JPH11202142A - ハイブリッド光集積素子及びその製造方法 - Google Patents
ハイブリッド光集積素子及びその製造方法Info
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- JPH11202142A JPH11202142A JP908798A JP908798A JPH11202142A JP H11202142 A JPH11202142 A JP H11202142A JP 908798 A JP908798 A JP 908798A JP 908798 A JP908798 A JP 908798A JP H11202142 A JPH11202142 A JP H11202142A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高精度のコアパタンを比較的容易に形成す
る。 【解決手段】 基板としての平坦なｐ型Ｓｉウエハ１０
に光素子搭載領域１４を画成し、この光素子搭載領域１
４におけるｐ型Ｓｉウエハの上面部に不純物を注入して
ｎ型Ｓｉ層１８とする。そして、陽極酸化を行うことに
より、Ｓｉウエハの上面部をポーラスＳｉ層２２に変質
させる。このとき、光素子搭載領域にはｎ型Ｓｉ層が形
成されているのでポーラス化しない。続いて、ポーラス
Ｓｉ層の上にクラッド層２４ａ、コアパタン２６ａおよ
び（上部）クラッド層３０ａを積層して、基板の導波路
形成領域１６に平面光導波路を形成する。このように、
ポーラスＳｉ層をパターニングしたポーラスＳｉパタン
２２ｃがクラッド層２４ａと共に下部クラッド層を構成
する。また、基板の全面に絶縁層３４を堆積する。そし
て、基板の光素子搭載領域にダイスボンディングパッド
３６を設けて、その上にＬＤ３８を搭載する。
る。 【解決手段】 基板としての平坦なｐ型Ｓｉウエハ１０
に光素子搭載領域１４を画成し、この光素子搭載領域１
４におけるｐ型Ｓｉウエハの上面部に不純物を注入して
ｎ型Ｓｉ層１８とする。そして、陽極酸化を行うことに
より、Ｓｉウエハの上面部をポーラスＳｉ層２２に変質
させる。このとき、光素子搭載領域にはｎ型Ｓｉ層が形
成されているのでポーラス化しない。続いて、ポーラス
Ｓｉ層の上にクラッド層２４ａ、コアパタン２６ａおよ
び（上部）クラッド層３０ａを積層して、基板の導波路
形成領域１６に平面光導波路を形成する。このように、
ポーラスＳｉ層をパターニングしたポーラスＳｉパタン
２２ｃがクラッド層２４ａと共に下部クラッド層を構成
する。また、基板の全面に絶縁層３４を堆積する。そし
て、基板の光素子搭載領域にダイスボンディングパッド
３６を設けて、その上にＬＤ３８を搭載する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ハイブリッド光
集積用実装基板の製造方法に関する。
集積用実装基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】平面型光導波路素子を小型高性能化し、
さらに、低コスト化を図るには、レーザダイオード（以
下、ＬＤと略称する。）やフォトダイオード（以下、Ｐ
Ｄと略称する。）などの受発光素子を導波路が形成され
た基板上に搭載する方式を取ることが必須である。その
ため、ＬＤのためのヒートシンク機能を具え、ＬＤの活
性層位置を基板上に形成された導波路コア部の高さに合
せるための、突起構造のＳｉ（シリコン）プラットフォ
ームを作成することが行われている。すなわち、Ｓｉウ
エハをアルカリなどのエッチング液を用いて異方性エッ
チングを行い、選択的に一部分を突起状に残した構造の
基板を作る。さらに、その上に石英導波路を形成し、最
後に、所定の突起構造の位置にＬＤやＰＤを実装して電
気配線を行う。
さらに、低コスト化を図るには、レーザダイオード（以
下、ＬＤと略称する。）やフォトダイオード（以下、Ｐ
Ｄと略称する。）などの受発光素子を導波路が形成され
た基板上に搭載する方式を取ることが必須である。その
ため、ＬＤのためのヒートシンク機能を具え、ＬＤの活
性層位置を基板上に形成された導波路コア部の高さに合
せるための、突起構造のＳｉ（シリコン）プラットフォ
ームを作成することが行われている。すなわち、Ｓｉウ
エハをアルカリなどのエッチング液を用いて異方性エッ
チングを行い、選択的に一部分を突起状に残した構造の
基板を作る。さらに、その上に石英導波路を形成し、最
後に、所定の突起構造の位置にＬＤやＰＤを実装して電
気配線を行う。
【０００３】上述した方法の最大の問題は、ＬＤの活性
層中心位置がその底面より３．５μｍ程高い位置にある
ことである。そのため、ヒートシンク機能を有したＳｉ
プラットフォーム上にＬＤを搭載した場合、プラットフ
ォーム以外のところに延在する導波路コア部との上下位
置関係にずれを生じてしまう。
層中心位置がその底面より３．５μｍ程高い位置にある
ことである。そのため、ヒートシンク機能を有したＳｉ
プラットフォーム上にＬＤを搭載した場合、プラットフ
ォーム以外のところに延在する導波路コア部との上下位
置関係にずれを生じてしまう。
【０００４】これを防止するためには、予め基板上に下
部クラッド層の高さ分だけ突起した凸部をＳｉプラット
フォームとして形成する。その後、基板全面に下部クラ
ッド層として石英膜を形成し、それをＳｉプラットフォ
ーム上面の位置まで研磨し平坦化する。さらに、活性層
高さ分の厚さのクラッド層を形成し、その上にコア層を
形成してコアのパターニングを行う。
部クラッド層の高さ分だけ突起した凸部をＳｉプラット
フォームとして形成する。その後、基板全面に下部クラ
ッド層として石英膜を形成し、それをＳｉプラットフォ
ーム上面の位置まで研磨し平坦化する。さらに、活性層
高さ分の厚さのクラッド層を形成し、その上にコア層を
形成してコアのパターニングを行う。
【０００５】以上の複雑な工程を改良したものが文献１
「特開平８−３２７８４１」に開示されている方法であ
り、下部クラッド層の厚さを１０μｍ程度に薄くするこ
とでＳｉプラットフォームの高さを低く抑えている。こ
れにより、基板の凹凸に起因して生じてしまうフォトリ
ソ時のレジストパタンぼけを最小限にし、高精度のコア
パタンの形成を図っている。
「特開平８−３２７８４１」に開示されている方法であ
り、下部クラッド層の厚さを１０μｍ程度に薄くするこ
とでＳｉプラットフォームの高さを低く抑えている。こ
れにより、基板の凹凸に起因して生じてしまうフォトリ
ソ時のレジストパタンぼけを最小限にし、高精度のコア
パタンの形成を図っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記文
献１に開示されている方法では、コア層およびクラッド
層の比屈折率差を０．７５％と大きくしなければならな
いといった制限が課される。また、レジストへのパタン
焼き付け時においては、基板の凹凸によるマスクとパタ
ン面とのギャップのために、高精度のパタンを得ること
が難しかった。
献１に開示されている方法では、コア層およびクラッド
層の比屈折率差を０．７５％と大きくしなければならな
いといった制限が課される。また、レジストへのパタン
焼き付け時においては、基板の凹凸によるマスクとパタ
ン面とのギャップのために、高精度のパタンを得ること
が難しかった。
【０００７】従って、従来より、高精度のコアパタンを
比較的容易に形成可能なハイブリッド光集積素子及びそ
の製造方法の出現が望まれていた。
比較的容易に形成可能なハイブリッド光集積素子及びそ
の製造方法の出現が望まれていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこで、この発明のハイ
ブリッド光集積素子によれば、光素子搭載領域および導
波路形成領域が画成された平坦なＳｉ基板と、光素子搭
載領域に設けられた光素子と、導波路形成領域に下部ク
ラッド層、コア部および上部クラッド層を積層して形成
した平面光導波路とにより構成されるハイブリッド光集
積素子において、Ｓｉ基板の一部がポーラスＳｉ層また
はポーラスＳｉ層を変質させて形成した酸化Ｓｉ層とな
っており、これらポーラスＳｉ層または酸化シリコン層
を下部クラッド層の一部として用いていることを特徴と
する。
ブリッド光集積素子によれば、光素子搭載領域および導
波路形成領域が画成された平坦なＳｉ基板と、光素子搭
載領域に設けられた光素子と、導波路形成領域に下部ク
ラッド層、コア部および上部クラッド層を積層して形成
した平面光導波路とにより構成されるハイブリッド光集
積素子において、Ｓｉ基板の一部がポーラスＳｉ層また
はポーラスＳｉ層を変質させて形成した酸化Ｓｉ層とな
っており、これらポーラスＳｉ層または酸化シリコン層
を下部クラッド層の一部として用いていることを特徴と
する。
【０００９】また、この発明のハイブリッド光集積素子
の製造方法によれば、光素子搭載領域および導波路形成
領域が画成された平坦なＳｉ基板と、光素子搭載領域に
設けられた光素子と、導波路形成領域に下部クラッド
層、コア部および上部クラッド層を積層して形成した平
面光導波路とにより構成されるハイブリッド光集積素子
を作製するに当たり、導波路形成領域におけるＳｉ基板
の上面部を陽極酸化法によりポーラスＳｉ層に変質さ
せ、下部クラッド層の一部とすることを特徴とする。
の製造方法によれば、光素子搭載領域および導波路形成
領域が画成された平坦なＳｉ基板と、光素子搭載領域に
設けられた光素子と、導波路形成領域に下部クラッド
層、コア部および上部クラッド層を積層して形成した平
面光導波路とにより構成されるハイブリッド光集積素子
を作製するに当たり、導波路形成領域におけるＳｉ基板
の上面部を陽極酸化法によりポーラスＳｉ層に変質さ
せ、下部クラッド層の一部とすることを特徴とする。
【００１０】陽極酸化法によれば、電解液中にＳｉ基板
と対向電極とを浸して、これらの間に電流を流すことに
より、Ｓｉ基板の表面部をポーラス（多孔質）化するこ
とができる。Ｓｉ基板表面部のポーラス化は主に深さ方
向に進行し、また、Ｓｉ基板の表面高さに変化が生じな
い。従って、Ｓｉ基板の所定の表面部をポーラスＳｉ層
に変質させることが可能である。
と対向電極とを浸して、これらの間に電流を流すことに
より、Ｓｉ基板の表面部をポーラス（多孔質）化するこ
とができる。Ｓｉ基板表面部のポーラス化は主に深さ方
向に進行し、また、Ｓｉ基板の表面高さに変化が生じな
い。従って、Ｓｉ基板の所定の表面部をポーラスＳｉ層
に変質させることが可能である。
【００１１】また、文献２「Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅ
ｎｃｅ １５２／１５３（１９８５），ｐｐ１０５１−
１０６２」によれば、ポーラスＳｉ層のＳｉの体積率
（Ｓｉが占める単位体積当たりの体積）を制御すること
が可能であり、その体積率の制御により屈折率を３．５
から１．３前後まで変化させることができる。さらに、
文献３「Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ／Ｎｏｖｅｍｂｅｒ１９８８，ｐｐ９５−９８」によ
れば、Ｓｉの透過率は１．２μｍ以上の波長域では吸収
が大きく減少し、しかも、ポーラスのためにＳｉの体積
率は小さく、実質的な吸収を数十％まで低減できる。従
って、光導波路のクラッド層として好適なポーラスＳｉ
層を形成することができる。
ｎｃｅ １５２／１５３（１９８５），ｐｐ１０５１−
１０６２」によれば、ポーラスＳｉ層のＳｉの体積率
（Ｓｉが占める単位体積当たりの体積）を制御すること
が可能であり、その体積率の制御により屈折率を３．５
から１．３前後まで変化させることができる。さらに、
文献３「Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ／Ｎｏｖｅｍｂｅｒ１９８８，ｐｐ９５−９８」によ
れば、Ｓｉの透過率は１．２μｍ以上の波長域では吸収
が大きく減少し、しかも、ポーラスのためにＳｉの体積
率は小さく、実質的な吸収を数十％まで低減できる。従
って、光導波路のクラッド層として好適なポーラスＳｉ
層を形成することができる。
【００１２】このように、陽極酸化法を利用すれば、光
素子すなわちＬＤやＰＤなどを搭載するヒートシンク用
のＳｉプラットフォームを突起状の構造とする必要がな
い。従って、通常のフォトリソグラフィ工程により高精
度のコアパタンを容易に形成できる。また、陽極酸化は
非常に簡易な設備で行うことができ、しかも比較的高速
にポーラスＳｉ層を形成できるので、従来に比べて製造
工程を大幅に減らすことができて低コスト化が可能にな
る。
素子すなわちＬＤやＰＤなどを搭載するヒートシンク用
のＳｉプラットフォームを突起状の構造とする必要がな
い。従って、通常のフォトリソグラフィ工程により高精
度のコアパタンを容易に形成できる。また、陽極酸化は
非常に簡易な設備で行うことができ、しかも比較的高速
にポーラスＳｉ層を形成できるので、従来に比べて製造
工程を大幅に減らすことができて低コスト化が可能にな
る。
【００１３】この発明のハイブリッド光集積素子の製造
方法において、好ましくは、Ｓｉ基板がｐ型の導電性を
有するとき、陽極酸化を行う前に、光素子搭載領域にお
けるＳｉ基板の上面部に不純物を導入してｎ型Ｓｉ層を
形成すると良い。
方法において、好ましくは、Ｓｉ基板がｐ型の導電性を
有するとき、陽極酸化を行う前に、光素子搭載領域にお
けるＳｉ基板の上面部に不純物を導入してｎ型Ｓｉ層を
形成すると良い。
【００１４】Ｓｉの陽極酸化時には反応を起こすために
ホールが必要である。ｐ型Ｓｉは電気の伝導がホールに
より行われるタイプであるから反応のためのホールが十
分に供給される。これに対して、ｎ型Ｓｉは電子が電気
伝導に寄与するタイプであるからホールはほとんど存在
しない。従って、反応のためにホールを供給することが
できないからｎ型Ｓｉではポーラス化が進まない。
ホールが必要である。ｐ型Ｓｉは電気の伝導がホールに
より行われるタイプであるから反応のためのホールが十
分に供給される。これに対して、ｎ型Ｓｉは電子が電気
伝導に寄与するタイプであるからホールはほとんど存在
しない。従って、反応のためにホールを供給することが
できないからｎ型Ｓｉではポーラス化が進まない。
【００１５】従って、ＬＤやＰＤを搭載するためのｐ型
Ｓｉ基板の上面部に不純物を導入してｎ型Ｓｉ層に変え
ておく。このｎ型Ｓｉ層およびその下方領域では陽極酸
化が行われないので、導波路形成領域だけが選択的に陽
極酸化つまりポーラス化される。上述したように、陽極
酸化後の基板の表面は平坦なままであるからコアパタン
の形成に好適である。
Ｓｉ基板の上面部に不純物を導入してｎ型Ｓｉ層に変え
ておく。このｎ型Ｓｉ層およびその下方領域では陽極酸
化が行われないので、導波路形成領域だけが選択的に陽
極酸化つまりポーラス化される。上述したように、陽極
酸化後の基板の表面は平坦なままであるからコアパタン
の形成に好適である。
【００１６】あるいは、陽極酸化を行う前に、光素子搭
載領域におけるＳｉ基板の上面にマスク層を形成し、陽
極酸化を行った後にマスク層を剥離すると良い。
載領域におけるＳｉ基板の上面にマスク層を形成し、陽
極酸化を行った後にマスク層を剥離すると良い。
【００１７】このようにすると、陽極酸化に用いる電解
液から光素子搭載領域におけるＳｉ基板の上面が被覆さ
れるので、この光素子搭載領域ではＳｉのポーラス化が
進まない。
液から光素子搭載領域におけるＳｉ基板の上面が被覆さ
れるので、この光素子搭載領域ではＳｉのポーラス化が
進まない。
【００１８】また、この発明のハイブリッド光集積素子
の製造方法において、好ましくは、Ｓｉ基板の裏面に電
極膜を形成する工程と、電極膜と対向電極との間に電流
源を接続した状態でＳｉ基板を対向電極と共に電解液中
に浸し、これらの間に所要の時間だけ電流を流す工程と
を含むと良い。
の製造方法において、好ましくは、Ｓｉ基板の裏面に電
極膜を形成する工程と、電極膜と対向電極との間に電流
源を接続した状態でＳｉ基板を対向電極と共に電解液中
に浸し、これらの間に所要の時間だけ電流を流す工程と
を含むと良い。
【００１９】また、この発明のハイブリッド光集積素子
の製造方法において、好ましくは、対向電極を白金とす
ると良い。
の製造方法において、好ましくは、対向電極を白金とす
ると良い。
【００２０】また、この発明のハイブリッド光集積素子
の製造方法において、好ましくは、電解液を弗化水素水
溶液、又は、弗化水素水溶液とアルコール類との混合液
とすると良い。
の製造方法において、好ましくは、電解液を弗化水素水
溶液、又は、弗化水素水溶液とアルコール類との混合液
とすると良い。
【００２１】また、この発明のハイブリッド光集積素子
の製造方法において、好ましくは、熱処理を施すことに
よりポーラスＳｉ層を酸化Ｓｉ層に変質させると良い。
の製造方法において、好ましくは、熱処理を施すことに
よりポーラスＳｉ層を酸化Ｓｉ層に変質させると良い。
【００２２】このように、Ｓｉ基板上に平坦に形成され
たポーラスＳｉ層を酸化することで、光の散乱要因とな
る不純物が少なく、光通信に用いられる１．３μｍ、
１．５μｍの波長の光に対して損失の少ない一様な酸化
Ｓｉ層（ＳｉＯ2 層）が得られる。
たポーラスＳｉ層を酸化することで、光の散乱要因とな
る不純物が少なく、光通信に用いられる１．３μｍ、
１．５μｍの波長の光に対して損失の少ない一様な酸化
Ｓｉ層（ＳｉＯ2 層）が得られる。
【００２３】また、この発明のハイブリッド光集積素子
の製造方法において、好ましくは、熱処理を施すことに
よりポーラスＳｉ層を酸化および溶融して石英層に変質
させると良い。
の製造方法において、好ましくは、熱処理を施すことに
よりポーラスＳｉ層を酸化および溶融して石英層に変質
させると良い。
【００２４】ポーラスＳｉ層は、層の形成方向に柱状の
多数の孔を有している。この孔径は数ｎｍ程度であり、
このポーラスＳｉ層は直径が数ｎｍ程度の石英微粒子の
集まりと同様の溶融特性を示す。従って、例えば火炎堆
積法により形成した石英微粒子（直径が０．２μｍ程
度）よりも遥かに細かい微粒子の集まりとみなせるの
で、比較的低い温度でも軟化しやすく、密度の高い石英
層を形成することができる。
多数の孔を有している。この孔径は数ｎｍ程度であり、
このポーラスＳｉ層は直径が数ｎｍ程度の石英微粒子の
集まりと同様の溶融特性を示す。従って、例えば火炎堆
積法により形成した石英微粒子（直径が０．２μｍ程
度）よりも遥かに細かい微粒子の集まりとみなせるの
で、比較的低い温度でも軟化しやすく、密度の高い石英
層を形成することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
実施の形態につき説明する。尚、図は、この発明が理解
できる程度に構成、大きさおよび配置関係が概略的に示
されている。また、以下に記載する材料や数値などの条
件は単なる一例に過ぎない。従って、この発明は、この
実施の形態に何ら限定されることがない。
実施の形態につき説明する。尚、図は、この発明が理解
できる程度に構成、大きさおよび配置関係が概略的に示
されている。また、以下に記載する材料や数値などの条
件は単なる一例に過ぎない。従って、この発明は、この
実施の形態に何ら限定されることがない。
【００２６】［第１の実施の形態］図１から図７を参照
して、プレーナシリコンプラットフォーム型光導波路素
子の製造方法につき説明する。図１、図２、図３、図
５、図６および図７は、このハイブリッド光集積素子の
製造工程を示す断面図である。また、図４は、陽極酸化
時の配置を示す概略図である。
して、プレーナシリコンプラットフォーム型光導波路素
子の製造方法につき説明する。図１、図２、図３、図
５、図６および図７は、このハイブリッド光集積素子の
製造工程を示す断面図である。また、図４は、陽極酸化
時の配置を示す概略図である。
【００２７】図１に示すように、この実施の形態では、
基板としての平坦なｐ型Ｓｉウエハ１０に光素子搭載領
域１４を画成し、この光素子搭載領域１４におけるｐ型
Ｓｉウエハ１０の上面部に不純物を注入してｎ型Ｓｉ層
１８とする（図１（Ａ））。そして、陽極酸化を行うこ
とにより、Ｓｉウエハ１０の上面部をポーラスＳｉ層２
２に変質させる（図１（Ｂ））。このとき、光素子搭載
領域１４にはｎ型Ｓｉ層１８が形成されているのでポー
ラス化しない。続いて、ポーラスＳｉ層２２の上にクラ
ッド層２４ａ、コアパタン２６ａおよび（上部）クラッ
ド層３０ａを積層して、基板の導波路形成領域１６に平
面光導波路を形成する（図１（Ｃ））。このように、ポ
ーラスＳｉ層２２をパターニングしたポーラスＳｉパタ
ン２２ｃがクラッド層２４ａと共に下部クラッド層を構
成する。また、基板の全面に絶縁層３４を堆積する。そ
して、基板の光素子搭載領域１４にダイスボンディング
パッド３６を設けて、その上にＬＤ３８を搭載する。
基板としての平坦なｐ型Ｓｉウエハ１０に光素子搭載領
域１４を画成し、この光素子搭載領域１４におけるｐ型
Ｓｉウエハ１０の上面部に不純物を注入してｎ型Ｓｉ層
１８とする（図１（Ａ））。そして、陽極酸化を行うこ
とにより、Ｓｉウエハ１０の上面部をポーラスＳｉ層２
２に変質させる（図１（Ｂ））。このとき、光素子搭載
領域１４にはｎ型Ｓｉ層１８が形成されているのでポー
ラス化しない。続いて、ポーラスＳｉ層２２の上にクラ
ッド層２４ａ、コアパタン２６ａおよび（上部）クラッ
ド層３０ａを積層して、基板の導波路形成領域１６に平
面光導波路を形成する（図１（Ｃ））。このように、ポ
ーラスＳｉ層２２をパターニングしたポーラスＳｉパタ
ン２２ｃがクラッド層２４ａと共に下部クラッド層を構
成する。また、基板の全面に絶縁層３４を堆積する。そ
して、基板の光素子搭載領域１４にダイスボンディング
パッド３６を設けて、その上にＬＤ３８を搭載する。
【００２８】以下、各工程につき順次に説明する。先
ず、図２を参照して、ｎ型Ｓｉ層１８の形成工程につき
説明する。この実施の形態では、基板としてｐ型Ｓｉウ
エハ１０を用いている。このｐ型Ｓｉウエハ１０は、表
面が鏡面研磨されており、固有抵抗値が２５Ω・ｃｍで
ある。このｐ型Ｓｉウエハ１０の表面に通常の熱酸化処
理を施して、ＳｉＯ2 層１２を形成する（図２
（Ａ））。続いて、フォトリソグラフィおよびエッチン
グを行い、光素子搭載領域１４のＳｉＯ2 層１２部分を
除去する（図２（Ｂ））。ｐ型Ｓｉウエハ１０の導波路
形成領域１６にはＳｉＯ2層１２が残存する。
ず、図２を参照して、ｎ型Ｓｉ層１８の形成工程につき
説明する。この実施の形態では、基板としてｐ型Ｓｉウ
エハ１０を用いている。このｐ型Ｓｉウエハ１０は、表
面が鏡面研磨されており、固有抵抗値が２５Ω・ｃｍで
ある。このｐ型Ｓｉウエハ１０の表面に通常の熱酸化処
理を施して、ＳｉＯ2 層１２を形成する（図２
（Ａ））。続いて、フォトリソグラフィおよびエッチン
グを行い、光素子搭載領域１４のＳｉＯ2 層１２部分を
除去する（図２（Ｂ））。ｐ型Ｓｉウエハ１０の導波路
形成領域１６にはＳｉＯ2層１２が残存する。
【００２９】そして、光素子搭載領域１４におけるｐ型
Ｓｉウエハ１０の上面部のＳｉ酸化を行うと共に不純物
としてのリン（Ｐ）の導入を行い、ポスト拡散により約
５００ｎｍの深さのｎ型Ｓｉ層１８を形成する（図２
（Ｃ））。このときのリンの導入量は、ｐ型Ｓｉがｎ型
Ｓｉに変わる程度の量とし、例えばｐ型Ｓｉウエハ１０
に導入されているボロン（Ｂ）よりも１桁程度多くリン
を導入すればよい。最後に、ＨＦ水溶液を用いてＳｉＯ
2 層１２を除去する（図２（Ｄ））。
Ｓｉウエハ１０の上面部のＳｉ酸化を行うと共に不純物
としてのリン（Ｐ）の導入を行い、ポスト拡散により約
５００ｎｍの深さのｎ型Ｓｉ層１８を形成する（図２
（Ｃ））。このときのリンの導入量は、ｐ型Ｓｉがｎ型
Ｓｉに変わる程度の量とし、例えばｐ型Ｓｉウエハ１０
に導入されているボロン（Ｂ）よりも１桁程度多くリン
を導入すればよい。最後に、ＨＦ水溶液を用いてＳｉＯ
2 層１２を除去する（図２（Ｄ））。
【００３０】次に、図３および図４を参照して、ポーラ
スＳｉ層２２の形成工程すなわち陽極酸化工程につき説
明する。このため、ｐ型Ｓｉウエハ１０の裏面すなわち
ｎ型Ｓｉ層１８が形成されている側とは反対側の面に、
電極膜としてのＡｌ膜２０を形成する（図３（Ａ））。
Ａｌ膜２０は、真空蒸着により約１μｍの膜厚となるよ
うに形成する。以下、このＡｌ膜２０が設けられたｐ型
Ｓｉウエハ１０を基板４４と称する。
スＳｉ層２２の形成工程すなわち陽極酸化工程につき説
明する。このため、ｐ型Ｓｉウエハ１０の裏面すなわち
ｎ型Ｓｉ層１８が形成されている側とは反対側の面に、
電極膜としてのＡｌ膜２０を形成する（図３（Ａ））。
Ａｌ膜２０は、真空蒸着により約１μｍの膜厚となるよ
うに形成する。以下、このＡｌ膜２０が設けられたｐ型
Ｓｉウエハ１０を基板４４と称する。
【００３１】次に、対向電極として白金（Ｐｔ）電極４
６を用意し、Ａｌ膜２０とＰｔ電極４６との間に電流源
４８を接続する（図４）。この状態で基板４４をＰｔ電
極４６と共に電解液中に浸し、これら電極間に所要の時
間だけ電流を流す。図４に示すように、電解液としては
２５％の媒質のＨＦ水溶液５０を用いている。このＨＦ
水溶液５０が入ったテフロンビーカ５２は、水５６を満
たした水槽５８内に設置されている。水槽５８の下側に
は超音波発生器６０が設けられており、水槽５８内の水
５６を介してＨＦ水溶液５０中に超音波が伝播するよう
になっている。基板４４は、ＨＦ水溶液５０中で基板保
持ジグ５４により支持されている。
６を用意し、Ａｌ膜２０とＰｔ電極４６との間に電流源
４８を接続する（図４）。この状態で基板４４をＰｔ電
極４６と共に電解液中に浸し、これら電極間に所要の時
間だけ電流を流す。図４に示すように、電解液としては
２５％の媒質のＨＦ水溶液５０を用いている。このＨＦ
水溶液５０が入ったテフロンビーカ５２は、水５６を満
たした水槽５８内に設置されている。水槽５８の下側に
は超音波発生器６０が設けられており、水槽５８内の水
５６を介してＨＦ水溶液５０中に超音波が伝播するよう
になっている。基板４４は、ＨＦ水溶液５０中で基板保
持ジグ５４により支持されている。
【００３２】そして、電極間に３０ｍＡ／ｃｍ2 の電流
密度の電流を１０分間流す。電流を流している間は超音
波発生器６０により超音波を発生させている。このよう
にすると、形成されつつあるポーラス層の孔内に電解液
を浸透させて反応を速めることができる。この結果、ｐ
型Ｓｉウエハ１０の表面から３０μｍの深さまでがポー
ラス化されて、ポーラスＳｉ層２２が形成される（図３
（Ｂ））。ポーラスＳｉ層２２の表面とｎ型Ｓｉ層１８
の表面とは高さが一致したままなので基板表面は平坦で
ある。しかも、ｎ型Ｓｉ層１８の部分はポーラス化され
ないので、ヒートシンク機能に必要な熱伝導率を保て
る。このときに形成したポーラスＳｉ層２２のＳｉの体
積率は２０％程度であり、６３３ｎｍの波長の光に対す
る屈折率が１．４５２０である。また、燐酸と酢酸と純
水とを容積が３対１対５の割合で混合した溶液により、
Ａｌ膜２０の除去および洗浄を行う（図３（Ｃ））。
密度の電流を１０分間流す。電流を流している間は超音
波発生器６０により超音波を発生させている。このよう
にすると、形成されつつあるポーラス層の孔内に電解液
を浸透させて反応を速めることができる。この結果、ｐ
型Ｓｉウエハ１０の表面から３０μｍの深さまでがポー
ラス化されて、ポーラスＳｉ層２２が形成される（図３
（Ｂ））。ポーラスＳｉ層２２の表面とｎ型Ｓｉ層１８
の表面とは高さが一致したままなので基板表面は平坦で
ある。しかも、ｎ型Ｓｉ層１８の部分はポーラス化され
ないので、ヒートシンク機能に必要な熱伝導率を保て
る。このときに形成したポーラスＳｉ層２２のＳｉの体
積率は２０％程度であり、６３３ｎｍの波長の光に対す
る屈折率が１．４５２０である。また、燐酸と酢酸と純
水とを容積が３対１対５の割合で混合した溶液により、
Ａｌ膜２０の除去および洗浄を行う（図３（Ｃ））。
【００３３】次に、図５、図６および図７を参照して、
平面光導波路の形成工程および光素子の搭載につき説明
する。先ず、ウエハ上の全面にクラッド層２４およびコ
ア層２６をこの順序で連続的に積層して形成する（図５
（Ａ））。クラッド層２４はフッ素化石英層である。こ
のクラッド層２４は、テトラエトキシシラン（ＴＥＯ
Ｓ）、酸素およびＣ2 Ｆ6 の混合ガスを原料ガスとして
用いたプラズマＣＶＤ法により形成する。形成したクラ
ッド層２４は、４μｍの厚さの層であり、屈折率が１．
４５３０である。また、コア層２６は純石英層である。
このコア層２６は、ＴＥＯＳおよび酸素の混合ガスを原
料としたプラズマＣＶＤ法により形成する。形成したコ
ア層２６は、８μｍの厚さの層であり、屈折率が１．４
５８０である。
平面光導波路の形成工程および光素子の搭載につき説明
する。先ず、ウエハ上の全面にクラッド層２４およびコ
ア層２６をこの順序で連続的に積層して形成する（図５
（Ａ））。クラッド層２４はフッ素化石英層である。こ
のクラッド層２４は、テトラエトキシシラン（ＴＥＯ
Ｓ）、酸素およびＣ2 Ｆ6 の混合ガスを原料ガスとして
用いたプラズマＣＶＤ法により形成する。形成したクラ
ッド層２４は、４μｍの厚さの層であり、屈折率が１．
４５３０である。また、コア層２６は純石英層である。
このコア層２６は、ＴＥＯＳおよび酸素の混合ガスを原
料としたプラズマＣＶＤ法により形成する。形成したコ
ア層２６は、８μｍの厚さの層であり、屈折率が１．４
５８０である。
【００３４】次に、コア層２６の上面にアモルファスシ
リコン（α−Ｓｉ）層２８を堆積する（図５（Ｂ））。
このα−Ｓｉ層２８はスパッタ法により１μｍの厚さの
層となるように形成する。
リコン（α−Ｓｉ）層２８を堆積する（図５（Ｂ））。
このα−Ｓｉ層２８はスパッタ法により１μｍの厚さの
層となるように形成する。
【００３５】続いて、α−Ｓｉ層２８のパターニングを
行うことによりα−Ｓｉパタン２８ａを形成する（図５
（Ｃ））。α−Ｓｉパタン２８ａはコアパタンを形成す
るためのマスクとして用いるので、所定のコアパタンと
なるようにα−Ｓｉ層２８のパターニングを行う。先
ず、通常のホトリソグラフィ技術を用いてα−Ｓｉ層２
８の上に有機レジストパタン（不図示）を作製し、この
有機レジストパタンをマスクとして用いてα−Ｓｉ層２
８のエッチングを行う。コア層２４およびクラッド層２
６が平坦面上に形成されているので、フォトリソグラフ
ィ時にガラスマスクがウエハに密着するためレジストパ
タンぼけが起こらない。エッチングは、ＨＢｒガスを用
いたリアクティブイオンエッチング法により行ってα−
Ｓｉ層２８を加工する。このように、導波路形成領域１
６を除くα−Ｓｉ層２８の部分を除去してα−Ｓｉパタ
ン２８ａを形成する。
行うことによりα−Ｓｉパタン２８ａを形成する（図５
（Ｃ））。α−Ｓｉパタン２８ａはコアパタンを形成す
るためのマスクとして用いるので、所定のコアパタンと
なるようにα−Ｓｉ層２８のパターニングを行う。先
ず、通常のホトリソグラフィ技術を用いてα−Ｓｉ層２
８の上に有機レジストパタン（不図示）を作製し、この
有機レジストパタンをマスクとして用いてα−Ｓｉ層２
８のエッチングを行う。コア層２４およびクラッド層２
６が平坦面上に形成されているので、フォトリソグラフ
ィ時にガラスマスクがウエハに密着するためレジストパ
タンぼけが起こらない。エッチングは、ＨＢｒガスを用
いたリアクティブイオンエッチング法により行ってα−
Ｓｉ層２８を加工する。このように、導波路形成領域１
６を除くα−Ｓｉ層２８の部分を除去してα−Ｓｉパタ
ン２８ａを形成する。
【００３６】次に、α−Ｓｉパタン２８ａをマスクとし
て用いたコア層２６のエッチングを行い、コアパタン２
６ａを形成する（図５（Ｄ））。エッチングは、Ｃ2 Ｆ
6 およびＣ2 Ｆ4 の混合ガスを用いたリアクティブイオ
ンエッチング法により行い、加工断面が基板上面に対し
て垂直となるようにする。マスクとして用いたα−Ｓｉ
パタン２８ａは、ＳＦ6 ガスを用いて選択的に除去する
（図６（Ａ））。上述したように、レジストパタンぼけ
が起こらないので、高精度でコアパタン２６ａの加工が
行える。
て用いたコア層２６のエッチングを行い、コアパタン２
６ａを形成する（図５（Ｄ））。エッチングは、Ｃ2 Ｆ
6 およびＣ2 Ｆ4 の混合ガスを用いたリアクティブイオ
ンエッチング法により行い、加工断面が基板上面に対し
て垂直となるようにする。マスクとして用いたα−Ｓｉ
パタン２８ａは、ＳＦ6 ガスを用いて選択的に除去する
（図６（Ａ））。上述したように、レジストパタンぼけ
が起こらないので、高精度でコアパタン２６ａの加工が
行える。
【００３７】次に、プラズマＣＶＤ法により基板の最上
部にクラッド層３０を形成する（図６（Ｂ））。このク
ラッド層３０は、クラッド層２４と同じ形成条件によ
り、１５μｍの厚さとなるように形成する。
部にクラッド層３０を形成する（図６（Ｂ））。このク
ラッド層３０は、クラッド層２４と同じ形成条件によ
り、１５μｍの厚さとなるように形成する。
【００３８】続いて、スパッタ法によりウエハ表面全面
に３．５μｍの厚さのＷＳｉx （ｘはｘ＞０を満たす実
数）層３２を形成する（図６（Ｃ））。また、通常のフ
ォトリソグラフィ工程に従って、導波路形成領域１６に
ＷＳｉx 層３２の一部が残存するようにこのＷＳｉx 層
３２の加工を行い、ＷＳｉx パタン３２ａを形成する
（図６（Ｄ））。ＷＳｉx 層３２の加工は、ＳＦ6 およ
びＣＨＦ3 ガスを用いたリアクティブイオンエッチング
により行う。
に３．５μｍの厚さのＷＳｉx （ｘはｘ＞０を満たす実
数）層３２を形成する（図６（Ｃ））。また、通常のフ
ォトリソグラフィ工程に従って、導波路形成領域１６に
ＷＳｉx 層３２の一部が残存するようにこのＷＳｉx 層
３２の加工を行い、ＷＳｉx パタン３２ａを形成する
（図６（Ｄ））。ＷＳｉx 層３２の加工は、ＳＦ6 およ
びＣＨＦ3 ガスを用いたリアクティブイオンエッチング
により行う。
【００３９】そして、ＷＳｉx パタン３２ａをマスクと
して用いて、クラッド層３０、コアパタン２６ａ、クラ
ッド層２４およびポーラスＳｉ層２２の不要部分を除去
するためのパターニングを行う。このパターニングは、
Ｃ2 Ｈ4 およびＣ2 Ｆ6 の混合ガスを用いたエッチング
により行う。これにより、導波路形成領域１６にポーラ
スＳｉパタン２２ｃ、クラッド層２４ａ、コアパタン２
６ａおよびクラッド層３０ａが残存、形成される（図７
（Ａ））。以上説明したようにして、ポーラスＳｉパタ
ン２２ｃ、クラッド層２４ａ、コアパタン２６ａおよび
クラッド層３０ａにより構成される平面光導波路を形成
する。
して用いて、クラッド層３０、コアパタン２６ａ、クラ
ッド層２４およびポーラスＳｉ層２２の不要部分を除去
するためのパターニングを行う。このパターニングは、
Ｃ2 Ｈ4 およびＣ2 Ｆ6 の混合ガスを用いたエッチング
により行う。これにより、導波路形成領域１６にポーラ
スＳｉパタン２２ｃ、クラッド層２４ａ、コアパタン２
６ａおよびクラッド層３０ａが残存、形成される（図７
（Ａ））。以上説明したようにして、ポーラスＳｉパタ
ン２２ｃ、クラッド層２４ａ、コアパタン２６ａおよび
クラッド層３０ａにより構成される平面光導波路を形成
する。
【００４０】次に、ＷＳｉx パタン３２ａをＳＦ6 ガス
でエッチング除去する。そして、基板表面に絶縁層３４
を形成する（図７（Ｂ））。絶縁層３４はＳｉＯ2 層で
あり、これはクラッド層３０と同じ製造条件で形成す
る。尚、絶縁層３４の厚さは１μｍである。
でエッチング除去する。そして、基板表面に絶縁層３４
を形成する（図７（Ｂ））。絶縁層３４はＳｉＯ2 層で
あり、これはクラッド層３０と同じ製造条件で形成す
る。尚、絶縁層３４の厚さは１μｍである。
【００４１】そして、光素子搭載領域１４における絶縁
層３４の上面にダイスボンディングパッド３６を形成す
る（図７（Ｃ））。このダイスボンディングパッド３６
は、Ｃｒ層とＡｕ層とＳｎ層とをこの順序で蒸着して積
層し厚さを３．５μｍとして、平面光導波路の端部（導
波路形成領域１６と光素子搭載領域１４との境界部分に
相当する。）を基準にパターニングしたものである。こ
のダイスボンディングパッド３６の上にＬＤ３８が搭載
される（図７（Ｃ））。
層３４の上面にダイスボンディングパッド３６を形成す
る（図７（Ｃ））。このダイスボンディングパッド３６
は、Ｃｒ層とＡｕ層とＳｎ層とをこの順序で蒸着して積
層し厚さを３．５μｍとして、平面光導波路の端部（導
波路形成領域１６と光素子搭載領域１４との境界部分に
相当する。）を基準にパターニングしたものである。こ
のダイスボンディングパッド３６の上にＬＤ３８が搭載
される（図７（Ｃ））。
【００４２】この実施の形態で説明した製造方法に従い
作製を行ったところ、下部クラッド層の全てをプラズマ
ＣＶＤ法により作製したものと比べて、伝送特性に大き
な違いが見られなかった。つまり、従来方法に比較して
工程の減少が図れるこの発明の製造方法によっても従来
と変わらぬ同じ品質のものが作製できるので、低コスト
化が実現される。
作製を行ったところ、下部クラッド層の全てをプラズマ
ＣＶＤ法により作製したものと比べて、伝送特性に大き
な違いが見られなかった。つまり、従来方法に比較して
工程の減少が図れるこの発明の製造方法によっても従来
と変わらぬ同じ品質のものが作製できるので、低コスト
化が実現される。
【００４３】［第２の実施の形態］第１の実施の形態で
は、ウエハのポーラス化を抑止するためにｎ型Ｓｉ層を
形成したが、この第２の実施の形態で説明する方法を採
用しても良い。第２の実施の形態では、陽極酸化を行う
前に光素子搭載領域１４におけるｐ型Ｓｉウエハ１０の
上面にマスク層を形成する。このマスク層の形成工程お
よびポーラスＳｉ層２２の形成工程につき、図８を参照
して説明する。図８は、第２の実施の形態の製造工程を
示す断面図である。
は、ウエハのポーラス化を抑止するためにｎ型Ｓｉ層を
形成したが、この第２の実施の形態で説明する方法を採
用しても良い。第２の実施の形態では、陽極酸化を行う
前に光素子搭載領域１４におけるｐ型Ｓｉウエハ１０の
上面にマスク層を形成する。このマスク層の形成工程お
よびポーラスＳｉ層２２の形成工程につき、図８を参照
して説明する。図８は、第２の実施の形態の製造工程を
示す断面図である。
【００４４】先ず、ｐ型Ｓｉウエハ１０の上面にＣｒ層
３９およびＡｕ層４０をこの順序で積層する（図８
（Ａ））。これらＣｒ層３９およびＡｕ層４０は真空蒸
着により連続的に形成する。Ｃｒ層３９の厚さは６０ｎ
ｍとなるようにし、Ａｕ層４０の厚さが１μｍとなるよ
うに形成する。
３９およびＡｕ層４０をこの順序で積層する（図８
（Ａ））。これらＣｒ層３９およびＡｕ層４０は真空蒸
着により連続的に形成する。Ｃｒ層３９の厚さは６０ｎ
ｍとなるようにし、Ａｕ層４０の厚さが１μｍとなるよ
うに形成する。
【００４５】次に、Ｃｒ層３９およびＡｕ層４０のパタ
ーニングを行って光素子搭載領域１４にそれぞれＣｒパ
タン３９ａおよびＡｕパタン４０ａの積層構造を形成す
る（図８（Ｂ））。ここでは、通常のフォトリソグラフ
ィ工程に従いＡｕ層４０の上面に所定のレジストパタン
を形成し、続いて湿式エッチングを行ってＡｕ層４０お
よびＣｒ層３９の加工を行う。Ａｕ層４０の加工は、Ｉ
2 、ＫＣｌおよびＫＩの混合水溶液を用いたエッチング
により行う。続くＣｒ層３９の加工は、硝酸第２セリウ
ムアンモニウムの水溶液を用いたエッチングにより行
う。この結果、Ｃｒパタン３９ａおよびＡｕパタン４０
ａの積層構造であるマスク層４２が形成される（図８
（Ｂ））。
ーニングを行って光素子搭載領域１４にそれぞれＣｒパ
タン３９ａおよびＡｕパタン４０ａの積層構造を形成す
る（図８（Ｂ））。ここでは、通常のフォトリソグラフ
ィ工程に従いＡｕ層４０の上面に所定のレジストパタン
を形成し、続いて湿式エッチングを行ってＡｕ層４０お
よびＣｒ層３９の加工を行う。Ａｕ層４０の加工は、Ｉ
2 、ＫＣｌおよびＫＩの混合水溶液を用いたエッチング
により行う。続くＣｒ層３９の加工は、硝酸第２セリウ
ムアンモニウムの水溶液を用いたエッチングにより行
う。この結果、Ｃｒパタン３９ａおよびＡｕパタン４０
ａの積層構造であるマスク層４２が形成される（図８
（Ｂ））。
【００４６】次に、第１の実施の形態で説明したよう
に、マスク層４２を形成した基板をＨＦ水溶液中に浸し
て陽極酸化を行う。マスク層４２を構成するＣｒ材およ
びＡｕ材は耐ＨＦ性を有しているので、この下面側のｐ
型Ｓｉウエハ１０の部分ではポーラス化が進まない。従
って、ｐ型Ｓｉウエハ１０の所定の部分だけを選択的に
ポーラスＳｉ層２２に変質させることができる（図８
（Ｃ））。マスク層４２はエッチングにより剥離してお
く（図８（Ｄ））。ポーラスＳｉ層２２の表面と光素子
搭載領域１４におけるｐ型Ｓｉウエハ１０の表面との高
さは一致しており、基板表面は平坦である。
に、マスク層４２を形成した基板をＨＦ水溶液中に浸し
て陽極酸化を行う。マスク層４２を構成するＣｒ材およ
びＡｕ材は耐ＨＦ性を有しているので、この下面側のｐ
型Ｓｉウエハ１０の部分ではポーラス化が進まない。従
って、ｐ型Ｓｉウエハ１０の所定の部分だけを選択的に
ポーラスＳｉ層２２に変質させることができる（図８
（Ｃ））。マスク層４２はエッチングにより剥離してお
く（図８（Ｄ））。ポーラスＳｉ層２２の表面と光素子
搭載領域１４におけるｐ型Ｓｉウエハ１０の表面との高
さは一致しており、基板表面は平坦である。
【００４７】以下に続く工程は、第１の実施の形態と同
様であるから説明を省略する。このように、第１の実施
の形態と同様に、ｐ型Ｓｉウエハ１０の上面部にポーラ
スＳｉ層２２を形成することができる。この例では、ポ
ーラス化される箇所を導電型の違いにより制御している
わけではないから、必ずしもｐ型のＳｉウエハを用いな
くとも良い。マスク層としては、スパッタ法やＣＶＤ法
で形成された窒化シリコン膜を用いても同様である。
様であるから説明を省略する。このように、第１の実施
の形態と同様に、ｐ型Ｓｉウエハ１０の上面部にポーラ
スＳｉ層２２を形成することができる。この例では、ポ
ーラス化される箇所を導電型の違いにより制御している
わけではないから、必ずしもｐ型のＳｉウエハを用いな
くとも良い。マスク層としては、スパッタ法やＣＶＤ法
で形成された窒化シリコン膜を用いても同様である。
【００４８】［第３の実施の形態］次に、第３の実施の
形態の製造工程につき、図９を参照して説明する。図９
は、第３の実施の形態の製造工程を示す断面図である。
この実施の形態では、熱処理を施すことによりポーラス
Ｓｉ層２２を酸化Ｓｉ層に変質させる。
形態の製造工程につき、図９を参照して説明する。図９
は、第３の実施の形態の製造工程を示す断面図である。
この実施の形態では、熱処理を施すことによりポーラス
Ｓｉ層２２を酸化Ｓｉ層に変質させる。
【００４９】先ず、第１の実施の形態で説明した手順に
より、ｐ型Ｓｉウエハ１０の所定の上面部にポーラスＳ
ｉ層２２を形成する（図９（Ａ））。但し、電解液とし
ては４０％ＨＦ水溶液を用い、電極間に流す電流の電流
密度は１００ｍＡ／ｃｍ2 にする。このとき形成したポ
ーラスＳｉ層２２のＳｉの体積率は４５％程度であっ
た。
より、ｐ型Ｓｉウエハ１０の所定の上面部にポーラスＳ
ｉ層２２を形成する（図９（Ａ））。但し、電解液とし
ては４０％ＨＦ水溶液を用い、電極間に流す電流の電流
密度は１００ｍＡ／ｃｍ2 にする。このとき形成したポ
ーラスＳｉ層２２のＳｉの体積率は４５％程度であっ
た。
【００５０】次に、ウエハ裏面のＡｌ膜２０を除去した
後、１０００℃の温度の酸素雰囲気中で３０分間の酸化
処理を行う。この結果、ポーラスＳｉ層２２の全てが酸
化されて酸化Ｓｉ（ＳｉＯ2 ）層２２ａに変わる（図９
（Ｂ））。このＳｉＯ2 層２２ａの屈折率は１．４５７
０である。
後、１０００℃の温度の酸素雰囲気中で３０分間の酸化
処理を行う。この結果、ポーラスＳｉ層２２の全てが酸
化されて酸化Ｓｉ（ＳｉＯ2 ）層２２ａに変わる（図９
（Ｂ））。このＳｉＯ2 層２２ａの屈折率は１．４５７
０である。
【００５１】続いて、プラズマＣＶＤ法により、基板上
部にクラッド層２４およびコア層２６をこの順序で積層
する（図９（Ｃ））。このとき形成したクラッド層２４
は、ＳｉＯ2 層２２ａとほぼ同じ屈折率の層であり、膜
厚は４μｍである。また、コア層２６には、クラッド層
２４より０．３％程屈折率を高めるためにゲルマをドー
ピング物質として導入してあり、膜厚は８μｍである。
部にクラッド層２４およびコア層２６をこの順序で積層
する（図９（Ｃ））。このとき形成したクラッド層２４
は、ＳｉＯ2 層２２ａとほぼ同じ屈折率の層であり、膜
厚は４μｍである。また、コア層２６には、クラッド層
２４より０．３％程屈折率を高めるためにゲルマをドー
ピング物質として導入してあり、膜厚は８μｍである。
【００５２】そして、コア層２６をパターニングしてコ
アパタン２６ａを形成し、その上にクラッド層２４と同
じ屈折率のクラッド層３０を積層する（図９（Ｄ））。
以降の工程は、第１の実施の形態と同様である。
アパタン２６ａを形成し、その上にクラッド層２４と同
じ屈折率のクラッド層３０を積層する（図９（Ｄ））。
以降の工程は、第１の実施の形態と同様である。
【００５３】このように、ポーラスＳｉ層２２を酸化す
ることによりＳｉＯ2 層２２ａとする。従って、光の散
乱要因となる不純物が少なく、通信に用いられる１．３
μｍ、１．５μｍの波長の光に対して損失の少ないＳｉ
Ｏ2 層をクラッド層として比較的容易に形成できる。
ることによりＳｉＯ2 層２２ａとする。従って、光の散
乱要因となる不純物が少なく、通信に用いられる１．３
μｍ、１．５μｍの波長の光に対して損失の少ないＳｉ
Ｏ2 層をクラッド層として比較的容易に形成できる。
【００５４】［第４の実施の形態］次に、第４の実施の
形態につき、図１０を参照して説明する。図１０は、第
４の実施の形態の製造工程を示す断面図である。この実
施の形態では、熱処理を施すことによりポーラスＳｉ層
２２を酸化および溶融して石英層に変質させる。
形態につき、図１０を参照して説明する。図１０は、第
４の実施の形態の製造工程を示す断面図である。この実
施の形態では、熱処理を施すことによりポーラスＳｉ層
２２を酸化および溶融して石英層に変質させる。
【００５５】先ず、第１の実施の形態で説明した手順に
より、ｐ型Ｓｉウエハ１０の所定の上面部にポーラスＳ
ｉ層２２を形成する（図１０（Ａ））。但し、電解液と
しては４０％ＨＦ水溶液を用い、電極間に流す電流の電
流密度は１００ｍＡ／ｃｍ2にする。このとき形成した
ポーラスＳｉ層２２のＳｉの体積率は４５％程度であっ
た。
より、ｐ型Ｓｉウエハ１０の所定の上面部にポーラスＳ
ｉ層２２を形成する（図１０（Ａ））。但し、電解液と
しては４０％ＨＦ水溶液を用い、電極間に流す電流の電
流密度は１００ｍＡ／ｃｍ2にする。このとき形成した
ポーラスＳｉ層２２のＳｉの体積率は４５％程度であっ
た。
【００５６】次に、ウエハ裏面のＡｌ膜２０を除去した
後、１３００℃の温度の酸素雰囲気中で３０分間の酸化
および溶融処理を行い、その後除冷する。この結果、ポ
ーラスＳｉ層２２の全てが酸化、溶融されて石英（Ｓｉ
Ｏ2 ）層２２ｂに変わる（図１０（Ｂ））。この石英層
２２ｂの屈折率は１．４５８０である。
後、１３００℃の温度の酸素雰囲気中で３０分間の酸化
および溶融処理を行い、その後除冷する。この結果、ポ
ーラスＳｉ層２２の全てが酸化、溶融されて石英（Ｓｉ
Ｏ2 ）層２２ｂに変わる（図１０（Ｂ））。この石英層
２２ｂの屈折率は１．４５８０である。
【００５７】続いて、プラズマＣＶＤ法により、基板上
部にクラッド層２４およびコア層２６をこの順序で積層
する（図１０（Ｃ））。このとき形成したクラッド層２
４は、ＳｉＯ2 層２２ｂとほぼ同じ屈折率の層であり、
膜厚は４μｍである。また、コア層２６には、クラッド
層２４より０．３％程屈折率を高めるためにＧｅをドー
ピング物質として導入してあり、膜厚は８μｍである。
以降の工程は、第１の実施の形態と同様である。
部にクラッド層２４およびコア層２６をこの順序で積層
する（図１０（Ｃ））。このとき形成したクラッド層２
４は、ＳｉＯ2 層２２ｂとほぼ同じ屈折率の層であり、
膜厚は４μｍである。また、コア層２６には、クラッド
層２４より０．３％程屈折率を高めるためにＧｅをドー
ピング物質として導入してあり、膜厚は８μｍである。
以降の工程は、第１の実施の形態と同様である。
【００５８】尚、Ｂ（ホウ素）を高濃度に含むＳｉウエ
ハを採用すれば、ポーラスＳｉを酸化してＳｉＯ2 層と
したときにその屈折率をより低めることができる。逆
に、Ｐを高濃度で含むＳｉウエハを採用した場合には、
ＳｉＯ2 の屈折率は高められる。但し、Ｐを高濃度に含
む場合には、陽極酸化の反応が進まなくなるので、陽極
酸化時に光を照射する必要がある。光をＳｉに照射する
と、光のエネルギを吸収した電子が伝導体に上り、その
とき、価電子帯にホールが発生するので、陽極酸化が進
む。照射する光のエネルギは、価電子帯と伝導帯とのエ
ネルギギャップに相当する１．１ｅＶ以上とする。
ハを採用すれば、ポーラスＳｉを酸化してＳｉＯ2 層と
したときにその屈折率をより低めることができる。逆
に、Ｐを高濃度で含むＳｉウエハを採用した場合には、
ＳｉＯ2 の屈折率は高められる。但し、Ｐを高濃度に含
む場合には、陽極酸化の反応が進まなくなるので、陽極
酸化時に光を照射する必要がある。光をＳｉに照射する
と、光のエネルギを吸収した電子が伝導体に上り、その
とき、価電子帯にホールが発生するので、陽極酸化が進
む。照射する光のエネルギは、価電子帯と伝導帯とのエ
ネルギギャップに相当する１．１ｅＶ以上とする。
【００５９】このように、ポーラスＳｉ層２２を酸化お
よび溶融することにより石英層２２ｂとする。この方法
により、火炎堆積法により形成したものと同等の膜質の
石英層２２ｂが得られる。しかも、比較的安価な装置で
短時間に形成することができる。
よび溶融することにより石英層２２ｂとする。この方法
により、火炎堆積法により形成したものと同等の膜質の
石英層２２ｂが得られる。しかも、比較的安価な装置で
短時間に形成することができる。
【００６０】［第５の実施の形態］次に、第５の実施の
形態の製造工程につき、図１１を参照して説明する。図
１１は、第５の実施の形態の製造工程を示す平面図であ
る。これまでに説明した第１から第４の実施の形態で
は、ポーラスＳｉ層２２やこれを酸化した酸化Ｓｉ層２
２ａやさらに溶融して得た石英層２２ｂは、光素子搭載
領域１４を除くウエハ上の全面に形成した。この実施の
形態では、平面光導波路が形成される部分の下部にのみ
これらポーラスＳｉ層２２、酸化Ｓｉ層２２ａおよび石
英層２２ｂを形成する手順につき説明する。
形態の製造工程につき、図１１を参照して説明する。図
１１は、第５の実施の形態の製造工程を示す平面図であ
る。これまでに説明した第１から第４の実施の形態で
は、ポーラスＳｉ層２２やこれを酸化した酸化Ｓｉ層２
２ａやさらに溶融して得た石英層２２ｂは、光素子搭載
領域１４を除くウエハ上の全面に形成した。この実施の
形態では、平面光導波路が形成される部分の下部にのみ
これらポーラスＳｉ層２２、酸化Ｓｉ層２２ａおよび石
英層２２ｂを形成する手順につき説明する。
【００６１】上述したように形成を行うには、ｎ型Ｓｉ
層１８の形成領域（あるいは第２の実施の形態で説明し
たマスク層４２の形成領域）を、導波路パタン６２を除
くウエハ１０上の領域とする（図１１（Ａ））。導波路
パタン６２はコアパタンが形成される領域を含むように
画成されたウエハ上の領域である。図１１（Ａ）には、
ウエハ上部を図中の横方向に延在する１条のストライプ
形状となるように、この導波路パタン６２は画成されて
いる。
層１８の形成領域（あるいは第２の実施の形態で説明し
たマスク層４２の形成領域）を、導波路パタン６２を除
くウエハ１０上の領域とする（図１１（Ａ））。導波路
パタン６２はコアパタンが形成される領域を含むように
画成されたウエハ上の領域である。図１１（Ａ）には、
ウエハ上部を図中の横方向に延在する１条のストライプ
形状となるように、この導波路パタン６２は画成されて
いる。
【００６２】そして、導波路パタン６２内のＳｉウエハ
部分をポーラス化して、ポーラスＳｉ層２２とする（図
１１（Ｂ））。ポーラスＳｉ層２２を酸化Ｓｉ層２２ａ
または石英層２２ｂに変質させる場合には、所定の熱処
理を行う。そして、クラッド層２４およびコア層２６を
積層し、コア層２６をパターニングしてコアパタン２６
ａを形成する（図１１（Ｃ））。クラッド層３０を積層
した後、クラッド層２４、コアパタン２６ａおよびクラ
ッド層３０のパターニングを行い、クラッド層２４ａ、
コアパタン２６ａおよびクラッド層３０ａが積層した平
面光導波路を形成し、光素子搭載領域にＬＤ３８を搭載
する（図１１（Ｄ））。
部分をポーラス化して、ポーラスＳｉ層２２とする（図
１１（Ｂ））。ポーラスＳｉ層２２を酸化Ｓｉ層２２ａ
または石英層２２ｂに変質させる場合には、所定の熱処
理を行う。そして、クラッド層２４およびコア層２６を
積層し、コア層２６をパターニングしてコアパタン２６
ａを形成する（図１１（Ｃ））。クラッド層３０を積層
した後、クラッド層２４、コアパタン２６ａおよびクラ
ッド層３０のパターニングを行い、クラッド層２４ａ、
コアパタン２６ａおよびクラッド層３０ａが積層した平
面光導波路を形成し、光素子搭載領域にＬＤ３８を搭載
する（図１１（Ｄ））。
【００６３】以上説明したように、コアパタン周辺部に
のみポーラスＳｉ層あるいは酸化Ｓｉ層、石英層を含む
クラッド層を形成するので、ウエハにかかる応力を大幅
に低減でき、光伝送時の応力による偏波依存を小さくで
きる。
のみポーラスＳｉ層あるいは酸化Ｓｉ層、石英層を含む
クラッド層を形成するので、ウエハにかかる応力を大幅
に低減でき、光伝送時の応力による偏波依存を小さくで
きる。
【００６４】
【発明の効果】この発明のハイブリッド光集積素子の製
造方法によれば、導波路形成領域におけるＳｉ基板の上
面部を陽極酸化法によりポーラスＳｉ層に変質させ、下
部クラッド層の一部とする。このように、陽極酸化法を
利用すれば、光素子すなわちＬＤやＰＤなどを搭載する
ヒートシンク用のＳｉプラットフォームを突起状の構造
とする必要がない。従って、通常のフォトリソグラフィ
工程により、高精度のコアパタンを容易に形成できる。
また、陽極酸化は非常に簡易な設備で行うことができ、
しかも比較的高速にポーラスＳｉ層を形成できるので、
従来に比べて製造工程を大幅に減らすことができて低コ
スト化が可能になる。
造方法によれば、導波路形成領域におけるＳｉ基板の上
面部を陽極酸化法によりポーラスＳｉ層に変質させ、下
部クラッド層の一部とする。このように、陽極酸化法を
利用すれば、光素子すなわちＬＤやＰＤなどを搭載する
ヒートシンク用のＳｉプラットフォームを突起状の構造
とする必要がない。従って、通常のフォトリソグラフィ
工程により、高精度のコアパタンを容易に形成できる。
また、陽極酸化は非常に簡易な設備で行うことができ、
しかも比較的高速にポーラスＳｉ層を形成できるので、
従来に比べて製造工程を大幅に減らすことができて低コ
スト化が可能になる。
【図１】第１の実施の形態の製造工程を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の製造工程を示す図である。
【図３】第１の実施の形態の製造工程を示す図である。
【図４】陽極酸化時の配置を示す図である。
【図５】第１の実施の形態の製造工程を示す図である。
【図６】第１の実施の形態の製造工程を示す図である。
【図７】第１の実施の形態の製造工程を示す図である。
【図８】第２の実施の形態の製造工程を示す図である。
【図９】第３の実施の形態の製造工程を示す図である。
【図１０】第４の実施の形態の製造工程を示す図であ
る。
る。
【図１１】第５の実施の形態の製造工程を示す図であ
る。
る。
１０：ｐ型Ｓｉウエハ １２：ＳｉＯ2 層 １４：光素子搭載領域 １６：導波路形成領域 １８：ｎ型Ｓｉ層 ２０：Ａｌ膜 ２２：ポーラスＳｉ層 ２２ａ：ＳｉＯ2 層 ２２ｂ：石英層 ２２ｃ：ポーラスＳｉパタン ２４：クラッド層 ２４ａ：クラッド層 ２６：コア層 ２６ａ：コアパタン ２８：α−Ｓｉ層 ２８ａ：α−Ｓｉパタン ３０：クラッド層 ３０ａ：クラッド層 ３２：ＷＳｉx 層 ３２ａ：ＷＳｉx パタン ３４：絶縁層 ３６：ダイスボンディングパッド ３８：ＬＤ ３９：Ｃｒ層 ３９ａ：Ｃｒパタン ４０：Ａｕ層 ４０ａ：Ａｕパタン ４２：マスク層 ４４：基板 ４６：Ｐｔ電極 ４８：電流源 ５０：ＨＦ水溶液 ５２：テフロンビーカ ５４：基板保持ジグ ５６：水 ５８：水槽 ６０：超音波発生器 ６２：導波路パタン
Claims (8)
- 【請求項１】 光素子搭載領域および導波路形成領域が
画成された平坦なＳｉ基板と、前記光素子搭載領域に設
けられた光素子と、前記導波路形成領域に下部クラッド
層、コア部および上部クラッド層を積層して形成した平
面光導波路とにより構成されるハイブリッド光集積素子
において、 前記Ｓｉ基板の一部がポーラスＳｉ層またはポーラスＳ
ｉ層を変質させて形成した酸化Ｓｉ層となっており、こ
れらポーラスＳｉ層または酸化シリコン層を前記下部ク
ラッド層の一部として用いていることを特徴とするハイ
ブリッド光集積素子。 - 【請求項２】 光素子搭載領域および導波路形成領域が
画成された平坦なＳｉ基板と、前記光素子搭載領域に設
けられた光素子と、前記導波路形成領域に下部クラッド
層、コア部および上部クラッド層を積層して形成した平
面光導波路とにより構成されるハイブリッド光集積素子
を作製するに当たり、 前記導波路形成領域における前記Ｓｉ基板の上面部を陽
極酸化法によりポーラスＳｉ層に変質させ、前記下部ク
ラッド層の一部とすることを特徴とするハイブリッド光
集積素子の製造方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載のハイブリッド光集積素
子の製造方法において、 前記Ｓｉ基板がｐ型の導電性を有するとき、陽極酸化を
行う前に、前記光素子搭載領域における前記Ｓｉ基板の
上面部に不純物を導入してｎ型Ｓｉ層を形成することを
特徴とするハイブリッド光集積素子の製造方法。 - 【請求項４】 請求項２に記載のハイブリッド光集積素
子の製造方法において、 陽極酸化を行う前に前記光素子搭載領域における前記Ｓ
ｉ基板の上面にマスク層を形成し、陽極酸化を行った後
に前記マスク層を剥離することを特徴とするハイブリッ
ド光集積素子の製造方法。 - 【請求項５】 請求項２に記載のハイブリッド光集積素
子の製造方法において、前記陽極酸化工程は、 前記Ｓｉ基板の裏面に電極膜を形成する工程と、 前記電極膜と対向電極との間に電流源を接続した状態で
前記Ｓｉ基板を前記対向電極と共に電解液中に浸し、こ
れらの間に所要の時間だけ電流を流す工程とを含むこと
を特徴とするハイブリッド光集積素子の製造方法。 - 【請求項６】 請求項５に記載のハイブリッド光集積素
子の製造方法において、 前記電解液を弗化水素水溶液、又は、弗化水素水溶液と
アルコール類との混合液とすることを特徴とするハイブ
リッド光集積素子の製造方法。 - 【請求項７】 請求項２に記載のハイブリッド光集積素
子の製造方法において、 熱処理を施すことにより前記ポーラスＳｉ層を酸化Ｓｉ
層に変質させることを特徴とするハイブリッド光集積素
子の製造方法。 - 【請求項８】 請求項２に記載のハイブリッド光集積素
子の製造方法において、 熱処理を施すことにより前記ポーラスＳｉ層を酸化およ
び溶融して石英層に変質させることを特徴とするハイブ
リッド光集積素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP908798A JPH11202142A (ja) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | ハイブリッド光集積素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP908798A JPH11202142A (ja) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | ハイブリッド光集積素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11202142A true JPH11202142A (ja) | 1999-07-30 |
Family
ID=11710845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP908798A Withdrawn JPH11202142A (ja) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | ハイブリッド光集積素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11202142A (ja) |
-
1998
- 1998-01-20 JP JP908798A patent/JPH11202142A/ja not_active Withdrawn
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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: 20050405 |