JP2002139641A - 光導波路部材、その製造方法及び光モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本願発明は、安価で、且つファイバと低損失
な光結合が得られるファイバアライメントＶ溝付ポリマ
導波路基板を提供するものである。 【解決手段】 本願発明の代表的な形態は、シリコン基
板上の一部に光導波路が形成され、該導波路のコアまた
はクラッドがポリマから構成され、該導波路に光ファイ
バを位置決め固定するためのＶ形状の溝を該シリコン基
板に有し、該Ｖ溝と該導波路の境界に該Ｖ溝と垂直な方
向に伸びる矩形状の溝を該シリコン基板に有し、該導波
路を構成するコアまたはクラッドの膜厚が該境界近傍で
他の部分よりも薄くなっており、該Ｖ溝にファイバを実
装した時に、該ファイバのコアの中心の高さが該境界か
ら十分に離れた位置の該導波路のコアの高さよりも低く
かつファイバと導波路の間で高効率な光結合が得られる
高さになるように、該Ｖ溝の形状が設定されていること
を特徴とする光導波路部材である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は光通信などで用い
られる光導波路に関するものである。更に本願発明は、
特に光ファイバを導波路に実装する時に用いるアライメ
ント用Ｖ溝構造を有するポリマ光導波路基板の製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、通信用光モジュールの高機能化及
び小型化を目的に、石英光導波路を用いた光モジュール
が検討されている。既に、石英光導波路を用いた光スプ
リッタやアレイ回折格子型波長合分波器などが実用化さ
れている。また、石英導波路を有する基板に、レーザダ
イオードやフォトダイオードなどの半導体素子をハイブ
リッド実装することによって、小型で低コストな光送受
信モジュールも実現化されている。一方、光導波路を構
成する材料としては、石英の他に高分子樹脂、すなわ
ち、ポリマも検討されている。ポリマ導波路は、スピン
塗布によって成膜できるので、石英導波路に比べて生産
性が高く、低コストで導波路基板を作製できる。このた
め、石英導波路の代わりにポリマ導波路を用いること
で、上記モジュールの抜本的な低コスト化が期待でき
る。これらの光モジュールでは導波路と光ファイバを低
損失で光結合する必要がある。通常、光通信で用いられ
るシングルモードファイバを使用した場合、導波路とフ
ァイバを低損失で結合するためには導波路とファイバの
位置をサブミクロンの精度で位置決めして固定する必要
がある。これを短時間かつ低コスト行うために、光導波
路を形成するシリコン基板に、光ファイバをアライメン
トするためのＶ形状の溝を集積することが検討されてい
る。石英光導波路を有するシリコン基板にアライメント
Ｖ溝を形成した例としては、例えば、特開平８−２１７
７２、特開平８−２９６３８、電子情報通信学会１９９
６年総合大会講演論文集エレクトロニクス１分冊、４４
４頁、講演番号（ＳＣ−２−８）などがある。

【０００３】又、基板にあらかじめＶ溝を作製した後
に、ポリマ導波路を形成した例としては、日本国、公開
公報、特開平１０−２８８７１７号が挙げられる。又、
ポリマ導波路とＶ溝構造をそれぞれ別に作製して位置合
わせして張り合わせる方法が日本国、公開公報、特開平
１１−２０２１５８号、あるいは特開２０００−４７０
５５号に見られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本願発明の第１の課題
は、低コストで製造の容易な光導波路部材を提供するも
のである。

【０００５】本願発明の第２の課題は、低コストで製造
の容易な光導波路部材の製造方法を提供するものであ
る。

【０００６】本願発明は、わけても、Ｖ溝付ポリマ導波
路基板を有し、樹脂の膜厚不均一によるファイバと導波
路間の損失増加を最小限に押さえて良好な光結合が得ら
れる光導波路部材の構造を提供せんとするにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願発明の、代表的な第
１の形態は、Ｖ字型溝部と、当該Ｖ字型溝部の延在方向
に、このＶ字型溝部と第２の溝部を挟んで対向した平坦
な領域とを有するシリコン基板と、前記Ｖ字型溝部に設
けた光導波路と、前記平坦な領域の上部に、当該光導波
路のコア層を構成する第１の樹脂層、及び当該光導波路
のクラッド層を構成する第２の樹脂層と、を少なくとも
有し、前記第１、及び第２の各樹脂層は前記平坦な領域
の第１の溝部と対向する端面の近傍でその厚さが減少し
ており、且つ前記Ｖ形状のＶ溝に光ファイバを実装した
時に、前記光ファイバのコアの中心の高さが前記境界か
ら前記Ｖ形状の溝よりも離れた膜厚がおよそ平坦な個所
での光導波路のコアの中心の高さよりも低くい高さにな
るように、前記Ｖ形状の溝の形状が設定されていること
を特徴とする光導波路部材である。尚、Ｖ字型溝部と第
２の溝部を挟んで対向した平坦な領域とは、当該Ｖ字型
溝部よりみれば、凸部状に上がっている部分となる。以
下、同様である。

【０００８】本願発明の、代表的な第２の形態は、Ｖ字
型溝部と、当該Ｖ字型溝部の延在方向に、このＶ字型溝
部と第２の溝部を挟んで対向した平坦な領域とを有する
シリコン基板と、前記Ｖ字型溝部に添い且つ前記第２の
溝部の所定壁面に対向して設けた光導波路と、前記平坦
な領域の上部に、接着材の層、当該光導波路の第１のク
ラッド層を構成する第３の樹脂層、当該光導波路のコア
層を構成する第１の樹脂層、及び当該光導波路の第２の
クラッド層を構成する第２の樹脂層と、を少なくとも有
し、前記第１、第２、及び第３の各樹脂層は前記平坦な
領域の第１の溝部と対向する端面の近傍でその厚さが減
少しており、且つ前記光導波路のコア領域の端面は前記
第１の樹脂層が構成するコア層の端面に対向しているこ
とを特徴とする光導波路部材である。

【０００９】本願発明の、代表的な第３の形態は、シリ
コン基板上の一部に光導波路が形成され、前記光導波路
のコアまたはクラッドが高分子樹脂から構成され、前記
光導波路に対して光ファイバを位置決め固定するための
Ｖ形状の溝と、前記光導波路の境界に前記Ｖ形状の溝と
垂直な方向に伸びる溝とを前記シリコン基板に有し、前
記光導波路を構成するコアまたはクラッドの膜厚が前記
境界近傍で他の部分よりも薄くなっており、前記Ｖ形状
のＶ溝に光ファイバを実装した時に、前記光ファイバの
コアの中心の高さが前記境界から所望位置での光導波路
のコアの高さよりも低い高さになされていることを特徴
とする光導波路部材である。この場合、光ファイバと光
導波路の間で高効率な光結合が得られる高さになるよう
に、前記Ｖ形状の溝の形状が設計されている。

【００１０】本願発明に係わる製造方法の主な形態は、
下記の通りである。

【００１１】製造方法の第１の形態は、シリコン基板上
に、コアまたはクラッドがポリマから構成された光導波
路と前記光導波路に対する光ファイバを位置決め固定す
るためのＶ形状の溝とを少なくとも有する光導波路部材
の製造方法であって、前記シリコン基板に前記光ファイ
バの長手方向に向う所望のＶ形状の溝を形成し、この
後、前記光導波路用のポリマを塗布して当該光導波路を
形成し、前記光ファイバの搭載する領域の前記ポリマに
よる高分子樹脂膜を除去する、ことを特徴とする光導波
路部材の製造方法である。

【００１２】製造方法の第２の形態は、前記光導波路を
形成した後、前記光導波路と前記光ファイバの搭載する
領域との間にこの両者を分ける溝を形成し、次いで、前
記光ファイバの搭載する領域の前記ポリマによる高分子
樹脂膜を除去することを特徴とする前記に記載の光導波
路部材の製造方法である。

【００１３】製造方法の第３の形態は、前記シリコン基
板に前記光ファイバの長手方向に向う所望のＶ形状の溝
を形成した後、前記シリコン基板のポリマ層を残す領域
に前記シリコン基板とポリマの密着性を高める接着層を
設け、次いで、前記光導波路を形成することを特徴とす
る前記に記載の光導波路部材の製造方法である。

【００１４】製造方法の第４の形態は、シリコン基板に
Ｖ字型溝部を形成する工程、前記Ｖ字型溝部を構成する
平坦な領域であって且つ当該光導波路の光の進行方向に
存在する領域の上面に接着材の層を形成する工程、こう
して準備されたシリコン基板の少なくともＶ字型溝部及
び当該Ｖ字型溝部を構成する平坦な領域の上面を覆って
当該光導波路のコア層を構成する第１の樹脂層、及び当
該光導波路のクラッド層を構成する第２の樹脂層を形成
する工程、光導波路の端面に対向する壁面を有する第２
の溝部を形成する工程、当該光導波路の光の進行方向に
添って存在する前記Ｖ字型溝部を構成する平坦な領域上
に存在する少なくとも前記第１、及び第２の各樹脂層を
除く工程を有することを特徴とするものである。

【００１５】本願発明に係わる他の諸形態は、以下の欄
に説明されるであろう。

【００１６】

【発明の実施の形態】本願発明の具体的な実施の諸形態
を説明するに先立って、本願発明の更なる諸技術並びに
本願発明の優位性等について説明する。

【００１７】前述の従来の技術の欄に例示した例は、あ
くまで石英導波路にアライメントＶ溝を集積したもので
あり、シリコン基板上に石英導波路を作製した後に基板
一部の石英層を除去してシリコン基板を露出し、シリコ
ン基板をＫＯＨ等の強アルカリ性の液によってウエット
エッチングすることでＶ溝を形成している。しかしなが
ら、同プロセスをポリマ導波路に適用すると一般にポリ
マは強アルカリに対して耐性が無く、ポリマ導波路が溶
解したり基板から剥離したりするという問題が生じる。
この問題は、シリコン基板にＶ溝を形成した後にポリマ
を塗布して導波路を形成することにより回避できる。本
願発明はこの方法を用いるものである。

【００１８】本願発明の代表的例は、以下に示す手順に
従ってアライメントＶ溝付ポリマ導波路基板を作製する
ことである。（１）シリコン基板に異方性のウエットエ
ッチングを用いてアライメントＶ溝を形成する。（２）
必要に応じて基板表面に熱酸化シリコン膜などの無機膜
を設ける。（３）シリコン（基板表面に無機膜を設けた
場合は無機膜）とポリマの接着力を強める接着層を導波
路部（ポリマ導波路を残す部分に）に設ける。（３）基
板全面にワニスを塗布・ベークしてポリマ層からなる下
部クラッド層、コア層を設ける。（４）フォトリソグラ
フィとドライエッチングによりコア層を導波路パターン
に加工する。（５）基板全面にワニスを塗布・ベークし
てポリマ層からなる上部クラッド層を設ける。（６）Ｖ
溝領域とポリマ導波路領域の間に、ダイシングソーによ
ってシリコン基板に溝を形成する。（７）Ｖ溝領域のポ
リマ層を剥離・除去する。

【００１９】上述の製造方法の要点をまとめれば、次の
通りである。

【００２０】第１は、シリコン基板上の一部に光導波路
が形成され、前記導波路のコアまたはクラッドがポリマ
から構成され、前記導波路に光ファイバを位置決め固定
するためのＶ形状の溝を前記シリコン基板に有し、前記
Ｖ溝と前記導波路の境界に前記Ｖ溝と垂直な方向に伸び
る矩形状の溝を前記シリコン基板に有する光導波路基板
の製造方法であって、前記基板に前記Ｖ溝を形成した後
に、前記基板全面にポリマを塗布して前記導波路を作製
する。

【００２１】第２は、前記導波路を作製した後に、前記
矩形状の溝を形成する際にポリマ層を切断し、引き続き
Ｖ溝上のポリマ層のみを基板から剥離することである。

【００２２】第３は、前記Ｖ溝を形成した基板のポリマ
層を残す導波路部分にのみに基板とポリマの密着性を高
める接着層を設けた後に、前記導波路を作製することで
ある。

【００２３】ここで導波路を構成するポリマには無機物
との密着性が悪いフッ素を含有する樹脂を用いたほうが
良い。又、接着層には、ポリイミドシリコン樹脂、フッ
素を含有しないポリイミド、有機アルミニウム化合物、
有機ジルコニウム化合物、有機チタン化合物のいずれか
またはその組合せからなる複合膜などを用いることがで
きる。特に、フッ素化したポリイミドを導波路材料に用
いれば、剥離は極めて容易にできる。フッ素化ポリイミ
ドを導波路材料に用いた場合には、接着層としてポリイ
ミドシリコーン、有機金属酸化膜、フッ素を含まないポ
リイミド、あるいはそれらの複合膜などが好ましい。

【００２４】本願発明になる製造方法によれば、基板に
塗布したポリマはベーク中にＶ溝内に流れ込み、Ｖ溝の
近傍でクラッド層やコア層が薄くなるために導波路特性
やファイバとの結合特性が劣化すると言う第１の難点
は、十分回避されている。

【００２５】更に、本願発明の光導波路部材によれば、
導波路作成後にＶ溝内のポリマ層を除去する際に、Ｖ溝
内のポリマ層は流れ込みによって極めて厚くなってお
り、ドライエッチング等の手法で除去するのが困難とな
る第２の難点は十分回避されている。即ち、本発明の第
２の難点はＶ溝を作製した後にポリマを塗布して作製し
たＶ溝付ポリマ導波路基板において、実装するファイバ
のコアの中心の高さがＶ溝から十分に離れた平坦な領域
の導波路のコアの中心の高さよりも低くなるようにＶ溝
の幅（形状）を設定する。境界にダイシングを用いて溝
を形成する際には、ポリマ層の膜厚がＶ溝近傍で急激に
変化している領域を削除するように、溝の幅と位置を設
定する。特に前記境界の溝の幅を１００μｍ 〜２２０
μｍに設定する。特に結合損失を小さくするには基板表
面から図ったコア層中心の高さを１５μｍ以下に設定す
る。特に発生する損失を最小に抑えるためには接着層と
シリコン基板の間に熱酸化膜等の無機膜を設けて、同無
機膜もシリコン基板への光の漏洩を防止するクラッド層
として作用させる。光結合損失を劣化させないように下
部クラッド層の厚さは２μｍ以上確保し、接着層の厚さ
は０．５μｍ以下に設定する。上述した本願発明に係わ
る諸事項は、本願発明の諸形態、諸実施の諸形態に適用
できるものであることは言うまでもない。

【００２６】日本国、公開公報、特開平１０−２８８７
１７号では、基板にあらかじめＶ溝を作製した後に、ポ
リマ導波路を形成しているが、前述の難点は回避してい
ない。更に、実施の際には基板上に極めて厚いメタル膜
を形成する必要があることからコスト高である。又、前
述した別のアプローチとしてポリマ導波路とＶ溝構造を
それぞれ別に作製して位置合わせして張り合わせる方
法、例えば、特開平１１−２０２１５８号、特開２００
０−４７０５５号も、両者をサブミクロンの精度で位置
あわせして固定する作業は、現実に極めてコスト高であ
る。これらに比較し、本願発明によれば、極めて安価
に、高性能の光導波路部材を提供することが出来る。

【００２７】本願発明に係るアライメントＶ溝付ポリマ
光導波路基板を図１に、前記光導波路基板の作製プロセ
スを図２、図３に示す。図１の（ａ）はその主要部の斜
視図であり、図１の（ｂ）は光の進行方向に平行な面で
の断面図である。図２はその製造プロセスを順次示した
斜視図であり、図３はその製造プロセスを順次示した断
面図である。これらの断面図は光の進行方向に平行な面
での断面図であり、（ａ）、（ｂ）等の各図は図２のそ
れと対応した状態を示している。これらの図を用いて、
本願発明に係る導波路基板の作製方法の概要と、当該導
波路基板においてファイバと低損失な光結合を実現する
ための構造について説明する。尚、図１の（ａ）は図２
の（ｇ）に相当する光導波路部材の斜視図で、図１の
（ｂ）はこれに光ファイバが搭載された状態を示した断
面図である。符号９は光ファイバのコア領域、符号８は
そのクラッド領域である。これらの図の詳細は以下に詳
細に説明されるので、ここでは仔細を省略する。

【００２８】本導波路基板は以下のプロセスで作製す
る。シリコン基板１に、通例の異方性ウエットエッチン
グを用いてアライメントＶ溝２を形成する（図２
（ａ）、図３（ａ））。

【００２９】基板全面に、ポリマと基板の密着性を確保
するための接着層３を、スピン塗布などの方法で設け
る。フォトレジ工程とエッチングを用いて、シリコン基
板１のＶ溝領域３１の接着層を除去する（図２（ｂ）、
図３（ｂ））。ここで接着層３としては、アルミニウ
ム、ジルコニウム、チタンなどの有機金属キレートやエ
ステル溶液を塗布・ベークして得られる有機金属化合物
や、シリコンを含有したシリコン樹脂やフッ素を含有し
ない樹脂、あるいは両者の複合膜などを用いることがで
きる。前記有機金属化合物自体は例えば特開平７−１７
４９３０などに見られるもので十分である。また、前記
シリコン樹脂やフッ素を含有しない樹脂自体は、例えば
国際公表公報ＷＯ９８／３７４４５号に見られるもので
十分である。尚、フッ素を含有しない樹脂には、ポリイ
ミド、ポリアミド、ポリカーボネイト、アクリル樹脂な
どを、更に挙げることが出来る。

【００３０】ここで密着層３の膜厚を、有機金属酸化膜
の場合は０．１μｍ以下、樹脂の場合は０．５μｍ以下
と比較的薄くしても実用上十分な接着強度が得られる。
従って、前記Ｖ溝内の密着層に形成される厚さは、Ｖ溝
に液が流れ込むことによって増加したとしても高々数μ
ｍ以下で十分である。この為、ウエットエッチングやド
ライエッチングによってＶ溝内の接着層を除去すること
は支障ない。

【００３１】次に、屈折率の異なる２種類のポリマを塗
布及びベークして、下部クラッド層４、コア層５を設け
る（図２（ｃ）、図３（ｃ））。これらの層は塗布・ベ
ークの際にＶ溝内部に流れ込むためにＶ溝内では厚く、
Ｖ溝近傍では薄くなる。更に、通例のフォトレジ工程と
ドライエッチングを用いて、前記コア層５を所望形状に
エッチングして、導波路パターン５を形成する（図２
（ｄ）、図３（ｄ））。

【００３２】再度、ポリマを塗布及びベークして上部ク
ラッド層６を設ける（図２（ｅ）、図３（ｅ））。尚、
ここで、光導波路を構成する為の高分子樹脂としては、
フッ素化ポリイミド、フッ素化ポリカーボネイト、フッ
素化アクリル樹脂、重水素化シロキサン、重水素化アク
リル樹脂などを用いることが出来る。

【００３３】次に、ダイシング装置を用いて、Ｖ溝領域
と導波路領域の境界に矩形状の溝７を設ける（図２
（ｆ）、図３（ｆ））。これによってＶ溝領域と導波路
領域のポリマ層が分離される。Ｖ溝領域３１のポリマ層
は接着層３が無いために基板から剥離することができ、
これによってＶ溝付導波路基板が完成する（図２
（ｇ）、図３（ｇ））。

【００３４】本願発明では、剥離によってＶ溝領域３１
の不要なポリマ層を除去するので、Ｖ溝２内のポリマ層
が極めて厚くても支障がない。これに対して、例えばド
ライエッチングを用いてＶ溝領域のポリマ層を除去しよ
うとすると、ポリマ層の厚さは平坦部でも２０μｍ 〜
３０μｍ、Ｖ溝内部ではその倍程度になるためにエッチ
ング時間が極めて長くなったり、溝が深いために溝内に
エッチングの残留物ができるという問題がある。また、
ウエットエッチングを用いた場合も膜厚が極めて厚いた
めに大きなサイドエッチングを生じるという問題があ
り、いずれも実施困難である。

【００３５】本願発明を実施するには、Ｖ溝領域のポリ
マ層の剥離を容易にするために下部クラッド層に基板表
面と密着性の悪いポリマ材料を選択する必要がある。一
般にフッ素を含むポリマ（フッ素化ポリマ）は、Ｃ（炭
素）−Ｆ（フッ素）結合が化学的に安定なために界面で
の化学的結合が起こりにくく、シリコンや酸化シリコン
などの無機物との密着性が極めて弱いことが知られてい
る。従って、下部クラッド層にフッ素を含む樹脂を用い
れば、上記剥離工程を容易に実施できる。また、ポリマ
材料としてポリイミドを用いれば、ポリイミドは塗布・
ベークする際にイミド化と呼ばれる脱水反応が起こり、
大きな体積収縮が起こるために大きな引張り応力を膜内
に生じ、剥離が生じやすい。従って、下部クラッドにフ
ッ素化ポリイミドを用いれば上記剥離を極めて容易に実
施できる。こうした、ポリマ材料を具体的に列挙すれ
ば、例えば、フッ素化ポリイミド、フッ素化ポリカーボ
ネイト、フッ素化アクリル樹脂、テトラフルオロエチレ
ン樹脂などを挙げることが出来る。

【００３６】次に、あらかじめＶ溝を設けたシリコン基
板にポリマを塗布して作製したＶ溝付ポリマ導波路基板
において、ファイバとポリマ導波路間で低損失な光結合
が得られるための構造上の条件について述べる。

【００３７】先に述べたように、Ｖ溝を作製した後に光
導波路を作製すると、Ｖ溝近傍で下部クラッド層、コア
層、クラッド層が薄くなり、導波路の伝播特性やファイ
バとの結合特性が劣化することが懸念される。しかし、
本願発明の実施に際して、ダイシング溝７の幅や位置、
Ｖ溝の幅（Ｗ１）（すなわち実装される光ファイバのコ
アの高さ）、あるいは導波路のコアの高さを所定の範囲
内に設定することによって、この劣化を極めて小さく
（例えば＜０．１ｄＢ）押さえることが出来る。Ｖ溝近
傍の塗布膜厚の変化を考慮した数値計算の結果を図６に
示す。

【００３８】図４は、Ｖ溝付基板にポリマを塗布した時
のＶ溝近傍の膜厚変化を示す。本グラフは、Ｖ溝基板に
フッ素ポリイミドワニスを塗布して得られた実験データ
であり、これに基づいて前記の計算を行った。図４の横
軸は当該導波路構造の光の進行方向に添った位置を、縦
軸は塗布された有機樹脂層の厚さを相対値で示したもの
である。図４に示されるように、Ｖ溝に近づくに従って
膜厚が薄くなるように、膜厚が変化していると、この光
導波路を伝播する光の強度分布のピークはＶ溝に近づく
に従って下側にシフトする。図５はこの状態を説明する
図である。接着層３の上に、第１のクラッド層４、コア
層５及び第２のクラッド層６が搭載されるが、前記した
ようにＶ溝７の近傍７１で、当該光導波路を構成する諸
層の厚さが相対的に薄くなる。この位置のシフトによる
光結合損失の増加を防ぐためには、導波路端の光強度の
ピーク７１と光ファイバのコアの中心７２が一致するよ
うに光ファイバの位置を下げる。このことは具体的に
は、シリコン基板１のＶ溝２の幅Ｗ１を広げることであ
る。Ｖ溝２に光ファイバを搭載した場合、Ｖ溝２の幅が
広いと、光ファイバの位置は下がる。図５には、光ファ
イバの高さシフト量がΔと示される。尚、Ｖ溝の幅は、
例えば、図１にＷ１として例示される。ここで注意すべ
きは、端面付近で導波路は下側に曲がっているので、端
面での光強度のピークは端面でのコアの中心よりもやや
上になることである。従って結合損失を最小にするに
は、光ファイバのコアの中心が、平坦部の導波路のコア
の中心よりも低くかつ端面の導波路のコアの中心より上
になるようにＷ１を設定する。

【００３９】光結合損失が最小となる光ファイバの高さ
シフト量Δと、ファイバ−導波路間の結合損失の増加の
関係の計算例を図６の（ａ）、（ｂ）に示す。図６にお
いて、Ｖ溝によるポリマの膜厚変化が無い場合を０ｄＢ
としている。図６の横軸はダイシング溝７を形成する時
に削除する導波路領域の幅を示し、ｈは平坦部での導波
路のコア中心の基板からの高さ（図１（ｂ））を示す。
図６の（ａ）は損失が最小となる光ファイバの高さシフ
ト量Δ、図６の（ｂ）は結合損失の増加を例示する。こ
の計算例ではポリマの屈折率を１．５２、コアクラッド
の屈折率差を０．４％、コアの大きさを平坦部で６ｘ６
μｍとした。光ファイバの高さを調整しても損失増加が
残る主原因は、導波路が湾曲しているために導波路から
出る光の出射方向が傾きθを有するためである。この傾
きは図５にθとして例示した。

【００４０】この損失増加を小さくするには、ダイシン
グで削除する導波路領域の幅を大きくしてやれば良い。
また、Ｖ溝付近のポリマ層の膜厚は塗布するプロセス条
件等によって極めて敏感に変化するので、安定性の観点
からもＶ溝近傍の膜厚が急激に変化している領域をでき
るだけ多く削除したほうが良い。しかし、一方、ダイシ
ング溝の幅を大きくするとファイバのアライメントをす
るＶ溝と導波路端面の距離が大きくなるために、ファイ
バの曲がり等による導波路端面でコア位置のブレが大き
くなって、結合損失のばらつきが大きくなるという問題
が生じる。両者を考えると、削除する導波路領域の幅
（Ｗ２）は５０μｍないし１７０μｍ程度が良い。Ｖ溝
領域でのＶ溝が浅くなっている部分を削除するために
は、Ｖ溝領域をおよそ５０μｍ削除しなければならない
ことも考えると、ダイシングで形成する溝の幅としては
１００μｍ 〜２２０μｍ程度が良い。また、図６の
（ａ）から分かるように、ｈが小さいほうが導波路の湾
曲が小さくなり損失増加を小さく押さえることができ
る。たとえば、削除する導波路領域の幅を１００μｍと
した場合に、損失増加を０．０５ｄＢ以下と極めて小さ
くに押さえるにはｈを１５μｍ以下に設定すれば良い。
ところが、通常シングルモードの導波路ではファイバと
の結合効率などを考慮してコアとクラッドの屈折率差は
０．３％〜０．６％に設定されており、このためシリコ
ン基板に光が漏洩して導波路特性が劣化しないようにす
るためにはすくなくとも１５μｍの下部クラッド層が必
要である。従ってｈを１５μｍ以下とすることは困難で
ある。

【００４１】これに対しては、図７に示すような方策が
ある。この方策は、ポリマ導波路を下部クラッド層より
も低い屈折率を有する無機膜１０の上に形成して、無機
膜８も下部クラッド層の一部として光を閉じ込める構造
を用いることで解決できる。尚、図７において、無機層
１０以外はこらまで説明したものと同様である。例え
ば、下部クラッド層に屈折率が１．５程度のポリマを用
いた場合には、無機膜１０として酸化シリコン膜（屈折
率１．４６）を用いれば、酸化膜とポリマの屈折率差が
大きいために酸化膜の膜厚が１μｍ〜２μｍと薄くても
シリコン基板への光の漏洩を防止できる。また、この際
に下部クラッド層の厚さが２μｍ以上あれば、導波路を
伝播する光のスポット形状は従来構造とほとんど変らず
に良好な光結合が得られる。また、この場合は接着層３
にも導波路を伝播する光が及んでいることになるが、接
着層の厚さをコア層に比べて１桁以上薄く（例えば０．
５μｍ以下）に設定すれば、接着層による導波路の光学
特性の劣化も十分に小さくすることができる。

【００４２】以下に本発明の各具体的実施例について述
べる。 ＜実施例１＞実施例１に係るＶ溝付導波路基板の構造を
図１に、その作製方法を図２、図３に示す。本基板は以
下のプロセスで作製した。これらの各図の基本構成は前
述した通りである。

【００４３】先ず、（１、０、０）面を有するシリコン
ウエハ１に熱酸化シリコン膜１μｍを形成する。フォト
レジ工程とドライエッチングによってＶ溝２を形成する
領域の酸化シリコン膜を除去する。ＫＯＨ水溶液を用い
た通例のシリコン結晶に対する異方性エッチングによ
り、２つの（１、１、１）面からなるＶ溝２を形成す
る。エッチングマスクとして用いた酸化シリコン膜はフ
ッ酸水溶液によって除去する（図２（ａ）、図３
（ａ））。

【００４４】Ｖ溝を形成した基板にポリイミドシリコン
樹脂のワニス（例えば、日立化成工業（株）製、商品名
ＰＩＸシリーズ）をスピン塗布及びベークして接着層３
（厚さ０．５μｍ）を基板全面に形成する。通例のホト
レジ工程と酸素ガスを用いたドライエッチングによりＶ
溝領域の接着層を除去する（図２（ｂ）、図３
（ｂ））。

【００４５】屈折率の異なる２種類のフッ素化ポリイミ
ドのワニス（フッ素化ポリイミドの前駆体であるポリア
ミック酸のＮ、Ｎ−ジメチルアセトアミド溶液、例えば
日立化成工業（株）製、商品名ＯＰＩシリーズ）を順次
塗布及びベークして、下部クラッド層４（ｎ（屈折率）
＝１．５２０、ｔ（平坦部の膜厚）＝１５μｍ）、コア
層５（ｎ＝１．５２６、ｔ＝６．０μｍ）を形成する
（図２（ｃ）、図３（ｃ））。この時、Ｖ溝にワニスが
流れ込むために下部クラッド層４、コア層５の膜厚はＶ
溝近傍で薄くなった。この状態は図４に例示した通りで
ある。

【００４６】フォトレジ工程と酸素のドライエッチング
によって、コア層５の不用部分を除去して導波路パター
ンを形成する（図２（ｄ）、図３（ｄ））。この時、Ｖ
溝内は塗布膜厚が厚いためにコア層５が残ることも有り
得る。再びフッ素化ポリイミドワニスを塗布、ベークし
て上部クラッド層６（ｎ＝１．５２０、ｔ＝２０μｍ）
を設ける（図２（ｅ）、図３（ｅ））。次にダイシング
装置を用いて、Ｖ溝領域と導波路領域の境界に溝７を設
ける。ここで、溝７の幅（Ｗ２）は１５０μｍとし、Ｖ
溝領域が５０μｍ、導波路領域が１００μｍ削除される
ように溝の位置を設定した（図２（ｆ）、図３
（ｆ））。ウエハをダイシングより素子に切り出すと、
Ｖ溝領域のポリマ層は基板との接着強度が弱いためにダ
イシング直後に自然に剥離してＶ溝が露出した（図２
（ｇ）、図３（ｇ））。

【００４７】作製したＶ溝付光導波路のＶ溝部にコア径
１２５μｍのシングルモードファイバを実装、接着して
導波路―ファイバ間の結合損失を評価した。様々なＶ溝
幅（Ｗ１）に対して結合損失を比較した結果、ファイバ
のコア中心の高さが基板表面から１７．５μｍ（すなわ
ちΔ＝ｈ−１７．５＝１．０μｍ）となるＶ溝幅（Ｗ１
＝１２８．４μｍ）の時に損失が最小になり、この時の
結合損失の増加はＶ溝を集積しない場合に比較して０．
１ｄＢに押さえることができた。 ＜実施例２＞実施例２に係るＶ溝付導波路基板の構造を
図７に示す。本基板は接着層３とシリコン基板１の間に
熱酸化シリコン膜１０が設けられていることが実施例１
と異なる主な点である。

【００４８】本基板は以下のプロセスで作製した。ま
ず、実施例１と同様に（１、０、０）面を有するシリコ
ンウエハ１に熱酸化シリコン膜１０（ｔ＝２μｍ）を形
成する。フォトレジ工程とドライエッチングによってＶ
溝を形成する領域の酸化膜を除去する。ＫＯＨ水溶液を
用いた異方性ウエットエッチングにより２つの（１、
１、１）面から構成されるアライメントＶ溝２を作製す
る。実施例１と異なり、エッチングマスクとして用いた
酸化シリコン膜１０は基板表面にそのまま残した。基板
全面にポリイミドシリコン樹脂のワニスをスピン塗布・
ベークして接着層３（厚さ０．５μｍ）を基板全面に設
ける。レジスト工程と酸素ガスを用いたドライエッチン
グによって、Ｖ溝領域の接着層を除去する。屈折率の異
なる２種類のフッ素化ポリイミドワニスを順次塗布・ベ
ークして、下部クラッド層４（ｎ＝１．５２０、ｔ＝
３．５μｍ）、コア層５（ｎ＝１．５２６、ｔ＝６．０
μｍ）を形成する。フォトレジ工程と酸素のドライエッ
チングによってコア層５の不要部分を除去して光導波路
パターンを形成する。再度、フッ素化ポリイミドワニス
を塗布・ベークして上部クラッド層６（ｎ＝１．５２
０、ｔ＝２０μｍ）を設ける。ダイシング装置を用い
て、Ｖ溝領域と導波路領域の境界に溝７を設ける。ここ
で、溝７の幅（Ｗ２）は１５０μｍとし、Ｖ溝領域が５
０μｍ、導波路領域が１００μｍ削除されるように溝の
位置を設定した。ウエハをダイシング装置で素子に切り
出すと、Ｖ溝領域は基板との接着強度が弱いためにダイ
シング後に自然に剥離してＶ溝が露出した。

【００４９】作製したＶ溝付光導波路部材のＶ溝部にコ
ア径１２５μｍのシングルモードファイバを実装、接着
して導波路とファイバ間の結合損失を評価した。様々な
Ｖ溝幅に対して結合損失を比較した結果、光ファイバの
高さが酸化シリコン表面から約６．６μｍ（すなわちΔ
＝ｈ―６．７＝０．４μｍ）となるＶ溝幅（Ｗ１＝１４
１．０μｍ）の時に損失が最小となり、Ｖ溝を集積しな
い場合に対する損失増加は０．０５ｄＢと極めて小さく
することができた。また、導波路は波長１．３μｍで
０．３ｄＢ／ｃｍの良好な導波路特性を示した。

【００５０】上記実施例１及び２では、接着層としてシ
リコンや酸化シリコンとの密着性が高いポリイミドシリ
コン樹脂を特に用いたが、接着層としてはアルミニウ
ム、チタン、ジルコニウムなどの有機金属化合物を用い
ても良い。有機金属化合物の膜の形成方法としては、各
種金属のキレート溶液やエステル溶液をスピン塗布する
方法などが適用できる。また、これらの有機金属化合物
とフッ素を含まないポリマ（通常のポリイミド、ポリイ
ミドシリコン樹脂など）の複合層を接着層に用いれば、
光導波路部ではさらに強く信頼性の高い接着強度を実現
できる。これらの接着層をエッチングする手段として
は、酸素ガスを用いたドライエッチングの他にアルカリ
溶液やフッ酸溶液を用いたウエットエッチングが使用で
きる。また、上記実施例ではポリマ導波路、ファイバが
シングルモードの場合にたいして特に実施したが、導波
路、ファイバがマルチモードの場合に対しても同様に実
施可能なことは言うまでもない。

【００５１】また、上記光導波路は、下部クラッド層４
を有する埋込み型の導波路に対して実施したが、図８に
示すようなポリマからなる下部クラッドを有さず、無機
膜１０を下部クラッドとして用いた光導波路に対しても
同様に実施可能なことは言うまでもない。また、Ｖ溝の
形状としては必ずしも溝の底が尖るまでエッチングを行
う必要はなく、セットする光ファイバが底にあたらない
程度にエッチングされていれば、図８に示すような形状
であっても支障ないことも言うまでもない。こうしたＶ
溝２の形状は本実施例に限ることなく、設計上必要に応
じて本願発明に用いることが出来ることは言うまでもな
い。 ＜実施例３＞本願発明の第３の実施例は１×２スプリッ
タモジュールの例である。この例の斜視図を図９に示
す。これまでの実施例と同様の部分は同じ符号で示し
た。

【００５２】本１×２スプリッタモジュールは以下の手
順で作製した。実施例１と同様な方法によって、シリコ
ン基板１にＶ溝２−１〜２−３を形成する。ここで各Ｖ
溝の幅は１２８．４μｍとして、実装する光ファイバの
コアの中心の高さが基板表面から１７．５μｍになるよ
うに設定した。

【００５３】こうして準備したシリコン基板１にアルミ
ニウムキレート溶液（例えば、日立化成工業（株）製、
商品名ＰＩＱ−Ｃｏｕｐｌｅｒ）をスピン塗布及びベー
クし、さらにフッ素を含まない通常のポリイミド（例え
ば、日立化成工業（株）製、商品名ＰＩＱ）を塗布して
有機アルミニウム酸化膜（約３０ｎｍ）とポリイミド
（０．５μｍ）からなる接着層３を基板全面に設ける。
通例のフォトレジ工程とドライエッチング、フッ酸系の
ウエットエッチングによりＶ溝領域３１の接着層を除去
する。屈折率の異なる２種類のフッ素化ポリイミドワニ
スを順次塗布、ベークして、下部クラッド層４（ｎ＝
１．５２０、ｔ＝１５μｍ）、コア層５（ｎ＝１．５２
６、ｔ＝６．０μｍ）を形成する。通例のフォトレジ工
程と酸素のドライエッチングによって、コア層の不用部
分を除去して、所望形状のＹ分岐パターンを形成する。

【００５４】再びフッ素化ポリイミドワニスを塗布・ベ
ークして上部クラッド層６（ｎ＝１．５２０、ｔ＝２０
μｍ）を設ける。ダイシング装置を用いて、Ｖ溝領域と
導波路領域の境界に溝７−１〜７−２を設ける。ここ
で、溝の幅は１５０μｍとし、Ｖ溝領域が５０μｍ、導
波路領域が１００μｍ削除されるように溝の位置を設定
した。ウエハをダイシングより素子に切り出すと、Ｖ溝
領域は基板との接着強度が弱いためにダイシング後に自
然に剥離してＶ溝が露出した。作製したＶ溝付光導波路
のＶ溝部に３本のコア径１２５μｍのシングルモードフ
ァイバ８−１〜８−３を実装し、ＵＶ接着剤にて固定し
て光スプリッタモジュールを完成した。

【００５５】スプリッタモジュールの損失（ファイバ８
−１と８−２の間または８−１と８−３の間の損失）は
４．０ｄＢ以下と良好な特性が得られた。 ＜実施例４＞本例は、別な１×２光スイッチの例であ
る。本願発明の光導波路部材はこうした用途にも当然用
いることが出来る。本発明に係る１×２光スイッチ構造
の斜視図を図１０に示す。本光スイッチの基本構成は、
実施例３で作製した１×２光スプリッタのポリマ導波路
表面に一対の薄膜ヒータ１１−１、１１−２を設けた例
である。前記の一対の加熱手段は分岐した光導波路の各
々に対応して設けられる。薄膜ヒータとしては、例えば
Ｃｒ（厚さｔ＝０．３μｍ）を用いることが出来る。

【００５６】この加熱手段によって、分岐した光導波路
の各々の光学特性を制御し、各光導波路の光強度を制御
するものである。例えば、ＩＮから光を入射した状態で
ヒータ１１−１に電流を流すと、ヒータ直下の導波路の
屈折率が低下するために、ＯＵＴ２の光出力が増加し、
ＯＮ、ＯＵＴ１の光出力が減少しＯＦＦとなる。また、
ヒータ１１−２に電流を流すとＯＵＴ１の光出力が増加
しＯＮ、ＯＵＴ２の光出力が減少しＯＦＦとなる。ヒー
タ電力を１５０ｍＷで動作させた時の消光比は２５ｄＢ
以上、ＯＮ側の損失は１．５ｄＢであり良好なスイッチ
特性が得られた。 ＜実施例５＞本例は、光送信（または光受信）モジュー
ルの例である。本願発明の光導波路部材はこうした用途
にも当然用いることが出来る。本願発明に係る光送信
（または光受信）モジュールの構造の斜視図を図１１に
示す。

【００５７】本モジュールは以下のプロセスで作製し
た。前実施例と同様な方法でシリコンウエハ１にＶ溝２
を形成する。さらに基板表面に光導波路の下部クラッド
層並びに電極の絶縁膜として作用する熱酸化シリコン膜
１０（ｔ＝１．０μｍ）を設ける。ここで、Ｖ溝の幅は
１４０．２μｍとして実装するファイバのコア中心の高
さが酸化シリコン膜表面から８．１μｍになるように設
定した。更に、酸化シリコン膜１０上に半導体素子を実
装する時に用いるＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極１２を設ける。

【００５８】こうして準備したシリコン基板１全面にポ
リイミドシリコン樹脂のワニスをスピン塗布及びベーク
して接着層３（厚さ０．５μｍ）を基板全面に形成す
る。次いで、通例のフォトレジ工程とドライエッチング
によって、Ｖ溝領域３１の接着層を除去する。屈折率の
異なる２種類のフッ素化ポリイミドワニスを順次塗布及
びベークして、下部クラッド層４（ｎ＝１．５２０、ｔ
＝５．０μｍ）、コア層５（ｎ＝１．５２６、ｔ＝６．
０μｍ）を形成する。フォトレジ工程と酸素のドライエ
ッチングによって、コア層５の不要部分を除去する。再
びフッ素化ポリイミドワニスを塗布及びベークして上部
クラッド層６（ｎ＝１．５２０、ｔ＝２０μｍ）を設け
る。ドライエッチングを用いて、光学部材を搭載する搭
載部３２のポリマ導波路を完全に除去して電極１２を露
出する。ダイシング装置を用いて、Ｖ溝領域と導波路領
域の境界に溝７を設ける。ここで、溝７の幅は１５０μ
ｍとし、Ｖ溝領域が５０μｍ、導波路領域が１００μｍ
削除されるように溝の位置を設定した。ウエハをダイシ
ングより導波路素子に切り出すと、Ｖ溝領域のポリマ層
は基板との接着強度が弱いために剥離してＶ溝が露出し
た。

【００５９】作製した基板の電極１２にＡｕＳｎ半田を
用いて半導体レーザ１３を実装し、Ｖ溝２にシングルモ
ードファイバを実装・接着して光送信モジュールを作製
した。

【００６０】本送信モジュールは、室温３０ｍＡで２ｍ
Ｗ以上の良好な光出力を示した。また、作製した基板の
電極１２にＡｕＳｎ半田を用いて導波路型のフォトダイ
オード１３を実装し、Ｖ溝にシングルモードファイバを
実装・接着して光受信モジュールを作製した。本受信モ
ジュールは０．８Ａ／Ｗ以上の良好な受信感度を示し
た。 ＜実施例６＞本例は、更に多数の光ファイバを搭載した
モジュールの例である。本発明に係る光送信（または光
受信）モジュール用導波路基板の構造の斜視図を図１２
に示す。本基板の、例えばＶ溝２−１〜２−４に４本の
光ファイバアレイを実装することで、並列光伝送（４ｃ
ｈ）を使用する光インタコネクション用送信（または受
信）モジュールを実現できる。更に、本願発明が多数の
チャネルを有する光モジュ−ルに適用できることは言う
までもない。本導波路基板及びモジュールは実施例５と
同様な方法で作製できるので、その詳細説明は省略する
図１２では、他の実施例におけるものと同様の部品は同
じ符号で示した。 ＜実施例７＞本例は、波長多重を用いた双方向光トラン
シーバモジュールの例である。本願発明に係る波長多重
を用いた双方向光トランシーバモジュールの例の斜視図
を図１３に示す。

【００６１】本モジュールの例は、光信号を送信するた
めの波長１．３μｍの半導体レーザ１５、光出力をモニ
タするためのモニタ用導波路型フォトダイオード１６、
波長１．５μｍの信号を受信するための導波路型フォト
ダイオード１７を有する。更に、ポリマの光導波路端面
には波長１．３μｍと１．５μｍの光を合分波するため
の多層膜フィルタ１４が蒸着されている。光ファイバ８
より入射した波長１．５μｍの光信号は多層膜フィルタ
１４を透過し、フォトダイオード１７によって受信され
る。一方、半導体レーザ１５が発する波長１．３μｍの
光信号は多層膜フィルタ１４で反射されて光ファイバ８
から出力される。

【００６２】本光モジュールは以下の手順で作製した。
前実施例と同様に、シリコン基板１にＶ溝２を形成し、
基板表面に熱酸化シリコン膜１０（１．５μｍ厚）を設
ける。ここで各Ｖ溝の幅は１４１．８μｍとして、実装
するファイバのコア中心の高さが酸化膜表面から６．５
μｍになるように設定した。更に、半導体素子を実装す
る際に用いるＣｒ／Ａｕ電極１２−１〜−３を設ける。
前実施例と同様にポリイミドシリコン樹脂からなる接着
層３（厚さ０．５μｍ）を導波路領域に設ける。屈折率
の異なる２種類のフッ素化ポリイミドワニスを順次塗布
・ベークして、下部クラッド層４（ｎ＝１．５２０、ｔ
＝３．３μｍ）、コア層５（ｎ＝１．５２６、ｔ＝６．
０μｍ）を形成する。通例のフォトレジ工程と酸素のド
ライエッチングによって、コア層５の不要部分を除去し
て、Ｖ字形状の導波路パターンを形成する。再びフッ素
化ポリイミドワニスを塗布・ベークして上部クラッド層
６（ｎ＝１．５２０、ｔ＝１５μｍ）を設ける。ドライ
エッチングを用いて、素子を搭載する部分のポリマ導波
路を完全に除去し、電極１２−１〜１２−３を露出す
る。ダイシング装置を用いてＶ溝領域と導波路領域の境
界に溝７を設ける。ここで、溝７の幅は１５０μｍと
し、Ｖ溝領域が５０μｍ、導波路領域が１００μｍ削除
されるように溝の位置を設定した。ウエハをダイシング
より導波路素子に切り出すと、Ｖ溝領域のポリマ層は基
板との接着強度が弱いために剥離してＶ溝が露出した。
導波路端面に真空蒸着によって多層膜フィルタ１４を蒸
着し、電極１２−１に波長１．３μｍの半導体レーザ１
５、電極１２−２にモニタ用導波路型フォトダイオード
１６、電極１２−３に受光波長１．５μｍの導波路型フ
ォトダイオード１７をそれぞれＡｕＳｎ半田を用いて実
装し、Ｖ溝２に光ファイバ８を接着した。

【００６３】作製したモジュール（送信波長１．３μｍ
／受信波長１．５μｍ）の光出力はレーザ電流３０ｍＡ
で２ｍＷであり、受光感度は０．７Ａ／Ｗと良好な特性
が得られた。半導体レーザ１５の発光波長を１．５μ
ｍ、フォトダイオード１７の受光波長を１．３μｍとし
て、多層膜フィルタ１４に１．５μｍを反射し１．３μ
ｍを透過するものを用いることで同様に送信波長１．５
μｍ／受信波長１．３μｍの光トランシーバモジュール
も作製した。試作したモジュールの光出力はレーザ電流
３０ｍＡで１．５ｍＷであり、受光感度は０．６Ａ／Ｗ
と良好な特性が得られた。

【００６４】作製した２種類のトランシーバモジュール
を用いて構成した光通信装置の例を図１４に示す。図１
４において、符号１８は本願発明に係る１．３μｍ波長
帯域の送信及び１．５μｍ波長帯域の受信が可能なる波
長多重双方向光送受信モジュールであり、電気信号１８
２に基づき、送受信回路１８１によって制御される。符
号１９は本願発明に係る１．５μｍ波長帯域の送信及び
１．３μｍ受信が可能なる波長帯域波長多重双方向光送
受信モジュールであり、電気信号１９２に基づき、送受
信回路１９１によって制御される。両波長多重双方向光
送受信モジュール１８、１９は光ファイバ２０でつなが
れている。本装置は６００Ｍｂｉｔ／ｓの信号をファイ
バ長１５ｋｍ以上まで双方向にエラフリーで伝送するこ
とが出来た。 ＜実施例８＞本例は、波長多重光送信モジュールの例で
ある。本願発明に係る波長多重光送信モジュールの例の
斜視図を図１５に示す。本モジュールは、波長が異なる
４つのＤＦＢレーザ２１−１〜２１−４を有し、各レー
ザから出る４波の光信号がポリマ導波路から成る１×４
合波器によって合波されて、Ｖ溝２に固定される光ファ
イバから出力される。

【００６５】本モジュールは以下の手順で作製した。前
実施例と同様な方法でシリコン基板にＶ溝２を形成し、
基板表面に熱酸化シリコン膜１０（１．０μｍ厚）を設
ける。ここで各Ｖ溝の幅は１４１．１μｍとして、実装
するファイバのコア中心の高さが酸化膜表面から７．５
μｍになるように設定した。更に、ＤＦＢレーザを実装
する際に用いるＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極を熱酸化膜状に設
ける。基板全面にジルコニアキレートの溶液とフッ素を
含まないポリイミドをそれぞれスピン塗布・ベークして
有機ジルコニア酸化物とポリイミドからなる接着層３
（厚さ０．５μｍ）を基板全面に設ける。ホトレジ工程
とドライエッチングによってＶ溝領域３１の接着層を除
去する。屈折率の異なる２種類のフッ素化ポリイミドワ
ニスを順次塗布・ベークして、下部クラッド層４（ｎ＝
１．５２０、ｔ＝４．３μｍ）、コア層５（ｎ＝１．５
２６、ｔ＝６．０μｍ）を形成する。フォトレジ工程と
酸素のドライエッチングによってコア層の不要部分を除
去して、１×４合分波器のパターンを形成する。再びフ
ッ素化ポリイミドワニスを塗布・ベークして上部クラッ
ド層６（ｎ＝１．５２０、ｔ＝２０μｍ）を設ける。ド
ライエッチングを用いて、素子を搭載する部分のポリマ
導波路を完全に除去して搭載部の電極を露出する。ダイ
シング装置を用いて、Ｖ溝領域と導波路領域の境界に溝
７を設ける。ここで、溝７の幅は１５０μｍとし、Ｖ溝
領域が５０μｍ、導波路領域が１００μｍ削除されるよ
うに溝の位置を設定した。ウエハをダイシングより導波
路素子に切り出すと、Ｖ溝領域のポリマ層は基板との接
着強度が弱いために剥離してＶ溝が露出した。

【００６６】作製した基板に発光波長が異なる４つのＤ
ＦＢレーザ２１−１〜２１−４（波長：１２８０ｎｍ
、１３００ｎｍ 、１３２０ｎｍ 、１３４０ｎｍ）を
実装し、Ｖ溝２に光ファイバをＵＶ接着剤で固定した。
作製した光モジュールを用いて通信装置を作製した。図
１６はこの状態を示す図である。本発明に係る異なる４
つの波長の発信が可能な波長多重光送信モジュール２２
は、電気信号２２２に基づく駆動回路２２１によって制
御される。例えば、２．５Ｇｂｉｔ／ｓ×４ｃｈの信号
は、本発明に係る波長多重光送信モジュール２２にて４
波長の波長多重信号に変換され、光ファイバ２０を伝送
する。この波長多重光送信モジュール２２からの信号は
波長分波器２３によって４波長に分波され、各波長の光
信号を受信モジュール２４−１、２４−２、２４−３、
及び２４−４で電気信号に変換する。電気信号系は、受
信回路２４１にて所望回路に電気信号２４２として伝達
される。本通信システムはファイバ長１０ｋｍ以上まで
エラフリーで動作した。

【００６７】以上、諸実施例をもって説明したように、
本願発明によって、光ファイバと低損失な光結合が得ら
れるファイバアライメントＶ溝付ポリマ導波路基板が提
供できる。本導波路基板を用いることで光モジュールの
低コスト化並びに高性能化が達成できる。

【００６８】

【発明の効果】本願発明によれば、低コストで製造の容
易な光導波路部材を提供することが出来る。

【００６９】更に、本願発明によれば、低コストで製造
の容易な光導波路部材の製造方法を提供することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本願発明の光導波路部材の代表的な例
を示す図であり、その（ａ）は斜視図、その（ｂ）は断
面図である。

【図２】図２は本願発明に係る光導波路部材の製造方法
を説明する図である。

【図３】図３は製造方法を説明する図２に対応した断面
図である。

【図４】図４はＶ溝付シリコン基板にポリマを塗布した
時のポリマの膜厚分布を示す図である。

【図５】図５は本願発明に係るＶ溝付ポリマ導波路基板
において、光導波路の光の伝播の状態（光強度分布）を
説明する図である。

【図６】図６は本願発明におけるＶ溝付ポリマ導波路基
板において、ファイバと光導波路の結合損失を最小にす
るシフト量と得られる結合損失の関係例を示す図であ
る。

【図７】図７は本願発明に係るＶ溝付ポリマ導波路基板
の例を示す斜視図である。

【図８】図８は本願発明に係るＶ溝付ポリマ導波路基板
の別な例を示す斜視図である。

【図９】図９は本願発明に係る光スプリッタモジュール
の例を説明する斜視図である。

【図１０】図１０は本願発明に係る光スイッチモジュー
ルの例を説明する斜視図である。

【図１１】図１１は本願発明に係る光送信（または光受
信）モジュールの例を説明する斜視図である。

【図１２】図１２は本願発明に係る光送信（または光受
信）モジュールの別な例を説明する斜視図である。

【図１３】図１３は本願発明に係る波長多重双方向光ト
ランシーバモジュールの例を説明する斜視図である。

【図１４】図１４は本願発明に係る波長多重双方向光ト
ランシーバモジュールを用いた光通信装置の例を示す図
である。

【図１５】図１５は本願発明に係る波長多重光送信モジ
ュールの例を説明する斜視図である。

【図１６】図１６は本願発明に係る波長多重光送信モジ
ュールを用いた光通信装置の例を示す図である。

【符号の説明】

１…シリコン基板、２…ファイバアライメント用Ｖ溝、
３…接着層、４…下部クラッド層、５…コア層、６…上
部クラッド層、７…ダイシング溝、８…ファイバ、９…
ファイバのコア、１０…無機膜（熱酸化シリコン膜）、
１１…薄膜ヒータ、１２…電極、１３…半導体レーザま
たは導波路型フォトダイオード、１４…多層膜波長フィ
ルタ、１５…半導体レーザ、１６…モニタ用導波路型フ
ォトダイオード、１７…導波路型フォトダイオード、１
８…本発明に係る波長多重双方向光送受信モジュール、
１９…本発明に係る波長多重双方向光送受信モジュー
ル、２０…光ファイバ、、２１…ＤＦＢレーザ、２２…
本発明に係る波長多重光送信モジュール、２３…波長分
波器、２４…受信モジュール。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA24 CA36 DA04 DA06 DA12 DA18 2H047 KA04 KA15 MA05 PA28 QA07 TA01

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン基板上の一部に光導波路が形成
   され、前記光導波路のコアまたはクラッドが高分子樹脂
   から構成され、前記光導波路に対して光ファイバを位置
   決め固定するためのＶ形状の溝と、前記光導波路の境界
   に前記Ｖ形状の溝と垂直な方向に伸びる溝とを前記シリ
   コン基板に有し、前記光導波路を構成するコアまたはク
   ラッドの膜厚が前記境界近傍で他の部分よりも薄くなっ
   ており、前記Ｖ形状のＶ溝に光ファイバを実装した時
   に、前記光ファイバのコアの中心の高さが前記境界から
   前記Ｖ形状の溝よりも離れた膜厚がおよそ平坦な個所で
   の光導波路のコアの中心の高さよりも低くい高さになる
   ように、前記Ｖ形状の溝の形状が設定されていることを
   特徴とする光導波路部材。
2. 【請求項２】 Ｖ字型溝部と、当該Ｖ字型溝部の延在方
   向に、このＶ字型溝部と第２の溝部を挟んで対向した平
   坦な領域とを有するシリコン基板と、前記Ｖ字型溝部に
   添い且つ前記第２の溝部の所定壁面に対向して設けた光
   導波路と、前記平坦な領域の上部に、当該光導波路のコ
   ア層を構成する第１の樹脂層、及び当該光導波路のクラ
   ッド層を構成する第２の樹脂層と、を少なくとも有し、
   前記第１、及び第２の各樹脂層は前記平坦な領域の第１
   の溝部と対向する端面の近傍でその厚さが減少してお
   り、且つ前記光導波路のコア領域の端面は前記第１の樹
   脂層が構成するコア層の端面に対向していることを特徴
   とする光導波路部材。
3. 【請求項３】 前記シリコン基板表面に無機材料からな
   る膜が設けられ、前記無機膜の上に前記導波路が形成さ
   れており、前記無機材料からなる膜がクラッド層として
   作用していることを特徴とする請求項１又は請求項２に
   記載の光導波路部材。
4. 【請求項４】 前記シリコン基板と前記光導波路の間、
   または前記無機材料からなる膜と前記光導波路の間に、
   当該光導波路を構成する高分子樹脂と前記シリコン基板
   との密着性を向上する接着層を有することを特徴とする
   請求項１又は請求項３のいずれかに記載の光導波路部
   材。
5. 【請求項５】 請求項１より請求項４のいずれかに記載
   の光導波路部材のＶ形状の溝に光導波路部材が装着され
   たことを特徴とする光モジュール。
6. 【請求項６】 請求項１より請求項５のいずれかに記載
   の光導波路部材のＶ形状の溝に光導波路部材が装着さ
   れ、且つ当該光導波路部材の有する光導波路の前記導波
   路部材が装着されざる他の端部に光部材が装着されたこ
   とを特徴とする光モジュール。
7. 【請求項７】 シリコン基板上に、コアまたはクラッド
   がポリマから構成された光導波路と前記光導波路に対す
   る光ファイバを位置決め固定するためのＶ形状の溝とを
   少なくとも有する光導波路部材の製造方法であって、前
   記シリコン基板に前記光ファイバの長手方向に向う所望
   のＶ形状の溝を形成し、この後、前記光導波路用のポリ
   マを塗布して当該光導波路を形成し、前記光ファイバの
   搭載する領域の前記ポリマによる高分子樹脂膜を除去す
   る、ことを特徴とする光導波路部材の製造方法。
8. 【請求項８】 前記光導波路を形成した後、前記光導波
   路と前記光ファイバの搭載する領域との間にこの両者を
   分ける溝を形成し、次いで、前記光ファイバの搭載する
   領域の前記ポリマによる高分子樹脂膜を除去することを
   特徴とする請求項７に記載の光導波路部材の製造方法。
9. 【請求項９】 前記シリコン基板に前記光ファイバの長
   手方向に向う所望のＶ形状の溝を形成した後、前記シリ
   コン基板のポリマ層を残す領域に前記シリコン基板とポ
   リマの密着性を高める接着層を設け、次いで、前記光導
   波路を形成することを特徴とする請求項７又は請求項８
   に記載の光導波路部材の製造方法。
10. 【請求項１０】 シリコン基板にＶ字型溝部を形成する
    工程、前記Ｖ字型溝部を構成する平坦な領域であって且
    つ当該光導波路の光の進行方向に存在する領域の上面に
    接着材の層を形成する工程、こうして準備されたシリコ
    ン基板の少なくともＶ字型溝部及び当該Ｖ字型溝部を構
    成する平坦な領域の上面を覆って当該光導波路のコア層
    を構成する第１の樹脂層、及び当該光導波路のクラッド
    層を構成する第２の樹脂層を形成する工程、光導波路の
    端面に対向する壁面を有する第２の溝部を形成する工
    程、当該光導波路の光の進行方向に添って存在する前記
    Ｖ字型溝部を構成する平坦な領域上に存在する少なくと
    も前記第１、及び第２の各樹脂層を除去する工程、を有
    することを特徴とする光導波路部材の製造方法。