JP7328582B2 - モノリシックミラーの作製方法 - Google Patents

Description

本発明は、一定の傾斜角を高精度で作製可能なモノリシックミラーを作製する方法に関する。

従来、光回路を導波する光を外部の光学系に接続するためには多くの課題がある。即ち、光回路は、基本的に基板の表面近傍の平面上に形成され、基板の端面での接続を必要としている。このため、基板の表面側に形成された光回路の光導波路の端面における劈開、研磨、反射防止コーティング等の作製工程が必要であり、しかも空間光学系の調心等の実装工程が必要となっている。こうした種々工程を要するため、光回路の製造コストの削減を図ることが課題となっている。

上記の観点から光回路の製造コストを削減するため、光を基板の上面に出射させる方法が考案され、光回路にグレーティングカプラを設ける手法とミラーを設ける手法とが提案されている。

前者のグレーティングカプラを用いた手法は、確立された回折格子の作製技術を応用するため、歩留まり良く製造できるという長所がある。しかし、その反面、回折格子の性質として、波長依存性が強く、戻り光が多く発生し易い等の光学特性上の問題がある。

後者のミラーを用いた方法は、波長依存性が弱く、戻り光が少ないという光学特性上の長所がある。しかし、その反面、ミラーを歩留まり良く高精度に作製することが困難であるという問題がある。特に問題の主たる要因は、ミラーの傾き角を高精度に作製する手法が確立されていないことにあるが、光学特性上の長所を活かすことが出来れば、今後の研究開発の主流になると考えられる。

尚、後者のミラーを設ける手法に係る周知技術は、例えば非特許文献１及び非特許文献２に開示されている。これらの非特許文献１及び非特許文献２に開示されたミラーの作製は、基板を傾けた状態でプラズマを用いてエッチングすることにより、ミラーとなる斜面を形成するものである。

ところが、前記手法によれば、実際には角度ずれ等が生じ易く、傾斜角を高精度に作製し難いという課題がある。

Ｓｕｎｇｈａｎ Ｃｈｏｉ，Ａｋｉｏ Ｈｉｇｏ，Ｍａｓａｒｕ Ｚａｉｔｓｕ，Ｍｙｕｎｇ－Ｊｏｏｎ Ｋｗａｃｋ，Ｍａｓａｋａｚｕ Ｓｕｇｉｙａｍａ，Ｈｉｒｏｓｈｉ Ｔｏｓｈｉｙｏｓｈｉ，ａｎｄ Ｙｏｓｈｉａｋｉ Ｎａｋａｎｏ，"Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｕｐｌｅｒ ｕｓｉｎｇ ａ ｓｌａｎｔｅｄ ｅｔｃｈｉｎｇ ｏｆ ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ," ＩＥＩＣＥ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ，Ｖｏｌ．１０，Ｎｏ．６，１－８，２０１３． Ｆ．Ｒ．Ｇｆｅｌｌｅｒ，Ｐ．Ｂｕｃｈｍａｎｎ，Ｋ．Ｄａｔｗｙｌｅｒ，Ｊ．Ｐ．Ｒｅｉｔｈｍａｉｅｒ，Ｐ．Ｖｅｔｔｉｇｅｒ，ａｎｄ Ｄ．Ｊ．Ｗｅｂｂ，"５０ｍＷ ＣＷ－Ｏｐｅｒａｔｅｄ Ｓｉｎｇｌｅ－Ｍｏｄｅ Ｓｕｒｆａｃｅ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ＡｌＧａＡｓ Ｌａｓｅｒｓ ｗｉｔｈ ４５° Ｔｏｔａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｍｉｒｒｏｒｓ，"ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥＲＳ，ＩＥＥＥ，Ｖｏｌ．４，Ｎｏ．７，ＪＵＬＹ １９９２（ｐｐ．６９８－７００）．

本発明は、上述したような課題を解決するためになされたものである。本発明に係る実施形態の目的は、一定の傾斜角を有するモノリシックミラーを簡便に、且つ歩留まり良く高精度に作製できる方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一態様は、基板の上面に設けられたコア層と、基板の上面にコア層を覆うように設けられたクラッド層と、が光導波路を形成する多層膜基板を母材として、モノリシックミラーを形成するモノリシックミラーの作製方法であって、多層膜基板に対して光導波路の一端を含む凹状の開口部が形成されるように、コア層及びクラッド層と基板とをエッチングするエッチング工程と、開口部を含む基板の上面に対して、誘電体によるマスク層を形成するマスク層形成工程と、開口部におけるマスク層に対して結晶成長させ、モノリシックミラーとして利用する傾斜面を形成する傾斜面形成工程と、を有することを特徴とする。

上記プロセスを採用することにより、一定の傾斜角を有するモノリシックミラーが簡便に、且つ歩留まり良く高精度に作製される。これにより、モノリシックミラーが集積された光回路による光デバイスの低コスト化、及び高機能化が具現される。この光回路は、光通信システムの普及に多大に寄与することができる。

本発明の実施形態１に係るモノリシックミラーの作製方法で使用する母材となる多層膜基板を示した概略図である。（ａ）は多層膜基板の上面方向からの平面図である。（ｂ）は多層膜基板の長手方向における側面方向からの側面図である。 図１に示した多層膜基板における上部クラッド層の除去、及びマスク層の成膜を経て、エッチング工程でエッチングすることにより、凹状の開口部が形成された多層膜基板を示した図である。（ａ）はコア層を露呈させるエッチング工程の前半期で開口部が形成された多層膜基板の上面方向からの平面図である。（ｂ）は基板１１を露呈させるエッチング工程の後半期で開口部が形成された多層膜基板の長手方向における側面方向の断面図である。 図２（ｂ）を参照して説明した多層膜基板の光導波路について、横軸の距離及び縦軸の距離の交点をモードフィールドの中心とする光のモノリシックミラーでの反射による伝搬特性を示した図である。 図２（ｂ）を参照して説明した多層膜基板の光導波路について、モノリシックミラーを形成する際のモードフィールド径に対するミラー高さの関係を示した図である。 図２（ｂ）を参照して説明した多層膜基板のマスク層の除去を経て、第２のマスク層形成工程でマスク層を成膜した後、マスク層加工工程を実施した状態の多層膜基板の上面方向からの平面図である。 図５を参照して説明したマスク層加工工程で基板の上面に結晶成長用のマスク層を形成した多層膜基板に傾斜面形成工程を実施した状態の多層膜基板の側面方向における断面図である。 図６を参照して説明した傾斜面形成工程で用いたマスク層の除去後に改めて成膜されたマスク層への光導波路パターンの形成、及び係るマスク層の除去後の光導波路とその端面との形成に係る多層膜基板を示した図である。（ａ）は光導波路パターン加工工程の光導波路パターン加工により、改めて成膜されたマスク層に光導波路パターンが形成された多層膜基板の上面方向からの平面図である。（ｂ）はエッチング工程のエッチングにより、改めて成膜されたマスク層の除去後に光導波路とその端面とが形成された多層膜基板の長手方向における側面方向の断面図である。 図７（ｂ）を参照して説明したエッチング工程後に得られた多層膜基板に誘電体膜成膜工程を実施した状態の多層膜基板の長手方向における側面方向の断面図である。 図８を参照して説明した誘電体膜成膜工程後に得られた多層膜基板に金属膜成膜工程を実施した状態の多層膜基板の長手方向における側面方向の断面図である。 本発明の実施形態２に係るモノリシックミラーの作製方法で適用するコア層加工工程の別形態を実施した状態の多層膜基板の長手方向における側面方向の断面図である。 本発明の実施形態２に係るモノリシックミラーの作製方法の最終工程となる金属膜成膜工程を実施した状態の多層膜基板の長手方向における側面方向の断面図である。

以下、本発明の幾つかの実施形態に係るモノリシックミラーの作製方法について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るモノリシックミラーの作製方法で使用する母材となる多層膜基板１を示した概略図である。（ａ）は多層膜基板１の上面方向からの平面図である。（ｂ）は多層膜基板１の長手方向における側面方向からの側面図である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）を参照すれば、多層膜基板１は、基板１１の一方の主面である上面（表面）に下部クラッド層２、コア層３、及び上部クラッド層４を順に積層して構成される。ここで、コア層３は、下部クラッド層２及び上部クラッド層４により覆われるが、これらよりも大きな屈折率を有する。そして、各層が光導波路を形成するものとなる。

基板１１には、ＩｎＰ基板を用い、下部クラッド層２及び上部クラッド層４にはｎ型又はｐ型にドーピングされたＩｎＰ結晶を用いる場合を例示できる。また、コア層３には、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｓ、Ｐ、ＡｌのIII－Ｖ族材料のいずれか２種類以上を含む結晶によるバルク材料又は多重量子井戸を材料として用いる場合を例示できる。但し、下部クラッド層２、コア層３、及び上部クラッド層４は、結晶成長が可能な材料であれば、どのような材料を用いても構わない。

以下は、基板１１のコア層３が積層された側を上面とみなし、基板１１に用いたＩｎＰ基板の上面にモノリシックミラーを作製する方法を、モノリシックミラーの作製工程として、具体的に説明する。

モノリシックミラーの作製工程では、まず初期的な第１のエッチング工程において、多層膜基板１の上部クラッド層４をエッチングにより除去する。次に、初期的な第１のマスク層形成工程において、上部クラッド層４が除去された多層膜基板１の上面に誘電体によるマスク層を成膜する。この誘電体の材料としては、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ等の一般的にエッチングに対するマスクとして用いられている材料を使用すれば良い。

図２は、多層膜基板１における上部クラッド層４の除去及びマスク層の成膜を経て、第２のエッチング工程でエッチングすることにより、凹状の開口部Ｏ１、Ｏ２が形成された多層膜基板１Ａ、１Ｂを示した図である。図２（ａ）はコア層３を露呈させる第２のエッチング工程の前半期で開口部Ｏ１が形成された多層膜基板１Ａの上面方向からの平面図である。図２（ｂ）は基板１１を露呈させる第２のエッチング工程の後半期で開口部Ｏ２が形成された多層膜基板１Ｂの長手方向における側面方向の断面図である。

図２（ａ）を参照すれば、上部クラッド層４が除去されてマスク層が成膜された多層膜基板１に対して、第２のエッチング工程の前半期でマスク層をエッチングする。これにより、開口部Ｏ１がマスク層５に形成された多層膜基板１Ａを得るが、マスク層５の開口部Ｏ１には、コア層３の表面が露呈されている。

図２（ｂ）を参照すれば、継続してマスク層５の開口部Ｏ１に対して、第２のエッチング工程の後半期でコア層３、下部クラッド層２、及び基板１１をエッチングする。これにより、光導波路の一端を含むように凹状の開口部Ｏ２が形成された多層膜基板１Ｂを得るが、開口部Ｏ２には、基板１１の表面が露呈されている。開口部Ｏ２の深さは、予め設計されるもので、各層以外に基板１１についても掘り込むようにする。ここでのエッチングには、プラズマを用いる方法、及びエッチング液に浸漬する方法等、一般的な半導体プロセスで用いられる種々の手法を適用することが可能である。

尚、エッチングの深さは、光導波路の端面からの出射光の広がり角と、光導波路の端面と形成するモノリシックミラーの距離との設計値によって変化する。尚、エッチングの深さは、出射光の広がり角が小さい程、少なくて済む。また、エッチングの深さは、光導波路の端面とモノリシックミラーとの距離が短い程、少なくて済む。一般に光導波路の端面での出射光の広がり角は、光導波路の内部でのモードフィールド径（以下、ＭＦＤとする）が大きい程、小さくなる。そこで、光導波路を有する多層膜基板１Ｂに対して、開口部Ｏ２に基づいてモノリシックミラーとして利用する傾斜面が形成された場合を想定する。

図３は、多層膜基板１Ｂの光導波路について、横軸（Ｘ軸）の距離［μｍ］及び縦軸（Ｙ軸）の距離［μｍ］の交点をモードフィールドの中心とする光のモノリシックミラーでの反射による伝搬特性を示した図である。但し、図３では、Ｘ＝０を光導波路の端面として、Ｘ＞０なる方向の自由空間に光を出射し、モノリシックミラーにより反射させた場合の伝搬特性を示している。

その他、図３において、実線は光強度がモードフィールドの中心の１／ｅ^２（ｅはネイピア数を示す）となる位置を示し、破線は多層膜基板１Ｂの最表面（傾斜面を含む）を示している。また、図３において、光導波路の端面からの出射光のＭＦＤを３．５μｍ、光導波路の端面とモノリシックミラーとの距離を５μｍとしている。尚、Ｙ＝０は、エッチング工程前の下部クラッド層２の上面に相当するもので、上記条件では、エッチング深さは２．８μｍである。

図３を参照すれば、光を効率良く多層膜基板１Ｂの上方に出射させるためには、ＭＦＤに応じた適切なエッチングの深さが必要であることが判る。エッチングの深さは、深過ぎても浅過ぎても、光のケラレを生じて光損失の原因となってしまう。

また、同様に光の広がりに対して、モノリシックミラーの高さが足りなければ、光損失の原因となるため、設計に応じた高さのミラーを作製する必要がある。

図４は、多層膜基板１Ｂの光導波路について、モノリシックミラーを形成する際のＭＦＤ［μｍ］に対するミラー高さ［μｍ］の関係を示した図である。

一般にミラー高さの設計値は、トレランス０．５μｍを含んでおり、上下の製造誤差に対して若干マージンを持つものである。図４を参照すれば、ＭＦＤが凡そ２μｍ～５μｍの範囲に対して、ミラー高さが６μｍ～９μｍの範囲となることが判る。即ち、図４の特性によれば、ＭＦＤが３．５μｍであれば、ミラー高さを６μｍ程度にすれば良い。

モノリシックミラーの作製工程では、更に、多層膜基板１Ｂのマスク層５の除去を経て、第２のマスク層形成工程において、改めて基板１１の表面全体に誘電体によるマスク層を成膜した後、マスク層加工工程を実施する。マスク層加工工程において、マスク層を開口部Ｏ２の必要な部分だけ残すようにする。

図５は、多層膜基板１Ｂのマスク層５の除去を経て、第２のマスク層形成工程でマスク層を成膜した後、マスク層加工工程を実施した状態の多層膜基板１Ｃの上面方向からの平面図である。

図５を参照すれば、マスク層加工工程では、第２のマスク層形成工程で成膜したマスク層を加工する。これにより、多層膜基板１Ｂをエッチングした開口部Ｏ２の領域内に結晶成長用の小型のマスク層５１と結晶成長用の大型のマスク層５２とが基板１１の上面に残った状態の多層膜基板１Ｃを得る。この状態では、多層膜基板１Ｃの開口部Ｏ２の周縁部分にコア層３が幅広の枠状に露呈される。

尚、このマスク層加工工程の実施する前の多層膜基板１Ｂのマスク層５を除去した状態で光導波路の光の出射側となる開口部Ｏ１の一辺へ向けて、コア層３が徐々に窄むように、コア層加工工程を実施しても良い。このコア層加工工程は、別途エッチング工程のエッチングにより、例えば光導波路の長手方向における開口部Ｏ１の一辺に向けてコア層３の膜厚を連続的に減少するように変化させ、コア層３を傾斜状の構造に加工するものである。この結果、傾斜状の構造のコア層３は、光導波路を導波する光のＭＦＤを広げるスポットサイズ変換器として作製されることになる。

マスク層５１、５２は、間隔Ｃμｍ分、離れて設けられる。マスク層５２は、基板１１の短手方向における長さがＡ１μｍ、基板１１の長手方向における幅がＡ２μｍ、マスク層５１は、基板１１の短手方向における長さがＢ１μｍ、基板１１の長手方向における幅がＢ２μｍとなっている。

引き続き、傾斜面形成工程において、多層膜基板１Ｃに対して結晶成長させ、モノリシックミラーとして利用する傾斜面を形成する。

図６は、マスク層加工工程で基板１１の上面にマスク層５１、５２を形成した多層膜基板１Ｃに傾斜面形成工程を実施した状態の多層膜基板１Ｄの側面方向における断面図である。

図６を参照すれば、傾斜面形成工程では、マスク層加工工程で得られた多層膜基板１Ｃに対して結晶ｉ－ＩｎＰを成長させ、モノリシックミラーとして利用する傾斜面６１を形成する。この傾斜面６１は、基板１１の一部を開口部Ｏ２におけるマスク層５１、５２で覆って結晶成長を行うと、マスクされていない部分にのみ結晶が成長する選択成長という性質に従って形成される。また、同時に上部クラッド層４１がコア層３を覆うように形成される。尚、上述した上部クラッド層４、４１と下部クラッド層２とは、合わせてコア層３を覆うクラッド層とみなすことができる。

ところで、コア層３の上部のｐ型又はｎ型の半導体をノンドープの半導体に置き換える結晶成長を行う結晶成長工程は、光デバイスの製造工程に元々組み込まれている場合が多い。従って、そうした場合には、実質的に結晶成長の回数を増やすことなく、モノリシックミラーを作製することが可能となる。

傾斜面形成工程において、結晶ｉ－ＩｎＰの成長時にマスク層５１、５２の上面に到達した供給材料は、それらの上面を移動し、マスク層５１、５２の周囲の多層膜基板１Ｃの上面に成長する。このとき、マスク層５１、５２のマスク面積が大きい程、移動した供給材料がマスク層５１、５２の周囲に集まるため、その成長の高さが高くなり易い。また、マスク層５１、５２のマスクで挟まれた領域は、特に供給材料が集まり易くなるため、高く成長させる上で有利である。

このような効果が選択成長と呼ばれ、これによってマスク層５１、５２の間に形成される傾斜面６１をモノリシックミラーとして利用可能な多層膜基板１Ｄが得られる。選択成長では、結晶方位に従って傾斜面６１を形成することが可能である。尚、図６には、マスク層５１、５２と傾斜面６１との位置関係及び形状を例示している。傾斜面６１の角度は一定となり、基板１１の結晶方位が（１，０，０）の場合、傾斜面６１の角度は、例えば約５５度となる場合を例示できる。

モノリシックミラーの高さを高くするためには、マスク層５１、５２の間隔Ｃの値は小さい方が良く、２．４μｍ以上の設計に合わせた値に設定することが望ましい。傾斜面６１と多層膜基板１Ｄとの成す角度が一定のため、間隔Ｃの値から幾何的にモノリシックミラーの高さの最大値を計算することができる。例えば、間隔Ｃ＝２．４μｍの場合、モノリシックミラーの高さの最大値は約１．７μｍとなる。一般的に上部クラッド層４１の厚さは、１．７～１．８μｍ程度に設計されることが多い。このため、間隔Ｃ＝２．４μｍ未満では、モノリシックミラーの高さを高く作製する効果が得られないため、間隔Ｃの下限値を２．４μｍとしている。

その他、マスク層５１における幅Ｂ２は、２０μｍ以下に設定することが望ましい。その理由は、前述した通り、光導波路の端面とモノリシックミラーの距離とが小さい方が好ましいためである。

尚、供給材料の移動長は有限であることにより、必要以上にマスク層５１、５２のマスクを大きくしても効果がなく、反対に大きなマスクはデバイス個取りを減少させるため、製造効率に悪影響を及ぼすことが想定される。従って、マスク層５１、５２のマスクの寸法は、適切な値に設定する必要がある。一般に光導波路をウエハの上面に並べて作製する際、その間隔は最大でも５００μｍ程度である。それ故、結晶成長用のマスク層５１、５２のマスクの寸法であるマスク層５２における長さＡ１及び幅Ａ２と、マスク層５１における長さＢ１とは、何れも５００μｍ以下に設定することが望ましい。

モノリシックミラーの作製工程では、引き続いて、多層膜基板１Ｄの表面のマスク層５１、５２の除去を経た後、第３のマスク層形成工程において、改めて基板１１の表面全体に誘電体によるマスク層を成膜する。更に、光導波路パターン加工工程において、成膜されたマスク層に対して光導波路パターンをパターン加工する。そして、第３のエッチング工程において、光導波路パターンがパターン加工された基板１１の上面をエッチングすることにより、マスク層を除去して光導波路とその端面とを形成する。

図７は、上記マスク層５１、５２の除去後に改めて成膜されたマスク層５３への光導波路パターン７の形成、及び係るマスク層５３の除去後の光導波路とその端面８との形成に係る多層膜基板１Ｅ、１Ｆを示した図である。図７（ａ）は光導波路パターン加工工程の光導波路パターン加工により、改めて成膜されたマスク層５３に光導波路パターン７が形成された多層膜基板１Ｅの上面方向からの平面図である。図７（ｂ）は第３のエッチング工程のエッチングにより、改めて成膜されたマスク層５３の除去後に光導波路とその端面８とが形成された多層膜基板１Ｆの長手方向における側面方向の断面図である。

図７（ａ）を参照すれば、光導波路パターン加工工程では、光導波路パターン加工により改めて成膜されたマスク層５３に光導波路パターン７を形成する。この結果、周囲がマスク層５３で囲われた光導波路パターン７を有する多層膜基板１Ｅが得られる。但し、ここでの光導波路パターン７は、基板１１の短手方向の一端からマスク層５１が存在していた開口部Ｏ２の領域内に到達するように形成する。

図７（ｂ）を参照すれば、第３のエッチング工程では、エッチングにより多層膜基板１Ｅのマスク層５３を除去した後、光導波路とその端面８とを形成する。この結果、傾斜面６１及び上部クラッド層４１を有すると共に、光導波路とその端面８とを有する多層膜基板１Ｆが得られる。この第３のエッチング工程では、光導波路の少なくとも１つの端面８をエッチングにより形成する端面形成工程を実施することになる。ここでは、光導波路の端面８とモノリシックミラーとなる傾斜面６１の最下部との距離Ｄが決定される。光の広がりを考慮すると、上述した通り、距離Ｄは小さい方が好ましい。このため、図３を参照した説明では、設計上で距離Ｄ＝５μｍの場合を例示した。製造の際のトレランス等を考慮すると、距離Ｄは２０μｍ以下に設定することが望ましい。

モノリシックミラーの作製工程では、更に、多層膜基板１Ｆの上面全体に対して誘電体膜を成膜する。この後、フォトリソグラフィによって、光導波路の端面８と、光導波路の端面８及び傾斜面６１の間の多層膜基板１Ｆ（基板１１）の表面とに誘電体膜が残るようにフォトレジストをパターニングしてからエッチングを行う。これにより、反射防止用の誘電体膜を成膜する誘電体膜成膜工程が実施されることになる。

図８は、図７（ｂ）を参照して説明した第３のエッチング工程後に得られた多層膜基板１Ｆに誘電体膜成膜工程を実施した状態の多層膜基板１Ｇの長手方向における側面方向の断面図である。

図８を参照すれば、誘電体膜成膜工程を実施した状態では、光導波路の端面８と、光導波路の端面８及び傾斜面６１の間の多層膜基板１Ｆ（基板１１）の表面とに対し、反射防止用の誘電体膜９が成膜された多層膜基板１Ｇが得られる。誘電体膜９は、光の波長を干渉により打ち消すことができる膜厚に設定すれば、反射防止膜として利用でき、こうした場合には、迷光の発生等を防止できる。尚、誘電体膜９は、複数の誘電体材料を用いて積層した多層膜構造にしても、反射防止膜として適用可能である。

最後に、フォトリソグラフィによって、傾斜面６１の近傍部分が開口部Ｏ３となるようにフォトレジストをパターニングし、傾斜面６１の表面に金属を蒸着した後、フォトレジストを除去するためにリフトオフする。これにより、金属膜を成膜する金属膜成膜工程が実施されることになる。

図９は、図８を参照して説明した誘電体膜成膜工程後に得られた多層膜基板１Ｇに金属膜成膜工程を実施した状態の多層膜基板１Ｈの長手方向における側面方向の断面図である。

図９を参照すれば、上述した金属膜成膜工程を実施した状態では、傾斜面６１の表面が金属膜６２で覆われ、その近傍部分が開口部Ｏ３とされたモノリシックミラー６を有する多層膜基板１Ｈが得られる。尚、金属膜成膜工程は、係る手法に代えて、多層膜基板１Ｇの上面全面に金属を蒸着した後、エッチングにより傾斜面６１以外の部分の金属を除去する手法を実施しても良い。このようにして、光導波路の光の進行方向の前方にモノリシックミラー６が集積された構造の実施形態１に係るモノリシックミラー６の作製工程が完了する。係る作製工程を実施すれば、傾斜角６１を有するモノリシックミラー６を簡便に、且つ歩留まり良く高精度に作製することができる。

ここでの金属膜成膜工程について、上記金属膜６２に代えて、傾斜面６１の表面に屈折率の異なる複数の誘電体材料を積層し、高反射率を有する誘電体多層膜を成膜するようにして、モノリシックミラー６を作製しても良い。こうした場合にも、フォトリソグラフィによって、傾斜面６１の近傍部分が開口部Ｏ３となるようにフォトレジストをパターニングし、屈折率の異なる誘電体材料を積層した後にフォトレジストを除去するためにリフトオフする手法を適用できる。また、多層膜基板１Ｇの上面全面に屈折率の異なる誘電体材料を積層した後、エッチングにより傾斜面６１以外の部分の誘電多層膜の材料を除去する手法も適用できる。即ち、傾斜面６１の表面に誘電体多層膜を成膜するためには、種々の手法が適用可能である。

（実施形態２）
図１０は、本発明の実施形態２に係るモノリシックミラーの作製方法で適用するコア層加工工程の別形態を実施した状態の多層膜基板１Ｉの長手方向における側面方向の断面図である。但し、多層膜基板１Ｉは、その後のマスク層加工工程で基板１１の上面に結晶成長用のマスク層５１、５２を形成した状態として示している。

図１０を参照すれば、このコア層加工工程は、実施形態１で図５を参照して説明したマスク層加工工程の実施する前の多層膜基板１Ｂのマスク層５を除去した状態で実施される別形態である。ここでのコア層加工工程についても、光導波路の光の出射側となる開口部Ｏ１の一辺へ向けて、コア層３０が徐々に窄むようにする点は同じである。但し、このコア層加工工程では、別途エッチング工程のエッチングにより、光導波路の長手方向における開口部Ｏ１の一辺に向けてコア層３０の膜厚を段階的に減少するように変化させ、コア層３０を階段状の構造として加工する。この結果、階段状の構造のコア層３０は、光導波路を導波する光のＭＦＤを広げるスポットサイズ変換器１０として作製されることになる。

このコア層加工工程の別形態を実施した後は、実施形態１で説明した場合と同じ工程を順次実施すれば良い。このようにして、光導波路の光の進行方向の前方にモノリシックミラー６が集積された構造の実施形態２に係るモノリシックミラー６の作製工程が完了する。

図１１は、最終工程となる金属膜成膜工程を実施した状態の多層膜基板１Ｊの長手方向における側面方向の断面図である。

図１１を参照すれば、実施形態１の場合と同様な金属膜成膜工程を実施した状態では、傾斜面６１の表面が金属膜６２で覆われ、その近傍部分が開口部Ｏ３とされたモノリシックミラー６を有する多層膜基板１Ｊが得られる。この多層膜基板１Ｊでは、傾斜面形成工程で傾斜面６１の形成と同時にコア層３０の上部側に形成される上部クラッド層４１０がコア層３０の階段状と接合される逆階段状となっており、傾斜面６１の近傍部分が開口部Ｏ３となっている。尚、この金属膜成膜工程についても、誘電体膜成膜工程後に得られた多層膜基板の上面全面に金属を蒸着した後、エッチングにより傾斜面６１以外の部分の金属を除去する手法に代替させても良い。

同様に、ここでの金属膜成膜工程についても、金属膜６２に代えて、傾斜面６１の表面に屈折率の異なる複数の誘電体材料を積層し、高反射率を有する誘電体多層膜を成膜するようにして、モノリシックミラー６を作製しても良い。こうした場合にも、フォトリソグラフィによって、傾斜面６１の近傍部分が開口部Ｏ３となるようにフォトレジストをパターニングし、屈折率の異なる誘電体材料を積層した後にフォトレジストを除去するためにリフトオフする手法を適用できる。また、誘電体膜成膜工程後に得られた多層膜基板の上面全面に屈折率の異なる誘電体材料を積層した後、エッチングにより傾斜面６１以外の部分の誘電多層膜の材料を除去する手法も適用できる。即ち、傾斜面６１の表面に誘電体多層膜を成膜するためには、種々の手法が適用可能である。

Claims (8)

1. 基板の上面に設けられたコア層と、前記基板の上面に前記コア層を覆うように設けられたクラッド層と、が光導波路を形成する多層膜基板を母材として、モノリシックミラーを形成するモノリシックミラーの作製方法であって、
   前記多層膜基板に対して前記光導波路の一端を含む凹状の開口部が形成されるように、前記コア層及び前記クラッド層と前記基板とをエッチングするエッチング工程と、
   前記開口部を含む前記基板の上面に対して、誘電体による２つのマスク層を形成するマスク層形成工程と、
   前記開口部を含む前記基板の上面に前記マスク層が形成された前記多層膜基板に対して結晶成長させ、前記モノリシックミラーとして利用する傾斜面を形成する傾斜面形成工程と、を有し、
   前記マスク層形成工程において形成する前記２つのマスク層のうちの第１のマスク層と第２のマスク層との間隔は２．４μｍ以上５００μｍ以下であり、前記光導波路の延伸方向における前記第１のマスク層の幅は２０μｍ以下である
   ことを特徴とするモノリシックミラーの作製方法。
2. 前記エッチング工程は、前記光導波路の少なくとも１つの端面をエッチングにより形成する端面形成工程を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載のモノリシックミラーの作製方法。
3. 前記傾斜面形成工程は、前記傾斜面の形成と同時に前記光導波路における前記コア層の上部側に上部クラッド層を形成する
   ことを特徴とする請求項１に記載のモノリシックミラーの作製方法。
4. 前記光導波路の一端面と、前記光導波路の一端面及び前記傾斜面の間の前記基板の表面とに対し、反射防止用の誘電体膜を成膜する誘電体膜成膜工程を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載のモノリシックミラーの作製方法。
5. 前記傾斜面の表面に金属膜を成膜する金属膜成膜工程を含む
   ことを特徴とする請求項４に記載のモノリシックミラーの作製方法。
6. 前記傾斜面の表面に高反射率を有する誘電体多層膜を成膜する誘電体多層膜成膜工程を含む
   ことを特徴とする請求項４に記載のモノリシックミラーの作製方法。
7. 前記エッチング工程は、前記光導波路の長手方向における前記開口部の一辺に向けて前記コア層の膜厚を連続的に減少するように変化させ、当該コア層を傾斜状の構造として加工するコア層加工工程を含む
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載のモノリシックミラーの作製方法。
8. 前記エッチング工程は、前記光導波路の長手方向における前記開口部の一辺に向けて前記コア層の膜厚を段階的に減少するように変化させ、当該コア層を階段状の構造として加工するコア層加工工程を含む
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載のモノリシックミラーの作製方法。

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