CN113646678A - 光波导元件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种防止基板的破损且提高了生产性的光波导元件。该光波导元件在基板(1)上形成有光波导(24、23)，其特征在于，沿着该基板(1)的外周(10)，至少在该基板的一部分形成有槽部分(3)。
Description
技术领域
本发明涉及光波导元件，尤其涉及在基板上形成有光波导的光波导元件。
背景技术
在光通信领域、光计测领域，多使用在铌酸锂(LN)等具有电光效应的基板形成有光波导的光调制器等的光波导元件。通过将构成光波导元件的基板形成为30μm以下、更优选为20μm以下的薄板，作为调制信号的微波与在光波导中传播的光波的速度匹配变得容易，电场效率提高。另外，在光波导设计中也有利于光波导元件的小型化。
薄板化的基板为了增加机械强度而与保持基板接合。在该情况下，考虑到电场效率、光波导的特性，可以使用与基板不同的低折射率/低介电常数的材料。除此之外，也可以用低折射率的树脂层粘接在与基板相同或高折射率材料的基板上，或者直接接合在在表面形成有低折射率层的基板上。
利用薄板的光波导元件由于基板自身薄，所以非常容易破裂，制造时的操作困难。例如，在元件的晶圆制造工序内，存在如与晶圆镊子等的保持夹具的接触、为了薄板化而研磨或接合这样的加工工序、使光掩模紧贴并通过光刻进行图案化的工序等那样对基板施加外力的作业。由此，也有时在晶圆的外周或面内的一部分产生的微小的裂纹由于之后的制造工序内的温度变化、膜应力这样的原因而生长，从而晶圆内的元件整体变得不良。
另外，除此之外，在将形成于1枚晶圆的多个光波导元件(元件芯片)切断而分离的情况下，也存在由于施加于基板的冲击而产生裂纹(基板破裂)，从而导致相邻的其他元件也发生破损的情况。特别是，在面方向上具有解理面的光学基板、例如X板的LN基板等中，由于裂纹沿着解理面延伸，因此成为更大的问题。
而且，由于在作为具有电光效应的基板的薄板中使用的材料和在保持基板中使用的材料不同，因此在芯片化后也伴随安装于壳体等时的环境温度的变化，由于两者的线膨胀系数之差而产生内部应力，造成薄板容易破损的结果。而且，在使用脊结构形成设置于基板的光波导的情况下，在基板形成厚度薄的凹部，薄板的机械强度进一步降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第6299170号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明要解决的课题是提供解决上述的问题并防止基板的破损且提高了生产性的光波导元件。
用于解决课题的技术方案
为了解决上述课题，本发明的光波导元件具有以下的技术特征。
(1)光波导元件在基板上形成有光波导，其特征在于，沿着该基板的外周，至少在该基板的一部分形成有槽部分。
(2)根据上述(1)所述的光波导元件，其特征在于，该光波导由设置于基板表面的脊结构形成。
(3)根据上述(1)或(2)所述的光波导元件，其特征在于，该基板的凸部兼用作用于去除在该基板内传播的无用光的光波导，该凸部位于相比该槽部分靠该基板的内侧的位置，并且形成该槽部分。
(4)根据上述(1)至(3)中任一项所述的光波导元件，其特征在于，在该基板的凸部的至少一部分的表面形成有电极层，该凸部位于相比该槽部分靠该基板的内侧的位置，并且形成该槽部分。
(5)在上述(1)至(4)任一项记载的光波导元件中，其特征在于，该基板的厚度为20μm以下。
发明效果
本发明能够提供一种光波导元件，在基板上形成有光波导，其中，沿着该基板的外周，至少在该基板的一部分形成有槽部分，因此，即使在从基板的外周侧产生龟裂的情况下，也能够利用该槽部分阻止龟裂向基板内侧的行进，所以能够防止基板的破损，提高生产性。
附图说明
图1是表示本发明的光波导元件的示例的俯视图。
图2是表示设置于图1的光波导元件的光波导的示例的俯视图。
图3是表示本发明的光波导元件的第一实施例的剖视图。
图4是表示本发明的光波导元件的第二实施例的剖视图。
图5是表示本发明的光波导元件的第三实施例的剖视图。
图6是表示本发明的光波导元件的第四实施例的剖视图。
图7是表示图6的第四实施例的应用例的剖视图。
图8是表示包含本发明的光波导元件的晶圆状态的俯视图。(a)表示在外周附近产生了裂纹的情况，(b)表示在晶圆内部产生了裂纹的情况。
具体实施方式
以下，使用优选例对本发明的光波导元件进行详细说明。
如图1及图3所示，本发明的光波导元件的特征在于，在基板1上形成有光波导(24、23)的光波导元件中，沿着该基板1的外周10，至少在该基板的一部分形成有槽部分3。
作为本发明的光波导元件中使用的基板1，可以利用铌酸锂(LN)等具有电光效应的基板、半导体基板等。特别是，对于沿着晶圆的表面形成解理面的X板的LN基板，能够有效地应用本发明。
在基板1上形成的光波导可以利用在LN基板上热扩散了Ti等金属所得的光波导、利用干式蚀刻对基板表面进行加工处理而形成了脊结构的光波导。特别是，在以脊结构形成的情况下，由于光波导元件(元件芯片)、晶圆容易局部地变得脆弱，因此能够有效地应用本发明。
而且，本发明的光波导元件可以恰好适用于基板1容易破损的基板1的厚度薄的光波导为脊结构的光波导元件。为了实现调制信号的微波与光波的速度匹配，基板1的厚度设定为20μm以下，更优选设定为10μm以下。特别是，在脊结构中，根据光波导中的光的传播特性，将凸部上的基板的厚度设定为5μm以下，将凹部上的基板的厚度设定为3μm以下。
图1是表示本发明的光波导元件的示例的俯视图。在基板1的中部，配置有光波导、调制电极、DC偏置电极等控制电极等的光波导元件的主要部分2。图2是表示在图1的主要部分2形成的光波导的示例的图，图2的(a)是一个马赫-曾德尔型光波导20，图2的(b)是将多个马赫-曾德尔型光波导组装成嵌套型的嵌套型光波导21。而且，也可以是组装有更多的马赫-曾德尔型光波导的DP-QPSK调制器等光波导。
图3是表示图1的单点划线B-B’处的基板的一部分的截面的图，由符号23、24表示形成有主要部分的光波导的一部分。光波导由脊结构形成。在基板1的表面，以保留光波导(23、24)而包围该光波导的方式形成有凹部。而且，在其外侧的未形成光波导的区域，凸部32的区域扩宽。
本发明的特征在于，沿着基板1的外周10，在基板的一部分形成有槽部分3。槽部分3与脊结构相同地，可以利用干式蚀刻等加工处理来形成。通过形成该槽部分3，在槽部分3的两侧或单侧，在基板1上形成凸部(31、32)。槽3可以在除光波导的光波的输入部、输出部以外的位置形成，例如，在俯视元件芯片时，可以在长方形的元件芯片的长边的附近沿着该长边而形成槽。
在图3中进行了省略，但在基板1的下侧配置固定有由玻璃材料、LN等形成的保持基板。另外，根据需要，基板1通过树脂等粘接层与保持基板接合。
如图1所示，由于该槽部分3的存在，即使龟裂A从基板1的外周进入，龟裂的行进也会在槽部分3处被阻止，之后，龟裂不会如虚线箭头那样向基板1的内侧行进。因此，能够保护光波导元件的主要部分2免受破损，作为光波导元件发挥功能。
基板的凸部32也能够作为专利文献1所示的用于去除在基板的外周附近形成的无用光的平板波导发挥功能，该凸部32位于相比槽部分3靠基板1的内侧的位置，并且形成该槽部分3。凸部32与平板波导的图案形状对应地被加工为脊结构。
图4是表示本发明的光波导元件的第二实施例的剖视图。在图4中，使靠近外周10的凸部31’的外侧端部离开外周10地配置。通过这样的结构，虽然沿着基板1的外周的厚度薄的部分容易破损，但通过凸部31’和凸部32，能够在两个阶段防止龟裂进入内部。
在图1中，槽部分3形成于除主要部之外的沿着外周的区域，但例如也可以限定于基板的角部或制造时把持基板1的部分的附近而形成槽部分3。
图5是表示本发明的光波导元件的第三实施例的剖视图。通过将槽部分3’的深度H形成为比构成光波导(23、24)的部分的凹部的深度h深，与光波导部分相比，降低槽部分3’的机械强度，使其更容易破损，其结果是，能够保护光波导。此外，本发明的光波导元件不限于槽部分3(3’)的深度比构成光波导的脊结构的凹部的深度深的结构。即使槽部分的深度比光波导的脊结构的凹部浅，只要机械强度比产生龟裂而扩展的部分稍低，则也能够抑制龟裂的扩大。
图6是表示本发明的光波导元件的第四实施例的剖视图。在基板的凸部32的至少一部分的表面形成有电极层E3，该凸部32位于相比槽部分3靠基板1的内侧的位置，并且形成槽部分3。这样，通过在想要将机械强度保持得较高的基板部分设置电极层，能够更有效地防止龟裂向基板内侧行进。
另外，如图7所示，也可以将电极层E3’扩大到包含槽部分3的区域而配置。在该情况下，除了能够利用槽部分3抑制龟裂的扩大之外，由于紧贴基板而形成的电极层E3’，所以基板的龟裂难以推进，因此龟裂的扩大进一步得到抑制。通过电极层E3’，虽然配置有槽部分3的部位的机械强度稍微变高，但与基板1的未形成槽部分3的部分(也没有形成光波导的脊结构的部分)相比，槽部分3的部位的机械强度变低，因此能够抑制龟裂的扩大。
图8是表示包含本发明的光波导元件的晶圆状态的俯视图。在晶圆W，形成有多个光波导元件(元件芯片)。在各个光波导元件，形成有槽部分3。而且，也可以在这些多个光波导元件的外侧设置另外的槽部分4。如图8的(a)所示，在晶圆W的外周附近产生了裂纹的情况下(参照×标记)，即使龟裂如实线箭头那样行进，也能够通过槽部分4阻止龟裂向槽部分4的内侧的行进，能够保护配置于槽部分4的内侧的光波导元件。另外，如图8的(b)所示，即使在一部分光波导元件产生了龟裂的情况下，也能够通过槽部分3阻止龟裂向其他光波导元件的行进。
工业实用性
如上所述，根据本发明，能够提供防止基板的破损且提高生产性的光波导元件。
标号说明
1具有电光效应的基板
2光波导元件的主要部分
23、24光波导(脊结构)
3、3’槽部分
31、32凸部(基板)
E1～E3电极层
Claims (5)
1.一种光波导元件，在基板上形成有光波导，其特征在于，
沿着该基板的外周，至少在该基板的一部分形成有槽部分。
2.根据权利要求1所述的光波导元件，其特征在于，
该光波导由设置于基板表面的脊结构形成。
3.根据权利要求1或2所述的光波导元件，其特征在于，
该基板的凸部兼用作用于去除在该基板内传播的无用光的光波导，该凸部位于相比该槽部分靠该基板的内侧的位置，并且形成该槽部分。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光波导元件，其特征在于，
在该基板的凸部的至少一部分的表面形成有电极层，该凸部位于相比该槽部分靠该基板的内侧的位置，并且形成该槽部分。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光波导元件，其特征在于，
该基板的厚度为20μm以下。
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