JPH09133828A - ファイバと平面導波管との結合を備える物およびその物の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ファイバを平面導波管に結合する装置、およ
び同じ製造プロセス中に、１枚のマスクで導波管の芯と
ファイバのＶ字溝との両方を形成し、横方向に整列する
このような装置を製造する方法。 【解決手段】 装置は、最初に従来の方法でシリコン・
ウェーハ基板上またはその内部に下部クラッド層を形成
し、次に２つの表面の差が最小になるよう芯ガラス層を
その上に均一に付着させて製造する。芯ガラス層のパタ
ーン成形に、横方向に整列した導波管とＶ字溝との部分
を有する１枚のマスクを使用し、導波管の芯を形成し
て、Ｖ字溝の位置を規定する。従来のエッチング技術を
用いてＶ字溝を完全に形成する。上部クラッドを導波管
の芯の上に形成し、結合する光ファイバによりよく対応
するため、Ｖ字溝と導波管の芯との間を部分的にソー・
カットする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光パワーを結合す
る装置に関する。特に、本発明はファイバと同一平面の
導波管とを結合する装置とそのような装置の製造方法と
に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学構成部品は、能動的部品も受動的部
品も従来、光ファイバ技術または微小光学技術を利用し
て製造されてきた。このような能動的構成部品には、増
幅器、レーザ、交換器、変調器などがある。このような
受動的構成部品には、波長分割多重装置（ＷＤＭ）、デ
マルチプレクサ、干渉計、フィルタ、カプラ、スプリッ
タ、結合器などがある。構成要素は手製であることが多
く、したがって製造費が高い。これらの光学構成要素を
低い費用の大量生産の環境で製造しようと、シリコン集
積回路産業でシリコン系の集積回路構成要素の製造に利
用されているのと同様の生産方法を適用した。このよう
な適用技術を、シリカ・シリコン集積光テクノロジーと
呼ぶことがある。

【０００３】このテクノロジーでは、適切な屈折率を有
するガラスのフィルムをシリコン基板上に付着させ、フ
ィルムでパターンを成形して平面導波管を形成する。平
面導波管を使用すると、光ファイバ技術を用いて製造し
た装置の性能に匹敵する受動的光装置であることが実証
されている。しかし、平面光装置はなお、通信網に使用
するためには光ファイバと結合しなければならない。

【０００４】光ファイバを平面光回路に配置し、取り付
けるには、シリコンのＶ字溝を使用することが多い。こ
れは、ファイバの位置を適切に調整することができ、熱
膨張率がシリコンに影響しないからである。以前に、Ｖ
字溝を平面導波管と同じシリコン基板にエッチングして
光ファイバを平面導波管に結合する方法が開示されてい
る。

【０００５】特に、Ｖ字溝と導波管とを同じ基板上に集
積するには、第１マスクとKOH/イソプロピル・アルコー
ル(IPA)系のエッチング液を使用してシリコン基板上に
正確に規定したＶ字溝を形成し、第２マスクと反応性イ
オン・エッチング（ＲＩＥ）技術を使用して、プラズマ
化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）で蒸着させた層にチャネル式導
波管を規定した。屈折率は、フッ素を添加して屈折率を
下げるか、燐を添加して屈折率を上げることによって調
節した。導波管の端面は、標準のダイシング・ソーで調
整した。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】また、同様のシリカ・
シリコン製造方法では、１枚のマスクを使用してシリコ
ン基板内のＶ字溝を正確に規定し、別のマスクを使用し
て導波管層を形成した。しかし、上述の製造方法は導波
管とＶ字溝とを形成するのに別個のマスクを使用したの
で、導波管の芯とＶ字溝内に配置された光ファイバの芯
との整列、特に横方向の整列が不正確になった。

【０００７】シリカ・シリコン・テクノロジーでは、芯
層を比較的厚い（通常１５〜２５μｍ）ガラス層の上に
付着させる。このガラス層は下部クラッドと呼ばれ、シ
リコン基板から導波管の芯に伝播する光を光学的に絶縁
する。導波管およびＶ字溝のパターン化に別個のマスク
を使用するのは、クラッドの頂部と底部のパターンに同
時に焦点を合わせ、クラッドの頂部に導波管を露出さ
せ、クラッドの底部（シリコン・レベル）にＶ字溝のパ
ターンを露出させるのが困難だからである。このような
大きい表面の差にわたってレジストおよびその他のマス
キング材を露出させることからも、困難が生じる。

【０００８】このように以前は縦方向の整列が困難であ
ったので、このような製造方法の発達は、導波管とＶ字
溝との形成に別個のマスクを使用し、導波管とＶ字溝と
の縦方向の整列の精度を改善する方法に焦点を合わせ
た。

【０００９】現在の方法の縦方向の整列精度を犠牲にせ
ずに、現在の方法の横方向の整列精度を改善して、大量
生産に適したシリカ・シリコン光学構成部品を製造する
ことが求められている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、特許請求の範
囲に規定された通りである。その主要な態様にしたが
い、また概略されているところによると、本発明は整列
精度を改善した光学構成要素の結合方法およびその装置
である。特に本発明は、ファイバと平面導波管との結合
装置、および同じ製造プロセス中に１枚のマスクで、導
波管の芯とＶ字溝との両方を形成し、縦方向に整列する
ような装置を製造する方法である。装置は、まず従来の
方法でシリコン・ウェーハ基板上またはその中に下部ク
ラッド層を形成し、次に両者の表面の差を最小限に維持
するよう芯ガラス層を均一に付着させることによって製
造される。次に、縦方向に整列した導波管とＶ字溝との
部分を有する１枚のマスクを使用して芯ガラス層にパタ
ーンを形成し、導波管の芯を形成して、Ｖ字溝の位置を
規定する。次に、従来のエッチング技術でＶ字溝を完全
に形成する。上部クラッドを導波管の芯上に形成し、結
合する光ファイバとの対応をよりよくするため、Ｖ字溝
と導波管との間に部分的なソー・カットを作成する。導
波管とＶ字溝との位置を規定するのに１枚のマスクを使
用するので、その縦方向の整列の精度は容易に確保され
る。また、ウェーハ表面と下部クラッド上面との縦方向
の関係が分かっているか、あるいは従来の方法で判断で
きるので、導波管の芯とＶ字溝内に配置された光ファイ
バの芯との縦方向の整列が損なわれない。

【００１１】

【実施例】図面の順序の側面を単純にするため、以下の
説明では同様の構成部品を同じ参照番号で示す。

【００１２】図１を参照すると、結合配置構成１０の１
つの実施例の透視図を示す。ウェーハ基板１４の片側の
内部に形成されるのは、クラッド層１６、芯または芯層
１８および上部クラッド層２０で、これがまとめて導波
管（全体として２２で示す）を規定する。ウェーハ１４
の反対側の内部に形成されるのは、導波管の芯１８に対
して所望の横方向および縦方向の位置に光ファイバ２６
を保持するような寸法のＶ字溝２４である。光ファイバ
２６の位置によりよく対応し、それを導波管の芯１８と
整列させるよう、Ｖ字溝２４と導波管２２との間で、ウ
ェーハ１４の一部が除去される。

【００１３】光学結合配置構成では、最大の結合効率を
得るため、光ファイバ２６と導波管の芯１８とが縦方向
および横方向（水平方向）の両方で整列することが重要
である。以下でさらに詳しく述べるように、縦方向に整
列するとは、導波管の芯１８の縦軸とファイバ２６の軸
とが、後者をＶ字溝２４内に配置した場合に同じ水平面
になることである。同様に、横方向（水平方向）に整列
するとは、導波管の芯１８の縦軸がＶ字溝２４の垂直の
対称面にあることである。

【００１４】次に図２〜９を参照すると、図１に図示し
た実施例の開始材は、シリコン・ウェーハ基板１４また
はその他の適切な材料である。図２に示すように、エッ
チングなど、当技術分野で周知の適切な技術を用いて、
浅いベッド（３２で示す）をウェーハ１４の上面３４内
に形成する。ベッド３２はおおむね、垂直壁ではなく傾
斜壁を有するＵ字チャネルとして形成する。

【００１５】ベッド３２を形成すると、高圧酸化(HIPO
X)、化学蒸着(CVD)、ゾル・ゲル法、スパッタリング、
電子ビーム加熱真空蒸着などの、当技術分野で周知の従
来の方法のいずれかで、ベッド３２内に下部クラッド１
６を成長させるか、あるいは蒸着する。通常、下部クラ
ッド１６は非添加二酸化シリコン(SiO₂)、またはホウ素
(B) 、フッ素(F) 、燐(P) 、ゲルマニウム(Ge)などの元
素を１種類以上添加した二酸化シリコンである。ドーパ
ントの実際の濃度は、熱膨張率、屈折率、安定性、およ
びその他の考慮事項によって決まる。

【００１６】この実施例では、下部クラッド１６は単一
のガラス層、または図３に示すように完全にベッド３２
を充填する１対のガラス層３６、３８であることが適切
である。たとえば、典型的な約２０〜２８mmの厚さを有
するウェーハ１４の場合、下部クラッド３６は約１０〜
２０ミクロンの厚さを有する二酸化シリコン、上層３８
は約５〜１０ミクロンの厚さを有し２％の燐を添加した
二酸化シリコンであってよい。

【００１７】下部クラッドは、ウェーハ１４上に形成さ
れると、下部クラッドの上面４４がウェーハ１４の上面
３４と同一平面上になるよう、図３に図示したように研
磨される。同一平面上とは、表面３４と表面４４との間
の段差が所与の配置構成で許容される公差内である、と
いう意味である。この実施例の場合、および大半の結合
配置構成では、許容公差は５ミクロン以内である。した
がって、本明細書では「同一平面上」とはこの許容公差
内と理解される。

【００１８】ここで述べた同一平面化のステップによっ
て、その後に形成される導波管とＶ字溝とが、そのパタ
ーンを規定するのに利用するリソグラフィー・システム
で同時に焦点が合うことが保証されなければならない。
前述したように、この段差は約５ミクロン以下でなけれ
ばならない。ファイバと導波管の縦方向の整列の観点か
ら、表面３４と４４との段差は、以下で詳述するよう
に、その後のＶ字溝２４の形成中に、その幅を調節する
ことによって縦方向に補正される。

【００１９】あるいは、同一平面化のステップは、ガラ
ス層をベッド３２内以外にウェーハ１４の上面３４上に
も付着させた後に実行する。つまり、ウェーハ１４の上
面３４およびベッド３２から、この２つの面が同一平面
になるまでエッチングでガラスを除去する。この方法で
は、ウェーハ１４の上面３４を最初にエッチングし、次
に必要に応じて、ベッド３２内のガラスを、上面４４が
ウェーハ１４の上面３４と同一平面になる点までエッチ
ングする。

【００２０】この特定の実施例では下部クラッド層を基
板１４内に形成するが、本発明では必ずしもそうする必
要はない。つまり、下部クラッドを基板内または基板上
に形成することができ、本明細書では、「支持する」と
はこの両方の関係を表す。さらに、「支持する」という
言葉は、第１材料の層を第２材料の層の上またはその中
に形成するすべての状態を表す。

【００２１】前述したように、ベッド３２内のガラス
は、導波管の芯１８の下部クラッド１６として機能する
（図１参照）。つまり導波管の芯１８は下部クラッド１
６の芯上に形成される。また、Ｖ字溝２４はガラスのベ
ッド３２に隣接する位置で、表面３４から既知の深さで
形成される。したがって、光ファイバ２６と導波管の芯
１８との縦方向の整列に関して、表面３４と４４とを互
いに同一平面にすることが後に重要となる。

【００２２】以下で検討するように、Ｖ字溝の上面に対
してＶ字溝内での光ファイバの縦方向の位置が分かる
か、あるいは高い精度で決定できるよう、Ｖ字溝の寸法
を決定する方法が従来から存在する。同様に、下部クラ
ッド１６の上面（ベッド３２内のガラスの上面４４）に
対する導波管の芯１８の縦方向の位置は、導波管の芯１
８を正確に測定することにより判断することができる。
したがって、表面３４と４４とが同一平面上か、あるい
は互いに対する縦方向の位置を他の方法で判断できる
（つまりその間の縦方向の関係が判断できる）場合、導
波管と光ファイバの精密な縦方向の整列が可能である。

【００２３】次に図４および５を参照すると、ウェーハ
１４内に下部クラッド１６を形成し、個々の表面を同一
平面上にした後、当技術分野で既知のなんらかの技術を
用いて、両方の表面上に芯ガラス層５２を形成する。通
常、芯ガラス層５２は燐(P)、ゲルマニウム(Ge)、アル
ミニウム(Al)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、砒素(As)、
エルビウム(Er)などのうち１種類以上を添加した二酸化
シリコンでできている。当技術分野で周知のように、様
々なドーパントの濃度は、屈折率、稀土類金属（エルビ
ウムなど）の溶解度、および低温処理または熱膨張など
の考慮事項に基づいて決定される。

【００２４】芯ガラス層５２は、化学蒸着（ＣＶＤ）、
火炎加水分解、ゾル・ゲル法、スパッタリング、電子ビ
ーム加熱真空蒸着など、当技術分野で知られる様々な技
術のいずれかを用いて付着させる。上述したように、芯
ガラス層５２を精密な公差内で望みの厚さに付着させる
方法が、当業者には知られている。

【００２５】芯ガラス層５２を形成した後、１枚のマス
ク５６を使用して、当技術分野で周知の方法で芯ガラス
層５２でパターン成形する。通常、芯層のパターン成形
には、その組成および芯層を付着させた方法に基づき、
適切なエッチング技術（湿式エッチング、反応性イオン
・エッチング、イオン・ミリングなど）を選択する。

【００２６】導波管の芯とＶ字溝との両方の位置が、１
枚のマスクで規定されることに留意しなければならな
い。この方法では、導波管の芯とＶ字溝とが先行技術よ
り正確に互いに対して横方向に整列するか、あるいは中
心を合わせられるので、本発明は有利である。本明細書
では、「横方向の整列」または「水平方向の整列」と
は、導波管の芯の縦軸がマスク製造技術の精度で規定さ
れた許容公差内で、Ｖ字溝の縦方向の対称面にあるとい
う意味であることが理解される。

【００２７】上記で検討したように、先行技術の方法
は、導波管の規定に第１のマスクを使用し、後のプロセ
スのステップ中でＶ字溝を規定するのに次のマスクを使
用するので、２枚のマスク間の横方向の整列のエラーが
常に存在する。導波管の芯とＶ字溝との規定に１枚のマ
スクを使用することは、先行技術の方法では探求されな
かった、と考えられる。というのは、最近まで、下部ク
ラッドとウェーハ表面との間で同一平面の関係を確実に
生じることは不可能だったからである。

【００２８】再度図４〜５を参照すると、図４でおおむ
ね示すように、ウェーハ１４上にマスク５６を配置する
と、エッチングするか、または他の方法でマスク５６の
第１部６２で覆われていない芯ガラス層５２の部分を除
去することによって、導波管の芯１８が生成される（図
４〜５参照）。また、マスク５６の第２部６４で覆われ
ていない芯ガラス層５２の長方形の領域は、エッチング
で除去されてＶ字溝２４の位置および境界を規定する。
つまり、マスク５６の第２部６４から保護された芯ガラ
ス層５２の領域は、その後、ウェーハ１４からＶ字溝２
４をパターン成形するのに使用する。

【００２９】芯ガラス層５２の適切な部分の除去が完了
したら、ウェーハ１４からマスク４５を取り外す、次
に、図５で部分的に図示された芯ガラス層５２の長方形
領域７０によって規定されたウェーハ１４の領域から、
Ｖ字溝２４を形成する。従来のエッチング技術を用い
て、図７、８および９で最もよく分かるように、傾斜壁
を有するＶ字形のチャネルとしてＶ字溝２４をパターン
成形する。

【００３０】既知の寸法の光ファイバをＶ字溝２４内に
配置した場合に、光ファイバの芯が導波管の芯１８と縦
方向に整列するよう、ウェーハ１４から実際にＶ字溝２
４を形成する前に、好ましい幅（および深さ）を決定す
る。このような整列は、Ｖ字溝２４内に配置される光フ
ァイバの寸法によって決まり、前述したように、導波管
の芯と下部クラッド１６の表面４４との縦方向の関係が
決定できるので、整列が可能である。この方法では、Ｖ
字溝２４内に配置された光ファイバの導波管の芯層５２
に対する縦方向の位置の精度は、光ファイバの直径の変
動によってのみ無効となり、これは約±０．２μｍの範
囲である。

【００３１】次に図６を参照すると、Ｖ字溝２４を完全
に形成したら、化学蒸着（ＣＶＤ）、ゾル・ゲル法、ス
パッタリング、電子ビーム加熱真空蒸着などの既知の技
術で、ウェーハ１４の全面積に上部クラッド層７２を付
着させる。図示のように、上部クラッド層７２は下部ク
ラッド層１６、導波管の芯１８およびＶ字溝２４を覆
う。上部クラッド層７２は当技術分野で知られている適
切な材料のいずれかで製造する。このような材料には、
非添加の二酸化シリコンおよびホウ素(B) 、燐(P) 、ゲ
ルマニウム(Ge)などのうち１種類以上を添加した二酸化
シリコンがある。導波管の芯層５２の特定の屈折率、さ
らに熱膨張率、安定性などのその他の考慮事項に基づい
て上部クラッド層の材料組成を決定する方法は、当業者
の知るところである。

【００３２】次に、図７に示すように、上部クラッド層
７２でＶ字溝２４の上の部分を、適切な手段で除去す
る。たとえば、このような部分は、導波管の領域にマス
クを配置し、緩衝酸化物エッチング（ＢＯＥ）または当
技術分野で知られている他の従来の方法で上部クラッド
層７２の露出部を除去することによって除去することが
できる。しかし、この除去が完了すると、基板１４およ
び上部クラッド７２に、光ファイバを導波管の芯１８に
隣接して配置できなくなる部分（おおむね７６、７８と
して示す）が残る。

【００３３】したがって、図８で示すように、部分的な
ソー・カットで部分７８を除去する。部分的なソー・カ
ットとは、実際は、導波管の芯１８の端部にある小さい
部分をダイシングで除去し、これによってファイバを結
合するための許容可能な端部を生成することである。多
くの用途で、導波管の芯の端部とファイバとの間に屈折
率が合うゲルを塗布することによって、結合効率を改善
し、反射を防止している。

【００３４】最後に、部分７６を第２の部分的ソー・カ
ットを用いてダイシングで除去し、これによって（図９
で示すように）直径および芯の位置が分かっている光フ
ァイバ２６を、Ｖ字溝２４内に配置できるようにする。
上記で検討したように、光ファイバ２６の芯８６が横方
向にも縦方向にも導波管の芯１８と整列するように、光
ファイバ２６をＶ字溝２４内に配置する。

【００３５】上述した例証的な実施例は、導波管の下部
クラッドの上面とＶ字溝の上面との間の同一平面関係を
利用するが、本発明の範囲は、導波管の表面とＶ字溝の
表面間の縦方向の関係が決定可能な、あらゆる導波管結
合配置構成に適用することができる。本明細書で「決定
可能な縦方向の関係」とは、導波管の表面とＶ字溝の表
面とが同一平面上か、あるいはその間の差が所与の配置
構成の許容公差内であることが分かっているか、従来の
技術を用いてそれを決定することができる配置構成を意
味する。たとえば、前述したように、表面３４と４４と
は、互いに５ミクロン以内であれば同一平面上にあると
言う。これに関して、導波管の表面とは、下部クラッド
層の上面および導波管の芯層の上面を含む。Ｖ字溝の表
面は、Ｖ字溝の上面および下面を含む。

【００３６】次に図１０〜１２を参照すると、本発明の
第２の実施例で、下部クラッド層１６が、基板１４の一
部の中ではなく基板１４の頂部上に形成される。１枚の
マスク（たとえば図４に示すマスク５６）を使用して、
図１０に示すように導波管の芯１８と芯層５２からのＶ
字溝の開口部との両方を規定し、横方向に整列する。次
に、導波管の領域を保護しながら、Ｖ字溝領域の芯層５
２および下部クラッド層１６の部分を、図１１に示すよ
うにウェーハ１４の上面３４が露出するまで均一にエッ
チングする。この方法で、（図１０に示すように）最初
に確立された均一な厚さの差が維持され、この差が、少
なくとも基板１４の一部から、その後形成するためにＶ
字溝を規定する。この厚さの差は、Ｖ字溝および導波管
のパターン成形に使用する写真製版システムの光学的被
写界深度より小さくして、Ｖ字溝および導波管の両領域
を鮮明かつ同時に規定できるようにしなければならな
い。

【００３７】図１２に示し前述したように、Ｖ字溝２４
の形成が完了したら、少なくともウェーハの導波管領域
上に上部クラッド２０を均一に付着させる。（前述した
ように）上部クラッド材を除去し、Ｖ字溝領域から芯材
を除去し、さらにファイバ２６をソー・カットすると、
プロセスが終了する（図１２参照）。

【００３８】この特定の実施例では、導波管の上面とＶ
字溝の上面とが同一平面上にないが、互いに対する縦方
向の位置が分かるか、あるいは従来の方法を用いて高い
精度で決定することができる（つまり、互いに対する縦
方向の関係を決定することができる）。したがって、当
技術分野で知られているようにＶ字溝の幅を調節し、フ
ァイバと導波管の芯との正確な縦方向の整列を確保する
ことができる。

【００３９】この実施例の一つの変形では、最初のステ
ップで、Ｖ字溝領域の下部クラッドを全体ではなく部分
的にエッチングし、芯ガラス層の量を減少させて、その
後のＶ字溝のエッチングのステップでシリコンの露出を
容易にすることができる。しかし、最初のエッチングに
よって確立される均一な厚さの差は、この場合もＶ字溝
および導波管のパターン成形に使用する写真製版システ
ムの光学的被写界深度より小さくして、Ｖ字溝および導
波管の両領域を鮮明かつ同時に規定できるようにしなけ
ればならない。

【００４０】（図１３〜１５に示す）さらに別の実施例
では、Ｖ字溝および導波管を規定する１枚のマスクを使
用して、下部クラッド層に所望の寸法で横方向に整列し
た樋をエッチングする。導波管領域の樋を使用して、そ
こに埋め込まれる導波管を形成し、Ｖ字溝領域の樋を使
用して、導波管に対して決定可能なＶ字溝の縦方向の関
係を維持する方法で、Ｖ字溝を規定する。

【００４１】この実施例では、最初に基板１４上に下部
クラッド層１６を形成する。次に、導波管とＶ字溝との
両方の位置を規定する１枚のマスク（たとえば図４に示
すマスク５６）を使用して、下部クラッド層１６内に横
方向に整列した他に９５、９６をエッチングする（図１
３参照）。以下で検討するように、導波管領域の樋９５
は後に導波管の芯層の材料で充填されるので、形成時に
は、導波管の芯１８は下部クラッド層１６に埋め込まれ
る。

【００４２】次に、導波管領域全体（つまり樋９５が存
在する領域）を保護し、図１４に示すようにＶ字溝の窓
がシリコンまであく点まで、Ｖ字溝領域（つまり樋９６
が存在する領域）を均一にエッチングする。均一にエッ
チングすることにより、樋９６の最初に規定された厚さ
の差が維持され、下部クラッド１６の残りの部分が、後
の形成のためにＶ字溝を規定する。

【００４３】Ｖ字溝２４は、前述の実施例と同様に完全
に形成される。また、前述のように、シリコン表面に対
して導波管の縦方向の位置が決定できるので、ファイバ
と導波管の芯とを縦方向に確実に整列させるＶ字溝の幅
を計算し、製造することができる。次に、樋９５を充填
するように芯層を付着させ、従来のエッチング技術で余
分な芯材を除去する。上部クラッド層２０を表面に付着
させ、図１５で分かるように、Ｖ字溝領域にある望まし
くない上部クラッドまたは芯の材料は、たとえば緩衝酸
化物エッチングのような二酸化シリコンの適切な湿式エ
ッチングによって除去される。最後に、前述の実施例と
同様に部分的にソー・カットする。

【００４４】当業者には、特許請求の範囲で規定された
本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本明細
書で述べた例証的な実施例に多くの変更および代用が可
能であることが明白である。たとえば、本明細書では二
酸化シリコンをベースにしたガラスにのみ言及したが、
本発明は導波管の芯および導波管のクラッド層の形成に
使用することが知られるあらゆるガラスのいずれに使用
するのにも適する。このようなガラス材料には、高シリ
カ・ガラス、シリケート・ガラスなどの複数の構成要素
を含むガラス、燐ガラス、フッ素ガラスなどがある。ま
た、本明細書で述べたＶ字溝のかわりに、光ファイバを
導波管と縦方向に整列する何らかの適切な手段を用いる
ことは、本発明の範囲に入る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施例による、ファイバを導波
管に結合する配置構成の部分的な断面透視図である。

【図２】浅いベッドを形成後に図１のファイバ導波管結
合に使用するシリコン・ウェーハの透視図である。

【図３】下部クラッドを付着後で、下部クラッドとウェ
ーハ表面との同一平面関係を示す、図２のウェーハの部
分的な断面透視図である。

【図４】ウェーハ表面に芯ガラス層を付着させ、芯ガラ
ス層上にマスクを配置した、図１の結合配置構成の部分
的な断面透視図である。

【図５】導波管の芯および芯ガラス層がＶ字溝を規定し
た、図１の結合配置構成の部分的な断面透視図である。

【図６】装置の上部クラッドを追加した、図１の結合配
置構成の透視図である。

【図７】上部クラッドを部分的に除去した、図１の結合
配置構成の部分的な断面透視図である。

【図８】部分的なソー・カットの１つを示す、図１の結
合配置構成の透視図である。

【図９】Ｖ字溝の端部を除去した後、Ｖ字溝内に光ファ
イバを配置した、図１の結合配置構成の透視図である。

【図１０】芯ガラス層をウェーハ表面上に付着させ、マ
スクを芯ガラス層上に配置した、代替実施例による結合
配置構成の透視図である。

【図１１】Ｖ字溝領域を均一にエッチングした後の、図
１０の結合配置構成の透視図である。

【図１２】完成した図１０の結合配置構成の透視図であ
る。

【図１３】下部クラッド内に規定したトレンチを示す、
さらに別の実施例による結合配置構成の透視図である。

【図１４】Ｖ字溝領域を均一にエッチングした後の、図
１３の結合配置構成の透視図である。

【図１５】完成した図３の結合配置構成の透視図であ
る。

【符号の説明】

１０ 結合配置構成 １４ ウェーハ １６ 下部クラッド層 １８ 芯層 ２０、７２ 上部クラッド層 ２２ 導波管 ２４ Ｖ字溝 ２６ 光ファイバ ３２ ベッド ３４、４４ 上面 ３６、３８ ガラス層 ５２ 芯ガラス層 ５６ マスク ６２ 第１部 ６４ 第２部 ７０ 長方形領域 ７６、７８ 部分 ９５、９６ 樋

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エドワード ジョン ラスコウスキー アメリカ合衆国 07076 ニュージャーシ ィ，スコッチ プレインズ，エヴァーグリ ーン アヴェニュー 2289 (72)発明者 ロナルド エドワード スコッティ アメリカ合衆国 08889 ニュージャーシ ィ，ホワイトハウス ステーション，ブラ ックスミス ロード 10 (72)発明者 ジョセフ シュムロヴィッチ アメリカ合衆国 07974 ニュージャーシ ィ，マレイ ヒル，サガモア ドライヴ 82

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学装置を製造する方法で、 基板（１４）上の少なくとも一部に下部クラッド（１
   ６）を形成し、これによって前記下部クラッドが前記基
   板によって支持され、前記下部クラッドが前記基板に対
   して決定可能な縦方向の関係を有するステップと、 少なくともその一部が前記下部クラッドに支持されるよ
   う芯層（５２）を形成するステップと、 マスク（５６）を使用して前記芯層の少なくとも一部を
   パターン成形し、これによって導波管の芯（１８）を形
   成して、光ファイバ（２６）を前記芯層と縦方向に整列
   するために前記芯と縦方向に整列した領域（７０）を規
   定するステップと、 前記基板の一部から前記縦方向整列領域を形成し、これ
   によって、前記垂直整列領域によって前記光ファイバが
   整列した場合に前記光ファイバが前記導波管の芯と横方
   向および縦方向に整列するよう、前記垂直整列領域と前
   記基板との間に決定可能な縦方向の関係を確立するステ
   ップと、 前記導波管の芯上に上部クラッド（２０）を形成し、こ
   れによって導波管を形成するステップとを含む方法。
2. 【請求項２】 前記芯層が、前記導波管の芯と関連する
   第１領域と、前記縦方向整列段と関連する第２領域とを
   有し、前記パターン成形の段階がさらに前記芯層上にマ
   スクを配置するステップと、 前記マスクで保護されていない前記第１領域の前記芯層
   をエッチングし、これによって導波管の芯を形成するス
   テップと、 前記マスクで保護されていない前記第２領域の前記芯層
   をエッチングし、これによって前記縦方向整列手段の位
   置を前記芯層内で規定するステップとを含む、請求項１
   記載の方法。
3. 【請求項３】 前記芯層の前記第２領域の前記エッチン
   グ・ステップが、さらに、前記マスクで保護されていな
   い前記第２領域の前記芯層をエッチングし、それによっ
   てＶ字溝の位置を規定するステップを含む、請求項２記
   載の方法。
4. 【請求項４】 前記基板および前記下部クラッドのエッ
   チングが１つの表面を有し、前記下部クラッドの表面が
   前記基板表面の少なくとも一部と同一平面上になるよ
   う、前記下部クラッド形成のステップが、さらに、前記
   基板内に前記下部クラッドを形成するステップを含む、
   請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】 さらに、前記縦方向整列手段によって光
   ファイバが位置決めされると、前記光ファイバが前記導
   波管の芯と横方向および縦方向に整列するよう、前記基
   板の少なくとも一部を除去するステップを含む、請求項
   １記載の方法。
6. 【請求項６】 前記芯層が、前記導波管の芯と関連する
   第１領域と、前記縦方向整列領域と関連する第２領域と
   を有し、前記方法がさらに、前記芯層の形成ステップで
   前記下部クラッド内に前記導波管の芯が形成されるよ
   う、前記芯層の形成ステップの前に、前記下部クラッド
   内に少なくとも１本の樋を形成するステップを含む、請
   求項１記載の方法。
7. 【請求項７】 前記芯層形成ステップが、さらに、燐
   (P)、ゲルマニウム(Ga) 、アルミニウム(Al)、チタン(T
   i)、タンタル(Ta)、砒素(As)またはエルビウム(Er)から
   成るグループから選択した１種類以上の材料を添加した
   二酸化シリコンの芯層を付着させるステップを含む、請
   求項１記載の方法。
8. 【請求項８】 前記クラッド形成の１つまたは複数のス
   テップが、さらに、高圧酸化（ＨＩＰＯＸ）、化学蒸着
   （ＣＶＤ）、ゾル・ゲル法、スパッタリング、または電
   子ビーム加熱真空蒸着から成るグループから選択した技
   術を用いるステップを含む、請求項１記載の方法。
9. 【請求項９】 光パワーを結合する装置であって、前記
   装置は光ファイバ（２６）とともに使用し、 表面（３４）を有するシリコン基板（１４）と、 前記基板の第１側の少なくとも一部に支持された下部ク
   ラッド（１６）とを備え、前記下部クラッドが前記基板
   表面に対して決定可能な縦方向の関係を有し、さらに前
   記下部クラッドに支持された導波管の芯（１８）と、 前記導波管の芯と前記下部クラッドを覆う上部クラッド
   （２０）を備え、前記下部クラッド、前記導波管の芯お
   よび前記上部クラッドが前記基板の前記第１側上で導波
   管を形成し、さらに前記基板の第２側の少なくとも一部
   に形成されたＶ字溝（２４）を備え、前記光ファイバが
   前記Ｖ字溝内に配置されると、前記光ファイバが前記導
   波管の芯と横方向および縦方向に整列するよう、前記Ｖ
   字溝が前記導波管と横方向に整列し、前記基板表面に対
   して決定可能な縦方向の関係を有する前記装置。
10. 【請求項１０】 前記下部クラッドが上面を有し、前記
    下部クラッドの前記上面が前記基板表面の少なくとも一
    部と同一平面上になるよう、前記基板内に形成される、
    請求項９記載の装置。
11. 【請求項１１】 前記導波管の芯が前記下部クラッド内
    に形成され、前記上部クラッドが前記下部クラッド上に
    付着し、それによって前記導波管の芯を覆う、請求項９
    記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記導波管の芯が、燐(P) 、ゲルマニ
    ウム(Ge)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、タンタル(T
    a)、砒素(As)、またアエルビウム(Er)から成るグループ
    から選択した１種類以上の材料を添加した二酸化シリコ
    ンで製造される、請求項９記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記下部クラッドと前記上部クラッド
    のそれぞれが、燐(P) 、ホウ素(B) 、フッ素(F) および
    ゲルマニウム(Ge)から成るグループから選択した１種類
    以上の材料を添加した二酸化シリコンで製造される、請
    求項９記載の装置。
14. 【請求項１４】 前記下部クラッドが、さらに、約１０
    〜３０ミクロンの厚さを有する二酸化シリコンの第１層
    と、約５〜１０ミクロンの範囲の厚さを有し燐を添加し
    た二酸化シリコンの第２層とを有する、請求項９記載の
    装置。
15. 【請求項１５】 前記導波管の芯に対する前記光ファイ
    バの縦方向の整列に対応するため、さらに、前記第１側
    と前記第２側との間の前記基板内に形成される手段を備
    える、請求項９記載の装置。