JPH1039151A - 光導波路及びその製造方法 - Google Patents

光導波路及びその製造方法

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JPH1039151A
JPH1039151A JP8196616A JP19661696A JPH1039151A JP H1039151 A JPH1039151 A JP H1039151A JP 8196616 A JP8196616 A JP 8196616A JP 19661696 A JP19661696 A JP 19661696A JP H1039151 A JPH1039151 A JP H1039151A
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JP
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waveguide
substrate
optical waveguide
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JP8196616A
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Yasubumi Yamada
泰文 山田
Masahiro Yanagisawa
雅弘 柳澤
Hiroaki Okano
広明 岡野
Keiichi Higuchi
恵一 樋口
Naoto Uetsuka
尚登 上塚
Tatsuo Teraoka
達夫 寺岡
Satoshi Aoki
聰 青木
Taisuke Iwato
泰典 岩藤
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Hitachi Cable Ltd
Hitachi Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Hitachi Cable Ltd
Hitachi Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
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    • G02B6/132Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by deposition of thin films
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  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝搬損失の低い光素子搭載用Siベンチ付き
石英系光導波路を提供する。 【解決手段】 凸部を備えたSi基板10に、屈折率
0 の石英系ガラスからなるバッファ層13と、該バッ
ファ層13の上に屈折率n0 の石英系ガラスからなる補
助バッファ層14と、この上に形成される屈折率n1
石英系導波路16と、該石英系導波路16を覆う屈折率
0 の石英系ガラスからなるクラッド層17とが設けら
れた光導波路において、上記Si基板の凸部の上面が露
出する開口部18が設けられているものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路とその製
造方法に係り、特に光導波路の基板に光素子搭載用のS
iベンチが設けられている光導波路に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、光通信分野に広範囲な応用力をも
つ半導体光素子は、石英系導波路と同一Si基板に搭載
・集積化されて使用されている。このため、図3に示す
ように、半導体光素子を搭載するための開口部38を備
えた石英系光導波路3が用いられている。この種の石英
系光導波路3は、平面部(Siベンチ)31を上方に備
えた凸部を有するSi基板30上にバッファ層33とコ
ア導波路36とクラッド層37とが形成された構成であ
り、表面に、Siベンチ31が露出するように開口部3
8が設けられている。この開口部38に半導体光素子を
搭載して、集積化を実現するものである。
【0003】このようなSiベンチ付き石英系導波路を
形成するには、従来より、図4に示すような製造方法が
用いられている。
【0004】まず、SiO2 酸化膜(図示せず)が両面
に形成されたSi基板30に(図4(a))、フォトリ
ソグラフィとRIEエッチング又は弗酸によるエッチン
グによりSiO2 マスクのSiベンチパターン(図示せ
ず)を形成し、Si基板30のエッチングを水酸化カリ
ウム(KOH)溶液により行う。すなわちSi基板30
にSiベンチ31を上面に備えた凸部を形成する(図4
(b))。この上にSiO2 ガラス膜32を堆積させて
(図4(c))、上面よりSiO2 ガラス膜32を研磨
して、Siベンチ31を露出させると共にバッファ層3
3を形成する(図4(d))。この後、コアガラス膜3
5を蒸着し(図4(e))、この上にWSi膜からなる
導波路パターン(図示せず)を形成し、コアガラス膜3
5をRIEによりエッチングして、コア導波路36を形
成する(図4(f))。この上に多孔質ガラスを堆積さ
せて加熱炉内で透明ガラス化を行い、クラッド層37を
形成する(図4(g))。
【0005】このように、石英系導波路3を形成した
後、図4(h)に示すように、半導体光源や半導体光検
出器等の半導体光素子を搭載するための開口部38を形
成する。この場合、開口部38の形成は、クラッド層3
7の上にマスクとなる金属膜(図示せず)を形成し、こ
の上にレジストを塗布して、Siベンチ31が露出する
ようなパターンを形成し、RIEによりクラッド層37
の一部をエッチングして、開口部38を形成していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た光導波路は、図4(c)及び(d)に示すように、S
iO2 ガラス膜32を堆積した後、上面より研磨して、
Siベンチ31を露出する製造方法をとっているが、S
i基板は反っているため、面内均一にSiO2 ガラス膜
32を研磨することが困難であった。
【0007】このため、Si基板30に埋め混まれたバ
ッファ層33は、深さ方向の厚みが面内で±5μm以上
のばらつきが生じ、安定した光学特性が得られなかっ
た。特に、厚みが所望の値より薄くなった場合は、光導
波路の特性を著しく劣化させる原因になるため問題とな
っていた。
【0008】また、この問題を回避するために、研磨に
よるバラツキを考慮して、予めバッファ層を厚くする方
法もあるが、この場合、光導波路の伝搬損失は0.2〜
0.5dB/■となり、通常の伝搬損失より約2倍から
10倍も大きくなってしまう。
【0009】これら伝搬損失の増大の要因としては、S
i基板に形成されたSiO2 ガラス膜の研磨工程におい
て、バッファ層のSiO2 ガラス表面、すなわち、この
上に形成されるコア導波路の裏面に、研磨により発生す
る傷や歪みが残留しているため生じるものと考えられて
いる。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、凸部を備えた
Si基板に、屈折率n0 の石英系ガラスからなるバッフ
ァ層と、該バッファ層の上に屈折率n0 の石英系ガラス
からなる補助バッファ層と、この上に形成される屈折率
1 の石英系導波路と、該石英系導波路を覆う屈折率n
0 の石英系ガラスからなるクラッド層とが設けられた光
導波路において、上記Si基板の凸部の上面が露出する
開口部が設けられているものである。
【0011】また、上記補助バッファ層の厚さは、0.
1μm〜10μmの範囲であってもよく、上記補助バッ
ファ層の石英系ガラスが、ドーパントを含まない純粋石
英ガラスからなるものでも構わない。
【0012】更に、凸部を備えたSi基板上に、屈折率
0 のバッファ層を堆積した後、バッファ層を上方より
研磨して上記凸部を露出させ、該バッファ層の上に屈折
率n0 の石英系ガラスを堆積して補助バッファ層を形成
し、この上に屈折率n1 の石英系ガラスからなるコア導
波路を形成し、該コア導波路を屈折率n0 の石英系ガラ
スからなるクラッド層で覆った後、上記Si基板の凸部
上のクラッド層及び補助バッファ層をエッチングして開
口部を形成するものである。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明において、バッファ層とコ
ア導波路の間にバッフア層と同じ屈折率の補助バッファ
層を設けたのは、バッフア層の厚さのバラツキやバッフ
ァ層形成時の研磨により発生する傷や歪みによる伝搬損
失の増大を抑止するためである。また、バッファ層の厚
さを、0.1μm〜10μmの範囲としたのは、低い伝
搬損失を実現させるためである。
【0014】以下、添付図面に基づいて実施の形態を詳
述する。
【0015】まず、本発明の光導波路について詳述す
る。
【0016】図1に示すように、この光導波路1は、S
iベンチ11を上面に有する凸部が形成されたSi基板
10上に、凹部に埋め込まれる屈折率n0 のバッファ層
13と、該バッファ層13の上に形成される屈折率n0
の石英系ガラス膜からなる補助バッファ層14と、この
上に所望の形に形成される屈折率n1 の石英系導波路1
6と、その上に形成される屈折率n0 のクラッド層17
とから構成され、その表面に、上記Siベンチ11が露
出するよう開口部18が設けられている。
【0017】
【実施例】次に、上記実施の形態の光導波路の製造方法
について詳述する。
【0018】図2(a)に示すように、外径R=3イン
チ,厚さL=1mmのSi基板10に、まず、Siベン
チ11を形成する(図2(b))。すなわち、SiO2
酸化膜(図示せず)1μmをSi基板10の両面に形成
し、この上にレジストを塗布しマスクアライナーで露光
してSiベンチ用パターンを形成し、RIE(反応性イ
オンエッチング)或いは弗酸により酸化膜マスクのSi
ベンチ用パターンを形成した後、露出したSiを濃度4
0重量%、温度40℃の水酸化カリウム(KOH)溶液
により、深さ15μmまでエッチングを行う。パターン
が転写されたSi基板は図2(b)に示するようにSi
ベンチ11を有する凸部が形成され、凸部はテーパ形状
を有している。
【0019】次に、Si基板上に、電子ビーム蒸着法に
より屈折率n0 のSiO2 ガラス膜12を15μm堆積
させる(図2(c))。その後、Siベンチ11が露出
するようSiO2 ガラス膜12を研磨して、バッファ層
13を形成することにより(図2(d))、バッファ層
13をSi基板10に埋め込む。その後、屈折率n0
純粋SiO2 ガラス膜を電子ビーム蒸着法により堆積さ
せて厚さ7μmの補助バッファ層14を形成する(図2
(e))。
【0020】更に、この上に、電子ビーム蒸着法で屈折
率n1 の厚さ8μmのコアガラス膜15を堆積させて
(図2(f))、フォトリソグラフィ及びエッチングに
より幅8μmのコア導波路16を形成する(図2
(g))。尚、コア導波路16はSiベンチ11上方に
は形成されない。形成方法は、コアガラス膜15上にマ
グネトロン・スパッタリング法により厚さ1μmのWS
i膜(図示せず)を1μm形成し、この上にレジストを
塗布しマスクアライナーで露光し、WSiマスクのコア
パターン(図示せず)を形成し、RIEによりコアガラ
ス膜15をエッチングしてコア導波路16を形成する。
【0021】コア導波路16の形成後、基板を膜形成装
置(図示せず)内の加熱されたターンテーブル上に載置
して、火炎堆積法により厚さ300μmの多孔質ガラス
層を堆積し、これを電気路に収容してHeガス雰囲気で
1330℃、1時間加熱して多孔質ガラス層を透明ガラ
ス化させることにより、厚さ30μm、屈折率n0 のク
ラッド層17を形成する。ここで、コア(屈折率n1
とバッファ層、クラッド層(屈折率n0 )の比屈折率差
は0.3%になるよう設定されている。
【0022】次に、Si基板10に半導体光源や半導体
光検出器等の半導体素子を搭載するために、クラッド層
17及び補助バッファ層14をエッチングして、Siベ
ンチ11が露出する開口部18を形成する(図2
(h))。すなわち、クラッド層17上にスパッタリン
グ法により金属膜(図示せず)を形成し、フォトリソグ
ラフィによりSiベンチ11が露出するパターンを形成
し、RIEによりクラッド層17及び補助バッファ層1
4を連続してエッチングして、開口部18を形成する。
【0023】ここで、Si基板10に形成された導波路
の伝搬損失を評価した。
【0024】波長1.3μm及び1.5μm帯のいずれ
も、0.1dB/■と低い損失であった。
【0025】従って、本発明の光導波路は、コア導波路
とバッファ層の間にバッファ層と同じ屈折率の補助バッ
ファ層を設けているため、研磨によるバッファ層の膜厚
バラツキや、散乱損失の要因となる研磨によって生じた
バッファ層の損失や歪みによる伝搬損失の増大を抑止す
ることができる。
【0026】尚、上記補助バッファ層は0.1μmから
10μmの範囲の厚さであればよい。ここで、補助バッ
ファ層を0.1μmとした以外は上記実施例と同様の光
導波路を形成して、伝搬損失を評価したところ、0.2
dB/■と低い損失であった。また、補助バッファ層の
厚さを10μmとした場合の伝搬損失は、0.1dB/
■であった。従って、補助バッファ層の厚さが上記範囲
内であれば、伝搬損失は低い。
【0027】また、上記実施例において、石英系ガラス
膜等の形成に電子ビーム蒸着法や火炎堆積法を用いた
が、本発明は、これらの方法に限定されない。また、開
口部やSiベンチやコア導波路の形成に金属膜パターン
や酸化膜パターンを用いたが、これらは被エッチング材
料の形状形成用マスクとして用いるためのものであり、
パターンの材料は耐エッチング材料であればよく、限定
されない。更に、エッチング方法としてRIEを用いた
が、ドライエッチングの他の方法による手法でも構わな
い。
【0028】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、コア導波
路とバッファ層の間に補助バッファ層を設けているた
め、伝搬損失を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す光導波路を示す断面
図である。
【図2】図1の光導波路の製造方法の工程を示す図であ
る。
【図3】従来の光導波路を示す断面図である。
【図4】図3の光導波路の製造方法の工程を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 光導波路 10 Si基板 11 Siベンチ(凸部の上面) 12 SiO2 ガラス膜(石英系ガラス) 13 バッファ層 14 補助バッファ層 15 コアガラス膜(石英系ガラス) 16 コア導波路 17 クラッド層 18 開口部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳澤 雅弘 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 岡野 広明 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者 樋口 恵一 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者 上塚 尚登 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者 寺岡 達夫 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者 青木 聰 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者 岩藤 泰典 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所情報通信事業部内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 凸部を備えたSi基板に、屈折率n0
    石英系ガラスからなるバッファ層と、該バッファ層の上
    に屈折率n0 の石英系ガラスからなる補助バッファ層
    と、この上に形成される屈折率n1 の石英系導波路と、
    該石英系導波路を覆う屈折率n0 の石英系ガラスからな
    るクラッド層とが設けられた光導波路において、上記S
    i基板の凸部の上面が露出する開口部が設けられている
    ことを特徴とする光導波路。
  2. 【請求項2】 上記補助バッファ層の厚さが、0.1μ
    m〜10μmの範囲であることを特徴とする請求項1記
    載の光導波路。
  3. 【請求項3】 上記補助バッファ層の石英系ガラスが、
    ドーパントを含まない純粋石英ガラスからなることを特
    徴とする請求項1又は2に記載の光導波路。
  4. 【請求項4】 凸部を備えたSi基板上に、屈折率n0
    のバッファ層を堆積した後、バッファ層を上方より研磨
    して上記凸部を露出させ、該バッファ層の上に屈折率n
    0 の石英系ガラスを堆積して補助バッファ層を形成し、
    この上に屈折率n1 の石英系ガラスからなるコア導波路
    を形成し、該コア導波路を屈折率n0 の石英系ガラスか
    らなるクラッド層で覆った後、上記Si基板の凸部上の
    クラッド層及び補助バッファ層をエッチングして開口部
    を形成することを特徴とする光導波路の製造方法。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3152182B2 (ja) * 1997-10-07 2001-04-03 日立電線株式会社 ガラス導波路素子及びその製造方法
CA2314696A1 (en) * 1999-07-28 2001-01-28 Seiki Ejima Preparation of silicon substrate
US6487354B1 (en) 2001-05-01 2002-11-26 Corning Incorporated Design of low insertion loss, single-mode polymeric waveguides
US7011932B2 (en) 2001-05-01 2006-03-14 E. I. Du Pont De Nemours And Company Polymer waveguide fabrication process
US6542684B2 (en) 2001-05-01 2003-04-01 Corning Incorporated Optimized multi-layer optical waveguiding system
US6947651B2 (en) * 2001-05-10 2005-09-20 Georgia Tech Research Corporation Optical waveguides formed from nano air-gap inter-layer dielectric materials and methods of fabrication thereof
US20070104441A1 (en) * 2005-11-08 2007-05-10 Massachusetts Institute Of Technology Laterally-integrated waveguide photodetector apparatus and related coupling methods
US8995800B2 (en) 2012-07-06 2015-03-31 Teledyne Scientific & Imaging, Llc Method of fabricating silicon waveguides with embedded active circuitry

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59187301A (ja) * 1983-04-08 1984-10-24 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> 光フアイバ
JPH0763933A (ja) * 1993-08-25 1995-03-10 Ricoh Co Ltd 光集積回路
JP3653290B2 (ja) * 1994-06-22 2005-05-25 三洋電機株式会社 ピット・グルーブ判別装置、及び光ディスク装置

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