JP2532071B2 - 埋込み光導波路とその製造方法 - Google Patents
埋込み光導波路とその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の産業上の利用分野〕 本発明は埋込み光導波路およびその製造方法、光通信
や光情報処理の分野で用いられる光集積回路の基本技術
である光導波路とその製造方法に関するものである。
や光情報処理の分野で用いられる光集積回路の基本技術
である光導波路とその製造方法に関するものである。
従来、文献(昭和60年度電子通信学会半導体材料部門
全国大会論文集438P1−253)に示す如く、火炎直接堆積
法によって極低損失の埋込み光導波路が形成されてい
る。
全国大会論文集438P1−253)に示す如く、火炎直接堆積
法によって極低損失の埋込み光導波路が形成されてい
る。
第1図は、その製造方法および構造の概略を示したも
のである。第1図(a)は火炎直接堆積法によって製作
した二次元光導波膜の断面図であり、1はSi基板、2は
バッファ層、3はコア層である。コア層3はあらかじめ
定めた値だけバッファ層2に比べ屈折率が高くなるよう
に、原料中のドーピングガスTiCl4やGeCl4の濃度を高め
てある。
のである。第1図(a)は火炎直接堆積法によって製作
した二次元光導波膜の断面図であり、1はSi基板、2は
バッファ層、3はコア層である。コア層3はあらかじめ
定めた値だけバッファ層2に比べ屈折率が高くなるよう
に、原料中のドーピングガスTiCl4やGeCl4の濃度を高め
てある。
次に第1図(b)はフロロカーボン系ガスを反応ガス
とした反応性イオンエッチング法によってコア層3の不
要部分を除去して製作した三次元コア層3′を持つリッ
ジ状光導波路の断面を示した。第1図(c)はこの第1
図(b)に示す光導波路上にさらに埋込みクラッド層4
を形成した埋込み光導波路の断面図である。
とした反応性イオンエッチング法によってコア層3の不
要部分を除去して製作した三次元コア層3′を持つリッ
ジ状光導波路の断面を示した。第1図(c)はこの第1
図(b)に示す光導波路上にさらに埋込みクラッド層4
を形成した埋込み光導波路の断面図である。
火炎直接堆積法で形成されるのはガラス微粒子である
ため、光を導波する透明ガラスを得るためには、このガ
ラス微粒子を加熱し、焼結する必要がある。したがっ
て、前記第1図(c)のように埋込みクラッド層4で全
体を覆う場合、このクラッド層4も透明ガラス化する必
要がある。しかしながら、製作したコア層3等の変形を
抑えるためには埋込みクラッド層4は、前記バッファ層
2およびコア層3に比べ、より低軟化温度のガラスとす
る必要を生じる。
ため、光を導波する透明ガラスを得るためには、このガ
ラス微粒子を加熱し、焼結する必要がある。したがっ
て、前記第1図(c)のように埋込みクラッド層4で全
体を覆う場合、このクラッド層4も透明ガラス化する必
要がある。しかしながら、製作したコア層3等の変形を
抑えるためには埋込みクラッド層4は、前記バッファ層
2およびコア層3に比べ、より低軟化温度のガラスとす
る必要を生じる。
一方、光導波路設計の観点から、通常埋込みクラッド
層4はバッファ層2との屈折率を等しく、具体的には比
屈折率差を0.01%以下に抑える必要がある。したがっ
て、前記埋込みクラッド層4はコア層3ないしバッファ
層2より低い軟化温度を有し、かつバッファ層2と同一
ないし近似した屈折率を有することが要求されることに
なる。
層4はバッファ層2との屈折率を等しく、具体的には比
屈折率差を0.01%以下に抑える必要がある。したがっ
て、前記埋込みクラッド層4はコア層3ないしバッファ
層2より低い軟化温度を有し、かつバッファ層2と同一
ないし近似した屈折率を有することが要求されることに
なる。
このようにバッファ層2と埋込みクラッド層4との軟
化温度を変え、かつ屈折率を等しくするため、原料ガス
中のドーピングガスであり、共に軟化温度を下げる効果
を持ち、屈折率を上げる効果を持つPCl3と屈折率を下げ
る効果を持つBCl3との濃度を精密にコントロールする必
要があり、十分な再現性が得られない問題があった。
化温度を変え、かつ屈折率を等しくするため、原料ガス
中のドーピングガスであり、共に軟化温度を下げる効果
を持ち、屈折率を上げる効果を持つPCl3と屈折率を下げ
る効果を持つBCl3との濃度を精密にコントロールする必
要があり、十分な再現性が得られない問題があった。
また、良質なガラス膜を得るためのドーピングガスの
量については限度があり、ある程度のコア層の変形や屈
折率差の変動は避けられないのが現状であった。
量については限度があり、ある程度のコア層の変形や屈
折率差の変動は避けられないのが現状であった。
本発明は、このコア層の変形を抑え、バッファ層とク
ラッド層を同一組成のガラスとする埋込み光導波路を提
供するものである。
ラッド層を同一組成のガラスとする埋込み光導波路を提
供するものである。
本発明は、火炎直接堆積法による埋込み光導波路製作
において、三次元コア層形成後、埋込み工程にはいる前
に、高い軟化温度の薄膜クラッド層を設けることを最も
主要な特徴とする。
において、三次元コア層形成後、埋込み工程にはいる前
に、高い軟化温度の薄膜クラッド層を設けることを最も
主要な特徴とする。
従来の技術では、この薄膜クラッド層を形成していな
かった。
かった。
第2図は本発明の構成を示す一具体例であって、第2
図(a)は第1図(b)に示した三次元コア層を持つリ
ッジ状光導波路上に薄膜クラッド層を形成した断面図で
あり、5は薄膜クラッド層である。第2図(b)は本発
明による埋込み光導波路の一具体例の断面図を示す。
図(a)は第1図(b)に示した三次元コア層を持つリ
ッジ状光導波路上に薄膜クラッド層を形成した断面図で
あり、5は薄膜クラッド層である。第2図(b)は本発
明による埋込み光導波路の一具体例の断面図を示す。
この図より明らかなように、本発明による埋込み光導
波路は、基板1上にバッファ層2が設けられ、さらにこ
のバッファ層2上に、バッファ層2より屈折率が高い三
次元コア層3′が形成されている。そして、上記三次元
コア層3′には、この3次元コア層3′より軟化温度の
高い薄膜クラッド層5が積層され、次いで、従来のよう
に埋込みクラッド層4が設けられた構造になっている。
波路は、基板1上にバッファ層2が設けられ、さらにこ
のバッファ層2上に、バッファ層2より屈折率が高い三
次元コア層3′が形成されている。そして、上記三次元
コア層3′には、この3次元コア層3′より軟化温度の
高い薄膜クラッド層5が積層され、次いで、従来のよう
に埋込みクラッド層4が設けられた構造になっている。
前記薄膜クラッド層5は、この構成例においてはバッ
ファ層2の上面を覆っているが、前記三次元コア層3′
を保護するためのものであるから、前記三次元コア層
3′を覆っていれば足りることは明らかである。前述の
ように、薄膜クラッド層5はコア層3′を熱的に保護す
るものであるため、埋込みクラッド層6を形成するとき
に、充分な厚さを有し、かつ光損失を増加させないため
にはなるべく薄い方が望ましい。三次元コア層3′の断
面積をSとしたとき、前記三次元コア層3′を覆う薄膜
クラッド層5の断面積S′は、S′=1S/6〜2Sの範囲で
あるのが好ましい。S′が1S/6より小さいと、前記薄膜
クラッド層5がコア層3′を保護できない虞があり、一
方2Sより大きいと光損失が大きくなる虞を生じるからで
ある。
ファ層2の上面を覆っているが、前記三次元コア層3′
を保護するためのものであるから、前記三次元コア層
3′を覆っていれば足りることは明らかである。前述の
ように、薄膜クラッド層5はコア層3′を熱的に保護す
るものであるため、埋込みクラッド層6を形成するとき
に、充分な厚さを有し、かつ光損失を増加させないため
にはなるべく薄い方が望ましい。三次元コア層3′の断
面積をSとしたとき、前記三次元コア層3′を覆う薄膜
クラッド層5の断面積S′は、S′=1S/6〜2Sの範囲で
あるのが好ましい。S′が1S/6より小さいと、前記薄膜
クラッド層5がコア層3′を保護できない虞があり、一
方2Sより大きいと光損失が大きくなる虞を生じるからで
ある。
この薄膜クラッド層5は前述のように、三次元コア層
3′を保護するものであるため、前記コア層3′より高
軟化温度のものが使用されるが、バッファ層2の保護の
面などを考慮すれば、バッファ層2および埋込みクラッ
ド層4よりも高軟化温度であるのが好ましいのは明らか
である。
3′を保護するものであるため、前記コア層3′より高
軟化温度のものが使用されるが、バッファ層2の保護の
面などを考慮すれば、バッファ層2および埋込みクラッ
ド層4よりも高軟化温度であるのが好ましいのは明らか
である。
このような埋込み光導波路を製造する場合、まず、基
板1上にバッファ層2を形成し、これに前記バッファ層
2より屈折率の高いコア層3を形成する(第1図参
照)。その後、反応性イオンエッチング、ウェットエッ
チングなどのエッチング法等の技術を使用して、前記コ
ア層3を三次元コア層3′とを形成する。
板1上にバッファ層2を形成し、これに前記バッファ層
2より屈折率の高いコア層3を形成する(第1図参
照)。その後、反応性イオンエッチング、ウェットエッ
チングなどのエッチング法等の技術を使用して、前記コ
ア層3を三次元コア層3′とを形成する。
前述のバッファ層2あるいはコア層3を形成する方法
は、本発明において基本的に限定されるものではなく、
周知の種々の方法を使用することができる。例えばSiCl
4、TiCl4、GeCl4、PCl3、BCl3等を原料ガスとし、H2お
よびO2を燃焼ガスとし、ガラス微粒子を形成後、加熱に
よって透明ガラス膜を形成する火炎直接堆積法によって
形成することが可能である。また、スパッタ法あるいは
CVD法なども使用できる。
は、本発明において基本的に限定されるものではなく、
周知の種々の方法を使用することができる。例えばSiCl
4、TiCl4、GeCl4、PCl3、BCl3等を原料ガスとし、H2お
よびO2を燃焼ガスとし、ガラス微粒子を形成後、加熱に
よって透明ガラス膜を形成する火炎直接堆積法によって
形成することが可能である。また、スパッタ法あるいは
CVD法なども使用できる。
次ぎに、前記三次元コア層3′に薄膜クラッド層5を
形成する。
形成する。
この薄膜クラッド層5は前述のように、三次元コア層
3′を覆うように形成すればよいが、第2図(b)のよ
うにバッファ層2まで覆うようにするのが好ましい。バ
ッファ層2の保護にもなるからである。
3′を覆うように形成すればよいが、第2図(b)のよ
うにバッファ層2まで覆うようにするのが好ましい。バ
ッファ層2の保護にもなるからである。
この薄膜クラッド層5の形成方法としては、前記三次
元クラッド層3′が熱的に破壊、変形されるないような
温度で行う必要がある。このため、前記三次元クラッド
層3′の軟化温度よりも低い温度で形成される方法を選
択する必要がある。このような方法は、本発明において
基本的に限定されるものではない。たとえば、スパッタ
法、CVD法などを使用して薄膜クラッド層5を形成す
る。
元クラッド層3′が熱的に破壊、変形されるないような
温度で行う必要がある。このため、前記三次元クラッド
層3′の軟化温度よりも低い温度で形成される方法を選
択する必要がある。このような方法は、本発明において
基本的に限定されるものではない。たとえば、スパッタ
法、CVD法などを使用して薄膜クラッド層5を形成す
る。
この薄膜クラッド層5は、前述のように三次元コア層
3′より軟化温度の高い石英系ガラス組成の薄膜であ
る。
3′より軟化温度の高い石英系ガラス組成の薄膜であ
る。
このように、薄膜クラッド層5を形成した後、火炎直
接堆積法によって埋込みクラッド層4を形成する。
接堆積法によって埋込みクラッド層4を形成する。
実施例 SiCl4、TiCl4、GeCl4、PCl3、BCl3等を原料ガスと
し、H2およびO2を燃焼ガスとし、ガラス微粒子を形成
後、加熱によって透明ガラス膜を形成する火炎直接堆積
法によって前記基板1上にバッファ層2、コア層3を形
成した。その後、反応性イオンエッチング法またはウェ
ットエッチング法よって、コア層3の不要部分を除去
し、三次元コア層3′とした。
し、H2およびO2を燃焼ガスとし、ガラス微粒子を形成
後、加熱によって透明ガラス膜を形成する火炎直接堆積
法によって前記基板1上にバッファ層2、コア層3を形
成した。その後、反応性イオンエッチング法またはウェ
ットエッチング法よって、コア層3の不要部分を除去
し、三次元コア層3′とした。
この実施例においては、バッファ層2の厚みは20μ
m、コア層3′の厚さ、幅は8μmとし、またバッファ
層2の屈折率は純粋の石英と同一、コア層3′の比屈折
率差は0.3%とした。
m、コア層3′の厚さ、幅は8μmとし、またバッファ
層2の屈折率は純粋の石英と同一、コア層3′の比屈折
率差は0.3%とした。
薄膜クラッド層5は、石英板をターゲットとしArとO2
ガスを用いたRFスパッタ法またはCVD法によって形成し
た。厚みは2μmとした。このようにして形成した薄膜
クラッド層5は、屈折率は石英と同一でまた軟化温度は
極めて高くなる。一方、火炎直接堆積法で形成したバッ
ファ層2、コア層3は良質のガラス膜を得るためP、B
をドーピングしてあり、軟化温度は石英に比べ低くなっ
ている。
ガスを用いたRFスパッタ法またはCVD法によって形成し
た。厚みは2μmとした。このようにして形成した薄膜
クラッド層5は、屈折率は石英と同一でまた軟化温度は
極めて高くなる。一方、火炎直接堆積法で形成したバッ
ファ層2、コア層3は良質のガラス膜を得るためP、B
をドーピングしてあり、軟化温度は石英に比べ低くなっ
ている。
第2図(b)は第1図(c)に示したのと同様の工程
で、第2図(a)に示す光導波路の埋込みクラッド層を
形成したものであり、6は埋込みクラッド層である。第
1図に示す従来技術とは異なり、本実施例では、埋込み
クラッド層を形成する際の原料ガス組成はバッファ層を
形成するときのと同一とした。この埋込みクラッド層6
は火炎直接堆積法によって形成し、透明ガラス化したも
のである。この埋込みクラッド層6を加熱して透明化す
るとき、従来においては、その温度ではバッファ層2、
コア層3が軟化してしまう。しかし本発明においては、
より高軟化温度の薄膜クラッド層5で保護されているの
で形状変化を起こさなかった。
で、第2図(a)に示す光導波路の埋込みクラッド層を
形成したものであり、6は埋込みクラッド層である。第
1図に示す従来技術とは異なり、本実施例では、埋込み
クラッド層を形成する際の原料ガス組成はバッファ層を
形成するときのと同一とした。この埋込みクラッド層6
は火炎直接堆積法によって形成し、透明ガラス化したも
のである。この埋込みクラッド層6を加熱して透明化す
るとき、従来においては、その温度ではバッファ層2、
コア層3が軟化してしまう。しかし本発明においては、
より高軟化温度の薄膜クラッド層5で保護されているの
で形状変化を起こさなかった。
また、バッファ層2、埋込みクラッド層6はまったく
同一の組成でよく、膜の屈折率や厚みの制御性、再現性
は向上した。さらに、コア原料として比較的多量のTiCl
4あるいはGeCl4を添加して形成された光導波膜の比屈折
率差を0.5〜2%と大きく設定する場合に、コア層3の
軟化温度が著しく低下するので、コアの形状変形を引き
起こさず埋込みクラッド層4を形成するには、従来技術
では埋込みクラッド層4に多量のPCl3、BCl3を加える必
要があり、良質のガラス膜が得られないことや、耐候性
が劣化する問題があったが、本発明のようにコア層3を
一旦薄膜クラッド層5で保護し、その後バッファ層2と
同一成分の埋込みクラッド層6で埋込んだ場合には、コ
ア層3の変形はまったくなかった。
同一の組成でよく、膜の屈折率や厚みの制御性、再現性
は向上した。さらに、コア原料として比較的多量のTiCl
4あるいはGeCl4を添加して形成された光導波膜の比屈折
率差を0.5〜2%と大きく設定する場合に、コア層3の
軟化温度が著しく低下するので、コアの形状変形を引き
起こさず埋込みクラッド層4を形成するには、従来技術
では埋込みクラッド層4に多量のPCl3、BCl3を加える必
要があり、良質のガラス膜が得られないことや、耐候性
が劣化する問題があったが、本発明のようにコア層3を
一旦薄膜クラッド層5で保護し、その後バッファ層2と
同一成分の埋込みクラッド層6で埋込んだ場合には、コ
ア層3の変形はまったくなかった。
以上説明したように、火炎直接堆積法を用いて埋込み
光導波を形成する場合、本発明ではコア層やバッファ層
に比べ十分軟化温度の高い薄膜クラッド層を形成した
後、埋込みクラッド層を形成するので、たとえコア層や
バッファ層の軟化温度が埋込みクラッド層に等しいか低
くても、コア層の変形を抑えることができ、また場合に
よってはバッファ層とクラッド層の組成を同一にできる
ので、寸法や屈折率差などの設計精度や再現性が向上す
る。さらに、埋込み導波路の上に、また別の光導波路を
形成する多層光導波路の実現において、各層のクラッド
層、コア層、バッファ層の組成を同一にでき、製作プロ
セスの簡単化が図れる利点がある。
光導波を形成する場合、本発明ではコア層やバッファ層
に比べ十分軟化温度の高い薄膜クラッド層を形成した
後、埋込みクラッド層を形成するので、たとえコア層や
バッファ層の軟化温度が埋込みクラッド層に等しいか低
くても、コア層の変形を抑えることができ、また場合に
よってはバッファ層とクラッド層の組成を同一にできる
ので、寸法や屈折率差などの設計精度や再現性が向上す
る。さらに、埋込み導波路の上に、また別の光導波路を
形成する多層光導波路の実現において、各層のクラッド
層、コア層、バッファ層の組成を同一にでき、製作プロ
セスの簡単化が図れる利点がある。
第1図は従来の埋込み光導波路の構造および製作方法を
示した図、第2図は本発明の実施例を示す図である。 1……Si基板、2……バッファ層、3……コア層、3′
……三次元コア層、4……埋込みクラッド層、5……薄
膜クラッド層、6……埋込みクラッド層
示した図、第2図は本発明の実施例を示す図である。 1……Si基板、2……バッファ層、3……コア層、3′
……三次元コア層、4……埋込みクラッド層、5……薄
膜クラッド層、6……埋込みクラッド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河内 正夫 茨城県那珂郡東海村大字白方字白根162 番地 日本電信電話株式会社茨城電気通 信研究所内 (72)発明者 小林 盛男 茨城県那珂郡東海村大字白方字白根162 番地 日本電信電話株式会社茨城電気通 信研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−8506(JP,A) 特開 昭55−2263(JP,A)
Claims (1)
- 【請求項1】基板上に石英系ガラス組成よりなるバッフ
ァ層および三次元コア層を形成し、該コア層を覆うよう
に埋込みクラッド層を形成する埋込み光導波路の製造方
法において、 前記三次元コア層の形成後に、前記コア層よりも軟化点
温度の高い石英系ガラス組成の薄膜クラッド層を、前記
コア層の軟化点温度より低い温度で前記コア層を覆うよ
うに形成する工程及び前記薄膜クラッド層の上に埋め込
みクラッド層を形成し、該埋込クラッド層を加熱して透
明ガラス化する工程を設けたことを特徴とする埋込み光
導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61269739A JP2532071B2 (ja) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | 埋込み光導波路とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61269739A JP2532071B2 (ja) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | 埋込み光導波路とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63124006A JPS63124006A (ja) | 1988-05-27 |
| JP2532071B2 true JP2532071B2 (ja) | 1996-09-11 |
Family
ID=17476485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61269739A Expired - Lifetime JP2532071B2 (ja) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | 埋込み光導波路とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2532071B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004301911A (ja) | 2003-03-28 | 2004-10-28 | Fujitsu Ltd | 光導波路及びその製造方法並びに光導波路デバイス |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5947281B2 (ja) * | 1978-06-20 | 1984-11-17 | 日本電信電話株式会社 | 光導波回路の製造方法 |
| JPS578506A (en) * | 1980-06-18 | 1982-01-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Formation of optical guide |
-
1986
- 1986-11-14 JP JP61269739A patent/JP2532071B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63124006A (ja) | 1988-05-27 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |