JP2001019574A

JP2001019574A - 複合基板、光導波路、クラッド用材料及び複合基板の製造方法

Info

Publication number: JP2001019574A
Application number: JP19274599A
Authority: JP
Inventors: Toru Mori; 透森; Mikio Oda; 三紀雄小田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-07-07
Filing date: 1999-07-07
Publication date: 2001-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】結晶質セラミック基板上に光損失が小さいＳ
ｉＯ₂を主成分とするガラスからなる厚膜を一体化して
形成するには最低でも８００℃を超える温度で形成しな
ければならない、基板材料とＳｉＯ₂の熱膨張係数の差
が大きいために十分な信頼性が得られないといった問題
があった。【解決手段】結晶質セラミック基板の上に該セラミッ
ク基板との熱膨張係数を合わせるために調整剤を加えた
ＳｉＯ₂ガラス層が形成されてモノリシックな構造であ
ることを特徴とする。ここで、ＳｉＯ₂ガラス層に添加
される調整剤は、Ｂ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ₂Ｏ、
Ｌｉ₂Ｏ、Ａｌ₂Ｏ₃のいずれか１種類以上であり、Ｓｉ
Ｏ２の層を形成するにはゾルゲル法を含むスピンオング
ラス（ＳＯＧ）法で作製することができる。上記方法で
形成された複合基板はアニール工程の温度を８００℃未
満にすることが可能であり、該ガラス膜を下部クラッド
として用いることによって信頼性の高い光導波路が得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は結晶質セラミック基
板上に、熱膨張調整剤を添加したＳｉＯ₂からなる透明
なガラス層が形成された複合基板およびそれを用いた光
導波路に関し、特にセラミック基板とガラス層の界面で
剥離あるいはクラックが発生しにくくかつ８００℃未満
の低温での熱処理で作製可能でかつ信頼性に優れた複合
基板およびそれを用いた光導波路に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ間の信号伝搬を高速化するため、
また基板の小型高密度実装化に対応して近年結晶質セラ
ミック基板、特に従来のアルミナ基板に加えて近年は低
誘電率のガラスセラミック基板が注目されている。一方
近年の大容量通信の需要から光ファイバが急速に普及し
てきており、それに応じて光信号を電気信号に伝達する
モジュールの必要性が増してきている。従来はシリコン
基板上に光導波路を形成し、光導波路が形成されたシリ
コンチップを上記結晶質セラミック基板上に実装すると
いう手法がとられてきた。

【０００３】シリコン基板上での光導波路の形成方法に
は火炎堆積法やプラズマＣＶＤ法などが広く報告されて
いる。それに加えて近年ではゾルゲル法による光導波路
の製造方法が数多く報告されている。例えば特開平４−
１４７２０２号公報にはシリコン基板上にゾルゲル法に
より石英系ガラス膜を形成する技術が開示されている。
特開昭６３−０６６５１１号公報にシリコン基板上に石
英系光導波路を製造する技術が、また特開平６−２５８
５３６号公報には火炎堆積法とゾルゲル法を組み合わせ
た方法で石英ガラス基板上に光導波路を製造する方法が
開示されている。また他に光導波路製造技術の基礎とな
る石英系ガラスの厚膜（厚さ１μｍ以上）の製造方法と
して、特開平７−３５９３７号公報にはソーダライムシ
リカガラス基板上にゾルゲル法で直接石英系ガラス膜を
形成する技術が開示されている。

【０００４】ゾルゲル法を含むスピンオングラス法に用
いるコーティング溶液も数多く報告されている。例えば
特開平３−１８８１７９号公報にはシリカ系被膜形成用
塗布液が報告されている。すなわち、テトラアルコキシ
シラン化合物を加水分解縮重合させて得たシロキサンポ
リマーにトリアルコキシシラン化合物を添加して縮重合
させさらにジアルコキシシラン化合物を添加して縮重合
させたシロキサンポリマーを含んだ塗布液である。ま
た、特開平７−２７８４９５号公報には厚膜でクラック
フリーのシリカ被膜を得るための被膜形成用組成物とし
てモノマー含有率が１％以下のテトラアルコキシシラ
ン、脂肪族一価アルコール、水および有機カルボン酸を
含むものが報告されている。

【０００５】一方光部品が実装されたあるいは一体化さ
れた基板についても報告がなされている。例えば特開平
９−２３６７３１号公報にはセラミック基板上に金属ア
ルコキシドを添加したシロキサン系ポリマ膜形成溶液を
基板上で熱重合させた金属含有シロキサン系ポリマ膜か
らなる光導波路が形成された光電子混在基板の技術が開
示されている。また電子情報通信学会信学技報１９９３
−１０、ｐ３５に銅ポリイミド配線基板上にフッ素化ポ
リイミド光導波路を積層一体化した電気光混載配線板技
術が公開されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のような、シリコ
ン基板上に光導波路を形成し、その光導波路が形成され
たシリコンチップを結晶質セラミック基板上に実装する
という手法に対して、低コスト化、高密度実装化のため
には、シリコン基板を介せずに光導波路が結晶質セラミ
ック基板上に直接形成されモノリシックな構造を得るこ
とが期待されている。

【０００７】結晶質セラミック基板は高速通信にも有利
であり、このような結晶質セラミック基板に光導波路を
形成するに際してまずセラミック基板上にＳｉＯ₂を主
成分とするガラスからなる厚膜を一体化して形成するこ
とが必要になる。しかしながら特開平４−１４７２０２
号公報に報告されているようにシリコン基板上に火炎堆
積法でガラス膜を形成する場合、１３００℃以上の熱処
理が必要となるため導体が配線されたセラミック基板上
にこの方法でガラス膜を形成することは導体が酸化され
る、溶融する等の不具合が発生するため好ましくない。
また熱処理の時にまだ導体が形成されていなくても高温
のため基板が反るという不具合が起きるのでやはり好ま
しくない。低温で形成可能であるとすればフッ素化ポリ
イミドのような樹脂をセラミック基板上に形成すること
が有効である。しかし例えば光ファイバーからの光信号
を電気信号に変換する電気光混載配線基板上の導波路へ
の応用を考えた場合、樹脂を光導波路に用いると光伝導
損失およびＳｉＯ₂系光ファイバーとの接触の際におけ
る損失がＳｉＯ₂系光導波路を用いた場合よりも大きい
という課題がある。

【０００８】また光導波路に用いられるＳｉＯ₂の熱膨
張係数は０．５×１０^-6／℃、樹脂の場合、その種類に
もよるが例えばフッ素化ポリイミドの場合約５０×１０
^-6／℃である。それに対して基板材料であるセラミック
の熱膨張係数は、例えばアルミナを用いた場合は７．８
×１０^-6／℃、ガラスセラミックの場合５〜１０×１０
^-6／℃であって、光導波路材料とは大きな隔たりがあ
る。基板材料と光導波路、特に基板上に直接形成される
下部クラッド材料の熱膨張係数に大きな差があると周囲
の温度変化によって、また他の部品を実装する時のリフ
ロー温度によって基板と下部クラッドの界面にクラック
が発生する可能性がある。

【０００９】この熱膨張係数の差と形成温度による問題
点があるため、前述の従来技術では結晶質セラミック基
板にＳｉＯ₂を主成分とする光導波路、または下部クラ
ッド材料を形成する手段は実現化されていなかった。

【００１０】本発明の目的は、結晶質セラミック基板上
に光導波路、特にＳｉＯ₂を主成分とする下部クラッド
を形成するに際して下部クラッドとセラミック基板の熱
膨張係数の差をできるだけ小さくする、かつＳｉＯ₂を
主成分とする下部クラッドの形成温度をできるだけ低く
する方法ならびにその構造を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の複合基板は、セ
ラミック基板の上に直接ＳｉＯ₂ガラス層を形成するた
め該セラミック基板との熱膨張係数を合わせるための調
整剤を加えたＳｉＯ₂ガラス層が形成されてモノリシッ
クな構造であることを特徴とする。

【００１２】ここでガラスセラミックを基板として用い
る場合、ガラスセラミックとＳｉＯ ₂を主成分とするガ
ラス層を構成する組成が同一である場合もあり得るが、
前者は結晶質、後者は非晶質（ガラス）であるという点
で全く異なるものである。この違いは主に製造法によっ
て表れ、セラミック基板がグリーンシート法により製造
されたものでありマトリックス中に微細結晶が３０〜９
５％埋め込まれているため透明性がなく白色であるのに
対して、ガラス層はゾルゲル法を含むSOG法により形成
されており、クラッド材料に使用可能な透明性が必要で
ある。

【００１３】ＳｉＯ₂ガラス層に添加される調整剤は、
Ｂ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ₂Ｏ、Ｌｉ₂Ｏ、Ａｌ
₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂のいずれか１種類以上であることを特徴
とするが、Ｂ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ₂Ｏ、Ｌｉ₂Ｏ
のA群から１種類以上、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂のB群から１
種類以上の２種以上が選ばれることが好ましい。ここで
A群を構成する材料のうちＢ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎ
ａ₂Ｏは、ＳｉＯ₂と同様にガラス形成酸化物であってガ
ラス形成温度を低くすることができる作用を有し、Ｌｉ
₂Ｏは、ＳｉＯ₂の熱膨張係数を高くできる作用を有して
いる。従って、これらA群から少なくとも１種類以上を
選ぶことで所望の熱膨張係数を得ることが可能になる。
一方、B群のＡｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂はガラスの耐水性を増加
させることのできる材料であり、A群の材料を添加する
ことで低下した強度を補うことが可能となる。

【００１４】ＳｉＯ₂ガラス層全体を占めるＳｉＯ₂の割
合は、モル比で表して３０％以上９５％以下であること
が望ましい。これは、ガラス層におけるＳｉＯ₂の構成
比率が９５モル％を超えるとガラス形成温度が８００℃
を超える恐れがあるため、また３０モル％未満ではガラ
ス形成範囲を外れて結晶質が形成されてしまうことがあ
るためである。

【００１５】一方、調整剤の添加量はＳｉＯ₂の構成比
率を満たすように決定されるが、調整剤がA群（Ｂ
₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ₂Ｏ、Ｌｉ₂Ｏ）であるとき
は一種の調整剤の添加量がガラス組成全体に占める割合
をｘとしたときに、０＜ｘ≦０．２０の範囲であること
が好ましい。これは０．２０を超えるとガラス層の熱膨
張係数が多くの結晶質セラミック基板の熱膨張係数より
も大きくなりすぎるためである。また、調整剤がＢ群
（Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂）であるときは一種の調整剤の添
加量がガラス組成全体に占める割合をｘとしたときに、
０＜ｘ≦０．１０の範囲にあることが好ましい。この１
種類の添加量の比率が０の場合は耐水性等の長期信頼性
の改善効果が見られないことから、また０．１０を超え
るとガラス形成温度が８００℃を超えてしまう恐れがあ
ることからやはり望ましくない。

【００１６】上記セラミック基板上の調整剤が加えられ
たＳｉＯ₂層は、クラッド材料に使用されるため透明性
があり、形成にはゾルゲル法を含むスピンオングラス法
（ＳＯＧ法）、またはディップ法が用いられるが、加水
分解による重合反応を伴うゾルゲル法を用いるのが好ま
しい。ガラス層はグリーンシート法によっても形成され
うるが、高温が必要となるため、同時にセラミック基板
が溶融する恐れがあるため好ましくない。

【００１７】特にゾルゲル法で作製する場合、ガラス層
の原料には加水分解しうる材料が選ばれるが主にこれは
有機金属化合物である。特にＳｉの原料に用いられる材
料としてはテトラエトキシシラン、トリ−アルコキシ−
モノ−アルキルシラン、トリ−アルコキシ−モノ−フェ
ニルシラン、ジ−アルコキシ−ジ−アルキルシラン、ジ
−アルコキシ−ジ−フェニルシランの少なくとも１種が
挙げられる。

【００１８】またＳｉＯ₂以外の調整剤の金属成分（Ｓ
ｉ以外のＢ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｌｉ、Ａｌ、Ｚｒ）の
原料としては該金属のアルコキシド、酢酸塩、アセチル
アセトネート、２−エチルヘキサン酸塩が挙げられる。
これらの原料はいずれの原料を選択しても構わない。た
だしＳｉの原料には他の調整剤と反応させるために有機
官能器の立体障害が大きいことは好ましくないので、モ
ノアルキルシランまたはモノフェニルシランを選択する
ことがより好ましい。

【００１９】これらの原料をアルコール等の有機溶媒中
に水および触媒（ＨＣｌなど）を添加して５０℃ないし
１００℃で数時間攪拌したのちに一定時間放置して重合
（ゲル化）反応を進行させたものを塗布溶液とし、該塗
布溶液を基板上にスピンコーティング、ディップコーテ
ィング等の方法で膜を形成した後に４００℃ないし８０
０℃で１０分ないし３０分アニールする。アニール温度
は、８００℃以上になると熱によるひずみが大きくなり
割れやすくなるという問題が生じるため低いほど好まし
いが有機成分を完全に除去するためには４００℃以上で
行うことが好ましい。上記の塗布、アニール工程を複数
回繰り返すことによって所望のガラス層を形成すること
ができる。

【００２０】このようにして得られた、調整剤が加えら
れたＳｉＯ₂の層の厚さは５μｍ以上、好ましくは１０
μｍ以上とすることが望ましい。これは、結晶質である
セラミック基板上にガラス層を形成する場合、界面に発
生する残留応力に起因するガラスの屈折率の分布等を防
止するためにはガラス層の厚さが１０μｍ以上あること
が望ましいためである。しかし基板上に厚膜を形成する
ことは容易ではないのでガラス層の厚さが５μｍでも導
波路としての性能に差し支えない程度のガラス層を得る
ことができる。

【００２１】一方セラミック基板にはアルミナ、Ａｌ
Ｎ、ＳｉＯ₂を３０ｗｔ％以上含むガラスセラミックの
いずれかであることが好ましい。中でもＳｉＯ₂を３０
ｗｔ％以上含むガラスセラミックは低温で合成できるこ
と、比誘電率が低いことから高速通信用および高密度実
装対応基板としては最も好ましいといえる。

【００２２】本発明においては調整剤が加えられたＳｉ
Ｏ₂の層を下部クラッドとして用いることで光導波路を
得ることができる。

【００２３】本発明のガラス層を光導波路に応用する場
合、まず上記手法でセラミック基板上に作製したガラス
層を下部クラッドとし、その上に下部クラッドと同一組
成からなるガラスに添加物を加えることによって、屈折
率を下部クラッドよりも高くしたガラスを形成してコア
とする。導入した添加物は、本実施例においては酸化チ
タンとしているが、酸化ゲルマニウムやその他屈折率を
上げることで知られている添加物を用いても何ら問題が
ない。下部クラッド層と全く同一組成からなるガラスを
コア層として形成した後、レーザー照射等の手法によっ
て下部クラッド層よりも屈折率を高くしても構わない。
コア層はＲＩＥ法によって断面がほぼ正方形となるよう
な導波路に加工できるが、加工方法はＲＩＥ以外にも他
のドライプロセス（レーザ加工、ＦＩＢ加工など）ある
いはＨＦを用いたウエットエッチングでも構わない。加
工したコア層の上に下部クラッド層と同一組成からなる
ガラスを上部クラッド層として形成することで、セラミ
ック基板上に光導波路を得ることができる。このように
上部クラッド、コア、下部クラッドに同じ組成の材料を
用いることによって、安定性が増すという利点がある。

【００２４】

【発明の実施の形態】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施の形態について
説明する。

【００２５】［実施例１］結晶質セラミック基板とし
て、グリーンシート法で作られたガラスセラミック基板
を選んだ。そのガラスセラミックにおけるガラス成分に
対するＳｉＯ₂の比率は７０ｗｔ％であって、熱膨張係
数は２５℃〜３００℃の間で５×１０^-6／Ｋであった。
該ガラスセラミックはＳｉＯ₂の他にＢ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃
等を副成分として含有している。該セラミック基板上に
形成するガラス層の組成を、熱膨張係数が基板と同じ５
×１０^-6／Ｋになるように８８ＳｉＯ₂−８Ｎａ₂Ｏ−４
Ａｌ₂Ｏ₃とした（モル比）。組成比の決定はガラス工学
ハンドブック（朝倉書店、１９６３）ｐ１７８の表８．
９を参照した。上記組成比になるようにメチルトリエト
キシシラン（ＣＨ₃Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃）、テトラエトキ
シシラン（Ｓｉ（ＯＣ ₂Ｈ₅）₃、エトキシナトリウム
（ＮａＯＣ₂Ｈ₅）、トリエトキシアルミニウム（Ａｌ
（ＯＣ₂Ｈ₅）₃）を丸底フラスコに秤取したのち、エタ
ノールと水をガラス１モルに対してそれぞれ１モル、５
モル加え、さらに触媒として３６．５％塩酸をガラス１
モルに対して０．００１モル加えた。その後８０℃で１
時間還流し次いで室温で６時間攪拌し、さらに３〜７日
間放置した溶液を前駆体溶液とした。Ｓｉの原料に用い
たメチルトリエトキシシランとテトラエトキシシランの
比率は４：１とした。これは加水分解による重合反応を
促進するためである。

【００２６】前駆体溶液をディップコーティング法によ
ってガラスセラミック基板に塗布した後に酸素中で８０
℃１０分、次いで４５０℃で１０分アニールしてガラス
膜を形成した。さらにディップコーティング、８０℃１
０分、４５０℃１０分のアニールを繰り返すことによっ
て厚さ約１０μｍのガラス膜をガラスセラミック基板上
に形成した上で６５０℃１０分間アニールした結果緻密
なガラス膜になった。製造プロセスのフローチャートを
図２に示した。形成されたガラス膜を目視および光学顕
微鏡で観察したところクラックは認められなかった。表
面の粗さを、探針式表面粗さ計を用いて測定したところ
Ｒａ＝１０ｎｍ（スキャン長さ；２ｍｍ）であり、かな
り平坦な表面が形成できたと言える。

【００２７】上記方法で作製したガラス膜の屈折率を測
定するために、別に表面を熱酸化したシリコンウエハー
の上に厚さ約１μｍのガラス膜を作製した。次にエリプ
ソメトリー（レーザー波長０．６４２５μｍ）を用いて
ガラス膜の屈折率を測定したところ１．４３５であっ
た。ＳｉＯ₂ガラスの屈折率が１．４５６（実測）なの
で、作製したガラス膜はＳｉＯ₂と非常に近い屈折率で
あると言える。

【００２８】［実施例２］結晶質セラミック基板として
アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を選んだ。アルミナの熱膨張係数
は２５℃〜４００℃で６．０×１０^-6／Ｋである（化学
便覧）。該セラミックス基板上に形成するガラス層の組
成を、熱膨張係数が基板と同じ６×１０^-6／Ｋになるよ
うに７８ＳｉＯ₂−２０Ｌｉ₂Ｏ−２ＺｒＯ₂とした（モ
ル比）。組成比の決定はガラス工学ハンドブック（朝倉
書店、１９６３）ｐ１７７の表８．８を参照した。上記
組成比になるようにフェニルトリエトキシシラン（Ｃ₆
Ｈ₅Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃）、テトラエトキシシラン（Ｓｉ
（ＯＣ₂Ｈ₅）₃）、エトキシリチウム（ＬｉＯＯＣ
₂Ｈ₅）、テトラ−ｎ−プロポキシジルコニウム（Ｚｒ
（Ｏ−ｎ−Ｃ₄Ｈ₉）₄）を丸底フラスコに秤取し、エタ
ノールと水をガラス１モルに対してそれぞれ１モル、５
モル加え、さらに触媒として３６．５％塩酸をガラス１
モルに対して０．００１モル加えたのち８０℃で１時間
還流し次いで室温で６時間攪拌し、さらに３〜７日間放
置した溶液を前駆体溶液とした。Ｓｉの原料に用いたフ
ェニルトリエトキシシランとテトラエトキシシランの比
率は３：１とした。

【００２９】実施例１と同様に、前駆体溶液をディップ
コーティング法によってアルミナ基板上に塗布した後に
酸素中で８０℃１０分、次いで４５０℃で１０分アニー
ルしてガラス膜を形成した。さらにディップコーティン
グ、８０℃１０分、４５０℃１０分のアニールを繰り返
すことによって厚さ約１０μｍのガラス膜をガラスセラ
ミックス基板上に形成した上で６００℃１０分間アニー
ルした結果緻密なガラス膜になった。形成されたガラス
膜を目視および光学顕微鏡で観察したところクラックは
認められなかった。

【００３０】［実施例３］実施例１で用いたガラスセラ
ミックス基板とガラス層を構成する組成の材料を下部ク
ラッドに用いて光導波路をガラスセラミックス基板上に
形成した。光導波路の製造プロセスを図１に示した。ガ
ラスセラミックス基板上に実施例１に示した方法と同一
の方法で厚さ１０μｍのガラス層を形成しこれを下部ク
ラッドとした。その上に前記下部クラッドを構成するガ
ラス材料よりも屈折率が高くなるように、実施例１に示
した原料にさらにチタンイソプロポキシドをガラス全体
に対して３〜８モル％の割合になるように加えた後実施
例１と同一の方法でコーティング溶液を作製した。得ら
れたコーティング溶液を実施例１と同一の方法で下部ク
ラッドの上にコーティングによって厚さ１０μｍのコア
層を形成した。次にコア層の上にレジストを塗布し幅１
０μｍより少し大きい帯状のパターンになるようなフォ
トマスクを用いて露光・現像した。反応性エッチング法
（ＲＩＥ法）によって不要なコア層を取り除いた後、レ
ジストを除去した。さらにコア層の上に先ほど形成した
下部クラッド層と同一組成の材料を用いて実施例１と同
一の方法で厚さ１０〜２０μｍのガラス層を形成しこれ
を上部クラッドとした。以上の方法によってガラスセラ
ミックス基板上に光導波路を形成したところガラスセラ
ミック／下部クラッド界面にクラック等は発生していな
かった。光損失の波長依存性を調べたところ、λ＝１．
５５μｍにおける光損失は０．３ｄＢ／ｃｍであった。

【００３１】［比較例１］実施例１で用いたガラスセラ
ミック基板（熱膨張係数は２５℃〜３００℃の間で５×
１０^-6／Ｋ）にＳｉＯ２１００％の組成（熱膨張係数
は２５℃〜３００℃の間で０．５×１０^-6／Ｋ）になる
ようにメチルトリエトキシシランとテトラエトキシシラ
ンを４：１の比率で秤量し、実施例１と同様にガラス１
モルに対してエタノール１モル、水５モル加えさらに触
媒として３６．５％塩酸をガラス１モルに対して０．０
０１モル加えたのち８０℃で１時間還流し次いで室温で
６時間攪拌し、さらに７日間放置した溶液を前駆体溶液
とした。

【００３２】前駆体溶液をディップコーティング法によ
ってガラスセラミック基板に塗布した後に酸素中で８０
℃１０分、次いで５００℃で１０分アニールしてガラス
膜を形成した。この時点でクラックは認められなかっ
た。さらにディップコーティング、８０℃１０分、５０
０℃１０分のアニールを繰り返していくと３回目の８０
℃１０分アニールが終わった段階でクラックが発生し
た。クラックの発生する直前つまり２回目のコーティン
グ→８０℃１０分→５００℃１０分のアニール終了後、
ガラス膜の厚さは１μｍであった。

【００３３】

【発明の効果】実施の形態および実施例で述べたよう
に、セラミック基板上に形成されるガラス層に調整剤を
添加することにより、セラミック基板と、形成するガラ
ス層の熱膨張係数を等しくし、かつガラス層の形成温度
を８００℃未満にすることができるため、従来のシリコ
ン基板でなくセラミック基板でも基板上に形成したガラ
ス層と基板との界面での剥離やクラックが生じることな
く厚さ１０μｍ以上でかつ表面が平坦なガラス層を形成
することができる。また該ガラス層に本発明のガラス材
料をクラッド材料に適用しかつ該クラッド材料に適当な
添加物を導入したコア材料を用いて作製した光導波路に
おいても光損失が実用上問題ない程度にまで小さくする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】セラミックス基板上に導波路を形成するプロ
セスのフローチャートである。

【図２】セラミックス基板にガラス層を形成するプロ
セスのフローチャート（ゾルゲル法）である。

【符号の説明】

１：セラミック基板２：ガラス膜（下部クラッド）３：ガラス膜（コア）４：レジスト５：ガラス膜（上部クラッド）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック基板の上に、前記セラミック基
板との熱膨張係数を合わせるための調整剤を添加したＳ
ｉＯ₂ガラス層を有することを特徴とする複合基板。
【請求項２】前記調整剤がＢ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎ
ａ₂Ｏ、Ｌｉ₂Ｏ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ ₂より選ばれた１種
類以上であることを特徴とする請求項１記載の複合基
板。
【請求項３】前記調整剤が、少なくともＢ₂Ｏ₃、Ｃａ
Ｏ、ＭｇＯ、Ｎａ₂Ｏ、Ｌｉ₂Ｏから１種類以上、Ａｌ₂
Ｏ₃、ＺｒＯ₂から１種類以上選ばれた２種以上であるこ
とを特徴とする請求項１記載の複合基板。
【請求項４】前記ＳｉＯ₂ガラス層全体を占めるＳｉＯ₂
の割合が３０〜９５モル％であることを特徴とする請求
項１から３のいずれかに記載の複合基板。
【請求項５】前記調整剤がＢ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎ
ａ₂Ｏ、Ｌｉ₂Ｏであり、前記調整剤より選ばれた１種の
調整剤の添加量がガラス組成全体に占める割合をｘとし
たときに、０＜ｘ≦０．２０の範囲であることを特徴と
する請求項４記載の複合基板。
【請求項６】前記調整剤がＡｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂であり、
前記調整剤より選ばれた１種の調整剤の添加量がガラス
組成全体に占める割合をｘとしたときに、０＜ｘ≦０．
１０の範囲であることを特徴とする請求項４記載の複合
基板。
【請求項７】前記ＳｉＯ₂ガラス層の厚さが５μｍ以上
であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記
載の複合基板。
【請求項８】前記セラミック基板がアルミナ、ＡｌＮ、
もしくはＳｉＯ₂を３０ｗｔ％以上含むガラスセラミッ
クのいずれかであることを特徴とする請求項１から７の
いずれかに複合基板。
【請求項９】前記ＳｉＯ₂ガラス層がゾルゲル法を含む
スピンオングラス（ＳＯＧ）法、もしくはディップ法で
作製されたものであることを特徴とする請求項１から８
のいずれかに記載の複合基板。
【請求項１０】請求項１から９のいずれかに記載の複合
基板のＳｉＯ₂ガラス層を下部クラッドとして用いるこ
とを特徴とする光導波路。
【請求項１１】請求項１から９のいずれかに記載のＳｉ
Ｏ₂ガラスからなる、あるいは請求項１から９のいずれ
かに記載のＳｉＯ₂ガラスを成分として含むガラス層を
コアとして用いることを特徴とする請求項１０に記載の
光導波路。
【請求項１２】請求項１０に記載の下部クラッドと同一
の組成からなるＳｉＯ₂ガラス層を上部クラッドとして
用いることを特徴とする請求項１０または１１記載の光
導波路。
【請求項１３】Ｂ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ₂Ｏ、Ｌ
ｉ₂Ｏ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂より選ばれた１種類以上を、
熱膨張係数を合わせるための調整剤としてＳｉＯ₂に添
加したことを特徴とするクラッド材料。
【請求項１４】前記調整剤が、少なくともＢ₂Ｏ₃、Ｃａ
Ｏ、ＭｇＯ、Ｎａ₂Ｏ、Ｌｉ₂Ｏから１種類以上、Ａｌ₂
Ｏ₃、ＺｒＯ₂から１種類以上選ばれた２種以上であるこ
とを特徴とする請求項１３記載のクラッド材料。
【請求項１５】前記ＳｉＯ₂ガラス層全体を占めるＳｉ
Ｏ₂の割合が３０〜９５モル％であることを特徴とする
請求項１３または１４のいずれかに記載のクラッド材
料。
【請求項１６】前記調整剤がＢ₂Ｏ₃、ＣａＯ、Ｍｇ
Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｌｉ₂Ｏであり、前記調整剤より選ばれた
１種の調整剤の添加量がガラス組成全体に占める割合を
ｘとしたときに、０＜ｘ≦０．２０の範囲であることを
特徴とする請求項１５記載のクラッド材料。
【請求項１７】前記調整剤がＡｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂であ
り、前記調整剤より選ばれた１種の調整剤の添加量がガ
ラス組成全体に占める割合をｘとしたときに、０＜ｘ≦
０．１０の範囲であることを特徴とする請求項１５記載
のクラッド材料。
【請求項１８】セラミック基板上にＢ₂Ｏ₃、ＣａＯ、Ｍ
ｇＯ、Ｎａ₂Ｏ、Ｌｉ₂Ｏ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂より選ば
れた１種類以上を調整剤として添加したＳｉＯ₂の層
を、ゾルゲル法を含むスピンオングラス（ＳＯＧ）法で
作製することを特徴とする複合基板の製造方法。
【請求項１９】前記調整剤が、少なくともＢ₂Ｏ₃、Ｃａ
Ｏ、ＭｇＯ、Ｎａ₂Ｏ、Ｌｉ₂Ｏから１種類以上、Ａｌ₂
Ｏ₃、ＺｒＯ₂から１種類以上選ばれた２種以上であるこ
とを特徴とする請求項１８記載の複合基板の製造方法。
【請求項２０】Ｓｉ原料としてテトラエトキシシラン、
トリ−アルコキシ−モノ−アルキルシラン、トリ−アル
コキシ−モノ−フェニルシラン、ジ−アルコキシ−ジ−
アルキルシラン、ジ−アルコキシ−ジ−フェニルシラン
の少なくとも１種と、調整剤の原料の金属成分（ホウ素
を含む）のアルコキシド、酢酸塩、アセチルアセトネー
ト、２−エチルヘキサン酸塩のうち少なくとも１種を含
んだ原料を用いることを特徴とする請求項１８ないし１
９記載の複合基板の製造方法。
【請求項２１】前記調整剤を加えたＳｉＯ₂の層を形成
する工程のアニール工程において、アニール温度が８０
０℃未満であることを特徴とする請求項１８から２０記
載の複合基板の製造方法。