JPS6039605A - 光導波膜の製造方法 - Google Patents
光導波膜の製造方法Info
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- JPS6039605A JPS6039605A JP14737883A JP14737883A JPS6039605A JP S6039605 A JPS6039605 A JP S6039605A JP 14737883 A JP14737883 A JP 14737883A JP 14737883 A JP14737883 A JP 14737883A JP S6039605 A JPS6039605 A JP S6039605A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
- G02B6/132—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by deposition of thin films
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光通信等の分野で用いる光平面回路素子を実
現するに必要な光導波膜の製造方法に関するものである
。
現するに必要な光導波膜の製造方法に関するものである
。
従来から、光平面回路を実現するに必要な光導波膜の製
造方法としては、石英ガラス基板上ＫＳｉＣ４を主成分
とするガラス形成原料ガスの熱酸化反応あるいは火炎加
水分解反応によシ合成した５ｉ０２を主成分とするガラ
ス微粒子を堆積し、多孔質ガラス膜を形成した後、１２
００〜１４００℃程度の高温に加熱して、多孔質ガラス
膜を透明ガラス化して光導波膜とする方法が知られてい
た。この方法では、光導波膜の厚さを数μｍ〜１００μ
ｍ程度の範囲で選ぶことができ、単一モードファイバや
多モードファイバとの接続も容易という利点があるが、
作製し九九導波膜に花柱にして、ひび割れが発生すると
いう問題点があった。これは、光導波膜の屈折率を調節
するために添加するドーパン）（Ｃｅ０２等）や、透明
ガラス化を容易にするために添加する軟化温度低下用ド
ーパント（ＢｔＯｓやＰ２Ｏ５’）の副作用によシ光導
波膜をなすガラス膜の熱膨張率が増加し、高温での透明
ガラス化後に室温状態で光導波膜の面内に引張シカが働
いていることに起因していた。すなわち、第１図に、Ｇ
ｅＯ２とＢ２Ｏ３についてドーパント添加量と熱膨張率
との関係を示しだが、例えば多モード光ファイバとの整
合性を考慮した光導波膜の形成に必要なｚｏｗｔ％程度
のＧｅＯ２添加によシ、熱膨張係数は石英ガラス基板の
０．５Ｘ１０〜６ ／ ℃程度の値の３倍程度にも増加
し、その結果、光導波膜にはひび割れの原因となる大き
な引張シカカミ生じてしまうのであった。
造方法としては、石英ガラス基板上ＫＳｉＣ４を主成分
とするガラス形成原料ガスの熱酸化反応あるいは火炎加
水分解反応によシ合成した５ｉ０２を主成分とするガラ
ス微粒子を堆積し、多孔質ガラス膜を形成した後、１２
００〜１４００℃程度の高温に加熱して、多孔質ガラス
膜を透明ガラス化して光導波膜とする方法が知られてい
た。この方法では、光導波膜の厚さを数μｍ〜１００μ
ｍ程度の範囲で選ぶことができ、単一モードファイバや
多モードファイバとの接続も容易という利点があるが、
作製し九九導波膜に花柱にして、ひび割れが発生すると
いう問題点があった。これは、光導波膜の屈折率を調節
するために添加するドーパン）（Ｃｅ０２等）や、透明
ガラス化を容易にするために添加する軟化温度低下用ド
ーパント（ＢｔＯｓやＰ２Ｏ５’）の副作用によシ光導
波膜をなすガラス膜の熱膨張率が増加し、高温での透明
ガラス化後に室温状態で光導波膜の面内に引張シカが働
いていることに起因していた。すなわち、第１図に、Ｇ
ｅＯ２とＢ２Ｏ３についてドーパント添加量と熱膨張率
との関係を示しだが、例えば多モード光ファイバとの整
合性を考慮した光導波膜の形成に必要なｚｏｗｔ％程度
のＧｅＯ２添加によシ、熱膨張係数は石英ガラス基板の
０．５Ｘ１０〜６ ／ ℃程度の値の３倍程度にも増加
し、その結果、光導波膜にはひび割れの原因となる大き
な引張シカカミ生じてしまうのであった。
本発明は、上記の問題を解決するために、基板としてガ
ラス膜よシもやや大きい熱膨張率を持ち、かつガラス膜
との接合性の良いシリコン基板に着目することによシ、
製作性良く光導波膜を提供することのできる光導波膜の
製造方法を提供するものである。
ラス膜よシもやや大きい熱膨張率を持ち、かつガラス膜
との接合性の良いシリコン基板に着目することによシ、
製作性良く光導波膜を提供することのできる光導波膜の
製造方法を提供するものである。
以下本発明の詳細な説明する。
第２図は本発明の一実施例であって、Ｓｉ基板ｌ上への
光導波膜３の製造工程を示す。８１基板１としては厚さ
０．５Ｍ直径３インチの市販の半導体工業用シリコンウ
ェハを用いた。このウエノ＼の片面ｌａは光学研磨しで
ある。
光導波膜３の製造工程を示す。８１基板１としては厚さ
０．５Ｍ直径３インチの市販の半導体工業用シリコンウ
ェハを用いた。このウエノ＼の片面ｌａは光学研磨しで
ある。
次に、特願昭５６−２０３３４９号「ガラス光導波膜の
製造方法および製造装置」の方法を用いて、すなわちガ
ラス形成原料ガス５ｉＣｔ、、 ＧｅＣＬ４． ＢＣＡ
ｓ。
製造方法および製造装置」の方法を用いて、すなわちガ
ラス形成原料ガス５ｉＣｔ、、 ＧｅＣＬ４． ＢＣＡ
ｓ。
ｐｃｔ、をキャリアガス（Ｈｅ）とともに酸水素バーナ
に供給し火炎加水分解反応させて合成したガラス微粒子
を前記のウエノ・の片面１ａに吹き付け、多孔質ガラス
膜２を堆積した。酸水素バーナへの酸素ガス、水素ガス
の供給量はそれぞれ４ｔ／分、 ２ｔ／分であった。
に供給し火炎加水分解反応させて合成したガラス微粒子
を前記のウエノ・の片面１ａに吹き付け、多孔質ガラス
膜２を堆積した。酸水素バーナへの酸素ガス、水素ガス
の供給量はそれぞれ４ｔ／分、 ２ｔ／分であった。
多孔質ガラス膜２は、バッファ層２ａ、コア層２ｂ。
保護層２ｃの３層から成シ、原料ガス供給量から換算し
たガラス組成は下記の通シである。
たガラス組成は下記の通シである。
次いで多孔質ガラス膜２を堆積した基板１を、電気炉で
Ｈｅと０２ガスとの１０：１の混合ガス雰囲気中で１３
００℃まで加熱し、パゾファ層３ａ（厚さ５μｍ）コア
層３ｂ（厚さｓｏμｒｎ）、保護層３ｅ（厚さ１０＃ｍ
）から成る光導波膜３を得た。コア層とバッファ層間の
比屈折率差は１．１ｑｂであった。
Ｈｅと０２ガスとの１０：１の混合ガス雰囲気中で１３
００℃まで加熱し、パゾファ層３ａ（厚さ５μｍ）コア
層３ｂ（厚さｓｏμｒｎ）、保護層３ｅ（厚さ１０＃ｍ
）から成る光導波膜３を得た。コア層とバッファ層間の
比屈折率差は１．１ｑｂであった。
第１図の関係から、作製した光導波膜３は平均して１．
５ Ｘ １ｏ−６，’′ｃ 程度の熱膨張率を有すると
推定されるが、光導波膜にひび割れが発生することは皆
無であった。基板として用いたシリコンウェハの熱膨張
率は２．５ Ｘ １０＝／℃程度と光導波膜３の上記熱
膨張率よシもわずかに大きく、このために光導波膜３に
はむしろ面内の圧縮力が働き、ひび割れが発生しないも
のと考えられる。
５ Ｘ １ｏ−６，’′ｃ 程度の熱膨張率を有すると
推定されるが、光導波膜にひび割れが発生することは皆
無であった。基板として用いたシリコンウェハの熱膨張
率は２．５ Ｘ １０＝／℃程度と光導波膜３の上記熱
膨張率よシもわずかに大きく、このために光導波膜３に
はむしろ面内の圧縮力が働き、ひび割れが発生しないも
のと考えられる。
また、Ｓｉ基板１と光導波膜３との接合は良好で先導波
膜３が透明ガラス化工程中に基板１からはがれることも
なかった。これは、Ｓｉ基基板へ表面属は透明ガラス化
工程中に薄い熱酸化膜（組成５４０２）が形成され、多
孔質ガラス膜を構成するガラス微粒子と強固に結合する
ためと推察される。
膜３が透明ガラス化工程中に基板１からはがれることも
なかった。これは、Ｓｉ基基板へ表面属は透明ガラス化
工程中に薄い熱酸化膜（組成５４０２）が形成され、多
孔質ガラス膜を構成するガラス微粒子と強固に結合する
ためと推察される。
なお、Ｓｉ基板１の厚さを０．３ ｍ、 １．０ ｍ、
２．０ ｍと変えても同様の結果が得られた。
２．０ ｍと変えても同様の結果が得られた。
比較のため、上記と同一組成の光導波膜の形成を厚さ１
．０藺の石英ガラス基板上に試みたが、透明ガラス化後
の光導波膜には無数のひび割れの発生が見られ、光平面
回路への応用には耐えないと判断された。
．０藺の石英ガラス基板上に試みたが、透明ガラス化後
の光導波膜には無数のひび割れの発生が見られ、光平面
回路への応用には耐えないと判断された。
なお、基板として酸化アルミナ板（熱膨張率７Ｘ １０
”−／℃程度）も試みたが、この場合透明ガラス化時に
光導波膜は結晶化して白濁してしまい、光導波膜として
の機能を得ることができなかった。
”−／℃程度）も試みたが、この場合透明ガラス化時に
光導波膜は結晶化して白濁してしまい、光導波膜として
の機能を得ることができなかった。
これはＡＩ−、Ｏ，が石英ガラスを結晶化させる作用を
するためで、この例からも８１基板１が、光導波膜３の
作製用基板として特異的に優れていることがわかった。
するためで、この例からも８１基板１が、光導波膜３の
作製用基板として特異的に優れていることがわかった。
第２図の実施例では、コア層３ｂの堆積に先たちバッフ
ァ層３ａの堆積を行なったが、これはコア層に比べて屈
折率の大きいＳｉ基基板への導波光のもれを防止するた
めであ）、予めＳｉ基板ｌ上に数μｍ厚程度の熱酸化膜
をＳｉ基板自体の自己酸化により形成しておけば省略す
ることもできる。
ァ層３ａの堆積を行なったが、これはコア層に比べて屈
折率の大きいＳｉ基基板への導波光のもれを防止するた
めであ）、予めＳｉ基板ｌ上に数μｍ厚程度の熱酸化膜
をＳｉ基板自体の自己酸化により形成しておけば省略す
ることもできる。
第２図の実施例では、多孔質ガラス膜２の透明ガラス化
を１３００℃で行なったが、透明ガラス化温度はガラス
組成に応じて変化させることができる。しかし、Ｓｉ基
板１の融点が】４１５℃であることから、一般的には透
明ガラス化温度を１３５０℃程度以下にすることが望ま
しい。
を１３００℃で行なったが、透明ガラス化温度はガラス
組成に応じて変化させることができる。しかし、Ｓｉ基
板１の融点が】４１５℃であることから、一般的には透
明ガラス化温度を１３５０℃程度以下にすることが望ま
しい。
以上、ひび割れ防止の観点から、８１基板１を用いる光
導波膜製造方法の優位性を述べたが、次にＳｉ基板１の
特徴を活かした種々の利点について説明する。
導波膜製造方法の優位性を述べたが、次にＳｉ基板１の
特徴を活かした種々の利点について説明する。
第３図は面方位（１００）のシリコンウェハ１上に光導
波膜３を形成した試料の上面図であシ、このシリコンウ
ェハのへき開時性を利用すると（１００）方向の７アセ
ソトマーク４に平行な方向５ａ及び直角な方向５ｂに光
導波Ｍ３を容易に切断することができる。すなわち、シ
リコンウェハ・上の光導波膜３にドライエツチング等の
手法により多数個の繰シ返し光回路パターンを形成した
後、ウェノ・１の裏面からスクライバで矩形状に光回路
を個々に切り分けることが容易である。
波膜３を形成した試料の上面図であシ、このシリコンウ
ェハのへき開時性を利用すると（１００）方向の７アセ
ソトマーク４に平行な方向５ａ及び直角な方向５ｂに光
導波Ｍ３を容易に切断することができる。すなわち、シ
リコンウェハ・上の光導波膜３にドライエツチング等の
手法により多数個の繰シ返し光回路パターンを形成した
後、ウェノ・１の裏面からスクライバで矩形状に光回路
を個々に切り分けることが容易である。
このように基板の結晶方位の特徴を利用し得る本発明の
他の応用例としては、Ｓｉ基板の異方性エツチング特性
の応用を上げることができる。すなわち、８１基板上に
予め異方性エツチングにより、Ｖ字形細溝を形成してお
くこと、あるいは、光導波膜形成後に所望の部分の光導
波膜をドライエツチング等の手法で除去し、除去部分の
Ｓｌ基板にＶ字形細溝を形成することにより、この細溝
をガイドとして光回路と光ファイバとの接続を容易化で
きるという利点もある。
他の応用例としては、Ｓｉ基板の異方性エツチング特性
の応用を上げることができる。すなわち、８１基板上に
予め異方性エツチングにより、Ｖ字形細溝を形成してお
くこと、あるいは、光導波膜形成後に所望の部分の光導
波膜をドライエツチング等の手法で除去し、除去部分の
Ｓｌ基板にＶ字形細溝を形成することにより、この細溝
をガイドとして光回路と光ファイバとの接続を容易化で
きるという利点もある。
さらに、本発明の大きな利点としては、Ｓｉ基板上には
、その半導体特性を利用して種々の電気回路や光検出器
等を形成できるという点を上げることができる。すなわ
ち、Ｓｉ基板上に形成した光導波膜に光回路パターンを
付与した後、Ｓｉ基板の所望の位置に半導体プロセス技
術によ）、光検出器や電気増幅回路、論理回路等を作製
することが可能であり、ハイブリッド性を生かし将来の
光通信の発展に必要な光分岐・合流素子、光スィッチ等
の構成に威力を発揮するものと期待される。
、その半導体特性を利用して種々の電気回路や光検出器
等を形成できるという点を上げることができる。すなわ
ち、Ｓｉ基板上に形成した光導波膜に光回路パターンを
付与した後、Ｓｉ基板の所望の位置に半導体プロセス技
術によ）、光検出器や電気増幅回路、論理回路等を作製
することが可能であり、ハイブリッド性を生かし将来の
光通信の発展に必要な光分岐・合流素子、光スィッチ等
の構成に威力を発揮するものと期待される。
第１図は石英系ガラスのドーパント濃度と熱膨張率との
関係を示す特性図、第２図は本発明の光導波膜製造方法
の工程を説明するだめの縦断面略図、第３図はＳｉ基板
のへき開性な利用しだ光導波膜切断方法を説明するだめ
の平面略図である。 １・・Ｓｉ基板（シリコンウェハ）、１ａ・・・研磨面
、２・・・多孔質ガラス膜、 ２ａ・・・多孔質ガラス
膜バソノア層、２ｂ・・・多孔質ガラス膜コア層、２ｃ
・・・多孔質ガラス膜保護層、 ３・・・光導波膜、３
ａ・・・バッファ層、３ｂ・・・コア層、３ｃ甲保護層
、４・・・７アセソトマーク、５ａ、５ｂ・・・へき開
方向。 特許出願人 日本電信電話公社 代理人白水常雄 外１名
関係を示す特性図、第２図は本発明の光導波膜製造方法
の工程を説明するだめの縦断面略図、第３図はＳｉ基板
のへき開性な利用しだ光導波膜切断方法を説明するだめ
の平面略図である。 １・・Ｓｉ基板（シリコンウェハ）、１ａ・・・研磨面
、２・・・多孔質ガラス膜、 ２ａ・・・多孔質ガラス
膜バソノア層、２ｂ・・・多孔質ガラス膜コア層、２ｃ
・・・多孔質ガラス膜保護層、 ３・・・光導波膜、３
ａ・・・バッファ層、３ｂ・・・コア層、３ｃ甲保護層
、４・・・７アセソトマーク、５ａ、５ｂ・・・へき開
方向。 特許出願人 日本電信電話公社 代理人白水常雄 外１名
Claims (1)
- （１）シリコン基板上に１ガラス形成原料ガスの熱酸化
あるいは火炎加水分解反応によりガラス微粒子から成る
多孔質ガラス膜を堆積した後、前記基板と該多孔質ガラ
ス膜を加熱して、前記多孔質ガラス膜を透明ガラス化す
ることを特徴とする光導波膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14737883A JPS6039605A (ja) | 1983-08-12 | 1983-08-12 | 光導波膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14737883A JPS6039605A (ja) | 1983-08-12 | 1983-08-12 | 光導波膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6039605A true JPS6039605A (ja) | 1985-03-01 |
Family
ID=15428883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14737883A Pending JPS6039605A (ja) | 1983-08-12 | 1983-08-12 | 光導波膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6039605A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6366512A (ja) * | 1986-09-09 | 1988-03-25 | Fujitsu Ltd | 石英系光導波路の製造方法 |
| JPS6366511A (ja) * | 1986-09-09 | 1988-03-25 | Fujitsu Ltd | 石英系光導波路の製造方法 |
| JPS6359113U (ja) * | 1986-10-01 | 1988-04-20 | ||
| JPH0337602A (ja) * | 1989-07-04 | 1991-02-19 | Toray Ind Inc | 光導波路を有する素子の光入出射端面加工方法および光導波路を有する素子 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5784189A (en) * | 1980-11-14 | 1982-05-26 | Nec Corp | Hybrid integrated optical circuit |
| JPS57176005A (en) * | 1981-04-23 | 1982-10-29 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Manufacture of optical waveguide circuit |
| JPS58105111A (ja) * | 1981-12-18 | 1983-06-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ガラス光導波膜の製造方法および製造装置 |
-
1983
- 1983-08-12 JP JP14737883A patent/JPS6039605A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5784189A (en) * | 1980-11-14 | 1982-05-26 | Nec Corp | Hybrid integrated optical circuit |
| JPS57176005A (en) * | 1981-04-23 | 1982-10-29 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Manufacture of optical waveguide circuit |
| JPS58105111A (ja) * | 1981-12-18 | 1983-06-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ガラス光導波膜の製造方法および製造装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6366512A (ja) * | 1986-09-09 | 1988-03-25 | Fujitsu Ltd | 石英系光導波路の製造方法 |
| JPS6366511A (ja) * | 1986-09-09 | 1988-03-25 | Fujitsu Ltd | 石英系光導波路の製造方法 |
| JPS6359113U (ja) * | 1986-10-01 | 1988-04-20 | ||
| JPH0337602A (ja) * | 1989-07-04 | 1991-02-19 | Toray Ind Inc | 光導波路を有する素子の光入出射端面加工方法および光導波路を有する素子 |
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