(57)【要約】【課題】低損失な光導波路を含む半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置に含まれる光導波路には、互いに屈折率の異なるクラッド層ＣＬＤ１とクラッド層ＣＬＤ２とで覆われたコア層ＣＲを有する。そして、コア層ＣＲの一部分は、クラッド層ＣＬＤ２に対するクラッド層ＣＬＤ１の第１割合で、かつ、クラッド層ＣＬＤ１に対するクラッド層ＣＬＤ２の第２割合で覆われている部分となっている。このとき、第１割合と第２割合とは、０よりも大きい有限値である。【選択図】図３
2019045750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア層と、
前記コア層よりも屈折率の低い第１クラッド層と、
前記コア層の屈折率よりも低く、かつ、前記第１クラッド層と屈折率の異なる第２クラッド層と、
を備え、
前記コア層は、
前記第１クラッド層と接し、かつ、平面視において前記第１クラッド層と重なる第１部分と、
前記第１クラッド層と接し、かつ、平面視において前記第１クラッド層と重なる第１重複部分と、前記第２クラッド層と接し、かつ、平面視において前記第２クラッド層と重なる第２重複部分とを有し、前記第１部分と隣接する第２部分と、
前記第２クラッド層と接し、かつ、平面視において前記第２クラッド層と重なり、前記第２部分と隣接するとともに、有限の曲率半径を有する第３部分と、
を有し、
前記第２部分の延在方向と直交し、前記第２部分を通る断面の前記コア層と接する位置において、前記第２クラッド層に対する前記第１クラッド層の第１割合と、前記第１クラッド層に対する前記第２クラッド層の第２割合とは、０よりも大きい有限値であり、
前記第２部分の延在方向と直交し、前記第２部分を通る断面の前記コア層と接する位置における前記第１割合は、前記第１部分の延在方向と直交し、前記第１部分を通る断面の前記コア層と接する位置における前記第１割合より小さく、かつ、前記第３部分の延在方向と直交し、前記第３部分を通る断面の前記コア層と接する位置における前記第１割合より大きく、
前記第２部分の延在方向と直交し、前記第２部分を通る断面の前記コア層と接する位置における前記第２割合は、前記第１部分の延在方向と直交し、前記第１部分を通る断面の前記コア層と接する位置における前記第２割合より大きく、かつ、前記第３部分の延在方向と直交し、前記第３部分を通る断面の前記コア層と接する位置における前記第２割合より小さい、半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第２部分の延在方向と直交し、前記第２部分を通り、前記第１部分側に位置する第１断面の前記コア層と接する位置での前記第１割合は、前記第２部分の延在方向と直交し、前記第２部分を通り、前記第１断面よりも前記第３部分に近い側に位置する第２断面の前記コア層と接する位置での前記第１割合よりも大きい、半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第２部分の延在方向と直交し、前記第２部分を通り、前記第１部分側に位置する第１断面の前記コア層と接する位置での前記第２割合は、前記第２部分の延在方向と直交し、前記第２部分を通り、前記第１断面よりも前記第３部分に近い側に位置する第２断面の前記コア層と接する位置での前記第２割合よりも小さい、半導体装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第２部分の延在方向と直交し、前記第２部分を通り、前記第１部分側に位置する第１断面から、前記第２部分の延在方向と直交し、前記第２部分を通り、前記第１断面よりも前記第３部分に近い側に位置する第２断面に向かうに連れて、前記コア層と接する位置での前記第１割合は、小さくなる、半導体装置。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第２部分の延在方向と直交し、前記第２部分を通り、前記第１部分側に位置する第１断面から、前記第２部分の延在方向と直交し、前記第２部分を通り、前記第１断面よりも前記第３部分に近い側に位置する第２断面に向かうに連れて、前記コア層と接する位置での前記第２割合は、大きくなる、半導体装置。
【請求項６】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第２部分は、第１方向に延在する部分から構成されている、半導体装置。
【請求項７】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第２部分は、前記第１方向に延在する部分と、有限の曲率半径を有する部分とから構成されている、半導体装置。
【請求項８】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第２部分は、有限の曲率半径を有する部分から構成されている、半導体装置。
【請求項９】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第１重複部分の平面形状は、テーパ形状を含む、半導体装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第１重複部分の平面形状は、凹凸形状を含む、半導体装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第１重複部分の先端部の平面形状は、円弧形状を含む、半導体装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第１部分の平面形状は、矩形形状である、半導体装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第３部分の平面形状は、Ｕ字形状の曲線部分と同じ形状である、半導体装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第２部分は、上面と、前記上面と交差する第１側面と、前記第１側面に対向している第２側面とを有し、
前記第２部分の前記上面は、前記第１クラッド層および前記第２クラッド層で覆われ、
前記第２部分の前記第１側面は、前記第１クラッド層または前記第２クラッド層で覆われ、
前記第２部分の前記第２側面は、前記第１クラッド層または前記第２クラッド層で覆われている、半導体装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、ＳＯＩ基板を有し、
前記ＳＯＩ基板は、
支持基板と、
前記支持基板上に形成された埋め込み絶縁層と、
前記埋め込み絶縁層上に形成された半導体層と、
からなり、
前記コア層は、前記半導体層から構成される、半導体装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の半導体装置において、
前記埋め込み絶縁層は、
平面視において前記コア層と重なる重複部分と、
平面視において前記コア層と重ならない非重複部分と、
を有し、
前記重複部分の一部と前記非重複部分の一部とにわたって、前記埋め込み絶縁層の屈折率を変化させるための不純物が導入されている、半導体装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の半導体装置において、
前記コア層の前記第１部分の直下に形成されている前記埋め込み絶縁層の前記重複部分の一部と前記非重複部分の一部とであって、第１不純物が導入された領域の屈折率は、前記コア層の前記第３部分の直下に形成されている前記埋め込み絶縁層の前記重複部分の一部と前記非重複部分の一部とであって、前記第１不純物と異なる第２不純物が導入された領域の屈折率よりも高い、半導体装置。
【請求項１８】
請求項１５に記載の半導体装置において、
前記埋め込み絶縁層は、
平面視において前記コア層と重なる重複部分と、
平面視において前記コア層と重ならない非重複部分と、
を有し、
前記重複部分に、前記埋め込み絶縁層の屈折率を変化させるための不純物が導入されている、半導体装置。
【請求項１９】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第１クラッド層は、ＳｉＯＮ膜から形成され、
前記第２クラッド層は、ＳｉＯＦ膜から形成されている、半導体装置。
【請求項２０】
コア層と、
前記コア層よりも屈折率の低い第１クラッド層と、
前記コア層の屈折率よりも低く、かつ、前記第１クラッド層と屈折率の異なる第２クラッド層と、
を備え、
前記コア層は、
前記第１クラッド層と接し、かつ、平面視において前記第１クラッド層と重なる第１部分と、
前記第１クラッド層と接し、かつ、平面視において前記第１クラッド層と重なるとともに、前記第１部分と隣接する第２部分と、
前記第２クラッド層と接し、かつ、平面視において前記第２クラッド層と重なり、前記第２部分と隣接するとともに、有限の曲率半径を有する第３部分と、
を有し、
前記コア層の前記第２部分と接し、かつ、前記コア層の前記第２部分と平面視において重なる前記第１クラッド層には、前記コア層の前記第１部分と接し、かつ、前記コア層の前記第１部分と平面視において重なる前記第１クラッド層と異なる屈折率にするための不純物が導入されている、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、例えば、シリコンフォトニクス技術を使用して形成された光導波路を含む半導体装置に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０００−６６０４８号公報（特許文献１）には、形状に合わせて最適な屈折率差を有する石英系の光導波路を含む半導体装置に関する技術が記載されている。
【０００３】
特開２０００−１３１５４７号公報（特許文献２）には、曲線導波路と直線導波路とを有する光導波路において、曲線導波路でのコアとクラッドとの屈折率差を、直線導波路でのコアとクラッドとの屈折率差よりも大きくするために、コアの屈折率を制御する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−６６０４８号公報
【特許文献２】特開２０００−１３１５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
シリコンフォトニクス技術においては、例えば、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板のシリコン層を加工して光導波路のコア層を形成するとともに、このコア層を覆う酸化シリコン層をクラッド層として形成する。このように構成されている光導波路では、コア層とクラッド層との界面での全反射条件を満たすように、コア層の屈折率をクラッド層の屈折率よりも高くする必要がある。
【０００６】
この点に関し、コア層が直線部と曲線部とから構成されている場合、散乱損失を低減させる観点から、コア層の形状に合わせて、直線部での最適なコア層とクラッド層との間の屈折率差と、曲線部での最適なコア層とクラッド層との間の屈折率差とが異なることが好ましい。このことから、直線部を構成するコア層を覆うクラッド層の屈折率と、曲線部を構成するコア層を覆うクラッド層の屈折率とが互いに異なるように光導波路を構成することが考えられる。ところが、本発明者が検討したところ、光導波路内を伝搬する光の伝搬方向において、コア層を覆うクラッド層の屈折率が急激に変化する場合、屈折率が互いに異なるクラッド層間の界面における散乱に起因して、光損失が生じることを新たに見出した。すなわち、コア層が直線部と曲線部とから構成されている光導波路では、低損失な光導波路を実現するにあたって改善の余地が存在する。
【０００７】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施の形態における半導体装置に含まれる光導波路には、互いに屈折率の異なる第１クラッド層と第２クラッド層とで覆われたコア層を有する。そして、コア層の一部分は、第２クラッド層に対する第１クラッド層の第１割合で、かつ、第１クラッド層に対する第２クラッド層の第２割合で覆われている部分となっている。このとき、第１割合と第２割合とは、０よりも大きい有限値である。
【発明の効果】
【０００９】
一実施の形態によれば、その内部を伝搬する光の損失が小さい光導波路を含む半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】関連技術における光導波路の模式的な構成を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線で切断した模式的な断面図である。
【図３】実施の形態１における光導波路の模式的な構成を示す図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【図６】図３のＣ−Ｃ線で切断した断面図である。
【図７】図３のＤ−Ｄ線で切断した断面図である。
【図８】実施の形態１の変形例１における光導波路を模式的に示す図である。
【図９】実施の形態１の変形例１における光導波路を模式的に示す図である。
【図１０】実施の形態１の変形例２における光導波路を模式的に示す図である。
【図１１】実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１２】図１１に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１３】図１２に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１４】図１３に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１５】図１４に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１６】実施の形態１の変形例３における光導波路の構成を示す断面図である。
【図１７】実施の形態１の変形例４における光導波路を模式的に示す図である。
【図１８】実施の形態１の変形例４における光導波路を模式的に示す図である。
【図１９】実施の形態１の変形例４における光導波路を模式的に示す図である。
【図２０】実施の形態１の変形例４における光導波路を模式的に示す図である。
【図２１】実施の形態１の変形例４における光導波路を模式的に示す図である。
【図２２】実施の形態１の変形例４における光導波路を模式的に示す図である。
【図２３】実施の形態１の変形例４における光導波路を模式的に示す図である。
【図２４】実施の形態１の変形例４における光導波路を模式的に示す図である。
【図２５】実施の形態２における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２６】図２５に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２７】図２６に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２８】実施の形態２の変形例における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２９】図２８に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図３０】実施の形態３における光導波路の模式的な構成を示す図である。
【図３１】実施の形態３における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図３２】図３１に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図３３】図３２に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図３４】図３３に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００１２】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００１３】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００１４】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００１５】
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【００１６】
（実施の形態１）
＜関連技術の説明＞
まず、関連技術について説明した後、関連技術に存在する改善の余地について説明する。その後、関連技術に存在する改善の余地に対する工夫を施した本実施の形態１における技術的思想について説明することにする。
【００１７】
図１は、関連技術における光導波路の模式的な構成を示す図である。図１において、関連技術における光導波路は、基板（後述の図２参照）上に形成されたコア層ＣＲを有している。図１に示すように、このコア層ＣＲは、ｙ方向（第１方向）に延在する直線部分Ｐ１と、有限の曲率半径を有する曲線部分Ｐ３とから構成されている。このとき、図１においては、直線部分Ｐ１と曲線部分Ｐ３とを区別する境界線ＢＬが図示されている。すなわち、図１において、境界線ＢＬの紙面下側にコア層ＣＲの直線部分Ｐ１が存在し、かつ、境界線ＢＬの紙面上側にコア層ＣＲの曲線部分Ｐ３が存在している。そして、図１に示すように、境界線ＢＬの紙面下側に位置するコア層ＣＲの直線部分Ｐ１を覆うようにクラッド層ＣＬＤ１が形成されている。一方、図１に示すように、境界線ＢＬの紙面上側に位置するコア層ＣＲの曲線部分Ｐ３を覆うようにクラッド層ＣＬＤ２が形成されている。
【００１８】
ここで、関連技術においては、まず、クラッド層ＣＬＤ１の屈折率は、コア層ＣＲの屈折率よりも低くなっているとともに、クラッド層ＣＬＤ２の屈折率も、コア層ＣＲの屈折率よりも低くなっている。そして、クラッド層ＣＬＤ１の屈折率は、クラッド層ＣＬＤ２の屈折率と相違している。具体的に、クラッド層ＣＬＤ１の屈折率は、クラッド層ＣＬＤ２の屈折率よりも高くなっている。
【００１９】
以下では、まず、クラッド層ＣＬＤ１の屈折率と、クラッド層ＣＬＤ２の屈折率との両方をコア層ＣＲの屈折率よりも低くしている理由について説明する。例えば、図１において、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１と、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１を覆うクラッド層ＣＬＤ１とによって、光導波路の直線部分が構成される。このとき、光導波路においては、コア層ＣＲの内部を光が伝搬する。したがって、光をコア層ＣＲの内部に閉じ込めるため、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１においては、コア層ＣＲとクラッド層ＣＬＤ１との境界領域において全反射条件を満たすように、クラッド層ＣＬＤ１の屈折率をコア層ＣＲの屈折率よりも低くしている。同様に、光をコア層ＣＲの内部に閉じ込めるため、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３においても、コア層ＣＲとクラッド層ＣＬＤ２との境界領域において全反射条件を満たすように、クラッド層ＣＬＤ２の屈折率をコア層ＣＲの屈折率よりも低くしている。
【００２０】
次に、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３を覆うクラッド層ＣＬＤ２の屈折率を、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１を覆うクラッド層ＣＬＤ１の屈折率よりも低くしている理由について説明する。例えば、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３は、有限の曲率半径を有している結果、光損失を低減する観点からは、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３における全反射条件は、コア層の直線部分Ｐ１における全反射条件よりも制限が厳しくなる。このことは、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３を覆うクラッドＣＬＤ２の屈折率を、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１を覆うクラッド層ＣＬＤ１の屈折率よりも低くする必要があることを意味する。つまり、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３における全反射条件は、コア層の直線部分Ｐ１における全反射条件よりも制限が厳しくなるため、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３におけるコア層ＣＲの屈折率とクラッド層ＣＬＤ２の屈折率との屈折率差を、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１におけるコア層ＣＲの屈折率とクラッド層ＣＬＤ１の屈折率との屈折率差よりも大きくする必要がある。
【００２１】
ここで、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３における全反射条件を満たせば、必然的に、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１における全反射条件を満たすことを考慮して、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１におけるコア層ＣＲの屈折率とクラッド層ＣＬＤ１の屈折率との屈折率差を、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３におけるコア層ＣＲの屈折率とクラッド層ＣＬＤ２の屈折率との屈折率差と同じに設定することも考えられる。すなわち、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１を覆うクラッド層ＣＬＤ１を、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３を覆うクラッド層ＣＬＤ２と同じクラッド層から構成することが考えられる。この場合、互いに屈折率の異なるクラッド層ＣＬＤ１とクラッド層ＣＬＤ２とを設ける必要がなくなるため、光導波路の構成が簡素化される利点を得ることができる。
【００２２】
ところが、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１におけるコア層ＣＲの屈折率とクラッド層ＣＬＤ１の屈折率との屈折率差を必要以上に大きくすると、コア層ＣＲの直線部分における光損失が大きくなるのである。以下に、この点について説明する。
【００２３】
まず、幾何光学の立場からでは、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１におけるコア層ＣＲの屈折率とクラッド層ＣＬＤ１の屈折率との屈折率差を必要以上に大きくしても、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１における全反射条件を満たすことには変わりがないため、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１における光損失が大きくなることはないと考えられる。すなわち、幾何光学の立場では、全反射条件を満たせば、コア層ＣＲからクラッド層ＣＬＤ１に光が漏れ出ることはないという結論になる結果、コア層ＣＲの直線部分における光損失が大きくなる合理的な理由を見出すことはできない。
【００２４】
この点に関し、実際の光は幾何光学で想定している光線ではなく、電磁波の一種である波動であるため、波動光学の立場から光の伝搬を考える必要がある。波動光学によると、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１における全反射条件を満たしていても、わずかに、クラッド層ＣＬＤ１に光が染み出す。このクラッド層ＣＬＤ１に染み出す光は、エバネッセント光と呼ばれ、このエバネッセント光が大きくなればなるほど光損失が大きくなるのである。ここで、クラッド層ＣＬＤ１に染み出すエバネッセント光の強度は、コア層ＣＲとクラッド層ＣＬＤ１との間の屈折率差に依存する。すなわち、コア層ＣＲとクラッド層ＣＬＤ１との間の屈折率差が大きくなると、クラッド層ＣＬＤ１に染み出すエバネッセント光の強度が大きくなるのである。したがって、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１におけるコア層ＣＲの屈折率とクラッド層ＣＬＤ１の屈折率との屈折率差を必要以上に大きくすると、エバネッセント光の強度が大きくなる結果、コア層ＣＲを伝搬する光の光損失が大きくなるのである。
【００２５】
このことから、たとえ、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３における全反射条件を満たせば、必然的に、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１における全反射条件を満たすからといって、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１を覆うクラッド層ＣＬＤ１を、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３を覆うクラッド層ＣＬＤ２と同じクラッド層から構成することはしないのである。
【００２６】
以上のことから、（１）コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３における全反射条件が、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１における全反射条件よりも制限が厳しくなること、（２）コア層ＣＲの直線部分Ｐ１におけるコア層ＣＲの屈折率とクラッド層ＣＬＤ１の屈折率との屈折率差を必要以上に大きくすると、光損失が大きくなること、との要因によって、図１に示す関連技術における光導波路の構成が採用される。すなわち、上述した要因によって、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１を覆うクラッド層ＣＬＤ１と、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３を覆うクラッド層ＣＬＤ２とを異なる屈折率のクラッド層から構成するという関連技術が採用されている。
【００２７】
＜改善の検討＞
ところが、本発明者の検討によると、上述した関連技術には、以下に示す改善の余地が存在することが新規に明らかになったので、この点について説明することにする。
【００２８】
図２は、図１のＡ−Ａ線で切断した模式的な断面図である。図２に示すように、関連技術における光導波路は、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板に形成されている。具体的に、ＳＯＩ基板は、支持基板ＳＵＢと、この支持基板ＳＵＢ上に形成された埋め込み絶縁層ＢＯＸと、埋め込み絶縁層ＢＯＸ上に形成されたシリコン層ＳＬから構成されている。そして、ＳＯＩ基板のシリコン層ＳＬを加工して、光導波路を構成するコア層ＣＲが形成されている。このとき、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１上には、クラッド層ＣＬＤ１が形成されている一方、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３上には、クラッド層ＣＬＤ２が形成されている。
【００２９】
なお、コア層ＣＲの大きさは、その内部を光が適切に伝搬することができれば、特に限定されない。例えば、コア層ＣＲの幅は、４００ｎｍであり、コア層ＣＲの高さは、２００ｎｍである。
【００３０】
ここで、クラッド層ＣＬＤ１の屈折率は、クラッド層ＣＬＤ２の屈折率よりも高い。したがって、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１におけるコア層ＣＲとクラッド層ＣＬＤ１との間の屈折率差と、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３におけるコア層ＣＲとクラッド層ＣＬＤ２との間の屈折率差とは、相違する。具体的に、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１におけるコア層ＣＲとクラッド層ＣＬＤ１との間の屈折率差は、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３におけるコア層ＣＲとクラッド層ＣＬＤ２との間の屈折率差よりも小さい。このことは、図２に示す境界線ＢＬにおいて、コア層ＣＲとクラッド層（ＣＬＤ１、ＣＬＤ２）との間の屈折率差に不連続性が存在することを意味する。
【００３１】
上述したように、関連技術において、コア層ＣＲとクラッド層ＣＬＤ１との間の屈折率差は、コア層ＣＲとクラッド層ＣＬＤ２との間の屈折率差よりも小さい。この点に関し、コア層ＣＲとクラッド層との間の屈折率差が大きくなると、クラッド層に染み出すエバネッセント光の染み出し距離が大きくなる。このことから、図２の横方向の破線で示すように、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１を覆うクラッド層ＣＬＤ１へのエバネッセント光の染み出し距離よりも、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３を覆うクラッド層ＣＬＤ２へのエバネッセント光の染み出し距離は大きくなる。そして、クラッド層ＣＬＤ１とクラッド層ＣＬＤ２の境界線ＢＬを境にして、エバネッセント光の染み出し距離が不連続的に変化する。この結果、境界線ＢＬにおいて、光の散乱（反射）が生じる。この現象は、光も電磁波の一種であることを考えると、例えば、インピーダンスの不連続性に起因したインピーダンス不整合によって、電磁波の反射が生じる現象との類似性から理解することができる。
【００３２】
このように、関連技術においては、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１を覆うクラッド層ＣＬＤ１と、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３を覆うクラッド層ＣＬＤ２とを異なる屈折率のクラッド層から構成する結果、直線部分Ｐ１と曲線部分Ｐ３との境界領域（境界線ＢＬ）において、光の散乱（反射）が生じてしまうことを本発明者は新たに見出したのである。言い換えれば、本発明者は、上記境界領域において、コア層ＣＲ内を伝搬する光のモード（エネルギー分布）が不連続となり、結果として散乱光（反射光）などの迷光が生じてしまうことを新たに見出した。そして、光の散乱が生じるということは、この新たなメカニズムによる光損失が大きくなることを意味する。すなわち、関連技術においては、クラッド層ＣＬＤ１とクラッド層ＣＬＤ２との間の境界領域（境界線ＢＬ）における屈折率の不連続性に起因して、光導波路の光損失が大きくなってしまうのである。つまり、関連技術には、光導波路における光損失を低減する観点から、改善の余地が存在するのである。そこで、本実施の形態１における光導波路では、上述した関連技術に存在する改善の余地に対する工夫を施している。以下では、この工夫を施した本実施の形態１における技術的思想について説明することにする。
【００３３】
＜実施の形態１における基本思想＞
本実施の形態１における基本思想は、コア層の直線部分を覆う第１クラッド層の屈折率と、コア層の曲線部分を覆う第２クラッド層の屈折率とを相違させることを前提として、第１クラッド層と第２クラッド層との間での屈折率の不連続性を緩和する思想である。特に、本実施の形態１における基本思想は、光導波路の延在方向に対して直交する断面において、第１クラッド層および第２クラッド層の両方が、コア層ＣＲの表面に接する部分を含み、かつ上記延在方向において有限の幅を有する境界領域ＢＲを設け、この境界領域ＢＲ内の光の進行方向（光導波路の延在方向）と直交する断面において、第１クラッド層に対する第２クラッド層の割合が０よりも大きな有限値となるように、境界領域ＢＲ内にコア層ＣＲに接する第１クラッド層と第２クラッド層とを併存させる思想である。ここで、上記境界領域ＢＲの幅とは、光導波路の延在方向に対して直交する断面において、第１クラッド層および第２クラッド層の両方が、コア層ＣＲの表面に接している領域における光導波路の長さである。このような本実施の形態１における基本思想によれば、上記境界領域ＢＲでの屈折率の不連続性を緩和することができる。例えば、本実施の形態１における基本思想を適用しない場合、有限の幅の上記境界領域ＢＲが存在しないことになる。この場合、光の進行方向に対して、コア層を覆うクラッド層が、第１クラッド層から第２クラッド層に突然変化することになる。このことは、第１クラッド層に対する第２クラッド層の割合が、「０」から「∞」に急激に変化することを意味し、これは、第１クラッド層と第２クラッド層との間での屈折率の不連続性が大きくなることを意味している。
【００３４】
これに対し、本実施の形態１における基本思想を適用する場合、光導波路内の光の進行方向に対して直交する断面において、第１クラッド層および第２クラッド層の両方が、コア層ＣＲの表面に接する部分を含み、かつ有限の幅を有する境界領域ＢＲが存在することになる。そして、この境界領域ＢＲ内の光の進行方向と直交する断面において、コア層ＣＲに接している第１クラッド層に対する第２クラッド層の割合が０よりも大きな有限値となるように、有限の幅を有する境界領域ＢＲ内においてコア層ＣＲに接する第１クラッド層と第２クラッド層とが併存している。この結果、光の進行方向に対して、第１クラッド層から第２クラッド層への変化が緩やかになる。すなわち、第１クラッド層に対する第２クラッド層の割合は、「０」→「０よりも大きな有限値」→「∞」と変化することを意味し、このことは、本実施の形態１における基本思想を適用しない場合に比べて、第１クラッド層と第２クラッド層との間での屈折率の不連続性が緩和されることを意味している。
【００３５】
したがって、本実施の形態１における基本思想によれば、第１クラッド層と第２クラッド層との間での屈折率の不連続性が緩和されることから、屈折率の不連続性に起因する光の散乱を抑制することができる。以下では、この本実施の形態１における基本思想を具現化した光導波路の構成例について説明することにする。
【００３６】
＜光導波路の構成＞
図３は、本実施の形態１における光導波路の模式的な構成を示す図である。図３において、本実施の形態１における光導波路は、コア層ＣＲを有している。図３に示すように、このコア層ＣＲは、ｙ方向（第１方向）に延在する直線部分Ｐ１と、有限の曲率半径を有する曲線部分Ｐ３と、直線部分Ｐ１の一部と曲線部分Ｐ３の一部とにより構成されている境界部分Ｐ２とから構成されている。このとき、図３においては、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１と曲線部分Ｐ３とを区別する境界線ＢＬが図示されており、境界部分Ｐ２は、この境界線ＢＬに跨るように構成されている。すなわち、本実施の形態１における光導波路において、境界部分Ｐ２は、直線部分Ｐ１の一部と曲線部分Ｐ３の一部にわたって形成されている。つまり、境界部分Ｐ２は、ｙ方向（第１方向）に延在する部分と、有限の曲率半径を有する部分とから構成されている。なお、曲率半径は、特に限定されず、例えば、１００μｍである。
【００３７】
そして、図３に示すように、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１を覆うようにクラッド層ＣＬＤ１が形成されている。一方、図３に示すように、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３を覆うようにクラッド層ＣＬＤ２が形成されている。さらに、図３に示すように、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２は、クラッド層ＣＬＤ１で覆われる部分と、クラッド層ＣＬＤ２で覆われる部分とが併存している。なお、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３は、特に限定されない。例えば、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３の平面視形状は、円弧形状である。本実施の形態では、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３の平面視形状は、Ｕ字形状の曲線部分と同じ形状から構成される。
【００３８】
このように、本実施の形態１における光導波路は、コア層ＣＲと、コア層ＣＲよりも屈折率の低いクラッド層ＣＬＤ１と、コア層ＣＲの屈折率よりも低く、かつ、クラッド層ＣＬＤ１の屈折率よりも低いクラッド層ＣＬＤ２とを備える。そして、コア層ＣＲは、クラッド層ＣＬＤ１と接し、かつ、平面視においてクラッド層ＣＬＤ１と重なる直線部分Ｐ１を有する。また、コア層ＣＲは、クラッド層ＣＬＤ１と接し、かつ、平面視においてクラッド層ＣＬＤ１と重なる第１重複部分と、クラッド層ＣＬＤ２と接し、かつ、平面視においてクラッド層ＣＬＤ２と重なる第２重複部分とを有する境界部分Ｐ２であって、直線部分Ｐ１と隣接する境界部分Ｐ２を有する。さらに、コア層ＣＲは、クラッド層ＣＬＤ２と接し、かつ、平面視においてクラッド層ＣＬＤ２と重なり、境界部分Ｐ２と隣接するとともに、有限の曲率半径を有する曲線部分Ｐ３を有する。このとき、本実施の形態１において、クラッド層ＣＬＤ１と接し、かつ、平面視においてクラッド層ＣＬＤ１と重なる第１重複部分の平面形状は、図３に示すように、テーパ形状を含む。
【００３９】
図４は、図３のＡ−Ａ線で切断した断面図である。すなわち、図３に示すコア層ＣＲの直線部分Ｐ１での断面図である。図４に示すように、本実施の形態１における光導波路は、ＳＯＩ基板に形成されている。具体的に、ＳＯＩ基板は、例えば、シリコンからなる支持基板ＳＵＢと、この支持基板ＳＵＢ上に形成された酸化シリコン膜からなる埋め込み絶縁層ＢＯＸと、埋め込み絶縁層ＢＯＸ上に形成されたシリコン層ＳＬから構成されている。そして、ＳＯＩ基板のシリコン層ＳＬを加工して、光導波路を構成するコア層ＣＲが形成されている。このとき、コア層ＣＲを覆うように、コア層ＣＲと接する酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ膜）からなるクラッド層ＣＬＤ１が形成され、このクラッド層ＣＬＤ１を覆うように、クラッド層ＣＬＤ１と接するＳｉＯＦ膜からなるクラッド層ＣＬＤ２が形成されている。ここで、図４に示すように、コア層ＣＲは、クラッド層ＣＬＤ１と接する一方、クラッド層ＣＬＤ２とは接していないことから、図４に示す断面のコア層ＣＲと接する位置において、クラッド層ＣＬＤ２に対するクラッド層ＣＬＤ１の第１割合は、「∞（無限大）」となる。言い換えれば、図４に示す断面のコア層ＣＲと接する位置において、クラッド層ＣＬＤ１に対するクラッド層ＣＬＤ２の第２割合は、「０」となる。
【００４０】
続いて、図５は、図３のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。すなわち、図３に示すコア層ＣＲの境界部分Ｐ２での断面図であって、境界部分Ｐ２の延在方向における中央よりも直線部分Ｐ１側に位置する場所での断面図である。図５に示すように、コア層ＣＲは、クラッド層ＣＬＤ１と接するとともに、クラッド層ＣＬＤ２とも接していることから、図５に示す断面のコア層ＣＲと接する位置において、クラッド層ＣＬＤ２に対するクラッド層ＣＬＤ１の第１割合は、「０よりも大きな有限値」となる。言い換えれば、図５に示す断面のコア層ＣＲと接する位置において、クラッド層ＣＬＤ１に対するクラッド層ＣＬＤ２の第２割合も、「０よりも大きな有限値」となる。
【００４１】
次に、図６は、図３のＣ−Ｃ線で切断した断面図である。すなわち、図３に示すコア層ＣＲの境界部分Ｐ２での断面図であって、境界部分Ｐ２の延在方向における中央よりも曲線部分Ｐ３側に位置する場所での断面図である。図６に示すように、コア層ＣＲは、クラッド層ＣＬＤ１と接するとともに、クラッド層ＣＬＤ２とも接していることから、図６に示す断面のコア層ＣＲと接する位置において、クラッド層ＣＬＤ２に対するクラッド層ＣＬＤ１の第１割合は、「０よりも大きな有限値」となる。言い換えれば、図６に示す断面のコア層ＣＲと接する位置において、クラッド層ＣＬＤ１に対するクラッド層ＣＬＤ２の第２割合も、「０よりも大きな有限値」となる。
【００４２】
続いて、図７は、図３のＤ−Ｄ線で切断した断面図である。すなわち、図３に示すコア層ＣＲの曲線部分Ｐ３での断面図である。図７に示すように、コア層ＣＲは、クラッド層ＣＬＤ２と接する一方、クラッド層ＣＬＤ１とは接していないことから、図７に示す断面のコア層ＣＲと接する位置において、クラッド層ＣＬＤ２に対するクラッド層ＣＬＤ１の第１割合は、「０」となる。言い換えれば、図７に示す断面のコア層ＣＲと接する位置において、クラッド層ＣＬＤ１に対するクラッド層ＣＬＤ２の第２割合は、「∞（無限大）」となる。
【００４３】
以上のことから、境界部分Ｐ２の延在方向と直交し、境界部分Ｐ２を通る断面のコア層ＣＲと接する位置における第１割合は、直線部分Ｐ１の延在方向と直交し、直線部分Ｐ１を通る断面のコア層ＣＲと接する位置における第１割合より小さく、かつ、曲線部分Ｐ３の延在方向と直交し、曲線部分Ｐ３を通る断面のコア層ＣＲと接する位置における第１割合より大きくなる。
【００４４】
言い換えれば、境界部分Ｐ２の延在方向と直交し、境界部分Ｐ２を通る断面のコア層ＣＲと接する位置における第２割合は、直線部分Ｐ１の延在方向と直交し、直線部分Ｐ１を通る断面のコア層ＣＲと接する位置における第２割合より大きく、かつ、曲線部分Ｐ３の延在方向と直交し、曲線部分Ｐ３を通る断面のコア層ＣＲと接する位置における第２割合より小さくなる。
【００４５】
さらに、図５と図６とを比較するとわかるように、図５に示す断面のコア層ＣＲと接する位置での第１割合は、図６に示す断面のコア層ＣＲと接する位置での第１割合よりも大きくなる。言い換えれば、図５と図６とを比較するとわかるように、図５に示す断面のコア層ＣＲと接する位置での第２割合は、図６に示す断面のコア層ＣＲと接する位置での第２割合よりも小さくなる。
【００４６】
特に、本実施の形態１における光導波路では、図３に示すように、クラッド層ＣＬＤ１と接し、かつ、平面視においてクラッド層ＣＬＤ１と重なる第１重複部分の平面形状がテーパ形状を含むように構成されている。このため、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２において、クラッド層ＣＬＤ１と平面視で重なる第１重複部分の面積は、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３に近づくに連れて小さくなる。裏を返せば、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２において、クラッド層ＣＬＤ２と平面視で重なる第２重複部分の面積は、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３に近づくに連れて大きくなる。したがって、境界部分Ｐ２の延在方向と直交し、かつ、境界部分Ｐ２を通り、かつ、中央よりも直線部分Ｐ１側に位置する図５に示す断面から、境界部分Ｐ２の延在方向と直交し、かつ、境界部分Ｐ２を通り、かつ、中央よりも曲線部分Ｐ３側に位置する図６に示す断面に向かうに連れて、コア層ＣＲと接する位置での第１割合は、小さくなるということができる。裏を返せば、境界部分Ｐ２の延在方向と直交し、かつ、境界部分Ｐ２を通り、かつ、中央よりも直線部分Ｐ１側に位置する図５に示す断面から、境界部分Ｐ２の延在方向と直交し、かつ、境界部分Ｐ２を通り、かつ、中央よりも曲線部分Ｐ３側に位置する図６に示す断面に向かうに連れて、コア層ＣＲと接する位置での第２割合は、大きくなるということができる。
【００４７】
＜実施の形態１における特徴＞
上述したように、本実施の形態１における基本思想は、光導波路の延在方向に対して直交する断面において、第１クラッド層および第２クラッド層の両方が、コア層ＣＲの表面に接する部分を含み、かつ、有限の幅を有する境界領域を設け、この境界領域内の光の進行方向と直交する断面において、第１クラッド層に対する第２クラッド層の割合が０よりも大きな有限値となるように、境界領域内に第１クラッド層と第２クラッド層とを併存させる思想である。
【００４８】
この基本思想を具現化した本実施の形態１における第１特徴点は、例えば、図３に示すように、クラッド層ＣＬＤ１で覆われるコア層ＣＲの直線部分Ｐ１と、クラッド層ＣＬＤ１とは異なる屈折率を有するクラッド層ＣＬＤ２で覆われるコア層ＣＲの曲線部分Ｐ３との間に、有限の幅を有する境界部分Ｐ２をコア層ＣＲが備えることを前提とする。そして、本実施の形態１における第１特徴点は、例えば、境界部分Ｐ２の延在方向と直交する断面において、クラッド層ＣＬＤ１に対するクラッド層ＣＬＤ２の割合が０よりも大きな有限値となるように、互いに屈折率の異なるクラッド層ＣＬＤ１とクラッド層ＣＬＤ２とで、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２を覆う点にある。このような本実施の形態１における第１特徴点によれば、光の進行方向である境界部分Ｐ２の延在方向に対して、コア層を覆っているクラッド層の屈折率の変化が実質的に緩やかになる。なぜなら、本実施の形態１では、図５および図６に示すように、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２は、互いに屈折率の異なるクラッド層ＣＬＤ１とクラッド層ＣＬＤ２との両方と接するように構成されているため、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２を覆う実質的なクラッド層の屈折率は、クラッド層ＣＬＤ１の屈折率とクラッド層ＣＬＤ２の屈折率との間の値を取るとみなすことができるからである。つまり、本実施の形態１における第１特徴点によれば、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２は、あたかも、クラッド層ＣＬＤ１の屈折率とクラッド層ＣＬＤ２の屈折率との間の屈折率を有する第３クラッド層で覆われているとみなすことができる。この結果、本実施の形態１における第１特徴点によれば、クラッド層ＣＬＤ１とクラッド層ＣＬＤ２との間に、クラッド層ＣＬＤ１の屈折率とクラッド層ＣＬＤ２の屈折率との間の屈折率を有する第３クラッド層が挿入される構成と同値となることから、クラッド層ＣＬＤ１とクラッド層ＣＬＤ２との間での屈折率の不連続性が緩和されることになる。以上のことから、本実施の形態１における第１特徴点によれば、クラッド層ＣＬＤ１とクラッド層ＣＬＤ２との間での屈折率の不連続性が緩和されることから、屈折率の不連続性に起因する光の散乱を抑制できる。
【００４９】
続いて、本実施の形態１における第２特徴点は、境界部分Ｐ２の延在方向と直交する断面に着目して、直線部分Ｐ１側の断面から曲線部分Ｐ３側の断面に進行するに連れて、コア層ＣＲと接するクラッド層ＣＬＤ１に対するコア層ＣＲと接するクラッド層ＣＬＤ２の割合を連続的に増加させる点にある。具体的に、本実施の形態１では、例えば、図３に示すように、境界部分Ｐ２のうち、クラッド層ＣＬＤ１と接し、かつ、平面視においてクラッド層ＣＬＤ１と重なる第１重複部分の平面形状を、テーパ形状を含む三角形形状とすることにより、本実施の形態１における第２特徴点を実現している。このようにして実現される本実施の形態１における第２特徴点によれば、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１からコア層ＣＲの曲線部分Ｐ３に向って、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２を覆うクラッド層の屈折率がクラッド層ＣＬＤ１の屈折率からクラッド層ＣＬＤ２の屈折率へと連続的に変化することになる。この結果、本実施の形態１における第２特徴点によれば、クラッド層ＣＬＤ１とクラッド層ＣＬＤ２との間での屈折率の不連続性が、さらに緩和されることになる。したがって、本実施の形態１における第２特徴点によれば、クラッド層ＣＬＤ１とクラッド層ＣＬＤ２との間での屈折率の不連続性が、さらに緩和されることから、屈折率の不連続性に起因する光の散乱を効果的に抑制できる。
【００５０】
次に、本実施の形態１における第３特徴点は、上述した第１特徴点を採用することを前提として、さらに、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１を覆うクラッド層ＣＬＤ１の屈折率よりも、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３を覆うクラッド層ＣＬＤ２の屈折率を低くする点にある。ここで、例えば、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３は、有限の曲率半径を有している結果、光の散乱損失を抑制する観点からは、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３における全反射条件は、コア層の直線部分Ｐ１における全反射条件よりも制限が厳しくなる。この点に関し、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１を覆うクラッド層ＣＬＤ１の屈折率よりも、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３を覆うクラッド層ＣＬＤ２の屈折率を低くするという本実施の形態１における第３特徴点によれば、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３における全反射条件を確保しやすくなる。このことは、本実施の形態１における第３特徴点によれば、全反射条件を確保しながら、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３の曲率半径を小さくすることができることを意味する。そして、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３の曲率半径を小さくできることは、曲率半径の小さなコア層ＣＲを光導波路として採用できることを意味し、これによって、光導波路の高集積化が可能となる。このように、本実施の形態１における第３特徴点によれば、光導波路を含む半導体装置の小型化を図ることができる。
【００５１】
さらに、本実施の形態１における第３特徴点によれば、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１を覆うクラッド層ＣＬＤ１の屈折率を、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３を覆うクラッド層ＣＬＤ２の屈折率よりも高くすることができる。このことは、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１における全反射条件を満たしながらも、コア層ＣＲの屈折率と、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１を覆うクラッド層ＣＬＤ１の屈折率との屈折率差を小さくできることを意味する。そして、コア層ＣＲの屈折率と、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１を覆うクラッド層ＣＬＤ１の屈折率との屈折率差を小さくできることは、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１から、この直線部分Ｐ１を覆うクラッド層ＣＬＤ１へのエバネッセント光の染み出し距離を小さくできることを意味し、これによって、エバネッセント光の染み出しに起因する光損失を低減することができる。
【００５２】
以上のことから、本実施の形態１における第１特徴点によって、クラッド層ＣＬＤ１とクラッド層ＣＬＤ２との間での屈折率の不連続性に起因する光散乱によって引き起こされる光損失を抑制することができるとともに、本実施の形態１における第３特徴点によって、エバネッセント光の染み出しに起因する光損失をさらに抑制することができる。したがって、本実施の形態１における第１特徴点と第３特徴点との組み合わせによって、光損失を低減することができる。このことから、本実施の形態１によれば、低損失な光導波路を含む半導体装置を提供することができる。
【００５３】
続いて、本実施の形態１における第４特徴点は、コア層ＣＲの上面と側面とのうち、コア層ＣＲの上面において、本実施の形態１における第１特徴点が実現されている点にある。すなわち、本実施の形態１における第４特徴点は、クラッド層ＣＬＤ１に対するクラッド層ＣＬＤ２の割合が０よりも大きな有限値となるように、互いに屈折率の異なるクラッド層ＣＬＤ１とクラッド層ＣＬＤ２とで、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２の上面を覆う点にある。一方、本実施の形態１における第４特徴点では、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２の側面は、クラッド層ＣＬＤ１かクラッド層ＣＬＤ２のいずれか一方で覆われている。つまり、本実施の形態１における第４特徴点は、上面と、上面と交差する側面とを有するコア層ＣＲの境界部分Ｐ２において、境界部分Ｐ２の上面は、クラッド層ＣＬＤ１およびクラッド層ＣＬＤ２の両方と接する一方、境界部分Ｐ２の側面は、クラッド層ＣＬＤ１またはクラッド層ＣＬＤ２のいずれか一方と接している点にある。
【００５４】
以下では、この第４特徴点の技術的意義について説明する。まず、クラッド層ＣＬＤ１とクラッド層ＣＬＤ２との間での屈折率の不連続性に起因する光散乱を抑制する観点からは、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２の上面だけでなく側面においても、上述した第１特徴点を具現化することが望ましい。ただし、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２の上面だけでなく側面においても、上述した第１特徴点を具現化する場合には、製造困難性が伴う。例えば、本実施の形態１における第１特徴点は、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２と接するクラッド層ＣＬＤ１の形状をフォトリソグラフィ技術でパターニングすることにより実現することができる。この場合、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２の上面においては、フォトリソグラフィ技術によるパターニングによって、クラッド層ＣＬＤ１の形状を加工することができる。一方、側面にレジスト膜を塗布した後に、側面に塗布したレジスト膜に対して露光処理をすることは困難であることから、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２の側面においては、フォトリソグラフィ技術によって、クラッド層ＣＬＤ１の形状をパターニングすることは困難である。
【００５５】
また、コア層ＣＲの上面の面積は、コア層ＣＲの側面の面積よりも大きいことから、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２の上面だけにおいて、上述した第１特徴点を具現化することによっても、クラッド層ＣＬＤ１とクラッド層ＣＬＤ２との間での屈折率の不連続性に起因する光散乱を抑制することが充分にできるのである。言い換えれば、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２の側面においてまでも、製造容易性を犠牲にして、上述した第１特徴点を具現化する必要性は乏しいのである。以上のことから、本実施の形態１における第４特徴点は、現実的な製造容易性を確保しながら、クラッド層ＣＬＤ１とクラッド層ＣＬＤ２との間での屈折率の不連続性に起因する光散乱を抑制するための第１特徴点を実現するという技術的意義を有しているのである。
【００５６】
＜変形例１＞
次に、実施の形態１における変形例１について説明する。例えば、図３に示す実施の形態１における光導波路では、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２は、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１とコア層ＣＲの曲線部分Ｐ３との境界線ＢＬとに跨って形成されている。ただし、本実施の形態１における技術的思想は、これに限らず、例えば、図８に示すように、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２は、境界線ＢＬの紙面下側のｙ方向（第１方向）に延在する部分から構成することもできる。すなわち、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２は、直線部分Ｐ１の一部のみにより構成されていてもよい。また、例えば、図９に示すように、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２は、境界線ＢＬの紙面上側の有限の曲率半径を有する部分から構成することもできる。すなわち、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２は、曲線部分Ｐ３の一部のみにより構成されていてもよい。
【００５７】
＜変形例２＞
続いて、実施の形態１における変形例２について説明する。図３に示す実施の形態１では、境界線ＢＬの紙面下側において、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１を覆う領域以外の領域には、クラッド層ＣＬＤ１ではなく、クラッド層ＣＬＤ２が形成されている。すなわち、実施の形態１では、平面視において、クラッド層ＣＬＤ１は、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１およびその近傍（例えば、エバネッセント光の染み出し領域）のみを覆うように形成されている。言い換えると、実施の形態１では、コア層ＣＲは、支持基板ＳＵＢ上に互いに離間して形成された２つの直線部分Ｐ１を有しており、互いに離間して形成されている２つのクラッド層ＣＬＤ１が、２つの直線部分Ｐ１のそれぞれを覆うように形成されている。
【００５８】
これに対し、図１０は、本変形例２における光導波路の模式的な構成を示す図である。図１０に示す本変形例２における光導波路では、図３に示す実施の形態１における光導波路とは異なり、境界線ＢＬの紙面下側において、コア層ＣＬＤ１の直線部分Ｐ１を覆う領域にだけでなく、境界線ＢＬの紙面下側の全体領域にわたってクラッド層ＣＬＤ１が形成される。すなわち、本変形例２では、互いに離間して形成されている２つの直線部分Ｐ１は、１つのクラッド層ＣＬＤ１により覆われている。
【００５９】
このように本実施の形態１における技術的思想を具現化するにあたっては、図３に示す実施の形態１におけるクラッド層ＣＬＤ１およびクラッド層ＣＬＤ２のレイアウト構成だけでなく、図１０に示す変形例２におけるクラッド層ＣＬＤ１およびクラッド層ＣＬＤ２のレイアウト構成を採用することもできる。特に、図１０に示す変形例２においては、クラッド層ＣＬＤ１のパターニングが容易になるという利点を得ることができる。
【００６０】
＜光導波路の製造方法＞
次に、本実施の形態１における光導波路を含む半導体装置の製造方法について図面を参照しながら説明することにする。なお、本実施の形態１における半導体装置の製造方法を説明する図１１〜図１５においては、図３に示すＡ−Ａ断面とＢ−Ｂ断面とＣ−Ｃ断面とＤ−Ｄ断面とを並べて図示している。
【００６１】
まず、図１１に示すように、ＳＯＩ基板を用意する。ＳＯＩ基板は、例えば、シリコンからなる支持基板ＳＵＢと、この支持基板ＳＵＢ上に形成された酸化シリコン膜からなる埋め込み絶縁層ＢＯＸと、埋め込み絶縁層ＢＯＸ上に形成されたシリコン層ＳＬからなる。
【００６２】
次に、図１２に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、ＳＯＩ基板のシリコン層ＳＬを加工して、コア層ＣＲを形成する。例えば、コア層ＣＲを構成するシリコン層ＳＬの屈折率は、３．４８であり、下部クラッド層を構成する埋め込み絶縁層ＢＯＸの屈折率は、１．４６である。
【００６３】
その後、図１３に示すように、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を使用することにより、酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ膜）からなるクラッド層ＣＬＤ１を形成する。このクラッド層ＣＬＤ１の屈折率は、例えば、コア層ＣＲを伝搬する１．５μｍの波長を有する光に対して、ｎ＝１．９９である。
【００６４】
続いて、図１４に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、クラッド層ＣＬＤ１をパターニングする。具体的に、図１４のうちのＡ−Ａ断面（図３の直線部分Ｐ１の断面に対応）では、コア層ＣＲを覆うようにクラッド層ＣＬＤ１が加工される。一方、図１４のうちのＢ−Ｂ断面（図３の境界部分Ｐ２のうちの中央よりも直線部分Ｐ１側の断面に対応）では、コア層ＣＲの幅よりも小さい幅のクラッド層ＣＬＤ１に加工される。さらに、図１４のうちのＣ−Ｃ断面（図３の境界部分Ｐ２のうちの中央よりも曲線部分Ｐ３側の断面に対応）では、Ｂ−Ｂ断面よりもさらに小さい幅のクラッド層ＣＬＤ１に加工される。また、図１４のうちのＤ−Ｄ断面（図３の曲線部分Ｐ３の断面に対応）では、クラッド層ＣＬＤ１が除去される。
【００６５】
次に、図１５に示すように、例えば、ＣＶＤ法を使用することにより、ＳＯＩ基板上にＳｉＯＦからなるクラッド層ＣＬＤ２を形成する。このクラッド層ＣＬＤ２の屈折率は、例えば、コア層ＣＲを伝搬する１．５μｍの波長を有する光に対して、ｎ＝１．４３である。以上のようにして、本実施の形態１における光導波路を含む半導体装置を製造することができる。
【００６６】
＜変形例３＞
例えば、実施の形態１におけるコア層ＣＲの断面形状は、図１５に示すように、矩形形状（長方形形状）をしていたが、これは、コア層ＣＲの内部を伝搬する光のモードがシングルモードである場合を想定した形状である。この点に関し、本実施の形態１における技術的思想は、シングルモードの光を伝搬する光導波路に限定されるものではなく、マルチモードの光を伝搬する光導波路にも幅広く適用することができる。特に、マルチモードの光を低損失で伝搬させるコア層ＣＲの断面形状としては、例えば、図１６に示すリブ形状がある。そして、図１６に示すリブ形状のコア層ＣＲを使用する場合であっても、本実施の形態１における技術的思想を適用することができる。
【００６７】
＜変形例４＞
続いて、実施の形態１の変形例４について説明する。実施の形態１では、例えば、図３に示すように、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２を覆うクラッド層ＣＬＤ１の平面形状がテーパ形状を含む三角形形状から構成される例について説明した。具体的に、図３に示すように、平面視において、境界部分Ｐ２の第１重複部分の形状が、曲線部分Ｐ３側に突出した三角形形状から構成される例について説明した。ただし、実施の形態１における技術的思想は、これに限らず、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２を覆うクラッド層ＣＬＤ１の平面形状が様々な平面形状から構成される場合においても幅広く適用することができる。
【００６８】
例えば、実施の形態１における技術的思想は、図１７に示すように、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２を覆うクラッド層ＣＬＤ１の平面形状が鋸形状から構成されている場合においても適用することができる。すなわち、図１７に示すように、平面視において、境界部分Ｐ２の第２重複部分の形状が、直線部分Ｐ１側に突出した三角形形状から構成されていてもよい。また、図１８や図１９に示すように、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２を覆うクラッド層ＣＬＤ１の平面形状が、テーパ形状を含むナイフ形状から構成されている場合にも適用することができる。すなわち、平面視において、直線部分Ｐ１から曲線部分Ｐ３に向かうにつれて、コア層ＣＲに接しているクラッド層ＣＬＤ１およびクラッド層ＣＬＤ２の境界が、境界部分Ｐ２の一方の側面から他方の側面に近づくように形成されていてもよい。また、実施の形態１における技術的思想は、例えば、図２０に示すように、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２を覆うクラッド層ＣＬＤ１の平面形状が、テーパ形状を含む台形形状から構成される場合にも適用することができるし、例えば、図２１に示すように、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２を覆うクラッド層ＣＬＤ１の先端部の平面形状が、円弧形状を含む形状から構成される場合にも適用することができる。さらに、実施の形態１における技術的思想は、例えば、図２２〜図２４に示すように、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２上に配置されているクラッド層ＣＬＤ１の平面形状が、長方形形状から構成される場合にも適用することができる。境界部分Ｐ２上に配置されている長方形形状のクラッド層ＣＬＤ１の基端部は、平面視において、図２２に示すように、コア層ＣＲの幅方向における中央部に配置されていてもよいし、図２３および図２４に示すように、コア層ＣＲの幅方向における端部に配置されていてもよい。
【００６９】
このように、実施の形態１における技術的思想は、境界部分Ｐ２の延在方向と直交する断面において、クラッド層ＣＬＤ１に対するクラッド層ＣＬＤ２の割合が０よりも大きな有限値となるように、境界部分Ｐ２を覆うクラッド層ＣＬＤ１とクラッド層ＣＬＤ２とを
併存させる思想が具現化されている構成に幅広く適用することができる。具体的には、実施の形態１における技術的思想は、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２を覆うクラッド層ＣＬＤ１の平面形状が、凹凸形状を含む形状や、円弧形状を含む形状や、矩形形状を含む形状から構成される場合に幅広く適用することができる。
【００７０】
（実施の形態２）
本実施の形態２における技術的思想は、コア層の直線部分の下層に位置する埋め込み絶縁層の屈折率と、コア層の曲線部分の下層に位置する埋め込み絶縁層の屈折率とを相違させることにより、コア層の曲線部分での全反射条件を満たしながらも、コア層の直線部分での光損失を低減する思想である。具体的に、本実施の形態２では、例えば、酸化シリコン膜から形成される埋め込み絶縁層の内部に屈折率を変化させる不純物を導入することにより、本実施の形態２における技術的思想を具現化している。
【００７１】
以下に、本実施の形態２における光導波路の製造方法について、図２５〜図２７を参照しながら説明することにする。図２５〜図２７のそれぞれの図面には、図３におけるＡ−Ａ断面とＢ−Ｂ断面とＣ−Ｃ断面とＤ−Ｄ断面とが並んで図示されている。
【００７２】
まず、図１１〜図１４までは、前記実施の形態１における光導波路の製造方法と同様である。次に、図２５に示すように、ＳＯＩ基板上にレジスト膜ＰＲ１を塗布した後、フォトリソグラフィ技術を使用することにより、Ａ−Ａ断面（コア層ＣＲの直線部分に対応）に形成されているレジスト膜ＰＲ１に開口部ＯＰ１を形成する。その後、開口部ＯＰ１を形成したレジスト膜ＰＲ１をマスクにしたイオン注入法により、Ａ−Ａ断面（コア層ＣＲの直線部分に対応）に形成されている埋め込み絶縁層ＢＯＸに屈折率を上昇させるための不純物を導入する。具体的には、酸化チタンや酸化ゲルマニウムや酸化アルミニウムや酸化リンなどからなる不純物を埋め込み絶縁層ＢＯＸに導入する。これにより、Ａ−Ａ断面（コア層ＣＲの直線部分に対応）に形成されている埋め込み絶縁層ＢＯＸに不純物導入領域ＤＲ１が形成される。具体的に、埋め込み絶縁層ＢＯＸは、平面視においてコア層ＣＲと重なる重複部分と、平面視においてコア層ＣＲと重ならない非重複部分とを有する。そして、本実施の形態２では、重複部分の一部と非重複部分と一部（当該重複部分の一部と隣接する部分）とにわたって、埋め込み絶縁層ＢＯＸの屈折率を上昇させるための不純物が導入されて、不純物導入領域ＤＲ１が形成される。この結果、Ａ−Ａ断面（コア層ＣＲの直線部分に対応）に形成されている埋め込み絶縁層ＢＯＸの屈折率は、上昇する。この結果、Ａ−Ａ断面（コア層ＣＲの直線部分に対応）においては、コア層ＣＲと、クラッド層として機能する埋め込み絶縁層ＢＯＸとの間の屈折率差が小さくなるため、エバネッセント光の埋め込み絶縁層ＢＯＸへの染み出し距離を小さくすることができる。これにより、本実施の形態２によれば、コア層ＣＲの直線部分における光損失をさらに低減することができる。ここで、本実施の形態２では、例えば、図２５に示すように、コア層ＣＲをクラッド層ＣＬＤ１で覆われた状態で、埋め込み絶縁層ＢＯＸへのイオン注入が実施されている。したがって、イオン注入法によるダメージがコア層ＣＲに及ぶことを抑制できる結果、イオン注入法を使用しても、低損失なコア層ＣＲを維持することができる。
【００７３】
続いて、レジスト膜ＰＲ１を除去した後、図２６に示すように、例えば、ＣＶＤ法を使用することにより、ＳＯＩ基板上に、ＳｉＯＦ膜からなるクラッド層ＣＬＤ２を形成する。そして、図２７に示すように、クラッド層ＣＬＤ２上にレジスト膜ＰＲ２を塗布した後、フォトリソグラフィ技術を使用することにより、Ｄ−Ｄ断面（コア層の曲線部分に対応）に形成されているレジスト膜ＰＲ２に開口部ＯＰ２を形成する。その後、開口部ＯＰ２を形成したレジスト膜ＰＲ２をマスクにしたイオン注入法により、Ｄ−Ｄ断面（コア層ＣＲの曲線部分に対応）に形成されている埋め込み絶縁層ＢＯＸに屈折率を低下させるための不純物を導入する。具体的には、酸化ホウ素やフッ素などからなる不純物を埋め込み絶縁層ＢＯＸに導入する。これにより、Ｄ−Ｄ断面（コア層ＣＲの曲線部分に対応）に形成されている埋め込み絶縁層ＢＯＸに不純物導入領域ＤＲ２が形成される。具体的に、埋め込み絶縁層ＢＯＸは、平面視においてコア層ＣＲと重なる重複部分と、平面視においてコア層ＣＲと重ならない非重複部分とを有する。そして、本実施の形態２では、重複部分の一部と非重複部分と一部（当該重複部分の一部と隣接する部分）とにわたって、埋め込み絶縁層ＢＯＸの屈折率を低下させるための不純物が導入されて、不純物導入領域ＤＲ２が形成される。この結果，Ｄ−Ｄ断面（コア層ＣＲの曲線部分に対応）に形成されている埋め込み絶縁層ＢＯＸの屈折率は、低下する。この結果、Ｄ−Ｄ断面（コア層ＣＲの曲線部分に対応）においては、コア層ＣＲと、クラッド層として機能する埋め込み絶縁層ＢＯＸとの間の屈折率差が大きくなるため、コア層ＣＲの曲線部分の曲率半径を小さくしても全反射条件を満たすことができる。これにより、全反射条件を逸脱することなく、コア層ＣＲの曲線部分の曲率半径を小さくすることが可能となり、本実施の形態２における光導波路の高集積化が可能となる。ここで、本実施の形態２では、例えば、図２７に示すように、コア層ＣＲをクラッド層ＣＬＤ２で覆われた状態で、埋め込み絶縁層ＢＯＸへのイオン注入が実施されている。したがって、イオン注入法によるダメージがコア層ＣＲに及ぶことを抑制できる結果、イオン注入法を使用しても、低損失なコア層ＣＲを維持することができる。
【００７４】
以上のようにして、本実施の形態２における光導波路を製造することができる。特に、本実施の形態２における光導波路では、コア層ＣＲの直線部分（Ａ−Ａ断面）の直下に形成されている埋め込み絶縁層ＢＯＸの屈折率は、コア層ＣＲの曲線部分（Ｄ−Ｄ断面）の直下に形成されている埋め込み絶縁層ＢＯＸの屈折率よりも高いという特徴点を有する。そして、本実施の形態２における光導波路では、前記実施の形態１における特徴点を備えるとともに、さらに、本実施の形態２における特徴点を有することによって、前記実施の形態１における光導波路よりも、さらに、光損失の低減と高集積化との両立を高次元で実現することができる。
【００７５】
＜変形例＞
実施の形態２では、平面視においてコア層ＣＲと重なる重複部分と、平面視においてコア層ＣＲと重ならない非重複部分とを有する埋め込み絶縁層ＢＯＸに、重複部分の一部と非重複部分と一部とにわたって、埋め込み絶縁層ＢＯＸの屈折率を変化させるための不純物を導入する技術的思想について説明した。この点に関し、光損失の低減と高集積化との両立を効果的に実現する観点から、実際には、コア層ＣＲの直下領域に形成されている埋め込み絶縁層ＢＯＸに屈折率を変化させるための不純物を導入することが望ましい。そこで、本変形例では、コア層ＣＲの直下領域に形成されている埋め込み絶縁層ＢＯＸに屈折率を変化させるための不純物を導入する技術的思想を説明する。
【００７６】
以下に、本変形例における光導波路の製造方法について、図２８〜図２９を参照しながら説明することにする。図２８〜図２９のそれぞれの図面には、図３におけるＡ−Ａ断面とＢ−Ｂ断面とＣ−Ｃ断面とＤ−Ｄ断面とが並んで図示されている。
【００７７】
まず、図１１に示すように、ＳＯＩ基板を用意する。次に、図２８に示すように、ＳＯＩ基板のシリコン層ＳＬ上にレジスト膜ＰＲ３を塗布した後、フォトリソグラフィ技術を使用することにより、Ａ−Ａ断面（コア層の直線部分に対応）に形成されているレジスト膜ＰＲ３に開口部ＯＰ３を形成する。その後、開口部ＯＰ３を形成したレジスト膜ＰＲ３をマスクにしたイオン注入法により、Ａ−Ａ断面（コア層ＣＲの直線部分に対応）に形成されている埋め込み絶縁層ＢＯＸに屈折率を上昇させるための不純物を導入する。具体的には、酸化チタンや酸化ゲルマニウムや酸化アルミニウムや酸化リンなどからなる不純物を埋め込み絶縁層ＢＯＸに導入する。これにより、Ａ−Ａ断面（コア層ＣＲの直線部分に対応）に形成されている埋め込み絶縁層ＢＯＸに不純物導入領域ＤＲ１が形成される。
【００７８】
具体的に、埋め込み絶縁層ＢＯＸは、平面視においてコア層ＣＲと重なる重複部分と、平面視においてコア層ＣＲと重ならない非重複部分とを有する。そして、本変形例では、重複部分に埋め込み絶縁層ＢＯＸの屈折率を上昇させるための不純物が導入されて、不純物導入領域ＤＲ１が形成される。この結果、Ａ−Ａ断面（コア層ＣＲの直線部分に対応）に形成されている埋め込み絶縁層ＢＯＸの屈折率は、上昇する。この結果、Ａ−Ａ断面（コア層ＣＲの直線部分に対応）においては、コア層ＣＲと、クラッド層として機能する埋め込み絶縁層ＢＯＸとの間の屈折率差が小さくなるため、エバネッセント光の埋め込み絶縁層ＢＯＸへの染み出し距離を小さくすることができる。これにより、本変形例によれば、コア層ＣＲの直線部分における光損失を低減することができる。
【００７９】
続いて、開口部ＯＰ３を形成したレジスト膜ＰＲ３を除去する。そして、図２９に示すように、ＳＯＩ基板のシリコン層ＳＬ上にレジスト膜ＰＲ４を塗布した後、フォトリソグラフィ技術を使用することにより、Ｄ−Ｄ断面（コア層の曲線部分に対応）に形成されているレジスト膜ＰＲ４に開口部ＯＰ４を形成する。その後、開口部ＯＰ４を形成したレジスト膜ＰＲ４をマスクにしたイオン注入法により、Ｄ−Ｄ断面（コア層ＣＲの曲線部分に対応）に形成されている埋め込み絶縁層ＢＯＸに屈折率を低下させるための不純物を導入する。具体的には、酸化ホウ素やフッ素などからなる不純物を埋め込み絶縁層ＢＯＸに導入する。これにより、Ｄ−Ｄ断面（コア層ＣＲの曲線部分に対応）に形成されている埋め込み絶縁層ＢＯＸに不純物導入領域ＤＲ２が形成される。具体的に、埋め込み絶縁層ＢＯＸは、平面視においてコア層ＣＲと重なる重複部分と、平面視においてコア層ＣＲと重ならない非重複部分とを有する。そして、本変形例では、重複部分に埋め込み絶縁層ＢＯＸの屈折率を低下させるための不純物が導入されて、不純物導入領域ＤＲ２が形成される。この結果，Ｄ−Ｄ断面（コア層ＣＲの曲線部分に対応）に形成されている埋め込み絶縁層ＢＯＸの屈折率は、低下する。この結果、Ｄ−Ｄ断面（コア層ＣＲの曲線部分に対応）においては、コア層ＣＲと、クラッド層として機能する埋め込み絶縁層ＢＯＸとの間の屈折率差が大きくなるため、コア層ＣＲの曲線部分の曲率半径を小さくしても全反射条件を満たすことができる。これにより、全反射条件を逸脱することなく、コア層ＣＲの曲線部分の曲率半径を小さくすることが可能となり、本実施の形態２における光導波路の高集積化が可能となる。その後の工程は、前記実施の形態１とほぼ同様である。以上のようにして、本変形例における光導波路を製造することができる。
【００８０】
（実施の形態３）
前記実施の形態１における基本思想は、コア層の直線部分を覆う第１クラッド層の屈折率と、コア層の曲線部分を覆う第２クラッド層の屈折率とを相違させることを前提として、第１クラッド層と第２クラッド層との間での屈折率の不連続性を緩和する思想である。
【００８１】
この点に関し、本実施の形態３では、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２を覆うクラッド層ＣＬＤ１に、クラッド層ＣＬＤ１の屈折率を低下させる不純物を導入することにより、前記実施の形態１における基本思想を具現化している。
【００８２】
以下では、本実施の形態３における光導波路の模式的な構成について説明する。図３０は、本実施の形態３における光導波路の模式的な構成を示す図である。図３０において、本実施の形態３における光導波路は、コア層ＣＲを有する。このコア層ＣＲは、ｙ方向（第１方向）に延在する直線部分Ｐ１と、有限の曲率半径を有する曲線部分Ｐ３と、直線部分Ｐ１と曲線部分Ｐ３とに挟まれた境界部分Ｐ２とを有する。そして、本実施の形態３においては、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１は、クラッド層ＣＬＤ１Ａで覆われている。そして、コア層ＣＲの境界部分Ｐ２は、クラッド層ＣＬＤ１Ａに屈折率を低下させる不純物を導入することにより形成されたクラッド層ＣＬＤ１Ｂで覆われている。さらに、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３は、クラッド層ＣＬＤ２で覆われている、このとき、クラッド層ＣＬＤ１Ｂは、クラッド層ＣＬＤ１Ａよりも屈折率が低く、かつ、クラッド層ＣＬＤ２よりも屈折率が高くなるように構成されている。これにより、本実施の形態３における光導波路によれば、コア層ＣＲの直線部分Ｐ１を覆うクラッド層ＣＬＤ１Ａと、コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３を覆うクラッド層ＣＬＤ２との間に、クラッド層ＣＬＤ１Ａよりも屈折率が低く、かつ、クラッド層ＣＬＤ２よりも屈折率が高いクラッド層ＣＬＤ１Ｂで覆われたコア層ＣＲの境界部分Ｐ２を設けられている。この結果、本実施の形態３における光導波路は、クラッド層ＣＬＤ１Ａとクラッド層ＣＬＤ２との間での屈折率の不連続性が緩和される。つまり、本実施の形態３によれば、前記実施の形態１における基本思想が、前記実施の形態１における構成とは異なる構成によって具現化されている。したがって、本実施の形態３においても、低損失で、かつ、高集積化が可能な光導波路を提供することができる。
【００８３】
以下に、本実施の形態３における光導波路の製造方法について、図３１〜図３４を参照しながら説明することにする。図３１〜図３４のそれぞれの図面には、図３０におけるＡ−Ａ断面とＢ−Ｂ断面とＣ−Ｃ断面とが並んで図示されている。
【００８４】
まず、ＳＯＩ基板のシリコン層ＳＬを加工して形成されたコア層ＣＲを覆うように、例えば、ＣＶＤ法を使用することにより、酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ膜）からなるクラッド層ＣＬＤ１Ａを形成する。
【００８５】
次に、図３２に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、Ａ−Ａ断面（コア層ＣＲの直線部分Ｐ１に対応）およびＢ−Ｂ断面（コア層ＣＲの境界部分Ｐ２に対応）に形成されているクラッド層ＣＬＤ１Ａを加工するとともに、Ｃ―Ｃ断面（コア層ＣＲの曲線部分Ｐ３に対応）に形成されているクラッド層ＣＬＤ１Ａを除去する。
【００８６】
続いて、図３３に示すように、ＳＯＩ基板上にレジスト膜ＰＲ５を塗布した後、フォトリソグラフィ技術を使用することにより、Ｂ−Ｂ断面（コア層ＣＲの境界部分Ｐ２に対応）に形成されているレジスト膜ＰＲ５に開口部ＯＰ５を形成する。そして、開口部ＯＰ５を形成したレジスト膜ＰＲ５をマスクにしたイオン注入法により、Ｂ−Ｂ断面（コア層ＣＲの境界部分Ｐ２に対応）において、開口部ＯＰ５から露出するクラッド層ＣＬＤ１Ａに、クラッド層ＣＬＤ１Ａの屈折率を低下させる不純物を導入して、クラッド層ＣＬＤ１Ａよりも屈折率の低いクラッド層ＣＬＤ１Ｂを形成する。
【００８７】
その後、図３４に示すように、パターニングしたレジスト膜ＰＲ５を除去した後、ＳＯＩ基板上に、例えば、ＣＶＤ法を使用することにより、ＳｉＯＦ膜からなるクラッド層ＣＬＤ２を形成する。以上のようにして、本実施の形態３における光導波路を製造できる。
【００８８】
なお、上記実施の形態では、コア層ＣＲが、直線部分および曲線部分により構成されている例について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されない。例えば、コア層は、有限の第１曲率半径を有する第１曲線部分と、第２曲率半径を有する第２曲線部分とを有していてもよい。上記第２曲率半径は、上記第１曲率半径より小さい。上記第１曲率半径および上記第２曲率半径は、特に限定されないが、例えば、上記第１曲率半径は、１００μｍ以上であり、上記第２曲率半径は、１００μｍ未満である。
【００８９】
また、上記実施の形態では、クラッド層ＣＬＤ１が酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ膜）からなり、クラッド層ＣＬＤ２がＳｉＯＦ膜からなる例について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されない。例えば、クラッド層ＣＬＤ１は、ＳｉＮｘ（Ｓｉリッチ、屈折率２．１）、ＳｉＮ（屈折率１．９９）、ＴｉＯ２（屈折率２．４〜２．７）、ＨｆＯ２（屈折率１．８５）またはポリイミド（屈折率１．５〜１．６）であってもよいし、クラッド層ＣＬＤ２は、ＳｉＯ（Ｂリッチ、屈折率１．４４）、低屈折率樹脂（例えば、セブンシックス株式会社製の屈折率１．４台ＯＦシリーズの低屈折率樹脂）または空気（屈折率１．０）であってもよい。なお、上記屈折率は、いずれも波長１．５μｍの光に対する値を示している。
【００９０】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００９１】
ＢＯＸ  埋め込み絶縁層
ＣＬＤ１  クラッド層
ＣＬＤ２  クラッド層
ＣＲ  コア層
Ｐ１  直線部分
Ｐ２  境界部分
Ｐ３  曲線部分
ＳＬ  シリコン層
ＳＵＢ  支持基板
【図１】
2019045750.tif 000003
【図２】
2019045750.tif 000004
【図３】
2019045750.tif 000005
【図４】
2019045750.tif 000006
【図５】
2019045750.tif 000007
【図６】
2019045750.tif 000008
【図７】
2019045750.tif 000009
【図８】
2019045750.tif 000010
【図９】
2019045750.tif 000011
【図１０】
2019045750.tif 000012
【図１１】
2019045750.tif 000013
【図１２】
2019045750.tif 000014
【図１３】
2019045750.tif 000015
【図１４】
2019045750.tif 000016
【図１５】
2019045750.tif 000017
【図１６】
2019045750.tif 000018
【図１７】
2019045750.tif 000019
【図１８】
2019045750.tif 000020
【図１９】
2019045750.tif 000021
【図２０】
2019045750.tif 000022
【図２１】
2019045750.tif 000023
【図２２】
2019045750.tif 000024
【図２３】
2019045750.tif 000025
【図２４】
2019045750.tif 000026
【図２５】
2019045750.tif 000027
【図２６】
2019045750.tif 000028
【図２７】
2019045750.tif 000029
【図２８】
2019045750.tif 000030
【図２９】
2019045750.tif 000031
【図３０】
2019045750.tif 000032
【図３１】
2019045750.tif 000033
【図３２】
2019045750.tif 000034
【図３３】
2019045750.tif 000035
【図３４】
2019045750.tif 000036