JPS63287806A - 光集積回路の製造方法 - Google Patents
光集積回路の製造方法Info
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- JPS63287806A JPS63287806A JP12122287A JP12122287A JPS63287806A JP S63287806 A JPS63287806 A JP S63287806A JP 12122287 A JP12122287 A JP 12122287A JP 12122287 A JP12122287 A JP 12122287A JP S63287806 A JPS63287806 A JP S63287806A
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Links
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Landscapes
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は光集積回路の製造方法に関する。
光集積化技術は将来の光通信のキー技術として注目され
、実用化に向けての研究が進められている。この種の技
術は、例えば山崎、奥田：特集：材料別に見た光導波路
作製技術３、「ガラス材料における作製技術Ｊ、Ｏｐｌ
ｕｇＥ、１９８４年１１月、Ｐ、７１〜Ｐ、７７に記載
されている。すなわち、シリコン基板上にまずバッファ
層であるＳｉＯｘ層を堆積し、次イテコア層（Ｓ ｉ
Ｏｘ −Ｔ ｉ ０２）、クラッド層（ＳｉＯｘ）を堆
積した後、電気炉中で高温に加熱され透明ガラス膜が得
られる。このようにして作製された光導波膜は、ａ −
Ｓ ｉ膜をマスク材とし、反応性イオンエツチング法（
ＲＩＥ）を適用することにより、光集積回路が形成され
る。
、実用化に向けての研究が進められている。この種の技
術は、例えば山崎、奥田：特集：材料別に見た光導波路
作製技術３、「ガラス材料における作製技術Ｊ、Ｏｐｌ
ｕｇＥ、１９８４年１１月、Ｐ、７１〜Ｐ、７７に記載
されている。すなわち、シリコン基板上にまずバッファ
層であるＳｉＯｘ層を堆積し、次イテコア層（Ｓ ｉ
Ｏｘ −Ｔ ｉ ０２）、クラッド層（ＳｉＯｘ）を堆
積した後、電気炉中で高温に加熱され透明ガラス膜が得
られる。このようにして作製された光導波膜は、ａ −
Ｓ ｉ膜をマスク材とし、反応性イオンエツチング法（
ＲＩＥ）を適用することにより、光集積回路が形成され
る。
この従来技術によって作られた導波路の断面形状は、方
形状である。そのため、光ファイバと導波路との接続の
際に、光ファイバの断面形状（円形）と導波路の断面形
状（方形）とのちがいによる接続損失が生じるという問
題点がある。またパター・ン化を、電気炉で高温に加熱
して透明ガラス化した後に行なっているので、ＲＩＥに
より導波路の側壁面が波うったり、ざらざらになったり
する。そのため、この表面の不均一性による散乱損失の
増大が生じる。また２つの導波路を並列にならべた結合
器を構成した場合には、結合の不均一性による結合損失
の増大をまねいたりするという問題点が生ずることが考
えられる。
形状である。そのため、光ファイバと導波路との接続の
際に、光ファイバの断面形状（円形）と導波路の断面形
状（方形）とのちがいによる接続損失が生じるという問
題点がある。またパター・ン化を、電気炉で高温に加熱
して透明ガラス化した後に行なっているので、ＲＩＥに
より導波路の側壁面が波うったり、ざらざらになったり
する。そのため、この表面の不均一性による散乱損失の
増大が生じる。また２つの導波路を並列にならべた結合
器を構成した場合には、結合の不均一性による結合損失
の増大をまねいたりするという問題点が生ずることが考
えられる。
本発明の目的は、上記従来の問題点を解決した光集積回
路の製造方法を提供することにある。すなわち、導波路
の側壁面の不均一性が少なく、低損失な光集積回路を簡
単な製造方法で実現させることにある。
路の製造方法を提供することにある。すなわち、導波路
の側壁面の不均一性が少なく、低損失な光集積回路を簡
単な製造方法で実現させることにある。
上記目的は、水素化物からなるシリコン化合物、あるい
は屈折率制御用添加物（Ｐ、Ｂなど）を含んだ上記シリ
コン化合物のガスを２５０〜５５０℃の温度で気相熱分
解させて基板上にガラス膜を形成させ、次いでホトリソ
グラフィ、ドライエツチングなどの技術によりガラス膜
のパターニングを行なわせた後、上記温度よりも高い温
度（７００℃以上、１５００℃以下）で熱処理を行ない
、ついで上記ガラス膜表面に上記膜よりも屈折率の低い
クラッド膜を上記気相分解で形成させ、その後、同様に
熱処理することによって達成される。
は屈折率制御用添加物（Ｐ、Ｂなど）を含んだ上記シリ
コン化合物のガスを２５０〜５５０℃の温度で気相熱分
解させて基板上にガラス膜を形成させ、次いでホトリソ
グラフィ、ドライエツチングなどの技術によりガラス膜
のパターニングを行なわせた後、上記温度よりも高い温
度（７００℃以上、１５００℃以下）で熱処理を行ない
、ついで上記ガラス膜表面に上記膜よりも屈折率の低い
クラッド膜を上記気相分解で形成させ、その後、同様に
熱処理することによって達成される。
本発明の方法は、低温で形成させたコア層となるガラス
膜にパターニングを行なって方形状の導波路を形成させ
た後、高温で熱処理することによって方形状の導波路の
角を丸めたり、ガラス膜のち密化による均質化をはかる
。その後、クラッド膜を低温で同様に形成させ、ついで
高温熱処理で完了させる。従来の方法は、コア層、クラ
ッド層を形成後、高温熱処理して透明ガラス膜とし、次
いでパターニングを行なって方形状の導波路を形成する
。そのため、どうしても角の丸められた導波路を実現す
ることはできない。しかも１４０゜℃前後の高温処理を
ほどこされているので、角を丸めるにはさらに高温の溶
融温度近くまで高くしなければならない。しかしこのよ
うな溶融温度近くまで高くすると、Ｓｉ基板が先に溶け
てしまい、そりや曲がり、さらには分解が起こってしま
い、困難である。
膜にパターニングを行なって方形状の導波路を形成させ
た後、高温で熱処理することによって方形状の導波路の
角を丸めたり、ガラス膜のち密化による均質化をはかる
。その後、クラッド膜を低温で同様に形成させ、ついで
高温熱処理で完了させる。従来の方法は、コア層、クラ
ッド層を形成後、高温熱処理して透明ガラス膜とし、次
いでパターニングを行なって方形状の導波路を形成する
。そのため、どうしても角の丸められた導波路を実現す
ることはできない。しかも１４０゜℃前後の高温処理を
ほどこされているので、角を丸めるにはさらに高温の溶
融温度近くまで高くしなければならない。しかしこのよ
うな溶融温度近くまで高くすると、Ｓｉ基板が先に溶け
てしまい、そりや曲がり、さらには分解が起こってしま
い、困難である。
本発明の光集積回路の製造方法の実施例を第１図に示す
。まず、同図（ａ）に示すように、Ｓｉ基板上に水素化
合物からなるシリコン化合物Ｓ ｊ、Ｈ４（Ｎ２で４％
に希釈されたガス）を７５０ＳＣＣＭ。
。まず、同図（ａ）に示すように、Ｓｉ基板上に水素化
合物からなるシリコン化合物Ｓ ｊ、Ｈ４（Ｎ２で４％
に希釈されたガス）を７５０ＳＣＣＭ。
Ｎ２ ＝２ ｆｉ／ｍｉｎ 、 Ｏｘ ＝３．５ ｆＡ
／ｗｉｎと共に流し、基板を３９０℃に加熱してＳｉＯ
ｘ膜（ＳＧ膜）を３〜５μｍを形成する。ついでそのＳ
ｉ Ｏｘ膜上に、Ｓ ｉ Ｈａ ＝ ７５０ＳＣＣＮ
、 Ｐ Ｈ８（Ｎ２で１％に希釈されたガス）を２５０
ＳＣＣＭ、 Ｎｘ ＝ ２Ｑ／ｍｉｎ、０２ ＝＝３．
５ Ｑ／ｗｉｎと共に流し、Ｐ２Ｏ５を含んだフォスフ
オシリケード膜（ＰＳＧ膜）を５〜１０μｍを形成する
。同図（ｂ）において、ＰＳＧ膜上のメタル膜（タング
ステンシリサイド膜）を数千人形酸する。そしてホトレ
ジスト膜の塗布、マスク露光を行なってホトレジスト膜
の所望のパターニングを行なう。同図（ｃ）において、
Ｃ５ｔＦｅ、ＣＨＦｇガス雰囲気化でドライエツチング
を行ない、ＰＳＧ膜のパターニング化をはかる。
／ｗｉｎと共に流し、基板を３９０℃に加熱してＳｉＯ
ｘ膜（ＳＧ膜）を３〜５μｍを形成する。ついでそのＳ
ｉ Ｏｘ膜上に、Ｓ ｉ Ｈａ ＝ ７５０ＳＣＣＮ
、 Ｐ Ｈ８（Ｎ２で１％に希釈されたガス）を２５０
ＳＣＣＭ、 Ｎｘ ＝ ２Ｑ／ｍｉｎ、０２ ＝＝３．
５ Ｑ／ｗｉｎと共に流し、Ｐ２Ｏ５を含んだフォスフ
オシリケード膜（ＰＳＧ膜）を５〜１０μｍを形成する
。同図（ｂ）において、ＰＳＧ膜上のメタル膜（タング
ステンシリサイド膜）を数千人形酸する。そしてホトレ
ジスト膜の塗布、マスク露光を行なってホトレジスト膜
の所望のパターニングを行なう。同図（ｃ）において、
Ｃ５ｔＦｅ、ＣＨＦｇガス雰囲気化でドライエツチング
を行ない、ＰＳＧ膜のパターニング化をはかる。
その後、まずホトレジストの除去を行ない、ついでメタ
ル膜をエツチングでとりさる。この状態では導波路中に
数μｍの直径の微粒子状膜があり、また導波路の側壁、
角が出来ている。次に第１図（ｄ）に示すように、１０
００℃の温度条件下で熱処理を行なう。本実施例に用い
た熱処理用電気炉の温、度特性を第２図に示す。１００
０℃の温度の保持時間は約３０分であった。雰囲気は空
気中であったが、清浄雰囲気下という点では、Ｎｘ。
ル膜をエツチングでとりさる。この状態では導波路中に
数μｍの直径の微粒子状膜があり、また導波路の側壁、
角が出来ている。次に第１図（ｄ）に示すように、１０
００℃の温度条件下で熱処理を行なう。本実施例に用い
た熱処理用電気炉の温、度特性を第２図に示す。１００
０℃の温度の保持時間は約３０分であった。雰囲気は空
気中であったが、清浄雰囲気下という点では、Ｎｘ。
Ｏｘ 、Ｈｅ、Ａｒなどのガスを一種類、あるいはこれ
らを少なくとも２種類混合したガス雰囲気下の方がよい
。この熱処理後の導波路は前と比較して導波路中の微小
な凸凹がなくなり、なめらかになっている。また導波路
の側壁、角もなめらかに変化し、第１図（ｄ）に示すよ
うな円形状に丸みをおびている。同図（、）の場合には
、導波路の吸収損失と散乱損失の合計値が約３ｄＢ／ｃ
ｍであったが、同図（ｄ）の場合には約０．２ｄＢ／ａ
ｍとなり、１ケタ以上小さい値が実現された。第３図は
熱処理前（第１図（Ｃ））と熱処理後（第１図（ｄ））
のガラス膜の屈折率と膜厚の変化の状態を示したもので
ある。熱処理することによって屈折率は高くなり、膜厚
は減少し、ち密化され、均質化されている。次に、第１
図（ｅ）に示すように、同図（ａ）と同じ方法でＰＳＧ
膜上に５ｉＯｚ膜を形成する。そして同図（ｆ）におい
て、同図（ｄ）と同様に熱処理を行なうことをこよって
完成する。第１図の方法によって導波路幅１０μｍ、導
波路厚み８μｍのコア層を形成し、光ファイバとの接続
損失を測った結果、０．４ ｄ Ｂ 以下の良好な結果
が得られた。
らを少なくとも２種類混合したガス雰囲気下の方がよい
。この熱処理後の導波路は前と比較して導波路中の微小
な凸凹がなくなり、なめらかになっている。また導波路
の側壁、角もなめらかに変化し、第１図（ｄ）に示すよ
うな円形状に丸みをおびている。同図（、）の場合には
、導波路の吸収損失と散乱損失の合計値が約３ｄＢ／ｃ
ｍであったが、同図（ｄ）の場合には約０．２ｄＢ／ａ
ｍとなり、１ケタ以上小さい値が実現された。第３図は
熱処理前（第１図（Ｃ））と熱処理後（第１図（ｄ））
のガラス膜の屈折率と膜厚の変化の状態を示したもので
ある。熱処理することによって屈折率は高くなり、膜厚
は減少し、ち密化され、均質化されている。次に、第１
図（ｅ）に示すように、同図（ａ）と同じ方法でＰＳＧ
膜上に５ｉＯｚ膜を形成する。そして同図（ｆ）におい
て、同図（ｄ）と同様に熱処理を行なうことをこよって
完成する。第１図の方法によって導波路幅１０μｍ、導
波路厚み８μｍのコア層を形成し、光ファイバとの接続
損失を測った結果、０．４ ｄ Ｂ 以下の良好な結果
が得られた。
第４図は本発明の光集積回路の製造方法の別の実施例を
示したものである。これは基板として、５ｉＯｚ基板を
用いた場合である。この場合には、バッファ層は不要で
ある。
示したものである。これは基板として、５ｉＯｚ基板を
用いた場合である。この場合には、バッファ層は不要で
ある。
本発明は上記実施例に限定されない。まず、屈折率制御
用添加剤としては、ホスフィンＰＨｓ以外に、ゲルマン
Ｇ ｅ Ｈ４＋ジボランＢｚＨｅ、アルミンＡｓＨ＋＋
、あるいは上記添加剤の混合剤を用いることができる。
用添加剤としては、ホスフィンＰＨｓ以外に、ゲルマン
Ｇ ｅ Ｈ４＋ジボランＢｚＨｅ、アルミンＡｓＨ＋＋
、あるいは上記添加剤の混合剤を用いることができる。
またシラン５ｉＨａ以外にも二塩化シラン５ｉＨｘＣｆ
ｌｘなども用いることができる。熱処理条件は上記実施
例に限定されない。
ｌｘなども用いることができる。熱処理条件は上記実施
例に限定されない。
すなわち、温度、熱処理時間は任意でよい。たとえば、
温度は上記ＰＳＧの場合、７００℃以上。
温度は上記ＰＳＧの場合、７００℃以上。
１３００℃程度の範囲でもよい。加熱時間は、温度が低
ければ長く、温度が高ければ、逆に短かくてよい。ゲル
マンＧｅＨ＋を使ってＧ ｅ Ｏｔを含んだ５ｉｎｓ膜
を形成した場合には、熱処理温度は高く、加熱時間も長
い方がよい。これは溶融温度が高いためである。バッフ
ァ層２、およびクラッド層１０には８１１０ ｍを含ん
だＳｉ０ｇ膜、さらには、わずかのＰ！０Ｂを含んだ５
ｉＯｚ膜でもよい。すなわち、コア層とクラッド層（バ
ッファ層）との屈折率差を０．２％〜数％の範囲になる
ように屈折率添加剤を制御して形成させることができる
。またクラッド膜として、気相熱分解により形成する以
外に、プラスチック材料の膜（たとえば、シリコーン樹
脂）を塗布、焼付は硬化させて得てもよい。さらに、減
圧下での蒸着などのクラッド膜を形成してもよい。バッ
ファ層の屈折率はクラッド層の屈折率と等しいかそれよ
りも低い値が好ましい。
ければ長く、温度が高ければ、逆に短かくてよい。ゲル
マンＧｅＨ＋を使ってＧ ｅ Ｏｔを含んだ５ｉｎｓ膜
を形成した場合には、熱処理温度は高く、加熱時間も長
い方がよい。これは溶融温度が高いためである。バッフ
ァ層２、およびクラッド層１０には８１１０ ｍを含ん
だＳｉ０ｇ膜、さらには、わずかのＰ！０Ｂを含んだ５
ｉＯｚ膜でもよい。すなわち、コア層とクラッド層（バ
ッファ層）との屈折率差を０．２％〜数％の範囲になる
ように屈折率添加剤を制御して形成させることができる
。またクラッド膜として、気相熱分解により形成する以
外に、プラスチック材料の膜（たとえば、シリコーン樹
脂）を塗布、焼付は硬化させて得てもよい。さらに、減
圧下での蒸着などのクラッド膜を形成してもよい。バッ
ファ層の屈折率はクラッド層の屈折率と等しいかそれよ
りも低い値が好ましい。
また、今までは気相熱分解法の５ｉｆｔやＰＳＧ膜で説
明してきたが、プラズマ分解や光分解のＣＶＤ膜でも同
様である。
明してきたが、プラズマ分解や光分解のＣＶＤ膜でも同
様である。
本発明によれば、導波路の側壁面の不均一性が少なく、
角のない丸みをおびた低損失導波路を簡単なプロセスに
より製造することができる。
角のない丸みをおびた低損失導波路を簡単なプロセスに
より製造することができる。
第１図および第４図は本発明の光集積回路の製造方法の
実施例を示す図、第２図及び第３図は本発明の光集積回
路によって得られた特性を示す図である。 １．１２・・・基板、２・・・バッファ層、３・・・コ
ア層、４・・・メタル膜、５・・・ホトレジスト膜、７
・・・パターン化したＰＳＧ膜、８，９，１１・・・熱
処理後の膜、１０・・・クラッド膜。 第 Ｉ ＣｆＬ）ＣＶｆ）Ｉ＝よ３ ｆＦＧ、ＰＳ（ｚＦｌｉ１
％八・ククルＢ莞、示トＬヅスＦ拳計ム 呂 （６）ｃｖｔ）Ｉ：よ駒う、７ドη菓勃壺八゛第 ３
区 １６啼） Ｉ Ｉ 寺 よ ■ ■ ２、 を叡理史 ｒ） 麟 Ｆ ／ 咬→ ｉ ′Ｌ 曹 彰 呻 ７ ／４二舷） 第 ４０
実施例を示す図、第２図及び第３図は本発明の光集積回
路によって得られた特性を示す図である。 １．１２・・・基板、２・・・バッファ層、３・・・コ
ア層、４・・・メタル膜、５・・・ホトレジスト膜、７
・・・パターン化したＰＳＧ膜、８，９，１１・・・熱
処理後の膜、１０・・・クラッド膜。 第 Ｉ ＣｆＬ）ＣＶｆ）Ｉ＝よ３ ｆＦＧ、ＰＳ（ｚＦｌｉ１
％八・ククルＢ莞、示トＬヅスＦ拳計ム 呂 （６）ｃｖｔ）Ｉ：よ駒う、７ドη菓勃壺八゛第 ３
区 １６啼） Ｉ Ｉ 寺 よ ■ ■ ２、 を叡理史 ｒ） 麟 Ｆ ／ 咬→ ｉ ′Ｌ 曹 彰 呻 ７ ／４二舷） 第 ４０
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、水素化物からなるシリコン化合物、あるいは屈折率
制御用添加物を含んだシリコン化合物のガスを２５０〜
５５０℃の温度で気相分解させて基板上にコア層となる
ガラス膜を形成させ、リソグラフィ、エッチング工程に
よりガラス膜のパターニングを行なつて得た後、該温度
よりも高い温度で熱処理をほどこしたことを特徴とする
光集積回路の製造方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、パターニングを行
なつてのち熱処理して得たガラス膜表面上に該膜の屈折
率よりも低いクラッド膜を被覆することを特徴とする光
集積回路の製造方法。 ３、特許請求の範囲第１又は第２項において、基板とコ
ア層となるガラス膜の間に、クラッド膜の屈折率と等し
いかそれよりも低い膜を形成させた光集積回路の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12122287A JPS63287806A (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | 光集積回路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12122287A JPS63287806A (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | 光集積回路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63287806A true JPS63287806A (ja) | 1988-11-24 |
Family
ID=14805918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12122287A Pending JPS63287806A (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | 光集積回路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63287806A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5299276A (en) * | 1991-10-11 | 1994-03-29 | Fujitsu Limited | Waveguide type optical device and method for manufacturing the same |
| CN107346048A (zh) * | 2016-05-04 | 2017-11-14 | 苏州旭创科技有限公司 | 平面光波导器件及其制作方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS602906A (ja) * | 1983-06-20 | 1985-01-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | フイルタ付光導波路の製造方法 |
| JPS61273505A (ja) * | 1985-05-30 | 1986-12-03 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光平面導波路の製造方法 |
| JPS61279807A (ja) * | 1985-06-05 | 1986-12-10 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光平面導波路の製造方法 |
| JPS6252502A (ja) * | 1985-08-30 | 1987-03-07 | ゼロツクス コ−ポレ−シヨン | マイクロレンズの製造方法 |
-
1987
- 1987-05-20 JP JP12122287A patent/JPS63287806A/ja active Pending
Patent Citations (4)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5299276A (en) * | 1991-10-11 | 1994-03-29 | Fujitsu Limited | Waveguide type optical device and method for manufacturing the same |
| CN107346048A (zh) * | 2016-05-04 | 2017-11-14 | 苏州旭创科技有限公司 | 平面光波导器件及其制作方法 |
| CN107346048B (zh) * | 2016-05-04 | 2020-02-18 | 苏州旭创科技有限公司 | 平面光波导器件及其制作方法 |
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