JPH0682642A

JPH0682642A - 光回路デバイス、その製造方法およびそれを用いた多層光回路

Info

Publication number: JPH0682642A
Application number: JP3886993A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Tatsuura; 智辰浦; Wataru Toyama; 弥外山; Katsusada Motoyoshi; 勝貞本吉; Tetsuzo Yoshimura; 徹三吉村; Yasuhiro Yoneda; 泰博米田; Koji Tsukamoto; 浩司塚本; Takeshi Ishizuka; 剛石塚
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-03-06
Filing date: 1993-02-26
Publication date: 1994-03-25

Abstract

(57)【要約】【目的】基板上に形成された有機膜を形成し、この有
機膜に非線形光学特性を与えることにより、光回路デバ
イスを製造する。【構成】基板上に形成された有機膜を含み、前記膜が
基板上の一部の領域に選択的に形成されているか、また
は前記膜が基板上の全部の領域に形成され、かつ、その
膜の一部の領域が選択的に他の領域と異なる厚さに形成
されているかまたは選択的に異なる構造を有するよう
に、光回路デバイスを形成する。この光回路デバイス
は、種々の構成をもって製造することができ、多層光回
路を形成することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有機膜を選択的に形成
する方法とその有機膜の配向を選択的に制御する方法と
に関する。また、光導波路、多層光回路、電気配線に関
する。また、前記有機膜形成方法を使用して形成される
光導波路、多層光回路、電気配線に関する。

【０００２】

【従来の技術】光導波路を形成する有機膜の製造方法と
しては、スピンコート法を使用して基板上に有機膜を形
成し、これを反応性イオンエッチング法等を使用してエ
ッチングして光導波路の形状にパターニングする方法が
知られている。

【０００３】非線形光学材料をはじめとする有機機能材
料の性能向上のためには、基板上に成長する有機膜の配
向を制御することが必要であり、これまではラビング膜
によりジアセチレン系薄膜の基板面内における配向製膜
が実現されている。

【０００４】光回路としては、計算機の光インターコネ
クション、光交換機をはじめ、各種の光システムにおい
て重要な役割を果たしつゝある。従来の光回路の一例を
図１７に示す。ＩＣ間を光導波路で結合し、信号伝達を
行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】有機膜がスピンコート
法を使用して形成し、これをパターニングして光導波路
の形状に形成する場合には、パターン化された有機膜エ
ッジ部の荒れによって光散乱がおこりやすい。また、ミ
クロンオーダーの厚さの有機膜のエッチング加工には時
間がかゝるなどの問題がある。

【０００６】光重合による導波路の形成は、光散乱の問
題は少ないが、材料が限定され、また、分子配向制御が
困難であるという問題がある。非線形光学導波路を形成
する場合、導波路を形成する分子の長軸方向を光の偏向
方向に配向させることが望ましい。しかしながら、前記
の従来の方法では分子の向きがランダムになるという問
題がある。導電性有機材料を使用した電気配線を形成す
る場合も、配線内での分子の配向を揃えることが望まし
い。延伸による配向化も考えられるが、下地基板が柔ら
かい場合に限られ、また、膜の欠陥を生じさせるおそれ
があるなどデバイス化には適当な方法ではない。

【０００７】さらに、光導波路と光・電子デバイスとを
接合する場合、それらの間の密着性を高める必要がある
が、従来の方法では素子と導波路との間に隙間があきや
すいという問題がある。

【０００８】また、ラビング膜による配向製膜は、膜の
平坦性などに問題があり、また、各種フォトニクスデバ
イスの製造プロセスにメカニカルなラビング工程を入れ
ること自体好ましいことではない。有機単結晶を基板に
使用することによっても配向制御は可能であるが基板に
著しい制約があるため実用的な集積デバイスへの適用は
困難である。

【０００９】また、光回路においては、ＩＣの数が増加
し、接続が複雑になると、導波路を頻繁に交差させる必
要があり、また、半導体レーザやフォトダイオードとの
インターフェースをスムーズにとることが重要になる。
さらに、導波路で光スイッチ、光変調機能を出そうとす
ると、非線形光学導波路の使用が必要になる。通常、非
線形光学導波路は光の損失が大きいためスイッチングに
必要な最小限の長さに抑え、その他の部分は低損失のパ
ッシブ導波路で配線することが望ましく、光回路の多層
化が望まれる。

【００１０】本発明の目的は、これらの欠点を解消する
ことにあり、パターン化された光散乱の少ない有機膜の
製造方法と有機膜の配向制御方法と多層化された光回路
とを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記課
題を解決するため、基板上に形成された有機膜を含み、
前記膜が基板上の一部の領域に選択的に形成されている
か、または前記膜が基板上の全部の領域に形成され、か
つ、その膜の一部の領域が選択的に他の領域と異なる厚
さに形成されているかまたは選択的に異なる構造を有す
る、光回路デバイスが提供される。

【００１２】ここで、光回路デバイスの具体例は、光導
波路、光スイッチ、光変調器、導波路レンズ、導波路グ
レーティング、ホログラム、光分波器、光合波器、波長
フィルタおよび光分岐デバイスである。かかる本発明の
光回路デバイスは、下記の有機膜製造手段のいずれによ
っても形成することができる。

【００１３】第１の手段は、基板上に有機または無機薄
膜のパターンを形成し、このパターン上に選択的に有機
膜を形成する有機膜の製造方法である。第２の手段は、
基板上に有機または無機薄膜のパターンを形成し、この
パターン上に選択的に他の領域より厚く有機膜を形成す
る有機膜の製造方法である。第３の手段は、基板上に有
機または無機薄膜のパターンを形成し、このパターン上
を除く領域に選択的に有機膜を形成する有機膜の製造方
法である。第４の手段は、基板上に有機または無機薄膜
のパターンを形成し、このパターン上に選択的に他の領
域より薄く有機膜を形成する有機膜の製造方法である。
第５の手段は、基板上に有機または無機薄膜のパターン
を形成し、このパターン上に選択的に構造の異なる有機
膜を形成する有機膜の製造方法である。第６の手段は、
基板上に種類の異なる少なくとも２種の有機もしくは無
機薄膜または同種類であるが構造の異なる少なくとも２
種の有機もしくは無機薄膜を形成し、この少なくとも２
種の有機または無機薄膜のうちの少なくとも１種の有機
または無機薄膜をパターン化し、このパターン化された
有機または無機薄膜上に選択的に有機膜を形成する有機
膜の製造方法である。第７の手段は、基板上に種類の異
なる少なくとも２種の有機もしくは無機薄膜または同種
類であるが構造の異なる少なくとも２種の有機もしくは
無機薄膜を形成し、この少なくとも２種の有機または無
機薄膜のうちの少なくとも１種の有機または無機薄膜を
パターン化し、このパターン化された有機または無機薄
膜上に選択的に他の領域より厚く有機膜を形成する有機
膜の製造方法である。第８の手段は、基板上に種類の異
なる少なくとも２種の有機もしくは無機薄膜または同種
類であるが構造の異なる少なくとも２種の有機もしくは
無機薄膜を形成し、この少なくとも２種の有機または無
機薄膜のうちの少なくとも１種の有機または無機薄膜を
パターン化し、このパターン化された有機または無機薄
膜上を除く領域に選択的に有機膜を形成する有機膜の製
造方法である。第９の手段は、基板上に種類の異なる少
なくとも２種の有機もしくは無機薄膜または同種類であ
るが構造の異なる少なくとも２種の有機もしくは無機薄
膜を形成し、この少なくとも２種の有機または無機薄膜
のうちの少なくとも１種の有機または無機薄膜をパター
ン化し、このパターン化された有機または無機薄膜上に
選択的に他の領域より薄く有機膜を形成する有機膜の製
造方法である。第１０の手段は、基板上に種類の異なる
少なくとも２種の有機もしくは無機薄膜または同種類で
あるが構造の異なる少なくとも２種の有機もしくは無機
薄膜を形成し、この少なくとも２種の有機または無機薄
膜のうちの少なくとも１種の有機または無機薄膜をパタ
ーン化し、このパターン化された有機または無機薄膜上
に選択的に構造の異なる有機膜を形成する有機膜の製造
方法である。

【００１４】前記の下地の有機または無機薄膜を気相成
長法を使用して、飛来原子または分子の方向に対して基
板を１０〜９０°傾斜させて形成することによって有機
膜を配向させることができる。なお、前記の気相成長法
は、蒸着法、スパッタリング法、ＭＬＤ（ｍｏｌｅｃｕ
ｌａｒｌａｙｅｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＭＢ
Ｄ（ｍｏｌｅｃｕｌａｒｂｅａｍｄｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）法、ＭＢＥ（ｍｏｌｅｃｕｌａｒｂｅａｍｅ
ｐｉｔａｘｙ）法、イオンプレーティング法、または、
クラスターイオン蒸着法であることが好ましい。また、
前記の有機または無機薄膜の形成に引き続き液体中また
はガス雰囲気中において表面処理するようにしてもよ
い。また、前記の無機薄膜は酸化シリコン膜であり、前
記の有機膜はポリアゾメチン系材料やポリイミド系材料
よりなることが好ましい。また、ポリマー膜をスピンコ
ーティングにより製膜し、ラビング処理し、これをパタ
ーニングしてもよい。逆に、パターン化した後ラビング
処理してもよい。または、ポリマー膜上にパターン化し
たレジストを形成し、これをラビングして、ラビングが
パターンの窓の部分だけ行われるようにしてもよい。

【００１５】前記の有機膜の製造方法を使用して光導波
路、光導波路・バッファ・クラッド層、導電性を有する
配線を形成することができる。多層光回路は、前記の光
導波路が多層に形成され、上層の光導波路の少なくとも
一部と下層の光導波路の少なくとも一部との間で光が移
行する手段を有する多層光回路によって達成される。な
お、前記の光が移行する手段としては、方向性結合器を
使用する方法、前記の上層および下層の光導波路の幅を
導波光の進行方向に対し増加または減少させる方法、前
記の光導波路の幅の増減をテーパー状にする方法、上層
および／または下層の光導波路またはそれらに接する層
にグレーティング構造を形成する方法、前記のグレーテ
ィング構造の周期に分布をもたせる方法がある。また、
光回路上部および／または下部に光および／または電子
素子を装着することができる。

【００１６】本発明の発明者等は、下地となるパターン
化された有機または無機薄膜上に、有機膜が選択的に成
長するかもしくは選択的に成長しないこと、または、他
の領域より厚くもしくは薄く成長すること、または、他
の領域と異なった構造に成長することを実験により確認
した。

【００１７】また、気相成長時に飛来する分子や原子に
対して基板を傾けて下地となる有機または無機薄膜を形
成すれば、その上に成長する有機膜は配向することを実
験により確認した。また、ラビング膜をパターン化する
ことによっても選択配向が可能なことを見出した。

【００１８】本発明は、これらの実験結果を応用したも
のである。

【００１９】以下、図面を参照して、上記本発明の実施
例に係る有機膜の製造方法及び多層光回路について説明
する。

【００２０】第１実施例図１・図２参照ＳｉＯ₂を蒸着源とする電子ビーム蒸着法を使用して、
シリコン基板上に１０Å〜１０μｍ厚の酸化シリコン薄
膜を形成し、これをパターニングして図１（ａ）に示す
ように導波路の形状に形成する。導波路以外の領域はシ
リコン基板が露出していてもよく、あるいは、図２
（ａ）に示すように窒化シリコンなど他の膜が露出して
いてもよい。

【００２１】図１２参照次いで、図１２に示す有機膜製膜装置を使用して有機膜
を形成する。原料としてテレフタルアルデヒド（ＴＰ
Ａ）とパラフェニレンジアミン（ＰＰＤＡ）とを供給
し、基板温度を２５℃にしてポリアゾメチン膜を成長す
ると、ポリアゾメチン膜は酸化シリコン薄膜上に選択的
に成長し、パターニングすることなく図１（ｂ）、図２
（ｂ）に示す光導波路が形成される。

【００２２】第２実施例図３・図４参照酸化シリコン薄膜を斜め蒸着する例について説明する。
例えば、蒸着分子の飛来方向に対して基板を例えばｘ軸
の方向に約８０°傾けて酸化シリコン薄膜を形成し、こ
れをパターニングして、図３（ａ）に示すように、導波
路の形状に形成する。蒸着時の真空度は例えば１０^-6〜
１０^-4Torr、基板温度は２５℃、成長膜厚は１０Å〜１
０μｍ程度である。なお、導波路以外の領域はシリコン
基板が露出していてもよく、あるいは、図４（ａ）に示
すように、窒化シリコン等他の種類の薄膜が露出してい
てもよい。あるいは、導波路以外の領域において基板を
傾けずに垂直蒸着した酸化シリコン膜を露出させておい
てもよい。第１実施例と同様に、ＴＰＡとＰＰＤＡとを
使用して基板温度２５℃でポリアゾメチン薄膜を製膜す
る。この結果、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示すように、
分子の向きがほゞｘ軸方向に配向した導波路が形成され
る。特に、垂直蒸着酸化シリコン膜を導波路パターン以
外の領域に形成する場合には、図４（ｂ）に示すよう
に、導波路部ではほゞｘ軸配向したポリマー膜が形成さ
れ、その他の部分ではランダム配向または垂直配向のポ
リマー膜が形成される。

【００２３】通常、ポリマー鎖の方向に偏光した光に対
する屈折率は、ポリマー鎖と垂直の方向に偏光した光に
対する屈折率よりも大きい。したがって、自動的に側面
が埋め込まれたＴＥモード光に対する導波路が形成され
る。この方法によって、プレーナー処理なしにほゞ平坦
な層が得られる。なお、基板にシリコンでなくガラスや
石英基板を使用した場合、パターン化した酸化シリコン
薄膜以外の領域に特に酸化シリコン膜を形成しなくても
ランダム配向の膜が形成される。逆に、導波路パターン
以外の部分を、導波路の長さ方向に基板を傾けて斜め蒸
着膜を形成すると、その部分の屈折率が小さくなり、導
波路が形成される。

【００２４】また、ｙ方向に傾けて作製したＳｉＯ₂膜
の上にｘ方向に傾けて作製したＳｉＯ₂膜をパターン化
すると、互いに直交する方向にポリマー鎖が配向してパ
ターンが選択的にできる。また、傾ける方向はｘ・ｙ−
軸方向に限定されず、任意の方向でよいことは云うまで
もない。

【００２５】非線形光学導波路の場合、配向性は特性に
大きな影響を及ぼす。例えば、ａｌｌ−ｏｐｔｉｃａｌ
デバイスを構成する３次非線形光学導波路を考えると、
導波路内の分子が偏光方向に揃うことが望ましい。第２
実施例はこの面からも有効である。

【００２６】第３実施例図５参照スラブ型光導波路内にレンズ、プリズム、グレーティン
グ等の光学素子を形成した例を図５に示す。選択的な配
向成長により、従来のようなエッチング、他材料による
埋め込みプロセスを必要とすることなくプレーナースラ
ブ導波路に種々の光学素子を形成することができる。

【００２７】第４実施例図６・図７参照図は波長と光吸収との関係を、入射光偏光方向とｘ軸
（ここでは基板傾斜方向）とのなす角φ（図６（ａ）参
照）を０°，４５°，９０°とした場合についてそれぞ
れ示したグラフであり、図６（ｂ）は基板の傾き角を０
°とし、図６（ｃ）は３０°とし、また、図７（ａ）は
基板の傾き角を６０°とし、図７（ｂ）は８０°として
それぞれ酸化シリコン薄膜を蒸着し、その上に有機膜を
形成した場合の光吸収を示す。

【００２８】このように膜の異方性が基板の傾き角を大
きくするにしたがって増大するという効果を利用するこ
とにより、第１及び第２実施例において導波路パターン
（または光学素子パターン）とそれ以外の領域とを酸化
シリコンの斜め蒸着膜で形成することもできる。たゞ
し、斜め蒸着時の基板傾き角を、導波路パターン（また
は光学素子パターン）とそれ以外の領域とで変えてお
く。例えば、ｘ軸方向に基板を約４５°傾けて形成した
酸化シリコン薄膜を導波路（または光学素子パターン）
に、また、ｘ軸方向に約３０°傾けて形成した酸化シリ
コン薄膜を導波路（または光学素子パターン）以外の領
域に使用する。他の例として、ｘ軸方向に基板を７０°
傾けて形成した酸化シリコン薄膜を導波路（または光学
素子パターン）に、また、ｙ軸方向に基板を５０°傾け
て形成した酸化シリコン薄膜を導波路（または光学素子
パターン）以外の領域に使用する。これらにより、導波
路コアと回りのクラッドとの屈折率を調整することがで
き、パターン境界での不連続性を抑制するとゝもに、導
波路設計の自由度を向上することができる。

【００２９】第５実施例図８参照埋め込み型チャネル導波路の製造例を図８に示す。各バ
ッファ層、クラッド層、及び、導波路層を酸化シリコン
膜形成時の傾き角を制御することにより、コア、クラッ
ドが同一物質で形成された埋め込み型光導波路を製造す
ることができる。

【００３０】第６実施例図９・図１０参照種々の光素子（半導体レーザ、フォトダイオード等）や
電子素子（ＩＣ等）を光導波路と接続し、ハイブリッド
化した例である。図９（ａ）に示すように、あらかじめ
下地パターンを形成した後に、図９（ｂ）に示すよう
に、素子を形成し、次いで、図１０に示すように、有機
膜を堆積させて導波路を形成する。この場合、導波路の
エッチングとその後の位置合わせ操作が不要で、光・電
子素子との密着性の良い接続が実現できる。

【００３１】以上、下地材料として主として酸化シリコ
ン蒸着膜を例にとって説明したが、これに限定されるも
のではない。シリコンの熱酸化膜をパターン化してもよ
い。さらに、他の誘電体、１−１０ジアミノデカン等の
有機膜、ＬＢ膜、シランカップリング材等の表面吸着
層、ラビング処理されたポリマー膜等、それらの上に成
長する有機膜の構造に影響する材料であればすべて使用
することができる。

【００３２】また、ＴＰＡとＰＰＤＡとによるポリアゾ
メチン膜の形成を例にとって説明したが、その他、ポリ
メチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール、ポリ
カーボネート、ポリスチレン等をベースとしたポリマー
膜、カルボン酸の２無水物（カルボニルオキシカルボニ
ル基）またはカルボン酸の酸ハロゲン化基または−ＮＣ
Ｏ基または−ＣＨＯ基の中から選ばれた２個以上の基を
含む分子とアミノ基またはアミノプロトンを１つ以上含
む基または炭素数１〜１０のアルキルアミノ基またはシ
リル化されたアミノ基の中から選ばれた２個以上の基を
有する分子とを結合させて作製したポリマー膜、２つ以
上のエポキシ基を持つ分子とアミノ基またはアミノプロ
トンを１つ以上含む基または炭素数１〜１０のアルキル
アミノ基またはシリル化されたアミノ基の中から選ばれ
た２個以上の基を有する分子とを結合させて作製したポ
リマー膜、ポリシラン膜等導波光を通すような透明度の
高いポリマーであり、下地の影響を受ける材料であれば
何でもよい。また、ポリマー材料に限定されることな
く、低分子結晶、低分子／高分子複合体等も同様に適用
できる。

【００３３】また、導波路材料としては、パッシブ導波
路、電気光学（ＥＯ）効果等の２次の非線形光学効果や
光カー効果等の３次の非線形光学効果を有する非線形光
学導波路等がある。コア・クラッド・バッファの一部ま
たは全部が非線形光学材料であってもよい。

【００３４】導電性を有する有機物質による電気配線を
形成する場合にも、分子配向は重要である。この場合
は、電流が流れる方向に分子の長軸方向を揃えることが
望ましい。第２実施例に示す方法を使用して、例えば、
図１１に示すように、配線パターンの作製が可能であ
る。

【００３５】なお、本発明は、絶縁膜やその他の有機膜
のパターニング方法にも使用しうる汎用性のあるもので
ある。

【００３６】第７実施例図１３（ａ）参照酸化シリコンを蒸発源として電子ビーム蒸着法により基
板上に酸化シリコン薄膜を形成する場合の基板の傾きと
飛来原子・分子の方向との関係を図１３（ａ）に示す。

【００３７】基板の傾き角を７０゜（斜め蒸着）にした
場合と０゜（垂直蒸着）にした場合とにおいて、基板上
にそれぞれ酸化シリコン薄膜を蒸着形成する。蒸着時の
真空度を約１０^-4Torrとし、基板温度を２５℃として膜
厚１０００〜５０００Åの酸化シリコン薄膜を形成す
る。この上にＴＰＡとＰＰＤＡとを使用してポリアゾメ
チン薄膜を製膜する。

【００３８】図１４・図６（ａ）・図１６（ａ）参照図６（ａ）に示すように、基板のｘ軸方向と偏光方向と
のなす角をφとし、ポリアゾメチン薄膜の光吸収の偏光
依存性を測定した結果を図１４に示す。垂直蒸着した酸
化シリコン膜を使用した場合は、図１４（ｂ）に示すよ
うに、ｘ軸方向の偏光（φ＝０゜）に対する吸収とそれ
に垂直方向の偏光（φ＝９０゜）に対する吸収とはほゞ
等しい。それに対し斜め蒸着した酸化シリコン膜を使用
した場合は、図１４（ａ）に示すように、ｘ軸方向の偏
光に対する吸収がそれと垂直方向の偏光に対する吸収に
比べて数倍大きい。このことから、斜め蒸着の酸化シリ
コン薄膜を下地とすることにより、図１６（ａ）に示す
ように、酸化シリコン蒸着時の基板の傾斜方向（ｘ軸方
向）にポリマー鎖が配向したことを示している。

【００３９】図１３（ｂ）・図１５・図１６（ｂ）参照図１３（ｂ）に示すように、入射光と基板との角θを入
射角とし、入射角θを変化したときの光吸収の変化を図
１５に示す。θ＝０の時、すなわち、光（ｙ軸と垂直方
向に偏光している。）を垂直に入射させた時に比べて、
入射角θをプラス側に変化させると吸収が増加し、３０
゜付近で極大傾向を示す。また、入射角θをマイナス側
に変化させると吸収は減少する。このことから、図１６
（ｂ）に示すように、ポリマー主鎖の配向が基板面より
数十度の傾き角をもって上方に伸び、かつ、ｘ軸のマイ
ナス側に向かって成長する場合があると云える。

【００４０】上記のような効果を生ずるための条件は、
前記の製膜条件に限定されるものではなく、また、スパ
ッタリング、ＭＢＤ、イオンプレーティング、クラスタ
ーイオン蒸着法等真空中における製膜法であれば、蒸着
法に限られるものではない。

【００４１】この方法により、ドナー、アクセプターの
位置や供役長が制御された配向度の高い非線形光学材料
の製膜をＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＭＬＤ（ｍｏｌｅｃｕｌａｒｌ
ａｙｅｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の気相成長法によ
り有効に実行することができる。さらに、受光・発光材
料、エレクトロクロミック・フォトクロミックＥＬ材料
等、分子配列の制御を要する種々のフォトニクス材料の
高機能化を行うことができる。

【００４２】第８実施例図１８参照図１８に多層光回路の概念図を示す。この図にはバッフ
ァ層は省略されている。図１８（ａ）は、第２層に形成
したパッシブ導波路で光を導波し、必要に応じて上部の
非線形光学導波路に光の一部または全部を移行させ、変
調をかけている。また、第２層にある配線をよけるた
め、第３層の導波路に光を移し、再度第２層に戻してい
る。図１８（ｂ）は、第２層の光を第１層の非線形光学
導波路に移し、方向性結合器によってスイッチングした
後に第２層の配線に戻している。

【００４３】図１９・図２０参照多層光回路の断面図を図１９・図２０に示す。電気配線
は、前記のように光導波路をよけながら形成されてお
り、バッファ層と光導波層との界面、または、それらの
層内部に形成されている。バッファ層と光導波層は層間
絶縁の役割を果たす。半導体レーザ、フォトダイオード
等の光素子は、図２０に示すように、光回路基板の上
面、下面、側面に装着される。

【００４４】図９実施例図２１参照発光・受光素子への光の出入りをスムーズにする例を図
２１に示す。発光・受光素子側に光導波路を形成してお
き、これを密着させることにより光を出入りさせること
ができる。これにより、導波路のエッチングとその後の
位置合わせ等煩雑な工程が不要になり、素子を置くだけ
で機能を発揮させることができる。導波路のコアのみな
らず、バッファ・クラッド層を形成することもできる。

【００４５】第１０実施例図２２・図２３参照具体的に層間の光移行をさせる例を図２２に示す。例え
ば、バッファ層の一部をその周辺のバッファ層より高屈
折率にする。これにより、光の移行が可能になる。具体
的には、図２３に示すように、酸化シリコンの斜め蒸着
膜を下地としてバッファ層を成長させることにより、ポ
リマー膜を部分的に配向させることができる。導波路の
幅方向に傾けて斜め蒸着した場合、ＴＥモードの光に対
して屈折率が大きくなる。したがって、この部分におい
て光が移行する。導波路の長さ方向に傾けて斜め蒸着し
た場合は、ＴＥモードの光に対して屈折率が小さくな
る。したがって斜め蒸着していない部分において光が移
行する。斜め蒸着の傾斜を変えることによっても同様に
屈折率制御が可能である。通常のフォトリソグラフィー
法を使用して部分的に異なる材料を挿入し、光移行部分
を形成することもできる。

【００４６】第１１実施例図２４・図２５参照導波路幅を変化させることによって光移行する例を図２
４・図２５に示す。導波路幅をテーパ状に変化させるこ
とにより光移行が安定にできることが報告されている
（９１／４高分子可能性講座／有機非線形光学材料の最
前線講演要旨ｐ４８）。これを縦型にしたのが本実施例
である。幅が広がっている部分では実効屈折率が増加す
るため、そちら側に光が移行しやすくなる。このような
パターンは通常のエッチングにより形成できる。また、
図１・図２に示すような酸化シリコンの蒸着膜、斜め蒸
着膜を下地としても形成できる。

【００４７】さらに、導波路または隣接層にグレーティ
ングを形成することによっても光移行は可能である。そ
の際、チャーピングを導入するとより安定な移行ができ
る。導波路材料および／またはバッファ・クラッド材料
としては、パッシブ導波路、電気光学（ＥＯ）効果等の
２次の非線形光学効果や光カー効果等の３次の非線形光
学効果を有する非線形光学材料等を使用することができ
る。特に、光移行部に非線形光学材料を使用すると、移
行量、移行の有無を電気および／または光によりコント
ロールでき、光回路のフレキシビリティが増す。さら
に、波長多重により、情報量の増加が図れる。その際、
先に述べた導波路幅の変化、グレーティングのチャープ
化等は有効である。導波路幅の代わりに、導波路厚さ、
バッファ層厚さを変えることによっても光移行の制御が
できることは云うまでもない。

【００４８】図２６参照図２６に入射光を第１層に、出力光を第２層に導波させ
たマトリックススイッチの例を示す。光の移行はクロス
ポイントにおける非線形光学材料への電圧印加または光
照射によりコントロールされる。

【００４９】第１２実施例図２７・図２８・図２９参照図２７・図２８に示すようにパターン化した基板を図２
９に示すようにｙ軸方向に傾斜させて（傾斜角θ＝４５
゜）ＳｉＯ₂を８００Å厚にＥＢ（エレクトロンビー
ム）蒸着し、次に、第２実施例に示すように、ＴＰＡ，
ＰＰＤＡを用いてポリアゾメチン膜を蒸着する。主鎖方
向はｙ軸方向（傾斜方向）に配向する傾向がある。パタ
ーンの形状とパターンの傾斜とによって主鎖方向を自由
に制御することができる。

【００５０】図３０・図３１参照４５゜傾斜させてポリアゾメチン膜を蒸着したときの光
吸収スペクトルを図３０に示す。垂直蒸着したときの光
吸収スペクトル（図３１参照）に比べて、２色性が約２
０倍大きくなっている。本発明の第２の特徴によれば、
また基板上に形成された有機ポリマー膜からなる光導波
路であって、前記有機ポリマー膜が気相成長によるポリ
マー膜からなるかまたはこれを主体としてなることを特
徴とする光導波路が提供される。

【００５１】本発明において、上記気相成長によるポリ
マー膜は、蒸着重合により得られたものであるのが好ま
しく、ポリイミドからなるのがさらに好ましい。さら
に、このポリイミドは部分フッ素化または全フッ素化さ
れているのがよい。

【００５２】本発明は、また、基板上にパターン化した
有機または無機薄膜を形成し、次いでこのパターン化薄
膜上にポリイミド膜を選択的に配向気相成長させること
を含む光導波路の作製方法を提供する。

【００５３】以下、実施例により、上記本発明を具体的
に説明する。

【００５４】図３２は光導波路形成プロセスの一例を示
す説明図である。以下においては、パターン化した薄膜
として、ＳｉＯ₂を蒸発源とする電子ビーム（ＥＢ）蒸
着膜を用いた場合を例にとって説明する。図３３は、導
波路パターンを酸化シリコンの斜め蒸着膜で形成するプ
ロセスの例を示す説明図である。例えば、図３２のよう
にｙ軸方向に基板を約４５゜傾けて形成した酸化シリコ
ン薄膜を用いる。蒸着時の真空度は、例えば、１０^-6〜
１０^-4Torrであり、基板温度は２５℃である。そして、
これにより、膜厚１０Å〜１０ミクロンの下地パターン
をつくる。導波路パターン以外の部分には、Ｓｉ表面、
Ｓｉ熱酸化膜表面、石英表面などが露出していてもよい
し、あるいは窒化シリコンなど他の種類の薄膜の表面が
露出していてもよい。あるいは、導波路パターン以外の
部分において、基板を傾けずに形成した垂直蒸着酸化シ
リコン膜を露出させてもよい。あるいは、導波路パター
ン部とは別の方向に傾けて形成した酸化シリコン膜を露
出させてもよい。この上に、例えば、無水ピロメリト酸
（ＰＭＤＡ）と４，４′−ジアミノジフェニルエーテル
（ＤＤＥ）を真空中に導入して気相反応させ（ガス圧は
例えば１０^-6Torr〜１０^-2Torr）、基板温度５０℃で基
板にポリアミック酸を全面に堆積させると、酸化シリコ
ンの上にｙ軸方向に配向したポリアミック酸膜が選択的
に成長し、ＴＥ光（偏波面が面内方向にある光）に対す
る自動的に光導波路が形成される。さらに、これを２２
０℃で１時間アニールすると、ポリイミド導波路とな
る。このプロセスによる光導波路の製造の具体例を図３
４に模式図として示す。この導波路において、０．６３
ミクロンのＨｅ−Ｎｅレーザー（ＴＥ光）や近赤外ＬＤ
光（ＴＥ光）の導波を確認した。

【００５５】さらに、このプロセスを繰り返すことによ
り、多層導波路が容易に成形でき、縦型方向性結合器な
どの導波路デバイスを作製することができ、光インター
コネクションなどにおける光回路基板の高集積化を図る
ことができる。また、スラブ型光導波路内に、レンズ、
プリズム、グレーティングなど種々の光学素子を、上記
の如き選択的な配向成長により、従来のようなエッチン
グや他材料による埋め込みプロセスを行うことなく、形
成することができる。

【００５６】さらに、各バッファー層、クラッド層、お
よび導波路層を酸化シリコン層形成時の傾き角を制御す
ることにより、コア、クラッドが同一物質で形成された
埋め込み型光導波路を作製することができる。また、種
々の光素子（半導体レーザー、フォトダイオードなど）
や電子素子（ＩＣなど）を光導波路と接続し、ハイブリ
ッド化することもできる。例えば、予め下地パターンを
形成した後、素子を設置し、次に有機膜を堆積させるの
である。この場合、導波路のエッチングとその後の位置
合わせ操作が不要で、光素子や電子素子との密着の良い
接続が実現される（特願平４−４８９６１号明細書参
照）。

【００５７】以上においては、下地材料として主として
酸化シリコン蒸着膜を例にとり説明してきたが、これに
限定されることはない。例えば、他の誘電体、１，１０
−ジアミノデカンなどの有機膜、ＬＢ膜、シランカップ
リング材などの表面吸着層、ラビング処理されたポリマ
ー膜など、それらの上に成長する有機膜の構造に影響す
る膜や材料であれば何でも用いることができる。また、
ＰＭＤＡ，ＤＤＥによるポリイミド膜を例にとって説明
したが、他のポリイミド系材料、例えば、６ＦＤＡ、Ｐ
ＦＤＢによる部分フッ素化または全フッ素化されたポリ
イミド材料にも適用できることは言うまでもない。

【００５８】図３５は、エッチングによる光導波路形成
プロセスの一例を示す説明図である。ポリイミドを蒸着
重合で形成した後、フォトリソグラフィによりレジスト
パターンを作る。これをマスクとして酸素プラズマエッ
チングすると、導波路コア部分が得られる。ここで、コ
ア形成前に予めスピンコーティングや蒸着重合によりク
ラッド層を設け、コア形成後にスピンコーティングや蒸
着重合によりクラッド層をかぶせるとよい。クラッドの
材料としては、コアと同系統のポリイミド系材料を用い
るのが望ましいけれども、必ずしもそれに限定されるも
のではなく、コア部分より導波光に対する屈折率が低い
ものであればよい。

【００５９】図３６は、コア形成に際し、コアのポリマ
ーの鎖を配向させた例を示す説明図である。光の進行方
向またはそれに近い方向にポリマー鎖が配向するように
しておくと、ポリマーの吸収ロスを低下せしめることが
できるのである。これは、偏光方向がポリマー主鎖と垂
直の方向にあるときに吸収が弱くなるためである。

【００６０】図３７は、導波路パターン領域以外の部分
のポリマー鎖を、導波路に沿う方向またはそれに近い方
向に配向させ、導波路パターン部ではランダム配向させ
た例を示す説明図である。これにより、ＴＭおよびＴＥ
の両偏波に対し導波路パターン内の屈折率が大きくな
り、導波路が形成される。

【００６１】基板内で異なった配向性を有する領域を作
ることもできる。これにより、曲がり導波路を形成する
ことができる。例えば、下地の斜め蒸着膜形成を、基板
の傾斜方向を変えながら複数の領域に行えばよい。

【００６２】また、図３８のように、コア部のポリマー
を基板と垂直に配向形成すると、ＴＭモードに対して常
に屈折率が高くなるため、上記のように複数領域に分割
することなく、曲がり導波路を簡単に作製することがで
きる。逆に、コア部以外の部分のポリマーを基板と垂直
に配向形成しても、ＴＥモードに対してコア部の屈折率
が常に高くなるため、上記のように複数領域に分割する
ことなく、曲がり導波路を簡単に作製することができ
る。さらに、コアをランダム配向とし、その他の部分を
水平配向にしても、ＴＭモードに対して常に導波路とし
て作用するようになる。

【００６３】また、上記において、ポリイミドとして、
フッ素化ポリイミドを使用することにより、可視領域、
１．３μｍおよび１．５μｍ帯での吸収ロスを低下せし
めることができる。尚、上記ではポリイミドについて記
述したが、ポリアゾメチンなどの他の材料も同様に本発
明に有用である。本発明の第３の特徴によれば、またゲ
ート（Ｇ）、ソース電極（Ｓ）およびドレイン電極
（Ｄ）を具備し、ゲート絶縁膜とポリマー半導体膜とを
有する薄膜トランジスターであって、ポリマー半導体が
ソース電極（Ｓ）−ドレイン電極（Ｄ）方向に配向して
いることを特徴とする薄膜トランジスターが提供され
る。

【００６４】本発明のポリマー薄膜トランジスターにお
いては、ポリマー半導体は、ソース電極とドレイン電極
との間においてＳ−Ｄ方向に選択的に配向しているのが
好ましい。

【００６５】以下、実施例により、上記本発明を具体的
に説明する。

【００６６】図３９は、ＴＦＴの構造の例を示す模式断
面図である。図３９において、（ａ）〜（ｄ）、（ｉ）
および（ｊ）は逆スタガード構造ＴＦＴを示し、（ｅ）
〜（ｈ）はスタガード構造ＴＦＴを示す。（ａ）は、ゲ
ート絶縁膜として酸化シリコンの斜め蒸着膜２を形成
し、その上にポリアゾメチン膜３を作製した例である。
例えば、図４０に示すように、基板をｙ軸方向に約４５
゜傾斜させた状態で酸化シリコンを蒸着することにより
１０００〜５０００Åの厚さでゲート絶縁膜を形成し、
次いでその上にテレフタルアルデヒド（ＴＰＡ）とパラ
フェニレンジアミン（ＰＰＤＡ）を原料として用い、Ｃ
ＶＤによりポリアゾメチン膜を気相成長させてポリマー
半導体膜とするのである。このように、Ｓ−Ｄ間の電流
方向（ｙ軸）に沿って基板を傾斜させ、蒸着膜を形成す
ると、Ｓ−Ｄ方向に配向した共役ポリマー（ポリマー半
導体）膜が得られる。この結果、Ｓ−Ｄ方向のモビリテ
ィが向上し、良好なＴＦＴが形成できる。ポリマーの配
向度は基板の傾斜角で制御可能であり、Ｓ−Ｄ方向およ
びそれと垂直な方向のモビリティを調整することも可能
である。

【００６７】（ｂ）は、上記と同様にして、誘電体から
なるゲート絶縁膜４上に５０〜２０００Åの厚さの誘電
体の斜め蒸着膜２を形成し、その上に共役ポリマー膜３
を形成してポリマーの配向を制御した例である。（ｃ）
および（ｄ）は、ＳおよびＤをポリマー半導体と絶縁体
との界面に形成した例である。この場合、Ｓ−Ｄ間の領
域においてポリマーが選択的に配向する。

【００６８】（ｉ）に示す例では、基板１上にゲートを
形成後、上記と同様にして、斜め蒸着膜２（例えばＳｉ
Ｏ₂膜）を形成し、次いでＣＶＤ気相成長によりポリイ
ミド膜５（１０００〜５０００Å）およびポリアゾメチ
ン膜３（１００〜３０００Å）を順次に形成する。これ
により、配向が履歴し、ポリイミドゲート絶縁膜および
ポリアゾメチンポリマー半導体膜ともに配向する。

【００６９】（ｊ）では、同様にして、基板１上にゲー
トを形成後、斜め蒸着膜２を形成し、次にポリイミド膜
５（１０００〜５０００Å）を形成し、さらにＳおよび
Ｄを形成後、ポリアゾメチン膜３（１００〜３０００
Å）を形成する。これにより、Ｓ−Ｄ間の領域において
ポリアゾメチンが選択的に配向する。

【００７０】（ｅ）は、基板１上に斜め蒸着膜２を形成
し、次いでＳおよびＤを形成後、ポリアゾメチン膜３を
形成し、次にポリイミドまたは窒化珪素からなるゲート
絶縁膜４を形成し、その上にＧを形成した例である。一
方、（ｆ）は、基板１上に斜め蒸着膜２を形成し、次い
でポリアゾメチン膜３を形成後、その上にＳおよびＤを
形成し、次にポリイミドまたは窒化珪素からなるゲート
絶縁膜４を形成し、そしてその上にＧを形成した例であ
る。（ｅ）ではＳ−Ｄ間の領域においてポリマー半導体
の選択配向が得られ、（ｆ）では全面でのポリマー半導
体の配向が得られる。

【００７１】（ｇ）および（ｈ）は、基板自体に配向性
を持たせた例であり、基板６として延伸ポリマーからな
る基板やラビング処理をしたポリマーからなる基板等を
用いることができる。あるいは、ガラスプレート上にポ
リマー膜を形成後ラビング処理した如きものであっても
よい。あるいはゲートポリマー絶縁膜を形成後、これを
ラビングし、次いでポリマー半導体膜を形成してもよ
い。

【００７２】上記の例において、斜め蒸着膜の代わりに
配向処理した有機膜（ラビング膜など）を用いてもよ
い。また、ポリマー半導体膜として、ポリチオフェン、
ポリシランなどの共役ポリマーの蒸着膜を用いてもよ
い。

【００７３】ゲート絶縁膜としても、他に、例えば、ポ
リメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール、ポ
リカーボネート、ポリスチレンなどをベースとしたポリ
マー膜、カルボン酸の２無水物（カルボニルオキシカル
ボニル基）またはカルボン酸のハロゲン化基または−Ｎ
ＣＯ基または−ＣＨＯ基の中から選ばれた２個以上の基
を含む分子と、アミノ基またはアミノプロトンを１つ以
上含む基または炭素数１〜１０のアルキルアミノ基また
はシリル化されたアミノ基の中から選ばれた２個以上の
基を有する分子とを結合させて作製したポリマー膜、２
つ以上のエポキシ基を持つ分子と、アミノ基またはアミ
ノプロトンを１つ以上含む基または炭素数１〜１０のア
ルキルアミノ基またはシリル化されたアミノ基の中から
選ばれた２個以上の基を有する分子とを結合させて作製
したポリマー膜、ポリシロキサン膜などを広い範囲で選
択して用いることができる。

【００７４】また、ゲート絶縁膜の材料は、ポリマー材
料に限定されることなく、低分子結晶や低分子／高分子
複合体などを用いることもできる。本発明の第４の特徴
によれば、また、下記の如き、高分子３次元光導波路の
製造のための手段が提供される。第１の手段は、基板上
に少なくとも１対の電極を形成し、この電極間に電圧を
印加しながら、ＣＶＤ法を使用して極性基を含むポリマ
ー薄膜を形成し、ポリマーの極性基を配向させる高分子
３次元光導波路の製造方法である。

【００７５】第２の手段は、基板上に少なくとも１対の
電極を形成し、ＣＶＤ法を使用して極性基を含むポリマ
ー薄膜（４）を形成し、次に、前記の電極間に電圧を印
加しながらＣＶＤ法を使用して極性基を含むポリマー薄
膜を形成して極性基を配向させ、次に、前記の電極
（３）間に印加された電圧を除去し、ＣＶＤ法を使用し
て極性基を含むポリマー薄膜（４）を形成する高分子３
次元光導波路の製造方法である。

【００７６】第３の手段は、一方の電極が基板上にあ
り、他方の電極が基板上方にある少なくとも１対の電極
を形成し、この電極間に電圧を印加しながら、ＣＶＤ法
を使用して極性基を含むポリマー薄膜（４）を形成し、
ポリマーの極性基を配向させる高分子３次元光導波路の
製造方法である。

【００７７】第４の手段は、一方の電極が基板上にあ
り、他方の電極が基板上方にある少なくとも１対の電極
を形成し、ＣＶＤ法を使用して極性基を含むポリマー薄
膜を形成し、次に、前記の電極間に電圧を印加しながら
ＣＶＤ法を使用して極性基を含むポリマー薄膜を形成し
て極性基を配向させ、次に、前記の電極間に印加された
電圧を除去し、ＣＶＤ法を使用して極性基を含むポリマ
ー薄膜を形成する高分子３次元光導波路の製造方法であ
る。

【００７８】第５の手段は、第１、第２、第３、また
は、第４の手段において、前記の電極間に印加する電圧
の大きさを連続的に変化させ、光導波路の屈折率を垂直
方向に連続的に変化させる高分子３次元光導波路の製造
方法である。

【００７９】第６の手段は、第１、第３、または、第５
の手段の高分子３次元光導波路の製造方法を使用して形
成された光導波路上にバッファ層を形成し、このバッフ
ァ層上に第１、第３、または、第５の手段の高分子３次
元光導波路の製造方法を使用して再び光導波路を形成す
る工程を繰り返し実行して多層光導波路を形成する高分
子３次元光導波路の製造方法である。

【００８０】第７の手段は、第２、第４、または、第５
の手段の高分子３次元光導波路の製造方法を繰り返し実
行して多層光導波路を形成する高分子３次元光導波路の
製造方法である。

【００８１】第８の手段は、基板上に、光導波路形成領
域に沿って複数の対向電極を形成し、この複数の対向電
極に順次電圧を印加しながら、ＣＶＤ法を使用して極性
基を含むポリマー薄膜を形成する高分子３次元光導波路
の製造方法である。

【００８２】第９の手段は、第８の手段の高分子３次元
光導波路の製造方法を繰り返し実行して多層光導波路を
形成する高分子３次元光導波路の製造方法である。

【００８３】第１０の手段は、基板上に複数の微細電極
を形成し、この微細電極のそれぞれに印加する電圧を制
御して任意の電場パターンを形成しながら、ＣＶＤ法を
使用して極性基を含むポリマー薄膜を形成する高分子３
次元光導波路の製造方法である。

【００８４】第１１の手段は、第１０の手段の高分子３
次元光導波路の製造方法を繰り返し実行して多層光導波
路を形成する高分子３次元光導波路の製造方法である。

【００８５】第１２の手段は、第８または第１０の手段
の高分子３次元光導波路の製造方法において、対向電極
の一方を基板上方に配設する高分子３次元光導波路の製
造方法である。

【００８６】第１３の手段は、第１２の手段の高分子３
次元光導波路の製造方法を繰り返し実行して多層光導波
路を形成する高分子３次元光導波路の製造方法である。

【００８７】第１４の手段は、第８、第９、第１０、第
１１、第１２、または、第１３の手段の高分子３次元光
導波路の製造方法において、印加電圧の大きさを連続的
に変化させ、光導波路の屈折率を垂直方向に連続的に変
化させる高分子３次元光導波路の製造方法である。

【００８８】近年、ＣＶＤ法を使用してポリマー原料を
蒸着重合させてポリマー薄膜を形成する方法が開発され
た。この方法には下記の特長がある。（１）不純物の少ない膜が得られるため、膜本来の機能
（絶縁性等）が高まる。（２）製膜時に溶媒を使用しないので、溶媒分子の膜内
への残留が防げる。（３）ドライプロセスであるため、半導体製造工程にお
いて全工程を真空中で実施できる。

【００８９】現在までにＣＶＤ法による製膜が可能な分
子としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリアゾメチ
ン、ポリウレア等が判明しているが、脂肪酸アミンとエ
ポキシとの反応によるエポキシ系（一次元または三次
元）ポリマーの製膜も可能になっている。

【００９０】本発明の発明者らは、このＣＶＤ法による
ポリマー膜の製膜方法を使用して製膜と同時に光導波路
を形成することができれば本発明の目的は達成されると
の着想のもとに研究を重ねた結果、基板に形成した電極
間に電場を印加しながらＣＶＤ法を使用して極性基を含
むポリマー膜を製膜すると、電場が印加されている領域
のポリマー膜の極性基が配向して屈折率が他の領域と異
なることを見出した。本発明はこの研究結果を応用した
ものである。

【００９１】基板上に形成された電極間に電場を印加し
ながらポリマー膜を製膜すると、上下方向においては空
気−ポリマー膜−基板の相互間の屈折率の相異により、
また、横方向においては極性基の配向による屈折率の相
異により光が閉じ込められる。

【００９２】また、基板上に形成された電極上にポリマ
ー膜を製膜するときに、初めは電場を印加しないで任意
の厚さにポリマー膜を形成し、その上に電場を印加して
任意の厚さに極性基を配向させたポリマー膜を形成し、
さらにその上に電場を印加しないで任意の厚さにポリマ
ー膜を形成すれば、上下方向も横方向もポリマーの屈折
率変化で光が閉じ込められ、完全な埋め込み型導波路が
形成される。

【００９３】なお、導波路型光制御デバイスにおていは
単一モード導波路が望まれる。それには上下左右が対称
で導波路部分の屈折率変化が適度であるものが理想的で
ある。しかし多くの埋め込み型導波路では上部を基板と
異なるバッファ層で覆うため、完全な上下対称とはなら
ない。本発明の製造方法を使用すれば上下左右とも完全
対称な構造が実現でき、理想的な導波路を形成すること
ができる。

【００９４】また、極性基の配向を利用して導波路を形
成しているため、導波路内では光の閉じ込めとゝもに非
線型光学効果が生まれるので光変調器として利用するこ
とが可能である。

【００９５】さらにまた、電極間に印加する電圧の大き
さを変化させれば、分子の配向度、つまり屈折率の変化
をコントロールできるため、導波路設計に極めて有利で
ある。なお、多層化することで種々の光デバイスを形成
することもできる。

【００９６】以下、図面を参照して、上記本発明の実施
例に係る高分子３次元光導波路の製造方法について説明
する。

【００９７】第１実施例図４１参照シリコン基板１１上にバッファ層としてシリコン酸化膜
１２を形成し、その上にアルミニウム膜を１０００Å厚
に形成してパターニングし、１０μｍの間隔をもって対
向する１対のアルミニウム電極１３を形成する。

【００９８】ＣＶＤ装置のセルにアミノエチルアミノニ
トロピリジン（ＡＥＡＮＰ）とテトラメチルビフェニル
エポキシ（ＴＭＢＥ）とを別々に入れて加熱蒸発させ、
下記の条件でバッファ層２上にポリマー膜１４を形成す
る。

【００９９】基板温度３２℃ ガス圧２〜３．５×１０^-5Torr 蒸着レート３〜５Å／ｓ蒸着時間２時間膜厚２μｍ電極間に印加する電圧２００Ｖ（０．２ＭＶ／cm）セル温度ＡＥＡＮＰ：７０〜７２℃，Ｂ
Ｅ：１００〜１０５℃

【０１００】図４２参照この結果、電極１３に挟まれた領域のポリマー膜１４は
配向し、３次元導波路１５が形成される。

【０１０１】第２実施例図４３参照ノンドープのシリコン基板１１上にアルミニウム膜を１
０００Å厚に形成してパターニングし、１０μｍの間隔
をもって対向する１対の電極１３を形成する。次いで、
基板温度、ガス圧、蒸着レート、セル温度の条件を第１
実施例と同一にしてポリマー膜１４を形成する。

【０１０２】その際、最初の３０分間は、同図（ａ）に
示すように、電極間に電圧を印加することなく０．５μ
ｍの厚さにポリマー膜１４を形成する。次の６０分間
は、同図（ｂ）に示すように、２００Ｖ（０．２ＭＶ／
cm）の電圧を印加して１．０μｍの厚さにポリマー膜１
４を形成する。ポリマー膜１４は電極に挟まれた領域に
おいて分子が配向する。

【０１０３】次の３０分間は、同図（ｃ）に示すよう
に、再び電圧を印加することなく０．５μｍの厚さにポ
リマー膜１４を形成する。その結果、同図（ｄ）に示す
ように、上下左右がポリマー膜１４に囲まれた埋め込み
型３次元導波路１５が形成される。

【０１０４】前記２種類の導波路に劈開面への直接結合
によりＨｅ−Ｎｅレーザ光の導波を試験した。その結
果、スクリーン上に明瞭な導波光が観測され、３次元光
導波路が形成されたことが確認された。また、第２実施
例の導波光は第１実施例のそれに比べてモード数が著し
く減少しており、埋め込み型導波路の形成とその効果と
が確認された。また、第１実施例の導波路についてＭａ
ｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計により電気光学効果を測定
した結果、電気光学定数ｒ₁₁として０．１ｐｍ／Ｖが観
測され、この導波路が光変調器としても利用可能である
ことが確認された。

【０１０５】第３実施例図４４参照第１実施例において、ポリマー膜成長中に電極１３間に
印加する電圧を０から徐々に増加させ再び徐々に０まで
減少するようにすれば、導波路の屈折率を図４４に示す
ように分布させることができる。

【０１０６】第４実施例図４５参照第２実施例のポリマー膜成長工程を繰り返し実行するこ
とによって、多層導波路を形成することができる。この
場合のポリマー膜の屈折率はポリマー膜成長方向に図４
５に示すように分布する。

【０１０７】第５実施例図４６参照第３実施例のポリマー膜成長工程を繰り返し実行するこ
とによって、多層導波路を形成することができる。この
場合のポリマー膜の屈折率はポリマー膜成長方向に図４
６に示すように分布する。

【０１０８】第６実施例図４７、図４８参照第１実施例の工程を電極１３の形状を変えて繰り返し実
行することによって、図４７、図４８（図４８は図４７
の矢印Ａ方向から見た側面図である。）に示すように、
下層の導波路１６と上層の導波路１７との形状が異なる
多層導波路を形成することができる。

【０１０９】第７実施例図４９参照基板上に対向する電極を形成するのに代えて、図９に示
すように、一方の電極１８を基板上に、そして他方の電
極１９を基板１１の上方に配設するようにしてもポリマ
ー膜を配向させることができる。

【０１１０】図８実施例図５０〜５４参照図の（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。

【０１１１】図５０に示すように、対向する１対の電極
１３を導波路形成方向に沿って複数個に分割し、図５１
（ａ）、図５２（ａ）、図５３（ａ）、図５４（ａ）に
示すように順次電圧を印加する電極の位置をずらし、特
に、図５２（ａ）においては電圧を印加する電極を徐々
に移動しながらポリマー膜を成長すると、図５１
（ｂ）、図５２（ｂ）、図５３（ｂ）、図５４（ｂ）に
示すように、基板上に成長するポリマー膜に上方に湾曲
する導波路１５が形成される。

【０１１２】図５５参照上記の工程を組み合わせることによって図１５に示すよ
うな方向性結合器を形成することができる。

【０１１３】第９実施例図５６参照基板１１上に微細電極２０を配設し、対向する任意の電
極間に電圧を印加しながらポリマー膜を成長することに
よって複雑な平面形状の導波路を形成することができ、
また、電圧を印加する電極２０の位置をポリマー膜成長
中に徐々に移動させれば導波路を上方向に曲げて形成す
ることができる。

【０１１４】微細電極への電圧印加方法としては、基板
上にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を配設し、その上に微
細電極を形成し、ＩＣ等によりポリマー膜の成長と同期
させてＴＦＴを駆動し、任意の電極間に電圧を印加する
ようにすればよい。

【０１１５】図５７参照この方法を使用して、図５７に示す複合型光デバイスの
ような複雑な形状のものを製造することができる。

【０１１６】第１０実施例第８・９実施例において、対向する微細電極の一方を第
７実施例に示すように基板の上方に配設するようにして
もよい。なお、この場合、基板上に形成する電極は微細
化が困難な場合には一体に形成してもよい。本発明の第
５の特徴によれば、また、基板上に少なくとも１対の電
極を形成し、前記電極間に電圧を印加しながらＣＶＤ法
によりポリマー膜を製造するに際して、前記基板上に予
め配向膜を形成し、これにより前記ポリマー膜の分子鎖
を配向させるかまたは極性基の配向を促進させることを
含む有機非線形光学材料の製造方法が提供される。

【０１１７】即ち、本発明によれば、ドライプロセスで
ポリマー膜を製膜し、しかもポリマー膜の製膜と導波路
化とを１つの工程で実現することのできる高分子３次元
光導波路の製造、特に任意の屈折率分布を有する光導波
路、完全埋め込み型光導波路、基板に垂直方向に変化す
る光導波路、さらにはこれらの多層構造からなる光導波
路の製造が可能である。

【０１１８】本発明の第４の特徴に関して前述した如
く、基板に形成した電極間に電場を印加しながらＣＶＤ
法を利用してポリマー膜を製膜すると、極性分子が配向
するので、極性基を有するポリマー鎖が配向される。一
方、ＣＶＤによるポリマー膜の製膜に際して、基板上に
配向膜が形成されていると、ポリマー鎖が配向される。
しかして、本発明では、この電場アシストＣＶＤによる
ポリマー膜の製造に際して、基板として配向膜の形成さ
れた基板を用いられる。

【０１１９】電場アシストＣＶＤにより配向されたポリ
マー膜を製造しようとする場合に、ポリマー鎖の向きと
極性の向きが一致しなかったり、分子分極の大きさが小
さかったり、あるいは印加電圧が十分かけられないとい
ったケースでは、電場アシストＣＶＤによりポリマー鎖
を配向させて光導波路を得ることが困難な場合がある。
この時、配向膜を用いればポリマー鎖が配向し、光導波
路を形成することができるのである。

【０１２０】また、配向膜によりポリマー鎖の向きを制
御することで、印加電場による分子分極の配向効率を最
適化することができ、その結果、ポリマー膜の非線形光
学定数を向上させることができる。さらに、配向膜によ
り、パッシブ導波路のパターンを形成し、その一部に電
場を印化しながらＣＶＤ製膜することで、ポリマー非線
形光学デバイスを一工程で形成することができる。

【０１２１】本発明の方法によれば、さらに次の如き利
点が得られる。即ち、電場アシストＣＶＤによるポリマ
ー膜を製膜して光導波路を製造する場合には、光導波路
の全体が非線形光学効果を有するものとなる。しかし、
このとき、基板の所定部分のみに予め配向膜を形成して
おき、この基板を用いて電場アシストＣＶＤによるポリ
マー膜の形成を行うと、その部分にのみ非線形光学効果
を有する導波路を得ることができるのである。また、電
場アシストＣＶＤによりポリマー非線形光学デバイスを
製造しようとすると、電場印加のために必要とする電極
のパターンが複雑になり、デバイスの製造が困難になる
という不都合がある。しかし、かかる場合に、基板上に
予め配向膜を形成しておくことにより、電極パターンを
単純化することができ、そのようなデバイスの製造が可
能となる。

【０１２２】以下、実施例により、上記本発明を具体的
に説明する。

【０１２３】第１実施例図５８に示す如く、Ｓｉウェハ３１を熱酸化してＳｉＯ
₂層３２を形成し、その上に１０μｍの間隔をもって対
向する１対のＡｌ電極３３を形成した。これを４５゜傾
けて配置し、ＣＶＤ装置によりＳｉＯ₂の斜め蒸着膜を
形成して配向膜とし、次いで電極上のＳｉＯ₂膜をリフ
トオフにより除去した。

【０１２４】ＣＶＤ装置のセルにオルトフタルアルデヒ
ド（ＯＰＡ）およびメトキシフェニレンジアミン（ＭＰ
ＤＡ）とを別々に入れて加熱蒸発させながら、下記の条
件で電場アシストＣＶＤを行った。

【０１２５】基板温度室温ガス圧１×１０^-3Torr 蒸着レート〜５Å／sec 膜厚１μｍ印加電圧２０Ｖ（Ｍａｘ０．２ＭＶ／cm）セル温度ＯＰＡ：４５〜５５℃，ＭＰＤＡ：６０
〜７０℃ また、ＳｉＯ₂配向膜を形成しなかった以外は、上記と
全く同様にして電場アシストＣＶＤを行い、上記の試料
と比較した。実験は全てＨｅ−Ｎｅレーザを用いて行っ
た。

【０１２６】この結果、配向膜ありの場合には、チャネ
ル導波路が形成され、電気光学効果はｒ〜０．１ｐｍ／
Ｖであった。一方、配向膜なしの場合には、スラブ型の
導波路となり、チャネル導波路は形成されず、電気光学
効果はｒ〜０．０３ｐｍ／Ｖであった。上記の結果か
ら、配向膜の存在により分子が配向し、チャネル型導波
路が形成され、また極性部分の配向度が増して電気光学
効果が向上したことがわかる。

【０１２７】第２実施例第１実施例で用いたと同じＳｉＯ₂層付きＳｉウェハか
らなる基板上に、図５９に示す如く、ＡＩ電極３４を形
成した。次いで、第１実施例と全く同様にして、ＳｉＯ
₂斜め蒸着膜３５を図示の形状に形成し、これを基板と
して用いて電場アシストＣＶＤを行った。得られた膜
は、Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ型スイッチングデバイス
を形成しており、電極間に６．５Ｖの電圧を印加したと
きに出射光の強度変化が観測された。このように、パッ
シブ光導波路３６および非線形光導波路３７を含むポリ
マ非線形光学デバイスが一工程で形成できた。

【０１２８】本発明の第６の特徴によれば、さらに、非
線形光学材料を用いて形成された上下１対の光導波路よ
りなり、上下の光導波路は分極の向きを互いに逆向きと
し、電界印加による光導波路間での光の移行を行う上下
導波路間光スイッチが提供される。

【０１２９】また、非線形光学材料を用いて形成された
上下１対の光導波路よりなり、上下の光導波路は分極の
向きを等しくし、かつ光導波路間に逆方向に弱く分極さ
せた中間層を設け、電界印加による光導波路間での光の
移行を行う上下導波路間光スイッチが提供される。ま
た、パッシブ導波路の上下に非線形光学材料を用いて光
導波路２７，２８を形成し、かつ上下の光導波路は分極
の向きを互いに逆向きとし、１対の電極による電界印加
により前記パッシブ導波路２９の光を上下任意の光導波
路に移行させる上下導波路間光スイッチが提供される。

【０１３０】また、本発明は、上記の少なくとも１つの
上下導波路間光スイッチを用いて形成された多層導波路
を含み、光の進行方向を平面内および層間で任意に制御
される３次元光回路が提供される。この構成を採ること
により上下導波路間で光を移行させることができる上下
導波路間光スイッチ及び３次元光回路が得られる。

【０１３１】図６０〜６２は本発明の上下導波路間光ス
イッチの原理説明図である。図６０に示すものは、
（ａ）図の如く、基板４０上に、上下に平行で且つ矢印
で示す分極方向が互いに異なる非線形光学材料の光導波
路４１，４２と、１対の電極４３，４３′を設けたもの
で、上下の光導波路は（ｂ）図の如く同じ大きさの屈折
率を持っている。そして電極４３，４３′に電圧を印加
し、光導波路４１，４２に電界をかけると電気光学効果
により、（ｃ）図の如く一方の光導波路４１の屈折率は
小さくなり、他方の光導波路２２の屈折率は大きくな
る。その結果両光導波路４１，４２は屈折率差が大きく
なり、全て結合しなくなり、光路は（ｂ）図の状態から
（ｃ）図の如くになる。

【０１３２】また、図６１に示すものは、同図（ａ）の
如く基板２０上に、上下に平行で且つ矢印で示す分極方
向が等しい非線形光学材料の光導波路２４，２５と、１
対の電極２３，２３′を形成し、中間層２６を光導波路
２４，２５とは逆方向に弱く分極させたもので、上下の
光導波路２４，２５及び中間層２６は（ｂ）図の如き屈
折率となっている。そして電極２３，２３′に電圧を印
加し、光導波路２４，２５及び中間層２６に電界をかけ
ると電気光学効果により（ｃ）図の如く光導波路２４，
２５の屈折率は減少し、中間層２６の屈折率は大きくな
る。その結果ポテンシャルのバリアは低くなり、光路は
（ｂ）図の状態から（ｃ）図の如くになる。

【０１３３】また、図６２に示すものは、同図（ａ）の
如く基板２０上に、上下に平行で且つ矢印で示す分極方
向が互いに異なる非線形光学材料の光導波路２７，２８
と、１対の電極２３，２３′と、光導波路２７，２８の
中間に配置されたパッシブ導波路２９とを設けたもの
で、その光導波路２７，２８及びパッシブ導波路２９の
屈折率は（ｄ）図の如くである。そして電極２３，２
３′に電圧を印加しないときは（ｄ）図の如く、光導波
路２７，２８とパッシブ導波路２９とは結合せず光はパ
ッシブ導波路２９内を導波される。

【０１３４】また、電極２３，２３′に正電圧印加時は
（ｂ）図の如く電気光学効果により上方の光導波路２７
の屈折率は減少し、下方の光導波路２８の屈折率は増大
し、この下方の光導波路２８と中央のパッシブ導波路２
９で結合が生じ光は下方の光導波路２８へ移行する。ま
た逆電圧印加時は（ｃ）図の如く電気光学効果により上
方の光導波路２７の屈折率は増大し、下方の光導波路２
８の屈折率は低下する。この結果上方の光導波路２７と
中央のパッシブ導波路で結合が生じ光はパッシブ導波路
２９から上方の光導波路２７へ移行する。

【０１３５】図６３は上記本発明の上下導波路間光スイ
ッチの第１の実施例を示す図である。本実施例は基板
（図示していない）として熱酸化Ｓｉを用い、その上に
Ａｌを蒸着し、エッチングにより１０μｍギャップのパ
ターンを形成して電極とし、その上にＣＶＤ法により図
６３の如く上下に平行し、且つ矢印で示す方向に分極さ
れた光導波路２１，２２をポリマーを用いて形成したも
のである。

【０１３６】このように上下の光導波路で分極の向きを
逆にすることは、ポリマーのガラス転移を利用した通常
のポーリングでは不可能（上下を別々にポーリング出来
ないため）であるが、本実施例では、電場印加の下での
ＣＶＤ成膜を利用し、一層ずつ分極の向き、大きさを変
えて光導波路を形成した。電場印加下でのＣＶＤ成膜で
は、分子配向はポリマ化と同時に行われ、そのまま固定
されるので上方の光導波路２１を形成するときに逆向き
の電界を加えても下方の分極は反転しない。

【０１３７】ＣＶＤ成膜に用いた分子は、モノマとして
前述したＡＥＡＮＰ（２−（２−アミノエチルアミノ）
−５−ニトロピリジン）およびＢＥ（テトラメチルビフ
ェニルエポキシ）を用い、基板温度３２℃、印加電界８
００Ｖ（０．８ＭＶ／cm）でＣＶＤにより前述した分子
構造のＡＥＡＮＰ／ＢＥポリマーを得た。得られたポリ
マーの屈折率は１．７〜、電気光学定数は〜５ｐｍ／Ｖ
であった。

【０１３８】このように構成された本実施例において、
光導波路２１，２２の断面が幅１０μｍ、厚さ０．６μ
ｍ、上下導波路間の間隔０．４μｍのとき、電極に１０
Ｖ／μｍの電圧を印加したところ、図６０で説明した原
理により上下導波路間でのレーザ光の移行が確認され
た。

【０１３９】図６４は本発明の上下導波路間光スイッチ
の第２の実施例を示す図である。本実施例の構成は前実
施例とほぼ同様であり、異なるところは、上下の光導波
路２４，２５の分極方向を同方向とし、かつ中間層を反
対方向に弱く分極して形成したことである。本実施例に
おいて、光導波路２４，２５の断面が、幅１０μｍ、厚
さ０．６μｍ、中間層２６の厚さ０．６μｍのとき、電
極に８Ｖ／μｍの電圧を印加したところ、図６１で説明
した原理により、上下の光導波路間でのレーザ光の移行
が認められた。

【０１４０】図６５は本発明の上下導波路間光スイッチ
の第３の実施例を示す図である。本実施例が第１の実施
例と異なるところは上下の光導波路２７，２８間にパッ
シブ導波路２９を設けたことである。なおパッシブ導波
路は、カルコゲナイトガラス（Ａｓ−Ｓ−Ｓｅ−Ｇｅ
系、屈折率〜２．４）を電子ビームによりパターニング
して作製した。

【０１４１】本実施例において、光導波路２７，２８及
びパッシブ導波路の断面が、幅１０μｍ、厚さ０．６μ
ｍ、各導波路間の間隔０．４μｍのとき、電極に±１５
Ｖ／μｍの電圧印加したところ、図６２で説明した原理
により上下の光導波路２７，２８へのレーザ光のスイッ
チングが確認された。

【０１４２】以上の第１〜第３の実施例では、分極が同
方向に揃ったタイプに比し８０〜９０％の印加電圧でス
イッチング動作を示した。また図６５の第３の実施例の
ように、上下の光導波路への選択的なスイッチングは分
極方向が同方向に揃ったタイプでは実現し得ないのは勿
論である。

【０１４３】図６６は本発明の３次元光回路の実施例を
示す断面図である。本実施例は基板３０の上にバッファ
層３１と高屈折率のポリマーからなる光導波路層３２と
を交互に積層し、その所要部に前述の第１〜第３の実施
例の光スイッチ３３を配置して多層導波路を形成し、上
部に発光、受光素子を備えたＩＣ３４を配置したもので
ある。なお同一層内の光の移行のためには従来公知の光
スイッチを設ければ良い。

【０１４４】本実施例によれば、多層導波路で光を光ス
イッチ３３により任意の方向に曲げて目的のＩＣ端子
（受光部）に導くことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光導波路形成工程説明図である。

【図２】光導波路形成工程説明図である。

【図３】光導波路形成工程説明図である。

【図４】光導波路形成工程説明図である。

【図５】スラブ型導波路内の光学素子形成工程説明図で
ある。

【図６】ＳｉＯ₂ＥＢ蒸着膜上のポリアゾメチン膜の２
色性を示すグラフである。

【図７】ＳｉＯ₂ＥＢ蒸着膜上のポリアゾメチン膜の２
色性を示すグラフである。

【図８】埋め込み型チャネル導波路の製造例である。

【図９】光・電子素子と光導波路とのハイブリッド形成
工程説明図である。

【図１０】光・電子素子と光導波路とのハイブリッド形
成工程説明図である。

【図１１】電気配線形成工程説明図である。

【図１２】製膜装置の構成図である。

【図１３】基板と蒸発ビーム入射方向・偏光方向・入射
光方向との関係を示す図である。

【図１４】ポリアゾメチン薄膜の光吸収の偏光依存性を
示すグラフである。

【図１５】試料への入射角と光吸収との関係を示すグラ
フである。

【図１６】ポリマー鎖の配向方向を示す模式図である。

【図１７】従来の光インターコネクションの構成図であ
る。

【図１８】多層光回路の概念図である。

【図１９】多層光回路の断面図である。

【図２０】多層光回路の断面図である。

【図２１】多層光回路の断面図である。

【図２２】多層光回路の断面図である。

【図２３】光移行の説明図である。

【図２４】光移行例を示す図である。

【図２５】光移行例を示す図である。

【図２６】立型光スイッチの例を示す図である。

【図２７】ポリマー膜の製造工程図である。

【図２８】ポリマー膜の製造工程図である。

【図２９】製膜プロセス説明図である。

【図３０】ポリマーの光吸収スペクトルである（斜め蒸
着）。

【図３１】ポリマーの光吸収スペクトルである（垂直蒸
着）。

【図３２】光導波路形成プロセスの一例を示す説明図で
ある。

【図３３】導波路パターンを酸化シリコンの斜め蒸着膜
で形成するプロセスの例を示す説明図である。

【図３４】光導波路の製造の具体例を示す模式図であ
る。

【図３５】エッチングによる光導波路形成プロセスの一
例を示す説明図である。

【図３６】コア形成に際し、コアのポリマーの鎖を配向
させた例を示す説明図である。

【図３７】導波路パターン領域以外の部分のポリマー鎖
を、導波路に沿う方向またはそれに近い方向に配向さ
せ、導波路パターン部ではランダム配向させた例を示す
説明図である。

【図３８】コア部のポリマーを基板と垂直に配向形成
し、曲がり導波路を作製する例を示す説明図である。

【図３９】本発明のポリマー薄膜トランジスターの構造
例を示す模式断面図である。

【図４０】ゲート絶縁膜の形成とそれに引き続くポリマ
ー半導体膜の形成のためのプロセスを説明する図であ
る。

【図４１】光導波路の製造工程説明図である。

【図４２】光導波路の構成図である。

【図４３】光導波路の製造工程説明図である。

【図４４】光導波路の屈折率分布図である。

【図４５】多層光導波路の屈折率分布図である。

【図４６】多層光導波路の屈折率分布図である。

【図４７】多層光導波路の製造工程説明図である。

【図４８】図７の矢印Ａ方向から見た側面図である。

【図４９】電極配列の他の例を示す説明図である。

【図５０】垂直方向に湾曲する光導波路の製造工程説明
図である。

【図５１】垂直方向に湾曲する光導波路の製造工程説明
図である。

【図５２】垂直方向に湾曲する光導波路の製造工程説明
図である。

【図５３】垂直方向に湾曲する光導波路の製造工程説明
図である。

【図５４】垂直方向に湾曲する光導波路の製造工程説明
図である。

【図５５】方向性結合器の構成図である。

【図５６】微細電極使用による光導波路の製造工程説明
図である。

【図５７】複合型光デバイスの構成図である。

【図５８】斜め蒸着による配向膜の形成を説明する図で
ある。

【図５９】ポリマー非線形光学デバイスの製造の例を示
す図である。

【図６０】本発明の上下導波路間光スイッチの原理説明
図である。

【図６１】本発明の上下導波路間光スイッチの原理説明
図である。

【図６２】本発明の上下導波路間光スイッチの原理説明
図である。

【図６３】本発明の上下導波路間光スイッチの第１の実
施例を示す図である。

【図６４】本発明の上下導波路間光スイッチの第２の実
施例を示す図である。

【図６５】本発明の上下導波路間光スイッチの第３の実
施例を示す図である。

【図６６】本発明の３次元光回路の実施例を示す断面図
である。

【符号の説明】

Ｇ…ゲートＳ…ソース電極Ｄ…ドレイン電極１…基板２…斜め蒸着膜３…ポリマー半導体膜４…誘電体膜５…有機膜６…配向基板１１…基板１２…バッファ層１３…電極１４…ポリマー膜１５，１６，１７…光導波路１８…基板上の電極１９…基板上方の電極２０…微細電極３１…Ｓｉウェハ３２…ＳｉＯ₂層３３，３４…Ａｌ電極３５…ＳｉＯ₂斜め蒸着膜３６…パッシブ光導波路３７…非線形光導波路４０，５０…基板４１，４２，４４，４５，４７，４８…光導波路４３，４３′…電極４６…中間層４９…パッシブ層５１…バッファ層５２…光導波路層５３…光スイッチ５４…ＩＣ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 27/15 8934−4Ｍ (31)優先権主張番号特願平4−179909 (32)優先日平４(1992)７月７日 (33)優先権主張国日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号特願平4−189554 (32)優先日平４(1992)７月16日 (33)優先権主張国日本（ＪＰ） (72)発明者吉村徹三神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者米田泰博神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者塚本浩司神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者石塚剛神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成された有機膜を含み、前記
膜が基板上の一部の領域に選択的に形成されているか、
または前記膜が基板上の全部の領域に形成され、かつ、
その膜の一部の領域が選択的に他の領域と異なる厚さに
形成されているかまたは選択的に異なる構造を有する、
光回路デバイス。
【請求項２】前記有機膜が有機ポリマー膜、ポリシラ
ン膜、有機低分子結晶膜または有機低分子／高分子複合
体膜である請求項１記載の光回路デバイス。
【請求項３】前記有機ポリマー膜がポリアゾメチン、
ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルパゾール、
ポリカーボネートまたはポリスチレンをベースとするポ
リマー膜、カルボン酸の二無水物、カルボン酸の酸ハロ
ゲン化基、−ＮＣＯ基および−ＣＨＯ基から選ばれる２
個以上の基を含む分子とアミノ基またはアミノプロトン
を１個以上含む基、炭素数１〜１０のアルキルアミノ基
およびシリル化されたアミノ基から選ばれる２個以上の
基を含む分子とを結合させて得られるポリマー膜、また
は２個以上のエポキシ基を含む分子とアミノ基またはア
ミノプロトンを１個以上含む基、炭素数１〜１０のアル
キルアミノ基およびシリル化されたアミノ基から選ばれ
る２個以上の基を含む分子とを結合させて得られるポリ
マー膜である請求項２記載の光回路デバイス。
【請求項４】前記有機膜が基板上に形成された有機ま
たは無機薄膜のパターン上に選択的に形成されたもので
ある請求項１記載の光回路デバイス。
【請求項５】前記有機膜が基板上に形成された有機ま
たは無機薄膜のパターン上に選択的に他の領域より厚く
形成されたものである請求項１記載の光回路デバイス。
【請求項６】前記有機膜が基板上に形成された有機ま
たは無機薄膜のパターン上を除く領域に選択的に形成さ
れたものである請求項１記載の光回路デバイス。
【請求項７】前記有機膜が基板上に形成された有機ま
たは無機薄膜のパターン上に選択的に他の領域より薄く
形成されたものである請求項１記載の光回路デバイス。
【請求項８】前記有機膜が基板上に形成された有機ま
たは無機薄膜のパターン上で選択的に異なる構造を有す
る請求項１記載の光回路デバイス。
【請求項９】基板上に種類の異なる少なくとも２種の
有機もしくは無機薄膜または同種類であるが構造の異な
る少なくとも２種の有機もしくは無機薄膜を形成し、前記少なくとも２種の有機または無機薄膜のうちの少な
くとも１種の有機または無機薄膜をパターン化し、前記パターン化された有機または無機薄膜上に選択的に
有機膜を形成することを含む光回路デバイスの製造方
法。
【請求項１０】基板上に種類の異なる少なくとも２種
の有機もしくは無機薄膜または同種類であるが構造の異
なる少なくとも２種の有機もしくは無機薄膜を形成し、前記少なくとも２種の有機または無機薄膜のうちの少な
くとも１種の有機または無機薄膜をパターン化し、前記パターン化された有機または無機薄膜上に選択的に
他の領域より厚く有機膜を形成することを含む光回路デ
バイスの製造方法。
【請求項１１】基板上に種類の異なる少なくとも２種
の有機もしくは無機薄膜または同種類であるが構造の異
なる少なくとも２種の有機もしくは無機薄膜を形成し、前記少なくとも２種の有機または無機薄膜のうちの少な
くとも１種の有機または無機薄膜をパターン化し、前記パターン化された有機または無機薄膜上を除く領域
に選択的に有機膜を形成することを含む光回路デバイス
の製造方法。
【請求項１２】基板上に種類の異なる少なくとも２種
の有機もしくは無機薄膜または同種類であるが構造の異
なる少なくとも２種の有機もしくは無機薄膜を形成し、前記少なくとも２種の有機または無機薄膜のうちの少な
くとも１種の有機または無機薄膜をパターン化し、前記パターン化された有機または無機薄膜上に選択的に
他の領域より薄く有機膜を形成することを含む光回路デ
バイスの製造方法。
【請求項１３】基板上に種類の異なる少なくとも２種
の有機もしくは無機薄膜または同種類であるが構造の異
なる少なくとも２種の有機もしくは無機薄膜を形成し、前記少なくとも２種の有機または無機薄膜のうちの少な
くとも１種の有機または無機薄膜をパターン化し、前記パターン化された有機または無機薄膜上に選択的に
構造の異なる有機膜を形成することを含む光回路デバイ
スの製造方法。
【請求項１４】基板上に形成された有機膜を含み、前
記膜が基板上の一部の領域に選択的に形成されている
か、または前記膜が基板上の全部の領域に形成され、か
つ、その膜の一部の領域が選択的に他の領域と異なる厚
さに形成されているかまたは選択的に異なる構造を有す
る、導電性配線。
【請求項１５】請求項１記載の光回路デバイスからな
る光導波路を少なくとも一部に含む多層光回路。
【請求項１６】光導波路が多層に形成され、上層の光
導波路の少なくとも一部と下層の光導波路の少なくとも
一部との間で光が移行する手段を有する請求項３８記載
の多層光回路。
【請求項１７】基板上に形成された有機ポリマー膜か
らなる光導波路であって、前記有機ポリマー膜が気相成
長によるポリマー膜からなるかまたはこれを主体として
なる光導波路。
【請求項１８】基板上にパターン化した有機または無
機薄膜を形成し、次いでこのパターン化薄膜上にポリイ
ミド膜を選択的に配向気相成長させることを含む光導波
路の製造方法。
【請求項１９】ゲート、ソース電極およびドレイン電
極を具備し、ゲート絶縁膜とポリマー半導体膜とを有す
る薄膜トランジスターであって、ポリマー半導体がソー
ス電極−ドレイン電極方向に配向していることを特徴と
する薄膜トランジスター。
【請求項２０】基板上に少なくとも１対の電極を形成
し、前記電極間に電圧を印加しながら、ＣＶＤ法を使用して
極性基を含むポリマー薄膜を形成し、ポリマーの極性基
を配向させることを含む高分子３次元光導波路の製造方
法。
【請求項２１】基板上に少なくとも１対の電極を形成
し、ＣＶＤ法を使用して極性基を含むポリマー薄膜を形成
し、前記電極間に電圧を印加しながら、ＣＶＤ法を使用して
極性基を含むポリマー薄膜を形成して極性基を配向さ
せ、前記電極間に印加された電圧を除去し、ＣＶＤ法を使用
して極性基を含むポリマー薄膜を形成することを含む高
分子３次元光導波路の製造方法。
【請求項２２】一方の電極が基板上にあり、他方の電
極が基板上方にある少なくとも１対の電極を形成し、前記電極間に電圧を印加しながら、ＣＶＤ法を使用して
極性基を含むポリマー薄膜を形成し、ポリマーの極性基
を配向させることを含む高分子３次元光導波路の製造方
法。
【請求項２３】一方の電極が基板上にあり、他方の電
極が基板上方にある少なくとも１対の電極を形成し、ＣＶＤ法を使用して極性基を含むポリマー薄膜を形成
し、前記電極間に電圧を印加しながらＣＶＤ法を使用して極
性基を含むポリマー薄膜を形成して極性基を配向させ、前記電極間に印加された電圧を除去し、ＣＶＤ法を使用
して極性基を含むポリマー薄膜を形成することを含む高
分子３次元光導波路の製造方法。
【請求項２４】基板上に、光導波路形成領域に沿って
複数の対向電極を形成し、前記複数の対向電極に順次電圧を印加しながら、ＣＶＤ
法を使用して極性基を含むポリマー薄膜を形成すること
を含む高分子３次元光導波路の製造方法。
【請求項２５】基板上に複数の微細電極を形成し、前記微細電極のそれぞれに印加する電圧を制御して任意
の電場パターンを形成しながら、ＣＶＤ法を使用して極
性基を含むポリマー薄膜を形成することを含む高分子３
次元光導波路の製造方法。
【請求項２６】基板上に少なくとも１対の電極を形成
し、前記電極間に電圧を印加しながらＣＶＤ法によりポ
リマー膜を製造するに際して、前記基板上に予め配向膜
を形成し、これにより前記ポリマー膜の分子鎖を配向さ
せるかまたは極性基の配向を促進させることを含む有機
非線形光学材料の製造方法。
【請求項２７】非線形光学材料を用いて形成された上
下１対の光導波路よりなり、上下の光導波路は分極の向きを互いに逆向きとし、電界
印加による光導波路間での光の移行を行う上下導波路間
光スイッチ。
【請求項２８】非線形光学材料を用いて形成された上
下１対の光導波路よりなり、上下の光導波路は分極の向きを等しくし、かつ光導波路
間に逆方向に弱く分極させた中間層を設け、電界印加に
よる光導波路間での光の移行を行う上下導波路間光スイ
ッチ。
【請求項２９】パッシブ導波路の上下に非線形光学材
料を用いて光導波路を形成し、かつ上下の光導波路は分
極の向きを互いに逆向きとし、１対の電極による電界印
加により前記パッシブ導波路の光を上下任意の光導波路
に移行させる上下導波路間光スイッチ。