JPH06167626A - 光導波路部品の製造方法 - Google Patents

光導波路部品の製造方法

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JPH06167626A
JPH06167626A JP32081892A JP32081892A JPH06167626A JP H06167626 A JPH06167626 A JP H06167626A JP 32081892 A JP32081892 A JP 32081892A JP 32081892 A JP32081892 A JP 32081892A JP H06167626 A JPH06167626 A JP H06167626A
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JP
Japan
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optical waveguide
guide groove
optical
groove
substrate
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Pending
Application number
JP32081892A
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English (en)
Inventor
Kazunori Kurima
一典 栗間
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光導波路に対するガイド溝の相対位置を高精
度に定めることのできる光導波路部品の製造方法を提供
する。 【構成】 Si基板1上にクラッド層2およびコア層3
が形成される。さらに、コア層3上にホトレジスト4が
形成される。このホトレジスト4には光導波路パターン
およびガイド溝パターンが形成されている。次に、ホト
レジスト4を用いたRIE加工によってクラッド層2お
よびコア層3がパターニングされて光導波路5が形成さ
れる。これと同時にガイド溝パターン6も形成される。
次に、パターニングされたこのクラッド層2およびコア
層3をマスクにしてSi基板1が異方性エッチングさ
れ、V溝8が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はガイド溝に案内されて他
の光部品との相対位置が定められる光導波路部品の製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、光導波路部品と他の光部品との光
接続方法には、例えば、特開平1−237504号公報
に開示された方法がある。この接続方法では、光導波路
が形成された各シリコン(Si)基板に断面がV字状の
V溝が形成され、これら各V溝にガイドピンが係合させ
られて各光導波路部品は光結合している。つまり、各光
部品は各V溝にガイドピンが係合させられることによっ
て相対位置が矯正され、各光導波路端面が当接させられ
て各光軸は一致している。
【0003】このような光導波路部品は、Si基板の表
面にまず光導波路が形成され、その後、Si基板の裏面
にガイドピンが係合されるV溝が形成されて製造されて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光導波路部品の製造方法においては、基板表面の光
導波路位置を基準にして基板裏面にV溝を形成している
ため、光導波路に対するV溝の相対位置は正確に定まら
なかった。このため、このV溝に案内されて定まる各光
部品の相対位置も所望の位置からずれてしまい、各光導
波路の光軸は正確に一致しなかった。この結果、各光導
波路の接続部に光結合損失が生じ、光伝搬損失を生じ
た。
【0005】また、上記従来の光導波路部品の製造方法
では基板の表裏に光導波路およびV溝を形成している
が、基板表面に光導波路を形成した後、V溝もこの光導
波路の形成位置を基準に基板表面に形成する場合も、上
記と同様な不都合が生じる。また、V溝を先に形成し、
このV溝を基準にして光導波路を形成する場合にも、光
導波路に対するV溝の相対位置は正確に定まらず、同様
な不都合を生じる。
【0006】本発明はこのような課題を解消するために
なされたもので、光導波路に対するガイド溝の相対位置
を高精度に定めることのできる光導波路部品の製造方法
を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、ガイド溝に案
内されて他の光部品との相対位置が定まり、光導波路と
この他の光部品とが光学的に結合される光導波路部品の
製造方法において、光導波路をパターニングするマスク
にガイド溝のパターンが形成され、光導波路およびガイ
ド溝が同時にパターニングされることを特徴とするもの
である。
【0008】また、基板上に光導波路膜が形成され、こ
の光導波路膜上に上記マスクが形成され、このマスクに
よって光導波路膜がパターニングされて光導波路が形成
されると同時に光導波路膜にガイド溝のパターンが形成
され、パターニングされたこの光導波路膜をマスクとし
て基板が一部除去されてガイド溝が形成されるものであ
る。
【0009】また、ガイド溝は断面がV字状または台形
状に形成され、このガイド溝に円柱状ピンが係合させら
れて他の光部品との相対位置が定められるものである。
【0010】また、ガイド溝は錐状または頭部が裁断さ
れた錐状に掘られ、このガイド溝に球が係合させられて
他の光部品との相対位置が定められるものである。
【0011】
【作用】光導波路パターンおよびガイド溝パターンは同
一マスク上に形成されるため、従来のように光導波路パ
ターニング用マスクとガイド溝パターニング用マスクと
の位置を合わせる必要がなくなる。従って、光導波路に
対するガイド溝の相対位置は、マスク位置合わせによっ
て生じる誤差の影響を受けなくなり、光導波路パターン
およびガイド溝パターンをマスクへ形成する際に生じる
極僅かな誤差の影響を受けるのに止まる。
【0012】
【実施例】図1および図2は本発明の第1の実施例によ
る光導波路部品の製造方法を示す工程断面図である。
【0013】Si基板1は(1,0,0)面を主表面と
しており、この(1,0,0)面上に石英からなるクラ
ッド層2が形成され(図1(a)参照)、さらに、この
クラッド層2上に石英からなるコア層3が形成される
(同図(b)参照)。次に、コア層3上にホトレジスト
4が塗布され、このホトレジスト4に光導波路パターン
およびガイド溝パターンがリソグラフィ技術によって形
成される(同図(c)参照)。これら各パターンはスリ
ット状に形成され、各スリットは平行になっている。次
に、このホトレジスト4をマスクにした反応性イオンエ
ッチング(RIE)が行われ、Si基板1上にあるクラ
ッド層2およびコア層3が選択的に除去される。この結
果、クラッド層2およびコア層3がパターニングされて
4本の線状の石英光導波路5が形成され、これと同時に
線状のガイド溝パターン6が形成される(同図(d)参
照)。
【0014】次に、4本の光導波路5が形成された部分
に導波路保護膜7が形成される(図2(e)参照)。こ
の導波路保護膜7は次工程で行われるエッチングに用い
られるエッチャント(KOH)に影響を受けない材料、
例えば、ポリイミドによって形成される。次に、Si基
板1がKOH水溶液中に浸漬される。ガイド溝パターン
6に露出するSi基板1はKOH溶液に浸されるため、
Si基板はガイド溝パターン6に沿って順メサ状に異方
性エッチングされる。この結果、線状のV溝8が形成さ
れる(同図(f)参照)。この際、各光導波路5は導波
路保護膜7によって覆われているため、KOH溶液に侵
されない。次に、導波路保護膜7が除去され、今度は形
成されたV溝8の上部に溝保護膜9が形成される(同図
(g)参照)。そして、露出した光導波路5上にクラッ
ド層2と同じ石英材料からなるオーバークラッド層10
が形成される(同図(h)参照)。この際、V溝8は溝
保護膜9によって覆われているため、V溝8中にはクラ
ッド材料が入り込まず、溝は埋まらない。オーバークラ
ッド層10の形成後、溝保護膜9が除去され、石英光導
波路部品が完成する。
【0015】このように形成された光導波路部品は次の
ように光ファイバモジュールと光接続される。
【0016】図3は光導波路部品11と光ファイバモジ
ュール12との光接続構造を示す斜視図である。
【0017】光導波路部品11には上述したV溝8が形
成されており、光ファイバモジュール12にもこのV溝
8に対応するV溝13が形成されている。また、光ファ
イバモジュール12には光ファイバ14を保持するV溝
15が形成されている。光導波路部品11に形成された
V溝8および光ファイバモジュール12に形成されたV
溝13にガイドピン16が係合されることにより、各光
部品の相対位置は定まり、光導波路5の端面に光ファイ
バ14の端面が当接される。この結果、光導波路5およ
び光ファイバ14の各光軸が一致し、各光部品は光結合
する。
【0018】本実施例においては、光導波路パターンお
よびガイド溝パターン6はホトレジスト4をパターニン
グする同一マスク上に形成されているため、従来のよう
に光導波路パターニング用マスクとガイド溝パターニン
グ用マスクとの位置を合わせる必要がなくなる。従っ
て、光導波路5に対するV溝8の相対位置は、マスク位
置合わせによって生じる誤差の影響を受けなくなり、光
導波路パターンおよびガイド溝パターン6をホトレジス
ト4へ形成する際に生じる極僅かな誤差の影響を受ける
のに止まる。このため、光導波路5に対するV溝8の相
対位置は極めて精度良く所望の位置に定められ、光導波
路部品11はV溝8およびガイドピン16によって高精
度に案内され、他の光部品と光結合損失を生じることな
く光接続する。よって、本実施例の製法によって形成さ
れた光導波路部品11によれば、接続部において光伝搬
損失を生じることはない。
【0019】なお、上記実施例による製造方法において
は、V溝8を形成する際に光導波路5の部分を保護膜7
によって覆ったが(図2(e)参照)、必ずしも覆う必
要はなく、コア層3およびクラッド層2をRIE加工
(図1(d)参照)した後、図4に示される工程断面図
に沿って光導波路部品を製造してもよい。すなわち、光
導波路5部分が保護膜7で覆われずにSi基板1がKO
H水溶液に浸され、Si基板1はエッチングされる。こ
の場合、Si基板1は露出した部分の全てが異方性エッ
チングされ、本来必要とされるV溝8の他にも露出した
各部にV溝が形成される(図4(e)参照)。次に、ガ
イドピン16が係合されるV溝8の上部に溝保護膜9が
形成され(同図(f)参照)、光導波路5の上部にオー
バークラッド層10が形成される(同図(g)参照)。
その後、溝保護膜9が除去され、光導波路部品が完成す
る。このような方法によって光導波路部品を製造した場
合においても光導波路5とV溝8との相対位置は所望の
位置に定められ、上記実施例と同様な効果が奏される。
【0020】次に、本発明の第2の実施例による光導波
路部品の製造方法について説明する。本実施例による製
造プロセスは、図1および図2に示す上記第1実施例に
よる製造プロセスと同様であるが、石英光導波路膜をパ
ターニングする際のマスクが異なる。つまり、図1
(c)に示す製造工程において、ホトレジスト4をパタ
ーニングするマスクに形成する光導波路パターンは上記
第1実施例と同様にスリット状に形成されるのである
が、ガイド溝パターンはスリット状ではなく、円形状に
形成される。このため、図1(d)に示す製造工程にお
いて、コア層3およびクラッド層2からなる石英光導波
路膜には、円形状にSi基板1が開口したガイド溝パタ
ーン6が形成される。
【0021】このようにパターニングされた石英光導波
路膜をマスクにSi基板1をKOH溶液に浸すと、ガイ
ド溝パターン6に露出したSi基板1には、上記第1実
施例における線状のV溝8とは異なった正四角錐状のガ
イド溝が掘られる。これは(1,0,0)面を主表面と
するSi基板1の以下のようなエッチング異方性に起因
している。すなわち、マスクにはガイド溝パターンとし
て円形窓が形成されているため、この円形窓に露出する
Si基板1は直交する2方向に異方性エッチングされ
る。(1,0,0)面を主表面とするSi基板は<0,
1,/1>方向およびこれに直交する<0,/1,/1
>方向が順メサ方向であり、KOH溶液によってこれら
各方向にV溝が形成される。この結果、円形窓の中心に
頂点がある正四角錐状の溝が掘られる。この正四角錐の
底面はSi基板1の表面に正方形となって開口し、円形
窓に内接する。この正方形の一辺の方向はSi基板の<
0,1,/1>方向に一致し、この一辺に垂直な他の辺
の方向はSi基板の<0,/1,/1>方向に一致す
る。なお、エッチングの際、Si基板1をKOH水溶液
に浸す時間を調節することにより、このガイド溝は頭部
が裁断された正四角錐状にも掘ることができる。
【0022】図5はこのようにして形成された光導波路
部品21と光ファイバモジュール22との光接続構造を
示す斜視図である。なお、この接続構造は本出願人が別
途の特許出願で提案している構造である。
【0023】光導波路部品21には上述した正四角錐状
の溝23が4箇所に形成されており、光ファイバモジュ
ール22にはこの正四角錐状の溝23のピッチに等しい
間隔で平行する線状のV溝24が形成されている。ま
た、ベース板25にはこの間隔と等しい間隔で平行する
V溝26が形成されている。正四角錐状の各溝23とベ
ース板25の各V溝26との間に球27が係合されるこ
とにより、光導波路部品21はベース板25に対する相
対位置が定まる。また、光ファイバモジュール22の各
V溝24とベース板25の各V溝26との間にガイドピ
ン28が係合されることにより、光ファイバモジュール
22はベース板25に対する相対位置が定まる。従っ
て、光導波路部品21および光ファイバモジュール22
は共通するベース板25に対して所定の位置関係に定め
られ、この結果、光導波路部品21と光ファイバモジュ
ール22との相対位置が定まる。このため、光導波路部
品21に形成された光導波路5の端面と光ファイバモジ
ュール22に保持された光ファイバ29の端面とが当接
され、各光軸が一致して各光部品は光結合する。
【0024】本実施例においても、光導波路パターンお
よびガイド溝パターン6は同一マスク上に形成されてい
るため、光導波路5に対する正四角錐状の溝23の相対
位置は極めて精度良く所望の位置に定められる。従っ
て、光導波路部品21は正四角錐状の溝23および球2
7によって高精度に案内され、他の光部品と光結合損失
を生じることなく光接続する。よって、本実施例におい
ても前述した第1実施例と同様な効果が奏される。
【0025】なお、上記各実施例の説明においては、S
i基板1に断面がV字状のV溝8を形成した場合につい
て説明したが、断面が台形状になるように溝を形成して
も良い。例えば、Si基板1に対するエッチング時間を
調節することにより、溝の断面は台形状になる。このよ
うな台形状の溝を形成した場合においても、上記各実施
例と同様な効果が奏される。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
導波路パターンおよびガイド溝パターンは同一マスク上
に形成されるため、従来のように光導波路パターニング
用マスクとガイド溝パターニング用マスクとの位置を合
わせる必要がなくなる。従って、光導波路に対するガイ
ド溝の相対位置は、マスク位置合わせによって生じる誤
差の影響を受けなくなり、光導波路パターンおよびガイ
ド溝パターンをマスクへ形成する際に生じる極僅かな誤
差の影響を受けるのに止まる。
【0027】従って、本発明によれば、光導波路に対す
るガイド溝の相対位置を高精度に定めることのできる光
導波路部品の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例による光導波路部品の製
造方法を示す前半の工程断面図図である。
【図2】第1の実施例による光導波路部品の製造方法を
示す後半の工程断面図である。
【図3】第1の実施例によって製造された光導波路部品
と光ファイバモジュールとの光接続構造を示す斜視図で
ある。
【図4】第1の実施例による光導波路部品の製造方法の
一変形例を示す工程断面図である。
【図5】本発明の第2の実施例による方法によって製造
された光導波路部品と光ファイバモジュールとの光接続
構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
1…Si基板、2…クラッド層、3…コア層、4…ホト
レジスト、5…光導波路、6…ガイド溝パターン、7…
導波路保護膜、8…V溝、9…溝保護膜、10…オーバ
ークラッド層、23…正四角錐状の溝。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガイド溝に案内されて他の光部品との相
    対位置が定まり、光導波路とこの他の光部品とが光学的
    に結合される光導波路部品の製造方法において、 前記光導波路をパターニングするマスクに前記ガイド溝
    のパターンが形成され、前記光導波路および前記ガイド
    溝が同時にパターニングされることを特徴とする光導波
    路部品の製造方法。
  2. 【請求項2】 基板上に光導波路膜が形成され、この光
    導波路膜上に前記マスクが形成され、このマスクによっ
    て前記光導波路膜がパターニングされて前記光導波路が
    形成されると同時に前記光導波路膜に前記ガイド溝のパ
    ターンが形成され、パターニングされたこの光導波路膜
    をマスクとして前記基板が一部除去されて前記ガイド溝
    が形成されることを特徴とする請求項1記載の光導波路
    部品の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記ガイド溝は断面がV字状または台形
    状に形成され、このガイド溝に円柱状ピンが係合させら
    れて他の光部品との相対位置が定められることを特徴と
    する請求項2記載の光導波路部品の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記基板は(100)面を主表面とする
    シリコン基板からなり、前記光導波路膜は石英からな
    り、前記ガイド溝はこのシリコン基板の異方性エッチン
    グにより形成されることを特徴とする請求項3記載の光
    導波路部品の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記ガイド溝は錐状または頭部が裁断さ
    れた錐状に掘られ、このガイド溝に球が係合させられて
    他の光部品との相対位置が定められることを特徴とする
    請求項2記載の光導波路部品の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記基板は(100)面を主表面とする
    シリコン基板からなり、前記光導波路膜は石英からな
    り、前記マスクに形成されるガイド溝のパターンは円形
    に開口したパターンからなり、前記ガイド溝は前記シリ
    コン基板の異方性エッチングにより形成されることを特
    徴とする請求項5記載の光導波路部品の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100532184B1 (ko) * 2003-07-14 2005-11-30 주식회사 오랜텍 광도파로 소자 제조방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100532184B1 (ko) * 2003-07-14 2005-11-30 주식회사 오랜텍 광도파로 소자 제조방법

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