JP2002267864A

JP2002267864A - 光導波路デバイスの作製方法及び光導波路デバイス

Info

Publication number: JP2002267864A
Application number: JP2001062064A
Authority: JP
Inventors: Kenji Koyama; 健二小山; Shigeru Semura; 滋瀬村; Tetsuya Hattori; 哲也服部
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2001-03-06
Filing date: 2001-03-06
Publication date: 2002-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】温度制御装置を用いることなく、温度変化に
よる光学的特性の変化を抑制できる光導波路デバイスを
容易に作製する作製方法を提供する。【解決手段】本発明による光導波路デバイスの作製方
法によれば、以下の構成の光導波路デバイスが作製され
得る。すなわち、光導波路デバイス１０は、石英から成
る基板１と、基板１上に形成されたコア導波路１２と、
コア導波路１２を覆うように設けられた上部クラッド部
１３と、上部クラッド部１３の上面に設けられた多孔質
ガラス膜１４とを備える。このような構成の光導波路デ
バイス１０では、多孔質ガラス膜によって温度変化によ
る光導波路膜の膨張又は収縮が補償され、そのため、温
度変化による光学的特性の変化が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上にクラッド
領域とコア領域とを含む光導波路が形成された光導波路
デバイス、及び光導波路デバイスの作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光導波路デバイスは、石英ガラス或いは
シリコン等の基板の上に火炎堆積法(Flame Hydrolysis
Deposition：ＦＨＤ)法又は化学気相堆積法(Chemical V
apor Deposition：ＣＶＤ)法により酸化ケイ素を堆積し
て作製される。光導波路デバイスそのものの温度が変化
すると、これらの材料は温度変化量及び線膨張係数に従
って膨張又は収縮する。このような膨張又は収縮が起こ
ると、上記の材料の屈折率が変化することになり、その
結果、光学的特性が変化してしまう。

【０００３】このような問題を解決するために、光導波
路デバイスとともに温度調節器を光モジュール内に設
け、この温度調整器により光導波路デバイスの温度を一
定に保つ方法が提案されている（特開平８−１１０４３
１号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、温度調
整器を光モジュール内に組み込む方法では、光モジュー
ル自体が大型化してしまうばかりでなく、温度調整器用
の電源等が必要となりシステム全体も大型化してしまう
といった問題がある。また、温度調整器への電力供給に
伴い、本来は不要であるべき電力消費が生じるなどの不
都合がある。

【０００５】そこで、本発明は、上記の事情に鑑みて為
されたものであり、温度制御装置を用いることなく、温
度変化による光学的特性の変化を抑制できる光導波路デ
バイスを容易に作製する作製方法、及びこのような効果
を奏する光導波路デバイスを提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る光導波
路デバイスの作製方法は、コア領域とクラッド領域とを
含む光導波路膜を基板上に形成し、光導波路膜の上面及
び基板の裏面のいずれか一方の面に多孔質ガラス膜を成
膜することを特徴とする。

【０００７】第２の発明に係る光導波路デバイスの作製
方法は、コア領域とクラッド領域とを含む光導波路膜を
基板上に形成し、光導波路膜の上面と基板の裏面との両
方の面に多孔質ガラス膜を成膜することを特徴とする。

【０００８】第３の発明に係る光導波路デバイスの作製
方法は、基板のいずれか一方の面に多孔質ガラス膜を成
膜し、多孔質ガラス膜の上面及び基板の他方の面のいず
れか一方の面にコア領域とクラッド領域とを含む光導波
路膜を形成することを特徴とする。

【０００９】第４の発明に係る光導波路デバイスの作製
方法は、基板の両面に多孔質ガラス膜を成膜し、多孔質
ガラス膜のいずれかの表面にコア領域とクラッド領域と
を含む光導波路膜を形成することを特徴とする。

【００１０】また、本発明に係る光導波路デバイスは、
上記の光導波路デバイスの作製方法により作製されるこ
とを特徴とする。上記の作製方法によれば、コア領域と
クラッド領域とを含む光導波路膜と、多孔質ガラス膜と
を備える光導波路デバイスが作製される。このような構
成の光導波路デバイスでは、光導波路デバイスの温度が
変化した場合であっても、多孔質ガラス膜により光導波
路デバイスの光学的特性の変化が抑制され得る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光導波路デバ
イスの作製方法の好適な実施形態について図面を参照し
ながら説明する。なお、図面の説明においては、同一の
要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【００１２】（第１の実施形態）先ず、本発明に係る光
導波路デバイスの作製方法の第１の実施形態について説
明する。図１(ａ)〜(ｆ)は、第１の実施形態の作製方法
の工程と、各工程終了時の光導波路デバイスの断面とを
示す図である。

【００１３】基板として、石英ガラスから成る基板１を
使用する。また、その上部に熱酸化法又はＣＶＤ法等で
予めＳｉＯ₂膜が形成されたシリコン基板などを使用し
てもよい。基板１上に、プラズマＣＶＤ法にて二酸化ゲ
ルマニウム(ＧｅＯ₂)を添加したコアガラス膜２を形成
する（図１(ａ)）。ＧｅＯ₂の添加によりコアガラス膜
２の屈折率はコアガラス膜２下部のガラスに比べ高くな
り、そのため、光導波路デバイスを伝搬する光を後述す
るコア導波路に好適に閉じ込め得る。

【００１４】続けて、このコアガラス膜２をフォトリソ
グラフィ及び反応性イオンエッチングによって加工し、
所定のコア導波路１２を形成する（図１(ｂ)）。

【００１５】次いで、コア導波路１２が形成された基板
１上にＦＨＤ法にてＰ₂Ｏ₅及びＢ₂Ｏ₃が添加されたＳｉ
Ｏ₂の粒子からなるスート膜３を形成する（図１
(ｃ)）。続けて、スート膜３が形成された基板１を焼結
炉内に入れてヘリウムガス雰囲気下で高温加熱し、スー
ト膜３を透明ガラス化し上部クラッド部１３を形成する
（図１(ｄ)）。

【００１６】これに引き続いて、透明化された上部クラ
ッド部１３の上に再度ＦＨＤ法にてスート膜４を堆積す
る（図１(ｅ)）。ここでは、Ｐ₂Ｏ₅及びＢ₂Ｏ₃の供給を
行なわずにスート膜４を堆積する。このため、スート膜
４は高純度ＳｉＯ₂から構成されることになる。

【００１７】次に、このスート膜４が形成された基板１
を焼結炉内に入れ加熱処理を行なう。この加熱処理で
は、上部クラッド部１３となるスート膜３の透明化に用
いた加熱処理とは異なり、スート膜４が完全に透明化し
ないように加熱条件の調整が適宜なされる。加熱条件の
調整とは、具体的には、加熱温度を低くする、加熱時間
を短くする、又は、この両方を行なうことなどを含む。
また、このスート膜４にはＰもＢも添加されていないた
め、スート膜４はＰ及びＢ等が添加されたＳｉＯ ₂より
も軟化し難い。そのため、上部クラッド部１３上のスー
ト膜４が透明化されるのを確実に防ぎ得る。よって、ス
ート膜４は、ここでの加熱処理により完全にはガラス化
されず、多孔質ガラス膜１４となる（図１(ｆ)）。ま
た、多孔質ガラス膜１４の基となるスート膜４が火炎堆
積法により上部クラッド部１３上に直接形成されるた
め、この多孔質ガラス膜１４は上部クラッド部１３と強
固に固定され得る。

【００１８】以上により光導波路デバイスの作製は終了
する。この光導波路デバイスは、図１(ｆ)に示す通りの
構造となる。すなわち、光導波路デバイス１０は、石英
から成る基板１と、基板１上に形成されたコア導波路１
２と、コア導波路１２を覆うように設けられた上部クラ
ッド部１３と、上部クラッド部１３の上面に設けられた
多孔質ガラス膜１４とを備えて構成される。ここで、上
部クラッド部１３と多孔質ガラス膜１４との界面におい
ては、上述の説明から明らかなように、接着剤等は介在
されてない。

【００１９】（第２の実施形態）本発明に係る光導波路
デバイスの作製方法の第２の実施形態について説明す
る。第２の実施形態の作製方法は、上部クラッド部１３
の形成工程までは第１の実施形態の作製方法と同一であ
る。その後、ＦＨＤ法により、添加物を添加することな
くスート膜を形成する。ここで、このスート膜が形成さ
れるのは、第１の実施形態とは異なり、基板１の裏面
(コア導波路１２が形成されていない面)である。スート
膜が形成された基板１を焼結炉内に入れ、所定の条件に
て加熱処理を行なう。この加熱処理では、スート膜は、
形成直後のスート膜に比べれば高密度されるものの、完
全には透明化されずに多孔質ガラスの状態となる。

【００２０】図２(ａ)は、以上のように作製される光導
波路デバイスの断面図である。すなわち、光導波路デバ
イス２０は、石英から成る基板１と、基板１の表面に形
成されたコア導波路１２と、コア導波路１２を覆うよう
に設けられた上部クラッド部１３と、基板１の裏面に設
けられた多孔質ガラス膜２４とを備えて構成される。

【００２１】（第３の実施形態）次に、本発明に係る光
導波路デバイスの作製方法の第３の実施形態について説
明する。第３の実施形態においては、先ず、第１の実施
形態における手順と同一の手順により、上部クラッド部
１３までの工程が実施される。その後、上部クラッド部
１３の上に、Ｐ及びＢ等の添加のないスート膜をＦＨＤ
法により形成する。更に続けて、基板１の裏面にＰ及び
Ｂ等の添加のないスート膜をＦＨＤ法により形成する。
そして、この基板１を焼結炉内に入れ、所定の条件にて
加熱処理を行なう。このとき、いずれのスート膜も完全
に透明化されず多孔質ガラスの状態となる。

【００２２】図２(ｂ)は、以上のように作製される光導
波路デバイスの断面図である。すなわち、光導波路デバ
イス３０は、石英から成る基板１と、基板１上に形成さ
れたコア導波路１２と、コア導波路１２を覆うように設
けられた上部クラッド部１３と、上部クラッド部１３の
上面に設けられた多孔質ガラス膜１４と、基板１の裏面
に設けられた多孔質ガラス膜２４とを備えて構成され
る。

【００２３】（第４の実施形態）本発明に係る光導波路
デバイスの作製方法の第４の実施形態について説明す
る。図３(ａ)〜(ｅ)は、第４の実施形態の作製方法の工
程と、各工程終了時の光導波路デバイスの断面とを示す
図である。本実施形態においては、先ず、石英ガラスか
ら成る基板１上に、Ｐ及びＢ等を添加することなくスー
ト膜５をＦＨＤ法により形成する（図３(ａ)）。ここ
で、石英ガラスに替わりシリコン基板を用いても良い。
この後、焼結炉内で加熱処理を行なうことにより、この
スート膜５を多孔質ガラス膜１５とする。続いて、この
多孔質ガラス膜１５の表面を研磨して鏡面状態とする
（図３(ｂ)）。

【００２４】この鏡面となった多孔質ガラス膜１５の表
面上にプラズマＣＶＤ法により、先ず、添加物を添加せ
ずに下部クラッド部６となるガラス膜を堆積する。引き
続いて、ＴＭＧｅ(Tetra Methyl Germanium)の供給を開
始し、Ｇｅが添加されたコアガラス膜２を堆積する（図
３(ｃ)）。そして、コアガラス膜２をフォトリソグラフ
ィと反応性エッチングとにより加工して、所定のパター
ンを有するコア導波路１２を形成する（図３(ｄ)）。更
に続けて、コア導波路１２が形成された基板１上にプラ
ズマＣＶＤ法により、上部クラッド部７となる添加物の
添加のないガラス膜を堆積する（図３(ｅ)）。

【００２５】以上のように作製される光導波路デバイス
は、図３(ｅ)に示す通りの構造となる。すなわち、光導
波路デバイス３０は、石英から成る基板１と、基板１上
に形成された多孔質ガラス膜１５と、多孔質ガラス膜１
５上に形成された下部クラッド部６と、下部クラッド部
６上に設けられたコア導波路１２と、コア導波路１２を
覆うように設けられた上部クラッド部７とを備えて構成
される。

【００２６】以上、いくつかの実施形態により本発明の
光導波路デバイスの作製方法について説明したが、ここ
で、比較例及び実施例により更に具体的に説明する。以
下の比較例及び各実施例においては、アレイ導波路型回
折格子(Arrayed Waveguide Grating：ＡＷＧ)デバイス
を作製した。このＡＷＧデバイスは、入力導波路１６本
と、アレイ導波路１２０本と、出力導波路１６本とがス
ラブ型導波路部を介して順次結合されてなるものであ
る。

【００２７】（比較例）基板として、プラズマＣＶＤ法
によりＳｉＯ₂膜が予め形成されたシリコン基板を使用
した。シリコン基板の厚さは１．０ｍｍ、直径は１００
ｍｍである。このＳｉＯ₂膜上に、プラズマＣＶＤ法に
てＧｅＯ₂を添加したＳｉＯ₂からなるコアガラス膜を形
成した。コアガラス膜の厚さは６μｍとした。また、Ｇ
ｅＯ₂の添加により、このコアガラス膜とシリコン上に
予め形成されたＳｉＯ₂膜との比屈折率差は０．７５％
となった。コアガラス膜をフォトリソグラフィ及び反応
性イオンエッチングにより加工して、ＡＷＧの回路から
なるコア導波路を作製した。

【００２８】次いで、コア導波路が形成された基板をシ
リコンからなるホルダにて把持し、それをターンテーブ
ルのシリコンで形成された部分の上に載置した。ターン
テーブルの下側に配置したヒータでターンテーブルを６
００℃に加熱し回転させながら、基板上にＦＨＤ法にて
Ｐ₂Ｏ₅及びＢ₂Ｏ₃を添加したＳｉＯ₂からなるスート膜
を形成した。この後、スート膜が形成された基板を焼結
炉内に入れ、Ｈｅガス雰囲気下で１３００℃、２時間加
熱した。これにより、スート膜が透明ガラス化されて上
部クラッド部が形成された。以上により、比較例のＡＷ
Ｇデバイスを得た。

【００２９】この比較例のＡＷＧデバイスについて、透
過損失が最小となる波長の温度依存性を測定した。すな
わち、比較例のＡＷＧデバイスをいくつかの異なる温度
に保持し、各温度にて透過スペクトルを測定した。

【００３０】図４は、比較例のＡＷＧデバイスの透過ス
ペクトルをＡＷＧデバイスの温度をパラメータとして示
すグラフである。図５は、図４で得られた結果を基にし
て、透過損失が最小となる波長を温度に対してプロット
したグラフである。

【００３１】図４及び図５より、比較例のＡＷＧデバイ
スでは、温度が２５℃から６５℃へと上昇すると、損失
最小波長が１５４９．０ｎｍから１５４９．４ｎｍへと
増加してしまうことが分かる。図５のグラフの傾きか
ら、損失最小波長の温度依存性は０．０１ｎｍ／℃であ
ることが分かった。

【００３２】（実施例１）実施例１で作製されるＡＷＧ
デバイスは、図１(ｆ)に示す光導波路デバイス１０と略
同一の構成を有する。先ず、上記比較例における作製方
法と同一の作製方法によって、実施例１のＡＷＧデバイ
スの基となるＡＷＧデバイスを作製した。次に、このＡ
ＷＧデバイスの上部クラッド部上面にＦＨＤ法によりＰ
及びＢ等を添加せずにスート膜を堆積した。このとき、
原料ガスであるＳｉＣｌ₄の供給量は１００ｓｃｃｍと
し、膜厚が５０μｍとなるように堆積時間を調節した。
また、膜厚の均一性を考慮し、ＦＨＤ装置のターンテー
ブルの回転速度を適宜調整した。

【００３３】上記のスート膜が形成された基板に対し
て、焼結炉にてＨｅ雰囲気下で１３００℃、１時間、加
熱処理を行なった。この加熱処理の後、スート膜は、厚
さが３０μｍとなっており、また完全な透明化には至ら
ず白色を呈していた。

【００３４】このようにして作製した実施例１のＡＷＧ
デバイスについて、比較例のＡＷＧデバイスと同様にし
て、透過損失が最小となる波長の温度依存性を測定し
た。その結果、０．００６ｎｍ／℃という優れた値が得
られた。

【００３５】（実施例２）実施例２のＡＷＧデバイス
は、図２(ａ)に示す光導波路デバイス２０と略同一の構
成を有する。実施例１と同様に、先ず、上記比較例にお
ける作製方法と同一の作製方法により、実施例２のＡＷ
Ｇデバイスの基となるＡＷＧデバイスを作製した。次
に、この光導波路デバイスのシリコン基板の裏面にＦＨ
Ｄ法によりＰ及びＢ等を添加せずにスート膜を堆積し
た。このとき、原料ガスであるＳｉＣｌ₄の供給量は１
００ｓｃｃｍとし、膜厚が５０μｍとなるように堆積時
間を調節した。また、スート膜の堆積に際し、ＦＨＤ装
置のターンテーブルの回転速度等を適宜調整してスート
膜の膜厚均一化を図った。

【００３６】上記のスート膜が形成された基板を焼結炉
内に入れ、Ｈｅ雰囲気下で１３００℃、１時間、加熱処
理を行なった。この加熱処理の後、スート膜は、厚さが
３０μｍとなっており、また完全な透明化には至らず白
色であった。

【００３７】このようにして作製した実施例２のＡＷＧ
デバイスについて透過損失が最小となる波長の温度依存
性を測定した。その結果、波長変化率は０．００７ｎｍ
／℃であることが分かった。

【００３８】（実施例３）実施例３のＡＷＧデバイス
は、図２(ｂ)の光導波路デバイスと略同一の構成を有す
る。実施例３においても、上記比較例のＡＷＧデバイス
と同一の作製方法により作製したＡＷＧデバイスを用い
た。そして、先ず、このＡＷＧデバイスの上部クラッド
部の上面にＦＨＤ法によりＰ及びＢを添加せずにスート
膜を堆積した。さらに、シリコン基板の裏面にＦＨＤ法
によりＰ及びＢを添加せずにスート膜を堆積した。いず
れのスート膜の場合にも、堆積中には原料ガスであるＳ
ｉＣｌ ₄を１００ｓｃｃｍ供給し、膜厚が５０μｍとな
るように堆積時間を調節した。また、スート膜の膜厚が
均一となるように、ＦＨＤ装置のターンテーブルの回転
速度を適宜調整した。

【００３９】上部クラッド部の上面とシリコン基板の裏
面とにスート膜が形成されたシリコン基板を、焼結炉内
でＨｅ雰囲気下で１３００℃、１時間、加熱した。この
加熱処理の後のスート膜は、厚さが３０μｍであった。
また、このスート膜は、完全な透明化には至らず白色を
呈しており、多孔質ガラス状であった。

【００４０】実施例３のＡＷＧについて透過損失が最小
となる波長の温度依存性を測定した結果、波長変化率は
０．００２ｎｍ／℃まで低減されることが分かった。こ
の値は、実施例１のＡＷＧデバイスの結果に比べても更
に良好である。この理由は、上部クラッド部の上面及び
シリコン基板の裏面の両方に多孔質ガラス膜が設けられ
ているためと考えられる。

【００４１】（実施例４）実施例４では、図３(ｅ)に示
す光導波路デバイス４０と略同一の構成を有するＡＷＧ
デバイスを作製した。先ず、直径１００ｍｍ、厚さ１．
０ｍｍのシリコン基板をＦＨＤ装置内のターンテーブル
上に載置した。シリコン基板の温度を６００℃に保持し
た後、ＳｉＣｌ₄を酸水素バーナへと供給し、スート膜
の堆積を開始した。このとき、ＳｉＣｌ₄の供給量は１
００ｓｃｃｍとした。また、堆積中にはＦＨＤ装置のタ
ーンテーブルを所定の回転数にて回転させスート膜の均
一化を図った。スート膜の膜厚が６０μｍとなった時点
で原料ガスの供給を停止し、スート膜の堆積を終了させ
た。

【００４２】続いて、スート膜が堆積されたシリコン基
板を焼結炉内に入れ、Ｈｅ雰囲気下で１３００℃にて１
時間、このシリコン基板を加熱した。加熱後のスート膜
は、膜厚が４５μｍであった。また、加熱処理後のスー
ト膜の色は白色であった。

【００４３】この多孔質ガラスの膜の表面を光学研磨し
て鏡面化した。続いて、この鏡面化された表面上に下部
クラッド層となるガラス膜を堆積した。すなわち、この
シリコン基板をプラズマＣＶＤ装置のチャンバ内のサセ
プタ上に載置した。チャンバ内にＡｒガスとともに、Ｔ
ＥＯＳ(Tetraethoxysilane)ガス及び酸素(Ｏ₂)ガスとを
チャンバへと供給した。このとき、真空ポンプによりチ
ャンバ内を排気し、チャンバ内の圧力を１．０Ｐａに調
整した。続いて、プラズマＣＶＤ装置に設けられた電極
に対して、出力電力１０００Ｗの高周波電力(周波数１
３．５６ＭＨｚ)を供給してチャンバ内にプラズマを発
生させ、下部クラッド層となる酸化ケイ素膜の堆積を開
始した。下部クラッド層の膜厚は５μｍである。

【００４４】堆積された酸化ケイ素膜の膜厚が５μｍと
なった時点で下部クラッド層の堆積を終了し、続けてコ
ア層の堆積を開始した。具体的には、予備実験等から求
めておいた堆積速度から、膜厚５μｍの酸化ケイ素膜が
堆積されるのに要する時間を予め計算しておき、この時
間が経過する時点でＴＭＧｅの供給を開始した。これに
より、下部クラッド層の堆積が終了されるとともに、コ
ア層の堆積が開始される。

【００４５】コア層の堆積時のＴＭＧｅ供給量は０．９
５ｓｃｃｍとした。このＴＭＧｅ供給により添加される
Ｇｅの濃度は２３ｗｔ％となり、この添加によりコア層
の屈折率は、下部クラッド層の屈折率に比べて０．７５
％高くなる。コア層の膜厚は６μｍとした。堆積速度か
ら求めた所定の時間の経過後、高周波電力の供給を停止
するとともに、ＴＥＯＳガス、Ｏ₂ガス、及びＴＭＧｅ
の供給を停止してコア層の堆積を終了した。

【００４６】上記プラズマＣＶＤ装置のチャンバから下
部クラッド層とコア層とが順次形成されたシリコン基板
を取り出した後、コア層の上にレジストを塗布してレジ
スト膜を形成した。その後、フォトリソグラフィによ
り、レジスト膜にＡＷＧの回路のパターンを形成した。

【００４７】続けて、レジスト膜がＡＷＧの回路のパタ
ーン状に形成されたシリコン基板を反応性イオンエッチ
ング(Reactive Ion Etching：ＲＩＥ)装置内の反応室内
のサセプタに載置した後、エッチングガスであるＣ₂Ｆ₆
ガスと、Ｈ₂ガスとを、それぞれ５０ｓｃｃｍ、５ｓｃ
ｃｍ流した。ＲＩＥ装置の反応室内の圧力を１．０Ｐａ
に調整した後、この反応室に設けられた電極に高周波電
力(３００Ｗ、１３．５６ＭＨｚ)を供給して、レジスト
膜が形成されていない部分のコア層をエッチングした。
エッチング終了後、シリコン基板をＲＩＥ装置の反応室
から取り出し、シリコン基板上に残存したレジスト膜を
アッシングにより除去した。これにより、ＡＷＧの回路
を得た。

【００４８】続けて、ＡＷＧの回路が形成されたシリコ
ン基板をプラズマＣＶＤ装置のチャンバ内のサセプタ上
に載置した。シリコン基板を温度４００℃にまで加熱
し、温度が安定した後、Ａｒガスを供給するとともにＴ
ＥＯＳガスとＯ₂ガスとをチャンバへ供給し、チャンバ
内の圧力を０．７Ｐａに調整した。その後、チャンバに
設けられた電極に対して出力電力１０００(Ｗ)の高周波
電力を供給し、チャンバ内にプラズマを発生させ、上部
クラッド層の堆積を開始した。

【００４９】上部クラッド層の堆積時には、ＴＭＧｅは
供給していないため、その屈折率は、下部クラッド層の
屈折率と略同一である。膜厚が１５μｍとなった時点
で、高周波電力の供給を停止するとともに、ＴＥＯＳガ
ス及びＯ₂ガスの供給を停止して、上部クラッド層の堆
積を終了させた。以上により、コア領域及びクラッド領
域を有するシリコン基板が得られ、この後、シリコン基
板をプラズマＣＶＤ装置から取り出し、ダイシングを行
ってＡＷＧデバイスを得た。

【００５０】実施例４のＡＷＧについて透過損失が最小
となる波長の温度依存性を測定した結果、波長変化率は
０．００３ｎｍ／℃であることが分かった。この値は、
実施例３のＡＷＧデバイスと略同等の良好な結果であ
る。

【００５１】以上説明したように、実施例１〜４の光導
波路デバイスでは、比較例の光導波路デバイスに比べ
て、透過損失が最小となる波長が温度によって変化して
しまうのが効果的に低減される。これらの結果から、上
述の各実施形態による光導波路デバイスの作製方法が有
する効果が理解される。

【００５２】また、上述の通り、上記の作製方法は、火
炎堆積法、加熱処理、或いはＣＶＤ法といった方法によ
っているため、光導波路デバイスは容易に作製され得
る。言い換えると、上述の光導波路デバイスの作製方法
は、このように簡便な方法に基づいているにもかかわら
ず、上記の通り、効果の優れた光導波路デバイスを提供
できるという利点を有する。なお、優れた効果を奏する
理由として本発明者らが推測しているのは、多孔質ガラ
ス膜の線熱膨張係数が負の値を有しており、そのため、
温度変化による光導波路膜の膨張又は収縮が多孔質ガラ
ス膜によって補償され得るということである。

【００５３】さらに、多孔質ガラス膜は、火炎堆積法を
用いて形成されるので、基板又は光導波路膜と強固に接
合され得る。よって、光導波路デバイスを長期間使用し
ても、多孔質ガラス膜が剥離してしまうといった問題は
殆ど生じない。すなわち、上述の各実施形態による作製
方法は、信頼性の高い光導波路デバイスを作製できると
いう利点をも有している。

【００５４】以上、いくつかの実施形態及び実施例によ
り、本発明に係る光導波路デバイスの作製方法について
説明したが、本発明はこれらに限られるものではなく様
々な変形が可能である。

【００５５】例えば、以下のような方法であってもよ
い。先ず、石英基板又はシリコン基板の一方の面に火炎
堆積法を用いてスート膜を形成する。次に、このスート
膜を所定の条件により加熱処理を行なって多孔質ガラス
膜とする。その後、上記の基板の多孔質ガラス膜が形成
されていない面にＣＶＤ法によりコア領域とクラッド領
域とを含む光導波路膜を形成する。このような方法によ
り作製される光導波路デバイスは、図２(ａ)に示す光導
波路デバイスと実質的に同一の構成を有しており、その
ため、実質的に同一の効果を奏する。

【００５６】また、次のような方法であっても良い。先
ず、石英ガラス又はシリコンから成る基板の両面の面に
火炎堆積法を用いてスート膜を順次形成する。次に、こ
のスート膜を所定の条件により加熱処理を行なって多孔
質ガラス膜とする。その後、これらの多孔質ガラス膜の
一方の面を研磨して鏡面状態とする。更に続けて、表面
が鏡面状態となった多孔質ガラス膜上にプラズマＣＶＤ
法により下部クラッド部とコア層とを形成する。そし
て、コア層をフォトリソグラフィとエッチングとにより
加工してコア導波路を形成した後、上部クラッド部をプ
ラズマＣＶＤ法により形成する。

【００５７】このような方法により作製される光導波路
デバイスは、図６に示す通りの構成を有する。すなわ
ち、同図において、光導波路デバイス６０は、基板１
と、基板１上に形成された多孔質ガラス膜１５と、多孔
質ガラス膜１５上に形成された下部クラッド部６と、下
部クラッド部６上に形成されたコア導波路１２と、コア
導波路１２を覆うように設けられた上部クラッド部１３
と、基板１の裏面に形成された多孔質ガラス膜２４とを
備えて構成される。このような構成によっても、透過損
失が最小となる波長が温度により変化してしまうのを好
適に抑制し得ることは、上記の実施形態及び実施例での
説明から容易に理解される。

【００５８】さらに、火炎堆積法により堆積したスート
膜を多孔質ガラス膜とするための加熱処理においては、
その条件は適宜設定されて良い。特に、火炎堆積法にお
ける堆積条件によってはスート膜の密度を実用上十分に
高くすることも可能であり、そのような場合には、加熱
処理を行なわなくても構わない。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光導波路膜と多孔質ガラス膜とを備えるため温度制御装
置を用いることなく温度変化による光学的特性の変化を
抑制できる光導波路デバイス、及びこのような光導波路
デバイスを容易に作製することのできる作製方法が提供
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(ａ)〜(ｆ)は、第１の実施形態の作製方法
の工程と、各工程終了時の光導波路デバイスの断面とを
示す図である。

【図２】図２(ａ)及び(ｂ)は、第２及び第３の実施形態
の作製方法により作製される光導波路デバイスの断面図
である。

【図３】図３(ａ)〜(ｅ)は、第４の実施形態の作製方法
の工程と、各工程終了時の光導波路デバイスの断面とを
示す図である。

【図４】図４は、比較例のＡＷＧデバイスの透過スペク
トルをＡＷＧデバイスの温度をパラメータとして示すグ
ラフである。

【図５】図５は、比較例のＡＷＧデバイスの透過損失が
最小となる波長を温度に対してプロットしたグラフであ
る。

【図６】図６は、本発明の光導波路デバイスの作製方法
により作製された光導波路デバイスの一例を示す断面図
である。

【符号の説明】

１…基板、２…コアガラス膜、３，４，５…スート膜、
６…下部クラッド部、７，１３…上部クラッド部、１２
…コア導波路、１４，１５，２４…多孔質ガラス膜、１
０，２０，３０，４０，５０…光導波路デバイス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者服部哲也神奈川県横浜市栄区田谷町１番地住友電気工業株式会社横浜製作所内Ｆターム(参考） 2H047 KA04 PA01 QA04 QA07 TA00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コア領域とクラッド領域とを含む光導波
路膜を基板上に形成し、前記光導波路膜の上面及び前記基板の裏面のいずれか一
方の面に多孔質ガラス膜を成膜することを特徴とする光
導波路デバイスの作製方法。
【請求項２】コア領域とクラッド領域とを含む光導波
路膜を基板上に形成し、前記光導波路膜の上面と前記基板の裏面との両方の面に
多孔質ガラス膜を成膜することを特徴とする光導波路デ
バイスの作製方法。
【請求項３】基板のいずれか一方の面に多孔質ガラス
膜を成膜し、前記多孔質ガラス膜の上面及び前記基板の他方の面のい
ずれか一方の面にコア領域とクラッド領域とを含む光導
波路膜を形成することを特徴とする光導波路デバイスの
作製方法。
【請求項４】基板の両面に多孔質ガラス膜を成膜し、前記多孔質ガラス膜のいずれかの表面にコア領域とクラ
ッド領域とを含む光導波路膜を形成することを特徴とす
る光導波路デバイスの作製方法。
【請求項５】請求項１から４のいずれか一項に記載の
光導波路デバイスの作製方法により作製されることを特
徴とする光導波路デバイス。