JPH05281424A - 基板型光導波路 - Google Patents

基板型光導波路

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JPH05281424A
JPH05281424A JP8245892A JP8245892A JPH05281424A JP H05281424 A JPH05281424 A JP H05281424A JP 8245892 A JP8245892 A JP 8245892A JP 8245892 A JP8245892 A JP 8245892A JP H05281424 A JPH05281424 A JP H05281424A
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JP
Japan
Prior art keywords
substrate
optical waveguide
layer
stress relaxation
type optical
Prior art date
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Pending
Application number
JP8245892A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiromi Hidaka
啓▲視▼ 日▲高▼
Kensuke Shima
研介 島
Tokuyasu Shin
得安 晋
Ryozo Yamauchi
良三 山内
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.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明の基板型光導波路11は、基板12上
に光導波路15を形成してなる基板型光導波路におい
て、基板12と光導波路15との間に応力緩和層13を
設け、該応力緩和層13は、基板12及び光導波路15
のいずれよりも線膨張係数の大きな材料からなることを
特徴とする。また、応力緩和層13の両面に拡散防止層
を形成してもよい。 【効果】 応力緩和層が冷却時において塑性変形して応
力を緩和し、基板の歪曲を大幅に小さくすることがで
き、当該基板の平坦度を向上させることができる。した
がって、フォトリソグラフィにおいて基板上の光導波路
層にマスクパターンを密着させることが容易にでき、転
写の精度を向上させることができる。また、応力緩和層
を構成する元素が基板や光導波路へ熱拡散するのを防止
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信、光情報処理シ
ステム等に用いられる基板型光導波路に係り、更に詳し
くは、基板の歪曲を抑制することにより当該基板の平坦
度が向上した基板型光導波路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、光通信システム、光情報処理シス
テム等の分野においては、高速化、小型化への要求が高
まる一方であり、これらのシステムを構成する光デバイ
スや光コンポーネント等に対しても小型化、高速化、高
信頼性に対する要求が高まる一方である。そして、これ
らの光デバイスの一つに、例えば図3に示すような石英
系基板型光導波路1があるが、これはシリコン(Si)
単結晶等の基板2の上に石英(SiO2)ガラス等から
なる光導波路3を形成したものである。この石英系基板
型光導波路は、光通信システムにおいて用いられている
石英系光ファイバとの整合性に優れ、また、低損失、高
信頼性、小型等の様々な特徴もある。
【0003】石英系基板型光導波路の製造方法として
は、通常、Si単結晶等の基板の上に、FHD法やLP
(減圧:Low Pressure)CVD法等により石英(SiO
2)ガラス等からなる光導波路を形成する方法が一般的
である。例えば、FHD法によりSi基板上に石英(S
iO2)ガラスの光導波路層を形成するには、Si基板
上に石英ガラス粉体を火炎堆積し、次いで、このSi基
板を1400℃程度に加熱し前記石英ガラス粉体を焼結
させて光導波路層とする。次いで、フォトリソグラフィ
により該光導波路層をパターン形成して分岐結合回路や
光スイッチ回路とする。
【0004】また、LPCVD法によりSi基板上に石
英(SiO2)ガラスの光導波路層を形成するには、S
i基板と光導波路層との密着性を高め、かつ滑らかな表
面を得るために、300〜600℃に加熱したSi基板
上に石英ガラス層を堆積し光導波路層とする。次いで、
フォトリソグラフィにより該光導波路層をパターン形成
して分岐結合回路や光スイッチ回路とする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したフォトリソグ
ラフィによるパターン形成において、微細かつ正確なマ
スクパターンを転写するためには、平坦な基板にマスク
パターンを密着させる必要がある。ところが石英の線膨
張係数は1.6×10-7/deg、またSiの線膨張係数
は2.6×10-6/degであるから、図4に示すように
高温において光導波路層4が形成された基板2を室温ま
で冷却した場合、これらの線膨張係数の差に基づく熱応
力により基板2が歪曲し、例えば、3インチのSiウエ
ハの場合では中央部が2〜3mm程度も持ち上がってし
まい平坦度が低下してしまうこととなる。したがって、
フォトリソグラフィにおいては基板にマスクパターンを
密着させることが困難になり、転写の精度が低下すると
いう欠点があった。
【0006】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、基板の歪曲を抑制することにより当該基板
の平坦度が向上した基板型光導波路を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様な基板型光導波路を採用した。すな
わち、請求項1記載の基板型光導波路は、基板上に光導
波路を形成してなる基板型光導波路において、前記基板
と光導波路との間に応力緩和層が形成され、該応力緩和
層は、前記基板及び光導波路のいずれよりも線膨張係数
の大きな材料からなることを特徴としている。
【0008】また、請求項2記載の基板型光導波路は、
基板上に光導波路を形成してなる基板型光導波路におい
て、前記基板上に応力緩和層、光導波路層が順次形成さ
れ、該光導波路層の上部はストライプ状に形成されて光
導波路とされ、前記応力緩和層は、前記基板及び光導波
路層のいずれよりも線膨張係数の大きな材料からなるこ
とを特徴としている。
【0009】また、請求項3記載の基板型光導波路は、
請求項1または2記載の基板型光導波路において、前記
応力緩和層の両面に拡散防止層を形成してなることを特
徴としている。
【0010】
【作用】本発明の請求項1または2記載の基板型光導波
路では、高温において光導波路層が形成された基板を室
温まで冷却した場合、応力緩和層の線膨張係数が光導波
路層や基板よりも大きいために、この応力緩和層が冷却
時において塑性変形し応力を緩和する。これより、基板
の歪曲が大幅に小さくなり、当該基板の平坦度が向上す
る。したがって、フォトリソグラフィにおいて基板にマ
スクパターンを密着させることが容易になり、転写の精
度が向上する。
【0011】また、請求項3記載の基板型光導波路で
は、前記応力緩和層の両面に拡散防止層を形成すること
により、該拡散防止層が、応力緩和層を構成する元素が
基板や光導波路へ熱拡散化合物化することを防止する。
【0012】
【実施例】
(実施例1)図1は、本発明の実施例1の基板型光導波
路11を示す正断面図である。この基板型光導波路11
は、厚み350μmのSi基板12上に、蒸着法、スパ
ッタ法、MBE(分子線エピタキシー)法等の薄膜形成
法により厚み2000オングストロームの応力緩和層1
3を形成し、該応力緩和層13上に、FHD法やLPC
VD法により厚み80μmの石英ガラス層(光導波路
層)14を形成し、次いで、フォトリソグラフィにより
該石英ガラス層14をパターン形成して分岐結合回路や
光スイッチ回路等の光導波路15としたものである。
【0013】前記応力緩和層13は、Si基板12及び
石英ガラス層14のいずれよりも線膨張係数の大きな材
料からなるもので、例えば、白金(Pt)、金(A
u)、アルミニウム(Al)等の展性に富む金属が好適
に用いられる。これらの金属の線膨張係数は、Ptが
1.021×10-5/deg(16〜100℃)、Auが
1.443×10ー5/deg(40℃)、Alが2.31
3×10-5/degである。
【0014】この基板型光導波路11では、Si基板1
2上に応力緩和層13及び石英ガラス層14を形成しそ
の後室温まで冷却した場合、応力緩和層13の線膨張係
数がSi基板12や石英ガラス層14よりも大きいため
に、この応力緩和層13が冷却時において塑性変形し応
力を緩和する。これより、Si基板12の歪曲が大幅に
小さくなり、当該Si基板の平坦度が向上する。したが
って、フォトリソグラフィにおいてSi基板12上の石
英ガラス層14にマスクパターンを密着させることが容
易になり、転写の精度が向上する。
【0015】以上説明した様に、上記実施例1の基板型
光導波路11によれば、Si基板12上に応力緩和層1
3及び石英ガラス層14を形成したので、この応力緩和
層13が冷却時において塑性変形して応力を緩和し、S
i基板12の歪曲を大幅に小さくすることができ、当該
Si基板の平坦度を向上させることができる。したがっ
て、フォトリソグラフィにおいてSi基板12上の石英
ガラス層14にマスクパターンを密着させることが容易
にでき、転写の精度を向上させることができる。
【0016】(実施例2)図2は本発明の実施例2の基
板型光導波路21を示す正断面図である。なお、図2に
おいて図1と同一の構成要素には同一の符号を付してあ
り説明を省略する。この基板型光導波路21は、Si基
板12上に、蒸着法により厚み4000オングストロー
ムの拡散防止層22、蒸着法、スパッタ法、MBE(分
子線エピタキシー)法等の薄膜形成法により応力緩和層
13、蒸着法により厚み4000オングストロームの拡
散防止層23を順次形成し、更に酸化雰囲気中において
加熱処理することにより前記拡散防止層23の表面に酸
化膜24を形成し、該応力緩和層13上に、FHD法や
LPCVD法により石英ガラス層14を形成し、次い
で、フォトリソグラフィにより該石英ガラス層14をパ
ターン形成して分岐結合回路や光スイッチ回路等の光導
波路15としたものである。
【0017】前記拡散防止層22,23は、Pt,A
u,Al等の展性に富む金属元素の熱拡散による原子の
移動を阻止するもので、例えば、チタン(Ti)等の金
属が好適に用いられる。
【0018】この基板型光導波路21においても前記基
板型光導波路11と同様の作用・効果を奏することがで
きる。しかも、応力緩和層13の両面に拡散防止層2
2,23を形成したので、応力緩和層13を構成する元
素がSi基板12や光導波路15へ熱拡散するのを防止
することができる。さらに、拡散防止層23の表面に酸
化膜24を形成したので、該酸化膜24が光導波路15
とSi基板12との密着性を向上させることができる。
【0019】(実施例3)図3は本発明の実施例3の基
板型光導波路31を示す正断面図である。なお、図3に
おいて図1及び図2と同一の構成要素には同一の符号を
付してあり説明を省略する。この基板型光導波路31
は、Si基板12上に、蒸着法、スパッタ法、MBE
(分子線エピタキシー)法等の薄膜形成法により応力緩
和層13を形成し、該応力緩和層13上に、FHD法や
LPCVD法により石英ガラス層32を形成し、次い
で、フォトリソグラフィにより該石英ガラス層32の上
部をストライプ状33にパターン形成して分岐結合回路
や光スイッチ回路等の光導波路15としたものである。
【0020】この基板型光導波路31においても前記基
板型光導波路11,21と同様の作用・効果を奏するこ
とができる。
【0021】
【発明の効果】以上詳細に説明した様に、本発明の請求
項1記載の基板型光導波路によれば、基板上に光導波路
を形成してなる基板型光導波路において、前記基板と光
導波路との間に応力緩和層を設け、該応力緩和層は、前
記基板及び光導波路のいずれよりも線膨張係数の大きな
材料からなることとしたので、この応力緩和層が冷却時
において塑性変形して応力を緩和し、基板の歪曲を大幅
に小さくすることができ、当該基板の平坦度を向上させ
ることができる。したがって、フォトリソグラフィにお
いて基板上の光導波路層にマスクパターンを密着させる
ことが容易にでき、転写の精度を向上させることができ
る。
【0022】また、請求項2記載の基板型光導波路によ
れば、基板上に光導波路を形成してなる基板型光導波路
において、前記基板上に応力緩和層、光導波路層が順次
形成され、該光導波路層の上部はストライプ状に形成さ
れて光導波路とされ、前記応力緩和層は、前記基板及び
光導波路層のいずれよりも線膨張係数の大きな材料から
なることとしたので、この応力緩和層が冷却時において
塑性変形して応力を緩和し、基板の歪曲を大幅に小さく
することができ、当該基板の平坦度を向上させることが
できる。したがって、フォトリソグラフィにおいて基板
上の光導波路層にマスクパターンを密着させることが容
易にでき、転写の精度を向上させることができる。
【0023】また、請求項3記載の基板型光導波路によ
れば、請求項1または2記載の基板型光導波路におい
て、前記応力緩和層の両面に拡散防止層を形成してなる
こととしたので、応力緩和層を構成する元素が基板や光
導波路へ熱拡散するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1の基板型光導波路を示す正
断面図である。
【図2】 本発明の実施例2の基板型光導波路を示す正
断面図である。
【図3】 本発明の実施例3の基板型光導波路を示す正
断面図である。
【図4】 従来の基板型光導波路を示す正断面図であ
る。
【図5】 従来の基板型光導波路の歪曲の状態を示す正
断面図である。
【符号の説明】
11 … 基板型光導波路、12 … Si基板、13 …
応力緩和層、14 …石英ガラス層(光導波路層)、1
5 … 光導波路、21 … 基板型光導波路、22,23
… 拡散防止層、24 … 酸化膜、31 … 基板型光導
波路、32 …石英ガラス層、33 … ストライプ状。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山内 良三 千葉県佐倉市六崎1440番地 藤倉電線株式 会社佐倉工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に光導波路を形成してなる基板型
    光導波路において、 前記基板と光導波路との間に応力緩和層が形成され、 該応力緩和層は、前記基板及び光導波路のいずれよりも
    線膨張係数の大きな材料からなることを特徴とする基板
    型光導波路。
  2. 【請求項2】 基板上に光導波路を形成してなる基板型
    光導波路において、 前記基板上に応力緩和層、光導波路層が順次形成され、
    該光導波路層の上部はストライプ状に形成されて光導波
    路とされ、 前記応力緩和層は、前記基板及び光導波路層のいずれよ
    りも線膨張係数の大きな材料からなることを特徴とする
    基板型光導波路。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の基板型光導波路
    において、 前記応力緩和層の両面に拡散防止層を形成してなること
    を特徴とする基板型光導波路。
JP8245892A 1992-04-03 1992-04-03 基板型光導波路 Pending JPH05281424A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1237019A3 (en) * 2001-02-28 2004-05-19 Fujitsu Limited Optical wiring substrate, method of manufacturing optical wiring substrate and multilayer optical wiring

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1237019A3 (en) * 2001-02-28 2004-05-19 Fujitsu Limited Optical wiring substrate, method of manufacturing optical wiring substrate and multilayer optical wiring
US6810160B2 (en) 2001-02-28 2004-10-26 Fujitsu Limited Optical wiring substrate, method of manufacturing optical wiring substrate and multilayer optical wiring

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