JPH1039152A - Siを基板とする光導波路の製造方法 - Google Patents
Siを基板とする光導波路の製造方法Info
- Publication number
- JPH1039152A JPH1039152A JP19488896A JP19488896A JPH1039152A JP H1039152 A JPH1039152 A JP H1039152A JP 19488896 A JP19488896 A JP 19488896A JP 19488896 A JP19488896 A JP 19488896A JP H1039152 A JPH1039152 A JP H1039152A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- optical waveguide
- clad layer
- layer
- cladding layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 反りがなく、かつ様々な用途に利用できるS
iを基板とする光導波路の製造方法を提供する。 【解決手段】 Siを基板とする光導波路1は、石英ガ
ラス基板からなるアンダークラッド層2に、コア層3と
なるガラス微粒子を堆積させてから加熱焼結した後、導
波パターンを残して残余の部分を除去することによりコ
ア層3を形成し、その上にオーバークラッド層4となる
ガラス微粒子を堆積させた後、加熱処理してオーバーク
ラッド層4を形成してから、アンダークラッド層2にS
i基板5を接合することによって得られる。
iを基板とする光導波路の製造方法を提供する。 【解決手段】 Siを基板とする光導波路1は、石英ガ
ラス基板からなるアンダークラッド層2に、コア層3と
なるガラス微粒子を堆積させてから加熱焼結した後、導
波パターンを残して残余の部分を除去することによりコ
ア層3を形成し、その上にオーバークラッド層4となる
ガラス微粒子を堆積させた後、加熱処理してオーバーク
ラッド層4を形成してから、アンダークラッド層2にS
i基板5を接合することによって得られる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光集積回路等に利
用される光導波路の製造方法に関するものである。
用される光導波路の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光集積回路等に利用される光導波路はア
ンダークラッド層、コア層、オーバークラッド層からな
り、これらの層には主としてガラス微粒子が利用され
る。光導波路が形成される基板には、Si基板や石英ガ
ラス基板が挙げられる。
ンダークラッド層、コア層、オーバークラッド層からな
り、これらの層には主としてガラス微粒子が利用され
る。光導波路が形成される基板には、Si基板や石英ガ
ラス基板が挙げられる。
【0003】Siを基板とすると、光学デバイスと半導
体デバイスとを同時に形成でき、分波機能、合波機能を
持つ光導波路をレーザーダイオード(LD)やフォトダ
イオード(PD)に集積化したオプティカルネットワー
クユニット(ONU)が形成される。Si基板は、LD
やPDを実装するときの位置合わせの基準面やヒートシ
ンクとして利用できる。このようにSiを基板とするこ
とは、石英ガラスを基板とするよりもメリットが大きい
ので、近年、光導波路を形成する基板にはSiが広く利
用されている。
体デバイスとを同時に形成でき、分波機能、合波機能を
持つ光導波路をレーザーダイオード(LD)やフォトダ
イオード(PD)に集積化したオプティカルネットワー
クユニット(ONU)が形成される。Si基板は、LD
やPDを実装するときの位置合わせの基準面やヒートシ
ンクとして利用できる。このようにSiを基板とするこ
とは、石英ガラスを基板とするよりもメリットが大きい
ので、近年、光導波路を形成する基板にはSiが広く利
用されている。
【0004】Si基板上に光導波路を形成する方法の一
例は、Y.yamada et al.,“Application of planar ligh
twave circuit platform to hybrid integrated optica
l WDM transmitter/receiver module”Electron.Lett.3
1(16),1366-1367(1995)に開示されている。光導波路を
形成するには、まずアンダークラッド層となる厚さ約2
0μmのガラス膜をSi基板上に形成し、アンダークラ
ッド層の上に光が導波するコア層を形成する。リソグラ
フィーおよび異方性エッチングによってコア層に導波パ
ターンを形成した後、オーバークラッド層となる厚さ3
0μm以上のガラス膜でコア層を覆い光導波路とする。
これらのガラス膜の形成手段としては、火炎堆積法や電
子ビーム蒸着法、スパッタリング、プラズマCVD法な
どが知られているが、厚さ数十μmのガラス膜を作製す
るには火炎堆積法が便利である。
例は、Y.yamada et al.,“Application of planar ligh
twave circuit platform to hybrid integrated optica
l WDM transmitter/receiver module”Electron.Lett.3
1(16),1366-1367(1995)に開示されている。光導波路を
形成するには、まずアンダークラッド層となる厚さ約2
0μmのガラス膜をSi基板上に形成し、アンダークラ
ッド層の上に光が導波するコア層を形成する。リソグラ
フィーおよび異方性エッチングによってコア層に導波パ
ターンを形成した後、オーバークラッド層となる厚さ3
0μm以上のガラス膜でコア層を覆い光導波路とする。
これらのガラス膜の形成手段としては、火炎堆積法や電
子ビーム蒸着法、スパッタリング、プラズマCVD法な
どが知られているが、厚さ数十μmのガラス膜を作製す
るには火炎堆積法が便利である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】火炎堆積法で基板上に
ガラス膜を形成するには、ガラス微粒子を1200〜1400℃
の温度で焼結する必要がある。この高温焼結工程でSi
基板上にガラス膜を形成するとき、ガラスの線膨張係数
とSiの線膨張係数との差が大きいために両者の間で反
りが発生し、コア層の光導波パターンが所定の位置から
ずれてしまう。反りを考慮しないで複数本のファイバを
V溝や多芯コネクタ等で一括接続すると、接続損失が増
大したり、同一基板内に形成される導波路デバイス間の
特性がばらついたりすることがある。
ガラス膜を形成するには、ガラス微粒子を1200〜1400℃
の温度で焼結する必要がある。この高温焼結工程でSi
基板上にガラス膜を形成するとき、ガラスの線膨張係数
とSiの線膨張係数との差が大きいために両者の間で反
りが発生し、コア層の光導波パターンが所定の位置から
ずれてしまう。反りを考慮しないで複数本のファイバを
V溝や多芯コネクタ等で一括接続すると、接続損失が増
大したり、同一基板内に形成される導波路デバイス間の
特性がばらついたりすることがある。
【0006】反りのない光導波路を得るために、石英ガ
ラス基板上に火炎堆積法でガラス膜を形成する方法が
K.Imoto et al.,“High-Silica Guided-Wave Optical D
evices”,Proc.Electron.Compon.Technol.Conf.Vol.41s
t,483-488,(1991)に記載されている。ガラス膜の線膨張
係数と石英ガラス基板の線膨張係数との差が小さいの
で、加熱しても大きな反りが生じることはない。しかし
石英基板の場合には、光導波路の用途は分岐等の受動デ
バイスに限られてしまい、Si基板の光導波路のように
半導体デバイスを同時に形成することはできない。
ラス基板上に火炎堆積法でガラス膜を形成する方法が
K.Imoto et al.,“High-Silica Guided-Wave Optical D
evices”,Proc.Electron.Compon.Technol.Conf.Vol.41s
t,483-488,(1991)に記載されている。ガラス膜の線膨張
係数と石英ガラス基板の線膨張係数との差が小さいの
で、加熱しても大きな反りが生じることはない。しかし
石英基板の場合には、光導波路の用途は分岐等の受動デ
バイスに限られてしまい、Si基板の光導波路のように
半導体デバイスを同時に形成することはできない。
【0007】本発明は前記の課題を解決するためなされ
たもので、反りがなく、かつ様々な用途に利用できるS
iを基板とする光導波路の製造方法を提供することを目
的とする。
たもので、反りがなく、かつ様々な用途に利用できるS
iを基板とする光導波路の製造方法を提供することを目
的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めになされた本発明のSiを基板とする光導波路の製造
方法は、図1に示されるように、石英ガラス基板からな
るアンダークラッド層2に、コア層3となるガラス微粒
子を堆積させてから加熱焼結した後、導波パターンを残
して残余の部分を除去することによりコア層3を形成
し、その上にオーバークラッド層4となるガラス微粒子
を堆積させた後、加熱焼結してオーバークラッド層4を
形成してから、アンダークラッド層2にSi基板5を接
合するものである。
めになされた本発明のSiを基板とする光導波路の製造
方法は、図1に示されるように、石英ガラス基板からな
るアンダークラッド層2に、コア層3となるガラス微粒
子を堆積させてから加熱焼結した後、導波パターンを残
して残余の部分を除去することによりコア層3を形成
し、その上にオーバークラッド層4となるガラス微粒子
を堆積させた後、加熱焼結してオーバークラッド層4を
形成してから、アンダークラッド層2にSi基板5を接
合するものである。
【0009】光導波路1のアンダークラッド層2および
オーバークラッド層4の少なくとも一方を研磨し、光導
波路1の厚さを70〜200μmにしてからアンダークラッ
ド層2にSi基板5を接合するのが好ましい。70μmよ
り薄い光導波路1は、脆くて取り扱いにくく、接合面を
きれいにするために洗浄したときに割れることがある。
200μmより厚い光導波路1には、接合強度を高くする
ため加熱するときに、割れや亀裂が生じる。光導波路1
とSi基板5との接合は、精密研磨によって両者の接合
面を超平面にしてから洗浄し、接合面を重ね合わせて荷
重をかけてやればよい。
オーバークラッド層4の少なくとも一方を研磨し、光導
波路1の厚さを70〜200μmにしてからアンダークラッ
ド層2にSi基板5を接合するのが好ましい。70μmよ
り薄い光導波路1は、脆くて取り扱いにくく、接合面を
きれいにするために洗浄したときに割れることがある。
200μmより厚い光導波路1には、接合強度を高くする
ため加熱するときに、割れや亀裂が生じる。光導波路1
とSi基板5との接合は、精密研磨によって両者の接合
面を超平面にしてから洗浄し、接合面を重ね合わせて荷
重をかけてやればよい。
【0010】アンダークラッド層2にSi基板5を接合
した後には、200〜500℃の加熱処理を行うことが好まし
い。前記温度範囲の加熱処理を行うことによって、接合
強度が高くなる。加熱温度が200℃未満では、接合強度
は室温で接合したときとほとんど変わらない。500℃よ
り高い場合には、光導波路1に反りが生じてしまう。
した後には、200〜500℃の加熱処理を行うことが好まし
い。前記温度範囲の加熱処理を行うことによって、接合
強度が高くなる。加熱温度が200℃未満では、接合強度
は室温で接合したときとほとんど変わらない。500℃よ
り高い場合には、光導波路1に反りが生じてしまう。
【0011】アンダークラッド層2とSi基板5とを重
ね合わせるだけで一体的に接合する理由は、両者の表面
層どうしのファン・デル・ワールス力によるものである
とする説、両者の表面層に吸着された水分の水素結合に
よるものであるとする説があり、必ずしも十分に解明さ
れてはいない。いずれにしろ、両者の面が極めて平坦
で、清浄な面に仕上がっていることが要求される。
ね合わせるだけで一体的に接合する理由は、両者の表面
層どうしのファン・デル・ワールス力によるものである
とする説、両者の表面層に吸着された水分の水素結合に
よるものであるとする説があり、必ずしも十分に解明さ
れてはいない。いずれにしろ、両者の面が極めて平坦
で、清浄な面に仕上がっていることが要求される。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を詳細に説
明する。図1は本発明を適用する光導波路の製造工程の
一例を示す図である。光導波路1の製造工程は、同図
(a)〜(f)に示されるとおりである。石英ガラス基
板をアンダークラッド層2とし、アンダークラッド層2
にコア層3となるガラス微粒子を堆積させてから加熱焼
結する((a)〜(b))。その後、導波パターンを残
して残余の部分を除去してコア層3を形成し、その上に
オーバークラッド層4となるガラス微粒子を堆積させる
((c)〜(d))。加熱焼結によってオーバークラッ
ド層4を形成してからアンダークラッド層2を研磨して
光導波路1を形成し、アンダークラッド層2にSi基板
5を接合してSiを基板とする光導波路1が得られる。
((e)〜(f))。
明する。図1は本発明を適用する光導波路の製造工程の
一例を示す図である。光導波路1の製造工程は、同図
(a)〜(f)に示されるとおりである。石英ガラス基
板をアンダークラッド層2とし、アンダークラッド層2
にコア層3となるガラス微粒子を堆積させてから加熱焼
結する((a)〜(b))。その後、導波パターンを残
して残余の部分を除去してコア層3を形成し、その上に
オーバークラッド層4となるガラス微粒子を堆積させる
((c)〜(d))。加熱焼結によってオーバークラッ
ド層4を形成してからアンダークラッド層2を研磨して
光導波路1を形成し、アンダークラッド層2にSi基板
5を接合してSiを基板とする光導波路1が得られる。
((e)〜(f))。
【0013】図2は、本発明の製法で得られた光導波路
の一実施例を示す斜視断面図である。同図に示されるよ
うに、光導波路1は、石英ウエハであるアンダークラッ
ド層2とガラス膜であるコア層3およびオーバークラッ
ド層4とからなる。アンダークラッド層2はSi基板5
に接合している。この光導波路1に入射した光は、導波
パターンにそって進行する。
の一実施例を示す斜視断面図である。同図に示されるよ
うに、光導波路1は、石英ウエハであるアンダークラッ
ド層2とガラス膜であるコア層3およびオーバークラッ
ド層4とからなる。アンダークラッド層2はSi基板5
に接合している。この光導波路1に入射した光は、導波
パターンにそって進行する。
【0014】上記の光導波路1を実際に製造したときの
実験例を以下に説明する。直径10cm、厚さ0.525m
mの石英ウエハ上に、火炎堆積法でGeをドープして多
孔質ガラス層を形成した。これをHe:O2=10:1
の雰囲気下1300℃で焼結し、厚さ8μmのコア層3を得
た。リソグラフイーで光導波路パターンをコア層3に描
写した後、異方性エッチングで断面が矩形状のパターン
を形成し、その上から火炎堆積法によりB、Pをドープ
した多孔質ガラス層をかぶせた。1250℃の熱処理でこの
ガラス層を厚さ30μmのオーバークラッド層4とし、
光導波路1を得た。
実験例を以下に説明する。直径10cm、厚さ0.525m
mの石英ウエハ上に、火炎堆積法でGeをドープして多
孔質ガラス層を形成した。これをHe:O2=10:1
の雰囲気下1300℃で焼結し、厚さ8μmのコア層3を得
た。リソグラフイーで光導波路パターンをコア層3に描
写した後、異方性エッチングで断面が矩形状のパターン
を形成し、その上から火炎堆積法によりB、Pをドープ
した多孔質ガラス層をかぶせた。1250℃の熱処理でこの
ガラス層を厚さ30μmのオーバークラッド層4とし、
光導波路1を得た。
【0015】オーバークラッド層4を研磨し、光導波路
1の厚さを90μmにした。石英ウエハに、直径10c
m、厚さ0.525mmのSiウエハ5を接合するため、両
ウエハをトリクロロエタンで洗浄してから純水で5分間
洗浄した。さらに組成比NH3:H2O2:H2O=1:
1:10、温度80℃の溶液中で10分間洗浄した後、
純水で5分間洗浄した。乾燥後、両ウエハを室温で接合
した。接合したウエハに大気中300℃で1時間の熱処理
を行ったところ、Siウエハ5と石英ウエハとは剥離す
ることはなかった。さらにSiウエハ5上に形成された
光導波路1には、反りがほとんど生じなかった。
1の厚さを90μmにした。石英ウエハに、直径10c
m、厚さ0.525mmのSiウエハ5を接合するため、両
ウエハをトリクロロエタンで洗浄してから純水で5分間
洗浄した。さらに組成比NH3:H2O2:H2O=1:
1:10、温度80℃の溶液中で10分間洗浄した後、
純水で5分間洗浄した。乾燥後、両ウエハを室温で接合
した。接合したウエハに大気中300℃で1時間の熱処理
を行ったところ、Siウエハ5と石英ウエハとは剥離す
ることはなかった。さらにSiウエハ5上に形成された
光導波路1には、反りがほとんど生じなかった。
【0016】比較実験例として、直径10cm、厚さ0.
525mmのSiウエハ5上に、火炎堆積法によってB、
Pをドープして多孔質ガラス膜を形成した。1350℃の焼
結で多孔質ガラス膜を厚さ20μmのアンダークラッド
層2とし、その上に焼結温度1300℃でGeをドープして
厚さ8μmのコア層3を得た。コア層3をエッチングし
て矩形状の光導波路パターンを形成し、その上からB、
Pをドープした多孔質ガラス層をかぶせた。1250℃の熱
処理で多孔質ガラス層を厚さ30μmのオーバークラッ
ド層4とし、光導波路1を得た。このようにして作製し
たSi基板5上の光導波路1の反りを測定したところ、
100μm程度の凸状の反りが確認された。
525mmのSiウエハ5上に、火炎堆積法によってB、
Pをドープして多孔質ガラス膜を形成した。1350℃の焼
結で多孔質ガラス膜を厚さ20μmのアンダークラッド
層2とし、その上に焼結温度1300℃でGeをドープして
厚さ8μmのコア層3を得た。コア層3をエッチングし
て矩形状の光導波路パターンを形成し、その上からB、
Pをドープした多孔質ガラス層をかぶせた。1250℃の熱
処理で多孔質ガラス層を厚さ30μmのオーバークラッ
ド層4とし、光導波路1を得た。このようにして作製し
たSi基板5上の光導波路1の反りを測定したところ、
100μm程度の凸状の反りが確認された。
【0017】
【発明の効果】本発明の光導波路の製造方法は、高温焼
結によって光導波路を石英ガラス基板上に形成させてか
ら、石英ガラス基板をSi基板に接合している。両者が
接合されたものは高温の熱履歴を必要としないので、反
りが発生することはない。得られた光導波路はSiを基
板としているため、光学デバイスと共に半導体デバイス
を同時に形成することができる。
結によって光導波路を石英ガラス基板上に形成させてか
ら、石英ガラス基板をSi基板に接合している。両者が
接合されたものは高温の熱履歴を必要としないので、反
りが発生することはない。得られた光導波路はSiを基
板としているため、光学デバイスと共に半導体デバイス
を同時に形成することができる。
【図1】本発明を適用する光導波路の製造工程の一例を
示す図である。
示す図である。
【図2】本発明を適用する製造方法で得られた光導波路
の一実施例を示す斜視断面図である。
の一実施例を示す斜視断面図である。
1は光導波路、2はアンダークラッド層、3はコア層、
4はオーバークラッド層、5はSi基板である。
4はオーバークラッド層、5はSi基板である。
Claims (3)
- 【請求項1】 石英ガラス基板からなるアンダークラッ
ド層に、コア層となるガラス微粒子を堆積させてから加
熱焼結した後、導波パターンを残して残余の部分を除去
することによりコア層を形成し、その上にオーバークラ
ッド層となるガラス微粒子を堆積させた後、加熱焼結し
てオーバークラッド層を形成してから、該アンダークラ
ッド層にSi基板を接合することを特徴とするSiを基
板とする光導波路の製造方法。 - 【請求項2】 前記光導波路のアンダークラッド層およ
びオーバークラッド層の少なくとも一方を研磨し、光導
波路の厚さを70〜200μmにしてから該アンダークラッ
ド層にSi基板を接合することを特徴とする請求項1に
記載のSiを基板とする光導波路の製造方法。 - 【請求項3】 前記アンダークラッド層にSi基板を接
合した後、200〜500℃の加熱処理を行うことを特徴とす
る請求項1に記載のSiを基板とする光導波路の製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19488896A JPH1039152A (ja) | 1996-07-24 | 1996-07-24 | Siを基板とする光導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19488896A JPH1039152A (ja) | 1996-07-24 | 1996-07-24 | Siを基板とする光導波路の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1039152A true JPH1039152A (ja) | 1998-02-13 |
Family
ID=16332002
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19488896A Pending JPH1039152A (ja) | 1996-07-24 | 1996-07-24 | Siを基板とする光導波路の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1039152A (ja) |
-
1996
- 1996-07-24 JP JP19488896A patent/JPH1039152A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR910006730B1 (ko) | 기판 지지형 광 도파관을 포함하는 장치와 그 제조방법 | |
US6549713B1 (en) | Stabilized and integrated fiber devices | |
JP3062884B2 (ja) | Soi光導波路を利用したハイブリッド光集積回路用基板の製造方法 | |
JPH0792337A (ja) | ポリマコア光導波路およびその製造方法 | |
US5076654A (en) | Packaging of silicon optical components | |
JP2005531030A (ja) | 光導波路 | |
JPH0843656A (ja) | 埋込まれた導波管を製造する方法 | |
JPH03265802A (ja) | 埋め込み型石英系光導波路およびその製造方法 | |
JPH09211240A (ja) | 位相調整機能付光導波路及びその作製方法 | |
JPH1039152A (ja) | Siを基板とする光導波路の製造方法 | |
JP3659278B2 (ja) | 光導波路用基板の作製方法 | |
JPH05297236A (ja) | プレーナ光導波路の作製方法及び得られたデバイス | |
JPH0915440A (ja) | ハイブリッド光集積用実装基板の作製方法 | |
JPH1039153A (ja) | 光導波路の製造方法 | |
JP3694630B2 (ja) | 光電気回路基板 | |
JPH02244104A (ja) | ガラス光導波路 | |
JPH0720336A (ja) | 光導波路の構造とその製造方法 | |
WO2023084610A1 (ja) | 光モジュールおよびその作製方法 | |
KR100405280B1 (ko) | 졸-겔 타입 평면 광파 회로 제조 방법 | |
JP3690648B2 (ja) | 光導波路基板 | |
JPH01288802A (ja) | 光導波路及びその製造方法 | |
JP3758762B2 (ja) | 光接続部品 | |
JP3559528B2 (ja) | 光電気回路基板 | |
JP2666874B2 (ja) | 光結合器とその製造方法 | |
JPS59218406A (ja) | 光導波路およびその製造方法 |