JP2000089053A - Manufacture of optical waveguide circuit - Google Patents

Manufacture of optical waveguide circuit

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JP2000089053A
JP2000089053A JP25645398A JP25645398A JP2000089053A JP 2000089053 A JP2000089053 A JP 2000089053A JP 25645398 A JP25645398 A JP 25645398A JP 25645398 A JP25645398 A JP 25645398A JP 2000089053 A JP2000089053 A JP 2000089053A
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JP
Japan
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optical waveguide
core
etching
core layer
layer
Prior art date
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Application number
JP25645398A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomiyuki Arakawa
富行 荒川
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a low branching loss and an optical coupling of a high efficiency in a manufacturing method for an optical waveguide circuit in which the core-to-core distance is controlled to be equal to or below the wavelength. SOLUTION: An optical waveguide pattern in the optical waveguide circuit is divided into two parts with an optically coupled part or an branching part as a boundary. First, a first core part 5 corresponding to one optical waveguide is formed, and next, a clad between the two optical guides is formed by forming a clad film 6 so as to cover this first core part 5. Thereafter, a second core part corresponding to the other optical waveguide is formed. To independently form the clad layer 6 between the cores, the desired core-to-core distance is made to be obtd. by a film forming process at a comparatively low temp.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、分岐回路、方向性
結合器、あるいはマッハツエンダ干渉器等の光導波路回
路の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an optical waveguide circuit such as a branch circuit, a directional coupler, or a Mach-Zehnder interferometer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の光導波路回路の製造方法
として、火炎堆積法を基本とした製造方法が知られてい
る。例えば、文献「NTT R&D Vol.40、 No.2、
1991年」の103頁の図2において示されている方
法では、まず、四塩化シリコンを酸水素炎中で加水分解
して得られる酸化シリコンガラス微粒子(粒径約O.1
mm)をシリコン基板上に吹きつけ堆積させる。次に、
酸化シリコンガラス微粒子膜を電気炉中で1250℃以
上の温度で加熱し、透明な酸化シリコンガラス膜とす
る。酸化シリコンガラス微粒子の組成を変えることによ
り、下部クラッドとコア層を形成する。次に、反応性イ
オンエッチングによりコア層を加工して、線幅が4μm
〜10μmで高さが4μm〜10μmのコアを形成す
る。このとき、例えばY分岐回路、方向性結合器あるい
はマッハツェンダ干渉器といった光導波路回路では、下
部クラッド上の同一平面上にすべてのコアが形成される
ように加工される。最後に、コアを覆うように上部クラ
ッドを下部クラッドと同様な方法で形成する。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of manufacturing this type of optical waveguide circuit, a manufacturing method based on a flame deposition method is known. For example, the document "NTT R & D Vol.40, No.2,
In the method shown in FIG. 2 on page 103 of "1991", first, silicon oxide glass fine particles (particle diameter: about 0.1) obtained by hydrolyzing silicon tetrachloride in an oxyhydrogen flame.
mm) on a silicon substrate. next,
The silicon oxide glass fine particle film is heated at a temperature of 1250 ° C. or more in an electric furnace to form a transparent silicon oxide glass film. The lower clad and the core layer are formed by changing the composition of the silicon oxide glass fine particles. Next, the core layer was processed by reactive ion etching to obtain a line width of 4 μm.
A core having a height of 4 to 10 μm and a height of 4 to 10 μm is formed. At this time, in an optical waveguide circuit such as a Y-branch circuit, a directional coupler, or a Mach-Zehnder interferometer, the processing is performed so that all the cores are formed on the same plane on the lower clad. Finally, an upper clad is formed to cover the core in the same manner as the lower clad.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、以上述べた製
造方法であっても、上部クラッド層を形成するとき、例
えばコア部の高さが8μmでコア間が4μm以下の場合
には、コア間を上部クラッド層で埋め込むことは容易で
はなかった。一方、コア間の距離は、低損失の分岐、高
効率のモード結合を得るためにはその光導波路で用いる
波長以下であることが望ましく、例えば、Y分岐回路に
おいて、波長1.3μmでは分岐部のコア間の距離は
1.3μm以下が望ましい。また、上記製造方法では、
酸化シリコンガラス微粒子形成後、1250℃以上の温
度で加熱してガラス化する必要があり、そのため、室温
に戻したときに熱応力が発生し、光導波路の複屈折を誘
起するため偏波特性が劣化し、また、高温処理により屈
折率制御用にドープした不純物が拡散し、急峻な屈折率
分布を得ることは容易ではなかった。従って本発明の目
的は、コア間の距離を波長以下にすることができ、Y分
岐における低損失の分岐損、方向性結合器やマッハツエ
ンダにおける高効率の光結合を実現することを可能とす
る光導波路回路の製造方法を提供することにある。
However, even in the above-described manufacturing method, when the upper cladding layer is formed, for example, when the height of the core portion is 8 μm and the distance between the cores is 4 μm or less, the distance between the cores is reduced. Embedded in the upper cladding layer was not easy. On the other hand, the distance between the cores is desirably equal to or less than the wavelength used in the optical waveguide in order to obtain low-loss branching and high-efficiency mode coupling. Is preferably 1.3 μm or less. Further, in the above manufacturing method,
After the formation of silicon oxide glass fine particles, it is necessary to heat at a temperature of 1250 ° C. or more to vitrify. Therefore, when the temperature is returned to room temperature, thermal stress is generated, and the birefringence of the optical waveguide is induced. However, it is not easy to obtain a sharp refractive index distribution because impurities doped for controlling the refractive index are diffused by the high-temperature treatment. Accordingly, an object of the present invention is to reduce the distance between cores to a wavelength or less, and realize an optical waveguide capable of realizing low-loss branch loss in a Y-branch and high-efficiency optical coupling in a directional coupler or a Mach-Zehnder. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a waveguide circuit.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、光導波路回路
における光導波路パターンを光結合部や分岐部分を境に
して2分割し、まず、一方の光導波路に対応した第1コ
ア部を形成し、次にこの第1コア部を覆うようにクラッ
ド膜を形成することにより2光導波路間のクラッドを形
成し、その後、他方の光導波路に対応した第2コア部を
形成するようにしたものである。この製造方法によれ
ば、コア間のクラッド層を独立して形成しているため、
比較的低温の成膜工程によって、所望のコア間の距離を
得ることができることになる。
According to the present invention, an optical waveguide pattern in an optical waveguide circuit is divided into two portions at an optical coupling portion or a branch portion, and first, a first core portion corresponding to one of the optical waveguides is formed. Then, a clad film is formed so as to cover the first core portion to form a clad between the two optical waveguides, and thereafter, a second core portion corresponding to the other optical waveguide is formed. It is. According to this manufacturing method, since the cladding layer between the cores is formed independently,
By a relatively low temperature film forming process, a desired distance between cores can be obtained.

【0005】請求項1の発明は、表面に下部クラッド層
を有する基板上に第1コア層を堆積し、その後、第1コ
ア層の不要部分をエッチング除去し、第1光導波路に対
応したパターンの第1コア部を形成する工程を有する。
また、第1コア部を覆うように、幹光導波路と光結合用
導波路との間隔に対応した厚さのコア間クラッド膜を堆
積し、続いて、第2コア層を堆積する工程を有する。ま
た、第2コア層上に第2光導波路に対応したパターンの
エッチングマスクを形成し、続いて、エッチングマスク
を用いてコア層の不要部分をエッチング除去し、第2光
導波路に対応したパターンの第2コア部を形成する工程
を有する。この製造方法により、幹光導波路とそれに接
続されたY分岐の一方の分岐光導波路とからなる第1光
導波路と、幹光導波路に近接して配置された光結合用導
波路とそれに接続されたY分岐の他方の分岐光導波路と
からなる第2光導波路とを有する光導波路回路を得るこ
とができる。
According to a first aspect of the present invention, a first core layer is deposited on a substrate having a lower cladding layer on a surface, and thereafter, unnecessary portions of the first core layer are removed by etching to form a pattern corresponding to the first optical waveguide. Forming a first core portion.
In addition, the method further includes a step of depositing an inter-core clad film having a thickness corresponding to a distance between the trunk optical waveguide and the optical coupling waveguide so as to cover the first core portion, and subsequently depositing a second core layer. . Further, an etching mask having a pattern corresponding to the second optical waveguide is formed on the second core layer, and then unnecessary portions of the core layer are removed by etching using the etching mask to form a pattern corresponding to the second optical waveguide. Forming a second core portion. According to this manufacturing method, the first optical waveguide including the trunk optical waveguide and one of the Y-branch optical waveguides connected thereto, the optical coupling waveguide disposed close to the main optical waveguide, and the optical waveguide connected to the first optical waveguide. An optical waveguide circuit having a second optical waveguide composed of the other branch optical waveguide of the Y branch can be obtained.

【0006】請求項2の発明は、表面に下部クラッド層
を有する基板上に第1コア層を堆積し、その後、この第
1コア層の不要部分をエッチング除去し、第1光導波路
に対応したパターンの第1コア部を形成する工程を有す
る。また、この第1コア部を覆うように薄いコア間クラ
ッド膜を堆積し、続いて、異方性エッチングを行うこと
により、この第1コア部の側壁にこのコア間クラッド膜
を残し且つこの第1コア部上及び下部クラッド層上のコ
ア間クラッド膜を除去する工程を有する。また、第2コ
ア層を堆積し、続いて、エッチバック処理を行うことに
より、第1コア部の高さとほぼ等しくなるまでこの第2
コア層をエッチング除去する工程を有する。また、第1
光導波路及び第2光導波路に対応したパターンであって
しかも第1コア部の側壁のコア間クラッド膜の頂部を覆
うパターンのエッチングマスクを形成し、続いて、この
エッチングマスクを用いてこの第2コア層の不要部分を
エッチング除去し、第2光導波路に対応したパターンの
第2コア部を形成する工程を有する。この製造方法によ
り、幹光導波路とそれに接続されたY分岐の一方の分岐
光導波路とからなる第1光導波路と、Y分岐の他方の分
岐光導波路であって一端部が第1導波路の側壁に突き当
て接続された形状の第2光導波路とを有する光導波路回
路を得ることができる。
According to a second aspect of the present invention, a first core layer is deposited on a substrate having a lower cladding layer on the surface, and then unnecessary portions of the first core layer are removed by etching, so as to correspond to the first optical waveguide. Forming a first core portion of the pattern. Further, a thin inter-core clad film is deposited so as to cover the first core portion, and subsequently anisotropic etching is performed to leave the inter-core clad film on the side wall of the first core portion and to form the first inter-core clad film. And removing the inter-core clad film on the one core portion and the lower clad layer. Further, by depositing a second core layer and subsequently performing an etch-back process, the second core layer is formed until the height of the second core layer becomes substantially equal to the height of the first core portion.
A step of etching and removing the core layer. Also, the first
An etching mask having a pattern corresponding to the optical waveguide and the second optical waveguide and covering the top of the inter-core clad film on the side wall of the first core portion is formed. Subsequently, the second etching mask is formed using this etching mask. An unnecessary portion of the core layer is removed by etching to form a second core portion having a pattern corresponding to the second optical waveguide. According to this manufacturing method, the first optical waveguide including the trunk optical waveguide and one of the Y-branch optical waveguides connected thereto and the other branch optical waveguide of the Y-branch, one end of which is a side wall of the first waveguide. And a second optical waveguide having a shape abutted and connected to the optical waveguide circuit.

【0007】請求項3の発明は、表面に下部クラッド層
を有する基板上に第1コア層を堆積し、その後、この第
1コア層の不要部分をエッチング除去し、第1光導波路
に対応したパターンの第1コア部を形成する工程を有す
る。また、この第1コア部を覆うように、光結合部にお
ける第1光導波路と第2光導波路との間隔に対応した厚
さのコア間クラッド膜を堆積する工程を有する。また、
第2コア層を堆積し、続いて、エッチバック処理を行う
ことにより、第1コア部の高さとほぼ等しくなるまでこ
の第2コア層をエッチング除去する工程を有する。第1
光導波路及び第2光導波路に対応したパターンであって
しかもコア間クラッド膜を覆うパターンのエッチングマ
スクを形成し、続いて、このエッチングマスクを用いて
この第2コア層の不要部分をエッチング除去し、第2光
導波路に対応したパターンの第2コア部を形成する工程
を有する。この製造方法により、第1光導波路と第2の
光導波路とを有し、しかも第1光導波路と第2の光導波
路とが近接して配置された光結合部を有する光導波路回
路を得ることができる。
According to a third aspect of the present invention, a first core layer is deposited on a substrate having a lower clad layer on the surface, and thereafter, unnecessary portions of the first core layer are removed by etching, so as to correspond to the first optical waveguide. Forming a first core portion of the pattern. The method further includes depositing an inter-core clad film having a thickness corresponding to a distance between the first optical waveguide and the second optical waveguide in the optical coupling portion so as to cover the first core portion. Also,
A step of depositing a second core layer and subsequently performing an etch-back process to remove the second core layer by etching until the height becomes substantially equal to the height of the first core portion. First
An etching mask having a pattern corresponding to the optical waveguide and the second optical waveguide and covering the inter-core cladding film is formed. Subsequently, an unnecessary portion of the second core layer is etched and removed using the etching mask. Forming a second core portion having a pattern corresponding to the second optical waveguide. According to this manufacturing method, an optical waveguide circuit having a first optical waveguide and a second optical waveguide and having an optical coupling portion in which the first optical waveguide and the second optical waveguide are arranged close to each other is obtained. Can be.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につき
図面を参照して説明する。本発明はプラズマ化学気相成
長装置による堆積を用いるものであり、まず、本発明の
の実施の形態で用いるプラズマ化学気相成長装置(プラ
ズマCVD装置)の概略につき、図4を参照して説明す
る。このプラズマCVD装置は、チャンバ31内に平行
に配置された基板ステージ32と上部電極33とを有す
る。この上部電極33は、多数の孔が開けられてガスシ
ャワーヘッドを兼ねるものであり、チャンバ31と共に
接地されており、また、基板ステージ32は、下部電極
を兼ねるものであり、コンデンサ34を介して13.5
6MHzの高周波発振器35が接続されている。また、
タンク36,37、ガス導入管38〜40、流量コント
ーラ41〜44、及びバルブ45〜54を備えており、
テトラエトキシシラン(TEOS)、トリエトキシシラ
ン(TRIES)、酸素(O2)、フッ化炭素(C2F
6)、及び不活性ガスとしての窒素(N2)が、所望の一
定の流量に制御されて、チャンバ31内に導入可能とな
っている。また、ターボ分子ポンプ61、ロータリポン
プ62、及びバルブ63〜65によって、チャンバ31
内を1×10-3Paの圧力まで排気できるようになって
おり、さらに、圧力計66、圧力コントローラ67、バ
タフライバルブ68、バルブ69、メカニカルブースタ
ポンプ70、及びロータリポンプ71によって、チャン
バ31内の圧力を所望の一定値に制御できるようになっ
ている。また、このプラズマCVD装置では、基板ステ
ージ32に設置したシリコンウエハ1等の基板はヒータ
(図示せず)によって500℃まで加熱できるようにな
っていて、基板を加熱した状態で上部電極33から基板
の表面上にシャワー状にガスを供給し、基板ステージ3
2と上部電極33との間に13.56MHzの高周波を
印加することにより、基板に自己バイアスが印加されて
基板側にプラズマシースが形成され、成膜できるもので
ある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention uses deposition by a plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus. First, an outline of a plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus (plasma CVD apparatus) used in an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. I do. This plasma CVD apparatus has a substrate stage 32 and an upper electrode 33 arranged in a chamber 31 in parallel. The upper electrode 33 has a large number of holes and also serves as a gas shower head, is grounded together with the chamber 31, and the substrate stage 32 also serves as a lower electrode, and is connected via a capacitor 34. 13.5
A 6 MHz high frequency oscillator 35 is connected. Also,
Tanks 36 and 37, gas introduction pipes 38 to 40, flow controllers 41 to 44, and valves 45 to 54 are provided.
Tetraethoxysilane (TEOS), triethoxysilane (TRIES), oxygen (O2), carbon fluoride (C2F)
6), and nitrogen (N2) as an inert gas can be introduced into the chamber 31 at a desired constant flow rate. The chamber 31 is controlled by a turbo molecular pump 61, a rotary pump 62, and valves 63 to 65.
The inside of the chamber 31 can be evacuated to a pressure of 1 × 10 −3 Pa. Further, the inside of the chamber 31 is further reduced by a pressure gauge 66, a pressure controller 67, a butterfly valve 68, a valve 69, a mechanical booster pump 70, and a rotary pump 71. Can be controlled to a desired constant value. In this plasma CVD apparatus, the substrate such as the silicon wafer 1 placed on the substrate stage 32 can be heated up to 500 ° C. by a heater (not shown). A shower-like gas onto the surface of the
By applying a high frequency of 13.56 MHz between the second electrode 2 and the upper electrode 33, a self-bias is applied to the substrate, a plasma sheath is formed on the substrate side, and a film can be formed.

【0009】次に、本発明の第1の実施の形態を図1〜
図3の工程図を参照して説明する。ここで、この実施の
形態は、Y分岐回路の製造方法に関するものであり、一
方の分岐光導波路が幹光導波路に接続され、かつ他方の
分岐光導波路が幹光導波路に近接して配置された光結合
用導波路に接続された構造のY分岐回路を製造するもの
である。なお、図1〜図3において、シリコンウエハ1
と下部クラッド層2の厚さは縮小して示している。
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to the process chart of FIG. Here, this embodiment relates to a method of manufacturing a Y-branch circuit, in which one branch optical waveguide is connected to a trunk optical waveguide, and the other branch optical waveguide is arranged close to the trunk optical waveguide. This is to manufacture a Y-branch circuit having a structure connected to the optical coupling waveguide. 1 to 3, the silicon wafer 1
And the thickness of the lower cladding layer 2 is reduced.

【0010】はじめに、図4に示したプラズマ化学気相
成長装置を用いて、シリコンウエハ1上に、下部クラッ
ド層2となる石英膜を堆積する(図1(A)参照)。こ
の下部クラッド層堆積工程では、まず、プラズマ化学気
相成長装置のチャンバ31内の基板ステージ32に洗浄
したシリコンウエハ1を設置する。次に、シリコンウエ
ハ1を、温度が400℃となるまで加熱する。この状態
で、チャンバ31内をロータリーポンプ62により、圧
力1Paまで排気し、続いてターボ分子ポンプ61によ
り圧力1×10-3Paまで排気する。次に、TRIES
またはTEOSを12sccm、酸素を400scc
m、C2F6を10sccm、それぞれの流量で上部電極
33からチャンバ31内に導入する。ここで、TRIE
SまたはTEOSは、あらかじめ温度を80℃とし気化
させている。C2F6は、ノンドープのコアに対するクラ
ッド形成のため、コアの屈折率よりクラッドの屈折率を
約0.3%小さくする目的でドープするものである。な
お、C2F6はチャンバ31内に堆積してしまった膜を除
去するチャンバのクリーニング機能を兼用するものであ
り、また、酸素は、チャンバ31内に発生したフッ素系
有機物等のクリーニング機能を兼用するものである。次
に、チャンバ31内の圧力を30Paに保持し、13.
56MHzの高周波を上部電極33と基板ステージ32
間に電力密度1.6W/cm2で印加する。その結果、
チャンバ31内にプラズマが発生し、3時間30分でシ
リコンウエハ1上に膜厚約25μm、屈折率1.452
の下部クラッド層2となる石英膜が堆積する。成膜後、
高周波の印加を止める。なお、シリコンウエハ1の洗浄
は、まず、硫酸と過酸化水素を3:1に混合した温度8
5℃の溶液により5分間洗浄し、続いて純水により洗浄
し、その後、純水により1%に希釈したフッ化水素酸溶
液により20秒間洗浄し、続いて純水により洗浄するこ
とによって行うことができる。
First, a quartz film serving as a lower cladding layer 2 is deposited on a silicon wafer 1 using the plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. 4 (see FIG. 1A). In this lower cladding layer deposition step, first, the cleaned silicon wafer 1 is placed on a substrate stage 32 in a chamber 31 of a plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus. Next, the silicon wafer 1 is heated until the temperature reaches 400 ° C. In this state, the inside of the chamber 31 is evacuated to a pressure of 1 Pa by the rotary pump 62, and then evacuated to a pressure of 1 × 10 −3 Pa by the turbo molecular pump 61. Next, TRIES
Or 12 sccm of TEOS and 400 sccc of oxygen
m and C2F6 are introduced into the chamber 31 from the upper electrode 33 at respective flow rates of 10 sccm. Here, TRIE
S or TEOS is vaporized at a temperature of 80 ° C. in advance. C2F6 is doped for the purpose of forming a clad for a non-doped core so that the refractive index of the clad is about 0.3% smaller than the refractive index of the core. C2F6 also serves as a chamber cleaning function for removing a film deposited in the chamber 31, and oxygen serves also as a cleaning function for fluorine-based organic substances generated in the chamber 31. It is. Next, the pressure in the chamber 31 is maintained at 30 Pa, and
The high frequency of 56 MHz is applied to the upper electrode 33 and the substrate stage 32.
A power density of 1.6 W / cm 2 is applied between them. as a result,
Plasma is generated in the chamber 31 and a film thickness of about 25 μm and a refractive index of 1.452 are formed on the silicon wafer 1 in 3 hours and 30 minutes.
A quartz film serving as the lower cladding layer 2 is deposited. After film formation,
Stop applying high frequency. The cleaning of the silicon wafer 1 is performed first by mixing sulfuric acid and hydrogen peroxide at a temperature of 8: 1.
This is performed by washing with a solution at 5 ° C. for 5 minutes, followed by washing with pure water, then washing with a hydrofluoric acid solution diluted to 1% with pure water for 20 seconds, and then washing with pure water. Can be.

【0011】次に、図4に示したプラズマ化学気相成長
装置を用いて、コア層(第1コア層)3となる石英膜
を、下部クラッド層2に続いて連続して堆積する(図1
(B)参照)。ここでは、すでに、下部クラッド層2を
堆積したシリコンウエハ1は温度が400℃に加熱され
ており、この第1コア層堆積工程では、まず、チャンバ
31内をロータリーポンプ62により、圧力1Paまで
排気する。続いてターボ分子ポンプ61により圧力1×
10-3Paまで排気する。次に、TRIESまたはTE
OSを12sccm、酸素を400sccm、それぞれ
の流量で上部電極33からチャンバ31内に導入する。
チャンバ31内の圧力を30Paに保持し、13.56
MHzの高周波を上部電極33と基板ステージ32間に
電力密度1.6W/cm2で印加することにより、70
分で下部クラッド層2上に膜厚約8μm、屈折率1.4
56の第1コア層3となる石英膜が堆積する。成膜後、
高周波の放電及びガスの導入を止め、ロータリーポンプ
62、ターボ分子ポンプ61を順に用いてチャンバ内を
圧力1×10-3Paまで排気する。排気後、チャンバ3
1内に窒素を導入し大気圧とした後シリコンウエハ1を
取り出す。
Next, using the plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. 4, a quartz film serving as a core layer (first core layer) 3 is successively deposited following the lower clad layer 2 (FIG. 4). 1
(B)). Here, the temperature of the silicon wafer 1 on which the lower clad layer 2 has already been deposited is heated to 400 ° C. In this first core layer deposition step, the inside of the chamber 31 is first evacuated to a pressure of 1 Pa by the rotary pump 62. I do. Subsequently, the pressure is 1 × by the turbo molecular pump 61.
Exhaust to 10 -3 Pa. Next, TRIES or TE
OS is introduced into the chamber 31 from the upper electrode 33 at a flow rate of 12 sccm and oxygen at 400 sccm.
The pressure in the chamber 31 is maintained at 30 Pa, and 13.56.
By applying a high frequency of MHz between the upper electrode 33 and the substrate stage 32 at a power density of 1.6 W / cm 2 ,
A thickness of about 8 μm on the lower cladding layer 2 and a refractive index of 1.4.
A quartz film serving as 56 first core layers 3 is deposited. After film formation,
The high-frequency discharge and the introduction of gas are stopped, and the chamber is evacuated to a pressure of 1 × 10 −3 Pa using the rotary pump 62 and the turbo molecular pump 61 in this order. After exhaust, chamber 3
After introducing nitrogen into the atmosphere 1 to make it atmospheric pressure, the silicon wafer 1 is taken out.

【0012】次に、幹光導波路と1つの分岐光導波路と
に対応したパターンのマスクを用い、第1コア層3を加
工するためのエッチングレジスト4を形成する(図1
(C)参照)。このレジスト形成工程では、まず、第1
コア層3を有するシリコンウエハ1上に、スピンコート
を用い厚さ約1.4μmのレジストを塗布する。次に、
レジストを塗布したシリコンウエハ1を温度90℃の恒
温槽内に10分間保持した後、i線を用いた縮小投影露
光機にマスクとシリコンウエハ1を設置する。次に、シ
リコンウエハ1上のレジストにi線を所定の露光量照射
する。次に、現像後温度80℃の恒温槽内に10分間保
持することにより、シリコンウエハ1上に、幹光導波路
と1つの分岐光導波路とに対応したパターンを有するエ
ッチングレジスト4が形成される。
Next, an etching resist 4 for processing the first core layer 3 is formed using a mask having a pattern corresponding to the trunk optical waveguide and one branch optical waveguide.
(C)). In this resist forming step, first, the first
A resist having a thickness of about 1.4 μm is applied to the silicon wafer 1 having the core layer 3 by spin coating. next,
After holding the silicon wafer 1 coated with the resist in a thermostat at a temperature of 90 ° C. for 10 minutes, the mask and the silicon wafer 1 are set on a reduction projection exposure machine using i-line. Next, the resist on the silicon wafer 1 is irradiated with i-line at a predetermined exposure amount. Next, by holding in a constant temperature bath at a temperature of 80 ° C. for 10 minutes after development, an etching resist 4 having a pattern corresponding to the main optical waveguide and one branch optical waveguide is formed on the silicon wafer 1.

【0013】次に、反応性イオンエッチング装置を用
い、第1コア層3をエッチング加工して、第1コア部5
を形成する(図1(D)参照)。このコア部形成工程で
は、まず、反応性イオンエッチング装置のチャンバ内
に、エッチングレジスト4が形成されたシリコンウエハ
1を設置する。次に、ロータリーポンプによりチャンバ
内の圧力が1Paとなるまで排気した後、ターボ分子ポ
ンプにより圧力1×10−3Paまで排気する。次に、
CHF3をチャンバ内に100sccmの流量で導入す
る。チャンバ内の圧力を2Paに保持し、周波数13.
56MHzの高周波を1W/cm2の電力密度で印加す
る。その結果、レジスト4をマスクとし、第1コア層3
がエッチングされ、40分後に、高周波の放電及びCH
F3の導入を止め、ロータリーポンプ、ターボ分子ポン
プを順に用い、チャンバ内を圧力1×10-3Paまで排
気する。排気後、チャンバ内に窒素を導入し大気圧とし
た後シリコンウエハ1を取り出す。次に、一般に広く使
用されている酸素プラズマアッシャー法及びそれに続く
硫酸と過酸化水素を3:1に混合した温度85℃の溶液
による洗浄によりレジストを剥離し、続いて純水により
洗浄する。この工程により、線幅が8μm、高さが8μ
mである第1コア部5が形成される。なお、ここではレ
ジストのみを用いてエッチングしたが、レジストの下に
アモルファスシリコン、タングステンシリサイドあるい
はアルミニウムやクロム等の膜を形成し、その膜をマス
クとしてコアをエッチングする多層レジスト構造とする
こともできる。
Next, the first core layer 3 is etched using a reactive ion etching apparatus, and
Is formed (see FIG. 1D). In this core part forming step, first, the silicon wafer 1 on which the etching resist 4 is formed is placed in a chamber of a reactive ion etching apparatus. Next, the chamber is evacuated to a pressure of 1 Pa by a rotary pump, and then evacuated to a pressure of 1 × 10 −3 Pa by a turbo-molecular pump. next,
CHF3 is introduced into the chamber at a flow rate of 100 sccm. The pressure in the chamber is maintained at 2 Pa, and the frequency is 13.
A high frequency of 56 MHz is applied at a power density of 1 W / cm 2 . As a result, the first core layer 3
Is etched, and after 40 minutes, high frequency discharge and CH
The introduction of F3 is stopped, and the chamber is evacuated to a pressure of 1 × 10 −3 Pa using a rotary pump and a turbo molecular pump in this order. After evacuation, nitrogen is introduced into the chamber to atmospheric pressure, and then the silicon wafer 1 is taken out. Next, the resist is stripped off by an oxygen plasma asher method generally used, followed by washing with a solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide mixed at a temperature of 85 ° C. in a ratio of 3: 1, followed by washing with pure water. By this step, the line width is 8 μm and the height is 8 μm.
The first core portion 5 having a length m is formed. Although the etching is performed using only the resist here, a multilayer resist structure in which a film of amorphous silicon, tungsten silicide, aluminum, chromium, or the like is formed under the resist and the core is etched using the film as a mask may be used. .

【0014】次に、図4に示したプラズマ化学気相成長
装置を用いて、第1コア部5と後工程で形成するコア部
との間に介在する、コア間クラッド膜6となる石英膜を
堆積する(図1(E)参照)。このコア間クラッド膜堆
積工程は、下部クラッド層堆積工程と同様の方法により
行う。すなわち、まずプラズマ化学気相成長装置のチャ
ンバ31内に、コア5を形成したシリコンウエハ1を設
置し、温度が400℃となるまで加熱する。次に、チャ
ンバ31内をロータリーポンプ62により、圧力1Pa
まで排気し、続いてターボ分子ポンプ61により圧力1
×10−3Paまで排気する。次にTRIESまたはT
EOSを12sccm、酸素を400sccm、C2F6
を10sccm、それぞれの流量で上部電極33からチ
ャンバ31内に導入し、チャンバ31内の圧力を30P
aに保持し、13.56MHzの高周波を上部電極33
と基板ステージ32間に電力密度1.6W/cm2で印
加する。その結果、チャンバ31内にプラズマが発生
し、5分間で第1コア部5及び下部クラッド層2の平坦
面上に膜厚約0.5μm、屈折率1.452のコア間ク
ラッド膜6が堆積する。このとき、第1コア部5の側壁
にも石英膜が堆積し、膜厚は最も薄い個所で約0.2μ
mである。堆積後、高周波の印加を止める。
Next, using the plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. 4, a quartz film serving as an inter-core clad film 6 interposed between the first core portion 5 and a core portion formed in a later step. Is deposited (see FIG. 1E). This inter-core clad film deposition step is performed by the same method as the lower clad layer deposition step. That is, first, the silicon wafer 1 on which the core 5 is formed is placed in the chamber 31 of the plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus, and heated until the temperature reaches 400 ° C. Next, a pressure of 1 Pa
Until the pressure is reduced to 1 by the turbo molecular pump 61.
Exhaust to 10-3 Pa. Then TRIES or T
EOS 12sccm, oxygen 400sccm, C2F6
Is introduced from the upper electrode 33 into the chamber 31 at a flow rate of 10 sccm, and the pressure in the chamber 31 is increased by 30 Pcm.
a and a high frequency of 13.56 MHz is applied to the upper electrode 33.
And a substrate stage 32 at a power density of 1.6 W / cm 2. As a result, plasma is generated in the chamber 31, and an inter-core clad film 6 having a thickness of about 0.5 μm and a refractive index of 1.452 is deposited on the flat surfaces of the first core portion 5 and the lower clad layer 2 in 5 minutes. I do. At this time, a quartz film is also deposited on the side wall of the first core portion 5, and the film thickness is about 0.2 μm at the thinnest portion.
m. After the deposition, the application of the high frequency is stopped.

【0015】次に、図4に示したプラズマ化学気相成長
装置を用いて、コア層(第2コア層)7となる石英膜
を、コア間クラッド膜6に続いて連続して堆積する(図
2(F)参照)。ここで、コア間クラッド膜6まで堆積
したシリコンウエハ1は、温度が400℃に加熱されて
おり、第2コア層堆積工程では、まず、チャンバ31内
をロータリーポンプ62により、圧力1Paまで排気
し、続いてターボ分子ポンプ61により圧力1×10-3
Paまで排気する。次に、TRIESまたはTEOSを
12sccm、酸素を400sccm、それぞれの流量
で上部電極33からチャンバ31内に導入し、チャンバ
31内の圧力を80Paに保持し、13.56MHzの
高周波を上部電極33と基板ステージ32間に電力密度
0.5W/cm2で印加し、70分でコア間クラッド膜
6上に膜厚約8μm、屈折率1.456の第2コア層7
となる石英膜が堆積する。堆積後、高周波の放電及びガ
スの導入を止め、ロータリーポンプ62、ターボ分子ポ
ンプ61を順に用い、チャンバ31内を圧力1×10-3
Paまで排気する。排気後、チャンバ内に窒素を導入し
大気圧とした後シリコンウエハを取り出す。
Next, using the plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. 4, a quartz film to be a core layer (second core layer) 7 is continuously deposited following the inter-core clad film 6 (see FIG. 4). (See FIG. 2F). Here, the temperature of the silicon wafer 1 deposited up to the inter-core clad film 6 is heated to 400 ° C. In the second core layer deposition step, the inside of the chamber 31 is first evacuated to a pressure of 1 Pa by the rotary pump 62. Then, the pressure is set to 1 × 10 −3 by the turbo molecular pump 61.
Exhaust to Pa. Next, TRIES or TEOS is introduced into the chamber 31 from the upper electrode 33 at a flow rate of 12 sccm and oxygen at 400 sccm, the pressure in the chamber 31 is maintained at 80 Pa, and a high frequency of 13.56 MHz is applied to the upper electrode 33 and the substrate. A power density of 0.5 W / cm 2 is applied between the stages 32, and the second core layer 7 having a thickness of about 8 μm and a refractive index of 1.456 is formed on the inter-core cladding film 6 in 70 minutes.
Is deposited. After the deposition, the high-frequency discharge and the introduction of gas are stopped, and the pressure in the chamber 31 is reduced to 1 × 10 −3 by using the rotary pump 62 and the turbo molecular pump 61 in this order.
Exhaust to Pa. After evacuation, nitrogen is introduced into the chamber to make it atmospheric pressure, and then the silicon wafer is taken out.

【0016】次に、光結合用導波路と1つの分岐光導波
路とに対応したパターンのマスクを用い、第2コア層7
を加工するためのエッチングレジスト8を形成する(図
2(G)参照)。このレジスト形成工程は、第1コア層
におけるレジスト形成工程と同様の方法により行う。す
なわち、まず、第2コア層7を有するシリコンウエハ1
上に、スピンコートを用い厚さ約1.4μmのレジスト
を塗布する。次に、レジストを塗布したシリコンウエハ
を温度90℃の恒温槽内に10分間保持した後、i線を
用いた縮小投影露光機にマスクとシリコンウエハを設置
する。次に、シリコンウエハ1上のレジストにi線を所
定の露光量照射する。次に、現像後温度80℃の恒温槽
内に10分間保持することにより、第2コア層7上に、
光結合用導波路と1つの分岐光導波路とに対応したパタ
ーンを有するエッチングレジスト8が形成される。
Next, the second core layer 7 is formed by using a mask having a pattern corresponding to the optical coupling waveguide and one branch optical waveguide.
An etching resist 8 for processing is formed (see FIG. 2G). This resist forming step is performed by the same method as the resist forming step in the first core layer. That is, first, the silicon wafer 1 having the second core layer 7
A resist having a thickness of about 1.4 μm is applied thereon using spin coating. Next, after holding the silicon wafer coated with the resist in a thermostat at a temperature of 90 ° C. for 10 minutes, the mask and the silicon wafer are set on a reduction projection exposure machine using i-line. Next, the resist on the silicon wafer 1 is irradiated with i-line at a predetermined exposure amount. Next, by holding for 10 minutes in a thermostat at a temperature of 80 ° C. after development,
An etching resist 8 having a pattern corresponding to the optical coupling waveguide and one branch optical waveguide is formed.

【0017】次に、反応性イオンエッチング装置を用
い、第2コア層7をエッチング加工して、第2コア部9
を形成する(図2(H)参照)。この第2コア部形成工
程は、第1コア部形成工程と同様の方法により行う。す
なわち、まず、反応性イオンエッチング装置のチャンバ
内に、エッチングレジスト8が形成されたシリコンウエ
ハ1を設置する。次に、ロータリーポンプによりチャン
バ内の圧力が1Paとなるまで排気した後、ターボ分子
ポンプにより圧力1×10−3Paまで排気する。次
に、CHF3をチャンバ内に100sccmの流量で導
入し、チャンバ内の圧力を2Paに保持し、周波数1
3.56MHzの高周波を1W/cm2の電力密度で印
加する。その結果、レジスト8をマスクとし、第2コア
層7がエッチングされる。40分後に、高周波の放電及
びCHF3の導入を止め、ロータリーポンプ、ターボ分
子ポンプを順に用い、チャンバ内を圧力1×10-3Pa
まで排気する。排気後、チャンバ内に窒素を導入し大気
圧とした後シリコンウエハを取り出す。その後、レジス
ト8を剥離し、続いて純水により洗浄する。この工程に
より、線幅が8μm、高さが8μmである第2コア部9
が形成される。
Next, the second core layer 7 is etched using a reactive ion etching apparatus to form a second core layer 9.
Is formed (see FIG. 2H). This second core part forming step is performed by the same method as the first core part forming step. That is, first, the silicon wafer 1 on which the etching resist 8 is formed is placed in the chamber of the reactive ion etching apparatus. Next, the chamber is evacuated to a pressure of 1 Pa by a rotary pump, and then evacuated to a pressure of 1 × 10 −3 Pa by a turbo-molecular pump. Next, CHF3 was introduced into the chamber at a flow rate of 100 sccm, the pressure in the chamber was maintained at 2 Pa, and a frequency of 1
A high frequency of 3.56 MHz is applied at a power density of 1 W / cm 2 . As a result, the second core layer 7 is etched using the resist 8 as a mask. After 40 minutes, the high-frequency discharge and the introduction of CHF3 were stopped, and the pressure in the chamber was reduced to 1 × 10 −3 Pa using a rotary pump and a turbo molecular pump in this order.
Exhaust until After evacuation, nitrogen is introduced into the chamber to make it atmospheric pressure, and then the silicon wafer is taken out. After that, the resist 8 is peeled off, and the substrate is subsequently washed with pure water. By this step, the second core portion 9 having a line width of 8 μm and a height of 8 μm
Is formed.

【0018】次に、図4に示したプラズマ化学気相成長
装置を用いて、コア部5,9を覆うように、上部クラッ
ド層10となる石英層を堆積する(図2(J)参照)。
この上部クラッド層堆積工程は、下部クラッド層堆積工
程と同様の方法によって行う。堆積時間180分間で膜
厚約18μm、屈折率1.452の上部クラッド層10
が堆積する。堆積後、高周波の放電及びガスの導入を止
め、チャンバ内を圧力1×10-3Paまで排気する。排
気後、チャンバ内に窒素を導入し大気圧とした後シリコ
ンウエハを取り出す。以上の図1及び図2に示した工程
により、図3に示すように、光結合部では第1コア部5
と第2コア部9とがコア間クラッド膜6介して積層され
た構造(図3(K)参照)、分岐部近傍では第1コア部
5と第2コア部9とが厚さを異にして並置された構造
(図3(L)参照)、分岐部を離れた場所では第1コア
部5と第2コア部9とが厚さを同じくして並置された構
造(図3(N)参照)のY分岐回路が製造される。
Next, a quartz layer serving as the upper cladding layer 10 is deposited using the plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. 4 so as to cover the core portions 5 and 9 (see FIG. 2J). .
This upper cladding layer deposition step is performed by the same method as the lower cladding layer deposition step. Upper cladding layer 10 having a film thickness of about 18 μm and a refractive index of 1.452 in a deposition time of 180 minutes.
Accumulates. After the deposition, high-frequency discharge and introduction of gas are stopped, and the chamber is evacuated to a pressure of 1 × 10 −3 Pa. After evacuation, nitrogen is introduced into the chamber to make it atmospheric pressure, and then the silicon wafer is taken out. According to the steps shown in FIGS. 1 and 2 described above, as shown in FIG.
(See FIG. 3 (K)) in which the first core portion 5 and the second core portion 9 have different thicknesses near the branch portion. (See FIG. 3 (L)), a structure in which the first core portion 5 and the second core portion 9 are juxtaposed at the same distance from the branch portion (FIG. 3 (N)). ) Is manufactured.

【0019】以上のように、この実施の形態によれば、
第1コア部5を形成した後、コア間クラッド膜7を形成
し、第2コア部9を形成しているそのため、第1コア部
と第2コア部間の距離は、コア間クラッドの膜厚で決定
され、Y分岐の分岐損を低損失にすることが期待でき
る。さらに、温度500℃以下の温度で光導波路を形成
することができるので、屈折率制御用の不純物の分布が
急峻となることが期待できる。また、従来に比べ低温で
光導波路が作製できるので、応力が緩和され、複屈折が
減少し、偏波特性の向上が期待できる。
As described above, according to this embodiment,
After the first core portion 5 is formed, the inter-core cladding film 7 is formed, and the second core portion 9 is formed. Therefore, the distance between the first core portion and the second core portion is equal to the inter-core cladding film. It is determined by the thickness, and it can be expected that the branch loss of the Y branch is reduced. Further, since the optical waveguide can be formed at a temperature of 500 ° C. or less, it can be expected that the distribution of impurities for controlling the refractive index becomes sharp. In addition, since the optical waveguide can be manufactured at a lower temperature than in the conventional case, stress can be reduced, birefringence can be reduced, and improvement in polarization characteristics can be expected.

【0020】次に、本発明の第2の実施の形態を図5及
び図6の工程図を参照して説明する。ここで、この実施
の形態は、Y分岐回路の製造方法に関するものであり、
一方の分岐光導波路が幹光導波路に接続され、かつ他方
の分岐光導波路がその一端部で分岐部に突き当てられた
構造のY分岐回路を製造するものである。はじめに、こ
の実施の形態においても、図1を用いて説明した工程に
より、シリコンウエハ1、下部クラッド層2、第1コア
部5、及びそれらを覆うコア間クラッド膜6とからなる
構造体を製造する(図1(E)参照)。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, the present embodiment relates to a method of manufacturing a Y-branch circuit.
This is to manufacture a Y-branch circuit having a structure in which one branch optical waveguide is connected to a trunk optical waveguide and the other branch optical waveguide is abutted on a branch portion at one end. First, also in this embodiment, a structure including a silicon wafer 1, a lower cladding layer 2, a first core portion 5, and an inter-core cladding film 6 covering them is manufactured by the steps described with reference to FIG. (See FIG. 1E).

【0021】次に、反応性イオンエッチング装置を用
い、コア間クラッド膜を異方性エッチングすることによ
り、第1コア部5上及び下部クラッド層2上のコア間ク
ラッド膜が除去され、第1コア部5の側壁にコア間クラ
ッド膜16を有する構造体を製造する(図5(A)参
照)。この異方性エッチング工程では、まず、反応性イ
オンエッチング装置のチャンバ内に、コア間クラッド膜
を堆積したシリコンウエハ1を設置した後、ロータリー
ポンプによりチャンバ内の圧力が1Paとなるまで排気
し、ターボ分子ポンプにより圧力1×10-3Paまで排
気する。次に、Ar及びCHF3をチャンバ内にそれぞ
れ100及び30sccmの流量で導入し、チャンバ内
の圧力を1Paに保持し、周波数13.56MHzの高
周波を1W/cm2の電力密度で印加する。その結果、
コア間クラッド膜が異方性エッチングされ、コア5の側
壁部以外の平坦面上の層が除去される。エッチング時間
10分後に、高周波の放電及びAr及びCHF3の導入
を止め、ロータリーポンプ、ターボ分子ポンプを順に用
い、チャンバ内を圧力1×10-3Paまで排気し、排気
後、チャンバ内に窒素を導入し大気圧とした後シリコン
ウエハ1を取り出す。
Next, the inter-core clad film on the first core portion 5 and the lower clad layer 2 is removed by anisotropically etching the inter-core clad film using a reactive ion etching apparatus. A structure having an inter-core clad film 16 on the side wall of the core portion 5 is manufactured (see FIG. 5A). In this anisotropic etching step, first, a silicon wafer 1 on which an inter-core clad film is deposited is installed in a chamber of a reactive ion etching apparatus, and then the chamber is evacuated by a rotary pump until the pressure in the chamber becomes 1 Pa. The pressure is evacuated to 1 × 10 −3 Pa by a turbo molecular pump. Then, Ar and CHF3 introduced at a rate of 100 and 30sccm respectively in the chamber, to maintain the pressure in the chamber to 1 Pa, applying a high frequency of 13.56MHz at a power density of 1W / cm 2. as a result,
The core-to-core clad film is anisotropically etched, and the layer on the flat surface other than the side wall of the core 5 is removed. Ten minutes after the etching time, the high-frequency discharge and introduction of Ar and CHF3 were stopped, and the chamber was evacuated to a pressure of 1 × 10 −3 Pa using a rotary pump and a turbo molecular pump in that order. After evacuation, nitrogen was introduced into the chamber. After being introduced to atmospheric pressure, the silicon wafer 1 is taken out.

【0022】次に、図4に示したプラズマ化学気相成長
装置を用いて、第2コア層17となる石英膜を堆積する
(図5(B)参照)。このコア層堆積工程は、コア間ク
ラッド膜16まで形成したシリコンウエハ1を温度が4
00℃まで加熱した後、第1コア層堆積工程と同様の方
法により行う。すなわり、TRIESまたはTEOSの
流量を12sccm、酸素の流量を400sccm、チ
ャンバ内の圧力を30Pa、13.56MHzの高周波
の電力密度1.6W/cm2にして堆積する。堆積時間
70分で膜厚約8μm、屈折率1.456の第2コア層
17となる石英膜が堆積する(図5(B)参照)。
Next, a quartz film to be the second core layer 17 is deposited using the plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. 4 (see FIG. 5B). In the core layer deposition step, the silicon wafer 1 formed up to the inter-core
After heating to 00 ° C., it is performed by the same method as in the first core layer deposition step. In other words, the deposition is performed with a flow rate of TRIES or TEOS of 12 sccm, a flow rate of oxygen of 400 sccm, a pressure in the chamber of 30 Pa, and a high-frequency power density of 13.56 MHz of 1.6 W / cm 2 . After a deposition time of 70 minutes, a quartz film serving as the second core layer 17 having a thickness of about 8 μm and a refractive index of 1.456 is deposited (see FIG. 5B).

【0023】次に、反応性イオンエッチング装置を用い
て、第2コア層17をエッチバックする(図5(C)参
照)。このエッチバック工程では、まず、反応性イオン
エッチング装置のチャンバ内に、第2コア層17を堆積
したシリコンウエハ1を設置し、ロータリーポンプによ
りチャンバ内の圧力が1Paとなるまで排気した後、タ
ーボ分子ポンプにより圧力1×10−3Paまで排気す
る。次に、Ar及びCHF3をチャンバ内にそれぞれ1
00及び30sccmの流量で導入し、チャンバ内の圧
力を1Paに保持し、周波数13.56MHzの高周波
を1W/cm2の電力密度で印加する。エッチング時間
6分で、第1コア部5の高さにほぼ等しくなるまで第2
クラッド層17がエッチング除去される。6分後に、高
周波の放電及びAr及びCHF3の導入を止め、ロータ
リーポンプ、ターボ分子ポンプを順に用い、チャンバ内
を圧力1×10-3Paまで排気し、その後、チャンバ内
に窒素を導入し大気圧とした後シリコンウエハ1を取り
出す。
Next, the second core layer 17 is etched back using a reactive ion etching apparatus (see FIG. 5C). In this etch-back step, first, the silicon wafer 1 on which the second core layer 17 is deposited is set in a chamber of the reactive ion etching apparatus, and the chamber is evacuated by a rotary pump until the pressure in the chamber becomes 1 Pa. The pressure is evacuated to 1 × 10 −3 Pa by a molecular pump. Next, Ar and CHF3 were respectively placed in the chamber for 1 hour.
The pressure is introduced at a flow rate of 00 and 30 sccm, the pressure in the chamber is maintained at 1 Pa, and a high frequency of 13.56 MHz is applied at a power density of 1 W / cm 2 . After the etching time is 6 minutes, the second
The cladding layer 17 is removed by etching. Six minutes later, the high-frequency discharge and the introduction of Ar and CHF3 were stopped, and the chamber was evacuated to a pressure of 1 × 10 −3 Pa using a rotary pump and a turbo-molecular pump in that order. After that, nitrogen was introduced into the chamber. After the pressure is increased, the silicon wafer 1 is taken out.

【0024】次に、Y分岐回路の光導波路パターンに対
応し且つコア間クラッド膜16の頂部を覆うパターンの
マスクを用い、第2コア層17を加工するためのエッチ
ングレジスト18を形成する(図5(D)参照)。この
レジスト形成工程は、図1(C)で示した工程と同様の
方法によって行う。すなわち、スピンコートによる厚さ
約1.4μmのレジストの塗布、i線を用いた縮小投影
露光機による露光、その後の現像等によって行う。
Next, an etching resist 18 for processing the second core layer 17 is formed using a mask having a pattern corresponding to the optical waveguide pattern of the Y branch circuit and covering the top of the inter-core cladding film 16 (FIG. 5 (D)). This resist forming step is performed by a method similar to the step shown in FIG. That is, the coating is performed by applying a resist having a thickness of about 1.4 μm by spin coating, exposing by a reduction projection exposure machine using i-line, and then developing.

【0025】次に、反応性イオンエッチング装置を用
い、第2コア層17をエッチング加工して、コア部19
を形成する(図6(E)参照)。この第2コア部形成工
程は、レジスト18をマスクとして、図1(D)で示し
た第1コア部形成工程と同様の方法により行う。すなわ
ち、CHF3の流量を100sccm、チャンバ内の圧
力を2Pa、周波数13.56MHzの高周波の電力密
度を1W/cm2、エッチング時間を40分として行う。
Next, the second core layer 17 is etched using a reactive ion etching apparatus, and the core portion 19 is etched.
Is formed (see FIG. 6E). This second core portion forming step is performed by the same method as the first core portion forming step shown in FIG. That is, the flow rate of CHF3 is 100 sccm, the pressure in the chamber is 2 Pa, the power density of a high frequency of 13.56 MHz is 1 W / cm 2 , and the etching time is 40 minutes.

【0026】次に、図4に示したプラズマ化学気相成長
装置を用いて、コア部5,9を覆うように、上部クラッ
ド層20となる石英層を堆積する(図2(J)参照)。
この上部クラッド層堆積工程は、上部クラッド層堆積工
程と同様の方法によって行う。堆積時間180分間で膜
厚約18μm、屈折率1.452の上部クラッドが堆積
する(図6(F)参照)。なお、図6には種々の位置の
断面構造を示しており、図6(F)は分岐付け根におけ
るBーB’断面、図6(G)は幹光導波路におけるAー
A’断面、図6(H)は分岐部から離れた場所における
CーC’断面を示している。以上のように、第2の実施
の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果が期待
でき、さらに、第1コア部及び第2コア部のシリコン基
板表面からの距離を同一にしたので、光ファイバーとの
接合が容易に行えることが期待できる。
Next, using the plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. 4, a quartz layer serving as the upper cladding layer 20 is deposited so as to cover the core portions 5 and 9 (see FIG. 2 (J)). .
This upper cladding layer deposition step is performed by the same method as the upper cladding layer deposition step. In a deposition time of 180 minutes, an upper clad having a thickness of about 18 μm and a refractive index of 1.452 is deposited (see FIG. 6F). 6A and 6B show cross-sectional structures at various positions. FIG. 6F is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of the branch root, FIG. 6G is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the trunk optical waveguide, and FIG. (H) shows a CC ′ cross section at a location away from the branch portion. As described above, according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be expected, and the distances between the first core portion and the second core portion from the surface of the silicon substrate are made equal. Therefore, it can be expected that bonding with the optical fiber can be easily performed.

【0027】以上に説明した第2の実施の形態では、一
方の分岐光導波路の一端部を分岐付け根で突き当てる構
造のY分岐回路を製造するものであるが、第2の実施の
形態と同様の工程により、方向性結合器、マッハツエン
ダ干渉器、あるいは、第1の実施の形態のように光結合
部を有するY分岐回路を製造することができる。すなわ
ち、まず、方向性結合器等の一方の光導波路に対応する
第1コア部と光結合部の導波路間隔に対応した厚さのコ
ア間クラッド膜を第1コア部側壁に有する構造体を形成
し(図5(A)参照)、その後、第2コア層の堆積工程
(図5(B)参照)、エッチバック工程(図5(C)参
照)、方向性結合器等の両方の光導波路に対応したパタ
ーンであって且つコア間クラッド膜を覆うパターンのエ
ッチングマスクを用いた第2コア層のエッチング工程
(図5(D)及び図5(E)参照)を経て、方向性結合
器等を製造することができる。
In the above-described second embodiment, a Y-branch circuit having a structure in which one end of one branch optical waveguide is abutted with a branch root is manufactured, but is similar to the second embodiment. According to the above process, a directional coupler, a Mach-Zehnder interferometer, or a Y-branch circuit having an optical coupling unit as in the first embodiment can be manufactured. That is, first, a structure having a first core portion corresponding to one optical waveguide such as a directional coupler and an inter-core cladding film having a thickness corresponding to a waveguide interval between the optical coupling portions on a side wall of the first core portion is provided. Then, a second core layer deposition step (see FIG. 5B), an etch-back step (see FIG. 5C), and both light guides such as a directional coupler are formed. Through a step of etching the second core layer using an etching mask having a pattern corresponding to the wave path and covering the inter-core clad film (see FIGS. 5D and 5E), the directional coupler is formed. Etc. can be manufactured.

【0028】なお、また、以上の実施の形態では、光導
波路の材料として石英を用いたが、他の材料でも同様の
効果が期待でき、また、クラッド膜及びコア膜の堆積に
プラズマCVDを用いたが、他の膜堆積法、例えば常圧
CVD法、電子ビーム蒸着法、スパッタ法あるいは火炎
堆積法を用いても同様の効果が期待できる。また、実施
例1及び2ではシリコン基板を用いたが、ガラス板を基
板に用いても同様の効果が期待できる。
In the above embodiment, quartz is used as the material of the optical waveguide, but the same effect can be expected with other materials, and plasma CVD is used for depositing the clad film and the core film. However, similar effects can be expected by using other film deposition methods, for example, normal pressure CVD, electron beam evaporation, sputtering, or flame deposition. In the first and second embodiments, a silicon substrate is used. However, a similar effect can be expected even when a glass plate is used for the substrate.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、第1コア部を形成した後、コア間クラッド膜を形成
し、第2コア部を形成しているそのため、第1コア部と
第2コア部間の距離は、コア間クラッドの膜厚で決定さ
れ、Y分岐の分岐損を低損失にすることが期待でき、ま
た、光結合部におけるコア間の間隔を任意に狭く形成す
ることができる長所を有する。
As described above, according to the present invention, after the first core portion is formed, the inter-core cladding film is formed, and the second core portion is formed. The distance between the core and the second core part is determined by the thickness of the clad between the cores, and it can be expected that the branch loss of the Y branch is reduced, and the distance between the cores in the optical coupling part is arbitrarily narrow. With the advantages that can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施の形態を示す製造工程図FIG. 1 is a manufacturing process diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施の形態を示す製造工程図FIG. 2 is a manufacturing process diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1実施の形態のよって得られたY分
岐回路の説明図
FIG. 3 is an explanatory diagram of a Y-branch circuit obtained according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1実施の形態で用いるプラズマCV
D装置の説明図
FIG. 4 shows a plasma CV used in the first embodiment of the present invention.
Illustration of D device

【図5】本発明の第2実施の形態を示す製造工程図FIG. 5 is a manufacturing process diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2実施の形態を示す製造工程図FIG. 6 is a manufacturing process diagram showing a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコンウエハ 2 下部クラッド層 3 第1コア層 4 エッチングレジスト 5 第1コア部 6 コア間クラッド膜 7 第2コア層 8 エッチングレジスト 9 第2コア部 10 上部クラッド層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon wafer 2 Lower clad layer 3 1st core layer 4 Etching resist 5 1st core part 6 Inter-core clad film 7 2nd core layer 8 Etching resist 9 2nd core part 10 Upper clad layer

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 幹光導波路とそれに接続されたY分岐の
一方の分岐光導波路とからなる第1光導波路と、前記幹
光導波路に近接して配置された光結合用導波路とそれに
接続されたY分岐の他方の分岐光導波路とからなる第2
光導波路とを有する光導波路回路、の製造方法におい
て、 表面に下部クラッド層を有する基板上に第1コア層を堆
積し、その後、当該第1コア層の不要部分をエッチング
除去し、前記第1光導波路に対応したパターンの第1コ
ア部を形成する工程と、 次に、当該第1コア部を覆うように、前記幹光導波路と
前記光結合用導波路との間隔に対応した厚さのコア間ク
ラッド膜を堆積し、続いて、第2コア層を堆積する工程
と、 次に、当該第2コア層上に前記第2光導波路に対応した
パターンのエッチングマスクを形成し、続いて、当該エ
ッチングマスクを用いて当該コア層の不要部分をエッチ
ング除去し、前記第2光導波路に対応したパターンの第
2コア部を形成する工程と、を有することを特徴とした
光導波路回路の製造方法。
1. A first optical waveguide comprising a trunk optical waveguide and one branch optical waveguide of a Y-branch connected thereto, an optical coupling waveguide disposed close to the trunk optical waveguide, and an optical coupling waveguide connected thereto. And the other branch optical waveguide of the Y branch
A method of manufacturing an optical waveguide circuit having an optical waveguide, comprising: depositing a first core layer on a substrate having a lower cladding layer on a surface thereof; and etching and removing unnecessary portions of the first core layer. Forming a first core portion having a pattern corresponding to the optical waveguide; and then forming a first core portion having a thickness corresponding to a distance between the trunk optical waveguide and the optical coupling waveguide so as to cover the first core portion. Depositing an inter-core cladding film, subsequently depositing a second core layer, and then forming an etching mask having a pattern corresponding to the second optical waveguide on the second core layer, Etching the unnecessary portion of the core layer using the etching mask to form a second core portion having a pattern corresponding to the second optical waveguide. .
【請求項2】 幹光導波路とそれに接続されたY分岐の
一方の分岐光導波路とからなる第1光導波路と、Y分岐
の他方の分岐光導波路であって一端部が前記第1導波路
の側壁に突き当て接続された形状の第2光導波路とを有
する光導波路回路、の製造方法において、 表面に下部クラッド層を有する基板上に第1コア層を堆
積し、その後、当該第1コア層の不要部分をエッチング
除去し、前記第1光導波路に対応したパターンの第1コ
ア部を形成する工程と、 次に、当該第1コア部を覆うように薄いコア間クラッド
膜を堆積し、続いて、異方性エッチングを行うことによ
り、当該第1コア部の側壁に当該コア間クラッド膜を残
し且つ当該第1コア部上及び前記下部クラッド層上の前
記コア間クラッド膜を除去する工程と、 次に、第2コア層を堆積し、続いて、エッチバック処理
を行うことにより、前記第1コア部の高さとほぼ等しく
なるまで当該第2コア層をエッチング除去する工程と、 次に、前記第1光導波路及び前記第2光導波路に対応し
たパターンであってしかも第1コア部の側壁の前記コア
間クラッド膜の頂部を覆うパターンのエッチングマスク
を形成し、続いて、当該エッチングマスクを用いて当該
第2コア層の不要部分をエッチング除去し、前記第2光
導波路に対応したパターンの第2コア部を形成する工程
と、を有することを特徴とした光導波路回路の製造方
法。
2. A first optical waveguide composed of a trunk optical waveguide and one of the Y-branch optical waveguides connected thereto, and the other branch optical waveguide of the Y-branch, one end of which is formed of the first waveguide. An optical waveguide circuit having a second optical waveguide having a shape abutted and connected to a side wall, wherein a first core layer is deposited on a substrate having a lower cladding layer on a surface, and thereafter, the first core layer is formed. Forming a first core portion having a pattern corresponding to the first optical waveguide by etching away unnecessary portions of the first core portion; and then depositing a thin inter-core cladding film so as to cover the first core portion. Removing the inter-core cladding film on the side walls of the first core portion and removing the inter-core cladding film on the first core portion and the lower cladding layer by performing anisotropic etching. Next, deposit the second core layer. Stacking and subsequently performing an etch-back process to etch away the second core layer until the height is substantially equal to the height of the first core portion. Next, the first optical waveguide and the second An etching mask having a pattern corresponding to the optical waveguide and covering the top of the inter-core clad film on the side wall of the first core portion is formed. Subsequently, the unnecessary etching of the second core layer is performed using the etching mask. Forming a second core portion having a pattern corresponding to the second optical waveguide by removing a portion by etching.
【請求項3】 第1光導波路と第2の光導波路とを有
し、しかも第1光導波路と第2の光導波路とが近接して
配置された光結合部を有する光導波路回路、の製造方法
において、 表面に下部クラッド層を有する基板上に第1コア層を堆
積し、その後、当該第1コア層の不要部分をエッチング
除去し、前記第1光導波路に対応したパターンの第1コ
ア部を形成する工程と、 次に、当該第1コア部を覆うように、前記光結合部にお
ける第1光導波路と第2光導波路との間隔に対応した厚
さのコア間クラッド膜を堆積する工程と、 次に、第2コア層を堆積し、続いて、エッチバック処理
を行うことにより、前記第1コア部の高さとほぼ等しく
なるまで当該第2コア層をエッチング除去する工程と、 次に、前記第1光導波路及び前記第2光導波路に対応し
たパターンであってしかも前記コア間クラッド膜を覆う
パターンのエッチングマスクを形成し、続いて、当該エ
ッチングマスクを用いて当該第2コア層の不要部分をエ
ッチング除去し、前記第2光導波路に対応したパターン
の第2コア部を形成する工程と、を有することを特徴と
した光導波路回路の製造方法。
3. Manufacture of an optical waveguide circuit having a first optical waveguide and a second optical waveguide, and further including an optical coupling portion in which the first optical waveguide and the second optical waveguide are arranged close to each other. In the method, a first core layer is deposited on a substrate having a lower cladding layer on a surface, and then unnecessary portions of the first core layer are etched away to form a first core portion having a pattern corresponding to the first optical waveguide. And then depositing an inter-core cladding film having a thickness corresponding to the distance between the first optical waveguide and the second optical waveguide in the optical coupling portion so as to cover the first core portion. Next, depositing a second core layer, and subsequently performing an etch-back process, thereby etching and removing the second core layer until the height of the second core layer becomes substantially equal to the height of the first core portion. A pair of the first optical waveguide and the second optical waveguide. Forming an etching mask having a pattern that covers the inter-core cladding film, and then using the etching mask to remove unnecessary portions of the second core layer by etching, so as to correspond to the second optical waveguide. Forming a second core portion having a patterned pattern as described above.
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