JPH1039153A - 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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- JPH1039153A JPH1039153A JP19488996A JP19488996A JPH1039153A JP H1039153 A JPH1039153 A JP H1039153A JP 19488996 A JP19488996 A JP 19488996A JP 19488996 A JP19488996 A JP 19488996A JP H1039153 A JPH1039153 A JP H1039153A
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- Japan
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- glass
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- optical waveguide
- glass substrate
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アンダークラッド層を形成するための高温焼
結工程のない光導波路の製造方法を提供する。 【解決手段】 80〜200μｍに研磨されたガラス基板の
アンダークラッド層２をＳｉ基板５に接合してから200
〜500℃に加熱し、ガラス基板の表面上にガラス微粒子
を堆積させてから1200〜1350℃で加熱焼結した後、導波
パターンを残して残余の部分を除去することでコア層３
を形成し、その上に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を形成することによって
光導波路１を得る。
結工程のない光導波路の製造方法を提供する。 【解決手段】 80〜200μｍに研磨されたガラス基板の
アンダークラッド層２をＳｉ基板５に接合してから200
〜500℃に加熱し、ガラス基板の表面上にガラス微粒子
を堆積させてから1200〜1350℃で加熱焼結した後、導波
パターンを残して残余の部分を除去することでコア層３
を形成し、その上に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を形成することによって
光導波路１を得る。
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て
いる。光導波路を形成する基板の一つにＳｉがある。Ｓ
ｉを基板とすることで、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
て利用される。
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て
いる。光導波路を形成する基板の一つにＳｉがある。Ｓ
ｉを基板とすることで、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
て利用される。
【０００３】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、先ずＳｉ基板上にガラス微粒子を堆積さ
せて高温焼結し、厚さ約２０μｍのガラス膜を形成す
る。このガラス膜をアンダークラッド層とし、その上に
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３０μｍ以上の
ガラス膜でコア層を覆い光導波路とする。基板上にガラ
ス微粒子を堆積させる手段として火炎堆積法、電子ビー
ム蒸着法、スパッタリング、プラズマＣＶＤ法等が知ら
れているが、ガラス微粒子を厚さ数十μｍのガラス膜に
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、先ずＳｉ基板上にガラス微粒子を堆積さ
せて高温焼結し、厚さ約２０μｍのガラス膜を形成す
る。このガラス膜をアンダークラッド層とし、その上に
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３０μｍ以上の
ガラス膜でコア層を覆い光導波路とする。基板上にガラ
ス微粒子を堆積させる手段として火炎堆積法、電子ビー
ム蒸着法、スパッタリング、プラズマＣＶＤ法等が知ら
れているが、ガラス微粒子を厚さ数十μｍのガラス膜に
するには火炎堆積法が便利である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】火炎堆積法でＳｉ基板
上にガラス膜を形成する際には、基板上に堆積したガラ
ス微粒子を1200〜1400℃の温度で高温焼結する。複数の
ガラス膜を含む光導波路を製造する工程では、時間のか
かる高温焼結を複数回繰り返している。光導波路を効率
よく製造するには、高温焼結の回数を少なくする必要が
ある。
上にガラス膜を形成する際には、基板上に堆積したガラ
ス微粒子を1200〜1400℃の温度で高温焼結する。複数の
ガラス膜を含む光導波路を製造する工程では、時間のか
かる高温焼結を複数回繰り返している。光導波路を効率
よく製造するには、高温焼結の回数を少なくする必要が
ある。
【０００５】また高温焼結でガラス微粒子を透明ガラス
膜にする場合、クラッド層とコア層との界面に凹凸が生
じる。凹凸があると光の伝搬性が低くなるので、光伝搬
性の向上という点からも高温焼結工程をできるだけ少な
くすることが望まれている。
膜にする場合、クラッド層とコア層との界面に凹凸が生
じる。凹凸があると光の伝搬性が低くなるので、光伝搬
性の向上という点からも高温焼結工程をできるだけ少な
くすることが望まれている。
【０００６】本発明は前記の課題を解決するためなされ
たもので、アンダークラッド層を形成するための高温焼
結工程のない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、アンダークラッド層を形成するための高温焼
結工程のない光導波路の製造方法を提供することを目的
とする。
【０００７】
【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光導波路の製造方法は、図１に示
されるように、ガラス基板を厚さ80〜200μｍに研磨し
てアンダークラッド層２とし、アンダークラッド層２を
Ｓｉ基板５に接合した後に200〜500℃に加熱し、ガラス
基板を厚さ30μｍ以下になるまで研磨してから1200〜13
50℃で加熱し、ガラス基板の表面上にガラス微粒子を堆
積させた後に加熱焼結し、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、コア層３を研磨して
その表面を平坦にし、その上に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を形成するも
のである。
めになされた本発明の光導波路の製造方法は、図１に示
されるように、ガラス基板を厚さ80〜200μｍに研磨し
てアンダークラッド層２とし、アンダークラッド層２を
Ｓｉ基板５に接合した後に200〜500℃に加熱し、ガラス
基板を厚さ30μｍ以下になるまで研磨してから1200〜13
50℃で加熱し、ガラス基板の表面上にガラス微粒子を堆
積させた後に加熱焼結し、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、コア層３を研磨して
その表面を平坦にし、その上に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を形成するも
のである。
【０００８】接合するガラス基板の厚さは80〜200μ
ｍ、特に100μｍ程度が好ましい。厚さが80μｍより薄
いガラス基板は脆くて取り扱いにくく、接合面をきれい
にするために洗浄されたときに割れることがある。200
μmよりも厚い場合には、接合強度を高くするために300
〜450℃で加熱する際、割れや亀裂が生じることがあ
る。ガラス基板と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良い。
ｍ、特に100μｍ程度が好ましい。厚さが80μｍより薄
いガラス基板は脆くて取り扱いにくく、接合面をきれい
にするために洗浄されたときに割れることがある。200
μmよりも厚い場合には、接合強度を高くするために300
〜450℃で加熱する際、割れや亀裂が生じることがあ
る。ガラス基板と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良い。
【０００９】接合したガラス基板とＳｉ基板５とを200
〜500℃で加熱し、ガラス微粒子を堆積させる前にガラ
ス基板を厚さ30μｍ以下、特に20μｍ程度になるまで研
磨するのが好ましい。200〜500℃の熱処理を行うことに
よって、ガラス基板とＳｉ基板５との接合強度が高くな
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、ガラス基板とＳｉ基板５との間に反りが生じること
がある。
〜500℃で加熱し、ガラス微粒子を堆積させる前にガラ
ス基板を厚さ30μｍ以下、特に20μｍ程度になるまで研
磨するのが好ましい。200〜500℃の熱処理を行うことに
よって、ガラス基板とＳｉ基板５との接合強度が高くな
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、ガラス基板とＳｉ基板５との間に反りが生じること
がある。
【００１０】ガラス基板と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。
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。
【００１１】ガラス基板は石英ガラスが望ましい。
【００１２】コア層３は石英ガラスにＢ、Ｐ、Ｇｅ、Ｔ
ｉ、Ｆから選ばれる少なくとも一種の元素を含ませたも
のが好ましい。
ｉ、Ｆから選ばれる少なくとも一種の元素を含ませたも
のが好ましい。
【００１３】
【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
とＳｉ基板５とを貼り合わせる。（（ａ）〜（ｂ））。
アンダークラッド層２を研磨してから、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（（c）〜
（ｄ））。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、加熱焼結によって
オーバークラッド層４を形成して光導波路１を得る
（（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
とＳｉ基板５とを貼り合わせる。（（ａ）〜（ｂ））。
アンダークラッド層２を研磨してから、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（（c）〜
（ｄ））。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、加熱焼結によって
オーバークラッド層４を形成して光導波路１を得る
（（ｅ）〜（ｆ））。
【００１４】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、石英ガラス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、石英ガラス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。
【００１５】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の石英ガラスウエハを研磨して、厚さ0.1ｍｍにし
た。研磨した石英ガラスウエハを直径１０ｃｍ、厚さ0.
525ｍｍのＳｉウエハに接合するため、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300〜450℃で２時間の熱処理を行ったと
ころ、クラック等は認められなかった。熱処理後、アン
ダークラッド層２となる石英ガラスウエハを自己荷重式
の研磨で厚さ20μｍ程度に仕上げた。研磨の最中にＳｉ
ウエハ５と石英ガラスウエハとは剥離することはなかっ
た。両ウエハが接合された基板が高温焼結工程に耐えら
れるかどうかを確認するために、大気中1300℃で２時間
の熱処理を行った。その結果、この基板にはクラックや
割れ等は認められなかった。
実験例を以下に説明する。直径１０ｃｍ、厚さ0.525ｍ
ｍの石英ガラスウエハを研磨して、厚さ0.1ｍｍにし
た。研磨した石英ガラスウエハを直径１０ｃｍ、厚さ0.
525ｍｍのＳｉウエハに接合するため、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300〜450℃で２時間の熱処理を行ったと
ころ、クラック等は認められなかった。熱処理後、アン
ダークラッド層２となる石英ガラスウエハを自己荷重式
の研磨で厚さ20μｍ程度に仕上げた。研磨の最中にＳｉ
ウエハ５と石英ガラスウエハとは剥離することはなかっ
た。両ウエハが接合された基板が高温焼結工程に耐えら
れるかどうかを確認するために、大気中1300℃で２時間
の熱処理を行った。その結果、この基板にはクラックや
割れ等は認められなかった。
【００１６】Ｓｉウエハ５に接合している石英ガラスウ
エハ上に、火炎堆積法でＧｅをドープしながら石英の多
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、コア層３となる厚さ８μｍ
の透明なガラス膜を得た。コア層３には、割れやクラッ
クは認められなかった。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た。表面を研磨して平坦に
した後、火炎堆積法によって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
の製造を完了した。
エハ上に、火炎堆積法でＧｅをドープしながら石英の多
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、コア層３となる厚さ８μｍ
の透明なガラス膜を得た。コア層３には、割れやクラッ
クは認められなかった。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た。表面を研磨して平坦に
した後、火炎堆積法によって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
の製造を完了した。
【００１７】比較実験例として、石英ガラスウエハを研
磨せずに厚さ0.525ｍｍのままで使用し、上記実験例と
同様の方法でＳｉウエハと石英ガラスウエハとを洗浄し
た。両ウエハを乾燥させた後に室温で接合した。接合強
度を高めるためにウエハを大気中300℃で２時間加熱し
たが、石英ガラスウエハが厚すぎて割れが発生してしま
った。
磨せずに厚さ0.525ｍｍのままで使用し、上記実験例と
同様の方法でＳｉウエハと石英ガラスウエハとを洗浄し
た。両ウエハを乾燥させた後に室温で接合した。接合強
度を高めるためにウエハを大気中300℃で２時間加熱し
たが、石英ガラスウエハが厚すぎて割れが発生してしま
った。
【００１８】
【発明の効果】本発明の光導波路の製造方法は、ガラス
基板のアンダークラッド層とＳｉ基板とを予め接合して
いるので、アンダークラッド層をＳｉ基板上に形成する
ための高温焼結が不要となり、その分工程を短縮化でき
る。また、各ガラス膜の界面を平坦にしているので、得
られた光導波路は光を損失させることなく伝搬できる。
基板のアンダークラッド層とＳｉ基板とを予め接合して
いるので、アンダークラッド層をＳｉ基板上に形成する
ための高温焼結が不要となり、その分工程を短縮化でき
る。また、各ガラス膜の界面を平坦にしているので、得
られた光導波路は光を損失させることなく伝搬できる。
【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】 ガラス基板を厚さ80〜200μｍに研磨し
てアンダークラッド層とし、該アンダークラッド層をＳ
ｉ基板に接合した後に200〜500℃に加熱し、該ガラス基
板を厚さ30μｍ以下になるまで研磨してから1200〜1350
℃で加熱し、ガラス基板の表面上にガラス微粒子を堆積
させた後に加熱焼結し、導波パターンを残して残余の部
分を除去してコア層を形成し、該コア層を研磨してその
表面を平坦にし、その上に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することを
特徴とする光導波路の製造方法。 - 【請求項２】 該ガラス基板が石英ガラスであることを
特徴とする請求項１に記載の光導波路の製造方法。 - 【請求項３】 該コア層が石英ガラスにＢ、Ｐ、Ｇｅ、
Ｔｉ、Ｆから選ばれる少なくとも一種の元素を含ませる
ことを特徴とする請求項１に記載の光導波路の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19488996A JPH1039153A (ja) | 1996-07-24 | 1996-07-24 | 光導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19488996A JPH1039153A (ja) | 1996-07-24 | 1996-07-24 | 光導波路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1039153A true JPH1039153A (ja) | 1998-02-13 |
Family
ID=16332021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19488996A Pending JPH1039153A (ja) | 1996-07-24 | 1996-07-24 | 光導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1039153A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013176135A1 (ja) * | 2012-05-22 | 2013-11-28 | 日本電気株式会社 | 光路変換器、及びその製造方法 |
-
1996
- 1996-07-24 JP JP19488996A patent/JPH1039153A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013176135A1 (ja) * | 2012-05-22 | 2013-11-28 | 日本電気株式会社 | 光路変換器、及びその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040615 |