JPH0763937A - Thin-film optical waveguide element and its production - Google Patents

Thin-film optical waveguide element and its production

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JPH0763937A
JPH0763937A JP21590393A JP21590393A JPH0763937A JP H0763937 A JPH0763937 A JP H0763937A JP 21590393 A JP21590393 A JP 21590393A JP 21590393 A JP21590393 A JP 21590393A JP H0763937 A JPH0763937 A JP H0763937A
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JP
Japan
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layer
optical waveguide
thin film
coupling portion
waveguide layer
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Application number
JP21590393A
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Japanese (ja)
Inventor
Masakane Aoki
真金 青木
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0763937A publication Critical patent/JPH0763937A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a thin-film optical waveguide element capable of coupling guided light with high efficiency even in coupling between different waveguides by forming tapered coupling parts by wet etching by a photolithography method and the process for production of such element. CONSTITUTION:This thin-film optical waveguide element is constituted by coupling a first optical waveguide part A having a first optical waveguide layer 8 on a substrate 6, a second optical waveguide part B having a second optical waveguide layer 9 of the equiv. refractive index larger than the equiv. refractive index of this first optical waveguide layer 8 and a third optical waveguide part C having a third optical waveguide layer 10 of the equiv. refractive index smaller than the equiv. refractive index of this second optical waveguide layer 9. The first coupling part (a) where the film thickness of the second optical waveguide layer 9 is increased in a taper shape in the progressing direction of the guided light 12, is formed on the lower layer of the first optical waveguide layer 8 so as to exist between the first optical waveguide part A and the second optical waveguide part B. The second coupling part (b) where the film thickness of the second optical waveguide layer 9 is gradually decreased in a taper shape in the progressing direction of the guided light 12 so as to exist between the second optical waveguide part B and the third optical waveguide part C is formed as well.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光集積回路におけるT
E/TMモード分離素子や、膜厚・屈折率の異なる光導
波路間の光結合素子として用いられる薄膜光導波路素子
及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a T in an optical integrated circuit.
The present invention relates to an E / TM mode separation element, a thin film optical waveguide element used as an optical coupling element between optical waveguides having different film thickness and refractive index, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、膜厚、屈折率の異なる光導波路間
結合素子において、一方の光導波路から他方の光導波路
に導波光を損失を少なくして滑らかに導く方法として
は、例えば、「テーパー型導波路によるスポットサイズ
変換器」として、昭和63年、秋季、第49回応用物理
学会予稿集、6p−ZD−5に開示されているものや、
「テーパー型導波路の対向重畳によるスポットサイズ変
換器(SST)の低損失化」として、平成元年、春季、
第36回応用物理学会予稿集、1a−PB−9に開示さ
れているものがある。これらテーパー型導波路構造にお
いては、シャドウマスク法で形成されたテーパー構造に
より、膜厚・屈折率の異なる光導波路間で低損失な導波
光結合を実現している。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a coupling element between optical waveguides having different film thickness and refractive index, a method of smoothly guiding guided light from one optical waveguide to the other optical waveguide with reduced loss is, for example, "tapering". As a "spot size converter using a waveguide of the type" disclosed in 6p-ZD-5 of the 49th Japan Society of Applied Physics, Autumn, 1988.
"Reducing loss of spot size converter (SST) by overlapping tapered waveguides", 1989, spring,
Some are disclosed in Proceedings of the 36th Japan Society of Applied Physics, 1a-PB-9. In these tapered waveguide structures, the tapered structure formed by the shadow mask method realizes guided optical coupling with low loss between optical waveguides having different film thickness and refractive index.

【0003】図12(a)〜(c)は、シャドウマスク
法を用いて、テーパー結合部を形成する光導波路間結合
素子の製造方法を示すものである。まず、(a)では、
基板1上にシャドウマスク2を設置して、成膜により一
端部がテーパー状に形成された光導波層3を形成する。
(b)では、光導波層3上にそのテーパー端をシャドウ
マスク4のテーパー端と合わせた状態で設置し、成膜に
より一端がテーパー状に形成された光導波層5を形成す
る。これにより、(c)に示すように、光導波層3と光
導波層5とを対向重畳したテーパー結合部を作製するこ
とができる。そして、そのテーパー結合部のテーパー角
度を1deg以下に設定することにより、低損失な光導
波路間結合素子を実現することができる。この場合、テ
ーパー状の光導波層3,5を形成する成膜法としては、
スパッタ法やCVD法等のステップカバレッジのよい成
膜法を用いる。この時のテーパー形状は、シャドウマス
ク端への反応種の回り込みにより形成される。
FIGS. 12A to 12C show a method of manufacturing a coupling element between optical waveguides which forms a tapered coupling portion by using a shadow mask method. First, in (a),
The shadow mask 2 is placed on the substrate 1 to form an optical waveguide layer 3 having one end formed in a tapered shape by film formation.
In (b), the optical waveguide layer 3 is provided with its tapered end aligned with the tapered end of the shadow mask 4, and the optical waveguide layer 5 having one end tapered by film formation is formed. Thereby, as shown in (c), it is possible to fabricate a tapered coupling portion in which the optical waveguide layer 3 and the optical waveguide layer 5 are overlapped with each other. Then, by setting the taper angle of the taper coupling portion to 1 deg or less, it is possible to realize a low-loss optical waveguide coupling element. In this case, as a film forming method for forming the tapered optical waveguide layers 3 and 5,
A film forming method with good step coverage such as a sputtering method or a CVD method is used. The taper shape at this time is formed by the reaction species wrapping around at the edge of the shadow mask.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようなシャドウマスク法によるテーパー結合部の形成
方法では、低損失結合に必要な緩やかなテーパー形状は
得られるものの、テーパー結合部の基板1に対する位置
決め精度は、成膜時のシャドウマスク2,4の設置場所
に依存しているため、精度の良い位置決めが難しいとい
う問題がある。言い替えると、テーパー結合部を基板1
の基準位置(例えば、その基板1中に形成された受光素
子や他の機能素子等)に対して、フォトリソグラフィー
法並みの精度で位置決めすることは困難である。
However, in the method of forming the tapered joint portion by the shadow mask method as described above, although the gentle tapered shape required for the low loss coupling can be obtained, the positioning of the tapered joint portion with respect to the substrate 1 is achieved. Since the accuracy depends on the installation location of the shadow masks 2 and 4 during film formation, there is a problem that accurate positioning is difficult. In other words, the taper joint is formed on the substrate 1.
It is difficult to perform positioning with respect to the reference position (for example, the light receiving element or other functional element formed in the substrate 1) with the accuracy of the photolithography method.

【0005】また、最初に形成した光導波層3のテーパ
ー端の形状に合わせて、対向重畳するように第二の光導
波層5のテーパー端を合わせるという基板1に対する位
置決めは、テーパー結合部での位置決め誤差を累積さ
せ、そのテーパー結合部の2つの光導波層3,5の対向
重畳状態が部位により変化することにより、テーパー結
合部での導波光の結合効率(結合損失)も変化して、テ
ーパー結合部の全領域に渡って均一な結合を得ることが
できない。
Further, the positioning with respect to the substrate 1 in which the tapered ends of the second optical waveguide layer 5 are aligned so as to face each other so as to face each other in accordance with the shape of the tapered end of the optical waveguide layer 3 formed first, is performed at the taper coupling portion. By accumulating the positioning error of (1) and changing the opposed overlapping state of the two optical waveguide layers 3 and 5 of the taper coupling portion depending on the part, the coupling efficiency (coupling loss) of the guided light at the taper coupling portion also changes. However, it is not possible to obtain a uniform bond over the entire area of the tapered joint.

【0006】さらに、シャドウマスク2,4の設置時
に、そのシャドウマスク2,4が基板6や光導波路層
3,5に接触することによってそれら基板6や光導波路
層3,5に導波光散乱の原因となる傷がついたりする問
題があり、また、シャドウマスク2,4の反りによって
基板6や光導波路層3,5との間に隙間が生じ、これに
よりテーパー形状が変化してテーパー結合部の全領域に
渡って均一な結合が得られなくなるという問題がある。
Furthermore, when the shadow masks 2 and 4 are installed, the shadow masks 2 and 4 come into contact with the substrate 6 and the optical waveguide layers 3 and 5 so that the substrate 6 and the optical waveguide layers 3 and 5 are prevented from scattering guided light. There is a problem that scratches are caused, and a warp of the shadow masks 2 and 4 causes a gap between the shadow masks 2 and the substrate 6 and the optical waveguide layers 3 and 5, which changes the taper shape to form a taper coupling portion. However, there is a problem that a uniform bond cannot be obtained over the entire area of.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、基板上に形成された第一光導波層を有する第一光導
波部と、前記第一光導波層よりも等価屈折率が大きい第
二光導波層を有する第二光導波部と、前記第二光導波層
よりも等価屈折率の小さい第三光導波層を有する第三光
導波部とを結合させてなる薄膜光導波路素子において、
前記第一光導波部と前記第二光導波部との間に位置して
前記第一光導波層の下層に前記第二光導波層の膜厚が導
波光の進行方向に向かって0から徐々に前記第二光導波
層の膜厚になるまでテーパー状に増加した第一結合部を
形成し、前記第二光導波部と前記第三光導波部との間に
位置して前記第二光導波層の膜厚が導波光の進行方向に
向かって前記第三光導波層の膜厚になるまでテーパー状
に徐々に減少した第二結合部を形成した。
According to a first aspect of the present invention, a first optical waveguide portion having a first optical waveguide layer formed on a substrate and an equivalent refractive index larger than that of the first optical waveguide layer are provided. A thin-film optical waveguide device comprising a combination of a second optical waveguide section having a second optical waveguide layer and a third optical waveguide section having a third optical waveguide layer having an equivalent refractive index smaller than that of the second optical waveguide layer. ,
The film thickness of the second optical waveguide layer, which is located between the first optical waveguide section and the second optical waveguide section, is below the first optical waveguide layer, and the thickness of the second optical waveguide layer gradually decreases from 0 in the traveling direction of the guided light. A first coupling portion that is tapered to increase the film thickness of the second optical waveguide layer, and is located between the second optical waveguide portion and the third optical waveguide portion. A second coupling part was formed in which the film thickness of the wave layer gradually decreased in the taper direction until the film thickness of the wave guide layer reached the film thickness of the third optical waveguide layer.

【0008】請求項2記載の発明では、基板上に第二光
導波層を積層し、この第二光導波層上に同一エッチャン
トによるエッチング速度がその第二光導波層に比べて大
きい第一増速層を積層し、この第一増速層上に第一結合
部の平面形状に対応した第一マスク層を積層し、エッチ
ャントにより前記第一マスク層の開口部付近の前記第一
増速層と前記第二光導波層とをエッチングした後、前記
第一マスク層と残りの前記第一増速層とを除去して前記
第二光導波層にテーパー状端面からなる第一結合部を形
成する第一結合部形成工程と、この第一結合部形成工程
により形成された前記第一結合部の前記第二光導波層上
に同一エッチャントによるエッチング速度がその第二光
導波層に比べて大きい第二増速層を積層し、この第二増
速層上に第二結合部の平面形状に対応した第二マスク層
を積層し、エッチャントにより前記第二マスク層の開口
部での前記第二増速層と前記第二光導波層の膜厚の途中
までとのエッチング加工を施した後、前記第二マスク層
と残りの前記第二増速層とを除去することにより前記第
二光導波層の膜厚が第三光導波層の膜厚までテーパー状
に徐々に減少する第二結合部を形成する第二結合部形成
工程とを有し、これら第一及び第二結合部形成工程によ
り形成された前記第一結合部及び前記第二光導波層及び
前記第二結合部及び前記第三光導波層を含む基板上に第
一光導波層を積層した。
According to the second aspect of the present invention, the second optical waveguide layer is laminated on the substrate, and the etching rate of the same etchant on the second optical waveguide layer is higher than that of the second optical waveguide layer. A speed layer is stacked, a first mask layer corresponding to the planar shape of the first coupling portion is stacked on the first speed increasing layer, and the first speed increasing layer near the opening of the first mask layer is formed by an etchant. After etching the second optical waveguide layer and the second optical waveguide layer, the first mask layer and the remaining first speed increasing layer are removed to form a first coupling portion having a tapered end face on the second optical waveguide layer. And the etching rate by the same etchant on the second optical waveguide layer of the first coupling portion formed by the first coupling portion forming step is higher than that of the second optical waveguide layer. A second speed-up layer is laminated and a second bond is formed on the second speed-up layer. Laminating a second mask layer corresponding to the planar shape of, and etching with an etchant up to the middle of the film thickness of the second speed increasing layer and the second optical waveguide layer at the opening of the second mask layer. After the application, the film thickness of the second optical waveguide layer is gradually reduced to the film thickness of the third optical waveguide layer by removing the second mask layer and the remaining second acceleration layer. A second coupling portion forming step of forming a second coupling portion, and the first coupling portion, the second optical waveguide layer and the second coupling portion formed by these first and second coupling portion forming steps. And the first optical waveguide layer is laminated on the substrate including the third optical waveguide layer.

【0009】請求項3記載の発明では、基板上に第一薄
膜層を積層し、この第一薄膜層上にこの薄膜よりも屈折
率が小さくかつ同一エッチャントによるエッチング速度
の大きい第二薄膜層を積層する多層薄膜形成工程と、こ
の多層薄膜形成工程により得られた前記第二薄膜層上に
前記第一薄膜層及び前記第二薄膜層に比べてエッチャン
トによるエッチング速度が大きい第一増速層を積層し、
この第一増速層上に第一結合部の平面形状に対応した第
一マスク層を積層し、エッチャントにより前記第一マス
ク層の開口部での前記第一増速層と前記第二薄膜層と前
記第一薄膜層とをエッチング除去した後、前記第一マス
ク層と残りの前記第一増速層とを除去することにより前
記第一薄膜層と前記第二薄膜層とからなる第二光導波層
のテーパー状端面を有する第一結合部を形成する第一結
合部形成工程と、この第一結合部形成工程により形成さ
れた前記第一結合部のテーパー状端面を含む前記第二光
導波層上に前記第二薄膜層に比べて同一エッチャントに
よるエッチング速度が大きい第二増速層を積層し、この
第二増速層上に第二結合部の平面形状に対応した第二マ
スク層を積層し、エッチャントにより前記第二マスク層
の開口部での前記第二増速層と前記第二光導波層の一部
をなす前記第二薄膜層とをエッチング除去した後、前記
第二マスク層と残りの前記第二増速層とを除去すること
により前記第二光導波層の膜厚が前記第一薄膜層からな
る第三光導波層の膜厚までテーパー状に徐々に減少する
第二結合部を形成する第二結合部形成工程とを有し、こ
れら多層薄膜形成工程及び第一及び第二結合部形成工程
により形成された前記第一結合部及び前記第二光導波層
及び前記第二結合部及び前記第三光導波層を含む基板上
に第一光導波層を積層した。
According to the third aspect of the present invention, the first thin film layer is laminated on the substrate, and the second thin film layer having a smaller refractive index than the thin film and a high etching rate by the same etchant is formed on the first thin film layer. A multilayer thin film forming step of stacking, and a first speed increasing layer having a higher etching rate by an etchant than the first thin film layer and the second thin film layer on the second thin film layer obtained by this multilayer thin film forming step. Stacked
A first mask layer corresponding to the planar shape of the first coupling portion is laminated on the first speed increasing layer, and the first speed increasing layer and the second thin film layer at the opening of the first mask layer are formed by an etchant. And the first thin film layer are removed by etching, and then the first mask layer and the remaining first acceleration layer are removed to remove the second optical layer including the first thin film layer and the second thin film layer. First coupling portion forming step of forming a first coupling portion having a tapered end surface of the wave layer, and the second optical waveguide including the tapered end surface of the first coupling portion formed by the first coupling portion forming step A second acceleration layer having a higher etching rate by the same etchant than the second thin film layer is laminated on the layer, and a second mask layer corresponding to the planar shape of the second coupling portion is formed on the second acceleration layer. Laminate and etch with an etchant at the opening of the second mask layer The second acceleration layer and the second thin film layer forming a part of the second optical waveguide layer are removed by etching, and then the second mask layer and the remaining second acceleration layer are removed to remove the second A second coupling part forming step of forming a second coupling part in which the film thickness of the two optical waveguide layers is gradually reduced to the film thickness of the third optical waveguide layer composed of the first thin film layer, First on a substrate including the first coupling portion and the second optical waveguide layer and the second coupling portion and the third optical waveguide layer formed by the multilayer thin film forming step and the first and second coupling portion forming step. An optical waveguide layer was laminated.

【0010】請求項4記載の発明では、請求項2又は3
記載の発明において、第一結合部形成工程では第一増速
層を除去せずに処理を行い、その残った第一増速層を次
に行う第二結合部形成工程にも用いた後に除去するよう
にした。
According to the invention of claim 4, claim 2 or 3
In the invention described, in the first bonding portion forming step, the treatment is performed without removing the first speed increasing layer, and the remaining first speed increasing layer is also used in the subsequent second bonding portion forming step and then removed. I decided to do it.

【0011】請求項5記載の発明では、第一薄膜層を積
層し、この第一薄膜層上にこの薄膜に比べ同一エッチャ
ントによるエッチング速度が大なる第一増速層を積層
し、この第一増速層上に第二結合部の平面形状に対応し
た第二マスク層を積層し、エッチャントにより前記第二
マスク層の開口部での第一増速層と前記第一薄膜層とを
エッチング除去した後、前記第二マスク層と残りの前記
第一増速層とを除去し、前記第一薄膜層を含む基板上に
第二薄膜層を積層することにより前記第一薄膜層及び前
記第二薄膜層からなる第二光導波層の膜厚が前記第二薄
膜層からなる第三光導波層の膜厚までテーパー状に徐々
に減少する第二結合部を形成する第二結合部形成工程
と、この第二結合部形成工程により形成された前記第二
結合部及び前記第二光導波層及び前記第三光導波層を含
む基板上に前記第二光導波層に比べて同一エッチャント
によるエッチング速度が大なる第二増速層を積層し、こ
の第二増速層上に第一結合部の平面形状に対応した第一
マスク層を積層し、エッチャントにより前記第一マスク
層の開口部での前記第二増速層と前記第二光導波層とを
エッチング除去した後、前記第一マスク層と残りの前記
第二増速層とを除去することにより前記第二光導波層に
テーパー状端面をもつ第一結合部を形成する第一結合部
形成工程とを有し、これら第一結合部形成工程及び第二
結合部形成工程により形成された前記第一結合部及び前
記第二光導波層及び前記第二結合部及び前記第三光導波
層を含む基板上に第一光導波層を積層した。
According to a fifth aspect of the present invention, a first thin film layer is laminated, and a first speed increasing layer having a higher etching rate by the same etchant than the thin film is laminated on the first thin film layer. A second mask layer corresponding to the planar shape of the second coupling portion is laminated on the speed increasing layer, and the first speed increasing layer and the first thin film layer at the opening of the second mask layer are removed by etching with an etchant. After that, the second mask layer and the remaining first acceleration layer are removed, and the first thin film layer and the second thin film layer are laminated by laminating a second thin film layer on a substrate including the first thin film layer. A second coupling portion forming step of forming a second coupling portion in which the thickness of the second optical waveguide layer formed of a thin film layer is gradually reduced to the thickness of the third optical waveguide layer formed of the second thin film layer. , The second bonding portion and the second light formed by the second bonding portion forming step. On the substrate including the wave layer and the third optical waveguide layer, a second speed increasing layer having a higher etching rate by the same etchant than the second optical wave guiding layer is laminated, and a first speed increasing layer is formed on the second speed increasing layer. After laminating a first mask layer corresponding to the planar shape of the coupling portion and etching away the second speed increasing layer and the second optical waveguide layer at the opening of the first mask layer with an etchant, the first mask layer is removed. A first coupling portion forming step of forming a first coupling portion having a tapered end face on the second optical waveguide layer by removing the one mask layer and the remaining second acceleration layer. First optical waveguide on a substrate including the first coupling portion and the second optical waveguide layer and the second coupling portion and the third optical waveguide layer formed by the one coupling portion forming step and the second coupling portion forming step. The layers were laminated.

【0012】請求項6記載の発明では、基板上に形成さ
れた第一光導波層を有する第一光導波部と、前記第一光
導波層よりも等価屈折率が大きい第二光導波層を有する
第二光導波部と、前記第二光導波層よりも等価屈折率の
小さい第三光導波層を有する第三光導波部と、前記第三
光導波層よりも等価屈折率の小さい第四光導波層を有す
る第四光導波部とを結合させてなる薄膜光導波路素子に
おいて、前記第一光導波部と前記第二光導波部との間に
位置して前記第一光導波層の下層に前記第二光導波層の
膜厚が導波光の進行方向に向かって0から徐々に前記第
二光導波層の膜厚になるまでテーパー状に増加した第一
結合部を形成し、前記第二光導波部と前記第三光導波部
との間に位置して前記第二光導波層の膜厚が導波光の進
行方向に向かって前記第三光導波層の膜厚になるまでテ
ーパー状に徐々に減少した第二結合部を形成し、前記第
三光導波部と前記第四光導波部との間に位置して前記第
四光導波層の下層に前記第三光導波層の膜厚が導波光の
進行方向に向かって徐々に0までテーパー状に減少する
第四結合部を形成した。
According to a sixth aspect of the present invention, a first optical waveguide portion having a first optical waveguide layer formed on a substrate and a second optical waveguide layer having an equivalent refractive index larger than that of the first optical waveguide layer are provided. A second optical waveguide portion, a third optical waveguide portion having a third optical waveguide layer having an equivalent refractive index smaller than that of the second optical waveguide layer, and a fourth optical waveguide portion having an equivalent refractive index smaller than that of the third optical waveguide layer. In a thin film optical waveguide device formed by coupling a fourth optical waveguide portion having an optical waveguide layer, a lower layer of the first optical waveguide layer located between the first optical waveguide portion and the second optical waveguide portion. And forming a taper-shaped first coupling portion in which the film thickness of the second optical waveguide layer gradually increases from 0 in the traveling direction of the guided light to the film thickness of the second optical waveguide layer. Located between the two optical waveguide portions and the third optical waveguide portion, the film thickness of the second optical waveguide layer is directed toward the traveling direction of the guided light. The second coupling portion is formed in a tapered shape until the thickness of the third optical waveguide layer is reduced, and the second coupling portion is formed between the third optical waveguide portion and the fourth optical waveguide portion. A fourth coupling portion is formed below the optical waveguide layer so that the film thickness of the third optical waveguide layer gradually decreases to 0 in the traveling direction of the guided light.

【0013】請求項7記載の発明では、基板上に第一薄
膜層を積層し、この第一薄膜層上にこの薄膜に比べて同
一エッチャントによるエッチング速度が大なる第一増速
層を積層し、この第一増速層上に第二結合部の平面形状
に対応した第二マスク層を積層し、エッチャントにより
前記第二マスク層の開口部での前記第一増速層と前記第
一薄膜層とをエッチング除去した後、前記第二マスク層
と残りの前記第一増速層とを除去し、第一薄膜層を含む
基板上に第二薄膜層を積層することにより前記第一薄膜
層と前記第二薄膜層からなる前記第二光導波層の膜厚が
前記第二薄膜層からなる前記第三光導波層の膜厚までテ
ーパー状に徐々に減少する第二結合部を形成する第二結
合部形成工程と、この第二結合部形成工程により形成さ
れた前記第二結合部及び前記第二光導波層及び前記第三
光導波層を含む基板上に前記第二光導波層及び前記第三
光導波層に比べて同一エッチャントによるエッチング速
度が大なる第二増速層を積層し、この第二増速層上に第
一結合部の平面形状に対応した第一マスク層を積層し、
エッチャントにより前記第一マスク層の開口部での前記
第二増速層と前記第二光導波層とをエッチング除去した
後、前記第一マスク層を除去することにより前記第二光
導波層にテーパー状端面をもつ第一結合部を形成する第
一結合部形成工程とを有し、この第一結合部形成工程に
より形成された前記第一結合部及び前記第二光導波層及
び前記第二結合部及び前記第三光導波層を含む基板上の
前記第一結合部形成のエッチングの際に残存した前記第
二増速層上に第三結合部の平面形状に対応した第三マス
ク層を積層し、エッチャントにより前記第三マスク層の
開口部での前記第二増速層と前記第三光導波層とをエッ
チング除去した後、前記第三マスク層と残りの前記第二
増速層とを除去することにより前記第三光導波層にテー
パー状端面をもつ第三結合部を形成する第三結合部形成
工程とを有し、これら第一結合部形成工程及び第二結合
部形成工程及び第三結合部形成工程により形成された前
記第一結合部及び前記第二光導波層及び前記第二結合部
及び前記第三光導波層及び第三結合部を含む基板上に第
一光導波層及び第四光導波層を積層した。
According to a seventh aspect of the present invention, the first thin film layer is laminated on the substrate, and the first speed increasing layer having a higher etching rate by the same etchant than the thin film is laminated on the first thin film layer. A second mask layer corresponding to the planar shape of the second coupling portion is laminated on the first speed increasing layer, and the first speed increasing layer and the first thin film at the opening of the second mask layer are formed by an etchant. After removing the layer by etching, the second mask layer and the remaining first acceleration layer are removed, and the first thin film layer is formed by laminating a second thin film layer on a substrate including the first thin film layer. And forming a second coupling portion in which the film thickness of the second optical waveguide layer formed of the second thin film layer is gradually reduced to the film thickness of the third optical waveguide layer formed of the second thin film layer. Two bonding portion forming step and the second bonding portion formed by this second bonding portion forming step And a second speed increasing layer having a higher etching rate by the same etchant than the second optical waveguide layer and the third optical waveguide layer on a substrate including the second optical waveguide layer and the third optical waveguide layer. Then, a first mask layer corresponding to the planar shape of the first coupling portion is laminated on this second speed increasing layer,
After etching away the second enhancement layer and the second optical waveguide layer at the opening of the first mask layer with an etchant, the second optical waveguide layer is tapered by removing the first mask layer. A first coupling part forming step of forming a first coupling part having a curved end surface, and the first coupling part, the second optical waveguide layer and the second coupling formed by the first coupling part forming step. Section and a third mask layer corresponding to the planar shape of the third coupling portion on the second speed increasing layer remaining during the etching for forming the first coupling portion on the substrate including the third optical waveguide layer. Then, the second mask layer and the third optical waveguide layer in the opening of the third mask layer are removed by etching with an etchant, and then the third mask layer and the remaining second mask layer are removed. By removing it, the third optical waveguide layer has a tapered end face. A third bonding portion forming step of forming three bonding portions, wherein the first bonding portion and the second bonding portion forming step, the second bonding portion forming step, and the third bonding portion forming step are performed. A first optical waveguide layer and a fourth optical waveguide layer were laminated on a substrate including two optical waveguide layers, the second coupling portion, the third optical waveguide layer and the third coupling portion.

【0014】請求項8記載の発明では、基板上に第一薄
膜層を積層し、この第一薄膜層上にこの薄膜に比べて同
一エッチャントによるエッチング速度が大なる第一増速
層を積層し、この第一増速層上に第二結合部の平面形状
に対応した第二マスク層を積層し、エッチャントにより
前記第二マスク層の開口部での前記第一増速層と前記第
一薄膜層とをエッチング除去した後、前記第二マスク層
と残りの前記第一薄膜層とを除去し、前記第一薄膜層を
含む基板上に第二薄膜層を積層し、前記第一薄膜層と前
記第二薄膜層とからなる第二光導波層の膜厚が前記第二
薄膜層からなる第三光導波層の膜厚までテーパー状に徐
々に減少する第二結合部を形成する第二結合部形成工程
と、この第二結合部形成工程により形成された前記第二
結合部及び前記第二光導波層及び第三光導波層を含む基
板上に前記第二光導波層及び前記第三光導波層に比べて
同一エッチャントによるエッチング速度が大なる第二増
速層を積層し、この第二増速層上に第一結合部及び第三
結合部の平面形状に対応した第一マスク層を積層し、こ
の第一マスク層の前記第一結合部に対応した開口部及び
前記第三結合部に対応した開口部からエッチャントを導
入することにより前記第一結合部に対応した前記第二増
速層及び前記第二光導波層と前記第三結合部に対応した
前記第二増速層及び前記第三光導波層とをエッチング除
去した後、前記第一マスク層と残りの前記第二増速層と
を除去することにより前記第二光導波層にテーパー状端
面をもつ第一結合部と前記第三光導波層にテーパー状端
面をもつ第三結合部とを同時に形成する第一・第三結合
部同時形成工程と、これら第二結合部形成工程及び第一
・第三結合部同時形成工程により形成された前記第一結
合部及び前記第二光導波層及び前記第二結合部及び前記
第三光導波層及び前記第三結合部を含む基板上に前記第
一光導波層及び前記第四光導波層を積層した。
According to an eighth aspect of the present invention, the first thin film layer is laminated on the substrate, and the first speed increasing layer having a higher etching rate by the same etchant than the thin film is laminated on the first thin film layer. A second mask layer corresponding to the planar shape of the second coupling portion is laminated on the first speed increasing layer, and the first speed increasing layer and the first thin film at the opening of the second mask layer are formed by an etchant. After removing the layer by etching, the second mask layer and the remaining first thin film layer are removed, a second thin film layer is laminated on a substrate including the first thin film layer, and the first thin film layer and A second coupling that forms a second coupling portion in which the film thickness of the second optical waveguide layer formed of the second thin film layer is gradually reduced to the thickness of the third optical waveguide layer formed of the second thin film layer. Part formation step, and the second combination part and the second combination part formed in the second combination part formation step. A second acceleration layer having an etching rate higher than that of the second optical waveguide layer and the third optical waveguide layer by the same etchant is laminated on a substrate including the optical waveguide layer and the third optical waveguide layer, A first mask layer corresponding to the planar shapes of the first bonding portion and the third bonding portion is laminated on the speed increasing layer, and the opening and the third bonding portion of the first mask layer corresponding to the first bonding portion. By introducing an etchant from an opening corresponding to the second speed-increasing layer corresponding to the first coupling portion and the second optical waveguide layer, and the second speed-increasing layer corresponding to the third coupling portion and the After removing the third optical waveguide layer by etching, the first mask layer and the remaining second speed-up layer are removed to form a second coupling portion having a tapered end surface in the second optical waveguide layer and the first coupling portion. Simultaneous formation of a third coupling portion having a tapered end face on the third optical waveguide layer First / third coupling portion simultaneous forming step, and the second coupling portion forming step and the first / third coupling portion simultaneous forming step, the first coupling portion, the second optical waveguide layer, and the first optical coupling layer. The first optical waveguide layer and the fourth optical waveguide layer were laminated on a substrate including two coupling portions, the third optical waveguide layer, and the third coupling portion.

【0015】請求項9記載の発明では、基板上に複数の
光導波層が結合部を介して形成された薄膜光導波路素子
において、各光導波層は導波光の進行方向に向かって順
次等価屈折率が大きくなるように形成され、前記光導波
層間に配置された結合部はその結合部の手前側に位置す
る光導波層の下方に導波光の進行方向に向かって膜厚が
0から徐々にその後側の光導波層の膜厚になるまでテー
パー状に増加するようにした。
According to a ninth aspect of the present invention, in a thin film optical waveguide device in which a plurality of optical waveguide layers are formed on a substrate via coupling portions, each optical waveguide layer is sequentially subjected to equivalent refraction in the traveling direction of guided light. The coupling portion formed between the optical waveguide layers is formed to have a high rate, and the film thickness gradually decreases from 0 in the traveling direction of the guided light below the optical waveguide layer located on the front side of the coupling portion. The film thickness is tapered until the film thickness of the optical waveguide layer on the rear side is reached.

【0016】[0016]

【作用】請求項1記載の発明においては、導波光を結合
させる第一光導波層と第三光導波層との間に第二光導波
層を別途設け、第一光導波層と第二光導波層との間にテ
ーパー状の第一結合部を形成し、第二光導波層と第三光
導波層との間にテーパー状の第二結合部を形成したこと
により、導波光の進行方向に対して前後に位置する膜厚
や屈折率が大幅に異なる光導波層の構造上の制約を受け
ることなく、最適なテーパー結合を構成することがで
き、これにより、互いに異なる光導波層間で高効率な導
波光の結合を達成することが可能となる。
According to the invention of claim 1, a second optical waveguide layer is separately provided between the first optical waveguide layer and the third optical waveguide layer for coupling the guided light, and the first optical waveguide layer and the second optical waveguide layer are provided. The tapered first coupling portion is formed between the wave layer and the tapered second coupling portion between the second optical waveguide layer and the third optical waveguide layer. Optimal taper coupling can be configured without being constrained by the structure of the optical waveguide layers that are significantly different in the film thickness and the refractive index located in front and back of the optical waveguide layer. It is possible to achieve efficient coupling of guided light.

【0017】請求項2記載の発明においては、テーパー
状の第一結合部及び第二結合部をフォトリソグラフィ法
によるウェットエッチングにより形成しているため、そ
れら結合部をCVD等によるシャドウマスク法により形
成する場合に比べて位置決め精度や再現性が良く、基板
へのダメージをなくすことが可能となる。
According to the second aspect of the present invention, since the tapered first coupling portion and the second coupling portion are formed by wet etching by photolithography, the coupling portions are formed by shadow mask method such as CVD. The positioning accuracy and reproducibility are better than those in the case where it is possible to prevent damage to the substrate.

【0018】請求項3記載の発明においては、第二薄膜
層に比べて第一薄膜層のエッチング速度が小さくなって
いるため、第二結合部をウェットエッチングして形成す
る際に第一薄膜層のオーバーエッチを防ぐことが可能と
なる。
According to the third aspect of the present invention, the etching rate of the first thin film layer is smaller than that of the second thin film layer. It is possible to prevent over-etching.

【0019】請求項4記載の発明においては、最初に行
うテーパー状の第一結合部形成工程に用いた第一増速層
を剥離除去せずに、その第一増速層を次のテーパー状の
第二結合部形成工程にも用いているため、製造工程を簡
単化することが可能となる。
According to the fourth aspect of the invention, the first speed-increasing layer used in the first step of forming the first bonding portion having a tapered shape is not peeled and removed, and the first speed-increasing layer is subjected to the next taper shape. Since it is also used in the step of forming the second joint portion, the manufacturing process can be simplified.

【0020】請求項5記載の発明においては、第一薄膜
層にテーパー形状の端面を形成した後にその上に第二薄
膜層を積層することにより、第一薄膜層と第二薄膜層と
より形成される第二光導波層と第二薄膜層により形成さ
れる第三光導波層との間に設けられる第二結合部のテー
パー形状を十分緩やかに形成することができ、これによ
りエッチングにより膜厚制御が難しいとされる第三光導
波層の膜厚制御を安定に行うことが可能となる。
In the invention according to claim 5, the first thin film layer and the second thin film layer are formed by forming a tapered end face on the first thin film layer and then laminating the second thin film layer thereon. The tapered shape of the second coupling portion provided between the second optical waveguide layer and the third optical waveguide layer formed by the second thin film layer can be formed sufficiently gently, which allows the film thickness by etching. It is possible to stably control the thickness of the third optical waveguide layer, which is difficult to control.

【0021】請求項6記載の発明においては、テーパー
状の第一結合部及び第二結合部を有する請求項1記載の
薄膜光導波路素子を用いて、テーパー状の第三光導波層
からなる第三結合部を形成することにより、第三光導波
層から第四光導波層に導波光を効率良く導くことがで
き、これにより、光機能素子の性能を十分に引出すこと
が可能となる。
According to a sixth aspect of the invention, the thin-film optical waveguide device according to the first aspect having a tapered first coupling portion and a second coupling portion is used, and a third optical waveguide layer having a tapered shape is used. By forming the three-coupling portion, guided light can be efficiently guided from the third optical waveguide layer to the fourth optical waveguide layer, whereby the performance of the optical functional element can be sufficiently obtained.

【0022】請求項7記載の発明においては、テーパー
状端面をもつ第一結合部の形成工程に用いた第二増速層
を剥離除去せずに、これに続くテーパー状端面をもつ次
の第三結合部の形成工程にも用いているため、製造工程
を簡素化することが可能となる。
According to the invention of claim 7, the second speed-increasing layer used in the step of forming the first joint portion having the tapered end face is not removed and removed, and the following second end having the tapered end face is formed. Since it is also used in the step of forming the three-bonded portion, the manufacturing process can be simplified.

【0023】請求項8記載の発明においては、テーパー
状の第一結合部及び第三結合部の形成工程を同時に行う
ことにより、製造工程の短縮化を図ることが可能とな
る。
In the invention described in claim 8, it is possible to shorten the manufacturing process by simultaneously performing the step of forming the tapered first connecting portion and the third connecting portion.

【0024】請求項9記載の発明においては、等価屈折
率の大きく異なる光導波層間の光路途中にその光導波層
間の等価屈折率をもつ導波光を結合させるための光導波
層を設け、その光導波層端にテーパー結合部を形成し、
順次に導波光を結合させることにより、最終的に目的と
する光導波層へ導波光を高効率に結合させることが可能
となる。
According to a ninth aspect of the invention, an optical waveguide layer for coupling guided light having an equivalent refractive index between the optical waveguide layers is provided in the optical path between the optical waveguide layers having greatly different equivalent refractive indexes, and the optical waveguide layer is provided. Form a tapered joint at the wave layer end,
By sequentially coupling the guided light, it becomes possible to finally couple the guided light to the target optical waveguide layer with high efficiency.

【0025】[0025]

【実施例】請求項1記載の発明の一実施例を図1に基づ
いて説明する。一般に、薄膜光導波路素子において、導
波領域毎に異なる機能を持たせるために、各導波領域毎
に導波層の屈折率や膜厚を変える場合がある。例えば、
薄膜光導波路素子と外部との光の結合を行うために、プ
リズムカプラ等によりTEモード及びTMモードを導波
光として、同時にある導波領域中(図1の第一光導波
部)に励振させるために最適な導波層と、これら同時に
導波したTEモード及びTMモードを、TEモードとT
Mモードとに分離させるために最適な導波層を有する導
波領域(図1の第三光導波部)とでは、その導波層の屈
折率と膜厚とが異なる。そこで、本実施例では、このよ
うな屈折率・膜厚が異なる導波層間で低損失で効率よく
導波光を結合させるために、二段階のテーパー結合(図
1の第一結合部a、第二結合部b)を用いて、第一光導
波部から第三光導波部へ導波光を結合させるようにし
た。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the invention described in claim 1 will be described with reference to FIG. Generally, in a thin film optical waveguide device, the refractive index and the film thickness of the waveguide layer may be changed for each waveguide region in order to have different functions for each waveguide region. For example,
In order to couple light between the thin film optical waveguide element and the outside, in order to excite TE mode and TM mode as guided light in a certain waveguide region (first optical waveguide part in FIG. 1) at the same time by a prism coupler or the like. And the TE mode and the TM mode that are simultaneously guided,
The refractive index and the film thickness of the waveguide layer are different from those of the waveguide region (the third optical waveguide section in FIG. 1) having the optimal waveguide layer for separating the M mode. Therefore, in this embodiment, in order to efficiently couple guided light with low loss between such waveguide layers having different refractive indexes and film thicknesses, two-stage taper coupling (first coupling portion a, first coupling in FIG. The two coupling portions b) are used to couple the guided light from the first optical waveguide portion to the third optical waveguide portion.

【0026】本実施例における薄膜光導波路素子の構成
を図1に基づいて説明する。基板6は、半導体Si基板
7a(以下、Si基板7aと呼ぶ)と、このSi基板7
a上に熱酸化等で形成したバッファ層7bとからなって
いる。この基板6上には、第一光導波層8と第二光導波
層9と第三光導波層10とが形成されている。第一光導
波層8の一部分は、第二光導波層9及び第三光導波層1
0の上部を全面に渡って覆っている。第一光導波層8の
上部にはクラッド層11が積層されている。この場合、
第一光導波部Aは、基板6側から第一光導波層8、クラ
ッド層11の順に構成されている。第二光導波部Bは、
基板6側から第二光導波層9、第一光導波層8、クラッ
ド層11の順に構成されている。第三光導波部Cは、基
板6側から第三光導波層10、第一光導波層8、クラッ
ド層11の順に構成されている。
The structure of the thin film optical waveguide device in this embodiment will be described with reference to FIG. The substrate 6 includes a semiconductor Si substrate 7a (hereinafter referred to as a Si substrate 7a) and this Si substrate 7a.
The buffer layer 7b is formed on a by thermal oxidation or the like. A first optical waveguide layer 8, a second optical waveguide layer 9 and a third optical waveguide layer 10 are formed on the substrate 6. A part of the first optical waveguide layer 8 is composed of the second optical waveguide layer 9 and the third optical waveguide layer 1.
It covers the entire top of 0. A cladding layer 11 is laminated on the first optical waveguide layer 8. in this case,
The first optical waveguide portion A is composed of a first optical waveguide layer 8 and a cladding layer 11 in this order from the substrate 6 side. The second optical waveguide B is
The second optical waveguide layer 9, the first optical waveguide layer 8 and the cladding layer 11 are arranged in this order from the substrate 6 side. The third optical waveguide portion C is composed of a third optical waveguide layer 10, a first optical waveguide layer 8 and a cladding layer 11 in this order from the substrate 6 side.

【0027】また、第一光導波部Aと第二光導波部Bと
の間は第一結合部aとされ、この第一結合部aでは第一
光導波層8が傾斜して形成され、この第一光導波層8の
下層に第二光導波層9の膜厚が導波光の進行方向に向か
って0から徐々にテーパー状に増加する構成となってい
る。第二光導波部Bと第三光導波部Cとの間は第二結合
部bとされ、この第二結合部bでは第一光導波層8が傾
斜して形成され、この第一光導波層8の下層に第二光導
波層9の膜厚が導波光の進行方向に向かってテーパー状
に減少する構成となっている。この場合、第二光導波部
Bの第二光導波層9の等価屈折率は第一光導波部Aの第
一光導波層8の等価屈折率より大きく、第三光導波部C
の第三光導波層10の等価屈折率は第二光導波部Bの第
二光導波層9の等価屈折率よりも小さくなっている。
A first coupling portion a is formed between the first optical waveguide portion A and the second optical waveguide portion B. In the first coupling portion a, the first optical waveguide layer 8 is formed to be inclined, The film thickness of the second optical waveguide layer 9 below the first optical waveguide layer 8 is gradually increased in a taper shape from 0 in the traveling direction of the guided light. A second coupling section b is formed between the second optical waveguide section B and the third optical waveguide section C, and the first optical waveguide layer 8 is formed to be inclined in the second coupling section b. The film thickness of the second optical waveguide layer 9 below the layer 8 is tapered in the traveling direction of the guided light. In this case, the equivalent refractive index of the second optical waveguide layer 9 of the second optical waveguide portion B is larger than the equivalent refractive index of the first optical waveguide layer 8 of the first optical waveguide portion A, and the third optical waveguide portion C
The equivalent refractive index of the third optical waveguide layer 10 is smaller than the equivalent refractive index of the second optical waveguide layer 9 of the second optical waveguide portion B.

【0028】このような構成において、このような薄膜
光導波路素子に侵入した光の動作について説明する。第
一光導波部Aの第一光導波層8中を導波した導波光12
は、まず第一結合部aに達する。この第一結合部aで
は、等価屈折率が第一光導波層8の値から第二光導波層
9の値までテーパー状に徐々に大きくなっているため
に、導波光12は等価屈折率の大きい第二光導波層9へ
結合し、その際、等価屈折率の変化が緩やかであるため
散乱等を起こさず低損失に結合することができる。ま
た、この場合、第一結合部aにおいて、第二光導波層9
のテーパー端が第一光導波層8の下層に配置されている
方が上層に配置されている場合に比べて第二光導波層9
へのモード結合効率が良い。
The operation of light that has entered such a thin film optical waveguide device in such a structure will be described. Guided light 12 guided in the first optical waveguide layer 8 of the first optical waveguide portion A
First reaches the first coupling portion a. In the first coupling portion a, the equivalent refractive index gradually increases from the value of the first optical waveguide layer 8 to the value of the second optical waveguide layer 9, so that the guided light 12 has an equivalent refractive index. Coupling to the large second optical waveguide layer 9 can be performed with low loss without causing scattering or the like because the equivalent refractive index changes slowly at that time. Further, in this case, in the first coupling portion a, the second optical waveguide layer 9
Of the second optical waveguide layer 9 in which the tapered end of the second optical waveguide layer 9 is arranged in the lower layer of the first optical waveguide layer 8 as compared with the case of being arranged in the upper layer.
The mode coupling efficiency to is good.

【0029】第二光導波部Bの第二光導波層9中を導波
した導波光12は、第二結合部bに到達する。この第二
結合部bでは等価屈折率が第二光導波層9の値から第三
光導波層10の値までテーパー状に徐々に小さくなって
いき、等価屈折率の変化が緩やかであるため、導波光1
2は散乱等を起こさず低損失で第三光導波層10へ結合
することができる。
The guided light 12 guided in the second optical waveguide layer 9 of the second optical waveguide section B reaches the second coupling section b. In the second coupling portion b, the equivalent refractive index gradually decreases from the value of the second optical waveguide layer 9 to the value of the third optical waveguide layer 10, and the change in the equivalent refractive index is gradual. Guided light 1
2 can be coupled to the third optical waveguide layer 10 with low loss without causing scattering or the like.

【0030】上述したように、第一光導波部Aから第三
光導波部Cへ導波光12を結合させるために、第一光導
波部Aから第三光導波部Cへ直接導波光12を結合させ
るのではなく、一度、第二光導波部Bへテーパー結合に
より導波光12を結合させた後、再度、第二光導波部B
から第三光導波部Cへテーパー結合により導波光12ち
を結合させている。これにより、第一光導波部A及び第
三光導波部Cの導波路構成によって制約を受けることな
く、途中に設けられた第二光導波部Bの導波路構成を最
適化することにより、高効率の導波光12の結合を行う
ことができる。すなわち、第三光導波層10の膜厚に比
べて第一光導波層8の膜厚が数倍厚く、第一光導波層8
中での導波光12の電界強度分布サイズが第三光導波層
10中での導波光12の電界強度分布サイズに比べて数
倍大きい場合でも、第二光導波層9の膜厚を第三光導波
層10の膜厚よりも厚く形成することにより、第一結合
部aでの導波層間の膜厚差が軽減し、かつ、テーパー結
合部の結合長も長くとることにより、第一光導波部Aか
ら第三光導波部Cへ直接導波光12を結合させる場合に
比べ導波光12の結合が起こり易くなる。また、第二結
合部bで第二光導波層9中の導波光12の電界強度分布
サイズから第三光導波層10中での導波光12の電界強
度分布サイズまで徐々に圧縮することにより第一光導波
部Aから第三光導波部Cへ導波光12を高効率に結合さ
せることができる。
As described above, in order to couple the guided light 12 from the first optical waveguide A to the third optical waveguide C, the guided light 12 is directly fed from the first optical waveguide A to the third optical waveguide C. Instead of coupling, the guided light 12 is once coupled to the second optical waveguide B by taper coupling, and then the second optical waveguide B is again coupled.
From the third to the third optical waveguide portion C, the guided light beams 12 are coupled by taper coupling. Thus, by optimizing the waveguide configuration of the second optical waveguide B provided in the middle without being restricted by the waveguide configurations of the first optical waveguide A and the third optical waveguide C, It is possible to efficiently couple the guided light 12. That is, the film thickness of the first optical waveguide layer 8 is several times thicker than the film thickness of the third optical waveguide layer 10.
Even if the electric field intensity distribution size of the guided light 12 therein is several times larger than the electric field intensity distribution size of the guided light 12 in the third optical waveguide layer 10, the film thickness of the second optical waveguide layer 9 is set to the third value. By forming the optical waveguide layer 10 thicker than the film thickness of the optical waveguide layer 10, the thickness difference between the waveguide layers in the first coupling portion a is reduced, and the coupling length of the taper coupling portion is made long. The guided light 12 is more likely to be coupled than when the guided light 12 is directly coupled from the wave portion A to the third optical waveguide portion C. In addition, by gradually compressing the electric field intensity distribution size of the guided light 12 in the second optical waveguide layer 9 to the electric field intensity distribution size of the guided light 12 in the third optical waveguide layer 10 at the second coupling portion b, The guided light 12 can be coupled from the one optical waveguide portion A to the third optical waveguide portion C with high efficiency.

【0031】次に、請求項2記載の発明の一実施例を図
2に基づいて説明する。なお、請求項1記載の発明と同
一部分についての説明は省略し、その同一部分について
は同一符号を用いる。
Next, an embodiment of the invention described in claim 2 will be described with reference to FIG. The description of the same parts as those in the first aspect of the present invention will be omitted, and the same reference numerals will be used for the same parts.

【0032】本実施例は、前述した請求項1の薄膜光導
波路素子(図1参照)の製造方法について述べるもので
ある。まず、工程(a)において、基板6は、Si基板
7a上にバッファ層7bを熱酸化法等で積層することに
より形成されている。この基板6上には、プラズマCV
D法によりSiH4 、NH3 、不活性キャリアガスを用
いてSiN(シリコンナイトライド)からなる第二光導
波層9が形成されている。この第二光導波層9の膜厚は
前述した請求項1記載の実施例の膜厚となるようにす
る。第二光導波層9上には、プラズマCVD法によるS
iH4 、NH3 、N2O 、不活性キャリアガスを用いた
SiON(シリコンオキシナイトライド)からなる第一
増速層13を積層し、この第一増速層13上に第一結合
部aの平面形状に対応した第一マスク層14を積層す
る。第一増速層13のエッチング速度は、フッ酸系エッ
チャントに対して第二光導波層9のエッチング速度より
も大きくすることができる。
This example describes a method of manufacturing the thin film optical waveguide device (see FIG. 1) according to claim 1. First, in step (a), the substrate 6 is formed by stacking the buffer layer 7b on the Si substrate 7a by a thermal oxidation method or the like. On this substrate 6, plasma CV
The second optical waveguide layer 9 made of SiN (silicon nitride) is formed by the D method using SiH 4 , NH 3 , and an inert carrier gas. The film thickness of the second optical waveguide layer 9 is set to the film thickness of the embodiment described in claim 1 described above. On the second optical waveguide layer 9, S by the plasma CVD method is formed.
A first speed-increasing layer 13 made of iH 4 , NH 3 , N 2 O, and SiON (silicon oxynitride) using an inert carrier gas is laminated, and a first bonding portion a is formed on the first speed-increasing layer 13. The first mask layer 14 corresponding to the planar shape of is laminated. The etching rate of the first acceleration layer 13 can be set higher than that of the second optical waveguide layer 9 for the hydrofluoric acid-based etchant.

【0033】次に、工程(b)において、フッ酸系エッ
チャントにより第一マスク層14の開口部の第一増速層
13と第二光導波層9とをエッチング除去して第一結合
部aを形成する。このエッチングの際、第二光導波層9
よりも第一増速層13の方がエッチング速度が大きいた
め、第二光導波層9のエッチング端はテーパー状に加工
され、これにより十分緩やかなテーパー形状を得ること
ができる。
Next, in the step (b), the first accelerating layer 13 and the second optical waveguide layer 9 in the opening of the first mask layer 14 are removed by etching with a hydrofluoric acid-based etchant to remove the first coupling portion a. To form. During this etching, the second optical waveguide layer 9
Since the etching rate of the first speed increasing layer 13 is higher than that of the first speed increasing layer 13, the etching end of the second optical waveguide layer 9 is processed into a taper shape, whereby a sufficiently gentle taper shape can be obtained.

【0034】次に、工程(c)において、第一マスク層
14を剥離除去し、さらに、第一増速層13を薄く希釈
したフッ酸系エッチャントで除去する。このエッチング
の際、第一増速層13は第二光導波層9よりもはるかに
大きいエッチング速度を有しているため、第一増速層1
3を除去した後の第二光導波層9のテーパー端の形状変
化やバッファ層7bの膜厚の減り具合は極めて僅かであ
り問題はない。なお、工程(a)〜(c)までは、第一
結合部aを形成する第一結合部形成工程を構成する。
Next, in the step (c), the first mask layer 14 is peeled and removed, and further the first speed increasing layer 13 is removed by a diluted dilute hydrofluoric acid etchant. At the time of this etching, the first speed increasing layer 13 has a much higher etching rate than the second optical waveguide layer 9, so that the first speed increasing layer 1
The change in shape of the taper end of the second optical waveguide layer 9 and the decrease in the film thickness of the buffer layer 7b after removing 3 are extremely slight and pose no problem. In addition, the steps (a) to (c) constitute a first bonding portion forming step of forming the first bonding portion a.

【0035】次に、工程(d)において、その第一結合
部aの形成された第二光導波層9上にプラズマCVD法
によるSiH4 、NH3 、N2O 、不活性キャリアガス
を用いたSiONからなる第二増速層15を積層し、こ
の第二増速層15上に第二結合部bの平面形状に対応し
た第二マスク層16を積層する。この場合、第二増速層
15のエッチング速度は、フッ酸系エッチャントに対し
て第二光導波層9のエッチング速度よりも大きくする。
Next, in step (d), SiH 4 , NH 3 , N 2 O and an inert carrier gas by plasma CVD are used on the second optical waveguide layer 9 on which the first coupling portion a is formed. The second speed increasing layer 15 made of SiON is laminated, and the second mask layer 16 corresponding to the planar shape of the second coupling portion b is laminated on the second speed increasing layer 15. In this case, the etching rate of the second acceleration layer 15 is set higher than that of the second optical waveguide layer 9 with respect to the hydrofluoric acid-based etchant.

【0036】次に、工程(e)において、フッ酸系エッ
チャントにより、第二マスク層9の開口部の第二増速層
15のエッチング除去と、第二光導波層9の膜厚途中ま
でのエッチングを行って、第二結合部bを形成する。こ
のエッチングの際、第二光導波層9よりも第二増速層1
5の方がエッチング速度が大きいため、第二光導波層9
の端部はエッチングにより十分緩やかなテーパー状に形
成され、これにより第二結合部bが形成される。そし
て、このエッチングにより第二光導波層9の膜厚が第三
光導波層10の膜厚(図1参照)になるように形成す
る。
Next, in step (e), the second speed-increasing layer 15 in the opening of the second mask layer 9 is removed by etching with a hydrofluoric acid-based etchant, and the second optical waveguide layer 9 is partially removed. Etching is performed to form the second coupling portion b. During this etching, the second speed increasing layer 1 is more than the second optical waveguide layer 9.
5 has a higher etching rate, the second optical waveguide layer 9
The end portion of is formed into a sufficiently gentle tapered shape by etching, whereby the second coupling portion b is formed. Then, this etching is performed so that the film thickness of the second optical waveguide layer 9 becomes the film thickness of the third optical waveguide layer 10 (see FIG. 1).

【0037】次に、工程(f)において、第二マスク層
16を剥離除去し、その後、薄く希釈したフッ酸系エッ
チャントにより第二増速層15をエッチング除去する。
なお、工程(d)〜(f)までは、第二結合部bを形成
する第二結合部形成工程を構成する。
Next, in step (f), the second mask layer 16 is peeled and removed, and then the second speed increasing layer 15 is removed by etching with a diluted dilute hydrofluoric acid etchant.
In addition, the steps (d) to (f) constitute a second bonding portion forming step of forming the second bonding portion b.

【0038】次に、工程(g)において、第一結合部a
と第二光導波層9と第二結合部bと第三光導波層10と
が形成された基板6上にプラズマCVD法によるSiH
4 、NH3 、N2O 、不活性キャリアガスを用いたSi
ONからなる第一光導波層8を積層し、この第一光導波
層8上にプラズマCVD法によるSiH4 、NH3 、N
2O 、不活性キャリアガスを用いたSiONからなるク
ラッド層17を積層する。
Next, in the step (g), the first connecting portion a
SiH formed by the plasma CVD method on the substrate 6 on which the second optical waveguide layer 9, the second coupling portion b, and the third optical waveguide layer 10 are formed.
4 , NH 3 , N 2 O, Si using an inert carrier gas
A first optical waveguide layer 8 made of ON is laminated, and SiH 4 , NH 3 , N by plasma CVD method is laminated on the first optical waveguide layer 8.
A cladding layer 17 made of SiON using 2 O 2 and an inert carrier gas is laminated.

【0039】ここで、具体例な構成例について述べる。
表1は、本実施例の薄膜光導波路素子における各層の屈
折率nと膜厚t(波長632.8nm)との関係を示す
ものである。
Here, a specific configuration example will be described.
Table 1 shows the relationship between the refractive index n and the film thickness t (wavelength 632.8 nm) of each layer in the thin film optical waveguide device of this example.

【0040】[0040]

【表1】 [Table 1]

【0041】第二光導波層9の等価屈折率は第一光導波
層8の等価屈折率よりも大きく、第三光導波層10の等
価屈折率は第二光導波層9の等価屈折率よりも小さくし
て薄膜光導波路素子を構成することができ、これにより
十分緩やかなテーパー形状を有する第一結合部a及び第
二結合部bを介して、第一光導波層8から第三光導波層
10へ導波光12を高効率に結合させることができる。
The equivalent refractive index of the second optical waveguide layer 9 is larger than that of the first optical waveguide layer 8, and the equivalent refractive index of the third optical waveguide layer 10 is larger than that of the second optical waveguide layer 9. Can be made smaller to form a thin-film optical waveguide device, and as a result, the first optical waveguide layer 8 and the third optical waveguide layer are coupled via the first coupling portion a and the second coupling portion b having a sufficiently gentle taper shape. The guided light 12 can be coupled to the layer 10 with high efficiency.

【0042】上述したように、テーパー状の第一結合部
a及び第二結合部bをフォトリソグラフィ法によるウェ
ットエッチングにより形成することにより、CVD等に
よるシャドウマスク法に比べて位置決め精度や再現性が
良く、基板6へのダメージをなくすことができる。ま
た、これにより、小型な導波路間光結合のための薄膜光
導波路素子を製造することができる。
As described above, by forming the tapered first joint portion a and the second joint portion b by wet etching by photolithography, positioning accuracy and reproducibility are improved as compared with the shadow mask method by CVD or the like. The damage to the substrate 6 can be eliminated. Further, this makes it possible to manufacture a small-sized thin film optical waveguide device for optical coupling between waveguides.

【0043】なお、本実施例では、第一結合部aを形成
した後に第二結合部bを形成したが、第二結合部bを形
成した後に第一結合部aを形成するようにしてもよい。
また、第一結合部aや第二結合部b、第一増速層13や
第二増速層15をフッ酸系エッチャントを用いてエッチ
ングする方法は、本出願人により特願平2−24768
8号に「薄膜構造素子のテーパー形成方法」としてすで
に出願されたものの中に開示されているエッチング方法
と同様なものである。
In this embodiment, the second connecting portion b is formed after forming the first connecting portion a, but the first connecting portion a may be formed after forming the second connecting portion b. Good.
The method of etching the first bonding portion a, the second bonding portion b, the first speed increasing layer 13 and the second speed increasing layer 15 using a hydrofluoric acid-based etchant is disclosed in Japanese Patent Application No. 24-24768.
This is the same as the etching method disclosed in the patent application already filed in No. 8 as "taper forming method of thin film structure element".

【0044】次に、請求項3記載の発明の一実施例を図
3に基づいて説明する。なお、請求項1,2記載の発明
と同一部分についての説明は省略し、その同一部分につ
いては同一符号を用いる。
Next, an embodiment of the invention described in claim 3 will be described with reference to FIG. The description of the same parts as those in the first and second aspects of the present invention is omitted, and the same parts are designated by the same reference numerals.

【0045】まず、工程(a)において、基板6上に、
プラズマCVD法によるSiH4 、NH3 、不活性キャ
リアガスを用いたSiNからなる第一薄膜層18を形成
する。この第一薄膜層18の膜厚は第三光導波層10の
膜厚となるように調整する。
First, in step (a), on the substrate 6,
A first thin film layer 18 made of SiH 4 , NH 3 , and SiN using an inert carrier gas is formed by the plasma CVD method. The film thickness of the first thin film layer 18 is adjusted to be the film thickness of the third optical waveguide layer 10.

【0046】次に、工程(b)において、第一薄膜層1
8上にプラズマCVD法によるSiH4 、NH3 、不活
性キャリアガスを用いたSiNからなり、第一薄膜層1
8に比べて屈折率が小さく、かつ、エッチング速度の大
きい第二薄膜層19を形成する。この第二薄膜層19上
にプラズマCVD法によるSiH4 、NH3 、N2O、
不活性キャリアガスを用いたSiONからなる第一増速
層20を積層し、この第一増速層20上に第一結合部a
の平面形状に対応した第一マスク層21を積層する。各
層のエッチング速度は、フッ酸系エッチャントに対し第
一薄膜層18、第二薄膜層19、第一増速層20の順に
大きくなっている。なお、工程(a)〜(b)は多層薄
膜形成工程を構成している。
Next, in the step (b), the first thin film layer 1
The first thin film layer 1 is composed of SiH 4 and NH 3 by plasma CVD and SiN using an inert carrier gas
The second thin film layer 19 having a smaller refractive index and a higher etching rate than that of No. 8 is formed. On the second thin film layer 19, SiH 4 , NH 3 , N 2 O by plasma CVD method,
A first speed-increasing layer 20 made of SiON using an inert carrier gas is laminated, and a first bonding portion a is formed on the first speed-increasing layer 20.
The first mask layer 21 corresponding to the planar shape of is laminated. The etching rate of each layer increases in the order of the first thin film layer 18, the second thin film layer 19, and the first speed increasing layer 20 with respect to the hydrofluoric acid-based etchant. The steps (a) and (b) constitute a multilayer thin film forming step.

【0047】次に、工程(c)において、フッ酸系エッ
チャントにより、第一マスク層21の開口部に当たる第
一増速層20と、第二薄膜層19と、第一薄膜層18と
をエッチングして第一結合部aを形成する。このエッチ
ングの際、第一増速層20が最もエッチング速度が大き
いために、第二薄膜層19と第一薄膜層18のエッチン
グ端は十分緩やかなテーパー形状を得ることができる。
この場合、第二薄膜層19に比べて第一薄膜層18のテ
ーパー端はやや角度が急になるが、それでも十分緩やか
であるため、これによる導波光結合効率の劣化はほとん
ど生じない。
Next, in step (c), the first acceleration layer 20, which corresponds to the opening of the first mask layer 21, the second thin film layer 19, and the first thin film layer 18 are etched with a hydrofluoric acid-based etchant. Then, the first joint portion a is formed. At the time of this etching, since the first acceleration layer 20 has the highest etching rate, the etching ends of the second thin film layer 19 and the first thin film layer 18 can have a sufficiently gentle tapered shape.
In this case, the taper end of the first thin film layer 18 has a steeper angle than that of the second thin film layer 19, but since it is still sufficiently gentle, there is almost no deterioration in the guided light coupling efficiency.

【0048】次に、工程(d)において、第一マスク層
21を剥離除去し、第一増速層20を薄く希釈したフッ
酸系エッチャントにより除去する。この時、第一増速層
20は、第一薄膜層18と第二薄膜層19よりもはるか
に大きいエッチング速度を有しているため、第一増速層
20を除去した後の第二薄膜層19と第一薄膜層18の
テーパー端の形状変化やバッファ層7bの膜減りは極め
て僅かであり問題はない。なお、工程(c)〜(d)は
第一結合部形成工程を構成している。
Next, in the step (d), the first mask layer 21 is peeled and removed, and the first speed increasing layer 20 is removed by a diluted dilute hydrofluoric acid etchant. At this time, since the first speed increasing layer 20 has a much higher etching rate than the first thin film layer 18 and the second thin film layer 19, the second thin film after the first speed increasing layer 20 is removed. The change in shape of the taper end of the layer 19 and the first thin film layer 18 and the decrease in the thickness of the buffer layer 7b are extremely slight and pose no problem. It should be noted that steps (c) to (d) constitute a first joint portion forming step.

【0049】次に、工程(e)において、第二薄膜層1
9の上にプラズマCVD法によるSiH4 、NH3 、N
2O 、不活性キャリアガスを用いた第二増速層22を積
層し、この第二増速層22上に第二結合部の平面形状に
対応した第二マスク層23を積層する。第二増速層22
のエッチング速度は、フッ酸系エッチャントに対して第
二薄膜層19のエッチング速度よりも大きくすることが
できる。
Next, in the step (e), the second thin film layer 1
On top of 9 by plasma CVD method SiH 4 , NH 3 , N
A second acceleration layer 22 using 2 O 2 and an inert carrier gas is laminated, and a second mask layer 23 corresponding to the planar shape of the second coupling portion is laminated on this second acceleration layer 22. Second speed increasing layer 22
The etching rate can be higher than the etching rate of the second thin film layer 19 with respect to the hydrofluoric acid-based etchant.

【0050】次に、工程(f)において、フッ酸系エッ
チャントにより第二マスク層23の開口部に対応した第
二増速層22のエッチング除去と第二薄膜層19のエッ
チングを行って第二結合部bを形成する。この場合、第
二薄膜層19上の第二増速層22の方がエッチング速度
が大きいために、第二薄膜層19の端部はテーパー状に
加工され、これにより十分緩やかなテーパー形状を得る
ことができる。また、第二薄膜層19に比べ第一薄膜層
18のフッ酸系エッチャントに対するエッチング速度は
小さいため、エッチング時間が多少オーバーしても、こ
の部分における第一薄膜層18の膜減りを軽減すること
ができ、これにより第三光導波層10(図1参照)に相
当する膜厚を安定に形成することができる。
Next, in the step (f), the second acceleration layer 22 corresponding to the opening of the second mask layer 23 is removed by etching and the second thin film layer 19 is etched by a hydrofluoric acid-based etchant to obtain a second The joint b is formed. In this case, since the second accelerating layer 22 on the second thin film layer 19 has a higher etching rate, the end portion of the second thin film layer 19 is processed into a tapered shape, thereby obtaining a sufficiently gentle tapered shape. be able to. Further, since the etching rate of the first thin film layer 18 with respect to the hydrofluoric acid-based etchant is smaller than that of the second thin film layer 19, even if the etching time is slightly exceeded, the film loss of the first thin film layer 18 in this portion can be reduced. As a result, the film thickness corresponding to the third optical waveguide layer 10 (see FIG. 1) can be stably formed.

【0051】次に、工程(g)において、第二マスク層
23を剥離除去し、さらに、薄く希釈したフッ酸系エッ
チャントを用いて第二増速層22を除去する。なお、工
程(e)〜(g)は第二結合部形成工程を構成する。
Next, in the step (g), the second mask layer 23 is peeled and removed, and the second speed increasing layer 22 is removed using a diluted dilute hydrofluoric acid etchant. It should be noted that steps (e) to (g) constitute a second joint portion forming step.

【0052】次に、工程(h)において、第一結合部a
と、第二薄膜層19及び第一薄膜層18からなる第二光
導波層19と、第二結合部bと、第一薄膜層18からな
る第三光導波層10とを含む基板6上にプラズマCVD
法によるSiH4 、NH3 、N2O 、不活性キャリアガ
スを用いたSiONからなる第一光導波層8を積層し、
さらに、この第一光導波層8上にプラズマCVD法によ
るSiH4 、NH3 、N2O 、不活性キャリアガスを用
いたSiONからなるクラッド層24を積層する。
Next, in the step (h), the first connecting portion a
On the substrate 6 including the second optical waveguide layer 19 including the second thin film layer 19 and the first thin film layer 18, the second coupling portion b, and the third optical waveguide layer 10 including the first thin film layer 18. Plasma CVD
A first optical waveguide layer 8 made of SiH 4 , NH 3 , N 2 O, and SiON using an inert carrier gas,
Further, a clad layer 24 made of SiH 4 , NH 3 , N 2 O and SiON using an inert carrier gas is laminated on the first optical waveguide layer 8 by the plasma CVD method.

【0053】ここで、具体例な構成例について述べる。
表2は、本実施例の薄膜光導波路素子における各層の屈
折率nと膜厚t(波長632.8nm)との関係を示す
ものである。
Here, a concrete configuration example will be described.
Table 2 shows the relationship between the refractive index n and the film thickness t (wavelength 632.8 nm) of each layer in the thin film optical waveguide device of this example.

【0054】[0054]

【表2】 [Table 2]

【0055】第二光導波層9の等価屈折率は第一光導波
層8の等価屈折率よりも大きく、第三光導波層10の等
価屈折率は第二光導波層9の等価屈折率よりも小さくし
て薄膜光導波路素子を構成することができ、これにより
十分緩やかなテーパー形状を有する第一結合部a及び第
二結合部bを介して、第一光導波層8から第三光導波層
10へ導波光12を高効率に結合させることができる。
The equivalent refractive index of the second optical waveguide layer 9 is larger than that of the first optical waveguide layer 8, and the equivalent refractive index of the third optical waveguide layer 10 is larger than that of the second optical waveguide layer 9. It is possible to form a thin film optical waveguide device by making the first optical waveguide layer 8 and the third optical waveguide layer 8 via the first coupling portion a and the second coupling portion b each having a sufficiently gentle taper shape. The guided light 12 can be coupled to the layer 10 with high efficiency.

【0056】上述したように、第二薄膜層19に比べて
第一薄膜層18のエッチング速度が小さくなっているた
め、第二結合部bをウェットエッチングして形成する際
に第一薄膜層18のオーバーエッチを防ぐことができ、
これにより第一薄膜層18からなる第三光導波層10の
膜厚を安定に形成することができる。また、第一薄膜層
18からなる第三光導波層10に機能素子を形成するた
めに、第一薄膜層18にさらにテーパー端面を作製する
場合、その第一薄膜層18のテーパー端面のテーパー形
状(テーパー比)を第一結合部aに比べて変えることが
できる。これにより、第一結合部aのテーパー形状とは
別個に、第三光導波層10に形成された機能素子のテー
パー形状を最適化することができる。なお、本実施例で
は、第一結合部aを形成した後、第二結合部bを形成し
たが、これとは逆に、第二結合部bを形成した後に第一
結合部aを形成してもよい。
As described above, since the etching rate of the first thin film layer 18 is smaller than that of the second thin film layer 19, the first thin film layer 18 is formed when the second bonding portion b is formed by wet etching. Can prevent over-etching of
Thereby, the film thickness of the third optical waveguide layer 10 including the first thin film layer 18 can be stably formed. When a tapered end face is further formed on the first thin film layer 18 in order to form a functional element in the third optical waveguide layer 10 including the first thin film layer 18, the taper shape of the tapered end face of the first thin film layer 18 is formed. The (taper ratio) can be changed as compared with the first joint portion a. Thereby, the taper shape of the functional element formed in the third optical waveguide layer 10 can be optimized separately from the taper shape of the first coupling portion a. In addition, in the present embodiment, the second joint portion b was formed after the first joint portion a was formed, but conversely, the first joint portion a is formed after the second joint portion b is formed. May be.

【0057】次に、請求項4記載の発明の一実施例を図
4及び図5に基づいて説明する。なお、請求項1〜3記
載の発明と同一部分についての説明は省略し、その同一
部分については同一符号を用いる。
Next, an embodiment of the invention described in claim 4 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. The description of the same parts as those in the first to third aspects of the present invention is omitted, and the same parts are designated by the same reference numerals.

【0058】前述した請求項2記載の発明及び請求項3
記載の発明では、第一結合部aを形成した後、第一増速
層13,20も剥離除去していたのに対して、本実施例
では、第一結合部aを形成した後、それら第一増速層1
3,20を剥離除去せずに残したまま、次の第二結合部
bの形成工程にも用いるようにしたものである。
The invention according to claim 2 and claim 3 described above.
In the described invention, after forming the first joint portion a, the first speed increasing layers 13 and 20 were also peeled and removed, whereas in the present embodiment, after forming the first joint portion a, First speed increasing layer 1
It is adapted to be used also in the subsequent step of forming the second joint portion b while leaving 3 and 20 without peeling and removing.

【0059】具体的には、図4(a)〜(g)の工程
は、前記図2の(a)〜(g)の工程に対応するもので
ある。この場合、図2(c)では第一増速層13はない
が、図4(c)では第一増速層13は存在する。また、
これと同様に、図5(a)〜(h)の工程は、前記図3
の(a)〜(h)の工程に対応するものである。この場
合、図3(d)では第一増速層20はないが、図5
(d)では第一増速層20は存在する。
Specifically, the steps of FIGS. 4A to 4G correspond to the steps of FIGS. 2A to 2G. In this case, the first speed increasing layer 13 is not present in FIG. 2C, but the first speed increasing layer 13 is present in FIG. 4C. Also,
Similarly, the steps of FIGS. 5A to 5H are similar to those of FIG.
This corresponds to the steps (a) to (h). In this case, although there is no first speed increasing layer 20 in FIG.
In (d), the first speed increasing layer 20 is present.

【0060】上述したように、最初に行うテーパー状の
第一結合部形成工程に用いた第一増速層13,20を剥
離除去せずに、その第一増速層13,20を次のテーパ
ー状の第二結合部形成工程にも用いることによって、製
造工程を簡単化することができ、しかも、製造コストを
下げることができる。
As described above, the first speed-increasing layers 13 and 20 used in the first taper-shaped first joint forming step are not peeled and removed, and the first speed-increasing layers 13 and 20 are removed as follows. The manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced by using the same in the tapered second joint forming process.

【0061】次に、請求項5記載の発明の一実施例を図
6及び図7に基づいて説明する。なお、請求項1〜4記
載の発明と同一部分についての説明は省略し、その同一
部分については同一符号を用いる。
Next, an embodiment of the invention described in claim 5 will be described with reference to FIGS. 6 and 7. The description of the same parts as those in the first to fourth aspects of the present invention is omitted, and the same parts are designated by the same reference numerals.

【0062】まず、第一の実施例を図6に基づいて述べ
る。図6(a)〜(i)は、前述した請求項1の薄膜光
導波路素子の製造方法の一例を示すものである。最初
に、工程(a)において、基板6は、Si基板7a上に
バッファ層7bを熱酸化法等で積層することにより形成
されている。この基板6上には、プラズマCVD法によ
りSiH4 、NH3 、不活性キャリアガスを用いてSi
Nからなる第一薄膜層25が形成されている。
First, the first embodiment will be described with reference to FIG. 6A to 6I show an example of a method for manufacturing the thin film optical waveguide device according to claim 1 described above. First, in step (a), the substrate 6 is formed by stacking the buffer layer 7b on the Si substrate 7a by a thermal oxidation method or the like. On the substrate 6, SiH 4 , NH 3 and an inert carrier gas are used to form Si by plasma CVD.
A first thin film layer 25 made of N is formed.

【0063】次に、工程(b)において、この第一薄膜
層25上には、プラズマCVD法によるSiH4 、NH
3 、N2O 、不活性キャリアガスを用いたSiONから
なる第一増速層26を積層し、この第一増速層26上に
第二結合部bの平面形状に対応した第二マスク層27を
積層する。第一増速層26のエッチング速度は、フッ酸
系エッチャントに対して第一薄膜層25のエッチング速
度よりも大きくすることができる。
Next, in step (b), SiH 4 , NH by plasma CVD is formed on the first thin film layer 25.
3 , N 2 O, a first speed increasing layer 26 made of SiON using an inert carrier gas is laminated, and a second mask layer corresponding to the planar shape of the second coupling portion b is laminated on the first speed increasing layer 26. 27 is laminated. The etching rate of the first acceleration layer 26 can be higher than that of the first thin film layer 25 with respect to the hydrofluoric acid-based etchant.

【0064】次に、工程(c)において、フッ酸系エッ
チャントにより第二マスク層27の開口部に対応する第
一増速層26と第一薄膜層25とをエッチングして第二
結合部bを形成する。このエッチングの際、第一薄膜層
25よりも第一増速層26の方がエッチング速度が大き
いため、第一薄膜層25のエッチング端はテーパー状に
加工され、これにより十分緩やかなテーパー形状を得る
ことができる。
Next, in the step (c), the first accelerating layer 26 and the first thin film layer 25 corresponding to the opening of the second mask layer 27 are etched with a hydrofluoric acid-based etchant to form the second bonding portion b. To form. At the time of this etching, the etching speed of the first speed increasing layer 26 is higher than that of the first thin film layer 25, so that the etching end of the first thin film layer 25 is processed into a taper shape, thereby forming a sufficiently gentle taper shape. Obtainable.

【0065】次に、工程(d)において、第二マスク層
27を剥離除去し、さらに、第一増速層26を薄く希釈
したフッ酸系エッチャントで除去する。このエッチング
の際、第一増速層26は第一薄膜層25よりもはるかに
大きいエッチング速度を有しているため、第一増速層2
6を除去した後の第一薄膜層25のテーパー端の形状変
化やバッファ層7bの膜厚の減り具合は極めて僅かであ
り問題はない。なお、工程(a)〜(d)までは、第二
結合部bを形成する第二結合部形成工程を構成する。
Next, in the step (d), the second mask layer 27 is peeled and removed, and further the first speed increasing layer 26 is removed by a diluted dilute hydrofluoric acid etchant. At the time of this etching, the first speed increasing layer 26 has a much higher etching rate than the first thin film layer 25.
The change in shape of the taper end of the first thin film layer 25 and the decrease in the film thickness of the buffer layer 7b after removing 6 are extremely slight and pose no problem. In addition, the steps (a) to (d) constitute a second bonding portion forming step of forming the second bonding portion b.

【0066】次に、工程(e)において、第一薄膜層2
5の形成された基板6上にプラズマCVD法によるSi
4 、NH3 、不活性キャリアガスを用いたSiNから
なる第二薄膜層28を積層する。この場合、第二薄膜層
28の膜厚は、第三光導波層10(図1参照)の膜厚に
なるようにする。これにより、第二結合部b及び第二薄
膜層28からなる第三光導波層10が形成される。
Next, in the step (e), the first thin film layer 2
Si on the substrate 6 on which the film 5 is formed by the plasma CVD method.
A second thin film layer 28 composed of H 4 , NH 3 and SiN using an inert carrier gas is laminated. In this case, the thickness of the second thin film layer 28 is set to the thickness of the third optical waveguide layer 10 (see FIG. 1). As a result, the third optical waveguide layer 10 including the second coupling portion b and the second thin film layer 28 is formed.

【0067】次に、工程(f)において、第二結合部b
及び第二薄膜層28が形成された基板6上にプラズマC
VD法によるSiH4 、NH3 、N2O 、不活性キャリ
アガスを用いたSiONからなる第二増速層29を積層
し、この第二増速層29上に第一結合部aの平面形状に
対応した第一マスク層30を積層する。この場合、第二
増速層29のエッチング速度は、フッ酸系エッチャント
に対して第二薄膜層28,第一薄膜層25のエッチング
速度よりも大きくすることができる。
Next, in the step (f), the second joint b
And the plasma C on the substrate 6 on which the second thin film layer 28 is formed.
A second speed increasing layer 29 made of SiH 4 , NH 3 , N 2 O by the VD method and SiON using an inert carrier gas is laminated, and the planar shape of the first coupling portion a is formed on the second speed increasing layer 29. The first mask layer 30 corresponding to is laminated. In this case, the etching rate of the second acceleration layer 29 can be set higher than the etching rates of the second thin film layer 28 and the first thin film layer 25 with respect to the hydrofluoric acid-based etchant.

【0068】次に、工程(g)において、フッ酸系エッ
チャントにより、第一マスク層30の開口部に対応する
第二増速層29のエッチングと、第二薄膜層28及び第
一薄膜層25のエッチングとを行って第一結合部aを形
成する。この場合、第二薄膜層28及び第一薄膜層25
のエッチング端はテーパー状に加工されることにより、
十分緩やかなテーパー端形状を得ることができる。
Next, in the step (g), the second acceleration layer 29 corresponding to the opening of the first mask layer 30 is etched with a hydrofluoric acid type etchant, and the second thin film layer 28 and the first thin film layer 25 are etched. Etching is performed to form the first joint portion a. In this case, the second thin film layer 28 and the first thin film layer 25
The etching end of is processed into a taper shape,
A sufficiently gentle tapered end shape can be obtained.

【0069】次に、工程(h)において、第一マスク層
30を剥離除去し、さらに、薄く希釈したフッ酸系エッ
チャントにより第二増速層29を除去する。なお、工程
(e)〜(h)までは、第一結合部aを形成する第一結
合部形成工程を構成する。
Next, in the step (h), the first mask layer 30 is peeled and removed, and further the second speed increasing layer 29 is removed by a diluted diluted hydrofluoric acid etchant. It should be noted that the steps (e) to (h) constitute a first joint portion forming step of forming the first joint portion a.

【0070】次に、工程(i)において、第一結合部a
と、第二薄膜層28及び第一薄膜層25からなる第二光
導波層9と、第二結合部bと、第二薄膜層28からなる
第三光導波層10とを含む基板6上に、プラズマCVD
法によるSiH4 、NH3 、N2O 、不活性キャリアガ
スを用いたSiONからなる第一光導波層8を積層し、
さらに、その第一光導波層8の上にプラズマCVD法に
よるSiH4 、NH3、N2O 、不活性キャリアガスを
用いたSiONからなるクラッド層31を積層する。
Next, in the step (i), the first connecting portion a
On the substrate 6 including the second optical waveguide layer 9 including the second thin film layer 28 and the first thin film layer 25, the second coupling portion b, and the third optical waveguide layer 10 including the second thin film layer 28. , Plasma CVD
A first optical waveguide layer 8 made of SiH 4 , NH 3 , N 2 O, and SiON using an inert carrier gas,
Further, a clad layer 31 made of SiH 4 , NH 3 , N 2 O and SiON using an inert carrier gas is laminated on the first optical waveguide layer 8 by a plasma CVD method.

【0071】ここで、具体例について述べる。表3は、
薄膜光導波路素子における各層の屈折率nと膜厚t(波
長632.8nm)との関係を示すものである。
Here, a specific example will be described. Table 3 shows
It shows the relationship between the refractive index n and the film thickness t (wavelength 632.8 nm) of each layer in the thin film optical waveguide device.

【0072】[0072]

【表3】 [Table 3]

【0073】この場合、第二光導波層9の等価屈折率は
第一光導波層8の等価屈折率よりも大きく、第三光導波
層10の等価屈折率は第二光導波層9の等価屈折率より
も小さな薄膜光導波路素子を作製することにより、十分
緩やかなテーパー形状を有する第一結合部a及び第二結
合部bを介して、第一光導波層8から第三光導波層10
へ導波光12を高効率に結合させることができる。
In this case, the equivalent refractive index of the second optical waveguide layer 9 is larger than that of the first optical waveguide layer 8, and the equivalent refractive index of the third optical waveguide layer 10 is equivalent to that of the second optical waveguide layer 9. By manufacturing a thin film optical waveguide device having a refractive index smaller than that of the refractive index, the first optical waveguide layer 8 to the third optical waveguide layer 10 via the first coupling portion a and the second coupling portion b having a sufficiently gentle taper shape.
The guided light 12 can be coupled with high efficiency.

【0074】これにより、先に第一薄膜層25にテーパ
ー端を形成した後にその上部に第二薄膜層28を積層す
ることにより、第二結合部bのテーパー膜厚の減少形状
を形成するようにしたので、前述した請求項2,3,4
記載の実施例におけるエッチングで第二結合部bを形成
すると同時に第三光導波層10の膜厚制御が難しいよう
な場合に有効な手段となる。
As a result, the tapered end of the first thin film layer 25 is first formed, and then the second thin film layer 28 is laminated on the upper end of the first thin film layer 25 so that the tapered thickness of the second coupling portion b is reduced. Therefore, the above-mentioned claims 2, 3 and 4 are adopted.
This is an effective means when it is difficult to control the film thickness of the third optical waveguide layer 10 at the same time when the second coupling portion b is formed by etching in the described embodiment.

【0075】次に、第二の実施例を図7に基づいて述べ
る。図7(a)〜(i)は、前述した請求項1の薄膜光
導波路素子の製造方法の他の例を示すものである。本工
程は前述した図6(a)〜(i)の工程とほとんど同じ
であるが、ここでは、特に、第一薄膜層25と第二薄膜
層28とのフッ酸系エッチャントに対するエッチング速
度を変えている。すなわち、具体的には、第一薄膜層2
5はプラズマCVD法によるSiH4 、NH3 、不活性
キャリアガスを用いたSiNで形成し、第二薄膜層28
は同プラズマCVD法によるSiH4 、NH3 、不活性
キャリアガスを用いて第一薄膜層25に比べて屈折率が
小さく、かつ、エッチング速度の大きいSiNで形成さ
れている。図7においては、(g)と(h)に示すよう
に、テーパー比が異なっていることがわかる。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. 7 (a) to 7 (i) show another example of the method for manufacturing the thin film optical waveguide device according to claim 1 described above. This step is almost the same as the above-described steps of FIGS. 6A to 6I, but here, in particular, the etching rates of the first thin film layer 25 and the second thin film layer 28 for the hydrofluoric acid-based etchant are changed. ing. That is, specifically, the first thin film layer 2
5 is formed of SiH 4 and NH 3 by a plasma CVD method and SiN using an inert carrier gas, and the second thin film layer 28 is formed.
Is formed of SiN by the same plasma CVD method using SiH 4 , NH 3 , and an inert carrier gas, which has a smaller refractive index than the first thin film layer 25 and a high etching rate. In FIG. 7, it can be seen that the taper ratios are different as shown in (g) and (h).

【0076】これにより、第二薄膜層28からなる第三
光導波層10にテーパー端面(第二結合部b)を作製す
る場合、第二薄膜層28のテーパー端面のテーパー形状
(テーパー比)を第一結合部aに比べて変えることによ
り、第三光導波層10に形成された機能素子のテーパー
形状を最適化することができる。
As a result, when the tapered end face (second coupling portion b) is formed in the third optical waveguide layer 10 including the second thin film layer 28, the taper end face of the second thin film layer 28 (taper ratio) is formed. The taper shape of the functional element formed in the third optical waveguide layer 10 can be optimized by changing it as compared with the first coupling portion a.

【0077】上述した2つの実施例からわかるように、
第一薄膜層25にテーパー形状の端面を形成した後にそ
の上に第二薄膜層28を積層することにより、第一薄膜
層25と第二薄膜層28とより形成される第二光導波層
9と第二薄膜層28により形成される第三光導波層10
との間に設けられる第二結合部bのテーパー形状を十分
緩やかに形成することができ、これによりエッチングに
より膜厚制御が難しいとされる第三光導波層10の膜厚
制御を安定に行うことができる。
As can be seen from the two embodiments described above,
The second optical waveguide layer 9 formed by the first thin film layer 25 and the second thin film layer 28 is formed by forming a tapered end face on the first thin film layer 25 and then stacking the second thin film layer 28 on the end face. And the third optical waveguide layer 10 formed by the second thin film layer 28.
The taper shape of the second coupling portion b provided between the first optical waveguide layer 10 and the second optical waveguide layer 10 can be formed to be sufficiently gentle, so that the thickness of the third optical waveguide layer 10, which is difficult to control by etching, can be stably controlled. be able to.

【0078】次に、請求項6記載の発明の一実施例を図
8に基づいて説明する。なお、請求項1〜5記載の発明
と同一部分についての説明は省略し、その同一部分につ
いては同一符号を用いる。
Next, an embodiment of the invention described in claim 6 will be described with reference to FIG. The description of the same parts as those in the first to fifth aspects of the present invention will be omitted, and the same reference numerals will be used for the same parts.

【0079】本実施例は、前述した請求項1記載の薄膜
光導波路素子における第一結合部a及び第二結合部bの
二段階の光導波路間結合を用いて、さらに第三光導波層
10に形成したテーパー端面により導波光12を全反射
又は全屈折させる機能を有するようにしたものである。
This embodiment uses the two-stage optical waveguide coupling of the first coupling portion a and the second coupling portion b in the thin film optical waveguide device according to claim 1 described above, and further the third optical waveguide layer 10 is used. The tapered end face formed in 1 has a function of totally reflecting or refracting the guided light 12.

【0080】第一光導波部Aから第三光導波部Cまでの
構成は、請求項1記載の薄膜光導波路素子(図1参照)
と同一なのでここでの説明は省略する。基板6は、半導
体のSi基板7a上に熱酸化等で形成したバッファ層
(SiO2 )7bを積層して得られているが、光吸収の
ない基板を用いる時はバッファ層7bを必ずしも用いる
必要はない。第四光導波部Dは、その基板6側から第四
光導波層32(第一光導波層8と同一薄膜からなる)、
クラッド層11の順に積層して形成されている。その第
四光導波部Dと第三光導波部Cとの間には、テーパー状
の第三結合部cが形成されている。この第三結合部c
は、第三光導波層10と第一光導波層8とクラッド層1
1とからなり、第三光導波層10の膜厚は導波光12の
進行方向に従って徐々に0まで減少していくテーパー状
端面に形成されている。また、ここでは、第四光導波層
32の等価屈折率は、第三光導波層10の等価屈折率よ
りも小さく形成されている。なお、第一光導波層8から
第三光導波層10までの等価屈折率の関係は、請求項1
記載の実施例と同様である。
The structure from the first optical waveguide portion A to the third optical waveguide portion C is the thin film optical waveguide device according to claim 1 (see FIG. 1).
Since it is the same as, the description here is omitted. The substrate 6 is obtained by laminating a buffer layer (SiO 2 ) 7b formed by thermal oxidation or the like on a semiconductor Si substrate 7a, but the buffer layer 7b is not necessarily used when using a substrate that does not absorb light. There is no. The fourth optical waveguide portion D includes a fourth optical waveguide layer 32 (made of the same thin film as the first optical waveguide layer 8) from the substrate 6 side,
The clad layers 11 are laminated in this order. A tapered third coupling portion c is formed between the fourth optical waveguide portion D and the third optical waveguide portion C. This third joint c
Is the third optical waveguide layer 10, the first optical waveguide layer 8 and the cladding layer 1.
1 and the thickness of the third optical waveguide layer 10 is formed on the tapered end face which gradually decreases to 0 in the traveling direction of the guided light 12. Further, here, the equivalent refractive index of the fourth optical waveguide layer 32 is formed to be smaller than the equivalent refractive index of the third optical waveguide layer 10. In addition, the relationship of the equivalent refractive index from the first optical waveguide layer 8 to the third optical waveguide layer 10 is as follows:
Similar to the described embodiment.

【0081】このような構成において、導波光12は、
前述した請求項1記載の実施例と同様に、テーパー状の
第一結合部a及び第二結合部bを介して、第一光導波層
8から第三光導波層10へ高効率に結合する。そして、
その第三光導波層10中を導波した導波光12は、第三
結合部cへ到達する。この時、第四光導波層32の等価
屈折率(TEモード:NE4、TMモード:NM4)に比べ
て第三光導波層10の等価屈折率(TEモード:NE3
TMモード:NM3)が大きくなっているため、第三結合
部cの平面形状に対する導波光12の入射角αがα>ar
csin(NE4/NE3)となるTEモードの導波光12は全
反射し、α<arcsin(NE4/NE3)となるTEモードの
導波光12は屈折する。また、これと同様に、α>arcs
in(NM4/NM3)となるTMモードの導波光12は全反
射し、α<arcsin(NM4/NM3)となるTMモードの導
波光12は屈折する。さらに、第三結合部cは緩やかな
テパー形状になっているため、屈折の際にいわゆるフレ
ネル反射が起こらず、効率の良い全反射/全屈折を達成
することができ、これを用いて薄膜光導波路素子を構成
することができる。
In such a structure, the guided light 12 is
Similar to the above-described embodiment of claim 1, the first optical waveguide layer 8 is highly efficiently coupled to the third optical waveguide layer 10 via the tapered first coupling portion a and the second coupling portion b. . And
The guided light 12 guided in the third optical waveguide layer 10 reaches the third coupling portion c. At this time, compared with the equivalent refractive index of the fourth optical waveguide layer 32 (TE mode: N E4 , TM mode: N M4 ), the equivalent refractive index of the third optical waveguide layer 10 (TE mode: N E3 ,
Since the TM mode: N M3 ) is large, the incident angle α of the guided light 12 with respect to the planar shape of the third coupling portion c is α> ar.
The TE-mode guided light 12 with csin (N E4 / N E3 ) is totally reflected, and the TE-mode guided light 12 with α <arcsin (N E4 / N E3 ) is refracted. Similarly, α> arcs
The TM mode guided light 12 with in (N M4 / N M3 ) is totally reflected, and the TM mode guided light 12 with α <arcsin (N M4 / N M3 ) is refracted. Furthermore, since the third coupling portion c has a gentle teper shape, so-called Fresnel reflection does not occur during refraction, and efficient total reflection / total refraction can be achieved. Waveguide elements can be constructed.

【0082】なお、表4は、薄膜光導波路素子を構成す
る具体例を示すものである。前述した実施例の場合(表
1〜表3)と同様に、各層の屈折率nと、膜厚t(波長
632.8nm)との関係を示す。
Table 4 shows specific examples of the thin film optical waveguide device. Similar to the case of the examples described above (Tables 1 to 3), the relationship between the refractive index n of each layer and the film thickness t (wavelength 632.8 nm) is shown.

【0083】[0083]

【表4】 [Table 4]

【0084】上述したように、テーパー状の第一結合部
a及び第二結合部bを有する請求項1記載の薄膜光導波
路素子を用いて、さらにテーパー状の第三結合部cを設
け第四光導波層32に効率良く導波光12を導くように
したので、全反射/全屈折の機能効率の良い薄膜光導波
路素子を得ることができる。
As described above, the thin film optical waveguide device according to claim 1 having the tapered first coupling portion a and the second coupling portion b is further provided with the tapered third coupling portion c. Since the guided light 12 is efficiently guided to the optical waveguide layer 32, it is possible to obtain a thin film optical waveguide device having high functional efficiency of total reflection / total refraction.

【0085】次に、請求項7記載の発明の一実施例を図
9に基づいて説明する。なお、請求項1〜6記載の発明
と同一部分についての説明は省略し、その同一部分につ
いては同一符号を用いる。
Next, an embodiment of the invention described in claim 7 will be described with reference to FIG. The description of the same parts as those in the first to sixth aspects of the present invention will be omitted, and the same reference numerals will be used for the same parts.

【0086】本実施例は、前述した請求項6記載の薄膜
光導波路素子(図8参照)を製造する方法について述べ
たものである。まず、工程(a)において、基板6上に
プラズマCVD法によるSiH4 、NH3 、不活性キャ
リアガスを用いたSiNからなる第一薄膜層33を形成
する。この第一薄膜層33上にプラズマCVD法による
SiH4 、NH3 、N2O 、不活性キャリアガスを用い
たSiONからなる第一増速層34を積層し、さらにそ
の第一増速層34上に第二結合部bの平面形状に対応し
た第二マスク層35を積層する。第一増速層34のエッ
チング速度は、フッ酸系エッチャントに対して第一薄膜
層33のエッチング速度よりも大きいものとする。
This embodiment describes a method of manufacturing the thin film optical waveguide device (see FIG. 8) described in claim 6. First, in step (a), a first thin film layer 33 made of SiH 4 , NH 3 and SiN using an inert carrier gas is formed on the substrate 6 by a plasma CVD method. On this first thin film layer 33, a first speed increasing layer 34 made of SiH 4 , NH 3 , N 2 O, and SiON using an inert carrier gas by a plasma CVD method is laminated, and further, the first speed increasing layer 34. A second mask layer 35 corresponding to the planar shape of the second coupling portion b is laminated on top. The etching rate of the first acceleration layer 34 is set to be higher than that of the first thin film layer 33 with respect to the hydrofluoric acid-based etchant.

【0087】次に、工程(b)において、フッ酸系エッ
チャントにより、第二マスク層35の開口部に対応する
第一増速層34と、第一薄膜層33とをエッチングして
第二結合部bを形成する。この時、第一薄膜層33より
も第一増速層34の方がエッチング速度が大きいため、
第一薄膜層33のエッチング端はテーパー状に加工さ
れ、これにより十分緩やかなテーパー形状を得ることが
できる。
Next, in step (b), the first acceleration layer 34 corresponding to the opening of the second mask layer 35 and the first thin film layer 33 are etched with a hydrofluoric acid-based etchant to form a second bond. Form part b. At this time, since the etching rate of the first acceleration layer 34 is higher than that of the first thin film layer 33,
The etching end of the first thin film layer 33 is processed into a tapered shape, whereby a sufficiently gentle tapered shape can be obtained.

【0088】次に、工程(c)において、第二マスク層
35を剥離除去し、薄く希釈したフッ酸系エッチャント
を用いて第一増速層34を除去する。この時、第一増速
層34は第一薄膜層33よりも遥かに大きいエッチング
速度を有しているため、第一増速層34を除去した後の
第一薄膜層33のテーパー形状やバッファ層7bの膜減
りは極めて僅かであり問題はない。
Next, in the step (c), the second mask layer 35 is peeled and removed, and the first speed increasing layer 34 is removed by using a diluted diluted hydrofluoric acid type etchant. At this time, since the first acceleration layer 34 has a much higher etching rate than the first thin film layer 33, the taper shape and the buffer of the first thin film layer 33 after the first acceleration layer 34 is removed. The film loss of the layer 7b is very slight and there is no problem.

【0089】次に、工程(d)において、テーパー状の
第一薄膜層33を有する基板6上に、プラズマCVD法
によるSiH4 、NH3 、不活性キャリアガスを用いた
SiNからなる第二薄膜層36を積層する。この時の第
二薄膜層36の膜厚は、前述した請求項6記載の第三光
導波層10の膜厚となるように制御する。このようなエ
ッチングを行うことにより、同一膜厚の第一薄膜層33
及び第二薄膜層36からなる第二光導波層9と、テーパ
ー状の第二結合部bと、第二薄膜層36とを有する第三
光導波層10が形成される。なお、工程(a)〜工程
(d)までは、第二結合部形成工程を構成している。ま
た、この場合、先に第一薄膜層33にテーパー端を形成
した後に第二薄膜層36を積層する方法は、前述した請
求項5記載の実施例(図6,7参照)と同様な方法であ
る。
Next, in the step (d), a second thin film made of SiH 4 and NH 3 by a plasma CVD method and SiN using an inert carrier gas is formed on the substrate 6 having the tapered first thin film layer 33. Layer 36 is laminated. The film thickness of the second thin film layer 36 at this time is controlled to be the film thickness of the third optical waveguide layer 10 described in claim 6. By performing such etching, the first thin film layer 33 having the same thickness is formed.
The third optical waveguide layer 10 including the second optical waveguide layer 9 including the second thin film layer 36, the tapered second coupling portion b, and the second thin film layer 36 is formed. It should be noted that the steps (a) to (d) constitute a second joint portion forming step. Further, in this case, the method of laminating the second thin film layer 36 after forming the tapered end on the first thin film layer 33 first is the same method as the embodiment (see FIGS. 6 and 7) described in claim 5 described above. Is.

【0090】次に、工程(e)において、基板6上に、
プラズマCVD法によるSiH4 、NH3 、N2O 、不
活性キャリアガスを用いたSiONからなる第二増速層
37を積層し、この第二増速層37上に第一結合部aの
平面形状に対応した第一マスク層38を積層する。この
場合、第二増速層37のエッチング速度は、フッ酸系エ
ッチャントに対して第二薄膜層36及び第一薄膜層33
のエッチング速度よりも大きくする。
Next, in step (e), on the substrate 6,
A second speed increasing layer 37 made of SiH 4 , NH 3 , N 2 O by plasma CVD method and SiON using an inert carrier gas is laminated, and a plane of the first bonding portion a is formed on the second speed increasing layer 37. The first mask layer 38 corresponding to the shape is laminated. In this case, the etching rate of the second acceleration layer 37 is the same as that of the second thin film layer 36 and the first thin film layer 33 with respect to the hydrofluoric acid-based etchant.
Is higher than the etching rate of.

【0091】次に、工程(f)において、フッ酸系エッ
チャントにより、第一マスク層38の開口部に対応する
第二増速層37のエッチングと第二薄膜層36及び第一
薄膜層33のエッチングを行うことにより、第一結合部
aを形成する。この時、第一薄膜層33及び第二薄膜層
36よりも第二増速層37の方がエッチング速度が大き
いため、第一薄膜層33及び第二薄膜層36の端部はテ
ーパー状に加工され、これにより十分緩やかなテーパー
状の第一結合部aを得ることができる。
Next, in the step (f), the second accelerating layer 37 corresponding to the opening of the first mask layer 38 is etched with a hydrofluoric acid-based etchant and the second thin film layer 36 and the first thin film layer 33 are etched. By performing etching, the first joint portion a is formed. At this time, since the etching rate of the second acceleration layer 37 is higher than that of the first thin film layer 33 and the second thin film layer 36, the end portions of the first thin film layer 33 and the second thin film layer 36 are processed into a tapered shape. As a result, it is possible to obtain a sufficiently gentle tapered first coupling portion a.

【0092】次に、工程(g)において、第一マスク層
38のみを剥離除去する。この時、第二増速層37を剥
離除去せずに、次に行う第三結合部cの形成工程に用い
るようにしている。なお、工程(e)〜工程(g)まで
は、第一結合部形成工程を構成している。
Next, in step (g), only the first mask layer 38 is peeled and removed. At this time, the second speed increasing layer 37 is not peeled and removed, and is used in the subsequent step of forming the third joint portion c. It should be noted that the steps (e) to (g) constitute a first joint portion forming step.

【0093】次に、工程(h)において、第二増速層3
7上に第三結合部cの平面形状に対応した第三マスク層
39を積層する。
Next, in the step (h), the second speed increasing layer 3
A third mask layer 39 corresponding to the planar shape of the third coupling portion c is laminated on the surface 7.

【0094】次に、工程(i)において、フッ酸系エッ
チャントにより、第三マスク層39の開口部に対応する
第二増速層37のエッチングと、第二薄膜層36のエッ
チングとを行って第三結合部cを形成する。この時、第
二薄膜層36上の第二増速層37の方がエッチング速度
が大きいため、第二薄膜層36の端部はテーパー状に加
工され、これにより十分緩やかなテーパー状の第三結合
部cを形成することができる。
Next, in the step (i), the second speed increasing layer 37 corresponding to the opening of the third mask layer 39 and the second thin film layer 36 are etched with a hydrofluoric acid-based etchant. The third joint portion c is formed. At this time, since the second accelerating layer 37 on the second thin film layer 36 has a higher etching rate, the end portion of the second thin film layer 36 is processed into a taper shape, whereby a sufficiently gentle taper-shaped third portion is formed. The coupling part c can be formed.

【0095】次に、工程(j)において、第三マスク層
39を剥離除去し、薄く希釈したフッ酸系エッチャント
により第二増速層37を除去する。なお、工程(h)〜
工程(j)までは、第三結合部形成工程を構成してい
る。
Next, in the step (j), the third mask layer 39 is peeled and removed, and the second speed increasing layer 37 is removed by a diluted diluted hydrofluoric acid etchant. In addition, process (h)-
Up to the step (j), a third joint portion forming step is constituted.

【0096】次に、工程(k)において、第一結合部a
と、第二薄膜層36及び第一薄膜層33からなる第二光
導波層9と、第二結合部bと、第二薄膜層36からなる
第三光導波層10と、第三結合部cとが形成された基板
6上に、プラズマCVD法によるSiH4 、NH3 、N
2O 、不活性キャリアガスを用いたSiONからなる第
一光導波層8を積層し、さらにその第一光導波層8上に
プラズマCVD法によるSiH4 、NH3 、N2O 、不
活性キャリアガスを用いたSiONからなるクラッド層
11を積層する。これにより、第一光導波層8からなる
第四光導波層32を形成することができる。なお、上述
した本実施例の工程では、第一結合部aを形成した後
に、第三結合部cを形成したが、これとは逆に、第三結
合部cを形成した後に第一結合部aを形成するようにし
てもよい。
Next, in the step (k), the first connecting portion a
A second optical waveguide layer 9 composed of the second thin film layer 36 and the first thin film layer 33, a second coupling part b, a third optical waveguide layer 10 composed of the second thin film layer 36, and a third coupling part c. SiH 4 , NH 3 , and N formed by plasma CVD on the substrate 6 on which
2 O, a first optical waveguide layer 8 made of SiON using an inert carrier gas is laminated, and SiH 4 , NH 3 , N 2 O, an inert carrier by a plasma CVD method is further laminated on the first optical waveguide layer 8. The cladding layer 11 made of SiON using gas is laminated. Thereby, the fourth optical waveguide layer 32 including the first optical waveguide layer 8 can be formed. In addition, in the process of the above-mentioned Example, although the 3rd joint part c was formed after forming the 1st joint part a, conversely, after forming the 3rd joint part c, the 1st joint part is formed. You may make it form a.

【0097】上述したように、請求項6記載の薄膜光導
波路素子(図8参照)を製造する際に、第一結合部形成
工程に用いた第二増速層37を第三結合部形成工程にも
用いることにより、第三結合部cのテーパー形状を形成
するために新たに増速層を形成する工程を省くことがで
き、これにより作業効率を高め、生産コストを抑えるこ
とができる。
As described above, when the thin film optical waveguide device according to claim 6 (see FIG. 8) is manufactured, the second speed increasing layer 37 used in the first bonding portion forming step is replaced with the third bonding portion forming step. By also using it, it is possible to omit the step of forming a new speed-up layer for forming the tapered shape of the third coupling portion c, thereby improving the work efficiency and suppressing the production cost.

【0098】次に、請求項8記載の発明の一実施例を図
10に基づいて説明する。なお、請求項1〜7記載の発
明と同一部分についての説明は省略し、その同一部分に
ついては同一符号を用いる。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The description of the same parts as those in the first to seventh aspects of the invention is omitted, and the same parts are denoted by the same reference numerals.

【0099】本実施例は、前述した請求項6記載の薄膜
光導波路素子(図8参照)を製造する方法について述べ
たものである。まず、工程(a)において、基板6上に
プラズマCVD法によるSiH4 、NH3 、不活性キャ
リアガスを用いたSiNからなる第一薄膜層40を形成
する。この第一薄膜層40上にプラズマCVD法による
SiH4 、NH3 、N2O 、不活性キャリアガスを用い
たSiONからなる第一増速層41を積層し、この第一
増速層41上に第二結合部bの平面形状に対応した第二
マスク層42を積層する。この場合、第一増速層41の
エッチング速度は、フッ酸系エッチャントに対して第一
薄膜層40のエッチング速度よりも大きい。
This example describes a method of manufacturing the thin film optical waveguide device (see FIG. 8) according to claim 6 described above. First, in step (a), the first thin film layer 40 made of SiH 4 , NH 3 , and SiN using an inert carrier gas is formed on the substrate 6 by the plasma CVD method. On this first thin film layer 40, a first speed increasing layer 41 made of SiH 4 , NH 3 , N 2 O, and SiON using an inert carrier gas is laminated by the plasma CVD method, and on this first speed increasing layer 41. Then, the second mask layer 42 corresponding to the planar shape of the second coupling portion b is laminated. In this case, the etching rate of the first acceleration layer 41 is higher than the etching rate of the first thin film layer 40 with respect to the hydrofluoric acid-based etchant.

【0100】次に、工程(b)において、フッ酸系エッ
チャントにより、第二マスク層42の開口部に対応して
第一増速層41と第一薄膜層40とをエッチングして第
二結合部bを形成する。この時、第一薄膜層40よりも
第一増速層41の方がエッチング速度が大きいため、第
一薄膜層40の端部はテーパー状に加工され、これによ
り十分緩やかなテーパー形状を得ることができる。
Next, in step (b), the first accelerating layer 41 and the first thin film layer 40 are etched by a hydrofluoric acid-based etchant so as to correspond to the opening of the second mask layer 42, and the second bond is formed. Form part b. At this time, since the etching rate of the first acceleration layer 41 is higher than that of the first thin film layer 40, the end portion of the first thin film layer 40 is processed into a taper shape, thereby obtaining a sufficiently gentle taper shape. You can

【0101】次に、工程(c)において、第二マスク層
42を剥離除去し、薄く希釈したフッ酸系エッチャント
で第一増速層41を除去する。この時、第一増速層41
は第一薄膜層40よりも遥かに大きいエッチング速度を
有しているため、第一増速層41を除去した後の第一薄
膜層40のテーパー形状の変化やバッファ層7bの膜減
り具合いは、極めてわずかであり問題はない。
Next, in the step (c), the second mask layer 42 is peeled and removed, and the first speed increasing layer 41 is removed by a diluted diluted hydrofluoric acid etchant. At this time, the first speed increasing layer 41
Has a much higher etching rate than the first thin film layer 40. Therefore, the taper shape change of the first thin film layer 40 and the film reduction degree of the buffer layer 7b after the removal of the first acceleration layer 41 are , Very few and no problem.

【0102】次に、工程(d)において、基板6上にプ
ラズマCVD法によるSiH4 、NH3 、不活性キャリ
アガスを用いたSiNからなる第二薄膜層43を積層す
る。この場合、第二薄膜層43の膜厚は、請求項6記載
の薄膜光導波路素子における第三光導波層10の膜厚と
なるようにする。これにより、第一薄膜層40及び第二
薄膜層43からなる第二光導波層9と、テーパー状の第
二結合部bと、第二薄膜層43からなる第三光導波層1
0とが基板6上に形成されることになる。また、ここで
は、先に第一薄膜層40にテーパー端を形成した後に、
その上部に第二薄膜層43を積層することにより、第二
結合部bのテーパー状の膜厚減少を形成している。な
お、工程(a)〜(d)までは、第二結合部形成工程を
構成している。
Next, in step (d), a second thin film layer 43 made of SiH 4 , NH 3 and SiN using an inert carrier gas is deposited on the substrate 6 by plasma CVD. In this case, the film thickness of the second thin film layer 43 is set to the film thickness of the third optical waveguide layer 10 in the thin film optical waveguide device according to the sixth aspect. Thus, the second optical waveguide layer 9 including the first thin film layer 40 and the second thin film layer 43, the tapered second coupling portion b, and the third optical waveguide layer 1 including the second thin film layer 43.
0 will be formed on the substrate 6. Further, here, after forming the tapered end on the first thin film layer 40 first,
By laminating the second thin film layer 43 on the upper portion of the second thin film layer 43, a tapered thickness reduction of the second coupling portion b is formed. It should be noted that the steps (a) to (d) constitute a second joint portion forming step.

【0103】次に、工程(e)において、基板6上にプ
ラズマCVD法によるSiH4 、NH3 、N2O 、不活
性キャリアガスを用いたSiONからなる第二増速層4
4を形成し、この第二増速層44上に第一結合部aと第
三結合部cの平面形状に対応した第一マスク層45を積
層する。この場合、第二増速層44のエッチング速度
は、フッ酸系エッチャントに対して第二薄膜層43及び
第一薄膜層40のエッチング速度よりも大きくすること
ができる。
Next, in the step (e), the second acceleration layer 4 made of SiH 4 , NH 3 , N 2 O by the plasma CVD method and SiON using an inert carrier gas is formed on the substrate 6.
4 is formed, and the first mask layer 45 corresponding to the planar shapes of the first coupling portion a and the third coupling portion c is laminated on the second speed increasing layer 44. In this case, the etching rate of the second acceleration layer 44 can be made higher than the etching rates of the second thin film layer 43 and the first thin film layer 40 with respect to the hydrofluoric acid-based etchant.

【0104】次に、工程(f)において、フッ酸系エッ
チャントにより、第一マスク層45の第一結合部aに対
応した開口部の第二増速層44と第一薄膜層40及び第
二薄膜層43のエッチングと、第一マスク層45の第三
結合部cに対応した開口部の第二増速層44と第二薄膜
層43のエッチングとを両方同時に行うことにより、第
一結合部aと第三結合部bを同時に形成する。この場
合、第二増速層44の方が第一薄膜層40や第二薄膜層
43に比べてエッチング速度が大きいため、第一薄膜層
40及び第二薄膜層43の左右両方の端部は十分緩やか
なテーパー状に形成される。また、このような第一結合
部a及び第三結合部cの両方同時のエッチングにおいて
は、第一結合部aの第一薄膜層40がエッチングされる
間は、第三結合部c側ではバッファ層7bがオーバーエ
ッチングされるが、この時のバッファ層7bのエッチン
グ速度は第二薄膜層43や第二増速層44のエッチング
速度に比べて極めて小さいため、そのバッファ層7bの
オーバーエッチング部分は緩やかなテーパー状にエッチ
ングされる。これにより、オーバーエッチング部分のテ
ーパー形状による導波光12の散乱等は起こるようなこ
とがなく、また、バッファ層7bの膜厚を十分に厚くし
ておけばその下地の半導体Siからなる基板6による光
吸収もなく問題も生じない。
Next, in the step (f), the second accelerating layer 44, the first thin film layer 40, and the second thin film layer 40 in the opening corresponding to the first bonding portion a of the first mask layer 45 are formed by a hydrofluoric acid-based etchant. By simultaneously etching both the thin film layer 43 and the second acceleration layer 44 and the second thin film layer 43 in the opening corresponding to the third bonding portion c of the first mask layer 45, the first bonding portion is formed. a and the third joint b are simultaneously formed. In this case, since the second acceleration layer 44 has a higher etching rate than the first thin film layer 40 and the second thin film layer 43, the left and right ends of the first thin film layer 40 and the second thin film layer 43 are It is formed in a sufficiently gentle taper shape. Further, in the simultaneous etching of both the first bonding portion a and the third bonding portion c, while the first thin film layer 40 of the first bonding portion a is being etched, the buffer is provided on the third bonding portion c side. Although the layer 7b is over-etched, the etching rate of the buffer layer 7b at this time is extremely smaller than the etching rates of the second thin film layer 43 and the second acceleration layer 44, so that the over-etched portion of the buffer layer 7b is Etched into a gentle taper. As a result, scattering of the guided light 12 due to the taper shape of the over-etched portion does not occur, and if the buffer layer 7b is made sufficiently thick, it will depend on the substrate 6 made of semiconductor Si as the underlying layer. No light absorption and no problem.

【0105】次に、工程(g)において、第一マスク層
45を剥離除去し、薄く希釈したフッ酸系エッチャント
を用いて第二増速層44を除去する。これにより、基板
6上には、第一結合部aと、第二薄膜層43と第一薄膜
層40とからなる第二光導波層9と、第二結合部bと、
第二薄膜層43からなる第三光導波層10と、第三結合
部cとが形成されたことになる。なお、工程(e)〜工
程(g)までは、第一・第三結合部同時形成工程を構成
している。
Next, in the step (g), the first mask layer 45 is peeled and removed, and the second speed increasing layer 44 is removed using a diluted dilute hydrofluoric acid type etchant. Thus, on the substrate 6, the first coupling portion a, the second optical waveguide layer 9 including the second thin film layer 43 and the first thin film layer 40, and the second coupling portion b,
The third optical waveguide layer 10 including the second thin film layer 43 and the third coupling portion c are formed. Note that the steps (e) to (g) constitute a first / third joint portion simultaneous forming step.

【0106】次に、工程(h)において、基板6上にプ
ラズマCVD法によるSiH4 、NH3 、N2O 、不活
性キャリアガスを用いたSiONからなる第一光導波層
8を積層し、さらにこの第一光導波層8上にプラズマC
VD法によるSiH4 、NH3 、N2O 、不活性キャリ
アガスを用いたSiONからなるクラッド層46を積層
する。この場合、第一光導波層8は、請求項6記載の薄
膜光導波路素子における第四光導波層32に相当する部
分である。なお、本工程における各層の屈折率n、膜厚
t(波長632.8nm)は、請求項6記載の実施例中
の表4の値と同様である。
Next, in the step (h), the first optical waveguide layer 8 made of SiH 4 , NH 3 , N 2 O and SiON using an inert carrier gas is laminated on the substrate 6 by the plasma CVD method, Further, a plasma C is formed on the first optical waveguide layer 8.
A clad layer 46 made of SiH 4 , NH 3 , N 2 O by the VD method and SiON using an inert carrier gas is laminated. In this case, the first optical waveguide layer 8 is a portion corresponding to the fourth optical waveguide layer 32 in the thin film optical waveguide device according to claim 6. The refractive index n and the film thickness t (wavelength 632.8 nm) of each layer in this step are the same as the values in Table 4 in the embodiment of claim 6.

【0107】上述したように、請求項6記載の薄膜光導
波路素子(図8参照)を製造する際に、第一結合部aと
第三結合部cとを同時にエッチングすることにより、製
造工程の短縮化を図り、製造コストを下げることができ
る。
As described above, when the thin-film optical waveguide device according to claim 6 (see FIG. 8) is manufactured, the first coupling part a and the third coupling part c are simultaneously etched, so that the manufacturing process It is possible to shorten the manufacturing cost.

【0108】次に、請求項9記載の発明の一実施例を図
11に基づいて説明する。なお、請求項1〜8記載の発
明と同一部分についての説明は省略し、その同一部分に
ついては同一符号を用いる。
Next, an embodiment of the invention described in claim 9 will be described with reference to FIG. It should be noted that the description of the same parts as those in the first to eighth aspects of the present invention is omitted, and the same parts are designated by the same reference numerals.

【0109】本実施例では、基板6上に複数の光導波層
が結合部を介して形成された薄膜光導波路素子におい
て、各光導波層は導波光12の進行方向に向かって順次
等価屈折率が大きくなるように形成され、前記光導波層
間に配置された結合部はその結合部の手前側に位置する
光導波層の下方に導波光12の進行方向に向かって膜厚
が0から徐々にその後側の光導波層の膜厚になるまでテ
ーパー状に増加するように形成したものである。
In this embodiment, in a thin film optical waveguide device in which a plurality of optical waveguide layers are formed on a substrate 6 via coupling portions, each optical waveguide layer sequentially has an equivalent refractive index in the traveling direction of the guided light 12. Is formed such that the film thickness is gradually increased, and the film thickness gradually decreases from 0 in the traveling direction of the guided light 12 below the optical waveguide layer located on the front side of the optical waveguide layer. It is formed so as to taper up to the film thickness of the optical waveguide layer on the rear side.

【0110】以下、具体例を挙げて説明する。図11に
おいて、基板6は、Si基板7a上にバッファ層(Si
2 層)7bを熱酸化法等で積層することにより形成さ
れている。本実施例では、第一光導波部Aの第一光導波
層8から第四光導波部Dの第四光導波層32へ導波光1
2を結合させるために、第一光導波層8と第四光導波層
32との間の等価屈折率を有する第二光導波層9と第三
光導波層10とを光路途中に挿入すると共に、各光導波
層の導波光侵入端面はその前方に位置する光導波層の下
層に導波光12の進行方向に対してテーパー状に膜厚が
増加するような結合部(第一結合部a、第二結合部b、
第三結合部c)を有している。さらに、これら各光導波
層及び各結合部が形成された基板6の最上層には保護膜
を兼ねたクラッド層47が積層されている。この場合、
第四光導波層32、第三光導波層10、第二光導波層
9、第一光導波層8、クラッド層47の各層はプラズマ
CVD法等により形成することができ、また、テーパー
状の各結合部はこれまで述べてきたようなエッチング法
により形成することができる。
A specific example will be described below. In FIG. 11, the substrate 6 is a buffer layer (Si
It is formed by stacking the O 2 layer) 7b by a thermal oxidation method or the like. In this embodiment, guided light 1 is transmitted from the first optical waveguide layer 8 of the first optical waveguide portion A to the fourth optical waveguide layer 32 of the fourth optical waveguide portion D.
In order to couple the two, the second optical waveguide layer 9 and the third optical waveguide layer 10 having an equivalent refractive index between the first optical waveguide layer 8 and the fourth optical waveguide layer 32 are inserted in the optical path, and , The waveguide light intrusion end face of each optical waveguide layer is coupled to the lower layer of the optical waveguide layer located in front of the optical waveguide layer so that the film thickness increases in a tapered manner in the traveling direction of the waveguide light 12 (first coupling portion a, The second coupling part b,
It has a third coupling part c). Further, a clad layer 47 also serving as a protective film is laminated on the uppermost layer of the substrate 6 on which the respective optical waveguide layers and the respective coupling portions are formed. in this case,
Each of the fourth optical waveguide layer 32, the third optical waveguide layer 10, the second optical waveguide layer 9, the first optical waveguide layer 8 and the cladding layer 47 can be formed by a plasma CVD method or the like, and has a tapered shape. Each joint can be formed by the etching method as described above.

【0111】なお、表5は、薄膜光導波路素子を構成す
る具体例を示すものである。前述した実施例の場合(表
1〜表4)と同様に、各層の屈折率nと、膜厚t(波長
632.8nm)との関係を示す。
Table 5 shows specific examples of the thin film optical waveguide device. Similar to the case of the examples described above (Tables 1 to 4), the relationship between the refractive index n of each layer and the film thickness t (wavelength 632.8 nm) is shown.

【0112】[0112]

【表5】 [Table 5]

【0113】上述したような構成とすることにより、第
一光導波層8から第四光導波層32へは等価屈折率が大
きすぎて一つのテーパー結合を形成するのみでは完全に
導波光12を結合することができないような場合や、等
価屈折率差が大きすぎる導波路間のテーパー結合部に十
分緩やかなテーパー形状が形成できない場合において
も、第一光導波層8と第四光導波層32との間に位置す
るような等価屈折率をもつ第二光導波層9と第三光導波
層10とを途中に形成し、かつ、導波路端にテーパー結
合部を形成することにより、導波光12を第一光導波層
8から第二光導波層9、第三光導波層10へと順次徐々
に結合させて、これにより最終的に目的とする第四光導
波層32へ導波光12を効率良く結合させることができ
る。この場合、途中の光導波層間における等価屈折率差
は、第一光導波層8と第四光導波層32との間の等価屈
折率差ほど大きくはないため、テーパー結合部はそれほ
ど緩やかなテーパー形状を有していなくても、完全な導
波路間の光結合を実現させることができる。
With the above-described structure, the equivalent optical index from the first optical waveguide layer 8 to the fourth optical waveguide layer 32 is too large, and the guided light 12 can be completely generated by forming one taper coupling. Even when it is impossible to couple them, or when the tapered coupling portion between the waveguides where the equivalent refractive index difference is too large cannot form a sufficiently gentle tapered shape, the first optical waveguide layer 8 and the fourth optical waveguide layer 32 are formed. By forming a second optical waveguide layer 9 and a third optical waveguide layer 10 having an equivalent refractive index located in the middle between them and forming a taper coupling portion at the waveguide end. 12 is gradually coupled from the first optical waveguide layer 8 to the second optical waveguide layer 9 and the third optical waveguide layer 10 in this order, so that the finally guided fourth optical waveguide layer 32 is provided with the guided light 12. Can be efficiently combined. In this case, the equivalent refractive index difference between the optical waveguide layers on the way is not so large as the equivalent refractive index difference between the first optical waveguide layer 8 and the fourth optical waveguide layer 32, and therefore the taper coupling portion has a very gentle taper. It is possible to realize perfect optical coupling between waveguides without having a shape.

【0114】[0114]

【発明の効果】請求項1記載の発明は、基板上に形成さ
れた第一光導波層を有する第一光導波部と、前記第一光
導波層よりも等価屈折率が大きい第二光導波層を有する
第二光導波部と、前記第二光導波層よりも等価屈折率の
小さい第三光導波層を有する第三光導波部とを結合させ
てなる薄膜光導波路素子において、前記第一光導波部と
前記第二光導波部との間に位置して前記第一光導波層の
下層に前記第二光導波層の膜厚が導波光の進行方向に向
かって0から徐々に前記第二光導波層の膜厚になるまで
テーパー状に増加した第一結合部を形成し、前記第二光
導波部と前記第三光導波部との間に位置して前記第二光
導波層の膜厚が導波光の進行方向に向かって前記第三光
導波層の膜厚になるまでテーパー状に徐々に減少した第
二結合部を形成したので、導波光の進行方向に対して前
後に位置する膜厚や屈折率が大幅に異なる光導波層の構
造上の制約を受けることなく、最適なテーパー結合を構
成することができ、これにより、互いに異なる光導波層
間で高効率な導波光の結合を達成することが可能な薄膜
光導波路素子を得ることができるものである。
According to the invention of claim 1, a first optical waveguide portion having a first optical waveguide layer formed on a substrate, and a second optical waveguide having an equivalent refractive index larger than that of the first optical waveguide layer are provided. A thin-film optical waveguide device comprising a second optical waveguide section having a layer and a third optical waveguide section having a third optical waveguide layer having an equivalent refractive index smaller than that of the second optical waveguide layer, The film thickness of the second optical waveguide layer, which is located between the optical waveguide section and the second optical waveguide section, is below the first optical waveguide layer, and the thickness of the second optical waveguide layer gradually decreases from 0 in the traveling direction of the guided light. Forming a first coupling portion that increases in a taper shape to the thickness of the two optical waveguide layers, and is located between the second optical waveguide portion and the third optical waveguide portion, and A second coupling portion is formed in which the film thickness gradually decreases in the traveling direction of the guided light until reaching the film thickness of the third optical waveguide layer. Therefore, it is possible to configure an optimum taper coupling without being constrained by the structure of the optical waveguide layer having the film thickness and the refractive index that are largely different from each other with respect to the traveling direction of the guided light. It is possible to obtain a thin film optical waveguide device capable of achieving highly efficient coupling of guided light between different optical waveguide layers.

【0115】請求項2記載の発明は、基板上に第二光導
波層を積層し、この第二光導波層上に同一エッチャント
によるエッチング速度がその第二光導波層に比べて大き
い第一増速層を積層し、この第一増速層上に第一結合部
の平面形状に対応した第一マスク層を積層し、エッチャ
ントにより前記第一マスク層の開口部付近の前記第一増
速層と前記第二光導波層とをエッチングした後、前記第
一マスク層と残りの前記第一増速層とを除去して前記第
二光導波層にテーパー状端面からなる第一結合部を形成
する第一結合部形成工程と、この第一結合部形成工程に
より形成された前記第一結合部の前記第二光導波層上に
同一エッチャントによるエッチング速度がその第二光導
波層に比べて大きい第二増速層を積層し、この第二増速
層上に第二結合部の平面形状に対応した第二マスク層を
積層し、エッチャントにより前記第二マスク層の開口部
での前記第二増速層と前記第二光導波層の膜厚の途中ま
でとのエッチング加工を施した後、前記第二マスク層と
残りの前記第二増速層とを除去することにより前記第二
光導波層の膜厚が第三光導波層の膜厚までテーパー状に
徐々に減少する第二結合部を形成する第二結合部形成工
程とを有し、これら第一及び第二結合部形成工程により
形成された前記第一結合部及び前記第二光導波層及び前
記第二結合部及び前記第三光導波層を含む基板上に第一
光導波層を積層したので、テーパー状の第一結合部及び
第二結合部をフォトリソグラフィ法によるウェットエッ
チングにより形成することにより、それら結合部をCV
D等によるシャドウマスク法により形成する場合に比べ
て位置決め精度や再現性が良く、基板へのダメージをな
くすことができ、これにより、小型で高結合効率の薄膜
光導波路素子を製造することができるものである。
According to the second aspect of the present invention, the second optical waveguide layer is laminated on the substrate, and the etching rate by the same etchant on the second optical waveguide layer is higher than that of the second optical waveguide layer. A speed layer is stacked, a first mask layer corresponding to the planar shape of the first coupling portion is stacked on the first speed increasing layer, and the first speed increasing layer near the opening of the first mask layer is formed by an etchant. And etching the second optical waveguide layer, and then removing the first mask layer and the remaining first speed-up layer to form a first coupling portion having a tapered end face on the second optical waveguide layer. And an etching rate of the same etchant on the second optical waveguide layer of the first coupling portion formed by the first coupling portion forming step is higher than that of the second optical waveguide layer. The second speed increasing layer is laminated, and the second connecting portion is formed on the second speed increasing layer. A second mask layer corresponding to the planar shape is laminated, and an etching process is performed by an etchant up to the middle of the film thickness of the second speed increasing layer and the second optical waveguide layer at the opening of the second mask layer. After that, by removing the second mask layer and the remaining second acceleration layer, the film thickness of the second optical waveguide layer is gradually reduced to the film thickness of the third optical waveguide layer. A second coupling portion forming step of forming two coupling portions, and the first coupling portion and the second optical waveguide layer and the second coupling portion formed by these first and second coupling portion forming steps. Since the first optical waveguide layer is laminated on the substrate including the third optical waveguide layer, the tapered first coupling portion and the second coupling portion are formed by wet etching by a photolithography method to form the coupling portions. CV
Positioning accuracy and reproducibility are better than in the case of forming by a shadow mask method using D or the like, and damage to the substrate can be eliminated, and thus a small-sized thin film optical waveguide device with high coupling efficiency can be manufactured. It is a thing.

【0116】請求項3記載の発明は、基板上に第一薄膜
層を積層し、この第一薄膜層上にこの薄膜よりも屈折率
が小さくかつ同一エッチャントによるエッチング速度の
大きい第二薄膜層を積層する多層薄膜形成工程と、この
多層薄膜形成工程により得られた前記第二薄膜層上に前
記第一薄膜層及び前記第二薄膜層に比べてエッチャント
によるエッチング速度が大きい第一増速層を積層し、こ
の第一増速層上に第一結合部の平面形状に対応した第一
マスク層を積層し、エッチャントにより前記第一マスク
層の開口部での前記第一増速層と前記第二薄膜層と前記
第一薄膜層とをエッチング除去した後、前記第一マスク
層と残りの前記第一増速層とを除去することにより前記
第一薄膜層と前記第二薄膜層とからなる第二光導波層の
テーパー状端面を有する第一結合部を形成する第一結合
部形成工程と、この第一結合部形成工程により形成され
た前記第一結合部のテーパー状端面を含む前記第二光導
波層上に前記第二薄膜層に比べて同一エッチャントによ
るエッチング速度が大きい第二増速層を積層し、この第
二増速層上に第二結合部の平面形状に対応した第二マス
ク層を積層し、エッチャントにより前記第二マスク層の
開口部での前記第二増速層と前記第二光導波層の一部を
なす前記第二薄膜層とをエッチング除去した後、前記第
二マスク層と残りの前記第二増速層とを除去することに
より前記第二光導波層の膜厚が前記第一薄膜層からなる
第三光導波層の膜厚までテーパー状に徐々に減少する第
二結合部を形成する第二結合部形成工程とを有し、これ
ら多層薄膜形成工程及び第一及び第二結合部形成工程に
より形成された前記第一結合部及び前記第二光導波層及
び前記第二結合部及び前記第三光導波層を含む基板上に
第一光導波層を積層したので、第二薄膜層に比べて第一
薄膜層のエッチング速度を小さくすることにより、第二
結合部をウェットエッチングして形成する際に第一薄膜
層のオーバーエッチを防ぐことができ、これにより、第
一薄膜層からなる第三光導波層を安定に形成することが
できるものである。
According to the third aspect of the present invention, the first thin film layer is laminated on the substrate, and the second thin film layer having a smaller refractive index than the thin film and a high etching rate by the same etchant is formed on the first thin film layer. A multilayer thin film forming step of stacking, and a first speed increasing layer having a higher etching rate by an etchant than the first thin film layer and the second thin film layer on the second thin film layer obtained by this multilayer thin film forming step. A first mask layer corresponding to the planar shape of the first coupling portion is laminated on the first speed increasing layer, and the first speed increasing layer and the first speed increasing layer at the opening of the first mask layer are stacked by an etchant. After the two thin film layers and the first thin film layer are removed by etching, the first mask layer and the remaining first acceleration layer are removed to form the first thin film layer and the second thin film layer. The tapered end face of the second optical waveguide layer And a second thin film on the second optical waveguide layer including a tapered end face of the first coupling portion formed by the first coupling portion forming step. A second speed-up layer having a higher etching rate with the same etchant than that of the layer is stacked, a second mask layer corresponding to the planar shape of the second coupling portion is stacked on the second speed-up layer, and the first layer is formed by the etchant. After etching away the second acceleration layer and the second thin film layer forming a part of the second optical waveguide layer in the opening of the second mask layer, the second mask layer and the remaining second enhancement layer are removed. Forming a second coupling part in which the film thickness of the second optical waveguide layer is gradually reduced to a film thickness of the third optical waveguide layer formed of the first thin film layer by removing the fast layer. A connecting portion forming step, and the multilayer thin film forming step and the first and second Since the first optical waveguide layer is laminated on the substrate including the first coupling portion, the second optical waveguide layer, the second coupling portion and the third optical waveguide layer formed by the coupling portion forming step, By making the etching rate of the first thin film layer smaller than that of the thin film layer, it is possible to prevent overetching of the first thin film layer when forming the second bonding portion by wet etching. The third optical waveguide layer composed of layers can be stably formed.

【0117】請求項4記載の発明は、第一結合部形成工
程では第一増速層を除去せずに処理を行い、その残った
第一増速層を次に行う第二結合部形成工程にも用いた後
に除去するようにしたので、最初に行うテーパー状の第
一結合部形成工程に用いた第一増速層を剥離除去せず
に、その第一増速層を次のテーパー状の第二結合部形成
工程にも用いたことにより製造工程を簡単化することが
でき、これにより、製造コストを低減することができる
ものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first bonding portion forming step, the treatment is performed without removing the first speed increasing layer, and the remaining first speed increasing layer is then subjected to the second bonding portion forming step. Since the first speed-up layer used in the first taper-shaped first bonding portion forming step is not peeled and removed, the first speed-up layer is removed to the next taper shape. The manufacturing process can be simplified by using it also in the second bonding portion forming process, and thus the manufacturing cost can be reduced.

【0118】請求項5記載の発明は、第一薄膜層を積層
し、この第一薄膜層上にこの薄膜に比べ同一エッチャン
トによるエッチング速度が大なる第一増速層を積層し、
この第一増速層上に第二結合部の平面形状に対応した第
二マスク層を積層し、エッチャントにより前記第二マス
ク層の開口部での第一増速層と前記第一薄膜層とをエッ
チング除去した後、前記第二マスク層と残りの前記第一
増速層とを除去し、前記第一薄膜層を含む基板上に第二
薄膜層を積層することにより前記第一薄膜層及び前記第
二薄膜層からなる第二光導波層の膜厚が前記第二薄膜層
からなる第三光導波層の膜厚までテーパー状に徐々に減
少する第二結合部を形成する第二結合部形成工程と、こ
の第二結合部形成工程により形成された前記第二結合部
及び前記第二光導波層及び前記第三光導波層を含む基板
上に前記第二光導波層に比べて同一エッチャントによる
エッチング速度が大なる第二増速層を積層し、この第二
増速層上に第一結合部の平面形状に対応した第一マスク
層を積層し、エッチャントにより前記第一マスク層の開
口部での前記第二増速層と前記第二光導波層とをエッチ
ング除去した後、前記第一マスク層と残りの前記第二増
速層とを除去することにより前記第二光導波層にテーパ
ー状端面をもつ第一結合部を形成する第一結合部形成工
程とを有し、これら第一結合部形成工程及び第二結合部
形成工程により形成された前記第一結合部及び前記第二
光導波層及び前記第二結合部及び前記第三光導波層を含
む基板上に第一光導波層を積層したので、このように第
一薄膜層にテーパー形状の端面を形成した後にその上に
第二薄膜層を積層することにより、第一薄膜層と第二薄
膜層とより形成される第二光導波層と第二薄膜層により
形成される第三光導波層との間に設けられる第二結合部
のテーパー形状を十分緩やかに形成することができ、こ
れにより、エッチングにより膜厚制御が難しいとされる
第三光導波層の膜厚制御を安定に行うことができるもの
である。
According to a fifth aspect of the present invention, a first thin film layer is laminated, and a first speed increasing layer having a higher etching rate by the same etchant than the thin film is laminated on the first thin film layer,
A second mask layer corresponding to the planar shape of the second coupling portion is laminated on the first speed increasing layer, and the first speed increasing layer and the first thin film layer at the opening of the second mask layer are formed by an etchant. After etching away, the second mask layer and the remaining first acceleration layer are removed, and the first thin film layer and the second thin film layer by laminating a second thin film layer on the substrate including the first thin film layer and A second coupling part forming a second coupling part in which the film thickness of the second optical waveguide layer composed of the second thin film layer is gradually reduced to the film thickness of the third optical waveguide layer composed of the second thin film layer. The same etchant as the second optical waveguide layer on the substrate including the forming step and the second coupling portion, the second optical waveguide layer, and the third optical waveguide layer formed by the second coupling portion forming step. The second speed-increasing layer, which has a high etching rate by the A first mask layer corresponding to the planar shape of the first portion is laminated, and the second speed-increasing layer and the second optical waveguide layer in the opening of the first mask layer are removed by etching with an etchant, and then the first mask layer is removed. A first coupling portion forming step of forming a first coupling portion having a tapered end surface on the second optical waveguide layer by removing the mask layer and the remaining second speed increasing layer. A first optical waveguide layer on a substrate including the first coupling portion and the second optical waveguide layer and the second coupling portion and the third optical waveguide layer formed by the coupling portion forming step and the second coupling portion forming step. As described above, since the tapered end surface is formed on the first thin film layer and then the second thin film layer is stacked thereon, the second thin film layer formed by the first thin film layer and the second thin film layer is formed. It is provided between the optical waveguide layer and the third optical waveguide layer formed by the second thin film layer. It is possible to form the tapered shape of the second coupling portion to be sufficiently gentle, and thereby to stably control the film thickness of the third optical waveguide layer, which is difficult to control the film thickness by etching. ..

【0119】請求項6記載の発明は、基板上に形成され
た第一光導波層を有する第一光導波部と、前記第一光導
波層よりも等価屈折率が大きい第二光導波層を有する第
二光導波部と、前記第二光導波層よりも等価屈折率の小
さい第三光導波層を有する第三光導波部と、前記第三光
導波層よりも等価屈折率の小さい第四光導波層を有する
第四光導波部とを結合させてなる薄膜光導波路素子にお
いて、前記第一光導波部と前記第二光導波部との間に位
置して前記第一光導波層の下層に前記第二光導波層の膜
厚が導波光の進行方向に向かって0から徐々に前記第二
光導波層の膜厚になるまでテーパー状に増加した第一結
合部を形成し、前記第二光導波部と前記第三光導波部と
の間に位置して前記第二光導波層の膜厚が導波光の進行
方向に向かって前記第三光導波層の膜厚になるまでテー
パー状に徐々に減少した第二結合部を形成し、前記第三
光導波部と前記第四光導波部との間に位置して前記第四
光導波層の下層に前記第三光導波層の膜厚が導波光の進
行方向に向かって徐々に0までテーパー状に減少する第
三結合部を形成したので、テーパー状の第一結合部及び
第二結合部を有する請求項1記載の薄膜光導波路素子の
構造を用いて、テーパー状の第三光導波層からなる第三
結合部を形成することにより、第三光導波層から第四光
導波層に導波光を効率良く導くことができ、これによ
り、光機能素子の性能を十分に引出し、最も結合効率良
い薄膜光導波路素子を得ることができるものである。
According to a sixth aspect of the present invention, a first optical waveguide portion having a first optical waveguide layer formed on a substrate and a second optical waveguide layer having an equivalent refractive index larger than that of the first optical waveguide layer are provided. A second optical waveguide portion, a third optical waveguide portion having a third optical waveguide layer having an equivalent refractive index smaller than that of the second optical waveguide layer, and a fourth optical waveguide portion having an equivalent refractive index smaller than that of the third optical waveguide layer. In a thin film optical waveguide device formed by coupling a fourth optical waveguide portion having an optical waveguide layer, a lower layer of the first optical waveguide layer located between the first optical waveguide portion and the second optical waveguide portion. And forming a taper-shaped first coupling portion in which the film thickness of the second optical waveguide layer gradually increases from 0 in the traveling direction of the guided light to the film thickness of the second optical waveguide layer. Located between the second optical waveguide portion and the third optical waveguide portion, the film thickness of the second optical waveguide layer is set in the forward direction of the guided light. A second coupling portion is formed in a tapered shape until the film thickness of the third optical waveguide layer is reached, and the second optical coupling portion is located between the third optical waveguide portion and the fourth optical waveguide portion. Since the third coupling portion in which the film thickness of the third optical waveguide layer gradually decreases to 0 in the traveling direction of the guided light is formed in the lower layer of the wave layer, the tapered first coupling portion and the third coupling portion are formed. The structure of the thin-film optical waveguide device according to claim 1, which has two coupling portions, is used to form a third coupling portion composed of a tapered third optical waveguide layer, so that the third optical waveguide layer to the fourth optical waveguide layer are formed. The guided light can be efficiently guided to the layer, whereby the performance of the optical functional element can be sufficiently brought out, and the thin film optical waveguide element with the highest coupling efficiency can be obtained.

【0120】請求項7記載の発明は、基板上に第一薄膜
層を積層し、この第一薄膜層上にこの薄膜に比べて同一
エッチャントによるエッチング速度が大なる第一増速層
を積層し、この第一増速層上に第二結合部の平面形状に
対応した第二マスク層を積層し、エッチャントにより前
記第二マスク層の開口部での前記第一増速層と前記第一
薄膜層とをエッチング除去した後、前記第二マスク層と
残りの前記第一増速層とを除去し、第一薄膜層を含む基
板上に第二薄膜層を積層することにより前記第一薄膜層
と前記第二薄膜層からなる前記第二光導波層の膜厚が前
記第二薄膜層からなる前記第三光導波層の膜厚までテー
パー状に徐々に減少する第二結合部を形成する第二結合
部形成工程と、この第二結合部形成工程により形成され
た前記第二結合部及び前記第二光導波層及び前記第三光
導波層を含む基板上に前記第二光導波層及び前記第三光
導波層に比べて同一エッチャントによるエッチング速度
が大なる第二増速層を積層し、この第二増速層上に第一
結合部の平面形状に対応した第一マスク層を積層し、エ
ッチャントにより前記第一マスク層の開口部での前記第
二増速層と前記第二光導波層とをエッチング除去した
後、前記第一マスク層を除去することにより前記第二光
導波層にテーパー状端面をもつ第一結合部を形成する第
一結合部形成工程とを有し、この第一結合部形成工程に
より形成された前記第一結合部及び前記第二光導波層及
び前記第二結合部及び前記第三光導波層を含む基板上の
前記第一結合部形成のエッチングの際に残存した前記第
二増速層上に第三結合部の平面形状に対応した第三マス
ク層を積層し、エッチャントにより前記第三マスク層の
開口部での前記第二増速層と前記第三光導波層とをエッ
チング除去した後、前記第三マスク層と残りの前記第二
増速層とを除去することにより前記第三光導波層にテー
パー状端面をもつ第三結合部を形成する第三結合部形成
工程とを有し、これら第一結合部形成工程及び第二結合
部形成工程及び第三結合部形成工程により形成された前
記第一結合部及び前記第二光導波層及び前記第二結合部
及び前記第三光導波層及び第三結合部を含む基板上に第
一光導波層及び第四光導波層を積層したので、テーパー
状端面をもつ第一結合部の形成工程に用いた第二増速層
を剥離除去せずに、これに続くテーパー状端面をもつ次
の第三結合部の形成工程にも用いたことにより製造工程
を簡素化することができ、これにより、製造コストを低
減することができるものである。
According to a seventh aspect of the present invention, the first thin film layer is laminated on the substrate, and the first speed increasing layer having a higher etching rate by the same etchant than the thin film is laminated on the first thin film layer. A second mask layer corresponding to the planar shape of the second coupling portion is laminated on the first speed increasing layer, and the first speed increasing layer and the first thin film at the opening of the second mask layer are formed by an etchant. After removing the layer by etching, the second mask layer and the remaining first acceleration layer are removed, and the first thin film layer is formed by laminating a second thin film layer on a substrate including the first thin film layer. And forming a second coupling portion in which the film thickness of the second optical waveguide layer formed of the second thin film layer is gradually reduced to the film thickness of the third optical waveguide layer formed of the second thin film layer. Two bonding portion forming step, and the second bonding portion formed by this second bonding portion forming step And a second speed increasing layer having a higher etching rate by the same etchant than the second optical waveguide layer and the third optical waveguide layer on a substrate including the second optical waveguide layer and the third optical waveguide layer. Then, a first mask layer corresponding to the planar shape of the first coupling portion is laminated on the second speed increasing layer, and the second speed increasing layer and the second mask layer at the opening of the first mask layer are formed by an etchant. After etching and removing the optical waveguide layer, a first coupling portion forming step of forming a first coupling portion having a tapered end surface on the second optical waveguide layer by removing the first mask layer, Etching of forming the first coupling portion on the substrate including the first coupling portion, the second optical waveguide layer, the second coupling portion and the third optical waveguide layer formed by the first coupling portion forming step. In the plan view of the third joint on the second speed increasing layer that remained A corresponding third mask layer is laminated, and the second acceleration layer and the third optical waveguide layer in the opening of the third mask layer are removed by etching with an etchant. A third coupling portion forming step of forming a third coupling portion having a tapered end surface in the third optical waveguide layer by removing the second speed increasing layer, and the first coupling portion forming step and A substrate including the first coupling portion and the second optical waveguide layer, the second coupling portion, the third optical waveguide layer, and the third coupling portion, which are formed by the second coupling portion forming step and the third coupling portion forming step. Since the first optical waveguide layer and the fourth optical waveguide layer are laminated on the second optical waveguide layer, the second speed-increasing layer used in the step of forming the first coupling portion having the tapered end face is not peeled and removed, and the subsequent taper shape is formed. By using it for the formation process of the next third joint with the end face, the manufacturing process is It can be simplified, and thereby the manufacturing cost can be reduced.

【0121】請求項8記載の発明は、基板上に第一薄膜
層を積層し、この第一薄膜層上にこの薄膜に比べて同一
エッチャントによるエッチング速度が大なる第一増速層
を積層し、この第一増速層上に第二結合部の平面形状に
対応した第二マスク層を積層し、エッチャントにより前
記第二マスク層の開口部での前記第一増速層と前記第一
薄膜層とをエッチング除去した後、前記第二マスク層と
残りの前記第一薄膜層とを除去し、前記第一薄膜層を含
む基板上に第二薄膜層を積層し、前記第一薄膜層と前記
第二薄膜層とからなる第二光導波層の膜厚が前記第二薄
膜層からなる第三光導波層の膜厚までテーパー状に徐々
に減少する第二結合部を形成する第二結合部形成工程
と、この第二結合部形成工程により形成された前記第二
結合部及び前記第二光導波層及び第三光導波層を含む基
板上に前記第二光導波層及び前記第三光導波層に比べて
同一エッチャントによるエッチング速度が大なる第二増
速層を積層し、この第二増速層上に第一結合部及び第三
結合部の平面形状に対応した第一マスク層を積層し、こ
の第一マスク層の前記第一結合部に対応した開口部及び
前記第三結合部に対応した開口部からエッチャントを導
入することにより前記第一結合部に対応した前記第二増
速層及び前記第二光導波層と前記第三結合部に対応した
前記第二増速層及び前記第三光導波層とをエッチング除
去した後、前記第一マスク層と残りの前記第二増速層と
を除去することにより前記第二光導波層にテーパー状端
面をもつ第一結合部と前記第三光導波層にテーパー状端
面をもつ第三結合部とを同時に形成する第一・第三結合
部同時形成工程と、これら第二結合部形成工程及び第一
・第三結合部同時形成工程により形成された前記第一結
合部及び前記第二光導波層及び前記第二結合部及び前記
第三光導波層及び前記第三結合部を含む基板上に前記第
一光導波層及び前記第四光導波層を積層したので、テー
パー状の第一結合部及び第三結合部の形成工程を同時に
行うことにより、製造工程の短縮化を図ることができ、
これにより、製造コストを低減することができるもので
ある。
According to an eighth aspect of the present invention, the first thin film layer is laminated on the substrate, and the first speed increasing layer having a higher etching rate by the same etchant than the thin film is laminated on the first thin film layer. A second mask layer corresponding to the planar shape of the second coupling portion is laminated on the first speed increasing layer, and the first speed increasing layer and the first thin film at the opening of the second mask layer are formed by an etchant. After removing the layer by etching, the second mask layer and the remaining first thin film layer are removed, a second thin film layer is laminated on a substrate including the first thin film layer, and the first thin film layer and A second coupling that forms a second coupling portion in which the thickness of the second optical waveguide layer formed of the second thin film layer is gradually reduced to the thickness of the third optical waveguide layer formed of the second thin film layer. Part formation step, and the second combination part and the second part formed by this second combination part formation step. On the substrate including the waveguide layer and the third optical waveguide layer, a second acceleration layer having a higher etching rate by the same etchant than the second optical waveguide layer and the third optical waveguide layer is laminated, A first mask layer corresponding to the planar shapes of the first bonding portion and the third bonding portion is laminated on the speed increasing layer, and the opening and the third bonding portion of the first mask layer corresponding to the first bonding portion. By introducing an etchant from an opening corresponding to the second speed-increasing layer corresponding to the first coupling portion and the second optical waveguide layer, and the second speed-increasing layer corresponding to the third coupling portion and the After the third optical waveguide layer is removed by etching, the first mask layer and the remaining second speed-up layer are removed to remove the first optical waveguide layer from the first coupling portion having a tapered end face and the second optical waveguide layer. Simultaneously forming a third coupling part with a tapered end face in the third optical waveguide layer First / third joint portion simultaneous forming step, and the second joint portion forming step and the first / third joint portion simultaneous forming step, the first joint portion, the second optical waveguide layer, and the second Since the first optical waveguide layer and the fourth optical waveguide layer are laminated on the substrate including the coupling portion, the third optical waveguide layer, and the third coupling portion, the tapered first coupling portion and the third coupling portion are formed. It is possible to shorten the manufacturing process by performing the forming process of
As a result, the manufacturing cost can be reduced.

【0122】請求項9記載の発明は、基板上に複数の光
導波層が結合部を介して形成された薄膜光導波路素子に
おいて、各光導波層は導波光の進行方向に向かって順次
等価屈折率が大きくなるように形成され、前記光導波層
間に配置された結合部はその結合部の手前側に位置する
光導波層の下方に導波光の進行方向に向かって膜厚が0
から徐々にその後側の光導波層の膜厚になるまでテーパ
ー状に増加するようにしたので、このように等価屈折率
の大きく異なる光導波層間の光路途中にその光導波層間
の等価屈折率をもつ導波光を結合させるための光導波層
を配置させ、この光導波層端にテーパー結合部を形成し
て順次に導波光を結合させることにより、最終的に目的
とする光導波層へ導波光を高効率に結合させることがで
き、これにより、等価屈折率差が大きずきて一つのテー
パー結合では完全に導波光を結合できない時や、光導波
層間のテーパー結合部に十分緩やかなテーパー形状が形
成できないような時でも、完全な導波路間結合を実現す
ることができるものである。
According to a ninth aspect of the present invention, in a thin film optical waveguide device in which a plurality of optical waveguide layers are formed on a substrate via coupling portions, each optical waveguide layer sequentially has an equivalent refraction in the traveling direction of guided light. The coupling portion, which is formed so as to have a high refractive index and is disposed between the optical waveguide layers, has a film thickness of 0 in the traveling direction of the guided light below the optical waveguide layer located on the front side of the coupling portion.
Since the taper is gradually increased until the film thickness of the optical waveguide layer on the rear side of the optical waveguide layer, the equivalent refractive index between the optical waveguide layers is increased in the middle of the optical path between the optical waveguide layers where the equivalent refractive index greatly differs. By arranging an optical waveguide layer for coupling the guided light, and forming a tapered coupling portion at the end of this optical waveguide layer to sequentially couple the guided light, the waveguide light is finally guided to the target optical waveguide layer. Can be coupled with high efficiency, which makes it possible to completely couple guided light with one taper coupling due to the large difference in equivalent refractive index, or to form a sufficiently gentle tapered shape in the tapered coupling part between the optical waveguide layers. Even when it cannot be formed, perfect inter-waveguide coupling can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】請求項1記載の発明の一実施例である薄膜光導
波路素子を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a thin film optical waveguide device according to an embodiment of the present invention.

【図2】請求項2記載の発明の一実施例である薄膜光導
波路素子の製造方法を示す工程図である。
FIG. 2 is a process drawing showing a method of manufacturing a thin film optical waveguide device according to an embodiment of the invention as set forth in claim 2.

【図3】請求項3記載の発明の一実施例である薄膜光導
波路素子の製造方法を示す工程図である。
FIG. 3 is a process drawing showing a method of manufacturing a thin film optical waveguide device according to an embodiment of the invention as set forth in claim 3.

【図4】請求項4記載の発明の一実施例である薄膜光導
波路素子の製造方法を示す工程図である。
FIG. 4 is a process drawing showing a method of manufacturing a thin film optical waveguide device according to an embodiment of the invention as set forth in claim 4.

【図5】請求項4記載の発明の他の実施例である薄膜光
導波路素子の製造方法を示す工程図である。
FIG. 5 is a process drawing showing a method of manufacturing a thin film optical waveguide device which is another embodiment of the invention as set forth in claim 4.

【図6】請求項5記載の発明の第一の実施例である薄膜
光導波路素子の製造方法を示す工程図である。
FIG. 6 is a process drawing showing a method of manufacturing a thin film optical waveguide device which is a first embodiment of the invention as set forth in claim 5.

【図7】請求項5記載の発明の第二の実施例である薄膜
光導波路素子の製造方法を示す工程図である。
FIG. 7 is a process chart showing a method of manufacturing a thin film optical waveguide device according to a second embodiment of the invention as set forth in claim 5.

【図8】請求項6記載の発明の一実施例である薄膜光導
波路素子を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a thin film optical waveguide device according to an embodiment of the present invention.

【図9】請求項7記載の発明の一実施例である薄膜光導
波路素子の製造方法を示す工程図である。
FIG. 9 is a process chart showing a method of manufacturing a thin film optical waveguide device according to an embodiment of the invention as set forth in claim 7.

【図10】請求項8記載の発明の一実施例である薄膜光
導波路素子の製造方法を示す工程図である。
FIG. 10 is a process drawing showing a method of manufacturing a thin film optical waveguide device according to an embodiment of the invention as set forth in claim 8.

【図11】請求項9記載の発明の一実施例である薄膜光
導波路素子を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a thin film optical waveguide device according to an embodiment of the present invention.

【図12】シャドウマスク法を用いてテーパー結合部を
形成する従来の光導波路の製造方法を示す工程図であ
る。
FIG. 12 is a process chart showing a conventional method of manufacturing an optical waveguide in which a tapered coupling portion is formed by using a shadow mask method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6 基板 8 第一光導波層 9 第二光導波層 10 第三光導波層 12 導波光 13 第一増速層 14 第一マスク層 15 第二増速層 16 第二マスク層 18 第一薄膜層 19 第二薄膜層 20 第一増速層 21 第一マスク層 22 第二増速層 23 第二マスク層 25 第一薄膜層 26 第一増速層 27 第二マスク層 28 第二薄膜層 32 第四光導波層 34 第一増速層 35 第二マスク層 36 第二薄膜層 37 第二増速層 38 第一マスク層 39 第三マスク層 40 第一薄膜層 41 第一増速層 42 第二マスク層 43 第二薄膜層 44 第二増速層 45 第一マスク層 A 第一光導波部 B 第二光導波部 C 第三光導波部 D 第四光導波部 a 第一結合部 b 第二結合部 c 第三結合部 6 substrate 8 1st optical waveguide layer 9 2nd optical waveguide layer 10 3rd optical waveguide layer 12 guided light 13 1st speedup layer 14 1st mask layer 15 2nd speedup layer 16 2nd mask layer 18 1st thin film layer 19 2nd thin film layer 20 1st speed increasing layer 21 1st mask layer 22 2nd speed increasing layer 23 2nd mask layer 25 1st thin film layer 26 1st speed increasing layer 27 2nd mask layer 28 2nd thin film layer 32th Four optical waveguide layer 34 1st speedup layer 35 2nd mask layer 36 2nd thin film layer 37 2nd speedup layer 38 1st mask layer 39 3rd mask layer 40 1st thin film layer 41 1st speedup layer 42 2nd Mask layer 43 Second thin film layer 44 Second speed-up layer 45 First mask layer A First optical waveguide part B Second optical waveguide part C Third optical waveguide part D Fourth optical waveguide part a First coupling part b Second Joining part c Third joining part

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に形成された第一光導波層を有す
る第一光導波部と、前記第一光導波層よりも等価屈折率
が大きい第二光導波層を有する第二光導波部と、前記第
二光導波層よりも等価屈折率の小さい第三光導波層を有
する第三光導波部とを結合させてなる薄膜光導波路素子
において、前記第一光導波部と前記第二光導波部との間
に位置して前記第一光導波層の下層に前記第二光導波層
の膜厚が導波光の進行方向に向かって0から徐々に前記
第二光導波層の膜厚になるまでテーパー状に増加した第
一結合部を形成し、前記第二光導波部と前記第三光導波
部との間に位置して前記第二光導波層の膜厚が導波光の
進行方向に向かって前記第三光導波層の膜厚になるまで
テーパー状に徐々に減少した第二結合部を形成したこと
を特徴とする薄膜光導波路素子。
1. A second optical waveguide portion having a first optical waveguide layer formed on a substrate and a second optical waveguide layer having an equivalent refractive index larger than that of the first optical waveguide layer. And a third optical waveguide portion having a third optical waveguide layer having an equivalent refractive index smaller than that of the second optical waveguide layer, wherein the first optical waveguide portion and the second optical waveguide element are combined. The film thickness of the second optical waveguide layer below the first optical waveguide layer located between the wave portion and the film thickness of the second optical waveguide layer gradually decreases from 0 in the traveling direction of the guided light. Forming a first coupling portion that increases in a taper shape until the film thickness of the second optical waveguide layer is between the second optical waveguide portion and the third optical waveguide portion. Thin film light, characterized by forming a second coupling portion tapering gradually toward the third optical waveguide layer. Waveguide device.
【請求項2】 基板上に第二光導波層を積層し、この第
二光導波層上に同一エッチャントによるエッチング速度
がその第二光導波層に比べて大きい第一増速層を積層
し、この第一増速層上に第一結合部の平面形状に対応し
た第一マスク層を積層し、エッチャントにより前記第一
マスク層の開口部付近の前記第一増速層と前記第二光導
波層とをエッチングした後、前記第一マスク層と残りの
前記第一増速層とを除去して前記第二光導波層にテーパ
ー状端面からなる第一結合部を形成する第一結合部形成
工程と、この第一結合部形成工程により形成された前記
第一結合部の前記第二光導波層上に同一エッチャントに
よるエッチング速度がその第二光導波層に比べて大きい
第二増速層を積層し、この第二増速層上に第二結合部の
平面形状に対応した第二マスク層を積層し、エッチャン
トにより前記第二マスク層の開口部での前記第二増速層
と前記第二光導波層の膜厚の途中までとのエッチング加
工を施した後、前記第二マスク層と残りの前記第二増速
層とを除去することにより前記第二光導波層の膜厚が第
三光導波層の膜厚までテーパー状に徐々に減少する第二
結合部を形成する第二結合部形成工程とを有し、これら
第一及び第二結合部形成工程により形成された前記第一
結合部及び前記第二光導波層及び前記第二結合部及び前
記第三光導波層を含む基板上に第一光導波層を積層した
ことを特徴とする薄膜光導波路素子の製造方法。
2. A second optical waveguide layer is laminated on a substrate, and a first speed increasing layer having an etching rate by the same etchant larger than that of the second optical waveguide layer is laminated on the second optical waveguide layer, A first mask layer corresponding to the planar shape of the first coupling portion is laminated on the first speed increasing layer, and the first speed increasing layer near the opening of the first mask layer and the second optical waveguide are stacked by an etchant. After etching the layer, the first mask layer and the remaining first speed-up layer are removed to form a first coupling part having a tapered end face in the second optical waveguide layer. And a second speed increasing layer having a higher etching rate by the same etchant than the second optical waveguide layer on the second optical waveguide layer of the first coupling portion formed by the first coupling portion forming step. Laminate the first speed-increasing layer on top of the After stacking two mask layers, etching with the etchant up to the middle of the film thickness of the second speed increasing layer and the second optical waveguide layer at the opening of the second mask layer, the second mask layer is formed. By removing the mask layer and the remaining second speed-up layer, a second coupling portion is formed in which the film thickness of the second optical waveguide layer gradually decreases to the film thickness of the third optical waveguide layer. A second coupling portion forming step, and the first coupling portion, the second optical waveguide layer, the second coupling portion and the third optical waveguide layer formed by the first and second coupling portion forming steps. A method of manufacturing a thin-film optical waveguide device, characterized in that a first optical waveguide layer is laminated on a substrate including.
【請求項3】 基板上に第一薄膜層を積層し、この第一
薄膜層上にこの薄膜よりも屈折率が小さくかつ同一エッ
チャントによるエッチング速度の大きい第二薄膜層を積
層する多層薄膜形成工程と、この多層薄膜形成工程によ
り得られた前記第二薄膜層上に前記第一薄膜層及び前記
第二薄膜層に比べてエッチャントによるエッチング速度
が大きい第一増速層を積層し、この第一増速層上に第一
結合部の平面形状に対応した第一マスク層を積層し、エ
ッチャントにより前記第一マスク層の開口部での前記第
一増速層と前記第二薄膜層と前記第一薄膜層とをエッチ
ング除去した後、前記第一マスク層と残りの前記第一増
速層とを除去することにより前記第一薄膜層と前記第二
薄膜層とからなる第二光導波層のテーパー状端面を有す
る第一結合部を形成する第一結合部形成工程と、この第
一結合部形成工程により形成された前記第一結合部のテ
ーパー状端面を含む前記第二光導波層上に前記第二薄膜
層に比べて同一エッチャントによるエッチング速度が大
きい第二増速層を積層し、この第二増速層上に第二結合
部の平面形状に対応した第二マスク層を積層し、エッチ
ャントにより前記第二マスク層の開口部での前記第二増
速層と前記第二光導波層の一部をなす前記第二薄膜層と
をエッチング除去した後、前記第二マスク層と残りの前
記第二増速層とを除去することにより前記第二光導波層
の膜厚が前記第一薄膜層からなる第三光導波層の膜厚ま
でテーパー状に徐々に減少する第二結合部を形成する第
二結合部形成工程とを有し、これら多層薄膜形成工程及
び第一及び第二結合部形成工程により形成された前記第
一結合部及び前記第二光導波層及び前記第二結合部及び
前記第三光導波層を含む基板上に第一光導波層を積層し
たことを特徴とする薄膜光導波路素子の製造方法。
3. A multi-layer thin film forming step of laminating a first thin film layer on a substrate, and laminating a second thin film layer having a smaller refractive index than this thin film and a high etching rate by the same etchant on the first thin film layer. And a first speed increasing layer having a higher etching rate by an etchant than the first thin film layer and the second thin film layer is laminated on the second thin film layer obtained by the multilayer thin film forming step. A first mask layer corresponding to the planar shape of the first coupling portion is laminated on the speed increasing layer, and the first speed increasing layer, the second thin film layer, and the first thin film layer at the opening of the first mask layer are formed by an etchant. After removing one thin film layer by etching, a second optical waveguide layer consisting of the first thin film layer and the second thin film layer by removing the first mask layer and the remaining first acceleration layer Form a first joint with a tapered end face And a second etch layer formed on the second optical waveguide layer including the tapered end surface of the first bond portion formed by the first bond portion forming step by the same etchant as compared with the second thin film layer. A second acceleration layer having a high etching rate is laminated, a second mask layer corresponding to the planar shape of the second bonding portion is laminated on the second acceleration layer, and an etchant is used to form an opening in the second mask layer. After removing the second acceleration layer and the second thin film layer forming a part of the second optical waveguide layer by etching, the second mask layer and the remaining second acceleration layer are removed. A second coupling part forming step of forming a second coupling part in which the thickness of the second optical waveguide layer is gradually reduced to the thickness of the third optical waveguide layer formed of the first thin film layer. The multilayer thin film forming process and the first and second joint forming processes A thin film optical waveguide device, wherein a first optical waveguide layer is laminated on a substrate including the formed first coupling portion, the second optical waveguide layer, the second coupling portion and the third optical waveguide layer. Manufacturing method.
【請求項4】 第一結合部形成工程では第一増速層を除
去せずに処理を行い、その残った第一増速層を次に行う
第二結合部形成工程にも用いた後に除去するようにした
ことを特徴とする請求項2又は3記載の薄膜光導波路素
子の製造方法。
4. The first bonding portion forming step is performed without removing the first speed increasing layer, and the remaining first speed increasing layer is also used after the second bonding portion forming step to be performed next. The method for producing a thin film optical waveguide device according to claim 2 or 3, characterized in that.
【請求項5】 第一薄膜層を積層し、この第一薄膜層上
にこの薄膜に比べ同一エッチャントによるエッチング速
度が大なる第一増速層を積層し、この第一増速層上に第
二結合部の平面形状に対応した第二マスク層を積層し、
エッチャントにより前記第二マスク層の開口部での第一
増速層と前記第一薄膜層とをエッチング除去した後、前
記第二マスク層と残りの前記第一増速層とを除去し、前
記第一薄膜層を含む基板上に第二薄膜層を積層すること
により前記第一薄膜層及び前記第二薄膜層からなる第二
光導波層の膜厚が前記第二薄膜層からなる第三光導波層
の膜厚までテーパー状に徐々に減少する第二結合部を形
成する第二結合部形成工程と、この第二結合部形成工程
により形成された前記第二結合部及び前記第二光導波層
及び前記第三光導波層を含む基板上に前記第二光導波層
に比べて同一エッチャントによるエッチング速度が大な
る第二増速層を積層し、この第二増速層上に第一結合部
の平面形状に対応した第一マスク層を積層し、エッチャ
ントにより前記第一マスク層の開口部での前記第二増速
層と前記第二光導波層とをエッチング除去した後、前記
第一マスク層と残りの前記第二増速層とを除去すること
により前記第二光導波層にテーパー状端面をもつ第一結
合部を形成する第一結合部形成工程とを有し、これら第
一結合部形成工程及び第二結合部形成工程により形成さ
れた前記第一結合部及び前記第二光導波層及び前記第二
結合部及び前記第三光導波層を含む基板上に第一光導波
層を積層したことを特徴とする薄膜光導波路素子の製造
方法。
5. A first thin film layer is laminated, a first speed increasing layer having a higher etching rate by the same etchant than the thin film is stacked on the first thin film layer, and a first speed increasing layer is formed on the first speed increasing layer. Laminating a second mask layer corresponding to the planar shape of the two coupling portion,
After etching away the first speed increasing layer and the first thin film layer at the opening of the second mask layer with an etchant, the second mask layer and the remaining first speed increasing layer are removed, and By stacking a second thin film layer on a substrate including a first thin film layer, the thickness of the second optical waveguide layer formed of the first thin film layer and the second thin film layer is the third optical layer formed of the second thin film layer. A second coupling portion forming step of forming a second coupling portion that taperly decreases to the thickness of the wave layer, and the second coupling portion and the second optical waveguide formed by the second coupling portion forming step. A second acceleration layer having a higher etching rate by the same etchant than the second optical waveguide layer is stacked on the substrate including the layer and the third optical waveguide layer, and a first bond is formed on the second acceleration layer. The first mask layer corresponding to the planar shape of the part is laminated, and the first mask layer is After removing the second speed increasing layer and the second optical waveguide layer at the opening of the mask layer by etching, the second mask by removing the first mask layer and the remaining second speed increasing layer. A first coupling portion forming step of forming a first coupling portion having a tapered end face on the optical waveguide layer, and the first coupling portion formed by the first coupling portion forming step and the second coupling portion forming step. And a method of manufacturing a thin film optical waveguide device, characterized in that a first optical waveguide layer is laminated on a substrate including the second optical waveguide layer, the second coupling portion and the third optical waveguide layer.
【請求項6】 基板上に形成された第一光導波層を有す
る第一光導波部と、前記第一光導波層よりも等価屈折率
が大きい第二光導波層を有する第二光導波部と、前記第
二光導波層よりも等価屈折率の小さい第三光導波層を有
する第三光導波部と、前記第三光導波層よりも等価屈折
率の小さい第四光導波層を有する第四光導波部とを結合
させてなる薄膜光導波路素子において、前記第一光導波
部と前記第二光導波部との間に位置して前記第一光導波
層の下層に前記第二光導波層の膜厚が導波光の進行方向
に向かって0から徐々に前記第二光導波層の膜厚になる
までテーパー状に増加した第一結合部を形成し、前記第
二光導波部と前記第三光導波部との間に位置して前記第
二光導波層の膜厚が導波光の進行方向に向かって前記第
三光導波層の膜厚になるまでテーパー状に徐々に減少し
た第二結合部を形成し、前記第三光導波部と前記第四光
導波部との間に位置して前記第四光導波層の下層に前記
第三光導波層の膜厚が導波光の進行方向に向かって徐々
に0までテーパー状に減少する第三結合部を形成したこ
とを特徴とする薄膜光導波路素子。
6. A second optical waveguide section having a first optical waveguide layer formed on a substrate and a second optical waveguide layer having an equivalent refractive index larger than that of the first optical waveguide layer. A third optical waveguide having a third optical waveguide layer having an equivalent refractive index smaller than that of the second optical waveguide layer, and a fourth optical waveguide layer having a fourth optical waveguide layer having an equivalent refractive index smaller than that of the third optical waveguide layer. In a thin film optical waveguide device formed by coupling four optical waveguide portions, the second optical waveguide is located between the first optical waveguide portion and the second optical waveguide portion and is located below the first optical waveguide layer. A first coupling portion is formed in which the film thickness of the layer gradually increases from 0 in the traveling direction of the guided light to the film thickness of the second optical waveguide layer. The film thickness of the second optical waveguide layer located between the third optical waveguide portion and the third optical waveguide layer is the same as the film thickness of the third optical waveguide layer in the traveling direction of the guided light. Forming a second coupling portion that gradually decreases in taper shape, and is located between the third optical waveguide portion and the fourth optical waveguide portion, and the third optical waveguide is formed under the fourth optical waveguide layer. A thin-film optical waveguide device, characterized in that a third coupling portion is formed in which the film thickness of the wave layer gradually decreases to 0 in the traveling direction of the guided light.
【請求項7】 基板上に第一薄膜層を積層し、この第一
薄膜層上にこの薄膜に比べて同一エッチャントによるエ
ッチング速度が大なる第一増速層を積層し、この第一増
速層上に第二結合部の平面形状に対応した第二マスク層
を積層し、エッチャントにより前記第二マスク層の開口
部での前記第一増速層と前記第一薄膜層とをエッチング
除去した後、前記第二マスク層と残りの前記第一増速層
とを除去し、第一薄膜層を含む基板上に第二薄膜層を積
層することにより前記第一薄膜層と前記第二薄膜層から
なる前記第二光導波層の膜厚が前記第二薄膜層からなる
前記第三光導波層の膜厚までテーパー状に徐々に減少す
る第二結合部を形成する第二結合部形成工程と、この第
二結合部形成工程により形成された前記第二結合部及び
前記第二光導波層及び前記第三光導波層を含む基板上に
前記第二光導波層及び前記第三光導波層に比べて同一エ
ッチャントによるエッチング速度が大なる第二増速層を
積層し、この第二増速層上に第一結合部の平面形状に対
応した第一マスク層を積層し、エッチャントにより前記
第一マスク層の開口部での前記第二増速層と前記第二光
導波層とをエッチング除去した後、前記第一マスク層を
除去することにより前記第二光導波層にテーパー状端面
をもつ第一結合部を形成する第一結合部形成工程とを有
し、この第一結合部形成工程により形成された前記第一
結合部及び前記第二光導波層及び前記第二結合部及び前
記第三光導波層を含む基板上の前記第一結合部形成のエ
ッチングの際に残存した前記第二増速層上に第三結合部
の平面形状に対応した第三マスク層を積層し、エッチャ
ントにより前記第三マスク層の開口部での前記第二増速
層と前記第三光導波層とをエッチング除去した後、前記
第三マスク層と残りの前記第二増速層とを除去すること
により前記第三光導波層にテーパー状端面をもつ第三結
合部を形成する第三結合部形成工程とを有し、これら第
一結合部形成工程及び第二結合部形成工程及び第三結合
部形成工程により形成された前記第一結合部及び前記第
二光導波層及び前記第二結合部及び前記第三光導波層及
び第三結合部を含む基板上に第一光導波層及び第四光導
波層を積層したことを特徴とする薄膜光導波路素子の製
造方法。
7. A first thin film layer is laminated on a substrate, and a first acceleration layer having a higher etching rate by the same etchant than the thin film is laminated on the first thin film layer. A second mask layer corresponding to the planar shape of the second bonding portion is laminated on the layer, and the first speed increasing layer and the first thin film layer at the opening of the second mask layer are removed by etching with an etchant. After that, the second mask layer and the remaining first acceleration layer are removed, and the first thin film layer and the second thin film layer are laminated by laminating the second thin film layer on the substrate including the first thin film layer. A second coupling part forming step of forming a second coupling part in which the film thickness of the second optical waveguide layer consisting of is gradually reduced to the film thickness of the third optical waveguide layer consisting of the second thin film layer. , The second coupling portion and the second optical waveguide layer formed by the second coupling portion forming step. And a second speed increasing layer having an etching rate higher than that of the second light guiding layer and the third light guiding layer by the same etchant is laminated on the substrate including the third light guiding layer. A first mask layer corresponding to the planar shape of the first coupling portion is laminated on the layer, and the second speed increasing layer and the second optical waveguide layer at the opening of the first mask layer are removed by etching with an etchant. And a first coupling portion forming step of forming a first coupling portion having a tapered end surface on the second optical waveguide layer by removing the first mask layer. The second coupling portion and the second optical waveguide layer formed by the second coupling portion on the substrate including the second coupling portion and the third optical waveguide layer A third mask layer corresponding to the planar shape of the third joint is formed on the acceleration layer. And etching the second speed-up layer and the third optical waveguide layer at the opening of the third mask layer with an etchant, and then removing the third mask layer and the remaining second speed-up layer. And a third coupling part forming step of forming a third coupling part having a tapered end surface on the third optical waveguide layer by removing the first coupling part forming step and the second coupling part forming step. A first optical waveguide layer on a substrate including the first coupling portion, the second optical waveguide layer, the second coupling portion, the third optical waveguide layer, and the third coupling portion, which are formed by the third coupling portion forming step. And a method of manufacturing a thin-film optical waveguide device, which comprises laminating a fourth optical waveguide layer.
【請求項8】 基板上に第一薄膜層を積層し、この第一
薄膜層上にこの薄膜に比べて同一エッチャントによるエ
ッチング速度が大なる第一増速層を積層し、この第一増
速層上に第二結合部の平面形状に対応した第二マスク層
を積層し、エッチャントにより前記第二マスク層の開口
部での前記第一増速層と前記第一薄膜層とをエッチング
除去した後、前記第二マスク層と残りの前記第一薄膜層
とを除去し、前記第一薄膜層を含む基板上に第二薄膜層
を積層し、前記第一薄膜層と前記第二薄膜層とからなる
第二光導波層の膜厚が前記第二薄膜層からなる第三光導
波層の膜厚までテーパー状に徐々に減少する第二結合部
を形成する第二結合部形成工程と、この第二結合部形成
工程により形成された前記第二結合部及び前記第二光導
波層及び第三光導波層を含む基板上に前記第二光導波層
及び前記第三光導波層に比べて同一エッチャントによる
エッチング速度が大なる第二増速層を積層し、この第二
増速層上に第一結合部及び第三結合部の平面形状に対応
した第一マスク層を積層し、この第一マスク層の前記第
一結合部に対応した開口部及び前記第三結合部に対応し
た開口部からエッチャントを導入することにより前記第
一結合部に対応した前記第二増速層及び前記第二光導波
層と前記第三結合部に対応した前記第二増速層及び前記
第三光導波層とをエッチング除去した後、前記第一マス
ク層と残りの前記第二増速層とを除去することにより前
記第二光導波層にテーパー状端面をもつ第一結合部と前
記第三光導波層にテーパー状端面をもつ第三結合部とを
同時に形成する第一・第三結合部同時形成工程と、これ
ら第二結合部形成工程及び第一・第三結合部同時形成工
程により形成された前記第一結合部及び前記第二光導波
層及び前記第二結合部及び前記第三光導波層及び前記第
三結合部を含む基板上に前記第一光導波層及び前記第四
光導波層を積層したことを特徴とする薄膜光導波路素子
の製造方法。
8. A first thin film layer is laminated on a substrate, and a first acceleration layer having an etching rate higher than that of this thin film by the same etchant is laminated on the first thin film layer, and the first acceleration layer is formed. A second mask layer corresponding to the planar shape of the second bonding portion is laminated on the layer, and the first speed increasing layer and the first thin film layer at the opening of the second mask layer are removed by etching with an etchant. After that, the second mask layer and the remaining first thin film layer are removed, a second thin film layer is laminated on a substrate including the first thin film layer, the first thin film layer and the second thin film layer. A second coupling portion forming step of forming a second coupling portion in which the film thickness of the second optical waveguide layer consisting of is gradually reduced to the thickness of the third optical waveguide layer consisting of the second thin film layer, The second coupling portion, the second optical waveguide layer, and the third optical waveguide formed in the second coupling portion forming step. A second acceleration layer having a higher etching rate by the same etchant than the second optical waveguide layer and the third optical waveguide layer is laminated on a substrate including a layer, and a first bond is formed on the second acceleration layer. Layer and a first mask layer corresponding to the planar shape of the third bonding portion are stacked, and an etchant is provided from the opening portion corresponding to the first bonding portion and the opening portion corresponding to the third bonding portion of the first mask layer. Etching the second speed increasing layer and the second optical waveguide layer corresponding to the first coupling portion and the second speed increasing layer and the third optical waveguide layer corresponding to the third coupling portion by introducing After the removal, the first mask layer and the remaining second speed-up layer are removed so that the first coupling portion having the tapered end face in the second optical waveguide layer and the tapered shape in the third optical waveguide layer. Simultaneous formation of the first and third joints that simultaneously form the third joint having an end face And a step of forming the second coupling portion and a step of simultaneously forming the first and third coupling portions, the first coupling portion and the second optical waveguide layer, the second coupling portion, and the third optical waveguide. A method of manufacturing a thin film optical waveguide device, characterized in that the first optical waveguide layer and the fourth optical waveguide layer are laminated on a substrate including a layer and the third coupling portion.
【請求項9】 基板上に複数の光導波層が結合部を介し
て形成された薄膜光導波路素子において、各光導波層は
導波光の進行方向に向かって順次等価屈折率が大きくな
るように形成され、前記光導波層間に配置された結合部
はその結合部の手前側に位置する光導波層の下方に導波
光の進行方向に向かって膜厚が0から徐々にその後側の
光導波層の膜厚になるまでテーパー状に増加することを
特徴とする薄膜光導波路素子。
9. In a thin-film optical waveguide device having a plurality of optical waveguide layers formed on a substrate via coupling portions, each optical waveguide layer has an equivalent refractive index that sequentially increases in a traveling direction of guided light. The coupling portion formed and disposed between the optical waveguide layers has an optical waveguide layer having a film thickness gradually increasing from 0 in the traveling direction of the guided light below the optical waveguide layer located on the front side of the coupling portion. A thin-film optical waveguide device characterized by increasing in taper shape until the film thickness becomes
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