JPH0588032A - ガーネツト３次元導波路の製造方法 - Google Patents
ガーネツト３次元導波路の製造方法Info
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- JPH0588032A JPH0588032A JP24728691A JP24728691A JPH0588032A JP H0588032 A JPH0588032 A JP H0588032A JP 24728691 A JP24728691 A JP 24728691A JP 24728691 A JP24728691 A JP 24728691A JP H0588032 A JPH0588032 A JP H0588032A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 コア部５およびリッジ部７の形状が矩形であ
る低損失なガーネット３次元導波路の製造方法を提供す
ることにある。 【構成】 基板１の上に、液相エピタキシャル成長法ま
たはスパッタ法により、YIG 等の鉄ガーネットを材料と
して、クラッド層２、導波層３を形成した後、スパッタ
法等によるマスク層の形成技術、フォトリソグラフィー
等によるパターン転写技術およびドライエッチングプロ
セス等によるマスク材料エッチング技術の組合せによ
り、導波層３の上に、コア部５またはリッジ部７へ転写
したいマスク４のパターンを形成し、次に反応性イオン
ビームエッチングを用いて、導波層３のマスク４に隠さ
れてない平面導波膜表面をエッチングし、光を導波させ
るためのコア部５またはリッジ部７を平面導波路上に形
成することにより、ガーネット３次元導波路を製造す
る。
る低損失なガーネット３次元導波路の製造方法を提供す
ることにある。 【構成】 基板１の上に、液相エピタキシャル成長法ま
たはスパッタ法により、YIG 等の鉄ガーネットを材料と
して、クラッド層２、導波層３を形成した後、スパッタ
法等によるマスク層の形成技術、フォトリソグラフィー
等によるパターン転写技術およびドライエッチングプロ
セス等によるマスク材料エッチング技術の組合せによ
り、導波層３の上に、コア部５またはリッジ部７へ転写
したいマスク４のパターンを形成し、次に反応性イオン
ビームエッチングを用いて、導波層３のマスク４に隠さ
れてない平面導波膜表面をエッチングし、光を導波させ
るためのコア部５またはリッジ部７を平面導波路上に形
成することにより、ガーネット３次元導波路を製造す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信の分野におい
て、レーザ、光増幅器等に不要な反射光の帰還を抑制す
るために使用される光アイソレータ回路の作製上重要な
低損失ガーネット３次元導波路の製造方法に関する。
て、レーザ、光増幅器等に不要な反射光の帰還を抑制す
るために使用される光アイソレータ回路の作製上重要な
低損失ガーネット３次元導波路の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光アイソレータは光通信の分野におい
て、レーザ光源の発振特性の安定化、光伝送線路エコー
の抑制、光増幅器の雑音防止等を目的に使用される重要
な素子である。近年、光通信装置全体の経済化、小型化
を図るために、レーザ、光増幅器等の光部品を導波路化
し、１枚の基板の上に集積する光集積回路の開発が活発
化するなかで、光アイソレータの導波路化が必要とさ
れ、検討されている。光アイソレータの導波路化を実現
するためには、図１（Ａ），（Ｂ）に示す断面構造を有
する３次元導波路をガーネット材料を用いて製造する必
要がある。一般に図１（Ａ）に示す埋め込み型構造を有
する３次元導波路の作製方法としては、図２（Ａ）に示
すように、まず基板１の上にクラッド層２、導波層３を
〔(I) 参照〕、次に導波層３の上にフォトリソグラフィ
ー等でマスク４〔(II)参照〕を順次形成し、その後、導
波層３のマスク４に隠されていない部分を、クラッド層
２までエッチングして、光が導波するためのコア部５を
作製する〔(III) 参照〕。最後に、マスク４を除去した
後、埋め込み層６を形成する〔(IV)参照〕方法を用い
る。また、図１（Ｂ）に示すリブ型の３次元導波路の作
製方法としては、図２（Ｂ）に示すように、まず基板１
の上にクラッド層２、導波層３を〔(I) 参照〕、次に導
波層３の上にフォトリソグラフィー等でマスク４〔(II)
参照〕を順次形成し、その後、導波層３のマスク４に隠
されていない部分を、クラッド層２に達しない深さまで
エッチングして、導波層３に光を導波するためのリッジ
部７を形成する〔(III) 参照〕。最後にマスク４を除去
する方法〔(IV)参照〕を用いる。図２に示す製造方法の
最も重要な工程は、工程(III) のコア部５およびリッジ
部７の作製工程であり、ガーネット３次元導波路を用い
て導波路型の低損失な光アイソレータとして機能させる
ためには、この工程でコア部５およびリッジ部７を、図
１に示すような矩形形状に形成することが必要である。
て、レーザ光源の発振特性の安定化、光伝送線路エコー
の抑制、光増幅器の雑音防止等を目的に使用される重要
な素子である。近年、光通信装置全体の経済化、小型化
を図るために、レーザ、光増幅器等の光部品を導波路化
し、１枚の基板の上に集積する光集積回路の開発が活発
化するなかで、光アイソレータの導波路化が必要とさ
れ、検討されている。光アイソレータの導波路化を実現
するためには、図１（Ａ），（Ｂ）に示す断面構造を有
する３次元導波路をガーネット材料を用いて製造する必
要がある。一般に図１（Ａ）に示す埋め込み型構造を有
する３次元導波路の作製方法としては、図２（Ａ）に示
すように、まず基板１の上にクラッド層２、導波層３を
〔(I) 参照〕、次に導波層３の上にフォトリソグラフィ
ー等でマスク４〔(II)参照〕を順次形成し、その後、導
波層３のマスク４に隠されていない部分を、クラッド層
２までエッチングして、光が導波するためのコア部５を
作製する〔(III) 参照〕。最後に、マスク４を除去した
後、埋め込み層６を形成する〔(IV)参照〕方法を用い
る。また、図１（Ｂ）に示すリブ型の３次元導波路の作
製方法としては、図２（Ｂ）に示すように、まず基板１
の上にクラッド層２、導波層３を〔(I) 参照〕、次に導
波層３の上にフォトリソグラフィー等でマスク４〔(II)
参照〕を順次形成し、その後、導波層３のマスク４に隠
されていない部分を、クラッド層２に達しない深さまで
エッチングして、導波層３に光を導波するためのリッジ
部７を形成する〔(III) 参照〕。最後にマスク４を除去
する方法〔(IV)参照〕を用いる。図２に示す製造方法の
最も重要な工程は、工程(III) のコア部５およびリッジ
部７の作製工程であり、ガーネット３次元導波路を用い
て導波路型の低損失な光アイソレータとして機能させる
ためには、この工程でコア部５およびリッジ部７を、図
１に示すような矩形形状に形成することが必要である。
【０００３】従来、ガーネット３次元導波路のコア部５
およびリッジ部７の形成のためのエッチング方法として
は、加熱した燐酸系のエッチング液を用いるウェットエ
ッチングが用いられている(E.Pross他 Applied Physics
Letter Vol.52,No.9,p.682,1988.)。しかし、ウェット
エッチングは、本質的に等方的なエッチング特性を有す
るので、コア部５およびリッジ部７の形状が矩形からず
れ、図３に示すように、側壁が双曲線状となるので、光
束の閉じ込めが悪く、光伝搬損失が小さい導波路を形成
できないこと、コア部５およびリッジ部７の幅がオーバ
ーエッチングにより、マスク幅よりも小さくなり、制御
性に乏しく、特にコア部５およびリッジ部７の幅が細い
導波路の作製が困難であること、エッチング液の濃度
が、エッチング液に含まれる水分の蒸発により変化する
ので、エッチングレートの再現性に乏しいこと等の欠点
があった。これらの欠点を解決するために、エッチング
方法としてArをエッチングガスとして用いるArイオンビ
ームエッチングを用いることも検討されている(Y.Okamu
ra他 Applied Optics Vol.23,No.1,p.124,1984.)。この
方法は、ウェットエッチングに比べてエッチング特性の
異方性が大きいので、オーバーエッチングが小さいこ
と、エッチングレートの再現性がよいこと等の利点があ
る。しかし、この方法ではエッチンググレートが230 Å
/min以下と小さく(Y.Okamura他 SPIE Vol.1177,p.354,1
989.) 、実用上高速化が望まれる。また、特定の組成元
素が選択的にエッチングされること等を原因とする組成
ずれを生じ、伝搬損失値の増加が報告されており(S.K.S
uriyathumrong他 The Transactions of the IEICE Vol.
E 70,No.11,p.1077,1987.) 、実用的で、かつ伝搬損失
値の小さい導波路の製造方法が望まれている。
およびリッジ部７の形成のためのエッチング方法として
は、加熱した燐酸系のエッチング液を用いるウェットエ
ッチングが用いられている(E.Pross他 Applied Physics
Letter Vol.52,No.9,p.682,1988.)。しかし、ウェット
エッチングは、本質的に等方的なエッチング特性を有す
るので、コア部５およびリッジ部７の形状が矩形からず
れ、図３に示すように、側壁が双曲線状となるので、光
束の閉じ込めが悪く、光伝搬損失が小さい導波路を形成
できないこと、コア部５およびリッジ部７の幅がオーバ
ーエッチングにより、マスク幅よりも小さくなり、制御
性に乏しく、特にコア部５およびリッジ部７の幅が細い
導波路の作製が困難であること、エッチング液の濃度
が、エッチング液に含まれる水分の蒸発により変化する
ので、エッチングレートの再現性に乏しいこと等の欠点
があった。これらの欠点を解決するために、エッチング
方法としてArをエッチングガスとして用いるArイオンビ
ームエッチングを用いることも検討されている(Y.Okamu
ra他 Applied Optics Vol.23,No.1,p.124,1984.)。この
方法は、ウェットエッチングに比べてエッチング特性の
異方性が大きいので、オーバーエッチングが小さいこ
と、エッチングレートの再現性がよいこと等の利点があ
る。しかし、この方法ではエッチンググレートが230 Å
/min以下と小さく(Y.Okamura他 SPIE Vol.1177,p.354,1
989.) 、実用上高速化が望まれる。また、特定の組成元
素が選択的にエッチングされること等を原因とする組成
ずれを生じ、伝搬損失値の増加が報告されており(S.K.S
uriyathumrong他 The Transactions of the IEICE Vol.
E 70,No.11,p.1077,1987.) 、実用的で、かつ伝搬損失
値の小さい導波路の製造方法が望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、コア部５お
よびリッジ部７の形状が矩形である低損失なガーネット
３次元導波路の製造方法を提供することにある。
よびリッジ部７の形状が矩形である低損失なガーネット
３次元導波路の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のガーネット３次
元導波路の製造方法は、基板上に形成された平面導波膜
上にマスクパターンを形成し、マスクパターンに隠され
ていない平面導波膜表面を、反応性イオンビームエッチ
ングによりエッチングして、光を導波するためのコア部
またはリッジ部を平面導波路上に形成する。
元導波路の製造方法は、基板上に形成された平面導波膜
上にマスクパターンを形成し、マスクパターンに隠され
ていない平面導波膜表面を、反応性イオンビームエッチ
ングによりエッチングして、光を導波するためのコア部
またはリッジ部を平面導波路上に形成する。
【０００６】
【作用】図４は本発明のガーネット３次元導波路製造方
法の工程図であって、(I) はクラッド層２、導波路３の
形成工程、(II)はマスク４のパターン化工程、(III-1)
および(III-2) は反応性イオンビームエッチングを用い
たコア部５およびリッジ部７の作製工程、(IV-1)および
（IV-2) はマスク４の除去とその後の埋め込み層６の形
成工程およびマスク４の除去工程である。図４に示した
工程において、埋め込み型３次元導波路では、(I), (I
I), (III-1), (IV-1)の順に、リブ型３次元導波路で
は、(I), (II), (III-2), (IV-2)の順に導波路を製造す
る。
法の工程図であって、(I) はクラッド層２、導波路３の
形成工程、(II)はマスク４のパターン化工程、(III-1)
および(III-2) は反応性イオンビームエッチングを用い
たコア部５およびリッジ部７の作製工程、(IV-1)および
（IV-2) はマスク４の除去とその後の埋め込み層６の形
成工程およびマスク４の除去工程である。図４に示した
工程において、埋め込み型３次元導波路では、(I), (I
I), (III-1), (IV-1)の順に、リブ型３次元導波路で
は、(I), (II), (III-2), (IV-2)の順に導波路を製造す
る。
【０００７】クラッド層２、導波層３の形成工程(I)
は、基板１の上にクラッド層２、導波層３を、図４(I)
に示す順番に形成する工程である。クラッド層２、導波
層３の材料としては、ファラデー回転係数の大きなYIG
（イットリウム鉄ガーネット）等の鉄ガーネットが望ま
しい。基板１の材料としては、クラッド層２、導波層３
に用いる鉄ガーネット材料と格子定数差が小さいGGG
（ガドリウムガリウムガーネット）等のガーネット材料
が望ましい。クラッド層２および導波層３の形成方法と
しては、LPE （液相エピタキシャル成長）法、スパッタ
法等の薄膜形成法を用いる。また、導波層３の屈折率
は、導波光を導波層３に閉じ込めるためにクラッド層２
の屈折率よりも高くする必要がある。このような屈折率
差は、クラッド層２と導波層３の材料組成を変えること
等により実現できる。
は、基板１の上にクラッド層２、導波層３を、図４(I)
に示す順番に形成する工程である。クラッド層２、導波
層３の材料としては、ファラデー回転係数の大きなYIG
（イットリウム鉄ガーネット）等の鉄ガーネットが望ま
しい。基板１の材料としては、クラッド層２、導波層３
に用いる鉄ガーネット材料と格子定数差が小さいGGG
（ガドリウムガリウムガーネット）等のガーネット材料
が望ましい。クラッド層２および導波層３の形成方法と
しては、LPE （液相エピタキシャル成長）法、スパッタ
法等の薄膜形成法を用いる。また、導波層３の屈折率
は、導波光を導波層３に閉じ込めるためにクラッド層２
の屈折率よりも高くする必要がある。このような屈折率
差は、クラッド層２と導波層３の材料組成を変えること
等により実現できる。
【０００８】マスク４のパターン化工程(II)は、導波層
３の上に、コア部５またはリッジ部７へ転写したいマス
ク４のパターンを形成する工程である。このようなマス
ク４のパターンは、スパッタ法等によるマスク層の形成
技術、フォトリソグラフィー等によるパターン転写技術
およびドライエッチングプロセス等によるマスク材料エ
ッチング技術の組合せにより容易に形成できる。
３の上に、コア部５またはリッジ部７へ転写したいマス
ク４のパターンを形成する工程である。このようなマス
ク４のパターンは、スパッタ法等によるマスク層の形成
技術、フォトリソグラフィー等によるパターン転写技術
およびドライエッチングプロセス等によるマスク材料エ
ッチング技術の組合せにより容易に形成できる。
【０００９】コア部５の形成工程(III-1) およびリッジ
部７の形成工程(III-2) は、反応性イオンビームエッチ
ングを用いて、導波層３のマスク４に隠されていない部
分をエッチングし、光を導波させるためのコア部５また
はリッジ部７を作製する工程である。反応性エッチング
ガスとしては、電気的陰性度および電子親和力が高いハ
ロゲンガスが望ましく、なかでも導波層３の材料である
鉄ガーネットとの反応生成物の沸点が低Cl2 、BCl3等の
塩素系ガスが望ましい。エッチング時の基板温度は、鉄
ガーネットと反応性エッチングガスの反応生成物の沸点
が一応の目安となるが、具体的には300 ℃以上が望まし
い。エッチング時の放電ガス圧は、反応性エッチングガ
スイオン８の直進性を大きくしてエッチングの異方性を
増大し、コア部５およびリッジ部７の形状を矩形にする
ために５×10-1Pa以下が望ましい。また、エッチング時
にプラズマが安定するように、10-3Pa以上であることが
望ましい。エッチング時の加速電圧としては、反応性エ
ッチングガスイオン８の直進性を大きくしエッチングの
異方性を増大させて、コア部５およびリッジ部７の形状
を矩形にするため、また、実用的なエッチングレートを
得るために100 Ｖ以上が望ましく、反跳イオンによるオ
ーバーエッチングでコア部５およびリッジ部７の形状が
矩形からくずれる効果が現れないようにするため、2000
Ｖ以下であることが望ましい。
部７の形成工程(III-2) は、反応性イオンビームエッチ
ングを用いて、導波層３のマスク４に隠されていない部
分をエッチングし、光を導波させるためのコア部５また
はリッジ部７を作製する工程である。反応性エッチング
ガスとしては、電気的陰性度および電子親和力が高いハ
ロゲンガスが望ましく、なかでも導波層３の材料である
鉄ガーネットとの反応生成物の沸点が低Cl2 、BCl3等の
塩素系ガスが望ましい。エッチング時の基板温度は、鉄
ガーネットと反応性エッチングガスの反応生成物の沸点
が一応の目安となるが、具体的には300 ℃以上が望まし
い。エッチング時の放電ガス圧は、反応性エッチングガ
スイオン８の直進性を大きくしてエッチングの異方性を
増大し、コア部５およびリッジ部７の形状を矩形にする
ために５×10-1Pa以下が望ましい。また、エッチング時
にプラズマが安定するように、10-3Pa以上であることが
望ましい。エッチング時の加速電圧としては、反応性エ
ッチングガスイオン８の直進性を大きくしエッチングの
異方性を増大させて、コア部５およびリッジ部７の形状
を矩形にするため、また、実用的なエッチングレートを
得るために100 Ｖ以上が望ましく、反跳イオンによるオ
ーバーエッチングでコア部５およびリッジ部７の形状が
矩形からくずれる効果が現れないようにするため、2000
Ｖ以下であることが望ましい。
【００１０】マスク４の除去、埋め込み層６の形成工程
(IV-1)およびマスク４の除去工程(IV-2)は、マスク４を
コア部５の上から除去し、埋め込み層６を形成する工程
(IV-1)およびマスク４をリッジ部７の上から除去する工
程(IV-2)である。マスク４の除去では、コア部５、リッ
ジ部７の形状等を破損しないために、導波層３、クラッ
ド層２、基板１をほとんど腐食せず、マスク４の材料の
みを腐食する選択エッチング液によるウェットエッチン
グおよび選択エッチングガスによるドライエッチングを
使用することが望ましく、具体的にはマスク材としてCr
を用いた場合には、第２硝酸セリウムアンモニウムによ
るウェットエッチングが有効であり、窒化シリコンを用
いた場合には、フッ酸・フッ化アンモニウム混合液によ
るウェットエッチングおよびCF4 とH2の混合ガスによる
ドライエッチングが有効である。埋め込み層６の材料と
しては、クラッド層２と同じ屈折率を示す鉄ガーネット
が望ましい。埋め込み層６の形成方法としては、LPE
（液相エピタキシャル成長）法、スパッタ法等の薄膜形
成法を用いる。
(IV-1)およびマスク４の除去工程(IV-2)は、マスク４を
コア部５の上から除去し、埋め込み層６を形成する工程
(IV-1)およびマスク４をリッジ部７の上から除去する工
程(IV-2)である。マスク４の除去では、コア部５、リッ
ジ部７の形状等を破損しないために、導波層３、クラッ
ド層２、基板１をほとんど腐食せず、マスク４の材料の
みを腐食する選択エッチング液によるウェットエッチン
グおよび選択エッチングガスによるドライエッチングを
使用することが望ましく、具体的にはマスク材としてCr
を用いた場合には、第２硝酸セリウムアンモニウムによ
るウェットエッチングが有効であり、窒化シリコンを用
いた場合には、フッ酸・フッ化アンモニウム混合液によ
るウェットエッチングおよびCF4 とH2の混合ガスによる
ドライエッチングが有効である。埋め込み層６の材料と
しては、クラッド層２と同じ屈折率を示す鉄ガーネット
が望ましい。埋め込み層６の形成方法としては、LPE
（液相エピタキシャル成長）法、スパッタ法等の薄膜形
成法を用いる。
【００１１】本発明は、エッチングのメカニズムとし
て、Arイオンビームエッチングで生じるのと同様なスパ
ッタエッチングの効果のほかに、エッチングガスとの化
学反応の効果を活用しており、異方性で、かつ高速エッ
チングが実現でき、従来の技術のウェットエッチングを
用いた形成方法では形成できなかった矩形形状のコア部
５およびリッジ部７を形成することができる。また、ウ
ェットエッチングに比べてオーバーエッチングが小さ
く、マスクパターンの転写性がよいので、コア部５およ
びリッジ部７の幅の制御が容易となり、ウェットエッチ
ングでは困難だった幅の細いコア部５およびリッジ部７
を形成することも可能である。さらに、化学反応による
エッチングが主だったエッチング機構となるので、物理
的エッチングであるArイオンビームエッチングでみられ
る被エッチング材料構成元素の選択エッチングがなく、
低損失な導波路の作製を可能とする。
て、Arイオンビームエッチングで生じるのと同様なスパ
ッタエッチングの効果のほかに、エッチングガスとの化
学反応の効果を活用しており、異方性で、かつ高速エッ
チングが実現でき、従来の技術のウェットエッチングを
用いた形成方法では形成できなかった矩形形状のコア部
５およびリッジ部７を形成することができる。また、ウ
ェットエッチングに比べてオーバーエッチングが小さ
く、マスクパターンの転写性がよいので、コア部５およ
びリッジ部７の幅の制御が容易となり、ウェットエッチ
ングでは困難だった幅の細いコア部５およびリッジ部７
を形成することも可能である。さらに、化学反応による
エッチングが主だったエッチング機構となるので、物理
的エッチングであるArイオンビームエッチングでみられ
る被エッチング材料構成元素の選択エッチングがなく、
低損失な導波路の作製を可能とする。
【００１２】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。実施例１ この実施例は、クラッド層２と導波層３の材料としてYL
IGG （ランタン、ガリウム置換イットリウム鉄ガーネッ
ト）を用いた設計幅３μm 、設計高さ0.5 μmのリッジ
部７を有するリブ型のガーネット３次元導波路の製造に
対して本発明を使用したものである。この実施例では基
板１としてGGG 基板を用いた。クラッド層２と導波層３
の形成法としてはLPE法を用い、各層の厚さを２μm と
した。マスク４としては幅３μm 、厚さ１μm の窒化シ
リコン直線パターンを用いた。反応性イオンビームエッ
チングのエッチング条件としては、エッチングガスとし
てCl2 を用いた。エッチング時の放電ガス圧は２×10-2
Paとし、エッチングガスの加速電圧は500 Ｖとした。ま
た、エッチング時の試料温度は700 ℃とした。マスク４
の除去にはフッ酸・フッ化アンモニウム混合液によるウ
ェットエッチングを用いた。
説明する。実施例１ この実施例は、クラッド層２と導波層３の材料としてYL
IGG （ランタン、ガリウム置換イットリウム鉄ガーネッ
ト）を用いた設計幅３μm 、設計高さ0.5 μmのリッジ
部７を有するリブ型のガーネット３次元導波路の製造に
対して本発明を使用したものである。この実施例では基
板１としてGGG 基板を用いた。クラッド層２と導波層３
の形成法としてはLPE法を用い、各層の厚さを２μm と
した。マスク４としては幅３μm 、厚さ１μm の窒化シ
リコン直線パターンを用いた。反応性イオンビームエッ
チングのエッチング条件としては、エッチングガスとし
てCl2 を用いた。エッチング時の放電ガス圧は２×10-2
Paとし、エッチングガスの加速電圧は500 Ｖとした。ま
た、エッチング時の試料温度は700 ℃とした。マスク４
の除去にはフッ酸・フッ化アンモニウム混合液によるウ
ェットエッチングを用いた。
【００１３】図５はこの実施例で製造したリブ型３次元
ガーネット導波路の断面形状を示したものである。リッ
ジ部７の形状は矩形であり、その幅および高さは設計値
に等しい３μm および0.5 μm でる。また、マスク４の
幅とリッジ部７の幅は等しく、本発明のガーネット導波
路製造方法はマスクパターンの転写性に優れていること
が確認された。この実施例の際のYLIGG のエッチングレ
ートは、1000Å/minと高速であった。
ガーネット導波路の断面形状を示したものである。リッ
ジ部７の形状は矩形であり、その幅および高さは設計値
に等しい３μm および0.5 μm でる。また、マスク４の
幅とリッジ部７の幅は等しく、本発明のガーネット導波
路製造方法はマスクパターンの転写性に優れていること
が確認された。この実施例の際のYLIGG のエッチングレ
ートは、1000Å/minと高速であった。
【００１４】また、導波路を導波路長５mm程度となるよ
うに切断し、両端面を鏡面研磨した後、ファブリ‐ペロ
−(Fabry-Perot,FP)共振信号を測定、解析して、導波路
の伝搬損失値を評価したところ、１dB/cm 以下（伝搬光
波長1.55μm ) と低損失であった。さらに参照例として
エッチングガスとしてArを用い、その他のエッチング条
件が同一なArイオンビームエッチングを用いてYLIGG を
エッチングし、導波路試料を前記と同様に作製し、伝搬
損失の評価を試みたところ、損失が大きすぎるので、FP
共振信号を観測できず、評価できなかった。
うに切断し、両端面を鏡面研磨した後、ファブリ‐ペロ
−(Fabry-Perot,FP)共振信号を測定、解析して、導波路
の伝搬損失値を評価したところ、１dB/cm 以下（伝搬光
波長1.55μm ) と低損失であった。さらに参照例として
エッチングガスとしてArを用い、その他のエッチング条
件が同一なArイオンビームエッチングを用いてYLIGG を
エッチングし、導波路試料を前記と同様に作製し、伝搬
損失の評価を試みたところ、損失が大きすぎるので、FP
共振信号を観測できず、評価できなかった。
【００１５】実施例２ この実施例は、クラッド層２、導波層３および埋め込み
層６の材料としてYLIGG （ランタン、ガリウム置換イッ
トリウム鉄ガーネット）を用いた設計幅８μm、設計高
さ８μm のコア部５を有する埋め込み型のガーネット３
次元導波路の製造に対して本発明を使用した例である。
この実施例では基板１としてGGG 基板を用いた。クラッ
ド層２、導波層３および埋め込み層６の形成法としては
LPE 法を用い、各層の厚さを８μm とした。マスクとし
ては幅８μm 、厚さ２μm のCr直線パターンを用いた。
反応性イオンビームエッチングのエッチング条件として
は、エッチングガスとしてBCl3を用いた。エッチング時
の放電ガス圧は２×10-2Paとし、エッチングガスの加速
電圧は500 Ｖとした。また、エッチング時の試料温度は
700 ℃とした。マスク４の除去には第２硝酸セリウムア
ンモニウムによるウェットエッチングを用いた。
層６の材料としてYLIGG （ランタン、ガリウム置換イッ
トリウム鉄ガーネット）を用いた設計幅８μm、設計高
さ８μm のコア部５を有する埋め込み型のガーネット３
次元導波路の製造に対して本発明を使用した例である。
この実施例では基板１としてGGG 基板を用いた。クラッ
ド層２、導波層３および埋め込み層６の形成法としては
LPE 法を用い、各層の厚さを８μm とした。マスクとし
ては幅８μm 、厚さ２μm のCr直線パターンを用いた。
反応性イオンビームエッチングのエッチング条件として
は、エッチングガスとしてBCl3を用いた。エッチング時
の放電ガス圧は２×10-2Paとし、エッチングガスの加速
電圧は500 Ｖとした。また、エッチング時の試料温度は
700 ℃とした。マスク４の除去には第２硝酸セリウムア
ンモニウムによるウェットエッチングを用いた。
【００１６】図６はこの実施例で製造した埋め込み型３
次元ガーネット導波路の断面形状を示したものである。
コア部５の形状は矩形であり、その幅および高さは設計
値に等しい８μm であって、Arイオンビームエッチング
を用いた形成方法では困難だった光ファイバのコアと同
程度の大きさを有するコア部５を作製することができる
ことが確認された。また、マスク４の幅とコア部５の幅
は等しく、本発明のガーネット導波路製造方法は、マス
クパターンの転写性に優れていることが確認された。エ
ッチングの際のYLIGG のエッチングレートは、1100Å/m
inと高速であった。また、FP共振信号より評価した導波
路の伝搬損失は、0.7dB/cmと小さかった。さらに参照例
としてエッチングガスとしてArを用い、その他のエッチ
ング条件を同じにして、ArイオンビームエッチングでYL
IGG をエッチングした結果、エッチング途中でマスクが
消失し、所定のエッチング深さを達成することはできな
かった。
次元ガーネット導波路の断面形状を示したものである。
コア部５の形状は矩形であり、その幅および高さは設計
値に等しい８μm であって、Arイオンビームエッチング
を用いた形成方法では困難だった光ファイバのコアと同
程度の大きさを有するコア部５を作製することができる
ことが確認された。また、マスク４の幅とコア部５の幅
は等しく、本発明のガーネット導波路製造方法は、マス
クパターンの転写性に優れていることが確認された。エ
ッチングの際のYLIGG のエッチングレートは、1100Å/m
inと高速であった。また、FP共振信号より評価した導波
路の伝搬損失は、0.7dB/cmと小さかった。さらに参照例
としてエッチングガスとしてArを用い、その他のエッチ
ング条件を同じにして、ArイオンビームエッチングでYL
IGG をエッチングした結果、エッチング途中でマスクが
消失し、所定のエッチング深さを達成することはできな
かった。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、コア部５およびリ
ッジ部７の作製方法として反応性イオンビームエッチン
グを用いた本発明の３次元ガーネット導波路の製造方法
を使用すると、矩形のコア部５およびリッジ部７を形成
することが可能であり、かつ低損失なガーネット導波路
が作製できるという利点がある。また、ウェットエッチ
ングに比べてマスクパターンの転写性がよいので、ウェ
ットエッチングでは困難だった幅の細いコア部５および
リッジ部７を形成することも可能であるという利点があ
る。
ッジ部７の作製方法として反応性イオンビームエッチン
グを用いた本発明の３次元ガーネット導波路の製造方法
を使用すると、矩形のコア部５およびリッジ部７を形成
することが可能であり、かつ低損失なガーネット導波路
が作製できるという利点がある。また、ウェットエッチ
ングに比べてマスクパターンの転写性がよいので、ウェ
ットエッチングでは困難だった幅の細いコア部５および
リッジ部７を形成することも可能であるという利点があ
る。
【図１】（Ａ）は、埋め込み型３次元導波路の断面図で
ある。 （Ｂ）は、リブ型３次元導波路の断面図である。
ある。 （Ｂ）は、リブ型３次元導波路の断面図である。
【図２】（Ａ）は、埋め込み型３次元導波路の製造工程
の説明図である。 （Ｂ）は、リブ型３次元導波路の製造工程の説明図であ
る。
の説明図である。 （Ｂ）は、リブ型３次元導波路の製造工程の説明図であ
る。
【図３】（Ａ）は、ウェットエッチング法で形成した３
次元導波路のコア部５の形状を示す断面図である。 （Ｂ）は、ウェットエッチング法で形成した３次元導波
路のリッジ部７の形状を示す断面図である。
次元導波路のコア部５の形状を示す断面図である。 （Ｂ）は、ウェットエッチング法で形成した３次元導波
路のリッジ部７の形状を示す断面図である。
【図４】本発明のガーネット３次元導波路の製造方法の
工程図である。
工程図である。
【図５】本発明の実施例１において製造したリブ型３次
元導波路の断面形状を示す図である。
元導波路の断面形状を示す図である。
【図６】本発明の実施例２において製造した埋め込み型
３次元導波路の断面形状を示す図である。
３次元導波路の断面形状を示す図である。
１ 基板 ２ クラッド層 ３ 導波層 ４ マスク ５ コア部 ６ 埋め込み層 ７ リッジ部 ８ 反応性エッチングガスイオン
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上に形成された平面導波膜上にマス
クパターンを形成し、マスクパターンに隠されていない
平面導波膜表面を、反応性イオンビームエッチングによ
りエッチングして、光を導波させるためのコア部を平面
導波路上に形成した後、マスクパターンを除去し、埋め
込み層を形成することを特徴とするガーネット３次元導
波路の製造方法。 - 【請求項２】 基板上に形成された平面導波膜上にマス
クパターンを形成し、マスクパターンに隠されていない
平面導波膜表面を、反応性イオンビームエッチングによ
りエッチングして、光が導波するためのリッジ部を平面
導波路上に形成した後、マスクパターンを除去すること
を特徴とするガーネット３次元導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24728691A JPH0588032A (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | ガーネツト３次元導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24728691A JPH0588032A (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | ガーネツト３次元導波路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0588032A true JPH0588032A (ja) | 1993-04-09 |
Family
ID=17161188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24728691A Pending JPH0588032A (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | ガーネツト３次元導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0588032A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008511016A (ja) * | 2004-08-20 | 2008-04-10 | エージェンシー フォー サイエンス，テクノロジー アンド リサーチ | 高屈折率差光導波管構造をトリミングおよび平滑化する方法 |
-
1991
- 1991-09-26 JP JP24728691A patent/JPH0588032A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008511016A (ja) * | 2004-08-20 | 2008-04-10 | エージェンシー フォー サイエンス，テクノロジー アンド リサーチ | 高屈折率差光導波管構造をトリミングおよび平滑化する方法 |
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