(57)【要約】【課題】光導波路において、クラック及び気泡の発生を抑えながら、コア層（導波路コア）の沈み込みを抑えることができるようにする。【解決手段】基板上に下クラッド層１１，コア層１２，上クラッド層１３を有し、コア層１２が上クラッド層１３及び下クラッド層１１に埋め込まれるように形成される光導波路であって、下クラッド層１１を、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が上クラッド層１３の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に下クラッド層，コア層，上クラッド層を有し、前記コア層が前記上クラッド層及び前記下クラッド層に埋め込まれるように形成される光導波路であって、
前記下クラッド層が、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が前記上クラッド層の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように構成されることを特徴とする、光導波路。
【請求項２】
前記下クラッド層が、前記基板に接する第１下クラッド層と、前記コア層に接する第２下クラッド層とを有し、
前記第１下クラッド層が、前記基板とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成され、
前記第２下クラッド層が、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が前記上クラッド層の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように構成されることを特徴とする、請求項１記載の光導波路。
【請求項３】
前記トリアルキルシリル系化合物は、Ｓｉ−Ｏ−Ｂ結合，Ｓｉ−Ｏ−Ｇｅ結合，Ｓｉ−Ｏ−Ｐ結合，Ｓｉ−Ｏ−Ｔｉ結合及びＳｉ−Ｏ−Ｔａ結合のうちの少なくとも１つ以上の結合を含むことを特徴とする、請求項１又は２記載の光導波路。
【請求項４】
前記上クラッド層が、前記基板の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光導波路。
【請求項５】
前記上クラッド層が、前記コア層に接する第１上クラッド層と、前記第１上クラッド層上に形成される第２上クラッド層とを有し、
前記第１上クラッド層が、前記基板の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成され、
前記第２上クラッド層が、前記基板の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を持つように構成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光導波路。
【請求項６】
前記コア層が、前記基板の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光導波路。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光導波路を用いて構成される光導波路デバイスであって、
前記コア層に沿うように前記上クラッド層上に設けられる薄膜ヒータと、
前記コア層の熱抵抗を高める断熱溝とを備えることを特徴とする、光導波路デバイス。
【請求項８】
基板上にコア層が上クラッド層及び下クラッド層に埋め込まれるように形成される光導波路の製造方法であって、
基板上に、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が前記上クラッド層の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように下クラッド層を形成する下クラッド層形成工程と、
前記下クラッド層上にコア層を形成するコア層形成工程と、
前記コア層をパターニングして所望のパターンを有する導波路コアを形成する導波路コア形成工程と、
前記下クラッド層上に形成された前記導波路コアの周囲を取り囲むように上クラッド層を形成する上クラッド層形成工程とを備えることを特徴とする、光導波路の製造方法。
【請求項９】
前記下クラッド層形成工程が、
前記基板上に、前記基板とほぼ等しい線膨張係数を持つ第１下クラッド層を形成する工程と、
前記第１下クラッド層上に、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が前記上クラッド層の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように第２下クラッド層を形成する工程とを含むことを特徴とする、請求項８記載の光導波路の製造方法。
【請求項１０】
前記上クラッド層形成工程が、
前記下クラッド層上に形成された前記導波路コアの周囲を取り囲むように前記基板の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つ第１上クラッド層を形成する工程と、
前記第１上クラッド層上に、前記基板の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を持つ第２上クラッド層を形成する工程とを含むことを特徴とする、請求項８又は９記載の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、光通信分野において各種の光伝送システム［例えば波長分割多重（ＷＤＭ）光伝送システム］に適用される光導波路及びその製造方法並びに光導波路デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネットの普及などによるデータトラフィックの爆発的増大に対応しうるフォトニックネットワークの実現に向けて、波長分割多重（ＷＤＭ）光通信網（ＷＤＭ光伝送システム）の構築が進められている。
このＷＤＭ光伝送システムでは、低コスト化を図るべく、光導波路を用いて種々の光部品や電子部品の機能を集積化しうる平面光波回路（ＰＬＣ：Ｐｌａｎｅｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）技術を適用し、種々の機能を集積化するのが有効とされている。そして、このような種々の機能を集積化したＰＬＣデバイスの小型化・高集積化を簡易に実現することが望まれている。
【０００３】
ここで、ＷＤＭ光伝送システムにおいて用いられる石英系の埋込型光導波路（シリカガラス系光導波路）について、図１８を参照しながら説明する。
図１８に示すように、石英系の埋込型光導波路は、Ｓｉ基板１００上に下クラッド層１０１及び上クラッド層１０３によって周囲を取り囲まれたコア層１０２を備えて構成される。
【０００４】
このような石英系の埋込型光導波路は、以下のようにして作製される。
まず、下クラッド層１０１及びコア層１０２の材料であるシリカガラス（具体的には後述する）を順に堆積させ、熱処理を行なって透明ガラス化することで、Ｓｉ基板１００上に下クラッド層１０１及びコア層１０２を順に形成する。
次いで、例えばフォトリソグラフィーによってマスクパターンを形成した後、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ；ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｉｏｎ  ｅｔｃｈｉｎｇ）法によるドライエッチングを行なってコア層１０２の不要部分を除去することで、所望のパターン（導波路パターン）を有するストライプ状（線状）のコア層（導波路コア）１０２を形成する。
【０００５】
そして、下クラッド層１０１及び導波路コア１０２上に上クラッド層１０３の材料となるシリカガラス（具体的には後述する）を堆積させ、熱処理を行なって透明ガラス化することで、コア層１０２の周囲が下クラッド層１０１及び上クラッド層１０３によって埋め込まれた埋込型光導波路が作製される。
ここで、クラッド層１０１，１０３は、クラッド層１０１，１０３の線膨張係数とＳｉ基板１００の線膨張係数との差を低減し、熱応力による複屈折を抑えるために、例えばＢＰＳＧ（ボロン・リン添加シリカガラス）を材料として形成するのが一般的である。
【０００６】
そして、クラッド層１０１，１０３となるＢＰＳＧ膜は、例えば有機ソースとしてテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ；ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ，Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４），テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ；ｔｅｔｒａｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ，Ｓｉ（ＯＣＨ３）４），トリエチルフォスフェイト（ＴＥＯＰ；ｔｒｉｅｔｈｙｌｐｈｏｓｐｈａｔｅ，ＰＯ（ＯＣ２Ｈ５）３），トリメチルフォスフェイト（ＴＭＯＰ；ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｐｈｏｓｐｈａｔｅ，ＰＯ（ＯＣＨ３）３），トリエチルボレート（ＴＥＢ；ｔｒｉｅｔｈｙｌｂｏｒａｔｅ，Ｂ（ＯＣ２Ｈ５）３）及びトリメチルボレート（ＴＭＢ；ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｂｏｒａｔｅ，Ｂ（ＯＣＨ３）３）のうちの少なくとも１種類以上を組み合わせて使用し、例えば厚さ１５μｍ〜２０μｍに成膜することで形成される。例えば、トリエチルボレート（ＴＥＢ）は図１９に示すような構造を有する化合物である。
【０００７】
また、コア層１０２には、クラッド層１０１，１０３の材料として用いられるボロン・リン添加シリカガラス（ＢＰＳＧ；ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏ  ｓｉｌｉｃａｔｅ  ｇｌａｓｓ）と比べて屈折率の高い材料、例えばＧＰＳＧ（ゲルマニウム・リン添加シリカガラス）を用いるのが一般的である。
そして、コア層１０２となるＧＰＳＧ膜は、例えば有機ソースとしてＴＥＯＳ，ＴＭＯＳ，ＴＥＯＰ，ＴＭＯＰ，テトラエトキシゲルマニウム（ＴＥＧ；ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｇｅｒｍａｎｉｕｍ，Ｇｅ（ＯＣ２Ｈ５）４）及びテトラメトキシゲルマニウム（ＴＭＧ；ｔｅｔｒａｍｅｔｈｏｘｙｇｅｒｍａｎｉｕｍ，Ｇｅ（ＯＣＨ３）４）のうちの少なくとも１種類以上を組み合わせて使用し、例えば厚さ１０μｍ以下に成膜して形成される。
【０００８】
このような一般的な光導波路のクラッド層１０１，１０３及びコア層１０２を形成する有機ソースとして用いられる材料はアルコキシ系化合物と総称される。
なお、埋込型光導波路に関する技術としては、例えば特許文献１〜７に開示されたものがある。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６３−１２４００６号公報
【特許文献２】
特開平５−１５７９２５号公報
【特許文献３】
特開平５−１００１２３号公報
【特許文献４】
特開平５−１２７０３２号公報
【特許文献５】
特開平８−１７９１４４号公報
【特許文献６】
特開２００１−５１１４３号公報
【特許文献７】
特開２００１−１８３５３８号公報
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＷＤＭ光伝送システムに用いられる埋込型光導波路では、種々の機能を集積化させる必要があるために、上述のように、線状のコア層１０２は、ＲＩＥ法によるドライエッチングによって微細なパターン（コアパターン）とされるため、隣接する線状のコア層１０２間には微細な溝Ｄができることになる。
【００１０】
このため、上クラッド層１０３を形成する際に、この微細な溝Ｄがボイド（埋込み不良）なく上クラッド層１０３によって埋め込まれるように、上クラッド層１０３の材料となるシリカガラス（例えばＢＰＳＧ）を堆積させた後、熱処理によってリフローさせることで、溝Ｄに上クラッド層１０３の材料となるシリカガラス（例えばＢＰＳＧ）が充填されるようにしている。
【００１１】
しかしながら、上述のように有機ソースとしてアルコキシ系化合物を用いて下クラッド層１０１を形成すると、リフローの際に下クラッド層１０１が軟化してしまい、この結果、図１８に示すように、下クラッド層１０１上に形成されたコア層（導波路コア）１０２が沈み込んでしまう場合がある。
ここで、図２０は、有機ソースとしてアルコキシ系化合物を用いてＳｉ基板（シリコン基板）上にクラッド層（ＢＰＳＧ膜）を形成する場合のホウ素（Ｂ）及び燐（Ｐ）の各組成（ｗｔ％）に対するクラック及び気泡の関係を例示した組成チャートである。
【００１２】
図２０中、斜線領域はクラックや気泡（成膜欠陥）が発生しやすい成膜欠陥発生組成領域を示しており、斜線領域以外の領域はクラックや気泡が発生しないフリー組成領域を示している。
クラッド層（アルコキシ系化合物を使用）に含まれるホウ素（Ｂ）及び燐（Ｐ）の組成（ｗｔ％）を決める際には、クラックや気泡が発生しないようにする必要があるが、図２０に示すようにフリー組成領域は狭いため、この点からの制約を受けることになる。
【００１３】
また、Ｓｉ基板上にクラッド層を形成する場合、Ｓｉ基板の線膨張係数とクラッド層の線膨張係数とに差があると、クラッド層に応力（内部応力）が生じることになる。
ここで、図２０中、破線は、応力がゼロ（応力＝０）の場合の等応力線を示している。例えば、Ｂ組成とＰ組成とを足したものが１１ｗｔ％（Ｂ組成＋Ｐ組成＝１１ｗｔ％）程度になるようにすると応力がゼロ（応力＝０）になる。なお、応力の大きさに応じてそれぞれの応力毎の等応力線を応力ゼロの場合の等応力線に平行な線として表すことができる。
【００１４】
そして、図２０中、破線の左側（下側）では、ホウ素組成（Ｂ組成），燐組成（Ｐ組成）の減少に応じて、応力は圧縮方向に大きくなり（逆に言うと、Ｂ組成，Ｐ組成の増加に応じて、応力は圧縮方向に小さくなる）、破線の右側（上側）では、ホウ素組成（Ｂ組成），燐組成（Ｐ組成）の増加に応じて、応力は引張方向に大きくなる（逆に言うと、Ｂ組成，Ｐ組成の減少に応じて、応力は引張方向に小さくなる）傾向がある。つまり、応力は、図２０中、破線で示す等応力線のところで最も小さくなり、この等応力線から離れるにしたがって大きくなる。
【００１５】
ここで、応力がゼロになるということは、クラッド層の線膨張係数とＳｉ基板の線膨張係数とが同じ（線膨張係数差がゼロ；線膨張係数差＝０）になることを意味する。このため、応力ゼロの場合の等応力線は等線膨張係数線と見ることもできる。
そして、図２０中、破線の左側（下側）では、ホウ素組成（Ｂ組成），燐組成（Ｐ組成）の減少に応じて、線膨張係数は小さくなり、破線の右側（上側）では、ホウ素組成（Ｂ組成），燐組成（Ｐ組成）の増加に応じて、線膨張係数は大きくなる傾向がある。このため、Ｓｉ基板との線膨張係数差（ｄｃｌａｄ−ｄＳｉ）は、図２０中、破線の左側（下側）では、Ｂ組成，Ｐ組成の減少に応じて大きくなり（即ち、負の値が大きくなり）、破線の右側（上側）では、ホウ素組成（Ｂ組成），燐組成（Ｐ組成）の増加に応じて大きくなる（即ち、正の値が大きくなる）傾向がある。つまり、クラッド層の線膨張係数は、図２０中、破線で示す等線膨張係数線のところでＳｉ基板１０の線膨張係数に最も近くなり（等しくなり）、この等線膨張係数線から離れるにしたがってＳｉ基板１０の線膨張係数との差が大きくなる。
【００１６】
また、図２０に示すように、屈折率はＰ組成が支配的であり、Ｐ組成が多いほど［即ち、ＢＰＳＧ組成中のＰ組成の割合（ｗｔ％）が高いほど］、屈折率が高くなり、Ｐ組成が少ないほど［即ち、ＢＰＳＧ組成中のＰ組成の割合（ｗｔ％）が低いほど］、屈折率が低くなる。なお、図２０中、一点鎖線は、上クラッド層１０３の目標屈折率と等しい屈折率の等屈折率線を示している。
【００１７】
コア層１０２の複屈折は、その側面を覆う上クラッド層１０３の応力が支配的であるため、上クラッド層１０３は応力がゼロ（応力＝０）となる（Ｓｉ基板１００との線膨張係数差がゼロ；線膨張係数差＝０となる）組成とするのが望ましい。
このため、一般に、上クラッド層１０３の組成は、所望の目標屈折率となるようにＰ組成を調整するとともに、応力がゼロ（応力＝０）になるように決定する。つまり、例えば図２０中、一点鎖線で示す等屈折率線と、図２０中、破線で示す応力ゼロの場合の等応力線とが交わる点のＢ組成及びＰ組成の割合（ｗｔ％）となるように、上クラッド層１０３の組成を決定する。
【００１８】
また、下クラッド層１０１の組成は、下クラッド層１０１の屈折率が上クラッド層１０３の屈折率と同じになるように、上クラッド層１０３とほぼ同じＰ組成になるように決定するのが一般的である。つまり、下クラッド層１０１の組成は、例えば図２０中、一点鎖線で示す等屈折率線上になるように決定する。
この場合、クラックや気泡が発生しないようにすべく、図２０に示すように、下クラッド層１０１のＢ組成及びＰ組成がフリー組成領域（図２０中、斜線領域以外の領域）に入るように、下クラッド層１０１と上クラッド層１０３との間のＢ組成の割合（ｗｔ％）の差を小さくすると（Ｂ組成差が不十分であると）、ＢＰＳＧの融点はＢ組成に強く依存するため、コア層１０２の沈み込みが生じてしまう。一方、コア層１０２の沈み込みが生じないように、Ｂ組成差を十分に確保すると、クラックが発生してしまうことになる。
【００１９】
このように、クラックや気泡が発生しないようにしながら、コア層１０２の沈み込みが生じないように、下クラッド層１０１の組成（Ｂ組成及びＰ組成）を決めるのは難しい。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、クラック及び気泡の発生を抑えながら、コア層（導波路コア）の沈み込みを抑えることができるようにした、光導波路及びその製造方法並びに光導波路デバイスを提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の光導波路は、基板上に下クラッド層，コア層，上クラッド層を有し、コア層が上クラッド層及び下クラッド層に埋め込まれるように形成される光導波路であって、下クラッド層（下クラッド層の全体又は下クラッド層の少なくともコア層に接する部分）を、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が上クラッド層（上クラッド層の全体又は上クラッド層の少なくともコア層近傍の部分）の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように構成することを特徴としている（請求項１）。
【００２１】
好ましくは、下クラッド層を、基板に接する第１下クラッド層と、コア層に接する第２下クラッド層とを有するものとし、第１下クラッド層を、基板とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成し、第２下クラッド層を、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が前記上クラッド層の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように構成する（請求項２）。
【００２２】
また、トリアルキルシリル系化合物は、Ｓｉ−Ｏ−Ｂ結合，Ｓｉ−Ｏ−Ｇｅ結合，Ｓｉ−Ｏ−Ｐ結合，Ｓｉ−Ｏ−Ｔｉ結合及びＳｉ−Ｏ−Ｔａ結合のうちの少なくとも１つ以上の結合を含むものとするのが好ましい（請求項３）。
さらに、上クラッド層は、基板の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成するのが好ましい（請求項４）。
【００２３】
また、上クラッド層を、コア層に接する第１上クラッド層と、第１上クラッド層上に形成される第２上クラッド層とを有するものとし、第１上クラッド層が、基板の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成し、第２上クラッド層が、基板の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を持つように構成するのが好ましい（請求項５）。
【００２４】
さらに、コア層は、基板の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成するのが好ましい（請求項６）。
本発明の光導波路デバイスは、上記請求項１〜６のいずれか１項に記載の光導波路を用いて構成される光導波路デバイスであって、コア層に沿うように上クラッド層上に設けられる薄膜ヒータと、コア層の熱抵抗を高める断熱溝とを備えることを特徴としている（請求項７）。
【００２５】
本発明の光導波路の製造方法は、基板上にコア層が上クラッド層及び下クラッド層に埋め込まれるように形成される光導波路の製造方法であって、基板上に、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が上クラッド層の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように下クラッド層を形成する下クラッド層形成工程と、下クラッド層上にコア層を形成するコア層形成工程と、コア層をパターニングして所望のパターンを有する導波路コアを形成する導波路コア形成工程と、下クラッド層上に形成された前記導波路コアの周囲を取り囲むように上クラッド層を形成する上クラッド層形成工程とを備えることを特徴としている（請求項８）。
【００２６】
好ましくは、下クラッド層形成工程は、基板上に、基板とほぼ等しい線膨張係数を持つ第１下クラッド層を形成する工程と、第１下クラッド層上に、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が上クラッド層の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように第２下クラッド層を形成する工程とを含むものとして構成する（請求項９）。
【００２７】
また、上クラッド層形成工程は、下クラッド層上に形成された導波路コアの周囲を取り囲むように基板の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つ第１上クラッド層を形成する工程と、第１上クラッド層上に、基板の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を持つ第２上クラッド層を形成する工程とを含むものとして構成するのが好ましい（請求項１０）。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
（第１実施形態）
まず、第１実施形態にかかる光導波路及びその製造方法について、図１〜図３，図２１を参照しながら説明する。
【００２９】
図１に示すように、本光導波路は、基板１０上に形成したクラッド層１１，１３によって周囲を取り囲まれたコア層１２を備えて構成される。つまり、本光導波路は、ストライプ状（線状）のコア層１２がクラッド層１１，１３で埋め込まれた埋込型光導波路（例えば石英系の埋込型光導波路，シリカガラス系光導波路）として構成される。
【００３０】
ここで、基板１０は、例えば、シリコン基板（Ｓｉ基板），石英・ガラス基板等が使用される。
クラッド層は、基板１０上に形成された下クラッド層１１と、その下クラッド層１１上で所望の形状にパターニングされたストライプ状のコア層（導波路コア）１２の周囲を取り囲むように形成された上クラッド層１３からなる。
【００３１】
クラッド層１１，１３は、基板１０との線膨張係数差を低減し、熱応力による複屈折を低減するために、例えばＢＰＳＧ（ボロン・リン添加シリカガラス；シリカガラス系材料）によって形成する。本実施形態では、クラッド層１１，１３をＢＰＳＧ膜として形成するための有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を使用している。なお、有機ソースとして用いるトリアルキルシリル系化合物の詳細は後述する。
【００３２】
コア層１２は、クラッド層１１，１３に対して光の導波に必要とされる所要の屈折率差が得られるような屈折率を有し、所望のパターン（コアパターン，導波路パターン）を有するものとして形成される。コア層１２は、クラッド層１１，１３に比べて屈折率の高い材料を適用し、例えばＧＰＳＧ（ゲルマニウム・リン添加シリカガラス；シリカガラス系材料）を用いる。
【００３３】
本実施形態では、コア層１２をＧＰＳＧ膜として形成するための有機ソースとしてアルコキシ系化合物を使用している。例えば、コア層１２を形成する有機ソースとして、ＴＥＯＳ，ＴＭＯＳ，ＴＥＯＰ，ＴＭＯＰ，ＴＥＧ及びＴＭＧのうちの少なくとも１種類以上を組み合わせたアルコキシ系化合物を使用している。
以下、クラッド層１１，１３の有機ソースとして用いるトリアルキルシリル系化合物について具体的に説明する。
【００３４】
まず、一般にクラッド層の有機ソースとして用いられるアルコキシ系化合物に代えて、トリアルキルシリル系化合物を用いることにした理由を説明する。
ここで、図２１は、有機ソースとしてアルコキシ系化合物（ここではＴＥＯＳ，ＴＭＯＰ，ＴＥＢを組み合わせた有機ソース）を用い、常圧ＣＶＤ法によってクラッド層を形成した場合のホウ素（Ｂ）及び燐（Ｐ）の各組成（ｗｔ％）に対するクラック及び気泡の関係を例示した組成チャートである。
【００３５】
なお、ここでは、１ｍｍ厚で直径６インチのシリコン基板上に、４５０℃の成膜温度で２０μｍの膜厚のクラッド層を形成し、成膜後に８８０℃の熱処理を施したときの測定結果を示してある。
図２１に示すように、燐（Ｐ）の組成が実線で示した直線よりも小さな値（下側の領域）になるとクラックが発生し、ホウ素（Ｂ）の組成が破線で示した直線よりも大きな値（右側の領域）になると気泡が発生するようになる。つまり、クラックや気泡（成膜欠陥）が発生しないフリー組成領域は、図２１中の斜線で示す領域に限られ、これ以外の領域はクラックや気泡が発生しやすい成膜欠陥発生組成領域となり、クラッド層に含まれるホウ素（Ｂ）及び燐（Ｐ）の各濃度の設定には制約があることがわかる。
【００３６】
この場合、ホウ素（Ｂ）及び燐（Ｐ）の濃度設定によってクラッド層の屈折率が決定されることになるので、設計自由度の高い光導波路を実現するためには、組成選択範囲をより広くすることが望まれる。また、光導波路の屈折率に関しては、例えば方向性結合器などの光導波路デバイスにおいて屈折率のばらつき低減に対する要求が高まっている。さらに、光導波路に作用する内部応力等が要因となって発生する偏波モード分散（ＰＭＤ）や偏波依存損失（ＰＤＬ）を低減させ、光導波路の特性（偏波特性）を向上させることも要求される。
【００３７】
しかしながら、アルコキシ系化合物を用いる一般的な有機ソースでは、成膜中にホウ素（Ｂ）元素をドーピングしなければならず、成膜時の熱の影響が大きい。また、ドーピングの不均一性のためにウェハの面内や複数のウェハ間で組成が変動してしまうため、屈折率のばらつきを低減するにも限界があった。
また、光導波路の偏波特性を向上させるべく、偏波モード分散（ＰＭＤ）や偏波依存損失（ＰＤＬ）を低減させるには、クラッド層を形成するのに有機ソースとして用いられるアルコキシ系化合物のＢ組成を増加させれば良いことが知られているが、Ｂ組成を増加させると、クラッド層は膜厚が厚いため、クラックが発生し易くなり、また、成膜後の熱処理（例えば８００℃以上）によって気泡が生じるなどの影響を受けることになり、このようなクラックや気泡の発生は光導波路の損失等の要因となるため好ましくない。
【００３８】
また、クラッド層の膜厚が厚いため、クラックが発生し易くなるため、膜厚の薄いクラッド層を複数回に分けて形成する分割成膜を行なうことも考えられるが、これでは、工程が増えることになるため好ましくない。
そこで、本実施形態にかかる光導波路では、クラッド層１１，１３を形成するのに、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いるようにしている。
【００３９】
このようにクラッド層１１，１３の有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いることで、成膜時の熱の影響が少なくなるため、クラッド層１１，１３の組成変動が抑えられるようになり、屈折率のばらつきを低減した高品質の光導波路を実現できるようになる。また、トリアルキルシリル系化合物を用いることでダングリングボンド（未結合手）等も減少するため、クラックや気泡の発生が抑えられてクラッド層１１，１３の組成選択範囲を拡大させることも可能になる。
【００４０】
次に、本実施形態においてクラッド層１１，１３の有機ソースとして用いられるトリアルキルシリル系化合物について、具体的に説明する。
本実施形態では、クラッド層１１，１３はＢＰＳＧ膜として形成するため、クラッド層１１，１３の有機ソースとして用いるトリアルキルシリル系化合物は、例えばトリス（トリメチルシリル）ボレート［ＳｉＯＢ；ｔｒｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ）ｂｏｒａｔｅ，Ｂ（ＯＳｉ（ＣＨ３）３）３］としている。
【００４１】
例えば図２に示すように、トリス（トリメチルシリル）ボレート（ＳｉＯＢ）は、分子構造内にトリメチルシリル結合［Ｓｉ（ＣＨ３）３−Ｏ−Ｂ］を持ち（即ち、図２に示すようにＳｉ−Ｏ−Ｂ結合が最初から有機ソースに含まれており）、Ｓｉ−Ｏの結合エネルギは高いため、Ｓｉ−Ｏ−Ｂの構造がＢＰＳＧ膜中に安定的に取り込まれるという特長を有する。
【００４２】
このため、成膜時の熱の影響や不均一なドーピングが要因となって面内やウェハ間で組成にばらつきが生じることがなく、屈折率のばらつきを抑えることができ、均一な屈折率分布を実現できるようになる。
さらに、トリアルキルシリル系化合物を有機ソースとする場合、アルコキシ系化合物を有機ソースとする場合に比べてダングリングボンド（未結合手）が少なくなるため、ダングリングボンドへの応力集中によるクラックの発生や炭素（Ｃ）や水素（Ｈ）との反応による気泡の発生を抑えることができ、この結果、コア及びクラッドの組成選択範囲を拡大することが可能となる。
【００４３】
ここで、クラッド層１１，１３の有機ソースをトリメチルシリル系化合物のみによって構成する場合、シリカガラスに含まれる添加物の割合を調整し難いという欠点がある。
具体的には、例えばクラッド層１１，１３の有機ソースにＳｉＯＢを用いる場合、Ｓｉに対するＢの割合は上述の図２からも明らかなように３：１で一定となる。シリカガラスに含まれる添加物の割合の調整を容易にするための１つの方法として、トリアルキルシリル系化合物にアルコキシ系化合物を組み合わせて有機ソースを構成し、トリアルキルシリル系化合物をアルコキシ系化合物とともに成膜する方法があり、このようにしても上述のようにトリアルキルシリル系化合物のみを用いる場合と同様の効果が得られる。
【００４４】
この場合、クラッドの有機ソースとしては、ＳｉＯＢのほか、ＴＥＯＳ，ＴＭＯＳ，ＴＥＧ，ＴＭＧ，ＴＥＯＰ，ＴＭＯＰ，ＴＥＢ及びＴＭＢのうちの少なくとも１種類以上を成膜条件に応じて任意に組み合わせたものを使用すれば良い。
具体的には、添加物組成を低減するには例えばＴＥＯＳ，ＴＭＯＳを用い、Ｂ組成を増加する場合には例えばＴＥＢ，ＴＭＢを用い、Ｐ組成を増加する場合にはＴＥＯＰ，ＴＭＯＰを用い、Ｇｅ組成を増加する場合にはＴＥＧ，ＴＭＧなどを用いるのが好ましい。
【００４５】
ここで、図３は、ＳｉＯＢ，ＴＥＢ及びＴＭＯＰを組み合わせた有機ソースを常圧ＣＶＤ法によりオゾンで分解してクラッド層（ＢＰＳＧ膜，シリカガラス膜）を形成した場合について、ホウ素および燐の各組成（ｗｔ％）に対するクラックおよび気泡の関係を例示した図である。
なお、ここでは１ｍｍ厚で直径６インチのシリコン基板上に、４５０℃の成膜温度で２０μｍの膜厚のクラッド層を形成し、成膜後に８８０℃の熱処理を施したときの測定結果が示してある。
【００４６】
図３に示すように、ＳｉＯＢ，ＴＥＢ及びＴＭＯＰを組み合わせた有機ソースを用いた場合には、アルコキシ系化合物のみを用いた場合（例えばＴＥＯＳ，ＴＭＯＰ及びＴＥＢを組み合わせた有機ソースを用いた場合；図２１参照）と比較すると明らかなように、クラック発生領域及び気泡発生領域が大幅に縮小され、図中の斜線部分に示すクラックや気泡の発生がないクラック・気泡フリー領域が拡大されて、ホウ素および燐の各組成の選択範囲が格段に広がることが分かる。
【００４７】
なお、本実施形態では、クラッド層１１，１３をＢＰＳＧ膜として形成するため、クラッド層１１，１３の有機ソースに含まれるトリアルキルシリル系化合物としてＳｉＯＢを用いているが、これ以外の添加物を含むトリアルキルシリル系化合物［分子構造内にＳｉＲ３−Ｏ−ａ結合（ただし、Ｒはアルキル基であり、ａはＢ，Ｐ，Ｇ，Ｔｉ，Ｔａ等の添加物に相当する物質である）を有する化合物］を用いても良い。
【００４８】
例えば、テトラキス（トリメチルシリル）ゲルマニウム［ＳｉＯＧ；ｔｅｔｒａｋｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ）ｇｅｒｍａｎｉｕｍ，Ｇｅ（ＯＳｉ（ＣＨ３）３）４］，トリス（トリメチルシリル）フォスフェイト［ＳｉＯＰ；ｔｒｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙ１ｓｉ１ｙｌ）ｐｈｏｓｐｈａｔｅ，Ｐ（ＯＳｉ（ＣＨ３）３）３］，テトラキス（トリメチルシリル）チタニウム［ＳｉＯＴｉ；ｔｅｔｒａｋｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ）ｔｉｔａｎｉｕｍ，Ｔｉ（ＯＳｉ（ＣＨ３）３）４］，テトラキス（トリメチルシリル）タンタル［ＳｉＯＴａ；ｔｅｔｒａｋｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ）ｔａｎｔａｌｕｍ，Ｔａ（ＯＳｉ（ＣＨ３）３）４］などのトリアルキルシリル系化合物を用いることができる。なお、ＳｉＯＰは、ＳｉＯＢと合わせて用いることで、ＢＰＳＧ膜を形成できる。
【００４９】
つまり、クラッド層１１，１３の有機ソースとしては、Ｓｉ−Ｏ−Ｂ結合，Ｓｉ−Ｏ−Ｇｅ結合，Ｓｉ−Ｏ−Ｐ結合，Ｓｉ−Ｏ−Ｔｉ結合及びＳｉ−Ｏ−Ｔａ結合のうちの少なくとも１つ以上の結合を含むトリアルキルシリル系化合物を用いることができる。
ところで、下クラッド層１１を形成するのに、上述のようにトリメチルシリル系化合物を有機ソースとして用いるようにしても、下クラッド層１１と上クラッド層１３との間のＢ組成の割合（ｗｔ％）の差が小さくなると（Ｂ組成差が不十分であると）、コア層１２の沈み込みが生じてしまう場合がある。
【００５０】
ここで、図４は、有機ソースとしてトリメチルシリル系化合物を用い、常圧ＣＶＤ法によってシリコン基板上にクラッド層（ＢＰＳＧ膜）を形成する場合のホウ素（Ｂ）及び燐（Ｐ）の各組成（ｗｔ％）に対するクラック及び気泡の関係を例示した組成チャートである。
図４中、斜線領域はクラックや気泡（成膜欠陥）が発生しやすい成膜欠陥発生組成領域を示しており、斜線領域以外の領域はクラックや気泡が発生しないフリー組成領域を示している。
【００５１】
図４に示すように、有機ソースとしてトリメチルシリル系化合物を用いると、クラックや気泡の発生がないフリー組成領域が広がるため、クラッド層（トリメチルシリル系化合物）に含まれるホウ素（Ｂ）及び燐（Ｐ）の組成（ｗｔ％）を決める際に、組成設計の自由度が増すことになる。
また、Ｓｉ基板１０上にクラッド層１１，１３を形成する場合、Ｓｉ基板１０の線膨張係数とクラッド層１１，１３の線膨張係数とに差があると、クラッド層１１，１３に応力（内部応力）が生じることになる。
【００５２】
ここで、図４中、破線は、応力がゼロ（応力＝０）の場合の等応力線を示している。例えば、Ｂ組成とＰ組成とを足したものが１１ｗｔ％（Ｂ組成＋Ｐ組成＝１１ｗｔ％）程度になるようにすると応力がゼロ（応力＝０）になる。なお、応力の大きさに応じてそれぞれの応力毎の等応力線を応力ゼロの場合の等応力線に平行な線として表すことができる。
【００５３】
そして、図４中、破線の左側（下側）では、ホウ素組成（Ｂ組成），燐組成（Ｐ組成）の減少に応じて、応力は圧縮方向に大きくなり（逆に言うと、Ｂ組成，Ｐ組成の増加に応じて、応力は圧縮方向に小さくなる）、破線の右側（上側）では、ホウ素組成（Ｂ組成），燐組成（Ｐ組成）の増加に応じて、応力は引張方向に大きくなる（逆に言うと、Ｂ組成，Ｐ組成の減少に応じて、応力は引張方向に小さくなる）傾向がある。つまり、応力は、図４中、破線で示す等応力線のところで最も小さくなり、この等応力線から離れるにしたがって大きくなる。
【００５４】
ここで、応力がゼロになるということは、クラッド層の線膨張係数とＳｉ基板の線膨張係数とが同じ（線膨張係数差がゼロ；線膨張係数差＝０）になることを意味する。このため、応力ゼロの場合の等応力線は等線膨張係数線と見ることもできる。
そして、図４中、破線の左側（下側）では、ホウ素組成（Ｂ組成），燐組成（Ｐ組成）の減少に応じて、線膨張係数は小さくなり、破線の右側（上側）では、ホウ素組成（Ｂ組成），燐組成（Ｐ組成）の増加に応じて、線膨張係数は大きくなる傾向がある。このため、Ｓｉ基板との線膨張係数差（ｄｃｌａｄ−ｄＳｉ）は、図４中、破線の左側（下側）では、Ｂ組成，Ｐ組成の減少に応じて大きくなり（即ち、負の値が大きくなり）、破線の右側（上側）では、ホウ素組成（Ｂ組成），燐組成（Ｐ組成）の増加に応じて大きくなる（即ち、正の値が大きくなる）傾向がある。つまり、クラッド層の線膨張係数は、図４中、破線で示す等線膨張係数線のところでＳｉ基板１０の線膨張係数に最も近くなり（等しくなり）、この等線膨張係数線から離れるにしたがってＳｉ基板１０の線膨張係数との差が大きくなる。
【００５５】
また、図４に示すように、屈折率はＰ組成が支配的であり、Ｐ組成が多いほど［即ち、ＢＰＳＧ組成中のＰ組成の割合（ｗｔ％）が高いほど］、屈折率が高くなり、Ｐ組成が少ないほど［即ち、ＢＰＳＧ組成中のＰ組成の割合（ｗｔ％）が低いほど］、屈折率が低くなる。なお、図４中、一点鎖線は、上クラッド層１３の目標屈折率と等しい屈折率の等屈折率線を示している。
【００５６】
ここで、コア層（導波路コア）１２の複屈折は、その側面を覆う上クラッド層１３の応力が支配的であるため、上クラッド層１３は応力がゼロ（応力＝０）となる（Ｓｉ基板１０との線膨張係数差がゼロ；線膨張係数差＝０となる）組成とするのが望ましい。
このため、上クラッド層１３の組成は、所望の目標屈折率となるようにＰ組成を調整するとともに、応力がゼロ（応力＝０）になるように決定する。つまり、上クラッド層１３は、Ｓｉ基板１０の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つものとして構成される。
【００５７】
具体的には、図４中、一点鎖線で示す等屈折率線と、図４中、破線で示す応力ゼロの場合の等応力線とが交わる点のＢ組成及びＰ組成の割合（ｗｔ％）となるように、上クラッド層１３の組成を決定する。
また、下クラッド層１１の組成は、下クラッド層１１の屈折率が上クラッド層１３の屈折率と同じになるように、上クラッド層１３とほぼ同じＰ組成になるように決定する。つまり、下クラッド層１１の組成は、例えば図４中、一点鎖線で示す等屈折率線上になるように決定する。
【００５８】
この場合、クラックや気泡が発生しないようにすべく、図４に示すように、下クラッド層１１のＢ組成及びＰ組成がフリー組成領域（図４中、斜線領域以外の領域）に入るようにするのは容易であるものの、下クラッド層１１と上クラッド層１３との間のＢ組成の割合（ｗｔ％）の差を小さくすると（Ｂ組成差が不十分であると）、コア層１２の沈み込みが生じてしまう。
【００５９】
ここで、クラッド層１１，１３の軟化温度（融点）は、上述した応力の傾向に近く、Ｂ組成，Ｐ組成の増加に応じて軟化温度は低くなる傾向がある。
例えば、下クラッド層１１と上クラッド層１３との間のＢ組成差が不十分であると、下クラッド層１１の軟化温度が、上クラッド層１３の軟化温度に近づくことになる。
【００６０】
このように下クラッド層１１の軟化温度が上クラッド層１３の軟化温度に近い場合、上クラッド層１３を形成する際に上クラッド層１３の材料となるＢＰＳＧをリフローさせると（リフローさせる場合の熱処理温度は上クラッド層１３の軟化温度に基づいて設定される）、下クラッド層１１も軟化してしまい、この結果、下クラッド層１１上に形成されたコア層（導波路コア）１２が沈み込んでしまうことになる。また、下クラッド層１１の軟化温度が上クラッド層１３の軟化温度以下である場合（即ち、図４中、下クラッド組成が上クラッド組成よりも右側の場合）も同様である。
【００６１】
そこで、本実施形態では、コア層１２の沈み込みを防止すべく、下クラッド層１１の軟化温度（融点）が上クラッド層１３の軟化温度よりも所定温度以上高くなるようにしている（即ち、下クラッド層１１の軟化温度（融点）と上クラッド層１３の軟化温度との温度差が所定温度以上になるようにしている）。つまり、下クラッド層１１のＢ組成の割合（ｗｔ％）を、上クラッド層１３のＢ組成の割合よりも所定割合（例えば４ｗｔ％）以上低く設定している［即ち、下クラッド層１１と上クラッド層１３との間のＢ組成の割合（ｗｔ％）の差（Ｂ組成差）が所定割合（例えば４ｗｔ％）以上になるように設定している］。基本的には、下クラッド層１１のＢ組成の割合が、図４中、フリー組成領域内で、かつ、等屈折率線上でできるだけ左側になるように設定すれば良い。
【００６２】
具体的には、有機ソースに例えばＴＥＯＳ，ＴＭＯＳなどを含ませることで、ＴＥＢ，ＴＭＢなどの量を減少させて、下クラッド層１１のＢ組成が低減されるようにすれば良い。例えば、上クラッド層１３にＴＥＢを添加する場合には、下クラッド層１１はＴＥＢの量を減らして（例えばＴＥＢの量をゼロにして）、下クラッド層１１のＢ組成を低減させるのが好ましい。
【００６３】
上述のように、クラッド層１１，１３の有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いることで、クラックや気泡が発生しないフリー組成領域を十分に広くした上で、下クラッド層１１の軟化温度が上クラッド層１３の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように、下クラッド層１１のＢ組成の割合が上クラッド層１３のＢ組成の割合よりも所定割合以上低く下クラッド層１１のＢ組成を設定することで、クラックや気泡の発生を抑えながら、コア層１２の沈み込みを抑えることができるようになる。
【００６４】
また、このように構成すれば、クラックが発生しないようにしながら、一括成膜でクラッド層１１，１３を形成できることになる。これにより、高機能なＰＬＣデバイスを小型・高集積に作成することができるようになる。
なお、本実施形態では、コア層１２の有機ソースとしてアルコキシ系化合物を用いているが、これに限られるものではなく、例えば、ＳｉＯＧ，ＳｉＯＴｉ，ＳｉＯＴａ，ＳｉＯＢ，ＳｉＯＰ等のトリアルキルシリル系化合物を含むものを有機ソースとして用いることもできる。
【００６５】
また、本実施形態では、下クラッド層１１及び上クラッド層１３の双方のクラックや気泡の発生を抑えるべく、下クラッド層１１及び上クラッド層１３の有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を含むものを用いているが、クラックや気泡の発生を抑えながら、コア層（導波路コア）１２の沈み込みを抑えるという本発明の目的を達成するためには、少なくとも下クラッド層１１の有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を含むものを用いれば良い。このため、上クラッド層１３は、例えば有機ソースとしてアルコキシ系化合物を含むものを用いることもできる。但し、本実施形態のように、上クラッド層１３についても、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を含むものを用いるのが好ましい。
【００６６】
次に、本光導波路の製作プロセスについて、図５を参照しながら詳しく説明する。
本光導波路の製作プロセスは、図５（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、基板（例えばＳｉ基板）１０上に下クラッド層１１及びコア層１２の成膜を行なう第１工程と、所望のパターンを持つ導波路コア１２の形成を行なう第２工程と、上クラッド層１２の一部の成膜を行なう第４工程と、上クラッド層１２の残り部分の成膜を行なう第４工程とに大別される。
【００６７】
これらの第１〜第４工程は、クラッド層１１，１３及びコア層１２を形成する有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いる点を除いて、アルコキシ系化合物を用いる一般的な光導波路の製作プロセスと同様であり、使用する製造装置や成膜条件は基本的に共通であるため、既存の設備をそのまま利用することが可能である。
【００６８】
以下、各工程で行われる処理について、図５（Ａ）〜（Ｄ）を参照しながら具体的に説明する。
第１工程（下板成膜工程）では、図５（Ａ）に示すように、まず、少なくともトリアルキルシリル系化合物（例えばＳｉＯＢ）を含むものを有機ソースとし、常圧ＣＶＤ装置を用いて有機ソースをオゾンで分解することにより、Ｓｉ基板１０上にＢＰＳＧ膜を成膜することで下クラッド層１１が形成される（下クラッド層形成工程）。この下クラッド層１１の成膜には、熱応力低減観点から、低温成膜が可能な常圧化学気相堆積（ＣＶＤ；ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いるのが好適である。
【００６９】
ここで、ＢＰＳＧ膜としての下クラッド層１１を形成するのに用いられる有機ソースは、トリアルキルシリル系化合物（例えばＳｉＯＢ）のほかに、成膜条件に応じて、アルコキシ系化合物（例えばＴＥＯＰ，ＴＭＯＰ，ＴＥＢ，ＴＭＢ）の中から任意に組み合わせたものを使用すれば良い。
具体的には、例えば３８０〜４５０℃の成膜温度にて、１５〜２０μｍの膜厚のＢＰＳＧ膜を基板１０上に堆積させて下クラッド層１１とすることが可能である。この下クラッド層１１は、さらに、水分やカーボンを除去するために、８００〜１０００℃のファーネスタイプの熱処理炉にて１時間程度のアニール処理が施される。
【００７０】
なお、第１工程により形成される下クラッド層１１については、偏波モード分散（ＰＭＤ）や偏波依存損失（ＰＤＬ）の低減を図るために、Ｂ組成の割合（ホウ素の濃度）を１ｗｔ％以上とするのが良い。また、コア１２との屈折率差を大きくするためにはＰ組成の割合（燐の濃度）を下げる必要があるが、クラックの発生を防ぐことを考慮するとＰ組成の割合は１ｗｔ％以上とするのが望ましい。
【００７１】
具体的には、クラックや気泡の発生がないフリー組成領域内でホウ素および燐の各組成を選択して下クラッド層１１を形成することになる。
特に、本実施形態では、コア層１２の沈み込みを防止すべく、下クラッド層１１の軟化温度（融点）が上クラッド層１３の軟化温度よりも所定温度以上高くなるようにしている。つまり、下クラッド層１１のＢ組成の割合（ｗｔ％）を、上クラッド層１３のＢ組成の割合よりも所定割合（例えば４ｗｔ％）以上低く設定している。具体的には、有機ソースに例えばＴＥＯＳ，ＴＭＯＳなどを含ませることで、下クラッド層１１のＢ組成が低減されるようにすれば良い。
【００７２】
次に、図５（Ａ）に示すように、アルコキシ系化合物（例えばＴＥＯＳ）を有機ソースとし、常圧ＣＶＤ法を用いて有機ソースをオゾンで分解することにより、下クラッド層１１上にコア層（ＧＰＳＧ膜）１２が形成される（コア層形成工程）。このように、下クラッド層１１及びコア層１２の成膜には、熱応力低減観点から、低温成膜が可能な常圧ＣＶＤ（化学気相堆積）法を用いるのが好適である。
【００７３】
ここで、ＧＰＳＧ膜としてのコア層１２を形成するのに用いられる有機ソースは、成膜条件に応じて、アルコキシ系化合物（例えばＴＥＯＳ，ＴＭＯＳ，ＴＥＯＰ，ＴＭＯＰ，ＴＥＧ，ＴＭＧ）の中から任意に組み合わせたものを使用すれば良い。
具体的には、例えば３８０〜４５０℃の成膜温度にて、５〜７μｍの膜厚のＧＰＳＧ膜を下クラッド層１１上に堆積させてコア層１２とすることが可能である。このコア層１２についても下クラッド層１１と同様のアニール処理が施される。
【００７４】
なお、コア層１２のＧｅ組成（ゲルマニウムの濃度）は、下クラッド層１１に対して光の導波に必要とされる所望の屈折率差が得られるように調整されているものとする。
第２工程（コア層加工工程，導波路コア形成工程）では、図５（Ｂ）に示すように、コア層１２上に所望のコアパターンがフォトリソグラフィー法によりパターニングされる。そして、ＲＩＥ法によって選択的にエッチング（ドライエッチング）を行うことでコア層１２の不要部分が除去されて、図５（Ｂ）に示すような線状（ストライプ状）のコア層（導波路コア）１２が形成される。
【００７５】
第３工程（埋込成膜第１工程，上クラッド層形成工程）では、図５（Ｃ）に示すように、上述の第１工程と同一の条件にて、下クラッド層１１及び導波路コア１２上に、ストライプ状の導波路コア１２が埋め込まれるように、上クラッド層１３の一部が形成される（埋込成膜）。
具体的には、上クラッド層１３の一部を所定の厚さの薄膜として成膜すべく、下クラッド層１１や導波路コア１２上にシリカガラス系材料（例えばＢＰＳＧ）を堆積させた後、熱処理によってリフローさせる。これにより、ストライプ状の導波路コア１２間にボイドが生じないように、例えば隣接するストライプ状の導波路コア１２間に形成されている溝がシリカガラス系材料（例えばＢＰＳＧ）によって確実に埋め込まれる。
【００７６】
この場合、上述のように、下クラッド層１１の軟化温度（融点）が上クラッド層１３の軟化温度よりも所定温度以上高くなるようにしているため、上クラッド層１３をリフローの際に、下クラッド層１１が軟化してしまうことがなく、導波路コア１２が沈み込んでしまうのを防止することができる。
第４工程（埋込成膜第２工程，上クラッド層形成工程）では、図５（Ｄ）に示すように、上述の第１工程と同一の条件にて、上述の第３工程において形成された上クラッド層１３の一部の上に、上クラッド層１３全体の厚さが所望の厚さになるように上クラッド層１３の残りの部分が形成される。なお、下クラッド層１１と同一の条件で形成された上クラッド層１３の屈折率は、下クラッド層１１の屈折率と一致させる。
【００７７】
具体的には、少なくともトリアルキルシリル系化合物（例えばＳｉＯＢ）を含むものを有機ソースとし、常圧ＣＶＤ法を用いて有機ソースをオゾンで分解することにより、下クラッド層１１及びコア層１２上にＢＰＳＧ膜を成膜することで上クラッド層１３が形成される。このように、上クラッド層１３の成膜には、熱応力低減観点から、低温成膜が可能な常圧ＣＶＤ（化学気相堆積）法を用いるのが好適である。
【００７８】
ここで、ＢＰＳＧ膜としての下クラッド層１１を形成するのに用いられる有機ソースは、トリアルキルシリル系化合物（例えばＳｉＯＢ）のほかに、成膜条件に応じて、アルコキシ系化合物（例えばＴＥＯＰ，ＴＭＯＰ，ＴＥＢ，ＴＭＢ）の中から任意に組み合わせたものを使用すれば良い。
したがって、本実施形態にかかる光導波路及びその製造方法によれば、クラック及び気泡の発生を抑えながら、コア層（導波路コア）１２の沈み込みを抑えることができるという利点がある。このようにコア層（導波路コア）１２の沈み込みを抑えることができるため、所望の導波路構造を安定的に実現でき、高品質の光導波路の製作が可能となる。
【００７９】
特に、コア及びクラッドを形成する有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いることにより（例えば新規成膜ソースであるＳｉＯＢを用いることにより）、クラック及び気泡の発生が抑えられてコア及びクラッドの組成選択範囲を拡大することが可能となり、クラッド層１１，１３及びコア層１２の各屈折率を高い自由度で設計することが可能になる。また、クラッド層１１，１３やコア層１２の屈折率を矩形分布とすることができるため、屈折率の制御性に優れる。また、コア加工時のマスクパターンにより様々な形状の導波路コア１２を形成することができ、高機能なＰＬＣデバイスを小型・高集積に作製することができる。
【００８０】
また、クラッド層１１，１３の成膜の際にクラックが発生するのを抑えることができるため、一括成膜が可能となる。
また、コア層１２の応力を低減し、複屈折を抑えることにより、導波特性としての偏波モード分散（ＰＭＤ；ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）や偏波依存損失（ＰＤＬ；ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ  １ｏｓｓ）を低減することができ、各種の光伝送装置に適用される光導波路として十分に耐え得る特性を実現することが可能である。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態にかかる光導波路及びその製造方法について、図６，図７を参照しながら説明する。
【００８１】
本実施形態にかかる光導波路は、第１実施形態のものと、下クラッド層を２層に分け、異なる組成となるように構成する点が異なる。なお、その他の構成については、上述の第１実施形態のものと同様であるため、ここではその説明を省略する。
つまり、本光導波路は、図６に示すように、基板（Ｓｉ基板）２０上に形成したクラッド層（ＢＰＳＧ膜）２５（２１，２４），２３によって周囲を取り囲まれたコア層（ＧＰＳＧ膜）２２を備えて構成される。つまり、本光導波路は、ストライプ状（線状）のコア層（導波路コア）２２がクラッド層２５（２１，２４），２３で埋め込まれた埋込型光導波路（例えば石英系の埋込型光導波路，シリカガラス系光導波路）として構成される。
【００８２】
特に、本実施形態では、図６に示すように、下クラッド層２５が、基板２０に接する第１下クラッド層２４と、コア層２２に接する部分（コア層２２の近傍部分）を含む第２下クラッド層２１との２層構造になっている。
ここで、第２下クラッド層２１は、上述の第１実施形態の下クラッド層と同様に、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物（例えばＳｉＯＢ）を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が上クラッド層の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように構成される。
【００８３】
一方、第１下クラッド層２４は、上述の第１実施形態の上クラッド層と同様に、基板２０の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成する。つまり、第１下クラッド層２４の組成は、図７に示すように、上述の第１実施形態の上クラッド層と同様に、応力がゼロ（応力＝０）となるようにする。
具体的には、図７中、一点鎖線で示す等屈折率線と、図７中、破線で示す応力ゼロの場合の等応力線とが交わる点のＢ組成及びＰ組成の割合（ｗｔ％）となるように、第１下クラッド層２４の組成を決定する。
【００８４】
ここで、下クラッド層２５を２層に分けて構成するのは、以下の理由による。
つまり、光導波路の複屈折は、上クラッド層２３が受ける応力が支配的である。この上クラッド層２３が受ける応力は、上クラッド層２３とＳｉ基板２０との線膨張係数差によって生じることになるが、上述の第１実施形態のように下クラッド層の軟化温度が高くなるように設計すると、下クラッド層の線膨張係数が上クラッド層の線膨張係数よりも小さくなり（即ち、下クラッド層とＳｉ基板との線膨張係数差が、上クラッド層とＳｉ基板との線膨張係数差よりも大きくなり）、この結果、Ｓｉ基板と上クラッド層の線膨張係数が等しくなるように設計したとしても、下クラッド層から上クラッド層に応力（引張方向）が生じることになる。
【００８５】
このため、本実施形態では、このような点を考慮して、下クラッド層２５から上クラッド層２３への応力（引張応力）を低減するために、下クラッド層２５を、内部応力が生じる原因となる高軟化温度（高融点）の組成部分をできるだけ少なくしたものとして構成している。つまり、本実施形態では、下クラッド層２５を、軟化温度が上クラッド層２３の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように設計した第２下クラッド層（高軟化温度層）２１と、下クラッド層２５から上クラッド層２３への応力を低減するように設計した第１下クラッド層（応力低減層）２４との２層構造とし、第２下クラッド層２４の厚さをできるだけ薄くしている。
【００８６】
本実施形態にかかる光導波路の製造方法は、上述の第１実施形態の製造方法と第１工程に含まれる下クラッド層形成工程が異なる。なお、その他の工程については、上述の第１実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
つまり、本実施形態では、光導波路の下クラッド層を２層構造とするため、下クラッド層形成工程は、基板２０上に基板２０の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つ第１下クラッド層２４を形成する工程と、第１下クラッド層２４上に、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が上クラッド層２３の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように第２下クラッド層２１を形成する工程とを含むものとして構成される。
【００８７】
したがって、本実施形態にかかる光導波路及びその製造方法によれば、下クラッド層２５の少なくともコア層２２に接する部分（コア層２２の近傍部分；第２下クラッド層２１）だけは上クラッド層２３よりも高軟化温度になるように構成し、下クラッド層２５のコア層（導波路コア）２２に接する部分以外の部分（第１下クラッド層２４）から上クラッド層２３に生じる応力（内部応力）を低く抑えることができるように構成しているため、上述の第１実施形態と同様に、クラック及び気泡の発生を抑えながら、コア層（導波路コア）２２の沈み込みを抑えることができるとともに、光導波路の複屈折をより低減させることができるため、偏波モード分散（ＰＭＤ）や偏波依存損失（ＰＤＬ）の低減に有効である。
【００８８】
なお、上述の実施形態では、光導波路の複屈折を低減されるべく、第１下クラッド層２４は、Ｓｉ基板２０の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成しているが、クラック及び気泡の発生を抑えながら、コア層（導波路コア）２２の沈み込みを抑えることができるようにするためには、第１下クラッド層２４をこのように構成する必要はなく、第１下クラッド層２４の組成は自由に選択することができる。
【００８９】
また、本実施形態では、第１下クラッド層２４及び第２下クラッド層２１の双方のクラックや気泡の発生を抑えるべく、第１下クラッド層２４及び第２下クラッド層２１の有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を含むものを用いているが、クラックや気泡の発生を抑えながら、コア層（導波路コア）２２の沈み込みを抑えるという本発明の目的を達成するためには、少なくとも第２下クラッド層２１の有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を含むものを用いれば良い。このため、第１下クラッド層２４は、例えば有機ソースとしてアルコキシ系化合物を含むものを用いることもできる。但し、本実施形態のように、第１下クラッド層２４についても、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を含むものを用いるのが好ましい。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態にかかる光導波路及びその製造方法について、図８，図９を参照しながら説明する。
【００９０】
本実施形態にかかる光導波路は、第１実施形態のものと、上クラッド層を２層に分け、異なる組成となるように構成する点が異なる。なお、その他の構成については、上述の第１実施形態のものと同様であるため、ここではその説明を省略する。
つまり、本光導波路は、図８に示すように、基板（Ｓｉ基板）３０上に形成したクラッド層（ＢＰＳＧ膜）３１，３６（３３，３５）によって周囲を取り囲まれたコア層（ＧＰＳＧ膜）３２を備えて構成される。つまり、本光導波路は、ストライプ状（線状）のコア層（導波路コア）３２がクラッド層３１，３６（３３，３５）で埋め込まれた埋込型光導波路（例えば石英系の埋込型光導波路，シリカガラス系光導波路）として構成される。
【００９１】
特に、本実施形態では、図８に示すように、上クラッド層３６が、コア層３２に接する部分（コア層３２の近傍部分）を含む第１上クラッド層３３と、第１上クラッド層３３上に形成される第２上クラッド層３５との２層構造になっている。
ここで、第１上クラッド層３３は、上述の第１実施形態の上クラッド層と同様に、Ｓｉ基板３０の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成される。つまり、第１上クラッド層３３の組成は、図９に示すように、上述の第１実施形態の上クラッド層と同様に、応力がゼロ（応力＝０）となるようにする。
【００９２】
具体的には、図９中、一点鎖線で示す等屈折率線と、図９中、破線で示す応力ゼロの場合の等応力線とが交わる点のＢ組成及びＰ組成の割合（ｗｔ％）となるように、第１上クラッド層３３の組成を決定する。
一方、第２上クラッド層３５が、図９に示すように、Ｓｉ基板３０の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を持つように構成される。
【００９３】
このように、本実施形態では、第２上クラッド層３５の線膨張係数を第１上クラッド層３３の線膨張係数よりも大きく（即ち、Ｓｉ基板３０の線膨張係数よりも大きく）決定することで、第１上クラッド層３３に圧縮応力を生じさせることで、上述の第２実施形態において指摘したように下クラッド層と上クラッド層との線膨張係数差によって上クラッド層に生じる引張応力が打ち消されるようにしている。
【００９４】
なお、本実施形態では、上クラッド層３６を第１上クラッド層３３と第２上クラッド層３５との２層構造とし、第２上クラッド層３５によって第１上クラッド層３３に圧縮応力を生じさせるよう設計したが、これに限られるものではなく、上クラッドを２層化しなくても、上クラッド層３６全体の線膨張係数をＳｉ基板３０の線膨張係数よりも大きく決定することで、上クラッド層３６全体にわずかに圧縮応力が生じるようにして、下クラッド層と上クラッド層との線膨張係数差によって上クラッド層に生じる引張応力が打ち消されるようにすることも可能である。
【００９５】
本実施形態にかかる光導波路の製造方法は、上述の第１実施形態の製造方法と第３，４工程の上クラッド層形成工程が異なる。なお、その他の工程については、上述の第１実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
つまり、本実施形態では、光導波路の上クラッド層３６を２層構造とするため、上クラッド層形成工程は、下クラッド層３１上に形成された導波路コア３２の周囲を取り囲むように基板３０の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つ第１上クラッド層３３を形成する工程（第１上クラッド層形成工程）と、第１上クラッド層３３上に、基板３０の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を持つ第２上クラッド層３５を形成する工程（第２上クラッド層形成工程）とを含むものとして構成される。
【００９６】
例えば、上述の第１実施形態の第３工程を、第１上クラッド層形成工程とし、上述の第１実施形態の第４工程を、第２上クラッド層形成工程とすれば良い。
したがって、本実施形態にかかる光導波路及びその製造方法によれば、下クラッド層３１は上クラッド層３６のコア層（導波路コア）３２に接する部分（コア層３２の近傍部分；第１上クラッド層３３）よりも高軟化温度になるように構成し、上クラッド層３６のコア層（導波路コア）３２に接する部分（コア層３２の近傍部分；第１上クラッド層３３）に生じる応力（内部応力）を低く抑えることができるように構成しているため、上述の第１実施形態と同様に、クラック及び気泡の発生を抑えながら、コア層３２の沈み込みを抑えることができるとともに、光導波路の複屈折をより低減させることができるため、偏波モード分散（ＰＭＤ）や偏波依存損失（ＰＤＬ）を低減させて偏波特性を向上させるのに有効である。
【００９７】
なお、上述の実施形態では、光導波路の複屈折を低減されるべく、第２上クラッド層３５をＳｉ基板３０の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を持つように構成しているが、クラック及び気泡の発生を抑えながら、コア層３２の沈み込みを抑えることができるようにするためには、第２上クラッド層３５をこのように構成する必要はなく、第２上クラッド層３５の組成は自由に選択することができる。
【００９８】
また、本実施形態では、下クラッド層３１及び上クラッド層３６の双方のクラックや気泡の発生を抑えるべく、下クラッド層３１及び上クラッド層３６の有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を含むものを用いているが、クラックや気泡の発生を抑えながら、コア層（導波路コア）３２の沈み込みを抑えるという本発明の目的を達成するためには、少なくとも下クラッド層３１の有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を含むものを用いれば良い。このため、上クラッド層３６は、例えば有機ソースとしてアルコキシ系化合物を含むものを用いることもできる。但し、本実施形態のように、上クラッド層３６についても、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を含むものを用いるのが好ましい。（第４実施形態）
次に、第４実施形態にかかる光導波路及びその製造方法について、図１０を参照しながら説明する。
【００９９】
本実施形態にかかる光導波路は、上述の第２実施形態のものと第３実施形態のものとを組み合わせたものである。
つまり、本光導波路は、図１０に示すように、基板（Ｓｉ基板）４０上に形成したクラッド層（ＢＰＳＧ膜）４４，４１，４３，４５によって周囲を取り囲まれたコア層（ＧＰＳＧ膜）４２を備えて構成される。つまり、本光導波路は、ストライプ状（線状）のコア層（導波路コア）４２がクラッド層４４，４１，４３，４５で埋め込まれた埋込型光導波路（例えば石英系の埋込型光導波路，シリカガラス系光導波路）として構成される。
【０１００】
特に、本実施形態では、図１０に示すように、下クラッド層は、基板４０に接する第１下クラッド層４４と、コア層４２に接する部分（コア層４２の近傍部分）を含む第２下クラッド層４１との２層構造になっている。また、図１０に示すように、上クラッド層は、コア層４２に接する部分（コア層４２の近傍部分）を含む第１上クラッド層４３と、第１上クラッド層４３上に形成される第２上クラッド層４５との２層構造になっている。
【０１０１】
なお、光導波路の構造及びその製造方法の詳細は、上述の第２，３実施形態のものと同様であるため、ここではその説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる光導波路及びその製造方法によれば、上述の第２，３実施形態の構成によって得られる効果に加え、上述の第２実施形態において指摘したように下クラッド層と上クラッド層との線膨張係数差によって上クラッド層に生じる引張応力を低減するのに、第１下クラッド層４４や第２上クラッド層４５の線膨張係数をそれほど大きく変える必要がないため、組成設計上の自由度が増すという利点がある。つまり、第１下クラッド層４４や第２上クラッド層４５の組成を変えることで、それほど大きな引張応力や圧縮応力を生じさせる必要がないため、組成設計上の自由度が増すという利点がある。
（第５実施形態）
次に、第５実施形態にかかる光導波路及びその製造方法について、図１１を参照しながら説明する。
【０１０２】
本実施形態にかかる光導波路は、第１実施形態のものに対し、表面保護層が設けられている点が異なる。
つまり、本光導波路は、図１１に示すように、基板（Ｓｉ基板）５０上に形成したクラッド層（ＢＰＳＧ膜）５１，５３によって周囲を取り囲まれたコア層（ＧＰＳＧ膜）５２を備えて構成される。つまり、本光導波路は、ストライプ状（線状）のコア層（導波路コア）５２がクラッド層５１，５３で埋め込まれた埋込型光導波路（例えば石英系の埋込型光導波路，シリカガラス系光導波路）として構成される。そして、上クラッド層５３の表面上に保護層（表面保護層）５６が設けられた構造になっている。
【０１０３】
なお、その他の構成及びその製造方法については、上述の第１実施形態のものと同様であるため、ここではその説明を省略する。
ここで、表面保護層５６は、低添加物濃度のＢＰＳＧ（図４中、Ｂ組成，Ｐ組成がともに低い領域の組成となる）、ＰＳＧ（リンドープ・シリカガラス；図４中、Ｂ組成が０ｗｔ％である縦軸上の組成となる）、或いは、ＮＳＧ（ノンドープ・シリカガラス；図４中、Ｂ組成及びＰ組成が０ｗｔ％である原点の組成となる）等によって形成するのが好ましい。
【０１０４】
したがって、本実施形態にかかる光導波路及びその製造方法によれば、上述の第１実施形態の構成によって得られる効果に加え、表面保護層５６が設けられていることで、上クラッド層５３を構成するＢＰＳＧ膜が大気中の水分等によって変質してしまうのを防止できるという利点がある。本実施形態にかかる光導波路では、一般的な光導波路と比べて、上クラッド層５３のＢ組成の割合（ｗｔ％）を高くするため、表面保護層５６を設けて上クラッド層５３の変質を防止することは特に有効である。
（第６実施形態）
次に、第６実施形態にかかる光導波路及びその製造方法について、図１２，図１３を参照しながら説明する。
【０１０５】
本実施形態にかかる光導波路は、第１実施形態のものに対し、コア層（導波路コア）をＢＰＳＧ膜として形成している点が異なる。
つまり、本光導波路は、図１２に示すように、基板（Ｓｉ基板）６０上に形成したクラッド層（ＢＰＳＧ膜）６１，６３によって周囲を取り囲まれたコア層（ＧＰＳＧ膜）６２を備えて構成される。つまり、本光導波路は、ストライプ状（線状）のコア層（導波路コア）６２がクラッド層６１，６３で埋め込まれた埋込型光導波路（例えば石英系の埋込型光導波路，シリカガラス系光導波路）として構成される。
【０１０６】
特に、本実施形態では、コア層６２は、例えばＢＰＳＧ（ボロン・リン添加シリカガラス；シリカガラス系材料）によって形成される。例えば、上述の第１実施形態のものと同様に、コア層６２をＢＰＳＧ膜として形成するための有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を使用すれば良い。
ここで、ＢＰＳＧは屈折率を大幅に高めることは困難であるが、低応力性に優れる。このため、コア層６２をＢＰＳＧ膜として形成することで、コア層６２は、Ｓｉ基板６０の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成することが可能になる。つまり、コア層６２の組成は、図１３に示すように、コア層６２とＳｉ基板６０との線膨張係数差によって上クラッド層６３に生じる応力がゼロ（応力＝０）になるように設計することが可能になる。
【０１０７】
具体的には、コア層６２の組成は、図１３中、破線で示す応力ゼロの場合の等応力線上になるように決定する。つまり、図１３中、二点鎖線は、コア層６２の目標屈折率と等しい屈折率の等屈折率線を示しているため、この二点鎖線で示す等屈折率線と、図１３中、破線で示す応力ゼロの場合の等応力線とが交わる点のＢ組成及びＰ組成の割合（ｗｔ％）となるように、コア層６２の組成を決定する。
【０１０８】
なお、その他の構成及びその製造方法については、上述の第１実施形態のものと同様であるため、ここではその説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる光導波路及びその製造方法によれば、上述の第１実施形態の構成によって得られる効果に加え、光導波路の複屈折の主因である上クラッド層６３に生じる応力の低減を実現できるだけでなく、コア層６２に生じる応力の低減も実現でき、コア層６２の複屈折をより低減させることができるため、偏波モード分散（ＰＭＤ）や偏波依存損失（ＰＤＬ）を低減できるという利点がある。
【０１０９】
なお、本実施形態では、上述の第１実施形態にかかる光導波路のコア層をＢＰＳＧ膜として構成するようにしているが、これに限られるものではなく、上述の第２実施形態〜第５実施形態のいずれかの光導波路のコア層をＢＰＳＧ膜として構成するようにしても良い。
（第７実施形態）
次に、第７実施形態にかかる光導波路デバイスについて、図１４を参照しながら説明する。
【０１１０】
本実施形態にかかる光導波路デバイスは、図１４に示すように、第１実施形態の光導波路に断熱溝７８Ａ，７８Ｂを形成し、薄膜ヒータ７７が設けられた構造になっている。
つまり、本光導波路デバイスの光導波路は、図１４に示すように、基板（Ｓｉ基板）７０上に形成したクラッド層（ＢＰＳＧ膜）７１，７３によって周囲を取り囲まれたコア層（ＧＰＳＧ膜）７２を備えて構成される。つまり、本光導波路は、ストライプ状（線状）のコア層（導波路コア）７２がクラッド層７１，７３で埋め込まれた埋込型光導波路（例えば石英系の埋込型光導波路，シリカガラス系光導波路）として構成される。
【０１１１】
そして、このように構成される光導波路に、コア層７２の熱抵抗を高めることができるように断熱溝７８Ａ，７８Ｂを形成するとともに、コア層７２に沿うように上クラッド層７３の表面上に薄膜ヒータ７７を設けることで、熱光学効果（ＴＯ効果）を利用した位相変調器（光導波路デバイス）を構成している。
このように構成される位相変調器では、例えば上クラッド層７３の表面に設けられる薄膜ヒータ７７によって石英系光導波路に熱を加え、コア層７２の温度を上昇させることで、その屈折率を変化させることができ、これにより、光導波路中を伝播する光信号の位相制御を行なえる。
【０１１２】
特に、このようなＴＯ効果を用いる光導波路では、隣接する導波路コア７２間の熱干渉を防止するために、熱抵抗の低いＳｉ基板７０を用いるのが好適である。
ここで、断熱溝７８Ａ，７８Ｂは、上クラッド層７３及び下クラッド層７１を基板７０の表面が露出するように取り除くことによって形成される。このような断熱溝７８Ａ，７８Ｂを設けることで、コアの熱抵抗を高めることができ、消費電力を低減することができる。
【０１１３】
なお、本実施形態では、上述の第１実施形態の光導波路に薄膜ヒータや断熱溝を設けた例を示しているが、これに限られるものではなく、上述の第２実施形態〜第６実施形態のいずれかの光導波路に薄膜ヒータや断熱溝を設けて位相変調器（光導波路デバイス）を構成することもできる。
例えば、上述の第４実施形態の光導波路に薄膜ヒータや断熱溝を設けて位相変調器として構成することもできる。
【０１１４】
この場合、本光導波路デバイスの光導波路は、図１５に示すように、基板（Ｓｉ基板）８０上に形成したクラッド層（ＢＰＳＧ膜）８４，８１，８３，８５によって周囲を取り囲まれたコア層（ＧＰＳＧ膜）８２を備えて構成する。つまり、本光導波路は、ストライプ状（線状）のコア層（導波路コア）８２がクラッド層８４，８１，８３，８５で埋め込まれた埋込型光導波路（例えば石英系の埋込型光導波路，シリカガラス系光導波路）として構成する。
【０１１５】
特に、図１５に示すように、下クラッド層は、基板８０に接する第１下クラッド層８４と、コア層８２に接する部分（コア層８２の近傍部分）を含む第２下クラッド層８１との２層構造にする。また、図１５に示すように、上クラッド層は、コア層８２に接する部分（コア層８２の近傍部分）を含む第１上クラッド層８３と、第１上クラッド層８３上に形成される第２上クラッド層８５との２層構造にする。
【０１１６】
そして、このように構成される光導波路に、コア層８２の熱抵抗を高める断熱溝８８Ａ，８８Ｂを形成するとともに、コア層８２に沿うように第２上クラッド層８５の表面上に薄膜ヒータ８７を設けることで、熱光学効果（ＴＯ効果）を利用した位相変調器（光導波路デバイス）を構成する。
ところで、本実施形態のように、基板７０の表面を露出させるように断熱溝７８Ａ，７８Ｂを設けると、この部分で基板７０の応力が緩和され、光導波路の応力が断熱溝７８Ａ，７８Ｂのない部分に比べて変化してしまう可能性がある。このような断熱溝７８Ａ，７８Ｂによる応力変化を考慮すると、コア層７２の応力が小さい構造、例えば、上述の第６実施形態のような光導波路構造（図１２，図１３参照）とするのが好ましい。これは、光導波路の複屈折を低減し、偏波モード分散（ＰＭＤ）や偏波依存損失（ＰＤＬ）を低減するのに有効である。
【０１１７】
なお、本実施形態及びその変形例では、上述の図１４，図１５に示すように、断熱溝が上クラッド層及び下クラッド層を貫通してＳｉ基板まで達するように構成しているが、断熱溝の構造はこれに限られるものではない。
例えば、上述の第３実施形態の光導波路に薄膜ヒータや断熱溝を設けて位相変調器（光導波路デバイス）を構成する場合には、以下のような断熱溝構造とすれば良い。
【０１１８】
まず、本光導波路デバイスの光導波路は、図１６に示すように、基板（Ｓｉ基板）９０上に形成したクラッド層（ＢＰＳＧ膜）９１，９３，９５によって周囲を取り囲まれたコア層（ＧＰＳＧ膜）９２を備えて構成する。つまり、本光導波路は、ストライプ状（線状）のコア層（導波路コア）９２がクラッド層９１，９３，９５で埋め込まれた埋込型光導波路（例えば石英系の埋込型光導波路，シリカガラス系光導波路）として構成する。
【０１１９】
特に、図１６に示すように、上クラッド層は、コア層９２に接する部分（コア層９２の近傍部分）を含む第１上クラッド層９３と、第１上クラッド層９３上に形成される第２上クラッド層９５との２層構造にする。
そして、このように構成される光導波路に、コア層９２の熱抵抗を高める断熱溝９８Ａ，９８Ｂを形成するとともに、コア層９２に沿うように第２上クラッド層９５の表面上に薄膜ヒータ９７を設けることで、熱光学効果（ＴＯ効果）を利用した位相変調器（光導波路デバイス）を構成する。
【０１２０】
この場合、断熱溝９８Ａ，９８Ｂは、図１６に示すように、第１上クラッド層９３，第２上クラッド層９５及び下クラッド層９１を、下クラッド層９１の一部を残すように取り除くことによって形成する。このように、消費電力を劣化させない程度に下クラッド層９１の一部を残してＳｉ基板９０の表面を露出させないように構成することで、応力変化を抑えることができるようになる。これにより、光導波路の複屈折をより低減させることができ、偏波モード分散（ＰＭＤ）や偏波依存損失（ＰＤＬ）を低減できることになる。
【０１２１】
また、例えば、上述の第２実施形態の光導波路に薄膜ヒータや断熱溝を設けて位相変調器（光導波路デバイス）を構成する場合には、以下のような断熱溝構造とすれば良い。
まず、本光導波路デバイスの光導波路は、図１７に示すように、基板（Ｓｉ基板）１００上に形成したクラッド層（ＢＰＳＧ膜）１０４，１０１，１０３によって周囲を取り囲まれたコア層（ＧＰＳＧ膜）１０２を備えて構成する。つまり、本光導波路は、ストライプ状（線状）のコア層（導波路コア）１０２がクラッド層１０４，１０１，１０３で埋め込まれた埋込型光導波路（例えば石英系の埋込型光導波路，シリカガラス系光導波路）として構成する。
【０１２２】
特に、図１７に示すように、下クラッド層は、基板１００に接する第１下クラッド層１０４と、コア層１０２に接する部分（コア層１０２の近傍部分）を含む第２下クラッド層１０１との２層構造にする。
そして、このように構成される光導波路に、コア層１０２の熱抵抗を高める断熱溝１０８Ａ，１０８Ｂを形成するとともに、コア層１０２に沿うように上クラッド層１０３の表面上に薄膜ヒータ１０７を設けることで、熱光学効果（ＴＯ効果）を利用した位相変調器（光導波路デバイス）を構成する。
【０１２３】
この場合、断熱溝１０８Ａ，１０８Ｂは、図１７に示すように、上クラッド層１０３，第１下クラッド層１０４及び第２下クラッド層１０１を、第１下クラッド層１０４の一部を残すように取り除くことによって形成する。このように、消費電力を劣化させない程度に第１下クラッド層１０４の一部を残してＳｉ基板１００の表面を露出させないように構成することで、応力変化を抑えることができるようになる。これにより、光導波路の複屈折を低減させることができ、偏波モード分散（ＰＭＤ）や偏波依存損失（ＰＤＬ）を低減できることになる。
【０１２４】
（付記１）  基板上に下クラッド層，コア層，上クラッド層を有し、前記コア層が前記上クラッド層及び前記下クラッド層に埋め込まれるように形成される光導波路であって、
前記下クラッド層が、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が前記上クラッド層の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように構成されることを特徴とする、光導波路。
【０１２５】
（付記２）  前記下クラッド層が、前記基板に接する第１下クラッド層と、前記コア層に接する第２下クラッド層とを有し、
前記第１下クラッド層が、前記基板とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成され、
前記第２下クラッド層が、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が前記上クラッド層の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように構成されることを特徴とする、付記１記載の光導波路。
【０１２６】
（付記３）  前記トリアルキルシリル系化合物は、Ｓｉ−Ｏ−Ｂ結合，Ｓｉ−Ｏ−Ｇｅ結合，Ｓｉ−Ｏ−Ｐ結合，Ｓｉ−Ｏ−Ｔｉ結合及びＳｉ−Ｏ−Ｔａ結合のうちの少なくとも１つ以上の結合を含むことを特徴とする、付記１又は２記載の光導波路。
（付記４）  前記有機ソースが、前記トリアルキルシリル系化合物に加えてアルコキシ系化合物を含むことを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の光導波路。
【０１２７】
（付記５）  前記上クラッド層が、前記基板の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成されることを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の光導波路。
（付記６）  前記上クラッド層が、前記コア層に接する第１上クラッド層と、前記第１上クラッド層上に形成される第２上クラッド層とを有し、
前記第１上クラッド層が、前記基板の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成され、
前記第２上クラッド層が、前記基板の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を持つように構成されることを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の光導波路。
【０１２８】
（付記７）  前記コア層が、前記基板の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成されることを特徴とする、付記１〜６のいずれか１項に記載の光導波路。
（付記８）  前記基板が、Ｓｉ基板であることを特徴とする、付記１〜７のいずれか１項に記載の光導波路。
【０１２９】
（付記９）  前記上クラッド層が、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって形成されることを特徴とする、付記１〜８のいずれか１項に記載の光導波路。
（付記１０）  付記１〜９のいずれか１項に記載の光導波路を用いて構成される光導波路デバイスであって、
前記コア層に沿うように前記上クラッド層上に設けられる薄膜ヒータと、
前記コア層の熱抵抗を高める断熱溝とを備えることを特徴とする、光導波路デバイス。
【０１３０】
（付記１１）  前記断熱溝が、前記上クラッド層及び前記下クラッド層を前記基板が露出するように取り除いて形成されることを特徴とする、付記１０記載の光導波路デバイス。
（付記１２）  前記断熱溝が、前記上クラッド層及び前記下クラッド層を前記下クラッド層の一部を残すように取り除いて形成されることを特徴とする、付記１０記載の光導波路デバイス。
【０１３１】
（付記１３）  基板上にコア層が上クラッド層及び下クラッド層に埋め込まれるように形成される光導波路の製造方法であって、
基板上に、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が前記上クラッド層の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように下クラッド層を形成する下クラッド層形成工程と、
前記下クラッド層上にコア層を形成するコア層形成工程と、
前記コア層をパターニングして所望のパターンを有する導波路コアを形成する導波路コア形成工程と、
前記下クラッド層上に形成された前記導波路コアの周囲を取り囲むように上クラッド層を形成する上クラッド層形成工程とを備えることを特徴とする、光導波路の製造方法。
【０１３２】
（付記１４）  前記下クラッド層形成工程が、
前記基板上に、前記基板とほぼ等しい線膨張係数を持つ第１下クラッド層を形成する工程と、
前記第１下クラッド層上に、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が前記上クラッド層の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように第２下クラッド層を形成する工程とを含むことを特徴とする、付記１３記載の光導波路の製造方法。
【０１３３】
（付記１５）  前記上クラッド層形成工程が、
前記下クラッド層上に形成された前記導波路コアの周囲を取り囲むように前記基板の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つ第１上クラッド層を形成する工程と、
前記第１上クラッド層上に、前記基板の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を持つ第２上クラッド層を形成する工程とを含むことを特徴とする、付記１３又は１４記載の光導波路の製造方法。
【０１３４】
（付記１６）  前記下クラッド層形成工程，前記コア層形成工程，前記上クラッド層形成工程において、前記下クラッド層，前記コア層，前記上クラッド層を形成するのに常圧ＣＶＤ法を用いることを特徴とする、付記１３〜１５のいずれか１項に記載の光導波路の製造方法。
【０１３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の光導波路及びその製造方法並びに光導波路デバイスによれば、クラック及び気泡の発生を抑えながら、コア層（導波路コア）の沈み込みを抑えることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる光導波路の全体構成を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる光導波路において有機ソースとして用いられるトリアルキルシリル系化合物の一例としてトリス（トリメチルシリル）ボレート（ＳｉＯＢ）の構造を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる光導波路において有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いてクラッド（ＢＰＳＧ膜）を形成する場合のホウ素及び燐の各組成に対するクラック及び気泡の発生領域を説明するための組成チャートである。
【図４】本発明の第１実施形態にかかる光導波路において有機ソースとして用いられるトリアルキルシリル系化合物の組成チャートである。
【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の第１実施形態にかかる光導波路の製造方法における製作プロセスを説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる光導波路の全体構成を示す模式的断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態にかかる光導波路において有機ソースとして用いられるトリアルキルシリル系化合物の組成チャートである。
【図８】本発明の第３実施形態にかかる光導波路の全体構成を示す模式的断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態にかかる光導波路において有機ソースとして用いられるトリアルキルシリル系化合物の組成チャートである。
【図１０】本発明の第４実施形態にかかる光導波路の全体構成を示す模式的断面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態にかかる光導波路の全体構成を示す模式的断面図である。
【図１２】本発明の第６実施形態にかかる光導波路の全体構成を示す模式的断面図である。
【図１３】本発明の第６実施形態にかかる光導波路において有機ソースとして用いられるトリアルキルシリル系化合物の組成チャートである。
【図１４】本発明の第７実施形態にかかる光導波路デバイスの全体構成を示す模式的断面図である。
【図１５】本発明の第７実施形態の変形例にかかる光導波路デバイスの全体構成を示す模式的断面図である。
【図１６】本発明の第７実施形態の変形例にかかる光導波路デバイスの全体構成を示す模式的断面図である。
【図１７】本発明の第７実施形態の変形例にかかる光導波路デバイスの全体構成を示す模式的断面図である。
【図１８】一般的な光導波路の全体構成を示す模式的断面図であって、その課題を説明するための図である。
【図１９】一般的な光導波路において有機ソースとして用いられるアルコキシ系化合物の一例としてトリエチルボレート（ＴＥＢ）の構造を示す図である。
【図２０】一般的な光導波路において有機ソースとして用いられるトリアルキルシリル系化合物の組成チャートであって、その課題を説明するための図である。
【図２１】一般的な光導波路において有機ソースとしてアルコキシ系化合物を用いてクラッド（ＢＰＳＧ膜）を形成する場合のホウ素及び燐の各組成に対するクラック及び気泡の発生領域を説明するための組成チャートである。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００  基板
１１，２５，３１，５１，６１，７１，９１  下クラッド層
２１，４１，８１，１０１  第２下クラッド層
２４，４４，８４，１０４  第１下クラッド層
１２，２２，３２，４２，５２，６２，７２，８２，９２，１０２  コア層
１３，２３，３６，５３，６３，７３，１０３  上クラッド層
３３，４３，８３，９３  第１上クラッド層
３５，４５，８５，９５  第２上クラッド層
５６  表面保護層
７７，８７，９７，１０７  薄膜ヒータ
７８Ａ，７８Ｂ，８８Ａ，８８Ｂ，９８Ａ，９８Ｂ，１０８Ａ，１０８Ｂ  断熱溝
【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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