JP2000304956A - 光導波路装置の製造方法および光導波路装置 - Google Patents
光導波路装置の製造方法および光導波路装置Info
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Landscapes
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光接続損が実用上十分小さく、かつ製造が容
易な光導波路装置を提供する。 【解決手段】 コア６とクラッド層４，５，８とからな
る光導波路とプラットフォーム上に搭載される光素子と
の光接続構造を有する光導波路装置の製造方法におい
て、光導波路のコア６をパターン化する際にコア端部を
プラットフォーム３の平坦面の端部近傍に位置付けてお
き、上部クラッド層８を形成した後、コア６の突起の影
響がなくなった上部クラッド層８の平坦部をエッチング
して端面を形成し、コア６への光の出し入れを上部クラ
ッド層８を介して行う構造とする。これにより、光導波
路の端面形成に必要なエッチング時間を短縮する。
易な光導波路装置を提供する。 【解決手段】 コア６とクラッド層４，５，８とからな
る光導波路とプラットフォーム上に搭載される光素子と
の光接続構造を有する光導波路装置の製造方法におい
て、光導波路のコア６をパターン化する際にコア端部を
プラットフォーム３の平坦面の端部近傍に位置付けてお
き、上部クラッド層８を形成した後、コア６の突起の影
響がなくなった上部クラッド層８の平坦部をエッチング
して端面を形成し、コア６への光の出し入れを上部クラ
ッド層８を介して行う構造とする。これにより、光導波
路の端面形成に必要なエッチング時間を短縮する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路装置の製
造方法および光導波路装置に関し、特に、光導波路と光
素子との光接続構造を有する光導波路装置の製造方法、
および光導波路とファイバとの光接続構造を有する光導
波路装置に関する。
造方法および光導波路装置に関し、特に、光導波路と光
素子との光接続構造を有する光導波路装置の製造方法、
および光導波路とファイバとの光接続構造を有する光導
波路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】平面型の光導波路を有する光導波路装置
を小型高性能化し、更に、低コスト化するためには、レ
ーザダイオードなどの発光素子やホトダイオードなどの
受光素子を光導波路を持つ基板上に搭載することが必須
である。そのためレーザダイオードのヒートシンクの機
能を備え、レーザダイオードの活性層位置と基板上に形
成された導波路コアとを同じ高さに位置合わせするた
め、シリコン（Ｓｉ）基板に凸状に形成されたプラット
フォームを作製することが行われている。この方法で
は、Ｓｉ基板をアルカリ等のエッチング液を用いて異方
性エッチングを行い、選択的に一部分のプラットフォー
ム部を残した構造の基板を作り、その上に石英光導波路
を形成し、最後に、このプラットフォーム上にレーザダ
イオードを実装し、電気配線する例が多い。レーザダイ
オードをプラットフォーム上に搭載する場合は、コアお
よびコアを囲む上部クラッド層をレーザダイオード設置
位置の直前で基板表面に対して垂直にエッチングして垂
直壁を形成し、コアにレーザダイオードからの光信号を
導入する構成になっている（例えば、文献「ＰＬＣを用
いたハイブリッド光集積技術、電子科学、１９９５年７
月、９７〜１００頁」参照）。
を小型高性能化し、更に、低コスト化するためには、レ
ーザダイオードなどの発光素子やホトダイオードなどの
受光素子を光導波路を持つ基板上に搭載することが必須
である。そのためレーザダイオードのヒートシンクの機
能を備え、レーザダイオードの活性層位置と基板上に形
成された導波路コアとを同じ高さに位置合わせするた
め、シリコン（Ｓｉ）基板に凸状に形成されたプラット
フォームを作製することが行われている。この方法で
は、Ｓｉ基板をアルカリ等のエッチング液を用いて異方
性エッチングを行い、選択的に一部分のプラットフォー
ム部を残した構造の基板を作り、その上に石英光導波路
を形成し、最後に、このプラットフォーム上にレーザダ
イオードを実装し、電気配線する例が多い。レーザダイ
オードをプラットフォーム上に搭載する場合は、コアお
よびコアを囲む上部クラッド層をレーザダイオード設置
位置の直前で基板表面に対して垂直にエッチングして垂
直壁を形成し、コアにレーザダイオードからの光信号を
導入する構成になっている（例えば、文献「ＰＬＣを用
いたハイブリッド光集積技術、電子科学、１９９５年７
月、９７〜１００頁」参照）。
【０００３】また、光導波路とファイバとの光接続構造
においては、一般に、光ファイバを固定するためにＳｉ
基板のＶ溝を採用し、また、Ｖ溝を形成する場合は、Ｓ
ｉ基板の表面を結晶面で（１００）として、Ｖ溝の壁を
（１１１）面とする異方性エッチングを用いるが、その
際、Ｖ溝端部にも傾斜を持つ面が現れ、光ファイバ端部
がこの傾斜手前で止まり光導波路コアの端部から３０〜
４０μｍ離れることになり、そのままでは、光接続損を
０．２ｄＢ以下にはできないため、光導波路と光ファイ
バの接合部において、ダイシングソウによる切り出しま
たはドライエッチングによって、Ｓｉ基板に垂直壁を持
つ凹型の溝を設けていた（例えば、特開平１ー１２６６
０８号公報参照）。
においては、一般に、光ファイバを固定するためにＳｉ
基板のＶ溝を採用し、また、Ｖ溝を形成する場合は、Ｓ
ｉ基板の表面を結晶面で（１００）として、Ｖ溝の壁を
（１１１）面とする異方性エッチングを用いるが、その
際、Ｖ溝端部にも傾斜を持つ面が現れ、光ファイバ端部
がこの傾斜手前で止まり光導波路コアの端部から３０〜
４０μｍ離れることになり、そのままでは、光接続損を
０．２ｄＢ以下にはできないため、光導波路と光ファイ
バの接合部において、ダイシングソウによる切り出しま
たはドライエッチングによって、Ｓｉ基板に垂直壁を持
つ凹型の溝を設けていた（例えば、特開平１ー１２６６
０８号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】光導波との接続部にお
ける光接続損の実用上の一応の目標は、０．２ｄＢ程度
以下である。光導波路と光素子との光接続構造におい
て、コアおよび上部クラッド層に垂直壁を形成する従来
の場合は、光接続損は十分小さく抑えることができるけ
れども、コアを含めて石英膜をエッチングする必要が有
り、マスク材が厚くなるためマスク材のエッチングに時
間がかかり、石英膜エッチング時間も長くなり、更に、
エッチング精度にバラツキが生じる問題があった。ま
た、光導波路とファイバとの光接続構造において、垂直
壁を持つ凹型の溝を設ける従来の場合、光接続損は十分
小さく抑えることができるけれども、ダイシングソウに
よる凹型溝形成は、各導波路毎に個別に行う必要がある
ため量産に向かず、ドライエッチングによると長時間を
要するという問題があった。したがって、本発明の目的
は、比較的短時間のエッチング時間によって光導波路装
置が得られる製造方法を提供することにあり、また、光
接続損が実用上十分小さく、かつ製造が容易な光導波路
装置を提供することにある。
ける光接続損の実用上の一応の目標は、０．２ｄＢ程度
以下である。光導波路と光素子との光接続構造におい
て、コアおよび上部クラッド層に垂直壁を形成する従来
の場合は、光接続損は十分小さく抑えることができるけ
れども、コアを含めて石英膜をエッチングする必要が有
り、マスク材が厚くなるためマスク材のエッチングに時
間がかかり、石英膜エッチング時間も長くなり、更に、
エッチング精度にバラツキが生じる問題があった。ま
た、光導波路とファイバとの光接続構造において、垂直
壁を持つ凹型の溝を設ける従来の場合、光接続損は十分
小さく抑えることができるけれども、ダイシングソウに
よる凹型溝形成は、各導波路毎に個別に行う必要がある
ため量産に向かず、ドライエッチングによると長時間を
要するという問題があった。したがって、本発明の目的
は、比較的短時間のエッチング時間によって光導波路装
置が得られる製造方法を提供することにあり、また、光
接続損が実用上十分小さく、かつ製造が容易な光導波路
装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
光導波路と光素子との光接続を行う光導波路装置の製造
方法に関するものであり、光素子が搭載されるプラット
フォームを有する基板と、この基板のプラットフォーム
を除く所定領域上に積層された下部クラッド層と、この
プラットフォームを含み下部クラッド層上に積層された
高さ調整用クラッド層とからなる基板積層体を作製する
工程を有する。また、基板積層体上にコア層を形成した
後、当該コア層をエッチングしてパターン化することに
よって、プラットフォームの平坦面の端部近傍に、１つ
の端部を有するコアを形成する工程を有する。さらに、
このコアの端部近傍の一部領域を残して、プラットフォ
ーム上の上部クラッド層の全部および高さ調整用クラッ
ド層の少なくとも一部を垂直にエッチング除去する工程
を有する。これらを含む工程によって、請求項１記載の
発明では、基板のプラットフォーム上に光素子が搭載さ
れ、かつコアへの光の出し入れを前記上部クラッド層を
介して行うようにされた構造の光導波路装置が作製され
る。この製造方法によれば、コアを覆った上部クラッド
層がコアパターン端部を過ぎたところで上部クラッド層
を除去することになるため、導波路端面部を形成する際
エッチングすべき膜厚が減少し、必要なエッチング時間
が短縮できる。なお、この製造方法によれば、光導波路
の端部と光素子の端部とは幾分離間することになるけれ
ども、光接続損は実用上十分な程度に抑えることができ
る。請求項２記載の発明は、溝の端部が傾斜面となるＶ
溝が形成された基板と、下部クラッド層とコアと上部ク
ラッド層とからなり、Ｖ溝の長手方向に延在して基板上
に形成された光導波路と、Ｖ溝に固定された光ファイバ
とを備え、Ｖ溝端部での傾斜面の領域で光導波路の端部
と前記光ファイバの端部とを対向させて光接続されるよ
うにされた光導波路装置に関するものである。そして、
この光導波路の端部に、この端部を円弧形状等の２次元
レンズ形状で囲む、上部クラッド層のクラッド領域が設
けられている、ことを特徴とする。この構成によれば、
レンズ効果により、光導波路と光ファイバコア間の距離
がＳｉＶ溝の傾斜分あっても、過剰な損失を生まないの
で、光接続損は実用上十分な程度に抑えることができ、
従来のダイシングソーによる切り出し等が不要になり、
製造が容易になる。
光導波路と光素子との光接続を行う光導波路装置の製造
方法に関するものであり、光素子が搭載されるプラット
フォームを有する基板と、この基板のプラットフォーム
を除く所定領域上に積層された下部クラッド層と、この
プラットフォームを含み下部クラッド層上に積層された
高さ調整用クラッド層とからなる基板積層体を作製する
工程を有する。また、基板積層体上にコア層を形成した
後、当該コア層をエッチングしてパターン化することに
よって、プラットフォームの平坦面の端部近傍に、１つ
の端部を有するコアを形成する工程を有する。さらに、
このコアの端部近傍の一部領域を残して、プラットフォ
ーム上の上部クラッド層の全部および高さ調整用クラッ
ド層の少なくとも一部を垂直にエッチング除去する工程
を有する。これらを含む工程によって、請求項１記載の
発明では、基板のプラットフォーム上に光素子が搭載さ
れ、かつコアへの光の出し入れを前記上部クラッド層を
介して行うようにされた構造の光導波路装置が作製され
る。この製造方法によれば、コアを覆った上部クラッド
層がコアパターン端部を過ぎたところで上部クラッド層
を除去することになるため、導波路端面部を形成する際
エッチングすべき膜厚が減少し、必要なエッチング時間
が短縮できる。なお、この製造方法によれば、光導波路
の端部と光素子の端部とは幾分離間することになるけれ
ども、光接続損は実用上十分な程度に抑えることができ
る。請求項２記載の発明は、溝の端部が傾斜面となるＶ
溝が形成された基板と、下部クラッド層とコアと上部ク
ラッド層とからなり、Ｖ溝の長手方向に延在して基板上
に形成された光導波路と、Ｖ溝に固定された光ファイバ
とを備え、Ｖ溝端部での傾斜面の領域で光導波路の端部
と前記光ファイバの端部とを対向させて光接続されるよ
うにされた光導波路装置に関するものである。そして、
この光導波路の端部に、この端部を円弧形状等の２次元
レンズ形状で囲む、上部クラッド層のクラッド領域が設
けられている、ことを特徴とする。この構成によれば、
レンズ効果により、光導波路と光ファイバコア間の距離
がＳｉＶ溝の傾斜分あっても、過剰な損失を生まないの
で、光接続損は実用上十分な程度に抑えることができ、
従来のダイシングソーによる切り出し等が不要になり、
製造が容易になる。
【０００６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の第１の実施の形態
を図１〜図３を用いて説明する。図１〜図３は、本発明
の製造方法の実施形態を示す工程説明図であり、ここで
の光導波路装置は、光導波路と光素子との光接続構成を
有するものである。この実施形態では、まず、図１
（Ａ）に示すように、鏡面研磨された表面の結晶面が
（１００）面のＳｉ基板１を用い、Ｓｉ基板１表面およ
び裏面に熱酸化によりＳｉＯ2層２を２００ｎｍ形成
し、図１（Ｂ）に示すように、１０％弗化酸水溶液（Ｈ
Ｆ水溶液）を用いた通常のフォトリソ工程によりＳｉＯ
2層２の不要部分を除去し、パターン化する。次に、パ
ターン化されたＳｉＯ2層２をマスクとして、Ｓｉ基板
１を８０％ＫＯＨ水溶液８０℃で、２５μｍ異方性エッ
チングし、その後、図１（Ｃ）に示すように、ＳｉＯ2
層２をＨＦ水溶液にて溶解し、レーザダイオード搭載用
のプラットフォーム３を形成する。次に、図１（Ｄ）に
示すように、Ｓｉ基板１の表面全体にプラズマＣＶＤ法
で、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）＋Ｏ2ガスにＣ2
Ｆ6ガスを混入させ、屈折率が１．４５１０で厚さが３
０μｍのＳｉＯ2の下部クラッド層４を形成し、その
後、図１（Ｅ）に示すように、下部クラッド層４のう
ち、プラットフォーム３より上の不要なＳｉＯ2を研磨
により除去する。
を図１〜図３を用いて説明する。図１〜図３は、本発明
の製造方法の実施形態を示す工程説明図であり、ここで
の光導波路装置は、光導波路と光素子との光接続構成を
有するものである。この実施形態では、まず、図１
（Ａ）に示すように、鏡面研磨された表面の結晶面が
（１００）面のＳｉ基板１を用い、Ｓｉ基板１表面およ
び裏面に熱酸化によりＳｉＯ2層２を２００ｎｍ形成
し、図１（Ｂ）に示すように、１０％弗化酸水溶液（Ｈ
Ｆ水溶液）を用いた通常のフォトリソ工程によりＳｉＯ
2層２の不要部分を除去し、パターン化する。次に、パ
ターン化されたＳｉＯ2層２をマスクとして、Ｓｉ基板
１を８０％ＫＯＨ水溶液８０℃で、２５μｍ異方性エッ
チングし、その後、図１（Ｃ）に示すように、ＳｉＯ2
層２をＨＦ水溶液にて溶解し、レーザダイオード搭載用
のプラットフォーム３を形成する。次に、図１（Ｄ）に
示すように、Ｓｉ基板１の表面全体にプラズマＣＶＤ法
で、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）＋Ｏ2ガスにＣ2
Ｆ6ガスを混入させ、屈折率が１．４５１０で厚さが３
０μｍのＳｉＯ2の下部クラッド層４を形成し、その
後、図１（Ｅ）に示すように、下部クラッド層４のう
ち、プラットフォーム３より上の不要なＳｉＯ2を研磨
により除去する。
【０００７】次に、図１（Ｆ）に示すように、下部クラ
ッド層４の形成と同様な条件で４．５μｍのＳｉＯ2を
プラズマＣＶＤ法で形成することにより、レーザダイオ
ードの活性層位置と導波路コア層の高さを合わせるため
の高さ調整用クラッド層５を、プラットフォーム３を含
め下部クラッド層４上に形成する。次に、連続して、図
１（Ｇ）に示すように、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラ
ン）＋Ｏ2ガスのみにより厚さ８μｍのコア層６を形成
し、その後、図１（Ｈ）に示すように、厚さ１μｍのα
-Ｓｉ膜７を、ＡｒガスとＳｉターゲットによるＲＦス
パッタ装置を用いて形成する。次に、図１（Ｊ）に示す
ように、通常のホトリソ技術を用いて、α−Ｓｉ膜７上
に有機レジストパターンを作製し、リアクティブイオン
エッチング法でＨＢｒガスを用いて導波路形状に加工す
る。その際、α−Ｓｉ膜７のパターンは、その端部がプ
ラットフォーム３の端部付近で終わるようにされ、ま
た、プラットフォーム３上のα−Ｓｉ膜７はエッチング
除去される。有機レジストはＯ2プラズマでアッシング
除去する。
ッド層４の形成と同様な条件で４．５μｍのＳｉＯ2を
プラズマＣＶＤ法で形成することにより、レーザダイオ
ードの活性層位置と導波路コア層の高さを合わせるため
の高さ調整用クラッド層５を、プラットフォーム３を含
め下部クラッド層４上に形成する。次に、連続して、図
１（Ｇ）に示すように、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラ
ン）＋Ｏ2ガスのみにより厚さ８μｍのコア層６を形成
し、その後、図１（Ｈ）に示すように、厚さ１μｍのα
-Ｓｉ膜７を、ＡｒガスとＳｉターゲットによるＲＦス
パッタ装置を用いて形成する。次に、図１（Ｊ）に示す
ように、通常のホトリソ技術を用いて、α−Ｓｉ膜７上
に有機レジストパターンを作製し、リアクティブイオン
エッチング法でＨＢｒガスを用いて導波路形状に加工す
る。その際、α−Ｓｉ膜７のパターンは、その端部がプ
ラットフォーム３の端部付近で終わるようにされ、ま
た、プラットフォーム３上のα−Ｓｉ膜７はエッチング
除去される。有機レジストはＯ2プラズマでアッシング
除去する。
【０００８】次に、図２（Ｋ）に示すように、光導波路
パターンのα−Ｓｉ膜７をマスクとして用い、Ｃ2Ｆ6＋
Ｃ2Ｈ4ガスによりコア層６を、リアクティブイオンエッ
チング法で、導波路形状に断面形状が垂直になるように
パターン化し、その後、同一真空内でα−Ｓｉ膜７をＳ
Ｆ6ガスで除去する。この工程で、プラットフォーム３
の端部近傍で終端したコア６が形成される。次に、図２
（Ｌ）に示すように、厚さ１５μｍの上部クラッド層８
を、下部クラッド層４の形成と同様な条件でプラズマＣ
ＶＤ法で形成し、その後、図２（Ｍ）に示すように、上
部クラッド層８の表面全面にＷＳｉx膜９をスパッタ法
で１μm形成する。次に、図２（Ｎ）に示すように、コ
ア６の影響で上部クラッド８の表面が傾斜した導波路領
域を残すように、通常のフォトリソ工程でレジストパタ
ーンを形成し、図２（Ｎ）に示すように、リアクティブ
イオンエッチング法でＣＦ４＋ＣＨＦ３ガスを用い、Ｗ
Ｓｉx膜９をエッチングする。この時のエッチングで形
成される導波路端面部はコア端からＳｉプラットフォー
ム側に損失を押さえるために大凡８μｍ以内の範囲に設
定する。次に、図２（Ｐ）に示すように、エッチング後
のこのＷＳｉx膜９をマスクとして、Ｃ2Ｈ4＋Ｃ2Ｆ6ガ
スを用い、上部クラッド層８と高さ調整用クラッド層５
とを、厚さ１μｍ残して１８．５μｍエッチングし、そ
の後、図２（Ｑ）に示すように、ＷＳｉx膜９をＳＦ6ガ
スでエッチング除去する。
パターンのα−Ｓｉ膜７をマスクとして用い、Ｃ2Ｆ6＋
Ｃ2Ｈ4ガスによりコア層６を、リアクティブイオンエッ
チング法で、導波路形状に断面形状が垂直になるように
パターン化し、その後、同一真空内でα−Ｓｉ膜７をＳ
Ｆ6ガスで除去する。この工程で、プラットフォーム３
の端部近傍で終端したコア６が形成される。次に、図２
（Ｌ）に示すように、厚さ１５μｍの上部クラッド層８
を、下部クラッド層４の形成と同様な条件でプラズマＣ
ＶＤ法で形成し、その後、図２（Ｍ）に示すように、上
部クラッド層８の表面全面にＷＳｉx膜９をスパッタ法
で１μm形成する。次に、図２（Ｎ）に示すように、コ
ア６の影響で上部クラッド８の表面が傾斜した導波路領
域を残すように、通常のフォトリソ工程でレジストパタ
ーンを形成し、図２（Ｎ）に示すように、リアクティブ
イオンエッチング法でＣＦ４＋ＣＨＦ３ガスを用い、Ｗ
Ｓｉx膜９をエッチングする。この時のエッチングで形
成される導波路端面部はコア端からＳｉプラットフォー
ム側に損失を押さえるために大凡８μｍ以内の範囲に設
定する。次に、図２（Ｐ）に示すように、エッチング後
のこのＷＳｉx膜９をマスクとして、Ｃ2Ｈ4＋Ｃ2Ｆ6ガ
スを用い、上部クラッド層８と高さ調整用クラッド層５
とを、厚さ１μｍ残して１８．５μｍエッチングし、そ
の後、図２（Ｑ）に示すように、ＷＳｉx膜９をＳＦ6ガ
スでエッチング除去する。
【０００９】次に、図３（Ｒ）に示すように、レーザダ
イオードのダイスボンディング用Ｃｒ／Ａｕ／Ｓｎ電極
１０を蒸着し、導波路部端面を基準にパターンニング
し、その後、図３（Ｓ）に示すように、レーザダイオー
ド１１を搭載する。以上のように、この実施形態の製造
方法によれば、コアを覆った上部クラッド層がコアパタ
ーン端部を過ぎたところで上部クラッド層を除去するた
め、石英導波路端面部を形成する際、エッチングすべき
膜厚が減少しエッチング時間が短縮される。しかも、石
英層が薄いためにエッチング時に用いるマスク材の厚さ
も薄くでき、マスク材のエッチング時間も低減できる。
ここで、光導波路の端部と光素子との間は、上部クラッ
ド層が介在する分、離間することになるが、上部クラッ
ド層をコア端部から大凡８μｍ以内程度を目安にしてそ
の範囲内でエッチングして端面を出すことで、光ファイ
バとの光接続を実用上十分低損失で行うことができる。
イオードのダイスボンディング用Ｃｒ／Ａｕ／Ｓｎ電極
１０を蒸着し、導波路部端面を基準にパターンニング
し、その後、図３（Ｓ）に示すように、レーザダイオー
ド１１を搭載する。以上のように、この実施形態の製造
方法によれば、コアを覆った上部クラッド層がコアパタ
ーン端部を過ぎたところで上部クラッド層を除去するた
め、石英導波路端面部を形成する際、エッチングすべき
膜厚が減少しエッチング時間が短縮される。しかも、石
英層が薄いためにエッチング時に用いるマスク材の厚さ
も薄くでき、マスク材のエッチング時間も低減できる。
ここで、光導波路の端部と光素子との間は、上部クラッ
ド層が介在する分、離間することになるが、上部クラッ
ド層をコア端部から大凡８μｍ以内程度を目安にしてそ
の範囲内でエッチングして端面を出すことで、光ファイ
バとの光接続を実用上十分低損失で行うことができる。
【００１０】次に、本発明の第２の実施の形態を図４〜
図７を用い、製造工程に沿って説明する。図４〜図６
は、本発明の光導波路装置の実施形態の製造方法を示す
工程説明図、図７は、本発明の光導波路装置の実施形態
を示す要部構成図であり、ここでの光導波路装置は、光
導波路と光ファイバとの光接続構成を有するものであ
る。この実施形態の光導波路装置の製造においては、ま
ず、図４（Ａ）に示すように、Ｓｉ基板２１を用い、光
ファイバをＳｉ基板２１上で導波路に位置を合わせて支
えるＶ溝を形成するためのマスク材とするＳｉＯ2膜２
２を熱酸化により２００ｎｍ形成する。次に、図４
（Ｂ）に示すように、Ｖ溝形成用有機レジストパターン
２３を通常のフォトリソ工程で作成し、その後、図４
（Ｃ）に示すように、有機レジストパターン２３とＣＦ
4＋Ｏ2（５％）ガスとを用いて、ＳｉＯ2膜２２をリア
クティブイオンエッチング装置でエッチングする。次
に、図４（Ｄ）に示すように、ＫＯＨ水溶液（８０％）
８０℃に浸し、１１５分放置して深さ１３３μmのＶ溝
２５を形成し、湯煎し、水洗した後、図４（Ｅ）に示す
ように、ＨＦ水溶液にてＳｉＯ2膜２２をすべてエッチ
ング除去する。
図７を用い、製造工程に沿って説明する。図４〜図６
は、本発明の光導波路装置の実施形態の製造方法を示す
工程説明図、図７は、本発明の光導波路装置の実施形態
を示す要部構成図であり、ここでの光導波路装置は、光
導波路と光ファイバとの光接続構成を有するものであ
る。この実施形態の光導波路装置の製造においては、ま
ず、図４（Ａ）に示すように、Ｓｉ基板２１を用い、光
ファイバをＳｉ基板２１上で導波路に位置を合わせて支
えるＶ溝を形成するためのマスク材とするＳｉＯ2膜２
２を熱酸化により２００ｎｍ形成する。次に、図４
（Ｂ）に示すように、Ｖ溝形成用有機レジストパターン
２３を通常のフォトリソ工程で作成し、その後、図４
（Ｃ）に示すように、有機レジストパターン２３とＣＦ
4＋Ｏ2（５％）ガスとを用いて、ＳｉＯ2膜２２をリア
クティブイオンエッチング装置でエッチングする。次
に、図４（Ｄ）に示すように、ＫＯＨ水溶液（８０％）
８０℃に浸し、１１５分放置して深さ１３３μmのＶ溝
２５を形成し、湯煎し、水洗した後、図４（Ｅ）に示す
ように、ＨＦ水溶液にてＳｉＯ2膜２２をすべてエッチ
ング除去する。
【００１１】次に、図５（Ｆ）に示すように、Ｓｉ基板
１の表面全体にプラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（テトラエ
トキシシラン）＋Ｏ2ガスにＣ2Ｆ6ガスを混入させ、屈
折率が１．４５１０で厚さが２５μｍのＳｉＯ2の下部
クラッド層２６を形成し、その後、連続して、ＴＥＯＳ
（テトラエトキシシラン）＋Ｏ2ガスのみにより、クラ
ッド層より屈折率を０．３％低減したコア層２７を８μ
ｍ形成する次に、図５（Ｇ）に示すように、厚さ１μｍ
のα-Ｓｉ膜２８を、ＡｒガスとＳｉターゲットによる
ＲＦスパッタ装置で形成し、その後、図５（Ｈ）に示す
ように、通常のホトリソ技術を用いて、α−Ｓｉ膜２８
上に有機レジストパターンを作製し、リアクティブイオ
ンエッチング法でＨＢｒガスを用いてα-Ｓｉ膜２８を
導波路形状に加工する。その際、α−Ｓｉ膜２８のパタ
ーンは、その端部がＶ溝２５の端部付近で終わるように
なし、また、α−Ｓｉ膜２８は光ファイバ接続端面部も
同時にエッチングされることになる。有機レジストはＯ
2プラズマでアッシング除去する。次に、図５（Ｊ）に
示すように、光導波路パターンのα−Ｓｉ膜２８をマス
クとして用い、Ｃ2Ｆ6＋Ｃ2Ｈ4ガスによるリアクティブ
イオンエッチング法で、コア層を、導波路形状に断面形
状が垂直になるようにパターン化してコア２７を形成
し、その後、同一真空内でα−Ｓｉ２８をＳＦ6ガスで
除去する。次に、図５（Ｋ）に示すように、厚さ１５μ
ｍの上部クラッド層２９を、下部クラッド層２６の形成
と同様な条件でプラズマＣＶＤ法で形成し、その後、図
５（Ｌ）に示すように、上部クラッド層２９の表面全面
にＷＳｉx膜３０をスパッタ法で１μｍ形成する。
１の表面全体にプラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（テトラエ
トキシシラン）＋Ｏ2ガスにＣ2Ｆ6ガスを混入させ、屈
折率が１．４５１０で厚さが２５μｍのＳｉＯ2の下部
クラッド層２６を形成し、その後、連続して、ＴＥＯＳ
（テトラエトキシシラン）＋Ｏ2ガスのみにより、クラ
ッド層より屈折率を０．３％低減したコア層２７を８μ
ｍ形成する次に、図５（Ｇ）に示すように、厚さ１μｍ
のα-Ｓｉ膜２８を、ＡｒガスとＳｉターゲットによる
ＲＦスパッタ装置で形成し、その後、図５（Ｈ）に示す
ように、通常のホトリソ技術を用いて、α−Ｓｉ膜２８
上に有機レジストパターンを作製し、リアクティブイオ
ンエッチング法でＨＢｒガスを用いてα-Ｓｉ膜２８を
導波路形状に加工する。その際、α−Ｓｉ膜２８のパタ
ーンは、その端部がＶ溝２５の端部付近で終わるように
なし、また、α−Ｓｉ膜２８は光ファイバ接続端面部も
同時にエッチングされることになる。有機レジストはＯ
2プラズマでアッシング除去する。次に、図５（Ｊ）に
示すように、光導波路パターンのα−Ｓｉ膜２８をマス
クとして用い、Ｃ2Ｆ6＋Ｃ2Ｈ4ガスによるリアクティブ
イオンエッチング法で、コア層を、導波路形状に断面形
状が垂直になるようにパターン化してコア２７を形成
し、その後、同一真空内でα−Ｓｉ２８をＳＦ6ガスで
除去する。次に、図５（Ｋ）に示すように、厚さ１５μ
ｍの上部クラッド層２９を、下部クラッド層２６の形成
と同様な条件でプラズマＣＶＤ法で形成し、その後、図
５（Ｌ）に示すように、上部クラッド層２９の表面全面
にＷＳｉx膜３０をスパッタ法で１μｍ形成する。
【００１２】次に、図６（Ｍ）に示すように、必要な導
波路領域を残すように通常のフォトリソ工程でレジスト
パターンを形成し、リアクティブイオンエッチング法で
ＣＦ４＋ＣＨＦ３ガスを用い、ＷＳｉx膜３０をエッチ
ングする。この際、コア２７の端部において、小さな２
次元レンズ形状のクラッド領域が形成できるように、レ
ンズ形状の領域３１を有するＷＳｉx膜３０が形成され
る。次に、図６（Ｎ）に示すように、このＷＳｉx膜３
０をマスクとし、Ｃ2Ｈ4＋Ｃ2Ｆ6ガスを用い、上部クラ
ッド層２９をエッチング除去し、その後、図６（Ｐ）に
示すように、ＷＳｉx膜３０を、ＳＦ6ガスでエッチング
除去する。その後、光ファイバをＶ溝に挿入し、接合面
に屈折率が光ファイバコアと同じ紫外線硬化樹脂を塗布
して接着することによって、完成する。図７は 紫外線
硬化樹脂を塗布前の光導波路装置の要部構成を示したも
のであり、光導波路装置は、溝の端部が傾斜面２５ａと
なるＶ溝２５が形成された基板２１を用い、下部クラッ
ド層２６とコア２７と上部クラッド層２９とからなりＶ
溝の長手方向に延在して基板２１上に形成した光導波路
と、基板２１のＶ溝２５に配置した光ファイバ１０と
を、基板２１のＶ溝傾斜面２５ａの領域で、光接続させ
るタイプのものである。そして、この実施形態の光導波
路装置は、図７において、光導波路のコア２７の端部
に、当該端部を２次元レンズ形状で囲む、上部クラッド
層２９のクラッド領域２９ａが設けている。このよう
に、上部クラッド層２９を平面的に見て凸型のレンズ構
造としたので、光導波路からの光は光ファイバ１０のコ
ア１１に集光される。以上のように、この実施形態によ
れば、ダイシングソウによるＳｉ端面の切り出し等の工
程が必要ないため、製造が容易である。また、この実施
形態においては、光導波路と光ファイバコア間の距離
が、Ｓｉ基板のＶ溝傾斜分存在することになるが、光導
波路端部における上部クラッド領域のレンズ効果によ
り、過剰な損失を生まず、光接続損を実用上十分小さく
抑えることができる。
波路領域を残すように通常のフォトリソ工程でレジスト
パターンを形成し、リアクティブイオンエッチング法で
ＣＦ４＋ＣＨＦ３ガスを用い、ＷＳｉx膜３０をエッチ
ングする。この際、コア２７の端部において、小さな２
次元レンズ形状のクラッド領域が形成できるように、レ
ンズ形状の領域３１を有するＷＳｉx膜３０が形成され
る。次に、図６（Ｎ）に示すように、このＷＳｉx膜３
０をマスクとし、Ｃ2Ｈ4＋Ｃ2Ｆ6ガスを用い、上部クラ
ッド層２９をエッチング除去し、その後、図６（Ｐ）に
示すように、ＷＳｉx膜３０を、ＳＦ6ガスでエッチング
除去する。その後、光ファイバをＶ溝に挿入し、接合面
に屈折率が光ファイバコアと同じ紫外線硬化樹脂を塗布
して接着することによって、完成する。図７は 紫外線
硬化樹脂を塗布前の光導波路装置の要部構成を示したも
のであり、光導波路装置は、溝の端部が傾斜面２５ａと
なるＶ溝２５が形成された基板２１を用い、下部クラッ
ド層２６とコア２７と上部クラッド層２９とからなりＶ
溝の長手方向に延在して基板２１上に形成した光導波路
と、基板２１のＶ溝２５に配置した光ファイバ１０と
を、基板２１のＶ溝傾斜面２５ａの領域で、光接続させ
るタイプのものである。そして、この実施形態の光導波
路装置は、図７において、光導波路のコア２７の端部
に、当該端部を２次元レンズ形状で囲む、上部クラッド
層２９のクラッド領域２９ａが設けている。このよう
に、上部クラッド層２９を平面的に見て凸型のレンズ構
造としたので、光導波路からの光は光ファイバ１０のコ
ア１１に集光される。以上のように、この実施形態によ
れば、ダイシングソウによるＳｉ端面の切り出し等の工
程が必要ないため、製造が容易である。また、この実施
形態においては、光導波路と光ファイバコア間の距離
が、Ｓｉ基板のＶ溝傾斜分存在することになるが、光導
波路端部における上部クラッド領域のレンズ効果によ
り、過剰な損失を生まず、光接続損を実用上十分小さく
抑えることができる。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、光導波路と光素子
との光接続を行う光導波路装置に関する本発明の製造方
法においては、光導波路のコアを形成する際に、コア端
部をプラットフォームの平坦面の端部近傍に位置付けて
おき、プラットフォーム上のエッチングにおいては、ク
ラッド層のみエッチングするようにしているため、必要
なエッチング時間が短縮できる効果がある。また、光導
波路と光ファイバとの光接続を行う光導波路装置におい
ては、光導波路の端部に２次元レンズ形状のクラッド領
域を設けているため、製造が簡単でかつ光接続損を実用
上十分小さくできる効果がある。
との光接続を行う光導波路装置に関する本発明の製造方
法においては、光導波路のコアを形成する際に、コア端
部をプラットフォームの平坦面の端部近傍に位置付けて
おき、プラットフォーム上のエッチングにおいては、ク
ラッド層のみエッチングするようにしているため、必要
なエッチング時間が短縮できる効果がある。また、光導
波路と光ファイバとの光接続を行う光導波路装置におい
ては、光導波路の端部に２次元レンズ形状のクラッド領
域を設けているため、製造が簡単でかつ光接続損を実用
上十分小さくできる効果がある。
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す工程説明図
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す工程説明図
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す工程説明図
【図４】本発明の第２の実施の形態の光導波路装置にお
ける製造方法を示す工程説明図
ける製造方法を示す工程説明図
【図５】本発明の第２の実施の形態の光導波路装置にお
ける製造方法を示す工程説明図
ける製造方法を示す工程説明図
【図６】本発明の第２の実施の形態の光導波路装置にお
ける製造方法を示
ける製造方法を示
【図７】本発明の第２の実施の形態を示す要部構成図
１ Ｓｉ基板 ２ Ｓｉ０2膜 ３ プラットフォーム ４ 下部クラッド層 ５ 高調整用クラッド層 ６ コア層 ７ αーＳｉ層 ８ 上部クラッド層 ９ ＷＳｉx １０ ボンディング用Ｃｒ／Ａｕ／Ｓｎ１０ １１ レーザダイオード
Claims (2)
- 【請求項１】 光素子が搭載されるプラットフォームを
有する基板と、当該基板の前記プラットフォームを除く
所定領域上に積層された下部クラッド層と、前記プラッ
トフォームを含み前記下部クラッド層上に積層された高
さ調整用クラッド層と、からなる基板積層体を作製する
工程と、 当該基板積層体上にコア層を形成した後、当該コア層を
エッチングしてパターン化することによって、前記プラ
ットフォームの端部近傍に、１つの端部を有するコアを
形成する工程と、 当該コアの前記端部近傍の一部領域を残して、前記プラ
ットフォーム上の上部クラッド層の全部および高さ調整
用クラッド層の少なくとも一部を、垂直にエッチング除
去する工程と、を含み、 前記プラットフォーム上に光素子が搭載され、かつコア
部への光の出し入れを前記上部クラッド層を介して行う
ようにされた構造の光導波路装置を製造する、ことを特
徴とした光導波路装置の製造方法。 - 【請求項２】 溝の端部が傾斜面となるＶ溝が形成され
た基板と、下部クラッド層とコアと上部クラッド層とか
らなり前記Ｖ溝の長手方向に延在して前記基板上に形成
された光導波路と、前記基板の前記Ｖ溝に固定された光
ファイバとを備え、前記基板の前記傾斜面の領域で前記
光導波路の端部と前記光ファイバの端部とを対向させて
光接続されるようにされた光導波路装置において、 前記光導波路の前記端部に、当該端部を２次元レンズ形
状で囲む、前記上部クラッド層のクラッド領域が設けら
れている、ことを特徴とした光導波路装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11431499A JP2000304956A (ja) | 1999-04-22 | 1999-04-22 | 光導波路装置の製造方法および光導波路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11431499A JP2000304956A (ja) | 1999-04-22 | 1999-04-22 | 光導波路装置の製造方法および光導波路装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000304956A true JP2000304956A (ja) | 2000-11-02 |
Family
ID=14634766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11431499A Withdrawn JP2000304956A (ja) | 1999-04-22 | 1999-04-22 | 光導波路装置の製造方法および光導波路装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000304956A (ja) |
Cited By (14)
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| US6611636B2 (en) | 2001-05-17 | 2003-08-26 | Optronx, Inc. | Hybrid active electronic and optical Fabry Perot cavity |
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-
1999
- 1999-04-22 JP JP11431499A patent/JP2000304956A/ja not_active Withdrawn
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| EP1402564A4 (en) * | 2001-05-17 | 2005-06-29 | Optronx Inc | Integrated optical / electronic circuits and related processes for the same production of these |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060704 |