JPH0567201B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光集積回路などに用いる光接続回路、
特に光フアイバとシリコン基板上の光導波路との
光接続回路に関するものである。

〔従来の技術〕

光通信の発展に伴い基板上に半導体レーザーや
光スイツチ等の光機能素子をハイブリツドに集積
し、これらの素子間を光導波路で結ぶ各種の光回
路の開発が進められている。そしてこれらの光回
路と光フアイバ、あるいは光回路と光フアイバア
レイの光接続回路、特に高精度で生産性のよい光
接続回路が求められている。

このような光接続回路としては多数の方法が提
案されているが、その一方法として第５図のよう
にシリコン（100）基板１上に光導波路６を形成
しこの光導波路６と中心軸を同じくする所望の大
きさのＶ溝７をシリコン（100）基板１に形成し、
このＶ溝７に光フアイバ１８を挿入することによ
り位置合せをおこなう方法が知られている。

従来、この光フアイバ固定用Ｖ溝は光導波路を
形成した後フオトリソグラフイ技術を用いて
SiO₂膜をマスクとしてパターン化し、KOH等の
エツチング液によるシリコンの異方性エツチング
を用いて＜111＞結晶面を露出させ形成している。
しかし、フオトリソグラフイ技術を用いてＶ溝の
レジストパターンを作製する場合、光導波路とシ
リコン（100）基板との間に光導波路の膜厚分だ
け段差がある。この段差は単一モード光導波路で
は十数μｍ、多モード光導波路では80μｍ程度に
なる。したがつてフオトレジストが均一に塗布で
きない、フオトマスクとフオトレジストの間に間
隔が生ずるのでパターンの解像度が悪化する等の
原因で良好なレジストパターンが得られないとい
う欠点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のように従来の光接続回路の製造方法にお
いては光導波路とシリコン（100）基板との間に
段差があるため良好なレジストパターンが得られ
ずＶ溝の加工精度が悪化し、ひいては光接続回路
の損失の増大や損失のバラツキといつた問題が起
きる。またフオトリソグラフイ技術を利用するの
で、フオトマスクの作製やレジストのパターン化
等多くの前処理工程が必要である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の光接続回路の製造方法は、光導波路を
形成したシリコン基板を浸した熱反応性のエツチ
ング液槽と、前記シリコン基板にレーザビームを
照射するレーザビーム照射手段と、前記シリコン
基板上における前記レーザビームの照射位置を移
動させる移動手段とを有し、前記光導波路の中心
軸と光フアイバの中心軸とが一致する位置に前記
光フアイバを固定する溝を形成するようにして実
現される。

〔作用〕

熱反応性のエツチング液、たとえばKOH液中
にシリコン基板を浸し、レーザビームを絞り込ん
で照射することにより前記シリコン基板を部分的
に加熱し、局部的にエツチング反応を誘起する。
以下、このエツチング方法をレーザアシストエツ
チングと呼ぶことにする。上記のレーザアシスト
エツチングによれば表面に段差のある基板でもビ
ームの焦点位置を調節することによつて、精度よ
く加工することができる。またシリコン基板の加
工のみでなく、同時にシリコン基板上の光導波層
を加工することもできる。さらにマスクを使用し
ないエツチング法なので工程を大幅に短縮するこ
とができ、パターンの変更もはるかに容易であ
る。

〔実施例〕

以下、本発明による光接続回路の製造方法につ
いて図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第一の実施例を示す工程図で
ある。本実施例においては光フアイバ固定用溝の
みでなく光導波路も同時に形成する。同図ａの工
程においてシリコン（100）基板１の上にバツフ
ア層２、光導波層３、およびクラツド層４を成膜
した後、反応性イオンエツチング等の方法により
光フアイバ固定用溝を形成する部分のシリコン面
を露出すると同時に導波路端面を形成する。

次に同図ｂの工程において上記の基板１を
KOHエツチング液中に浸し、レーザビームを照
射し部分的に加熱することにより、エツチング反
応を局部的に誘起する（後述する。）。そしてレー
ザビーム照射位置を移動することにより線状にエ
ツチングをおこなう。

このようにして光フアイバ固定用Ｖ溝７はこの
レーザアシストエツチングにより形成されるが、
KOHエツチング液のシリコンに対するエツチン
グ異方性によりこのシリコンの（111）面と（１
１ １）面が露出している。

細溝５ａおよび５ｂもこのレーザアシストエツ
チングによつて形成され、この細溝５ａおよび５
ｂによつてはさまれた部分が光導波路６となる。

第２図はレーザアシストエツチングによつて光
導波路及び光フアイバ固定用Ｖ溝の形成をおこな
う装置を示す説明図である。同図において第１図
ａの工程まで加工された基板１はKOHエツチン
グ液８の入つた容器９の中に浸されている。そし
てArレーザ１０を出射したレーザビーム１１は
反射鏡１２および集束用レンズ１３を通り最小
3μｍのスポツト径で基板１に照射される。また
観察光学系１４を用いて焦点位置を変えることに
よりスポツト径を調節し、またビームを所望の開
始位置にセツトすることができる。

容器９は精密移動台１５の上に固定されてお
り、この精密移動台１５の移動量とArレーザ１
０の出力を制御することにより所望の形状および
パターンの光導波路と光フアイバ固定用Ｖ溝７を
形成することができる。

第１図ｂの工程においてバツフア層２は熱酸化
SiO₂（膜厚1.5μｍ）、光導波層３はスパツタにより
成膜した屈折率1.5程度のガラス薄膜（膜厚2.2μ
ｍ）、クラツド層４はスパツタSiO₂（膜厚1.0μｍ）
である場合、Arレーザ１０の出力を1W、精密移
動台１５の移動速度100〜500μｍ／sec程度、スポ
ツト径数μｍとすることにより良好な光導波路パ
ターンが得られる。またフアイバ固定用Ｖ溝７の
作成時には出力3W、移動速度25〜100μｍ／sec、
スポツト径数μｍとする。しかしながら上記のよ
うなエツチング条件は膜厚及び膜の対エツチング
性に依存するので、所望の寸法に合わせてエツチ
ング条件を調節する必要がある。

第３図は本発明の第二の実施例を示す工程図で
ある。本実施例においては光フアイバ固定用溝を
レーザアシストエツチングにより形成する。同図
ａの工程においてシリコン（100）基板１上にバ
ツフア層２、光導波層３、およびクラツド層４を
成膜した後、反応性イオンエツチング等の方法に
よつて光フアイバ固定用溝を形成する部分のシリ
コン面を露出すると同時に、光導波路６を形成す
る。

次に同図ｂの工程においてレーザアシストエツ
チングによつて光フアイバ固定用のＶ溝７を形成
する。

第４図は本発明の第三の実施例を示す斜視図で
ある。同図では基板としてシリコン（111）基板
１６を用いることによつて光フアイバ固定用溝と
して方形の角溝１７を形成する。

以上の実施例においてはレーザ光源としてAr
レーザを用いたが、これに限るものではなく、エ
ツチング液を透過してシリコン基板を加熱するこ
とのできる波長域の他のレーザ、たとえばYAG
レーザを用いることもできる。また精密移動台を
用いて基板を移動するかわりにレーザビームを移
動させながらエツチングをおこなうことも可能で
ある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の光接続回路を製造
方法によれば段差のある基板上にも精度よく光フ
アイバ固定用溝を形成することができる。

さらに光接続回路作製の工程を大幅に短縮する
こともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａおよびｂは本発明の第一の実施例の工
程を示す斜視図、第２図は本発明の光フアイバ固
定用溝形成方法の説明図、第３図ａおよびｂは本
発明の第二の実施例の工程を示す斜視図、第４図
は本発明の第三の実施例を示す斜視図、第５図ａ
およびｂは光導波路と光フアイバの接続を示す斜
視図および断面図である。 １……シリコン（100）基板、２……バツフア
層、３……光導波層、４……クラツド層、５ａ，
５ｂ……細溝、６……光導波路、７……光フアイ
バ固定用Ｖ溝、８……KOHエツチング液、９…
…エツチング液用容器、１０……Arレーザー、
１１……レーザ−ビーム、１２……反射鏡、１３
……集束用レンズ、１４……観察光学系、１５…
…精密移動台、１６……シリコン（111）基板、
１７……光フアイバ固定用角溝、１８……光フア
イバ、１９……光フアイバコア。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光導波路を形成したシリコン基板を浸した熱
   反応性のエツチング液槽と、前記シリコン基板に
   レーザビームを照射するレーザビーム照射手段
   と、前記シリコン基板上における前記レーザビー
   ムの照射位置を移動させる移動手段とを有し、 前記光導波路の中心軸と光フアイバの中心軸と
   が一致する位置に前記光フアイバを固定する溝を
   形成することを特徴とする光接続回路の製造方
   法。