(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板（１）の上面の一部に半導体光素子搭載用の丘（１ａ）を形成する工程、
丘（１ａ）を形成したシリコン基板（１）の上に下部クラッド層（２）を形成する工程、
シリコン基板の丘（１ａ）の上面と下部クラッド層（２）の上面が同一平面になるように研磨する工程、
研磨面上にコア層（３）を形成した後、そのコア層（３）をパターニングして所望のパターンのコア（３ａ）を形成する工程、
コア（３ａ）を覆うように上部クラッド層（４）を形成する工程、
上部クラッド層（４）上にエッチングマスク（５）を形成した後、エッチングによりシリコン基板の丘（１ａ）の上の上部クラッド層を除去して、丘（１ａ）の上面を露出させる工程、
上部クラッド層（４）上のエッチングマスク（５）を除去する工程、
シリコン基板の丘（１ａ）の上面に半導体光素子（７）を搭載する工程、
を含むハイブリッド光集積回路の製造方法において、
前記上部クラッド層（４）上に形成するエッチングマスク（５）としてＷＳｉ膜を使用し、上部クラッド層（４）のエッチング終了後、ＷＳｉ膜を、ＨＦが４９％溶液換算で１〜２．５容量％、ＨＮＯ3が６９％溶液換算で１７．５〜３９容量％、Ｈ2Ｏが６０〜８０容量％の組成のＨＦ−ＨＮＯ3−Ｈ2Ｏ系エッチャントによるウェットエッチングにより除去する、
ことを特徴とするハイブリッド光集積回路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン基板上に、石英ガラス系の光導波路を形成すると共に、半導体光素子（発光素子または受光素子）を搭載してなるハイブリッド光集積回路の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記のようなハイブリッド光集積回路は図１（ａ）〜（ｊ）のようにして製造されている。まず（ａ）のようにシリコン基板１の上面の一部に半導体光素子搭載用の丘１ａを形成する。丘１ａの形成は、丘１ａ以外の部分（破線）をフォトリソグラフィーとエッチングにより所要の厚さだけ除去することにより行う。次に（ｂ）のようにシリコン基板１の上面に、石英ガラスの下部クラッド層２を形成する。下部クラッド層２の形成は、シリコン基板１上に火炎堆積法により下部クラッド層用のガラス微粒子を堆積させた後、透明ガラス化することにより行う。
【０００３】
次に（ｃ）のようにシリコン基板の丘１ａの上面と下部クラッド層２の上面が同一平面になるように平らに研磨する。その後（ｄ）のように研磨面上に下部クラッド層２より屈折率の高い石英ガラスのコア層３を形成する。コア層３の形成は、研磨面上にコア用のガラス微粒子を堆積させた後、透明ガラス化することにより行う。次にコア層３をドライエッチングによりパターニングして、（ｅ）のように所望のパターンのコア３ａを形成する。
【０００４】
次に（ｆ）のように上面全面に石英ガラスの上部クラッド層４を形成する。上部クラッド層４の屈折率、形成方法は下部クラッド層２と同じである。その後、（ｇ）のように上部クラッド層４上にエッチングマスク５を形成した後、シリコン基板の丘１ａ上の上部クラッド層４をドライエッチングにより除去して、（ｈ）のように丘１ａの上面を露出させる。次に（ｉ）のように上部クラッド層４上のエッチングマスク５を除去した後、（ｊ）のようにシリコン基板の丘１ａの上面にスパッタリング等により電極６を形成し、その電極６上に半導体光素子７を半田付け等より固定する。これでハイブリッド光集積回路が出来上がる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の製造方法によると、上部クラッド層４をドライエッチングしてシリコン基板の丘１ａの上面を露出させた後、上部クラッド層４上に残ったエッチングマスク５を除去するときに、丘１ａの上面や、上部クラッド層４、コア３ａ、下部クラッド層２にダメージを与えてしまうという問題があった。
例えばエッチングマスクにα−Ｓｉ膜を使用すると、シリコン基板の丘の上面を露出させた後、このα−Ｓｉ膜を除去するときに、必ず丘の上面のＳｉもエッチングされてしまう。その結果、半導体光素子を搭載する丘の上面の高さがコアに対し変化してしまい、光導波路（コア）と半導体光素子との心合わせが困難になる。また丘の上面とその周囲の下部クラッド層の上面に段差が生じ、電極配線の断線の原因となる。
【０００６】
上部クラッド層をエッチングするときに、エッチング端面の垂直性を実現するには、シリサイドやメタルのエッチングマスクを使用することが好ましい。しかしこれらのエッチングマスクは、加工性がわるく、かつエッチング後の残膜処理の際にどうしても上部クラッド層、コア、下部クラッド層、シリコン基板の丘の上面にダメージを与えてしまうという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、以上のような問題点に鑑み、エッチング端面の垂直性、エッチングマスクの加工性にすぐれ、しかもシリコン基板の丘の上面を露出させた後、エッチングマスクを除去するときに、丘の上面や、上部クラッド層、コア、下部クラッド層にダメージを与えないハイブリッド光集積回路の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明は、▲１▼シリコン基板の上面の一部に半導体光素子搭載用の丘を形成する工程、▲２▼丘を形成したシリコン基板の上に下部クラッド層を形成する工程、▲３▼シリコン基板の丘の上面と下部クラッド層の上面が同一平面になるように研磨する工程、▲４▼研磨面上にコア層を形成した後、そのコア層をパターニングして所望のパターンのコアを形成する工程、▲５▼コアを覆うように上部クラッド層を形成する工程、▲６▼上部クラッド層上にエッチングマスクを形成した後、エッチングによりシリコン基板の丘の上の上部クラッド層を除去して、丘の上面を露出させる工程、▲７▼上部クラッド層上のエッチングマスクを除去する工程、▲８▼シリコン基板の丘の上面に半導体光素子を搭載する工程、を含むハイブリッド光集積回路の製造方法において、前記上部クラッド層上に形成するエッチングマスクとしてＷＳｉ膜を使用し、上部クラッド層のエッチング終了後、ＷＳｉ膜をＨＦ−ＨＮＯ３  −Ｈ２  Ｏ系エッチャントによるウェットエッチングにより除去する、ことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１を参照して詳細に説明する。図１において（ａ）から（ｆ）までの工程は従来と同じである。本発明においは、上部クラッド層４を形成した後、その上にエッチングマスク５としてＷＳｉ膜をスパッタリング等により形成する。その後、ＷＳｉ膜の上にフォトレジスト（図示せず）を塗布し、フォトリソグラフィーによりパターニングした後、ＷＳｉ膜を反応性イオンエッチング法によりエッチング（ドライエッチング）して、ＷＳｉ膜の、丘１ａの上面に相当する部分のみを除去する。これにより図１（ｇ）のようにＷＳｉ膜のエッチングマスク５が形成される。ＷＳｉ膜はエッチングマスクに加工するときの加工性にすぐれている。
【００１０】
この後、ＷＳｉ膜をエッチングマスク５として上部クラッド層４をドライエッチングし、（ｈ）のようにシリコン基板の丘１ａの上面を露出させる。このエッチングでは、ＳｉＯ２  ／ＷＳｉ膜の選択比が大きいので、エッチング端面の垂直性が良好である。
【００１１】
丘１ａの上面を露出させた後、上部クラッド層４の上に残っているＷＳｉ膜をＨＦ−ＨＮＯ３  −Ｈ２  Ｏ系エッチャントにより除去する。これで（ｉ）のようになる。ＷＳｉ膜を除去するときに、ＨＦ−ＨＮＯ３  −Ｈ２  Ｏ系エッチャントを使用すると、後述する実験結果から明らかなように、シリコン基板の丘１ａの上面や、上部クラッド層４、コア３ａ、下部クラッド層２にダメージを与えることなく、ＷＳｉ膜のみを選択的に除去することが可能である。
【００１２】
この後の工程は従来と同様で、（ｊ）のようにシリコン基板の丘１ａの上に電極６を形成し、半導体光素子７を搭載すればよい。この製造方法では、エッチングマスク５を除去する際に丘１ａの上面等がダメージを受けていないので、寸法精度が高く、コア３ａ（光導波路）と半導体光素子７を高精度で位置合わせすることができる。
【００１３】
図２は、ＨＦ−ＨＮＯ３  −Ｈ２  Ｏ系エッチャントによる、ＷＳｉ膜、シリコン基板、ＳｉＯ２  （コアおよびクラッド層）、Ｓｉの熱酸化膜のエッチング速度を実験により求めた結果を示す。実験にはＨＦとしてＨＦ濃度４９％の溶液（市販品）を、ＨＮＯ３  としてＨＮＯ３  濃度６９％の溶液（市販品）を使用した。実験では、（ＨＦ４９％溶液＋ＨＮＯ３  ６９％溶液）：（Ｈ２  Ｏ）＝１：４（容量比）に固定し、ＨＦ４９％溶液とＨＮＯ３  ６９％溶液の比率を変化させたときの、ＷＳｉ膜、Ｓｉ基板、ＳｉＯ２  （コアおよびクラッド層）およびＳｉの熱酸化膜に対してのエッチング速度を調べた。
【００１４】
図２から明らかなように、ＨＦリッチのとき（ＨＮＯ３  が少ないとき）はＳｉＯ２  のエッチング速度が高く、ＷＳｉ膜のエッチング速度が低いが、ＨＮＯ３  リッチになるに従いＷＳｉ膜のエッチング速度が高く、ＳｉＯ２  のエッチング速度が低くなる。またＳｉ基板はエッチングされない。例えばＨＦ４９％溶液：ＨＮＯ３  ６９％溶液：Ｈ２  Ｏ＝１：１９：８０の組成では、ＷＳｉ膜／ＳｉＯ２  のエッチング速度比が４８であった。この程度の選択比であれば、Ｓｉ基板、ＳｉＯ２  にダメージを与えることなく、ＷＳｉ膜だけを選択的にエッチングすることができる。
【００１５】
以上のような実験の結果から、ＨＦ−ＨＮＯ３  −Ｈ２  Ｏ系エッチャントの好ましい組成を求めた結果、図３のＡ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点を結ぶ線で囲まれた範囲、すなわち、ＨＦが４９％溶液換算で１〜２．５容量％、ＨＮＯ３  が６９％溶液換算で１７．５〜３９容量％、Ｈ２  Ｏが６０〜８０容量％の組成ということになった。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、シリコン基板の丘の上面を露出させた後、上部クラッド層上のエッチングマスクを除去する際に、シリコン基板の丘の上面、上部クラッド層、コアおよび下部クラッド層にダメージを与えないため、光導波路と半導体光素子とを高精度で位置合わせすることができる。またシリコン基板の丘の上面を露出させるためのエッチングでは、ＳｉＯ２  ／ＷＳｉ膜の選択比が大きいので、エッチング端面の垂直性を良好に保つことができる。さらにシリコン基板の丘の上面と下部クラッド層の上面との段差が発生しないので、電極配線形成時に断線が発生するおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｊ）はハイブリッド光集積回路の製造方法を工程順に示す断面図。
【図２】ＨＦ−ＨＮＯ３  −Ｈ２  Ｏ系エッチャントによるＷＳｉ膜等のエッチング速度を示すグラフ。
【図３】ＨＦ−ＨＮＯ３  −Ｈ２  Ｏ系エッチャントの好ましい組成を示すダイヤグラム。
【符号の説明】
１：シリコン基板
１ａ：丘
２：下部クラッド層
３：コア層
３ａ：コア
４：上部クラッド層
５：エッチングマスク
６：電極
７：半導体光素子
【図１】
0003571843.tif 000002
【図２】
0003571843.tif 000003
【図３】
0003571843.tif 000004