JPH0720337A

JPH0720337A - 光導波路の製造方法

Info

Publication number: JPH0720337A
Application number: JP14921693A
Authority: JP
Inventors: Akira Urano; 章浦野; Hiroo Kanamori; 弘雄金森; Takashi Kogo; 隆司向後; Tomokane Hirose; 智財広瀬; Masahide Saito; 眞秀斉藤
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1993-06-21
Filing date: 1993-06-21
Publication date: 1995-01-24

Abstract

(57)【要約】【目的】より簡素な工程で光導波路の製造をなし得る
ようにする。【構成】本発明の光導波路の製造方法は、所定のパタ
ーンで形成されたコアの周りに、より屈折率の低いクラ
ッドを備えてなる光導波路の製造方法であって、クラッ
ドの下部となる下部クラッド１２０を形成し、この下部
クラッド層表面に所定のパターンで凹み１２５を設ける
第１の工程と、下部クラッド表面に、屈折率を上昇させ
るドーパント（例えば、リン）を含むガラス微粒子１３
０を堆積させた後、この堆積したガラス微粒子を焼結し
て、クラッドの上部となる上部クラッド１４０を形成す
ると同時に下部クラッドの凹みにコアを形成する第２の
工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光導波路の製造技術に
関するもので、より簡素な方法で光導波路の製造をなし
得るものである。

【０００２】

【従来の技術】光導波路の製造方法として、例えば、図
４，図５に示すような方法が知られており、これらの方
法ではつぎのようにして光導波路の製造がなされてい
る。

【０００３】図４の方法では、まず、平板状のＳｉ基板
上に形成された透明石英層１２０（または、透明石英基
板）の表面に導波路用ガラス組成物層１５１を形成する
（図４（ａ））。このガラス組成物層１５１は、Ｓｉ及
びドーパントを含む原料ガスとＨ₂及びＯ₂の混合ガス
とを用いた火炎加水分解反応によって、ガラス微粒子
（「スート」ともいう）を基板の表面に付着させて形成
する。原料ガスには、例えば、ＳｉＣｌ₄，ＧｅＣ
ｌ₄，ＴｉＣｌ₄，ＰＯＣｌ₃，ＰＣｌ₃，ＢＣｌ₃な
どからなるものを用いる。これを火炎堆積法（以下、Ｆ
ＨＤ法）という。

【０００４】ついでこのガラス組成物１５１を焼結して
透明化した後、エッチングして所定のパターンのコア１
５０を形成する（同図（ｂ））。この後に、ＦＨＤ法で
ガラス組成物からなるスート層１４０を形成する。スー
ト層は、例えば、ＳｉＣｌ₄，ＰＯＣｌ₃，ＰＣｌ₃，
ＢＢｒ₃，ＢＣｌ₃などからなる原料ガスを用いたＦＨ
Ｄ法によって形成され、これを形成した後に、スート層
を焼結して透明化して光導波路を完成する（同図
（ｃ））。スート層を形成する際の各原料組成の濃度
は、透明化した後に光導波部分とは屈折率の異なったク
ラッドとなるように調整されている。

【０００５】図５の方法では、まず、基板上に形成され
た透明石英層１２０（または、透明石英基板）をエッチ
ングして所定のパターンの凹部を形成する（図５
（ａ））。次いで、透明石英層１２０の表面に導波路用
のガラス組成物層１５１をＦＨＤ法で形成する（同図
（ｂ））。このガラス組成物１５１は、例えば、ＳｉＣ
ｌ₄，ＧｅＣｌ₄，ＢＣｌ₃，ＰＯＣｌ₃，ＰＣｌ₃な
どからなる原料ガスを用いたＦＨＤ法でガラス形成微粒
子を付着させて形成する。

【０００６】そして、ガラス組成物層１５１を焼結して
透明化した後、平面研磨して透明石英層１２０の表面を
露出させて、透明石英層１２０の凹部にコア１５０を形
成する（同図（ｃ））。透明石英層１２０の研磨面にク
ラッドとなるように組成の濃度が調整されたスート層を
堆積させた後に、焼結して透明化して光導波路を完成す
る（同図（ｄ））。

【０００７】このようにして、略平板上のガラス層の内
部の屈折率の異なった領域を光の導波領域（コア）とす
る光導波路が形成される。上述したいずれの方法も、透
明石英基板層１２０は、Ｓｉなどの耐火材料表面に予め
ＦＨＤ法によって所定厚さの石英ガラス層を合成したも
のか、或いは、平板上の石英基板を用いたものであり、
エッチング及びＦＨＤ法を利用して導波路構造とするも
のである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の製造方法のうち
前者のものでは、コア用スート層を堆積させ、透明ガラ
ス化した後、所定形状を残してエッチングし、さらに、
そのうえからクラッド用スート層を堆積させてこれを透
明ガラス化をしている。後者では、予め所定形状の溝を
基板上に作成しておき、その上からコア用スート層を堆
積させこれを透明ガラス化している。いずれの場合も、
下部クラッド層，コア，上部クラッド層を順次形成する
ものになっている。

【０００９】光導波路は、光ファイバなどの用途が拡大
し光技術が発展するにつれ、光部品のひとつなどとして
広く利用されることが見込まれる。したがって、製造工
程がより簡素になれば、工程が短縮化し、生産性が高い
ものになって需要の拡大に応えることが可能になる。そ
こで、本発明は、より簡素な工程で光導波路の製造をな
し得るようにすることをその目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の光導波路の製造方法は、所定のパターンで
形成されたコアの周りに、より屈折率の低いクラッドを
備えてなる光導波路の製造方法であって、クラッドの下
部となる下部クラッドを形成し、この下部クラッド層表
面に所定のパターンで凹みを設ける第１の工程と、下部
クラッド表面に、屈折率を上昇させるドーパント（例え
ば、リン）を含むガラス微粒子を堆積させた後、この堆
積したガラス微粒子を焼結して、クラッドの上部となる
上部クラッドを形成すると同時に下部クラッドの凹みに
コアを形成する第２の工程とを有する。

【００１１】

【作用】本発明の光導波路の製造方法では、第１の工程
で、例えば、エッチングなどの化学的方法や機械的方法
で下部クラッド表面に所定のパターンで凹みを設ける。
そして、ドーパントを含むガラス微粒子を堆積し、ガラ
ス微粒子を焼結し透明化する。このとき、リンなどのド
ーパントは焼結する際に下のほうに分布する性質を持っ
ているので、下部クラッドの凹みの部分はドーパント濃
度が高くなり、クラッドの上部となる部分はドーパント
濃度が低くなる。こうして第２の工程では、上部クラッ
ドとコアとが同時に形成される。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
前述の従来例と同一または同等のものについてはその説
明を簡略化し若しくは省略するものとする。図１は、本
発明の製造工程の概略を示したもので、光導波路の製造
をつぎのようにして行った。

【００１３】まず、３インチ径のＳｉ基板１１０上にク
ラッド用のガラス微粒子の層をＦＨＤ法で合成して厚さ
４００μｍの石英ガラスを主成分としたガラス微粒子層
を形成した。この際、厚み方向に組成が均一になるよう
に原料ガスの流量を注意深く制御した。ガラス微粒子堆
積後から厚さ１００μｍ堆積するまでの原料ガスの流量
を、ＳｉＣｌ₄／ＢＣｌ₃／ＰＯＣｌ₃＝１００／３０
／３（ｃｃ／ｍｉｎ）とし、厚さ１００μｍ堆積した後
４００μｍ堆積するまでの原料ガスの流量を、１００／
３０／４．５（ｃｃ／ｍｉｎ）とした。そして、この層
の形成後、１４００℃で焼結して透明な下部クラッド層
１２０を形成した（図１（ａ））。この下部クラッド層
１２０は、厚さ４０μｍでＢの濃度０．８重量％，Ｐの
濃度０．６重量％の均一なガラスであった。

【００１４】このガラス膜１２０にＲＩＥ法で幅８μ
ｍ，深さ８μｍの矩形の溝１２５（凹部）を所定のパタ
ーンで形成した（図１（ｂ））。そして、この上からＦ
ＨＤ法により厚さ３００μｍでガラス微粒子の層１３０
を合成した。このとき、原料ガスの流量を、ＳｉＣｌ₄
／ＢＣｌ₃／ＰＯＣｌ₃＝１００／３０／１０（ｃｃ／
ｍｉｎ）とした。

【００１５】つぎに、層１３０の焼結を１３００℃で行
う。この焼結の際、ガラスの屈折率を上昇させるドーパ
ントであるリンが沈降するので、溝１２５が設けられて
いることから、この部分のリンを多く分布させ、屈折率
を上部より高くし得る。図２は、焼結後のリンの分布
（図１（ｄ）のＡ−Ａ’断面）を模式的に示した結果で
あり、焼結後、溝１２５の部分は屈折率が高くなってコ
ア１５０になり、上部は屈折率が低くなって上部クラッ
ド１４０になる。得られたガラス膜は厚さ３０μｍで、
コア１５０の部分がＢの濃度０．８重量％，Ｐの濃度
４．３重量％、上部クラッド１４０がＢの濃度０．８重
量％，Ｐの濃度０．６重量％であった。こうして、コア
１５０と上部クラッド１４０とを焼結によってともに形
成し、クラッドの下部をなす下部クラッド層１２０，ク
ラッドの上部をなす上部クラッド層１４０，所定のパタ
ーンのコア１５０を有する導波路の作成を行った（図１
（ｄ））。

【００１６】このように、本発明の製造工程では、エッ
チングにより所定のパターンの溝１２５を下部クラッド
層１２０に形成した後、リンのようなドーパントを含む
ガラス微粒子の層１３０を堆積し焼結・透明ガラス化を
行っている。これによって、溝１２５の部分にドーパン
トを多く分布させてコア１５０と上部クラッド１４０と
が同時に形成されるので、前述の従来例のように、下部
クラッド層，コア，上部クラッド層を順次形成する場合
よりも工程が簡略化される。このように、本発明によれ
ば、大幅に工程が短縮され、生産性が高いものになる。

【００１７】本発明は前述の実施例に限らず様々な変形
が可能である。

【００１８】例えば、シリコンウェハのような耐火性材
料表面に形成された石英ガラス膜を下部クラッド層１２
０としたが、透明石英ガラス基板を下部クラッド層１２
０とし、この基板表面に溝を形成するようにしても良
い。また、エッチングはＲＩＥとしたが、このほかのエ
ッチングでも良い。

【００１９】さらに、溝１２５の断面形状は四角形で示
したが、三角形などの形状でも良く、下部クラッド層１
２０の表面は、図４のように、溝１２５の方に傾斜を持
つように形成してドーパントが溝１２５に集まりやすく
するようにしても良い。

【００２０】また、原料ガスの組成は、ドーパント濃度
に応じて変えることが可能であり、ドーパントによって
異なる。そして、リンのようにガラスの屈折率を上昇さ
せ、かつ、焼結・透明ガラス化の際に下部に多く分布す
るようなドーパントであれば、他のものも用い得る。

【００２１】

【発明の効果】以上の通り本発明の光導波路の製造方法
によれば、ガラス微粒子を焼結し透明化する際、凹みの
部分はドーパント濃度が高くなり、上部はドーパント濃
度が低くなって、上部クラッド層とコアとが同時に形成
されるので、より簡素な工程で光導波路を製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造工程の概略を示す図。

【図２】リンのプロファイルを示す図。

【図３】変形例の概略を示す図。

【図４】従来の製造工程の概略を示す図。

【図５】従来の製造工程の概略を示す図。

【符号の説明】

１２０…下部クラッド層、１２０…溝、１４０…上部ク
ラッド層、１５０…コア

フロントページの続き (72)発明者広瀬智財神奈川県横浜市栄区田谷町１番地住友電気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者斉藤眞秀神奈川県横浜市栄区田谷町１番地住友電気工業株式会社横浜製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定のパターンで形成されたコアの周り
に、より屈折率の低いクラッドを備えてなる光導波路の
製造方法であって、前記クラッドの下部となる下部クラッドを形成し、この
下部クラッド表面に前記所定のパターンで凹みを設ける
第１の工程と、前記下部クラッド表面に、屈折率を上昇させるドーパン
トを含むガラス微粒子を堆積させた後、この堆積したガ
ラス微粒子を焼結して、前記クラッドの上部となる上部
クラッドを形成すると同時に前記凹みに前記コアを形成
する第２の工程とを有する光導波路の製造方法。
【請求項２】前記ドーパントはリンであることを特徴
とする請求項１記載の光導波路の製造方法。