JPH10282351A - Optical waveguide, and optoelectronic mixed substrate - Google Patents
Optical waveguide, and optoelectronic mixed substrateInfo
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- JPH10282351A JPH10282351A JP9404097A JP9404097A JPH10282351A JP H10282351 A JPH10282351 A JP H10282351A JP 9404097 A JP9404097 A JP 9404097A JP 9404097 A JP9404097 A JP 9404097A JP H10282351 A JPH10282351 A JP H10282351A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光通信システムまた
はコンピュータ等の電子回路基板間の光信号接続部分あ
るいは電子回路基板内の素子間の光信号変換領域に用い
られる光導波路ならびに光電子混在基板に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide used in an optical signal connection portion between electronic circuit boards of an optical communication system or a computer or an optical signal conversion area between elements in an electronic circuit board, and a photoelectric mixed substrate. It is.
【0002】[0002]
【従来の技術】光通信システムやコンピュータ等におけ
る情報処理の高速化・大容量化の要求に対し、電気信号
伝送のみでは伝送容量や電磁誘導等の制限があるため、
集積回路素子間やそれらを搭載した基板間あるいは複数
の回路基板を集積したボード間の信号伝送について、光
信号伝送の利用が積極的に進められている。この場合、
伝送される信号の処理は電子部品が担っているため、光
信号伝送を利用した情報処理には光信号と電気信号の間
の信号変換が必要である。2. Description of the Related Art In response to demands for high-speed and large-capacity information processing in optical communication systems and computers, transmission of electric signals alone has limitations on transmission capacity and electromagnetic induction.
The use of optical signal transmission has been actively promoted for signal transmission between integrated circuit elements, between boards on which they are mounted, or between boards on which a plurality of circuit boards are integrated. in this case,
Since electronic components are responsible for processing transmitted signals, information processing using optical signal transmission requires signal conversion between optical signals and electrical signals.
【0003】そのような光信号と電気信号の信号変換領
域には、光ファイバもしくは光導波路からなる光の伝送
路や、レーザダイオード・フォトダイオード等の光電子
変換素子、光電子変換素子と電子回路とを組み合わせた
光電集積回路(OEIC)や光信号のみで情報処理をす
る光集積回路(光IC)、電子素子の制御や電気信号の
処理を行なうためのIC・LSI等の集積回路素子、電
子部品を高速で駆動するための高周波電気回路等が混在
することとなる。[0003] In such a signal conversion region between an optical signal and an electric signal, a light transmission path composed of an optical fiber or an optical waveguide, an optoelectronic conversion element such as a laser diode or a photodiode, an optoelectronic conversion element and an electronic circuit are provided. Integrated optical devices (OEICs), optical integrated circuits (optical ICs) that process information only with optical signals, integrated circuit devices such as ICs and LSIs for controlling electronic devices and processing electrical signals, and electronic components. High-frequency electric circuits and the like for driving at high speed are mixed.
【0004】従来、光信号と電気信号の信号変換領域に
は個別の光部品および電子部品により組み立てられたモ
ジュールが用いられていたが、光信号と電気信号の信号
変換領域においてさらなる光部品・電子部品の高密度実
装化および光接続の高効率化を図るべく、1つの基板上
に受発光素子等の光電子変換素子、ならびに光導波路、
受発光素子制御用LSIやOEIC・光IC・OEIC
制御用LSIを始めとする集積回路素子、高周波電気回
路等を混在させた、光電子マルチチップモジュール(O
E−MCM)といわれるような光電子混在基板の実用化
に向けて研究開発が進められている。Conventionally, a module assembled from individual optical components and electronic components has been used in the signal conversion region of an optical signal and an electric signal. In order to achieve high-density mounting of components and high efficiency of optical connection, a photoelectric conversion element such as a light receiving / emitting element, and an optical waveguide on one substrate;
LSIs for controlling light receiving and emitting elements, OEIC, optical IC, OEIC
An opto-electronic multi-chip module (O / O) that includes integrated circuit elements such as control LSIs, high-frequency electric circuits, etc.
Research and development are proceeding toward the practical use of a photo-electron mixed substrate called E-MCM).
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】光電子混在基板におい
て光電子変換素子として複数の受発光素子を実装する場
合、受発光素子の高密度実装や光導波路を用いた光回路
の高密度化に伴い、光信号が基板内を迷光となって伝搬
することによるクロストークの発生の問題が大きくなっ
ている。このような迷光としては、例えば光導波路の壁
面の荒れや屈折率分布の揺らぎに起因する散乱光や、光
導波路の曲がり部で発生する放射光、光導波路と発光素
子との接続部分で発光素子からの発光光と光導波路の伝
搬光とのモードフィールド径のミスマッチのために生じ
る漏れ光、光導波路と光ファイバとの接続部分で両者の
伝搬光のモードフィールド径のミスマッチのために生じ
る漏れ光などがあり、これらが本来伝搬すべき光導波路
以外の光導波路と結合して伝搬したり、本来入射すべき
受光素子以外の受光素子に入射したりして、クロストー
クが発生することとなる。In the case where a plurality of light receiving and emitting elements are mounted as photoelectric conversion elements on a photoelectric mixed substrate, a light emitting and receiving element is mounted at a high density and an optical circuit using an optical waveguide is densified. The problem of the occurrence of crosstalk due to the signal propagating as stray light in the substrate has been increasing. Such stray light includes, for example, scattered light caused by the roughness of the wall surface of the optical waveguide and fluctuation of the refractive index distribution, radiated light generated at the bent portion of the optical waveguide, and the light emitting element at the connection between the optical waveguide and the light emitting element. Light leaked due to the mismatch of the mode field diameter between the light emitted from the optical waveguide and the light propagating in the optical waveguide, and the leak light generated due to the mismatch in the mode field diameter of the light propagated at the connection between the optical waveguide and the optical fiber These may be coupled to and propagate with an optical waveguide other than the optical waveguide that should originally propagate, or may be incident on a light receiving element other than the light receiving element that should originally be incident, resulting in crosstalk.
【0006】これに対して、例えば特開平4−152396号
公報には、屈折率の高いコア導波路(屈折率が基板材料
の石英ガラスよりも約0.3 %高いSiO2 −TiO2 系
ガラス膜から成る)を屈折率の低いクラッド層(屈折率
がコア導波路より約0.3 %低いSiO2 −P2 O5 −B
2 O3 系ガラス膜から成る)で覆った構造の光導波路か
らなる光導波路型光合分波素子と、この光導波路型光合
分波素子の一方端の光送受信端導波路に光学的に結合さ
れた光ファイバと、前記光導波路型光合分波素子の他方
端の複数の光送受信端導波路にそれぞれ光学的に1対1
に結合された半導体レーザもしくは受信用フォトダイオ
ードを具備した光伝送モジュールにおいて、前記光導波
路型光合分波素子の前記コア導波路を覆う前記クラッド
層の外側に、このクラッド層より屈折率の高い光吸収層
(屈折率が石英ガラスよりも約0.3 %高いSiO2 −T
iO2 系ガラスから成る)を設けた光伝送モジュールが
開示されている。On the other hand, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-152396 discloses a core waveguide having a high refractive index (a SiO 2 -TiO 2 glass film having a refractive index about 0.3% higher than that of quartz glass as a substrate material). To a cladding layer having a low refractive index (SiO 2 -P 2 O 5 -B having a refractive index about 0.3% lower than that of the core waveguide).
An optical waveguide type optical demultiplexing element consisting of the structure of an optical waveguide covered with 2 O consists of 3 type glass film), it is optically coupled to the optical transceiver Tanshirube waveguide at one end of the optical waveguide type optical demultiplexing element Optical fiber and a plurality of optical transmission / reception end waveguides at the other end of the optical waveguide type optical multiplexing / demultiplexing device.
In the optical transmission module having the semiconductor laser or the receiving photodiode coupled to the optical waveguide, the light having a higher refractive index than the cladding layer is provided outside the cladding layer covering the core waveguide of the optical waveguide type optical multiplexer / demultiplexer. Absorbing layer (SiO 2 -T whose refractive index is about 0.3% higher than quartz glass
An optical transmission module provided with an iO 2 -based glass) is disclosed.
【0007】この光伝送モジュールによれば、光導波路
のクラッド層の外側に設けられたクラッド層より屈折率
の高い光吸収層は、クラッド層を通過する余分な光を吸
収し、その伝搬を防ぐ機能を有するので、光送信端導波
路に入射される半導体レーザ出射光あるいは光送受信端
導波路へ光学的に結合された光ファイバより入射される
受信光と光導波路とのニアフィールド分布の違いにより
励起されるクラッドモードや、光導波路中の散乱光、光
導波路の曲がり部で発生する放射光は、上記光吸収層で
吸収されるため、光導波路への再漏れ込み、ならびに光
受信端導波路へ光学的に結合された受信用フォトダイオ
ードへの漏れ込みが防止されてクロストークの劣化が抑
えられ、送信光と受信光とのアイソレーションを高く確
保することができるというものである。According to this optical transmission module, the light absorption layer having a higher refractive index than the cladding layer provided outside the cladding layer of the optical waveguide absorbs extra light passing through the cladding layer and prevents its propagation. Due to the difference in near-field distribution between the optical waveguide and the receiving laser light emitted from the semiconductor laser or the optical fiber optically coupled to the optical transmitting and receiving end waveguide, the optical waveguide has a function. The cladding mode to be excited, the scattered light in the optical waveguide, and the radiated light generated in the bent portion of the optical waveguide are absorbed by the light absorbing layer, so that they re-leak into the optical waveguide, and the light receiving end waveguide. Leakage into the receiving photodiode that is optically coupled to is prevented, cross-talk degradation is suppressed, and high isolation between transmitted light and received light can be ensured. Is that.
【0008】しかしながら、この特開平4−152306号公
報に開示された光伝送モジュールによっても、光吸収層
はクラッド層との屈折率の差を利用するものであるため
完全に迷光や外部への漏れ光を吸収あるいは遮断するこ
とができず、クロストークの発生を完全に防止すること
はできないという問題点があった。However, according to the optical transmission module disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-152306, the light absorption layer utilizes the difference in the refractive index between the light absorption layer and the cladding layer, so that stray light or leakage to the outside is completely lost. There is a problem that light cannot be absorbed or blocked, and the occurrence of crosstalk cannot be completely prevented.
【0009】また、光電子混在基板は、光電子変換素子
や集積回路素子・高周波電気回路等を光導波路と混在さ
せるために通常の電気回路基板上に光導波路を形成する
必要があり、その電気回路基板の表面は平坦であること
が要求される。さらに、光導波路を形成する際に電気回
路基板自体や電気配線・光電子変換素子・集積回路素子
・高周波電気回路等にダメージを与えないことも要求さ
れ、光導波路形成時の温度や形成の際の応力・導波路コ
ア部の加工による基板や各部品へのダメージ等を考慮し
なければならない。[0009] Further, in order to mix an optoelectronic conversion element, an integrated circuit element, a high-frequency electric circuit and the like with an optical waveguide, it is necessary to form an optical waveguide on a normal electric circuit board. Is required to be flat. Furthermore, when forming the optical waveguide, it is required not to damage the electric circuit board itself, electric wiring, opto-electronic conversion element, integrated circuit element, high-frequency electric circuit, and the like. It is necessary to consider the damage to the substrate and each component due to the processing of the stress and the waveguide core.
【0010】上記特開平4−152396号公報に開示された
光伝送モジュールでは、石英ガラスを基板として珪酸ガ
ラス系の光学材料により光導波路および光吸収層を形成
しており、その光吸収層の形成には高温プロセスを必要
とするため、通常の各種の電気回路基板を用いる光電子
混在基板には適用できないという問題点もあった。In the optical transmission module disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-152396, an optical waveguide and a light absorbing layer are formed of a silicate glass based optical material using quartz glass as a substrate, and the light absorbing layer is formed. Requires a high-temperature process, and thus cannot be applied to a photoelectric mixed substrate using various ordinary electric circuit boards.
【0011】本発明は以上のような従来技術の問題点に
鑑みて案出されたものであり、その目的は、迷光や外部
への漏れ光をなくすことができ、クロストークの発生を
ほぼ完全に防止でき、しかも光導波路の形成に高温プロ
セスを必要とせずに各種の電気回路基板を利用すること
ができる、高品質の信号変換および光信号伝送が可能な
光導波路を提供することにある。The present invention has been devised in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has an object to eliminate stray light and light leaking to the outside, and to reduce the occurrence of crosstalk almost completely. An object of the present invention is to provide an optical waveguide capable of high-quality signal conversion and optical signal transmission, which can prevent various problems and can use various electric circuit boards without requiring a high-temperature process for forming the optical waveguide.
【0012】また本発明の目的は、光導波路における迷
光や外部への漏れ光をなくすことができ、クロストーク
の発生をほぼ完全に防止でき、しかも光導波路の形成に
高温プロセスを必要とせずに各種の電気回路基板を利用
することができる、高品質の信号変換および光信号伝送
が可能な光電子混在基板を提供することにある。Another object of the present invention is to eliminate stray light and light leakage to the outside in an optical waveguide, to almost completely prevent the occurrence of crosstalk, and to eliminate the need for a high-temperature process for forming the optical waveguide. It is an object of the present invention to provide an opto-electronic mixed substrate capable of utilizing various electric circuit boards and capable of high-quality signal conversion and optical signal transmission.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明の光導波路は、ク
ラッド部内にコア部が形成されるとともに前記クラッド
部の外表面が金属膜で被覆されていることを特徴とする
ものである。An optical waveguide according to the present invention is characterized in that a core portion is formed in a cladding portion and an outer surface of the cladding portion is covered with a metal film.
【0014】また本発明の光導波路は、上記構成の光導
波路において、前記金属膜が前記コア部を伝送させる光
の周波数よりも大きなプラズマ周波数を有する金属から
成ることを特徴とするものである。The optical waveguide according to the present invention is characterized in that, in the optical waveguide having the above-mentioned structure, the metal film is made of a metal having a plasma frequency higher than a frequency of light transmitted through the core.
【0015】また、本発明の光電子混在基板は、基板上
に、クラッド部内にコア部が形成されて成る光導波路
と、光電子変換素子と電子回路とを組み合わせて成る光
電集積回路もしくは光集積回路と、集積回路または高周
波電気回路とを具備して成る光電子混在基板であって、
前記光導波路のクラッド部の外表面が金属膜で被覆され
ていることを特徴とするものである。Further, the opto-electron mixed substrate of the present invention includes an optical waveguide having a core portion formed in a cladding portion on a substrate, an opto-electronic integrated circuit or an opto-integrated circuit formed by combining an opto-electronic conversion element and an electronic circuit. , An opto-electronic mixed substrate comprising an integrated circuit or a high-frequency electric circuit,
An outer surface of the clad portion of the optical waveguide is covered with a metal film.
【0016】また本発明の光電子混在基板は、上記構成
の光電子混在基板において、前記金属膜が前記コア部を
伝送させる光の周波数よりも大きなプラズマ周波数を有
する金属から成ることを特徴とするものである。Further, the photoelectric mixed substrate according to the present invention is characterized in that, in the photoelectric mixed substrate configured as described above, the metal film is made of a metal having a plasma frequency higher than the frequency of light transmitted through the core. is there.
【0017】本発明の光導波路によれば、光導波路を構
成するクラッド部の外表面が金属膜で覆われていること
から、光導波路から外部への漏れ光および外部から光導
波路への迷光はこれら金属膜で反射もしくは吸収されて
遮断されるため迷光や漏れ光がなくなり、クロストーク
の発生をほぼ完全に防止できるものとなる。According to the optical waveguide of the present invention, since the outer surface of the cladding constituting the optical waveguide is covered with the metal film, the leaked light from the optical waveguide to the outside and the stray light from the outside to the optical waveguide are reduced. Since the light is reflected or absorbed by these metal films and is blocked, stray light and leaked light are eliminated, and the occurrence of crosstalk can be almost completely prevented.
【0018】また、金属膜によって光導波路のクラッド
部の外表面を被覆する際には蒸着法やスパッタリング法
・CVD法等の薄膜形成手法により金属膜を形成するこ
とができ、特開平4−152306号公報の光吸収層のように
ガラス系の光学材料を用いた高温プロセスを必要としな
いため、本発明の光導波路は通常の各種の電気回路基板
上に形成することができる。また、そのように高温プロ
セスを必要としない光導波路であることから、本発明の
光導波路を用いることにより高品質の信号変換および光
信号伝送が可能な光電子混在基板を実現することができ
る。When the outer surface of the clad portion of the optical waveguide is covered with a metal film, the metal film can be formed by a thin film forming technique such as a vapor deposition method, a sputtering method or a CVD method. Since a high-temperature process using a glass-based optical material is not required unlike the light absorbing layer disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-115, the optical waveguide of the present invention can be formed on various ordinary electric circuit boards. Further, since the optical waveguide does not require such a high-temperature process, the use of the optical waveguide of the present invention makes it possible to realize an opto-electronic mixed substrate capable of high-quality signal conversion and optical signal transmission.
【0019】そして、金属膜をコア部を伝送させる光の
周波数よりも大きなプラズマ周波数を有する金属から成
るものとした場合は、金属のプラズマ周波数よりも小さ
な周波数の光はその金属内を伝搬することができないた
め、その光は金属表面で確実に反射されて金属内に入射
することができないことから、光導波路から外部への漏
れ光および外部から光導波路への迷光がより効果的に反
射もしくは遮断されるため、クロストークの発生をより
完全に防止できるものとなる。If the metal film is made of a metal having a plasma frequency higher than the frequency of light transmitted through the core, light having a frequency lower than the metal plasma frequency propagates through the metal. Is not reflected, the light is surely reflected on the metal surface and cannot enter the metal, so that light leaked from the optical waveguide to the outside and stray light from the outside to the optical waveguide are more effectively reflected or blocked. Therefore, the occurrence of crosstalk can be more completely prevented.
【0020】本発明の光電子混在基板によれば、基板上
に形成されたクラッド部とコア部とから成る光導波路の
クラッド部の外表面が金属膜で被覆されていることか
ら、光導波路から外部への漏れ光および外部から光導波
路への迷光はこれら金属膜で反射もしくは吸収されて遮
断されるため迷光や漏れ光がなくなり、クロストークの
発生をほぼ完全に防止でき、高品質の信号変換および光
信号伝送が可能な光電子混在基板を実現することができ
る。According to the photoelectron-mixed substrate of the present invention, since the outer surface of the clad portion of the optical waveguide formed on the substrate and composed of the clad portion and the core portion is covered with the metal film, the optical waveguide is connected to the external portion. The stray light to the optical waveguide and the stray light to the optical waveguide from the outside are reflected or absorbed by these metal films and cut off.Therefore, stray light and stray light are eliminated, crosstalk can be almost completely prevented, and high quality signal conversion and It is possible to realize a photoelectric mixed substrate capable of transmitting optical signals.
【0021】また、金属膜によって光導波路のクラッド
部の外表面を被覆する際には蒸着法やスパッタリング法
・CVD法等の薄膜形成手法により金属膜を形成するこ
とができ、特開平4−152306号公報の光吸収層のように
ガラス系の光学材料を用いた高温プロセスを必要としな
いため、通常の各種の電気回路基板を用いて光電子混在
基板を構成することができる。When the outer surface of the clad portion of the optical waveguide is coated with a metal film, the metal film can be formed by a thin film forming technique such as a vapor deposition method, a sputtering method, or a CVD method. Since a high-temperature process using a glass-based optical material is not required unlike the light absorbing layer disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-115, a photo-electron mixed substrate can be formed using various ordinary electric circuit boards.
【0022】そして、金属膜をコア部を伝送させる光の
周波数よりも大きなプラズマ周波数を有する金属から成
るものとした場合は、金属のプラズマ周波数よりも小さ
な周波数の光はその金属内を伝搬することができないた
め、その光は金属表面で確実に反射されて金属内に入射
することができないことから、光導波路から外部への漏
れ光および外部から光導波路への迷光がより効果的に反
射もしくは遮断されるため、クロストークの発生をより
完全に防止でき、さらに高品質の信号変換および光信号
伝送が可能な光電子混在基板となる。When the metal film is made of a metal having a plasma frequency higher than the frequency of light transmitted through the core, light having a frequency lower than the metal plasma frequency propagates through the metal. Is not reflected, the light is surely reflected on the metal surface and cannot enter the metal, so that light leaked from the optical waveguide to the outside and stray light from the outside to the optical waveguide are more effectively reflected or blocked. Therefore, the occurrence of crosstalk can be more completely prevented, and an opto-electronic mixed substrate capable of high-quality signal conversion and optical signal transmission can be obtained.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本発明につき図面に基づい
て説明する。図1(a)〜(e)は本発明の光導波路の
実施の形態の一例を製造プロセスの工程毎に示す断面図
である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. 1A to 1E are cross-sectional views illustrating an example of an embodiment of an optical waveguide according to the present invention for each step of a manufacturing process.
【0024】図1(a)において1は基板、2は金属
膜、3は光導波路のクラッド部となるクラッド層、4は
光導波路のコア部となるコア層、5はコア層4のパター
ニング用のマスク金属膜である。In FIG. 1 (a), 1 is a substrate, 2 is a metal film, 3 is a cladding layer serving as a cladding portion of an optical waveguide, 4 is a core layer serving as a core portion of the optical waveguide, and 5 is a patterning layer for the core layer 4. Is a mask metal film.
【0025】まず、例えばシリコン(Si)やシリカ等
から成る基板1上にスパッタリング法等により例えばア
ルミニウム(Al)から成る金属膜2を被着形成し、フ
ォトリソグラフィ手法を用いて所望の光導波路のパター
ンとなるように金属膜2のパターニングを行なう。な
お、基板1としてはこの他にも銅ポリイミド基板やセラ
ミック基板・セラミック多層回路基板・薄膜多層回路基
板・Si回路基板などの各種の電気回路基板を利用する
ことができる。First, a metal film 2 made of, for example, aluminum (Al) is formed on a substrate 1 made of, for example, silicon (Si) or silica by sputtering or the like, and a desired optical waveguide is formed by photolithography. The metal film 2 is patterned so as to form a pattern. In addition, as the substrate 1, various electric circuit substrates such as a copper polyimide substrate, a ceramic substrate, a ceramic multilayer circuit substrate, a thin film multilayer circuit substrate, and a Si circuit substrate can be used.
【0026】次いで、その金属膜2の上にクラッド層3
を例えばシロキサンポリマ溶液を塗布して熱処理するこ
とにより、シロキサンポリマ膜(屈折率1.4405、λ=1.
55μm)により厚さ15μm程度に形成する。Next, a clad layer 3 is formed on the metal film 2.
For example, by applying a siloxane polymer solution and heat-treating the siloxane polymer film (refractive index: 1.4405, λ = 1.
55 μm) to a thickness of about 15 μm.
【0027】さらにそのクラッド層3の上に光導波路の
コア部となるコア層4を、例えばシロキサンポリマ溶液
にテトラ−n−ブトキシチタンを添加した混合液を塗布
して熱処理することにより、金属含有シロキサンポリマ
膜(屈折率1.4437、λ=1.55μm)により厚さ7μm程
度に形成する。Further, the core layer 4 serving as the core of the optical waveguide is coated on the cladding layer 3 by, for example, applying a mixed solution obtained by adding tetra-n-butoxytitanium to a siloxane polymer solution, and heat-treating the mixture. A siloxane polymer film (refractive index 1.4437, λ = 1.55 μm) is formed to a thickness of about 7 μm.
【0028】さらにそのコア層4の上にマスク金属層5
として例えばAl膜をスパッタリング法等により被着形
成する。このマスク金属層5には、この層5をマスクと
してコア層4を例えばRIE(反応性イオンエッチン
グ)法等によりエッチッグする際に十分な選択比がとれ
るものであれば、Al以外の材料を用いてもよい。Further, a mask metal layer 5 is formed on the core layer 4.
For example, an Al film is formed by sputtering or the like. For the mask metal layer 5, a material other than Al is used as long as a sufficient selectivity can be obtained when the core layer 4 is etched by, for example, RIE (Reactive Ion Etching) using the layer 5 as a mask. You may.
【0029】そして、マスク金属層5の上にコア部のパ
ターンとなるレジストパターン(図示せず)をフォトリ
ソグラフィ手法により形成し、マスク金属層5に対して
ウェットエッチングあるいはドライエッチングによりパ
ターニングを行なう。Then, a resist pattern (not shown) serving as a core pattern is formed on the mask metal layer 5 by photolithography, and the mask metal layer 5 is patterned by wet etching or dry etching.
【0030】次に、マスク金属層5上のレジストパター
ンを除去した後、例えばCF4 とO2 との混合ガスを用
いたRIE法等により、図1(b)に示すように、パタ
ーニングされたマスク金属層5’をマスクとしてコア層
4をエッチングして光導波路のコア部6を形成する。Next, after the resist pattern on the mask metal layer 5 is removed, the resist pattern is patterned as shown in FIG. 1B by, for example, the RIE method using a mixed gas of CF 4 and O 2 . The core layer 4 is etched using the mask metal layer 5 'as a mask to form the core 6 of the optical waveguide.
【0031】次に、マスク金属層5’を除去し、図1
(c)に示すように、クラッド層3上にクラッド層3と
同じ材料から成るクラッド層7例えばシロキサンポリマ
膜(屈折率1.4405、λ=1.55μm)を、コア部6を15μ
m程度の厚さで覆うように形成する。Next, the mask metal layer 5 'is removed, and FIG.
As shown in (c), a cladding layer 7 made of the same material as the cladding layer 3, for example, a siloxane polymer film (refractive index 1.4405, λ = 1.55 μm) is formed on the
It is formed so as to cover with a thickness of about m.
【0032】次に、クラッド層7の上に金属膜2と同じ
材料例えばAlから成る金属膜を形成して、上記と同様
にして光導波路となるパターンにパターニングし、それ
をマスクとしてRIE法によりクラッド層7・3をエッ
チングしてクラッド部8を形成する。Next, a metal film made of the same material as that of the metal film 2, for example, Al is formed on the cladding layer 7, and patterned into a pattern to be an optical waveguide in the same manner as described above. The cladding layers 8 are formed by etching the cladding layers 7 and 3.
【0033】これにより、図1(d)に示すように、コ
ア部6の高さが7μm、コア部6の屈折率が1.4437(λ
=1.55μm)、コア部6を囲むクラッド部8の上下左右
の厚みが各々15μmであり、クラッド部8の屈折率が1.
4405(λ=1.55μm)の、上面に金属膜9が形成された
埋め込み型の光導波路を形成する。As a result, as shown in FIG. 1D, the height of the core 6 is 7 μm, and the refractive index of the core 6 is 1.4437 (λ).
= 1.55 μm), the upper, lower, left and right thicknesses of the cladding part 8 surrounding the core part 6 are each 15 μm, and the refractive index of the cladding part 8 is 1.
A buried optical waveguide of 4405 (λ = 1.55 μm) having a metal film 9 formed on the upper surface is formed.
【0034】ここで、光導波路により伝送される光信号
はその光がコア部6内に完全に閉じ込められている訳で
はなくクラッド部8にもしみだして伝搬するため、コア
部6の外側のクラッド部8の厚みが薄過ぎると、後述す
る外側の金属膜11で光が吸収されて伝搬損失が大きくな
る。特にシングルモードの場合はその影響が顕著である
ためクラッド部8の厚みはコア部6の厚み程度以上の厚
みがあることが望ましい。Here, the optical signal transmitted by the optical waveguide is not completely confined in the core portion 6 but propagates by oozing into the cladding portion 8. If the thickness of the portion 8 is too thin, light is absorbed by the outer metal film 11 described later, and the propagation loss increases. In particular, in the case of the single mode, the influence is remarkable, so that the thickness of the clad portion 8 is desirably greater than the thickness of the core portion 6.
【0035】最後に、光導波路の側面に金属膜2・9と
連続させてそれらと同じ材料例えばAlから成る金属膜
10を形成することにより、クラッド部8内にコア部6が
形成されるとともにクラッド部8の外表面が金属膜11で
被覆されている本発明の光導波路12を得る。Finally, a metal film made of the same material as those, for example, Al, is formed on the side surface of the optical waveguide so as to be continuous with the metal films 2 and 9.
By forming 10, the optical waveguide 12 of the present invention in which the core 6 is formed in the clad 8 and the outer surface of the clad 8 is covered with the metal film 11 is obtained.
【0036】本発明の光導波路12においてクラッド部8
の外表面を被覆する金属膜11には、上述のAlの他に
も、この光導波路12のコア部6を伝送させる光として光
通信に使用される可視光から近赤外光の領域の光を反射
・吸収・遮蔽できる金属材料であってクラッド部8の外
表面に被覆膜を形成できるものであれば、種々の金属材
料を用いることができる。In the optical waveguide 12 of the present invention, the cladding 8
In addition to the above-mentioned Al, the metal film 11 covering the outer surface of the optical waveguide 12 has light in the range from visible light to near-infrared light used for optical communication as light for transmitting the core 6 of the optical waveguide 12. Various kinds of metal materials can be used as long as the metal material can reflect, absorb, and shield the outer surface of the clad portion 8 and form a coating film.
【0037】このような金属材料としては、例えばAl
やCu・Ti・Cr・Au・Pt・Mo等あるいはこれ
らの合金があり、これら金属材料を用いることにより、
電子ビーム蒸着法や抵抗加熱蒸着法等の各種の蒸着法あ
るいはスパッタリング法・CVD法などの薄膜形成手法
により容易に金属膜11を形成してクラッド部8を被覆す
ることができる。As such a metal material, for example, Al
Or Cu, Ti, Cr, Au, Pt, Mo, or alloys of these, and by using these metallic materials,
The clad portion 8 can be easily formed by forming the metal film 11 by various vapor deposition methods such as an electron beam vapor deposition method or a resistance heating vapor deposition method or a thin film forming method such as a sputtering method or a CVD method.
【0038】これにより、光導波路12から外部への漏れ
光および外部から光導波路12への迷光はこれら金属膜11
で反射もしくは吸収されて遮断されるため迷光や漏れ光
がなくなり、クロストークの発生をほぼ完全に防止でき
る光導波路12となる。As a result, the leakage light from the optical waveguide 12 to the outside and the stray light from the outside to the optical waveguide 12 are reduced by the metal film 11.
Because the light is reflected or absorbed and cut off, there is no stray light or leaked light, and the optical waveguide 12 can almost completely prevent the occurrence of crosstalk.
【0039】また、金属膜11をコア部6を伝送させる光
の周波数よりも大きなプラズマ周波数を有する金属から
成るものとした場合は、その金属のプラズマ周波数より
も小さな周波数の光に対する金属の屈折率は複素数とな
りその虚数部分が光波の減衰係数に関わるため金属膜11
表面で全反射されて入射することができない。When the metal film 11 is made of a metal having a plasma frequency higher than the frequency of the light transmitted through the core 6, the refractive index of the metal with respect to light having a frequency lower than the plasma frequency of the metal. Is a complex number and its imaginary part is related to the attenuation coefficient of the light wave.
It is totally reflected by the surface and cannot enter.
【0040】つまり、金属の場合には伝導電子の負の電
荷と正イオンからなる媒質とみなすことができ、これに
入射した周波数ωの電磁波が感じる屈折率nは、ωp を
プラズマ周波数とすると、n={1−(ωp 2 /
ω2 )}1/2 と書ける。ここで入射する電磁波の周波数
ωがプラズマ周波数ωp より小さい場合にはωp >ωと
なり、従ってnは虚数となり、入射した電磁波はe-mx
(ただし、eは自然対数、mはnの絶対値、xは電磁波
が媒質内に入射した距離)で減衰する。すなわち、この
電磁波は媒質内を伝搬することはできず、全反射され
る。That is, in the case of a metal, it can be regarded as a medium composed of negative charges of conduction electrons and positive ions. The refractive index n felt by an electromagnetic wave having a frequency ω incident on the medium is given by ω p being a plasma frequency. , N = {1- (ω p 2 /
ω 2 )} 1/2 . Here, if the frequency ω of the incident electromagnetic wave is smaller than the plasma frequency ω p , ω p > ω, so that n is an imaginary number, and the incident electromagnetic wave is e −mx
(Where e is the natural logarithm, m is the absolute value of n, and x is the distance at which the electromagnetic wave has entered the medium). That is, this electromagnetic wave cannot propagate through the medium and is totally reflected.
【0041】このような現象から、プラズマ周波数ωp
より小さな周波数ωの光は金属膜11内を伝搬することが
できないので、光導波路12から外部への漏れ光および外
部から光導波路12への迷光がより効果的に反射もしくは
遮断されるため、クロストークの発生をより完全に防止
できるものとなる。From such a phenomenon, the plasma frequency ω p
Since light having a smaller frequency ω cannot propagate through the metal film 11, the leakage light from the optical waveguide 12 to the outside and the stray light from the outside to the optical waveguide 12 are more effectively reflected or blocked, so that the Talk can be more completely prevented from occurring.
【0042】表1に、種々の金属についてプラズマ周波
数ωp とそれに対応したプラズマ波長λp の計算値を示
す。Table 1 shows the calculated values of the plasma frequency ω p and the corresponding plasma wavelength λ p for various metals.
【0043】[0043]
【表1】 [Table 1]
【0044】表1より、表1に示した金属のプラズマ波
長λp は、光通信で使用される光の波長λ=0.85μmあ
るいは1.30μm・1.55μmより短いこと、すなわち表1
に示した金属はこのような光通信で使用される光を全反
射することが分かる。From Table 1, the plasma wavelength λ p of the metal shown in Table 1 is shorter than the wavelength λ = 0.85 μm or 1.30 μm · 1.55 μm of the light used in optical communication.
It can be seen that the metal shown in FIG. 2 totally reflects light used in such optical communication.
【0045】なお、実際の金属の屈折率は複素屈折率
(n−ki、iは虚数単位)となる。The actual refractive index of the metal is a complex refractive index (n-ki, i is an imaginary unit).
【0046】表1に示した金属のうち主なものについ
て、光通信で使用される光の波長λ=0.85μm・1.30μ
m・1.55μmに対する複素屈折率を示す。For the main metals shown in Table 1, the wavelength λ of light used in optical communication is λ = 0.85 μm · 1.30 μm.
It shows the complex refractive index for m · 1.55 μm.
【0047】[0047]
【表2】 [Table 2]
【0048】また、金属膜11の厚みは、少なくともクラ
ッド部8の外表面の全面に被膜が形成されて被覆できる
ような厚み(一般的には数十nm以上)で、さらに、光
が金属表面に入射して全反射する場合であっても入射光
は金属内部にある程度侵入するために金属の膜厚が十分
出ない場合は金属膜の反対面に光がしみだすことがある
ことから、入射光のしみだしによる透過がないような厚
みとすることが必要である。そのような光のしみだしを
考慮した厚みについては、入射光のその金属中での減衰
係数αを用いて判断することができる。The thickness of the metal film 11 is such that a coating is formed on at least the entire outer surface of the clad portion 8 (generally, several tens of nm or more). Even if the light is incident on the metal and totally reflected, the incident light penetrates into the metal to some extent, and if the metal film thickness is not sufficient, the light may seep out to the opposite surface of the metal film. It is necessary to make the thickness such that there is no transmission due to light seeping. The thickness in consideration of such light seepage can be determined using the attenuation coefficient α of the incident light in the metal.
【0049】すなわち、減衰係数がαの金属中を距離1
/αだけ進むとその光の強度は1/e2 (eは自然対
数)となる。例えば、波長1.3 μmの光がアルミニウム
中を進む場合、複素屈折率は1.2 −13.2iであり、減衰
係数α=63.8μm-1となり、1/63.8μm=約0.02μm
の伝搬距離に対して光の強度が1/e2 となる。この場
合、その2倍の距離である0.04μmでは光の強度は0.01
5 倍となってこれは約−20dBに相当し、クロストーク
の発生の防止に十分有効なレベルとなる。That is, the distance 1 in the metal having the attenuation coefficient α
When the light advances by / α, the light intensity becomes 1 / e 2 (e is a natural logarithm). For example, when light having a wavelength of 1.3 μm travels in aluminum, the complex refractive index is 1.2-13.2i, the attenuation coefficient α is 63.8 μm −1 , and 1 / 63.8 μm is about 0.02 μm.
The light intensity becomes 1 / e 2 with respect to the propagation distance. In this case, the light intensity becomes 0.01 at 0.04 μm which is twice the distance.
This is 5 times, which is equivalent to about -20 dB, which is a level sufficiently effective for preventing the occurrence of crosstalk.
【0050】このように、金属膜11の厚みは、コア部を
伝送させて光通信に使用される光に対する、金属膜11に
用いられる金属の減衰係数αとクロストークの発生の防
止に必要な減衰量とから必要な厚みが求められるが、一
般的には、100 nm=0.1 μm以上の厚みがあれば十分
である。As described above, the thickness of the metal film 11 is required to prevent the occurrence of crosstalk and the attenuation coefficient α of the metal used for the metal film 11 with respect to the light used for optical communication by transmitting the core. The required thickness can be obtained from the amount of attenuation, but in general, a thickness of 100 nm = 0.1 μm or more is sufficient.
【0051】一方、金属膜11の厚みの上限としては、金
属膜のパターニング性(例えばウェットエッチング・ド
ライエッチング時のパターン加工精度や時間等)や厚み
を厚くした場合の膜応力による剥がれ・クラックが発生
し易くなることを考慮すると、必要以上に厚くしないこ
とが好ましい。本発明者の実験結果によれば、例えば金
属膜11にAlを用いる場合には厚みを約2μm以下にす
ることが好ましい。On the other hand, as the upper limit of the thickness of the metal film 11, the patterning property (for example, pattern processing accuracy and time during wet etching and dry etching) of the metal film and peeling and cracking due to film stress when the thickness is increased are considered. In consideration of the fact that it is likely to occur, it is preferable that the thickness is not unnecessarily large. According to the experimental results of the inventor, for example, when Al is used for the metal film 11, the thickness is preferably set to about 2 μm or less.
【0052】前述のAlから成る金属膜11の厚みとして
は、コア部6を伝送させる光の周波数ωが1.4 ×1015s
-1(λ=1.3 μm)であり、金属膜11に用いたAlのプ
ラズマ周波数ωp が2.4 ×1016s-1(λ=0.0786μm)
であることから、また上述の減衰効果や光導波路パター
ンのステップカバレッジ性を考慮し、厚さを0.5 μmと
した。このとき、クロストークとしては現所有の評価系
の測定限界である−40dB以下という結果であった。As for the thickness of the metal film 11 made of Al, the frequency ω of the light transmitted through the core 6 is 1.4 × 10 15 s
−1 (λ = 1.3 μm), and the plasma frequency ω p of Al used for the metal film 11 is 2.4 × 10 16 s −1 (λ = 0.0786 μm)
Therefore, the thickness is set to 0.5 μm in consideration of the above-described attenuation effect and the step coverage of the optical waveguide pattern. At this time, the crosstalk was less than -40 dB, which is the measurement limit of the currently owned evaluation system.
【0053】上記のような厚みの範囲内であれば、金属
膜11を電子ビーム蒸着法や抵抗加熱蒸着法等の各種の蒸
着法あるいはスパッタリング法・CVD法などの薄膜形
成手法により容易に形成してクラッド部8を被覆するこ
とができる。If the thickness is within the above range, the metal film 11 can be easily formed by various vapor deposition methods such as an electron beam vapor deposition method or a resistance heating vapor deposition method or a thin film forming method such as a sputtering method or a CVD method. Thus, the clad portion 8 can be covered.
【0054】光導波路としては、上記のシロキサンポリ
系導波路の他にも、他の樹脂系導波路、例えばポリイミ
ド・PMMA・弗素樹脂等、あるいはGaAs・InP
等の化合物半導体導波路あるいは石英系導波路等であっ
てもよい。As the optical waveguide, in addition to the above-mentioned siloxane poly-based waveguide, other resin-based waveguides, for example, polyimide, PMMA, fluorine resin, etc., or GaAs, InP
Or a compound semiconductor waveguide or a quartz-based waveguide.
【0055】なお、光導波路としてシロキサンポリマ導
波路を用いる場合、その作製に用いるシロキサンポリマ
膜形成用溶液としては、例えば末端基にフェニル基ある
いはメチル基を有するシロキサンポリマやブチル基・プ
ロピル基等のアルキル基、フェニル基・トリル基等のア
リール基、また一部がフッ素で置換された官能基、水酸
基等を末端基に有するシロキサンポリマと、プロピレン
グリコールモノメチルエーテルや3メトキシ3メチル1
ブタノール・エチレングリコールモノブチルエーテル等
との混合溶液を用いるとよく、中でも末端基にフェニル
基あるいはメチル基を有するシロキサンポリマとプロピ
レングリコールモノメチルエーテルとの混合溶液を用い
ると好適である。When a siloxane polymer waveguide is used as the optical waveguide, the solution for forming the siloxane polymer film used for the preparation may be, for example, a siloxane polymer having a phenyl group or a methyl group at a terminal group, a butyl group / propyl group, or the like. A siloxane polymer having a terminal group such as an alkyl group, an aryl group such as a phenyl group or a tolyl group, a functional group partially substituted with fluorine, a hydroxyl group, and the like; propylene glycol monomethyl ether;
It is preferable to use a mixed solution of butanol / ethylene glycol monobutyl ether and the like, and it is particularly preferable to use a mixed solution of a siloxane polymer having a phenyl group or a methyl group in a terminal group and propylene glycol monomethyl ether.
【0056】また、シロキサンポリマ膜形成用溶液に添
加する金属アルコキシドとしては、例えばテトラ−n−
ブトキシチタンやテトラメトキシチタン・テトラプロポ
キシチタン・テトラメトキシゲルマニウム・テトラエト
キシゲルマニウム・テトラプロポキシゲルマニウム・テ
トラブトキシゲルマニウム・トリメトキシエルビウムが
あり、中でも同じ金属種のアルコレートにおいてはC
(炭素)の数の多いアルコレートを用いると、化学的な
安定性がC数の少ないものよりも優れ、混合の際にゲル
化を起こしにくく容易に混合可能となって好適である。As the metal alkoxide to be added to the siloxane polymer film forming solution, for example, tetra-n-
There are butoxytitanium, tetramethoxytitanium, tetrapropoxytitanium, tetramethoxygermanium, tetraethoxygermanium, tetrapropoxygermanium, tetrabutoxygermanium and trimethoxyerbium.
The use of an alcoholate having a large number of (carbon) is preferable because the chemical stability is superior to that having a small number of C and gelation is less likely to occur during mixing and mixing can be easily performed.
【0057】この金属アルコキシドの添加量は、前記原
料のそれぞれの組合せによるシロキサンポリマ膜形成用
溶液に対して、金属アルコキシドの添加量に対するポリ
マ膜の屈折率を予め測定しておき、それに基づいて所望
の添加量に設定する。The amount of the metal alkoxide to be added is determined in advance by measuring the refractive index of the polymer film with respect to the amount of the metal alkoxide added to the solution for forming a siloxane polymer film by each combination of the above-mentioned raw materials. Set the amount of addition.
【0058】また、添加する方法並びに条件としては、
例えば十分な量のアルコールによりアルコレートを希釈
し、還流しながらシロキサンポリマ膜形成用溶液に混合
するとよい。なお、このときに用いるアルコールはアル
コレートのアルコキシに一致するものがよい。The method of addition and the conditions are as follows:
For example, the alcoholate may be diluted with a sufficient amount of alcohol and mixed with the siloxane polymer film forming solution while refluxing. The alcohol used at this time preferably matches the alkoxylate of the alcoholate.
【0059】このようにシロキサンポリマ膜形成用溶液
に金属アルコキシドを添加することによってシロキサン
ポリマ膜形成用溶液に金属アルコキシドを任意の割合で
添加混合させて金属含有シロキサンポリマ膜を形成する
ことができ、光導波路の屈折率を精密に制御することが
可能となる。As described above, by adding the metal alkoxide to the siloxane polymer film forming solution, the metal alkoxide can be added and mixed at an arbitrary ratio to the siloxane polymer film forming solution to form a metal-containing siloxane polymer film. It becomes possible to precisely control the refractive index of the optical waveguide.
【0060】これらシロキサンポリマ膜形成用溶液をス
ピンコート法やディップコート法・ローラコート法等の
塗布法により、基板上に塗布した後、例えばオーブンや
ホットプレート等により加熱処理を行なって熱重合させ
ることにより、シロキサン結合の架橋反応が進んでシリ
カ系のシロキサンポリマ被膜が得られる。After the siloxane polymer film forming solution is applied onto a substrate by a coating method such as a spin coating method, a dip coating method, or a roller coating method, a heat treatment is performed by, for example, an oven or a hot plate to thermally polymerize. As a result, the crosslinking reaction of the siloxane bond proceeds, and a silica-based siloxane polymer film is obtained.
【0061】ここで、熱重合させるための加熱処理温度
は270 ℃程度であり、本発明により光導波路を形成する
薄膜回路基板の絶縁層として一般的に用いられるポリイ
ミドの分解温度(典型的な値は約450 ℃である)より十
分低いため、薄膜回路基板等の下地基板に対して熱処理
によるダメージを与えることなく光導波路を形成するこ
とが可能である。Here, the heat treatment temperature for thermal polymerization is about 270 ° C., and the decomposition temperature (typical value) of polyimide generally used as an insulating layer of a thin film circuit board for forming an optical waveguide according to the present invention. Is about 450 ° C.), so that the optical waveguide can be formed without damaging the underlying substrate such as the thin film circuit substrate by the heat treatment.
【0062】光導波路を形成する下地基板としては前述
のように銅ポリイミド基板やSi基板・セラミック基板
・多層セラミック電気回路基板・薄膜多層回路基板・S
i回路基板などがあるが、光導波路を形成する表面の状
態としては、凹凸や表面粗さが光学的に平滑・平坦であ
っても、また下地基板による凹凸や表面粗さが無視でき
ない程度であっても、熱硬化時の収縮が小さいためシロ
キサンポリマ膜形成用溶液を塗布した時の平坦性が保た
れることから、それらにかかわらず平坦性に優れた光導
波路を形成することができる。As described above, a copper polyimide substrate, a Si substrate, a ceramic substrate, a multilayer ceramic electric circuit substrate, a thin film multilayer circuit substrate,
Although there are i-circuit boards and the like, the state of the surface on which the optical waveguide is formed is such that irregularities and surface roughness are optically smooth and flat, and irregularities and surface roughness due to the underlying substrate cannot be ignored. Even so, since the shrinkage during thermosetting is small, the flatness is maintained when the siloxane polymer film forming solution is applied, so that an optical waveguide excellent in flatness can be formed irrespective of these.
【0063】次に、図2に本発明の光電子混在基板の実
施の形態の一例の平面図を、図3に断面図を示す。Next, FIG. 2 shows a plan view of an example of an embodiment of a photoelectron mixed substrate of the present invention, and FIG. 3 shows a cross-sectional view.
【0064】これらの図において13は基板であり、ここ
では複数のセラミック誘電体層14中に配線導体層や貫通
導体等の配線導体15が形成されたセラミック多層回路基
板を用いた例を示している。なお、基板13としてはこの
他にも基板1と同様に銅ポリイミド基板やSi基板・セ
ラミック基板・薄膜多層回路基板・Si回路基板などの
各種の電気回路基板を利用することができる。In these figures, reference numeral 13 denotes a substrate. Here, an example is shown in which a ceramic multilayer circuit board in which a wiring conductor 15 such as a wiring conductor layer and a through conductor is formed in a plurality of ceramic dielectric layers 14 is used. I have. In addition, as the substrate 13, similarly to the substrate 1, various electric circuit boards such as a copper polyimide substrate, a Si substrate, a ceramic substrate, a thin film multilayer circuit substrate, and a Si circuit substrate can be used.
【0065】16は光信号送信用発光素子、17は光信号送
信用発光素子17の光出力モニター用受光素子、18は光信
号受信用受光素子であり、これら光電変換素子には例え
ばLD(レーザダイオード、半導体レーザ)やLED
(発光ダイオード)等の発光素子およびpnPD(pn
フォトダイオード)やpinPD(pinフォトダイオ
ード)・APD(アバランシェフォトダイオード)等の
受光素子が用いられる。Reference numeral 16 denotes a light emitting element for transmitting an optical signal, 17 denotes a light receiving element for monitoring an optical output of the light emitting element 17 for transmitting an optical signal, and 18 denotes a light receiving element for receiving an optical signal. Diode, semiconductor laser) and LED
(Light emitting diode) and pnPD (pn
A light receiving element such as a photodiode (PD), pinPD (pin photodiode), and APD (avalanche photodiode) is used.
【0066】また19はこれら受発光素子16〜18の駆動お
よび信号処理を行なうためのICやLSI等の半導体集
積回路素子(集積回路)であり、これらは基板13上に実
装されて光電子混在基板の光電集積回路(OEIC)を
構成している。なお、これらの他にも、光電光電集積回
路(OEIC)素子もしくは光集積回路(光IC)素子
を実装したり、さらに高周波電気回路を具備させてもよ
い。Reference numeral 19 denotes a semiconductor integrated circuit element (integrated circuit) such as an IC or LSI for driving and signal processing of the light receiving and emitting elements 16 to 18. These are mounted on the substrate 13 and (OEIC). In addition, in addition to these, a photoelectric integrated circuit (OEIC) element or an optical integrated circuit (optical IC) element may be mounted, or a high-frequency electric circuit may be further provided.
【0067】20は本発明に係る光導波路、21は外部回路
との光信号の送受を行なうための光ファイバである。光
導波路20は光導波路型合分波光回路22により光信号送信
用発光素子16に接続される送信側光導波路20aと光信号
受信用受光素子18に接続される受信側光導波路20bとに
分岐されている。また、この例では2系統の光ファイバ
を21により外部回路と光信号の送受信を行なう。Reference numeral 20 denotes an optical waveguide according to the present invention, and reference numeral 21 denotes an optical fiber for transmitting and receiving an optical signal to and from an external circuit. The optical waveguide 20 is branched by an optical waveguide type multiplexing / demultiplexing optical circuit 22 into a transmitting optical waveguide 20a connected to the light emitting element 16 for transmitting an optical signal and a receiving optical waveguide 20b connected to the light receiving element 18 for receiving an optical signal. ing. Further, in this example, transmission / reception of optical signals to / from an external circuit is performed by using two systems of optical fibers 21.
【0068】そして、光導波路20(20a・20b)は、前
述の光導波路12と同様に、クラッド部23内にコア部24が
形成されるとともにクラッド部23の外表面が金属膜25で
被覆されて成るものである。In the optical waveguide 20 (20a, 20b), similarly to the optical waveguide 12, the core 24 is formed in the cladding 23 and the outer surface of the cladding 23 is covered with the metal film 25. It consists of
【0069】なお、光導波路20(20a・20b)は光導波
路型合分波光回路22においても同様の構造となっている
が、ここでは金属膜25は光結合を遮断しないように合分
波部全体を被覆するように形成されている。The optical waveguide 20 (20a, 20b) has the same structure in the optical waveguide type multiplexing / demultiplexing optical circuit 22, but here, the metal film 25 has a multiplexing / demultiplexing portion so as not to interrupt optical coupling. It is formed so as to cover the whole.
【0070】[0070]
【実施例】以下、比較例および本発明の光導波路につい
て具体例を述べる。EXAMPLES Specific examples of the comparative example and the optical waveguide of the present invention will be described below.
【0071】〔例1:比較例〕Siウエハ上に前述のシ
ロキサンポリマを塗布し、85℃/30分および270 ℃/30
分の熱処理を行ない、厚さ15μmのクラッド層(屈折率
1.4405、λ=1.3 μm)を形成した。Example 1: Comparative Example The above-mentioned siloxane polymer was coated on a Si wafer and subjected to 85 ° C./30 minutes and 270 ° C./30 minutes.
Heat treatment for 15 minutes to form a cladding layer (refractive index
1.4405, λ = 1.3 μm).
【0072】次に、シロキサンポリマとテトラ−n−ブ
トキシチタンとの混合液を用いて厚さ6μmのコア層
(屈折率1.4450、λ=1.3 μm)を形成した。Next, a 6 μm-thick core layer (refractive index: 1.4450, λ = 1.3 μm) was formed using a mixed solution of a siloxane polymer and tetra-n-butoxytitanium.
【0073】続いてコア部の加工の際にマスクとなる厚
さ0.5 μmのAl膜をスパッタリング法により形成し、
コア部のパターンとなるライン幅6μmのレジストパタ
ーンをフォトリソグラフィ手法により形成した。このパ
ターンは、図4に平面図で示すように、基板26’上に形
成された分岐光導波路27’と直線光導波路28’とからな
るものとした。Subsequently, an Al film having a thickness of 0.5 μm serving as a mask at the time of processing the core portion is formed by a sputtering method.
A resist pattern having a line width of 6 μm serving as a pattern of the core portion was formed by photolithography. As shown in the plan view of FIG. 4, this pattern was composed of a branch optical waveguide 27 'and a linear optical waveguide 28' formed on a substrate 26 '.
【0074】次いで、燐酸・酢酸・硝酸の混合溶液によ
りAl膜をエッチングし、レジストパターンが転写され
たAlパターンを得た。Next, the Al film was etched with a mixed solution of phosphoric acid, acetic acid and nitric acid to obtain an Al pattern on which a resist pattern was transferred.
【0075】次いで、レジストを除去した後、RIE法
によりコア部のパターニングを行なった。ここでRIE
の条件はO2 60sccm、圧力5Pa、出力600 Wと
し、断面がほぼ矩形のコア部を形成した。Next, after removing the resist, the core portion was patterned by RIE. Here RIE
The conditions were: O 2 60 sccm, pressure 5 Pa, output 600 W, and a substantially rectangular core section was formed.
【0076】その後、Alパターンを除去し、上記と同
様にしてクラッド層(屈折率1.4405、λ=1.3 μm)を
形成した。Thereafter, the Al pattern was removed, and a clad layer (refractive index: 1.4405, λ = 1.3 μm) was formed in the same manner as described above.
【0077】以上により、図5に図4のI−I’線断面
図で示すような断面を有する、コア部30のサイズが6μ
m×6μm、コア部30の屈折率が1.4450、クラッド部29
の屈折率が1.4405、クラッド部29の全厚が30μmの比較
例の埋め込み型光導波路を製作した。As described above, the size of the core portion 30 having a cross section shown in FIG.
m × 6 μm, core part 30 has a refractive index of 1.4450, clad part 29
A buried optical waveguide of a comparative example having a refractive index of 1.4405 and a total thickness of the cladding portion 29 of 30 μm was manufactured.
【0078】この光導波路を用いて、以下のようにして
クロストークの評価を行なった。まずパワー10dBm、
波長1.3 μmのLDからの光をシングルモード光ファイ
バを通して図4の分岐光導波路27’のAで示した端面に
入射して分岐光導波路27’中を伝搬させた。そして、直
線光導波路28’のBで示した端面にシングルモード光フ
ァイバを光接続して出射する光の強度を調べた。その結
果、直線光導波路28’の端面Bからの出射光の強度は−
23dBmであり、大きなクロストークを観測した。Using this optical waveguide, crosstalk was evaluated as follows. First, power 10dBm,
Light from an LD having a wavelength of 1.3 μm was incident on the end face indicated by A of the branch optical waveguide 27 ′ in FIG. 4 through a single mode optical fiber and propagated through the branch optical waveguide 27 ′. Then, a single-mode optical fiber was optically connected to the end face indicated by B of the linear optical waveguide 28 ', and the intensity of light emitted was examined. As a result, the intensity of the light emitted from the end face B of the linear optical waveguide 28 ′ becomes −
23 dBm, and large crosstalk was observed.
【0079】〔例2:本発明の実施例〕スパッタリング
法により厚さ0.5 μmのAl膜を形成したSiウエハ上
に前述のシロキサンポリマを塗布し、85℃/30分および
270 ℃/30分の熱処理を行ない、厚さ15μmのクラッド
層(屈折率1.4405、λ=1.3 μm)を形成した。[Example 2: Embodiment of the present invention] The above-mentioned siloxane polymer was applied onto a Si wafer having an Al film having a thickness of 0.5 μm formed by a sputtering method.
A heat treatment at 270 ° C. for 30 minutes was performed to form a 15 μm thick cladding layer (refractive index: 1.4405, λ = 1.3 μm).
【0080】次に、シロキサンポリマとテトラ−n−ブ
トキシチタンとの混合液を用いて厚さ6μmのコア層
(屈折率1.4450、λ=1.3 μm)を形成した。Next, a 6 μm-thick core layer (refractive index: 1.4450, λ = 1.3 μm) was formed using a mixed solution of a siloxane polymer and tetra-n-butoxytitanium.
【0081】続いてコア部の加工の際にマスクとなる厚
さ0.5 μmのAl膜をスパッタリング法により形成し、
コア部のパターンとなるライン幅6μmのレジストパタ
ーンをフォトリソグラフィ手法により形成した。このパ
ターンは、図4に平面図で示すように、基板26上に形成
された分岐光導波路27と直線光導波路28とからなるもの
とした。Subsequently, an Al film having a thickness of 0.5 μm serving as a mask at the time of processing the core portion is formed by a sputtering method.
A resist pattern having a line width of 6 μm serving as a pattern of the core portion was formed by photolithography. This pattern was composed of a branch optical waveguide 27 and a linear optical waveguide 28 formed on a substrate 26, as shown in a plan view in FIG.
【0082】次いで、燐酸・酢酸・硝酸の混合溶液によ
りAl膜をエッチングし、レジストパターンが転写され
たAlパターンを得た。Next, the Al film was etched with a mixed solution of phosphoric acid, acetic acid and nitric acid to obtain an Al pattern on which a resist pattern was transferred.
【0083】次いで、レジストを除去した後、RIE法
によりコア部のパターニングを行なった。ここでRIE
の条件はO2 60sccm、圧力5Pa、出力600 Wと
し、断面がほぼ矩形のコア部を形成した。Next, after removing the resist, the core portion was patterned by RIE. Here RIE
The conditions were: O 2 60 sccm, pressure 5 Pa, output 600 W, and a substantially rectangular core section was formed.
【0084】その後、Alパターンを除去し、上記と同
様にしてクラッド層(屈折率1.4405、λ=1.3 μm)を
形成した。Thereafter, the Al pattern was removed, and a clad layer (refractive index: 1.4405, λ = 1.3 μm) was formed in the same manner as described above.
【0085】さらに、コア部を形成した方法と同様に光
導波路パターン部をエッチング加工し、最後に、前述の
ようにAl膜をスパッタリング法により導波路パターン
を覆うように形成した。Further, the optical waveguide pattern portion was etched in the same manner as the method of forming the core portion, and finally, an Al film was formed so as to cover the waveguide pattern by the sputtering method as described above.
【0086】以上により、図6に図4のI−I’線断面
図で示すような断面を有する、コア部32のサイズが6μ
m×6μm、コア部32の屈折率が1.4450、クラッド部31
の屈折率が1.4405、クラッド部31の全厚が30μmで、ク
ラッド部31の外表面を厚さ0.5 μmのAl膜33で被覆し
た構造の本発明の埋め込み型光導波路を製作した。As described above, the size of the core portion 32 having a cross section as shown in the cross section taken along line II ′ of FIG.
m × 6 μm, core part 32 has a refractive index of 1.4450, clad part 31
A buried optical waveguide of the present invention having a structure having a refractive index of 1.4405, a total thickness of the cladding portion 31 of 30 μm, and an outer surface of the cladding portion 31 covered with an Al film 33 having a thickness of 0.5 μm was manufactured.
【0087】この光導波路を用いて、〔例1〕と同様に
クロストークの評価を行なった。まずパワー10dBm、
波長1.3 μmのLDからの光をシングルモード光ファイ
バを通して図4の分岐光導波路27のAで示した端面に入
射して分岐光導波路27中を伝搬させた。そして、直線光
導波路28のBで示した端面にシングルモード光ファイバ
を光接続して出射する光の強度を調べた。その結果、直
線光導波路28の端面Bからの出射光の強度は−40dBm
以下(検出器の感度以下)であり、クロストークは認め
られなかった。Using this optical waveguide, crosstalk was evaluated in the same manner as in [Example 1]. First, power 10dBm,
Light from an LD having a wavelength of 1.3 μm was incident on the end face indicated by A of the branch optical waveguide 27 in FIG. 4 through a single mode optical fiber, and propagated through the branch optical waveguide 27. Then, a single mode optical fiber was optically connected to the end surface of the linear optical waveguide 28 indicated by B, and the intensity of the emitted light was examined. As a result, the intensity of light emitted from the end face B of the linear optical waveguide 28 is -40 dBm.
Or less (below the sensitivity of the detector), and no crosstalk was observed.
【0088】また、この光導波路27・28を用いた光電子
混在基板を作製したところ、クロストークの発生をほぼ
完全に防止でき、高品質の信号変換および光信号伝送が
可能であることが確認できた。When a photoelectric mixed substrate using the optical waveguides 27 and 28 was manufactured, it was confirmed that the occurrence of crosstalk could be almost completely prevented, and high-quality signal conversion and optical signal transmission were possible. Was.
【0089】なお、本発明は上述の実施例に何ら限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々の変更・改良などを加えることは何ら差し支えない。The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and improvements may be made without departing from the spirit of the present invention.
【0090】[0090]
【発明の効果】本発明の光導波路によれば、内部にコア
部が形成された光導波路を構成するクラッド部の外表面
が金属膜で覆われていることから、光導波路から外部へ
の漏れ光および外部から光導波路への迷光はこれら金属
膜で反射もしくは吸収されて遮断されるため迷光や漏れ
光がなくなり、クロストークの発生をほぼ完全に防止で
きた。According to the optical waveguide of the present invention, since the outer surface of the cladding constituting the optical waveguide having the core formed therein is covered with the metal film, the leakage from the optical waveguide to the outside is prevented. Light and stray light from the outside to the optical waveguide are reflected or absorbed by these metal films and cut off, so that stray light and leaked light were eliminated, and crosstalk was almost completely prevented.
【0091】また本発明の光導波路によれば、金属膜に
よって光導波路のクラッド部の外表面を被覆する際には
蒸着法やスパッタリング法・CVD法等の薄膜形成手法
により金属膜を形成することができ、高温プロセスを必
要としないため、通常の各種の電気回路基板上に形成す
ることができ、そのように高温プロセスを必要としない
光導波路であることから、本発明の光導波路を用いるこ
とにより高品質の信号変換および光信号伝送が可能な光
電子混在基板を提供することができた。According to the optical waveguide of the present invention, when the outer surface of the clad portion of the optical waveguide is covered with the metal film, the metal film is formed by a thin film forming method such as a vapor deposition method, a sputtering method, or a CVD method. The optical waveguide of the present invention can be formed on various kinds of ordinary electric circuit boards because it does not require a high-temperature process, and the optical waveguide of the present invention does not require such a high-temperature process. As a result, it was possible to provide an opto-electronic mixed substrate capable of high-quality signal conversion and optical signal transmission.
【0092】そして、金属膜をコア部を伝送させる光の
周波数よりも大きなプラズマ周波数を有する金属から成
るものとした場合は、金属のプラズマ周波数よりも小さ
な周波数の光はその金属内を伝搬することができないた
め、その光は金属表面で確実に反射されて金属内に入射
することができないことから、光導波路から外部への漏
れ光および外部から光導波路への迷光がより効果的に反
射もしくは遮断されるため、クロストークの発生をより
完全に防止できる。If the metal film is made of a metal having a plasma frequency higher than the frequency of light transmitted through the core, light having a frequency lower than the metal plasma frequency propagates through the metal. Is not reflected, the light is surely reflected on the metal surface and cannot enter the metal, so that light leaked from the optical waveguide to the outside and stray light from the outside to the optical waveguide are more effectively reflected or blocked. Therefore, the occurrence of crosstalk can be more completely prevented.
【0093】また、本発明の光電子混在基板によれば、
基板上に形成されたクラッド部とコア部とから成る光導
波路のクラッド部の外表面が金属膜で被覆されているこ
とから、光導波路から外部への漏れ光および外部から光
導波路への迷光はこれら金属膜で反射もしくは吸収され
て遮断されるため迷光や漏れ光がなくなり、クロストー
クの発生をほぼ完全に防止でき、高品質の信号変換およ
び光信号伝送が可能な光電子混在基板を提供することが
できた。According to the photoelectric mixed substrate of the present invention,
Since the outer surface of the clad portion of the optical waveguide composed of the clad portion and the core portion formed on the substrate is covered with a metal film, light leaking from the optical waveguide to the outside and stray light from the outside to the optical waveguide are reduced. Provided is an opto-electron mixed substrate capable of almost completely preventing the occurrence of crosstalk, being able to almost completely prevent the occurrence of crosstalk, and being capable of high-quality signal conversion and optical signal transmission, because the light is reflected or absorbed and blocked by these metal films. Was completed.
【0094】また本発明の光電子混在基板によれば、金
属膜によって光導波路のクラッド部の外表面を被覆する
際には蒸着法やスパッタリング法・CVD法等の薄膜形
成手法により金属膜を形成することができ、高温プロセ
スを必要としないため、通常の各種の電気回路基板を用
いて光電子混在基板を構成することができる。According to the photoelectron-mixed substrate of the present invention, when the outer surface of the clad portion of the optical waveguide is covered with the metal film, the metal film is formed by a thin film forming method such as a vapor deposition method, a sputtering method, or a CVD method. Since a high-temperature process is not required, it is possible to configure a photoelectric mixed substrate using various kinds of ordinary electric circuit boards.
【0095】そして、金属膜をコア部を伝送させる光の
周波数よりも大きなプラズマ周波数を有する金属から成
るものとした場合は、金属のプラズマ周波数よりも小さ
な周波数の光はその金属内を伝搬することができないた
め、その光は金属表面で確実に反射されて金属内に入射
することができないことから、光導波路から外部への漏
れ光および外部から光導波路への迷光がより効果的に反
射もしくは遮断されるため、クロストークの発生をより
完全に防止でき、さらに高品質の信号変換および光信号
伝送が可能な光電子混在基板となる。When the metal film is made of a metal having a plasma frequency higher than the frequency of light transmitted through the core, light having a frequency lower than the metal plasma frequency propagates through the metal. Is not reflected, the light is surely reflected on the metal surface and cannot enter the metal, so that light leaked from the optical waveguide to the outside and stray light from the outside to the optical waveguide are more effectively reflected or blocked. Therefore, the occurrence of crosstalk can be more completely prevented, and an opto-electronic mixed substrate capable of high-quality signal conversion and optical signal transmission can be obtained.
【図1】(a)〜(e)は本発明の光導波路の実施の形
態の例を製造プロセスの工程毎に示す断面図である。FIGS. 1A to 1E are cross-sectional views illustrating an example of an embodiment of an optical waveguide according to the present invention for each step of a manufacturing process.
【図2】本発明の光電子混在基板の実施の形態の例を示
す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing an example of an embodiment of a photoelectric mixed substrate according to the present invention.
【図3】本発明の光電子混在基板の実施の形態の例を示
す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an example of an embodiment of a photoelectric mixed substrate according to the present invention.
【図4】光導波路の製作例を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing an example of manufacturing an optical waveguide.
【図5】比較例の光導波路の断面を示す図4のI−I’
線断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the optical waveguide of the comparative example taken along line II ′ of FIG. 4;
It is a line sectional view.
【図6】本発明の光導波路の断面を示す図4のI−I’
線断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the optical waveguide of the present invention taken along line II ′ of FIG. 4;
It is a line sectional view.
1、13、26・・・・・・・・基板 2、9、10、11、25、33・・金属膜 6、24、32・・・・・・・・コア部 8、23、31・・・・・・・・クラッド部 12、20、27、28・・・・・・光導波路 16・・・・・・・・・・・・光信号送信用発光素子(光
電変換素子) 17・・・・・・・・・・・・光出力モニター用受光素子
(光電変換素子) 18・・・・・・・・・・・・光信号受信用受光素子(光
電変換素子) 19・・・・・・・・・・・・半導体集積回路素子(集積
回路)1, 13, 26 ... substrate 2, 9, 10, 11, 25, 33 ... metal film 6, 24, 32 ... core 8, 23, 31 ···················································································· ···························································································· / ..... Semiconductor integrated circuit device (integrated circuit)
フロントページの続き (72)発明者 棚橋 成夫 京都府相楽郡精華町光台3丁目5番地 京 セラ株式会社中央研究所内Continuation of front page (72) Inventor Shigeo Tanahashi 3-5 Koikodai, Seika-cho, Soraku-gun, Kyoto Pref.
Claims (4)
もに前記クラッド部の外表面が金属膜で被覆されている
ことを特徴とする光導波路。1. An optical waveguide, wherein a core portion is formed in a cladding portion, and an outer surface of the cladding portion is covered with a metal film.
の周波数よりも大きなプラズマ周波数を有する金属から
成ることを特徴とする請求項1記載の光導波路。2. The optical waveguide according to claim 1, wherein said metal film is made of a metal having a plasma frequency higher than a frequency of light transmitted through said core.
されて成る光導波路と、光電子変換素子と電子回路とを
組み合わせて成る光電集積回路もしくは光集積回路と、
集積回路または高周波電気回路とを具備して成る光電子
混在基板であって、前記光導波路のクラッド部の外表面
が金属膜で被覆されていることを特徴とする光電子混在
基板。3. An optical waveguide having a core portion formed in a clad portion on a substrate, an optoelectronic integrated circuit or an optical integrated circuit formed by combining an optoelectronic conversion element and an electronic circuit,
An opto-electronic mixed substrate comprising an integrated circuit or a high-frequency electric circuit, wherein an outer surface of a clad portion of the optical waveguide is covered with a metal film.
の周波数よりも大きなプラズマ周波数を有する金属から
成ることを特徴とする請求項3記載の光電子混在基板。4. The optoelectronic mixed substrate according to claim 3, wherein said metal film is made of a metal having a plasma frequency higher than a frequency of light transmitted through said core.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9404097A JPH10282351A (en) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | Optical waveguide, and optoelectronic mixed substrate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9404097A JPH10282351A (en) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | Optical waveguide, and optoelectronic mixed substrate |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10282351A true JPH10282351A (en) | 1998-10-23 |
Family
ID=14099465
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9404097A Pending JPH10282351A (en) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | Optical waveguide, and optoelectronic mixed substrate |
Country Status (1)
Country | Link |
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- 1997-04-11 JP JP9404097A patent/JPH10282351A/en active Pending
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