JPH0452606A

JPH0452606A - 光ファイバ配列溝付き光導波路の製造方法

Info

Publication number: JPH0452606A
Application number: JP16344690A
Authority: JP
Inventors: Hisaharu Yanagawa; 柳川　久治; Takeo Shimizu; 健男清水; Shiro Nakamura; 史朗中村; Isao Oyama; 功大山
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1990-06-21
Filing date: 1990-06-21
Publication date: 1992-02-20

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、光ファイバ通信、光情報処理、光センサなど
の分野で有用な光ファイバ配列溝付き光導波路の製造方
法に関する。

（従来の技術）従来の導波路の一例を第６Ａ図に基づいて説明する。第
６Ａ図において導波路６１は、シリコン基板６２上に火
炎堆積法及びドライエツチング法により、Ｓｉｎ、から
なる二心のコア６３ａ及び６３ｂとクラッド６４を有す
るものである。そして、その両端面は、光ファイバと接
続するように研磨されている。

次に、光ファイバ及び導波路への光ファイバ整列治具を
第６Ｂ図に基づいて説明する。

第６Ｂ図において、光ファイバ６５は、裸ファイバ６６
ａ及び６６ｂの周囲がファイバ被覆材６７で被覆されて
なるものであり、先端部のファイバ被覆材６７は除去さ
れて裸ファイバ６６ａ及び６６ｂが剥き出しになってい
る。

また、第６Ｂ図において、ファイバ整列治具６８は二本
の中空チューブを一体化してなるもので、中空チューブ
の二つの孔６８ａ及び６８ｂの径は、裸ファイバ６６ａ
及び６６ｂの径とほぼ一致している。また、二つの孔６
８ａ及び６８ｂの間隔は、第６Ａ図に示す導波路６１の
二心のコア６３ａ及び６３ｂの間隔と一致している。

次に、光ファイバの導波路への接続方法を、第６Ａ図及
び第６Ｂ図に基づいて説明する。

光ファイバ６５の導波路６１への接続に際しては、まず
、二本の裸ファイバ６６ａ及び６６ｂをファイバ整列治
具６８の二つの孔６８ａ及び６８ｂに挿入する。次に、
光ファイバ６５を接着剤でファイバ整列治具６８に固定
し、その後、裸ファイバ６６ａ及び６６ｂの端面をファ
イバ整列治具６８ごと研磨する。このようにしてファイ
バ整列治具６８に固定・一体化された二本の裸ファイバ
６６ａ及び６６ｂを、導波路６１に対して相対微動させ
、二つのコア６３ａ及び６３ｂと裸ファイバ６６ａ及び
６６ｂの中心軸を一致させる。

（発明が解決しようとする課題）上記のようなファイバ整列治具６８を用いた従来方法に
は次の問題点がある。即ち、従来法では、ｘ、ｙＸｚ、
θ８、θア及びθ２の計６軸全ての微動調整が必要であ
り、軸合わせには大変な時間と労力を要する。このため
に生産性が低下し、また、接続不良による伝送損失も増
加する。

本発明は、上記問題点を解決し、容易にかつ高精度で光
ファイバを光導波路に接続することができ、接続後の伝
送損失も小さい光ファイバ配列溝付き光導波路の製造方
法を提供することを目的とする。

（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は、導波路形成工程と
ファイバ配列溝形成工程とを具備しており、同一基板上
に導波路とファイバ配列溝を形成することを特徴とする
光ファイバ配列溝付き光導波路の製造方法を提供する。

以下、第１〜３図に基づいて本発明の製造方法を説明す
る。

第１図は、ファイバ配列溝形成工程を先に導波路形成工
程を後に行う製造方法の説明図である。

まず、シリコン基板１上の所定位置にファイバ配列溝２
をウェットエツチング法などにより形成する（Ｓ−１工
程）。この光ファイバ配列溝２の数は、接続対象の導波
路のコアの数に応して適宜決定される。次に、基板１の
光ファイバ配列溝２を形成していない面上に、火炎堆積
法及びドライエツチング法により、下部クラッド層、コ
ア層及び上部クラッド層をこの順序で形成して導波路３
とする（Ｓ−２工程）。この場合に、コア層４の間隔は
光ファイバ配列溝２の間隔と一致するように形成する。

このようにして同一基板上にファイバ配列溝２と導波路
３を有する光ファイバ配列溝付き光導波路５を得ること
ができる。

第２図は、ファイバ配列溝形成工程と導波路形成工程を
並行して行う製造方法の説明図である。

なお、形成方法や材質等は上記と同様である。

まず、基板１１上に下部クラッド層１２を形成する（Ｓ
−１１工程）。この時、下部クラッド層１２の厚さを測
定しておく。次に、下部クラッド層１２の一部（ファイ
バ配列溝を形成する部分）を除去して基板１１を露出さ
せる（Ｓ−１２工程）。

その後、露出した基板１１の表面に下部クラッド層１２
の厚さに対応した深さ、即ち、光ファイバのコア軸と導
波路のコア軸とか一致するような深さのファイバ配列溝
１３を形成する（Ｓ−１３工程）。次に、下部クラッド
層１２上に、コア層及び上部クラッド層を形成して、導
波路１４とする（Ｓ−１４工程）。なお、図中１５はコ
ア層である。このようにして同一基板上にファイバ配列
溝１３と導波路１４を有する光ファイバ配列溝付き光導
波路１６を得ることができる。

第３図は、導波路形成工程を先にファイバ配列溝形成工
程を後に行う製造方法の説明図である。

なお、形成方法や材質等は上記と同様である。

まず、基板２１の全面に下部クラッド層、コア層及び上
部クラッド層をこの順序で形成して導波路２２とする（
Ｓ−２１工程）。なお、２３はコア層である。次に、前
記導波路２２の一部（ファイバ配列溝を形成する部分）
を除去して基板２１を露出させる（Ｓ−２２工程）。そ
の後、露出させた基板２１上にファイバ配列溝２４を形
成する（Ｓ−２３工程）。このようにして同一基板上に
ファイバ配列溝２４と導波路２２を有する光ファイバ配
列溝付き光導波路２５を得ることができる。

更に、上記目的を達成するために本発明は、導波路形成
工程とファイバ配列溝形成工程とを具備し、同一基板上
に導波路とファイバ配列溝を形成する製造方法であり、
前記導波路とファイバ配列溝を一体として形成すること
を特徴とする光ファイバ配列溝付き光導波路の製造方法
を提供する。

以下、本発明の製造方法を第４図に基づいて説明する。

まず、基板３１上に、下部クラッド層３２、コア層３３
及び第１の上部クラッド層３４を火炎堆積法などにより
形成する。更に、第１の上部クラッド３４層上にアモル
ファスシリコン層３５をスパッタリングなどにより形成
する（Ｓ−３１工程）。

次に、同一フォトマスクを用いたフォトリソグラフィー
により、前記アモルファスシリコン層３５を部分的に除
去し、所望のパターン（図中の斜線で示す部分。以下、
「パターン３６ａおよび３６ｂ」という）を形成する（
Ｓ−３２工程）。このパターン３６ａは導波路を形成し
、３６ｂはファイバ配列溝の凸部を形成する部分である
。

その後、前工程でアモルファスシリコン層３５か除去さ
れて露出した下部クラッド層３２、コア層３３及び上部
クラッド３４層をＲＩＢＥ　（反応性イオンビームエツ
チング）などにより除去して基板３１を露出させる（Ｓ
−３３Ａ及びＳ−３３Ｂ工程）。Ｓ−３３Ａ工程の図は
５−３２工程におけるＩ−Ｉ線に沿う幅方向の部分断面
図、Ｓ−３３Ｂ工程の図は５−３２工程におけるＨ−■
線に沿う幅方向の部分断面図である。

次に、残部のアモルファスシリコン層３５をウェットエ
ツチングなどにより除去し、更に、導波路形成部分にの
み第２の上部クラッド層３７を形成する（Ｓ−３４Ａ及
びＳ−３４Ｂ工程）。この導波路形成部分のみとは、パ
ターン３６ａのみを含む（即ち、パターン３６ｂは含ま
ない）、幅方向の基板３１上をいう。

その後、露出させた基板３１上に、水酸化アルカリを用
いたエツチングによりファイバ配列溝３８を形成する（
Ｓ−３５Ａ及びＳ−３５Ｂ工程）。

このようにして、同一基板上に一体として形成されたフ
ァイバ配列溝と導波路とを有する光ファイバ配列溝付き
光導波路を得ることができる。

（作用）本発明の製造方法によれば、導波路とファイバ配列溝が
同一基板上に形成された光ファイバ配列溝付き光導波路
を得ることができる。このため光ファイバを導波路に接
続する場合において、ファイバ配列溝に光ファイバを配
列・固定するだけですむ。

また、下部クラッド層を形成し、次にその厚さに対応し
た深さのファイバ配列溝を形成する製造方法によれば、
下部クラッド層の厚さの変動によるファイバ配列溝（即
ち、そこに配列した光ファイバ）と導波路コアの細心の
ずれを小さくできる。

更に、導波路とファイバ配列溝を同一基板上に一体とし
て形成する本発明の製造方法によれば、ファイバ配列溝
と導波路コアの細心のずれをより一層小さくすることが
できる。

（実施例）実施例１第１図に基づいて説明する。ます、厚さ０．５ｍｍのシ
リコン基板ｌの所定位置に、ＫＯＨ溶液を用いたウェッ
トエツチングによりファイバ配列溝２（幅１３０．３　
μｍ　、深さ６０μｍ、間隔２５０　μｍ）を形成した
（Ｓ−１工程）。次に、火炎堆積法及びドライエツチン
グを用い、５ｉＣｈにより下部クラッド層（厚さ１０μ
ｍ）、コア層（厚さ８μｍ、間隔２５０μｍ）及び上部
クラッド層（厚さ２０μｍ）からなる導波路３を形成し
て（Ｓ−２工程）、光ファイバ配列溝付き光導波路５を
得た。

実施例２第２図に基づいて説明する。まず、厚さ０．５　ｍｍの
シリコン基板ｌｌ上に、Ｓｉｎｇにより下部クラッド層
１２を形成した（Ｓ−１１工程）。この下部クラッド層
１２の厚さは１０μｍであった。

次に、下部クラッド層１２の一部をＨＦ水溶液により除
去して基板ＩＩを露出させた（Ｓ−１２工程）。その後
、露出させた基板１１上に、ウェットエツチング法によ
り、深さ６０μｍ　（幅］、３３．３μｍ、間隔２５０
μｍ）のファイバ配列溝１３を計４溝形成した（Ｓ−１
３工程）。次に、下部クラッド層１２上にコア層（厚さ
８μｍ、間隔２５０μｍ）及び上部クラッド層（厚さ２
０μｍ）をこの順序で火炎堆積法及びトライエツチング
法により形成しく５−１４工程）、光ファイバ配列溝付
き光導波路１６を得た。

実施例３第３図に基づいて説明する。なお、各部材の寸法、形成
方法は実施例２と同様である。

まず、基板２工上に下部クラッド層、コア層及び上部ク
ラッド層をこの順序で形成し、導波路２２とした（Ｓ〜
２１工程）。２３はコアである。その後、前記光導波路
２２の一部を除去し、基板２１を露出させた（Ｓ−２２
工程）。次に、露出させた基板２１上に計４溝のファイ
バ配列溝２４を形成しく５−２３工程）、光ファイバ配
列溝付き光導波路２５を得た。

実施例４第４図に基づいて説明する。まず、厚さ０．５ｍｍのシ
リコン基板３１上に、下部クラッド層３２（厚さ１５μ
ｍ）、コア３３層（厚さ８μｍ）及び第１の上部クラッ
ド層３４（厚さ１μｍ）を火炎堆積法により形成した。

その後、上部クラッド層３４の上に、スパッタリングに
よりアモルファスシリコン層３５（厚さ４μｍ）を形成
した。各クラッド層はＳｉＯｘにより形成し、コア層は
ＴｉＣｈ−８ｉｎ、により形成した（Ｓ−３１工程）。

次に、同一フォトマスクを用いたフォトリソグラフィー
によりアモルファスシリコン層３５を部分的に除去し、
所望のパターンを形成した（パターン３６ａ及び３６ｂ
）（Ｓ−３２工程）。

その後、前工程の処理により露出した下部クラッド層３
２、コア層３３及び第１の上部クラッド層３４をＲＩＢ
Ｅ（反応性イオンビームエツチング）により除去し、基
板３１の一部を露出させた（Ｓ−３３Ａ及びＳ−３３Ｂ
工程）。図中Ｗｌは８μｍであり、Ｗ！は１２６．３μ
ｍであった。

次に、残部のアモルファスシリコン層３５をウェットエ
ツチングにより除去し、光導波路部分上に、厚さ２μｍ
のＳｉＯ２層をスパッタリングにより形成し、第２の上
部クラッド層３７とした（Ｓ３４Ａ及びＳ−３４Ｂ工程
）。

その後、露出させた基板３１上のパターン３６ｂ間に、
ＫＯＨによるエツチングにより深さ５０μｍの計４溝の
ファイバ配列溝３８を形成した。このエツチングでは、
結晶面方向によってエツチング速度が二桁以上異なるた
めに所望角度（５４，７４°）を持つ台形溝が形成され
た。

このようにして同一基板上に一体として形成されたファ
イバ配列溝と導波路とを有する光ファイバ配列溝付き光
導波路を得た。

この光ファイバ配列溝付き光導波路に光ファイバを接続
する場合には、第５図に示すようにファイバ配列溝３８
内部に光ファイバ４０を仮固定し、次に、５ｉＯｚから
なる上部クラッド層４１（厚さ３０μｍ）を、火炎堆積
法により形成することにより行った。

（発明の効果）本発明の光ファイバ配列溝付き光導波路の製造方法は、
導波路形成工程とファイバ配列溝形成工程とを具備して
おり、同一基板上に導波路とファイバ配列溝を形成する
という構成の製造方法である。

更に、本発明の他の光ファイバ配列溝付き光導波路の製
造方法は、導波路形成工程とファイバ配列溝形成工程と
を具備し、同一基板上に導波路とファイバ配列溝を形成
する製造方法であり、前記導波路とファイバ配列溝を一
体として形成するという構成の製造方法である。

本発明の製造方法によれば、光ファイバを光導波路に接
続する場合には、導波路と同一基板上に形成されたファ
イバ配列溝に光ファイバを固定するだけですむ。このた
め６軸のうち、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θＸ及びθ、軸の軸合わせ
が不要となり、θ、軸を合わせるだけでよいことから、
軸合わせが著しく容易になり、かつ接続精度も向上する
。従って、生産性が大幅に向上され、接続不良による伝
送損失も大幅に低下させることができる。

また、下部クラット層を形成後にその厚さに対応した深
さのファイバ配列溝を形成し、そのあとてコア層を形成
する製造方法によれば、光ファイバと導波路コアとの細
心のずれを小さくできる。

これは、厚さ８μｍのコア層に対しては、通常厚さ３０
μｍ程度の下部クラット層が形成されるか、火炎堆積法
では避けられない±１μｍ程度の誤差が、本発明の製造
方法によれば大幅に減少されるからである。このために
、より一層接続精度が向上され、伝送損失を大幅に低下
させることができる。

更に、導波路形成工程において、導波路とファイバ配列
溝を同一基板上に一体として形成する製造方法によれば
、細心のずれをより一層小さくすることができる。この
ため接続精度がより一層大幅に向上され、伝送損失を大
幅に低下させることができる。従って、例えば、汎用の
マスクアライナでは制御不能な０．０１ｄＢの伝送損失
を問題とするような場合にも充分に対応することかでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法の説明図、第２図は本発明の
製造方法の説明図、第３図は本発明の製造方法の説明図
、第４図は本発明の製造方法の説明図、第５図は光ファ
イバと光導波路との接続説明図、第６Ａ図は光導波路の
斜視図、第６Ｂ図は光ファイバを光導波路に接続する従
来方法の説明図である。ｌ・・・シリコン基板、２・・・ファイバ配列溝、３・
・・導波路、４・・・コア、５・・・光ファイバ配列溝
付き光導波路、１１・・・シリコン基板、１２・・４・
下部クラッド層、１３・・・ファイバ配列溝、１４・・
・導波路、１５・・・光ファイバ配列溝付き光導波路、
２１・・・シリコン基板、２２・・・導波路、２３・・
・コア、２４・・・ファイバ配列溝、２５・・・光ファ
イバ配列溝付き光導波路、３１・・・シリコン基板、３
２・・・下部クラッド層、３３・・・コア層、３４・・
・第１の上部クラッド層、３５・・・アモルファスシリ
コン層、３６ａ・・・パターン、３６ｂ・・・パターン
、３７・・・第２の上部クラッド層、３８・・・ファイ
バ配列溝、４０・・・光ファイバ、４１・・・上部クラ
ッド層。第１図第２図（Ｓ−１１）（Ｓ−１２）（Ｓ−１３）（Ｓ−１４）第３図第５図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）導波路形成工程とファイバ配列溝形成工程とを具
備しており、同一基板上に導波路とファイバ配列溝を形
成することを特徴とする光ファイバ配列溝付き光導波路
の製造方法。
（２）ファイバ配列溝形成工程後に導波路形成工程を行
い、前記導波路形成工程が、基板上に下部クラッド層、
コア層及び上部クラッド層をこの順序で形成する工程で
ある請求項１記載の製造方法。
（３）導波路形成工程とファイバ配列溝形成工程とを並
行して行い、前記導波路形成工程が、基板上に下部クラ
ッド層を形成した後、前記下部クラッド層の一部を除去
し、次にコア層及び上部クラッド層をこの順序で形成す
る工程であり、前記ファイバ配列溝形成工程が、前記導
波路形成工程において下部クラッド層の一部を除去した
後、露出した基板上に下部クラッド層の厚さに対応した
深さのファイバ配列溝を形成する工程である請求項１記
載の製造方法。
（４）導波路形成工程後にファイバ配列溝形成工程を行
い、導波路形成工程が、基板上に下部クラッド層、コア
層及び上部クラッド層をこの順序で形成した後、前記下
部クラッド層、コア層及び上部クラッド層の一部を除去
する工程であり、ファイバ配列溝形成工程が、前記導波
路形成工程において下部クラッド層、コア層及び上部ク
ラッド層の一部を除去した後、露出した基板上にファイ
バ配列溝を形成する工程である請求項１記載の製造方法
。
（５）導波路形成工程とファイバ配列溝形成工程とを具
備し、同一基板上に導波路とファイバ配列溝を形成する
製造方法であり、前記導波路とファイバ配列溝を一体と
して形成することを特徴とする光ファイバ配列溝付き光
導波路の製造方法。