JPS6396608A - 光接続回路の製造方法 - Google Patents
光接続回路の製造方法Info
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- JPS6396608A JPS6396608A JP24203386A JP24203386A JPS6396608A JP S6396608 A JPS6396608 A JP S6396608A JP 24203386 A JP24203386 A JP 24203386A JP 24203386 A JP24203386 A JP 24203386A JP S6396608 A JPS6396608 A JP S6396608A
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Classifications
-
- 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
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- 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、発・受光素子、その地元デバイスと光導波路
、光ファイバとの接続に用いる光接続回路、特に、シリ
コン基板上の光導波路の光接続回路の製造方法に関する
ものである。
、光ファイバとの接続に用いる光接続回路、特に、シリ
コン基板上の光導波路の光接続回路の製造方法に関する
ものである。
光通信の発展に伴い基板上に半導体レーザーや光スィッ
チ等の光機能素子をハイブリッドに集積し、これらの素
子間を光導波路で結ぶ先回昂が開発されている。そして
これらの光導波路アレイと光機能素子アレイ、あるいは
光導波路アレイと光フアイバアレイの光接続回路に特に
高精度で生産性のよい光接続回路が求められている。
チ等の光機能素子をハイブリッドに集積し、これらの素
子間を光導波路で結ぶ先回昂が開発されている。そして
これらの光導波路アレイと光機能素子アレイ、あるいは
光導波路アレイと光フアイバアレイの光接続回路に特に
高精度で生産性のよい光接続回路が求められている。
この光接続回路としては多数のものが提案されているが
、その一つとして第６図に示すものがある。第６図（ａ
）は光導波路と光ファイバとを接続した光接続回路の正
面図、第６図（ｂ）はその側面図であるが、この従来の
光接続回路によれば、シリコン（１００）基板１上に光
導波路コア９及び光導波路バッファＭ１０よりなる光導
波路２を形成し、この光導波路２と中心軸を同じ（する
所望の大きさの■溝３をシリコン（１００）基板１に形
成し、この■溝３に光ファイバ４を挿入することにより
光導波路２と光ファイバ４．光フアイバコア８の位置合
わせを行っている。
、その一つとして第６図に示すものがある。第６図（ａ
）は光導波路と光ファイバとを接続した光接続回路の正
面図、第６図（ｂ）はその側面図であるが、この従来の
光接続回路によれば、シリコン（１００）基板１上に光
導波路コア９及び光導波路バッファＭ１０よりなる光導
波路２を形成し、この光導波路２と中心軸を同じ（する
所望の大きさの■溝３をシリコン（１００）基板１に形
成し、この■溝３に光ファイバ４を挿入することにより
光導波路２と光ファイバ４．光フアイバコア８の位置合
わせを行っている。
また、シリコン基板１へのＶＳ２は、シリコン（１００
）基板上にフォトリソグラフィー技術を用いてＳｉｎｇ
をマスクとしてパターン化し、沸点まで加熱したＫＯＨ
エソチンダ液中に浸し、シリコンの異方性エツチングを
用いて作成している。
）基板上にフォトリソグラフィー技術を用いてＳｉｎｇ
をマスクとしてパターン化し、沸点まで加熱したＫＯＨ
エソチンダ液中に浸し、シリコンの異方性エツチングを
用いて作成している。
第６図の構造ではＶ溝３の終端部に（ＴＩＴ）結晶面５
が露出する。この（ＴＩＴ）面５はシリコン（１００）
基板ｌの表面に対し、θ＝５４．７’の傾きを持ってい
る。このため光導波路２の端面と光ファイバ４の端面と
の間に隙間があき、両端面が密着した場合に比べ光の結
合損失が増加する。
が露出する。この（ＴＩＴ）面５はシリコン（１００）
基板ｌの表面に対し、θ＝５４．７’の傾きを持ってい
る。このため光導波路２の端面と光ファイバ４の端面と
の間に隙間があき、両端面が密着した場合に比べ光の結
合損失が増加する。
また、加熱されたＫＯＨエツチング液により、シリコン
に比ベエソチングレートは遅いが光導波路２もエツチン
グされ、光導波路２の端面や側面も変形を受ける。この
ため、光導波路端面及び側面における光の散乱損失が増
加する。
に比ベエソチングレートは遅いが光導波路２もエツチン
グされ、光導波路２の端面や側面も変形を受ける。この
ため、光導波路端面及び側面における光の散乱損失が増
加する。
本発明の目的は、このような欠点を除去した光接続回路
の製造方法を提供することにある。
の製造方法を提供することにある。
本発明の光接続回路の製造方法は、シリコン基板上に光
導波路を形成し、前記基板を熱反応性のエツチング液中
に浸し、前記基板上にレーザービームを照射することに
より、前記光導波路と基板面内の中心軸を同じ（し、少
なくとも一端が前記光導波路の下部にある光素子位置合
わせ用溝を形成することを特徴としている。
導波路を形成し、前記基板を熱反応性のエツチング液中
に浸し、前記基板上にレーザービームを照射することに
より、前記光導波路と基板面内の中心軸を同じ（し、少
なくとも一端が前記光導波路の下部にある光素子位置合
わせ用溝を形成することを特徴としている。
光フアイバ位置合わせ用の■溝の終端部を光導波路の下
部まで形成することにより、光導波路の端面と光ファイ
バの端面とを密着させることが可能となり、光の結合損
失を減少させることができる。
部まで形成することにより、光導波路の端面と光ファイ
バの端面とを密着させることが可能となり、光の結合損
失を減少させることができる。
また、熱反応性のエツチング液、例えばＫＯＨを用い、
常温のエツチング液中にシリコン基板を浸し、レーザー
ビームを絞り込んで照射することにより、シリコン基板
を部分的に加熱し、局部的にエツチング反応を誘起する
（以下このエツチング方法をレーザーアシストエツチン
グと呼ぶことにする）。レーザービームは光導波路を透
過し、シリコン基板のみを加熱するため、ビームが照射
され、かつエツチング液に接したシリコン基板表面での
みエツチング反応が進む。照射面積が微小であるため、
エツチング液の対流による影響はない。このレーザーア
シストエツチングを用いることにより、光導波路に悪影
響を与えることなく■溝を光導波路下部まで形成するこ
とができる。
常温のエツチング液中にシリコン基板を浸し、レーザー
ビームを絞り込んで照射することにより、シリコン基板
を部分的に加熱し、局部的にエツチング反応を誘起する
（以下このエツチング方法をレーザーアシストエツチン
グと呼ぶことにする）。レーザービームは光導波路を透
過し、シリコン基板のみを加熱するため、ビームが照射
され、かつエツチング液に接したシリコン基板表面での
みエツチング反応が進む。照射面積が微小であるため、
エツチング液の対流による影響はない。このレーザーア
シストエツチングを用いることにより、光導波路に悪影
響を与えることなく■溝を光導波路下部まで形成するこ
とができる。
以下図面により本発明の実施例を詳細に説明する。
第２図は本発明の製造方法により製造される光接続回路
の構造を示す斜視図である。第３図（ａ）は第２図の光
接続回路の光導波路に光ファイバを接続した状態での正
面図、第３図（ｂ）は側面図である。
の構造を示す斜視図である。第３図（ａ）は第２図の光
接続回路の光導波路に光ファイバを接続した状態での正
面図、第３図（ｂ）は側面図である。
この光接続回路は、光導波路コア９及び光導波路バッフ
ァ層１０よりなる光導波路２が形成されているシリコン
（１００）基板１上に位置合わせ用Ｖｒ８３が、光導波
路２の下部まで形成されている。
ァ層１０よりなる光導波路２が形成されているシリコン
（１００）基板１上に位置合わせ用Ｖｒ８３が、光導波
路２の下部まで形成されている。
このＶ溝の側面には（１１１）結晶面６と（ＩＴ丁）結
晶面７が露出し、終端部には（Ｔ Ｉ Ｔ）結晶面５が
露出している。
晶面７が露出し、終端部には（Ｔ Ｉ Ｔ）結晶面５が
露出している。
シリコン（１００）面と＜１１１＞面の角度は常に一定
でθ＝５４．７°である。このようなＶ溝３に第３図に
示すように光ファイバ４が挿入される。
でθ＝５４．７°である。このようなＶ溝３に第３図に
示すように光ファイバ４が挿入される。
この場合、第３図（ｂ）に示すようにＶ１３が光導波路
２の下部まで形成されているため、光ファイバ４をＶ溝
３の終端部である（ＴＩＴ）面５に妨げられることなく
、光導波路２の端面と密着させることが可能である。
２の下部まで形成されているため、光ファイバ４をＶ溝
３の終端部である（ＴＩＴ）面５に妨げられることなく
、光導波路２の端面と密着させることが可能である。
また第３図（ａ）に示すように、シリコン（１００）基
板１表面から■溝３に挿入された光ファイバ４のコア８
の中心までの高さＸにより、■溝３の開口幅Ｗは決まる
。したがって、光導波路２とＶ溝３の水平方向の中心軸
を一致させ、Ｖ溝３の開口幅Ｗを制御することにより、
光フアイバコア８と光導波路コア９を精度よく一致させ
ることができる。
板１表面から■溝３に挿入された光ファイバ４のコア８
の中心までの高さＸにより、■溝３の開口幅Ｗは決まる
。したがって、光導波路２とＶ溝３の水平方向の中心軸
を一致させ、Ｖ溝３の開口幅Ｗを制御することにより、
光フアイバコア８と光導波路コア９を精度よく一致させ
ることができる。
例えば、ｘ＝１０μｍ１ファイバ外径１２５μｍとする
と、光導波路２の下部のＶ溝長さし２３７．２μｍとな
り、■溝開口幅ｗ＝１３９．０μｍとなる。
と、光導波路２の下部のＶ溝長さし２３７．２μｍとな
り、■溝開口幅ｗ＝１３９．０μｍとなる。
次に、第２図の光接続回路の製造方法の一実施例を第１
図によって説明する。なお、第１図はし−ザーアシスト
エッチングによって位置合わせ用Ｖ溝の形成を行う装置
の断面図である。
図によって説明する。なお、第１図はし−ザーアシスト
エッチングによって位置合わせ用Ｖ溝の形成を行う装置
の断面図である。
シリコン（１００）基板上にバッファ層、コア層を成膜
し、反応性イオンエツチング等の方法により、光導波路
バッファ層１０及び光導波路コア９よりなる光導波路２
を形成すると同時に、位置合わせ用Ｖ溝を形成する部分
のシリコン（１００）面を露出させるゆこの基板を常温
のＫＯＨエツチング液１１の入った容器１２の中に浸す
。Ａｒレーザー１３を出射したレーザービーム１４を、
反射鏡１５゜集束用レンズ１Ｇを通り、最小３μｍのス
ポット径で基板に照射する。反射鏡１５を取り外し、観
察光学系１７を用いて焦点位置を変えることによりスポ
ット径を調節し、またビームを所望の開始位置にセット
することができる。容器１２は精密移動台１８の上に固
定されており、この精密移動金工８の移動ＩとＡｒレー
ザー１３の出力を制御することにより所望の形状及びパ
ターンの位置合わせ用■溝３を形成することができる。
し、反応性イオンエツチング等の方法により、光導波路
バッファ層１０及び光導波路コア９よりなる光導波路２
を形成すると同時に、位置合わせ用Ｖ溝を形成する部分
のシリコン（１００）面を露出させるゆこの基板を常温
のＫＯＨエツチング液１１の入った容器１２の中に浸す
。Ａｒレーザー１３を出射したレーザービーム１４を、
反射鏡１５゜集束用レンズ１Ｇを通り、最小３μｍのス
ポット径で基板に照射する。反射鏡１５を取り外し、観
察光学系１７を用いて焦点位置を変えることによりスポ
ット径を調節し、またビームを所望の開始位置にセット
することができる。容器１２は精密移動台１８の上に固
定されており、この精密移動金工８の移動ＩとＡｒレー
ザー１３の出力を制御することにより所望の形状及びパ
ターンの位置合わせ用■溝３を形成することができる。
この場合、レーザービームは光導波路２を透過してシリ
コン基板１のみを加熱するため、光導波路が直接エツチ
ングされることはない。加熱されたエツチング液の対流
による影響も、照射面積が微小であるため発熱量が少な
く、光導波路コア９には及ばない。したがって、光の散
乱損失を増加させることなく、光導波路下部までｖ溝を
作成することができる。
コン基板１のみを加熱するため、光導波路が直接エツチ
ングされることはない。加熱されたエツチング液の対流
による影響も、照射面積が微小であるため発熱量が少な
く、光導波路コア９には及ばない。したがって、光の散
乱損失を増加させることなく、光導波路下部までｖ溝を
作成することができる。
以上の製造方法によれば、Ａｒレーザー１３の出力をＩ
Ｗ、移動速度を２５〜１００ ｐ ｍ／ｓｅｃ 、スポ
ット径を３〜１０μｍとすることにより、１％程度の精
度で■溝３の開口幅Ｗを制御できることがわかった。
Ｗ、移動速度を２５〜１００ ｐ ｍ／ｓｅｃ 、スポ
ット径を３〜１０μｍとすることにより、１％程度の精
度で■溝３の開口幅Ｗを制御できることがわかった。
第４図に本発明の他の実施例を示す。本実施例において
は、光導波路２の形成時に、Ｖ溝３を形成する部分のみ
所望の開口幅Ｗでシリコン面を露出させ、残りの膜１９
をマスクとして使用する。
は、光導波路２の形成時に、Ｖ溝３を形成する部分のみ
所望の開口幅Ｗでシリコン面を露出させ、残りの膜１９
をマスクとして使用する。
この方法によれば、レーザーアシストエツチングを行う
際の光導波路２とＶ溝３の水平方向の中心軸合わせ、及
び開口幅Ｗの制御をより容易に行うことが可能である。
際の光導波路２とＶ溝３の水平方向の中心軸合わせ、及
び開口幅Ｗの制御をより容易に行うことが可能である。
なお、第４図において、第２図と同一の要素には同一の
番号を付して示している。
番号を付して示している。
以上の実施例においてはレーザー光源としてＡｒレーザ
ーを用いたが、これに限るものではなく、エツチング液
を透過しシリコン基板を加熱することのできる波長域の
他のレーザー例えばＹＡＧレーザーを用いることもでき
る。エツチング液も、ＫＯＨに限らず、シリコンに対し
エツチング異方性を持つ、熱反応性のエツチング液たと
えばエチレンダイアミン（ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉ
ｎｅ）４６．５ ｍｏ１％、フィロカテイコール（ｐｙ
ｒｏｃａｔｅｃｈｏｌ） ４ ｍｏ１％水溶液等を利用
することもできる。また精密移動台を用いて基板を移動
するかわりにレーザービームを移動させながらエツチン
グを行うことも可能である。
ーを用いたが、これに限るものではなく、エツチング液
を透過しシリコン基板を加熱することのできる波長域の
他のレーザー例えばＹＡＧレーザーを用いることもでき
る。エツチング液も、ＫＯＨに限らず、シリコンに対し
エツチング異方性を持つ、熱反応性のエツチング液たと
えばエチレンダイアミン（ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉ
ｎｅ）４６．５ ｍｏ１％、フィロカテイコール（ｐｙ
ｒｏｃａｔｅｃｈｏｌ） ４ ｍｏ１％水溶液等を利用
することもできる。また精密移動台を用いて基板を移動
するかわりにレーザービームを移動させながらエツチン
グを行うことも可能である。
第５図に、本発明により製造された光接続回路における
光導波路と光ファイバの結合損失を示す。
光導波路と光ファイバの結合損失を示す。
従来は光導波路と光ファイバの間隔が３７．２μｍ以上
であったが、この間隔をＯにすることにより１゜３５ｄ
Ｂの損失改善が得られた。
であったが、この間隔をＯにすることにより１゜３５ｄ
Ｂの損失改善が得られた。
以上説明したように本発明の製造方法により製造された
光接続回路によれば、光導波路と光ファイバや導波形半
導体デバイスとの端面を密着させ、さらに精密、かつ簡
易に位置合わせを行うことが可能となる。
光接続回路によれば、光導波路と光ファイバや導波形半
導体デバイスとの端面を密着させ、さらに精密、かつ簡
易に位置合わせを行うことが可能となる。
また、本発明のレーザーアシストエツチングを用いると
、レーザービームは光導波路を透過してシリコン基板の
みを加熱するため、光導波路が直接エツチングされるこ
とはない。加熱されたエツチング液の対流による影響も
照射面積が微小であるため、発熱量が少なく光導波路コ
ア層には及ばない。したがって、光の散乱損失を増加さ
せることなく光導波路下部までＶ溝を作成することかで
・きる。
、レーザービームは光導波路を透過してシリコン基板の
みを加熱するため、光導波路が直接エツチングされるこ
とはない。加熱されたエツチング液の対流による影響も
照射面積が微小であるため、発熱量が少なく光導波路コ
ア層には及ばない。したがって、光の散乱損失を増加さ
せることなく光導波路下部までＶ溝を作成することかで
・きる。
第１図は本発明の一実施例における位置合わせ用溝形成
方法の説明図、 第２図は本発明の製造方法により製造される光接続回路
の斜視図、 第３図（ａ）は第２図の光接続回路に光ファイバを接続
した正面図、第３図（ｂ）は側面図、第４図は本発明の
他の実施例を説明するための光接続回路の斜視図、 第５図は本発明により製造された光接続回路と従来の光
接続回路の光結合損失を示す図、第６図（ａ）は従来の
光接続回路を示す正面図、第６図（ｂ）は側面図である
。 ｌ・・・・・シリコンＨｏ０）７Ｊ＋ｆｆ２・・・・・
光導波路 ３・・・・・位置合わせ用■溝 ４・・・・・光ファイバ ５・・・・・シリコン（Ｔ Ｉ Ｔ）面６・・・・・シ
リコン（１１１）面 ７・・・・・シリコン（ＩＴＴ）面 ８・・・・・光フアイバコア ９・・・・・光導波路コア １０・・・・・光導波路バッファ層 １１・・・・・ＫＯＨエツチング液 １２・・・・・エツチング液容器 １３・・・・・Ａｒレーザー １４・・・・・レーザービーム エ５・・・・・反射鏡 １６・・・・・集束用レンズ １７・・・・・観察光学系 １８・・・・・精密移動台 １９・・・・・マスク用膜
方法の説明図、 第２図は本発明の製造方法により製造される光接続回路
の斜視図、 第３図（ａ）は第２図の光接続回路に光ファイバを接続
した正面図、第３図（ｂ）は側面図、第４図は本発明の
他の実施例を説明するための光接続回路の斜視図、 第５図は本発明により製造された光接続回路と従来の光
接続回路の光結合損失を示す図、第６図（ａ）は従来の
光接続回路を示す正面図、第６図（ｂ）は側面図である
。 ｌ・・・・・シリコンＨｏ０）７Ｊ＋ｆｆ２・・・・・
光導波路 ３・・・・・位置合わせ用■溝 ４・・・・・光ファイバ ５・・・・・シリコン（Ｔ Ｉ Ｔ）面６・・・・・シ
リコン（１１１）面 ７・・・・・シリコン（ＩＴＴ）面 ８・・・・・光フアイバコア ９・・・・・光導波路コア １０・・・・・光導波路バッファ層 １１・・・・・ＫＯＨエツチング液 １２・・・・・エツチング液容器 １３・・・・・Ａｒレーザー １４・・・・・レーザービーム エ５・・・・・反射鏡 １６・・・・・集束用レンズ １７・・・・・観察光学系 １８・・・・・精密移動台 １９・・・・・マスク用膜
Claims (1)
- （１）シリコン基板上に光導波路を形成し、前記基板を
熱反応性のエッチング液中に浸し、前記基板上にレーザ
ービームを照射することにより、前記光導波路と基板面
内の中心軸を同じくし、少なくとも一端が前記光導波路
の下部にある光素子位置合わせ用溝を形成することを特
徴とする光接続回路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24203386A JPS6396608A (ja) | 1986-10-14 | 1986-10-14 | 光接続回路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24203386A JPS6396608A (ja) | 1986-10-14 | 1986-10-14 | 光接続回路の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6396608A true JPS6396608A (ja) | 1988-04-27 |
| JPH0567202B2 JPH0567202B2 (ja) | 1993-09-24 |
Family
ID=17083271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24203386A Granted JPS6396608A (ja) | 1986-10-14 | 1986-10-14 | 光接続回路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6396608A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5077818A (en) * | 1989-09-29 | 1991-12-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Coupling arrangement for optically coupling a fiber to a planar optical waveguide integrated on a substrate |
| US5307433A (en) * | 1989-09-29 | 1994-04-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Optical connection member of silicon and method for the manufacture thereof |
| WO1997042534A1 (en) * | 1996-05-03 | 1997-11-13 | Bookham Technology Limited | Connection between an integrated optical waveguide and an optical fibre |
-
1986
- 1986-10-14 JP JP24203386A patent/JPS6396608A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5307433A (en) * | 1989-09-29 | 1994-04-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Optical connection member of silicon and method for the manufacture thereof |
| WO1997042534A1 (en) * | 1996-05-03 | 1997-11-13 | Bookham Technology Limited | Connection between an integrated optical waveguide and an optical fibre |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0567202B2 (ja) | 1993-09-24 |
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