(57)【要約】【課題】シリコン基板上に多層化された導波管素子を形成する方法を提供することを目的とする。【解決手段】導波管素子は、シリコン基板上に位置するバッファーレイヤー１と、前記バッファーレイヤー上に位置して導波管装置６を形成する導波管レイヤー３と、外部応力からの保護を役目を果たす外部保護レイヤー５とより構成される。前記レイヤーは、ｓｏｌ−ｇｅｌプロセスを利用した、有機―無機混成体から形成される。本発明の方法において、追加レイヤー４が、前記導波管レイヤー３上に位置し、導波管レイヤー３中に形成した導波管装置６の周囲において同等の屈曲率を有する、対称構造となることを特徴としている。本発明は、導波管素子を作成するのに利用可能なものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板上に蒸着したバッファーレイヤーと、
前記バッファーレイヤー上に蒸着し、導波管装置の形成を可能とする、導波管レイヤーと、
外部応力から保護し、ｓｏｌ−ｇｅｌプロセスを利用して有機―無機混成で形成される、外部保護レイヤーとより構成した、
シリコン基板上に積層した多層の導波管素子の製造方法において、
導波管レイヤー上に追加レイヤーが蒸着され、前記追加レイヤーが、前記導波管レイヤー中に形成される導波管装置付近で同じ屈折率を有する、対称構造であることを特徴とする、
シリコン基板上に積層した多層の導波管素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法において、
導波管レイヤー上に蒸着した追加レイヤーは、第二バッファーレイヤーであり、第一バッファーレイヤーと同じ屈折率を持つことを特徴とする、
シリコン基板上に積層した多層の導波管素子の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の製造方法において、
第二バッファーレイヤーは、シリコン基板上に蒸着した第一バッファーレイヤーと同じ溶液から作成されることを特徴とする、
シリコン基板上に積層した多層の導波管素子の製造方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載の製造方法において、
導波管レイヤー上に蒸着した追加レイヤーを通じて導波管装置を形成する導波管レイヤー中の対象領域を、紫外線放射あるいはレーザーに露出することで、前記導波管装置が、導波管レイヤー中に形成されることを特徴とする、
シリコン基板上に積層した多層の導波管素子の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の製造方法において、
保護レイヤーを形成した後に、紫外線放射への露出が行われることを特徴とする、
シリコン基板上に積層した多層の導波管素子の製造方法
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の製造方法において、
前記導波管レイヤーは、フォトイニシエータを添加した後に、バッファーレイヤーと同じ溶液で形成されることを特徴とする、
シリコン基板上に積層した多層の導波管素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の製造方法において、
基板上の第一バッファーレイヤーは、蒸着後に９０度から１２０度の温度、より効果的には１００度の温度で、１５分から１時間、より効果的には３０分間乾燥させることを特徴とする、
シリコン基板上に積層した多層の導波管素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の製造方法において、
蒸着後の導波管レイヤーは、６０度から８０度の温度、より効果的には６０度の温度で、１０分から４５分間、より効果的には３０分間乾燥させることを特徴とする、
シリコン基板上に積層した多層の導波管素子の製造方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の製造方法において、
導波管レイヤー（３）上に蒸着した絶縁レイヤーは、蒸着後６０度から８０度の温度、より効果的には６０度の温度で、２０分から４５分間、より効果的には３０分間乾燥させることを特徴とする、
シリコン基板上に積層した多層の導波管素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の製造方法において、
蒸着後の保護レイヤーは、効果的には６０度の温度で、２０分から４５分間、より効果的には３０分間乾燥させることを特徴とする、
シリコン基板上に積層した多層の導波管素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項４から１０のいずれかに記載の製造方法において、
紫外線放射は、３２５nmの波長で効果的に使われ、使用したフォトイニシエータによっては、数秒から数分の間効果的に放射されることを特徴とする、
シリコン基板上に積層した多層の導波管素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載の製造方法において、
紫外線放射による絶縁後の素子は、１００度から１２０度の温度、より効果的には１００度の温度で、２０分から４５分、より効果的には３０分間アニール化されることを特徴とする、
シリコン基板上に積層した多層の導波管素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１から３のいずれかに記載された製造方法において、
蒸着直後の導波管レイヤーは、紫外線放射もしくはレーザーにより絶縁され、非絶縁部がその後溶解され、前記非絶縁部の溶解後に、導波管レイヤー上に追加レイヤーを蒸着することを特徴とする、
シリコン基板上に積層した多層の導波管素子の製造方法。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれかに記載された製造方法で製造された導波管素子において、
前記追加絶縁レイヤーは、導波管レイヤー上に形成され、導波管レイヤー内で形成された導波管装置の周囲の物質は、同じ屈曲率を持つ導波管レイヤーと対称構造であることを特徴とする、
シリコン基板上に積層した多層の導波管素子の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の導波管素子において、
導波管レイヤー上に蒸着する追加レイヤーは、シリコン基板上に蒸着するバッファーレイヤーと同じ溶液から出来る第二バッファーレイヤーであることを特徴とする、
シリコン基板上に積層した多層の導波管素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板上に多層化した、導波管素子（ウエブガイドコンポーネント）の製造方法に関するものであり、基板上に配置したバッファーレイヤーと、前記バッファーレイヤー上に配置した、内部に導波管が形成される導波管レイヤーと、外部応力に対する外部保護レイヤーとを有するタイプの導波管素子に関するものである。また本発明は、本発明方法を利用して製造された導波管素子にも関するものでもある。
【背景技術】
【０００２】
前記保護レイヤーが、導波レイヤー上に直接蒸着されるというタイプの素子の一般的なものは既に公知である。したがってここではあえて従来技術の説明を省略する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、これらの既知の導波管素子を改良することにあり、より詳細には、ウエイブ送信の特性を改良し、より高い集積密度を持つ素子の製造を可能とすることにある。
【０００４】
この目的を達成するために、本発明の製造方法は、導波管レイヤー上に追加レイヤーを蒸着させることによって、導波管レイヤー中に形成された導波管装置の周囲に同じ屈折率を持つ、対称的な構体を得ることが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明は、導波管レイヤー上に蒸着する追加レイヤーが、第一バッファーレイヤーと同じ屈折率を持つ第二バッファーレイヤーであることを特徴としている。
【０００６】
また本発明は、前記第二バッファーレイヤーが、シリコン基板の上に蒸着した第一バッファーレイヤーと同じ溶液から形成されることも特徴とする。
【０００７】
更に、本発明の導波管装置は、導波管レイヤー上に蒸着した追加レイヤーを通じて、導波管レイヤーの導波管装置を形成すべき領域を紫外線放射にさらすことによって、導波管レイヤー内に形成することも特徴とする。
【０００８】
更に、本発明は、紫外線放射へ露出されるのは、前記外部保護レイヤーを形成した後であることも特徴とする。
【０００９】
また、本発明の導波管素子は、第二バッファーレイヤーが、導波管レイヤーと保護レイヤーとの間に位置する導波管レイヤー上に形成されることによって、前記導波管レイヤー内で形成された導波管装置の周囲全体において、同じ屈折率を持つ、対称的な構体を得るものである。
【００１０】
本発明の他の目的、特徴、詳細、そして効果については、添付した概略図を参照して行う説明によってより明かとなるが、これは本発明の一例として示したものであり、本発明を限定するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
前記の図面に図示されるように、本発明の導波管素子は、本質的に、シリコン基板１上に積層された、第一バッファーレイヤー２と、導波管装置６を収納する為の導波管レイヤー３と、第二バッファーレイヤー４と、外部保護レイヤー５とから構成されている。
【００１２】
第一バッファーレイヤー２の機能は、導波管装置６をシリコン基板１から絶縁し、導波管レイヤー６と比較して非常に高い屈折率を有するシリコン基板１が、放射モードにより大きなロスとならないようにすることである。
このバッファーレイヤーの素材は、他のレイヤーのように、有機―無機混成であり、特に絶縁性、屈折率の差、機械抵抗といったことに関して希望の特性を持つように選択するものである。
【００１３】
ｓｏｌ−ｇｅｌプロセスという技術を使い、液相先駆物質（ＬＩＱＵＩＤ  ＰＨＡＳＥ  ＰＲＥＣＵＲＳＯＲ）を利用し、シリコンのような固体基板上の固体蒸着を行う。
【００１４】
本発明のこの技術によると、シリコン基板は、液体先駆物質の溶液中に浸される。そして、その液体から一定の速度で引き出すことで、液体レイヤーが、基板上で獲得される。液体レイヤーは、その後加熱によって固められる。
【００１５】
本発明において、第一バッファーレイヤー２を作成する液体は、３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリル酸（ＭＡＰＴＭＳ）と、ジルコニウム・ｎ−プロポデキサイドとメタクリル酸（Ｚｒ（ＯＰｒ）４：ＭＡＡ）の間の反応生成物の二つの有機−無機先駆物質を含むものである。いずれも、有機ネットワークとミネラルネットワークの両方を構成することが可能である。
【００１６】
前記バッファーレイヤーには、ミネラルネットワークのみが、加水分解とアルコクサイドグループ（ＡＬＣＯＸＩＤＥ  ＧＲＯＵＰ）のポリ縮合（ＰＯＬＹＣＯＮＤＥＮＳＡＴＩＯＮ）により形成される。
【００１７】
バッファーレイヤー２は、９０度から１２０度までの温度、より効果的には１００度の温度で１５分から１時間の間、より効果的には３０分間乾燥させる。
【００１８】
導波管レイヤー３を製造するには、バッファーレイヤーに使われた溶液と同じものが使われが、ＭＡＰＴＭＳＳ＋ＭＡＡの重量の２．５％のフォトイニシエータが加えられる。導波管レイヤーは、第一バッファーレイヤー２上に、前記バッファーレイヤーと同じ液浸―回収技術を使い、蒸着させる。
【００１９】
導波管レイヤーは、その後６０度から８０度までの温度、より効果的には６０度で１０分から４５分の間、より効果的には３０分間乾燥させる。
【００２０】
第二バッファーレイヤー４は、フォトイニシエータを添加せずに、第一バッファーレイヤー２と導波管レイヤー３と同じ溶液から形成される。前記第二バッファーレイヤーは、また液浸―回収技法を使い、導波管レイヤー上に蒸着され、その後６０度から８０度までの間の温度、より効果的には６０度で１０分から４５分間、より効果的には、３０分間乾燥させる。
【００２１】
このバッファーレイヤー４上に、保護レイヤー５が蒸着され、それは疎水性とおよび傷防止の性質を有したレイヤーであり、外部の応力に対して素子を保護する役目を果たし、紫外線に対して透過的である必要がある。
例えば、トリメトキシシラン等の環境に対して不活性な、強い抵抗レイヤーを製造するためには、有機ミネラル先駆物質を選択すると有益である。
後者は、単に水成０．０１ＮのＨＣＩ溶液と加水分解したものである
前記外部保護レイヤーが蒸着された後、６０度の温度で２０分から４５分の間、より効果的には３０分間乾燥される。
レイヤーが積層された後、堆積層は、保護レイヤー上に位置したマスクを通して、紫外線放射により絶縁され、より効果的には、使われるフォトイニシエータによっては、数秒から数分間、３２５ｎｍの波長で放射されるとよい。
【００２２】
この絶縁作業の前は、バッファーレイヤーと導波管レイヤーが、同じ屈折率を持っている。しかし、この絶縁作用の間、放射作用下の導波管レイヤーの照射領域において、有機ネットワークが（重合）ポリマライゼーションにより形成される。
【００２３】
重合した時、前記領域は、その周りの物質に比べて屈折率が高いものである。そのため、照射領域が、導波管レイヤー内において、導波管装置を形成することとなる。
【００２４】
その後、堆積層は、１００度から２００度の間の温度、より効果的には１００度の温度を２０分から４５分間、より効果的には３０分間の加熱処理で以って安定させることとなる。
ミネラルネットワークは、その後充分にクロスリンクされ、例えば太陽光線等による、更なる紫外線による活性化を防ぐものである。
【００２５】
選択された素子、ガイドの横寸法、放射状態、すなわち、時間と強度によって、特に可視状態から１．５５μmまでの範囲の波長に合う素子を製作することが可能である。
【００２６】
本発明において、絶縁は全てのレイヤーが蒸着した後に行われる。また、マスクを使用した紫外線放射という形の絶縁ではなく、レーザーを直接使用することで実行されることが好ましい。
【００２７】
導波管レイヤー内で起こる重合は、この紫外線絶縁、あるいはレーザーを通して行われ、それにより屈折率を変えて、絶縁した部分の中で導波管の形成を可能とする。
【００２８】
本発明のその他の実施例によると、導波管レイヤーは、絶縁部分を耐溶剤性部とするために、蒸着された直後に絶縁する。
非絶縁部は、その後アルコール溶剤、より効果的には、ベタノール１を使い、紫外線写真石版術の原理を利用して溶解される。続いて、第二バッファーレイヤーが蒸着され、保護レイヤーに続く。
【００２９】
絶縁は、第二バッファーレイヤーを蒸着した後に行うことも可能である。
【００３０】
バッファーレイヤーを通じた絶縁は、エッチング作業を回避可能とし、素子製造方法を簡素化するものである。
エッチングの省略によって、エッチングが原因となっていた鮮明度喪失を避けることが可能である。エッチングが行われないことで、ガイドには、散乱による伝搬喪失の大きな一因となる表面の粗さがない。
【００３１】
本発明の方法にとって、レイヤー３と、４と、５とが部分的に乾燥されることは非常に重要なことであることに注意されたい。そうでなければ、有機ネットワークの重合が不十分なように、満足できる品質の導波管を絶縁（ＦＵＴＵＲＥ  ＩＮＳＵＬＡＴＩＯＮ）によって形成することは不可能であろう。
上述の方法を参照すると、本発明の構成要素は対称的構成であるため、導波管レイヤー内に形成された、導波管の周囲の媒体が、同じ屈折率を持つこととなる。
【００３２】
第二バッファーレイヤーを導波管レイヤー上に蒸着さて、二つの同一の絶縁バッファーレイヤー間に位置させることによって、複数の導波管レイヤーを夫々が積層し合った素子、または高集積密度を持った複雑な構成のその他の素子を製作することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係わる多層導波管素子の断面図。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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