專利名稱：光波導(dǎo)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光波導(dǎo)器件，尤其是涉及具有使用疊層技術(shù)和光刻技術(shù)形成的高分子樹脂材料制的光波導(dǎo)的光波導(dǎo)器件。
背景技術(shù)：
具有使用了高分子樹脂材料制的分支光波導(dǎo)構(gòu)造的分支光波導(dǎo)器件與石英制的分支光波導(dǎo)器件相比雖然光傳播特性低，但卻具有生產(chǎn)效率特別優(yōu)良、制造成本也相當(dāng)?shù)偷膬?yōu)點，廣泛用于構(gòu)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(dǎo)器件的制造工藝予以說明。實際上，使用疊層技術(shù)和光刻技術(shù)將多個分支光波導(dǎo)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(dǎo)進(jìn)行說明。設(shè)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(dǎo)器件經(jīng)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(dǎo)器件1。Y分支光波導(dǎo)器件1的結(jié)構(gòu)為高分子樹脂材料制的Y分支光波導(dǎo)2形成在硅基片3的上表面。Y分支光波導(dǎo)2由高分子樹脂材料例如氟化聚酰亞胺樹脂構(gòu)成的芯4和包圍該芯4由相同的氟化聚酰亞胺樹脂構(gòu)成的下部包層5及上部包層6構(gòu)成。芯4具有Y字型，具有入射側(cè)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(jìn)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(jìn)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(jié)構(gòu)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(jìn)行曝光并對抗蝕層11進(jìn)行顯像，如圖10(B)所示，形成反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)裝置干蝕刻用的抗蝕層掩模12。隨后，進(jìn)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(yīng)室內(nèi)的氧分壓設(shè)定為例如0.6Pa的條件下進(jìn)行，以形成芯4并使其兩側(cè)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(dǎo)器件1。
發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，所制得的Y分支光波導(dǎo)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(cè)面的下端部分中的單側(cè)或兩側(cè)產(chǎn)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(cè)側(cè)面中沿芯4的分支點附近的側(cè)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(dāng)芯4的斷面變形時，存在的問題是入射到入射側(cè)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(jié)將光纖連接在Y分支光波導(dǎo)器件1上而制成的Y分支光波導(dǎo)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(guān)系，在Y分支光波導(dǎo)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(jìn)入到光纖100內(nèi)而引起光學(xué)損失。
另外，發(fā)明人在觀察利用圖10(C)所示的RIE裝置進(jìn)行干蝕刻處理后的制品時發(fā)現(xiàn)，如圖13所示，在下部包層5中與芯4的側(cè)面的下端相對應(yīng)的部分中的單側(cè)或兩側(cè)同時存在產(chǎn)生裂紋30的制品。圖13是沿圖10(C)中的XIII-XIII線的剖面。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種分支光波導(dǎo)器件，它在利用RIE裝置進(jìn)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(xiàn)變形的問題。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，解決上述存在的問題，本發(fā)明的光波導(dǎo)器件具有基片上的高分子樹脂材料制的下側(cè)包層、該下側(cè)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(cè)包層。在由該下側(cè)包層和上側(cè)包層包圍的上述芯形成的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)即光波導(dǎo)器件中，其特征是該芯的斷面形狀的下面一側(cè)的寬度尺寸(W2)大于上面一側(cè)的寬度尺寸(W1)。
采用本發(fā)明，由于芯的斷面形狀的下面一側(cè)的寬度尺寸大于上面一側(cè)的寬度尺寸，因而在利用反應(yīng)性離子蝕刻裝置等進(jìn)行干蝕刻工序中，下側(cè)包層不會產(chǎn)生裂紋，垂直于芯的光軸的斷面形狀也不會出現(xiàn)變形。


圖1是表示本發(fā)明實施例1的Y分支光波導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)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(fā)明的實施例2的Y分支光波導(dǎo)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(xiàn)有技術(shù)的Y分支光波導(dǎo)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(fā)明的實施例進(jìn)行說明。
圖1表示本發(fā)明實施例1的Y分支光波導(dǎo)器件41。Y分支光波導(dǎo)器件41的結(jié)構(gòu)是高分子樹脂材料制的Y分支光波導(dǎo)42形成在硅基片43的上表面。Y分支光波導(dǎo)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(gòu)成。芯44具有Y字形，具有入射側(cè)芯44a和分成兩支的分支芯44b、44c。入射側(cè)芯44a，分支芯44b、44c的尺寸細(xì)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(shè)定為光纖的直徑，分支角θ1設(shè)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(cè)芯44a及分支芯44b、44c具有帶下邊擴大的側(cè)面50的斷面形狀。即，入射側(cè)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(cè)芯44a和分支芯44b、44c的斷面未變形時，使得入射到入射側(cè)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(jié)將光纖連接到Y(jié)分支光波導(dǎo)器件1上的Y分支光波導(dǎo)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(guān)系，通過分支芯44b、44c傳播來的光可良好地進(jìn)入到光纖100內(nèi)，其連接部分的損失受到抑制而光學(xué)特性良好。
上述的Y分支光波導(dǎo)器件31經(jīng)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(yīng)室61內(nèi)的氧分壓設(shè)定為通常壓力0.6Pa的約10倍即5Pa。由此，發(fā)明人確認(rèn)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(cè)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(fā)明人在觀察了RIE工序后的晶片上各芯的情況后，確認(rèn)了以下事實下部包層45中與入射側(cè)芯44a及分支芯44b、44c的側(cè)面50的下端相對的部分中未出現(xiàn)裂紋。
另外，發(fā)明人觀察制成的Y分支光波導(dǎo)器件41后確認(rèn)如圖12所示，入射側(cè)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(dǎo)器件41，可以穩(wěn)定地制得具有高品質(zhì)而且品質(zhì)波動小的Y分支光波導(dǎo)器件41。
圖7表示本發(fā)明的實施例2的Y分支光波導(dǎo)器件41A。Y分支光波導(dǎo)器件41A除芯44A外，其余與上述的Y分支光波導(dǎo)器件41相同。入射側(cè)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(cè)面50A，其斷面具有梯形形狀。該芯44A也是通過以規(guī)定的條件進(jìn)行RIE而形成。
該Y分支光波導(dǎo)器件41A具有改善了的分支特性，而且，通過粘結(jié)將光纖連接到該Y分支光波導(dǎo)器件41A上構(gòu)成的Y分支光波導(dǎo)器件模塊的連接部分的損失受到抑制而光學(xué)特性予以改善。
另外，本發(fā)明的將芯的斷面形狀作成下面一側(cè)的寬度尺寸比上面一側(cè)的寬度尺寸大的形狀的結(jié)構(gòu)不限于Y分支光波導(dǎo)器件，也可以適用于帶Y字形以外的形狀的分支光波導(dǎo)器件及帶沒有分支功能的光波導(dǎo)器件，與上述具有相同的效果。
權(quán)利要求
1.一種光波導(dǎo)器件，其結(jié)構(gòu)為，具有在基片上的高分子樹脂材料制的下側(cè)包層，在該下側(cè)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(cè)包層；由該下側(cè)包層和上側(cè)包層包圍的上述芯形成光波導(dǎo)；其特征在于該芯的斷面形狀為下面一側(cè)的寬度尺寸比上面一側(cè)的寬度尺寸更寬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)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(cè)面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)器件，其特征在于該芯的斷面形狀為具有斜面狀的側(cè)面。
4.一種光波導(dǎo)器件的制造方法，在制造權(quán)利要求1-3中任何一項所述的光波導(dǎo)器件的方法中，其特征在于進(jìn)行用于形成芯的反應(yīng)性離子蝕刻，將反應(yīng)室內(nèi)的氧分壓設(shè)定為進(jìn)行各向同性蝕刻的壓力。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用疊層技術(shù)、光刻技術(shù)、反應(yīng)性離子蝕刻技術(shù)所制造的高分子樹脂材料制的光波導(dǎo)器件，其目的在于解決芯的斷面變形的問題，實現(xiàn)品質(zhì)穩(wěn)定性的改善。Y分支光波導(dǎo)器件(41)的結(jié)構(gòu)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(dǎo)(42)。構(gòu)成Y分支光波導(dǎo)(42)的芯(44)具有下邊擴大形狀的側(cè)面(50)。芯(44)通過將反應(yīng)室的氧分壓設(shè)定為比通常高得多的壓力即5Pa以便對芯層10進(jìn)行反應(yīng)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(yōu)先權(quán)日2003年11月27日
發(fā)明者石川貴啟 申請人:三美電機株式會社