JP2015087510A

JP2015087510A - 光モジュールの作製方法

Info

Publication number: JP2015087510A
Application number: JP2013225178A
Authority: JP
Inventors: 土澤　泰; Yasushi Tsuchizawa; 泰土澤; 英隆西; Hidetaka Nishi; 山田　浩治; Koji Yamada; 浩治山田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2015-05-07

Abstract

【課題】シリコン導波路と石英系導波路とをモノリシック集積した特性のよい光モジュールが、容易に作製できる方法を提供する。【解決手段】予め用意してあるＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板の表面シリコン層３０６を、第１クラッド層の表面に貼り付け、この後、シリコンからなる基板部３０４、および埋め込み絶縁層３０５を除去して表面シリコン層３０６を露出させ、シリコンコアを形成する。【選択図】図３Ｂ

Description

本発明は、光通信分野において使用される、光導波路素子から構成される光モジュールおよびその製造方法に関するものである。

通信網の高速大容量化を支える光通信技術においては、波長多重伝送が重要な技術となっている。このような波長多重伝送の技術としては、例えば、波長多重伝送技術と伝送パス管理技術とを組み合わせたＲＯＡＤＭ（reconfigurable optical add/drop multiplexer）技術が挙げられる。ＲＯＡＤＭ技術を適用した光通信網の構築には、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）による波長合分波器と、波長チャネル毎に設けられた可変光減衰器（ＶＯＡ）とが、１つの光回路チップに集積されたＶＭＵＸと呼ばれる光デバイスが用いられている。

現在のＶＭＵＸは、コアおよびクラッドが石英系材料からなる石英系光導波路を基に構成されている。石英系光導波路素子は、光回路として広く使用されており、低損失、高信頼性などの優れた特徴を有する（非特許文献１参照）。しかし、石英系光導波路を基に構成されるＶＭＵＸは、ＶＯＡとして、熱光学効果を原理とする位相シフタを備えるマッハツェンダー干渉計を用いているため、光の減衰動作に数ミリ秒の時間を要し、高速動作には対応できない。また、このようなＶＭＵＸは、素子単体のサイズが大きくチャネル数が多くなるとデバイスサイズが大きくなり、加えて消費電力も大きくなるという問題をもっている。

上述の問題に対し、素子サイズが小さく高速動作可能で消費電力が小さいシリコン光導波路型のＶＯＡを用いる検討が進められている。１例として、図４に、最近開発されたシリコン細線光導波路型ＶＯＡと石英系ＡＷＧからなる光モジュールの光学顕微鏡写真を示す。この光モジュールは、シリコン細線光導波路を用いて作製したキャリア注入型可変光減衰器（ＶＯＡ）４０２と、石英系光導波路を用いて作製したアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）４０３とを備える。シリコン細線光導波路によって構成された領域４０４、および、領域は石英系光導波路によって構成された領域４０５を備える。

ＡＷＧ４０３の各出力ポートは、各々対応するチャネルのＳＳＣ４０１ａを介し、ＶＯＡ４０２を構成するシリコン細線光導波路に接続されている。この構成では、ＳＳＣ４０１ａによって光導波路のモードフィールド径は縮小される。これにより、ＡＷＧ４０３によって分波され各出力ポートの光信号は、対応するチャネルのＶＯＡ４０２の入力ポートに入力され、各チャネルの光信号の強度調整をチャネル毎に独立に行うことができる。

ＶＯＡ４０２の各出力ポートは、各々対応するチャネルのＳＳＣ４０１ｂを介して石英系光導波路（不図示）に接続される。この構成では、ＳＳＣ４０１ｂによって導波路のモードフィールド径は拡大される。また、各チャネルの石英系光導波路は、各々デバイス外部の光ファイバーと結合され、出力信号が得られる構成になっている。

上述したＡＷＧとＶＯＡを集積した光モジュールの作製について、簡単に説明する。まず、市販のシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）基板を準備する。このＳＯＩ基板は、支持体となるシリコン基板部の上に、厚さ３μｍの埋め込み絶縁層を介して層厚２００ｎｍ程度の表面シリコン層を備えている。

次に、リソグラフィー技術およびエッチング技術により、ＳＯＩ基板の表面シリコン層をパターニングし、ＳＳＣ４０１ａ，ＳＳＣ４０１ｂのシリコンコア、およびＶＯＡ４０２のシリコンコアを形成し、さらにイオン注入と電極作製を行い、ＶＯＡ４０２を作製する。

続いて、ＳＯＩ基板の埋め込み絶縁層（アンダークラッド）の上に、プラズマＣＶＤ法によって、石英系光導波路から構成されるＡＷＧ４０３のコアとなる石英系膜を堆積する。次に、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術により、上記石英系膜をパターニングし、ＡＷＧ４０３の石英系光導波路コアを作製する。

以上のようにして各コアを形成した後、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）膜を堆積してオーバークラッドを形成すれば、光モジュールが完成する。このように、市販のＳＯＩ基板を用いることで、小型で高速動作するシリコン光導波路と石英系光導波路とからなる光モジュールが実現できるようになった。実際、この光モジュールは分波されたチャネル毎に数ナノ秒の高速で強度調整できることが確認されている。

H. Nishi, T. Tsuchizawa, T. Watanabe, H. Shinojima, S. Park, R. Kou, K. Yamada and S. Itabashi, "Monolithic integration of a silica-based arrayed waveguide grating filter and silicon variable optical attenuators based on p-i-n carrier-injection structures", Appl. Phys. Express, vol.3, 102203, 2010.

しかしながら、上述したシリコン光導波路と石英系光導波路とからなる光モジュールは、作製プロセスの制約により、以下のような問題があった。シリコン光導波路素子は、市販されているＳＯＩ基板を用いて作製されるが、シリコン光導波路素子と石英系光導波路素子をモノリシック集積する場合、ＳＯＩ基板の埋め込み絶縁層が、シリコン光導波路と石英系光導波路との両方の下部クラッド層になる。

シリコン光導波路は、ＳｉＯ₂との比屈折率差が大きく光閉じ込めの強いシリコンコアを用いた光導波路である。このようなシリコン光導波路は、クラッド層厚が１μｍ以上であれば、導波路特性は下部クラッド層の層厚に影響を受けない。これに対し、石英系光導波路は、比屈折率差が小さく光閉じ込めが弱いため、下部クラッド層が薄いと、ＳＯＩ基板の支持体となるシリコン基板部に光が漏れて損失となる。この損失の大きさは、比屈折率差の値によっても変化する。

上述した構成では、低損失な石英系光導波路素子を実現するためには、比屈折率差とともに下部クラッド層の層厚が重要なパラメータとなる。ところが、市販のＳＯＩ基板では、埋め込み絶縁層の層厚は限定され、自由に変えられない。このため、ＳＯＩ基板の上では、石英系光導波路素子の構造設計が制限され、伝搬損失を小さくできないという問題があった。また、埋め込み絶縁層の厚さが３μｍを越えるＳＯＩ基板は入手できないため、比屈折率差が３％より小さい光導波路では、基板への光の漏れが大きいため、断面が大きなコアは使えない。このため、光ファイバーとのカップリング損失が低減できないという問題も生じていた。

このように、従来では、シリコン光導波路と石英系光導波路とをモノリシック集積した特性のよい光モジュールが、容易に作製することができないという問題があった。

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、シリコン光導波路と石英系光導波路とをモノリシック集積した特性のよい光モジュールが、容易に作製できるようにすることを目的とする。

本発明に係る光モジュールの作製方法は、シリコンからなる基板部と基板部の上に埋め込み絶縁層を介して表面シリコン層を備えるＳＯＩ基板を用意する第１工程と、シリコン基板の主表面を熱酸化して埋め込み絶縁層より厚い第１クラッド層を形成する第２工程と、第１クラッド層の表面にＳＯＩ基板の表面シリコン層を貼り付ける第３工程と、基板部を除去する第４工程と、埋め込み絶縁層を除去して表面シリコン層を露出させる第５工程と、表面シリコン層をパターニングし、第１クラッド層の上にシリコンコアを形成する第６工程と、シリコンコアを形成した第１クラッド層の上に、ＳｉＯ₂より屈折率の高い石英系材料からなる石英系膜を形成する第７工程と、石英系膜をパターニングすることで、シリコンコアより大きな断面形状の石英系コアをシリコンコアに接続して形成する第８工程と、石英系膜，石英系コア，および第１クラッド層の上に第２クラッド層を形成する第９工程とを備える。

上記光モジュールの作製方法において、シリコンコアは、先端に近づくほど細くなるテーパコア部を備え、石英コアは、シリコンコアのテーパコア部が開始する箇所よりシリコンコアを覆って形成され、第８工程では、石英系コアを、シリコンコアのテーパコア部が開始する箇所よりシリコンコアを覆って形成し、スポットサイズ変換部とするようにしてもよい。

上記光モジュールの作製方法において、石英系膜は、ＳｉＯ₂より酸素の組成比が少ないＳｉＯ_xまたは酸窒化シリコンから構成されていればよい。なお、ＳＯＩ基板は、市販されているものである。

以上説明したことにより、本発明によれば、シリコン光導波路と石英系光導波路とをモノリシック集積した特性のよい光モジュールが、容易に作製できるようになるという優れた効果が得られる。

図１は、光モジュールの構成を示す平面図である。図２は、光モジュールの構成を示す断面図である。図３Ａは、本発明の実施の形態における光モジュールの作製方法について説明する各工程の状態を示す断面図である。図３Ｂは、本発明の実施の形態における光モジュールの作製方法について説明する各工程の状態を示す断面図である。図３Ｃは、本発明の実施の形態における光モジュールの作製方法について説明する各工程の状態を示す断面図である。図３Ｄは、本発明の実施の形態における光モジュールの作製方法について説明する各工程の状態を示す断面図である。図３Ｅは、本発明の実施の形態における光モジュールの作製方法について説明する各工程の状態を示す断面図である。図３Ｆは、本発明の実施の形態における光モジュールの作製方法について説明する各工程の状態を示す断面図である。図３Ｇは、本発明の実施の形態における光モジュールの作製方法について説明する各工程の状態を示す平面図である。図３Ｈは、本発明の実施の形態における光モジュールの作製方法について説明する各工程の状態を示す断面図である。図３Ｉは、本発明の実施の形態における光モジュールの作製方法について説明する各工程の状態を示す断面図である。図３Ｊは、本発明の実施の形態における光モジュールの作製方法について説明する各工程の状態を示す平面図である。図３Ｋは、本発明の実施の形態における光モジュールの作製方法について説明する各工程の状態を示す断面図である。図４は、最近開発されたシリコン細線光導波路型ＶＯＡと石英系ＡＷＧからなる光モジュールの構成を示す光学顕微鏡写真である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。はじめに、本発明の光モジュールの作製方法により作製する光モジュールの構成例について図１および図２を用いて説明する。図１は、光モジュールの構成を示す平面図であり、図２は、光モジュールの構成を示す断面図である。図２の（ａ）は、図１のａａ’線の断面を示し、（ｂ）は、図１のｂｂ’線の断面を示し、（ｃ）は、図１のｃｃ’線の断面を示している。

この光モジュールは、シリコン細線光導波路素子１１１，スポットサイズ変換部１１２，および石英系光導波路素子１１３を備える。

シリコン細線光導波路素子１１１は、断面の幅や高さなどの寸法がサブミクロンオーダのシリコンコア１０３から構成された光導波路の部分である。石英系光導波路素子１１３は、断面の幅や高さなどの寸法が数ミクロンオーダの石英系コア１４１から構成された光導波路の部分である。これら２つの光導波路を低損失で接続するため、スポットサイズ変換部１１２において、モードフィールドサイズ変換を行う。

シリコン細線光導波路素子１１１は、図２の（ａ）に示すように、シリコン基板１０１上に形成された下部クラッド層（第１クラッド層）１０２と、下部クラッド層１０２上に形成されたシリコンコア１０３と、シリコンコア１０３を覆う石英系膜１０４と、石英系膜１０４を覆う上部クラッド層（第２クラッド層）１０５とから構成される。石英系膜１０４は、ＳｉＯ₂より屈折率の高い石英系材料から構成されている。石英系膜１０４は、例えば、化学量論組成のＳｉＯ₂より酸素の組成比が少ない酸化シリコン（ＳｉＯ_x）から構成されている。また、下部クラッド層１０２および上部クラッド層１０５は、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）から構成されている。シリコン細線光導波路素子１１１では、石英系膜１０４も、クラッドとして機能する。

スポットサイズ変換部１１２は、図２の（ｂ）に示すように、シリコン基板１０１上に形成された下部クラッド層１０２と、光導波方向に（図２の紙面に垂直な方向）にテーパー状に形成されたテーパコア部１３１と、テーパコア部１３１を覆う石英系コア１４１と、石英系コア１４１を覆う上部クラッド層１０５とから構成される。テーパコア部１３１は、先端１３２に近づくほど細くなる構成とされている。ここで、テーパコア部１３１は、シリコンコア１０３に連続して一体に形成されている。テーパコア部１３１は、シリコンコア１０３の先端領域に形成されている。また、石英系コア１４１は、石英系膜１０４より連続して形成され、石英系膜１０４と同じに、ＳｉＯ₂より屈折率の高い石英系材料（ＳｉＯ_x）から構成されている。

石英系光導波路素子１１３は、図２の（ｃ）に示すように、シリコン基板１０１上に形成された下部クラッド層１０２と、下部クラッド層１０２上に形成された石英系コア１４１と、石英系コア１４１を覆う上部クラッド層１０５とから構成される。

ここで、シリコン細線光導波路素子１１１，スポットサイズ変換部１１２，および石英系光導波路素子１１３は、次に示すように、各層を共通としている。まず、シリコン基板１０１，下部クラッド層１０２が、各領域に共通している。また、シリコン細線光導波路素子１１１の石英系膜１０４と、スポットサイズ変換部１１２および石英系光導波路素子１１３の石英系コア１４１が、共通の層から構成されている。

また、スポットサイズ変換部１１２のテーパコア部１３１は、上述したように、スポットサイズ変換部１１２内において、石英系光導波路素子１１３の方向に向かって幅が漸次細くなるようにテーパー状に形成されている。テーパコア部１３１は、光導波方向に長さが３００μｍ程度に形成され、石英系光導波路素子１１３内には形成されない。従って、石英系光導波路素子１１３においては、シリコン層（シリコンコア）がない構造となっている。

ここで、各構成要素の寸法と屈折率について例示する。まず、下部クラッド層１０２は、層厚１５μｍ，屈折率が１．４５である。ここで、下部クラッド層１０２の層厚は、石英系コア１４１による石英系光導波路素子１１３を伝搬する光が、シリコン基板１０１に漏洩して損失が増えない状態とすることが重要である。下部クラッド層１０２の層厚は、１５μｍに限るものではなく、石英系光導波路素子１１３の屈折率構造によって適宜に設定すればよい。

シリコンコア１０３およびテーパコア部１３１は、屈折率が３．４８である。また、シリコンコア１０３およびテーパコア部１３１は、厚さ（高さ）が２００ｎｍである。また、シリコンコア１０３の幅は４００ｎｍである。テーパコア部１３１は、シリコンコア１０３に接続する開始部分の幅は、４００ｎｍであるが、先端１３２に近づくほど細くなり、先端１３２では、幅８０ｎｍとなっている。

石英系膜１０４および石英系コア１４１は、屈折率が１．４９であり、厚さ（高さ）が５μｍである。また、石英系コア１４１は、幅が５μｍである。上部クラッド層１０５は、層厚１０μｍであり、屈折率は１．４７である。

なお、この例では、石英系膜１０４および石英系コア１４１を構成する石英系材料として、化学量論組成のＳｉＯ₂より酸素の組成比が少ない酸化シリコン（ＳｉＯ_x）を用いているが、屈折率を調整した酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）から構成することも可能である。ただし、シリコン細線光導波路素子１１１および石英系光導波路素子１１３が、シングルモード条件を満たすように、形状および屈折率が調整されていることが望ましい。

次に、上述した光モジュールを例に、本発明の実施の形態における光モジュールの作製方法について、図３Ａ〜図３Ｋを用いて説明する。まず、図３Ａに示すように、シリコン基板３０１の主表面を、よく知られた熱酸化法により熱酸化して第１クラッド層３０２を形成する（第２工程）。ここで、第１クラッド層３０２は、石英系コアの各クラッドとしても用いることになる。このため、石英系コアによる石英系光導波路の屈折率構造に適した厚さに形成する。

例えば、シングルモードファイバーと低損失で結合するために、石英系光導波路を比屈折率差１％で設計した場合、伝搬する光の下部クラッド（第１クラッド層３０２）への広がりを考慮し、第１クラッド層３０２は、層厚１５μｍ以上に形成すればよい。熱酸化法によれば、第１クラッド層３０２の層厚は、熱酸化時間を調整することで変えることができる。なお、上記熱酸化では、シリコン基板３０１の裏面にも酸化膜３０３が形成される。

次に、図３Ｂに示すように、予め用意してあるＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板の表面シリコン層３０６を、第１クラッド層３０２の表面に貼り付ける（第３工程）。貼り合わせ方法としては、例えば、第１クラッド層３０２の表面、および表面シリコン層３０６の表面を、ＣＭＰや洗浄によって清浄処理し、これら表面同士を接合するいわゆるウエハ直接接合技術を用いることができる。なお、図３Ｂ〜図３Ｋでは、酸化膜３０３を省略して図示していない。

ＳＯＩ基板は、シリコンからなる基板部３０４と、基板部３０４の上に埋め込み絶縁層３０５を介して表面シリコン層３０６を備え、市販されている。この市販されているＳＯＩ基板を、予め購入して用意しておく（第１工程）。市販されているＳＯＩ基板は、埋め込み絶縁層３０５の層厚は限定され、自由に変えられないが、表面シリコン層３０６は、結晶品質が高く、また、ウエハ（基板）全域にわたって層厚などが均一に形成されている。ここで、表面シリコン層３０６は、シリコンコアを形成する層である。このため、入手したＳＯＩ基板の表面シリコン層３０６が、上記目的に合致する層厚より厚い場合、エッチングや研磨などにより、予め表面シリコン層３０６の層厚を調整してから、上記貼り合わせを行う。

次に、基板部３０４を除去する（第４工程）。まず、基板部３０４の裏面側より、機械加工などにより研削し、図３Ｃに示すように、２０μｍ程度まで薄くした基板部３０４ａとする。続いて、２０μｍ程度と薄くした基板部３０４ａを、水酸化カリウム液によるエッチング液を用いてエッチング除去し、図３Ｄに示すように、埋め込み絶縁層３０５を露出させる。水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液を用いることで、埋め込み絶縁層３０５はエッチングされず、シリコンからなる基板部３０４ａを選択的にエッチング除去することができる。

次に、埋め込み絶縁層３０５を除去し、図３Ｅに示すように、表面シリコン層３０６を露出させる（第５工程）。例えば、エッチング液としてＨＦ液を用いることで、表面シリコン層３０６をエッチングすることなく、埋め込み絶縁層３０５を選択的にエッチング除去することができる。このような選択的なウエットエッチングによれは、表面シリコン層３０６に損傷を与えることなく、埋め込み絶縁層３０５が除去できる。

次に、表面シリコン層３０６をパターニングすることで、図３Ｆ，図３Ｇに示すように、先端３６４に近づくほど細くなる先細りのテーパコア部３６２を備えるシリコンコア３６１を、第１クラッド層３０２の上に形成する（第６工程）。例えば、シリコンコア３６１は、平面視の幅が４００ｎｍとされ、テーパコア部３６２は、シリコンコア３６１より開始する開始部３６３の平面視の幅が４００ｎｍとされ、先端３６４の平面視の幅が８０ｎｍとされていればよい。これらは、よく知られたリソグラフィー技術により形成したマスクパターンをマスクとし、よく知られたエッチング技術により表面シリコン層３０６をエッチングすることで形成すればよい。

次に、図３Ｈに示すように、シリコンコア３６１を形成した第１クラッド層３０２の上に、化学量論組成のＳｉＯ₂より屈折率の高い石英系材料からなる石英系膜３０７を形成する（第７工程）。例えば、化学量論組成のＳｉＯ₂より酸素の組成比が少ないＳｉＯ_xから石英系膜３０７を構成すればよい。このような石英系膜３０７は、例えば、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマＣＶＤ法により上記ＳｉＯ_xを堆積することで形成すればよい。ＥＣＲプラズマＣＶＤ法によれば、２００℃以下の低温条件でＳｉＯ_xが堆積でき、かつ、膜質のよい石英系膜３０７が形成できる。このため、酸化などによりシリコンコア３６１，テーパコア部３６２の厚さや寸法などを変化させることなく、石英系膜３０７が形成できる。

次に、石英系膜３０７をパターニングすることで、図３Ｉ，図３Ｊに示すように、シリコンコア３６１のテーパコア部３６２が開始する箇所より石英系コア３７１を形成する（第８工程）。よく知られたリソグラフィー技術により形成したマスクパターンをマスクとし、よく知られたエッチング技術により石英系膜３０７をエッチングすることで、石英系コア３７１を形成すればよい。

ここで、石英系コア３７１は、シリコンコア３６１より大きな断面形状に形成する。また、テーパコア部３６２では、石英系コア３７１によりテーパコア部３６２が覆われる状態とする。この構成により、テーパコア部３６２の領域がスポットサイズ変換部３１２となる。また、石英系膜３０７で覆われたシリコンコア３６１の部分は、シリコン細線光導波路素子３１１となる。また、スポットサイズ変換部３１２に続き、シリコンによるコアがない状態の石英系コア３７１の部分が、石英系光導波路素子３１３となる。

次に、図３Ｋに示すように、石英系膜３０７，石英系コア３７１，および第１クラッド層３０２の上に第２クラッド層３０８を形成する（第９工程）。例えば、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ₂を堆積することで、第２クラッド層３０８を形成すればよい。これらのことにより、シリコン細線光導波路素子３１１，スポットサイズ変換部３１２，および石英系光導波路素子３１３を備える光モジュールが得られる。なお、シリコン細線光導波路素子３１１では、石英系膜３０７も、クラッドとして機能する。

以上に説明したように、本発明では、まず、市販されているＳＯＩ基板の表面シリコン層に、他のシリコン基板の表面に熱酸化により形成した厚い酸化シリコン層を貼り付けた貼り合わせ基板を形成した。この貼り合わせ基板を用い、シリコンコアを形成するための均質なシリコン層は、ＳＯＩ基板の表面シリコン層を利用し、同時に搭載する石英系光導波路のための厚いクラッド層は、シリコン基板の表面に熱酸化により形成した熱酸化酸化シリコン層を利用するようにした。熱酸化により形成する熱酸化シリコン層は、熱酸化の条件により、厚さが自由に制御できる。

このように、シリコン光導波路および石英系光導波路に共通のクラッドの厚さを自由に制御できるようにしたので、本発明によれば、用いる基板の構造によって制限を受けることがなく、シリコン光導波路と石英系光導波路とをモノリシック集積した光モジュールが、機能性能の向上および低損失動作が両立する状態で、容易に作製できるようになる。

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。

例えば、前述した実施の形態では、シリコンコアは、先端に近づくほど細くなるテーパコア部を備え、石英コアは、シリコンコアのテーパコア部が開始する箇所よりシリコンコアを覆って形成され、石英コアを形成する工程では、石英系コアを、シリコンコアのテーパコア部が開始する箇所よりシリコンコアを覆って形成し、この領域をスポットサイズ変換部とするようにしたが、これに限るものではない。

本発明の趣旨は、シリコン光導波路と石英系光導波路とをモノリシック集積するところにあり、シリコンコアと石英コアとは、接続されて配置されていればよく、シリコンコアと石英コアとが、オーバーラップしている必要はなく、また、シリコンコアがテーパ形状となっている必要もない。また、シリコンコアが先端に行くほど太くなる形状としてもよい。ここで、接続とは、シリコンコアと石英コアとが、光結合可能な状態であることを示している。従って、接続する領域において、シリコンコアの端部と石英コアの端部とが、当接している必要はなく、光結合が可能な範囲で離間していてもよい。ただし、両者の結合効率などを考慮すれば、前述したように、スポットサイズ変換部を構成した方がよい。

３０１…シリコン基板、３０２…第１クラッド層、３０３…酸化膜、３０４…基板部、３０４ａ…基板部、３０５…埋め込み絶縁層、３０６…表面シリコン層、３０７…石英系膜、３０８…第２クラッド層、３１１…シリコン細線光導波路素子、３１２…スポットサイズ変換部、３１３…石英系光導波路素子、３６１…シリコンコア、３６２…テーパコア部、３６３…開始部、３６４…先端、３７１…石英系コア。

Claims

シリコンからなる基板部と前記基板部の上に埋め込み絶縁層を介して表面シリコン層を備えるＳＯＩ基板を用意する第１工程と、
シリコン基板の主表面を熱酸化して前記埋め込み絶縁層より厚い第１クラッド層を形成する第２工程と、
前記第１クラッド層の表面に前記ＳＯＩ基板の表面シリコン層を貼り付ける第３工程と、
前記基板部を除去する第４工程と、
前記埋め込み絶縁層を除去して前記表面シリコン層を露出させる第５工程と、
前記表面シリコン層をパターニングし、前記第１クラッド層の上にシリコンコアを形成する第６工程と、
前記シリコンコアを形成した前記第１クラッド層の上に、ＳｉＯ₂より屈折率の高い石英系材料からなる石英系膜を形成する第７工程と、
前記石英系膜をパターニングすることで、前記シリコンコアより大きな断面形状の石英系コアを前記シリコンコアに接続して形成する第８工程と、
前記石英系膜，前記石英系コア，および前記第１クラッド層の上に第２クラッド層を形成する第９工程と
を備えることを特徴とする光モジュールの作製方法。
請求項１記載の光モジュールの作製方法において、
前記シリコンコアは、先端に近づくほど細くなるテーパコア部を備え、
前記石英コアは、前記シリコンコアの前記テーパコア部が開始する箇所より前記シリコンコアを覆って形成され、
前記第８工程では、前記石英系コアを、前記シリコンコアの前記テーパコア部が開始する箇所より前記シリコンコアを覆って形成し、スポットサイズ変換部とする
ことを特徴とする光モジュールの作製方法。
請求項１または２記載の光モジュールの作製方法において、
前記石英系膜は、ＳｉＯ₂より酸素の組成比が少ないＳｉＯ_xまたは酸窒化シリコンから構成されていることを特徴とする光モジュールの作製方法。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光モジュールの作製方法において、
前記ＳＯＩ基板は、市販されているものであることを特徴とする光モジュールの作製方法。