(57)【要約】【課題】シリコン細線よりなるリブ型導波路を、損失を抑制して高効率な状態で、光ファイバーと光結合できる状態が、より容易に製造できるようにする。【解決手段】マスクパターン２０１で覆われていないスラブ層１０３ｂを、反応性イオンエッチングなどの公知のドライエッチング法でエッチング除去する。この選択的なエッチングでは、酸化シリコンパターン１４２（テーパリッジパターン１０３ｃ）の領域のスラブ層１０３ｂを選択的にエッチングして層厚が１０ｎｍ程度となるように薄くする。これにより、コア１３１とスラブ部１３１ａおよびスラブ部１３１ｂとから構成されたリブ型導波路、および、薄くなったスラブ部１３１ｃとスラブ部１３１ｄおよびテーパコア１３２より構成されたチャンネル型導波路が形成された状態とする。【選択図】  図２
2013222166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にシリコン層を備えた基板を用意し、前記シリコン層の上に酸化シリコン層が形成された状態とする第１工程と、
前記酸化シリコン層の上に導波方向に延在する第１レジストパターンおよびこの第１レジストパターンに連続するテーパ形状の第２レジストパターンが形成された状態とする第２工程と、
前記第１レジストパターンおよび前記第２レジストパターンをマスクとして前記酸化シリコン層をエッチングし、前記第１レジストパターンの形状が転写された第１酸化シリコンパターン，および前記第２レジストパターンの形状が転写された第２酸化シリコンパターンが形成された状態とする第３工程と、
前記第１レジストパターンおよび前記第２レジストパターンを除去した後、前記第１酸化シリコンパターンおよび前記第２酸化シリコンパターンをマスクとして前記シリコン層を層厚方向の途中までエッチングし、前記第１酸化シリコンパターンの形状が転写されたリッジパターンからなるコア、および前記第２酸化シリコンパターンの形状が転写されたテーパリッジパターンからなるテーパコアとともに、スラブ層が形成された状態とする第４工程と、
前記テーパコアの領域が露出して前記コアを含む領域が覆われたマスクパターンが形成された状態とする第５工程と、
前記マスクパターンおよび前記第２酸化シリコンパターンをマスクとして前記スラブ層をエッチングし、前記テーパコアが形成されている領域の前記スラブ層を薄くする第６工程と、
前記マスクパターンを選択的に除去して前記コアおよび前記テーパコアの上面を露出させる第７工程と、
前記テーパコアの上に、酸化シリコンよりも屈折率の大きい材料からなる中間屈折率コアが形成された状態とする第８工程と、
前記コアおよび前記中間屈折率コアを覆う上部クラッド層が形成された状態とする第９工程と
を少なくとも備えることを特徴とする光導波路の作製方法。
【請求項２】
請求項１記載の光導波路の作製方法において、
前記マスクパターンは、前記コアを中心とした導波方向の幅が所望の寸法とされている
ことを特徴とする光導波路の作製方法。
【請求項３】
下部クラッド層と、
前記下部クラッド層の上に形成されたコアおよび前記コアに連続するテーパ形状のテーパコアと、
前記コアおよび前記テーパコアに連続して前記下部クラッド層の上に形成されたスラブ層と、
前記テーパコアの上に形成された酸化シリコンよりも屈折率の大きい材料からなる中間屈折率コアと、
前記コアおよび前記中間屈折率コアを覆って形成された上部クラッド層と
を少なくとも備えることを特徴とする光導波路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オプトエレクトロニクス分野および光通信などの分野において使用される光導波路型フィルターなどの平面光波回路において、例えば、ＳＯＩ基板の上に構築されるシリコンを光の導波路とする平面光波回路を構成する光導波路およびその作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
小型化、高集積化を進めて光デバイスの高機能・低消費電力化を実現させる目的から、近年では、高い屈折率を有するシリコンをコアに用いたシリコン細線導波路に基づく導波路デバイスの開発が盛んになっている。シリコン細線導波路は、一般的にはシリコンからコアを構成し、酸化シリコンからクラッドを構成したチャネル型の導波路であり、シリコンと酸化シリコンとの大きい屈折率差を利用し、断面寸法が２００ｎｍ〜５００ｎｍ程度の小さいコア内に光を閉じ込めることで、半径数ミクロンの急峻な曲げを可能にする導波路である。
【０００３】
シリコン細線導波路を用いれば、微小な導波路型デバイスが作製できるため、様々な機能の高集積化が可能となる。さらにまた、シリコン細線導波路は、コアのシリコンが半導体であることを利用し、コア内の自由キャリア密度を制御することで、導波路を透過する光強度を変化させるという特徴も持つ。この特徴により、シリコン細線導波路で光減衰器，光変調器などのアクティブデバイス（能動素子）も実現できる。だたし、キャリア密度を制御する場合は、ＰＩＮ構造を導波路に作り込むことになり、断面形状が四角形のコアの両脇にシリコンスラブ部を備えたリブ型導波路が使われる。
【０００４】
図５に、シリコン細線によるリブ型導波路から構成した光減衰器の構成例を示す（特許文献１参照）。図５の斜視図に示すように、この光減衰器は、シリコン基板５０１上に、層厚３μｍ程度の酸化シリコン層５０２を介して形成されている層厚０．２５μｍ程度のシリコン層を有するＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を使用して形成されている。
【０００５】
ＳＯＩ基板のＢＯＸ層（埋め込み酸化層）と呼ばれる酸化シリコン層５０２をアンダークラッド層として使用し、シリコン（ＳＯＩ）層の上にリッジを形成してスラブ５０３，スラブ５０４より厚い部分とし、リッジをコア５０７としている。コア５０７をこの両脇のスラブ５０３，スラブ５０４より厚くすることで、コア５０７の有効屈折率が、スラブ５０３，スラブ５０４の有効屈折率と比較して相対的に大きくなり、コア５０７に光が閉じ込められるようにしたものである。
【０００６】
コア５０７は、例えば、幅６００ｎｍ程度に形成され、厚さが２００ｎｍ程度に形成されている。また、スラブ５０３，スラブ５０４は、厚さが５０〜１００ｎｍ程度に形成されている。従って、コア５０７は、スラブ５０３，スラブ５０４より１００〜１５０ｎｍ高くなっている。このコア５０７よりなるリブ型導波路は、一般的なリソグラフィー技術およびエッチング技術で形成可能であり、コア５０７の両脇のシリコン層を全てエッチングせずに途中で止めることで、スラブ５０３，スラブ５０４を形成すればよい。このように構成されたリブ型導波路では、導波する光は、コア５０７の部分に最大強度を持ち、スラブ５０３，スラブ５０４に広がっており、モードフィールドサイズは１μｍ程度である。
【０００７】
さらに図５に示す従来の光減衰器を形成するリブ型導波路では、一部のスラブ５０３，スラブ５０４に、ｐ形不純物導入部５０５およびｎ形不純物導入部５０６を形成し、導波路を構成しているコア５０７を挟むようにＰＩＮ構造を形成し、さらにｐ形不純物導入部５０５およびｎ形不純物導入部５０６には、各々金属パッド（不図示）が接続されている。
【０００８】
このようなシリコン細線を用いたリブ型導波路構造の可変光減衰器では、金属パッドに電圧を印加し、ＰＩＮ構造を通じて導波路（コア５０７）に電子あるいは正孔からなるキャリアを注入することで、コア５０７を伝搬する光をキャリアによって吸収させて減衰させるようにしている。シリコン細線リブ導波路に基づく光減衰器は、コアサイズが小さいため、キャリア注入および除去に要する時間を非常に早くすることが可能となり、高速動作が可能なのが特徴である。
【０００９】
しかしながら、シリコン細線導波路によるリブ導波路の単一モード条件を満たすコア断面は６００ｎｍ×２００ｎｍと、１００ｎｍ厚のスラブからなる極微小リブ型構造をしている。このため、導波路端面と光ファイバーとを単純につき合わせただけでは、モードフィールドサイズが大きく違うため、高効率な光結合が実現できないという問題がある。
【００１０】
シリコン細線リブ導波路のモードフィールドサイズが１μｍ程度であるのに対し、一般的なシングルモード光ファイバーは９μｍ程度であり、細径の光ファイバーでも４μｍ程度である。このため、光ファイバーなどの外部回路とシリコン細線リブ導波路を高効率で光結合させるためには、リブ導波路のモードフィールドサイズを広げることが必要である。
【００１１】
これに対し、光ファイバーとの高効率な接続を実現するため、シリコン細線リブ導波路コア端部を細くして逆テーパ形状にし、テーパ部領域のスラブ層を除去してチャネル型テーパコアを形成し、このテーパ部の上に、シリコンより屈折率の小さい材料からなるサイズの大きい第２のコアを形成してモードフィールドを広げるモードフィールド変換構造により低損失結合を実現した技術がある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−２５８１１９号公報
【特許文献２】特開２００９−２５１２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述した技術では、次に示す問題がある。上述したリブ型導波路端部にチャネル型テーパコアを付加したモードフィールド変換構造では、作製プロセスにおいて、シリコン細線リブ型導波路コアおよびテーパコアを加工するために、酸化シリコンからなるエッチングマスクを用いている。このエッチングマスクは除去することになるが、シリコンコアを傷めないようウエットエッチングで除去しようとすると、テーパ領域の露出しているアンダークラッドも同時にエッチングされ、テーパ下層に食い込みが入りテーパの部分が倒れる（破損する）という問題がある。
【００１４】
エッチングマスクである酸化シリコンを除去せずに、テーパパターン上にシリコンより屈折率の小さい材料からなるサイズの大きい第２のコアを形成してモードフィールド変換を形成することもできる。しかしながら、これでは、第２コアよりも屈折率の小さい酸化シリコン膜が、シリコンテーパコアと第２コアの間に存在する状態となり、残したエッチングマスクが厚いと、モードフィールド変換の効率を低下させることになる。このため、残すようにする場合、シリコンコア加工のエッチングマスクは、厚くできないというプロセス上の制約がでるという問題もあった。
【００１５】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、シリコン細線よりなるリブ型導波路を、損失を抑制して高効率な状態で、光ファイバーと光結合できる状態が、より容易に製造できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る光導波路は、下部クラッド層と、下部クラッド層の上に形成されたコアおよびコアに連続するテーパ形状のテーパコアと、コアおよびテーパコアに連続して下部クラッド層の上に形成されたスラブ層と、テーパコアの上に形成された酸化シリコンよりも屈折率の大きい材料からなる中間屈折率コアと、コアおよび中間屈折率コアを覆って形成された上部クラッド層とを少なくとも備える。
【００１７】
また、本発明に係る光導波路の作製方法は、表面にシリコン層を備えた基板を用意し、シリコン層の上に酸化シリコン層が形成された状態とする第１工程と、酸化シリコン層の上に導波方向に延在する第１レジストパターンおよびこの第１レジストパターンに連続するテーパ形状の第２レジストパターンが形成された状態とする第２工程と、第１レジストパターンおよび第２レジストパターンをマスクとして酸化シリコン層をエッチングし、第１レジストパターンの形状が転写された第１酸化シリコンパターン，および第２レジストパターンの形状が転写された第２酸化シリコンパターンが形成された状態とする第３工程と、第１レジストパターンおよび第２レジストパターンを除去した後、第１酸化シリコンパターンおよび第２酸化シリコンパターンをマスクとしてシリコン層を層厚方向の途中までエッチングし、第１酸化シリコンパターンの形状が転写されたリッジパターンからなるコア、および第２酸化シリコンパターンの形状が転写されたテーパリッジパターンからなるテーパコアとともに、スラブ層が形成された状態とする第４工程と、テーパコアの領域が露出してコアを含む領域が覆われたマスクパターンが形成された状態とする第５工程と、マスクパターンおよび第２酸化シリコンパターンをマスクとしてスラブ層をエッチングし、テーパコアが形成されている領域のスラブ層を薄くする第６工程と、マスクパターンを選択的に除去してコアおよびテーパコアの上面を露出させる第７工程と、テーパコアの上に、酸化シリコンよりも屈折率の大きい材料からなる中間屈折率コアが形成された状態とする第８工程と、コアおよび中間屈折率コアを覆う上部クラッド層が形成された状態とする第９工程とを少なくとも備える。なお、マスクパターンは、コアを中心とした導波方向の幅が所望の寸法とされていればよい。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したことにより、本発明によれば、シリコン細線よりなるリブ型導波路を、損失を抑制して高効率な状態で、光ファイバーと光結合できる状態が、より容易に製造できるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態における光導波路の作製方法について説明するための工程図である。
【図２】本発明の実施の形態における光導波路の作製方法について説明するための工程図である。
【図３】本発明の実施の形態における光導波路の作製方法について説明するための工程図である。
【図４】スラブ部１３１ｃ，スラブ部１３１ｄの層厚を１０ｎｍとしたテーパコア１３２によるモードフィールド変換部の領域と、図３の（ｋ）に示す領域１３３との両者における伝播モード形状の計算結果を示す説明図である。
【図５】シリコン細線によるリブ型導波路から構成した光減衰器の構成例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態における光導波路の作製方法について、図１〜図３を参照して説明する。なお、図１〜図３は、光導波路の作製方法を説明するための工程図であり、（ａ”）〜（ｊ”）は、平面図、（ａ）〜（ｊ）は各平面図のｘ１−ｘ１’断面、（ａ’）〜（ｊ’）は各平面図のｘ２−ｘ２’断面を示している。これらの断面は、光導波路の導波方向に垂直な面を示しており、（ａ）〜（ｊ）は、リブ型の光導波路となる領域を示し、（ａ’）〜（ｊ’）は、モードフィールド変換部となる領域を示している。
【００２１】
まず、図１の（ａ），（ａ’）  ，（ａ”）に示すように、単結晶シリコンからなる基板部１０１と、この上に形成された例えば酸化シリコンからなる埋め込み酸化層１０２と、この上に形成された単結晶シリコンからなる層厚２４０ｎｍ程度のシリコン（ＳＯＩ）層１０３とから構成されたＳＯＩ基板を用意する。次いで、例えば、よく知られたプラズマＣＶＤ法などを用い、ＳＯＩ層１０３の表面に酸化シリコン層１０４が形成された状態とする。
【００２２】
次に、図１の（ｂ），（ｂ’）  ，（ｂ”）に示すように、酸化シリコン層１０４の上に、所定の方向（導波方向）に延在するライン状のレジストパターン１２１およびレジストパターン１２２が形成された状態とする。レジストパターン１２１およびレジストパターン１２２は、連続して一体に形成され、先端部のレジストパターン１２２は、端部（図１の（ｂ”）の右側端部）に向けて先細りのテーパ形状に形成された状態とする。例えば、テーパ形状のレジストパターン１２２は、導波方向の長さが２００〜５００μｍ、先端の幅は８０〜１２０ｎｍ程度とする。レジストパターン１２１およびレジストパターン１２２は、公知のリソグラフィー技術により形成すればよい。
【００２３】
次に、レジストパターン１２１およびレジストパターン１２２をマスクとして下層の酸化シリコン層１０４を選択的にエッチング除去し、また、レジストパターン１２１およびレジストパターン１２２を除去することで、図１の（ｃ），（ｃ’）  ，（ｃ”）に示すように、酸化シリコンパターン１４１および酸化シリコンパターン１４２が形成された状態とする。これらは、レジストパターン１２１およびレジストパターン１２２の形状が転写され、連続して一体に形成され、先端部の酸化シリコンパターン１４２は、端部（図１の（ｃ”）の右側端部）に向けて先細りのテーパ形状に形成された状態となる。例えば、反応性イオンエッチングなどの垂直異方性を有するドライエッチング法を用いることで、酸化シリコンパターン１４１および酸化シリコンパターン１４２が形成された状態とすればよい。
【００２４】
次に、酸化シリコンパターン１４１および酸化シリコンパターン１４２をマスクとして下層のＳＯＩ層１０３を選択的にエッチングし、図１の（ｄ），（ｄ’）  ，（ｄ”）に示すように、リッジパターン１０３ａ，テーパリッジパターン１０３ｃ，およびスラブ層１０３ｂが形成された状態とする。例えば、スラブ層１０３ｂは、リッジパターン１０３ａ，テーパリッジパターン１０３ｃ以外の領域の埋め込み酸化層１０２の上面全域を覆って形成された状態とする。
【００２５】
ここで、上記エッチングをＳＯＩ層１０３の層厚方向の途中で停止することで、スラブ層１０３ｂが形成された状態とする。例えば、層厚２００ｎｍのＳＯＩ層１０３を層厚方向に１００ｎｍよりある程度多めにエッチングしてこのエッチングを停止することで、層厚が１００ｎｍより薄いスラブ層１０３ｂが形成された状態とすればよい。このエッチングにおいても、例えば、反応性イオンエッチングなどの垂直異方性を有するドライエッチング法を用いればよい。このようなドライエッチングにより、リッジパターン１０３ａ，テーパリッジパターン１０３ｃの部分の断面形状を、ほぼ矩形の状態とすることができる。なお、このエッチング処理により、酸化シリコンパターン１４１および酸化シリコンパターン１４２もある程度エッチングされて薄くなる。
【００２６】
次に、図２の（ｅ），（ｅ’）  ，（ｅ”）に示すように、リッジパターン１０３ａ（酸化シリコンパターン１４１）の部分を含むリブ型導波路領域を覆うマスクパターン２０１が形成された状態とする。マスクパターン２０１は、例えば、導波方向の幅が２０μｍ程度とされている。マスクパターン２０１は、例えば、公知のポジ型レジストをフォトリソグラフィー技術によりパターニングすることで形成すればよい。
【００２７】
ここで、本例では、リッジパターン１０３ａの全ての領域が、マスクパターン２０１で覆われるようにしたが、これに限るものではない。テーパリッジパターン１０３ｃとの境界よりある程度（例えば数μｍ）の領域のリッジパターン１０３ａが、マスクパターン２０１で覆われずに露出した状態としてもよい。また、マスクパターン２０１の導波方向の幅は、コアとなるリッジパターン１０３ａの幅の数倍から数十倍程度とする。
【００２８】
次に、マスクパターン２０１で覆われていないスラブ層１０３ｂを、前述したリッジパターン１０３ａおよびテーパリッジパターン１０３ｃの形成と同様に、反応性イオンエッチングなどの公知のドライエッチング法でエッチングして薄層化する。この選択的なエッチングでは、酸化シリコンパターン１４２（テーパリッジパターン１０３ｃ）の領域のスラブ層１０３ｂを選択的にエッチングして層厚が１０ｎｍ程度となるように薄くする。
【００２９】
これにより、図２の（ｆ），（ｆ’）  ，（ｆ”）に示すように、コア１３１とスラブ部１３１ａおよびスラブ部１３１ｂとから構成されたリブ型導波路、および、薄くなったスラブ部１３１ｃとスラブ部１３１ｄおよびテーパコア１３２より構成されたリブ型導波路が形成された状態とする。また、コア１３１とテーパコア１３２とは連続して一体に形成されており、モードフィールド変換部を構成するリブ型導波路が、コア１３１よりなるリブ型導波路に連続して接続した状態となる。なお、スラブ部１３１ｃ，スラブ部１３１ｄは１０ｎｍ程度よりも薄くなった状態であればよい。ここで、テーパコア１３２の先端より先のコアが存在しない埋め込み酸化層１０２の上も、スラブ部１３１ｃ，スラブ部１３１ｄにより覆われた状態となっている。
【００３０】
また、マスクパターン２０１は、リッジパターン１０３ａを中心とした導波方向の幅を所望の寸法、例えば、導波路方向の幅をリッジパターン１０３ａの幅の数倍から数十倍程度とし、面積があまり広くならないようにしている。このため、エッチングの工程で、樹脂より構成されるマスクパターン２０１から放出される炭素などのレジスト含有物の影響を小さくできる。従って、リッジパターン１０３ａおよびテーパリッジパターン１０３ｃの形成のための酸化シリコンパターン１４１および酸化シリコンパターン１４２を用いたシリコンのエッチングと、ほぼ同条件で上記処理を行うことができる。この結果、マスクパターン２０１で覆われていない領域において、例えば、酸化シリコンパターン１４２をマスクとした垂直異方性を備えた状態のエッチングにより、テーパコア１３２の側壁が基板平面に対して垂直な状態に形成でき、テーパコア１３２の断面形状を矩形に形成できる。
【００３１】
なお、図１の（ｄ），（ｄ’） ，（ｄ”）を用いて説明したリッジパターン１０３ａ，テーパリッジパターン１０３ｃ，およびスラブ層１０３ｂが形成された状態とする工程において、スラブ層１０３ｂを１０ｎｍ程度以下までエッチングした場合は、図２の（ｅ），（ｅ’） ，（ｅ”）および図２の（ｆ），（ｆ’） ，（ｆ”）に示した工程は不要である。
【００３２】
次に、マスクパターン２０１を酸素プラズマやオゾンなどの活性酸素によるアッシングで除去し、図２の（ｇ），（ｇ’）  ，（ｇ”）に示すように、酸化シリコンパターン１４１（コア１３１）の領域も露出した状態とする。
【００３３】
次に、フッ酸系薬品を用いたウエットエッチングによってシリコンリッジパターン１０３ａ，テーパリッジパターン１０３ｃ上に残っている酸化シリコンからなるエッチングマスク（酸化シリコンパターン１４１，酸化シリコンパターン１４２）を完全に除去し、図２の（ｈ），（ｈ’）  ，（ｈ”）に示すように、リッジパターン１０３ａおよびテーパリッジパターン１０３ｂの上面を露出させ、シリコンだけからなるリッジパターン１０３ａ，スラブ部１３１ａ，スラブ部１３１ｂ，およびテーパリッジパターン１０３ｃ，スラブ部１３１ｃ，スラブ部１３１ｄからなる導波路の状態にする。
【００３４】
ここで、スラブ部１３１ｃ，スラブ部１３１ｄ（スラブ層）を残しているので、埋め込み酸化層１０２が、各スラブ部により覆われた状態となっている。特に、テーパリッジパターン１０３ｃの周囲の埋め込み酸化層１０２は、テーパリッジパターン１０３ｃに連続するスラブ部１３１ｄにより覆われている。このため、上述したエッチングマスクの除去において、エッチング液が埋め込み酸化層１０２に触れることがなく、埋め込み酸化層１０２がエッチングされない。従って、テーパコア１３２に食い込みが入り、テーパコア１３２が倒れる（破損する）ことがない。
【００３５】
次に、コア１３１の領域およびテーパコア１３２の領域を含む埋め込み酸化層１０２の上（全域）に、酸化シリコンよりも屈折率の高い膜（中間屈折率膜）が形成された状態とする。例えば、プラズマＣＶＤにより、屈折率が酸化シリコンより３％程度高いＳｉＯxあるいはＳｉＯＮからなる中間屈折率膜を膜厚３μｍ程度に形成する。当然ながら、これら材料は、コアとなるシリコンより屈折率が低い材料である。
【００３６】
次いで、公知のフォトリソグラフィー技術により、テーパコア１３２を含む一部領域が覆われるレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとし、反応性イオンエッチングなどにより中間屈折率膜を選択的にエッチング除去する。この後、レジストパターンを除去することで、図３の（ｉ），（ｉ’）  ，（ｉ”）に示すように、中間屈折率膜よりなる中間屈折率コア１０５が、少なくともテーパコア１３２を覆うように形成された状態とする。中間屈折率コア１０５が形成されているテーパコア１３２の領域がモードフィールド変換部となるが、中間屈折率コア１０５が、コア１３１の一部領域にまで形成されているようにしてもよい。
【００３７】
次に、図３の（ｊ），（ｊ’）  ，（ｊ”）に示すように、コア１３１の領域および中間屈折率コア１０５の領域を含む埋め込み酸化層１０２の上に、酸化シリコンからなる上部クラッド層１０６が形成された状態とする。コア１３１および中間屈折率コア１０５が、上部クラッド層１０６に埋め込まれた状態とする。
【００３８】
上述したことにより、図３の（ｋ）の断面図に示すように、コア１３１よりなるリブ型導波路に、テーパコア１３２および中間屈折率コア１０５よりなるリブ型導波路のモードフィールド変換部が、連続して接続した光導波路が得られる。また、領域１３３にもスラブ部１３１ｃ（不図示），スラブ部１３１ｄが延在して形成されている。なお、図３の（ｋ）は、図３の（ｊ”）のｙ−ｙ’断面を示しており、導波方向に平行な断面を示している。
【００３９】
以上のことにより、埋め込み酸化層１０２からなる下部クラッド層と、この下部クラッド層の上に形成されたコア１３１およびコア１３１に連続するテーパ形状のテーパコア１３２と、コア１３１およびテーパコア１３２に連続して下部クラッド層の上に形成されたスラブ部１３１ａ，スラブ部１３１ｂ，スラブ部１３１ｃ，スラブ部１３１ｄからなるスラブ層と、テーパコア１３２の上に形成された酸化シリコンよりも屈折率の大きい材料からなる中間屈折率コア１０５と、コア１３１および中間屈折率コア１０５を覆って形成された上部クラッド層１０６とを少なくとも備える光導波路が形成される。
【００４０】
この光導波路について説明すると、シリコン細線リブ導波路は、シリコンからなる基板部１０１上に３μｍ程度のＢＯＸ層と呼ばれる埋め込み酸化層１０２、この上に形成されたＳＯＩ層１０３を有するＳＯＩ基板を用い、埋め込み酸化層１０２をアンダークラッド層として使用し、ＳＯＩ層１０３の上にリッジを形成してスラブ部１３１ａ，スラブ部１３１ｂより厚い部分とし、このリッジをコア１３１としている。コア１３１をこの両脇のスラブ部１３１ａ，スラブ部１３１ｂより厚くすることで、コア１３１の有効屈折率が、スラブ部１３１ａ，スラブ部１３１ｂの有効屈折率と比較して相対的に大きくなり、コア１３１に光が閉じ込められるようになる。
【００４１】
コア１３１は、例えば、幅６００ｎｍ程度に形成され、厚さが２００ｎｍ程度に形成されている。また、スラブ部１３１ａ，スラブ部１３１ｂは、厚さが５〜１００ｎｍ程度に形成されている。従って、コア１３１は、スラブ部１３１ａ，スラブ部１３１ｂより１００〜１９５ｎｍ高くなっている。このように構成されたリブ型導波路では、導波する光は、コア１３１の部分に最大強度を持ち、スラブ部１３１ａおよびスラブ部１３１ｂに１μｍ程度広がっている。
【００４２】
また、本実施の形態における光導波路では、リブ型導波路の端部に、このリブ型導波路のモードフィールド径を広げるためのモードフィールド変換部が付加されている。このモードフィールド変換部は、長さ２００〜５００μｍをかけてコア幅が６００ｎｍから８０〜１２０ｎｍ程度へ細くなっている先細りのテーパ形状のテーパコア１３２，スラブ部１３１ｃ，スラブ部１３１ｄと、これらを覆うように形成された屈折率が酸化シリコンよりも高い膜からなる中間屈折率コア１０５と、これらを覆う上部クラッド層１０６から構成されている。
【００４３】
ところで、図示していないが、例えば、スラブ部１３１ａにｐ形不純物導入部を形成し、スラブ部１３１ｂにｎ形不純物導入部を形成し、コア１３１を挟むようにＰＩＮ構造を形成するなど、リブ型導波路に光減衰器などの機能を持たす構造が備えられていてもよい。
【００４４】
上述した製造方法によって製造される光導波路の伝播モード形状をシミュレートした結果について図４に示す。図４は、スラブ部１３１ｃ，スラブ部１３１ｄの層厚を１０ｎｍとしたテーパコア１３２によるモードフィールド変換部の領域と、図３の（ｋ）に示す領域１３３との両者における伝播モード形状の計算結果を示す説明図である。図４の（ａ）が領域１３３における断面の状態を示し、図４の（ｂ）が、テーパコア１３２の領域における断面の状態を示している。この結果より、領域１３３においては、伝播モード形状が広がっており、スラブ部１３１ｃ，スラブ部１３１ｄの層厚が１０ｎｍであれば、スラブ部１３１ｃおよびスラブ部１３１ｄの影響はなく、効率よくモードフィールド変換ができることが確認できる。
【００４５】
上述したように、本実施の形態における光導波路の作製方法によれば、シリコンコアの加工に用いる酸化シリコンからなるエッチングマスクを除去するときに、例えば、下部クラッドとなる層の全域がスラブ層により覆われた状態となり、また、少なくともリブ型のコアとなる部分の周囲においては、スラブ層で覆われた状態となる。このため、少なくとも、リブ型のコアとなる部分の周囲においては、下部クラッド層がエッチングされることがない。従って、エッチングマスクが、この厚さに関係なく完全に除去できる状態で、シリコン細線よりなるリブ型導波路の終端部に、テーパ構造を持つシリコン細線コアとこれを覆う中間屈折率コアからなるモードフィールド変換部が連続して形成されるようになる。
【００４６】
このように、本実施の形態によれば、シリコン細線リブ導波路に基づいて作製される光デバイスが、光ファイバーや他の導波路などの外部光回路と高効率で結合できる状態が、より容易に得られるようになる。
【００４７】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
【符号の説明】
【００４８】
１０１…基板部、１０２…埋め込み酸化層、１０３…シリコン（ＳＯＩ）層、１０３ａ…リッジパターン、１０３ｂ…スラブ層、１０３ｃ…テーパリッジパターン、１０４…酸化シリコン層、１０５…中間屈折率コア、１０６…上部クラッド層、１２１，１２２…レジストパターン、１３１…コア、１３２…テーパコア、１３１ａ，１３１ｂ…スラブ部、１４１，１４２…酸化シリコンパターン、１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄ…スラブ部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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