JP3019271B2 - 光導波路形成法 - Google Patents
光導波路形成法Info
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/1228—Tapered waveguides, e.g. integrated spot-size transformers
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
- G02B6/305—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device and having an integrated mode-size expanding section, e.g. tapered waveguide
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体あるいは誘電体
基板上に形成した光導波路の形成法に関するものであ
る。
基板上に形成した光導波路の形成法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】レーザ、変調素子、結合素子、フォトダ
イオードなどの光素子を1つの結晶基板上に形成し、各
素子間を光導波路で光学的に結合したいわゆる光集積回
路は、各素子間を光ファイバなどで結合するいわゆるハ
イブリッド光回路に比べて、素子間の光軸合わせが不必
要でかつ高い結合効率が得られるという利点を有してい
る。しかし各素子の構造は互いに異なるため、光導波路
による100%の光結合は困難であり、また光集積回路
への光入力端あるいはここからの光出力端では光ファイ
バとの結合による光損失が生じる。この問題を回避する
ため、導波路幅を徐々に変化させたいわゆるテーパー導
波路が用いられている。このテーパー導波路の入射端に
入射された光ビームは導波路の幅の変化とともにその広
がりが変化して出射端より出射される。しかし従来の、
導波路幅のみを変化させたテーパー導波路では光ビーム
の横方向の広がりしか変化できず、縦方向の広がりは変
化できないため、光結合における損失を十分に低減でき
ないという問題点があった。
イオードなどの光素子を1つの結晶基板上に形成し、各
素子間を光導波路で光学的に結合したいわゆる光集積回
路は、各素子間を光ファイバなどで結合するいわゆるハ
イブリッド光回路に比べて、素子間の光軸合わせが不必
要でかつ高い結合効率が得られるという利点を有してい
る。しかし各素子の構造は互いに異なるため、光導波路
による100%の光結合は困難であり、また光集積回路
への光入力端あるいはここからの光出力端では光ファイ
バとの結合による光損失が生じる。この問題を回避する
ため、導波路幅を徐々に変化させたいわゆるテーパー導
波路が用いられている。このテーパー導波路の入射端に
入射された光ビームは導波路の幅の変化とともにその広
がりが変化して出射端より出射される。しかし従来の、
導波路幅のみを変化させたテーパー導波路では光ビーム
の横方向の広がりしか変化できず、縦方向の広がりは変
化できないため、光結合における損失を十分に低減でき
ないという問題点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点を解消し、各素子が本来有する性能を
十分に引き出し得る光集積回路用導波路の製造方法を提
供することにある。
従来技術の問題点を解消し、各素子が本来有する性能を
十分に引き出し得る光集積回路用導波路の製造方法を提
供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板上
あるいは誘電体基板上に、光の導波方向に沿って幅が変
化したテーパー導波路を形成し、その後のエッチングに
よってこの導波路の厚さをテーパー状に加工することを
特徴とするものであり、従来の、幅のみをテーパー状に
した導波路と比べて、素子間の光結合がきわめて高効率
におこなえるという利点がある。
あるいは誘電体基板上に、光の導波方向に沿って幅が変
化したテーパー導波路を形成し、その後のエッチングに
よってこの導波路の厚さをテーパー状に加工することを
特徴とするものであり、従来の、幅のみをテーパー状に
した導波路と比べて、素子間の光結合がきわめて高効率
におこなえるという利点がある。
【0005】即ち、本発明は半導体あるいは誘電体基板
上にテーパー状光導波路を形成する方法において、半導
体あるいは誘電体基板(1) 上に、第1の物質からなる第
1クラッド層(2) と、第2の物質からなるコア層(3) と
を積層する第1の工程と、テーパー形状を有するエッチ
ングマスク(4) を用い、前記第1クラッド層(2) および
コア層(3) のうち少なくともコア層(3) を、選択的エッ
チングにより、上記マスク(4) と同形のテーパー状でか
つリッジ形状(30)に加工する第2の工程と、当該エッチ
ングマスク(4) を除去後、当該テーパー状リッジ型コア
層(30)を無選択的にエッチング加工する第3の工程と、
さらに、第1クラッド層(2) およびコア層(30)上部に第
3の物質からなる第2クラッド層(5) を積層する第4の
工程と、を含むことを特徴とする光導波路形成法として
の構成を有するものである。
上にテーパー状光導波路を形成する方法において、半導
体あるいは誘電体基板(1) 上に、第1の物質からなる第
1クラッド層(2) と、第2の物質からなるコア層(3) と
を積層する第1の工程と、テーパー形状を有するエッチ
ングマスク(4) を用い、前記第1クラッド層(2) および
コア層(3) のうち少なくともコア層(3) を、選択的エッ
チングにより、上記マスク(4) と同形のテーパー状でか
つリッジ形状(30)に加工する第2の工程と、当該エッチ
ングマスク(4) を除去後、当該テーパー状リッジ型コア
層(30)を無選択的にエッチング加工する第3の工程と、
さらに、第1クラッド層(2) およびコア層(30)上部に第
3の物質からなる第2クラッド層(5) を積層する第4の
工程と、を含むことを特徴とする光導波路形成法として
の構成を有するものである。
【0006】
【実施例】図1乃至図4は本発明の実施例を説明する図
である。1はInP基板、2はInP下部クラッド層、
3はInGaAsPコア層、30はテーパー状リッジ型
InGaAsPコア層、4は窒化硅素マスク、5はIn
P上部クラッド層である。この導波路の形成方法は以下
の通りである。
である。1はInP基板、2はInP下部クラッド層、
3はInGaAsPコア層、30はテーパー状リッジ型
InGaAsPコア層、4は窒化硅素マスク、5はIn
P上部クラッド層である。この導波路の形成方法は以下
の通りである。
【0007】(1) 図1に示すように、まずInP基板1
上にMOVPE法を用いて厚さ0.5μmのInPから
なる下部クラッド層2、厚さ0.5μmのInGaAs
Pからなるコア層3を順次エピタキシャル成長する。そ
してプラズマCVD法を用いてコア層3の上部全面に厚
さ0.2μmの窒化硅素膜4を堆積し、その後のフォト
プロセスおよびフッ素系RIE法により長さ500μ
m、一方の端での幅5μm、他方の端での幅2μmのテ
ーパー状のエッチングマスク4を形成する。
上にMOVPE法を用いて厚さ0.5μmのInPから
なる下部クラッド層2、厚さ0.5μmのInGaAs
Pからなるコア層3を順次エピタキシャル成長する。そ
してプラズマCVD法を用いてコア層3の上部全面に厚
さ0.2μmの窒化硅素膜4を堆積し、その後のフォト
プロセスおよびフッ素系RIE法により長さ500μ
m、一方の端での幅5μm、他方の端での幅2μmのテ
ーパー状のエッチングマスク4を形成する。
【0008】(2) その後、塩素系RIE法を用いてエッ
チングを行なう。塩素系RIE法においてはエッチング
マスク4の下部はエッチングされないため、エッチング
マスク4と同形の、テーパー状のリッジ形状を有するコ
ア層30が形成される。エッチング後、緩衝フッ酸によ
り窒化硅素マスク4を除去する(図2)。
チングを行なう。塩素系RIE法においてはエッチング
マスク4の下部はエッチングされないため、エッチング
マスク4と同形の、テーパー状のリッジ形状を有するコ
ア層30が形成される。エッチング後、緩衝フッ酸によ
り窒化硅素マスク4を除去する(図2)。
【0009】(3) しかる後、塩素系RIE法を用いてコ
ア層30の全面をエッチングする。このエッチングマス
クを用いないエッチングではリッジの上面だけでなく側
面からのエッチングが顕著になる。したがってリッジの
幅が狭い場所ほどエッチング量が増えるため、図3のよ
うな、テーパー状に厚さが変化するコア層30が形成さ
れる。
ア層30の全面をエッチングする。このエッチングマス
クを用いないエッチングではリッジの上面だけでなく側
面からのエッチングが顕著になる。したがってリッジの
幅が狭い場所ほどエッチング量が増えるため、図3のよ
うな、テーパー状に厚さが変化するコア層30が形成さ
れる。
【0010】(4) さらに下部クラッド層2およびコア層
30を覆うようにして厚さ1μmのInPからなる上部
クラッド層5をMOVPE法を用いて形成する(図
4)。
30を覆うようにして厚さ1μmのInPからなる上部
クラッド層5をMOVPE法を用いて形成する(図
4)。
【0011】本実施例においては、コア層の形成に2回
のエッチングを用いた例を示したが、これを、サイドエ
ッチング効果、あるいは結晶方位に依存したエッチング
の異方性を利用した1回のエッチングで行なうことも可
能である。またマスクとしては窒化硅素以外にも酸化硅
素やレジストなどを用いることができる。
のエッチングを用いた例を示したが、これを、サイドエ
ッチング効果、あるいは結晶方位に依存したエッチング
の異方性を利用した1回のエッチングで行なうことも可
能である。またマスクとしては窒化硅素以外にも酸化硅
素やレジストなどを用いることができる。
【0012】さらに、本実施例においては光導波路の材
料として半導体を用いた例を示したが、誘電体材料を用
いても同様の形成法により、層厚が光の導波方向に沿っ
てテーパー状に変化する光導波路を形成することが可能
である。
料として半導体を用いた例を示したが、誘電体材料を用
いても同様の形成法により、層厚が光の導波方向に沿っ
てテーパー状に変化する光導波路を形成することが可能
である。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、半導体基板上ある
いは誘電体基板上に、テーパー状に厚さが変化する光導
波路を形成することにより、高性能な光集積回路を実現
できるという利点がある。
いは誘電体基板上に、テーパー状に厚さが変化する光導
波路を形成することにより、高性能な光集積回路を実現
できるという利点がある。
【図1】エッチングマスク形成過程(第1の工程)
【図2】テーパー状リッジ構造形成過程(第2の工程)
【図3】無選択的エッチング過程(第3の工程)
【図4】上部クラッド層形成過程(第4の工程)
1 InP基板 2 InP下部クラッド層 3 InGaAsPコア層 30 テーパー状リッジ型InGaAsPコア層 4 窒化硅素マスク 5 InP上部クラッド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/13
Claims (1)
- 【請求項1】 半導体あるいは誘電体基板上にテーパー
状光導波路を形成する方法において、半導体あるいは誘
電体基板上に、第1の物質からなる第1クラッド層と、
第2の物質からなるコア層とを積層する第1の工程と、
テーパー形状を有するエッチングマスクを用い、前記第
1クラッド層およびコア層のうち少なくともコア層を、
選択的エッチングにより、上記マスクと同形のテーパー
状でかつリッジ形状に加工する第2の工程と、当該エッ
チングマスクを除去後、当該テーパー状リッジ型コア層
を無選択的にエッチング加工する第3の工程と、さら
に、第1クラッド層およびコア層上部に第3の物質から
なる第2クラッド層を積層する第4の工程と、を含むこ
とを特徴とする光導波路形成法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10203391A JP3019271B2 (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | 光導波路形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10203391A JP3019271B2 (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | 光導波路形成法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04308803A JPH04308803A (ja) | 1992-10-30 |
JP3019271B2 true JP3019271B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=14316452
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10203391A Expired - Fee Related JP3019271B2 (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | 光導波路形成法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3019271B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07333450A (ja) | 1994-06-08 | 1995-12-22 | Hoechst Japan Ltd | 光結合用導波路の形成方法及び光結合用導波路を有する光導波路素子 |
KR100450935B1 (ko) * | 2002-07-03 | 2004-10-02 | 삼성전자주식회사 | 테이퍼형 광도파로 제조방법 |
JP6339965B2 (ja) * | 2015-04-08 | 2018-06-06 | 日本電信電話株式会社 | 光導波路の作製方法 |
-
1991
- 1991-04-05 JP JP10203391A patent/JP3019271B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04308803A (ja) | 1992-10-30 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |