Rejilla tipo waveguide y su método de fabricación
Descripción general
 Y para proporcionar una rejilla de tipo guía de onda que tenga un gran coeficiente de acoplamiento. En una guía de ondas de rejilla, la capa de núcleo 2, al menos una porción de la capa de revestimiento 3, o la interfaz del mismo, por cavidades existentes formadas periódicamente 4 no en el medio que constituye la guía de ondas en la dirección de propagación de la luz, una gran Para que se pueda obtener el coeficiente de acoplamiento.
Campo técnico
(2) Mejora la capacidad de control del coeficiente de acoplamiento.
Antecedentes de la técnica
La presente invención se refiere a una rejilla de tipo guía de ondas óptica y a un método de fabricación de la misma.
La rejilla es una de las partes más importantes para realizar una alta función del circuito óptico. Convencionalmente, como una rejilla usada para una guía de ondas óptica, se muestra una en la FIG. Además, hay métodos mostrados en las Figuras 3 (a) y 3 (d) como método de fabricación de la rejilla.
2, número de referencia 1 denota substrato InP, 2 ​​In0.72Ga0.28As0.59P0.41 capa de núcleo, 3 indica una capa de revestimiento InP.
Tarea de solución
Aquí, se describirá el proceso de fabricación de la rejilla mostrada en la figura 3. En primer lugar, la Fig. 3 se cultiva una capa de núcleo InGaAsP 2 que sirve como el núcleo de la guía de ondas óptica en el sustrato de InP 1 (a), el recubierto fotorresistente 5 sobre la misma. A continuación, se forma un patrón de rejilla mediante un método de exposición a la interferencia o un método de exposición al haz de electrones (Fig. Usando este patrón de resistencia, el patrón de rejilla está grabado en la capa central InGaAsP 2. InGaAsP el grabado de la capa central 2 por grabado en seco utilizando un método de ataque en húmedo o un gas a base de metano a base de halógeno o se utilizó ácido bromhídrico HBr, y similares. A continuación, se retira la fotorreserva 5 (Fig. Finalmente crecido InP capa de revestimiento 3 hecho de un clad de la guía de ondas óptica, una guía de ondas óptica de rejilla, tal como se muestra en la (d) de la figura se ha completado.
Convencionalmente, dado que la rejilla se fabrica mediante el método descrito anteriormente, tiene los siguientes inconvenientes.
(1) Es difícil controlar la profundidad de la rejilla, y es difícil controlar el coeficiente de acoplamiento.
(2) Es difícil formar una rejilla profunda y no se puede fabricar una rejilla con un gran coeficiente de acoplamiento.
Solución
Un objetivo de la presente invención es producir una rejilla que tenga un gran coeficiente de acoplamiento con buena controlabilidad en vista del problema anterior.
La presente invención, con el fin de lograr el objeto anterior, al menos una de la capa de núcleo o la capa de revestimiento de la guía de ondas óptica según la reivindicación 1, en el tipo de guía de ondas rejilla de la formación de la estructura periódica en la dirección de propagación de la señal óptica guiada, una capa de núcleo, al menos una parte de la capa de revestimiento o la interfaz de la misma, la cavidad inexistente del medio que constituye la guía de ondas óptica proporciona una clasificación de tipo guía de ondas que se forma periódicamente. Además, en la reivindicación 2, en el núcleo del guiaondas óptico semiconductor, una etapa de crecimiento y la formación de una máscara de crecimiento cíclicamente selectiva en la dirección de propagación de la luz de señal de guiado, un revestimiento que tiene una estructura periódica mediante el uso de la máscara de crecimiento selectivo Y un método de clasificación tipo guía de onda. máscara adicionalmente en la reivindicación 3, formando una máscara cíclicamente selectiva el crecimiento sobre un sustrato semiconductor, método de fabricación del tipo de guía de ondas de clasificación y una etapa de formación de un núcleo de la guía de ondas óptica que tiene una estructura periódica con dicha seleccionada . Además, en la reivindicación 4, la máscara de crecimiento selectivo es óxido de silicio según la reivindicación 2 o 3, nitruro de silicio, y también lo es la película dieléctrica de alúmina o similar. En un quinto aspecto de la presente invención, en el segundo o tercer aspecto, la máscara de crecimiento selectivo es un semiconductor compuesto que contiene Al.
Según la reivindicación 1, en general, el coeficiente de acoplamiento k está en proporcional al cuadrado de la diferencia en el índice de refracción del medio que constituye la estructura periódica, la presencia de la cavidad, Δ [n2] = 3,22 1,02 = 9.24, que se incrementa mucho en comparación con Δ [n 2] ≈ 1 en el caso de la estructura ordinaria como se muestra en la figura 2. De acuerdo con las reivindicaciones 2 a 5, una rejilla que tiene un gran coeficiente de acoplamiento puede obtenerse fácilmente, y la controlabilidad del coeficiente de acoplamiento también mejora.
1, se muestra una realización de un tipo guía de ondas rejilla de la presente invención, el sustrato del ejemplo convencional que tiene la misma configuración, respectivamente, en 1,2,3 figura capa de núcleo, muestra una capa de revestimiento. El número de referencia 4 denota una cavidad formada en la capa de revestimiento 3. En la rejilla de este ejemplo, se forma una estructura periódica de una capa de revestimiento (índice de refracción n = 3.2) 3 y una cavidad (n = 1.0) 4. Dado que el coeficiente de acoplamiento k es proporcional a la diferencia del cuadrado del índice de refracción del medio que constituye la estructura periódica, en esta estructura
Δ [n 2] = 3.22 1.02 = 9.24
, Que aumenta mucho en comparación con Δ [n 2] ≈ 1 en el caso de una estructura normal como se muestra en la figura 2. Por lo tanto, es posible aumentar fácilmente el coeficiente de acoplamiento de la rejilla de esta estructura.
La Figura 4 es un diagrama que muestra una primera realización de un tipo guía de ondas rejilla método de producción de la presente invención muestra un caso de la utilización de dióxido de película Shirukon máscara crecimiento selectivo. La Figura 1 es un sustrato de InP, 2 ​​In0.72Ga0.28As0.59P0.41 capa de núcleo 3 es InP capa de revestimiento, 4 es hueco, 5 denota fotorresistente, 6 una película de dióxido de silicio, respectivamente. El proceso de la figura 4 será ahora descrito. En primer lugar, la Fig. 3 se cultiva una capa de núcleo InGaAsP 2 sobre la misma manera sustrato IP 1 a la mostrada en (a), después de depositar una película de dióxido de silicio 6, un fotorresistente 5. A continuación, se forma un patrón de rejilla mediante un método de exposición a la interferencia o un método de exposición al haz de electrones (Fig. Usando este patrón de resistencia, el patrón de rejilla se graba en la película de dióxido de silicio 6. método de grabado en húmedo para el grabado de la película de dióxido de silicio 6 utilizando una solución de ácido fluorhídrico o CF4, el método de grabado en húmedo se utiliza con C2 F6 y gas basado en flúor. A continuación, se elimina la fotoprotección (Fig. Aquí, la capa 3 de revestimiento InP se desarrolla a continuación. Como el cristal no crece en la película de dióxido de silicio 6, la capa de revestimiento InP 3 crece solo en la parte expuesta de la capa central 2 de InGaAaP. Dado que la capa de revestimiento InP 3 que comenzó a crecer para formar una mesa inversa a lo largo del plano (111), para crecer cierto espesor o más que está determinada por el paso de la rejilla de cada invertida mesa está conectado a la otra, la película de dióxido de silicio 6 es completamente incrustado Estará en forma. En este momento, en el dióxido de silicio de película 6 está formada una cavidad 4 en ausencia de cristales, una guía de ondas óptica de rejilla, tal como se muestra en la (d) de la figura se ha completado. De acuerdo con este método de fabricación, el coeficiente de acoplamiento de la rejilla de la estructura periódica de la capa de revestimiento de InP (índice de refracción n = 3,2) y cavidades (n = 1,0) se forma es posible aumentar fácilmente . Además, el tamaño de la cavidad sin cristales puede controlarse fácilmente mediante el ancho de línea de la rejilla de dióxido de silicio, de modo que el coeficiente de acoplamiento puede controlarse fácilmente.
La Figura 5 es un diagrama que muestra una segunda realización de una guía de ondas óptica de rejilla método de fabricación de la presente invención muestra un caso de la utilización de una película de dióxido de silicio sobre la misma máscara de crecimiento selectivo y la fig. La Figura 1 es un sustrato de InP, 2 ​​In0.72Ga0.28As0.59P0.41 capa de núcleo 3 es InP capa de revestimiento, una cavidad formada en la capa de núcleo 2 es 4, la resina fotosensible 5, 6 una película de dióxido de silicio Respectivamente El proceso de la figura 5 será ahora descrito. En primer lugar, como se muestra en la figura 5 (a), se deposita una película de dióxido de silicio 6 sobre un sustrato InP 1, y luego se aplica una fotorresistencia 5. A continuación, se forma un patrón de rejilla mediante un método de exposición a la interferencia o un método de exposición al haz de electrones. Usando este patrón de resistencia, el patrón de rejilla se ataca en la película de dióxido de silicio 6 (Fig. método de grabado en húmedo para el grabado de la película de dióxido de silicio 6 utilizando una solución de ácido fluorhídrico o CF4, un método de grabado en seco utilizando C2 F6 y gas basado en flúor. A continuación, se elimina la fotoprotección (Fig. Aquí, la capa 2 de núcleo de InGaAsP se cultiva a continuación (Fig. Como el cristal no crece en la película de dióxido de silicio 6, la capa central 2 de InGaAsP crece solo en la parte expuesta del sustrato 1 de InP. Como resultado, cuando la capa 2 de núcleo de InGaAsP se hace crecer por la misma discusión que se describe en el proceso de la figura 4, la rejilla como se muestra en la FIG. En este caso el método de fabricación es también el mismo que el método de fabricación discutido muestra en la Fig. 3 bodegas, una rejilla que tiene un coeficiente de acoplamiento grande se puede obtener fácilmente, y también mejoró controlabilidad del coeficiente de acoplamiento.
Habiendo descrito el caso de usar una película de dióxido de silicio sobre la máscara de crecimiento selectivo, no hace falta decir que contiene la misma discusión se aplica al caso de la utilización de nitruro de silicio, una película dieléctrica tal como alúmina.
Más InAlAs, InGaAlAs, incluso en el caso de un semiconductor compuesto que contiene AlGaAs como Al, un semiconductor compuesto que incluye Al se oxidan en el aire, el cristal tiene exactamente la misma discusión mencionada anteriormente película dieléctrica a no crecer en ella . Por lo tanto, también mejora la capacidad de control del coeficiente de acoplamiento para el caso de usar un semiconductor compuesto que incluye Al como una máscara de crecimiento selectivo, también haciendo que la rejilla se facilita con un coeficiente de acoplamiento grande.
La figura 6 muestra un diagrama esquemático de una rejilla fabricada usando una estructura de pozos cuánticos múltiples InGaAs / InAlAs como máscara selectiva. La estructura de pozo cuántico múltiple InGaAs / InAlAs está grabado, evita que el cristal se cultiva en las paredes laterales por el crecimiento de la capa de revestimiento InP 3 para exponer el semiconductor (InAlAs) incluyendo Al en las paredes laterales del pozo cuántico, la capa de revestimiento 3 Se formó una estructura periódica que tenía una cavidad 4 en la interfaz con la capa central 2. Espaciales aumenta la superposición y el coeficiente de acoplamiento de la distribución del campo eléctrico y la cavidad de la luz a la cavidad en esta estructura es un diamante en lugar de un triángulo se hace muy grande.
Como se describió anteriormente, la guía de ondas rejilla de acuerdo con la presente invención, la capa de núcleo, sobre al menos una porción de la capa de revestimiento o la interfaz de la misma, la cavidad inexistente de un medio que constituye la guía de ondas por periódicamente formado Como resultado, tiene las siguientes ventajas.
(1) Se puede obtener un gran coeficiente de acoplamiento.
Efecto de la invención
Breve descripción de los dibujos
Además, dado que se usa crecimiento selectivo para la fabricación de la rejilla, existen las siguientes ventajas.
(1) La fabricación de una rejilla que tiene un gran coeficiente de acoplamiento se vuelve fácil.
La figura 1 es un diagrama de configuración de una rejilla de tipo guía de ondas de la presente invención.
Fig. 2 Diagrama de configuración de la rejilla convencional
FIG. 3 Explicación del método de fabricación de rejillas convencional
La figura 4 es una vista que muestra una primera realización de un método de fabricación de una rejilla de la presente invención.
La figura 5 es una vista que muestra una segunda realización del método de fabricación de rejilla de la presente invención.
La figura 6 es un diagrama esquemático de la rejilla de acuerdo con otro método de fabricación de la presente invención.
1 ... substrato InP, 2 ​​... capa de núcleo InGaAsP, 3 ... InP capa de revestimiento, 4 ... cavidad 5 ... fotorresistente, 6 ... película de dióxido de silicio.
Reclamo
Al menos una de la capa de núcleo o la capa de revestimiento de la reivindicación 1 guías de onda ópticas, en el tipo de guía de ondas rejilla de la formación de la estructura periódica en la dirección de propagación de la señal óptica guiada, una capa de núcleo, al menos una porción de la capa de revestimiento o la interfaz de la misma, Una rejilla de tipo guía de ondas en la que no existe una cavidad en la que no existe un medio que constituya una guía de ondas óptica.
Para reivindicación 2 semiconductor de guía de ondas óptica capa de núcleo, y una etapa de crecimiento y la formación de una máscara de crecimiento cíclicamente selectiva en la dirección de propagación de la luz de señal de guiado, la capa de revestimiento que tiene una estructura periódica mediante el uso de la máscara de crecimiento selectivo Y un paso para formar una rejilla tipo guía de onda.
La formación de un tercio semiconductor aspecto máscara crecimiento cíclicamente selectiva sobre un sustrato, una rejilla de guía de ondas que comprende una etapa de formación de una capa de núcleo de una guía de ondas óptica que tiene una estructura periódica con dicha máscara seleccionada .
4. máscara crecimiento selectivo es óxido de silicio, método de producción de un tipo de guía de ondas de acuerdo con rejilla con la reivindicación 2 o la reivindicación 3, en el que el es una película dieléctrica de nitruro de silicio, alúmina, o similar.
5. El método para fabricar una rejilla de tipo guía de ondas de acuerdo con la reivindicación 2 o 3, en el que la máscara de crecimiento selectivo es un semiconductor compuesto que contiene Al.
Dibujo :
Application number :1994-003541
Inventors :日本電信電話株式会社
Original Assignee :柴田泰夫、池田正宏