JPH04308803A - 光導波路形成法 - Google Patents
光導波路形成法Info
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- JPH04308803A JPH04308803A JP10203391A JP10203391A JPH04308803A JP H04308803 A JPH04308803 A JP H04308803A JP 10203391 A JP10203391 A JP 10203391A JP 10203391 A JP10203391 A JP 10203391A JP H04308803 A JPH04308803 A JP H04308803A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- 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
-
- G—PHYSICS
- 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
- G02B6/24—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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- Engineering & Computer Science (AREA)
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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
【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ＩｎＧａ
ＡｓＰ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５００
μｍ、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。
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ＩｎＧａ
ＡｓＰ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５００
μｍ、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）。
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）。
【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。
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。
【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）。
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）。
【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）
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）
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）
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
窒化硅素マスク ５ ＩｎＰ上部クラッド層
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 true JPH04308803A (ja) | 1992-10-30 |
| JP3019271B2 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) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0687925A2 (en) | 1994-06-08 | 1995-12-20 | Hoechst Aktiengesellschaft | Method of forming an optical coupling waveguide and a lightguide device having the optical coupling waveguide |
| KR100450935B1 (ko) * | 2002-07-03 | 2004-10-02 | 삼성전자주식회사 | 테이퍼형 광도파로 제조방법 |
| JP2016200676A (ja) * | 2015-04-08 | 2016-12-01 | 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
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0687925A2 (en) | 1994-06-08 | 1995-12-20 | Hoechst Aktiengesellschaft | Method of forming an optical coupling waveguide and a lightguide device having the optical coupling waveguide |
| EP0687925A3 (en) * | 1994-06-08 | 1996-03-27 | Hoechst Ag | Method for producing an optical coupling waveguide and light guide arrangement with the coupling waveguide |
| KR100450935B1 (ko) * | 2002-07-03 | 2004-10-02 | 삼성전자주식회사 | 테이퍼형 광도파로 제조방법 |
| JP2016200676A (ja) * | 2015-04-08 | 2016-12-01 | 日本電信電話株式会社 | 光導波路の作製方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3019271B2 (ja) | 2000-03-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |