特開 2024-157467 光導波路装置及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024157467

(43)【公開日】2024-11-07

(54)【発明の名称】光導波路装置及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/26 20060101AFI20241030BHJP

   G02B 6/122 20060101ALI20241030BHJP

   G02B 6/13 20060101ALI20241030BHJP

   G02B 6/138 20060101ALI20241030BHJP

【ＦＩ】

G02B6/26

G02B6/122

G02B6/122 311

G02B6/13

G02B6/138

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023071858

(22)【出願日】2023-04-25

(71)【出願人】

【識別番号】000190688

【氏名又は名称】新光電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】福原 素之

(72)【発明者】

【氏名】兼田 悠

(72)【発明者】

【氏名】山本 和尚

【テーマコード（参考）】

2H137

2H147

【Ｆターム（参考）】

2H137AB01

2H137BA35

2H137BA45

2H137BA53

2H137BA55

2H137CA19B

2H137CA56

2H137CB03

2H137CB24

2H137EA07

2H137HA11

2H147BB02

2H147BE15

2H147EA13A

2H147EA13C

2H147EA14C

2H147EA16A

2H147EA16B

2H147EA17A

2H147EA17B

2H147EA19A

2H147EA19B

2H147EA20A

2H147EA20B

2H147EA20C

2H147FA25

2H147FB04

2H147FE02

2H147FF05

2H147GA17

(57)【要約】

【課題】シリコン導波路とコア層との位置精度に優れた光導波路装置を提供する。
【解決手段】本光導波路装置は、支持体、前記支持体の上に形成された第１クラッド層、前記第１クラッド層の上に形成されたコア層、及び前記コア層を選択的に被覆する第２クラッド層、を備えた光導波路基板と、シリコン基板、及び前記シリコン基板の一方の面側に設けられたシリコン導波路、を備えたシリコンフォトニクスチップと、を有し、前記シリコン導波路の光導波方向の一端側の厚さ方向の一部又は全部が、前記第２クラッド層から露出する前記コア層に埋め込まれて前記コア層と光結合し、平面視で前記シリコン基板と重なる領域の前記コア層の厚さは、平面視で前記シリコン基板と重ならない領域の前記コア層の厚さよりも薄く、前記光導波方向と垂直な方向において、前記シリコン基板と接する部分の前記コア層の第１幅は、前記第２クラッド層に被覆されている部分の前記コア層の第２幅よりも広い。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

支持体、前記支持体の上に形成された第１クラッド層、前記第１クラッド層の上に形成されたコア層、及び前記コア層を選択的に被覆する第２クラッド層、を備えた光導波路基板と、
シリコン基板、及び前記シリコン基板の一方の面側に設けられたシリコン導波路、を備えたシリコンフォトニクスチップと、を有し、
前記シリコン導波路の光導波方向の一端側の厚さ方向の一部又は全部が、前記第２クラッド層から露出する前記コア層に埋め込まれて前記コア層と光結合し、
平面視で前記シリコン基板と重なる領域の前記コア層の厚さは、平面視で前記シリコン基板と重ならない領域の前記コア層の厚さよりも薄く、
前記光導波方向と垂直な方向において、前記シリコン基板と接する部分の前記コア層の第１幅は、前記第２クラッド層に被覆されている部分の前記コア層の第２幅よりも広い、光導波路装置。

【請求項2】

前記光導波方向の一端側の厚さ方向の全部が、前記第２クラッド層から露出する前記コア層に埋め込まれている、請求項１に記載の光導波路装置。

【請求項3】

前記第１幅は、前記第２幅の１．０５倍以上１．２倍以下である、請求項１又は２に記載の光導波路装置。

【請求項4】

平面視で前記シリコン基板と重なる領域の前記コア層の前記光導波方向と垂直な方向の幅は、前記支持体側から前記シリコン基板側に近づくにつれて徐々に広くなる領域を備える、請求項１又は２に記載の光導波路装置。

【請求項5】

平面視で前記シリコン基板と重なる領域の前記コア層の前記光導波方向と垂直な方向の幅は、前記シリコン基板に最も近い側で最大となる、請求項１又は２に記載の光導波路装置。

【請求項6】

前記シリコン基板と重なる領域に位置する前記コア層の端部は、前記光導波方向に切った縦断面視で、前記シリコン導波路と接する側が、前記第１クラッド層と接する側よりも前記光導波方向に突出している、請求項１又は２に記載の光導波路装置。

【請求項7】

支持体、前記支持体の上に形成された第１クラッド層、前記第１クラッド層の上に形成されたコア層、及び前記コア層を選択的に被覆する第２クラッド層、を備えた光導波路基板と、
シリコン基板、及び前記シリコン基板の一方の面側に設けられたシリコン導波路、を備えたシリコンフォトニクスチップと、
を準備する工程と、
前記シリコン導波路を、前記第２クラッド層から露出する前記コア層と光結合する工程と、を含み
前記光結合する工程は、
前記シリコン導波路の光導波方向の一端側が前記コア層と接するように、前記光導波路基板上に前記シリコンフォトニクスチップを配置する工程と、
前記シリコン基板を前記第１クラッド層の側に押圧し、前記光導波方向の一端側の厚さ方向の一部又は全部を前記コア層に埋め込む工程と、を含み、
前記埋め込む工程では、
平面視で前記シリコン基板と重なる領域の前記コア層の厚さは、平面視で前記シリコン基板と重ならない領域の前記コア層の厚さよりも薄くなり、
かつ、前記光導波方向と垂直な方向において、前記シリコン基板と接する部分の前記コア層の第１幅は、前記第２クラッド層に被覆されている部分の前記コア層の第２幅よりも広くなる、光導波路装置の製造方法。

【請求項8】

前記埋め込む工程では、前記コア層を加熱しながら前記シリコン基板を前記第１クラッド層の側に押圧する、請求項７に記載の光導波路装置の製造方法。

【請求項9】

前記埋め込む工程では、
前記第１幅が前記第２幅の１．０５倍以上１．２倍以下となるように、前記シリコン基板を前記第１クラッド層の側に押圧する、請求項７又は８に記載の光導波路装置の製造方法。

【請求項10】

前記光導波路基板を準備する工程は、
前記コア層の全体を被覆する第２クラッド層を形成する工程と、
前記コア層の第１領域を被覆する第２クラッド層を未硬化とし、前記コア層の第２領域を被覆する前記第２クラッド層を硬化させる工程と、
未硬化の前記第２クラッド層を現像液に溶解して除去する工程と、を含み、
前記光結合する工程では、前記第１領域において、前記シリコン導波路を前記コア層と光結合する、請求項７又は８に記載の光導波路装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光導波路装置及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

各種のコンピュータやデータ通信などの装置が設置されたデータセンター等において、シリコンフォトニクスチップと光導波路とを有する光導波路装置を用いて光信号の送受信が行われている。このような光導波路装置では、光導波路のコア層とシリコンフォトニクスチップのシリコン導波路とが光結合されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６９０９６３７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような光導波路装置では、光導波路のコア層と、シリコンフォトニクスチップのシリコン導波路との位置合わせが困難であるため、十分な位置精度が得られない場合があった。

【0005】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、シリコン導波路とコア層との位置精度に優れた光導波路装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本光導波路装置は、支持体、前記支持体の上に形成された第１クラッド層、前記第１クラッド層の上に形成されたコア層、及び前記コア層を選択的に被覆する第２クラッド層、を備えた光導波路基板と、シリコン基板、及び前記シリコン基板の一方の面側に設けられたシリコン導波路、を備えたシリコンフォトニクスチップと、を有し、前記シリコン導波路の光導波方向の一端側の厚さ方向の一部又は全部が、前記第２クラッド層から露出する前記コア層に埋め込まれて前記コア層と光結合し、平面視で前記シリコン基板と重なる領域の前記コア層の厚さは、平面視で前記シリコン基板と重ならない領域の前記コア層の厚さよりも薄く、前記光導波方向と垂直な方向において、前記シリコン基板と接する部分の前記コア層の第１幅は、前記第２クラッド層に被覆されている部分の前記コア層の第２幅よりも広い。

【発明の効果】

【0007】

開示の技術によれば、シリコン導波路とコア層との位置精度に優れた光導波路装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係る光導波路装置を例示する平面図である。

【図2】第１実施形態に係る光導波路装置を例示する断面図である。

【図3】第１実施形態に係る光導波路装置の製造工程を例示する図（その１）である。

【図4】第１実施形態に係る光導波路装置の製造工程を例示する図（その２）である。

【図5】第１実施形態に係る光導波路装置の製造工程を例示する図（その３）である。

【図6】第１実施形態に係る光導波路装置の製造工程を例示する図（その４）である。

【図7】第１実施形態に係る光導波路装置の製造工程を例示する図（その５）である。

【図8】第１実施形態に係る光導波路装置の製造工程を例示する図（その６）である。

【図9】変形例に係る光導波路装置を例示する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0010】

〈第１実施形態〉
［光導波路装置］
図１は、第１実施形態に係る光導波路装置を例示する平面図である。図２は、第１実施形態に係る光導波路装置を例示する断面図であり、図２（ａ）は図１のＡ－Ａ線に沿う断面、図２（ｂ）は図１のＢ－Ｂ線に沿う断面を示している。

【0011】

図１及び図２を参照すると、光導波路装置１は、光導波路基板１０と、シリコンフォトニクスチップ２０とを有する。光導波路基板１０は、支持体１１、第１クラッド層１２、コア層１３、及び第２クラッド層１４を備えている。

【0012】

支持体１１は、第１クラッド層１２、コア層１３、及び第２クラッド層１４を形成するための基体となる部分である。支持体１１は、例えば、ガラスエポキシ樹脂などの絶縁樹脂材料から形成される。支持体１１は、剛性の強いリジッド基板であってもよく、あるいは、剛性の弱いフレキシブル基板であってもよい。支持体１１は、ガラス基板であってもよい。有機基板は熱による収縮や吸湿等により変形しやすいが、ガラス基板を用いると変形を低減することができる。支持体１１は、シリコン基板やセラミック基板であってもよい。支持体１１には、電気回路が形成されていてもよい。

【0013】

第１クラッド層１２は、支持体１１の上に形成されている。第１クラッド層１２の厚さは、例えば、１０μｍ～３０μｍ程度とすることができる。第１クラッド層１２の屈折率は、例えば、１．５程度とすることができる。第１クラッド層１２は、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリノルボルネン樹脂等の感光性樹脂から形成することができる。

【0014】

コア層１３は、第１クラッド層１２の上に形成されている。コア層１３の屈折率は、第１クラッド層１２の屈折率よりも高く、例えば、１．６程度とすることができる。コア層１３は、例えば、第１クラッド層１２の材料として例示した中から適宜選択した材料により形成することができる。

【0015】

なお、光導波路装置１では４個のコア層１３が所定間隔で並置されている構
造を示しているが、複数のコア層１３が所定間隔で並置されている構造、あるい
は１個のコア層１３のみが設けられた構造であってもよい。又、コア層１３は直線状に形成しなくてもよく、湾曲する部分を含んでいてもよい。隣接するコア層１３の間隔は、一定であってもよいし、一定でなくてもよい。

【0016】

第２クラッド層１４は、第１クラッド層１２上に形成され、コア層１３を選択的に被覆する。第２クラッド層１４の厚さは、例えば、１０μｍ～３０μｍ程度とすることができる。第２クラッド層１４の屈折率は、例えば、１．５程度とすることができる。第２クラッド層１４は、硬化した感光性樹脂である。第２クラッド層１４は、例えば、第１クラッド層１２の材料として例示した中から適宜選択した材料により形成することができる。

【0017】

なお、コア層１３において、第２クラッド層１４から露出する領域を第１領域Ｒａ、第２クラッド層１４に被覆される領域を第２領域Ｒｂと称する。第１領域Ｒａは、シリコンフォトニクスチップ２０との光結合部として使用することができる。

【0018】

シリコンフォトニクスチップ２０は、シリコン基板２１、及びシリコン基板２１の一方の面側に設けられたシリコン導波路２２を備えている。シリコン導波路２２は、シリコンチップに作り込まれた微細な光導波路であり、シリコンチップに光回路などを集積化するシリコンフォトニクス技術に使用される。

【0019】

シリコンフォトニクスチップ２０は、シリコン導波路２２をコア層１３の側に向けて、光導波路基板１０上に配置されている。シリコン導波路２２の光導波方向Ｄの一端側の厚さ方向の一部又は全部は、第２クラッド層１４から露出するコア層１３に埋め込まれてコア層１３と光結合している。シリコン導波路２２とコア層１３はアディアバティック結合されている。

【0020】

シリコン導波路２２の光導波方向Ｄの一端側の厚さ方向の全部が、第２クラッド層１４から露出するコア層１３に埋め込まれていることが好ましい。シリコン導波路２２からの染み出し光は、シリコン導波路２２の下面から生じるが、側面からも生じるため、シリコン導波路２２の全部がコア層１３に埋め込まれることにより、光結合効率を向上することができる。

【0021】

シリコン基板２１の厚さは、例えば、１００μｍ～８００μｍ程度である。シリコン導波路２２は、例えば、シリコン基板２１上に設けられた保護膜上に設けることができる。保護膜は、例えば、ＳｉＯ_２やＳｉＯ_Ｘ等から形成することができる。保護膜の厚さは、例えば、２μｍ～６μｍ程度である。

【0022】

平面視で、シリコン導波路２２の一端側は、例えば、テーパー形状になっていてもよい。すなわち、平面視で、シリコン導波路２２のコア層１３と光結合する側は、徐々に幅が狭くなってもよい。このような形状により、シリコン導波路２２とコア層１３との光結合効率を向上できる。シリコン導波路２２の幅は、テーパー形状の部分以外では、例えば、２００ｎｍ～５００ｎｍ程度である。テーパー形状の部分の先端の幅は、例えば、一定幅の部分の１／２から１／４程度である。シリコン導波路２２の厚さは一定である。シリコン導波路２２の厚さは、例えば、２０ｎｍ～３００ｎｍ程度である。

【0023】

光導波路装置１では、平面視でシリコン基板２１と重なる領域のコア層１３の厚さＴ１は、平面視でシリコン基板２１と重ならない領域のコア層１３の厚さＴ２よりも薄い。コア層１３の厚さＴ１は、例えば、４μｍ～９μｍとすることができる。コア層１３の厚さＴ２は、例えば、５μｍ～１０μｍとすることができる。

【0024】

また、光導波路装置１では、光導波方向Ｄと垂直な方向において、シリコン基板２１と接する部分のコア層１３の第１幅Ｗ１は、第２クラッド層１４に被覆されている部分のコア層の第２幅Ｗ２よりも広い。第１幅Ｗ１が第２幅Ｗ２よりも広いことにより、光導波方向Ｄと垂直な方向におけるシリコン導波路２２とコア層１３との位置決め精度が緩和され、シリコン導波路２２をコア層１３に埋め込むことが容易となる。その結果、シリコン導波路２２とコア層１３との位置精度に優れた光導波路装置１を実現することができる。また、コア層１３とシリコンフォトニクスチップ２０との接触面積が増えるため、コア層１３とシリコンフォトニクスチップ２０との密着性を向上できる。

【0025】

コア層１３の第２幅Ｗ２は、例えば、５μｍ～１０μｍ程度とすることができる。第１幅Ｗ１は、第２幅Ｗ２の１．０５倍以上であることが好ましい。例えば第１幅Ｗ１が第２幅Ｗ２の１．０５倍であれば、コア層１３の第２幅Ｗ２が５μｍの場合、第１幅Ｗ１は５．２５μｍとなる。シリコン導波路２２の幅は０．５μｍ以下程度であるため、０．２５μｍの拡幅は、シリコン導波路２２とコア層１３との位置決め精度の緩和に十分な効果を発揮する。また、第１幅Ｗ１は、第２幅Ｗ２の１．２倍以下であることが好ましい。第１幅Ｗ１を広くし過ぎると、結果としてコア層１３の厚さＴ１が薄くなり、コア層１３が光導波路として機能できないおそれがあるが、第１幅Ｗ１が第２幅Ｗ２の１．２倍以下であれば、コア層１３が光導波路として機能するために十分な厚さＴ１を確保できる。

【0026】

光導波路装置１では、平面視でシリコン基板２１と重なる領域のコア層１３の光導波方向Ｄと垂直な方向の幅は、支持体１１側からシリコン基板２１側に近づくにつれて徐々に広くなる領域を備えてもよい。そして、平面視でシリコン基板２１と重なる領域のコア層１３の光導波方向Ｄと垂直な方向の幅は、シリコン基板２１に最も近い側で最大となることが好ましい。これにより、第１幅Ｗ１を広くしやすくなる。

【0027】

また、シリコン基板２１と重なる領域に位置するコア層１３の端部は、光導波方向Ｄに切った縦断面視（図２（ａ）参照）で、シリコン導波路２２と接する側が、第１クラッド層１２と接する側よりも光導波方向Ｄに突出していることが好ましい。これにより、コア層１３とシリコンフォトニクスチップ２０との接触面積が増えるため、コア層１３とシリコンフォトニクスチップ２０との密着性を向上できる。

【0028】

なお、第１領域Ｒａにおいて、コア層１３の側面を被覆する樹脂部を設けてもよい。樹脂部は、例えば、第２クラッド層１４と同様の樹脂材料を用いて形成することができる。

【0029】

光導波路基板１０において、シリコン導波路２２とコア層１３が光結合している側と反対側の端面（図２の左側の端面）には、コネクタ等（図示せず）が結合されていてもよい。また、シリコンフォトニクスチップ２０において、シリコン導波路２２とコア層１３が光結合している側と反対側（図２の右側）には、半導体素子等が実装された配線基板（図示せず）が接続されていてもよい。

【0030】

［光導波路装置の製造方法］
次に、光導波路装置１の製造方法について説明する。図３～図８は、第１実施形態に係る光導波路装置の製造工程を例示する図である。

【0031】

第１実施形態に係る光導波路装置の製造方法では、図３に示すように、まず、支持体１１を準備する。支持体１１は、例えば、複数の製品領域Ｒが区画された多面取り用の大型基板であり、最終的に製品領域Ｒの外周部に沿って切断されて個々の光導波路装置が得られる。支持体１１は、例えば、ガラスエポキシ樹脂などの絶縁樹脂材料から形成される。支持体１１は、剛性の強いリジッド基板であってもよく、あるいは、剛性の弱いフレキシブル基板であってもよい。

【0032】

図４は、図３のＣ－Ｃ線に沿う断面を示している。図４（ａ）に示す工程では、支持体１１の上に第１クラッド層１２を形成する。第１クラッド層１２は、感光性樹脂に紫外光を照射した後に、１５０℃～２００℃の温度で加熱処理して、感光性樹脂を硬化させることにより得られる。

【0033】

第１クラッド層１２は、図３に示した複数の製品領域Ｒが区画された支持体１１の全面に形成される。第１クラッド層１２をパターニングして外形を調整する場合は、フォトマスクを介して感光性樹脂に紫外線を照射し、現像することにより第１クラッド層１２が得られる。

【0034】

感光性樹脂の形成方法としては、樹脂シートを貼付してもよいし、あるいは、液状樹脂を塗布してもよい。第１クラッド層１２の厚さは、例えば、１０μｍ～３０μｍ程度である。

【0035】

次に、図４（ｂ）に示す工程では、第１クラッド層１２の上に、並置された複数の細長状のコア層１３を形成する。具体的には、第１クラッド層１２の上にコア層１３を得るための感光性樹脂を形成し、フォトマスクを介して感光性樹脂に紫外線を照射し、現像した後に、感光性樹脂を１５０℃～２００℃程度の温度で加熱処理することにより硬化させる。

【0036】

これにより、複数のコア層１３が第１クラッド層１２の上に帯状パターンとして並んで配置される。コア層１３の幅は例えば５μｍ～１０μｍに設定され、コア層１３の厚さは例えば５μｍ～１０μｍに設定される。本実施形態では、シングルモードの光導波路を得るために、微小な断面積を有するコア層１３が形成される。

【0037】

複数のコア層１３は、前述した図３の複数の製品領域Ｒの間の領域を跨ぐように各製品領域Ｒに横方向に延在して配置される。

【0038】

次に、図４（ｃ）に示す工程では、第１クラッド層１２及びコア層１３の上に第２クラッド層１４を得るための感光性樹脂１４ｓを形成する。感光性樹脂１４ｓは、コア層１３の上面及び側面を被覆し、上面が平坦になって形成される。

【0039】

感光性樹脂１４ｓとしては、例えば、ネガ型の感光性のエポキシ樹脂又はポリイミド樹脂などを使用することができる。前述した第１クラッド層１２及びコア層１３についても、同様な感光性樹脂が使用される。

【0040】

感光性樹脂１４ｓは、光硬化に寄与する反応性官能基と、熱硬化に寄与する反応性官能基とを含み、光硬化及び熱硬化によって硬化する。

【0041】

次に、図５に示すように、フォトマスク３００を準備し、感光性樹脂１４ｓ上に配置する。図５には、前述した図３の一つの製品領域Ｒに対応する領域のフォトマスク３００が部分的に描かれている。フォトマスク３００は遮光部３００ａと透光部３００ｂとを備えている。

【0042】

フォトマスク３００の遮光部３００ａは、図３の各製品領域Ｒ内の第１領域Ｒａに対応して配置され、第１領域Ｒａに配置された感光性樹脂１４ｓを露光せずに未硬化部とするために使用される。

【0043】

また、フォトマスク３００の透光部３００ｂは、図３の各製品領域Ｒの第２領域Ｒｂに対応して配置され、第２領域Ｒｂに配置される感光性樹脂１４ｓを露光して硬化部にするために使用される。

【0044】

次に、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す工程では、フォトマスク３００を介して感光性樹脂１４ｓに紫外線Ｌを照射し、感光性樹脂１４ｓを部分的に硬化させる。図６（ａ）では、フォトマスク３００の透光部３００ｂを通して、各製品領域Ｒの第２領域Ｒｂの感光性樹脂１４ｓに紫外線Ｌが照射されて露光され、各製品領域Ｒの第２領域Ｒｂの感光性樹脂１４ｓが硬化する。このとき、各製品領域Ｒの第１領域Ｒａの感光性樹脂１４ｓはフォトマスク３００の遮光部３００ａによって遮光されるため、露光されずに未硬化の状態に維持される。

【0045】

この時点では、露光した感光性樹脂１４ｓを現像液で処理せずに、各製品領域Ｒの第１領域Ｒａに配置された感光性樹脂１４ｓの未露光部分を未硬化部として残しておく。

【0046】

その後に、１５０℃～２００℃の温度で加熱処理（ポストベーク）を行う。これにより、第１クラッド層１２及びコア層１３の上に第２クラッド層１４が形成される。第２クラッド層１４の厚みは、例えば、１０μｍ～３０μｍ程度である。

【0047】

その後、フォトマスク３００を除去することにより、図６（ｂ）に示すように、各製品領域Ｒの第１領域Ｒａに第２クラッド層１４の未硬化部１４ａがそれぞれ配置される。また、各製品領域Ｒの第２領域Ｒｂに第２クラッド層１４の硬化部１４ｂが配置される。

【0048】

第２クラッド層１４の硬化部１４ｂは、感光性樹脂１４ｓが光硬化及び熱硬化によって完全に硬化して得られる。また、第２クラッド層１４の未硬化部１４ａは、感光性樹脂１４ｓが露光されずに１５０℃～２００℃の温度で加熱処理されるだけで得られるため、未硬化の状態で維持される。第２クラッド層１４の未硬化部１４ａと硬化部１４ｂとは一体的に繋がって形成される。

【0049】

これにより、第１クラッド層１２と、第１クラッド層１２の上に形成されたコア層１３と、第１クラッド層１２及びコア層１３の上に形成された第２クラッド層１４とにより、光導波路が構築される。コア層１３の屈折率は、第１クラッド層１２及び第２クラッド層１４の屈折率よりも高くなるように設定される。

【0050】

本実施形態では、第２クラッド層１４の未硬化部１４ａ及び硬化部１４ｂをネガ型の感光性樹脂である感光性樹脂１４ｓをから形成している。

【0051】

この他に、第２クラッド層１４の未硬化部１４ａ及び硬化部１４ｂをポジ型の感光性樹脂から形成してもよい。

【0052】

ネガ型は、光照射された露光部分が架橋反応により溶解性から不溶解性に変質し、未露光部分（未硬化部）が現像液で除去され、露光部分が硬化部として残される。

【0053】

逆に、ポジ型は、光照射された露光部分（未硬化部）がアルカリ不溶性から可溶性に化学変化し、現像液で除去され、未露光部分が硬化部として残される。

【0054】

ポジ型の感光性樹脂を使用する場合は、前述した図５のネガ用のフォトマスクを白黒反転させたポジ用のフォトマスクが使用される。そして、ポジ型の感光性樹脂にポジ用のフォトマスクを介して露光する。

【0055】

これにより、ポジ型の感光性樹脂の露光部分が第２クラッド層１４の現像液に溶解する未硬化部１４ａになる。また、ポジ型の感光性樹脂の未露光部分が熱硬化して第２クラッド層１４の硬化部１４ｂになる。

【0056】

以上のように、第２クラッド層１４は、ネガ型の感光性樹脂（感光性樹脂１４ｓ）から形成してもよいし、ポジ型の感光性樹脂から形成してもよい。そして、第２クラッド層１４の未硬化部１４ａは、ネガ用又はポジ用の現像液に溶解して除去される特性を有する。一方、第２クラッド層１４の硬化部１４ｂは、ネガ用又はポジ用の現像液に溶解しない特性を有する。

【0057】

次に、各製品領域Ｒの外周部に沿って、第２クラッド層１４、コア層１３、第１クラッド層１２、及び支持体１１を切削装置の回転ブレードなどによって切断して個片化する。これにより、コア層１３の延在方向の第２クラッド層１４、コア層１３、第１クラッド層１２、及び支持体１１の各端面は、切断面からなり、面一になった面で形成される。

【0058】

その後、図６（ｃ）に示すように、第２クラッド層１４を現像液で処理することにより、第２クラッド層１４の未硬化部１４ａを除去して、コア層１３を第２クラッド層１４から露出させることができる。これにより、光導波路基板１０が完成する。

【0059】

第２クラッド層１４がネガ型の感光性樹脂から形成される場合は、第２クラッド層１４の未硬化部１４ａはネガ用の現像液に溶解させて除去することができる。また、第２クラッド層１４がポジ型の感光性樹脂から形成される場合は、第２クラッド層１４の未硬化部１４ａはポジ用の現像液に溶解させて除去することができる。

【0060】

次に、図７及び図８に示す工程では、シリコンフォトニクスチップ２０を準備し、シリコン導波路２２を、第２クラッド層１４から露出するコア層１３と光結合する。まず、図７及び図８の矢印上側に示すように、シリコン導波路２２の光導波方向Ｄの一端側がコア層１３と接するように、光導波路基板１０上にシリコンフォトニクスチップ２０を配置する。シリコン導波路２２とコア層１３との位置合わせには、半導体チップの実装等に用いられるアライメントマークを使用したアライメント手法を使用することが好ましい。この工程では、平面視でシリコン基板２１と重なる領域のコア層１３の厚さＴ１は、平面視でシリコン基板２１と重ならない領域のコア層１３の厚さＴ２と同じである。また、光導波方向Ｄと垂直な方向において、シリコン基板２１と接する部分のコア層１３の第１幅Ｗ１は、第２クラッド層１４に被覆されている部分のコア層１３の第２幅Ｗ２（図１参照）と同じである。

【0061】

次に、図７及び図８の矢印下側に示すように、シリコン基板２１を第１クラッド層１２の側に押圧し、シリコン導波路２２の光導波方向Ｄの一端側の厚さ方向の一部又は全部をコア層１３に埋め込む。この工程では、コア層１３を加熱しながらシリコン基板２１を第１クラッド層１２の側に押圧することが好ましい。また、この工程では、シリコン導波路２２の光導波方向Ｄの一端側の厚さ方向の全部を第２クラッド層１４から露出するコア層１３に埋め込むことが好ましい。

【0062】

また、この工程では、平面視でシリコン基板２１と重なる領域のコア層１３の厚さＴ１は、平面視でシリコン基板２１と重ならない領域のコア層１３の厚さＴ２よりも薄くなる。また、光導波方向Ｄと垂直な方向において、シリコン基板２１と接する部分のコア層１３の第１幅Ｗ１は、第２クラッド層１４に被覆されている部分のコア層１３の第２幅Ｗ２（図１参照）よりも広くなる。この工程では、第１最大幅Ｗ１が第２最大幅Ｗ２の１．０５倍以上１．２倍以下となるように、シリコン基板２１を第１クラッド層１２の側に押圧することが好ましい。以上の工程で、光導波路装置１が完成する。

【0063】

この工程では、第１最大幅Ｗ１が第２最大幅Ｗ２よりも広くなるので、光導波方向Ｄと垂直な方向においてシリコン導波路２２とコア層１３との位置に多少のずれが生じたとしても、拡幅されたコア層１３にシリコン導波路２２を埋め込むことができる。その結果、シリコン導波路２２とコア層１３との位置精度に優れた光導波路装置１を実現することができる。また、コア層１３とシリコンフォトニクスチップ２０との接触面積が増えるため、コア層１３とシリコンフォトニクスチップ２０との密着性を向上できる。

【0064】

〈変形例〉
変形例では、平面視でシリコン基板と重なる部分のコア層の断面形状が異なる光導波路装置の例を示す。なお、変形例において、既に説明した実施形態と同一構成部品についての説明は省略する場合がある。

【0065】

図９は、変形例に係る光導波路装置を例示する断面図である。図９（ａ）は図２（ａ）に相当する断面を示しており、図９（ｂ）は図２（ｂ）に相当する断面を示している。変形例に係る光導波路装置の平面図は、図１と同様である。

【0066】

光導波路装置１Ａでは、図９（ｂ）に示す光導波方向Ｄと垂直な方向の縦断面において、コア層１３の形状が略楕円形である。光導波路装置１Ａでは、光導波路装置１と同様に、平面視でシリコン基板２１と重なる領域のコア層１３の厚さＴ１は、平面視でシリコン基板２１と重ならない領域のコア層１３の厚さＴ２よりも薄い。また、光導波路装置１Ａでは、光導波路装置１と同様に、光導波方向Ｄと垂直な方向において、シリコン基板２１と接する部分のコア層１３の第１幅Ｗ１は、第２クラッド層１４に被覆されている部分のコア層１３の第２幅Ｗ２（図１参照）よりも広い。

【0067】

したがって、光導波路装置１Ａでは、光導波路装置１と同様に、光導波方向Ｄと垂直な方向におけるシリコン導波路２２とコア層１３との位置決め精度が緩和され、シリコン導波路２２をコア層１３に埋め込むことが容易となる。その結果、シリコン導波路２２とコア層１３との位置精度に優れた光導波路装置１Ａを実現することができる。また、コア層１３とシリコンフォトニクスチップ２０との接触面積が増えるため、コア層１３とシリコンフォトニクスチップ２０との密着性を向上できる。

【0068】

以上、好ましい実施形態について詳説したが、上述した実施形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0069】

１，１Ａ 光導波路装置
１０ 光導波路基板
１１ 支持体
１２ 第１クラッド層
１３ コア層
１４ 第２クラッド層
１４ａ 未硬化部
１４ｂ 硬化部
１４ｓ 感光性樹脂
２０ シリコンフォトニクスチップ
２１ シリコン基板
２２ シリコン導波路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】