JP5208460B2 - 光回路装置 - Google Patents

Description

本発明は、光回路装置に関する。

半導体集積回路の微細化及び高集積化に伴い、所望の動作速度を確保することが難しくなってきている。そこで、光信号によって信号の伝達を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような光信号を利用する光回路装置では、能動光学素子（光電気変換素子や電気光変換素子）及び光導波路等をどのように構成するかが重要である。

しかしながら、従来は、光回路装置の構成及び製造方法について、必ずしも最適化がなされているとは言えなかった。
特開２００４−１９１３９０号公報

本発明は、適切な構成を得ることが可能な光回路装置を提供することを目的としている。

本発明の一視点に係る光回路装置は、基板と、前記基板上に形成された第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上に形成されたコア部と、前記第１のクラッド層上に前記コア部の第１の部分を介して形成された能動部と、前記能動部上に形成された電極部とを含む能動光学素子と、前記第１のクラッド層上に形成され、前記コア部の少なくとも第２の部分を覆い且つ前記能動部を囲む第２のクラッド層と、前記第２のクラッド層上に形成され、前記能動光学素子の電極部に接続された電気配線と、前記第２のクラッド層上で且つ前記コア部の第２の部分の上方に形成された第３のクラッド層と、を備え、前記コア部の第２の部分、前記第１のクラッド層、前記第２のクラッド層及び前記第３のクラッド層によって、光のスポットサイズを変換するスポットサイズ変換器が構成され、前記第２のクラッド層の上面と前記能動部の上面とは同一平面内に位置しており、前記電気配線及び前記電極部は、前記第２のクラッド層の上面及び前記能動部の上面に両者をまたいでフォトリソグラフィによって同時に形成されたものである。

本発明によれば、適切な構成を有する光回路装置を得ることが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光回路装置の概略構成を模式的に示した平面図である。

図１に示すように、本光回路装置では、能動光学素子１０１、スポットサイズ変換器（ＳＳＣ）１０２及び光導波路１０３が同一基板上に配置されており、光導波路１０３によって能動光学素子１０１とスポットサイズ変換器１０２とが接続されている。

能動光学素子１０１としては、半導体を主体として構成された半導体能動光学素子が用いられる。具体的には、能動光学素子１０１として、光信号を電気信号に変換する光電気変換素子（例えば受光素子）や、電気信号を光信号に変換する電気光変換素子（例えば発光素子）があげられる。

スポットサイズ変換器１０２は、導波路を伝搬する光のスポットサイズを変換するものである。周知のように、導波路を伝搬する光は、光の伝搬方向に垂直な断面内で強度分布を有している。そこで、例えば一定以上の光強度を有する領域を光スポットと規定すると、そのような光スポットのサイズがスポットサイズとなる。サイズが互いに異なる２つの導波路間にスポットサイズ変換器を介在させることで、光のスポットサイズを的確に変換することが可能である。例えば、光ファイバーのようなサイズの大きな光導波路を図１に示すようなサイズの小さな光導波路１０３に接続する場合、光ファイバーと光導波路１０３との間にスポットサイズ変換器１０２を介在させることで、光のスポットサイズを的確に変換することができ、光信号を的確に伝達することができる。

なお、図１において、２０１は能動光学素子１０１の形成領域を、２０２はスポットサイズ変換器１０２の形成領域を示している。

図１０は、本実施形態に係る光回路装置の構成を模式的に示した断面図である。図１０の左半分は図１のＡ−Ａ’に沿った断面に概ね対応し、図１０の右半分は図１のＢ−Ｂ’に沿った断面に概ね対応する。

図１０に示すように、シリコン基板（半導体基板）１１上に第１のクラッド層１２が形成され、第１のクラッド層１２上にコア部１３が形成されている。第１のクラッド層１２は、所定の絶縁膜を用いて形成されており、シリコン基板１１の表面全体に形成されている。この第１のクラッド層１２は、導波路及びスポットサイズ変換器のクラッド層として機能するとともに、後述する能動光学素子の下地絶縁膜として機能する。コア部１３は、シリコン膜をパターニングしたものであり、図１に示した導波路１０３に形成されている。

また、第１のクラッド層１２上には、コア部１３の所定部分（第１の部分）を介して能動光学素子の能動部１４が形成されている。すなわち、能動部１４と第１のクラッド層１２との間に、コア部１３の所定部分（第１の部分）が介在している。すでに述べたように、能動光学素子としては光電気変換素子（例えば受光素子）や電気光変換素子（例えば発光素子）が用いられ、能動光学素子の能動部１４では光電気変換や電気光変換といった能動動作が行われる。この能動部１４は、主として半導体（例えばIII-V族半導体）を用いて形成されている。能動光学素子が光電気変換素子である場合には、コア部１３から能動部１４に光信号が送られ、能動部１４で光電気変換が行われる。能動光学素子が電気光変換素子である場合には、能動部１４で電気光変換が行われ、能動部１４からコア部１３に光信号が送られる。

また、第１のクラッド層１２上には、コア部１３を覆い且つ能動部１４を囲む第２のクラッド層１５が形成されている。この第２のクラッド層１５は、所定の絶縁膜を用いて形成されており、第１のクラッド層１２の表面全体に形成されている。この第２のクラッド層１５は、導波路及びスポットサイズ変換器のクラッド層として機能するとともに、能動光学素子及び後述する電気配線１８が形成された領域では、アイソレーション用の絶縁膜として機能する。また、第２のクラッド層１５の表面（上面）は平坦化されており、第２のクラッド層１５の上面と能動部１４の上面とは実質的に同一平面内に位置している。なお、本実施形態では第２のクラッド層１５がコア部１３の全体を覆っているが、第２のクラッド層１５はコア部１３の少なくとも一部を覆っていればよい。

能動光学素子の能動部１４上には、能動光学素子の電極部１７が形成されている。本例では、電極部１７として櫛形電極を用いている。この電極部１７には、第２のクラッド層１５上に形成された電気配線１８が接続されている。電気配線１８のパターンは、電極部１７のパターンを形成する際に同時に形成される。なお、電気配線１８には、外部との接続を行うためのパッドも含まれる。電極部１７及び電気配線１８はパッシベーション膜１９で覆われている。パッシベーション膜１９には開口２３が形成されており、電気配線１８の開口によって露出した部分は、パッドとして機能する。

第２のクラッド層１５上には、第３のクラッド層２１が形成されている。この第３のクラッド層２１は、所定の絶縁膜を用いて形成されており、コア部１３の所定部分（第２の部分）の上方に形成されている。コア部１３の所定部分（第２の部分）、第１のクラッド層１２、第２のクラッド層１５及び第３のクラッド層２１によって、図１に示したスポットサイズ変換器１０２が構成されている。第３のクラッド層２１の屈折率は第２のクラッド層１５の屈折率よりも低く、第３のクラッド層２１は厚さ方向に屈折率分布を有している。具体的には、第３のクラッド層２１は多層構造（本実施形態では５層構造）であり、下層から上層に向かって屈折率が減少している。

以上のように、本実施形態に係る光回路装置では、第２のクラッド層１５が、導波路の近傍のみではなく、基板１１上の広い領域に形成されている。したがって、第２のクラッド層１５は、導波路及びスポットサイズ変換器のクラッド層として機能するとともに、能動光学素子（能動部１４及び電極部１７）及び電気配線１８が形成された領域では、アイソレーション用の絶縁膜として機能する。すなわち、同一の絶縁膜（第２のクラッド層１５）を用いて、クラッド層及びアイソレーション絶縁膜を形成することができる。したがって、光回路装置の構成を簡単化できるとともに、光回路装置の製造工程を簡略化することができ、適切な構成を有する光回路装置を得ることが可能となる。また、電気配線１８の下に第２のクラッド層１５を設けることにより、電気配線１８とシリコン基板１１との間の容量を低減することができ、このような観点からも適切な構成を有する光回路装置を得ることが可能となる。

また、第２のクラッド層１５の表面が平坦化されているため、電極部１７及び電気配線１８のパターンを形成するためのフォトリソグラフィの際にコンタクト露光を用いることができ、適正なパターンを形成することが可能となる。

図２〜図１０は、本実施形態に係る光回路装置の製造工程を模式的に示した断面図である。

図２の工程では、まずＳＯＩ（silicon on insulator）基板を用意する。すなわち、シリコン基板（半導体基板）１１上に絶縁膜（第１のクラッド層）１２が形成され、絶縁膜１２上にシリコン膜が形成されたＳＯＩ基板を用意する。続いて、絶縁膜１２上のシリコン膜をパターニングして、コア部１３を形成する。

さらに、絶縁膜（第１のクラッド層）１２上にコア部１３の所定部分（第１の部分）を介して、能動光学素子の能動部１４を形成する。能動部１４の形成方法は、以下の通りである。まず、ＩｎＰ基板上に、III-V族半導体層をエピタキシャル成長によって形成する。続いて、ＩｎＰ基板上に形成されたIII-V族半導体層を、上述したＳＯＩ基板に貼り付ける。続いて、ＩｎＰ基板をエッチング除去して、ＳＯＩ基板上にIII-V族半導体層を残す。さらに、コンタクト露光を含んだフォトリソグラフィ及びドライエッチングを用いて、III-V族半導体層をパターニングする。これにより、パターニングされたIII-V族半導体層で形成された能動部１４が得られる。

次に、図３に示すように、全面に樹脂をスピンコートし、さらにベーク処理によって樹脂を硬化させる。これにより、第１のクラッド層１２、コア部１３及び能動部１４が樹脂絶縁層１５で覆われた構造が得られる。

次に、図４に示すように、ドライエッチングによって樹脂絶縁層１５をエッチバックする。このエッチバック処理により、樹脂絶縁層１５の全面が平坦化され、能動部１４の表面が露出する。これにより、樹脂絶縁層で形成された第２のクラッド層１５が得られる。すなわち、第１のクラッド層１２上に、コア部１３を覆い且つ能動部１４を囲む第２のクラッド層１５が形成される。なお、エッチバックの代わりにＣＭＰによって樹脂絶縁層１５の平坦化処理を行うようにしてもよい。

次に、図５に示すように、全面にリフトオフ用の化学増幅型レジストをスピンコートし、さらにベーク処理を行ってフォトレジスト膜を形成する。続いて、フォトマスク上に形成されたマスクパターンを、コンタクト露光によってフォトレジスト膜上に転写する。マスクパターンには、能動光学素子の電極部形成用のパターン及び電気配線形成用のパターンが含まれている。また、このマスクパターンには、隣接するパターン間の間隔が１μｍ以下であるパターンが含まれている。このような微細パターンが含まれている場合、フォトマスクとフォトレジスト膜との距離（ギャップ）が大きいと、フォトマスク上のパターンを忠実にフォトレジスト膜に転写することが困難になる。例えばライン幅及びスペース幅がそれぞれ０．８μｍであるラインアンドスペースパターンの場合、フォトマスクとフォトレジスト膜とのギャップが０．４μｍ以上であると、適正なパターンをフォトレジスト膜に転写できない。本実施形態では、第２のクラッド層１５が平坦化されているため、コンタクト露光を用いることにより、適正なパターンをフォトレジスト膜に転写することができる。コンタクト露光を行った後、現像処理及びベーク処理を行い、フォトレジストパターン１６を形成する。

次に、図６に示すように、電子ビーム蒸着により、全面に金属膜（Ｐｔ/Ｔｉ/Ｐｔ/Ａｕの積層膜）を堆積する。続いて、リフトオフによってフォトレジストパターン１６及びフォトレジストパターン１６上の金属膜を除去する。これにより、能動部１４上に能動光学素子の電極部１７が形成される。また、第２のクラッド層１５上には、電極部１７に接続された電気配線１８が形成される。このようにして、電極部１７及び電気配線１８のパターンを形成した後、３５０℃程度の温度でアニール処理を行う。

次に、図７に示すように、第２のクラッド層１５上に、電極部１７及び電気配線１８を覆うパッシベーション膜１９を形成する。

次に、図８に示すように、第３のクラッド層を形成するために、多層構造（本実施形態では５層構造）の樹脂絶縁層２１を全面に形成する。具体的には、１層目の樹脂から５層目の樹脂までを順次スピンコートする。５層目の樹脂をスピンコートした後に、熱処理によって樹脂を硬化させることで、５層構造の樹脂絶縁層２１が形成される。熱硬化処理温度は、電極部１７及び電気配線１８のアニール温度（３５０℃）よりも低くする。具体的には、２５０℃〜３２０℃の温度で熱硬化処理を行うことが好ましい。これにより、電極及び配線特性に悪影響を与えることなく、熱硬化処理を行うことができる。樹脂絶縁層２１の屈折率は、下層（１層目）から上層（５層目）に向かって減少している。また、最下層（１層目）の樹脂層の屈折率は、第２のクラッド層１５の屈折率よりも低くなっている。また、隣接する層の境界部では、樹脂どうしが混合しているため、屈折率が緩やかに変化している。

次に、図９に示すように、コンタクト露光を含むフォトリソグラフィを用いて、樹脂絶縁層２１上にマスク材料パターン２２を形成する。続いて、このマスク材料パターン２２をマスクとして用いて、樹脂絶縁層２１をドライエッチングする。これにより、第２のクラッド層１５上で且つコア部１３の所定部分（第２の部分）の上方に、樹脂絶縁層で形成された第３のクラッド層２１が形成される。すでに述べたように、第３のクラッド層２１は多層構造であり、下層から上層に向かって屈折率が低くなっている。このような屈折率分布を第３のクラッド層２１に持たせることにより、スポットサイズ変換器の結合効率を向上させることができる。

次に、図１０に示すように、マスク材料パターン２２を除去した後、パッシベーション膜１９の一部を除去して開口２３を形成する。電気配線１８の開口によって露出した部分は、パッドとして機能する。このパッドを用いて、図１０に示した光回路装置チップと半導体集積回路装置チップとを接続することが可能である。具体的には、パッド上に設けたバンプによって、光回路装置チップと半導体集積回路装置チップとの電気的な接続を行うことが可能である。

以上のように、上述した製造方法によって形成された光回路装置では、第２のクラッド層１５は、導波路及びスポットサイズ変換器のクラッド層として機能するとともに、能動光学素子（能動部１４及び電極部１７）及び電気配線１８が形成された領域では、アイソレーション用の絶縁膜として機能する。すなわち、同一の絶縁膜（第２のクラッド層１５）を用いた同一の工程で、クラッド層及びアイソレーション絶縁膜が形成される。したがって、光回路装置の構成を簡単化できるとともに、光回路装置の製造工程を簡略化することができ、適切な構成を有する光回路装置を得ることが可能となる。

また、第２のクラッド層１５の表面が平坦化されているため、電極部１７及び電気配線１８のパターンを形成するためのフォトリソグラフィの際に、コンタクト露光を用いることができる。また、電極部１７及び電気配線１８を形成した後に、第３のクラッド層２１が形成される。第３のクラッド層２１の厚さ（高さ）は通常、数μｍ程度である。そのため、電極部１７及び電気配線１８を形成する前に第３のクラッド層２１を形成すると、電極部１７及び電気配線１８の形成にコンタクト露光を用いることができなくなる。本実施形態では、電極部１７及び電気配線１８を形成した後に第３のクラッド層２１を形成するため、コンタクト露光を用いて電極部１７及び電気配線１８を形成することが可能である。したがって、本実施形態では、コンタクト露光を用いることにより、適正なパターンを形成することが可能となる。

さらに、本実施形態では、第３のクラッド層２１が多層構造であり、厚さ方向に屈折率分布を持っている。このように第３のクラッド層２１に屈折率分布を持たせることにより、スポットサイズ変換器の結合効率を向上させることが可能となる。

（実施形態２）
次に、本発明の第２の実施形態に係る光回路装置について説明する。なお、基本的な構成及び基本的な製造方法は第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態で説明した事項については詳細な説明は省略する。

以下、図１１〜図１３を参照して、本実施形態に係る光回路装置の製造工程について説明する。

まず、第１の実施形態と同様にして、図２〜図７の工程を行う。

図７の工程の後、図１１に示すように、第３のクラッド層を形成するために、感光性樹脂を用いた樹脂絶縁層３１を全面に形成する。具体的には、スピンコートによって樹脂絶縁層３１を形成する。

次に、図１２に示すように、遮光部３３を有するフォトマスク３２を介して、感光性の樹脂絶縁層３１に光を照射する。具体的には、コンタクト露光を用いる。

次に、図１３に示すように、樹脂絶縁層３１の光が照射された部分を除去する。さらに熱処理によって樹脂絶縁層３１を硬化させる。これにより、第２のクラッド層１５上で且つコア部１３の所定部分（第２の部分）の上方に、樹脂絶縁層で形成された第３のクラッド層３１が形成される。熱硬化処理温度は、電極部１７及び電気配線１８のアニール温度（３５０℃）よりも低くする。具体的には、２５０℃〜３２０℃の温度で熱硬化処理を行うことが好ましい。これにより、電極及び配線特性に悪影響を与えることなく、熱硬化処理を行うことができる。その後、パッシベーション膜１９の一部を除去して開口２３を形成する。電気配線１８の開口によって露出した部分は、パッドとして機能する。このパッドについては、第１の実施形態と同様である。

以上のように、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態では、第３のクラッド層３１に感光性樹脂を用いることで、第３のクラッド層３１のパターン形成工程を簡略化することができる。

（実施形態３）
次に、本発明の第３の実施形態に係る光回路装置について説明する。なお、基本的な構成及び基本的な製造方法は第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態で説明した事項については詳細な説明は省略する。

以下、図１４〜図１６を参照して、本実施形態に係る光回路装置の製造工程について説明する。

まず、第１の実施形態と同様にして、図２〜図７の工程を行う。

図７の工程の後、図１４に示すように、第３のクラッド層を形成するために、ＵＶ（紫外線）硬化型樹脂を用いた樹脂絶縁層４１を全面に形成する。具体的には、スピンコートによって樹脂絶縁層４１を形成する。

次に、図１５に示すように、透光部４３を有するフォトマスク４２を介して、ＵＶ硬化型の樹脂絶縁層４１にＵＶ光を照射する。その結果、樹脂絶縁層４１のＵＶ光が照射された部分が硬化する。

次に、図１６に示すように、樹脂絶縁層４１の非硬化部分を除去する。これにより、第２のクラッド層１５上で且つコア部１３の所定部分（第２の部分）の上方に、樹脂絶縁層で形成された第３のクラッド層４１が形成される。その後、パッシベーション膜１９の一部を除去して開口２３を形成する。電気配線１８の開口によって露出した部分は、パッドとして機能する。このパッドについては、第１の実施形態と同様である。

以上のように、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態では、第３のクラッド層４１にＵＶ硬化型樹脂を用いるため、第３のクラッド層４１のパターン形成工程を簡略化することができる。また、熱処理を用いずに第３のクラッド層４１の硬化処理を行うことができるため、電極及び配線特性に悪影響を与えることなく硬化処理を行うことができる。

（実施形態４）
次に、本発明の第４の実施形態に係る光回路装置について説明する。なお、基本的な構成及び基本的な製造方法は第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態で説明した事項については詳細な説明は省略する。

以下、図１７及び図１８を参照して、本実施形態に係る光回路装置の製造工程について説明する。

まず、第１の実施形態と同様にして、図２〜図７の工程を行う。

図７の工程の後、図１７に示すように、第３のクラッド層を形成するための樹脂材料を、ノズル（図示せず）の先端から第２のクラッド層１５上に噴射する。さらに、第２のクラッド層１５上の樹脂材料を硬化する。これにより、第２のクラッド層１５上で且つコア部１３の所定部分（第２の部分）の上方に、絶縁性の樹脂材料で形成された第３のクラッド層５１が形成される。

その後、図１８に示すように、パッシベーション膜１９の一部を除去して開口２３を形成する。電気配線１８の開口によって露出した部分は、パッドとして機能する。このパッドについては、第１の実施形態と同様である。

以上のように、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態では、第２のクラッド層１５上に樹脂材料を噴射することによって第３のクラッド層５１を形成するため、第３のクラッド層５１を形成するためのフォトリソグラフィが不要である。そのため、第３のクラッド層５１の形成工程を大幅に簡略化することができる。さらに、本実施形態では、第３のクラッド層５１を半球状にできるため、スポットサイズ変換器の結合効率を向上させることが可能である。

（実施形態５）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。本実施形態は、第１〜第４の実施形態で示した光回路装置チップと、ＭＩＳトランジスタ等が集積された半導体集積回路装置チップとで構成された光／電気混載装置に関するものである。

図１９は、本実施形態に係る光／電気混載装置の概略構成を模式的に示した斜視図である。図１９に示すように、光回路装置チップ３００と半導体集積回路装置チップ３１０とが、バンプ３２０によって電気的に接続されている。

図２０は、本実施形態に係る光／電気混載装置の具体的な構成を模式的に示した断面図である。

光回路装置チップ３００の基本的な構成は、第１〜第４の実施形態で示した光回路装置チップの構成と同様である。半導体集積回路装置チップ３１０は、半導体基板３１１、トランジスタ３１２及び電気配線３１３等を有している。光回路装置チップ３００に形成された電気配線１８のパッド部と、半導体集積回路装置チップ３１０に形成された電気配線３１３のパッド部とが、バンプ台３２１上に形成されたバンプ３２０によって接続されている。

光回路装置チップ３００に設けられた能動光学素子が電気光変換素子である場合には、半導体集積回路装置チップ３１０からバンプ３２０を介して送られてきた電気信号が能動光学素子で光信号に変換され、光信号がコア部１３に送られる。光回路装置チップ３００に設けられた能動光学素子が光電気変換素子である場合には、コア部１３からの光信号が能動光学素子で電気信号に変換され、電気信号がバンプ３２０を介して半導体集積回路装置チップ３１０に送られる。

このように、第１〜第４の実施形態で示した光回路装置チップは、光／電気混載装置に適用することが可能である。

なお、上述した各実施形態において、第１、第２及び第３のクラッド層及びコア部は、以下の条件を満たしていることが好ましい。コア部の屈折率をｎ０、第１のクラッド層の屈折率をｎ１、第２のクラッド層の屈折率をｎ２、第３のクラッド層の屈折率をｎ３、とする。屈折率ｎ０、ｎ１、ｎ２及びｎ３は、「ｎ１≦ｎ３＜ｎ２＜ｎ０」なる関係を満たしていることが好ましい。また、ｎ２及びｎ３は、「０．００５≦ｎ２−ｎ３」なる関係を満たしていることが好ましい。また、第２のクラッド層の厚さは、０．５から１．２μｍの範囲であることが好ましい。以下、これらの点について説明する。

図２１は、第３のクラッド層の屈折率ｎ３と結合効率との関係を示した図である。図２２は、各部のサイズ及び屈折率を示した図である。図２２に示すように、第１のクラッド層（シリコン酸化膜）の屈折率ｎ１は１．４５である。図２１に示すように、第３のクラッド層の屈折率ｎ３が１．４５のとき、結合効率は０．５６である。したがって、結合効率が０．５６以上となるように、第３のクラッド層の屈折率ｎ３を設定することが好ましい。図２１からわかるように、第３のクラッド層の屈折率ｎ３が１．５２以下のときに、結合効率が０．５６以上となっている。また、図２２に示すように、第２のクラッド層の屈折率ｎ２は１．５２５である。したがって、「ｎ２−ｎ３≧０．００５（＝１．５２５−１．５２）」なる関係が満たされていることが好ましい。

図２３は、第２のクラッド層の屈折率ｎ２と結合効率との関係を示した図である。図２４は、各部のサイズ及び屈折率を示した図である。図２２に示すように、第２のクラッド層の屈折率ｎ２が１．４５よりも大きくなると、結合効率が急激に増大している。図２４に示すように、第１のクラッド層（シリコン酸化膜）の屈折率ｎ１は１．４５である。したがって、「ｎ１＜ｎ２」なる関係が満たされていることが好ましい。

図２５は、第２のクラッド層の厚さと結合効率との関係を示した図である。図２６は、各部のサイズ及び屈折率を示した図である。０．７以上の結合効率が望ましいとすると、第２のクラッド層の厚さは、０．５から１．２μｍの範囲であることが好ましい。

なお、上述した各実施形態では、能動光学素子の能動部１４は主として半導体（例えばIII-V族半導体）を用いて形成されているが、能動部１４にはさらに電極部１７とは別の電極部（例えば下部電極）が含まれていてもよい。

また、上述した各実施形態において、第２クラッド層や第３のクラッド層の樹脂のエッチングには、例えば酸素プラズマを用いることができる。この場合、酸素ガスにアルゴンガスや窒素ガスを添加してもよい。

また、上述した各実施形態において、第２のクラッド層には樹脂を用いたが、所望の屈折率が得られ、容易に平坦化を行うことができる材料であればよい。例えば、ポリイミドやＳＯＧ（spin on glass）等を用いてもよい。無機材料を用いてもよく、無機材料と有機材料との混合材料を用いてもよい。

また、上述した各実施形態において、電極部１７及び電気配線１８を形成する最にリフトオフ用の化学増幅型レジストを用いたが、その他のフォトレジストを用いて電極部１７及び電気配線１８を形成してもよい。コンタクト露光に適したフォトレジストを用いることが好ましい。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。

本発明の第１の実施形態に係る光回路装置の概略構成を模式的に示した平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る光回路装置の製造工程を模式的に示した断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る光回路装置の製造工程を模式的に示した断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る光回路装置の製造工程を模式的に示した断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る光回路装置の製造工程を模式的に示した断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る光回路装置の製造工程を模式的に示した断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る光回路装置の製造工程を模式的に示した断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る光回路装置の製造工程を模式的に示した断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る光回路装置の製造工程を模式的に示した断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る光回路装置の製造工程を模式的に示した断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る光回路装置の製造工程を模式的に示した断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る光回路装置の製造工程を模式的に示した断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る光回路装置の製造工程を模式的に示した断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る光回路装置の製造工程を模式的に示した断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る光回路装置の製造工程を模式的に示した断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る光回路装置の製造工程を模式的に示した断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る光回路装置の製造工程を模式的に示した断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る光回路装置の製造工程を模式的に示した断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る光／電気混載装置の概略構成を模式的に示した斜視図である。 本発明の第５の実施形態に係る光／電気混載装置の具体的な構成を模式的に示した断面図である。 光回路装置における第３のクラッド層の屈折率と結合効率との関係を示した図である。 光回路装置の各部のサイズ及び屈折率を示した図である。 光回路装置における第２のクラッド層の屈折率と結合効率との関係を示した図である。 光回路装置の各部のサイズ及び屈折率を示した図である。 光回路装置における第２のクラッド層の厚さと結合効率との関係を示した図である。 光回路装置の各部のサイズ及び屈折率を示した図である。

符号の説明

１１…シリコン基板 １２…第１のクラッド層 １３…コア部
１４…能動部 １５…第２のクラッド層
１６…フォトレジストパターン １７…電極部
１８…電気配線 １９…パッシベーション膜
２１…第３のクラッド層 ２２…マスク材料パターン ２３…開口
３１…第３のクラッド層 ３２…フォトマスク ３３…遮光部
４１…第３のクラッド層 ４２…フォトマスク ４３…透光部
５１…第３のクラッド層
１０１…能動光学素子 １０２…スポットサイズ変換器
１０３…光導波路
２０１…能動光学素子の形成領域
２０２…スポットサイズ変換器の形成領域
３００…光回路装置チップ ３１０…半導体集積回路装置チップ
３１１…半導体基板 ３１２…トランジスタ ３１３…電気配線
３２０…バンプ ３２１…バンプ台

Claims (4)

1. 基板と、
   前記基板上に形成された第１のクラッド層と、
   前記第１のクラッド層上に形成されたコア部と、
   前記第１のクラッド層上に前記コア部の第１の部分を介して形成された能動部と、前記能動部上に形成された電極部とを含む能動光学素子と、
   前記第１のクラッド層上に形成され、前記コア部の少なくとも第２の部分を覆い且つ前記能動部を囲む第２のクラッド層と、
   前記第２のクラッド層上に形成され、前記能動光学素子の電極部に接続された電気配線と、
   前記第２のクラッド層上で且つ前記コア部の第２の部分の上方に形成された第３のクラッド層と、
   を備え、
   前記コア部の第２の部分、前記第１のクラッド層、前記第２のクラッド層及び前記第３のクラッド層によって、光のスポットサイズを変換するスポットサイズ変換器が構成され、
   前記第２のクラッド層の上面と前記能動部の上面とは同一平面内に位置しており、
   前記電気配線及び前記電極部は、前記第２のクラッド層の上面及び前記能動部の上面に両者をまたいでフォトリソグラフィによって同時に形成されたものである
   ことを特徴とする光回路装置。
2. 前記第３のクラッド層の屈折率は前記第２のクラッド層の屈折率よりも低い
   ことを特徴とする請求項１に記載の光回路装置。
3. 前記第３のクラッド層は、厚さ方向に屈折率分布を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光回路装置。
4. 前記第２のクラッド層の表面は平坦化されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光回路装置。

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