JPH06258538A

JPH06258538A - 光導波路及びその製造方法

Info

Publication number: JPH06258538A
Application number: JP4540393A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Imoto; 克之井本
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1993-03-05
Filing date: 1993-03-05
Publication date: 1994-09-16

Abstract

(57)【要約】【目的】高寸法精度、低損失の光導波路及びその製造
方法を提供する。【構成】基板と、該基板上に形成されたクラッド層
と、クラッド層の中に断面が略矩形状に形成されたコア
とを有する光導波路において、クラッド１１及びコア１
２がＳｉＯｘＮｙＨｚからなり、クラッド１１の窒素含
有量を０．２アトミック％から２アトミック％までに設
定すると共に、コア１２の窒素含有量を３アトミック％
から２５アトミック％までに設定したことを特徴として
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コアの屈折率とクラッ
ドの屈折率との差の大きい光導波路及びその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ通信技術の進展に伴い、光デ
バイスに対して大量生産性、高信頼性、結合時の
無調整化、自動組立化、低損失化等が要求されるよ
うになり、これらの要求を満足する光デバイスとして導
波路型の光デバイスが注目されるようになってきた。

【０００３】導波路型の光デバイスの中で特に石英系ガ
ラス光導波路は、それ自体が低損失であり光ファイバと
の接続損失も非常に小さいため有望視されている。

【０００４】図８は光導波路の製造方法の従来例を説明
するための説明図である。

【０００５】同図に示すようにシリコン基板１の上に石
英ガラスからなるバッファ用多孔質膜２を形成し、この
バッファ用多孔質膜２の上に屈折率制御用添加物（Ｔ
ｉ、Ｇｅ等）を含んだ石英ガラスからなるコア用多孔質
膜３を形成する（同図（ａ））。

【０００６】このシリコン基板１、バッファ用多孔質膜
２及びコア用多孔質膜３からなる積層体４を１２００℃
程度の高温で加熱透明化することによりバッファ層２ａ
及びコア層３ａを有する平面光導波路膜を形成する（同
図（ｂ））。

【０００７】コア層３ａの上にフォトリソグラフィによ
り導波路のパターンを有するレジストマスク５を形成す
る（同図（ｃ））。

【０００８】ドライエッチングにより略矩形状のコア３
ｂを形成し、コア３ｂ上に残ったレジストマスクを除去
して３次元光導波路を形成する（同図（ｄ））。

【０００９】３次元光導波路上に石英ガラスからなるク
ラッド用多孔質膜６を形成する（同図（ｅ））。

【００１０】このシリコン基板１、バッファ層２ａ、コ
ア３ｂ及びクラッド用多孔質膜６からなる積層体７を高
温で加熱透明化することによりシリコン基板１、バッフ
ァ層２ａ、コア３ｂ及びクラッド６ｂからなる石英系ガ
ラス光導波路が形成される尚、この製造方法は火炎堆積
法と呼ばれている（同図（ｆ））。

【００１１】（宮下；光導波路技術、１．最近の光導波
路技術、O plus E、No.78,pp.59 〜67）

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た石英系ガラス光導波路の製造方法には次のような問題
点がある。

【００１３】(1) 石英系ガラス光導波路を小型化（高
密度化）する場合、コア３ｂの屈折率とクラッド６ｂの
屈折率との差が大きいガラス導波路を製造する必要があ
る。屈折率制御用添加物を含んだ屈折率の高いコアガラ
ス膜をバッファ層２ａの上に形成すると、基板全体が熱
膨張係数の違いによって反りが生じ、その反り量が数十
μｍとなるので、高寸法精度の光回路をパターニングす
ることが困難となる。このため屈折率の差を大きくする
のには限界がある。

【００１４】(2) コア３ｂの屈折率とクラッド６ｂの
屈折率との差には限界がある。すなわち、屈折率の高い
コア用多孔質膜を堆積させても、図８（ｂ）に示した焼
結プロセスで屈折率制御用添加物が揮散してしまい、屈
折率の高いコア３ｂを形成することが困難であり、最大
でも１．４７を超えることはなかった。そのため、比屈
折率差Δは高々１％程度である。

【００１５】(3) 屈折率制御用添加物を多く含んだコ
ア層を同図（ｄ）に示すようにドライエッチングプロセ
スによりパターニングすると、コア層を構成するＳｉＯ
₂のエッチング速度と屈折率制御用添加物のエッチング
速度との違いによってエッチング側面が凹凸状に荒れて
散乱損失が増加する。

【００１６】(4) 焼結プロセスが２回（同図（ｂ）及
び同図（ｆ））もあるため、製造時間が長くなると共に
製造コストが高くなる。

【００１７】(5) 同図（ａ）及び同図（ｅ）の膜形成
プロセスにおいて、膜中にＯＨ基が混入し、これによる
吸収損失によって光導波路の損失が増加する。

【００１８】(6) 屈折率の高いコア層を形成する場
合、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すようにＴｉ、Ｇ
ｅ、Ａｌ、Ｐ等の屈折率制御用添加物を１０ｍｏｌ％以
上添加しなければならない。ところがこれに伴い熱膨張
係数が大きく変化してくる。そのため、コア膜形成時に
基板に反りが生じ、高寸法精度の光回路をパターニング
することが困難となる。

【００１９】尚、図９（ａ）は添加物濃度と屈折率との
関係を示す図であり、横軸が添加物濃度を示し、縦軸が
屈折率を示している。図９（ｂ）は添加物濃度と膨脹係
数との関係を示す図であり、横軸が添加物濃度を示し、
縦軸が膨張係数を示している。

【００２０】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、高寸法精度、低損失の光導波路及びその製造方法を
提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、基板と、基板上に形成されたクラッドと、
クラッドの中に断面が略矩形状に形成されたコアとを有
する光導波路において、クラッド及びコアがＳｉＯｘＮ
ｙＨｚからなり、クラッドの窒素含有量を０．２アトミ
ック％から２アトミック％までに設定すると共に、コア
の窒素含有量を３アトミック％から２５アトミック％ま
でに設定したものである。

【００２２】また本発明は、１００℃から５００℃の範
囲で低温加熱した基板を減圧状態に保たれた反応容器中
の上下に対向する電極間の上側にセットし、上下電極間
に高周波電圧を印加してプラズマを発生させ、そのプラ
ズマ雰囲気中にさらされた基板表面に下側電極側からＳ
ｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ及びＮ₂からなる混合ガスを流入し、基
板上に第１のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜を形成し、混合ガスの
流量を変えることにより第１のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜の上
に窒素含有量の異なった第２のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜を形
成し、混合ガスの流量を戻すことにより第２のＳｉＯｘ
ＮｙＨｚ膜の上に第１のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜と同一窒素
含有量を有する第３のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜を形成し、第
３のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜の上に金属膜を形成し、金属膜
の上にフォトレジスタストマスクのパターンを形成し、
パターンをマスクとして金属膜をエッチングし、エッチ
ングされた金属膜をマスクとして第２及び第３のＳｉＯ
ｘＮｙＨｚ膜をエッチングし、残った金属膜を剥離し、
残った第２及び第３のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜上に第１のＳ
ｉＯｘＮｙＨｚ膜と同一窒素含有量を有する第４のＳｉ
ＯｘＮｙＨｚ膜を形成するものである。

【００２３】さらに本発明は、１００℃から５００℃の
範囲で低温加熱した基板を減圧状態に保たれた反応容器
中の上下に対向する電極間の上側にセットし、上下電極
間に高周波電圧を印加してプラズマを発生させ、そのプ
ラズマ雰囲気中にさらされた基板表面に下側電極側から
ＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ及びＮ₂からなる混合ガスを流入し、
基板上に第１のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜を形成し、混合ガス
の流量を変えることにより第１のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜の
上に窒素含有量の異なった第２のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜を
形成し、混合ガスの流量を戻すことにより第２のＳｉＯ
ｘＮｙＨｚ膜の上に第１のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜と同一窒
素含有量を有する第３のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜を形成し、
第３のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜の上に金属膜を形成し、金属
膜の上にフォトレジスタストマスクのパターンを形成
し、パターンをマスクとして金属膜をエッチングし、エ
ッチングされた金属膜をマスクとして第２及び第３のＳ
ｉＯｘＮｙＨｚ膜をエッチングし、残った金属膜を剥離
し、残った第２及び第３のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜上に屈折
率制御用添加物を少なくとも１種類含んだＳｉＯ₂膜を
形成するものである。

【００２４】さらに又本発明は、１００℃から５００℃
の範囲で低温加熱した基板を減圧状態に保たれた反応容
器中の上下に対向する電極間の上側にセットし、上下電
極間に高周波電圧を印加してプラズマを発生させ、その
プラズマ雰囲気中にさらされた基板表面に下側電極側か
らＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ及びＮ₂からなる混合ガスを流入
し、基板上に第１のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜を形成し、混合
ガスの流量を変えることにより第１のＳｉＯｘＮｙＨｚ
膜の上に窒素含有量の異なった第２のＳｉＯｘＮｙＨｚ
膜を形成し、第２のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜の上に金属膜を
形成し、金属膜の上にフォトレジスタストマスクのパタ
ーンを形成し、パターンをマスクとして金属膜をエッチ
ングし、エッチングされた金属膜をマスクとして第２の
ＳｉＯｘＮｙＨｚ膜をエッチングし、残った金属膜を剥
離し、残った第２のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜上に第１のＳｉ
ＯｘＮｙＨｚ膜と同一窒素含有量を有する第３のＳｉＯ
ｘＮｙＨｚ膜を形成するものである。

【００２５】

【作用】上記構成によれば、低温加熱した基板を減圧状
態に保たれたプラズマ雰囲気中に配置し、プラズマ雰囲
気中にＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ及びＮ₂からなる混合ガスを流
入し、混合ガスの流量を変えて窒素含有量の異なったＳ
ｉＯｘＮｙＨｚ膜を連続的に成膜することにより基板上
にコア及びクラッドを形成するので、コア及びクラッド
の熱膨脹係数が等しくなり加熱したときの基板の反りが
生じにくくなると共に、コアの屈折率とクラッドの屈折
率との差を大きくすることができるため高寸法精度化で
きる。しかもコア及びクラッドの界面の状態が均一にな
り、クラッド中へコア中の窒素が拡散する等の干渉がほ
とんどなくなるので、低損失化できる。

【００２６】また、１００℃〜５００℃の低温プロセス
でコアおよびクラッド膜を形成し、光導波路を構成する
ことができるので、光熱費の大幅な低減を図ることがで
きる。また、従来のような１１００℃〜１３５０℃の高
温プロセスを通ると、基板が極端に反ったり、膜の厚み
方向の屈折率分布が屈折率制御用添加物の拡散によって
変化する、などの問題点があったが、本発明は低温プロ
セスであるので、このような問題点は発生しない。さら
に、コアおよびクラッド共に同じ材料を用いているの
で、コアとクラッドとの界面のなじみが良く、不連続性
が生じない。これは光散乱損失を大幅に低くする効果に
つながる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。

【００２８】図１は本発明の光導波路の一実施例の概略
断面図である。

【００２９】同図に示すように光導波路は、基板１０
と、基板１０上に形成されＳｉＯｘＮｙＨｚからなるク
ラッド１１と、このクラッド１１内に断面が略矩形状に
形成されＳｉＯｘＮｙＨｚからなるコア１２とで構成さ
れている。

【００３０】ここで、コア１２及びクラッド１１のＳｉ
ＯｘＮｙＨｚの窒素Ｎの含有量は図２及び図３に基づい
て設定することができる。

【００３１】図２はＳｉＯｘＮｙＨｚ膜中の窒素含有量
と屈折率との関係を示す図であり、横軸はＳｉＯｘＮｙ
Ｈｚ膜中の窒素含有量を示し、縦軸は屈折率を示してい
る。図３は比屈折率差と基板の反り量との関係を示す図
であり、横軸は屈折率差を示し、縦軸は基板の反り量を
示している。

【００３２】図２及び図３は、標準試料としてＳｉ₃Ｎ
₄を用い、これと比較しながらＸ線分析装置付きの電界
放射形走査電子顕微鏡で定量分析して作成したものであ
る。

【００３３】図２及び図３よりクラッド１１中の窒素Ｎ
の含有量は０．２アトミック％から２アトミック％の範
囲が好ましいことがわかる。コアの窒素含有量は３アト
ミック％から２５アトミック％の範囲から選ばれる。こ
のような値を選ぶと、比屈折率差Δは１％から６％程度
の値を得ることができる。上述したＳｉＯｘＮｙＨｚ膜
を用いると、図３の特性曲線Ｌ₁に示したように基板の
反り量を非常に小さく抑えることができる。これは高精
度なコアパターンをフォトリソグラフィやドライエッチ
ングプロセスで形成する上で極めて有利となる。しかも
コアとクラッドとがいずれもＳｉＯｘＮｙＨｚで形成さ
れているので、コアとクラッドとの界面の密着性やぬれ
性がよくなり、均一な界面を形成することができる。従
って、散乱損失の低い光導波路を実現することができ
る。尚、図３には比較するために従来のＳｉＯ₂−Ｔｉ
Ｏ₂膜を用いたコアを基板に成膜した場合の基板の反り
量の特性曲線Ｌ₂が示してあるが、比屈折率差Δが０．
数％程度で基板が大幅に反ってしまい、高比屈折率差を
実現することができないことを示している。またＳｉＯ
ｘＮｙＨｚ膜中には従来のようなＴｉＯ₂、ＧｅＯ₂、
Ｐ₂Ｏ₅、Ｂ₂Ｏ₃などの散乱損失や吸収損失を誘引す
るものが含まれていないので、光導波路の低損失化を図
ることができる。

【００３４】実験結果によれば、比屈折率差Δが１％か
ら２％の場合、伝搬損失は０．２ｄＢ／ｃｍ以下とな
り、比屈折率差Δが３％から４％の場合、伝搬損失は
０．５ｄＢ／ｃｍ以下となる。このように比屈折率差Δ
が大きくても低損失特性が得られるのは、上記理由以外
に、エッチングによって形成した矩形状コアの側面の荒
れが非常に少ないために光散乱損失が低減されているこ
とがあげられる。これはコア内に従来のようにエッチン
グ速度の違う材料、例えばＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂が含まれ
ていないためである。

【００３５】次に光導波路の製造方法について述べる。

【００３６】図４は図１に示した光導波路の製造方法の
説明図である。

【００３７】まず低温で加熱された基板１０を、減圧状
態に保たれたプラズマ雰囲気中に配置し、プラズマ雰囲
気下にＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ及びＮ₂からなる混合ガスを流
入し、基板１０上に第１のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜（クラッ
ド）１１ａを形成する。ここで低温とは従来例で説明し
た火炎堆積法における焼結温度と比較して低い温度であ
り、この温度をＴ（℃）とすると数１で示される範囲内
である（図４（ａ））。

【００３８】

【数１】１００℃≦Ｔ≦５００℃ 次にそのまま減圧状態のプラズマ雰囲気下でＳｉＨ₄、
Ｎ₂Ｏ及びＮ₂からなる混合ガスの流量を変えて第１の
ＳｉＯｘＮｙＨｚ膜１１ａ上に窒素含有量の異なった第
２のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜（コア膜）１２ａを形成する
（図４（ｂ））。

【００３９】さらにコア膜１２ａの上に再びＳｉＨ₄、
Ｎ₂Ｏ及びＮ₂からなる混合ガスを、流量を変えて第１
のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜と同一窒素含有量を有する第３の
ＳｉＯｘＮｙＨｚ膜（クラッド膜）１１ｂを形成する
（図４（ｃ））。

【００４０】次にクラッド膜１１ｂの上に金属膜として
のＷＳｉ膜１３をスパッタリング法によって形成する。
尚、このＷＳｉ膜１３の膜厚は０．５〜１μｍ程度が好
ましい（図４（ｄ））。

【００４１】その後ＷＳｉ膜１３の上にフォトレジスト
膜を一様に塗布し、その上からガラスマスクを介して紫
外線を照射することにより、コアパターンに対応したフ
ォトレジスト膜１４を形成する（図４（ｅ））。

【００４２】次にフォトレジスト膜１４をマスクにして
ドライエッチングプロセス（ＮＦ₃ガスを流しながら、
プラズマ雰囲気中でエッチングを行うプロセス）によ
り、ＷＳｉ膜１３をパターン化する（図４（ｆ））。

【００４３】ＷＳｉ膜パターン１３ａをマスクにしてＣ
ＨＦ₃ガスを流しながらプラズマ雰囲気下でドライエッ
チングを行いクラッド膜１１ｂ及びコア膜１２ａをエッ
チングしてコア１２及びクラッド１１の一部１１ｃを形
成する（図４（ｇ））。

【００４４】クラッド１１の一部１１ｃ上に残ったＷＳ
ｉ膜パターン１３ａを剥離する（図４（ｈ））。

【００４５】そして最後にクラッド膜１１ａと同一窒素
含有量を有する第４のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜（クラッド
膜）１１ｄで被覆することにより光導波路が形成される
（図４（ｉ））。

【００４６】次に実施例の作用を述べる。

【００４７】クラッド１１及びコア１２が共にＳｉＯｘ
ＮｙＨｚからなっているので、コア１２の熱膨張係数と
クラッド１１の熱膨張係数との差が極めて少なくなり、
導波路にクラックが発生したり、導波路基板が反ったり
することがほとんどなくなり、ＳｉＯｘＮｙＨｚ中の窒
素の含有量を変えるだけでクラッド１１とコア１２との
比屈折率差Δを５〜６％程度まで大きくすることができ
る。また、クラッド１１とコア１２とがぬれ性よく接す
るので、界面の整合性が向上して散乱損失が減少する。
さらにクラッド１１とコア１２とが物理的性質の極めて
類似した材料からなるので、フォトリソグラフィ、ドラ
イエッチング等によるコアパターン加工の際の寸法精度
を極めて高く保つことができる。さらにまた、減圧状態
に保たれたプラズマ雰囲気中に低温加熱した基板１０を
配置し、プラズマ雰囲気中にＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ及びＮ₂
からなる混合ガスを流入し、流量比を変えるだけでコア
膜１２ａ及びクラッド膜１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１
ｄを連続的に形成するので、各膜１１ａ、１１ｂ、１１
ｃ、１１ｄ、１２ａの界面からの不純物の混入が阻止さ
れ、各膜１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１２ａの界
面の均一性、ぬれ性及び密着性が向上し、生産性が向上
する。さらにまた、ドライエッチングによるクラッド１
１及びコアパターン加工を一様な速度でエッチングする
ことができるので、エッチング荒れが減少し、散乱損失
の小さい光導波路を実現することができる。なお、図４
の製造方法において、プラズマ雰囲気中に供給するガス
のうち、Ｎ₂はなくてもよい。さらにはＮ₂Ｏの代わり
にＮＨ₃を用いてもよい。また図４（ｃ）の工程は省略
してもよい。

【００４８】図５は本発明の光導波路の他の実施例の概
略断面図である。

【００４９】図１に示した光導波路との相違点は基板に
Ｓｉを用いた点である。

【００５０】Ｓｉ基板２０とＳｉＯｘＮｙＨｚ膜からな
るクラッド１１とは密着性もよく成膜しやすい。また、
成膜によるＳｉ基板２０の反りも小さい。基板にＳｉを
用いるとその上にＳｉＯｘＮｙＨｚ膜を形成した後、Ｓ
ｉＯｘＮｙＨｚ膜の屈折率及び膜厚を光学的方法により
容易に測定することができるので、膜厚の制御が容易と
なる。また、この膜厚および屈折率のプロセスの途中で
評価できることは、プロセスへのフィードバック、トリ
ミングなどを行なうことができるので、より効率的に品
質の向上を図ることができる。

【００５１】図６は本発明の光導波路の他の実施例の概
略断面図である。

【００５２】図１に示した実施例との相違点は基板にＳ
ｉＯ₂を用いた点である。

【００５３】この光導波路は、ＳｉＯ₂基板２１上にＳ
ｉＯｘＮｙＨｚからなるクラッド膜１１ａを形成し、図
４に示したようにクラッド膜１１ａの上にコア１２、ク
ラッド膜１１ｃを連続的に形成し、クラッド膜１１ｄを
被覆したものである。

【００５４】基板にＳｉＯ₂を用い、その上にＳｉＯｘ
ＮｙＨｚ膜を１０μｍ以上形成してもＳｉＯｘＮｙＨｚ
膜中にクラックが発生することはなく、かつＳｉＯ₂基
板２１の反り量も非常に少ない。

【００５５】図７は本発明の光導波路の他の実施例の概
略断面図である。

【００５６】図１に示した実施例との相違点は基板にＳ
ｉＯ₂に似た物理的性質を有する高硅酸ガラス（バイコ
ールガラス、コーニング社製）を用いた点である。

【００５７】この光導波路の製造方法は図６に示した光
導波路の製造方法と略同一のため省略する。

【００５８】この高硅酸ガラス基板２２はＳｉＯ₂に比
して安価であるので生産コストを抑制することができ
る。

【００５９】以上において本実施例によれば、１００℃
から５００℃の範囲で低温加熱した基板を減圧状態に保
たれた反応容器中の上下に対向する電極間の上側にセッ
トし、上下電極間に高周波電圧を印加してプラズマを発
生させ、そのプラズマ雰囲気中にさらされた基板表面に
下側電極側からＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ及びＮ₂からなる混合
ガスを流入し、混合ガスの流量を変えて窒素含有量の異
なったＳｉＯｘＮｙＨｚ膜を連続的に成膜することによ
り基板上にコア及びクラッドを形成するので、コア及び
クラッドの熱膨脹係数が等しくなり加熱したときの基板
の反りが生じにくくなると共に、コアの屈折率とクラッ
ドの屈折率との差を大きくすることができるため高寸法
精度化できる。しかもコア及びクラッドの界面の状態が
均一になり、クラッド中へコア中の窒素が拡散する等の
干渉がほとんどなくなるので、低損失化できる。

【００６０】尚、図４（ｉ）に示した工程において、ク
ラッド１１にＳｉＯｘＮｙＨｚを用いたが、これに限定
されるものではなく、屈折率制御用添加物を少なくとも
１種類含んだＳｉＯ₂を用いてもよい。この場合クラッ
ド膜１１ａ、１１ｃ上に屈折率制御用添加物を少なくと
も１種類含んだＳｉＯ₂膜を形成するので、コア１２及
びクラッド１１の温度係数や物理的定数などを容易に制
御することができる。

【００６１】また、図４（ｃ）あるいは（ｉ）の工程が
終了した段階で５００℃〜１０００℃の温度範囲で熱処
理を行ない、ＳｉＯｘＮｙＨｚ膜中のＯＨ基を低減させ
る工程を設けてもよい。さらにはＣｌ₂とＨｅガスを流
しながら熱処理を行なってＯＨ基を低減させてもよい。
また本発明の別の効果として、基板にＳｉを用いた場
合、Ｓｉ基板に電子回路をモノリシック集積化したもの
を用いても低温プロセスで光導波路を作ることができる
ので、上記電子回路にダメージを与えない点があげられ
る。さらに製造プロセスの途中で屈折率および膜厚の変
動、変化が生じないので、光回路を信頼性高く設け、製
造することができる。これも低温プロセスの特徴の一つ
である。

【００６２】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。

【００６３】(1) 高寸法精度の光導波路を実現すること
ができる。

【００６４】(2) 低損失の光導波路を実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光導波路の一実施例の概略断面図であ
る。

【図２】ＳｉＯｘＮｙＨｚ膜中の窒素含有量と屈折率と
の関係を示す図である。

【図３】比屈折率差と基板の反り量との関係を示す図で
ある。

【図４】図１に示した光導波路の製造方法の説明図であ
る。

【図５】本発明の光導波路の他の実施例の概略断面図で
ある。

【図６】本発明の光導波路の他の実施例の概略断面図で
ある。

【図７】本発明の光導波路の他の実施例の概略断面図で
ある。

【図８】光導波路の製造方法の従来例の説明図である。

【図９】（ａ）は添加物濃度と屈折率との関係を示す図
であり、（ｂ）は添加物濃度と膨脹係数との関係を示す
図である。

【符号の説明】

１０基板１１クラッド１２コア

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、該基板上に形成されたクラッド
と、該クラッドの中に断面が略矩形状に形成されたコア
とを有する光導波路において、上記クラッド及びコアが
ＳｉＯｘＮｙＨｚからなり、上記クラッドの窒素含有量
を０．２アトミック％から２アトミック％までに設定す
ると共に、上記コアの窒素含有量を３アトミック％から
２５アトミック％までに設定したことを特徴とする光導
波路。
【請求項２】上記基板に半導体、ガラス及び強誘電体
のいずれかを用いたことを特徴とする請求項１に記載の
光導波路。
【請求項３】上記基板にＳｉを用いたことを特徴とす
る請求項１に記載の光導波路。
【請求項４】１００℃から５００℃の範囲で低温加熱
した基板を減圧状態に保たれた反応容器中の上下に対向
する電極間の上側にセットし、上下電極間に高周波電圧
を印加してプラズマを発生させ、そのプラズマ雰囲気中
にさらされた基板表面に下側電極側からＳｉＨ₄、Ｎ₂
Ｏ及びＮ₂からなる混合ガスを流入し、上記基板上に第
１のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜を形成し、上記混合ガスの流量
を変えることにより該第１のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜の上に
窒素含有量の異なった第２のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜を形成
し、上記混合ガスの流量を戻すことにより該第２のＳｉ
ＯｘＮｙＨｚ膜の上に上記第１のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜と
同一窒素含有量を有する第３のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜を形
成し、該第３のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜の上に金属膜を形成
し、該金属膜の上にフォトレジスタストマスクのパター
ンを形成し、該パターンをマスクとして上記金属膜をエ
ッチングし、エッチングされた金属膜をマスクとして上
記第２及び第３のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜をエッチングし、
残った金属膜を剥離し、残った第２及び第３のＳｉＯｘ
ＮｙＨｚ膜上に上記第１のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜と同一窒
素含有量を有する第４のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜を形成する
ことを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項５】１００℃から５００℃の範囲で低温加熱
した基板を減圧状態に保たれた反応容器中の上下に対向
する電極間の上側にセットし、上下電極間に高周波電圧
を印加してプラズマを発生させ、そのプラズマ雰囲気中
にさらされた基板表面に下側電極側からＳｉＨ₄、Ｎ₂
Ｏ及びＮ₂からなる混合ガスを流入し、上記基板上に第
１のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜を形成し、上記混合ガスの流量
を変えることにより該第１のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜の上に
窒素含有量の異なった第２のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜を形成
し、上記混合ガスの流量を戻すことにより該第２のＳｉ
ＯｘＮｙＨｚ膜の上に上記第１のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜と
同一窒素含有量を有する第３のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜を形
成し、該第３のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜の上に金属膜を形成
し、該金属膜の上にフォトレジスタストマスクのパター
ンを形成し、該パターンをマスクとして上記金属膜をエ
ッチングし、エッチングされた金属膜をマスクとして上
記第２及び第３のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜をエッチングし、
残った金属膜を剥離し、残った第２及び第３のＳｉＯｘ
ＮｙＨｚ膜上に屈折率制御用添加物を少なくとも１種類
含んだＳｉＯ₂膜を形成することを特徴とする光導波路
の製造方法。
【請求項６】１００℃から５００℃の範囲で低温加熱
した基板を減圧状態に保たれた反応容器中の上下に対向
する電極間の上側にセットし、上下電極間に高周波電圧
を印加してプラズマを発生させ、そのプラズマ雰囲気中
にさらされた基板表面に下側電極側からＳｉＨ₄、Ｎ₂
Ｏ及びＮ₂からなる混合ガスを流入し、上記基板上に第
１のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜を形成し、上記混合ガスの流量
を変えることにより該第１のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜の上に
窒素含有量の異なった第２のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜を形成
し、該第２のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜の上に金属膜を形成
し、該金属膜の上にフォトレジスタストマスクのパター
ンを形成し、該パターンをマスクとして上記金属膜をエ
ッチングし、エッチングされた金属膜をマスクとして上
記第２のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜をエッチングし、残った金
属膜を剥離し、残った第２のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜上に上
記第１のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜と同一窒素含有量を有する
第３のＳｉＯｘＮｙＨｚ膜を形成することを特徴とする
光導波路の製造方法。