JPH0659146A - グレーティング導波路の製造方法 - Google Patents
グレーティング導波路の製造方法Info
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- JPH0659146A JPH0659146A JP21301692A JP21301692A JPH0659146A JP H0659146 A JPH0659146 A JP H0659146A JP 21301692 A JP21301692 A JP 21301692A JP 21301692 A JP21301692 A JP 21301692A JP H0659146 A JPH0659146 A JP H0659146A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 グレーティング導波路が有する微細な溝を埋
め込む際に生じる微細溝中の空洞や微細溝の変形を解決
したグレーティング導波路の製造方法を提供する。 【構成】 基板４上に第１クラッド層５を形成し、この
第１クラッド層５の表面にコア層６を形成し、このコア
層６の不要部分を除去して前記第１クラッド層５の表面
にコア部を形成し、前記第１クラッド層５と共にこのコ
ア部を覆うように第２クラッド層８を形成する光導波路
の製造方法において、前記コア層６を形成した後、前記
コア部に微細な溝７を作成し、前記溝を有するコア部を
形成した後、第２クラッド層８を形成する前に、前記コ
ア部の溝７を埋め込む工程を付加した。
め込む際に生じる微細溝中の空洞や微細溝の変形を解決
したグレーティング導波路の製造方法を提供する。 【構成】 基板４上に第１クラッド層５を形成し、この
第１クラッド層５の表面にコア層６を形成し、このコア
層６の不要部分を除去して前記第１クラッド層５の表面
にコア部を形成し、前記第１クラッド層５と共にこのコ
ア部を覆うように第２クラッド層８を形成する光導波路
の製造方法において、前記コア層６を形成した後、前記
コア部に微細な溝７を作成し、前記溝を有するコア部を
形成した後、第２クラッド層８を形成する前に、前記コ
ア部の溝７を埋め込む工程を付加した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信用分野で利用さ
れるグレーティング導波路の製造方法に関するものであ
る。
れるグレーティング導波路の製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】シリコン基板上に形成された石英系光導
波路は、安定性、加工性および石英系光ファイバとの整
合性に優れており、更に低損失であるという特徴を有す
るため実用的な導波型光部品として期待されている。上
記特徴を活かして、石英系ガラスを材料としたグレーテ
ィング導波路を製造することが考えられる。グレーティ
ング導波路は導波路中に周期的な屈折率変化を有するも
のであり、その周期に対応した波長の光に対して光路変
換、モード変換などの作用を誘起するものである。この
作用の強さは、屈折率変化が大きくなるほど強くなるた
め、コア部の表面に周期的な溝を施したグレーティング
導波路においては、前記溝が深いほど有利である。さら
に前記グレーティング導波路の安定性及び信頼性の観点
から、前記溝はクラッド層によって均一にしかも完全に
埋め込まれなければならない。
波路は、安定性、加工性および石英系光ファイバとの整
合性に優れており、更に低損失であるという特徴を有す
るため実用的な導波型光部品として期待されている。上
記特徴を活かして、石英系ガラスを材料としたグレーテ
ィング導波路を製造することが考えられる。グレーティ
ング導波路は導波路中に周期的な屈折率変化を有するも
のであり、その周期に対応した波長の光に対して光路変
換、モード変換などの作用を誘起するものである。この
作用の強さは、屈折率変化が大きくなるほど強くなるた
め、コア部の表面に周期的な溝を施したグレーティング
導波路においては、前記溝が深いほど有利である。さら
に前記グレーティング導波路の安定性及び信頼性の観点
から、前記溝はクラッド層によって均一にしかも完全に
埋め込まれなければならない。
【０００３】従来、石英系導波路の製造に際してクラッ
ド層などの膜形成には、モノシラン(SiH4 ) を用いた化
学気相蒸着法(CVD法）または、火炎加水分解反応を利用
した石英系ガラス膜堆積法(FHD方）が用いられている。
ド層などの膜形成には、モノシラン(SiH4 ) を用いた化
学気相蒸着法(CVD法）または、火炎加水分解反応を利用
した石英系ガラス膜堆積法(FHD方）が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、幅がサブミク
ロンオーダーでしかもアスペクト比（深さ／幅）の大き
な微細溝を埋め込む場合、モノシランを用いたCVD 法で
は、反応生成物が等方的に堆積されるため、微細溝の深
さ方向が完全に埋め込まれる前に図３(a) に示すような
オーバーハング１０によりコア部３の微細溝７の上部が
塞がれてしまい、前記微細溝７中に図３(b) に示すよう
に空洞１１ができるという問題がある。また、FHD 法
は、CVD 法に比べて堆積速度が速く、一度に複数枚の試
料に堆積できるという利点を持っているが、透明ガラス
化のときに試料を高温に加熱する必要があるため、前記
微細溝が変形してしまうという問題がある。
ロンオーダーでしかもアスペクト比（深さ／幅）の大き
な微細溝を埋め込む場合、モノシランを用いたCVD 法で
は、反応生成物が等方的に堆積されるため、微細溝の深
さ方向が完全に埋め込まれる前に図３(a) に示すような
オーバーハング１０によりコア部３の微細溝７の上部が
塞がれてしまい、前記微細溝７中に図３(b) に示すよう
に空洞１１ができるという問題がある。また、FHD 法
は、CVD 法に比べて堆積速度が速く、一度に複数枚の試
料に堆積できるという利点を持っているが、透明ガラス
化のときに試料を高温に加熱する必要があるため、前記
微細溝が変形してしまうという問題がある。
【０００５】以上の点により、従来の技術では微細溝を
均一にしかも完全に埋め込むことが困難である。
均一にしかも完全に埋め込むことが困難である。
【０００６】本発明の目的は、グレーティング導波路が
有する微細な溝を埋め込む際に生じる微細溝中の空洞や
微細溝の変形を解決したグレーティング導波路の製造方
法を提供することにある。
有する微細な溝を埋め込む際に生じる微細溝中の空洞や
微細溝の変形を解決したグレーティング導波路の製造方
法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、請求項１では基板上に第１クラッド層を形成
する工程と、この第１クラッド層の表面にコア層を形成
する工程と、このコア層の不要部分を除去して前記第１
クラッド層の表面にコア部を形成する工程と、前記第１
クラッド層と共にこのコア部を覆うように第２クラッド
層を形成する工程とを有する光導波路の製造方法におい
て、前記コア層を形成した後、前記コア部に微細な溝を
作成する工程と、前記溝を有するコア部を形成した後、
前記コア部の溝を埋め込む工程とを有する。また請求項
２では、コア部の溝を埋め込む工程の手段として、電子
サイクロトロン共鳴(ECR) によりプラズマを生成し、こ
のプラズマ中に溝を埋め込むための層を形成するための
原料ガスを導き、その反応生成物を前記コア部表面に堆
積しつつ、かつ前記コア部をターゲットとした高周波ス
パッタを行なうことにより、コア部の溝を埋め込む層を
形成する。また請求項３では、コア部の溝を埋め込む工
程の材料として、TEOS(Si(OC2 H5 ) 4 ) を用い、オゾ
ン(O 3) により前記TEOSを分解し、その酸化物を前記第
１クラッド層及び前記コア部表面に堆積して前記コア部
の溝を埋め込む層を形成する。また請求項４では、コア
部の溝を埋め込む工程の材料として、硅素化合物を溶媒
に溶解した被膜形成用塗布液を用い、前記第１クラッド
層及び前記コア部表面に前記被膜形成用塗布液を塗布し
て前記コア部の溝を埋め込む層を形成する。また請求項
５では、コア部の溝をの埋め込む工程として、前記請求
項２項乃至４項に記載のいずれかの方法によりコア部の
溝を埋め込み層を形成した後、前記コア部の溝の埋め込
み層の上に火炎堆積法(FHD法）で第２上側クラッド層を
形成する。
するため、請求項１では基板上に第１クラッド層を形成
する工程と、この第１クラッド層の表面にコア層を形成
する工程と、このコア層の不要部分を除去して前記第１
クラッド層の表面にコア部を形成する工程と、前記第１
クラッド層と共にこのコア部を覆うように第２クラッド
層を形成する工程とを有する光導波路の製造方法におい
て、前記コア層を形成した後、前記コア部に微細な溝を
作成する工程と、前記溝を有するコア部を形成した後、
前記コア部の溝を埋め込む工程とを有する。また請求項
２では、コア部の溝を埋め込む工程の手段として、電子
サイクロトロン共鳴(ECR) によりプラズマを生成し、こ
のプラズマ中に溝を埋め込むための層を形成するための
原料ガスを導き、その反応生成物を前記コア部表面に堆
積しつつ、かつ前記コア部をターゲットとした高周波ス
パッタを行なうことにより、コア部の溝を埋め込む層を
形成する。また請求項３では、コア部の溝を埋め込む工
程の材料として、TEOS(Si(OC2 H5 ) 4 ) を用い、オゾ
ン(O 3) により前記TEOSを分解し、その酸化物を前記第
１クラッド層及び前記コア部表面に堆積して前記コア部
の溝を埋め込む層を形成する。また請求項４では、コア
部の溝を埋め込む工程の材料として、硅素化合物を溶媒
に溶解した被膜形成用塗布液を用い、前記第１クラッド
層及び前記コア部表面に前記被膜形成用塗布液を塗布し
て前記コア部の溝を埋め込む層を形成する。また請求項
５では、コア部の溝をの埋め込む工程として、前記請求
項２項乃至４項に記載のいずれかの方法によりコア部の
溝を埋め込み層を形成した後、前記コア部の溝の埋め込
み層の上に火炎堆積法(FHD法）で第２上側クラッド層を
形成する。
【０００８】
【作 用】請求項１によれば、第２クラッド層を形成す
る工程の前にコア部の溝を埋め込む工程を加えたので、
溝中に空洞を作ることなく完全に埋め込むことができ
る。請求項２によれば、前記溝の深さ方向のみに溝を埋
め込むための層を堆積でき、前記溝中に空洞を作ること
なく埋め込むことができる。また、請求項３によれば、
原材料としてTEOSを用いることにより、低温クラッド層
を形成でき、更にTEOSを分解して得られる酸化物がモノ
シランを用いたものに比べて段差被覆性に優れているの
で、溝を均一にしかも完全に埋め込むことができる。ま
た請求項４によれば、被膜形成用塗布液が、硅素化合物
の溶液であることから溝にも容易に入り込むことがで
き、更にコア部が変形する温度以下で前記埋め込み層を
焼成できるので、溝を均一にしかも完全に埋め込むこと
ができる。また請求項５によれば、請求項第２項、第３
項あるいは第４項のいずれかの方法を用いてコア部の溝
の埋め込み層をまず形成しておくことで、第２上側クラ
ッド層をFHD 法で形成する際の透明ガラス化による微細
溝の変形を防ぐことができる。
る工程の前にコア部の溝を埋め込む工程を加えたので、
溝中に空洞を作ることなく完全に埋め込むことができ
る。請求項２によれば、前記溝の深さ方向のみに溝を埋
め込むための層を堆積でき、前記溝中に空洞を作ること
なく埋め込むことができる。また、請求項３によれば、
原材料としてTEOSを用いることにより、低温クラッド層
を形成でき、更にTEOSを分解して得られる酸化物がモノ
シランを用いたものに比べて段差被覆性に優れているの
で、溝を均一にしかも完全に埋め込むことができる。ま
た請求項４によれば、被膜形成用塗布液が、硅素化合物
の溶液であることから溝にも容易に入り込むことがで
き、更にコア部が変形する温度以下で前記埋め込み層を
焼成できるので、溝を均一にしかも完全に埋め込むこと
ができる。また請求項５によれば、請求項第２項、第３
項あるいは第４項のいずれかの方法を用いてコア部の溝
の埋め込み層をまず形成しておくことで、第２上側クラ
ッド層をFHD 法で形成する際の透明ガラス化による微細
溝の変形を防ぐことができる。
【０００９】
【実施例】本発明の実施例１を図１及び図２について説
明する。図１において(a) はグレーティング導波路の溝
を上側からみた図、(b) は図１(a) のａ−ａ´線断面図
である。
明する。図１において(a) はグレーティング導波路の溝
を上側からみた図、(b) は図１(a) のａ−ａ´線断面図
である。
【００１０】第１クラッド層５及びコア層６は、それぞ
れシリコン基板４及び前記第１クラッド層５の表面にFH
D 法を用いて形成した（図２(a)(b)）。
れシリコン基板４及び前記第１クラッド層５の表面にFH
D 法を用いて形成した（図２(a)(b)）。
【００１１】次に、微細溝７は、前記コア層６の表面に
電子ビーム描画法及び反応性イオンエッチングを用いて
形成した。ここで、前記微細溝７の深さは0.4 μｍ、幅
は0.2 μｍとした。コア部３は、反応性イオンエッチン
グ法により前記コア層６の不要部分を除去して形成し
た。
電子ビーム描画法及び反応性イオンエッチングを用いて
形成した。ここで、前記微細溝７の深さは0.4 μｍ、幅
は0.2 μｍとした。コア部３は、反応性イオンエッチン
グ法により前記コア層６の不要部分を除去して形成し
た。
【００１２】第２クラッド層８及び微細溝７の埋め込み
層８´は、CVD 法及び高周波スパッタを同時に行うこと
により形成した。
層８´は、CVD 法及び高周波スパッタを同時に行うこと
により形成した。
【００１３】まず、ECR により酸素Ｏ2 をイオン化した
プラズマ液を生成した。そして、このプラズマ中に埋め
込み層８´を含む第２クラッド層８を形成するための原
料ガスとしてモノシランSiH 4 を導き、その反応生成物
を前記コア部３の表面に堆積させつつ、同時に前記コア
部３をターゲットとした高周波スパッタすることによ
り、まず微細溝７の埋め込み層８´、次に第２クラッド
層８を形成した。
プラズマ液を生成した。そして、このプラズマ中に埋め
込み層８´を含む第２クラッド層８を形成するための原
料ガスとしてモノシランSiH 4 を導き、その反応生成物
を前記コア部３の表面に堆積させつつ、同時に前記コア
部３をターゲットとした高周波スパッタすることによ
り、まず微細溝７の埋め込み層８´、次に第２クラッド
層８を形成した。
【００１４】ここで、前記第２クラッド層８の厚さは１
μｍとした。
μｍとした。
【００１５】最後に、第２上側クラッド層９は、前記第
２クラッド層８の表面にFHD 法を用いて形成した。ここ
で、前記第２上側クラッド層９は30μｍとした。
２クラッド層８の表面にFHD 法を用いて形成した。ここ
で、前記第２上側クラッド層９は30μｍとした。
【００１６】以上の手順によりグレーティング導波路を
製造した。
製造した。
【００１７】この製造法で、幅0.2 μｍ、深さ0.4 μｍ
の微細溝７までは、均一にしかも完全に埋め込まれるこ
とを確認した。
の微細溝７までは、均一にしかも完全に埋め込まれるこ
とを確認した。
【００１８】次に本発明の実施例２を説明する。
【００１９】第１クラッド層５及びコア層６は、それぞ
れシリコン基板４及び前記第１クラッド層５の表面にFH
D 法を用いて形成した。
れシリコン基板４及び前記第１クラッド層５の表面にFH
D 法を用いて形成した。
【００２０】次に、微細溝７は、前記コア層６の表面に
電子ビーム描画法及び及び反応性イオンエッチングを用
いて形成した。ここで、前記微細溝７の深さは0.4 μ
ｍ、幅は0.2 μｍとした。コア部３は、反応性イオンエ
ッチング用により前記コア層６の不要部分を除去して形
成した。
電子ビーム描画法及び及び反応性イオンエッチングを用
いて形成した。ここで、前記微細溝７の深さは0.4 μ
ｍ、幅は0.2 μｍとした。コア部３は、反応性イオンエ
ッチング用により前記コア層６の不要部分を除去して形
成した。
【００２１】第２クラッド層８は、原料にTEOSを用いて
CVD 法により形成した。まず、オゾン(O3 ) により前記
TEOSを分解し、得られた酸化物を前記コア部３および前
記第１クラッド層５の表面に堆積した。
CVD 法により形成した。まず、オゾン(O3 ) により前記
TEOSを分解し、得られた酸化物を前記コア部３および前
記第１クラッド層５の表面に堆積した。
【００２２】その堆積は段差被覆性が良いため、前記微
細溝７は前記第２クラッド層８の形成の前に埋め込み層
８´により均一に埋め込まれた。
細溝７は前記第２クラッド層８の形成の前に埋め込み層
８´により均一に埋め込まれた。
【００２３】前記第２クラッド層８の厚さは0.5 μｍと
した。
した。
【００２４】最後に、前記第２クラッド層８の表面にFH
D 法を用いて厚さ30μｍの第２上側クラッド層９を形成
してグレーティング導波路を完成した。
D 法を用いて厚さ30μｍの第２上側クラッド層９を形成
してグレーティング導波路を完成した。
【００２５】本発明の実施例３を説明する。
【００２６】第１クラッド層５及びコア層６は、それぞ
れシリコン基板４および前記第１クラッド層５の表面に
FHD 法を用いて形成した。
れシリコン基板４および前記第１クラッド層５の表面に
FHD 法を用いて形成した。
【００２７】次に、微細溝７は、前記コア層６の表面に
電子ビーム描画法および反応性イオンエッチングを用い
て形成した。ここで、前記微細溝７の深さは0.4 μｍ、
幅は0.2 μｍとした。コア部３は、反応性イオンエッチ
ング法により前記コア層６の不要部分を除去して形成し
た。
電子ビーム描画法および反応性イオンエッチングを用い
て形成した。ここで、前記微細溝７の深さは0.4 μｍ、
幅は0.2 μｍとした。コア部３は、反応性イオンエッチ
ング法により前記コア層６の不要部分を除去して形成し
た。
【００２８】第２クラッド層８及び溝の埋め込み層８´
は、珪素化合物をアルコール、水、塩酸に溶かした混合
溶液を原材料として用いたゾルーゲル法により形成し
た。これにより、第２クラッド層８の形成の前に埋め込
み層８´が形成された。
は、珪素化合物をアルコール、水、塩酸に溶かした混合
溶液を原材料として用いたゾルーゲル法により形成し
た。これにより、第２クラッド層８の形成の前に埋め込
み層８´が形成された。
【００２９】まず、混合溶液中に折出した珪素化合物を
除去するため0.2 μｍのフィルタを通して前記第１クラ
ッド層表面及びコア部３に滴下し、3000rpm でスピンコ
ートした。次に、試料を800 °Ｃで30分間ベークした。
更に、前記スピンコート及びベークを３度繰り返すこと
により、厚さ0.5 μｍの第２クラッド層８を形成した。
除去するため0.2 μｍのフィルタを通して前記第１クラ
ッド層表面及びコア部３に滴下し、3000rpm でスピンコ
ートした。次に、試料を800 °Ｃで30分間ベークした。
更に、前記スピンコート及びベークを３度繰り返すこと
により、厚さ0.5 μｍの第２クラッド層８を形成した。
【００３０】その後、前記第２クラッド層８の表面にFH
D 法を用いて厚さ30μｍの第２上側クラッド層９を形成
してグレーティング導波路を完成した。
D 法を用いて厚さ30μｍの第２上側クラッド層９を形成
してグレーティング導波路を完成した。
【００３１】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、コ
ア部に均一に埋め込まれた微細な溝を有するグレーティ
ング導波路を製造できる。
ア部に均一に埋め込まれた微細な溝を有するグレーティ
ング導波路を製造できる。
【図１】本発明の実施例１に係わるグレーティング導波
路の構成概略図
路の構成概略図
【図２】本発明の実施例１に係わるグレーティング導波
路の製造方法の説明図
路の製造方法の説明図
【図３】従来技術に係わる微細溝の埋込みの説明図
４…基板、５…第１クラッド層、６…コア層、７…微細
溝、８…第２クラッド層、８´…溝の埋め込み層、９…
第２上側クラッド層。
溝、８…第２クラッド層、８´…溝の埋め込み層、９…
第２上側クラッド層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉村 敏昭 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 基板上に第１クラッド層を形成する工程
と、この第１クラッド層の表面にコア層を形成する工程
と、このコア層の不要部分を除去して前記第１クラッド
層の表面にコア部を形成する工程と、前記第１クラッド
層と共にこのコア部を覆うように第２クラッド層を形成
する工程とを有する光導波路の製造方法において、 前記コア層を形成した後、前記コア部に微細な溝を作成
する工程と、前記溝を有するコア部を形成した後、前記
コア部の溝を埋め込む工程とを有することを特徴とする
グレーティング導波路の製造方法。 - 【請求項２】 コア部の溝を埋め込む工程の手段とし
て、電子サイクロトロン共鳴(ECR) によりプラズマを生
成し、このプラズマ中に溝を埋め込むための層を形成す
るための原料ガスを導き、その反応生成物を前記コア部
表面に堆積しつつ、かつ前記コア部をターゲットとした
高周波スパッタを行なうことにより、コア部の溝を埋め
込む層を形成することを特徴とする請求項１記載のグレ
ーティング導波路の製造方法。 - 【請求項３】 コア部の溝を埋め込む工程の材料とし
て、TEOS(Si(OC2 H5 )4 ) を用い、オゾン(O 3) によ
り前記TEOSを分解し、その酸化物を前記第１クラッド層
及び前記コア部表面に堆積して前記コア部の溝を埋め込
む層を形成することを特徴とする請求項１記載のグレー
ティング導波路の製造方法。 - 【請求項４】 コア部の溝を埋め込む工程の材料とし
て、硅素化合物を溶媒に溶解した被膜形成用塗布液を用
い、前記第１クラッド層及び前記コア部表面に前記被膜
形成用塗布液を塗布して前記コア部の溝を埋め込む層を
形成することを特徴とする請求項１記載のグレーティン
グ導波路の製造方法。 - 【請求項５】 コア部の溝を埋め込む工程として、コア
部の溝を埋め込み層を形成した後、前記コア部の溝の埋
め込み層の上に火炎堆積法(FHD法）で第２上側クラッド
層を形成することを特徴とする請求項２乃至４のいずれ
か１項記載のグレーティング導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21301692A JP3108212B2 (ja) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | グレーティング導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21301692A JP3108212B2 (ja) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | グレーティング導波路の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0659146A true JPH0659146A (ja) | 1994-03-04 |
| JP3108212B2 JP3108212B2 (ja) | 2000-11-13 |
Family
ID=16632109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21301692A Expired - Fee Related JP3108212B2 (ja) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | グレーティング導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3108212B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006313309A (ja) * | 2005-05-04 | 2006-11-16 | Korea Electronics Telecommun | 波長分割多重方式の受身型の光加入者網の基地局側の光送信器及びその製作方法 |
| CN112987179A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-06-18 | Oppo广东移动通信有限公司 | 波导制备方法、波导及增强现实显示装置 |
-
1992
- 1992-08-10 JP JP21301692A patent/JP3108212B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006313309A (ja) * | 2005-05-04 | 2006-11-16 | Korea Electronics Telecommun | 波長分割多重方式の受身型の光加入者網の基地局側の光送信器及びその製作方法 |
| CN112987179A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-06-18 | Oppo广东移动通信有限公司 | 波导制备方法、波导及增强现实显示装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3108212B2 (ja) | 2000-11-13 |
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