JPH0815536A - 薄膜導波路素子の形成方法 - Google Patents
薄膜導波路素子の形成方法Info
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- JPH0815536A JPH0815536A JP17178894A JP17178894A JPH0815536A JP H0815536 A JPH0815536 A JP H0815536A JP 17178894 A JP17178894 A JP 17178894A JP 17178894 A JP17178894 A JP 17178894A JP H0815536 A JPH0815536 A JP H0815536A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 導波路垂直端面のストリエーション（縦皺）
を低減し、光学的に平坦な反射端面を形成する。 【構成】 半導体Ｓｉ基板１上に熱酸化ＳｉＯ2 からな
るバッファ層２１を介して、プラズマＣＶＤ法によりＳ
ｉＯＮからなるコア層２０と、同じくプラズマＣＶＤ法
によるＳｉＯＮからなるクラッド層２２が、この順に積
層され薄膜光導波路２を構成する。次に、クラッド層２
２の上にフォトレジストからなるマスク層５を所望のパ
ターンに形成した後、異方性ドライエッチングの一つで
ある反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法によりマスク
層５をマスクとしてフロロカーボン系ガス（例えばＣＨ
Ｆ3 ）と酸素の混合ガスをエッチャントとして、バッフ
ァ層２１までエッチングして、基板１の主面にほぼ垂直
な導波路端面３を形成露出させる。次に、導波路端面３
を含む素子全体を、等方性の化学エッチング溶液である
バッファードフッ酸溶液または希釈フッ酸溶液中に浸
し、ストリエーション４の凹凸を平坦化・低減する。
を低減し、光学的に平坦な反射端面を形成する。 【構成】 半導体Ｓｉ基板１上に熱酸化ＳｉＯ2 からな
るバッファ層２１を介して、プラズマＣＶＤ法によりＳ
ｉＯＮからなるコア層２０と、同じくプラズマＣＶＤ法
によるＳｉＯＮからなるクラッド層２２が、この順に積
層され薄膜光導波路２を構成する。次に、クラッド層２
２の上にフォトレジストからなるマスク層５を所望のパ
ターンに形成した後、異方性ドライエッチングの一つで
ある反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法によりマスク
層５をマスクとしてフロロカーボン系ガス（例えばＣＨ
Ｆ3 ）と酸素の混合ガスをエッチャントとして、バッフ
ァ層２１までエッチングして、基板１の主面にほぼ垂直
な導波路端面３を形成露出させる。次に、導波路端面３
を含む素子全体を、等方性の化学エッチング溶液である
バッファードフッ酸溶液または希釈フッ酸溶液中に浸
し、ストリエーション４の凹凸を平坦化・低減する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜導波路素子の形成
方法に関し、より詳しくは、光集積回路におけるミラー
端面の形成方法に関する。
方法に関し、より詳しくは、光集積回路におけるミラー
端面の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光集積回路において、薄膜導波路の一部
端面を垂直に加工して、導波光の反射面として用いる場
合がある。この場合、フォトリソグラフィー技術と異方
性ドライエッチングの一つである反応性イオンエッチン
グ（ＲＩＥ）法を用いて、薄膜導波路の一部を、ほぼ垂
直にエッチングすることにより露出する導波路垂直端面
が用いられる。
端面を垂直に加工して、導波光の反射面として用いる場
合がある。この場合、フォトリソグラフィー技術と異方
性ドライエッチングの一つである反応性イオンエッチン
グ（ＲＩＥ）法を用いて、薄膜導波路の一部を、ほぼ垂
直にエッチングすることにより露出する導波路垂直端面
が用いられる。
【０００３】従来例の導波路垂直端面を図２に示す。図
２において、基板１上の薄膜導波路２の一部が、前述し
たＲＩＥ法により基板面に対しほぼ垂直にエッチングさ
れ、反射端面３が形成されている。
２において、基板１上の薄膜導波路２の一部が、前述し
たＲＩＥ法により基板面に対しほぼ垂直にエッチングさ
れ、反射端面３が形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら反射端面
３には、ＲＩＥ加工時のマスクとなるフォトレジスト端
の凹凸が転写されることにより、ストリエーション（縦
皺）が発生し、反射端面３を上から見ると凹凸状に波打
っており、光学的に平坦な反射端面が得られない。この
ような反射端面のストリエーション４による凹凸は、そ
の山部と谷部の差が数１０ｎｍ、ストリエーションのピ
ッチは１μｍ以下と、微細なものであるが、光学的には
反射率の低下、散乱光の増大、また場合によっては導波
モードが本来設定したモードから他のモードに変換し、
反射光が設定された正規の位置に反射しなくなる等の問
題が起こる。
３には、ＲＩＥ加工時のマスクとなるフォトレジスト端
の凹凸が転写されることにより、ストリエーション（縦
皺）が発生し、反射端面３を上から見ると凹凸状に波打
っており、光学的に平坦な反射端面が得られない。この
ような反射端面のストリエーション４による凹凸は、そ
の山部と谷部の差が数１０ｎｍ、ストリエーションのピ
ッチは１μｍ以下と、微細なものであるが、光学的には
反射率の低下、散乱光の増大、また場合によっては導波
モードが本来設定したモードから他のモードに変換し、
反射光が設定された正規の位置に反射しなくなる等の問
題が起こる。
【０００５】本発明は、この導波路垂直端面のストリエ
ーション（縦皺）を低減し、光学的に平坦な反射端面を
形成するための方法を提供することを目的とする。
ーション（縦皺）を低減し、光学的に平坦な反射端面を
形成するための方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の薄膜導
波路素子の形成方法は、基板上に形成された薄膜光導波
路の端面を導波光の反射面として用いる光導波路素子に
おいて、前記端面は、異方性ドライエッチングにより導
波路の一部を除去した後に露出する導波路層端面に、等
方性の化学エッチング処理を施すことを特徴とする。
波路素子の形成方法は、基板上に形成された薄膜光導波
路の端面を導波光の反射面として用いる光導波路素子に
おいて、前記端面は、異方性ドライエッチングにより導
波路の一部を除去した後に露出する導波路層端面に、等
方性の化学エッチング処理を施すことを特徴とする。
【０００７】請求項２に記載の薄膜導波路素子の形成方
法は、基板上に形成された薄膜光導波路の端面を導波光
の反射面として用いる光導波路素子において、前記端面
は、異方性ドライエッチングにより導波路の一部を除去
した後に露出する導波路層端面に、等方性の物理スパッ
タリング処理を施すことを特徴とする。
法は、基板上に形成された薄膜光導波路の端面を導波光
の反射面として用いる光導波路素子において、前記端面
は、異方性ドライエッチングにより導波路の一部を除去
した後に露出する導波路層端面に、等方性の物理スパッ
タリング処理を施すことを特徴とする。
【０００８】
【作用】請求項１，２に記載の薄膜導波路素子の形成方
法によれば、まず、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）
等の異方性ドライエッチングにより、前記の導波路垂直
端面を露出させた後、等方性の化学エッチング処理（請
求項１），等方性の物理スパッタリング処理（請求項
２）を施すことにより前記導波路垂直端面のストリエー
ションの山部と谷部の凹凸差を低減させる。
法によれば、まず、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）
等の異方性ドライエッチングにより、前記の導波路垂直
端面を露出させた後、等方性の化学エッチング処理（請
求項１），等方性の物理スパッタリング処理（請求項
２）を施すことにより前記導波路垂直端面のストリエー
ションの山部と谷部の凹凸差を低減させる。
【０００９】
【実施例】次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明する。 ［第１実施例］（請求項１） 図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施例の各工程に
おける導波路垂直端面の状態を示す説明図である。
説明する。 ［第１実施例］（請求項１） 図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施例の各工程に
おける導波路垂直端面の状態を示す説明図である。
【００１０】［図１（ａ）］半導体Ｓｉ基板１上に熱酸
化ＳｉＯ2 からなるバッファ層２１を介して、プラズマ
ＣＶＤ法によりＳｉＯＮからなるコア層２０と、同じく
プラズマＣＶＤ法によるＳｉＯＮからなるクラッド層２
２が、この順に積層され、薄膜光導波路２を構成してい
る。各層の屈折率（ｎ），膜厚（ｔ）は次のとおりであ
る。 ＳｉＯＮクラッド層２２ ｎ＝１．４７，ｔ＝１．６μｍ ＳｉＯＮコア層２０ ｎ＝１．５２，ｔ＝１．８μｍ ＳｉＯ2 バッファ層２１ ｎ＝１．４６，ｔ＝１．５μｍ
化ＳｉＯ2 からなるバッファ層２１を介して、プラズマ
ＣＶＤ法によりＳｉＯＮからなるコア層２０と、同じく
プラズマＣＶＤ法によるＳｉＯＮからなるクラッド層２
２が、この順に積層され、薄膜光導波路２を構成してい
る。各層の屈折率（ｎ），膜厚（ｔ）は次のとおりであ
る。 ＳｉＯＮクラッド層２２ ｎ＝１．４７，ｔ＝１．６μｍ ＳｉＯＮコア層２０ ｎ＝１．５２，ｔ＝１．８μｍ ＳｉＯ2 バッファ層２１ ｎ＝１．４６，ｔ＝１．５μｍ
【００１１】次に、クラッド層２２の上にフォトレジス
トからなるマスク層５を所望のパターンに形成した後、
異方性ドライエッチングの一つである反応性イオンエッ
チング（ＲＩＥ）法によりマスク層５をマスクとしてフ
ロロカーボン系ガス（例えばＣＨＦ3 ）と酸素の混合ガ
スをエッチャントとして、バッファ層２１までエッチン
グして、基板１の主面にほぼ垂直な導波路端面３を形成
露出させる。この時、導波路端面３には、マスク層であ
るフォトレジスト５の端面の凹凸に起因するストリエー
ション（縦皺）４が発生している。
トからなるマスク層５を所望のパターンに形成した後、
異方性ドライエッチングの一つである反応性イオンエッ
チング（ＲＩＥ）法によりマスク層５をマスクとしてフ
ロロカーボン系ガス（例えばＣＨＦ3 ）と酸素の混合ガ
スをエッチャントとして、バッファ層２１までエッチン
グして、基板１の主面にほぼ垂直な導波路端面３を形成
露出させる。この時、導波路端面３には、マスク層であ
るフォトレジスト５の端面の凹凸に起因するストリエー
ション（縦皺）４が発生している。
【００１２】［図１（ｂ）］次に、マスク層５を剥離及
び洗浄すると同時に、前記ＲＩＥ加工時に導波路端面３
に付着したＣ−Ｆ−Ｈからなるポリマーも剥離除去す
る。本工程で、導波路端面３に付着したポリマーを剥離
するのは、次の工程（図１（ｃ））で導波路端面を等方
性の化学エッチング処理する際に、ポリマーが端面のエ
ッチングを阻害するのを防ぎ、端面３を均一にエッチン
グできるようにするためである。
び洗浄すると同時に、前記ＲＩＥ加工時に導波路端面３
に付着したＣ−Ｆ−Ｈからなるポリマーも剥離除去す
る。本工程で、導波路端面３に付着したポリマーを剥離
するのは、次の工程（図１（ｃ））で導波路端面を等方
性の化学エッチング処理する際に、ポリマーが端面のエ
ッチングを阻害するのを防ぎ、端面３を均一にエッチン
グできるようにするためである。
【００１３】［図１（ｃ）］次に、導波路端面３を含む
素子全体を、等方性の化学エッチング溶液であるバッフ
ァードフッ酸溶液または希釈フッ酸溶液中に浸す。等方
性化学エッチング溶液中では、導波路端面３のストリエ
ーション４の突部は、凹部に比べてエッチングされ易い
ので、ストリエーション４の凹凸は平坦化・低減され
る。
素子全体を、等方性の化学エッチング溶液であるバッフ
ァードフッ酸溶液または希釈フッ酸溶液中に浸す。等方
性化学エッチング溶液中では、導波路端面３のストリエ
ーション４の突部は、凹部に比べてエッチングされ易い
ので、ストリエーション４の凹凸は平坦化・低減され
る。
【００１４】また、導波路端面３は、コア層２０の下部
のバッファ層２１の端面も露出しているので、上記等方
性の化学エッチング溶液は、コア層２０の上下のクラッ
ド層２２，バッファ層２１の端面も均一にエッチング
し、導波路端面３の上下でエッチングが不均一になるこ
となく、導波光の反射する端面３全面を等方的に均一に
エッチングすることができる。
のバッファ層２１の端面も露出しているので、上記等方
性の化学エッチング溶液は、コア層２０の上下のクラッ
ド層２２，バッファ層２１の端面も均一にエッチング
し、導波路端面３の上下でエッチングが不均一になるこ
となく、導波光の反射する端面３全面を等方的に均一に
エッチングすることができる。
【００１５】また、この工程でのエッチング量はストリ
エーション４の凹凸差である数１０ｎｍ程度であるの
で、素子全体をエッチング溶液に浸すことによるクラッ
ド層２２上面の膜減りも、同じく数１０ｎｍ程度であ
り、クラッド層２２の当初の膜厚１．６μｍに比べれ
ば、この程度のクラッド層２２の膜減りは問題とはなら
ない。または当初のクラッド層の膜厚を、本工程での膜
減り分だけ、あらかじめ厚く積層しておいても良い。
エーション４の凹凸差である数１０ｎｍ程度であるの
で、素子全体をエッチング溶液に浸すことによるクラッ
ド層２２上面の膜減りも、同じく数１０ｎｍ程度であ
り、クラッド層２２の当初の膜厚１．６μｍに比べれ
ば、この程度のクラッド層２２の膜減りは問題とはなら
ない。または当初のクラッド層の膜厚を、本工程での膜
減り分だけ、あらかじめ厚く積層しておいても良い。
【００１６】なお、図１（ｃ）の工程では、等方性の化
学エッチング処理として、前記のウェットエッチング溶
液に代えて、フロロカーボン系ガスであるＣＦ4 と酸素
を用いた等方性のドライエッチングを施しても、同様に
ストリエーション４の凹凸を平坦化・低減することがで
きる。
学エッチング処理として、前記のウェットエッチング溶
液に代えて、フロロカーボン系ガスであるＣＦ4 と酸素
を用いた等方性のドライエッチングを施しても、同様に
ストリエーション４の凹凸を平坦化・低減することがで
きる。
【００１７】［第２実施例］（請求項２） 次に、第２実施例を同じく図１で説明する。この第２実
施例では、図１（ａ），（ｂ）までは第１実施例と同じ
であり、図１（ｃ）において、導波路端面３を含む素子
全体を、アルゴンガスに高周波電力を投入して励起した
プラズマ雰囲気にさらし、プラズマ中のガスイオンで導
波路端面３のストリエーション４の凸部を等方的に物理
スパッタリングする。これによりストリエーション４の
凸部は物理的に削られ、凹凸を平坦化することができ
る。本実施例では、等方性の物理スパッタリング処理を
ストリエーション４の平坦化に用いているので、導波路
２のクラッド層，コア層，バッファ層各層の間に化学的
なエッチレート差がある場合でも、各層のスパッタレー
トはほぼ等しくでき、各層のストリエーション４の凹凸
を均一に平坦化することができる。これにより、クラッ
ド層、コア層、バッファ層の各層間の境界に段差をつけ
ることなく、光学的に鏡面とみなせる導波路端面３を形
成することができる。
施例では、図１（ａ），（ｂ）までは第１実施例と同じ
であり、図１（ｃ）において、導波路端面３を含む素子
全体を、アルゴンガスに高周波電力を投入して励起した
プラズマ雰囲気にさらし、プラズマ中のガスイオンで導
波路端面３のストリエーション４の凸部を等方的に物理
スパッタリングする。これによりストリエーション４の
凸部は物理的に削られ、凹凸を平坦化することができ
る。本実施例では、等方性の物理スパッタリング処理を
ストリエーション４の平坦化に用いているので、導波路
２のクラッド層，コア層，バッファ層各層の間に化学的
なエッチレート差がある場合でも、各層のスパッタレー
トはほぼ等しくでき、各層のストリエーション４の凹凸
を均一に平坦化することができる。これにより、クラッ
ド層、コア層、バッファ層の各層間の境界に段差をつけ
ることなく、光学的に鏡面とみなせる導波路端面３を形
成することができる。
【００１８】
【発明の効果】請求項１に記載の薄膜導波路素子の形成
方法によれば、導波光の反射面として用いる導波路端面
のストリエーションによる凹凸を等方性の化学エッチン
グ処理により平坦化しているので、光学的に鏡面として
みなせる導波路端面を形成することができる。請求項２
に記載の薄膜導波路素子の形成方法によれば、等方性の
物理スパッタリング処理により、導波路端面のストリエ
ーションによる凹凸を平坦化しているので、導波路を構
成するクラッド層，コア層，バッファ層の各層間の化学
的なエッチレート差の影響を受けることなく、各層間の
境界に段差をつけることなく、平坦な導波路端面を形成
することができる。
方法によれば、導波光の反射面として用いる導波路端面
のストリエーションによる凹凸を等方性の化学エッチン
グ処理により平坦化しているので、光学的に鏡面として
みなせる導波路端面を形成することができる。請求項２
に記載の薄膜導波路素子の形成方法によれば、等方性の
物理スパッタリング処理により、導波路端面のストリエ
ーションによる凹凸を平坦化しているので、導波路を構
成するクラッド層，コア層，バッファ層の各層間の化学
的なエッチレート差の影響を受けることなく、各層間の
境界に段差をつけることなく、平坦な導波路端面を形成
することができる。
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１及び第２の実施
例の各工程における導波路垂直端面の状態を示す説明図
である。
例の各工程における導波路垂直端面の状態を示す説明図
である。
【図２】従来例の導波路垂直端面を示す説明図である。
１ 基板 ２ 薄膜導波路 ３ 反射端面 ４ ストリエーション ５ マスク層 ２０ コア層 ２１ バッファ層 ２２ クラッド層
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上に形成された薄膜光導波路の端面
を導波光の反射面として用いる光導波路素子において、
前記端面は、異方性ドライエッチングにより導波路の一
部を除去した後に露出する導波路層端面に、等方性の化
学エッチング処理を施すことを特徴とする薄膜導波路素
子の形成方法。 - 【請求項２】 基板上に形成された薄膜光導波路の端面
を導波光の反射面として用いる光導波路素子において、
前記端面は、異方性ドライエッチングにより導波路の一
部を除去した後に露出する導波路層端面に、等方性の物
理スパッタリング処理を施すことを特徴とする薄膜導波
路素子の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17178894A JPH0815536A (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 薄膜導波路素子の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17178894A JPH0815536A (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 薄膜導波路素子の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0815536A true JPH0815536A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15929706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17178894A Pending JPH0815536A (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 薄膜導波路素子の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0815536A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008511016A (ja) * | 2004-08-20 | 2008-04-10 | エージェンシー フォー サイエンス，テクノロジー アンド リサーチ | 高屈折率差光導波管構造をトリミングおよび平滑化する方法 |
-
1994
- 1994-06-30 JP JP17178894A patent/JPH0815536A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008511016A (ja) * | 2004-08-20 | 2008-04-10 | エージェンシー フォー サイエンス，テクノロジー アンド リサーチ | 高屈折率差光導波管構造をトリミングおよび平滑化する方法 |
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