(57)【要約】【課題】複数の光導波路間で、損失を低減して光信号の切換や変換を行う。【解決手段】中間層６に形成したギャップ部７内において互いに近接効果摂動が生じ無い間隔に保持されて対向する光導波路４，５を、駆動手段８，１０によって少なくとも一方の光導波路５を相対する他方の光導波路４側へと移動させることにより光導波路４，５間において近接効果摂動を生じさせる。近接効果摂動により光導波路４，５を伝送される光信号が結合し、切換や変換が行われる。【選択図】  図１
2004226646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然状態において互いに近接効果の摂動が生じ無い対向間隔に保持されて少なくとも２層に形成された複数本の光導波路と、
上下で対をなす上記光導波路間において軸方向に所定の長さを有して形成されたギャップ部と、
上記ギャップ部内において、少なくとも対をなす一方の光導波路を駆動して相対する他方の光導波路側へと移動させる光導波路駆動手段とを備え、
上記光導波路が、上記ギャップ部内において上記光導波路駆動手段によって相対する近接効果摂動を生じさせる位置に移動されて結合することにより、これら光導波路を伝播する光信号の切換或いは変換を行うことを特徴とする光導波路型光スイッチ。
【請求項２】
上記光導波路が、同一層内においてそれぞれ互いに並列状態で複数本が形成されており、
上記光導波路駆動手段によって上記同一層内の光導波路が同時に相対する層内に形成された上記光導波路側へと移動されることを特徴とする請求項１に記載の光導波路型光スイッチ。
【請求項３】
上記光導波路が多層に形成され、中間層に形成された上記光導波路が、上記光導波路駆動手段によって相対する上下層に形成された光導波路に対して選択的に移動動作されることを特徴とする請求項１に記載の光導波路型光スイッチ。
【請求項４】
各層の上記光導波路が、上記ギャップ部の形成領域を除いて、導光特性を有しかつ上記ギャップ部とほぼ等しい厚みを有する中間層によって隔離されることを特徴とする請求項１に記載の光導波路型光スイッチ。
【請求項５】
上記中間層が、上記光導波路を構成するクラッド材と略同一屈折率を有する導光材料によって形成されることを特徴とする請求項４に記載の光導波路型光スイッチ。
【請求項６】
上記ギャップ部に液体を封入したことを特徴とする請求項１に記載の光導波路型光スイッチ。
【請求項７】
上記光導波路駆動手段が、上記ギャップ部内に位置して相対する上記光導波路にそれぞれ形成された互いに対向する導光性を有する電極材によって形成された電極層を有し、
駆動電圧を印加することによって上記電極層間に静電力を発生させ、この静電力によって上記光導波路を近接効果摂動を生じさせる位置に移動させることを特徴とする請求項１に記載の光導波路型光スイッチ。
【請求項８】
上記電極層の少なくともいずれか一方の主面に、短絡防止層を形成したことを特徴とする請求項７に記載の光導波路型光スイッチ。
【請求項９】
上記光導波路駆動手段が、相対する上記光導波路を、少なくとも接触状態と近接効果摂動を生じさせる中間位置とに移動させることを特徴とする請求項１に記載の光導波路型光スイッチ。
【請求項１０】
導光性樹脂材からなる下部クラッド層と上部クラッド層とによってコア層を封装した第１層目の光導波路を形成する第１光導波路層形成工程と、
上記第１光導波路層の上部クラッド層上に、導光性を有する電極材によって第１層目の電極層を形成する第１電極層形成工程と、
上記第１光導波路層の上部クラッド層と上記第１電極層とに跨る所定の領域に、所定の厚みを有する中間層を形成する中間層形成工程と、
上記第１光導波路層の上部クラッド層上に上記中間層の非形成領域によって構成されたギャップ部に対して埋設材を充填する埋設材充填工程と、
上記第１電極層と対向して、上記中間層と上記埋設材層とに跨って導光性を有する電極材によって第２層目の電極層を形成する第２電極層形成工程と、
上記第１光導波路層と対向して、上記第２電極層を含む上記上部クラッド層上に導光性樹脂材からなる下部クラッド層と上部クラッド層とによってコア層を封装した第２層目の光導波路を形成する第２光導波路層形成工程と、
上記埋設材層の埋設材を除去して上記ギャップ部を形成するギャップ部形成工程とを有し、
上記第１光導波路層と上記第２光導波路層とが、自然状態において互いに近接効果の摂動が生じ無い対向間隔に保持されるとともに、上記第１電極層と上記第２電極層への電圧印加により発生する静電力により上記ギャップ部内において近接効果の摂動が生じる位置に移動されることによって、光信号の切換或いは変換を行う光導波路型光スイッチを製造することを特徴とする光導波路型光スイッチの製造方法。
【請求項１１】
上記第２光導波路層の上部クラッド層上に、上記第１光導波路層形成工程乃至上記ギャップ部形成工程と同様の工程が順次施されて、光導波路が多層に形成されることを特徴とする請求項１０に記載の光導波路型光スイッチの製造方法。
【請求項１２】
上記第１光導波路層形成工程及び上記第１電極層形成工程と上記第２光導波路層形成工程及び上記第２電極層形成工程において、同一層内において互いに並列状態となる複数の光導波路をそれぞれ形成することを特徴とする請求項１０に記載の光導波路型光スイッチの製造方法。
【請求項１３】
上記中間層形成工程において、上記中間層が上記光導波路を構成するクラッド材と略同一屈折率を有する導光材料によって形成されることを特徴とする請求項１０に記載の光導波路型光スイッチの製造方法。
【請求項１４】
上記中間層形成工程において、上記中間層に上記第１電極層まで貫通する第１のビアホールが形成され、
上記第２光導波路層形成工程において、上記下部クラッド層と上記上部クラッド層に上記第２電極層まで貫通する第２のビアホールが形成されるとともに、上記第１のビアホールに連通する第３のビアホールが形成され、
上記第１のビアホール乃至第３のビアホールに導通処理を施して、上記上部クラッド層上に上記第１電極層及び上記第２電極層の接続用ビアを形成することを特徴とする請求項１０に記載の光導波路型光スイッチの製造方法。
【請求項１５】
上記埋設材充填工程において、上記ギャップ部と上記第１のビアホールとを銅からなる埋設材により充填することを特徴とする請求項１４に記載の光導波路型光スイッチの製造方法。
【請求項１６】
上記第１光導波路層の上部クラッド層と上記埋設材層とが同一面を構成するように研磨する研磨工程が施こされることを特徴とする請求項１５に記載の光導波路型光スイッチの製造方法。
【請求項１７】
上記第２光導波路層形成工程において、上記下部クラッド層と上記上部クラッド層に上記埋設材層まで貫通するエッチング用孔が形成され、
上記エッチング用孔を介して上記埋設材層にエッチング処理を施して上記ギャップ部内に充填された埋設材を除去するエッチング工程が施されることを特徴とする請求項１５に記載の光導波路型光スイッチの製造方法。
【請求項１８】
上記エッチング用孔から上記ギャップ部内に液体を充填する工程と、上記エッチング用孔を閉塞する工程とが施されることを特徴とする請求項１７に記載の光導波路型光スイッチの製造方法。
【請求項１９】
上記第１電極層形成工程と上記第２電極層形成工程の少なくともいずれか一方の工程において、電極層の主面上に短絡防止層を形成することを特徴とする請求項１０に記載の光導波路型光スイッチの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号を伝送する光導波路に形成されて光信号の切換或いは変換等を行う光導波路型光スイッチ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、ビデオ機器、オーディオ機器等の各種デジタル電子機器には、各種のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）素子やＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）素子、メモリ素子等の多数個の集積回路素子が備えられている。集積回路素子は、配線パターンの微細化、ＩＣパッケージの小型化や集積規模の飛躍的向上、多ピン化或いはＣＳＰ（ｃｈｉｐ  ｓｉｚｅ  ｐａｃｋａｇｅ）実装法等の実装方法の改善によって小型軽量化や薄型化が図られるとともに、高機能化や多機能化、動作速度の大幅な向上による高速処理化等が図られている。
【０００３】
集積回路素子等の信号伝送は、一般にボード内に搭載された集積回路素子間等のように比較的短い距離の場合も、電気配線を伝送される電気信号によって行われている。信号伝送においては、今後情報信号の高速伝送化や信号パターンの高密度化等によってさらなる性能の向上が図られているが、電気配線による対応ではその限界がある。すなわち、電気配線による信号伝送は、配線パターン内において発生するＣＲ（Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）時定数による信号伝送の遅延、ＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）ノイズやＥＭＣ（Ｅｌｅｃｔｏｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）或いは各配線パターン間のクロストーク等の問題に対する対応が必要となる。
【０００４】
信号伝送においては、上述した電気配線による電気信号の伝送方式の問題を解決するために、光学配線や光学インターコネクション等によって構成される光学配線技術を用いた光信号伝送の採用が注目されている。光信号伝送は、機器間や機器に搭載されたボード間或いはボード内の各集積回路素子間に伝送される情報信号等を高速で伝送することを可能とする。光信号伝送は、特に集積回路素子間のように短距離の信号伝送を行う場合に、集積回路素子を実装した基板上に光導波路を形成することによって、この光導波路を伝送路として光信号を高速かつ大容量を以って伝送し、情報信号等の伝送システムを好適に構築することを可能とする。
【０００５】
各種の電子機器等においては、上述した光信号伝送を行う場合に、電気配線と光配線とを混載したハイブリット型配線基板が備えられる。ハイブリット型配線基板は、例えばシリコン基板やガラス基板のように平坦化された主面を有する基板を用いて、この基板の主面上に精密かつ微細化な薄膜多層の電気配線パターンを形成するとともに光導波路を形成する。光導波路には、光導波路の形成材料として例えばリソグラフィック技術によってパターン形成が低温プロセスで可能な導光性を有する樹脂材が好適に用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したハイブリット型配線基板においては、複数個の集積回路素子等を備えてそれらの間において相互に信号授受等を行う場合に、伝送路の切換制御を行うスイッチ手段が設けられる。ハイブリット型基板においては、かかるスイッチ手段に、光配線中を伝送される光信号が電気信号に変換されることなく直接切換えられたり変換されたりする光スイッチを用いることが好ましい。ハイブリット型基板は、光スイッチによって光信号の伝送ロスを抑制して、高速かつ高容量化を保持して切換或いは変換されて伝送が行われるようにする。
【０００７】
光スイッチについては、例えばＬｉＮｂＯ３結晶とＴｉ等の強誘電体材料と光半導体材料とを用いた電気光学型スイッチ、半導体材料を用いた光ゲート型スイッチ、表面弾性波による導波光の回析効果を利用した音響光学型スイッチ、希土類ガーネット材料等の磁気光学効果の大きい材料を用いた磁気光学型スイッチ或いは誘電体の温度変化による屈折率の変化を利用した熱・光効果型スイッチ等の各種の光スイッチが提案されている。しかしながら、かかる従来の光スイッチは、いずれも比較的高価であるとともに光導波路と独立したディバイスとして光配線中に設けられることから、接続作業が面倒でありかつ接続部位において損失が生じるといった問題があった。
【０００８】
また、ハイブリット型基板においては、各集積回路素子間において例えばコントロール信号、データ信号或いはアドレス信号等の複数の信号伝送が行われることが多い。したがって、ハイブリット型基板においては、複数の光配線を同時にスイッチング可能な光スイッチも望まれている。かかる光スイッチとしては、上述した個別の光スイッチを基板上にマトリックス状に集積して構成したものが提案されているが、構造が複雑であるとともに高価であった。
【０００９】
したがって、本発明は、多層化された複数の光導波路を伝送される複数の光信号の切換や変換を、損失を低減して高精度に行うことが可能な構造簡易で小型かつ廉価な光導波路型光スイッチ及びその製造方法を提供することを目的に提案されたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明にかかる光導波路型光スイッチは、自然状態において互いに近接効果の摂動が生じ無い対向間隔に保持されて少なくとも２層に形成された複数本の光導波路と、上下で対をなす光導波路間において軸方向に所定の長さを有して形成されたギャップ部と、このギャップ部内において少なくとも対をなす一方の光導波路を駆動して相対する他方の光導波路側へと移動させることによってこれら光導波路間において近接効果摂動を生じさせる光導波路駆動手段とを備えて構成される。
【００１１】
以上のように構成された本発明にかかる光導波路型光スイッチによれば、例えば基板に搭載された集積回路素子間を光学的に接続する各光導波路によってコントロール信号、データ信号或いはアドレス信号等の光信号が伝送される。光導波路型光スイッチによれば、光導波路駆動手段によってギャップ部内において少なくとも第１の光導波路が相対する第２の光導波路と離間した第１の位置から近接効果摂動が生じる第２の位置へと移動動作される。光導波路型光スイッチによれば、第１の光導波路と第２の光導波路とが近接効果摂動により結合することによって、伝送される光信号が第２の光導波路側へと切り換えられて伝送が行われるようになる。また、光導波路型光スイッチによれば、第１の光導波路と第２の光導波路とを伝送される光信号が重畳されることによって変換されて伝送が行われるようになる。光導波路型光スイッチによれば、光導波路駆動手段によって光導波路を直接駆動して光信号の切換や変換が行われることから、構造が簡易であるとともに損失の低減が図られる。光導波路型光スイッチによれば、基板上に厚膜技術等によって精密かつ小型に形成することが可能である。
【００１２】
また、上述した目的を達成する本発明にかかる光導波路型光スイッチの製造方法は、導光性樹脂材からなる下部クラッド層と上部クラッド層とによってコア層を封装した第１層目の光導波路を形成する第１光導波路層形成工程と、第１光導波路層の上部クラッド層上に導光性を有する電極材によって第１層目の電極層を形成する第１電極層形成工程と、第１光導波路層の上部クラッド層と第１電極層とに跨る所定の領域に所定の厚みを有する中間層を形成する中間層形成工程と、第１光導波路層の上部クラッド層上に中間層の非形成領域によって構成されたギャップ部に対して埋設材を充填する埋設材充填工程と、第１電極層と対向して中間層と埋設材層とに跨って導光性を有する電極材によって第２層目の電極層を形成する第２電極層形成工程と、第１光導波路層と対向して第２電極層を含む上部クラッド層上に導光性樹脂材からなる下部クラッド層と上部クラッド層とによってコア層を封装した第２層目の光導波路を形成する第２光導波路層形成工程と、埋設材層の埋設材を除去してギャップ部を形成するギャップ部形成工程とを有して光導波路型光スイッチを製造する。
【００１３】
上述した工程を有する本発明にかかる光導波路型光スイッチの製造方法によれば、第１光導波路層と第２光導波路層とが自然状態において互いに近接効果の摂動が生じ無い対向間隔に保持されるとともに、第１電極層と第２電極層への電圧印加により発生する静電力によってギャップ部内において近接効果の摂動が生じる位置に移動されることによって、光信号の切換或いは変換を行う光導波路型光スイッチが製造される。光導波路型光スイッチの製造方法によれば、基板上においてリソグラフィック技術等を利用した比較的簡易な積層工程によって構成各部位が形成されることから、廉価な光導波路型光スイッチが製造される。光導波路型光スイッチの製造方法によれば、相対する第１光導波路層と第２光導波路層とに形成した第１電極層と第２電極層とによって光導波路を直接移動させる光導波路駆動手段が構成され、この光導波路駆動手段を介して接近移動されることによって生じる近接効果摂動により第１光導波路層と第２光導波路層との間で光信号の切換や変換が行われる構造が簡易で損失の低減が図られた光導波路型光スイッチが製造される。光導波路型光スイッチの製造方法によれば、厚膜技術等を利用して基板上に形成される光導波路の一部に直接形成されることから、高精度であるとともに小型化されかつ廉価に製造することが可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。第１の実施の形態として図１乃至図５に示した光導波路型光スイッチ１は、図示しない複数個の集積回路素子や電気−光変換素子等を搭載した基板２の主面上に積層形成された第１光導波路層４と第２光導波路層５とからなる光学バス３の所定箇所に直接形成される。光導波路型光スイッチ１は、詳細を後述するように第１光導波路層４に対して第２光導波路層５が所定の領域内で接離動作し、接近した位置において第１光導波路層４と第２光導波路層５とに近接効果摂動が生じて光学的結合が行われるようにする。
【００１５】
光導波路型光スイッチ１は、第１光導波路層４と第２光導波路層５との間の非結合・結合動作によって、各集積回路素子から電気−光変換素子を介して光学バス３に入出力されて相互に授受されるコントロール信号、データ信号或いはアドレス信号等の光信号の切換や変換を行う。なお、光導波路型光スイッチ１は、図１に詳細に示され、図２及び図３に要部が示され、図４及び図５に動作状態が示される。
【００１６】
基板２は、比較的高精度の平坦面を形成することが可能な例えばシリコン基板やガラス基板が用いられる。基板２には、図示しないが光学バス３とともに各集積回路素子と電気−光変換素子との間を接続する適宜の配線パターンが多層に形成されている。基板２は、図示しないが実装用の電気端子が設けられており、例えばインタポーザやマザー基板等の実装ボードに実装される。
【００１７】
光学バス３は、図１及び図２に示すように第１光導波路層４と第２光導波路層５とが基板２の主面上に上下２層に形成されるとともに、図３に示すようにこれら第１光導波路層４と第２光導波路層５とが同一層内においてそれぞれ互いに並列状態に形成された複数本の個別光導波路４ａ乃至４ｆ、５ａ乃至５ｆとからなる。光学バス３は、第１光導波路層４と第２光導波路層５との間に中間層６が形成されており、この中間層６によって光信号が互いに結合することなく、換言すれば近接効果摂動を生じることなく伝送されるようにこれら第１光導波路層４と第２光導波路層５との対向間隔が保持される。
【００１８】
光導波路型光スイッチ１は、第１光導波路層４と第２光導波路層５とを構成要素として、基板２の主面上に直接形成される。光導波路型光スイッチ１は、第１光導波路層４と第２光導波路層５と、中間層６に形成したギャップ部７と、このギャップ部７に位置して第１光導波路層４に積層形成された第１電極層８及び第１短絡防止層９と、ギャップ部７に位置して第２光導波路層５に積層形成された第２電極層１０及び第２短絡防止層１１とから構成される。光導波路型光スイッチ１は、第１電極層８を第２光導波路層５の主面に引き出す第１ビア１２及び第２電極層１０を引き出す第２ビア１３とから構成される。光導波路型光スイッチ１には、第２光導波路層５に、第１ビア１２と第２ビア１３とがそれぞれ接続される第１の接続端子１４及び第２の接続端子１５が形成されている。光導波路型光スイッチ１には、ギャップ部７内に液体１６が封入されている。
【００１９】
光導波路型光スイッチ１は、第１光導波路層４が、導光性を有する樹脂材によって形成されるコア１７と、コア１７よりも屈折率が小さな導光性を有する樹脂材によって形成されてコア１７を封止する下部クラッド層１８及び上部クラッド層１９とから構成する。第１光導波路層４は、上述したように複数本の個別光導波路４ａ乃至４ｆによって構成されるが、各個別光導波路４ａ乃至４ｆが下部クラッド層１８上に互いに並列にパターン形成された個別のコア１７ａ乃至１７ｆを上部クラッド層１９とによって封止して構成される。第１光導波路層４は、各個別光導波路４ａ乃至４ｆが、それぞれに伝送される光信号が互いに干渉することなく独立して伝送されるに足る間隔を以って形成される。
【００２０】
第１光導波路層４は、基板２の主面上に、導波路形成領域の全域に亘って樹脂材料が均一な厚みで塗布されることによって下部クラッド層１８が形成される。第１光導波路層４は、下部クラッド層１８上にコア１７を構成する樹脂材が塗布されて樹脂層が形成され、この樹脂層に対して所定のパターニング処理を施すことによってコア１７が形成される。第１光導波路層４は、コア１７を被覆するようにして下部クラッド層１８の全面に樹脂材が塗布されて上部クラッド層１９が形成される。第１光導波路層４は、必要に応じて上部クラッド層１９が研磨処理を施されて平坦化されている。
【００２１】
第１光導波路層４には、上部クラッド層１９のギャップ部７に臨ませられた部位を被覆するようにして第１電極層８が形成されている。第１電極層８は、例えば透明電極膜を形成する際に用いられるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）等の導光性を有する電極材が用いられ、上部クラッド層１９の所定領域に成膜された電極材層に対してエッチング処理による所定のパターニング処理を施すことによって形成される。なお、第１電極層８は、導光性が小さな電極材によって形成した場合には、第１光導波路層４を伝送される光信号の吸収量が大きくなり、後述する第１光導波路層４と第２光導波路層５とに伝送される光信号の伝播モードの重なりを阻害して結合不能の状態とすることがある。
【００２２】
第１光導波路層４には、ギャップ部７に臨ませられる第１電極層８を被覆して第１短絡防止層９が全域に亘って形成されている。第１短絡防止層９は、後述するように第２光導波路層５が駆動される際に、第１電極層８と第２電極層１０とが直接接触して過大な電流が流れることを防止する。第１短絡防止層９は、導光性を有する絶縁材、例えば酸化硅素（ＳｉＯ２）や窒化珪素（ＳｉＮ）等を成膜形成し、この絶縁層に対してエッチング処理による所定のパターニング処理を施すことによって形成される。第１短絡防止層９には、望ましくは第１光導波路層４を伝送される光信号の伝播モードに影響を及ぼさないように、クラッド材とほぼ同等若しくは小さな屈折率を有する導光性を有する絶縁材が用いられる。
【００２３】
光導波路型光スイッチ１は、上部クラッド層１９上に、その樹脂材よりも屈折率が同等若しくは小さい導光性を有する樹脂材、例えばクラッド材を用いて所定の厚みで塗布することによって中間層６が成膜形成される。中間層６は、上述したように第１光導波路層４と第２光導波路層５とが通常状態において近接効果摂動を生じさせない対向間隔を保持するに足る厚みを有して形成される。
【００２４】
中間層６は、平坦化された上部クラッド層１９上に形成されることによって、精密な厚みを以って形成される。中間層６は、成膜時に長さ方向の所定領域をマスキングすることによって、非成膜部位にギャップ部７が形成される。中間層６は、上部クラッド層１９の全面に樹脂層を形成した後に、エッチング処理等を施して所定領域の樹脂層を除去してギャップ部７を形成するようにしてもよい。中間層６には、必要に応じて主面が研磨処理を施されて平坦化される。
【００２５】
ギャップ部７は、第１光導波路層４の第１短絡防止層９を中間層６から露出させる。ギャップ部７は、後述するように第１光導波路層４と第２光導波路層５とが光結合される際に、第２光導波路層５の動作空間部を構成する。ギャップ部７は、第２光導波路層５が形成されることによって層内に封止空間部として構成される。
【００２６】
ギャップ部７には、空気に代えて上述したように液体１６が封入される。ギャップ部７は、空気を封入した状態で形成された場合に、空気の屈折率が１であることから直接の表面層となる短絡防止層９、１０と屈折率の差を生じさせる。かかる屈折率の差異は、ギャップ部７の厚み制御に対して非常に鋭敏であり、特に後述する第１光導波路層４と第２光導波路層５との光結合動作に際して大きな影響があらわれて動作のバラツキを生じさせやすい。したがって、ギャップ部７には、短絡防止層９、１０とほぼ同程度の屈折率を有する充填剤が充填される。ギャップ部７には、充填剤として、第２光導波路層５の動作を妨げず、揮発することがない、例えば適宜の油類からなる液体が充填される。
【００２７】
第２光導波路層５は、ギャップ部７を閉塞するようにして中間層６上に形成され、第２光導波路層１と同様に、導光性を有する樹脂材によって形成されるコア２０と、コア２０よりも屈折率が小さな導光性を有する樹脂材によって形成されてコア２０を封止する上部クラッド層２１及び下部クラッド層２２とからなる。第２光導波路層５は、上述したように平坦化された中間層６上に形成されることによって、高精度に形成される。
【００２８】
第２光導波路層５は、第１光導波路層４の各個別光導波路４ａ乃至４ｆとそれぞれ上下層に離間して対をなす個別光導波路５ａ乃至５ｆによって構成される。第２光導波路層５は、各個別光導波路５ａ乃至５ｆが、上部クラッド層２１上に互いに並列にパターン形成された個別のコア１７ａ乃至１７ｆを下部クラッド層２２とによって封止して構成される。なお、第２光導波路層５は、各個別光導波路５ａ乃至５ｆが、それぞれに伝送される光信号が互いに干渉することなく独立して伝送されるに足る間隔を以って形成される。
【００２９】
第２光導波路層５は、中間層６の主面上に、樹脂材料が均一な厚みで塗布されることによって上部クラッド層２１が形成される。第２光導波路層５は、上部クラッド層２１上にコア２０を構成する樹脂材が塗布されて樹脂層が形成され、この樹脂層に対して所定のパターニング処理を施すことによってコア２０が形成される。第２光導波路層５は、コア２０を被覆するようにして上部クラッド層２１の全面に樹脂材が塗布されて下部クラッド層２２が形成される。
【００３０】
第１光導波路層５には、上部クラッド層２１のギャップ部７に臨ませられた部位を被覆して例えばＩＴＯ等の導光性を有する電極材からなる第２電極層１０が形成されている。第２電極層１０は、上部クラッド層２１の所定領域に成膜された電極材層に対してエッチング処理による所定のパターニング処理を施すことによって形成される。
【００３１】
第２光導波路層５には、ギャップ部７に臨ませられる第２電極層１０を被覆して第２短絡防止層１１が全域に亘って形成されている。第２短絡防止層１１は、上述したように第２光導波路層５の駆動時に、第１電極層８と第２電極層１０とが直接接触して過大な電流が流れることを防止する。第２短絡防止層１１も、例えば酸化硅素や窒化珪素等の導光性を有する絶縁材によって成膜形成された絶縁層に対してエッチング等による所定のパターニング処理を施すことによって形成される。第２短絡防止層１１も、望ましくは第２光導波路層５を伝送される光信号の伝播モードに影響を及ぼさないように、クラッド材とほぼ同等若しくは小さな屈折率を有する導光性を有する絶縁材が用いられる。
【００３２】
なお、光導波路型光スイッチ１は、上述したように第１光導波路層４側に第１短絡防止層９を形成するとともに第２光導波路層５側にも第２短絡防止層１１を形成して動作時に第１電極層８と第２電極層１０とが直接接触しないように構成している。光導波路型光スイッチ１は、第１光導波路層４或いは第２光導波路層５のいずれか一方側に、第１電極層８と第２電極層１０との直接接触を防止する短絡防止層を形成するようにしてもよいことは勿論である。
【００３３】
光導波路型光スイッチ１には、第１電極層８と第２電極層１０とが、第２光導波路層５側の下部クラッド層２２に形成された第１の接続端子１４と第２の接続端子１５と接続されおり、これら第１の接続端子１４と第２の接続端子１５とを介して駆動電圧が印加される。第１電極層８は、第１光導波路層４側の下部クラッド層１８と上部クラッド層１９、中間層６、第２光導波路層５側の上部クラッド層２１と下部クラッド層２２とを貫通して形成された第１ビア１２によって第１の接続端子１４と電気的に接続されている。第２電極層１０は、第２光導波路層５側の上部クラッド層２１と下部クラッド層２２とを貫通して形成された第２ビア１３によって第２の接続端子１５と電気的に接続されている。
【００３４】
以上のように構成された光導波路型光スイッチ１は、第１光導波路層４と第２光導波路層５とからなる光学バス３に直接設けられ、第１光導波路層４に対して第２光導波路層５を機械的に接離動作させることによって光学的なスイッチング動作を行う。光導波路型光スイッチ１は、図４に示す非動作状態において、上述したように第１光導波路層４と第２光導波路層５とが中間層６を介して所定の間隔に保持された状態にある。光導波路型光スイッチ１は、第１光導波路層４と第２光導波路層５とに、光信号Ｓ１１と光信号Ｓ１２とが近接効果摂動により互いに結合しない伝播モードを以って伝送される。なお、光信号Ｓ１１及び光信号Ｓ１２は、それぞれ伝播定数がβ１及びβ２の伝播モードを以って伝送される。
【００３５】
光導波路型光スイッチ１には、第１の接続端子１４と第２の接続端子１５とを介して第１電極層８と第２電極層１０とに駆動電圧が印加される。光導波路型光スイッチ１は、第１電極層８と第２電極層１０との間に生じる静電力によって、図５に示すように第２光導波路層５がギャップ部７内で第１光導波路層４側へと移動する。なお、光導波路型光スイッチ１は、上述したように第１光導波路層４と第２光導波路層５とにそれぞれ第１短絡防止層９と第２短絡防止層１１とを形成したことにより、第１電極層８と第２電極層１０とが直接接触して過大な電流が流れることを防止している。
【００３６】
光導波路型光スイッチ１は、第２光導波路層５の移動動作によって、この第２光導波路層５を伝送される光信号Ｓ１２と第１光導波路層４を伝送される光信号Ｓ１１とが近接効果摂動により伝播モードを互いに結合する状態となる。光導波路型光スイッチ１は、光信号Ｓ１１と光信号Ｓ１２とが、偶対称モード及び奇対称モードを励起し、図５に示すようにそれぞれの伝播モードの伝播定数がβ１及びβ２からβ０及びβｅとなる。光導波路型光スイッチ１は、第１光導波路層４と第２光導波路層５との結合領域において、光信号Ｓ１１と光信号Ｓ１２とが伝播するにしたがって２つの伝播モード間に（βｅ−β０）ｚの位相差が生じる。
【００３７】
光導波路型光スイッチ１は、第１光導波路層４と第２光導波路層５との結合領域の伝送方向の長さＬが、光信号Ｓ１１と光信号Ｓ１２との位相差がπとなる伝播距離がπ／（βｅ−β０）と等しく設定されている。したがって、光導波路型光スイッチ１は、第１光導波路層４を伝送される光信号Ｓ１１が、結合領域を介して第２光導波路層５へと移送されて伝送されるようにする。また、光導波路型光スイッチ１は、同様にして、第２光導波路層５を伝送される光信号Ｓ１２が、結合領域を介して第１光導波路層４へと移送されて伝送されるようにする。したがって、光導波路型光スイッチ１は、上下に積層された第１光導波路層４と第２光導波路層５との間においてそれぞれに形成された複数本の個別光導波路を伝送される光信号の同時スイッチング動作を行う２対２の光スイッチを構成する。
【００３８】
第２の実施の形態として図６乃至図９に示した光導波路型光スイッチ２５は、基板２６上にそれぞれ第１中間層２７と第２中間層２８とを介して第１光導波路層２９乃至第３光導波路層３１を３層に積層形成するとともに、各中間層２７、２８にそれぞれ第１ギャップ部３２と第２ギャップ部３３とを形成して第２光導波路層３０を可動型とした構成に特徴を有している。光導波路型光スイッチ２５は、基板２６、第１光導波路層２９乃至第３光導波路層３１や中間層２７、２８或いはギャップ部３２、３３の構成並びに作用が上述した光導波路型光スイッチ１の第１光導波路層４及び第２光導波路層５や中間層６或いはギャップ部７と同等とされて構成されている。
【００３９】
光導波路型光スイッチ２５は、図６に示すように、第１光導波路層２９がコア３４を下部クラッド層３５と上部クラッド層３６とによって封止して構成され、第１ギャップ部３２に臨んで第１電極層３７と第１短絡防止層３８とが形成されている。第１光導波路層２９は、同一層内においてそれぞれ互いに並列状態に形成された複数本の個別光導波路によって構成され、各個別光導波路がそれぞれに伝送される光信号が互いに干渉することなく独立して伝送されるに足る間隔を以って形成される。
【００４０】
光導波路型光スイッチ２５は、図６に示すように、第２光導波路層３０がコア３９を下部クラッド層４０と上部クラッド層４１とによって封止して構成され、第１ギャップ部３２を介して第１光導波路層２９と対向する下部クラッド層４０に第２電極層４２と第２短絡防止層４３とが形成されている。第２光導波路層３０には、上部クラッド層４１に、コア３９を挟んで第２電極層４２と第２短絡防止層４３とにそれぞれ対向する第３電極層４４と第３短絡防止層４５とが形成されている。これら第３電極層４４と第３短絡防止層４５とは、第２ギャップ部３３に臨ませられている。なお、第２光導波路層３０も、第１光導波路層２９の各個別光導波路とそれぞれ対向する複数本の個別光導波路によって構成される。
【００４１】
光導波路型光スイッチ２５は、図６に示すように、第３光導波路層３１がコア４６を下部クラッド層４７と上部クラッド層４８とによって封止して構成され、第２ギャップ部３３を介して第２光導波路層３０と対向する下部クラッド層４７に第４電極層４９と第４短絡防止層５０とが形成されている。第３光導波路層３１も、第１光導波路層２９の各個別光導波路や第２光導波路層３０の各個別光導波路とそれぞれ対向する複数本の個別光導波路によって構成される。
【００４２】
光導波路型光スイッチ２５は、上述した構成によって第２光導波路層３０が、第１ギャップ部３２と第２ギャップ部３３とを介して伝送方向の所定の領域において層内で浮いた状態で支持されている。なお、光導波路型光スイッチ２５は、上述した各電極層３７、４２、４４、４９が、図示しない層間ビアを介してそれぞれ第３光導波路層３１の上部クラッド層４８上に形成した接続端子と接続されている。
【００４３】
以上のように構成された光導波路型光スイッチ２５は、第２光導波路層３０を第１光導波路層２９或いは第３光導波路層３１に対して選択的に接離動作させることによって光学的なスイッチング動作を行う。光導波路型光スイッチ２５は、図７に示す非動作状態において、第１光導波路層２９乃至第３光導波路層３１が中間層２７、２８を介して所定の間隔に保持された状態にある。光導波路型光スイッチ２５は、第１光導波路層２９乃至第３光導波路層３１に、それぞれ光信号Ｓ２１乃至光信号Ｓ２３が近接効果摂動により互いに結合しない伝播モードを以って伝送される。
【００４４】
光導波路型光スイッチ２５には、例えば第１光導波路層２９の第１電極層３７と第２光導波路層３０の第２電極層４２とに駆動電圧が印加される。光導波路型光スイッチ２５は、これによって第１電極層３７と第２電極層４２との間に静電力が生じ、図８に示すように第２光導波路層３０が第１ギャップ部３２内で第１光導波路層２９側へと移動して第１光導波路層２９と第２光導波路層３０との間の光学的スイッチングが行われる。
【００４５】
光導波路型光スイッチ２５は、この第２光導波路層３０の移動動作によって第２光導波路層３０を伝送される光信号Ｓ２２と第１光導波路層２９を伝送される光信号Ｓ２１とが近接効果摂動により伝播モードを互いに結合する状態となる。光導波路型光スイッチ２５は、図８に示すように第１光導波路層２９を伝送される光信号Ｓ２１が、結合領域を介して第２光導波路層３０へと移送されて伝送されるようにする。また、光導波路型光スイッチ２５は、同様にして、第２光導波路層３０を伝送される光信号Ｓ２２が、結合領域を介して第１光導波路層２９へと移送されて伝送されるようにする。なお、光導波路型光スイッチ２５は、第２光導波路層３０と第３光導波路層３１とが所定の対向間隔を保持された状態にあり、それぞれに伝送される光信号Ｓ２２と光信号Ｓ２３とが伝播モードを互いに結合しない状態に保持される。
【００４６】
光導波路型光スイッチ２５には、例えば第２光導波路層２９の第３電極層４４と第３光導波路層３１の第４電極層４９とに駆動電圧が印加される。光導波路型光スイッチ２５は、これによって第３電極層４４と第４電極層４９との間に静電力が生じ、図９に示すように第２光導波路層３０が第２ギャップ部３３内で第３光導波路層３１側へと移動して第２光導波路層３０と第３光導波路層３１との間の光学的スイッチングが行われる。
【００４７】
光導波路型光スイッチ２５は、この第２光導波路層３０の移動動作によって第２光導波路層３０を伝送される光信号Ｓ２２と第３光導波路層３１を伝送される光信号Ｓ２３とが近接効果摂動により伝播モードを互いに結合する状態となる。光導波路型光スイッチ２５は、図９に示すように第２光導波路層３０を伝送される光信号Ｓ２２が、結合領域を介して第３光導波路層３１へと移送されて伝送されるようにする。また、光導波路型光スイッチ２５は、同様にして、第３光導波路層３１を伝送される光信号Ｓ２３が、結合領域を介して第２光導波路層３０へと移送されて伝送されるようにする。なお、光導波路型光スイッチ２５は、第１光導波路層２９と第２光導波路層３０とが所定の対向間隔を保持された状態にあり、それぞれに伝送される光信号Ｓ２１と光信号Ｓ２２とが伝播モードを互いに結合しない状態に保持される。
【００４８】
以上のように構成された光導波路型光スイッチ２５においては、第２光導波路層３０が第１光導波路層２９と第３光導波路層３１とに対して選択的に接離動作するトランスファー型光導波路を構成して、それぞれの間において光信号を移送して伝送するようにする。したがって、光導波路型光スイッチ２５は、上下隣り合う層間において複数本の個別光導波路を伝送される光信号の同時スイッチング動作を行う３対３の光スイッチを構成する。
【００４９】
第３の実施の形態として図１０に示した光導波路型光スイッチ５５は、上述した光導波路型光スイッチ１と基本的な構成を同等するが、第１光導波路層４に対する第２光導波路層５の移動位置が制御される構成に特徴を有している。光導波路型光スイッチ５５は、各部の構成を光導波路型光スイッチ１の各部と同等とすることから、対応する部位に同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００５０】
光導波路型光スイッチ５５も、図示しない第１電極層８と第２電極層１０に駆動電圧が印加されることによって、ギャップ部７内を第２光導波路層５が第１光導波路層４側へと移動される。光導波路型光スイッチ５５においては、この場合に例えば電圧制御を行うことによって、第１光導波路層４に対して第２光導波路層５が、直接接触する第１の位置と、ギャップ部７内においてＨの高さ位置に保持される第２の位置とに選択的に駆動される。なお、光導波路型光スイッチ５５は、第１の位置において、実際には上述したように短絡防止層９、１１を介して直接に接触しないように構成されている。
【００５１】
光導波路型光スイッチ５５は、第２光導波路層５を第１の位置に移動させることによって、上述したように第１光導波路層４内を伝送される光信号Ｓ１１或いは第２光導波路層５内を伝送される光信号Ｓ２２のスイッチングを行う。光導波路型光スイッチ５５は、図１０に示すように、第２光導波路層５が第２の位置に保持された状態では、第１光導波路層４と第２光導波路層５とが不完全な結合状態となっている。光導波路型光スイッチ５５は、これによって第１光導波路層４内を伝送される光信号Ｓ１１或いは第２光導波路層５内を伝送される光信号Ｓ２２が、例えば光パワーを分割されて伝送されるようになる。
【００５２】
第４の実施の形態として図１１に示した光導波路型光スイッチ６０は、上述した光導波路型光スイッチ１と基本的な構成を同等するが、ギャップ部７に充填した液体１６の封入構造に特徴を有している。光導波路型光スイッチ６０は、各部の構成を光導波路型光スイッチ１の各部と同等とすることから、対応する部位に同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００５３】
光導波路型光スイッチ６０は、上述したように安定した光スイッチング動作が行われるように、ギャップ部７に空気に代えて短絡防止層９、１０とほぼ同程度の屈折率を有する適宜の油類等からなる液体１６が充填される。したがって、光導波路型光スイッチ６０は、第２光導波路層５に光信号の伝送機能を損なわないようにしてギャップ部７に連通する開口部６１が形成され、この開口部６１を介してギャップ部７内に液体１６が注入される。光導波路型光スイッチ６０は、ギャップ部７内に液体１６が充満して空気を排除した状態で、開口部６１を封止キャップによって封止する。
【００５４】
光導波路型光スイッチ１は、上述したように光バス３の所定箇所に直接形成されて、第１光導波路層４と第２光導波路層５とに伝送される光信号Ｓ１１と光信号Ｓ１２との光学的スイッチングを行う。光導波路型光スイッチ１は、例えば図１２に示すように多数のエンドノード６６Ａ〜６６Ｎがそれぞれ光バス３を介して接続した光信号伝送システム６５に用いられる。
【００５５】
複数個の光導波路型光スイッチ１Ａ〜１Ｎは、各エンドノード６６Ａ〜６６Ｎと複数の光信号が伝送される光バス３との間にそれぞれ接続されて、これらエンドノード６６Ａ〜６６Ｎと光バス３との間のスイッチングを行う。各光導波路型光スイッチ１Ａ〜１Ｎは、光バス３を伝送される制御信号によって選択的に動作されることによって、例えばエンドノード６６Ａとエンドノード６６Ｂとの間で光信号の授受が行われるようにする。光導波路型光スイッチ１は、このようにして共有の光バス３を用いて複数のエンドノード６６Ａ〜６６Ｎ間において光信号の授受を行う光信号伝送システム６５等の構築を可能とする。
【００５６】
光信号伝送システム６５は、各エンドノード６６Ａ〜６６Ｎが基板上に実装された各種の集積回路素子からなり、これら集積回路素子間において情報信号等を光信号によって相互に伝送するハイブリットモジュールを構成することを可能とする。光信号伝送システム６５は、電気配線による寄生容量を低減し、信号伝送の高速化や高容量化を図ったハイブリットモジュールの提供を可能とする。
【００５７】
上述した光導波路型光スイッチ１の製造方法について、図１３乃至図２６を参照して説明する。光導波路型光スイッチ１の製造工程は、供給された基板２の主面上２ａに第１光導波路層４を形成する第１光導波路層形成工程と、第１光導波路層４に第１電極層８を形成する第１電極層形成工程及び第１短絡防止層９を形成する第１短絡防止層形成工程とを有する。光導波路型光スイッチ１の製造工程は、第１光導波路層４上に中間層６を形成する中間層形成工程と、ギャップ部７を形成するギャップ部形成工程と、ギャップ部７に対して埋設材を充填して埋設層７０を形成する埋設材充填工程と、中間層６と埋設層７０とを研磨する研磨工程とを有する。
【００５８】
光導波路型光スイッチ１の製造工程は、第２光導波路層５に形成する第２短絡防止層１１を形成する第２短絡防止層形成工程及び第２電極層１０を形成する第２電極層形成工程とを有する。光導波路型光スイッチ１の製造工程は、中間層６上に第２光導波路層５を形成する第２光導波路層形成工程と、埋設層７０を除去して中間層６の一部にギャップ部７を形成するギャップ部形成工程とを有する。光導波路型光スイッチ１の製造工程は、ギャップ部７内に液体１６を充填する液体充填工程と、開口部６１を封止キャップ６２によって封止する封止工程を有する。光導波路型光スイッチ１の製造工程は、第１光導波路層４と第２光導波路層５をそれぞれ貫通する第１ビア１２と第２ビア１３とを形成するビア形成工程が施される。
【００５９】
光導波路型光スイッチ１の製造工程においては、第１光導波路層形成工程が、下部クラッド層１８の形成工程と、コア１７の形成工程と、上部クラッド層１９の形成工程とからなる。製造工程は、図１３に示すように例えばシリコン基板やガラス基板のように比較的高精度の平坦面を形成することが可能な基板２が供給され、この基板２の主面２ａ上に第１光導波路層４を構成する下部クラッド層１８を形成する。下部クラッド層１８は、導光性を有する適宜の樹脂材、例えばポリイミド樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン樹脂或いはゴム系樹脂等の樹脂材料によって形成される。下部クラッド層１８は、液状の樹脂材料を例えばスピンコート法等の均一な膜厚を形成する塗布方法によって塗布した後に硬化させて形成される。
【００６０】
製造工程は、図１４に示すように下部クラッド層１８上に複数本の個別光導波路を構成するコア１７を形成する。コア１７は、下部クラッド層１８の樹脂材よりも屈折率が大きな導光性を有する感光性樹脂材が用いられ、例えば下部クラッド層１８上に樹脂材を所定の厚みで塗布してコア樹脂材層を成膜形成し、このコア樹脂材層に相互に光干渉を生じない間隔を保持して各個別光導波路をパターニングして形成される。なお、コア１７は、感光性樹脂材を用いた場合には、ドライエッチング法等によって形成される。また、コア１７は、例えば下部クラッド層１８上にコア材を直接接合したり、下部クラッド層１８にパターン溝を直接形成するとともにこの溝中に樹脂材料を充填して形成する等の種々の方法によって形成するようにしてもよいことは勿論である。
【００６１】
製造工程は、図１５に示すように下部クラッド層１８上にコア１７を封装して上部クラッド層１９を形成する。上部クラッド層１９は、コア１７よりも屈折率が小さい上述した下部クラッド層１８と同一の導光性を有する液状の樹脂材料が用いられ、この樹脂材料をスピンコート法等の均一な膜厚を形成する塗布方法によって下部クラッド層１８の主面上にコア１７を完全に被覆するに足る厚みを以って成膜した後に硬化させて形成される。製造工程は、かかる工程によって基板２の主面２ａ上に、コア１７を下部クラッド層１８と上部クラッド層１９とによって封装してなる第１光導波路層４を形成する。
【００６２】
製造工程は、上述した工程を経て形成した第１光導波路層４に、図１６に示すように例えば透明導電膜材として用いられるＩＴＯによって第１電極層８を形成する。第１電極層８は、上部クラッド層１９上の所定領域にＩＴＯ膜を形成し、このＩＴＯ膜に塩酸等によるウェットエッチング処理を施して光信号の伝送方向に対して所定の長さ、詳細には上述した結合部の長さＬよりもやや大きな長さを以ってパターン形成される。
【００６３】
製造工程は、第１電極層８上に、図１６に示すように導光性を有する透明な絶縁材、例えばＳｉＯ２やＳｉＮ等により透明絶縁層からなる第１短絡防止層９を形成する。第１短絡防止層９は、透明絶縁層に希フッ酸等によるウェットエッチング処理を施して光信号の伝送方向に対して所定の長さ、詳細には上述した結合部の長さＬよりもやや大きくかつ第１電極層８の長さよりもやや短い長さを以ってパターン形成される。第１短絡防止層９は、同図に示すように第１電極層８の一端側８ａを大きく突出させて、後述するように第１ビア１２の接続端子部を構成させる。
【００６４】
製造工程は、図１７に示すように第１光導波路層４と第１電極層８及び第１短絡防止層９を被覆して中間層６を形成する。中間層６は、第１光導波路層４と同様に導光性を有しかつその樹脂材と同等若しくは小さな屈折率を有する液状の樹脂材料が用いられ、この樹脂材料をスピンコート法等の均一な膜厚を形成する塗布方法によって第１光導波路層４等の主面上に成膜した後に硬化させて形成される。なお、中間層６は、例えば第１光導波路層４を形成する樹脂材料を用いて形成してもよい。
【００６５】
中間層６は、上述したように第１光導波路層４と第２光導波路層５とを、これらに伝送される光信号Ｓ１１と光信号Ｓ１２とが近接効果摂動を生じること無く伝送されるに足る厚みを有している。中間層６には、エッチング処理等が施されて、図１７に示すように第１電極層８と第１短絡防止層９とを露出させてギャップ部７を構成する開口部７１や、第１電極層８の突出された一端側８ａを露出させて第１ビア１２を形成する第１ビア孔７２とがパターン形成される。なお、中間層６は、例えばレーザ加工等の適宜の方法によって開口部７１や第１ビア孔７２を形成するようにしてもよい。第１ビア孔７２には、デスミア処理が施されるとともに、例えば無電解銅めっき等により孔内の導通処理が施される。
【００６６】
製造工程は、図１８に示すように中間層６に形成された開口部７１や第１ビア孔７２に、導電性の埋設材を充填して埋設層７０を形成する。埋設層７０は、例えば無電解銅めっきにより形成したＣｕ層からなり、開口部７１や第１ビア孔７２の深さよりも大きな厚みを有して、中間層６の全面を被覆するようにして形成される。埋設層７０は、同図に示すように開口部７１や第１ビア孔７２の対応部位と中間層６の表面部位との間に段差が付されて形成される。なお、埋設層７０は、例えばめっきやスパッタ法或いはＣＶＤ法等の金属膜形成技術によって孔内の導電処理を行った後に導電性の埋設材を充填して形成してもよい。
【００６７】
したがって、製造工程は、後述する第２光導波路層形成工程において精密な第２光導波路層５を形成するために、図１９に示すようにこの中間体の主面を平坦化する研磨処理を施す。研磨処理は、樹脂材からなる中間層６と金属膜からなる埋設層７０とを同時に研磨して平坦化することから、例えばＣｕ層を選択的に研磨することが可能な化学−機械研磨処理（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法等が採用される。研磨処理は、同図に示すように中間層６と開口部７１や第１ビア孔７２に充填された埋設層７０とが同一面を構成するように平坦化する。
【００６８】
製造工程は、図２０に示すように平坦化された中間層６と埋設層７０上に第１光導波路層４側の第１短絡防止層９と対向して導光性を有するＳｉＯ２やＳｉＮ或いは光導波路層を形成する樹脂材等によって、第２短絡防止層１１を形成する。第２短絡防止層１１も、絶縁樹脂層にウェットエッチング処理を施して光信号の伝送方向に対して所定の長さ、詳細には上述した結合部の長さＬよりもやや大きく、第１短絡防止層９と同長にパターン形成されてなる。
【００６９】
製造工程は、図２０に示すように第２短絡防止層１１上に、第１光導波路層４側の第１電極層８と対向してＩＴＯによって第２電極層１０を形成する。第２電極層１０も、ＩＴＯ膜にウェットエッチング処理を施して光信号の伝送方向に対して所定の長さ、詳細には上述した結合部の長さＬよりもやや大きな長さを以ってパターン形成される。第２電極層１０は、第１電極層８とほぼ同等の長さを有しているが、同図に示すように突出部８ａと対向する部位側１０ａ側が第２短絡防止層１１から突出されて形成されている。第２電極層１０は、この突出部位１０ａが後述するように第２ビア１３との接続端子部として構成される。
【００７０】
製造工程は、平坦化された中間層６と第２電極層１０上に第２光導波路層５が精密に形成される。第２光導波路層５の形成工程は、上部クラッド層２１の形成工程と、コア２０の形成工程と、下部クラッド層２２の形成工程とからなる。製造工程は、図２１に示すように上部クラッド層２１が、導光性を有するポリイミド樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン樹脂或いはゴム系樹脂等の液状樹脂材料が用いられて、スピンコート法等の均一な膜厚を形成する塗布方法によって塗布した後に硬化させて形成される。
【００７１】
製造工程は、図２２に示すように上部クラッド層２１上に複数本の個別光導波路を構成するコア２０を形成する。コア２０は、上部クラッド層２１の樹脂材よりも屈折率が大きな導光性を有する感光性樹脂材が用いられ、上部クラッド層２１上に樹脂材を所定の厚みで塗布してコア樹脂材層を成膜形成し、このコア樹脂材層に相互に光干渉を生じない間隔を保持して各個別光導波路をパターニングして形成される。コア２０は、各個別光導波路が第１光導波路層４側の各個別光導波路とそれぞれ上下方向に対をなすようにして形成される。
【００７２】
なお、コア２０については、上述した第１光導波路層４側のコア１７と同様に感光性樹脂材を用いた場合には、ドライエッチング法等によって形成される。また、コア２０は、例えば上部クラッド層２１上にコア材を直接接合したり、上部クラッド層２１にパターン溝を直接形成するとともにこの溝中に樹脂材料を充填して形成する等の種々の方法によって形成するようにしてもよいことは勿論である。
【００７３】
製造工程は、図２３に示すように上部クラッド層２１上にコア２０を封装して下部クラッド層２２を形成する。下部クラッド層２２も、コア２０よりも屈折率が小さい上述した上部クラッド層２１と同一の導光性を有する液状の樹脂材料が用いられ、この樹脂材料をスピンコート法等の均一な膜厚を形成する塗布方法によって上部クラッド層２１の主面上にコア２０を完全に被覆するに足る厚みを以って成膜した後に硬化させて形成される。製造工程は、かかる工程を経て中間層６上にコア２０を上部クラッド層２１と下部クラッド層２２とによって封装してなる第２光導波路層５を形成する。
【００７４】
製造工程は、エッチング処理等が施されて、図２４に示すように第２光導波路層５の上部クラッド層２１と下部クラッド層２２とを貫通する第２ビア孔７３と第３ビア孔７４及び中間層６に形成した開口部７１に連通する銅取出し孔７５とをパターン形成する。これら各孔７３、７４、７５は、いずれもコア２０をよけた位置にそれぞれ形成されることは勿論である。なお、銅取出し孔７５は、同図（Ｂ）に示すように開口部７１の両側に位置して２個を形成したが、１個を形成したりさらに多数個を形成してもよい。
【００７５】
第２ビア孔７３は、中間層６に形成されて埋設材が充填された第１ビア孔７２に連通するように形成され、後述するように第１ビア孔７２と共同して第１ビア１２を構成する。第３ビア孔７４は、第２電極層１０の突出された一端側１０ａを露出させるようにして、上部クラッド層２１と下部クラッド層２２とを貫通して形成される。銅取出し孔７５は、図２４（Ｂ）に示すように第２電極層１０や第２短絡防止層１１の外側に位置して、埋設材が充填された開口部７１に連通するようにして複数個が形成される。
【００７６】
製造工程は、第２ビア孔７３と第３ビア孔７４とにデスミア処理を施すとともに、例えば無電解銅めっき処理を施して図２５に示すように各孔７３、７４、７５内を銅層７６で充填する。銅層７６は、第２ビア孔７３の底部において第１ビア孔７２に充填された銅層からなる埋設層７０と一体化するとともに、銅取出し孔７５の底部において開口部７１に充填された埋設層７０と一体化する。銅層７６は、第２光導波路層５の下部クラッド層２２上にも薄膜状態で形成される。
【００７７】
製造工程は、図２６に示すように下部クラッド層２２上に形成された銅層７６にＣＭＰ研磨処理を施して平坦化を行う。なお、製造工程は、第２光導波路層５上に光導波路層を多層に形成したり、電気回路パターンを形成しない場合には、特に銅層７６を研磨する工程を行わなくてもよい。
【００７８】
製造工程は、エッチング処理を施して、図２７に示すように開口部７１に充填された埋設層７０と銅取出し孔７５に充填された銅層７６のみを選択的に除去する。エッチング処理は、例えば塩化鉄溶液を用いてウェットエッチングを行って埋設層７０を形成する銅や銅取出し孔７５に充填形成された銅層７６の銅を溶解する。製造工程は、銅取出し孔７５を介して溶解した銅を開口部７１から取り出すことにより、この開口部７１にギャップ部７を構成する。エッチング処理においては、事前に第２ビア孔７３と第３ビア孔７４とにマスキングを施すことにより、これらに充填された銅層７６が溶解されないようにする。なお、エッチング処理は、エッチング液に、例えば硝酸溶液や硫酸溶液等の酸溶液を用いてもよい。
【００７９】
製造工程は、上述したように主面２ａが平坦化された基板２を用いることによって精度の高い第１光導波路層４を形成し、この第１光導波路層４上に中間層６を介して所定の間隔に保持されるとともに一部がギャップ部７を介して対向される第２光導波路層５を積層形成することによって高精度の光導波路型光スイッチ１を製造する。製造工程は、第２光導波路層５上に、上述した各工程を施すことによって、光導波路層を多層に形成することが可能である。
【００８０】
製造工程は、銅取出し孔７５を利用してギャップ部７内に液体１６を注入するとともに銅取出し孔７５を封止キャップ６２によって封止することによって、上述した光導波路型光スイッチ６０を製造する。
【００８１】
埋設層７０は、中間層６上に第２光導波路層５を形成するためのベース部位として中間層６に形成した開口部７１に充填されて工程途中で重要に機能するが、除去されることによってギャップ部７を構成する。埋設層７０は、上述した製造工程では第１ビア孔７２乃至第３ビア孔７４に充填されて第１ビア１２や第２ビア１３を形成する銅層を利用して形成したが、かかる銅層に限定されるものでは無い。埋設層７０は、例えばドライエッチング処理やウェットエッチング処理を施すことによって選択的に除去可能な適宜の金属材或いは樹脂材を用いて形成することが可能である。
【００８２】
なお、上述した実施の形態においては、各光導波路をコアを屈折率を異にしたクラッド材によって封装したいわゆる光閉込め型光導波路によって構成したが、ストリップ型光導波路やチャンネル型光導波路等の適宜の光導波路によって構成してもよいことは勿論である。また、実施の形態においては、層内に形成したギャップ部を介して所定の対向間隔を保持されて対向する光導波路の対向面にそれぞれ電極層を形成し、これら電極層の間に生じる静電力によって光導波路を接離駆動する駆動部を構成している。駆動部については、例えば一方の光導波路を押圧して機械的に駆動するような構造であってもよい。
【００８３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、中間層に形成したギャップ部を介して互いに近接効果摂動が生じ無い間隔に保持されて対向する光導波路を、駆動手段によって少なくとも一方の光導波路を駆動して相対する他方の光導波路側へと移動させてこれら光導波路間において近接効果摂動を生じさせて伝送される光信号の結合が行われるように構成したことから、構造簡易で精密かつ小型化が図られ、結合部位において損失の低減を図って光信号の切換や変換が高精度に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態として示す光導波路型光スイッチの要部縦断面図である。
【図２】光導波路型光スイッチの要部縦断面図である。
【図３】光導波路型光スイッチの一部切欠き要部平面図である。
【図４】光導波路型光スイッチのスイッチング動作の説明図であり、非スイッチング動作状態を示す。
【図５】光導波路型光スイッチのスイッチング動作の説明図であり、スイッチング動作状態を示す。
【図６】本発明の第２の実施の形態として示す３層光導波路型光スイッチの要部縦断面図である。
【図７】光導波路型光スイッチのスイッチング動作の説明図であり、非スイッチング動作状態を示す。
【図８】光導波路型光スイッチのスイッチング動作の説明図であり、第１光導波路と第２光導波路間のスイッチング動作状態を示す。
【図９】光導波路型光スイッチのスイッチング動作の説明図であり、第２光導波路と第３光導波路間のスイッチング動作状態を示す。
【図１０】本発明の第３の実施の形態として示す光導波路型光スイッチの要部縦断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態として示す光導波路型光スイッチの要部縦断面図である。
【図１２】光導波路型光スイッチを用いた光信号伝送システムの構成図である。
【図１３】光導波路型光スイッチの製造工程の説明図であり、基板上に第１光導波路層の下部クラッド層を形成する工程を説明する要部縦断面図である。
【図１４】下部クラッド層上にコアを形成する工程を説明する要部縦断面図である。
【図１５】下部クラッド層上にコアを封装する上部クラッド層を形成する工程を説明する要部縦断面図である。
【図１６】上部クラッド層上に第１電極層と第１短絡防止層を形成する工程を説明する要部縦断面図である。
【図１７】上部クラッド層上に中間層とギャップ部及び第１ビア孔とを形成する工程を説明する要部縦断面図である。
【図１８】ギャップ部と第１ビア孔とを埋設する銅層を形成する工程を説明する要部縦断面図である。
【図１９】銅層の研磨工程を説明する要部縦断面図である。
【図２０】中間層上に第２光導波路層側の第２電極層と第２短絡防止層を形成する工程を説明する要部縦断面図である。
【図２１】中間層上に上部クラッド層を形成する工程を説明する要部縦断面図である。
【図２２】上部クラッド層上にコアを形成する工程を説明する要部縦断面図である。
【図２３】上部クラッド層上にコアを封装する下部クラッド層を形成する工程を説明する要部縦断面図である。
【図２４】第２ビア孔と第３ビア孔及び銅取出し孔を形成する工程を説明する要部縦断面図である。
【図２５】第２ビア孔と第３ビア孔及び銅取出し孔とを埋設する銅層を形成する工程を説明する要部縦断面図である。
【図２６】銅層の研磨工程を説明する要部縦断面図である。
【図２７】ギャップ部と銅取出し孔とから銅層を除去する工程を説明する要部縦断面図である。
【符号の説明】
１  光導波路型光スイッチ、２  基板、３  光学バス、４  第１光導波路層、５  第２光導波路層、６  中間層、７  ギャップ部、８  第１電極層、９  第１短絡層、１０  第２電極層、１１  第２短絡防止層、１２  第１ビア、１３  第２ビア、１６  液体、１７  コア、１８  下部クラッド層、１９  上部クラッド層、２０  コア、２１  上部クラッド層、２２  下部クラッド層、２５  光導波路型光スイッチ、２７  第１中間層、２８  第２中間層、２９  第１光導波路層、
３０  第２光導波路層、３１  第３光導波路層、３２  第１ギャップ部、３３  第２ギャップ部、５５  光導波路型光スイッチ、６０  光導波路型光スイッチ、６２  封止キャップ、７０  埋設層、７１  開口部、７２  第１ビア孔、７３  第２ビア孔、７４  第３ビア孔、７５  銅取出し孔、７６  銅層
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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