JPH0933739A - 光導波路およびその製造方法 - Google Patents
光導波路およびその製造方法Info
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- JPH0933739A JPH0933739A JP20539495A JP20539495A JPH0933739A JP H0933739 A JPH0933739 A JP H0933739A JP 20539495 A JP20539495 A JP 20539495A JP 20539495 A JP20539495 A JP 20539495A JP H0933739 A JPH0933739 A JP H0933739A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 内部での損失が小さく、開口数が大きいため
に光回路との接合部での損失が小さく、しかも寸法精度
が良好な光導波路を、安価に提供する。 【構成】 屈折率ｎ1 のコア３の周面が、屈折率ｎ2
（ｎ1 ＞ｎ2 ）の下部クラッド層２１と屈折率ｎ3 （ｎ
1 ＞ｎ3 ）の上部クラッド層２２とで被覆されており、
コア３がＳｉ、ＣおよびＨを主成分とし、この主成分の
組成が 式Ｉ ＳｉＣX1ＨY1 （上記式ＩにおいてＸ１およびＹ１は原子比を表わし、
０＜Ｘ１≦１０、０．１≦Ｙ１／（１＋Ｘ１）≦４であ
る）で表わされる光導波路。
に光回路との接合部での損失が小さく、しかも寸法精度
が良好な光導波路を、安価に提供する。 【構成】 屈折率ｎ1 のコア３の周面が、屈折率ｎ2
（ｎ1 ＞ｎ2 ）の下部クラッド層２１と屈折率ｎ3 （ｎ
1 ＞ｎ3 ）の上部クラッド層２２とで被覆されており、
コア３がＳｉ、ＣおよびＨを主成分とし、この主成分の
組成が 式Ｉ ＳｉＣX1ＨY1 （上記式ＩにおいてＸ１およびＹ１は原子比を表わし、
０＜Ｘ１≦１０、０．１≦Ｙ１／（１＋Ｘ１）≦４であ
る）で表わされる光導波路。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コア外周面を屈折率の
より高いクラッドで被覆した構成の光導波路と、その製
造方法とに関する
より高いクラッドで被覆した構成の光導波路と、その製
造方法とに関する
【０００２】
【従来技術】光通信の実用化に伴ない、光導波路が注目
されている。光導波路は、高屈折率材からなるコアの周
囲を低屈折率材からなるクラッドで被覆したものであ
る。コア材には、従来、ＬｉＮｂＯ3 が使用されてきた
が、高価であることが問題であった。このため、安価な
石英系材料を用いる各種の提案がなされている。
されている。光導波路は、高屈折率材からなるコアの周
囲を低屈折率材からなるクラッドで被覆したものであ
る。コア材には、従来、ＬｉＮｂＯ3 が使用されてきた
が、高価であることが問題であった。このため、安価な
石英系材料を用いる各種の提案がなされている。
【０００３】特開平４−２２９０６号公報には、低屈折
率層を有する基板上に希土類元素を含むＳｉＯ2 のコア
用ガラス膜を形成する工程と、基板全体を高温熱処理す
る工程と、上記コア用ガラス膜をフォトリソグラフィお
よびドライエッチングにより断面略矩形のコアに加工す
る工程と、基板上のコア全体に低屈折率のガラス膜を被
覆する工程とを有する導波路の製造方法が記載されてい
る。
率層を有する基板上に希土類元素を含むＳｉＯ2 のコア
用ガラス膜を形成する工程と、基板全体を高温熱処理す
る工程と、上記コア用ガラス膜をフォトリソグラフィお
よびドライエッチングにより断面略矩形のコアに加工す
る工程と、基板上のコア全体に低屈折率のガラス膜を被
覆する工程とを有する導波路の製造方法が記載されてい
る。
【０００４】同公報記載の製造方法では、希土類元素、
屈折率制御用酸化物およびＳｉＯ2の粉末を混合し、ホ
ットプレスで焼き固めた後、さらに焼結してタブレット
とし、このタブレットを用いて電子ビーム蒸着法により
コア用ガラス膜を形成する。この方法ではタブレットの
製造に手間がかかるため低コスト化が難しい。
屈折率制御用酸化物およびＳｉＯ2の粉末を混合し、ホ
ットプレスで焼き固めた後、さらに焼結してタブレット
とし、このタブレットを用いて電子ビーム蒸着法により
コア用ガラス膜を形成する。この方法ではタブレットの
製造に手間がかかるため低コスト化が難しい。
【０００５】また、同公報の実施例１では、石英ガラス
基板上に、Ｅｒイオンを含むＳｉＯ2 −ＴｉＯ2 のコア
（波長０．６３μm での屈折率が１．４６５１）を形成
し、このコアの上に、ＳｉＯ2 −Ｐ2 Ｏ5 −Ｂ2 Ｏ3 系
のガラス膜（波長０．６３μm での屈折率が１．４５８
０）を被覆して埋め込み型導波路を作製しているが、こ
のようにＳｉＯ2 ベースではコアとその被覆（クラッ
ド）との間に十分な屈折率差をもたせることが難しく、
また、屈折率差を大きくすると基板に反りが生じて、高
い寸法精度が得られなくなる。また、コアは、膜として
形成した後にエッチングして断面矩形状とされるが、Ｓ
ｉＯ2 系材料はエッチング面が荒れやすいため、損失が
大きくなってしまうという問題がある。
基板上に、Ｅｒイオンを含むＳｉＯ2 −ＴｉＯ2 のコア
（波長０．６３μm での屈折率が１．４６５１）を形成
し、このコアの上に、ＳｉＯ2 −Ｐ2 Ｏ5 −Ｂ2 Ｏ3 系
のガラス膜（波長０．６３μm での屈折率が１．４５８
０）を被覆して埋め込み型導波路を作製しているが、こ
のようにＳｉＯ2 ベースではコアとその被覆（クラッ
ド）との間に十分な屈折率差をもたせることが難しく、
また、屈折率差を大きくすると基板に反りが生じて、高
い寸法精度が得られなくなる。また、コアは、膜として
形成した後にエッチングして断面矩形状とされるが、Ｓ
ｉＯ2 系材料はエッチング面が荒れやすいため、損失が
大きくなってしまうという問題がある。
【０００６】特開平５−１５７９２５号公報には、石英
系ガラスからなる下側クラッド膜と、石英系ガラスから
なるコア部と、石英ガラスからなる上側クラッド膜とを
積層した光導波路が記載されている。
系ガラスからなる下側クラッド膜と、石英系ガラスから
なるコア部と、石英ガラスからなる上側クラッド膜とを
積層した光導波路が記載されている。
【０００７】同公報の実施例では、ＦＨＤ堆積法によっ
て形成したＳｉＯ2 −Ｐ2 Ｏ5 −Ｂ2 Ｏ3 膜とＥＣＲ堆
積法によって形成したＳｉＯ2 膜とを下側クラッド膜と
し、ＥＣＲ堆積法によって形成したＳｉＯ2 −ＧｅＯ2
をコア部とし、ＦＨＤ堆積法によって形成したＳｉＯ2
−Ｐ2 Ｏ5 −Ｂ2 Ｏ3 膜を上側クラッド膜としている。
同公報においても、各部をＳｉＯ2 ベースの材料で構成
しているため、上述した問題が生じる。しかも、同公報
の実施例では、後述する比屈折率差が０．７５％にすぎ
ず、このときの開口数は０．１７７と小さいので、光回
路との接合部における損失を少なくすることが困難であ
る。
て形成したＳｉＯ2 −Ｐ2 Ｏ5 −Ｂ2 Ｏ3 膜とＥＣＲ堆
積法によって形成したＳｉＯ2 膜とを下側クラッド膜と
し、ＥＣＲ堆積法によって形成したＳｉＯ2 −ＧｅＯ2
をコア部とし、ＦＨＤ堆積法によって形成したＳｉＯ2
−Ｐ2 Ｏ5 −Ｂ2 Ｏ3 膜を上側クラッド膜としている。
同公報においても、各部をＳｉＯ2 ベースの材料で構成
しているため、上述した問題が生じる。しかも、同公報
の実施例では、後述する比屈折率差が０．７５％にすぎ
ず、このときの開口数は０．１７７と小さいので、光回
路との接合部における損失を少なくすることが困難であ
る。
【０００８】特開平５−１８１０３１号公報には、屈折
率がｎw の凸状のコアの外周を屈折率がｎc （ｎc ＜ｎ
w ）のクラッドで覆った光導波路において、上記コアの
材質にＳｉＯx Ｎy Ｈz （ｘ，ｙ＞０、ｚ≧０の実数）
を用いた光導波路が記載されている。
率がｎw の凸状のコアの外周を屈折率がｎc （ｎc ＜ｎ
w ）のクラッドで覆った光導波路において、上記コアの
材質にＳｉＯx Ｎy Ｈz （ｘ，ｙ＞０、ｚ≧０の実数）
を用いた光導波路が記載されている。
【０００９】同公報では、コアとクラッドとの屈折率差
が大きく、しかも反りが小さく、低損失である光導波路
を安価に製造することを目的としている。同公報では、
ＳｉＯ2 基板の上に、プラズマＣＶＤ法によってＳｉＯ
ＮＨのコアを形成し、さらに、比屈折率差の増大化と熱
膨張係数の調節用としてＢ、Ｐ、Ｆ等の屈折率制御用添
加物を含むＳｉＯ2 のクラッドを積層して光導波路とし
ている。同公報には、ＳｉＯＮＨのコアの屈折率が１．
４６〜１．５７の範囲から選べる旨の記載がある。しか
し、同公報記載のＳｉＯＮＨのコアは屈折率の調整範囲
が狭い。同公報には、比屈折率差が７％以下である旨の
記載がある。また、ＳｉＯＮＨ膜もエッチング面の荒れ
による損失の増大がある。
が大きく、しかも反りが小さく、低損失である光導波路
を安価に製造することを目的としている。同公報では、
ＳｉＯ2 基板の上に、プラズマＣＶＤ法によってＳｉＯ
ＮＨのコアを形成し、さらに、比屈折率差の増大化と熱
膨張係数の調節用としてＢ、Ｐ、Ｆ等の屈折率制御用添
加物を含むＳｉＯ2 のクラッドを積層して光導波路とし
ている。同公報には、ＳｉＯＮＨのコアの屈折率が１．
４６〜１．５７の範囲から選べる旨の記載がある。しか
し、同公報記載のＳｉＯＮＨのコアは屈折率の調整範囲
が狭い。同公報には、比屈折率差が７％以下である旨の
記載がある。また、ＳｉＯＮＨ膜もエッチング面の荒れ
による損失の増大がある。
【００１０】特開平５−２４１０３５号公報には、上記
特開平５−１８１０３１号公報記載の光導波路のコア
に、ＰやＧｅなどの屈折率制御用添加物を含有させたも
のが記載されている。同公報では、コアとクラッドとの
物理的特性（熱膨張係数、軟化温度等）の調節のため
に、コアにＰやＧｅなどの屈折率制御用添加物を含有さ
せるとしている。しかし、同公報記載の光導波路も上記
特開平５−１８１０３１号公報記載のものと同様に、エ
ッチング面の不良による損失の増大という問題がある。
また、屈折率制御用添加物は、光吸収を増大させて損失
を大きくするという問題がある。
特開平５−１８１０３１号公報記載の光導波路のコア
に、ＰやＧｅなどの屈折率制御用添加物を含有させたも
のが記載されている。同公報では、コアとクラッドとの
物理的特性（熱膨張係数、軟化温度等）の調節のため
に、コアにＰやＧｅなどの屈折率制御用添加物を含有さ
せるとしている。しかし、同公報記載の光導波路も上記
特開平５−１８１０３１号公報記載のものと同様に、エ
ッチング面の不良による損失の増大という問題がある。
また、屈折率制御用添加物は、光吸収を増大させて損失
を大きくするという問題がある。
【００１１】特開平６−５９１４７号公報には、基板上
にプラズマＣＶＤ法により、屈折率が１．４６〜１．６
０の範囲にあるＳｉＯx （ｘ＝１．５〜１．９）を用い
て略矩形状のコアを形成し、該コアをそれよりも屈折率
の低い材料からなる低屈折率材で覆った光導波路が記載
されている。
にプラズマＣＶＤ法により、屈折率が１．４６〜１．６
０の範囲にあるＳｉＯx （ｘ＝１．５〜１．９）を用い
て略矩形状のコアを形成し、該コアをそれよりも屈折率
の低い材料からなる低屈折率材で覆った光導波路が記載
されている。
【００１２】同公報では、コアに屈折率制御用添加物を
添加する必要がないため添加物の揮散による屈折率変化
がほとんどなく、また、コアとクラッドとで熱膨張係数
に大きな違いがないので高寸法精度の光回路をパターニ
ングできる、としている。しかし、同公報記載のコアも
ＳｉＯ2 系であるため、屈折率制御範囲が狭く、また、
エッチング面の不良による損失の増大という問題があ
る。
添加する必要がないため添加物の揮散による屈折率変化
がほとんどなく、また、コアとクラッドとで熱膨張係数
に大きな違いがないので高寸法精度の光回路をパターニ
ングできる、としている。しかし、同公報記載のコアも
ＳｉＯ2 系であるため、屈折率制御範囲が狭く、また、
エッチング面の不良による損失の増大という問題があ
る。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、内部
での損失が小さく、開口数が大きいために光回路との接
合部での損失が小さく、しかも寸法精度が良好な光導波
路を、安価に提供することである。
での損失が小さく、開口数が大きいために光回路との接
合部での損失が小さく、しかも寸法精度が良好な光導波
路を、安価に提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（８）のいずれかの構成により達成される。 （１）屈折率ｎ1 のコアの周面が、屈折率ｎ2 （ｎ1 ＞
ｎ2 ）の下部クラッド層と屈折率ｎ3 （ｎ1 ＞ｎ3 ）の
上部クラッド層とで被覆されており、コアがＳｉ、Ｃお
よびＨを主成分とし、この主成分の組成が 式Ｉ ＳｉＣX1ＨY1 （上記式ＩにおいてＸ１およびＹ１は原子比を表わし、 ０＜Ｘ１≦１０、 ０．１≦Ｙ１／（１＋Ｘ１）≦４ である）で表わされる光導波路。 （２）下部クラッド層がＳｉ、ＣおよびＨを主成分と
し、この主成分の組成が 式II ＳｉＣX2ＨY2 （上記式IIにおいてＸ２およびＹ２は原子比を表わし、 ０＜Ｘ２≦１０、 ０．１≦Ｙ２／（１＋Ｘ２）≦４ である）で表わされる上記（１）の光導波路。 （３）上部クラッド層がＳｉ、ＣおよびＨを主成分と
し、この主成分の組成が 式III ＳｉＣX3ＨY3 （上記式III においてＸ３およびＹ３は原子比を表わ
し、 ０＜Ｘ３≦１０、 ０．１≦Ｙ３／（１＋Ｘ３）≦４ である）で表わされる上記（１）または（２）の光導波
路。 （４）上部クラッド層および／または下部クラッド層が
ＳｉＯx （１．５≦ｘ≦２．５）を主成分とする上記
（１）〜（３）のいずれかの光導波路。 （５）ＳｉＯx を主成分とするクラッド層が、Ｂ、Ｐ、
Ｆ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｍｏ、ＡｌおよびＦｅから選択される
少なくとも１種の元素を含む上記（４）の光導波路。 （６）コアの屈折率ｎ1 が波長１３１０nmにおいて１．
４〜３．０である上記（１）〜（５）のいずれかの光導
波路。 （７）上記（１）〜（６）の光導波路を製造する方法で
あって、コアをプラズマＣＶＤ法により形成するか、コ
アならびに上部クラッド層および／または下部クラッド
層をプラズマＣＶＤ法により形成する光導波路の製造方
法。 （８）前記プラズマＣＶＤ法がバイアス印加プラズマＣ
ＶＤ法である上記（７）の光導波路の製造方法。
（１）〜（８）のいずれかの構成により達成される。 （１）屈折率ｎ1 のコアの周面が、屈折率ｎ2 （ｎ1 ＞
ｎ2 ）の下部クラッド層と屈折率ｎ3 （ｎ1 ＞ｎ3 ）の
上部クラッド層とで被覆されており、コアがＳｉ、Ｃお
よびＨを主成分とし、この主成分の組成が 式Ｉ ＳｉＣX1ＨY1 （上記式ＩにおいてＸ１およびＹ１は原子比を表わし、 ０＜Ｘ１≦１０、 ０．１≦Ｙ１／（１＋Ｘ１）≦４ である）で表わされる光導波路。 （２）下部クラッド層がＳｉ、ＣおよびＨを主成分と
し、この主成分の組成が 式II ＳｉＣX2ＨY2 （上記式IIにおいてＸ２およびＹ２は原子比を表わし、 ０＜Ｘ２≦１０、 ０．１≦Ｙ２／（１＋Ｘ２）≦４ である）で表わされる上記（１）の光導波路。 （３）上部クラッド層がＳｉ、ＣおよびＨを主成分と
し、この主成分の組成が 式III ＳｉＣX3ＨY3 （上記式III においてＸ３およびＹ３は原子比を表わ
し、 ０＜Ｘ３≦１０、 ０．１≦Ｙ３／（１＋Ｘ３）≦４ である）で表わされる上記（１）または（２）の光導波
路。 （４）上部クラッド層および／または下部クラッド層が
ＳｉＯx （１．５≦ｘ≦２．５）を主成分とする上記
（１）〜（３）のいずれかの光導波路。 （５）ＳｉＯx を主成分とするクラッド層が、Ｂ、Ｐ、
Ｆ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｍｏ、ＡｌおよびＦｅから選択される
少なくとも１種の元素を含む上記（４）の光導波路。 （６）コアの屈折率ｎ1 が波長１３１０nmにおいて１．
４〜３．０である上記（１）〜（５）のいずれかの光導
波路。 （７）上記（１）〜（６）の光導波路を製造する方法で
あって、コアをプラズマＣＶＤ法により形成するか、コ
アならびに上部クラッド層および／または下部クラッド
層をプラズマＣＶＤ法により形成する光導波路の製造方
法。 （８）前記プラズマＣＶＤ法がバイアス印加プラズマＣ
ＶＤ法である上記（７）の光導波路の製造方法。
【００１５】
【作用および効果】本発明では、光導波路のコアをＳｉ
ＣＨ系の非晶質材料で構成する。ＳｉＣＨ系材料のコア
は、バイアス印加プラズマＣＶＤ法などで形成すること
により、波長１３１０nmにおける屈折率を１．４〜３．
０程度の範囲内で容易に制御できる。このため、クラッ
ドをＳｉＯ2 系材料で構成した場合でも、また、クラッ
ドをＳｉＣＨ系材料で構成した場合でも、コアとクラッ
ドとの間の屈折率差を大きくすることができる。このよ
うに両者間の屈折率差が大きいため光導波路を小型化で
き、これにより損失の低減と生産性の向上とが可能とな
る。また、前記屈折率差が大きいため、導波路としての
開口数が大きくなるので、光回路との接合部における損
失を小さくすることが容易である。
ＣＨ系の非晶質材料で構成する。ＳｉＣＨ系材料のコア
は、バイアス印加プラズマＣＶＤ法などで形成すること
により、波長１３１０nmにおける屈折率を１．４〜３．
０程度の範囲内で容易に制御できる。このため、クラッ
ドをＳｉＯ2 系材料で構成した場合でも、また、クラッ
ドをＳｉＣＨ系材料で構成した場合でも、コアとクラッ
ドとの間の屈折率差を大きくすることができる。このよ
うに両者間の屈折率差が大きいため光導波路を小型化で
き、これにより損失の低減と生産性の向上とが可能とな
る。また、前記屈折率差が大きいため、導波路としての
開口数が大きくなるので、光回路との接合部における損
失を小さくすることが容易である。
【００１６】しかも、屈折率制御用の金属元素をコアに
添加する必要がないため、高価でかつ毒性や爆発性が高
く蒸発しにくいガスを用いないですむ。このため、損失
が小さく均質なコアが低コストで得られる。
添加する必要がないため、高価でかつ毒性や爆発性が高
く蒸発しにくいガスを用いないですむ。このため、損失
が小さく均質なコアが低コストで得られる。
【００１７】また、ＳｉＣＨ系材料は熱膨張係数がＳｉ
Ｏ2 系材料に近いため、クラッドにＳｉＯ2 系材料を用
いた場合でも素子の反りが小さく、このため寸法精度が
高く、特性も良好な光回路が実現する。クラッドにもＳ
ｉＣＨ系材料を用いた場合には、素子の反りは実質的に
生じない。
Ｏ2 系材料に近いため、クラッドにＳｉＯ2 系材料を用
いた場合でも素子の反りが小さく、このため寸法精度が
高く、特性も良好な光回路が実現する。クラッドにもＳ
ｉＣＨ系材料を用いた場合には、素子の反りは実質的に
生じない。
【００１８】また、ＳｉＣＨ系材料からなる膜を形成
し、これをドライエッチングによりコア形状に加工した
とき、エッチング面の平滑度は極めて良好となるので、
損失が著しく小さくなる。
し、これをドライエッチングによりコア形状に加工した
とき、エッチング面の平滑度は極めて良好となるので、
損失が著しく小さくなる。
【００１９】また、ＳｉＣＨ系材料は吸収係数が小さい
ため、高性能な光導波路が実現する。本発明では、Ｓｉ
ＣＨ系材料からなるコアの波長１３１０nmにおける吸収
係数を、０〜０．０５程度とすることができる。
ため、高性能な光導波路が実現する。本発明では、Ｓｉ
ＣＨ系材料からなるコアの波長１３１０nmにおける吸収
係数を、０〜０．０５程度とすることができる。
【００２０】
【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。
に説明する。
【００２１】本発明の光導波路の構成例の断面図を、図
１および図２に示す。図１に示す光導波路は、基板２上
に、下部クラッド層２１を有し、下部クラッド層２１上
に矩形状断面をもつコア３を有し、コア３の両側面およ
び上面を、上部クラッド層２２で被覆している。図２に
示す光導波路は、基板としての機能も有する下部クラッ
ド層２１上に、矩形状断面をもつコア３を有し、コア３
の両側面および上面を、上部クラッド層２２で被覆して
いる。
１および図２に示す。図１に示す光導波路は、基板２上
に、下部クラッド層２１を有し、下部クラッド層２１上
に矩形状断面をもつコア３を有し、コア３の両側面およ
び上面を、上部クラッド層２２で被覆している。図２に
示す光導波路は、基板としての機能も有する下部クラッ
ド層２１上に、矩形状断面をもつコア３を有し、コア３
の両側面および上面を、上部クラッド層２２で被覆して
いる。
【００２２】図１および図２において、コアの屈折率を
ｎ1 、下部クラッド層の屈折率をｎ 2 、上部クラッド層
の屈折率をｎ3 としたとき、ｎ1 ＞ｎ2 かつｎ1 ＞ｎ3
である。なお、ｎ1 、ｎ2 およびｎ3 の関係は、目的と
する使用波長、例えば２００〜５０００nm程度の範囲か
ら選択される使用波長において成立すればよい。
ｎ1 、下部クラッド層の屈折率をｎ 2 、上部クラッド層
の屈折率をｎ3 としたとき、ｎ1 ＞ｎ2 かつｎ1 ＞ｎ3
である。なお、ｎ1 、ｎ2 およびｎ3 の関係は、目的と
する使用波長、例えば２００〜５０００nm程度の範囲か
ら選択される使用波長において成立すればよい。
【００２３】コアは、Ｓｉ、ＣおよびＨを主成分とし、
この主成分の組成は、 式Ｉ ＳｉＣX1ＨY1 で表わされる。上記式ＩにおいてＸ１およびＹ１は原子
比を表わし、 ０＜Ｘ１≦１０、 ０．１≦Ｙ１／（１＋Ｘ１）≦４ であり、好ましくは ０．１≦Ｘ１≦４、 ０．２≦Ｙ１／（１＋Ｘ１）≦２．５ である。Ｘ１が小さすぎると屈折率が高めとなって低く
することができなくなるため、屈折率の制御が困難とな
る。一方、Ｘ１が大きすぎると吸収係数が大きくなって
損失が増大してしまう。Ｙ１／（１＋Ｘ１）が小さすぎ
ると内部応力が大きくなりすぎ、コア−クラッド界面で
の剥離が生じやすくなる。また、コア−クラッド界面で
の損失が大きくなる。一方、Ｙ１／（１＋Ｘ１）が大き
すぎると屈折率が低めとなって高くすることができなく
なるため、屈折率の制御が困難となる。
この主成分の組成は、 式Ｉ ＳｉＣX1ＨY1 で表わされる。上記式ＩにおいてＸ１およびＹ１は原子
比を表わし、 ０＜Ｘ１≦１０、 ０．１≦Ｙ１／（１＋Ｘ１）≦４ であり、好ましくは ０．１≦Ｘ１≦４、 ０．２≦Ｙ１／（１＋Ｘ１）≦２．５ である。Ｘ１が小さすぎると屈折率が高めとなって低く
することができなくなるため、屈折率の制御が困難とな
る。一方、Ｘ１が大きすぎると吸収係数が大きくなって
損失が増大してしまう。Ｙ１／（１＋Ｘ１）が小さすぎ
ると内部応力が大きくなりすぎ、コア−クラッド界面で
の剥離が生じやすくなる。また、コア−クラッド界面で
の損失が大きくなる。一方、Ｙ１／（１＋Ｘ１）が大き
すぎると屈折率が低めとなって高くすることができなく
なるため、屈折率の制御が困難となる。
【００２４】コアの組成を上記式Ｉで表わされるものと
することにより、波長１３１０nmにおけるｎ1 を１．４
〜３．０程度の範囲内で自在に制御することが可能であ
る。そして、上部クラッド層や下部クラッド層を後述す
る組成とすることにより、比屈折率差を１％以上、特に
１０％以上とすることが容易にできる。なお、本発明の
光導波路の比屈折率差は、通常、２００％以下である。
比屈折率差Δとは、コアと下部クラッド層との間では Δ＝（ｎ1 2 −ｎ2 2 ）／２ｎ1 2 であり、ｎ1 とｎ2 との差が小さい場合には Δ≒（ｎ1 −ｎ2 ）／ｎ1 である。また、コアと上部クラッド層との間では Δ＝（ｎ1 2 −ｎ3 2）／２ｎ1 2 であり、ｎ1 とｎ3 との差が小さい場合には Δ≒（ｎ1 −ｎ3 ）／ｎ1 である。比屈折率差は、光導波路において重要なパラメ
ータである。比屈折率差が大きければ、コアに入射した
光の全反射角が大きくなるため、光導波路が受け入れる
ことのできる光の入射角度（受光角）が大きくなる。受
光角に関する性能を表わすパラメータとしては、開口数
ＮＡがあり、 ＮＡ＝ｎ1 ｓｉｎθc ＝ｎ1 （２Δ）1/2 （θc は全反射角）である｛「光ファイバ通信入門」
（末松安晴・伊賀健一著、オーム社発行）参照｝。本発
明の光導波路では、開口数を０．２１以上、特に０．６
４以上とすることが容易にできる。なお、本発明の光導
波路の開口数は、通常、２．５０以下である。
することにより、波長１３１０nmにおけるｎ1 を１．４
〜３．０程度の範囲内で自在に制御することが可能であ
る。そして、上部クラッド層や下部クラッド層を後述す
る組成とすることにより、比屈折率差を１％以上、特に
１０％以上とすることが容易にできる。なお、本発明の
光導波路の比屈折率差は、通常、２００％以下である。
比屈折率差Δとは、コアと下部クラッド層との間では Δ＝（ｎ1 2 −ｎ2 2 ）／２ｎ1 2 であり、ｎ1 とｎ2 との差が小さい場合には Δ≒（ｎ1 −ｎ2 ）／ｎ1 である。また、コアと上部クラッド層との間では Δ＝（ｎ1 2 −ｎ3 2）／２ｎ1 2 であり、ｎ1 とｎ3 との差が小さい場合には Δ≒（ｎ1 −ｎ3 ）／ｎ1 である。比屈折率差は、光導波路において重要なパラメ
ータである。比屈折率差が大きければ、コアに入射した
光の全反射角が大きくなるため、光導波路が受け入れる
ことのできる光の入射角度（受光角）が大きくなる。受
光角に関する性能を表わすパラメータとしては、開口数
ＮＡがあり、 ＮＡ＝ｎ1 ｓｉｎθc ＝ｎ1 （２Δ）1/2 （θc は全反射角）である｛「光ファイバ通信入門」
（末松安晴・伊賀健一著、オーム社発行）参照｝。本発
明の光導波路では、開口数を０．２１以上、特に０．６
４以上とすることが容易にできる。なお、本発明の光導
波路の開口数は、通常、２．５０以下である。
【００２５】下部クラッド層および／または上部クラッ
ド層も、Ｓｉ、ＣおよびＨを主成分とすることが好まし
い。
ド層も、Ｓｉ、ＣおよびＨを主成分とすることが好まし
い。
【００２６】下部クラッド層の主成分は、 式II ＳｉＣX2ＨY2 で表わされるものであることが好ましい。上記式IIにお
いてＸ２およびＹ２は原子比を表わし、 ０＜Ｘ２≦１０、 ０．１≦Ｙ２／（１＋Ｘ２）≦４ であり、好ましくは ０．１≦Ｘ２≦４、 ０．２≦Ｙ２／（１＋Ｘ２）≦３ である。Ｘ２が小さすぎると屈折率が高めとなって低く
することができなくなるため、屈折率の制御が困難とな
る。一方、Ｘ２が大きすぎると吸収係数が大きくなって
損失が増大してしまう。Ｙ２／（１＋Ｘ２）が小さすぎ
ると内部応力が大きくなりすぎ、コア−クラッド界面で
の剥離が生じやすくなる。また、コア−クラッド界面で
の損失が大きくなる。一方、Ｙ２／（１＋Ｘ２）が大き
すぎると屈折率が低めとなって高くすることができなく
なるため、屈折率の制御が困難となる。Ｘ２およびＹ２
の具体的値は、所望の比屈折率差が得られるように、コ
アの組成に応じて適宜決定すればよい。
いてＸ２およびＹ２は原子比を表わし、 ０＜Ｘ２≦１０、 ０．１≦Ｙ２／（１＋Ｘ２）≦４ であり、好ましくは ０．１≦Ｘ２≦４、 ０．２≦Ｙ２／（１＋Ｘ２）≦３ である。Ｘ２が小さすぎると屈折率が高めとなって低く
することができなくなるため、屈折率の制御が困難とな
る。一方、Ｘ２が大きすぎると吸収係数が大きくなって
損失が増大してしまう。Ｙ２／（１＋Ｘ２）が小さすぎ
ると内部応力が大きくなりすぎ、コア−クラッド界面で
の剥離が生じやすくなる。また、コア−クラッド界面で
の損失が大きくなる。一方、Ｙ２／（１＋Ｘ２）が大き
すぎると屈折率が低めとなって高くすることができなく
なるため、屈折率の制御が困難となる。Ｘ２およびＹ２
の具体的値は、所望の比屈折率差が得られるように、コ
アの組成に応じて適宜決定すればよい。
【００２７】上部クラッド層の主成分は、 式III ＳｉＣX3ＨY3 で表わされるものであることが好ましい。上記式III に
おいてＸ３およびＹ３は原子比を表わし、 ０＜Ｘ３≦１０、 ０．１≦Ｙ３／（１＋Ｘ３）≦４ であり、好ましくは ０．１≦Ｘ３≦４、 ０．２≦Ｙ３／（１＋Ｘ３）≦３ である。Ｘ３が小さすぎると屈折率が高めとなって低く
することができなくなるため、屈折率の制御が困難とな
る。一方、Ｘ３が大きすぎると吸収係数が大きくなって
損失が増大してしまう。Ｙ３／（１＋Ｘ３）が小さすぎ
ると内部応力が大きくなりすぎ、コア−クラッド界面で
の剥離が生じやすくなる。また、コア−クラッド界面で
の損失が大きくなる。一方、Ｙ３／（１＋Ｘ３）が大き
すぎると屈折率が低めとなって高くすることができなく
なるため、屈折率の制御が困難となる。Ｘ３およびＹ３
の具体的値は、所望の比屈折率差が得られるように、コ
アの組成に応じて適宜決定すればよい。
おいてＸ３およびＹ３は原子比を表わし、 ０＜Ｘ３≦１０、 ０．１≦Ｙ３／（１＋Ｘ３）≦４ であり、好ましくは ０．１≦Ｘ３≦４、 ０．２≦Ｙ３／（１＋Ｘ３）≦３ である。Ｘ３が小さすぎると屈折率が高めとなって低く
することができなくなるため、屈折率の制御が困難とな
る。一方、Ｘ３が大きすぎると吸収係数が大きくなって
損失が増大してしまう。Ｙ３／（１＋Ｘ３）が小さすぎ
ると内部応力が大きくなりすぎ、コア−クラッド界面で
の剥離が生じやすくなる。また、コア−クラッド界面で
の損失が大きくなる。一方、Ｙ３／（１＋Ｘ３）が大き
すぎると屈折率が低めとなって高くすることができなく
なるため、屈折率の制御が困難となる。Ｘ３およびＹ３
の具体的値は、所望の比屈折率差が得られるように、コ
アの組成に応じて適宜決定すればよい。
【００２８】下部クラッド層および上部クラッド層のい
ずれもがＳｉＣＨ系材料から構成される場合、両者の組
成および屈折率は等しいことが好ましいが、異なってい
てもよい。
ずれもがＳｉＣＨ系材料から構成される場合、両者の組
成および屈折率は等しいことが好ましいが、異なってい
てもよい。
【００２９】コア、上部クラッド層および下部クラッド
層は、上記主成分だけから構成した場合でも十分な比屈
折率差が得られ、しかもこの場合、原料が安価で製造も
容易であるが、必要に応じて各種元素を添加してもよ
い。このような元素としては、例えばＢ、Ｐ、Ｆ、Ｇ
ｅ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐｂ等の少なくとも１種が挙げ
られる。ただし、コアやクラッド層中におけるこれらの
元素の総量は、５原子％以下であることが好ましい。こ
れらの元素の総量が多すぎると損失が大きくなる。
層は、上記主成分だけから構成した場合でも十分な比屈
折率差が得られ、しかもこの場合、原料が安価で製造も
容易であるが、必要に応じて各種元素を添加してもよ
い。このような元素としては、例えばＢ、Ｐ、Ｆ、Ｇ
ｅ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐｂ等の少なくとも１種が挙げ
られる。ただし、コアやクラッド層中におけるこれらの
元素の総量は、５原子％以下であることが好ましい。こ
れらの元素の総量が多すぎると損失が大きくなる。
【００３０】下部クラッド層および／または上部クラッ
ド層は、ＳｉＯx （１．５≦ｘ≦２．５）を主成分とす
るものであってもよい。下部クラッド層が基板としての
機能も有する図２に示す構成では、通常、下部クラッド
層２１にＳｉＯ2 等のＳｉＯx を用いる。クラッド層が
ＳｉＯx を主成分とする場合、クラッド層はＢ、Ｐ、
Ｆ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｍｏ、ＡｌおよびＦｅから選択される
少なくとも１種の元素を含んでいてもよい。これらの元
素は、屈折率制御用として必要に応じて添加される。ク
ラッド層中におけるこれらの元素の合計量は、好ましく
は１０原子％以下、より好ましくは５原子％以下であ
る。添加量が多すぎると損失が大きくなる。
ド層は、ＳｉＯx （１．５≦ｘ≦２．５）を主成分とす
るものであってもよい。下部クラッド層が基板としての
機能も有する図２に示す構成では、通常、下部クラッド
層２１にＳｉＯ2 等のＳｉＯx を用いる。クラッド層が
ＳｉＯx を主成分とする場合、クラッド層はＢ、Ｐ、
Ｆ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｍｏ、ＡｌおよびＦｅから選択される
少なくとも１種の元素を含んでいてもよい。これらの元
素は、屈折率制御用として必要に応じて添加される。ク
ラッド層中におけるこれらの元素の合計量は、好ましく
は１０原子％以下、より好ましくは５原子％以下であ
る。添加量が多すぎると損失が大きくなる。
【００３１】なお、コアおよびクラッド層の組成は、化
学分析などにより測定することができる。
学分析などにより測定することができる。
【００３２】下部クラッド層や上部クラッド層の主成分
を、上記式IIや上記式III で表わされるものとすること
により、波長１３１０nmにおけるｎ2 やｎ3 も１．４〜
３．０程度の範囲内で自在に制御できるので、コアとク
ラッド層との比屈折率差を大きくすることができる。ま
た、クラッド層の主成分をＳｉＯx とした場合、屈折率
を１．４〜１．６程度とすることができるので、この場
合でも比屈折率差を大きくすることができる。
を、上記式IIや上記式III で表わされるものとすること
により、波長１３１０nmにおけるｎ2 やｎ3 も１．４〜
３．０程度の範囲内で自在に制御できるので、コアとク
ラッド層との比屈折率差を大きくすることができる。ま
た、クラッド層の主成分をＳｉＯx とした場合、屈折率
を１．４〜１．６程度とすることができるので、この場
合でも比屈折率差を大きくすることができる。
【００３３】ｎ2 とｎ3 とは、通常、同等とするが、用
途によっては適当な差をもたせてもよい。
途によっては適当な差をもたせてもよい。
【００３４】光導波路の形状および寸法は特に限定され
ないが、通常、コアの断面形状はほぼ矩形状とし、コア
断面の高さは１〜１００μm 程度、コア断面の幅は１〜
１００μm 程度、図１に示すように基板上に下部クラッ
ド層を設ける場合の下部クラッド層の厚さは５μm 程度
以上、図２に示すように基板としての機能を有する下部
クラッド層の厚さも５μm 程度以上とする。
ないが、通常、コアの断面形状はほぼ矩形状とし、コア
断面の高さは１〜１００μm 程度、コア断面の幅は１〜
１００μm 程度、図１に示すように基板上に下部クラッ
ド層を設ける場合の下部クラッド層の厚さは５μm 程度
以上、図２に示すように基板としての機能を有する下部
クラッド層の厚さも５μm 程度以上とする。
【００３５】なお、図１に示すように基板上に下部クラ
ッド層を設ける場合、基板はＳｉ、ＬｉＮｂＯ3 、ガラ
ス等から構成すればよい。
ッド層を設ける場合、基板はＳｉ、ＬｉＮｂＯ3 、ガラ
ス等から構成すればよい。
【００３６】次に、光導波路の製造方法を説明する。
【００３７】本発明では、コアをプラズマＣＶＤ法によ
り形成するか、コアならびに上部クラッド層および／ま
たは下部クラッド層をプラズマＣＶＤ法により形成する
ことが好ましい。特に、ＳｉＣＨ系のコアやクラッド層
の形成には、プラズマＣＶＤ法を用いることが好まし
い。プラズマＣＶＤ法については、例えば特開平４−４
１６７２号等に記載されている。プラズマＣＶＤ法にお
けるプラズマは、直流、交流のいずれであってもよく、
交流としては数ヘルツからマイクロ波まで可能である。
また、ダイヤモンド薄膜技術（総合技術センター発行）
などに記載されているＥＣＲプラズマも使用可能であ
る。
り形成するか、コアならびに上部クラッド層および／ま
たは下部クラッド層をプラズマＣＶＤ法により形成する
ことが好ましい。特に、ＳｉＣＨ系のコアやクラッド層
の形成には、プラズマＣＶＤ法を用いることが好まし
い。プラズマＣＶＤ法については、例えば特開平４−４
１６７２号等に記載されている。プラズマＣＶＤ法にお
けるプラズマは、直流、交流のいずれであってもよく、
交流としては数ヘルツからマイクロ波まで可能である。
また、ダイヤモンド薄膜技術（総合技術センター発行）
などに記載されているＥＣＲプラズマも使用可能であ
る。
【００３８】本発明では、プラズマＣＶＤ法としてバイ
アス印加プラズマＣＶＤ法を用いることが好ましい。バ
イアス印加プラズマＣＶＤ法では、被堆積物（基板、下
部クラッド層、コア等）に負のバイアス電圧を印加す
る。バイアス電圧は、直流でも交流（例えば５０Hz〜
２．４５GHz ）でもよい。また、バイアス電圧を印加せ
ずにセルフバイアスを利用してもよい。電気的に絶縁さ
れている電極に直流または交流の電圧を印加すると、電
極表面にプラズマ中の電子が付着して負の電位となる。
これをセルフバイアス電圧という。この方法について
は、例えば本発明者らによる M.Nakayama et al, Journ
al of the Ceramic Society of Japan Int. Edition Vo
l 98 607-609 (1990) 等に詳細に記載されている。バイ
アス印加プラズマＣＶＤ法において、バイアス電圧を例
えば−１０〜−２０００ Vの範囲で変化させることによ
りＳｉＣＨ系材料の組成や緻密さなどを制御して、屈折
率を上記のように変化させることができる。
アス印加プラズマＣＶＤ法を用いることが好ましい。バ
イアス印加プラズマＣＶＤ法では、被堆積物（基板、下
部クラッド層、コア等）に負のバイアス電圧を印加す
る。バイアス電圧は、直流でも交流（例えば５０Hz〜
２．４５GHz ）でもよい。また、バイアス電圧を印加せ
ずにセルフバイアスを利用してもよい。電気的に絶縁さ
れている電極に直流または交流の電圧を印加すると、電
極表面にプラズマ中の電子が付着して負の電位となる。
これをセルフバイアス電圧という。この方法について
は、例えば本発明者らによる M.Nakayama et al, Journ
al of the Ceramic Society of Japan Int. Edition Vo
l 98 607-609 (1990) 等に詳細に記載されている。バイ
アス印加プラズマＣＶＤ法において、バイアス電圧を例
えば−１０〜−２０００ Vの範囲で変化させることによ
りＳｉＣＨ系材料の組成や緻密さなどを制御して、屈折
率を上記のように変化させることができる。
【００３９】ＳｉＣＨ系材料からなるコアやクラッド層
をプラズマＣＶＤ法により形成する場合、原料ガスに
は、下記〜の各グループに属する化合物を使用する
ことが好ましい。の化合物はＳｉ、ＣおよびＨを含
み、の化合物はＳｉ、またはＳｉおよびＨを含み、
の化合物はＣおよびＨを含む。これらのうち、の化合
物だけを用いてもよく、の化合物に加え、の化合物
および／またはの化合物を用いてもよい。また、の
化合物との化合物とを併用してもよい。なお、一つの
グループから２種以上の化合物を選択してもよい。
をプラズマＣＶＤ法により形成する場合、原料ガスに
は、下記〜の各グループに属する化合物を使用する
ことが好ましい。の化合物はＳｉ、ＣおよびＨを含
み、の化合物はＳｉ、またはＳｉおよびＨを含み、
の化合物はＣおよびＨを含む。これらのうち、の化合
物だけを用いてもよく、の化合物に加え、の化合物
および／またはの化合物を用いてもよい。また、の
化合物との化合物とを併用してもよい。なお、一つの
グループから２種以上の化合物を選択してもよい。
【００４０】有機シラン系化合物：（ＣＨ3 ）ＳｉＨ
3 、（ＣＨ3 ）2 ＳｉＨ2 、（ＣＨ3 ）3 ＳｉＨ、（Ｃ
Ｈ3 ）4 Ｓｉ、（Ｃ2 Ｈ5 ）2 ＳｉＨ2 、（Ｃ2 Ｈ5 ）
4 Ｓｉ、（Ｃ4 Ｈ9 ）4 Ｓｉ、（ＣＨ3 ）2 （Ｃ2 Ｈ
5 ）2 Ｓｉ、（Ｃ6 Ｈ5 ）4 Ｓｉ、（Ｃ6 Ｈ5 ）3 （Ｃ
Ｈ3 ）Ｓｉ、（Ｃ6 Ｈ5 ）2 （ＣＨ3 ）2 Ｓｉ、（Ｃ6
Ｈ5 ）（ＣＨ3 ）3 Ｓｉ、（ＣＨ3 ）3 ＳｉＳｉ（ＣＨ
3 ）3 、（ＣＨ3 ）3 ＳｉＣＨ2 Ｓｉ（ＣＨ3 ）3な
ど。
3 、（ＣＨ3 ）2 ＳｉＨ2 、（ＣＨ3 ）3 ＳｉＨ、（Ｃ
Ｈ3 ）4 Ｓｉ、（Ｃ2 Ｈ5 ）2 ＳｉＨ2 、（Ｃ2 Ｈ5 ）
4 Ｓｉ、（Ｃ4 Ｈ9 ）4 Ｓｉ、（ＣＨ3 ）2 （Ｃ2 Ｈ
5 ）2 Ｓｉ、（Ｃ6 Ｈ5 ）4 Ｓｉ、（Ｃ6 Ｈ5 ）3 （Ｃ
Ｈ3 ）Ｓｉ、（Ｃ6 Ｈ5 ）2 （ＣＨ3 ）2 Ｓｉ、（Ｃ6
Ｈ5 ）（ＣＨ3 ）3 Ｓｉ、（ＣＨ3 ）3 ＳｉＳｉ（ＣＨ
3 ）3 、（ＣＨ3 ）3 ＳｉＣＨ2 Ｓｉ（ＣＨ3 ）3な
ど。
【００４１】水素化ケイ素およびフッ化ケイ素：Ｓｉ
Ｈ4 、Ｓｉ2 Ｈ6 、ＳｉＦ4 など。
Ｈ4 、Ｓｉ2 Ｈ6 、ＳｉＦ4 など。
【００４２】炭化水素：ＣＨ4 、Ｃ2 Ｈ6 、Ｃ3 Ｈ
8 、Ｃ2 Ｈ4 、Ｃ2 Ｈ2 など。
8 、Ｃ2 Ｈ4 、Ｃ2 Ｈ2 など。
【００４３】上記各原料ガスの流量比は、原料ガスの種
類や目的とする膜組成などに応じて適宜決定すればよ
い。
類や目的とする膜組成などに応じて適宜決定すればよ
い。
【００４４】ＳｉＯx 系材料をプラズマＣＶＤ法により
形成する場合、原料ガスとしては、上記の化合物とＯ
2 とを用いればよい。また、ＳｉＯx 系材料に屈折率制
御用の上記元素を添加する場合、さらに、これらの元素
を含む各種有機金属化合物、例えば、Ｂ2 Ｈ6 、ＰＨ
3 、Ｆ2 、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミ
ニウム、テトラメチルゲルマニウム、テトラエチルゲル
マニウム、テトラメチル鉛、テトラメチルスズ、テトラ
エチルスズ、ジメチル亜鉛などを原料ガスとして用いれ
ばよい。
形成する場合、原料ガスとしては、上記の化合物とＯ
2 とを用いればよい。また、ＳｉＯx 系材料に屈折率制
御用の上記元素を添加する場合、さらに、これらの元素
を含む各種有機金属化合物、例えば、Ｂ2 Ｈ6 、ＰＨ
3 、Ｆ2 、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミ
ニウム、テトラメチルゲルマニウム、テトラエチルゲル
マニウム、テトラメチル鉛、テトラメチルスズ、テトラ
エチルスズ、ジメチル亜鉛などを原料ガスとして用いれ
ばよい。
【００４５】図１に示す構成の本発明の光導波路は、通
常、図３に示す手順で作製される。
常、図３に示す手順で作製される。
【００４６】 図３（ａ）：基板２上に下部クラッド
層２１を形成する。下部クラッド層は、上述したように
プラズマＣＶＤ法により形成することが好ましいが、常
圧ＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、スパッタ法等の他の方法に
より形成してもよい。
層２１を形成する。下部クラッド層は、上述したように
プラズマＣＶＤ法により形成することが好ましいが、常
圧ＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、スパッタ法等の他の方法に
より形成してもよい。
【００４７】 図３（ｂ）：下部クラッド層２１を被
覆するコア層３１を形成する。
覆するコア層３１を形成する。
【００４８】 図３（ｃ）：コア層３１を被覆するマ
スクパターン４を形成する。マスクパターン４は、コア
層３１をエッチング等によりコア３とする際のマスクと
なるものであり、Ｗ等の各種金属から構成されることが
好ましい。マスクパターン４は、まず、コア層３１全面
を被覆するマスク層をスパッタ法などにより形成し、こ
のマスク層をドライエッチングやフォトリソグラフィー
などによりパターニングして形成すればよい。
スクパターン４を形成する。マスクパターン４は、コア
層３１をエッチング等によりコア３とする際のマスクと
なるものであり、Ｗ等の各種金属から構成されることが
好ましい。マスクパターン４は、まず、コア層３１全面
を被覆するマスク層をスパッタ法などにより形成し、こ
のマスク層をドライエッチングやフォトリソグラフィー
などによりパターニングして形成すればよい。
【００４９】 図３（ｄ）：コア層３１のマスクパタ
ーン４で被覆された領域以外を選択的に除去し、コア３
を形成する。コア層３１の選択的除去は、ドライエッチ
ングやフォトリソグラフィーなどにより行なえばよい。
ＳｉＣＨ系のコア層は、ＣＦ4 ＋Ｏ2 の混合ガスを用い
るリアクティブイオンエッチング等により容易にエッチ
ングでき、また、リフトオフによりエッチングすること
もできる。コア３形成後、エッチング等によりマスクパ
ターン４を除去する。
ーン４で被覆された領域以外を選択的に除去し、コア３
を形成する。コア層３１の選択的除去は、ドライエッチ
ングやフォトリソグラフィーなどにより行なえばよい。
ＳｉＣＨ系のコア層は、ＣＦ4 ＋Ｏ2 の混合ガスを用い
るリアクティブイオンエッチング等により容易にエッチ
ングでき、また、リフトオフによりエッチングすること
もできる。コア３形成後、エッチング等によりマスクパ
ターン４を除去する。
【００５０】 図３（ｅ）：上部クラッド層２２を形
成する。上部クラッド層は、上述したようにプラズマＣ
ＶＤ法により形成することが好ましいが、常圧ＣＶＤ
法、減圧ＣＶＤ法、スパッタ法等の他の方法により形成
してもよい。
成する。上部クラッド層は、上述したようにプラズマＣ
ＶＤ法により形成することが好ましいが、常圧ＣＶＤ
法、減圧ＣＶＤ法、スパッタ法等の他の方法により形成
してもよい。
【００５１】上部クラッド層形成後、基板と各層との積
層体を所定の寸法に切断し、端面を研磨して光導波路素
子とする。
層体を所定の寸法に切断し、端面を研磨して光導波路素
子とする。
【００５２】なお、上部クラッド層形成後、必要に応じ
て熱処理を施してもよい。
て熱処理を施してもよい。
【００５３】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。
をさらに詳細に説明する。
【００５４】＜実施例１＞表１に示す光導波路サンプル
を以下の手順で作製した。
を以下の手順で作製した。
【００５５】サンプルNo. １０１ ＣＶＤ装置のチャンバ内を１０-5Torr以下まで減圧した
後、（ＣＨ3 ）ＳｉＨ3 （流量１０SCCM）とＣＨ4 （流
量２SCCM）とを原料ガスとして導入し、圧力を０．５To
rrとした。そして、バイアス印加プラズマＣＶＤ法によ
り、Ｓｉ（１００）基板上に厚さ１０μm の下部クラッ
ド層を形成した。プラズマＣＶＤの条件は、ＲＦ電源パ
ワー５５Ｗ、周波数１３．５６MHz とし、対向電極には
ＳｉＯ2板を用いた。ＤＣバイアス電圧を表１に示す。
下部クラッド層の組成を化学分析により測定し、また、
下部クラッド層の波長１３１０nmにおける屈折率ｎ2 お
よび吸収係数ｋ2 を測定した。結果を表１に示す。
後、（ＣＨ3 ）ＳｉＨ3 （流量１０SCCM）とＣＨ4 （流
量２SCCM）とを原料ガスとして導入し、圧力を０．５To
rrとした。そして、バイアス印加プラズマＣＶＤ法によ
り、Ｓｉ（１００）基板上に厚さ１０μm の下部クラッ
ド層を形成した。プラズマＣＶＤの条件は、ＲＦ電源パ
ワー５５Ｗ、周波数１３．５６MHz とし、対向電極には
ＳｉＯ2板を用いた。ＤＣバイアス電圧を表１に示す。
下部クラッド層の組成を化学分析により測定し、また、
下部クラッド層の波長１３１０nmにおける屈折率ｎ2 お
よび吸収係数ｋ2 を測定した。結果を表１に示す。
【００５６】次に、下部クラッド層上に厚さ５μm のコ
ア層を形成した。プラズマＣＶＤの条件は、ＲＦ電源パ
ワー２２０Ｗとし、ＤＣバイアス電圧を表１に示す値と
した以外は下部クラッド層形成条件と同様とした。コア
層の組成、波長１３１０nmにおける屈折率ｎ1 および吸
収係数ｋ1 を、表１に示す。
ア層を形成した。プラズマＣＶＤの条件は、ＲＦ電源パ
ワー２２０Ｗとし、ＤＣバイアス電圧を表１に示す値と
した以外は下部クラッド層形成条件と同様とした。コア
層の組成、波長１３１０nmにおける屈折率ｎ1 および吸
収係数ｋ1 を、表１に示す。
【００５７】次に、リアクティブイオンエッチング法を
用いて、ＣＦ4 ＋Ｏ2 の混合ガスでコア層をエッチング
し、断面矩形状（断面の高さ５μm 、幅５μm ）のコア
とした。
用いて、ＣＦ4 ＋Ｏ2 の混合ガスでコア層をエッチング
し、断面矩形状（断面の高さ５μm 、幅５μm ）のコア
とした。
【００５８】次に、下部クラッド層形成条件と同条件
で、コア上面からの高さが１０μm となるように上部ク
ラッド層を形成し、光導波路サンプルとした。上部クラ
ッド層の組成、屈折率および吸収係数は、下部クラッド
層と同一である。
で、コア上面からの高さが１０μm となるように上部ク
ラッド層を形成し、光導波路サンプルとした。上部クラ
ッド層の組成、屈折率および吸収係数は、下部クラッド
層と同一である。
【００５９】このサンプルの波長１３１０nmにおける挿
入損失を測定した。また、前記した比屈折率差および開
口数を算出した。結果を表１に示す。
入損失を測定した。また、前記した比屈折率差および開
口数を算出した。結果を表１に示す。
【００６０】サンプルNo. １０２ ＲＦ電源パワーを２００Ｗとし、ＤＣバイアス電圧を表
１に示す値とした以外はサンプルNo. １０１と同様にし
て下部クラッド層を形成した。
１に示す値とした以外はサンプルNo. １０１と同様にし
て下部クラッド層を形成した。
【００６１】次いで、ＲＦ電源パワーを２００Ｗとし、
ＤＣバイアス電圧を表１に示す値とした以外はサンプル
No. １０１と同様にしてコア層を形成した。
ＤＣバイアス電圧を表１に示す値とした以外はサンプル
No. １０１と同様にしてコア層を形成した。
【００６２】サンプルNo. １０１と同様にしてコア層を
エッチングした後、下部クラッド層と同条件で上部クラ
ッド層を形成し、光導波路サンプルとした。このサンプ
ルの光学特性および挿入損失を表１に示す。
エッチングした後、下部クラッド層と同条件で上部クラ
ッド層を形成し、光導波路サンプルとした。このサンプ
ルの光学特性および挿入損失を表１に示す。
【００６３】サンプルNo. １０３ ＣＨ4 （流量２SCCM）に替えてＣ2 Ｈ2 （流量５SCCM）
を用い、ＲＦ電源パワーを３００Ｗとし、ＤＣバイアス
電圧を表１に示す値とした以外はサンプルNo.１０１と
同様にしてコア層を形成した。下部クラッド層および上
部クラッド層は、サンプルNo. １０１と同様にして形成
した。このサンプルの光学特性および挿入損失を表１に
示す。
を用い、ＲＦ電源パワーを３００Ｗとし、ＤＣバイアス
電圧を表１に示す値とした以外はサンプルNo.１０１と
同様にしてコア層を形成した。下部クラッド層および上
部クラッド層は、サンプルNo. １０１と同様にして形成
した。このサンプルの光学特性および挿入損失を表１に
示す。
【００６４】サンプルNo. １０４ ＣＨ4 の流量を５０SCCMとし、ＲＦ電源パワーを７５Ｗ
とし、ＤＣバイアス電圧を表１に示す値とした以外はサ
ンプルNo. １０１と同様にしてコア層を形成した。下部
クラッド層および上部クラッド層は、サンプルNo. １０
１と同様にして形成した。このサンプルの光学特性およ
び挿入損失を表１に示す。
とし、ＤＣバイアス電圧を表１に示す値とした以外はサ
ンプルNo. １０１と同様にしてコア層を形成した。下部
クラッド層および上部クラッド層は、サンプルNo. １０
１と同様にして形成した。このサンプルの光学特性およ
び挿入損失を表１に示す。
【００６５】サンプルNo. １０５ 下部クラッド層および上部クラッド層の形成に際して、
原料ガスとしてＳｉＨ4 （流量５SCCM）およびＯ2 （流
量１２SCCM）を用い、ＲＦ電源パワーを２５０Ｗとし、
ＤＣバイアス電圧を表１に示す値とした。これら以外は
サンプルNo. １０１と同様にして、光導波路サンプルを
作製した。このサンプルの光学特性および挿入損失を表
１に示す。
原料ガスとしてＳｉＨ4 （流量５SCCM）およびＯ2 （流
量１２SCCM）を用い、ＲＦ電源パワーを２５０Ｗとし、
ＤＣバイアス電圧を表１に示す値とした。これら以外は
サンプルNo. １０１と同様にして、光導波路サンプルを
作製した。このサンプルの光学特性および挿入損失を表
１に示す。
【００６６】サンプルNo. １０６ コア形成に際して、ＤＣバイアス電圧を表１に示す値と
し、下部クラッド層および上部クラッド層形成に際し
て、原料ガスとしてＳｉＨ4 （流量７SCCM）、Ｏ2 （流
量１５SCCM）およびテトラメチルスズ（流量３SCCM）を
用い、ＲＦ電源として１MHz 、１００Ｗのものを用い、
ＤＣバイアス電圧を表１に示す値とした以外は、サンプ
ルNo. １０１と同様にして光導波路サンプルを作製し
た。このサンプルの光学特性および挿入損失を表１に示
す。
し、下部クラッド層および上部クラッド層形成に際し
て、原料ガスとしてＳｉＨ4 （流量７SCCM）、Ｏ2 （流
量１５SCCM）およびテトラメチルスズ（流量３SCCM）を
用い、ＲＦ電源として１MHz 、１００Ｗのものを用い、
ＤＣバイアス電圧を表１に示す値とした以外は、サンプ
ルNo. １０１と同様にして光導波路サンプルを作製し
た。このサンプルの光学特性および挿入損失を表１に示
す。
【００６７】サンプルNo. １０７ 下部クラッド層および上部クラッド層の形成には、Ｓｉ
Ｏ2 をターゲットとしたスパッタ法を用いた。コア層は
組成がＳｉＯＮＨであり、その形成には、原料ガスとし
てＳｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 （流量１０SCCM）、Ｎ2 （流量
５SCCM）およびＯ2 （流量２SCCM）を用い、ＲＦ電源パ
ワーを２００ＷとしたプラズマＣＶＤ法を利用した。こ
れら以外はサンプルNo. １０１と同様とした。
Ｏ2 をターゲットとしたスパッタ法を用いた。コア層は
組成がＳｉＯＮＨであり、その形成には、原料ガスとし
てＳｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 （流量１０SCCM）、Ｎ2 （流量
５SCCM）およびＯ2 （流量２SCCM）を用い、ＲＦ電源パ
ワーを２００ＷとしたプラズマＣＶＤ法を利用した。こ
れら以外はサンプルNo. １０１と同様とした。
【００６８】
【表１】
【００６９】表１に示される結果から、本発明の効果が
明らかである。すなわち、コア、またはコアおよびクラ
ッド層を所定組成のＳｉＣＨ系材料から構成することに
より、挿入損失を小さくでき、しかも開口数を大きくす
ることができる。
明らかである。すなわち、コア、またはコアおよびクラ
ッド層を所定組成のＳｉＣＨ系材料から構成することに
より、挿入損失を小さくでき、しかも開口数を大きくす
ることができる。
【００７０】なお、Ｘ線回折により、コアおよびクラッ
ド層が非晶質であることが確認された。
ド層が非晶質であることが確認された。
【００７１】＜実施例２＞原料ガスとして（ＣＨ3 ）4
Ｓｉを用い、チャンバ内圧力を０．０２５Torrとし、Ｒ
Ｆ電源パワーを５００Ｗとし、ＤＣバイアス電圧を表２
に示す値とした以外はサンプルNo. １０１と同様にして
コア層を形成した。表２に示すコア層について、サンプ
ルNo. １０１と同様にしてｎ1 およびｋ1 を測定した。
結果を表２に示す。
Ｓｉを用い、チャンバ内圧力を０．０２５Torrとし、Ｒ
Ｆ電源パワーを５００Ｗとし、ＤＣバイアス電圧を表２
に示す値とした以外はサンプルNo. １０１と同様にして
コア層を形成した。表２に示すコア層について、サンプ
ルNo. １０１と同様にしてｎ1 およびｋ1 を測定した。
結果を表２に示す。
【００７２】
【表２】
【００７３】表２から、バイアス電圧を変更することに
より屈折率を広い範囲内で制御できること、また、吸収
係数を常に小さくできることがわかる。
より屈折率を広い範囲内で制御できること、また、吸収
係数を常に小さくできることがわかる。
【図１】本発明の光導波路の構成例を示す断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の光導波路の構成例を示す断面図であ
る。
る。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、光導波路の製造工程を説明
するための断面図である。
するための断面図である。
２ 基板 ２１ 下部クラッド層 ２２ 上部クラッド層 ３ コア ３１ コア層 ４ マスクパターン
Claims (8)
- 【請求項１】 屈折率ｎ1 のコアの周面が、屈折率ｎ2
（ｎ1 ＞ｎ2 ）の下部クラッド層と屈折率ｎ3 （ｎ1 ＞
ｎ3 ）の上部クラッド層とで被覆されており、コアがＳ
ｉ、ＣおよびＨを主成分とし、この主成分の組成が 式Ｉ ＳｉＣX1ＨY1 （上記式ＩにおいてＸ１およびＹ１は原子比を表わし、 ０＜Ｘ１≦１０、 ０．１≦Ｙ１／（１＋Ｘ１）≦４ である）で表わされる光導波路。 - 【請求項２】 下部クラッド層がＳｉ、ＣおよびＨを主
成分とし、この主成分の組成が 式II ＳｉＣX2ＨY2 （上記式IIにおいてＸ２およびＹ２は原子比を表わし、 ０＜Ｘ２≦１０、 ０．１≦Ｙ２／（１＋Ｘ２）≦４ である）で表わされる請求項１の光導波路。 - 【請求項３】 上部クラッド層がＳｉ、ＣおよびＨを主
成分とし、この主成分の組成が 式III ＳｉＣX3ＨY3 （上記式III においてＸ３およびＹ３は原子比を表わ
し、 ０＜Ｘ３≦１０、 ０．１≦Ｙ３／（１＋Ｘ３）≦４ である）で表わされる請求項１または２の光導波路。 - 【請求項４】 上部クラッド層および／または下部クラ
ッド層がＳｉＯx （１．５≦ｘ≦２．５）を主成分とす
る請求項１〜３のいずれかの光導波路。 - 【請求項５】 ＳｉＯx を主成分とするクラッド層が、
Ｂ、Ｐ、Ｆ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｍｏ、ＡｌおよびＦｅから選
択される少なくとも１種の元素を含む請求項４の光導波
路。 - 【請求項６】 コアの屈折率ｎ1 が波長１３１０nmにお
いて１．４〜３．０である請求項１〜５のいずれかの光
導波路。 - 【請求項７】 請求項１〜６の光導波路を製造する方法
であって、コアをプラズマＣＶＤ法により形成するか、
コアならびに上部クラッド層および／または下部クラッ
ド層をプラズマＣＶＤ法により形成する光導波路の製造
方法。 - 【請求項８】 前記プラズマＣＶＤ法がバイアス印加プ
ラズマＣＶＤ法である請求項７の光導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20539495A JP3943149B2 (ja) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | 光導波路およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20539495A JP3943149B2 (ja) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | 光導波路およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0933739A true JPH0933739A (ja) | 1997-02-07 |
| JP3943149B2 JP3943149B2 (ja) | 2007-07-11 |
Family
ID=16506104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20539495A Expired - Fee Related JP3943149B2 (ja) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | 光導波路およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3943149B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019003029A (ja) * | 2017-06-15 | 2019-01-10 | 日本電信電話株式会社 | 光導波路およびその製造方法 |
| JP2019082576A (ja) * | 2017-10-31 | 2019-05-30 | 日本電信電話株式会社 | 光導波路およびその製造方法 |
-
1995
- 1995-07-19 JP JP20539495A patent/JP3943149B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2019003029A (ja) * | 2017-06-15 | 2019-01-10 | 日本電信電話株式会社 | 光導波路およびその製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3943149B2 (ja) | 2007-07-11 |
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