JPH02275907A - 光導波路の形成方法 - Google Patents

光導波路の形成方法

Info

Publication number
JPH02275907A
JPH02275907A JP1315961A JP31596189A JPH02275907A JP H02275907 A JPH02275907 A JP H02275907A JP 1315961 A JP1315961 A JP 1315961A JP 31596189 A JP31596189 A JP 31596189A JP H02275907 A JPH02275907 A JP H02275907A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
optical waveguide
ion implantation
ions
implanted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP1315961A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2598533B2 (ja
Inventor
Keiji Oyoshi
啓司 大吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Sheet Glass Co Ltd filed Critical Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority to JP1315961A priority Critical patent/JP2598533B2/ja
Priority to US07/466,838 priority patent/US5066514A/en
Priority to EP90101626A priority patent/EP0380138B1/en
Priority to DE69011882T priority patent/DE69011882D1/de
Publication of JPH02275907A publication Critical patent/JPH02275907A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2598533B2 publication Critical patent/JP2598533B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • C03C23/0005Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation
    • C03C23/0055Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation by ion implantation
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light 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
    • G02B6/13Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
    • G02B6/134Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms
    • G02B6/1347Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms using ion implantation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光導波路の形成方法に関し、特にイオン注入
により導波路を形成する技術に関する。
〔従来の技術〕
従来、ガラス基板中に光導波路をイオン注入で形成する
方法は、例えば1.に、Na1k力<fド告している(
八pp1.  Phys、  Lett、、  vow
、  43.  No、  6  、 519〜520
)。
この方法では、溶融石英、光学ガラス、SiO□被覆珪
素などから成る基板に窒素をイオン注入し、460°C
130分間の熱処理を行なうことにより、0、1 dB
/ cmという低損失の光導波路が得られたことが報告
されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記従来のイオン注入による光導波路の
形成方法では、500°C以上の高温で熱処理すると窒
素濃度が著しく減少し、光導波路が消失してしまうとい
う重大な問題点があった。
〔問題点を解決するための手段〕
基板に対しその表面から、酸化物、窒化物、ハロゲン化
物のいずれかを構成する二種以上のイオンを注入し、必
要に応じて熱処理を加える。光導波路を形成する基板の
材質は、ガラス、セラミックス、半導体、金属のいずれ
であってもよい。
注入するイオン種は、これらが注入された後、基板中で
反応し、酸化物、窒化物、ハロゲン化物のいずれかの化
合物を形成した場合に、使用する光の波長領域で吸収が
小さく、設定したイオンの注入量で基板との屈折率差が
必要量とれることが重要である。
注入する元素の注入比は化学量論比に近付けることが導
波路内の光吸収を抑制するうえで望ましい。
また、注入されるイオン種同士の投影飛程が一致するよ
う、それぞれのイオン種の加速電圧を選定することが望
ましい。イオン注入後の熱処理は本発明で必須ではない
が、光伝送損失を抑制し注入領域の耐久性(耐湿、耐薬
品)を向上するのに有効であり実施が望ましい。
熱処理温度は、200°C以上で効果があるが、特に基
板の融点あるいはガラス転移点よりも低い温度、または
イオン注入領域の部分のガラス転移点温度以下で、でき
るだけ高温が望ましい。また、イオン注入中に基板を加
熱することも後加熱処理と同様の効果がある。
本発明において、光導波路のバターニング方法について
は特に制限はなく、例えばイオン注入に先立ち、基板を
金属薄膜、板状体等のマスク材で被覆し、このマスク材
には所望の光導波路パターンの開口部を設けておき、こ
の開口部を通してイオン注入を行なう方法、あるいはマ
スク材を使用せず、イオンビームを基板面上の所定導波
路パターン領域に集束させてイオン注入を行なう方法を
用いることができる。さらに、イオン注入処理を一段階
に分けて行ない、マスクや集束イオンビームによる第一
段階のイオン注入後に、基板全面に第二段階のイオン注
入を行なうようにした方法も可能である。
また本発明では、イオン注入領域を光導波路として使用
する以外に、光導波路領域のみを残して基板面にイオン
注入を行ない、屈折率の低い層を形成して、未注入箇所
を光導波路として用いるようにしてもよい。
〔作 用〕
本発明によれば、基板に注入された二種以上の元素は、
それらが互いに結合し、化合物を形成することによって
熱的に安定化するよう作用する。
例えば、酸化珪素を主成分とするガラス基材中に窒素を
イオン注入しても、500°C以上の高温で熱処理すれ
ばこれら注入した窒素の濃度が著しく低下してしまうが
、基材中に珪素を注入することで窒素が熱的に安定して
存在できるサイトを供給し、熱処理による窒素濃度の低
下を防止できる。
〔実施例〕
〈実施例1〉 第1図ta+に示すように、まず石英ガラスから成る基
板1の表面に、イオン注入時のマスクとなるCr成膜を
成膜した。
次いで同図(b)に示すように、周知のフォトリソグラ
フィー技術により、上記膜2に光導波路パターンの開口
部3を形成した。
次に同図(C)に示すように、このマスク被覆基板面に
珪素を100keV 、I X 10 ”/cJのドー
ズ量で、さらに窒素を50keV 、1.33 X 1
0′7/ctのドーズ量でイオン注入4した。
〈実施例2〉 第2図fa)に示すように、まず石英ガラスから成る基
板1の表面上の光導波路パターン領域に、ビームを集束
させたイオン注入装置を用いて珪素を、1.00ke、
■×1017/cIlのドーズ量の条件でイオン注入4
し、その後同図(blに示すように、ビーム集束しない
通常のイオン注入装置で基板全面に窒素を、50keV
 、1.33 X 10 ′7/caのドーズ量の条件
でイオン注入し、さらに同図(C)に示すようにヒータ
ー6で900°C11時間の熱処理を加えることにより
、珪素が注入されていない導波路外領域に注入された窒
素を除去した。
この後Cr膜2をエツチング除去し、900°C11時
間の熱処理を行った結果、第1図(diに示すように基
板1中に窒化珪素から成る光導波路5が得られた。
上記方法で作成した光導波路を、二次イオン質量分析法
で調べたところ、熱処理による窒素濃度の減少は認めら
れず、この方法の有効性が確認できた。
この結果、基板1中には、窒化珪素層から成る所期パタ
ーンの光導波路4が得られた。本実施例方法で得られた
光導波路を二次イオン質量分析法で調べたところ、熱処
理による窒素濃度の減少は認められず、本方法の有効性
を61 認できた。
〈実施例3〉 第1図(alに示すように、石英ガラスまたはサファイ
アからなる基板10表面にイオン注入時のマスクとなる
Cr成膜を成膜した。次に、同図(b)に示すように、
周知のフオI・リソグラフィー技術により、上記膜2に
光導波路パターンの開口部3を形成した。次に同図fc
)に示すようQこ、このマスク被覆基板面にチタンを加
速エネルギー200keV、ドーズ量L X 1017
ions/ caで、さらに酸素を65keV 、2 
X 10 l7ions/cJでそれぞれイオン注入4
した。この後Cr膜2をエツチング除去し、1ooo℃
、1時間の熱処理を行った結果、第1図(dlに示すよ
うに基板1中に酸化チタンを含む領域からなる光導波路
5が得られた。上記方法で作成した長さlQcmの光導
波路にHe−Neレーザ光を入射し、光の伝送を確認し
た。また、上記方法で作成した導波路と、酸素のみを注
入した後に同様に熱処理した試料を二次イオン質量分析
法で調べたところ、酸素のみを注入した試料では、酸素
濃度が注入前の濃度に低下したが、チタンと酸素を注入
した試料では熱処理による酸素濃度の減少は認められず
、この方法の有効性が確認できた。
〈実施例4〉 第2図(alに示すように、石英ガラスからなる基板1
の表面上の光導波路パターン上に、ビームを集束させる
ことができるイオン注入装置を用いて、アルミニラ11
を加速エネルギー150keV、ドーズ量I X l 
O”1ons/、cIlでイオン注入4し、その後同図
(blに示すように、ビームを集束せずに基板全面に窒
素を加速エネルギー100keV、ドーズ量I X 1
017ions/ ctでそれぞれイオン注入4した。
この後、同図(C)に示すように1000°c、  1
時間の熱処理を行うことにより、アルミニウムが注入さ
れていない導波路以外の領域に注入された窒素を除去し
た。この結果、基板1中に窒化アルミニウムを含む領域
からなる光導波路5が得られた。上記方法で作成した長
さlQcmの光導波路にHe −N eレーザ光を入射
し、光の伝送を確認した。上記方法で作成した導波路を
二次イオン質量分析法で調べたところ、熱処理による窒
素濃度の減少は認、められす、この方法の有効性が確認
1できた。
〈実施例5〉 第1図(a)に示すように、石英ガラスからなる基板1
の表面にイオン注入時のマスクとなるCr成膜を成膜し
た。次に、同図(b)に示すように、周知のフォトリソ
グラフィー技術により、上記膜2に光導波路パターンの
開口部3を形成した。次に同図(C)に示すように、こ
のマスク被覆基板面にリチウムを加速エネルギー26k
eV、 ドーズ量lXl0■7ions/c+dで、さ
らに塩素を150keV 、I Xl017ions/
crAでそれぞれイオン注入4した。この後Cr膜2を
エツチング除去し、1000℃、1時間の熱処理を行っ
た結果、第1図(dlに示すように基板1中に塩化リチ
ウムを含む領域からなる光導波路5が得られた。上記方
法で作成した長さ1.Ocmの光導波路にHe−Neレ
ーザ光を入射し、光の伝送を確認した。また、上記方法
で作成した導波路と、塩素のみを注入した後に同様に熱
処理した試料を二次イオン質量分析法で調べたところ、
塩素のみを注入した試料では、塩素が熱処理により脱離
したが、リチウムと塩素を注入した試料では熱処理によ
る塩素濃度の減少は認められず、この方法の有効性が確
認できた。
〔発明の効果〕
本発明により、耐熱性の高い基板上に熱的安定性に優れ
た光導波路を形成することで、発光・受光素子の製造プ
ロセスに耐える光導波路付きオプトエレクトロニクス用
基板をつくることができる。
また、光導波路の形成において、目的とする波長領域で
吸収が小さく、基板との屈折率差が大きい化合物を選択
することにより(例えば窒化珪素の屈折率は〜2.1で
あるが、酸化チタンのそれは〜2.5である)、必要と
する屈折率差を得るためのイオン注入量を減少させるこ
とが可能であり、導波路形成にかかるコストが低減でき
る。
さらに、光導波路が形成できる基板材料の種類を従来よ
り広げることができた。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜fdlは本発明の第1の実施例を段階的
に示す断面図、第2図(a)〜(C1は本発明の第2の
実施例を示す断面図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)基板に対し、その表面から酸化物、窒化物、ハロゲ
    ン化物のいずれかを構成する二種以上のイオンを注入す
    ることを特徴とする光導波路の形成方法。 2)請求項第1項において、前記イオンが珪素及び窒素
    である光導波路の形成方法。 3)請求項第1項において、前記イオンがチタン及び酸
    素である光導波路の形成方法。 4)請求項第1項において、前記イオンがアルミニウム
    及び窒素である光導波路の形成方法。 5)請求項第1項において、前記イオンがリチウム及び
    塩素である光導波路の形成方法。 6)請求項第1項において、前記イオン注入に先立ち、
    前記基板表面を所定の導波路パターンの開口を残してマ
    スク材で被覆し、しかる後該開口を通して基板中へのイ
    オン注入を行なうか、あるいは前記イオン注入処理を二
    段階に分けて行ない、第一段階のイオン注入後にマスク
    を除去し、第二段階のイオン注入を基板全面に対して行
    なうようにした光導波路の形成方法。 7)請求項第1項において、前記イオン注入処理を集束
    イオンビームを用いて行なうか、あるいは前記イオン注
    入処理を二段階に分けて行ない、集束イオンビームによ
    る第一段階イオン注入後に、基板全面に第二段階のイオ
    ン注入を行なうようにした光導波路の形成方法。
JP1315961A 1989-01-26 1989-12-05 光導波路の形成方法 Expired - Fee Related JP2598533B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1315961A JP2598533B2 (ja) 1989-01-26 1989-12-05 光導波路の形成方法
US07/466,838 US5066514A (en) 1989-01-26 1990-01-18 Method of forming optical waveguides by ion implantation
EP90101626A EP0380138B1 (en) 1989-01-26 1990-01-26 Method of forming optical waveguide
DE69011882T DE69011882D1 (de) 1989-01-26 1990-01-26 Verfahren zur Herstellung eines optischen Wellenleiters.

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1-17071 1989-01-26
JP1707189 1989-01-26
JP1315961A JP2598533B2 (ja) 1989-01-26 1989-12-05 光導波路の形成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02275907A true JPH02275907A (ja) 1990-11-09
JP2598533B2 JP2598533B2 (ja) 1997-04-09

Family

ID=26353534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1315961A Expired - Fee Related JP2598533B2 (ja) 1989-01-26 1989-12-05 光導波路の形成方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5066514A (ja)
EP (1) EP0380138B1 (ja)
JP (1) JP2598533B2 (ja)
DE (1) DE69011882D1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005519322A (ja) * 2002-03-01 2005-06-30 シリオス テクノロジー 2つの別個のチャネルを備えた光学モードアダプタ
US7378050B2 (en) 2000-12-20 2008-05-27 Murata Manufacturing Co., Ltd. Method of producing translucent ceramic
JP2019524613A (ja) * 2016-06-28 2019-09-05 コーニング インコーポレイテッド 接触損傷に対する高い耐性を有する、薄いガラス系物品
JP2019192633A (ja) * 2018-04-19 2019-10-31 コマディール・エス アー 少なくとも部分的に光透過性のアモルファス、半結晶性又は結晶性の材料によって作られた物に装飾パターン又は技術的パターンを形成する方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4022090A1 (de) * 1989-12-18 1991-06-20 Forschungszentrum Juelich Gmbh Elektro-optisches bauelement und verfahren zu dessen herstellung
US5510154A (en) * 1992-12-03 1996-04-23 Futaba Denshi Kogyo K.K. Low-velocity electron excited phosphor and method for producing same
FR2712396B1 (fr) * 1993-11-12 1995-12-22 Merlin Gerin Procédé de fabrication d'un dispositif d'optique intégrée et dispositif ainsi fabriqué.
US5885665A (en) * 1997-05-09 1999-03-23 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy VO2 precipitates for self-protected optical surfaces
JP2000058423A (ja) 1998-08-12 2000-02-25 Toshiba Corp 熱処理方法及び熱処理装置
FR2818390B1 (fr) * 2000-12-15 2003-11-07 Ion Beam Services Guide d'onde comportant un canal sur un substrat optique
US6947651B2 (en) * 2001-05-10 2005-09-20 Georgia Tech Research Corporation Optical waveguides formed from nano air-gap inter-layer dielectric materials and methods of fabrication thereof
US7079716B2 (en) * 2003-06-26 2006-07-18 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Integrated photonic circuits with vertical connections
SG11201702303WA (en) * 2014-10-24 2017-05-30 Agc Glass Europe Ion implantation process and ion implanted glass substrates

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2553685C2 (de) * 1975-11-28 1985-05-09 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zur Herstellung eines optischen Richtkopplers
US4262056A (en) * 1978-09-15 1981-04-14 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Ion-implanted multilayer optical interference filter
US4847504A (en) * 1983-08-15 1989-07-11 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for ion implantation
US4521443A (en) * 1984-05-07 1985-06-04 Northrop Corporation Integrated optical waveguide fabrication by ion implantation
JPS61209975A (ja) * 1985-03-14 1986-09-18 株式会社豊田中央研究所 炭化珪素セラミツクス体の強化方法
US4840816A (en) * 1987-03-24 1989-06-20 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method of fabricating optical waveguides by ion implantation doping
US4789642A (en) * 1987-03-26 1988-12-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method for fabricating low loss crystalline silicon waveguides by dielectric implantation

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7378050B2 (en) 2000-12-20 2008-05-27 Murata Manufacturing Co., Ltd. Method of producing translucent ceramic
JP2005519322A (ja) * 2002-03-01 2005-06-30 シリオス テクノロジー 2つの別個のチャネルを備えた光学モードアダプタ
JP2019524613A (ja) * 2016-06-28 2019-09-05 コーニング インコーポレイテッド 接触損傷に対する高い耐性を有する、薄いガラス系物品
JP2019192633A (ja) * 2018-04-19 2019-10-31 コマディール・エス アー 少なくとも部分的に光透過性のアモルファス、半結晶性又は結晶性の材料によって作られた物に装飾パターン又は技術的パターンを形成する方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP0380138B1 (en) 1994-08-31
DE69011882D1 (de) 1994-10-06
JP2598533B2 (ja) 1997-04-09
US5066514A (en) 1991-11-19
EP0380138A2 (en) 1990-08-01
EP0380138A3 (en) 1991-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH02275907A (ja) 光導波路の形成方法
EP0401971B1 (en) Optical waveguide and method for its manufacture
US4521443A (en) Integrated optical waveguide fabrication by ion implantation
US5018809A (en) Fabrication method and structure of optical waveguides
JP2002540451A (ja) 導波路構造および導波路構造の形成方法
US6544431B2 (en) Thin film lithium niobate structure and method of making the same
US20020048727A1 (en) Method for forming a refractive-index-patterned film for use in optical device manufacturing
JPS6157601B2 (ja)
JPS61204604A (ja) 光導波路構造の製造法
JPS5960405A (ja) 光導波路およびその製造方法
US20030091257A1 (en) Optical waveguide devices and method of fabrication
JPS6151432B2 (ja)
KR0140647B1 (ko) 위상반전마스크의 제조방법
JPH0437701A (ja) 光導波路の形成方法
JPH1180935A (ja) 蒸着材料
SU1765129A1 (ru) Прозрачный материал дл электронно-лучевого формировани в нем рефракционных интегрально-оптических элементов и структур
JPH09113744A (ja) 導波路及びその製造方法
Naik Planar And Channel Waveguides Fabricated By Nitrogen Ion Implantation In Fused Silica
JPH1184157A (ja) 光導波路の製造方法
JPS5927881B2 (ja) 光導波路およびその製造方法
JP2606679B2 (ja) 光導波路の製造方法
JP3107334B2 (ja) 希土類イオン添加光導波膜及び光導波路の製造方法
JPH01129482A (ja) 超格子の混晶化法
JPS6098679A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0443306A (ja) 光導波路の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees