JP2003222750A - 光デバイスの製造方法 - Google Patents

光デバイスの製造方法

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JP2003222750A
JP2003222750A JP2002023836A JP2002023836A JP2003222750A JP 2003222750 A JP2003222750 A JP 2003222750A JP 2002023836 A JP2002023836 A JP 2002023836A JP 2002023836 A JP2002023836 A JP 2002023836A JP 2003222750 A JP2003222750 A JP 2003222750A
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optical device
etching
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clad layer
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JP2002023836A
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Makoto Saito
誠 斉藤
Shigeki Matsunaka
繁樹 松中
Fujio Terai
藤雄 寺井
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な工程により微細な3次元構造の導波路
を形成することが可能な光デバイスの製造方法を提供す
る。 【解決手段】 基板上の第1クラッド層を等方エッチン
グまたはテーパエッチングを施してこのクラッド層に3
次元のエッチング曲面を形成する工程と、前記第1クラ
ッド層にコア層を前記エッチング曲面に沿って形成する
工程と、少なくとも前記コア層上に第2クラッド層を形
成する工程とを含むことを特徴とする

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光デバイスの製造
方法に関し、詳しくは屈曲された3次元的な導波路の形
成工程を改良した光デバイスの製造方法に係わる。
【0002】
【従来の技術】近年の高度情報化社会では、情報ニーズ
の高度化・多様化、デジタル化が進み、ネットワークを
介して流通する情報量が著しく増大する傾向にある。
【0003】このような膨大な情報を円滑に転送・処理
するには通信装置やコンピュータの処理能力を飛躍的に
増大させる必要がある。これに対し、CPU等の電子L
SIの性能は着実に向上しているが、信号の高速化に伴
うクロストーク、電磁輻射、電気配線による信号伝送の
帯域制限等の問題がシステム性能の向上の上でネックに
なっている。
【0004】前述した問題の解決策として、光信号の持
つ高速、低損失、無誘導等の特性を生かした革新的な技
術が要望されている。
【0005】光デバイスとしては、基板上に光導波路を
二次元的に形成した構造のものが知られている。一方、
光デバイスの高集積化の要請から、光を三次元的に伝送
し得る光導波路を組み込むことが試みられている。
【0006】例えば、特開2000−81524の公開
公報には多層基板に貫通孔を開口し、その基板の裏面に
光導波路を形成すると共に、前記貫通孔に対応する前記
光導波路の端部にマイクロミラーを機械的に取り付け、
多層基板の裏面に沿う光導波路を伝送した光を前記ミラ
ーで反射させて多層基板の面に対して垂直な方向の貫通
孔に導入して光を上方に迂回させる光送受信システムが
記載されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
開公報では光を迂回させるための手段として機械的に取
り付けられるマイクロミラーを用いるため、光デバイス
の微細化、高集積化が困難になる。
【0008】本発明は、簡単な工程により微細な3次元
構造の導波路を形成することが可能な光デバイスの製造
方法を提供しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光デバイス
の製造方法は、基板上の第1クラッド層を等方エッチン
グまたはテーパエッチングを施してこのクラッド層に3
次元のエッチング曲面を形成する工程と、前記第1クラ
ッド層にコア層を前記エッチング曲面に沿って形成する
工程と、少なくとも前記コア層上に第2クラッド層を形
成する工程とを含むことを特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【0011】まず、基板上の第1クラッド層を形成す
る。つづいて、この第1クラッド層に例えばレジストパ
ターンのようなマスクを形成し、湿式エッチングまたは
プラズマエッチングのような等方エッチングを施すこと
により前記クラッド層に3次元のエッチング曲面を形成
する。
【0012】また、この等方エッチングを用いる手法以
外に、前記第1クラッド層に例えば一端がテーパ状をな
すレジストパターンのようなマスクを形成し、リアクテ
ィブイオンエッチングを施し、そのテーパ部を後退させ
ることにより、前記クラッド層に3次元のエッチング曲
面を形成する。このとき、エッチング条件を変更するこ
とによって、3次元のエッチング曲面の曲率を制御する
ことが可能になる。
【0013】前記基板としては、例えば半導体基板、ガ
ラス基板を挙げることができる。特に、半導体基板を用
いた場合にはその基板自体に半導体素子や配線を形成し
たり、半導体チップのような能動部品、抵抗体、コンデ
ンサのような受動部品を実装したりして混成化すること
を許容する。
【0014】前記クラッド層は、例えばケイ素酸化物を
有機溶媒に溶解した溶液(SOG)を塗布乾燥すること
により形成されたSOG膜、CVD−SiO2膜等を用
いることができる。
【0015】次いで、前記第1クラッド層にコア層を前
記エッチング曲面に沿って形成した後、少なくとも前記
コア層上に第2クラッド層を形成することにより、導波
路となるコア層を有する光デバイスを製造する。
【0016】前記コア層は、例えばフッ素添加シリコン
(SiOF)から作られる。
【0017】なお、前記第1クラッド層の下層に別のク
ラッド層を形成し、この別のクラッド層と前記第1クラ
ッド層の間に別のコア層を例えば前記コア層に前記第1
クラッド層を介して交差するように形成してもよい。
【0018】以上説明したように、本発明によれば基板
上の第1クラッド層を等方エッチングまたはテーパエッ
チングを施してこのクラッド層に3次元のエッチング曲
面を形成し、前記第1クラッド層にコア層を前記エッチ
ング曲面に沿って形成した後、少なくとも前記コア層上
に第2クラッド層を形成することによって、従来のよう
にマイクロミラーを導波路の端部等に機械的に取り付け
ることなく、3次元的に光を迂回させることが可能な導
波路を有する微細かつ高集積度の光デバイスを製造する
ことができる。
【0019】また、前記第1クラッド層に3次元のエッ
チング曲面のうちの上層面の下層に別のクラッド層を介
して別のコア層を形成したり、前記第1クラッド層に3
次元のエッチング曲面のうちの下層面の上層に別のクラ
ッド層を介して別のコア層を形成したり、することによ
って、多層導波路構造を有する微細かつより高集積度の
光デバイスを製造することができる。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0021】(実施例1)まず、図1の(a)に示すよ
うにシリコンウェハ1上にSOGをスピンナで塗布、乾
燥して第1クラッド層2を形成した。
【0022】次いで、図1の(b)に示すように前記第
1クラッド層2上にレジスト膜3を塗布し、乾燥した
後、リソグラフィ技術により前記レジスト膜3の第1コ
ア層形成予定部に細長状穴4を開口した。つづいて、前
記レジスト膜3の細長状穴4に液相成長法によりフッ素
添加シリコンを選択的に成膜することにより第1導波路
となる第1コア層5を形成した。この後、図1の(c)
に示すように前記レジスト膜3を除去した。
【0023】次いで、図1の(d)に示すように第1コ
ア層5を含む第1クラッド層2上にSOGをスピンナで
塗布、乾燥した後、このSOG層を化学機械研磨(CM
P)処理を施すことによって、表面が平坦な第2クラッ
ド層6を形成した。
【0024】次いで、図2の(e)に示すように前記第
2クラッド層6上にレジスト膜7を形成し、露光、現像
処理を施すことによって、このレジスト膜7をパターニ
ングした。この露光時に、フォーカス条件を制御するこ
とによりレジスト膜7の端部をテーパ部8を形成した。
つづいて、前記レジスト膜7をマスクとしてリアクティ
ブイオンエッチング(RIE)を施した。このとき、前
記レジスト膜7から露出する前記第2クラッド層6がエ
ッチングされると共に、レジスト膜7自体がそのテーパ
部8においてエッチングされて後退するため、図2の
(f)に示すように前記第2クラッド層6に3次元のエ
ッチング曲面9が形成される。
【0025】次いで、前記レジスト膜7を除去した後、
第2クラッド層6の全面に液相成長法によりフッ素添加
シリコン層を成膜し、パターニングすることにより第2
導波路となる第2コア層10を前記3次元のエッチング
曲面9に沿って形成した。この第2コア層10は、前記
第1コア層5上に前記第2クラッド層6を介して交差さ
れる。つづいて、第2コア層10を含む第2クラッド層
6上にSOGをスピンナで塗布、乾燥した後、このSO
G層を化学機械研磨(CMP)処理を施して表面が平坦
な第3クラッド層11を形成することによって、図2の
(g)に示すように二層導波路構造の光デバイスを製造
した。
【0026】得られた光デバイスは、光を3次元的に迂
回させる導波路としての微細な第2コア層10を持つ高
集積度構造を有するものであった。
【0027】(実施例2)前述した実施例1の図1の
(d)に示す表面が平坦な第2クラッド層6を形成した
後、図3の(e)に示すように前記第2クラッド層6上
にレジスト膜12を形成し、露光、現像処理を施すこと
によって、このレジスト膜12に開口部13を形成し
た。つづいて、前記レジスト膜12をマスクとして湿式
エッチングを行った。このとき、前記レジスト膜12の
開口部13から露出する前記第2クラッド層6が等方的
にエッチングされるため、図3の(f)に示すように前
記第2クラッド層6に3次元のエッチング曲面14が形
成される。
【0028】次いで、前記レジスト膜12を除去した
後、第2クラッド層6の全面に液相成長法によりフッ素
添加シリコン層を成膜し、パターニングすることにより
第2導波路となる第2コア層15を前記3次元のエッチ
ング曲面14に沿って形成した。この第2コア層15
は、前記第1コア層5上に前記第2クラッド層6を介し
て交差される。つづいて、第2コア層15を含む第2ク
ラッド層6上にSOGをスピンナで塗布、乾燥した後、
このSOG層を化学機械研磨(CMP)処理を施して表
面が平坦な第3クラッド層16を形成することによっ
て、図3の(g)に示すように二層導波路構造の光デバ
イスを製造した。
【0029】得られた光デバイスは、光を3次元的に迂
回させる導波路としての微細な第2コア層15を持つ高
集積度構造を有するものであった。
【0030】(実施例3)前述した実施例1の図1の
(d)に示す表面が平坦な第2クラッド層6を形成した
後、図4の(e)に示すように前記第2クラッド層6上
にレジスト膜17を形成し、露光、現像処理を施すこと
によって、このレジスト膜17に開口部18を形成し
た。つづいて、前記レジスト膜17をマスクとしてテー
パエッチングを行った。このとき、前記レジスト膜17
の開口部18から露出する前記第2クラッド層6がエッ
チングされると共に、そのエッチング側面にフロロカー
ボン被膜19を堆積しながらエッチングが進むため、図
4の(f)に示すように前記第2クラッド層6に3次元
のエッチング曲面20が形成される。
【0031】次いで、前記レジスト膜17を除去した
後、第2クラッド層6の全面に液相成長法によりフッ素
添加シリコン層を成膜し、パターニングすることにより
第2導波路となる第2コア層21を前記3次元のエッチ
ング曲面20に沿って形成した。この第2コア層21
は、前記第1コア層5上に前記第2クラッド層6を介し
て交差される。つづいて、第2コア層21を含む第2ク
ラッド層6上にSOGをスピンナで塗布、乾燥した後、
このSOG層を化学機械研磨(CMP)処理を施して表
面が平坦な第3クラッド層22を形成することによっ
て、図4の(g)に示すように二層導波路構造の光デバ
イスを製造した。
【0032】得られた光デバイスは、光を3次元的に迂
回させる導波路としての微細な第2コア層21を持つ高
集積度構造を有するものであった。
【0033】(実施例4)前述した実施例1の図2の
(f)に示すように前記第2クラッド層6に3次元のエ
ッチング曲面9を形成し、さらに第2導波路となる第2
コア層10を前記3次元のエッチング曲面9に沿って形
成した後、第3クラッド層23を形成し、この第3クラ
ッド層23上に第1コア層5と同方向に延出される第3
コア層24を形成した後、第3コア層24を含む第3ク
ラッド層23上にSOGをスピンナで塗布、乾燥した
後、このSOG層を化学機械研磨(CMP)処理を施し
て表面が平坦な第4クラッド層25を形成することによ
って、図5に示すように微細かつ高集積化され三層導波
路構造を有する光デバイスを製造することができた。
【0034】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば簡
単な工程により微細な3次元構造の導波路を形成でき、
高集積度の光デバイスの製造方法を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1における光デバイスの製造工
程を示す断面図。
【図2】本発明の実施例1における光デバイスの製造工
程を示す断面図。
【図3】本発明の実施例2における光デバイスの製造工
程を示す断面図。
【図4】本発明の実施例3における光デバイスの製造工
程を示す断面図。
【図5】本発明の実施例4により製造された光デバイを
示す断面図。
【符号の説明】
1…シリコンウェハ、 2…第1クラッド層、 5…第1コア層、 6…第2クラッド層、 9、14、20…エッチング曲面、 10、15、21…第2コア層、 11、16、22、23…第3クラッド層、 24…第3コア層、 25…第4クラッド層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺井 藤雄 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術センター内 Fターム(参考) 2H047 KA04 PA02 PA21 PA24 QA01 TA05

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上の第1クラッド層を等方エッチン
    グまたはテーパエッチングを施してこのクラッド層に3
    次元のエッチング曲面を形成する工程と、 前記第1クラッド層にコア層を前記エッチング曲面に沿
    って形成する工程と、 少なくとも前記コア層上に第2クラッド層を形成する工
    程とを含むことを特徴とする光デバイスの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記クラッド層は、ケイ素酸化物を有機
    溶媒に溶解した溶液(SOG)を塗布乾燥することによ
    り作られることを特徴とする請求項1記載の光デバイス
    の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記コア層は、フッ素添加シリコン(S
    iOF)から作られることを特徴とする請求項1または
    2記載の光デバイスの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2011102239A1 (ja) * 2010-02-16 2011-08-25 東京エレクトロン株式会社 光導波路、光集積回路及び光導波路の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2011102239A1 (ja) * 2010-02-16 2011-08-25 東京エレクトロン株式会社 光導波路、光集積回路及び光導波路の製造方法
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