JPH08160236A

JPH08160236A - 光導波路の作製方法

Info

Publication number: JPH08160236A
Application number: JP30374494A
Authority: JP
Inventors: Tomokane Hirose; 智財広瀬; Hiroo Kanamori; 弘雄金森; Tetsuya Hattori; 哲也服部
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1994-12-07
Filing date: 1994-12-07
Publication date: 1996-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】変形が少なく良好な偏波特性を示す光導波路
を作製する。【構成】基板上に火炎堆積法をもちいて下部クラッド
層、コアおよび上部クラッド層からなるガラス導波層を
形成してから基板をチップ化した後で、このチップ上の
ガラス層にウェットエッチングを施す。これによって、
上部クラッド層のうち屈折率変動幅の大きい上部を除去
されるので、除去後の上部クラッド層の屈折率変動幅は
十分に小さくなる。また、ガラス導波層の側面からもエ
ッチングが進行することにより、チップ化の際に導波層
側部に形成された歪み部が除去されるので、ガラス導波
層の屈折率変動をさらに低くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、火炎堆積法を用いた光
導波路の作製方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】火炎堆積法を用いた従来の光導波路の作
製方法には、例えば、特開昭５８−１０５１１１に記載
されるようなものがある。図１は、この作製方法を説明
するフローチャートである。この方法では、まず、火炎
バーナにＳｉＣｌ₄、ＢＢｒ₃およびＰＯＣｌ₃を供給
しながら火炎中で生成されたガラス微粒子をシリコンウ
ェーハに吹き付けて、ウェーハ上に下部クラッド層とな
るべき多孔質のガラス微粒子層（ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋
Ｐ₂Ｏ₅）を形成する。次に、バーナにＳｉＣｌ₄、Ｇ
ｅＣｌ₄、ＢＣｌ₃およびＰＯＣｌ₃を供給しながら火
炎中で生成されたガラス微粒子をシリコンウェーハに吹
き付けて、下部クラッド層の上にコアとなる多孔質のガ
ラス微粒子層（ＳｉＯ₂＋ＧｅＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ｐ₂Ｏ
₅）を形成する。これらのガラス微粒子層はスス状のも
のなので、ガラス微粒子層を形成する上記の工程はスス
付けと呼ばれる（図１のステップ１００）。

【０００３】続いて、これら二つのガラス微粒子層を焼
結してから徐冷して透明ガラス化する（ステップ２０
０）。次に、このようにして形成したコア層に適当なパ
ターニング加工を施して、所望の光導波路パターンを有
するコアを形成する（ステップ３００）。通常は、大量
生産のために複数のコアを一度に形成する。

【０００４】この後、下部クラッド層及びコアの上に上
部クラッド層となるべきガラス微粒子層を下部クラッド
層と同様にしてスス付けし（ステップ４００）、その
後、焼結、徐冷して上部クラッド層を形成する（ステッ
プ５００）。最後に、シリコンウェーハをダイシング
し、各コアが形成された部分ごと切り分けてチップ化す
る（ステップ６００）。このようにすることで、複数の
光導波路を一括して作製することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の作製方法では、
上記の石英系ガラスとシリコンのようにガラス導波層と
基板とで熱膨脹係数が異なる場合、ガラス微粒子層の透
明ガラス化の際にガラス層の内部（主として上部クラッ
ド層）に不均一な応力が発生する。これにより、ガラス
層の内部で屈折率が不均一となる結果、ＴＥモードおよ
びＴＭモードの伝送特性に異なる影響を与えて偏波特性
が劣化するという問題が生じる。また、応力の発生によ
って光導波路に変形が生じるため、この光導波路に光コ
ネクタ等を用いて光ファイバを接続する場合、光導波路
のコアと光ファイバのコアとの間に位置ずれが生じやす
く、接続損失が大きくなりやすい。

【０００６】さらに、基板をチップに切り分ける際、ガ
ラス導波層の側部に機械的な歪みが生じて残留するが、
この残留歪もガラス層の屈折率を不均一にして伝送特性
に影響を与え偏波特性を劣化させるので、光導波路の作
製上問題となる。

【０００７】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、変形が少なく良好な偏波特性を示す光
導波路を作製することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明の光導波路の作製方法は、基板上に形成
された下部クラッド層と、この下部クラッド層の上に形
成されたコアとを有する光導波路基体を用意する第１の
工程と、この光導波路基体の上に火炎中で生成したガラ
ス微粒子を吹き付けて上部クラッド層となるガラス微粒
子層を形成する第２の工程と、このガラス微粒子層に熱
処理を施すことにより、このガラス微粒子層を透明ガラ
ス化して上部クラッド層を形成する第３の工程と、上記
の工程によりガラス層が形成された基板を切り分けてコ
アを有するチップにする第４の工程と、このチップが有
する上部クラッド層の上部を除去することにより、次の
ような下部クラッド層との屈折率差比Δｎ Δｎ＝（ｎ−ｎ₂）／ｎ₂×１００［％］（ｎは対象物の屈折率、ｎ₂は前記下部クラッド層の屈
折率）を用いて表現される上部クラッド層の層厚方向に
沿った屈折率分布において屈折率差比Δｎの変動幅が約
０．０５［％］以下となるような厚さに上部クラッド層
を成形する第５の工程とを備えている。

【０００９】第１の工程は、火炎中で生成したガラス微
粒子を基板に吹き付けて前記下部クラッド層となるガラ
ス微粒子層を形成し、次いで、このガラス微粒子層の上
に火炎中で生成したガラス微粒子を吹き付けてコアとな
るガラス微粒子層を形成し、この後、これらのガラス微
粒子層に熱処理を施することによりこれらのガラス微粒
子層を透明ガラス化して、下部クラッド層およびコア層
を形成し、続いて、このコア層にパターニング加工を施
し、所定の光導波路パターンを形成することにより、光
導波路基体を作製する工程であっても良い。また、下部
クラッド層となるガラス微粒子層に熱処理を施して透明
ガラス化してから、コアとなるガラス微粒子層を形成
し、これに熱処理を施して透明ガラス化することによ
り、光導波路基体を作製しても良い。

【００１０】また、第５の工程における上部クラッド層
の上部の除去は、エッチングや研磨により行うことがで
き、特に、ウェットエッチングによって行うと良い。こ
のウェットエッチングは、ＨＦ−ＮＨ₄Ｆ溶液をエッチ
ング液として用いることにより行うことができる。

【００１１】基板としてシリコンウェーハを用い、ガラ
ス微粒子として石英系のガラス微粒子を吹き付ける場合
には、第５の工程において、上部クラッド層を約１０〜
約３０μｍの厚さに成形すると良い。このとき、第５の
工程において、前記上部クラッド層の上部を約１０〜約
２０μｍだけ除去するとさらに良い。

【００１２】

【作用】本発明者らの知見によれば、火炎堆積法を用い
た光導波路の作製方法において、上部クラッド層の形成
の際、すなわち上部クラッド層となるガラス微粒子層の
透明ガラス化の際に発生する内部応力は、上部クラッド
層のうち上面に近い部分ほど大きくなる。そこで、本発
明の光導波路の作製方法では、上部クラッド層のうち、
内部応力が大きく、したがって屈折率変動幅の大きい上
部を除去することによって、除去後の上部クラッド層の
内部応力を十分に抑え、その層厚方向に沿った屈折率の
変動幅を約０．０５％以下と十分に小さくしている。こ
のため、本発明により作製される光導波路は、変形が少
なく、良好な偏波特性を示す。

【００１３】また、本発明のうちウェットエッチングに
より上部クラッド層の上部を除去する方法では、ガラス
導波層の側面からもエッチングが進行することにより、
チップ化の際に導波層側部に形成された歪み部が除去さ
れる。これによって、ガラス導波層の屈折率変動がさら
に低減されるので、この方法により作製される光導波路
は、変形が非常に小さく、極めて良好な偏波特性を示
す。

【００１４】本発明者らの知見によれば、基板としてシ
リコンウェーハを用い、ガラス微粒子層として石英系の
ガラス微粒子層を形成した場合には、上部クラッド層を
約μｍ以下の厚さに成形すると、層厚方向に沿った上部
クラッド層の屈折率変動幅が約０．０５％以下になる。
また、上部クラッド層を約１０μｍ以上の厚さに成形す
ると、十分な光の閉じ込め作用が得られ、伝送損失が十
分に低い光導波路が作製される。特に、上部クラッド層
を約１０〜約３０μｍの厚さに成形すると、上部クラッ
ド層の層厚方向に沿った屈折率変動幅が極めて低いうえ
に、伝搬光の放射損失も十分に低い光導波路が得られる
ので、非常に好適である。

【００１５】また、基板としてシリコンウェーハを用
い、ガラス微粒子層として石英系のガラス微粒子層を形
成した場合には、ウェットエッチングにより上部クラッ
ド層を約１０μｍ以上除去すると、導波層の歪み部が十
分に除去される。また、上部クラッド層の除去部の厚さ
を約２０μｍ以下にすると、エッチングにより生じる導
波層側面の面だれが十分に抑えられる。これにより、変
形が少なく、良好な偏波特性を示す光導波路が作製され
る。

【００１６】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明の実施
例を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の
要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【００１７】図２は、本実施例の光導波路の作製方法を
説明するフローチャートである。また、図３〜図９は、
本実施例の作製方法の一部を示す工程図である。本実施
例では、直径４インチ、厚さ１．０ｍｍのシリコンウェ
ーハを基板として用意し、このウェーハ上に火炎堆積法
を用いて石英系ガラスからなる導波層を形成する。

【００１８】まず、図３のように、シリコンウェーハ１
上に下部クラッド層となる第１のガラス微粒子層１０を
形成する。これは、酸水素炎バーナ５０を用い、酸水素
炎中にガラス微粒子１０の原料となるＳｉＣｌ₄等の原
料ガスを燃料（Ｏ₂、Ｈ₂）とともに送り込みながら、
火炎中で生成される石英系ガラスの微粒子をシリコンウ
エーハ１に直接吹き付けることにより行う。バーナ５０
をシリコンウェーハ１の上方で繰り返し移動させること
により、厚さの均一なガラス微粒子層を形成する（図
３）。続いて、同様の方法により、第１のガラス微粒子
層１０上にコアとなる第２のガラス微粒子層２０を形成
する（図４）。

【００１９】これらのガラス微粒子層はスス状のものな
ので、ガラス微粒子層を形成する上記の工程はスス付け
と呼ばれる（図２のステップ１００）。

【００２０】第１のガラス微粒子層１０を形成するとき
には、ドーパント原料たるＢＣｌ₃およびＰＯＣｌ₄の
ガスをガラス原料のＳｉＣｌ₄とともに酸水素炎中に送
り込む。第２のガラス微粒子層２０を形成するときは、
ＢＣｌ₃およびＰＯＣｌ₄に加えて、コアの屈折率を高
めるドーパントの原料ガスとしてＧｅＣｌ₄を送り込
む。

【００２１】次に、ガラス微粒子層１０および２０が形
成されたシリコンウエーハ１を焼結炉中で加熱した後、
徐冷して、ガラス微粒子層１０および２０を焼結する
（図２のステップ２００）。二つのガラス微粒子層は透
明ガラス化し、これによりシリコンウエーハ１上に下部
クラッド層１１（ＳｉＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ｐ₂Ｏ₅）、お
よびコア層２１（ＳｉＯ₂＋ＧｅＯ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ｐ₂
Ｏ₅）が形成されることになる（図５）。このように、
本実施例では、下部クラッド層１１とコア層２１を同時
に透明ガラス化することにより、効率良く作業を行って
いる。

【００２２】次いで、コア層２１にパターニング加工を
施すべく、コア層２１の上面にフォトリソグラフィ技術
を用いて所定の光導波路パターンを有するフォトレジス
ト６０を形成する（図６）。この後、コア層２１に対し
て反応性イオンエッチングを施し、その後、フォトレジ
スト６０を除去して、１×８分岐のコア２２を形成す
る。このコア２２は、順次に設けられたＹ分岐部によっ
て１本から８本に分岐する形状のものである（図７）。
以上が、コア加工である（図２のステップ３００）。

【００２３】なお、図６や図７では単一のコア２２を示
してあるが、実際には、複数の光導波路パターンを有す
るフォトレジストを用いて反応性イオンエッチングを行
い、図１０のように、ウェーハ１上に複数のコア２２を
形成する。これによって、本実施例の光導波路基体が完
成する。

【００２４】次に、この光導波路基体の上に上部クラッ
ド層となる第３のガラス微粒子層３０をスス付けする
（図２のステップ４００）。これは、第１のガラス微粒
子層１０と同様に、酸水素炎中にドーパント原料たるＢ
Ｂｒ₃およびＰＯＣｌ₄のガスをＳｉＣｌ₄とともに送
り込みながら、火炎中で生成されるガラス微粒子をコア
２２および下部クラッド層１１の上面に吹き付けること
により行う（図８）。

【００２５】この後、このガラス微粒子層３０を焼結し
て、ドーパントの添加された上部クラッド層３１（Ｓｉ
Ｏ₂＋Ｂ₂Ｏ₃＋Ｐ₂Ｏ₅）を形成する（図２のステッ
プ５００）。この上部クラッド層３１は、下部クラッド
層１１と組み合わさって一つのクラッドを構成してお
り、このクラッドはコア２２の側周面を包囲している
（図９）。

【００２６】コアやクラッド層のドーパント濃度は、光
導波路の比屈折率差が、０．３％になるように設定す
る。本実施例では、上部クラッド層３１に５．６ｗｔ％
のＢ₂Ｏ₃および３．３ｗｔ％のＰ₂Ｏ₅を添加してい
る。また、コア２２には、２．３ｗｔ％のＢ₂Ｏ₃、
１．６ｗｔ％のＰ₂Ｏ₅、５．４ｗｔ％のＧｅＯ₂を添
加している。下部クラッド層１１には２．３ｗｔ％のＢ
₂Ｏ₃および１．６ｗｔ％のＰ₂Ｏ₅を添加している。
これにより、コア２２の屈折率は１．４６３２に、上部
および下部クラッド層の屈折率は１．４５８８に設定さ
れる。

【００２７】下部クラッド層１１の層厚は約４０μｍ、
上部クラッド層３１の層厚（コアの上面から上部クラッ
ド層３１の上面までの厚さ）は約４０μｍとし、コア２
２は８×８μｍの断面を有するように形成する。これに
より、シリコンウェーハ１上に約９０μｍの層厚を有す
るガラス導波層が形成される。

【００２８】次に、シリコンウェーハ１（図１０）をダ
イシングソーを用いてダイシングし、各コア２２が形成
された部分ごとに切り分けてチップ化する。各チップ
は、５ｍｍ×４０ｍｍの平面形状を有している。これら
のチップは、１×８分岐型の光導波路として機能する。

【００２９】以上の手順は、従来の光導波路の作製方法
と同様である。一般に、上記のような火炎堆積法を用い
た光導波路の作製方法では、ガラス微粒子層を焼結炉中
で加熱した後、徐冷する際に、基板材料であるシリコン
の方が導波層を構成する石英系ガラスよりも熱膨張係数
が大きいことから、シリコンウェーハが強く収縮する。
これにより、ガラス導波層の内部には積層面に沿った方
向に応力が発生する。下部クラッド層とコアを形成して
から上部クラッド層を形成する方法では、この応力は主
として上部クラッド層に発生し、その大きさは導波層の
表面に近いほど大きい。

【００３０】ガラスの内部に応力が発生すると、光弾性
効果により応力発生部の屈折率が増加する。ガラス導波
層内部の応力の大きさは導波層の表面に近いほど大きい
ので、上部クラッド層の屈折率増加量も導波層の表面に
近いほど大きくなる。これにより、コアと上部クラッド
層との屈折率差が低くなるので、光の閉じ込め作用が弱
まり、放射損失が増加する。

【００３１】上記のように上部クラッド層３１では層厚
方向に沿って屈折率増加量が変化しているので、導波モ
ードであるＴＥモードとＴＭモードとでは屈折率変化の
影響が異なり、その結果、ＴＥモードとＴＭモードとで
放射損失の増加量が異なることになる。このため、両モ
ード間の伝送損失の差、すなわち、偏波特性が大きくな
る。偏波方向によって伝送特性が異なると通信上好まし
くないので、偏波方向に応じた伝送特性の差が増大した
ことは、偏波特性が劣化したと言うこともできる。

【００３２】本実施例では、上部クラッド層３１にエッ
チングを施してその上部を除去し、上部クラッド層３１
を基板材料であるシリコンと基板上に形成する石英系ガ
ラスに応じた適切な厚さに成形することにより、上部ク
ラッド層３１の層厚方向に沿った屈折率の変動幅を十分
に小さくしている。

【００３３】すなわち、本実施例では、シリコンウェー
ハ１を切り分けてチップ化した後、チップをＨＦ−ＮＨ
₄Ｆ溶液に２００分間浸漬して、チップ上の石英ガラス
層、すなわち導波層のウェットエッチングを行う（図２
のステップ７００）。エッチング液としてＨＦ−ＮＨ₄
Ｆ溶液を用いたのは、液としての安定性やエッチングの
均一性を考慮したものである。

【００３４】これにより、チップ上の上部クラッド層３
１（厚さ約４０μｍ）が全面エッチングされてその上部
が１０μｍ除去され、層厚が約３０μｍになる。本実施
例の光導波路の作製は、以上のようにして完了する。

【００３５】本実施例では、ウェットエッチングによっ
て、上部クラッド層３１のうち屈折率変動幅の大きい上
部が除去される。これにより、エッチング後に残る上部
クラッド層３１の屈折率変動幅は小さくなる。

【００３６】また、一般に、基板を切り分けてチップ化
する際には、機械的変形が生じて、ガラス導波層の側部
に歪が残留する。この残留歪も導波層の屈折率変動を生
じさせて偏波特性を劣化させる。

【００３７】本実施例では、ウェットエッチングにより
ガラス導波層の上部のみならずその側部も除去されるの
で、これにより導波層の歪み部が除去される。したがっ
て、本実施例によれば、上部クラッド層３１の上部除去
による効果と導波層の歪み部除去による効果とが相舞っ
て、エッチング後に残る上部クラッド層３１の屈折率変
動幅は極めて小さくなる。

【００３８】図１１は、本実施例により作製された光導
波路について、ガラス導波層の層厚方向に沿った屈折率
分布を示すグラフである。グラフの横軸座標はシリコン
ウェーハ１の上面からガラス導波層の各部に至るまでの
ガラス層の厚さを示し、縦軸座標はガラス導波層と下部
クラッド層１１との屈折率差を表す屈折率差比Δｎであ
る。この屈折率差比Δｎは公知のＲＮＦ（屈折ニアフィ
ールド）法により測定されたものである。なお、ＲＮＦ
法は、光工学ハンドブック（朝倉書店、１９８６年）の
３７０頁に記載されている。

【００３９】屈折率差比Δｎは、 Δｎ＝（ｎ−ｎ₂）／ｎ₂×１００［％］のように表される。ここで、ｎはガラス導波層の各部に
おける屈折率であり、ｎ₂は下部クラッド層の屈折率で
ある。なお、下部クラッド層の屈折率ｎ₂は、石英ガラ
スに添加されるドーパントの種類とその添加濃度により
定まる設計値である。

【００４０】図１１のように、本実施例により作製され
た光導波路では、上部クラッド層における屈折率変動の
幅は約０．０５％となっており、コアの屈折率差比（約
０．３％）と比較しても、屈折率分布がほぼ均一である
と言える程度の大きさに屈折率変動幅が抑えられてい
る。

【００４１】このことは、上部クラッド層３１の内部応
力が十分に小さくなっていることを示すものであり、し
たがって、本実施例により作製される光導波路は変形が
小さいものとなる。

【００４２】本発明者らの知見によれば、本実施例のよ
うに基板材料がシリコンで、導波層を構成するガラスの
種類が石英を主成分とする石英系ガラスの場合には、上
部クラッド層を約３０μｍ以下の厚さに成形すると、層
厚方向に沿った上部クラッド層の屈折率変動幅が約０．
０５％以下になる。また、上部クラッド層を約１０μｍ
以上の厚さに成形すると、十分な光の閉じ込め作用が得
られ、伝送損失が十分に低い光導波路が作製される。特
に、上部クラッド層を約１０〜約２０μｍの厚さに成形
すると、層厚方向に沿った屈折率変動幅が極めて低く、
伝搬光の放射損失も十分に低くなので、変形が少なく極
めて良好な偏波特性を示す光導波路が得られる。

【００４３】本発明者らは、上記実施例との比較のた
め、エッチングにより上部クラッド層の厚さを約３０μ
ｍにする代わりに、当初から上部クラッド層を３０μｍ
の厚さに形成して光導波路を作製した（比較例１）。上
部クラッド層をシリコンウェーハ１上に形成した後は、
実施例１と同様にウェーハ１を切り分けチップ化する。
このチップは、実施例１と同様の平面形状（５ｍｍ×４
０ｍｍ）を有するものである。

【００４４】この方法は、上部クラッド層が厚いほど屈
折率変動幅が大きいことに着目して上部クラッド層の厚
さを調整することにより、ガラス微粒子層の透明ガラス
化の際に発生する応力を低減しようとするものである。

【００４５】本発明者らは、本実施例および上記比較例
１により作製された光導波路について、その偏波特性、
伝送損失および８本の光ファイバを内蔵する光コネクタ
との接続損失を測定した。測定は、８本に分岐した各コ
アについて行った。次の表は、各分岐コアについて測定
した結果のうち、最大値および最小値を示すものであ
る。

【００４６】

【表１】

【００４７】この表に示されるように、本実施例により
作製された光導波路は、屈折率変動幅が十分に低くなっ
ている結果、良好な偏波特性を示すとともに、光コネク
タとの接続損失も十分に小さくなっている。

【００４８】各分岐コア間で伝送損失のばらつきが少な
くなっており、好適である。また、比較例１により作製
された光導波路も、形成する上部クラッド層の厚さを調
整したことにより十分に良好な偏波特性を示し、接続損
失も十分に低くなっている。しかし、比較例１の方法で
は、シリコンウェーハ１のチップ化の際に生ずる導波層
の歪み部が除去されない。この歪み部の影響は導波層の
側面に近い分岐コアほど大きいので、比較例１による光
導波路は、表１のように偏波特性や伝送損失が各分岐コ
ア間で多少ばらつきが大きくなっている。

【００４９】これに対し、本実施例による光導波路は、
導波層の歪み部が除去されているので、良好な偏波特性
を示すのみならず、偏波特性や伝送損失のばらつきも小
さくなっているので極めて好適である。

【００５０】さらに、本発明者らは、本実施例との比較
のため、ウェットエッチングによる上部クラッド層３１
の除去部の厚さを本実施例よりも大きくして光導波路を
作製した（比較例２）。

【００５１】すなわち、比較例２の方法では、上部クラ
ッド層３１を約５９μｍの厚さに形成してから、シリコ
ンウェーハ１をチップ化（チップの平面形状は実施例と
同じ。）した後、このチップをＨＦ−ＮＨ₄Ｆ溶液に約
６００分間浸漬する。このウェットエッチングにより、
チップ上の上部クラッド層３１の厚さを実施例と同じ約
３０μｍにする。

【００５２】エッチング後の上部クラッド層３１の厚さ
は実施例と同じであるが、実施例では上部クラッド層３
１の上部が約１０μｍだけ除去されているのに対し、比
較例２では約２９μｍ除去されている点が実施例と異な
っている。

【００５３】比較例２の場合も、本実施例と同様に、エ
ッチングによって上部クラッド層３１のうち屈折率変動
幅の大きい上部が除去される。また、ガラス導波層の側
面からもエッチングが進行する結果、導波層の側部も上
部クラッド層３１の上部と同様に除去されて導波層の歪
み部が除去される。このようにして作製された光導波路
について、ガラス導波層の屈折率分布をＲＮＦ法を用い
て測定したところ、上部クラッド層３１の屈折率変動幅
は０．０５％以下と十分に小さくなっていた。

【００５４】しかしながら、比較例２の方法では、エッ
チングにより除去されるガラス層側部の厚さが大きいの
で、エッチングによって生じる導波層側面の面だれが顕
著になる。このような面だれが生じた端面に光コネクタ
の平坦な端面を当接させて光導波路と光コネクタとを接
続しようとすると、光導波路と光ファイバとのコア同士
の間に位置ずれ及び角度ずれが生じやすくなる。これ
は、光線路の伝送損失を増大させる原因となって好まし
くない。

【００５５】本発明者らは、上記比較例２により作製さ
れた光導波路について、その偏波特性、伝送損失および
８本の光ファイバを内蔵する光コネクタとの接続損失を
測定した。次の表は、各分岐コアについて測定した結果
のうち、最大値および最小値を示すものであり、実施例
により作製された光導波路についての測定結果も併記し
てある。

【００５６】

【表２】

【００５７】この表に示されるように、比較例２による
光導波路の偏波特性は十分に小さくなっている。しかし
ながら、各分岐コア間でのばらつきが実施例にくらべて
大きく、さらに、伝送損失や接続損失も大きくなってい
る。

【００５８】本発明者らの知見によれば、本実施例のよ
うに基板材料がシリコンで、導波層を構成するガラスの
種類が石英を主成分とする石英系ガラスの場合には、エ
ッチングにより上部クラッド層３１の上部を約１０μｍ
以上除去すれば、導波層の歪み部を十分に除去すること
ができる。また、エッチングによる上部クラッド層３１
の除去部の厚さを約２０μｍ以下とすれば、導波層側面
の面だれを十分に抑えることができる。したがって、基
板材料がシリコンで、導波層を構成するガラスの種類が
石英を主成分とする石英系ガラスの場合には、上部クラ
ッド層の上部を約１０〜約２０μｍだけ除去すると、変
形が少なく、極めて良好な偏波特性を示し、なおかつ光
コネクタと接続した場合にも接続損失や伝送損失が十分
に低い光導波路を作製することができる。

【００５９】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、様々な変形が可能である。例えば、基板材料や導
波層を構成するガラスの種類が本実施例と異なる場合で
も、上部クラッド層の上部を適切な厚さだけ除去して、
諸条件に応じた適切な厚さに成形することで、上部クラ
ッド層の屈折率変動幅を十分に抑えることができる。こ
れにより、変形が少なく、良好な偏波特性を示し、光コ
ネクタとの接続損失の小さい光導波路を作製することが
できる。

【００６０】

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の光
導波路の作製方法では、上部クラッド層のうち屈折率変
動幅の大きい上部を除去して、上部クラッド層を適切な
厚さに成形することにより、除去後の上部クラッド層の
屈折率変動幅を約０．０５％以下と十分に小さくしてい
る。したがって、本発明によれば、変形が少なく、良好
な偏波特性を示す光導波路を作製することができる。

【００６１】本発明のうちウェットエッチングを用いる
方法では、ガラス導波層の側面からもエッチングが進行
することを利用して、チップ化の際に導波層側部に形成
された歪み部を除去し、これによって、ガラス導波層の
屈折率変動をさらに低減する。したがって、この方法に
よれば、変形が非常に小さく、極めて良好な偏波特性を
示す光導波路を作製することができる。

【００６２】基板としてシリコンウェーハを用い、ガラ
ス微粒子層として石英系のガラス微粒子層を形成した場
合には、上部クラッド層を約１０〜約３０μｍの厚さに
成形すると、上部クラッド層の屈折率変動幅が十分に抑
えられるとともに伝搬光の放射損失も十分に低くなるの
で、良好な偏波特性を示す好適な光導波路を作製するこ
とができる。特に、上部クラッド層を約１０〜約２０μ
ｍの厚さに成形すると、極めて良好な偏波特性を示す光
導波路を作製することができ、非常に好適である。

【００６３】また、基板としてシリコンウェーハを用
い、ガラス微粒子層として石英系のガラス微粒子層を形
成した場合、上部クラッド層の上部を約１０〜約２０μ
ｍだけ除去すると、導波層の歪み部が十分に除去される
とともに導波層側面の面だれが十分に抑えられるので、
良好な偏波特性を示す光導波路を作製することができ
る。

【００６４】

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の光導波路の作製方法を説明するフローチ
ャートである。

【図２】本実施例の光導波路の作製方法を説明するフロ
ーチャートである。

【図３】本実施例の作製方法を示す第１の工程図であ
る。

【図４】本実施例の作製方法を示す第２の工程図であ
る。

【図５】本実施例の作製方法を示す第３の工程図であ
る。

【図６】本実施例の作製方法を示す第４の工程図であ
る。

【図７】本実施例の作製方法を示す第５の工程図であ
る。

【図８】本実施例の作製方法を示す第６の工程図であ
る。

【図９】本実施例の作製方法を示す第７の工程図であ
る。

【図１０】複数のコア２２が形成されたシリコンウェー
ハ１を示す平面図である。

【図１１】本実施例により作製された光導波路につい
て、ガラス導波層の層厚方向に沿った屈折率分布を示す
グラフである。

【符号の説明】

１…シリコンウェーハ、１０…第１のガラス微粒子層、
１１…下部クラッド層、２０…第２のガラス微粒子層、
２１…コア層、２２…１×８分岐のコア、３０…第３の
ガラス微粒子層、３１…上部クラッド層、５０…酸水素
炎バーナ、６０…フォトレジスト。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成された下部クラッド層と、
この下部クラッド層の上に形成されたコアとを有する光
導波路基体を用意する第１の工程と、この光導波路基体の上に火炎中で生成したガラス微粒子
を吹き付けて上部クラッド層となるガラス微粒子層を形
成する第２の工程と、このガラス微粒子層に熱処理を施すことにより、このガ
ラス微粒子層を透明ガラス化して上部クラッド層を形成
する第３の工程と、上記の工程によりガラス層が形成された前記基板を切り
分けて前記コアを有するチップにする第４の工程と、このチップが有する前記上部クラッド層の上部を除去す
ることにより、次のような前記下部クラッド層との屈折
率差比Δｎ Δｎ＝（ｎ−ｎ₂）／ｎ₂×１００［％］（ｎは対象物の屈折率、ｎ₂は前記下部クラッド層の屈
折率）を用いて表現される前記上部クラッド層の層厚方
向に沿った屈折率分布において屈折率差比Δｎの変動幅
が約０．０５［％］以下となるような厚さに前記上部ク
ラッド層を成形する第５の工程と、を備えることを特徴とする光導波路の作製方法。
【請求項２】前記第１の工程は、火炎中で生成したガラス微粒子を基板に吹き付けて前記
下部クラッド層となるガラス微粒子層を形成し、次いで、このガラス微粒子層の上に火炎中で生成したガ
ラス微粒子を吹き付けて前記コアとなるガラス微粒子層
を形成し、この後、これらのガラス微粒子層に熱処理を施すること
によりこれらのガラス微粒子層を透明ガラス化して、前
記下部クラッド層、および前記コアとなるコア層を形成
し、続いて、このコア層にパターニング加工を施し、所定の
光導波路パターンを有する複数の前記コアを形成するこ
とにより、前記光導波路基体を作製する工程であること
を特徴とする請求項１記載の光導波路の作製方法。
【請求項３】前記第５の工程は、前記チップ上のガラ
ス層にウェットエッチングを施す工程であることを特徴
とする請求項１または２記載の光導波路の作製方法。
【請求項４】前記ウェットエッチングは、ＨＦ−ＮＨ
₄Ｆ溶液をエッチング液として用いることにより行うこ
とを特徴とする請求項３記載の光導波路の作製方法。
【請求項５】前記基板としてシリコンウェーハを用
い、前記ガラス微粒子として石英系のガラス微粒子を吹き付
け、前記第５の工程において、前記上部クラッド層を約１０
〜約３０μｍの厚さに成形することを特徴とする請求項
１〜４のいずれか記載の光導波路の作製方法。
【請求項６】前記第５の工程において、前記上部クラ
ッド層の上部を約１０〜約２０μｍだけ除去することを
特徴とする請求項５記載の光導波路の作製方法。