(57)【要約】  【課題】  簡便な方法で効率的に光導波路と半導体受光素子との光結合を可能とする光導波路および光導波路基板を提供すること。  【解決手段】  基板２上に形成されたクラッド部４およびクラッド部４内のコア部３からなり、端部にコア部３を伝搬する光を入射側に反射する反射端５を有するとともに、この反射端５に入射する光と反射端５で反射した光とによる定在波の電界が強い箇所のコア部３上のクラッド部４に屈折率がクラッド部４よりも高い材料からなる光導出部６を有する光導波路１である。部品点数を増やすことなく、また、ミラー面の加工のような困難な加工を必要とせず、簡便に作製でき、量産性に優れた光結合構造を得ることができる。【選択図】  図１
2006113201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたクラッド部および該クラッド部内のコア部からなる光導波路において、端部に前記コア部を伝搬する光を入射側に反射する反射端を有するとともに、該反射端に入射する光と前記反射端で反射した光とによる定在波の電界が強い箇所の前記コア部上の前記クラッド部に屈折率が前記クラッド部よりも高い材料からなる光導出部を有することを特徴とする光導波路。
【請求項２】
前記光導出部は、光を照射して屈折率を低くした前記クラッド部中に光を照射しない部分として形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の光導波路。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の光導波路の前記光導出部上に半導体受光素子が配置されることを特徴とする光導波路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に形成された光導波路によって伝搬させる伝搬光を、同じ基板上に配置された半導体受光素子により効率的かつ簡便に受光させるための光導波路に関するものである。また、その光導波路が形成され、半導体受光素子が実装される光導波路基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータの処理能力向上において、マイクロプロセッサとして用いられる半導体大規模集積回路（ＬＳＩ）等の電気素子ではトランジスタの集積度が高まり、その動作速度はクロック周波数でＧＨｚに達している。それに伴い、電気配線は高密度化・微細化の一途をたどっている。
【０００３】
マイクロプロセッサの高速化に伴う電気配線の微細化は、クロストークや伝播損失が増し、高密度化の限界や駆動と受信回路の複雑化といった問題をもたらしており、それらの問題が高性能化の障害となっている。これに対し、これらの問題を解決する技術として、従来のプリント基板上の銅から成る配線導体による電気配線の一部を光ファイバまたは光導波路による光配線に置き換え、電気配線に代えて光配線を利用することが行なわれている。光配線は無誘導であり、信号線となるコア部はマルチモードでも断面が50μｍ□程度のサイズであるため、高速化が可能なだけでなくクロストークの低減や微細化・高密度化が可能になる。
【０００４】
しかしながら、光配線として光ファイバを用いる場合には、その屈曲性の限界から、複雑な形状の光配線には対応しきれず、設計の自由度が低くなってしまい、高密度配線や基板の小型化に十分には対応できないという問題がある。そのため、光配線としては、設計の自由度が大きい光導波路を用いた構成が有効である。
【０００５】
光導波路は、光信号が伝搬するコア部と、光信号をコア部に閉じ込めるクラッド部とで構成されている。コア部の形成方法はフォトリソグラフィ技術によるドライエッチングや感光性のコア材料を使用した露光および現像による形成方法等があるが、いずれもその形状や寸法精度はフォトマスクパターンで決定されるため、設計の自由度は高くなる。
【０００６】
このような光導波路を光配線に用いた光導波路基板に半導体受光素子等の光部品や電気部品を実装する際には、従来の電気部品に用いられている表面実装技術を用いて実装できることが望ましい。そのため、光部品としては省電力化や面アレイ化に有利な面発光型の縦キャビティ型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）や面受光型の半導体受光素子（ＰＤ）が使用される。
【０００７】
基板の表面に平行な方向に配線されている光導波路とその基板の表面に実装されるＶＣＳＥＬやＰＤ等の光部品とを光結合させるには、ミラー等の光路変換手段を用いて基板の表面に垂直な方向にほぼ90度光路を曲げる必要がある。その光路変換手段の形成方法には、これまでいくつかの提案がなされている。
【０００８】
例えば、ミラー面となる斜面をドライエッチングにより基板の表面に形成する方法がある。この方法では、基板を傾けてドライエッチングを行なったり、あるいはグレイスケールのフォトマスクを用いて斜面を有するフォトレジストパターンを形成した後ドライエッチングを行なったりすることで、ミラー面となる斜面を形成する。
【０００９】
また、別の斜面形成方法として、半導体チップ切り分け用のダイシングソーを用いる方法がある。これは、下部クラッド層／コア部／上部クラッド層からなる光導波路を形成した後、ダイシングブレードの先端を45度または90度に加工したダイシングソーを用いて光導波路に対して光入出力部の切削を行ない、光導波路に45度端面を形成し、露出した45度斜面に金属薄膜を蒸着して光反射面とするものである。
【００１０】
このように光導波路の一部を加工してミラーとして用いる以外にも、ミラー部材を別途用意して、光導波路の形成前に基板の表面にミラー部材を配置したり、光導波路の形成後にその一部を除去し、そこにミラー部材を設置するといった方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開2003−50329号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、これらの光路変換手段の形成方法には、以下に述べるようなさまざまな問題があった。
【００１２】
まず、ドライエッチングによりミラー面となる斜面を形成する方法では、基板を傾けてドライエッチングを行なう方法だと基板面内で斜面の精度にばらつきが生じやすく、また、斜面を有するフォトレジストパターンを用いて斜面を形成する方法では、フォトレジストパターンの端面の傾斜角度や厚み等を細かく制御するのが困難であるという問題があった。
【００１３】
一方、ダイシングソーを用いてミラー面を形成する方法は、基板の表面にミラーを配置できる場所が制限される上、ミラー面となる切削面に荒れが生じたりするため、細かい加工に向かないといった問題があった。また、光導波路の形成前にミラー加工を行なう場合は、そのミラーに対して配置される光導波路や隣接する光導波路との配列の関係を考える必要があり設計に制限が生じるという問題があり、光導波路の形成後にミラー加工を行なう場合は、一つ一つのミラー形成部に対して調整を行ない加工する必要があるため、多大なる手間と時間を要するという問題があった。
【００１４】
また、ミラー部材を別途作製して用いる方法では、新たな光学素子を付加することになるので部品点数が多くなるという問題があるとともに、ミラー部材は１辺が光導波路の厚みとほぼ同等のレベルである100μｍ程度と非常に微小なため、実装時の取り扱いが難しいという問題があった。また、光信号を取り出したい場所の全てにミラー部材を配設する必要があるので、その配設には非常に時間と手間がかかり、部品点数の増加とともにコスト高の原因になるという問題があった。
【００１５】
本発明は以上のような従来の技術における問題を解決すべく案出されたものであり、その目的は、光導波路中にミラー面を設けたりミラー部材等の光路変換手段を作製したりする必要なく、簡便な方法で効率的に光導波路と半導体受光素子との光結合を可能とする光導波路および光導波路基板を提供することにある。また、本発明の他の目的は、半導体受光素子との光結合のための作製工程が簡略化され、作製が容易で量産性に優れた光導波路および光導波路基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の光導波路は、基板上に形成されたクラッド部およびこのクラッド部内のコア部からなる光導波路において、端部に前記コア部を伝搬する光を入射側に反射する反射端を有するとともに、この反射端に入射する光と前記反射端で反射した光とによる定在波の電界が強い箇所の前記コア部上の前記クラッド部に屈折率が前記クラッド部よりも高い材料からなる光導出部を有することを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の光導波路は、上記構成において、前記光導出部は、光を照射して屈折率を低くした前記クラッド部中に光を照射しない部分として形成されたものであることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の光導波路基板は、上記いずれかの構成の本発明の光導波路の前記光導出部上に半導体受光素子が配置されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の光導波路によれば、基板上に形成されたクラッド部およびこのクラッド部内のコア部からなる光導波路において、端部にコア部を伝搬する光を入射側に反射する反射端を有するとともに、この反射端に入射する光と反射端で反射した光とによる定在波の電界が強い箇所のコア部上のクラッド部に屈折率がクラッド部よりも高い材料からなる光導出部を有することから、ミラー部材のような部品点数を増やすことなく、また、ミラー面の加工のような困難な加工を必要とせず、簡便に作製でき、量産性に優れた光結合構造を得ることができる。
【００２０】
また、本発明の光導波路によれば、光導波路が光を照射して屈折率を低くしたクラッド部中に光を照射しない部分として形成されたものであるときには、光導波路を高い加工精度で容易に形成できるとともに、ミラー面の加工のようなドライエッチングやウェットエッチングによる工程の煩雑さや加工形状の不備等もなくすことができる。
【００２１】
また、本発明の光導波路基板によれば、上記いずれかの構成の本発明の光導波路の光導出部上に受光部を対向させる形で半導体受光素子が配置されることにより、一般的な表面実装技術により光導波路と半導体受光素子との間で高効率の光結合を得ることができる。
【００２２】
以上のように本発明によれば、簡便に作製できる上、量産性に優れ、低コストな光導波路を提供できるとともに、効率よく半導体受光素子と光結合できる光導波路基板を提供できる。すなわち、本発明の光導波路および光導波路基板によれば、光反射面のダイシング加工のように光入出力部の配置場所に制限されず、ミラー部材のように新たに光学素子を付加する必要なく、高効率かつ簡便に光導波路と半導体受光素子との光結合が可能となるとともに、加工や実装の時間や手間がかかることなく、従来と比べて作製・実装工程にかかるコストを大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、本発明の光導波路および光導波路基板の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の光導波路の実施の形態の一例を示す斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ’断面図、図３は図１のＢ−Ｂ’断面図である。
【００２４】
本発明の光導波路１は、基板２上に形成されたクラッド部４およびこのクラッド部４内のコア部３からなり、端部にコア部３を伝搬する光を入射側に反射する反射端５を有するとともに、この反射端５に入射する光と反射端５で反射した光とによる定在波の電界が強い箇所のコア部３上のクラッド部４に、屈折率がクラッド部４より高い材料からなる光導出部６を有している。
【００２５】
基板２は、単層の絶縁基板でも、電気配線と絶縁層とが交互に積層された多層配線基板でもよく、基板２の材料は有機基板，セラミック基板，ガラス基板，シリコン基板等でもよい。
【００２６】
この基板２上に形成されたクラッド部４およびコア部３は、屈折率の高いコア部３が屈折率の低いクラッド部４に囲まれた構成となっており、光はこのコア部３に閉じ込められてコア部３を伝搬する。光導波路１には、透明度が高く導波損失が少ないこと、屈折率や体積の経時変化が少ないこと、発光素子や半導体受光素子のはんだ実装を考慮して耐熱性に優れること等が求められる。
【００２７】
光導波路１を構成するクラッド部３およびコア部３の材料としては、ポリイミド，エポキシ，シロキサン，ポリシラン，ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ），メタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ），ポリカーボネート（ＰＣ）等のポリマー材料が好適に使用できる。石英系の材料を使用するには火炎堆積法またはＣＶＤ法等のプロセスで作製する方法があるが、これらは高温で行なわれるプロセスであり、基板２として多層配線基板や有機基板を用いることができない上、作製に真空装置が必要となるので大面積化が難しく、作製コストが高いという難点がある。これに対し、前述のポリマー材料は、低温プロセスによる作製が可能で、大面積化への対応も容易であり、しかも低コストで作製することができるため、種々の基板２に形成できる点で好適である。
【００２８】
また、クラッド部およびコア部３に前述のポリマー材料を用いることにより、本発明の光導波路１は、低温プロセスによる作製が可能で、大面積化への対応も容易であり、かつ低コストに作製できるという効果があるものとなる。
【００２９】
このクラッド部４およびコア部３の形状や寸法は、通常の光導波路と同様に設定すればよい。
【００３０】
また、反射端５は、コア部３を伝搬する光を入射側に反射するものであり、基板２をチップに切り分けるときのダイシングでできる断面を利用してコア部３の断面を露出させてもよいし、反射端５をクラッド部４で囲んで形成してもよい。
【００３１】
そして、光導出部６は、反射端５に入射する光と反射端５で反射した光とによる定在波の電界が強い箇所のコア部３上に形成されている。この光導出部６の位置は、定在波の電界が強い箇所（定在波の腹となる部分）は繰り返し決まった周期で現れるので、その中で設計的に好適な場所を選んで光導出部６の位置とすることができる。すなわち、反射端５が定在波の電界が最も弱い節の部分となり、光の波長をλとしコア部３の屈折率をｎとしたときに、定在波の電界が強い箇所である腹の部分の最初の位置が反射端５から４分の１波長λ／（４ｎ）の位置となり、次いでそこから半波長λ／（２ｎ）毎の位置（すなわち、反射端５から（２ｉ−１）λ／（４ｎ）の位置。ただし、ｉは自然数である。）に電界の強い箇所である腹の部分が現れることとなるので、その位置に光導出部６を設けるようにすればよい。
【００３２】
また、光導出部６の位置は、以上のように計算で求めることもできるし、実測でも求めることができる。
【００３３】
光導出部６の位置を実測で求める場合は、光導出部６の作製に使用するフォトマスクにおいて、光導出部６の位置を反射端５側から入射端側へ少しずつ変化させたテストパターンを用意し、光導出部６に光量センサの光ファイバを突き合わせて、光導出部６から出射される光の強度を光量センサで測定しながら最も光強度の強い部分を求めることで、定在波の電界が強い箇所を求めて光導出部６の位置を決定することができる。
【００３４】
また、光導出部６の形状は、使用する半導体受光素子の受光部の形状と合致させることにより最も好適に受光できるため、半導体受光素子の受光部が一般的には円形とされるので、円形とするのが望ましい。
【００３５】
また、光導出部６の寸法についても、受光径が小さいと光量が小さくなり、大きいと外部の光までも拾ってしまいノイズが増加するため、使用する半導体受光素子と同等程度の寸法とするのが望ましい。
【００３６】
このような光導出部６は、例えば受光径の大きさがφ80μｍのマルチモード用半導体受光素子を用いる場合であれば、コア部３と同じ屈折率の材料を用いてφ80μｍの円形状の光導出部６を形成することにより、光量を無駄に絞り込むことなく、また外部の不要な光を拾うこともなく、最も良好な形の光結合が得られる。
【００３７】
本発明の光導波路１として、クラッド部４内に所定の形状および寸法のコア部３を作製するとともに、光導出部６を形成する方法には、反応性イオンエッチング法，直接露光法，屈折率変化法（フォトブリーチング法）等がある。
【００３８】
最も簡便な作製方法としては、屈折率変化法があげられる。この屈折率変化法による本発明の光導波路１の作製方法の例を図４（ａ）〜（ｄ）に、それぞれコア部３に沿った方向および直交する方向の工程毎の断面図で示す。
【００３９】
屈折率変化法では、ＵＶ（紫外線）照射により屈折率が低下するという、ポリシラン系ポリマー材料等における特性を利用する。
【００４０】
まず、図４（ａ）に示すように、基板２上にクラッド部４を構成する下部クラッド層７を、屈折率が1.58のポリシランを用いてスピンコート法により形成する。このとき、ポリシランはＵＶ照射だけでなく硬化時の熱処理によっても屈折率が低下するため、硬化後の屈折率が1.58となるようにする。
【００４１】
次に、図４（ｂ）に示すように、下部クラッド層７の上にコア層８を成膜し、フォトマスク10を用いてコア層８内のコア部３となる部分以外にＵＶ照射を行ない、コア部３となる部分以外の部分の屈折率を低下させることによって、所定の形状および寸法のコア部３を形成する。このコア層８には、例えば屈折率が1.60のポリシランを用いて、同じくスピンコート法により形成する。次いで、コア部３に対応する部分にＣｒが成膜されていてＵＶ光を遮るようになっているガラス基板によるフォトマスク10を用い、約15,000ｍＪ／ｃｍ２のＵＶ光をコア部３以外のコア層８に照射する。
【００４２】
なお、図４（ｂ）において矢印はＵＶ光を示し、フォトマスク10の黒で示す部分はＵＶ光を透過させない部分を、白で示す部分はＵＶ光を透過させる部分を示している。このようなコア層８へのＵＶ照射により、コア部３となるコア層８の屈折率はそのままで所望のコア部３とすることができるとともに、コア部３の周囲のコア層８は、屈折率が低下することにより、下部クラッド層７とともにクラッド部４を構成する、屈折率が低下したコア層８’となる。
【００４３】
次に、図４（ｃ）に示すように、例えば下部クラッド層７と同じ屈折率が1.58のポリシランを用いて、上部クラッド層９をスピンコート法により形成する。
【００４４】
次に、図４（ｄ）に示すように、フォトマスク11を用いて上部クラッド層９の光導出部６となる部分以外にＵＶ照射を行ない、光導出部６となる部分以外の部分の屈折率を低下させることによって、コア部３の端部である反射端５に入射する光と反射端５で反射した光とによる定在波の電界が強い箇所のコア部３上の上部クラッド部９に、所定の形状および寸法の光導出部６を形成する。
【００４５】
この光導出部６は、反射端５に入射する光と反射端５で反射した光とによる定在波の電界が強い箇所のコア部３上に形成され、この位置や形状・寸法は前述のように設定する。
【００４６】
なお、図４（ｄ）においても、矢印はＵＶ光を示し、フォトマスク11の黒で示す部分はＵＶ光を透過させない部分を、白で示す部分はＵＶ光を透過させる部分を示している。このような上部クラッド層９へのＵＶ照射により、光導出部６となる上部クラッド層９の屈折率はそのままで所望の光導出部６とすることができるとともに、光導出部６の周囲の上部クラッド層９は、屈折率が低下することにより、下部クラッド層７および屈折率が低下したコア層８’とともにクラッド部４を構成する。
【００４７】
以上により、基板２上に形成されたクラッド部４およびこのクラッド部４内のコア部３からなる光導波路であって、反射端５に入射する光と反射端５で反射した光とによる定在波の電界が強い箇所のコア部３上のクラッド部４に屈折率がクラッド部４よりも高い光導出部６を有する本発明の光導波路１を作製することができる。
【００４８】
このような屈折率変化法では、フォトリソグラフィやドライエッチングや現像等を行なう必要がないため、工程の簡易化および短縮化が可能となる。また、コア部３は屈折率の変化のみでクラッド部４と区別されるため、コア部３が形成されたときの表面は平坦面とすることができ、表面が凹凸となっているところに上部クラッド層９を形成することとならないので、上部クラッド層９を形成する材料塗布時の上部クラッド層９への気泡の取り込み等の問題もないものである。
【００４９】
以上のようなＵＶ照射によって屈折率が変化するポリシラン系ポリマーを使用しない場合には、本発明の光導波路１を作製する簡便な方法として、感光性のエポキシ樹脂やアクリル樹脂を用いた直接露光法がある。この直接露光法による本発明の光導波路の作製方法の例を、図５（ａ）〜（ｅ）に図４と同様の工程毎の断面図で示す。
【００５０】
この方法では、まず図５（ａ）に示すように、基板２上に下部クラッド層７を形成する。この下部クラッド層７としては、例えば屈折率が1.505のアクリル樹脂を用いてスピンコート法により形成する。
【００５１】
次いで、図５（ｂ）に示すように、コア層８を形成する。その際、コア層８にはＵＶ照射により特性が変化する感光性材料、例えば屈折率が1.517のアクリル樹脂を使用する。コア層８を形成後、フォトマスク12を用いてＵＶ照射を行なうことでコア部３となる部分を硬化する。次いで、現像を行なうことで、硬化された部分はコア部３となって残り、ＵＶ照射が行なわれず未硬化の部分であるコア部３以外の部分は除去される。
【００５２】
なお、図５（ｂ）においても矢印はＵＶ光を示し、フォトマスク12の黒で示す部分はＵＶ光を透過させない部分を、白で示す部分はＵＶ光を透過させる部分を示している。
【００５３】
次いで、図５（ｃ）に示すように、例えば下部クラッド層７の材料と同じ屈折率が1.505のアクリル樹脂を用いて、スピンコート法により上部クラッド層９を形成する。
【００５４】
次に、図５（ｄ）に示すように、フォトマスク13を用いて上部クラッド層９の光導出部６となる部分以外にＵＶ照射を行ない、光導出部６となる部分以外の部分を硬化し、未硬化の部分を現像して除去することによって、コア部３の端部である反射端５に入射する光と反射端５で反射した光とによる定在波の電界が強い箇所のコア部３上の上部クラッド部９に、所定の形状および寸法の光導出部６が形成される空所を形成する。
【００５５】
この光導出部６が形成される空所は、反射端５に入射する光と反射端５で反射した光とによる定在波の電界が強い箇所のコア部３上に形成され、この位置や形状・寸法は前述の光導出部６となるように設定する。
【００５６】
なお、図５（ｄ）においても、矢印はＵＶ光を示し、フォトマスク13の黒で示す部分はＵＶ光を透過させない部分を、白で示す部分はＵＶ光を透過させる部分を示している。
【００５７】
次に、図５（ｅ）に示すように、光導出部６が形成される空所に、上部クラッド層９よりも屈折率が高い材料、例えばコア部３に使用した屈折率が1.517のアクリル樹脂を滴下することによって充填するように形成することにより、所望の位置および形状・寸法に光導出部６を形成する。これにより、本発明の光導波路１を作製することができる。
【００５８】
この直接露光法による作製方法は、上述のポリシラン系ポリマーを使った屈折率変化法と比較すると、感光性を持った光学材料であればクラッド部４およびコア部３に使用できるので材料選択の幅が広がる。ただし、現像工程が追加されることとなり、コア部３を形成したことによって凹凸が形成されている表面へ上部クラッド層９を形成するときに、前述のように気泡の取り込み等の問題が発生するおそれがある。
【００５９】
そして、本発明の光導波路１を作製する最も一般的な方法としては、反応性イオンエッチング法があげられる。この反応性イオンエッチング法は、図４に示した屈折率変化法および図５に示した直接露光法と同様に、まず、基板２上に下部クラッド層７を形成し、次いでコア層８を形成する。次に、フォトリソグラフィによりコア部３となる部分にフォトレジストを残して、フォトレジストによる導波路パターンを形成する。次に、反応性イオンエッチングを行ない、基板２上の一面に形成されているコア層８のコア部３以外をフォトレジストをマスクとして除去し、その後、フォトレジストを除去する。次に、上部クラッド層９を形成し、図５（ｄ）および（ｅ）に示した直接露光法と同様の工程によって光導出部６を形成して、本発明の光導波路１を作製することができる。
【００６０】
なおこのとき、マルチモードの光導波路１では、コア部３の径が30μｍから50μｍとなってシングルモードの場合に比べて大きくなるため、ドライエッチング中にフォトレジストが完全にエッチングされてしまう場合がある。その際は、フォトレジストを塗布する前にアルミニウムやクロム等の金属膜を蒸着法やスパッタリング法等で成膜し、その膜を反応性イオンエッチングの際のフォトマスクとすることで、エッチング時間の長時間化に対応して所望のコア部３を形成することができる。
【００６１】
このように、反応性イオンエッチング法は、材料特性が限定されることがなく様々な材料に適応できるものの、工程がやや煩雑になり、量産性や歩留まりに関して、またコストに関しては必ずしも好適とは言えない面がある。
【００６２】
本発明の光導波路１は、端部にコア部３を伝搬する光を入射側に反射する反射端５を有しているが、その反射端５は、コア部３の端部がクラッド部４に覆われた形状でも、クラッド部４から露出して空気と接した形状でもよい。そのため、反射端５をコア部３のパターンで決定することもできるし、通常のチップ切り分け時にできるコア部３の端面を反射端５とすることもできる。
【００６３】
光導波路１のクラッド部４の一部（上部クラッド層９の一部）には、反射端５に入射する光とこの反射端５で反射した光とによる定在波の電界が強い箇所のコア部３の上に、屈折率がクラッド部４（上部クラッド層９）より高い材料からなる光導出部６が形成されている。この光導出部６の作製方法は、前述のように、上部クラッド層９と同じ材料で形成してＵＶ照射等により屈折率のみ変化させる方法（屈折率変化法）でもよく、また、上部クラッド層９の一部を削った後、別の屈折率の高い材料を埋め込む方法（直接露光法等）でもよいし、反応性イオンエッチング法を用いてもよい。
【００６４】
次に、図６に、半導体受光素子を実装した本発明の光導波路基板の実施の形態の一例を示す斜視図を示す。図６において、１は本発明の光導波路、２は基板、３はコア部、４はクラッド部、５は反射端であり、20は光導波路基板、21は半導体受光素子、22は配線導体である。
【００６５】
この例の光導波路基板20では、前述のような方法で光導波路１を形成した後、クラッド部４（上部クラッド層９）上に、光導出部６の上部に半導体受光素子21を実装するためおよび所定の電気回路を形成するための配線導体22ならびにはんだ膜（図示せず）を形成している。
【００６６】
配線導体22の材料としては、ＡｌやＣｕ，Ａｕ等の単層膜も使用できるし、下層から順にＴｉ／Ａｕ，Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ，Ｃｒ／Ａｕ等のように積層した積層膜も使用できる。また、はんだ膜としては、Ａｕ−Ｓｎ，Ｓｎ−Ｐｂ等が使用できる。これらの膜を成膜した後、通常の表面実装技術により光導出部６と半導体受光素子21の受光部分とが対向するように光導出部６上に半導体受光素子21を配置して実装することで、本発明の光導波路基板20を用いた光電子混在回路を得ることができる。
【実施例】
【００６７】
本発明の光導波路および光導波路基板につき、屈折率変化法により作製した場合について具体的に説明する。
【００６８】
まず、厚み１ｍｍのアルミナセラミックス基板上に光導波路を形成した。光導波路の材料には、フォトブリーチング特性を有するポリシラン系ポリマーを用いた。すなわち、下部クラッド層となるポリシラン系ポリマーをスピンコート法により約50μｍの厚みで基板上に塗布し、250℃のオーブンで１時間ポストベークを行なった。
【００６９】
次に、コア層となるポリシラン系ポリマーをスピンコート法により約50μｍの厚みで塗布し、200℃のオーブンで１時間プレベークを行なった。
【００７０】
次に、光導波路パターンを有するフォトマスクを用いて露光を行なった。この時、フォトマスクはほぼ全体が透明で光が透過し、光導波路パターン（コア部のパターン）にはＣｒが蒸着されており光が遮られる形となっている。ここで、コア部の幅は50μｍとした。このフォトマスクを用いてコア層への露光を行ない、光が照射されないコア部の屈折率は変化させないで、コア部以外の屈折率を低下させた。具体的には、コア部の屈折率は1.60とし、周辺の屈折率は1.57として、約２％の屈折率差を持たせるようにした。
【００７１】
次に、250℃のオーブンで１時間ポストベークを行ない、次いで、上部クラッド層となるポリシラン系ポリマーをスピンコート法により50μｍの厚みで塗布し、200℃のオーブンで１時間プレベークを行なった。
【００７２】
次に、光導出部となる部分に光を遮るためのＣｒが成膜してあり、ほぼ全体が光が透過するように透明となっているフォトマスクを用いて、上部クラッド層への露光を行なった。この露光により、光導出部となる高屈折率部を作製した。この時、半導体受光素子の受光部の径に合わせて、光導出部は100μｍφの大きさとした。
【００７３】
最後に250℃のオーブンで１時間ポストベークを行なうことにより、各々厚み50μｍの下部クラッド層と上部クラッド層とで囲まれた、断面が50μｍ角のコア部を有するとともに、光導出部が形成された本発明の光導波路を作製した。
【００７４】
この本発明の光導波路について、光量センサにより光導出部を介した光導波路とこれに実装される半導体受光素子との光結合強度を測定したところ、十分な光量の光を取り出すことができ、良好な光結合を行なうことができるものであった。
【００７５】
これにより、本発明の光導波路によれば、基板上に形成されたクラッド部およびこのクラッド部内のコア部からなる光導波路において、端部にコア部を伝搬する光を入射側に反射する反射端を有するとともに、この反射端に入射する光と反射端で反射した光とによる定在波の電界が強い箇所のコア部上のクラッド部に屈折率がクラッド部よりも高い材料からなる光導出部を有することから、ミラー部材のような部品点数を増やすことなく、また、ミラー面の加工のような困難な加工を必要とせず、簡便に作製でき、量産性に優れた光結合構造を得ることができるものであることが確認できた。
【００７６】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。例えば、光導波路には感光性の材料を用いてもよく、その場合には、上部クラッド層の光導出部は、感光性材料の特性を利用して現像により一旦取り除き、高屈折率の材料を所望の膜厚で埋め込むことができるので、上部クラッド層よりも光導出部の膜厚を薄くすることによって半導体受光素子との光結合をより高効率に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の光導波路の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ’断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、屈折率変化法による本発明の光導波路の作製方法の例を示す、それぞれコア部に沿った方向および直交する方向の工程毎の断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、直接露光法による本発明の光導波路の作製方法の例を示す、それぞれコア部に沿った方向および直交する方向の工程毎の断面図である。
【図６】本発明の光導波路基板の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７８】
１・・・光導波路
２・・・基板
３・・・コア部
４・・・クラッド部
５・・・反射端
６・・・光導出部
７・・・下部クラッド層
８・・・コア層
９・・・上部クラッド層
10、11、12、13・・・フォトマスク
20・・・光導波路基板
21・・・半導体受光素子
22・・・配線導体
【図１】
2006113201.tif 000003
【図２】
2006113201.tif 000004
【図３】
2006113201.tif 000005
【図４】
2006113201.tif 000006
【図５】
2006113201.tif 000007
【図６】
2006113201.tif 000008