JPH0921921A - プレーナ光導波路の改善された製造方法 - Google Patents
プレーナ光導波路の改善された製造方法Info
- Publication number
- JPH0921921A JPH0921921A JP8168735A JP16873596A JPH0921921A JP H0921921 A JPH0921921 A JP H0921921A JP 8168735 A JP8168735 A JP 8168735A JP 16873596 A JP16873596 A JP 16873596A JP H0921921 A JPH0921921 A JP H0921921A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- silica
- layer
- hours
- furnace
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
- G02F1/035—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
- G02B6/132—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by deposition of thin films
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/14—Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
- C03B19/1453—Thermal after-treatment of the shaped article, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/02—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with glass
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/0102—Constructional details, not otherwise provided for in this subclass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
- C03B2201/08—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
- C03B2201/10—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant doped with boron
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12035—Materials
- G02B2006/12038—Glass (SiO2 based materials)
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12035—Materials
- G02B2006/12064—Zinc sulfide (ZnS)
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12083—Constructional arrangements
- G02B2006/12116—Polariser; Birefringent
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 プレーナ光導波路の改善された製造方法を提
供する。 【解決手段】 新しいプレーナ導波路構造は、本質的に
純粋なＳｉＯ2 層を、Ｈｅ2 ／ＢＣｌ3 雰囲気中でシン
タすることにより、作製した。これにより、堆積したシ
リカそれ自身より本質的に粘性が低い液相を生じる。粘
性シンタはこの液相の存在により促進されるから、固化
は従来技術で用いられたたとえば１３５０−１５００℃
より低い、たとえば１０００−１１００℃で起こる。Ｂ
2 Ｏ3 の多くはシリカ粒子と未反応のままで、シンタを
助け、固化を起こさせる流体のように働く。この残った
Ｂ2 Ｏ3 は９００℃−１１００℃の温度における水蒸気
処理により、固化プロセスの完了時に除去される。ある
程度のホウ素がシリカ層中に導入され、その屈折率を本
質的に増加させることなく、ＣＴＥを変化させる。
供する。 【解決手段】 新しいプレーナ導波路構造は、本質的に
純粋なＳｉＯ2 層を、Ｈｅ2 ／ＢＣｌ3 雰囲気中でシン
タすることにより、作製した。これにより、堆積したシ
リカそれ自身より本質的に粘性が低い液相を生じる。粘
性シンタはこの液相の存在により促進されるから、固化
は従来技術で用いられたたとえば１３５０−１５００℃
より低い、たとえば１０００−１１００℃で起こる。Ｂ
2 Ｏ3 の多くはシリカ粒子と未反応のままで、シンタを
助け、固化を起こさせる流体のように働く。この残った
Ｂ2 Ｏ3 は９００℃−１１００℃の温度における水蒸気
処理により、固化プロセスの完了時に除去される。ある
程度のホウ素がシリカ層中に導入され、その屈折率を本
質的に増加させることなく、ＣＴＥを変化させる。
Description
【０００１】技術分野 本発明はプレーナ光導波路の作製に係る。
【０００２】本発明の背景 プレーナ光導波路は光相互接続システム中の受動要素と
して、広く用いられている。これらの導波路は、それら
の断面が本質的に長方形であるという点が、たとえば光
ファイバのような円筒状誘電体導波路と、区別される。
典型的なプレーナ光導波路は、順に、第１の屈折率を有
する第１のクラッド層、第１の屈折率より高い第２の屈
折率を有する光誘導コア及びコアの上にあり、やはり第
２の屈折率より低い屈折率を有する第２のクラッド層を
含む。初期のプレーナ光導波路は、第１のクラッド層と
して、第１の屈折率を有する基板を用いて、作製され
た。しかし、より最近のプレーナ光導波路は、コア及び
導波路間に配置された第１の屈折率を有するクラッド層
を用いる。これにより、メタライゼーションをするか否
かによらず、多様な基板上に、プレーナ光導波路が形成
できるようになった。更に、それによってフレーム加水
分解堆積（ＦＨＤ）により、２つのクラッド層及びコア
形成層を、堆積させることが可能になった。このプロセ
スは、基板上に堆積させるガラス粒子をドーピングする
ことにより調整できる異なる屈折率を有する層として、
基板上にガラス粒子を堆積させることを含む。
して、広く用いられている。これらの導波路は、それら
の断面が本質的に長方形であるという点が、たとえば光
ファイバのような円筒状誘電体導波路と、区別される。
典型的なプレーナ光導波路は、順に、第１の屈折率を有
する第１のクラッド層、第１の屈折率より高い第２の屈
折率を有する光誘導コア及びコアの上にあり、やはり第
２の屈折率より低い屈折率を有する第２のクラッド層を
含む。初期のプレーナ光導波路は、第１のクラッド層と
して、第１の屈折率を有する基板を用いて、作製され
た。しかし、より最近のプレーナ光導波路は、コア及び
導波路間に配置された第１の屈折率を有するクラッド層
を用いる。これにより、メタライゼーションをするか否
かによらず、多様な基板上に、プレーナ光導波路が形成
できるようになった。更に、それによってフレーム加水
分解堆積（ＦＨＤ）により、２つのクラッド層及びコア
形成層を、堆積させることが可能になった。このプロセ
スは、基板上に堆積させるガラス粒子をドーピングする
ことにより調整できる異なる屈折率を有する層として、
基板上にガラス粒子を堆積させることを含む。
【０００３】ＦＨＤプロセスにおいて、ガラス粒子は酸
水素トーチを用いて、主にＳｉＣｌ4 である異なる気体
状塩化物の混合物を加水分解することにより、生成す
る。両方のクラッド層は本質的にシリカとして堆積させ
てよく、一方コア形成層は、少なくとも以下のものの１
ないし複数のものをドープしたシリカとして、堆積させ
る。すなわち、チタン酸化物、タンタル酸化物、スズ酸
化物、ニオブ酸化物、ジルコニウム酸化物、アルミニウ
ム酸化物、ランタン酸化物、ゲルマニウム酸化物又は他
の適当な屈折率修正ドーパント材料である。
水素トーチを用いて、主にＳｉＣｌ4 である異なる気体
状塩化物の混合物を加水分解することにより、生成す
る。両方のクラッド層は本質的にシリカとして堆積させ
てよく、一方コア形成層は、少なくとも以下のものの１
ないし複数のものをドープしたシリカとして、堆積させ
る。すなわち、チタン酸化物、タンタル酸化物、スズ酸
化物、ニオブ酸化物、ジルコニウム酸化物、アルミニウ
ム酸化物、ランタン酸化物、ゲルマニウム酸化物又は他
の適当な屈折率修正ドーパント材料である。
【０００４】基板上への均一な堆積は、適当な手段によ
り、炎を通して、ウエハを移動させることにより、実現
される。コア形成層を堆積させた後、コア層はリソグラ
フィによりマスクし、コアパターンを規定するため、た
とえば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりエッチ
ングする。次に、パターン形成された層に、最上部クラ
ッド層を重ねる。堆積後、スートを透明なガラス層に固
化させるため、炉中で、基板を加熱する。このプロセス
は粘性シンタリングで、典型的な場合、ヘリウム雰囲気
中で行われ、ヘリウムはスート層の孔から容易に拡散
し、それらをつぶすことを可能にする。純粋なＳｉＯ2
の場合、この機構には、１３５０−１５００℃のシンタ
温度が必要である。これらの温度により、シリコン（融
点１４１９℃）又はシリカ（軟化点約１３００℃）のい
ずれかである基板材料が完全に損なわれる可能性があ
る。ＦＨＤにより生成する各層は、その後の層を堆積さ
せる前に、シンタするのが好ましい。
り、炎を通して、ウエハを移動させることにより、実現
される。コア形成層を堆積させた後、コア層はリソグラ
フィによりマスクし、コアパターンを規定するため、た
とえば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりエッチ
ングする。次に、パターン形成された層に、最上部クラ
ッド層を重ねる。堆積後、スートを透明なガラス層に固
化させるため、炉中で、基板を加熱する。このプロセス
は粘性シンタリングで、典型的な場合、ヘリウム雰囲気
中で行われ、ヘリウムはスート層の孔から容易に拡散
し、それらをつぶすことを可能にする。純粋なＳｉＯ2
の場合、この機構には、１３５０−１５００℃のシンタ
温度が必要である。これらの温度により、シリコン（融
点１４１９℃）又はシリカ（軟化点約１３００℃）のい
ずれかである基板材料が完全に損なわれる可能性があ
る。ＦＨＤにより生成する各層は、その後の層を堆積さ
せる前に、シンタするのが好ましい。
【０００５】基板に許容された温度でのシンタを可能に
するように、クラッドガラス堆積物のシンタ温度を下げ
るため、フレーム加水分解と同時に、気体塩化物の混合
体に、ドーパントを添加することができる。しかし、光
誘導リッジを形成するコア領域の寸法的な安定性を考え
なければならないため、それぞれ順次堆積させる層は、
下の層より、より低いシンタ温度を持たなければならな
い。このことは、コア層の場合は、問題にならない。な
ぜなら、それはドーパントで屈折率を上昇させるため、
本質的にドープされ、それによって、ＴｉＯ2 を除き、
ガラスは軟化するからである。しかし、最上部クラッド
層の場合、屈折率をこのように上昇させることは、許容
されない。クラッド層の堆積中、屈折率を上昇させずガ
ラスを軟化させるＢ2 Ｏ3 を、スートにドープすること
は、制限される。なぜなら、酸−水素フレーム中に水が
豊富であるため、
するように、クラッドガラス堆積物のシンタ温度を下げ
るため、フレーム加水分解と同時に、気体塩化物の混合
体に、ドーパントを添加することができる。しかし、光
誘導リッジを形成するコア領域の寸法的な安定性を考え
なければならないため、それぞれ順次堆積させる層は、
下の層より、より低いシンタ温度を持たなければならな
い。このことは、コア層の場合は、問題にならない。な
ぜなら、それはドーパントで屈折率を上昇させるため、
本質的にドープされ、それによって、ＴｉＯ2 を除き、
ガラスは軟化するからである。しかし、最上部クラッド
層の場合、屈折率をこのように上昇させることは、許容
されない。クラッド層の堆積中、屈折率を上昇させずガ
ラスを軟化させるＢ2 Ｏ3 を、スートにドープすること
は、制限される。なぜなら、酸−水素フレーム中に水が
豊富であるため、
【数１】 という平衡により、主に気体のホウ素化合物が生じ、そ
れらは堆積中、スートから逃げるからである。
れらは堆積中、スートから逃げるからである。
【０００６】本発明の要約 Ｈｅ2 ／ＢＣｌ3 雰囲気中で、本質的に純粋なＳｉＯ2
層をシンタすることにより、新しいプレーナ導波路構造
を作製した。これにより、堆積したシリカそれ自身よ
り、本質的に粘性の低い液相が生じる。粘性のあるシン
タは、この液体の存在により促進されるため、従来技術
で用いられたたとえば１３５０−１５００℃より低いた
とえば１０００−１１００℃という低い温度で、固化が
起こる。多くのＢ2 Ｏ3 がシリカ粒子と反応しないまま
残るので、それがシンタを助け、固化を起こさせる流束
のように働く。残ったＢ2 Ｏ3 は９００℃−１１００℃
の温度における流体処理によって、固化プロセスの完了
時に、除去される。ある程度のホウ素はシリカ層中に導
入され、本質的に屈折率を変化させることなく、そのＣ
ＴＥを変える。従って、本方法は、プロセス温度を下
げ、基板を曲げないガラスを生成させ、偏光依存性の損
失を生じる複屈折を、本質的に除くことによって、プレ
ーナ導波路の構造とプロセスの両方を、改善する。
層をシンタすることにより、新しいプレーナ導波路構造
を作製した。これにより、堆積したシリカそれ自身よ
り、本質的に粘性の低い液相が生じる。粘性のあるシン
タは、この液体の存在により促進されるため、従来技術
で用いられたたとえば１３５０−１５００℃より低いた
とえば１０００−１１００℃という低い温度で、固化が
起こる。多くのＢ2 Ｏ3 がシリカ粒子と反応しないまま
残るので、それがシンタを助け、固化を起こさせる流束
のように働く。残ったＢ2 Ｏ3 は９００℃−１１００℃
の温度における流体処理によって、固化プロセスの完了
時に、除去される。ある程度のホウ素はシリカ層中に導
入され、本質的に屈折率を変化させることなく、そのＣ
ＴＥを変える。従って、本方法は、プロセス温度を下
げ、基板を曲げないガラスを生成させ、偏光依存性の損
失を生じる複屈折を、本質的に除くことによって、プレ
ーナ導波路の構造とプロセスの両方を、改善する。
【０００７】本発明の詳細な記述 図１に示されているのは、最上部クラッド層１１及び導
波路リッジ１２（透視的に示されている）を有する典型
的なプレーナ光導波路デバイス１０の概略上面図であ
る。この例では、単一の導波路リッジが示されている
が、当業者には周知のように、リッジは単一でも複数で
も、平行でも交差してもよい。図２に示されているの
は、図１中の線２−２に沿ってとった導波路デバイス１
０の断面の側面図である。図２に示されるように、デバ
イス１０はまた、下部クラッド層１３及び基板１４を含
む。
波路リッジ１２（透視的に示されている）を有する典型
的なプレーナ光導波路デバイス１０の概略上面図であ
る。この例では、単一の導波路リッジが示されている
が、当業者には周知のように、リッジは単一でも複数で
も、平行でも交差してもよい。図２に示されているの
は、図１中の線２−２に沿ってとった導波路デバイス１
０の断面の側面図である。図２に示されるように、デバ
イス１０はまた、下部クラッド層１３及び基板１４を含
む。
【０００８】基板１４は典型的な場合、シリコン又はシ
リカである。しかし、当業者には周知のように、他の材
料も除外されない。また、基板はメタライゼーションし
てなくても、してあっても、すなわちその上にメタライ
ゼーションパターンを有してもよい。下部クラッド層１
３は典型的な場合、シリカである。クラッド層１３は基
板１４の表面を酸化するか、化学気相堆積（ＣＶＤ）又
はフレーム加水分解とそれに続くシンタにより、基板上
にシリカ層を堆積させることにより、生成させてもよ
い。導波路リッジ１２もまた、シリカでできているが、
導波路リッジの屈折率を最上部クラッド層１１及び下部
クラッド層１３の両方より高くするドーパントで、ドー
プされている。最上部クラッド層１１もまた導波路リッ
ジより低い屈折率を有し、好ましくは下部クラッド層の
屈折率に等しい屈折率を有するシリカでできている。２
つのクラッド層及びリッジは導波路を形成し、その中に
導波路リッジを伝搬する光信号が、最上部及び下部クラ
ッド層により、閉じ込められる。
リカである。しかし、当業者には周知のように、他の材
料も除外されない。また、基板はメタライゼーションし
てなくても、してあっても、すなわちその上にメタライ
ゼーションパターンを有してもよい。下部クラッド層１
３は典型的な場合、シリカである。クラッド層１３は基
板１４の表面を酸化するか、化学気相堆積（ＣＶＤ）又
はフレーム加水分解とそれに続くシンタにより、基板上
にシリカ層を堆積させることにより、生成させてもよ
い。導波路リッジ１２もまた、シリカでできているが、
導波路リッジの屈折率を最上部クラッド層１１及び下部
クラッド層１３の両方より高くするドーパントで、ドー
プされている。最上部クラッド層１１もまた導波路リッ
ジより低い屈折率を有し、好ましくは下部クラッド層の
屈折率に等しい屈折率を有するシリカでできている。２
つのクラッド層及びリッジは導波路を形成し、その中に
導波路リッジを伝搬する光信号が、最上部及び下部クラ
ッド層により、閉じ込められる。
【０００９】３つの層１１、１２及び１３はＦＨＤプロ
セスにより、基板１４上に堆積させるのが好ましい。Ｆ
ＨＤプロセスは比較的速いプロセスで、ＣＶＤで必要な
日（又は複数の日）ではなく、数分以内に、典型的な２
０−４０μｍ厚のスート層を堆積させることができる。
ＦＨＤプロセスに必要な装置の例が、図３に概略的に示
されており、同心管状のシリカトーチ１５及び基板を保
持し、均一に堆積させるため、適当なパターンでトーチ
フレーム中を動かす機械装置１６を含む。パターンはた
とえば右から左へ、あるいはその逆に、堆積の線を横切
って階段状に、直線的に動かすものでよい。あるいは、
多くの基板を、各基板をトーチ下に進める回転テーブル
（図示されていない）の周囲上に、配置してもよい。シ
リコンの塩化物を供給し、少なくとも１つのドーピング
化合物を供給する気体供給システムが、用いられる。ド
ーピング化合物は、ゲルマニウム、ホウ素、チタン及び
リンの塩化物のようなものであるが、リンの場合はオキ
シクロライドが、しばしば用いられる。ＢＣｌ3 は気体
で、マスフロー制御器を用いて、直接測定される。他の
原料は室温で液体で、液体温度を注意深く調整しなが
ら、それらを通して、制御された流速で、ヘリウムをバ
ブルさせることにより、測定される。燃焼気体、水素及
び酸素及び追加するヘリウムもまた、マスフロー制御器
の助けで、調整される。
セスにより、基板１４上に堆積させるのが好ましい。Ｆ
ＨＤプロセスは比較的速いプロセスで、ＣＶＤで必要な
日（又は複数の日）ではなく、数分以内に、典型的な２
０−４０μｍ厚のスート層を堆積させることができる。
ＦＨＤプロセスに必要な装置の例が、図３に概略的に示
されており、同心管状のシリカトーチ１５及び基板を保
持し、均一に堆積させるため、適当なパターンでトーチ
フレーム中を動かす機械装置１６を含む。パターンはた
とえば右から左へ、あるいはその逆に、堆積の線を横切
って階段状に、直線的に動かすものでよい。あるいは、
多くの基板を、各基板をトーチ下に進める回転テーブル
（図示されていない）の周囲上に、配置してもよい。シ
リコンの塩化物を供給し、少なくとも１つのドーピング
化合物を供給する気体供給システムが、用いられる。ド
ーピング化合物は、ゲルマニウム、ホウ素、チタン及び
リンの塩化物のようなものであるが、リンの場合はオキ
シクロライドが、しばしば用いられる。ＢＣｌ3 は気体
で、マスフロー制御器を用いて、直接測定される。他の
原料は室温で液体で、液体温度を注意深く調整しなが
ら、それらを通して、制御された流速で、ヘリウムをバ
ブルさせることにより、測定される。燃焼気体、水素及
び酸素及び追加するヘリウムもまた、マスフロー制御器
の助けで、調整される。
【００１０】同心状管トーチは、一端でともに溶融さ
れ、他端で同心環状気体出力を形成するようにしたいく
つかの同心状シリカ管でできた気体軸堆積（ＶＡＤ）ト
ーチに従って、パターン形成される。一実施例におい
て、トーチ１５は３個の同心状シリカ管１７、１８及び
１９を含む。入力２１、２２及び２３は各気体を適切な
管に供給する働きをする。最も外側の管１７に接続され
た入力２１は、キャリヤ酸素を運び、次に内側の管１８
に接続された入力２２は追加されたヘリウムとともに、
水素を供給し、最も内側の管１９に接続された入力２３
は、追加された水素を有する混合物中の反応物を運ぶ。
このように、環状フレーム２４により、気体反応物が酸
化物に変換される結果となる。シリカ管でできたシュラ
ウド２５はトーチの外側を、トーチ端を約３０ｍｍ越え
てスライドする。それは外部の空気の流れの影響を減ら
すため、フレームを遮蔽する。水平から約６０゜の角度
で、水平基板において下方を向いたトーチ点と、燃焼気
体の高い流速により、それらは基板に照射される。実験
例において、基板はシリコンウエハ又はシリカウエハ２
６で、それは真空の助けで、アルミニウムプレート２７
中のくぼんだ円中に、保たれる。実施例において、プレ
ートは直線的に後方に動かされ、毎分約２０ｍｍでｘ方
向に追いやられ、１回通過した後、プレートは基板の全
表面が変換されるまで、約１ｍｍ、ｙ方向に端まで動か
される。このことは計算機制御ＸＹＺ位置決めシステム
１６で実現される。第３の軸は堆積プレートの回転速度
を制御する。１周期が完了し、ウエハ全体がＺ字状パタ
ーンで変換された後、基板は１８０゜回転し、パターン
は異なる方向で始められる。これにより、堆積の均一性
が改善される。
れ、他端で同心環状気体出力を形成するようにしたいく
つかの同心状シリカ管でできた気体軸堆積（ＶＡＤ）ト
ーチに従って、パターン形成される。一実施例におい
て、トーチ１５は３個の同心状シリカ管１７、１８及び
１９を含む。入力２１、２２及び２３は各気体を適切な
管に供給する働きをする。最も外側の管１７に接続され
た入力２１は、キャリヤ酸素を運び、次に内側の管１８
に接続された入力２２は追加されたヘリウムとともに、
水素を供給し、最も内側の管１９に接続された入力２３
は、追加された水素を有する混合物中の反応物を運ぶ。
このように、環状フレーム２４により、気体反応物が酸
化物に変換される結果となる。シリカ管でできたシュラ
ウド２５はトーチの外側を、トーチ端を約３０ｍｍ越え
てスライドする。それは外部の空気の流れの影響を減ら
すため、フレームを遮蔽する。水平から約６０゜の角度
で、水平基板において下方を向いたトーチ点と、燃焼気
体の高い流速により、それらは基板に照射される。実験
例において、基板はシリコンウエハ又はシリカウエハ２
６で、それは真空の助けで、アルミニウムプレート２７
中のくぼんだ円中に、保たれる。実施例において、プレ
ートは直線的に後方に動かされ、毎分約２０ｍｍでｘ方
向に追いやられ、１回通過した後、プレートは基板の全
表面が変換されるまで、約１ｍｍ、ｙ方向に端まで動か
される。このことは計算機制御ＸＹＺ位置決めシステム
１６で実現される。第３の軸は堆積プレートの回転速度
を制御する。１周期が完了し、ウエハ全体がＺ字状パタ
ーンで変換された後、基板は１８０゜回転し、パターン
は異なる方向で始められる。これにより、堆積の均一性
が改善される。
【００１１】アルミニウムプレート２７は典型的な場
合、電気的ヒータ（図示されていない）を用いて、約２
００℃の温度に保たれる。加圧空気冷却銅管の型の追加
された冷却装置（図示されていない）が、必要な電子的
制御回路とともに、ヒータ、アルミニウムプレート及び
Ｋ型熱電対の間にマウントされる。アルミニウムプレー
ト温度は、２４０℃及びフレーム温度に依存して、それ
以上に上げられるが、これは明らかなほど、堆積には影
響しない。
合、電気的ヒータ（図示されていない）を用いて、約２
００℃の温度に保たれる。加圧空気冷却銅管の型の追加
された冷却装置（図示されていない）が、必要な電子的
制御回路とともに、ヒータ、アルミニウムプレート及び
Ｋ型熱電対の間にマウントされる。アルミニウムプレー
ト温度は、２４０℃及びフレーム温度に依存して、それ
以上に上げられるが、これは明らかなほど、堆積には影
響しない。
【００１２】排気取入口２８がフレーム２４の近く、ト
ーチ１６から約２５ｍｍ、堆積表面上１０ｍｍの距離
に、マウントされる。排気取入口はコア層の堆積中の
み、動作させる。それにより、コア層の堆積中、フレー
ムの外側のより冷たい領域からのスートのみが、基板上
に堆積する前に、確実に除去される。排気はスートのこ
の部分を除去し、フレームの内部からのスートのみが、
コア層として堆積することを確実にする。そうでない
と、コア層のその後のシンタが妨げられる。なぜなら、
スートのこの特定の型のより大きな空孔特性を生じる凝
集が起こるからである。排気取入口はクラッド層を堆積
させる時は必要ない。堆積効率は排気がない方が本質的
に高いから、クラッド層を作成する時は、排気取入口２
８は動作させない。フレームの外側のより冷たい領域を
含むフレーム全体からのスートは、クラッド層中の凝集
したスートを、より多孔質にし、シンタ中、気体を堆積
物中に浸透させる。
ーチ１６から約２５ｍｍ、堆積表面上１０ｍｍの距離
に、マウントされる。排気取入口はコア層の堆積中の
み、動作させる。それにより、コア層の堆積中、フレー
ムの外側のより冷たい領域からのスートのみが、基板上
に堆積する前に、確実に除去される。排気はスートのこ
の部分を除去し、フレームの内部からのスートのみが、
コア層として堆積することを確実にする。そうでない
と、コア層のその後のシンタが妨げられる。なぜなら、
スートのこの特定の型のより大きな空孔特性を生じる凝
集が起こるからである。排気取入口はクラッド層を堆積
させる時は必要ない。堆積効率は排気がない方が本質的
に高いから、クラッド層を作成する時は、排気取入口２
８は動作させない。フレームの外側のより冷たい領域を
含むフレーム全体からのスートは、クラッド層中の凝集
したスートを、より多孔質にし、シンタ中、気体を堆積
物中に浸透させる。
【００１３】反応性雰囲気でのシンタのための図４に示
されたシンタ炉２９は垂直なＭｏＳｉ2 加熱要素炉で、
毎時２０００℃の加熱速度が可能である。シンタすべき
ウエハ３０はボート３１中に保たれ、炉シュラウド３２
中に置かれる。ウエハは水平あるいは好ましくは垂直に
保持してよい。シンタ中用いられる気体は、シュラウド
３２の最上部で注入され、基板を通過し、シュラウドと
炉マッフル３３間の間隙を貫いて流れ、炉マッフルキャ
ップ３４の最上部で換気される。シンタ気体はヘリウム
及びＢＣｌ3 又はＢＦ3 を含む。乾燥Ｎ2 が炉の壁３５
と炉マッフルの間を流れる。シリカマッフル３３によ
り、空気の排気が確実になる。そうでないと、ＢＣｌ3
又はＢＦ3 が水分あるいは高温ではＯ2 と、反応するで
あろう。シンタ速度を支配する粘性は、ＢＣｌ3 又はＢ
Ｆ3 気体を、１０００℃もの低い温度で、スートを滑ら
かなガラスの堅固さにシンタするのに十分なだけ添加す
ることにより、低下する。約１パーセントないし５パー
セントの範囲内で、ヘリウム雰囲気に添加することは、
シンタ温度をこのように著しく低下させるという条件下
で、適当である。
されたシンタ炉２９は垂直なＭｏＳｉ2 加熱要素炉で、
毎時２０００℃の加熱速度が可能である。シンタすべき
ウエハ３０はボート３１中に保たれ、炉シュラウド３２
中に置かれる。ウエハは水平あるいは好ましくは垂直に
保持してよい。シンタ中用いられる気体は、シュラウド
３２の最上部で注入され、基板を通過し、シュラウドと
炉マッフル３３間の間隙を貫いて流れ、炉マッフルキャ
ップ３４の最上部で換気される。シンタ気体はヘリウム
及びＢＣｌ3 又はＢＦ3 を含む。乾燥Ｎ2 が炉の壁３５
と炉マッフルの間を流れる。シリカマッフル３３によ
り、空気の排気が確実になる。そうでないと、ＢＣｌ3
又はＢＦ3 が水分あるいは高温ではＯ2 と、反応するで
あろう。シンタ速度を支配する粘性は、ＢＣｌ3 又はＢ
Ｆ3 気体を、１０００℃もの低い温度で、スートを滑ら
かなガラスの堅固さにシンタするのに十分なだけ添加す
ることにより、低下する。約１パーセントないし５パー
セントの範囲内で、ヘリウム雰囲気に添加することは、
シンタ温度をこのように著しく低下させるという条件下
で、適当である。
【００１４】本発明に従うシンタプロセスには、１．５
ないし２．５時間、好ましくは２時間の間、ヘリウムで
炉を清浄化することが含まれる。清浄化はウエハを配置
し、低温、好ましくは室温で行う。清浄化時間のたとえ
ば１５−２０分といった清浄化時間の終りの方で、気体
をヘリウム流中に導入する。炉の温度は１．５ないし
２．５時間、好ましくは２時間かけて、最初の低温か
ら、８００ないし９００℃まで、ゆっくり上昇させる。
この温度上昇時間の終了時に、ヘリウム流は続けたま
ま、ＢＣｌ3 又はＢＦ3 の流れを切る。１５−２０分
後、炉の温度は約２時間で１０００−１１００℃に上
げ、約１時間その温度に保つ。ヘリウム流を切った後、
シンタしたウエハを、５−７時間、好ましくは６時間、
１０００−１１５０℃において、水蒸気及び酸素雰囲気
の炉中で、アニールする。次に、炉は室温に冷却させ
る。基板は表面の過剰なＢ2 Ｏ3 を揮発性のＨＢＯ又は
ＨＢＯ2 として除去し、薄膜から吸湿性を除くため、１
０００−１１５０℃において水蒸気中で数時間、アニー
ルする。
ないし２．５時間、好ましくは２時間の間、ヘリウムで
炉を清浄化することが含まれる。清浄化はウエハを配置
し、低温、好ましくは室温で行う。清浄化時間のたとえ
ば１５−２０分といった清浄化時間の終りの方で、気体
をヘリウム流中に導入する。炉の温度は１．５ないし
２．５時間、好ましくは２時間かけて、最初の低温か
ら、８００ないし９００℃まで、ゆっくり上昇させる。
この温度上昇時間の終了時に、ヘリウム流は続けたま
ま、ＢＣｌ3 又はＢＦ3 の流れを切る。１５−２０分
後、炉の温度は約２時間で１０００−１１００℃に上
げ、約１時間その温度に保つ。ヘリウム流を切った後、
シンタしたウエハを、５−７時間、好ましくは６時間、
１０００−１１５０℃において、水蒸気及び酸素雰囲気
の炉中で、アニールする。次に、炉は室温に冷却させ
る。基板は表面の過剰なＢ2 Ｏ3 を揮発性のＨＢＯ又は
ＨＢＯ2 として除去し、薄膜から吸湿性を除くため、１
０００−１１５０℃において水蒸気中で数時間、アニー
ルする。
【００１５】２０−２５μｍまでの厚さのクラッドに適
したガラス層が、このようにして作製された。それらは
モードパターンから決めたところ、（リンの含有量に依
存して）１．４５７ないし１．４６１の均一な屈折率を
有する。このことは、良好な組成均一性と驚くほど低い
複屈折を、意味している。そのような反応性雰囲気中で
のシンタは、
したガラス層が、このようにして作製された。それらは
モードパターンから決めたところ、（リンの含有量に依
存して）１．４５７ないし１．４６１の均一な屈折率を
有する。このことは、良好な組成均一性と驚くほど低い
複屈折を、意味している。そのような反応性雰囲気中で
のシンタは、
【数２】 という反応に従って起こる。粒子表面でこの反応が起こ
るためには、ＢＣｌ3 はスート層を貫いて、拡散しなけ
ればならない。濃度勾配を避けるため、スートはできる
だけ浸透性で、Ｂ2 Ｏ3 形成量が反応速度により制限さ
れるようでなければならない。
るためには、ＢＣｌ3 はスート層を貫いて、拡散しなけ
ればならない。濃度勾配を避けるため、スートはできる
だけ浸透性で、Ｂ2 Ｏ3 形成量が反応速度により制限さ
れるようでなければならない。
【００１６】図５には、温度の関数として、１モルのＢ
Ｃｌ3 と１モルのＳｉＯ2 間の平衡を表わすダイヤグラ
ムが、示されている。モル分率で表わした濃度は、温度
が上昇するとともに、
Ｃｌ3 と１モルのＳｉＯ2 間の平衡を表わすダイヤグラ
ムが、示されている。モル分率で表わした濃度は、温度
が上昇するとともに、
【数３】 の反応に従って、Ｂ2 Ｏ3 の生成が減少することを示し
ている。
ている。
【００１７】個々の層の作製例と、それらのシンタの例
を、以下の例で示す。ＦＨＤによるスート層の堆積を含
むすべての例において、酸素は最も外側の管１７を貫い
て、２０ｌ／分で流れ、水素は２ｌ／分、ヘリウムは
４．５ｌ／分で中間の管１８を通って流れ、水素は１．
２ｌ／分、ヘリウムは１．０ｌ／分で、必要に応じて反
応物と混合して、中心の管１９を通って流れる。
を、以下の例で示す。ＦＨＤによるスート層の堆積を含
むすべての例において、酸素は最も外側の管１７を貫い
て、２０ｌ／分で流れ、水素は２ｌ／分、ヘリウムは
４．５ｌ／分で中間の管１８を通って流れ、水素は１．
２ｌ／分、ヘリウムは１．０ｌ／分で、必要に応じて反
応物と混合して、中心の管１９を通って流れる。
【００１８】例１ 典型的な下部クラッド層１３を約２００℃に保たれた基
板ウエハ上に、ＦＨＤにより、スートを堆積させること
により、作製する。反応物はＳｉＣｌ4 に対しては１５
０ｃｃ／分、ＰＯＣｌ3 に対しては２５０ｃｃ／分の割
合で、各液体原料を通して、追加したヘリウムをバブル
させることにより、供給する。一方、気体ＢＣｌ3 は４
０ｃｃ／分で流し、すべての反応原料は３５℃に保つ。
スート堆積は基板上に、２０−４０ミクロン厚のスート
層が堆積するまで続く。
板ウエハ上に、ＦＨＤにより、スートを堆積させること
により、作製する。反応物はＳｉＣｌ4 に対しては１５
０ｃｃ／分、ＰＯＣｌ3 に対しては２５０ｃｃ／分の割
合で、各液体原料を通して、追加したヘリウムをバブル
させることにより、供給する。一方、気体ＢＣｌ3 は４
０ｃｃ／分で流し、すべての反応原料は３５℃に保つ。
スート堆積は基板上に、２０−４０ミクロン厚のスート
層が堆積するまで続く。
【００１９】例２ 例１において、基板上に堆積したシリコン酸化物層を有
するウエハを、シンタのため、次に炉２９中に置く。シ
ンタプロセスは３００ｃｃ／分のヘリウムで、室温にお
いて、炉を２時間、清浄化することで始まる。たとえば
２時間の終了前約１５−２０分といった清浄化の終了近
くに、ヘリウム流中に、３．５ｃｃ／分で気体ＢＣｌ3
を添加する。次に、２時間かけて温度を８００℃に上
げ、その時間でＢＣｌ3 流は停止するが、ヘリウム流は
続ける。１５−２０分後、２時間かけて温度を８００℃
から１１００℃に上げ、１時間その温度に保つ。その
後、ヘリウム流を切り、シンタしたウエハを、水蒸気−
酸素雰囲気中で、１１５０℃において、６時間アニール
する。次に、炉は室温まで冷却させる。
するウエハを、シンタのため、次に炉２９中に置く。シ
ンタプロセスは３００ｃｃ／分のヘリウムで、室温にお
いて、炉を２時間、清浄化することで始まる。たとえば
２時間の終了前約１５−２０分といった清浄化の終了近
くに、ヘリウム流中に、３．５ｃｃ／分で気体ＢＣｌ3
を添加する。次に、２時間かけて温度を８００℃に上
げ、その時間でＢＣｌ3 流は停止するが、ヘリウム流は
続ける。１５−２０分後、２時間かけて温度を８００℃
から１１００℃に上げ、１時間その温度に保つ。その
後、ヘリウム流を切り、シンタしたウエハを、水蒸気−
酸素雰囲気中で、１１５０℃において、６時間アニール
する。次に、炉は室温まで冷却させる。
【００２０】例３ 下部クラッド層上に、スートを堆積させることにより、
コア層を作製する。反応物は３５０℃に保たれた各液体
原料を通して、ＳｉＣｌ4 に対しては１００ｃｃ／分、
ＧｅＣｌ4 に対しては５０ｃｃ／分、ＰＯＣｌ3 に対し
ては１００ｃｃ／分の割合でヘリウムをバブルさせるこ
とにより、供給する。
コア層を作製する。反応物は３５０℃に保たれた各液体
原料を通して、ＳｉＣｌ4 に対しては１００ｃｃ／分、
ＧｅＣｌ4 に対しては５０ｃｃ／分、ＰＯＣｌ3 に対し
ては１００ｃｃ／分の割合でヘリウムをバブルさせるこ
とにより、供給する。
【００２１】例４ 例３で堆積させたスート層を、炉内でシンタすることに
より、固化させる。シンタプロセスは３００ｃｃ／分の
ヘリウムで、炉を２時間、室温において清浄化すること
で始まる。清浄化の終了近くに、２００ｃｃ／分のヘリ
ウムを液体原料を通してバブルさせることにより添加
し、気体ＢＣｌ3 を、０．５ｃｃ／分でヘリウム流に添
加する。炉温度を１３００℃に上げ、スート層を酸素雰
囲気中で、２時間シンタする。このシンタ後、標準的な
フォトリソグラフィを用いて、シンタしたコアガラス層
の最上部上に、クロムマスクを形成した。クロムマスク
はコアガラス層中に、所望の導波路パターンを、反応性
イオンエッチング（ＲＩＥ）する際のマスクとして働
く。ＲＩＥによりコアガラス層のパターンを形成し、ク
ロムマスクを除去した後、得られたコアガラスパターン
は、最上部クラッド層で容易に覆われる。
より、固化させる。シンタプロセスは３００ｃｃ／分の
ヘリウムで、炉を２時間、室温において清浄化すること
で始まる。清浄化の終了近くに、２００ｃｃ／分のヘリ
ウムを液体原料を通してバブルさせることにより添加
し、気体ＢＣｌ3 を、０．５ｃｃ／分でヘリウム流に添
加する。炉温度を１３００℃に上げ、スート層を酸素雰
囲気中で、２時間シンタする。このシンタ後、標準的な
フォトリソグラフィを用いて、シンタしたコアガラス層
の最上部上に、クロムマスクを形成した。クロムマスク
はコアガラス層中に、所望の導波路パターンを、反応性
イオンエッチング（ＲＩＥ）する際のマスクとして働
く。ＲＩＥによりコアガラス層のパターンを形成し、ク
ロムマスクを除去した後、得られたコアガラスパターン
は、最上部クラッド層で容易に覆われる。
【００２２】例５ 例４で述べたように作製したパターン形成したコア導波
路と下部クラッド層の露出した部分上に、スートを堆積
させることにより、上部クラッド層を作製する。反応物
は各液体原料を、ＳｉＣｌ4 に対しては１５０ｃｃ／
分、ＰＯＣｌ3 に対しては２００ｃｃ／分の割合で、ヘ
リウムを通してバブルさせ、気体ＢＣｌ3は３０ｃｃ／
分で流すことにより供給する。スートの堆積は、２０−
４０ミクロン厚のスート層が堆積するまで続く。
路と下部クラッド層の露出した部分上に、スートを堆積
させることにより、上部クラッド層を作製する。反応物
は各液体原料を、ＳｉＣｌ4 に対しては１５０ｃｃ／
分、ＰＯＣｌ3 に対しては２００ｃｃ／分の割合で、ヘ
リウムを通してバブルさせ、気体ＢＣｌ3は３０ｃｃ／
分で流すことにより供給する。スートの堆積は、２０−
４０ミクロン厚のスート層が堆積するまで続く。
【００２３】例６ 例５のプロセスに従って、シリコン酸化物スート層を堆
積させた後、ウエハをシンタのため、炉中に置く。シン
タプロセスは３００ｃｃ／分のヘリウムで、室温におい
て２時間清浄化することで始まる。清浄化時間の終了近
くに、ヘリウム流中に５ｃｃ／分でＢＣｌ3 を添加す
る。ＢＣｌ3 流は、炉温度を８００℃に上昇させなが
ら、約２．５時間続ける。その時間でＢＣｌ3 流を止
め、一方ヘリウム流は保つ。１５−２０分後、炉温度を
２時間で１１００℃に上げ、その温度に１時間保つ。そ
の後、ヘリウム流を停止し、ウエハを水蒸気−酸素雰囲
気中で、１０００℃において６時間アニールする。次
に、炉を室温まで冷却させる。
積させた後、ウエハをシンタのため、炉中に置く。シン
タプロセスは３００ｃｃ／分のヘリウムで、室温におい
て２時間清浄化することで始まる。清浄化時間の終了近
くに、ヘリウム流中に５ｃｃ／分でＢＣｌ3 を添加す
る。ＢＣｌ3 流は、炉温度を８００℃に上昇させなが
ら、約２．５時間続ける。その時間でＢＣｌ3 流を止
め、一方ヘリウム流は保つ。１５−２０分後、炉温度を
２時間で１１００℃に上げ、その温度に１時間保つ。そ
の後、ヘリウム流を停止し、ウエハを水蒸気−酸素雰囲
気中で、１０００℃において６時間アニールする。次
に、炉を室温まで冷却させる。
【００２４】例７ ＢＣｌ3 の代わりに、ＢＦ3 を用いて、シンタ雰囲気中
で、クラッド層のいずれか１つのシンタを行う。この目
的のために、クラッドスート層はＳｉＣｌ4 に対しては
１５０ｃｃ／分で、ＰＯＣｌ3 に対しては１２５ｃｃ／
分で、各液体源を通してヘリウムをバブルさせ、ＢＣｌ
3 を３０ｃｃ／分で流すことによる反応で堆積させる。
クラッドスート層のシンタは、ヘリウムを３００ｃｃ／
分で流しながら、室温で炉を２時間清浄化することで始
まる。清浄化の終りの方で、気体ＢＦ3 をヘリウム流中
に、１５ｃｃ／分で流す。ＢＦ3 はＢＣｌ3 より反応性
に乏しく、処理中、炉内にはより高いＢＦ3 流が必要で
ある。炉の温度は２時間で９００℃に上昇させ、その時
刻でＢＦ3 流を切るが、ヘリウム流は続ける。１５−２
０分後、炉温度は２時間で、１１００℃に上昇させ、そ
の温度に１時間保つ。その後、ヘリウム流を切り、ウエ
ハは水蒸気と酸素雰囲気中で、６時間アニールする。次
に、炉を室温に冷却する。
で、クラッド層のいずれか１つのシンタを行う。この目
的のために、クラッドスート層はＳｉＣｌ4 に対しては
１５０ｃｃ／分で、ＰＯＣｌ3 に対しては１２５ｃｃ／
分で、各液体源を通してヘリウムをバブルさせ、ＢＣｌ
3 を３０ｃｃ／分で流すことによる反応で堆積させる。
クラッドスート層のシンタは、ヘリウムを３００ｃｃ／
分で流しながら、室温で炉を２時間清浄化することで始
まる。清浄化の終りの方で、気体ＢＦ3 をヘリウム流中
に、１５ｃｃ／分で流す。ＢＦ3 はＢＣｌ3 より反応性
に乏しく、処理中、炉内にはより高いＢＦ3 流が必要で
ある。炉の温度は２時間で９００℃に上昇させ、その時
刻でＢＦ3 流を切るが、ヘリウム流は続ける。１５−２
０分後、炉温度は２時間で、１１００℃に上昇させ、そ
の温度に１時間保つ。その後、ヘリウム流を切り、ウエ
ハは水蒸気と酸素雰囲気中で、６時間アニールする。次
に、炉を室温に冷却する。
【００２５】例８ あるいは、ＨｉＰＯx 装置（高温、高圧）中で１５−２
５ミクロン厚のシリコン酸化物層を成長させることによ
り、シリコンウエハ上に下部クラッド層を成長させた。
このプロセスはその後クラッド層をシンタする必要がな
い。コア層は最初例３で述べた方式で、スート層を堆積
させることにより、このクラッド層上に形成した。次
に、スート層を空気中で１３００℃においてシンタし
た。このシンタ後、標準的なフォトリソグラフィを用い
て、シンタしたコアガラス層の最上部上に、クロムマス
クを形成した。クロムはコアガラス層の反応性イオンエ
ッチング（ＲＩＥ）におけるマスクとして働く。ＲＩＥ
によるコアガラス層のパターン形成及びクロムマスクの
除去後、例５及び例６又は例７で述べたプロセスを用い
て、得られたコアガラスパターン上を被覆した。光学的
測定により、均一性が良いことが示され、損失は標準的
な方法で作製した層と、同程度であった。
５ミクロン厚のシリコン酸化物層を成長させることによ
り、シリコンウエハ上に下部クラッド層を成長させた。
このプロセスはその後クラッド層をシンタする必要がな
い。コア層は最初例３で述べた方式で、スート層を堆積
させることにより、このクラッド層上に形成した。次
に、スート層を空気中で１３００℃においてシンタし
た。このシンタ後、標準的なフォトリソグラフィを用い
て、シンタしたコアガラス層の最上部上に、クロムマス
クを形成した。クロムはコアガラス層の反応性イオンエ
ッチング（ＲＩＥ）におけるマスクとして働く。ＲＩＥ
によるコアガラス層のパターン形成及びクロムマスクの
除去後、例５及び例６又は例７で述べたプロセスを用い
て、得られたコアガラスパターン上を被覆した。光学的
測定により、均一性が良いことが示され、損失は標準的
な方法で作製した層と、同程度であった。
【００２６】この反応性雰囲気シンタにより生じた高ド
ープガラスから、利点がつけ加わった。最も一般的に用
いられている基板材料はシリコンで、それはシリカ（５
×１０-6／Ｋ）より本質的に高い熱膨張係数（３５×１
０-6／Ｋ）をもつ。基板と堆積した層間に生じた不整合
により、応力に関連した問題が生じ、導波路材料として
のガラス固有の問題、すなわちそのアモルファスの性質
によって、複屈折が無いという利点が失われる。歪複屈
折により、損失が加わったり、偏光感度が生じるといっ
た好ましくない効果が発生する。ＦＨＤの場合、材料は
典型的な場合、基板の一方の側にのみ、堆積する。生じ
た歪は基板をフォトリソグラフィが不可能なほど、曲げ
ることがある。しかし、ドーパント含有量が増すととも
に、シリカの熱膨張は増加する。２０−２５μｍの厚さ
までのガラス層を、基板の認識できるほどの曲げなし
に、形成することができた。事実、ウエハは６０メータ
もの大きな曲率半径で、ほとんど曲がらなかった。これ
により、複屈折は減少する。
ープガラスから、利点がつけ加わった。最も一般的に用
いられている基板材料はシリコンで、それはシリカ（５
×１０-6／Ｋ）より本質的に高い熱膨張係数（３５×１
０-6／Ｋ）をもつ。基板と堆積した層間に生じた不整合
により、応力に関連した問題が生じ、導波路材料として
のガラス固有の問題、すなわちそのアモルファスの性質
によって、複屈折が無いという利点が失われる。歪複屈
折により、損失が加わったり、偏光感度が生じるといっ
た好ましくない効果が発生する。ＦＨＤの場合、材料は
典型的な場合、基板の一方の側にのみ、堆積する。生じ
た歪は基板をフォトリソグラフィが不可能なほど、曲げ
ることがある。しかし、ドーパント含有量が増すととも
に、シリカの熱膨張は増加する。２０−２５μｍの厚さ
までのガラス層を、基板の認識できるほどの曲げなし
に、形成することができた。事実、ウエハは６０メータ
もの大きな曲率半径で、ほとんど曲がらなかった。これ
により、複屈折は減少する。
【図１】典型的なプレーナ光導波路の概略上面図。
【図２】図１に示されたプレーナ光導波路の側面の概略
断面図。
断面図。
【図３】適当な基板上へのＦＨＤによるスート堆積のた
めの装置の概略図。
めの装置の概略図。
【図４】スート層（複数の層）をガラスにシンタするた
めの装置の概略図。
めの装置の概略図。
【図５】３ＳｉＯ2 ＋４ＢＣｌ3 →３ＳｉＣｌ4 ＋２Ｂ
2 Ｏ3 の反応に対する温度対気体物質の濃度の関係を、
プロットした図。
2 Ｏ3 の反応に対する温度対気体物質の濃度の関係を、
プロットした図。
１０ 導波路デバイス、デバイス １１ 最上部クラッド層、層 １２ 導波路リッジ、層 １３ 下部クラッド層、クラッド層、層 １４ 基板 １５ トーチ １６ 機械装置、システム １７、１８、１９ シリカ管、管 ２１、２２、２３ 入力 ２４ フレーム ２５ シュラウド ２６ シリカウエハ ２７ アルミニウムプレート、プレート ２８ 排気取入口 ２９ シンタ炉、炉 ３０ ウエハ ３１ ボート ３２ シュラウド ３３ マッフル ３４ マッフルキャップ ３５ 炉の壁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フユング ジョング リー 韓国 500−757 クワングジュ，バック− ク，ヨングボング−ドング 973−１，サ ムサング アパートメント ６−1304 (72)発明者 ジョン バーネット マックチェスニー アメリカ合衆国 08833 ニュージャーシ ィ，レバノン，クリートタウン ロード ２
Claims (18)
- 【請求項１】 シリコン及びシリカから成る類から選択
された基板（１４）上に、第１の屈折率を有するシリカ
から成る下部クラッド層（１３）を形成すること、 下部クラッド層（１３）上に、前記第１の屈折率より高
い第２の屈折率を有するシリカから成る少なくとも１つ
の導波路リッジ（１２）を形成すること、 前記少なくとも１つの導波路リッジ（１２）及び下部ク
ラッド層（１３）の露出した領域上に、前記第２の屈折
率より低い屈折率を有するシリカから成る上部クラッド
層（１１）を形成し、前記上部クラッド層（１１）はシ
リカから成るスート粒子の層を堆積させ、スート粒子を
ヘリウムを含む雰囲気中で、ガラス層にシンタすること
により形成することを含むプレーナ光導波路の作製方法
において、 前記シンタはスート層を、９００℃又はそれ以下の温度
において、ＢＣｌ3 及びＢＦ3 から成る類から選択され
た気体添加物を含むヘリウム雰囲気中で、加熱し、前記
気体添加物なしに、１０００ないし１１００℃の範囲の
温度で、加熱されたスート層をシンタし、１０００ない
し１１５０℃の温度において、水蒸気及び酸素雰囲気中
で、シンタした構造をアニールし、アニールした層を室
温に冷却することにより、行うことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 前記シンタはヘリウム流で、低温におい
て清浄化された炉（２９）中で行われ、 前記気体添加物はヘリウム清浄化の終了近くでヘリウム
流中に添加され、炉温度は１．５ないし２．５時間で、
８００ないし９００℃の加熱温度に上昇させ、 前記加熱温度に到達してから１５−２０分後、気体添加
物の添加を停止し、炉温度を１．５ないし２．５時間
で、１０００ないし１１００℃のシンタ温度に上昇さ
せ、前記シンタ温度に約１時間保ち、 次に、シンタした構造を１０００ないし１１５０℃の温
度で、５ないし７時間、水蒸気及び酸素雰囲気中でアニ
ールし、 シンタした構造を室温に冷却する請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記加熱温度は８００℃である請求項１
記載の方法。 - 【請求項４】 前記加熱温度は２時間で上昇させる請求
項１記載の方法。 - 【請求項５】 炉（２９）を通しての前記ヘリウム流
は、３００ｃｃ／分に保たれる請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 ＢＣｌ3 流は３．５ないし５ｃｃ／分に
保たれる請求項１記載の方法。 - 【請求項７】 炉温度は２時間でシンタ温度に上昇させ
る請求項１記載の方法。 - 【請求項８】 ＢＦ3 流は１５ｃｃ／分に保たれる請求
項１記載の方法。 - 【請求項９】 加熱温度が９００℃である請求項８記載
の方法。 - 【請求項１０】 シリコン及びシリカから成る類から選
択された基板（１４）を含む構造上に、シリカクラッド
層（１１、１３）を生成させる方法において、 前記基板（１４）上に、フレーム加水分解により、シリ
カスート層を形成すること、 炉（２９）中に構造を置くこと、 低温において、ヘリウムで炉（２９）を清浄化するこ
と、ＢＣｌ3 及びＢＦ3から成る類から選択された添加
物を、ヘリウム流中に添加すること、 １．５ないし２．５時間で、９００℃又はそれ以下の加
熱温度に、温度を上昇させること、 １．５ないし２．５時間で１０００ないし１１００℃の
温度に上昇させることにより、前記添加物無しに、加熱
されたスート層をシンタし、約１時間、シンタ温度に保
つこと、 １０００ないし１１５０℃の温度において、５ないし７
時間、シンタされた構造を水蒸気及び酸素雰囲気中でア
ニールすること、及びアニールした構造を室温に冷却さ
せることを含む方法。 - 【請求項１１】 前記シンタはヘリウム流で低温におい
て清浄化させた炉（２９）中で行い、 前記気体添加物はヘリウム清浄化の終了近くに、ヘリウ
ム流中に添加され、炉温度は１．５ないし２．５時間
で、８００ないし９００℃の前記温度に上昇させ、 前記加熱温度に到達して１５−２０分後、気体添加物を
添加することを停止し、炉温度は１．５ないし２．５時
間で、１０００ないし１１００℃のシンタ温度に上昇さ
せ、前記シンタ温度に約１時間保ち、 次に、シンタした構造を１０００ないし１１５０℃の温
度において、５ないし７時間、水蒸気及び酸素雰囲気中
でアニールし、 シンタした構造を室温に冷却する請求項１０記載のシリ
カクラッド層（１１、１３）の生成方法。 - 【請求項１２】 前記加熱温度は８００℃である請求項
１０記載のシリカクラッド層（１１、１３）の生成方
法。 - 【請求項１３】 前記加熱温度は２時間で上昇させる請
求項１０記載のシリカクラッド層（１１、１３）の生成
方法。 - 【請求項１４】 炉を通す前記ヘリウム流は、３００ｃ
ｃ／分に保たれる請求項１０記載のシリカクラッド層
（１１、１３）の生成方法。 - 【請求項１５】 ＢＣｌ3 流は３．５ないし５ｃｃ／分
に保たれる請求項１０記載のシリカクラッド層（１１、
１３）の生成方法。 - 【請求項１６】 炉温度は２時間でシンタ温度に上昇さ
せる請求項１０記載のシリカクラッド層（１１、１３）
の生成方法。 - 【請求項１７】 ＢＦ3 流は１５ｃｃ／分に保たれる請
求項１０記載のシリカクラッド層（１１、１３）の生成
方法。 - 【請求項１８】 加熱温度は９００℃である請求項１７
記載のシリカクラッド層（１１、１３）の生成方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/496,268 US5800860A (en) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | Method of manufacturing planar optical waveguides |
| US08/496268 | 1995-06-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0921921A true JPH0921921A (ja) | 1997-01-21 |
| JP3262259B2 JP3262259B2 (ja) | 2002-03-04 |
Family
ID=23971931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16873596A Expired - Fee Related JP3262259B2 (ja) | 1995-06-28 | 1996-06-28 | プレーナ光導波路の改善された製造方法 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5800860A (ja) |
| EP (1) | EP0751408B1 (ja) |
| JP (1) | JP3262259B2 (ja) |
| KR (1) | KR970002393A (ja) |
| CN (1) | CN1159590A (ja) |
| DE (1) | DE69601054T2 (ja) |
| DK (1) | DK0751408T3 (ja) |
| SG (1) | SG46740A1 (ja) |
| TW (1) | TW369611B (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2759465B1 (fr) * | 1996-04-30 | 1999-04-30 | Corning Inc | Procede de formation d'un circuit optique |
| US5930439A (en) * | 1997-10-01 | 1999-07-27 | Northern Telecom Limited | Planar optical waveguide |
| KR100481039B1 (ko) * | 1997-12-31 | 2005-05-16 | 삼성전자주식회사 | 마이크로웨이브를사용한박막형성장치및그방법 |
| DE19805170A1 (de) * | 1998-02-10 | 1999-08-12 | Cit Alcatel | Planarer optischer Wellenleiter und Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE19849612A1 (de) * | 1998-10-28 | 2000-05-04 | Alcatel Sa | Planarer optischer Wellenleiter und Verfahren zur räumlich gezielten Erhöhung der Brechzahl in einem Glas |
| US6418261B1 (en) * | 2000-07-24 | 2002-07-09 | Corning Incorporated | Method to reduce warpage and polarization sensitivity of planar devices |
| US6687427B2 (en) * | 2000-12-29 | 2004-02-03 | Intel Corporation | Optic switch |
| DE10163940A1 (de) * | 2001-12-22 | 2003-07-17 | Degussa | Silicium-Tantal- und Silicium-Niobium-Mischoxidpulver, deren Herstellung und Verwendung |
| US8865271B2 (en) | 2003-06-06 | 2014-10-21 | Neophotonics Corporation | High rate deposition for the formation of high quality optical coatings |
| JP4533712B2 (ja) * | 2004-09-30 | 2010-09-01 | 株式会社東芝 | 電子機器 |
| KR100668611B1 (ko) * | 2004-10-04 | 2007-01-16 | 엘지전자 주식회사 | 파장필터 하부 클래딩층의 패턴 제작을 위한 몰드 및도파로형 파장필터의 제작방법 |
| JP2007328257A (ja) * | 2006-06-09 | 2007-12-20 | Fujitsu Ltd | 光導波路、光デバイスおよび光導波路の製造方法 |
| US8844322B2 (en) * | 2010-04-27 | 2014-09-30 | Soreq Nuclear Research Center | Optical waveguide fabrication |
| RU2474849C1 (ru) * | 2011-07-27 | 2013-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (НИУ ИТМО) | Способ изготовления планарного волновода |
| CN104090335B (zh) * | 2014-07-30 | 2017-02-15 | 四川飞阳科技有限公司 | 一种平面光波导器件的制作方法 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3873339A (en) * | 1972-03-30 | 1975-03-25 | Corning Glass Works | Method of forming optical waveguide circuit path |
| US3806223A (en) * | 1972-03-30 | 1974-04-23 | Corning Glass Works | Planar optical waveguide |
| US3934061A (en) * | 1972-03-30 | 1976-01-20 | Corning Glass Works | Method of forming planar optical waveguides |
| DE2907731A1 (de) * | 1979-02-28 | 1980-09-04 | Siemens Ag | Verfahren zur herstellung eines glasfaser-lichtwellenleiters |
| US4425146A (en) * | 1979-12-17 | 1984-01-10 | Nippon Telegraph & Telephone Public Corporation | Method of making glass waveguide for optical circuit |
| US4368063A (en) * | 1981-04-06 | 1983-01-11 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Method of fabricating a tapered torch nozzle |
| JPS58125621A (ja) * | 1982-01-18 | 1983-07-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光フアイバ用プリフオ−ムの製造方法 |
| US4789389A (en) * | 1987-05-20 | 1988-12-06 | Corning Glass Works | Method for producing ultra-high purity, optical quality, glass articles |
| US5059475A (en) * | 1990-06-29 | 1991-10-22 | Photonic Integration Research, Inc. | Apparatus and method of forming optical waveguides on metalized substrates |
| JPH06160651A (ja) * | 1991-06-05 | 1994-06-07 | Fujikura Ltd | 光カプラの製造方法 |
| JPH05273426A (ja) * | 1991-12-06 | 1993-10-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光導波膜の作製方法およびこれを用いた光導波路の作製方法 |
| AU657845B2 (en) * | 1992-03-17 | 1995-03-23 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method and apparatus for producing glass thin film |
| JPH0756038A (ja) * | 1993-06-30 | 1995-03-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光導波路の作成方法 |
| JPH0727937A (ja) * | 1993-07-09 | 1995-01-31 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光導波路の製造方法 |
| JPH07294760A (ja) * | 1994-04-22 | 1995-11-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光導波路の製造方法 |
-
1995
- 1995-06-28 US US08/496,268 patent/US5800860A/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-04-19 TW TW085104688A patent/TW369611B/zh not_active IP Right Cessation
- 1996-06-18 EP EP96304513A patent/EP0751408B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-06-18 DE DE69601054T patent/DE69601054T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-06-18 DK DK96304513T patent/DK0751408T3/da active
- 1996-06-19 CN CN96108600A patent/CN1159590A/zh active Pending
- 1996-06-25 SG SG1996010154A patent/SG46740A1/en unknown
- 1996-06-27 KR KR1019960024566A patent/KR970002393A/ko not_active Application Discontinuation
- 1996-06-28 JP JP16873596A patent/JP3262259B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR970002393A (ko) | 1997-01-24 |
| CN1159590A (zh) | 1997-09-17 |
| DE69601054D1 (de) | 1999-01-14 |
| DK0751408T3 (da) | 1999-08-16 |
| TW369611B (en) | 1999-09-11 |
| US5800860A (en) | 1998-09-01 |
| EP0751408A1 (en) | 1997-01-02 |
| EP0751408B1 (en) | 1998-12-02 |
| SG46740A1 (en) | 1998-02-20 |
| JP3262259B2 (ja) | 2002-03-04 |
| DE69601054T2 (de) | 1999-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3249905B2 (ja) | プレーナ導波路の作製用エーロゾルプロセス | |
| JP3262259B2 (ja) | プレーナ光導波路の改善された製造方法 | |
| US3868170A (en) | Method of removing entrapped gas and/or residual water from glass | |
| GB2066805A (en) | Glass waveguide for optical circuit and fabrication method thereof | |
| JPH06160657A (ja) | 光導波路の製造方法 | |
| JP2793617B2 (ja) | 光ファイバー母材の製造方法 | |
| JPS59198407A (ja) | 回折格子付き光導波膜の製造方法 | |
| JP2005037410A (ja) | エアゾール工程を用いたプレーナ型光導波管及びその製造方法 | |
| Choi et al. | Characterization of borophosphosilicate glass soot fabricated by flame hydrolysis deposition for silica-on-silicon device applications | |
| US20020064360A1 (en) | Optical waveguide and a method for producing it | |
| JPS5816161B2 (ja) | 光伝送路及びその製法 | |
| JP2603652B2 (ja) | 光導波路製造方法 | |
| JP2624985B2 (ja) | 高屈折率差微小コア母材の作製方法 | |
| JPS5924097B2 (ja) | ガラス体の製造方法 | |
| JPS6090305A (ja) | 光導波路の製造方法 | |
| KR100352645B1 (ko) | 고온기판 화염가수분해증착법을 이용한 광소자용 평판형 실리카 광도파로 제작방법 | |
| JPH0756038A (ja) | 光導波路の作成方法 | |
| JPH0656454A (ja) | 光ファイバ母材の製造方法 | |
| JPS6232141B2 (ja) | ||
| JPS6243934B2 (ja) | ||
| JPH01196006A (ja) | 石英系光導波膜 | |
| CN114907007A (zh) | 一种光纤预制棒松散体中掺氟的方法 | |
| JPS62217206A (ja) | 光導波路の製造方法 | |
| JPH0519128A (ja) | 光導波路作成方法 | |
| JP2002148462A (ja) | 二酸化シリコン膜生成方法及び光導波路生成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071221 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081221 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091221 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101221 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101221 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111221 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111221 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121221 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121221 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131221 Year of fee payment: 12 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |