JP6295762B2 - 光集積回路とその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、光インターコネクションや光通信で用いられる光集積回路の構造とその製造方法に関する。
コンピュータ装置等で取り扱うデータ量の増大に伴い、データ伝送が電気信号によるものから光信号によるものに置き換わりつつある。例えば、トランシーバや、その他の各種デバイス、機器等においても、光信号によってデータの送受信を行うものがある。近年、シリコン基板上にこれらの送信部、受信部、光配線部を形成する光集積回路を、シリコンフォトニクスと呼ばれる技術で作製する取り組みが進められている（例えば非特許文献１）。
一方、シリコン基板上に形成される集積光源として、半導体レーザ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ、ＬＤと略す）アレイをシリコン細線導波路プラットフォームにフリップチップ実装した構造が開示されている。このとき導波路とＬＤとの光結合を改善するには、導波路とＬＤのスポットサイズを揃えることが望ましく、また、位置ずれトレランスを広げるためにはスポットサイズを拡大することが望ましい。これらを実現する構造として、ＬＤに接続する導波路の端面部分にスポットサイズ変換器を配置する構造が開示されている（例えば特許文献１、非特許文献２）。
Ｙ．Ｕｒｉｎｏ ｅｔ ａｌ．、Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ、第１９巻、第２６号、Ｂ１５９〜Ｂ１６５頁、２０１１年１２月．
Ｔ．Ｓｈｉｍｉｚｕ ｅｔ ａｌ．、ＩＥＥＥ ８ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｇｒｏｕｐ ＩＶ ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ、１８１〜１８３頁、２０１１年９月．
非特許文献１においては、導波路部、変調器部、受光器部を形成した後に、光源と光源との光結合改善のためのスポットサイズ変換器を形成している。光集積回路においては後工程になるほどプロセス上の制約が厳しくなる。そのため、後工程で形成されるスポットサイズ変換器のコアには、プロセス上の制約から幅広テーパ構造が用いられており、光源であるＬＤと導波路との結合損失が大きくなっていた。
一方、非特許文献２では、ＬＤと導波路との光結合改善のために、スポットサイズ変換器のコア層の断面形状を正方形としている。そのため、スポットサイズ変換器のコア層とする層は厚い膜厚を有し、当該コア層は元よりそれ以外の部分に残存する層は段差の原因となっている。特に、スポットサイズ変換器以外の部分である変調器や受光器などの能動部の電気配線部の形成に際しては、この残存する層が大きな段差を生じているために、これを除去する必要がある。この除去の工程においては、能動部へのエッチングによるダメージを回避するために、コア層とする層の下に保護層やエッチングストップ層を設けるなどの対策が必要となっている。そのため、製造プロセスが複雑化していた。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造プロセスの簡略化と、光源と導波路との光結合の高効率化とを両立した光電気集積回路を提供することにある。
本発明による光集積回路は、基板上に設けられた光集積回路において、光源と、前記光源から出力する光のスポットサイズを変換するスポットサイズ変換器部と、前記スポットサイズ変換器部に接続する導波路部と、前記導波路部に接続する能動部とを有し、前記基板上に、下部クラッド層、コア層、共用層、上クラッド層を順次積層し、前記共用層の屈折率は、前記下部クラッド層および前記上部クラッド層の屈折率よりも大きく、前記コア層の屈折率よりも小さく、前記スポットサイズ変換器部と前記導波路部と前記能動部とは、前記共用層を有する。
本発明による光集積回路は、基板上に設けられた光集積回路において、光源と、前記光源から出力する光のスポットサイズを変換するスポットサイズ変換器部と、前記スポットサイズ変換器部に接続する導波路部と、前記導波路部に接続する能動部とを有し、前記基板上に共用層を有し、前記共有層は、前記スポットサイズ変換器部のコアとして、前記導波路部の上クラッドとして、前記能動部の層間絶縁層として、それぞれ機能する。
本発明による光集積回路の製造方法は、基板上に、光源と、前記光源から出力する光のスポットサイズを変換するスポットサイズ変換器部と、前記スポットサイズ変換器部に接続する導波路部と、前記導波路部に接続する能動部と、を有する光集積回路の製造方法において、前記基板上に、下部クラッド層、コア層、共用層、上クラッド層を順次積層し、前記共用層の屈折率を、前記下部クラッド層および前記上部クラッド層の屈折率よりも大きくし、前記コア層の屈折率よりも小さくし、前記共有層を前記スポットサイズ変換器部と前記導波路部と前記能動部とに設ける。
本発明によれば、製造プロセスの簡略化と、光源と導波路との光結合の高効率化とを両立した光電気集積回路を提供することができる。
以下、図を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の光集積回路１の構造を示す断面図である。光集積回路１は、基板上に設けられた光集積回路１において、光源１１と、前記光源１１から出力する光のスポットサイズを変換するスポットサイズ変換器部１２と、前記スポットサイズ変換器部１２に接続する導波路部１３と、前記導波路部１３に接続する能動部１４とを有する。さらに、前記基板２上に、下部クラッド層３、コア層４、共用層５、上クラッド層６を順次積層する。さらに、前記共用層５の屈折率は、前記下部クラッド層３および前記上部クラッド層６の屈折率よりも大きく、前記コア層４の屈折率よりも小さい。さらに、前記スポットサイズ変換器部１２と前記導波路部１３と前記能動部１４とは、前記共用層５を有する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の光集積回路１の構造を示す断面図である。光集積回路１は、基板上に設けられた光集積回路１において、光源１１と、前記光源１１から出力する光のスポットサイズを変換するスポットサイズ変換器部１２と、前記スポットサイズ変換器部１２に接続する導波路部１３と、前記導波路部１３に接続する能動部１４とを有する。さらに、前記基板２上に、下部クラッド層３、コア層４、共用層５、上クラッド層６を順次積層する。さらに、前記共用層５の屈折率は、前記下部クラッド層３および前記上部クラッド層６の屈折率よりも大きく、前記コア層４の屈折率よりも小さい。さらに、前記スポットサイズ変換器部１２と前記導波路部１３と前記能動部１４とは、前記共用層５を有する。
本実施形態によれば、共用層５が、スポットサイズ変換器１２のコア層として、導波路部１３の上クラッド層として、能動部１４の層間絶縁膜として機能する。よって、能動部１４の製造プロセスで、共用層５を除去する必要がない。よって、本実施形態によれば、製造プロセスの簡略化と、光源と導波路との光結合の高効率化とを両立した光電気集積回路を提供することができる。
（第２の実施の形態）
図２Ａは、本発明の第２の実施形態の光集積回路１ａの構造を示す断面図である。図２Ｂは、光集積回路１ａのＸ−Ｘ’（コア層４の半分の厚さの位置）を含む面の構造を示す平面図である。図２Ｃは、光集積回路１ａの構造を示す上面図である。
（第２の実施の形態）
図２Ａは、本発明の第２の実施形態の光集積回路１ａの構造を示す断面図である。図２Ｂは、光集積回路１ａのＸ−Ｘ’（コア層４の半分の厚さの位置）を含む面の構造を示す平面図である。図２Ｃは、光集積回路１ａの構造を示す上面図である。
本実施形態における光集積回路１ａは、基板２上に、下クラッド層３、コア層４、共用層５、上クラッド層６、電極保護層７が順に積層される。基板２上には、光源である発光素子９が搭載される発光素子搭載部８１、スポットサイズ変換器部８２、導波路部８３、変調器部８４、導波路部８５、受光器部８６等の各種素子部を有する。導波路部８３、８５は、スポットサイズ変換器部８２、変調器部８４、受光器部８６を導波路コア４１（コア層４）で接続する。導波路部８３の発光素子９側には、導波路テーパコア４２を有するスポットサイズ変換器部８２を有する。
発光素子搭載部８１は、台座８１１の上面の高さを調整して発光素子９を搭載する。下部電極８１３と素子電極９２とは、はんだ８１２によって融着される。発光素子９は、端面発光型のＬＤ素子であり、活性層９１の前端面から光を前方に向けて出力する。活性層９１は、共用層５で形成された導波路コア５１と光学的に結合効率が最大となる位置に設置される。すなわち、活性層９１の光軸と導波路５１の光軸とが一致するように設置される。
活性層９１は、量子井戸構造や量子ドット構造とすることができる。活性層９１の材料としては、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ等などを動作波長に応じて適宜選択することができる。また、発光素子９は、光結合における位置ずれトレランス拡大のため、光の出力側にスポットサイズ変換器を組み込んだ構造としてもよい（図２Ａに図示なし）。
スポットサイズ変換器部８２は、導波路部８３に接続するとともに、発光素子９との光結合における位置ずれトレランス拡大のため、導波路テーパコア４２上に導波路コア５１を有する。導波路テーパコア４２は、光の伝搬方向に対して幅もしくは厚さが単調に増減するテーパ状のコアである。また、導波路コア５１は、共用層５を成膜して共用層５の左右両側をエッチングした後、上クラッド層６と電極保護層７とを成膜して形成する。このため、上下方向に加えて水平方向の光閉じ込め構造が実現し、導波路コア５１から導波路テーパコア４２を介して導波路コア４１にスポットサイズ変換される。
導波路部８３は、スポットサイズ変換器部８２と変調器部８４とを接続する導波路で構成される。導波路部８３は導波路コア４１をコアとする。共用層５と上クラッド層６および電極保護層７は、３層合わせて上クラッド層として機能する。
変調器部８４は、導波路部８３および導波路部８５と接続し、外部から電気信号を上部電極８４２に入力することで、上部電極８４１を介して導波路部８３から入力した光の変調を行う。変調器部８４では、共用層５と上クラッド層６とは層間絶縁膜として機能する。上部電極８４１は第１層電気配線を、上部電極８４２は第２層電気配線を構成する。
図２Ｂでは、マッハツェンダー型変調器を示す。Ｓｉ導波路コアあるいはその近傍にイオン打ちこみによるドーピングを行い、キャリア変調により屈折率を変えることによって片方のアームの光路長および位相をシフトさせ、光透過率を変動させる方法が可能である。また、両アームで電圧をそれぞれ印加するプッシュプル方式で動作させる方法も可能である。また、リング変調器などの構造を用いることもできる。
導波路部８５は、変調器部８４と受光器部８６とを接続する導波路で構成される。導波路部８５は導波路コア４１をコアとする。共用層５と上クラッド層６および電極保護層７は、３層合わせて上クラッド層として機能する。
受光器部８６は、導波路部８５と接続し、コア層４上にＧｅ等の吸収層８６１を設け、上部電極８６２を介して、上部電極８６３から外部へ電流を出力する。共用層５と上クラッド層６とは層間絶縁膜として機能する。上部電極８６２は第１層電気配線を、上部電極８６３は第２層電気配線を構成する。
基板２、下クラッド層３およびコア層４には、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いることができる。すなわち、ＳＯＩ基板のＳｉ基板を基板２とし、ＢＯＸ層（Ｂｕｒｉｅｄ Ｏｘｉｄｅ Ｌａｙｅｒ、ＳｉＯ２）を下クラッド層３とし、ＳＯＩ層（Ｓｉ）をコア層４とすることができる。
共用層５は、基板２上に下クラッド層３を形成し、下クラッド層３上に導波路コア４１を形成した上に、スポットサイズ変換器部８２、導波路部８３、変調器部８４、導波路部８５、受光器部８６にわたって連続して形成される。よって、共用層５は、スポットサイズ変換器８２ではコア層として、導波路部８３、８５では上クラッド層として、変調器部８４と受光器部８６とでは層間絶縁膜として、それぞれ機能する。
これらの機能を実現するために、共用層５の屈折率ｎは、下クラッド層３や上クラッド層６の屈折率ｎｃｌａｄより大きく、コア層４の屈折率ｎｃｏｒｅよりも小さく設定する。すなわち、
ｎｃｌａｄ＜ｎ＜ｎｃｏｒｅ （式１）
の関係を有する。一例として、ＳＯＩ層をコア層４とし、ＢＯＸ層を下クラッド層３とし、上クラッド層６と電極保護層７とをＳｉＯ２とした時、共用層５をＳｉＯＸ（ｎ＝１．５３５、ＳｉＯ２との屈折率差５％）とし膜厚を１μｍとすることができる。このような構成により、スポットサイズ変換器部８２では、導波路テーパコア４２の左右の共用層５を加工して導波路コア５１（例えば、幅３μｍなど）とすることで、導波路コア５１から導波路テーパコア４２にスポットサイズ変換されるダブルコア構造とすることができる。
ｎｃｌａｄ＜ｎ＜ｎｃｏｒｅ （式１）
の関係を有する。一例として、ＳＯＩ層をコア層４とし、ＢＯＸ層を下クラッド層３とし、上クラッド層６と電極保護層７とをＳｉＯ２とした時、共用層５をＳｉＯＸ（ｎ＝１．５３５、ＳｉＯ２との屈折率差５％）とし膜厚を１μｍとすることができる。このような構成により、スポットサイズ変換器部８２では、導波路テーパコア４２の左右の共用層５を加工して導波路コア５１（例えば、幅３μｍなど）とすることで、導波路コア５１から導波路テーパコア４２にスポットサイズ変換されるダブルコア構造とすることができる。
スポットサイズ変換器部８２内での、導波路テーパコア４２の先端部の位置は次の様である。すなわち、発光素子９からの光が導波路コア５１に伝搬し、散乱なく安定な分布を保って導波路テーパコア４２に伝搬するように前記位置を調整すればよい。例えば、導波路コア５１の入射端面（図２Ｂの導波路コア５１の左端面）から導波路テーパコア４２の先端部までの距離を１００μｍ程度とすることができる。この程度の距離とするとき、導波路テーパコア４２の先端幅のばらつきの影響が無視でき、先端幅（約１００ｎｍ）の作製精度を緩和することができる。
また、導波路テーパコア４２のテーパ終端部の位置は、導波路コア５１の終端部（図２Ｂの導波路コア５１の右終端）とすることができる。また、光の散乱の影響のない範囲で、導波路コア５１の終端部から左右（図２Ｂの図面上）にずれても良い。なお、テーパ長は、例えば２００μｍ程度とすることができる。
導波路コア５１の幅と共用層５の屈折率の調整とにより、共用層の厚さを調整することができる。よって、スポットサイズ変換器部８２での段差を抑制した集積回路の作製が可能となる。また、これにより後工程での化学機械研磨（ＣＭＰ）などの平坦化工程が容易となる。
共用層５は、ＳｉＯＸの代わりにＳｉＯ２より屈折率の高いＳｉＯＮ、ＨｆＯ２等を用いてもよい。
上クラッド層６は、ＳｉＯ２等からなり、変調器部８４や受光器部８６のＡｌ等による上部電極８４１、８６２の形成後に成膜される。
電極保護層７は、ＳｉＯ２等からなり、変調器部８４や受光器部８６のＡｌ等による上部電極８４２、８６３の形成後に成膜される。電極保護層７には、各電極上で開口部が形成される。開口部からは、変調器部８４には変調器ドライバを、受光器部８６にはトランンスインピーダンスアンプやリミティングアンプを、それぞれ接続することができる（図２Ａに図示なし）。
次に光集積回路１ａの動作を説明する。
発光素子９は、発光素子搭載部８１の下部電極８１３から発光素子電極９２を介して活性層９１に電流が注入されると、光出力する。出力された光は、スポットサイズ変換部８２の導波路コア５１に光結合して伝搬する。さらに、導波路テーパコア４２を介して導波路コア４１にスポットサイズ変換して伝搬する。次に、導波路コア４１を有する導波路部８３を介して変調器部８４に入力される。入力された光は、変調器部８４において、上部電極８４２に電気信号が入力されると上部電極８４１を介して光変調される。変調された光は、導波路部８５を介して、受光器部８６に入力される。受光器部８６において、吸収層８６１で電気信号に変換され、上部電極８６２を介して上部電極８６３から外部に出力される。
以上のように、本実施形態の光集積回路１ａでは、共用層５が、スポットサイズ変換器８２のコア層として、導波路部８３、８５の上クラッド層として、変調器部８４および受光器部８６の層間絶縁膜として、それぞれ機能する。このため、変調器部８４や受光器部８６の製造プロセスで、共用層５を除去する必要がない。よって、共用層５を除去する際の保護膜やエッチストップ層等が不要となり、製造プロセスが簡略化される。
なお、変調器部８４や受光器部８６の各素子部の形成には、非特許文献１などに開示された当該分野に携わる者が実施可能な構造と製造プロセスを適用することができる。各電極を層厚方向に接続するコンタクホールの形成においては、ドライエッチング時のノッチを抑制するために、下層にウェットエッチングの容易な絶縁層を挿入してもよい。また、リーク電流防止のため吸収層８６１上に保護膜を形成してもよい。
また、本実施形態の光集積回路１ａは、単一の発光素子を有する構成を示したが、これには限定されず、複数の発光素子（ＬＤアレイ）を配置する構成とすることもできる。例えば、非特許文献２と同様に、ＬＤアレイの両側にアライメントマークを配置して、単一ＬＤと同様なフリップチップ実装を行うＬＤアレイ搭載構造としてもよい。
また、本実施形態の光集積回路１ａの導波路８５で受光器部８６を切り離し、スポットサイズ変換器部８２と同様のスポットサイズ変換器を導波路部８５の出力端面付近に形成して、光ファイバと接続することも可能である。
本実施形態によれば、製造プロセスの簡略化と、光源と導波路との光結合の高効率化とを両立した光電気集積回路を提供することができる。
（第３の実施の形態）
図３Ａは、本発明の第３の実施形態の光集積回路１ｂの構造を示す断面図である。図３Ｂは、光集積回路１ａのＹ−Ｙ’（コア層４の半分の厚さの位置）を含む面の構造を示す平面図である。図３Ｃは、光集積回路１ｂの構造を示す上面図である。
（第３の実施の形態）
図３Ａは、本発明の第３の実施形態の光集積回路１ｂの構造を示す断面図である。図３Ｂは、光集積回路１ａのＹ−Ｙ’（コア層４の半分の厚さの位置）を含む面の構造を示す平面図である。図３Ｃは、光集積回路１ｂの構造を示す上面図である。
本実施形態の光集積回路１ｂが第２の実施形態の光集積回路１ａと異なる点は、光集積回路１ｂでは、そのスポットサイズ変換器部８２が、共用層５によるコアを有するスラブ導波路構造を有する点である。このため、第２の実施形態の導波路コア５１を形成するエッチング工程が不要となる。また、導波路テーパコア４２の先鋭端部の入射端面（図３Ｂのスポットサイズ変換器部８２の左端面）からの距離（窓長さと呼ぶ）を保つことによって、異種材料の同時エッチングにおける選択比の影響を抑えることができるので、端面加工の最適化が容易で、結合損の増加を抑えることができる。一方で、窓長さが長いほど内部の光損失が増大するので、結合損の増加を十分抑えられる長さとして、０＜(窓長さ)≦３μｍ程度とすることができる。
光集積回路１ａと異なる点は、さらに、発光素子９の活性層９１の光軸と導波路テーパコア４２の光軸とが一致する点である。さらに、変調器部８４と受光器部８６の各素子部では、共用層５は上クラッド層６と合わせて層間絶縁膜として機能し、変調器部８４と受光器部８６の電気配線層数は一層になっている点である。なお、第２の実施形態と共通する部分の説明は省略する。
本実施形態の一例として、ＳＯＩ基板のＢＯＸ層（ＳｉＯ２）を下クラッド層３とし、ＳＯＩ層（Ｓｉ）をコア層４とし、上クラッド層６と電極保護層７とをＳｉＯ２とした時、共用層５をＳｉＯＸ（ｎ＝１．５２、ＳｉＯ２との屈折率差３％）とし膜厚を０．５μｍとすることができる。このようにすることで、スラブ導波路構造により、図３Ｂの上下方向にスポットサイズを広げ、結合トレランスを緩和することができる。共用層５は、屈折率調整により厚さを調整できるので、共用層５による段差を抑えることができる。また、共用層５は、成膜後の加工が不要であり、製造プロセスを簡略化できる。
本実施形態によれば、第２の実施形態と同様に、製造プロセスの簡略化と、光源と導波路との光結合の高効率化とを両立した光電気集積回路を提供することができる。
本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものである。
また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
付記
（付記１）
基板上に設けられた光集積回路において、
光源と、前記光源から出力する光のスポットサイズを変換するスポットサイズ変換器部と、前記スポットサイズ変換器部に接続する導波路部と、前記導波路部に接続する能動部とを有し、
前記基板上に、下部クラッド層、コア層、共用層、上クラッド層を順次積層し、
前記共用層の屈折率は、前記下部クラッド層および前記上部クラッド層の屈折率よりも大きく、前記コア層の屈折率よりも小さく、
前記スポットサイズ変換器部と前記導波路部と前記能動部とは、前記共用層を有する、光集積回路。
（付記２）
前記共用層は、それぞれ、前記スポットサイズ変換器部のコア、前記導波路部の上クラッド、前記能動部の層間絶縁層である、付記１記載の光集積回路。
（付記３）
基板上に設けられた光集積回路において、
光源と、前記光源から出力する光のスポットサイズを変換するスポットサイズ変換器部と、前記スポットサイズ変換器部に接続する導波路部と、前記導波路部に接続する能動部とを有し、
前記基板上に共用層を有し、前記共有層は、前記スポットサイズ変換器部のコアとして、前記導波路部の上クラッドとして、前記能動部の層間絶縁層として、それぞれ機能する、光集積回路。
（付記４）
前記共用層は、前記スポットサイズ変換器部と前記導波路部と前記能動部とにわたり連続して存在する、付記１から３の内の1項記載の光集積回路。
（付記５）
前記光源は、半導体レーザである、付記１から４の内の1項記載の光集積回路。
（付記６）
前記半導体レーザの有する活性層の光軸と、前記スポットサイズ変換器部の有する前記共用層のコアの光軸とは、一致している、付記５記載の光集積回路。
（付記７）
前記スポットサイズ変換器部は、光の伝搬方向に対して幅もしくは厚さが単調に増減する前記コア層によるテーパ状のコアを有する、付記１または２項記載の光集積回路。
（付記８）
前記スポットサイズ変換器部は、前記テーパ状のコアの上に前記共用層によるコアを有する、付記７記載の光集積回路。
（付記９）
前記スポットサイズ変換器部は、前記テーパ状のコアの上に前記共用層によるスラブ導波路を有する、付記７記載の光集積回路。
（付記１０）
前記能動部は、変調器もしくは受光器である、付記１から９の内の1項記載の光集積回路。
（付記１１）
前記基板はＳｉを有する、付記１から１０の内の1項記載の光集積回路。
（付記１２）
前記共用層はＳｉＯ２よりも屈折率の高いＳｉＯＸ、ＳｉＯＮ、ＨｆＯ２から選択される少なくとも一つを、前記下部クラッド層および前記上部クラッド層はＳｉＯ２を、前記コア層はＳｉを、それぞれ有する、付記１または２の内の1項記載の光集積回路。
（付記１３）
基板上に、光源と、前記光源から出力する光のスポットサイズを変換するスポットサイズ変換器部と、前記スポットサイズ変換器部に接続する導波路部と、前記導波路部に接続する能動部と、を有する光集積回路の製造方法において、
前記基板上に、下部クラッド層、コア層、共用層、上クラッド層を順次積層し、
前記共用層の屈折率を、前記下部クラッド層および前記上部クラッド層の屈折率よりも大きくし、前記コア層の屈折率よりも小さくし、
前記共有層を前記スポットサイズ変換器部と前記導波路部と前記能動部とに設ける、光集積回路の製造方法。
（付記１４）
前記共用層を、前記スポットサイズ変換器部のコアとし、前記導波路部の上クラッドとし、前記能動部の層間絶縁層とする、付記１３記載の光集積回路の製造方法。
（付記１５）
前記共用層を、前記スポットサイズ変換器部と前記導波路部と前記能動部とにわたり連続的に設ける、付記１３または１４記載の光集積回路の製造方法。
（付記１６）
前記光源を、半導体レーザとする、付記１３から１５の内の1項記載の光集積回路の製造方法。
（付記１７）
前記半導体レーザの有する活性層の光軸と、前記スポットサイズ変換器部の有する前記共用層のコアの光軸とを、一致させる、付記１６記載の光集積回路の製造方法。
（付記１８）
前記スポットサイズ変換器部に、光の伝搬方向に対して幅もしくは厚さが単調に増減する前記コア層によるテーパ状のコアを設ける、付記１３から１７の内の1項記載の光集積回路の製造方法。
（付記１９）
前記スポットサイズ変換器部に、前記テーパ状のコアの上に前記共用層によるコアを設ける、付記１８記載の光集積回路の製造方法。
（付記２０）
前記スポットサイズ変換器部に、前記テーパ状のコアの上に前記共用層によるスラブ導波路を設ける、付記１８記載の光集積回路の製造方法。
（付記２１）
前記能動部を、変調器もしくは受光器とする、付記１３から２０の内の１項記載の光集積回路の製造方法。
（付記２２）
前記基板をＳｉとする、付記１３から２１の内の１項記載の光集積回路の製造方法。
（付記２３）
前記共用層をＳｉＯ２よりも屈折率の高いＳｉＯＸ、ＳｉＯＮ、ＨｆＯ２から選択される少なくとも一つとし、前記下部クラッド層および前記上部クラッド層をＳｉＯ２とし、前記コア層をＳｉとする、付記１３から２２の内の１項記載の光集積回路の製造方法。
（付記１）
基板上に設けられた光集積回路において、
光源と、前記光源から出力する光のスポットサイズを変換するスポットサイズ変換器部と、前記スポットサイズ変換器部に接続する導波路部と、前記導波路部に接続する能動部とを有し、
前記基板上に、下部クラッド層、コア層、共用層、上クラッド層を順次積層し、
前記共用層の屈折率は、前記下部クラッド層および前記上部クラッド層の屈折率よりも大きく、前記コア層の屈折率よりも小さく、
前記スポットサイズ変換器部と前記導波路部と前記能動部とは、前記共用層を有する、光集積回路。
（付記２）
前記共用層は、それぞれ、前記スポットサイズ変換器部のコア、前記導波路部の上クラッド、前記能動部の層間絶縁層である、付記１記載の光集積回路。
（付記３）
基板上に設けられた光集積回路において、
光源と、前記光源から出力する光のスポットサイズを変換するスポットサイズ変換器部と、前記スポットサイズ変換器部に接続する導波路部と、前記導波路部に接続する能動部とを有し、
前記基板上に共用層を有し、前記共有層は、前記スポットサイズ変換器部のコアとして、前記導波路部の上クラッドとして、前記能動部の層間絶縁層として、それぞれ機能する、光集積回路。
（付記４）
前記共用層は、前記スポットサイズ変換器部と前記導波路部と前記能動部とにわたり連続して存在する、付記１から３の内の1項記載の光集積回路。
（付記５）
前記光源は、半導体レーザである、付記１から４の内の1項記載の光集積回路。
（付記６）
前記半導体レーザの有する活性層の光軸と、前記スポットサイズ変換器部の有する前記共用層のコアの光軸とは、一致している、付記５記載の光集積回路。
（付記７）
前記スポットサイズ変換器部は、光の伝搬方向に対して幅もしくは厚さが単調に増減する前記コア層によるテーパ状のコアを有する、付記１または２項記載の光集積回路。
（付記８）
前記スポットサイズ変換器部は、前記テーパ状のコアの上に前記共用層によるコアを有する、付記７記載の光集積回路。
（付記９）
前記スポットサイズ変換器部は、前記テーパ状のコアの上に前記共用層によるスラブ導波路を有する、付記７記載の光集積回路。
（付記１０）
前記能動部は、変調器もしくは受光器である、付記１から９の内の1項記載の光集積回路。
（付記１１）
前記基板はＳｉを有する、付記１から１０の内の1項記載の光集積回路。
（付記１２）
前記共用層はＳｉＯ２よりも屈折率の高いＳｉＯＸ、ＳｉＯＮ、ＨｆＯ２から選択される少なくとも一つを、前記下部クラッド層および前記上部クラッド層はＳｉＯ２を、前記コア層はＳｉを、それぞれ有する、付記１または２の内の1項記載の光集積回路。
（付記１３）
基板上に、光源と、前記光源から出力する光のスポットサイズを変換するスポットサイズ変換器部と、前記スポットサイズ変換器部に接続する導波路部と、前記導波路部に接続する能動部と、を有する光集積回路の製造方法において、
前記基板上に、下部クラッド層、コア層、共用層、上クラッド層を順次積層し、
前記共用層の屈折率を、前記下部クラッド層および前記上部クラッド層の屈折率よりも大きくし、前記コア層の屈折率よりも小さくし、
前記共有層を前記スポットサイズ変換器部と前記導波路部と前記能動部とに設ける、光集積回路の製造方法。
（付記１４）
前記共用層を、前記スポットサイズ変換器部のコアとし、前記導波路部の上クラッドとし、前記能動部の層間絶縁層とする、付記１３記載の光集積回路の製造方法。
（付記１５）
前記共用層を、前記スポットサイズ変換器部と前記導波路部と前記能動部とにわたり連続的に設ける、付記１３または１４記載の光集積回路の製造方法。
（付記１６）
前記光源を、半導体レーザとする、付記１３から１５の内の1項記載の光集積回路の製造方法。
（付記１７）
前記半導体レーザの有する活性層の光軸と、前記スポットサイズ変換器部の有する前記共用層のコアの光軸とを、一致させる、付記１６記載の光集積回路の製造方法。
（付記１８）
前記スポットサイズ変換器部に、光の伝搬方向に対して幅もしくは厚さが単調に増減する前記コア層によるテーパ状のコアを設ける、付記１３から１７の内の1項記載の光集積回路の製造方法。
（付記１９）
前記スポットサイズ変換器部に、前記テーパ状のコアの上に前記共用層によるコアを設ける、付記１８記載の光集積回路の製造方法。
（付記２０）
前記スポットサイズ変換器部に、前記テーパ状のコアの上に前記共用層によるスラブ導波路を設ける、付記１８記載の光集積回路の製造方法。
（付記２１）
前記能動部を、変調器もしくは受光器とする、付記１３から２０の内の１項記載の光集積回路の製造方法。
（付記２２）
前記基板をＳｉとする、付記１３から２１の内の１項記載の光集積回路の製造方法。
（付記２３）
前記共用層をＳｉＯ２よりも屈折率の高いＳｉＯＸ、ＳｉＯＮ、ＨｆＯ２から選択される少なくとも一つとし、前記下部クラッド層および前記上部クラッド層をＳｉＯ２とし、前記コア層をＳｉとする、付記１３から２２の内の１項記載の光集積回路の製造方法。
１、１ａ、１ｂ 光集積回路
１１ 光源
１２ スポットサイズ変換器部
１３ 導波路部
１４ 能動部
２ 基板
３ 下クラッド層
４ コア層
４１ 導波路コア
４２ 導波路テーパコア
５ 共用層
５１ 導波路コア
６ 上クラッド層
７ 電極保護層
８１ 発光素子搭載部
８１１ 台座
８１２ はんだ
８１３ 下部電極
８２ スポットサイズ変換器部
８３、８５ 導波路部
８４ 変調器部
８４１、８４２ 上部電極
８６ 受光器部
８６１ 吸収層
８６２、８６３ 上部電極
９ 発光素子
９１ 活性層
９２ 発光素子電極
１１ 光源
１２ スポットサイズ変換器部
１３ 導波路部
１４ 能動部
２ 基板
３ 下クラッド層
４ コア層
４１ 導波路コア
４２ 導波路テーパコア
５ 共用層
５１ 導波路コア
６ 上クラッド層
７ 電極保護層
８１ 発光素子搭載部
８１１ 台座
８１２ はんだ
８１３ 下部電極
８２ スポットサイズ変換器部
８３、８５ 導波路部
８４ 変調器部
８４１、８４２ 上部電極
８６ 受光器部
８６１ 吸収層
８６２、８６３ 上部電極
９ 発光素子
９１ 活性層
９２ 発光素子電極
Claims (10)
- 基板上に設けられた光集積回路において、
光源と、前記光源から出力する光のスポットサイズを変換するスポットサイズ変換器部と、前記スポットサイズ変換器部に接続する導波路部と、前記導波路部に接続する能動部とを有し、
前記基板上に、下部クラッド層、コア層、共用層、上クラッド層を順次積層し、
前記共用層の屈折率は、前記下部クラッド層および前記上部クラッド層の屈折率よりも大きく、前記コア層の屈折率よりも小さく、
前記スポットサイズ変換器部と前記導波路部と前記能動部とは、前記共用層を有する、光集積回路。 - 前記共用層は、それぞれ、前記スポットサイズ変換器部のコア、前記導波路部の上クラッド、前記能動部の層間絶縁層である、請求項１記載の光集積回路。
- 基板上に設けられた光集積回路において、
光源と、前記光源から出力する光のスポットサイズを変換するスポットサイズ変換器部と、前記スポットサイズ変換器部に接続する導波路部と、前記導波路部に接続する能動部とを有し、
前記基板上に共用層を有し、前記共有層は、前記スポットサイズ変換器部のコアとして、前記導波路部の上クラッドとして、前記能動部の層間絶縁層として、それぞれ機能する、光集積回路。 - 前記共用層は、前記スポットサイズ変換器部と前記導波路部と前記能動部とにわたり連続して存在する、請求項１から３の内の1項記載の光集積回路。
- 前記スポットサイズ変換器部は、光の伝搬方向に対して幅もしくは厚さが単調に増減する前記コア層によるテーパ状のコアを有する、請求項１または２項記載の光集積回路。
- 前記スポットサイズ変換器部は、前記テーパ状のコアの上に、前記共用層によるコア、もしくは、前記共用層によるスラブ導波路を有する、請求項５記載の光集積回路。
- 前記共用層はＳｉＯ２よりも屈折率の高いＳｉＯＸ、ＳｉＯＮ、ＨｆＯ２から選択される少なくとも一つを、前記下部クラッド層および前記上部クラッド層はＳｉＯ２を、前記コア層はＳｉを、それぞれ有する、請求項１または２の内の1項記載の光集積回路。
- 基板上に、光源と、前記光源から出力する光のスポットサイズを変換するスポットサイズ変換器部と、前記スポットサイズ変換器部に接続する導波路部と、前記導波路部に接続する能動部と、を有する光集積回路の製造方法において、
前記基板上に、下部クラッド層、コア層、共用層、上クラッド層を順次積層し、
前記共用層の屈折率を、前記下部クラッド層および前記上部クラッド層の屈折率よりも大きくし、前記コア層の屈折率よりも小さくし、
前記共有層を前記スポットサイズ変換器部と前記導波路部と前記能動部とに設ける、光集積回路の製造方法。 - 前記共用層を、前記スポットサイズ変換器部のコアとし、前記導波路部の上クラッドとし、前記能動部の層間絶縁層とする、請求項８記載の光集積回路の製造方法。
- 前記共用層を、前記スポットサイズ変換器部と前記導波路部と前記能動部とにわたり連続的に設ける、請求項８または９記載の光集積回路の製造方法。
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