在光通信领域中，多通道通信由于WDM(波分复用)通信系统 而迅速发展。伴随之，需要对应于通道数量的大量光元件，以获得每 个通道的功能性控制，例如，每个通道的功率控制为固定功率并控制 开关。
为此，高度需求能应用到光开关并允许高密度集成的小型光电路 部件。已经应用了单一单元的光开关。已经应用了使用大量的这些光 开光并具有多个输入输出端口的矩阵开关。提出了各种技术以实现光 开关，如下：即，通过机械地移动输入端口和输出端口而将它们连接 起来的方法(例如，日本未决专利申请(JP-A-Heisei 9-5653))，通过 旋转可移动镜面以具有预定的角度而将输入端口和输出端口连接起来 的方法(例如，日本未决专利申请(JP-P2001-255474A)，以及Electronic Information Communication Academy convention proceedings C-3-8(2002) p.140)，使用液晶的方法(例如，日本未决专利申请(JP-A-Showa 62- 187826))，通过由在波导的交叉点中产生泡来控制光反射而改变输入 端口和输出端口之间的连接的方法，等等。
在这些技术中，使用热光移相器的平面光波电路(PLC)型器件 在易于制造和集成方面极为出色，并且具有高级功能和高密度集成的 优势的特征，因为其制造工艺是采用半导体电路的制造技术。
通常，热光移相器以下面的方法制造。首先，在衬底上形成由包 层和芯层构成的光波导。在此光波导上形成金属膜等，并且其被处理 为具有沿光波导的细线形状。当外部地提供电功率到此薄膜上时，由 薄膜的电阻产生热以作为光波导的热源。由热源产生的热经过光波导 的包层到达芯层。结果，在光波导中被热源加热的部分中的折射率增 加，并且基于波导长度和折射率的变化量而使有效波导长度变长，从 而输出端的光相位偏移。相位偏移量通过调整提供到热源的电功率而 能任意控制。应该注意，当光波导是由石英玻璃制成时，石英玻璃的 折射率温度系数(dn/dT)大约为1×10-5(/℃)。
一个光波导在输入端口被分成两个光波导，两个光波导中的至少 一个连接到热光移相器，两个光波导在输出端口再次结合。结果，实 现了光开关。例如，如果在两个光波导中传播的光分量的相位被相互 偏移半个波长，那么在输出端的输出是零。而且，在没有相移的情况 下，光象其输入那样被输出。这样，能获得输出的On/Off控制。
但是，当多个热光移相器被提供在多通道的一个光学电路中，如 果每个热光移相器消耗大功率，那么整个光学电路的电功耗增加极 大。例如，当传导通常用作光通信的波长1550nm的光时，在传统热 光移相器中使光的相位偏移半波长需要每个通道大约400mW的电功 率。此外，例如，当在每个通道中提供使用上述热光移相器的开关， 需要最大40×400mW＝16000mW＝16W的电功率来控制具有40通道 的光通信电路。在研究阶段已经报道了具有每个通道大约40mW的电 功耗的热光移相器。但是，对于热光部件的高集成的要求，电功消还 是一个大问题。
为减小热光移相器的电功耗，提出了将形成光波导的材料变为具 有大折射率温度系数的材料的方法。例如，提出了使用聚合物作为波 导的方法(例如，日本专利号2,848,144，Y.Hida等人的IEEE Photon. Technol.Lett.(Vol.5(1993)pp.782-784)，以及The Electronic Information Communication Academy convention proceedings C-3-10(2002)p.142).
此外，还提出了一种热光移相器，其中在光波导之间提供沟槽以 防止热源产生的热传到外面(例如，The Electronic Information Communication Academy convention proceedings C-3-61(2001)p.226， The Electronic Information Communication Academy convention proceedings C-3-64(2002)p.229，Q.Lai等人的IEEE Photon.Technol. Lett.(Vol.10(1998)pp.681-683))。根据这些参考文献，通过提供沟槽 能够获得具有更小电功率的理想的温度增加量。
此外，还提出了加厚位于芯层下的包层以防止热源产生的热传到 衬底的方法。此外，还公开了一种技术，其中光波导下的衬底的表面 被去除以使在硅衬底上形成的热光移相器中具有桥结构，从而防止热 源产生的热传到衬底(例如，日本未决专利申请(JP-A-Heisei 1- 158413)，日本未决专利申请(JP-A-Heisei 5-34525)，和日本未决专 利申请(JP-P2001-222034A))。此外，在A.Sugita等人的论文(Trans. IEICE，Vol.E73(1990)pp.105-109)中公开了一种技术，其中在光波导 下的一部分硅衬底被保留以形成将光波导支撑在衬底上的柱。
此外，日本专利号3,152,182公开了下面的技术。也就是，在石 英衬底上选择性地形成硅薄膜，并且形成下包层以覆盖此硅薄膜。在 下包层上的硅薄膜上形成芯层，并且形成上包层以覆盖芯层。这样， 形成了光波导，并且在光波导上形成了热源。然后，形成到达硅薄膜 的沟槽以便使光波导在沟槽之间，通过使用沟槽去除硅薄膜。这样， 在光波导和石英衬底之间形成了间隙，以减小热光移相器的电功耗。
但是，上述传统技术具有下面的问题。也就是，当光波导是由聚 合物形成的，由于聚合物的高吸湿属性使聚合物在热光移相器的制造 和工作中吸收水分使聚合物的薄膜质量变坏。由于这个原因，聚合物 光波导同石英玻璃形成的光波导相比较具有较大的光传播损耗。而 且，难于在聚合物光波导上形成钝化保护膜。因此，聚合物光波导同 石英玻璃光波导相比较具有较低的稳定性和差的可靠性。此外，提出 了在石英玻璃光波导中部分地掩埋聚合物的方法。但是，该方法引起 了各种问题，诸如制造工艺复杂、低重复性、以及在石英玻璃和聚合 物的界面中发生的传播损耗增加。
此外，在光波导之间提供沟槽的方法中，可能防止热从在某一光 波导上直接提供的热源传导到另一个相邻的光波导。但是，它不能防 止热从热源传到衬底。这样，降低电功耗的效果变小。
此外，加厚芯层下的包层的方法中，具有在薄膜生长中在包层中 产生的应力产生裂缝的问题。此外，还有由于应力引起衬底弯曲的问 题。此外，由于该应力，光波导的光学特性变差。此外，由于淀积时 间变长而不适合批量生产。因此，在工艺中难于形成厚包层。
此外，在去除光波导下的硅衬底的表面的技术中，需要例如氟硝 酸(fluorinated nitric acid)的强酸作为腐蚀剂以便腐蚀硅衬底。在腐 蚀硅衬底中，热源通过被保护层覆盖而被保护。保护层不能经受氟硝 酸的腐蚀并且通过腐蚀热源受到破坏。这样，在腐蚀硅衬底的方法中 有工艺中的问题。此外，硅衬底的部分去除导致了确保热光移相器的 强度的硅衬底自身的强度减弱。结果，元件的机械强度降低。而且， 硅衬底的腐蚀导致了光波导的不稳定状态，因为应力对包层的影响的 状态改变了。结果，光波导的包层的机械特性和光特性变差。此外， 如果如在A.Sugita等人的论文(Trans.IEICE，Vol.E73(1990)pp.105- 109)中所述的保留一部分硅衬底作为柱，由于硅具有高热导率而使 光波导的绝热效果实际上变差。这样，不能实现减小功耗的原始目的。
此外，在日本专利号3,152,182中公开的技术中，即其中在衬 底上选择性地提供硅薄膜，并通过在后续工艺中腐蚀硅薄膜而在衬底 和光波导之间形成间隙，其问题在于硅薄膜的腐蚀还很困难。此外， 由于下包层被形成以覆盖硅薄膜，所以下包层的上表面变得不平。这 样，就有难于在下包层上形成芯层、上包层、以及热源的问题。
结合上面的说明，在日本未决专利申请(JP-A-Heisei 6-148536) 中公开了光开关及其制造方法。传统光开关具有可移动部件，其是导 电的并且可弹性形变的，以悬臂形状支撑。电极邻近于可移动材料并 且用静电力在第一位置和第二位置间驱动。停止部件在第一位置和第 二位置的每个位置停止可移动材料。在可移动材料中形成第一光波 导。当可移动材料在第一位置时，第二光波导光学地耦合到第一光波 导。当可移动材料在第二位置时，第三光波导光学地耦合到第一光波 导。
而且，在日本未决专利申请(JP-A-Heisei 11-201984)中公开了 半导体机械传感器及其制造方法。传统的半导体机械传感器包括支撑 衬底、梁结构、可移动电极和固定电极。梁结构以与支撑衬底电绝缘 的状态支撑在支撑衬底上，并且由半导体材料构成以根据机械量位 移。可移动电极与梁结构为整体(unitary body)。固定电极以与支撑 衬底电绝缘的状态支撑在支撑衬底上，并且由半导体材料构成。根据 可移动电极和固定电极间静电电容的变化量以及梁结构的位移来检测 作用在梁结构上的机械力。信号输出部分以与支撑衬底电绝缘的方式 提供在支撑衬底上。信号输出部分和固定电极部分通过具有空气桥结 构的布线膜连接，其由多晶半导体材料构成。
此外，在日本专利号3,204,493中公开了具有相位调节功能的 光波导的制造方法。具有相位调节功能的传统光波导包括形成在衬底 上的包层，掩埋在包层中的芯层，以及提供在芯层上的以调节光路长 度的相位调节热源。在制造具有相位调节功能的光波导的方法中，通 过机械工艺去除一部分衬底并且形成去除的区域。具有热导率比衬底 低的衬底是通过机械工艺形成的以适合去除的区域。然后，两个衬底 结合为一个整体并形成了复合衬底。在复合衬底上形成有包层和芯层 构成的光波导。在具有低热导率的衬底上形成相位调节热源。

因此，本发明的一个目的是提供热光移相器，其制造工艺简单， 光特性、机械强度、稳定性和可靠性好，并且功耗低。
本发明的一个方面中，一种热光移相器，包括：衬底；热源；直 接或间接提供在衬底上的包层；在对应于热源的部分中离开衬底和包 层形成的桥部分包层；以及在桥部分包层内提供的芯层。桥部分包层 在除了热源对应部分之外的一部分移相器中与包层连接，并且桥部分 包层和芯层在热源对应部分中形成桥部分光波导。热源提供在离开热 源对应部分中的芯层的桥部分光波导的内部或外部，并且产生热以改 变桥部分光波导中传播的光信号的相位。
这里，理想的是在桥部分包层和衬底之间的距离等于或大于 4μm。
芯层、包层和桥部分包层理想地由包含石英的玻璃材料构成，理 想的是芯层的玻璃材料包含锗并且理想的是衬底由包含石英或硅的玻 璃材料构成。
而且，理想的是包层通过牺牲层形成在衬底上，并且牺牲层由具 有腐蚀速率大于衬底的材料构成。而且，牺牲层理想地由具有比衬底 的热导率小的材料构成。而且，理想的是牺牲层由包含磷的玻璃材料 构成，并且包层由包含硼和磷的玻璃材料构成。
而且，包层可以直接形成在衬底上。
热源提供在桥部分包层上，并且热源可以提供在离开芯层的桥部 分包层中。在这种情况下热源可以提供在桥部分包层中的芯层下。
而且，热光移相器可以进一步包括提供在桥部分光波导和衬底之 间的一部分间隔中的支撑部分以支撑桥部分包层。在这种情况下，提 供支撑部分的一部分桥部分光波导的宽度比不提供支撑部分的一部分 桥部分光波导的宽度宽。文撑部分理想地由热导率小于衬底的材料构 成，并且支撑部分理想地由腐蚀速率大于衬底的材料构成。
支撑部分可以由与包层相同的材料构成。支撑部分可以在芯层延 伸的方向中连续形成在桥部分光波导的全部长度，或可以形成在芯层 延伸的方向中的部分中。
而且，光波导包层在热源对应部分的端部具有比热源对应部分的 中心更宽的宽度。
而且，热光移相器可以进一步包括在包层和光波导包层之间的沟 槽中提供的加强梁，通过连接包层和光波导包层而使热源对应部分支 撑光波导。
在本发明的另一个方面中，通过如下步骤实现的制造热光移相器 的方法，包括：在衬底上形成牺牲层，牺牲层具有比衬底大的腐蚀速 率；形成下包层以覆盖牺牲层，下包层具有比牺牲层小的腐蚀速率； 在下包层上的预定部分中形成芯层；在下包层和芯层上形成上包层； 在对应于上包层上的预定部分的部分形成热源；在对应于热源上的两 侧的预定部分的部分形成沟槽以穿过上包层和下包层到达牺牲层；以 及通过沟槽去除至少一部分牺牲层。
本发明的另一个方面中，制造热光移相器的方法通过下面的步骤 实现，包括：在衬底上形成牺牲层，牺牲层具有比衬底大的腐蚀速率； 形成第一下包层以覆盖牺牲层，第一下包层具有比牺牲层小的腐蚀速 率；在第一下包层上的预定部分中形成热源；在第一下包层上形成第 二下包层，下包层具有第一下包层和第二下包层；在对应于第二下包 层上的预定部分的部分中形成芯层；在下包层和芯层上形成上包层； 在对应于预定部分的部分中的热源的两侧上形成沟槽以穿过上包层和 下包层到达牺牲层；以及通过沟槽去除至少一部分牺牲层。
在此，去除可以由去除牺牲层以在下包层和衬底之间形成间隔来 使沟槽相互连接，或由去除牺牲层以留下一部分，用来在对应于预定 部分的部分中支撑下包层。理想的是去除可以包括通过使用氢氟酸溶 液或缓冲氢氟酸溶液去除牺牲层。
理想的是牺牲层的膜厚度等于或大于4μm。而且，形成牺牲层， 以及形成下包层或形成第一下包层连续地进行。
而且，形成上包层，形成芯层和形成下包层通过常压化学气相淀 积方法或等离子化学气相淀积方法进行。
在本发明中，通过由热源加热光波导能够改变在光波导中传播的 光的相位。此时，能够限制热源产生的热通过包层直接传输到衬底， 改善光波导和衬底之间的热绝缘。这样，光波导的温度由于小热量而 可以有效地增加。而且，施加到光波导上的应力通过用沟槽将包层与 衬底分离而降低，并且防止了光特性的变差。此外，由于光波导通过 沟槽与周围的包层分离，所以施加到光波导上的应力能够显著降低。 由于应力的作用而降低的光特性可以被限制。结果，热光移相器的光 特性良好并且大大降低了电功耗。因此，多个热光移相器可以被大规 模集成。而且，由于没有采用聚合物，稳定性和可靠性出色并且制造 容易。而且，因为没有用例如氟硝酸的强酸腐蚀硅的工艺，所以制造 容易。
而且，在本发明中，能够限制由热源产生的热直接通过包层传递 到衬底。因此，光波导的温度由于小的热量而能够有效地增加。
而且，牺牲层和包层能够连续地形成并且制造工艺大大简化。结 果，能够实现制造成本降低和高产出。应该注意的是通过间断地提供 牺牲层，由牺牲层产生的应力能充分地释放并且实现薄膜形成工艺的 高可靠性和高重复性。
而且，在上述裂缝部分的一部分间隔中提供支撑部分并且在沟槽 中支撑包层到所述衬底。这样，因为施加到光波导上的应力变小，光 特性的降低能被避免。而且，能确保光波导的强度并且适合高密度集 成。
而且，可以从牺牲层形成支撑部分。这样，可以形成支撑部分而 不用通过在中途停止腐蚀牺牲层的腐蚀工艺来提供支撑部分的特殊工 艺。或者，支撑部分可以由腐蚀速率小于牺牲层的材料形成。这样， 与在中途停止牺牲层的腐蚀来保留支撑部分的情况相比较，支撑部分 可以在自对准中形成。制造的控制能力和重复性能够改善并且支撑部 分的形状偏离小。而且，通过使用热导率小的材料来制造支撑部分， 热光移相器的电功耗可以更加降低。
而且，理想的是牺牲层的热导率小于衬底的材料的热导率。这样， 即使假设一部分牺牲层被保留在热源下的区域中，由于牺牲层的热导 率小而能够防止热源产生的热传递到衬底。光波导的温度能以小热量 有效的增加。结果，每一个热光移相器的电功耗大大降低并且能够大 规模集成。
而且，理想的是牺牲层材料由包含磷的玻璃材料构成并且包层由 包含硼和磷的玻璃材料构成。这样，足以实现使用BHF溶液在牺牲层 和包层之间的腐蚀速率差。包层在牺牲层去除工艺中不会变差，并且 可以实现制造工艺的高可靠性和良好的重复性。此外，能够实现在光 特性上出色并且具有小的传播损耗的热光移相器。
而且，在芯层的正下方的芯层的延伸方向中的整个长度上连续形 成支撑部分。当在强机械振动的环境中使用光波导时，支撑部分作为 支撑物，并且能避免诸如光波导的断裂的麻烦。此外，与传统技术中 衬底用作上述支撑物的情况相比较，通过使支撑部分的热导率比衬底 的小，从热源到衬底的热量散失的路径大大减少。这样，能够降低电 功耗。另外，支撑部分可以形成在芯层下芯层的延伸方向中的一部分 中。这样，在其上提供热源的光波导与包层分离，以完全释放应力， 从而显示光特性变差。而且，通过从衬底侧支撑一部分光波导，可以 确保机械强度。此外，由于除了支撑部分之外的部分具有高的热绝缘， 能大大降低电功耗并且能够高密度集成热光部件。
而且，理想的是光波导具有用于交叉沟槽和支撑包层的支撑梁。 这样，施加到光波导上应力能完全释放并且光波导的强度被改善。这 样，可以在强机械振动的环境下使用光波导。应该注意的是，由于支 撑梁下的牺牲层被去除，尽管由于提供支撑梁而少量增加电功耗，但 是通过支撑梁从光波导传递到衬底的热被限制并且实现了足够的电功 耗减小的效果。
而且，理想的是接近芯层的和沟槽中平行芯层的延伸方向的衬底 的侧表面弯曲以在芯层的端部从光波导分离。这样，由于不改变制造 工艺的情况下，在象桥的光波导的根部中机械上最不牢固的部分能被 加强，所以热光移相器的可靠性能够更加改善。
而且，在包层的表面上可以提供热源。这样，能够防止热直接散 失到衬底而对光波导的温度增加没有贡献，并且能改善光波导的热效 率。而且，热光移相器的制造工艺能够被简化，导致高产量。
另外，热源可以提供在包层中。这样，由于热源不暴露在空气中 能够使热源稳定。而且，在制造工艺中热源不会由于腐蚀液体而受到 形变并且质量不变，能够以高可靠性制造热光移相器。
而且，理想的是芯层和包层由包含石英的玻璃材料构成。这样， 可以实现具有小传播损耗，在光特性和可靠性上出色的热光移相器。 而且，理想的是由包含石英或硅的玻璃材料构成衬底。这样，通过使 用硅半导体工艺，能形成本发明的热光移相器。热光移相器的制造容 易并且能够改善可靠性和重复性。
附图说明
图1A是示出了根据本发明第一实施例的热光移相器的平面图；
图1B是沿图1A所示的线A1-A1′的热光移相器的剖面图；
图2A到2D是热光移相器的剖面图，示出了根据本发明第一实 施例的热光移相器的制造方法。
图3A是示出了根据本发明的第二实施例的热光移相器的平面 图；
图3B是沿图3A所示的线A2-A2′的热光移相器的剖面图；
图4A到图4D是根据本发明第三实施例的制造方法中热光移相 器的剖面图；
图5A是示出了第三实施例中的热光移相器的平面图；
图5B是沿图5A所示的线A3-A3′的热光移相器的剖面图；
图6A是示出了根据本发明第四实施例中的热光移相器的平面 图；
图6B是沿图6A所示的线A4-A4′的热光移相器的剖面图；
图7A是示出了根据本发明第五实施例中的热光移相器的平面 图；
图7B是沿图7A所示的线A5-A5′的热光移相器的剖面图；
图8A到图8D是根据本发明第五实施例的热光移相器的制造方 法中热光移相器的剖面图；
图9A是示出了根据本发明第六实施例中的热光移相器的平面 图；
图9B是沿图9A所示的线A6-A6′的热光移相器的剖面图；
图10A示出了根据本发明第七实施例中的热光移相器的平面图；
图10B是沿图10A所示的线A7-A7′的热光移相器的剖面图；
图11A到图11D是本发明第七实施例中热光移相器的制造方法 中热光移相器的剖面图；
图12A是示出了根据本发明第八实施例中的热光移相器的平面 图；
图12B是沿图12A所示的线A8-A8′的热光移相器的剖面图；
图13A是示出了根据本发明第九实施例中的热光移相器的平面 图；
图13B是沿图13A所示的线A9-A9′的热光移相器的剖面图；
图13C是沿图13A所示的线B9-B9′的热光移相器的剖面图；
图14A是示出了根据本发明第十实施例中的热光移相器的平面 图；
图14B是沿图14A所示的线A10-A10′的热光移相器的剖面图；
图14C是沿图14A所示的线B10-B10′的热光移相器的剖面图；
图15A是示出了根据本发明第十一实施例中的热光移相器的平面 图；
图15B是沿图15A所示的线A11-A11′的热光移相器的剖面图；
图15C是沿图15A所示的线B11-B11′的热光移相器的剖面图；
图16A是示出了根据本发明第十二实施例中的热光移相器的平面 图；
图16B是沿图16A所示的线A12-A12′的热光移相器的剖面图；
图16C是沿图16A所示的线B12-B12′的热光移相器的剖面图；
图17A是示出了根据本发明第十三实施例中的热光移相器的平面 图；
图17B是沿图17A所示的线A13-A13′的热光移相器的剖面图；
图17C是沿图17A所示的线B13-B13′的热光移相器的剖面图；
图18A到图18D是本发明第十三实施例中的热光移相器的制造 方法中热光移相器的剖面图；以及
图19是第十三实施例中热光移相器的制造方法中图18C所示的 工艺的平面图。

此后，将参考附图详细说明本发明的热光移相器。
首先，将说明根据本发明第一实施例的热光移相器。图1A是第 一实施例中的热光移相器的平面图并且图1B是沿图1A所示的线A1 -A1′的热光移相器的剖面图。图2A到2D是热光移相器的剖面图， 示出了根据本发明第一实施例的热光移相器的制造方法。如图1A和 1B所示，在第一实施例中的热光移相器例如0.8mm厚的硅衬底1。 在衬底上提供了牺牲层2。牺牲层2由例如添加了磷的硅玻璃(PSG) 形成，其中磷掺杂到玻璃中。PSG的膜厚度是例如5μm。在牺牲层2 上提供包层13。包层13具有在牺牲层2上的下包层3，和在下包层3 上的上包层5。下包层3和上包层5由BPSG形成，其中在玻璃中掺 杂硼和磷。下包层3和上包层5的膜厚度分别为14μm和15μm。应该 注意，衬底1可以由半导体或除了Si的例如石英玻璃的绝缘体构成。 此外，牺牲层2并不局限于PSG膜而是可以由其它的材料形成，只要 这种材料的腐蚀速率大于衬底1和包层13的腐蚀速率并且能够对衬 底1和包层13进行选择性腐蚀。牺牲层2可以由除了半导体或PSG 的其它玻璃形成，只要满足上述要求。
在下包层3上提供芯层4以平行于衬底1的表面延伸。提供上包 层5以覆盖在芯层4。从芯层4和包围着芯层4的包层13形成光波导 14。芯层4优选地以直线形成但可以形成为曲线形状。在与芯层4的 纵向垂直的方向中，芯层4的剖面形状例如是5μm高和5.5μm宽的 矩形。此外，芯层4由比包层13的折射率大的材料形成，例如，GPSG (添加锗和磷的硅玻璃)。例如，芯层4和包层13的具体折射率差Δ 是0.65％。
此外，在光波导14上，也就是，在上包层5的表面上，提供薄 膜热源6。薄膜热源6例如由铬形成并且厚度是0.2μm。薄膜热源6 在任何一端具有电极部分6a，在电极部分6a之间具有热源部分6b。 电极部分6a的形状例如是正方形，热源部分6b的形状例如是4mm 长和10μm宽的细线。
此外，在对应于薄膜热源6的包层13的两侧上形成沟槽8，以 平行于芯层4的方向延伸。也就是说，形成沟槽8以将光波导14置 于其间。在纵向中沟槽8的长度，也就是在延伸方向中的芯层4的长 度是例如4mm。沟槽8的宽度，也就是，在芯层4的纵向的垂直方向 中的沟槽8的长度是例如250μm，并且沟槽8的深度是例如29μm。 沟槽之间的距离，也就是光波导14的脊的宽度例如是25μm。
在光波导14和衬底1之间通过去除牺牲层2形成间隔15。间隔 15的高度等于牺牲层2的膜厚度，例如是5μm。结果，光波导14被 两个沟槽8和间隔15与除光波导14外的包层13、牺牲层2、以及衬 底1分开，并且形成了悬桥光波导。应该注意，牺牲层2形成在除了 间隔15的衬底1的整个表面上。此外，可以形成沟槽8以便到达牺 牲层2。
接下来，说明在第一实施例中制造热光移相器的方法。首先，如 图2A所示，由例如常压化学气相沉积方法(AP-CVD)在具有厚度 0.8mm的硅衬底1上形成牺牲层2。牺牲层2的材料对于衬底1和包 层13具有足够的选择腐蚀特性。例如，牺牲层2的材料可以是半导 体或玻璃等，在本实施例中采用PSG。此外，牺牲层2的厚度例如是 5μm。
接下来，通过AP-CVD方法淀积具有石英作为主要成分的玻璃膜 例如BPSG膜以具有14μm厚度。这样，形成了下包层3。通过改变 掺杂过程中的掺杂元素，通过AP-CVD方法连续淀积能够形成牺牲层 2的PSG和下包层3的BPSG。
薄膜4a由具有折射率大于下包层3的折射率的材料形成在下包 层3上。薄膜4a由GPSG(添加锗和磷的硅玻璃)形成，其中锗和磷 的混合量被调整从而与下包层3的具体的折射率差Δ是例如0.65％。 薄膜4a例如由AP-CVD方法形成以具有5.5μm的厚度。
接下来，如图2B所示，通过光刻方法和反应离子刻蚀(RIE) 方法进行薄膜4a的图形形成。这样，形成平行于衬底1的表面延伸 的芯层4，其在垂直与平行方向的方向中具有矩形截面。芯层4的宽 度是例如5.5μm。接着，由AP-CVD方法形成例如是BPSG的上包层 5，以覆盖芯层4并具有例如15μm的厚度。这样，形成了掩埋型光波 导。
接下来，如图2C所示，例如铬膜的金属膜通过电子束淀积方法 直接形成在上包层5的表面上的芯层4上以具有例如0.2μm的厚度。 接着，金属膜通过光刻方法和湿法腐蚀方法构图为预定形状。这样， 形成了薄膜热源6。
接下来，如图2D所示，形成保护层7以覆盖上包层5和薄膜热 源6。通过光刻方法在薄膜热源6的两侧上的保护层7中形成两个开 口7a。开口7a之间的距离例如是25μm。接着，使用保护层7作为掩 模通过RIE进行腐蚀。对应于薄膜热源6的两侧的包层13和牺牲层2 的区域被选择性地去除从而形成深度到达衬底1的沟槽8。
接下来，如图1B所示，保留保护层7以保护薄膜热源6的同时， 用缓冲氢氟酸溶液(BHF)通过沟槽8进行牺牲层2的湿法腐蚀。这 样，去除了在桥单元光波导14下的牺牲层2。结果，在沟槽8之间， 以及衬底1和包层13之间形成间隔15。间隔15的高度等于牺牲层2 的膜厚度，且厚5μm。此时，当缓冲氢氟酸溶液(BHF)被用作腐蚀 剂时，对作为牺牲层2的材料的PSG的腐蚀速率大约为作为包层13 的材料的BPSG的腐蚀速率的6到10倍。而且，作为衬底1的材料 的硅几乎不被腐蚀。因此，PSG膜作为牺牲层。这样，制成了本实施 例的热光移相器。
接着，将说明在第一实施例中的热光移相器的工作。从外部电源 (未示出)将电能提供给薄膜热源6。结果，薄膜热源6产生热而使 光波导14的温度增加，从而改变了光波导14的折射率。结果，改变 了光波导14的有效长度。这样，从输入端(未示出)输入到光波导14 的光的相位在输出端(未示出)改变。
在第一实施例中，光波导14被与除了光波导14的衬底和包层13 分离。为此，能够限制从薄膜热源6产生的热被传递或传导到衬底1 和包层13，光波导14可以有效地被加热。
应该注意的是在本实施例中，由薄膜热源6产生的热稍微被填充 在沟槽8和包层13的纵向上的间隔15中的空气所传导。但是，由于 热传导路径的数目少，在该实施例的热光移相器的结构中卡路里的降 低极小。因此，光波导14可以有效地被加热。这样，在热光移相器 的驱动中电功耗极小。
而且，通过扩大在衬底1和光波导14之间的距离，也就是，间 隔15的尺寸，光波导14的热绝缘得到改善。这样，降低了热光移相 器的电功耗。通过将间隔15的高度，也就是，牺牲层2的膜厚度， 设定到4μm或更大，热光移相器的电功耗能够被降低到20mW或更 低，这是传统的最低电功耗40mW的一半。因此，最好将间隔15设 定为高4μm或更大。
在该实施例中，当具有波长1550nm的光被用作输入光时，波长 的一半的移相器所需的电功率在实际测量中大约是10mW。这是个极 小的值，其是传统热光移相器的电功耗的1/40。也就是说，当使用根 据本实施例的热光移相器制造具有40个通道的光开关时，光开关能 被控制在传统热光移相器方法的光开关的一个通道的电功耗。因此， 通过简化电源电路等可以达到外封装的小型化，并且能够进一步使器 件小型化和集成化。
在第一实施例中，由于光波导14与衬底1和包层13分离，因此 从衬底1和包层13施加的应力小。而且，由于牺牲层2的厚度大约5μm 薄，所以从牺牲层2施加到光波导14上的应力小。此外，从衬底1 施加到光波导14的应力不改变，与腐蚀无关，从而由于衬底1没有 被腐蚀而不会变得不牢固。此外，由于在形成下包层3的时候在衬底 1上形成了牺牲层2以覆盖衬底1的整个表面，所示下包层3的表面 变得光滑。因此，在此光滑表面上可以形成芯层4。结果，在本实施 例的热光移相器中，不仅有优良的光特性，而且依赖应力的极化低， 并且机械强度高。此外，由于没有使用聚合物作为材料，所以在本实 施例的热光移相器中热耐力高，且稳定性和可靠性高。
已经证实本实施例的热光移相器不比传统热光移相器的任何光学 特性差，并且即使在热光移相器被加热到实现对应于波长的三倍的相 移量的温度(提供电功率大约为60mW)，也不发生由于热应力导致 的破裂且保持了机械强度。
此外，由于在本实施例中不存在硅的腐蚀工艺，所以不需要使用 例如氟硝酸的强酸作为腐蚀剂。此外，如上所述，由于在衬底1的整 个表面上形成牺牲层2，在下包层3的表面上不形成任何台阶，并且 表面是平坦的。此外，能够使用保护层7，其被提供以形成沟槽8， 在沟槽8形成之后实际上作为薄膜热源6的覆盖层。结果，在形成沟 槽8之后不需要重新形成保护层。此外，由于没有使用聚合物作为热 光移相器的材料，所以还不需要对退火进行限制。因此，在本实施例 中的热光移相器的制造是简单的。在本实施例中的热光移相器的制造 方法与热光移相器的传统制造方法几乎没有差别，不需要引进新的腐 蚀设备等。此后，没有引起产量降低的高负载的工艺，能够容易地应 用到任何光波导中。
接下来，说明根据本发明第二实施例的热光移相器。图3A是示 出了本发明第二实施例中的热光移相器的平面图，以及图3B是沿图3A 所示的线A2-A2′的热光移相器的剖面图。在第二实施例中的光波导 14、薄膜热源6、以及沟槽8的结构和制造方法与上述第一实施例中 的基本相同。因此，省略他们的详细说明。在第一实施例中，在薄膜 热源6下面的牺牲层2被腐蚀并完全去除。然而，在第二实施例中， 保留一部分牺牲层2以形成柱2a。保留的牺牲层2(柱2a)的宽度可 以根据腐蚀时间调整。
当热光移相器收到诸如外部强振动等的机械应力时，在第一实施 例中光波导14偶尔可能会断裂，因为在第一实施例中的光波导14的 结构与悬桥相似。而且，即使光波导14不损坏，也可能使光波导14 弯曲而接触到除了光波导14的衬底1或包层13。在这种情况下，热 效率降低，并且电功耗增加。日本未决专利申请(JP-A-Heisei 1- 158413)公开了一种中途停止硅衬底腐蚀的方法以支撑光波导14。但 是，如果柱如果是由诸如硅的具有高热导率的材料形成，那么产生的 问题是电功耗显著地增加。这样，在确保强度和降低电功耗之间存在 折中。另一方面，在第二实施例中，牺牲层2由具有低热导率的PSG 形成。保留在光波导14正下方的一部分牺牲层2以形成柱2a。结果， 与用高热导率的硅形成柱的情况相比较，更多地降低了电功耗。
在第二实施例中的热光移相器的电功耗极大地依赖于要保留的牺 牲层2的宽度，即柱2a的宽度。当将1550nm波长的光输入到光波导 14中时，实际地测量了完成波长的一半的相移所需要的电功率。结果 是，当柱2a的宽度是5μm和10μm时电功耗分别是大约60mW和大 约120mW。因此同传统热光移相器相比，足够地降低了电功耗。
应该注意的是在第二实施例中的光波导14需要的电功率是完全 与衬底分离的第一实施例中的光波导的电功率的6-12倍。但是，在 第二实施例中的热光移相器的机械强度比第一实施例中的热光移相器 优越。因此，根据使用目的优选地选用第一实施例和第二实施例中的 热光移相器之一。
接下来，说明根据本发明的第三实施例的热光移相器。图4A到 图4D是根据本发明第三实施例的制造方法中热光移相器的剖面图。 图5A是示出了第三实施例中的热光移相器的平面图，以及图5B是沿 图5A所示的线A3-A3′的热光移相器的剖面图。在第一实施例中， 在衬底1的整个表面上形成牺牲层2，并且牺牲层2和下包层3顺序 地形成。但是，在第三实施例中，牺牲层2仅位于薄膜热源6的正下 方的区域中。
在第一实施例中，当在衬底1的整个表面上形成牺牲层2时，取 决于牺牲层2的材料产生极大的应力。结果，发生光波导14的光学 特性变差和光波导形成中淀积的缺陷。因此，只形成牺牲层2，然后 形成图形从而仅保留牺牲层2所必需的一部分形成的层。
首先，如图4A所示，牺牲层2形成在衬底1的整个表面上。通 过光刻方法和RIE方法进行牺牲层2的图形形成以进行选择性地去 除。此时，由于只在薄膜热源6的正下方保留牺牲层2所以牺牲层2 具有细线形状。因此，释放了应力。例如，象第一实施例那样，PSG 用作牺牲层2的材料。
接下来，如图4B所示，通过与第一实施例相同的方法在牺牲层 2上形成下包层3、芯层4、以及上包层5。接着，如图4C所示，在 对应于牺牲层2的区域中的上包层5的表面上形成薄膜热源6。接着， 如图4D所示，如第一实施例那样，在上包层5和薄膜热源6上形成 保护层7。接着通过使用保护层7作为掩模腐蚀上包层5、下包层3 和牺牲层2。然后，在光波导14的两面上形成用于腐蚀的沟槽8。
此后，如图5A和5B所示，通过沟槽8进行牺牲层2的湿法腐 蚀(见图4D)以去除牺牲层2。结果，不保留牺牲层2，形成热光移 相器，其中下包层3提供在沟槽8的外面的衬底1上。在第三实施例 中除了修改之外结构和制造方法与第一实施例基本相同。
在第三实施例中，选择性地腐蚀牺牲层并且增加一个工艺。但是， 可以释放牺牲层中产生的应力。因此，可以进一步降低光波导14的 极化依赖性，并且更加改善光特性。由于事先进行了牺牲层2的图形 形成，可以解决当通过湿法腐蚀去除牺牲层2时的腐蚀变化，可以实 现进一步的可靠性和改善产出。
此外，通过形成PSG的牺牲层2，可以使用BHF作为腐蚀剂。 因此，无需如上上述日本专利号3,152,182所公开的用硅形成牺牲层 和用氟硝酸作为腐蚀剂。因此，在第三实施例中的热光移相器比在专 利号3,152,182中公开的热光移相器容易制造。
接下来，说明根据本发明第四实施例的热光移相器。图6A是示 出了在第四实施例中的热光移相器的剖面图并且图6B是沿图6A所示 的线A4-A4′的热光移相器的剖面图。第四实施例通过结合第二实施 例和第三实施例而实现。如图6A和6B所示，牺牲层2(见图4D) 和光波导14的制造方法与第三实施例的相同。但是，在第四实施例 中，保留一部分牺牲层2以形成柱2a。保留的牺牲层2的宽度在预先 知道腐蚀时间时可以通过调整腐蚀时间来控制。形成柱2a的原因已 经在第二实施例的说明中描述了，其中尽管降低电功耗的效果变小了 但可以改善强度。因此，在高度需要机械强度并且对热光移相器是必 不可少的时候，在第四实施例中的热光移相器能够替代在第三实施例 中的热光移相器。结果，确保强度和减小低功耗可以平衡。
此后，将说明根据本发明第五实施例的热光移相器。图7A是示 出了在第五实施例中的热光移相器的平面图以及图7B是沿图7A所示 的线A5-A5′的热光移相器的剖面图。图8A到图8D是根据本发明第 五实施例的热光移相器的制造方法中热光移相器的剖面图。尽管在第 一实施例中在上包层5的表面上形成薄膜热源6，在第五实施例中在 下包层3的内部形成薄膜热源6。也就是说，下包层3包括形成在牺 牲层2上的第一下包层9和形成在第一下包层9上的第二下包层10。 在第一下包层9上形成薄膜热源6。形成第二下包层10以覆盖薄膜热 源6。此外，在第二下包层10和上包层5中提供过孔接触11以提供 电功率到薄膜热源6的淀积部分6a。
接下来，说明第五实施例中的热光移相器的制造方法。首先，如 图8A所示，在衬底1上形成牺牲层2，那么然后在牺牲层2上形成 第一下包层9。接着，在第一下包层9上形成铬膜并且之后对铬膜进 行图形形成以形成薄膜热源6。接着，如图8B所示，形成第二下包层 10以将薄膜热源6掩埋在下包层3中，为芯层4形成薄膜4a。接着， 如图8C所示，薄膜4a被形成图形以形成芯层4并且之后形成上包层 5。接着，如图8D所示，形成沟槽8，并腐蚀牺牲层2。形成电极过 孔接触11以穿过上包层5和第二下包层10到达薄膜热源6。电极过 孔接触11的形成通过光刻方法和RIE方法进行。结果，能够如图7A 和7B所示的光移相器。除了上述修改之外，第五实施例中的结构和 制造方法与第一实施例中的基本相同。
在第一至第四实施例中，在形成沟槽8(见图2D)中使用保护层 7并且在形成沟槽8之后仍然保留它以便用来在腐蚀牺牲层2中保护 薄膜热源6。但是，当光波导是由例如半导体的材料构成的时候，要 使用强酸对牺牲层进行腐蚀。在这样的情况下，保护膜不能经受强酸。 因此，为了保护薄膜热源6免受强酸，在下包层3中提供薄膜热源6。 结果，能容易地制造热光移相器并且能改善可靠性。
接下来，说明根据本发明第六实施例的热光移相器。图9A是示 出了在第六实施例中的热光移相器的平面图并且图9B是沿图9A所示 的线A6-A6′的热光移相器的剖面图。通过结合第二实施例和第五实 施例完成第六实施例。也就是说，如图9A和9B所示，在衬底1和光 波导14之间的间隔15中提供由PSG形成的柱2a。形成柱2a的方法 与第二实施例中的相同。此外，在第六实施例中除了上述修改之外的 结构和制造方法与在第五实施例中的基本相同。在第六实施例中，在 腐蚀牺牲层中不用保护层就能保护薄膜热源，并且可以保证极大的机 械强度。
接下来，说明根据本发明第七实施例的热光移相器。图10A示出 了在第七实施例中的热光移相器的平面图并且图10B是沿图10A所示 的线A7-A7′的热光移相器的剖面图。图11A到图11D是在本发明第 七实施例中热光移相器的制造方法中热光移相器的剖面图。通过结合 第三实施例和第五实施例完成第七实施例。在第五实施例中，牺牲层 2是形成在衬底1的整个表面上，且顺序形成牺牲层2和下包层3。 但是，在第七实施例以及第三实施例中只在薄膜热源6的正下方的区 域中提供牺牲层2。也就是说，如图10A和10B所示，在第七实施例 中，光波导14的下包层3包括第一下包层9和第二下包层10。在第 一下包层9和第二下包层10之间提供薄膜热源6。在第七实施例中除 了上述修改之外的结构和制造方法与在第三实施例中的基本相同。
接下来，说明第七实施例中的热光移相器的制造方法。首先，如 图11A所示，如第三实施例那样，在衬底1的表面上选择性地形成牺 牲层2。接着，如图11B所示，象在第五实施例中那样，在衬底1和 牺牲层2上形成第一下包层9、薄膜热源6、第二下包层10以及薄膜 4a。接着，如图11C所示，在薄膜4a上进行图形形成以形成芯层4。 形成上包层5以覆盖芯层4。接着，如图11D所示，在上包层5上形 成保护层7。然后，使用保护层7作为掩模腐蚀上包层5和下包层3。 这样，形成沟槽8。接着，如图10A和10B所示，通过沟槽8腐蚀并 去除牺牲层2。这样，形成间隔15。形成穿过上包层5和第二下包层 10的电极过孔接触11。
如第三实施例中的原因那样，在本实施例中通过释放牺牲层中的 应力能够改善热光移相器的光特性和机械强度。此外，如第五实施例 中所述的原因，在腐蚀中可以保护薄膜热源6。
接下来，说明根据本发明第八实施例的热光移相器。图12A是示 出了在第八实施例中的热光移相器的平面图，并且图12B是沿图12A 所示的线A8-A8′的热光移相器的剖面图。如图12A和12B所示，通 过结合第四实施例和第五实施例完成第八实施例。换句话说，通过结 合第二实施例和第七实施例完成第八实施例。在第八实施例中，保留 一部分牺牲层2并在间隔15中形成由PSG构成的柱2a。除了上述修 改之外在第八实施例中的结构和制造方法与在第七实施例中的基本相 同。在第八实施例中，能够获得光特性和机械特性的改善，并且在腐 蚀中薄膜热源6可以被保护。
接下来，说明根据本发明第九实施例的热光移相器。图13A是示 出了在第九实施例中的热光移相器的平面图，并且图13B是沿图13A 所示的线A9-A9′的热光移相器的剖面图。图13C是沿图13A所示的 线B9-B9′的热光移相器的剖面图。如图13A和13B所示，接近芯层 4的沟槽8的侧表面8a在接近沟槽8的两端8b时以渐缩的方式弯曲 以离开芯层4，其是与第九实施例的热光移相器中芯层4的延伸方向 平行的侧面。沟槽8的侧表面8a平行于沟槽8的纵向，即，芯层4 的延伸方向。结果，光波导14的桥部分14a的根部分14b比除了根 部分14b的一部分桥部分14a厚。而且，在根部分14b的正下方的区 域中，腐蚀中保留牺牲层2，在间隔15中形成柱2a。除了上述修改 之外在第九实施例中的结构基本上与第一实施例中的相同。
在第一实施例的热光移相器中，机械上最不牢固的部分是光波导 14的桥部分14a的根部分14b。在此部分将集中最强机械应力。这样， 在第九实施例中，根部分14b以渐缩方式弯曲并被加固。结果，热光 移相器的可靠性能更加改善。而且，为制造第九实施例中的热光移相 器，只需要改变在第一实施例中用来形成保护层7的图形的光刻掩模 图形。因此，能够象第一实施例中那样在自对准中形成热光移相器， 除了掩模形状之外二不改变热光移相器的制造工艺。
接下来，说明根据本发明的第十实施例的热光移相器。图14A是 第十实施例中的热光移相器的平面图，以及图14B是沿图14A所示的 线A10-A10′的热光移相器的剖面图。图14C是沿图14A所示的线B10 -B10′的热光移相器的剖面图。如图14A到14B所示，在第十实施例 中，在光波导14的桥部分14a的中部上提供加强梁16以支撑光波导 14。加强梁16在垂直于芯层4的方向延伸，延伸到将光波导14跨在 沟槽8上。除了上述修改之外在第十实施例中的结构基本上与第一实 施例中的相同。
在第一实施例中，当光波导14的桥部分14a在纵向上长时，桥 部分14a的自由度在桥部分14a的横向，即，在垂直于芯层4方向的 方向上变高。在此情况下，能够使光波导14在中部弯曲，从而由于 桥部分14a与除了光波导14之外的衬底1或一部分包层13接触而传 播损耗增加，或热绝缘性被破坏。
另一方面，在第十实施例中，桥部分14a的水平方向中的桥部分 14a的自由度通过提供加强梁16而受到限制。结果，即使当光波导14 受到外力时，也能防止桥部分14a在水平方向弯曲，从而改善了热光 移相器的可靠性。通过采用这种结构，热绝缘破坏小。但是，当加强 梁16由足够低热导率的材料构成时，由于到衬底1的导热路径长而 不会形成大量热的导热路径。为制造第十实施例中的热光移相器，改 变在第一实施例中用来形成保护层7的图形的光刻掩模图形就足够 了。因此，象第一实施例中那样，可以在自对准中形成热光移相器， 而除了掩模形状之外不改变热光移相器的制造工艺。应该注意，加强 梁16的数目并不局限于在每侧中有一个，而是在每侧中可以提供多 个加强梁16。
接下来，说明根据本发明第十一实施例的热光移相器。图15A是 第十一实施例中的热光移相器的平面图，并且图15B是沿图15A所示 的线A11-A11′的热光移相器的剖面图。图15C是沿图15A所示的线 B11-B11′的热光移相器的剖面图。如图15A到15B所示，在第十一 实施例中，在光波导14的纵向中，在桥部分14的中央部分的下面的 间隔15中提供柱2a。柱2a由与牺牲层2(见图1D)相同的材料构成， 也就是，由PSG构成。柱2a位于衬底1上，并且将光波导14支撑在 衬底1上以在垂直方向中限制桥部分14a的自由度。应该注意的是对 应于柱2a的桥部分14a的部分14c具有比其它部分大的宽度。
在第一实施例中，当桥部分14a在光波导14的纵向上长的时候， 桥部分14a的自由度在水平方向中变大。因此，光波导14有可能在 中部弯曲，以通过接触衬底1而增加传播损耗或破坏热绝缘。
为此，在第十一实施例中，通过在桥部分14a的合适的部分提供 柱而避免上述现象。通过采用这样的结构，热绝缘可以被破坏。但是， 当柱的尺寸在长度和宽度上是10μm时，导热足够低，并且柱并不具 有大量的热的导热路径的功能，因为柱是由PSG形成的，其热导率低 于衬底。因此，为制造第十一实施例中的热光移相器，改变用来形成 保护层7的图形的光刻掩模图形就足够了，从而象第九和第十实施例 那样，形成了比其它部分宽的光波导14的部分14c。结果，在牺牲层 2的腐蚀中，在部分14c下保留牺牲层2以形成柱2a。这样，象第一 实施例那样，能够在自对准中形成热光移相器，而除了掩模形状之外 不改变热光移相器的制造工艺。应该注意的时，柱2a的数目并不局 限于一个，而可以是多个。
接下来，说明根据本发明第十二实施例的热光移相器。图16A是 示出了根据本发明第十二实施例中的热光移相器的平面图，并且图16B 是沿图16A所示的线A12-A12′的热光移相器的剖面图。图16C是沿 图16A所示的线B12-B12′的热光移相器的剖面图。如图16A到16C 所示，通过组合第十实施例和第十一实施例来完成第十二实施例。在 第十二实施例中，在桥部分14a的中部提供梁16和柱2a。除了上述 修改之外第十二实施例的结构和制造方法与第一实施例中的基本相 同。
当热光移相器用在第九、第十、以及第十一实施例所示的热光移 相器的结构中而强度变弱的情况下时，通过采用第十二实施例中的结 构能限制桥部分14a在水平方向和在垂直方向中的自由度。这样，尽 管电功耗在某程度上增加了但确保了强度。为采用此结构，只改变用 在进行沟槽腐蚀时的光刻掩模图形就足够了，并且可以以自对准制造 光波导而不改变制造工艺。
接下来，说明根据本发明第十三实施例的热光移相器。图17A是 第十三实施例中的热光移相器的平面图，并且图17B是沿图17A所示 的线A13-A13′的热光移相器的剖面图。图17C是沿图17A所示的线 B13-B13′的热光移相器的剖面图。图18A到图18D是本发明第十三 实施例中的热光移相器的制造方法中热光移相器的剖面图。图19是 第十三实施例中热光移相器的制造方法中图18C所示的工艺的平面 图。
如图17A到17D所示，在第十三实施例中，在热光移相器中的 间隔15的一部分中形成柱12。柱12是由比牺牲层2(见图1D)小 的腐蚀速率的材料构成。例如，当牺牲层2是由PSG形成时，柱12 是由BPSG形成。柱12位于桥部分14a的纵向中的桥14a的一部分中， 以支持桥14a在衬底1上。柱12在纵向上限制了桥14a的自由度。
接下来，将说明第十三实施例中的热光移相器的制造方法。首先， 如图18A所示，例如，在衬底1上形成PSG构成牺牲层2。通过光刻 方法和RIE方法去除一部分牺牲层2，并在去除部分中掩埋BPSG以 形成柱12。接着，如图18B所示，通过与第一实施例中相同的方法形 成下包层3和薄膜4a。接着，如图18C和19所示，薄膜4a被形成图 形以形成芯层4，并且形成上包层5。接着，如图18D所示，在上包 层5上形成薄膜热源6。然后，如图17A到17C所示，形成两个沟槽 8以将光波导14置于二者其间。腐蚀并去除在光波导14下的牺牲层 2，从而形成间隔15。此时，保留BPSG的柱12而不腐蚀。除了上述 修改之外第十三实施例中的结构和制造方法与第一实施例中的相同。
在如上所述的第十一实施例中，通过在合适的时间停止牺牲层的 腐蚀而形成柱。但是，在第十三实施例中，在牺牲层的腐蚀中未被腐 蚀的材料的牺牲层的一部分中形成柱。结果，即使当牺牲层的腐蚀速 率极快而难于在中途停止腐蚀时，也能在自对准中形成柱。这样，能 改善制造工艺中的可靠性和重复性。
在上述的每个实施例中，光波导被说明为掩埋型波导。但是，在 本发明的热光移相器中的波导的结构并不局限于此类型，并且本发明 的效果在例如脊型波导中也能充分达到。
此外，薄膜热源的形状并不局限于直线形状。它可以是多个直线 形状组合的形状或可以是曲线。如果薄膜热源能加热光波导的芯层直 到期望的温度并且能产生足以引起折射率改变的热，那么可以采用任 何形状。此外，当提供柱时在光波导中的桥部分的宽度可以比当不提 供柱时在光波导中的桥部分的宽度更窄。
而且，在热光移相器的制造中，氢氟酸溶液或缓冲氢氟酸溶液能 用在牺牲层的腐蚀中，并且常压化学气相淀积或等离子化学汽相可以 用于牺牲层，这对本领域技术人员来说是明显地。此外，提供柱的光 波导中的一部分桥部分的宽度可以比不提供柱的光波导中的一部分桥 部分的宽度宽，这对本领域技术人员来说是明显地。
如上所述，根据本发明的热光移相器，从衬底上的芯层和包层形 成光波导。通过在衬底和光波导之间提供4μm或更大的间隔来改善对 于光波导的衬底的热绝缘。而且，光特性、强度、稳定性和可靠性出 色，并且电功耗小。此外，通过使用通常用于大规模电子集成电路的 制造方法能够容易地制造热光移相器。因此，本发明对于达到光电路 小型化、高功能性以及高密度极为有用。