JPH1062638A - Optical waveguide and its manufacture - Google Patents
Optical waveguide and its manufactureInfo
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- JPH1062638A JPH1062638A JP21983496A JP21983496A JPH1062638A JP H1062638 A JPH1062638 A JP H1062638A JP 21983496 A JP21983496 A JP 21983496A JP 21983496 A JP21983496 A JP 21983496A JP H1062638 A JPH1062638 A JP H1062638A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光導波路、特にスピ
ンナー塗布或は気相成長によってガラス膜が容易に形成
される熱硬化型無機高分子ポリマーから成る新規な光導
波路及びその製造方法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, and more particularly to a novel optical waveguide made of a thermosetting inorganic high molecular polymer in which a glass film can be easily formed by spinner coating or vapor phase growth, and a method of manufacturing the same. is there.
【0002】[0002]
【従来の技術】光導波路は一般に、平面の基板上にコア
と呼ばれる屈折率の高い領域とそれを囲むクラッドと呼
ばれるコアよりも屈折率の低い領域とから成り、光は屈
折率の高いコア領域に閉じ込められて伝搬する。また基
板による光の吸収、偏向依存性等の影響を回避するた
め、光の伝搬領域と基板とを光学的に隔離するバッファ
層が必要に応じて形成される。2. Description of the Related Art An optical waveguide generally comprises a region having a high refractive index called a core and a region having a lower refractive index called a cladding surrounding the core on a flat substrate. Propagation is confined to. In addition, a buffer layer for optically isolating the light propagation region and the substrate from each other is formed as necessary in order to avoid the influence of light absorption and deflection dependence by the substrate.
【0003】光導波路は通常、通信或は情報処理の分野
で有用なガラス材料を用いて製造される。ガラス材料を
用いた光導波路に於いて、コア領域、クラッド領域、及
びバッファ領域を構成するガラス膜の形成法として、火
炎堆積法、CVD(ChemicalVapour Deposition)法、
スパッタリング法、蒸着法等様々な形成方法が従来より
検討されている。[0003] Optical waveguides are typically manufactured using glass materials useful in the field of communications or information processing. In an optical waveguide using a glass material, as a method of forming a glass film constituting a core region, a cladding region, and a buffer region, a flame deposition method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method,
Various forming methods such as a sputtering method and a vapor deposition method have been conventionally studied.
【0004】火炎堆積法は厚膜でしかも平坦なガラス膜
を得ることができるため、基板上に形成されるバッファ
層やコア領域を覆う上部クラッド領域の形成に広く用い
られている。またCVD法、スパッタリング法、蒸着法
等は比較的低温で、且つ均一な膜厚のガラス膜形成に有
効である。The flame deposition method is widely used for forming a buffer layer formed on a substrate and an upper cladding region covering a core region since a thick and flat glass film can be obtained. Further, the CVD method, the sputtering method, the vapor deposition method and the like are effective at forming a glass film having a relatively low temperature and a uniform film thickness.
【0005】一方、最近になってSOG(Spin On Glas
s )を用いた簡易なガラス膜形成法が注目を集めてい
る。特に電子デバイスにおける多層配線の層間絶縁膜の
成膜方法として多用されている。このSOGはスピンコ
ートにより前駆体を基板上に塗布し、熱処理を加えるだ
けで良質なガラス膜が形成される。このように光導波路
を構成するためのガラス膜の形成には、従来より様々な
方法が検討されている。On the other hand, recently, SOG (Spin On Glas)
A simple glass film formation method using s) has attracted attention. Particularly, it is widely used as a method for forming an interlayer insulating film of a multilayer wiring in an electronic device. This SOG forms a high-quality glass film only by applying a precursor on a substrate by spin coating and applying heat treatment. As described above, various methods have been studied for forming a glass film for forming an optical waveguide.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述したように様々な
ガラス膜形成方法が検討されているが、それぞれの成膜
方法には以下に記すような問題点がある。As described above, various methods for forming a glass film have been studied. However, each of the film forming methods has the following problems.
【0007】まず火炎堆積法は、透明ガラス化を図る工
程で1000℃を越える高温での熱処理が必要であるた
め基板や導波路形状を変形させてしまう危惧がある。ま
たCVD法、スパッタリング法、蒸着法等は平坦な膜形
成や段差の被覆性、すなわちステップカバレッジが難し
く段差のあるコア領域上部のクラッド膜の形成には不適
である。First, the flame deposition method requires a heat treatment at a high temperature exceeding 1000 ° C. in the step of forming a transparent glass, so that there is a concern that the shape of the substrate or the waveguide may be deformed. Further, the CVD method, the sputtering method, the vapor deposition method and the like are not suitable for forming a flat film and for covering a step, that is, for forming a cladding film above a core region having a step due to difficulty in step coverage.
【0008】更にCVD法によってSiH4 ガスやTE
OS系材料を用いてガラス膜を形成する場合には、作製
される膜中にOH基やSiH基等導波路の損失要因とな
る成分が残留し易い。つまり低損失な光導波路を作製す
ることが難しい。Further, a SiH 4 gas or TE
When a glass film is formed using an OS-based material, components such as an OH group and a SiH group that cause a loss of the waveguide easily remain in the formed film. That is, it is difficult to manufacture a low-loss optical waveguide.
【0009】またスパッタリング法は成膜速度が遅くミ
クロンオーダーの膜を形成するにはかなりの時間が必要
である。そして上記で説明したCVD法、スパッタリン
グ法、蒸着法はいずれも高価な成膜装置を必要とする。
つまり光導波路の製造コストが高いという問題がある。The sputtering method has a low film forming rate and requires a considerable time to form a micron-order film. Each of the CVD method, sputtering method, and vapor deposition method described above requires an expensive film forming apparatus.
That is, there is a problem that the manufacturing cost of the optical waveguide is high.
【0010】一方SOGを用いたガラス膜は安価な装置
で膜形成が可能であるが、従来のSOGはケイ素化合物
にガラス質形成材、有機バインダーを加え、これらを有
機溶媒に溶解した前駆体溶液を用いている。このような
SOGではOH基やCH基を多量に含有しており、熱処
理の工程で熱分解により膜が大きく収縮してクラックが
発生してしまう。従って厚膜のガラス膜形成は困難であ
る。またCH基がガラス膜の構成元素として取り込まれ
ているため、通信で用いる波長帯での伝送損失が大きく
なる。On the other hand, a glass film using SOG can be formed by an inexpensive apparatus. However, in the conventional SOG, a vitreous forming material and an organic binder are added to a silicon compound, and a precursor solution obtained by dissolving these in an organic solvent is used. Is used. Such an SOG contains a large amount of OH groups and CH groups, and the film is greatly shrunk by thermal decomposition in the heat treatment step to cause cracks. Therefore, it is difficult to form a thick glass film. Further, since the CH group is incorporated as a constituent element of the glass film, transmission loss in a wavelength band used for communication increases.
【0011】従って本発明の目的は、前記した従来技術
の問題点を解決し、均一性及び平坦化に優れ、且つ低損
失な光導波路及びその製造方法を提供することにある。Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to provide an optical waveguide excellent in uniformity and flattening and low in loss, and a method of manufacturing the same.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を実
現するため、半導体、ガラス、高分子樹脂の何れかより
成る基板上に形成された光導波路に於いて、該光導波路
を構成する略矩形断面なコア領域、クラッド領域、及び
バッファ層の一部又は全部を熱硬化型無機高分子ポリマ
ー前駆体を出発原料とするガラス膜によって形成するこ
とを特徴とする光導波路を用いた。According to the present invention, there is provided an optical waveguide formed on a substrate made of any one of a semiconductor, a glass and a polymer resin. An optical waveguide was used in which a core region, a cladding region, and a part or all of a buffer layer having a substantially rectangular cross section were formed by a glass film using a thermosetting inorganic high molecular polymer precursor as a starting material.
【0013】前記熱硬化型無機高分子ポリマー前駆体は
スピンコート法によって塗布され、その後該熱硬化型無
機高分子ポリマー前駆体を熱処理により熱分解すること
によってガラス化し、少なくとも1回以上塗布又は熱処
理の工程を繰り返す製造方法を用いるのが好ましい。The thermosetting inorganic polymer precursor is applied by a spin coating method, and thereafter, the thermosetting inorganic polymer precursor is thermally decomposed by heat treatment to be vitrified and applied at least once or heat treated. It is preferable to use a manufacturing method in which the above steps are repeated.
【0014】また、前記熱硬化型無機高分子ポリマー前
駆体を出発原料とするガラス膜の屈折率は、前記熱処理
における熱分解時の雰囲気を窒素、酸素、又は窒素及び
酸素の混合とし、該窒素及び酸素の含有量により制御す
るのが良い。The refractive index of the glass film starting from the thermosetting inorganic high molecular polymer precursor is determined by setting the atmosphere during the thermal decomposition in the heat treatment to nitrogen, oxygen, or a mixture of nitrogen and oxygen. And the content of oxygen.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】図1は本発明の第一の実施例の光
導波路の断面図を示す。1は基板、2はコア領域、3は
クラッド領域を表す。基板1は石英基板を使用している
ので、基板の吸収損失や偏向依存性のような光学的な影
響は小さく、特にバッファ層は必要では無い。そのため
基板1上に直接コア領域2を形成することができる。ま
た基板1はコア領域の下部を囲むクラッド領域の働きも
兼ねている。FIG. 1 is a sectional view of an optical waveguide according to a first embodiment of the present invention. 1 denotes a substrate, 2 denotes a core region, and 3 denotes a cladding region. Since the substrate 1 uses a quartz substrate, optical effects such as absorption loss and polarization dependence of the substrate are small, and no buffer layer is particularly required. Therefore, the core region 2 can be formed directly on the substrate 1. The substrate 1 also functions as a cladding region surrounding the lower part of the core region.
【0016】第一の実施例では熱硬化型無機高分子ポリ
マーとして、化1に示したセラミック前駆体であるペル
ヒドロポリシラザン(東燃製)を用いた。このポリマー
は組成上CやOを含有していない完全な無機質であり、
Si、N、Hのみによって構成され、芳香族、エステル
等殆どの有機溶媒に可溶である。従って有機系樹脂と同
様の方法により塗布することができる。In the first embodiment, perhydropolysilazane (manufactured by Tonen), which is a ceramic precursor shown in Chemical formula 1, was used as the thermosetting inorganic high molecular polymer. This polymer is completely inorganic without C or O in composition,
It is composed only of Si, N and H, and is soluble in most organic solvents such as aromatics and esters. Therefore, it can be applied by the same method as the organic resin.
【0017】[0017]
【化1】 Embedded image
【0018】更にこの材料は、比較的低い温度で熱分解
が開始しガラス化が容易である。またOH基やCH基を
含んでいないため、それらの基による吸収が無く、低損
失な光導波路を実現することができる。Furthermore, this material starts to thermally decompose at a relatively low temperature and is easy to vitrify. Further, since it does not contain an OH group or a CH group, there is no absorption by those groups, and a low-loss optical waveguide can be realized.
【0019】また前駆体中の有機バインダーが蒸散しな
がらガラス化する従来のSOG(Spin On Glass )とは
異なり、NやHが外部雰囲気のOと置換しながらガラス
化するので、熱分解によりガラス化する時の体積収縮率
が小さい。このためクラック、ボイド等の欠陥が無い良
質な厚膜のガラス層を形成することが可能である。それ
にポリマーであるため半導体、ガラス、高分子樹脂等様
々な基板上に成膜が可能であり、またこれら種々の材料
とを組み合わせた光導波路の構成も可能である。Unlike conventional SOG (Spin On Glass) in which the organic binder in the precursor is vitrified while evaporating, N and H are vitrified while substituting O in the external atmosphere, so that the glass is thermally decomposed. Volume shrinkage rate when forming Therefore, it is possible to form a high-quality thick glass layer free from defects such as cracks and voids. In addition, since it is a polymer, it can be formed on various substrates such as a semiconductor, glass, and a polymer resin, and an optical waveguide formed by combining these various materials is also possible.
【0020】基板1にポリシラザン前駆体をスピンコー
ト法により塗布し、予備加熱により溶媒を蒸散させた
後、電気炉で焼成温度600℃にてガラス化させる。こ
れにより膜厚約3μmのコア層を得る。このコア層はフ
ォトリソグラフィー法による導波路のパターニングとド
ライエッチング法によって矩形断面のコア領域2に加工
される。The polysilazane precursor is applied to the substrate 1 by a spin coating method, and after evaporating the solvent by preheating, it is vitrified at a firing temperature of 600 ° C. in an electric furnace. Thus, a core layer having a thickness of about 3 μm is obtained. This core layer is processed into a core region 2 having a rectangular cross section by patterning of a waveguide by photolithography and dry etching.
【0021】コア領域2はそれを囲む周辺部分より相対
的に屈折率が高くなければならない。そのため焼成時の
焼成雰囲気は窒素20%を含む酸素との混合ガス雰囲気
とした。これにより波長632.8nmで屈折率1.49
のコア膜を形成することができた。The core region 2 must have a relatively higher refractive index than the surrounding region. Therefore, the firing atmosphere during firing was a mixed gas atmosphere with oxygen containing 20% nitrogen. This gives a refractive index of 1.49 at a wavelength of 632.8 nm.
Was able to be formed.
【0022】図2にはペルヒドロポリシラザン膜の屈折
率の熱処理依存成を示す。キシレン溶媒で希釈されたポ
リシラザン前駆体を基板上にスピンコートし、その後溶
媒の沸点付近の比較的低い温度で予備加熱を行い溶媒を
蒸散させる。次に熱分解によりガラス化するために適当
な温度及び雰囲気中で熱処理を行う。この時の熱処理条
件である焼成温度、焼成雰囲気を選ぶことにより、屈折
率1.44から2.0と広範囲な屈折率を有するガラス
膜を得ることができる。特に酸素雰囲気中では500℃
以下の比較的低い温度で、Siの熱酸化によって形成さ
れるSiO2 膜とほぼ等しい屈折率のガラス膜を得る事
ができる。このように熱処理中の雰囲気を選ぶことによ
り、ガラス膜の窒素及び酸素の含有量を制御し、屈折率
を変化させることができる。FIG. 2 shows the dependence of the refractive index of the perhydropolysilazane film on the heat treatment. A polysilazane precursor diluted with a xylene solvent is spin-coated on a substrate, and then preheated at a relatively low temperature near the boiling point of the solvent to evaporate the solvent. Next, heat treatment is performed in an appropriate temperature and atmosphere to vitrify by thermal decomposition. By selecting a firing temperature and a firing atmosphere, which are heat treatment conditions at this time, a glass film having a wide range of refractive index from 1.44 to 2.0 can be obtained. 500 ° C especially in oxygen atmosphere
At a relatively low temperature below, a glass film having a refractive index substantially equal to that of a SiO 2 film formed by thermal oxidation of Si can be obtained. By selecting the atmosphere during the heat treatment as described above, the contents of nitrogen and oxygen in the glass film can be controlled and the refractive index can be changed.
【0023】コア領域を形成するに当たって重要なこと
は、緻密なガラス膜を形成することである。コア膜の緻
密性が乏しいと散乱損失が増加するだけでなく、ドライ
エッチングによってコア領域を加工するとき導波路のパ
ターン幅に大きな目減りが生じマスクパターン通りの寸
法精度が得られない。本実施例で形成したコア膜の密度
は2.2g/cm3 で十分な緻密性を有している。What is important in forming the core region is to form a dense glass film. If the core film is not dense enough, not only does the scattering loss increase, but also the pattern width of the waveguide is greatly reduced when the core region is processed by dry etching, and the dimensional accuracy according to the mask pattern cannot be obtained. The density of the core film formed in the present example is 2.2 g / cm 3, which is a sufficient density.
【0024】図3は本発明の第二の実施例の光導波路の
断面図を示す。1は基板、2はコア領域、3はクラッド
領域、4はバッファ層を表す。この第二の実施例は吸収
損失や偏向依存性等の基板の光学的影響を抑制するた
め、光導波路と基板との間に設けられるバッファ層に本
発明を適用した例である。FIG. 3 is a sectional view of an optical waveguide according to a second embodiment of the present invention. 1 denotes a substrate, 2 denotes a core region, 3 denotes a cladding region, and 4 denotes a buffer layer. The second embodiment is an example in which the present invention is applied to a buffer layer provided between an optical waveguide and a substrate in order to suppress optical effects of the substrate such as absorption loss and deflection dependence.
【0025】光導波路は基板1、相対的にクラッド領域
3より屈折率が高いコア領域2、相対的にコア領域2よ
り屈折率が低いクラッド領域3、そして光の伝搬領域と
基板1とを光学的に隔離するバッファ層4から構成され
る。基板として半導体基板や有機高分子フィルム等損失
性媒体からなる材料を使用する場合には、このバッファ
層4は不可欠である。ポリシラザン前駆体をスピンコー
ト法により基板1に多層回重ね塗りし、予備加熱して溶
媒を蒸散させた後、電気炉にて焼成温度450℃でガラ
ス化させる。これにより膜厚10μmのバッファ層4を
得た。The optical waveguide is formed by optically connecting the substrate 1, the core region 2 having a higher refractive index than the cladding region 3, the cladding region 3 having a lower refractive index than the core region 2, and the light propagation region and the substrate 1. It is composed of a buffer layer 4 which is isolated from the outside. When a material made of a lossy medium such as a semiconductor substrate or an organic polymer film is used as the substrate, the buffer layer 4 is indispensable. The polysilazane precursor is applied on the substrate 1 in multiple layers by spin coating, preheated to evaporate the solvent, and then vitrified at 450 ° C. in an electric furnace. Thus, a buffer layer 4 having a thickness of 10 μm was obtained.
【0026】この実施例ではバッファ層4は基板1から
の光学的影響から光導波路を隔離するためだけではな
く、コア領域2の下部を囲むクラッド層の働きもかねて
いる。そのためガラス化のための焼成雰囲気は酸素10
0%とした。その結果、バッファ層4の屈折率は波長6
32.8nmで1.45と熱酸化によるSiO2 の屈折率
とほぼ等しいガラス膜を得ることができた。In this embodiment, the buffer layer 4 not only functions to isolate the optical waveguide from the optical influence from the substrate 1 but also functions as a cladding layer surrounding the lower part of the core region 2. Therefore, the firing atmosphere for vitrification is oxygen 10
0%. As a result, the refractive index of the buffer layer 4 becomes
A glass film having a refractive index of 1.45 at 32.8 nm and substantially equal to the refractive index of SiO 2 due to thermal oxidation could be obtained.
【0027】バッファ層4を形成するに当たって重要な
ことは、バッファ層4と基板1との付着力である。第二
の実施例によるバッファ層4は基板が半導体、ガラス、
高分子樹脂いずれの場合にも良好な付着力を示した。ま
た表面が平坦な基板を用いてバッファ層4形成したが、
表面に凹凸のある基板でも本発明によれば表面の形状が
平坦化したガラス層の形成が可能である。従って多層構
造の光導波路の形成にも適用できる。What is important in forming the buffer layer 4 is the adhesive force between the buffer layer 4 and the substrate 1. In the buffer layer 4 according to the second embodiment, the substrate is a semiconductor, glass,
In each case, good adhesion was exhibited. Although the buffer layer 4 was formed using a substrate having a flat surface,
According to the present invention, a glass layer having a flat surface can be formed even on a substrate having an uneven surface. Therefore, the present invention can be applied to the formation of an optical waveguide having a multilayer structure.
【0028】図4に本発明の第三の実施例の光導波路の
断面図を示す。1は基板、2はコア領域、3はクラッド
領域を表す。基板1として石英基板を用い、この基板1
の上にコア領域2を形成した後、ポリシラザン前駆体を
スピンコート法により多数回重ね塗りし、予備加熱によ
り溶媒を蒸散させた後、電気路で焼成温度450℃にて
ガラス化させる。これによりコア領域2の上部を覆う膜
厚約10μmのクラッド領域3を得る。FIG. 4 is a sectional view of an optical waveguide according to a third embodiment of the present invention. 1 denotes a substrate, 2 denotes a core region, and 3 denotes a cladding region. A quartz substrate is used as the substrate 1, and the substrate 1
After the core region 2 is formed thereon, the polysilazane precursor is applied many times by spin coating, the solvent is evaporated by preheating, and then vitrified at a firing temperature of 450 ° C. in an electric path. Thereby, a cladding region 3 having a thickness of about 10 μm covering the upper portion of the core region 2 is obtained.
【0029】クラッド領域3の屈折率は焼成温度を45
0℃、焼成雰囲気を酸素とすることにより1.45を達
成した。この屈折率はコア領域2よりも低い屈折率であ
る。ただし波長632.8nmでの値である。コア領域2
の上部を覆うクラッド領域3を形成するに当たって重要
なことは、段差を持つコア領域の被覆性、すなわちステ
ップカバレッジに優れていることである。ステップカバ
レッジが不良であると、コア領域2とクラッド領域3と
の間に空隙が生じ、伝送損失を著しく増加させる。The refractive index of the cladding region 3 is set at a firing temperature of 45.
1.45 was achieved by setting the firing atmosphere to oxygen at 0 ° C. This refractive index is lower than that of the core region 2. However, it is a value at a wavelength of 632.8 nm. Core area 2
What is important in forming the cladding region 3 covering the upper part of the substrate is that the core region having a step is excellent in coverage, that is, excellent in step coverage. If the step coverage is poor, a gap is formed between the core region 2 and the cladding region 3, which significantly increases transmission loss.
【0030】以下、その他の実施例について説明する。
コア領域2の材料としてガラス以外の材料、例えば熱硬
化型有機高分子ポリマーを用いた場合にも本発明は適用
できる。有機高分子ポリマーは特に非線形光学効果が大
きな材料が容易に得られ、能動型光導波路を形成する上
で重要な材料が多い。Hereinafter, other embodiments will be described.
The present invention can be applied to a case where a material other than glass, for example, a thermosetting organic high molecular polymer is used as the material of the core region 2. As the organic polymer, a material having a particularly large nonlinear optical effect can be easily obtained, and there are many important materials for forming an active optical waveguide.
【0031】しかしながら、有機高分子ポリマーは吸湿
性が大きく長期信頼性が一般にガラス導波路よりも劣る
という欠点があり、従来技術ではこれにクラッド領域を
形成することは難しかった。しかし本発明によればこの
ような有機高分子ポリマーをコア領域に用いた導波路で
もクラッド領域の形成は可能であり、水蒸気透過率を
0.6g/m2 /day程度に抑えることができる。た
だし1気圧、膜厚0.6μmでの値である。このため有
機高分子ポリマーから成るコア領域を外部環境から保護
する働きも兼ねることができる。However, the organic high molecular polymer has a disadvantage that it has a high hygroscopicity and is generally inferior in long-term reliability to a glass waveguide, and it is difficult to form a clad region in the conventional technology. However, according to the present invention, the cladding region can be formed even with a waveguide using such an organic polymer as the core region, and the water vapor transmission rate can be suppressed to about 0.6 g / m 2 / day. However, it is a value at 1 atm and a film thickness of 0.6 μm. For this reason, it can also serve to protect the core region made of the organic high molecular polymer from the external environment.
【0032】また、本発明によればコア上部を覆うクラ
ッド層の表面形状は平坦化されるので、クラッド領域を
さらに厚くするには本発明によるクラッド領域3を形成
した後、CVD法や蒸着法又はスパッタリング法等の従
来法により追加して膜を形成すれば良い。Further, according to the present invention, the surface shape of the clad layer covering the upper portion of the core is flattened. Therefore, in order to further increase the thickness of the clad region, after forming the clad region 3 according to the present invention, a CVD method or a vapor deposition method is used. Alternatively, a film may be additionally formed by a conventional method such as a sputtering method.
【0033】第一及び第三の実施例では基板1は石英基
板である。前述のように基板として半導体や高分子樹脂
フィルム等損失性の材料を使用する場合は、光の伝搬領
域と基板とを光学的に隔離するためバッファ層が必要と
なる。第一及び第三の実施例ではそれぞれコア領域、ク
ラッド領域のみに本発明を適用した場合について説明し
たが、コア、クラッド、バッファ層すべてに本発明を適
用しても良く、一部領域に本発明を適用しその他の領域
にはCVD法や蒸着法又はスパッタリング法等従来法に
よるガラス層を併用して光導波路を構成しても良い。In the first and third embodiments, the substrate 1 is a quartz substrate. As described above, when a lossy material such as a semiconductor or a polymer resin film is used as the substrate, a buffer layer is required to optically isolate the light propagation region from the substrate. In the first and third embodiments, the case where the present invention is applied only to the core region and the cladding region has been described. However, the present invention may be applied to all of the core, cladding, and buffer layers. The invention may be applied, and an optical waveguide may be formed in other regions by using a glass layer formed by a conventional method such as a CVD method, a vapor deposition method, or a sputtering method.
【0034】また屈折率の制御に関しては、上記の実施
例ではSi、N、Hのみで構成されるペルヒドロポリシ
ラザンを用いて焼成時のガス雰囲気によって制御する場
合について説明した。屈折率は焼成時のガス雰囲気だけ
でなく、ポリシラザン前駆体に屈折率制御用のドーパン
トを添加しても変えることができる。例えば、コア領域
に用いるポリシラザン前駆体には屈折率を増加させるド
ーパントP、Al、Ge、Ti、Zn、Zrの少なくと
も一種類を添加する。或はクラッド領域に用いるポリシ
ラザン前駆体には屈折率を減少させるドーパントB又は
Fを添加する。これによりコア領域とクラッド領域を焼
成する時、ガス雰囲気が同じでもコア領域の屈折率はク
ラッド領域の屈折率より高くなる。Regarding the control of the refractive index, in the above-described embodiment, the case where the control is performed by the gas atmosphere at the time of firing using perhydropolysilazane composed of only Si, N and H has been described. The refractive index can be changed not only by the gas atmosphere at the time of firing but also by adding a dopant for controlling the refractive index to the polysilazane precursor. For example, at least one of dopants P, Al, Ge, Ti, Zn, and Zr for increasing the refractive index is added to the polysilazane precursor used for the core region. Alternatively, a dopant B or F for reducing the refractive index is added to the polysilazane precursor used for the cladding region. Thereby, when firing the core region and the cladding region, the refractive index of the core region becomes higher than that of the cladding region even if the gas atmosphere is the same.
【0035】更に上記の実施例に於いて、膜の形成は全
てスピンナー塗布によるものについて説明したが、熱硬
化型無機高分子ポリマーをバブリングにより気化し、こ
れを原料ガスとして熱或はプラズマによる気相成長によ
りガラス化することもできる。この場合バブリング時に
用いるガスを窒素或は酸素にすることによって形成され
るガラス膜の屈折率を制御することができる。Further, in the above embodiment, all the films are formed by spinner coating. However, the thermosetting inorganic high molecular polymer is vaporized by bubbling, and this is used as a raw material gas by heat or plasma. Vitrification can also be achieved by phase growth. In this case, the refractive index of the formed glass film can be controlled by changing the gas used during bubbling to nitrogen or oxygen.
【0036】[0036]
【発明の効果】本発明によれば、コア領域、クラッド領
域、及びバッファ層の一部又は全部を熱硬化型無機高分
子ポリマー前駆体を出発原料とするガラス膜によって形
成することを特徴とする光導波路を用いたこと、熱硬化
型無機高分子ポリマー前駆体はスピンコート法によって
塗布し、その後該熱硬化型無機高分子ポリマー前駆体を
熱処理により熱分解することによってガラス化し、少な
くとも1回以上塗布又は熱処理の工程を繰り返すことを
特徴とする製造方法を用いたこと、及び熱硬化型無機高
分子ポリマー前駆体を出発原料とするガラス膜の屈折率
は、前記熱処理における熱分解時の雰囲気を窒素、酸
素、又は窒素及び酸素の混合とし、窒素及び酸素の含有
量により制御することを特徴とする製造方法を用いたこ
とで次の如き優れた効果を発揮する。According to the present invention, a part or all of the core region, the cladding region, and the buffer layer are formed of a glass film starting from a thermosetting inorganic high molecular polymer precursor. The use of the optical waveguide, the thermosetting inorganic polymer precursor was applied by spin coating, and thereafter the thermosetting inorganic polymer precursor was thermally decomposed by heat treatment to vitrify, and at least one time Using a manufacturing method characterized by repeating the steps of coating or heat treatment, and the refractive index of a glass film starting from a thermosetting inorganic high molecular polymer precursor, the atmosphere during the thermal decomposition in the heat treatment Nitrogen, oxygen, or a mixture of nitrogen and oxygen, and using a production method characterized by controlling the content of nitrogen and oxygen, the following excellent effects are obtained. It exerts a result.
【0037】熱硬化型無機高分子ポリマー前駆体を熱処
理する時のガス雰囲気を変えるだけで、コア領域からク
ラッド領域まで適用できる広範囲な屈折率を持つガラス
層の形成が可能である。It is possible to form a glass layer having a wide range of refractive index applicable from the core region to the cladding region only by changing the gas atmosphere when heat-treating the thermosetting inorganic high molecular polymer precursor.
【0038】安価な装置で均一性、ステップカバレッジ
に優れた成膜が可能である。It is possible to form a film with excellent uniformity and step coverage with an inexpensive apparatus.
【0039】平坦で厚膜のガラス膜形成が可能であり、
特にコア領域上部を覆うクラッド領域の形成に好適であ
る。It is possible to form a flat and thick glass film,
In particular, it is suitable for forming a clad region covering the upper part of the core region.
【0040】比較的低温でガラス化が可能であり、熱に
よる基板の変形や導波路形状の変形を抑制することがで
きる。The vitrification can be performed at a relatively low temperature, and the deformation of the substrate and the shape of the waveguide due to heat can be suppressed.
【0041】半導体、ガラス、高分子樹脂等種々の基板
上に形成でき、またこのような各種の複合材料から成る
光導波路の構成が可能である。The optical waveguide can be formed on various substrates such as semiconductor, glass, and polymer resin, and an optical waveguide made of such various composite materials can be formed.
【図1】本発明の第一の実施例の光導波路の断面図であ
る。FIG. 1 is a sectional view of an optical waveguide according to a first embodiment of the present invention.
【図2】第一の実施例に係わり、屈折率の熱処理温度依
存性を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a heat treatment temperature dependency of a refractive index according to the first embodiment.
【図3】本発明の第二の実施例の光導波路の断面図であ
る。FIG. 3 is a sectional view of an optical waveguide according to a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第三の実施例の光導波路の断面図であ
る。FIG. 4 is a sectional view of an optical waveguide according to a third embodiment of the present invention.
1 基板 2 コア領域 3 クラッド領域 4 バッファ層 Reference Signs List 1 substrate 2 core region 3 cladding region 4 buffer layer
Claims (11)
成る基板上に形成された光導波路に於いて、該光導波路
を構成する略矩形断面なコア領域、クラッド領域、及び
バッファ層の一部又は全部を熱硬化型無機高分子ポリマ
ー前駆体を出発原料とするガラス膜によって形成するこ
とを特徴とする光導波路。In an optical waveguide formed on a substrate made of a semiconductor, glass, or a polymer resin, one of a core region, a cladding region, and a buffer layer, each of which has a substantially rectangular cross section, which constitutes the optical waveguide. An optical waveguide characterized in that part or all of the optical waveguide is formed by a glass film using a thermosetting inorganic high molecular polymer precursor as a starting material.
出発原料とするガラス膜の屈折率は、窒素及び酸素の含
有量によって制御され、相対的に窒素含有量が多い領域
を屈折率の高いコア領域とすることを特徴とする請求項
1記載の光導波路。2. The refractive index of the glass film starting from the thermosetting inorganic high molecular weight polymer precursor is controlled by the contents of nitrogen and oxygen. 2. The optical waveguide according to claim 1, wherein the optical waveguide has a high core area.
出発原料とするガラス膜の屈折率は、窒素及び酸素の含
有量によって制御され、相対的に酸素含有量が多い領域
を屈折率の低いクラッド領域とすることを特徴とする請
求項1記載の光導波路。3. The refractive index of the glass film starting from the thermosetting inorganic high molecular polymer precursor is controlled by the contents of nitrogen and oxygen. The optical waveguide according to claim 1, wherein the optical waveguide has a low cladding region.
ッド領域は、その一部又は全部が熱硬化型無機高分子ポ
リマー前駆体を出発原料とするガラス膜によって形成さ
れ、該ガラス膜により前記コア領域上部の形状が平坦化
されていることを特徴とする請求項1記載の光導波路。4. The clad region covering the core region having a substantially rectangular cross section is partially or entirely formed of a glass film starting from a thermosetting inorganic high molecular polymer precursor, and the clad region is formed by the glass film. 2. The optical waveguide according to claim 1, wherein the shape of the upper part of the core region is flattened.
ーから成り、該コア領域の上部を覆う前記クラッド領域
は、その一部又は全部が熱硬化型無機高分子ポリマー前
駆体を出発原料とするガラス膜によって形成されている
ことを特徴とする請求項1記載の光導波路。5. The core region is made of a thermosetting organic high molecular polymer, and the cladding region covering the upper part of the core region is partially or entirely made of a thermosetting inorganic high molecular polymer precursor as a starting material. 2. The optical waveguide according to claim 1, wherein the optical waveguide is formed of a glass film.
シラザン、或いは該ポリシラザンにP、B、F、Ti、
Ge、Al、Zr、Znのうち少なくとも一種類の元素
を添加したものであることを特徴とする請求項1記載の
光導波路。6. The thermosetting inorganic high-molecular polymer is polysilazane, or P, B, F, Ti,
2. The optical waveguide according to claim 1, wherein at least one of Ge, Al, Zr, and Zn is added.
ド領域からなる光導波路を形成する方法において、前記
コア領域、クラッド領域、及びバッファ層の一部又は全
部を熱硬化型無機高分子ポリマー前駆体を出発原料とす
るガラス膜によって形成することを特徴とする光導波路
の製造方法。7. A method for forming an optical waveguide comprising a buffer layer, a core region, and a clad region on a substrate, wherein a part or all of the core region, the clad region, and the buffer layer are formed by a thermosetting inorganic high molecular polymer precursor. A method for manufacturing an optical waveguide, comprising forming a glass film using a body as a starting material.
スピンコート法によって塗布され、その後該熱硬化型無
機高分子ポリマー前駆体を熱処理により熱分解すること
によってガラス化し、少なくとも1回以上塗布又は熱処
理の工程を繰り返すことを特徴とする請求項7記載の光
導波路の製造方法。8. The thermosetting inorganic polymer precursor is applied by a spin coating method, and thereafter the thermosetting inorganic polymer precursor is thermally decomposed by heat treatment to be vitrified and applied at least once. 8. The method for manufacturing an optical waveguide according to claim 7, wherein the step of heat treatment is repeated.
出発原料とするガラス膜の屈折率は、前記熱処理におけ
る熱分解時の雰囲気を窒素、酸素、又は窒素及び酸素の
混合とし、該窒素及び酸素の含有量により制御すること
を特徴とする請求項7記載の光導波路の製造方法。9. The refractive index of a glass film starting from the thermosetting inorganic high molecular weight polymer precursor is determined by setting the atmosphere during thermal decomposition in the heat treatment to nitrogen, oxygen, or a mixture of nitrogen and oxygen. 8. The method for manufacturing an optical waveguide according to claim 7, wherein the control is performed by controlling the oxygen content.
はバブリングにより気化し、熱或いはプラズマを用いた
気相成長によりガラス化することを特徴とする請求項7
記載の光導波路の製造方法。10. The thermosetting inorganic high molecular weight polymer precursor is vaporized by bubbling and vitrified by vapor phase growth using heat or plasma.
The manufacturing method of the optical waveguide described.
を出発原料とするガラス膜の屈折率は、窒素、酸素、又
は窒素及び酸素の混合ガスを用いて前記熱硬化型無機高
分子ポリマー前駆体をバブリングにより気化し、該窒素
及び酸素の含有量により制御することを特徴とする請求
項7記載の光導波路の製造方法。11. The refractive index of a glass film starting from the thermosetting inorganic polymer precursor is determined by using nitrogen, oxygen, or a mixed gas of nitrogen and oxygen. 8. The method for manufacturing an optical waveguide according to claim 7, wherein the body is vaporized by bubbling and controlled by the contents of nitrogen and oxygen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21983496A JPH1062638A (en) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | Optical waveguide and its manufacture |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21983496A JPH1062638A (en) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | Optical waveguide and its manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1062638A true JPH1062638A (en) | 1998-03-06 |
Family
ID=16741787
Family Applications (1)
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JP21983496A Pending JPH1062638A (en) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | Optical waveguide and its manufacture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1062638A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004295118A (en) * | 2003-03-12 | 2004-10-21 | Sanyo Electric Co Ltd | Optical waveguide |
US7561774B2 (en) | 2003-03-12 | 2009-07-14 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Optical waveguide |
JP2011079917A (en) * | 2009-10-05 | 2011-04-21 | Adeka Corp | Coating liquid for forming insulating film, insulating film using the same, and method for producing compound used for the same |
-
1996
- 1996-08-21 JP JP21983496A patent/JPH1062638A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7561774B2 (en) | 2003-03-12 | 2009-07-14 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Optical waveguide |
JP2011079917A (en) * | 2009-10-05 | 2011-04-21 | Adeka Corp | Coating liquid for forming insulating film, insulating film using the same, and method for producing compound used for the same |
US8940380B2 (en) | 2009-10-05 | 2015-01-27 | Adeka Corporation | Coating liquid for forming insulation film, insulation film using the same, and method for producing compound used in the same |
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