(57)【要約】【課題】光通信分野に適用される光伝送装置に用いて好適の、光導波路デバイスにおいて、他の光伝送媒体との接続損失を低減させる。【解決手段】基板１１０をそなえるとともに、基板１１０面上に、クラッド１２０と光導波路をなすコア１３０とが形成された光導波路デバイス１００であって、基板１１０面の、前記光導波路をなすコア１３０における他の光伝送媒体との接続部分に相当する部分に凹部１１１が形成され、コア１３０が、前記光導波路における中間部分の位置と、前記の凹部が形成された部分の位置と、で太さが異なるように形成する。【選択図】　　　　図１
2004069883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をそなえるとともに、該基板面上に、クラッドと光導波路をなすコアとが形成された光導波路デバイスであって、
該基板面の、前記光導波路をなすコアにおける他の光伝送媒体との接続部分に相当する部分に凹部又は凸部が形成され、
該コアが、前記光導波路における中間部分の位置と、前記の凹部または凸部が形成された部分の位置と、で太さが異なるように形成されたことを特徴とする、光導波路デバイス。
【請求項２】
前記光導波路のパターンに沿って該基板面に形成された一条の溝を該凹部として形成されたことを特徴とする、請求項１記載の光導波路デバイス。
【請求項３】
前記光導波路のパターンに沿って該基板面に形成された一つの凸条を該凸部として形成されたことを特徴とする、請求項１項記載の光導波路デバイス。
【請求項４】
該基板面における前記光導波路のパターンに相当する部分の左右に形成された二条の溝で挟まれたリッジを該凸部として形成されたことを特徴とする、請求項１項記載の光導波路デバイス。
【請求項５】
基板をそなえるとともに、該基板上に、クラッドと光導波路をなすコアとが形成された光導波路デバイスを製造する方法であって、
該基板面の、前記光導波路における他の光伝送媒体との接続部分近傍に相当する部分に凹部又は凸部を形成する凹部／凸部形成工程と、
該凹部／凸部形成工程に次いで、該基板面上に該クラッドをなす第１クラッド層を堆積させる第１クラッド層形成工程と、
該第１クラッド層形成工程において堆積した第１クラッド層上に、該コアの原型としてのコア層を一様に堆積させるコア層堆積工程と、
該コアを、前記光導波路における中間部分の位置と、前記の凹部または凸部が形成された部分の位置と、で太さが異なるように形成するコア形成工程と、
をそなえて構成されたことを特徴とする、光導波路デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野に適用される光伝送装置に用いて好適の、光導波路デバイスおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光通信システムにおいては、光信号について合分波する等の処理を行なうために光導波路デバイスが用いられている。例えば、光信号を伝送する際には光ファイバが用いられるが、この光ファイバ等からなる光伝送路上に、光信号についての所望の処理を行なうための光導波路デバイスが介装されている。
【０００３】
たとえば、ＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ　Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　Ｇｒａｔｉｎｇ）等の光回路を構成する光導波路デバイスが光ファイバに接続されている場合には、光ファイバを通じて伝送されてきた光信号は、上述のごときＡＷＧとしての光導波路デバイスに導入されて、この光導波路デバイスにおいて光信号を波長別に合分波し、出射側に接続された光ファイバを通じて再度伝送されるようになっている。
【０００４】
図１５（ａ）〜図１５（ｇ）は、上述のごとき光導波路デバイスの一般的な製作過程を示す模式図であるが、これらの図１５（ａ）〜図１５（ｇ）は、特に各製造過程におけるデバイスを、光導波路を伝播する光信号の進行方向に対して垂直な断面の形状に着目して示すものである。
たとえば、シリコン（Ｓｉ），石英またはガラスを材質とする基板４１０〔図１５（ａ）参照〕上に、ＣＶＤ（化学気相堆積）法もしくはＦＨＤ（火炎堆積）法を用いることにより、基板上に珪素ガラスによる下部クラッド層４２０Ａ〔図１５（ｂ）参照〕を堆積するとともに、コア層４３０Ａ〔図１５（ｃ）参照〕を堆積する。次いで、その上にフォトリソグラフィ法で光導波路パターンをレジスト層４４０としてパターニングする〔図１５（ｄ）参照〕。
【０００５】
この基板をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法により加工しコア層の不要部分を除去することにより〔図１５（ｅ）参照〕、レジスト層４４０とともに残ったコア層部分を、光導波路をなす光導波路コア４３０とする。レジスト層４４０については有機洗浄またはアッシング等の手法により除去する〔図１５（ｆ）参照〕。このデバイスに対してさらに珪素ガラスを堆積して上部クラッド層４２０Ｂを堆積し、コア４３０を埋め込む。これにより周囲をクラッド４２０に囲まれた光導波路デバイス４００を得ている〔図１５（ｇ）参照〕。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の光導波路デバイスでは、光導波路デバイスをなすコアのサイズ（太さ）はデバイスの要請に応じた径で設計される一方で、光ファイバのコアサイズはほぼ固定されているため、これら光ファイバのコアサイズと光導波路をなすコアの径とが符合せず、光導波路デバイスと光ファイバとの接続損失が大きくなる場合があるという課題がある。この光導波路デバイスと光ファイバとの間の接続部分の損失は、信号伝送の効率化のためには低減させることが望ましい。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、他の光伝送媒体との接続損失を低減させることができるようにした、光導波路デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の光導波路デバイスは、基板をそなえるとともに、該基板面上に、クラッドと光導波路をなすコアとが形成された光導波路デバイスであって、該基板面の、前記光導波路をなすコアにおける他の光伝送媒体との接続部分に相当する部分に凹部又は凸部が形成され、該コアが、前記光導波路における中間部分の位置と、前記の凹部または凸部が形成された部分の位置と、で太さが異なるように形成されたことを特徴としている（請求項１）。
【０００９】
上述の光導波路デバイスにおいては、前記光導波路のパターンに沿って該基板面に形成された一条の溝を該凹部として形成したり（請求項２）、前記光導波路のパターンに沿って該基板面に形成された一つの凸条を該凸部として形成したり（請求項３）、該基板面における前記光導波路のパターンに相当する部分の左右に形成された二条の溝で挟まれたリッジを該凸部として形成したりすることとしてもよい（請求項４）。
【００１０】
また、本発明の光導波路デバイスの製造方法は、基板をそなえるとともに、該基板上に、クラッドと光導波路をなすコアとが形成された光導波路デバイスを製造する方法であって、該基板面の、前記光導波路における他の光伝送媒体との接続部分近傍に相当する部分に凹部又は凸部を形成する凹部／凸部形成工程と、該凹部／凸部形成工程に次いで、該基板面上に該クラッドをなす第１クラッド層を堆積させる第１クラッド層形成工程と、該第１クラッド層形成工程において堆積した第１クラッド層上に、該コアの原型としてのコア層を一様に堆積させるコア層堆積工程と、該コアを、前記光導波路における中間部分の位置と、前記の凹部または凸部が形成された部分の位置と、で太さが異なるように形成するコア形成工程と、をそなえて構成されたことを特徴としている（請求項５）。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照することにより、本発明の実施の形態を説明する。
［Ａ］第１実施形態の説明
図１（ａ）は本発明の第１実施形態にかかる光導波路デバイス１００を示す模式的斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す光導波路デバイス１００のＡＡ′断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）に示す光導波路デバイス１００のＢＢ′断面図である。
【００１２】
この図１（ａ）〜図１（ｃ）に示す光導波路デバイス１００は、例えば、光ファイバ等の伝送媒体に接続されて、伝送路上の光信号についての分岐，合波等の所望の処理を行なう機能を持つものに適用しうるものであって、例えば１ｍｍ厚で直径６インチのシリコン（Ｓｉ）基板１１０上に、クラッド１２０と光導波路をなすコア１３０とが形成されて構成されている。
【００１３】
また、この光導波路デバイス１００においては、基板１１０面の、上述のコア１３０における他の光伝送媒体との接続部分に相当する部分に、凹部としての溝部１１１が形成されている。
すなわち、図１（ｂ）に示すように、光導波路デバイス１００（又は光導波路）としての中間部分においては基板１１０は平坦である一方、光伝送媒体としての光ファイバとの接続部分近傍においては、光導波路のパターンに沿って、一条の長溝である溝部１１１が基板１１０面上に形成されている。この溝部１１１は、上述の光導波路の光伝播方向に垂直な方向での断面がＶ字形状を有しつつ、光導波路としての中間部分から光ファイバ等との接続部分近傍に向けて連続的に（滑らかに）深くなっている。
【００１４】
さらに、図１（ｂ），図１（ｃ）に示すように、コア１３０を、光導波路における中間部分の位置と、凹部としての溝部１１１が形成された部分の位置と、で太さが異なるように形成している。
具体的には、コア１３０の太さが、光導波路における中間部分の位置〔図１（ｂ）参照〕よりも、溝部１１１が形成された部分の位置の方が太くなるように形成されているのである〔図１（ｃ）参照〕。これにより、光ファイバ等の他の光伝送媒体が接続される部分近傍の導波路径を、当該光ファイバとの接続（結合）損失を小さくするように調整することができるようになっている。
【００１５】
第１実施形態にかかる光導波路デバイス１００においては、上述の溝部１１１の大きさ（溝幅および溝深さ）が、上述の光ファイバとの接続部分に近づくにしたがって連続的に大きくなるように形成されている。又、コア１３０の太さについても、この溝部１１１の大きさの変化に応じて、上述の光ファイバとの接続部分に近づくにしたがって連続的に太くなるように形成されている。
【００１６】
上述のごとく構成された光導波路デバイス１００の製造工程について、図２〜図５を用いて以下に説明する。尚、図２（ａ）〜図２（ｄ）および図４（ａ）〜図４（ｄ）は、光導波路デバイス１００の各製造過程を示す模式的斜視図であり、図５（ａ）〜図５（ｇ）は、光導波路デバイス１００の各製造過程における図１（ｃ）に相当する断面図である。
【００１７】
まず、凹部形成工程（凹部／凸部形成工程）として、シリコン基板１１０面の、光導波路における光ファイバとの接続部分近傍に相当する部分に、フォトリソグラフィおよびＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング：Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）法を用いることによって溝部１１１を形成する〔図５（ａ）参照〕。すなわち、１ｍｍ厚のシリコン基板１１０上に〔図２（ａ）参照〕、エッチマスクとして熱酸化法により厚さ１μｍのＳｉＯ２膜１１２を形成する〔図２（ｂ）参照〕。次いで、フォトリソグラフィとＲＩＥにより、三角形の形状を有する開口部１１１Ａを形成する。具体的には、基板面上に一様に形成されたＳｉＯ２膜１１２のうちで、三角形の形状を溝形成する部分のパターンとしてＳｉＯ２膜１１２を除去し、開口部１１１Ａ形成する〔図２（ｃ）参照〕。
【００１８】
上述の開口部１１１Ａとしては、例えば２つの長辺Ｌ１，Ｌ２と１つの短辺Ｓとを有する鋭角三角形の形状を有しており、後段の工程で形成される光導波路は、２長辺間の頂点Ｐの位置から短辺Ｓに向かって光信号が伝播しうるように形成されている。尚、上述の開口部１１１Ａとしての形状は、台形により構成することも可能である。
【００１９】
このとき、例えば６０℃程度に保ったＫＯＨ（水酸化カリウム）水溶液でエッチングすることにより、溝部１１１を形成する〔図２（ｄ）参照〕。図３は図２（ｄ）のＣＣ′断面図である。基板１１０の材質であるシリコンはＫＯＨ水溶液のエッチングに対してエッチ速度の異方性を有しているので、この図３に示すようにウェハ表面に対して約５４．７度程度の斜面が形成される。
【００２０】
エッチングにより形成される溝部１１１の深さは開口部の幅によって規定されるので、エッチ終了後には最大深さ１５μｍの、容積形状がほぼ三角錐の形状の溝を得ることができる。又、エッチングの時間と開口部１１１Ａの幅（２長辺のなす角度）の設定により、開口部１１１Ａの幅が狭い部分（２長辺間の頂点Ｐに近い部分）における図３に相当する方向の溝断面を三角形の形状とし、開口部が広い部分（短辺Ｓに近い部分）では図３に相当する方向の溝断面を逆台形の形状することもできる。
【００２１】
このようにして溝部１１１を形成すると、このウェハ（デバイス）をフッ酸に浸けて熱酸化膜としてのＳｉＯ２膜１１２を除去する。
さらに、上述のごとき凹部形成工程に次いで、第１クラッド層形成工程として、化学気相堆積法により、基板１１０面上にクラッド１２０〔図１（ａ）〜図１（ｃ）参照〕をなす第１クラッド層１２１を堆積させる、熱処理を行なう〔図４（ａ）および図５（ｂ）参照〕。
【００２２】
ついで、コア層堆積工程として、化学気相堆積法により、第１クラッド層形成工程において堆積した第１クラッド層１２１上に、コア１３０の原型としてのコア層１３１を一様に堆積させる〔図４（ｂ），図５（ｃ）参照〕。コア層１３１は、コア１３０としての所望の屈折率を有するガラス膜により構成する。
さらに、コア層堆積工程によって一様なコア層１３１が堆積されたデバイスについて熱処理を施して、コア層１３１を、光導波路における中間部分の位置と、凹部としての溝部１１１が形成された部分の位置と、で厚さが異なるように形成する〔図５（ｄ）参照〕。
【００２３】
すなわち、この熱処理により、コア層１３１をなすガラス膜は軟化（融化）し、この軟化したコア質としてのガラスは溝部１１１に流れ込む。これにより、溝部１１１はガラスで充填されて、溝部１１１上ではコア層１３１の膜厚が増大する〔図５（ｄ）におけるｄ２参照〕。コア層１３１の厚さは、短辺Ｓの位置から開口部１１１Ａにおける２長辺間の頂点Ｐの位置に向かって連続的に減少し、最終的に溝部１１１が形成されていない基板平坦部の膜厚に収束する〔図１（ｂ）におけるｄ１参照〕。
【００２４】
次いで、コア形成工程として、上述のごときコア層形成工程における熱処理が施されたデバイスについて、エッチングにより、前記光導波路における中間部分の位置と、前記の凹部または凸部が形成された部分の位置と、で太さが異なるようにコア１３０を形成する。
具体的には、上述の熱処理が施されたデバイスについて、光導波路のパターンに相当するレジスト膜１２３を形成した後〔図５（ｅ）参照〕、ＲＩＥ法により、レジスト膜１２３が被膜されていないコア層１３１の部分をエッチングにより除去することにより、コア１３０を形成する〔図４（ｃ），図５（ｆ）参照〕。
【００２５】
その後、第２クラッド層形成工程として、上述のレジスト膜１２３を除去した後、コア形成工程にてコア１３０が形成されたデバイスについて、クラッド１２０をなす第２クラッド層１２２を第１クラッド層１２１およびコア１３０上に堆積させる〔図４（ｄ）および図５（ｇ）参照〕。
これにより、光ファイバとの接続部分に近づくに従って連続的にコアサイズ（太さ）が増大してゆくコア１３０を形成しつつも、コアの断面の縦横比をほぼ等しくしていることにより、光導波路デバイスとしての光伝播特性を適正に保持している。
【００２６】
上述のごとく第２クラッド層１２２が形成されたデバイスに対して、求めるコアサイズとなる位置で端面を切断（ダイシング）することにより、光伝送媒体としての光ファイバとの接続端面が切り出された光導波路デバイス１００を製造することができる〔図４（ｄ）および図５（ｇ）参照〕。
ついで、本実施形態にかかる光導波路デバイス１００のごとく、光導波路としてのコア１３０の太さを、光伝送媒体としての光ファイバの接続部分近傍に相当する位置と、光導波路における中間位置（接続部分近傍以外の位置）と、で異なるようにしたことによる効果について、図６〜図８を用いて以下説明する。
【００２７】
コアとクラッドとの比屈折率差を０．８％〜５．００％とした光導波路デバイスにおいて、コア径と１２．５μｍ径の光ファイバとの接続損失（結合損失）は、例えば図６に示すような関係を有している。他方で、シングルモードで光信号を伝送する場合には、光導波路デバイスとしては、コアとクラッドとの比屈折率差に応じて例えば図７に示すようなコア径（コアの太さ）が要求される。
【００２８】
たとえば、比屈折率差０．８％の光導波路デバイスでは、コア幅は、図７に示すようにシングルモードで光信号を伝送しうる５．４μｍ程度となるように設計されるが、光ファイバとの接続部分近傍においても、この５．４μｍのコア幅とした場合には、図６又は図８に示すように結合損失が比較的大きくなる。
この点、本実施形態にかかる光導波路デバイス１００のように、光ファイバとの接続部分近傍以外の位置では５．４μｍのコア幅とする一方、光ファイバとの接続部分近傍の位置では、１０．５μｍ程度のコア幅にすることで、図７に示すように接続損失を最小化させることができる。尚、上述の接続損失を最小化させるためにコア幅を変化させる導波路部分の長さは、シングルモードによる光伝送に支障が生じない程度とすることができる。
【００２９】
特に、平面光回路としての高集積化のために必要とされる高比屈折率差の光導波路デバイスを用いる場合においては、光導波路デバイスにおける他の光伝送媒体との接続部分のコア径を、結合損失を大幅に低減できるようなコア径とすることができる。
たとえば、比屈折率差が５．０％程度のような光導波路デバイスを１２．５μｍ程度の径の光ファイバと接続させる場合においては、コア径を２．２μｍ程度とする一方、光ファイバとの接続部分においてはコア径を１３μｍ程度とするような光導波路デバイスを上述の第１実施形態の場合に準じて製造すれば、大幅に結合損失を低減させることができる。
【００３０】
このように、本発明の第１実施形態によれば、他の光伝送媒体との接続部分近傍以外の位置である光導波路における中間部分の位置と、上述の接続部分近傍の位置である凹部としての溝部１１１が形成された部分の位置と、でコア１３０の太さが異なるように光導波路デバイス１００を形成しているので、接続部分近傍の位置にかかる導波路径のみを、結合損失が低減できるような径となるようにすることができるので、結合損失を大幅に低減させることができる利点がある。
【００３１】
なお、上述の第１実施形態においては、コア層形成工程として化学気相堆積法を用いているが、本発明によれば、火炎堆積法を用いることとしてもよい。即ち、火炎堆積法によって堆積されたコア層１３１は、熱処理を施さなくとも、図５（ｄ）に示すように流動化されたコア層１３１とすることができる。
また、上述の第１実施形態においては、基板１１０を、シリコンを材質とするものを用いているが、シリコン以外のものを材質とする基板としてもよく、少なくともエッチングの異方性を有する材質を基板に使用することで第１実施形態の場合における溝部１１１とほぼ同様のものを形成することが可能である。
【００３２】
さらに、上述の第１実施形態においては、光導波路をなすコア１３０の径を、光導波路における中間部分の位置から他の光伝送媒体との接続部分に向けて連続的に大きくするように構成されているが、本発明によればこれに限定されず、溝部の形状を逆のパターンとすることにより、光導波路をなすコア１３０の径を、光導波路における中間部分の位置から他の光伝送媒体との接続部分に向けて連続的に小さくすることも、もちろん可能である。
【００３３】
［Ｂ］第２実施形態の説明
図１０（ａ）は本発明の第２実施形態にかかる光導波路デバイス２００を示す模式的斜視図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に示す光導波路デバイス２００のＡＡ′断面図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）に示す光導波路デバイス２００のＢＢ′断面図である。
【００３４】
この図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示す光導波路デバイス２００についても、前述の第１実施形態の場合と同様に、光通信システムにおいて適用しうるものであって、シリコン（Ｓｉ）基板２１０上に、クラッド２２０と光導波路をなすコア２３０とが形成されて構成されている。
第２実施形態にかかる光導波路デバイス２００は、前述の第１実施形態におけるものに比して、基板２１０面の、コア２３０における他の光伝送媒体との接続部分に相当する部分に、凸部としての突起部２１１が形成されて、光導波路をなすコア２３０の光ファイバとの接続部分近傍が、それ以外の部分に比べて細くなっている点が異なっている。
【００３５】
具体的には、図１０（ｂ）に示すように、光導波路デバイス２００（又は光導波路）としての中間部分においては基板２１０は平坦である一方、光伝送媒体としての光ファイバとの接続部分近傍においては、上述の光導波路のパターンに沿って一つの凸条としての突起部２１１が基板２１０面上に形成されている。
さらに、図１０（ｂ），図１０（ｃ）に示すように、コア２３０を、光導波路における中間部分の位置と、凸部としての突起部２１１が形成された部分の位置と、で太さが異なるように形成しているのである。
【００３６】
換言すれば、コア２３０の太さが、光導波路における中間部分の位置〔図１０（ｂ）参照〕よりも、突起部２１１が形成された部分の位置の方が細くなるように形成されているのである。これにより、光ファイバ等の他の光伝送媒体が接続される部分近傍の導波路径を、当該光ファイバとの接続（結合）損失を小さくするように調整することができるようになっている。
【００３７】
第２実施形態にかかる光導波路デバイス２００においては、上述の突起部２１１の大きさが、光ファイバとの接続部分に近づくにしたがって連続的に大きくなるように形成されている。即ち、突起部２１１は、光ファイバとの接続部分に近づくにしたがって、幅を一定として次第に基板高さが高くなっているような形状を有している。尚、コア２３０の太さについても、この突起部２１１の大きさの変化に応じて、上述の光ファイバとの接続部分に近づくにしたがって連続的に細くなるように形成されている。
【００３８】
上述のごとく構成された光導波路デバイス２００の製造工程について、図１１〜図１３を用いて以下に説明する。尚、図１１（ａ）〜図１１（ｄ），図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、光導波路デバイス２００の各製造過程を示す模式的斜視図であり、図１３（ａ）〜図１３（ｆ）は、光導波路デバイス２００の各製造過程における図１０（ｃ）に相当する断面図である。
【００３９】
まず、凸部形成工程（凹部／凸部形成工程）として、ガラスモールディングの手法を用いることにより、図１１（ａ）に示すような突起部２１１が形成された基板を作成する〔図１１（ａ）および図１３（ａ）参照〕。
次いで、第１クラッド層形成工程として、ＦＨＤ法により、基板２１０面上にクラッド２２０〔図１０（ａ）〜図１０（ｃ）参照〕をなす第１クラッド層２２１を堆積させる。ＦＨＤ法では、第１クラッド層２２１をなす膜は高温で形成されるために流動性が高く、突起部２１１付近では膜厚が減少する〔図１１（ｂ）および図１３（ｂ）参照〕。尚、第１クラッド層２２１は、効率的な光伝送を行なうために例えば３０μｍ程度の膜厚が必要であり、予め上述の膜厚の減少分を見込んで堆積することができる。
【００４０】
ついで、コア層堆積工程として、第１クラッド層形成工程において堆積した第１クラッド層２２１上に、火炎堆積法により、コア２３０の原型としてのコア層２３１を堆積させる〔図１１（ｄ），図１３（ｃ）参照〕。コア層２３１は、コア２３０としての所望の屈折率を有するガラス膜により構成する。
突起部２１１は、前述したように基板２１０の平坦な部分から光ファイバとの接続部分に近づくに従って連続的に高くなっているため、流動性が高い状態で形成されるコア層２３１は、第１クラッド層２２１と同様、突起部２１１の高さの増大とともに膜厚も連続的に減少する。これにより、コア層２３１を、光導波路における中間部分の位置と、凸部としての突起部２１１が形成された部分の位置と、で厚さが異なるように形成する〔図１３（ｃ）におけるｄ４参照〕。
【００４１】
すなわち、この火炎堆積法によるコア層形成工程により、コア層１３１をなすガラス膜は軟化（融化）し、突起部２１１上に堆積されたコア質としてのガラスは軟化して突起部２１１の外縁に流動する。これにより、突起部２１１上ではコア層２３１の膜厚が減少する〔図１３（ｃ）におけるｄ４参照〕。コア層２３１の厚さは、突起部２１１の高さが最も高くなっている位置から突起部２１１が形成されていない基板平坦部の位置に向かって連続的に増大し、最終的に基板平坦部の膜厚となる〔図１０（ｂ）におけるｄ３参照〕。
【００４２】
次いで、コア形成工程として、上述のごとき熱処理工程にて熱処理が施されたデバイスについて、エッチングにより、光導波路における中間部分の位置と、前記の凹部または凸部が形成された部分の位置と、で太さが異なるようにコア２３０を形成する〔図１２（ｂ）参照〕。
具体的には、上述の熱処理工程にて熱処理が施されたデバイスについて、光導波路のパターンに相当するレジスト膜２２３を形成した後〔図１２（ａ），図１３（ｄ）参照〕、ＲＩＥ法により、レジスト膜２２３が被膜されていないコア層２３１の部分をエッチングにより除去することにより、コア２３０を形成する〔図１２（ｂ），図１３（ｅ）参照〕。
【００４３】
その後、第２クラッド層形成工程として、上述のレジスト膜２２３を除去した後、コア形成工程にてコア２３０が形成されたデバイスについて、クラッド２２０をなす第２クラッド層２２２を第１クラッド層２２１およびコア２３０上に堆積させる。
これにより、光ファイバとの接続部分に近づくに従って連続的にコアサイズ（太さ）が減少してゆく光導波路としてのコア２３０を形成しつつも、コアの断面の縦横比をほぼ等しくしていることにより、光導波路デバイスとしての光伝播特性を適正に保持している。
【００４４】
上述のごとく第２クラッド層２２２が形成されたデバイスに対して、求めるコアサイズとなる位置で端面を切断（ダイシング）することにより、光伝送媒体としての光ファイバとの接続端面が切り出された光導波路デバイス２００を製造することができる〔図１２（ｃ），図１３（ｆ）参照〕。
このように、本発明の第２実施形態によれば、他の光伝送媒体との接続部分近傍以外の位置である光導波路における中間部分の位置と、上述の接続部分近傍の位置である凸部としての突起部２１１が形成された部分の位置と、でコア２３０の太さが異なるように光導波路デバイス２００を形成しているので、前述の第１実施形態の場合と同様に、接続部分近傍の位置にかかる導波路径のみを、結合損失が低減できるような径となるようにすることができるので、結合損失を大幅に低減させることができる利点がある。特に、平面光回路としての高集積化のために必要とされる高比屈折率差の光導波路デバイスを用いる場合において、結合損失を大幅に低減させることが可能となる。
【００４５】
すなわち、光導波路としてのコア２３０の太さを、光導波路における中間位置（光ファイバとの接続部分近傍以外の位置）から、光ファイバとの接続部分に向かって、連続的に細くしたことにより、前述の第１実施形態の場合と同様に、結合損失を低減させることができるのである。
たとえば、コア２３０とクラッド２２０との比屈折率差を０．８％とした光導波路デバイス２００において、光導波路における中間位置のコア幅は、図８に示すようにシングルモードで光信号を伝送しうる５．４μｍ程度となるように設計されるが、光ファイバとの接続部分近傍の位置では、上述の中間位置よりも細い１．７μｍ程度のコア幅にすることで、図７に示すように接続損失を最小化させることができる。第２実施形態の場合においても、上述の接続損失を最小化させるためにコア幅を変化させる導波路部分の長さは、シングルモードによる光伝送に支障が生じない程度とすることができる。
【００４６】
なお、上述の第２実施形態においては、コア層形成工程として火炎堆積法を用いているが、本発明によれば、化学気相堆積法を用いることとしてもよい。即ち、化学気相堆積法によって堆積されたコア層２３１は、図１１（ｃ）に示すように流動化されていない。この場合においては、上述のコア層２３１が堆積されたデバイスについて更に熱処理を施すことにより、図１１（ｄ）に示すようにコア層２３１を流動化させて、光導波路における中間部分の位置と、突起部２１１が形成された部分の位置と、でコア層の厚さが異なるようにしている。
【００４７】
さらに、上述の第２実施形態においては、光導波路をなすコア２３０の径を、光導波路における中間部分の位置から他の光伝送媒体との接続部分に向けて連続的に小さくするように構成されているが、本発明によればこれに限定されず、突起部２１１の形状を逆のパターンとすることにより、光導波路をなすコア２３０の径を、光導波路における中間部分の位置から他の光伝送媒体との接続部分に向けて連続的に大きくすることも、もちろん可能である。
【００４８】
［Ｃ］第３実施形態の説明
上述の第２実施形態においては、基板２１０面のコア２３０における他の光伝送媒体との接続部分に相当する部分に形成された凸部として突起部（凸条）２１１が形成されているが、第３実施形態にかかる光導波路デバイス３００においては、図１４（ｅ）に示すように、第２実施形態における突起部２１１の代わりに、基板３１０面における光導波路のパターンに相当する部分の左右に形成された二条の溝３１２，３１３で挟まれたリッジ３１１を凸部として形成することとしてもよい。
【００４９】
すなわち、左右の溝部３１２，３１３を形成することにより、前述の第２実施形態における突起部２１０が形成される位置に相当する位置の基板３１０面と、突起部２１０の外縁に相当する位置の基板３１０面とに高低差を設けて、製造過程における流動化されたコア層３３１が、基板３１０面における光導波路のパターンに相当する部分から左右の溝３１２，３１３に流れるようにすることができるのである。
【００５０】
したがって、このようなリッジ３１１が形成された基板３１０上に、以下に示すようにクラッド３２０およびコア３３０を形成することにより、前述の第２実施形態の場合と同様に、光導波路をなすコア３３０の光ファイバとの接続部分近傍が、接続部分近傍以外の部分に比べて細くすることができる。尚、図１４（ａ）〜図１４（ｅ）は、光導波路デバイス３００の各製造過程における第２実施形態の図１０（ｃ）に相当する断面図であり、特に図１４（ｅ）は完成後の光導波路デバイス３００を示すものである。
【００５１】
まず、凸部形成工程（凹部／凸部形成工程）として、二条の溝３１２，３１３を、第２実施形態における突起部２１０の左右外縁部に相当する位置に形成することにより、溝底面の位置を基準として相対的に凸形状を有する凸部としてのリッジ３１１を形成する。この溝３１２，３１３は、前述の第１実施形態における溝部１１１の場合と同様、エッチングにより形成させることができる。
【００５２】
また、上述の溝３１２，３１３についても、第１実施形態における溝部１１１と同様に、光導波路の光伝播方向に垂直な方向での断面がＶ字形状を有しつつ、光導波路としての中間部分から光ファイバ等との接続部分近傍に向けて連続的に（滑らかに）深くなっている。尚、これらの溝３１２，３１３の底部となる稜は、互いに平行に形成される。
【００５３】
換言すれば、リッジ３１１の溝底部からの相対的な高さは、光導波路としての中間部分から光ファイバ等との接続部分近傍に向けて連続的に高くなっている。続いて、前述の第１実施形態または第２実施形態の手法を用いることにより、基板３１０面上にクラッド３２０をなす第１クラッド層３２１を堆積させ（第１クラッド層形成工程）、更に、第１クラッド層形成工程において堆積した第１クラッド層３２１上に、コア３３０の原型としてのコア層３３１を堆積させる〔コア層堆積工程：図１４（ｂ）参照〕。
【００５４】
上述したように、リッジ３１１の相対的な高さは、前述したように基板２１０の平坦な部分から光ファイバとの接続部分に近づくに従って連続的に高くなっている。従って、流動性が高い状態で形成されるリッジ３１１上のコア層３３１の膜厚は、第２実施形態の場合における突起部２１１上のコア層２３１と同様、リッジ３１１の高さの増大とともに連続的に減少している。
【００５５】
換言すれば、コア層３３１の厚さは、リッジ３１１の相対的高さが最も高くなっている位置からリッジ３１１が形成されていない基板平坦部の位置に向かって連続的に増大し、最終的に基板平坦部の膜厚となる。
次いで、コア形成工程として、上述のごとき熱処理工程にて熱処理が施されたデバイスについて、第２実施形態の場合と同様のエッチングにより、光導波路における中間部分の位置と、前記の凹部または凸部が形成された部分の位置と、で太さが異なるようにコア３３０を形成する〔図１４（ｃ），図１４（ｄ）参照〕。
【００５６】
具体的には、上述のコア層３３１が形成されたデバイスについて、光導波路のパターンに相当するレジスト膜３２３を形成した後〔図１４（ｃ）参照〕、ＲＩＥ法により、レジスト膜３２３が被膜されていないコア層３３１の部分をエッチングにより除去することにより、コア３３０を形成する〔図１４（ｄ）参照〕。その後、第２クラッド層形成工程として、上述のレジスト膜３２３を除去した後、コア形成工程にてコア３３０が形成されたデバイスについて、クラッド３２０をなす第２クラッド層３２２を第１クラッド層３２１およびコア３３０上に堆積させる。
【００５７】
これにより、光ファイバとの接続部分に近づくに従って連続的にコアサイズ（太さ）が減少してゆく光導波路としてのコア３３０を形成しつつも、コアの断面の縦横比をほぼ等しくしていることにより、光導波路デバイスとしての光伝播特性を適正に保持している。
さらに、上述のごとく第２クラッド層３２２が形成されたデバイスに対して、求めるコアサイズとなる位置で端面を切断することにより、光伝送媒体としての光ファイバとの接続端面が切り出された光導波路デバイス３００を製造することができる〔図１４（ｅ）参照〕。
【００５８】
このように、本発明の第３実施形態によれば、他の光伝送媒体との接続部分近傍以外の位置である光導波路における中間部分の位置と、上述の接続部分近傍の位置である凹部としての溝部１１が形成された部分の位置と、でコア３３０の太さが異なるように光導波路デバイス３００を形成しているので、前述の第１，第２実施形態の場合と同様に、接続部分近傍の位置にかかる導波路径のみを、結合損失が低減できるような径となるようにすることができるので、結合損失を大幅に低減させることができる利点がある。特に、平面光回路としての高集積化のために必要とされる高比屈折率差の光導波路デバイスを用いる場合において、結合損失を大幅に低減させることが可能となる。
【００５９】
なお、上述の第３実施形態においても、本発明によればこれに限定されず、光導波路をなすコア３３０の径を、光導波路における中間部分の位置から他の光伝送媒体との接続部分に向けて連続的に大きくするように構成することも、もちろん可能である。
また、左右の溝３１２，３１３の大きさを非対称とすることにより、断面が台形のコアを形成したり、平行する二本以上の近接コアのサイズを変更したりすることも可能である。
【００６０】
［Ｄ］その他
本発明によれば、光導波路デバイスをなすコアとクラッドとの間に、熱処理によるコア層またはクラッド層の変形を防止するための保護膜を形成させることも可能である。
具体的には、図１（ｃ）相当の断面図として図９に示す光導波路デバイス１００Ａのように、上述のコア１３０とクラッド１２０との間、例えば、第１クラッド層１２１とコア１３０との間に、熱処理によるコア層１３１またはクラッド層１２１，１２２の変形を防止するための保護膜１９０を形成させることも可能である。
【００６１】
さらに、上述の各実施形態にかかる光導波路デバイス１００〜３００においては、求めるコアサイズとなる位置で端面を切断することにより、光伝送媒体としての光ファイバとの接続端面が切り出された光導波路デバイス３００を製造しているので、凸部または凹部としてはウェハの端面以外の部分に形成することも可能であり、ウェハ面内においてコアサイズを減少させることもできる。
【００６２】
［Ｅ］付記
（付記１）　基板をそなえるとともに、該基板面上に、クラッドと光導波路をなすコアとが形成された光導波路デバイスであって、
該基板面の、前記光導波路をなすコアにおける他の光伝送媒体との接続部分に相当する部分に凹部又は凸部が形成され、
該コアが、前記光導波路における中間部分の位置と、前記の凹部または凸部が形成された部分の位置と、で太さが異なるように形成されたことを特徴とする、光導波路デバイス。
【００６３】
（付記２）　前記光導波路のパターンに沿って該基板面に形成された一条の溝を該凹部として形成されたことを特徴とする、付記１記載の光導波路デバイス。
（付記３）　前記光導波路のパターンに沿って該基板面に形成された一つの凸条を該凸部として形成されたことを特徴とする、付記１項記載の光導波路デバイス。
【００６４】
（付記４）　該基板面における前記光導波路のパターンに相当する部分の左右に形成された二条の溝で挟まれたリッジを該凸部として形成されたことを特徴とする、付記１項記載の光導波路デバイス。
（付記５）　前記の凹部又は凸部が、前記他の光伝送媒体との接続部分に近づくに従って大きさが変化するように、上記の光導波路のパターンに沿って形成され、
かつ、該コアの太さが、前記他の光伝送媒体との接続部分に近づくに従って変化するように形成されたことを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項記載の光導波路デバイス。
【００６５】
（付記６）　　該コアの太さが、前記他の光伝送媒体との接続部分に近づくに従って連続的に変化するように形成されたことを特徴とする、付記５項記載の光導波路デバイス。
（付記７）　前記他の光伝送媒体との接続部分における該コアの太さが、前記光伝送媒体との接続損失に応じて決定されたことを特徴とする、付記１〜６のいずれか１項記載の光導波路デバイス。
【００６６】
（付記８）　該凹部として、Ｖ字溝が形成されたことを特徴とする、付記１，２，５〜７のいずれか１項記載の光導波路デバイス。
（付記９）　上記のコアとクラッドとの間に保護膜が形成されていることを特徴とする、付記１〜８のいずれか１項記載の光導波路デバイス。
（付記１０）　基板をそなえるとともに、該基板上に、クラッドと光導波路をなすコアとが形成された光導波路デバイスを製造する方法であって、
該基板面の、前記光導波路における他の光伝送媒体との接続部分近傍に相当する部分に凹部又は凸部を形成する凹部／凸部形成工程と、
該凹部／凸部形成工程に次いで、該基板面上に該クラッドをなす第１クラッド層を堆積させる第１クラッド層形成工程と、
該第１クラッド層形成工程において堆積した第１クラッド層上に、該コアの原型としてのコア層を一様に堆積させるコア層堆積工程と、
該コアを、前記光導波路における中間部分の位置と、前記の凹部または凸部が形成された部分の位置と、で太さが異なるように形成するコア形成工程と、
をそなえて構成されたことを特徴とする、光導波路デバイスの製造方法。
【００６７】
（付記１１）　該凹部／凸部形成工程において、前記の凹部又は凸部が、前記他の光伝送媒体との接続部分に近づくに従って大きさが変化するように、前記光導波路のパターンに沿って形成され、
かつ、前記のコア形成工程において、エッチング処理により、該コアを、前記他の光伝送媒体との接続部分に近づくに従って大きさが変化するように形成することを特徴とする、付記１０記載の光導波路デバイスの製造方法。
【００６８】
（付記１２）　該凹部／凸部形成工程において、前記の凹部又は凸部が、前記他の光伝送媒体との接続部分に近づくに従って大きさが連続的に変化するように、前記光導波路のパターンに沿って形成され、
かつ、前記のコア形成工程において、エッチング処理により、該コアを、前記他の光伝送媒体との接続部分に近づくに従って大きさが連続的に変化するように形成することを特徴とする、付記１０記載の光導波路デバイスの製造方法。
【００６９】
（付記１３）　該コア形成工程において形成される該コアの太さが、前記光伝送媒体との接続損失に応じて決定されることを特徴とする、付記１０〜１２のいずれか１項記載の光導波路デバイスの製造方法。
（付記１４）　該凹部／凸部形成工程において、該凹部として、Ｖ字溝が形成されたことを特徴とする、付記１０〜１３のいずれか１項記載の光導波路デバイスの製造方法。
【００７０】
（付記１５）　該凹部／凸部形成工程において、該凹部をエッチングを用いて形成することを特徴とする、付記１０〜１４のいずれか１項記載の光導波路デバイスの製造方法。
（付記１６）　該基板がエッチングの異方性を有し、該凹部／凸部形成工程において、該凹部を、前記異方性を利用して形成することを特徴とする、付記１５記載の光導波路デバイスの製造方法。
【００７１】
（付記１７）　該凹部／凸部形成工程において、前記エッチングにより凹部を形成させる際のエッチングマスクの開口部の形状を、三角形または台形とすることを特徴とする、付記１５又は１６記載の光導波路デバイスの製造方法。
（付記１８）　該コア層堆積工程において、火炎堆積法に基づいて該コア層を形成することにより、前記光導波路における中間部分の位置と、前記の凹部または凸部が形成された部分の位置と、で該コア層の厚さが異なるようにすることを特徴とする、付記１０〜１７記載の光導波路デバイスの製造方法。
【００７２】
（付記１９）　該コア層堆積工程が、化学気相堆積法に基づいて該コア層を形成する工程と、前記化学気相堆積法に基づいて該コア層が形成されたデバイスについて熱処理を施し、前記光導波路における中間部分の位置と、前記の凹部または凸部が形成された部分の位置と、で該コア層の厚さが異なるようにする工程とをそなえて構成されたことを特徴とする、付記１０〜１７記載の光導波路デバイスの製造方法。
【００７３】
（付記２０）　該基板の材質がシリコンであることを特徴とする、付記１０〜１９のいずれか１項記載の光導波路デバイスの製造方法。
（付記２１）　該コア形成工程にて該コアが形成されたデバイスについて、該クラッドをなす第２クラッド層を前記の第１クラッド層およびコア上に堆積させる第２クラッド層形成工程をそなえたことを特徴とする、付記１０〜２０のいずれか１項記載の光導波路デバイスの製造方法。
【００７４】
（付記２２）　上記のコアとクラッドとの間に保護膜を形成する工程を設けたことを特徴とする、付記１０〜２１のいずれか１項記載の光導波路デバイスの製造方法。
【００７５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、光導波路における中間部分の位置と、凸部または凹部が形成された部分の位置と、でコアの太さが異なるような光導波路デバイスを構成することができるので、この光導波路デバイスにより、他の光伝送媒体との接続部分近傍の位置にかかる導波路径のみを、結合損失が低減できるような径とし、結合損失を大幅に低減させることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）はいずれも本発明の第１実施形態にかかる光導波路デバイスを示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）はいずれも第１実施形態にかかる光導波路デバイスの各製造過程を示す模式的斜視図である。
【図３】図２（ｄ）のＣＣ′断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）はいずれも第１実施形態にかかる光導波路デバイスの各製造過程を示す模式的斜視図である。
【図５】（ａ）〜（ｇ）はいずれも第１実施形態にかかる光導波路デバイスの各製造過程における図１（ｃ）に相当する断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態における作用効果を説明するための図である。
【図７】本発明の第１実施形態における作用効果を説明するための図である。
【図８】本発明の第１実施形態における作用効果を説明するための図である。
【図９】本発明の第１実施形態における変形例を説明するための図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）はいずれも本発明の第２実施形態にかかる光導波路デバイスを示す図である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）はいずれも第２実施形態にかかる光導波路デバイスの各製造過程を示す模式的斜視図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）はいずれも第２実施形態にかかる光導波路デバイスの各製造過程を示す模式的斜視図である。
【図１３】（ａ）〜（ｆ）はいずれも第２実施形態にかかる光導波路デバイスの各製造過程における図１０（ｃ）に相当する断面図である。
【図１４】（ａ）〜（ｅ）はいずれも第３実施形態にかかる光導波路デバイスの各製造過程における図１０（ｃ）に相当する断面図である。
【図１５】（ａ）〜（ｇ）はいずれも光導波路デバイスの一般的な製作過程を示す模式図である。
【符号の説明】
１００〜４００，１００Ａ　光導波路デバイス
１１０〜４１０　基板
１１１　溝部
１１１Ａ　開口部
１１２　熱酸化膜
１２０〜４２０　クラッド
１２１〜３２１，１２２〜３２２，４２０Ａ，４２０Ｂクラッド層
１２３〜３２３，４４０　レジスト膜
１３０〜４３０　コア
１３１〜３３１，４３０Ａ　コア層
１９０　保護膜
【図１】
2004069883.tif 000003
【図２】
2004069883.tif 000004
【図３】
2004069883.tif 000005
【図４】
2004069883.tif 000006
【図５】
2004069883.tif 000007
【図６】
2004069883.tif 000008
【図７】
2004069883.tif 000009
【図８】
2004069883.tif 000010
【図９】
2004069883.tif 000011
【図１０】
2004069883.tif 000012
【図１１】
2004069883.tif 000013
【図１２】
2004069883.tif 000014
【図１３】
2004069883.tif 000015
【図１４】
2004069883.tif 000016
【図１５】
2004069883.tif 000017