JPH079493B2 - 光導波路の製造方法 - Google Patents
光導波路の製造方法Info
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- JPH079493B2 JPH079493B2 JP61059422A JP5942286A JPH079493B2 JP H079493 B2 JPH079493 B2 JP H079493B2 JP 61059422 A JP61059422 A JP 61059422A JP 5942286 A JP5942286 A JP 5942286A JP H079493 B2 JPH079493 B2 JP H079493B2
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Landscapes
- 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、光通信システム、光情報処理の多様化、高度
化に必要不可欠な、光カツプラー、光合波・分波器など
の光部品の経済化、小型化、安定化に有利な光導波路の
製造方法に関するものである。
化に必要不可欠な、光カツプラー、光合波・分波器など
の光部品の経済化、小型化、安定化に有利な光導波路の
製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕 従来の光部品は、プリズム等の微小光学部品からなり、
光軸合せ、組立てが困難であつた。そこで、平面上に光
導波路を作成することにより、これらの繁雑な作業を避
けるように、種々の導波路が提案されてきた。
光軸合せ、組立てが困難であつた。そこで、平面上に光
導波路を作成することにより、これらの繁雑な作業を避
けるように、種々の導波路が提案されてきた。
光導波路に用いられる材料には、例えば半導体結晶、誘
電体結晶、ガラス、高分子材料などがある。これらの材
料により光導波路を作成するには、基板（クラツドを兼
ねてもよい）上にコア層及びクラツド層を形成した後
に、エツチング法、露光法等により第３図に示すような
構造を作成し、光のとじ込めを行う。なお第３図中、６
は基板（もしくはクラツド）、10はコア層、11はクラツ
ド層をあらわす。
電体結晶、ガラス、高分子材料などがある。これらの材
料により光導波路を作成するには、基板（クラツドを兼
ねてもよい）上にコア層及びクラツド層を形成した後
に、エツチング法、露光法等により第３図に示すような
構造を作成し、光のとじ込めを行う。なお第３図中、６
は基板（もしくはクラツド）、10はコア層、11はクラツ
ド層をあらわす。
ところで、これらのコア層、クラツド層形成には、従
来、CVD法や火炎直接堆積法が用いられてきた。
来、CVD法や火炎直接堆積法が用いられてきた。
CVD法とは、第４図にその概略説明図を示すように、石
英ガラス製の炉心管２′のガス入口４′より、ガラス原
料のハロゲン化物ガスおよび反応用ガス例えばSiCl4,Ti
Cl4,O2等を導入し、酸化反応によりガラス微粒子を合成
し、ホルダー１′上の基板６′上に該合成ガラス微粒子
を堆積させる方法で、反応温度は最高部で1200℃程度
で、炉３′により温度勾配を持たせることで、熱泳動効
果によりガラス微粒子の堆積が促進される。５′は排気
系を示す。
英ガラス製の炉心管２′のガス入口４′より、ガラス原
料のハロゲン化物ガスおよび反応用ガス例えばSiCl4,Ti
Cl4,O2等を導入し、酸化反応によりガラス微粒子を合成
し、ホルダー１′上の基板６′上に該合成ガラス微粒子
を堆積させる方法で、反応温度は最高部で1200℃程度
で、炉３′により温度勾配を持たせることで、熱泳動効
果によりガラス微粒子の堆積が促進される。５′は排気
系を示す。
火炎直接堆積法とは、第５図に示すように、石英ガラス
基板６′をターンテーブル13上に回転中心から等距離の
位置に配置し、ガラス原料SiCl4,TiCl4等は同心円状ノ
ズルを有するガラス微粒合成用トーチ14に導入され、予
め形成されている酸水素フレーム15中で、火炎加水分解
反応によりガラス微粒子を合成し、合成したガラス微粒
子はフレーム直下を移動している基板６′上に堆積させ
る方法である。ガラス微粒子堆積膜厚の均一化を図るた
め、トーチ14をターンテーブル13の半径方向に往復運動
させる。
基板６′をターンテーブル13上に回転中心から等距離の
位置に配置し、ガラス原料SiCl4,TiCl4等は同心円状ノ
ズルを有するガラス微粒合成用トーチ14に導入され、予
め形成されている酸水素フレーム15中で、火炎加水分解
反応によりガラス微粒子を合成し、合成したガラス微粒
子はフレーム直下を移動している基板６′上に堆積させ
る方法である。ガラス微粒子堆積膜厚の均一化を図るた
め、トーチ14をターンテーブル13の半径方向に往復運動
させる。
しかしながら、上記のCVD法、火炎直接堆積法等の従来
技術では、堆積時のガス流量のゆらぎによりガラスの屈
折率が変化するとか、膜厚の不均一性のために伝搬損失
が増加するという欠点があつた。
技術では、堆積時のガス流量のゆらぎによりガラスの屈
折率が変化するとか、膜厚の不均一性のために伝搬損失
が増加するという欠点があつた。
また、従来法ではいずれも石英（SiO2）をエツチングし
て、石英の導波路パターンを形成していたが、石英のエ
ツチング速度は遅く、そのため加工に長時間を要してい
た。
て、石英の導波路パターンを形成していたが、石英のエ
ツチング速度は遅く、そのため加工に長時間を要してい
た。
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、低損失な
光導波路を容易に製造できる新規な方法を提供せんとす
るものである。
光導波路を容易に製造できる新規な方法を提供せんとす
るものである。
本発明者らは、SiO2よりもSiの方がパターン形成が容易
な点に着目し、従来の基板上にSiO2を堆積し、これをエ
ツチングする方法にかえて、まずSi層を形成しておき、
これに導波路となるパターンを形成した後、このパター
ン形成したSi層を酸化してSiO2層とすることで、上記し
た欠点を解決できることを見出し、本発明に到達した。
な点に着目し、従来の基板上にSiO2を堆積し、これをエ
ツチングする方法にかえて、まずSi層を形成しておき、
これに導波路となるパターンを形成した後、このパター
ン形成したSi層を酸化してSiO2層とすることで、上記し
た欠点を解決できることを見出し、本発明に到達した。
すなわち本発明は基板上に光導波路を作成するにおい
て、Siを主成分とする層を形成し、該Siを主成分とする
層に導波路となるパターンを形成した後、該Siを酸化す
ることによりSiO2とし、かつ、コア層又はクラツド層の
屈折率分布は上記Siを主成分とする層形成時に添加剤を
加えることにより形成することを特徴とする光導波路の
製造方法に関する。
て、Siを主成分とする層を形成し、該Siを主成分とする
層に導波路となるパターンを形成した後、該Siを酸化す
ることによりSiO2とし、かつ、コア層又はクラツド層の
屈折率分布は上記Siを主成分とする層形成時に添加剤を
加えることにより形成することを特徴とする光導波路の
製造方法に関する。
本発明を第１図及び第２図に示す一実施態様に基いて説
明する。第１図はSi層の形成に用いる装置の概略説明図
であつて、１はサセプター、２は反応管、３は電気ヒー
ター、４はSi層形成用原料導入口、５は排気口、６は基
板をあらわす。サセプター１上に基板６を載置して、反
応管２の中に入れ、原料導入口４からSi層形成用原料ガ
スを導入し基板上にSi層を形成する。このような原料ガ
スとしてはSiのハロゲン化物又はハイドライド、例えば
SiCl4,SiH4,Si2H6等を用いることが好ましい。
明する。第１図はSi層の形成に用いる装置の概略説明図
であつて、１はサセプター、２は反応管、３は電気ヒー
ター、４はSi層形成用原料導入口、５は排気口、６は基
板をあらわす。サセプター１上に基板６を載置して、反
応管２の中に入れ、原料導入口４からSi層形成用原料ガ
スを導入し基板上にSi層を形成する。このような原料ガ
スとしてはSiのハロゲン化物又はハイドライド、例えば
SiCl4,SiH4,Si2H6等を用いることが好ましい。
またコア層もしくはクラツド層となるべきSi層形成の際
に、GeCl4等の屈折率変化用添加剤原料を混合して屈折
率分布をつける。形成されるSi層は結晶であつてもアモ
ルフアスであつてもよく、含Siガスの熱反応により堆積
速度が決まつてくるので、膜厚成長速度制御が容易で膜
厚の均一性が向上する。
に、GeCl4等の屈折率変化用添加剤原料を混合して屈折
率分布をつける。形成されるSi層は結晶であつてもアモ
ルフアスであつてもよく、含Siガスの熱反応により堆積
速度が決まつてくるので、膜厚成長速度制御が容易で膜
厚の均一性が向上する。
なお、基板６としては、Si,SiO2等平面なものであれば
よい。
よい。
第２図は表面にSi層を形成した基板から光導波路を作成
する工程の説明図である。第１図の装置を用い、前記し
た方法にて、基板６上に、コアとなるべきSi層７及びク
ラツドとなるべきSi層８を形成する〔第２図（ａ）工
程〕。次にレジスト９を用いて導波路パターンを形成す
る〔同図（ｂ）工程〕。続いてSi層をエツチングして、
コアとなるべきSi層７、クラツドとなるべきSi層８から
なるパターンを形成する〔同図（ｃ）工程〕。
する工程の説明図である。第１図の装置を用い、前記し
た方法にて、基板６上に、コアとなるべきSi層７及びク
ラツドとなるべきSi層８を形成する〔第２図（ａ）工
程〕。次にレジスト９を用いて導波路パターンを形成す
る〔同図（ｂ）工程〕。続いてSi層をエツチングして、
コアとなるべきSi層７、クラツドとなるべきSi層８から
なるパターンを形成する〔同図（ｃ）工程〕。
このときのエツチング方法としては、例えば反応性イオ
ンエツチング、反応性イオンビームエツチング、イオン
エツチング、プラズマエツチング、マグネトロンイオン
エツチング等を用いることができる。
ンエツチング、反応性イオンビームエツチング、イオン
エツチング、プラズマエツチング、マグネトロンイオン
エツチング等を用いることができる。
次に、再び第１図の装置を用いて、Si層を酸化してSiO2
とし、パタン形成されたコア層10、クラツド層11を得る
〔同図（ｄ）工程〕。
とし、パタン形成されたコア層10、クラツド層11を得る
〔同図（ｄ）工程〕。
なお、形成されたSi層を酸化するにはH2O又はO2を用い
る。さらにクラツド層12となるSiO2を堆積して光導波路
とする〔同図（ｅ）工程〕。
る。さらにクラツド層12となるSiO2を堆積して光導波路
とする〔同図（ｅ）工程〕。
以上の如く本発明では、Si層を形成し、該Si層にパター
ン形成をした後、このSiを酸化してSiO2にするため、極
めて低損失な光導波路の形成が実現できる。従来の技術
では堆積時のガス流量のゆらぎにより屈折率が変化する
とか、膜厚の不均一性のために伝搬損失が増加するとい
う欠点があつたが、本発明では膜厚、組成制御の容易な
Siを堆積した後にこのSiを酸化することにより上記の欠
点を抑えることができる。
ン形成をした後、このSiを酸化してSiO2にするため、極
めて低損失な光導波路の形成が実現できる。従来の技術
では堆積時のガス流量のゆらぎにより屈折率が変化する
とか、膜厚の不均一性のために伝搬損失が増加するとい
う欠点があつたが、本発明では膜厚、組成制御の容易な
Siを堆積した後にこのSiを酸化することにより上記の欠
点を抑えることができる。
本発明ではまずSi層をエツチングにより加工して導波路
のパターンを形成するため、高速の加工が容易に行うこ
とができる。従来の技術ではSiO2を形成した後に、エツ
チングによる導波路パターンを作るために加工時間がか
かるという欠点があつた。例えばSiO2の反応性イオンエ
ツチング速度は、ガス条件CF4（90％）H2（10％）で600
Å/minであるに対し、Siの反応性イオンエツチング速度
は、ガス条件CF4（95％）O2（５％）で、5000Å/min
と、はるかにエツチング速度が大である。
のパターンを形成するため、高速の加工が容易に行うこ
とができる。従来の技術ではSiO2を形成した後に、エツ
チングによる導波路パターンを作るために加工時間がか
かるという欠点があつた。例えばSiO2の反応性イオンエ
ツチング速度は、ガス条件CF4（90％）H2（10％）で600
Å/minであるに対し、Siの反応性イオンエツチング速度
は、ガス条件CF4（95％）O2（５％）で、5000Å/min
と、はるかにエツチング速度が大である。
このように本発明では、SiO2より加工速度の早いSiを加
工することで上記の欠点を抑えることができる。
工することで上記の欠点を抑えることができる。
〔実施例〕 第１図の装置のサセプター１に50mm角の石英基板を載置
し、温度1000℃にて、SiCl4500cc/分を導入し、厚さ0.5
μｍのクラツドとなるSi層を形成した。次にSiCl4およ
びGeCl4を夫々500cc/分、30cc/分の条件にて導入し、厚
さ4.5μｍのコアとなるSi層を形成した（第２図参
照）。
し、温度1000℃にて、SiCl4500cc/分を導入し、厚さ0.5
μｍのクラツドとなるSi層を形成した。次にSiCl4およ
びGeCl4を夫々500cc/分、30cc/分の条件にて導入し、厚
さ4.5μｍのコアとなるSi層を形成した（第２図参
照）。
次に導波路パターンをホトレジスト（AZ−1350J）を用
いて厚さ1.5μｍつけた。その後、反応性イオンエツチ
ング装置を用いてSi層をエツチングし、Siのクラツド・
コア層からなるパターンを形成した。この時の条件はCF
4およびH2を19cc/分、1cc/分流し真空度は10Paとした。
このパターン形成に要した時間は10分であつた。
いて厚さ1.5μｍつけた。その後、反応性イオンエツチ
ング装置を用いてSi層をエツチングし、Siのクラツド・
コア層からなるパターンを形成した。この時の条件はCF
4およびH2を19cc/分、1cc/分流し真空度は10Paとした。
このパターン形成に要した時間は10分であつた。
次に再び第１図と同様の装置を用いて、上記で得られた
積層物を温度1200℃まで加熱し、H2O20cc/分を装置内に
導入してSi層を酸化した。この酸化によりクラツド層は
約１μｍ、コア層は10μｍになつた。さらにクラツド層
SiO2を堆積して光のとじ込めを良くした結果、光導波路
のロスは0.2dB/cmと低損失なものであつた。
積層物を温度1200℃まで加熱し、H2O20cc/分を装置内に
導入してSi層を酸化した。この酸化によりクラツド層は
約１μｍ、コア層は10μｍになつた。さらにクラツド層
SiO2を堆積して光のとじ込めを良くした結果、光導波路
のロスは0.2dB/cmと低損失なものであつた。
本発明の方法は次のような効果を奏する。
（１） SiO2に比べてSiのCVD法による形成は含Siガス
の熱反応により堆積速度が決まつてくるために、膜厚の
均一性が上がり、膜成長速度の制御性が高くなる。
の熱反応により堆積速度が決まつてくるために、膜厚の
均一性が上がり、膜成長速度の制御性が高くなる。
（２） Si又は添加剤を含むSiの酸化により形成される
膜はSiO2又は添加剤を含むSiO2で、Si:O＝1:2のストイ
キオメトリー制御が容易なことから、組成、屈折率分布
のコントロールが可能になる。又、再現性も極めて高く
なる。
膜はSiO2又は添加剤を含むSiO2で、Si:O＝1:2のストイ
キオメトリー制御が容易なことから、組成、屈折率分布
のコントロールが可能になる。又、再現性も極めて高く
なる。
（３） SiからSiO2になるため、高純度石英ができるた
めに、伝搬損失も小さく均一性も高い。
めに、伝搬損失も小さく均一性も高い。
（４） Siをエツチングするので、パターン形成を高速
に行うことができ、生産性に優れる。
に行うことができ、生産性に優れる。
第１図は、本発明の実施態様を説明する概略の断面図、 第２図は、本発明の実施態様の各工程を説明する断面
図、 第３図は、光導波路の一例を示す断面図、 第４図は、従来法のCVD法を説明する概略の断面図、 第５図は、従来法の火炎直接堆積法を示す説明図、であ
る。
図、 第３図は、光導波路の一例を示す断面図、 第４図は、従来法のCVD法を説明する概略の断面図、 第５図は、従来法の火炎直接堆積法を示す説明図、であ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】基板上に光導波路を作成するにおいて、Si
を主成分とする層を形成し、該Siを主成分とする層に導
波路となるパターンを形成した後、該Siを酸化すること
によりSiO2とし、かつ、コア層又はクラツド層の屈折率
分布は上記Siを主成分とする層形成時に添加剤を加える
ことにより形成することを特徴とする光導波路の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61059422A JPH079493B2 (ja) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | 光導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61059422A JPH079493B2 (ja) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | 光導波路の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62217206A JPS62217206A (ja) | 1987-09-24 |
| JPH079493B2 true JPH079493B2 (ja) | 1995-02-01 |
Family
ID=13112805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61059422A Expired - Lifetime JPH079493B2 (ja) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | 光導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH079493B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53147A (en) * | 1976-06-23 | 1978-01-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Preparation of hologram recording media |
| JPS59137346A (ja) * | 1983-01-27 | 1984-08-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ガラス導波路の作製法 |
| JPS602905A (ja) * | 1983-06-20 | 1985-01-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 拡散形ガラス導波路の製造方法 |
-
1986
- 1986-03-19 JP JP61059422A patent/JPH079493B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62217206A (ja) | 1987-09-24 |
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