JPH05188231A - 光導波路の製造方法 - Google Patents

光導波路の製造方法

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JPH05188231A
JPH05188231A JP392892A JP392892A JPH05188231A JP H05188231 A JPH05188231 A JP H05188231A JP 392892 A JP392892 A JP 392892A JP 392892 A JP392892 A JP 392892A JP H05188231 A JPH05188231 A JP H05188231A
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JP
Japan
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layer
core
porous glass
optical waveguide
glass layer
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JP392892A
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English (en)
Inventor
Hiroo Kanamori
弘雄 金森
Akira Urano
章 浦野
Haruhiko Aikawa
晴彦 相川
Chizai Hirose
智財 広瀬
Shinji Ishikawa
真二 石川
Masahide Saito
真秀 斎藤
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コア・クラッドの界面で生じる散乱損失を減
少させること。 【構成】 Si基板上に下部クラッド層とともに形成し
たコア層をRIEを用いてコアパターンに形成する。次
に、薄膜の干渉層となるべき多孔質ガラス層と、上部ク
ラッド層となるべき多孔質ガラス層とを火炎堆積法によ
ってコアパターン上に形成する。その後、形成された各
多孔質ガラス層を加熱して透明化し、埋め込み型の光導
波路を形成する。この場合、膜厚が約0.5〜2μmの
干渉層がコアパターンと同一の屈折率を有するので、R
IEのダメージによって形成されたコアパターン表面上
の凹凸を実質的に平坦化することができる。すなわち、
来上がった光導波路の実施的なコア・クラッド界面が干
渉層と上部クラッド層との間の平滑な面となっているの
で、このコア・クラッド界面で生じる散乱損失を減少さ
せる得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、火炎堆積法等を用いた
光導波路の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図1は、従来の光導波路の製造方法の一
工程を示した図である。従来の方法では、基板上に下部
クラッド層となるべき多孔質ガラス層と、コア層となる
べき多孔質ガラス層とを火炎堆積法(FHD法)によっ
て形成した後、各多孔質ガラス層を焼結して透明化す
る。その後、リソグラフィと反応性イオンエッチングと
を用いて透明化したコア層に適当なコアパターンを形成
し、その上に上部クラッド層となるべき多孔質ガラス層
を堆積してこれを透明化していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の光導波
膜の製造方法では、反応性イオンエッチングによりコア
パターンを形成する段階で、コアパターンや上部クラッ
ド層の表面が粗くなっていた。したがって、かかるコア
パターン上に上部クラッド層を形成すると、コアと上部
クラッド層との界面が凸凹となり、コアを伝送する光の
損失が極めて増大してしまうといった問題があった。
【0004】そこで、本発明はコアを伝送する光の損失
を簡易に低減することが可能な光導波路の製造方法を提
供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る光導波路の製造方法は、(a)下部ク
ラッド層上に形成されたコア層を、例えば反応性イオン
エッチング等を用いてエッチングしてリッジ状のコアパ
ターンを形成する第1のステップと、(b)コア層と略
同一の屈折率を有する薄膜層となるべき多孔質ガラス層
を、コアパターン上に形成する第2のステップとを備え
ることとしている。
【0006】
【作用】上記光導波路の製造方法によれば、第2のステ
ップで、薄膜層となるべき多孔質ガラス層を火炎堆積法
等によってコアパターン上に形成するので、これを透明
化すればエッチングのダメージによって表面が粗くなっ
たコアパターンをこれと略同一の屈折率を有する薄膜層
で覆うことができる。この結果、コアパターン表面の凹
凸を実質的に平坦化することができ、その後コアパター
ン上に上部クラッド層を形成することによって出来上が
った光導波路のコア・クラッドの界面で生じる散乱損失
を減少させることができる。
【0007】上記光導波路の製造方法において、下部ク
ラッド層と略同一の屈折率を有する上部クラッド層とな
るべき多孔質ガラス層を、薄膜層となるべき上記の多孔
質ガラス層上に形成する第3のステップを更に備えるこ
ととしてもよい。この場合、薄膜層及び上部クラッド層
となるべき多孔質ガラス層が同時に透明化される。した
がって、気泡の混入を防止するため、薄膜層となるべき
多孔質ガラス層が上部クラッド層となるべき多孔質ガラ
ス層と同等又はそれ以下の温度で軟化することが望まし
い。
【0008】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例について説明す
る前に、本発明の原理について簡単に説明する。
【0009】図2は、光導波路の製造方法を説明するた
めの図である。Si、石英ガラス等の基板上の下部クラ
ッド層上に形成したコア層を反応性イオンエッチング
(以下、RIE)を用いてコアパターンに形成する。次
に、薄膜の干渉層となるべき多孔質ガラス層と、上部ク
ラッド層となるべき多孔質ガラス層とを火炎堆積法、C
VD法等によってコアパターン上に形成する。その後、
形成された各多孔質ガラス層を加熱して透明化し、埋め
込み型の光導波路を形成する。この場合、薄膜の干渉層
がコア層と同一の屈折率を有するので、RIEのダメー
ジによって形成されたコアパターン表面上の凹凸を実質
的に平坦化することができる。すなわち、来上がった光
導波路の実施的なコア・クラッド界面が薄膜の干渉層と
上部クラッド層との間の平滑面となっているので、この
コア・クラッド界面で生じる散乱損失を減少させる得
る。
【0010】ここで、干渉層はできるだけ低い軟化点を
有することが望ましい。干渉層が十分低い軟化点を有す
る場合、干渉層は上部クラッド層の焼結温度で十分に軟
化し、気泡の混入を防止することができる。これによ
り。干渉層及び上部クラッド層の界面は平滑ものとな
る。ただし、この干渉層を予め透明化した後に上部クラ
ッド層となるべき多孔質ガラス層を形成する場合には、
このような軟化点の問題は生じない。
【0011】また、コアパターン表面上の凹凸が経験上
約0.5μm以下であるので、干渉層の膜厚は焼結後に
約0.5μm以下となることが望ましい。ただし、実験
的には、干渉層の焼結後の膜厚が約2μm以上となる
と、コアの存在しない下部クラッド層及び上部クラッド
層の境界部分に光が導波してしまうことが分かっている
ので、干渉層の焼結後の膜厚を約0.5〜2μmとする
ことが望ましい。
【0012】以下、実施例の光導波路の製造方法を図3
〜図4を参照しつつ工程を追って簡単に説明する。
【0013】図3(a)のステップでは、燃料と原料ガ
スとをバーナに供給しつつSi基板2上を走査する。こ
の結果、下部クラッド層となるべき第1多孔質ガラス層
4が上記のSi基板2上一様に堆積される。次に、燃料
と屈折率上昇ドーパントを含む原料ガスとをバーナに供
給しつつ走査する。この結果、コア層となるべき第2多
孔質ガラス層6が上記の第1多孔質ガラス層4上に一様
に堆積される。
【0014】図3(b)のステップでは、第1および第
2多孔質ガラス層4、6を加熱焼結し、透明な下部クラ
ッド層14およびコア層16とする。
【0015】図3(c)のステップでは、コア層16上
にレジストパターンを形成し、RIE等を用いてコア層
16を所望のパターンにエッチングしてコアパターン2
6とする。コアパターン26表面には、RIEのダメー
ジによって凹凸が形成されている。
【0016】図4(a)のステップでは、図3(a)の
ステップと同様の火炎堆積法によって、干渉層となるべ
き第3多孔質ガラス層8と、下部クラッド層となるべき
第4多孔質ガラス層9とが一様に堆積される。
【0017】図4(b)のステップでは、第3および第
4多孔質ガラス層8、9を加熱焼結し、透明な干渉層1
8および上部クラッド層19とする。この場合、第3多
孔質ガラス層8が第4多孔質ガラス層9よりも十分低い
軟化点を有するので、第3多孔質ガラス層8が第4多孔
質ガラス層9よりも先に軟化する。これにより、第3多
孔質ガラス層8内に気泡が混入することを防止できる。
【0018】以下、本発明の具体的実施例について具体
的に簡単に説明する。
【0019】予め、直径600mmφのターンテーブル
(温度約700℃)上に、Siウエハ(直径3インチ)
を並べる。
【0020】次に、ガラス微粒子合成用のバーナに燃料
および原料を供給しつつ、ターンテーブルを回転させ、
かつ、上記のバーナをターンテーブルの動径方向に往復
させる。これにより、基板となるべきSiウェハ上に、
第1及び第2多孔質ガラス層が一様に堆積される。
【0021】この場合、H2 /O2 バーナに供給すべき
原料は、下部クラッド層に対応する第1多孔質ガラス層
を形成する段階において、以下のようなものであった。
【0022】SiCl4 :100 cc/分 BCl3 : 5 cc/分 POCl3 : 5 cc/分 また、コア層に対応する第2多孔質ガラス層を形成する
ステップでバーナに供給する原料は、以下のようなもの
であった。
【0023】SiCl4 : 50 cc/分 GeCl4 : 10 cc/分 BCl3 : 3 cc/分 POCl3 : 3 cc/分 次に、第1及び第2多孔質ガラス層を堆積したSiウェ
ハに、He/O2 =9/1の体積比の雰囲気中で130
0℃、1Hrの加熱を施し、各多孔質ガラス層を透明化
して20μm厚の下部クラッド層と8μm厚のコア層を
形成した。
【0024】次に、このコア層上にリソグラフィ技術を
用いてレジストパターンを形成する。レジストパターン
を用いてコア層にRIEを施し、下部クラッド層を露出
させるとともに幅8μmで高さ8μmのリッジ状のコア
パターン26を得る。
【0025】次に、露出した下部クラッド層とリッジ状
のコアパターンとの上部に、第3及び第4多孔質ガラス
層を一様に堆積する。
【0026】この場合、H2 /O2 バーナに供給すべき
原料は、干渉層に対応する第3多孔質ガラス層を形成す
るステップで、以下のようなものであった。
【0027】SiCl4 : 50 cc/分 GeCl4 : 10 cc/分 BCl3 : 10 cc/分 POCl3 : 10 cc/分 また、上部クラッド層に対応する第4多孔質ガラス層を
形成するステップでバーナに供給する原料は、以下のよ
うなものであった。
【0028】SiCl4 :100 cc/分 BCl3 : 7 cc/分 POCl3 : 7 cc/分 次に、He/O2 =9/1の体積比の雰囲気中で125
0℃、1Hrの加熱を施し、各多孔質ガラス層を透明化
して0.7μm厚の干渉層と20μm厚の上部クラッド
層とを形成した。
【0029】以上により、既に図4(b)で示したよう
な光導波路を得ることができた。この光導波路について
損失を測定したところ、波長1.3μmの光に対する損
失値が0.02dB/cmと良好なものであった。
【0030】最後に、比較例について具体的に簡単に説
明する。比較例の製造条件は上記実施例の製造条件とほ
ぼ同様である。ただし、第1比較例では干渉層を設けて
いない。また、第2比較例では干渉層の厚さを3μmに
増加させている。
【0031】第1比較例の場合、干渉層が存在しないた
めにコア・クラッドの界面で散乱が生じ、損失値が0.
5dB/cmに増加する。第2比較例の場合、干渉層が
厚いために干渉層の光が洩れ易く、直線状のコアでは
0.02dB/cmと低損失であるが曲率R=50mm
φの曲がり導波路では約1dB/cmの放射損失が発生
してしまい、通常の用途での使用に支障が生じることが
分かる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光導波膜
の製造方法によれば、第2のステップで、薄膜層となる
べき多孔質ガラス層をコアパターン上に形成するので、
これを透明化すればエッチングのダメージによって表面
が粗くなったコアパターンをこれと略同一の屈折率を有
するこの薄膜層で覆うことができる。この結果、コアパ
ターン表面の凹凸を実質的に平坦化することができ、そ
の後コアパターン上に上部クラッド層を形成することに
よって出来上がった光導波路のコア・クラッドの界面で
生じる散乱損失を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来例の光導波膜の製造方法の問題点を説明を
示した図。
【図2】本発明の製造方法を用いて形成した光導波路を
示した図。
【図3】実施例の光導波膜の製造方法を説明した図。
【図4】実施例の光導波膜の製造方法を説明した図。
【主要部分の符号の説明】
14…下部クラッド層、26…コアパターン、18…薄
膜層、19…上部クラッド層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広瀬 智財 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 石川 真二 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 斎藤 真秀 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下部クラッド層上に形成されたコア層を
    エッチングしてリッジ状のコアパターンを形成する第1
    のステップと、 前記コア層と略同一の屈折率を有する薄膜層となるべき
    多孔質ガラス層を、前記コアパターン上に形成する第2
    のステップと、 を備える光導波路の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記下部クラッド層と略同一の屈折率を
    有する上部クラッド層となるべき多孔質ガラス層を、前
    記薄膜層となるべき多孔質ガラス層上に形成する第3の
    ステップを更に備えることを特徴とする請求項1記載の
    光導波路の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記薄膜層となるべき多孔質ガラス層と
    前記上部クラッド層となるべき多孔質ガラス層とを、火
    炎堆積法によって形成することを特徴とする請求項2記
    載の光導波路の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記薄膜層となるべき多孔質ガラス層
    は、前記上部クラッド層となるべき多孔質ガラス層と同
    等又はそれ以下の温度で軟化することを特徴とする請求
    項3記載の光導波路の製造方法。
  5. 【請求項5】 第1のステップにおいて、前記コアパタ
    ーンをリソグラフィと反応性イオンエッチングとを用い
    て形成することを特徴とする請求項1記載の光導波路の
    製造方法。
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