光波導晶片及其製造方法
2023-11-10 23:36:37
專利名稱：光波導晶片及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種光波導晶片及其製造方法。
背景技術：
為了分波或結合行進在光纖維等等光傳輸介質中的光，而使用光 波導晶片。例如，埋入型光波導晶片，是在由Si等構成的基板上具有 由對光進行波導的芯和覆蓋該芯的覆蓋層(dad)所構成的聚合物制光 波導層。這種光波導晶片的製造方法如下。首先，在Si晶圓上形成下 部覆蓋層。然後，在下部覆蓋層上，利用光刻(photolithograph)或蝕 刻技術等，以任意平面形狀形成折射率比該下部覆蓋層高的芯層。接 著，以覆蓋芯層的方式形成上部覆蓋層。然後沿規定線將形成有下部 覆蓋層、芯層及上部覆蓋層的Si晶圓切斷為晶片狀，由此得到光波導 心片。
作為如上所述的光波導晶片的製造方法中的、用於將Si晶圓切斷 為晶片(chip)狀的技術，具有例如專利文獻1所公開的光波導晶片的 製造方法。圖1為用於說明該方法的圖。該方法是，在晶圓狀的基板 101上形成光波導路102後，利用切割刀(dicing blade) 103切削光波 導路102及基板101的一部分。通過該切削形成光波導路102端面 102a，同時，在基板101上形成具有與光波導路102的端面102a同一 面的側面的階梯部101b。專利文獻1中指出因切削基板101所產生 的磨粒，在基板101與切割刀103之間被細小地粉碎而成為細小顆粒， 因而起到研磨光波導路端面102的作用。另外，專利文獻1中還指出 當切割刀103以全切割(fUllcut)(在厚度方向上全面切割基板)來切 割基板時，其與使切割刀103以半切割(halfcut)(在厚度方向上剩餘基板而對一部分進行切割)來切割的情況相比，將產生較大的碎屑(缺 口)，由此將傷及光波導路端面，使得光波導路變得容易剝離。因此， 專利文獻1的製造方法，利用切割刀103的基板切割深度來控制砂輪 粒的研磨作用，以形成良好的光波導路端面。
專利文獻1日本專利公開平11-337757號公報
發明內容
本發明人等經過對公知光波導晶片的製造方法進行研究的結果， 發現了以下的課題。g卩，專利文獻1所公開的以往的光波導晶片的制 造方法中，當通過切割來切斷由例如Si的較為堅硬材料構成的晶圓時， 將在晶圓的切斷面產生碎屑。由於晶圓的碎屑，而存在使光波導層從 晶圓表面剝離的問題。在此，圖2中在區域(a)，是在切割表面上形 成有由聚合物所構成的光波導層105的矽晶圓104時，顯示光波導層 105剝離時狀況的外觀照片。另外，圖2中的區域(b)，是區域(a) 所示矽晶圓104及光波導層105的剖開面照片。如圖2的各照片所示， 可知當根據公知切割方法切割晶圓104時，因碎屑而導致光波導層105 從晶圓104表面剝離的情況。
本發明為解決上述課題而完成，其目的在於，提供一種具有可有 效地避免或抑制切斷晶圓時的光波導層的剝離的構造的光波導晶片及 其製造方法。
本發明的光波導晶片，其具備具有主表面的基板；及形成在基 板主表面上的、具有波導光的芯部的光波導層。尤其是，為解決上述 課題，該光波導晶片將光波導層側面的至少一部分，位於距離主表面 邊緣僅為規定距離的該主表面的中央側。
在具有這種構造的光波導晶片中，光波導層側面的至少一部分位 於與含有主表面邊緣的基板側面相比靠近該主表面的中央側，因此在 將形成有光波導層的晶圓切斷為晶片單元時，即使在主表面邊緣(即， 晶圓的切斷部分)產生由碎屑造成的缺口或破裂，也難以影響到光波 導層。因此，根據本發明的光波導晶片，可有效地避免或抑制切斷晶 圓時的光波導層的剝離。在本發明的光波導晶片中，基板主表面的周邊區域也可未由光波 導層覆蓋。在此情況下，在光波導晶片中，與主表面接觸的光波導路 的接觸區域面積，與主表面全體的面積相比更小。在這種光波導晶片 中，沿著主表面邊緣存在未被光波導層覆蓋的區域，在將形成有光波 導層的晶圓切斷為晶片單元時，可有效地減小碎屑造成的對光波導層 的影響，可較好地避免或抑制切斷晶圓時的光波導層的剝離。
具有上述構造的光波導晶片，在其一部分應成為基板的晶圓上形 成具有波導光的芯部的光波導層，除去覆蓋晶圓表面中包含切斷預定 線的區域的光波導層的一部分，然後以沿著切斷預定線分割該區域的 方式切斷晶圓而形成。如上所述製造的光波導晶片，在晶圓切斷時， 以分割除去主表面上的部分光波導層的區域的方式切斷晶圓，因此可 有效地減小碎屑所造成對光波導層的影響，可較好地避免或抑制切斷 晶圓時的光波導層的剝離。
在本發明的光波導晶片中，從與芯部的光入出射端一致的光波導 層側面至主表面邊緣的最短距離，優選為小於從光波導層的其他側面 至主表面邊緣的最短距離要小。根據該構成，在接合芯部的光入出射 端與光纖維等的光學零件時，可縮短與基板側面當接的光學零件側面 和光入出射端的距離，可有效地減小結合損失。另外，在由小鑷子等 夾住光波導晶片時，抓住沿著離主表面邊緣的寬度較大的區域的基板 側面，因此可防止光波導層的損傷。
而且，在本發明的光波導晶片中，光波導層可具有位於基板的包 含主表面邊緣的外周區域上，且與光波導層中央部分相比更薄的薄膜 部分。在此情況下，光波導層具有與包含主表面邊緣的基板側面一致 的側面；及位於僅距離主表面邊緣為規定距離的該主表面中央側的側 面。本發明人等發現切斷晶圓時的切斷部分附近的光波導層越薄，則 在切斷晶圓時，光波導層越不易從晶圓表面剝離。因此根據該光波導 晶片，利用光波導層的薄膜部分覆蓋接合於主表面邊緣的區域，在將 形成有光波導層的晶圓切斷為晶片單元時，可較好地避免或抑制碎屑 所造成的光波導層的剝離。
具有上述構造的光波導晶片，在晶圓上形成具有對光進行導波的 芯部的光波導層，在覆蓋晶圓表面中的包含切斷預定線的區域的光波導層的一部分上，形成與該光波導層的其它部分相比更薄的薄膜部分， 然後以沿著切斷預定線而分割該薄膜部分的方式切斷晶圓而形成。根 據如上所述製造的光波導晶片，在切斷晶圓時，以分割薄膜部分的方 式切斷晶圓，因此可較好地避免或抑制碎屑所造成光波導層的剝離。
在具有上述構造的光波導晶片中，薄膜部分的厚度優選與芯部和 主表面的間隔相比更小。利用如上述般設定薄膜部分的厚度，可更有 效地避免或抑制碎屑所造成光波導層的剝離。而且，在本說明書中， 芯部與主表面的間隔和薄膜部分厚度的關係是指，光波導晶片的任意 剖面中芯部與主表面的間隔和薄膜部分厚度的關係。
在本發明的光波導晶片中，位於與芯部的光入出射端一致的光波 導層側面與主表面邊緣間的薄膜部分寬度，優選與位於光波導層其它 側面與主表面邊緣間的薄膜部分寬度相比更小。根據該構成，在連接 芯部的光入出射端與光纖維等的光學零件時，可縮短與基板側面當接 的光學零件側面和光入出射端的距離，可有效地減小結合損失。另外， 在利用小鑷子等夾住光波導晶片時，抓住沿著離主表面邊緣的寬度較 大的薄膜部分的基板側面，因此可有效地防止光波導層的損傷。
而且，在本發明的光波導晶片中，光波導層優選包含聚合體。在 光波導層包含聚合體的情況下，由於光波導層與基板相比變得更軟， 因此在切斷晶圓時，容易因碎屑而造成光波導層的剝離。與此相對， 根據具有上述構造的本發明的光波導晶片，即使在光波導層包含聚合 體的情況，仍可較好地避免或抑制光波導層的剝離。
另外，本發明的光波導晶片的製造方法，其具有沿著切斷預定 線，對形成有具有對光進行導波的芯部的光波導層的晶圓進行切斷的 切斷工序。尤其是，該切斷工序包含除去覆蓋晶圓表面中的包含切 斷預定線的區域的光波導層的至少一部分的工序；和以沿著切斷預定 線分割該區域的方式切斷晶圓的工序。
在該製造方法中，在切斷晶圓時，以分割除去晶圓表面的光波導 層的至少一部分的區域的方式切斷晶圓，所以此時即使產生由碎屑造 成的缺口或破裂，也難以影響光波導層。因此，根據本發明的光波導 晶片的製造方法，可有效避免或抑制切斷晶圓時光波導層的剝離。而且，本發明的各實施例，可由以下詳細說明和附圖而充分地理 解。然而這些實施例僅提供例示，並非用來對本發明加以限制。
另外，以下的詳細說明中可了解本發明的進一步的應用範圍。但 是，詳細說明及特定事例，用於顯示本發明的優選實施例，但僅為例 示而已，顯而易見，本技術領域從業人員可從下述詳細說明在本發明 的技術思想和範圍內進行多種變化和改良。
發明效果
根據本發明的光波導晶片及其製造方法，可有效地避免或抑制切 斷晶圓時光波導層的剝離。
圖1為以往的光波導晶片的製造方法的說明圖。
圖2為顯示利用以往方法切割表面上形成有由聚合物構成的光波 導層的矽晶圓時的光波導層狀態的照片。
圖3為本發明的光波導晶片的第1實施例的構成圖。 圖4為第1實施例的光波導晶片的基板主表面的平面圖。 圖5為用於光波導晶片的製造的晶圓製品的平面圖。
圖6為顯示圖5所示晶圓製品的in-iii剖面的放大剖面圖。
圖7為製造第1實施例的光波導晶片一個實例的說明圖(其一)。
圖8為製造第1實施例的光波導晶片一個實例的說明圖(其二)。
圖9為製造第1實施例的光波導晶片的另一例的說明圖。
圖10為第1實施例的光波導晶片的效果的說明圖(其一)。
圖11為第1實施例的光波導晶片的效果的說明圖(其二)。
圖12為第1實施例的光波導晶片的效果的說明圖(其三)。
圖13為第1實施例的光波導晶片的變形例的構成圖。
圖14為本發明的光波導晶片的第2實施例的構成圖。
圖15為第2實施例的光波導晶片的側面附近的構造圖。
圖16為製造第2實施例的光波導晶片一個實例的說明圖(其一)。
圖17為製造第2實施例的光波導晶片一個實例的說明圖(其二)。
圖18為製造第2實施例的光波導晶片的另一例的說明圖。圖19為從斜上方將第2實施例攝影的光波導晶片的外觀局部的照片。
圖20為放大圖19所示照片局部的照片。
圖21為從上方將第2實施例攝影的光波導晶片的外觀局部的照片。
圖22為從側面將第2實施例攝影的光波導晶片的外觀局部的照片。
圖23為第2實施例的光波導晶片的變形例的構成圖。 符號說明
1、 la lc 光波導晶片 3基板 4晶圓
5、 8、 11、 13 光波導層
6、 14、 15、 17覆蓋層
7、 9、 18 芯部 10 晶圓製品
llc、 13c、 51薄膜部分
19 覆蓋層
19a下部覆蓋層 19b上部覆蓋層
20 光波導層 61 64切割刀 66 離子
具體實施例方式
以下，參照圖3 23詳細說明本發明的光波導晶片及其製造方法。 而且，附圖的說明中，對相同構成元件則賦予相同元件符號，並省略 重複說明。另外，也可根據需要參照上述的圖l及圖2。
第1實施例
首先，說明本發明的光波導晶片及其製造方法的第1實施例。圖3 為本發明的光波導晶片的第1實施例的構成圖，在區域(a)中顯示第
81實施例的光波導晶片的平面圖中，在區域(b)中顯示相當於區域(a) 的光波導晶片1的I - I剖面的剖面圖。另外，圖3中的區域(c)顯示
相當於區域(a)的光波導晶片i的n-n剖面的剖面圖。而且，n-n
剖面是沿著光波導晶片1所具有的芯部7進行設定的。另外，圖4為 第1實施例的光波導晶片1的基板3主表面3a的平面圖。而且，該第 1實施例的光波導晶片1，即是所謂埋入型光波導晶片。
參照圖3中的區域(a) (c)及圖4，第1實施例的光波導晶片 1具有基板3及光波導層5。基板3可使用如矽、石英、玻璃環氧樹脂 (glass epoxy)、陶瓷、聚醯亞胺等的材料來形成。基板3具有矩形平 面形狀，具有主表面3a、 一對側面3b及另一對側面3c。如圖4所示， 主表面3a具有鄰接於主表面3a邊緣的區域3e;和佔據主表面3a上的 該區域3e以外區域的區域3d。在第l實施例中，區域3e設定為包圍 區域3d。
光波導層5設置在基板3的主表面3a的區域3d上。也就是，光 波導層5設置在基板3的主表面3a上的區域3e以外的區域上，區域 3e未由光波導層5覆蓋。光波導層5成形為具有一對側面5a及另一對 側面5b的矩形狀。通過將光波導層5設置在區域3e以外的區域上， 使側面5a及側面5b分別位於與基板3的對應側面3b及3c相比更靠 近基板3的中央處的位置上。換言之，側面5a及側面5b設置在分別 從基板3的側面3b及3c退後的位置。
光波導層5具有覆蓋層6及折射率大於覆蓋層6的芯(core)部7。 覆蓋層6以層狀形成在基板3的主表面3a的區域3d上，芯部7形成 在覆蓋層6內部。芯部7具有連結光波導層5的一對側面5a間的Y字 形的平面形狀。另外， 一對側面5a中的一個側面5a發揮光入出射端 7a的功能，另一側面5a發揮兩個光入出射端7b及7c的功能。芯部7 可使從光入出射端7a入射的光分叉，並將分叉的光從光入出射端7b 及7c分別射出。另外，芯部7可使從光入出射端7b及7c分別射入的 光結合，並使該被結合的光從光入出射端7a出射。
在此，在連接於主表面3a的邊緣的區域3e中，將沿與芯部7的 光入出射端7a 7c —致的光波導層5的側面5a延伸的部分的寬度L。 設定為小於沿另一側面5b延伸的部分的寬度L2。換言之，將與芯部7的光入出射端7a 7c —致的光波導層5的側面5a的相對於基板3的側 面3b所退後的寬度L,，設定為小於另一側面5b的相對於側面3c所退
後的寬度L2。
作為構成光波導層5的材料可列舉有，以聚醯亞胺、苯並環丁烯 (benzocyclobutene)樹脂、矽酮(silicone)、聚甲基丙烯酸甲酯 (polymethylmethacrylate) (PMMA)、環氧樹月旨(epoxy)、丙烯酸 酯(acrylate)等為主劑的有機系的聚合體(聚合物)；或石英、LiNb03、 LiTa03、 ZnO、 Nb205、 Ta205、 Si3N4、 YIG (Y3Fe5012)等的無機系材 料。而且，上述有機系材料也可包含將例示各材料的C-H基的H取代 為氟或氘的材料等。
下面，將參照圖5 圖8說明第1實施例的光波導晶片1的製造方 法。圖5為用於光波導晶片1的製造的晶圓製品10的平面圖，圖6為
顯示圖5所示晶圓製品io的m-ni剖面的放大剖面圖。而且，圖6顯示
沿光波導層20所含芯部18的長度方向上的剖面。參照圖5，在晶圓制 品10假設有切斷預定線A。該切斷預定線A是將晶圓製品10切斷為 晶片狀而製造的光波導晶片彼此的界線，是在晶圓製品IO上假設的假定線。
另外，參照圖6，晶圓製品10具有由矽等構成的晶圓4。在晶圓4 的主表面4a上假設沿切斷預定線A延伸的區域4b。晶圓製品10具有 形成在晶圓4的主表面4a上的光波導層20。光波導層20具有芯部18 及覆蓋層19。晶圓製品10的製造方法如下。首先，在洗淨晶圓4的主 表面4a後，在主表面4a上層疊作為覆蓋層19的一部分的下部覆蓋層 19a。下部覆蓋層19a的材料使用上述有機系的聚合體或無機系材料。 在下部覆蓋層19a上層疊折射率高於下部覆蓋層19a要高的芯層，利 用光刻或蝕刻法等，將芯層曝光、顯像、蝕刻為任意形狀(本實施例 中為Y字形)，由此形成芯部18。最後，以覆蓋芯部18及下部覆蓋 層19a的方式層疊由相同於下部覆蓋層19a的材料所構成的上部覆蓋 層19b。從而完成晶圓製品IO。而且，在由聚合體構成光波導層20的 情況下，為防止空隙(空洞)混入，優選將光波導層20形成為較厚。
首先，在上部覆蓋層19b上，如圖7中的區域(a)所示，形成掩 膜(mask) 41。掩膜除一般的光致抗蝕劑(photo resist)或具有耐02的抗蝕劑(resist)夕卜，也可為鋁等的金屬薄膜。如圖7中的區域(b) 所示，在下部覆蓋層19a上，利用切割刀61形成具有底的槽55。此時， 槽55底面位於晶圓4的主表面4a的區域4b上，且使其槽55底面的 寬度與區域4b的寬度大致相同而形成槽55。因此，作為切割刀61， 可以使用與主表面4a的區域4b的寬度相對應的厚度的。或是，也可 使用圖7中的區域(c)所示薄切割刀62。在此情況下，通過使切割刀 62在區域4b的寬度方向上移動，並重複進行切割，以形成具有與區域 4b的寬度相對應寬度的槽55。
下部覆蓋層19a中的殘留在槽55底部的部分(g卩，下部覆蓋層19a 中的沒有被掩膜41所覆蓋的部分)，如圖7中的區域(d)所示，如 可通過，從晶圓4的主表面4a側由反應性氣體的放電所引發的離子66 產生衝擊的反應性離子蝕刻等的乾式蝕刻來除去。如上所述，沿著切 斷預定線A形成使光波導層20分離的槽53，形成具有側面5a及5b 且包含芯部7及覆蓋層6的光波導層5。另外，此時形成有芯部7的光 入出射端7a 7c。通過形成使光波導層5分離的槽53，以使晶圓4的 主表面4a中的沿著切斷預定線A的區域4b曝露。
接著，如圖8中的區域(a)所示，使用與切割刀61相比較薄的 切割刀63來切斷晶圓4。此時，以沿著切斷預定線A分割該主表面4a 的區域4b的方式來切斷晶圓4。或者，也可使用如圖8中的區域(b) 及(c)所示更薄的切割刀64進行晶圓4的切斷。在此情況下，在切 斷晶圓4後(參照圖8中的區域(b))，通過使切割刀64在區域4b 的寬度方向上移動的同時，重複進行晶圓4的切斷，由此將區域4b分 割為任意的寬度(參照圖8中的區域(c))。如上所述，沿著切斷預 定線A (參照圖5)切斷晶圓4，如圖8中的區域(d)所示，形成具 有側面3b及3c的基板3。經過以上的工序，完成具有基板3及光波導 層5的光波導晶片1。而且，通過分割，使區域4b成為光波導晶片1 中的主表面3a的區域3e。另外，在主表面3a中由光波導層5覆蓋的 區域成為區域3d。
在此，使用圖9中所示區域(a) (c)，說明光波導晶片1的 另--製造方法。在此說明的工序，是對應於上述製造方法的圖7中的 區域(a) (d)所示工序，而其它工序部分則與上述製造方法相同。
li首先，利用與上述製造方法相同的方法，準備在晶圓4上具有光
波導層20的晶圓製品。然後，在上部覆蓋層19b上，如圖9中的區域 (a)所示，形成掩膜41。接著，如圖9中的區域(b)所示，除去位 於晶圓4的主表面4a的區域4b上的掩膜41部分，在掩膜41上形成 開口 41a。此時，形成開口 41a，並使其寬度為與區域4b的寬度大致相同。
光波導層20中未被掩膜41覆蓋的部分(即，與開口 41a對應的 部分)，如圖9中的區域(c)所示，如可通過，從晶圓4的主表面4a 側由反應性氣體的放電所引發的離子66產生衝擊的反應性離子蝕刻等 的乾式蝕刻來除去。如上所述，形成使光波導層20分離的槽53，形成 具有側面5a及5b且包含芯部7及覆蓋層6的光波導層5。此時，形成 有芯部7的光入出射端7a 7c。另外，使得沿著晶圓4的主表面4a的 切斷預定線A的區域4b曝露。
此後，利用與前面說明的製造方法相同的工序(參照圖8中的區 域(a) (d))，完成具有基板3及光波導層5的光波導晶片1。
下面，將說明第1實施例的光波導晶片1的效果。本發明人在將 形成有光波導層的晶圓切斷為晶片時，面臨使光波導層從晶圓剝離的 現象。並且，經過對該現象進行研究發現，切割晶圓時的切削深度越 深，則光波導層的剝離變得越為明顯。而且經進一步的研究發現，由 晶圓的碎屑產生的碎片將光波導層頂起，使得光波導層從晶圓剝離。
於此相對，在第1實施例的光波導晶片1中，光波導層5的側面 5a及5b，是分別設置在與基板3側面3b及3c相比更靠近基板3的中 央側。由此，在將形成有光波導層5的晶圓4切斷為晶片單元時(參 照圖8中的區域(a) (c))，即使在主表面3a邊緣(即，晶圓4 的切斷部分)產生由碎屑造成的缺口或破裂，也難以影響到光波導層5。 因此，利用該光波導晶片l，可有效地避免或抑制切斷晶圓4時的光波 導層5的剝離。
在此，圖10是光波導晶片1的另一效果的說明圖。光波導晶片1 中，通過將側面5a及5b分別設置在與側面3b及3c相比更靠近晶片 中央處，來使側面5a及5b的橫向空間發揮蓄積粘合劑的功能。艮口， 如圖10中的區域(a)所示，在使由芯部73及覆蓋層75構成的光纖維71等的光學零件與光波導晶片1相結合時，在光纖維71的端面71a 與基板3的側面3b當接的狀態下，通過使透光性粘合劑77流入在端 面71a與光波導層5的側面5a之間所形成的空間內，可使光纖維71 與光波導晶片l良好地結合。另外，通過使粘合劑77的折射率設為光 纖維71的芯部73的折射率和光波導層5的芯部7的折射率之間的值， 以減小光纖維71與光波導晶片1間的結合損失。
而且，在使光波導層側面與基板側面一致(處於相同面內)的情 況下，存在如下問題，即，粘合劑77無法介入光纖維71的芯部73與 光波導層的芯部之間(參照圖IO中的區域(b))，或是，粘合劑77 無法蓄積在光纖維71的芯部73與光波導層的芯部之間，而產生從下 方溢出(參照圖10中的區域(c))的不利狀況。與此相對，根據本 光波導晶片l，不會產生這種不利情況，而可較好地使光纖維71與光 波導晶片l相結合。
圖11是用於對光波導晶片1的另一效果進行說明的部分剖面圖。 在光波導晶片1中，通過使側面5a及5b分別設置在與側面3b及3c 相比更靠近晶片中央處，在以小鑷子65等處理該光波導晶片1時，可 防止光波導層5的損傷。在以小鑷子65等夾住光波導晶片1時，多數 情況是小鑷子65傾斜與光波導晶片1的側面相接觸。此時，在光波導 層側面與晶片側面一致的情況下，如圖11中的區域(b)所示，小鑷 子65直接與光波導層相接觸，而存在產生光波導層損壞的問題。與此 相對，根據第1實施例的光波導晶片1，如圖11中的區域(a)所示， n丁防止光波導層5與小鑷子65的接觸。因此根據該光波導晶片1，在 操作該光波導晶片1時，可防止光波導層5的損傷。
而且，在第l實施例中，在主表面3a上存在有未被光波導層5覆 蓋的區域3e，並與主表面3a的邊緣接觸。由此，在將形成有光波導層 5的晶圓4切斷為晶片單元時，可有效地減小由主表面3a邊緣，即晶 圓4的主表面4a的切斷部分上的碎屑所造成的對光波導層5的影響， 可較好地避免或抑制切斷晶圓4時光波導層5的剝離。
在第1實施例的光波導晶片1及其製造方法中，在切斷形成有光 波導層5的晶圓4時，是以分割除去了表面4a的光波導層5的區域4b 的方式來切斷晶圓4。因此，可有效地減小由晶圓4的碎屑所造成的對
13光波導層5的影響，可較好地避免或抑制切斷晶圓4時光波導層5的剝離。
而且，在第l實施例中，優選為，光波導晶片l，使基板3主表面 3a中的未被光波導層5覆蓋的區域3e中，沿具有芯部7的光入出射端 7a 7c的光波導層5的側面5a的區域3e的距離主表面3a邊緣的寬度 LP小於沿光波導層5的另一側面5b的區域3e的距離主表面3a邊緣 的寬度U。圖12是用於說明寬度"小於寬度L2的效果的圖。在沿光 波導層5的側面5a的區域3e的寬度L,較大的情況下，如圖12中的區 域(b)所示，光纖維71的芯部73的端面73a與光波導層5的芯部7 的光入出射端7a (或7b、 7c)的距離增大，使得來自光纖維71的光 達到入射至光入出射端7a為止時擴大。因此，造成光纖維71與光波 導層5間的結合損失增大。與此相對，第1實施例的光波導晶片1中， 如圖12中的區域(a)所示，通過使沿光波導層5的側面5a的區域3e 的寬度L,設定為較小，因此可減小芯部73的端面73a與芯部7的光入 出射端7a (或7b、 7c)的距離，並減小結合損失。
通過使區域3e的寬度L,設定為小於寬度L2，可獲得如下的效果。 即，如圖11所示，在由小鑷子65等夾住光波導晶片1時，抓住沿具 有較大寬度L2的區域3e的基板3側面3c，由此，可有效地防止光波 導層5的損傷。
在第1實施例中，光波導層5也可以是包含聚合體而構成。在公 知的光波導晶片(例如參照圖2)中，在光波導層包含聚合體的情況下， 由於光波導層比基板相比較軟，因此，在切斷晶圓時，容易因碎屑而 造成光波導層的剝離。另外，在層疊上部覆蓋層時，為防止空隙(空 洞)混入芯部的分叉部分等的狹小部分等內，優選較厚地層疊上部覆 蓋層，但其結果造成在切斷晶圓時更容易由碎屑引起光波導層的剝離。 與此相對，根據第1實施例的光波導晶片1，即使在光波導層5包含聚 合體的情況下，仍可較好地避免或抑制光波導層5的剝離。
變形例
圖13為第1實施例的光波導晶片的變形例的構成圖，區域(a) 顯示第1實施例的光波導晶片la的變形例的平面圖，區域(b)顯示 相當於區域(a)中的光波導晶片la的IV-IV剖面的剖面圖，另外，區
14域(c)顯示相當於區域(a)中的光波導晶片la的V-V剖面的剖面圖。 而且，V-V剖面是沿著光波導晶片la所具有的芯部9而設定的。該變 形例的光波導晶片la與第1實施例的光波導晶片1，在光波導層的形 狀上存在差異。即，第1實施例的光波導層5為埋入型，與此相對， 該變形例的光波導層8則為隆起型。而且，該變形例的基板3的構成 與第1實施例的基板3的構成相同。
參照圖13中的區域(a) (c)，該變形例的光波導層8，使用 與第1實施例的光波導層5相同的材料設置在主表面3a的區域3d上。 即，光波導層8設置在基板3的主表面3a的區域3e以外的區域上， 區域3e未被光波導層8覆蓋。光波導層8，其平面形狀為矩形形狀， 具有一對側面8a及另一對側面8b。光波導層8的側面8a及側面8b分 別設置在與基板3的側面3b及3c相比更靠近基板3的中央處。另外， 光波導層8具有芯部9及覆蓋部15。覆蓋部15以層狀形成在區域3d 上。另外，芯部9設置在覆蓋部15的表面15a上。芯部9具有連結光 波導層8的一對側面8a間的Y字形的平面形狀， 一對側面8a中的一 側面8a具有光入出射端9a，另一側面8a具有2個光入出射端％及9c。
該變形例的光波導晶片la，與第1實施例的光波導晶片1相同， 具有如下的效果。即，在光波導晶片la中，通過使光波導層8的側面 8a及8b設置在與基板3側面3b及3c相比更靠近基板3的中央側，並 存在未被光波導層8覆蓋的區域3e且與主表面3a邊緣連接，由此， 在將形成有光波導層8的晶圓切斷為晶片單元時，即使在主表面3a邊 緣產生由碎屑造成的缺口或破裂，也難以影響到光波導層8。因此，根 據該變形例的光波導晶片la，可有效地避免或抑制切斷晶圓時光波導 層8的剝離。因此，光波導層側面設置在基板的中央側的構成，並不 限於埋入型的光波導晶片1，也可應用於隆起型的光波導晶片la。另 外，光波導層側面設置在晶片中央側的構成，只要是具有在基板上形 成有光波導層的構造的光波導晶片，均可適用於其它型的光波導晶片。
第2實施例
其次，將說明本發明的光波導晶片及其製造方法的第2實施例。 圖14為本發明的光波導晶片的第2實施例的構成圖，區域(a)顯示 第2實施例的光波導晶片lb的平面圖，區域(b)顯示相當於區域(a)所示光波導晶片lb的VI-VI剖面的剖面圖。另外，區域(C)顯示相當
於區域(a)所示光波導晶片ib的vn-vn剖面的剖面圖。而且，vn-vii剖
面是沿著光波導晶片lb所具有的芯部7而設定的。另外，在該第2實施例中，基板3的構成與第1實施例的基板3的構成相同，因此參照已經說明的圖4來說明該第2實施例的構成。
參照圖14中的區域(a) (c)及圖4，第2實施例的光波導晶片lb具有基板3及光波導層11 。光波導層11設置在基板3的主表面3a上。光波導層ll，在主表面3a的區域3e上具有薄膜部分llc，薄膜部分llc的厚度成為與光波導層11的其它部分相比更薄。另外，光波導層11中設置在主表面3a的區域3d上的部分成形為具有一對側面11a及另--對側面llb的矩形狀。即，側面lla及側面llb分別位於與基板3的側面3b及3c相比更靠近基板3的中央處。換言之，側面lla及側面11b設置在分別從基板3的側面3b及3c退後的位置。
光波導層11具有覆蓋部17及折射率大於覆蓋部17的芯部7。覆蓋部17以層狀形成在基板3的主表面3a的區域3d上，同時，在區域3e上構成薄膜部分llc。另外，芯部7形成在覆蓋層17內部。有關芯部7的構成及形狀與第1實施例1的芯部7的構成及形狀相同，因此省略詳細說明。另外，對於構成光波導層11的材料也與第1實施例的光波導層5相同。
在此，圖15中的區域(a)是光波導層11的側面lla附近的放大剖面圖。另外，區域(b)為光波導層11的側面lib附近的放大剖面圖。參照圖15中的上述區域(a)及(b)，沿具有芯部7的光入出射端7a 7c的光波導層11的側面lla的薄膜部分llc的離主表面3a邊緣的寬度L3，設定為小於沿另一側面lib的薄膜部分llc的距離主表面3a邊緣的寬度L4。換言之，具有芯部7的光入出射端7a 7c的光波導層11的側面11a相對於基板3的側面3b退後的寬度L3，設定為小於另一側面llb的對側面3c退後的寬度L4。另外，薄膜部分llc的厚度t,設定為小於芯部7與基板3的間隔t2。換言之，薄膜部分llc的厚度成為與在光波導晶片lb的製造時層疊在基板3上的下部覆蓋層19a (參照圖6)相比較薄。作為薄膜部分llc的厚度t,的數值例，例如在芯部7與基板3的間隔為t2=20 50|^m時，優選為t,〈20pm。另外，更優選為在t^20 50iim時，為ti〈5pm。
接著，將參照圖16 圖18說明第2實施例的光波導晶片1的製造方法。而且，在第2實施例中，仍使用第1實施例中說明的晶圓製品10 (參照圖5及圖6)。
首先，如圖16中的區域(a)所示，在下部覆蓋層19a，利用切割刀61形成具有底的槽，而形成與下部覆蓋層19a更薄的薄膜部分51。此時，薄膜部分51位於晶圓4的主表面4a的區域4b上，並以薄膜部分51的寬度與區域4b的寬度大致相同的方式形成薄膜部分51。因此，作為切割刀61也可以使用與主表面4a的區域4b的寬度的厚度相對應的。或者，也可使用圖16中的區域(b)所示薄切割刀62。在此情況下，通過使切割刀62在區域4b的寬度方向上移動，同時重複進行切割，可形成具有於區域4b寬度相對應的寬度的薄膜部分51。
如圖17中的區域(a)所示，使用與上述切割刀61相比更薄的切割刀63來切斷晶圓4。此時，以沿著切斷預定線A對該薄膜部分51(參照圖16中的區域(a)及(b))進行切斷的方式切斷晶圓4。或是，可使用如圖17中的區域(b)及(c)所示的薄切割刀64來進行晶圓4的切斷。在此情況下，在切斷晶圓4後(參照圖17中的區域(b))，通過使切割刀64在區域4b的寬度方向上移動，同時重複進行晶圓4的切斷，可將薄膜部分51分割為任意的寬度(參照圖17中的區域(c))。如上所述，沿著切斷預定線A (參照圖5)切斷晶圓4，並完成具有基板3及光波導層11的光波導晶片lb。而且，通過分割，使薄膜部分51成為光波導晶片1的薄膜部分llc。
在此，參照圖18說明光波導晶片lb的另一製造方法。在此說明的工序，作為上述的製造方法，與圖16中的區域(a)或(b)所示工序相對應，對於其它工序部分與上述製造方法相同。
首先，如圖18中的區域(a)所示，在晶圓製品10的上部覆蓋層19b上形成掩膜41。接著，如圖18中的區域(b)所示，除去對應於晶圓4的主表面4a的區域4b上的掩膜41部分，在掩膜41上形成開口 41a。此時，形成開口 41a，並使其寬度成為與區域4b的寬度大致相同。光波導層20中未被掩膜41覆蓋的部分(即，對應開口41a的部分)，如圖18中的區域(c)所示，通過例如使由反應性氣體的放電所引發的離子66從晶圓4的主表面4a側進行衝擊的反應性離子蝕刻等乾式蝕刻除去，並達到下部覆蓋層19a的深度為止。如上所述，通過在下部覆蓋層19a形成具有底的槽，以形成與下部覆蓋層19a相比更薄的薄膜部分51。
此後，利用與上述說明的製造方法相同的工序(參照圖17中的區域(a) (c))，完成具有基板3及光波導層11的光波導晶片lb。
下面，說明第2實施例的光波導晶片lb的效果。第2實施例的光波導晶片lb中，光波導層11的側面lla及llb，分別設置在與基板3側面3b及3c相比更靠近基板3的中央側。利用該構造，在將形成有光波導層20的晶圓4切斷為晶片單元時，即使在主表面3a邊緣，即晶圓4的切斷部分產生由碎屑所造成的缺口或破裂，仍可有效地避免或抑制切斷晶圓4時光波導層11的剝離。
在此，圖19 22為實際顯示光波導晶片lb及其製造方法的上述效果的照片。圖19為從斜上方將光波導晶片lb攝影的外觀局部的照片。圖20為放大圖19所示照片局部的照片。圖21為從上方對光波導晶片lb攝影的外觀局部的照片。圖22為從側面對光波導晶片lb攝影的外觀局部的照片。
如圖19 22所示，根據第2實施例的光波導晶片lb，可知通過使光波導層11的側面1 la及1 lb分別設置在與基板3側面3b及3c相比更靠近晶片中央處，可有效地避免光波導層11的剝離。尤其是，從圖22的照片可知，即使在基板3的主表面3a邊緣產生碎屑C，仍可有效地抑制光波導層11的剝離。
第2實施例的光波導晶片lb具有如下效果。即，在使光波導晶片lb與光纖維等的光傳輸路相互結合時，來使側面lla及lib的橫向空間發揮蓄積粘合劑的功能，可使纖維與光波導晶片lb良好結合。另外，通過使光波導層11的側面Ua及11b分別設置在比基板3側面3b及3c更靠近晶片中央處，在利用小鑷子等夾住該光波導晶片lb時，可防止光波導層11的損傷。在第2實施例中，連接主表面3a邊緣的區域3e上的光波導層11，成為薄膜部分11c。本發明人發現晶圓切斷時的切斷部分附近的光波導層越薄，則在晶圓切斷時，光波導層越不易從晶圓表面剝離。其理由之一是，因為基板與光波導層的熱膨脹係數不同，光波導層越薄則其應力差越小，而變得不易剝離。因此，根據第2實施例的光波導晶片lb，通過使連接主表面3a邊緣的區域3e上的光波導層11形成為薄膜部分llc，在將形成有光波導層20的晶圓4切斷為晶片單元時，即使在主表面3a邊緣(即，晶圓4的主表面4a的切斷部分)產生由碎屑造成的缺口或破裂，仍可較好地避免或抑制光波導層11的剝離。
在第2實施例的光波導晶片lb及其製造方法中，形成有光波導層20的晶圓4的切斷，是以分割薄膜部分51的方式來進行的，因此，即使此時在晶圓4產生由碎屑造成的缺口或破裂，仍可較好地避免或抑制光波導層11的剝離。
在第2實施例中，薄膜部分llc的厚度t,，小於芯部7與主表面3a的間隔t2。本發明人經努力研究之後發現了薄膜部分lie的較好厚度。g卩，通過使薄膜部分llc的厚度t,設定為小於間隔t2，可更有效地抑制基板3的碎屑所造成的光波導層11的剝離。
在第2實施例中，將沿著具有芯部7的光入出射端7a 7c的光波導層11的側面lla的薄膜部分11c距離主表面3a邊緣的寬度L3，設定為小於沿光波導層11的另一側面llb的薄膜部分llc距離主表面3a邊緣的寬度L4。根據該構成，在使芯部7的光入出射端7a 7c與光纖維等的光學部件相結合時，可縮短與基板3側面3b當接的光學部件側面與光入出射端7a 7c的距離，故可有效減小結合損失。另外，在以小鑷子等夾住該光波導晶片lb時，利用抓住沿離主表面3a邊緣的寬度較大的薄膜部分llc的基板3側面3c，可有效地防止光波導層11的損傷。
變形例
圖23為第2實施例的光波導晶片lc的變形例圖，區域(a)顯示該變形例的光波導晶片lc的平面圖，區域(b)顯示相當於區域(a)所示光波導晶片lc的環-Vffl剖面的剖面圖，另外，區域(c)顯示相當於區域(a)所示光波導晶片lc的IX-IX剖面的剖面圖。而且，IX-IX剖面是沿著光波導晶片lc具有的芯部9而設定的。該變形例的光波導晶片1C與第2實施例的光波導晶片lb，在光波導層的形狀上有差異。即，第2實施例的光波導層11為埋入型，與此相對，該變形例的光波導層
13則為隆起型。而且，該變形例的基板3的構成與第1實施例的基板3的構成相同。
參照圖23中的區域(a) (c)，該變形例的光波導層13，使用與第2實施例的光波導層11相同的材料並設置在主表面3a上。艮口，光波導層13中，薄膜部分13c設置在主表面3a的區域3e上，而其它部分則設置在主表面3a的區域3d上。設置在光波導層13中的區域3d上的部分，其平面形狀具有矩形形狀，具有一對側面13a及另一對側面13b。光波導層13的側面13a及側面13b分別設置在較基板3的側面3b及3c靠近基板3的中央處。另外，光波導層13具有芯部9及覆蓋部14。覆蓋部14以層狀形成在主表面3a的區域3d上，同時，其一部分構成區域3e上的薄膜部分13c。芯部9設置在覆蓋部14的表面14a上。芯部9具有連結光波導層13的一對側面13a間的Y字形的平面形狀， 一對側面13a中的一側面13a具有光入出射端9a，另 一側面13a具有2個光入出射端9b及9c。
該變形例的光波導晶片lc，與第2實施例的光波導晶片lb相同，具有如下的效果。即，在光波導晶片lc中，通過使光波導層13的側面13a及13b，設置在與基板3側面3b及3c相比更靠近基板3的中央側，並將連接主表面3a邊緣的區域3e上的光波導層13形成為薄膜部分13c，從而在將形成有光波導層的晶圓切斷為晶片單元時，即使在主表面3a邊緣產生由碎屑所造成的缺口或破裂，仍可較好地避免或抑制光波導層13的剝離。
而且，本發明的光波導晶片及其製造方法，並不限於上述實施形態及變形例，而可作各種的變化。例如，芯部的平面形狀並不限於如上述第1及第2實施例的Y字形，可根據需要形成各種的平面形狀。另外，光波導晶片的平面形狀，除上述各實施例的矩形外，還可為各種的多邊形狀。
另外，在上述第1及第2實施例中，光波導層的4個側面全部設為與基板側面相比更靠近晶片的中央側，也可將光波導層側面中至少
20一部分側面，設為與對應於該側面的基板側面相比更靠近晶片的中央 側。另外，連接主表面邊緣的區域(區域3e)，除如上述實施例所述 設定為與主表面邊緣全體相連以外，例如，也可設定為與主表面邊緣 的至少一部分相連。
從以上本發明的說明可知，本發明可作多種的變化。這些變化並 不能認為是超出本發明的思想及實質範圍，對於本技術領域工作人員 來說，根據本發明的任何改動均包含於本發明的權利要求的範圍之內。
產業上的可利用性
本發明的光波導晶片可應用於使在光纖維等光傳輸介質中傳輸的 光分波或結合的光學零件。
權利要求
1. 一種光波導晶片，其特徵在於，具備具有主表面的基板；及形成在所述基板的主表面上的、具有對光進行導波的芯部的光波導層，所述光波導層具有包含所述芯部並位於離所述基板的主表面邊緣規定距離的該主表面的中央側的中央部分、以及形成在鄰接於該主表面邊緣的區域且比該中央部分更薄的薄膜部分。
2. 如權利要求1所述的光波導晶片，其特徵在於， 在晶圓上形成光波導層，該光波導層具有中央部分，具有對光進行導波的芯部；以及比該中央部分更薄的薄膜部分，形成在該中央 部分的外側且覆蓋所述晶圓表面中的包含切斷預定線的區域，然後以沿著所述切斷預定線對所述薄膜部分進行分割的方式切斷 所述晶圓，從而形成所述光波導晶片。
3. 如權利要求1所述的光波導晶片，其特徵在於， 所述薄膜部分厚度小於所述芯部與所述主表面的間隔。
4. 如權利要求1所述的光波導晶片，其特徵在於， 位於與所述芯部的光入出射端一致的所述光波導層的側面和所述主表面邊緣之間的薄膜部分寬度，小於位於所述光波導層的其他側面 和所述主表面邊緣之間的薄膜部分寬度。
5. 如權利要求1所述的光波導晶片，其特徵在於， 所述光波導層包含聚合體。
全文摘要
本發明涉及一種具有可有效地避免或抑制切斷晶圓時的光波導層的剝離的構造的光波導晶片等。該光波導晶片具有具有主表面的基板；及形成在基板主表面上的光波導層。光波導層具有覆蓋層、設置在覆蓋層內且具有折射率較覆蓋層高的芯部，其側面的至少一部分位於距離主表面邊緣僅為規定距離的該主表面的中央側。光波導層包括具有在包含主表面邊緣的外圍區域具有薄膜部分的結構。如上所述，光波導層在其外圍具有薄膜部分的情況，光波導層具有與包含主表面邊緣的基板側面一致的側面，和距主表面邊緣為規定距離的側面。由此，在將晶圓切斷為晶片單元時，即使在被切斷的基板主表面邊緣產生碎屑，仍可有效地抑制形成在基板上的光波導層的剝離。
文檔編號G02B6/13GK101482633SQ20091000300
公開日2009年7月15日 申請日期2005年4月21日 優先權日2004年4月22日
發明者柴山勝己, 能野隆文 申請人:浜松光子學株式會社