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公開番号2025061368
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2025005943,2021516527
出願日2025-01-16,2019-05-21
発明の名称導波路構造体の製造
出願人フルクサス,インク.,Fluxus, Inc.
代理人弁理士法人平木国際特許事務所
主分類G02B 6/13 20060101AFI20250403BHJP(光学)
要約【課題】既知の技術よりも単純で、困難でなく、時間もかからず、安価である光チップおよび光流体チップを含む導波路構造体を製造するための改善された技術が必要とされている。
【解決手段】導波路層から固体コア導波路を形成するための導波路構造体を製造する方法は、流体チャネルを導波路層内にエッチングすることと、第1のエアギャップおよび第2のエアギャップを導波路層内にエッチングすることと、を含むことができ、第1および第2のエアギャップをエッチングすることにより、第1のエアギャップと第2のエアギャップとの間の導波路層内に固体コア導波路を作製する。
【選択図】図2A
特許請求の範囲【請求項１】
導波層から少なくとも１つの固体コア導波路を形成する導波路構造を製造する方法であって、
流体チャネルを導波層内にエッチングするステップ；
前記導波層をドープして、前記導波層内に周囲の屈折率とは異なるドープ屈折率を有する１つ以上のドープ領域を形成するステップであって、１つ以上のドープ領域を形成することにより、前記導波層内に固体コア導波路を形成するステップ；
前記導波層にカバー層を取り付けて前記流体チャネルを囲むステップ；
を有する方法。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
前記ドープ屈折率は前記周囲の屈折率よりも低い、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記１つ以上のドープ領域を形成するステップは、第１ドープ領域と第２ドープ領域とを形成することにより、前記固体コア導波路を前記第１ドープ領域と前記第２ドープ領域との間に生成するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ドープ屈折率は前記周囲の屈折率よりも高い、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記１つ以上のドープ領域を形成するステップは、前記固体コア導波路を形成する第１ドープ領域を形成するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記方法はさらに、前記導波層をドーピングして、前記導波層内に１つ以上の特定のモードを画定するように構成された１つ以上の追加ドープ領域を形成するステップを有する、
請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記１つ以上の追加ドープ領域は、前記導波層の第１酸化物層内に形成され、前記第１酸化物層は第２酸化物層に隣接し、前記第１酸化物層は第１屈折率を有し、前記第２酸化物層は第２屈折率を有し、前記第１屈折率は前記第２屈折率よりも低い、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記１つ以上の追加ドープ領域は、前記導波層の第２酸化物層内に形成され、前記第２酸化物層は第１酸化物層に隣接し、前記第１酸化物層は第１屈折率を有し、前記第２酸化物層は第２屈折率を有し、前記第１屈折率は前記第２屈折率よりも低い、請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記導波路構造は、微細加工されたファイバ整列機構を備える、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記方法はさらに、前記導波層をドープすることにより、前記導波層が、前記ドープされた表面に近いほどより高く前記ドープされた表面から離れほどとより低くなる、空間的に変化する屈折率を有するようにするステップを有する、請求項１記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、２０１８年５月２２日付にて出願された米国仮出願第６２／６７４，８５３号の利益を主張するものであり、その内容の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 2,400 文字）【０００２】
本開示は、概して、導波路の製造方法に関し、より具体的には、固体コア導波路、流体コアチャネル、および／または流体コア導波路を有する光流体チップなどの２次元導波路構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
光チップや光流体チップなどの導波路構造体は、現代の生物医学研究において重要である。これらの導波路構造体は、固体コア導波路、流体チャネル、および／または流体コア導波路を含んでいてよく、互いに同じ平面に設けられていてよく、かつ、様々な構成において互いに交差していてよい。
【０００４】
上記構造を製造するための既知の技術は、複数の製造ステップを必要とする。例えば、導波路チップを製造するための既知の技術は、６つ以上のリソグラフィステップ、複数のエッチングステップ、複数の堆積ステップ、および犠牲コア除去プロセスを含みうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、光チップおよび光流体チップなどの導波路構造体を製造するための既知の技術は、多数のステップを必要とする。これらの様々なステップは、実行するのに困難かつ複雑で、時間および費用がかかる。例えば、アライメントステップは、ミスアライメントによる導波路構造体における欠陥および不具合に対する様々な契機を生じさせる。ま
た、犠牲コア除去プロセスには、非常に時間がかかりうる。さらに、バイオセンサチップおよび導波路構造体を活用する分野においては、総体的な製造可能性、コスト、歩留まりおよび再現性を改善するために、最適化されたチップおよび構造を製造するためのステップおよびプロセス数の削減によることを含みつつ、上記最適化されたチップおよび導波路アーキテクチャを開発する必要がある。したがって、既知の技術よりも単純で、困難でなく、時間もかからず、安価である光チップおよび光流体チップを含む導波路構造体を製造するための改善された技術が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の必要性のうちの１つ以上に対処できる改善された技術が本明細書に開示されている。いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるように、ボンディングプロセスが後に続く、単一のリソグラフィ／エッチングプロセスは、以前の技術によって必要とされていた、扱いにくく広範囲にわたる一連のステップを置き換えることができる。全体のステップ数の削減により、商業規模を含め、より速く、より効率的で、より複雑でなく、より安価な生産（例えば、製造可能性、コスト、歩留まり、再現性）を可能にしうる。アライメントステップを排除することで、従来のアライメント手順中に生じうるミスアライメントおよび欠陥を防止することにより、品質管理をさらに改善することができる。例えば、これらの技術は、コンフォーマルコーティングおよびエッチングによって形成されたものよりも欠陥がはるかに少ない自動アライメントおよび導波路交差を可能にしうる。さらに、本明細書に記載の技術は、要求される微細加工ステップを既知の方法よりも少なくすることができ、（各１つのマスクの代わりに）流体コアチャネルへの固体コア導波路の自動アライメントを形成することができ、固体コアと流体コアの間にモノリシック交差を形成することができ、直接の流体的集積を可能にすることができ（例えば、平面チップ表面は、接合技術およびより単純な流体相互接続を可能にしうる）、時間のかかる犠牲コア除去の必要性を排除することができ、かつ、従来の方法と互換性のある材料だけでなく、より多様な材料から選択することを可能にしうる。
【０００７】
いくつかの実施形態では、導波路構造体を製造して導波路層から少なくとも１つの固体コア導波路を形成するための第１の方法が提供され、第１の方法は、流体チャネルを導波路層内にエッチングすることと、第１のエアギャップおよび第２のエアギャップを導波路層内にエッチングすることであって、第１のエアギャップおよび第２のエアギャップをエッチングすることにより、第１のエアギャップと第２のエアギャップとの間の導波路層内に固体コア導波路を作製する、ことと、流体チャネルを封入するように導波路層にカバー層を取り付けることと、を含む。
【０００８】
第１の方法のいくつかの実施形態では、導波路層は、第１の酸化物層および第２の酸化物層を含み、第１の酸化物層は、第２の酸化物層の第１の側にあり、かつ、第１の屈折率を有し、第２の酸化物層は、第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する。
【０００９】
第１の方法のいくつかの実施形態では、流体チャネルをエッチングすることは、第２の酸化物層および第１の酸化物層内に一度にエッチングすることを含み、第１のエアギャップをエッチングすることは、第２の酸化物層および第１の酸化物層内に一度にエッチングすることを含み、第２のエアギャップをエッチングすることは、第２の酸化物層および第１の酸化物層内に一度にエッチングすることを含む。
【００１０】
第１の方法のいくつかの実施形態では、導波路層は、第２の酸化物層の第１の側の反対側の第２の側に第３の酸化物層をさらに含み、第３の酸化物層は、第１の屈折率よりも低い第３の屈折率を有し、流体チャネルをエッチングすることは、第３、第２、および第１の酸化物層内に一度にエッチングすることを含み、第１のエアギャップをエッチングすることは、第３、第２、および第１の酸化物層内に一度にエッチングすることを含み、第２のエアギャップをエッチングすることは、第３、第２、および第１の酸化物層内に一度にエッチングすることを含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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