JPH0711610B2 - 導波路回折格子の製造方法 - Google Patents

導波路回折格子の製造方法

Info

Publication number
JPH0711610B2
JPH0711610B2 JP60286030A JP28603085A JPH0711610B2 JP H0711610 B2 JPH0711610 B2 JP H0711610B2 JP 60286030 A JP60286030 A JP 60286030A JP 28603085 A JP28603085 A JP 28603085A JP H0711610 B2 JPH0711610 B2 JP H0711610B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
waveguide
diffraction grating
transfer mask
mask
etching
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP60286030A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS62145208A (ja
Inventor
啓介 古賀
康 松井
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial 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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP60286030A priority Critical patent/JPH0711610B2/ja
Publication of JPS62145208A publication Critical patent/JPS62145208A/ja
Publication of JPH0711610B2 publication Critical patent/JPH0711610B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • G02B6/122Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/124Geodesic lenses or integrated gratings

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、基板上に形成された光導波路に再現性よく回
折格子を形成する方法に関する。
従来の技術 近年、化合物半導体を用いた機能デバイスの開発が盛ん
に行なわれている。とくに光通信分野において日本列島
縦貫基幹中継回線の布設に伴ない、F−400M大容量方式
を有効に活用するために超波長多重伝送方式の開発に重
点が置かれてきている。超波長多重伝送には、これまで
にはない優れた特性のデバイスが必要とされるが、この
中でも波長多重された光信号を分離する分波器の特性が
伝送系全体の特性を左右すると言われ、重要な役割を占
めている。これまでにも、波長間隔が大きく異る光信号
の分離には誘電体多層膜フィルター等が用いられ、また
分光器等のように精度の要求されるものにはグレーティ
ングを用いた光学系が使用されてきた。しかし、いずれ
も超波長多重伝送用デバイスとしては、小型・径量・高
分解能・安定性という点で十分ではなかった。波長間隔
が数十Å程度で多重化された信号の分離には導波路にグ
レーティングを形成した分波器が有効である。
従来より用いられている一般的なグレーティングフィル
ターを第2図に示す。図中21は基板、22は光導波路、23
は光導波路に形成された回折格子、24は入力光である。
光導波路22に入射され入力光24は、回折格子領域23にお
いて回折を受け、ブラッグ条件を満足する光のみが分波
される。このフィルター構造は、基板21上に光導波路22
を形成した後、所望する領域に二束干渉露光法を用いて
グレーティングパターンをフォトリソグラフィープロセ
スで形成し、最後にエッチング処理を行い導波路の表面
に周期的凹凸を転写したものがよく用いられている。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上述の方法では以下の様な欠点を有して
いた。導波路を伝搬するモードは互い編波面が直交する
TEモードとTMモードが存在する。基板面に垂直な偏波面
を持つTMモードは、導波路表面の金属膜の影響によるロ
スが大きいことや、他の発光素子、例えば半導体レーザ
の偏波面が通常TEモードであることによる整合性の面で
不利な点が多く、TEモードの方が導波路モードとしてよ
く使われている。
ところが、第3図に示すように入射各:θ,媒質中にお
ける波長:λの光に対して、Λ=λ/2sinθで与えられ
る格子定数をもつ回折格子23はBragg条件を満足するこ
とから、入射光24は格子面に対して反射角θの方向へ回
折を起こしフィルターとして作用する。IC化された光フ
ィルターには、導波路に回折格子を持つ分波器部と受光
素子部とが一体化された構成が考えられるが、超波長多
重伝送用としては、複数の分波器と受光素子が基板上に
集積化されねばならない。
この時の回折格子に対する入射角θは、多重度・低スト
ローク特性という観点から45゜が理想的となる。ところ
が、上述の構成による分波器の場合には、Bragg回折の
効率に著しい影響が出ることが知られている。つまり、
TEモードの入射光が回折格子に45゜で入射すると回折を
全く引き起こさない。この現象については、ベル シス
テム テクニカル ジャーナル(Bell Syst.Tuch.Journ
al)Vol.41No.9,H.Kogelnik氏の論文“Coupled Wave Th
eory for Thick Hologram Gratings"に説明がされてい
る。
以上のような理由により、従来の方法では超波長多重伝
送に用いられる分波機能を有する光ICデバイスとして必
要とされる条件に対して満足される特性を得ることが困
難であった。
よって、本発明の目的は上述の欠点を除去することので
きる。すなわち集積化された分波器として必要とされる
特性を有する回折格子の製造方法を提供することにあ
る。
問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決するために、本発明によれば基板上
に形成された光導波路にフォトリソ手段を用いて導波路
を形成する。このとき、導波路パターンを転写するエッ
チングマスクとして、異なる材料からなる回折格子転写
マスクと導波路転写マスクが積層された構造のものを用
いる。積層して用いられるエッチングマスクは、導波路
層より回折格子転写マスク・導波路転写マスクの順にな
っており、まず前記導波路転写マスクを用いて前記回折
格子マスクを蝕刻して導波路領域以外の回折格子転写マ
スクを除去する。次に、前記蝕刻用のマスクを用いて導
波路層を蝕刻し導波路を形成する。この時、蝕刻マスク
として用いる回折格子と導波路パターンは互いに直交し
いる。また、導波路に対する密着性の異る材料で構成さ
れており、このマスクを用いて導波路層をケミカルエッ
チングすると、導波路パターンが転写されると同時に、
導波路の側壁に回折格子の凹凸が形成されることにな
る。
作用 フォトリンプロセスにおけるマスクパターン転写プロセ
スは、大別してドライエッチングとウェットエッチング
に分けられる。本発明は、このうちの後者を使用してい
る。マスクとなる材料の基板表面への密着性及びパター
ン精度は、パターン転写を行う場合に大きく影響を与え
る。この中でも、特に密着性の良否はウェットエッチン
グプロセスの再現性・安定性を決める要素ともなる。マ
スクによりウェットエッチング処理を施してパターン転
写を行うと、特に方位依存性のないエッチング特性の場
合、マスク直下のアンダーカットまたはサイドエッチン
グと呼ばれる現象が生じる。
第4図にこの様子を示した。図中10は基板、11はマスク
である。(a)の状態でエッチング処理を行なったのが
(b)である。サイドエッチング幅Wはマスク11と基板
10の表面との密着性に左右される場合が多い。つまり、
密着が良好な場合にはWは小さく、密着が悪い場合には
Wは大きくなる傾向にある。本発明は、マスク特性の差
によるサイドエッチング量の差を回折格子の凹凸作成プ
ロセスに利用している。つまり、導波路を形成するInGa
AsP層に対して比較的密着性のよいマスク材料として、
プラズマCVD法によるSiNx膜を、また、SiNx膜に比べる
弱干密着性は落ちるがプロセス的に安定なマスク材料と
してレジスト膜という二種の組合せを用いている。この
二種の材料が積層された構造を有し、かつInGaAsP層に
対し交互にマスクされる配置をとることにより、密着性
の差に伴なったサイドエッチングの差が得られることに
なる。このようにして、導波路を形成するエッチングプ
ロセスにおいて、所望するパターン幅の導波路作成と同
時に、導波路の側壁に形成された凹凸のパターンを有す
る回折格子を形成することが可能となる。
実 施 例 以下本発明を実施例により詳細に説明する。第1図a〜
fに基板結晶としてInP、回折格子を作成する光導波路
としてInGaAsPを用いた場合の実施例を示す。図中1はI
nP基板、2はInGaAsP光導波層、3はSiNx膜、4はレジ
スト回折格子マスク、5はSiNx回折格子転写マスク、6
はレジスト導波路転写マスク、7は作成された導波路回
折格子である。
まずInP基板1上に、液相成長法あるいは気相成長法を
用いてInGaAsP光導波層2を結晶成長する。つぎに光導
波層2上にSiNx膜膜をプラズマCVD法により形成する。S
iNx膜の性質は、SiとN組成比および形成方法・条件に
より大きく異なるが、ここでは転写マスクとしてInGaAs
P層への密着性が良好であることが望まれるため、プラ
ズマCVD法により適当な条件で形成した。さらにSiNx膜
3上に二光束干渉露法を用いて、所望する回折格子の周
期に対応したレジスト回折格子マスク4を作成する
(a)。3iNx膜にレジスト回折格子パターンを転写する
方法として、フッ酸系エッチング液によるウェットエッ
チングあるいはCF4ガスを用いたドライエッチングが考
えられるが、今回はパターンの制御性を考慮して後者を
使用する。CF4ガスを用いたスパッター装置により適当
な条件でSiNx膜へ回折格子パターンを転写した後、レジ
ストマスク4を除去する(b)。
次にフォトリソプロセスを用いて、所望する導波路幅A
を有し、レジストよりなる導波路転写マスク6を回折格
子転写マスク5の上に積層して形成する(c)。この時
のレジスト膜6の厚さは、回折格子マスク5を埋め込む
程度でよく、この後の工程も考慮に入れて回折格子マス
ク5の2倍程度あれば十分である。次に、この状態でSi
Nx回折格子マスクの一部をドライエッチングする。導波
路転写マスク6にカバーされていない領域は全て除去さ
れ最終的なエッチングマスクが完成される(d)。この
マスクの特徴は、異種材料の組合せによる積層構造をと
っており、一方が回折格子パターンを、もう一方が導波
路パターンを持っている。また、導波路を形成するInGa
AsP層2の表面には、双方のパターンのマスクが一定の
繰り返し周期で交互に接しており、マスクとしての特性
も異ることになる。次にInGaAsP光導波層2の一部をエ
ッチングして3次元導波路を形成する。エッチャンとし
てブロムメタノール系を用いた。
導波路パターンのエッチングの進行と同時に次のように
現象が起こる。SiNxでカバーされている領域は、マスク
とInGaAsP層との密着がよいためマスク直下のサイドエ
ッチングはほとんど発生せず、ほぼマスク端に対して垂
直エッチングが進行する。一方、レジストでカバーされ
ている領域は、SiNxに比べてわずかに密着が劣るため、
マスク直下のサイドエッチングを伴いながらエッチング
が進行する。この結果、導波路の側壁にはサイドエッチ
ングにより形成された段差が発生し、回折格子を構成す
ることになる(e)。最後に、導波路転写マスク6及び
回折格子転写マスク5を除去して導波路回折子7の作成
を完了する(f)。
以上のような構成を持つ導波路回折格子は、基板面に対
して平行な方向に周期変化を持つために、TEモードに対
してその入射角依存性がなくなり、集積化する上で有利
な構造をとることができることになる。
なお、本実施例ではInP基板上のInGaAsP層を光導波層と
して用いた導波路回折格子の説明を行なったが、他の材
料、例えばGaAs系の半導体材料、あるいはLiNbO3等の強
誘電体材料にも応用できることは言うまでもない。
発明の効果 以上述べたように本発明によれば、長波長多重伝送用デ
バイスとして有効な集積決化分波器に用いられる導波路
回折格子を非常に容易に、再現性よく作成することがで
きるもので、その実用上の効果は大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の導波路回折格子の作成方法
を示す工程図、第2図は従来例のグレーティングフィル
ターの構造斜視図、第3図はブラッグ回折条件の説明
図、第4図はサイドエッチング現象を説明する模式図で
ある。 1……基板、2……光導波層、3……SiNx膜、4……回
折格子マスク、5……回折格子転写マスク、6……導波
路転写マスク、7……導波路回折格子。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に形成された光導波路に回折格子を
    作成するに際し、 光導波路上に、前記光導波路に蝕刻するための、所望の
    周期を有する回折格子を有する回折格子転写マスクを形
    成する工程と、 この工程の次に順次、前記回折格子転写マスクの方位に
    対し交差し、かつ所望の導波路パターンを有する導波路
    転写マスクを形成する工程と、 前記導波路転写マスクを用いて、前記回折格子転写マス
    クを蝕刻し、導波路を形成する領域以外の前記回折格子
    転写マスクを除去する工程と、 前記導波路転写マスクおよび前記回折格子転写マスクを
    用いて、前記光導波路上に湿式蝕刻法により、前記導波
    路転写マスクおよび前記回折格子転写マスクがともに形
    成されていない領域の前記光導波路を除去すると同時
    に、前記導波路転写マスクと前記回折格子転写マスクの
    下部の光導波路の一部領域も除去することにより導波路
    パターンの転写を行う工程と を有することを特徴とする導波路回折格子の製造方法。
  2. 【請求項2】回折格子転写マスク及び導波路転写マスク
    として基板に対する各々の密着性が異なる材料の組合せ
    を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
    の導波路回折格子の製造方法。
  3. 【請求項3】湿式蝕刻法によるマスク直下のサイドエッ
    チング量のちがいを利用することを特徴とする特許請求
    の範囲第1項に記載の導波路回折格子の製造方法。
  4. 【請求項4】回折格子を光導波路の側壁に形成すること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の導波路回折
    格子の製造方法。
JP60286030A 1985-12-19 1985-12-19 導波路回折格子の製造方法 Expired - Lifetime JPH0711610B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60286030A JPH0711610B2 (ja) 1985-12-19 1985-12-19 導波路回折格子の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60286030A JPH0711610B2 (ja) 1985-12-19 1985-12-19 導波路回折格子の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62145208A JPS62145208A (ja) 1987-06-29
JPH0711610B2 true JPH0711610B2 (ja) 1995-02-08

Family

ID=17699064

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60286030A Expired - Lifetime JPH0711610B2 (ja) 1985-12-19 1985-12-19 導波路回折格子の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0711610B2 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0282878B1 (de) * 1987-03-16 1995-06-14 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung für ein integriert-optisches Spektrometer und Verfahren zur Herstellung eines solchen Spektrometers
JPH09318826A (ja) * 1996-05-24 1997-12-12 Fujikura Ltd 光導波路型フィルタおよびその製造方法
KR100416998B1 (ko) * 2001-10-06 2004-02-05 삼성전자주식회사 격자를 구비한 평면 광도파로 소자
US7113673B2 (en) 2002-01-17 2006-09-26 Cornell Research Foundation, Inc. High-index contrast distributed Bragg reflector
WO2005011076A1 (en) * 2003-07-31 2005-02-03 Bookham Technology Plc Weakly guiding ridge waveguides with vertical gratings
US7519257B2 (en) 2004-11-24 2009-04-14 Cornell Research Foundation, Inc. Waveguide structure for guiding light in low-index material
JP5588794B2 (ja) * 2009-08-28 2014-09-10 株式会社フジクラ グレーティング構造を有する基板型光導波路素子、波長分散補償素子および基板型光導波路素子の製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58179805A (ja) * 1982-04-16 1983-10-21 Sumitomo Electric Ind Ltd 露光装置
JPS60188909A (ja) * 1984-03-08 1985-09-26 Canon Inc グレ−テイングカツプラ−の作製方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS62145208A (ja) 1987-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6754006B2 (en) Hybrid metallic-dielectric grating
JP4004794B2 (ja) 平面型光学導波路素子
EP0604407B1 (en) Photonic-integrated-circuit fabrication process
EP0632300B1 (en) Optical wavelength multiplexing and demultiplexing device for multiplexing or demultiplexing light having a plurality of modes and photodetector using the same
US20100246617A1 (en) Narrow surface corrugated grating
US7163872B2 (en) Tunable-wavelength optical filter and method of manufacturing the same
JP4161498B2 (ja) 光モジュールの製造方法
KR100289042B1 (ko) 쌍격자구조를갖는수직결합형파장가변광필터
JPH02224386A (ja) λ/4シフト型回折格子の製造方法
Sarathy et al. Polarization insensitive waveguide grating routers in InP
JPS62145208A (ja) 導波路回折格子の製造方法
WO2001013150A9 (fr) Selecteur de mode de diffraction de guides d'ondes en reseau
US20030090802A1 (en) High-efficiency low-polarization-dependent-loss lamellar diffraction-grating profile and production process
JPS61190368A (ja) 微細パタ−ンの形成方法
US6097865A (en) Design and method for planar coupled waveguide filter
JPS60188911A (ja) 光結合器
US5221429A (en) Method of manufacturing phase-shifted diffraction grating
JPH08255947A (ja) 半導体レーザ装置,及びその製造方法
US4845014A (en) Method of forming a channel
AU2450300A (en) Methods of fabricating etched structures
JPS62145207A (ja) 導波路型光分波器
JP3960399B2 (ja) アレイ導波路格子素子
JPH06194523A (ja) ホログラム素子及びその製造方法
JP2004086073A (ja) 回折格子及びその製造方法
JPS6051682B2 (ja) 光モ−ド弁別器