JPH04147201A - 石英系光導波路及びその製造方法 - Google Patents
石英系光導波路及びその製造方法Info
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- JPH04147201A JPH04147201A JP27047090A JP27047090A JPH04147201A JP H04147201 A JPH04147201 A JP H04147201A JP 27047090 A JP27047090 A JP 27047090A JP 27047090 A JP27047090 A JP 27047090A JP H04147201 A JPH04147201 A JP H04147201A
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Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分計〉
本発明はシリコン基板を用いた石英系光導波路及びその
製造方法に関する。
製造方法に関する。
〈従来の技術〉
光導波路の中で石英ガラスを主成分とした石英系光導波
路は、光伝送損失が低く、また、石英系光ファイバとの
低損失な接続が可能であることから、注目を集めている
。そして、この石英系光導波路の製造方法としては、火
炎堆積法（Ｆ ＨＤ ： ｆｌａｍｅ ｈｙｄｒｏｌｙ
ｓｉｓ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によるガラス膜形成と
反応性イオンエツチング（ＲＩ Ｅ ： ｒ６Ｂ（ｔｉ
ｖｅ ｉｏｎ ｅｔｅｈｉｎｇ）によるガラス膜微細加
工とを組合せた方法が最も一般的である。（河内正夫、
「石英系光導波路と集積光部品への応用」光学第１８巻
第１２号（１９８９年１２月）Ｐ６８１〜６８６参照）
。
路は、光伝送損失が低く、また、石英系光ファイバとの
低損失な接続が可能であることから、注目を集めている
。そして、この石英系光導波路の製造方法としては、火
炎堆積法（Ｆ ＨＤ ： ｆｌａｍｅ ｈｙｄｒｏｌｙ
ｓｉｓ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によるガラス膜形成と
反応性イオンエツチング（ＲＩ Ｅ ： ｒ６Ｂ（ｔｉ
ｖｅ ｉｏｎ ｅｔｅｈｉｎｇ）によるガラス膜微細加
工とを組合せた方法が最も一般的である。（河内正夫、
「石英系光導波路と集積光部品への応用」光学第１８巻
第１２号（１９８９年１２月）Ｐ６８１〜６８６参照）
。
かかる方法による石英系光導波路の製造例を第３図を参
照しながら説明する。同図に示すように、この方法では
、まず、バーナ１に５ｉＣｊ、、 ＴｌＣ１，などのガ
ラス原料を供給して酸水素火炎２中で加水分解反応及び
酸化反応によりガラス微粒子３を得、これをＳｉウェハ
などの基板４上に堆積させて、ガラス微粒子膜５ｍ、５
ｂを順次形成する（（ａｌ）。ここで、ガラス微粒子Ｍ
５ｇ、５ｂの両者の組成は異なるものとする。そして、
これを高温に加熱することにより、ガラス微粒子膜５ａ
。
照しながら説明する。同図に示すように、この方法では
、まず、バーナ１に５ｉＣｊ、、 ＴｌＣ１，などのガ
ラス原料を供給して酸水素火炎２中で加水分解反応及び
酸化反応によりガラス微粒子３を得、これをＳｉウェハ
などの基板４上に堆積させて、ガラス微粒子膜５ｍ、５
ｂを順次形成する（（ａｌ）。ここで、ガラス微粒子Ｍ
５ｇ、５ｂの両者の組成は異なるものとする。そして、
これを高温に加熱することにより、ガラス微粒子膜５ａ
。
５ｂを透明ガラス化してバッファ層６ａ及びコア層６ｂ
とする［： （ｂ） ）。以上が火炎堆積法である。次
に、反応性エツチングにより、コア層６ｂの不要な部分
を除去してリッジ状のコア部６ｃを残す（（ｃｌ ）。
とする［： （ｂ） ）。以上が火炎堆積法である。次
に、反応性エツチングにより、コア層６ｂの不要な部分
を除去してリッジ状のコア部６ｃを残す（（ｃｌ ）。
そして、再び火炎堆積法によりコア部６ｃを覆うように
クラッド層６ｄを形成することにより、埋め込み型の石
英系光導波路７とする［ （ｄｌ ］。
クラッド層６ｄを形成することにより、埋め込み型の石
英系光導波路７とする［ （ｄｌ ］。
〈発明が解決しようとする課題〉
前述した火炎堆積法では、シリコン基板上に先導波ガラ
ス膜を形成する場合、次のような二つの問題が発生する
。
ス膜を形成する場合、次のような二つの問題が発生する
。
■ 透明ガラス化時に、シリコン基板と石英系ガラス膜
との界面に気泡が発生したや、シリコン基板から石英系
力゛ラス膜が剥離したりする。
との界面に気泡が発生したや、シリコン基板から石英系
力゛ラス膜が剥離したりする。
■ 第４図ｔａ＋に示すように透明ガラス化によりシリ
コン基板４Ａ上に石英系ガラスＭ６が形成された場合、
シリコン基板４Ａの熱膨張係数が石英系ガラス膜６のそ
れより大きいので、冷却時にはシリコン基板４Ａの方が
大きく縮んでしまい、第４図ｆｂｌに示すようにシリコ
ン基板４Ａを内側にした状態でそり返りが生じる。これ
により、その後の加工工程が困難になる。
コン基板４Ａ上に石英系ガラスＭ６が形成された場合、
シリコン基板４Ａの熱膨張係数が石英系ガラス膜６のそ
れより大きいので、冷却時にはシリコン基板４Ａの方が
大きく縮んでしまい、第４図ｆｂｌに示すようにシリコ
ン基板４Ａを内側にした状態でそり返りが生じる。これ
により、その後の加工工程が困難になる。
なお、第一の問題点を解決する手段として、特開昭６３
−６６５１２号公報にはシリコン基板上に予め１０μｍ
以上の熱酸化膜を形成する方法が提案されている。しか
し、この方法でも、熱酸化膜の形成の際に１３００℃以
上の高１を必要とするので、第二の問題、つまり基板が
そり返って変形してしまうという［１１は依然として解
消されない。
−６６５１２号公報にはシリコン基板上に予め１０μｍ
以上の熱酸化膜を形成する方法が提案されている。しか
し、この方法でも、熱酸化膜の形成の際に１３００℃以
上の高１を必要とするので、第二の問題、つまり基板が
そり返って変形してしまうという［１１は依然として解
消されない。
つまり、第５図に示すようにシリコン基板４Ａを熱酸化
して熱酸化１９ｊ！ｊ８を形成した後［：ｆａ）］、冷
却すると〔（ｂ）〕、熱酸化膜８とシリコン基板４Ａと
のｉｌ！ｌｌ膨張係数の差によりガラス微粒子堆積前に
すでにシリコン基板４Ａの変形が発生してしまう。そし
て、この上にガラス微粒子膜５を形成した後［（ｃｌ）
、高温処理で透明化して透明ガラス膜６とする段階（（
ｄ））では熱酸化層８が軟化してその中の残留応力はな
くなるものの、−旦変形したシリコン基板４Ａは完全な
弾性変形とはなっていないので、依然として変形したま
まである［ （ｄ） ）。したがって、これに透明化後
冷却による変形が追加寄れろので［（８）］、シリコン
基板４Ａの変形は熱酸化膜８を形成しない場合より大き
くなる。
して熱酸化１９ｊ！ｊ８を形成した後［：ｆａ）］、冷
却すると〔（ｂ）〕、熱酸化膜８とシリコン基板４Ａと
のｉｌ！ｌｌ膨張係数の差によりガラス微粒子堆積前に
すでにシリコン基板４Ａの変形が発生してしまう。そし
て、この上にガラス微粒子膜５を形成した後［（ｃｌ）
、高温処理で透明化して透明ガラス膜６とする段階（（
ｄ））では熱酸化層８が軟化してその中の残留応力はな
くなるものの、−旦変形したシリコン基板４Ａは完全な
弾性変形とはなっていないので、依然として変形したま
まである［ （ｄ） ）。したがって、これに透明化後
冷却による変形が追加寄れろので［（８）］、シリコン
基板４Ａの変形は熱酸化膜８を形成しない場合より大き
くなる。
本発明はこのような事情に鑑み、上述した問題のない石
英系光導波路及び製造方法を提供することを目的とする
。
英系光導波路及び製造方法を提供することを目的とする
。
く課題を解決するための手段〉
前記目的を達成する本発明に係る石英系光導波路は、シ
リコン基板上に該シリコレ基板が５００℃以上に加熱さ
れない手段で形成された石英系ガラス膜を具又ると共に
、この石英系ガラス膜上に火炎堆積法で形成された石英
系ガラスによりコア部及び該コア部を取り囲む低屈折率
部が形成されていることを特徴とし、 また、その製造方法は、シリコン基板上にスパッタリン
グにより石英系ガラス膜を形成し、次いで、該石英系ガ
ラス膜上に火炎堆積法を用いて石英系ガラスからなるコ
ア部及び該コア部を取り囲む低屈折率部を形成すること
を特徴とする。
リコン基板上に該シリコレ基板が５００℃以上に加熱さ
れない手段で形成された石英系ガラス膜を具又ると共に
、この石英系ガラス膜上に火炎堆積法で形成された石英
系ガラスによりコア部及び該コア部を取り囲む低屈折率
部が形成されていることを特徴とし、 また、その製造方法は、シリコン基板上にスパッタリン
グにより石英系ガラス膜を形成し、次いで、該石英系ガ
ラス膜上に火炎堆積法を用いて石英系ガラスからなるコ
ア部及び該コア部を取り囲む低屈折率部を形成すること
を特徴とする。
く作 用〉
シリコン基板を５００℃以上に加熱しないように石英系
ガラス膜を形成しても、基板に変形を生じさせることば
ない。すなわち、この上に火炎堆積法でガラス膜を形成
しても、上述した熱酸化法のようにシリコン基板の変形
を深刻化することがない。
ガラス膜を形成しても、基板に変形を生じさせることば
ない。すなわち、この上に火炎堆積法でガラス膜を形成
しても、上述した熱酸化法のようにシリコン基板の変形
を深刻化することがない。
また、石英系ガラス膜の存在により、火炎堆積法により
ガラス黴粒子膜を形成する際、両者の界面における気泡
や剥離の発生が防止される。
ガラス黴粒子膜を形成する際、両者の界面における気泡
や剥離の発生が防止される。
一方、スパッタリングによるとシリコン基板を５００℃
以上に加熱することなく容易に石英系ガラス膜を形成で
きる。なお、スパッタリング、例えば高周波スパッタリ
ングにより光導波層となる透明度の高いガラス膜を得る
１こは、０２欠損がないようｏ２を含む雰囲気が必要な
のでガラス成膜速度が極めて遅くなるが、本発明では先
導波層として用いないので０２欠損に留意する必要もな
く、また、少々の凹凸があっても後のガラス徹粒子堆積
時に埋もれてしまうため、成膜速度を大きくしても問題
はない。
以上に加熱することなく容易に石英系ガラス膜を形成で
きる。なお、スパッタリング、例えば高周波スパッタリ
ングにより光導波層となる透明度の高いガラス膜を得る
１こは、０２欠損がないようｏ２を含む雰囲気が必要な
のでガラス成膜速度が極めて遅くなるが、本発明では先
導波層として用いないので０２欠損に留意する必要もな
く、また、少々の凹凸があっても後のガラス徹粒子堆積
時に埋もれてしまうため、成膜速度を大きくしても問題
はない。
〈実 施 例〉
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
第１５１１には一実施例に係る石英系光導波路を示す。
同図中、１１はシリコン基板、１２は石英系ガラス膜、
１３はバッファ層、１４はコア部、１５はクラッド層で
ある。
１３はバッファ層、１４はコア部、１５はクラッド層で
ある。
ここで、石英系ガラス膜１２はシリコン基板１１を５０
０℃以上に加熱しない方法、例えばスパッタリングやゾ
ルゲル法などにより形成されたものである。また、バッ
ファ層１３、コア部１４及びクラッド層１５は火炎堆積
法と反応性イオンエツチング法とにより形成したもので
ある。なお、火炎堆積法と反応性イオンエツチング法に
よる方法は従来技術の項で説明しであるのでここでの説
明は省略する。
０℃以上に加熱しない方法、例えばスパッタリングやゾ
ルゲル法などにより形成されたものである。また、バッ
ファ層１３、コア部１４及びクラッド層１５は火炎堆積
法と反応性イオンエツチング法とにより形成したもので
ある。なお、火炎堆積法と反応性イオンエツチング法に
よる方法は従来技術の項で説明しであるのでここでの説
明は省略する。
本実施例の石英系光導波路を作製する場合、シリコン基
板１１上にスパッタリング等により形成された石英系ガ
ラスｌ［１２の上にガラス微粒子を堆積するので、気泡
の発生や剥離の心配がない。
板１１上にスパッタリング等により形成された石英系ガ
ラスｌ［１２の上にガラス微粒子を堆積するので、気泡
の発生や剥離の心配がない。
次に、具体的製造例を示す。
（１１１）面を有する厚さ０．１−の３インチφのシリ
コン基板上に高周波スパッタリングにより石英系ガラス
膜を形成した。このときのスパッタリング条件は、Ａｒ
圧力４．５×１０−２Ｔｏｒｒ 、入射パワー５００Ｗ
、高周波周波数１３．６Ｍ）ｔｚであり、約１０分のス
パッタリングで２μｍ厚の石英系ガラス膜を得ろことが
できた。この上に、火炎堆積法により、５ｉＯ３−８２
０３−Ｐ２Ｏ６からなる石英系ガラス膜を２０μｍ形成
した。この透明化の際、Ｈｅ９０％、０２１０％の雰囲
気で、２時間、１０５０℃で加熱したが、シリコン基板
上に形成した石英ガラス膜と石英系ガラス膜との界面は
正常であり、気泡、剥離の発生は全くなかった。また、
第２図に示す変形量ａは０．４ｍと小さかった。なお、
図中、２１はシリコン基板、２２は石英ガラス膜、２３
は石英系ガラス膜である。
コン基板上に高周波スパッタリングにより石英系ガラス
膜を形成した。このときのスパッタリング条件は、Ａｒ
圧力４．５×１０−２Ｔｏｒｒ 、入射パワー５００Ｗ
、高周波周波数１３．６Ｍ）ｔｚであり、約１０分のス
パッタリングで２μｍ厚の石英系ガラス膜を得ろことが
できた。この上に、火炎堆積法により、５ｉＯ３−８２
０３−Ｐ２Ｏ６からなる石英系ガラス膜を２０μｍ形成
した。この透明化の際、Ｈｅ９０％、０２１０％の雰囲
気で、２時間、１０５０℃で加熱したが、シリコン基板
上に形成した石英ガラス膜と石英系ガラス膜との界面は
正常であり、気泡、剥離の発生は全くなかった。また、
第２図に示す変形量ａは０．４ｍと小さかった。なお、
図中、２１はシリコン基板、２２は石英ガラス膜、２３
は石英系ガラス膜である。
比較のため、上記実施例と同じシリコン基板を１１００
℃の水蒸気雰囲気中に置いて３時間の熱酸化処理を行っ
た結果、約ＩＩＩＩＩｌ厚の熱酸化膜を得た。このとき
、シリコン基板は０．３鴎はど変形していた。次に、上
記実施例と同一条件で火炎堆積法により２０μｍの石英
系ガラス膜を形成したところ、シリコン基板上の熱酸化
膜と石英系ガラス膜との界面は正常であったが、シリコ
ン基板の変形は大きく、１１を越えろものであった。
℃の水蒸気雰囲気中に置いて３時間の熱酸化処理を行っ
た結果、約ＩＩＩＩＩｌ厚の熱酸化膜を得た。このとき
、シリコン基板は０．３鴎はど変形していた。次に、上
記実施例と同一条件で火炎堆積法により２０μｍの石英
系ガラス膜を形成したところ、シリコン基板上の熱酸化
膜と石英系ガラス膜との界面は正常であったが、シリコ
ン基板の変形は大きく、１１を越えろものであった。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明によれば、スパッタリング
などシリコン基板を５００℃以上に加熱しない手段で予
め石英系ガラス膜を形成しておくので、シリコン基板の
変形を小さく抑えろことができ、しかも、火炎堆積法に
より石英系ガラス膜を形成する際に気泡やＨｌｌの発生
のおそれがないという効果を冥する。
などシリコン基板を５００℃以上に加熱しない手段で予
め石英系ガラス膜を形成しておくので、シリコン基板の
変形を小さく抑えろことができ、しかも、火炎堆積法に
より石英系ガラス膜を形成する際に気泡やＨｌｌの発生
のおそれがないという効果を冥する。
第１図及び第２図は本発明の実施例に係る石英系先導波
路を説明する説明図、第３図は従来技術に係る火炎堆積
法による石英系光導波路の製造工程を示す工程図、第４
図及び第５図は従来技術の問題点を示す説明図である。 図面中、 １１．２１はシリコン基板、 １２．２２は石英ガラス膜、 １３はバッファ層、 １４はコア部、 １５はクラッド層、 ２３は石英系ガラス膜である。
路を説明する説明図、第３図は従来技術に係る火炎堆積
法による石英系光導波路の製造工程を示す工程図、第４
図及び第５図は従来技術の問題点を示す説明図である。 図面中、 １１．２１はシリコン基板、 １２．２２は石英ガラス膜、 １３はバッファ層、 １４はコア部、 １５はクラッド層、 ２３は石英系ガラス膜である。
Claims (2)
- （１）シリコン基板上に該シリコン基板が５００℃以上
に加熱されない手段で形成された石英系ガラス膜を具え
ると共に、この石英系ガラス膜上に火炎堆積法で形成さ
れた石英系ガラスによりコア部及び該コア部を取り囲む
低屈折率部が形成されていることを特徴とする石英系光
導波路。 - （２）シリコン基板上にスパッタリングにより石英系ガ
ラス膜を形成し、次いで、該石英系ガラス膜上に火炎堆
積法を用いて石英系ガラスからなるコア部及び該コア部
を取り囲む低屈折率部を形成することを特徴とする石英
系光導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27047090A JPH04147201A (ja) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | 石英系光導波路及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27047090A JPH04147201A (ja) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | 石英系光導波路及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04147201A true JPH04147201A (ja) | 1992-05-20 |
Family
ID=17486759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27047090A Pending JPH04147201A (ja) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | 石英系光導波路及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04147201A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0575157A1 (en) * | 1992-06-16 | 1993-12-22 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Method of manufacturing silica waveguide optical components |
| JPH11167037A (ja) * | 1997-10-02 | 1999-06-22 | Samsung Electron Co Ltd | 誘導結合プラズマ装置を利用する光導波路素子製造方法 |
-
1990
- 1990-10-11 JP JP27047090A patent/JPH04147201A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0575157A1 (en) * | 1992-06-16 | 1993-12-22 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Method of manufacturing silica waveguide optical components |
| JPH11167037A (ja) * | 1997-10-02 | 1999-06-22 | Samsung Electron Co Ltd | 誘導結合プラズマ装置を利用する光導波路素子製造方法 |
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