(57)【要約】【課題】電流注入型光スイッチにおいて、コストを増加させずに、電流注入によって発生する熱の影響を十分に低減して、低消費電力化を実現する。【解決手段】光スイッチを、Ｓｉ基板１１と、Ｓｉ基板上に設けられたＳｉＯ２クラッド層１２と、ＳｉＯ２クラッド層上に設けられた第１分岐光導波路コア５Ａ及び第２分岐光導波路コア４Ａと、第１分岐光導波路コアに電流を注入するために第１分岐光導波路コアを挟んで両側に設けられた第１電流注入用電極９とを備え、第１分岐光導波路コアと第２分岐光導波路コアの間に設けられた第１電流注入用電極９Ａを、第２分岐光導波路コアの上方まで延ばし、ＳｉＯ２クラッド層を、３μｍ以上の厚さを有するものとする。【選択図】図１
2014182185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ基板と、
前記Ｓｉ基板上に設けられたＳｉＯ２クラッド層と、
前記ＳｉＯ２クラッド層上に設けられた第１分岐光導波路コア及び第２分岐光導波路コアと、
前記第１分岐光導波路コアに電流を注入するために前記第１分岐光導波路コアを挟んで両側に設けられた第１電流注入用電極とを備え、
前記第１分岐光導波路コアと前記第２分岐光導波路コアの間に設けられた前記第１電流注入用電極は、前記第２分岐光導波路コアの上方まで延びており、
前記ＳｉＯ２クラッド層は、３μｍ以上の厚さを有することを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
前記第２分岐光導波路コアに電流を注入するために前記第２分岐光導波路コアを挟んで両側に設けられた第２電流注入用電極を備えることを特徴とする、請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項３】
前記第１分岐光導波路コアと前記第２分岐光導波路コアの間に設けられた前記第２電流注入用電極は、前記第１分岐光導波路コアの上方まで延びていることを特徴とする、請求項２に記載の光スイッチ。
【請求項４】
前記第２分岐光導波路コアに沿って、前記第２分岐光導波路コアを挟んで前記第１分岐光導波路コアの反対側に設けられた第１溝を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光スイッチ。
【請求項５】
前記第１分岐光導波路コアに沿って、前記第１分岐光導波路コアを挟んで前記前記第２分岐光導波路コアの反対側に設けられた第２溝を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光スイッチ。
【請求項６】
前記第１溝に連なり、前記第２分岐光導波路コアの下方、及び、前記第１分岐光導波路コアと前記第２分岐光導波路コアの間に設けられた前記第１電流注入用電極の下方に設けられたトレンチを備えることを特徴とする、請求項４に記載の光スイッチ。
【請求項７】
前記第１分岐光導波路コアと前記第２分岐光導波路コアの間に設けられた前記第１電流注入用電極と前記第２分岐光導波路コアの間の前記ＳｉＯ２クラッド層に設けられた第３溝と、
前記第３溝に埋め込まれた樹脂材料とを備えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光スイッチ。
【請求項８】
Ｓｉ基板上に設けられ、３μｍ以上の厚さを有するＳｉＯ２クラッド層上に、第１分岐光導波路コア及び第２分岐光導波路コアを形成し、
前記第１分岐光導波路コアに電流を注入するための第１電流注入用電極を、前記第１分岐光導波路コアを挟んで両側に形成する、各工程を含み、
前記第１電流注入用電極を形成する工程において、前記第１分岐光導波路コアと前記第２分岐光導波路コアの間に設けられる前記第１電流注入用電極を、前記第２分岐光導波路コアの上方まで延びるように形成することを特徴とする光スイッチの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スイッチ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
省電力ネットワークを構築するため、光電変換不要な光マトリクススイッチが注目されており、そのエレメントとして、低消費電力かつ高速動作可能な電流注入型光スイッチの開発が行なわれている。
特に、２つの分岐光導波路コアを有し、一方の分岐光導波路コアに電流を注入することで、２つの分岐光導波路コアのそれぞれを伝搬する光に位相差を生じさせて出力ポートを切り替えるマッハツェンダ型光スイッチの開発が活発である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１３９３５号公報
【特許文献２】特開２００７−８６３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述の電流注入型光スイッチとしてのマッハツェンダ型光スイッチでは、一方の分岐光導波路コアに電流を注入することで、キャリアプラズマ効果によって屈折率を変化させ、２つの分岐光導波路コアのそれぞれを伝搬する光に位相差を生じさせて出力ポートを切り替える。
しかしながら、上述の電流注入型光スイッチとしてのマッハツェンダ型光スイッチにおいて、一方の分岐光導波路コアに電流を注入すると熱が発生し、この熱の影響がキャリアプラズマ効果による屈折率変化を打ち消す方向に働いてしまう。このため、この熱による影響を補償するために余分に電流を注入することが必要となり、低消費電力化を阻害する要因となる。
【０００５】
なお、低消費電力化を実現するために、高熱伝導性部材によって２つの分岐光導波路間を接続して、電流注入によって発生する熱の影響を低減することが考えられるが、高熱伝導性部材を追加するとコストが増加してしまうことになる。また、単に、一方の分岐光導波路コアに電流を注入することによって発生した熱を、他方の分岐光導波路コア側へ伝熱させるだけでは、電流注入によって発生する熱の影響を十分に低減するのは難しい。
【０００６】
そこで、電流注入型光スイッチにおいて、コストを増加させずに、電流注入によって発生する熱の影響を十分に低減して、低消費電力化を実現したい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本光スイッチは、Ｓｉ基板と、Ｓｉ基板上に設けられたＳｉＯ２クラッド層と、ＳｉＯ２クラッド層上に設けられた第１分岐光導波路コア及び第２分岐光導波路コアと、第１分岐光導波路コアに電流を注入するために第１分岐光導波路コアを挟んで両側に設けられた第１電流注入用電極とを備え、第１分岐光導波路コアと第２分岐光導波路コアの間に設けられた第１電流注入用電極は、第２分岐光導波路コアの上方まで延びており、ＳｉＯ２クラッド層は、３μｍ以上の厚さを有することを要件とする。
【０００８】
本光スイッチの製造方法は、Ｓｉ基板上に設けられ、３μｍ以上の厚さを有するＳｉＯ２クラッド層上に、第１分岐光導波路コア及び第２分岐光導波路コアを形成し、第１分岐光導波路コアに電流を注入するための第１電流注入用電極を、第１分岐光導波路コアを挟んで両側に形成する、各工程を含み、第１電流注入用電極を形成する工程において、第１分岐光導波路コアと第２分岐光導波路コアの間に設けられる第１電流注入用電極を、第２分岐光導波路コアの上方まで延びるように形成することを要件とする。
【発明の効果】
【０００９】
したがって、本光スイッチ及びその製造方法によれば、コストを増加させずに、電流注入によって発生する熱の影響を十分に低減して、低消費電力化を実現できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態にかかる光スイッチの構成を示す模式的断面図であって、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図２】第１実施形態にかかる光スイッチの構成を示す模式的平面図である。
【図３】光スイッチにおける発熱箇所からの熱伝導パスを示す図であって、ＢＯＸ層の厚さが薄い場合の課題を説明するための図である。
【図４】ＢＯＸ層の厚さと２つの分岐光導波路コア間の温度差との関係の熱解析計算結果を示す図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、第１実施形態にかかる光スイッチの製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は、第１実施形態にかかる光スイッチの製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、第１実施形態にかかる光スイッチの製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図８】第１実施形態の一の変形例にかかる光スイッチの構成を示す模式的平面図である。
【図９】第１実施形態の一の変形例にかかる光スイッチの構成を示す模式的断面図であって、図８のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１０】第１実施形態の他の変形例にかかる光スイッチの構成を示す模式的平面図である。
【図１１】第１実施形態の他の変形例にかかる光スイッチの構成を示す模式的断面図であって、図１０のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１２】第２実施形態にかかる光スイッチの一の構成例を示す模式的断面図であって、図１３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１３】第２実施形態にかかる光スイッチの一の構成例を示す模式的平面図である。
【図１４】第２実施形態にかかる光スイッチの他の構成例を示す模式的断面図であって、図１５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１５】第２実施形態にかかる光スイッチの他の構成例を示す模式的平面図である。
【図１６】第３実施形態にかかる光スイッチの構成を示す模式的断面図であって、図１７のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１７】第３実施形態にかかる光スイッチの構成を示す模式的平面図である。
【図１８】第４実施形態にかかる光スイッチの構成を示す模式的断面図であって、図１９のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１９】第４実施形態にかかる光スイッチの構成を示す模式的平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる光スイッチ及びその製造方法について説明する。
［第１実施形態］
まず、第１実施形態にかかる光スイッチ及びその製造方法について、図１〜図７を参照しながら説明する。
【００１２】
本実施形態にかかる光スイッチは、例えば光通信ネットワークや光インターコネクトなどにおいて光信号の経路を切り替える光スイッチである。
特に、本光スイッチは、光マトリクススイッチのエレメントとしての低消費電力かつ高速動作可能な電流注入型光スイッチである。
そして、この電流注入型光スイッチは、図２に示すように、２つの入力光導波路１、２と、入力光を分岐する光分岐器３と、２つの分岐光導波路４、５と、分岐光を結合して出力光を生成する光結合器６と、２つの出力光導波路７、８とを備え、一方の分岐光導波路（ここでは図中、下側の分岐光導波路５）に、ｐ側電極９Ａとｎ側電極９Ｂとからなる電流注入用電極９を備えるマッハツェンダ型光スイッチ１０である。つまり、２つの入力ポート及び２つの出力ポートを備える２×２のマッハツェンダ干渉計型光スイッチ１０である。
【００１３】
ここで、光分岐器３及び光結合器６には、例えば多モード干渉計（ＭＭＩ：Multi Mode Interferometer）、即ち、ＭＭＩカプラを用いれば良い。
そして、このようなマッハツェンダ型光スイッチ１０は、例えば、以下のようにしてスイッチング動作させることができる。
つまり、まず、電流注入用電極９を介して一方の分岐光導波路５（具体的には分岐光導波路コア）に電流を注入しないと、一方の入力光導波路（ここでは図中、上側の入力光導波路１；入力ポート１）に入力された入力光は、光分岐器３によって１／２ずつ分岐され、分岐された光は２つの分岐光導波路４、５のそれぞれを、位相差を生じないで伝搬していき、光結合器６によって結合されて、一方の出力光導波路（ここでは図中、下側の出力光導波路８；出力ポート２）から出力される。つまり、電流注入用電極９を介して一方の分岐光導波路５（具体的には分岐光導波路コア）に電流を注入しないと、キャリアプラズマ効果による屈折率の変化がない。このため、一方の入力光導波路（ここでは図中、上側の入力光導波路１；入力ポート１）に入力され、光分岐器３によって分岐された光は、２つの分岐光導波路４、５のそれぞれを伝搬する際に位相差が生じず、光結合器６によって結合された光は、一方の出力光導波路（ここでは図中、下側の出力光導波路８；出力ポート２）から出力される。
【００１４】
一方、電流注入用電極９を介して一方の分岐光導波路５（具体的には分岐光導波路コア）に電流を注入すると、一方の入力光導波路（ここでは図中、上側の入力光導波路１；入力ポート１）に入力された入力光は、光分岐器３によって１／２ずつ分岐され、分岐された光は２つの分岐光導波路４、５のそれぞれを伝搬していく際に位相差（ここでは位相差π）を生じ、光結合器６によって結合されて、他方の出力光導波路（ここでは図中、上側の出力光導波路７；出力ポート１）から出力される。つまり、電流注入用電極９を介して一方の分岐光導波路５（具体的には分岐光導波路コア）に電流を注入すると、キャリアプラズマ効果によって屈折率が変化する。これにより、一方の入力光導波路（ここでは図中、上側の入力光導波路１；入力ポート１）に入力され、光分岐器３によって分岐された光は、２つの分岐光導波路４、５のそれぞれを伝搬する際に位相差が生じ（ここでは位相差がπとなり）、光結合器６によって結合された光は、他方の出力光導波路（ここでは図中、上側の出力光導波路７；出力ポート１）から出力される。
【００１５】
このように、本マッハツェンダ型光スイッチ１０は、２つの分岐光導波路４、５を有し、一方の分岐光導波路４、５に電流を注入することで、２つの分岐光導波路４、５のそれぞれを伝搬する光に位相差を生じさせて出力ポートを切り替えることができる。
なお、光を信号光ともいう。また、入力光を入射光ともいう。また、分岐光導波路５の電流注入用電極９が設けられている部分は、位相を変調する部分であるため、位相変調部（位相変調領域）ともいう。このため、本光スイッチは、位相変調部を有する分岐光導波路５と、位相変調部を有しない分岐光導波路４とを備えることになる。
【００１６】
本実施形態では、上述のような構成を備えるマッハツェンダ型光スイッチ１０を、量産及び集積に優位性を有する、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を用いた光導波路デバイス（光導波路型機能デバイス）として構成している。
具体的には、本マッハツェンダ型光スイッチ１０は、図１に示すように、シリコン（Ｓｉ）基板１１上に、厚さ約３μｍの埋め込み酸化膜（ＢＯＸ；buried oxide）層１２、膜厚約２５０ｎｍの結晶シリコン（ＳＯＩ；silicon on insulator）層１３が形成されたＳＯＩ基板１４を用いて構成されている。なお、ＢＯＸ層１２はＳｉＯ２層であり、クラッド層として機能する。このため、ＢＯＸ層１２をＳｉＯ２クラッド層又は下部クラッド層ともいう。また、ＳＯＩ層１３はシリコン（Ｓｉ）層である。なお、図１は、図２のＡ−Ａ線に沿う模式的断面図を示している。
【００１７】
ここでは、ＳＯＩ基板１４を構成するＳＯＩ層１３をパターニングすることで、本マッハツェンダ型光スイッチ１０を構成する２つの入力光導波路１、２、光分岐器３、２つの分岐光導波路４、５、光結合器６、２つの出力光導波路７、８のそれぞれを構成する導波路コア１３Ａを形成し、これを覆うようにクラッド層１５が設けられている。なお、クラッド層１５はＳｉＯ２層である。これをＳｉＯ２クラッド層又は上部クラッド層ともいう。また、導波路コア１３Ａはシリコン導波路コア（シリコン細線導波路コア）である。また、分岐光導波路４、５を構成する導波路コア１３Ａを、特に分岐光導波路コア４Ａ、５Ａともいう。また、２つの分岐光導波路４、５を構成する導波路コア１３Ａの一方を第１分岐光導波路コア５Ａともいい、他方を第２分岐光導波路コア４Ａともいう。
【００１８】
本実施形態では、導波路コア１３Ａは、リブ導波路コアである。つまり、ＳＯＩ層１３をパターニングすることで、リブ部１３Ｘとスラブ部１３Ｙとが形成され、このリブ部１３Ｘが導波路コア１３Ａ（リブ導波路コア）となる。なお、導波路コア１３Ａは、リブ導波路コアに限られるものではない。
また、一方の分岐光導波路５を構成するリブ導波路コア１３Ａ（リブ部１３Ｘ）を挟んで両側のスラブ部１３Ｙは、部分的に、一側がｎ型領域１３ＹＡとされ、他側がｐ型領域１３ＹＢとされている。ここでは、ＳＯＩ層１３としてのＳｉ層の一側のスラブ部１３Ｙに部分的にｎ型不純物をイオン注入してｎ型領域１３ＹＡとし、他側のスラブ部１３Ｙに部分的にｐ型不純物をイオン注入してｐ型領域１３ＹＢとしている。このため、リブ部１３Ｘとスラブ部１３Ｙとを備えるＳＯＩ層１３は、ｐｉｎ構造になっている。そして、これらのｎ型領域１３ＹＡ及びｐ型領域１３ＹＢ上に、それぞれ、一方の分岐光導波路５を構成するリブ導波路コア１３Ａ（第１分岐光導波路コア５Ａ）に電流を注入するための電流注入用電極９としてｐ側電極９Ａ及びｎ側電極９Ｂが設けられている。つまり、第１分岐光導波路コア５Ａに電流を注入するために、第１分岐光導波路コア５Ａを挟んで両側に、それぞれ、電流注入用電極９としてのｐ側電極９Ａ及びｎ側電極９Ｂが設けられている。ここでは、第１分岐光導波路コア５Ａの内側、即ち、第１分岐光導波路コア５Ａと第２分岐光導波路コア４Ａの間にｐ側電極９Ａが設けられており、第１分岐光導波路コア５Ａの外側、即ち、第１分岐光導波路コア５Ａを挟んで第２分岐光導波路コア４Ａの反対側にｎ側電極９Ｂが設けられている。なお、この電流注入用電極９を第１電流注入用電極ともいう。
【００１９】
特に、本実施形態では、第１分岐光導波路コア５Ａと第２分岐光導波路コア４Ａの間に設けられた電流注入用電極９（ここではｐ側電極９Ａ）は、第２分岐光導波路コア４Ａの上方まで延びている。なお、この電流注入用電極９は、第２分岐光導波路コア４Ａの上方を越えて反対側まで延びていても良い。ここでは、第１分岐光導波路コア５Ａと第２分岐光導波路コア４Ａの間の距離は、約１０μｍとしている。また、第１分岐光導波路コア５Ａ及び第２分岐光導波路コア４Ａを覆うクラッド層１５は、ＳｉＯ２層であり、その熱伝導率は約１０．４Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１である。また、電流注入用電極９は、例えばＡｌやＣｕなどの金属電極であり、その熱伝導率は、Ａｌ電極の場合、約２３７Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１であり、Ｃｕ電極の場合、約３９８Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１であり、クラッド層１５としてのＳｉＯ２層よりも高い。そこで、クラッド層１５よりも熱伝導率の高い電流注入用電極９を第２分岐光導波路コア４Ａの上方まで延ばすことで、第２分岐光導波路コア４Ａ側への熱伝達が効率良く行なわれるようにしている。なお、第１分岐光導波路コア５Ａや第２分岐光導波路コア４Ａを構成するＳＯＩ層１３は、Ｓｉ層であり、その熱伝導率は約１４８Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１である。
【００２０】
また、本実施形態では、第１分岐光導波路コア５Ａの下側、即ち、ＳＯＩ層１３（Ｓｉ層）とＳｉ基板１１との間にあるＢＯＸ層１２、即ち、ＳｉＯ２クラッド層が約３μｍの厚さを有する。
ここで、ＢＯＸ層１２の下側にあるＳｉ基板１１の熱伝導率は、約１４８Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１である。また、ＢＯＸ層１２としてのＳｉＯ２クラッド層の熱伝導率は、約１０．４Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１である。このように、ＢＯＸ層１２としてのＳｉＯ２クラッド層の熱伝導率は、Ｓｉ基板１１の熱伝導率よりも低い。このため、図３に示すように、ＢＯＸ層１２としてのＳｉＯ２クラッド層の厚さが薄いと（例えば厚さが約２μｍであると）、発熱箇所である第１分岐光導波路コア５ＡとＳｉ基板１１との間の距離が短くなり、熱伝達の際に、これらの間にあるＢＯＸ層１２（ＳｉＯ２クラッド層）よりも高い熱伝導率を有するＳｉ基板１１に、より早く達してしまい、放熱されやすくなる。そこで、図１に示すように、ＢＯＸ層１２としてのＳｉＯ２クラッド層の厚さを約３μｍとすることで、Ｓｉ基板１１側への放熱が抑制されるようにしている。
【００２１】
このように、一方の分岐光導波路５を構成する導波路コア１３Ａ（第１分岐光導波路コア５Ａ）に電流を注入することによって生じた熱が、クラッド層１５（ＳｉＯ２層）よりも熱伝導率の高い電流注入用電極９（ここではｐ側電極９Ａ）を介して、他方の分岐光導波路４を構成する導波路コア１３Ａ（第２分岐光導波路コア４Ａ）に効率良く伝達されるとともに、約３μｍの厚さを有するＢＯＸ層１２（ＳｉＯ２クラッド層）によって、熱伝導率が高いＳｉ基板１１と発熱箇所である第１分岐光導波路コア５Ａとの間の断熱が十分に行なわれ、基板側への放熱が抑制される。このように、効率良い伝熱構造と断熱構造とを組み合わせることによって、電流注入によって生じる２つの分岐光導波路コア４Ａ、５Ａ間の温度差を低減することができる。これにより、電流注入によって生じた熱による屈折率変化を、２つの分岐光導波路コア４Ａ、５Ａ間で近づけることで、この熱の影響を十分に低減することが可能となる。この結果、この熱の影響を補償するために必要な注入電流量を低減することができ、光スイッチの低消費電力化（即ち、スイッチング電力低減）を実現することが可能となる。このように、電流注入型光スイッチ１０では必須の電流注入用電極９の形状を変更して熱伝達の改善を行ない、さらに、ＢＯＸ層１２（ＳｉＯ２クラッド層）の厚さを厚くするという基板側への断熱構造を導入することで、２つの分岐光導波路コア４Ａ、５Ａ間の温度差を十分に低減でき、光スイッチ１０の低消費電力化を実現することができる。この場合、例えば高熱伝導性部材のような新たな部材を追加する必要がないため、低コストとの両立、即ち、低コスト化も可能となる。
【００２２】
ここで、図４は、ＢＯＸ層１２の厚さと２つの分岐光導波路コア４Ａ、５Ａ間の温度差との関係を熱解析計算によって導出した結果を示している。なお、ここでは、２つの分岐光導波路コア４Ａ、５Ａ間の距離は約１０μｍとしている。図４に示すように、ＢＯＸ層１２（ＳｉＯ２クラッド層）の厚さを約３μｍ以上とすることで、２つの分岐光導波路コア４Ａ、５Ａ間の温度差を約９℃程度又はそれ以下まで縮小できることがわかる。つまり、ＢＯＸ層１２（ＳｉＯ２クラッド層）の厚さを約３μｍ以上とすることで、これよりも薄い場合と比較して、２つの分岐光導波路コア４Ａ、５Ａ間の温度差を十分に低減できることがわかる。このため、本実施形態では、上述のように、ＢＯＸ層１２（ＳｉＯ２クラッド層）の厚さを約３μｍとしているが、これに限られるものではなく、ＢＯＸ層１２（ＳｉＯ２クラッド層）は約３μｍ以上の厚さを有するものとすれば良い。つまり、ＢＯＸ層１２（ＳｉＯ２クラッド層）の厚さを約３μｍ以上とすることで、基板側への放熱を抑制することができ、他方の分岐光導波路コア４Ａ側への伝熱が良好に行なわれるようになる。
【００２３】
なお、本実施形態では、光スイッチ１０を、ＳＯＩ基板１４を用いて構成する場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、少なくとも、Ｓｉ基板と、Ｓｉ基板上に設けられ、３μｍ以上の厚さを有するＳｉＯ２クラッド層と、ＳｉＯ２クラッド層上に設けられた第１分岐光導波路コア及び第２分岐光導波路コアとを備えるものとして構成されていれば良い。
【００２４】
次に、本実施形態にかかる光スイッチ１０の製造方法について、図５〜図７を参照しながら説明する。
なお、図５〜図７では、本光スイッチ１０を構成する２つの分岐光導波路４、５の断面、即ち、図２のＡ−Ａ線に沿う断面を示している。
まず、図５（Ａ）に示すように、Ｓｉ基板１１上に厚さ約３μｍのＢＯＸ層１２及び厚さ約２５０ｎｍのＳＯＩ層１３を有するＳＯＩ基板１４上に、例えば、厚さ約２０ｎｍのＳｉＯ２膜１６及び厚さ約６０ｎｍのＳｉＮ膜１７を、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって形成する。なお、ＳＯＩ基板１４をＳＯＩウェハ基板ともいう。
【００２５】
ここで、原料ガスとしては、例えば、ＳｉＯ２膜堆積時にはＳｉＨ４（２０％）／Ｈｅ及びＮ２Ｏ、ＳｉＮ膜堆積時にはＳｉＨ２Ｃｌ２とＮＨ３を用いれば良い。
次に、図５（Ｂ）に示すように、ＳｉＮ膜１７上にフォトレジストパターン１８を形成し、例えばＣＦ４ガスを用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）によって、ＳｉＮ膜１７及びＳｉＯ２膜１６をエッチングして、ハードマスクパターン１９を形成する。
【００２６】
続いて、図５（Ｃ）に示すように、フォトレジスト１８を除去した後、例えばＨＢｒガスを用いたＲＩＥによって、ＳＯＩ層１３としてのＳｉ層をエッチングする。ここでは、ＳＯＩ層１３としてのＳｉ層が約５０ｎｍ程度残るようにエッチング量を制御する。これにより、ＳＯＩ層１３は、リブ部１３Ｘとスラブ部１３Ｙとを有するものとなり、このリブ部１３Ｘが、本マッハツェンダ型光スイッチ１０を構成する２つの入力光導波路１、２、光分岐器３、２つの分岐光導波路４、５、光結合器６、２つの出力光導波路７、８のそれぞれを構成する導波路コア１３Ａ（リブ導波路コア）となる（図２参照）。この導波路コア１３Ａはシリコン導波路コア（シリコン細線導波路コア）である。なお、分岐光導波路４、５を構成する導波路コア１３Ａを分岐光導波路コア４Ａ、５Ａともいう。また、２つの分岐光導波路４、５を構成する導波路コア１３Ａの一方を第１分岐光導波路コア５Ａともいい、他方を第２分岐光導波路コア４Ａともいう。
【００２７】
このようにして、Ｓｉ基板１１上に設けられ、３μｍ以上の厚さを有するＳｉＯ２クラッド層（ＢＯＸ層）１２上に、第１分岐光導波路コア５Ａ及び第２分岐光導波路コア４Ａを形成する。
次に、図６（Ａ）に示すように、例えば燐酸を約１５０℃に温めた液中に約８０分浸すことでＳｉＮ膜１７だけを選択的に除去した後、フォトレジストパターン２０を形成し、一方の分岐光導波路コア（第１分岐光導波路コア）５Ａの一側のスラブ部１３Ｙに部分的にｐ型不純物（例えば窒素イオン；Ｎ＋）をイオン注入してｐ型領域１３ＹＢを形成する。
【００２８】
次いで、図６（Ｂ）に示すように、フォトレジスト２０を除去した後、再度、フォトレジストパターン２１を形成し、一方の分岐光導波路コア（第１分岐光導波路コア）５Ａの他側のスラブ部１３Ｙに部分的にｎ型不純物（例えばリンイオン；Ｐ＋）をイオン注入してｎ型領域１３ＹＡを形成する。
このようにして、一方の分岐光導波路（第１分岐光導波路コア）５Ａを構成するリブ導波路コア１３Ａ（リブ部１３Ｘ）を挟んで両側のスラブ部１３Ｙの一側に部分的にｎ型領域１３ＹＡが形成され、他側に部分的にｐ型領域１３ＹＢが形成される。
【００２９】
そして、図６（Ｃ）に示すように、フォトレジスト２１を除去した後、イオン注入した不純物の活性化アニールを約１０００℃で約１０秒行ない、厚さ約１μｍのクラッド層１５（ここではＳｉＯ２膜；ＴＥＯＳ膜）を形成する。
続いて、図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示すように、クラッド層１５に、ｐ型領域１３ＹＢ及びｎ型領域１３ＹＡのそれぞれに達するように、電流注入用電極９を形成するためのコンタクトホール２２Ａ、２２Ｂを形成する。つまり、電流注入用電極９を形成する領域の上方に開口を有するフォトレジストマスク２３を形成し、これを用いてクラッド層１５をエッチングしてコンタクトホール２２Ａ、２２Ｂを形成する。
【００３０】
ここでは、まず、図７（Ａ）に示すように、ｐ型領域１３ＹＢ及びｎ型領域１３ＹＡのそれぞれの上方に開口を有するフォトレジストマスク２３を形成する。次に、このフォトレジストマスク２３を用いて、クラッド層１５の表面側から約５００ｎｍエッチングする。次いで、フォトレジストマスク２３を除去した後、図７（Ｂ）に示すように、再度、ｐ型領域１３ＹＢの上方から他方の分岐光導波路コア（第２分岐光導波路コア）４Ａの上方まで延びる領域の上方、及び、ｎ型領域１３ＹＡの上方に開口を有するフォトレジストマスク２４を形成する。そして、このフォトレジストマスク２４を用いて、クラッド層１５をさらに約５００ｎｍエッチングする。これにより、ｎ型領域１３ＹＡ及びｐ型領域１３ＹＢの上方のクラッド層１５は全て除去され、ｐ型領域１３ＹＢの上方から他方の分岐光導波路コア４Ａの上方まで延びる領域のクラッド層１５は約５００ｎｍ残されて、ｎ型領域１３ＹＡに達するコンタクトホール２２Ｂ、及び、ｐ型領域１３ＹＢに達し、他方の分岐光導波路コア４Ａの上方まで延びるコンタクトホール２２Ａが形成される。このように、２段階に分けてエッチングを行なうことで、ｐ型領域１３ＹＢに達するコンタクトホール２２Ａを階段状の形状を有するものとしている。
【００３１】
その後、図７（Ｃ）に示すように、フォトレジスト２４を除去した後、コンタクトホール２２Ａ、２２Ｂに電流注入用電極９を形成する。つまり、フォトレジスト２４を除去した後、金属材料を成膜し、パターニング及びエッチングを行なうことで、コンタクトホール２２Ａ、２２Ｂに電流注入用電極９としての金属電極が形成される。ここでは、ｎ型領域１３ＹＡに達するコンタクトホール２２Ｂに、電流注入用電極９としてのｎ側金属電極９Ｂが形成され、ｐ型領域１３ＹＢに達し、他方の分岐光導波路コア４Ａの上方まで延びるコンタクトホール２２Ａに、電流注入用電極９としてのｐ側金属電極９Ａが形成される。つまり、ｎ型領域１３ＹＡ及びｐ型領域１３ＹＢ上に、それぞれ、一方の分岐光導波路５を構成するリブ導波路コア１３Ａ（第１分岐光導波路コア５Ａ）に電流を注入するための電流注入用電極９としてｎ側電極９Ｂ及びｐ側電極９Ａが形成される。このように、第１分岐光導波路コア５Ａに電流を注入するために、第１分岐光導波路コア５Ａを挟んで両側に、それぞれ、電流注入用電極９としてのｎ側電極９Ｂ及びｐ側電極９Ａが形成される。ここでは、第１分岐光導波路コア５Ａの内側、即ち、第１分岐光導波路コア５Ａと第２分岐光導波路コア４Ａの間にｐ側電極９Ａが形成され、第１分岐光導波路コア５Ａの外側、即ち、第１分岐光導波路コア５Ａを挟んで第２分岐光導波路コア４Ａの反対側にｎ側電極９Ｂが形成される。なお、この電流注入用電極９を第１電流注入用電極ともいう。
【００３２】
特に、本実施形態では、第１分岐光導波路コア５Ａに電流を注入するための第１電流注入用電極９を、第１分岐光導波路コア５Ａを挟んで両側に形成する工程において、第１分岐光導波路コア５Ａと第２分岐光導波路コア４Ａの間に設けられた第１電流注入用電極９（ここではｐ側電極８Ａ）を、第２分岐光導波路コア４Ａの上方まで延びるように形成する。
【００３３】
このようにして、本実施形態にかかる光スイッチ１０を製造することができる。
したがって、本実施形態にかかる光スイッチ及びその製造方法によれば、コストを増加させずに、電流注入によって発生する熱の影響を十分に低減して、低消費電力化を実現できるという利点がある。
なお、上述の実施形態では、２つの分岐光導波路コア４Ａ、５Ａの一方に電流注入用電極９（位相変調部）を設ける場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、以下の変形例のように構成することもできる。
【００３４】
例えば図８、図９に示すように、２つの分岐光導波路コア４Ａ、５Ａの両方に電流注入用電極９、９０（位相変調部）を設けても良い。
つまり、上述の実施形態の場合（図１、図２参照）と同様に、第１分岐光導波路コア５Ａに電流を注入するために第１分岐光導波路コア５Ａを挟んで両側に設けられた第１電流注入用電極９Ａ、９Ｂを備え、第１分岐光導波路コア５Ａと第２分岐光導波路コア４Ａの間に設けられた第１電流注入用電極９Ａが、第２分岐光導波路コア４Ａの上方まで延びるようにし、さらに、図８、図９に示すように、第２分岐光導波路コア４Ａに電流を注入するために第２分岐光導波路コア４Ａを挟んで両側に設けられた第２電流注入用電極９０を備えるものとしても良い。これにより、例えば、実際に光スイッチ１０を作製した場合に、第１分岐光導波路コア５Ａと第２分岐光導波路コア４Ａの２つの分岐光導波路コア間の導波路形状（例えば側面ラフネスや長さなど）が作製誤差等によって異なってしまい、初期位相差が生じてしまい、この結果、十分な消光比が得られないようなときに、第２電流注入用電極９０を用いて初期位相差を補償するための微小電流を注入し続けることで、十分な消光比を得ることが可能となる。つまり、第２電流注入用電極９０を用いて初期位相差を補償するための微小電流を注入し続けることで、十分な消光比が得られるようにしながら、上述の実施形態の場合と同様に、第１電流注入用電極９を用いて入力光信号のスイッチングを行なうことが可能となる。ここでは、第２分岐光導波路コア４Ａに電流を注入するための第２電流注入用電極９０としてｐ側電極（金属電極）９０Ａ及びｎ側電極（金属電極）９０Ｂが設けられている。つまり、第２分岐光導波路コア４Ａに電流を注入するために、第２分岐光導波路コア４Ａを挟んで両側に、それぞれ、電流注入用電極９０としてのｐ側電極９０Ａ及びｎ側電極９０Ｂが設けられている。具体的には、第２分岐光導波路コア４Ａの内側、即ち、第１分岐光導波路コア５Ａと第２分岐光導波路コア４Ａの間にｎ側電極９０Ｂが設けられており、第２分岐光導波路コア４Ａの外側、即ち、第２分岐光導波路コア４Ａを挟んで第１分岐光導波路コア５Ａの反対側にｐ側電極９０Ａが設けられている。
【００３５】
また、例えば図１０、図１１に示すように、第１分岐光導波路コア５Ａと第２分岐光導波路コア４Ａの間に設けられた第２電流注入用電極９０（ここではｎ側電極９０Ｂ）が、第１分岐光導波路コア５Ａの上方まで延びるようにしても良い。つまり、上述の変形例（図８、図９参照）では、第２電流注入用電極９０を、第２分岐光導波路コア４Ａを挟んで両側に設けられたｐ型領域１３ＹＢ及びｎ型領域１３ＹＡのそれぞれの上方にのみ設けるようにしているが、これに限られるものではなく、第１分岐光導波路コア５Ａと第２分岐光導波路コア４Ａの間に設けられた第２電流注入用電極９０（ここではｎ側電極９０Ｂ）は、第１分岐光導波路コア５Ａの上方まで延びるようにしても良い。なお、この第２電流注入用電極９０は、第１分岐光導波路コア５Ａの上方を越えて反対側まで延びるようにしても良い。これにより、２つの分岐光導波路コア４Ａ、５Ａの両方に電流注入用電極９、９０を設ける場合であっても、２つの分岐光導波路コア間の熱的接続を強めることができ、電流注入によって生じる２つの分岐光導波路コア間の温度差を低減することが可能となる。
［第２実施形態］
まず、第２実施形態にかかる光スイッチ及びその製造方法について、図１２〜図１５を参照しながら説明する。
【００３６】
本実施形態にかかる光スイッチは、上述の第１実施形態のものに対し、図１２〜図１５に示すように、断熱用の溝３０を備える点が異なる。
例えば図１２、図１３に示すように、上述の第１実施形態の光スイッチ１０（図１、図２参照）に、断熱用の溝３０として、第２分岐光導波路コア４Ａに沿って、第２分岐光導波路コア４Ａを挟んで第１分岐光導波路コア５Ａの反対側に設けられた溝３０Ａを追加すれば良い。なお、この溝３０Ａを第１溝ともいう。
【００３７】
具体的には、第２分岐光導波路コア４Ａに沿って、第２分岐光導波路コア４Ａの外側、即ち、第２分岐光導波路コア４Ａを挟んで第１分岐光導波路コア５Ａの反対側に、クラッド層１５の表面からＳｉ基板１１まで達する溝３０Ａを設ければ良い。このような溝３０Ａは、上述の第１実施形態の光スイッチ１０を作製した後に形成することができる。
このような溝３０Ａを設けることで、第１分岐光導波路コア５Ａに電流注入用電極９を介して電流を注入することによって発生した熱が、第２分岐光導波路コア４Ａ側へ伝わり、さらにその外側の領域へ伝わって放熱されてしまうのを抑制することができる。つまり、溝３０Ａを設けて空気中へ放熱されるようにすることで、溝３０Ａを設けずにクラッド層１５等を伝熱する場合と比較して、第２分岐光導波路コア４Ａの外側へ放熱されてしまうのを抑制することができる。
【００３８】
このような溝３０Ａを設けたものについて、上述の第１実施形態の場合と同様に、ＢＯＸ層の厚さと２つの分岐光導波路コア間の温度差との関係を熱解析計算によって導出した結果、２つの分岐光導波路コア間の温度差を約８℃程度まで縮小できることが確認できた。つまり、上述の第１実施形態の光スイッチ１０に溝３０Ａを設けることで、第２分岐光導波路コア４Ａの外側の領域への放熱を抑制することができ、第２分岐光導波路コア４Ａへの伝熱が良好に行なわれるようになることが確認できた。
【００３９】
また、例えば図１４、図１５に示すように、上述の第１実施形態の光スイッチ１０（図１、図２参照）に、断熱用の溝３０として、第１分岐光導波路コア５Ａに沿って、第１分岐光導波路コア５Ａを挟んで第２分岐光導波路コア４Ａの反対側に設けられた溝３０Ｂを追加しても良い。なお、この溝３０Ｂを第２溝ともいう。
具体的には、第１分岐光導波路コア５Ａに沿って、第１分岐光導波路コア５Ａの外側、即ち、第１分岐光導波路コア５Ａを挟んで第２分岐光導波路コア４Ａの反対側に、クラッド層１５の表面からＳｉ基板１１まで達する溝３０Ｂを設ければ良い。このような溝３０Ｂは、上述の第１実施形態の光スイッチ１０を作製した後に形成することができる。
【００４０】
このような溝３０Ｂを設けることで、第１分岐光導波路コア５Ａに電流注入用電極９を介して電流を注入することによって発生した熱が、第２分岐光導波路コア４Ａの反対側の領域へ伝わって放熱されてしまうのを抑制することができる。つまり、溝３０Ｂを設けて空気中へ放熱されるようにすることで、溝３０Ｂを設けずにクラッド層１５等を伝熱する場合と比較して、第２分岐光導波路コア４Ａの反対側へ放熱されてしまうのを抑制することができる。このように、上述の第１実施形態の光スイッチ１０に溝３０Ｂを設けることで、第２分岐光導波路コア４Ａの反対側への放熱を抑制することができ、第２分岐光導波路コア４Ａへの伝熱が良好に行なわれるようになる。
【００４１】
なお、上述の第１溝３０Ａと第２溝３０Ｂは、いずれか一方を追加しても良いし、両方を追加しても良い。上述の第１溝３０Ａと第２溝３０Ｂの両方を追加する場合、第２分岐光導波路コア４Ａに沿って、第２分岐光導波路コア４Ａを挟んで第１分岐光導波路コア５Ａの反対側に設けられた第１溝３０Ａを設けるとともに、第１分岐光導波路コア５Ａに沿って、第１分岐光導波路コア５Ａを挟んで第２分岐光導波路コア４Ａの反対側に設けられた第２溝３０Ｂを設けることになる。
【００４２】
なお、その他の構成や製造方法等は、上述の第１実施形態の場合と同様である。
したがって、本実施形態にかかる光スイッチ及びその製造方法によれば、コストを増加させずに、電流注入によって発生する熱の影響を十分に低減して、低消費電力化を実現できるという利点がある。
なお、上述の実施形態では、第１溝３０Ａや第２溝３０Ｂとして、クラッド層１５の表面からＳｉ基板１１まで達する溝を設けているが、これに限られるものではなく、例えば、クラッド層１５の表面からＢＯＸ層１２まで達する溝を設けても良いし、クラッド層１５の表面からＳＯＩ層１３まで達する溝を設けても良い。このような溝であっても断熱効果を発揮することができる。
【００４３】
また、上述の実施形態では、溝３０（第１溝３０Ａ、第２溝３０Ｂ）の中には何も設けていないが、これに限られるものではなく、例えば、後述の第４実施形態で用いているような樹脂材料で溝３０の全部又は一部を埋め込むようにしても良い。これにより、光スイッチ１０の機械的強度が向上し、歩留まりを改善することが可能となる。
また、上述の実施形態は、上述の第１実施形態のもの（図１、図２参照）、即ち、２つの分岐光導波路コア４Ａ、５Ａの一方に電流注入用電極９を設けたものに、溝３０（例えば第１溝３０Ａ及び第２溝３０Ｂの少なくとも一方）を追加したものとして説明しているが、上述の第１実施形態の変形例のもの（図８〜図１１）、即ち、２つの分岐光導波路コア４Ａ、５Ａの両方に電流注入用電極９、９０を設けたものに、溝３０（例えば第１溝３０Ａ及び第２溝３０Ｂの少なくとも一方）を追加したものとして構成することもできる。つまり、上述の実施形態の光スイッチ１０に備えられる溝３０（例えば第１溝３０Ａ及び第２溝３０Ｂの少なくとも一方）は、上述の第１実施形態の変形例のもの（図８〜図１１）、即ち、２つの分岐光導波路コア４Ａ、５Ａの両方に電流注入用電極９、９０を設けたものに適用することもできる。この場合、第２分岐光導波路コア４Ａに沿って設けられる第１溝３０Ａは、第１電流注入用電極９及び第２電流注入用電極９０の両方に沿って設けられた１つの溝としても良いし、第１電流注入用電極９に沿って設けられた溝と第２電流注入用電極９０に沿って設けられた溝の２つの溝としても良い。また、第１分岐光導波路コア５Ａに沿って設けられる第２溝３０Ｂは、第１電流注入用電極９及び第２電流注入用電極９０の両方に沿って設けられた１つの溝としても良いし、第１電流注入用電極９に沿って設けられた溝と第２電流注入用電極９０に沿って設けられた溝の２つの溝としても良い。
［第３実施形態］
まず、第３実施形態にかかる光スイッチ及びその製造方法について、図１６、図１７を参照しながら説明する。
【００４４】
本実施形態にかかる光スイッチは、上述の第２実施形態のもの（図１２〜図１５参照）に対し、図１６、図１７に示すように、エアトレンチ４０を備える点が異なる。
つまり、本実施形態では、図１６、図１７に示すように、上述の第２実施形態の光スイッチ１０（図１２、図１３参照）に備えられる第１溝３０Ａに連なり、第２分岐光導波路コア４Ａの下方、及び、第１分岐光導波路コア５Ａと第２分岐光導波路コア４Ａの間に設けられた第１電流注入用電極９（ここではｐ側電極９Ａ）の下方に設けられたエアトレンチ４０を備える。なお、エアトレンチ４０を単にトレンチともいう。また、エアトレンチ４０を断熱用のエアトレンチともいう。
【００４５】
具体的には、第１溝３０Ａの下部の側方から第１分岐光導波路コア５Ａと第２分岐光導波路コア４Ａの間に設けられた第１電流注入用電極９（ここではｐ側電極９Ａ）の下方を超えてＳｉ基板１１の表面に沿って延びるように、ＢＯＸ層１２の一部及びＳｉ基板１１の一部を除去することによって、エアトレンチ４０が形成されている。なお、ここでは、ＢＯＸ層１２の一部及びＳｉ基板１１の一部を除去してエアトレンチ４０を形成しているが、これに限られるものではなく、例えば、ＢＯＸ層１２の一部を除去してエアトレンチ４０を形成しても良い。
【００４６】
このようなエアトレンチ４０を設けることで、第１分岐光導波路コア５Ａに第１電流注入用電極９を介して電流を注入することによって発生した熱が、第１分岐光導波路コア５Ａと第２分岐光導波路コア４Ａの間に設けられた第１電流注入用電極９（ここではｐ側電極９Ａ）を介して第２分岐光導波路コア４Ａへ伝わる過程で、第１電流注入用電極９（ここではｐ側電極９Ａ）の下方の基板１１側の領域から放熱されてしまうのを抑制することができる。つまり、エアトレンチ４０を設けて空気中へ放熱されるようにすることで、エアトレンチ４０を設けずにＢＯＸ層１２等を伝熱する場合と比較して、第１電流注入用電極９（ここではｐ側電極９Ａ）の下方の基板１１側の領域から放熱されてしまうのを抑制することができる。
【００４７】
このようなエアトレンチ４０を設けたものについて、上述の第１実施形態の場合と同様に、ＢＯＸ層の厚さと２つの分岐光導波路コア間の温度差との関係を熱解析計算によって導出した結果、２つの分岐光導波路コア間の温度差を約３℃程度まで縮小できることが確認できた。つまり、上述の第２実施形態の光スイッチ（図１２、図１３参照）にエアトレンチ４０を設けることで、第１電流注入用電極９（ここではｐ側電極９Ａ）の下方の基板１１側の領域への放熱を抑制することができ、第２分岐光導波路コア４Ａへの伝熱が良好に行なわれるようになることが確認できた。
【００４８】
なお、その他の構成や製造方法等は、上述の第２実施形態の場合と同様である。
したがって、本実施形態にかかる光スイッチ及びその製造方法によれば、コストを増加させずに、電流注入によって発生する熱の影響を十分に低減して、低消費電力化を実現できるという利点がある。
なお、本実施形態では、上述の第２実施形態の光スイッチ（図１２、図１３参照）に備えられる第１溝３０Ａに連なるエアトレンチ４０（第１トレンチ）を設ける場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、上述の第２実施形態の光スイッチ（図１４、図１５参照）に備えられる第２溝３０Ｂに連なるエアトレンチ（第２トレンチ）を設けても良いし、上述の第２実施形態の光スイッチ（図１２〜図１５参照）に備えられる第１溝３０Ａに連なる第１エアトレンチ４０及び第２溝３０Ｂに連なる第２エアトレンチを設けても良い。この場合、第２溝３０Ｂに連なるエアトレンチ（トレンチ）は、第１分岐光導波路コア５Ａの外側、即ち、第１分岐光導波路コア５Ａを挟んで第２分岐光導波路コア４Ａの反対側に設けられた第１電流注入用電極９（ここではｎ側電極９Ｂ）の下方に設ければ良い。つまり、第２溝３０Ｂの下部の側方から第１分岐光導波路コア５Ａを挟んで第２分岐光導波路コア４Ａの反対側に設けられた第１電流注入用電極９（ここではｎ側電極９Ｂ）の下方を超えてＳｉ基板１１の表面に沿って延びるように、ＢＯＸ層１２の一部及びＳｉ基板１１の一部を除去することによって、エアトレンチを形成すれば良い。なお、このエアトレンチは、例えば、ＢＯＸ層１２の一部を除去して形成しても良い。このように、第２溝３０Ｂに連なるエアトレンチを設けることで、第１分岐光導波路コア５Ａに電流注入用電極９を介して電流を注入することによって発生した熱が、第２分岐光導波路コア４Ａの反対側の下方の領域へ伝わって放熱されてしまうのを抑制することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、溝３０（３０Ａ、３０Ｂ）及びエアトレンチ４０の中には何も設けていないが、これに限られるものではなく、例えば、後述の第４実施形態で用いているような樹脂材料で埋め込むようにしても良い。例えば、溝３０（３０Ａ、３０Ｂ）及びエアトレンチ４０の全部を樹脂材料で埋め込むようにしても良いし、溝３０（３０Ａ、３０Ｂ）及びエアトレンチ４０の一部（例えばエアトレンチのみなど）を樹脂材料で埋め込むようにしても良い。これにより、光スイッチ１０の機械的強度が向上し、歩留まりを改善することが可能となる。
【００５０】
また、本実施形態及び変形例は、上述の第１実施形態のもの（図１、図２参照）、即ち、２つの分岐光導波路コア４Ａ、５Ａの一方に電流注入用電極９を設けたものに、溝３０（例えば第１溝３０Ａ及び第２溝３０Ｂの少なくとも一方）及びエアトレンチ４０を追加したものとして説明しているが、上述の第１実施形態の変形例のもの（図８〜図１１）、即ち、２つの分岐光導波路コア４Ａ、５Ａの両方に電流注入用電極９、９０を設けたものに、溝３０（例えば第１溝３０Ａ及び第２溝３０Ｂの少なくとも一方）及びエアトレンチ４０を追加したものとして構成することもできる。つまり、本実施形態の光スイッチ１０に備えられる溝３０（例えば第１溝３０Ａ及び第２溝３０Ｂの少なくとも一方）及びエアトレンチ４０は、上述の第１実施形態の変形例のもの（図８〜図１１）、即ち、２つの分岐光導波路コア４Ａ、５Ａの両方に電流注入用電極９、９０を設けたものに適用することもできる。この場合、第２分岐光導波路コア４Ａに沿って設けられる第１溝３０Ａ及びエアトレンチ４０は、第１電流注入用電極９及び第２電流注入用電極９０の両方に沿って設けられた１つの溝及びエアトレンチとしても良いし、第１電流注入用電極９に沿って設けられた溝及びエアトレンチと第２電流注入用電極９０に沿って設けられた溝及びエアトレンチの２つの溝及びエアトレンチとしても良い。また、第１分岐光導波路コア５Ａに沿って設けられる第２溝３０Ｂ及びエアトレンチは、第１電流注入用電極９及び第２電流注入用電極９０の両方に沿って設けられた１つの溝及びエアトレンチとしても良いし、第１電流注入用電極９に沿って設けられた溝及びエアトレンチと第２電流注入用電極９０に沿って設けられた溝及びエアトレンチの２つの溝及びエアトレンチとしても良い。
［第４実施形態］
まず、第４実施形態にかかる光スイッチ及びその製造方法について、図１８、図１９を参照しながら説明する。
【００５１】
本実施形態にかかる光スイッチは、上述の第３実施形態のもの（図１６、図１７参照）に対し、図１８、図１９に示すように、さらに樹脂材料５０で埋め込まれた溝５１を備える点で異なる。
つまり、本実施形態では、図１８、図１９に示すように、第１分岐光導波路コア５Ａと第２分岐光導波路コア４Ａの間に設けられた第１電流注入用電極９（ここではｐ側電極９Ａ）と第２分岐光導波路コア４Ａの間のＢＯＸ層１２（ＳｉＯ２クラッド層）に設けられた溝５１と、この溝５１に埋め込まれた樹脂材料５０とを備える。なお、この溝５１を第３溝又は断熱用の溝ともいう。
【００５２】
ここでは、樹脂材料５０は、例えば、ベンゾシクロブテン樹脂（ＢＣＢレジン）、ビスマレイミド−トリアジン樹脂（ＢＴレジン）、フッ素樹脂などである。この樹脂材料５０の熱伝導率は約０．２Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１程度であり、ＢＯＸ層１２としてのＳｉＯ２クラッド層の熱伝導率よりも低い。
このように、ＢＯＸ層１２としてのＳｉＯ２クラッド層よりも熱伝導率の低い樹脂材料５０で埋め込まれた溝５１を設けることで、第１分岐光導波路コア５Ａに第１電流注入用電極９を介して電流を注入することによって発生した熱が、第１分岐光導波路コア５Ａと第２分岐光導波路コア４Ａの間に設けられた第１電流注入用電極９（ここではｐ側電極９Ａ）を介して第２分岐光導波路コア４Ａへ伝わる過程で、第１電流注入用電極９（ここではｐ側電極９Ａ）の下方の基板１１側の領域から放熱されてしまうのを抑制することができる。つまり、ＢＯＸ層１２としてのＳｉＯ２クラッド層よりも熱伝導率の低い樹脂材料５０で埋め込まれた溝５１を設けることで、ＢＯＸ層１２としてのＳｉＯ２クラッド層を伝熱する場合と比較して、第１電流注入用電極９（ここではｐ側電極９Ａ）の下方の基板１１側の領域から放熱されてしまうのを抑制することができる。
【００５３】
この場合、上述の第３実施形態の光スイッチ１０（図１６、図１７参照）に備えられるエアトレンチ４０と比較して、図１８、図１９に示すように、Ｓｉ基板１１の表面に沿って延びるエアトレンチ４０の長さを短くすれば良い。このようにエアトレンチ４０の長さを短くすることで、エアトレンチ形成領域を小さくすることができるため、光スイッチ１０の機械的強度が向上し、歩留まりを改善することが可能となる。
【００５４】
このようなＢＯＸ層１２としてのＳｉＯ２クラッド層よりも熱伝導率の低い樹脂材料５０で埋め込まれた溝５１を設けたものについて、上述の第１実施形態の場合と同様に、ＢＯＸ層の厚さと２つの分岐光導波路コア間の温度差との関係を熱解析計算によって導出した結果、２つの分岐光導波路コア間の温度差を約３℃程度まで縮小でき、上述の第３実施形態の場合と同等の効果が得られることが確認できた。つまり、上述の第３実施形態の光スイッチ１０（図１６、図１７参照）に、ＢＯＸ層１２としてのＳｉＯ２クラッド層よりも熱伝導率の低い樹脂材料５０で埋め込まれた溝５１を設けることで、第１電流注入用電極９（ここではｐ側電極９Ａ）の下方の基板１１側の領域への放熱を抑制することができ、第２分岐光導波路コア４Ａへの伝熱が良好に行なわれるようになることが確認できた。
【００５５】
なお、その他の構成や製造方法等は、上述の第２実施形態の場合と同様である。
したがって、本実施形態にかかる光スイッチ及びその製造方法によれば、コストを増加させずに、電流注入によって発生する熱の影響を十分に低減して、低消費電力化を実現できるという利点がある。
なお、上述の実施形態では、上述の第３実施形態の光スイッチ１０（図１６、図１７参照）に、さらに樹脂材料５０で埋め込まれた溝５１を設ける場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、上述の第１実施形態及び変形例の光スイッチ１０（図１、図２、図８〜図１１）に、上述の実施形態のように、樹脂材料５０で埋め込まれた溝５１を設けても良いし、上述の第２実施形態及び変形例の光スイッチ１０（図１２〜図１５参照）に、上述の実施形態のように、樹脂材料５０で埋め込まれた溝５１を設けても良い。また、上述の第１実施形態の変形例の光スイッチ１０（図１０、図１１参照）に、上述の実施形態のように、樹脂材料５０で埋め込まれた溝５１を設ける場合、これに加え、例えば、図１１中、二点鎖線Ｘで示すように、上述の実施形態の場合と同様に、第１分岐光導波路コア５Ａと第２分岐光導波路コア４Ａの間に設けられた第２電流注入用電極９０（ここではｎ側電極９０Ｂ）と第１分岐光導波路コア５Ａの間のＢＯＸ層１２（ＳｉＯ２クラッド層）に設けられた溝と、この溝に埋め込まれた樹脂材料とを備えるものとしても良い。この場合、樹脂材料で埋め込まれた溝は、いずれか一方に設けても良いし、両方に設けても良い。
【００５６】
また、上述の実施形態では、第１分岐光導波路コア５Ａと第２分岐光導波路コア４Ａの間に設けられた第１電流注入用電極９（ここではｐ側電極９Ａ）と第２分岐光導波路コア４Ａの間のＢＯＸ層１２（ＳｉＯ２クラッド層）に、樹脂材料５０で埋め込まれた溝５１を設けているが、これに限られるものではなく、例えば、図１８中、二点鎖線Ｘで示すように、第１分岐光導波路コア５Ａの外側、即ち、第１分岐光導波路コア５Ａを挟んで第２分岐光導波路コア４Ａの反対側に設けられた第１電流注入用電極９（ここではｎ側電極９Ｂ）の外側、即ち、第１電流注入用電極９（ここではｎ側電極９Ｂ）を挟んで第１分岐光導波路コア５Ａの反対側のＢＯＸ層１２（ＳｉＯ２クラッド層）に、上述の実施形態の場合と同様に、樹脂材料で埋め込まれた溝（第４溝）を設けても良い。これにより、第１分岐光導波路コア５Ａに電流注入用電極９を介して電流を注入することによって発生した熱が、第２分岐光導波路コア４Ａの反対側の下方の領域へ伝わって放熱されてしまうのを抑制することができる。この場合、上述の第２実施形態（図１４、図１５参照）のように第２溝３０Ｂを設けたり、上述の第３実施形態の変形例のように第２溝３０Ｂに連なるエアトレンチを設けたりしても良い。また、上述の樹脂材料で埋め込まれた第３溝と樹脂材料で埋め込まれた第４溝は、いずれか一方を設けても良いし、両方を設けても良い。また、上述の第１実施形態の変形例の光スイッチ１０（図１０、図１１参照）に適用する場合、例えば、図１１中、二点鎖線Ｙで示すように、第２分岐光導波路コア４Ａの外側、即ち、第２分岐光導波路コア４Ａを挟んで第１分岐光導波路コア５Ａの反対側に設けられた第２電流注入用電極９０（ここではｐ側電極９０Ａ）の外側、即ち、第２電流注入用電極９０（ここではｐ側電極９０Ａ）を挟んで第２分岐光導波路コア４Ａの反対側のＢＯＸ層１２（ＳｉＯ２クラッド層）に、上述の実施形態の場合と同様に、樹脂材料で埋め込まれた溝を設けても良い。この場合、樹脂材料で埋め込まれた溝は、４箇所全てに設けても良いし、少なくとも一箇所に設けても良い。
［その他］
なお、本発明は、上述した各実施形態及び変形例に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【００５７】
以下、上述の各実施形態及び変形例に関し、更に、付記を開示する。
（付記１）
Ｓｉ基板と、
前記Ｓｉ基板上に設けられたＳｉＯ２クラッド層と、
前記ＳｉＯ２クラッド層上に設けられた第１分岐光導波路コア及び第２分岐光導波路コアと、
前記第１分岐光導波路コアに電流を注入するために前記第１分岐光導波路コアを挟んで両側に設けられた第１電流注入用電極とを備え、
前記第１分岐光導波路コアと前記第２分岐光導波路コアの間に設けられた前記第１電流注入用電極は、前記第２分岐光導波路コアの上方まで延びており、
前記ＳｉＯ２クラッド層は、３μｍ以上の厚さを有することを特徴とする光スイッチ。
【００５８】
（付記２）
前記第２分岐光導波路コアに電流を注入するために前記第２分岐光導波路コアを挟んで両側に設けられた第２電流注入用電極を備えることを特徴とする、付記１に記載の光スイッチ。
（付記３）
前記第１分岐光導波路コアと前記第２分岐光導波路コアの間に設けられた前記第２電流注入用電極は、前記第１分岐光導波路コアの上方まで延びていることを特徴とする、付記２に記載の光スイッチ。
【００５９】
（付記４）
前記第２分岐光導波路コアに沿って、前記第２分岐光導波路コアを挟んで前記第１分岐光導波路コアの反対側に設けられた第１溝を備えることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の光スイッチ。
（付記５）
前記第１分岐光導波路コアに沿って、前記第１分岐光導波路コアを挟んで前記前記第２分岐光導波路コアの反対側に設けられた第２溝を備えることを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の光スイッチ。
【００６０】
（付記６）
前記第１溝に連なり、前記第２分岐光導波路コアの下方、及び、前記第１分岐光導波路コアと前記第２分岐光導波路コアの間に設けられた前記第１電流注入用電極の下方に設けられた第１トレンチを備えることを特徴とする、付記４に記載の光スイッチ。
（付記７）
前記第２溝に連なり、前記第１分岐光導波路コアを挟んで前記第２分岐光導波路コアの反対側に設けられた前記第１電流注入用電極の下方に設けられた第２トレンチを備えることを特徴とする、付記５に記載の光スイッチ。
【００６１】
（付記８）
前記第１分岐光導波路コアと前記第２分岐光導波路コアの間に設けられた前記第１電流注入用電極と前記第２分岐光導波路コアの間の前記ＳｉＯ２クラッド層に設けられた第３溝と、
前記第３溝を埋め込む樹脂材料とを備えることを特徴とする、付記１〜７のいずれか１項に記載の光スイッチ。
【００６２】
（付記９）
前記第１電流注入用電極を挟んで前記第１分岐光導波路コアの反対側の前記ＳｉＯ２クラッド層に設けられた第４溝と、
前記第４溝を埋め込む樹脂材料とを備えることを特徴とする、付記１〜８のいずれか１項に記載の光スイッチ。
【００６３】
（付記１０）
Ｓｉ基板上に設けられ、３μｍ以上の厚さを有するＳｉＯ２クラッド層上に、第１分岐光導波路コア及び第２分岐光導波路コアを形成し、
前記第１分岐光導波路コアに電流を注入するための第１電流注入用電極を、前記第１分岐光導波路コアを挟んで両側に形成する、各工程を含み、
前記第１電流注入用電極を形成する工程において、前記第１分岐光導波路コアと前記第２分岐光導波路コアの間に設けられる前記第１電流注入用電極を、前記第２分岐光導波路コアの上方まで延びるように形成することを特徴とする光スイッチの製造方法。
【符号の説明】
【００６４】
１、２  入力光導波路
３  光分岐器
４、５  分岐光導波路
４Ａ  分岐光導波路コア（第２分岐光導波路コア）
５Ａ  分岐光導波路コア（第１分岐光導波路コア）
６  光結合器
７、８  出力光導波路
９、９０  電流注入用電極
９Ａ、９０Ａ  ｐ側電極
９Ｂ、９０Ｂ  ｎ側電極
１０  光スイッチ
１１  シリコン（Ｓｉ）基板
１２  ＢＯＸ層（ＳｉＯ２クラッド層）
１３  ＳＯＩ層（シリコン（Ｓｉ）層）
１３Ａ  導波路コア（リブ導波路コア）
１３Ｘ  リブ部
１３Ｙ  スラブ部
１３ＹＡ  ｎ型領域
１３ＹＢ  ｐ型領域
１４  ＳＯＩ基板
１５  クラッド層（ＳｉＯ２層）
１６  ＳｉＯ２膜
１７  ＳｉＮ膜
１８、１９、２０、２１、２３、２４  フォトレジストパターン（フォトレジストマスク；フォトレジスト）
２２Ａ、２２Ｂ  コンタクトホール
３０  溝
３０Ａ  第１溝
３０Ｂ  第２溝
４０  エアトレンチ
５０  樹脂材料
５１  溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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