[发明专利]光波导器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在衬底上包括光波导部分和光器件安装部分的光波导器件。

背景技术

光接入市场上使用的光收发器大体分为由激光二极管(LD)、光探测器(PD)、薄膜滤光器和透镜构成的微光型模块和通过在硅衬底上制作二氧化硅波导并表面安装LD和PD而形成的平面光波导线路(PLC)型模块。虽然这二者各有优缺点，但是后者在成本和交付方面更具优势，因为它不需要光轴调节。这种不需要光轴调节的安装方法一般称为“被动对准安装”。

在被动对准安装中，通过利用红外发射光对被提供给光组件和光波导芯片二者的对准标记执行图像检测和识别，来确定光组件相对于光波导芯片的平面位置。光组件的垂直位置由称为底座的块的高度确定。由于可以非常精确地设定底座高度，因此可以通过在底座上安装光组件来非常精确地将高度与光波导匹配。

日本专利2,823,044中公开了这种光波导器件。图3是示出了该专利中公开的现有技术光波导器件的分解立体图。在图3中，光波导器件50包括光波导部分56，其由形成在硅衬底51上的具有下覆层521和522、核心层53以及上覆层54的光波导形成层55构成。光波导器件50还包括通过去除光波导形成层55的一部分而形成的光器件安装部分57。安装在光器件安装部分57上的发光器件58被光连接到光波导部分56的通过去除光波导形成层55的一部分而暴露的端面(end surface)。

光器件安装部分57包括底座块59、由下覆层521构成的对准标记60、由在底座块59上提供的铬(Cr)膜61构成的底座块形成掩膜62，以及与掩膜62相接触的发光器件58。下覆层521和522、核心层53以及上覆层54是常压化学气相沉积(CVD)膜。

换言之，通过在具有光波导线路的PLC芯片上表面安装发光器件58来形成光波导器件50。

图4示出了制造图3的光波导器件的方法的截面图，其中以图4(a)到(h)的顺序进行操作。下面将基于图3和图4给出说明。

在图4(a)中，在硅衬底51上沉积下覆层521作为第一层。

在图4(b)中，在下覆层521上对后来成为用于形成底座块的掩膜的铬膜61图案化。这里对成为用于形成安装发光器件58所需的对准标记的掩膜的铬膜61图案化。

在图4(c)中，沉积下覆层522作为第二层。

在图4(d)中，在下覆层522上沉积成为光波导部分56的核心的核心层53，并且通过干法蚀刻对光波导图案化。

在图4(e)中，沉积上覆层541作为用于内嵌核心层53的第一层，并在高温下执行回流处理。上覆层541由低熔点膜构成。回流处理的温度一般在800℃到900℃之间。

在图4(f)中，沉积上覆层542作为第二层以完成波导结构。

在图4(g)中，铬膜63和光刻胶膜64被沉积和图案化，以使得只有铬膜63留在作为光波导部分56的光波导形成层55上。最后，通过使用铬膜63作为蚀刻掩膜进行干法蚀刻来暴露核心层53的端面。此外，通过使用经图案化的铬膜61作为阻蚀掩膜62来形成底座块59和对准标记60，从而完成光波导器件。

然后根据需要执行铬膜去除以及绝缘膜和电极金属的成膜和图案化。例如，在图4(h)中去除铬膜63。

在光波导器件50中，光波导部分56的核心层53和底座块59的高度仅由成膜装置的精度控制。由于晶片表面变化，成膜装置的精度为1％左右。因此，当下覆层522的膜厚为1.5μm时，核心层53和底座块59之间的高度间隙仅为15nm。因此，通过利用对准标记60调节水平方向，并且在底座块59上安装发光器件58，可以非常精确地执行光耦合而不必执行光轴调节。更具体而言，发光器件581的有源层581和核心层53非常精确地彼此相对。此外，图4中示出了每个操作的热处理温度。

通过等离子体CVD制作的膜可以具有高折射率，因此它可以提高核心和覆层之间的折射率差，从而显著提高设计灵活度。但是，通过等离子体CVD形成的薄膜需要一般为1,100℃左右的高温热处理。

在光波导器件50中，核心层53是前述常压CVD膜。这是因为如果核心层53是等离子体CVD膜，则铬膜61会被高温热处理氧化，底座块形成掩膜62不再正常工作。

发明内容

本发明的示例性实施例克服了上面的缺点和上面未描述的其他缺点。此外，本发明并不要求克服上述缺点，并且本发明的示例性实施例可以不克服上述任何缺点。

本发明提供了即使在需要高温热处理时也能非常精确地制作底座块的光波导器件及其制造方法。