの微粉末を基板
上に沈澱させ、これを乾燥、焼成、溶融してコア
ガラス層を形成しても良い。またZnCl2等の低損
失な誘電体材料を用いてもよい。光導波路を形成
する基板としてガラスを用いる場合には光導波路
を形成するとき、基板温度が余り上昇しない高周
波スパツタリングを用いて行えばよい。
第２図は本発明の方法により製作した光固体回
路と光フアイバを結合する一実施例を示す概略図
である。第２図ａは光合波の場合の一例で、光フ
アイバ５，６，７からそれぞれ出射された波長λ
１，λ２，λ３の光波は光導波，，に結合
され、光導波路，，を伝搬し、光導波路
，，と裏面側に形成された光導波路との
結合部Ａ，Ｂ，Ｃで結合がおこり、光導波路中
で波長λ１，λ２，λ３の光波が合波され、フア
イバ８に結合される。逆に光分岐を行う場合には
フアイバ８から出射された波長λ１，λ２，λ
３，λ４の光波は、裏面に形成された光導波路
に結合され光導波路を伝搬し、光導波路と表
面に形成された光導波路，，との結合部分
Ｃ，Ｂ，Ａで結合がおこる。波長λ３の光波はＣ
部分で光導波路に結合されてフアイバ７に出射
される。波長λ２の光波はＢ部分で光導波路に
結合されてフアイバ６に出射される。波長λ１の
光波はＡ部分で光導波路に結合されてフアイバ
５に出射される。波長λ４の光波は光導波路中
をそのまま伝搬しフアイバ９に出射される。第２
図ｂは光合成の場合の他の例で、光フアイバ１
０，１１から出射された波長λ２，λ１の光波は
それぞれ光導波路，に結合される。裏面側に
形成された光導波路を伝搬する波長λ１の光波
は、表面側に形成された光導波路との結合部
A′で結合がおこり、光導波Ｖ中で波長λ１，λ
２の光波が合波され、フアイバ１２に出射され
る。
路と光フアイバを結合する一実施例を示す概略図
である。第２図ａは光合波の場合の一例で、光フ
アイバ５，６，７からそれぞれ出射された波長λ
１，λ２，λ３の光波は光導波，，に結合
され、光導波路，，を伝搬し、光導波路
，，と裏面側に形成された光導波路との
結合部Ａ，Ｂ，Ｃで結合がおこり、光導波路中
で波長λ１，λ２，λ３の光波が合波され、フア
イバ８に結合される。逆に光分岐を行う場合には
フアイバ８から出射された波長λ１，λ２，λ
３，λ４の光波は、裏面に形成された光導波路
に結合され光導波路を伝搬し、光導波路と表
面に形成された光導波路，，との結合部分
Ｃ，Ｂ，Ａで結合がおこる。波長λ３の光波はＣ
部分で光導波路に結合されてフアイバ７に出射
される。波長λ２の光波はＢ部分で光導波路に
結合されてフアイバ６に出射される。波長λ１の
光波はＡ部分で光導波路に結合されてフアイバ
５に出射される。波長λ４の光波は光導波路中
をそのまま伝搬しフアイバ９に出射される。第２
図ｂは光合成の場合の他の例で、光フアイバ１
０，１１から出射された波長λ２，λ１の光波は
それぞれ光導波路，に結合される。裏面側に
形成された光導波路を伝搬する波長λ１の光波
は、表面側に形成された光導波路との結合部
A′で結合がおこり、光導波Ｖ中で波長λ１，λ
２の光波が合波され、フアイバ１２に出射され
る。
なお、結合部A′で結合されなかつた波長λ１
の光波はそのまま光導波路中を伝搬し、フアイ
バ１３に出射されるものでモニタ等として利用で
きる。
の光波はそのまま光導波路中を伝搬し、フアイ
バ１３に出射されるものでモニタ等として利用で
きる。
波長選択、結合量の調節は、表面側に形成され
た光導波路と裏面側に形成された光導波路の結合
部の結合の長さ及びギヤツプを制御することによ
り行う。
た光導波路と裏面側に形成された光導波路の結合
部の結合の長さ及びギヤツプを制御することによ
り行う。
以上の説明から明らかなように、本発明の光回
路はCVD法等により堆積させた光導波路からな
り、光の減衰が少なく、かつ複数の光導波路を同
時に形成でき、さらに光の分岐、結合などの光固
体回路を同時に形成することができる利点があ
る。
路はCVD法等により堆積させた光導波路からな
り、光の減衰が少なく、かつ複数の光導波路を同
時に形成でき、さらに光の分岐、結合などの光固
体回路を同時に形成することができる利点があ
る。
第１図は本発明の実施例の光回路製造工程を示
す断面図、第２図は実施例で製作した光固体回路
と光フアイバを結合する概略図である。 １：Si基板、２：保護板、３ａ〜３ｅ：クラツ
ド層、４ａ，４ｂ：コア層、５〜１３：光フアイ
バ、〜：光導波路、Ａ：光導波路及びの
結合部、Ｂ：光導波路及びの結合部、Ｃ：光
導波路及びの結合部、A′：光導波路及び
の結合部。
す断面図、第２図は実施例で製作した光固体回路
と光フアイバを結合する概略図である。 １：Si基板、２：保護板、３ａ〜３ｅ：クラツ
ド層、４ａ，４ｂ：コア層、５〜１３：光フアイ
バ、〜：光導波路、Ａ：光導波路及びの
結合部、Ｂ：光導波路及びの結合部、Ｃ：光
導波路及びの結合部、A′：光導波路及び
の結合部。
Claims (1)
- １ 基板表面に所定パターンの溝を形成し、該溝
をガラス膜で被覆し、その上から上記ガラス膜よ
りも高屈折率のガラス層を堆積して上記溝をう
め、しかる後基板表面から余分のガラス層を除去
し、その表面上に溝内に堆積したガラスよりも低
屈折率のガラス膜を被着させて光導波路を形成し
た後、裏面より表面層に形成した光の導波路と対
向するように所定のパターンの溝を形成し、表面
層に形成した光導波路の低屈折率ガラス膜面の少
なくとも一部を露出させ、該低屈折率ガラス層を
介して表面側の光導波路と接する光の導波路を裏
面側に形成することを特徴とする光結合線路の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11826679A JPS5642203A (en) | 1979-09-14 | 1979-09-14 | Production of photocoupling line |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11826679A JPS5642203A (en) | 1979-09-14 | 1979-09-14 | Production of photocoupling line |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5642203A JPS5642203A (en) | 1981-04-20 |
| JPS624683B2 true JPS624683B2 (ja) | 1987-01-31 |
Family
ID=14732372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11826679A Granted JPS5642203A (en) | 1979-09-14 | 1979-09-14 | Production of photocoupling line |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5642203A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59171907A (ja) * | 1983-03-18 | 1984-09-28 | Agency Of Ind Science & Technol | 光ガイドの製造方法 |
| JPS60156014A (ja) * | 1983-12-27 | 1985-08-16 | Omron Tateisi Electronics Co | 埋込形光導波路装置の製造方法 |
| JPS636506A (ja) * | 1986-06-27 | 1988-01-12 | Fujitsu Ltd | 光導波路の製造方法 |
-
1979
- 1979-09-14 JP JP11826679A patent/JPS5642203A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5642203A (en) | 1981-04-20 |
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