JP2001343543A

JP2001343543A - 光導波路およびその製造方法

Info

Publication number: JP2001343543A
Application number: JP2001057508A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Takizawa; 俊幸瀧澤; Masahiro Kito; 雅弘鬼頭
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-03-28
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2001-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】光導波用のコアがクラッドで囲まれた光導波
路であって、偏波方向に対して無依存の光導波路を提供
することを目的とする。【解決手段】光導波用のコア４がクラッド３，５で囲
まれた光導波路であって、光の進行方向と交差する方向
の前記コア４の断面形状が略正方形で、かつ光の進行方
向に沿って前記コア４の断面積が光入射端から出射端に
向かって減少している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路およびそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光加入者系通信網といった高度情
報化社会に向けて、半導体レーザを代表とする光能動素
子や光機能モジュールの開発が急速に進められている。

【０００３】また、各家庭にまで光ファイバの敷設を行
い、各家庭への光通信端末の普及が見込まれている。そ
のため、低価格で光ファイバと光回路とを結合する光通
信モジュールの量産技術開発が要望されている。

【０００４】現在、光ファイバと光回路との結合には、
基板上に形成されたＶ字型の溝への光ファイバの嵌合法
が一般的に用いられている。また、光回路に用いられる
導波路において、コア部とクラッド部との屈折率差はお
およそ１％程度である。そのため、曲がり導波路や分岐
を形成する場合、導波路形状の変化する部分において洩
れ光を発生させないために、大きな曲率半径や変化の少
ない形状が必要となる。したがって、低屈折率差の導波
路では、光回路が大きくなってしまう。

【０００５】一方、屈折率差を大きくすると、導波路か
らの出射光は大きな放射角となってしまうため、光ファ
イバや導波路との結合効率が損なわれるという問題点が
ある。

【０００６】最近では、光ファイバとの高い結合効率を
実現するために、スポットサイズ変換器の集積されたレ
ーザが開発されている。これは、レーザの出射端におけ
る光の閉じ込め効果を弱くすることで、放射角を狭くす
る方法である。

【０００７】図２５は、従来のスポットサイズ変換機能
付き半導体レーザの斜視透視図である。図２５におい
て、半導体レーザチップ１１内にコア１２が形成されて
いる。実際には、コア１２は、コア１２よりも屈折率の
低いクラッド層等に挟まれているが、ここでは、コア１
２の形状を捉えやすくするために、クラッド層等の図示
は省略している。

【０００８】コア１２は、光の射出方向に向かうにつれ
横幅が狭く形成されている。コア１２の厚みは入射端か
ら出射端にわたって一定である。したがって、前端面部
１２ａにおけるレーザ光は閉じ込めが非常に弱くなる。
そのため、前端面部１２ａから狭い放射角によってレー
ザ光は出射される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体レー
ザでは一般に、ある一つの偏波でのみ発振する。そのた
め、図２５に示すようにコア１２の断面形状が縦横非対
称であっても問題はない。しかしながら、光ファイバと
光回路とを結合する光通信モジュールにおける導波路で
は、入射端にどの方向の偏波光が入力されても出射端に
一定の損失で出力することが要求されているのが現状で
ある。

【００１０】本発明は、光導波用のコアがクラッドで囲
まれた光導波路であって、偏波方向に対して無依存の光
導波路を提供することを目的とする。偏波方向に対して
無依存の上記の光導波路を製造するためには、３次元的
に形状が変化する複雑なコアを必要とするが、この３次
元的に形状が変化するコアを複雑な工程を経ずに形成で
きる光導波路の製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
光導波路は、光導波用のコアがクラッドで囲まれた光導
波路であって、光の進行方向と交差する方向の前記コア
の断面積が変化しているいることを特徴とする。

【００１２】本発明の請求項２記載の光導波路は、光導
波用のコアがクラッドで囲まれた光導波路であって、基
板の表面に光の進行方向に沿って断面積が変化するよう
に形成された溝と、前記溝の上にクラッドを介して形成
され光の進行方向に沿って断面積が変化するコアとを有
することを特徴とする。

【００１３】本発明の請求項３記載の光導波路は、請求
項１または請求項２において、前記コアの断面積が光の
進行方向に沿って光入射端から出射端に向かって減少し
ていることを特徴とする。

【００１４】本発明の請求項４記載の光導波路は、請求
項１〜請求項３の何れかにおいて、前記コアの断面形状
が略正方形であることを特徴とする。本発明の請求項５
記載の光導波路は、請求項１〜請求項３において、前記
溝の底面または内側面に反射膜が形成されていることを
特徴とする。

【００１５】本発明の請求項６記載の光導波路の製造方
法は、基板の上に光導波用のコアが形成された光導波路
を製造するに際し、基板の上に光導波用のコアの配設方
向に沿って帯状の開口部が形成されたマスクを形成し、
かつ前記開口部の幅を前記配設方向に沿って変化させ、
前記マスクを用いて前記開口部に露出している前記基板
の表面をエッチングして前記配設方向に沿って深さが変
化した溝を形成し、前記溝にクラッド材を形成し、前記
クラッド材の上に前記溝の一端から他端にわたって光伝
播可能な材料により構成されるコア材を堆積し、前記コ
ア材をエッチングして光の進行方向に沿って断面積が前
記溝の一端から他端に向かって減少した前記コアを形成
することを特徴とする。

【００１６】本発明の請求項７記載の光導波路の製造方
法は、基板の上に光導波用のコアが形成された光導波路
を製造するに際し、基板の上に光導波用のコアの配設方
向に沿って帯状の開口部が形成されたマスクを形成し、
かつ前記開口部の形状を前記溝の一端から他端に向かっ
て湾曲させ、前記マスクを用いて前記開口部に露出して
いる前記基板の表面をエッチングして前記配設方向に沿
って深さが変化した溝を形成し、前記溝にクラッド材を
形成し、前記クラッド材の上に前記溝の一端から他端に
わたって光伝播可能な材料により構成されるコア材を堆
積し、前記コア材をエッチングして光の進行方向に沿っ
て断面積が前記溝の一端から他端に向かって減少した前
記コアを形成すことを特徴とする。

【００１７】本発明の請求項８記載の光導波路の製造方
法は、請求項６または請求項７において、前記コア材を
エッチングして前記コアを断面形状が略正方形に形成す
ることを特徴とする。

【００１８】本発明の請求項９記載の光導波路の製造方
法は、請求項６または請求項７において、前記基板がシ
リコンで構成されており、前記基板の主面が（００１）
面であり、前記溝が前記基板の〈１１￣０〉方向に平行
であることを特徴とする。

【００１９】本発明の請求項１０記載の光導波路の製造
方法は、請求項６において、厚さの異なるレジストを半
導体基板の上に形成し、レジストごと半導体基板をエッ
チングして深さが変化した溝を形成することを特徴とす
る。

【００２０】本発明の請求項１１記載の光導波路の製造
方法は、請求項６において、レジストを半導体基板の上
に部分的に形成し、エッチングの途中で前記レジストを
除去してエッチングを続けるか、またはエッチングの途
中での前記レジストを除去を行わずにレジストごと半導
体基板をエッチングして深さが変化した溝を形成するこ
とを特徴とする。

【００２１】本発明により、溝の断面積の変化に応じ
て、断面積が変化するコアを容易に作成することができ
るため、量産化に適している。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態を図
１〜図２４に基づいて説明する。（実施の形態１）図１〜図４は本発明の（実施の形態
１）を示す。

【００２３】図１は光導波路の斜視図であるが、図２〜
図４に示す上部クラッド層５が省略して図示されてい
る。図２，図３および図４は、それぞれ図１における光
導波路のＡ−Ａ’断面図、Ｂ−Ｂ’断面図、Ｃ−Ｃ’断
面図である。

【００２４】このように、半導体基板１の上に溝２が形
成されており、溝２の上に下部クラッド層３、コア４、
上部クラッド層５が順次形成されている。溝２の幅およ
び深さは、光の入射端のＡ−Ａ’断面から光の出射端の
Ｂ−Ｂ’断面に向かって小さくなっている。すなわち、
溝２の断面積は入射端から出射端に向かって緩やかに小
さくなっている。

【００２５】なお、溝２の幅および深さは、その途中ま
では一定であってもよい。溝２の断面積に応じて、コア
４の断面積も光の入射端から出射端に向かって小さくな
っており、光の出射端においては、コア４の断面積が最
も小さく、この部分では、コア４を伝播する光のコア４
内への閉じ込め効果が小さい。したがって、出射端から
外部に射出される光の放射角は狭い。光の進行方向と交
差する方向の前記コア４の断面形状は何れの場所におい
ても略正方形に仕上げられている。

【００２６】次に、このような光導波路の製造方法につ
いて説明する。図５（ａ），図６（ａ），図７（ａ）お
よび図８（ａ）は、図１に示した光導波路のＡ−Ａ’断
面を示す工程断面図である。また、図５（ｂ），図６
（ｂ），図７（ｂ）および図８（ｂ）は、同光導波路の
Ｂ−Ｂ’断面を示す工程断面図である。

【００２７】まず、図５（ａ）および図５（ｂ）に示す
ように、半導体基板１の上に、ウエットエッチングによ
り溝２を形成する。クラッド材とコア材１４を順に垂ら
して、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように下部ク
ラッド層３、コア層４ａを順次スピンコートによって形
成する。

【００２８】ここで、図６（ａ）と図６（ｂ）とを比較
してわかるように、溝２の断面積が大きいほど、溝２の
上に形成されたコア層４ａの断面積が大きい。次に、図
７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、溝２の上部分
以外に形成されたコア層４ａをエッチングによって除去
し、溝２の上部のコア層４ａ、すなわちコア４のみを残
す。光の進行方向と交差する方向の前記コア４の断面形
状は何れの場所においても略正方形に仕上げられてい
る。

【００２９】最後に、図８（ａ）および図８（ｂ）に示
すように、下部クラッド層３の上およびコア４の上に上
部クラッド層５を形成することにより光導波路を完成す
る。ここで、図７（ａ）と図７（ｂ）とを比較してわか
るように、溝２の断面積が大きいほど、溝２の上に形成
されたコア４の断面積が大きい。

【００３０】信号光がＡ−Ａ’断面側から入射されてい
るとすると、Ａ−Ａ’断面におけるコア４の断面積が大
きいため、光は強く閉じ込められながら、Ｂ−Ｂ’断面
に向かって伝播していく。伝播していくにつれて、コア
４の断面積が小さくなっていくため、光は十分に閉じ込
められず、大半がコア４の外に染み出す。そして、さら
に伝播していき、Ｂ−Ｂ’断面に至ったとき、光は狭い
放射角によって放射される。

【００３１】具体的な製造工程は、図１０（ａ）に示す
ようにウェハ１３に複数の溝２ａを形成する。各溝２ａ
の底の形状は一端から他端に向かって単調に変化してい
るのではなく、後に図１０（ｄ）に示すようにチップ状
に切断して複数の光導波路とするために、一つの光導波
路となる区間ごとに深くなったり浅くなったりするよう
にエッチングされている。

【００３２】次に、この図１０（ａ）に示すように溝２
ａが形成されたウェハ１３を、図１０（ｂ）に示すよう
に回転させながら、クラッド材とコア材１４を順に垂ら
して前記のように下部クラッド層３、コア層４ａを順次
スピンコートによって形成し、エッチングしてコア４を
形成し、さらに下部クラッド層３の上およびコア４の上
に上部クラッド層５を形成する。

【００３３】そして図１０（ｃ）に示すようにバー状に
切断し、これをさらに図１０（ｄ）に示すようにチップ
状にカットして複数の光導波路を形成する。このよう
に、連続的に断面積が変化する溝２にコア４を形成する
ことにより、スポットサイズ変換器を簡単に作成するこ
とが可能である。また、コア４を形成する前に下部クラ
ッド層３を形成しているため、溝２の表面加工精度が粗
い場合でも、コア４の下地は平坦化されている。そのた
め、光の散乱損失を抑えることが可能である。

【００３４】なお、コア４の幅と厚さとを同一とすれ
ば、正方導波路となるため、偏波方向に対して無依存の
スポットサイズ変換器が作製できる。また、ここでは溝
２は、幅および深さともに変化する場合について説明し
ているが、幅あるいは深さのいずれかのみを変えるだけ
でも、同様に実施できる。

【００３５】なお、図７（ａ）および図７（ｂ）に示し
たように、溝２の上部分以外に形成されたコア層４ａを
エッチングによって除去し、溝２の上部のコア層４ａ、
すなわちコア４のみを残す場合について説明したが、こ
のようなエッチング除去工程を行わず、図９（ａ）およ
び図９（ｂ）に示したように、コア層４ａの上にそのま
ま上部クラッド層５を形成してもよい。

【００３６】この構造の場合、溝２におけるコア層４ａ
が最も厚いため、その部分に光は局在し、コア層４ａ内
を伝搬していくことになる。この構造では、コア層４ａ
の形状が、縦および横方向に対して非対称であるため、
各偏波方向の光に対して、一般的に実効的な屈折率が異
なり、光強度分布も変わる。したがって、導波モードの
対称性は劣化する。しかしながら、偏波方向に対してさ
ほど敏感ではない使用方法に対しては、このような方法
でも十分である。そのため、本方法を用いれば、コア層
４ａの両側をエッチングにより除去する必要がないた
め、作製の工程を削減することが可能である。さらに、
溝２の断面形状を調整することにより、正方導波路と同
様に偏波方向に対して無依存とすることも可能である。

【００３７】（実施の形態１）ではコア４の断面形状を
略正方形状としたが、コア４の断面形状は縦横対称の形
状、例えば、円形状または略円形状としても良い。これ
により、偏波方向に対して無依存とすることができる。
なお、このことは以下の各実施の形態においても同様で
ある。

【００３８】（実施の形態２）次に、本発明の（実施の
形態２）について図面を用いて説明する。半導体等のエ
ッチング材料用に、異方的なエッチング特性を示す材料
を用いると、滑らかな溝形状を得ることが可能である。
代表的な例として、（００１）面を主面とするシリコン
基板の主表面を水酸化カリウム溶液によってエッチング
を行なうと、面方位によるエッチング速度の異方性によ
って、（１１１）面が露出する。この性質を利用して溝
２を形成する方法について説明する。

【００３９】図１１〜図１６は本発明の（実施の形態
２）を示す。図１１は、光導波路の斜視図であるが、図
１２〜図１４に示す上部クラッド層５が省略して図示さ
れている。

【００４０】また、図１２，図１３および図１４は、そ
れぞれ図１１における光導波路のＡ−Ａ’断面図，Ｂ−
Ｂ’断面図，Ｃ−Ｃ’断面図である。図１１ないし図１
４において、シリコンを主な構成材料とし、主表面を
（００１）とする半導体基板１の上に、〈１１￣０〉方
向に平行な溝２が形成されており、溝２の上に下部クラ
ッド層３、コア４、上部クラッド層５（図１１において
は省略）が順次形成されている。

【００４１】（実施の形態２）における光導波路が実施
の形態１における光導波路と異なる点は、溝２の断面形
状がＶ字状となっていることである。次に、（実施の形
態２）における光導波路の製造方法について説明する。

【００４２】図１５（ａ），図１６（ａ）は、図１１に
示した光導波路のＡ−Ａ’断面を示す工程断面図であ
る。また、図１５（ｂ），図１６（ｂ）は、同光導波路
のＢ−Ｂ’断面を示す工程断面図である。

【００４３】まず、図１５（ａ）および図１５（ｂ）に
示すように、シリコンを主な構成材料とした半導体基板
１の上に帯状の開口６ａを有するレジスト６を形成す
る。この帯状の開口は、〈００１〉方向に平行である。
なお、Ａ−Ａ’断面における開口の幅は、Ｂ−Ｂ’断面
における開口の幅よりも大きい。

【００４４】次に、図１６（ａ）および図１６（ｂ）に
示すように、レジスト６をマスクとしたエッチングによ
って、半導体基板１の上に断面がＶ字形の溝２を形成す
る。以下、（実施の形態１）の場合と同様に下部クラッ
ド層３，コア４，上部クラッド層５を順次形成する。

【００４５】ここで、溝２の断面がＶ字形状になる理由
について説明する。〈００１〉方向を主面とするシリコ
ンで構成された半導体基板１の上に〈１１￣０〉方向に
平行な帯状の開口を有するレジスト６を用いて半導体基
板１をエッチングした場合、溝２の斜面は、（１１１）
面と一定している。したがって、溝２の断面はシャープ
なＶ字状となる。

【００４６】このような性質を利用して、Ａ−Ａ’断面
部ではレジスト６の開口６ａの幅を広くしておき、Ｂ−
Ｂ’断面ではレジスト６の開口６ａの幅を狭くしておく
と、溝２の斜面の面方位は常に（１１１）面となること
から、Ａ−Ａ’断面およびＢ−Ｂ’断面において形状が
相似であって、断面積の異なる溝２を形成することがで
きる。

【００４７】すなわち、レジスト６の開口幅を決める
と、溝２の幅と深さは自動的に定まることになる。さら
に、両方位に対するエッチング選択性がかなり高い場
合、少々エッチング時間を長くしても、その断面形状は
一定に保たれる。そのため、レジスト６の開口の形状の
みによって、その溝の断面形状を一意に定めることが可
能である。よって、必要とする溝の大きさに対応するレ
ジスト６を形成することで、精度よく溝２の形状を得る
ことができるため、作製プロセスが容易になる。

【００４８】本実施の形態においては、Ｖ字形状の溝２
を形成する場合について説明したが、インジウム燐に対
する塩酸系エッチングのように、垂直にエッチング可能
な場合であっても、同様に実施できる。

【００４９】（実施の形態３）（実施の形態２）では、
異方性エッチングによる溝２の自動的な形成方法につい
て説明を行なったが、特に半導体への異方性エッチング
の場合、溝の形成面方位に対して露出する面方位は変化
する。

【００５０】図１７（ａ）は本発明の（実施の形態３）
における光導波路の斜視図であるが、図１８〜図２０に
示す上部クラッド層５が省略して図示されている。ま
た、図１７（ｂ）は平面図を示している。

【００５１】また、図１８，図１９は、それぞれ図１７
における光導波路のＡ−Ａ’断面図，Ｂ−Ｂ’断面図で
ある。図１７ないし図１９において、インジウム燐を主
な構成材料とする半導体基板１の上に溝２が形成されて
おり、溝２の上に下部クラッド層３、コア４、上部クラ
ッド層５（図１７においては省略）が順次形成されてい
る。

【００５２】半導体基板１の上には、Ａ−Ａ’断面を基
点として溝２が直線的に形成されているが、途中から
は、溝２が幅を一定に保ったまま、湾曲している。イン
ジウム燐で形成された半導体基板１に溝２を形成する際
に、塩酸系エッチング液と、（実施の形態２）において
説明したレジスト６とを用いると、順メサ方向に形成し
た、レジスト６の開口の直線部分においては、溝２に
（１１１）面が露出されるが、溝２が湾曲し、順メサ方
向からずれていくにつれて溝２の露出面方位は変化して
いき、その結果、溝２は浅くなっていく。この方法を利
用することにより、コア４を曲げつつコア４の断面積を
縮小し、スポットサイズの変換を行なうことが可能であ
る。

【００５３】なお、この（実施の形態３）では溝２の幅
を一定に保ったままで湾曲させることによって溝２の深
さをコントロールしたが、溝２の幅を変化させるととも
に湾曲させることによって溝２の深さをより精密にコン
トロールすることができる。

【００５４】上記の各実施の形態において、Ｂ−Ｂ’断
面において溝２の底部とコア４との距離が近くなってし
まう。半導体基板１の材料が透明である場合は問題ない
が、半導体基板１の材料が光を吸収する場合は、溝２の
底に染み出した光が半導体基板１に吸収されてしまうこ
とになる。

【００５５】そこで、図２０に示すように溝２の上に高
反射膜７を形成すれば、コア４と溝２との距離が、導波
光の染み出し距離よりも小さくても、高反射膜７によっ
て光は反射され、光が半導体基板１に吸収されることは
ない。これにより、溝２の設計の自由度はさらに増す。

【００５６】なお、導波光の強度分布は、溝２の底部に
おける高反射膜７によって非対称となるため、コア４か
らの放射光は若干広くなったり非対称になるが、大半の
光は狭い放射角として出射されるため、光能動素子や光
ファイバへの結合における有利性が損なわれることはな
い。

【００５７】上記の各実施の形態におけるコア層及びク
ラッド層の材料としては、ビニル系有機分子、シロ
キサン骨格ポリマ、および縮重合系有機分子などの高
分子材料を使用できる。ただし、コア層の屈折率はクラ
ッド層の屈折率よりも大きい。

【００５８】ビニル系有機分子としては、ポリメチ
ルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）、フッ素化ＰＭＭＡ、
重水素化ＰＭＭＡ、架橋ＰＭＭＡ、脂環基導入変性ＰＭ
ＭＡ、ポリエチルメタクリレートなどのほか、他のビニ
ル化合物との共重合体を例に挙げることができる。

【００５９】シロキサン骨格ポリマとしては、多く
の変性ポリシロキサンがあり、感光性ポリシロキサン誘
導体、変性フッ素化ポリシロキサンなどを例に挙げるこ
とができる。

【００６０】縮重合系有機分子としては、フッ素化
ポリイミド、熱硬化性ポリエステル、ポリカーボネート
などの縮合高分子を骨格として変性した種々の変性ポリ
マがあり、感光性フッ素化ポリイミド、エポキシ変性ポ
リエステル樹脂、アクリル変性ポリカーボネートなどの
ほか多くの共重合体、誘導体がある。フッ素化ポリイミ
ド、フッ素化ポリメタクリレート、またはフッ素化ポリ
シロキサン等を例に挙げることができる。

【００６１】なお、上記の（実施の形態２）において
は、レジスト６の帯状の開口６ａが入射端から出射端に
向かって直線的に幅が狭くなっていたが、これは図２１
に示すように入射端から出射端の直前の位置までは一定
幅に形成し、出射端の直前の位置から出射端まで次第に
幅を狭くして、溝２の入射端から出射端に向かう深さの
形状をコントロールすることもできる。

【００６２】上記の各実施の形態では、溝２の入射端か
ら出射端に向かう深さの形状が、入射端が最も深く、出
射端に向かって次第に浅くなるように下方に膨らんだ緩
やかな湾曲で構成されていたが、図２２（ａ）に示すよ
うに入射端が最も深く、出射端に向かって次第に浅くな
るように上方に膨らんだ緩やかな湾曲で構成したり、図
２２（ｂ）に示すように直線で構成することもできる。

【００６３】上記の各実施の形態の溝２は、レジスト６
をマスクとしてレジスト６を残してレジスト６で表面が
覆われていない開口６ａに露出した半導体基板１をエッ
チングして形成したが、図２３（ａ）に示すように半導
体基板１の上に出射端の側が入射端の側よりも厚くレジ
スト１５を形成し、次にこれを図２３（ｂ）に示すよう
にレジスト１５ごとエッチングして深さのコントロール
された溝２を形成することもできる。

【００６４】また、図２４（ａ）に示すように半導体基
板１の溝２の深さを浅くしたい出射端の付近にだけレジ
スト１６を形成してエッチングを開始し、次に図２４
（ｂ）に示すようにエッチングの途中でレジスト１６を
除去して、図２４（ｃ）（ｄ）に示すようにさらにエッ
チングしてエッチングして深さのコントロールされた溝
２を形成したり、図２４（ｅ）に示すようにエッチング
の途中でレジスト１６を除去せずにレジスト１６ごとエ
ッチングして深さのコントロールされた溝２を形成する
こともできる。

【００６５】

【発明の効果】以上のように本発明の光導波路は、光導
波用のコアがクラッドで囲まれたであって、光の進行方
向と交差する方向の前記コアの断面積が変化しているの
で、偏波方向に対して無依存で、良好な伝送特性を実現
することができる。

【００６６】また、本発明の光導波路の製造方法による
と、基板の上に光導波用のコアが形成された光導波路を
製造するに際し、基板の上に光導波用のコアの配設方向
に沿って帯状の開口部が形成されたマスクを形成し、か
つ前記開口部の幅を前記配設方向に沿って変化させ、前
記マスクを用いて前記開口部に露出している前記基板の
表面をエッチングして前記配設方向に沿って深さが変化
した溝を形成し、前記溝にクラッド材を形成し、前記ク
ラッド材の上に前記溝の一端から他端にわたって光伝播
可能な材料により構成されるコア材を堆積し、前記コア
材をエッチングして断面形状が略正方形で、かつ光の進
行方向に沿って断面積が前記溝の一端から他端に向かっ
て減少した前記コアを形成するので、複雑な３次元加工
技術を経ず、縦横に対称なコアを形成することが可能で
ある。そして、異方性エッチングを利用することによ
り、基板に精度良く溝を形成することができる。また、
溝部の底面に高反射膜を形成することにより、伝播損失
を増やすことなくスポットサイズ変換を行なうことが可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の（実施の形態１）における光導波路の
斜視図

【図２】同光導波路のＡ−Ａ’断面図

【図３】同光導波路のＢ−Ｂ’断面図

【図４】同光導波路のＣ−Ｃ’断面図

【図５】同光導波路のＡ−Ａ’断面における工程断面図
とＢ−Ｂ’断面における工程断面図

【図６】同光導波路のＡ−Ａ’断面における工程断面図
とＢ−Ｂ’断面における工程断面図

【図７】同光導波路のＡ−Ａ’断面における工程断面図
とＢ−Ｂ’断面における工程断面図

【図８】同光導波路のＡ−Ａ’断面における工程断面図
とＢ−Ｂ’断面における工程断面図

【図９】本発明の（実施の形態１）における他の光導波
路のＡ−Ａ’断面図とＢ−Ｂ’断面図

【図１０】本発明のウェハを使用した具体的な製造工程
図

【図１１】本発明の（実施の形態２）における光導波路
の斜視図

【図１２】同光導波路のＡ−Ａ’断面図

【図１３】同光導波路のＢ−Ｂ’断面図

【図１４】同光導波路のＣ−Ｃ’断面図

【図１５】同光導波路のＡ−Ａ’断面における工程断面
図とＢ−Ｂ’断面における工程断面図

【図１６】同光導波路のＡ−Ａ’断面における工程断面
図とＢ−Ｂ’断面における工程断面図

【図１７】本発明の（実施の形態３）における光導波路
の斜視図と平面図

【図１８】同光導波路のＡ−Ａ’断面図

【図１９】同光導波路のＢ−Ｂ’断面図

【図２０】本発明の各実施の形態における光導波路の断
面図

【図２１】本発明の溝の別の形成方法を示す平面図

【図２２】本発明の溝の別の形成方法を示す断面図

【図２３】本発明の溝の別の形成方法を示す断面図

【図２４】本発明の溝の別の形成方法を示す断面図

【図２５】従来の光導波路の斜視透視図

【符号の説明】

１半導体基板２溝３下部クラッド層４コア４ａコア層５上部クラッド層６レジスト７高反射膜１３ウェハ１５，１６レジスト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光導波用のコアがクラッドで囲まれた光導
波路であって、光の進行方向と交差する方向の前記コアの断面積が変化
している光導波路。
【請求項２】光導波用のコアがクラッドで囲まれた光導
波路であって、基板の表面に光の進行方向に沿って断面積が変化するよ
うに形成された溝と、前記溝の上にクラッドを介して形成され光の進行方向に
沿って断面積が変化するコアとを有する光導波路。
【請求項３】前記コアの断面積が光の進行方向に沿って
光入射端から出射端に向かって減少している請求項１ま
たは請求項２に記載の光導波路。
【請求項４】前記コアの断面形状が略正方形である請求
項１〜請求項３の何れかに記載の光導波路。
【請求項５】前記溝の底面または内側面に反射膜が形成
されている請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光導
波路。
【請求項６】基板の上に光導波用のコアが形成された光
導波路を製造するに際し、基板の上に光導波用のコアの配設方向に沿って帯状の開
口部が形成されたマスクを形成し、かつ前記開口部の幅
を前記配設方向に沿って変化させ、前記マスクを用いて前記開口部に露出している前記基板
の表面をエッチングして前記配設方向に沿って深さが変
化した溝を形成し、前記溝にクラッド材を形成し、前記クラッド材の上に前記溝の一端から他端にわたって
光伝播可能な材料により構成されるコア材を堆積し、前記コア材をエッチングして光の進行方向に沿って断面
積が前記溝の一端から他端に向かって減少した前記コア
を形成する光導波路の製造方法。
【請求項７】基板の上に光導波用のコアが形成された光
導波路を製造するに際し、基板の上に光導波用のコアの配設方向に沿って帯状の開
口部が形成されたマスクを形成し、かつ前記開口部の形
状を前記溝の一端から他端に向かって湾曲させ、前記マスクを用いて前記開口部に露出している前記基板
の表面をエッチングして前記配設方向に沿って深さが変
化した溝を形成し、前記溝にクラッド材を形成し、前記クラッド材の上に前記溝の一端から他端にわたって
光伝播可能な材料により構成されるコア材を堆積し、前記コア材をエッチングして光の進行方向に沿って断面
積が前記溝の一端から他端に向かって減少した前記コア
を形成する光導波路の製造方法。
【請求項８】前記コア材をエッチングして前記コアを断
面形状が略正方形に形成することを特徴とする請求項６
または請求項７記載の光導波路の製造方法。
【請求項９】前記半導体基板がシリコンで構成されてお
り、前記半導体基板の主面が（００１）面であり、前記
溝が前記半導体基板の〈１１￣０〉方向に平行である請
求項６または請求項７記載の光導波路の製造方法。
【請求項１０】厚さの異なるレジストを半導体基板の上
に形成し、レジストごと半導体基板をエッチングして深
さが変化した溝を形成する請求項６記載の光導波路の製
造方法。
【請求項１１】レジストを半導体基板の上に部分的に形
成し、エッチングの途中で前記レジストを除去してエッ
チングを続けるか、またはエッチングの途中での前記レ
ジストを除去を行わずにレジストごと半導体基板をエッ
チングして深さが変化した溝を形成する請求項６記載の
光導波路の製造方法。