(57)【要約】【課題】複雑な製造工程を設けることなく、簡単に製造できて、しかも光信号が減衰しにくい光導波回路を用いた光スイッチを提供する。【解決手段】本発明の光スイッチは、基板上１１の一端部に形成された入力部１２−１と他端部に形成された複数の出力部１２−２ａ，１２−２ｂ，１２−２ｃ，１２−２ｄとを有するコア層１２と、コア層１２よりも屈折率が小さい材料により形成されて当該コア層１２を被覆する下クラッド層１３および上クラッド層１４と、コア層１２に形成された入力部１２−１と出力部１２−２ａ，１２−２ｂ，１２−２ｃ，１２−２ｄとを結ぶように複数に分岐して下クラッド層１３内に形成された第１ヒータ１５と、コア層１２に形成された入力部１２−１と出力部１２−２ａ，１２−２ｂ，１２−２ｃ，１２−２ｄとを結ぶように複数に分岐して上クラッド層１４内に形成された第２ヒータ１６とを備えている。【選択図】  図１
2004252181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの入力部と複数の出力部を備え、前記入力部に入力された光を前記複数の出力部の何れか１つに選択的に出力する光スイッチであって、
基板上の一端部に形成された１つの入力部と他端部に形成された複数の出力部とを有するコア層と、
前記コア層よりも屈折率が小さい材料により形成されていて当該コア層を被覆する下クラッド層および上クラッド層と、
前記コア層に形成された入力部と出力部とを結ぶように複数に分岐して前記下クラッド層内に形成された第１ヒータと、
前記コア層に形成された入力部と出力部とを結ぶように複数に分岐して前記上クラッド層内に形成された第２ヒータとを備え、
選択された一対の入力部と出力部とを結ぶように前記一対の第１ヒータと第２ヒータが通電されることにより、入力された光を透過させる導波路が前記選択された一対の入力部と出力部とを結ぶように形成されるようにしたことを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
前記基板上に前記第１ヒータおよび前記第２ヒータに選択的に通電するための集積回路を備えるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項３】
前記コア層および前記下クラッド層および上クラッド層はフッ素化ポリイミドにより形成されていて、前記コア層を形成するフッ素化ポリイミドは前記下クラッド層および上クラッド層を形成するフッ素化ポリイミドよりも屈折率が大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：波長分割多重）などの光通信および光信号処理において光路（光導波路）を切り替えるために用いられる光スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光スイッチにおいては、可動部分がなく、挿入損失が低く、小型で集積化が容易なポリマー材料（例えば、ポリイミド）を用いた光導波路型熱光学光スイッチが提案されるようになった。図２８（ａ）はこの種の光導波路型熱光学光スイッチの構成を示す図である。図２８（ａ）に示す光導波路型熱光学光スイッチにおいては、対称なＹ分岐導波路２１上に２つのヒータ抵抗２２，２３を配置し、このヒータ２２，２３によって一方の導波路２１を温め、屈折率を変化させて非対称Ｙ分岐導波路を形成し、他方の導波路に光信号の多くを導波させるようにしている。
【０００３】
図２８（ｂ）はヒータ２３への印加電圧と光出力レベルの関係を示す図であり、印加電圧が０のときは２つの出力ポートの光出力レベルは互いに等しい。この状態から、ヒータ２３への印加電圧を徐々に上昇させると、ヒータ２３の下部にある導波路は温められて屈折率が小さくなる。光は屈折率の高い領域を通ろうとする性質を有する。このため、ヒータ２３により熱せられた導波路の屈折率が小さくなるにつれて、ヒータ２３の反対側の導波路の光量が増加するようになる。このようにして、ヒータ２３への印加電圧を変化させることにより、光スイッチとして動作するようになる。
【０００４】
ところで、上述のポリイミドなどのポリマー材料を用いたＹ分岐導波路による光スイッチのオン／オフ比は２０〜３０ｄＢと低くて、実用的ではないという問題があった。そこで、特許文献１（特開平９−３０４７６７号公報）において、光スイッチ素子を複数段に配列してＮ入力、Ｎ出力のスイッチングを行う光スイッチの各出力ポートに同様な光スイッチ素子を仮ゲートスイッチとして接続することが提案されるようになった。
【０００５】
一方、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）工程を利用して製造される光スイッチ（ＭＥＭＳ光スイッチ）が知られている。このＭＥＭＳ光スイッチにおいては、ミラーがカンチレバー上に垂直に固定されており、このミラーを支持するカンチレバーを静電力を使用して駆動して光信号をオン・オフすることとされている。しかしながら、ミラーを垂直に支持するために使用されているマイクロヒンジ機構にはある程度のがたつきがあるため、対振動性およびミラー設置精度が悪く、光路オン・オフの信頼性に劣るという欠点があった。
【０００６】
そこで、特許文献２（特開２００２−２３０７３号公報）において、対振動性およびミラー設置精度が良く、光路オン・オフの信頼性に優れたＭＥＭＳ光スイッチが提案されるようになった。
【特許文献１】
特開平９−３０４７６７号公報
【特許文献２】
特開２００２−２３０７３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特開平９−３０４７６７号公報にて提案された光スイッチにおいては、光スイッチ素子を複数段に配列するために、光の損失（ロス）が大きく、光出力信号が減衰するという問題が生じた。一方、特開２００２−２３０７３号公報にて提案されたＭＥＭＳ光スイッチにおいては、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）工程を利用する必要があるため、製造工程が複雑で、容易に作製することができないという問題も生じた。このため、この種のＭＥＭＳ光スイッチが高価になるという問題が生じた。
【０００８】
そこで、本発明は上述したような問題点を解消するためになされものであって、複雑な製造工程を設けることなく、簡単に製造できて、しかも光信号が減衰しにくい光導波路を用いた光スイッチを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の如き目的を達成するため、本発明の光スイッチは、基板上の一端部に形成された１つの入力部と他端部に形成された複数の出力部とを有するコア層と、コア層よりも屈折率が小さい材料により形成されていて当該コア層を被覆する下クラッド層および上クラッド層と、コア層に形成された入力部と出力部とを結ぶように複数に分岐して下クラッド層内に形成された第１ヒータと、コア層に形成された入力部と出力部とを結ぶように複数に分岐して上クラッド層内に形成された第２ヒータとを備え、選択された一対の入力部と出力部とを結ぶように一対の第１ヒータと第２ヒータが通電されることにより、入力された光を透過させる導波路が選択された一対の入力部と出力部とを結ぶように形成されるようになされている。
【００１０】
ここで、選択された一対の入力部と出力部とを結ぶように下クラッド層に形成された第１ヒータが通電され、選択された一対の入力部と出力部とを結ぶように上クラッド層に形成された第２ヒータが通電されると、第１ヒータと第２ヒータが発熱して、これらのヒータ近傍のクラッド層およびコア層が加熱される。これにより、加熱した第１ヒータと第２ヒータに対応する位置のコア層の温度が上昇し、コア層に温度分布が生じる。
【００１１】
このため、温度上昇したコア層の屈折率は低下して、屈折率分布が生じ、入射した光は屈折率が低い部分で全反射されるため、屈折率が低い部分が側壁となる導波路が形成される。この状態から、今度は、上記とは異なる出力部が選択されると、この出力部と入力部に対応した第１ヒータおよび第２ヒータが通電されて発熱し、これらのヒータ近傍のクラッド層およびコア層が加熱される。これにより、この出力部と入力部に対応したコア層に導波路が形成されて、入力部に入射した光の光路が切り替えられて、光スイッチとして機能することとなる。
【００１２】
この場合、コア層、下クラッド層および上クラッド層を形成するための基板上に、第１ヒータおよび第２ヒータに選択的に通電するための集積回路を備えるようにすると、この種の光スイッチを安価に、かつ簡単、容易に製造することが可能となる。また、コア層と下クラッド層および上クラッド層はフッ素化ポリイミドにより形成され、コア層を形成するフッ素化ポリイミドは下クラッド層および上クラッド層を形成するフッ素化ポリイミドよりも屈折率が大きいものを用いるのが望ましい。なお、ポリイミド樹脂に代えて、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）やシリコン樹脂を用いるようにしてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
ついで、本発明の光スイッチの実施の形態を、まず、光スイッチの構造について図１〜図５に基づいて説明した後、その製造法について後に詳細に説明する。なお、図１は本発明の光スイッチを上面から透かして見た主要部品の配置・構造を模式的に示す上面図である。図２は図１の光スイッチのＡ−Ａ断面を示す断面図である。図３は選択されたヒータ配線が通電されて導波路が形成された状態を模式的に示す上面図である。図４は図３のＢ−Ｂ断面における位置と温度の関係、および位置と屈折率の関係を示す図である。図５は光スイッチを形成する前の基板を上面から透かして見た主要部品の配置・構造を模式的に示す上面図である。なお、図１〜図３は、図５の点線内を示している。
【００１４】
１．光スイッチ
本実施の形態の光スイッチ１０は、図１および図２に示すように、シリコン基板１１と、入射光の導波路となるコア層１２と、このコア層１２を被覆する下クラッド層１３と上クラッド層１４と、下クラッド層１３内に形成された第１ヒータ用配線１５と、上クラッド層１４内に形成された第２ヒータ用配線１６とから構成される。なお、このシリコン基板１１には、後述するように、複数のＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｔｒ１〜Ｔｒ８）、制御回路１９、第１ヒータ用配線１５が接続されるビア部１５ａおよび１５ｂ−１〜１５ｂ−４、第２ヒータ用配線が接続されるビア部１６ａおよび１６ｂ−１〜１６ｂ−４、パッド部１７ａ〜１７ｆおよび配線１８ａ，１８ｂが形成されている。
【００１５】
ここで、コア層１２は屈折率が１．６０（ｎ＝１．６０）のフッ素化ポリイミド（厚みは１０μｍ）により形成されている。このコア層１２の長さ方向の一端部には、入射光が入力される入力部１２−１が形成されており、長さ方向の他端部には、幅方向に並列に４つの出力部１２−２ａ，１２−２ｂ，１２−２ｃ，１２−２ｄが形成されている。そして、後述のように、入力部１２−１に入射された光が４つの出力部１２−２ａ，１２−２ｂ，１２−２ｃ，１２−２ｄの何れか１つから出射されるようになされている。なお、この場合の出力部の個数は４個であるが、出力部の個数は４個には限られず、必要に応じた個数となるように設けるようにすればよい。
【００１６】
下クラッド層１３は、屈折率が１．５０（ｎ＝１．５０）のフッ素化ポリイミド（厚みは１０μｍ）により形成されており、この内部に４つに分岐した第１ヒータ用配線１５が配設されている。この第１ヒータ用配線１５はパーマロイなどの金属により形成されている。そして、コア層１２に形成された入力部１２−１の幅方向の一端部に対応する位置の基板１１のアルミニウム配線層１１ａ上に形成されたビア部１５ａと、コア層１２に形成された４つの出力部１２−２ａ，１２−２ｂ，１２−２ｃ，１２−２ｄの幅方向の一端部に対応する位置の基板１１のアルミニウム配線層１１ａ上に形成されたビア部１５ｂ−１，１５ｂ−２，１５ｂ−３，１５ｂ−４とが接続されるように４つに分岐している。なお、この場合の第１ヒータ用配線の分岐数は出力部の個数に合わせて４つであるが、出力部の個数に応じた分岐数となるようにすればよい。
【００１７】
一方、上クラッド層１４は、屈折率が１．５０（ｎ＝１．５０）のフッ素化ポリイミド（厚みは１０μｍ）により形成されており、この内部に４つに分岐した第２ヒータ用配線１６が配設されている。この第２ヒータ用配線１６はパーマロイなどの金属により形成されている。そして、コア層１２に形成された入力部１２−１の幅方向の他端部に対応する位置の基板１１のアルミニウム配線層１１ａ上に形成されたビア部１６ａと、コア層１２に形成された４つの出力部１２−２ａ，１２−２ｂ，１２−２ｃ，１２−２ｄの幅方向の他端部に対応する位置の基板１１のアルミニウム配線層１１ａ上に形成されたビア部１６ｂ−１，１６ｂ−２，１６ｂ−３，１６ｂ−４とが接続されるように４つに分岐している。なお、この場合の第２ヒータ用配線の分岐数は出力部の個数に合わせて４つであるが、出力部の個数に応じた分岐数となるようにすればよい。
【００１８】
この場合、上述したシリコン基板１１には、図５に示すように、複数のＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６，Ｔｒ７，Ｔｒ８）、ＬＳＩからなる制御回路１９、ビア部１５ａ，１６ａおよび１５ｂ−１〜１５ｂ−４，１６ｂ−１〜１６ｂ−４、パッド部１７ａ〜１７ｆおよび配線１８ａ，１８ｂが、予め、周知のＭＯＳ−ＦＥＴの作製方法および層間絶縁層や配線層の作製方法により形成されている。ここで、複数のＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６，Ｔｒ７，Ｔｒ８）は第１ヒータ用配線１５および第２ヒータ用配線１６に選択的に通電するために設けられている。
【００１９】
ＬＳＩからなる制御回路１９は、複数のＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６，Ｔｒ７，Ｔｒ８）に制御信号を送出するために設けられている。ビア部１５ａおよびビア部１５ｂ−１〜１５ｂ−４は第１ヒータ用配線１５に接続するために設けられており、ビア部１６ａおよびビア部１６ｂ−１〜１６ｂ−４は第２ヒータ用配線１６に接続するために設けられている。複数のパッド部において、パッド部１７ａは電源供給用に設けられており、このパッド部１７ａとビア部１５ａ，１６ａが配線層１８ａを介して接続されている。
【００２０】
パッド部１７ｂはクロック信号用に設けられており、このパッド部１７ｂと制御回路１９とが接続されている。パッド部１７ｃは接地用に設けられており、このパッド部１７ｃとビア部１５ｂ−１〜１５ｂ−４はＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６，Ｔｒ８を介して接続されている。また、パッド部１７ｃとビア部１６ｂ−１〜１６ｂ−４はＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５，Ｔｒ７を介して接続されている。パッド部１７ｄは信号入力用に設けられており、このパッド部１７ｄと制御回路１９とが接続されている。パッド部１７ｅは信号出力用に設けられており、このパッド部１７ｅと制御回路１９とが接続されている。なお、パッド部１７ｆは未使用となっているが、チップセレクト信号ライン用として用いることができる。
【００２１】
ここで、第１ヒータ用配線１５および第２ヒータ用配線１６には、これらのヒーターが外部温度より約５０℃高くなるように１００ｍＡのヒーター電流が流れるように設定されており、配線幅は１００μｍに形成されている。そして、例えば、Ｔｒ３とＴｒ４がともにオンになると、図３に示すように、下クラッド層１３に形成されたビア部１５ａとビア部１５ｂ−２との間の第１ヒータ用配線１５に通電される。また、上クラッド層１４に形成されたビア部１６ａとビア部１６ｂ−２との間の第２ヒータ用配線１６に通電される。すると、ビア部１５ａとビア部１５ｂ−２との間の第１ヒータ用配線１５と、ビア部１６ａとビア部１６ｂ−２との間の第２ヒータ用配線１６が発熱して外部温度より約５０℃高い温度に加熱される。
【００２２】
これにより、加熱した第１ヒータ用配線１５と第２ヒータ用配線１６に対応する位置のコア層１２の温度が上昇して、コア層１２のＢ−Ｂ断面においては、図４（ａ）に示すような温度分布が生じることとなる。この場合、屈折率が１．６０（ｎ＝１．６０）のフッ素化ポリイミドの屈折率の温度変化は−２．０×１０−４（１／℃）である。このため、外部温度より約５０℃高い温度に温度上昇したコア層１２の屈折率は１．５９となって、図４（ｂ）に示すような屈折率分布が生じることとなる。この結果、コア層１２の入力部１２−１に入射した光は屈折率が低い部分で全反射されるため、屈折率が低い部分が側壁となる導波路Ｘが形成され、出力部１２−２ｂより出射されることとなる。
【００２３】
そして、上述のようにＴｒ３とＴｒ４がオンになっている状態で、クロック信号に合わせて、信号入力用のパッド部１７ｄに外部からＴｒ１とＴｒ２をオンにする旨の切替信号が入力されると、制御回路１９はオン、オフ状態を指定する８ビットの信号を８個のＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６，Ｔｒ７，Ｔｒ８）にそれぞれ出力する。すると、Ｔｒ３とＴｒ４がオフになるとともにＴｒ１とＴｒ２がオンになる。これにより、ビア部１５ａとビア部１５ｂ−２との間の第１ヒータ用配線１５に通電されるとともに、ビア部１６ａとビア部１６ｂ−２との間の第２ヒータ用配線１６に通電されて、上述と同様にして導波路Ｙが形成されることとなる。この結果、導波路Ｘから導波路Ｙに切り替えられて光スイッチとして機能することとなる。
【００２４】
２．光スイッチの作製
ついで、上述のような構成となる光スイッチ１０の作製方法を図６〜図２７に基づいて以下に詳細に説明する。なお、図６〜図１２は第１工程から第７工程を模式的に示す断面図であり、図１３は第７工程後に上面から透かして見た主要部品の配置を模式的に示す上面図である。図１４〜図１９は第８工程から第１３工程を模式的に示す断面図であり、図２０は第１３工程後に上面から透かして見た主要部品の配置を模式的に示す上面図である。図２１は第１４工程後に上面から透かして見た主要部品の配置を模式的に示す上面図である。
【００２５】
図２２〜図２４は第１５工程から第１７工程を模式的に示す断面図であり、図２５は第１７工程後に上面から透かして見た主要部品の配置を模式的に示す上面図である。図２６は第１８工程を示す図であり、図２７は第１９工程を示す図である。この場合、各図の（ａ）は第１ヒータ用配線とビア部との接続部近傍での断面を示し、（ｂ）は第２ヒータ用配線とビア部との接続部近傍での断面を示し、（ｃ）はパッド部の近傍での断面を示している。
【００２６】
まず、予め、複数のＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６，Ｔｒ７，Ｔｒ８）、ＬＳＩからなる制御回路１９が形成されているとともに、これらの上部に多層配線が形成されていて、最上層（三層目）のメタル配線（アルミニウム層）１１ａにビア部１５ａ，１６ａおよび１５ｂ−１〜１５ｂ−４，１６ｂ−１〜１６ｂ−４、パッド部１７ａ〜１７ｆおよび配線１８ａ，１８ｂが形成されたシリコン基板１１（図２参照）を用意する。そして、まず、これらの上にＣＶＤ（ケミカル・ベーパー・デポジション）法により、１５００Å厚のＳｉＯ２層１１ｂと、１００００Å厚のＳｉ３Ｎ４層１１ｃをメタル配線（アルミニウム層）１１ａの上に順次堆積させた。
【００２７】
ついで、レジスト１１ｄを塗布した後、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、ホトリソグラフィによりレジスト１１ｄをビア部１５ａ，１６ａおよび１５ｂ−１〜１５ｂ−４，１６ｂ−１〜１６ｂ−４およびパット部１７ａ〜１７ｆの形状にカットした（第１工程）。この後、１８０℃で１０分間ベークして、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、レジスト１１ｄの角部をテーパー状に成形した（第２工程）。ついで、ドライエッチングにより、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、レジスト１１ｄをマスクとしてＳｉ３Ｎ４層１１ｃをエッチングした（第３工程）後、図９（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、レジスト１１ｄを除去した（第４工程）。
【００２８】
ついで、これらの上にレジスト１１ｅを塗布した後、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、ホトリソグラフィによりレジスト１１ｅをビア部１５ａ，１６ａおよび１５ｂ−１〜１５ｂ−４，１６ｂ−１〜１６ｂ−４の形状にカットした（第５工程）。この後、ドライエッチングにより、図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、レジスト１１ｅをマスクとしてＳｉＯ２層１１ｂをエッチングした（第６工程）後、図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、レジスト１１ｅを除去した（第７工程）。これにより、図１３に示すように、第１ヒータ用配線１５に接続するためのビア部１５ａおよび１５ｂ−１〜１５ｂ−４が開口するとともに、第２ヒータ用配線１６に接続するためのビア部１６ａおよび１６ｂ−１〜１６ｂ−４が開口することとなる。
【００２９】
ついで、これらの上にフッ素化ポリイミド（ｎ＝１．５０）を厚みが５μｍになるように塗布した後、窒素ガスの雰囲気で３５０℃で６０分間ベークして、フッ素化ポリイミド層１１ｆを形成した。この後、レジスト１１ｇを塗布した後、ホトリソグラフィによりレジスト１１ｇをビア部１５ａおよび１５ｂ−１〜１５ｂ−４の形状にカットした。この後、１８０℃で１０分間ベークして、図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、レジスト１１ｇの角部をテーパー状に成形した（第８工程）。ついで、ドライエッチングにより、図１５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、レジスト１１ｇをマスクとしてフッ素化ポリイミド層１１ｆをエッチングした（第９工程）。なお、このドライエッチングにおいてはＯ２ガスを使用し、フッ素化ポリイミド１１ｆとレジスト１１ｇの選択比は１：１とした。
【００３０】
ついで、これらの上にＣｒを１０００Åの厚みにスパッタした後、この上にＣｕを２０００Åの厚みにスパッタして、図１６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、下地メッキ層１１ｈを形成した（第１０工程）。これらの上に、レジスト１１ｉを塗布した後、図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、ホトリソグラフィによりレジスト１１ｉを第１ヒータ用配線１５の形状にカットした（第１１工程）。この後、メッキ処理を施して、図１８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、第１ヒータ用配線１５の金属（例えば、パーマロイ、Ｃｕ，ＮｉＰなど）メッキ層１１ｊを形成した（第１２工程）。
【００３１】
この後、レジスト１１ｉを除去した後、これらの全面をイオンミリングして、図１９（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、下地メッキ層１１ｈを除去した（第１３工程）。これにより、図２０に示すように、第１ヒータ用配線１５とビア部１５ａおよび１５ｂ−１〜１５ｂ−４が接続されることとなる。ついで、これらの上にフッ素化ポリイミド（ｎ＝１．５０）を厚みが５μｍになるように塗布した後、窒素ガスの雰囲気で３５０℃で６０分間ベークして、フッ素化ポリイミド層１１ｋを形成した。これにより、フッ素化ポリイミド層１１ｆとフッ素化ポリイミド層１１ｋで下クラッド層１３が形成され、この下クラッド層１３内に第１ヒータ用配線１５が形成されることとなる。
【００３２】
この後、これらの上にフッ素化ポリイミド（ｎ＝１．６０）を厚みが１０μｍになるように塗布した後、窒素ガスの雰囲気で３５０℃で６０分間ベークして、フッ素化ポリイミド層１１ｍを形成した。ついで、図２１に示すように、このフッ素化ポリイミド層１１ｍの長さ方向の一端部に入力部１２−１が形成され、かつ他端部に幅方向に並列に出力部１２−２ａ，１２−２ｂ，１２−２ｃ，１２−２ｄが形成されるようにカットしてコア層１２を形成した（第１４工程）。この後、これらの上にフッ素化ポリイミド（ｎ＝１．５０）を厚みが５μｍになるように塗布した後、窒素ガスの雰囲気で３５０℃で６０分間ベークして、上クラッド層１４となるフッ素化ポリイミド層１１ｎを形成した。
【００３３】
ついで、これらの上にレジスト１１ｐを塗布した後、ホトリソグラフィによりレジスト１１ｐをビア部１６ａおよび１６ｂ−１〜１６ｂ−４の形状にカットするとともにパッド部１７ａ〜１７ｆの形状にカットした。この後、１８０℃で１０分間ベークして、図２２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、レジスト１１ｐの角部をテーパー状に成形した（第１５工程）。ついで、ドライエッチングにより、図２３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、レジスト１１ｐをマスクとして、フッ素化ポリイミド層１１ｎ，１１ｍ，１１ｋ，１１ｆをエッチングした（第１６工程）。なお、このドライエッチングにおいてはＯ２ガスを使用し、フッ素化ポリイミド１１ｎ，１１ｍ，１１ｋ，１１ｆとレジスト１１ｐの選択比は１：１とした。
【００３４】
ついで、これらの上にＣｒを１０００Åの厚みにスパッタした後、この上にＣｕを２０００Åの厚みにスパッタして、図１５（ａ）（ｂ）（ｃ）と同様に下地メッキ層１１ｑを形成した。この後、これらの上にレジストを塗布し、ホトリソグラフィによりレジストを第２ヒータ用配線１６の形状にカットした。この後、メッキ処理を施して、図１８（ａ）（ｂ）（ｃ）と同様に第２ヒータ用配線１６の金属（例えば、パーマロイ、Ｃｕ，ＮｉＰなど）メッキ層１１ｒを形成した。この後、レジストを除去し、これらの全面をイオンミリングすることにより、図２４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、下地メッキ層１１ｑを除去した（第１７工程）。これにより、図２５に示すように、第２ヒータ用配線１６とビア部１６ａおよび１６ｂ−１〜１５ｂ−４が接続されることとなる。
【００３５】
ついで、これらの上にフッ素化ポリイミド（ｎ＝１．５０）を厚みが３μｍになるように塗布した後、窒素ガスの雰囲気で３５０℃で６０分間ベークして、フッ素化ポリイミド層１１ｓを形成した。これにより、フッ素化ポリイミド層１１ｎとフッ素化ポリイミド層１１ｓで上クラッド層１４が形成され、この上クラッド層１４内に第２ヒータ用配線１６が形成されることとなる。この後、これらの上にレジストを塗布し、ホトリソグラフィによりレジストをパッド部１７ａ〜１７ｆの形状にカットした。
【００３６】
ついで、ドライエッチングにより、図２６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、このレジストをマスクとして、フッ素化ポリイミド層１１ｓをエッチングした（第１８工程）。なお、このドライエッチングにおいてはＯ２ガスを使用し、フッ素化ポリイミド１１ｓとレジストの選択比は１：１とした。ついで、この全面をＣＦ４でドライエッチングしてパッド部１７ａ〜１７ｆのＳｉＯ２層１１ｂが除去され、図２７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、パッド部１７ａ〜１７ｆが開口することとなる（第１９工程）。
【００３７】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明においては、基板上１１の一端部に形成された入力部１２−１と他端部に形成された複数の出力部１２−２ａ，１２−２ｂ，１２−２ｃ，１２−２ｄとを有するコア層１２と、コア層１２よりも屈折率が小さい材料により形成されて当該コア層１２を被覆する下クラッド層１３および上クラッド層１４と、コア層１２に形成された入力部１２−１と出力部１２−２ａ，１２−２ｂ，１２−２ｃ，１２−２ｄとを結ぶように複数に分岐して下クラッド層１３内に形成された第１ヒータ１５と、コア層１２に形成された入力部１２−１と出力部１２−２ａ，１２−２ｂ，１２−２ｃ，１２−２ｄとを結ぶように複数に分岐して上クラッド層１４内に形成された第２ヒータ１６とを備えている。
【００３８】
このため、一対の入力部１２−１と選択された出力部（例えば、１２−２ｂ）とを結ぶように、一対の第１ヒータ１５と第２ヒータ１６が通電されることにより、第１ヒータと第２ヒータが発熱して、これらのヒータ近傍のクラッド層１３，１４およびコア層１２が加熱される。これにより、加熱した第１ヒータ１５と第２ヒータ１６に対応する位置のコア層１２の温度が上昇し、コア層１２に温度分布が生じる。
【００３９】
そして、温度上昇したコア層１２の屈折率は低下して、屈折率分布が生じ、入射した光は屈折率が低い部分で全反射されるため、屈折率が低い部分が側壁となる導波路が、入力部１２−１と選択された出力部（例えば、１２−２ｂ）とを結ぶように形成される。この状態から、今度は、上記とは異なる出力部（例えば、１２−２ａ）が選択されると、この出力部（例えば、１２−２ａ）と入力部１２−１に対応した第１ヒータ１５および第２ヒータ１６が通電されて発熱する。
【００４０】
すると、これらのヒータ１５，１６近傍のクラッド層１３，１４およびコア層１２が加熱される。これにより、この出力部（例えば、１２−２ａ）と入力部１２−１に対応したコア層１２に導波路が形成されて、入力部１２−１に入射した光の光路が１２−２ａ側に切り替えられて、光スイッチとして機能することとなる。この結果、光出力が殆どロスすることなく出力することができる１入力で多出力の光スイッチを安価に提供できるようになるとともに、簡単、容易に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光スイッチを上面から透かして見た主要部品の配置・構造を模式的に示す上面図である。
【図２】図１の光スイッチのＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図３】選択されたヒータ配線が通電されて導波路が形成された状態を模式的に示す上面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面における位置と温度の関係、および位置と屈折率の関係を示す図である。
【図５】光スイッチを形成する前の基板を上面から透かして見た主要部品の配置・構造を模式的に示す上面図である。
【図６】本発明の光スイッチの第１工程を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の光スイッチの第２工程を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の光スイッチの第３工程を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明の光スイッチの第４工程を模式的に示す断面図である。
【図１０】本発明の光スイッチの第５工程を模式的に示す断面図である。
【図１１】本発明の光スイッチの第６工程を模式的に示す断面図である。
【図１２】本発明の光スイッチの第７工程を模式的に示す断面図である。
【図１３】第７工程後に上面から透かして見た主要部品の配置を模式的に示す上面図である。
【図１４】本発明の光スイッチの第８工程を模式的に示す断面図である。
【図１５】本発明の光スイッチの第９工程を模式的に示す断面図である。
【図１６】本発明の光スイッチの第１０工程を模式的に示す断面図である。
【図１７】本発明の光スイッチの第１１工程を模式的に示す断面図である。
【図１８】本発明の光スイッチの第１２工程を模式的に示す断面図である。
【図１９】本発明の光スイッチの第１３工程を模式的に示す断面図である。
【図２０】第１３工程後に上面から透かして見た主要部品の配置を模式的に示す上面図である。
【図２１】第１４工程後に上面から透かして見た主要部品の配置を模式的に示す上面図である。
【図２２】本発明の光スイッチの第１５工程を模式的に示す断面図である。
【図２３】本発明の光スイッチの第１６工程を模式的に示す断面図である。
【図２４】本発明の光スイッチの第１７工程を模式的に示す断面図である。
【図２５】第１７工程後に上面から透かして見た主要部品の配置を模式的に示す上面図である。
【図２６】本発明の光スイッチの第１８工程を示す図である。
【図２７】本発明の光スイッチの第１９工程を示す図である。
【図２８】従来例の光導波路型熱光学光スイッチの構成を示す図である。
【符号の説明】
１０…光スイッチ、１１…シリコン基板、１１ａ…アルミ配線層、１１ｂ…ＳｉＯ２層、１１ｃ…Ｓｉ３Ｎ４層、１１ｄ…レジスト、１１ｅ…レジスト、１１ｆ…フッ素化ポリイミド層、１１ｇ…レジスト、１１ｈ…下地メッキ層、１１ｉ…レジスト、１１ｊ…メッキ層、１１ｋ…フッ素化ポリイミド層、１１ｍ…フッ素化ポリイミド層、１１ｎ…フッ素化ポリイミド層、１１ｐ…レジスト、１１ｑ…下地メッキ層、１１ｒ…メッキ層、１１ｓ…フッ素化ポリイミド、１２…コア層、１２−１…入力部、１２−２ａ，１２−２ｂ，１２−２ｃ，１２−２ｄ…出力部、１３…下クラッド層、１４…上クラッド層、１５…第１ヒータ用配線、１５ａ…ビア部、１５ｂ−１，１５ｂ−２，１５ｂ−３，１５ｂ−４…ビア部、１６…第２ヒータ用配線、１６ａ…ビア部、１６ｂ−１，１６ｂ−２，１６ｂ−３，１６ｂ−４…ビア部、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆ…パッド部
【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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【図２８】
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