(57)【要約】【課題】オーバー・クラッド内のコアの近傍における残留応力を極小化することができ、又、該オーバー・クラッドの成膜後に該コアがアンダー・クラッド内に沈み込むことがない光導波路を製造可能な光導波路の製造方法を提供する。【解決手段】基板と、該基板の主面に形成された、アンダー・クラッドとコア及びオーバー・クラッドから成る、該コアが該アンダー・クラッド及び該オーバー・クラッドの間に埋め込れた構造の光導波路の製造方法であって、該基板の線膨張係数に対して該オーバー・クラッドの線膨張係数を調整し、該オーバー・クラッド内の該コアの近傍における残留応力を極小化すると共に、該アンダー・クラッド内への該コアの沈み込みを防止する。【選択図】      図１
2004151427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板の主面に形成された、アンダー・クラッドとコア及びオーバー・クラッドから成る、該コアが該アンダー・クラッド及び該オーバー・クラッドの間に埋め込れた構造の光導波路の製造方法であって、
該基板の線膨張係数に対して該オーバー・クラッド及び該アンダー・クラッドの線膨張係数を調整し、
該オーバー・クラッド内の該コアの近傍における残留応力を極小化すると共に、該アンダー・クラッド内への該コアの沈み込みを防止する
ことを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光導波路であって、
上記基板はシリコン基板であり、
上記アンダー・クラッドと上記コア及び上記オーバー・クラッドの主成分は二酸化シリコンであり、
少なくとも、該アンダー・クラッド及び該オーバー・クラッドにはホウ素が添加されており、
該アンダー・クラッド内のホウ素濃度を該オーバー・クラッド内のホウ素濃度より低くし、
線膨張係数を、大きい順に該基板、該オーバー・クラッド、該アンダー・クラッドとする
ことを特徴とする光導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板と、該基板の主面に形成された、アンダー・クラッドとコア及びオーバー・クラッドから成る、該コアが該アンダー・クラッド及び該オーバー・クラッドの間に埋め込れた構造の光導波路の製造方法に係り、特に、該オーバー・クラッド内の該コアの上面中心近傍における残留応力を極小化することができ、且つ、該オーバー・クラッドの成膜後に該コアが該アンダー・クラッド内に沈み込むことがない光導波路を製造することが可能な光導波路の製造方法に関する。
【０００２】
近年、インタネットの急速な普及に伴って、データ、画像及び音声を含むトラフィックが急増しており、又、ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ  Ｔｏ  Ｔｈｅ  Ｈｏｍｅ  ）又はＦＴＴＣ（Ｆｉｂｅｒ  Ｔｏ  Ｔｈｅ  Ｃｕｒｂ  ）の普及が進むと特に画像のトラフィックが更に増加すると予想される。
一方、上記の動向とは必ずしも関係なく光伝送システムの高速化と大容量化が進められてきたが、トラフィックの急増に対処するために波長多重光伝送システム（「ＷＤＭ伝送システム」と略記される。ＷＤＭは、Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ
Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇの頭文字による略語である。）の導入が急ピッチで進められている。
【０００３】
ところで、波長多重光伝送システムは幹線伝送路から導入され始めたが、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）や、ＦＴＴＨ又はＦＴＴＣの導入による加入者系伝送路の広帯域化の必要性から都市内通信網（Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ
Ｎｅｔｗｏｒｋ  ）でも導入が計画されている。
さて、都市内通信網においては、幹線伝送路に比較して伝送距離が短い（最短は１００ｍの数（ａ  ｆｅｗ）倍があり得るし、最長でも１０Ｋｍの数（ａ  ｆｅｗ）倍のオーダーである。）ために、伝送ノードに配備される光伝送装置のコストがシステム・コストに占める割合が高くなる。又、家庭内の端末装置に接続される光伝送装置も必要になる。
【０００４】
従って、都市内通信網へ波長多重光伝送システムを導入するに当たっては、光伝送装置のコスト・ダウンが強く求められ、光伝送装置に使用される様々な光回路のコスト・ダウンが必須になる。
光回路では、光軸合わせをミクロン以下の精度で行なう必要があり、光回路のコスト・アップの主要な原因になっている。この問題の解決に向けて、平面光回路（Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔを略してＰＬＣと呼ばれることが多い。）を用いた集積化が進められている。
【０００５】
平面光回路は、シリコン等の基板上に二酸化シリコンなどの光導波路で回路を形成する光デバイスである。平面光回路を適用すると、多数の光導波路を基板上に形成することができて光ファイバ・アレイとの一括調芯が可能であり、チップが小型であることから、１ウェハから多数のチップを作成することができるため、製造コストや調整コストの削減が可能である。
【０００６】
そして、重要になるのは伝送特性の向上と安定化であり、特に、偏波依存性がない光導波路を安定に実現することが望まれている。
【０００７】
【従来の技術】
図７は、光導波路の製造プロセスの例である。
図７において、１は基板、２はアンダー・クラッド、３ａはコア層、５はレジスト、５ａは露光、現像されたレジスト、３はコア、４はオーバー・クラッドである。そして、典型的には、基板にはシリコンを使用し、アンダー・クラッドとコア及びオーバー・クラッドの主成分には二酸化シリコンを使用する。
【０００８】
以降、光導波路の製造プロセスを簡単に説明する。
まず、（イ）シリコンよりなる基板１上にＣＶＤ法又は火炎堆積法によって二酸化シリコンを主成分とするアンダー・クラッド２を成膜し（ここで、ＣＶＤはＣｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  の頭文字による略語である。）、（ロ）アンダー・クラッド２上に二酸化シリコンを主成分とするコア層３ａを成膜する。
【０００９】
因みに、アンダー・クラッド２の厚さは、光導波路の伝送損失を低くするためにコアを伝搬する光のモード分布が基板１に達しない厚さにする必要があり、コアとクラッドの光に対する屈折率の差をコア又はクラッドの屈折率で除算して％表示した比屈折率差が０．４８％の光導波路では２０μｍ程度以上にする必要がある。
【００１０】
又、コア層３ａの厚さは、コア中を伝搬する光がシングル・モードになるような厚さにする必要があり、比屈折率差０．４８％の場合には７μｍ程度に設定する。
尚、アンダー・クラッド２及びコア層３ａの成膜には、火炎堆積法を適用してもよい。
【００１１】
ついで、（ハ）コア層３ａ上にレジスト５を塗布し、（ニ）レジスト５上にコアのパターンを転写して露光・現像して、露光・現像されたレジスト５ａのパターンのみを残し、（ホ）ＣＨＦ３  などのエッチング・ガスを使用してＲＩＥ
（Ｒａｄｉｃａｌ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ  ）法によって不要なコア層を除去してコア３を形成する。
【００１２】
ついで、（ヘ）コア３とアンダー・クラッド２を覆うようにオーバー・クラッド４を成膜する。
ここで、成膜後の冷却工程でしばしば発生する導波路層のクラックや剥がれを防止し、残留応力を十分に小さくするために、基板１とクラッドの線膨張係数を合わせることが求められる。
【００１３】
特に、シリコンを基板とし、二酸化シリコンを主成分とする導波路層を形成するタイプの光導波路では、
（１）冷却後の導波路層に残存する応力によって複屈折が発生して、伝搬特性に偏波依存性が生ずる。
（２）二酸化シリコン系の導波路層はヤング率が高く、僅かな線膨張係数の違いによって大きな残留応力が発生する。
ことから、クラッドの線膨張係数を基板１の線膨張係数に合わせることが重要になる。クラッドの線膨張係数の制御は、二酸化シリコン層を形成する時に添加する物質（これを、「ドーパント」と呼ぶ。）の量を調整することで行なう。そして、代表的なドーパントにはホウ素（元素記号をＢである。）や、リン（Ｐ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）などがある。
【００１４】
上記技術については、例えば、特開平８−１３６７５４号公開公報に開示がある。
この他、基板の下面に応力調整層を形成し、応力調整層と基板の線膨張係数の違いに起因して基板内部の応力と反対方向の応力を発生させて、コア部の内部応力を低減する技術が特開平８−２９６３４号公開公報に開示されており、又、コア部及びクラッド部を周囲のクラッド部から分離することによってコア部及びクラッド部の内部応力のうち光軸方向と交差する方向の内部応力を低減する技術が特開平８−２９６３２号公開公報に開示されている。
【００１５】
又、オーバー・クラッドの成膜に伴ってコアがアンダー・クラッドに沈み込むという現象も防止する必要がある。これについては、軟化温度が比較的高い２層以上の沈み込み防止層をアンダー・クラッドとオーバー・クラッドの間に形成する技術が特開２００１−５１１４３号公開公報に開示されている。
【００１６】
【特許文献１】特開平８−１３６７５４号公開公報
【００１７】
【特許文献２】特開平８−２９６３４号公開公報
【００１８】
【特許文献３】特開平８−２９６３２号公開公報
【００１９】
【特許文献４】特開２００１−５１１４３号公開公報
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ドーパント量の調整によるクラッドの線膨張係数の制御だけでは、オーバー・クラッド成膜時のコアのアンダー・クラッドへの沈み込み防止と、クラッドにおける残留応力の解消とを、同時に実現することができないという問題点がある。
【００２１】
即ち、オーバー・クラッドの成膜時にコアがアンダー・クラッドに沈み込まないためには、アンダー・クラッドの融点がオーバー・クラッドの融点より高い必要性がある。上述の如く、クラッドの線膨張係数と基板の線膨張係数を合わせるためにクラッドにホウ素を添加する場合、ホウ素の濃度が高くなると融点が低下する。従って、アンダー・クラッドの融点をオーバー・クラッドの融点より高くするためには、アンダー・クラッド内のホウ素濃度をオーバー・クラッド内のホウ素濃度より低くする必要がある。そして、ホウ素濃度が低くなると線膨張係数が低下する。
【００２２】
図８は、従来の製造方法による光導波路に生ずる応力を説明する図である。
上述の如く、オーバー・クラッドの線膨張係数を基板の線膨張係数に合わせ、アンダー・クラッドの融点を上昇させるためにアンダー・クラッドの線膨張係数を基板の線膨張係数より小さく設定して、導波路層における複屈折を抑止すると共に、コアのアンダー・クラッドへの沈み込みを防止し、伝送特性のよい光導波路を安定に製造しようとしていた。
【００２３】
しかし、アンダー・クラッドの線膨張係数が基板の線膨張係数より小さいので、基板は導波路層側が凸になるように反り、アンダー・クラッド内には冷却に伴う基板の収縮によって圧縮応力が残留することになる。一方、基板が導波路層側が凸になるように反り、オーバー・クラッド内には引っ張り応力が残留することになる。尚、図作成の簡略化のために、基板の反りの図示を省略している。
【００２４】
そして、オーバー・クラッド内に残留する引っ張り応力のために導波路層内のコアに複屈折が生じて、光導波路の伝搬特性に偏波依存性が生ずる。即ち、コアを伝搬する光のＴＥ光に対する屈折率が増加して、ＴＥ光の透過率対波長特性ととＴＭ光の透過率対波長特性にずれが生ずる。
又、特開平８−２９６３４号公開公報、特開平８−２９６３２号公開公報、特開２００１−５１１４３号公開公報に開示されている技術によりそれぞれの目的を達することができると思われるが、光導波路を形成する工程数の増加を必要とするために、光導波路の製造コストの上昇を招くという問題が残ってしまう恐れがある。
【００２５】
本発明は、かかる問題点に鑑み、基板と、該基板の主面に形成された、アンダー・クラッドとコア及びオーバー・クラッドから成る、該コアが該アンダー・クラッド及び該オーバー・クラッドの間に埋め込れた構造の光導波路の製造方法に係り、特に、該オーバー・クラッド内の該コアの上面中心近傍における残留応力を極小化することができ、又、該オーバー・クラッドの成膜後に該コアが該アンダー・クラッド内に沈み込むことがない光導波路を製造可能な光導波路の製造方法を提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の考え方の概要を示すと、オーバー・クラッドとアンダー・クラッドの線膨張係数が異なる状況下で、特に光のモード分布が集中するコア部分のオーバー・クラッドにおける残留応力を抑制すると共に、アンダー・クラッド内へのコアの沈み込みを抑制する。
【００２７】
第一の発明は、基板と、該基板の主面に形成された、アンダー・クラッドとコア及びオーバー・クラッドから成る、該コアが該アンダー・クラッド及び該オーバー・クラッドの間に埋め込れた構造の光導波路の製造方法であって、該基板の線膨張係数に対して該オーバー・クラッドの線膨張係数を調整し、該オーバー・クラッド内の該コアの近傍における残留応力を極小化すると共に、該アンダー・クラッド内への該コアの沈み込みを防止することを特徴とする光導波路の製造方法である。
【００２８】
第一の発明によれば、該オーバー・クラッドの線膨張係数を調整して該オーバー・クラッド内の該コアの近傍における残留応力を極小化することにより、複屈折性のない光導波路を得ることができる結果、偏波依存性がなくて特性が良好な光導波路を得ることができる。
第二の発明は、第一の発明の光導波路であって、上記基板はシリコン基板であり、上記アンダー・クラッドと上記コア及び上記オーバー・クラッドの主成分は二酸化シリコンであり、少なくとも、該アンダー・クラッド及び該オーバー・クラッドにはホウ素を添加しており、該アンダー・クラッド内のホウ素濃度を該オーバー・クラッド内のホウ素濃度より低くし、線膨張係数を大きい順に、該基板、該オーバー・クラッド、該アンダー・クラッドの順とすることを特徴とする光導波路の製造方法である。
【００２９】
第二の発明によれば、該アンダー・クラッド内のホウ素濃度が該オーバー・クラッド内のホウ素濃度より低くすることによって該アンダー・クラッドの融点を該オーバー・クラッドの融点より高くできる結果、該オーバー・クラッドの成膜後に該コアが該アンダー・クラッド内に沈み込むことがなくなり、又、線膨張係数を大きい順に、該基板、該オーバー・クラッド、該アンダー・クラッドの順とすることことによって該オーバー・クラッド内の該コアの近傍における残留応力を極小化することことができて、偏波依存性がなくて特性が良好な光導波路を得ることができる。又、アンダー・クラッド内へのコアの沈み込みを防止することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以降、図面を用いて本発明の技術を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態である。
図１において、１は基板、２はアンダー・クラッド、３はコア、４はオーバー・クラッドである。
【００３１】
そして、基板１にシリコンを使用する場合、アンダー・クラッド２、コア３及びオーバー・クラッド４の主成分は二酸化シリコンであり、少なくとも、アンダー・クラッド２及びオーバー・クラッド４にはドーパントを添加して、特に、アンダー・クラッド２の融点、及び、オーバー・クラッド４の線膨張係数を制御する。
【００３２】
典型的には、基板１の厚さは１ｍｍ、比屈折率差を０．４８％に設定した時にコアを伝搬する光のモード分布が基板に達しないためにアンダー・クラッド２の厚さは２０μｍ、コアをシングル・モードの光が伝搬するようにコア３の厚さ及び幅は７μｍ、コアを伝搬する光のモード分布が光導波路の外部に漏れないようにオーバー・クラッドの厚さは２０μｍである。又、アンダー・クラッド２及びオーバー・クラッド４へのドーパントはホウ素であり、アンダー・クラッド２におけるホウ素濃度は重量パーセントで４％、オーバー・クラッド４におけるホウ素濃度は重量パーセントで７．８％である。
【００３３】
以降、アンダー・クラッド２とオーバー・クラッド４のホウ素濃度の決定について説明する。
本発明の考え方の概要は、先にも記載した通り、オーバー・クラッドとアンダー・クラッドの線膨張係数が異なる状況下で、特に光のモード分布が集中するコア部分のオーバー・クラッドにおける残留応力を抑制すると共に、アンダー・クラッド内へのコアの沈み込みを抑制する。
【００３４】
このために、まず、オーバー・クラッドのホウ素濃度を基板の線膨張係数と一致するように仮決めし、ついで、コアの沈み込みを抑制できるアンダー・クラッドのホウ素濃度を決定し、最後に、コア部分の残留応力を最小にするためにオーバー・クラッドのホウ素濃度を微調整して決定する。
〔１〕オーバー・クラッドのホウ素濃度の仮決め
オーバー・クラッドのホウ素濃度は、最初に基板１のシリコンの線膨張係数とオーバー・クラッド２の線膨張係数とを一致させるように仮決めする。
【００３５】
このように、最初に基板１のシリコンの線膨張係数とオーバー・クラッド２の線膨張係数とを一致させるように仮決めするのは、オーバー・クラッドはコアを３方向から（３面で）覆っており、アンダー・クラッドに比較して残留応力による偏波依存性発生に対して影響が大きいので、オーバー・クラッド側での残留応力を小さくする必要があるためである。即ち、図５に示す如く、シリコン基板の厚さとヤング率が二酸化シリコンを主成分とするアンダー・クラッド、コア及びオーバー・クラッドより成る導波路層より大きいので、シリコン基板上での導波路層はほほシリコン基板の伸縮に応じて伸縮すると考えてよく、オーバー・クラッドの線膨張係数を基板の線膨張係数に合わせることによってオーバー・クラッドの残留応力を低減できるからである。
【００３６】
さて、シリコンの線膨張係数は３．５×１０−６／℃であるので、オーバー・クラッド４の線膨張係数がこれに等しくなるように、ホウ素濃度を仮決めする。図２に示す如く、線膨張係数が３．５×１０−６／℃になるホウ素濃度は８重量パーセント（図２では、重量パーセントを「ｗｔ％」と略記している。以降も、図では同様に記載する。）であるので、オーバー・クラッドのホウ素濃度は８重量パーセントに仮決めする。尚、図２の縦軸では、「１０」と「−６」の間に小さい山型の記号を記載しているが、１０と小さい山型の記号と−６とで１０−６を意味している。以降も、図では同様に記載する。
【００３７】
〔２〕アンダー・クラッドの線膨張係数の決定
ついで、オーバー・クラッドの成膜時にコアがアンダー・クラッド内に沈み込まないようなアンダー・クラッドのホウ素濃度を決定する。
図３はオーバー・クラッド成膜後のコア形状を示す図で、２つのコアを近接して平行に形成した、方向性結合器を例にしたものである。
【００３８】
図３において、１は基板、２はアンダー・クラッド、３はコア、４はオーバー・クラッドである。
オーバー・クラッドの熱処理温度が８００℃で、アンダー・クラッドのホウ素濃度がオーバー・クラッドと同じ８重量パーセントである場合に方向性結合器を形成すると、図３（イ）に示すように、オーバー・クラッドの成膜中に平行なコア３が内側に倒れ、且つ、アンダー・クラッド２内に一部沈み込む。このため、沈み込みと倒れ込みがない場合に比較して、２つのコアを伝搬する光のモード分布の重なりが変化することによって２つのコア間の結合係数が変化し、方向性結合器としての特性が変化するという問題が生ずる。尚、１つのコアだけがある場合には、倒れ込みがが生ずることはなく、コアはアンダー・クラッド内に一部沈み込むが、伝送特性には殆ど影響はない。
【００３９】
ところで、或る物質に不純物を添加する場合、不純物濃度が高い程融点が高くなる。従って、アンダー・クラッドのホウ素濃度を少なくすることによって、アンダー・クラッドの融点をオーバー・クラッドの融点より高くすることができると考えられる。
実際に、アンダー・クラッドのホウ素濃度を４重量パーセントまで下げると、平行なコア３のアンダー・クラッド２内への沈み込みが抑制された。従って、アンダー・クラッド２のホウ素濃度を４重量パーセントに決定する。この時にアンダー・クラッド２の線膨張係数は３×１０−６／℃となる。
【００４０】
〔３〕オーバー・クラッドの線膨張係数の決定
上記の如く、アンダー・クラッドの線膨張係数を３×１０−６／℃とするようにアンダー・クラッドのホウ素濃度を４重量パーセントに決定したので、ついで、オーバー・クラッドの線膨張係数を微調整して、オーバー・クラッド内のコア部分の残留応力を極小化する。
【００４１】
先に記載した如く、基板が導波路側が凸になるように反った場合、オーバー・クラッドにはその反りによって引っ張り応力が残留する。一方、基板より線膨張係数が小さいアンダー・クラッドには基板の収縮によって圧縮応力が残留する。従って、オーバー・クラッドの線膨張係数をアンダー・クラッドの線膨張係数に近づけることにより、アンダー・クラッドの圧縮応力によってオーバー・クラッドの引っ張り応力をキャンセルすることができると考えられる。
【００４２】
そこで、３．５×１０−６／℃と仮決定したオーバー・クラッドの線膨張係数をアンダー・クラッドの線膨張係数に近づけるように微調整して決定する。この微調整を正確に行なうために、有限要素法による応力シミュレーションを行なった。図５は、オーバー・クラッドの線膨張係数を決定するための応力シミュレーションに用いた物性定数である。
【００４３】
ここで、上記シミュレーションにおいては、コアの線膨張係数をオーバー・クラッドの線膨張係数と等しく設定している。これは、コアとクラッドの線膨張係数の差があっても、該差によって生ずる残留応力分布は、ほぼコアの中心のまわりで点対称分布になるために偏波依存性への影響が少なく、コアとクラッドの線膨張係数の差を考慮する必要性が少ないからである。
【００４４】
このことは、アンダー・クラッドとオーバー・クラッドの線膨張係数をホウ素濃度によって制御することは必須であっても、コアの線膨張係数をホウ素濃度によって制御する必要性が少ないことを意味する。即ち、少なくともアンダー・クラッドとオーバー・クラッドにホウ素を添加すればよい。
さて、図４は、上記シミュレーションによって得ることができた、オーバー・クラッドの線膨張係数と（オーバー・クラッド内の）コア部分の応力の関係を示す図である。
【００４５】
図４において、＋側の応力は引っ張り応力、−側の応力は圧縮応力を示す。
図４より明らかな如く、コア部分の残留応力が０ＭＰａ（メガ・パスカル）になるのは、オーバー・クラッドの線膨張係数が基板の線膨張係数３．５×１０−６／℃より小さい領域にあり、図１の如く、アンダー・クラッド、オーバー・クラッドの厚さが２０μｍでコアの厚さと幅が７μｍの場合には、３．４８×１０−６／℃となる。
【００４６】
即ち、基板の線膨張係数がオーバー・クラッドの線膨張係数より大きく、オーバー・クラッドの線膨張係数がアンダー・クラッドの線膨張係数より大きい場合にオーバー・クラッドのコア近傍の残留応力を極小化できるという、先の物理的考察による予測が証明された。
〔４〕オーバー・クラッドのホウ素濃度の決定
最後に図２によって線膨張係数が３．４８×１０−６／℃となるホウ素濃度を求めると、コア部分の残留応力を極小化するためのオーバー・クラッドのホウ素濃度は７．８重量パーセントとなる。
【００４７】
上記の如く、基板にシリコンを使用し、クラッドの主成分に二酸化シリコンを使用し、少なくともアンダー・クラッドとオーバー・クラッドに添加するドーパントにホウ素を使用し、アンダー・クラッド、オーバー・クラッドの厚さが２０μｍでコアの厚さと幅が７μｍの場合には、シリコン基板の線膨張係数３．５×１０−６／℃に対して、オーバー・クラッドの線膨張係数を３．４８×１０−６／℃とし、アンダー・クラッドの線膨張係数を３．０×１０−６／℃とすることによってコア部分の残留応力を極小化することができる。
【００４８】
尚、アンダー・クラッド、コア及びオーバー・クラッドの寸法を上記とは異なる値にすると、最適な線膨張係数を得るためのホウ素濃度は若干変化するが、必ず最適点を求めることができる。
図６は、本発明の製造方法による光導波路に生ずる応力を説明する図である。図６において、１は基板、２はアンダー・クラッド、３はコア、４はオーバー・クラッドである。
【００４９】
図６に示す如く、オーバー・クラッド４の線膨張係数を基板１の線膨張係数より僅かに小さくしたために、基板１が上に凸に反った状態においても、アンダー・クラッド２の上面にオーバー・クラッド４の下面が伸縮なく接することができ、オーバー・クラッド４のコア部分の残留応力は曲げ応力だけで伸縮応力はないので、残留応力を極小化できる。尚、図作成の簡略化のために基板の反りの図示は省略している。
【００５０】
そして、基板にシリコンを使用し、クラッドの主成分に二酸化シリコンを使用し、少なくともアンダー・クラッドとオーバー・クラッドに添加するドーパントにホウ素を使用し、アンダー・クラッド、コア及びオーバー・クラッドの寸法を変えた場合にも、基板の線膨張係数がオーバー・クラッドの線膨張係数より大きく、オーバー・クラッドの線膨張係数がアンダー・クラッドの線膨張係数より大きい場合にもオーバー・クラッドのコア部分の残留応力を極小化できることに変わりがなく、又、アンダー・クラッドへのコアの沈み込みを防止することができる。
【００５１】
即ち、ドーパントとして訪ソを使用する場合、基板の線膨張係数に対してアンダー・クラッドとオーバー・クラッドの線膨張係数を調整することにより、オーバー・クラッドのコア近傍の残留応力を極小化できると共に、アンダー・クラッドへのコアの沈み込みを防止することができる。
同様に、ドーパントとしてゲルマニウム（Ｇｅ）やリン（Ｐ）を使用する場合にも、基板の線膨張係数に対してアンダー・クラッドとオーバー・クラッドの線膨張係数を調整することにより、オーバー・クラッドのコア近傍の残留応力を極小化できると共に、アンダー・クラッドへのコアの沈み込みを防止することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明により、該オーバー・クラッド内の該コアの近傍における残留応力を極小化することができ、又、該オーバー・クラッドの成膜後に該コアが該アンダー・クラッド内に沈み込むことがない光導波路を製造可能な光導波路の製造方法を実現することが可能になる。
【００５３】
即ち、第一の発明によれば、該オーバー・クラッドの線膨張係数を調整して該オーバー・クラッド内の該コアの近傍における残留応力を極小化することにより、複屈折性のない光導波路を得ることができる結果、偏波依存性がなくて特性が良好な光導波路を得ることができる。
又、第二の発明によれば、該アンダー・クラッド内のホウ素濃度が該オーバー・クラッド内のホウ素濃度より低くすることによって該アンダー・クラッドの融点を該オーバー・クラッドの融点より高くできる結果、該オーバー・クラッドの成膜後に該コアが該アンダー・クラッド内に沈み込むことがなくなり、又、線膨張係数を大きい順に、該基板、該オーバー・クラッド、該アンダー・クラッドの順とすることことによって該オーバー・クラッド内の該コアの近傍における残留応力を極小化することことができて、偏波依存性がなくて特性が良好な光導波路を得ることができる。又、アンダー・クラッド内へのコアの沈み込みを防止することができる。
【００５４】
これにより、偏波依存性がなくて特性が良好な光導波路を安定に得ることが可能になり、光伝送システムの高性能化と低価格化に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態。
【図２】二酸化シリコン膜中のホウ素濃度と線膨張係数の関係。
【図３】オーバー・クラッド成膜後のコア形状。
【図４】オーバー・クラッドの線膨張係数とコア部分の応力の関係。
【図５】オーバー・クラッドの線膨張係数を決定するための応力シミュレーションに用いた物性定数。
【図６】本発明の製造方法による光導波路に生ずる応力。
【図７】光導波路の製造プロセスの例。
【図８】従来の製造方法による光導波路に生ずる応力。
【符号の説明】
１  基板
２  アンダー・クラッド
３  コア
３ａ  コア層
４  オーバー・クラッド
５  レジスト
５ａ  露光、現像されたレジスト
０
【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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