JP2707980B2 - 光導波路およびその製造方法 - Google Patents
光導波路およびその製造方法Info
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- JP2707980B2 JP2707980B2 JP6247925A JP24792594A JP2707980B2 JP 2707980 B2 JP2707980 B2 JP 2707980B2 JP 6247925 A JP6247925 A JP 6247925A JP 24792594 A JP24792594 A JP 24792594A JP 2707980 B2 JP2707980 B2 JP 2707980B2
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- core layer
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信および光演算装
置に適用される光集積回路に用いることのできる低損失
シリカ・ベース光導波路およびその製造方法に関する。
置に適用される光集積回路に用いることのできる低損失
シリカ・ベース光導波路およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明は、光通信，光演算装置，または
すべての光信号処理装置に用いることのできる低損失シ
リカ・ベース光導波路に用いられる。
すべての光信号処理装置に用いることのできる低損失シ
リカ・ベース光導波路に用いられる。
【０００３】従来のシリカ・ベース光導波路の構造は、
コア層およびクラッド層よりなり、これらの層は、通
常、異なる種類の添加物のドープ酸化シリコンである。
コア層およびクラッド層の屈折率は、ドーパントの含有
量および組合せを選択することによって制御できる。シ
リカ光導波路の場合、酸化シリコンに通常用いられるド
ーパント物質は、Ｇｅ，Ｂ，Ｐ，Ｔｉ，Ａｌ等であり、
これらの組合せが、酸化シリコン成長の際にドープされ
る。酸化シリコンの成長には、高温堆積法および低温堆
積法を利用できる。従来は、光ファイバの製造によく用
いられる高温火炎加水分解堆積ＦＨＤ（フレーム ハイ
ドロリシス デポジション，ｆｌａｍｅｈｙｄｒｏｌｙ
ｓｉｓ ｄｅｐｏｓｉｓｔｉｏｎ：ＦＨＤ）技術は、シ
リカ光導波路の製造に通常用いられている。これらの技
術は、ある範囲の基板サイズ［最良で７．６２〜１０．
１６ｃｍ（３〜４インチ）］に制限される。これだけで
なく、酸化シリコンを高温で融解して成長するために堆
積条件の制御が難しくなる。
コア層およびクラッド層よりなり、これらの層は、通
常、異なる種類の添加物のドープ酸化シリコンである。
コア層およびクラッド層の屈折率は、ドーパントの含有
量および組合せを選択することによって制御できる。シ
リカ光導波路の場合、酸化シリコンに通常用いられるド
ーパント物質は、Ｇｅ，Ｂ，Ｐ，Ｔｉ，Ａｌ等であり、
これらの組合せが、酸化シリコン成長の際にドープされ
る。酸化シリコンの成長には、高温堆積法および低温堆
積法を利用できる。従来は、光ファイバの製造によく用
いられる高温火炎加水分解堆積ＦＨＤ（フレーム ハイ
ドロリシス デポジション，ｆｌａｍｅｈｙｄｒｏｌｙ
ｓｉｓ ｄｅｐｏｓｉｓｔｉｏｎ：ＦＨＤ）技術は、シ
リカ光導波路の製造に通常用いられている。これらの技
術は、ある範囲の基板サイズ［最良で７．６２〜１０．
１６ｃｍ（３〜４インチ）］に制限される。これだけで
なく、酸化シリコンを高温で融解して成長するために堆
積条件の制御が難しくなる。
【０００４】これらの問題を避けるには、低温堆積法に
よって堆積された酸化シリコンを用いて、シリカ・ベー
ス光導波路を製造できる。この場合、低温堆積法には、
化学蒸着（ＣＶＤ）技術である常圧ＣＶＤ（ＡＰＣＶ
Ｄ）技術またはプラズマＣＶＤ（ＰＣＶＤ）技術、ある
いはスパッタリング技術などが用いられる。低温技術を
用いて、光導波路の層、特にコア層またはクラッド層に
酸化シリコンを堆積するならば、プロセスのいくつかの
部分は、堆積後の高温処理を必要とする。これは、堆積
膜中に残っているＨまたはＯＨ成分を除去することによ
って、膜品質を改善するのみならず、下側のコア層に対
する良好なカバレジを達成するためである。この堆積後
の高温処理は、酸化シリコンの界面特性の変化を生じさ
せる。これは、２つの層の界面にわたるドーパント物質
の相互拡散よる。また、堆積後の高温処理は、コア層の
屈折率分布に影響を与え、これは導波路の光学特性を結
果的に悪化させる。
よって堆積された酸化シリコンを用いて、シリカ・ベー
ス光導波路を製造できる。この場合、低温堆積法には、
化学蒸着（ＣＶＤ）技術である常圧ＣＶＤ（ＡＰＣＶ
Ｄ）技術またはプラズマＣＶＤ（ＰＣＶＤ）技術、ある
いはスパッタリング技術などが用いられる。低温技術を
用いて、光導波路の層、特にコア層またはクラッド層に
酸化シリコンを堆積するならば、プロセスのいくつかの
部分は、堆積後の高温処理を必要とする。これは、堆積
膜中に残っているＨまたはＯＨ成分を除去することによ
って、膜品質を改善するのみならず、下側のコア層に対
する良好なカバレジを達成するためである。この堆積後
の高温処理は、酸化シリコンの界面特性の変化を生じさ
せる。これは、２つの層の界面にわたるドーパント物質
の相互拡散よる。また、堆積後の高温処理は、コア層の
屈折率分布に影響を与え、これは導波路の光学特性を結
果的に悪化させる。
【０００５】この典型的な例の１つを図５に示す。この
例は、低温堆積酸化シリコンを用いた光導波路の製造方
法を示している。
例は、低温堆積酸化シリコンを用いた光導波路の製造方
法を示している。
【０００６】図５において、Ｓｉ基板１上に異なる酸化
シリコンのクラッド２およびコア３を堆積した後、高温
アニーリングを行う。通常は、下側クラッド層に用いら
れるドープ酸化シリコンは、屈折率ｎ1 を有し、これは
コア層３の屈折率ｎ2 以下である。すなわち、ｎ1 ≦ｎ
2 である。下側クラッド層に対し、通常用いられる酸化
シリコンの種類は、ＣＶＤ（ＡＤＣＶＤまたはＰＣＶ
Ｄ）技術またはスパッタリング技術を用いて堆積された
ホスホ・シリケート・ガラス（ＰＳＧ）またはボロンホ
スホ・シリケート・ガラス（ＢＰＳＧ）である。コア層
３に対しては、ＧｅまたはＴｉまたはＡｌがドープされ
た酸化シリコンが、用いられる。
シリコンのクラッド２およびコア３を堆積した後、高温
アニーリングを行う。通常は、下側クラッド層に用いら
れるドープ酸化シリコンは、屈折率ｎ1 を有し、これは
コア層３の屈折率ｎ2 以下である。すなわち、ｎ1 ≦ｎ
2 である。下側クラッド層に対し、通常用いられる酸化
シリコンの種類は、ＣＶＤ（ＡＤＣＶＤまたはＰＣＶ
Ｄ）技術またはスパッタリング技術を用いて堆積された
ホスホ・シリケート・ガラス（ＰＳＧ）またはボロンホ
スホ・シリケート・ガラス（ＢＰＳＧ）である。コア層
３に対しては、ＧｅまたはＴｉまたはＡｌがドープされ
た酸化シリコンが、用いられる。
【０００７】プロセスが高温アニーリングを経るとき、
図５（ａ）に示すように予め選択された屈折率プロファ
イルは変化する。高温アニーリングによる対応屈折率変
化の例を、図５（ｂ）に示す。
図５（ａ）に示すように予め選択された屈折率プロファ
イルは変化する。高温アニーリングによる対応屈折率変
化の例を、図５（ｂ）に示す。
【０００８】図５（ｃ）に示すようにドライエッチング
によりコア層３（ｂ）の成形後、ｎ1 以下の屈折率ｎ3
を有するドープ酸化シリコンを上側クラッド層４として
堆積する図５（ｄ）。特に、上側クラッド層４には、Ｐ
ＳＧまたはＢＰＳＧが用いられる。上側クラッド層４
が、低温堆積酸化シリコンならば、コア層に対する良好
なカバレジが形成されず、ボイド５がトラップされてい
るのが時々見つけられる。
によりコア層３（ｂ）の成形後、ｎ1 以下の屈折率ｎ3
を有するドープ酸化シリコンを上側クラッド層４として
堆積する図５（ｄ）。特に、上側クラッド層４には、Ｐ
ＳＧまたはＢＰＳＧが用いられる。上側クラッド層４
が、低温堆積酸化シリコンならば、コア層に対する良好
なカバレジが形成されず、ボイド５がトラップされてい
るのが時々見つけられる。
【０００９】良好なカバレジおよびトラップされたボイ
ド５の除去のためには、プロセスは、窒素または酸素の
雰囲気中での高温処理を再び経なければならない。しか
し、この高温処理のために、コア層に含まれているドー
パントが、上側および下側クラッド層に拡散し、図５
（ｅ）に示すような不所望なコア構造を形成する。コア
層のこの不所望な屈折率プロファイルは、導波路特性を
悪化させる。これを避けるためには、アニーリング時間
および拡散バリアとしてのバッファ層を、正確に選択し
て、ドーパントの拡散を防止し拡散されたドーパントを
補償する。
ド５の除去のためには、プロセスは、窒素または酸素の
雰囲気中での高温処理を再び経なければならない。しか
し、この高温処理のために、コア層に含まれているドー
パントが、上側および下側クラッド層に拡散し、図５
（ｅ）に示すような不所望なコア構造を形成する。コア
層のこの不所望な屈折率プロファイルは、導波路特性を
悪化させる。これを避けるためには、アニーリング時間
および拡散バリアとしてのバッファ層を、正確に選択し
て、ドーパントの拡散を防止し拡散されたドーパントを
補償する。
【００１０】これまでに、シリカ・ベース光導波路を製
造するために、酸化シリコンを堆積する種々の技術が開
発され、堆積法およびこれらの従来のシリカ光導波路の
製造へ応用されている。
造するために、酸化シリコンを堆積する種々の技術が開
発され、堆積法およびこれらの従来のシリカ光導波路の
製造へ応用されている。
【００１１】特開平６−５９１４７号公報は、ＰＣＶＤ
堆積酸化シリコンに基づくＴＥＯＳ−Ｏ2 を用いて、
低コストのシリカ・ベース光導波路を製造する堆積法を
開示している。またこの公開公報には、堆積温度および
堆積圧力の関数として屈折率を制御すること（公報の図
６、図７）、および基板上での屈折率の一様性、および
シリカ光導波路の製造へのそれらの応用が述べられてい
る。しかし、コア層およびクラッド層に低温酸化シリコ
ンが用いられるならば、その光学特性について良好な結
果は得られない。実際には前述したように、堆積後の高
温処理を行うことなく、かつ、バッファ層を用いること
なく、低温ドープ酸化シリコンを使用することは、導波
路特性をひどく悪化させる。また、前記公開公報には、
コア層上に、下側クラッド層の屈折率以下の屈折率を有
する薄膜（上側クラッド層）を用いることは、コア層内
部への光の良好な閉じ込めを形成することが開示されて
いる。しかしこの場合には、用いられる層の種類によっ
ては、長時間の高温アニーリング（前記公開公報では、
１０００°Ｃ，３時間）により、コア層の界面周辺の屈
折率はかなり変化し、したがって、コア層内部への光の
閉じ込めを、達成するのが困難である。この場合、上側
クラッド層を堆積する前に用いられている層の種類、お
よびそれらのアニーリング温度は、コア層に用いられる
ドーパントの種類に依存している。
堆積酸化シリコンに基づくＴＥＯＳ−Ｏ2 を用いて、
低コストのシリカ・ベース光導波路を製造する堆積法を
開示している。またこの公開公報には、堆積温度および
堆積圧力の関数として屈折率を制御すること（公報の図
６、図７）、および基板上での屈折率の一様性、および
シリカ光導波路の製造へのそれらの応用が述べられてい
る。しかし、コア層およびクラッド層に低温酸化シリコ
ンが用いられるならば、その光学特性について良好な結
果は得られない。実際には前述したように、堆積後の高
温処理を行うことなく、かつ、バッファ層を用いること
なく、低温ドープ酸化シリコンを使用することは、導波
路特性をひどく悪化させる。また、前記公開公報には、
コア層上に、下側クラッド層の屈折率以下の屈折率を有
する薄膜（上側クラッド層）を用いることは、コア層内
部への光の良好な閉じ込めを形成することが開示されて
いる。しかしこの場合には、用いられる層の種類によっ
ては、長時間の高温アニーリング（前記公開公報では、
１０００°Ｃ，３時間）により、コア層の界面周辺の屈
折率はかなり変化し、したがって、コア層内部への光の
閉じ込めを、達成するのが困難である。この場合、上側
クラッド層を堆積する前に用いられている層の種類、お
よびそれらのアニーリング温度は、コア層に用いられる
ドーパントの種類に依存している。
【００１２】また、特開平５−１８１０３１号公報に
は、コア層としてＳｉＯＮを用いれば、アニーリング温
度を１６００°Ｃから１０００°Ｃへ低減でき、コア層
のサイドウオール粗さを低減できることが開示されてい
る。この公開公報には、アニーリングによりアブラプト
な屈折率プロファイルを得る特別な手段は述べられてい
ない。しかし、実際には、ドーパントに対する必要な拡
散バリアが使用されず、ガイドされた光の損失を増大さ
せるならば、前記アニーリング温度は、アブラプトな屈
折率プロファイルを達成するには依然として高すぎる。
は、コア層としてＳｉＯＮを用いれば、アニーリング温
度を１６００°Ｃから１０００°Ｃへ低減でき、コア層
のサイドウオール粗さを低減できることが開示されてい
る。この公開公報には、アニーリングによりアブラプト
な屈折率プロファイルを得る特別な手段は述べられてい
ない。しかし、実際には、ドーパントに対する必要な拡
散バリアが使用されず、ガイドされた光の損失を増大さ
せるならば、前記アニーリング温度は、アブラプトな屈
折率プロファイルを達成するには依然として高すぎる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、光導
波路を製造する従来の各方法は、低損失光導波路の製造
には非常に重要な、コア層のアブラプトな（急峻な）屈
折率を得るには問題がある。従って、本発明はこの問題
を解決し低損失光導波路を構成する方法を提供すること
を目的とする。このような光導波路は、ホトニクス集積
回路に有益である。
波路を製造する従来の各方法は、低損失光導波路の製造
には非常に重要な、コア層のアブラプトな（急峻な）屈
折率を得るには問題がある。従って、本発明はこの問題
を解決し低損失光導波路を構成する方法を提供すること
を目的とする。このような光導波路は、ホトニクス集積
回路に有益である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】長時間の高温アニーリン
グによる、アブラプトな屈折率プロファイルに対する上
述した問題は、コア層の片側または両界面層間に拡散バ
リア層を用いることによって、解決される。拡散バリア
層の種類およびそれらの屈折率は、次のようにして選ば
れる。すなわち、高温アニーリング後に、コア層から拡
散バリア層へのドーパントの拡散が、用いられる上側お
よび下側クラッド層と比べて、十分に小さくなるように
する。高温アニーリング後の屈折率プロファイルは、ド
ーパントの拡散を抑制／補償することによって、コアの
サイドで特にアブラプトになる。このアブラプトな屈折
率プロファイルは、コア層とクラッド層（上側および下
側）との間に、数個／１個のバッファ層を用い、アニー
リングの際に、バッファ層の延在層を形成し、ドーパン
ト拡散を補償することによって達成できる。
グによる、アブラプトな屈折率プロファイルに対する上
述した問題は、コア層の片側または両界面層間に拡散バ
リア層を用いることによって、解決される。拡散バリア
層の種類およびそれらの屈折率は、次のようにして選ば
れる。すなわち、高温アニーリング後に、コア層から拡
散バリア層へのドーパントの拡散が、用いられる上側お
よび下側クラッド層と比べて、十分に小さくなるように
する。高温アニーリング後の屈折率プロファイルは、ド
ーパントの拡散を抑制／補償することによって、コアの
サイドで特にアブラプトになる。このアブラプトな屈折
率プロファイルは、コア層とクラッド層（上側および下
側）との間に、数個／１個のバッファ層を用い、アニー
リングの際に、バッファ層の延在層を形成し、ドーパン
ト拡散を補償することによって達成できる。
【００１５】
【実施例】図１は、第１の実施例である低損失光導波路
の構造およびその製造を説明するための図である。光損
失を低減するためには、導波路のコア層内のアブラプト
な屈折率プロファイルが非常に重要である。アブラプト
な屈折率プロファイルを達成できるいくつかの構造を説
明する。
の構造およびその製造を説明するための図である。光損
失を低減するためには、導波路のコア層内のアブラプト
な屈折率プロファイルが非常に重要である。アブラプト
な屈折率プロファイルを達成できるいくつかの構造を説
明する。
【００１６】 ドープまたはノンドープ酸化シリコン２
を、ガラスまたはシリコンの基板１上に堆積する。通常
は、下側クラッド層２として、ＢＰＳＧを用いる。これ
は、低温堆積法を用いて堆積する。下側クラッド層２が
ＢＰＳＧの種類の酸化シリコンならば、コア層の形成の
前の拡散バリア層として、ボロン（Ｂ）およびリン
（Ｐ）のドーパント・プロファイルを有するＢＰＳＧ６
の薄層を用いる。この拡散バリア層のＢおよびＰの含有
量は、下側クラッド層２に用いられるＢおよびＰの含有
量よりもわずかに高い。拡散バリア層６の変化ドーピン
グ・プロファイルは、アニーリング後に一様なドーピン
グ・プロファイルを形成する目的で用いられる。
を、ガラスまたはシリコンの基板１上に堆積する。通常
は、下側クラッド層２として、ＢＰＳＧを用いる。これ
は、低温堆積法を用いて堆積する。下側クラッド層２が
ＢＰＳＧの種類の酸化シリコンならば、コア層の形成の
前の拡散バリア層として、ボロン（Ｂ）およびリン
（Ｐ）のドーパント・プロファイルを有するＢＰＳＧ６
の薄層を用いる。この拡散バリア層のＢおよびＰの含有
量は、下側クラッド層２に用いられるＢおよびＰの含有
量よりもわずかに高い。拡散バリア層６の変化ドーピン
グ・プロファイルは、アニーリング後に一様なドーピン
グ・プロファイルを形成する目的で用いられる。
【００１７】次に、ノンドープ酸化シリコン（ＮＳＧ）
７を堆積し、続いて拡散バリアとしてドープ酸化シリコ
ン８（コアタイプの）を堆積する。ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）およびＰは、コア層として用いられる酸化シリコン
に、通常、ドープされる。したがってＧＰＳＧの種類の
酸化シリコンがコア層として用いられるならば、拡散バ
リア層８に用いられる酸化シリコンのタイプは、図１
（ａ）に示すようなＧｅおよびＰのドーピング・プロフ
ァイルを有するＧＰＳＧである。コア層が堆積される前
のこの薄層８は、高温の間に、ドーパント拡散を補償す
るために用いられる。次に、ＧＰＳＧの種類の酸化シリ
コンであるコア層３を堆積する。
７を堆積し、続いて拡散バリアとしてドープ酸化シリコ
ン８（コアタイプの）を堆積する。ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）およびＰは、コア層として用いられる酸化シリコン
に、通常、ドープされる。したがってＧＰＳＧの種類の
酸化シリコンがコア層として用いられるならば、拡散バ
リア層８に用いられる酸化シリコンのタイプは、図１
（ａ）に示すようなＧｅおよびＰのドーピング・プロフ
ァイルを有するＧＰＳＧである。コア層が堆積される前
のこの薄層８は、高温の間に、ドーパント拡散を補償す
るために用いられる。次に、ＧＰＳＧの種類の酸化シリ
コンであるコア層３を堆積する。
【００１８】ここで、拡散バリアとして、いくつかの層
を用いる代りに、ＮＳＧのみを用いることができること
に留意すべきである。拡散バリアを使用しているため
に、高温アニーリング後は、コア層およびクラッド層が
拡張して、コア層のアブラプトな屈折率を形成する。高
温アニーリングに続いて、ドライ・エッチングを行っ
て、導波路のコア３（ｂ）を形成する。
を用いる代りに、ＮＳＧのみを用いることができること
に留意すべきである。拡散バリアを使用しているため
に、高温アニーリング後は、コア層およびクラッド層が
拡張して、コア層のアブラプトな屈折率を形成する。高
温アニーリングに続いて、ドライ・エッチングを行っ
て、導波路のコア３（ｂ）を形成する。
【００１９】図２は、フィックの法則を用いて計算し
た、ドーピング・プロファイルの例を、アニーリング時
間の関数として示す。コア層において特に用いられるド
ーパントの拡散係数と、アニーリング時間および温度と
に基づいて、拡散バリア層６および８に対するドーパン
トのドーピング・プロファイルを選ぶことができる。
た、ドーピング・プロファイルの例を、アニーリング時
間の関数として示す。コア層において特に用いられるド
ーパントの拡散係数と、アニーリング時間および温度と
に基づいて、拡散バリア層６および８に対するドーパン
トのドーピング・プロファイルを選ぶことができる。
【００２０】ドライ・エッチングに続いて、上側クラッ
ド層４を堆積する。この上側クラッド層は、下側クラッ
ド層の屈折率以下の屈折率（ｎ3 ）を有し、下側クラッ
ド層と同じ種類、または異なる種類のドープ酸化シリコ
ンとすることができる。この上側クラッド層４を、高温
または低温堆積酸化シリコンとすることができる。高温
堆積法を用いて、酸化シリコン層４が堆積されるなら
ば、コア層への良好なカバレジを有することについては
なんら問題は生じない。この場合、ドーパント・プロフ
ァイルおよび拡散バリアの厚さは、２回のアニーリング
後に、アブラプトな屈折率プロファイルが形成されるよ
うに調整される。しかし、低温堆積法を用いて、酸化シ
リコン層４が堆積されるならば、ステップ・カバレジの
問題に直面する。この場合には、窒素または酸素の雰囲
気のもとで高温アニーリングが実行される。この場合に
はまた、上側クラッド層の形成の前に、１つまたは数個
の拡散層が必要とされる。
ド層４を堆積する。この上側クラッド層は、下側クラッ
ド層の屈折率以下の屈折率（ｎ3 ）を有し、下側クラッ
ド層と同じ種類、または異なる種類のドープ酸化シリコ
ンとすることができる。この上側クラッド層４を、高温
または低温堆積酸化シリコンとすることができる。高温
堆積法を用いて、酸化シリコン層４が堆積されるなら
ば、コア層への良好なカバレジを有することについては
なんら問題は生じない。この場合、ドーパント・プロフ
ァイルおよび拡散バリアの厚さは、２回のアニーリング
後に、アブラプトな屈折率プロファイルが形成されるよ
うに調整される。しかし、低温堆積法を用いて、酸化シ
リコン層４が堆積されるならば、ステップ・カバレジの
問題に直面する。この場合には、窒素または酸素の雰囲
気のもとで高温アニーリングが実行される。この場合に
はまた、上側クラッド層の形成の前に、１つまたは数個
の拡散層が必要とされる。
【００２１】ＧＰＳＧがコア層３に用いられ、ＢＰＳＧ
がクラッド層２に用いられ、続いて８００°Ｃで３０分
間高温アニーリングが行われるならば、ＧｅおよびＢ
が、それぞれ、〜１４５０オングストロームおよび〜１
１２０オングストロームの深さに、ＢＰＳＧおよびＧＰ
ＳＧ内に拡散する。同一条件のもとで、それらの拡散
は、ノンドープＮＳＧおよびＰＳＧへはかなり減少す
る。したがって、コア層とクラッド層との間に拡散バリ
ア層として、これら材料のいずれかを用いることができ
る。
がクラッド層２に用いられ、続いて８００°Ｃで３０分
間高温アニーリングが行われるならば、ＧｅおよびＢ
が、それぞれ、〜１４５０オングストロームおよび〜１
１２０オングストロームの深さに、ＢＰＳＧおよびＧＰ
ＳＧ内に拡散する。同一条件のもとで、それらの拡散
は、ノンドープＮＳＧおよびＰＳＧへはかなり減少す
る。したがって、コア層とクラッド層との間に拡散バリ
ア層として、これら材料のいずれかを用いることができ
る。
【００２２】図３は、第２の実施例である低損失光導波
路の構造およびその構造を説明するための図である。第
１の実施例と同一の要素には同一の番号を付して示し、
繰り返しの説明を省略する。
路の構造およびその構造を説明するための図である。第
１の実施例と同一の要素には同一の番号を付して示し、
繰り返しの説明を省略する。
【００２３】第２の実施例では、下側クラッド層２の形
成に続いて、拡散バリア層として、高いＢ含有量を有す
るＢＰＳＧ層９，ＢＰＳＧと同じＰ含有量を有するＰＳ
Ｇ層１０，ＧＰＳＧと同じＰ含有量を有するＰＳＧ層１
１，高いＧｅ含有量を有するＧＰＳＧ層１２を、順次堆
積する。図３（ａ）に、ドーピング・プロファイルを示
す。製造された導波路のコア層にアブラプトな屈折率を
得るためのプロセスについては、第１の実施例ですでに
説明した。したがって、その説明は省略する。
成に続いて、拡散バリア層として、高いＢ含有量を有す
るＢＰＳＧ層９，ＢＰＳＧと同じＰ含有量を有するＰＳ
Ｇ層１０，ＧＰＳＧと同じＰ含有量を有するＰＳＧ層１
１，高いＧｅ含有量を有するＧＰＳＧ層１２を、順次堆
積する。図３（ａ）に、ドーピング・プロファイルを示
す。製造された導波路のコア層にアブラプトな屈折率を
得るためのプロセスについては、第１の実施例ですでに
説明した。したがって、その説明は省略する。
【００２４】第２の実施例では、高温アニーリング後
に、アブラプトな屈折率プロファイルを得るために、い
くつかの層を拡散バリア層として用いている。１つのＰ
ＳＧ層を用いることもできる。１つのＰＳＧ層を、コア
層とクラッド層とでサンドイッチされた拡散バリア層と
して用いる場合には、厚さおよびドーパント含有量を、
アニーリング時間および温度に基づいて選ばれる。
に、アブラプトな屈折率プロファイルを得るために、い
くつかの層を拡散バリア層として用いている。１つのＰ
ＳＧ層を用いることもできる。１つのＰＳＧ層を、コア
層とクラッド層とでサンドイッチされた拡散バリア層と
して用いる場合には、厚さおよびドーパント含有量を、
アニーリング時間および温度に基づいて選ばれる。
【００２５】この実施例では、ＢＰＳＧをクラッド層と
して用いる。一般的には、ＰＳＧ，Ｆドープ酸化シリコ
ン，ＮＳＧなどのような、コア層よりも低い屈折率を有
するいかなる種類の酸化シリコンとすることもできる。
また、ＧＰＳＧ以外に、ＳｉＯＮ，Ａｌドープ酸化シリ
コン，Ｔｉドープ酸化シリコンなどのような、他のドー
プ酸化シリコンを用いることもできる。この実施例で
は、アブラプトな屈折率を得るために、コア層の一方ま
たは両方の界面に、拡散バリア層として、ＰＳＧあるい
はＮＳＧを用いる。一般には、コア層に用いられる屈折
率よりも小さい屈折率を有し、コア層に特に用いられる
ドーパントに対して、低いドーパント含有量を有するい
かなる種類の酸化シリコンまたはいかなる種類の材料と
することもできる。
して用いる。一般的には、ＰＳＧ，Ｆドープ酸化シリコ
ン，ＮＳＧなどのような、コア層よりも低い屈折率を有
するいかなる種類の酸化シリコンとすることもできる。
また、ＧＰＳＧ以外に、ＳｉＯＮ，Ａｌドープ酸化シリ
コン，Ｔｉドープ酸化シリコンなどのような、他のドー
プ酸化シリコンを用いることもできる。この実施例で
は、アブラプトな屈折率を得るために、コア層の一方ま
たは両方の界面に、拡散バリア層として、ＰＳＧあるい
はＮＳＧを用いる。一般には、コア層に用いられる屈折
率よりも小さい屈折率を有し、コア層に特に用いられる
ドーパントに対して、低いドーパント含有量を有するい
かなる種類の酸化シリコンまたはいかなる種類の材料と
することもできる。
【００２６】ここでは、図４に示す低温堆積法により堆
積した酸化シリコンを用いて製造された導波路について
説明した。しかし、ガイドされる光の良好な閉じ込めの
ために、アブラプトな屈折率プロファイルを得るため
に、拡散バリアが用いられるあらゆる種類の導波路を、
本発明は含んでいる。
積した酸化シリコンを用いて製造された導波路について
説明した。しかし、ガイドされる光の良好な閉じ込めの
ために、アブラプトな屈折率プロファイルを得るため
に、拡散バリアが用いられるあらゆる種類の導波路を、
本発明は含んでいる。
【００２７】本発明の好適な実施例についての上記説明
は、本発明を限定するものではない。当業者であれば、
本発明の範囲内で種々の変形，変更が可能なことは明ら
かである。
は、本発明を限定するものではない。当業者であれば、
本発明の範囲内で種々の変形，変更が可能なことは明ら
かである。
【００２８】
【発明の効果】本発明の構造は、アブラプトな屈折率プ
ロファイルを得るには最適であり、低損失シリカ導波路
を製造することができる。本発明の導波路の構造は、低
温または高温の堆積酸化シリコンを用いて製造できる。
ロファイルを得るには最適であり、低損失シリカ導波路
を製造することができる。本発明の導波路の構造は、低
温または高温の堆積酸化シリコンを用いて製造できる。
【図１】本発明の第１の実施例である低損失光導波路の
構造およびその製造方法を説明するための図である。
構造およびその製造方法を説明するための図である。
【図２】フィックの法則を用いて計算した、ドーパント
・プロファイルの変化をアニーリング時間の関数として
示す図である。
・プロファイルの変化をアニーリング時間の関数として
示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例である低損失光導波路の
構造およびその製造方法を説明するための図である。
構造およびその製造方法を説明するための図である。
【図４】実施例１と２で用いられる装置を示す図であ
る。
る。
【図５】従来の光導波路の製造を説明するための流れ図
である。
である。
１ 基板 ２ 下側クラッド層 ３ コア層 ４ 上側クラッド層 ５ ボイド ６，８，９，１０，１１，１２ 拡散バリア層 ７ ノンドープ酸化シリコン層
Claims (7)
- 【請求項１】 基板上にクラッド層、コア層が積層され
た光導波路において、下部クラッド層上に、下部クラッ
ド層よりドーパント濃度の高い第１の層、コア層のドー
パントに対して低拡散係数を有する層、コア層よりドー
パント濃度の高い第２の層からなる拡散バリア層、コア
層が順次積層され、前記低拡散係数を有する層の一部と
前記第１の層とがアニールにより下部クラッド層のドー
パント濃度と同程度となり、前記低拡散係数を有する層
の残りの一部と前記第２の層とがアニールによりコア層
のドーパント濃度と同程度となっていることを特徴とす
る光導波路。 - 【請求項２】 前記コア層上に上部クラッド層が積層さ
れ、前記拡散バリア層がコア層の片側または両方の界面
に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光導
波路。 - 【請求項３】 前記下部クラッド層と前記第１の層は酸
化シリコンの屈折率を低くする材料を少なくとも含む２
種類のドーパントを有し、前記コア層と前記第２の層は
酸化シリコンの屈折率を高くするドーパントを少なくと
も含む２種類のドーパント材料を有することを特徴とす
る請求項１又は２記載の光導波路。 - 【請求項４】 前記低拡散係数を有する層はＮＳＧ層
（ノンドープ・シリケート・ガラス）であることを特徴
とする請求項３記載の光導波路。 - 【請求項５】 前記低拡散係数を有する層は、前記下部
クラッド層および第１の層のＰ（リン）と同程度のドー
ピング濃度であるＰＳＧ層（ホスホ・シリケート・ガラ
ス）と、前記コア層および第２の層のＰ（リン）と同程
度のドーピング濃度であるＰＳＧ層（ホスホ・シリケー
ト・ガラス）からなることを特徴とする請求項３記載の
光導波路。 - 【請求項６】 基板上にクラッド層、コア層が積層され
た光導波路の製造方法において、下部クラッド層上に、
下部クラッド層よりドーパント濃度の高い第１の層、コ
ア層のドーパントに対して低拡散係数を有する層、コア
層よりドーパント濃度の高い第２の層からなる拡散バリ
ア層、コア層を順次積層したのち、前記低拡散係数を有
する層の一部と前記第１の層とがアニールによりクラッ
ド層のドーパント濃度と同程度となり、前記低拡散係数
を有する層の残りの一部と前記第２の層とがアニールに
よりコア層のドーパント濃度と同程度となるようにする
ことを特徴とする光導波路の製造方法。 - 【請求項７】 前記コア層上に上部クラッド層を積層
し、前記拡散バリア層をコア層の片側または両方の界面
に形成することを特徴とする請求項６記載の光導波路の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6247925A JP2707980B2 (ja) | 1994-10-13 | 1994-10-13 | 光導波路およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6247925A JP2707980B2 (ja) | 1994-10-13 | 1994-10-13 | 光導波路およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08114718A JPH08114718A (ja) | 1996-05-07 |
| JP2707980B2 true JP2707980B2 (ja) | 1998-02-04 |
Family
ID=17170592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6247925A Expired - Fee Related JP2707980B2 (ja) | 1994-10-13 | 1994-10-13 | 光導波路およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2707980B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06127959A (ja) * | 1992-10-20 | 1994-05-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 石英系光導波路の製造方法 |
-
1994
- 1994-10-13 JP JP6247925A patent/JP2707980B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08114718A (ja) | 1996-05-07 |
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