JPH05127030A - 基板型光導波路の形成方法 - Google Patents

基板型光導波路の形成方法

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JPH05127030A
JPH05127030A JP3311787A JP31178791A JPH05127030A JP H05127030 A JPH05127030 A JP H05127030A JP 3311787 A JP3311787 A JP 3311787A JP 31178791 A JP31178791 A JP 31178791A JP H05127030 A JPH05127030 A JP H05127030A
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JP
Japan
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layer
optical waveguide
pattern
substrate
etching
Prior art date
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Pending
Application number
JP3311787A
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English (en)
Inventor
Hiromi Hidaka
啓視 日高
Kensuke Shima
研介 島
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、基板上に石英系光導波路パターン
層を形成する方法であって、特にパターン制御性に優れ
た方法を提供することを目的とする。 【構成】 本発明は、基板101上にパターン成形法に
より石英系の光導波路パターン層を形成する方法におい
て、工程途中に、シリコン層105と当該シリコン層1
05上に形成されかつその上にレジスト層108が施さ
れる極薄のシリコン酸化物層106の2層1組からなる
エッチング阻止層107を介在させて処理する基板型光
導波路の形成方法にあり、レジスト層108は薄くてよ
く、微細なパターンの正確な転写が可能となり、しか
も、侵食エッチングのない高精度の光導波路パターン層
が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上に石英系光導波
路パターン層を形成する方法に係り、特にパターン制御
性に優れた方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、シリコン基板や石英基板などに石
英系光導波路パターン層を形成するには、例えば、図1
3(a)〜(c)や図14(a)〜(c)に示す如き方
法により行われてた。
【0003】図13(a)〜(c)の方法では、基板1
上に石英系の光導波路層2、レジスト層3を順次設け
(図13(a))、この後、ホトリソグラフ法によりレ
ジスト層3部分にレジストパターン部3aを設け(図1
3(b))、引き続き、湿式エッチング法により光導波
路層2をエッチングして光導波路パターン層2a(図1
3(c))を形成している。
【0004】一方、図14(a)〜(c)の方法でも、
やはり上記と同様、基板1上に石英系の光導波路層2と
レジスト層3を設けた後(図14(a))、ホトリソグ
ラフ法によりレジスト層3部分にレジストパターン部3
aを設け(図14(b))、この後、反応性イオンエッ
チング法(RIE法)により光導波路層2をエッチング
して光導波路パターン層2a(図図14(c))を形成
している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記図13
(a)〜(c)の処理方法の場合、等方性エッチングの
ため、光導波路層2では横方向(基板平面方向)のエッ
チングが進行して、形成された光導波路パターン層2a
部分において、図示の如く横方向侵食部分(喰い込み部
分)2bが生じて、正確なパターン転写ができなかっ
た。この光導波路パターン層2aの場合、その巾が10
μm以下と微細であるため、エッチングによる上記侵食
の影響は大きく、所望の光導波路パターン層2aが得ら
れないという問題があった。
【0006】また、上記図14(a)〜(c)の処理方
法の場合、光導波路層2における横方向への侵食エッチ
ング現象は殆どないものの、レジスト層3の材料がイオ
ン照射や反応性ガスに対して弱く、上面側のレジスト層
3b部分がエッチングにより除去されるため、厚いレジ
スト層3が必要とされた。しかし、厚いレジスト層3で
は、ホトリソ工程において微細なパターンが得られず、
上記のような微細な光導波路パターン層2aに対応する
ことが困難であった。つまり、微細な光導波路パターン
層2aに対応するには、レジスト層3の厚さは、1μm
程度が好ましいわけであるが、このような1μm程度の
厚さでは、上記イオン照射や反応性ガスにより、消耗除
去される恐れがあった。
【0007】本発明は、このような従来の湿式エッチン
グ法や反応性イオンエッチング法の問題点に鑑みてなさ
れたもので、その特徴とする点は、基板上に光導波路パ
ターン層を形成する際、シリコン層とシリコン酸化物層
の2層1組からなるエッチング阻止層を介在させること
により、上記従来の問題点を解消した光導波路の形成方
法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】かゝる本発明は、基板上
にパターン成形法により石英系の光導波路パターン層を
形成する方法において、工程途中に、シリコン層と当該
シリコン層上に形成されかつその上にレジスト層が施さ
れる極薄のシリコン酸化物層の2層1組からなるエッチ
ング阻止層を介在させて処理する基板型光導波路の形成
方法にある。
【0009】
【作用】この構成により、後述するように、レジスト層
は薄くてよく、微細なパターンの正確な転写が可能とな
り、しかも、侵食エッチングのない高精度の光導波路パ
ターン層が得られる。
【0010】
【実施例】図1〜図12は、本発明に係る基板型光導波
路の形成方法の一実施例を示したものである。
【0011】先ず、図1に示したように、シリコンや石
英製などの基板101上に、特に、限定されないが、火
炎脱水堆積法(FHD法)により、下から、石英ガラス
材料からなる、下部クラッド層102、コアとなる光導
波路層103および上部クラッド層104を形成する。
この後、図示しないが、これらの各層102、103、
104を焼結法などによって透明化(ガラス化)する。
【0012】次に、図2に示したように、この透明化し
た上部クラッド層104上に、スパッタ堆積法などによ
り、α−シリコン(多結晶Si)層105を形成する。
このシリコン層105の厚さは、5μm程度の厚さとす
る。引続き、このシリコン層105上には、図3に示し
たように、減圧CVD法などにより、SiO2 などのシ
リコン酸化物層106を形成する。このシリコン酸化物
層106は極めて薄くてよく、例えば0.1μm程度と
してある。このシリコン酸化物層106を上側とする上
記シリコン層105との2層が1組となって、本発明で
いうエッチング阻止層107が構成されている。
【0013】このエッチング阻止層107上には、図4
に示したように、ホトリソグラフ法のためのレジスト層
108を塗布する。このレジスト層108には、図5に
示したように、マスク109を介して露光させ、現像
し、このホトリソグラフ法により、図6に示したよう
に、レジストパターン層110を形成する。この際、レ
ジスト層108の厚さは、上記したエッチング阻止層1
07の存在により、薄くともよく、例えば1μm以下、
より薄くは0.1μm程度でも可能であるため、例えば
幅が10μm程度の微細なパターンでも正確に転写する
ことができる。
【0014】次に、このように形成されたレジストパタ
ーン層110をマスクとして、図7に示したように、例
えば7%緩衝フッ酸(BOE処理)によりエッチング
(湿式エッチング法)し、薄膜のシリコン酸化物層10
6を除去して、シリコン酸化物パターン層106aを形
成する。この際のエッチングは、等方的に進行するが、
レジストとの選択性が高く、しかも、シリコン酸化物層
106の厚さが0.1μm程度と極めて薄いため、横方
向への広がりを抑えることが容易にできる。つまり、エ
ッチングによる横方向への侵食現象を容易に防止するこ
とができる。ただし、エッチング時間をコントロールす
れば、広目に形成しておいたパターン幅を目的の寸法幅
に微調整することも容易にできる。また、このとき、こ
のシリコン酸化物層106の下層になるシリコン層10
5は、室温では緩衝フッ酸により殆どエッチングされな
い。ここで、エッチング法は、この湿式エッチング法に
限定されず、HFガスやCF4 などのフッ素化合物系ガ
スを用いたドライエッチング法とすることもできる。
【0015】この後、図8に示したように、レジストパ
ターン層110を除去する。ここで、このレジスト材料
を除去しておくと、後のエッチング工程中にレジスト材
料から放出されることのある酸素系ガスによる、エッチ
ング選択性の低下を防止することができる効果が得られ
る。このレジストパターン層110の除去により、シリ
コン酸化物パターン層106aが残るため、この層をマ
スクとして、反応性イオンエッチング法(RIE法)に
より、例えば高純度のHBrガスを用いてエッチング
し、図9に示したように、シリコン層105を除去し
て、シリコンパターン層105aを形成する。このと
き、シリコン層105のSiは、シリコン酸化物層10
6のSiO2 に比較して、約200倍以上もエッチング
され易いため、極薄の上記マスクによって、十分な深さ
までシリコン層105がエッチングされる。つまり、S
iO2 のシリコン酸化物パターン層106aは、HBr
ガスエッチングによっては、殆ど除去されず、実質的に
自己停止機能が働くため、シリコン層105のエッチン
グの終端制御は、時間による制御で十分であって、比較
的容易に行える。
【0016】この後、反応性イオンエッチング法の導入
ガスを、例えばC26 +C2 4 の混合ガスに替え、
図10に示したように、シリコンパターン層105aを
マスクとして、引続き、エッチングして、上部クラッド
層104、光導波路層103および下部クラッド層10
2の一部を除去し、シリコンパターン層105aに対応
した各パターン層104a、103a、102aを形成
する。このとき、上部クラッド層104、光導波路層1
03および下部クラッド層102のガラス層は、マスク
であるシリコンパターン層105aのSiに対して、約
2〜3倍もエッチングされ易いため、上記マスクによっ
て、十分な深さまで効率的にエッチングされる。なお、
この際のエッチング深さは、上記のように下部クラッド
層102の一部が除去される深さまで行う。
【0017】次に、再度、反応性イオンエッチング法の
導入ガスを上記HBrガスに替え、このHBrガスによ
りエッチングして、図11に示したように、残留のシリ
コンパターン層105aを除去する。このHBrによる
シリコン除去工程も、実質的に自己停止機能を持ちた
め、比較的容易に制御が行える。
【0018】そして、最後には、再度、FHD法を用い
て、クラッド層111を形成すれば、図12に示したよ
うに、上記各パターン層104a、103a、102a
からなる埋め込み型の光導波路パターン層112が、高
い寸法精度で得られる。
【0019】なお、上記実施例では、基板101への下
部クラッド層102、光導波路層103および上部クラ
ッド層104の形成や、埋め込みクラッド層111の形
成にあたって、FHD法を用いたが、本発明は、これに
限定されず、VAD法(化学堆積法)スパッタ堆積法を
用いてもよい。また、本発明で用いるドライエッチング
法としては、反応性イオンエッチング法(RIE法)の
みならず、反応性イオンビームエッチング法(RIBE
法)なども用いることができる。
【0020】以上の説明から明らかなように本発明に係
る基板型光導波路の形成方法によれば、次のような効果
が得られる。 (1)レジスト層の厚さが、本発明のエッチング阻止層
の存在により、相当薄くてもよいため、微細なパターン
でも正確な転写が可能となり、微細な光導波路の形成に
最適である。 (2)エッチング阻止層のシリコン酸化物層が、例えば
0.1μm程度と極薄の層であるため、エッチング時、
横方向への侵食現象を容易に防止することができる。こ
の結果、極めて寸法精度の高いパターン幅を確保するこ
とができる。もちろん、エッチング時間のコントロール
により、パターン幅の微調整も容易に行うことができ
る。 (3)ブロム系エッチングガスを用いた場合、エッチン
グ阻止層のシリコン層は、シリコン酸化物層に比較し
て、約200倍以上もエッチングされ易いため、エッチ
ング時、極薄のシリコン酸化物層のマスクによって、十
分な深さでシリコン層をエッチングすることができる。 (4)また、フッ素系エッチングガスを用いた場合、エ
ッチング阻止層のシリコン層に対して、光導波路層など
をなすガラス層は、約2〜3倍程度エッチングされ易い
ため、エッチング時、シリコン層のマスクによって、効
率的なガラス層のエッチングが行える。 (5)さらに、工程中のエッチングをすべてドライエッ
チング法により行うことができるため、例えばドライエ
ッチングのみの反応性イオンエッチング法とすれば、導
入ガスの切り替えによる連続した一貫製造プロセス工程
が可能となり、大幅な生産性の向上を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法により基板上に光導波路用のガラス
層を形成する工程図である。
【図2】本発明方法により基板のガラス層上にシリコン
層を形成する工程図である。
【図3】本発明方法により基板のシリコン層にシリコン
酸化物層を形成する工程図である。
【図4】本発明方法により基板のシリコン酸化物層にレ
ジスト層を形成する工程図である。
【図5】本発明方法により基板のレジスト層に露光処理
する工程図である。
【図6】本発明方法により基板のシリコン酸化物層上に
レジストパターン層を形成する工程図である。
【図7】本発明方法によりレジストパターン層をマスク
としてシリコン酸化物層をエッチングする工程図であ
る。
【図8】本発明方法によりレジストパターン層を除去す
る工程図である。
【図9】本発明方法によりシリコン酸化物パターン層を
マスクとしてシリコン層をエッチングする工程図であ
る。
【図10】本発明方法によりシリコンパターン層をマス
クとしてガラス層をエッチングする工程図である。
【図11】本発明方法によりシリコンパターン層を除去
する工程図である。
【図12】本発明方法によりガラス層の光導波路パター
ン層をクラッド層中に埋め込む工程図である。
【図13】従来方法により光導波路パターン層を形成す
る場合の各工程を示した工程図である。
【図14】従来方法により他の光導波路パターン層を形
成する場合の各工程を示した工程図である。
【符号の説明】
101 基板、 102 下部クラッド層 103 光導波路層、 104 上部クラッド層、 105 シリコン層、 106 シリコン酸化物層、 107 エッチング阻止層、 108 レジスト層、 112 光導波路パターン層、

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上にパターン成形法により石英系の
    光導波路パターン層を形成する方法において、工程途中
    に、シリコン層と当該シリコン層上に形成されかつその
    上にレジスト層が施される極薄のシリコン酸化物層の2
    層1組からなるエッチング阻止層を介在させて処理する
    ことを特徴とする基板型光導波路の形成方法。
  2. 【請求項2】 エッチング工程において、連続ドライ処
    理によることを特徴とする請求項1記載の基板型光導波
    路の形成方法。
JP3311787A 1991-10-30 1991-10-30 基板型光導波路の形成方法 Pending JPH05127030A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2727768A1 (fr) * 1994-12-05 1996-06-07 Alcatel Nv Procede pour former une couche de silice a eliminer ulterieurement et procede pour rapporter un composant en optique integree
WO2004025342A1 (ja) * 2002-09-11 2004-03-25 Fujitsu Limited デバイス製造方法

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