JPH08110426A - 光導波路の製造方法 - Google Patents

光導波路の製造方法

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JPH08110426A
JPH08110426A JP24604094A JP24604094A JPH08110426A JP H08110426 A JPH08110426 A JP H08110426A JP 24604094 A JP24604094 A JP 24604094A JP 24604094 A JP24604094 A JP 24604094A JP H08110426 A JPH08110426 A JP H08110426A
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JP
Japan
Prior art keywords
bench
substrate
pattern
clad layer
glass film
Prior art date
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Pending
Application number
JP24604094A
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English (en)
Inventor
Hiroaki Okano
広明 岡野
Keiichi Higuchi
恵一 樋口
Naoto Uetsuka
尚登 上塚
Tatsuo Teraoka
達夫 寺岡
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.)
Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板上の余分な第1クラッド層用ガラス膜を
均一に研磨して削り取ることができ、光学特性の優れた
光導波路の製造方法を提供する。 【構成】 基板20上にベンチ23a とこれと同じ高さの凸
状部23b を形成し、基板20上にガラス膜24を形成するこ
とにより溝内に第1クラッド層25を埋め込むと共に、基
板23に形成された余分なガラス膜24a,24b を研磨により
均一に削り取ってベンチ23a 及び凸状部23b の面を露出
させる。次に基板に埋め込まれた第1クラッド層25の上
にコア導波路27を形成し、コア導波路27上に第2クラッ
ド層29を形成し、第2クラッド層29に微細加工を施すこ
とにより基板上に半導体素子を載置するためのベンチ23
a を再び露出させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光導波路の製造方法に関
し、特に半導体光源や半導体光検出器等の半導体素子を
搭載するためのベンチを有する光導波路の製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】Si基板上に光集積回路を形成する場
合、半導体光源や半導体光検出器等の半導体光素子を搭
載するためのSiベンチと光導波路とを形成する必要が
ある。
【0003】図3(a)〜図3(l)は半導体素子を搭
載するためのベンチを有する光導波路の製造方法の従来
例を示す図である。
【0004】外径3インチ、両面に酸化膜(SiO2
1μmが形成された厚さ1mmのSi基板1上にレジス
トを塗布する(図3(a))。
【0005】レジストを塗布した後、このレジストにベ
ンチ用フォトマスクパターンをマスクアライナーで転写
してSiベンチ用パターン2を形成する(図3
(b))。
【0006】図4は図3(b)に示したベンチを形成す
るためのベンチ用パターン2を形成した基板の表面を示
す図であり、1つの基板から得ようとする光導波路の数
(図4では8個)だけパターンが形成されている。
【0007】次に反応性イオンエッチング(RIE)ま
たは弗酸を用いて余分な酸化膜を除去し、その後残され
たSiO2 をマスクとしてSi基板1のエッチングを行
う。エッチャントは濃度40重量%、温度40℃の水酸
化カリウム(KOH)の水溶液を用い、深さ25μmの
エッチングを行い、凸状メサ部からなるベンチ3aを有
する第1クラッド層埋め込み用基板3を形成する(図3
(c))。
【0008】第1クラッド層埋め込み用基板3の上面
に、SiO2 のガラス膜4を電子ビーム蒸着法で25μ
m堆積させる(図3(d))。
【0009】研磨により溝以外の余分なSiO2 のガラ
ス膜を削り取ってベンチ3aの面を露出させ、残ったガ
ラス膜を第1クラッド層5とする(図3(e))。
【0010】第1クラッド層5が埋め込まれた基板3上
に、屈折率n0 を有するコアガラス膜6を電子ビーム蒸
着法で8μm形成する(図3(f))。
【0011】コアガラス膜6の表面上に、マグネトロン
・スパッタリング法によりWSi膜を1μm形成する。
レジストを塗布した後、マスクアライナーでコアパター
ンを転写し、反応性イオンエッチングでコアガラス膜を
エッチングし、第1クラッド層5上に図面上左右に延び
る断面矩形のコア導波路7を形成する(図3(g))。
【0012】コア導波路7に対して火炎体積法を用い
て、SiO2 −B2 3 −P2 5 系の多孔質ガラス膜
8を300μm形成する(図3(h))。
【0013】基板を電気炉内において、石英ガラス炉心
管内に位置させ、Heガス雰囲気内で1330℃の温度
で1時間保持することにより透明ガラス化して、第2ク
ラッド層9を厚さ30μm形成し、石英系ガラス導波路
とする(図3(i))。
【0014】第2クラッド層9の表面にスパッタリング
法により金属膜10を形成する(図3(j))。
【0015】フォトリソグラフィによりベンチ3aの表
面を露出させるためのベンチ露出用のパターン11を形
成する(図3(k))。
【0016】このパターン11をもとに反応性イオンエ
ッチングを用いて余分な石英系ガラスを削り取ることに
より孔12が形成されSiベンチ3aが露出する(図3
(l))。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】ところで、第1クラッ
ド層を埋め込むための溝加工が施されているSi基板に
対して屈折率n0 を有するSiO2 ガラスが成膜され
る。このSi基板に形成された溝以外の余分なガラス膜
を研磨により削り取りベンチ3aとなるSi基板の面を
出すが、図4に示すようにSi基板に対して第1クラッ
ド層を埋め込むための溝加工を施すのに用いるSiベン
チ用パターン2は、Si基板中心に対して軸対称ではな
いため、面内均一にSi基板に形成された余分なガラス
膜を研磨により削り取ることが困難である。この結果、
Si基板に埋め込まれた第1クラッド層の深さ方向の厚
みも面内で±5μm以上ばらつき、これによりガラス導
波路の光学特性を著しく劣化させてしまう。
【0018】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、基板上の余分なガラス膜を均一に研磨して削り取る
ことができ、光学特性の優れた光導波路の製造方法を提
供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、基板上に第1クラッド層を埋め込むための
溝及び半導体素子を載置するための凸状のベンチを形成
し、基板上に溝を埋め込むのに充分な厚さを有する第1
クラッド層用ガラス膜を形成すると共に、基板に形成さ
れた余分なガラス膜を上記ベンチが露出するまで研磨
し、この研磨後の基板上にコアガラス膜を形成し、コア
ガラス膜にフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチ
ングを施して溝内に埋め込まれた第1クラッド層上にコ
ア導波路を形成し、コア導波路を形成した基板上に第2
クラッド層を形成し、第2クラッド層に対してフォトリ
ソグラフィ及び反応性イオンエッチングを用いて微細加
工を施すことによりベンチを露出させる光導波路の製造
方法において、ベンチを形成する際、ベンチ用パターン
及び研磨用ダミーパターンが配列されたベンチ用フォト
マスクを用いて基板上にベンチと同じ高さの凸状部をベ
ンチと共に形成するものである。
【0020】上記構成に加え本発明は研磨用ダミーパタ
ーンをベンチ用マスクパターンを包囲するように配置し
たベンチ用フォトマスクパターンを用いるものである。
【0021】
【作用】上記構成によれば、基板に対してベンチ用パタ
ーン及び研磨用ダミーパターンが配列されたベンチ用フ
ォトマスクを用いて第1クラッド層を埋め込むための溝
及び半導体素子を載置するための凸状のベンチを形成す
るので、ベンチが形成される部分のガラス膜と同じ厚さ
のガラス膜が、研磨用ダミーパターンに対応した部分に
形成される。このようなガラス膜が形成された基板をベ
ンチが露出するまで研磨すると、ベンチ用パターン及び
研磨用ダミーパターンの上のガラス膜が同時に研磨され
るので、ガラス膜が均一に研磨されているか否かが分か
り、研磨具合に基づいて研磨面を調整することにより、
面内均一に余分なガラス膜が削り取られる。このように
して形成されたベンチに半導体素子を搭載すると優れた
光学特性が得られる。
【0022】また、研磨用ダミーパターンがベンチ用マ
スクパターンを包囲するように配置されたベンチ用フォ
トマスクを用いた場合には、研磨面の片寄りがいっそう
容易に分かるので修正しやすくなり、ガラス膜の均一な
研磨が容易となる。
【0023】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
【0024】図1(a)〜図1(l)は本発明の光導波
路の製造方法の一実施例を示す図であり、図2は図1に
示したベンチを形成するためのベンチ用フォトマスクパ
ターンを示す図である。
【0025】外径3インチ、両面にSiO2 膜1μmが
形成された厚さ1mmのSi基板20上に、レジストを
塗布する(図1(a))。
【0026】レジストを塗布したSiベンチ用フォトマ
スクパターンと、研磨用ダミーマスクパターンとをレジ
ストに転写して、フォトマスクパターン21、研磨用ダ
ミーマスクパターン22を形成する(図1(b))。
【0027】ここで、図2はフォトマスクパターン2
1,22を形成した基板の表面を示す図であり、図2に
示すように研磨用ダミーマスクパターン22は、Siベ
ンチ用マスクパターン21を包囲するように例えば図の
上下左右に略口の字状に配置されている(研磨用ダミー
マスクパターン22の配置は略口の字状に限定されるも
のではなく、三角形状でも多角形状でもよい)。
【0028】反応性イオンエッチング又は弗酸を用いて
余分な酸化膜を除去し、残されたSiO2 をマスクとし
てSi基板20のエッチングを行う。エッチャントは濃
度40重量%、温度40℃の水酸化カリウム(KOH)
の水溶液を用い、深さ25μmのエッチングを行い、S
i基板20にベンチ23aとこれと同じ高さを有する複
数の凸状部を形成し第1クラッド層埋め込み用基板23
が形成される(図1(c))。
【0029】第1クラッド層埋め込み用基板23に対し
てSiO2 のガラス膜24を電子ビーム蒸着法で25μ
m堆積させる(図1(d))。
【0030】研磨によって溝以外の余分なSiO2 のガ
ラス膜24a,24bを削り取ることにより、溝内に第
1クラッド層25を形成する(図1(e))。
【0031】第1クラッド層25が埋め込まれた基板2
3上に、屈折率n0 を有するコアガラス膜26を電子ビ
ーム蒸着法で約8μmの厚さで一様に形成する(図1
(f))。
【0032】コアガラス膜26の表面上に、マグネトロ
ン・スパッタリング法によりWSi膜を1μm形成す
る。さらに、レジストを塗布後、マスクアライナーでコ
アパターンを転写し、反応性イオンエッチングでコアガ
ラス膜をエッチングし、第1クラッド層25上に図面上
左右に延びる断面矩形のコア導波路27を形成する(図
1(g))。
【0033】コア導波路27が形成された基板23を、
加熱されたターンテーブル上に置き、火炎堆積法を用い
て、SiO2 −B2 3 −P2 5 系の多孔質ガラス膜
28を300μm形成する(図1(h))。
【0034】このSi基板を電気炉内において、石英ガ
ラス炉心管内に位置させ、Heガス雰囲気で1330℃
の温度で1時間保持することにより透明ガラス化して、
第2クラッド層29を厚さ30μm形成し、石英系ガラ
ス導波路とする。尚、本実施例ではコア導波路の幅及び
高さは共に8μm、コア、第1クラッド、第2クラッド
間の比屈折率差Δは0.3%である(図1(i))。
【0035】次にSi基板上に、半導体素子(図示せ
ず)を搭載するためのSiベンチ23aを露出させるた
め、Si基板上の光導波路部以外の石英系ガラス部分を
除去する。これにはまず、第2クラッド層29の表面に
スパッタリング法により金属膜30を形成する(図1
(j))。
【0036】フォトリソグラフィによりSiベンチ23
aの表面を露出させるためのパターン31を形成する
(図1(k))。
【0037】このパターン31をもとに反応性イオンエ
ッチングを用いて余分な石英系ガラスを削り取ることに
より孔32が形成されSiベンチ23aが露出される
(図1(l))。
【0038】その基板をダイシングして、最終的に光導
波路チップを得る。
【0039】次に実施例の作用を述べる。
【0040】基板20に対してベンチ用パターン21及
び研磨用ダミーパターン22が配列されたベンチ用フォ
トマスクを用いて第1クラッド層25を埋め込むための
溝加工を施すので、ベンチ23aが形成される部分のガ
ラス膜24aと同じ厚さのガラス膜24bを、研磨用ダ
ミーパターン22に対応した凸状部23b上に形成する
ことができる。このようなガラス膜24a、24bが形
成された基板23を研磨すると、ベンチ23aと凸状部
23bの高さが同じであり、しかもそれらの上に形成さ
れたガラス膜24a、24bの厚さも同じであるため、
ガラス膜24a,24bが均一に研磨され、仮に均一に
研磨されないときは、凸状部23bの一部分が先に露出
するためガラス膜24a,24bが均一に研磨されてい
るか否かが容易に分かり、研磨具合に基づいて研磨面を
調整することにより、面内均一に余分なガラス膜24
a,24bが削り取られる。このようにして形成された
ベンチ23aに半導体素子を搭載すると優れた光学特性
が得られる。
【0041】以上において本実施例によれば、基板に対
して第1クラッド層を埋め込むための溝加工を施す前
に、ベンチ用パターン及び研磨用ダミーパターンが配列
されたベンチ用フォトマスクパターンを用いて基板にベ
ンチ用パターン及び研磨用ダミーパターンを形成するこ
とにより、基板上の余分なガラス膜を均一に削り取るこ
とができ、光学特性の優れた光導波路を製造することが
できる。
【0042】尚本実施例では基板にSi基板を用い、導
波路を石英系ガラス導波路とした場合で説明したが、こ
れに限定されるものではない。
【0043】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
【0044】基板上にベンチ及びこれと同じ高さの凸状
部を形成したことにより、余分な第1クラッド層用ガラ
ス膜を均一に削り取ることができるので、光学特性の優
れた光導波路を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(l)は本発明の光導波路の製造方法
の一実施例を示す図である。
【図2】図1(b)に示した基板表面を示す図である。
【図3】(a)〜(l)は半導体素子を搭載するための
ベンチを有する光導波路の製造方法の従来例を示す図で
ある。
【図4】図3(b)に示した基板表面を示す図である。
【符号の説明】
20 基板(Si基板) 21 ベンチ用パターン(フォトマスクパターン) 22 研磨用ダミー(マスク)パターン(フォトマスク
パターン) 23 第1クラッド層埋め込み用基板(基板) 23a ベンチ 23b 凸状部 25 第1クラッド層 29 第2クラッド層
フロントページの続き (72)発明者 寺岡 達夫 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に第1クラッド層を埋め込むため
    の溝及び半導体素子を載置するための凸状のベンチを形
    成し、該基板上に上記溝を埋め込むのに充分な厚さを有
    する第1クラッド層用ガラス膜を形成すると共に、上記
    基板に形成された余分なガラス膜を上記ベンチが露出す
    るまで研磨し、この研磨後の基板上にコアガラス膜を形
    成し、該コアガラス膜にフォトリソグラフィ及び反応性
    イオンエッチングを施して上記溝内に埋め込まれた第1
    クラッド層上にコア導波路を形成し、該コア導波路を形
    成した基板上に第2クラッド層を形成し、上記第2クラ
    ッド層に対してフォトリソグラフィ及び反応性イオンエ
    ッチングを用いて微細加工を施すことにより上記ベンチ
    を露出させる光導波路の製造方法において、上記ベンチ
    を形成する際、ベンチ用パターン及び研磨用ダミーパタ
    ーンが配列されたベンチ用フォトマスクを用いて上記基
    板上に上記ベンチと同じ高さの凸状部を上記ベンチと共
    に形成することを特徴とする光導波路の製造方法。
  2. 【請求項2】 上記研磨用ダミーパターンが上記ベンチ
    用マスクパターンを包囲するように配置されたベンチ用
    フォトマスクを用いる請求項1記載の光導波路の製造方
    法。
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