專利名稱：光波導器件的制作方法
技術領域：
本發明涉及光波導器件，尤其是涉及具有使用疊層技術和光刻技術形成的高分子樹脂材料制的光波導的光波導器件。
背景技術：
具有使用了高分子樹脂材料制的分支光波導構造的分支光波導器件與石英制的分支光波導器件相比雖然光傳播特性低，但卻具有生產效率特別優良、制造成本也相當低的優點，廣泛用于構成光模塊的零部件。
為了說明的方便，下面對使用高分子樹脂材料制的分支光波導器件的制造工藝予以說明。實際上，使用疊層技術和光刻技術將多個分支光波導以矩陣狀制作在硅晶片上，最后通過對硅晶片劃片分割成單片來制造。在此，對制作單個的分支光波導進行說明。設Z1-Z2為長度方向，X1-X2為寬度方向，Y1-Y2為厚度方向。
Y分支光波導器件經圖9(A)、(B)、(C)，圖10(A)、(B)、(C)，圖11(A)所示的工序制造。圖11(B)表示已制成的Y分支光波導器件1。Y分支光波導器件1的結構為高分子樹脂材料制的Y分支光波導2形成在硅基片3的上表面。Y分支光波導2由高分子樹脂材料例如氟化聚酰亞胺樹脂構成的芯4和包圍該芯4由相同的氟化聚酰亞胺樹脂構成的下部包層5及上部包層6構成。芯4具有Y字型，具有入射側芯4a和形成分支的2個分支芯4b、4c。
首先，如圖9(A)所示，在硅基片3的上表面涂布氟化聚酰亞胺樹脂形成折射率為n1的下部包層5；進而，如圖9(B)所示，在下部包層5上涂布氟化聚酰亞胺樹脂形成折射率為n2(＞n1)的芯層10；進而，如圖9(C)所示，涂布含硅的光致抗蝕劑形成抗蝕劑層11。20為掩模部件，其結構為在石英板21的下表面以鉻形成Y字形的掩模圖案22。其次，如圖10(A)所示，使掩模部件20與抗蝕劑層11密合，照射紫外線25進行曝光并對抗蝕層11進行顯像，如圖10(B)所示，形成反應性離子蝕刻(RIE)裝置干蝕刻用的抗蝕層掩模12。隨后，進行RIE干蝕刻處理，如圖10(C)所示，形成Y字形的芯4。在上述的干蝕刻處理中，在將RIE裝置的反應室內的氧分壓設定為例如0.6Pa的條件下進行，以形成芯4并使其兩側面相對于硅基片3的上表面為垂直面。接著，如圖11(A)所示，除去抗蝕層掩模12，最后，涂布折射率為n1的氟化聚酰亞胺樹脂以形成覆蓋芯4的上部包層6，從而制得圖11(B)所示的Y分支光波導器件1。
發明人經研究發現，所制得的Y分支光波導器件1的一部分如圖12(A)、(B)所示那樣，在下部包層5中沿芯4的側面的下端部分中的單側或兩側產生裂紋30，并同時存在芯4的斷面的變形。此外，裂紋30往往形成在下部包層5中、芯4的單側側面中沿芯4的分支點附近的側面部分的那部分。圖12(A)、(B)是分別沿圖11(C)中的XIIA-XIIA線、XIIB-XIIB線的剖面圖。
當芯4的斷面變形時，存在的問題是入射到入射側芯4a的光未被均勻地分支到分支芯4b、4c而使分支均勻性降低。
另外的問題是，在通過粘結將光纖連接在Y分支光波導器件1上而制成的Y分支光波導器件模塊中，如圖12(B)所示，芯4的端部與光纖100的端部的中心存在偏離的關系，在Y分支光波導器件1和光纖100的連接部分中，通過分支芯4C傳播來的光的一部分不進入到光纖100內而引起光學損失。
另外，發明人在觀察利用圖10(C)所示的RIE裝置進行干蝕刻處理后的制品時發現，如圖13所示，在下部包層5中與芯4的側面的下端相對應的部分中的單側或兩側同時存在產生裂紋30的制品。圖13是沿圖10(C)中的XIII-XIII線的剖面。
發明內容
因此，本發明的目的在于提供一種分支光波導器件，它在利用RIE裝置進行干蝕刻的工序中不會形成裂紋，解決了上述芯的斷面有時出現變形的問題。
為了實現上述發明目的，解決上述存在的問題，本發明的光波導器件具有基片上的高分子樹脂材料制的下側包層、該下側包層上的高分子樹脂材料制的芯和覆蓋該芯的高分子樹脂材料制的上側包層。在由該下側包層和上側包層包圍的上述芯形成的光波導結構即光波導器件中，其特征是該芯的斷面形狀的下面一側的寬度尺寸(W2)大于上面一側的寬度尺寸(W1)。
采用本發明，由于芯的斷面形狀的下面一側的寬度尺寸大于上面一側的寬度尺寸，因而在利用反應性離子蝕刻裝置等進行干蝕刻工序中，下側包層不會產生裂紋，垂直于芯的光軸的斷面形狀也不會出現變形。
圖1是表示本發明實施例1的Y分支光波導器件圖。
圖2是沿圖1的IIA-IIA線、IIB-IIB線的剖面圖。
圖3是表示圖1的Y分支光波導器件的最初的制造工序圖。
圖4是表示圖3的制造工序之后的工序圖。
圖5是表示反應性離子蝕刻裝置圖。
圖6是沿圖4(C)的VIA-VIA線、VIB-VIB線的剖面圖。
圖7是表示本發明的實施例2的Y分支光波導器件圖。
圖8是沿圖7的VIIIA-VIIIA線、VIIIB-VIIIB線的剖面圖。
圖9是表示現有技術的Y分支光波導器件的最初的制造工序圖。
圖10是表示圖9的制造工序之后的工序圖。
圖11是表示圖10的制造工序之后的工序圖。
圖12是沿圖11(B)的XIIA-XIIA、XIIB-XIIB線的剖面圖。
圖13是沿圖10(C)的XIII-XIII線的剖面圖。
具體實施例方式
下面，對本發明的實施例進行說明。
圖1表示本發明實施例1的Y分支光波導器件41。Y分支光波導器件41的結構是高分子樹脂材料制的Y分支光波導42形成在硅基片43的上表面。Y分支光波導42由折射率為n2的例如氟化聚酰亞胺樹脂制成的芯44和包圍它的折射率為n1(＜n2)的相同的氟化聚酰亞胺樹脂制成的下部包層45及上部包層46構成。芯44具有Y字形，具有入射側芯44a和分成兩支的分支芯44b、44c。入射側芯44a，分支芯44b、44c的尺寸細小到寬度W1為5μm左右，高度H1為5μm左右，為單模用。Z1端的分支芯44b、44c的間隔A為125-250μm左右，設定為光纖的直徑，分支角θ1設定為能以相同的比例將光分支的角度0.5°-3°。
如圖2(A)、(B)所示，入射側芯44a及分支芯44b、44c具有帶下邊擴大的側面50的斷面形狀。即，入射側芯44a和分支芯44b、44c具有下面51的寬度W2比上面52的寬度W1大的形狀。
入射側芯44a和分支芯44b、44c的斷面未變形時，使得入射到入射側芯44a的光均勻地分支到分支芯44b、44c，其分支均勻性良好。
另外，在通過粘結將光纖連接到Y分支光波導器件1上的Y分支光波導器件模塊中，如圖2(B)所示，芯44的端部與光纖100的端部具有基本一致的關系，通過分支芯44b、44c傳播來的光可良好地進入到光纖100內，其連接部分的損失受到抑制而光學特性良好。
上述的Y分支光波導器件31經圖3(A)至圖3(C)、圖4(A)至圖4(D)所示的工序制造。除了改變使用了圖4(C)的RIE裝置的干蝕刻工序的條件之外，其余與圖9、圖10、圖11所示的工序相同。
圖4(C)所示的RIE工序中將圖5所示的RIE裝置60的反應室61內的氧分壓設定為通常壓力0.6Pa的約10倍即5Pa。由此，發明人確認了如下事實如圖6(A)、圖6(B)所示，芯層10被除去，形成了帶下邊擴大的側面50的芯44。62是上部電極，63是下部電極。圖6(A)、圖6(B)是沿圖4(C)的VIA-VIA線、VIB-VIB線的剖面圖。發明人在觀察了RIE工序后的晶片上各芯的情況后，確認了以下事實下部包層45中與入射側芯44a及分支芯44b、44c的側面50的下端相對的部分中未出現裂紋。
另外，發明人觀察制成的Y分支光波導器件41后確認如圖12所示，入射側芯34a及分支34b、34c的斷面未摻雜有變形的情況。
因此，通過上述制造工序制造Y分支光波導器件41，可以穩定地制得具有高品質而且品質波動小的Y分支光波導器件41。
圖7表示本發明的實施例2的Y分支光波導器件41A。Y分支光波導器件41A除芯44A外，其余與上述的Y分支光波導器件41相同。入射側芯44Aa和分成2個分支的分支芯44Ab、44Ac，如圖8(A)、(B)、(C)所示，帶有為斜面的側面50A，其斷面具有梯形形狀。該芯44A也是通過以規定的條件進行RIE而形成。
該Y分支光波導器件41A具有改善了的分支特性，而且，通過粘結將光纖連接到該Y分支光波導器件41A上構成的Y分支光波導器件模塊的連接部分的損失受到抑制而光學特性予以改善。
另外，本發明的將芯的斷面形狀作成下面一側的寬度尺寸比上面一側的寬度尺寸大的形狀的結構不限于Y分支光波導器件，也可以適用于帶Y字形以外的形狀的分支光波導器件及帶沒有分支功能的光波導器件，與上述具有相同的效果。
權利要求
1.一種光波導器件，其結構為，具有在基片上的高分子樹脂材料制的下側包層，在該下側包層上的高分子樹脂材料制的芯和覆蓋該芯的高分子樹脂材料制的上側包層；由該下側包層和上側包層包圍的上述芯形成光波導；其特征在于該芯的斷面形狀為下面一側的寬度尺寸比上面一側的寬度尺寸更寬。
2.根據權利要求1所述的光波導器件，其特征在于該芯的斷面形狀為具有下面擴大的形狀的側面。
3.根據權利要求1所述的光波導器件，其特征在于該芯的斷面形狀為具有斜面狀的側面。
4.一種光波導器件的制造方法，在制造權利要求1-3中任何一項所述的光波導器件的方法中，其特征在于進行用于形成芯的反應性離子蝕刻，將反應室內的氧分壓設定為進行各向同性蝕刻的壓力。
全文摘要
本發明涉及利用疊層技術、光刻技術、反應性離子蝕刻技術所制造的高分子樹脂材料制的光波導器件，其目的在于解決芯的斷面變形的問題，實現品質穩定性的改善。Y分支光波導器件(41)的結構為，在硅基片(43)的上表面形成高分子樹脂材料制的Y分支光波導(42)。構成Y分支光波導(42)的芯(44)具有下邊擴大形狀的側面(50)。芯(44)通過將反應室的氧分壓設定為比通常高得多的壓力即5Pa以便對芯層10進行反應性離子蝕刻而成。
文檔編號G02B6/12GK1621873SQ200410074049
公開日2005年6月1日 申請日期2004年8月31日 優先權日2003年11月27日
發明者石川貴啟 申請人:三美電機株式會社