JPH10300962A - 光導波路の製造方法 - Google Patents
光導波路の製造方法Info
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- JPH10300962A JPH10300962A JP10452697A JP10452697A JPH10300962A JP H10300962 A JPH10300962 A JP H10300962A JP 10452697 A JP10452697 A JP 10452697A JP 10452697 A JP10452697 A JP 10452697A JP H10300962 A JPH10300962 A JP H10300962A
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- silicon oxide
- core layer
- silicon substrate
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 形成時間を短縮するとともに、形成時の熱の
負荷を抑えて、シリコン基板の反りや歪み、変形が低減
し、光の減衰及び光ファイバとの調芯を高精度に行うこ
とができる光導波路の製造方法を提供する。 【解決手段】 シリコン基板１１上に下部クラッド層と
なる酸化シリコンを主成分とするガラス板１２及びコア
層となる酸化シリコンを主成分とするガラス板１３を順
次積層する工程と、熱処理することにより、前記シリコ
ン基板１１、各ガラス板１２，１３間を貼り合わせる工
程と、前記コア層となる酸化シリコンを主成分とするガ
ラス板１３を加工する工程と、上部クラッド層となる酸
化シリコン膜１５を堆積する工程とを順に施す。
負荷を抑えて、シリコン基板の反りや歪み、変形が低減
し、光の減衰及び光ファイバとの調芯を高精度に行うこ
とができる光導波路の製造方法を提供する。 【解決手段】 シリコン基板１１上に下部クラッド層と
なる酸化シリコンを主成分とするガラス板１２及びコア
層となる酸化シリコンを主成分とするガラス板１３を順
次積層する工程と、熱処理することにより、前記シリコ
ン基板１１、各ガラス板１２，１３間を貼り合わせる工
程と、前記コア層となる酸化シリコンを主成分とするガ
ラス板１３を加工する工程と、上部クラッド層となる酸
化シリコン膜１５を堆積する工程とを順に施す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路の製造方
法に係り、特に、酸化シリコン光導波路におけるクラッ
ド層及びコア層の形成方法に関するものである。
法に係り、特に、酸化シリコン光導波路におけるクラッ
ド層及びコア層の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、文献名：ＮＴＴ Ｒ＆Ｄ Ｖｏｌ．４０，Ｎ
ｏ．２ １９９１，第１９９〜２０４頁に開示されるも
のがあった。図８はかかる従来の光導波路の製造工程断
面図である。
例えば、文献名：ＮＴＴ Ｒ＆Ｄ Ｖｏｌ．４０，Ｎ
ｏ．２ １９９１，第１９９〜２０４頁に開示されるも
のがあった。図８はかかる従来の光導波路の製造工程断
面図である。
【０００３】（１）まず、図８（ａ）に示すように、光
ファイバ作製時と同じ気体状原料（主成分：四塩化シリ
コン）を酸水素炎中で加水分解して得られるガラス微粒
子（粒径約０．１μｍ）を得て、これをシリコン基板１
上に吹き付け堆積させる。すると、シリコン基板１上に
ＳｉＯ2 膜２、ＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 微粒子膜３が形成さ
れる。
ファイバ作製時と同じ気体状原料（主成分：四塩化シリ
コン）を酸水素炎中で加水分解して得られるガラス微粒
子（粒径約０．１μｍ）を得て、これをシリコン基板１
上に吹き付け堆積させる。すると、シリコン基板１上に
ＳｉＯ2 膜２、ＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 微粒子膜３が形成さ
れる。
【０００４】（２）次に、図８（ｂ）に示すように、Ｓ
ｉＯ2 −ＧｅＯ2 微粒子膜（ガラス微粒子膜）３を電気
炉中で高温に加熱し、シリコン基板１上を覆う透明なガ
ラス膜とする。ガラス微粒子膜３の組成（ドーパント濃
度）を変えることにより、下部クラッド層４、上部のコ
ア層５を形成し、２層構造の光導波膜とする。 （３）次に、図８（ｃ）に示すように、反応性イオンエ
ッチングにより、上部のコア層５の不要部分を除去し
て、リッジ状のコア部６を残す。
ｉＯ2 −ＧｅＯ2 微粒子膜（ガラス微粒子膜）３を電気
炉中で高温に加熱し、シリコン基板１上を覆う透明なガ
ラス膜とする。ガラス微粒子膜３の組成（ドーパント濃
度）を変えることにより、下部クラッド層４、上部のコ
ア層５を形成し、２層構造の光導波膜とする。 （３）次に、図８（ｃ）に示すように、反応性イオンエ
ッチングにより、上部のコア層５の不要部分を除去し
て、リッジ状のコア部６を残す。
【０００５】（４）次に、図８（ｄ）に示すように、コ
ア部６を覆うように上部クラッド層７を火炎加水分解堆
積（ＦＨＤ）工程により形成する。 （５）最後に、図８（ｅ）に示すように、電気炉中で高
温に加熱し、上部クラッド層７の透明ガラス化を行う。
つまり、透明ガラス化された上部クラッド層８が完成す
る。
ア部６を覆うように上部クラッド層７を火炎加水分解堆
積（ＦＨＤ）工程により形成する。 （５）最後に、図８（ｅ）に示すように、電気炉中で高
温に加熱し、上部クラッド層７の透明ガラス化を行う。
つまり、透明ガラス化された上部クラッド層８が完成す
る。
【０００６】このように、光導波路におけるクラッド層
及びコア層の成形方法は、四塩化シリコンを酸水素炎中
で加水分解して得られる酸化シリコンガラス微粒子（粒
径約０．１μｍ）を、シリコン基板上に吹き付け堆積さ
せ、次に、酸化シリコンガラス微粒子膜を電気炉中で高
温に加熱し、透明な酸化シリコンガラス膜として、酸化
シリコンガラス微粒子膜の組成を変えることにより、ク
ラッド層とコア層を形成するものであった。
及びコア層の成形方法は、四塩化シリコンを酸水素炎中
で加水分解して得られる酸化シリコンガラス微粒子（粒
径約０．１μｍ）を、シリコン基板上に吹き付け堆積さ
せ、次に、酸化シリコンガラス微粒子膜を電気炉中で高
温に加熱し、透明な酸化シリコンガラス膜として、酸化
シリコンガラス微粒子膜の組成を変えることにより、ク
ラッド層とコア層を形成するものであった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の光導波路におけるクラッド層及びコア層の形成
法では、酸化シリコンガラス微粒子膜を１２００℃以上
の高温にして溶融し、透明膜を形成するために、熱応力
が発生し、シリコン基板が反ったり歪んだりしてしま
う。そのため、酸化シリコンガラス微粒子膜の内部応力
に分布が生じ、屈折率の面内分布をもたらす。その結
果、歩留まりが悪いばかりでなく、光の散乱要因となっ
ていた。
た従来の光導波路におけるクラッド層及びコア層の形成
法では、酸化シリコンガラス微粒子膜を１２００℃以上
の高温にして溶融し、透明膜を形成するために、熱応力
が発生し、シリコン基板が反ったり歪んだりしてしま
う。そのため、酸化シリコンガラス微粒子膜の内部応力
に分布が生じ、屈折率の面内分布をもたらす。その結
果、歩留まりが悪いばかりでなく、光の散乱要因となっ
ていた。
【０００８】また、シリコン基板の歪みのため、光ファ
イバとの調芯は容易ではなかった。さらに、酸化シリコ
ンガラス微粒子膜の表面が荒れ易く、光の散乱要因とな
っていた。そこで、本発明は、上記問題点を除去し、形
成時間を短縮するとともに、形成時の熱の負荷を抑え
て、シリコン基板の反りや歪み、変形を低減し、光の減
衰及び光ファイバとの調芯を高精度に行うことができる
光導波路の製造方法を提供することを目的とする。
イバとの調芯は容易ではなかった。さらに、酸化シリコ
ンガラス微粒子膜の表面が荒れ易く、光の散乱要因とな
っていた。そこで、本発明は、上記問題点を除去し、形
成時間を短縮するとともに、形成時の熱の負荷を抑え
て、シリコン基板の反りや歪み、変形を低減し、光の減
衰及び光ファイバとの調芯を高精度に行うことができる
光導波路の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕光導波路の製造方法において、シリコン基板上に
下部クラッド層となる酸化シリコンを主成分とするガラ
ス板及びコア層となる酸化シリコンを主成分とするガラ
ス板を順次積層する工程と、熱処理することにより、前
記シリコン基板、各ガラス板間を貼り合わせる工程と、
前記コア層となる酸化シリコンを主成分とするガラス板
を加工する工程と、上部クラッド層となる酸化シリコン
膜を堆積する工程とを順に施すようにしたものである。
成するために、 〔１〕光導波路の製造方法において、シリコン基板上に
下部クラッド層となる酸化シリコンを主成分とするガラ
ス板及びコア層となる酸化シリコンを主成分とするガラ
ス板を順次積層する工程と、熱処理することにより、前
記シリコン基板、各ガラス板間を貼り合わせる工程と、
前記コア層となる酸化シリコンを主成分とするガラス板
を加工する工程と、上部クラッド層となる酸化シリコン
膜を堆積する工程とを順に施すようにしたものである。
【００１０】〔２〕光導波路の製造方法において、シリ
コン基板上にコア層を埋め込んだ下部クラッド層となる
酸化シリコンを主成分とするガラス板及び上部クラッド
層となる酸化シリコンを主成分とするガラス板を順次積
層する工程と、熱処理することにより、前記シリコン基
板、各ガラス板間を貼り合わせる工程とを順に施すよう
にしたものである。
コン基板上にコア層を埋め込んだ下部クラッド層となる
酸化シリコンを主成分とするガラス板及び上部クラッド
層となる酸化シリコンを主成分とするガラス板を順次積
層する工程と、熱処理することにより、前記シリコン基
板、各ガラス板間を貼り合わせる工程とを順に施すよう
にしたものである。
【００１１】〔３〕上記〔１〕及び〔２〕記載の光導波
路の製造方法において、ガラス板の厚さを研磨すること
により、厚みを調整するようにしたものである。 〔４〕上記〔１〕又は〔２〕記載の光導波路の製造方法
において、ガラス板を垂直方向に電界を印加して貼り合
わせるようにしたものである。 〔５〕上記〔２〕記載の光導波路の製造方法において、
ガラス板にイオン注入することにより、コア層を形成す
るようにしたものである。
路の製造方法において、ガラス板の厚さを研磨すること
により、厚みを調整するようにしたものである。 〔４〕上記〔１〕又は〔２〕記載の光導波路の製造方法
において、ガラス板を垂直方向に電界を印加して貼り合
わせるようにしたものである。 〔５〕上記〔２〕記載の光導波路の製造方法において、
ガラス板にイオン注入することにより、コア層を形成す
るようにしたものである。
【００１２】〔６〕上記〔３〕記載の光導波路の製造方
法において、研磨後にプラズマを用いてガラス板の表面
を平坦にするようにしたものである。 〔７〕上記〔３〕記載の光導波路の製造方法において、
研磨後に加熱処理により、ガラス板の表面を平坦にする
ようにしたものである。
法において、研磨後にプラズマを用いてガラス板の表面
を平坦にするようにしたものである。 〔７〕上記〔３〕記載の光導波路の製造方法において、
研磨後に加熱処理により、ガラス板の表面を平坦にする
ようにしたものである。
【００１３】 〔発明の詳細な説明〕
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の
第１実施例を示す光導波路の製造工程断面図である。図
１を参照しながら本発明の第１実施例を示す光導波路の
製造方法について説明する。
て図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の
第１実施例を示す光導波路の製造工程断面図である。図
１を参照しながら本発明の第１実施例を示す光導波路の
製造方法について説明する。
【００１５】〔１〕まず、図１（ａ）に示すように、シ
リコン基板１１を、硫酸と過酸化水素を１：１に混合し
た温度１２０℃の溶液により洗浄する。次に、純水によ
り１％に希釈したフッ化水素酸溶液により２０秒間洗浄
する。続いて、純水により洗浄する。 〔２〕次に、図１（ｂ）に示すように、下部クラッド層
となる厚さ２０μｍの酸化シリコンガラス板１２を硫酸
と過酸化水素を１：１に混合した温度１２０℃の溶液に
より洗浄する。
リコン基板１１を、硫酸と過酸化水素を１：１に混合し
た温度１２０℃の溶液により洗浄する。次に、純水によ
り１％に希釈したフッ化水素酸溶液により２０秒間洗浄
する。続いて、純水により洗浄する。 〔２〕次に、図１（ｂ）に示すように、下部クラッド層
となる厚さ２０μｍの酸化シリコンガラス板１２を硫酸
と過酸化水素を１：１に混合した温度１２０℃の溶液に
より洗浄する。
【００１６】〔３〕同様に、図１（ｃ）に示すように、
コア層となる厚さ８μｍの酸化シリコンガラス板１３
を、硫酸と過酸化水素を１：１に混合した温度１２０℃
の溶液により洗浄する。ここで、下部クラッド層となる
酸化シリコンガラス板１２は、屈折率が１．４６０の酸
化シリコンから成り、コア層となる酸化シリコンガラス
板１３は屈折率が１．４６３となるように、酸化シリコ
ンにゲルマニウムがドープされている。
コア層となる厚さ８μｍの酸化シリコンガラス板１３
を、硫酸と過酸化水素を１：１に混合した温度１２０℃
の溶液により洗浄する。ここで、下部クラッド層となる
酸化シリコンガラス板１２は、屈折率が１．４６０の酸
化シリコンから成り、コア層となる酸化シリコンガラス
板１３は屈折率が１．４６３となるように、酸化シリコ
ンにゲルマニウムがドープされている。
【００１７】ガラス板の厚さ、屈折率、及び屈折率の差
は、所望の光回路が所望の波長により形成可能となるよ
うな値を選択する。この屈折率と屈折率の差は、酸化シ
リコンガラス板にドープする材料、例えば、燐、フッ素
等を所望の屈折率が得られる量をドープしたガラス板を
用いる。 〔４〕次に、図１（ｄ）に示すように、シリコン基板１
１の上に下部クラッド層となる酸化シリコンガラス板１
２、コア層となる酸化シリコンガラス板１３の順に載せ
る。
は、所望の光回路が所望の波長により形成可能となるよ
うな値を選択する。この屈折率と屈折率の差は、酸化シ
リコンガラス板にドープする材料、例えば、燐、フッ素
等を所望の屈折率が得られる量をドープしたガラス板を
用いる。 〔４〕次に、図１（ｄ）に示すように、シリコン基板１
１の上に下部クラッド層となる酸化シリコンガラス板１
２、コア層となる酸化シリコンガラス板１３の順に載せ
る。
【００１８】次に、これらを石英炉の中にシリコン基板
１１を下にして設置する。次に、窒素ガス雰囲気中、あ
るいは酸素ガス雰囲気中で１０分間熱処理する。熱処理
の温度は、図２に示すように、温度が高いほど表面エネ
ルギーが大きくなり、シリコン基板１１、下部クラッド
層となる酸化シリコンガラス板１２、コア層となる酸化
シリコンガラス板１３の基板、各ガラス板間で、Ｓｉ−
Ｏ結合、Ｓｉ−Ｓｉ結合が生じ、貼り合わせ強度が強固
になる。
１１を下にして設置する。次に、窒素ガス雰囲気中、あ
るいは酸素ガス雰囲気中で１０分間熱処理する。熱処理
の温度は、図２に示すように、温度が高いほど表面エネ
ルギーが大きくなり、シリコン基板１１、下部クラッド
層となる酸化シリコンガラス板１２、コア層となる酸化
シリコンガラス板１３の基板、各ガラス板間で、Ｓｉ−
Ｏ結合、Ｓｉ−Ｓｉ結合が生じ、貼り合わせ強度が強固
になる。
【００１９】しかしながら、コア層にドープした屈折率
制御のための不純物は、熱処理が高温、長時間になるほ
ど拡散し易くなる。そのため、低温で貼り合わせること
が望ましい。熱処理温度が３００℃以下であっても、水
素結合及びファンデルワールス力により、シリコン基板
１１と下部クラッド層となる酸化シリコンガラス板１
２、コア層となる酸化シリコンガラス板１３は結合す
る。
制御のための不純物は、熱処理が高温、長時間になるほ
ど拡散し易くなる。そのため、低温で貼り合わせること
が望ましい。熱処理温度が３００℃以下であっても、水
素結合及びファンデルワールス力により、シリコン基板
１１と下部クラッド層となる酸化シリコンガラス板１
２、コア層となる酸化シリコンガラス板１３は結合す
る。
【００２０】この熱処理中に、図３に示すように、電極
２１，２２を配置し、これらの間に直流電源２３を接続
して、シリコン基板１１の垂直方向に数十から数百Ｖ／
ｃｍの電界を印加しても良い。この場合、電界が強いほ
ど熱処理温度を下げることができる。例えば、１１００
℃で電界を印加しない場合と、８５０℃で３００Ｖ／ｃ
ｍの電界を印加した場合には、同一の貼り合わせ強度が
得られる。
２１，２２を配置し、これらの間に直流電源２３を接続
して、シリコン基板１１の垂直方向に数十から数百Ｖ／
ｃｍの電界を印加しても良い。この場合、電界が強いほ
ど熱処理温度を下げることができる。例えば、１１００
℃で電界を印加しない場合と、８５０℃で３００Ｖ／ｃ
ｍの電界を印加した場合には、同一の貼り合わせ強度が
得られる。
【００２１】ここで、下部クラッド層及びコア層となる
酸化シリコンガラス板１２，１３の厚さが所望の厚さで
ない場合には、次の方法により厚さを調整する。シリコ
ン基板１１上に、下部クラッド層あるいはクラッド層の
上にコア層となる酸化シリコンガラス板１２，１３を貼
り合わせた後、所望の厚さまで研磨する。研磨には、例
えば、化学的機械研磨装置を用いる。例えば、図４に示
すように、酸化シリコンガラス板１２，１３の表面は加
圧された状態で研磨剤３２が流動している研磨布３１に
押し付けられる。酸化シリコンガラス板１２，１３は研
磨布３１上で回転しながら、その表面が研磨されてい
く。研磨速度は約０．２μｍ／分で、研磨後の厚さの均
一性は約１％である。
酸化シリコンガラス板１２，１３の厚さが所望の厚さで
ない場合には、次の方法により厚さを調整する。シリコ
ン基板１１上に、下部クラッド層あるいはクラッド層の
上にコア層となる酸化シリコンガラス板１２，１３を貼
り合わせた後、所望の厚さまで研磨する。研磨には、例
えば、化学的機械研磨装置を用いる。例えば、図４に示
すように、酸化シリコンガラス板１２，１３の表面は加
圧された状態で研磨剤３２が流動している研磨布３１に
押し付けられる。酸化シリコンガラス板１２，１３は研
磨布３１上で回転しながら、その表面が研磨されてい
く。研磨速度は約０．２μｍ／分で、研磨後の厚さの均
一性は約１％である。
【００２２】膜厚はプリズムカプラを用いて測定し、所
望の厚さまで研磨する。研磨後は、研磨剤３２を除去す
るために洗浄する。この時、ブラシを併用すると研磨剤
除去効果が増す。洗浄後は、スピン乾燥させるか乾燥窒
素をガラス表面に吹き付け、表面の水分を除去する。研
磨によっても所望の平坦度、平面度が得られない場合に
は、次の方法によりガラス表面を光の散乱が低減される
程度に、平坦にし、かつ、平坦度を向上させる。
望の厚さまで研磨する。研磨後は、研磨剤３２を除去す
るために洗浄する。この時、ブラシを併用すると研磨剤
除去効果が増す。洗浄後は、スピン乾燥させるか乾燥窒
素をガラス表面に吹き付け、表面の水分を除去する。研
磨によっても所望の平坦度、平面度が得られない場合に
は、次の方法によりガラス表面を光の散乱が低減される
程度に、平坦にし、かつ、平坦度を向上させる。
【００２３】（Ａ）プラズマエッチングを用いる。図５
に示すように、電極４１，４２を配置して、これらの間
に交流電源４３を接続して、プラズマ５２を発生させ、
ＣＨＦ3 ガスにより酸化シリコンガラス板５１の表面を
局所的にエッチングする。ノズルの直径は目的の精度と
生産性に見合った、例えば、３ｍｍから３０ｍｍを用い
る。
に示すように、電極４１，４２を配置して、これらの間
に交流電源４３を接続して、プラズマ５２を発生させ、
ＣＨＦ3 ガスにより酸化シリコンガラス板５１の表面を
局所的にエッチングする。ノズルの直径は目的の精度と
生産性に見合った、例えば、３ｍｍから３０ｍｍを用い
る。
【００２４】（Ｂ）温度１０００℃から１２００℃で数
秒から数分間加熱する。この温度では酸化シリコンガラ
ス板５１の表面は粘性流動のため、凹凸が低減され滑ら
かになり、光の散乱要因を低減することが可能となる。 （Ｃ）上記（Ａ）と（Ｂ）を並行して実施する。または
（Ａ）の次に（Ｂ）、（Ｂ）の次に（Ａ）を実施する。
秒から数分間加熱する。この温度では酸化シリコンガラ
ス板５１の表面は粘性流動のため、凹凸が低減され滑ら
かになり、光の散乱要因を低減することが可能となる。 （Ｃ）上記（Ａ）と（Ｂ）を並行して実施する。または
（Ａ）の次に（Ｂ）、（Ｂ）の次に（Ａ）を実施する。
【００２５】〔５〕次に、図１（ｅ）に示すように、一
般に用いられている露光技術と反応性イオンエッチング
法により、下部クラッド層上のコア層となる酸化シリコ
ンガラス板１３を加工する。コア層の上にレジスト（図
示なし）を塗布する。ここで、レジストの下に酸化シリ
コンより、エッチング速度の十分遅い、例えは、シリコ
ン膜を形成してもよい。次に、所望のパターンを形成し
たマスクを通して露光する。
般に用いられている露光技術と反応性イオンエッチング
法により、下部クラッド層上のコア層となる酸化シリコ
ンガラス板１３を加工する。コア層の上にレジスト（図
示なし）を塗布する。ここで、レジストの下に酸化シリ
コンより、エッチング速度の十分遅い、例えは、シリコ
ン膜を形成してもよい。次に、所望のパターンを形成し
たマスクを通して露光する。
【００２６】現像後、ＣＨＦ3 ガスを用いて、反応性イ
オンエッチングにより、コア層をパターニングする。次
に、レジストを除去すると、コア１４が形成される。 〔６〕次に、図１（ｆ）に示すように、一般に用いられ
ている化学気相堆積法により、テトラエトキシシランを
原料とし、上部クラッド層となる厚さ２０μｍの酸化シ
リコン膜１５を堆積する。
オンエッチングにより、コア層をパターニングする。次
に、レジストを除去すると、コア１４が形成される。 〔６〕次に、図１（ｆ）に示すように、一般に用いられ
ている化学気相堆積法により、テトラエトキシシランを
原料とし、上部クラッド層となる厚さ２０μｍの酸化シ
リコン膜１５を堆積する。
【００２７】このように、第１実施例によれば、下部ク
ラッド層及びコア層を、酸化シリコンガラス板の貼り合
わせにより形成するようにしたので、従来の下部クラッ
ド層及びコア層形成に比べ、形成時間を１／１０に低減
させることができる。また、形成時の熱の負荷が、従来
に比べ、約１／５に低減されているので、熱応力が小さ
くなり、シリコン基板の反りや歪み、変形が低減され、
更に、コア層とクラッド層の界面の凹凸が低減され、図
６に示すように、従来の方法に比べ、光の減衰が約１／
２に抑制される。更に、光ファイバとの調芯も高精度に
行うことができる。
ラッド層及びコア層を、酸化シリコンガラス板の貼り合
わせにより形成するようにしたので、従来の下部クラッ
ド層及びコア層形成に比べ、形成時間を１／１０に低減
させることができる。また、形成時の熱の負荷が、従来
に比べ、約１／５に低減されているので、熱応力が小さ
くなり、シリコン基板の反りや歪み、変形が低減され、
更に、コア層とクラッド層の界面の凹凸が低減され、図
６に示すように、従来の方法に比べ、光の減衰が約１／
２に抑制される。更に、光ファイバとの調芯も高精度に
行うことができる。
【００２８】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。図７は本発明の第２実施例を示す光導波路の製造工
程断面図である。以下、図７を参照しながら本発明の第
２実施例を示す光導波路の製造方法について説明する。 〔１〕まず、図７（ａ）に示すように、シリコン基板６
１を、硫酸と過酸化水素を１：１に混合した温度１２０
℃の溶液により洗浄する。
る。図７は本発明の第２実施例を示す光導波路の製造工
程断面図である。以下、図７を参照しながら本発明の第
２実施例を示す光導波路の製造方法について説明する。 〔１〕まず、図７（ａ）に示すように、シリコン基板６
１を、硫酸と過酸化水素を１：１に混合した温度１２０
℃の溶液により洗浄する。
【００２９】次に、純水により１％に希釈したフッ化水
素酸溶液により２０秒間洗浄する。続いて、純水により
洗浄する。 〔２〕次に、図７（ｂ）に示すように、下部クラッド層
６３及びコア層６４となる厚さ２０μｍの酸化シリコン
ガラス板６２を、硫酸と過酸化水素を１：１に混合した
温度１２０℃の溶液により洗浄する。
素酸溶液により２０秒間洗浄する。続いて、純水により
洗浄する。 〔２〕次に、図７（ｂ）に示すように、下部クラッド層
６３及びコア層６４となる厚さ２０μｍの酸化シリコン
ガラス板６２を、硫酸と過酸化水素を１：１に混合した
温度１２０℃の溶液により洗浄する。
【００３０】ここで、下部クラッド層６３となるガラス
板６２は、屈折率が１．４６０の酸化シリコンから成
り、コア層６４は下部クラッド層６３となる酸化シリコ
ンガラス板６２に屈折率が１．４６３となるように、ゲ
ルマニウムを所望のパターン形状にイオン注入すること
により形成する。酸化シリコンガラス板６２の厚さ、屈
折率、及び屈折率の差は、所望の光回路が、所望の波長
により形成可能となるような値を選択する。この屈折率
と屈折率の差は、酸化シリコンガラス板６２にドープす
る材料、例えば、燐、フッ素等を所望の屈折率が得られ
る量をイオン注入したガラス板を用いる。
板６２は、屈折率が１．４６０の酸化シリコンから成
り、コア層６４は下部クラッド層６３となる酸化シリコ
ンガラス板６２に屈折率が１．４６３となるように、ゲ
ルマニウムを所望のパターン形状にイオン注入すること
により形成する。酸化シリコンガラス板６２の厚さ、屈
折率、及び屈折率の差は、所望の光回路が、所望の波長
により形成可能となるような値を選択する。この屈折率
と屈折率の差は、酸化シリコンガラス板６２にドープす
る材料、例えば、燐、フッ素等を所望の屈折率が得られ
る量をイオン注入したガラス板を用いる。
【００３１】〔３〕次に、図７（ｃ）に示すように、上
部クラッド層用ガラス板６５を硫酸と過酸化水素を１：
１に混合した温度１２０℃の溶液により洗浄する。この
上部クラッド層用ガラス板６５は、屈折率が１．４６
０、厚さ２０μｍである。 〔４〕次に、図７（ｄ）に示すように、シリコン基板６
１の上にコア層６４を形成した下部クラッド層６３とな
るガラス板６２、上部クラッド層用ガラス板６５の順に
載せる。次に、これらをチャンバーの中にシリコン基板
６１を下にして設置する。
部クラッド層用ガラス板６５を硫酸と過酸化水素を１：
１に混合した温度１２０℃の溶液により洗浄する。この
上部クラッド層用ガラス板６５は、屈折率が１．４６
０、厚さ２０μｍである。 〔４〕次に、図７（ｄ）に示すように、シリコン基板６
１の上にコア層６４を形成した下部クラッド層６３とな
るガラス板６２、上部クラッド層用ガラス板６５の順に
載せる。次に、これらをチャンバーの中にシリコン基板
６１を下にして設置する。
【００３２】次に、窒素ガス雰囲気中、あるいは酸素ガ
ス雰囲気中で１０分間熱処理する。熱処理の温度は、図
２に示すように、温度が高いほど表面エネルギーが大き
くなり、シリコン基板６１、下部クラッド層６３となる
ガラス板６２、上部クラッド層用ガラス板６５の基板、
各ガラス間で、Ｓｉ−Ｏ結合、Ｓｉ−Ｓｉ結合が生じ、
貼り合わせ強度は強固になる。
ス雰囲気中で１０分間熱処理する。熱処理の温度は、図
２に示すように、温度が高いほど表面エネルギーが大き
くなり、シリコン基板６１、下部クラッド層６３となる
ガラス板６２、上部クラッド層用ガラス板６５の基板、
各ガラス間で、Ｓｉ−Ｏ結合、Ｓｉ−Ｓｉ結合が生じ、
貼り合わせ強度は強固になる。
【００３３】しかしながら、コア層６４にイオン注入し
た屈折率抑制のための不純物は高温、長時間になるほど
拡散し易くなる。そのため、低温で貼り合わせることが
望ましい。この熱処理中にシリコン基板６１の垂直方向
に、数十から数百Ｖ／ｃｍの電界を印加しても良い。こ
の場合、電界が強いほど熱処理温度を下げることができ
る。例えば、１１００℃で電界を印加しない場合と、８
５０℃で３００Ｖ／ｃｍの電界を印加した場合には、同
一の貼り合わせ強度が得られる（図３参照）。
た屈折率抑制のための不純物は高温、長時間になるほど
拡散し易くなる。そのため、低温で貼り合わせることが
望ましい。この熱処理中にシリコン基板６１の垂直方向
に、数十から数百Ｖ／ｃｍの電界を印加しても良い。こ
の場合、電界が強いほど熱処理温度を下げることができ
る。例えば、１１００℃で電界を印加しない場合と、８
５０℃で３００Ｖ／ｃｍの電界を印加した場合には、同
一の貼り合わせ強度が得られる（図３参照）。
【００３４】また、熱処理温度が３００℃以下であって
も、水素結合及びファンデルワールス力により、シリコ
ン基板６１と下部クラッド層６３となるガラス板６２、
上部クラッド層用ガラス板６５は結合する。ここで、下
部クラッド層６３となるガラス板６２及び上部クラッド
層用ガラス板６５の厚さが、所望の厚さでない場合に
は、次の方法により厚さを調整する。
も、水素結合及びファンデルワールス力により、シリコ
ン基板６１と下部クラッド層６３となるガラス板６２、
上部クラッド層用ガラス板６５は結合する。ここで、下
部クラッド層６３となるガラス板６２及び上部クラッド
層用ガラス板６５の厚さが、所望の厚さでない場合に
は、次の方法により厚さを調整する。
【００３５】下部クラッド層６３となるガラス板６２あ
るいは上部クラッド層用ガラス板６５とシリコン基板６
１を貼り合わせた後、所望の厚さまで研磨する（図４参
照）。研磨には、例えば、化学的機械研磨装置を用い
る。ガラス板の表面は加圧された状態で研磨剤が流動し
ている研磨布に押し付けられる。ガラス板は研磨布上で
回転しながら、その表面が研磨されていく。研磨速度は
約０．２μｍ／分で、研磨後の厚さの均一性は約１％で
ある。
るいは上部クラッド層用ガラス板６５とシリコン基板６
１を貼り合わせた後、所望の厚さまで研磨する（図４参
照）。研磨には、例えば、化学的機械研磨装置を用い
る。ガラス板の表面は加圧された状態で研磨剤が流動し
ている研磨布に押し付けられる。ガラス板は研磨布上で
回転しながら、その表面が研磨されていく。研磨速度は
約０．２μｍ／分で、研磨後の厚さの均一性は約１％で
ある。
【００３６】膜厚はプリズムカプラを用いて測定する。
研磨後は研磨剤を除去するために洗浄する。この時、ブ
ラシを併用すると研磨剤除去効果が増す。洗浄後は、ス
ピン乾燥させるか、乾燥窒素をガラス表面に吹き付け、
表面の水分を除去する。研磨によっても所望の平坦度、
平面度が得られない場合には、次の方法によりガラス表
面を光の散乱が低減される程度に平坦にし、かつ平坦度
を向上させる。
研磨後は研磨剤を除去するために洗浄する。この時、ブ
ラシを併用すると研磨剤除去効果が増す。洗浄後は、ス
ピン乾燥させるか、乾燥窒素をガラス表面に吹き付け、
表面の水分を除去する。研磨によっても所望の平坦度、
平面度が得られない場合には、次の方法によりガラス表
面を光の散乱が低減される程度に平坦にし、かつ平坦度
を向上させる。
【００３７】（Ａ）プラズマエッチングを用いる。図５
に示すように、ブラズマを発生させ、ＣＨＦ3 ガスによ
りガラス板表面を局所的にエッチングする。ノズルの直
径は目的の精度と生産性に見合った、例えば、３ｍｍか
ら３０ｍｍを用いる。 （Ｂ）温度１０００℃から１２００℃で数秒から数分間
加熱する。この温度ではガラス板の表面は粘性流動のた
め、凹凸が低減され滑らかになり、光の散乱要因を低減
することが可能となる。
に示すように、ブラズマを発生させ、ＣＨＦ3 ガスによ
りガラス板表面を局所的にエッチングする。ノズルの直
径は目的の精度と生産性に見合った、例えば、３ｍｍか
ら３０ｍｍを用いる。 （Ｂ）温度１０００℃から１２００℃で数秒から数分間
加熱する。この温度ではガラス板の表面は粘性流動のた
め、凹凸が低減され滑らかになり、光の散乱要因を低減
することが可能となる。
【００３８】（Ｃ）上記（Ａ）と（Ｂ）を並行して実施
する。または（Ａ）の次に（Ｂ）、（Ｂ）の次に（Ａ）
を実施する。このように、第２実施例によれば、下部ク
ラッド層、上部クラッド層及びコア層を、酸化シリコン
ガラス板の貼り合わせにより形成するようにしたので、
従来のクラッド層、及びコア層形成に比べ、形成時間を
１／１５に低減させることができる。
する。または（Ａ）の次に（Ｂ）、（Ｂ）の次に（Ａ）
を実施する。このように、第２実施例によれば、下部ク
ラッド層、上部クラッド層及びコア層を、酸化シリコン
ガラス板の貼り合わせにより形成するようにしたので、
従来のクラッド層、及びコア層形成に比べ、形成時間を
１／１５に低減させることができる。
【００３９】また、形成時の熱の負荷が、従来に比べ、
約１／１０に低減されているので、熱応力が小さくな
り、シリコン基板の反りや歪み、変形が低減され、更
に、コア層とクラッド層の界面の凹凸が低減され、図６
に示すように、従来の方法に比べ、光の減衰が約１／４
に抑制される。更に、光ファイバとの調芯も高精度に行
うことができる。
約１／１０に低減されているので、熱応力が小さくな
り、シリコン基板の反りや歪み、変形が低減され、更
に、コア層とクラッド層の界面の凹凸が低減され、図６
に示すように、従来の方法に比べ、光の減衰が約１／４
に抑制される。更に、光ファイバとの調芯も高精度に行
うことができる。
【００４０】上記した第１及び第２の実施例では、シリ
コン基板を用いたが、ガラス板を基板に用いても同様の
効果を奏することができる。なお、本発明は上記実施例
に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種
々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から排除
するものではない。
コン基板を用いたが、ガラス板を基板に用いても同様の
効果を奏することができる。なお、本発明は上記実施例
に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種
々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から排除
するものではない。
【００４１】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、次のような効果を奏することができる。 （Ａ）下部クラッド層及びコア層を、酸化シリコンガラ
ス板の貼り合わせにより形成するようにしたので、従来
の下部クラッド層及びコア層形成に比べ、形成時間を１
／１０に低減させることができる。
よれば、次のような効果を奏することができる。 （Ａ）下部クラッド層及びコア層を、酸化シリコンガラ
ス板の貼り合わせにより形成するようにしたので、従来
の下部クラッド層及びコア層形成に比べ、形成時間を１
／１０に低減させることができる。
【００４２】また、形成時の熱の負荷が、従来に比べ、
約１／５に低減されているので、熱応力が小さくなり、
シリコン基板の反りや歪み、変形が低減され、更に、コ
ア層とクラッド層の界面の凹凸が低減され、従来の方法
に比べ、光の減衰が約１／２に抑制される。更に、光フ
ァイバとの調芯も高精度に行うことができる。 （Ｂ）下部クラッド層、上部クラッド層及びコア層を、
酸化シリコンガラス板の貼り合わせにより形成するよう
にしたので、従来のクラッド層及びコア層形成に比べ、
形成時間を１／１５に低減させることができる。
約１／５に低減されているので、熱応力が小さくなり、
シリコン基板の反りや歪み、変形が低減され、更に、コ
ア層とクラッド層の界面の凹凸が低減され、従来の方法
に比べ、光の減衰が約１／２に抑制される。更に、光フ
ァイバとの調芯も高精度に行うことができる。 （Ｂ）下部クラッド層、上部クラッド層及びコア層を、
酸化シリコンガラス板の貼り合わせにより形成するよう
にしたので、従来のクラッド層及びコア層形成に比べ、
形成時間を１／１５に低減させることができる。
【００４３】また、形成時の熱の負荷が、従来に比べ、
約１／１０に低減されているので、熱応力が小さくな
り、シリコン基板の反りや歪み、変形が低減され、更
に、コア層とクラッド層の界面の凹凸が低減され、従来
の方法に比べ、光の減衰が約１／４に抑制される。更
に、光ファイバとの調芯も高精度に行うことができる。
約１／１０に低減されているので、熱応力が小さくな
り、シリコン基板の反りや歪み、変形が低減され、更
に、コア層とクラッド層の界面の凹凸が低減され、従来
の方法に比べ、光の減衰が約１／４に抑制される。更
に、光ファイバとの調芯も高精度に行うことができる。
【図１】本発明の第１実施例を示す光導波路の製造工程
断面図である。
断面図である。
【図２】ガラス板の貼りつけの熱処理温度と表面エネル
ギーの特性図である。
ギーの特性図である。
【図３】電界の印加によるガラス板の貼り合わせの説明
図である。
図である。
【図４】コア層の厚さ調整の説明図である。
【図５】局所プラズマによる酸化シリコンガラス板の平
坦化の説明図である。
坦化の説明図である。
【図６】本発明と従来例の光導波路の製造方法による光
の減衰の違いを示す図である。
の減衰の違いを示す図である。
【図７】本発明の第２実施例を示す光導波路の製造工程
断面図である。
断面図である。
【図８】従来の光導波路の製造工程断面図である。
１１，６１ シリコン基板 １２ 酸化シリコンガラス板（下部クラッド層） １３ 酸化シリコンガラス板（コア層） １４ コア １５ 酸化シリコン膜（上部クラッド層） ２１，２２，４１，４２ 電極 ２３ 直流電源 ３１ 研磨布 ３２ 研磨剤 ４３ 交流電源 ５１，６２ 酸化シリコンガラス板 ５２ プラズマ ６３ 下部クラッド層 ６４ コア層 ６５ 上部クラッド層用ガラス板
Claims (7)
- 【請求項１】（ａ）シリコン基板上に下部クラッド層と
なる酸化シリコンを主成分とするガラス板及びコア層と
なる酸化シリコンを主成分とするガラス板を順次積層す
る工程と、（ｂ）熱処理することにより、前記シリコン
基板、各ガラス板間を貼り合わせる工程と、（ｃ）前記
コア層となる酸化シリコンを主成分とするガラス板を加
工する工程と、（ｄ）上部クラッド層となる酸化シリコ
ン膜を堆積する工程とを順に施すことを特徴とする光導
波路の製造方法。 - 【請求項２】（ａ）シリコン基板上にコア層を埋め込ん
だ下部クラッド層となる酸化シリコンを主成分とするガ
ラス板及び上部クラッド層となる酸化シリコンを主成分
とするガラス板を順次積層する工程と、（ｂ）熱処理す
ることにより、前記シリコン基板、各ガラス板間を貼り
合わせる工程とを順に施すことを特徴とする光導波路の
製造方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の光導波路の製造方
法において、ガラス板の厚さを研磨することにより、厚
みを調整することを特徴とする光導波路の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１又は２記載の光導波路の製造方
法において、ガラス板を垂直方向に電界を印加して貼り
合わせることを特徴とする光導波路の製造方法。 - 【請求項５】 請求項２記載の光導波路の製造方法にお
いて、ガラス板にイオン注入することにより、コア層を
形成することを特徴とする光導波路の製造方法。 - 【請求項６】 請求項３記載の光導波路の製造方法にお
いて、研磨後にプラズマを用いてガラス板の表面を平坦
にすることを特徴とする光導波路の製造方法。 - 【請求項７】 請求項３記載の光導波路の製造方法にお
いて、研磨後に加熱処理により、ガラス板の表面を平坦
にすることを特徴とする光導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10452697A JPH10300962A (ja) | 1997-04-22 | 1997-04-22 | 光導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10452697A JPH10300962A (ja) | 1997-04-22 | 1997-04-22 | 光導波路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10300962A true JPH10300962A (ja) | 1998-11-13 |
Family
ID=14382945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10452697A Withdrawn JPH10300962A (ja) | 1997-04-22 | 1997-04-22 | 光導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10300962A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002316835A (ja) * | 2001-04-20 | 2002-10-31 | Shin Etsu Chem Co Ltd | ガラス基板及びガラス基板の平坦化方法 |
| WO2003027736A1 (fr) * | 2001-09-19 | 2003-04-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Guide d'onde optique et procede de fabrication associe |
| JP2004170627A (ja) * | 2002-11-19 | 2004-06-17 | Fujitsu Ltd | 平面導波路及びアレイ導波路型回折格子 |
| US7170667B1 (en) * | 2005-12-14 | 2007-01-30 | Texas Instruments Incorporated | Lifetime improvement in microstructures with deformable elements |
| US7283690B2 (en) | 2002-07-02 | 2007-10-16 | Omron Corporation | Optical waveguide device, method of manufacturing the same, and optical communication equipment |
| CN100368837C (zh) * | 2005-04-21 | 2008-02-13 | 中国科学院半导体研究所 | 用标准cmos工艺制作磷硅酸玻璃层光波导及集成的方法 |
-
1997
- 1997-04-22 JP JP10452697A patent/JPH10300962A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002316835A (ja) * | 2001-04-20 | 2002-10-31 | Shin Etsu Chem Co Ltd | ガラス基板及びガラス基板の平坦化方法 |
| WO2003027736A1 (fr) * | 2001-09-19 | 2003-04-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Guide d'onde optique et procede de fabrication associe |
| US6996324B2 (en) | 2001-09-19 | 2006-02-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical waveguide and method for fabricating the same |
| US7283690B2 (en) | 2002-07-02 | 2007-10-16 | Omron Corporation | Optical waveguide device, method of manufacturing the same, and optical communication equipment |
| JP2004170627A (ja) * | 2002-11-19 | 2004-06-17 | Fujitsu Ltd | 平面導波路及びアレイ導波路型回折格子 |
| CN100368837C (zh) * | 2005-04-21 | 2008-02-13 | 中国科学院半导体研究所 | 用标准cmos工艺制作磷硅酸玻璃层光波导及集成的方法 |
| US7170667B1 (en) * | 2005-12-14 | 2007-01-30 | Texas Instruments Incorporated | Lifetime improvement in microstructures with deformable elements |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040706 |