JP2000304956A - Manufacture of optical waveguide device, and optical waveguide device - Google Patents

Manufacture of optical waveguide device, and optical waveguide device

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JP2000304956A
JP2000304956A JP11431499A JP11431499A JP2000304956A JP 2000304956 A JP2000304956 A JP 2000304956A JP 11431499 A JP11431499 A JP 11431499A JP 11431499 A JP11431499 A JP 11431499A JP 2000304956 A JP2000304956 A JP 2000304956A
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JP
Japan
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optical waveguide
core
substrate
cladding layer
optical
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JP11431499A
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Japanese (ja)
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Taiji Tsuruoka
泰治 鶴岡
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an optical waveguide device which has practically a small optical connection loss and is easily manufactured. SOLUTION: In the manufacture of the optical waveguide device having an optical connection structure between an optical waveguide composed of a core 6 and clad layers 4, 5, and 8 and an optical element formed on a platform, a core end part is positioned nearby the end part of a flat surface of the platform 3 when the core 6 of the optical waveguide is patterned and after an upper clad layer 8 is formed, an end surface is formed by etching the flat part of the upper clad layer 8 where the influence of a projection of the core 6 is eliminated to guide light in and out of the core 6 through the upper clad layer 8. Consequently, the etching time needed to form the end surface of the optical waveguide is shortened.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路装置の製
造方法および光導波路装置に関し、特に、光導波路と光
素子との光接続構造を有する光導波路装置の製造方法、
および光導波路とファイバとの光接続構造を有する光導
波路装置に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing an optical waveguide device and an optical waveguide device, and more particularly to a method for manufacturing an optical waveguide device having an optical connection structure between an optical waveguide and an optical element.
And an optical waveguide device having an optical connection structure between an optical waveguide and a fiber.

【0002】[0002]

【従来の技術】平面型の光導波路を有する光導波路装置
を小型高性能化し、更に、低コスト化するためには、レ
ーザダイオードなどの発光素子やホトダイオードなどの
受光素子を光導波路を持つ基板上に搭載することが必須
である。そのためレーザダイオードのヒートシンクの機
能を備え、レーザダイオードの活性層位置と基板上に形
成された導波路コアとを同じ高さに位置合わせするた
め、シリコン(Si)基板に凸状に形成されたプラット
フォームを作製することが行われている。この方法で
は、Si基板をアルカリ等のエッチング液を用いて異方
性エッチングを行い、選択的に一部分のプラットフォー
ム部を残した構造の基板を作り、その上に石英光導波路
を形成し、最後に、このプラットフォーム上にレーザダ
イオードを実装し、電気配線する例が多い。レーザダイ
オードをプラットフォーム上に搭載する場合は、コアお
よびコアを囲む上部クラッド層をレーザダイオード設置
位置の直前で基板表面に対して垂直にエッチングして垂
直壁を形成し、コアにレーザダイオードからの光信号を
導入する構成になっている(例えば、文献「PLCを用
いたハイブリッド光集積技術、電子科学、1995年7
月、97〜100頁」参照)。
2. Description of the Related Art In order to reduce the size and performance of an optical waveguide device having a planar optical waveguide and to reduce the cost, a light emitting element such as a laser diode and a light receiving element such as a photodiode are mounted on a substrate having an optical waveguide. It is essential to mount it on Therefore, in order to align the position of the active layer of the laser diode with the waveguide core formed on the substrate at the same height, a platform formed on the silicon (Si) substrate has a function as a heat sink of the laser diode. Has been made. In this method, a Si substrate is anisotropically etched using an etchant such as an alkali to form a substrate having a structure in which a part of a platform portion is selectively left, and a quartz optical waveguide is formed thereon. In many cases, a laser diode is mounted on this platform and electric wiring is performed. When mounting the laser diode on the platform, the core and the upper cladding layer surrounding the core are etched perpendicular to the substrate surface just before the laser diode installation position to form vertical walls, and the light from the laser diode is applied to the core. It is configured to introduce a signal (for example, the document “Hybrid optical integration technology using PLC, Electronics Science, July 1995
Moon, pages 97-100 ").

【0003】また、光導波路とファイバとの光接続構造
においては、一般に、光ファイバを固定するためにSi
基板のV溝を採用し、また、V溝を形成する場合は、S
i基板の表面を結晶面で(100)として、V溝の壁を
(111)面とする異方性エッチングを用いるが、その
際、V溝端部にも傾斜を持つ面が現れ、光ファイバ端部
がこの傾斜手前で止まり光導波路コアの端部から30〜
40μm離れることになり、そのままでは、光接続損を
0.2dB以下にはできないため、光導波路と光ファイ
バの接合部において、ダイシングソウによる切り出しま
たはドライエッチングによって、Si基板に垂直壁を持
つ凹型の溝を設けていた(例えば、特開平1ー1266
08号公報参照)。
[0003] In an optical connection structure between an optical waveguide and a fiber, Si is generally used to fix the optical fiber.
If a V-groove of the substrate is adopted and a V-groove is formed, S
Anisotropic etching is used in which the surface of the i-substrate has a crystal plane of (100) and the wall of the V-groove is a (111) plane. The part stops just before this inclination and 30 to 30 from the end of the optical waveguide core.
Since the optical connection loss cannot be reduced to 0.2 dB or less as it is, the concave portion having a vertical wall on the Si substrate is cut out by dicing saw or dry-etched at the junction between the optical waveguide and the optical fiber. Grooves were provided (for example, see JP-A-1-12666).
No. 08).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】光導波との接続部にお
ける光接続損の実用上の一応の目標は、0.2dB程度
以下である。光導波路と光素子との光接続構造におい
て、コアおよび上部クラッド層に垂直壁を形成する従来
の場合は、光接続損は十分小さく抑えることができるけ
れども、コアを含めて石英膜をエッチングする必要が有
り、マスク材が厚くなるためマスク材のエッチングに時
間がかかり、石英膜エッチング時間も長くなり、更に、
エッチング精度にバラツキが生じる問題があった。ま
た、光導波路とファイバとの光接続構造において、垂直
壁を持つ凹型の溝を設ける従来の場合、光接続損は十分
小さく抑えることができるけれども、ダイシングソウに
よる凹型溝形成は、各導波路毎に個別に行う必要がある
ため量産に向かず、ドライエッチングによると長時間を
要するという問題があった。したがって、本発明の目的
は、比較的短時間のエッチング時間によって光導波路装
置が得られる製造方法を提供することにあり、また、光
接続損が実用上十分小さく、かつ製造が容易な光導波路
装置を提供することにある。
A practical target of the optical connection loss at the connection with the optical waveguide is about 0.2 dB or less. In the conventional optical connection structure between the optical waveguide and the optical element, in which the vertical wall is formed in the core and the upper cladding layer, the optical connection loss can be suppressed sufficiently, but it is necessary to etch the quartz film including the core. It takes time to etch the mask material because the mask material is thicker, the quartz film etching time is longer, and
There is a problem that the etching accuracy varies. Further, in the conventional structure in which a concave groove having a vertical wall is provided in an optical connection structure between an optical waveguide and a fiber, the optical connection loss can be suppressed sufficiently, but the concave groove is formed by a dicing saw. Therefore, there is a problem that it is not suitable for mass production and requires a long time by dry etching. Accordingly, an object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of obtaining an optical waveguide device with a relatively short etching time, and furthermore, an optical waveguide device whose optical connection loss is sufficiently small for practical use and which is easy to manufacture. Is to provide.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
光導波路と光素子との光接続を行う光導波路装置の製造
方法に関するものであり、光素子が搭載されるプラット
フォームを有する基板と、この基板のプラットフォーム
を除く所定領域上に積層された下部クラッド層と、この
プラットフォームを含み下部クラッド層上に積層された
高さ調整用クラッド層とからなる基板積層体を作製する
工程を有する。また、基板積層体上にコア層を形成した
後、当該コア層をエッチングしてパターン化することに
よって、プラットフォームの平坦面の端部近傍に、1つ
の端部を有するコアを形成する工程を有する。さらに、
このコアの端部近傍の一部領域を残して、プラットフォ
ーム上の上部クラッド層の全部および高さ調整用クラッ
ド層の少なくとも一部を垂直にエッチング除去する工程
を有する。これらを含む工程によって、請求項1記載の
発明では、基板のプラットフォーム上に光素子が搭載さ
れ、かつコアへの光の出し入れを前記上部クラッド層を
介して行うようにされた構造の光導波路装置が作製され
る。この製造方法によれば、コアを覆った上部クラッド
層がコアパターン端部を過ぎたところで上部クラッド層
を除去することになるため、導波路端面部を形成する際
エッチングすべき膜厚が減少し、必要なエッチング時間
が短縮できる。なお、この製造方法によれば、光導波路
の端部と光素子の端部とは幾分離間することになるけれ
ども、光接続損は実用上十分な程度に抑えることができ
る。請求項2記載の発明は、溝の端部が傾斜面となるV
溝が形成された基板と、下部クラッド層とコアと上部ク
ラッド層とからなり、V溝の長手方向に延在して基板上
に形成された光導波路と、V溝に固定された光ファイバ
とを備え、V溝端部での傾斜面の領域で光導波路の端部
と前記光ファイバの端部とを対向させて光接続されるよ
うにされた光導波路装置に関するものである。そして、
この光導波路の端部に、この端部を円弧形状等の2次元
レンズ形状で囲む、上部クラッド層のクラッド領域が設
けられている、ことを特徴とする。この構成によれば、
レンズ効果により、光導波路と光ファイバコア間の距離
がSiV溝の傾斜分あっても、過剰な損失を生まないの
で、光接続損は実用上十分な程度に抑えることができ、
従来のダイシングソーによる切り出し等が不要になり、
製造が容易になる。
According to the first aspect of the present invention,
The present invention relates to a method for manufacturing an optical waveguide device for performing optical connection between an optical waveguide and an optical element, comprising a substrate having a platform on which the optical element is mounted, and a lower cladding layer laminated on a predetermined region excluding the platform of the substrate. And a step of producing a substrate laminate including the platform and a height-adjusting cladding layer laminated on the lower cladding layer. Forming a core having one end near the end of the flat surface of the platform by forming a core layer on the substrate laminate and etching and patterning the core layer; . further,
There is a step of vertically removing the entire upper cladding layer and at least a part of the height adjusting cladding layer on the platform by leaving a partial region near the end of the core. According to the first aspect of the present invention, an optical waveguide device having a structure in which an optical element is mounted on a platform of a substrate and light enters and exits from a core through the upper cladding layer by the steps including these steps. Is produced. According to this manufacturing method, since the upper clad layer covering the core is removed after the end of the core pattern, the film thickness to be etched when forming the end face of the waveguide is reduced. The required etching time can be reduced. According to this manufacturing method, although the end of the optical waveguide and the end of the optical element are separated from each other, the optical connection loss can be suppressed to a practically sufficient level. According to the second aspect of the present invention, the V end having an inclined surface at the end of the groove.
A grooved substrate, an optical waveguide formed of a lower cladding layer, a core, and an upper cladding layer, extending in the longitudinal direction of the V-groove and formed on the substrate; and an optical fiber fixed to the V-groove. The present invention relates to an optical waveguide device having an optical waveguide device, wherein an optical waveguide is provided such that an end of the optical waveguide and an end of the optical fiber face each other in a region of an inclined surface at an end of a V-groove. And
An end of the optical waveguide is provided with a cladding region of an upper cladding layer which surrounds the end with a two-dimensional lens shape such as an arc shape. According to this configuration,
Due to the lens effect, even if the distance between the optical waveguide and the optical fiber core is equal to the inclination of the SiV groove, no excessive loss is generated, so that the optical connection loss can be suppressed to a practically sufficient level.
Cutting with a conventional dicing saw becomes unnecessary,
Manufacturing becomes easier.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】次に、本発明の第1の実施の形態
を図1〜図3を用いて説明する。図1〜図3は、本発明
の製造方法の実施形態を示す工程説明図であり、ここで
の光導波路装置は、光導波路と光素子との光接続構成を
有するものである。この実施形態では、まず、図1
(A)に示すように、鏡面研磨された表面の結晶面が
(100)面のSi基板1を用い、Si基板1表面およ
び裏面に熱酸化によりSiO2層2を200nm形成
し、図1(B)に示すように、10%弗化酸水溶液(H
F水溶液)を用いた通常のフォトリソ工程によりSiO
2層2の不要部分を除去し、パターン化する。次に、パ
ターン化されたSiO2層2をマスクとして、Si基板
1を80%KOH水溶液80℃で、25μm異方性エッ
チングし、その後、図1(C)に示すように、SiO2
層2をHF水溶液にて溶解し、レーザダイオード搭載用
のプラットフォーム3を形成する。次に、図1(D)に
示すように、Si基板1の表面全体にプラズマCVD法
で、TEOS(テトラエトキシシラン)+O2ガスにC2
F6ガスを混入させ、屈折率が1.4510で厚さが3
0μmのSiO2の下部クラッド層4を形成し、その
後、図1(E)に示すように、下部クラッド層4のう
ち、プラットフォーム3より上の不要なSiO2を研磨
により除去する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIGS. 1 to 3 are process explanatory views showing an embodiment of the manufacturing method of the present invention. The optical waveguide device here has an optical connection configuration between an optical waveguide and an optical element. In this embodiment, first, FIG.
As shown in FIG. 1A, a mirror-polished Si substrate 1 having a (100) crystal surface is used to form a 200 nm SiO2 layer 2 on the front and back surfaces of the Si substrate 1 by thermal oxidation. ), A 10% aqueous solution of hydrofluoric acid (H
F aqueous solution) using an ordinary photolithography process.
Unnecessary portions of the second layer 2 are removed and patterned. Next, using the patterned SiO2 layer 2 as a mask, the Si substrate 1 is anisotropically etched at 80 [deg.] C. in an 80% KOH aqueous solution at 25 [deg.] C. Then, as shown in FIG.
The layer 2 is dissolved with an aqueous HF solution to form a platform 3 for mounting a laser diode. Next, as shown in FIG. 1 (D), the entire surface of the Si substrate 1 is subjected to plasma CVD to deposit TEOS (tetraethoxysilane) + O2 gas into C2 gas.
Mixed with F6 gas, refractive index is 1.4510 and thickness is 3
After forming a lower cladding layer 4 of SiO2 having a thickness of 0 [mu] m, unnecessary SiO2 above the platform 3 in the lower cladding layer 4 is removed by polishing as shown in FIG.

【0007】次に、図1(F)に示すように、下部クラ
ッド層4の形成と同様な条件で4.5μmのSiO2を
プラズマCVD法で形成することにより、レーザダイオ
ードの活性層位置と導波路コア層の高さを合わせるため
の高さ調整用クラッド層5を、プラットフォーム3を含
め下部クラッド層4上に形成する。次に、連続して、図
1(G)に示すように、TEOS(テトラエトキシシラ
ン)+O2ガスのみにより厚さ8μmのコア層6を形成
し、その後、図1(H)に示すように、厚さ1μmのα
-Si膜7を、ArガスとSiターゲットによるRFス
パッタ装置を用いて形成する。次に、図1(J)に示す
ように、通常のホトリソ技術を用いて、α−Si膜7上
に有機レジストパターンを作製し、リアクティブイオン
エッチング法でHBrガスを用いて導波路形状に加工す
る。その際、α−Si膜7のパターンは、その端部がプ
ラットフォーム3の端部付近で終わるようにされ、ま
た、プラットフォーム3上のα−Si膜7はエッチング
除去される。有機レジストはO2プラズマでアッシング
除去する。
Next, as shown in FIG. 1 (F), 4.5 μm SiO 2 is formed by a plasma CVD method under the same conditions as the formation of the lower cladding layer 4 so that the position of the active layer of the laser diode and the position of the active layer are determined. A height adjusting cladding layer 5 for adjusting the height of the waveguide core layer is formed on the lower cladding layer 4 including the platform 3. Next, as shown in FIG. 1 (G), a core layer 6 having a thickness of 8 μm is formed only by TEOS (tetraethoxysilane) + O 2 gas, and then, as shown in FIG. 1μm thick α
The -Si film 7 is formed using an RF sputtering apparatus using an Ar gas and a Si target. Next, as shown in FIG. 1 (J), an organic resist pattern is formed on the α-Si film 7 using a normal photolithography technique, and is formed into a waveguide shape using HBr gas by a reactive ion etching method. Process. At this time, the pattern of the α-Si film 7 is set so that its end ends near the end of the platform 3, and the α-Si film 7 on the platform 3 is etched away. The organic resist is removed by ashing with O2 plasma.

【0008】次に、図2(K)に示すように、光導波路
パターンのα−Si膜7をマスクとして用い、C2F6+
C2H4ガスによりコア層6を、リアクティブイオンエッ
チング法で、導波路形状に断面形状が垂直になるように
パターン化し、その後、同一真空内でα−Si膜7をS
F6ガスで除去する。この工程で、プラットフォーム3
の端部近傍で終端したコア6が形成される。次に、図2
(L)に示すように、厚さ15μmの上部クラッド層8
を、下部クラッド層4の形成と同様な条件でプラズマC
VD法で形成し、その後、図2(M)に示すように、上
部クラッド層8の表面全面にWSix膜9をスパッタ法
で1μm形成する。次に、図2(N)に示すように、コ
ア6の影響で上部クラッド8の表面が傾斜した導波路領
域を残すように、通常のフォトリソ工程でレジストパタ
ーンを形成し、図2(N)に示すように、リアクティブ
イオンエッチング法でCF4+CHF3ガスを用い、W
Six膜9をエッチングする。この時のエッチングで形
成される導波路端面部はコア端からSiプラットフォー
ム側に損失を押さえるために大凡8μm以内の範囲に設
定する。次に、図2(P)に示すように、エッチング後
のこのWSix膜9をマスクとして、C2H4+C2F6ガ
スを用い、上部クラッド層8と高さ調整用クラッド層5
とを、厚さ1μm残して18.5μmエッチングし、そ
の後、図2(Q)に示すように、WSix膜9をSF6ガ
スでエッチング除去する。
Next, as shown in FIG. 2K, using the α-Si film 7 of the optical waveguide pattern as a mask, C 2 F 6 +
The core layer 6 is patterned by C2H4 gas by a reactive ion etching method so that the cross-sectional shape becomes perpendicular to the waveguide shape.
Remove with F6 gas. In this process, platform 3
Is formed near the end of the core 6. Next, FIG.
As shown in (L), the upper cladding layer 8 having a thickness of 15 μm
Under the same conditions as the formation of the lower cladding layer 4,
Then, as shown in FIG. 2M, a WSix film 9 is formed to a thickness of 1 μm on the entire surface of the upper cladding layer 8 by a sputtering method. Next, as shown in FIG. 2 (N), a resist pattern is formed by a normal photolithography process so as to leave a waveguide region in which the surface of the upper clad 8 is inclined under the influence of the core 6, and FIG. As shown in FIG. 2, W is used by reactive ion etching using CF4 + CHF3 gas.
The Six film 9 is etched. The end face of the waveguide formed by etching at this time is set within a range of about 8 μm or less to suppress loss from the core end to the Si platform side. Next, as shown in FIG. 2 (P), using the WSix film 9 after etching as a mask, an upper cladding layer 8 and a height adjusting cladding layer 5 are formed using C2H4 + C2F6 gas.
Is etched at 18.5 μm while leaving a thickness of 1 μm, and thereafter, as shown in FIG. 2 (Q), the WSix film 9 is removed by etching with SF 6 gas.

【0009】次に、図3(R)に示すように、レーザダ
イオードのダイスボンディング用Cr/Au/Sn電極
10を蒸着し、導波路部端面を基準にパターンニング
し、その後、図3(S)に示すように、レーザダイオー
ド11を搭載する。以上のように、この実施形態の製造
方法によれば、コアを覆った上部クラッド層がコアパタ
ーン端部を過ぎたところで上部クラッド層を除去するた
め、石英導波路端面部を形成する際、エッチングすべき
膜厚が減少しエッチング時間が短縮される。しかも、石
英層が薄いためにエッチング時に用いるマスク材の厚さ
も薄くでき、マスク材のエッチング時間も低減できる。
ここで、光導波路の端部と光素子との間は、上部クラッ
ド層が介在する分、離間することになるが、上部クラッ
ド層をコア端部から大凡8μm以内程度を目安にしてそ
の範囲内でエッチングして端面を出すことで、光ファイ
バとの光接続を実用上十分低損失で行うことができる。
Next, as shown in FIG. 3 (R), a Cr / Au / Sn electrode 10 for dice bonding of a laser diode is vapor-deposited and patterned with reference to the end face of the waveguide. As shown in ()), the laser diode 11 is mounted. As described above, according to the manufacturing method of this embodiment, the upper cladding layer covering the core is removed after the upper cladding layer passes the end of the core pattern. The required film thickness is reduced, and the etching time is reduced. In addition, since the quartz layer is thin, the thickness of the mask material used for etching can be reduced, and the etching time of the mask material can be reduced.
Here, the end of the optical waveguide and the optical element are separated by the interposition of the upper cladding layer, but the upper cladding layer is approximately 8 μm or less from the core end as a guide. By exposing the end face by etching, optical connection with an optical fiber can be performed with a practically sufficiently low loss.

【0010】次に、本発明の第2の実施の形態を図4〜
図7を用い、製造工程に沿って説明する。図4〜図6
は、本発明の光導波路装置の実施形態の製造方法を示す
工程説明図、図7は、本発明の光導波路装置の実施形態
を示す要部構成図であり、ここでの光導波路装置は、光
導波路と光ファイバとの光接続構成を有するものであ
る。この実施形態の光導波路装置の製造においては、ま
ず、図4(A)に示すように、Si基板21を用い、光
ファイバをSi基板21上で導波路に位置を合わせて支
えるV溝を形成するためのマスク材とするSiO2膜2
2を熱酸化により200nm形成する。次に、図4
(B)に示すように、V溝形成用有機レジストパターン
23を通常のフォトリソ工程で作成し、その後、図4
(C)に示すように、有機レジストパターン23とCF
4+O2(5%)ガスとを用いて、SiO2膜22をリア
クティブイオンエッチング装置でエッチングする。次
に、図4(D)に示すように、KOH水溶液(80%)
80℃に浸し、115分放置して深さ133μmのV溝
25を形成し、湯煎し、水洗した後、図4(E)に示す
ように、HF水溶液にてSiO2膜22をすべてエッチ
ング除去する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The manufacturing process will be described with reference to FIG. 4 to 6
Is a process explanatory view showing a manufacturing method of an embodiment of the optical waveguide device of the present invention, FIG. 7 is a main part configuration diagram showing an embodiment of the optical waveguide device of the present invention, the optical waveguide device here, It has an optical connection configuration between an optical waveguide and an optical fiber. In the manufacture of the optical waveguide device of this embodiment, first, as shown in FIG. 4A, a V-groove for supporting an optical fiber on the Si substrate 21 by aligning the optical fiber with the waveguide is formed using the Si substrate 21. SiO2 film 2 as a mask material for performing
2 is formed to a thickness of 200 nm by thermal oxidation. Next, FIG.
As shown in (B), an organic resist pattern 23 for forming a V-groove is formed by a normal photolithography process, and thereafter, FIG.
As shown in (C), the organic resist pattern 23 and CF
Using 4 + O2 (5%) gas, the SiO2 film 22 is etched by a reactive ion etching apparatus. Next, as shown in FIG. 4D, a KOH aqueous solution (80%)
After immersing in 80 ° C. and leaving for 115 minutes to form a V-groove 25 having a depth of 133 μm, immersing in hot water and washing with water, as shown in FIG. .

【0011】次に、図5(F)に示すように、Si基板
1の表面全体にプラズマCVD法でTEOS(テトラエ
トキシシラン)+O2ガスにC2F6ガスを混入させ、屈
折率が1.4510で厚さが25μmのSiO2の下部
クラッド層26を形成し、その後、連続して、TEOS
(テトラエトキシシラン)+O2ガスのみにより、クラ
ッド層より屈折率を0.3%低減したコア層27を8μ
m形成する次に、図5(G)に示すように、厚さ1μm
のα-Si膜28を、ArガスとSiターゲットによる
RFスパッタ装置で形成し、その後、図5(H)に示す
ように、通常のホトリソ技術を用いて、α−Si膜28
上に有機レジストパターンを作製し、リアクティブイオ
ンエッチング法でHBrガスを用いてα-Si膜28を
導波路形状に加工する。その際、α−Si膜28のパタ
ーンは、その端部がV溝25の端部付近で終わるように
なし、また、α−Si膜28は光ファイバ接続端面部も
同時にエッチングされることになる。有機レジストはO
2プラズマでアッシング除去する。次に、図5(J)に
示すように、光導波路パターンのα−Si膜28をマス
クとして用い、C2F6+C2H4ガスによるリアクティブ
イオンエッチング法で、コア層を、導波路形状に断面形
状が垂直になるようにパターン化してコア27を形成
し、その後、同一真空内でα−Si28をSF6ガスで
除去する。次に、図5(K)に示すように、厚さ15μ
mの上部クラッド層29を、下部クラッド層26の形成
と同様な条件でプラズマCVD法で形成し、その後、図
5(L)に示すように、上部クラッド層29の表面全面
にWSix膜30をスパッタ法で1μm形成する。
Next, as shown in FIG. 5F, C2F6 gas is mixed with TEOS (tetraethoxysilane) + O2 gas over the entire surface of the Si substrate 1 by a plasma CVD method to have a refractive index of 1.4510 and a thickness of 1.410. A lower cladding layer 26 of SiO2 having a thickness of 25 .mu.m is formed.
The core layer 27 whose refractive index was reduced by 0.3% from the cladding layer by only (tetraethoxysilane) + O2 gas was 8 μm.
Next, as shown in FIG. 5 (G), a thickness of 1 μm
Is formed by an RF sputtering apparatus using an Ar gas and a Si target, and then, as shown in FIG. 5H, the α-Si film 28 is formed using a normal photolithography technique.
An organic resist pattern is formed thereon, and the α-Si film 28 is processed into a waveguide shape by reactive ion etching using HBr gas. At this time, the pattern of the α-Si film 28 is such that its end ends near the end of the V-groove 25, and the α-Si film 28 is also etched at the optical fiber connection end surface at the same time. . Organic resist is O
2 Remove ashing with plasma. Next, as shown in FIG. 5 (J), the core layer is vertically cut into a waveguide shape by a reactive ion etching method using C2F6 + C2H4 gas using the .alpha.-Si film 28 of the optical waveguide pattern as a mask. The core 27 is formed by patterning as follows, and then the α-Si 28 is removed with SF 6 gas in the same vacuum. Next, as shown in FIG.
m upper cladding layer 29 is formed by a plasma CVD method under the same conditions as the formation of the lower cladding layer 26, and then, as shown in FIG. 1 μm is formed by a sputtering method.

【0012】次に、図6(M)に示すように、必要な導
波路領域を残すように通常のフォトリソ工程でレジスト
パターンを形成し、リアクティブイオンエッチング法で
CF4+CHF3ガスを用い、WSix膜30をエッチ
ングする。この際、コア27の端部において、小さな2
次元レンズ形状のクラッド領域が形成できるように、レ
ンズ形状の領域31を有するWSix膜30が形成され
る。次に、図6(N)に示すように、このWSix膜3
0をマスクとし、C2H4+C2F6ガスを用い、上部クラ
ッド層29をエッチング除去し、その後、図6(P)に
示すように、WSix膜30を、SF6ガスでエッチング
除去する。その後、光ファイバをV溝に挿入し、接合面
に屈折率が光ファイバコアと同じ紫外線硬化樹脂を塗布
して接着することによって、完成する。図7は 紫外線
硬化樹脂を塗布前の光導波路装置の要部構成を示したも
のであり、光導波路装置は、溝の端部が傾斜面25aと
なるV溝25が形成された基板21を用い、下部クラッ
ド層26とコア27と上部クラッド層29とからなりV
溝の長手方向に延在して基板21上に形成した光導波路
と、基板21のV溝25に配置した光ファイバ10と
を、基板21のV溝傾斜面25aの領域で、光接続させ
るタイプのものである。そして、この実施形態の光導波
路装置は、図7において、光導波路のコア27の端部
に、当該端部を2次元レンズ形状で囲む、上部クラッド
層29のクラッド領域29aが設けている。このよう
に、上部クラッド層29を平面的に見て凸型のレンズ構
造としたので、光導波路からの光は光ファイバ10のコ
ア11に集光される。以上のように、この実施形態によ
れば、ダイシングソウによるSi端面の切り出し等の工
程が必要ないため、製造が容易である。また、この実施
形態においては、光導波路と光ファイバコア間の距離
が、Si基板のV溝傾斜分存在することになるが、光導
波路端部における上部クラッド領域のレンズ効果によ
り、過剰な損失を生まず、光接続損を実用上十分小さく
抑えることができる。
Next, as shown in FIG. 6 (M), a resist pattern is formed by a usual photolithography process so as to leave a necessary waveguide region, and the WSix film 30 is formed by reactive ion etching using CF4 + CHF3 gas. Is etched. At this time, a small 2
A WSix film 30 having a lens-shaped region 31 is formed so that a two-dimensional lens-shaped cladding region can be formed. Next, as shown in FIG.
Using 0 as a mask, the upper cladding layer 29 is removed by etching using C2H4 + C2F6 gas, and then the WSix film 30 is removed by etching with SF6 gas as shown in FIG. Thereafter, the optical fiber is inserted into the V-groove, and a UV curable resin having the same refractive index as that of the optical fiber core is applied to the bonding surface and bonded to complete. FIG. 7 shows a main configuration of an optical waveguide device before applying an ultraviolet curable resin. The optical waveguide device uses a substrate 21 on which a V-groove 25 having an inclined surface 25a at an end of the groove is formed. , Comprising a lower cladding layer 26, a core 27 and an upper cladding layer 29.
A type in which an optical waveguide formed on the substrate 21 extending in the longitudinal direction of the groove and the optical fiber 10 arranged in the V groove 25 of the substrate 21 are optically connected in the region of the V groove inclined surface 25a of the substrate 21. belongs to. In the optical waveguide device of this embodiment, a cladding region 29a of an upper cladding layer 29 is provided at the end of the core 27 of the optical waveguide in FIG. Since the upper clad layer 29 has a convex lens structure when viewed in plan, light from the optical waveguide is focused on the core 11 of the optical fiber 10. As described above, according to this embodiment, there is no need to perform a step such as cutting out the Si end face using a dicing saw, and therefore, the manufacturing is easy. In this embodiment, the distance between the optical waveguide and the optical fiber core is equal to the inclination of the V-groove of the Si substrate, but excessive loss is caused by the lens effect of the upper cladding region at the end of the optical waveguide. First, optical connection loss can be suppressed to a practically small value.

【0013】[0013]

【発明の効果】以上説明したように、光導波路と光素子
との光接続を行う光導波路装置に関する本発明の製造方
法においては、光導波路のコアを形成する際に、コア端
部をプラットフォームの平坦面の端部近傍に位置付けて
おき、プラットフォーム上のエッチングにおいては、ク
ラッド層のみエッチングするようにしているため、必要
なエッチング時間が短縮できる効果がある。また、光導
波路と光ファイバとの光接続を行う光導波路装置におい
ては、光導波路の端部に2次元レンズ形状のクラッド領
域を設けているため、製造が簡単でかつ光接続損を実用
上十分小さくできる効果がある。
As described above, in the manufacturing method according to the present invention relating to the optical waveguide device for optically connecting the optical waveguide and the optical element, when forming the core of the optical waveguide, the core end is connected to the platform. Since it is positioned near the end of the flat surface and only the clad layer is etched in etching on the platform, the required etching time can be shortened. Further, in the optical waveguide device for optically connecting the optical waveguide and the optical fiber, the two-dimensional lens-shaped cladding region is provided at the end of the optical waveguide, so that the manufacturing is simple and the optical connection loss is practically sufficient. There is an effect that can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態を示す工程説明図FIG. 1 is a process explanatory view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態を示す工程説明図FIG. 2 is a process explanatory view showing the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態を示す工程説明図FIG. 3 is a process explanatory view showing the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施の形態の光導波路装置にお
ける製造方法を示す工程説明図
FIG. 4 is a process explanatory view showing a manufacturing method in an optical waveguide device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施の形態の光導波路装置にお
ける製造方法を示す工程説明図
FIG. 5 is a process explanatory view showing a manufacturing method in an optical waveguide device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施の形態の光導波路装置にお
ける製造方法を示
FIG. 6 shows a method for manufacturing an optical waveguide device according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施の形態を示す要部構成図FIG. 7 is a main configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 Si基板 2 Si02膜 3 プラットフォーム 4 下部クラッド層 5 高調整用クラッド層 6 コア層 7 αーSi層 8 上部クラッド層 9 WSix 10 ボンディング用Cr/Au/Sn10 11 レーザダイオード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Si substrate 2 Si02 film 3 Platform 4 Lower cladding layer 5 High adjustment cladding layer 6 Core layer 7 α-Si layer 8 Upper cladding layer 9 WSix 10 Bonding Cr / Au / Sn10 11 Laser diode

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光素子が搭載されるプラットフォームを
有する基板と、当該基板の前記プラットフォームを除く
所定領域上に積層された下部クラッド層と、前記プラッ
トフォームを含み前記下部クラッド層上に積層された高
さ調整用クラッド層と、からなる基板積層体を作製する
工程と、 当該基板積層体上にコア層を形成した後、当該コア層を
エッチングしてパターン化することによって、前記プラ
ットフォームの端部近傍に、1つの端部を有するコアを
形成する工程と、 当該コアの前記端部近傍の一部領域を残して、前記プラ
ットフォーム上の上部クラッド層の全部および高さ調整
用クラッド層の少なくとも一部を、垂直にエッチング除
去する工程と、を含み、 前記プラットフォーム上に光素子が搭載され、かつコア
部への光の出し入れを前記上部クラッド層を介して行う
ようにされた構造の光導波路装置を製造する、ことを特
徴とした光導波路装置の製造方法。
1. A substrate having a platform on which an optical element is mounted, a lower cladding layer laminated on a predetermined region of the substrate excluding the platform, and a high layer laminated on the lower cladding layer including the platform. A step of manufacturing a substrate laminate comprising: a cladding layer for adjusting the thickness; and, after forming a core layer on the substrate laminate, etching and patterning the core layer to form an edge portion of the platform. Forming a core having one end, and leaving at least a part of the upper cladding layer and at least a part of the height adjusting cladding layer on the platform except for a partial region near the end of the core. Vertically etching away, wherein an optical element is mounted on the platform, and light enters and exits the core part. A method of manufacturing an optical waveguide device, comprising manufacturing an optical waveguide device having a structure adapted to be performed via the upper cladding layer.
【請求項2】 溝の端部が傾斜面となるV溝が形成され
た基板と、下部クラッド層とコアと上部クラッド層とか
らなり前記V溝の長手方向に延在して前記基板上に形成
された光導波路と、前記基板の前記V溝に固定された光
ファイバとを備え、前記基板の前記傾斜面の領域で前記
光導波路の端部と前記光ファイバの端部とを対向させて
光接続されるようにされた光導波路装置において、 前記光導波路の前記端部に、当該端部を2次元レンズ形
状で囲む、前記上部クラッド層のクラッド領域が設けら
れている、ことを特徴とした光導波路装置。
2. A substrate having a V-shaped groove having an inclined surface at an end of the groove, a lower clad layer, a core, and an upper clad layer, the V-shaped groove extending in a longitudinal direction of the V-shaped groove on the substrate. The formed optical waveguide, comprising an optical fiber fixed to the V-groove of the substrate, the end of the optical waveguide and the end of the optical fiber in the region of the inclined surface of the substrate facing each other In the optical waveguide device adapted to be optically connected, the end of the optical waveguide is provided with a cladding region of the upper cladding layer, which surrounds the end with a two-dimensional lens shape. Optical waveguide device.
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