TWI255261B - Low expansion transparent glass-ceramics, glass-ceramic substrates, and optical waveguide elements - Google Patents

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TWI255261B TW090112240A TW90112240A TWI255261B TW I255261 B TWI255261 B TW I255261B TW 090112240 A TW090112240 A TW 090112240A TW 90112240 A TW90112240 A TW 90112240A TW I255261 B TWI255261 B TW I255261B
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transparent glass
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Hiroyuki Minamikawa
Kazuo Ohara
Naoyuki Goto
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Ohara Corp
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Description

1255261 五、發明說明（i) 發明背景 本發明係有關於低膨脹性透明玻璃陶瓷，玻璃陶瓷基板 及包含此等低膨脹性透明玻璃陶瓷之光學導波元件。 玻璃陶瓷技藝已知有若干種由含有成核劑之 Si02-A 1 2 03 -Li20系統之基本玻璃經熔解及熱處理而形成之 低膨脹性透明玻璃陶瓷 例如，美國專利第3，4 9 9，7 7 3號揭示選擇性提供非透明 部份之低膨脹性透明玻璃陶瓷，其係自含有一或多種T i 02 ，Zr02ASn02作為成核劑及視需要小量之MgO，CaO，SrO， 8 8〇等之3丨024 1 2 03 - 1^20系統之基本玻璃製得。為製造此專 利所揭示之玻璃陶瓷，熔解溫度為1 5 3 7 °C至1 5 9 3 °C (實例1 ·· 2 8 0 0 °F至2 9 0 0 °F )。美國專利第4，3 4 1，5 4 3號揭示自含有 Ti02 &Zr02作為成核劑之Si02-Al 2 03 -Li20系統之基本玻璃製 得之透明玻璃陶瓷。為製造此專利所揭示之玻璃陶瓷，熔 解温度為1 6 5 0 °C。 然而，在製造上述專利之專利說明書中所揭示之這些玻 璃陶瓷時，需要相當高的溫度來熔解基本玻璃，以致很難 大規模製造具有優異光學均質度之玻璃陶瓷。 美國專利第3，6 8 1，1 0 2號說明，含尖晶石晶體作為主晶 相及具平均直線熱膨脹係數在25 X 1 0_7至40 X 1 Ο—7範圍内之 Si02-Al 2 03 -Zn0系統之玻璃陶瓷係在1 6 5 0 °C至1 8 0 0 °C範圍 内之熔解溫度下獲得。日本專利申請案公開公告平 1 1 - 3 3 5 1 3 9號說明，含尖晶石晶體作為主晶相及具平均直 線熱膨脹係數在33 X 1 0-7至40 X 1 0-7範圍内之
第5頁 1255261 五、發明說明（2)
Si02-Al 203 -ZnO系統之玻璃陶瓷係在1 6 0 0 °C至1 6 2 5 °C範圍 内之熔解溫度下獲得。然而，這些玻璃陶瓷皆需要1 6 0 0 °C 或以上的高熔解溫度，而且含有已知為非常硬的晶體的鋅 尖晶石（ZnA 1 204 )，因此很難拋光。 曰本專利申請案公開公告平1〇 — 321759及平10-321760號 說明，低膨脹性玻璃陶瓷係在相當低的熔解溫度下獲得。 然而，這些玻璃陶瓷全部為不透明玻璃陶瓷，未曾獲得透 明玻璃陶瓷。 光學導波元件一般係由配置於基材上之下包層，芯及上 包層所組成。由S i 02構成之S i 〇2係用作為下及上包層，摻 ^ 雜Ge〇2所製成之Si〇2-Ge〇2芯則用作為芯及Si單晶晶片或石· 英則用作為基板（日本專利申請案公開公告平γ — 1 1 3 9 2 3， 平 1 1 -2 7 3 3 及2 0 0 0 - 1 2 1 867 號）。 最近的趨勢係為低膨脹性透明玻璃陶瓷尋求更物理 及化學性質。這些性質包括： (1 ) 基本玻璃之熔解及淨化必 本玻璃之材料不應包括筋紋， 光學均質度。 須很容易，且為此目的，基 氣泡或含入物，但應具有高 (2 )沉澱之晶體必須很細且具優良透明
光線區域具優良之透光率。 尤，、疋在叮J (3) 材料應實質不含NaJ或1(2〇，因Αw a
(4) 低膨服性透明玻璃陶為獲得所 ^ = 量之Μ，而因此一般需要160〇Qc或以上質的上“有
1255261 五、發明說明（3) 度。然而，從製造方法設計及品質管制的觀點而言，低熔 解溫度為較佳。 在S i單晶晶片用作為利用光學導波元件之排列導波栅 (AWG)型平面光波電路之基板之情形時，基板之表面在製 造方法中係曝露在超過8 0 0 °C之溫度下，為此理由，基板 會由於基板與基板上所提供各層之間的熱膨脹差異而發生 變形或扭曲，而此種變形或扭曲依次會引起光波長變化並 損害基板之平整度。既使在正常使用狀態下，S i單晶與 S i 02間的熱膨脹係數的差異會在排列導波栅產生應力，造 成排列導波柵之折射率變化，而此即必須在排列導波柵^之 中心插入波長片。利用S i單晶作為基板還有一項缺點，即 必須調整溫度。 另一方面，利用石英作為基板，與S i單晶比較，在熱傳 導度，機械性質及加工容易度方面也不利。 因此，本發明之一目的為消除以上所述先前技藝技術之 缺點，及消彌可解決此等缺點之玻璃陶瓷需用高熔解溫度 的問題。 本發明之另一目的為提供低膨脹性透明玻璃陶瓷，及可 在相當低熔解溫度，更明確言之，1 5 3 0 °C或以下獲得之玻 璃陶瓷基板。 本發明之另一目的為提供利用此等低膨脹性透明玻璃陶 瓷之光學導波元件，更特定言之，排列導波柵（AWG)型平 面光波電路；該低膨脹性透明玻璃陶瓷可維持混合積體電 路之必要性質且可以低成本製造。 1255261 厂 ------ ^-—- 丨五、發明說明（4) 發明概差 本發明之發明人等為達到上述本發明的目的所作的經年 累月之研究及試驗已獲得導致本發明之發現，即可由含 Ti02及Zr02作為成核劑且進一步含有特定量MgO，CaO，Sr〇 ，63〇或211〇之8丨02-人1 2 03 - 1^20基本玻璃製得低膨脹性透明 玻璃陶瓷及玻璃陶瓷基材，而其具有在l〇〇t至300 t：範圍 内之平均直線熱膨脹係數（α )為在+1 0 X 1 0_7/ t至 + 35xl〇_7/°c範圍内；具有因基本玻璃之材料可在153〇它 之低熔解溫度下熔解之優異光學均質度；及也具有由8 〇 % 透光率波長（Τδ())為700¾微米或以下所表示之改良透明， 度0 為達到上述本發明的目的，所提供者為在熔解溫度 1 5 3 0 °C或以下所得之基本玻璃經熱處理而得之低膨脹性 明玻璃陶瓷，該玻璃陶瓷具有在1〇〇cc至3〇〇。〇範圍 均直線熱膨膨脹係數（α )為在+ 6 X 1 0_7/ °c至+ 35 X 1 。广 範圍内及具有80 %透光率波長（τ^)為700毫微米或以。 在本發明之一方面，其提供者為低膨脹性透明陶 ，其中平均直線熱膨脹係數（α)在100 t至3〇〇 1 ^是 在+ 6 X 10-V 至+ 35, 10-V。(：之範圍内及在光波長%圍内為 微米下具厚度為10毫米之板的内透光率為75%或以上 在本發明之一方面，該低膨脹性透明玻璃陶\ ° 度為8 0 0 °C或以上。 一 ί…、溫 在本發明之另一方面，該低膨脹性透明玻璃陶 模量為90 GPa或以上。 瓦八％氏 1255261 五、發明說明（5) 在本發明之另一方面，該低膨脹性透明玻璃陶瓷含有/3 -石英或/3 -石英固體溶液作為主晶相。 在本發明之另一方面，該低膨脹性透明玻璃陶瓷含有 1 · 5 - 3 · 5質量％ L i 2 0，以總氧化物之量為準。 在本發明之另一方面，該低膨脹性透明玻璃陶瓷中之溶 離（eluting)鋰離子之量為少於0.0050微克/平方厘米。 在本發明之另一方面，該低膨脹性透明玻璃陶瓷含有 3 - 6質量％ T i 02，以總氧化物之量為準。 在本發明之另一方面，該低膨脹性透明玻璃陶瓷含有三 或更多種RO成分（其中R為Mg，Ca，Sr，Ba或Zn)，其量鸲 0 . 5質量％或以上，以個別成分對總氧化物之量為準。· 在本發明之另一方面，該低膨脹性透明玻璃陶瓷含有較 其他RO成分大量之ZnO，以總氧化物之質量％為準。 在本發明之另一方面，該低膨脹性透明玻璃陶瓷含有總 量3-1 3質量％之1^’ 0成分（其中R’為Mg，Ca，Ba或Sr)。 在本發明之另一方面，其提供者為包含以下氧化物質 量％ (以總氧化物之量為準）之低膨脹性透明玻璃陶瓷：
Si〇2 5 0 - 6 5 % A 1 2 〇 3 2 0 - 3 0 % MgO 0.5-2% CaO 0 . 5 - 2 % SrO 0-10% BaO 1 - 5 °/〇 Zn〇 0. 5-15% 1255261 五、發明說明（6) Li2〇 Τι〇2 Zr 02 Nb205 L b2 〇3 Y2〇3 As2〇3 在本 方法， 在包 材料· 5 - 3 . 5 °/〇 3 - 6 °/〇 1 - 5 °/〇 0-5% 0-5% 0-5% 0-2% 其提供者為一種製造玻璃陶瓷之 及/或Sb203 發明之另一方面 包含下列步驟： 含以下氧化物質量％ (以總氧化物之量為準）之皮璃
Si〇2 5 0 - 6 5 % A 1 2 〇3 20-30% MgO 0.5-2% CaO 0.5-2% SrO 0 - 1 0 % BaO 1-5% ZnO 0.5-15% Li20 1.5-3.5% Ti〇2 3-6% Zr 02 1 - 5 °/〇 Nb205 0 - 5 °/〇( L 〇3 0 - 5 °/〇 Y2〇3 0 - 5 °/〇
第10頁 1255261 五、發明說明（7)
As 2 03 及 / 或Sb203 0 - 2 °/〇 在熔解溫度1530 °C或以下熔解； 將熔融玻璃材料冷卻以提供基本玻璃；及 將基本玻璃熱處理以引起/5 -石英晶體或/3 -石英固體溶 液晶體沉澱。 在本發明之另一方面，其提供者為一種由上述低膨脹性 透明玻璃陶瓷所組成之玻璃陶瓷基板。 在本發明之另一方面，其提供者為一種包含上述玻璃陶 瓷基板，芯及提供於玻璃陶瓷基板上之包層之光學導波元 件；該包層具有較該芯為低的折射率。 <
在本發明之一方面，其提供者為一種包含上述玻璃陶瓷 基板，提供於玻璃陶瓷基板上的8丨02-66〇2芯及覆蓋該芯之 Si 02包層之光學導波元件。 在本發明之另一方面，該包層包含下包層及上包層，而 該下包層係提供於基板及芯上及該上包層係提供於下包層 之上。 在本發明之另一方面，該芯係提供作為排列導波栅 (AWG)，一對板狀導波器及眾多輸入及輸出導波器，且用 作為光學多路轉換及去多路轉換電路（demultiplexing circuit) °
在本發明之另一方面，其提供者為一種製造光學導波元 件之方法，其包含藉由反應離子蝕刻（R I E )在玻璃陶瓷基 板上形成芯，然後形成覆蓋於芯之包層等步驟。 在本發明之另一方面，該芯係S i 02- G e 02芯，而該包層為
第11頁 1255261 五、發明說明（8) S i 02包層。 在本發明之另一方面，係藉化學蒸氣沉積法（CVD)在基 板上形成芯膜，其後藉反應離子蝕刻（R I E)形成該芯。 在本發明之另一方面，係藉化學蒸氣沉積法（CVD)在基 板上形成下包層及芯膜，其後藉反應離子蝕刻（R I E )形成 該芯0 在本發明之另一方面，Si02-Ge02玻璃粒子係藉火焰水解 沉積法沉積於基板上而形成S i 02 - G e 02芯膜，該芯膜係藉加 熱而變成透明，其後該芯膜即藉反應離子蝕刻（R I E )形成
導波圖案之形式並藉火焰水解沉積法（F HD)形成覆蓋芯之 S i 〇2上包層。 在本發明之另一方面，Si02玻璃粒子及Si02-Ge02玻璃粒 子係藉火焰水解沉積法沉積於基板上而形成S i 02下包層膜 及Si 02_Ge02芯膜，該下包層膜及該芯膜係藉加熱而變成透 明，其後該芯膜即藉反應離子蝕刻（R I E )形成導波圖案之 形式並藉火焰水解沉積法（FHD)形成覆蓋芯之Si 02上包 層0 在本發明之又一方面，其提供者為一種包含作成導波圖 案之形式之芯及覆蓋於玻璃陶瓷基板上所提供芯之包層之 光學導波器；構成基板之玻璃陶瓷具平均直線熱膨脹係數 (α)在溫度100°C至300 °C範圍内為在+ 6xlO_7/°C至 + 35 X 10_7/ t：之範圍内，具80%透光率波長（T8Q)為7 0 0毫微j· 米或以下，具内透光率為7 5 %或以下（在光波長1 5 5 0毫微米 下以厚度為10毫米之板而言）及具楊氏模量為90 GPa或以
第12頁 1255261 五、發明說明（9) _ 上。 發明之詳細說明 首先將就本發明之低膨脹性透明玻璃陶瓷在溫度範圍 1 0 0 C至3 0 0 C内之平均直、線熱膨脹係數加以說明。 相對於Sl〇2之平均直線熱膨脹係數，本發明之低膨脹性 玻璃陶究之平均直線熱膨脹係數較佳係在+6 χ 1〇_?/ t至 + 35xl07/ C之範圍内’更佳在+ι〇χι〇-7/ι至 + 30χ 107/ C之範圍内。在透明玻璃陶瓷所構成之基板直 接接合於矽基板之情形時，透明玻璃陶瓷之平均直線熱膨 脹係數較佳與矽在同一範圍内，亦即，在+ 3〇 χ 1〇_τ/它至 + 35 x 10-7/ °C之範圍内。在無定形矽薄膜藉蒸氣沉積法沉 積於透明玻璃陶竞基板上之情形時，透明玻璃陶曼之平均 直線熱膨脹係數較佳係在+15 X 10-7/艺至+ 25 χ 1〇_v 〇c之範 圍内。在透明玻璃陶瓷用作為排列導波栅（AWG)型平面光 波電路之情形時，。透明玻璃陶兗之平均直線熱膨脹係數較 佳係在+ 20 X 10_7/ C至+ 30 X l〇-v艺之範圍内。在透明玻璃 陶瓷於半導體領域用作為人造石英之代替品及在透明玻璃 陶竟用作為極化非相關AWG型平面光波電路或焦熱AWG型平 波電路之基板之情形時，透明玻璃陶竟之平均直 月:脹係數較佳係在+1〇X 至+ 35x 之範圍内， 更佳在+10x10-7/。(：至+ 25xl〇_7/ti範圍内，最佳 + l〇x ΙΟ-Vt 至+ 20x ΙΟ-Vt 之範圍内。 本發明之低膨服性透明破璃陶瓷具優異之均質度及透明 又。本發明之低膨脹性透明玻璃陶瓷之8 〇 %透光率波長較
第13頁 1255261 五、發明說明（10) 佳為700毫微米或以下’更佳為610毫微米或以下，最佳為 580毫微米或以下。此處之80%透光率波長係意指兩面已拋 光至厚度1 0毫米之樣本之波長相關透光率測量中，相當於 透光率8 0 %之最短波長側之光波長。厚度丨〇毫米之板的内 透光率，在500毫微米之光波長下，較佳為84%或以上，而 在980毫微米之光波長下，較佳為98%或以上。特定言之， 由於電信領域之排列導波柵（AWG)型平面光波電路之光學 導波器之基板利用1550毫微米附近之光，故厚度ι〇毫米之 板的内透光率較佳為75%或以上。玻璃陶瓷之折射率，在 500毫微米之光波長下，較佳為ι·46-1.58，更佳為1 4 7-1.57。 … 本發明之低膨脹性透明玻璃陶瓷較佳具耐熱溫度為 8 0 0 °C或以上。此處之8 0 0 °C或以上之耐熱溫度係意指當試 樣在溫度設定於8 0 0 °C之電爐内快速加熱，並在該溫度保 持足夠長的時間後丟入水中，試樣不會破列。在發明之低 膨脹性透明玻璃陶瓷更佳具耐熱溫度為9 5〇 〇c。此處之 9 5 0 °C或以上之耐熱溫度係意指當試樣在溫度設定於95()t： 之電爐内快速加熱，並在該溫度保持足夠長的時間後放入 水中，試樣不會破裂。 本發明之低膨脹性透明玻璃陶瓷較佳具揚氏模量為 9 0 GPa或以上，以便玻璃陶瓷能精密加工。 在本發明之一方面，本發明之低膨脹性透明玻璃陶瓷含 有石英或/3-石英固體溶液作為主晶相。此處”主晶相， 係意指形成本發明低膨脹性透明破璃陶瓷之較佳具體例所
1255261 五、發明說明（π) 必須且以較任何其他晶體大量包括的晶相。点-石英固體 溶液係意指点-石英與不同原子部份混合或被其取代之固 體溶液晶體。泠-石英固體溶液包括泠-鋰霞石（U2〇- Al2〇3 -28丨02)及召-链霞石固體溶液，其中召-經霞石與包括Mg〇 及ZnO之其他氧化物部份混合或被其取代。為維持炼解溫 度於低水準及便利拋光，其本玻璃之組成及結晶條件應適 當選擇以期不包括尖晶石，尤其是鋅尖晶石。
本發明之低膨脹性透明玻璃陶瓷較佳含有Si02，A 1 203， MgO，CaO，BaO，ZnO，Li20，Ti〇2 及Zr02。現將說明本發 明玻璃陶l之較佳組成範圍。每種成分之量係以總氧化，物 之量為準之質量％表示。 ,Si 〇2成分係一種極重要成分，其在基本玻璃熱處理時脅 形成^ -石英或泠—石英固體溶液作為主晶相。此一成分4 含有量較佳為50%或以上，以防止晶粒變粗，同時獲得優 明I。此：成分之含有量較佳為不超過65% ’以在 持i璃度下獲得基本玻璃之優異熔解及淨化性質並與 捋玻璃陶瓷之光學均質度。 液Αϋ3ί；係；·種極重要成分，因為其係沒-石英固體溶 解溫产。it在添加相當大量之此—成分時可用以降低，货
’此-成分較佳應包括⑽:以上Λ成分 在本發ί ί I!/ 解性質及耐失透性變劣。 或ί)成分之吾玻中’ R〇 (其"為社，Ca，Ba，Sr 飞）成刀之量及組成比很重要’因為
1255261 五、發明說明（12) 善基本玻璃之熔解性質及玻螭陶兗之光 害透明度。為獲得這些效果，R 、 綠旦 > 又，而不拍 以上，更佳為6 %或以上，最佳A :之、、、，"里乂佳為3 · 5 %或 =佳為25%或以下，更佳為…或以上，最佳為j“之，里 ZnO成分係r〇成分之最重要 較佳應大於其他R〇成分。為實1見:。因此’ Zn〇 f分之含量 =量^為。·…上，更見上 1»# 12為防止基本破璃之熔解性質及耐失透性變 G便利維持玻璃陶竞之光學均質度，zn〇 透j - 為15?戈以下，更佳為13%或以下，最佳為ιι%或以C佳 芙ίΐΓ月之玻璃陶£巾，較佳為含有多ro成》，以降低 2玻璃^解溫度。因此，較佳為含有三或更多種不同 0.=二:更佳為四或更多種不同R0成分，每種成分之量為 為降低基本玻璃之溶解溫度，本發明之玻璃陶瓷較佳含 有總量3%或以上之R，0成分（其中R，為“，Ca，Ba或&); 也較佳含有總量3%或以上之R”〇成分（其中R，，為Mg，Ca或 、為充分達到以上所述效果，MgO成分之量較佳為〇· 5%或 以上’且為防止玻璃陶瓷透明度變劣，較佳為2 %或以下。 為充分達到上述效果，CaO成分之量較佳為〇· 5%或以上， t為防止破璃陶瓷透明度變劣，較佳為2 %或以下。S r 〇成 分可以不超過1〇%之量加入。為充分達到上述效果，Ba〇成
第16頁 1255261 五、發明說明（13) 分之量較佳為1%或以上’且為防止基本玻璃之溶解性質及 耐失透性變劣及便利維持玻璃陶瓷之光學均質声，較佳為 為防止基本玻璃之溶解性質及耐失透性變劣及便利維持 玻璃陶瓷之光學均質度，R ’ 0成分之總量較佳為3 —丨3 % '更 佳為3 - 5 %或6 - 1 3 %。Ζ η 0成分之量較佳為〇 · 5 - 1 5 %，更佳為 〕· 5-5%或6 —10%。R’ 〇成分之總量與Ζη0成分之量°之比較佳 為〇·3-2·〇 ，更佳為0.30-0.67 或0.8-2.0。
ηϋ成分係一種重要成分’其與Si〇2和人12〇3構成召-石英 =體溶液。為防止基本玻璃之熔解性質變劣及便利維持,,玻 究^光學均質度或便利所需要量之細晶體沉澱，Lij ^，之量較佳為1· 5%或以上。為防止晶粒變粗及改進玻璃 L 之，明度，Li20成分之量較佳為3, 5%或以下’更佳為 i _祛^。為避免驗離子溶離所引起之麻煩，L i2〇成分之 ^。乂冰為3 · 〇%或以下’更佳為少於3 · 〇%，最佳為2· 7%或以 更佳=離鋰離子之量較佳為小於〇· 0050微克/平方厘米， 克/平”、方、於、〇· 0 0 4 5微克/平方厘来，最佳為小於0· 0 0 4 0微 j v里水。 〇2成分係一種重暴士、八 甘 當作成核劑。為这到tt刀， 調整熱膨脹係數並也 較佳為3%或以t達j所而要之熱膨脹係數，Ti〇2成分之
耐失透性變劣及便==3· 5%或以上。為防止基本玻每 璃陶瓷之透明声，τ · ^維持玻璃陶瓷之光學均質度及改遠
Zr〇2成分可Γ作点1妨2成分之量較佳為6%或以下。 田 X劑。為沉澱所要晶體，Zr02成分
第17頁 1255261 五、發明說明（14) 量較佳為1 %或 易維持玻璃陶 ζ『〇2成分之量 NM5，La2〇2 時，據發現可 透明度及光學 時，會使基本 度。因此，這 3%或以下Nb2〇5 且更佳為3 %或 為獲付均質 為熔解玻璃材 其他成分可 内加入。例如 可加入至多達 所要品質之低 物。 本發明之低 成分；特佳為 光波電路如晚 面光波電路時 分散將構成嚴 本發明之低 將包含以下氧 以上。為防止基本玻璃之耐失透性變劣及< 瓷之光學均質度及改進玻璃陶瓷之透明度輕 較佳為5 %或以下。 X ’ i及成分係在與成分一起引入玻璃陶 改進基本玻璃熔解性質及明顯改進玻瑪陶更 均質度之成分。然而，添加過量之這些=^ 破璃之熔解性質變劣並損害玻璃陶竟之#分 些成分每一種之量較佳為5%或以下，更佳質 ，LaA及Υζ〇3成分之總量較佳為5%或以下為 以下。 ， 之玻璃陶瓷，Asd3及/或Sb2〇3成分可加入作 料之淨化劑。這些成分總量多達2 %即足夠 在不損害本發明玻璃陶瓷之所要性質之範圍 ’ B2〇3 ’ Ge〇2，F2，Gd203 及Sη02 之一或更多種 總量5%。至於Ρ£〇5，為了以穩定方式製造具 膨脹性透明玻璃陶瓷，較佳不加入此一氧化 膨脹性透明玻璃陶瓷較佳不含Li2〇以外之鹼 實質不含Na20或K20。特定言之，在製造平面 近電信技術所開發之排'列導波栅（A WG )型平 ’半導體没備之使用是必須的，而驗離子之 重的問題。 膨脹性透明玻璃陶瓷可藉由以下步驟製造： 化物質量％ (以總氧化物之量為準）之玻璃材 1255261 五、發明說明（15) 料：
Si〇2 50-65% A 12 0 3 20-30% MgO 0 . 5 - 2 % CaO 0.5-2% SrO 0-10% BaO 1 - 5 % ZnO 0. 5-15% Li2〇 1.5-3.5% Ti02 3^6% Zr 02 卜5 % Nb205 0 - 5 °/〇 L a2 〇3 0 - 5 % Y2〇3 0 - 5 0/〇 As203 及/ 或Sb203 0-2% 在熔解溫度1530 °C或以下熔解 ，將溶解之玻璃材料冷卻 以提供基本玻璃，及將基本玻璃熱處理以引起細/5 -石英 - 晶體或/3 -石英固體溶液晶體在玻璃基質中沉澱。晶粒直 徑可設定在0.001微米至0.1微米之範圍内。為達優異之透 明度及拋光容易度，晶粒直徑較佳為0 . 0 0 1微米-〇· 1微米 ，更佳為0 . 0 0 1微米-0 . 0 1微米。藉由適當調整基本玻璃之 組成及結晶之條件，即可製得此種玻璃陶瓷：即，細晶體__ 分散於玻璃基質，且具所要熱膨脹特徵加上適合作為平面 光波電路之基板之性質如高光學均質度，透明度，耐熱性
第19頁 1255261 五、發明說明（16) 質，機械強度，拋光及餘刻容易度。 在熱處理基本玻璃以引起石英或卢―石英固體溶液沉 殿時，較佳為分二段將基本玻璃熱處理’亦即’在6 8 0 °C -7 3 0 °C下將基本玻璃熱處理2至1 〇小時以進行成核作用，之 後在7 4 0 °C - 7 9 0 °C下將基本玻璃進一步熱處理2至1 0小時以 進行結晶。
本發明之低膨脹性透明玻璃陶瓷可用作為光學導波元件 如排列導波栅（AWG)型平面光波電路之基板。例如，玻璃 陶瓷可形成為具直徑約2 5 · 4毫米-2 5 4毫米及厚度約〇 · 5毫 米-2.0毫米且容易拋光至所要表面粗糙度及平整度之晶r 片。 本發明之光學導波元件可藉由在上述低膨脹性透明玻璃 陶瓷所組成之基板上提供芯並以折射率較芯為小之包層覆 藝芯而製造。在玻璃陶瓷基板之折射率較包層為小之情形 時，可在玻螭陶瓷基板上直接提供芯及包層。 在玻璃陶瓷基板之折射率較塗層為大之情形時，可在破 螭陶瓷基板上提供下包層，並可在下包層上提供芯及上包 層。由於本發明之低膨脹性透明玻璃陶瓷具低膨脹性特徵 及透明度’在此情形時’與由S i單晶構成之基板之情形相 比較，下包層之厚度可作成更小，而因此加工便利且因而 可節省製造成本。
在本發明之光學導波元件中，主要由Si 〇2玻璃製成之 Si02包層即可用作為包層，而摻雜Ge〇2所製成之Si〇2 —Ge〇2 芯即可用作為芯。S i 02包層之折射率可設定在約1 · 4 7 - 2
第20頁 1255261 五、發明說明（17) 1·48，而Si〇2_Ge〇2芯之折射率可藉調整Ge〇2之摻雜量而設 定在約1.47-1.49 。
本發明之光學導波元件可藉由在低膨脹性透明玻璃陶瓷 所製成之基板上提供Si〇2_Ge02芯並以折射率較怒為小之 Si〇2包層覆蓋芯而製成。本發明之光學導波元件也可包含 在低膨脹性透明玻璃陶瓷製成之基板上分別提供之S i 〇2下 包層，Si02-Ge02芯及上Si02包層。
排列導波栅（A W G )型平面光波電路可藉由在低膨脹性透 明玻璃陶瓷所製成之基板上提供排列導波柵，一對板狀導 波器及眾多輸入及輸出導波器而製成。這些導波器可藉，上 述Si 〇2-Ge〇2芯形成所要圖案。為消除導波器雙折射所引起 之極化相關損失，可在排列導波柵之中心提供1 / 2波長片 。此1/2波長片可由例如聚醯亞胺製成。藉由將本發明之 低f，性透明玻璃陶瓷之平均直線熱膨脹係數適當設定於 上^ = f内而因此消除包層與芯間之熱膨脹係數之差異， 即i ^省略1/2波長片之極化非相關AWG型平面光波電路 者，入波長片之過程，即可節省製造及組件之成本。 直線2於本發明之玻璃陶瓷具有較S i單晶基板為小之平 二诂雷“、、膨騰係數’故其可便利地應用於無熱AWG型平面 、在由路’其不必調整溫度即可使用。
其煸；置在基板上混合積體而製成之光學導波元件中， 1相及熱層（heat sink)之角色，而因此基板較佳應 i發二向熱傳導度1^，熱擴散度a及比熱CP。為此目的，在 之坡璃陶瓷中，熱傳導度k較佳為0.7 W/m .k或以
第21頁 1255261 五、發明說明（18) 上，更佳為1.2 W/m .k或以上，熱擴散度a較佳為0.004平 方厘米/秒或以上，更佳為0 . 0 0 5平方厘米/秒或以上，及 比熱Cp較佳為0. 6千焦耳/公斤· k或以上，更佳為0. 7千焦 耳/公斤· k或以上。 呈所要導波圖案之芯可藉由化學蒸氣沉積法（CVD)或火 焰水解沉積法（F H D )形成芯膜，再由反應離子蝕刻（R I E )將 其形成於芯上而製成。包層可利用包括化學蒸氣沉積法 (CVD)或火焰水解沉積法（FUD)之成膜方法形成。作為化學 蒸氣沉積法（CVD)，可使用利用TEOS臭氧之大氣壓CVD (APCVD)法，利用電漿之CVD法及低壓CVD法。 ，
作為本發明光學導波元件之製造方法，可藉火焰水解沉 積法（FHD)在低膨脹性玻璃陶瓷之基板上沉積Si 02玻璃粒 子及3102-0602玻璃粒子以形成3丨02下包層膜及3丨02-0602芯 膜，可藉加熱使下包層膜及芯膜變成透明，之後可藉反應 離子蝕刻（R I E )形成呈所要導波圖案形式之芯及可藉火焰 水解沉積法（FHD)形成覆蓋芯之8丨02上包層。
本發明之光學導波元件也可藉火焰水解沉積法（FHD)在 低膨脹性玻璃陶瓷之基板上沉積8丨02-66〇2玻璃粒子以形成 Si02-Ge02芯膜並藉加熱使玻璃膜變透明而製成。然後，可 藉反應離子蝕刻（R I E)製成呈所要導波圖案形式之芯並可 藉火焰水解沉積法（FHD)製成覆蓋芯之Si 02上包層。 實例 現將就本發明之低膨脹性透明玻璃陶瓷及玻璃陶瓷基板 之實例作說明，並與一些比較實例作比較。
第22頁 1255261 五、發明說明（19) 表1至5顯示本發明低膨脹性透明玻璃陶瓷與玻璃陶瓷基 板以及比較實例之玻璃陶瓷與玻璃陶瓷基板之組成，基本 玻璃溶解溫度，結晶條件，平均直線熱膨脹係數（❹）， 80%透光率波長（t8g)，内透光率，耐熱性質，基本玻璃熔 f性質及溶離鐘離子之量。平均直線熱膨脹係數係藉日本 光學玻璃工業標準（JOGIS 08-1975)之光學玻璃熱膨脹測 量方法測量。 … 、在實例及比較實例中，玻璃材料係在預定之熔解溫度下 溶解^ ’冷卻後之基本玻璃再度加熱以成核（條件··
°C X 5小時），然後結晶（條件：75 0 °C X 5小時），以提 ，實例1至1 2及比較實例1至4之玻璃陶瓷。改變成核及結 條件（加熱時間分別為5小時），即提供實例1 3至1 8之玻 璃陶瓷。在實例1至20及比較實例1及2之玻璃陶竞中，万一 石英固體溶液經觀察係為主晶相。在比較實例3在4之玻璃 陶竟中’鋅尖晶石（ΖηΑ12〇4)經觀察係為主晶相。 您解性質之判斷係藉裸眼觀察熔解溫度及時間，黏度及 脫泡與淨化狀態並廣泛考慮觀察結果而進行。評等係分成 ^段··”良好"以記號〇表示，"合格"以記號△表示及"不 艮以記號X表示。
耐熱性質係如下測量··在溫度分別設定在8 〇 0艺及9 5 0 C 之電壚中，將兩面已拋光之基板試樣（直徑65毫米，厚度 柘6 2 5亳米）快速加熱，在該溫度下保持2小時，然後將基 ^試樣丟進水中。在任一條件下都不破裂的試樣以記號〇 硝不，在9 5 0 °C下破裂的試樣以記號△顯示及在8〇(rc下破
第23頁 1255261 五、發明說明（20) 裂的試樣以記號X顯示。 -Ψ 溶離鋰離子之量係如下計算：將超純水8 0毫升（室溫）及 圓碟（直徑65毫米，厚度0.625毫米）放入膜袋中，將内容 物保持於約3 0 °C 3小時並藉離子色層分析法測量溶離鋰離 子。 表5顯示實例5，1 2及2透明玻璃陶瓷之物理性質。 表1 組成 實例 質量％_1_2_3_^__________ 5 6
Si〇2 A 1 2 〇3 MgO SrO BaO CaO ZnO Li20 Ti〇2 Z Γ 〇2 L a2 0 3 Y2〇3 4^2^3_ 熔解溫度（t ) 1 5 0 0 1 5 0 0 51 . 25 1、 1 , 1 . 10. 2. 4. 2. 52.0 25.5 1.0 1 . 0 1. 0 10.5 2. 5 4. 0 2. 0 51.2 27.5 1 . 0 1 . 0 1 . 5 8. 5 2. 7 4. 1 2. 0 54. 25, 1 _ 1 · 1 . 8. 2. 54. 25, 1 .1 _ 1 · 7. 2. 51 . 2 27. 5 0. 5 1 . 0 2. 0 8. 5 2. 7 4. 1 2. 0 0 0 0 0 0· 1500 1520 1500 1500 成核溫度（°C ) 7 0 0 700 700 700 700 700
第24頁 1255261
五、發明說明（21) 結晶溫度（ °C ) 7 5 0 750 750 750 750 750 平均直線熱 膨脹係數 30 22 19 28 17 17 ί 1 〇-7/ °C ) Π 00 °C- 3 0 0 °C ) 8 0 %透光率 波長（n m ) 440 505 500 460 480 5 10 内透光率 99.8 99.9 99.9 99.9 99.9 99.9 Π 5 5 0 nm)(%) 耐熱性質 〇 〇 〇 Ο Ο Ο 溶解性置 o 〇 o Ο Ο ，Ο 溶離鋰離子之量 (22/ 圓碟）0.21 0.23 0.26 0.22 0.25 0.26 溶離鋰 0.0031 0.0034 0.0038 0 .0 0 3 3 0.0037 0.0038 離子之量 (u g/cm2) 表2 組成 實 例 質量％ 7 8 9 10 11 12 Si〇2 53.4 54. 0 54. 5 54. 5 54. 0 54. 5 A 1 2 〇3 25.6 24. 0 24.0 24.0 23.5 24. 0 MgO 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 0 0. 5 1 . 0 SrO 2. 0 1 . 5 2. 0 2. 2 BaO 1 . 0 1 . 0 2. 0 1 . 5 2. 0 2. 0 CaO 1 . 3 1 . 3 1 . 0 1 . 0 1 . 5 1 . 0 ZnO 6. 7 6. 5 4. 0 5. 0 4. 5 3. 8 第25頁 1255261 五、發明說明（22)
Li90
Ti02 l 4. 0 4. 0 4. 0 4. 0 3. 8 4.0 Zr02 ： 0 2. 0 2.0 2.0 1 . 5 2.0 La203 2. 0 3. 0 2. 0 Y203 2. 0 Nb205 2. 0 2. 0 A s 9 〇 3 0. 5 0. 5 1 . 0 1 . 0 1,0 1 . 0 熔解溫廑（t：) 151 0 1520 1520 1520 1500 1520 成核溫度（°C ) 700 700 700 700 700 700 結晶溫度（°c) 750 750 750 750 750 ，7 5 0 平均直線 熱膨脹係數 24 19 19 20 22 20 Π 0_7/ 0C ) (1 00 〇C - 3 0 0 °C ) 8 0 %透光率 波長（n m ) 535 540 580 570 555 585 内透光率 99.9 99.9 99.9 99.9 99.9 99.7 Π 5 5 0 nm)(%) 耐熱性質 〇 Ο Ο Ο Ο 〇 炫解性質 〇 Ο Ο Ο Ο 〇 溶離鋰離 0 • 24 0.25 0.23 0.22 0. 24 0.23 子之量（“2/圓碟） 溶離鋰 0.0035 0.0037 0.0034 0· 0033 0_ 0035 0· 0 0 3 41 離子之量（“ g / cm 2) 表3
第26頁 1255261 五、發明說明（23) 組成 實例 質量％ 13 14 15 16 17 18 Si〇2 51.7 52.0 5 1.2 54.2 54.0 54.5 A 1 2 〇 3 25.6 25.5 27.5 25.5 24.0 24.0 MgO 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 0 SrO 2. 2 BaO 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 0 2. 0 CaO 1 . 3 1 . 0 1 . 5 1 . 3 1 . 3 1 . 0 ZnO 10.7 10.5 8. 5 7. 7 6.5 3. 8 Li20 2. 2 2. 5 2. 7 2.7 2. 7 ^2. 5 Ti〇2 4. 0 4. 0 4. 1 4. 1 4. 0 4. 0 Zr 02 2. 0 2. 0 2. 0 2. 0 2. 0 2. 0 L a2 〇 3 2. 0 Y2〇3 Nb205 2. 0 A s〇0? 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 1 . 0 熔解溫度（°C ) 1500 1500 1500 1500 1520 1520 成椋溫度（°C ) 720 715 720 710 715 720 結晶溫度（t ) 770 760 760 760 765 770 平均直線 熱膨脹係數 25 19 16 15 15 17 Π 0一V °C ) ( 1 00 〇C- 3 0 0 〇C ) 8 0 %透光率波長 C nm) 460 540 535 510 510 530 1255261
第28頁 1255261
第29頁 1255261
五、發明說明（26)
Ti〇2 3. 0 3. 9 3. 0 5.0 Zr 02 2. 0 2. 0 5.0 3.0 Na203 0. 2 κ2ο 0. 2 Nb205 A s903 0. 9 0. 6 0. 5 熔解溫度（°C ) 1650 1650 1600 1625 成核溫度（°C ) 700 700 700 700 結晶溫度（°c) 750 750 750 750 平均直線熱膨脹係數 C 1 〇-7/ °C) (1 00 °C- 3 0 0 °C ) - 0· 9 -0. 9 37.1 3^3. 7 内透光率（1 5 5 0 nm) (%) 97.0 97.3 97.5 98.0 耐熱性質 Y X 乂 y 熔解性質 X X X y 溶離鋰離子之量（us/圓碟） 0.39 0. 34 0.00 0.00 溶離鋰離子之量 (a g/cm2) 0 .0 0 5 7 0.0050 0. 0000 0. 0000 表6 實例 評估性質 5 12 2 熱學性質 熱膨脹係數 (1 O'7/ °C ) ( 3 0 - 5 0 0 °C ) 17 20 ( 22 轉移點（°C ) 710 761 700 第30頁 1255261 五、發明說明（27) 屈伏點（°c) 826 834 820 熱傳導度k (W/m · k) 1. 3 1 . 3 1 . 3 熱擴散度a ( cm2/ sec ) 0.006 0.006 0.006 比熱Cp (kJ/kg ·1〇 0. 7 0.7 0. 7 機械性質 比重 2.80 2.71 2.82 楊氏模量（GPa) 97.6 96.2 99.0 剛性係數（G P a ) 38. 0 38.6 35.1 蒲松氏比 0.265 0. 247 0.270 奴普硬度H k 680 620 ^72 0 維克氏硬度Η v 730 660 780 磨#率 55 5 1 48 光學性質 折射率588 nm 1.58 1.57 1 . 58 1550 nm 1.56 1.55 1.56 阿貝氏值d 51.2 50.6 51.5 内透光率（％) 5 0 0 nm 84 83 85 (厚度：10 mm) 980 nm 98 97 99 1550 nm 99. 9 99.7 99.9 化學性質 耐水性（粉末法） 0.03 0.00 0.02 耐酸性（粉末法） 0.04 0. 04 0.05 耐鹼性（粉末法） 0.09 0.10 0.12 雷氣性質
第31頁 1255261
五、發明說明（28) 介電損失正切（X 1 (Γ3) 2 5 °C 2 0 0 °C 介電常數（1MHz) 25 °C 2 0 0 °C 2. 5 1. 5 8. 8 28· 0 0. 9 9. 6 31.0 3,0 2. 2 9. 7 32.5 體積電阻（Ω .cm) 25°C 6·2χ 1〇13 3·8χ ΙΟ13 3·5χ 1013 2 0 0 °C 8. 1 χ 10« 4. 8 χ 1 Ο8 4· Ο χ 1 Ο8 使本發明上述實例之基本玻璃在680 °C至730 °C範圍内之 溫度下進行成核熱處理2至10小時及之後在740 °C至950 °C 範圍内之溫度下進行結晶熱處理2至1 〇小時，即可獲得具 平均直線熱膨脹係數（α)在6x 10-7/°c至35x 1 O-7/ °C範獨 内之各種玻璃陶竞。X-射線繞射之結果，這些實例及比較 實例1及2之玻璃陶瓷經測定都含有万-石英固體溶液為主 晶相。比較實例3及4經測定都含有鋅尖晶石（ΖηΑ 1 204 )為主 晶相。 如上所述，藉由將特定量範圍之R0成分及包括La2〇3及、 Y2〇3之其他成分引入含有Ti02 + Zr02作為成核劑之si〇2-Al203 - LhO系統玻璃中，本發明之低膨脹性透明玻璃陶曼即具 有顯著改進之彼等基本玻璃之嫁解及淨化性質，具有特定 低直線熱膨脹係數且也具有優異機械強度，可加工性，透 明度及光學均質度。本發明之玻璃陶瓷不僅可使用於光學 組件，基板及各種電子材料，而且也適合作為假晶片（在 製造積體電路之擴散方法及低壓CVD方法中，用於維持爐 中氣體流及溫度之均勻度之晶片）之替代材料，其通常係 由矽或人造石英製成。本發明之低膨脹性透明玻璃陶瓷也
1255261 五、發明說明（29) 可適當地用於光學導波元件，尤其是用作為AWG型平面光 波電路之基板。
Bill 第33頁

Claims (1)

  1. I253felll224〇號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(95年2月） _*____丨 ι_« ·_·Ι_·__»Ι_Ι»_Ιί1·!Γ*.νΓ~· * 修用 ΙΊ I 公告本 4ΐη>α π. ζ·/ 1 1. -種低膨紐透日璃喊’其係由在⑸代或訂之熔解溫度下製 備之原料玻璃經熱處理而得者，該玻璃陶瓷在1〇〇。匚至3⑽。C溫度範圍 内之平均直線熱雜係數在+6 x 10?c至+35 χ 1〇-外之範圍^ 透光率波長(T8G)為毫微米或以下，含有以英❹_石翻溶體作 為主晶相’且含有1.5以上且不到3.0質量％ Li2〇，以總氧化物之量為 準。 2·如申料娜S丨第1項之彡祕透明賴喊，其巾前述平均直線熱 膨脹係數係在+15X 1〇力。(：至+30X 10·7Λ：之範圍内。 3· —種低膨脹性透明玻璃陶瓷，其平均直線熱膨脹係數在1〇〇1至3⑼。c 溫度範圍内係在+6\10_7/。(：至+35\1〇-7/。〇之範圍内，厚度1〇毫米之板 在光波長1550毫微米下之内透光率為75〇/〇或以上，含有石英或冷_石 英固溶體作為主晶相，且含有1_5以上且不到3.0質量。/。Li2〇，以總氧化 物之量為準。 4·如申請專利範圍第3項之低膨脹性透明玻璃陶瓷，其中前述平均直線熱 膨脹係數係在+15X 1(T7/°C至+30X 1(T7/°C之範圍内。 5·如申請專利範圍第1至4項中任一項之低膨脹性透明破璃陶瓷，其耐熱 溫度為800°C或以上。 6·如申請專利範圍第1至4項中任一項之低膨脹性透明坡璃陶瓷，其楊氏 模量為90 GPa或以上。 7·如申請專利範圍第5項之低膨脹性透明玻璃陶瓷，其楊氏模量為9〇 Gpa 或以上。 8·如申請專利範圍第1至4項中任一項之低膨脹性透明坡璃陶资，其中溶 離鋰離子之量為少於0.0050微克/平方厘米。 U:\TYPE\WCK\說明書\70882-950227.DOC\1\LLM -34- 1255261 其中溶離鋰離予之量 其中溶離鋰離予之量 中〉各離鯉離予之量 9.如申請專利範圍第5項之低膨脹性透明玻璃陶瓷 為少於0.0050微克/平方厘米。 1 〇·如申請專利範圍第6項之低膨脹性透明玻璃陶瓷 為少於0.0050微克/平方厘米。 11.如申請專利範圍第7項之低膨脹性透明玻璃陶瓷 為少於0.0050微克/平方厘米。 12·如申請專利範圍第1至4中任一項之低膨脹性透明玫璃陶、 下氧化物質量％(以總氧化物之量為準）： 其包含以 Si〇2 50-65% A12〇3 20-30% Mg〇 0.5-2% Ca〇 0.5-2% Sr〇 0-10% BaO 1-5% ZnO 0.5-15% Li2〇 1.5%以上且不到3 ·0〇/〇 Ti02 3-6% Zr02 1-5% Nb205 0-5% La203 0-5% Y2〇3 0-5% As203及/或 Sb203 0-2%。 13·如申請專利範圍第12項之低膨脹性透明玻璃陶瓷，其包‘. U:\TYPE\WCK\說明書 \70882-950227.DOC\1\LLM 35· 1255261 三或更多種RO成分(其中R為Mg，Ca，Sr，Ba或Zn)，其量為〇.5質量％ 或以上’包含較其他R〇成分大質量％2ZnO，包含R0成分總量為3·5重 量％或以上，且包含R，〇成分(其中R，為Mg，Ca，Ba或Sr)之總量為3-13 質量％(以上均以總氧化物之量為準）。 14· 一種製造玻璃陶瓷之方法，包含下列步驟·· 將包含以下氧化物質量％ (以總氧化物之量為準)之麵材科： Sl°2 50-65% A12〇3 20-30% Mg0 0.5-2% CaO SrO 0.5-2% 0-10% BaO ZnO 1-5% 0.5-15% Li20 1.5%以上且不到3.〇〇/〇 Ti〇2 Zr02 3-6% 1-5% Nb205 0-5% La203 0-5% Y2O3 As2〇3 及/或 Sb2〇3 0-5% 0-2% 在l53〇C或以下之溶解溫度下嫁解； 將熔融玻璃材料冷卻以提供基本玻璃；及 將基本玻璃«伽引起&石英晶體或心石英固溶體晶^ 殿。 U:\TYPE\WCK\說明書 \70882-950227.DOC\1 \LLNi -36 - 1255261 15.如申請專利顧第〗至4項中任__項之低膨脹性透明麵陶$，其係用 於玻璃陶瓷基板之製造。 A 16·如申請專利範圍第丨至4項中任—項之低膨脹性透明玻璃陶$，其係用 於光學導波元件之製造，觀科波元件包含如_請專利範圍第㈣ 之低膨脹性透明玻璃_㈣得之玻_资基板，及前述破璃陶資基 板上提供之芯及包層，該包層具有較該芯為小之折射率。 π·如申請專利範m第1至4項中任_項之低膨脹性透明玻璃喊，其係用 於光學導波元件之製造，該光學較元件包含如中請專·圍第柯 之低雜性透明朗喊所製得之玻璃喊基板、前述麵陶資基板 上提供之SiOrGe〇2芯及覆蓋該芯之别〇2包層。 I8·如申請專利範®第I6項之低膨脹性透贼璃喊，其中該包層包含下 包層及上包層，及該下包層係提供於基板上，而芯及上包層則提供於 下包層上。 19·如申請專利範圍第16項之低膨脹性透明玻璃陶瓷，其中該芯係提供為 排列導波柵(AWG)，一對片狀導波器及眾多輸入及輸出導波器，且可 作為光學多路轉換或去多路轉換電路。 20. 如申請專利範圍第18項之低膨脹性透明玻璃陶瓷，其中該芯係提供為 排列導波柵(AWG)，一對片狀導波器及眾多輸入及輸出導波器，且可 作為光學多路轉換或去多路轉換電路。 21. —種製造光學導波元件之方法，包含下列步驟：在如申請專利範圍第 15項之低膨脹性透明玻璃陶瓷所製得之基板上藉反應離子蝕刻(Rm)形 成芯，然後形成包層覆蓋該芯。 22·如申請專利範圍第21項之製造光學導波元件之方法，其中該芯為si〇r U:\TYPE\WCK\說明書 \70882-950227.DOC\1\LLM -37- 1255261 Ge〇2及該包層為Si〇2包層。 23·如申請專利範圍第21或22項之製造光學導波元件之方法，其中芯膜係 藉化學蒸氣沉積法(CVD)在基板上形成及其後該芯係藉反應離子蝕刻 (RIE)形成。 24·如申請專利範圍第21或22項之製造光學導波元件之方法，其中下包層 及芯膜係藉化學蒸氣沉積法(CVD)在基板上形成及其後芯係藉反應離子 蚀刻(RIE)形成。 25. 如申请專利範圍第23項之製造光學導波元件之方法，其中下包層及芯 膜係藉化學蒸氣沉積法(CVD)在基板上形成及其後芯係藉反應離子蚀刻 (RIE)形成。 26. 如申請專利範圍第以或？2項之製造光學導波元件之方法，其中別〇2_ Ge〇2玻璃粒子係藉火焰水解沉積法(FH〇)沉積在基板上以形成沿a— Ge〇2芯膜，該芯膜係藉加熱變成透明及其後該芯係藉反應離予蝕刻 (RIE)形成呈導額案之形式，及覆蓋芯之Si〇2上包層係藉火財解= 積法(FHD)形成。 27·如申請翻侧第26項之製造光科波元件之方法，財如2破魅子 及SiOrGe〇2玻璃粒子係藉火焰水解沉積法(FHD)沉積在基板上以形成 SiO2下包層膜及Si〇rGe〇2芯膜，該下包層膜及該芯膜係藉加熱變成透 明及其後該芯係藉反應離子蝕刻(RIE)形成呈導波圖案之形式及=蓄斗 之Si〇2上包層係藉火焰水解沉積法(FHD)形成。 ^ 28. -種光學導波器，其包含製成呈導波圖案形式之芯及覆蓋破璃陶 板上提供之芯之包層，其中前述玻_絲板係由如巾請專利: 15項之低膨脹性透明玻璃陶资所製得者。 弟 U:\TYPE\WCK\說明書 \70882-950227.DOC\1\LLM -38-
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