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JP3697155B2 - Silicon dioxide film generation method and optical waveguide generation method - Google Patents

Silicon dioxide film generation method and optical waveguide generation method Download PDF

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JP3697155B2
JP3697155B2 JP2000342893A JP2000342893A JP3697155B2 JP 3697155 B2 JP3697155 B2 JP 3697155B2 JP 2000342893 A JP2000342893 A JP 2000342893A JP 2000342893 A JP2000342893 A JP 2000342893A JP 3697155 B2 JP3697155 B2 JP 3697155B2
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polysilicon
film
silicon dioxide
dioxide film
forming
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Inventor
康宏 津野
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ケイ・エス・ティ・ワ−ルド株式会社
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、厚膜の二酸化シリコン膜を生成する方法及びその方法を利用して光導波路を生成する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
光集積デバイスなどにおける光導波路は、シリコン基板上にアンダークラッド層、そしてその上にコア層を生成し、コア層を光導波路回路パターンに成形し、アンダークラッド層及びコア層上にオーバクラッド層を生成することにより、シリコン基板上にクラッド層に埋め込まれた光導波路が形成される。アンダークラッド層、コア層、そしてオーバクラッド層を生成する材料としては、二酸化シリコンのような石英ガラス系の材料が用いられる。これらの層の生成には下記のごとき方法が用いられる。
【0003】
(1)直接熱酸化法:
シリコン基板の表面を直接熱酸化することにより二酸化シリコンの膜層を生成する方法である。この方法は、薄膜の場合には膜厚は酸化時間に比例するが、酸化反応は生成された酸化膜を通して行われるので、厚膜になると膜厚は酸化時間の1/2乗に比例する。したがって、光導波路に用いられる比較的厚膜の二酸化シリコン膜の生成は、時間がかかり、形成が非常に困難である。酸化雰囲気を高圧にすることにより酸化速度を高める高圧酸化法がある。この方法は、高圧に関する法規制、高額な設備費などのために、特に少量の生産のような場合には適さない。この直接熱酸化法は、アンダークラッド層の形成はできるが、その上のコア層及びオーバークラッド層の形成はできない。
【0004】
(2)火炎堆積法:
この方法は、ガラス化させるべき元素のハロゲン化物を酸水素バーナーの中に供給してガラス微粒子を生成し、これを堆積させて多孔質のガラス微粒子膜を生成し、電気炉中で高温(1200〜1400℃、1300℃以上が望ましい)で加熱焼結し、透明なガラス層を形成するものである。この方法は、アンダークラッド層の焼結温度をシリコン基板の軟化温度よりも低く、またコア層の焼結温度をアンダークラッド層の軟化温度よりも低く、さらにオーバークラッド層の焼結温度をコア層の軟化温度よりも低くする必要がある。したがって、この方法には、焼結温度をシリコンの融点よりも高くしないようにする、シリコン基板とガラス層との熱膨張係数の違いによりクラックが発生しないようにする、などのための制御の困難な問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その主たる技術的課題は、所望の厚膜の二酸化シリコン膜を、シリコン基板の融点よりも十分に低い温度で、また高圧処理を必要とすることなく生成する方法、及びその技術を利用してシリコン基板上に光導波路を生成する方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記技術的課題を解決するため、本発明によれば、シリコン基板上に所定厚さの二酸化シリコン膜を生成する方法にして、該シリコン基板上に、あるいは熱酸化処理によって該シリコン基板上に形成された二酸化シリコン膜上に、ポリシリコンを堆積せしめてポリシリコン膜を形成するポリシリコン堆積工程と、該ポリシリコン膜を熱酸化処理して二酸化シリコン膜にせしめるポリシリコン熱酸化工程と、を含み、該ポリシリコン堆積工程と該ポリシリコン熱酸化工程とを、複数回繰り返し遂行する、ことを特徴とする二酸化シリコン膜生成方法が提供される。
【0007】
すなわち、本発明による二酸化シリコン膜生成方法においては、ポリシリコンの酸化速度の速いことを利用して、ポリシリコンにより生成した膜を熱酸化処理することにより、直接熱酸化法のように酸化促進のために高圧処理をすることなく、また火炎堆積法のようにシリコン基板の融点よりも温度を上げることなく、かつポリシリコン堆積工程とポリシリコン熱酸化工程とを繰り返すことにより、所望の厚膜の二酸化シリコン膜を容易に形成することができるようにする。
【0009】
また、本発明によれば、シリコン基板上に光導波路を生成する光導波路生成方法にして、
該シリコン基板上に所定厚さの二酸化シリコン膜を生成してアンダークラッド層を形成するアンダークラッド層形成工程と、該アンダークラッド層上にポリシリコンを堆積せしめてポリシリコン膜を形成し、次いで該ポリシリコン膜を熱酸化して二酸化シリコン膜にせしめてコア層を形成するコア層形成工程と、該コア層を導波路回路パターンに形成するパターン形成工程と、該コア層上に二酸化シリコン膜を生成してオーバークラッド層を形成するオーバークラッド層形成工程と、を含み、該アンダークラッド層形成工程においては、該シリコン基板上に、あるいは熱酸化処理によって該シリコン基板上に形成された二酸化シリコン膜上に、ポリシリコンを堆積せしめてポリシリコン膜を形成するポリシリコン堆積と該ポリシリコン膜を熱酸化処理して二酸化シリコン膜にせしめるポリシリコン熱酸化とが繰り返し遂行され、該オーバークラッド層形成工程においては、熱酸化処理によって該シリコン基板上に形成された二酸化シリコン膜上に、ポリシリコンを堆積せしめてポリシリコン膜を形成するポリシリコン堆積と該ポリシリコン膜を熱酸化処理して二酸化シリコン膜にせしめるポリシリコン熱酸化とが繰り返し遂行される、ことを特徴とする光導波路生成方法が提供される。
【0010】
そして、ポリシリコン膜の酸化速度の速いことを利用してコア層を生成することにより、コア層を光ファイバと整合性の良い所望の厚膜に、容易に形成することができるようにする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る二酸化シリコン膜の生成方法、及びその方法を用いた光導波路の生成方法の実施形態について、さらに詳細に説明する。
【0013】
図1及び図2を参照して、先ずシリコン基板上に、あるいは熱酸化処理によってシリコン基板上に形成された二酸化シリコン膜上に、所定厚さの二酸化シリコン膜を生成する方法について説明する。この方法は、ポリシリコンを堆積せしめてポリシリコン膜を形成するポリシリコン堆積工程と、このポリシリコン膜を熱酸化処理して二酸化シリコン膜にせしめるポリシリコン熱酸化工程とを含んでいる。以下、生成の順を追って説明する。
【0014】
(1)シリコン基板の熱酸化:
図1(a)に示すシリコン基板2を電気炉において熱酸化し、図1(b)に示すようにシリコン基板2の表面に二酸化シリコン膜4を生成する。熱酸化の方法としては、乾燥酸素によるドライ酸化、水蒸気によるウエット酸化などの方法が用いられる。例えば、ウエット酸化は1080℃の温度において行われる。この工程によって、1μm程度の膜厚を生成する。
【0015】
(2)ポリシリコン堆積工程:
上述の二酸化シリコン膜4上に、図1(c)に示すように、ポリシリコンを化学的気相堆積法によって堆積させ多孔質のポリシリコン膜6を生成する。化学的気相堆積法( CVD:Chemical Vapor Deposition )は、ICなどの半導体製造において半導体ウエーハ上に薄い酸化膜を形成する方法の一つとして用いられている技術である。気相中での熱分解あるいは化学反応を利用してウエーハ上に薄膜を堆積させる。化学的気相堆積法( CVD)としては、減圧気相堆積法、あるいはプラズマ気相堆積法が用いられる。減圧気相堆積法によれば、例えばシラン(SiH4)を620℃で熱分解して堆積させポリシリコン膜を生成する。このポリシリコン堆積工程によって1.5〜2μmの膜厚を生成する。
【0016】
(3)ポリシリコン熱酸化工程:
上述の「(1)シリコン基板の熱酸化」と同様にして、電気炉においてポリシリコン膜6を熱酸化処理し、図1(d)に示すように、最初の二酸化シリコン膜4の上に同質の二酸化シリコン膜8を生成する。これにより、シリコン基板2上に二酸化シリコン膜4と二酸化シリコン膜8とによって3〜3.5μmの厚さの二酸化シリコン膜を形成する。
【0017】
(4)堆積工程及び熱酸化工程の繰り返し:
図1(e)及び(f)に示すように、上述の「ポリシリコン堆積工程」と「ポリシリコン熱酸化工程」とを、所定の厚さTの厚膜を生成するまで、複数回繰り返す。なお、上述のシリコンの酸化反応は、図2に示すように、シリコン基板あるいはシリコン膜上に時間の経過とともに生成される二酸化シリコン膜を通して継続される。
【0018】
図1及び図2とともに図3を参照して、上述の二酸化シリコン膜の生成方法における作用について説明する。
【0019】
(1)ポリシリコン:
図1(a)及び図1(b)に示されているシリコン基板2を熱酸化する場合においては、図3(a)に示すようにシリコンSiは単結晶のために未結合手がなく、表面反応律速状態のときの膜成長速度が小さい。しかしながら、図1(c)及び図1(d)に示されているポリシリコン堆積により生成されたポリシリコン膜6を熱酸化する場合においては、図3(b)に示すように、未結合手が存在し、またある程度の大きさの結晶粒(グレイン)の多孔質になっているので、ポリシリコン膜6中を酸素oが拡散しやすい。したがって、単結晶シリコンでは、酸化膜が厚くなると酸化膜成長速度が酸素の酸化膜中拡散速度律速となってしまうのに対して、ポリシリコンにおいては酸化速度が速いので、厚膜の生成が容易である。
【0020】
(2)化学的気相堆積法:
ポリシリコンの堆積は、ICなどの半導体製造において用いられる化学的気相堆積法( CVD)の技術を基本にしているので、安定した、高品質のポリシリコン膜を形成することができる。また、火炎堆積などの方法に比べて低温で成膜することができるので、膜の組成制御、高純度化なども容易である。
【0021】
(3)厚膜の生成速度:
ポリシリコンの膜を生成することと、生成された膜を熱酸化することを繰り返し行うことにより、酸化速度の大きいポリシリコン膜の部分を常に熱酸化することができ、短期間での厚膜の成膜が可能である。従来のような高圧酸化法を用いる必要もない。
【0022】
(4)厚膜の生成温度、圧力:
上述のように、例えばポリシリコン堆積が620℃において、ポリシリコン熱酸化が1080℃において行われるので、二酸化シリコン膜は、シリコン基板の融点温度1410℃よりも十分に低い温度で形成される。
【0023】
次に、図4を参照して、シリコン基板上に光導波路を生成する光導波路生成方法について説明する。
【0024】
(1)アンダークラッド層形成工程:
図4(a)に示すように、シリコン基板2上に前述の二酸化シリコン膜生成方法により、ポリシリコンを堆積せしめポリシリコン膜を形成し、次いでポリシリコン膜を熱酸化して二酸化シリコン膜にせしめ、所定の厚さ例えば5μmのアンダークラッド層10を形成する。
【0025】
(2)コア層形成工程:
同様にして、アンダークラッド層10上に、所定の厚さ例えば5μmの二酸化シリコン膜によるコア層12を形成する。
【0026】
(3)パターン形成工程:
次に、図4(b)に示すように、コア層12をリソグラフィとエッチングプロセスにより、導波路回路パターン14に成形する。
【0027】
(3)オーバークラッド層形成工程:
図4(c)に示すように、導波路回路パターン14を埋め込むように、例えば5μmのオーバークラッド層16を、アンダークラッド層10及びコア層12と同様の二酸化シリコン膜生成方法によって形成する。かくして、図4(d)に示すように、シリコン基板2上にクラッド層18に埋め込まれた導波路回路パターン14による光導波路が完成される。
【0028】
図4を参照して、上述の光導波路の生成方法の作用について説明する。
【0029】
(1)製作容易:
厚膜の二酸化シリコン膜の生成が容易であるので、光導波路を生成するためのアンダークラッド層10、コア層12、そしてオーバークラッド層16の形成が容易である。また、アンダークラッド層10、コア層12、そしてオーバークラッド層16の全てを純粋な二酸化シリコンで形成することができるので、材質的に安定であり、材料的に低コストであり、製作期間の短縮、低コストが可能になる。
【0030】
(2)品質向上:
厚膜の二酸化シリコン膜は、膜と膜の積み重ね部分の少ない優れた膜質の厚膜を提供する。したがって、高光透過率、高制御性、高集積化などを実現する光導波路の作成を可能にする。また、ICなどの半導体製造方法を基本にするので、実績のある先端技術、整備された生産環境、徹底した品質管理のもとに、製品を提供することができる。さらに、製作の歩留りの高い、均一性の高い、再現性の高い品質が提供される。
【0031】
(3)光ファイバ伝送モードとの整合性:
厚膜の二酸化シリコン膜の生成が容易であるので、光ファイバと略同じ寸法のコア層、すなわち光導波路を容易に形成することができる。したがって、光ファイバとの接続を良好にすることができ、光ファイバ伝送モードとの整合性の良い光導波路を作ることができる。
【0032】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内においてさまざまな変形あるいは修正ができるものである。
【0033】
(1)膜厚:
本発明の実施の形態においては、光導波路を形成するアンダークラッド層、コア層、そしてオーバークラッド層の厚さを、それぞれ同じ厚さの5μmにしているが、これらの厚さは光導波路の適用条件に合わせ、適宜に容易に変えることができる。
【0034】
(2)ドーパント:
本発明の実施の形態においては、光導波路を形成するアンダークラッド層、コア層、そしてオーバークラッド層全てを、純粋な二酸化シリコンによって形成したが、例えばコア層との必要な屈折率差をつける、屈折率を上げる、などのために二酸化シリコンに適宜のドーパントを混ぜるようにしてもよい。
【0035】
【発明の効果】
本発明に従って構成された二酸化シリコン膜生成方法によれば、所望の厚膜の二酸化シリコン膜を、シリコン基板の融点よりも十分に低い温度で、また高圧処理を必要とすることなく生成することができる方法、及びその技術を利用してシリコン基板上に、製作が容易で、また品質の向上した光導波路を生成する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る二酸化シリコン膜の生成方法の工程を示した説明図。
【図2】二酸化シリコン膜の生成過程を示した説明図。
【図3】単結晶シリコンとポリシリコンの酸化作用を示した説明図。
【図4】本発明に係る光導波路生成方法の工程を示した説明図。
【符号の説明】
2:シリコン基板
4:二酸化シリコン膜
6:ポリシリコン膜
8:二酸化シリコン膜
10:アンダークラッド層
12:コア層
14:導波路回路パターン
16:オーバークラッド層
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a thick silicon dioxide film and a method for producing an optical waveguide using the method.
[0002]
[Prior art]
An optical waveguide in an optical integrated device or the like generates an under cladding layer on a silicon substrate and a core layer thereon, forms the core layer into an optical waveguide circuit pattern, and forms an over cladding layer on the under cladding layer and the core layer. As a result, an optical waveguide embedded in the cladding layer is formed on the silicon substrate. As a material for forming the under cladding layer, the core layer, and the over cladding layer, a quartz glass-based material such as silicon dioxide is used. The following methods are used to produce these layers.
[0003]
(1) Direct thermal oxidation method:
In this method, a silicon dioxide film layer is formed by directly thermally oxidizing the surface of a silicon substrate. In this method, in the case of a thin film, the film thickness is proportional to the oxidation time, but since the oxidation reaction is performed through the generated oxide film, the film thickness is proportional to the 1/2 power of the oxidation time when the film is thick. Therefore, the production of the relatively thick silicon dioxide film used for the optical waveguide is time consuming and very difficult to form. There is a high pressure oxidation method in which the oxidation rate is increased by increasing the oxidation atmosphere. This method is not suitable particularly in the case of small-volume production because of high-pressure laws and regulations and high equipment costs. This direct thermal oxidation method can form an underclad layer, but cannot form a core layer and an overclad layer thereon.
[0004]
(2) Flame deposition method:
In this method, a halide of an element to be vitrified is supplied into an oxyhydrogen burner to produce glass fine particles, which are deposited to produce a porous glass fine particle film. ˜1400 ° C., preferably 1300 ° C. or higher) to form a transparent glass layer. In this method, the sintering temperature of the under cladding layer is lower than the softening temperature of the silicon substrate, the sintering temperature of the core layer is lower than the softening temperature of the under cladding layer, and the sintering temperature of the over cladding layer is set to the core layer. It is necessary to make it lower than the softening temperature. Therefore, in this method, it is difficult to control the sintering temperature not to be higher than the melting point of silicon, or to prevent cracks from occurring due to the difference in thermal expansion coefficient between the silicon substrate and the glass layer. There is a problem.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-mentioned facts, and its main technical problem is that a desired thick silicon dioxide film needs to be processed at a temperature sufficiently lower than the melting point of the silicon substrate and at a high pressure. And a method for generating an optical waveguide on a silicon substrate using the technique.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above technical problem, according to the present invention, a silicon dioxide film having a predetermined thickness is formed on a silicon substrate, and formed on the silicon substrate by thermal oxidation treatment. A polysilicon deposition step of depositing polysilicon on the silicon dioxide film to form a polysilicon film, and a polysilicon thermal oxidation step of thermally oxidizing the polysilicon film to form a silicon dioxide film. Thus, there is provided a method for producing a silicon dioxide film , wherein the polysilicon deposition step and the polysilicon thermal oxidation step are repeatedly performed a plurality of times .
[0007]
That is, in the method for producing a silicon dioxide film according to the present invention, by utilizing the fact that the oxidation rate of polysilicon is high, the film produced by polysilicon is subjected to thermal oxidation treatment to promote oxidation like the direct thermal oxidation method. Therefore, a desired thick film can be formed by repeating the polysilicon deposition process and the polysilicon thermal oxidation process without performing high-pressure processing, without raising the temperature higher than the melting point of the silicon substrate as in the flame deposition method . A silicon dioxide film can be easily formed.
[0009]
Further, according to the present invention, an optical waveguide generation method for generating an optical waveguide on a silicon substrate,
Forming an undercladding layer by forming a silicon dioxide film having a predetermined thickness on the silicon substrate; forming a polysilicon film by depositing polysilicon on the undercladding layer; A core layer forming step of forming a core layer by thermally oxidizing the polysilicon film to form a silicon dioxide film; a pattern forming step of forming the core layer into a waveguide circuit pattern; and a silicon dioxide film on the core layer. and the over-cladding layer forming step of forming an over-cladding layer generates and, only including, the under the cladding layer forming step, the silicon substrate, or a silicon dioxide formed on the silicon substrate by thermal oxidation A polysilicon film is deposited on the film to form a polysilicon film, and the polysilicon film is heated. The thermal oxidation of polysilicon is performed repeatedly to form a silicon dioxide film, and in the overcladding layer forming process, polysilicon is deposited on the silicon dioxide film formed on the silicon substrate by thermal oxidation. There is provided an optical waveguide generating method characterized in that polysilicon deposition for forming a polysilicon film and polysilicon thermal oxidation for thermally oxidizing the polysilicon film to form a silicon dioxide film are repeatedly performed. The
[0010]
Then, by generating the core layer using the high oxidation rate of the polysilicon film, the core layer can be easily formed into a desired thick film having good consistency with the optical fiber.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a method for producing a silicon dioxide film according to the present invention and a method for producing an optical waveguide using the method will be described in more detail.
[0013]
With reference to FIGS. 1 and 2, a method for generating a silicon dioxide film having a predetermined thickness on a silicon substrate or on a silicon dioxide film formed on a silicon substrate by thermal oxidation will be described. This method includes a polysilicon deposition step of depositing polysilicon to form a polysilicon film, and a polysilicon thermal oxidation step of thermally oxidizing the polysilicon film to form a silicon dioxide film. Hereinafter, the order of generation will be described.
[0014]
(1) Thermal oxidation of silicon substrate:
The silicon substrate 2 shown in FIG. 1A is thermally oxidized in an electric furnace, and a silicon dioxide film 4 is generated on the surface of the silicon substrate 2 as shown in FIG. As a thermal oxidation method, a dry oxidation method using dry oxygen, a wet oxidation method using steam, or the like is used. For example, wet oxidation is performed at a temperature of 1080 ° C. By this step, a film thickness of about 1 μm is generated.
[0015]
(2) Polysilicon deposition process:
As shown in FIG. 1C, polysilicon is deposited on the silicon dioxide film 4 by a chemical vapor deposition method to produce a porous polysilicon film 6. Chemical vapor deposition (CVD) is a technique used as one of methods for forming a thin oxide film on a semiconductor wafer in the manufacture of semiconductors such as ICs. A thin film is deposited on the wafer using thermal decomposition or chemical reaction in the gas phase. As the chemical vapor deposition method (CVD), a low pressure vapor deposition method or a plasma vapor deposition method is used. According to the low pressure vapor deposition method, for example, silane (SiH 4) is thermally decomposed at 620 ° C. and deposited to generate a polysilicon film. A film thickness of 1.5 to 2 μm is generated by this polysilicon deposition process.
[0016]
(3) Polysilicon thermal oxidation process:
In the same manner as “(1) Thermal oxidation of silicon substrate” described above, the polysilicon film 6 is thermally oxidized in an electric furnace, and the same quality is formed on the first silicon dioxide film 4 as shown in FIG. The silicon dioxide film 8 is produced. As a result, a silicon dioxide film having a thickness of 3 to 3.5 μm is formed on the silicon substrate 2 by the silicon dioxide film 4 and the silicon dioxide film 8.
[0017]
(4) Repeat deposition process and thermal oxidation process:
As shown in FIGS. 1E and 1F, the above-described “polysilicon deposition step” and “polysilicon thermal oxidation step” are repeated a plurality of times until a thick film having a predetermined thickness T is generated. The above-described silicon oxidation reaction is continued through a silicon dioxide film generated over time on a silicon substrate or silicon film, as shown in FIG.
[0018]
With reference to FIG. 3 together with FIG. 1 and FIG.
[0019]
(1) Polysilicon:
When the silicon substrate 2 shown in FIGS. 1A and 1B is thermally oxidized, as shown in FIG. 3A, silicon Si has no dangling bonds because of a single crystal, The film growth rate in the surface reaction-controlled state is small. However, in the case where the polysilicon film 6 produced by the polysilicon deposition shown in FIGS. 1C and 1D is thermally oxidized, as shown in FIG. In addition, since the crystal grains (grains) of a certain size are porous, oxygen o is likely to diffuse in the polysilicon film 6. Therefore, in the case of single crystal silicon, when the oxide film is thick, the oxide film growth rate is controlled by the diffusion rate of oxygen in the oxide film, whereas in polysilicon, the oxidation rate is fast, so that a thick film can be easily formed. It is.
[0020]
(2) Chemical vapor deposition:
Since the deposition of polysilicon is based on a chemical vapor deposition (CVD) technique used in the manufacture of semiconductors such as ICs, a stable and high-quality polysilicon film can be formed. In addition, since the film can be formed at a lower temperature than a method such as flame deposition, the film composition can be easily controlled and the purity can be increased.
[0021]
(3) Thick film formation rate:
By repeatedly generating the polysilicon film and thermally oxidizing the generated film, the portion of the polysilicon film having a high oxidation rate can be always thermally oxidized, and the thick film can be formed in a short period of time. Film formation is possible. There is no need to use a conventional high-pressure oxidation method.
[0022]
(4) Thick film formation temperature and pressure:
As described above, for example, since polysilicon deposition is performed at 620 ° C. and polysilicon thermal oxidation is performed at 1080 ° C., the silicon dioxide film is formed at a temperature sufficiently lower than the melting point temperature 1410 ° C. of the silicon substrate.
[0023]
Next, an optical waveguide generation method for generating an optical waveguide on a silicon substrate will be described with reference to FIG.
[0024]
(1) Under clad layer forming process:
As shown in FIG. 4A, a polysilicon film is formed by depositing polysilicon on the silicon substrate 2 by the above-described silicon dioxide film generation method, and then the polysilicon film is thermally oxidized to form a silicon dioxide film. Then, the under-cladding layer 10 having a predetermined thickness, for example, 5 μm is formed.
[0025]
(2) Core layer forming step:
Similarly, a core layer 12 made of a silicon dioxide film having a predetermined thickness, for example, 5 μm, is formed on the under cladding layer 10.
[0026]
(3) Pattern formation process:
Next, as shown in FIG. 4B, the core layer 12 is formed into a waveguide circuit pattern 14 by lithography and an etching process.
[0027]
(3) Over cladding layer forming step:
As shown in FIG. 4C, an over cladding layer 16 of, for example, 5 μm is formed by a silicon dioxide film generation method similar to the under cladding layer 10 and the core layer 12 so as to embed the waveguide circuit pattern 14. Thus, as shown in FIG. 4D, the optical waveguide is completed by the waveguide circuit pattern 14 embedded in the cladding layer 18 on the silicon substrate 2.
[0028]
With reference to FIG. 4, the operation of the above-described optical waveguide generation method will be described.
[0029]
(1) Easy production:
Since it is easy to produce a thick silicon dioxide film, it is easy to form the under cladding layer 10, the core layer 12, and the over cladding layer 16 for generating an optical waveguide. In addition, since all of the under cladding layer 10, the core layer 12, and the over cladding layer 16 can be formed of pure silicon dioxide, the material is stable, the material is low in cost, and the manufacturing period is shortened. Enables low cost.
[0030]
(2) Quality improvement:
A thick silicon dioxide film provides an excellent film quality thick film with few film-to-film stacks. Therefore, it is possible to create an optical waveguide that realizes high light transmittance, high controllability, high integration, and the like. In addition, since a semiconductor manufacturing method such as an IC is used as a basis, products can be provided based on proven advanced technology, an improved production environment, and thorough quality control. Furthermore, high production yield, high uniformity, and reproducible quality are provided.
[0031]
(3) Consistency with optical fiber transmission mode:
Since it is easy to produce a thick silicon dioxide film, a core layer having substantially the same dimensions as the optical fiber, that is, an optical waveguide can be easily formed. Therefore, the connection with the optical fiber can be improved, and an optical waveguide with good matching with the optical fiber transmission mode can be produced.
[0032]
Although the present invention has been described in detail based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications or corrections can be made within the scope of the present invention.
[0033]
(1) Film thickness:
In the embodiment of the present invention, the thicknesses of the under cladding layer, the core layer, and the over cladding layer forming the optical waveguide are set to 5 μm, which are the same thickness. It can be easily changed as appropriate according to the conditions.
[0034]
(2) Dopant:
In the embodiment of the present invention, the under cladding layer, the core layer, and the over cladding layer that form the optical waveguide are all formed of pure silicon dioxide. For example, a necessary refractive index difference from the core layer is given. An appropriate dopant may be mixed with silicon dioxide to increase the refractive index.
[0035]
【The invention's effect】
According to the silicon dioxide film production method configured according to the present invention, a desired thick silicon dioxide film can be produced at a temperature sufficiently lower than the melting point of the silicon substrate and without requiring high-pressure treatment. There is provided a method that can be used, and a method for producing an optical waveguide that is easy to manufacture and has an improved quality on a silicon substrate using the technique.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing the steps of a method for producing a silicon dioxide film according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view showing a generation process of a silicon dioxide film.
FIG. 3 is an explanatory view showing the oxidizing action of single crystal silicon and polysilicon.
FIG. 4 is an explanatory view showing steps of an optical waveguide generation method according to the present invention.
[Explanation of symbols]
2: Silicon substrate 4: Silicon dioxide film 6: Polysilicon film 8: Silicon dioxide film 10: Under cladding layer 12: Core layer 14: Waveguide circuit pattern 16: Over cladding layer

Claims (6)

シリコン基板上に所定厚さの二酸化シリコン膜を生成する方法にして、
該シリコン基板上に、あるいは熱酸化処理によって該シリコン基板上に形成された二酸化シリコン膜上に、ポリシリコンを堆積せしめてポリシリコン膜を形成するポリシリコン堆積工程と、該ポリシリコン膜を熱酸化処理して二酸化シリコン膜にせしめるポリシリコン熱酸化工程と、を含み、
該ポリシリコン堆積工程と該ポリシリコン熱酸化工程とを、複数回繰り返し遂行する、ことを特徴とする二酸化シリコン膜生成方法。
In a method for generating a silicon dioxide film having a predetermined thickness on a silicon substrate,
A polysilicon deposition process for forming a polysilicon film by depositing polysilicon on the silicon substrate or on a silicon dioxide film formed on the silicon substrate by thermal oxidation, and thermally oxidizing the polysilicon film and polysilicon thermal oxidation process allowed to silicon dioxide film is treated, only including,
A method for producing a silicon dioxide film, comprising repeatedly performing the polysilicon deposition step and the polysilicon thermal oxidation step a plurality of times .
該ポリシリコン堆積工程においては、化学的気相堆積法によって該ポリシリコン膜が形成される、請求項1記載の二酸化シリコン膜生成方法。The in polysilicon deposition step, the polysilicon film is formed by chemical vapor deposition, a silicon dioxide film generation method according to claim 1 Symbol placement. 該ポリシリコン膜は多孔質である、請求項1又は2記載の二酸化シリコン膜生成方法。The polysilicon film is porous, claim 1 or 2 silicon dioxide film generation method according. シリコン基板上に光導波路を生成する光導波路生成方法にして、
該シリコン基板上に所定厚さの二酸化シリコン膜を生成してアンダークラッド層を形成するアンダークラッド層形成工程と、該アンダークラッド層上にポリシリコンを堆積せしめてポリシリコン膜を形成し、次いで該ポリシリコン膜を熱酸化して二酸化シリコン膜にせしめてコア層を形成するコア層形成工程と、該コア層を導波路回路パターンに形成するパターン形成工程と、該コア層上に二酸化シリコン膜を生成してオーバークラッド層を形成するオーバークラッド層形成工程と、を含み、
該アンダークラッド層形成工程においては、該シリコン基板上に、あるいは熱酸化処理によって該シリコン基板上に形成された二酸化シリコン膜上に、ポリシリコンを堆積せしめてポリシリコン膜を形成するポリシリコン堆積と該ポリシリコン膜を熱酸化処理して二酸化シリコン膜にせしめるポリシリコン熱酸化とが繰り返し遂行され、
該オーバークラッド層形成工程においては、熱酸化処理によって該シリコン基板上に形成された二酸化シリコン膜上に、ポリシリコンを堆積せしめてポリシリコン膜を形成するポリシリコン堆積と該ポリシリコン膜を熱酸化処理して二酸化シリコン膜にせしめるポリシリコン熱酸化とが繰り返し遂行される、ことを特徴とする光導波路生成方法。
In an optical waveguide generation method for generating an optical waveguide on a silicon substrate,
Forming an undercladding layer by forming a silicon dioxide film having a predetermined thickness on the silicon substrate; forming a polysilicon film by depositing polysilicon on the undercladding layer; A core layer forming step of forming a core layer by thermally oxidizing the polysilicon film to form a silicon dioxide film; a pattern forming step of forming the core layer into a waveguide circuit pattern; and a silicon dioxide film on the core layer. and the over-cladding layer forming step of forming an over-cladding layer generates and, only including,
In the under-cladding layer forming step, polysilicon deposition for forming a polysilicon film by depositing polysilicon on the silicon substrate or on a silicon dioxide film formed on the silicon substrate by thermal oxidation treatment; The polysilicon thermal oxidation is performed repeatedly by thermally oxidizing the polysilicon film to form a silicon dioxide film,
In the over clad layer forming step, polysilicon is deposited on the silicon dioxide film formed on the silicon substrate by thermal oxidation to form a polysilicon film, and the polysilicon film is thermally oxidized. A method of generating an optical waveguide, characterized in that polysilicon thermal oxidation is repeatedly performed by processing to form a silicon dioxide film .
該ポリシリコンの堆積は、化学的気相堆積法によって該ポリシリコン膜を形成することによって遂行される、請求項記載の光導波路生成方法。The optical waveguide generating method according to claim 4 , wherein the polysilicon is deposited by forming the polysilicon film by a chemical vapor deposition method. 該ポリシリコン膜は多孔質である、請求項4又は5記載の光導波路生成方法。6. The optical waveguide generating method according to claim 4 , wherein the polysilicon film is porous.
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