JP3488800B2 - Optical platform manufacturing method - Google Patents

Optical platform manufacturing method

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JP3488800B2
JP3488800B2 JP7848097A JP7848097A JP3488800B2 JP 3488800 B2 JP3488800 B2 JP 3488800B2 JP 7848097 A JP7848097 A JP 7848097A JP 7848097 A JP7848097 A JP 7848097A JP 3488800 B2 JP3488800 B2 JP 3488800B2
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porous
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ネットワークケ
ーブルによる光通信システムや光情報処理システムの分
野で使用される光プラットフォームの製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an optical platform used in the fields of optical communication systems and optical information processing systems using optical network cables.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光プラットフォームを図6に示
す。この光プラットフォームには、シリコン基板21の
表面部に、光ファイバー(不図示)を高精度に位置決め
して固定するためのV溝22、光ファイバーとレーザー
発振器や光変調器などのデバイス間を光結合させるため
の光導波路23、及び搭載されるレーザ発振器や光変調
器などのデバイス位置決め用マーカー24が形成されて
いる。
2. Description of the Related Art A conventional optical platform is shown in FIG. In this optical platform, a V groove 22 for precisely positioning and fixing an optical fiber (not shown) on the surface of a silicon substrate 21, and an optical fiber and a device such as a laser oscillator or an optical modulator are optically coupled. An optical waveguide 23 and a device positioning marker 24 such as a mounted laser oscillator or optical modulator are formed.

【0003】この従来の光プラットフォームの光導波路
部分の製造方法を図7を用いて説明する。まず、同図
(a)に示すように、シリコン基板21に、光導波路2
3の下部クラッド層を形成するために、深さ40μm程
度の窪み25をフォトリソエッチングにより形成する。
A method of manufacturing the optical waveguide portion of this conventional optical platform will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 3A, the optical waveguide 2 is formed on the silicon substrate 21.
In order to form the lower clad layer No. 3, a recess 25 having a depth of about 40 μm is formed by photolithographic etching.

【0004】次に、同図(b)に示すように、下部クラ
ッド層26を形成するために、火炎堆積(FHD)法を
用いてガラス微粒子を基板21上の全面に堆積させ、約
1300℃の高温で焼き固めることでガラス層を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 2B, in order to form the lower clad layer 26, glass particles are deposited on the entire surface of the substrate 21 by the flame deposition (FHD) method, and the temperature is about 1300 ° C. A glass layer is formed by baking at a high temperature.

【0005】次に、同図(c)に示すように、表面の凹
凸をなくすために研磨する。次に、同図(d)に示すよ
うに、下部クラッド層26aとなるガラス微粒子と、屈
折率を制御した厚み約8μmのコア部27となるガラス
微粒子をFHD法で堆積する。下部クラッド層26aと
なるガラス微粒子をさらに堆積するのは、レーザー光の
出射口がレーザー搭載面より若干高いからである。この
ガラス微粒子を先と同様に1300℃の高温で焼き固め
る。クラッド部26、26aの屈折率に対してコア部2
7の屈折率が0.25%高ければ、コア部27の厚みは
8μm必要である。
Next, as shown in FIG. 1C, polishing is performed to eliminate surface irregularities. Next, as shown in FIG. 4D, glass particles to be the lower cladding layer 26a and glass particles to be the core portion 27 having a controlled refractive index and having a thickness of about 8 μm are deposited by the FHD method. The reason why the glass fine particles to be the lower clad layer 26a are further deposited is that the laser light emission port is slightly higher than the laser mounting surface. The glass fine particles are baked and solidified at a high temperature of 1300 ° C. as before. The core portion 2 has a refractive index of the cladding portions 26 and 26a.
If the refractive index of 7 is 0.25% higher, the thickness of the core portion 27 needs to be 8 μm.

【0006】次に、同図(e)に示すように、2μm程
度の厚みを有するAlをマスクとして、クラッド部2
6、26aとコア部27から成る導波路23部分以外を
リアクティブイオンエッチング(RIE)などでエッチ
ングする。
Next, as shown in FIG. 1E, the cladding portion 2 is formed using Al having a thickness of about 2 μm as a mask.
The portions other than the waveguide 23 portion composed of 6, 26a and the core portion 27 are etched by reactive ion etching (RIE) or the like.

【0007】次に、同図(f)に示すように、上部クラ
ッド層28を形成するために、FHD法でガラス微粒子
を堆積し、1300℃程度の高温で焼き固めることによ
り、ガラス層を形成する。
Next, as shown in FIG. 1F, in order to form the upper clad layer 28, glass fine particles are deposited by the FHD method and baked at a high temperature of about 1300 ° C. to form a glass layer. To do.

【0008】最後に、同図(g)に示すように、Alな
どをマスクとしてV溝やデバイスを搭載する部分のガラ
ス層28を例えばリアクティブイオンエッチング法によ
り除去する。
Finally, as shown in FIG. 2G, the glass layer 28 in the portion where the V-groove and the device are mounted is removed by using, for example, Al as a mask by, for example, the reactive ion etching method.

【0009】従来の光プラットフォームにおけるV溝部
分は、図8(a)に示すように、シリコン基板21の
(1、0、0)面の所定部分をレジスト膜29で被覆
し、同図(b)に示すように、水酸化カリウム液に浸漬
することにより形成される。すなわち、シリコン基板2
1の所定部分が露出するようにレジスト膜29で被覆し
て水酸化カリウム液に浸漬すると、露出した部分から異
方性エッチングが進んで(1、1、1)面が現れること
でV溝22が形成される。なお、V溝22は、異方性エ
ッチング以外にも、ダイシングによって形成されること
もある。ダイシングによってV溝22を形成する場合
は、カッターで必要な部分を必要な深さまで削ることに
より形成される。
In the V groove portion of the conventional optical platform, as shown in FIG. 8A, a predetermined portion of the (1, 0, 0) surface of the silicon substrate 21 is covered with a resist film 29, and then, as shown in FIG. ), It is formed by immersing in a potassium hydroxide solution. That is, the silicon substrate 2
When the resist film 29 is coated so as to expose a predetermined portion of No. 1 and is dipped in a potassium hydroxide solution, anisotropic etching proceeds from the exposed portion to expose the (1, 1, 1) plane, so that the V groove 22 is formed. Is formed. The V groove 22 may be formed by dicing instead of anisotropic etching. When the V groove 22 is formed by dicing, it is formed by cutting a required portion with a cutter to a required depth.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする問題点】ところが、この従来
の光プラットフォームの製造方法では、異方性エッチン
グでV溝22を形成する場合、シリコン基板21内に転
位の集中や溶液中の不純物が付着して、エッチング界面
が凹凸になり、光ファイバーの位置決め精度が悪化した
り、ウエットエッチングのためにV溝22内の面内均一
性が悪くなるという問題があった。
However, in this conventional method for manufacturing an optical platform, when the V groove 22 is formed by anisotropic etching, dislocation concentration and impurities in the solution adhere to the silicon substrate 21. Then, there are problems that the etching interface becomes uneven, the positioning accuracy of the optical fiber is deteriorated, and the in-plane uniformity in the V groove 22 is deteriorated due to the wet etching.

【0011】また、ダイシングによる方法では、カッタ
ーで必要な部分を必要な深さまで削るが、物理的な加工
であるために、シリコン基板21に応力を与えたり、切
削時のパーティクルがシリコン基板21上に大量に付着
し、十分な洗浄が必要となるなどの問題もあった。
Further, in the method by dicing, a necessary portion is cut by a cutter to a required depth, but since it is a physical processing, stress is applied to the silicon substrate 21 and particles at the time of cutting are generated on the silicon substrate 21. There was also a problem that a large amount of them adhered to, and sufficient cleaning was necessary.

【0012】さらに、V溝22を異方性エッチングやダ
イシングで形成した後に、搭載されるレーザーなどのデ
バイス位置決め用マーカー24をフォトリソ工程で形成
しようとすると、V溝22部分のレジスト膜が凹凸にな
り、均一に塗布できないという問題もあった。
Furthermore, when the device positioning marker 24 such as a laser to be mounted is to be formed by a photolithography process after the V groove 22 is formed by anisotropic etching or dicing, the resist film in the V groove 22 portion becomes uneven. There is also a problem that it cannot be applied uniformly.

【0013】さらにまた、従来の光プラットフォームで
は、デバイスと光導波路23や光導波路23と光ファイ
バーは、接続損失を低減するために、1μm以下の精度
で位置決めすることが必要であるが、従来の光プラット
フォームでは、光強度を測定しながら位置合せをすると
いったアクティブアライメントが必要であり、作成に時
間とコストがかかるという問題があった。
Furthermore, in the conventional optical platform, the device and the optical waveguide 23 or the optical waveguide 23 and the optical fiber must be positioned with an accuracy of 1 μm or less in order to reduce the connection loss. The platform requires active alignment such as positioning while measuring the light intensity, and there is a problem in that it takes time and cost to create.

【0014】本発明に係る光プラットフォームの製造方
法は、このような従来装置の問題点に鑑みて成されたも
のであり、光ファイバーを固定するための溝を精度よく
形成することができる光プラットフォームの製造方法を
提供することを目的とする。
The method of manufacturing an optical platform according to the present invention has been made in view of the above problems of the conventional device, and it is possible to accurately form a groove for fixing an optical fiber. It is intended to provide a manufacturing method.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る光プラットフォームの製造方法では、
シリコン基板の表面部に溝を形成してこの溝部分に光フ
ァイバーを固定する光プラットフォームの製造方法にお
いて、前記シリコン基板の表面部の光ファイバ固定用溝
部分と光導波路形成部分が露出するようにマスクを設け
て陽極化成処理することにより、このシリコン基板の露
出部分を多孔質化し、この多孔質化した領域のうち前記
光ファイバ固定用溝部分をエッチングして前記溝を形成
するとともに、前記多孔質化した領域のうち前記光導波
路形成部分の一部に屈折率が高くなるような不純物をド
ーピングして陽極化成処理することにより光導波路を形
成し、しかる後前記溝部分に前記光ファイバーを固定す
る。
In order to achieve the above object, in the method of manufacturing an optical platform according to the present invention,
In a method of manufacturing an optical platform in which a groove is formed on a surface portion of a silicon substrate and an optical fiber is fixed to the groove portion, a mask is formed so that the optical fiber fixing groove portion and the optical waveguide forming portion on the surface portion of the silicon substrate are exposed. By providing anodization treatment to make the exposed portion of the silicon substrate porous, and etching the optical fiber fixing groove portion in the porous region to form the groove, An optical waveguide is formed by doping a part of the optical waveguide forming portion with an impurity having a high refractive index and performing anodization treatment in the converted region, and then fixing the optical fiber to the groove portion.

【0016】[0016]

【0017】さらに、前記マスクで前記シリコン基板に
搭載されるデバイス位置決め用マーカーを位置決めする
ことが望ましい。
Further, it is desirable to position the device positioning marker mounted on the silicon substrate with the mask.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。図1は、本発明に係る光プラットフォ
ームの製造方法の一実施形態を示す図である。シリコン
基板1としては、p型のものでも、n型のものでもいず
れでも用いることができるが、p型低抵抗(通常10m
Ω〜1Ωcm程度)のものを用いることが望ましい。こ
れは、多孔質シリコンの多孔度や空孔の径を制御しやす
いからである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a method for manufacturing an optical platform according to the present invention. As the silicon substrate 1, either p-type or n-type can be used, but p-type low resistance (usually 10 m
Ω to 1 Ωcm) is desirable. This is because it is easy to control the porosity of porous silicon and the diameter of pores.

【0019】まず、図1(a)に示すように、溝4を形
成する部分のみ開口したマスク2をフォトリソ技術を用
いて形成する。このマスク2には、SiNx 、a−S
i、Au、Pt、或いはレジスト膜等の耐フッ酸性を有
するものが用いられる。これらの膜を多層構造にして、
耐性を増すことも可能である。このマスク2に幅0.5
〜5μm程度の開口部2aを設ける。光導波路やデバイ
ス位置決め用マーカーを同時に形成する場合は、シリコ
ン基板1上に、光ファイバー固定用溝4、光導波路、デ
バイス位置決め用マーカー部がそれぞれ開口したマスク
2を設ける。
First, as shown in FIG. 1A, a mask 2 having an opening only in a portion where a groove 4 is formed is formed by using a photolithography technique. This mask 2 has SiN x , aS
i, Au, Pt, or a resist film having hydrofluoric acid resistance is used. These films have a multilayer structure,
It is also possible to increase resistance. This mask 2 has a width of 0.5
An opening 2a of about 5 μm is provided. When simultaneously forming an optical waveguide and a device positioning marker, a mask 2 in which an optical fiber fixing groove 4 and an optical waveguide and a device positioning marker are opened is provided on a silicon substrate 1.

【0020】次に、同図(b)に示すように、フッ酸溶
液中で陽極化成処理を行なうことにより、マスク2の開
口部2aからシリコン基板1を選択的に多孔質化した領
域3を設ける。
Next, as shown in FIG. 3B, anodization treatment is performed in a hydrofluoric acid solution to form a region 3 in which the silicon substrate 1 is selectively made porous through the opening 2a of the mask 2. Set up.

【0021】陽極化成処理を行うための装置を図2に示
す。図2において、1はシリコン基板、5は化成チャン
バー、6は陽極白金電極、7は陰極白金電極、8はフッ
酸溶液、9は直流電源である。化成チャンバー5はフッ
素樹脂などから成る。この装置では、陽極白金電極6側
と陰極白金電極7側のフッ酸溶液8はシリコン基板1を
介して分離されている。陰極白金電極7が入ったフッ酸
溶液8がシリコン基板1の表面から多孔質化する。陽極
化成処理で用いるフッ酸溶液8は、フッ化水素酸とエタ
ノールと水の混合液で、フッ化水素酸濃度は15〜50
%である。陽極化成処理時の電流密度は、10〜250
mA/cm2 である。シリコン基板1としてn型基板を
用いる場合は、陽極化成中にタングステンランプなどに
より、光を照射する必要があるが、p型基板を用いる場
合は、光照射の必要はない。
FIG. 2 shows an apparatus for performing anodizing treatment. In FIG. 2, 1 is a silicon substrate, 5 is a chemical conversion chamber, 6 is an anode platinum electrode, 7 is a cathode platinum electrode, 8 is a hydrofluoric acid solution, and 9 is a DC power source. The chemical conversion chamber 5 is made of fluororesin or the like. In this apparatus, the hydrofluoric acid solution 8 on the anode platinum electrode 6 side and the cathode platinum electrode 7 side are separated via the silicon substrate 1. The hydrofluoric acid solution 8 containing the cathode platinum electrode 7 is made porous from the surface of the silicon substrate 1. The hydrofluoric acid solution 8 used in the anodizing treatment is a mixed solution of hydrofluoric acid, ethanol, and water, and the hydrofluoric acid concentration is 15 to 50.
%. Current density during anodization is 10 to 250.
It is mA / cm 2 . When an n-type substrate is used as the silicon substrate 1, it is necessary to irradiate light with a tungsten lamp or the like during anodization, but when a p-type substrate is used, light irradiation is not necessary.

【0022】図1(b)に示すように、多孔質化はマス
ク2の開口部2aから扇型半円状に進行する。この多孔
質化した領域3の大きさは、フッ酸濃度、化成電流密
度、化成時間、基板抵抗により制御が可能である。化成
時間2〜120分程度、基板抵抗0.005〜数十Ωc
m程度で化成する。多孔質化した領域3の深さや多孔度
は、面内分布や再現性とも±1%以内で任意に設定が可
能である。光ファイバーを固定するために、多孔質化し
た領域3の深さは80〜150μmに、多孔度は35〜
70%に設定する。
As shown in FIG. 1B, the porosity progresses from the opening 2a of the mask 2 in a fan-shaped semicircular shape. The size of the porous region 3 can be controlled by the concentration of hydrofluoric acid, the formation current density, the formation time, and the substrate resistance. Formation time 2 to 120 minutes, substrate resistance 0.005 to several tens Ωc
It forms in about m. The depth and porosity of the porous region 3 can be arbitrarily set within ± 1% in terms of in-plane distribution and reproducibility. In order to fix the optical fiber, the depth of the porous region 3 is 80 to 150 μm, and the porosity is 35 to 35 μm.
Set to 70%.

【0023】図3は、陽極化成時間と多孔質化した領域
3の厚みとの関係を示す図である。図3に示すように、
陽極化成時間と多孔質化する領域の厚みにはほぼ比例関
係がある。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the anodization time and the thickness of the porous region 3. As shown in FIG.
There is an approximately proportional relationship between the anodization time and the thickness of the porous region.

【0024】最後に、図1(c)に示すように、リン酸
などシリコンが通常侵されない溶液に浸漬すると、多孔
質な領域3は表面積が大きいために、この領域3のみが
溶解して半円形の溝4が形成できる。
Finally, as shown in FIG. 1 (c), when it is immersed in a solution such as phosphoric acid that is not normally attacked by silicon, since the porous region 3 has a large surface area, only this region 3 dissolves and becomes half. A circular groove 4 can be formed.

【0025】図4は光導波路部分の形成方法を示す図で
ある。まず、同図(a)に示すように、光ファイバー固
定用溝4を形成するためのマスク2に、この固定用溝4
と光導波路及びデバイス位置決め用マーカー部分が開口
するように一括露光して光導波路部及び位置決め用マー
カー部を同時に形成する。このマスク2には、Si
x 、a−Si、Au、Pt、或いはレジスト膜など耐
フッ酸性を有するものが用いられる。これらの膜を多層
構造にして、耐性を増すことも可能である。このマスク
2に幅0.5〜5μm程度の開口部2bを設ける。この
工程は図1(a)の工程と同じである。
FIG. 4 is a diagram showing a method of forming an optical waveguide portion. First, as shown in FIG. 3A, the fixing groove 4 is formed on the mask 2 for forming the optical fiber fixing groove 4.
Then, the optical waveguide portion and the positioning marker portion are simultaneously exposed by performing batch exposure so that the optical waveguide portion and the device positioning marker portion are opened. This mask 2 has Si
Nx , a-Si, Au, Pt, or a resist film having a hydrofluoric acid resistance is used. It is also possible to make these films a multi-layer structure to increase the durability. The mask 2 is provided with an opening 2b having a width of about 0.5 to 5 μm. This step is the same as the step shown in FIG.

【0026】次に、図4(b)に示すように、フッ酸溶
液中で陽極化成処理を行なうことにより、マスク2の開
口部2bからシリコン基板1を選択的に多孔質化した第
二の領域10を設ける。この多孔質化した第二の領域1
0は、図1(b)の光ファイバー固定用溝4を形成する
ための多孔質化した領域3に連続して設けられる。多孔
質化はマスク2の開口部2bから扇型半円状に進行す
る。この多孔質化した第二の領域10の大きさは、フッ
酸濃度、化成電流密度、化成時間、基板抵抗により制御
が可能である。化成時間2〜120分程度、基板抵抗
0.005〜数十Ωcm程度で化成する。多孔質化した
第二の領域8の深さは80〜150μmに、多孔度は3
5〜70%に設定する。この工程は図1(b)の工程と
同じである。
Next, as shown in FIG. 4 (b), an anodization treatment is performed in a hydrofluoric acid solution to selectively make the silicon substrate 1 porous from the opening 2b of the mask 2. A region 10 is provided. This porous second region 1
0 is continuously provided in the porous region 3 for forming the optical fiber fixing groove 4 of FIG. 1 (b). The porosity proceeds from the opening 2b of the mask 2 in a fan-shaped semicircular shape. The size of the porous second region 10 can be controlled by the hydrofluoric acid concentration, the formation current density, the formation time, and the substrate resistance. The formation time is about 2 to 120 minutes and the substrate resistance is about 0.005 to several tens Ωcm. The depth of the porous second region 8 is 80 to 150 μm, and the porosity is 3
Set to 5-70%. This step is the same as the step shown in FIG.

【0027】次に、図4(c)に示すように、光ファイ
バー固定用溝4部分(図1参照)が開口するように、他
の部分をレジスト11で覆う。光導波路形成部分とデバ
イス位置決め用マーカー部の多孔質シリコンが覆われて
いればよいので精度は問題とならない。
Next, as shown in FIG. 4C, another portion is covered with a resist 11 so that the optical fiber fixing groove 4 portion (see FIG. 1) is opened. Since it suffices that the optical waveguide forming portion and the porous silicon of the device positioning marker portion are covered, the accuracy does not matter.

【0028】次に、リン酸に浸漬し光ファイバ固定用溝
4部分だけをエッチング除去する。(図1(c))。リ
ン酸などシリコンが通常侵されない溶液に浸漬すると、
多孔質な領域は表面積が大きいために、この多孔質な領
域のみが溶解して半円形の溝が形成できる。なお、光フ
ァイバ固定用溝4部分以外は、レジスト11で覆われて
いるため、エッチングされない。
Next, it is immersed in phosphoric acid to remove only the optical fiber fixing groove 4 portion by etching. (FIG. 1 (c)). When immersed in a solution such as phosphoric acid that is not normally attacked by silicon,
Since the porous region has a large surface area, only the porous region can be melted to form a semicircular groove. The portions other than the optical fiber fixing groove 4 are covered with the resist 11 and are not etched.

【0029】次に、図4(d)に示すように、アセトン
で洗浄してレジスト11を除去する。
Next, as shown in FIG. 4D, the resist 11 is removed by washing with acetone.

【0030】次に、図4(e)に示すように、光導波路
形成部分に不純物12をドーピングする。不純物として
は、Be、Mg、Al、Cd、Y、Pb、Ti、La、
Nb、S、B、Sr、Geやそれらの酸化物、或いはそ
れらを含む化合物などがあり、シリコン基板1上に蒸
着、スピンコート、電着などの方法で不純物含有層を成
膜してドーピングする。ドーピング量は、ドープ材料に
よって異なる。通常は、コア部とクラッド部(Si
2 )の比屈折率差(Δn(%))が0.25〜2.0
程度になるように、不純物のドーピングを行う。Tiを
ドーピングして形成される酸化チタンは、屈折率が2.
71と石英の屈折率1.14に対して非常に高く、微量
であってもコア部の屈折率をあげることができる。
Next, as shown in FIG. 4E, the impurity 12 is doped into the optical waveguide forming portion. As impurities, Be, Mg, Al, Cd, Y, Pb, Ti, La,
There are Nb, S, B, Sr, Ge, oxides thereof, compounds containing them, and the like, and an impurity-containing layer is formed and doped on the silicon substrate 1 by a method such as vapor deposition, spin coating, or electrodeposition. . The doping amount depends on the doping material. Normally, the core part and the clad part (Si
O 2 ) relative refractive index difference (Δn (%)) is 0.25 to 2.0
Impurity doping is performed so as to obtain the desired level. Titanium oxide formed by doping Ti has a refractive index of 2.
The refractive index of 71 and quartz is extremely high compared to the refractive index of 1.14, and the refractive index of the core portion can be increased even with a small amount.

【0031】最後に、同図(f)に示すように、酸化処
理を行なう。この酸化処理は、例えば3段階で行われ
る。まず、300℃で多孔質化した第二の領域10の空
孔表面部の酸化を行い、900℃で多孔質化した第二の
領域10を完全に酸化し、1150℃で溶融緻密化と不
純物の拡散を行なう。酸化によりTiなどの不純物は表
層部分から内部に向かって濃度勾配を持って分布する。
これにより光導波路が完成する。また、上部クラッド層
を設ける必要がある場合は、スピンオングラス法、CV
D法、FHD法などで形成することができる。
Finally, as shown in FIG. 3F, an oxidation process is performed. This oxidation treatment is performed in three stages, for example. First, the pore surface of the second region 10 made porous at 300 ° C. is oxidized, the second region 10 made porous at 900 ° C. is completely oxidized, and the melt densification and impurities are made at 1150 ° C. Spread. Due to the oxidation, impurities such as Ti are distributed with a concentration gradient from the surface layer portion toward the inside.
This completes the optical waveguide. When it is necessary to provide the upper clad layer, spin-on-glass method, CV
It can be formed by the D method, the FHD method, or the like.

【0032】デバイス搭載用の位置決め用マーカーは、
光ファイバー固定用溝4を作製するマスク2と同時にパ
ターニングしておくことで誤差無く作製することができ
る。以上のような方法を用いることで、シリコン基板1
上に光ファイバー固定用溝4を高精度に再現よく作成す
ることができる。さらに光ファイバー固定用溝4を作成
するときに用いるマスク2で一括露光により光導波路や
搭載されるデバイス位置決め用マーカーを形成すること
ができるので、光ファイバー固定溝4と光導波路とデバ
イス位置決め用マーカー間で位置ずれが全くない光プラ
ットフォームの作成が可能となる。よって、パッシブア
ライメントによる光ファイバーの固定と位置決めマーカ
ーを用いたデバイスの搭載が可能となり、光強度を測定
しながら位置合わせをするといったアクティブアライメ
ントの必要がなくなる。
The positioning marker for mounting the device is
By patterning the optical fiber fixing groove 4 at the same time as the mask 2 for producing, the optical fiber can be produced without error. By using the above method, the silicon substrate 1
The optical fiber fixing groove 4 can be formed on the top with high accuracy and good reproducibility. Further, since the mask 2 used when forming the optical fiber fixing groove 4 can form the optical waveguide and the device positioning marker to be mounted by collective exposure, the optical fiber fixing groove 4 and the optical waveguide and the device positioning marker can be formed between the optical waveguide fixing groove 4 and the optical waveguide. It is possible to create an optical platform with no displacement. Therefore, it becomes possible to fix an optical fiber by passive alignment and mount a device using a positioning marker, and there is no need for active alignment such as alignment while measuring light intensity.

【0033】[0033]

【実施例】【Example】

−実施例1− 基板として、(1、0、0)面方位でP型0.05Ωc
mの抵抗を持つシリコン基板を用いた。基板上にP−C
VD装置を用いて2000ÅのSiN膜を成膜した。フ
ォトリソ工程により光ファイバー固定用溝を形成する部
分が幅1μmに開口したパターンを作製した。SiNの
エッチングは、リアクティブ・イオン・エッチング(R
IE)装置を用い、CF4 (60sccm)とO2 (5
sccm)を用いて電力700kWで5分間行った。
-Example 1-As a substrate, P-type 0.05 Ωc in the (1, 0, 0) plane orientation
A silicon substrate having a resistance of m was used. P-C on the substrate
A 2000 Å SiN film was formed using a VD apparatus. A pattern in which a portion for forming an optical fiber fixing groove was opened to a width of 1 μm was prepared by a photolithography process. SiN etching is performed by reactive ion etching (R
IE) equipment, CF 4 (60 sccm) and O 2 (5
sccm) at a power of 700 kW for 5 minutes.

【0034】陽極化成処理は、図2の治具を用いて行っ
た。フッ酸濃度が20%で、化成電流が200mA/c
2 であるとき、図3のように化成深さが決定できるの
で、約30分間の化成を行い、深さ121μmまで陽極
化成した。断面形状は、ほぼ半円形が得られた。
The anodizing treatment was performed using the jig shown in FIG. Hydrofluoric acid concentration is 20%, formation current is 200mA / c
When it is m 2 , the formation depth can be determined as shown in FIG. 3, so formation was carried out for about 30 minutes to form anodization to a depth of 121 μm. An almost semicircular cross section was obtained.

【0035】次にリン酸に浸漬した。通常シリコンはリ
ン酸に溶解することがないが、多孔質部では表面積が大
きく完全に除去することができた。この溝は外径120
μmの光ファイバーを±0.5μmの高精度で搭載する
ことが可能であった。
Next, it was immersed in phosphoric acid. Normally, silicon did not dissolve in phosphoric acid, but the porous portion had a large surface area and could be completely removed. This groove has an outer diameter of 120
It was possible to mount an optical fiber of μm with high accuracy of ± 0.5 μm.

【0036】−実施例2− 実施例1に示した光ファイバー固定用溝を形成するため
のマスクに、光導波路とデバイス位置決め用マーカー部
分が開口するように一括露光した(図1(a)と図4
(a))。実施例1と同様20%HFを用いて200m
A/cm2 の電流密度で30分間の化成処理を行った
(図1(b)と図4(b))。次に光ファイバー固定用
溝部が開口するように、フォトリソ工程によりレジスト
で覆った(図4(c))。導波路形成部分とデバイス位
置決め用マーカー部分の多孔質シリコンが覆われていれ
ばよいので精度は問題とならない。リン酸に浸漬し溝部
を形成した(図1(c))。アセトンで洗浄しレジスト
を剥離した(図4(d))。次に有機Tiが5%含まれ
た薄膜塗布型溶液に3分間浸漬し、表面が乾燥しないう
ちにアセトン中で揺動洗浄を3分間行った。細孔の表層
近くに屈折率制御用のTiが入り込む(図4(e))。
最後に、酸化処理を行った。酸化プロファイルは、3段
階である。300℃は多孔質シリコンの細孔部内部表面
の酸化、900℃では多孔質シリコンの完全酸化、11
50℃では溶融緻密化と不純物の拡散のために行った。
酸化によりTiは表層から内部に濃度勾配を持って分布
した。
Example 2 The mask for forming the optical fiber fixing groove shown in Example 1 was collectively exposed so that the optical waveguide and the device positioning marker portion were opened (FIG. 1A and FIG. 1A). Four
(A)). 200 m using 20% HF as in Example 1.
A chemical conversion treatment was performed at a current density of A / cm 2 for 30 minutes (FIGS. 1B and 4B). Next, the optical fiber fixing groove was covered with a resist by a photolithography process so as to open (FIG. 4C). Since it suffices that the waveguide forming portion and the porous silicon of the device positioning marker portion are covered, the accuracy does not matter. The groove was formed by immersing in phosphoric acid (FIG. 1 (c)). The resist was removed by washing with acetone (FIG. 4 (d)). Next, it was immersed in a thin film coating type solution containing 5% of organic Ti for 3 minutes, and was shaken and washed in acetone for 3 minutes before the surface was dried. Ti for controlling the refractive index enters near the surface layer of the pores (FIG. 4 (e)).
Finally, oxidation treatment was performed. The oxidation profile has three stages. At 300 ° C, the inner surface of the pores of porous silicon is oxidized, and at 900 ° C, the porous silicon is completely oxidized.
It was performed at 50 ° C. for melt densification and diffusion of impurities.
Due to the oxidation, Ti was distributed with a concentration gradient from the surface layer to the inside.

【0037】またこの光導波路に1.55μmのレーザ
ー光を導波させたときのニアフィールドパターン(NF
P)は、図5のようになっていた。なお、図5(a)は
水平方向のニアフィールドパターンであり、図5(b)
は垂直方向のニアフィールドパターンである。
A near field pattern (NF) when a 1.55 μm laser beam is guided through this optical waveguide
P) was as shown in FIG. Note that FIG. 5A shows a horizontal near-field pattern, and FIG.
Is a vertical near-field pattern.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上のように、本発明に係る光プラット
フォームの製造方法によれば、シリコン基板の表面部を
線状に多孔質化し、この多孔質化した領域をエッチング
除去して溝を形成するとともに、この光ファイバーを固
定する溝と光導波路を同一のマスクパターンで形成し、
しかる後この溝部分に光ファイバーを固定することか
ら、光ファイバ固定溝を精度よく形成でき、光ファイバ
を正確に溝部に固定することができるとともに、光ファ
イバーを固定する溝と光導波路とを同一のマスクパター
ンで形成することから、光導波路やデバイスとの位置決
めを正確に行うことができる。
As described above, according to the method of manufacturing the optical platform of the present invention, the surface portion of the silicon substrate is linearly made porous, and the porous region is removed by etching to form the groove. At the same time, the groove for fixing this optical fiber and the optical waveguide are formed with the same mask pattern,
Then, since the optical fiber is fixed in this groove portion, the optical fiber fixing groove can be accurately formed, the optical fiber can be accurately fixed in the groove portion, and the groove for fixing the optical fiber and the optical waveguide are the same mask. Since the pattern is formed, the positioning with respect to the optical waveguide and the device can be accurately performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明に係る光プラットフォームの製造方法
の一実施形態を示す工程図である。
FIG. 1 is a process drawing showing an embodiment of a method for manufacturing an optical platform according to the present invention.

【図2】 本発明に係る光プラットフォームの製造方法
で用いられる陽極化成処理装置の概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an anodizing apparatus used in the method for manufacturing an optical platform according to the present invention.

【図3】 本発明に係る光プラットフォームの製造方法
における化成時間と多孔質シリコン領域の深さとの関係
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the formation time and the depth of the porous silicon region in the method for manufacturing an optical platform according to the present invention.

【図4】 本発明に係る光プラットフォームの製造方法
の他の実施形態を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of a method for manufacturing an optical platform according to the present invention.

【図5】 本発明に係る光プラットフォームの製造方法
により製造した光導波路におけるニアフィールドパター
ンから求められる光強度のプロファイルを示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing a light intensity profile obtained from a near-field pattern in an optical waveguide manufactured by the method for manufacturing an optical platform according to the present invention.

【図6】 従来の光プラットフォームを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a conventional optical platform.

【図7】 従来の光プラットフォームの光導波路部分の
製造方法を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a method of manufacturing an optical waveguide portion of a conventional optical platform.

【図8】 従来の光プラットフォームのV溝部分の製造
方法を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a method of manufacturing a V groove portion of a conventional optical platform.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・シリコン基板、2・・・マスク、3・・・多孔
質化した領域、4・・・光ファイバ固定用溝、8・・・
多孔質化した第二の領域
1 ... Silicon substrate, 2 ... Mask, 3 ... Porous area, 4 ... Optical fiber fixing groove, 8 ...
Porous second region

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−83955(JP,A) 特開 平6−347665(JP,A) 特開 平5−90242(JP,A) 特開 平9−17733(JP,A) 特開 平9−292540(JP,A) 特開 平10−133047(JP,A) 特開 平10−133048(JP,A) 特開 平10−160950(JP,A) 国際公開91/010931(WO,A1) V.P.Bondarenko e t.al.,Microelectro nic Engineering,Vo l.28 No.1−4 (June 1995),pp.447−450 A.Loni et.al.,IEE Colloquium on Mic roengineering Appl ications in Optoel ectronics,1996年 2月27 日,pp.8/1−8/5 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/12 - 6/14 G02B 6/30 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) Reference JP-A-8-83955 (JP, A) JP-A-6-347665 (JP, A) JP-A-5-90242 (JP, A) JP-A-9- 17733 (JP, A) JP 10-292540 (JP, A) JP 10-133047 (JP, A) JP 10-133048 (JP, A) JP 10-160950 (JP, A) International Publication 91/010931 (WO, A1) V.I. P. Bondarenko et. al. , Microelectronic Engineering, Vol. 28 No. 1-4 (June 1995), pp. 447-450 A. Loni et. al. , IEEE Colloquium on Microengineering Applications in Optoelectronics, February 27, 1996, pp. 8 / 1-8 / 5 (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 6/12-6/14 G02B 6/30

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 シリコン基板の表面部に溝を形成してこ
の溝部分に光ファイバーを固定する光プラットフォーム
の製造方法において、前記シリコン基板の表面部の光フ
ァイバ固定用溝部分と光導波路形成部分が露出するよう
にマスクを設けて陽極化成処理することにより、このシ
リコン基板の露出部分を多孔質化し、この多孔質化した
領域のうち前記光ファイバ固定用溝部分をエッチングし
て前記溝を形成するとともに、前記多孔質化した領域の
うち前記光導波路形成部分の一部に屈折率が高くなるよ
うな不純物をドーピングして酸化処理することにより光
導波路を形成し、しかる後前記溝部分に前記光ファイバ
ーを固定することを特徴とする光プラットフォームの製
造方法。
1. A method of manufacturing an optical platform in which a groove is formed on a surface portion of a silicon substrate and an optical fiber is fixed to the groove portion, the optical fiber being formed on the surface portion of the silicon substrate.
The exposed portion of the silicon substrate is made porous by providing a mask so that the fiber fixing groove portion and the optical waveguide formation portion are exposed, and the exposed portion of the silicon substrate is fixed to the optical fiber fixing portion. The groove portion is etched to form the groove, and the porous region
Among them, the refractive index becomes high in a part of the optical waveguide formation part.
Forming an optical waveguide by oxidizing the impurities by doping UNA method for manufacturing an optical platform, characterized by fixing the optical fiber and thereafter the groove portion.
【請求項2】 前記マスクで前記シリコン基板に搭載さ
れるデバイス位置決め用マーカー位置決めすること
を特徴とする請求項1に記載の光プラットフォームの製
造方法。
2. A method of manufacturing an optical platform according to claim 1, characterized in that the positioning device positioning markers to be mounted on the silicon substrate in the mask.
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A.Loni et.al.,IEE Colloquium on Microengineering Applications in Optoelectronics,1996年 2月27日,pp.8/1−8/5
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