JPS6287904A - 光導波路素子とその製造方法 - Google Patents
光導波路素子とその製造方法Info
- Publication number
- JPS6287904A JPS6287904A JP60227701A JP22770185A JPS6287904A JP S6287904 A JPS6287904 A JP S6287904A JP 60227701 A JP60227701 A JP 60227701A JP 22770185 A JP22770185 A JP 22770185A JP S6287904 A JPS6287904 A JP S6287904A
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- JP
- Japan
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- layer
- optical waveguide
- chalcogenide glass
- glass layer
- substrate
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は光導波路素子とその製造方法に係シ、特に光の
閉じ込め効率が良好であり、安定性の優れた光導波路素
子とその製造方法に関する。
閉じ込め効率が良好であり、安定性の優れた光導波路素
子とその製造方法に関する。
従来、光導波路素子は、
（ａ） ＬｉＮｂ０１またはＬｉＴａＯ３の単結晶薄
膜を、蒸着またはスパッタリングによってこれら材料の
屈折率よりも低い屈折率の基板表面に付着させたもの（
特開昭５７−８５００８ ）、 （ｂ） ＬｉＮｂＯ３の基板にＴｉを拡散して光導波
路を形成したもの（特開昭５７−８８４１１ ）等、が
知られている。そして、特に後者が一般に広く用いられ
ている。
膜を、蒸着またはスパッタリングによってこれら材料の
屈折率よりも低い屈折率の基板表面に付着させたもの（
特開昭５７−８５００８ ）、 （ｂ） ＬｉＮｂＯ３の基板にＴｉを拡散して光導波
路を形成したもの（特開昭５７−８８４１１ ）等、が
知られている。そして、特に後者が一般に広く用いられ
ている。
しかし、ＴＩイオン拡散温度は１０００℃前後であシ、
このような高温で熱処理すると大気中においてもＬｉ、
Ｏが外部拡散してしまう。そして光導波路の屈折率分布
が広がり、導波路の閉じ込め効率が悪くなシ、伝搬損失
が増加してしまった。
このような高温で熱処理すると大気中においてもＬｉ、
Ｏが外部拡散してしまう。そして光導波路の屈折率分布
が広がり、導波路の閉じ込め効率が悪くなシ、伝搬損失
が増加してしまった。
塘た、上述の光導波路を形成するには、高温操作を必要
とし、しかもＴｉのパターンを形成するのにホトリソグ
ラフィ一工程が必要である。したがって多くの製造工程
が必要であシ、生産性に問題があった。
とし、しかもＴｉのパターンを形成するのにホトリソグ
ラフィ一工程が必要である。したがって多くの製造工程
が必要であシ、生産性に問題があった。
本発明の目的は上記した従来技術の欠点をなくし、低損
失で、安定性が良好で、しかも製造工程が簡単な光導波
路素子とその製造方法を提供するにある。
失で、安定性が良好で、しかも製造工程が簡単な光導波
路素子とその製造方法を提供するにある。
上記目的は基板と、この基板上に形成したカルコゲナイ
ドがラス層と、このカルコゲナイドガラス層上に形成し
た金属薄膜とからなり、かつ上記カルコゲナイドガラス
層の上記金属薄膜層に接する界面から所望の深さにわた
って金属拡散層が設けられている光導波路素子と、この
光導波路素子を基板上にカルコゲナイドがラス層を形成
し、このカルコゲナイド１２７層上に金属薄膜を形成し
、この金属薄膜上に電子ビームを照射して上記カルコゲ
ナイドがラス層の上記金属薄膜層に接する界面から所望
の深さにわたって金属拡散層を形成することで達成され
る。
ドがラス層と、このカルコゲナイドガラス層上に形成し
た金属薄膜とからなり、かつ上記カルコゲナイドガラス
層の上記金属薄膜層に接する界面から所望の深さにわた
って金属拡散層が設けられている光導波路素子と、この
光導波路素子を基板上にカルコゲナイドがラス層を形成
し、このカルコゲナイド１２７層上に金属薄膜を形成し
、この金属薄膜上に電子ビームを照射して上記カルコゲ
ナイドがラス層の上記金属薄膜層に接する界面から所望
の深さにわたって金属拡散層を形成することで達成され
る。
以下、本発明で使用する材料などについて説明する。基
板は、（ａ）単結晶シリコン、多結晶シリコンなどのシ
リコン、（ｂ） ＧａＡｓ、ＩｎＰ 、 ＩｎＡｓ
、などの半導体、（ｃ） ＬｉＮｂ０． 、 ＬｉＴ
ａＯ３などの光学結晶材料、（ｄ）石英がラス、パイレ
ックスガラスクラウンガラスなどのシリカ系ガラスを用
いる。
板は、（ａ）単結晶シリコン、多結晶シリコンなどのシ
リコン、（ｂ） ＧａＡｓ、ＩｎＰ 、 ＩｎＡｓ
、などの半導体、（ｃ） ＬｉＮｂ０． 、 ＬｉＴ
ａＯ３などの光学結晶材料、（ｄ）石英がラス、パイレ
ックスガラスクラウンガラスなどのシリカ系ガラスを用
いる。
カルコゲナイドがラスは、上記基板上に設ける。
カルコゲナイドガラスとは、硫黄、セレン、テルルの少
なくともいずれかを含むアモルファス材料全般の呼称で
ある。具体的にはＡｌ１ Ｓ３ 、 Ａ１２８１１３
ｒＡｓ３Ｓｅｙ 、 Ｇ＠ｓ４ 、 Ａ
＋ｌｆｆ１ Ｔａｇ 、 ＧｏＴｏ 、
Ｇｏ、６Ａｓ３５Ｔｅ２６ＳＨ，ＣｄＳｅ 、 Ｇ
ｅ５２ 、 Ｎｕｒｓｅなどであシ、屈折率は２．１
〜３．１である。
なくともいずれかを含むアモルファス材料全般の呼称で
ある。具体的にはＡｌ１ Ｓ３ 、 Ａ１２８１１３
ｒＡｓ３Ｓｅｙ 、 Ｇ＠ｓ４ 、 Ａ
＋ｌｆｆ１ Ｔａｇ 、 ＧｏＴｏ 、
Ｇｏ、６Ａｓ３５Ｔｅ２６ＳＨ，ＣｄＳｅ 、 Ｇ
ｅ５２ 、 Ｎｕｒｓｅなどであシ、屈折率は２．１
〜３．１である。
基板上に設けるカルコゲナイドがラス膜は真空蒸着やス
パッタリング法などで形成する。真空蒸着の条件は、基
板温度５〜１００℃、真空度１×１０″″４〜Ｉ Ｘ
１０−’ ｗｓＨｇ 、成膜速度１０〜ｔｏｏ Ｘ／冠
であり、好ましくは基板温度４０〜６０℃、真空度Ｉ
Ｘ １０”〜Ｉ Ｘ １０−’ ｗａ Ｈｇ、成膜速度
４０〜６０Ｘ／濃である。
パッタリング法などで形成する。真空蒸着の条件は、基
板温度５〜１００℃、真空度１×１０″″４〜Ｉ Ｘ
１０−’ ｗｓＨｇ 、成膜速度１０〜ｔｏｏ Ｘ／冠
であり、好ましくは基板温度４０〜６０℃、真空度Ｉ
Ｘ １０”〜Ｉ Ｘ １０−’ ｗａ Ｈｇ、成膜速度
４０〜６０Ｘ／濃である。
スフ４フタリングの条件は、真空蒸着とほぼ同じであシ
、成膜速度が１〜２０Ｘ／Ｉｇであシ、好ましくは２〜
ＩＯＸ／８である。
、成膜速度が１〜２０Ｘ／Ｉｇであシ、好ましくは２〜
ＩＯＸ／８である。
基板上に形成したカルコゲナイド１２７層上に形成され
る金属膜は、ｋｔ、 Ａｕ、 Ａｇ、 Ｃｕ、
ＴＩ。
る金属膜は、ｋｔ、 Ａｕ、 Ａｇ、 Ｃｕ、
ＴＩ。
Ｎｌ、Ｃｒなどである。なかでも、Ａｔ、 Ａｕ、
Ａｇ。
Ａｇ。
Ｃｕは薄膜形成が容易なので特に重要である。具体的に
は、真空蒸着、スフ２ツタリング法などにより基板温度
２５〜９０℃、真空度Ｉ Ｘ １０−’ 〜Ｉ Ｘ １
０−’ｍＨｇ。
は、真空蒸着、スフ２ツタリング法などにより基板温度
２５〜９０℃、真空度Ｉ Ｘ １０−’ 〜Ｉ Ｘ １
０−’ｍＨｇ。
成膜速度２〜１００λ／’ｒ膜厚２００〜５０００Ｘで
あり、好１しくけ、基板温度４０〜６０’Ｃ１真空度５
Ｘ １０−’〜Ｉ Ｘ １０−’ ｍｘＨｇ、成ＭＬ
速度５〜５０１／ ｇ 、Ｊ［厚５００〜３０００にで
ある。
あり、好１しくけ、基板温度４０〜６０’Ｃ１真空度５
Ｘ １０−’〜Ｉ Ｘ １０−’ ｍｘＨｇ、成ＭＬ
速度５〜５０１／ ｇ 、Ｊ［厚５００〜３０００にで
ある。
上記した金属薄膜に照射する電子ビームは加速電圧１０
〜５００ ｋＶ 、スポット径をＯ０１〜１μｒｒＬＫ
収束させ所望の導波路形状に走査させる。もしくは、Ｃ
ｒ 、 Ｗなどに所望の導波路形状を・母ターンニング
したマスクを用いて、加速電圧ｌＯ〜５００ｋＶの電子
ビームを均一に走査させても良い。上記の結果、電子ビ
ームが照射された部分の金属はカルコゲナイドガラス層
に拡散し、金属の拡散したカルコゲナイドプラスの屈折
率が高くなり、所望の埋込み型三次元光導波路素子が形
成できる。なお、電子ビーム照射後の不要な金属はエツ
チングによシ除去する。
〜５００ ｋＶ 、スポット径をＯ０１〜１μｒｒＬＫ
収束させ所望の導波路形状に走査させる。もしくは、Ｃ
ｒ 、 Ｗなどに所望の導波路形状を・母ターンニング
したマスクを用いて、加速電圧ｌＯ〜５００ｋＶの電子
ビームを均一に走査させても良い。上記の結果、電子ビ
ームが照射された部分の金属はカルコゲナイドガラス層
に拡散し、金属の拡散したカルコゲナイドプラスの屈折
率が高くなり、所望の埋込み型三次元光導波路素子が形
成できる。なお、電子ビーム照射後の不要な金属はエツ
チングによシ除去する。
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例１
第１図に示すように、基板１に厚さ４００μｍのシリコ
ン単結晶を用い、これを４０ ’Ｃに保ち、真空度５Ｘ
１０″″’ ｔｍＨｇ、成膜速度５Ｘ／８にて厚さ２μ
ｍのＡｓ！Ｓ１製カルコｒナイドプラス層２をスパッタ
リング法で形成した。このカルコゲナイドガラスの屈折
率は２．４１であった。
ン単結晶を用い、これを４０ ’Ｃに保ち、真空度５Ｘ
１０″″’ ｔｍＨｇ、成膜速度５Ｘ／８にて厚さ２μ
ｍのＡｓ！Ｓ１製カルコｒナイドプラス層２をスパッタ
リング法で形成した。このカルコゲナイドガラスの屈折
率は２．４１であった。
なお、Ａｓ２Ｓ３カルコｒナイドガラスは、 ＡｍとＳ
の粉末を真空中で８００℃に加熱して溶融し、これを急
冷してガラス化したのちタービットとして成形したもの
を用いた。
の粉末を真空中で８００℃に加熱して溶融し、これを急
冷してガラス化したのちタービットとして成形したもの
を用いた。
次に、上記力ルコダナイドがラス層２上に金属薄膜層３
として、Ａｔを真空蒸着した。条件は、基板温度５０℃
、Ｘ生変Ｉ Ｘ １０−’ ｍＨｇ 、 成膜速度５０
′Ｌ４゜膜厚１０００ ｇである。
として、Ａｔを真空蒸着した。条件は、基板温度５０℃
、Ｘ生変Ｉ Ｘ １０−’ ｍＨｇ 、 成膜速度５０
′Ｌ４゜膜厚１０００ ｇである。
次に、上記金属薄膜層３上に加速電圧２５ｋＶ、スポッ
ト径０．５μｍの電子ビーム４を照射した。その後、不
要な金属薄膜３をエツチングにより除去した結果、第２
，３図に示すように幅および深さともに約１μｍの埋込
み形三次元光導波路５を形成した。三次元光導波路５の
屈折率は２．４３であった。
ト径０．５μｍの電子ビーム４を照射した。その後、不
要な金属薄膜３をエツチングにより除去した結果、第２
，３図に示すように幅および深さともに約１μｍの埋込
み形三次元光導波路５を形成した。三次元光導波路５の
屈折率は２．４３であった。
なお、上記したエツチングは、リン酸に硝酸、酢酸およ
び水を少量加えた１６：１：２：１の容積比の混合液中
に約１分浸漬して行なった。
び水を少量加えた１６：１：２：１の容積比の混合液中
に約１分浸漬して行なった。
三次元光導波路５の導波特性を確認するため、波長１．
３μｍ１出力５ｍＷの半導体レーデの出力光をレンズ系
で集光し、三次元光導波路５に結合させた。その結果、
伝搬損失０．１ ｄＢ／ｃｍと良好な結果が得られた。
３μｍ１出力５ｍＷの半導体レーデの出力光をレンズ系
で集光し、三次元光導波路５に結合させた。その結果、
伝搬損失０．１ ｄＢ／ｃｍと良好な結果が得られた。
上記した光導波路素子６を１５０℃、５００ｈ高温放置
し、伝搬損失の変化を測定した結果、伝搬損失の増加は
０．０５ ｄＢ／−Ｆｌｌ と良好な結果を得た。
し、伝搬損失の変化を測定した結果、伝搬損失の増加は
０．０５ ｄＢ／−Ｆｌｌ と良好な結果を得た。
実施例２
第４図に示す縮小投影法で作成したＹ分岐光導波路のパ
ターンを形成したＣｒ製マスク７を実施例１と同様に作
成したＳｔの基板１とこの上に形成したＡｌ１１８３製
力ルコｒナイドＩラス層２とその層２上に形成したＡｔ
製金属薄膜層３よりなる積層物の金属薄膜層上に第５図
のように密着させる。次に、加速電圧１００ｋＶの電子
ビームをＣｒ製マスク８上に均一に走査させる。その後
、Ｃｒ［マスク７を除去し、Ａｔ製金属薄膜をエツチン
グした結果、第６図に示すように、屈折率２゜４５のＹ
分岐光導波路８が形成できる。このようにして作成した
Ｙ分岐光導波路素子９は、分岐比がほぼ１：１であり、
伝搬損失も０．１５ ｄＢ／ｃｒＲと良好な結果が得ら
れた。また、実施例１と同様に１５０℃、ｓｏｏ ｈ高
温放置した結果、伝搬損失の増加は０．０６ ｄＢ／ｍ
と良好な結果を得た。
ターンを形成したＣｒ製マスク７を実施例１と同様に作
成したＳｔの基板１とこの上に形成したＡｌ１１８３製
力ルコｒナイドＩラス層２とその層２上に形成したＡｔ
製金属薄膜層３よりなる積層物の金属薄膜層上に第５図
のように密着させる。次に、加速電圧１００ｋＶの電子
ビームをＣｒ製マスク８上に均一に走査させる。その後
、Ｃｒ［マスク７を除去し、Ａｔ製金属薄膜をエツチン
グした結果、第６図に示すように、屈折率２゜４５のＹ
分岐光導波路８が形成できる。このようにして作成した
Ｙ分岐光導波路素子９は、分岐比がほぼ１：１であり、
伝搬損失も０．１５ ｄＢ／ｃｒＲと良好な結果が得ら
れた。また、実施例１と同様に１５０℃、ｓｏｏ ｈ高
温放置した結果、伝搬損失の増加は０．０６ ｄＢ／ｍ
と良好な結果を得た。
以上述べた様に本発明によれば、従来品に比べて、簡便
かつ高精度で低損失、しかも安定性が良好な光導波路が
安価に形成できる。さらに本発明で明らかにした光導波
路の作成方法は、光通信用光合分波器をはじめ、今後光
集積回路の形成に役立つ。
かつ高精度で低損失、しかも安定性が良好な光導波路が
安価に形成できる。さらに本発明で明らかにした光導波
路の作成方法は、光通信用光合分波器をはじめ、今後光
集積回路の形成に役立つ。
第１図は本発明の一実施例を示す光導波路素子の側面図
、第２図は本発明において電子ビームにより三次元光導
波路の形成状態を示す側面図、第３図は本発明の一実施
例を示す光導波路素子の斜視図、第４図乃至第６図は本
発明の他の実施例を示す図であり、第４図はＣｒマスク
を示す斜視図、第５図はＹ分岐光導波路の形成状態を示
す斜視図、第６図はＹ分岐光導波路素子の斜視図である
。 １・・・基板、２・・・カルコゲナイドガラス、３・・
・金属薄膜、４・・・電子ビーム、５・・・三次元光導
波路、６・・・光導波素子、７・・・マスク、８・・・
Ｙ分岐光導波路、９・・・Ｙ分岐光導波素子。 代理人 弁理士 秋 本 正 実 第 １ 図 塔 ５ 図
、第２図は本発明において電子ビームにより三次元光導
波路の形成状態を示す側面図、第３図は本発明の一実施
例を示す光導波路素子の斜視図、第４図乃至第６図は本
発明の他の実施例を示す図であり、第４図はＣｒマスク
を示す斜視図、第５図はＹ分岐光導波路の形成状態を示
す斜視図、第６図はＹ分岐光導波路素子の斜視図である
。 １・・・基板、２・・・カルコゲナイドガラス、３・・
・金属薄膜、４・・・電子ビーム、５・・・三次元光導
波路、６・・・光導波素子、７・・・マスク、８・・・
Ｙ分岐光導波路、９・・・Ｙ分岐光導波素子。 代理人 弁理士 秋 本 正 実 第 １ 図 塔 ５ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板と、この基板上に形成したカルコゲナイドガラ
ス層と、このカルコゲナイドガラス層上に形成した金属
薄膜とからなり、かつ上記カルコゲナイドガラス層の上
記金属薄膜層に接する界面から所望の深さにわたって金
属拡散層が設けられていることを特徴とする光導波路素
子。 ２、基板上にカルコゲナイドガラス層を形成し、このカ
ルコゲナイドガラス層上に金属薄膜を形成し、この金属
薄膜上に電子ビームを照射して上記カルコゲナイドガラ
ス層の上記金属薄膜層に接する界面から所望の深さにわ
たって金属拡散層を形成することを特徴とする光導波路
素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60227701A JPS6287904A (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | 光導波路素子とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60227701A JPS6287904A (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | 光導波路素子とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6287904A true JPS6287904A (ja) | 1987-04-22 |
Family
ID=16864990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60227701A Pending JPS6287904A (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | 光導波路素子とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6287904A (ja) |
-
1985
- 1985-10-15 JP JP60227701A patent/JPS6287904A/ja active Pending
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