JPH047508A - 反射型光曲げ導波路の製造方法 - Google Patents

反射型光曲げ導波路の製造方法

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JPH047508A
JPH047508A JP10977190A JP10977190A JPH047508A JP H047508 A JPH047508 A JP H047508A JP 10977190 A JP10977190 A JP 10977190A JP 10977190 A JP10977190 A JP 10977190A JP H047508 A JPH047508 A JP H047508A
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reflecting mirror
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Kazunari Asabayashi
浅林 一成
Takashi Ushikubo
牛窪 孝
Hideaki Okayama
秀彰 岡山
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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、半導体ウェハなどの基板上に形成される光導
波路及び反射ミラーからなる反射型光曲げ導波路の製造
方法に関するものである。
(従来の技術) 従来、この種の反射型光曲げ導波路の製造方法としては
、例えば、ジャーナル オブライトウェーブ テクノロ
ジー(JORNAL  OF  LIGHTWAVE 
 TECHNOLOGY)LT−旦[4] (1985
−8)P、785−788に記載されるものがあった。
以下、その製造方法を図を用いて説明する。
第2図(a)〜(b)は、前記文献に記載された反射型
光曲げ導波路の製造方法を示す製造工程図である。
この反射型光曲げ導波路は、化合物半導体からなる光導
波路及び反射ミラーで構成されるもので、次の(1)〜
(4)の工程に従って製造される。
(1)第2図(a)の工程 n−GaAsからなる基板1上に、n−GaASからな
る導波層1bを形成した積層構造のウェハを用意する。
(2)第2図(l〕)の工程 フォトリソグラフィ技術を用いて、光導波路用レジスト
パターン3を導波層1b上に形成する。
レジストパターン3をマスクとして、ドライエツチング
の一つである反応性イオンエツチング(Reactiv
e  Ion  Etching、以下RIEという)
で、エツチング領域3aの導波層1bを所定の深さまで
エツチングし、はぼ直角に折れ曲がったストライプ形状
の光導波路4を形成する。その後、不必要になったレジ
ストパターン3を除去する。
(3)第2図(C)、(d)の工程 フォトリソグラフィ技術を用いて、三角形のエツチング
領域5aを有するレジストパターン5を、導波層1b及
び光導波B4の一部の上に形成する。
その後、レジストパターン5をマスクとして導波層1 
b及び光導波路4の折れ曲がり部分の角の一部をエツチ
ングし、その光導波路4の折れ曲がり部分の角の一部に
三角形の反射ミラー6を形成する。その後、レジストパ
ターン5を除去すれば、反射型光曲げ導波路の製造工程
が終了する。
このようにして製造された反射型光曲げ導波路では、入
射光が光導波路4の一端に入射すると、その入射光は、
光導波路4内において断面横方向に導波層領域に閉じ込
められ、その先導波路4に添って伝搬していく。この伝
搬する光は、反射ミラー6でほぼ直角に反射した後、光
導波路4に添って伝搬し、その光導波路4の他端がら出
射光の形で出射される。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記の製造方法では、次のような課題が
あった。
第3図は、第2図(C′)の拡大図であり、2回目のフ
ォトリソグラフィ直後における反射ミラー用レジストパ
ターン5の側面の荒れ模様が示されている。反射ミラー
用レジストパターン5における符号5bは反射ミラー用
パターン、Aはそのレジストパターン側面である。
従来の製造方法では、第2図(b)に示すように、1回
目のRIE後では光導波路4を構成するためのストライ
プ形状が、導波層1bに作り付けられており、このスト
ライプ形状近傍において導波層1bに上下方向の段差が
生じる。そのため、第2図(C)に示すように、2回目
のフォトリソグラフィにおけるレジス■〜膜のパターン
露光の際、どのようなタイプの露光法であっても段差の
一方の側にしか露光ビームの焦点を合わせることができ
ない。そのため、例えば段差の上側に焦点を合わせた場
合、第3図に示すように、ストライプ形状を横断するこ
とになる反射ミラー用レジストパターン5は、段差下側
のエツチング領域5aにおいて、露光ビームの焦点が合
っていないために、現像後における該エツチング領域5
aにおける反射ミラー用パターン部5bのレジストパタ
ーン側面Aの側壁がでこぼこに荒れてしまう。
このような形状の反射ミラー用レジストパターン5を用
いてRIEを行な゛うと、そのレジストパターン5の荒
れがそのまま導波層1bに転写、エツチングされてしま
い、該導波層1bのエラチング側面がやはりでこぼこに
荒れることになる。反射型光曲げ導波路では、直角程度
までの大きな折り曲げ角を有する光導波路4内に光を伝
搬させるため、その折り曲げ箇所を垂直に三角形状にエ
ツチングし、この三角形状のエツチング側壁を反射ミラ
ー6としている。この反射ミラー領域を光が通過する際
に、光導波路4を伝搬する光はその反射ミラー領域で、
ある広がりをもってほぼ直角方向に反射する。従って、
この反射ミラー領域を光が通過する際に、その受ける損
失を小さくするためには、反射ミラー表面であるレジス
トパターン側面Aのエツチング側壁をその全域にわたっ
て平坦にすることが必要であるが、従来の製造方法では
この平坦性を向上させることが困難であった。
本発明は前記従来技術が持っていた課題として、製造工
程時に生しる反射ミラー表面の荒れによる反射損失の増
大の点について解決した反射型光曲げ導波路の製造方法
を提供するものである。
(課題を解決するための手段) 本発明は1.前記課題を解決するために、光導波路及び
反射ミラーより構成される反射型光曲げ導波路の製造方
法において、化合物半導体材料からなる基板上に、フォ
トリソグラフィ技術を用いて反射ミラー用レジストパタ
ーンを形成し、その反射ミラー用レジストパターンをマ
スクにして前記基板をエツチングして凹状の反射ミラー
を形成する反射ミラー形成工程を施す。次に、前記反射
ミラー用レジストパターンを除去した後、前記反射ミラ
ー箇所で折れ曲がったストライプ形状の光導波路用レジ
ストパターンをフォトリソグラフィ技術をもちいて形成
し、前記光導波路用レジストパターンををマスクにして
前記基板をエツチングして断面凸状の光導波路を形成す
る光導波路形成工程を施したものである。
(作用) 本発明によれば、以上のように反射型光曲げ導波路の製
造方法を構成したので、反射ミラー形成工程では、平坦
な基板上に、フォトリソグラフィ技術を用いて反射ミラ
ー用レジストパターンを形成する場合、そのレジスト露
光時の露光ビームの焦点を基板全域にわたって均一にそ
の表面に合わせることが可能となり、その後に行う現像
処理により、平坦な側壁を有する該反射ミラー用レジス
トパターンの作成が行える。その後、光導波路形成工程
において、ホトリソグラフィ技術を用いて光導波路用レ
ジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマス
クにして基板をエツチングすることにより光導波路を形
成すれば、平坦な表面を持つ反射ミラーを備えた低反射
損失の反射型光曲げ導波路の製造が行える。したがって
、前記課題を解決できるのである。
(実施例) 第1図(a)〜(d)は、本発明の一実施例を示す反射
型光曲げ導波路の製造方法を説明するための概略の製造
工程図である。
本実施例では、基板材料として化合物半導体の一つであ
る例えばGaAs/AlGaAsを用い、その基板に三
角形状の反射ミラーとストリップ装荷型の構造を有する
光導波路等を形成する反射型光曲げ導波路の製造方法に
ついて、その製造工程を第1図を参照しつつ、以下説明
する。
(1)第1図< a、 >の工程 まず、反射型光曲げ導波路を形成するために、GaAs
/AlGaAsを用いた積層構造の光導波路用基板10
を準備する。この積層構造の基板10は、気相成長法な
どによって製造される。すなわち、n−GaAsからな
る膜厚400μmの基板本体11、I  Alo、+G
ao、yAsからなる膜厚3.08mの下部クラッド層
12を形成する。さらに、下部クラッド層12上に、i
 −GaAsからなる膜厚0.5μmの光導波層13、
■Alo、 3Gao、7 ASからなる膜厚1.0μ
mの−L部クラッド層14、及び1−GaAsからなる
膜厚0,2μmのキャップ層15を順次積層状態に堆積
することにより、基板10が形成される。
ここで、下部クラッド層12及び上部クラッド層14は
、光を包み込む層、光導波層13は光を伝搬させる層、
及びキャップ層15はA1の酸化防止などのために形成
された保護膜である。
(2)第1−図(b)の工程 スピンコーティング法などを用いてフォトレジストをキ
ャップ層15の全面に塗布する。フォトリソグラフィ技
術により、図示しないフォ■−マスクを用いて紫外線を
フォトレジスト上に照射して該フォトレジストを露光し
た後、その露光されたフォトレジストを有機溶剤等を用
いて現像し、三角形状に開口されたエツチング領域20
aを有する反射ミラー用レジストパターン20を形成す
る。
次に、このレジストパターン20をマスクにして、RI
Eなどのドライエツチングにより、基板10を下部クラ
ッド層12まで例えば5μm程度エツチングし、三角型
状の反射ミラー21を形成する。
その後、ガスプラズマや剥離液等を用いて、不要になっ
たレジスI・パターン20を剥離除去する。
(3)第1図(C)、(d)の工程 基板10の全面にフォトレジストを塗布し、前記(2)
の工程と同様のフォトリソグラフィ技術を用いて該フォ
トレジストを露光及び現像し、反射ミラー21の領域で
折れ曲がった幅例えば2μm程度のストライブ形状の光
導波路用レジストパターン22を形成する。この光導波
路用レジストパターン22の形成時において、露光後に
有機溶剤等で現像処理を行った場合、凹状の反射ミラー
21の領域上は残存するフォトレジスト22aによって
覆われている。この光導波路用レジストパターン22を
マスクにして、エツチング領域22bをRIEなどのド
ライエツチング法により、上部クラッド層14の中程ま
で例えば1.1μm程度エツチングし、断面凸状のスト
リップ装荷型の構造を有する光導波F#123を形成す
る。この際、ミラー21の領域はフォトレジスト22a
で覆われているため、エツチングされない。その後、ガ
スプラズマや剥離液等を用いて、不要になったレジスト
パターン22及びフォトレジスト22aを剥離、除去す
れば、第1図(d)に示すような所望の反射型光曲げ導
波路が得られる。
本実施例では、次のような利点を有している。
本実施例では、まず最初に反射ミラー21を形成し、そ
の後光導波路23を形成するようにしなので、反射ミラ
ー形成工程において、平坦な基板10上で反射ミラー用
レジストパターン20の作成が行える。すなわち、フォ
トリソグラフィ技術を用いたレジスト露光時の露光ビー
ムの焦点を基板10の全域にわたって均一にその表面に
合わせることが可能となるため、その後に行う現像によ
って平坦な側壁を有する反射ミラー用レジストパターン
20を形成することが可能となる。そのため、このよう
なレジストパターン20を用いて基板10をエツチング
することにより、平坦な表面をもつ反射ミラー21を作
成できる。その後フォトリソグラフィ技術を用いて光導
波路23を形成することにより、製造工程が完了する。
したがって、このようにして製造された反射型光曲げ導
波路を用いて、ぞの光導波路23に光を導波させた場合
、従来ような反射ミラー表面の荒れによって生ずる光の
反射損失を無くすことができ、光の伝搬特性の優れる反
射型光曲げ導波路を簡単かつ的確に製造できる。
なお、本発明は上記実施例に限定されず、例えば基板1
0としてGaAs/AlGaAs以外の化合物半導体材
料で形成したり、光導波層13を基板本体11と異なる
材料で形成することにより、下部クラッド層12を省略
したり、あるい反射ミラー21及び光導波路23の形状
を第1図(a)以外の形状に変形してもよい。また、上
記実施例では、基板10を用いて反射ミラー21及び光
導波路23を形成したが、この基板10に代えて、化合
物半導体材料からなる積層構造の光導波路用ウェーハを
用いて複数の反射型光曲げ導波路を同時に製造するなど
、種々の変形が可能である。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明によれば、基板上に
、まず反射ミラーを形成した後に光導波路を形成するよ
うにしたので、反射ミラー形成工程における反射ミラー
用レジストパターンの形成時において、平坦な基板上で
フォトリソグラフィ技術を用いたレジスト露光時の露光
ビームの焦点を基板全域にわたって均一にその表面に合
わせることができるので、その後に行う現像によって平
坦な側壁を有する反射ミラー用レジストパターンを形成
することができる。従って、このような反射ミラー用レ
ジストパターンを用いて基板−ヒをエツチングすること
により、平坦な表面をもつ反射ミラーを簡単かつ的確に
作成することができる。
その後、光導波路形成工程において光導波路を基板上に
形成することにより、全域にわたって平坦な反射ミラー
表面を有する反射ミラーを簡単かつ的確に形成すること
ができ、反射損失の極めて小さな伝搬特性の良い反射型
光曲げ導波路を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(d)は本発明の実施例を示す反射型光
曲げ導波路の製造方法説明する製造工程図、第2図(a
)〜(d)°は従来の反射型光曲げ導波路の製造方法を
説明する製造工程図、第3図は第2図(C)の拡大図で
ある。 10・・・・・・基板、11・・・・・・基板本体、1
2・・・・・・下部クラッド層、13・・・・・・光導
波層、14・・・・・・上部クラッド層、15・・・・
・・キャップ層、20・・・・・・反射ミラー用レジス
トパターン、21・・・・・・反射ミラー22・・・・
・・光導波路用レジストパターン、23・・・ 光導波路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 化合物半導体材料からなる基板上に、フォトリソグラフ
    ィ技術を用いて反射ミラー用レジストパターンを形成し
    、その反射ミラー用レジストパターンをマスクにして前
    記基板をエッチングして凹状の反射ミラーを形成する反
    射ミラー形成工程と、前記反射ミラー用レジストパター
    ンを除去した後、前記反射ミラー箇所で折れ曲がったス
    トライプ形状の光導波路用レジストパターンをフォトリ
    ソグラフィ技術を用いて形成し、前記光導波路用レジス
    トパターンをマスクにして前記基板をエッチングして断
    面凸状の光導波路を形成する光導波路形成工程とを、 順に施すことを特徴とする反射型光曲げ導波路の製造方
    法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995025973A1 (en) * 1994-03-22 1995-09-28 The Furukawa Electric Co., Ltd. Method of production of reflecting waveguide device
JP2003207661A (ja) * 2002-01-11 2003-07-25 Omron Corp 光導波路装置
US6907173B2 (en) 2002-04-23 2005-06-14 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Optical path changing device
KR100508336B1 (ko) * 2003-05-07 2005-08-17 광주과학기술원 반사 거울이 집적화된 광도파로의 제작방법 및 이를이용한 광연결구조

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