JP2003172890A

JP2003172890A - 光スイッチの製造方法

Info

Publication number: JP2003172890A
Application number: JP2001370451A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Kanie; 智彦蟹江; Makoto Katayama; 誠片山; Toshiaki Kakii; 俊昭柿井
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2003-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】光導波路チップと電気機械チップとが精度良
く確実に一体化された光スイッチの製造方法を提供す
る。【解決手段】先ず、複数のコア領域と、コア領域を覆
うように設けられるクラッド領域とを含む光導波路が第
１の基材上に形成される(Ｓ１０１)。光導波路の表層部
にはアルカリ金属を含有するガラス膜が形成されて光導
波路チップが作製される(Ｓ１０２)。第２の基材上に、
光導波路を伝搬する光の光路を変更する可動部と、半導
体から構成される静止部とが形成されてＭＥＭチップが
製造される(Ｓ１０３)。そして、静止部とガラス膜とが
陽極接合により接合されて光スイッチが製造される(Ｓ
１０４)。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光の光路を変更す
るために用いられる光スイッチの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光スイッチは光ネットワークに使用され
る。光ネットワークにより伝送される情報量が増加する
とともに、光スイッチの性能向上の要求が高まってい
る。例えば、光スイッチには、損失が低いこと、スイッ
チング特性の波長依存性及び偏波依存性が小さいこと、
低電圧動作が可能であること、及び消費電力が小さいこ
となどが要求される。このような要求を満たす光スイッ
チとして、マイクロマシンシステム(Micro Electro Mec
hanical System：ＭＥＭＳ)技術を応用した機械式光ス
イッチが注目されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ＭＥＭＳ技術を応用し
た光スイッチの中には、複数の光導波路を有する光導波
路チップと、光が伝搬する経路を切り替える可動部を有
する電気機械チップとから構成されるものがある。これ
らのチップは、半導体装置の製造に利用される微細加工
技術を応用して個別に作製される。そして、これらのチ
ップが互いに接合されて、光スイッチが製造される。こ
のとき、光導波路チップと電気機械チップとの接合に接
着剤等が使用されると、光スイッチの長期間にわたる信
頼性が十分に保証されないという問題がある。また、光
導波路チップと電気機械チップとを接合する際には、両
者を高い精度で位置合わせする必要がある。接着剤を用
いた場合には、高い位置合わせ精度が得られない場合が
ある。

【０００４】本発明は、上記の事情に鑑みて為されたも
のであり、光導波路チップと電気機械チップとが精度良
く確実に一体化される光スイッチの製造方法を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光スイッチ
の製造方法は、光が伝搬できる複数の光路を有する光導
波路層と、複数の光路のうち光が伝搬する光路を変更す
る可動部とを備える光スイッチを製造する方法であっ
て、(１)第１の基材上に、光導波路層を形成し、(２)ア
ルカリ金属を含有するガラス膜を光導波路層の表面上又
は表層部内に形成し、(３)第２の基材上に、半導体で構
成された静止部と、この静止部に対して移動可能な上記
の可動部とを形成し、(４)ガラス膜と静止部とを陽極接
合することにより第１及び第２の基材を一体化して、光
スイッチを製造することを特徴とする。この製造方法に
よれば、アルカリ金属を含有するガラス膜と半導体で構
成された静止部とが陽極接合されるため、第１及び第２
の基材は精度良く確実に一体化されて光スイッチが製造
される。

【０００６】上記のガラス膜は、アルカリ金属が添加さ
れたガラスを表面上に堆積することにより形成されると
好ましい。また、ガラス膜は、アルカリ金属をイオン打
ち込みすることによって、光導波路の表層部内に形成さ
れると好ましい。このようにすれば、光導波路層の表面
又は表層部は、アルカリ金属を含有するガラス膜となる
ため、第２の基材上に形成される静止部と確実に陽極接
合される。

【０００７】静止部はシリコンから構成されると有用で
ある。静止部は、シリコンから構成されると、上記のガ
ラス膜と確実に陽極接合される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光スイッチの
製造方法の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。

【０００９】（第１の実施形態）本発明に係る光スイッ
チの製造方法の第１の実施形態を説明する。第１の実施
形態において製造される光スイッチは、光導波路チップ
及びＭＥＭ(micro-electro-mechanical)チップを有す
る。したがって、その製造方法は、光導波路チップ製造
工程、ＭＥＭチップ製造工程、及び光導波路チップとＭ
ＥＭチップとを組み合わせる工程を有する。これらの工
程の概略を説明すると、図１に示す通り、光導波路チッ
プ製造工程は、クラッド領域と複数のコア領域を含む光
導波路を形成するステップ(Ｓ１０１)と、光導波路の表
層部にアルカリ金属を含有するガラス膜を形成するステ
ップ(Ｓ１０２)を有する。ＭＥＭチップ製造工程におい
ては、光導波路を伝搬する光の光路を変更する可動部
と、半導体から構成される静止部とを形成するステップ
(Ｓ１０３)が実施されてＭＥＭチップが製造される。ま
た、組み合わせる工程では、ガラス膜と静止部とが陽極
接合されて(Ｓ１０４)、光スイッチが製造される。以
下、各工程について詳細に説明する。

【００１０】（光導波路チップ製造工程）始めに、当該
製造工程において製造される光導波路チップの構成の一
例を説明する。図２は、光導波路チップの構成の一例を
示す斜視図である。図２を参照すると、光導波路チップ
２は、基材２０と、基材２０上に形成されたコア領域２
１ａ〜２１ｄと、コア領域２１ａ〜２１ｄを覆うように
設けられたクラッド層２２とを有する。また、光導波路
チップ２には、図中のｙ軸方向に伸びる溝部２５が設け
られている。溝部２５の側面２５ａ，２５ｂの間隔は例
えば５０μｍ程度とできる。側面２５ａにはコア領域２
１ａ，２１ｂの一端が現れ、側面２５ｂにはコア領域２
１ｃ，２１ｄの一端が現れる。溝部２５において、コア
領域２１ａ，２１ｃは互いに光学的に結合され、コア領
域２１ｂ，２１ｄは互いに光学的に結合されている。ま
た、コア領域２１ａ〜２１ｄの他端は、光導波路チップ
２の側面に現れ、光の入射部及び出射部として用いられ
る。クラッド層２２上にはスペーサ層２６が設けられて
いる。スペーサ層２６は、アルカリ金属を含むガラスか
ら構成される。

【００１１】次に、上記の光導波路チップ２の製造工程
を説明する。図３(ａ)〜(ｆ)は、光導波路チップ製造工
程を説明する図である。

【００１２】先ず、基材２０を用意する(図３(ａ))。基
材２０は石英ガラス製又は導電性のシリコン製とでき
る。次に、基材２０上にガラス層２１が形成される(図
３(ｂ))。ガラス層２１にはＧｅＯ₂といった屈折率増加
剤が添加され、そのため、ガラス層２１は純シリカに比
べ高い屈折率を有する。また、ガラス層２１は、ＣＶＤ
(Chemical Vapor Deposition)法より形成されることが
できる。ガラス層２１の上にレジスト膜が塗布形成さ
れ、リソグラフィによりレジスト膜がパターン化され
る。その後、ＲＩＥ(Reactive Ion Etching)法によりエ
ッチングを行い、コア領域となるべきパターン２１ｐを
形成する(図３(ｃ))。続いて、パターン２１ｐが形成さ
れた基材２０上に、ＳｉＣｌ₄を原料として用いた火炎
堆積(Flame Hydrolysis Deposition：ＦＨＤ)法により
多孔質ガラス層を形成する。多孔質ガラスを加熱する
と、多孔質ガラスが透明化され、クラッド層２２が形成
される(図３(ｄ))。クラッド層２２は、上記の原料を用
いたＦＨＤ法を経て形成されるため、高純度の石英ガラ
スからなる。なお、クラッド層２２は、ＣＶＤ法により
形成されても良い。

【００１３】次いで、クラッド層２２上にスパッタ法に
より、ガラス層２３を堆積させる(図３(ｅ))。スパッタ
法においては、パイレックス（登録商標）ガラス製のタ
ーゲットが使用される。パイレックスガラスはナトリウ
ム(Ｎａ)といったアルカリ金属を含んでいるため、ガラ
ス層２３もまたアルカリ金属を含有することとなる。ガ
ラス層２３中のアルカリ金属の濃度は１〜４重量％とす
ることができる。

【００１４】この後、リソグラフィ及びＲＩＥエッチン
グによりガラス層２３の一部を除去すると、スペーサ層
２６が形成される。また、スペーサ層２６が形成される
際に、その一部がエッチングされてアラインメントマー
ク２６ａが設けられる。アラインメントマーク２６ａ
は、後述するＭＥＭチップ１０に設けられるアラインメ
ントマーク１２ａ，１４ａとともに、光導波路チップ２
とＭＥＭチップ１０とを重ね合わせるときの位置合わせ
に用いられる。続けて、リソグラフィ及びＲＩＥエッチ
ングにより、溝部２５が形成される。これにより、コア
領域２１ａ〜２１ｄを有する光導波路チップ２が完成す
る(図３(ｆ))。

【００１５】（ＭＥＭチップ製造工程）先ず、ＭＥＭチ
ップ製造工程において製造されるＭＥＭチップの構成の
一例を説明する。図４は、ＭＥＭチップの構成の一例を
示す斜視図である。図４を参照すると、ＭＥＭチップ１
０は、基材４０ａと、電極を兼ねる支持部１２と、支持
部１２に一方の端部(以下、固定端部１３ａ)が固定され
た片持ち梁状の可動部１３と、静止部１４とを有する。
可動部１３は、図４(ａ)に示すｘ軸方向に延びている。
可動部１３の他方の端部(以下、自在端部１３ｂ)は固定
されていないため、可動部１３は固定端部１３ａを支点
として撓むことができる。可動部１３は、導電性のシリ
コン(Ｓｉ)で形成され、例えば高さ５０μｍ、幅１０μ
ｍ、及び長さ２ｍｍ程度を有する。可動部１３はその自
在端部１３ｂの近傍に複数本の櫛歯１３ｃを有する。自
在端部１３ｂにはミラー１６が設けられている。このミ
ラー１６は、ＭＥＭチップ１０が光導波路チップ２上に
固定された際に溝部２５に入り込むように設けられてい
る。ミラー１６は、例えば、ニッケル(Ｎｉ)や金(Ａｕ)
といった金属で形成され、厚さ３０μｍ程度、高さ５０
μｍ程度、幅５０μｍ程度といったサイズを有すること
ができる。

【００１６】支持部１２及び静止部１４は、酸化ケイ素
(ＳｉＯ₂)層と導電性Ｓｉ層とが順次重なる２層構造を
有する。支持部１２及び静止部１４は、後述するよう
に、光導波路チップ２のスペーサ層２６と陽極接合され
る。すなわち、支持部１２も静止部としての役割を有し
ている。また、支持部１２にはアラインメントマーク１
２ａが設けられ、静止部１４にはアラインメントマーク
１４ａが設けられている。これらは、ＭＥＭチップ１０
と光導波路チップ２とを重ね合わせる際の位置決めに使
用される。

【００１７】ＭＥＭチップ１０には、可動部１３とほぼ
平行に伸びる電極部１５が設けられている。電極部１５
は、ＳｉＯ₂層及びＳｉ層とが順次重なる２層構造を有
する。ここで、Ｓｉ層は可動部１３と同様に導電性を有
する。また、電極部１５は、基材１１上に固定されてお
り、静止部１４と同様の役割を有する。すなわち、電極
部１５の一部は、光導波路チップ２のスペーサ層２６と
陽極接合される。さらに、電極部１５には、複数本の櫛
歯１５ｃを有するが形成されている。ここで、櫛歯１５
ｃの間隔は櫛歯１３ｃの間隔とほぼ等しく、各櫛歯１５
ｃは櫛歯１３ｃ間の隙間に入り込める。なお、図４にお
いては、櫛歯１３ｃ，２５ｃは３個ずつ示されている
が、これらの数は３個に限られるものではない。

【００１８】続いて、ＭＥＭチップ製造工程を説明す
る。ここでは、上記のＭＥＭチップ１０が製造される場
合を説明する。図５(ａ)〜(ｆ)は、ＭＥＭチップ製造工
程の各主要ステップにおける断面を示す模式図であり、
この断面は、図５中のＩ−Ｉ線に沿う断面に対応する。
また、簡単のため、櫛歯１３ｃを２つとして説明する。

【００１９】先ず、半導体層と絶縁体層とが順次形成さ
れた基板が用意される。このような基板としては、例え
ば、ＳＯＩ(Silicon On Insulator)基板を好適に使用で
きる。以下では、ＳＯＩ基板を用いる場合について説明
する。図５(ａ)に示す通り、ＳＯＩ基板４０は、シリコ
ン(Ｓｉ)基材４０ａ、酸化シリコン(ＳｉＯ₂)層４０
ｂ、及びＳｉ層４０ｃを有する。それぞれの層の膜厚
は、ＳｉＯ₂層４０ｂを２μｍ程度とし、Ｓｉ層４０ｃ
を５０μｍ程度とできる。また、Ｓｉ層４０ｃは、砒素
といったドナー不純物を含有し、導電性を有している。

【００２０】Ｓｉ層４０ｃ上に、厚さ２μｍ程度のレジ
スト膜を塗布形成する。続いて、所定のパターンを有す
るフォトマスクを用いてレジスト膜を露光することによ
り、レジストマスク４１を形成する(図５(ｂ))。レジス
トマスク４１は、形成されるべき支持部１２、可動部１
３、静止部１４、電極部１５、及びアラインメントマー
ク１４ａに対応するパターンを有する。その後、このレ
ジストマスク４１を用いてＳｉ層４０ｃをエッチングす
る(図５(ｃ))。このエッチングには、例えば、四弗化炭
素(ＣＦ₄)ガスをエッチングガスとしたＲＩＥ(Reactive
Ion Etching)法を採用できる。このエッチングによ
り、支持部１２と、可動部１３及び櫛歯１３ｃとなるべ
き部分と、静止部１４と、電極部１５と、アラインメン
トマーク１４ａとが形成される。

【００２１】次に、レジストマスク４１を除去した後、
ＳｉＯ₂層４０ｂ及びエッチングされずに残るＳｉ層４
０ｃの上に、厚さが５０μｍ程度のレジスト膜を塗布形
成する。その後、所定のフォトリソグラフィにより、ミ
ラー１６が形成されるべき部分に開口部４３ａを有する
レジストマスク４３が形成される(図５(ｄ))。次に、開
口部４３ａを埋めるように、メッキ法によりＮｉを堆積
させる。ただし、Ｎｉの堆積には、メッキ法に限らず、
例えば蒸着法といった堆積方法を採用してもよい。Ｎｉ
の堆積が終了した後、レジストマスク４３を除去する
と、ミラー１６が形成される(図５(ｅ))。また、Ｎｉで
なくＡｕをメッキ法により堆積させてミラー１６を形成
してもよい。

【００２２】ミラー１６が形成された後、エッチングさ
れずに残るＳｉ層４０ｃ及びミラー１６をマスクとし、
弗化水素(ＨＦ)を用いてＳｉＯ₂層４０ｂの露出部をエ
ッチングする(図５(ｆ))。このエッチングにより、支持
部１２、静止部１４、及び電極部１５が形成される。ま
た、ＨＦを用いたエッチングにおいては、ＳｉＯ₂層４
０ｂは、その垂直な方向ばかりでなく、平行な方向にも
エッチングが進行する。その結果、可動部１３、可動部
１３の自在端部１３ｂ、及び櫛歯１３ｃとなるべき部分
の下方のＳｉＯ₂層４０ｂが除去されて、これらが形成
される。その後、ミラー１６の側面１６ａがＡｕといっ
た金属によりコーティングされ、光反射面１６ｂが形成
される。以上により、ＭＥＭチップ１０が完成する(図
５(ｇ))。

【００２３】（接合工程）次に、光導波路チップ２及び
ＭＥＭチップ１０から光スイッチ１を作製する手順につ
いて説明する。図６(ａ)〜(ｄ)は、光導波路チップ２と
ＭＥＭチップ１０と接合する手順を説明する図である。
なお、図６(ａ)〜(ｄ)においては、図５で示したＭＥＭ
チップ断面と同一の断面が示され、光導波路チップ２に
ついてもＭＥＭチップの断面と対応する断面が示されて
いる。また、以下では、簡単のため、スペーサ層２６と
陽極接合される部分として、静止部１４を中心として説
明する。実際には、スペーサ層２６と、支持部１２、静
止部１４、及び電極部１５とが陽極接合されて良い。

【００２４】図６(ａ)を参照すると、先ず、光導波路チ
ップ２のアラインメントマーク２６ａとＭＥＭチップ１
０のアラインメントマーク１２ａ，１４ａとが互いに一
致するように位置合わせが行われる(図６(ａ))。位置合
わせは、アライナを用いて自動的に行うことができる。
図６(ｂ)中には、アラインメントマーク１２ａ，２６ａ
が一致された様子を模式的に示す。このようにアライン
メントマーク同士が一致された後、光導波路チップ２と
ＭＥＭチップ１０とを重ね合わせる(図６(ｂ))。重ね合
わせた後には、スペーサ層２６が、支持部１２、及び静
止部１４と接し、ＭＥＭチップ１０のミラー１６は光導
波路チップ２の溝部２５に入り込んでいる。なお、図示
されてはいないが、電極部１５の一部もまたスペーサ層
２６と接している。

【００２５】続いて、重ね合わされた光導波路チップ２
及びＭＥＭチップ１０を加熱炉６０に入れる。この加熱
炉６０内において、リード線６１ａを光導波路チップ２
の基材２０に接続し、リード線６１ｂをＭＥＭチップ１
０の静止部１４に接続する。続いて、加熱炉６０内に残
存する空気に含まれる水分を取り除く。このためには、
加熱炉６０内を１０Ｐａ程度の真空度まで真空引きして
よく、また、乾燥窒素ガス又は乾燥空気で加熱炉６０内
を置換してもよい。その後、ヒータ６０ａを用いて光導
波路チップ２とＭＥＭチップ１０とを４００℃程度に加
熱するとともに、スペーサ層２６側が負電位となるよう
に静止部１４とスペーサ層２６との間に３００Ｖ程度の
直流電圧を印加する(図６(ｃ))。すると、静止部１４と
スペーサ層２６との間で以下の通り陽極接合が起こる。

【００２６】スペーサ層２６中ではアルカリ金属原子が
イオン化しており、４００℃程度の高温の下ではアルカ
リイオンは移動可能となる。そのため、スペーサ層２６
は導電性を有することとなる。このような状況で、スペ
ーサ層２６側が負電位となるように電圧が印加される
と、スペーサ層２６内部でアルカリイオンが静止部１４
から遠ざかる方向に移動する。そのため、スペーサ層２
６の表面に空間電荷層が形成される。空間電荷層が形成
されると、印加電圧の殆どが空間電荷層にかかることに
なる。３００Ｖ程度の電圧が空間電荷層にかかると、ス
ペーサ層２６の空間電荷層内の酸素イオンが強電界によ
って移動して静止部１４(Ｓｉ)内のＳｉ原子と結合し、
Ｓｉ−Ｏ結合が形成される。その結果、スペーサ層２６
と静止部１４とが互いに固定され、光スイッチ１が完成
する(図６(ｄ))。

【００２７】次に、図７(ａ)，(ｂ)に示す模式図を参照
しながら、このようにして作製された光スイッチ１の動
作を説明する。図７(ａ)，(ｂ)は、電極部１５はスイッ
チ５１を介して電源５２に接続され、支持部１２もまた
電源５２に接続されることを模式的に示す。

【００２８】図７(ａ)は、ＯＦＦ状態の光スイッチ１の
状態を示す。電極部１５と可動部１３とに電圧が印加さ
れていないときは、可動部１３は直線状の形状を保って
いる。このとき、ミラー１６は、コア領域２１ａ，２１
ｃ間の光学的結合と、コア領域２１ｂ，２１ｄ間の光学
的結合とを妨げている。よって、例えば図７(ａ)中に矢
印Ａ₁〜Ａ₄で示すように、コア領域２１ａから入射した
光は、溝部２５に到達した後ミラー１６により反射さ
れ、コア領域２１ｂへと入射される。すなわち、コア領
域２１ａの入射部から入射された光は、コア領域２１ｂ
から出射されることになる。

【００２９】図７(ｂ)は、ＯＮ状態の光スイッチ１の状
態を示す。電極部１５及び可動部１３の間に所定電圧値
を有する直流電圧が印加されると、櫛歯１５ｃ及び櫛歯
１３ｃの間に静電力が誘起される。この静電力により、
図７(ｂ)に示す通り、可動部１３は固定端部１３ａを支
点として撓み、自在端部１３ｂは電極部１５に向かって
移動する。これに伴って、ミラー１６もまた図７(ｂ)中
に示す位置へ移動する。そのため、コア領域２１ａ，２
１ｃの間の光学的結合、及びコア領域２１ｂ，２１ｄの
間の光学的結合が実現される。よって、例えば図７(ｂ)
中に矢印Ｂ₁〜Ｂ₄で示すように、コア領域２１ａを伝搬
して溝部２５に到達した光は、コア領域２１ｃへ入射さ
れ、コア領域２１ｃを伝搬して光スイッチ１より出射さ
れる。以上のように電圧印加の有無により光路が切り替
えられる。光スイッチ１は、このように動作して光スイ
ッチとしての機能を発揮する。

【００３０】以上説明した第１の実施形態による光スイ
ッチの製造方法においては、光導波路チップ２の製造の
際、クラッド層２２の上にアルカリ金属を含むガラス層
２３が堆積され、このガラス層２３からスペーサ層２６
が形成される。光導波路チップ２とＭＥＭチップ１０と
を組み合わせて光スイッチを製造する際には、アルカリ
金属を含むスペーサ層２６と、ＭＥＭチップ１０が有す
るＳｉ製の静止部１４とが陽極接合により互いに固定さ
れる。すなわち、光導波路チップ２にアルカリ金属を含
むスペーサ層２６が設けられるため、スペーサ層２６と
静止部１４とを陽極接合することにより、光導波路チッ
プ２とＭＥＭチップ１０とを確実に固定することができ
る。

【００３１】スペーサ層２６が光導波路チップ２に設け
られていない場合には、光導波路チップ２とＭＥＭチッ
プ１０とを陽極接合によって接合することができない。
これは、クラッド層２２が高純度の石英ガラスから構成
されるためである。この場合に、光導波路チップ２とＭ
ＥＭチップ１０とを接合する方法としては、次の２通り
がある。一つの方法は、接着剤を用いる方法であり、光
スイッチの長期間にわたる信頼性が十分に保証されな
い、或いは、高い位置合わせ精度が得られないという問
題がある。他の方法は、光導波路チップ２とＭＥＭチッ
プ１０とを組み合わせる際に、両者の間にパイレックス
ガラス製のガラス板を挿入し、この板を介して両チップ
を接合する方法である。この場合には、光導波路チップ
２、ＭＥＭチップ１０、及びガラス板を相互に位置合せ
する必要があるため、高い位置合わせ精度を確保するの
が難しい。これに対し、第１の実施形態による光スイッ
チの製造方法においては、光導波路チップ２とＭＥＭチ
ップ１０とを陽極接合により接合できる。そのため、接
着剤を用いた接着に比べ、両チップの位置合わせ精度を
向上でき、光スイッチの信頼性を向上できる。また、ガ
ラス板を用いる場合に比べ、位置合わせ精度を向上で
き、しかも、位置合わせ作業が容易化される。

【００３２】（第２の実施形態）本発明に係る光スイッ
チの製造方法の第２の実施形態を説明する。第２の実施
形態による光スイッチの製造方法は、光導波路チップ２
のスペーサ層２６の形成手順が異なる以外は、第１の実
施形態と同一である。また、第２の実施形態において製
造される光スイッチは、第１の実施形態において製造し
た光スイッチとほぼ同一の構成を有する。以下では、相
違点を中心に説明する。

【００３３】先ず、第１の実施形態において図３(ａ)〜
(ｄ)を参照しながら説明した手順に従って、クラッド層
となるべきガラス層２３まで形成する。次に、ガラス層
２３に対してＮａをイオン打ち込みする。イオン打ち込
みには、通常のイオン打ち込み装置を用いることができ
る。また、Ｎａの原料としては、ＮａＣｌを用いること
ができる。加速電圧等の条件を適宜調整し、ガラス層２
３の表面から１０μｍ程度の深さの領域をＮａ含有ガラ
ス層２４とする。Ｎａ含有ガラス層２４におけるＮａ濃
度は、１〜４重量％であると好ましい。

【００３４】Ｎａ含有ガラス層２４が形成された後、リ
ソグラフィ及びＲＩＥエッチングによりガラス層２４の
一部を除去すると、スペーサ層２６が形成される。続け
て、リソグラフィ及びＲＩＥエッチングにより、溝部２
５を形成する。これにより、コア領域２１ａ〜２１ｄを
有する光導波路チップ２が完成する。

【００３５】この後、第１の実施形態にて説明した手順
と同様にしてＭＥＭチップ１０を作製し、同じく第１の
実施形態における光導波路チップ２及びＭＥＭチップの
接合手順を実施すると、光スイッチ１００が完成する。

【００３６】第２の実施形態においても、光導波路チッ
プ２とＭＥＭチップ１０とが組み合わされる際には、光
導波路チップ２のスペーサ層２６と、ＭＥＭチップ１０
の支持部１２及び静止部１４とが陽極接合により接合さ
れる。したがって、第１の実施形態と同様の効果を奏す
る。

【００３７】（第３の実施形態）次いで、本発明に係る
光スイッチの製造方法の第３の実施形態を説明する。図
８は、第３の実施形態において製造される光導波路チッ
プの構成を示す斜視図である。図８を参照すると、光導
波路チップ１０２は、スペーサ層２６を有しておらず、
替わりにガラス層２３を有している。この点を除くと、
光導波路チップ１０２は、光導波路チップ２と同一の構
成を有する。

【００３８】図８に示す光導波路チップ１０２は以下の
通り作製される。すなわち、第１の実施形態において説
明した手順に従って、クラッド層２２上にスパッタ法に
よりガラス層２３を形成するステップまでを実施する。
続いて、所定のリソグラフィとエッチングとにより、ア
ラインメントマーク及び溝部２５を各々形成すると、光
導波路チップ１０２が完成する。

【００３９】図９(ａ)は、第３の実施形態において製造
されるＭＥＭチップの構成を示す斜視図である。図９
(ｂ)は、図９(ａ)のII−II線に沿う断面図である。図９
(ｃ)は、第３の実施形態において製造される光スイッチ
の断面図である。図９を参照すると、支持部１２及び静
止部１４の上面は、櫛歯１３ｃの上面に比して、Δｔだ
け高く位置している。また、可動部１３の上面は櫛歯１
３ｃの上面と同一仮想平面上に位置する。ＭＥＭチップ
１１０は、例えば以下の通り作製されることができる。
すなわち、ＳＯＩ基板４０のＳｉ層４０ｃ上にレジスト
マスク４１を形成するのに先立って、フォトリソグラフ
ィとエッチングとにより、可動部１３及び櫛歯１３ｃと
なるべき部分のＳｉ層４０をΔｔの分だけ薄くしてお
く。その後、第１の実施形態で説明したＭＥＭチップの
製造工程を実施することにより、ＭＥＭチップ１１０が
作製される。

【００４０】続いて、第１の実施形態の接合工程と同様
の手順により、ＭＥＭチップ１１０と光導波路チップ１
０２とを重ね合わせ、陽極接合により、ガラス層２３と
支持部１２及び静止部１４とを接合する。この接合によ
り、図９(ｃ)に示す光スイッチ１０１が完成する。

【００４１】光スイッチ１０１においては、可動部１３
及び櫛歯１３ｃは、支持部１２及び静止部１４に比べ、
図９(ｂ)に示すΔｔの分だけ低く構成されるため、ガラ
ス層２３と接触することはなく動ける。しかも、ガラス
層２３はアルカリ金属を含有するガラスから構成されて
いるため、ガラス層２３と支持部１２及び静止部１４と
が陽極接合されることができる。よって、第３の実施形
態による光スイッチの製造方法もまた、第１の実施形態
と同様の効果を奏する。

【００４２】以上、いくつかの実施形態を参照しなが
ら、本発明に係る光スイッチの製造方法を説明したが、
本発明はこれに限られることなく、様々に変形可能であ
る。例えば、第３の実施形態においては、光導波路チッ
プ１０２のクラッド層２２の上にアルカリ金属を含むガ
ラス層２３をスパッタ法により形成したが、クラッド層
２２の表面にＮａを打ち込むことにより、Ｎａを含むガ
ラス層を形成するようにしても良い。また、この場合、
クラッド層２２の表面の全面にイオンを打ち込む必要は
なく、支持部１２、静止部１４、及び電極部１５と接す
る部分にのみＮａが含まれるようにしてよい。

【００４３】また、第１の実施形態において、クラッド
層２２上にアルカリ金属を含有するガラス層２３を堆積
させる際にスパッタ法を採用する場合を説明したが、ス
パッタ法に限らず、ＣＶＤ法やＦＨＤ法により、このガ
ラス層２３を堆積させても良い。また、回転塗布法によ
り堆積させても構わない。

【００４４】上記の実施形態においては、アルカリ金属
としてＮａを例示したが、これに限らず、リチウム(Ｌ
ｉ)やカリウム(Ｋ)を始めとする他のアルカリ金属であ
ってもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る光スイッチの製造方法においては、光導波路上に設け
られたアルカリ金属を含有するガラス膜と、ＭＥＭチッ
プ上に設けられた半導体から構成される静止部とが陽極
接合により接合される。そのため、光導波路チップとＭ
ＥＭチップとが容易且つ確実に一体化される。すなわ
ち、本発明によれば、光導波路チップと電気機械チップ
とが精度良く確実に一体化される光スイッチの製造方法
を提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、第１の実施形態による光スイッチの製
造方法のフロー図である。

【図２】図２は、第１の実施形態における光導波路チッ
プの構成を示す斜視図である。

【図３】図３(ａ)〜(ｆ)は、第１の実施形態における光
導波路チップの製造手順を説明する図である。

【図４】図４は、第１の実施形態におけるＭＥＭチップ
の構成を示す斜視図である。

【図５】図５(ａ)〜(ｆ)は、第１の実施形態におけるＭ
ＥＭチップの製造手順を説明する図する。

【図６】図６(ａ)〜(ｄ)は、光導波路チップとＭＥＭチ
ップとを接合する手順を説明する図である。

【図７】図７(ａ)，(ｂ)は、光スイッチ１の動作を説明
するための模式図である。

【図８】図８は、第３の実施形態における光導波路チッ
プの構成を示す斜視図である。

【図９】図９(ａ)は、第３の実施形態におけるＭＥＭチ
ップの構成を示す斜視図である。図９(ｂ)は、図９(ａ)
のII−II線に沿う断面図である。図９(ｃ)は、第３の実
施形態における光スイッチの断面図である。

【符号の説明】

１…光スイッチ、２…光導波路チップ、１０…ＭＥＭチ
ップ、２０…基材、１２ａ，１４ａ，２６ａ…アライン
メントマーク、１２…支持部、１３…可動部、１３ｃ，
１５ｃ…櫛歯、１４…静止部、１５…電極部、１６…ミ
ラー、２１…ガラス層、２２…クラッド層、２３…ガラ
ス層、２１ａ〜２１ｄ…コア領域、２５…溝部、２６…
スペーサ層、３４…ガラス層、４０…基板、４０ａ…基
材、６０…加熱炉。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者柿井俊昭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） 2H041 AA15 AB13 AC06 AZ02 AZ05 AZ08 2H047 KA03 KA12 LA12 PA04 PA21 PA24 QA04 RA08 TA44

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光が伝搬できる複数の光路を有する光導
波路層と、前記複数の光路のうち光が伝搬する光路を変
更する可動部とを備える光スイッチを製造する方法であ
って、第１の基材上に、前記光導波路層を形成し、アルカリ金属を含有するガラス膜を前記光導波路層の表
面上又は表層部内に形成し、第２の基材上に、半導体で構成された静止部と、前記静
止部に対して移動可能な前記可動部とを形成し、前記ガラス膜と前記静止部とを陽極接合することにより
前記第１及び第２の基材を一体化して、光スイッチを製
造することを特徴とする光スイッチの製造方法。
【請求項２】前記ガラス膜は、アルカリ金属が添加さ
れたガラスを前記光導波路の表面上に堆積することによ
り形成されることを特徴とする請求項１記載の光スイッ
チの製造方法。
【請求項３】前記ガラス膜は、アルカリ金属をイオン
打ち込みすることによって、前記光導波路の表層部内に
形成されることを特徴とする請求項１記載の光スイッチ
の製造方法。
【請求項４】前記静止部はシリコンから構成されるこ
とを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の
光スイッチの製造方法。