JP2001074959A - Embedded type optical waveguide and its production - Google Patents

Embedded type optical waveguide and its production

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JP2001074959A
JP2001074959A JP25266999A JP25266999A JP2001074959A JP 2001074959 A JP2001074959 A JP 2001074959A JP 25266999 A JP25266999 A JP 25266999A JP 25266999 A JP25266999 A JP 25266999A JP 2001074959 A JP2001074959 A JP 2001074959A
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Japan
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core
layer
substrate
optical waveguide
thin film
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JP25266999A
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Japanese (ja)
Inventor
Chie Fukuda
智恵 福田
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the deformation of cores due to heating to form an over clad layer in an embedded-type optical waveguide having cores and an over clad layer on a substrate. SOLUTION: The embedded type optical waveguide has cores 2 having a rectangular or square cross section and an over clad layer 3 on a substrate 1. Thin film layers 4 made of an oxynitride glass having a refractive index nearer to the refractive index of the core 2 than to that of the over clad layer 3 are formed in the longitudinal direction of the core in the part including two side faces 2a, 2b of the core standing at least on the face 1a of the substrate 1.

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、基板上に横断面矩
形又は正方形のコア及びそれらを覆うオーバクラッド層
を設けた埋め込み型光導波路に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a buried optical waveguide having a core having a rectangular or square cross section and an overcladding layer covering the core on a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信に使用される埋め込み型光導波路
は、シリコン、石英等からなる基板上に薄膜回路となる
石英系ガラスからなるコアを設け、それらを覆うように
石英系ガラスからなるオーバクラッド層を設けて、コア
をオーバクラッド層に埋め込むようにして形成したもの
である。基板上にコアを形成するに当たっては、まず基
板上にコアの基となる石英系ガラス薄膜のコア層を形成
する。コア層の形成に当たっては、基板をマッフル内の
回転台上に置いて、バーナーから水素、酸素等の燃焼ガ
スと四塩化珪素、四塩化ゲルマニウム等の原料ガスを供
給して火炎加水分解によってガラス微粒子を生成して基
板上に堆積させ、その後ガラス微粒子が堆積した基板を
加熱してガラス微粒子を透明ガラス化してコア層とす
る。
2. Description of the Related Art A buried optical waveguide used for optical communication is provided with a core made of quartz glass serving as a thin film circuit on a substrate made of silicon, quartz, or the like, and overlaid with a quartz glass to cover them. It is formed by providing a clad layer and embedding the core in the over clad layer. In forming a core on a substrate, first, a core layer of a quartz glass thin film serving as a base of the core is formed on the substrate. In forming the core layer, the substrate is placed on a turntable in a muffle, and a combustion gas such as hydrogen and oxygen and a raw material gas such as silicon tetrachloride and germanium tetrachloride are supplied from a burner, and the glass fine particles are subjected to flame hydrolysis. Is generated and deposited on the substrate, and then the substrate on which the glass fine particles are deposited is heated to make the glass fine particles transparent and vitrified to form a core layer.

【0003】その後、コア層の上にフォトリソグラフイ
技術によりマスクパターンを形成し、これをマスク層と
してリアクティブ・イオン・エッチングを行い、コア層
から所望のコアパターンを有するコアを得る。次いで、
基板上にコアを形成した部材をマッフル内の回転台上に
置いて、バーナーから燃焼ガスと原料ガスを供給して火
炎加水分解によってガラス微粒子を生成して基板上に堆
積させ、その後ガラス微粒子堆積体を加熱して透明ガラ
ス化してオーバクラッド層を形成する。
Thereafter, a mask pattern is formed on the core layer by photolithography, and reactive ion etching is performed using the mask pattern as a mask layer to obtain a core having a desired core pattern from the core layer. Then
A member with a core formed on a substrate is placed on a rotating table in a muffle, and a combustion gas and a raw material gas are supplied from a burner to generate glass fine particles by flame hydrolysis and deposited on the substrate. The body is heated to be vitrified to form an overcladding layer.

【0004】通常、コア層は屈折率を高くするため及び
基板の変形しない温度でガラス微粒子を透明ガラス化す
るため、SiO2にGeO2、P25、B23等のドーパ
ントが添加されるため、SiO2に比較して軟化温度が
相当に低くなっている。基板及びコアの上にオーバクラ
ッド層を形成する時、オーバクラッド層となるガラス微
粒子堆積体を加熱して透明ガラス化する必要があるが、
その加熱によって先に形成されたコアが軟化して変形す
ることがある。図5は、コアの変形の例を説明する横断
面図であって、6は基板、7はコア、8はオーバクラッ
ド層である。正常なものであればコア7は矩形又は正方
形断面であるが、オーバクラッド層形成時の加熱によっ
て図5に示すようにコアの角が丸くなったり、コアが倒
れたりして変形する。コアの変形は光の伝送特性に悪影
響を与えるので、オーバクラッド層形成時の加熱によっ
てもコア変形が起こらないように、オーバクラッド層の
透明ガラス化時の加熱温度はコアの変形する温度よりも
低くする必要がある。
Usually, a dopant such as GeO 2 , P 2 O 5 , B 2 O 3 is added to SiO 2 in order to increase the refractive index of the core layer and to vitrify the glass particles at a temperature at which the substrate is not deformed. Therefore, the softening temperature is considerably lower than that of SiO 2 . When forming the over cladding layer on the substrate and the core, it is necessary to heat the glass fine particle deposit to be the over cladding layer to make the glass viscous,
The heating may cause the previously formed core to soften and deform. FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an example of a modification of the core, in which 6 is a substrate, 7 is a core, and 8 is an over cladding layer. If the core 7 is normal, the core 7 has a rectangular or square cross section. However, as shown in FIG. 5, the core 7 is deformed due to the rounding of the corner or the falling of the core due to heating during the formation of the over cladding layer. Since the deformation of the core has an adverse effect on the light transmission characteristics, the heating temperature during the vitrification of the overcladding layer is higher than the temperature at which the core deforms so that the core does not deform even when heating during the formation of the overcladding layer. Must be lower.

【0005】そのため、特開平3−75606号公報で
示される方法では、オーバクラッド層にはかなり多い量
のP25、B23を加えてコアの軟化温度よりもオーバ
クラッド層の軟化温度を200℃〜450℃下げてい
る。また、特開昭63−124006号公報には、オー
バクラッド層の軟化温度を下げなくてもコア変形を起こ
らなくする方法として、コア上にコアよりも軟化温度が
高い材質で石英と同一な屈折率を有する厚さ2μm程度
の薄膜クラッド層をRFスパッタ法又はCVD法で設
け、その上にオーバクラッド層を設ける方法が示されて
いる。
Therefore, in the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-75606, a considerably large amount of P 2 O 5 and B 2 O 3 is added to the overcladding layer to soften the overcladding layer more than the softening temperature of the core. The temperature is lowered by 200-450 ° C. Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-124006 discloses a method for preventing core deformation without lowering the softening temperature of the over cladding layer by using a material having a softening temperature higher than that of the core and having the same refractive index as quartz. A method is disclosed in which a thin film cladding layer having a thickness of about 2 μm is provided by RF sputtering or CVD, and an over cladding layer is provided thereon.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述した特開平3−7
5606号公報に示す方法では、P25、B23の添加
量が多くなるが、そのような組成はガラス組成としては
不安定で、B23等が凝集して分相し易い。そのため、
コアが変形せず、分相もせず、熱膨張係数の差でオーバ
クラッド層が割れるといったことが起こらないような組
成範囲は極めて限定されたものとなり、組成選択が難し
いという問題がある。
SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 3-7
In the method disclosed in Japanese Patent No. 5606, P 2 O 5 and B 2 O 3 are added in a large amount, but such a composition is unstable as a glass composition, and B 2 O 3 and the like are aggregated and phase separated. easy. for that reason,
The composition range in which the core is not deformed, does not undergo phase separation, and the over cladding layer does not crack due to the difference in thermal expansion coefficient is extremely limited, and there is a problem that it is difficult to select a composition.

【0007】また、特開昭63−124006号公報に
記載された方法は、薄膜クラッド層は2μm程度の厚さ
があり、コア同志の中心配列間隔が狭くコアの表面同士
の隙間が5μm以下のように狭い光導波路の場合には、
コア間の溝底まで一様な厚さの薄膜クラッド層を形成す
ることは難しい。本発明は、上述した従来技術の問題点
を解消した埋め込み型光導波路及びその製造方法を提供
するものである。
In the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-124006, the thin film cladding layer has a thickness of about 2 μm, the center arrangement interval between the cores is narrow, and the gap between the core surfaces is 5 μm or less. In the case of such a narrow optical waveguide,
It is difficult to form a thin-film clad layer having a uniform thickness up to the groove bottom between the cores. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a buried optical waveguide and a method for manufacturing the same, which solve the above-mentioned problems of the prior art.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の埋め込み型光導
波路は、基板上に石英系ガラスからなる横断面矩形又は
正方形のコア及びそれらを覆う石英系ガラスからなるオ
ーバクラッド層が設けられた埋め込み型光導波路であっ
て、屈折率が前記オーバクラッド層よりも前記コアに近
い組成のオキシナイトライドガラスからなる薄膜層が前
記基板の面に対して直立する前記コアの2つの側面を含
む部分に前記コアの長手方向に沿って設けられているも
のである。
According to the present invention, there is provided a buried optical waveguide in which a core having a rectangular or square cross section made of quartz glass and an overcladding layer made of quartz glass covering the core are provided on a substrate. Type optical waveguide, wherein a thin film layer made of oxynitride glass having a composition whose refractive index is closer to the core than the overcladding layer includes a portion including two side surfaces of the core standing upright with respect to the surface of the substrate. It is provided along the longitudinal direction of the core.

【0009】これによって、オキシナイトライドガラス
の軟化温度(1500℃〜1700℃程度)は、通常用
いられるSiO2にGeO2等のドーパントを添加したコ
アの軟化温度(1200℃〜1500℃程度)よりも高
いので、オーバクラッド層の透明ガラス化時の加熱温度
が従来技術に比べて多少高くなっても、オキシナイトラ
イドガラスの変形する温度よりも十分低ければコアの変
形を起こすことがない。なお、オキシナイトライドガラ
スからなる薄膜層がない場合は、オーバクラッド層の軟
化温度を850℃〜1100℃程度にする必要がある
が、オキシナイトライドガラスからなる薄膜層がある場
合は、オーバクラッド層の軟化温度は850℃〜130
0℃程度に設定することが可能で、オーバクラッド層の
材料組成の選択が容易になる。
Thus, the softening temperature of the oxynitride glass (about 1500 ° C. to 1700 ° C.) is higher than the softening temperature (about 1200 ° C. to 1500 ° C.) of a core obtained by adding a dopant such as GeO 2 to SiO 2 which is usually used. Therefore, even if the heating temperature during the vitrification of the overcladding layer is slightly higher than that of the prior art, if the temperature is sufficiently lower than the deformation temperature of the oxynitride glass, the core does not deform. In the case where there is no thin film layer made of oxynitride glass, the softening temperature of the over cladding layer needs to be about 850 ° C. to 1100 ° C. The softening temperature of the layer is 850 ° C. to 130
The temperature can be set to about 0 ° C., and the material composition of the over cladding layer can be easily selected.

【0010】また、オキシナイトライドガラスからなる
薄膜層の屈折率をコアの屈折率と同じか近いものにし
て、薄膜層にもコアの一部としての光伝送作用をなさし
めれば、コア+薄膜層のサイズを薄膜層がない場合のコ
アのサイズと同じものとすることが可能である。そして
この場合、薄膜層の厚さに相当する分だけ、コアを小さ
くすることが出来る。従って、隣接するコアの表面同志
の隙間を薄膜層の厚さの2倍に相当する分だけ大きくす
ることが出来るので、薄膜層の形成作業を容易に行なう
ことが出来る。
In addition, if the refractive index of the thin film layer made of oxynitride glass is made equal to or close to the refractive index of the core, and the thin film layer also has an optical transmission function as a part of the core, the core + The size of the thin film layer can be the same as the size of the core without the thin film layer. In this case, the core can be reduced by an amount corresponding to the thickness of the thin film layer. Accordingly, the gap between the surfaces of adjacent cores can be increased by an amount corresponding to twice the thickness of the thin film layer, so that the work of forming the thin film layer can be easily performed.

【0011】また、コアに沿ってオキシナイトライドガ
ラスからなる薄膜の薄膜層を設けることなく、コア全体
をオキシナイトライドガラスで構成することによって
も、コアの変形のない埋め込み型光導波路を作ることが
出来る。
[0011] Further, it is possible to form a buried optical waveguide without deformation of the core by providing the entire core with oxynitride glass without providing a thin film layer of oxynitride glass along the core. Can be done.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の埋め込み型光導
波路の実施形態を示す横断面図であって、1は基板、1
aは基板の面、2はコア、2a、2bは基板の面に対し
て直立するコアの2つの側面、2cはコアの上面、3は
オーバクラッド層、4は薄膜層である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a buried optical waveguide according to the present invention.
a is a surface of the substrate, 2 is a core, 2a and 2b are two side surfaces of the core standing upright with respect to the surface of the substrate, 2c is an upper surface of the core, 3 is an over cladding layer, and 4 is a thin film layer.

【0013】まず、FHD法(Flame Hydro
lysis Deposition法)によってシリコ
ン、石英等からなる基板1上に石英系ガラスからなるコ
ア層を形成する。即ち、火炎加水分解によってSiO2
にGeO2、B23、P25等のドーパントを添加した
ガラス微粒子を生成して基板1上に堆積させ、それを加
熱して透明ガラス化し、基板1上にコア層を形成する。
そのコア層上にマスク材料を用いてフォトリソグラフィ
ー技術によってマスクパターンを形成し、リアクティブ
・イオン・エッチングによってコア層から横断面矩形又
は正方形のコア2を形成する。
First, the FHD method (Frame Hydro)
A core layer made of silica-based glass is formed on a substrate 1 made of silicon, quartz, or the like by a lysis deposition method. That is, SiO 2 is produced by flame hydrolysis.
To form glass fine particles to which dopants such as GeO 2 , B 2 O 3 , and P 2 O 5 are added, and deposit them on the substrate 1, and heat them to form a transparent glass, thereby forming a core layer on the substrate 1. .
A mask pattern is formed on the core layer by a photolithography technique using a mask material, and a core 2 having a rectangular or square cross section is formed from the core layer by reactive ion etching.

【0014】次いで、基板1の面1aに対して直立する
コア2の2つの側面2a、2b上にプラズマCVD法に
よって、オキシナイトライドガラスからなる厚さ1μm
程度の薄膜層4を設ける。この薄膜層4の形成は、以下
説明する方法によって行なうことが出来るが、以下の方
法に限られるものではない。コア層からコア2を形成す
る時にコア2の上面2cに残ったマスク層はそのままに
して、露出した基板1の面1a上にもマスク層を設け
る。基板の面1a上のマスク層の形成は、コア層上のマ
スクパターンの形成で使ったマスク材料とは別のマスク
材料を用いることによって形成することが可能である。
Next, on the two side surfaces 2a and 2b of the core 2 standing upright with respect to the surface 1a of the substrate 1, a 1 μm thick oxynitride glass is formed by plasma CVD.
The thin film layer 4 is provided. The thin film layer 4 can be formed by the method described below, but is not limited to the following method. The mask layer remaining on the upper surface 2c of the core 2 when forming the core 2 from the core layer is left as it is, and a mask layer is also provided on the exposed surface 1a of the substrate 1. The mask layer on the surface 1a of the substrate can be formed by using a different mask material from the mask material used for forming the mask pattern on the core layer.

【0015】そうすると、基板1の面1aに対して直立
するコア2の2つの側面2a、2bだけが露出した状態
になるので、そこにプラズマCVD法によって、オキシ
ナイトライドガラスからなる厚さ1μm程度の薄膜層4
を設ける。なお、薄膜層4を形成するオキシナイトライ
ドガラスは、窒素の添加量を調整することによって、コ
ア2の屈折率と同じとするか、オーバクラッド層3の屈
折率よりもコア2の屈折率に近いものとすることが出来
る。
Then, only the two side surfaces 2a and 2b of the core 2 standing upright with respect to the surface 1a of the substrate 1 are exposed, and the oxynitride glass having a thickness of about 1 μm is formed thereon by plasma CVD. Thin film layer 4
Is provided. The oxynitride glass forming the thin film layer 4 is adjusted to have the same refractive index as the core 2 or the refractive index of the core 2 more than the refractive index of the over clad layer 3 by adjusting the amount of nitrogen added. It can be close.

【0016】その後、コアの上面1c及び基板の面1a
上のマスク層を除去して基板1及びコア2を露出させ、
基板1、コア2、薄膜層4の露出した表面の上にオーバ
クラッド層3を設ける。オーバクラッド層3の形成は、
FHD法によって行い、SiO2にB23、P25等の
ドーパントを添加した材料からなる層をオーバクラッド
層3として形成する。
Thereafter, the upper surface 1c of the core and the surface 1a of the substrate
Removing the upper mask layer to expose the substrate 1 and the core 2;
The over cladding layer 3 is provided on the exposed surfaces of the substrate 1, the core 2, and the thin film layer 4. The formation of the over cladding layer 3 includes:
This is performed by the FHD method, and a layer made of a material in which a dopant such as B 2 O 3 or P 2 O 5 is added to SiO 2 is formed as the over cladding layer 3.

【0017】図2、図3は、本発明の埋め込み型光導波
路の他の実施形態を示す横断面図であって、図1と同じ
符号は同じものを示す。図2の例は、コア2の2つの側
面2a、2b及び上面2cがオキシナイトライドガラス
からなる薄膜層4で覆われたものであって、図1に示す
埋め込み型光導波路と同様の方法で、リアクティブ・イ
オン・エッチングによってコア層からコア2を形成した
後、コア2の上面1cに残ったマスク層を除去してから
薄膜層4を形成することによって製造出来る。なお、薄
膜層4の形成、オーバクラッド層3の形成は図1と同様
の製造手順で行なうことが出来る。
FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views showing another embodiment of the buried optical waveguide of the present invention, and the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components. In the example of FIG. 2, the two side surfaces 2a and 2b and the upper surface 2c of the core 2 are covered with the thin film layer 4 made of oxynitride glass, and the method is the same as that of the embedded optical waveguide shown in FIG. After the core 2 is formed from the core layer by reactive ion etching, the mask layer remaining on the upper surface 1c of the core 2 is removed, and then the thin film layer 4 is formed. The formation of the thin film layer 4 and the formation of the over cladding layer 3 can be performed by the same manufacturing procedure as in FIG.

【0018】また、図3の例は、コア2の2つの側面2
a、2b及び上面2c並びに基板1の面1aの露出した
部分に薄膜層4を形成するもので、図1の場合と同様に
コア2を形成した後、マスク層を除去して基板の面1a
の露出した部分には新しいマスク層を設けることをせず
に、薄膜層4をプラズマCVD法等で設ける。そして、
薄膜層4全体を覆うようにオーバクラッド層3をFHD
法で形成することによって、図3の埋め込み型光導波路
を製造することが出来る。
The example of FIG. 3 shows two side surfaces 2 of the core 2.
a, 2b, the upper surface 2c, and the thin film layer 4 formed on the exposed portion of the surface 1a of the substrate 1. After the core 2 is formed as in the case of FIG. 1, the mask layer is removed and the surface 1a of the substrate 1 is removed.
The thin film layer 4 is provided by a plasma CVD method or the like without providing a new mask layer on the exposed portion of the substrate. And
FHD is applied to the over cladding layer 3 so as to cover the entire thin film layer 4.
By forming by the method, the embedded optical waveguide of FIG. 3 can be manufactured.

【0019】図1、図2、図3の埋め込み型光導波路は
いずれも、少なくとも基板1の面1aに直立するコア2
の2つの側面2a、2bにオキシナイトライドガラスか
らなる薄膜層4を設けたものである。少なくともコア2
の2つの側面2a、2bは、コア2の軟化温度よりも高
い軟化温度を有するオキシナイトライドガラスからなる
薄膜層4によって保護されるので、オーバクラッド層3
形成時の透明ガラス化工程での加熱によっても、コア2
が倒れることがなく、コア変形を防止することが出来
る。
The embedded optical waveguides shown in FIGS. 1, 2 and 3 each have at least a core 2 standing upright on the surface 1 a of the substrate 1.
The thin film layer 4 made of oxynitride glass is provided on the two side surfaces 2a and 2b. At least core 2
Are protected by the thin film layer 4 made of oxynitride glass having a softening temperature higher than the softening temperature of the core 2, so that the over cladding layer 3
The core 2 can also be heated by the transparent vitrification process during the formation.
Can be prevented from falling down, and core deformation can be prevented.

【0020】また、図3の埋め込み型光導波路では、コ
ア2の側面部分以外の基板1とオーバクラッド層3との
界面にも薄膜層4が設けられている。薄膜層4の屈折率
はオーバクラッド層3の屈折率よりもコア2の屈折率に
近いため、コア2を伝送する光の一部が基板1とオーバ
クラッド層3との界面の薄膜層4側に漏れるが、薄膜層
4の厚さは1μm程度と極めて薄いため、伝送損失には
殆ど影響がなく、実用上は特に問題ではない。また、複
数本のコアを設けてコア間にカプラとしての作用をなさ
しめる埋め込み型光導波路の場合であっても、カプラの
分岐比は薄膜層4による光の漏洩を考慮して設計するこ
とが可能なので、基板1とオーバクラッド層との境界に
薄膜層4があっても実用上差し支えはない。
In the buried optical waveguide shown in FIG. 3, a thin film layer 4 is also provided on the interface between the substrate 1 and the over cladding layer 3 except for the side surface of the core 2. Since the refractive index of the thin film layer 4 is closer to the refractive index of the core 2 than the refractive index of the over cladding layer 3, a part of the light transmitted through the core 2 is part of the interface between the substrate 1 and the over cladding layer 3. However, since the thickness of the thin film layer 4 is as thin as about 1 μm, there is almost no effect on transmission loss, and there is no practical problem. Even in the case of a buried optical waveguide in which a plurality of cores are provided and a function as a coupler is provided between the cores, the branching ratio of the coupler can be designed in consideration of light leakage due to the thin film layer 4. Since it is possible, there is no problem in practice if the thin film layer 4 is present at the boundary between the substrate 1 and the over cladding layer.

【0021】図4は、本発明の埋め込み型光導波路の他
の実施形態を示す横断面図であって、図1と同じ符号は
同じものを示す。また、5はオキシナイトライドガラス
からなるコアである。この例はコア5全体が軟化温度の
高いオキシナイトライドガラスで構成されるため、オー
バクラッド層3の形成時の加熱によってもコア5は変形
することはない。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the embedded optical waveguide of the present invention, and the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components. Reference numeral 5 denotes a core made of oxynitride glass. In this example, since the entire core 5 is made of oxynitride glass having a high softening temperature, the core 5 is not deformed even by heating when the overcladding layer 3 is formed.

【0022】[0022]

【実施例】実施例1として、図1に示す埋め込み型光導
波路を次に示す要領で製造した。まず、石英ガラスから
なる基板上に、FHD法によりSiO2にGeO2、B2
3、P25を添加した材料からなるコア層を形成し、
コア層からフォトリソグラフィーとリアクティブ・イオ
ン・エッチングで横断面が縦6μm、横4μmの矩形の
平行した2本のコアを形成した。2本のコアの中心間隔
は8μmとした。
EXAMPLE 1 As Example 1, an embedded optical waveguide shown in FIG. 1 was manufactured in the following manner. First, GeO 2 and B 2 were added to SiO 2 on a substrate made of quartz glass by the FHD method.
Forming a core layer made of a material to which O 3 and P 2 O 5 are added;
From the core layer, two parallel rectangular cores having a cross section of 6 μm and a width of 4 μm were formed by photolithography and reactive ion etching. The center distance between the two cores was 8 μm.

【0023】その後、コアの上面に残ったマスク層はそ
のままにして、露出した基板上にもコア上面のマスク層
とは別のマスク材料によるマスク層を設けて、基板の面
に直立する2本のコアそれぞれの2つの側面に、プラズ
マCVD法にてオキシナイトライドガラスからなる厚さ
1μmの薄膜層を形成した。なお、オキシナイトライド
ガラスの窒素添加量は0.8at.%とし、屈折率はコ
アの屈折率に合わせた。その結果、コア+薄膜層は横断
面が縦横各6μmの正方形となり隣接するコアの側面に
形成された各薄膜層間の隙間は2μmになった。なお、
at.%は組成中の全原子の個数に対する窒素原子の個
数の割合を示すもので、窒素添加量0.8at.%と
は、SiO2にNが添加されているオキシナイトライド
ガラスの場合、Siが33.5個、Oが65.7個、N
が0.8個の割合で出来ているものを指す。
Thereafter, the mask layer remaining on the upper surface of the core is left as it is, and a mask layer made of a different mask material from the mask layer on the upper surface of the core is provided on the exposed substrate. On the two side surfaces of each of the cores, a thin film layer of oxynitride glass having a thickness of 1 μm was formed by a plasma CVD method. The amount of nitrogen added to the oxynitride glass was 0.8 at. %, And the refractive index was adjusted to the refractive index of the core. As a result, the core + thin film layer became a square having a cross section of 6 μm each in the vertical and horizontal directions, and the gap between the thin film layers formed on the side surface of the adjacent core was 2 μm. In addition,
at. % Indicates the ratio of the number of nitrogen atoms to the total number of atoms in the composition. % Means that in the case of oxynitride glass in which N is added to SiO 2 , 33.5 Si, 65.7 O, N
Refers to those made of 0.8 pieces.

【0024】その後、マスク層を除去して、露出したコ
ア、薄膜層、基板の上にSiO2にB23、P25のド
ーパントを添加した材料からなるオーバクラッド層をF
HD法により形成した。そして出来上がった埋め込み型
光導波路に光を伝送させたところ、横断面が縦横各6μ
mのコアを有する埋め込み型光導波路と同様の光伝送が
可能であった。また、埋め込み型光導波路を横断面方向
に切断して電子顕微鏡で観察したが、コアの変形は認め
られなかった。
Thereafter, the mask layer is removed, and an overcladding layer made of a material obtained by adding B 2 O 3 and P 2 O 5 dopants to SiO 2 is formed on the exposed core, thin film layer, and substrate.
It was formed by the HD method. When the light was transmitted to the completed embedded optical waveguide, the cross section was 6 μm each in the vertical and horizontal directions.
Light transmission similar to that of the embedded optical waveguide having m cores was possible. In addition, when the embedded optical waveguide was cut in the cross-sectional direction and observed with an electron microscope, no deformation of the core was observed.

【0025】次に実施例2として、図2に示す埋め込み
型光導波路を次に示す要領で製造した。まず、実施例1
と同じ方法でコア層を形成し、コア層からフォトリソグ
ラフィーとリアクティブ・イオン・エッチングで横断面
が縦5μm、横4μmの矩形の平行した2本のコアを形
成した。2本のコアの中心間隔は8μmとした。
Next, as Example 2, an embedded optical waveguide shown in FIG. 2 was manufactured in the following manner. First, Example 1
A core layer was formed in the same manner as described above, and two parallel rectangular cores having a cross section of 5 μm and a width of 4 μm were formed from the core layer by photolithography and reactive ion etching. The center distance between the two cores was 8 μm.

【0026】その後、コアの上面に残ったマスク層を除
去して、露出した基板の面上にはマスク層を設けて、基
板の面に直立する2本のコアそれぞれの3つの側面に、
プラズマCVD法にてオキシナイトライドガラスからな
る厚さ1μmの薄膜層を形成した。なお、オキシナイト
ライドガラスの材質は実施例1に合わせた。その結果、
コア+薄膜層は横断面が縦横各6μmの正方形となり隣
接するコアの側面に形成された各薄膜層間の隙間は2μ
mになった。
Thereafter, the mask layer remaining on the upper surface of the core is removed, a mask layer is provided on the exposed substrate surface, and the three side surfaces of each of the two cores standing upright on the substrate surface are provided.
A 1 μm thick thin film layer made of oxynitride glass was formed by a plasma CVD method. The material of the oxynitride glass was the same as in Example 1. as a result,
The core + thin film layer has a square cross section of 6 μm each in the vertical and horizontal directions, and the gap between each thin film layer formed on the side surface of the adjacent core is 2 μm.
m.

【0027】その後、マスク層を除去して、実施例1と
同様にオーバクラッド層を形成した。そして出来上がっ
た埋め込み型光導波路に光を伝送させたところ、横断面
が縦横各6μmのコアを有する埋め込み型光導波路と同
様の光伝送が可能であった。また、この埋め込み型光導
波路を横断面方向に切断して電子顕微鏡で観察したが、
コアの変形は認められなかった。
Thereafter, the mask layer was removed, and an overcladding layer was formed in the same manner as in Example 1. When light was transmitted to the completed buried optical waveguide, the same optical transmission as that of the buried optical waveguide having a core having a cross section of 6 μm in each of vertical and horizontal directions was possible. Also, this embedded optical waveguide was cut in the cross-sectional direction and observed with an electron microscope.
No deformation of the core was observed.

【0028】次に実施例3として、図4に示す埋め込み
型光導波路を次に示す要領で製造した。まず、石英ガラ
スからなる基板上に、プラズマCVD法によりオキシナ
イトライドガラスからなるコア層を形成し、コア層から
フォトリソグラフィーとリアクティブ・イオン・エッチ
ングで横断面が縦横各6μmの正方形の平行した2本の
コアを形成した。2本のコアの中心間隔は8μmとし、
2本のコア間の隙間は2μmとした。なお、オキシナイ
トライドガラスの窒素添加量は0.8at.%とした。
なお、コアの石英に対する比屈折率差は0.75%であ
った。
Next, as Example 3, a buried optical waveguide shown in FIG. 4 was manufactured in the following manner. First, a core layer made of oxynitride glass is formed on a substrate made of quartz glass by a plasma CVD method, and a cross section of 6 μm square is formed from the core layer by photolithography and reactive ion etching. Two cores were formed. The center distance between the two cores is 8 μm,
The gap between the two cores was 2 μm. The amount of nitrogen added to the oxynitride glass was 0.8 at. %.
The relative refractive index difference between the core and quartz was 0.75%.

【0029】その後、コア上のマスク層を除去して、露
出したコア、基板の上にSiO2にB23、P25のド
ーパントを添加した材料からなるオーバクラッド層をF
HD法により形成した。そして出来上がった埋め込み型
光導波路に光を伝送させたところ、横断面が縦横各6μ
mの石英系ガラスからなるコアを有する埋め込み型光導
波路と変わらない光伝送が可能であった。また、この埋
め込み型光導波路を横断面方向に切断して電子顕微鏡で
観察したが、コアの変形は認められなかった。
Thereafter, the mask layer on the core is removed, and the overcladding layer made of a material obtained by adding B 2 O 3 and P 2 O 5 dopants to SiO 2 is formed on the exposed core and the substrate.
It was formed by the HD method. When the light was transmitted to the completed embedded optical waveguide, the cross section was 6 μm each in the vertical and horizontal directions.
It was possible to transmit light as in the case of the embedded optical waveguide having a core made of m-quartz glass. Further, when the embedded optical waveguide was cut in the cross-sectional direction and observed with an electron microscope, no deformation of the core was observed.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明の埋め込み型光導波路は、基板上
に設けたコアに沿ってオキシナイトライドガラスからな
る薄膜層を設けたものであるので、オーバクラッド層の
形成時の加熱においてもコアが倒れるといったコア変形
を起こすことがない。また、オキシナイトライドガラス
からなる薄膜層を設けることによって、オーバクラッド
層の許容温度範囲が広がるので、オーバクラッド層の組
成選択も容易になる。
According to the buried optical waveguide of the present invention, a thin film layer made of oxynitride glass is provided along a core provided on a substrate. There is no core deformation such as falling down. Further, by providing the thin film layer made of oxynitride glass, the allowable temperature range of the over cladding layer is widened, so that the composition of the over cladding layer can be easily selected.

【0031】また、オキシナイトライドガラスからなる
薄膜層の屈折率をコアの屈折率と同じか近いものにし
て、薄膜層にもコアの一部として機能せしめることにし
たので、コア+薄膜層のサイズを薄膜層がない場合のコ
アのサイズと同じものとすることが可能である。従っ
て、薄膜層の厚さに相当する分だけ、コアを小さくする
ことが出来る。またそれに伴って、隣接するコアの表面
同志の隙間を大きくすることが出来るので、隣接するコ
ア間にあるコアの側面への薄膜層の形成作業が容易にな
る。
Further, the refractive index of the thin film layer made of oxynitride glass is set to be the same as or close to the refractive index of the core, and the thin film layer also functions as a part of the core. The size can be the same as the size of the core without the thin film layer. Therefore, the core can be reduced by an amount corresponding to the thickness of the thin film layer. Accordingly, the gap between the surfaces of the adjacent cores can be increased, so that the work of forming the thin film layer on the side surface of the core between the adjacent cores becomes easy.

【0032】また、コアに沿って薄膜層を設けることな
く、コア全体をオキシナイトライドガラスで構成するこ
とによっても、コアの変形のない埋め込み型光導波路を
作ることが出来る。
Also, a buried optical waveguide without deformation of the core can be manufactured by forming the entire core from oxynitride glass without providing a thin film layer along the core.

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

【図1】本発明の埋め込み型光導波路の実施形態を示す
横断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a buried optical waveguide of the present invention.

【図2】本発明の埋め込み型光導波路の他の実施形態を
示す横断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the embedded optical waveguide of the present invention.

【図3】本発明の埋め込み型光導波路の他の実施形態を
示す横断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of the embedded optical waveguide of the present invention.

【図4】本発明の埋め込み型光導波路の他の実施形態を
示す横断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the embedded optical waveguide of the present invention.

【図5】埋め込み型光導波路のコア変形を説明する図で
ある。
FIG. 5 is a diagram illustrating core deformation of the embedded optical waveguide.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、6:基板 1a:基板の表面 2、5、7:コア 2a、2b:基板の表面に対して直立するコアの2つの
側面 2c:コアの上面 3、8:オーバクラッド層 4:薄膜層
1, 6: Substrate 1a: Substrate surface 2, 5, 7: Core 2a, 2b: Two side surfaces of core erecting with respect to substrate surface 2c: Upper surface of core 3, 8: Over cladding layer 4: Thin film layer

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に石英系ガラスからなる横断面矩
形又は正方形のコア及びそれらを覆う石英系ガラスから
なるオーバクラッド層が設けられた埋め込み型光導波路
において、屈折率が前記オーバクラッド層よりも前記コ
アに近い組成のオキシナイトライドガラスからなる薄膜
層が前記基板の面に対して直立する前記コアの2つの側
面を含む部分の前記コアの長手方向に沿って設けられて
いることを特徴とする埋め込み型光導波路。
1. A buried optical waveguide having a substrate made of quartz-based glass and having a rectangular or square cross-section made of quartz-based glass and an overcladding layer made of quartz-based glass covering the core, the refractive index of which is higher than that of the overcladding layer. A thin film layer made of oxynitride glass having a composition close to the core is provided along a longitudinal direction of the core at a portion including two side surfaces of the core standing upright with respect to a surface of the substrate. Embedded optical waveguide.
【請求項2】 前記薄膜層は、前記基板の面に対して直
立する前記コアの2つの側面と前記コアの上面を含む部
分上に設けられていることを特徴とする請求項1に記載
の埋め込み型光導波路。
2. The device according to claim 1, wherein the thin film layer is provided on a portion including two side surfaces of the core and an upper surface of the core, the two sides being upright with respect to a surface of the substrate. Embedded optical waveguide.
【請求項3】 前記薄膜層は、前記基板と前記オーバク
ラッド層との境界面及び前記コアと前記オーバクラッド
層との境界面にわたって設けられていることを特徴とす
る請求項1に記載の埋め込み型光導波路。
3. The burying device according to claim 1, wherein the thin film layer is provided over a boundary between the substrate and the over cladding layer and a boundary between the core and the over cladding layer. Type optical waveguide.
【請求項4】 基板上に横断面矩形又は正方形のコア及
びそれらを覆うオーバクラッド層が設けられた埋め込み
型光導波路において、前記コアはオキシナイトライドガ
ラスからなり、前記オーバクラッド層は石英系ガラスか
らなることを特徴とする埋め込み型光導波路。
4. In a buried optical waveguide in which a core having a rectangular or square cross section and an overcladding layer covering them are provided on a substrate, the core is made of oxynitride glass, and the overcladding layer is made of quartz glass. A buried optical waveguide, comprising:
【請求項5】 基板上にコア層を設け、該コア層上にマ
スク層を設けてそれにマスクパターンを形成した後エッ
チングにより該コア層からコアを形成し、続いて該コア
上のマスク層を除去した後、少なくとも露出したコアの
側面及び上面を含む部分上にオキシナイトライドガラス
からなる薄膜層を設け、しかる後、該コア、該薄膜層及
び該基板の露出した面の上にオーバクラッド層を設ける
ことを特徴とする埋め込み型光導波路の製造方法。
5. A core layer is provided on a substrate, a mask layer is provided on the core layer, a mask pattern is formed on the core layer, and a core is formed from the core layer by etching. After removal, a thin film layer made of oxynitride glass is provided on at least the portion including the exposed side and top surfaces of the core, and thereafter, an overcladding layer is formed on the exposed surface of the core, the thin film layer and the substrate. And a method of manufacturing a buried optical waveguide.
【請求項6】 基板上にコア層を設け、該コア層上にマ
スク層を設けてそれにマスクパターンを形成した後エッ
チングにより該コア層からコアを形成し、続いて前記マ
スク層で覆われていないコアの側面及び基板の面のうち
少なくとも該コアの側面を含む部分上にオキシナイトラ
イドガラスからなる薄膜層を設け、しかる後前記マスク
層を除去して、前記コア、前記薄膜層及び前記基板の露
出した面の上にオーバクラッド層を設けることを特徴と
する埋め込み型光導波路の製造方法。
6. A core layer is provided on a substrate, a mask layer is provided on the core layer, a mask pattern is formed on the core layer, a core is formed from the core layer by etching, and the core is subsequently covered with the mask layer. A thin film layer made of oxynitride glass is provided on at least a portion of the side surface of the core and the surface of the substrate that includes the side surface of the core, and then the mask layer is removed, and the core, the thin film layer, and the substrate are removed. Forming a buried optical waveguide on the exposed surface of the substrate.
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